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JP3165324B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP3165324B2
JP3165324B2 JP10064294A JP10064294A JP3165324B2 JP 3165324 B2 JP3165324 B2 JP 3165324B2 JP 10064294 A JP10064294 A JP 10064294A JP 10064294 A JP10064294 A JP 10064294A JP 3165324 B2 JP3165324 B2 JP 3165324B2
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Japan
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film
substrate
laser
chamber
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舜平 山崎
浩行 島田
保彦 竹村
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、薄膜状の活性層を有す
る半導体装置(薄膜トランジスタ(TFT)やその集積
回路等)の作製方法とそのための装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device (thin film transistor (TFT) and its integrated circuit, etc.) having a thin-film active layer and an apparatus therefor.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子としてガラス基板上に形成さ
れた薄膜シリコン半導体を用いた薄膜トランジスタ(一
般にTFTと称される)が知られている。このTFTを
構成する薄膜珪素半導体としては、結晶性シリコン膜を
用いることが有用である。また、良好な特性を有するT
FTを得るためには、シリコン膜の表面に良好な界面を
特性を有して絶縁膜(一般には酸化珪素膜)を形成する
必要がある。しかし、十分な界面特性を有したゲイト絶
縁膜を形成することはこれまでの技術においては問題が
あった。
2. Description of the Related Art Thin film transistors (generally referred to as TFTs) using a thin film silicon semiconductor formed on a glass substrate as a semiconductor element are known. It is useful to use a crystalline silicon film as the thin film silicon semiconductor constituting the TFT. In addition, T having good characteristics
In order to obtain FT, it is necessary to form an insulating film (generally, a silicon oxide film) on a surface of a silicon film with a good interface characteristic. However, forming a gate insulating film having sufficient interface characteristics has been problematic in conventional techniques.

【0003】ゲイト絶縁膜として、もっとも特性の良い
絶縁膜は、熱酸化による酸化珪素膜であった。しかしな
がら、熱酸化によってこのような膜を得ようとすると、
900℃を越えるような高温が必要であった。これはT
FTを構成する基板や材料に大きな制約をもたらし、T
FTプロセスの低温化の流れの大きな障害であった。こ
れに対し、気相成長法(すなあわち、CVD法やPVD
法)による成膜はそれほどの高温を要求されることはな
かったが、得られる絶縁膜と半導体との界面特性が好ま
しいものではなかった。
[0003] As a gate insulating film, a silicon oxide film formed by thermal oxidation has the best characteristic. However, when trying to obtain such a film by thermal oxidation,
A high temperature exceeding 900 ° C. was required. This is T
It places great restrictions on the substrates and materials that make up the FT,
This was a major obstacle to the flow of lowering the temperature of the FT process. On the other hand, a vapor growth method (that is, a CVD method or a PVD method)
The film formation by the method (1) did not require such a high temperature, but the obtained interface characteristics between the insulating film and the semiconductor were not preferable.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題を
鑑みてなされたのであり、基本的に熱酸化ほどの高温を
必要としないで、良好な界面特性を有した絶縁膜を形成
することを主な目的とする。また、上記絶縁膜を形成す
るプロセスの生産性を安定性を向上させることを他の目
的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it is basically an object of the present invention to form an insulating film having good interface characteristics without requiring a high temperature such as thermal oxidation. The main purpose is. Another object is to improve the stability of the productivity of the process of forming the insulating film.

【0005】[0005]

【問題を解決する手段】本発明の主要な構成は、レーザ
ー光またはそれと同等な強光を照射する処理装置と、気
相成長法による真空成膜装置(例えば、プラズマCVD
装置、減圧CVD(LPCVD)装置、大気圧CVD
(APCVD)装置、スパッタリング成膜装置(スパッ
タ装置)等)をいずれも少なくとも1つ有する半導体処
理装置において、レーザー光またはそれと同等な強光を
照射する処理装置において、基板上に形成されたアモル
ファス半導体膜や多結晶半導体膜、微結晶半導体膜等の
非単結晶半導体膜に対してレーザー光または強光を照射
する工程と、前記レーザー光またはそれと同等な強光を
照射する処理装置から外気に曝すことなく前基板を他の
真空処理装置に移送し、所定の処理を行う工程と、を有
し、前記レーザー光またはそれと同等な強光の照射は、
酸素雰囲気等の酸化性雰囲気、あるいはアンモニア雰囲
気等の窒化性雰囲気中において行われ、非単結晶半導体
膜の結晶性を向上せしめ、その表面の酸化もしくは表面
への酸化膜の形成(酸化性雰囲気の場合)、あるいはそ
の表面の窒化もしくは表面への窒化膜の形成(窒化性雰
囲気の場合)、とを行うことを特徴とする。
The main components of the present invention are a processing apparatus for irradiating a laser beam or a strong light equivalent thereto, and a vacuum film forming apparatus (for example, plasma CVD) using a vapor phase growth method.
Equipment, low pressure CVD (LPCVD) equipment, atmospheric pressure CVD
(APCVD) apparatus, a sputtering film forming apparatus (sputtering apparatus, etc.), and a semiconductor processing apparatus that irradiates a laser beam or a strong light equivalent thereto with an amorphous semiconductor formed on a substrate. A step of irradiating a non-single-crystal semiconductor film such as a film, a polycrystalline semiconductor film, and a microcrystalline semiconductor film with laser light or strong light, and exposing the laser light or a processing device that irradiates strong light equivalent thereto to outside air. Transferring the front substrate to another vacuum processing apparatus without performing a predetermined process, irradiation of the laser light or an equivalent strong light,
This is performed in an oxidizing atmosphere such as an oxygen atmosphere or a nitriding atmosphere such as an ammonia atmosphere to improve the crystallinity of the non-single-crystal semiconductor film and oxidize its surface or form an oxide film on the surface (in the oxidizing atmosphere). ), Or nitriding the surface or forming a nitride film on the surface (in the case of a nitriding atmosphere).

【0006】上記構成において、レーザー光またはそれ
と同等な強光を照射する処理装置は、レーザー光または
それと同等な強光を照射する機能と、必要とするガスを
導入する手段と、雰囲気を減圧にするための排気手段と
を有している必要がある。レーザー光としては、エキシ
マレーザーや各種YAGレーザー、ルビーレーザー等を
用いることができる。レーザー以外の非コヒーレントな
光源としては、キセノンランプ、クリプトンランプの希
ガスランプや、ハロゲンランプ等を用いることができ
る。用いる光源の波長としては、赤外から紫外までの広
い範囲で可能であるが、基板の温度上昇を防止するとい
う意味で、光の照射はパルス状になされることが好まし
く、パルス幅は1μsec以下が好ましい。
[0006] In the above structure, the processing apparatus for irradiating a laser beam or an equivalent strong light has a function of irradiating a laser beam or an equivalent strong light, a means for introducing a required gas, and reducing the atmosphere to a reduced pressure. It is necessary to have an exhaust means for exhausting air. Excimer laser, various YAG lasers, ruby laser, and the like can be used as the laser light. As a non-coherent light source other than a laser, a rare gas lamp such as a xenon lamp or a krypton lamp, or a halogen lamp can be used. The wavelength of the light source used can be in a wide range from infrared to ultraviolet. However, in order to prevent the temperature of the substrate from rising, the light irradiation is preferably performed in a pulse shape, and the pulse width is 1 μsec or less. Is preferred.

【0007】真空成膜装置としては、プラズマCVD装
置、減圧CVD(LPCVD)装置、大気圧CVD(A
PCVD)装置、スパッタリング成膜装置(スパッタ装
置)等を用いることができる。以上の装置以外にも、そ
の他に真空処理装置として、各種雰囲気での加熱処理装
置、イオン注入装置、エッチング装置、外部との間で基
板の搬入搬出を行う装置を接続しておいてもよい。これ
らの装置は、それぞれにおいて必要とするガスの導入系
と排気系とを有し、基板の搬送を専門に行うための共通
の搬送室に連結された構成を有することが望ましい。基
板を外気に曝さずに移送するのは、各処理工程において
被処理物(例えば基板上のシリコン膜)が汚染されるこ
とを防ぐためである。
As a vacuum film forming apparatus, a plasma CVD apparatus, a low pressure CVD (LPCVD) apparatus, an atmospheric pressure CVD (A)
A PCVD) device, a sputtering film forming device (sputter device), or the like can be used. In addition to the above devices, a heat treatment device in various atmospheres, an ion implantation device, an etching device, and a device for carrying a substrate in and out of the outside may be connected as a vacuum processing device. It is desirable that each of these apparatuses has a gas introduction system and an exhaust system required for each of them, and has a configuration connected to a common transfer chamber for carrying out substrate transfer exclusively. The reason why the substrate is transferred without being exposed to the outside air is to prevent an object to be processed (for example, a silicon film on the substrate) from being contaminated in each processing step.

【0008】本発明の他の構成は、非単結晶半導体膜に
対して窒化性または酸化性雰囲気中において、レーザー
光またはそれと同等な強光を照射し、前記非単結晶半導
体表面を窒化もしくは酸化するとともに、前記非単結晶
半導体膜の結晶性を改善させる工程と、前記酸化膜上に
絶縁膜を積層する工程と、を有することを特徴とする。
According to another structure of the present invention, a non-single-crystal semiconductor film is irradiated with a laser beam or an equivalent strong light in a nitriding or oxidizing atmosphere to nitride or oxidize the surface of the non-single-crystal semiconductor. And a step of improving the crystallinity of the non-single-crystal semiconductor film, and a step of stacking an insulating film on the oxide film.

【0009】上記構成において、非単結晶半導体膜とし
てはプラズマCVD法や減圧熱CVD法で成膜したアモ
ルファスシリコン膜を挙げることができる。また、この
ようなアモルファス半導体膜を650℃以下の温度でア
ニールすることによって結晶化させた多結晶や微結晶の
半導体膜も利用できる。窒化性または酸化性雰囲気中に
おいて、レーザー光またはそれと同等な強光を照射する
のは、これら非単結晶半導体膜の表面に窒化膜、酸化膜
あるいは酸化窒化膜を形成するとともに、非単結晶半導
体膜の結晶性を向上させるためである。酸化性雰囲気と
は、積極的に酸化を行わすために酸化性のあるガスを多
く含有させた雰囲気のことをいい、亜酸化窒素(N
2 O)や二酸化窒素(NO2 )等を多量に含む雰囲気、
あるいはこれらと酸素等との混合雰囲気のことである。
従って単にこれらのガスが微量に含まれている雰囲気と
は異なる。雰囲気中には塩素やトリクロロエチレン(ト
リクレン、TCE、CHCl=CCl2 )、トランス−
1、2−ジクロールエチレン(CHCl=CHCl)が
含まれていても良い。このようなガスは酸化作用を促進
する。
In the above structure, as the non-single-crystal semiconductor film, an amorphous silicon film formed by a plasma CVD method or a low pressure thermal CVD method can be used. Further, a polycrystalline or microcrystalline semiconductor film crystallized by annealing such an amorphous semiconductor film at a temperature of 650 ° C. or lower can also be used. Irradiation with laser light or equivalent strong light in a nitriding or oxidizing atmosphere is performed by forming a nitride, oxide, or oxynitride film on the surface of these non-single-crystal semiconductor films, This is for improving the crystallinity of the film. The oxidizing atmosphere refers to an atmosphere containing a large amount of oxidizing gas in order to actively perform oxidation, and includes nitrous oxide (N
Atmosphere containing large amounts of 2 O) and nitrogen dioxide (NO 2 ),
Alternatively, it is a mixed atmosphere of these and oxygen or the like.
Therefore, it is different from an atmosphere in which these gases are simply contained in a small amount. The atmosphere contains chlorine, trichlorethylene (trichlene, TCE, CHCl = CCl 2 ), trans-
1,2-Dichloroethylene (CHCl = CHCl) may be contained. Such a gas promotes the oxidizing action.

【0010】このレーザー光またはそれと同等な強光の
照射を結晶性を有するシリコン膜に対して行えば、シリ
コン膜表面に薄い酸化珪素膜を形成することができる。
特に紫外線を照射した場合には化学反応が促進し、良質
の酸化珪素膜が得られる。レーザ光または強光の照射の
後に、プラズマCVD法等の成膜方法で絶縁膜、例えば
酸化珪素を形成することで、レーザー光等の照射の際に
半導体表面に形成された良好な界面特性を有する酸化膜
や窒化膜に重ねて、絶縁膜を必要とする厚さに形成する
ことができる。
[0010] By irradiating the silicon film having crystallinity with the laser light or the strong light equivalent thereto, a thin silicon oxide film can be formed on the surface of the silicon film.
In particular, when ultraviolet rays are irradiated, a chemical reaction is accelerated, and a high-quality silicon oxide film can be obtained. After irradiation with laser light or intense light, an insulating film, for example, silicon oxide is formed by a film forming method such as a plasma CVD method, so that good interface characteristics formed on the semiconductor surface during irradiation with laser light or the like can be obtained. An insulating film can be formed to a required thickness over the oxide film or the nitride film.

【0011】[0011]

【作用】半導体、特にシリコン半導体に対して、窒化性
または酸化性雰囲気中においてレーザー光またはそれと
同等な強光を照射することにより、半導体表面に界面特
性の良好な酸化膜を形成することができる。特に、半導
体としてシリコンを用い、非単結晶シリコン膜に対し
て、窒化性または酸化性雰囲気中においてレーザー光ま
たはそれと同等な強光を照射することにより、非単結晶
半導体表面に界面特性の良好な窒化珪素膜、あるいは酸
化珪素膜、もしくは酸化窒化珪素膜を形成するととも
に、非単結晶半導体膜の結晶性を向上させることができ
る。特にこのようにして作製された酸化珪素膜の場合
は、通常の乾燥酸素中で1000〜1200℃の温度の
熱酸化で得られる酸化珪素膜に匹敵するほど、固定電荷
が少なく、界面準位密度(Qss)も低い。このため、T
FT等の絶縁ゲイト型デバイスのゲイト絶縁膜としては
優れている。
By irradiating a semiconductor, especially a silicon semiconductor, with a laser beam or a strong light equivalent thereto in a nitriding or oxidizing atmosphere, an oxide film having good interface characteristics can be formed on the semiconductor surface. . In particular, by using silicon as a semiconductor and irradiating a non-single-crystal silicon film with a laser beam or equivalent strong light in a nitriding or oxidizing atmosphere, the non-single-crystal semiconductor surface has good interface characteristics. In addition to forming the silicon nitride film, the silicon oxide film, or the silicon oxynitride film, the crystallinity of the non-single-crystal semiconductor film can be improved. In particular, in the case of a silicon oxide film manufactured in this manner, the fixed charge is small and the interface state density is low enough to be comparable to a silicon oxide film obtained by thermal oxidation at a temperature of 1000 to 1200 ° C. in ordinary dry oxygen. (Q ss ) is also low. Therefore, T
It is excellent as a gate insulating film of an insulating gate type device such as FT.

【0012】そして、上記の酸化膜に重ねて酸化珪素膜
等の絶縁膜を形成することで、TFTのゲイト絶縁膜と
して用いるに十分な厚さの界面特性に優れたゲイト絶縁
膜を半導体膜上に形成することができる。すなわち、本
発明においてはゲイト絶縁膜は少なくとも2層から成り
立っており、半導体と接する薄い酸化膜は半導体がレー
ザー等の照射によって酸化してできたもので、その界面
特性は優れている。しかしながら、これだけではゲイト
絶縁膜として用いるには耐圧等の点で不十分である。そ
こで、それに重ねて気相成長法によって必要な厚さと耐
圧を備えた絶縁膜を形成することにより、はじめてゲイ
ト絶縁膜として好ましい被膜を得ることができる。
By forming an insulating film such as a silicon oxide film on the above-mentioned oxide film, a gate insulating film having a sufficient thickness for use as a gate insulating film of a TFT and having excellent interface characteristics is formed on the semiconductor film. Can be formed. That is, in the present invention, the gate insulating film is composed of at least two layers, and the thin oxide film in contact with the semiconductor is formed by oxidizing the semiconductor by irradiation with a laser or the like, and has excellent interface characteristics. However, this alone is insufficient in terms of withstand voltage and the like for use as a gate insulating film. Therefore, by forming an insulating film having a required thickness and a withstand voltage by a vapor deposition method on top of it, a film preferable as a gate insulating film can be obtained for the first time.

【0013】このような成膜工程は全て実質的に大気か
ら隔離された環境でおこなわれることが望ましい。も
し、レーザー等の照射の工程の後に、一度、大気中に半
導体表面をさらすと、表面が汚染されてしまい、せっか
く、レーザー等の照射によって得られた良質な酸化膜等
が台無しになってしまう。したがって、レーザー等の照
射と気相成長法による絶縁膜の成膜の間には半導体表面
を大気にさらす工程を入れてはならない。そのため、本
発明においては、これらの装置の間に基板を移送するた
めの特別な手段が必要とされる。以下に実施例を示し、
本発明の数々の例を説明する。
It is desirable that all such film forming processes be performed in an environment substantially isolated from the atmosphere. If the semiconductor surface is exposed to the air once after the laser irradiation step, the surface will be contaminated, and the good quality oxide film etc. obtained by the laser irradiation will be ruined. . Therefore, a step of exposing the semiconductor surface to the air must not be performed between the irradiation of the laser or the like and the formation of the insulating film by the vapor deposition method. Therefore, the present invention requires special means for transferring substrates between these devices. Examples are shown below,
A number of examples of the invention will now be described.

【0014】[0014]

【実施例】【Example】

〔実施例1〕図1には本発明を実施する装置の例を示
す。この例では、プラズマCVD成膜装置とレーザー処
理装置(例えば、レーザーアニール装置)を組み合わせ
たもので、2つの装置の間には予備室を1つ設けてあ
る。図において、1はプラズマCVD装置のチャンバー
であり、2はレーザーアニール装置のチャンバーであ
る。これらのチャンバーにはガス導入バルブ7、18と
排気バルブ8、19を設け、必要なガスを導入し、排気
できるようにし、また、内部の圧力を適切な値に保てる
ようにされている。
[Embodiment 1] FIG. 1 shows an example of an apparatus for carrying out the present invention. In this example, a plasma CVD film forming apparatus and a laser processing apparatus (for example, a laser annealing apparatus) are combined, and one preliminary chamber is provided between the two apparatuses. In the figure, reference numeral 1 denotes a chamber of a plasma CVD apparatus, and 2 denotes a chamber of a laser annealing apparatus. These chambers are provided with gas introduction valves 7 and 18 and exhaust valves 8 and 19 so that necessary gases can be introduced and exhausted, and the internal pressure can be maintained at an appropriate value.

【0015】チャンバー1には、さらに、電極4、5が
設けられ、電極5上には処理されるべき基板(試料)6
を置き、電極4にはRF電源(例えば、周波数13.5
6MHz)3が接続されている。そして、チャンバー内
に適切なガス(例えば、モノシランやジシランと酸素、
亜酸化窒素等)を導入し、電極間に放電を生じさせて、
基板6上に被膜を形成する。基板は必要によって加熱さ
れてもよい。
The chamber 1 is further provided with electrodes 4 and 5, and a substrate (sample) 6 to be processed is provided on the electrode 5.
, And the electrode 4 has an RF power source (for example, a frequency of 13.5).
6 MHz) 3 is connected. Then, an appropriate gas (for example, monosilane or disilane and oxygen,
Nitrous oxide) to cause a discharge between the electrodes,
A coating is formed on the substrate 6. The substrate may be heated if necessary.

【0016】チャンバー2には窓14が設けられ、レー
ザー装置11からミラー12、レンズ13を経由したレ
ーザー光が窓を通して、サンプルホルダー15上の基板
17に照射される。基板はヒーター16によって200
〜500℃、好ましくは300〜400℃に加熱され
る。この加熱は結晶化を再現性良くおこなう際には欠か
すことができない。チャンバー2では、レーザーアニー
ルによって結晶性を改善することによって特性の向上が
図られる。この際、レーザーアニール装置のチャンバー
内を酸素雰囲気とすることによって、アモルファスシリ
コン膜等の非単結晶シリコン膜の結晶性の改善とその表
面への酸化膜の形成が同時に行われる。同様にアンモニ
ア雰囲気のような窒化性の雰囲気でレーザーアニールを
おこなうと、窒化膜が形成される。亜酸化窒素雰囲気、
もしくは酸素とアンモニアの混合雰囲気であれば、酸化
窒化膜が形成される。
A window 14 is provided in the chamber 2, and a laser beam from a laser device 11 through a mirror 12 and a lens 13 is applied to a substrate 17 on a sample holder 15 through the window. The substrate is heated 200 by the heater 16.
To 500 ° C, preferably 300 to 400 ° C. This heating is indispensable when performing crystallization with good reproducibility. In the chamber 2, the characteristics are improved by improving the crystallinity by laser annealing. At this time, by setting the inside of the chamber of the laser annealing apparatus to an oxygen atmosphere, the improvement of the crystallinity of the non-single-crystal silicon film such as the amorphous silicon film and the formation of the oxide film on the surface thereof are simultaneously performed. Similarly, when laser annealing is performed in a nitriding atmosphere such as an ammonia atmosphere, a nitride film is formed. Nitrous oxide atmosphere,
Alternatively, in a mixed atmosphere of oxygen and ammonia, an oxynitride film is formed.

【0017】サンプルホルダーは可動式で、基板を乗せ
たまま、徐々に図の右側に移動することができる。その
結果、基板全面にレーザー処理をおこなうことができ
る。例えば、基板が300mm×400mmであるとす
れば、レーザービームの形状を2×350mmの線状と
することによって、基板の全面をレーザー処理できる。
また、このときのホルダーの移動速度が20mm/秒で
あれば、1枚の基板の処理時間は400÷20=20秒
である。
The sample holder is movable, and can be gradually moved to the right side in the figure while the substrate is placed on the sample holder. As a result, laser processing can be performed on the entire surface of the substrate. For example, if the substrate has a size of 300 mm × 400 mm, the entire surface of the substrate can be laser-treated by forming the laser beam into a 2 × 350 mm linear shape.
If the moving speed of the holder at this time is 20 mm / sec, the processing time for one substrate is 400/20 = 20 seconds.

【0018】島状のアモルファスシリコン膜もしくは多
結晶シリコン膜が成膜された基板は以下のような順序で
処理される。まず、予備室を10-5〜1torrに排気
する。一方、レーザー処理装置のチャンバー2も同じ程
度に排気されている。そして、予備室とレーザー処理装
置の間のゲートを開けて、予備室からレーザー処理装置
に基板を移送する。移送後、ゲートは閉じられ、チャン
バー2内に適当な圧力のガスを導入する。さらにサンプ
ルホルダー15をヒーター16によって適切な温度にま
で加熱する。温度が安定し、レーザー処理装置にセット
された基板の精密な位置合わせが完了したら、レーザー
処理がおこなわれる。このレーザー照射によって、シリ
コン膜の結晶性を向上させる。この際には、雰囲気は、
1〜1000torrの圧力で、酸素もしくは酸化窒素
(例えば、亜酸化窒素(N2 O)、二酸化窒素(N
2 )等)の分圧が10%以上となるようにする。この
結果、レーザー照射と同時にシリコン膜表面に薄い酸化
珪素膜が形成される。
The substrate on which the island-shaped amorphous silicon film or the polycrystalline silicon film is formed is processed in the following order. First, the preliminary chamber is evacuated to 10 -5 to 1 torr. On the other hand, the chamber 2 of the laser processing apparatus is also evacuated to the same extent. Then, the gate between the preliminary chamber and the laser processing apparatus is opened, and the substrate is transferred from the preliminary chamber to the laser processing apparatus. After the transfer, the gate is closed, and gas at an appropriate pressure is introduced into the chamber 2. Further, the sample holder 15 is heated to an appropriate temperature by the heater 16. When the temperature is stabilized and the precise alignment of the substrate set in the laser processing device is completed, laser processing is performed. The laser irradiation improves the crystallinity of the silicon film. At this time, the atmosphere is
At a pressure of 1 to 1000 torr, oxygen or nitric oxide (for example, nitrous oxide (N 2 O), nitrogen dioxide (N
The partial pressure of O 2 ) should be 10% or more. As a result, a thin silicon oxide film is formed on the silicon film surface simultaneously with the laser irradiation.

【0019】その後、チャンバー2を排気して、10-5
〜1torrの圧力にし、再び、基板を予備室9に戻
し、さらに、予備室と同じ程度に排気されたプラズマC
VD成膜室1に移送する。そして、成膜手順にしたがっ
て、酸化珪素、窒化珪素等の絶縁膜を形成する。この成
膜工程の間にあっては、チャンバー1では別の基板の処
理をおこなってもよい。成膜終了後、成膜装置1の内部
を排気して、10-5〜1torrの圧力にし、成膜装置
1と予備室の間のゲートを開けて、基板をやはり同じ程
度に排気された予備室に移送し、予備室を大気圧と同じ
圧力にし、基板を大気に取り出す。
Thereafter, the chamber 2 is evacuated to 10 -5
The pressure is reduced to about 1 torr, the substrate is returned to the preliminary chamber 9 again, and the plasma C exhausted to the same degree as the preliminary chamber
It is transferred to the VD film forming chamber 1. Then, an insulating film of silicon oxide, silicon nitride, or the like is formed according to a film forming procedure. During this film forming step, another substrate may be processed in the chamber 1. After the film formation, the inside of the film forming apparatus 1 is evacuated to a pressure of 10 -5 to 1 torr, the gate between the film forming apparatus 1 and the preliminary chamber is opened, and the substrate is also evacuated to the same extent. The substrate is transferred to the chamber, the preparatory chamber is set to the same pressure as the atmospheric pressure, and the substrate is taken out to the atmosphere.

【0020】以上の工程において、例えば、基板のセッ
ティングから位置合わせ、取り出しまでを含めた基板1
枚に対するレーザー装置での処理時間が、基板のセッテ
ィング、排気をも含めたプラズマCVD装置での成膜時
間とほぼ等しければ、レーザー処理装置からプラズマC
VD装置まで待ち時間無しで処理できる。もし、基板1
枚のレーザーの処理時間が、プラズマCVDでの成膜時
間の半分であれば、プラズマCVDでの成膜を一度に2
枚おこなうようにすればよい。この場合には、最初に2
枚の基板が予備室にストックされ、その後、うち1枚が
レーザー処理装置に送られ、処理され、他の1枚は予備
室に保存される。そして、最初の1枚が処理された後に
予備室に保存されていた1枚が処理される。2枚とも処
理されたのちにプラズマCVD装置に送られ、2枚同時
に成膜される。
In the above steps, for example, the substrate 1 including the steps from setting the substrate to positioning and taking out the substrate 1
If the processing time of the wafer with the laser apparatus is almost equal to the film forming time of the plasma CVD apparatus including the setting of the substrate and the exhaust, the plasma processing is performed by the laser processing apparatus.
Processing can be performed without waiting time up to the VD device. If substrate 1
If the processing time of one laser is half of the film forming time by plasma CVD, the film forming by plasma CVD is performed at a time.
You only need to do this. In this case, first 2
One substrate is stocked in the spare room, and one of them is sent to the laser processing apparatus for processing, and the other one is stored in the spare room. Then, after the first one is processed, the one stored in the spare room is processed. After both are processed, they are sent to a plasma CVD apparatus, and two films are simultaneously formed.

【0021】本装置を使用して、TFTを作製する工程
の概略について述べる。工程図を図2に示す。まず、コ
ーニング7059等のガラス基板101上に酸化珪素の
下地膜102を形成する。酸化珪素膜102の厚さは、
ガラス基板101からのイオンが混入しないように10
00〜5000Åが好ましい。ここでは、2000Åと
した。その後、アモルファスシリコン膜を堆積した。そ
の厚さは300〜1000Åが好ましい。ここでは、5
00Åとした。そして、400〜500℃、例えば、4
50℃で適当な時間アニールすることにより、膜から水
素を除去する。そして、このアモルファスシリコン膜を
島状に加工して、島状領域103とした。このような処
理を施した基板を図1の装置のレーザー処理装置2によ
って、レーザー照射することにより、アモルファス状態
の島状シリコン膜103を結晶性のシリコン膜に変化さ
せた。
An outline of a process for manufacturing a TFT using the present apparatus will be described. The process diagram is shown in FIG. First, a silicon oxide base film 102 is formed on a glass substrate 101 such as Corning 7059. The thickness of the silicon oxide film 102 is
10 so that ions from the glass substrate 101 are not mixed.
00 to 5000 ° is preferred. Here, it was set to 2000 mm. Thereafter, an amorphous silicon film was deposited. The thickness is preferably 300 to 1000 °. Here, 5
00 °. And 400-500 degreeC, for example, 4
Hydrogen is removed from the film by annealing at 50 ° C. for an appropriate time. Then, the amorphous silicon film was processed into an island shape to form an island region 103. The substrate subjected to such a treatment was irradiated with laser by the laser processing apparatus 2 of the apparatus in FIG. 1 to change the amorphous island-like silicon film 103 into a crystalline silicon film.

【0022】レーザーとしてはKrFエキシマーレーザ
ーを用いた。レーザー照射の条件は、エネルギー密度は
350〜450mJ/cm2 、ショット数は1か所に付
き、2〜20ショット、基板温度は200〜400℃と
した。レーザー照射の雰囲気は1気圧の酸素/アルゴン
雰囲気でおこなった。酸素の分圧は20%とした。この
レーザー照射の結果、島状領域103の表面には厚さ数
10Åの薄い酸化珪素膜104が形成された。(図2
(A)) その後、基板を図1の装置のプラズマCVD装置1に移
送し、そこで、酸化珪素膜を形成した。レーザー処理装
置からプラズマCVD成膜装置に基板が搬入されるまで
の間、基板は水分等の大気成分に触れることはなかっ
た。
As a laser, a KrF excimer laser was used. Laser irradiation conditions were as follows: energy density was 350 to 450 mJ / cm 2 , the number of shots was one, 2 to 20 shots, and the substrate temperature was 200 to 400 ° C. The laser irradiation was performed in an oxygen / argon atmosphere of 1 atm. The partial pressure of oxygen was 20%. As a result of this laser irradiation, a thin silicon oxide film 104 having a thickness of several tens of degrees was formed on the surface of the island region 103. (Figure 2
(A)) Thereafter, the substrate was transferred to the plasma CVD apparatus 1 of the apparatus in FIG. 1, where a silicon oxide film was formed. Until the substrate was carried into the plasma CVD film forming apparatus from the laser processing apparatus, the substrate did not come into contact with atmospheric components such as moisture.

【0023】プラズマCVD装置1においては、シラン
と亜酸化窒素を原料とし、厚さ1000〜1500Å、
例えば、1200Åの酸化珪素膜105を成膜した。原
料ガスにはトリクルオロエチレンもしくは塩化水素を微
混入しておくと、シリコン膜中の可動イオンも除去で
きるので都合がよい。。この酸化珪素膜105はTFT
のゲイト絶縁膜としても機能する。(図2(B))その
後、アルミニウム、タンタル、クロム、タングステン、
モリブテン、シリコンおよびそれらの合金や多層配線等
の材料によってゲイト電極106、108を形成する。
さらに、ゲイト電極に電解溶液中で通電することによっ
て、ゲイト電極の上面および側面に陽極酸化膜107、
109を形成する。陽極酸化膜の厚さは1000〜25
00Åとした。この陽極酸化膜は、その後のイオンドー
ピングやレーザーアニール、層間絶縁物の成膜工程で受
けるゲイト電極のダメージを減じる作用を有する。
In the plasma CVD apparatus 1, silane and nitrous oxide are used as raw materials,
For example, a silicon oxide film 105 of 1200 ° was formed. It is convenient to mix a small amount of trifluoroethylene or hydrogen chloride in the source gas because mobile ions in the silicon film can be removed. . This silicon oxide film 105 is a TFT
Also functions as a gate insulating film. (FIG. 2B) Then, aluminum, tantalum, chromium, tungsten,
The gate electrodes 106 and 108 are formed of a material such as molybdenum, silicon, an alloy thereof, or a multilayer wiring.
Further, by supplying a current to the gate electrode in an electrolytic solution, the anodic oxide film 107 is formed on the upper and side surfaces of the gate electrode.
109 is formed. The thickness of the anodic oxide film is 1000 to 25
00 °. The anodic oxide film has a function of reducing damage to the gate electrode which is caused in a subsequent ion doping, laser annealing, and interlayer insulating film forming process.

【0024】その後、公知のイオンドーピング法と相補
型MOS(CMOS)技術によって、P型領域110、
112、N型領域113、115を形成する。この結
果、Pチャネル型TFT(PTFT)のチャネル領域1
11、Nチャネル型TFT(NTFT)のチャネル領域
114を形成する。そして、これにレーザー光を照射し
て、イオンドーピングによってダメージを受けた領域の
結晶性を改善せしめた。このレーザー照射も図1の装置
のレーザー処理装置によっておこなえばよい。また、こ
の場合にはレーザーのエネルギーは図2(A)の工程ほ
ど強力なものは必要とされない。レーザー照射の条件と
しては、基板温度は室温、レーザーエネルギー密度は2
50〜350mJ/cm2 とした。他の条件は図2
(A)の工程と同一とした。(図2(C))
Thereafter, the P-type regions 110, 110 are formed by a known ion doping method and complementary MOS (CMOS) technology.
112, N-type regions 113 and 115 are formed. As a result, the channel region 1 of the P-channel TFT (PTFT)
11. A channel region 114 of an N-channel TFT (NTFT) is formed. This was irradiated with a laser beam to improve the crystallinity of the region damaged by ion doping. This laser irradiation may be performed by the laser processing apparatus of the apparatus shown in FIG. In this case, the laser energy does not need to be as strong as that in the process of FIG. Laser irradiation conditions are: substrate temperature is room temperature, laser energy density is 2
50 to 350 mJ / cm 2 . Other conditions are shown in FIG.
It was the same as the step (A). (Fig. 2 (C))

【0025】その後、基板を図1のプラズマCVD装置
に移送し、層間絶縁物として酸化珪素膜116を形成し
た。酸化珪素膜の厚さは3000〜8000Å、例え
ば、5000Åとした。その後、島状領域にコンタクト
ホールを開孔して、アルミニウム膜を3000〜800
0Å、例えば、5000Å堆積し、これをエッチングし
て、配線・電極117、118、119を形成した。ア
ルミニウムと島状領域の間に厚さ500〜1500、例
えば、1000Åの窒化チタン膜をはさむと、良好なコ
ンタクト特性が得られた。(図2(D)) 本実施例によって作製したTFTは特性が優れており、
例えば、電界効果移動度としては、NTFTで200〜
300cm2 /Vs、PTFTで100〜250cm2
/Vsが安定して得られた。
Thereafter, the substrate was transferred to the plasma CVD apparatus shown in FIG. 1, and a silicon oxide film 116 was formed as an interlayer insulator. The thickness of the silicon oxide film was 3000 to 8000 °, for example, 5000 °. Thereafter, a contact hole is formed in the island-like region, and an aluminum film is formed at 3000 to 800
0 °, for example, 5000 ° was deposited and then etched to form wires / electrodes 117, 118, 119. When a titanium nitride film having a thickness of 500 to 1500, for example, 1000 ° was sandwiched between the aluminum and the island region, good contact characteristics were obtained. (FIG. 2 (D)) The TFT manufactured according to this example has excellent characteristics.
For example, the field effect mobility is 200 to
300cm 2 / Vs, 100~250cm 2 in PTFT
/ Vs was obtained stably.

【0026】〔実施例2〕図3には本発明の例を示す。
この例では、プラズマドーピング装置(イオンドーング
装置とも言う)とプラズマCVD(兼ドライエッチン
グ)装置、およびレーザー処理装置(例えば、レーザー
アニール装置)を組み合わせたもので、3つの装置の間
にはそれぞれ予備室を1つ設けてある。図3において、
21はプラズマドーピング装置のチャンバーであり、2
2はエッチング装置の、また、23はレーザーアニール
装置のチャンバーである。これらのチャンバーには必要
なガスを導入し、排気でき、また、内部の圧力を適切な
値に保てるようにされている。
Embodiment 2 FIG. 3 shows an embodiment of the present invention.
In this example, a plasma doping apparatus (also referred to as an ion doping apparatus), a plasma CVD (also dry etching) apparatus, and a laser processing apparatus (for example, a laser annealing apparatus) are combined. Is provided. In FIG.
Reference numeral 21 denotes a chamber of the plasma doping apparatus;
Reference numeral 2 denotes a chamber of an etching apparatus, and 23 denotes a chamber of a laser annealing apparatus. Necessary gas can be introduced and exhausted into these chambers, and the internal pressure can be maintained at an appropriate value.

【0027】チャンバー21には、さらに、アノード電
極25、グリッド電極26が設けられ、アノードには高
電圧電源24によって、最大で100kVの高電圧が印
加される。グリッド電極近傍にRF放電等によって発生
したプラズマ中の陽イオン27は、上述の高電圧によっ
てサンプルホルダー29の方向に加速される。その結
果、サンプルホルダー29上の基板(試料)28には、
加速された陽イオン(ホウソイオンやリンイオン、ある
いは水素イオン等)が打ち込まれる。
The chamber 21 is further provided with an anode electrode 25 and a grid electrode 26, and a high voltage of up to 100 kV is applied to the anode by a high voltage power supply 24. Positive ions 27 in the plasma generated by RF discharge or the like near the grid electrode are accelerated in the direction of the sample holder 29 by the high voltage described above. As a result, the substrate (sample) 28 on the sample holder 29
Accelerated cations (boron ions, phosphorus ions, hydrogen ions, etc.) are injected.

【0028】例えば、基板28には絶縁基板上に結晶性
シリコンと、その上の酸化珪素層が形成され、さらに、
薄膜トラジスタのゲイト電極が形成されているものとす
る。このようなドーピングによって酸化珪素層およびシ
リコン層には必要な不純物が注入される。このように、
酸化珪素等の材料を通してドーピングすることをスルー
ドープというが、歩留り良く半導体素子を形成するには
適した方法である。プラズマCVD装置兼エッチング装
置22には電極33、34が設けられ、電極33にはR
F電源32が接続され、また、電極34上には基板35
が置かれる。例えば、四フッ化炭素雰囲気中でRF電源
からの電力によって、電極間に放電を生じさせると、基
板上の酸化珪素膜やチャンバーの内壁に被着した酸化珪
素膜をエッチングすることができる。また、酸素雰囲気
中でRF放電させるとフォトレジスト等の有機物が酸化
・除去され、いわゆるアッシングがおこなわれる。ま
た、雰囲気をモノシランと酸素にしてRF放電をおこな
うと、酸化珪素膜の成膜をおこなうことができる。
For example, on the substrate 28, crystalline silicon and a silicon oxide layer thereon are formed on an insulating substrate.
It is assumed that the gate electrode of the thin film transistor is formed. By such doping, necessary impurities are implanted into the silicon oxide layer and the silicon layer. in this way,
Doping through a material such as silicon oxide is referred to as through doping, and is a method suitable for forming a semiconductor element with high yield. The plasma CVD apparatus / etching apparatus 22 is provided with electrodes 33 and 34,
An F power supply 32 is connected, and a substrate 35
Is placed. For example, when a discharge is generated between electrodes by power from an RF power supply in a carbon tetrafluoride atmosphere, a silicon oxide film on a substrate and a silicon oxide film deposited on an inner wall of a chamber can be etched. When RF discharge is performed in an oxygen atmosphere, organic substances such as a photoresist are oxidized and removed, and so-called ashing is performed. When an RF discharge is performed using monosilane and oxygen as an atmosphere, a silicon oxide film can be formed.

【0029】レーザー処理装置23は実施例1に示した
ものと実質的には同じもので、チャンバー23には窓4
1が設けられ、レーザー装置38からミラー39、レン
ズ40を経て、レーザー光が窓を通して、可動式のサン
プルホルダー44上の基板42に照射される。基板はヒ
ーター43によって加熱されてもよい。使用するレーザ
ーとして、量産性に優れた紫外光エキシマーレーザー、
例えば、KrFレーザー(波長248nm)、XeCl
レーザー(308nm)やXeFレーザー(350n
m)が好ましい。プラズマドーピング装置21とプラズ
マCVD装置22とレーザー処理装置23の間にはそれ
ぞれ予備室30、36が設けられている。
The laser processing apparatus 23 is substantially the same as that shown in the first embodiment.
The laser light is irradiated from a laser device 38 through a mirror 39 and a lens 40 to a substrate 42 on a movable sample holder 44 through a window. The substrate may be heated by the heater 43. Ultraviolet excimer laser with excellent mass productivity,
For example, KrF laser (wavelength 248 nm), XeCl
Laser (308nm) and XeF laser (350n
m) is preferred. Preparatory chambers 30, 36 are provided between the plasma doping apparatus 21, the plasma CVD apparatus 22, and the laser processing apparatus 23, respectively.

【0030】本装置はいくつものチャンバーをそなえて
いるので、多様な処理が可能である。例えば、十分に水
素出しをおこなったアモルファスもしくは多結晶状態の
島状のシリコン膜が形成された基板に最初、プラズマド
ーピング装置21において、シリコン膜中に適量の水素
イオンを注入する。次にレーザー処理装置23におい
て、酸素もしくは亜酸化窒素雰囲気にてレーザー照射を
おこなって、島状シリコン領域の結晶性を改善させると
ともに、その表面に薄い酸化珪素膜を形成する。その
後、基板をプラズマCVD装置22に移送して、ここで
ゲイト絶縁膜となるべき酸化珪素等の絶縁膜の成膜をお
こなう。水素イオン注入の工程はなくてもよい。
Since the present apparatus has a number of chambers, various processes can be performed. For example, a plasma doping apparatus 21 first implants an appropriate amount of hydrogen ions into a silicon film on a substrate on which an amorphous or polycrystalline island-like silicon film from which hydrogen has been sufficiently released is formed. Next, in the laser processing device 23, laser irradiation is performed in an oxygen or nitrous oxide atmosphere to improve the crystallinity of the island-shaped silicon region and form a thin silicon oxide film on the surface thereof. After that, the substrate is transferred to the plasma CVD apparatus 22, where an insulating film such as silicon oxide to be a gate insulating film is formed. The step of hydrogen ion implantation may not be required.

【0031】また、ソース/ドレインのドーピング工程
を含む処理にも使用できる。まず、フォトレジストでコ
ーティングし、P型(もしくはN型)のTFTを形成す
る領域のみを露出させた基板に対して、プラズマドーピ
ング装置21でP型(もしくはN型)不純物をドーピン
グする。その後、基板をプラズマCVD装置22に移送
し、ここで、酸素雰囲気中でのRF放電、すなわちアッ
シングをおこなうことにより、フォトレジストを除去す
る。この結果、基板の全面が露出する。そして、再び、
プラズマドーピング装置21に基板を戻して、今度は、
N型(もしくはP型)不純物をドーピングする。このド
ーピングでは、先のドーピングの工程で、フォトレジス
トに覆われていた領域には、N型(もしくはP型)の不
純物がドーピングされ、N型(もしくはP型)となる。
一方、先のドーピングの際にP型不純物がドーピングさ
れた領域にもN型(もしくはP型)不純物がドーピング
されるが、これは、最初のドーピングのドーズ量を後の
ドーピングのドーズ量よりも減らすことによって、P型
(もしくはN型)を維持できる。その後、基板はレーザ
ー処理装置23に移送され、実施例1の場合と同様に、
ドーピングされた不純物の活性化のためにレーザーアニ
ールされる。
The present invention can also be used for a process including a source / drain doping step. First, a substrate coated with a photoresist and exposing only a region for forming a P-type (or N-type) TFT is doped with a P-type (or N-type) impurity by a plasma doping apparatus 21. Thereafter, the substrate is transferred to a plasma CVD device 22, where the photoresist is removed by performing RF discharge, that is, ashing, in an oxygen atmosphere. As a result, the entire surface of the substrate is exposed. And again,
Returning the substrate to the plasma doping apparatus 21, this time,
Doping with N-type (or P-type) impurities. In this doping, an N-type (or P-type) impurity is doped into a region covered with the photoresist in the previous doping step, so that the region becomes N-type (or P-type).
On the other hand, the N-type (or P-type) impurity is also doped in the region doped with the P-type impurity in the previous doping, and the dose of the first doping is set to be larger than the dose of the later doping. By reducing, P-type (or N-type) can be maintained. Thereafter, the substrate is transferred to the laser processing device 23 and, as in the case of the first embodiment,
Laser annealing is performed to activate the doped impurities.

【0032】このようなマルチ・チャンバー・システム
を用いて薄膜トランジスタ(TFT)を作製する例を図
5に示す。ガラス基板(例えば、コーニング7059)
201上に厚さ200〜2000Åの下地酸化珪素膜2
02をスパッタリング法やプラズマCVD法によって形
成する。さらに、LPCVD法やプラズマCVD法、ス
パッタリング法等の方法によってアモルファスシリコン
膜を300〜1000Å堆積し、これを550〜650
℃、4〜48時間の窒素中、もしくは真空中の加熱によ
って結晶化させる。その際、膜に微量のニッケルを混入
させると、結晶化温度を低下させ、かつ、結晶化時間を
短くすることができる。
FIG. 5 shows an example of manufacturing a thin film transistor (TFT) using such a multi-chamber system. Glass substrate (for example, Corning 7059)
An underlying silicon oxide film 2 having a thickness of 200 to 2000 .ANG.
02 is formed by a sputtering method or a plasma CVD method. Further, an amorphous silicon film is deposited at a thickness of 300 to 1000 ° by a method such as an LPCVD method, a plasma CVD method, or a sputtering method.
Crystallize by heating in nitrogen or vacuum for 4 to 48 hours. At this time, if a small amount of nickel is mixed into the film, the crystallization temperature can be lowered and the crystallization time can be shortened.

【0033】そして、この結晶化したシリコン膜をパタ
ーニングして島状領域203を形成する。その後、図3
に示す装置に基板をセットし、まず、レーザー処理装置
にてレーザー照射することにより、島状シリコン膜20
3の結晶性を改善する。実施例1の場合と異なり、既に
島状シリコン領域はある程度の結晶化が進行していた
が、粒界にはまだ、微細なアモルファス成分が多く、こ
れらを完全に結晶化させることにより、TFTの特性を
飛躍的に向上させることができる。レーザーとしてはK
rFエキシマーレーザーを用いた。レーザー照射の条件
は、エネルギー密度は350〜450mJ/cm2 、シ
ョット数は1か所に付き、2〜20ショット、基板温度
は200〜400℃とした。レーザー照射の雰囲気は1
気圧の亜酸化窒素雰囲気でおこなう。
Then, the crystallized silicon film is patterned to form island regions 203. Then, FIG.
First, the substrate is set in the apparatus shown in FIG.
3 to improve the crystallinity. Unlike the case of the first embodiment, the crystallization of the island-shaped silicon region has already progressed to some extent. However, many fine amorphous components are still present in the grain boundaries. The characteristics can be dramatically improved. K as a laser
An rF excimer laser was used. Laser irradiation conditions were as follows: energy density was 350 to 450 mJ / cm 2 , the number of shots was one, 2 to 20 shots, and the substrate temperature was 200 to 400 ° C. Laser irradiation atmosphere is 1
Perform in a nitrous oxide atmosphere at atmospheric pressure.

【0034】このレーザー照射の結果、島状領域203
の表面には厚さ数10Åの薄い酸化珪素膜204が形成
される。(図5(A)) その後、基板を図3の装置のプラズマCVD装置22に
移送し、そこで、厚さ1000〜1500Å、例えば、
1200Åの酸化珪素膜205を成膜する。(図5
(B)) その後、スカンジウムが0.1〜0.3重量%入ったア
ルミニウムによってゲイト電極206、208を形成す
る。さらに、ゲイト電極に電解溶液中で通電することに
よって、ゲイト電極の上面および側面に陽極酸化膜20
7、209を形成する。陽極酸化膜の厚さは1000〜
2500Åとした。
As a result of this laser irradiation, the island region 203
A thin silicon oxide film 204 having a thickness of several tens of degrees is formed on the surface of the substrate. (FIG. 5 (A)) Thereafter, the substrate is transferred to the plasma CVD apparatus 22 of the apparatus of FIG. 3, where the thickness is 1000 to 1500 °, for example,
A silicon oxide film 205 of 1200 ° is formed. (FIG. 5
(B)) Thereafter, gate electrodes 206 and 208 are formed of aluminum containing 0.1 to 0.3% by weight of scandium. Further, by supplying a current to the gate electrode in an electrolytic solution, the anodic oxide film 20 is formed on the upper and side surfaces of the gate electrode.
7, 209 are formed. The thickness of the anodic oxide film is 1000-
2500 °.

【0035】その後、図5の島状領域203の右側の部
分をフォトレジストでマスクして、図3の装置にセット
し、プラズマドーピング装置21でホウ素を0.5〜5
×1015/cm2 ドーピングする。この結果、島状領域
203の左側にP型領域210、212が形成され、ま
た、PTFTのチャネル領域211も形成される。その
後、基板をプラズマCVD装置22に移送し、酸素プラ
ズマによって、フォトレジストをアッシング除去する。
そして、再び、基板をプラズマドーピング装置21に移
送し、今度は燐をドーピングする。ドーズ量は0.1〜
2×1015/cm2 とし、かつ、先のホウ素のドーズ量
よりも小さくすることが望まれる。この結果、N型領域
213、215とNTFTのチャネル領域214を形成
する。(図5(C))
Thereafter, the right side portion of the island-shaped region 203 in FIG. 5 is masked with a photoresist and set in the apparatus of FIG.
× 10 15 / cm 2 doping. As a result, P-type regions 210 and 212 are formed on the left side of the island region 203, and a PTFT channel region 211 is also formed. Thereafter, the substrate is transferred to the plasma CVD apparatus 22, and the photoresist is ashed and removed by oxygen plasma.
Then, the substrate is transferred to the plasma doping apparatus 21 again, and doped with phosphorus. Dose amount is 0.1 ~
It is desired to set it to 2 × 10 15 / cm 2 and to make it smaller than the above-mentioned dose amount of boron. As a result, N-type regions 213 and 215 and a channel region 214 of NTFT are formed. (FIG. 5 (C))

【0036】さらに、基板をレーザー処理装置23に移
送し、ドーピングされた不純物の活性化をおこなう。レ
ーザー照射の条件としては、基板温度は室温、レーザー
エネルギー密度は250〜350mJ/cm2 とした。
(図5(D)) その後、基板を図3のプラズマCVD装置22に移送
し、層間絶縁物として酸化珪素膜216を形成する。酸
化珪素膜の厚さは3000〜8000Å、例えば、50
00Åとした。その後、基板を図3の装置から取り出
し、島状領域にコンタクトホールを開孔して、窒化チタ
ン膜1000Å、アルミニウム膜を3000〜8000
Å、例えば、5000Å堆積し、これをエッチングし
て、配線・電極217、218、219を形成する。こ
うして、CMOS型のTFT回路が形成される。(図5
(E))
Further, the substrate is transferred to the laser processing device 23 to activate the doped impurities. Laser irradiation conditions were a substrate temperature of room temperature and a laser energy density of 250 to 350 mJ / cm 2 .
(FIG. 5D) Thereafter, the substrate is transferred to the plasma CVD apparatus 22 in FIG. 3, and a silicon oxide film 216 is formed as an interlayer insulator. The thickness of the silicon oxide film is 3000-8000Å, for example, 50
00 °. Thereafter, the substrate is taken out of the apparatus shown in FIG. 3, a contact hole is formed in the island region, and a titanium nitride film 1000
{E.g., 5000} is deposited and etched to form wiring / electrodes 217, 218, 219. Thus, a CMOS type TFT circuit is formed. (FIG. 5
(E))

【0037】〔実施例3〕図4には、マルチチャンバー
構成の本発明の装置の概略を示す。図4の装置の詳細な
図面は図8に示す。図3の装置は3つの装置が直線状に
接続されたマルチチャンバーであったが、本実施例の装
置は星型のマルチチャンバーである。すなわち、基板の
出し入れのための搬入搬出室を構成するチャンバー5
1、基板に対して各種加熱処理(例えば、水素雰囲気で
のアニール)をおこなう加熱処理室を構成するチャンバ
ー53、レーザー光の照射を行うレーザー処理室を構成
するチャンバー55、スパッタリング法で酸化珪素の成
膜を行うための成膜室を構成するチャンバー57と、共
通の予備室(搬送室)59を有する。また、予備室と各
チャンバーとはゲイト52、54、56、58によって
接続される。基板は61〜64に示されるように共通の
予備室59に配置されたロボットハンド60によって、
各チャンバー間を移送される。搬入搬出室には複数枚の
基板をカセットの状態でセットするとロボットによって
自動的に1枚づつ各チャンバーに移送され、処理が終了
した基板は自動的にカセットに戻されるような、いわゆ
るカセット・トゥー・カセット(C−to−C)方式を
採用してもよい。
[Embodiment 3] FIG. 4 schematically shows an apparatus of the present invention having a multi-chamber configuration. A detailed drawing of the apparatus of FIG. 4 is shown in FIG. Although the apparatus of FIG. 3 is a multi-chamber in which three apparatuses are connected in a straight line, the apparatus of this embodiment is a star-shaped multi-chamber. That is, the chamber 5 constituting the loading / unloading chamber for loading / unloading the substrate.
1. A chamber 53 constituting a heat treatment chamber for performing various heat treatments (for example, annealing in a hydrogen atmosphere) on a substrate; a chamber 55 constituting a laser treatment chamber for irradiating a laser beam; A chamber 57 forming a film formation chamber for performing film formation and a common preliminary chamber (transfer chamber) 59 are provided. The spare chamber and each chamber are connected by gates 52, 54, 56, 58. The substrate is moved by a robot hand 60 arranged in a common preliminary chamber 59 as shown in 61 to 64.
It is transferred between each chamber. When a plurality of substrates are set in a cassette state in the loading / unloading chamber, a robot automatically transfers the substrates one by one to each chamber, and the processed substrates are automatically returned to the cassette. -A cassette (C-to-C) method may be adopted.

【0038】以下に図4に示す装置を用いたTFT(薄
膜トランジスタ)の作製例を示す。図6を用いて、本実
施例を説明する。まずガラス基板301として、コーニ
ング7059基板を用い、620〜660℃で1〜4時
間アニールした後、0.1〜1.0℃/分、好ましく
は、0.1〜0.3℃/分で徐冷し、450〜590℃
まで温度が低下した段階で取り出した。そして、基板上
に下地膜302を形成し、さらに、プラズマCVD法に
よって厚さ300〜800Åのアモルファスシリコン膜
303を成膜した。そして、厚さ1000Åの酸化珪素
のマスク304を用いて305で示される領域に厚さ2
0〜50Åのニッケル膜をスパッタ法で成膜した。ニッ
ケル膜は連続した膜状でなくともよい。また、スパッタ
法ではなく、スピンコーティング法でもよい。このと
き、添加されたニッケルは結晶化を促進させる効果があ
る。この後、窒素雰囲気下で500〜620℃、例えば
550℃、8時間の加熱アニールをおこない、シリコン
膜303の結晶化を行った。結晶化は、ニッケルとシリ
コン膜が接触した領域305を出発点として、矢印で示
されるように基板に対して平行な方向に結晶成長が進行
した。(図6(A))
An example of manufacturing a TFT (thin film transistor) using the apparatus shown in FIG. 4 will be described below. This embodiment will be described with reference to FIG. First, a Corning 7059 substrate is used as the glass substrate 301, and after annealing at 620 to 660 ° C for 1 to 4 hours, 0.1 to 1.0 ° C / min, preferably 0.1 to 0.3 ° C / min. Slowly cool, 450-590 ° C
It was taken out when the temperature had dropped. Then, a base film 302 was formed on the substrate, and an amorphous silicon film 303 having a thickness of 300 to 800 ° was formed by a plasma CVD method. Then, using a silicon oxide mask 304 having a thickness of 1000 °, a thickness 2
A nickel film of 0 to 50 ° was formed by a sputtering method. The nickel film need not be a continuous film. Further, instead of the sputtering method, a spin coating method may be used. At this time, the added nickel has an effect of promoting crystallization. Thereafter, heat annealing was performed at 500 to 620 ° C., for example, 550 ° C. for 8 hours in a nitrogen atmosphere to crystallize the silicon film 303. Crystallization progressed in a direction parallel to the substrate as indicated by an arrow, starting from a region 305 where the nickel and silicon films were in contact. (FIG. 6 (A))

【0039】次に、シリコン膜303をエッチングし
て、島状の活性層領域306および307を形成した。
この際、図6(A)に斜線で示したニッケルが直接導入
された領域および結晶成長の先端には、ニッケルが高濃
度に存在する。これらの領域は、その間の結晶化してい
る領域に比較してニッケルの濃度が1桁近く高いことが
判明している。したがって、本実施例においては、活性
層領域306、307はこれらのニッケル濃度の高い領
域を避けて形成し、ニッケルの濃度の高い領域は除去し
た。そして、ニッケルがほとんど存在しない領域にTF
Tの活性層を形成した。本実施例の活性層中でのニッケ
ル濃度は、1017〜1019cm-3程度であった。
Next, the silicon film 303 was etched to form island-shaped active layer regions 306 and 307.
At this time, nickel is present at a high concentration in the region where the nickel is directly introduced and the tip of the crystal growth, which are indicated by oblique lines in FIG. It has been found that these regions have a nickel concentration that is nearly an order of magnitude higher than the crystallized regions between them. Therefore, in this embodiment, the active layer regions 306 and 307 are formed so as to avoid these regions where the nickel concentration is high, and the regions where the nickel concentration is high are removed. Then, TF is added to a region where almost no nickel is present.
An active layer of T was formed. The nickel concentration in the active layer of this example was about 10 17 to 10 19 cm −3 .

【0040】このように処理した基板を、図4に示す装
置に搬入搬出室(ローダー・アンローダー)51より搬
入した。搬入搬出室51に基板をセットした後、全ての
チャンバーは高真空状態とした。そしてゲイト52を開
け、ロボットアーム60によって基板を共通の予備室
(搬送室)59に移送した。次にゲイト52を閉じ、ゲ
イト54を開け、基板を加熱処置室53に移送した。そ
して、雰囲気を水素もしくは窒素とし、基板を200〜
400℃に加熱した。その後、ゲイト54およびゲイト
56を開け、基板をレーザー処理室55に移送した。そ
してゲイト56を閉じ、レーザー処理室55を常圧の酸
素雰囲気とした。ここでは酸素雰囲気するが、酸化性の
雰囲気とするのでもよい。その後、実施例2と同じ条件
でレーザー光の照射をおこない、活性層306、307
の表面に厚さ50〜150Åの酸化珪素膜308を得る
とともに、先の熱アニールによって結晶化した領域のシ
リコン膜の結晶性をさらに向上させた。(図6(B)) このように、基板をレーザー照射の前に加熱処理室で予
め加熱しておくことにより、レーザー処理室に基板をセ
ットしてから基板の温度が上昇するまでの時間を節約で
きる。
The substrate thus processed was loaded into the apparatus shown in FIG. 4 from a loading / unloading chamber (loader / unloader) 51. After the substrate was set in the loading / unloading chamber 51, all the chambers were in a high vacuum state. Then, the gate 52 was opened, and the substrate was transferred to a common spare chamber (transfer chamber) 59 by the robot arm 60. Next, the gate 52 was closed, the gate 54 was opened, and the substrate was transferred to the heat treatment chamber 53. Then, the atmosphere is hydrogen or nitrogen, and the substrate is 200 to
Heated to 400 ° C. Thereafter, the gate 54 and the gate 56 were opened, and the substrate was transferred to the laser processing chamber 55. Then, the gate 56 was closed, and the laser processing chamber 55 was set to an oxygen atmosphere at normal pressure. Here, an oxygen atmosphere is used, but an oxidizing atmosphere may be used. Thereafter, laser light irradiation is performed under the same conditions as in the second embodiment, and the active layers 306 and 307 are irradiated.
A silicon oxide film 308 having a thickness of 50 to 150 ° was obtained on the surface of the substrate, and the crystallinity of the silicon film in the region crystallized by the previous thermal annealing was further improved. (FIG. 6 (B)) As described above, by preheating the substrate in the heat treatment chamber before laser irradiation, the time from setting the substrate in the laser treatment chamber until the temperature of the substrate rises can be reduced. Can save.

【0041】レーザー光の照射の終了後、レーザー処理
室55内の気体を排気し、高真空状態とした。そして、
ゲイト56を開け、基板を共通の予備室59へとロボッ
トハンドによって移送した。そしてゲイト56を閉め
る。次にゲイト54を開け、基板を加熱処理室53に移
送した。移送完了後ゲイト54を閉め、加熱処理室53
内を常圧の水素雰囲気とした。そして加熱処理室53内
において350℃、30分の水素熱処理をおこなった。
この水素熱処理において、酸化膜308と活性層30
6、307との界面およびその近傍に存在する不対結合
手が中和され、準位を低下させることができる。そして
極めて良好な界面特性を実現することができる。
After the end of the laser beam irradiation, the gas in the laser processing chamber 55 was evacuated to a high vacuum state. And
The gate 56 was opened, and the substrate was transferred to the common spare room 59 by the robot hand. Then, the gate 56 is closed. Next, the gate 54 was opened, and the substrate was transferred to the heat treatment chamber 53. After the transfer is completed, the gate 54 is closed and the heat treatment chamber 53 is closed.
The inside was made a normal pressure hydrogen atmosphere. Then, a hydrogen heat treatment was performed in the heat treatment chamber 53 at 350 ° C. for 30 minutes.
In this hydrogen heat treatment, the oxide film 308 and the active layer 30
The dangling bonds existing at the interface with 6, 307 and the vicinity thereof are neutralized, and the level can be lowered. And extremely good interface characteristics can be realized.

【0042】加熱処理工程が終了後、加熱処理室53を
高真空状態とした。そしてゲイト54を開け、基板をロ
ボットアーム60によって共通の予備室59に移送し
た。移送完了後ゲイト54を閉め、次にゲイト58を開
け、基板を成膜室57に移送した。移送完了後、ゲイト
58を閉め、成膜室57においてスパッタリング法によ
り、酸化珪素膜309を成膜した。スパッタリングター
ゲットは高純度合成石英とした。酸化珪素膜309は1
000Åの厚さに成膜した。この酸化珪素膜はその下の
酸化膜308と同化しており、膜厚を自由に制御でき、
同時に下地との界面特性に優れているという利点を有す
る。こうしてTFTのゲイト絶縁膜を構成する酸化珪素
膜309を成膜することができた。
After the completion of the heat treatment step, the heat treatment chamber 53 was brought into a high vacuum state. Then, the gate 54 was opened, and the substrate was transferred to the common spare chamber 59 by the robot arm 60. After the transfer was completed, the gate 54 was closed, then the gate 58 was opened, and the substrate was transferred to the film forming chamber 57. After the transfer was completed, the gate 58 was closed, and a silicon oxide film 309 was formed in the film forming chamber 57 by a sputtering method. The sputtering target was high-purity synthetic quartz. The silicon oxide film 309 is 1
A film was formed to a thickness of 000 mm. This silicon oxide film is assimilated with the oxide film 308 thereunder, so that the film thickness can be freely controlled.
At the same time, it has the advantage of having excellent interface characteristics with the base. Thus, the silicon oxide film 309 constituting the gate insulating film of the TFT could be formed.

【0043】上記ようにして形成されるゲイト絶縁膜
は、その成膜工程の間に大気に触れることがないので、
界面表面が汚染されることがなく、良好な界面特性を得
ることができる。特に酸素雰囲気または酸化性雰囲気中
でのレーザー光の照射によって形成される酸化膜308
は、活性層306、307を構成する結晶性を有する珪
素膜との界面特性に極めて優れており、TFTのゲイト
絶縁膜として界面準位密度の低い極めて好ましいものを
得ることができる。なお成膜室57での酸化珪素膜30
9の成膜後、さらに加熱処理室53において水素熱処理
を行ってもよい。
Since the gate insulating film formed as described above does not come into contact with the air during the film forming process,
Good interface characteristics can be obtained without contamination of the interface surface. In particular, an oxide film 308 formed by laser light irradiation in an oxygen atmosphere or an oxidizing atmosphere.
Is extremely excellent in the interface characteristics with the crystalline silicon film constituting the active layers 306 and 307, and it is possible to obtain a very preferable gate insulating film of a TFT having a low interface state density. The silicon oxide film 30 in the film forming chamber 57
After the film formation of No. 9, hydrogen heat treatment may be further performed in the heat treatment chamber 53.

【0044】成膜室57での酸化珪素膜309の成膜終
了後、成膜室57を高真空状態とする。そして、ゲイト
58を開け、基板を共通の予備室59に移送する。そし
てゲイト58を閉じる。次にゲイト52を開け、基板を
搬入搬出室51に移送する。そしてゲイト52を閉じ、
基板を搬入搬出室51から装置の外部に取り出す。次に
アルミニウムを主成分とする膜を5000Åの厚さにス
パッタ法で成膜し、実施例2と同様にエッチング、陽極
酸化することにより、ゲイト電極部310、311を形
成した。
After the formation of the silicon oxide film 309 in the film forming chamber 57 is completed, the film forming chamber 57 is brought into a high vacuum state. Then, the gate 58 is opened, and the substrate is transferred to the common spare chamber 59. Then, the gate 58 is closed. Next, the gate 52 is opened, and the substrate is transferred to the loading / unloading chamber 51. And close Gate 52,
The substrate is taken out of the apparatus from the loading / unloading chamber 51. Next, a film containing aluminum as a main component was formed to a thickness of 5000 ° by a sputtering method, and etching and anodic oxidation were performed in the same manner as in Example 2 to form gate electrode portions 310 and 311.

【0045】そして実施例1および2と同様に燐および
ホウ素の注入をおこない、自己整合的にTFTのソース
/ドレイン領域を形成した。燐およびホウ素のドーピン
グ後、レーザー光またはそれと同等な強光の照射によっ
て、ソース/ドレイン領域の活性化をおこなった。そし
て層間絶縁物として酸化珪素膜312をプラズマCVD
法で5000Å程度の厚さに形成し、さらに穴明け工程
を経て、ソース/ドレイン電極・配線313、314、
315を形成した。さらに水素雰囲気中において、35
0℃の温度で水素熱処理を行うことで、CMOS型のT
FTを完成させた。
Then, phosphorus and boron were implanted in the same manner as in Examples 1 and 2, and the source / drain regions of the TFT were formed in a self-aligned manner. After the doping with phosphorus and boron, the source / drain regions were activated by irradiation with laser light or an equivalent strong light. Then, a silicon oxide film 312 is formed as an interlayer insulator by plasma CVD.
Formed to a thickness of about 5000 ° by a conventional method, and through a drilling step, to form source / drain electrodes / wirings 313, 314,
315 was formed. Further, in a hydrogen atmosphere, 35
By performing a hydrogen heat treatment at a temperature of 0 ° C., a CMOS type T
FT was completed.

【0046】[0046]

【発明の効果】本発明では、レーザー処理装置とこれに
関連する成膜装置、さらには他の真空装置を組み合わせ
てシステムとし、これを効率的に活用することによって
量産性を向上させることができる。特にアモルファスま
たは多結晶のシリコン膜に対して酸素雰囲気または酸化
性雰囲気中において、レーザー光を照射することにより
被膜の結晶性を改善することと、その表面への酸化膜の
形成を同時にでき、この後、外気に曝さない状態で酸化
珪素等の絶縁膜の成膜を行うことで、結晶性を有するシ
リコン膜上に界面特性に優れたゲイト絶縁膜を得ること
ができる。
According to the present invention, a laser processing apparatus, a film forming apparatus related to the laser processing apparatus, and another vacuum apparatus are combined into a system, and mass production can be improved by efficiently using the system. . In particular, by irradiating a laser beam to an amorphous or polycrystalline silicon film in an oxygen atmosphere or an oxidizing atmosphere, it is possible to simultaneously improve the crystallinity of the film and form an oxide film on the surface thereof. Thereafter, by forming an insulating film such as silicon oxide without exposure to the outside air, a gate insulating film having excellent interface characteristics can be obtained over a crystalline silicon film.

【0047】加えて、ゲイト電極の段差部での島状領域
との電気的短絡を防止できる。すなわち、図7(A)に
示すように、一般のTFTプロセスにおいては、島状領
域を作製した際に、オーバーエッチによってシリコン膜
の端に空孔が生じた。特に下地の酸化珪素膜が柔らかい
(エッチングレートが大きい)場合には、顕著であっ
た。そして、従来のPVD法やCVD法でゲイト絶縁膜
を形成する際には、この空孔をうまく埋めきれず、クラ
ック等によって短絡し、リーク電流が発生することが多
かった。(図7(B)) しかし、本発明においては、シリコン膜の周囲に一様な
厚さのピンホール等のない緻密な酸化膜もしくは窒化膜
がレーザー光もしくはそれと同等な強光の照射の結果、
形成されるので上記のようなクラックが生じても、ゲイ
ト電極と島状領域の間での短絡がなく、使用上はほとん
ど問題がない。(図7(C)) 以上のように、本発明はTFTのゲイト絶縁膜の形成に
極めて有用なものである。
In addition, it is possible to prevent an electrical short circuit with the island-like region at the step portion of the gate electrode. That is, as shown in FIG. 7A, in the general TFT process, when an island-shaped region was formed, holes were generated at the edge of the silicon film due to overetching. In particular, this was remarkable when the underlying silicon oxide film was soft (the etching rate was large). When a gate insulating film is formed by a conventional PVD method or CVD method, the holes cannot be filled well, and short-circuits are caused by cracks or the like, and a leak current often occurs. (FIG. 7 (B)) However, in the present invention, a dense oxide film or nitride film without a pinhole or the like having a uniform thickness around the silicon film forms a laser beam or a strong light equivalent thereto. ,
As a result, even if the above cracks occur, there is no short circuit between the gate electrode and the island region, and there is almost no problem in use. (FIG. 7C) As described above, the present invention is extremely useful for forming a gate insulating film of a TFT.

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

【図1】 本発明のマルチチャンバーの概念図を示す。
(実施例1)
FIG. 1 shows a conceptual diagram of a multi-chamber of the present invention.
(Example 1)

【図2】 実施例の作製工程を示す。(実施例1)FIG. 2 shows a manufacturing process of an example. (Example 1)

【図3】 本発明のマルチチャンバーの概念図を示す。
(実施例2)
FIG. 3 shows a conceptual diagram of the multi-chamber of the present invention.
(Example 2)

【図4】 本発明のマルチチャンバーの概念図を示す。
(実施例3)
FIG. 4 shows a conceptual diagram of the multi-chamber of the present invention.
(Example 3)

【図5】 実施例の作製工程を示す。(実施例2)FIG. 5 shows a manufacturing process of an example. (Example 2)

【図6】 実施例の作製工程を示す。(実施例3)FIG. 6 shows a manufacturing process of the example. (Example 3)

【図7】 従来のゲイト絶縁膜と本発明のゲイト絶縁膜
の差を示す。
FIG. 7 shows a difference between a conventional gate insulating film and a gate insulating film of the present invention.

【図8】 本発明のマルチチャンバー装置を示す。FIG. 8 shows a multi-chamber apparatus of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ・・・成膜チャンバー 2 ・・・レーザー処理チャンバー 3 ・・・RF電源 4、5・・・電極 6 ・・・(成膜中の)基板 7 ・・・真空バルブ(ガス導入側) 8 ・・・真空バルブ(排気側) 9 ・・・予備室 10 ・・・(レーザー処理後の)基板 11 ・・・レーザー装置 12 ・・・ミラー 13 ・・・レンズ 14 ・・・窓 15 ・・・基板ホルダー(可動式) 16 ・・・ヒーター 17 ・・・(レーザー処理中の)基板 18 ・・・真空バルブ(ガス導入側) 19 ・・・真空バルブ(排気側) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Film-forming chamber 2 ... Laser processing chamber 3 ... RF power supply 4, 5 ... Electrode 6 ... Substrate (during film-forming) 7 ... Vacuum valve (gas introduction side) 8 ... Vacuum valve (exhaust side) 9 ... Preparatory chamber 10 ... Substrate 11 (after laser processing) 11 ... Laser device 12 ... Mirror 13 ... Lens 14 ... Window 15 ... · Substrate holder (movable) 16 ··· Heater 17 ··· Substrate (during laser processing) 18 ··· Vacuum valve (gas introduction side) 19 ··· Vacuum valve (exhaust side)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−250178(JP,A) 特開 平4−373178(JP,A) 特開 平5−182923(JP,A) 特開 平2−239615(JP,A) 特開 平2−81424(JP,A) 特開 平3−293719(JP,A) 特開 平5−251342(JP,A) 特開 平7−99321(JP,A) 特開 昭60−66471(JP,A) 特開 平4−152624(JP,A) 特開 平5−243577(JP,A) 特開 平6−84944(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/205 H01L 21/31 H01L 21/26 - 21/268 H01L 21/68 H01L 29/786 C23C 16/00 C30B 25/00 G02F 1/136 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-63-250178 (JP, A) JP-A-4-373178 (JP, A) JP-A-5-182923 (JP, A) JP-A-2- 239615 (JP, A) JP-A-2-81424 (JP, A) JP-A-3-293719 (JP, A) JP-A-5-251342 (JP, A) JP-A-7-99321 (JP, A) JP-A-60-66471 (JP, A) JP-A-4-152624 (JP, A) JP-A-5-243577 (JP, A) JP-A-6-84944 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/205 H01L 21/31 H01L 21/26-21/268 H01L 21/68 H01L 29/786 C23C 16/00 C30B 25/00 G02F 1/136

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】レーザー光を照射するための第1の処理室
と、気相成長法によって成膜するための第2の処理室と
を有する装置において、 前記第1の処理室において、酸化性雰囲気で基板上に形
成された半導体膜にレーザー光を照射し、 外気に曝すことなく前記基板を前記第1の処理室から前
記第2の処理室に移動し、 前記第2の処理室において、前記半導体膜上に酸化珪素
または窒化珪素を含む被膜を形成することを特徴とする
半導体装置の作製方法。
An apparatus having a first processing chamber for irradiating a laser beam and a second processing chamber for forming a film by a vapor deposition method, wherein the first processing chamber has an oxidizing property. Irradiating the semiconductor film formed on the substrate with the laser light in an atmosphere, and moving the substrate from the first processing chamber to the second processing chamber without exposing the semiconductor film to outside air; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming a film containing silicon oxide or silicon nitride over the semiconductor film.
【請求項2】レーザー光を照射するための第1の処理室
と、気相成長法によって成膜するための第2の処理室と
を有する装置において、 前記第1の処理室において、窒化性雰囲気で基板上に形
成された半導体膜にレーザー光を照射し、 外気に曝すことなく前記基板を前記処理室から前記第2
の処理室に移送し、 前記第2の処理室において、前記半導体膜上に酸化珪素
または窒化珪素を含む被膜を形成することを特徴とする
半導体装置の作製方法。
2. An apparatus having a first processing chamber for irradiating a laser beam and a second processing chamber for forming a film by a vapor deposition method, wherein the first processing chamber has a nitriding property. Irradiating the semiconductor film formed on the substrate in an atmosphere with a laser beam, and exposing the substrate from the processing chamber to the second
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: transferring a film containing silicon oxide or silicon nitride to the semiconductor film in the second processing chamber.
【請求項3】請求項1または2において、前記レーザー
光は前記第1の処理室の外部にあるレーザー装置から発
せられ、前記レーザー光を線状にして前記第1の処理室
内に照射することを特徴とする半導体装置の作製方法。
3. The first processing chamber according to claim 1, wherein the laser light is emitted from a laser device outside the first processing chamber, and the laser light is linearly irradiated into the first processing chamber. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項4】請求項1乃至3のいずれか1項において、
前記レーザー光は、エキシマレーザー、YAGレーザー
またはルビーレーザーであることを特徴とする半導体装
置の作製方法。
4. The method according to claim 1, wherein
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the laser light is an excimer laser, a YAG laser, or a ruby laser.
【請求項5】レーザー光と同等の強光を照射する第1の
処理室と、気相成長法によって成膜するための第2の処
理室とを有する装置において、 前記第1の処理室において、酸化性雰囲気で基板に形成
された半導体膜に強光を照射し、 外気に曝すことなく前記基板を前記第1の処理室から前
記第2の処理室に移送し、 前記第2の処理室において、前記半導体膜上に酸化珪素
または窒化珪素を含む被膜を形成することを特徴とする
半導体装置の作製方法。
5. An apparatus having a first processing chamber for irradiating an intense light equivalent to a laser beam and a second processing chamber for forming a film by a vapor deposition method, wherein: Irradiating intense light to a semiconductor film formed on the substrate in an oxidizing atmosphere, transferring the substrate from the first processing chamber to the second processing chamber without exposing the semiconductor film to outside air, 3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a film containing silicon oxide or silicon nitride is formed over the semiconductor film.
【請求項6】レーザー光と同等の強光を照射する第1の
処理室と、気相成長法によって成膜するための第2の処
理室とを有する装置において、 前記処理室において、窒化性雰囲気で基板に形成された
半導体膜に強光を照射し、 外気に曝すことなく前記基板を前記第1の処理室から前
記第2の処理室に移送し、 前記第2の処理室において、前記半導体膜上に酸化珪素
または窒化珪素を含む被膜を形成することを特徴とする
半導体装置の作製方法。
6. An apparatus having a first processing chamber for irradiating intense light equivalent to a laser beam and a second processing chamber for forming a film by a vapor phase growth method, wherein the processing chamber has a nitriding property. Irradiating intense light to a semiconductor film formed on the substrate in an atmosphere, transferring the substrate from the first processing chamber to the second processing chamber without exposing the semiconductor film to outside air, A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming a film containing silicon oxide or silicon nitride over a semiconductor film.
【請求項7】請求項5または6において、前記レーザー
光と同等な強光の光源として、希ガスランプまたはハロ
ゲンランプが用いられ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 5, wherein a rare gas lamp or a halogen lamp is used as a light source of intense light equivalent to the laser light.
【請求項8】請求項1乃至7のいずれか1項において、
前記第2の処理室において、プラズマCVD法、減圧C
VD法、大気圧CVD法、またはスパッタリング成膜法
のいずれかの気相成長法を用いて成膜することを特徴と
する半導体装置の作製方法。
8. The method according to claim 1, wherein
In the second processing chamber, a plasma CVD method, a reduced pressure C
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a film is formed using any one of a vapor deposition method such as a VD method, an atmospheric pressure CVD method, or a sputtering film formation method.
【請求項9】請求項1乃至8のいずれか1項において、
前記第1の処理室および前記第2の処理室は共通室に連
結され、 前記基板は、前記第1の処理室から前記共通室を通っ
て、前記第2の処理室へ移動されることを特徴とする半
導体装置の作製方法。
9. The method according to claim 1, wherein
The first processing chamber and the second processing chamber are connected to a common chamber, and the substrate is moved from the first processing chamber through the common chamber to the second processing chamber. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項10】レーザー光を照射するための第1の処理
室と、 加熱処理手段を有する第2の処理室と、 酸化珪素膜を成膜するための第3の処理室と、 前記3つの処理室が連結されている共通室と、 を有する装置において、 前記第1の処理室において、酸化性雰囲気中もしくは窒
化性雰囲気中で基板上の半導体膜にレーザー光を照射
し、 前記第2の処理室において、水素雰囲気または水素を含
む雰囲気中で、前記半導体膜を加熱処理し、 前記第3の処理室において、前記半導体膜上に酸化珪素
膜を成膜することをを少なくとも有し、 前記基板は前記共通室を通って、外気に曝すことなく各
処理室へ移動されることを特徴とする半導体装置の作製
方法。
10. A first processing chamber for irradiating a laser beam, a second processing chamber having heat treatment means, a third processing chamber for forming a silicon oxide film, A common chamber to which a processing chamber is connected, wherein in the first processing chamber, a semiconductor film on a substrate is irradiated with laser light in an oxidizing atmosphere or a nitriding atmosphere; Heat treating the semiconductor film in a hydrogen atmosphere or an atmosphere containing hydrogen in a treatment chamber, and forming a silicon oxide film over the semiconductor film in the third treatment chamber; A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a substrate is moved to each processing chamber without being exposed to outside air through the common chamber.
【請求項11】請求項10において、前記レーザー光
は、エキシマレーザー、YAGレーザーまたはルビーレ
ーザーであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
11. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 10, wherein said laser beam is an excimer laser, a YAG laser, or a ruby laser.
【請求項12】請求項1乃至11のいずれか1項におい
て、前記半導体膜はシリコンでなることを特徴とする半
導体装置の作製方法。
12. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor film is made of silicon.
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