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JP2003209260A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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Publication number
JP2003209260A
JP2003209260A JP2002323901A JP2002323901A JP2003209260A JP 2003209260 A JP2003209260 A JP 2003209260A JP 2002323901 A JP2002323901 A JP 2002323901A JP 2002323901 A JP2002323901 A JP 2002323901A JP 2003209260 A JP2003209260 A JP 2003209260A
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JP
Japan
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film
region
gate electrode
layer
layer gate
Prior art date
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Application number
JP2002323901A
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Japanese (ja)
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JP2003209260A5 (en
JP4401641B2 (en
Inventor
Satoru Okamoto
悟 岡本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Publication of JP2003209260A publication Critical patent/JP2003209260A/en
Publication of JP2003209260A5 publication Critical patent/JP2003209260A5/ja
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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem in a gate electrode forming step of a GOLD structure TFT. <P>SOLUTION: The method for manufacturing the semiconductor comprises the steps of forming an island-shaped semiconductor film on an insulation board, forming a gate insulation film made of an oxide film on the semiconductor film, forming a first layer gate electrode film made of a nitride tantalum or a tantalum on the gate insulation film, forming a second layer gate electrode film made of a tungsten, a compound containing the tungsten as a main component or a tungsten nitride on the first gate electrode film, and forming a mask on the second layer gate electrode film. Thus, since a size of the second layer gate electrode film in a channel direction can be formed to become shorter than that of the first layer gate electrode film in the channel direction by a dry etching treatment of one step, the manufacturing steps of the GOLD structure TFT can be reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置及びその
作製方法に関し、特に、GOLD(Gate-Overlapped-LD
Dの略)構造の薄膜トランジスタ(Thin-Film-Transisto
r:以下TFTと略記)及びその作製方法に関する。
尚、本明細書に於いて半導体装置とは、GOLD構造T
FTを含む半導体素子で回路構成される半導体装置全般
を指し、例えばアクティブマトリクス形の液晶表示装置
又は有機EL(Electro-luminescenceの略)表示装置等
の半導体表示装置をその範疇に含むものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a GOLD (Gate-Overlapped-LD).
Thin film transistor (Thin-Film-Transisto)
r: hereinafter abbreviated as TFT) and its manufacturing method.
In this specification, a semiconductor device means a GOLD structure T
This refers to all semiconductor devices including a circuit including semiconductor elements including FT, and includes semiconductor display devices such as active matrix liquid crystal display devices or organic EL (abbreviation of Electro-luminescence) display devices in its category.

【0002】[0002]

【従来の技術】ガラス基板等の透明絶縁性基板上にTF
Tで回路構成されるアクティブマトリクス型の液晶表示
装置や有機EL表示装置等の半導体表示装置に於いて
は、高い電界効果移動度を有する多結晶シリコンTFT
が注目されている。多結晶シリコンTFTに適用される
多結晶シリコン膜の場合、従来の非晶質シリコン膜に比
べ、電子や正孔の電界効果移動度が大きく、画素用トラ
ンジスタのみでなく周辺回路であるドライバー回路の一
体化を実現できる利点を有している。この為、各社で多
結晶シリコンTFTで回路構成されるアクティブマトリ
クス型の半導体表示装置の開発が進められている。
2. Description of the Related Art TF is formed on a transparent insulating substrate such as a glass substrate.
In a semiconductor display device such as an active matrix type liquid crystal display device or an organic EL display device configured by T, a polycrystalline silicon TFT having a high field effect mobility
Is attracting attention. In the case of a polycrystalline silicon film applied to a polycrystalline silicon TFT, the field effect mobility of electrons and holes is larger than that of a conventional amorphous silicon film, and not only in the pixel transistor but also in the peripheral circuit of the driver circuit. It has an advantage that integration can be realized. For this reason, each company is developing an active matrix type semiconductor display device including a circuit made of polycrystalline silicon TFTs.

【0003】当該多結晶シリコンTFTに於いては、高
い電界効果移動度を有する反面、連続駆動させると電界
効果移動度やオン電流(オン状態の時に流れる電流)の
低下及びオフ電流(オフ状態の時に流れる電流)の増加
等の劣化現象が観測されることがあり、信頼性上の問題
となっている。この劣化現象はホットキャリア現象と呼
ばれており、ドレイン近傍の高電界により発生したホッ
トキャリアの仕業であることが知られている。
While the polycrystalline silicon TFT has a high field effect mobility, when it is continuously driven, the field effect mobility and the on-current (current flowing in the on-state) are lowered and the off-current (the off-state is turned off). Deterioration phenomena such as an increase in the current sometimes flowing) may be observed, which is a reliability problem. This deterioration phenomenon is called a hot carrier phenomenon, and is known to be a work of hot carriers generated by a high electric field near the drain.

【0004】このホットキャリア現象は、最初に半導体
基板上に作製されたMOS(Metal-Oxide-Semiconducto
rの略)トランジスタに於いて発見された現象で、ドレ
イン近傍の高電界が原因であることが明らかになってい
る。ホットキャリア対策として、これ迄様々な基礎検討
が行われてきており、設計ルール1.5μm以下のMO
Sトランジスタに於いては、LDD(Lightly-Doped-Dr
ainの略)構造が採用されている。LDD構造では、絶
縁膜から成るゲート側壁のサイドウォールを利用してド
レイン端部にn型又はp型の低濃度不純物領域(n−領
域又はp−領域)を形成し、ドレイン接合の不純物濃度
に傾斜を持たせることによりドレイン近傍の電界集中を
緩和している。ここで、n型の低濃度不純物領域、高濃
度不純物領域をそれぞれn−領域、n+領域とよび、p
型の低濃度不純物領域、高濃度不純物領域をそれぞれp
−領域、p+領域とよぶこととする。
This hot carrier phenomenon is caused by a MOS (Metal-Oxide-Semiconducto) first fabricated on a semiconductor substrate.
(abbreviation of r) A phenomenon discovered in a transistor, and it has been clarified that it is caused by a high electric field near the drain. As a hot carrier countermeasure, various basic studies have been conducted so far, and MO with a design rule of 1.5 μm or less has been performed.
For S-transistors, LDD (Lightly-Doped-Dr)
The ain abbreviation) structure is adopted. In the LDD structure, an n-type or p-type low-concentration impurity region (n-region or p-region) is formed at the drain end using the sidewall of the gate side wall made of an insulating film, and the impurity concentration of the drain junction is increased. By providing the slope, the electric field concentration near the drain is relaxed. Here, the n-type low-concentration impurity region and the high-concentration impurity region are referred to as an n− region and an n + region, respectively, and p
P-type low concentration impurity regions and high concentration impurity regions
They are called −region and p + region.

【0005】しかし、LDD構造の場合、シングルドレ
イン構造に比べ、ドレイン耐圧がかなり向上する反面、
低濃度不純物領域(n−領域又はp−領域)の抵抗が大
きい為、ドレイン電流が減少するという難点を抱えてい
る。また、サイドウォールの真下に高電界領域が存在
し、そこで衝突電離が最大になり、ホットエレクトロン
がサイドウォールに注入される為、低濃度不純物領域
(n−領域又はp−領域)が空乏化し、更に抵抗が増加
するLDD特有の劣化モードも問題になっている。チャ
ネル長の縮小に伴い、以上の問題が顕在化してきた為、
0.5μm以下のMOSトランジスタでは、この様な問
題を克服する構造として、ゲート電極の端部にオーバー
ラップして低濃度不純物領域(n−領域又はp−領域)
を形成するGOLD構造が開発され、量産への適用が進
められている。
However, in the LDD structure, the drain breakdown voltage is considerably improved as compared with the single drain structure.
Since the resistance of the low-concentration impurity region (n-region or p-region) is large, the drain current is reduced. In addition, since there is a high electric field region directly under the sidewall, impact ionization is maximized there, and hot electrons are injected into the sidewall, so that the low-concentration impurity region (n-region or p-region) is depleted, Further, the deterioration mode peculiar to the LDD in which the resistance increases further poses a problem. As the channel length shrinks, the above problems have become apparent,
In a MOS transistor of 0.5 μm or less, as a structure for overcoming such a problem, a low-concentration impurity region (n-region or p-region) is overlapped with the end portion of the gate electrode.
A GOLD structure for forming a film has been developed and is being applied to mass production.

【0006】この様な背景の下、ガラス基板等の透明絶
縁性基板上に作製される多結晶シリコンTFTに於いて
も、MOSトランジスタと同様にドレイン近傍の高電界
を緩和する目的で、LDD構造やGOLD構造の開発が
進められている。LDD構造とは、ゲート電極の外側に
対応する多結晶シリコン膜から成る半導体層に、電界緩
和領域として機能するn型又はp型の低濃度不純物領域
(n−領域又はp−領域)を形成し、更にその外側にソ
ース領域及びドレイン領域として機能する同一導電型の
高濃度不純物領域(n+領域又はp+領域)を形成する
構造である。当該LDD構造は、オフ電流が小さいとい
う利点とドレイン近傍の電界緩和によるホットキャリア
抑制効果が小さいという欠点を有している。一方のGO
LD構造の場合は、低濃度不純物領域(n−領域又はp
−領域)をゲート電極端部とオーバーラップする様に形
成しており、LDD構造に比べ、ホットキャリア抑制効
果が大きいという利点とオフ電流が大きくなるという欠
点を有している。
Against this background, even in a polycrystalline silicon TFT manufactured on a transparent insulating substrate such as a glass substrate, an LDD structure is provided for the purpose of relaxing a high electric field in the vicinity of the drain like a MOS transistor. And the GOLD structure is being developed. The LDD structure means that an n-type or p-type low-concentration impurity region (n-region or p-region) functioning as an electric field relaxation region is formed in a semiconductor layer made of a polycrystalline silicon film corresponding to the outside of a gate electrode. Further, a high-concentration impurity region (n + region or p + region) of the same conductivity type, which functions as a source region and a drain region, is further formed outside thereof. The LDD structure has an advantage that an off current is small and a defect that a hot carrier suppressing effect by electric field relaxation near the drain is small. One GO
In the case of the LD structure, a low concentration impurity region (n-region or p
The region (-) is formed so as to overlap with the end of the gate electrode, and has the advantage that the effect of suppressing hot carriers is greater and the disadvantage that the off current is greater than in the LDD structure.

【0007】上記の様に、LDD構造とGOLD構造に
は各々一長一短がある為、実際の半導体表示装置に於い
ては、半導体表示装置の品質向上の点から、LDD構造
の低オフ電流特性とGOLD構造の高ホットキャリア耐
性とを活かした回路構成上の組合せが検討されている。
具体的には、画素領域の画素TFTの場合には、ホット
キャリアに対する高信頼性よりもオフ電流値の低減に重
点をおいたゲート構造が好ましく、低オフ電流特性を有
するLDD構造が好適である。一方、駆動回路から成る
周辺回路の場合は低オフ電流特性よりもホットキャリア
に対する高信頼性に重点をおいたゲート構造が好まし
く、高ホットキャリア耐性を有するGOLD構造が好適
である。この為、最近の多結晶シリコンTFTで回路構
成される半導体表示装置に於いては、画素領域の画素T
FTをLDD構造TFTで形成し、周辺回路をGOLD
構造TFTで形成する傾向にある。
As described above, the LDD structure and the GOLD structure have advantages and disadvantages. Therefore, in an actual semiconductor display device, from the viewpoint of improving the quality of the semiconductor display device, the low off-current characteristic and the GOLD of the LDD structure are provided. A combination of circuit configurations that makes use of the high hot carrier resistance of the structure is being studied.
Specifically, in the case of the pixel TFT in the pixel region, a gate structure that focuses on reducing the off current value is preferable to high reliability against hot carriers, and an LDD structure having low off current characteristics is preferable. . On the other hand, in the case of a peripheral circuit including a driving circuit, a gate structure that emphasizes high reliability against hot carriers rather than low off-current characteristics is preferable, and a GOLD structure having high hot carrier resistance is preferable. Therefore, in a recent semiconductor display device including a circuit composed of a polycrystalline silicon TFT, the pixel T in the pixel region is
FT is formed by LDD structure TFT, and the peripheral circuit is GOLD.
Structure TFT tends to be formed.

【0008】尚、nチャネル型の多結晶シリコンGOL
D構造TFTに関する公知例として、非特許文献1に
は、nチャネル型GOLD構造TFTの構造と基本特性
が開示されている。此処で検討されたGOLD構造TF
Tの構造は、ゲート電極とLDD用側壁が多結晶シリコ
ンで形成され、LDD用側壁の真下の活性層(多結晶シ
リコンで形成)に電界緩和領域として機能するn型の低
濃度不純物領域(n−領域)、更にその外側にソース領
域及びドレイン領域として機能する同一導電型の高濃度
不純物領域(n+領域)が形成されている。その基本特
性は、通常のLDD構造TFTと比較し、ドレイン電界
の緩和と共に大きいドレイン電流が得られ、ドレインア
バランシェホットキャリア(Drain-Avalanche-Hot-Carr
ier)の抑制効果が大きいという特性が得られている。
Incidentally, n-channel type polycrystalline silicon GOL
As a known example of the D structure TFT, Non-Patent Document 1 discloses the structure and basic characteristics of an n-channel type GOLD structure TFT. GOLD structure TF studied here
In the structure of T, the gate electrode and the sidewall for LDD are formed of polycrystalline silicon, and the n-type low-concentration impurity region (n) which functions as an electric field relaxation region is formed in the active layer (formed of polycrystalline silicon) immediately below the sidewall for LDD. -Region), and a high concentration impurity region (n + region) of the same conductivity type that functions as a source region and a drain region is further formed on the outside thereof. Its basic characteristics are that a large drain current is obtained along with the relaxation of the drain electric field as compared with a normal LDD structure TFT, and the drain avalanche hot carrier (Drain-Avalanche-Hot-Carr) is obtained.
The characteristic is that the effect of suppressing ier) is large.

【0009】また、GOLD構造TFTに関する他の公
知例として、特許文献1には、「ゲート電極が互いに幅
の異なる2層構造となり、上層の幅が下層の幅より小さ
くなっていることを特徴とするLDD構造の薄膜トラン
ジスタ」と「互いに幅の異なる2層構造を有し、上層の
幅が下層の幅より小さいゲート電極を形成し、その後該
ゲート電極をマスクとしてソース又はドレインとなる領
域へイオンを注入することを特徴とするLDD構造の薄
膜トランジスタの製造方法」とが開示されている。当該
特許公報に於いては、「イオン注入時の加速電圧とイオ
ン注入量を適宜選択すれば、イオン注入時には、ゲート
電極のない領域はn+領域(又はp+領域)、ゲート電
極が1層のみの領域はn−領域(又はp−領域)、ゲー
ト電極が2層ともある領域はイントリンシック(イオン
が注入されていない状態)の領域が同時に形成される」
と記載されており、電界緩和領域であるn−領域(又は
p−領域)がゲート電極の端部とオーバーラップする構
成である為、実質的にGOLD構造TFTに関する発明
が開示されている。
As another known example of a GOLD structure TFT, Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2004-242242 discloses that "a gate electrode has a two-layer structure in which widths are different from each other, and an upper layer width is smaller than a lower layer width. A thin film transistor having an LDD structure and a "two-layer structure having different widths from each other, an upper layer having a width smaller than that of a lower layer is formed, and then the gate electrode is used as a mask to implant ions into a region serving as a source or a drain. A method of manufacturing a thin film transistor having an LDD structure, which is characterized in that the injection is performed ". In the patent publication, "If the accelerating voltage and the ion implantation amount at the time of ion implantation are appropriately selected, at the time of ion implantation, a region without a gate electrode is an n + region (or p + region), and a gate electrode has only one layer. The region is an n-region (or p-region), and the region having both gate electrodes is an intrinsic (non-implanted) region at the same time. "
Since the n-region (or p-region), which is the electric field relaxation region, overlaps the end of the gate electrode, the invention related to the GOLD structure TFT is disclosed.

【0010】特許文献2には、ゲート電極を2層の積層
構造に形成し、テーパーエッチングと異方性エッチング
とからなる多数の処理ステップで構成されるドライエッ
チング処理によりGOLD構造TFTを作製する方法が
開示されている。
In Patent Document 2, a gate electrode is formed in a two-layer laminated structure, and a GOLD structure TFT is manufactured by a dry etching process including a number of process steps of taper etching and anisotropic etching. Is disclosed.

【0011】特許文献3には、ゲート電極を構成する材
料からなる膜を形成し、該ゲート電極を構成する材料か
らなる膜上にマスクを形成し、前記ゲート電極を構成す
る材料からなる膜をサイドエッチングすることにより、
前記マスクより幅の小さいゲート電極を形成し、半導体
膜に不純物を導入することで、LDD領域を形成する発
明が開示されている。
In Patent Document 3, a film made of the material forming the gate electrode is formed, a mask is formed on the film made of the material forming the gate electrode, and a film made of the material forming the gate electrode is formed. By side etching,
An invention is disclosed in which a gate electrode having a width smaller than that of the mask is formed and impurities are introduced into the semiconductor film to form an LDD region.

【0012】[0012]

【非特許文献1】Mutuko Hatano,Hajime Akimoto and T
akesi Sakai,IEDM97 TECHNICAL DIGEST,p523-526,1997
[Non-Patent Document 1] Mutuko Hatano, Hajime Akimoto and T
akesi Sakai, IEDM97 TECHNICAL DIGEST, p523-526,1997

【特許文献1】特開平7−202210号公報[Patent Document 1] JP-A-7-202210

【特許文献2】特開2001−281704号公報[Patent Document 2] Japanese Patent Laid-Open No. 2001-281704

【特許文献3】特開平7−226518号公報[Patent Document 3] JP-A-7-226518

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】ホットキャリア耐性に
優れたGOLD構造TFTについては、当社でも開発が
進められており、代表的なGOLD構造TFTの構成に
ついて、図3に基づき以下に記載する。図3−AはLo
v領域のみを有するGOLD構造TFTの断面図で、図
3−BはLov領域とLoff領域を共に有するGOL
D構造TFTの断面図である。尚、本明細書に於いて
は、ゲート電極とオーバーラップしている電界緩和領域
のことをLov領域と称し、ゲート電極とオーバーラッ
プしていない電界緩和領域のことをLoff領域と称し
ている。
The GOLD structure TFT excellent in hot carrier resistance is also under development at our company, and the structure of a typical GOLD structure TFT will be described below with reference to FIG. Figure 3-A is Lo
FIG. 3B is a cross-sectional view of a GOLD structure TFT having only a v region, and FIG. 3B shows a GOL having both a Lov region and a Loff region.
It is sectional drawing of D structure TFT. In this specification, the electric field relaxation region that overlaps with the gate electrode is referred to as a Lov region, and the electric field relaxation region that does not overlap with the gate electrode is referred to as a Loff region.

【0014】Lov領域のみを有するGOLD構造TF
Tの構成は、透明絶縁性基板301上に当該基板301
に近い方から島状半導体層302とゲート絶縁膜303
とゲート電極304とが積層形成され、前記ゲート電極
304の外側の前記島状半導体層302にソース領域3
05とドレイン領域306とが形成されているGOLD
構造TFTに於いて、前記ゲート電極304は第1層ゲ
ート電極304aと第2層ゲート電極304bとから成
り、前記第1層ゲート電極304aは前記第2層ゲート
電極304bよりチャネル方向の寸法が長く形成され、
前記第1層ゲート電極304aの前記第2層ゲート電極
304bからの露出領域に対応する前記島状半導体層3
02に電界緩和領域であるLov領域307が形成さ
れ、前記ゲート電極304の外側に対応する前記島状半
導体層302に、ソース領域305及びドレイン領域3
06が形成されていることを特徴としている(図3−A
参照)。
GOLD structure TF having only Lov region
The structure of T is that the substrate 301 is formed on the transparent insulating substrate 301.
From the side closer to the island-shaped semiconductor layer 302 and the gate insulating film 303
And a gate electrode 304 are stacked, and the source region 3 is formed on the island-shaped semiconductor layer 302 outside the gate electrode 304.
GOLD and the drain region 306 are formed.
In the structure TFT, the gate electrode 304 is composed of a first layer gate electrode 304a and a second layer gate electrode 304b, and the first layer gate electrode 304a has a longer dimension in the channel direction than the second layer gate electrode 304b. Formed,
The island-shaped semiconductor layer 3 corresponding to the exposed region of the first-layer gate electrode 304a from the second-layer gate electrode 304b.
02, a Lov region 307 which is an electric field relaxation region is formed, and the source region 305 and the drain region 3 are formed in the island-shaped semiconductor layer 302 corresponding to the outside of the gate electrode 304.
06 is formed (FIG. 3-A)
reference).

【0015】上記構成のGOLD構造TFTに於いて、
Lov領域307は第1層ゲート電極304aの端部と
オーバーラップする様に形成された電界緩和領域のこと
で、n型又はp型の低濃度不純物領域(n−領域又はp
−領域)で構成されている。当該Lov領域307は、
n型又はp型の高濃度不純物領域(n+領域又はp+領
域)であるソース領域305又はドレイン領域306に
近づくにつれて、徐々に不純物濃度が高くなる様な濃度
勾配を有しており、ドレイン領域306の近傍の空乏層
に於ける電界集中をより効果的に緩和する特徴を有して
いる。この様なLov領域307の濃度勾配は、n型又
はp型の不純物元素を電界で加速して、第2層ゲート電
極304bからの露出領域に該当する第1層ゲート電極
304aとゲート絶縁膜303との積層膜を通過させて
島状半導体層302に注入する方法(スルードープ法)
で作製される。当該濃度勾配の生成は、スルードープ法
で島状半導体層302に不純物を注入する際、島状半導
体層302の上層膜である第1層ゲート電極304a
(ゲート絶縁膜303は、膜厚変化ない為に無関係)の
膜厚が端部に近づくにつれ薄膜化していることに起因し
ている。尚、本明細書に於いては、目的物質層の上層に
位置する或る物質層を通過させて目的物質層に不純物を
注入するドーピング方法を便宜上「スルードープ法」と
称している。
In the GOLD structure TFT having the above structure,
The Lov region 307 is an electric field relaxation region formed so as to overlap the end of the first-layer gate electrode 304a, and is an n-type or p-type low-concentration impurity region (n-region or p-type).
-Region). The Lov area 307 is
The drain region 306 has a concentration gradient such that the impurity concentration gradually increases as it approaches the source region 305 or the drain region 306, which is an n-type or p-type high-concentration impurity region (n + region or p + region). It has the feature of more effectively alleviating the electric field concentration in the depletion layer near. Such a concentration gradient of the Lov region 307 accelerates the n-type or p-type impurity element by an electric field, and the first-layer gate electrode 304a and the gate insulating film 303 corresponding to the exposed region from the second-layer gate electrode 304b. And a method of injecting into the island-shaped semiconductor layer 302 through a laminated film of
Made in. The concentration gradient is generated by injecting an impurity into the island-shaped semiconductor layer 302 by the through doping method when the first-layer gate electrode 304a, which is the upper layer film of the island-shaped semiconductor layer 302, is formed.
This is because the gate insulating film 303 (irrelevant because the film thickness does not change) is thinned toward the end. In the present specification, a doping method of injecting an impurity into a target material layer by passing a certain material layer located above the target material layer is referred to as a "through doping method" for convenience.

【0016】また、Lov領域とLoff領域を共に有
するGOLD構造TFTの構成は、透明絶縁性基板40
1上に当該基板401に近い方から島状半導体層402
とゲート絶縁膜403とゲート電極404とが積層形成
され、前記ゲート電極404の外側の前記島状半導体層
402にソース領域405とドレイン領域406とが形
成されているGOLD構造TFTに於いて、前記ゲート
電極404は第1層ゲート電極404aと第2層ゲート
電極404bとから成り、前記第1層ゲート電極404
aは前記第2層ゲート電極404bよりチャネル方向の
寸法が長く形成され、前記第1層ゲート電極404aの
前記第2層ゲート電極404bからの露出領域に対応す
る前記島状半導体層402に第1の電界緩和領域である
Lov領域407が形成され、前記ゲート電極404の
外側に対応する前記島状半導体層402に、前記ゲート
電極404に近い方から第2の電界緩和領域であるLo
ff領域408とソース領域405及びドレイン領域4
06とが隣接して形成されていることを特徴としている
(図3−B参照)。
The structure of the GOLD structure TFT having both the Lov region and the Loff region is the transparent insulating substrate 40.
1, the island-shaped semiconductor layer 402 from the side closer to the substrate 401.
In a GOLD structure TFT in which a gate insulating film 403 and a gate electrode 404 are laminated, and a source region 405 and a drain region 406 are formed in the island-shaped semiconductor layer 402 outside the gate electrode 404. The gate electrode 404 includes a first-layer gate electrode 404a and a second-layer gate electrode 404b, and the first-layer gate electrode 404.
a is formed to be longer in the channel direction than the second-layer gate electrode 404b, and is formed on the island-shaped semiconductor layer 402 corresponding to an exposed region of the first-layer gate electrode 404a from the second-layer gate electrode 404b. Lov region 407, which is a field relaxation region, is formed in the island-shaped semiconductor layer 402 corresponding to the outer side of the gate electrode 404 from the side closer to the gate electrode 404, which is a second field relaxation region Lo.
ff region 408, source region 405, and drain region 4
06 are formed adjacent to each other (see FIG. 3-B).

【0017】上記構成のGOLD構造TFTに於いて、
Lov領域407は第1層ゲート電極404aの端部と
オーバーラップする様に形成された第1の電界緩和領域
のことで、n型又はp型の低濃度不純物領域(n−−領
域又はp−−領域)で構成されている。当該Lov領域
407は、Loff領域408に近づくにつれて、徐々
に不純物濃度が高くなる様な濃度勾配を有している。ま
た、Loff領域408は、第1層ゲート電極404a
とオーバーラップしない様に形成された第2の電界緩和
領域のことで、n型又はp型の低濃度不純物領域(n−
領域又はp−領域)で構成されている。当該Loff領
域408は、n型又はp型の高濃度不純物領域(n+領
域又はp+領域)であるソース領域405又はドレイン
領域406に近づくにつれて、徐々に不純物濃度が高く
なる様な濃度勾配を有している。尚、Lov領域407
の濃度勾配は、スルードープ法で島状半導体層402に
不純物を注入する際、島状半導体層402の上層膜であ
る第1層ゲート電極404a(ゲート絶縁膜403は、
当該領域の膜厚変化ない為に無関係)の膜厚が端部に近
づくにつれ薄膜化していることに起因している。同様
に、Loff領域408の濃度勾配は、島状半導体層4
02の上層膜であるゲート絶縁膜403の膜厚がゲート
電極404から離れるにつれ薄膜化していることに起因
している。
In the GOLD structure TFT having the above structure,
The Lov region 407 is a first electric field relaxation region formed so as to overlap an end portion of the first layer gate electrode 404a, and is an n-type or p-type low-concentration impurity region (n− region or p− region). -Region). The Lov region 407 has a concentration gradient such that the impurity concentration gradually increases as it approaches the Loff region 408. Further, the Loff region 408 is the first layer gate electrode 404a.
The second electric field relaxation region formed so as not to overlap with the n-type or p-type low concentration impurity region (n−
Region or p-region). The Loff region 408 has a concentration gradient such that the impurity concentration gradually increases as it approaches the source region 405 or the drain region 406 which is an n-type or p-type high-concentration impurity region (n + region or p + region). ing. The Lov area 407
When the impurity is implanted into the island-shaped semiconductor layer 402 by the through doping method, the first layer gate electrode 404a (gate insulating film 403 is
This is due to the fact that the film thickness (irrelevant because there is no change in film thickness in that region) becomes thinner as it approaches the edge. Similarly, the concentration gradient of the Loff region 408 depends on the island-shaped semiconductor layer 4
This is because the thickness of the gate insulating film 403, which is the upper layer film of 02, becomes thinner with increasing distance from the gate electrode 404.

【0018】ところで、図3−Aと図3−Bに示すGO
LD構造TFTのゲート電極304,404は、第1層
ゲート電極304a,404aと第2層ゲート電極30
4b,404bとから成り、第1層ゲート電極304
a,404aは第2層ゲート電極304b,404bよ
りチャネル方向の寸法が長く形成されている。そして、
第1層ゲート電極304a,404aの第2層ゲート電
極304b,404bからの露出領域に該当する部分
は、薄いテーパー形状となっており、端部に近づくにつ
れ、徐々に膜厚が薄くなっている。この様な構造のゲー
ト電極304,404の加工には、プラズマ密度と基板
に掛かるバイアス電圧を独立に制御可能な高密度プラズ
マを利用したドライエッチング法が好適である。具体的
なドライエッチング法としては、マイクロ波や誘導結合
プラズマ(Inductively-Coupled-Plasma:以下、ICP
と略記)を利用したドライエッチング法が知られている
が、当社では、ICP方式のドライエッチング装置を採
用している。その理由は、ICPドライエッチング装置
の場合、プラズマの制御が容易であり、処理基板の大面
積化に容易に対応できる利点が有る為である。
By the way, the GO shown in FIGS.
The gate electrodes 304 and 404 of the LD structure TFT are the first layer gate electrodes 304a and 404a and the second layer gate electrode 30.
4b and 404b, the first layer gate electrode 304
The a and 404a are formed to be longer in the channel direction than the second-layer gate electrodes 304b and 404b. And
The portions of the first-layer gate electrodes 304a and 404a corresponding to the exposed regions from the second-layer gate electrodes 304b and 404b have a thin taper shape, and the thickness gradually decreases toward the ends. . For processing the gate electrodes 304 and 404 having such a structure, a dry etching method using a high density plasma capable of independently controlling the plasma density and the bias voltage applied to the substrate is suitable. Specific dry etching methods include microwave and inductively-coupled-plasma (hereinafter referred to as ICP).
(Abbreviated) is known, but in our company, ICP type dry etching equipment is adopted. The reason is that in the case of the ICP dry etching apparatus, it is easy to control the plasma and there is an advantage that it is possible to easily cope with an increase in the area of the processed substrate.

【0019】当該ICPドライエッチング装置を使用し
て、前記ゲート電極304,404を加工する場合、テ
ーパーエッチングと異方性エッチングとを組み合わせた
多数の処理ステップから成るドライエッチング処理を行
う必要がある。ここで、1つの処理ステップでは、一定
のエッチング条件のままエッチング条件を変化させるこ
となくエッチング処理を行うこととする。尚、ここでい
うエッチング条件とは、チャンバ圧力、ICP電力密
度、バイアス電力密度、及びエッチングガスを構成する
各ガスの流量比を示す。
When the gate electrodes 304 and 404 are processed by using the ICP dry etching apparatus, it is necessary to perform a dry etching process including a number of process steps in which taper etching and anisotropic etching are combined. Here, in one processing step, it is assumed that the etching process is performed without changing the etching condition under a constant etching condition. The etching conditions mentioned here indicate the chamber pressure, the ICP power density, the bias power density, and the flow rate ratio of each gas forming the etching gas.

【0020】例えば、Lov領域のみを有するGOLD
構造TFT(図3−A参照)のゲート電極304のドラ
イエッチング工程に於いては、3ステップから成るドラ
イエッチング処理が行われるので、エッチングガスの切
り替えが2回必要となる。エッチングガスの切り替え
は、切り替え時にエッチングチャンバの圧力が安定化す
る迄の時間を必要とする為、ドライエッチング工程のス
ループット低下という問題を引き起こす。また、エッチ
ングチャンバの圧力が安定化する迄の間に流すエッチン
グガスも必要となる為、エッチングガスの消費量の増大
によるプロセス原価の上昇という問題を抱えている。ま
た、これらの問題以外にも、ドライエッチング工程の複
雑化は、プロセス欠陥やトラブルの増加に至り、半導体
装置の歩留低下という問題も内包している。
For example, GOLD having only Lov region
In the dry etching process of the gate electrode 304 of the structured TFT (see FIG. 3-A), the dry etching process consisting of three steps is performed, so that the etching gas needs to be switched twice. Switching the etching gas requires a time until the pressure in the etching chamber is stabilized at the time of switching, which causes a problem that the throughput of the dry etching process is reduced. In addition, since etching gas is required to flow until the pressure in the etching chamber is stabilized, there is a problem that the process cost is increased due to an increase in the consumption of etching gas. In addition to these problems, complication of the dry etching process leads to an increase in process defects and troubles, and also involves a problem of reduction in yield of semiconductor devices.

【0021】尚、上記の問題はGOLD構造TFTの作
製工程に限ったものではなく、LDD構造TFTの作製
工程でも同様に認められる問題である。何故なら、GO
LD構造TFTもLDD構造TFTも、同一のドライエ
ッチング工程でゲート電極が加工される為である。
The above problem is not limited to the manufacturing process of the GOLD structure TFT, but is similarly recognized in the manufacturing process of the LDD structure TFT. Because GO
This is because the gate electrodes of both the LD structure TFT and the LDD structure TFT are processed in the same dry etching process.

【0022】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
ることを課題とする。別言すると、本発明は、ゲート電
極の加工に処理ステップ数の少ないドライエッチング法
を適用して作製される半導体装置及びその作製方法を提
供することを課題とする。尚、本明細書で半導体装置と
は、GOLD構造TFTを含む半導体素子で回路構成さ
れる半導体装置全般を指し、例えばアクティブマトリク
ス形の液晶表示装置又は有機EL表示装置等の半導体表
示装置をその範疇に含むものである。
An object of the present invention is to solve the above problems of the prior art. In other words, it is an object of the present invention to provide a semiconductor device manufactured by applying a dry etching method with a small number of processing steps for processing a gate electrode and a manufacturing method thereof. In this specification, a semiconductor device generally means a semiconductor device including a semiconductor element including a GOLD structure TFT, and a semiconductor display device such as an active matrix liquid crystal display device or an organic EL display device is included in the category. Included in.

【0023】[0023]

【課題を解決する為の手段】〔ドライエッチング工程で
の処理ステップ数削減の検討〕 (ICPドライエッチング装置の構成)本検討で使用す
るICPドライエッチング装置について以下に説明す
る。当該ICPドライエッチング装置は、プラズマ処理
を高精度に行う為の手段として、インピーダンス整合器
を介して複数の渦巻コイル部分に、高周波電力を印加し
てプラズマを生成する方法を採用している。此処で、各
コイル部分の1本当たりの長さは、高周波波長の1/4
倍としており、更に、被処理物を保持する下部電極に
も、別途高周波電力を印可してバイアス電圧を印可する
構成となっている。尚、当該ICPプラズマエッチング
装置の詳細については、特開平9−293600号公報
に開示されている。
[Means for Solving the Problems] [Study on Reduction of Number of Processing Steps in Dry Etching Process] (Structure of ICP Dry Etching Device) An ICP dry etching device used in this study will be described below. The ICP dry etching apparatus employs a method of applying high-frequency power to a plurality of spiral coil portions via an impedance matching device to generate plasma as a means for performing plasma processing with high accuracy. Here, the length of each coil part is 1/4 of the high frequency wavelength.
In addition, a high-frequency power is separately applied to the lower electrode holding the object to be processed, and a bias voltage is applied. The details of the ICP plasma etching apparatus are disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-293600.

【0024】当該ICPドライエッチング装置の装置概
略図を図4に示す。反応空間の上部に載設された石英板
501上にアンテナコイル502を配置して、マッチン
グボックス503を介して第1の高周波電源504に接
続されている。第1の高周波電源504は、6〜60MH
z、代表的には13.56MHzの高周波電源を供給する。
また、被処理物となる基板505を保持する下部電極5
06には、第2の高周波電源508がマッチングボック
ス507を介して接続されている。この第2の高周波電
源508は、100KHz〜60MHz、例えば6〜29MHz
の高周波電源を供給する。アンテナコイル502に高周
波電力が印可されると、アンテナコイル502に高周波
電流Jがθ方向に流れ、Z方向に磁界B(数式1)が発
生し、ファラデーの電磁誘導の法則に従い、θ方向に誘
導電界E(数式2)が発生する(図4−A参照)。
FIG. 4 shows a schematic view of the ICP dry etching apparatus. An antenna coil 502 is arranged on a quartz plate 501 placed above the reaction space, and is connected to a first high frequency power supply 504 via a matching box 503. The first high frequency power source 504 is 6 to 60 MH
z, typically 13.56 MHz high frequency power supply.
In addition, the lower electrode 5 that holds the substrate 505 to be processed
A second high frequency power source 508 is connected to 06 via a matching box 507. This second high frequency power source 508 is 100 KHz-60 MHz, for example 6-29 MHz.
Supply high frequency power. When high frequency power is applied to the antenna coil 502, a high frequency current J flows in the antenna coil 502 in the θ direction, a magnetic field B (equation 1) is generated in the Z direction, and induction is performed in the θ direction according to Faraday's law of electromagnetic induction. An electric field E (Formula 2) is generated (see FIG. 4-A).

【0025】[0025]

【数1】 [Equation 1]

【数2】 [Equation 2]

【0026】この誘導電界Eで電子がθ方向に加速され
てガス分子と衝突することにより、プラズマが生成され
る。誘導電界Eの方向がθ方向なので、荷電粒子が反応
室の内壁や基板505と衝突してエネルギーを消失する
確率が小さくなる。また、アンテナコイル502の下方
へは、磁界Bが殆ど及ばない為、平板状に拡がった高密
度プラズマ領域が生成される。そして、下部電極506
に印加する高周波電力を調整することにより、プラズマ
密度と基板505に掛かるバイアス電圧を独立に制御可
能である。また、被エッチング物質に応じて、印加する
高周波電力の周波数を変更することも可能である。
Electrons are accelerated in the θ direction by the induced electric field E and collide with gas molecules, so that plasma is generated. Since the direction of the induced electric field E is the θ direction, the probability that charged particles collide with the inner wall of the reaction chamber or the substrate 505 and lose energy is small. Further, since the magnetic field B hardly reaches below the antenna coil 502, a high density plasma region spreading in a flat plate shape is generated. Then, the lower electrode 506
The plasma density and the bias voltage applied to the substrate 505 can be controlled independently by adjusting the high-frequency power applied to the substrate. It is also possible to change the frequency of the applied high frequency power according to the material to be etched.

【0027】ICP方式で高密度プラズマを発生させる
為には、アンテナコイルに流れる高周波電流Jを低損失
で流す必要があり、そのインダクタンスを低下させるこ
とが求められる。この点で、アンテナコイルを分割した
方式が有効である。図4−Bは、この様な構成を示す概
略図であり、石英板509上に複数の渦巻状のコイル部
510を配置して、マッチングボックス511を介して
第1の高周波電源512に接続されている。この際、各
コイルの1本当たりの長さを高周波波長の1/4の整数
倍としておくと、コイルに定在波が起ち、発生する電圧
のピーク値を高めることができる(図4−B参照)。
In order to generate high density plasma by the ICP method, it is necessary to flow the high frequency current J flowing through the antenna coil with low loss, and it is required to reduce its inductance. In this respect, the method of dividing the antenna coil is effective. FIG. 4-B is a schematic diagram showing such a configuration, in which a plurality of spiral coil parts 510 are arranged on a quartz plate 509 and are connected to a first high frequency power supply 512 via a matching box 511. ing. At this time, if the length of each coil is set to an integral multiple of 1/4 of the high frequency wavelength, a standing wave occurs in the coil, and the peak value of the generated voltage can be increased (Fig. 4-B). reference).

【0028】上記の様な構成のICPドライエッチング
装置を使用して、GOLD構造TFTのゲート電極の加
工工程であるドライエッチング工程を行っているが、ド
ライエッチング工程の処理ステップ数が多いのが問題と
なっている。この為、処理ステップ数の削減を検討し
た。
The ICP dry etching apparatus having the above-mentioned structure is used to perform the dry etching step which is the step of processing the gate electrode of the GOLD structure TFT. However, the number of processing steps of the dry etching step is large. Has become. Therefore, we considered reducing the number of processing steps.

【0029】(基板の構造とエッチングガス)先ず、本
検討で使用する基板の構造について説明する。此処で使
用する基板は、コーニング社製1737基板等の角形の
ガラス基板(1辺が12.5cmの正方形)上に膜厚2
00nmのシリコン酸化膜と膜厚30nmのTaN膜と
膜厚370nmのW膜とが基板に近い方から順に積層さ
れた構造の基板であり、簡潔にはW膜(370nm厚)
/TaN膜(30nm厚)/シリコン酸化膜(200n
m厚)/ガラス基板で表記される構造の基板を使用して
いる。当該構造の基板に於いて、膜厚200nmのシリ
コン酸化膜上に積層されたW膜(370nm厚)/Ta
N膜(30nm厚)から成る2層構造の金属積層膜が被
エッチング物質である。尚、各膜のエッチング速度の検
討については、ガラス基板上にW膜(370nm厚)又
はTaN膜(30nm厚)又はシリコン酸化膜(200
nm厚)から成る単層膜を堆積した基板を使用してい
る。
(Structure of Substrate and Etching Gas) First, the structure of the substrate used in this study will be described. The substrate used here has a film thickness of 2 on a square glass substrate (square having a side of 12.5 cm) such as a Corning 1737 substrate.
This is a substrate having a structure in which a silicon oxide film having a thickness of 00 nm, a TaN film having a thickness of 30 nm, and a W film having a thickness of 370 nm are stacked in this order from the side closer to the substrate. Briefly, a W film (370 nm thick)
/ TaN film (30 nm thickness) / Silicon oxide film (200 n
m thickness) / glass substrate is used. In the substrate having the structure, a W film (370 nm thick) / Ta laminated on a silicon oxide film having a film thickness of 200 nm
A metal laminated film having a two-layer structure composed of an N film (30 nm thick) is the substance to be etched. For the examination of the etching rate of each film, a W film (370 nm thickness), a TaN film (30 nm thickness) or a silicon oxide film (200 nm) was formed on a glass substrate.
(nm thickness) is used for the substrate on which a single layer film of 100 nm thick is deposited.

【0030】この様な構造の基板を使用して、膜厚1.
5μmのレジストパターンをマスクにW膜(370nm
厚)/TaN膜(30nm厚)から成る金属積層膜をド
ライエッチング処理する訳であるが、従来はテーパーエ
ッチングと異方性エッチングとから成る多数の処理ステ
ップで構成されるドライエッチング処理が行われ、テー
パーエッチングの処理ステップではCF4とCl2とO2
の混合ガスが使用され、異方性エッチングの処理ステッ
プではSF6とCl2とO2の混合ガスが使用されてい
た。今回の検討では、使用するエッチングガスをSF6
とCl2とO2の混合ガスに限定して、処理ステップ数の
削減を検討した。尚、混合ガス系のエッチングガスに於
いて、F系ガスをCF4からSF6に統一したのは、F元
素の存在割合を多くすることにより、W膜(370nm
厚)のエッチング速度の増大とそれに伴うシリコン酸化
膜(200nm厚)に対する選択比の向上が期待できる
為である。
Using a substrate having such a structure, a film thickness of 1.
W film (370 nm
Thickness) / TaN film (thickness of 30 nm), the metal laminated film is dry-etched. Conventionally, the dry-etching process is composed of a number of processing steps of taper etching and anisotropic etching. In the taper etching process step, CF 4 , Cl 2 and O 2 are used.
Was used, and a mixed gas of SF 6 , Cl 2 and O 2 was used in the anisotropic etching process step. In this study, the etching gas used is SF 6
The reduction of the number of processing steps was examined by limiting to a mixed gas of Cl, Cl 2 and O 2 . In the mixed gas type etching gas, the reason why the F type gas is unified from CF 4 to SF 6 is that the W film (370 nm
This is because it can be expected that the etching rate of (thickness) is increased and the selection ratio with respect to the silicon oxide film (thickness of 200 nm) is improved accordingly.

【0031】尚、これ以降では、上述したような理由か
ら、F系ガスとしてSF6を用いて説明しているが、本
発明はこれに限定されるものではない。SF6は最も好
ましいものであって、他のF系ガス(例えば、CF4
ど)も使用することができる。また、Cl2のかわりに
Cl系ガスを使用することもできる。
In the following description, SF 6 is used as the F-based gas for the above-mentioned reason, but the present invention is not limited to this. SF 6 is the most preferred and other F based gases (eg CF 4 etc.) can also be used. Also, a Cl-based gas may be used instead of Cl 2 .

【0032】また、本明細書中では、金属積層膜とし
て、W膜とTaN膜の組み合わせによる積層構造のみで
説明しているが、本発明はこれに限定されるものではな
い。WとTaNの組み合わせは最も好ましいものであっ
て、Wの変わりにWを主成分とする金属化合物やWN
(窒化タングステン)、TaNのかわりにTaを用いる
ことができる。
Further, in the present specification, as the metal laminated film, only the laminated structure of the combination of the W film and the TaN film is explained, but the present invention is not limited to this. The combination of W and TaN is the most preferable, and instead of W, a metal compound containing W as a main component or WN
Ta can be used instead of (tungsten nitride) and TaN.

【0033】(実験1)上記のICPドライエッチング
装置と基板とエッチングガスを使用して、W膜とTaN
膜とシリコン酸化膜の各エッチング速度のICP電力依
存性を評価した。ICP電力以外のエッチング条件は、
エッチングガスであるSF6とCl2のガス流量が各々4
0sccmと20sccmで(この場合、O2のガス流量は0scc
mとした)、チャンバ圧力1.3Paでバイアス電力2
0W(バイアス電力密度:0.128W/cm2)であ
る。この様な条件の下、ICP電力を500W(ICP
電力密度:1.019W/cm2)と700W(ICP
電力密度:1.427W/cm2)と900W(ICP
電力密度:1.834W/cm2)に振って実験を行っ
た。尚、バイアス電力とは第2の高周波電源508によ
り基板505に印可される電力のことで、バイアス電力
密度とは当該バイアス電力を基板505(1辺が12.
5cmの正方形)の面積で割った値のことである。ま
た、ICP電力とは第1の高周波電源512により複数
の渦巻き状のコイル部510に印加される電力のこと
で、ICP電力密度とは当該ICP電力を複数の渦巻き
状のコイル部510の面積(直径25cmの円領域)で
割った値のことである(図4参照)。
(Experiment 1) A W film and TaN film were formed by using the above ICP dry etching apparatus, substrate and etching gas.
The ICP power dependence of each etching rate of the film and the silicon oxide film was evaluated. Etching conditions other than ICP power are:
The etching gas flow rates of SF 6 and Cl 2 are 4 respectively.
At 0 sccm and 20 sccm (in this case, the O 2 gas flow rate is 0 sccc
m), and a chamber pressure of 1.3 Pa and a bias power of 2
It is 0 W (bias power density: 0.128 W / cm 2 ). Under these conditions, ICP power is 500 W (ICP power
Power density: 1.019W / cm 2 ) and 700W (ICP
Power density: 1.427W / cm 2 ) and 900W (ICP
The power density was 1.834 W / cm 2 ) and the experiment was performed. The bias power is the power applied to the substrate 505 by the second high frequency power supply 508, and the bias power density is the bias power that is applied to the substrate 505 (1 side is 12.
It is the value divided by the area of a 5 cm square). Further, the ICP power is the power applied to the plurality of spiral coil parts 510 by the first high-frequency power supply 512, and the ICP power density is the area of the plurality of spiral coil parts 510 (ICP power density). It is a value divided by a circular area having a diameter of 25 cm) (see FIG. 4).

【0034】本実験の結果を図5に示す。図5−Aから
判る様に、ICP電力の増加に伴い、TaN膜とシリコ
ン酸化膜はエッチング速度の増大が殆ど無いのに対し、
W膜の場合はエッチング速度が増大することが認められ
た。このエッチング速度の結果に基づき、W膜のTaN
膜及びシリコン酸化膜に対する選択比の評価を行った結
果を図5−Bに示す。図5−Bから判る様に、ICP電
力の増加により、W膜のTaN膜に対する選択比の向
上、及びW膜のシリコン酸化膜に対する選択比の向上が
認められる。本実験の結果より、ICP電力をなるべく
増加させた方が、W膜のエッチング速度と選択比の点で
好ましいという結果が得られたが、当該ドライエッチン
グ装置のICP電力の最大値が1kWであり、1kW付
近での使用はドライエッチング装置への負荷が懸念され
る。従って、本実験の結果とドライエッチング装置への
負荷とを比較考量し、ICP電力として700W程度が
好適であると判断した。
The results of this experiment are shown in FIG. As can be seen from FIG. 5A, as the ICP power increases, the TaN film and the silicon oxide film show almost no increase in etching rate.
It was confirmed that the etching rate was increased in the case of the W film. Based on the result of this etching rate, the TaN of the W film is
FIG. 5B shows the result of evaluation of the selection ratio with respect to the film and the silicon oxide film. As can be seen from FIG. 5B, an increase in the ICP power is observed to improve the selection ratio of the W film to the TaN film and the selection ratio of the W film to the silicon oxide film. From the results of this experiment, it was found that it is preferable to increase the ICP power as much as possible in terms of the etching rate and the selection ratio of the W film, but the maximum value of the ICP power of the dry etching apparatus is 1 kW. When it is used in the vicinity of 1 kW, there is a concern that the load on the dry etching apparatus will be increased. Therefore, the results of this experiment were weighed against the load on the dry etching apparatus, and it was determined that an ICP power of about 700 W was suitable.

【0035】(実験2)次に、エッチングガスであるS
6とCl2のガス流量比をSF6:Cl2=2:1に、総
ガス流量を60sccmに固定した状態で、酸素(O2)ガ
スの添加量を0〜60%まで変化させて、W膜とTaN
膜とシリコン酸化膜の各エッチング速度の酸素添加量依
存性を評価した。ガス流量以外のエッチング条件は、チ
ャンバ圧力1.3Paでバイアス電力10W(バイアス
電力密度:0.064W/cm2)である。そして、I
CP電力が500W(ICP電力密度:1.019W/
cm2)の条件の下、酸素添加量を0,20,40,6
0%と変化させ、エッチング速度の評価を行った。同時
に、ICP電力が700W(ICP電力密度:1.42
7W/cm2)で、酸素添加量が40%の場合について
も評価した。尚、参考として、本実験のドライエッチン
グ条件の詳細を表1に示す。
(Experiment 2) Next, S which is an etching gas is used.
With the gas flow rate ratio of F 6 and Cl 2 fixed at SF 6 : Cl 2 = 2: 1 and the total gas flow rate fixed at 60 sccm, the addition amount of oxygen (O 2 ) gas was changed from 0 to 60%. , W film and TaN
The oxygen addition amount dependency of each etching rate of the film and the silicon oxide film was evaluated. The etching conditions other than the gas flow rate were a chamber pressure of 1.3 Pa and a bias power of 10 W (bias power density: 0.064 W / cm 2 ). And I
CP power is 500W (ICP power density: 1.019W /
cm 2 ), the amount of oxygen added is 0, 20, 40, 6
The etching rate was evaluated by changing it to 0%. At the same time, the ICP power is 700 W (ICP power density: 1.42
7 W / cm 2 ) and the amount of oxygen added was 40%. For reference, details of the dry etching conditions in this experiment are shown in Table 1.

【表1】 [Table 1]

【0036】本実験の結果を図6に示す。図6−Aから
判る様に、ICP電力500Wの場合は酸素添加量が4
0%の場合に、W膜のエッチング速度が最も大きくなる
ことが認められた。一方、TaN膜のエッチング速度
は、酸素添加量の増加に伴って低下する傾向が認められ
た。また、シリコン酸化膜のエッチング速度は、酸素添
加量が0%で低下する以外、特に傾向は認められなかっ
た。このエッチング速度の結果に基づき、W膜のTaN
膜及びシリコン酸化膜に対する選択比の評価を行った結
果を図6−Bに示す。図6−Bから判る様に、W膜のT
aN膜に対する選択比は、酸素添加量の増加に伴って大
きくなる傾向が認められた。また、W膜のシリコン酸化
膜に対する選択比は、逆に低下する傾向が認められた。
先の図5の結果よりICP電力は700W程度が好適で
あり、本実験(図6)の結果より酸素添加量40%が最
適と考えられる為、ICP電力700Wで酸素添加量4
0%の場合について、エッチング速度と選択比を同様に
評価し、その結果を図6−Aと図6−Bの右端に示す。
当該結果より、エッチングガスであるSF6とCl2とO
2のガス流量が各々24sccmと12sccmと24sccmで
(酸素添加量が40%に該当)、チャンバ圧力1.3P
a,ICP電力700W,バイアス電力10Wのエッチ
ング条件の下、W膜のエッチング速度227nmとTa
N膜のエッチング速度32nmとシリコン酸化膜のエッ
チング速度34nmが得られ、W膜のTaN膜に対する
選択比7.1とW膜のシリコン酸化膜に対する選択比
6.8を得ることができた。
The results of this experiment are shown in FIG. As can be seen from FIG. 6-A, when the ICP power is 500 W, the oxygen addition amount is 4
It was confirmed that the etching rate of the W film was maximum when the content was 0%. On the other hand, it was recognized that the etching rate of the TaN film tends to decrease as the amount of oxygen added increases. No particular tendency was observed in the etching rate of the silicon oxide film, except that the amount of oxygen added decreased at 0%. Based on the result of this etching rate, the TaN of the W film is
The results of evaluation of the selection ratio for the film and the silicon oxide film are shown in FIG. 6-B. As can be seen from FIG. 6-B, the T of the W film is
It was observed that the selection ratio with respect to the aN film tends to increase as the amount of oxygen added increases. On the contrary, the selection ratio of the W film to the silicon oxide film tended to decrease.
From the result of FIG. 5 above, it is preferable that the ICP power is about 700 W, and from the result of this experiment (FIG. 6), the oxygen addition amount of 40% is considered to be optimal.
In the case of 0%, the etching rate and the selection ratio were evaluated in the same manner, and the results are shown in the right ends of FIGS. 6-A and 6-B.
From the results, etching gas SF 6 , Cl 2 and O
The gas flow rates of 2 are 24 sccm, 12 sccm and 24 sccm (corresponding to the oxygen addition amount of 40%), and the chamber pressure is 1.3P.
a, ICP power of 700 W, bias power of 10 W, and the etching rate of the W film is 227 nm and Ta.
An N film etching rate of 32 nm and a silicon oxide film etching rate of 34 nm were obtained, and a W film to TaN film selectivity of 7.1 and a W film to silicon oxide film of 6.8 could be obtained.

【0037】(実験3)ドライエッチング条件を下記の
表2の条件に設定し、膜厚1.5μmのレジストパター
ンをマスクにW膜(370nm厚)/シリコン酸化膜
(200nm厚)/ガラス基板から成る構造の基板と、
W膜(370nm厚)/TaN膜(30nm厚)/シリ
コン酸化膜(200nm厚)/ガラス基板から成る構造
の基板を各々ドライエッチング処理した。
(Experiment 3) The dry etching conditions were set to the conditions shown in Table 2 below, and using a resist pattern having a film thickness of 1.5 μm as a mask, W film (370 nm thickness) / silicon oxide film (200 nm thickness) / glass substrate A substrate with a structure consisting of
A substrate having a structure of W film (370 nm thickness) / TaN film (30 nm thickness) / silicon oxide film (200 nm thickness) / glass substrate was dry-etched.

【表2】 [Table 2]

【0038】図7−AはW膜(370nm厚)/シリコ
ン酸化膜(200nm厚)/ガラス基板から成る構造の
基板をドライエッチング処理した場合で、W膜のエッチ
ング終点から約20秒のオーバーエッチングを行った場
合のSEM写真である。図7−Aから判る様に、W膜の
下地膜であるシリコン酸化膜が露出した状態で、W膜に
0.2〜0.3μm程度のサイドエッチングが入ってい
ることが認められる。また、図7−BはW膜(370n
m厚)/TaN膜(30nm厚)/シリコン酸化膜(2
00nm厚)/ガラス基板から成る構造の基板をドライ
エッチング処理した場合で、W膜のエッチング終点から
約30秒のオーバーエッチングを行った場合のSEM写
真である。図7−Bから判る様に、W膜の下地膜である
TaN膜が露出している状態では、W膜のサイドエッチ
ングは認められない。このことから、W膜のサイドエッ
チングは、オーバーエッチング時のシリコン酸化膜の露
出と因果関係のあることが判る。オーバーエッチング時
にシリコン酸化膜が露出した場合、シリコン酸化膜から
の酸素放出が考えられ、この放出された酸素の存在がW
膜のサイドエッチングの直接的原因と考えられる。この
点を踏まえ、W膜(370nm厚)/TaN膜(30n
m厚)/シリコン酸化膜(200nm厚)/ガラス基板
から成る構造の基板をドライエッチング処理し、TaN
膜のエッチング終点から所定時間のオーバーエッチング
を行った結果、図7−CのSEM写真に示す様に、Ta
N膜の下地膜であるシリコン酸化膜が露出した状態で、
W膜に0.2〜0.3μm程度のサイドエッチングの入
ったエッチング形状を得ることができた。更に、TaN
膜のW膜からの露出領域の該当するTaN膜の膜厚が、
端部に近づくにつれ徐々に薄膜化していることも確認で
きた。
FIG. 7-A shows the case where the substrate having the structure of W film (370 nm thickness) / silicon oxide film (200 nm thickness) / glass substrate is dry-etched, and over-etching is performed for about 20 seconds from the etching end point of the W film. It is a SEM photograph at the time of performing. As can be seen from FIG. 7A, it is recognized that the W film is subjected to side etching of about 0.2 to 0.3 μm in the state where the silicon oxide film which is the base film of the W film is exposed. In addition, FIG. 7-B shows a W film (370 n
m thickness) / TaN film (30 nm thickness) / silicon oxide film (2
12 is a SEM photograph when a substrate having a structure of (00 nm thickness) / glass substrate is dry-etched and over-etched for about 30 seconds from the etching end point of the W film. As can be seen from FIG. 7-B, side etching of the W film is not observed when the TaN film, which is the underlying film of the W film, is exposed. From this, it is understood that the side etching of the W film has a causal relationship with the exposure of the silicon oxide film during overetching. If the silicon oxide film is exposed during overetching, it is considered that oxygen is released from the silicon oxide film.
It is considered to be the direct cause of the side etching of the film. Based on this point, W film (370 nm thickness) / TaN film (30 n
(m thickness) / silicon oxide film (200 nm thickness) / glass substrate is dry-etched to form TaN.
As a result of performing over-etching for a predetermined time from the etching end point of the film, as shown in the SEM photograph of FIG.
With the silicon oxide film that is the base film of the N film exposed,
It was possible to obtain an etching shape in which the W film had side etching of about 0.2 to 0.3 μm. Furthermore, TaN
The film thickness of the corresponding TaN film in the exposed region from the W film of the film is
It was also confirmed that the film gradually became thinner toward the edge.

【0039】(処理ステップ削減プロセスの構築)図7
−CのSEM写真に示す、W膜にサイドエッチングの入
ったW膜/TaN膜から成る金属積層パターンは、GO
LD構造TFT(LDD構造TFTも含む)のゲート電
極として適用できることが考えられる。何故なら、当社
開発のGOLD構造TFT(LDD構造TFTも含む)
のゲート電極は、第1層ゲート電極であるTaN膜と第
2層ゲート電極であるW膜とから成り、第1層ゲート電
極(TaN膜)のチャネル方向寸法が第2層ゲート電極
(W膜)のチャネル方向寸法より大きく、第1層ゲート
電極の第2層ゲート電極からの露出領域に該当する第1
層ゲート電極の膜厚が端部に近づくにつれ徐々に薄膜化
していることを特徴としており、図7−Cの金属積層パ
ターンの形状と概略同一である為である。従って、GO
LD構造TFT(LDD構造TFTも含む)のゲート電
極を表2に示す1ステップ処理のドライエッチング条件
で、1ステップ処理のドライエッチングによって形成す
ることが可能と考えられ、この場合のドライエッチング
工程を示す基板断面図を図1に示す。ここで、1ステッ
プ処理のドライエッチングとは、一定のエッチング条件
のままエッチング条件を変化させることなくエッチング
処理を1回行うことを示し、ここでいうエッチング条件
とは、チャンバ圧力、ICP電力密度、バイアス電力密
度、及びエッチングガスを構成する各ガスの流量比を示
す。また、表2に示す1ステップ処理のドライエッチン
グ条件は好ましい値であって、この値に限定されない。
(Construction of Process Step Reduction Process) FIG.
In the SEM photograph of -C, the metal laminated pattern composed of the W film / TaN film in which the W film has side etching is GO.
It is considered that it can be applied as a gate electrode of an LD structure TFT (including an LDD structure TFT). Because, GOLD structure TFT (including LDD structure TFT) developed by our company.
Of the first layer gate electrode (TaN film) has a channel direction dimension of the second layer gate electrode (W film). ) Which is larger than the dimension in the channel direction and corresponds to the exposed region of the first layer gate electrode from the second layer gate electrode.
This is because the film thickness of the layer gate electrode is gradually thinned toward the end portion, and is substantially the same as the shape of the metal laminated pattern of FIG. 7C. Therefore, GO
It is considered possible to form the gate electrode of the LD structure TFT (including the LDD structure TFT) by the dry etching condition of the 1 step process shown in Table 2 by the dry etching condition of the 1 step process. The cross-sectional view of the substrate shown is shown in FIG. Here, the dry etching in the one-step process means that the etching process is performed once without changing the etching condition under a constant etching condition, and the etching condition here means the chamber pressure, the ICP power density, The bias power density and the flow rate ratio of each gas constituting the etching gas are shown. The dry etching conditions for the one-step process shown in Table 2 are preferable values and are not limited to these values.

【0040】図1−Aの基板断面図は1ステップ処理の
ドライエッチング工程の前半を示しており、W膜から成
る第2層ゲート電極105とTaN膜から成る第1層ゲ
ート電極106とがレジストパターン104をマスクに
異方性エッチングされる様子を示したものである。この
際、レジストパターン104はエッチングにより初期の
レジストパターン端部から若干後退し、下地のシリコン
酸化膜であるゲート絶縁膜103が露出し、初期のレジ
ストパターン端部から外側の領域で薄膜化が進んでい
る。尚、初期のレジストパターン端部から内側の領域に
対応するゲート絶縁膜103は、レジストパターン10
4の端部がエッチングにより後退したことに伴い、テー
パー形状に形成され、第1層ゲート電極106の端部か
ら離れるにつれ薄膜化が生じている。また、図1−Bの
基板断面図は当該ドライエッチング工程の後半を示して
おり、下地のゲート絶縁膜109であるシリコン酸化膜
の膜減りが全体的に更に進行し、当該シリコン酸化膜か
らの放出酸素の影響で、第2層ゲート電極107である
W膜のサイドエッチングが進行している。この際、第2
層ゲート電極107からの露出領域に該当する第1層ゲ
ート電極108は、テーパー形状にエッチングされ、端
部に近づくにつれ薄膜化が進行している。また、初期の
レジストパターン端部から内側の領域に対応するゲート
絶縁膜109は、ドライエッチング工程の前半工程と同
様のテーパー形状を保持したまま、全体的に薄膜化が進
んでいる。
The substrate cross-sectional view of FIG. 1-A shows the first half of the dry etching process of the one-step process, in which the second layer gate electrode 105 made of the W film and the first layer gate electrode 106 made of the TaN film are resist. It shows how anisotropic etching is performed using the pattern 104 as a mask. At this time, the resist pattern 104 slightly recedes from the initial resist pattern end portion by etching, the gate insulating film 103 which is the underlying silicon oxide film is exposed, and the thinning progresses in the region outside the initial resist pattern end portion. I'm out. The gate insulating film 103 corresponding to the region inside the initial resist pattern end portion is the resist pattern 10
Since the end portion of No. 4 recedes due to etching, the end portion of No. 4 is formed in a taper shape, and becomes thinner as it goes away from the end portion of the first layer gate electrode 106. The substrate cross-sectional view of FIG. 1-B shows the latter half of the dry etching process, in which the film reduction of the silicon oxide film which is the underlying gate insulating film 109 further progresses, and the silicon oxide film from the silicon oxide film is further removed. Side etching of the W film, which is the second-layer gate electrode 107, is progressing due to the effect of released oxygen. At this time, the second
The first layer gate electrode 108 corresponding to the exposed region from the layer gate electrode 107 is etched into a taper shape, and the thickness of the first layer gate electrode 108 is further reduced toward the end. Further, the gate insulating film 109 corresponding to the region inside from the edge portion of the initial resist pattern is generally thinned while maintaining the same tapered shape as in the first half step of the dry etching step.

【0041】尚、ゲート絶縁膜として、ここでは、シリ
コン酸化膜を用いているが、これは最も好ましいもので
あって、これに限定されない。前述したように、オーバ
ーエッチング時に酸化シリコン膜が露出し、酸化シリコ
ン膜から放出された酸素がW膜のサイドエッチングを引
き起こしていると考えられるため、シリコン酸化膜以外
でも、絶縁性を有する酸化膜であれば同様の効果が得ら
れると考えられる。
Although a silicon oxide film is used here as the gate insulating film, this is the most preferable and is not limited to this. As described above, it is considered that the silicon oxide film is exposed at the time of overetching and the oxygen released from the silicon oxide film causes the side etching of the W film. If so, it is considered that the same effect can be obtained.

【0042】また、上記の1ステップ処理のドライエッ
チング条件の知見に基づき、酸素添加量を増加させる
と、下地のシリコン酸化膜を露出させずに第2層ゲート
電極であるW膜のサイドエッチングを促進できることが
予想される。そこで、酸素添加量を24sccmから30sc
cmに増加させたドライエッチング条件で所定時間のドラ
イエッチング処理を行った。図2−Aの基板断面図は当
該ドライエッチング処理後の基板断面を示しており、下
地のTaN膜206を残存した状態で第2層ゲート電極
205aであるW膜を等方的にエッチングすることがで
きた。この際、レジストパターン204aの端部が初期
のレジストパターン端部からエッチングにより後退した
ことに伴い、下地のTaN膜206は初期のレジストパ
ターン端部から内側の領域でテーパー形状にエッチング
が進み、第2層ゲート電極(W膜)205aの端部から
離れるにつれ薄膜化が進行し、初期のレジストパターン
端部から外側の領域で一定の残膜厚となっている。次の
図2−Bは、下地のTaN膜206を異方性エッチング
する為、エッチングガスであるCl2のガス流量が60s
ccmで、チャンバ圧力1.0Pa,ICP電力350W
(ICP電力密度:0.713W/cm2),バイアス
電力20W(バイアス電力密度:0.128W/c
2)のドライエッチング条件で所定時間のドライエッ
チング処理を行った後の基板断面図である。この際、T
aN膜206の異方性エッチングで形成された第1層ゲ
ート電極207は、テーパーエッチングと異方性エッチ
ングの組合せにより、第2層ゲート電極(W膜)205
bの端部から離れるにつれ徐々に薄膜化し、第1層ゲー
ト電極207の端部で急激に切れている。また、下地の
シリコン酸化膜から成るゲート絶縁膜208は、初期の
レジストパターン端部から内側の領域でテーパー形状に
エッチングが進み、第1層ゲート電極207の端部から
離れるにつれ薄膜化が進行し、初期のレジストパターン
端部から外側の領域で一定の残膜厚となっている。
Further, based on the knowledge of the dry etching conditions of the above one-step treatment, when the oxygen addition amount is increased, side etching of the W film which is the second layer gate electrode is performed without exposing the underlying silicon oxide film. It is expected that it can be promoted. Therefore, add oxygen from 24sccm to 30sc
Dry etching treatment was performed for a predetermined time under the dry etching conditions increased to cm. The cross-sectional view of the substrate in FIG. 2-A shows the cross-section of the substrate after the dry etching process, in which the W film that is the second-layer gate electrode 205a is isotropically etched while the underlying TaN film 206 remains. I was able to. At this time, as the edge of the resist pattern 204a recedes from the initial edge of the resist pattern by etching, the underlying TaN film 206 is etched in a taper shape in the region inside the initial edge of the resist pattern, and As the distance from the end of the two-layer gate electrode (W film) 205a increases, the film thickness decreases, and the remaining film thickness becomes constant in the region outside the initial end of the resist pattern. Next, in FIG. 2-B, since the underlying TaN film 206 is anisotropically etched, the gas flow rate of Cl 2 as an etching gas is 60 s.
ccm, chamber pressure 1.0Pa, ICP power 350W
(ICP power density: 0.713 W / cm 2 ), bias power 20 W (bias power density: 0.128 W / c
It is a substrate cross-sectional view after the dry etching process for a predetermined time by dry etching conditions of m 2). At this time, T
The first-layer gate electrode 207 formed by anisotropic etching of the aN film 206 is formed into a second-layer gate electrode (W film) 205 by a combination of taper etching and anisotropic etching.
The film is gradually thinned away from the end of b, and is sharply cut off at the end of the first-layer gate electrode 207. Further, the gate insulating film 208 made of the underlying silicon oxide film is etched in a tapered shape in the region inside from the initial end portion of the resist pattern, and becomes thinner as it is separated from the end portion of the first-layer gate electrode 207. The initial residual thickness of the resist pattern is constant in the outer region.

【0043】上記の結果から、2ステップ処理のドライ
エッチング条件をGOLD構造TFT(LDD構造TF
Tも含む)のゲート電極のドライエッチング工程に適用
できることが考えられる。当該2ステップ処理のドライ
エッチング条件の詳細は、表3に記載する。ここで、2
ステップ処理のドライエッチングとは、1ステップ目の
処理で、ある一定のエッチング条件(第1のエッチング
条件)のままエッチング条件を変化させることなくドラ
イエッチング処理を行い、2ステップ目の処理で、1ス
テップ目とは異なる一定のエッチング条件(第2のエッ
チング条件)のままエッチング条件を変化させることな
くドライエッチングを行うことを示す。なお、表3に示
す2ステップ処理のドライエッチング条件は好ましい値
であって、本発明はこの値に限定されない。
From the above results, the dry etching conditions for the two-step processing are set to the GOLD structure TFT (LDD structure TF).
It is considered that the method can be applied to the dry etching step of the gate electrode (including T). Details of the dry etching conditions for the two-step process are shown in Table 3. Where 2
The dry etching in the step process is the first step process, in which the dry etching process is performed without changing the etching condition under a certain constant etching condition (first etching condition), and the second step process is performed. This shows that dry etching is performed without changing the etching conditions under the constant etching conditions (second etching conditions) different from those in the step. The dry etching conditions for the two-step treatment shown in Table 3 are preferable values, and the present invention is not limited to these values.

【表3】 [Table 3]

【0044】以上の結果をまとめると、W膜(370n
m厚)/TaN膜(30nm厚)/シリコン酸化膜(2
00nm厚)/ガラス基板から成る構造の基板を、1ス
テップ処理のドライエッチング条件(表2参照)又は2
ステップ処理のドライエッチング条件(表3参照)でド
ライエッチング処理することにより、GOLD構造TF
T(LDD構造TFTも含む)のゲート電極を加工する
ことが可能である。従って、1ステップ処理のドライエ
ッチング条件又は2ステップ処理のドライエッチング条
件でドライエッチング処理することにより、GOLD構
造TFT(LDD構造TFTも含む)のゲート電極の加
工工程に於ける従来技術の問題点を解決できると考え
る。
Summarizing the above results, the W film (370 n
m thickness) / TaN film (30 nm thickness) / silicon oxide film (2
(00 nm thickness) / glass substrate is used for the one-step dry etching condition (see Table 2) or 2
By performing the dry etching process under the dry etching conditions of the step process (see Table 3), the GOLD structure TF is obtained.
It is possible to process the gate electrode of T (including the LDD structure TFT). Therefore, by performing the dry etching treatment under the dry etching condition of the one-step process or the dry etching condition of the two-step process, the problems of the conventional technique in the process of processing the gate electrode of the GOLD structure TFT (including the LDD structure TFT) are solved. I think we can solve it.

【0045】〔半導体装置及びその作製方法〕GOLD
構造TFT(LDD構造TFTも含む)のゲート電極の
ドライエッチング工程に、1ステップ処理又は2ステッ
プ処理から成るドライエッチング工程を適用する場合に
於ける、半導体装置及びその作製方法に関する発明の構
成について記載する。
[Semiconductor Device and Manufacturing Method Thereof] GOLD
Described is the structure of the invention relating to a semiconductor device and a manufacturing method thereof in the case where a dry etching process including a one-step process or a two-step process is applied to a dry etching process of a gate electrode of a structure TFT (including a TFT with an LDD structure). To do.

【0046】(半導体装置に関する発明の構成)半導体
装置に関する本発明の構成は、透明絶縁性基板の一主面
上に形成されたGOLD構造TFTを含む複数のTFT
で回路構成される半導体装置であって、前記GOLD構
造TFTは前記透明絶縁性基板に近い方から半導体層と
ゲート絶縁膜とゲート電極とが積層形成され、前記ゲー
ト電極は第1層ゲート電極と前記第1層ゲート電極より
チャネル方向の寸法の短い第2層ゲート電極とから成
り、前記第2層ゲート電極からの露出領域に該当する前
記第1層ゲート電極は端部に近づくにつれ徐々に薄膜化
したテーパー形状に形成され、前記第1層ゲート電極の
前記第2層ゲート電極からの露出領域に対応する前記半
導体層に一導電型の第1の不純物領域が形成され、前記
第1層ゲート電極の外側に対応する前記半導体層に前記
第1の不純物領域と同一導電型の第2の不純物領域が形
成されている半導体装置に於いて、前記ゲート電極の形
成には1ステップ処理又は2ステップ処理のドライエッ
チング工程が適用され、前記第2層ゲート電極は当該ド
ライエッチング工程の等方性エッチングにより形成さ
れ、前記第2層ゲート電極からの露出領域に該当する前
記第1層ゲート電極は当該ドライエッチング工程のテー
パーエッチングにより形成されることを特徴としてい
る。
(Structure of Invention Concerning Semiconductor Device) The structure of the present invention related to a semiconductor device has a plurality of TFTs including a GOLD structure TFT formed on one main surface of a transparent insulating substrate.
The GOLD structure TFT has a semiconductor layer, a gate insulating film, and a gate electrode stacked from the side closer to the transparent insulating substrate, and the gate electrode is a first-layer gate electrode. The second-layer gate electrode has a shorter dimension in the channel direction than the first-layer gate electrode, and the first-layer gate electrode corresponding to the exposed region from the second-layer gate electrode is gradually thinned toward the end. A first conductivity type first impurity region is formed in the semiconductor layer corresponding to an exposed region of the first layer gate electrode from the second layer gate electrode. In a semiconductor device in which a second impurity region having the same conductivity type as the first impurity region is formed in the semiconductor layer corresponding to the outside of the electrode, one step treatment is performed to form the gate electrode. Alternatively, a dry etching process of a two-step process is applied, the second layer gate electrode is formed by isotropic etching of the dry etching process, and the first layer gate corresponding to an exposed region from the second layer gate electrode. The electrode is characterized by being formed by taper etching in the dry etching process.

【0047】上記発明の構成に於いて、前記透明絶縁性
基板は絶縁性を有する透明な基板であれば何でも良く、
例えばガラス基板又は石英基板でも良い。また、前記半
導体層はTFTの活性層として機能する島状半導体層の
ことで、半導体特性を有する多結晶シリコン膜、又は触
媒元素を利用して成膜される結晶質シリコン膜で形成さ
れている。多結晶シリコン膜又は結晶質シリコン膜の膜
厚範囲としては、20〜200nm、好ましくは30〜
70nm程度が好適である。尚、本明細書に於いては、
触媒元素を利用して結晶化される多結晶シリコン膜を通
常の多結晶シリコン膜と区別する為に、結晶質シリコン
膜と称している。此処で、多結晶とせずに結晶質と称し
ている理由は、通常の多結晶シリコン膜と比較し、結晶
粒が概略同一方向に配向しており、高い電界効果移動度
を有する等の特徴がある為、通常の多結晶シリコン膜と
区別する趣旨である。
In the structure of the above invention, the transparent insulating substrate may be any transparent substrate having an insulating property.
For example, a glass substrate or a quartz substrate may be used. The semiconductor layer is an island-shaped semiconductor layer that functions as an active layer of a TFT, and is formed of a polycrystalline silicon film having semiconductor characteristics or a crystalline silicon film formed by using a catalytic element. . The thickness range of the polycrystalline silicon film or the crystalline silicon film is 20 to 200 nm, preferably 30 to
About 70 nm is preferable. Incidentally, in this specification,
A polycrystalline silicon film that is crystallized using a catalytic element is called a crystalline silicon film in order to distinguish it from a normal polycrystalline silicon film. Here, the reason why it is referred to as crystalline instead of being polycrystalline is that, compared with a normal polycrystalline silicon film, the crystal grains are oriented in substantially the same direction and have high field effect mobility. Therefore, it is intended to be distinguished from a normal polycrystalline silicon film.

【0048】また、上記発明の構成に於いて、前記ゲー
ト絶縁膜はシリコン酸化膜又はシリコン酸窒化膜で形成
され、前記ゲート電極の端部から一定の距離に於いて
は、前記ゲート電極の端部から離れるにつれ薄膜化した
テーパー形状となっている。尚、前記ゲート絶縁膜の堆
積時の膜厚としては、30〜200nm、好ましくは8
0〜130nm程度が好適である。膜厚として80〜1
30nm程度を好適とした理由は、上層のゲート電極
(W膜/TaN膜の積層ゲート電極)からの応力により
TFTの電気特性が影響を受けるのを回避するのに80
nm以上の膜厚が必要な為である。
Further, in the above-mentioned structure of the present invention, the gate insulating film is formed of a silicon oxide film or a silicon oxynitride film, and at a certain distance from the end of the gate electrode, the end of the gate electrode is formed. It becomes a taper shape that becomes thinner as it moves away from the part. The thickness of the gate insulating film when deposited is 30 to 200 nm, preferably 8
About 0 to 130 nm is suitable. 80 to 1 as film thickness
The reason why the thickness of about 30 nm is preferable is to prevent the electrical characteristics of the TFT from being affected by the stress from the upper gate electrode (W film / TaN film stacked gate electrode).
This is because a film thickness of nm or more is required.

【0049】また、上記発明の構成に於いて、前記ゲー
ト電極は膜厚5〜50nm、好ましくは20〜40nm
程度のTaN膜から成る前記第1層ゲート電極と、膜厚
200〜600nm、好ましくは300〜500nm、
より好ましくは350〜500nm程度のW膜から成る
前記第2層ゲート電極とで構成されている。そして、前
記第2層ゲート電極からの露出領域に該当する前記第1
層ゲート電極は、端部に近づくにつれ徐々に薄膜化した
テーパー形状に形成されている。尚、TaN膜の膜厚範
囲は、ドライエッチング時のテーパー形状領域に於ける
膜厚の制御性、及びスルードープ法によりTaN膜を通
過させて不純物元素を注入する際の注入特性の兼ね合い
で決定される。また、W膜の膜厚範囲は、不純物元素を
注入する際のW膜のチャネリング現象防止、及びW膜の
電気抵抗の兼ね合いで決定される。当該チャネリング現
象とは、注入イオンの一部がW原子と衝突することなく
下部の前記半導体層まで浸入する現象であり、チャネリ
ング現象防止の為には少なくとも340nm以上の膜厚
が必要なことが知られている。
In the structure of the above invention, the gate electrode has a film thickness of 5 to 50 nm, preferably 20 to 40 nm.
The first-layer gate electrode made of a TaN film having a thickness of about 200 to 600 nm, preferably 300 to 500 nm,
More preferably, the second layer gate electrode is formed of a W film having a thickness of about 350 to 500 nm. The first layer corresponding to the exposed region from the second-layer gate electrode
The layer gate electrode is formed in a taper shape which is gradually thinned toward the end. The film thickness range of the TaN film is determined by the balance between the controllability of the film thickness in the tapered region during dry etching and the injection characteristics when the impurity element is injected through the TaN film by the through doping method. It Further, the film thickness range of the W film is determined in consideration of the prevention of the channeling phenomenon of the W film when implanting the impurity element and the electric resistance of the W film. The channeling phenomenon is a phenomenon in which a part of implanted ions penetrates into the lower semiconductor layer without colliding with W atoms, and it is known that a film thickness of at least 340 nm or more is necessary to prevent the channeling phenomenon. Has been.

【0050】また、上記発明の構成に於いて、前記第1
の不純物領域はn型又はp型の導電型を有する低濃度不
純物領域(n−領域,p−領域)のことで、チャネル水
平方向の電界を緩和する電界緩和領域として機能してい
る。また、前記第2の不純物領域は、前記第1の不純物
領域と同一導電型の高濃度不純物領域(n+領域,p+
領域)のことで、ソース領域又はドレイン領域として機
能している。尚、前記第1の不純物領域は濃度勾配を有
しており、前記第2層ゲート電極の端部から離れるにつ
れ不純物濃度が徐々に高くなっている。また、前記第2
の不純物領域は、前記第1層ゲート電極の端部から一定
の領域に於いて濃度勾配を有しており、前記第1層ゲー
ト電極の端部から離れるにつれ不純物濃度が徐々に高く
なっている。
Further, in the structure of the above invention, the first
The impurity region is a low-concentration impurity region (n-region, p-region) having n-type or p-type conductivity, and functions as an electric field relaxation region for relaxing an electric field in the horizontal direction of the channel. The second impurity region is a high-concentration impurity region (n + region, p +) of the same conductivity type as the first impurity region.
Region), which functions as a source region or a drain region. The first impurity region has a concentration gradient, and the impurity concentration gradually increases as the distance from the end of the second layer gate electrode increases. Also, the second
The impurity region has a concentration gradient in a certain region from the end of the first layer gate electrode, and the impurity concentration gradually increases as the distance from the end of the first layer gate electrode increases. .

【0051】上記の様に構成された発明によれば、GO
LD構造TFTを含む複数のTFTで回路構成される半
導体装置のゲート電極を1ステップ処理又は2ステップ
処理のドライエッチング工程で加工することができる
為、ドライエッチング工程に於ける従来技術の問題、即
ちドライエッチング工程のスループット低下、及びエッ
チングガスの消費量増加に伴うプロセス原価の上昇、更
にはドライエッチング工程の複雑化に伴う半導体装置の
歩留低下等の問題を解決することが可能である。
According to the invention configured as described above, GO
Since the gate electrode of the semiconductor device composed of a plurality of TFTs including the LD structure TFT can be processed by the dry etching process of the one-step process or the two-step process, the problem of the prior art in the dry etching process, that is, It is possible to solve problems such as a decrease in the throughput of the dry etching process, an increase in the process cost due to an increase in the consumption of etching gas, and a decrease in the yield of semiconductor devices due to the complexity of the dry etching process.

【0052】(半導体装置の作製方法に関する発明の構
成)半導体装置の作製方法に関する本発明の構成は、透
明絶縁性基板の一主面上に半導体層を形成する第1の工
程と、前記半導体層を被覆する様にゲート絶縁膜を堆積
する第2の工程と、前記ゲート絶縁膜上に第1層ゲート
電極膜を堆積する第3の工程と、前記第1層ゲート電極
膜上に第2層ゲート電極膜を堆積する第4の工程と、ゲ
ート電極形成用のレジストパターンを形成する第5の工
程と、前記レジストパターンをマスクに前記第1層ゲー
ト電極膜と前記第2層ゲート電極膜とから成る積層膜を
ドライエッチング処理し、第1層ゲート電極と前記第1
層ゲート電極よりチャネル方向の寸法の短い第2層ゲー
ト電極とから成るゲート電極を形成する第6の工程と、
前記レジストパターンを除去する第7の工程と、一導電
型の不純物元素を注入することにより、前記第1層ゲー
ト電極の前記第2層ゲート電極からの露出領域に対応す
る前記半導体層に第1の不純物領域を形成し、同時に前
記第1層ゲート電極の外側に対応する前記半導体層に第
2の不純物領域を形成する第8の工程とを備えた半導体
装置の作製方法に於いて、前記ゲート電極を1ステップ
処理又は2ステップ処理のドライエッチング工程により
形成し、前記第2層ゲート電極を当該ドライエッチング
工程の等方性エッチングで形成し、前記第2層ゲート電
極からの露出領域に該当する前記第1層ゲート電極を当
該ドライエッチング工程のテーパーエッチングで形成す
ることを特徴としている。
(Structure of Invention for Manufacturing Method of Semiconductor Device) The structure of the present invention for manufacturing method of a semiconductor device has a first step of forming a semiconductor layer on one main surface of a transparent insulating substrate, and the semiconductor layer. A second step of depositing a gate insulating film so as to cover the gate insulating film, a third step of depositing a first-layer gate electrode film on the gate insulating film, and a second layer on the first-layer gate electrode film. A fourth step of depositing a gate electrode film, a fifth step of forming a resist pattern for forming a gate electrode, and the first layer gate electrode film and the second layer gate electrode film using the resist pattern as a mask. Dry-etching the laminated film including the first layer gate electrode and the first layer
A sixth step of forming a gate electrode comprising a second layer gate electrode having a dimension shorter in the channel direction than the layer gate electrode;
A seventh step of removing the resist pattern, and a first conductivity type impurity element are implanted into the semiconductor layer corresponding to an exposed region of the first layer gate electrode from the second layer gate electrode. Forming a second impurity region in the semiconductor layer corresponding to the outer side of the first-layer gate electrode at the same time, and forming a second impurity region in the semiconductor layer. An electrode is formed by a dry etching process of a one-step process or a two-step process, and the second-layer gate electrode is formed by isotropic etching of the dry-etching process, which corresponds to an exposed region from the second-layer gate electrode. The first layer gate electrode is formed by taper etching in the dry etching process.

【0053】上記発明の構成に於いて、前記透明絶縁性
基板は絶縁性を有する透明な基板であれば何でも良く、
例えばガラス基板又は石英基板を使用しても良い。ま
た、前記半導体層はTFTの活性層として機能する島状
半導体層のことで、半導体特性を有する膜厚20〜20
0nm、好ましくは30〜70nm程度の多結晶シリコ
ン膜又は結晶質シリコン膜(触媒元素を利用して結晶化
されるシリコン半導体膜のこと)で形成されている。ま
た、前記ゲート絶縁膜としては、シリコン酸化膜又はシ
リコン酸窒化膜のどちらを適用しても良く、膜厚範囲は
30〜200nm、好ましくは80〜130nm程度の
膜厚が好適である。また、前記第1層ゲート電極膜とし
て膜厚5〜50nm、好ましくは20〜40nm程度の
TaN膜を適用し、前記第2層ゲート電極膜として膜厚
200〜600nm、好ましくは300〜500nm、
より好ましくは350〜500nm程度のW膜を適用し
ている。
In the structure of the above invention, the transparent insulating substrate may be any transparent substrate having an insulating property.
For example, a glass substrate or a quartz substrate may be used. The semiconductor layer is an island-shaped semiconductor layer that functions as an active layer of a TFT and has a film thickness of 20 to 20 having semiconductor characteristics.
It is formed of a polycrystalline silicon film or a crystalline silicon film (a silicon semiconductor film which is crystallized by using a catalytic element) having a thickness of 0 nm, preferably about 30 to 70 nm. As the gate insulating film, either a silicon oxide film or a silicon oxynitride film may be applied, and a film thickness range of 30 to 200 nm, preferably about 80 to 130 nm is suitable. Further, a TaN film having a film thickness of 5 to 50 nm, preferably about 20 to 40 nm is applied as the first layer gate electrode film, and a film thickness of 200 to 600 nm, preferably 300 to 500 nm, as the second layer gate electrode film.
More preferably, a W film of about 350 to 500 nm is applied.

【0054】また、上記発明の構成に於いて、前記第1
層ゲート電極膜と前記第2層ゲート電極膜とから成る金
属積層膜を、前記レジストパターンをマスクに、1ステ
ップ処理又は2ステップ処理のドライエッチング工程で
処理し、前記ゲート電極を形成している。この際、前記
第2層ゲート電極を等方性ドライエッチングで形成する
為、前記第2層ゲート電極は前記第1層ゲート電極より
チャネル方向の寸法が短くなっている。また、前記第2
層ゲート電極からの露出領域に該当する前記第1層ゲー
ト電極は、テーパーエッチングにより端部に近づくにつ
れ徐々に薄膜化したテーパー形状に形成されている。ま
た、前記ドライエッチング工程には、プラズマ密度と被
処理基板に掛かるバイアス電圧を独立に制御可能な高密
度プラズマを利用したドライエッチング法が適してお
り、例えばICPドライエッチング装置が好適である。
Further, in the above invention, the first
A metal laminated film composed of a layer gate electrode film and the second layer gate electrode film is processed by a dry etching process of a one-step process or a two-step process using the resist pattern as a mask to form the gate electrode. . At this time, since the second layer gate electrode is formed by isotropic dry etching, the dimension of the second layer gate electrode in the channel direction is shorter than that of the first layer gate electrode. Also, the second
The first layer gate electrode corresponding to the exposed region from the layer gate electrode is formed by taper etching into a tapered shape in which the film is gradually thinned toward the end. Further, for the dry etching step, a dry etching method using high-density plasma capable of independently controlling the plasma density and the bias voltage applied to the substrate to be processed is suitable, and for example, an ICP dry etching apparatus is suitable.

【0055】当該ICPドライエッチング装置の具体的
ドライエッチング条件は、上記の表2〜3に記載したド
ライエッチング条件が基準であるが、表2〜3のドライ
エッチング条件は1辺12.5cmの角形基板に対応し
たものである。実際の大型の角形基板、例えば1辺1m
程度の大型基板の場合には、エッチングチャンバの内容
積が大きくなるのに伴い、エッチングガスのガス流量も
全く違った流量になることが考えられる。この為、ドラ
イエッチング条件に汎用性を持たせるには、ガス流量で
なくガス流量比で規定する必要がある。また、同じ型式
のICPドライエッチング装置でも装置が異なると、ド
ライエッチング条件の各パラメーターが微妙に変化する
ことも考えられる。更に、ドライエッチング工程のプロ
セス余裕度を考慮して、ドライエッチング条件を規定す
る必要もある。これらの点から、ドライエッチング条件
の各パラメーターに数値範囲を導入する必要があり、各
パラメーターに数値範囲を導入したドライエッチング条
件を表4〜5に示す。此処で、表4は1ステップ処理に
対応したドライエッチング条件で、表5は2ステップ処
理に対応したドライエッチング条件である。表4、表5
に示された数値範囲内の所定の値でエッチング処理を行
えば良い。尚、表4〜5に於いては、被処理基板の基板
サイズの影響を回避する目的で、パラメーターをガス流
量比とICP電力密度とバイアス電力密度とで規定して
いる。
The specific dry etching conditions of the ICP dry etching apparatus are based on the dry etching conditions shown in Tables 2 to 3 above. The dry etching conditions in Tables 2 to 3 are rectangular with sides of 12.5 cm. It corresponds to the substrate. Actual large-sized rectangular substrate, for example 1m on a side
In the case of a large-sized substrate, it is considered that the gas flow rate of the etching gas becomes completely different as the inner volume of the etching chamber increases. Therefore, in order to make the dry etching conditions versatile, it is necessary to specify the gas flow rate instead of the gas flow rate. Further, even in the same type of ICP dry etching apparatus, if the apparatus is different, each parameter of the dry etching conditions may slightly change. Furthermore, it is necessary to define the dry etching conditions in consideration of the process margin of the dry etching process. From these points, it is necessary to introduce a numerical range into each parameter of the dry etching conditions, and Tables 4 to 5 show the dry etching conditions in which the numerical range is introduced into each parameter. Here, Table 4 shows the dry etching conditions corresponding to the one-step processing, and Table 5 shows the dry etching conditions corresponding to the two-step processing. Table 4, Table 5
The etching process may be performed with a predetermined value within the numerical range shown in. In Tables 4 and 5, the parameters are defined by the gas flow rate ratio, the ICP power density, and the bias power density in order to avoid the influence of the substrate size of the substrate to be processed.

【表4】 [Table 4]

【表5】 [Table 5]

【0056】また、上記発明の構成に於いて、前記一導
電型の不純物元素としては、P元素に代表されるn型不
純物を注入しても良いし、B元素に代表されるp型不純
物を注入しても良い。この様な不純物元素の注入によ
り、前記第1層ゲート電極の前記第2層ゲート電極から
の露出領域に対応する前記半導体層に前記第1の不純物
領域がスルードープ法で形成され、前記第1層ゲート電
極の外側に対応する前記半導体層に前記第2の不純物領
域がスルードープ法で同時に形成される。この際、スル
ードープ法で不純物領域を同時に形成する為、前記第1
の不純物領域と前記第2の不純物領域の不純物濃度は、
不純物元素注入時の加速電圧とドーズ量、更には各不純
物領域の上層膜の種類と膜厚に依存して決まることにな
る。例えば、前記第1の不純物領域に於いては、上層膜
として前記ゲート絶縁膜とTaN膜から成る前記第1層
ゲート電極とが存在し、上層膜のイオン阻止能が大きい
為、n型又はp型の導電型を有する低濃度不純物領域
(n−領域,p−領域)が形成される。この場合に於い
て、上層膜の一部であるTaN膜から成る前記第1層ゲ
ート電極がテーパーエッチングによりテーパー形状に形
成されている為、前記第1の不純物領域には、前記第2
の不純物領域に近づくにつれ不純物濃度が徐々に高くな
る濃度勾配が形成されている。一方、前記第2の不純物
領域に於いては、上層膜として前記ゲート絶縁膜のみし
か存在せず、上層膜のイオン阻止能がそれ程大きくはな
い為、n型又はp型の導電型を有する高濃度不純物領域
(n+領域,p+領域)が形成される。この場合に於い
ても、上層膜である前記ゲート絶縁膜の特定の領域にテ
ーパー形状領域が存在する為、前記第2の不純物領域に
は、前記第1層ゲート電極の端部から一定の領域に於い
て濃度勾配が形成されている。尚、前記第1の不純物領
域はチャネル水平方向の電界を緩和する為の電界緩和領
域としての機能を有し、前記第2の不純物領域はソース
領域又はドレイン領域としての機能を有する様に形成さ
れている。
In the structure of the above invention, as the one conductivity type impurity element, an n-type impurity typified by a P element may be implanted, or a p-type impurity typified by a B element may be implanted. May be injected. By implanting such an impurity element, the first impurity region is formed by a through doping method in the semiconductor layer corresponding to the exposed region of the first layer gate electrode from the second layer gate electrode, and the first layer is formed. The second impurity region is simultaneously formed in the semiconductor layer corresponding to the outside of the gate electrode by a through doping method. At this time, since the impurity regions are simultaneously formed by the through doping method, the first
And the impurity concentration of the second impurity region is
It depends on the acceleration voltage and the dose amount at the time of implanting the impurity element, as well as the type and film thickness of the upper layer film of each impurity region. For example, in the first impurity region, the gate insulating film and the first-layer gate electrode made of a TaN film are present as an upper layer film, and since the upper layer film has a large ion blocking ability, an n-type or p-type is formed. A low-concentration impurity region (n-region, p-region) having a conductivity type is formed. In this case, since the first-layer gate electrode made of the TaN film, which is a part of the upper-layer film, is formed in a tapered shape by taper etching, the second impurity is formed in the first impurity region.
A concentration gradient is formed in which the impurity concentration gradually increases as it approaches the impurity region. On the other hand, in the second impurity region, since only the gate insulating film is present as the upper layer film, and the ion blocking ability of the upper layer film is not so large, it is possible to obtain a high conductivity type having n-type or p-type conductivity. A concentration impurity region (n + region, p + region) is formed. Also in this case, since the tapered region exists in a specific region of the gate insulating film that is the upper layer film, the second impurity region has a constant region from the end of the first layer gate electrode. A concentration gradient is formed in. The first impurity region has a function as an electric field relaxing region for relaxing an electric field in the horizontal direction of the channel, and the second impurity region is formed so as to have a function as a source region or a drain region. ing.

【0057】上記の様に構成された発明によれば、GO
LD構造TFTを含む複数のTFTで回路構成される半
導体装置のゲート電極を1ステップ処理又は2ステップ
処理のドライエッチング工程で加工することができる
為、ドライエッチング工程に於ける従来技術の問題、即
ちドライエッチング工程のスループット低下、及びエッ
チングガスの消費量増加に伴うプロセス原価の上昇、更
にはドライエッチング工程の複雑化に伴う半導体装置の
歩留低下等の問題を解決することが可能である。
According to the invention configured as described above, GO
Since the gate electrode of the semiconductor device composed of a plurality of TFTs including the LD structure TFT can be processed by the dry etching process of the one-step process or the two-step process, the problem of the prior art in the dry etching process, that is, It is possible to solve problems such as a decrease in the throughput of the dry etching process, an increase in the process cost due to an increase in the consumption of etching gas, and a decrease in the yield of semiconductor devices due to the complexity of the dry etching process.

【0058】ところで、本発明の構成は、公知例として
記載した特開平7−202210号公報の開示技術と類
似しているが、以下の基本的な部分で発明の構成が異な
っていることを付記しておく。特開平7−202210
号公報の開示技術に於いては、第1層ゲート電極に比べ
チャネル方向寸法の短い第2層ゲート電極の形成工程に
ウェットエッチング又は陽極酸化とウェットエッチング
の組合せの例が記載されている。この場合、第2層ゲー
ト電極の形成工程に於いて、第2層ゲート電極からの露
出領域に該当する第1層ゲート電極は、殆ど膜減りしな
いことから、矩形状の第1層ゲート電極の形成が予想さ
れるし、作製工程を示す断面図に於いても、矩形状の第
1層ゲート電極が図示されている。これに対し、本発明
の構成に於いては、第2層ゲート電極からの露出領域に
該当する第1層ゲート電極は、テーパーエッチングによ
り、端部に近づくにつれ徐々に薄膜化したテーパー形状
に形成されるという特徴を有している。この為、スルー
ドープ法で不純物元素を注入する際、電界緩和領域であ
る第1の不純物領域に濃度勾配が形成される。当該濃度
勾配は第1の不純物領域の電界緩和効果を助長し、ホッ
トキャリア現象の防止に極めて有効であることから、本
発明と公知例とでは発明特定事項が本質的に異なるもの
と考える。
By the way, the structure of the present invention is similar to the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-202210 described as a known example, but it should be noted that the structure of the invention is different in the following basic parts. I'll do it. JP-A-7-202210
In the disclosed technique of the publication, an example of wet etching or a combination of anodic oxidation and wet etching is described in the step of forming the second layer gate electrode having a channel dimension shorter than that of the first layer gate electrode. In this case, in the step of forming the second-layer gate electrode, the first-layer gate electrode corresponding to the exposed region from the second-layer gate electrode is hardly reduced in film thickness. It is expected to be formed, and the rectangular first-layer gate electrode is shown in the sectional views showing the manufacturing process. On the other hand, in the structure of the present invention, the first-layer gate electrode corresponding to the exposed region from the second-layer gate electrode is formed by taper etching into a tapered shape in which the film is gradually thinned toward the end. It is characterized by being done. Therefore, when the impurity element is implanted by the through doping method, a concentration gradient is formed in the first impurity region which is the electric field relaxation region. Since the concentration gradient promotes the electric field relaxation effect of the first impurity region and is extremely effective in preventing the hot carrier phenomenon, it is considered that the matters specifying the invention are essentially different between the present invention and the known example.

【0059】[0059]

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について、図8
〜12に基づき具体的に説明する。尚、図8〜9と図1
1〜12は本実施形態の作製工程を示す工程断面図で、
図10は半導体層での不純物濃度の分布を示す概念図で
ある。
FIG. 8 shows an embodiment of the present invention.
It will be specifically described with reference to FIGS. 8 to 9 and FIG.
1 to 12 are process cross-sectional views showing the manufacturing process of the present embodiment,
FIG. 10 is a conceptual diagram showing the distribution of the impurity concentration in the semiconductor layer.

【0060】〔実施形態1〕本実施形態では、透明絶縁
性基板であるガラス基板上に、LDD構造TFTとGO
LD構造TFTとを有する半導体表示装置の作製工程を
図8〜10に基づき記載する。尚、具体的な回路構成
は、画素TFTを低オフ電流特性に優れたLDD構造で
構成し、nチャネル型又はpチャネル型駆動回路を高ホ
ットキャリア耐性に優れたGOLD構造で構成してい
る。
[Embodiment 1] In this embodiment, an LDD structure TFT and a GO are provided on a glass substrate which is a transparent insulating substrate.
A manufacturing process of a semiconductor display device having an LD structure TFT will be described with reference to FIGS. As a concrete circuit configuration, the pixel TFT is configured with an LDD structure excellent in low off-current characteristics, and the n-channel type or p-channel type driving circuit is configured with a GOLD structure excellent in high hot carrier resistance.

【0061】先ず、1辺12.5cmの角形の透明絶縁
性基板であるガラス基板601に、プラズマCVD法又
は減圧CVD法により、膜厚20〜200nm、好まし
くは膜厚30〜70nmの非晶質シリコン膜を堆積す
る。本実施形態では、膜厚53nmの非晶質シリコン膜
を堆積している。その後、熱処理することにより膜厚5
0nmの多結晶シリコン膜を成膜する。この際、非晶質
シリコン膜の熱処理法としては、ファーネス炉による6
00℃−24時間程度の熱処理、又はレーザーパワー2
00mJ/cm2以上でのレーザー結晶化、又はファーネス
炉による熱処理とレーザー結晶化との組合せ等が挙げら
れる。尚、本実施形態では多結晶シリコン膜を適用して
いるが、結晶化の助長作用を有する触媒元素を添加して
熱結晶化される結晶質シリコン膜を適用しても良い。ま
た、多結晶シリコン膜や結晶質シリコン膜の成膜後に
は、TFTのしきい値電圧を制御する為のチャネルドー
プ工程が行われる場合もある。当該チャネルドープ工程
は、nチャネル型TFTをエンハンスメント型にする
為、低ドーズ量のp型不純物(具体的にはB元素)を基
板全面に注入する方法により行われる(図8−A参
照)。
First, a glass substrate 601 which is a rectangular transparent insulating substrate having a side length of 12.5 cm is formed by a plasma CVD method or a low pressure CVD method into an amorphous film having a film thickness of 20 to 200 nm, preferably 30 to 70 nm. Deposit a silicon film. In this embodiment, an amorphous silicon film having a film thickness of 53 nm is deposited. Then, heat treatment is performed to obtain a film thickness of 5
A 0 nm polycrystalline silicon film is formed. At this time, as a heat treatment method for the amorphous silicon film, a furnace furnace is used.
Heat treatment at 00 ℃ -24 hours or laser power 2
Laser crystallization at 00 mJ / cm 2 or more, or a combination of heat treatment in a furnace and laser crystallization may be mentioned. Although a polycrystalline silicon film is applied in the present embodiment, a crystalline silicon film that is thermally crystallized by adding a catalytic element that promotes crystallization may be applied. In addition, after forming the polycrystalline silicon film or the crystalline silicon film, a channel doping process for controlling the threshold voltage of the TFT may be performed in some cases. The channel doping step is performed by a method of implanting a low-dose p-type impurity (specifically, B element) into the entire surface of the substrate in order to make the n-channel TFT an enhancement type (see FIG. 8-A).

【0062】次に、通常のフォトリソグラフィ処理とド
ライエッチング処理により、所定のパターン形状と所定
の寸法を有する島状の半導体層602をパターン形成す
る。パターン形成の後、前記半導体層602を被覆する
様に、ゲート絶縁膜603aである膜厚30〜200n
m、好ましくは膜厚80〜130nmのシリコン酸化膜
又はシリコン酸窒化膜をプラズマCVD法又は減圧CV
D法により堆積する。本実施形態では、膜厚100nm
のシリコン酸化膜から成るゲート絶縁膜603aをプラ
ズマCVD法で堆積している。尚、ゲート絶縁膜603
aの膜厚は、上層のゲート電極(W膜/TaN膜の積層
ゲート電極)からの応力を回避する為、80nm以上の
膜厚が必要であることが知られており、この点を考慮し
て決定した(図8−A参照)。
Next, the island-shaped semiconductor layer 602 having a predetermined pattern shape and a predetermined dimension is patterned by the usual photolithography process and dry etching process. After patterning, the gate insulating film 603a having a film thickness of 30 to 200 n is formed so as to cover the semiconductor layer 602.
m, preferably a silicon oxide film or a silicon oxynitride film having a thickness of 80 to 130 nm is subjected to plasma CVD or low pressure CV.
Deposit by the D method. In this embodiment, the film thickness is 100 nm
The gate insulating film 603a made of the silicon oxide film is deposited by the plasma CVD method. The gate insulating film 603
It is known that the film thickness of a needs to be 80 nm or more in order to avoid stress from the upper gate electrode (W film / TaN film laminated gate electrode). Considering this point (See FIG. 8-A).

【0063】次に、膜厚5〜50nm、好ましくは膜厚
20〜40nmのTaN膜から成る第1層ゲート電極膜
604aをスパッタ法により堆積する。本実施形態で
は、膜厚30nmのTaN膜から成る第1層ゲート電極
膜604aを堆積している。その後、膜厚200〜60
0nm、好ましくは膜厚300〜500nm、より好ま
しくは膜厚350〜500nmのW膜から成る第2層ゲ
ート電極膜605aをスパッタ法により堆積する。本実
施形態では、膜厚370nmのW膜から成る第2層ゲー
ト電極膜605aを堆積している。尚、TaN膜の膜厚
は、ドライエッチング時のテーパー形状領域に於ける残
膜厚の制御性、及びスルードープ法によりTaN膜を通
過させて不純物元素を注入する際の注入特性の両方を考
慮して決定した。また、W膜の膜厚は、不純物元素を注
入する際のW膜のチャネリング現象を防止する為、34
0nm以上の膜厚が必要なことが知られており、この点
を考慮して決定した。この様にして2層構造の金属積層
膜を堆積した後、通常のフォトリソグラフィ処理を行う
ことにより、ゲート電極形成用のレジストパターン60
6aを形成する(図8−A参照)。
Next, a first-layer gate electrode film 604a made of a TaN film having a film thickness of 5 to 50 nm, preferably 20 to 40 nm is deposited by the sputtering method. In this embodiment, the first-layer gate electrode film 604a made of a TaN film having a film thickness of 30 nm is deposited. Then, the film thickness of 200 to 60
A second layer gate electrode film 605a made of a W film having a thickness of 0 nm, preferably 300 to 500 nm, and more preferably 350 to 500 nm is deposited by a sputtering method. In this embodiment, the second layer gate electrode film 605a made of a W film having a film thickness of 370 nm is deposited. Incidentally, the film thickness of the TaN film takes into consideration both the controllability of the remaining film thickness in the taper-shaped region during dry etching and the injection characteristics when the impurity element is injected through the TaN film by the through doping method. Decided. Further, the film thickness of the W film is 34 in order to prevent the channeling phenomenon of the W film when the impurity element is implanted.
It is known that a film thickness of 0 nm or more is required, and it was determined in consideration of this point. After depositing the metal laminated film having a two-layer structure in this manner, a general photolithography process is performed to form a resist pattern 60 for forming a gate electrode.
6a is formed (see FIG. 8-A).

【0064】次に、レジストパターン606aをマスク
に、膜厚30nmのTaN膜から成る第1層ゲート電極
膜604aと膜厚370nmのW膜から成る第2層ゲー
ト電極膜605aとから成る金属積層膜をドライエッチ
ング処理する。この際、1ステップ処理又は2ステップ
処理のドライエッチング工程を適用することにより、第
1層ゲート電極604bと第2層ゲート電極605bと
から成るゲート電極を形成する。当該ドライエッチング
工程に於いて、第2層ゲート電極605bは等方性エッ
チングにより形成される為、第2層ゲート電極605b
は第1層ゲート電極604bよりチャネル方向の寸法が
短くなっている。また、第2層ゲート電極605bから
の露出領域に該当する第1層ゲート電極604bは、当
該ドライエッチング工程のテーパーエッチングにより形
成される為、端部に近づくにつれ徐々に薄膜化したテー
パー形状に形成されている。また、ゲート絶縁膜603
bはドライエッチング時の膜減りにより、第1層ゲート
電極604bの端部から一定の領域でテーパー形状にエ
ッチングが進み、第1層ゲート電極604bから離れる
につれ薄膜化が進行し、当該一定の領域の外側で一定の
残膜厚となっている。尚、現像後のレジストパターン6
06aは、ドライエッチング時の膜減りによりレジスト
パターン606bの形状となっている(図8−B参
照)。
Next, using the resist pattern 606a as a mask, a metal laminated film composed of a first layer gate electrode film 604a made of a TaN film having a film thickness of 30 nm and a second layer gate electrode film 605a made of a W film having a film thickness of 370 nm. Is dry-etched. At this time, a gate electrode composed of the first layer gate electrode 604b and the second layer gate electrode 605b is formed by applying a dry etching process of a one-step process or a two-step process. In the dry etching process, since the second layer gate electrode 605b is formed by isotropic etching, the second layer gate electrode 605b is formed.
Has a shorter dimension in the channel direction than the first-layer gate electrode 604b. Further, the first layer gate electrode 604b corresponding to the exposed region from the second layer gate electrode 605b is formed by the taper etching in the dry etching process, and thus is formed in a taper shape which is gradually thinned toward the end. Has been done. In addition, the gate insulating film 603
b is reduced in film thickness during dry etching, the etching progresses in a taper shape in a certain region from the end of the first layer gate electrode 604b, and the film thickness decreases as the distance from the first layer gate electrode 604b increases, and The remaining film thickness is constant outside of. The resist pattern 6 after development
No. 06a has the shape of the resist pattern 606b due to film loss during dry etching (see FIG. 8-B).

【0065】ところで、上記のドライエッチング工程に
は、プラズマ密度と被処理基板に掛かるバイアス電圧を
独立に制御可能な高密度プラズマを利用したドライエッ
チング法が適しており、当社ではICPドライエッチン
グ装置を採用している。当該ICPドライエッチング装
置の具体的ドライエッチング条件は、1ステップ処理と
2ステップ処理のドライエッチング工程で異なるが、1
ステップ処理の場合には表2のドライエッチング条件、
2ステップ処理の場合には表3のドライエッチング条件
が適用される。即ち、1ステップ処理のドライエッチン
グ工程の場合は、エッチングガスであるSF6とCl2
2のガス流量が各々24sccmと12sccmと24sccm
(酸素添加量が40%に該当)で、チャンバ圧力1.3
Pa,ICP電力700W(ICP電力密度:1.42
7W/cm2),バイアス電力10W(バイアス電力密
度:0.064W/cm2)のエッチング条件で処理さ
れる。一方、2ステップ処理のドライエッチング工程の
場合は、エッチングガスであるSF6とCl2とO2のガ
ス流量が各々24sccmと12sccmと30sccmで、チャン
バ圧力1.3Pa,ICP電力700W(ICP電力密
度:1.427W/cm2),バイアス電力10W(バ
イアス電力密度:0.064W/cm2)のドライエッ
チング条件で第1ステップ目の処理が行われ、続けてエ
ッチングガスであるCl2のガス流量が60sccmで、チ
ャンバ圧力1.0Pa,ICP電力350W(ICP電
力密度:0.713W/cm2),バイアス電力20W
(バイアス電力密度:0.128W/cm2)のドライ
エッチング条件で第2ステップ目の処理が行われる(表
2〜3参照)。
By the way, for the above dry etching process, a dry etching method using high density plasma capable of independently controlling the plasma density and the bias voltage applied to the substrate to be processed is suitable. It is adopted. The specific dry etching conditions of the ICP dry etching apparatus are different between the one-step processing and the two-step processing.
In the case of step processing, dry etching conditions shown in Table 2,
In the case of the two-step process, the dry etching conditions shown in Table 3 are applied. That is, in the case of the one-step dry etching process, the gas flow rates of SF 6 , Cl 2, and O 2 , which are etching gases, are 24 sccm, 12 sccm, and 24 sccm, respectively.
(Oxygen addition corresponds to 40%), chamber pressure 1.3
Pa, ICP power 700 W (ICP power density: 1.42
Processing is performed under the etching conditions of 7 W / cm 2 ) and bias power of 10 W (bias power density: 0.064 W / cm 2 ). On the other hand, in the case of the two-step dry etching process, the gas flow rates of etching gases SF 6 , Cl 2 and O 2 are 24 sccm, 12 sccm and 30 sccm, respectively, the chamber pressure is 1.3 Pa, the ICP power is 700 W (ICP power density : 1.427 W / cm 2 ) and a bias power of 10 W (bias power density: 0.064 W / cm 2 ), the first step is performed, and then the flow rate of Cl 2 as an etching gas is increased. At 60 sccm, chamber pressure 1.0 Pa, ICP power 350 W (ICP power density: 0.713 W / cm 2 ), bias power 20 W
The second step treatment is performed under the dry etching condition of (bias power density: 0.128 W / cm 2 ) (see Tables 2 to 3).

【0066】次に、アッシング処理及び有機溶剤洗浄に
より、ドライエッチングのマスクであるレジストパター
ン606bを除去する。その後、イオンドープ装置を使
用して、第1層ゲート電極604bをマスクに第1のド
ーピング処理であるP元素から成る低ドーズ量のn型不
純物を注入する。当該第1のドーピング処理により、第
1層ゲート電極604bの外側の領域に対応する半導体
層602にn型不純物の低濃度不純物領域(n−−領
域)607が形成される。この際、低濃度不純物領域
(n−−領域)607の形成に於いては、所謂スルード
ープ法により上層膜であるゲート絶縁膜603bを介し
て注入している。尚、ドーピング条件としては、イオン
源にホスフィン(PH3)希釈率3〜20%濃度のホス
フィン(PH3)/水素(H2)を使用し、加速電圧30
〜90kVでドーズ量6×1012〜1.5×1014ions
/cm2が考えられるが、本実施形態ではホスフィン(P
3)希釈率5%濃度のホスフィン(PH3)/水素(H
2),加速電圧50kV,ドーズ3×1013ions/cm2
ドーピング条件で注入している(図8−C参照)。
Next, the resist pattern 606b, which is a mask for dry etching, is removed by ashing treatment and cleaning with an organic solvent. Then, an ion doping apparatus is used to implant a low-dose n-type impurity of P element, which is the first doping process, using the first-layer gate electrode 604b as a mask. By the first doping process, a low-concentration impurity region (n−− region) 607 of an n-type impurity is formed in the semiconductor layer 602 corresponding to a region outside the first-layer gate electrode 604b. At this time, in forming the low-concentration impurity region (n−− region) 607, the implantation is performed through the gate insulating film 603b which is the upper layer film by a so-called through doping method. As the doping conditions, phosphine ion source (PH 3) using the dilution 3-20% concentration of phosphine (PH 3) / hydrogen (H 2), accelerating voltage 30
~ 90kV dose 6x10 12 ~ 1.5x10 14 ions
/ Cm 2 is considered, but in the present embodiment, phosphine (P
H 3) dilution ratio of 5% strength phosphine (PH 3) / hydrogen (H
2 ), an accelerating voltage of 50 kV, and a doping condition of a dose of 3 × 10 13 ions / cm 2 (see FIG. 8C).

【0067】次に、通常のフォトリソグラフィ処理によ
り、不純物をドーピング処理する為のマスクであるレジ
ストパターン608,609を形成する。当該レジスト
パターン608,609は、LDD構造の画素TFT7
01とGOLD構造のpチャネル型駆動回路703の作
製領域に形成され、GOLD構造のnチャネル型駆動回
路702の作製領域には形成されない。この際、LDD
構造の画素TFT701の作製領域に於いては、レジス
トパターン608の端部が半導体層602の内側で第1
層ゲート電極604bから所定の距離だけ外側に位置す
る様に、即ち第1層ゲート電極604bの端部からLo
ff領域(詳細は後の工程で説明)の分だけ外側に位置
する様に形成される。また、GOLD構造のpチャネル
型駆動回路703の作製領域に於いては、レジストパタ
ーン609の端部が、半導体層602の外側に位置する
様に、即ち半導体層602を完全に被覆する様に形成さ
れる(図8−D参照)。
Next, resist patterns 608 and 609, which are masks for doping impurities, are formed by ordinary photolithography. The resist patterns 608 and 609 are the pixel TFT 7 of the LDD structure.
01 and the formation region of the p-channel drive circuit 703 having the GOLD structure, and is not formed in the production region of the n-channel drive circuit 702 having the GOLD structure. At this time, LDD
In the manufacturing region of the pixel TFT 701 having the structure, the end portion of the resist pattern 608 is the first inside the semiconductor layer 602.
Lo so as to be located outside by a predetermined distance from the layer gate electrode 604b, that is, Lo from the end of the first layer gate electrode 604b.
It is formed so as to be located outside by the ff region (details will be described in a later step). In addition, in the manufacturing region of the p-channel drive circuit 703 having the GOLD structure, the resist pattern 609 is formed so that the end portion thereof is located outside the semiconductor layer 602, that is, so as to completely cover the semiconductor layer 602. (See FIG. 8-D).

【0068】次に、イオンドープ装置を使用して、第2
のドーピング処理であるP元素から成る高ドーズ量のn
型不純物を注入する。この際、LDD構造の画素TFT
701の作製領域に於いては、当該第2のドーピング処
理により、レジストパターン608の外側に対応する半
導体層602にn型不純物の高濃度不純物領域(n+領
域)610が形成される。当該半導体層602には、既
にn型不純物の低濃度不純物領域(n−−領域)607
が形成されているが、高濃度不純物領域(n+領域)6
10の形成に伴い、当該低濃度不純物領域(n−−領
域)607は、高濃度不純物領域(n+領域)610と
結果として形成される低濃度不純物領域(n−−領域)
611とに区分されることになる。この様にして形成さ
れる高濃度不純物領域(n+領域)610はLDD構造
のソース領域又はドレイン領域としての機能を有し、低
濃度不純物領域(n−−領域)611はLDD構造のL
off領域(ゲート電極とオーバーラップしてない電界
緩和領域のこと)である電界緩和領域としての機能を有
することになる。一方、GOLD構造のnチャネル型駆
動回路702の作製領域に於いては、第1層ゲート電極
604bの外側に対応する半導体層602には、既にn
型不純物の低濃度不純物領域(n−−領域)607が形
成されているが、その上にn型不純物の高濃度不純物領
域(n+領域)612が形成され、同時に第1層ゲート
電極604bの第2層ゲート電極605bからの露出領
域に対応する半導体層602に、n型不純物の低濃度不
純物領域(n−領域)613が形成される。この様にし
て形成される高濃度不純物領域(n+領域)612はG
OLD構造のソース領域又はドレイン領域としての機能
を有し、低濃度不純物領域(n−領域)613はGOL
D構造のLov領域(ゲート電極とオーバーラップして
いる電界緩和領域のこと)である電界緩和領域としての
機能を有することになる。尚、ドーピング条件として
は、イオン源にホスフィン(PH3)希釈率3〜20%
濃度のホスフィン(PH3)/水素(H2)を使用し、加
速電圧30〜90kVでドーズ量6×1014〜1.5×
1016ions/cm 2が考えられるが、本実施形態ではホス
フィン(PH3)希釈率5%濃度のホスフィン(PH3
/水素(H2),加速電圧65kV,ドーズ量3×10
15ions/cm 2のドーピング条件で注入している(図8−
D参照)。
Next, using an ion doping apparatus, the second
N of high dose amount consisting of P element which is the doping process of
Type impurities. At this time, the pixel TFT of the LDD structure
In the manufacturing region of 701, the second doping process is performed.
By reason, the half corresponding to the outside of the resist pattern 608 is
The conductor layer 602 has a high-concentration impurity region (n + region) of n-type impurities.
Area 610 is formed. The semiconductor layer 602 has already been formed.
A low concentration impurity region (n--region) 607 of an n-type impurity
Is formed, but a high concentration impurity region (n + region) 6
With the formation of 10, the low-concentration impurity region (n−− region)
Region 607 is a high concentration impurity region (n + region) 610.
Resulting low-concentration impurity region (n--region)
611. Formed in this way
The high-concentration impurity region (n + region) 610 is an LDD structure
Has a function as a source region or a drain region of
The concentration impurity region (n--region) 611 is L of the LDD structure.
off region (electric field that does not overlap with the gate electrode)
Functioning as an electric field relaxation region).
Will be done. On the other hand, a GOLD structure n-channel type drive
In the manufacturing region of the dynamic circuit 702, the first layer gate electrode
The semiconductor layer 602 corresponding to the outside of 604b already has n
A low concentration impurity region (n--region) 607 of the type impurity is formed.
Although it is formed, a high concentration impurity region of n-type impurities is formed on it.
Region (n + region) 612 is formed, and at the same time, the first layer gate
Exposed area of the electrode 604b from the second-layer gate electrode 605b
The semiconductor layer 602 corresponding to the region has a low concentration of n-type impurities.
A pure region (n-region) 613 is formed. In this way
The high concentration impurity region (n + region) 612 formed by
Function as source or drain region of OLD structure
And the low-concentration impurity region (n− region) 613 is a GOL.
D region Lov region (overlap with the gate electrode
Electric field relaxation region)
It will have a function. In addition, as a doping condition
Phosphine (PH3) Dilution rate 3-20%
Concentration of phosphine (PH3) / Hydrogen (H2) And add
High-speed voltage 30-90 kV and dose 6 × 1014~ 1.5x
1016ions / cm 2However, in the present embodiment,
Fin (PH3) Phosphine (PH3)
/ Hydrogen (H2), Acceleration voltage 65 kV, dose amount 3 × 10
15ions / cm 2(Fig. 8-
See D).

【0069】上記の高濃度不純物領域(n+領域)61
0,612と低濃度不純物領域(n−領域)613は、
上層膜を介して注入する所謂スルードープ法で形成され
ている。スルードープ法とは上層膜を介して目的物質層
に不純物を注入するドーピング法のことで、上層膜の膜
質と膜厚に依存して目的物質層の不純物濃度を変化でき
る特徴がある。従って、同一のドーピング条件で不純物
を注入するにも拘わらず、上層膜がイオン阻止能の小さ
いゲート絶縁膜603bで構成されている領域に高濃度
不純物領域(n+領域)610,612を形成し、上層
膜がイオン阻止能の大きい第1層ゲート電極(TaN
膜)604bとゲート絶縁膜603bとの積層膜で構成
されている領域に低濃度不純物領域(n−領域)613
を同時に形成することが可能となっている。また、低濃
度不純物領域(n−領域)613の上層膜である第1層
ゲート電極(TaN膜)604bとゲート絶縁膜603
bとの積層膜に於いては、第1層ゲート電極(TaN
膜)604bがテーパーエッチングによりテーパー形状
に形成されている為、低濃度不純物領域(n−領域)6
13に高濃度不純物領域(n+領域)612に近づくに
つれ不純物濃度が徐々に高くなる濃度勾配が形成されて
いる。同様に、高濃度不純物領域(n+領域)612の
上層膜であるゲート絶縁膜603bに於いても、第1層
ゲート電極604bの端部から一定の領域で徐々に膜厚
が薄膜化するテーパー形状に形成されている為、不純物
濃度の濃度勾配が形成されている(図8−D参照)。
The high concentration impurity region (n + region) 61 described above.
0, 612 and the low concentration impurity region (n-region) 613,
It is formed by a so-called through-doping method of injecting through an upper layer film. The through-doping method is a doping method in which impurities are injected into the target material layer through the upper layer film, and is characterized in that the impurity concentration of the target material layer can be changed depending on the film quality and film thickness of the upper layer film. Therefore, although the impurities are implanted under the same doping condition, the high-concentration impurity regions (n + regions) 610 and 612 are formed in the region where the upper layer film is composed of the gate insulating film 603b having a small ion blocking ability. , The upper layer film is a first layer gate electrode (TaN
Film) 604b and a gate insulating film 603b in a region formed of a stacked film, a low concentration impurity region (n− region) 613.
Can be formed at the same time. Further, the first-layer gate electrode (TaN film) 604b, which is the upper layer film of the low-concentration impurity region (n− region) 613, and the gate insulating film 603.
In the laminated film with b, the first layer gate electrode (TaN
Since the film) 604b is formed in a tapered shape by taper etching, the low concentration impurity region (n-region) 6
13, a concentration gradient is formed in which the impurity concentration gradually increases as it approaches the high-concentration impurity region (n + region) 612. Similarly, in the gate insulating film 603b, which is the upper layer film of the high-concentration impurity region (n + region) 612, the taper in which the film thickness is gradually thinned from the end of the first-layer gate electrode 604b in a certain region Since it is formed in a shape, a concentration gradient of impurity concentration is formed (see FIG. 8-D).

【0070】この様な不純物濃度の濃度勾配の生成状況
について、図10に基づき更に詳細に説明する。図10
は図8−Dに示されているGOLD構造nチャネル型駆
動回路702の工程断面図(図中のD−2に該当)の部
分拡大図(図10−A)と、半導体層での不純物濃度の
分布を示す概念図(図10−B)である。図10から判
る様に、第1層ゲート電極(TaN膜)604bの第2
層ゲート電極(W膜)605bからの露出領域に該当す
る領域は、テーパーエッチングにより端部に近づくにつ
れ薄膜化したテーパー角θ1のテーパー形状に形成され
ている。この為、スルードープ法によりn型不純物を注
入する際、第1層ゲート電極604bの真下に該当する
n型不純物の低濃度不純物領域(n−領域)613に於
いて、第1層ゲート電極604bの端部に近づくにつれ
不純物濃度が徐々に高くなる濃度勾配が形成されてい
る。また、ゲート絶縁膜603bのみで被覆されたn型
不純物の高濃度不純物領域(n+領域)612に於いて
も、第1層ゲート電極604bの端部から一定の領域で
徐々に膜厚が薄膜化するテーパー角θ2のテーパー形状
に形成されている為、当該領域で不純物濃度の濃度勾配
が形成されている。この場合に於いて、第1層ゲート電
極604bの端部から一定の領域でテーパー形状が形成
される原因は、ドライエッチングのマスクであるレジス
トパターンの後退現象に起因していることが解ってい
る。尚、この様な濃度勾配の存在は、濃度勾配の存在し
ない従来のGOLD構造TFTと比較し、チャネル水平
方向の電界緩和に非常に有効で、ホットキャリアの発生
防止に極めて有利である。
The generation state of such a concentration gradient of the impurity concentration will be described in more detail with reference to FIG. Figure 10
Is a partially enlarged view (FIG. 10-A) of a process cross-sectional view (corresponding to D-2 in the drawing) of the GOLD structure n-channel drive circuit 702 shown in FIG. 8-D and the impurity concentration in the semiconductor layer. FIG. 10B is a conceptual diagram showing the distribution of FIG. As can be seen from FIG. 10, the second layer of the first-layer gate electrode (TaN film) 604b is formed.
A region corresponding to the exposed region from the layer gate electrode (W film) 605b is formed in a taper shape with a taper angle θ 1 which is thinned toward the end by taper etching. Therefore, when the n-type impurity is implanted by the through-doping method, in the low-concentration impurity region (n-region) 613 of the n-type impurity which is directly below the first-layer gate electrode 604b, A concentration gradient is formed in which the impurity concentration gradually increases toward the end. In the high-concentration impurity region (n + region) 612 of the n-type impurity covered only with the gate insulating film 603b, the film thickness is gradually reduced from the end of the first-layer gate electrode 604b to a certain region. Since it is formed in a taper shape with a taper angle θ 2 that changes, a concentration gradient of the impurity concentration is formed in the region. In this case, it is known that the reason why the tapered shape is formed in a certain region from the end of the first-layer gate electrode 604b is due to the receding phenomenon of the resist pattern that is the mask for dry etching. . The presence of such a concentration gradient is extremely effective in alleviating the electric field in the horizontal direction of the channel and extremely advantageous in preventing the generation of hot carriers, as compared with the conventional GOLD structure TFT in which there is no concentration gradient.

【0071】次に、アッシング処理及び有機溶剤洗浄に
より、第2のドーピング処理のマスクであるレジストパ
ターン608,609を除去する。その後、通常のフォ
トリソグラフィ処理により、不純物をドーピング処理す
る為のマスクであるレジストパターン614を形成す
る。この際、当該レジストパターン614は、GOLD
構造のpチャネル型駆動回路703の作製領域を開口す
る様に形成される(図9−A参照)。
Next, the resist patterns 608 and 609 which are the masks for the second doping process are removed by ashing process and organic solvent cleaning. After that, a resist pattern 614 which is a mask for doping impurities is formed by a normal photolithography process. At this time, the resist pattern 614 is GOLD.
The p-channel drive circuit 703 having the structure is formed so as to open a manufacturing region (see FIG. 9A).

【0072】次に、イオンドープ装置を使用して、第3
のドーピング処理であるB元素から成る高ドーズ量のp
型不純物をスルードープ法で注入する。当該第3のドー
ピング処理により、GOLD構造のpチャネル型駆動回
路703の作製領域に於いては、第1層ゲート電極60
4bの外側に対応する半導体層602に、p型不純物の
高濃度不純物領域(p+領域)615が形成される。ま
た、第1層ゲート電極604bの第2層ゲート電極60
5bからの露出領域に対応する半導体層602に、p型
不純物の低濃度不純物領域(p−領域)616が同時に
形成される。この様にして形成される高濃度不純物領域
(p+領域)615はGOLD構造のソース領域又はド
レイン領域としての機能を有し、低濃度不純物領域(p
−領域)616はGOLD構造のLov領域(ゲート電
極とオーバーラップしている電界緩和領域のこと)であ
る電界緩和領域としての機能を有することになる(図9
−A参照)。
Next, using an ion doping apparatus, a third
Which is a doping process of P and has a high dose of B element.
A type impurity is injected by the through doping method. By the third doping process, in the formation region of the p-channel drive circuit 703 having the GOLD structure, the first-layer gate electrode 60 is formed.
A high-concentration impurity region (p + region) 615 of p-type impurity is formed in the semiconductor layer 602 corresponding to the outside of 4b. In addition, the second layer gate electrode 60 of the first layer gate electrode 604b
A low-concentration p-type impurity region (p− region) 616 is simultaneously formed in the semiconductor layer 602 corresponding to the exposed region from 5b. The high-concentration impurity region (p + region) 615 thus formed has a function as a source region or a drain region of the GOLD structure, and is a low-concentration impurity region (p + region).
−region 616 has a function as an electric field relaxation region which is a Lov region (which means an electric field relaxation region overlapping the gate electrode) of the GOLD structure (FIG. 9).
-See A).

【0073】ところで、p型不純物の高濃度不純物領域
(p+領域)615には、先にn型不純物の低濃度不純
物領域(n−−領域)607が形成されているが、n型
不純物の濃度以上のp型不純物が注入される為、全体と
してp型の導電型を有する高濃度不純物領域(p+領
域)615が形成されている。尚、p型不純物の高濃度
不純物領域(p+領域)615と低濃度不純物領域(p
−領域)616は、n型不純物領域の場合と同様に、上
層膜の膜質や膜厚の違いを利用してスルードープ法によ
り同時に形成されている。また、この際のドーピング条
件としては、イオン源にジボラン(B26)希釈率3〜
20%濃度のジボラン(B26)/水素(H2)を使用
し、加速電圧60〜100kVでドーズ量4×1015
1×1017ions/cm2が考えられるが、本実施形態では
ジボラン(B26)希釈率5%濃度のジボラン(B
26)/水素(H2),加速電圧80kV,ドーズ量2
×1016ions/cm2のドーピング条件で注入している
(図9−A参照)。
By the way, in the high-concentration impurity region (p + region) 615 of the p-type impurity, the low-concentration impurity region (n−− region) 607 of the n-type impurity is previously formed. Since a p-type impurity having a concentration higher than the concentration is implanted, a high-concentration impurity region (p + region) 615 having a p-type conductivity type is formed as a whole. Incidentally, a high concentration impurity region (p + region) 615 of p-type impurities and a low concentration impurity region (p
Similar to the case of the n-type impurity region, the −region 616 is simultaneously formed by the through doping method by utilizing the difference in film quality and film thickness of the upper layer film. The doping conditions at this time are as follows: Diborane (B 2 H 6 ) dilution ratio of 3 to
20% concentration of diborane (B 2 H 6 ) / hydrogen (H 2 ) is used, and the acceleration voltage is 60 to 100 kV and the dose is 4 × 10 15 to
1 × 10 17 ions / cm 2 is considered, but in the present embodiment, diborane (B 2 H 6 ) having a dilution ratio of 5% is used.
2 H 6 ) / hydrogen (H 2 ), acceleration voltage 80 kV, dose 2
The implantation is performed under the doping condition of × 10 16 ions / cm 2 (see FIG. 9-A).

【0074】最後に、アッシング処理及び有機溶剤洗浄
により、第3のドーピング処理のマスクであるレジスト
パターン614を除去する(図9−B参照)。
Finally, the resist pattern 614 which is the mask for the third doping process is removed by ashing process and organic solvent cleaning (see FIG. 9-B).

【0075】以上の様にして、LDD構造の画素TFT
701とGOLD構造のnチャネル型又はpチャネル型
駆動回路702,703とを有する半導体表示装置を作
製することが可能である。当該半導体表示装置のゲート
電極形成工程に於いては、ICPドライエッチング装置
による1ステップ処理又は2ステップ処理のドライエッ
チング工程が適用されており、ドライエッチング工程に
於ける従来技術の問題、即ちドライエッチング工程のス
ループット低下、及びエッチングガスの消費量増加に伴
うプロセス原価の上昇、更にはドライエッチング工程の
複雑化に伴う半導体装置の歩留低下等の問題を解決する
ことが可能である。
As described above, the pixel TFT having the LDD structure
It is possible to fabricate a semiconductor display device having 701 and n-channel or p-channel drive circuits 702 and 703 having a GOLD structure. In the gate electrode forming process of the semiconductor display device, a dry etching process of a one-step process or a two-step process by an ICP dry etching device is applied. It is possible to solve problems such as a decrease in process throughput, an increase in process cost due to an increase in etching gas consumption, and a decrease in semiconductor device yield due to a complicated dry etching process.

【0076】〔実施形態2〕本実施形態では、LDD構
造TFTとGOLD構造TFTとを有する半導体表示装
置について、実施形態1とは別の作製工程を図11〜1
2に基づき記載する。この場合の具体的な回路構成につ
いては、実施形態1と同様である。尚、図11−A,B
の作製工程が実施形態1(図8−A,B)と基本的に同
じである為、当該作製工程については簡略化して記載す
る。
[Embodiment 2] In this embodiment, a manufacturing process different from that of Embodiment 1 is performed for a semiconductor display device having an LDD structure TFT and a GOLD structure TFT by referring to FIGS.
It is described based on 2. The specific circuit configuration in this case is the same as that of the first embodiment. 11-A, B
Since the manufacturing process of is basically the same as that of the first embodiment (FIGS. 8A and 8B), the manufacturing process will be briefly described.

【0077】先ず、1辺12.5cmの角形の透明絶縁
性基板であるガラス基板801に、膜厚50nmの多結
晶シリコン膜(触媒元素を利用して成膜される結晶質シ
リコン膜でも可)から成る島状の半導体層802を形成
し、当該半導体層802を被覆する様に、膜厚100n
mのシリコン酸化膜(シリコン酸窒化膜でも可)から成
るゲート絶縁膜803aを堆積する。その後、膜厚5〜
50nm、好ましくは膜厚20〜40nmのTaN膜か
ら成る第1層ゲート電極膜804aと膜厚200〜60
0nm、好ましくは膜厚300〜500nm、より好ま
しくは膜厚350〜500nmのW膜から成る第2層ゲ
ート電極膜805aとをスパッタ法により堆積する。本
実施形態では、膜厚30nmのTaN膜から成る第1層
ゲート電極膜804aと膜厚370nmのW膜から成る
第2層ゲート電極膜805aとを堆積している。その
後、通常のフォトリソグラフィ処理を行うことにより、
ゲート電極形成用のレジストパターン806aを形成す
る(図11−A参照)。
First, a polycrystalline silicon film having a film thickness of 50 nm is formed on a glass substrate 801 which is a rectangular transparent insulating substrate having a side of 12.5 cm (a crystalline silicon film formed by using a catalytic element may be used). Is formed into an island-shaped semiconductor layer 802, and a film thickness of 100 n is formed so as to cover the semiconductor layer 802.
A gate insulating film 803a made of a silicon oxide film (or a silicon oxynitride film) of m is deposited. After that, the film thickness 5
The first layer gate electrode film 804a made of a TaN film having a thickness of 50 nm, preferably 20 to 40 nm, and the thickness of 200 to 60
A second layer gate electrode film 805a made of a W film having a thickness of 0 nm, preferably 300 to 500 nm, and more preferably 350 to 500 nm is deposited by a sputtering method. In this embodiment, a first layer gate electrode film 804a made of a TaN film having a film thickness of 30 nm and a second layer gate electrode film 805a made of a W film having a film thickness of 370 nm are deposited. After that, by performing a normal photolithography process,
A resist pattern 806a for forming a gate electrode is formed (see FIG. 11-A).

【0078】次に、レジストパターン806aをマスク
に、第1層ゲート電極膜804aと第2層ゲート電極膜
805aとから成る金属積層膜を1ステップ処理又は2
ステップ処理のドライエッチング工程でドライエッチン
グ処理する。当該ドライエッチング工程に於いて、第2
層ゲート電極805bは等方性エッチングにより形成さ
れる為、第2層ゲート電極805bは第1層ゲート電極
804bよりチャネル方向の寸法が短くなっている。ま
た、第2層ゲート電極805bからの露出領域に該当す
る第1層ゲート電極804bは、当該ドライエッチング
工程のテーパーエッチングにより形成される為、端部に
近づくにつれ徐々に薄膜化したテーパー形状に形成され
ている。また、ゲート絶縁膜803bはドライエッチン
グ時の膜減りにより、第1層ゲート電極804bの端部
から一定の領域でテーパー形状にエッチングが進み、第
1層ゲート電極804bから離れるにつれ薄膜化が進行
し、当該一定の領域の外側で一定の残膜厚となってい
る。尚、当該一定の領域でテーパー形状が形成される原
因は、ドライエッチング時のレジストパターンの後退現
象(レジストパターン806aからレジストパターン8
06bへの後退)に起因しているものと考えられる(図
11−B参照)。
Next, using the resist pattern 806a as a mask, a metal laminated film composed of the first-layer gate electrode film 804a and the second-layer gate electrode film 805a is subjected to a one-step treatment or two-step treatment.
The dry etching process is performed in the step dry etching process. In the dry etching process, the second
Since the layer gate electrode 805b is formed by isotropic etching, the dimension of the second layer gate electrode 805b in the channel direction is shorter than that of the first layer gate electrode 804b. In addition, the first layer gate electrode 804b corresponding to the exposed region from the second layer gate electrode 805b is formed by the taper etching in the dry etching process, and thus is formed in a taper shape that is gradually thinned toward the end. Has been done. In addition, the gate insulating film 803b is tapered in a certain region from the end portion of the first-layer gate electrode 804b due to film loss during dry etching, and the film thickness is reduced as the distance from the first-layer gate electrode 804b is increased. The remaining film thickness is constant outside the constant area. The reason why the tapered shape is formed in the certain region is that the resist pattern recedes during dry etching (from the resist pattern 806a to the resist pattern 8).
It is considered that this is due to the retreat to 06b) (see FIG. 11-B).

【0079】ところで、上記のドライエッチング工程に
は、プラズマ密度と被処理基板に掛かるバイアス電圧を
独立に制御可能な高密度プラズマを利用したドライエッ
チング法が適しており、当社ではICPドライエッチン
グ装置を採用している。当該ICPドライエッチング装
置の具体的ドライエッチング条件は、1ステップ処理と
2ステップ処理のドライエッチング工程で異なるが、1
ステップ処理の場合には表2のドライエッチング条件、
2ステップ処理の場合には表3のドライエッチング条件
が適用される。即ち、1ステップ処理のドライエッチン
グ工程の場合は、エッチングガスであるSF6とCl2
2のガス流量が各々24sccmと12sccmと24sccm
(酸素添加量が40%に該当)で、チャンバ圧力1.3
Pa,ICP電力700W(ICP電力密度:1.42
7W/cm2),バイアス電力10W(バイアス電力密
度:0.064W/cm2)のエッチング条件で処理さ
れる。一方、2ステップ処理のドライエッチング工程の
場合は、エッチングガスであるSF6とCl2とO2のガ
ス流量が各々24sccmと12sccmと30sccmで、チャン
バ圧力1.3Pa,ICP電力700W(ICP電力密
度:1.427W/cm2),バイアス電力10W(バ
イアス電力密度:0.064W/cm2)のドライエッ
チング条件で第1ステップ目の処理が行われ、続けてエ
ッチングガスであるCl2のガス流量が60sccmで、チ
ャンバ圧力1.0Pa,ICP電力350W(ICP電
力密度:0.713W/cm2),バイアス電力20W
(バイアス電力密度:0.128W/cm2)のドライ
エッチング条件で第2ステップ目の処理が行われる(表
2〜3参照)。
By the way, for the above dry etching process, a dry etching method using high density plasma capable of independently controlling the plasma density and the bias voltage applied to the substrate to be processed is suitable. It is adopted. The specific dry etching conditions of the ICP dry etching apparatus are different between the one-step processing and the two-step processing.
In the case of step processing, dry etching conditions shown in Table 2,
In the case of the two-step process, the dry etching conditions shown in Table 3 are applied. That is, in the case of the one-step dry etching process, the gas flow rates of SF 6 , Cl 2, and O 2 , which are etching gases, are 24 sccm, 12 sccm, and 24 sccm, respectively.
(Oxygen addition corresponds to 40%), chamber pressure 1.3
Pa, ICP power 700 W (ICP power density: 1.42
Processing is performed under the etching conditions of 7 W / cm 2 ) and bias power of 10 W (bias power density: 0.064 W / cm 2 ). On the other hand, in the case of the two-step dry etching process, the gas flow rates of etching gases SF 6 , Cl 2 and O 2 are 24 sccm, 12 sccm and 30 sccm, respectively, the chamber pressure is 1.3 Pa, the ICP power is 700 W (ICP power density : 1.427 W / cm 2 ) and a bias power of 10 W (bias power density: 0.064 W / cm 2 ), the first step is performed, and then the flow rate of Cl 2 as an etching gas is increased. At 60 sccm, chamber pressure 1.0 Pa, ICP power 350 W (ICP power density: 0.713 W / cm 2 ), bias power 20 W
The second step treatment is performed under the dry etching condition of (bias power density: 0.128 W / cm 2 ) (see Tables 2 to 3).

【0080】次に、イオンドープ装置を使用して、第1
のドーピング処理であるP元素から成る高ドーズ量のn
型不純物を注入する。当該第1のドーピング処理によ
り、レジストパターン806bの外側、即ち第1層ゲー
ト電極804bの外側に対応する半導体層802に、n
型不純物の高濃度不純物領域(n+領域)807がスル
ードープ法で形成される。この際のドーピング条件とし
ては、イオン源にホスフィン(PH3)希釈率3〜20
%濃度のホスフィン(PH3)/水素(H2)を使用し、
加速電圧60〜100kVでドーズ量2×1014〜5×
1015ions/cm2が考えられるが、本実施形態ではホス
フィン(PH3)希釈率5%濃度のホスフィン(PH3
/水素(H2),加速電圧80kV,ドーズ量1×10
15ions/cm 2のドーピング条件で注入している(図11
−C参照)。
Next, using an ion doping apparatus, the first
N of high dose amount consisting of P element which is the doping process of
Type impurities. According to the first doping process
Outside the resist pattern 806b, that is, the first layer gate.
Of the semiconductor layer 802 corresponding to the outside of the gate electrode 804b.
High-concentration impurity region (n + region) 807 of
It is formed by the dope method. As the doping conditions at this time
The phosphine (PH3) Dilution rate 3 to 20
% Concentration of phosphine (PH3) / Hydrogen (H2),
Accelerating voltage of 60 to 100 kV and dose of 2 × 1014~ 5x
1015ions / cm2However, in the present embodiment,
Fin (PH3) Phosphine (PH3)
/ Hydrogen (H2), Acceleration voltage 80 kV, dose 1 × 10
15ions / cm 2Is implanted under the doping conditions of
-C).

【0081】次に、アッシング処理及び有機溶剤洗浄に
より、ドライエッチング処理と第1のドーピング処理の
マスクとなったレジストパターン806bを除去する。
その後、イオンドープ装置を使用して、第2層ゲート電
極805bをマスクに第2のドーピング処理であるP元
素から成る低ドーズ量のn型不純物を注入する。当該第
2のドーピング処理により、第1層ゲート電極804b
の第2層ゲート電極805bからの露出領域に対応する
半導体層802に、n型不純物の低濃度不純物領域(n
−領域)809がスルードープ法で形成される。また、
第1層ゲート電極804bの外側に対応する半導体層8
02には、既にn型不純物の高濃度不純物領域(n+領
域)807が形成されているが、当該領域に低ドーズ量
のn型不純物が注入されることにより、n型不純物の濃
度が更に増加した高濃度不純物領域(n+領域)808
が形成される。尚、ドーピング条件としては、イオン源
にホスフィン(PH3)希釈率3〜20%濃度のホスフ
ィン(PH3)/水素(H2)を使用し、加速電圧60〜
100kVでドーズ量3×1013〜7.5×1014ions
/cm2が考えられるが、本実施形態ではホスフィン(P
3)希釈率5%濃度のホスフィン(PH3)/水素(H
2),加速電圧90kV,ドーズ量1.5×1014ions
/cm2のドーピング条件で注入している(図11−D参
照)。
Next, the resist pattern 806b serving as a mask for the dry etching process and the first doping process is removed by ashing process and organic solvent cleaning.
Then, an ion doping apparatus is used to implant a low-dose n-type impurity of P element, which is the second doping process, using the second-layer gate electrode 805b as a mask. By the second doping process, the first-layer gate electrode 804b
In the semiconductor layer 802 corresponding to the exposed region from the second-layer gate electrode 805b of the n-type impurity.
-Region) 809 is formed by the through doping method. Also,
The semiconductor layer 8 corresponding to the outside of the first-layer gate electrode 804b
In 02, a high-concentration impurity region (n + region) 807 of n-type impurities has already been formed. By implanting a low-dose amount of n-type impurity into the region, the concentration of the n-type impurity is further increased. Increased high concentration impurity region (n + region) 808
Is formed. As the doping conditions, phosphine ion source (PH 3) using the dilution 3-20% concentration of phosphine (PH 3) / hydrogen (H 2), accelerating voltage 60
Dose amount 3 × 10 13 to 7.5 × 10 14 ions at 100 kV
/ Cm 2 is considered, but in the present embodiment, phosphine (P
H 3) dilution ratio of 5% strength phosphine (PH 3) / hydrogen (H
2 ), acceleration voltage 90 kV, dose 1.5 × 10 14 ions
It is implanted under the doping condition of / cm 2 (see FIG. 11-D).

【0082】此処までの工程で、GOLD構造のnチャ
ネル型駆動回路902の作製領域に於いては、ソース領
域又はドレイン領域としての機能を有するn型不純物の
高濃度不純物領域(n+領域)808と、Lov領域
(ゲート電極とオーバーラップしている電界緩和領域の
こと)である電界緩和領域としての機能を有するn型不
純物の低濃度不純物領域(n−領域)809の形成が終
了したことになる。
Through the steps up to here, in the manufacturing region of the n-channel drive circuit 902 having the GOLD structure, a high concentration impurity region (n + region) 808 of n-type impurities having a function as a source region or a drain region is formed. And that the formation of the low-concentration impurity region (n-region) 809 of the n-type impurity having the function of the electric field relaxation region, which is the Lov region (the electric field relaxation region overlapping the gate electrode), is completed. Become.

【0083】次に、通常のフォトリソグラフィ処理によ
り、ドライエッチング処理のマスクとなるレジストパタ
ーン810を形成する。この際、当該レジストパターン
810は、LDD構造の画素TFT901の作製領域を
開口する様に形成される。その後、当該開口領域に於い
て、W膜から成る第2層ゲート電極805bをマスク
に、TaN膜から成る第1層ゲート電極804bをドラ
イエッチング処理により除去する。当該ドライエッチン
グ処理には、ICPドライエッチング装置が適用され、
W膜の膜減りの少ないドライエッチング条件が適用され
る。具体的なドライエッチング条件としては、表3に記
載したドライエッチング条件の第2ステップ目と同一の
条件で処理することが可能である。即ち、エッチングガ
スであるCl2のガス流量が60sccmで、チャンバ圧力
1.0Pa,ICP電力350W(ICP電力密度:
0.713W/cm2),バイアス電力20W(バイア
ス電力密度:0.128W/cm2)のドライエッチン
グ条件で、所定時間のドライエッチング処理が行われる
(図12−A,表3参照)。
Next, a resist pattern 810 serving as a mask for the dry etching process is formed by a normal photolithography process. At this time, the resist pattern 810 is formed so as to open the manufacturing region of the pixel TFT 901 having the LDD structure. Then, in the opening region, the first layer gate electrode 804b made of the TaN film is removed by dry etching using the second layer gate electrode 805b made of the W film as a mask. An ICP dry etching apparatus is applied to the dry etching process.
Dry etching conditions that reduce the film loss of the W film are applied. As a specific dry etching condition, it is possible to perform processing under the same condition as the second step of the dry etching condition shown in Table 3. That is, the gas flow rate of Cl 2 as an etching gas is 60 sccm, the chamber pressure is 1.0 Pa, the ICP power is 350 W (ICP power density:
0.713 W / cm 2 ) and a bias power of 20 W (bias power density: 0.128 W / cm 2 ) are dry-etched for a predetermined time (see FIG. 12-A, Table 3).

【0084】此処までの工程で、LDD構造の画素TF
T901の形成領域に於いては、ソース領域又はドレイ
ン領域としての機能を有するn型不純物の高濃度不純物
領域(n+領域)808と、Loff領域(ゲート電極
とオーバーラップしてない電界緩和領域のこと)である
電界緩和領域としての機能を有するn型不純物の低濃度
不純物領域(n−領域)809の形成が終了したことに
なる。
Through the steps up to here, the pixel TF of the LDD structure is formed.
In the formation region of T901, a high-concentration impurity region (n + region) 808 of an n-type impurity that functions as a source region or a drain region and a Loff region (an electric field relaxation region that does not overlap with a gate electrode) are formed. That is, the formation of the low-concentration impurity region (n− region) 809 of the n-type impurity having a function as the electric field relaxation region is completed.

【0085】次に、アッシング処理及び有機溶剤洗浄に
より、ドライエッチング処理のマスクとなったレジスト
パターン810を除去する。その後、通常のRIE式ド
ライエッチング装置で所定時間のドライエッチング処理
をすることにより、シリコン酸化膜から成るゲート絶縁
膜803bの露出領域を全体的にエッチバック(エッチ
ングによる薄膜化のこと)する。当該エッチバック処理
により、LDD構造の画素TFT901の形成領域では
ゲート絶縁膜812の形状にエッチバックされ、GOL
D構造のnチャネル型駆動回路902又はpチャネル型
駆動回路903の作製領域ではゲート絶縁膜813の形
状にエッチバックされている。尚、当該エッチバック処
理は、後のp型不純物のドーピング処理工程で高ドーズ
量のB元素を注入する際の注入効率を向上させる為のも
のである。具体的なドライエッチング条件としては、エ
ッチングガスであるCHF3のガス流量が35sccmで、
チャンバ圧力7.3Pa,RF電力800W(RF電力
密度:1.28W/cm2)のドライエッチング条件で
所定時間のドライエッチング処理が行われる。また、当
該エッチバック処理に於いては、終点検出方式でなく時
間エッチング方式で処理される為、エッチング速度のモ
ニター管理が必要である。尚、当該エッチバック処理で
使用するドライエッチング装置に於いては、被処理基板
(1辺12.5cmの角形基板)4枚のバッチ処理であ
る為、RF電力密度はRF電力(800W)を被処理基
板4枚の面積(4×12.5×12.5cm2)で割っ
て算出される(図12−B参照)。
Next, the resist pattern 810 serving as the mask for the dry etching process is removed by ashing process and organic solvent cleaning. After that, a dry etching process is performed for a predetermined time by using a normal RIE type dry etching apparatus, so that the exposed region of the gate insulating film 803b made of a silicon oxide film is entirely etched back (that is, thinned by etching). By the etch-back process, the shape of the gate insulating film 812 is etched back in the region where the pixel TFT 901 having the LDD structure is formed.
In the formation region of the n-channel drive circuit 902 or the p-channel drive circuit 903 having the D structure, the gate insulating film 813 is etched back. The etch-back process is for improving the implantation efficiency when implanting a high dose amount of B element in the subsequent p-type impurity doping process step. As specific dry etching conditions, the gas flow rate of CHF 3 as an etching gas is 35 sccm,
A dry etching process is performed for a predetermined time under a dry etching condition of a chamber pressure of 7.3 Pa and an RF power of 800 W (RF power density: 1.28 W / cm 2 ). In addition, since the etch back process is performed by the time etching method instead of the end point detecting method, it is necessary to monitor and control the etching rate. Since the dry etching apparatus used in the etch back process is a batch process of four substrates to be processed (square substrate having a side of 12.5 cm), the RF power density is the same as the RF power (800 W). It is calculated by dividing by the area (4 × 12.5 × 12.5 cm 2 ) of four treated substrates (see FIG. 12-B).

【0086】次に、通常のフォトリソグラフィ処理によ
り、不純物をドーピング処理する為のマスクとなるレジ
ストパターン814を形成する。この際、当該レジスト
パターン814は、GOLD構造のpチャネル型駆動回
路903の作製領域を開口する様に形成される。その
後、イオンドープ装置を使用して、第3のドーピング処
理によりB元素から成るp型不純物をスルードープ法で
注入する。当該第3のドーピング処理に於いては、2回
に分けてドーピング処理が行われる。この際、低加速で
且つ高ドーズ量のドーピング処理と、高加速で且つ低ド
ーズ量のドーピング処理が行われる。2回に分けてドー
ピング処理を行う理由は、先のゲート絶縁膜803bの
エッチバック処理により、高濃度不純物領域の形成領域
と低濃度不純物領域の形成領域との間で上層膜のイオン
阻止能の違いが更に大きくなり、1回のドーピング処理
で高濃度不純物領域(p+領域)と低濃度不純物領域
(p−領域)とを同時に形成することが困難な為であ
る。この様な低加速で且つ高ドーズ量のドーピング処理
により、pチャネル型駆動回路903の作製領域では、
第1層ゲート電極804bの外側に対応する半導体層8
02に、p型不純物の高濃度不純物領域(p+領域)8
15が形成される。また、高加速で且つ低ドーズ量のド
ーピング処理により、第1層ゲート電極804bの第2
層ゲート電極805bからの露出領域に対応する半導体
層802に、p型不純物の低濃度不純物領域(p−領
域)816が形成される。尚、当該高濃度不純物領域
(p+領域)815はGOLD構造のソース領域又はド
レイン領域としての機能を有し、当該低濃度不純物領域
(p−領域)816はGOLD構造のLov領域(ゲー
ト電極とオーバーラップしている電界緩和領域のこと)
である電界緩和領域としての機能を有する様に形成され
る(図12−C参照)。
Next, a resist pattern 814 serving as a mask for impurity doping processing is formed by ordinary photolithography processing. At this time, the resist pattern 814 is formed so as to open the formation region of the p-channel drive circuit 903 having the GOLD structure. After that, using an ion doping apparatus, p-type impurities composed of B element are implanted by the through doping method by the third doping process. In the third doping process, the doping process is performed twice. At this time, a low acceleration and high dose doping process and a high acceleration and low dose doping process are performed. The reason why the doping process is performed in two steps is that the ion blocking ability of the upper layer film between the formation region of the high-concentration impurity region and the formation region of the low-concentration impurity region is caused by the etching back treatment of the gate insulating film 803b. This is because the difference is further increased, and it is difficult to simultaneously form the high concentration impurity region (p + region) and the low concentration impurity region (p− region) by one doping process. By such low acceleration and high dose doping processing, in the manufacturing region of the p-channel drive circuit 903,
The semiconductor layer 8 corresponding to the outside of the first-layer gate electrode 804b
02, a p-type impurity high-concentration impurity region (p + region) 8
15 is formed. In addition, the second acceleration of the first-layer gate electrode 804b is performed by the high-acceleration and low-dose doping process.
A low-concentration impurity region (p − region) 816 of p-type impurity is formed in the semiconductor layer 802 corresponding to the exposed region from the layer gate electrode 805b. The high-concentration impurity region (p + region) 815 has a function as a source region or a drain region of the GOLD structure, and the low-concentration impurity region (p− region) 816 is a Lov region (gate electrode and gate electrode) of the GOLD structure. (Overlapping electric field relaxation region)
Is formed so as to have a function as an electric field relaxation region (see FIG. 12-C).

【0087】ところで、p型不純物の高濃度不純物領域
(p+領域)815と低濃度不純物領域(p−領域)8
16には、既にn型不純物の高濃度不純物領域(n+領
域)808と低濃度不純物領域(n−領域)809が各
々形成されているが、各不純物領域でn型不純物濃度の
2倍以上のp型不純物が注入される為、全体としてp型
の導電型を有する高濃度不純物領域(p+領域)815
と低濃度不純物領域(p−領域)816とが形成されて
いる。尚、低加速で且つ高ドーズ量のドーピング条件と
しては、イオン源にジボラン(B26)希釈率3〜20
%濃度のジボラン(B26)/水素(H2)を使用し、
加速電圧20〜50kVでドーズ量4×1014〜1×1
16ions/cm2が考えられるが、本実施形態ではジボラ
ン(B2 6)希釈率5%濃度のジボラン(B26)/水
素(H2),加速電圧30kV,ドーズ量2×1015ion
s/cm2のドーピング条件で注入している。また、高加速
で且つ低ドーズ量のドーピング条件としては、イオン源
は同じで、加速電圧60〜100kVでドーズ量1.8
×1014〜4.5×1015ions/cm2が考えられ、本実
施形態ではジボラン(B26)希釈率5%濃度のジボラ
ン(B26)/水素(H2),加速電圧80kV,ドー
ズ量9×1014ions/cm2のドーピング条件で注入して
いる(図12−C参照)。
By the way, a high-concentration impurity region of p-type impurities
(P + region) 815 and low concentration impurity region (p− region) 8
16 is a high-concentration impurity region (n + region) of n-type impurities.
Region 808 and low-concentration impurity region (n-region) 809, respectively.
However, the n-type impurity concentration in each impurity region is
P-type impurities are implanted more than twice as much, so that p-type as a whole
-Concentration impurity region (p + region) 815 having the conductivity type of
And a low-concentration impurity region (p-region) 816 are formed.
There is. In addition, the doping conditions of low acceleration and high dose
Then, diborane (B2H6) Dilution rate 3 to 20
% Concentration of diborane (B2H6) / Hydrogen (H2),
Dose amount 4 × 10 at accelerating voltage 20-50 kV14~ 1 x 1
016ions / cm2However, in this embodiment,
(B2H 6) Diborane (B2H6)/water
Elementary (H2), Acceleration voltage 30 kV, dose 2 × 1015ion
s / cm2Is implanted under the doping conditions of. Also high acceleration
And a low dose doping condition is an ion source
Is the same, and the dose amount is 1.8 at an acceleration voltage of 60 to 100 kV.
× 1014~ 4.5 x 1015ions / cm2Can be considered
In the embodiment, diborane (B2H6) Divora with 5% dilution
(B2H6) / Hydrogen (H2), Acceleration voltage 80kV, do
Amount 9 × 1014ions / cm2Under the doping conditions of
(See FIG. 12-C).

【0088】最後に、アッシング処理及び有機溶剤洗浄
により、第3のドーピング処理のマスクであるレジスト
パターン814を除去する(図12−D参照)。
Finally, the resist pattern 814 which is the mask for the third doping process is removed by ashing process and organic solvent cleaning (see FIG. 12-D).

【0089】以上の様にして、LDD構造の画素TFT
901とGOLD構造のnチャネル型又はpチャネル型
駆動回路902,903とを有する半導体表示装置を作
製することが可能である。当該半導体表示装置のゲート
電極形成工程に於いては、ICPドライエッチング装置
による1ステップ処理又は2ステップ処理のドライエッ
チング工程が適用されており、ドライエッチング工程に
於ける従来技術の問題、即ちドライエッチング工程のス
ループット低下、及びエッチングガスの消費量増加に伴
うプロセス原価の上昇、更にはドライエッチング工程の
複雑化に伴う半導体装置の歩留低下等の問題を解決する
ことが可能である。
As described above, the pixel TFT having the LDD structure
It is possible to manufacture a semiconductor display device having 901 and n-channel or p-channel drive circuits 902 and 903 having a GOLD structure. In the gate electrode forming process of the semiconductor display device, a dry etching process of a one-step process or a two-step process by an ICP dry etching device is applied. It is possible to solve problems such as a decrease in process throughput, an increase in process cost due to an increase in etching gas consumption, and a decrease in semiconductor device yield due to a complicated dry etching process.

【0090】[0090]

【実施例】〔実施例1〕本実施例に於いては、本発明を
利用したアクティブマトリクス型液晶表示装置の作製方
法を図13〜18に基づき具体的に説明する。尚、本実
施例では、基本的に実施形態1と同一の作製方法を採用
しているが、TFTの活性層である半導体層に通常の多
結晶シリコン膜でなく、触媒元素を利用して結晶化され
る結晶質シリコン膜を適用している点を付記しておく。
EXAMPLES Example 1 In this example, a method for manufacturing an active matrix type liquid crystal display device using the present invention will be specifically described with reference to FIGS. In this example, basically, the same manufacturing method as that of the first embodiment is adopted, but the semiconductor layer which is the active layer of the TFT is not formed by a usual polycrystalline silicon film but is formed by utilizing a catalytic element. It should be noted that a crystalline silicon film to be converted is applied.

【0091】先ず、ガラス基板1001上にプラズマC
VD法により、各々組成比の異なる第1層目のシリコン
酸窒化膜1002aを50nmと第2層目のシリコン酸
窒化膜1002bを100nmの膜厚で堆積し、下地膜
1002を成膜する。尚、此処で用いるガラス基板10
01としては、石英ガラス又はバリウムホウケイ酸ガラ
ス又はアルミノホウケイ酸ガラス等が有る。次に、前記
下地膜1002(1002aと1002b)上に、プラ
ズマCVD法又は減圧CVD法により、膜厚20〜20
0nm、好ましくは膜厚30〜70nmの非晶質シリコ
ン膜1003aを堆積する。本実施例では、膜厚53n
mの非晶質シリコン膜1003aをプラズマCVD法で
堆積している。この際、非晶質シリコン膜1003aの
表面は、処理雰囲気中に混入した空気中の酸素の影響に
より極薄の自然酸化膜(図示せず)が成膜されている。
尚、本実施例ではプラズマCVD法で非晶質シリコン膜
1003aを堆積しているが、減圧CVD法で堆積して
も構わない(図13−A参照)。
First, the plasma C is formed on the glass substrate 1001.
By the VD method, a first layer silicon oxynitride film 1002a and a second layer silicon oxynitride film 1002b having different composition ratios are deposited with a thickness of 50 nm and 100 nm, respectively, to form a base film 1002. The glass substrate 10 used here
Examples of 01 include quartz glass, barium borosilicate glass, aluminoborosilicate glass, and the like. Then, a film thickness of 20 to 20 is formed on the base film 1002 (1002a and 1002b) by a plasma CVD method or a low pressure CVD method.
An amorphous silicon film 1003a having a thickness of 0 nm, preferably 30 to 70 nm is deposited. In this embodiment, the film thickness is 53n
m amorphous silicon film 1003a is deposited by the plasma CVD method. At this time, an extremely thin natural oxide film (not shown) is formed on the surface of the amorphous silicon film 1003a due to the influence of oxygen in the air mixed in the processing atmosphere.
Although the amorphous silicon film 1003a is deposited by the plasma CVD method in this embodiment, it may be deposited by the low pressure CVD method (see FIG. 13-A).

【0092】ところで、非晶質シリコン膜1003aの
堆積に際しては、空気中に存在する炭素、酸素及び窒素
が混入する可能性がある。これらの不純物ガスの混入
は、最終的に得られるTFTの特性劣化を引き起こすこ
とが経験的に知られており、前記不純物ガスの混入は結
晶化の阻害要因として作用することが考えられる。従っ
て、前記不純物ガスの混入は徹底的に排除すべきであ
り、具体的には炭素及び窒素の場合は共に5E17atom
s/cm3以下に、酸素の場合は1E18atoms/cm3以下に
制御することが好ましい(図13−A参照)。
When depositing the amorphous silicon film 1003a, carbon, oxygen and nitrogen existing in the air may be mixed. It is empirically known that the mixing of these impurity gases causes deterioration of the characteristics of the finally obtained TFT, and it is considered that the mixing of the impurity gas acts as a factor for inhibiting crystallization. Therefore, the mixing of the impurity gas should be thoroughly eliminated. Specifically, in the case of carbon and nitrogen, both are 5E17 atom.
It is preferable to control to s / cm 3 or less, and to 1E18 atoms / cm 3 or less in the case of oxygen (see FIG. 13-A).

【0093】次に、当該基板を希フッ酸で所定時間洗浄
することにより、非晶質シリコン膜1003aの表面に
成膜されている自然酸化膜(図示せず)を除去する。そ
の後、所定時間のオゾン水処理を行うことにより、非晶
質シリコン膜1003aの表面をライト酸化する。当該
ライト酸化処理により非晶質シリコン膜1003aの表
面に清浄な極薄のシリコン酸化膜(図示せず)を成膜す
る。また、極薄のシリコン酸化膜(図示せず)は、過酸
化水素水による処理で成膜しても構わない。尚、極薄の
シリコン酸化膜(図示せず)は、後に触媒元素を含む溶
液(以下、触媒元素溶液と略記)であるNi元素水溶液
をスピン添加法で添加する際、Ni元素を均一に付着さ
せる為、非晶質シリコン膜1003aに対する濡れ性を
改善する目的で成膜される(図13−A参照)。
Next, the substrate is washed with dilute hydrofluoric acid for a predetermined time to remove the natural oxide film (not shown) formed on the surface of the amorphous silicon film 1003a. Then, the surface of the amorphous silicon film 1003a is light-oxidized by performing ozone water treatment for a predetermined time. A clean ultra-thin silicon oxide film (not shown) is formed on the surface of the amorphous silicon film 1003a by the light oxidation process. Further, the ultrathin silicon oxide film (not shown) may be formed by a treatment with hydrogen peroxide solution. It should be noted that the ultrathin silicon oxide film (not shown) is formed by uniformly depositing the Ni element when a Ni element aqueous solution, which is a solution containing the catalyst element (hereinafter abbreviated as the catalyst element solution), is added by the spin addition method. Therefore, the amorphous silicon film 1003a is formed for the purpose of improving wettability (see FIG. 13-A).

【0094】次に、非晶質シリコン膜1003a(厳密
には、極薄のシリコン酸化膜)の全面に、スピン添加法
により結晶化の助長作用を有するNi元素水溶液から成
る触媒元素溶液を添加する。本実施例では、Ni化合物
であるニッケル酢酸塩を純水に溶解し、重量換算で10
ppmの濃度に調整したものをNi元素水溶液として使用
しており、非晶質シリコン膜1003a(厳密には極薄
のシリコン酸化膜)の全面にNi含有層(図示せず)を
均一に付着させる(図13−A参照)。
Next, a catalyst element solution consisting of an Ni element aqueous solution having a crystallization promoting effect is added to the entire surface of the amorphous silicon film 1003a (strictly speaking, an extremely thin silicon oxide film) by a spin addition method. . In this example, nickel acetate, which is a Ni compound, was dissolved in pure water to obtain 10 by weight conversion.
A Ni elemental solution adjusted to a concentration of ppm is used as an Ni elemental solution, and a Ni-containing layer (not shown) is uniformly attached to the entire surface of the amorphous silicon film 1003a (strictly, an extremely thin silicon oxide film). (See Figure 13-A).

【0095】次に、非晶質シリコン膜1003a中の含
有水素量を5atom%以下に制御する為、非晶質シリコン
膜1003a中の含有水素の脱水素化処理を行う。当該
脱水素化処理は、ファーネス炉を使用して窒素雰囲気中
での450℃−1時間の熱処理により行われる。その
後、ファーネス炉内で550℃−4時間の熱処理を行う
ことにより、非晶質シリコン膜1003aの結晶化を促
進し、膜厚50nmの結晶質シリコン膜1003bを成
膜する。引き続き、得られた結晶質シリコン膜1003
bの結晶性を更に向上させる為、パルス発振型のKrF
エキシマレーザー(波長248nm)照射による結晶化
を行う。尚、本明細書に於いては、触媒元素であるNi
元素を利用して結晶化される多結晶シリコン膜を通常の
多結晶シリコン膜と区別する為に、結晶質シリコン膜と
称している。此処で、多結晶とせずに結晶質と称してい
る理由は、通常の多結晶シリコン膜と比較し、結晶粒が
概略同一方向に配向しており、高い電界効果移動度を有
する等の特徴がある為、多結晶シリコン膜と区別する趣
旨である(図13−A参照)。
Next, in order to control the amount of hydrogen contained in the amorphous silicon film 1003a to be 5 atom% or less, dehydrogenation treatment of the hydrogen contained in the amorphous silicon film 1003a is performed. The dehydrogenation treatment is performed by heat treatment at 450 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere using a furnace. After that, heat treatment is performed in a furnace at 550 ° C. for 4 hours to promote crystallization of the amorphous silicon film 1003a and form a crystalline silicon film 1003b with a thickness of 50 nm. Subsequently, the obtained crystalline silicon film 1003
In order to further improve the crystallinity of b, pulse oscillation type KrF
Crystallization is performed by irradiation with an excimer laser (wavelength 248 nm). In the present specification, the catalytic element Ni is used.
A polycrystalline silicon film that is crystallized by using an element is called a crystalline silicon film in order to distinguish it from a normal polycrystalline silicon film. Here, the reason why it is referred to as crystalline instead of being polycrystalline is that the crystal grains are oriented in substantially the same direction as compared with a normal polycrystalline silicon film and that it has high field effect mobility. Therefore, it is intended to be distinguished from the polycrystalline silicon film (see FIG. 13-A).

【0096】次に、希フッ酸洗浄とオゾン水洗浄による
所定時間のチャネルドープ前洗浄を行い、結晶質シリコ
ン膜1003bの表面に極薄のシリコン酸化膜(図示せ
ず)を成膜する。当該極薄のシリコン酸化膜(図示せ
ず)は、チャネルドープ処理の際に水素イオン(イオン
源であるジボラン(B2H6)と水素との混合ガスから発
生)で結晶質シリコン膜1003bがエッチングされる
のを防止する為のものである。その後、nチャネル型T
FT及びpチャネル型TFTのしきい値電圧を制御する
為、イオンドープ装置を使用して第1のドーピング処理
であるチャネルドープ処理を行う。チャネルドープ処理
は、低ドーズ量のp型不純物(具体的にはB元素)を基
板全面に注入することで行われる。この際のドーピング
条件としては、イオン源にジボラン(B26)希釈率
0.01〜1%濃度のジボラン(B26)/水素
(H2)を使用し、加速電圧5〜30kVでドーズ量8
×1013〜2×1015ions/cm2が考えられ、本実施例
では結晶質シリコン膜1003b中のB濃度を1×10
17atoms/cm3程度とする為、ジボラン(B26)希釈率
0.1%濃度のジボラン(B26)/水素(H2),加
速電圧15kV,ドーズ量4×1014ions/cm2のドー
ピング条件でB元素を注入している(図13−B参
照)。
Next, pre-channel dope cleaning is performed for a predetermined time by cleaning with dilute hydrofluoric acid and cleaning with ozone water to form an extremely thin silicon oxide film (not shown) on the surface of the crystalline silicon film 1003b. The ultra-thin silicon oxide film (not shown) forms a crystalline silicon film 1003b by hydrogen ions (generated from a mixed gas of diborane (B 2 H 6 ) as an ion source) and hydrogen during channel doping treatment. This is to prevent etching. After that, n-channel type T
In order to control the threshold voltages of the FT and p-channel TFTs, an ion doping apparatus is used to perform a first doping process, that is, a channel doping process. The channel doping process is performed by implanting a low-dose p-type impurity (specifically, B element) into the entire surface of the substrate. As the doping conditions at this time, diborane (B 2 H 6 ) with a concentration of 0.01 to 1% diborane (B 2 H 6 ) / hydrogen (H 2 ) was used as an ion source, and an acceleration voltage was 5 to 30 kV. And dose amount 8
× 10 13 to 2 × 10 15 ions / cm 2 are considered, and in this embodiment, the B concentration in the crystalline silicon film 1003b is 1 × 10.
Since it is about 17 atoms / cm 3 , diborane (B 2 H 6 ) is diluted at a concentration of 0.1% diborane (B 2 H 6 ) / hydrogen (H 2 ), acceleration voltage is 15 kV, and dose is 4 × 10 14 ions. Element B is implanted under the doping condition of / cm 2 (see FIG. 13-B).

【0097】次に、通常のフォトリソグラフィ処理とド
ライエッチング処理により結晶質シリコン膜1003b
をパターン形成し、所定のパターン形状と寸法とを有す
る島状の半導体層1004〜1008を形成する。尚、
当該半導体層1004〜1008は、後の工程でTFT
のソース領域又はドレイン領域とチャネル領域とを形成
する為のものである。(図13−B参照)。
Next, the crystalline silicon film 1003b is formed by the usual photolithography process and dry etching process.
Is patterned to form island-shaped semiconductor layers 1004 to 1008 having a predetermined pattern shape and dimensions. still,
The semiconductor layers 1004 to 1008 will be TFTs in a later step.
For forming a source region or a drain region and a channel region. (See Figure 13-B).

【0098】次に、前記半導体層1004〜1008を
被覆する様に、ゲート絶縁膜1009である膜厚30〜
200nm、好ましくは膜厚80〜130nmのシリコ
ン酸化膜又はシリコン酸窒化膜をプラズマCVD法又は
減圧CVD法により堆積する。本実施例では、膜厚10
0nmのシリコン酸化膜から成るゲート絶縁膜1009
をプラズマCVD法で堆積している。尚、ゲート絶縁膜
1009の膜厚は、上層のゲート電極(W膜/TaN膜
の積層ゲート電極)からの応力を回避する為、80nm
以上の膜厚が必要であることが知られており、この点を
考慮して決定した(図14−A参照)。
Next, the gate insulating film 1009 having a film thickness of 30 to 30 is formed so as to cover the semiconductor layers 1004 to 1008.
A silicon oxide film or a silicon oxynitride film having a film thickness of 200 nm, preferably 80 to 130 nm is deposited by a plasma CVD method or a low pressure CVD method. In this embodiment, the film thickness is 10
Gate insulating film 1009 made of 0 nm silicon oxide film
Are deposited by the plasma CVD method. The thickness of the gate insulating film 1009 is 80 nm in order to avoid stress from the upper gate electrode (W film / TaN film stacked gate electrode).
It is known that the above film thickness is necessary, and it was determined in consideration of this point (see FIG. 14-A).

【0099】次に、ゲート電極用の金属積層膜を堆積す
る為、第1層ゲート電極膜1010と第2層ゲート電極
膜1011とをスパッタ法により連続的に堆積する。第
1層ゲート電極膜1010としては膜厚5〜50nm、
好ましくは膜厚20〜40nmのTaN膜が考えられる
が、本実施例では膜厚30nmのTaN膜を堆積してい
る。また、第2層ゲート電極膜1011としては膜厚2
00〜600nm、好ましくは膜厚300〜500n
m、より好ましくは膜厚350〜500nmのW膜が考
えられるが、本実施例では膜厚370nmのW膜を堆積
している。尚、TaN膜の膜厚は、ドライエッチング時
のテーパー形状領域に於ける残膜厚の制御性、及びスル
ードープ法によりTaN膜を通過させて不純物元素を注
入する際の注入特性の両方を考慮して決定した。また、
W膜の膜厚は、不純物元素を注入する際のW膜のチャネ
リング現象を防止する為、340nm以上の膜厚が必要
なことが知られており、この点を考慮して決定した(図
14−A参照)。
Next, in order to deposit the metal laminated film for the gate electrode, the first layer gate electrode film 1010 and the second layer gate electrode film 1011 are successively deposited by the sputtering method. The first layer gate electrode film 1010 has a film thickness of 5 to 50 nm,
A TaN film having a film thickness of 20 to 40 nm is preferably considered, but in this embodiment, a TaN film having a film thickness of 30 nm is deposited. Further, the film thickness of the second-layer gate electrode film 1011 is 2
00-600 nm, preferably 300-500 n film thickness
m, and more preferably, a W film having a film thickness of 350 to 500 nm can be considered, but in this embodiment, a W film having a film thickness of 370 nm is deposited. Incidentally, the film thickness of the TaN film takes into consideration both the controllability of the remaining film thickness in the taper-shaped region during dry etching and the injection characteristics when the impurity element is injected through the TaN film by the through doping method. Decided. Also,
It is known that the film thickness of the W film needs to be 340 nm or more in order to prevent the channeling phenomenon of the W film at the time of implanting an impurity element. -See A).

【0100】次に、通常のフォトリソグラフィ処理を行
うことにより、上記の金属積層膜上に所定寸法のレジス
トパターン1012a〜1017aを形成する。尚、レ
ジストパターン1012a〜1017aは、ゲート電極
と保持容量用電極とソース配線等を形成する為のもので
ある(図14−B参照)。
Next, by carrying out an ordinary photolithography process, resist patterns 1012a to 1017a having predetermined dimensions are formed on the above metal laminated film. The resist patterns 1012a to 1017a are for forming the gate electrode, the storage capacitor electrode, the source wiring, etc. (see FIG. 14-B).

【0101】次に、レジストパターン1012a〜10
17aをマスクに、膜厚30nmのTaN膜から成る第
1層ゲート電極膜1010と膜厚370nmのW膜から
成る第2層ゲート電極膜1011とから成る金属積層膜
をドライエッチング処理する。この際、当該ドライエッ
チング処理には、1ステップ処理又は2ステップ処理の
ドライエッチング工程が適用される。そして、第1層ゲ
ート電極1012d〜1015dと第2層ゲート電極1
012c〜1015cとから成る所定寸法のゲート電極
を形成し、同時に第1層保持容量電極1016dと第2
層保持容量電極1016cとから成る所定寸法の保持容
量電極、及び第1層ソース配線用電極1017dと第2
層ソース配線用電極1017cとから成る所定寸法のソ
ース配線用電極を形成する。当該ドライエッチング工程
に於いて、第2層電極1012c〜1017c(第2層
ゲート電極1012c〜1015cと第2層保持容量電
極1016cと第2層ソース配線用電極1017cとか
ら成る電極の総称)は等方性エッチングにより形成され
る為、第2層電極1012c〜1017cは第1層電極
1012d〜1017d(第1層ゲート電極1012d
〜1015dと第1層保持容量電極1016dと第1層
ソース配線用電極1017dとから成る電極の総称)よ
りチャネル方向の寸法が短くなっている。また、第2層
電極1012c〜1017cからの露出領域に該当する
第1層電極1012d〜1017dは、当該ドライエッ
チング工程のテーパーエッチングにより形成される為、
端部に近づくにつれ徐々に薄膜化したテーパー形状に形
成されている。また、ゲート絶縁膜1018はドライエ
ッチング時の膜減りにより、第1層電極1012d〜1
017dの端部から一定の領域でテーパー形状にエッチ
ングが進み、第1層電極1012d〜1017dから離
れるにつれ薄膜化が進行し、当該一定の領域の外側で一
定の残膜厚となっている。尚、現像後のレジストパター
ン1012a〜1017aは、ドライエッチング時の膜
減りによりレジストパターン1012b〜1017bの
形状となっている(図15−A参照)。
Next, resist patterns 1012a-1010 are formed.
Using 17a as a mask, the metal laminated film including the first layer gate electrode film 1010 made of a TaN film having a film thickness of 30 nm and the second layer gate electrode film 1011 made of a W film having a film thickness of 370 nm is dry-etched. At this time, a dry etching process of a one-step process or a two-step process is applied to the dry etching process. Then, the first layer gate electrodes 1012d to 1015d and the second layer gate electrode 1
012c to 1015c of a predetermined size are formed, and at the same time, the first layer storage capacitor electrode 1016d and the second layer are formed.
A storage capacitor electrode having a predetermined size including a layer storage capacitor electrode 1016c, a first layer source wiring electrode 1017d and a second layer
A source wiring electrode having a predetermined size including the layer source wiring electrode 1017c is formed. In the dry etching step, the second layer electrodes 1012c to 1017c (collective name of electrodes including the second layer gate electrodes 1012c to 1015c, the second layer storage capacitor electrode 1016c, and the second layer source wiring electrode 1017c) are equal to each other. Since the second layer electrodes 1012c to 1017c are formed by the anisotropic etching, the first layer electrodes 1012d to 1017d (the first layer gate electrode 1012d
-1015d, a first layer storage capacitor electrode 1016d, and a first layer source wiring electrode 1017d) (generally referred to as an electrode), and the dimension in the channel direction is shorter. Further, since the first layer electrodes 1012d to 1017d corresponding to the exposed regions from the second layer electrodes 1012c to 1017c are formed by the taper etching in the dry etching process,
The taper shape is gradually thinned toward the end. Further, the gate insulating film 1018 is reduced in film thickness during dry etching, so that the first layer electrodes 1012d to 1012d-1.
Etching progresses in a taper shape in a certain region from the end of 017d, and the film thickness decreases as the distance from the first layer electrodes 1012d to 1017d increases, and the remaining film thickness becomes constant outside the certain region. The resist patterns 1012a to 1017a after development have the shapes of the resist patterns 1012b to 1017b due to film loss during dry etching (see FIG. 15-A).

【0102】ところで、上記のドライエッチング工程に
は、プラズマ密度と被処理基板に掛かるバイアス電圧を
独立に制御可能な高密度プラズマを利用したドライエッ
チング法が適しており、当社ではICPドライエッチン
グ装置を採用している。当該ICPドライエッチング装
置の具体的ドライエッチング条件は、1ステップ処理と
2ステップ処理のドライエッチング工程で異なるが、1
ステップ処理の場合には表2のドライエッチング条件、
2ステップ処理の場合には表3のドライエッチング条件
が適用される。即ち、1ステップ処理のドライエッチン
グ工程の場合は、エッチングガスであるSF6とCl2
2のガス流量が各々24sccmと12sccmと24sccm
(酸素添加量が40%に該当)で、チャンバ圧力1.3
Pa,ICP電力700W(ICP電力密度:1.42
7W/cm2),バイアス電力10W(バイアス電力密
度:0.064W/cm2)のエッチング条件で処理さ
れる。一方、2ステップ処理のドライエッチング工程の
場合は、エッチングガスであるSF6とCl2とO2のガ
ス流量が各々24sccmと12sccmと30sccmで、チャン
バ圧力1.3Pa,ICP電力700W(ICP電力密
度:1.427W/cm2),バイアス電力10W(バ
イアス電力密度:0.064W/cm2)のドライエッ
チング条件で第1ステップ目の処理が行われ、続けてエ
ッチングガスであるCl2のガス流量が60sccmで、チ
ャンバ圧力1.0Pa,ICP電力350W(ICP電
力密度:0.713W/cm2),バイアス電力20W
(バイアス電力密度:0.128W/cm2)のドライ
エッチング条件で第2ステップ目の処理が行われる(表
2〜3参照)。
By the way, for the above-mentioned dry etching process, a dry etching method using high density plasma capable of independently controlling the plasma density and the bias voltage applied to the substrate to be processed is suitable. It is adopted. The specific dry etching conditions of the ICP dry etching apparatus are different between the one-step processing and the two-step processing.
In the case of step processing, dry etching conditions shown in Table 2,
In the case of the two-step process, the dry etching conditions shown in Table 3 are applied. That is, in the case of the one-step dry etching process, the gas flow rates of SF 6 , Cl 2, and O 2 , which are etching gases, are 24 sccm, 12 sccm, and 24 sccm, respectively.
(Oxygen addition corresponds to 40%), chamber pressure 1.3
Pa, ICP power 700 W (ICP power density: 1.42
Processing is performed under the etching conditions of 7 W / cm 2 ) and bias power of 10 W (bias power density: 0.064 W / cm 2 ). On the other hand, in the case of the two-step dry etching process, the gas flow rates of etching gases SF 6 , Cl 2 and O 2 are 24 sccm, 12 sccm and 30 sccm, respectively, the chamber pressure is 1.3 Pa, the ICP power is 700 W (ICP power density : 1.427 W / cm 2 ) and a bias power of 10 W (bias power density: 0.064 W / cm 2 ), the first step is performed, and then the flow rate of Cl 2 as an etching gas is increased. At 60 sccm, chamber pressure 1.0 Pa, ICP power 350 W (ICP power density: 0.713 W / cm 2 ), bias power 20 W
The second step treatment is performed under the dry etching condition of (bias power density: 0.128 W / cm 2 ) (see Tables 2 to 3).

【0103】次に、アッシング処理及び有機溶剤洗浄に
より、ドライエッチングのマスクであるレジストパター
ン1012b〜1017bを除去する。その後、イオン
ドープ装置を使用して、第1層電極1012d〜101
6dをマスクに第2のドーピング処理であるP元素から
成る低ドーズ量のn型不純物を注入する。当該第2のド
ーピング処理により、第1層電極1012d〜1016
dの外側の領域に対応する半導体層1004〜1008
にn型不純物の低濃度不純物領域(n−−領域)101
9〜1023が形成される。この際、低濃度不純物領域
(n−−領域)1019〜1023の形成に於いては、
所謂スルードープ法により上層膜であるゲート絶縁膜1
018を介して注入している。尚、ドーピング条件とし
ては、イオン源にホスフィン(PH3)希釈率3〜20
%濃度のホスフィン(PH3)/水素(H2)を使用し、
加速電圧30〜90kVでドーズ量6×1012〜1.5
×1014ions/cm2が考えられるが、本実施形態ではホ
スフィン(PH3)希釈率5%濃度のホスフィン(P
3)/水素(H2),加速電圧50kV,ドーズ3×1
13ions/cm2のドーピング条件で注入している(図1
5−B参照)。
Next, the resist patterns 1012b to 1017b, which are masks for dry etching, are removed by ashing treatment and cleaning with an organic solvent. Then, using an ion doping apparatus, the first layer electrodes 1012d to 101
Using 6d as a mask, a low-dose n-type impurity of P element, which is the second doping process, is implanted. By the second doping process, the first layer electrodes 1012d to 1016 are formed.
The semiconductor layers 1004 to 1008 corresponding to the region outside d.
A low-concentration impurity region (n--region) 101 of n-type impurity
9-1023 are formed. At this time, in forming the low-concentration impurity regions (n−− regions) 1019 to 1023,
Gate insulating film 1 which is an upper layer film by a so-called through doping method
Injection via 018. In addition, as a doping condition, a phosphine (PH 3 ) dilution ratio of 3 to 20 is applied to the ion source.
% Concentration of phosphine (PH 3 ) / hydrogen (H 2 ) is used,
Accelerating voltage of 30 to 90 kV and dose of 6 × 10 12 to 1.5
Although x10 14 ions / cm 2 may be considered, in the present embodiment, the phosphine (PH 3 ) dilution ratio of 5% is used.
H 3 ) / hydrogen (H 2 ), acceleration voltage 50 kV, dose 3 × 1
Implantation is performed under the doping condition of 0 13 ions / cm 2 (Fig. 1
5-B).

【0104】次に、通常のフォトリソグラフィ処理によ
り、不純物をドーピング処理する為のマスクであるレジ
ストパターン1024〜1025を形成する。当該レジ
ストパターン1024〜1025は、GOLD構造の駆
動回路1106であるpチャネル型TFT1102とL
DD構造の画素TFT1104の作製領域に形成され、
GOLD構造の駆動回路1106であるnチャネル型T
FT1101,1103並びに保持容量1105の作製
領域には形成されない。この際、GOLD構造のpチャ
ネル型TFT1102の作製領域に於いては、レジスト
パターン1024の端部が、半導体層1005の外側に
位置する様に、即ち半導体層1005を完全に被覆する
様に形成される。また、LDD構造の画素TFT110
4の作製領域に於いては、レジストパターン1025の
端部が半導体層1007の内側で第1層ゲート電極10
15dから所定の距離だけ外側に位置する様に、即ち第
1層ゲート電極1015dの端部からLoff領域(詳
細は後の工程で説明)の分だけ外側に位置する様に形成
される(図16−A参照)。
Next, resist patterns 1024 to 1025, which are masks for doping impurities, are formed by a normal photolithography process. The resist patterns 1024 to 1025 are formed on the p-channel TFT 1102 and the L-type TFT 1102 which are the drive circuit 1106 having the GOLD structure.
Is formed in a manufacturing region of the pixel TFT 1104 having a DD structure,
An n-channel type T which is a driving circuit 1106 having a GOLD structure
It is not formed in the manufacturing region of the FTs 1101 and 1103 and the storage capacitor 1105. At this time, in the production region of the p-channel TFT 1102 having the GOLD structure, the end portion of the resist pattern 1024 is formed so as to be located outside the semiconductor layer 1005, that is, so as to completely cover the semiconductor layer 1005. It In addition, the pixel TFT 110 of the LDD structure
In the fabrication region of No. 4, the end portion of the resist pattern 1025 is inside the semiconductor layer 1007 and the first layer gate electrode 10 is formed.
It is formed so that it is located outside by a predetermined distance from 15d, that is, it is located outside from the end of the first layer gate electrode 1015d by the Loff region (details will be described in a later step) (FIG. 16). -See A).

【0105】次に、イオンドープ装置を使用して、第3
のドーピング処理であるP元素から成る高ドーズ量のn
型不純物を注入する。この際、GOLD構造の駆動回路
1106であるnチャネル型TFT1101,1103
の作製領域に於いては、第1層ゲート電極1012d,
1014dの外側に対応する半導体層1004,100
6には、既にn型不純物の低濃度不純物領域(n−−領
域)1019,1021が形成されているが、その上か
らn型不純物の高濃度不純物領域(n+領域)102
6,1028が形成され、同時に第1層ゲート電極10
12d,1014dの第2層ゲート電極1012c,1
014cからの露出領域に対応する半導体層1004,
1006に、n型不純物の低濃度不純物領域(n−領
域)1027,1029が形成される。この様にして形
成される高濃度不純物領域(n+領域)1026,10
28はGOLD構造のソース領域又はドレイン領域とし
ての機能を有し、低濃度不純物領域(n−領域)102
7,1029はGOLD構造のLov領域(ゲート電極
とオーバーラップしている電界緩和領域のこと)である
電界緩和領域としての機能を有することになる。また、
保持容量1105の作製領域に於いても、同様にn型不
純物の高濃度不純物領域(n+領域)1032と低濃度
不純物領域(n−領域)1033が形成される。此処で
形成されたn型不純物の高濃度不純物領域(n+領域)
1032と低濃度不純物領域(n−領域)1033は、
当該領域がTFTでなく保持容量505の作製領域であ
る為、容量形成用電極の片側としての機能を有している
(図16−A参照)。
Next, using an ion doping apparatus, the third
N of high dose amount consisting of P element which is the doping process of
Type impurities. At this time, the n-channel TFTs 1101 and 1103, which are the drive circuit 1106 having the GOLD structure, are formed.
In the manufacturing region of the first layer gate electrode 1012d,
Semiconductor layers 1004, 100 corresponding to the outside of 1014d
In FIG. 6, n-type impurity low-concentration impurity regions (n−− regions) 1019 and 1021 have already been formed. From above, n-type impurity high-concentration impurity regions (n + regions) 102.
6, 1028 are formed, and at the same time, the first-layer gate electrode 10 is formed.
12d, 1014d second layer gate electrodes 1012c, 1
Semiconductor layer 1004 corresponding to the exposed region from 014c
In 1006, low-concentration impurity regions (n− regions) 1027 and 1029 of n-type impurities are formed. High concentration impurity regions (n + regions) 1026, 10 thus formed
28 has a function as a source region or a drain region of the GOLD structure, and has a low concentration impurity region (n-region) 102.
7, 1029 have a function as an electric field relaxation region which is a Lov region (which means an electric field relaxation region overlapping the gate electrode) of the GOLD structure. Also,
Also in the region where the storage capacitor 1105 is formed, a high concentration impurity region (n + region) 1032 and a low concentration impurity region (n− region) 1033 of n-type impurities are similarly formed. N-type impurity high-concentration impurity region (n + region) formed here
1032 and the low concentration impurity region (n − region) 1033 are
Since the region is not the TFT but the region for forming the storage capacitor 505, the region has a function as one side of the capacitor formation electrode (see FIG. 16-A).

【0106】一方、LDD構造の画素TFT1104の
作製領域に於いては、当該第3のドーピング処理によ
り、レジストパターン1025の外側に対応する半導体
層1007にn型不純物の高濃度不純物領域(n+領
域)1030が形成される。当該半導体層1007に
は、既にn型不純物の低濃度不純物領域(n−−領域)
1022が形成されているが、高濃度不純物領域(n+
領域)1030の形成に伴い、当該低濃度不純物領域
(n−−領域)1022は、高濃度不純物領域(n+領
域)1030と結果として形成される低濃度不純物領域
(n−−領域)1031とに区分されることになる。こ
の様にして形成される高濃度不純物領域(n+領域)1
030はLDD構造のソース領域又はドレイン領域とし
ての機能を有し、低濃度不純物領域(n−−領域)10
31はLDD構造のLoff領域(ゲート電極とオーバ
ーラップしてない電界緩和領域のこと)である電界緩和
領域としての機能を有することになる。尚、ドーピング
条件としては、イオン源にホスフィン(PH3)希釈率
3〜20%濃度のホスフィン(PH3)/水素(H2)を
使用し、加速電圧30〜90kVでドーズ量6×1014
〜1.5×1016ions/cm2が考えられるが、本実施形
態ではホスフィン(PH3)希釈率5%濃度のホスフィ
ン(PH3)/水素(H2),加速電圧65kV,ドーズ
量3×1015ions/cm 2のドーピング条件で注入してい
る(図16−A参照)。
On the other hand, the pixel TFT 1104 of the LDD structure
In the manufacturing region, the third doping process is performed.
A semiconductor corresponding to the outside of the resist pattern 1025
The layer 1007 has a high-concentration impurity region (n + region) of n-type impurities.
Area 1030 is formed. In the semiconductor layer 1007
Is an n-type impurity low-concentration impurity region (n--region).
1022 is formed, the high concentration impurity region (n +
Region) 1030, the low-concentration impurity region is formed.
(N−− region) 1022 is a high concentration impurity region (n + region).
Region) 1030 and the resulting low concentration impurity region
(N−− area) 1031. This
High-concentration impurity region (n + region) 1 formed as
030 is a source region or a drain region of the LDD structure
And a low-concentration impurity region (n−− region) 10
31 is the Loff region of the LDD structure (over the gate electrode
Electric field relaxation which is the electric field relaxation area which is not overlapped)
It will have a function as an area. In addition, doping
As conditions, phosphine (PH3) Dilution rate
Phosphine of 3 to 20% concentration (PH3) / Hydrogen (H2)
Use, accelerating voltage 30 ~ 90kV, dose 6x1014
~ 1.5 × 1016ions / cm2However, this embodiment
In the state, phosphine (PH3) Phosphie with a concentration of 5%
(PH3) / Hydrogen (H2), Acceleration voltage 65 kV, dose
Amount 3 × 1015ions / cm 2Under the doping conditions of
(See FIG. 16-A).

【0107】上記の高濃度不純物領域(n+領域)10
26,1028,1030,1032と低濃度不純物領
域(n−領域)1027,1029,1033は、上層
膜を介して注入する所謂スルードープ法で形成されてい
る。スルードープ法とは上層膜を介して目的物質層に不
純物を注入するドーピング法のことで、上層膜の膜質と
膜厚に依存して目的物質層の不純物濃度を変化できる特
徴がある。従って、同一のドーピング条件で不純物を注
入するにも拘わらず、上層膜がイオン阻止能の小さいゲ
ート絶縁膜1018で構成されている領域に高濃度不純
物領域(n+領域)1026,1028,1030,1
032を形成し、上層膜がイオン阻止能の大きい第1層
電極(TaN膜)1012d,1014d,1016d
とゲート絶縁膜1018との積層膜で構成されている領
域に低濃度不純物領域(n−領域)1027,102
9,1033を同時に形成することが可能となってい
る。また、低濃度不純物領域(n−領域)1027,1
029,1033の上層膜である第1層電極(TaN
膜)1012d,1014d,1016dとゲート絶縁
膜1018との積層膜に於いては、第1層電極(TaN
膜)1012d,1014d,1016dがテーパーエ
ッチングによりテーパー形状に形成されている為、低濃
度不純物領域(n−領域)1027,1029,103
3に高濃度不純物領域(n+領域)1026,102
8,1032に近づくにつれ不純物濃度が徐々に高くな
る濃度勾配が形成されている。同様に、高濃度不純物領
域(n+領域)1026,1028,1032の上層膜
であるゲート絶縁膜1018に於いても、第1層電極1
012d,1014d,1016dの端部から一定の領
域で徐々に膜厚が薄膜化するテーパー形状に形成されて
いる為、不純物濃度の濃度勾配が形成されている(図1
6−A参照)。
The high concentration impurity region (n + region) 10 described above.
26, 1028, 1030, 1032 and the low-concentration impurity regions (n − regions) 1027, 1029, 1033 are formed by a so-called through doping method in which they are implanted through the upper layer film. The through-doping method is a doping method in which impurities are injected into the target material layer through the upper layer film, and is characterized in that the impurity concentration of the target material layer can be changed depending on the film quality and film thickness of the upper layer film. Therefore, even if the impurities are implanted under the same doping condition, the high-concentration impurity regions (n + regions) 1026, 1028, 1030, 1
032 is formed, and the upper layer film is a first layer electrode (TaN film) 1012d, 1014d, 1016d having a large ion blocking ability.
And low-concentration impurity regions (n-regions) 1027 and 102
It is possible to form 9,1033 at the same time. In addition, low-concentration impurity regions (n− regions) 1027, 1
029, 1033 first layer electrode (TaN
In the laminated film of the films 1012d, 1014d, 1016d and the gate insulating film 1018, the first layer electrode (TaN
Since the films 1012d, 1014d, and 1016d are formed in a tapered shape by taper etching, the low-concentration impurity regions (n− regions) 1027, 1029, and 103 are formed.
High impurity concentration regions (n + regions) 1026 and 102
A concentration gradient is formed in which the impurity concentration gradually increases toward 8, 1032. Similarly, in the gate insulating film 1018, which is the upper layer film of the high-concentration impurity regions (n + regions) 1026, 1028, 1032, the first layer electrode 1
Since the taper shape in which the film thickness is gradually thinned in a certain region from the end portions of 012d, 1014d, and 1016d is formed, a concentration gradient of the impurity concentration is formed (FIG. 1).
6-A).

【0108】尚、GOLD構造の駆動回路1106であ
るnチャネル型TFT1101,1103の作製領域に
於いては、上記の高濃度不純物領域(n+領域)102
6,1028と低濃度不純物領域(n−領域)102
7,1029の形成に伴い、半導体層1004,100
6に於ける第2層ゲート電極1012c,1014cと
重なる領域に、TFTのチャネル領域が画定されること
になる。また、同様にして、LDD構造の画素TFT1
104の作製領域に於いて、半導体層1007に於ける
第1層ゲート電極1015dと重なる領域に、TFTの
チャネル領域が画定されることになる。
In the manufacturing region of the n-channel type TFTs 1101 and 1103 which are the drive circuit 1106 having the GOLD structure, the high concentration impurity region (n + region) 102 is formed.
6, 1028 and low-concentration impurity region (n-region) 102
7, 1029 are formed, the semiconductor layers 1004, 100
A channel region of the TFT is defined in a region overlapping with the second-layer gate electrodes 1012c and 1014c in FIG. Similarly, a pixel TFT 1 having an LDD structure
In the manufacturing region of 104, the channel region of the TFT is defined in a region of the semiconductor layer 1007 that overlaps with the first-layer gate electrode 1015d.

【0109】次に、アッシング処理及び有機溶剤洗浄に
より、第3のドーピング処理のマスクであるレジストパ
ターン1024〜1025を除去する。その後、通常の
フォトリソグラフィ処理により、不純物をドーピング処
理する為のマスクであるレジストパターン1034〜1
036を形成する。この際、当該レジストパターン10
34〜1036は、GOLD構造の駆動回路1106で
あるpチャネル型TFT1102と保持容量1105の
作製領域を開口する様に形成される(図16−B参
照)。
Next, the resist patterns 1024 to 1025, which are masks for the third doping process, are removed by ashing process and organic solvent cleaning. Then, resist patterns 1034-1 which are masks for performing impurity doping processing by normal photolithography processing.
036 is formed. At this time, the resist pattern 10
34 to 1036 are formed so as to open the regions where the p-channel TFT 1102 which is the drive circuit 1106 having the GOLD structure and the storage capacitor 1105 are opened (see FIG. 16-B).

【0110】次に、イオンドープ装置を使用して、第4
のドーピング処理であるB元素から成る高ドーズ量のp
型不純物をスルードープ法で注入する。当該第4のドー
ピング処理により、GOLD構造の駆動回路1106で
あるpチャネル型TFT1102の作製領域に於いて
は、第1層ゲート電極1013dの外側に対応する半導
体層1005に、p型不純物の高濃度不純物領域(p+
領域)1037が形成される。また、第1層ゲート電極
1013dの第2層ゲート電極1013cからの露出領
域に対応する半導体層1005に、p型不純物の低濃度
不純物領域(p−領域)1038が同時に形成される。
この様にして形成される高濃度不純物領域(p+領域)
1037はGOLD構造のソース領域又はドレイン領域
としての機能を有し、低濃度不純物領域(p−領域)1
038はGOLD構造のLov領域(ゲート電極とオー
バーラップしている電界緩和領域のこと)である電界緩
和領域としての機能を有することになる。一方、保持容
量1105の作製領域に於いても、同様に、容量形成用
電極の片側として機能する高濃度不純物領域(p+領
域)1039と低濃度不純物領域(p−領域)1040
とが形成されている(図16−B参照)。
Next, using an ion doping apparatus, the fourth
Which is a doping process of P and has a high dose of B element.
A type impurity is injected by the through doping method. By the fourth doping process, in the manufacturing region of the p-channel TFT 1102 which is the drive circuit 1106 having the GOLD structure, the semiconductor layer 1005 corresponding to the outside of the first-layer gate electrode 1013d has a high p-type impurity concentration. Impurity region (p +
A region) 1037 is formed. Further, a low concentration impurity region (p − region) 1038 of p-type impurities is simultaneously formed in the semiconductor layer 1005 corresponding to the exposed region of the first layer gate electrode 1013d from the second layer gate electrode 1013c.
High concentration impurity region (p + region) formed in this way
1037 has a function as a source region or a drain region of the GOLD structure, and is a low concentration impurity region (p-region) 1
038 has a function as an electric field relaxation region which is a Lov region (which means an electric field relaxation region overlapping the gate electrode) of the GOLD structure. On the other hand, also in the production region of the storage capacitor 1105, similarly, a high concentration impurity region (p + region) 1039 and a low concentration impurity region (p− region) 1040 which function as one side of the capacitance forming electrode are formed.
And are formed (see FIG. 16-B).

【0111】ところで、pチャネル型TFT1102の
作製領域に於けるp型不純物の高濃度不純物領域(p+
領域)1037には、既にn型不純物の低濃度不純物領
域(n−−領域)1020が形成されているが、n型不
純物の濃度以上のp型不純物が注入される為、全体とし
てp型の導電型を有する高濃度不純物領域(p+領域)
1037が形成されることになる。また、保持容量11
05の作製領域に於いても、既にn型不純物の高濃度不
純物領域(n+領域)1032と低濃度不純物領域(n
−領域)1033とが形成されているが、n型不純物の
濃度以上のp型不純物が注入される為、全体としてp型
の導電型を有する高濃度不純物領域(p+領域)103
9と低濃度不純物領域(p−領域)1040とが形成さ
れている。尚、p型不純物の高濃度不純物領域(p+領
域)1037,1039と低濃度不純物領域(p−領
域)1038,1040は、n型不純物領域の場合と同
様に、上層膜の膜質や膜厚の違いを利用してスルードー
プ法により同時に形成されている。また、この際のドー
ピング条件としては、イオン源にジボラン(B26)希
釈率3〜20%濃度のジボラン(B26)/水素
(H2)を使用し、加速電圧60〜100kVでドーズ
量4×1015〜1×1017ions/cm2が考えられるが、
本実施形態ではジボラン(B26)希釈率5%濃度のジ
ボラン(B26)/水素(H2),加速電圧80kV,
ドーズ量2×1016ions/cm2のドーピング条件で注入
している(図16−B参照)。
By the way, a high-concentration impurity region (p +) of p-type impurities in the manufacturing region of the p-channel TFT 1102 is formed.
In the region 1037, a low concentration impurity region (n--region) 1020 of n-type impurities has already been formed, but since p-type impurities having a concentration higher than that of the n-type impurity are implanted, the p-type impurity region is formed as a whole. High-concentration impurity region having conductivity type (p + region)
1037 will be formed. In addition, the storage capacity 11
Also in the production region of No. 05, the high concentration impurity region (n + region) 1032 of the n-type impurity and the low concentration impurity region (n
-Region) 1033 is formed, but since a p-type impurity having a concentration higher than that of the n-type impurity is implanted, a high-concentration impurity region (p + region) 103 having a p-type conductivity type as a whole is formed.
9 and a low-concentration impurity region (p − region) 1040 are formed. The high-concentration p-type impurity regions (p + regions) 1037 and 1039 and the low-concentration impurity regions (p-regions) 1038 and 1040 are similar to the n-type impurity regions in the upper layer film quality and film thickness. Are formed at the same time by the through doping method by utilizing the difference. As the doping conditions in this, using diborane (B 2 H 6) dilution 3-20% concentration of diborane (B 2 H 6) / hydrogen (H 2) to the ion source, the acceleration voltage 60~100kV Therefore, a dose amount of 4 × 10 15 to 1 × 10 17 ions / cm 2 can be considered.
In the present embodiment, diborane (B 2 H 6 ), a dilution ratio of 5%, diborane (B 2 H 6 ) / hydrogen (H 2 ), an acceleration voltage of 80 kV,
The implantation is performed under the doping conditions of a dose amount of 2 × 10 16 ions / cm 2 (see FIG. 16-B).

【0112】次に、アッシング処理及び有機溶剤洗浄に
より、第4のドーピング処理のマスクであるレジストパ
ターン1034〜1036を除去した後、膜厚150nm
のシリコン酸窒化膜から成る第1の層間絶縁膜1041
をプラズマCVD法により堆積する。その後、半導体層
1004〜1008にドーピングされたn型不純物(P
元素)又はp型不純物(B元素)の熱活性化の為、ファ
ーネス炉に於いて、600℃−12時間の熱処理を行
う。当該熱処理は、n型又はp型不純物の熱活性化処理
の為に行うものであるが、ゲート電極の真下に位置する
チャネル領域に存在する触媒元素(Ni元素)を前記不
純物によりゲッタリングする目的も兼ねている。尚、第
1の層間絶縁膜1041の堆積前に当該熱活性化処理を
行っても良いが、ゲート電極等の配線材料の耐熱性が弱
い場合は、第1の層間絶縁膜1041の堆積後に行う方
が好ましい。当該熱処理に続いて、半導体層1004〜
1008のダングリングボンドを終端させる為、410
℃−1時間の水素化処理を水素3%含有の窒素雰囲気中
で行う(図17−A参照)。
Next, after removing the resist patterns 1034 to 1036, which are the masks for the fourth doping process, by ashing and cleaning with an organic solvent, a film thickness of 150 nm is obtained.
First interlayer insulating film 1041 made of a silicon oxynitride film
Are deposited by the plasma CVD method. After that, the n-type impurities (P
In order to thermally activate the element) or the p-type impurity (B element), heat treatment is performed in a furnace at 600 ° C. for 12 hours. The heat treatment is performed for thermal activation treatment of n-type or p-type impurities, and the purpose is to getter the catalytic element (Ni element) existing in the channel region located directly under the gate electrode by the impurities. Also doubles. Note that the thermal activation treatment may be performed before the deposition of the first interlayer insulating film 1041, but if the heat resistance of the wiring material such as the gate electrode is weak, it is performed after the deposition of the first interlayer insulating film 1041. Is preferred. After the heat treatment, the semiconductor layers 1004 to
To terminate the dangling bond of 1008, 410
A hydrogenation treatment at -1 hour is performed in a nitrogen atmosphere containing 3% hydrogen (see FIG. 17-A).

【0113】次に、前記第1の層間絶縁膜1041の上
に、膜厚1.6μmのアクリル樹脂膜から成る第2の層
間絶縁膜1042を成膜する。当該アクリル樹脂膜の成
膜は、スピン塗布法でアクリル樹脂膜を塗布した後、オ
ーブンベーク炉で熱処理することにより成膜される。そ
の後、通常のフォトリソグラフィ処理とドライエッチン
グ処理により、第2の層間絶縁膜1042と第1の層間
絶縁膜1041、更に下層膜であるシリコン酸化膜から
成るゲート絶縁膜1018を貫通する様に、所定寸法の
コンタクトホール1043を形成する。尚、コンタクト
ホール1043は、n型不純物の高濃度不純物領域(n
+領域)1026,1028,1030及びp型不純物
の高濃度不純物領域(p+領域)1037,1039、
更にはソース配線として機能するソース配線用電極10
17cd(第1層ソース配線用電極1017dと第2層
ソース配線用電極1017cとで構成)に接続できる様
に形成されている(図17−B参照)。
Next, a second interlayer insulating film 1042 made of an acrylic resin film having a film thickness of 1.6 μm is formed on the first interlayer insulating film 1041. The acrylic resin film is formed by applying the acrylic resin film by a spin coating method and then performing heat treatment in an oven bake oven. After that, a predetermined photolithography process and a dry etching process are performed so as to penetrate the second interlayer insulating film 1042 and the first interlayer insulating film 1041 and further the gate insulating film 1018 made of a silicon oxide film as a lower layer film. A contact hole 1043 having a size is formed. The contact hole 1043 is formed in a high concentration impurity region (n
+ Regions) 1026, 1028, 1030 and high-concentration impurity regions (p + regions) 1037, 1039 of p-type impurities,
Further, the source wiring electrode 10 that functions as a source wiring
17 cd (composed of the first layer source wiring electrode 1017 d and the second layer source wiring electrode 1017 c) (see FIG. 17-B).

【0114】次に、駆動回路1106の高濃度不純物領
域(n+領域)1026,1028及び高濃度不純物領
域(p+領域)1037と電気的に接続する様に、導電
性の金属配線1044〜1049を形成する。また、画
素領域1107の接続電極1050,1052〜105
3とゲート配線1051を同じ導電性材料で形成する。
本実施例では、金属配線1044〜1049、接続電極
1050,1052〜1053及びゲート配線1051
の構成材料として、膜厚50nmのTi膜と膜厚500nm
のAl−Ti合金膜の積層膜を適用している。そして、
接続電極1050は、高濃度不純物領域(n+領域)1
030とソース配線として機能する第2層ソース配線用
電極1017cとを電気的に接続する様に形成されてい
る。接続電極1052は、画素TFT1104の高濃度
不純物領域(n+領域)1030と電気的に接続する様
に形成されており、接続電極1053は保持容量110
5の高濃度不純物領域(p+領域)1039と電気的に
接続する様に形成されている。また、ゲート配線105
1は、画素TFT1104の複数の第2層ゲート電極1
015cを電気的に接続する様に形成されている(図1
8−A参照)。
Next, conductive metal wirings 1044 to 1049 are formed so as to be electrically connected to the high concentration impurity regions (n + regions) 1026 and 1028 and the high concentration impurity regions (p + regions) 1037 of the drive circuit 1106. To form. In addition, the connection electrodes 1050, 1052 to 105 of the pixel region 1107
3 and the gate wiring 1051 are formed of the same conductive material.
In this embodiment, the metal wirings 1044 to 1049, the connection electrodes 1050, 1052 to 1053, and the gate wiring 1051.
As a constituent material of, a Ti film with a film thickness of 50 nm and a film thickness of 500 nm
The laminated film of Al-Ti alloy film is applied. And
The connection electrode 1050 is a high-concentration impurity region (n + region) 1
030 and the second layer source wiring electrode 1017c functioning as a source wiring are electrically connected to each other. The connection electrode 1052 is formed so as to be electrically connected to the high-concentration impurity region (n + region) 1030 of the pixel TFT 1104, and the connection electrode 1053 is the storage capacitor 110.
5 is formed so as to be electrically connected to the high concentration impurity region (p + region) 1039 of FIG. In addition, the gate wiring 105
1 is a plurality of second layer gate electrodes 1 of the pixel TFT 1104
015c is formed to be electrically connected (Fig. 1
8-A).

【0115】次に、膜厚80〜120nmのITO(Indi
um−Ti−Oxideの略)膜等の透明導電膜を堆積した後、
フォトリソグラフィ処理とウェットエッチング処理によ
り、画素電極1054を形成する。画素電極1054
は、接続電極1052を介して、画素TFT1104の
ソース領域又はドレイン領域として機能する高濃度不純
物領域(n+領域)1030と電気的に接続されてお
り、更に接続電極1053を介して、保持容量1105
の高濃度不純物領域(p+領域)1039とも電気的に
接続されている(図18−B参照)。
Next, an ITO (Indi
um-Ti-Oxide) film or other transparent conductive film is deposited,
The pixel electrode 1054 is formed by photolithography and wet etching. Pixel electrode 1054
Is electrically connected to a high-concentration impurity region (n + region) 1030 functioning as a source region or a drain region of the pixel TFT 1104 via the connection electrode 1052, and further via the connection electrode 1053, the storage capacitor 1105.
Is also electrically connected to the high-concentration impurity region (p + region) 1039 (see FIG. 18-B).

【0116】以上の工程により、GOLD構造のnチャ
ネル型又はpチャネル型TFT1101〜1103とL
DD構造の画素TFT1104とを有するアクティブマ
トリクス型液晶表示装置を作製することが可能である。
当該アクティブマトリクス型液晶表示装置のゲート電極
と保持容量電極とソース配線用電極の形成工程に於いて
は、ICPドライエッチング装置による1ステップ処理
又は2ステップ処理のドライエッチング工程が適用され
ており、ドライエッチング工程に於ける従来技術の問
題、即ちドライエッチング工程のスループット低下、及
びエッチングガスの消費量増加に伴うプロセス原価の上
昇、更にはドライエッチング工程の複雑化に伴う半導体
装置の歩留低下等の問題を解決することが可能である。
Through the above steps, the n-channel or p-channel TFTs 1101 to 1103 of the GOLD structure and the L-channel TFTs
An active matrix liquid crystal display device including the pixel TFT 1104 having a DD structure can be manufactured.
In the process of forming the gate electrode, the storage capacitor electrode, and the source wiring electrode of the active matrix type liquid crystal display device, a dry etching process of a one-step process or a two-step process by an ICP dry etching device is applied. Problems of the prior art in the etching process, namely, a decrease in the throughput of the dry etching process, an increase in the process cost due to an increase in the consumption of etching gas, and a decrease in the yield of semiconductor devices due to the complexity of the dry etching process, etc. It is possible to solve the problem.

【0117】以上、GOLD構造TFTを含む半導体素
子から成るアクティブマトリクス型液晶表示装置の作製
方法について具体的に説明したが、本発明はその要旨を
逸脱しない範囲で、種々変更可能であり、例えばGOL
D構造TFTを含む半導体素子から成るアクティブマト
リクス型の有機EL表示装置の作製方法にも適用可能で
あることは言うまでもない。
The method for manufacturing an active matrix type liquid crystal display device including a semiconductor element including a GOLD structure TFT has been specifically described above, but the present invention can be variously modified without departing from the scope of the invention.
It is needless to say that the method is applicable to a method for manufacturing an active matrix type organic EL display device including a semiconductor element including a D structure TFT.

【0118】〔実施例2〕本実施例では、GOLD構造
TFTを含む半導体素子のゲート電極の加工に処理ステ
ップ数の少ないドライエッチング法を適用して作製され
る半導体表示装置を組み込んだ電子機器の具体例につい
て記載する。当該半導体表示装置としては、アクティブ
マトリクス型の液晶表示装置及びEL表示装置等があ
り、様々な電子機器の表示部に適用されている。此処で
は、半導体表示装置が表示部に適用された電子機器の具
体例を図19〜21に基づき記載する。
[Embodiment 2] In this embodiment, an electronic device incorporating a semiconductor display device manufactured by applying a dry etching method with a small number of processing steps to the processing of a gate electrode of a semiconductor element including a GOLD structure TFT. A specific example will be described. As the semiconductor display device, there are an active matrix liquid crystal display device, an EL display device, and the like, which are applied to the display section of various electronic devices. Here, specific examples of electronic devices in which the semiconductor display device is applied to the display unit will be described with reference to FIGS.

【0119】尚、半導体表示装置が表示部に適用された
電子機器としては、ビデオカメラとデジタルカメラとプ
ロジェクター(リア型又はフロント型)とヘッドマウン
トディスプレイ(ゴーグル型ディスプレイ)とゲーム機
とカーナビゲーションとパーソナルコンピュータと携帯
情報端末(モバイルコンピュータ,携帯電話,電子書籍
等)等が挙げられる。
The electronic equipment in which the semiconductor display device is applied to the display unit includes a video camera, a digital camera, a projector (rear type or front type), a head mounted display (goggle type display), a game machine and a car navigation system. Examples include personal computers and personal digital assistants (mobile computers, mobile phones, electronic books, etc.).

【0120】図19−Aは、本体1201と映像入力部
1202と表示装置1203とキーボード1204とで
構成されたパーソナルコンピューターである。当該表示
装置1203及び他の回路に、本発明の半導体表示装置
を適用することができる。
FIG. 19-A shows a personal computer including a main body 1201, a video input section 1202, a display device 1203 and a keyboard 1204. The semiconductor display device of the present invention can be applied to the display device 1203 and other circuits.

【0121】図19−Bはビデオカメラであり、本体1
301と表示装置1302と音声入力部1303と操作
スイッチ1304とバッテリー1305と受像部130
6とで構成される。当該表示装置1302及び他の回路
に、本発明の半導体表示装置を適用することができる。
FIG. 19-B shows a video camera, which is a main body 1.
301, display device 1302, voice input unit 1303, operation switch 1304, battery 1305, and image receiving unit 130.
6 and 6. The semiconductor display device of the present invention can be applied to the display device 1302 and other circuits.

【0122】図19−Cはモバイルコンピュータ(モー
ビルコンピュータ)であり、本体1401とカメラ部1
402と受像部1403と操作スイッチ1404と表示
装置1405とで構成される。当該表示装置1405及
び他の回路に、本発明の半導体表示装置を適用すること
ができる。
FIG. 19-C shows a mobile computer (mobile computer), which has a main body 1401 and a camera unit 1.
The image forming unit 402 includes an image receiving unit 1403, an operation switch 1404, and a display device 1405. The semiconductor display device of the present invention can be applied to the display device 1405 and other circuits.

【0123】図19−Dはゴーグル型ディスプレイであ
り、本体1501と表示装置1502とアーム部150
3とで構成される。当該表示装置1502及び他の回路
に、本発明の半導体表示装置を適用することができる。
FIG. 19-D shows a goggle type display, which includes a main body 1501, a display device 1502 and an arm portion 150.
3 and 3. The semiconductor display device of the present invention can be applied to the display device 1502 and other circuits.

【0124】図19−Eはプログラムを記録した記録媒
体(以下、記録媒体と略記)に用いるプレーヤーであ
り、本体1601と表示装置1602とスピーカー部1
603と記録媒体1604と操作スイッチ1605とで
構成される。尚、この装置は記録媒体としてDVD及び
CD等が用いられ、音楽鑑賞又はゲーム又はインターネ
ットに利用可能である。当該表示装置1602及び他の
回路に、本発明の半導体表示装置を適用することができ
る。
FIG. 19-E shows a player used for a recording medium (hereinafter, abbreviated as a recording medium) in which a program is recorded, which includes a main body 1601, a display device 1602 and a speaker section 1.
603, a recording medium 1604, and operation switches 1605. In this device, a DVD, a CD, etc. are used as a recording medium, and can be used for listening to music, playing games, or the Internet. The semiconductor display device of the present invention can be applied to the display device 1602 and other circuits.

【0125】図19−Fは携帯電話であり、表示用パネ
ル1701と操作用パネル1702と接続部1703と
表示部1704と音声出力部1705と操作キー170
6と電源スイッチ1707と音声入力部1708とアン
テナ1709とで構成される。表示用パネル1701と
操作用パネル1702は、接続部1703で接続されて
いる。表示用パネル1701の表示部1704が設置さ
れている面と操作用パネル1702の操作キー1706
が設置されている面との角度θは、接続部1703に於
いて任意に変えることができる。尚、当該表示部170
4及び他の回路に、本発明の半導体表示装置を適用する
ことができる(図19参照)。
FIG. 19-F shows a mobile phone, which has a display panel 1701, an operation panel 1702, a connection section 1703, a display section 1704, a voice output section 1705, and operation keys 170.
6, a power switch 1707, a voice input unit 1708, and an antenna 1709. The display panel 1701 and the operation panel 1702 are connected by the connecting portion 1703. The surface of the display panel 1701 on which the display unit 1704 is installed and the operation keys 1706 of the operation panel 1702.
The angle θ with respect to the surface on which is installed can be arbitrarily changed at the connecting portion 1703. The display unit 170
4 and other circuits, the semiconductor display device of the present invention can be applied (see FIG. 19).

【0126】図20−Aはフロント型プロジェクターで
あり、光源光学系及び表示装置1801とスクリーン1
802とで構成される。当該表示装置1801及び他の
回路に、本発明の半導体表示装置を適用することができ
る。
FIG. 20-A shows a front type projector, which includes a light source optical system and a display device 1801 and a screen 1.
And 802. The semiconductor display device of the present invention can be applied to the display device 1801 and other circuits.

【0127】図20−Bはリア型プロジェクターであ
り、本体1901と光源光学系及び表示装置1902と
ミラー1903〜1904とスクリーン1905とで構
成される。当該表示装置1902及び他の回路に、本発
明の半導体表示装置を適用することができる。
FIG. 20-B shows a rear type projector, which is composed of a main body 1901, a light source optical system and a display device 1902, mirrors 1903 to 1904, and a screen 1905. The semiconductor display device of the present invention can be applied to the display device 1902 and other circuits.

【0128】尚、図20−Cは、図20−Aに示された
光源光学系及び表示装置1801と図20−Bに示され
た光源光学系及び表示装置1902に於ける構造の一例
を示した図である。光源光学系及び表示装置1801,
1902は、光源光学系2001とミラー2002,2
004〜2006とダイクロイックミラー2003と光
学系2007と表示装置2008と位相差板2009と
投射光学系2010とで構成される。投射光学系201
0は、投射レンズを備えた複数の光学レンズで構成され
る。この構成は、表示装置2008を3個使用している
為、三板式と呼ばれている。また、同図の矢印で示した
光路に於いて、光学レンズ及び偏光機能を有するフィル
ム又は位相差を調整する為のフィルム又はIRフィルム
等を適宜に配設しても良い。
20C shows an example of the structure of the light source optical system and display device 1801 shown in FIG. 20-A and the light source optical system and display device 1902 shown in FIG. 20-B. It is a figure. Light source optical system and display device 1801,
Reference numeral 1902 denotes a light source optical system 2001 and mirrors 2002, 2
004 to 2006, a dichroic mirror 2003, an optical system 2007, a display device 2008, a retardation plate 2009, and a projection optical system 2010. Projection optical system 201
0 is composed of a plurality of optical lenses including a projection lens. This configuration is called a three-plate type because it uses three display devices 2008. Further, in the optical path indicated by the arrow in the figure, an optical lens, a film having a polarizing function, a film for adjusting a phase difference, an IR film, or the like may be appropriately disposed.

【0129】図20−Dは、図20−Cに於ける光源光
学系2001の構造の一例を示した図である。本実施例
に於いては、光源光学系2001はリフレクター201
1と光源2012とレンズアレイ2013〜2014と
偏光変換素子2015と集光レンズ2016とで構成さ
れる。尚、同図に示した光源光学系2001は単なる一
例であり、当該構成に限定されないことは言うまでもな
い。例えば、光源光学系2001に、光学レンズ及び偏
光機能を有するフィルム又は位相差を調整するフィルム
又はIRフィルム等を適宜に付設しても良い(図20参
照)。
FIG. 20-D is a diagram showing an example of the structure of the light source optical system 2001 in FIG. 20-C. In this embodiment, the light source optical system 2001 is the reflector 201.
1, a light source 2012, lens arrays 2013 to 2014, a polarization conversion element 2015, and a condenser lens 2016. It is needless to say that the light source optical system 2001 shown in the figure is merely an example and is not limited to the configuration. For example, a film having an optical lens and a polarization function, a film for adjusting a phase difference, an IR film, or the like may be appropriately attached to the light source optical system 2001 (see FIG. 20).

【0130】図21−Aは、単板式の例を示したもので
ある。同図に示した光源光学系及び表示装置は、光源光
学系2101と表示装置2102と投射光学系2103
と位相差板2104とで構成される。投射光学系210
3は、投射レンズを備えた複数の光学レンズで構成され
る。同図に示した光源光学系及び表示装置は、図20−
Aと図20−Bに於ける光源光学系及び表示装置180
1,1902に適用できる。また、光源光学系2101
は、図20−Dに示した光源光学系を使用しても良い。
尚、表示装置2102にはカラーフィルター(図示しな
い)が付設されており、表示映像のカラー化が図られて
いる。
FIG. 21-A shows an example of a single plate type. The light source optical system and the display device shown in the figure are the light source optical system 2101, the display device 2102, and the projection optical system 2103.
And a retardation plate 2104. Projection optical system 210
Reference numeral 3 is composed of a plurality of optical lenses including a projection lens. The light source optical system and display device shown in FIG.
20. A light source optical system and display device 180 in FIGS.
1, 1902 can be applied. Also, the light source optical system 2101
May use the light source optical system shown in FIG.
A color filter (not shown) is attached to the display device 2102 to colorize the display image.

【0131】図21−Bに示した光源光学系及び表示装
置は図21−Aの応用例であり、カラーフィルターを付
設する代わりに、RGBの回転カラーフィルター円板2
105を適用して表示映像をカラー化している。同図に
示した光源光学系及び表示装置は、図20−Aと図20
−Bに於ける光源光学系及び表示装置1801,190
2に適用できる。
The light source optical system and display device shown in FIG. 21-B is an application example of FIG. 21-A. Instead of attaching a color filter, the RGB rotary color filter disc 2 is used.
The display image is colorized by applying 105. The light source optical system and the display device shown in FIG.
-B light source optical system and display devices 1801 and 190
Applicable to 2.

【0132】図21−Cに示した光源光学系及び表示装
置は、カラーフィルターレス単板式と呼ばれている。こ
の方式は、表示装置2116にマイクロレンズアレイ2
115を付設し、ダイクロイックミラー(緑)2112
とダイクロイックミラー(赤)2113とダイクロイッ
クミラー(青)2114を適用して表示映像をカラー化
している。投射光学系2117は、投射レンズを備えた
複数の光学レンズで構成される。同図に示した光源光学
系及び表示装置は、図20−Aと図20−Bに於ける光
源光学系及び表示装置1801,1902に適用でき
る。また、光源光学系2111としては、光源の他に結
合レンズ及びコリメーターレンズを用いた光学系を適用
しても良い(図21参照)。
The light source optical system and the display device shown in FIG. 21-C are called a color filterless single plate type. In this method, the microlens array 2 is added to the display device 2116.
115 attached, dichroic mirror (green) 2112
A display image is colorized by applying a dichroic mirror (red) 2113 and a dichroic mirror (blue) 2114. The projection optical system 2117 is composed of a plurality of optical lenses including a projection lens. The light source optical system and the display device shown in the figure can be applied to the light source optical system and the display devices 1801 and 1902 in FIGS. 20-A and 20-B. Further, as the light source optical system 2111, an optical system using a coupling lens and a collimator lens may be applied in addition to the light source (see FIG. 21).

【0133】以上の様に、本発明は、その適用範囲が極
めて広く、アクティブマトリクス型の液晶表示装置及び
EL表示装置等の半導体表示装置を組み込んだ様々な電
子機器に適用可能である。
As described above, the present invention has a very wide range of application and can be applied to various electronic devices incorporating a semiconductor display device such as an active matrix type liquid crystal display device and an EL display device.

【0134】[0134]

【発明の効果】本発明の効果について、以下に列記す
る。
The effects of the present invention are listed below.

【0135】本発明の第1の効果は、ドライエッチング
工程のスループットの向上に有効なことである。
The first effect of the present invention is that it is effective in improving the throughput of the dry etching process.

【0136】本発明の第2の効果は、エッチングガスの
消費量の低減に有効なことである。
The second effect of the present invention is that it is effective in reducing the consumption of etching gas.

【0137】本発明の第3の効果は、ドライエッチング
工程の簡略化に伴う欠陥低減とトラブル低減により、半
導体装置の歩留向上に対しても有効なことである。
The third effect of the present invention is that it is effective for improving the yield of semiconductor devices by reducing defects and troubles associated with the simplification of the dry etching process.

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

【図1】 1ステップ処理のドライエッチング工程を示
す基板断面図である。
FIG. 1 is a substrate cross-sectional view showing a dry etching process of a one-step process.

【図2】 2ステップ処理のドライエッチング工程を示
す基板断面図である。
FIG. 2 is a substrate cross-sectional view showing a dry etching process of a two-step process.

【図3】 当社開発のGOLD構造TFTを示す断面図
の一例である。
FIG. 3 is an example of a cross-sectional view showing a GOLD structure TFT developed by our company.

【図4】 ICPドライエッチング装置の装置概略図で
ある。
FIG. 4 is a schematic view of an ICP dry etching apparatus.

【図5】 エッチング速度と選択比のICP電力依存性
を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing ICP power dependence of etching rate and selectivity.

【図6】 エッチング速度と選択比の酸素添加量依存性
を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the oxygen addition amount dependency of an etching rate and a selection ratio.

【図7】 ドライエッチング処理後のSEM写真であ
る。
FIG. 7 is an SEM photograph after dry etching.

【図8】 LDD構造TFTとGOLD構造TFTとを
有する半導体表示装置の作製工程を示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor display device having an LDD structure TFT and a GOLD structure TFT.

【図9】 LDD構造TFTとGOLD構造TFTとを
有する半導体表示装置の作製工程を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor display device having an LDD structure TFT and a GOLD structure TFT.

【図10】 GOLD構造TFTの工程断面図の部分拡
大図と、半導体層での不純物濃度の分布を示す概念図で
ある。
FIG. 10 is a partially enlarged view of a process cross-sectional view of a GOLD structure TFT and a conceptual diagram showing distribution of impurity concentration in a semiconductor layer.

【図11】 LDD構造TFTとGOLD構造TFTと
を有する半導体表示装置の作製工程を示す断面図であ
る。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor display device having an LDD structure TFT and a GOLD structure TFT.

【図12】LDD構造TFTとGOLD構造TFTとを
有する半導体表示装置の作製工程を示す断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor display device having an LDD structure TFT and a GOLD structure TFT.

【図13】アクティブマトリクス型液晶表示装置の作製
工程を示す断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of an active matrix liquid crystal display device.

【図14】アクティブマトリクス型液晶表示装置の作製
工程を示す断面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of an active matrix liquid crystal display device.

【図15】アクティブマトリクス型液晶表示装置の作製
工程を示す断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of an active matrix liquid crystal display device.

【図16】アクティブマトリクス型液晶表示装置の作製
工程を示す断面図である。
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of an active matrix liquid crystal display device.

【図17】アクティブマトリクス型液晶表示装置の作製
工程を示す断面図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of an active matrix liquid crystal display device.

【図18】アクティブマトリクス型液晶表示装置の作製
工程を示す断面図である。
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of an active matrix liquid crystal display device.

【図19】半導体表示装置を組み込んだ電子機器の例を
示す概略図である。
FIG. 19 is a schematic view showing an example of an electronic device incorporating a semiconductor display device.

【図20】半導体表示装置を組み込んだ電子機器の例を
示す概略図である。
FIG. 20 is a schematic view showing an example of an electronic device incorporating a semiconductor display device.

【図21】半導体表示装置を組み込んだ電子機器の例を
示す概略図である。
FIG. 21 is a schematic diagram showing an example of an electronic device incorporating a semiconductor display device.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 29/49 H01L 21/302 104C 301S Fターム(参考) 4M104 AA09 BB17 BB18 BB32 DD65 FF06 FF13 GG09 5F004 BA20 CA02 CA03 DA04 DA18 DA26 DB08 DB10 DB12 EB02 5F110 AA14 AA16 AA28 BB02 BB04 CC02 DD02 DD03 DD15 DD17 EE01 EE04 EE14 EE23 EE44 FF02 FF04 FF30 FF32 GG02 GG13 GG25 GG32 GG33 GG34 GG45 GG47 GG51 HJ01 HJ04 HJ07 HJ12 HJ23 HL04 HL06 HL11 HM13 HM15 NN03 NN04 NN22 NN27 NN35 NN36 NN73 NN78 PP01 PP03 PP04 PP10 PP13 PP29 PP34 PP35 QQ04 QQ11 QQ24 QQ28 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 29/49 H01L 21/302 104C 301S F term (reference) 4M104 AA09 BB17 BB18 BB32 DD65 FF06 FF13 GG09 5F004 BA20 CA02 CA03 DA04 DA18 DA26 DB08 DB10 DB12 EB02 5F110 AA14 AA16 AA28 BB02 BB04 CC02 DD02 DD03 DD15 DD17 EE01 EE04 EE14 EE23 EE44 FF02 FF04 FF30 FF32. NN27 NN35 NN36 NN73 NN78 PP01 PP03 PP04 PP10 PP13 PP29 PP34 PP35 QQ04 QQ11 QQ24 QQ28

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】絶縁基板上に島状の半導体膜を形成し、 前記半導体膜上に酸化膜からなるゲート絶縁膜を形成
し、 前記ゲート絶縁膜上に窒化タンタル又はタンタルからな
る第1層ゲート電極膜を形成し、 前記第1層ゲート電極膜上にタングステン、タングステ
ンを主成分とする化合物、又は窒化タングステンからな
る第2層ゲート電極膜を形成し、 前記第2層ゲート電極膜上にマスクを形成し、 フッ素系ガス、塩素系ガス、及び酸素を含む一定流量の
エッチングガスを用いて、チャンバ圧力、ICP電力密
度、バイアス電力密度、並びに前記フッ素系ガス、前記
塩素系ガス、及び前記酸素の流量比を変化させることな
くエッチング処理することにより、前記ゲート絶縁膜を
露出させ、前記第2層ゲート電極膜のチャネル方向の寸
法が前記第1層ゲート電極膜のチャネル方向の寸法より
も短くなるようにすることを特徴とする半導体装置の作
製方法。
1. A first layer gate made of tantalum nitride or tantalum, wherein an island-shaped semiconductor film is formed on an insulating substrate, a gate insulating film made of an oxide film is formed on the semiconductor film, and tantalum nitride or tantalum is formed on the gate insulating film. An electrode film is formed, a second layer gate electrode film made of tungsten, a compound containing tungsten as a main component, or tungsten nitride is formed on the first layer gate electrode film, and a mask is formed on the second layer gate electrode film. And using a constant flow rate etching gas containing a fluorine-based gas, a chlorine-based gas, and oxygen, the chamber pressure, the ICP power density, the bias power density, the fluorine-based gas, the chlorine-based gas, and the oxygen. The gate insulating film is exposed by performing the etching process without changing the flow rate ratio of the second gate electrode film, and the dimension of the second-layer gate electrode film in the channel direction is The method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that to be shorter than the channel dimensions of the layer gate electrode film.
【請求項2】絶縁基板上に島状の半導体膜を形成し、 前記半導体膜上に酸化膜からなるゲート絶縁膜を形成
し、 前記ゲート絶縁膜上に窒化タンタルからなる第1層ゲー
ト電極膜を形成し、 前記第1層ゲート電極膜上にタングステンからなる第2
層ゲート電極膜を形成し、 前記第2層ゲート電極膜上にマスクを形成し、 フッ素系ガス、塩素系ガス、及び酸素を含む一定流量の
エッチングガスを用いて、チャンバ圧力、ICP電力密
度、バイアス電力密度、並びに前記フッ素系ガス、前記
塩素系ガス、及び前記酸素の流量比を変化させることな
くエッチング処理することにより、前記ゲート絶縁膜を
露出させ、前記第2層ゲート電極膜のチャネル方向の寸
法が前記第1層ゲート電極膜のチャネル方向の寸法より
も短くなるようにすることを特徴とする半導体装置の作
製方法。
2. An island-shaped semiconductor film is formed on an insulating substrate, a gate insulating film made of an oxide film is formed on the semiconductor film, and a first-layer gate electrode film made of tantalum nitride is formed on the gate insulating film. And forming a second tungsten layer on the first-layer gate electrode film.
A layer gate electrode film is formed, a mask is formed on the second layer gate electrode film, and a chamber pressure, an ICP power density, The gate insulating film is exposed by etching without changing the bias power density and the flow ratio of the fluorine-based gas, the chlorine-based gas, and the oxygen, and the channel direction of the second-layer gate electrode film is exposed. Is smaller than the dimension of the first-layer gate electrode film in the channel direction.
【請求項3】絶縁基板上に島状の半導体膜を形成し、 前記半導体膜上に酸化膜からなるゲート絶縁膜を形成
し、 前記ゲート絶縁膜上に窒化タンタルからなる第1層ゲー
ト電極膜を形成し、 前記第1層ゲート電極膜上にタングステンからなる第2
層ゲート電極膜を形成し、 前記第2層ゲート電極膜上にマスクを形成し、 フッ素系ガス、塩素系ガス、及び酸素を含む一定流量の
エッチングガスを用いて、チャンバ圧力、ICP電力密
度、バイアス電力密度、並びに前記フッ素系ガス、前記
塩素系ガス、及び前記酸素の流量比を変化させることな
くエッチング処理することにより、前記ゲート絶縁膜を
露出させ、前記第2層ゲート電極膜のチャネル方向の寸
法が前記第1層ゲート電極膜のチャネル方向の寸法より
も短くなるようにすることを特徴とする半導体装置の作
製方法であって、 前記エッチング処理の際に、ICP方式のドライエッチ
ング装置を使用し、 前記チャンバ圧力は1.0〜1.6Pa、前記ICP電
力密度は1.02〜2.04W/cm2、前記バイアス
電力密度は0.03〜0.19W/cm2の範囲内の所
定の値であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
3. An island-shaped semiconductor film is formed on an insulating substrate, a gate insulating film made of an oxide film is formed on the semiconductor film, and a first-layer gate electrode film made of tantalum nitride is formed on the gate insulating film. And forming a second tungsten layer on the first-layer gate electrode film.
A layer gate electrode film is formed, a mask is formed on the second layer gate electrode film, and a chamber pressure, an ICP power density, The gate insulating film is exposed by etching without changing the bias power density and the flow ratio of the fluorine-based gas, the chlorine-based gas, and the oxygen, and the channel direction of the second-layer gate electrode film is exposed. Is smaller than the dimension of the first-layer gate electrode film in the channel direction, wherein a dry etching apparatus of ICP method is used in the etching process. The chamber pressure is 1.0 to 1.6 Pa, the ICP power density is 1.02 to 2.04 W / cm 2 , and the bias power density is 0. A method for manufacturing a semiconductor device, which has a predetermined value within the range of 03 to 0.19 W / cm 2 .
【請求項4】請求項1乃至請求項3のいずれか一項にお
いて、 前記フッ素系ガスはSF6であり、且つ前記塩素系ガス
はCl2であることを特徴とする半導体装置の作製方
法。
4. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the fluorine-based gas is SF 6 and the chlorine-based gas is Cl 2 .
【請求項5】請求項1乃至請求項4のいずれか一項にお
いて、 前記酸化膜は酸化シリコン膜であることを特徴とする半
導体装置の作製方法。
5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the oxide film is a silicon oxide film.
【請求項6】請求項1乃至請求項5のいずれか一項にお
いて、 前記第1層ゲート電極膜を5〜50nmの膜厚に形成す
ることを特徴とする半導体装置の作製方法。
6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the first-layer gate electrode film is formed to have a film thickness of 5 to 50 nm.
【請求項7】請求項1乃至請求項6のいずれか一項にお
いて、 前記第2層ゲート電極膜を200〜600nmの膜厚に
形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
7. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the second-layer gate electrode film is formed to have a film thickness of 200 to 600 nm.
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