JPH08298327A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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JPH08298327A
JPH08298327A JP10247295A JP10247295A JPH08298327A JP H08298327 A JPH08298327 A JP H08298327A JP 10247295 A JP10247295 A JP 10247295A JP 10247295 A JP10247295 A JP 10247295A JP H08298327 A JPH08298327 A JP H08298327A
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hydrogen
semiconductor device
metal
alloy material
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Masahiro Adachi
昌浩 足立
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Abstract

PURPOSE: To prevent deterioration of characteristics and damage of a protective film. CONSTITUTION: A Ti2 Cu film 17a as metal or alloy material which has storage and discharge capability of hydrogen element is used for a source electrode 17 and a drain electrode 18 as constituent elements constituting a TFT. Thereby active hydrogen is supplied from the Ti2 Cu film 17a, and comes into the interface of a gate insulating film 14 and a source region 13a and a drain region 13b which are polycrystalline silicon films and into the polycrystalline silicon films, so that dangling bond can be terminated. Deterioration in characteristics of a protective film and damage which have been generated in the prior art technique can be excluded.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、多結晶シリコンを用い
た薄膜トランジスタ(以下ポリシリコンTFTという)
などを有する半導体装置およびその製造方法に関し、特
に、このポリシリコンTFTの応用例の一つとしてスイ
ッチングアレイおよびこれらのアレイのドライバ回路、
また、プリンタヘッドや2次元センサーアレイおよび3
次元回路、高密度メモリなどSOIトランジスタなどに
も応用することができる半導体装置およびその製造方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film transistor using polycrystalline silicon (hereinafter referred to as polysilicon TFT).
And a method of manufacturing the same, and in particular, as one application example of the polysilicon TFT, a switching array and a driver circuit for these arrays,
In addition, the printer head and the two-dimensional sensor array and three
The present invention relates to a semiconductor device that can be applied to SOI transistors such as a three-dimensional circuit and a high-density memory, and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】図4は従来の半導体装置におけるポリシ
リコンTFTの断面図である。
2. Description of the Related Art FIG. 4 is a sectional view of a polysilicon TFT in a conventional semiconductor device.

【0003】図4において、絶縁性基板1上に保護層2
を設け、保護層2上にTFTのソース領域3aおよびド
レイン領域3bが設けられるとともに、ソース領域3a
とドレイン領域3bの間にチャネル領域である半導体層
3が設けられている。これらソース領域3aおよびドレ
イン領域3b、半導体層3さらに保護層2上にゲート絶
縁膜4が設けられている。さらに、半導体層3の上方の
ゲート絶縁膜4上にゲート電極5が設けられている。こ
れらゲート絶縁膜4およびゲート電極5上に層間絶縁膜
6が設けられている。この層間絶縁膜6上には、ゲート
絶縁膜4および層間絶縁膜6に設けられたコンタクトホ
ールを介してソース領域3aに接続されるソース電極7
が設けられ、また、ゲート絶縁膜4および層間絶縁膜6
に設けられたコンタクトホールを介してドレイン領域3
bに接続されるドレイン電極8が設けられている。これ
ら層間絶縁膜6、ソース電極7およびドレイン電極8上
に保護膜9が設けられている。
In FIG. 4, a protective layer 2 is formed on an insulating substrate 1.
And the source region 3a and the drain region 3b of the TFT are provided on the protective layer 2, and the source region 3a
The semiconductor layer 3 serving as a channel region is provided between the drain region 3b and the drain region 3b. A gate insulating film 4 is provided on the source region 3a, the drain region 3b, the semiconductor layer 3 and the protective layer 2. Further, a gate electrode 5 is provided on the gate insulating film 4 above the semiconductor layer 3. An interlayer insulating film 6 is provided on the gate insulating film 4 and the gate electrode 5. On this interlayer insulating film 6, a source electrode 7 connected to the source region 3a through a contact hole formed in the gate insulating film 4 and the interlayer insulating film 6.
The gate insulating film 4 and the interlayer insulating film 6 are provided.
Through the contact hole provided in the drain region 3
A drain electrode 8 connected to b is provided. A protective film 9 is provided on the interlayer insulating film 6, the source electrode 7 and the drain electrode 8.

【0004】以上によりポリシリコンTFTが構成さ
れ、以下のようにして製造することができる。
The polysilicon TFT is constituted as described above and can be manufactured as follows.

【0005】まず、ガラス、石英、シリコンウエハーな
どの絶縁性基板1上に、酸化シリコンなどの保護層2を
形成し、この上に減圧CVD法、プラズマCVD法など
でアモルファスシリコン膜を成膜する。さらに、このア
モルファスシリコン膜をレーザーアニールすることによ
り多結晶シリコン膜とし、さらに、ホトリソグラフィー
により、島状の半導体層3を形成する。
First, a protective layer 2 made of silicon oxide or the like is formed on an insulating substrate 1 made of glass, quartz, a silicon wafer or the like, and an amorphous silicon film is formed thereon by a low pressure CVD method or a plasma CVD method. . Further, the amorphous silicon film is laser-annealed to form a polycrystalline silicon film, and the island-shaped semiconductor layer 3 is formed by photolithography.

【0006】次に、この半導体層3上にゲート絶縁膜4
となる酸化シリコン膜をプラズマCVD法により成膜す
る。さらに、ゲート絶縁膜4上にアルミニウムなどの金
属などを成膜し、パターニングしてゲート電極5を形成
する。このゲート電極5をマスクとしてゲート電極5の
両端から出ている半導体層3上に、上方から自己整合的
に不純物元素(Nchの場合はリン、Pchの場合はボ
ロン)をイオン注入し、550℃の温度で活性化を行う
ことによりTFTのソース領域3aおよびドレイン領域
3bを形成する。
Next, the gate insulating film 4 is formed on the semiconductor layer 3.
A silicon oxide film to be formed is formed by a plasma CVD method. Further, a metal such as aluminum is deposited on the gate insulating film 4 and patterned to form the gate electrode 5. Using this gate electrode 5 as a mask, impurity elements (phosphorus in the case of Nch, boron in the case of Pch) are ion-implanted onto the semiconductor layer 3 protruding from both ends of the gate electrode 5 from above at 550 ° C. The source region 3a and the drain region 3b of the TFT are formed by performing activation at the temperature of.

【0007】さらに、ゲート絶縁膜4およびゲート電極
5上に酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜6を成膜す
る。ソース領域3aおよびドレイン領域3b上のゲート
絶縁膜4および層間絶縁膜6にそれぞれコンタクトホー
ルを形成した後、例えばアルミニウムを成膜してパター
ニングし、ソース領域3aに接続されるソース電極7、
および、ドレイン領域3bに接続されるドレイン電極8
とする。さらに、保護膜9として、層間絶縁膜6、ソー
ス電極7およびドレイン電極8上に窒化シリコン膜を形
成し、この窒化シリコン膜に、これらソース電極7およ
びドレイン電極8のコンタクトホール(図示せず)を設
ける。
Further, an interlayer insulating film 6 made of a silicon oxide film is formed on the gate insulating film 4 and the gate electrode 5. After forming contact holes in the gate insulating film 4 and the interlayer insulating film 6 on the source region 3a and the drain region 3b, respectively, a film of aluminum is formed and patterned to form a source electrode 7 connected to the source region 3a.
And the drain electrode 8 connected to the drain region 3b
And Further, as the protective film 9, a silicon nitride film is formed on the interlayer insulating film 6, the source electrode 7 and the drain electrode 8, and contact holes (not shown) for the source electrode 7 and the drain electrode 8 are formed in the silicon nitride film. To provide.

【0008】この段階でポリシリコンTFTの構成は出
来上がるが、一般に多結晶シリコンで作ったTFTは、
結晶粒界または粒内の欠陥に起因する禁制帯中のエネル
ギー準位が多く、特性が優れない。この主たる欠陥とし
ては、シリコン原子のダングリングボンド(未結合手)
が有り、これを水素原子と結合させることにより、特性
への影響を軽減する方法が開示されている。
At this stage, the structure of the polysilicon TFT is completed, but in general, the TFT made of polycrystalline silicon is
There are many energy levels in the forbidden band due to crystal grain boundaries or defects in the grains, and the characteristics are not excellent. The main defects are dangling bonds (unbonded bonds) of silicon atoms.
However, there is disclosed a method of reducing the influence on the characteristics by bonding this with a hydrogen atom.

【0009】例えば、特公平4−57098号公報に
は、前述した保護膜9に用いる窒化シリコン膜として、
プラズマCVD法により水素を含む窒化シリコン膜を形
成し、その後、アニールすることにより、この窒化シリ
コン膜に含まれる水素を放出させ、半導体層3に用いる
多結晶シリコン膜中のダングリングボンドを水素化する
ことが開示されている。
For example, Japanese Patent Publication No. 4-57098 discloses a silicon nitride film used as the protective film 9 described above.
A silicon nitride film containing hydrogen is formed by a plasma CVD method and then annealed to release hydrogen contained in the silicon nitride film and hydrogenate dangling bonds in the polycrystalline silicon film used for the semiconductor layer 3. Is disclosed.

【0010】また、特公昭62−45712号公報に
は、半導体装置におけるTFTを水素プラズマにさらす
ことにより、水素化を行うことが開示されている。
Further, Japanese Patent Publication No. 62-45712 discloses that hydrogenation is performed by exposing a TFT in a semiconductor device to hydrogen plasma.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の半導体装置
におけるTFTでは、保護膜9に用いる窒化シリコン膜
からの水素化を行った場合、水素の抜けた窒化シリコン
膜の緻密性は低下し、保護膜9としての機械的強度や耐
湿性などの特性が損なわれるという問題が有った。
In the TFT of the conventional semiconductor device described above, when hydrogenation is performed from the silicon nitride film used for the protective film 9, the denseness of the hydrogen-depleted silicon nitride film is lowered and the protection is performed. There is a problem that the mechanical strength and moisture resistance of the film 9 are impaired.

【0012】また、水素プラズマ処理については、プラ
ズマによる膜の損傷が生じ、特性が低下するという問題
が有った。
Further, with respect to the hydrogen plasma treatment, there is a problem that the film is damaged by plasma and the characteristics are deteriorated.

【0013】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
で、保護膜としての特性劣化や損傷がない半導体装置お
よびその製造方法を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and to provide a semiconductor device which does not have characteristic deterioration or damage as a protective film and a manufacturing method thereof.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
多結晶シリコンのソース領域とドレイン領域の間に、多
結晶シリコンのチャネル部が設けられ、該チャネル部と
で絶縁膜を挟持するゲート電極が設けられ、該ソース領
域に接続したソース電極が設けられ、該ドレイン領域に
接続したドレイン電極が設けられた薄膜トランジスタ上
を保護する保護膜が設けられた半導体装置において、該
薄膜トランジスタの構成要素となる薄膜のうち少なくと
も1層に、水素元素の含有および放出能力を有する金属
または合金材料を含む構成としたものであり、そのこと
により上記目的が達成される。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device comprising:
A channel portion of polycrystalline silicon is provided between a source region and a drain region of polycrystalline silicon, a gate electrode sandwiching an insulating film with the channel portion is provided, and a source electrode connected to the source region is provided. In a semiconductor device provided with a protective film for protecting a thin film transistor provided with a drain electrode connected to the drain region, at least one layer of the thin film constituting the thin film transistor contains and releases hydrogen element. It is configured to include a metal or alloy material having the above, whereby the above object is achieved.

【0015】また、本発明の半導体装置は、チャネル部
に多結晶シリコンが用いられている薄膜トランジスタ上
を保護する保護膜が設けられた半導体装置において、水
素元素の含有および放出能力を有する金属または合金材
料を有する層を、該チャネル部の下方および上方、側方
のうち少なくとも何れかに設けるものであり、そのこと
により上記目的が達成される。
Further, the semiconductor device of the present invention is a semiconductor device in which a protective film for protecting a thin film transistor in which polycrystalline silicon is used is provided in a channel portion, and a metal or an alloy having a hydrogen element containing and releasing ability. A layer having a material is provided at least under and / or over the channel portion, and thereby the above object is achieved.

【0016】さらに、好ましくは、本発明の半導体装置
における金属または合金材料は、Ti2Cu、Ti2
i、LaNi5、ミッシュメタル、Mg2Ni、Mg2
u、Mg、Al、Ti、Niのうち少なくとも1つの化
合物または元素である。
Further preferably, the metal or alloy material in the semiconductor device of the present invention is Ti 2 Cu, Ti 2 N
i, LaNi 5 , misch metal, Mg 2 Ni, Mg 2 C
At least one compound or element of u, Mg, Al, Ti, and Ni.

【0017】さらに、好ましくは、本発明の半導体装置
における金属または合金材料は、前記ゲート電極および
ソース電極、ドレイン電極のうち少なくとも何れかの一
部を構成している。
Further, preferably, the metal or alloy material in the semiconductor device of the present invention constitutes a part of at least one of the gate electrode, the source electrode and the drain electrode.

【0018】さらに、好ましくは、本発明の半導体装置
における金属または合金材料を含む層は薄膜トランジス
タの遮光膜である。
Further, preferably, the layer containing a metal or alloy material in the semiconductor device of the present invention is a light shielding film of a thin film transistor.

【0019】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
多結晶シリコンのソース領域とドレイン領域間の多結晶
シリコンのチャネル部上方に、絶縁膜を介してゲート電
極を形成し、該ソース領域に接続するソース電極を形成
し、該ドレイン領域に接続するドレイン電極を形成し
た、該多結晶シリコンの上面および下面、側面のうち少
なくとも何れかに絶縁膜との界面を有する薄膜トランジ
スタ上を保護する保護膜を形成した半導体装置の製造方
法において、該薄膜トランジスタの構成要素となる薄膜
のうち少なくとも1層の一部として、水素元素の含有お
よび放出能力を有する金属または合金材料を形成する
か、または、該多結晶シリコンの下方および上方、側方
のうち少なくとも何れかに該金属または合金材料を形成
する工程と、該金属または合金材料に水素を含有させる
工程と、該金属または合金材料から水素を放出させて固
相拡散させることにより、該多結晶シリコン中または該
界面に該水素を含ませる工程とを有するものであり、そ
のことにより上記目的が達成される。
The semiconductor device manufacturing method of the present invention is
A gate electrode is formed between the source region and the drain region of the polycrystalline silicon above the channel portion of the polycrystalline silicon via an insulating film, a source electrode connected to the source region is formed, and a drain connected to the drain region In a method of manufacturing a semiconductor device, wherein a protective film for protecting an upper surface, a lower surface, and a side surface of the polycrystalline silicon having an electrode and having an interface with an insulating film is formed on at least any one of the side surfaces of the polycrystalline silicon, As a part of at least one layer of the thin film to be formed, a metal or alloy material having the ability to contain and release hydrogen element is formed, or at least one of below, above, and laterally of the polycrystalline silicon. Forming the metal or alloy material, including hydrogen in the metal or alloy material, the metal or alloy By solid-phase diffusion by releasing hydrogen from the gold material, which has a step to include hydrogen in the polycrystalline silicon or the interface, the object is achieved.

【0020】さらに、好ましくは、本発明の半導体装置
の製造方法における金属または合金材料を形成する工程
は、スパッタリング法またはフラッシュ蒸着法により薄
膜層として形成する。
Further, preferably, in the step of forming the metal or alloy material in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a thin film layer is formed by a sputtering method or a flash evaporation method.

【0021】さらに、好ましくは、本発明の半導体装置
の製造方法における金属または合金材料に水素を含有さ
せる工程は、該金属または合金材料を形成した後、50
0kPa以上の水素圧力雰囲気中にさらすことにより水
素を含有させる。
Further preferably, in the step of incorporating hydrogen into the metal or alloy material in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, 50 is performed after the metal or alloy material is formed.
Hydrogen is contained by exposing it to a hydrogen pressure atmosphere of 0 kPa or more.

【0022】さらに、好ましくは、本発明の半導体装置
の製造方法における水素を放出させて界面に該水素を含
ませる工程は200℃以上の熱処理を含む。
Further, preferably, in the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the step of releasing hydrogen so that the interface contains the hydrogen includes heat treatment at 200 ° C. or higher.

【0023】[0023]

【作用】本発明においては、多結晶シリコンの下方およ
び上方、側方のうち何れかに位置する、水素元素の含有
および放出能力を有する金属または合金材料、即ち、T
2Cu、Ti2Ni、LaNi5、ミッシュメタル、M
2Ni、Mg2Cu、Mg、Al、Ti、Niのうち少
なくとも1つの材料を含む薄膜層から活性水素を供給し
て固相拡散させ、この活性水素が多結晶シリコンの内部
および他の膜との界面に存在するダングリングボンドと
結合することにより、多結晶シリコンのバンド構造にお
ける禁制帯に存在するトラップ準位の状態密度が減少
し、TFTのリーク電流の低減および信頼性の向上が得
られ、かつ、従来のように保護膜の性能低下やプラズマ
によるダメージなどの好ましくない副作用が生じない。
In the present invention, a metal or alloy material, which is located below, above, or on the side of polycrystalline silicon and has the ability to contain and release hydrogen element, that is, T
i 2 Cu, Ti 2 Ni, LaNi 5 , misch metal, M
Active hydrogen is supplied from a thin film layer containing at least one material selected from g 2 Ni, Mg 2 Cu, Mg, Al, Ti, and Ni to cause solid phase diffusion. By coupling with the dangling bond existing at the interface with and, the density of states of the trap level existing in the forbidden band in the band structure of polycrystalline silicon is reduced, and the leakage current of the TFT is reduced and the reliability is improved. In addition, unlike the conventional case, undesirable side effects such as performance deterioration of the protective film and damage due to plasma do not occur.

【0024】また、この合金または金属材料からなる薄
膜層は、TFTの遮光膜や電極として用いることで製造
工程の複雑化が軽減される。
Further, the thin film layer made of this alloy or metal material is used as a light-shielding film or an electrode of a TFT, thereby reducing the complexity of the manufacturing process.

【0025】[0025]

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。Embodiments of the present invention will be described below.

【0026】(実施例1)図1は本発明の実施例1の半
導体装置におけるポリシリコンTFTの断面図である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a sectional view of a polysilicon TFT in a semiconductor device according to Embodiment 1 of the present invention.

【0027】図1において、絶縁性基板としてのガラス
基板11上に保護層としてのベースコート層12を設
け、このベースコート層12上にTFTのソース領域1
3aおよびドレイン領域13bが設けられるとともに、
ソース領域13aとドレイン領域13bの間にチャネル
領域である半導体層13が設けられている。これらソー
ス領域13aおよびドレイン領域13b、半導体層13
さらにベースコート層12上にゲート絶縁膜14が設け
られている。さらに、半導体層13の上方のゲート絶縁
膜14上にゲート電極15が設けられ、その表面は陽極
酸化による酸化保護膜15aとされている。これらゲー
ト絶縁膜14および酸化保護膜15a上に層間絶縁膜1
6が設けられ、ソース領域13aおよびドレイン領域1
3b上のゲート絶縁膜14および層間絶縁膜16にコン
タクトホールがそれぞれ設けられている。この層間絶縁
膜16上には、ゲート絶縁膜14および層間絶縁膜16
に設けられたコンタクトホールを介してソース領域13
aに接続されるソース電極17が設けられ、このソース
電極17は、その下層の、水素を吸蔵させたTi2Cu
膜17aと、上層のアルミニウム層17bよりなってい
る。また、ゲート絶縁膜14および層間絶縁膜16に設
けられたコンタクトホールを介してドレイン領域13b
に接続されるドレイン電極18が設けられ、このドレイ
ン電極18は、その下層の、水素を吸蔵させたTi2
u膜17aと、上層のアルミニウム層17bよりなって
いる。これら層間絶縁膜16、ソース電極17およびド
レイン電極18上にTFTを保護する保護膜19が設け
られている。
In FIG. 1, a base coat layer 12 as a protective layer is provided on a glass substrate 11 as an insulating substrate, and the source region 1 of the TFT is provided on the base coat layer 12.
3a and the drain region 13b are provided,
A semiconductor layer 13, which is a channel region, is provided between the source region 13a and the drain region 13b. The source region 13a, the drain region 13b, the semiconductor layer 13
Further, a gate insulating film 14 is provided on the base coat layer 12. Further, a gate electrode 15 is provided on the gate insulating film 14 above the semiconductor layer 13, and the surface thereof serves as an oxidation protection film 15a by anodic oxidation. The interlayer insulating film 1 is formed on the gate insulating film 14 and the oxidation protection film 15a.
6, the source region 13a and the drain region 1 are provided.
Contact holes are provided in the gate insulating film 14 and the interlayer insulating film 16 on 3b, respectively. The gate insulating film 14 and the interlayer insulating film 16 are formed on the interlayer insulating film 16.
Through the contact hole provided in the source region 13
The source electrode 17 is provided to be connected to a, the source electrode 17, the underlying, Ti 2 Cu obtained by absorbing hydrogen
It is composed of a film 17a and an upper aluminum layer 17b. In addition, the drain region 13b is formed through the contact holes provided in the gate insulating film 14 and the interlayer insulating film 16.
A drain electrode 18 connected to the drain electrode 18 is provided, and the drain electrode 18 is an underlayer of hydrogen-occluded Ti 2 C.
It is composed of a u film 17a and an upper aluminum layer 17b. A protective film 19 for protecting the TFT is provided on the interlayer insulating film 16, the source electrode 17, and the drain electrode 18.

【0028】以上により本実施例1の半導体装置におけ
るポリシリコンTFTが構成され、以下のようにして製
造することができる。
As described above, the polysilicon TFT in the semiconductor device of the first embodiment is constituted and can be manufactured as follows.

【0029】まず、絶縁性基板としてのガラス基板(7
059:コーニング社製)11上に酸化シリコンのベー
スコート層12を形成し、さらに、プラズマCVD法に
より、基板温度350℃で膜厚50nmのアモルファス
シリコン(Si)膜を形成する。これに対して、400
℃で脱水素のためのアニール処理を1時間程度行い、K
rF、XeClなどを用いたエキシマレーザーにより、
アモルファスSiを熔融再結晶化して多結晶シリコンと
し半導体層13とした。この半導体層13を島状のパタ
ーンにパターニングし、その上にゲート絶縁膜14とな
る酸化シリコン膜をプラズマCVD法により約100n
m成膜し、550℃で6時間アニールすることにより膜
の緻密化を行った。
First, the glass substrate (7
(059: manufactured by Corning Incorporated) 11, a silicon oxide base coat layer 12 is formed, and an amorphous silicon (Si) film having a film thickness of 50 nm is formed at a substrate temperature of 350 ° C. by a plasma CVD method. On the other hand, 400
Anneal treatment for dehydrogenation at ℃ for about 1 hour, K
With an excimer laser using rF, XeCl, etc.
Amorphous Si was melted and recrystallized to form polycrystalline silicon, which was used as the semiconductor layer 13. This semiconductor layer 13 is patterned into an island pattern, and a silicon oxide film to be a gate insulating film 14 is formed on the semiconductor layer 13 by plasma CVD to a thickness of about 100 n.
A film was formed and annealed at 550 ° C. for 6 hours to densify the film.

【0030】次に、半導体層13の上方のゲート絶縁膜
14上に、膜厚300nm程度のアルミニウム膜をスパ
ッタリング法で成膜し、ドライエッチングを用いてパタ
ーニングしてゲート電極15を形成し、その表面に陽極
酸化による酸化保護膜15aを約100nmの膜厚で形
成した。
Next, an aluminum film having a film thickness of about 300 nm is formed on the gate insulating film 14 above the semiconductor layer 13 by a sputtering method, and is patterned by dry etching to form a gate electrode 15. An oxidation protection film 15a having a film thickness of about 100 nm was formed on the surface by anodic oxidation.

【0031】このゲート電極15をマスクとしてゲート
電極15から出た半導体層13に、上方から自己整合的
に不純物元素(Nchの場合はリン、Pchの場合はボ
ロン)を1×1015ion/cm2、40keV程度で
イオン注入し、上方よりエキシマレーザーで照射し、活
性化を行うことによりTFTのソース領域13aおよび
ドレイン領域13bを形成した。
Using the gate electrode 15 as a mask, the semiconductor layer 13 extending from the gate electrode 15 is self-aligned with an impurity element (phosphorus in the case of Nch, boron in the case of Pch) at 1 × 10 15 ion / cm from above. 2. Ion implantation was performed at about 40 and 40 keV, irradiation with an excimer laser was performed from above, and activation was performed to form a source region 13a and a drain region 13b of the TFT.

【0032】さらに、プラズマCVD法により厚さ50
0nm程度の酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜16を
成膜し、ソース領域13aおよびドレイン領域13b上
の層間絶縁膜16およびゲート絶縁膜14にコンタクト
ホールを形成した。
Further, a thickness of 50 is formed by the plasma CVD method.
An interlayer insulating film 16 made of a silicon oxide film having a thickness of about 0 nm was formed, and contact holes were formed in the interlayer insulating film 16 and the gate insulating film 14 on the source region 13a and the drain region 13b.

【0033】その後、層間絶縁膜16およびそのコンタ
クトホール上に、膜厚150nm程度のTi2Cu膜1
7aを成膜し、約500kPaの水素雰囲気中で約1時
間放置することにより、Ti2Cu膜17a中に水素を
吸蔵させた。さらに、その上に膜厚150nmのアルミ
ニウム層17bを成膜し、パターニングして、Ti2
u層17aおよびアルミニウム層17bの2層から成る
ソース電極17およびドレイン電極18を形成した。次
いで、さらに保護膜19として、この上層にプラズマC
VD法により、窒化シリコン膜を成膜するが、このデポ
ジション前におよそ10Paの減圧下で約30分間、3
00℃でアニールすることにより、Ti2Cu膜17a
から活性水素が放出される。この放出された水素は固相
拡散により、ゲート絶縁膜14と多結晶シリコン膜であ
るソース領域13aおよびドレイン領域13bとの界面
および多結晶シリコン膜中に入り、ダングリングボンド
を終端する。この水素化処理の後、基板温度300℃で
窒化シリコン膜を形成し、ソース電極17およびドレイ
ン電極18のコンタクトホール(図示せず)を設け、T
FTを完成させた。
Then, a Ti 2 Cu film 1 having a film thickness of about 150 nm is formed on the interlayer insulating film 16 and its contact hole.
7a was deposited and left in a hydrogen atmosphere of about 500 kPa for about 1 hour to occlude hydrogen in the Ti 2 Cu film 17a. Further, a 150 nm-thickness aluminum layer 17b is formed thereon, and patterned to form Ti 2 C.
A source electrode 17 and a drain electrode 18 composed of two layers of the u layer 17a and the aluminum layer 17b were formed. Next, as a protective film 19, plasma C is formed on the upper layer.
A silicon nitride film is formed by the VD method, but before this deposition, a pressure reduction of about 10 Pa is performed for about 30 minutes for 3 minutes.
By annealing at 00 ° C., the Ti 2 Cu film 17a is formed.
Releases active hydrogen. The released hydrogen enters the interface between the gate insulating film 14 and the source region 13a and the drain region 13b, which are polycrystalline silicon films, and the polycrystalline silicon film by solid phase diffusion, and terminates the dangling bond. After this hydrogenation treatment, a silicon nitride film is formed at a substrate temperature of 300 ° C., contact holes (not shown) for the source electrode 17 and the drain electrode 18 are provided, and T
Completed the FT.

【0034】このように、TFTを構成する構成要素と
してのソース電極17およびドレイン電極18に、水素
元素の含有および放出能力を有する金属または合金材料
としてのTi2Cu膜17aを用いたため、Ti2Cu膜
17aから活性水素を供給して、ゲート絶縁膜14と多
結晶シリコン膜であるソース領域13aおよびドレイン
領域13bとの界面および多結晶シリコン膜中に活性水
素が入り、ダングリングボンドを終端することができ、
従来生じていた保護膜としての特性劣化や損傷はなくな
る。
As described above, since the source electrode 17 and the drain electrode 18 as the constituent elements of the TFT use the Ti 2 Cu film 17a as the metal or alloy material having the ability to contain and release the hydrogen element, the Ti 2 Active hydrogen is supplied from the Cu film 17a, and active hydrogen enters the interface between the gate insulating film 14 and the source region 13a and the drain region 13b, which are polycrystalline silicon films, and into the polycrystalline silicon film to terminate the dangling bond. It is possible,
The characteristic deterioration and damage as a protective film that have occurred conventionally are eliminated.

【0035】なお、本実施例1では、500kMPa以
上の高圧水素雰囲気中にさらすことを含む工程で水素を
吸蔵し、200℃以上の熱アニールを含む工程で吸蔵し
た水素を放出する材料として、Ti2Cuを一例に挙げ
たが、本発明はこれに限定されず、Ti2Ni、LaN
5、ミッシュメタル、Mg2Ni、Mg2Cu、Mg、
Al、Ti、Niなどのうち少なくとも何れかの材料を
用いても良く、その選択は、多結晶シリコン形成プロセ
ス条件により変動する多結晶シリコン膜およびこれとゲ
ート絶縁膜界面の欠陥状態に適合するものを実験的に求
めれば良い。
In Example 1, Ti was used as a material that occludes hydrogen in a process including exposure to a high-pressure hydrogen atmosphere of 500 kMPa or more and releases hydrogen occluded in a process including thermal annealing at 200 ° C. or more. 2 Cu is given as an example, but the present invention is not limited to this, and Ti 2 Ni, LaN
i 5 , misch metal, Mg 2 Ni, Mg 2 Cu, Mg,
At least one material of Al, Ti, Ni, etc. may be used, and its selection is suitable for the polycrystalline silicon film which varies depending on the polycrystalline silicon forming process conditions and the defect state of the interface between the polycrystalline silicon film and the gate insulating film. Should be obtained experimentally.

【0036】(実施例2)図2は本発明の実施例2の半
導体装置におけるポリシリコンTFTの断面図である。
(Embodiment 2) FIG. 2 is a sectional view of a polysilicon TFT in a semiconductor device according to Embodiment 2 of the present invention.

【0037】図2において、絶縁性基板としてのガラス
21上に保護層としてのベースコート層22が設けら
れ、このベースコート層22上に水素を吸蔵させたLa
Ni5膜の島状パターン30を設けている。これらベー
スコート層22および島状パターン30上に層間絶縁膜
22aが設けられ、島状パターン30の上方の層間絶縁
膜22a上にTFTのソース領域23aおよびドレイン
領域23bが設けられるとともに、ソース領域23aと
ドレイン領域23bの間にチャネル領域である半導体層
23が設けられている。これらソース領域23aおよび
ドレイン領域23b、半導体層23さらに層間絶縁膜2
2a上にゲート絶縁膜24が設けられている。さらに、
半導体層23の上方のゲート絶縁膜24上にゲート電極
25が設けられ、その表面は陽極酸化による酸化保護膜
25aとされている。これらゲート絶縁膜24および酸
化保護膜25a上に層間絶縁膜26が設けられ、ソース
領域23aおよびドレイン領域23b上のゲート絶縁膜
24および層間絶縁膜26にコンタクトホールがそれぞ
れ設けられている。この層間絶縁膜26上には、ゲート
絶縁膜24および層間絶縁膜26に設けられたコンタク
トホールを介してソース領域23aに接続されるソース
電極27が設けられ、また、ゲート絶縁膜24および層
間絶縁膜26に設けられたコンタクトホールを介してド
レイン領域23bに接続されるドレイン電極28が設け
られている。これら層間絶縁膜26、ソース電極27お
よびドレイン電極28上にTFTを保護する保護膜29
が設けられている。
In FIG. 2, a base coat layer 22 as a protective layer is provided on a glass 21 as an insulating substrate, and La that absorbs hydrogen is placed on the base coat layer 22.
An island pattern 30 of Ni 5 film is provided. An interlayer insulating film 22a is provided on the base coat layer 22 and the island pattern 30, a source region 23a and a drain region 23b of the TFT are provided on the interlayer insulating film 22a above the island pattern 30, and a source region 23a and The semiconductor layer 23, which is a channel region, is provided between the drain regions 23b. The source region 23a and the drain region 23b, the semiconductor layer 23, and the interlayer insulating film 2
A gate insulating film 24 is provided on 2a. further,
A gate electrode 25 is provided on the gate insulating film 24 above the semiconductor layer 23, and the surface thereof serves as an oxidation protection film 25a by anodic oxidation. An interlayer insulating film 26 is provided on the gate insulating film 24 and the oxidation protection film 25a, and contact holes are provided in the gate insulating film 24 and the interlayer insulating film 26 on the source region 23a and the drain region 23b, respectively. A source electrode 27 connected to the source region 23a through a contact hole provided in the gate insulating film 24 and the interlayer insulating film 26 is provided on the interlayer insulating film 26, and the gate insulating film 24 and the interlayer insulating film 26 are provided. A drain electrode 28 connected to the drain region 23b through a contact hole formed in the film 26 is provided. A protective film 29 for protecting the TFT is formed on the interlayer insulating film 26, the source electrode 27 and the drain electrode 28.
Is provided.

【0038】以上により本実施例2の半導体装置におけ
るポリシリコンTFTが構成され、以下のようにして製
造することができる。
As described above, the polysilicon TFT in the semiconductor device of the second embodiment is constituted and can be manufactured as follows.

【0039】まず、絶縁性基板としてのガラス基板(7
059:コーンング社製)21上に酸化シリコンのベー
スコート層22を形成し、その上にLaNi5膜を10
0nmの膜厚でスパッタリング法で成膜し、ドライエッ
チング法により所望に形状にパターンニングして島状パ
ターン30を形成した。この島状パターン30は基板裏
面からの光を遮断する遮光膜としても機能する。これら
ベースコート層22および島状パターン30上に、層間
絶縁膜22aとして酸化シリコン膜を300nmの膜厚
で形成し、さらに、この層間絶縁膜22a上に、プラズ
マCVD法により、基板温度350℃で膜厚50nmの
アモルファスシリコン膜を形成する。さらに、400℃
で脱水素のためのアニール処理を1時間程度行い、Kr
F、XeClなどを用いたエキシマレーザにより、アモ
ルファスシリコンを熔融再結晶化して多結晶シリコンと
し半導体層23とした。この半導体層23を島状パター
ンにパターニングし、その上にゲート絶縁膜24となる
酸化シリコン膜をプラズマCVD法により約100nm
の膜厚で成膜し、550℃で6時間アニールすることに
より膜の緻密化を行った。
First, a glass substrate (7
(059: made by Corning Co., Ltd.), a base coat layer 22 of silicon oxide is formed on top of this, and a LaNi 5 film is formed on the base coat layer 22.
A film having a thickness of 0 nm was formed by a sputtering method, and patterned into a desired shape by a dry etching method to form an island pattern 30. The island pattern 30 also functions as a light blocking film that blocks light from the back surface of the substrate. A silicon oxide film having a thickness of 300 nm is formed as an interlayer insulating film 22a on the base coat layer 22 and the island-shaped pattern 30. Further, a film is formed on the interlayer insulating film 22a by a plasma CVD method at a substrate temperature of 350 ° C. An amorphous silicon film having a thickness of 50 nm is formed. Furthermore, 400 ° C
Annealing for dehydrogenation is performed for about 1 hour at
By using an excimer laser using F, XeCl or the like, the amorphous silicon was melted and recrystallized to form polycrystalline silicon, which was used as the semiconductor layer 23. This semiconductor layer 23 is patterned into an island pattern, and a silicon oxide film to be a gate insulating film 24 is formed on the semiconductor layer 23 by plasma CVD to a thickness of about 100 nm.
The film was densified by forming the film with the film thickness of 6 and annealing at 550 ° C. for 6 hours.

【0040】次に、ゲート絶縁膜24上に膜厚300n
m程度のアルミニウム膜をスパッタリング法で成膜し、
ドライエッチングを用いてパターニングして半導体層2
3の上方にゲート電極25を形成し、その表面に酸化保
護膜25aを形成した。
Next, a film thickness of 300 n is formed on the gate insulating film 24.
An aluminum film of about m is formed by the sputtering method,
The semiconductor layer 2 is patterned by using dry etching.
A gate electrode 25 was formed on the upper side of 3 and an oxidation protection film 25a was formed on the surface thereof.

【0041】このゲート電極25をマスクとしてゲート
電極25から出た半導体層23に、その上方から自己整
合的に不純物元素(Nchの場合はリン、Pchの場合
はボロン)を1×1015ion/cm2、40keV程
度でイオン注入し、エキシマレーザの照射により活性化
を行い、TFTのソース領域23aおよびドレイン領域
23bを形成した。
Using the gate electrode 25 as a mask, the semiconductor layer 23 extending from the gate electrode 25 is self-aligned with an impurity element (phosphorus in the case of Nch, boron in the case of Pch) at 1 × 10 15 ion / from above. Ion implantation was performed at a pressure of about cm 2 and about 40 keV, and activation was performed by irradiation with an excimer laser to form a source region 23a and a drain region 23b of the TFT.

【0042】さらに、約500kPaの水素雰囲気中で
約1時間放置することにより、酸化シリコン膜を通し
て、島状パターン30のLaNi5膜中に水素を吸蔵さ
せた。
Further, by leaving it in a hydrogen atmosphere of about 500 kPa for about 1 hour, hydrogen was absorbed in the LaNi 5 film of the island pattern 30 through the silicon oxide film.

【0043】さらに、ゲート絶縁膜24およびゲート電
極25上に、プラズマCVD法により厚さ500nm程
度の酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜26を基板温度
300℃で成膜するが、このデポジション前におよそ1
0Paの減圧下で約30分間、300℃でアニールする
ことにより、島状パターン30のLaNi5膜から活性
水素が放出される。この放出された水素は上部の層間絶
縁膜22aを固相拡散により通って、多結晶シリコン膜
中および、ゲート絶縁膜24と多結晶シリコン膜の界面
に入り、ダングリングボンドを終端する。この水素化処
理後、酸化シリコン膜の層間絶縁膜26を成膜した。
Further, an interlayer insulating film 26 made of a silicon oxide film having a thickness of about 500 nm is formed on the gate insulating film 24 and the gate electrode 25 at a substrate temperature of 300 ° C. by the plasma CVD method, but before this deposition. About 1
By annealing at 300 ° C. for about 30 minutes under a reduced pressure of 0 Pa, active hydrogen is released from the LaNi 5 film having the island pattern 30. The released hydrogen passes through the upper interlayer insulating film 22a by solid phase diffusion, enters the polycrystalline silicon film and the interface between the gate insulating film 24 and the polycrystalline silicon film, and terminates the dangling bond. After this hydrogenation treatment, an interlayer insulating film 26 of a silicon oxide film was formed.

【0044】さらに、これらソース領域23aおよびド
レイン領域23b上のゲート絶縁膜24および層間絶縁
膜26にコンタクトホールを形成した後、層間絶縁膜2
6およびコンタクトホール上にチタンとアルミニウムか
らなる合金を成膜し、これをパターニングして、ソース
電極27およびドレイン電極28とする。さらに、保護
膜29として、この上層にプラズマCVDにより、基板
温度300℃で窒化シリコン膜を形成し、さらに、この
窒化シリコン膜にソース電極27およびドレイン電極2
8のコンタクトホール(図示せず)を設けてTFTを完
成させた。
Further, after forming contact holes in the gate insulating film 24 and the interlayer insulating film 26 on the source region 23a and the drain region 23b, the interlayer insulating film 2 is formed.
An alloy made of titanium and aluminum is formed on 6 and the contact hole and patterned to form a source electrode 27 and a drain electrode 28. Further, as the protective film 29, a silicon nitride film is formed on the upper layer by plasma CVD at a substrate temperature of 300 ° C. Further, the source electrode 27 and the drain electrode 2 are formed on the silicon nitride film.
8 contact holes (not shown) were provided to complete the TFT.

【0045】このように、水素元素の含有および放出能
力を有する金属または合金材料としての島状パターン3
0のLaNi5膜を、チャネル部である半導体層23の
下方部に設けたため、そのLaNi5膜から活性水素を
供給して、多結晶シリコン膜中および、ゲート絶縁膜2
4と多結晶シリコン膜の界面に活性水素が入り、ダング
リングボンドを終端することができ、従来生じていた保
護膜としての特性劣化や損傷はなくなる。
Thus, the island-shaped pattern 3 as a metal or alloy material having the ability to contain and release hydrogen element.
Since the LaNi 5 film of No. 0 is provided below the semiconductor layer 23 that is the channel portion, active hydrogen is supplied from the LaNi 5 film to the inside of the polycrystalline silicon film and the gate insulating film 2.
Active hydrogen can enter the interface between 4 and the polycrystalline silicon film to terminate the dangling bond, and the characteristic deterioration and damage as a protective film that have occurred conventionally are eliminated.

【0046】なお、本実施例2では、500kPa以上
の高圧水素雰囲気中にさらすことを含む工程で水素を吸
蔵し、200℃以上の熱アニールを含む工程で吸蔵した
水素を放出する材料として、島状パターン30のLaN
5を一例に挙げたが、本発明はこれに限定されず、T
2Cu、Ti2Ni、ミッシュメタル、Mg2Ni、M
2Cu、Mg、Al、Ti、Niなどのうち少なくと
も何れかの材料を用いても良く、その選択は、多結晶シ
リコン形成プロセス条件により変動する多結晶シリコン
膜およびこれとゲート絶縁膜界面の欠陥状態に適合する
ものを実験的に求めれば良い。
In the second embodiment, as a material that absorbs hydrogen in a process including exposure to a high-pressure hydrogen atmosphere of 500 kPa or higher and releases hydrogen stored in a process including thermal annealing at 200 ° C. or higher, an island is used. Pattern 30 of LaN
Although i 5 is given as an example, the present invention is not limited to this, and T 5
i 2 Cu, Ti 2 Ni, misch metal, Mg 2 Ni, M
At least one material selected from g 2 Cu, Mg, Al, Ti, Ni, etc. may be used, and the selection is made between the polycrystalline silicon film and the interface between the polycrystalline silicon film and the gate insulating film, which vary depending on the polycrystalline silicon forming process conditions. What is suitable for the defect state may be experimentally obtained.

【0047】(実施例3)図3は本発明の実施例3の半
導体装置におけるポリシリコンTFTの断面図である。
(Third Embodiment) FIG. 3 is a sectional view of a polysilicon TFT in a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【0048】図3において、絶縁性基板としてのガラス
31上に保護層としてのベースコート層32を設け、こ
のベースコート層32上にTFTのソース領域33aお
よびドレイン領域33bが設けられるとともに、ソース
領域33aとドレイン領域33bの間にチャネル層であ
る半導体層33が設けられている。これらソース領域3
3aおよびドレイン領域33b、半導体層33さらにベ
ースコート層32上にゲート絶縁膜34が設けられてい
る。さらに、半導体層33の上方のゲート絶縁膜34上
にゲート電極35が設けられ、ゲート電極35は、水素
を供給するTi2Cu層35aとアルミニウム層35b
の2層からなっている。このゲート電極35の表面は陽
極酸化による酸化保護膜35aとされている。これらゲ
ート絶縁膜34および酸化保護膜35a上に層間絶縁膜
36が設けられ、ソース領域33aおよびドレイン領域
33b上のゲート絶縁膜34および層間絶縁膜36にコ
ンタクトホールが設けられている。この層間絶縁膜36
上には、ゲート絶縁膜34および層間絶縁膜36に設け
られたコンタクトホールを介してソース領域33aに接
続されるソース電極37が設けられ、また、ゲート絶縁
膜34および層間絶縁膜36に設けられたコンタクトホ
ールを介してドレイン領域33bに接続されるドレイン
電極38が設けられている。これら層間絶縁膜36、ソ
ース電極37およびドレイン電極38上にTFTを保護
する保護膜39が設けられている。
In FIG. 3, a base coat layer 32 as a protective layer is provided on a glass 31 as an insulating substrate, a source region 33a and a drain region 33b of a TFT are provided on the base coat layer 32, and a source region 33a and a source region 33a are provided. The semiconductor layer 33 which is a channel layer is provided between the drain regions 33b. These source areas 3
A gate insulating film 34 is provided on 3a, the drain region 33b, the semiconductor layer 33, and the base coat layer 32. Further, a gate electrode 35 is provided on the gate insulating film 34 above the semiconductor layer 33, and the gate electrode 35 includes a Ti 2 Cu layer 35a and an aluminum layer 35b for supplying hydrogen.
It consists of two layers. The surface of the gate electrode 35 serves as an oxidation protection film 35a by anodic oxidation. An interlayer insulating film 36 is provided on the gate insulating film 34 and the oxidation protection film 35a, and contact holes are provided in the gate insulating film 34 and the interlayer insulating film 36 on the source region 33a and the drain region 33b. This interlayer insulating film 36
A source electrode 37 connected to the source region 33a through a contact hole formed in the gate insulating film 34 and the interlayer insulating film 36 is provided on the upper side, and also provided in the gate insulating film 34 and the interlayer insulating film 36. A drain electrode 38 connected to the drain region 33b through the contact hole is provided. A protective film 39 for protecting the TFT is provided on the interlayer insulating film 36, the source electrode 37 and the drain electrode 38.

【0049】以上により本実施例3の半導体装置におけ
るポリシリコンTFTが構成され、以下のようにして製
造することができる。
As described above, the polysilicon TFT in the semiconductor device of the third embodiment is constituted and can be manufactured as follows.

【0050】まず、絶縁性基板としてのガラス基板(7
059:コーニング社製)31上に酸化シリコンのベー
スコート層32を形成し、さらに、このベースコート層
32上に、プラズマCVD法により、基板温度350℃
で膜厚50nmのアモルファスシリコン膜を形成する。
さらに、400℃で脱水素のためのアニール処理を1時
間程度行い、KrF、XeClなどを用いたエキシマレ
ーザにより、アモルファスシリコンを熔融して再び結晶
化して多結晶シリコンとし半導体層33とした。この半
導体層33を島状のパターンにパターニングし、その上
にゲート絶縁膜34となる酸化シリコン膜をプラズマC
VD法により約100nmの膜厚で成膜した。
First, a glass substrate (7
(059: manufactured by Corning Incorporated) 31 is formed with a silicon oxide base coat layer 32, and the substrate temperature is 350 ° C. on the base coat layer 32 by plasma CVD.
Then, an amorphous silicon film having a film thickness of 50 nm is formed.
Further, an annealing treatment for dehydrogenation was performed at 400 ° C. for about 1 hour, and amorphous silicon was melted and recrystallized by an excimer laser using KrF, XeCl or the like to form a semiconductor layer 33. The semiconductor layer 33 is patterned into an island pattern, and a silicon oxide film to be a gate insulating film 34 is formed on the semiconductor layer 33 by plasma C.
A film having a thickness of about 100 nm was formed by the VD method.

【0051】次に、この半導体層33の上方のゲート絶
縁膜34上に膜厚150nmのTi2Cu膜35aを成
膜し、約500kPaの水素雰囲気中で約1時間放置す
ることにより、Ti2Cu膜35a中に水素を吸蔵させ
た。さらに、膜厚150nmのアルミニウム膜35bを
成膜し、これをドライエッチングを用いてパターニング
し、Ti2Cu層35aおよびアルミニウム層35bの
2層からなるゲート電極35を形成し、その表面に陽極
酸化による酸化保護膜35cを約50nmの膜厚で形成
した。
Next, a Ti 2 Cu film 35a having a film thickness of 150 nm is formed on the gate insulating film 34 above the semiconductor layer 33, and the Ti 2 Cu film 35a is left in a hydrogen atmosphere of about 500 kPa for about 1 hour to form Ti 2 Hydrogen was stored in the Cu film 35a. Further, an aluminum film 35b having a film thickness of 150 nm is formed and patterned by dry etching to form a gate electrode 35 composed of two layers of a Ti 2 Cu layer 35a and an aluminum layer 35b, and anodized on the surface thereof. The oxidation protection film 35c was formed with a thickness of about 50 nm.

【0052】このゲート電極35をマスクとしてゲート
電極35から出た半導体層33上に、上方から自己整合
的に不純物元素(Nchの場合はリン、Pchの場合は
ボロン)を1×1015ion/cm2、40keV程度
でイオン注入し、上方よりエキシマレーザで照射し、活
性化を行うことによりTFTのソース領域33aおよび
ドレイン領域33bを形成した。
Using this gate electrode 35 as a mask, the impurity element (phosphorus in the case of Nch, boron in the case of Pch) is self-aligned on the semiconductor layer 33 extending from the gate electrode 35 from above at 1 × 10 15 ion / The source region 33a and the drain region 33b of the TFT were formed by implanting ions at cm 2 and about 40 keV and irradiating with excimer laser from above to activate the TFT.

【0053】さらに、ゲート絶縁膜34上にプラズマC
VD法により厚さ500nm程度の酸化シリコン膜から
なる層間絶縁膜36を成膜するが、このデポジション前
におよそ10Paの減圧下で約30分間、300℃でア
ニールすることにより、Ti2Cu膜35aから活性水
素が放出される。この放出された水素は、固相活性によ
り、下部のゲート絶縁膜34を通って、ゲート絶縁膜3
4と半導体層33の多結晶シリコン膜の界面および多結
晶シリコン膜中に入り、ダングリングボンドを終端す
る。この水素化処理の後、層間絶縁膜36を形成し、ソ
ース領域33aおよびドレイン領域33b上のゲート絶
縁膜34および層間絶縁膜36にコンタクトホールを形
成した。
Further, plasma C is formed on the gate insulating film 34.
An interlayer insulating film 36 made of a silicon oxide film having a thickness of about 500 nm is formed by the VD method. Before this deposition, the Ti 2 Cu film is annealed at a reduced pressure of about 10 Pa for about 30 minutes at 300 ° C. Active hydrogen is released from 35a. The released hydrogen passes through the lower gate insulating film 34 due to the solid-phase activity, and passes through the gate insulating film 3
4 and the polycrystal silicon film of the semiconductor layer 33 and the polycrystal silicon film, and the dangling bond is terminated. After this hydrogenation treatment, an interlayer insulating film 36 was formed, and contact holes were formed in the gate insulating film 34 and the interlayer insulating film 36 on the source region 33a and the drain region 33b.

【0054】その後、層間絶縁膜36およびコンタクト
ホール上に、膜厚300nm程度のチタンとアルミニウ
ムの合金膜を用いて、ソース電極37およびドレイン電
極38を形成した。さらに、保護膜39として、この上
層にプラズマCVDにより、基板温度300℃を窒化シ
リコン膜を形成し、さらに、ソース電極37およびドレ
イン電極38のコンタクトホール(図示せず)を形成し
て、TFTを完成させた。
After that, a source electrode 37 and a drain electrode 38 were formed on the interlayer insulating film 36 and the contact hole by using an alloy film of titanium and aluminum with a film thickness of about 300 nm. Further, as the protective film 39, a silicon nitride film having a substrate temperature of 300 ° C. is formed thereon by plasma CVD, and contact holes (not shown) for the source electrode 37 and the drain electrode 38 are further formed to form a TFT. Completed

【0055】このように、TFTを構成する構成要素と
してのゲート電極35に、水素元素の含有および放出能
力を有する金属または合金材料としてのTi2Cu膜3
5aを用いたため、Ti2Cu膜35aから活性水素を
供給して、ゲート絶縁膜34と半導体層33の多結晶シ
リコン膜の界面および多結晶シリコン膜中に活性水素が
入り、ダングリングボンドを終端することができ、従来
生じていた保護膜としての特性劣化や損傷はなくなる。
As described above, the gate electrode 35 as a constituent element of the TFT is provided with the Ti 2 Cu film 3 as a metal or alloy material capable of containing and releasing hydrogen element.
Since 5a is used, active hydrogen is supplied from the Ti 2 Cu film 35a so that active hydrogen enters the interface between the gate insulating film 34 and the polycrystalline silicon film of the semiconductor layer 33 and into the polycrystalline silicon film to terminate the dangling bond. Therefore, the characteristic deterioration and damage as the protective film which have occurred conventionally are eliminated.

【0056】なお、本実施例3では、500kPa以上
の高圧水素雰囲気中にさらすことを含む工程で水素を吸
蔵し、200℃以上の熱アニールを含む工程で吸蔵した
水素を放出する材料として、Ti2Cuを例に挙げた
が、本発明はこれに限定されず、Ti2Ni、LaN
5、ミッシュメタル、Mg2Ni、Mg2Cu、Mg、
Al、Ti、Niなどの材料を用いても良く、その選択
は、多結晶シリコン形成プロセス条件により変動する多
結晶シリコン膜及びこれとゲート絶縁膜界面の欠陥状態
に適合するものを実験的に求めれば良い。
In the third embodiment, Ti is used as a material that absorbs hydrogen in a process including exposure to a high-pressure hydrogen atmosphere of 500 kPa or higher and releases hydrogen stored in a process including thermal annealing at 200 ° C. or higher. 2 Cu is given as an example, but the present invention is not limited to this, and Ti 2 Ni, LaN
i 5 , misch metal, Mg 2 Ni, Mg 2 Cu, Mg,
A material such as Al, Ti, or Ni may be used, and the selection thereof should be made by empirically finding a material that is compatible with the defect state of the polycrystalline silicon film and the interface between the polycrystalline silicon film and the gate insulating film, which varies depending on the polycrystalline silicon formation process conditions. Good.

【0057】したがって、上記実施例1〜3において、
多結晶シリコン内部及び他の膜との界面に生じるダング
リングボンドに結合する水素を、多結晶シリコンの下方
または上方または側方に位置する水素元素の含有および
放出能力を有する金属材料または合金材料の薄膜層から
供給し、固相拡散させて活性水素を多結晶シリコンの内
部および他の膜との界面に存在するダングリングボンド
と結合させることにより、多結晶シリコンのバンド構造
における禁制帯に存在するトラップ準位の状態密度が減
少し、TFTのリーク電流の低減および信頼性の向上が
得られ、かつ、保護膜から水素化を行うことや水素プラ
ズマ処理の必要はなくなり、従来生じていた保護膜の性
能低下やプラズマによるダメージなどの好ましくない副
作用は生じない。このとき、この水素含有および放出能
力を有する合金材料または金属材料からなる薄膜層は、
ポリシリコンTFTの遮光膜や電極としても用いること
で工程の複雑化を軽減することができる。
Therefore, in the above Examples 1 to 3,
Hydrogen bonded to dangling bonds generated inside the polycrystalline silicon and at the interface with other films is formed of a metal material or an alloy material having an ability to contain and release a hydrogen element located below, above, or to the side of the polycrystalline silicon. Existence in the forbidden band in the band structure of polycrystalline silicon by supplying from the thin film layer and performing solid phase diffusion to couple active hydrogen with dangling bonds existing inside the polycrystalline silicon and at the interface with other films. The state density of the trap level is reduced, the leakage current of the TFT is reduced and the reliability is improved, and it is not necessary to perform hydrogenation from the protective film or hydrogen plasma treatment. There are no undesirable side effects such as performance degradation and plasma damage. At this time, the thin film layer made of an alloy material or a metal material having this hydrogen content and release capacity is
By using it as a light-shielding film or an electrode of a polysilicon TFT, it is possible to reduce the complexity of the process.

【0058】また、水素を含有させる工程は、水素元素
の含有および放出能力を有する金属または合金材料を形
成した後、500kPa以上の水素圧力雰囲気中にさら
すことにより実施する。また、水素を放出させる工程は
200℃以上の熱アニールを行うことで実施する。
The step of containing hydrogen is carried out by forming a metal or alloy material having the ability to contain and release hydrogen element and then exposing it to a hydrogen pressure atmosphere of 500 kPa or more. Further, the step of releasing hydrogen is performed by performing thermal annealing at 200 ° C. or higher.

【0059】[0059]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、多結晶シ
リコンを用いたTFTにおいて、多結晶シリコン膜およ
びこれとゲート絶縁膜界面に生じるダングリングボンド
を、保護膜の劣化やプラズマ処理によるダメージを回避
しつつ、水素により終端できるため、従来のような保護
膜の特性劣化や損傷がなく、そのTFT特性は極めて優
れており、産業上与える効果は大きい。
As described above, according to the present invention, in a TFT using polycrystalline silicon, the polycrystalline silicon film and the dangling bond generated at the interface between the polycrystalline silicon film and the gate insulating film are prevented by deterioration of the protective film or plasma treatment. Since it is possible to terminate with hydrogen while avoiding damage, there is no characteristic deterioration or damage of the protective film as in the conventional case, the TFT characteristics are extremely excellent, and the industrial effect is great.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例1の半導体装置におけるポリシ
リコンTFTの断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a polysilicon TFT in a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例2の半導体装置におけるポリシ
リコンTFTの断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of a polysilicon TFT in a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例3の半導体装置におけるポリシ
リコンTFTの断面図である。
FIG. 3 is a sectional view of a polysilicon TFT in a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図4】従来の半導体装置におけるポリシリコンTFT
の断面図である。
FIG. 4 is a polysilicon TFT in a conventional semiconductor device.
FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

13,23,33 半導体層 13a,23a,33a ソース領域 13b,23b,33b ドレイン領域 14,24,34 ゲート絶縁膜 15,25,35 ゲート電極 17,27,37 ソース電極 17a,35a Ti2Cu膜 17b,35b アルミニウム層 18,28,38 ドレイン電極 19,29,39 保護膜 30 LaNi5膜の島状パターン13, 23, 33 semiconductor layer 13a, 23a, 33a source region 13b, 23b, 33b drain region 14, 24, 34 gate insulating film 15, 25, 35 gate electrode 17, 27, 37 source electrode 17a, 35a Ti 2 Cu film 17b, 35b Aluminum layer 18, 28, 38 Drain electrode 19, 29, 39 Protective film 30 LaNi 5 film island pattern

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/78 627G ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location H01L 29/78 627G

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ソース領域とドレイン領域の間に、多結
晶シリコンよりなるチャネル部が設けられ、該チャネル
部とで絶縁膜を挟持するゲート電極が設けられ、該ソー
ス領域に接続したソース電極が設けられ、該ドレイン領
域に接続したドレイン電極が設けられた薄膜トランジス
タ上を保護する保護膜が設けられた半導体装置におい
て、 該薄膜トランジスタの構成要素となる薄膜のうち少なく
とも1層に、水素元素の含有および放出能力を有する金
属または合金材料を含む構成とした半導体装置。
1. A channel portion made of polycrystalline silicon is provided between a source region and a drain region, a gate electrode sandwiching an insulating film with the channel portion is provided, and a source electrode connected to the source region is provided. In a semiconductor device provided with a protective film for protecting a thin film transistor provided with a drain electrode connected to the drain region, at least one layer of the thin films constituting the thin film transistor contains hydrogen element and A semiconductor device configured to include a metal or alloy material having an emission capability.
【請求項2】 チャネル部に多結晶シリコンが用いられ
ている薄膜トランジスタ上を保護する保護膜が設けられ
た半導体装置において、 水素元素の含有および放出能力を有する金属または合金
材料を有する層を、該チャネル部の下方および上方、側
方のうち少なくとも何れかに設ける半導体装置。
2. A semiconductor device provided with a protective film for protecting a thin film transistor using polycrystalline silicon in a channel portion, wherein a layer containing a metal or alloy material having hydrogen element containing and releasing ability is provided. A semiconductor device provided on at least one of a lower side, an upper side, and a side of a channel portion.
【請求項3】 前記金属または合金材料は、Ti2
u、Ti2Ni、LaNi5、ミッシュメタル、Mg2
i、Mg2Cu、Mg、Al、Ti、Niのうち少なく
とも1つの化合物または元素である請求項1または2記
載の半導体装置。
3. The metal or alloy material is Ti 2 C
u, Ti 2 Ni, LaNi 5 , misch metal, Mg 2 N
3. The semiconductor device according to claim 1, which is a compound or element of at least one of i, Mg 2 Cu, Mg, Al, Ti, and Ni.
【請求項4】 前記金属または合金材料は、前記ゲート
電極およびソース電極、ドレイン電極のうち少なくとも
何れかの一部を構成している請求項1記載の半導体装
置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the metal or alloy material forms a part of at least one of the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode.
【請求項5】 前記金属または合金材料を含む層は、前
記薄膜トランジスタの遮光膜である請求項2記載の半導
体装置。
5. The semiconductor device according to claim 2, wherein the layer containing the metal or alloy material is a light shielding film of the thin film transistor.
【請求項6】 多結晶シリコンのソース領域とドレイン
領域間の多結晶シリコンのチャネル部上方に、絶縁膜を
介してゲート電極を形成し、該ソース領域に接続するソ
ース電極を形成し、該ドレイン領域に接続するドレイン
電極を形成した、該多結晶シリコンの上面および下面、
側面のうち少なくとも何れかに絶縁膜との界面を有する
薄膜トランジスタ上を保護する保護膜を形成した半導体
装置の製造方法において、 該薄膜トランジスタの構成要素となる薄膜のうち少なく
とも1層の一部として、水素元素の含有および放出能力
を有する金属または合金材料を形成するか、 または、該多結晶シリコンの下方および上方、側方のう
ち少なくとも何れかに該金属または合金材料を形成する
工程と、 該金属または合金材料に水素を含有させる工程と、 該金属または合金材料から水素を放出させて固相拡散さ
せることにより、該多結晶シリコン中または該界面に該
水素を含ませる工程とを有する半導体装置の製造方法。
6. A gate electrode is formed between a source region and a drain region of the polycrystalline silicon above a channel portion of the polycrystalline silicon via an insulating film, and a source electrode connected to the source region is formed, and the drain is formed. An upper surface and a lower surface of the polycrystalline silicon having a drain electrode connected to the region,
In a method of manufacturing a semiconductor device, wherein a protective film for protecting a thin film transistor having an interface with an insulating film is formed on at least one of the side surfaces, a hydrogen film is used as a part of at least one layer of the thin film which constitutes the thin film transistor. Forming a metal or alloy material having the ability to contain and release elements, or forming the metal or alloy material below and / or above and / or to the side of the polycrystalline silicon; Manufacture of a semiconductor device including a step of containing hydrogen in an alloy material, and a step of releasing the hydrogen from the metal or alloy material to cause solid phase diffusion to contain the hydrogen in the polycrystalline silicon or at the interface Method.
【請求項7】 前記金属または合金材料を形成する工程
は、スパッタリング法またはフラッシュ蒸着法により薄
膜層として形成する請求項6記載の半導体装置の製造方
法。
7. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the step of forming the metal or alloy material is a thin film layer formed by a sputtering method or a flash evaporation method.
【請求項8】 前記金属または合金材料に水素を含有さ
せる工程は、該金属または合金材料を形成した後、50
0kPa以上の水素圧力雰囲気中にさらすことにより水
素を含有させる請求項6記載の半導体装置の製造方法。
8. The step of allowing hydrogen to be contained in the metal or alloy material is performed after forming the metal or alloy material,
7. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein hydrogen is contained by exposing to a hydrogen pressure atmosphere of 0 kPa or more.
【請求項9】 前記水素を放出させて前記界面に該水素
を含ませる工程は、200℃以上の熱処理を含む請求項
6記載の半導体装置の製造方法。
9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the step of releasing the hydrogen to cause the interface to contain the hydrogen includes heat treatment at 200 ° C. or higher.
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