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JP2009059940A - THIN FILM TRANSISTOR, METHOD FOR MANUFACTURING THIN FILM TRANSISTOR, AND ELECTRONIC DEVICE - Google Patents

THIN FILM TRANSISTOR, METHOD FOR MANUFACTURING THIN FILM TRANSISTOR, AND ELECTRONIC DEVICE Download PDF

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JP2009059940A
JP2009059940A JP2007226525A JP2007226525A JP2009059940A JP 2009059940 A JP2009059940 A JP 2009059940A JP 2007226525 A JP2007226525 A JP 2007226525A JP 2007226525 A JP2007226525 A JP 2007226525A JP 2009059940 A JP2009059940 A JP 2009059940A
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Japan
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region
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thin film
film transistor
semiconductor layer
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Application number
JP2007226525A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomohiro Kimura
知洋 木村
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】リーク電流の発生の抑制を行うゲッタリングの効果を良好に得ることが可能な薄膜トランジスタを提供する。
【解決手段】チャネル領域を挟んでソース領域とドレイン領域とを有する半導体層を備える薄膜トランジスタであって、上記ソース領域及びドレイン領域の少なくとも一方の領域は、チャネル領域よりも膜厚の薄い領域を有する薄膜トランジスタであり、好ましくは、上記ソース領域及びドレイン領域の少なくとも一方の領域は、該領域内で膜厚の厚い領域と膜厚の薄い領域とを有する薄膜トランジスタである。
【選択図】 図1
Provided is a thin film transistor capable of obtaining a good gettering effect for suppressing generation of leakage current.
A thin film transistor including a semiconductor layer having a source region and a drain region with a channel region interposed therebetween, wherein at least one of the source region and the drain region has a region thinner than the channel region. It is a thin film transistor, and preferably, at least one of the source region and the drain region is a thin film transistor having a thick region and a thin region in the region.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタの製造方法、及び、電子装置に関する。より詳しくは、連続粒界シリコンを形成する場合に好適な薄膜トランジスタ、そのような薄膜トランジスタの製造方法、及び、そのような薄膜トランジスタを備える電子装置に関するものである。 The present invention relates to a thin film transistor, a method for manufacturing the thin film transistor, and an electronic device. More specifically, the present invention relates to a thin film transistor suitable for forming continuous grain boundary silicon, a method for manufacturing such a thin film transistor, and an electronic device including such a thin film transistor.

薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor;TFT)は、アクティブマトリクス型の液晶表示装置等の電子装置において半導体素子として備え付けられるものであり、スイッチング素子や制御回路に用いられる等、幅広い分野で利用されている。近年では、液晶表示装置の大型化や高精細化が急速に進展していることからTFTの高性能化が強く求められており、例えば、TFT内のシリコン層を複数層とする等、実際に様々な工夫が試みられている(例えば、特許文献1参照。)。 A thin film transistor (TFT) is provided as a semiconductor element in an electronic device such as an active matrix liquid crystal display device, and is used in a wide range of fields such as a switching element and a control circuit. In recent years, there has been a strong demand for higher performance of TFTs due to the rapid progress in the enlargement and high definition of liquid crystal display devices. For example, a plurality of silicon layers in a TFT are actually required. Various devices have been tried (see, for example, Patent Document 1).

半導体素子に用いられるシリコン層として好適なものに連続粒界シリコン(CGS;Continuous Grain Silicon)が挙げられる。CGSは、シリコン結晶の粒子と粒子の間(結晶粒界)における原子の並び方が連続しているため、移動度が特に優れており、かつ比較的低温で形成することができる。CGS化を行うためには、通常、シリコン層には触媒元素が多く添加される。しかしながら、金属触媒等がシリコン層のチャネル領域に存在していると、その金属触媒等を介してリーク電流が発生するおそれがある。 A continuous grain boundary silicon (CGS) is a preferable example of a silicon layer used in a semiconductor element. CGS is particularly excellent in mobility and can be formed at a relatively low temperature because the arrangement of atoms between silicon crystal particles (grain boundaries) is continuous. In order to perform CGS, a large amount of catalyst element is usually added to the silicon layer. However, if a metal catalyst or the like is present in the channel region of the silicon layer, a leak current may be generated via the metal catalyst or the like.

リーク電流の発生を抑制する工夫の一例として、ゲッタリングが挙げられる。ゲッタリングとは、TFT内の半導体層及び半導体層近傍に生じた結晶欠陥をトラップとして、半導体層内に存在する金属触媒等をその欠陥部位に拡散させる技術である。具体的には、例えば、TFTに対し一定条件の熱アニールを行うことで、ゲッタリングの効果を得ることができる。ゲッタリングを行いチャネル領域の金属触媒等を取り除くことで、リーク電流の発生率の低い高性能なTFTを得ることができる。 An example of a device for suppressing the occurrence of leakage current is gettering. Gettering is a technique for diffusing a metal catalyst or the like existing in a semiconductor layer into a defect site using a crystal defect generated in the semiconductor layer in the TFT and in the vicinity of the semiconductor layer as a trap. Specifically, for example, the gettering effect can be obtained by performing thermal annealing under certain conditions on the TFT. By performing gettering and removing the metal catalyst or the like in the channel region, a high-performance TFT with a low leakage current generation rate can be obtained.

しかしながら、従来より用いられているゲッタリング方法では、ゲッタリングの効果が充分に得られないことがあった。したがって、より確実にゲッタリングの効果を得るためには未だ改善の余地があった。
特開2000−114542号公報
However, the gettering method that has been used in the past may not provide a sufficient gettering effect. Therefore, there is still room for improvement in order to obtain the gettering effect more reliably.
JP 2000-114542 A

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、リーク電流の発生の抑制を行うゲッタリングの効果を良好に得ることが可能な薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタの製造方法、及び、電子装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above situation, and provides a thin film transistor, a thin film transistor manufacturing method, and an electronic device capable of obtaining a good gettering effect for suppressing the occurrence of leakage current. It is intended.

本発明者は、ゲッタリングの効果を良好に得ることが可能なTFTについて種々検討したところ、TFT内の半導体層の形状に着目した。そして、半導体層の膜厚が半導体層全体で同じとなっている場合に、ゲッタリングを行ったとしても半導体層のチャネル領域とソース/ドレイン領域との境界部近く(ジャンクション部)で金属元素が滞留する場合があり、これがソース領域とドレイン領域との間のオフリーク電流の発生や、ゲート絶縁膜耐圧不良といったリーク不良を引き起こすことを見いだした。また、ゲッタリングの効果を高めるために、半導体層内に注入する不純物の量を多くする等、半導体層内の結晶欠陥を多く設ける施策を行うと、半導体層の結晶破壊の過度の進行が生じ、良好なTFTが得られにくいことを見いだした。 The inventor conducted various studies on TFTs capable of obtaining a good gettering effect, and focused on the shape of the semiconductor layer in the TFTs. When the thickness of the semiconductor layer is the same for the entire semiconductor layer, even if gettering is performed, the metal element is located near the boundary portion (junction portion) between the channel region and the source / drain region of the semiconductor layer. It has been found that this may cause a leakage failure such as generation of an off-leakage current between the source region and the drain region and a breakdown voltage of the gate insulating film. In addition, in order to enhance the gettering effect, if measures such as increasing the amount of impurities implanted into the semiconductor layer, such as increasing the number of crystal defects in the semiconductor layer, are taken, excessive crystal breakdown of the semiconductor layer occurs. It was found that it was difficult to obtain a good TFT.

図26は、通常の方法におけるソース/ドレイン領域に対するイオン注入後、及び、熱活性化・ゲッタリング工程後の、半導体層中の金属元素の位置関係を示す断面模式図である。(a)はイオン注入後を示し、(b)は熱活性化・ゲッタリング工程後を示す。図26(a)に示すように、本形態は、半導体層2上にゲート絶縁膜3及びゲート電極4を積層して有し、かつ、半導体層2のチャネル領域2a及びソース/ドレイン領域2b全体の膜厚がほぼ同じである。ソース/ドレイン領域2bに対し不純物の注入を行うと、結晶欠陥密度は底面(基板面)側から順に大きくなっていく。図26(a)中、半導体層2のソース/ドレイン領域2b内での濃淡のちがいは、結晶欠陥の密度の違いを示し、色が濃いほど欠陥が多い。なお、このとき、半導体層2内には金属元素10が均一に存在しているものとする。 FIG. 26 is a schematic cross-sectional view showing the positional relationship of the metal elements in the semiconductor layer after ion implantation into the source / drain regions and after the thermal activation / gettering step in a normal method. (A) shows after ion implantation, and (b) shows after thermal activation / gettering step. As shown in FIG. 26A, in this embodiment, the gate insulating film 3 and the gate electrode 4 are laminated on the semiconductor layer 2, and the entire channel region 2a and source / drain region 2b of the semiconductor layer 2 are formed. The film thicknesses are almost the same. When impurities are implanted into the source / drain region 2b, the crystal defect density increases in order from the bottom surface (substrate surface) side. In FIG. 26A, the difference in density in the source / drain region 2b of the semiconductor layer 2 indicates a difference in the density of crystal defects, and the darker the color, the more defects. At this time, it is assumed that the metal element 10 exists uniformly in the semiconductor layer 2.

このような半導体層2に対し熱活性化・ゲッタリング工程を行うと、チャネル領域2aに存在する金属元素10は、ソース/ドレイン領域(ゲッタリングサイト)2bに移動し、ソース/ドレイン領域2b内に均一に存在することになる。しかしながら、本形態のように半導体層2の膜厚が全体で同じである場合には、図26(b)に示すように、熱活性化・ゲッタリング工程のチャネル領域2aにおいて金属元素10が残存してしまう場合があり、これによってリーク不良が発生することがある。 When the thermal activation / gettering process is performed on such a semiconductor layer 2, the metal element 10 present in the channel region 2a moves to the source / drain region (gettering site) 2b, and the source / drain region 2b Will exist uniformly. However, when the thickness of the semiconductor layer 2 is the same as in the present embodiment, the metal element 10 remains in the channel region 2a in the thermal activation / gettering process as shown in FIG. This may cause a leak failure.

そこで本発明者は、鋭意検討を行ったところ、(1)半導体層内の一部で結晶欠陥の密度を大きくすることで、良好なゲッタリングサイトを形成することができること、(2)半導体層のソース/ドレイン領域内にそのようなゲッタリングサイトを設けることでリーク不良が回避できること、(3)半導体層の膜厚を薄くするほど、結晶欠陥の密度が大きくなることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。 Therefore, the present inventor has intensively studied (1) that a good gettering site can be formed by increasing the density of crystal defects in a part of the semiconductor layer, and (2) the semiconductor layer. By providing such a gettering site in the source / drain region, it is found that leakage defects can be avoided, and (3) the density of crystal defects increases as the semiconductor layer thickness decreases. The present inventors have arrived at the present invention by conceiving that it can be solved on a case-by-case basis.

すなわち、本発明は、チャネル領域を挟んでソース領域とドレイン領域とが形成された半導体層を有する薄膜トランジスタであって、上記ソース領域及びドレイン領域の少なくとも一方の領域は、チャネル領域よりも膜厚の薄い領域を有する薄膜トランジスタである。
以下に本発明を詳述する。
That is, the present invention is a thin film transistor including a semiconductor layer in which a source region and a drain region are formed with a channel region interposed therebetween, and at least one of the source region and the drain region has a thickness greater than that of the channel region. A thin film transistor having a thin region.
The present invention is described in detail below.

本発明の薄膜トランジスタは、チャネル領域を挟んでソース領域とドレイン領域とが形成された半導体層を有する。TFTのゲート電極への電圧の印加により、ゲート絶縁膜を介して設けられた半導体層は導電性を有することになるので、これを利用してTFTはスイッチング素子等に用いられる。半導体層は、通常、シリコン(Si)で形成されており、リン(P)、ボロン(B)、ヒ素(As)等の不純物が注入されて半導体特性が調整される。また、半導体層は、不純物濃度の低いチャネル領域と、不純物濃度の高いソース/ドレイン領域とで構成される。チャネル領域は、ソース領域とドレイン領域との間に配置される領域であり、電流は、チャネル領域を介してソース領域及びドレイン領域を流れる。このチャネル領域は、リーク不良を回避する点から金属元素の含有量が少ない方が好ましく、また、ゲッタリングの効果を良好に得るためには結晶欠陥の密度が小さい方が好ましい。半導体層は通常、ゲート電極と重畳する領域にチャネル領域、ゲート電極と重畳しない領域にソース領域及びドレイン領域が形成される。なお、本明細書においてソース/ドレイン領域とは、ソース領域及び/又はドレイン領域を意味する。 The thin film transistor of the present invention includes a semiconductor layer in which a source region and a drain region are formed with a channel region interposed therebetween. By applying a voltage to the gate electrode of the TFT, the semiconductor layer provided through the gate insulating film has conductivity, so that the TFT is used as a switching element or the like using this. The semiconductor layer is usually made of silicon (Si), and impurities such as phosphorus (P), boron (B), and arsenic (As) are implanted to adjust the semiconductor characteristics. The semiconductor layer is composed of a channel region having a low impurity concentration and a source / drain region having a high impurity concentration. The channel region is a region disposed between the source region and the drain region, and current flows through the source region and the drain region through the channel region. The channel region preferably has a lower metal element content from the viewpoint of avoiding leakage defects, and preferably has a lower density of crystal defects in order to obtain a good gettering effect. In the semiconductor layer, a channel region is usually formed in a region overlapping with the gate electrode, and a source region and a drain region are formed in a region not overlapping with the gate electrode. Note that in this specification, the source / drain region means a source region and / or a drain region.

上記ソース領域及びドレイン領域の少なくとも一方の領域は、チャネル領域よりも膜厚の薄い領域を有する。不純物の注入を行うことにより半導体層には結晶欠陥が生じる。そして、このような結晶欠陥が金属元素をトラップするゲッタリングサイトとなる。不純物の注入によって形成された結晶欠陥は、不純物の活性化のためのアニーリング工程による結晶性の回復により消失していくことになるが、半導体層の結晶性の回復は、多くの場合結晶欠陥の度合いが小さい領域、すなわち、結晶欠陥の密度が低い領域から起こるため、一般的に半導体層内で最も注入ダメージの小さい半導体層下面(基板面側)が結晶性の回復の起点となる。そのため、不純物が高濃度で注入されるソース/ドレイン領域を従来よりも膜厚の薄い領域とすることで、ソース/ドレイン領域内の欠陥密度を大きくすることができ、従来よりもゲッタリング特性に優れた領域を形成することができる。これにより、チャネル領域には金属元素等がより残存しにくくなるため、リーク不良の改善されたTFTが得られることになる。「金属元素」は、物質を金属と非金属と分けた場合に金属に該当するものをいう。リーク電流の発生とは具体的に、ソース領域とドレイン領域との間のリーク、ゲート電極と半導体層との間のリーク等が挙げられる。 At least one of the source region and the drain region has a region thinner than the channel region. Impurity implantation causes crystal defects in the semiconductor layer. Such crystal defects serve as gettering sites for trapping metal elements. The crystal defects formed by the impurity implantation disappear due to the recovery of crystallinity by the annealing process for impurity activation, but the recovery of crystallinity of the semiconductor layer is often caused by crystal defects. Since it occurs from a region having a low degree, that is, a region having a low density of crystal defects, generally, the lower surface of the semiconductor layer (substrate surface side) having the smallest implantation damage in the semiconductor layer is a starting point for crystallinity recovery. Therefore, by making the source / drain region into which the impurity is implanted at a high concentration, the thickness of the defect in the source / drain region can be increased by reducing the thickness of the source / drain region compared to the conventional case, and gettering characteristics are improved as compared with the conventional case. An excellent region can be formed. This makes it difficult for metal elements and the like to remain in the channel region, so that a TFT with improved leakage failure can be obtained. “Metal element” refers to a substance that corresponds to a metal when the substance is divided into a metal and a non-metal. Specific examples of the generation of the leakage current include a leak between the source region and the drain region, a leak between the gate electrode and the semiconductor layer, and the like.

本明細書において、「チャネル領域よりも膜厚の薄い領域」は、本発明の効果を奏することができる程度に膜厚差が設けられているものをいい、例えば、チャネル領域の膜厚の80%以下の膜厚とすることで本発明の効果を良好に得ることができ、70%以下がより好ましく、一般的に膜厚差が大きければ大きいほどゲッタリングの効果を大きく得ることができる。本発明において半導体層は、単純にゲッタリングの効果から見れば、ソース/ドレイン領域全体が実質的にチャネル領域よりも膜厚が薄くなるようにすることが、本発明の効果を発揮する上で好適である。また、ソース領域とドレイン領域とのいずれもが本発明の形態となっていることが好ましい。なお、チャネル領域とソース/ドレイン領域との比率等、他の条件は、通常用いられる半導体層の条件でよい。 In the present specification, the “region having a thickness smaller than that of the channel region” refers to a region having a thickness difference that can provide the effects of the present invention. The effect of the present invention can be obtained satisfactorily by setting the film thickness to not more than%, more preferably not more than 70%. Generally, the larger the difference in film thickness, the greater the effect of gettering. In view of the effect of the present invention, the semiconductor layer in the present invention can be formed so that the entire source / drain region is substantially thinner than the channel region in terms of the gettering effect. Is preferred. In addition, both the source region and the drain region are preferably in the form of the present invention. Other conditions such as the ratio between the channel region and the source / drain regions may be those of a semiconductor layer that is normally used.

本発明のTFTの構成としては、このような構成要素を必須として形成されるものである限り、その他の構成要素を含んでいても含んでいなくてもよく、通常、半導体層のソース領域上にソース電極、半導体層のドレイン領域上にドレイン電極を備える。また、半導体層と基板との間には、金属元素が半導体層に入り込むことを防ぐベースコート層等を設けてもよい。 As long as such a component is formed as an essential component of the TFT of the present invention, it may or may not include other components, and is usually on the source region of the semiconductor layer. Are provided with a source electrode and a drain electrode on the drain region of the semiconductor layer. Further, a base coat layer or the like that prevents a metal element from entering the semiconductor layer may be provided between the semiconductor layer and the substrate.

上記半導体層は、チャネル領域と、ソース領域及びドレイン領域の少なくとも一方の領域との境界に段差が設けられていることが好ましい。このようにチャネル領域とソース/ドレイン領域との間に明確な段差を設けることにより、より確実にゲッタリングの効果を得ることができる。また、チャネル領域とソース/ドレイン領域との間に段差が設けられているので、膜厚の薄い領域をソース/ドレイン領域で最大限大きくとることができる。なお、段差の角度は特に限定されないが、60〜120°で充分な効果を得ることができる。 In the semiconductor layer, a step is preferably provided at the boundary between the channel region and at least one of the source region and the drain region. Thus, by providing a clear step between the channel region and the source / drain regions, the gettering effect can be obtained more reliably. In addition, since a step is provided between the channel region and the source / drain region, a thin region can be maximized in the source / drain region. The angle of the step is not particularly limited, but a sufficient effect can be obtained at 60 to 120 °.

上記ソース領域及びドレイン領域の少なくとも一方の領域は、該領域内で膜厚の厚い領域と膜厚の薄い領域とを有することが好ましい。すなわち、ソース領域又はドレイン領域の同一領域内において、相対的に膜厚の厚い領域及び膜厚の薄い領域が形成されている形態であり、例えば、ソース領域の膜厚を考える場合、チャネル領域やドレイン領域の膜厚は考慮しなくてよい。 At least one of the source region and the drain region preferably has a thick region and a thin region in the region. That is, in the same region of the source region or the drain region, a relatively thick region and a thin region are formed. For example, when considering the thickness of the source region, It is not necessary to consider the thickness of the drain region.

半導体層の膜厚をソース領域内又はドレイン領域内で異ならせると、該領域内で膜厚が厚い領域に比べて、膜厚が薄い領域の方が、半導体層下面の不純物注入ダメージが大きくなり、結晶性の回復が起こりにくく、結晶性回復後の欠陥密度が大きくなる。よって、ゲッタリングを行った場合、欠陥密度のより高い、膜厚の薄い領域を、半導体層内のゲッタリング専用の領域とすることができる。ソース/ドレイン領域内で結晶欠陥の密度が大きくなりすぎた場合、それが原因となって抵抗が上がってしまい、半導体特性に影響を与える場合があるが、本形態によれば、ソース/ドレイン領域内の全てに過剰に結晶欠陥を生じさせなくてよく、ソース/ドレイン領域の特性を大きく変化させずにすむ。なお、ソース領域及びドレイン領域は、いずれもがこのような形態となっていることがより好ましい。 If the film thickness of the semiconductor layer is made different in the source region or the drain region, the impurity implantation damage on the lower surface of the semiconductor layer becomes larger in the thin film region than in the thick film region in the region. The crystallinity is hardly recovered and the defect density after the crystallinity recovery is increased. Therefore, when gettering is performed, a region having a higher defect density and a smaller film thickness can be used as a region dedicated to gettering in the semiconductor layer. If the density of crystal defects in the source / drain region becomes too large, the resistance may increase due to this, which may affect the semiconductor characteristics. According to this embodiment, the source / drain region It is not necessary to cause excessive crystal defects in all of them, and the characteristics of the source / drain regions are not significantly changed. In addition, it is more preferable that both the source region and the drain region have such a form.

また、本形態は、ソース/ドレイン領域内で膜厚の異なる領域が形成されているので、通常の不純物の注入工程によって、該領域内で必然的に結晶欠陥密度を異ならせることができ、ゲッタリング効果を高めるための方法として工程が複雑とならない。 In this embodiment, since regions having different film thicknesses are formed in the source / drain regions, the crystal defect density can inevitably be varied in the regions by the normal impurity implantation process. The process is not complicated as a method for enhancing the ring effect.

本形態において「膜厚の厚い領域」と「膜厚の薄い領域」とは、本発明の効果を奏することができる程度の膜厚差を有する必要があり、例えば、膜厚の薄い領域の膜厚を、膜厚の厚い領域の膜厚の80%以下の膜厚とすることで本形態の効果を良好に得ることができ、一般的に膜厚差が大きければ大きいほどゲッタリングの効果を大きく得ることができる。また、これらの「膜厚の薄い領域」の面積は「膜厚の厚い領域」の10分の1以上であることが好ましい。更に、これらの領域での結晶欠陥の度合いとしては、好ましくは、「膜厚の薄い領域」において「膜厚の厚い領域」の2倍以上の結晶欠陥密度を有する。なお、そのような相対性は、電子スピン共鳴装置(ESR;Electron Spin Resonance)等によって検出することができる。 In this embodiment, the “thick film region” and the “thin film region” need to have a film thickness difference that can achieve the effects of the present invention. The effect of this embodiment can be obtained satisfactorily by setting the thickness to 80% or less of the thickness of the thicker region. Generally, the larger the film thickness difference, the more the gettering effect. Can get big. Moreover, it is preferable that the area of these “thin regions” is one tenth or more of the “thick region”. Further, as the degree of crystal defects in these regions, the “thin region” preferably has a crystal defect density that is twice or more that of the “thick region”. Such relativity can be detected by an electron spin resonance (ESR) or the like.

上記膜厚の薄い領域は、チャネル領域側とは逆側の末端に位置することが好ましい。これにより、チャネル領域とは離れた末端部分に専用のゲッタリングサイトが形成されることになるので、ソース/ドレイン領域のうち、よりチャネル領域に近い領域をソース/ドレイン領域として機能させることができる。具体的には、ソース/ドレイン電極をソース/ドレイン領域のチャネル領域により近い領域に接続させることで、結晶欠陥によって抵抗の大きくなった領域にソース/ドレイン電極を接続させずにすむ。その結果、従来どおりの特性を持ちつつ、より強力なゲッタリングによってリーク電流の発生を抑制することが可能なTFTが得られることになる。 The thin film region is preferably located at the end opposite to the channel region side. As a result, a dedicated gettering site is formed at an end portion away from the channel region, so that a region closer to the channel region among the source / drain regions can function as the source / drain region. . Specifically, by connecting the source / drain electrode to a region closer to the channel region of the source / drain region, it is not necessary to connect the source / drain electrode to a region whose resistance is increased by crystal defects. As a result, it is possible to obtain a TFT that has the same characteristics as the conventional one but can suppress the generation of leakage current by stronger gettering.

上記ソース領域及びドレイン領域の少なくとも一方の領域は、該領域内で膜厚の厚い領域と膜厚の薄い領域との境界に段差が設けられていることが好ましい。このようにソース/ドレイン領域内で明確な段差を設けることにより、より確実にゲッタリングの効果を得ることができる。なお、段差の角度は特に限定されないが、60〜120°で充分な効果を得ることができる。 It is preferable that at least one of the source region and the drain region is provided with a step at a boundary between a thick region and a thin region in the region. Thus, by providing a clear step in the source / drain region, the gettering effect can be obtained more reliably. The angle of the step is not particularly limited, but a sufficient effect can be obtained at 60 to 120 °.

上記半導体層は、断面形状が台形であることが好ましい。本明細書において台形は、全体として台形となっているものをいい、上底と下底とを有し、かつ上底と下底とを結ぶ線が斜辺となっている限り、特に限定されない。すなわち、上底と下底とが必ずしも平行となっているものに限らず、また、斜辺にいくつかの段差が設けられていてもよく、各段の角度がそれぞれ異なっていてもよい。更に、斜辺は、一方が垂直に切り立ったような形状を一部に有していてもよい。このようにソース/ドレイン領域の膜厚がチャネル領域と逆の方向に向かって徐々に薄くなっていく形態とすることにより、バランスよくゲッタリングの効果を得ることが可能となる。また、このような形状は、フォトリソグラフィー法等の光照射によってパターニングしやすい形状である。なお、本形態は、半導体層の断面形状が、半導体層の末端に進むにつれて先細りとなった形状ということもできる。 The semiconductor layer preferably has a trapezoidal cross-sectional shape. In this specification, the trapezoid means a trapezoid as a whole, and is not particularly limited as long as it has an upper base and a lower base and a line connecting the upper base and the lower base is a hypotenuse. That is, the upper base and the lower base are not necessarily parallel to each other, and some steps may be provided on the hypotenuse, and the angles of the steps may be different from each other. Furthermore, the hypotenuse may have a shape in which one side is vertically cut. In this way, the gettering effect can be obtained in a well-balanced manner by making the thickness of the source / drain region gradually thinner in the direction opposite to that of the channel region. Further, such a shape is a shape that can be easily patterned by light irradiation such as a photolithography method. Note that this embodiment can also be referred to as a shape in which the cross-sectional shape of the semiconductor layer tapers as it goes to the end of the semiconductor layer.

本形態において、台形の斜辺の起点は、チャネル領域、ソース領域及びドレイン領域のいずれであってもよいが、起点によってその効果は異なる。例えば、ソース領域及び/又はドレイン領域内で斜辺の起点が開始する場合は、ソース/ドレイン領域内で膜厚の異なる領域が形成されることになるので、ソース/ドレイン領域内の全てに過剰に結晶欠陥を生じさせなくてよく、ソース/ドレイン領域の特性を大きく変化させずにすむ。 In this embodiment, the starting point of the trapezoidal hypotenuse may be any of the channel region, the source region, and the drain region, but the effect differs depending on the starting point. For example, when the starting point of the hypotenuse starts in the source region and / or drain region, regions having different film thicknesses are formed in the source / drain region. Crystal defects do not need to be generated, and the characteristics of the source / drain regions are not greatly changed.

上記台形の好適な形態としては、(1)斜辺と底辺とのなす角度が20°以下である形態、及び、(2)斜辺の上端に位置する点を底辺に投影した点と、斜辺の下端に位置する点との距離が、高さの2倍以上である形態が挙げられる。このような形態とすることで、より効果的にゲッタリングが進行することになり、かつ、ソース/ドレイン領域としての特性も向上する。 Preferred forms of the trapezoid include (1) an angle formed by the hypotenuse and the base is 20 ° or less, and (2) a point projected on the base of the hypotenuse and a lower end of the hypotenuse. A form in which the distance to the point located at is at least twice as high as the height. By adopting such a form, gettering proceeds more effectively and the characteristics as the source / drain region are improved.

上記半導体層は、ポリシリコンで構成されていることが好ましい。ポリシリコンで構成されていることにより、導電性に優れた半導体層が得られる。本発明は、TFT作製工程中に混入する金属元素を、後のゲッタリング工程によって半導体層のチャネル領域から除外することができるので、このようにポリシリコンが形成される形態に特に有効といえる。 The semiconductor layer is preferably made of polysilicon. By being made of polysilicon, a semiconductor layer having excellent conductivity can be obtained. The present invention can be said to be particularly effective for a form in which polysilicon is formed in this way, because a metal element mixed during the TFT manufacturing process can be excluded from the channel region of the semiconductor layer by a later gettering process.

上記半導体層は、金属触媒を含有することが好ましい。例えば、シリコン層に金属触媒を含有させることで、CGS化を行うための固相結晶成長法を行うことができ、シリコン層の特性向上を図ることができる。金属触媒としては、例えば、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ゲルマニウム(Ge)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、白金(Pt)、銅(Cu)、金(Au)等が挙げられ、ニッケル(Ni)が特に好ましい。本発明の形態によれば、金属触媒を有する場合であっても、後のゲッタリング工程によりチャネル領域から金属触媒を移動させることができるため、このように半導体層に金属触媒が含有されている形態に特に有効といえる。 The semiconductor layer preferably contains a metal catalyst. For example, by including a metal catalyst in the silicon layer, a solid phase crystal growth method for performing CGS can be performed, and the characteristics of the silicon layer can be improved. Examples of the metal catalyst include nickel (Ni), iron (Fe), cobalt (Co), germanium (Ge), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), osmium (Os), iridium (Ir). ), Platinum (Pt), copper (Cu), gold (Au) and the like, and nickel (Ni) is particularly preferable. According to the embodiment of the present invention, the metal catalyst is contained in the semiconductor layer in this way because the metal catalyst can be moved from the channel region by a subsequent gettering step even when the metal catalyst is included. It can be said that it is particularly effective for the form.

本発明はまた、チャネル領域を挟んでソース領域とドレイン領域とが形成された半導体層を有する薄膜トランジスタの製造方法であって、上記製造方法は、ソース領域及びドレイン領域の少なくとも一方でエッチングが行われる薄膜化工程と、半導体層に対してゲッタリングを行う工程とを含む薄膜トランジスタの製造方法でもある。 The present invention is also a method for manufacturing a thin film transistor having a semiconductor layer in which a source region and a drain region are formed with a channel region interposed therebetween, and in the manufacturing method, at least one of the source region and the drain region is etched. It is also a method of manufacturing a thin film transistor including a thinning step and a step of performing gettering on the semiconductor layer.

結晶欠陥は、エッチング処理を行うことによっても生じさせることができる。これは、単に膜厚が薄くなるためではなく、エッチングダメージによって起こるものである。半導体層のソース/ドレイン領域に対しエッチング処理を行うことで、そのエッチングされた領域は、エッチングされていない領域に比べ、結晶欠陥の密度が大きくなる。したがって、本発明の製造方法によれば、ソース/ドレイン領域を薄膜化した後のイオン注入により結晶欠陥の密度を異ならせるとともに、エッチングによる結晶欠陥によっても、エッチング処理されていないチャネル領域に比べて結晶欠陥領域を形成することができるので、ソース/ドレイン領域の膜厚を薄くするだけの場合よりも、より強力なゲッタリングサイトを形成することができる。エッチングの種類としては限定されず、ドライエッチング、ウェットエッチングのいずれであってもよいが、パターニングの正確性の点から、ドライエッチングを行うことがより好ましい。エッチングされる領域は、ソース/ドレイン領域内であれば特に限定されず、ソース/ドレイン領域全体であっても、ソース/ドレイン領域の一部であってもよい。ソース/ドレイン領域の一部をエッチングする方法については、下記で詳述する。 Crystal defects can also be generated by performing an etching process. This is not simply because the film thickness is reduced, but is caused by etching damage. By performing an etching process on the source / drain regions of the semiconductor layer, the etched region has a higher density of crystal defects than the unetched region. Therefore, according to the manufacturing method of the present invention, the density of crystal defects is made different by ion implantation after thinning the source / drain regions, and also due to crystal defects caused by etching, compared to a channel region that is not etched. Since a crystal defect region can be formed, a stronger gettering site can be formed as compared with a case where only the thickness of the source / drain region is reduced. The type of etching is not limited and may be either dry etching or wet etching, but dry etching is more preferable from the viewpoint of patterning accuracy. The region to be etched is not particularly limited as long as it is within the source / drain region, and may be the entire source / drain region or a part of the source / drain region. A method for etching a part of the source / drain region will be described in detail below.

本明細書において「ゲッタリング」とは、TFT内の半導体層に生じた結晶欠陥をトラップとして、半導体層内に存在する金属触媒等をその欠陥部位に拡散させる技術をいい、半導体層を加熱する方法であれば特に限定されず、ゲッタリングの方法としては、炉アニール法、ランプアニール法等の熱アニール法が挙げられる。なお、不純物の活性化工程もまた熱アニール等によって行われるため、本発明の製造方法によれば、ゲッタリング工程と、不純物の活性化工程とを一度に行ってもよい。本発明の製造方法によれば、ゲッタリングを行うことで、チャネル領域中の金属元素等を効果的にチャネル領域外に移動させることができ、そのようにして得られた薄膜トランジスタは、オフリーク電流の発生やゲート絶縁膜耐圧不良といったリーク不良を抑制するものとなる。 In this specification, “gettering” refers to a technique for diffusing a metal catalyst or the like existing in a semiconductor layer to the defect site by using a crystal defect generated in the semiconductor layer in the TFT as a trap, and heating the semiconductor layer. The method is not particularly limited, and examples of the gettering method include a thermal annealing method such as a furnace annealing method and a lamp annealing method. Since the impurity activation step is also performed by thermal annealing or the like, according to the manufacturing method of the present invention, the gettering step and the impurity activation step may be performed at a time. According to the manufacturing method of the present invention, by performing gettering, a metal element or the like in the channel region can be effectively moved out of the channel region, and the thin film transistor thus obtained has an off-leakage current. This suppresses leakage defects such as generation and gate insulating film breakdown voltage defects.

上記薄膜化工程は、ソース領域及びドレイン領域の少なくとも一方の一部で選択的エッチングが行われる工程であることが好ましい。ソース/ドレイン領域内の一部を選択的エッチングすることで、ソース領域又はドレイン領域内で「膜厚の厚い領域」と「膜厚の薄い領域」とを形成することができ、かつ、該領域内で結晶欠陥密度の異なる領域を形成することができる。本形態によれば、ゲッタリングを行った場合、欠陥密度のより高い、膜厚の薄い領域を、半導体層内のゲッタリング専用の領域とすることができる。ソース/ドレイン領域内で結晶欠陥の密度が大きくなりすぎた場合、それが原因となって抵抗が上がってしまい、半導体特性に影響を与える場合があるが、本形態によれば、ソース/ドレイン領域内の全てに過剰に結晶欠陥を生じさせなくてよく、ソース/ドレイン領域の特性を大きく変化させずにすむ。なお、選択的エッチングは、ソース領域及びドレイン領域のいずれに対しても行われることがより好ましい。 The thinning process is preferably a process in which selective etching is performed in at least a part of at least one of the source region and the drain region. By selectively etching a part of the source / drain region, a “thick film region” and a “thin film region” can be formed in the source region or the drain region. Within this, regions having different crystal defect densities can be formed. According to this embodiment, when gettering is performed, a region having a higher defect density and a smaller film thickness can be used as a region dedicated to gettering in the semiconductor layer. If the density of crystal defects in the source / drain region becomes too large, the resistance may increase due to this, which may affect the semiconductor characteristics. According to this embodiment, the source / drain region It is not necessary to cause excessive crystal defects in all of them, and the characteristics of the source / drain regions are not significantly changed. Note that the selective etching is more preferably performed on both the source region and the drain region.

選択的エッチングの方法としては、例えば、マスクを用いてレジストに対し選択的露光を行ってエッチング領域を選択する方法等が挙げられ、より詳しくは、レジストの露光、現像及び剥離を、露光領域を変えて複数回行う方法、露光の際にハーフトーンマスクを用いる方法等が挙げられる。 Examples of the selective etching method include a method of selectively exposing a resist using a mask to select an etching region, and more specifically, exposing, developing and stripping the resist, Examples of the method include a method of performing a plurality of times by changing, a method of using a halftone mask at the time of exposure, and the like.

上記選択的エッチングは、ハーフトーンマスクが用いられることが好ましい。選択的エッチングを行う方法としては、マスクを用いてレジストに対し選択的露光を行ってエッチング領域を選択し、エッチング処理を行う方法が挙げられるが、このとき、ハーフトーンマスクを用いることで、一度の露光、現像及び剥離工程で、被エッチング領域の膜厚を異ならせることが可能となる。また、これにより、半導体層の形状を、例えば台形といったようなチャネル領域と逆側に向かって徐々に膜厚が小さくなる形状に容易にパターニングすることができ、その後のゲッタリングをバランスよく行うことが可能となる。本明細書において、「ハーフトーンマスク」とは、光透過率がマスクの透光部よりも小さく、かつ光透過率がマスクの遮光部よりも大きい部位を有するマスクをいう。このようなマスクは、微細な開口パターンを設ける、又は、膜厚を遮光領域よりも薄くする等により作製することができる。また、このハーフトーンマスクによる光の透過性の調整により、形成されるシリコンの段差及び斜辺の角度の程度を調整することができる。 The selective etching is preferably performed using a halftone mask. As a method of performing selective etching, there is a method of performing selective exposure to a resist using a mask to select an etching region and performing an etching process. At this time, by using a halftone mask, In the exposure, development, and peeling processes, it is possible to vary the film thickness of the etched region. This also makes it possible to easily pattern the shape of the semiconductor layer into a shape that gradually decreases in thickness toward the opposite side of the channel region, such as a trapezoid, and to perform subsequent gettering in a balanced manner. Is possible. In this specification, the “halftone mask” refers to a mask having a portion where the light transmittance is smaller than the light transmitting portion of the mask and the light transmittance is larger than the light shielding portion of the mask. Such a mask can be manufactured by providing a fine opening pattern or making the film thickness thinner than the light shielding region. In addition, the degree of angle of the formed silicon step and the hypotenuse can be adjusted by adjusting the light transmittance with the halftone mask.

上記製造方法は、薄膜化工程後にソース領域及びドレイン領域に対して不純物を注入する工程を含むことが好ましい。本明細書において「不純物」は、半導体特性の調整のためにドーピングされるリン(P)、ボロン(B)、ヒ素(As)等の元素をいう。不純物注入工程によっても半導体層に対して結晶欠陥を生じさせることは可能であり、不純物注入によって形成される結晶欠陥の結晶性の回復は、半導体層の膜厚が薄いほど起こりにくいため、このように選択的エッチングされ、膜厚の異なる領域が生じた後に不純物の注入工程を行うことで、半導体層中の結晶欠陥密度を領域ごとで異ならせることができる。また、選択的エッチングにより生じた結晶欠陥と、不純物の注入により生じた結晶欠陥との組み合わせにより、薄膜化を行った領域と薄膜化を行っていない領域とで欠陥差が大きくなり、より強力なゲッタリングサイトが形成されることになる。 The manufacturing method preferably includes a step of implanting impurities into the source region and the drain region after the thinning step. In this specification, “impurities” refer to elements such as phosphorus (P), boron (B), and arsenic (As) that are doped for adjusting semiconductor characteristics. It is possible to cause crystal defects in the semiconductor layer also by the impurity implantation step, and the crystallinity recovery of the crystal defects formed by the impurity implantation is less likely to occur as the semiconductor layer is thinner. By performing the impurity implantation step after the regions having different film thicknesses are selectively etched, the density of crystal defects in the semiconductor layer can be varied from region to region. In addition, a combination of crystal defects caused by selective etching and crystal defects caused by impurity implantation increases the defect difference between the thinned region and the non-thinned region. A gettering site is formed.

このような不純物注入工程は、特に、ソース領域及びドレイン領域の少なくとも一方の一部を選択的エッチングする方法を用いた場合に好適であり、このように選択的エッチングされ、ソース/ドレイン領域内において膜厚の異なる領域が生じた後に通常の不純物の注入工程を行うことのみで、ソース/ドレイン領域内の一部に、結晶欠陥密度の高い領域を形成することができる。したがって、本形態の製造方法によれば、製造工程を特に増やすことなく、より強力なゲッタリングサイトをソース/ドレイン領域内の一部に形成することができる。 Such an impurity implantation step is particularly suitable when a method of selectively etching at least one part of the source region and the drain region is used, and is selectively etched in this manner in the source / drain region. A region having a high crystal defect density can be formed in a part of the source / drain region only by performing a normal impurity implantation step after regions having different thicknesses are formed. Therefore, according to the manufacturing method of this embodiment, a stronger gettering site can be formed in a part of the source / drain region without particularly increasing the number of manufacturing steps.

上記薄膜化工程は、チャネル領域側とは逆側の末端を薄くする工程であることが好ましい。これにより、チャネル領域とは離れた末端部分に専用のゲッタリングサイトが形成されることになるので、ソース/ドレイン領域のうち、よりチャネル領域に近い領域をソース/ドレイン領域として機能させることができる。具体的には、ソース/ドレイン電極をソース/ドレイン領域のチャネル領域により近い領域に接続させることで、結晶欠陥によって抵抗の大きくなった領域にソース/ドレイン電極を接続させずにすむ。その結果、従来どおりの特性を持ちつつ、より強力なゲッタリングによってリーク電流の発生を抑制することが可能なTFTが得られることになる。 The thinning step is preferably a step of thinning the end opposite to the channel region side. As a result, a dedicated gettering site is formed at an end portion away from the channel region, so that a region closer to the channel region among the source / drain regions can function as the source / drain region. . Specifically, by connecting the source / drain electrode to a region closer to the channel region of the source / drain region, it is not necessary to connect the source / drain electrode to a region whose resistance is increased by crystal defects. As a result, it is possible to obtain a TFT that has the same characteristics as the conventional one but can suppress the generation of leakage current by stronger gettering.

上記製造方法は、半導体層のポリシリコン結晶化工程を含むことが好ましい。ポリシリコン結晶化工程とは、レーザー照射等による溶融及び冷却により、アモルファスシリコンからポリシリコンに結晶化を行う方法であり、導電性に優れた半導体層が得られる。本発明は、TFT作製工程中に混入する金属元素を、後のゲッタリング工程によって半導体層のチャネル領域から除外することができるので、このようにポリシリコンを形成する方法に特に有効といえる。 The manufacturing method preferably includes a polysilicon crystallization step of the semiconductor layer. The polysilicon crystallization process is a method of crystallizing amorphous silicon into polysilicon by melting and cooling by laser irradiation or the like, and a semiconductor layer having excellent conductivity can be obtained. The present invention can be said to be particularly effective for the method of forming polysilicon in this way, because the metal element mixed during the TFT manufacturing process can be excluded from the channel region of the semiconductor layer by a later gettering process.

上記製造方法は、半導体層に金属触媒が添加される工程を含むことが好ましい。本発明の方法によれば、例えば、シリコンをCGS化処理するために金属触媒を添加する場合であっても、後のゲッタリング工程によりチャネル領域から金属触媒を移動させることができるため、このように半導体層に金属触媒を含有させる方法に特に有効といえる。 The manufacturing method preferably includes a step of adding a metal catalyst to the semiconductor layer. According to the method of the present invention, for example, even when a metal catalyst is added for CGS treatment of silicon, the metal catalyst can be moved from the channel region by a subsequent gettering step. In particular, it can be said to be particularly effective for a method of incorporating a metal catalyst into the semiconductor layer.

本発明はまた、上記薄膜トランジスタ、又は、上記製造方法によって製造された薄膜トランジスタを備える電子装置でもある。本発明の電子装置は上記薄膜トランジスタ、又は、上記製造方法によって作製される薄膜トランジスタを備えているので、オフリーク電流の発生やゲート絶縁膜耐圧不良といったリーク不良が抑制された電子装置となる。電子装置の種類としては、例えば、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、カーナビゲーション、携帯電話、パーソナルコンピュータ、電子辞書等が挙げられる。 The present invention is also an electronic device including the thin film transistor or the thin film transistor manufactured by the manufacturing method. Since the electronic device of the present invention includes the thin film transistor or the thin film transistor manufactured by the manufacturing method, an electronic device in which leakage defects such as generation of off-leak current and defective breakdown voltage of the gate insulating film are suppressed is obtained. Examples of the electronic device include a liquid crystal display device, an organic electroluminescence display device, a car navigation system, a mobile phone, a personal computer, and an electronic dictionary.

本発明のTFTによれば、チャネル領域の外側に、チャネル領域よりも膜厚の薄い領域を形成しているので、チャネル領域よりも、チャネル領域よりも膜厚の薄い領域に多くの結晶欠陥を生じさせ、これをゲッタリングサイトとすることができ、それによりゲッタリングの効果を良好に得ることができる。 According to the TFT of the present invention, since the region thinner than the channel region is formed outside the channel region, many crystal defects are generated in the region thinner than the channel region. This can be used as a gettering site, thereby obtaining a good gettering effect.

以下に実施形態を掲げ、本発明について図面を用いて更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。 Embodiments will be described below, and the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited only to these embodiments.

(実施形態1)
図1は、実施形態1のTFTの断面模式図である。図1に示すように、実施形態1のTFTは、基板11上にシリコン層(半導体層)12、ゲート絶縁膜13及びゲート電極14がこの順に積層された構成となっている。基板11は、ガラス基板、プラスチック等のフレキシブル基板等を用いることができる。シリコン層12は、アモルファスシリコン、ポリシリコン等を用いることができるが、導電性の点からポリシリコンであることが好ましい。より好ましくは、連続粒界シリコン(CGS)であり、シリコン結晶の粒子と粒子の間(結晶粒界)における原子の並び方が連続しているため、移動度が特に優れており、かつ比較的低温で形成することができる。シリコン層12のうち、チャネル領域12aは、ソース/ドレイン領域12bよりも不純物濃度が低い。シリコン層12に含まれる不純物は、リン(P)又はボロン(B)が一般的である。また、シリコン層12は、CGS化を行うために用いた触媒元素(Ni)を多く含有している。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic sectional view of a TFT according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the TFT according to the first embodiment has a configuration in which a silicon layer (semiconductor layer) 12, a gate insulating film 13, and a gate electrode 14 are stacked in this order on a substrate 11. As the substrate 11, a glass substrate, a flexible substrate such as plastic, or the like can be used. The silicon layer 12 can be made of amorphous silicon, polysilicon, or the like, but is preferably polysilicon from the viewpoint of conductivity. More preferably, it is continuous grain boundary silicon (CGS), and since the arrangement of atoms between the silicon crystal particles (grain boundaries) is continuous, the mobility is particularly excellent and the temperature is relatively low. Can be formed. Of the silicon layer 12, the channel region 12a has a lower impurity concentration than the source / drain region 12b. The impurity contained in the silicon layer 12 is generally phosphorus (P) or boron (B). Further, the silicon layer 12 contains a large amount of the catalyst element (Ni) used for performing CGS.

実施形態1においてシリコン層12は、チャネル領域12aとソース/ドレイン領域12bとの境界で段差が設けられており、チャネル領域12aよりもソース/ドレイン領域12bで膜厚が薄い。実施形態1においてソース/ドレイン領域12bは、従来よりも膜厚が薄く設定されているため、結晶欠陥が従来のソース/ドレイン領域よりも多く含まれている。そのため、実施形態1のTFTによれば、触媒元素をチャネル領域12aから取り除くゲッタリングの効果を良好に得ることができる。 In the first embodiment, the silicon layer 12 has a step at the boundary between the channel region 12a and the source / drain region 12b, and the film thickness is thinner in the source / drain region 12b than in the channel region 12a. In the first embodiment, the source / drain region 12b is set to have a smaller film thickness than the conventional one, and therefore includes more crystal defects than the conventional source / drain region. Therefore, according to the TFT of Embodiment 1, the gettering effect of removing the catalytic element from the channel region 12a can be obtained satisfactorily.

なお、シリコンの結晶欠陥の密度は、電子スピン共鳴装置(ESR)により検出することができ、チャネル領域12aにおいて、相対的にソース/ドレイン領域12bの2倍以上であることが好ましい。 Note that the density of silicon crystal defects can be detected by an electron spin resonance apparatus (ESR), and the channel region 12a is preferably at least twice as large as the source / drain region 12b.

図2は、実施形態1のTFTの平面模式図である。図2に示すように、実施形態1のTFTにおいて基板11上に形成されたシリコン層12は、チャネル領域12aがゲート電極14下に位置し、ソース/ドレイン領域12bがゲート電極14下以外の領域に位置し、全体として長方形となっている。 FIG. 2 is a schematic plan view of the TFT according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, the silicon layer 12 formed on the substrate 11 in the TFT of Embodiment 1 has a channel region 12a located under the gate electrode 14 and a source / drain region 12b other than the region under the gate electrode 14. It is located in the shape of a rectangle as a whole.

本発明のTFTがゲッタリングの効果を得られる原理について、以下に図面を用いて説明する。図3は不純物の注入による結晶欠陥の発生の分布を示すシリコン層の断面模式図であり、(a)は従来の形態を示し、(b)は実施形態1を示す。図5はエッチングによる結晶欠陥の発生の分布を示すシリコン層の断面模式図である。 The principle that the TFT of the present invention can obtain the gettering effect will be described below with reference to the drawings. 3A and 3B are schematic cross-sectional views of a silicon layer showing a distribution of generation of crystal defects due to impurity implantation. FIG. 3A shows a conventional configuration, and FIG. 3B shows a first embodiment. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a silicon layer showing the distribution of generation of crystal defects by etching.

図3(b)に示すように、シリコン層12の膜厚をゲート電極14下の領域に位置するチャネル領域12aよりも、ゲート電極14下以外の領域に位置するソース/ドレイン領域12bで薄く形成した場合、その後の、ゲート絶縁膜13を介して不純物注入を行うこと(図中の矢印)によって生じるソース/ドレイン領域12bでの結晶欠陥の密度は、図3(a)に示すように、シリコン層2の膜厚をゲート電極4下の領域に位置するチャネル領域2aと、ゲート電極4下以外の領域に位置するソース/ドレイン領域2bとで同じとし、ゲート絶縁膜3を介して不純物注入を行った場合よりも大きくなる。図3中の破線で示した曲線は、後述する図4の曲線を投影させたものである。また、図3のx印は、半導体層2中に形成された結晶欠陥を示す。不純物注入後には、不純物とシリコンとを結合させるために熱アニール等による活性化工程が行われるが、このとき、一般的に結晶回復は結晶性が最も崩れていない箇所を起点に生じることになる。実施形態1のTFTによれば、ソース/ドレイン領域bにおいて、シリコン層12の下端(基板側)に多くの不純物が存在することになるため、活性化工程による結晶の回復率が下がり、結晶欠陥が多く残る。 As shown in FIG. 3B, the thickness of the silicon layer 12 is made thinner in the source / drain region 12b located in a region other than the region under the gate electrode 14 than in the channel region 12a located in the region under the gate electrode 14. In this case, the density of crystal defects in the source / drain regions 12b caused by the subsequent impurity implantation through the gate insulating film 13 (arrows in the figure) is as shown in FIG. The thickness of the layer 2 is the same for the channel region 2 a located in the region under the gate electrode 4 and the source / drain region 2 b located in the region other than under the gate electrode 4, and impurity implantation is performed through the gate insulating film 3. Will be larger than if done. The curve shown by the broken line in FIG. 3 is a projection of the curve of FIG. 4 described later. 3 indicates crystal defects formed in the semiconductor layer 2. In FIG. After the impurity implantation, an activation process such as thermal annealing is performed in order to bond the impurity and silicon. At this time, generally, crystal recovery occurs from the point where the crystallinity is not broken most. . According to the TFT of Embodiment 1, since many impurities are present at the lower end (substrate side) of the silicon layer 12 in the source / drain region b, the crystal recovery rate by the activation process is lowered, and crystal defects Many remain.

図4は、不純物注入の深さと、注入された不純物濃度との関係を示すグラフである。図4に示すように、不純物注入の深さが深くなるにつれ、一度は急激に不純物濃度が増加し、ピーク地点(Rp値)を超えてからは、徐々に不純物濃度は低下していく。したがって、ゲート絶縁膜及びシリコン層の膜厚を変えることで、シリコン層の下部(基板側)に到達する不純物濃度を変えることができる。 FIG. 4 is a graph showing the relationship between the depth of impurity implantation and the concentration of implanted impurities. As shown in FIG. 4, as the depth of the impurity implantation becomes deeper, the impurity concentration suddenly increases once, and after the peak point (Rp value) is exceeded, the impurity concentration gradually decreases. Therefore, the impurity concentration reaching the lower part (substrate side) of the silicon layer can be changed by changing the film thicknesses of the gate insulating film and the silicon layer.

図5に示すように、シリコン層12の膜厚をチャネル領域12aよりもソース/ドレイン領域12bで薄く形成する方法として、チャネル領域12aを形成する領域の上にレジスト15を設け、図中の矢印の方向にエッチングを行う方法が挙げられる。ソース/ドレイン領域12bが薄膜化されることで、結晶欠陥の密度が、チャネル領域12aと同じ膜厚としたときよりも大きくなる。図5中のx印で示すように、エッチングの作用によりソース/ドレイン領域12bに多くの結晶欠陥が形成される。このように、仮にシリコン層の膜厚に差はなくても、エッチングのようにプラズマや薬液にさらすことによっても結晶欠陥を作ることができるので、ソース/ドレイン領域12bの膜厚を薄くする効果に加えて更に、エッチングによる効果によってもシリコン層12のソース/ドレイン領域12bにより多くの結晶欠陥を生じさせることができ、ゲッタリング能力を向上させることが可能となる。図5中のx印で示すように、エッチングによるシリコン層12の結晶欠陥は、シリコン層12上部(ゲート絶縁膜側)に多く形成され、シリコン層12下部(基板側)に進むにつれ、結晶欠陥は少なくなる。 As shown in FIG. 5, as a method of forming the silicon layer 12 to be thinner in the source / drain region 12b than in the channel region 12a, a resist 15 is provided on the region where the channel region 12a is to be formed. There is a method of performing etching in the direction. By reducing the thickness of the source / drain region 12b, the density of crystal defects becomes larger than when the film thickness is the same as that of the channel region 12a. As shown by x in FIG. 5, many crystal defects are formed in the source / drain region 12b by the action of etching. Thus, even if there is no difference in the film thickness of the silicon layer, crystal defects can be created by exposure to plasma or chemicals as in etching, so the effect of reducing the film thickness of the source / drain region 12b. In addition, more crystal defects can be generated in the source / drain regions 12b of the silicon layer 12 by the effect of etching, and the gettering ability can be improved. As indicated by a mark x in FIG. 5, many crystal defects of the silicon layer 12 due to etching are formed in the upper part of the silicon layer 12 (gate insulating film side), and as the silicon layer 12 goes to the lower part (substrate side), the crystal defect Will be less.

このようにエッチングによりシリコン層12のソース/ドレイン領域12bの膜厚をチャネル領域12aよりも薄く形成することにより、ソース/ドレイン領域12bを良好なゲッタリングサイトとすることができ、その後のゲッタリング工程により、チャネル領域12aから効果的に触媒元素等を取り除くことができ、かつ、不純物の活性化を同時に行うことができる。 Thus, by forming the film thickness of the source / drain region 12b of the silicon layer 12 to be thinner than that of the channel region 12a by etching, the source / drain region 12b can be a good gettering site, and subsequent gettering is performed. Through the process, the catalyst element and the like can be effectively removed from the channel region 12a, and the impurity can be activated simultaneously.

図6は、実施形態1におけるソース/ドレイン領域に対するイオン注入後、及び、熱活性化・ゲッタリング後の、半導体層中の金属元素の位置関係を示す断面模式図である。(a)はイオン注入後を示し、(b)は熱活性化・ゲッタリング後を示す。図6(a)に示すように、実施形態1では、半導体層12上にゲート絶縁膜13及びゲート電極14を積層形成して有し、かつ、半導体層12のチャネル領域12aとソース/ドレイン領域12bとの境界に段差が設けられている。図6(a)中、ソース/ドレイン領域12b内での濃淡のちがいは、結晶欠陥の度合いの違いを示し、色が濃いほど欠陥が多い。すなわち、実施形態1の半導体層12に対し不純物の注入を行うと、結晶欠陥密度は底面(基板面)側から順に大きくなっていく。なお、このとき、半導体層12内には金属元素10が均一に存在しているものとする。 FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the positional relationship of metal elements in the semiconductor layer after ion implantation into the source / drain regions and after thermal activation / gettering in the first embodiment. (A) shows after ion implantation, and (b) shows after thermal activation and gettering. As shown in FIG. 6A, in the first embodiment, a gate insulating film 13 and a gate electrode 14 are stacked on the semiconductor layer 12, and the channel region 12a and source / drain regions of the semiconductor layer 12 are formed. A step is provided at the boundary with 12b. In FIG. 6A, the difference in density in the source / drain region 12b indicates the difference in the degree of crystal defects, and the darker the color, the more defects. That is, when impurities are implanted into the semiconductor layer 12 of the first embodiment, the crystal defect density increases in order from the bottom surface (substrate surface) side. At this time, it is assumed that the metal element 10 exists uniformly in the semiconductor layer 12.

このような半導体層12に対し熱活性化・ゲッタリング工程を行うと、チャネル領域12aに存在する金属元素10は、良好にソース/ドレイン領域(ゲッタリングサイト)12bに移動することとなり、そうすると、図6(b)に示すように、熱活性化・ゲッタリング工程後の半導体層12内のチャネル領域12aにおいて金属元素が滞留しにくくなり、リーク不良が改善される。 When the thermal activation / gettering process is performed on such a semiconductor layer 12, the metal element 10 existing in the channel region 12a is favorably moved to the source / drain region (gettering site) 12b. As shown in FIG. 6B, the metal element is less likely to stay in the channel region 12a in the semiconductor layer 12 after the thermal activation / gettering process, and the leakage defect is improved.

図7は、ソース/ドレイン領域でのシート抵抗の大きさと、シリコン層の膜厚との関係を示すグラフである。なお、図7でのシート抵抗の大きさは、ソース/ドレイン領域に実際に不純物であるリン(P)を注入し、熱アニール等の活性化工程を行った後のソース/ドレイン領域での抵抗値(Ω/□)である。図7に示すように、シリコン層の膜厚が薄くするにつれ、シリコン層の結晶欠陥の密度は増大する傾向にあるため、シート抵抗も増大していく。 FIG. 7 is a graph showing the relationship between the magnitude of the sheet resistance in the source / drain regions and the film thickness of the silicon layer. Note that the sheet resistance in FIG. 7 is the resistance in the source / drain region after injecting phosphorus (P), which is actually an impurity, into the source / drain region and performing an activation process such as thermal annealing. Value (Ω / □). As shown in FIG. 7, as the thickness of the silicon layer is reduced, the density of crystal defects in the silicon layer tends to increase, so the sheet resistance also increases.

図8は、リーク不良等のTFTのゲッタリング不足に起因する不良率と、シリコン層の膜厚との関係を示すグラフである。図8に示すように、シリコン層の膜厚が薄くなり、活性化後の結晶欠陥が増大するにつれゲッタリングサイトは多くなるので、ゲッタリング不足に起因する不良率は減少していく。 FIG. 8 is a graph showing the relationship between the defect rate due to insufficient gettering of the TFT such as a leak defect and the film thickness of the silicon layer. As shown in FIG. 8, as the film thickness of the silicon layer decreases and the number of crystal defects after activation increases, the number of gettering sites increases, so the defect rate due to insufficient gettering decreases.

以下に、実施形態1のTFTの製造方法について詳述する。図9−1〜図9−10及び図10−1〜図10−4は、実施形態1のTFTの製造フローを示す模式図であり、各図は、TFTの各製造段階の断面模式図である。 Below, the manufacturing method of TFT of Embodiment 1 is explained in full detail. FIGS. 9-1 to 9-10 and FIGS. 10-1 to 10-4 are schematic views showing a manufacturing flow of the TFT of the first embodiment. Each drawing is a schematic cross-sectional view at each manufacturing stage of the TFT. is there.

まず、基板11上にシリコン層を形成する。実施形態1においてシリコン層12は、アモルファスシリコンからなるシリコン層12を形成した後、CGS化のための固相結晶成長法を含む低温ポリシリコン(Low Temperature Poly Silicon;LPS)化処理を行い、連続粒界ポリシリコンからなるシリコン層12を形成する。 First, a silicon layer is formed on the substrate 11. In the first embodiment, after forming the silicon layer 12 made of amorphous silicon, the silicon layer 12 is subjected to a low temperature poly silicon (LPS) process including a solid phase crystal growth method for forming a CGS, and continuously. A silicon layer 12 made of grain boundary polysilicon is formed.

具体的にはまず、図9−1に示すように、基板11上にCVD(Chemical Vapor Deposition)法、プラズマCVD法、低圧CVD法、常圧CVD法、リモートCVD法等によりアモルファスシリコンからなるシリコン層12を膜厚50nmで一面に形成する。 Specifically, first, as shown in FIG. 9A, silicon made of amorphous silicon on a substrate 11 by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, a plasma CVD method, a low pressure CVD method, an atmospheric pressure CVD method, a remote CVD method, or the like. The layer 12 is formed over the entire surface with a thickness of 50 nm.

次に、図9−2に示すように、触媒元素としてニッケル(Ni)を図中の矢印方向から、シリコン層12に添加し、基板11及びシリコン層12を炉にて窒素雰囲気中、約600℃で約1時間加熱処理を行い、固相結晶成長させる。次に、固相結晶成長したシリコン層12にレーザー光を照射して溶融し、更に再結晶化させることにより、連続粒界ポリシリコンからなるシリコン層12を形成する。レーザー光としては、例えば、XeClエキシマレーザー等が挙げられる。なお、アモルファスシリコンの結晶化については、固相結晶成長だけを行い、レーザー光照射を行わないものとしてもよい。 Next, as shown in FIG. 9-2, nickel (Ni) as a catalytic element is added to the silicon layer 12 from the direction of the arrow in the figure, and the substrate 11 and the silicon layer 12 are about 600 in a nitrogen atmosphere in a furnace. Heat treatment is performed at about 0 ° C. for about 1 hour to cause solid phase crystal growth. Next, the silicon layer 12 grown by solid-phase crystal is irradiated with a laser beam to be melted and recrystallized to form a silicon layer 12 made of continuous grain boundary polysilicon. Examples of the laser light include a XeCl excimer laser. As for crystallization of amorphous silicon, only solid phase crystal growth may be performed and laser light irradiation may not be performed.

次に、図9−3に示すように、シリコン層12上にレジスト15aを形成し、実施形態1のシリコン層をパターニングする領域に遮光部を有し、かつ、その他の領域に開口部を有するマスク16aを配置し、図中の矢印方向から露光、及び、現像を行い、更に四フッ化炭素(CF)を用いたドライエッチングを行い、レジスト15aを剥離して、シリコン層12を島状にパターニングする。 Next, as shown in FIG. 9-3, a resist 15a is formed on the silicon layer 12, and a light shielding portion is provided in a region where the silicon layer of the first embodiment is patterned, and an opening is provided in other regions. A mask 16a is arranged, exposure and development are performed from the direction of the arrow in the drawing, dry etching using carbon tetrafluoride (CF 4 ) is further performed, the resist 15a is removed, and the silicon layer 12 is formed into an island shape. To pattern.

次に、図9−4に示すように、シリコン層12上にレジスト15bを形成し、チャネル領域を形成する領域に遮光部を有し、かつ、その他の領域に開口部を有するマスク16bを配置し、図中の矢印方向から露光、及び、現像を行い、更に四フッ化炭素(CF)を用いたドライエッチングを行い、レジスト15bを剥離して、図9−5に示すような膜厚の薄い領域を一部に有するシリコン層12を形成する。なお、この工程においては、該膜厚の薄い領域がエッチングにより全て削られてしまわないように、エッチング時間等の条件を調整する必要がある。 Next, as shown in FIG. 9-4, a resist 15b is formed on the silicon layer 12, and a mask 16b having a light-shielding portion in a region for forming a channel region and an opening in another region is disposed. Then, exposure and development are performed from the direction of the arrow in the figure, and further dry etching using carbon tetrafluoride (CF 4 ) is performed to remove the resist 15b, and the film thickness as shown in FIG. 9-5 is obtained. A silicon layer 12 having a part of the thin region is formed. In this step, it is necessary to adjust conditions such as etching time so that the thin region is not completely etched away.

なお、露光方法としては、上述の方法のほかにハーフトーンマスクを用いる方法も挙げられる。この場合は、図10−1に示すように、まず基板11上に形成されたシリコン層12上にレジスト15cを形成し、次に、チャネル領域12aを形成する領域上に遮光部を有し、ソース/ドレイン領域12bを形成する領域にハーフトーン部を有し、かつ、その他の領域に開口部を有するハーフトーンマスク16cを配置し、図中の矢印の方向から露光、及び、現像を行う。そして、四フッ化炭素(CF)を用いたドライエッチングを行う。 As an exposure method, in addition to the method described above, a method using a halftone mask may be used. In this case, as shown in FIG. 10A, first, a resist 15c is formed on the silicon layer 12 formed on the substrate 11, and then a light shielding portion is provided on a region where the channel region 12a is formed. A halftone mask 16c having a halftone portion in the region where the source / drain region 12b is formed and having an opening in the other region is disposed, and exposure and development are performed from the direction of the arrow in the figure. Then, dry etching using carbon tetrafluoride (CF 4 ) is performed.

このとき、ドライエッチングの一つの方法としては、図10−2に示すように、一括エッチングを行って、レジスト15c及びシリコン層12のソース/ドレイン領域12bを形成する領域を削る方法が挙げられる。そして、残存したレジスト15dを剥離して、図9−5に示すようなシリコン層12の形状を得る。 At this time, as one method of dry etching, as shown in FIG. 10-2, there is a method of performing collective etching and removing the regions where the resist 15c and the source / drain regions 12b of the silicon layer 12 are formed. Then, the remaining resist 15d is peeled off to obtain the shape of the silicon layer 12 as shown in FIG. 9-5.

また、このときのドライエッチングのもう一つの方法としては、図10−3に示すように、一旦島状のシリコン層12を形成し、その後アッシング等でレジスト15eを後退させ、図10−4に示すように、レジスト薄膜部が消失したレジスト15fを形成してから、更に段差形成のエッチングを行い、残存したレジスト15fを剥離して、図9−5に示すようなシリコン層12の形状を得る方法が挙げられる。 As another method of dry etching at this time, as shown in FIG. 10-3, the island-shaped silicon layer 12 is once formed, and then the resist 15e is receded by ashing or the like. As shown in the figure, after forming the resist 15f in which the resist thin film portion has disappeared, etching for forming a step is further performed, and the remaining resist 15f is peeled off to obtain the shape of the silicon layer 12 as shown in FIG. 9-5. A method is mentioned.

上述のような本実施形態のエッチング工程によれば、シリコン層の一部の領域の薄膜化とともに、該領域内に結晶欠陥を生じさせることができ、この結晶欠陥がゲッタリングサイトとして機能することになる。 According to the etching process of the present embodiment as described above, a part of the silicon layer can be thinned and a crystal defect can be generated in the region, and the crystal defect can function as a gettering site. become.

次に、図9−6に示すように、CVD法、プラズマCVD法、低圧CVD法、常圧CVD法、リモートCVD法等により、基板11上及びシリコン層12上にゲート絶縁膜13を膜厚100nmで形成する。ゲート絶縁膜13の材料としては、例えば、酸化シリコン(SiO)、窒化シリコン(SiN)、シリコン酸窒化物(SiNO)等を用いることができる。なお、ゲート絶縁膜13は、これらの積層膜であってもよい。 Next, as shown in FIG. 9-6, the gate insulating film 13 is formed on the substrate 11 and the silicon layer 12 by CVD, plasma CVD, low pressure CVD, atmospheric pressure CVD, remote CVD, or the like. Formed at 100 nm. As a material of the gate insulating film 13, for example, silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN x ), silicon oxynitride (SiNO), or the like can be used. The gate insulating film 13 may be a laminated film of these.

次に、図9−7に示すように、スパッタ法、CVD法等を用いて、ゲート絶縁膜13上に金属膜を膜厚400nmで堆積させた後、フォトリソグラフィー法等によりパターニングすることにより、ゲート電極14を形成する。ゲート電極14の材料としては、チタン(Ti)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、これらの窒化物等を用いることができる。なお、ゲート電極14は、これらの積層膜であってもよい。 Next, as shown in FIG. 9-7, after depositing a metal film with a film thickness of 400 nm on the gate insulating film 13 using a sputtering method, a CVD method or the like, patterning is performed by a photolithography method or the like. A gate electrode 14 is formed. As a material of the gate electrode 14, titanium (Ti), niobium (Nb), molybdenum (Mo), tantalum (Ta), tungsten (W), nitrides thereof, or the like can be used. The gate electrode 14 may be a laminated film of these.

次に、図9−8に示すように、シリコン層12に不純物を注入するため、PチャネルTFTであればボロン(B)を、NチャネルTFTであればリン(P)を、図中の矢印方向からイオンドーピングする。このとき、不純物は、自己整合的にゲート電極14下には注入されず、ゲート電極14下に位置するシリコン層12はチャネル領域12aとなり、その他の領域に位置するシリコン層12は、ソース/ドレイン領域12bとなる。このような不純物注入によって形成される結晶欠陥は、ソース/ドレイン領域12bにおいて従来よりも多く存在することになる。 Next, as shown in FIG. 9-8, in order to inject impurities into the silicon layer 12, boron (B) is used for P-channel TFTs, phosphorus (P) is used for N-channel TFTs, and arrows in the figure. Ion doping from the direction. At this time, the impurities are not implanted under the gate electrode 14 in a self-aligned manner, the silicon layer 12 located under the gate electrode 14 becomes the channel region 12a, and the silicon layer 12 located in other regions becomes the source / drain. It becomes area | region 12b. There are more crystal defects formed by such impurity implantation in the source / drain region 12b than in the prior art.

次に、図9−9に示すように、触媒元素(Ni)のゲッタリングを行うために、図中の下向き矢印が示すように、全体に熱アニールを行う。熱アニールとしては、例えば、窒素雰囲気中、550〜720℃の加熱処理を5分〜4時間行う方法が挙げられる。これにより、触媒元素が拡散し、ソース/ドレイン領域12bに形成されたゲッタリングサイトに、触媒元素(Ni)が移動する。実施形態1によれば、チャネル領域12aから、従来よりも効果的に触媒元素(Ni)を取り除くことができるので、リーク不良の発生率の低いTFTが得られることとなる。 Next, as shown in FIG. 9-9, in order to perform gettering of the catalytic element (Ni), thermal annealing is performed on the whole as shown by the downward arrow in the figure. Examples of the thermal annealing include a method of performing a heat treatment at 550 to 720 ° C. for 5 minutes to 4 hours in a nitrogen atmosphere. As a result, the catalyst element diffuses, and the catalyst element (Ni) moves to the gettering site formed in the source / drain region 12b. According to the first embodiment, since the catalytic element (Ni) can be removed from the channel region 12a more effectively than in the past, a TFT with a low occurrence rate of leakage failure can be obtained.

また、このような熱アニール工程によれば、ゲッタリングの効果と同時に、シリコンと不純物とを結合させる活性化の効果も奏することとなる。実施形態1によれば、シリコン層12の結晶破壊の過度の進行は発生しておらず、充分な活性化効果が得られる。 Moreover, according to such a thermal annealing process, the effect of activating the bonding of silicon and impurities can be achieved simultaneously with the effect of gettering. According to the first embodiment, excessive progress of crystal destruction of the silicon layer 12 does not occur, and a sufficient activation effect is obtained.

なお、ゲッタリングの方法としては、その他にランプアニール、レーザーアニールを行う方法等が挙げられる。 In addition, examples of the gettering method include a lamp annealing method and a laser annealing method.

そして最後に、図9−10に示すように、ゲート絶縁膜13上及びゲート電極14上に層間絶縁膜17を形成し、層間絶縁膜17の、シリコン層のソース/ドレイン領域12bと重畳する領域にコンタクトホールを設け、そのコンタクトホールの中にソース/ドレイン電極18を形成し、実施形態1のTFTは完成する。 Finally, as shown in FIG. 9-10, an interlayer insulating film 17 is formed on the gate insulating film 13 and the gate electrode 14, and the interlayer insulating film 17 is a region overlapping with the source / drain regions 12b of the silicon layer. A contact hole is provided in the contact hole, and the source / drain electrode 18 is formed in the contact hole, whereby the TFT of the first embodiment is completed.

このようにして作製されたTFTは、例えば、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、カーナビゲーション、携帯電話、パーソナルコンピュータ、電子辞書等の電子装置に備え付けられる。 The TFT manufactured in this way is provided in an electronic device such as a liquid crystal display device, an organic electroluminescence display device, a car navigation system, a mobile phone, a personal computer, and an electronic dictionary.

(実施形態2)
実施形態2は、CGS化処理を行わずにアモルファスシリコンのポリシリコン化処理を行う点で実施形態1と異なっているが、それ以外は実施形態1と同様である。実施形態1においては主にCGS化処理に用いた触媒元素(Ni)をゲッタリングするためのものであったが、実施形態2のようにシリコン層に触媒元素(Ni)を添加しない場合であっても、シリコン層中には、例えば、ガラス基板からナトリウム(Na)等の金属元素が移動してくる等、様々な金属元素が存在している。チャネル領域はこのような金属元素はできるだけ含まないほうが好ましく、本発明のゲッタリングによればそのような金属元素を取り除くことができる。
(Embodiment 2)
The second embodiment is different from the first embodiment in that the amorphous silicon is converted to polysilicon without performing the CGS processing, but other than that is the same as the first embodiment. The first embodiment is mainly for gettering the catalytic element (Ni) used in the CGS process, but it is a case where the catalytic element (Ni) is not added to the silicon layer as in the second embodiment. However, various metal elements exist in the silicon layer, for example, metal elements such as sodium (Na) move from the glass substrate. It is preferable that the channel region does not contain such a metal element as much as possible. According to the gettering of the present invention, such a metal element can be removed.

以下に、CGS化処理を行わずにアモルファスシリコンのポリシリコン化処理を行う方法について、詳述する。 Hereinafter, a method for performing the polysilicon processing of amorphous silicon without performing the CGS processing will be described in detail.

まず、CVD(Chemical Vapor Deposition)法、プラズマCVD法、低圧CVD法、常圧CVD法、リモートCVD法等により基板上にアモルファスシリコンからなるシリコン層を一面に形成する。 First, a silicon layer made of amorphous silicon is formed on one surface on a substrate by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, a plasma CVD method, a low pressure CVD method, an atmospheric pressure CVD method, a remote CVD method or the like.

次に、アモルファスシリコンからなるシリコン層にレーザー光を照射して溶融し、更に再結晶化させることにより、ポリシリコンからなるシリコン層を形成する。レーザー光としては、例えば、エキシマレーザー、固体レーザー等が挙げられる。またこのとき、レーザー光によるアモルファスシリコンの溶融及び固化を繰り返し、横方向(ビーム長尺の垂直方向)に結晶を成長させる逐次的横成長結晶法(Sequential Lateral Solidification;SLS)を用いてもよい。 Next, the silicon layer made of amorphous silicon is irradiated with a laser beam to be melted and recrystallized to form a silicon layer made of polysilicon. Examples of the laser light include an excimer laser and a solid laser. At this time, a sequential lateral solidification (SLS) method may be used in which amorphous silicon is melted and solidified by laser light repeatedly to grow a crystal in the lateral direction (vertical direction of the beam length).

そして、金属元素のゲッタリングを行うために、基板全体に熱アニールを行う。熱アニールとしては、例えば、窒素雰囲気中、550〜720℃の加熱処理を5分〜4時間行う方法が挙げられる。これにより、触媒元素が拡散し、ソース/ドレイン領域に形成されたゲッタリングサイトに金属元素が移動する。 Then, thermal annealing is performed on the entire substrate in order to perform gettering of the metal element. Examples of the thermal annealing include a method of performing a heat treatment at 550 to 720 ° C. for 5 minutes to 4 hours in a nitrogen atmosphere. As a result, the catalyst element diffuses and the metal element moves to the gettering site formed in the source / drain region.

実施形態2によっても、ソース/ドレイン領域に多くのゲッタリングサイトが形成されているので、チャネル領域から効果的に金属元素を取り除くことができ、リーク不良や信頼性不良が起こりにくいTFTが得られることとなる。 Also according to the second embodiment, a large number of gettering sites are formed in the source / drain regions, so that the metal element can be effectively removed from the channel region, and a TFT in which leakage failure and reliability failure are unlikely to occur can be obtained. It will be.

(実施形態3)
図11は、実施形態3のTFTの断面模式図である。実施形態3のTFTは、シリコン層32のソース/ドレイン領域32b内において、チャネル領域32a側の領域に膜厚の厚い領域32cが形成され、チャネル領域32a側でない領域に膜厚の薄い領域32dが形成されている。実施形態3においては、チャネル領域32aとソース/ドレイン領域32b内での膜厚の厚い領域32cとが膜厚が同じであり、ソース/ドレイン領域32b内での膜厚の薄い領域32dにおいて、チャネル領域32a及びソース/ドレイン領域32b内での膜厚の厚い領域32cよりも膜厚が薄い。
(Embodiment 3)
FIG. 11 is a schematic sectional view of a TFT according to the third embodiment. In the TFT of the third embodiment, in the source / drain region 32b of the silicon layer 32, a thick region 32c is formed in a region on the channel region 32a side, and a thin region 32d is formed in a region not on the channel region 32a side. Is formed. In the third embodiment, the channel region 32a and the thick region 32c in the source / drain region 32b have the same thickness, and in the thin region 32d in the source / drain region 32b, the channel region 32a The thickness is smaller than the thicker region 32c in the region 32a and the source / drain region 32b.

すなわち、実施形態3のTFTは、図11に示すように、基板31上にシリコン層(半導体層)32、ゲート絶縁膜33及びゲート電極34がこの順に積層された構成となっており、ソース/ドレイン領域32b内での膜厚の厚い領域32cとソース/ドレイン領域32b内での膜厚の薄い領域32dとの境界に段差が設けられている。また、該膜厚の薄い領域32dは、チャネル領域32aの逆側の末端に位置する。このような形態によれば、結晶の欠陥は、ソース/ドレイン薄膜領域32dで最も多く形成されることになるので、ゲッタリングサイトは主にソース/ドレイン薄膜領域32dとなり、ソース/ドレイン領域32b全体に多くの結晶欠陥を形成する必要がなくなり、ソース/ドレイン領域32bの特性に影響を与えにくい。なお、実施形態3のTFTは、シリコン層の形状以外の点では、実施形態1のTFTと同様である。 That is, the TFT of Embodiment 3 has a configuration in which a silicon layer (semiconductor layer) 32, a gate insulating film 33, and a gate electrode 34 are stacked in this order on a substrate 31, as shown in FIG. A step is provided at the boundary between the thick region 32c in the drain region 32b and the thin region 32d in the source / drain region 32b. In addition, the thin region 32d is located at the opposite end of the channel region 32a. According to such a form, crystal defects are formed most in the source / drain thin film region 32d, so that the gettering site is mainly the source / drain thin film region 32d, and the entire source / drain region 32b is formed. Therefore, it is not necessary to form many crystal defects, and the characteristics of the source / drain region 32b are hardly affected. The TFT of the third embodiment is the same as the TFT of the first embodiment except for the shape of the silicon layer.

図12は、実施形態3のTFTの平面模式図である。図12に示すように、実施形態3のTFTにおいて基板31上に形成されたシリコン層32は、チャネル領域32aがゲート電極34下に位置し、ソース/ドレイン領域32bがゲート電極34下以外の領域に位置する。ソース/ドレイン領域32bを構成するソース/ドレイン内で膜厚の厚い領域32cと、ソース/ドレイン内で膜厚の薄い領域32dとでは、該膜厚の薄い領域32dの方が幅が広く、シリコン層32全体としてH型となっている。なお、図12においては、ソース/ドレイン薄膜領域32dは全体として正方形となっているが、特に限定されず、例えば、円形、楕円形、その他の多角形としてもよい。 FIG. 12 is a schematic plan view of the TFT according to the third embodiment. As shown in FIG. 12, the silicon layer 32 formed on the substrate 31 in the TFT of Embodiment 3 has a channel region 32a located under the gate electrode 34 and a source / drain region 32b other than the region under the gate electrode 34. Located in. In the source / drain constituting the source / drain region 32b, the thicker region 32c and the thinner region 32d in the source / drain are wider in the thinned region 32d. The layer 32 as a whole is H-shaped. In FIG. 12, the source / drain thin film region 32d has a square shape as a whole, but is not particularly limited, and may be, for example, a circle, an ellipse, or another polygon.

図13は、実施形態3のTFTにおいて、不純物の注入による結晶欠陥の発生の分布を示すシリコン層の断面模式図である。図13に示すように、シリコン層32のソース/ドレイン領域32b内において、膜厚の厚い領域32cと膜厚の薄い領域32dとを形成した場合、その後の、ゲート絶縁膜33を介して行われる不純物注入工程(図中の矢印)によって、ソース/ドレイン領域32b内において、図13のx印で示すように結晶欠陥の異なる領域が形成される。これは、ソース/ドレイン領域32bの膜厚を薄くすることによって、シリコン層32下部(基板側)に多くの不純物を到達させることができるためであり、ソース/ドレイン領域32bでの結晶欠陥の密度は、膜厚の薄い領域32dにおいてより大きくなる。なお、図13中の破線で示した曲線は、上述の図4の曲線を投影させたものである。不純物注入後には、不純物とシリコンとを結合させるために熱アニール等による活性化工程が行われるが、このとき、一般的に結晶回復は結晶性が最も崩れていない箇所を起点に生じることになる。実施形態3のTFTによれば、ソース/ドレイン領域32bにおいて膜厚の薄い領域32dを、シリコン層32の下端(基板側)にも多くの不純物が存在することになるため、活性化工程による結晶の回復率が下がり、結晶欠陥が多く残る。 FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of a silicon layer showing a distribution of generation of crystal defects due to impurity implantation in the TFT of the third embodiment. As shown in FIG. 13, when the thick region 32 c and the thin region 32 d are formed in the source / drain region 32 b of the silicon layer 32, the subsequent step is performed through the gate insulating film 33. By the impurity implantation step (arrows in the figure), regions having different crystal defects are formed in the source / drain regions 32b as indicated by x in FIG. This is because by reducing the film thickness of the source / drain region 32b, many impurities can reach the lower part (substrate side) of the silicon layer 32, and the density of crystal defects in the source / drain region 32b. Becomes larger in the thin region 32d. In addition, the curve shown with the broken line in FIG. 13 projects the above-mentioned curve of FIG. After the impurity implantation, an activation process such as thermal annealing is performed in order to bond the impurity and silicon. At this time, generally, crystal recovery occurs from the point where the crystallinity is not broken most. . According to the TFT of the third embodiment, the thin region 32d in the source / drain region 32b has a large amount of impurities at the lower end (substrate side) of the silicon layer 32. The recovery rate decreases, and many crystal defects remain.

図14は、実施形態3におけるソース/ドレイン領域に対するイオン注入後、及び、熱活性化・ゲッタリング後の、半導体層中の金属元素の位置関係を示す断面模式図である。(a)はイオン注入後を示し、(b)は熱活性化後を示す。図14(a)に示すように、実施形態3では、半導体層32上にゲート絶縁膜33及びゲート電極34を積層して有し、かつ、半導体層のチャネル領域32aとソース/ドレイン領域32bとの境界に段差が設けられている。場合であり、不純物の注入によって形成される結晶欠陥は、底面(基板面)側から順に大きくなっていく。半導体層32のソース/ドレイン領域32b内での濃淡のちがいは、結晶欠陥の度合いの違いを示し、濃いほど欠陥が多い。なお、このとき、半導体層32内には金属元素10が均一に存在しているものとする。 FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing the positional relationship of metal elements in the semiconductor layer after ion implantation into the source / drain regions and after thermal activation / gettering in the third embodiment. (A) shows after ion implantation, and (b) shows after thermal activation. As shown in FIG. 14A, in the third embodiment, a gate insulating film 33 and a gate electrode 34 are stacked on a semiconductor layer 32, and a channel region 32a and source / drain regions 32b of the semiconductor layer are formed. A step is provided at the boundary. In this case, crystal defects formed by impurity implantation increase in order from the bottom surface (substrate surface) side. The difference in density in the source / drain region 32b of the semiconductor layer 32 indicates a difference in the degree of crystal defects, and the darker the number, the more defects. At this time, it is assumed that the metal element 10 exists uniformly in the semiconductor layer 32.

このような半導体層32に対し熱活性化・ゲッタリング工程を行うと、後の半導体層32内においては、チャネル領域32aに存在する金属元素10は、図14(b)に示すように、良好にソース/ドレイン領域(ゲッタリングサイト)32bに移動することとなり、熱活性化・ゲッタリング工程後のチャネル領域32aにおいて金属元素が滞留しにくくなり、リーク不良が改善される。 When the thermal activation / gettering process is performed on such a semiconductor layer 32, the metal element 10 existing in the channel region 32a is good as shown in FIG. Therefore, the metal element is less likely to stay in the channel region 32a after the thermal activation / gettering process, and the leakage defect is improved.

また、実施形態3のようにソース/ドレイン領域32bをソース/ドレイン厚膜領域32cと、ソース/ドレイン薄膜領域32dとに分けることで、結晶の欠陥は、シリコン層32中でソース/ドレイン薄膜領域32dに最も多く存在することになるので、ゲッタリングサイトは主にソース/ドレイン薄膜領域32dとなる。ソース/ドレイン領域32bに結晶欠陥を多く作りすぎた場合、抵抗が増大しすぎて逆にオン電流が発生しなくなる可能性がでてくるが、このようにゲッタリングサイトをソース/ドレイン領域32bの全体としないことで、ソース/ドレイン領域32bの全てに過剰に結晶欠陥を形成する必要がなくなり、ソース/ドレイン領域32bの特性に影響を与えにくい。 Further, by dividing the source / drain region 32b into the source / drain thick film region 32c and the source / drain thin film region 32d as in the third embodiment, a crystal defect is caused in the silicon layer 32. 32d, the gettering site is mainly the source / drain thin film region 32d. If too many crystal defects are formed in the source / drain region 32b, there is a possibility that the resistance will increase too much and the on-current will not be generated. In this way, the gettering site is formed in the source / drain region 32b. By not using the whole, it is not necessary to form excessive crystal defects in all of the source / drain regions 32b, and the characteristics of the source / drain regions 32b are hardly affected.

具体的には、膜厚の厚い領域32c上のゲート絶縁膜33にコンタクトホールを設け、半導体層32のうち膜厚の厚い領域32cとソース/ドレイン電極とを接続することで、結晶欠陥の存在による抵抗の増大の影響を受けにくいTFTが得られることになる。 Specifically, a contact hole is provided in the gate insulating film 33 on the thick region 32c, and the thick region 32c of the semiconductor layer 32 is connected to the source / drain electrode, thereby causing the presence of crystal defects. Thus, a TFT which is not easily affected by the increase in resistance due to the above can be obtained.

実施形態3のTFTの製造方法は、マスクの開口部の配置を異ならせること以外は、実施形態1の製造方法と同様である。具体的には、以下の方法により形成することができる。図15−1〜図15−3は、実施形態3のTFTの、シリコン層32の膜厚をソース/ドレイン領域内で膜厚の薄い領域32dで最も薄く形成する製造フローを示す模式図であり、各図は、TFTの各製造段階の断面模式図である。なお、図15−1〜図15−3は、実施形態1の図9−1〜図9−4に相当する。 The TFT manufacturing method of the third embodiment is the same as the manufacturing method of the first embodiment except that the arrangement of the openings of the mask is different. Specifically, it can be formed by the following method. FIGS. 15A to 15C are schematic diagrams illustrating a manufacturing flow of the TFT according to the third embodiment in which the silicon layer 32 is formed to be the thinnest in the thin film region 32d in the source / drain region. Each drawing is a schematic cross-sectional view of each stage of manufacturing a TFT. 15-1 to 15-3 correspond to FIGS. 9-1 to 9-4 of the first embodiment.

まず、図15−1に示すように、実施形態1と同様の方法により、シリコン層32を基板31上に一面に形成する。 First, as shown in FIG. 15A, the silicon layer 32 is formed on the entire surface of the substrate 31 by the same method as in the first embodiment.

次に、図15−2に示すように、シリコン層32上にレジスト35aを形成し、実施形態3のシリコン層を配置する領域に遮光部を有するマスク36aを配置し、図中の矢印の方向から露光、及び、現像を行い、更に四フッ化炭素(CF)を用いたドライエッチングを行い、レジスト35aを剥離して、シリコン層32を島状にパターニングする。 Next, as shown in FIG. 15B, a resist 35a is formed on the silicon layer 32, a mask 36a having a light-shielding portion is disposed in a region where the silicon layer of the third embodiment is disposed, and the direction of the arrow in the drawing. Then, exposure and development are performed, and further dry etching using carbon tetrafluoride (CF 4 ) is performed, the resist 35 a is peeled off, and the silicon layer 32 is patterned into an island shape.

次に、図15−3に示すように、シリコン層32上にレジスト35bを形成し、チャネル領域及びソース/ドレイン内で膜厚の厚い領域を形成する領域に遮光部を有し、かつ、その他の領域に開口部を有するマスク36bを配置し、図中の矢印の方向から露光、及び、現像を行い、更に四フッ化炭素(CF)を用いたドライエッチングを行い、レジスト35bを剥離して、ソース/ドレイン領域内で膜厚の薄い領域を形成する。なお、この工程においては、該膜厚の薄い領域がエッチングにより全て削られてしまわないように、エッチング時間等の条件を調整する必要がある。 Next, as shown in FIG. 15C, a resist 35b is formed on the silicon layer 32, a light shielding portion is provided in a region where a thick region is formed in the channel region and the source / drain, and the others. In this region, a mask 36b having an opening is disposed, exposure and development are performed from the direction of the arrow in the drawing, and dry etching using carbon tetrafluoride (CF 4 ) is further performed to remove the resist 35b. Thus, a thin region is formed in the source / drain region. In this step, it is necessary to adjust conditions such as etching time so that the thin region is not completely etched away.

このような選択的エッチング工程により、ソース/ドレイン領域32b内において膜厚の厚い領域と膜厚の薄い領域とを有する実施形態3のシリコン層32を形成することができる。 By such a selective etching step, the silicon layer 32 of the third embodiment having a thick region and a thin region in the source / drain region 32b can be formed.

なお、実施形態3のシリコン層32を実施形態2のように通常のポリシリコンとしてもよく、その場合、チャネル領域32aから効果的に金属元素を取り除くことができ、リーク不良や信頼性不良が起こりにくいTFTが得られることとなる。 Note that the silicon layer 32 of the third embodiment may be a normal polysilicon as in the second embodiment, and in that case, the metal element can be effectively removed from the channel region 32a, resulting in leakage failure and reliability failure. A difficult TFT can be obtained.

(実施形態4)
図16は、実施形態4のTFTの断面模式図である。図16に示すように、実施形態4のTFTが備えるシリコン層42は、チャネル領域42aよりもソース/ドレイン領域42bで膜厚が薄く形成されており、かつ、ソース/ドレイン領域42b内で膜厚が異なる領域を含んでいる点で実施形態3と同様である。ただし、実施形態3と異なり、実施形態4のシリコン層42は、チャネル領域42aとソース/ドレイン領域42bとの境界からチャネル領域と逆側に向かって徐々に膜厚が薄くなっていく形状を有する。すなわち、基板41上にシリコン層(半導体層)42、ゲート絶縁膜43及びゲート電極44がこの順に積層された構成となっており、チャネル領域42a、ソース領域42b及びドレイン領域42bを含むシリコン層42の断面形状は、全体として台形であると言い換えることもできる。また、実施形態4のシリコン層42の形状である台形は、斜辺と底辺とのなす角度が20°であり、かつ、斜辺の上端に位置する点を底辺に投影した点と、斜辺の下端に位置する点との距離(500nm)が、高さ(50nm)の2倍以上である。
(Embodiment 4)
FIG. 16 is a schematic cross-sectional view of a TFT according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 16, the silicon layer 42 included in the TFT of the fourth embodiment is formed with a film thickness thinner in the source / drain region 42b than in the channel region 42a, and in the source / drain region 42b. Is similar to the third embodiment in that it includes different regions. However, unlike the third embodiment, the silicon layer 42 of the fourth embodiment has a shape in which the film thickness gradually decreases from the boundary between the channel region 42a and the source / drain region 42b toward the side opposite to the channel region. . That is, a silicon layer (semiconductor layer) 42, a gate insulating film 43, and a gate electrode 44 are stacked in this order on a substrate 41, and a silicon layer 42 including a channel region 42a, a source region 42b, and a drain region 42b. It can also be said that the cross-sectional shape of is a trapezoid as a whole. In addition, the trapezoid that is the shape of the silicon layer 42 of the fourth embodiment has an angle formed by the hypotenuse and the base of 20 °, and a point projected on the base of the hypotenuse and a lower end of the hypotenuse. The distance (500 nm) from the position is at least twice the height (50 nm).

実施形態4のTFTは、シリコン層の形状以外の点では、実施形態3のTFTと同様である。なお、本実施形態において平面形状は、図12と同様の平面模式図で示される。このような形態であっても、結晶の欠陥は、チャネル領域42aよりもソース/ドレイン領域42bで膜厚が薄くなるので、ゲッタリングサイトは主にソース/ドレイン領域42b、特に、斜辺の裾付近となり、ゲッタリングの効果が向上する。また、ソース/ドレイン領域42b内に膜厚の異なる領域を含むので、ソース/ドレイン領域42bに多くの結晶欠陥を形成する必要がなくなり、ソース/ドレイン領域42bの特性が向上する。 The TFT of the fourth embodiment is the same as the TFT of the third embodiment except for the shape of the silicon layer. In the present embodiment, the planar shape is shown by a schematic plan view similar to FIG. Even in such a form, the crystal defects are thinner in the source / drain region 42b than in the channel region 42a, so that the gettering site is mainly the source / drain region 42b, particularly near the bottom of the oblique side. Thus, the gettering effect is improved. In addition, since the source / drain regions 42b include regions having different film thicknesses, it is not necessary to form many crystal defects in the source / drain regions 42b, and the characteristics of the source / drain regions 42b are improved.

以下に、実施形態4のTFTの製造方法について詳述する。実施形態4のTFTの製造方法は、シリコン層42の膜厚をチャネル領域42aよりもソース/ドレイン領域42bで薄く形成するための手段が異なっている点以外は、実施形態1のTFTの製造方法と同様である。図17−1及び図17−2は、本実施形態のTFTの、シリコン層42の膜厚をチャネル領域42aよりもソース/ドレイン領域42bで薄く形成する製造フローを示す模式図であり、各図は、TFTの各製造段階の断面模式図である。なお、図17−1及び図17−2は、実施形態1の図9−1〜図9−4に相当する。 Below, the manufacturing method of TFT of Embodiment 4 is explained in full detail. The TFT manufacturing method according to the fourth embodiment is different from the TFT manufacturing method according to the first embodiment except that the means for forming the silicon layer 42 thinner than the channel region 42a in the source / drain region 42b is different. It is the same. FIGS. 17A and 17B are schematic diagrams illustrating a manufacturing flow in which the film thickness of the silicon layer 42 of the TFT of this embodiment is formed thinner in the source / drain region 42b than in the channel region 42a. These are the cross-sectional schematic diagrams of each manufacturing stage of TFT. 17-1 and 17-2 correspond to FIGS. 9-1 to 9-4 of the first embodiment.

まず、図17−1に示すように、実施形態3と同様の方法により、シリコン層42を基板41上に一面に形成する。 First, as shown in FIG. 17A, the silicon layer 42 is formed on the entire surface of the substrate 41 by the same method as in the third embodiment.

次に、図17−2に示すように、シリコン層42上にレジスト45を形成し、チャネル領域42aを形成する領域上に遮光部を有し、ソース/ドレイン領域42bを形成する領域にハーフトーン部を有し、かつ、その他の領域に開口部を有するハーフトーンマスク46を配置し、図中の矢印の方向から露光、及び、現像を行い、四フッ化炭素(CF)を用いたドライエッチングを行う。 Next, as shown in FIG. 17-2, a resist 45 is formed on the silicon layer 42, a light-shielding portion is formed on the region where the channel region 42a is formed, and a halftone is formed on the region where the source / drain region 42b is formed. And a halftone mask 46 having openings in other regions, exposure and development from the direction of the arrow in the figure, and dry using carbon tetrafluoride (CF 4 ) Etching is performed.

これにより、シリコン層42は、チャネル領域42aからソース/ドレイン領域42bに向かって徐々に膜厚が薄くなる斜面を有することになり、チャネル領域42aよりもソース/ドレイン領域42bで膜厚が薄くなり、かつ、ソース/ドレイン領域42bで膜厚の厚い領域と、膜厚の薄い領域とが形成されることとなる。実施形態4において、ハーフトーンマスクが有するハーフトーン部には、微細な開口パターンが設けられている。 As a result, the silicon layer 42 has a slope whose thickness gradually decreases from the channel region 42a toward the source / drain region 42b, and the film thickness becomes thinner in the source / drain region 42b than in the channel region 42a. In addition, a thick region and a thin region are formed in the source / drain region 42b. In Embodiment 4, a fine opening pattern is provided in the halftone portion of the halftone mask.

このようなエッチング工程によれば、実施形態1よりも簡便に、チャネル領域42aよりも薄い膜厚のソース/ドレイン領域42bを形成し、かつ、ソース/ドレイン領域42b内に膜厚の異なる領域を形成することができる。 According to such an etching process, the source / drain region 42b having a thickness smaller than that of the channel region 42a is formed more easily than in the first embodiment, and regions having different thicknesses are formed in the source / drain region 42b. Can be formed.

なお、本実施形態のシリコン層42を実施形態2のように通常のポリシリコンとしてもよく、その場合、チャネル領域42aから効果的に金属元素を取り除くことができ、リーク不良や信頼性不良が起こりにくいTFTが得られることとなる。 Note that the silicon layer 42 of the present embodiment may be a normal polysilicon as in the second embodiment, and in that case, the metal element can be effectively removed from the channel region 42a, resulting in leakage failure and reliability failure. A difficult TFT can be obtained.

(実施形態5)
図18は、実施形態5のTFTの断面模式図である。図18に示すように、実施形態5のTFTは、実施形態2と同様、シリコン層52においてソース/ドレイン領域52bのうち、チャネル領域52a側にソース/ドレイン領域52b内で膜厚の厚い領域52cを有し、かつ、チャネル領域52aと逆側の末端に、ソース/ドレイン領域52b内で膜厚の薄い領域52dが形成されている。実施形態5のTFTは、シリコン層の形状以外の点では、実施形態1のTFTと同様の構成である。すなわち、基板51上にシリコン層(半導体層)52、ゲート絶縁膜53及びゲート電極54がこの順に積層された構成となっている。また、シリコン層52は、チャネル領域52aと、ソース/ドレイン領域52b内で膜厚の厚い領域52cと、ソース/ドレイン領域52b内で膜厚の薄い領域52dとで構成されており、この順に膜厚が薄くなっている。チャネル領域52a、ソース/ドレイン領域52b内で膜厚の厚い領域52c及びソース/ドレイン領域52b内で膜厚の薄い領域52dのそれぞれの境界には段差が設けられている。
(Embodiment 5)
FIG. 18 is a schematic cross-sectional view of a TFT according to the fifth embodiment. As shown in FIG. 18, the TFT of the fifth embodiment is similar to the second embodiment. Of the source / drain regions 52b in the silicon layer 52, the thicker region 52c in the source / drain region 52b is formed on the channel region 52a side. And a thin region 52d in the source / drain region 52b is formed at the end opposite to the channel region 52a. The TFT of Embodiment 5 has the same configuration as that of Embodiment 1 except for the shape of the silicon layer. That is, a silicon layer (semiconductor layer) 52, a gate insulating film 53, and a gate electrode 54 are stacked on the substrate 51 in this order. The silicon layer 52 includes a channel region 52a, a thick region 52c in the source / drain region 52b, and a thin region 52d in the source / drain region 52b. The thickness is thin. A step is provided at each boundary between the channel region 52a, the thick region 52c in the source / drain region 52b, and the thin region 52d in the source / drain region 52b.

実施形態5の製造方法は、マスクの開口部の配置を異ならせること以外は、実施形態1と同様である。すなわち、シリコン層52のソース/ドレイン領域52b内で膜厚の厚い領域52c、ソース/ドレイン領域52b内で膜厚の薄い領域と形成するごとにマスクの開口部をずらしていくことで、実施形態5のTFTのシリコン層52を形成することができる。 The manufacturing method of Embodiment 5 is the same as that of Embodiment 1 except that the arrangement of the openings of the mask is changed. That is, the mask opening is shifted each time a thick region 52c is formed in the source / drain region 52b of the silicon layer 52 and a thin region is formed in the source / drain region 52b. 5 TFT silicon layers 52 can be formed.

具体的には、以下の方法により形成することができる。図19−1〜図19−4は、実施形態5のTFTの、シリコン層52の膜厚をチャネル領域52a、ソース/ドレイン領域52b内で膜厚の厚い領域52c及びソース/ドレイン領域52b内で膜厚の薄い領域52dの順に薄く形成する製造フローを示す模式図であり、各図は、TFTの各製造段階の断面模式図である。なお、図19−1〜図19−4は、実施形態3の図15−1〜図15−3に相当する。 Specifically, it can be formed by the following method. 19-1 to 19-4 show the thickness of the silicon layer 52 of the TFT of the fifth embodiment in the channel region 52a, the source / drain region 52b, the thicker region 52c, and the source / drain region 52b. It is a schematic diagram which shows the manufacturing flow formed thinly in order of the area | region 52d with a thin film thickness, and each figure is a cross-sectional schematic diagram of each manufacturing step of TFT. 19-1 to 19-4 correspond to FIGS. 15-1 to 15-3 of the third embodiment.

まず、図19−1に示すように、実施形態1と同様の方法により、シリコン層52を基板51上に一面に形成する。 First, as shown in FIG. 19A, the silicon layer 52 is formed on the entire surface of the substrate 51 by the same method as in the first embodiment.

次に、図19−2に示すように、シリコン層52上にレジスト55aを形成し、シリコン層52を配置する領域に遮光部を有し、かつ、その他の領域に開口部を有するマスク56aを配置し、図中の矢印の方向から露光、及び、現像を行い、更に四フッ化炭素(CF)を用いたドライエッチングを行い、レジスト55aを剥離して、シリコン層52を島状にパターニングする。 Next, as shown in FIG. 19-2, a resist 55a is formed on the silicon layer 52, and a mask 56a having a light-shielding portion in the region where the silicon layer 52 is disposed and having an opening in the other region. Then, exposure and development are performed from the direction of the arrow in the figure, and further dry etching using carbon tetrafluoride (CF 4 ) is performed, the resist 55a is removed, and the silicon layer 52 is patterned into an island shape. To do.

次に、図19−3に示すように、シリコン層52上にレジスト55bを形成し、チャネル領域52a及びソース/ドレイン領域52b内で膜厚の厚い領域52cを形成する領域に遮光部を有し、かつ、その他の領域に開口部を有するマスク56bを配置し、図中の矢印の方向から露光、及び、現像を行い、更に四フッ化炭素(CF)を用いたドライエッチングを行い、レジスト55bを剥離して、ソース/ドレイン領域52b内で膜厚の薄い領域52dを形成する。なお、この工程においては、ソース/ドレイン領域52b内で膜厚の薄い領域52dがエッチングにより全て削られてしまわないように、エッチング時間等の条件を調整する必要がある。 Next, as shown in FIG. 19-3, a resist 55b is formed on the silicon layer 52, and a light shielding portion is provided in a region where a thick region 52c is formed in the channel region 52a and the source / drain region 52b. In addition, a mask 56b having an opening is disposed in another region, exposure and development are performed from the direction of the arrow in the figure, and dry etching using carbon tetrafluoride (CF 4 ) is further performed. 55b is peeled off to form a thin region 52d in the source / drain region 52b. In this step, it is necessary to adjust conditions such as etching time so that the thin region 52d in the source / drain region 52b is not completely etched away.

次に、図19−4に示すように、シリコン層52上にレジスト55cを形成し、チャネル領域52aを形成する領域に遮光部を有し、かつ、その他の領域に開口部を有するマスク56cを配置し、図中の矢印の方向から露光、及び、現像を行い、更に四フッ化炭素(CF)を用いたドライエッチングを行い、レジスト55cを剥離して、チャネル領域52a及びソース/ドレイン厚膜領域52cを形成する。なお、この工程においては、ソース/ドレイン領域52b内で膜厚の厚い領域52cがエッチングにより全て削られてしまわないように、かつソース/ドレイン領域52b内で膜厚の薄い領域52dよりも膜厚が厚くなるようにエッチング時間等の条件を調整する必要がある。 Next, as shown in FIG. 19-4, a resist 55c is formed on the silicon layer 52, and a mask 56c having a light-shielding portion in a region where the channel region 52a is formed and having an opening in the other region. Then, exposure and development are performed from the direction of the arrow in the figure, and further dry etching using carbon tetrafluoride (CF 4 ) is performed, the resist 55c is peeled off, and the channel region 52a and the source / drain thickness A film region 52c is formed. In this step, the thick region 52c in the source / drain region 52b is not completely etched away, and the film thickness in the source / drain region 52b is smaller than that of the thin region 52d. It is necessary to adjust the conditions such as the etching time so that the thickness becomes thicker.

なお、実施形態5のシリコン層52を実施形態2のように通常のポリシリコンとしてもよく、その場合、チャネル領域52aから効果的に金属元素を取り除くことができ、リーク不良や信頼性不良が起こりにくいTFTが得られることとなる。 Note that the silicon layer 52 of the fifth embodiment may be a normal polysilicon as in the second embodiment, and in that case, the metal element can be effectively removed from the channel region 52a, resulting in a leak failure or a reliability failure. A difficult TFT can be obtained.

このような選択的エッチング工程により、ソース/ドレイン領域52b内において膜厚の厚い領域52cと膜厚の薄い領域52dとを有する実施形態5のシリコン層52を形成することができる。 By such a selective etching process, the silicon layer 52 of the fifth embodiment having the thick region 52c and the thin region 52d in the source / drain region 52b can be formed.

(実施形態6)
図20は、実施形態6のTFTの断面模式図である。実施形態6のTFTは、実施形態2と同様、シリコン層62においてソース/ドレイン領域62bのうち、チャネル領域62a側にソース/ドレイン領域62b内で膜厚の厚い領域62cが形成され、チャネル領域62aの逆側の末端にソース/ドレイン領域62b内で膜厚の薄い領域62dが形成されており、かつ、チャネル領域62aとソース/ドレイン領域62b内で膜厚の厚い領域62cとが膜厚が同じである。ただし、実施形態6においては、ソース/ドレイン領域62b内で膜厚の厚い領域62cとソース/ドレイン領域62b内で膜厚の薄い領域62dとの境界が、段差ではなく、徐々に膜厚が薄くなる斜面で形成されている。
(Embodiment 6)
FIG. 20 is a schematic cross-sectional view of a TFT according to the sixth embodiment. In the TFT of the sixth embodiment, as in the second embodiment, a thick region 62c in the source / drain region 62b is formed on the channel region 62a side of the source / drain region 62b in the silicon layer 62, and the channel region 62a is formed. A region 62d having a small film thickness is formed in the source / drain region 62b at the opposite end, and the channel region 62a and the region 62c having a large film thickness in the source / drain region 62b have the same film thickness. It is. However, in the sixth embodiment, the boundary between the thick film region 62c in the source / drain region 62b and the thin film region 62d in the source / drain region 62b is not a step but gradually thins. Formed on the slope.

すなわち、実施形態6のTFTは、図20に示すように、基板61上にシリコン層(半導体層)62、ゲート絶縁膜63及びゲート電極64がこの順に積層された構成となっており、シリコン層62の断面形状は、全体として台形であると言うこともできる。なお、実施形態6において平面形状は、図12と同様の平面模式図で示される。このような形態であっても、結晶の欠陥は、ソース/ドレイン領域62b内で膜厚の薄い領域62dで最も多く形成されることになるので、ゲッタリングサイトは主にソース/ドレイン領域62b内で膜厚の薄い領域62dとなり、ソース/ドレイン領域62bに多くの結晶欠陥を形成する必要がなくなり、ソース/ドレイン領域62bの特性が向上する。 That is, the TFT of Embodiment 6 has a configuration in which a silicon layer (semiconductor layer) 62, a gate insulating film 63, and a gate electrode 64 are laminated in this order on a substrate 61 as shown in FIG. It can also be said that the cross-sectional shape of 62 is a trapezoid as a whole. In the sixth embodiment, the planar shape is shown by a schematic plan view similar to FIG. Even in such a form, crystal defects are formed most frequently in the thin region 62d in the source / drain region 62b, so that gettering sites are mainly in the source / drain region 62b. As a result, the region 62d becomes thinner, and it is not necessary to form many crystal defects in the source / drain region 62b, and the characteristics of the source / drain region 62b are improved.

実施形態6の製造方法は、マスクとしてハーフトーンマスクを用いること以外は、実施形態2と同様である。具体的には、以下の方法により形成することができる。図21−1及び図21−2は、実施形態6のTFTの、ソース/ドレイン領域内で膜厚の厚い領域と膜厚の薄い領域とを形成する製造フローを示す模式図であり、各図は、TFTの各製造段階の断面模式図である。なお、図21−1及び図21−2は、実施形態2の図15−1〜図15−3に相当する。 The manufacturing method of the sixth embodiment is the same as that of the second embodiment except that a halftone mask is used as a mask. Specifically, it can be formed by the following method. FIG. 21A and FIG. 21B are schematic diagrams illustrating a manufacturing flow for forming a thick region and a thin region in the source / drain region of the TFT according to the sixth embodiment. These are the cross-sectional schematic diagrams of each manufacturing stage of TFT. 21A and 21B correspond to FIGS. 15A to 15C of the second embodiment.

まず、図21−1に示すように、実施形態1と同様の方法により、シリコン層62を基板61上に一面に形成する。 First, as shown in FIG. 21A, the silicon layer 62 is formed on the entire surface of the substrate 61 by the same method as in the first embodiment.

次に、図21−2に示すように、シリコン層62上にレジスト65を形成し、シリコン層62のチャネル領域62a及びソース/ドレイン領域62b内で膜厚の厚い領域62cを形成する領域上に遮光部を有し、シリコン層62のソース/ドレイン領域62b内で膜厚の薄い領域62dを形成する領域にハーフトーン部を有し、かつ、その他の領域に開口部を有するマスク66を配置し、図中の矢印の方向から露光、及び、現像を行い、四フッ化炭素(CF)を用いたドライエッチングを行う。 Next, as shown in FIG. 21B, a resist 65 is formed on the silicon layer 62, and the thick region 62c is formed in the channel region 62a and the source / drain region 62b of the silicon layer 62. A mask 66 having a light-shielding portion, having a halftone portion in a region where the thin region 62d is formed in the source / drain region 62b of the silicon layer 62, and having an opening in the other region is disposed. Then, exposure and development are performed from the direction of the arrow in the figure, and dry etching using carbon tetrafluoride (CF 4 ) is performed.

これにより、シリコン層62は、ソース/ドレイン領域62b内で膜厚の厚い領域62cからソース/ドレイン領域62b内で膜厚の薄い領域62dに向かって徐々に膜厚が薄くなる斜面を有することになる。実施形態6において、ハーフトーンマスクが有するハーフトーン部には、微細な開口パターンが設けられている。 As a result, the silicon layer 62 has a slope that gradually decreases in thickness from the thicker region 62c in the source / drain region 62b toward the thinner region 62d in the source / drain region 62b. Become. In the sixth embodiment, a fine opening pattern is provided in the halftone portion of the halftone mask.

このような選択的エッチング工程により、ソース/ドレイン領域62b内において膜厚の厚い領域62cと膜厚の薄い領域62dとを有する実施形態5のシリコン層62をより容易に形成することができる。 By such a selective etching process, the silicon layer 62 of the fifth embodiment having the thick region 62c and the thin region 62d in the source / drain region 62b can be more easily formed.

なお、実施形態6のシリコン層62を実施形態2のように通常のポリシリコンとしてもよく、その場合、チャネル領域62aから効果的に金属元素を取り除くことができ、リーク不良や信頼性不良が起こりにくいTFTが得られることとなる。 Note that the silicon layer 62 of the sixth embodiment may be a normal polysilicon as in the second embodiment, in which case the metal element can be effectively removed from the channel region 62a, resulting in a leak failure or a reliability failure. A difficult TFT can be obtained.

以下に、図22〜図25を用いて、本発明のTFTが備える半導体層のソース/ドレイン領域のその他の形状について列挙する。なお、図22〜図25は、ソース/ドレイン領域の片半分のみを示す。 The other shapes of the source / drain regions of the semiconductor layer included in the TFT of the present invention will be listed below with reference to FIGS. 22 to 25 show only one half of the source / drain region.

(実施形態7)
図22は、実施形態7のTFTが有する半導体層の形状を示す。実施形態7のTFTは、半導体層の形状以外は、実施形態1のTFTと同様の構成を有する。図22に示す半導体層72は、ソース/ドレイン領域72b内において膜厚の厚い領域72cと膜厚の薄い領域72dとを有しており、膜厚の厚い領域72cと膜厚の薄い領域72dとの間には段差が設けられている。本実施形態において段差は、角度が約45°の斜面で構成されている。また、チャネル領域と逆側の末端に膜厚の薄い領域72dが形成されており、膜厚の薄い領域72dの末端にも、角度が約45°の斜面が形成されている。本実施形態の半導体層は、台形が2つ積層した構造ということもでき、全体として台形となっている。なお、このように形成されるシリコンの段差及び斜辺の角度の程度は、ハーフトーンマスクによる光の透過性の調整により容易に調整することができる。
(Embodiment 7)
FIG. 22 shows the shape of a semiconductor layer included in the TFT of Embodiment 7. The TFT of Embodiment 7 has the same configuration as the TFT of Embodiment 1 except for the shape of the semiconductor layer. The semiconductor layer 72 shown in FIG. 22 has a thick region 72c and a thin region 72d in the source / drain region 72b, and a thick region 72c and a thin region 72d. There is a step between them. In the present embodiment, the step is constituted by an inclined surface having an angle of about 45 °. In addition, a thin region 72d is formed at the end opposite to the channel region, and an inclined surface having an angle of about 45 ° is also formed at the end of the thin region 72d. The semiconductor layer of this embodiment can also be said to be a structure in which two trapezoids are stacked, and has a trapezoid as a whole. It should be noted that the level difference of the silicon formed in this way and the angle of the hypotenuse can be easily adjusted by adjusting the light transmittance with a halftone mask.

(実施形態8)
図23は、実施形態8のTFTが有する半導体層の形状を示す。実施形態8のTFTは、半導体層の形状以外は、実施形態1のTFTと同様の構成を有する。図23に示す半導体層82は、ソース/ドレイン領域82b内において膜厚の厚い領域82cと膜厚の薄い領域82dとを有しており、チャネル領域と逆側の末端に膜厚の薄い領域82dが形成されている。また、該膜厚の薄い領域82dは、徐々に膜厚が薄くなっていく斜面を有しており、チャネル領域と逆側の末端において、更に斜面の角度が大きくなっている。本実施形態の半導体層82は、台形が2つ積層した構造ということもでき、全体として台形となっている。なお、このように形成されるシリコンの段差及び斜辺の角度の程度は、ハーフトーンマスクによる光の透過性の調整により容易に調整することができる。
(Embodiment 8)
FIG. 23 shows the shape of the semiconductor layer included in the TFT of the eighth embodiment. The TFT of the eighth embodiment has the same configuration as the TFT of the first embodiment except for the shape of the semiconductor layer. The semiconductor layer 82 shown in FIG. 23 has a thick region 82c and a thin region 82d in the source / drain region 82b, and a thin region 82d at the end opposite to the channel region. Is formed. Further, the thin region 82d has a slope whose thickness gradually decreases, and the angle of the slope is further increased at the end opposite to the channel region. The semiconductor layer 82 of this embodiment can also be said to be a structure in which two trapezoids are stacked, and has a trapezoid as a whole. It should be noted that the level difference of the silicon formed in this way and the angle of the hypotenuse can be easily adjusted by adjusting the light transmittance with a halftone mask.

(実施形態9)
図24は、実施形態9のTFTが有する半導体層の形状を示す。実施形態9のTFTは、半導体層の形状以外は、実施形態1のTFTと同様の構成を有する。図24に示す半導体層92は、ソース/ドレイン領域92bにおいてチャネル領域から離れるにつれ、徐々に膜厚が薄くなっていく斜面を有しており、チャネル領域と逆側の末端において、更に斜面の角度が大きくなっている。ソース/ドレイン領域92b内において膜厚の厚い領域と膜厚の薄い領域とを有している。本実施形態の半導体層92は、台形と三角形とが積層した構造ということもでき、全体として台形となっている。なお、このように形成されるシリコンの段差及び斜辺の角度の程度は、ハーフトーンマスクによる光の透過性の調整により容易に調整することができる。
(Embodiment 9)
FIG. 24 shows the shape of the semiconductor layer included in the TFT of the ninth embodiment. The TFT of Embodiment 9 has the same configuration as the TFT of Embodiment 1 except for the shape of the semiconductor layer. The semiconductor layer 92 shown in FIG. 24 has a slope that gradually decreases in thickness as the source / drain region 92b moves away from the channel region. Further, at the end opposite to the channel region, the angle of the slope is further increased. Is getting bigger. The source / drain region 92b has a thick region and a thin region. The semiconductor layer 92 of this embodiment can also be said to be a structure in which a trapezoid and a triangle are stacked, and has a trapezoid as a whole. It should be noted that the level difference of the silicon formed in this way and the angle of the hypotenuse can be easily adjusted by adjusting the light transmittance with a halftone mask.

(実施形態10)
図25は、実施形態10のTFTが有する半導体層の形状を示す。実施形態10のTFTは、半導体層の形状以外は、実施形態1のTFTと同様の構成を有する。図25に示す半導体層102は、ソース/ドレイン領域102b内において膜厚の厚い領域102cと膜厚の薄い領域102dとを有しており、膜厚の厚い領域102cと膜厚の薄い領域102dとの間には垂直の段差が設けられている。また、膜厚の薄い領域102dは、徐々に膜厚が薄くなっていく斜面を有している。本実施形態の半導体層は、台形と四角形とが積層した構造ということもでき、全体として台形となっている。なお、このように形成されるシリコンの段差及び斜辺の角度の程度は、ハーフトーンマスクによる光の透過性の調整により容易に調整することができる。
(Embodiment 10)
FIG. 25 shows the shape of the semiconductor layer included in the TFT of the tenth embodiment. The TFT of Embodiment 10 has the same configuration as the TFT of Embodiment 1 except for the shape of the semiconductor layer. The semiconductor layer 102 shown in FIG. 25 has a thick region 102c and a thin region 102d in the source / drain region 102b. The thick region 102c and the thin region 102d A vertical step is provided between the two. Further, the thin region 102d has a slope whose thickness gradually decreases. The semiconductor layer of this embodiment can also be said to be a structure in which a trapezoid and a quadrangle are stacked, and has a trapezoid as a whole. It should be noted that the level difference of the silicon formed in this way and the angle of the hypotenuse can be easily adjusted by adjusting the light transmittance with a halftone mask.

実施形態1のTFTの断面模式図である。2 is a schematic cross-sectional view of a TFT according to Embodiment 1. FIG. 実施形態1のTFTの平面模式図である。2 is a schematic plan view of the TFT of Embodiment 1. FIG. 不純物の注入による結晶欠陥の発生の分布を示すシリコン層の断面模式図であり、(a)は従来の形態を示し、(b)は実施形態1を示す。It is a cross-sectional schematic diagram of the silicon layer showing the distribution of the occurrence of crystal defects due to the implantation of impurities, (a) shows the conventional form, (b) shows the first embodiment. 不純物注入の深さと、注入された不純物濃度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the depth of impurity implantation, and the concentration of the implanted impurity. エッチングによる結晶欠陥の発生の分布を示すシリコン層の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of a silicon layer showing the distribution of occurrence of crystal defects due to etching. 実施形態1におけるソース/ドレイン領域に対するイオン注入後、及び、熱活性化・ゲッタリング後の、半導体層中の金属元素の位置関係を示す断面模式図である。3 is a schematic cross-sectional view showing the positional relationship of metal elements in a semiconductor layer after ion implantation into the source / drain regions and after thermal activation / gettering in Embodiment 1. FIG. ソース/ドレイン領域でのシート抵抗の大きさと、シリコン層の膜厚との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the magnitude | size of the sheet resistance in a source / drain area | region, and the film thickness of a silicon layer. TFTのゲッタリング不足に起因する不良率と、シリコン層の膜厚との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the defect rate resulting from the gettering lack of TFT, and the film thickness of a silicon layer. 実施形態1のTFTの製造フローを示す模式図であり、アモルファスシリコンからなるシリコン層を一面に形成した段階を示す。It is a schematic diagram which shows the manufacture flow of TFT of Embodiment 1, and shows the step which formed the silicon layer which consists of amorphous silicon on the whole surface. 実施形態1のTFTの製造フローを示す模式図であり、触媒元素の注入を行った段階を示す。It is a schematic diagram which shows the manufacturing flow of TFT of Embodiment 1, and shows the step which performed the injection | pouring of the catalyst element. 実施形態1のTFTの製造フローを示す模式図であり、シリコン層を島状に形成する段階を示す。It is a schematic diagram which shows the manufacture flow of TFT of Embodiment 1, and shows the step which forms a silicon layer in island shape. 実施形態1のTFTの製造フローを示す模式図であり、シリコン層の段差を形成する段階を示す。It is a schematic diagram which shows the manufacturing flow of TFT of Embodiment 1, and shows the step which forms the level | step difference of a silicon layer. 実施形態1のTFTの製造フローを示す模式図であり、シリコン層を形成した段階を示す。It is a schematic diagram which shows the manufacturing flow of TFT of Embodiment 1, and shows the step which formed the silicon layer. 実施形態1のTFTの製造フローを示す模式図であり、ゲート絶縁膜を形成した段階を示す。It is a schematic diagram which shows the manufacturing flow of TFT of Embodiment 1, and shows the step which formed the gate insulating film. 実施形態1のTFTの製造フローを示す模式図であり、ゲート電極を形成した段階を示す。It is a schematic diagram which shows the manufacturing flow of TFT of Embodiment 1, and shows the step which formed the gate electrode. 実施形態1のTFTの製造フローを示す模式図であり、不純物の注入を行った段階を示す。FIG. 6 is a schematic diagram showing a manufacturing flow of the TFT of Embodiment 1, and shows a stage where impurities are implanted. 実施形態1のTFTの製造フローを示す模式図であり、熱アニール工程を行った段階を示す。It is a schematic diagram which shows the manufacturing flow of TFT of Embodiment 1, and shows the step which performed the thermal annealing process. 実施形態1のTFTの製造フローを示す模式図であり、ソース電極及びドレイン電極を行った段階を示す。It is a schematic diagram which shows the manufacture flow of TFT of Embodiment 1, and shows the step which performed the source electrode and the drain electrode. 実施形態1のTFTの製造フローを示す模式図であり、ハーフトーンマスクを用いて露光及び現像を行った段階を示す。It is a schematic diagram which shows the manufacture flow of TFT of Embodiment 1, and shows the step which performed exposure and image development using a halftone mask. 実施形態1のTFTの製造フローを示す模式図であり、一括エッチングを行ってシリコン層を形成した段階を示す。It is a schematic diagram which shows the manufacturing flow of TFT of Embodiment 1, and shows the step which performed the batch etching and formed the silicon layer. 実施形態1のTFTの製造フローを示す模式図であり、段階的なエッチングを行ってシリコン層を形成する場合であり、シリコン層を島状に形成する段階を示す。It is a schematic diagram which shows the manufacturing flow of TFT of Embodiment 1, and is a case where a silicon layer is formed by performing stepwise etching, and shows the step of forming a silicon layer in an island shape. 実施形態1のTFTの製造フローを示す模式図であり、段階的なエッチングを行ってシリコン層を形成する場合であり、シリコン層に段差を形成する段階を示す。It is a schematic diagram which shows the manufacture flow of TFT of Embodiment 1, and is the case where a silicon layer is formed by performing stepwise etching, and shows the step of forming a step in the silicon layer. 実施形態3のTFTの断面模式図である。6 is a schematic cross-sectional view of a TFT according to Embodiment 3. FIG. 実施形態3のTFTの平面模式図である。6 is a schematic plan view of a TFT according to Embodiment 3. FIG. 実施形態3のTFTにおいて、不純物の注入による結晶欠陥の発生の分布を示すシリコン層の断面模式図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a silicon layer showing a distribution of generation of crystal defects due to impurity implantation in the TFT of Embodiment 3. 実施形態3におけるソース/ドレイン領域に対するイオン注入後、及び、熱活性化・ゲッタリング後の、半導体層中の金属元素の位置関係を示す断面模式図である。(a)はイオン注入後を示し、(b)は熱活性化後を示す。12 is a schematic cross-sectional view showing the positional relationship of metal elements in a semiconductor layer after ion implantation into the source / drain regions and after thermal activation / gettering in Embodiment 3. FIG. (A) shows after ion implantation, and (b) shows after thermal activation. 実施形態3のTFTの製造フローを示す模式図であり、シリコン層を一面に形成した段階を示す。It is a schematic diagram which shows the manufacturing flow of TFT of Embodiment 3, and shows the step in which the silicon layer was formed in the whole surface. 実施形態3のTFTの製造フローを示す模式図であり、シリコン層を島状に形成する段階を示す。It is a schematic diagram which shows the manufacture flow of TFT of Embodiment 3, and shows the step which forms a silicon layer in island shape. 実施形態3のTFTの製造フローを示す模式図であり、シリコン層の段差を形成する段階を示す。It is a schematic diagram which shows the manufacturing flow of TFT of Embodiment 3, and shows the step which forms the level | step difference of a silicon layer. 実施形態4のTFTの断面模式図である。6 is a schematic cross-sectional view of a TFT according to Embodiment 4. FIG. 実施形態4のTFTの製造フローを示す模式図であり、シリコン層を全面に形成した段階を示す。It is a schematic diagram which shows the manufacturing flow of TFT of Embodiment 4, and shows the step which formed the silicon layer on the whole surface. 実施形態4のTFTの製造フローを示す模式図であり、シリコン層のパターニングを行う段階を示す。It is a schematic diagram which shows the manufacturing flow of TFT of Embodiment 4, and shows the step which patterns a silicon layer. 実施形態5のTFTの断面模式図である。6 is a schematic cross-sectional view of a TFT according to Embodiment 5. FIG. 実施形態5のTFTの製造フローを示す模式図であり、シリコン層を一面に形成した段階を示す。It is a schematic diagram which shows the manufacture flow of TFT of Embodiment 5, and shows the step which formed the silicon layer on the whole surface. 実施形態5のTFTの製造フローを示す模式図であり、シリコン層を島状に形成する段階を示す。It is a schematic diagram which shows the manufacturing flow of TFT of Embodiment 5, and shows the step which forms a silicon layer in island shape. 実施形態5のTFTの製造フローを示す模式図であり、シリコン層の段差(下段側)を形成する段階を示す。FIG. 10 is a schematic diagram showing a manufacturing flow of the TFT of Embodiment 5, and shows a step of forming a step (lower side) of the silicon layer. 実施形態5のTFTの製造フローを示す模式図であり、シリコン層の段差(上段側)を形成する段階を示す。FIG. 10 is a schematic diagram showing a manufacturing flow of the TFT of Embodiment 5 and shows a step of forming a step (upper side) of the silicon layer. 実施形態6のTFTの断面模式図である。7 is a schematic cross-sectional view of a TFT of Embodiment 6. FIG. 実施形態6のTFTの製造フローを示す模式図であり、シリコン層を一面に形成した段階を示す。It is a schematic diagram which shows the manufacturing flow of TFT of Embodiment 6, and shows the step which formed the silicon layer on the whole surface. 実施形態6のTFTの製造フローを示す模式図であり、シリコン層のパターニングを行う段階を示す。It is a schematic diagram which shows the manufacturing flow of TFT of Embodiment 6, and shows the step which performs the patterning of a silicon layer. 実施形態7のTFTが有する半導体層の形状を示す。The shape of the semiconductor layer which TFT of Embodiment 7 has is shown. 実施形態8のTFTが有する半導体層の形状を示す。The shape of the semiconductor layer which TFT of Embodiment 8 has is shown. 実施形態9のTFTが有する半導体層の形状を示す。The shape of the semiconductor layer which the TFT of Embodiment 9 has is shown. 実施形態10のTFTが有する半導体層の形状を示す。The shape of the semiconductor layer which TFT of Embodiment 10 has is shown. 通常の方法におけるソース/ドレイン領域に対するイオン注入後、及び、熱活性化・ゲッタリング工程後の、半導体層中の金属元素の位置関係を示す断面模式図である。(a)はイオン注入後を示し、(b)は熱活性化・ゲッタリング工程後を示す。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the positional relationship of the metal element in a semiconductor layer after ion implantation with respect to the source / drain region in a normal method, and after a thermal activation and gettering process. (A) shows after ion implantation, and (b) shows after thermal activation / gettering step.

符号の説明Explanation of symbols

11、31、41、51、61:基板
2、12、32、42、52、62、72、82、92、102:半導体層
2a、12a、32a、42a、52a、62a:チャネル領域
2b、12b、32b、42b、52b、62b、72b、82b、92b、102b:ソース/ドレイン領域
32c、52c、62c、72c、82c、102c:ソース/ドレイン内での膜厚の厚い領域
32d、52d、62d、72d、82d、102d:ソース/ドレイン内での膜厚の薄い領域
3、13、33、43、53、63:ゲート絶縁膜
4、14、34、44、54、64:ゲート電極
15、15a、15b、15c、15d、15e、15f、35a、35b、35c、45、55a、55b、65:レジスト
16a、16b、16c、36a、36b、46、56a、56b、66:マスク
17:層間絶縁膜
18:ソース/ドレイン電極
11, 31, 41, 51, 61: Substrate 2, 12, 32, 42, 52, 62, 72, 82, 92, 102: Semiconductor layers 2a, 12a, 32a, 42a, 52a, 62a: Channel regions 2b, 12b 32b, 42b, 52b, 62b, 72b, 82b, 92b, 102b: Source / drain regions 32c, 52c, 62c, 72c, 82c, 102c: Thick regions 32d, 52d, 62d in the source / drain, 72d, 82d, 102d: Thin regions 3, 13, 33, 43, 53, 63 in the source / drain: Gate insulating films 4, 14, 34, 44, 54, 64: Gate electrodes 15, 15a, 15b, 15c, 15d, 15e, 15f, 35a, 35b, 35c, 45, 55a, 55b, 65: resists 16a, 16b, 16c, 36a 36b, 46,56a, 56b, 66: Mask 17: interlayer insulating film 18: source / drain electrodes

Claims (18)

チャネル領域を挟んでソース領域とドレイン領域とが形成された半導体層を有する薄膜トランジスタであって、
該ソース領域及びドレイン領域の少なくとも一方の領域は、チャネル領域よりも膜厚の薄い領域を有することを特徴とする薄膜トランジスタ。
A thin film transistor having a semiconductor layer in which a source region and a drain region are formed across a channel region,
A thin film transistor, wherein at least one of the source region and the drain region has a region thinner than a channel region.
前記半導体層は、チャネル領域と、ソース領域及びドレイン領域の少なくとも一方の領域との境界に段差が設けられていることを特徴とする請求項1記載の薄膜トランジスタ。 2. The thin film transistor according to claim 1, wherein the semiconductor layer is provided with a step at a boundary between a channel region and at least one of a source region and a drain region. 前記ソース領域及びドレイン領域の少なくとも一方の領域は、該領域内で膜厚の厚い領域と膜厚の薄い領域とを有することを特徴とする請求項1又は2記載の薄膜トランジスタ。 3. The thin film transistor according to claim 1, wherein at least one of the source region and the drain region has a thick region and a thin region in the region. 前記膜厚の薄い領域は、チャネル領域側とは逆側の末端に位置することを特徴とする請求項3記載の薄膜トランジスタ。 4. The thin film transistor according to claim 3, wherein the thin region is located at the end opposite to the channel region side. 前記ソース領域及びドレイン領域の少なくとも一方の領域は、該領域内で膜厚の厚い領域と膜厚の薄い領域との境界に段差が設けられていることを特徴とする請求項3又は4記載の薄膜トランジスタ。 5. The step according to claim 3, wherein at least one of the source region and the drain region is provided with a step at a boundary between the thick region and the thin region in the region. Thin film transistor. 前記半導体層は、断面形状が台形であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の薄膜トランジスタ。 The thin film transistor according to claim 1, wherein the semiconductor layer has a trapezoidal cross-sectional shape. 前記台形は、斜辺と底辺とのなす角度が20°以下であることを特徴とする請求項6記載の薄膜トランジスタ。 The thin film transistor according to claim 6, wherein the trapezoid has an angle formed between a hypotenuse and a base of 20 ° or less. 前記台形は、斜辺の上端に位置する点を底辺に投影した点と、斜辺の下端に位置する点との距離が、高さの2倍以上であることを特徴とする請求項6又は7記載の薄膜トランジスタ。 8. The trapezoid according to claim 6 or 7, wherein a distance between a point projected on the upper end of the hypotenuse on the base and a point located on the lower end of the hypotenuse is at least twice the height. Thin film transistor. 前記半導体層は、金属触媒を含有することを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の薄膜トランジスタ。 The thin film transistor according to claim 1, wherein the semiconductor layer contains a metal catalyst. 前記半導体層は、ポリシリコンで構成されていることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の薄膜トランジスタ。 The thin film transistor according to claim 1, wherein the semiconductor layer is made of polysilicon. チャネル領域を挟んでソース領域とドレイン領域とが形成された半導体層を有する薄膜トランジスタの製造方法であって、
該製造方法は、ソース領域及びドレイン領域の少なくとも一方でエッチングが行われる薄膜化工程と、半導体層に対してゲッタリングを行う工程とを含むことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
A method of manufacturing a thin film transistor having a semiconductor layer in which a source region and a drain region are formed across a channel region,
The manufacturing method includes a thinning step in which etching is performed in at least one of a source region and a drain region, and a step of performing gettering on a semiconductor layer.
前記薄膜化工程は、ソース領域及びドレイン領域の少なくとも一方の一部で選択的エッチングが行われる工程であることを特徴とする請求項11記載の薄膜トランジスタの製造方法。 12. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 11, wherein the thinning step is a step in which selective etching is performed in at least a part of at least one of a source region and a drain region. 前記選択的エッチングは、ハーフトーンマスクが用いられることを特徴とする請求項11又は12記載の薄膜トランジスタの製造方法。 13. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 11, wherein a halftone mask is used for the selective etching. 前記製造方法は、薄膜化工程後にソース領域及びドレイン領域に対して不純物を注入する工程を含むことを特徴とする請求項11〜13のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。 The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 11, wherein the manufacturing method includes a step of implanting impurities into the source region and the drain region after the thinning step. 前記薄膜化工程は、チャネル領域側とは逆側の末端を薄くする工程であることを特徴とする請求項12〜14のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。 15. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 12, wherein the thinning step is a step of thinning an end opposite to the channel region side. 前記製造方法は、半導体層のポリシリコン結晶化工程を含むことを特徴とする請求項11〜15のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。 The method for manufacturing a thin film transistor according to claim 11, wherein the manufacturing method includes a polysilicon crystallization step of a semiconductor layer. 前記製造方法は、半導体層に金属触媒が添加される工程を含むことを特徴とする請求項11〜16のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。 The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 11, wherein the manufacturing method includes a step of adding a metal catalyst to the semiconductor layer. 請求項1〜10のいずれかに記載の薄膜トランジスタ、又は、請求項11〜17のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法により製造された薄膜トランジスタを備えることを特徴とする電子装置。 An electronic device comprising the thin film transistor according to claim 1 or the thin film transistor manufactured by the method for manufacturing a thin film transistor according to any one of claims 11 to 17.
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