JPH0745839A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
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- JPH0745839A JPH0745839A JP20905793A JP20905793A JPH0745839A JP H0745839 A JPH0745839 A JP H0745839A JP 20905793 A JP20905793 A JP 20905793A JP 20905793 A JP20905793 A JP 20905793A JP H0745839 A JPH0745839 A JP H0745839A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ガラス等の絶縁基板、
あるいは各種基板上に形成された絶縁性被膜上に設けら
れた非単結晶珪素膜を有する半導体装置、例えば、薄膜
トランジスタ(TFT)や薄膜ダイオード(TFD)、
またはそれらを応用した薄膜集積回路、特にアクティブ
型液晶表示装置(液晶ディスプレー)用薄膜集積回路の
作製方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an insulating substrate such as glass,
Alternatively, a semiconductor device having a non-single-crystal silicon film provided on an insulating film formed on various substrates, such as a thin film transistor (TFT) or a thin film diode (TFD),
Further, the present invention relates to a method for manufacturing a thin film integrated circuit to which they are applied, particularly a thin film integrated circuit for an active liquid crystal display device (liquid crystal display).
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、ガラス等の絶縁基板上にTFTを
有する半導体装置、例えば、TFTを画素の駆動に用い
るアクティブ型液晶表示装置やイメージセンサー等が開
発されている。2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor devices having TFTs on an insulating substrate such as glass, for example, active type liquid crystal display devices using TFTs for driving pixels and image sensors have been developed.
【0003】これらの装置に用いられるTFTには、薄
膜状の珪素半導体を用いるのが一般的である。薄膜状の
珪素半導体としては、非晶質珪素半導体(a−Si)か
らなるものと結晶性を有する珪素半導体からなるものの
2つに大別される。非晶質珪素半導体は作製温度が低
く、気相法で比較的容易に作製することが可能で量産性
に富むため、最も一般的に用いられているが、導電率等
の物性が結晶性を有する珪素半導体に比べて劣るため、
今後より高速特性を得る為には、結晶性を有する珪素半
導体からなるTFTの作製方法の確立が強く求められて
いた。尚、結晶性を有する珪素半導体としては、多結晶
珪素、微結晶珪素、結晶成分を含む非晶質珪素、結晶性
と非晶質性の中間の状態を有するセミアモルファス珪素
等が知られている。Thin film silicon semiconductors are generally used for TFTs used in these devices. The thin-film silicon semiconductor is roughly classified into two, that is, an amorphous silicon semiconductor (a-Si) and a crystalline silicon semiconductor. Amorphous silicon semiconductors are the most commonly used because they have a low manufacturing temperature, can be relatively easily manufactured by the vapor phase method, and have high mass productivity. Since it is inferior to the silicon semiconductors it has,
In order to obtain higher speed characteristics in the future, establishment of a method for manufacturing a TFT made of a crystalline silicon semiconductor has been strongly demanded. As the crystalline silicon semiconductor, polycrystalline silicon, microcrystalline silicon, amorphous silicon containing a crystalline component, semi-amorphous silicon having an intermediate state between crystalline and amorphous are known. .
【0004】これら結晶性を有する薄膜状の珪素半導体
を得る方法としては、 (1) 成膜時に結晶性を有する膜を直接成膜する。 (2) 非晶質の半導体膜を成膜しておき、レーザー光
のエネルギーにより結晶性を有せしめる。 (3) 非晶質の半導体膜を成膜しておき、長時間、熱
エネルギーを印加(アニール)することにより結晶性を
有せしめる。 という方法が知られている。As a method for obtaining these thin film silicon semiconductors having crystallinity, (1) a film having crystallinity is directly formed at the time of film formation. (2) An amorphous semiconductor film is formed and crystallized by the energy of laser light. (3) An amorphous semiconductor film is formed, and thermal energy is applied (annealed) for a long time so as to have crystallinity. That method is known.
【0005】しかしながら、いずれの方法を用いても、
単結晶珪素に匹敵するような特性の良い結晶珪素は得ら
れていない。これはいずれの手法を用いても被膜内部に
粒界が発生し、それを制御する手段が無かったからであ
る。However, whichever method is used,
Crystalline silicon having excellent characteristics comparable to single crystal silicon has not been obtained. This is because no matter which method was used, grain boundaries were generated inside the coating and there was no means for controlling them.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
を解決する手段を提供するものである。より具体的には
非晶質珪素から発生する結晶粒を制御し、かつ、このよ
うに制御された結晶の特定の部分をTFTやTFDのチ
ャネル形成領域とすることを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides means for solving the above problems. More specifically, it is intended to control crystal grains generated from amorphous silicon and to use a specific portion of the crystal thus controlled as a channel formation region of a TFT or TFD.
【0007】本発明は、非晶質珪素膜に選択的に珪素イ
オンを注入し、その後に500〜700℃、好ましくは
550〜600℃の加熱によって、選択的に結晶核を発
生させ、さらに長時間の熱アニールによって、結晶を成
長させる。このようにして、被膜の一部もしくは全部を
結晶化した後、強光を照射し(ランプアニール工程)、
さらに結晶性を助長せしめると同時に膜質を緻密化す
る。そして、このようにして得られた結晶珪素膜のう
ち、先に珪素イオンが注入された領域の結晶領域を用い
てTFTのチャネル形成領域を作製することを特徴とす
る。According to the present invention, silicon ions are selectively implanted into an amorphous silicon film, and then heated at 500 to 700 ° C., preferably 550 to 600 ° C. to selectively generate crystal nuclei, which is further prolonged. The crystals are grown by thermal annealing for a period of time. In this way, after crystallizing a part or all of the film, strong light irradiation (lamp annealing step),
Further, it promotes crystallinity and at the same time densifies the film quality. Then, in the thus obtained crystalline silicon film, the channel forming region of the TFT is manufactured by using the crystalline region of the region into which silicon ions are previously implanted.
【0008】[0008]
【作用】本発明においては、珪素の選択的なイオン注入
によって、イオン注入のおこなわれた領域では著しく結
晶核の発生密度が低下する。一方、イオン注入されなか
った領域では結晶核の発生密度は従来と同じである。そ
のため、イオン注入後の熱アニール工程において、イオ
ン注入されなかった領域から核が発生し、この核を出発
点として結晶が、イオン注入された領域へ横方向に成長
してゆく。イオン注入のドーズ量は、被膜の厚さに依存
するが、1×1014〜1×1016cm-2、好ましくは5
×1014〜5×1015cm-2がよい。また、被膜の底面
に最も多く注入されるように加速エネルギーを選択して
やると良い。In the present invention, the selective ion implantation of silicon significantly reduces the density of crystal nucleus generation in the region where the ion implantation is performed. On the other hand, the generation density of crystal nuclei in the region where the ion implantation is not performed is the same as the conventional one. Therefore, in the thermal annealing process after the ion implantation, nuclei are generated from the region not ion-implanted, and crystals start to grow laterally from the nuclei to the ion-implanted region. The dose of ion implantation depends on the thickness of the film, but is 1 × 10 14 to 1 × 10 16 cm −2 , preferably 5 × 10 14.
× 10 14 to 5 × 10 15 cm -2 is preferable. Moreover, it is advisable to select the acceleration energy so that the bottom surface of the film is most injected.
【0009】横方向に結晶成長した領域は、膜および膜
と下地の界面に珪素イオン注入のダメージがあるため、
500〜700℃のアニールでは完全に良好な結晶を得
ることは難しく、多くの欠陥を内部に含んでいる。この
ような欠陥を改善するためには、より高温でのアニール
が必要である。しかも、基板に影響を与えないようなア
ニールである必要がある。このような目的のために、ラ
ンプアニールが必要とされる。In the laterally crystal-grown region, there is damage due to silicon ion implantation on the film and the interface between the film and the underlying layer.
It is difficult to obtain a perfectly good crystal by annealing at 500 to 700 ° C., and many defects are contained inside. Annealing at higher temperatures is necessary to improve such defects. Moreover, it is necessary to perform annealing so as not to affect the substrate. Lamp annealing is required for this purpose.
【0010】本発明におけるランプアニール工程は、具
体的には近赤外光から可視光にかけての光、好ましくは
波長が4μm〜0.5μmの光(例えば波長1.3μm
にピークを有する赤外光)を10〜1000秒程度の比
較的短い時間照射することにより、珪素膜を加熱するこ
とにより、結晶性を助長せしめるという意味を持つ。用
いる光の波長は、珪素膜に吸収され、ガラス基板では実
質的に吸収されないことが望ましい。The lamp annealing step in the present invention is specifically light from near infrared light to visible light, preferably light having a wavelength of 4 μm to 0.5 μm (for example, wavelength 1.3 μm).
Infrared light having a peak at 1) is irradiated for a relatively short time of about 10 to 1000 seconds to heat the silicon film, thereby promoting crystallinity. The wavelength of the light used is preferably absorbed by the silicon film and not substantially absorbed by the glass substrate.
【0011】さらに、かような熱処理においては、珪素
膜と基板の間の熱膨張率の違い、珪素膜表面と基板/珪
素膜界面との温度の違いなどから、珪素膜が剥離するこ
とも多々ある。特にこれは、膜の面積が基板全面にわた
るような大きな場合に顕著である。したがって、膜を十
分に小さな面積に分断し、また、余分な熱を吸収しない
ように膜と膜との間隔を十分に広くすることによって、
膜の剥離等を防止することができる。また、基板表面全
面が珪素膜を通じて加熱されることがないので、基板が
熱的に収縮することは最低限に抑えられる。Further, in such heat treatment, the silicon film is often peeled off due to a difference in coefficient of thermal expansion between the silicon film and the substrate, a difference in temperature between the surface of the silicon film and the substrate / silicon film interface, and the like. is there. In particular, this is remarkable when the area of the film is large so as to cover the entire surface of the substrate. Therefore, by dividing the membrane into a sufficiently small area, and by widening the gap between the membranes so as not to absorb excess heat,
It is possible to prevent peeling of the film. Further, since the entire surface of the substrate is not heated through the silicon film, thermal contraction of the substrate can be suppressed to the minimum.
【0012】特に結晶化させた真性または実質的に真性
(燐またはホウ素が1017cm-3以下)の珪素膜は波長
0.5〜4μmの可視・赤外光を吸収し、また、10μ
m以上の波長の遠赤外光はガラス基板に吸収され、加熱
されるが、4μm以下の波長が大部分の場合はガラスの
加熱が極めて少ない。すなわち、結晶化された珪素膜を
さらに結晶化させるには0.5〜4μmの波長が有効で
ある。In particular, the crystallized intrinsic or substantially intrinsic (phosphorus or boron of 10 17 cm −3 or less) silicon film absorbs visible / infrared light having a wavelength of 0.5 to 4 μm and has a thickness of 10 μm.
Far infrared light having a wavelength of m or more is absorbed by the glass substrate and heated, but when most of the wavelengths of 4 μm or less, heating of the glass is extremely small. That is, a wavelength of 0.5 to 4 μm is effective for further crystallizing the crystallized silicon film.
【0013】本発明では珪素イオンが注入されなかった
結晶核領域ではなく、該領域から横方向に結晶が成長し
た部分をTFTやTFDのチャネル形成領域とする。こ
れは、結晶核の領域では結晶の方向がランダムであり、
かつ、結晶粒の大きさがまちまちであるからである。一
方、横成長した領域では結晶は成長方向に整列し、結晶
の大きさも揃っている。このため、結晶の向きとTFT
のドレイン電流の向きを最適化させることによって特性
を向上させることができる。In the present invention, not the crystal nucleus region where silicon ions are not implanted, but the portion where the crystal grows laterally from the region is used as the channel forming region of the TFT or TFD. This is because the crystal orientation is random in the region of crystal nuclei,
Moreover, the size of the crystal grains varies. On the other hand, in the laterally grown region, the crystals are aligned in the growth direction, and the sizes of the crystals are also uniform. Therefore, the crystal orientation and the TFT
The characteristics can be improved by optimizing the direction of the drain current of.
【0014】[0014]
【実施例】〔実施例1〕本実施例はガラス基板上に形成
された結晶性珪素膜を用いたPチャネル型TFT(PT
FTという)とNチャネル型TFT(NTFTという)
とを相補型に組み合わせた回路を形成する例である。本
実施例の構成は、アクティブ型の液晶表示装置の画素電
極のスイッチング素子や周辺ドライバー回路、さらには
イメージセンサや集積回路に利用することができる。[Embodiment 1] In this embodiment, a P-channel TFT (PT) using a crystalline silicon film formed on a glass substrate is used.
FT) and N-channel TFT (NTFT)
This is an example of forming a circuit in which and are complementarily combined. The structure of this embodiment can be used for a switching element of a pixel electrode of an active type liquid crystal display device, a peripheral driver circuit, an image sensor and an integrated circuit.
【0015】図1に本実施例の作製工程の断面図を示
す。まず、基板(コーニング7059)101上にスパ
ッタリング法によって厚さ2000Åの酸化珪素の下地
膜102を形成した。基板は、下地膜の成膜の前もしく
は後に、歪み温度よりも高い温度でアニールをおこなっ
た後、0.1〜1.0℃/分で歪み温度以下まで徐冷す
ると、その後の温度上昇を伴う工程(本発明の赤外光照
射を含む)での基板の収縮が少なく、マスク合わせが用
意となる。コーニング7059基板では、620〜66
0℃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、45
0〜590℃まで温度が低下した段階で取り出すとよ
い。FIG. 1 shows a sectional view of the manufacturing process of this embodiment. First, a 2000-Å-thick silicon oxide base film 102 was formed on a substrate (Corning 7059) 101 by a sputtering method. The substrate is annealed at a temperature higher than the strain temperature before or after the formation of the base film, and then gradually cooled to the strain temperature or less at 0.1 to 1.0 ° C./min. The shrinkage of the substrate in the accompanying steps (including the infrared light irradiation of the present invention) is small, and mask alignment is ready. 620-66 for Corning 7059 substrate
After annealing at 0 ° C for 1 to 4 hours, 0.1 to 1.0 ° C /
Min, preferably 0.1-0.3 ° C./min and slowly cooled to 45
It may be taken out when the temperature has dropped to 0 to 590 ° C.
【0016】さて、下地膜成膜後、プラズマCVD法に
よって、厚さ300〜1500Å、例えば800Åの真
性(I型)の非晶質珪素膜103を成膜した。そして、
フォトレジストによって形成されたマスク104を設け
た。このマスク104は、スリット状に非晶質珪素膜1
03を露呈させる。即ち、図1(A)の状態を上面から
見ると、スリット状に非晶質珪素膜103は露呈してお
り、他の部分はマスクされている状態となっている。上
記マスク104を設けた後、イオン注入法によって、5
×1015cm-2のドーズ量で珪素イオンを非晶質珪素膜
103に注入した。加速電圧は40〜150keV、例
えば、80keVとした。(図1(A))After forming the base film, an intrinsic (I-type) amorphous silicon film 103 having a thickness of 300 to 1500Å, for example 800Å, is formed by plasma CVD. And
A mask 104 made of photoresist was provided. This mask 104 has a slit-shaped amorphous silicon film 1
Expose 03. That is, when the state of FIG. 1A is viewed from above, the amorphous silicon film 103 is exposed in a slit shape, and the other portions are masked. After the mask 104 is provided, an ion implantation method is performed to
Silicon ions were implanted into the amorphous silicon film 103 at a dose of × 10 15 cm -2 . The acceleration voltage was 40 to 150 keV, for example, 80 keV. (Fig. 1 (A))
【0017】つぎに、マスク104を取り除いた。そし
て、窒素不活性雰囲気化(大気圧)、600℃で24時
間、熱アニールして結晶化させた。この際、珪素イオン
が注入されなかった領域105においては、多くの結晶
核が発生し、矢印で示すように、領域105から横方向
(基板と平行な方向)に結晶成長が進行した。領域10
5から十分に遠い領域103’では非晶質のままであっ
た。(図1(B))Next, the mask 104 was removed. Then, thermal annealing was performed at 600 ° C. for 24 hours in a nitrogen inert atmosphere (atmospheric pressure) to crystallize. At this time, many crystal nuclei were generated in the region 105 into which silicon ions were not implanted, and crystal growth proceeded from the region 105 in the lateral direction (direction parallel to the substrate) as indicated by the arrow. Area 10
A region 103 ′ sufficiently far from 5 remained amorphous. (Fig. 1 (B))
【0018】この工程の後に、珪素膜をパターニングし
て、TFTの島状の活性層104’を形成した。この
際、チャネル形成領域となる部分に結晶核の発生した領
域105と非晶質領域103’が存在しないようにする
ことが重要である。こうすることで、活性層の珪素結晶
の向きと粒径を揃えることができ、均一な特性を示すT
FTを作製することができる。活性層104’の大きさ
はTFTのチャネル長とチャネル幅を考慮して決定され
る。小さなものでは、50μm×20μm、大きなもの
では100μm×1000μmであった。After this step, the silicon film was patterned to form a TFT island-shaped active layer 104 '. At this time, it is important that the region 105 in which crystal nuclei are generated and the amorphous region 103 ′ do not exist in the portion that will be the channel formation region. By doing so, the orientation of the silicon crystals in the active layer and the grain size can be made uniform, and T showing uniform characteristics can be obtained.
An FT can be made. The size of the active layer 104 'is determined in consideration of the channel length and the channel width of the TFT. The small size was 50 μm × 20 μm, and the large size was 100 μm × 1000 μm.
【0019】このような活性層を基板上に多く形成し
た。そして、0.5〜4μmここでは0.8〜1.4μ
mにピークをもつ可視・赤外光を30〜180秒照射
し、活性層の結晶化をさらに助長させた。温度は800
〜1300℃、代表的には900〜1200℃、例えば
1100℃とした。活性層の表面の状態を良くするため
に、照射はH2 雰囲気中でおこなった。本工程は、活性
層を選択的に加熱することになるので、ガラス基板への
加熱を最小限に抑えることができる。そして、活性層中
の欠陥や不体結合手を減少させるのに非常に効果があ
る。(図1(C))Many such active layers were formed on the substrate. And 0.5 to 4 μm, where 0.8 to 1.4 μm
Irradiation with visible / infrared light having a peak at m for 30 to 180 seconds was performed to further promote crystallization of the active layer. Temperature is 800
˜1300 ° C., typically 900 to 1200 ° C., for example 1100 ° C. Irradiation was carried out in an H 2 atmosphere in order to improve the surface condition of the active layer. In this step, since the active layer is selectively heated, the heating of the glass substrate can be minimized. And, it is very effective in reducing defects and dangling bonds in the active layer. (Fig. 1 (C))
【0020】可視・赤外光の光源としてはハロゲンラン
プを用いた。可視・近赤外光の強度は、モニターの単結
晶シリコンウェハー上の温度が800〜1300℃、代
表的には900〜1200℃の間にあるように調整し
た。具体的には、シリコンウェハーに埋め込んだ熱電対
の温度をモニターして、これを赤外線の光源にフィード
バックさせた。本実施例では、昇温・降温は、図4
(A)もしくは(B)のようにおこなった。昇温は、一
定で速度は50〜200℃/秒、降温は自然冷却で20
〜100℃であった。A halogen lamp was used as a visible / infrared light source. The intensity of visible / near infrared light was adjusted so that the temperature on the single crystal silicon wafer of the monitor was 800 to 1300 ° C, typically 900 to 1200 ° C. Specifically, the temperature of the thermocouple embedded in the silicon wafer was monitored and fed back to the infrared light source. In this embodiment, the temperature rising / falling temperature is as shown in FIG.
It carried out like (A) or (B). The temperature rise is constant, the speed is 50 to 200 ° C / sec, and the temperature fall is 20 by natural cooling.
Was ~ 100 ° C.
【0021】図4(A)は一般的な温度サイクルで、昇
温時間a、保持時間b、降温時間cの3つの過程からな
る。しかし、この場合には試料は室温から1000℃も
の高温へ、さらに高温状態から室温へと急激に加熱・冷
却されるので、珪素膜や基板に与える影響が大きく、珪
素膜の剥離の可能性も高い。この問題を解決するために
は、図4(B)のように、保持に達する前に、プレヒー
ト時間dやポストヒート時間fを設け、保持時間に達す
る前に200〜500℃の基板や膜に大きな影響を与え
ない温度に保持しておくことが望ましい。FIG. 4A shows a general temperature cycle, which is composed of three processes of a temperature raising time a, a holding time b, and a temperature lowering time c. However, in this case, since the sample is rapidly heated and cooled from room temperature to a temperature as high as 1000 ° C., and further from a high temperature state to room temperature, it has a great influence on the silicon film and the substrate, and the silicon film may be peeled off. high. In order to solve this problem, as shown in FIG. 4B, a preheat time d or a postheat time f is provided before reaching the holding time, and a substrate or a film at 200 to 500 ° C. is provided before reaching the holding time. It is desirable to keep the temperature so that it does not have a great influence.
【0022】なお、赤外光照射の際、その表面に保護膜
として酸化珪素または窒化珪素膜を形成してくことが好
ましい。これは、珪素膜104’の表面の状態を良くす
るためである。また、この珪素膜104’の表面の状態
を良くするために、H2 雰囲気中にておこなった。H2
雰囲気に0.1〜10%のHCl、その他ハロゲン化水
素やフッ素や塩素、臭素の化合物を混入してもよい。During the irradiation of infrared light, it is preferable to form a silicon oxide or silicon nitride film as a protective film on the surface thereof. This is to improve the surface condition of the silicon film 104 '. Further, in order to improve the state of the surface of the silicon film 104 ', it was performed in an H 2 atmosphere. H 2
0.1 to 10% of HCl, other hydrogen halides, compounds of fluorine, chlorine, or bromine may be mixed in the atmosphere.
【0023】この可視・近赤外光照射は、結晶化した珪
素膜を選択的に加熱することになるので、ガラス基板へ
の加熱を最小限に抑えることができる。そして、珪素膜
中の欠陥や不体結合手を減少させるのに非常に効果があ
る。また、この可視・近赤外光照射が加熱による結晶化
工程の後に行われることは重要である。事前に熱アニー
ルによる結晶化を行わずに、非晶質珪素膜に対し、いき
なり、赤外光照射を行った場合には良好な結晶は得られ
なかった。Since this visible / near-infrared light irradiation selectively heats the crystallized silicon film, the heating of the glass substrate can be minimized. And, it is very effective in reducing defects and intangible bonds in the silicon film. In addition, it is important that this visible / near-infrared light irradiation is performed after the crystallization step by heating. When the amorphous silicon film was suddenly irradiated with infrared light without being crystallized by thermal annealing in advance, good crystals were not obtained.
【0024】つぎにプラズマCVD法によって厚さ10
00Åの酸化珪素膜106をゲイト絶縁膜として成膜し
た。CVDの原料ガスとしてはTEOS(テトラ・エト
キシ・シラン、Si(OC2 H5 )4 )と酸素を用い、
成膜時の基板温度は300〜550℃、例えば400℃
とした。このゲイト絶縁膜となる酸化珪素膜106の成
膜後に、可視・近赤外光の照射による光アニールを再度
行なった。このアニールによって、主に酸化珪素膜10
6と珪素膜104との界面及びその近傍における準位を
消滅させることができた。これは、ゲイト絶縁膜とチャ
ネル形成領域との界面特性が極めて重要である絶縁ゲイ
ト型電界効果半導体装置にとっては極めて有用である。Next, a thickness of 10 is obtained by the plasma CVD method.
A 00Å silicon oxide film 106 was formed as a gate insulating film. TEOS (tetra-ethoxy-silane, Si (OC 2 H 5 ) 4 ) and oxygen are used as source gases for CVD,
The substrate temperature during film formation is 300 to 550 ° C., for example 400 ° C.
And After forming the silicon oxide film 106 to be the gate insulating film, the optical annealing by irradiation with visible / near infrared light was performed again. By this annealing, mainly the silicon oxide film 10
The level at the interface between 6 and the silicon film 104 and its vicinity could be eliminated. This is extremely useful for an insulating gate type field effect semiconductor device in which the interface characteristics between the gate insulating film and the channel formation region are extremely important.
【0025】引き続いて、スパッタリング法によって、
厚さ6000〜8000Å、例えば6000Åのアルミ
ニウム(0.01〜0.2%のスカンジウムを含む)を
成膜した。そして、アルミニウム膜をパターニングし
て、ゲイト電極107、109を形成した。さらに、こ
のアルミニウムの電極の表面を陽極酸化して、表面に酸
化物層108、110を形成した。この陽極酸化は、酒
石酸が1〜5%含まれたエチレングリコール溶液中で行
った。得られた酸化物層108、110の厚さは200
0Åであった。なお、この酸化物108と110とは、
後のイオンドーピング工程において、オフセットゲイト
領域を形成する厚さとなるので、オフセットゲイト領域
の長さを上記陽極酸化工程で決めることができる。Subsequently, by the sputtering method,
A film of aluminum (containing 0.01 to 0.2% scandium) having a thickness of 6000 to 8000Å, for example, 6000Å was formed. Then, the aluminum film was patterned to form the gate electrodes 107 and 109. Further, the surface of the aluminum electrode was anodized to form oxide layers 108 and 110 on the surface. This anodic oxidation was performed in an ethylene glycol solution containing 1-5% tartaric acid. The resulting oxide layers 108, 110 have a thickness of 200.
It was 0Å. The oxides 108 and 110 are
The thickness of the offset gate region is formed in the subsequent ion doping process, so that the length of the offset gate region can be determined by the anodizing process.
【0026】次に、イオンドーピング法(プラズマドー
ピング法とも言う)によって、活性層領域(ソース/ド
レイン、チャネルを構成する)にゲイト電極部、すなわ
ちゲイト電極107とその周囲の酸化層108、ゲイト
電極109とその周囲の酸化層110をマスクとして、
自己整合的にPもしくはN導電型を付与する不純物を添
加した。ドーピングガスとして、フォスフィン(PH
3 )およびジボラン(B2 H6 )を用い、前者の場合
は、加速電圧を60〜90kV、例えば80kV、後者
の場合は、40〜80kV、例えば65kVとする。ド
ース量は1×1015〜8×1015cm-2、例えば、燐を
2×1015cm-2、ホウ素を5×1015とした。ドーピ
ングに際しては、一方の領域をフォトレジストで覆うこ
とによって、それぞれの元素を選択的にドーピングし
た。この結果、N型の不純物領域114と116、P型
の不純物領域111と113が形成され、Pチャネル型
TFT(PTFT)の領域とNチャネル型TFT(NT
FT)との領域を形成することができた。Next, the gate electrode portion, that is, the gate electrode 107 and the oxide layer 108 around the gate electrode 107, and the gate electrode are formed in the active layer region (which constitutes the source / drain and the channel) by the ion doping method (also called plasma doping method). 109 and the oxide layer 110 around it as a mask,
Impurities that impart P or N conductivity type were added in a self-aligned manner. As doping gas, phosphine (PH
3 ) and diborane (B 2 H 6 ) are used, and the acceleration voltage is 60 to 90 kV, for example 80 kV in the former case, and 40 to 80 kV, for example 65 kV in the latter case. The dose amount was 1 × 10 15 to 8 × 10 15 cm −2 , for example, phosphorus was 2 × 10 15 cm −2 and boron was 5 × 10 15 . Upon doping, one region was covered with a photoresist to selectively dope each element. As a result, N-type impurity regions 114 and 116 and P-type impurity regions 111 and 113 are formed, and a P-channel type TFT (PTFT) region and an N-channel type TFT (NT) are formed.
It was possible to form a region with FT).
【0027】その後、レーザー光の照射によってアニー
ルを行った。レーザー光としては、KrFエキシマレー
ザー(波長248nm、パルス幅20nsec)を用い
たが、他のレーザーであってもよい。レーザー光の照射
条件は、エネルギー密度が200〜400mJ/cm
2 、例えば250mJ/cm2 とし、一か所につき2〜
10ショット、例えば2ショット照射した。このレーザ
ー光の照射時に基板を200〜450℃程度に加熱する
ことによって、効果を増大せしめてもよい。(図1
(D))After that, annealing was performed by irradiation with laser light. As the laser light, a KrF excimer laser (wavelength 248 nm, pulse width 20 nsec) was used, but another laser may be used. The laser beam irradiation condition is such that the energy density is 200 to 400 mJ / cm.
2 , for example, 250 mJ / cm 2 and 2 per place
Irradiation was performed for 10 shots, for example 2 shots. The effect may be increased by heating the substrate to about 200 to 450 ° C. during the irradiation of the laser light. (Fig. 1
(D))
【0028】また、この工程は、可視・近赤外光による
ランプアニールによる方法でもよい。可視・近赤外線は
結晶化した珪素、または燐またはホウ素が1019〜10
21cm-3添加された非晶質珪素へは吸収されやすく、1
000℃以上の熱アニールにも匹敵する効果的なアニー
ルを行うことができる。燐またはホウ素が添加されてい
ると、その不純物散乱により、近赤外線でも十分光が吸
収される。このことは肉眼による観察でも黒色であるこ
とから十分に推測がつく。その反面、ガラス基板へは吸
収されにくいので、ガラス基板を高温に加熱することが
なく、また短時間の処理ですむので、ガラス基板の縮み
が問題となる工程においては最適な方法であるといえ
る。Further, this step may be performed by lamp annealing with visible / near infrared light. In the visible / near infrared, crystallized silicon, or phosphorus or boron is 10 19 to 10 10.
It is easily absorbed by the amorphous silicon added with 21 cm -3.
Effective annealing comparable to thermal annealing at 000 ° C. or higher can be performed. When phosphorus or boron is added, the light is sufficiently absorbed even in the near infrared due to the impurity scattering. This can be fully inferred because it is black even when observed with the naked eye. On the other hand, since it is difficult to be absorbed by the glass substrate, it does not require heating the glass substrate to a high temperature and requires only a short treatment time, so it can be said that it is the optimal method in the process where shrinkage of the glass substrate is a problem. .
【0029】続いて、厚さ6000Åの酸化珪素膜11
8を層間絶縁物としてプラズマCVD法によって形成し
た。この層間絶縁物としてはポリイミドまたは酸化珪素
とポリイミドの2層膜を利用してもよい。さらにコンタ
クトホールを形成して、金属材料、例えば、窒化チタン
とアルミニウムの多層膜によってTFTの電極・配線1
17、120、119を形成した。最後に、1気圧の水
素雰囲気で350℃、30分のアニールを行い、TFT
を相補型に構成した半導体回路を完成した。(図1
(E)) 特に本発明では、可視・近赤外光による光アニールの工
程で生じた不対結合手を、その後の工程で、水素雰囲気
において、250〜400℃で加熱することによって中
和することが重要である。Subsequently, a silicon oxide film 11 having a thickness of 6000Å
8 was formed by the plasma CVD method as an interlayer insulator. As this interlayer insulator, polyimide or a two-layer film of silicon oxide and polyimide may be used. Further, a contact hole is formed, and a TFT electrode / wiring 1 is formed of a metal material, for example, a multilayer film of titanium nitride and aluminum.
17, 120, 119 were formed. Finally, anneal at 350 ° C. for 30 minutes in a hydrogen atmosphere of 1 atm, and
We have completed a semiconductor circuit that has a complementary structure. (Fig. 1
(E) In particular, in the present invention, the dangling bonds generated in the step of photo-annealing by visible / near infrared light are neutralized in the subsequent step by heating at 250 to 400 ° C. in a hydrogen atmosphere. This is very important.
【0030】上記に示す回路は、PTFTとNTFTと
を相補型に設けたCMOS構造であるが、上記工程にお
いて、2つのTFTを同時に作り、中央で切断すること
により、独立したTFTを2つ同時に作製することも可
能である。The circuit shown above has a CMOS structure in which PTFT and NTFT are provided in a complementary type. In the above process, two independent TFTs are simultaneously formed by simultaneously forming two TFTs and cutting them at the center. It is also possible to produce.
【0031】〔実施例2〕本実施例は、アクティブ型の
液晶表示装置において、Nチャネル型TFTをスイッチ
ング素子として各画素に設けた例である。以下において
は、一つの画素について説明するが、他に多数(一般に
は数十万)の画素が同様な構造で形成される。また、N
チャネル型TFTだけではなくPチャネル型TFTでも
よいことはいうまでもない。また、液晶表示装置の画素
部分に設けるのではなく、周辺回路部分にも利用でき
る。また、イメージセンサや他の装置に利用することが
できる。即ち薄膜トランジタと利用するのであれば、特
にその用途が限定されるものではない。[Embodiment 2] This embodiment is an example in which an N-channel TFT is provided in each pixel as a switching element in an active liquid crystal display device. Although one pixel will be described below, a large number of pixels (generally several hundreds of thousands) are formed in the same structure. Also, N
It goes without saying that not only the channel type TFT but also the P channel type TFT may be used. Further, instead of being provided in the pixel portion of the liquid crystal display device, it can be used in the peripheral circuit portion. It can also be used for image sensors and other devices. That is, if it is used as a thin film transistor, its use is not particularly limited.
【0032】本実施例の作製工程の概略を図2に示す。
本実施例において、基板201としてはコーニング70
59ガラス基板(厚さ1.1mm、300×400m
m)を使用した。まず、下地膜202(酸化珪素)をプ
ラズマCVD法で2000Åの厚さに形成した。CVD
の原料ガスとしてはTEOSと酸素を用いた。下地膜成
膜後、プラズマCVD法によって、厚さ300〜150
0Å、例えば800Åの真性(I型)の非晶質珪素膜2
03を成膜した。そして、フォトレジストによって形成
されたマスク204を設けた。さらに、イオン注入法に
よって、1×1015cm-2のドーズ量で珪素イオンを非
晶質珪素膜103に注入した。加速電圧は40〜150
keV、例えば、80keVとした。(図2(A))The outline of the manufacturing process of this embodiment is shown in FIG.
In this embodiment, Corning 70 is used as the substrate 201.
59 glass substrate (thickness 1.1 mm, 300 x 400 m
m) was used. First, the base film 202 (silicon oxide) was formed to a thickness of 2000 Å by the plasma CVD method. CVD
TEOS and oxygen were used as the raw material gas. After forming the base film, a thickness of 300 to 150 is formed by a plasma CVD method.
Intrinsic (I-type) amorphous silicon film 2 of 0Å, for example, 800Å
03 was deposited. Then, a mask 204 formed of photoresist was provided. Furthermore, silicon ions were implanted into the amorphous silicon film 103 at a dose of 1 × 10 15 cm -2 by the ion implantation method. Acceleration voltage is 40-150
KeV, for example, 80 keV. (Fig. 2 (A))
【0033】この後、フォトレジストマスク204を除
去し、450℃で1時間、非晶質珪素膜203の脱水素
化を行った後、加熱アニールによって結晶化を行った。
このアニール工程は、窒素雰囲気下、600℃で48時
間行った。このアニール工程において、フォトレジスト
マスク204下の205の領域には、珪素イオンがドー
プされなかったので、この部分から結晶化が起こった。
この結晶化の際、図2(B)の矢印で示すように、領域
205からその横方向に成長が拡大した。領域203’
は結晶化されていない領域である。(図2(B))After that, the photoresist mask 204 was removed, the amorphous silicon film 203 was dehydrogenated at 450 ° C. for 1 hour, and then crystallized by heating annealing.
This annealing step was performed at 600 ° C. for 48 hours in a nitrogen atmosphere. In this annealing step, since the region 205 under the photoresist mask 204 was not doped with silicon ions, crystallization started from this portion.
During this crystallization, the growth expanded from the region 205 in the lateral direction, as indicated by the arrow in FIG. Area 203 '
Is an uncrystallized region. (Fig. 2 (B))
【0034】この熱アニール工程の後、結晶化した珪素
膜をパターニングしてTFTの島状活性層205’のみ
を残存させ、その他を除去した。この際、結晶核の発生
した領域205が活性層、なかでもチャネル形成領域に
存在しないようにすることが重要である。もちろん、未
結晶化領域203’もチャネル形成領域に存在すること
は望ましくない。すなわち、図2(B)の珪素膜203
のうち、少なくとも未結晶化領域203’と結晶核の発
生した領域205の部分をエッチングで除去し、結晶性
珪素膜203の基板に平行な方向に結晶成長した中間部
分を活性層として利用することが好ましい。これは、結
晶核の発生した領域205の結晶粒の向きも大きさもラ
ンダムであるからである。このようにしてパターニング
をおこなった後、島状活性層205’に可視・近赤外光
を照射し、光アニールした。温度は1100℃、時間は
30秒とした。(図2(C))After this thermal annealing step, the crystallized silicon film was patterned to leave only the island-shaped active layer 205 'of the TFT, and the others were removed. At this time, it is important that the region 205 in which crystal nuclei are generated does not exist in the active layer, especially in the channel formation region. Of course, it is not desirable that the uncrystallized region 203 'also exists in the channel formation region. That is, the silicon film 203 of FIG.
Among them, at least the uncrystallized region 203 ′ and the region 205 in which crystal nuclei are generated are removed by etching, and the intermediate portion of the crystalline silicon film 203, which is crystal-grown in a direction parallel to the substrate, is used as an active layer. Is preferred. This is because the orientation and size of the crystal grains in the region 205 where the crystal nuclei are generated are random. After patterning in this manner, the island-shaped active layer 205 ′ was irradiated with visible / near infrared light and annealed by light. The temperature was 1100 ° C. and the time was 30 seconds. (Fig. 2 (C))
【0035】さらにテトラ・エトキシ・シラン(TEO
S)を原料として、酸素雰囲気中のプラズマCVD法に
よって、酸化珪素のゲイト絶縁膜(厚さ70〜120n
m、典型的には120nm)206を形成した。基板温
度は350℃とした。次に公知の多結晶珪素を主成分と
した膜をCVD法で形成し、パターニングを行うことに
よって、ゲイト電極207を形成した。多結晶珪素には
導電性を向上させるために不純物として燐を0.1〜5
%導入した。Further, tetra ethoxy silane (TEO
S) as a raw material by a plasma CVD method in an oxygen atmosphere by a silicon oxide gate insulating film (thickness 70 to 120 n
m, typically 120 nm) 206. The substrate temperature was 350 ° C. Next, a well-known film containing polycrystalline silicon as a main component was formed by a CVD method and patterned to form a gate electrode 207. Phosphorus is added to polycrystalline silicon in an amount of 0.1 to 5 as an impurity in order to improve conductivity.
% Introduced.
【0036】その後、N型の不純物として、燐をイオン
ドーピング法で注入し、自己整合的にソース領域20
8、チャネル形成領域209、ドレイン領域210を形
成した。そして、KrFレーザー光を照射することによ
って、イオン注入のために結晶性の劣化した珪素膜の結
晶性を改善させた。このときにはレーザー光のエネルギ
ー密度は250〜300mJ/cm2 とした。このレー
ザー照射によって、このTFTのソース/ドレインのシ
ート抵抗は300〜800Ω/cm2 となった。また、
この工程は可視・近赤外光のランプアニールによって行
ってもよい。(図2(D))After that, phosphorus is implanted as an N-type impurity by an ion doping method to self-align with the source region 20.
8, the channel formation region 209, and the drain region 210 were formed. Then, by irradiating the KrF laser beam, the crystallinity of the silicon film whose crystallinity was deteriorated due to the ion implantation was improved. At this time, the energy density of the laser light was set to 250 to 300 mJ / cm 2 . By this laser irradiation, the sheet resistance of the source / drain of this TFT became 300 to 800 Ω / cm 2 . Also,
This step may be performed by visible / near infrared lamp annealing. (Fig. 2 (D))
【0037】その後、酸化珪素またはポリイミドによっ
て層間絶縁物211を形成し、さらに、画素電極212
をITOによって形成した。そして、コンタクトホール
を形成して、TFTのソース/ドレイン領域にクロム/
アルミニウム多層膜で電極213、214を形成し、こ
のうち一方の電極214はITO212にも接続するよ
うにした。最後に、水素中で200〜400℃で2時間
アニールして、水素化をおこなった。このようにして、
TFTを完成した。この工程は、同時に他の多数の画素
領域においても同時に行われる。また、より耐湿性を向
上させるために、全面に窒化珪素等でパッシベーション
膜を形成してもよい。(図2(E))After that, an interlayer insulator 211 is formed of silicon oxide or polyimide, and the pixel electrode 212 is further formed.
Was formed of ITO. Then, a contact hole is formed, and chromium /
The electrodes 213 and 214 were formed of an aluminum multilayer film, and one of the electrodes 214 was connected to the ITO 212. Finally, hydrogenation was performed by annealing in hydrogen at 200 to 400 ° C. for 2 hours. In this way
The TFT is completed. This step is simultaneously performed on many other pixel regions at the same time. In addition, in order to further improve the moisture resistance, a passivation film may be formed on the entire surface with silicon nitride or the like. (Fig. 2 (E))
【0038】本実施例で作製したTFTは、ソース領
域、チャネル形成領域、ドレイン領域を構成する活性層
として、キャリアの流れる方向に結晶成長させた結晶性
珪素膜を用いているので、結晶粒界をキャリアが横切る
ことがなく、即ちキャリアが針状の結晶の結晶粒界に沿
って移動することになるから、キャリアの移動度の高い
TFTを得ることができる。本実施例で作製したTFT
はNチャネル型であり、その移動度は、90〜130
(cm2 /Vs)であった。結晶の大きさや向きに留意
しない従来の熱アニールによる結晶化によって得られた
結晶珪素膜を用いたNチャネル型TFTに移動が、50
〜70(cm2 /Vs)であったことと比較すると、こ
れは大きな特性の向上である。さらに熱アニールによる
結晶化の工程の後に可視・近赤外光の照射によるアニー
ルを行わないと、概して移動度が低く、オンオフ比も低
いものしか得られなかった。このことから、強光照射に
よる結晶化助長工程はTFTの信頼性向上の上で有益で
あることがわかった。The TFT manufactured in this example uses a crystalline silicon film that has been crystal-grown in the carrier flow direction as an active layer forming a source region, a channel formation region, and a drain region. Since the carriers do not traverse, that is, the carriers move along the crystal grain boundaries of needle-like crystals, a TFT with high carrier mobility can be obtained. TFT manufactured in this example
Is an N-channel type, and its mobility is 90 to 130.
(Cm 2 / Vs). The movement to the N-channel TFT using the crystalline silicon film obtained by the crystallization by the conventional thermal annealing without paying attention to the size and direction of the crystal is 50
Compared ~70 (cm 2 / Vs) and was the thing, which is the improvement of the big characteristics. Further, unless annealing by irradiation of visible / near infrared light is performed after the crystallization step by thermal annealing, generally only mobility and low on / off ratio can be obtained. From this, it was found that the crystallization promoting step by intense light irradiation is useful for improving the reliability of the TFT.
【0039】〔実施例3〕図3を用いて、本実施例を説
明する。まずガラス基板301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300〜8
00Åの非晶質珪素膜303を成膜した。そして、実施
例1と同様にフォトレジストのマスクを用いて、選択的
に珪素イオンの注入をおこない、さらに、600℃、4
8時間の加熱アニールを行い、珪素膜303の結晶化を
行った。この際、矢印で示されるように、珪素イオンの
注入されなかった領域304から横方向に結晶成長が進
行した。領域303’は未結晶化領域である。(図3
(A))[Embodiment 3] This embodiment will be described with reference to FIG. First, a base film 302 is formed on a glass substrate 301, and then a thickness of 300 to 8 is formed by a plasma CVD method.
A 00Å amorphous silicon film 303 was formed. Then, using the photoresist mask as in the first embodiment, silicon ions are selectively implanted, and further, 600 ° C., 4
The silicon film 303 was crystallized by performing heat annealing for 8 hours. At this time, as indicated by the arrow, crystal growth proceeded in the lateral direction from the region 304 where silicon ions were not implanted. The region 303 'is an uncrystallized region. (Fig. 3
(A))
【0040】次に、珪素膜303をパターニングして、
島状の活性層領域305および306を形成した。この
際、図3(A)で304で示された領域は珪素イオンが
注入されなかった領域であり、結晶粒の大きさや向きが
ランダムな領域である。したがって、本実施例において
も、アクティブ素子、例えばTFTを形成するための領
域である活性層領域305、306は領域304を避け
てパターニングした。活性層のエッチングは垂直方向に
異方性を有するRIE法によって行った。(図3
(B))Next, the silicon film 303 is patterned,
Island-shaped active layer regions 305 and 306 were formed. At this time, the region indicated by 304 in FIG. 3A is a region in which silicon ions are not implanted, and the size and direction of crystal grains are random. Therefore, also in this embodiment, the active layer regions 305 and 306, which are regions for forming active elements such as TFTs, are patterned while avoiding the region 304. The etching of the active layer was performed by the RIE method having anisotropy in the vertical direction. (Fig. 3
(B))
【0041】次いで、厚さ200〜3000Åの厚さの
酸化珪素または窒化珪素膜307をプラズマCVD法に
よって形成した。そして、実施例1と同様に可視・近赤
外光のランプアニールをおこなった。条件は実施例1と
同じとした。本実施例では可視・近赤外光照射の際に、
酸化珪素または窒化珪素の保護膜が活性層の表面に形成
されており、このため、赤外光照射の際の表面の荒れや
汚染を防止することができた。(図3(C))Then, a silicon oxide or silicon nitride film 307 having a thickness of 200 to 3000 Å was formed by the plasma CVD method. Then, as in Example 1, lamp annealing of visible / near infrared light was performed. The conditions were the same as in Example 1. In this embodiment, when irradiating visible / near infrared light,
Since a protective film of silicon oxide or silicon nitride is formed on the surface of the active layer, it was possible to prevent the surface from being roughened or contaminated during infrared light irradiation. (Fig. 3 (C))
【0042】可視・近赤外光照射後、保護膜307を除
去した。その後は実施例1と同様にゲイト絶縁膜30
8、ゲイト電極309、310を形成(図3(D))
し、層間絶縁物311を形成して、これにコンタクトホ
ールを形成し、メタル配線312、313、314を形
成した。(図3(E)) このようにして、相補型TFT回路を形成した。本実施
例では可視・近赤外光照射の際に活性層の表面に保護膜
が形成されており、表面の荒れや汚染が防止される。こ
のため、本実施例のTFTの特性(電界移動度やしきい
値電圧)および信頼性は極めて良好であった。After irradiation with visible / near infrared light, the protective film 307 was removed. After that, the gate insulating film 30 is formed as in the first embodiment.
8. Form gate electrodes 309 and 310 (FIG. 3D)
Then, an interlayer insulator 311 was formed, a contact hole was formed therein, and metal wirings 312, 313, and 314 were formed. (FIG. 3E) In this way, a complementary TFT circuit was formed. In this embodiment, a protective film is formed on the surface of the active layer upon irradiation with visible / near infrared light, so that the surface is prevented from being roughened or contaminated. Therefore, the characteristics (electric field mobility and threshold voltage) and reliability of the TFT of this example were extremely good.
【0043】[0043]
【発明の効果】珪素イオン注入と加熱アニールによって
横方向の結晶化が行われた結晶性珪素膜に対して、可視
・近赤外光照射の光アニールを追加して行うことによ
り、結晶性をさらに向上せしめると同時に膜質を緻密化
させることができ、良好な結晶性を有した珪素膜を得る
ことができた。さらに、珪素膜上に絶縁膜を形成した
後、赤外光の照射によってアニールを行うことによっ
て、界面準位を減らすことができ、また、これらの工程
の後、水素化アニールを水素雰囲気中、200〜450
℃での処理により、不対結合手を除去・中和できた。こ
のように本発明は絶縁ゲイト型半導体装置の形成に極め
て効果がある。The crystallinity of the crystalline silicon film, which has been crystallized in the lateral direction by the silicon ion implantation and the thermal annealing, by additionally performing the optical annealing of visible / near infrared light irradiation, the crystallinity can be improved. Further improvement was made and at the same time the film quality could be densified, and a silicon film having good crystallinity could be obtained. Further, after forming an insulating film on the silicon film, annealing can be performed by irradiation of infrared light to reduce the interface state. After these steps, hydrogenation annealing can be performed in a hydrogen atmosphere. 200-450
The unbonded hands could be removed and neutralized by the treatment at ℃. As described above, the present invention is extremely effective in forming an insulating gate type semiconductor device.
【図1】 実施例1のTFTの作製工程を示す。1A to 1C show steps of manufacturing a TFT of Example 1. FIG.
【図2】 実施例2のTFTの作製工程を示す。FIG. 2 shows a process of manufacturing a TFT of Example 2.
【図3】 実施例3のTFTの作製工程を示す。FIG. 3 shows a manufacturing process of a TFT of Example 3.
【図4】 実施例1の温度設定例を示す。FIG. 4 shows an example of temperature setting according to the first embodiment.
101 ガラス基板 102 下地膜(酸化珪素膜) 103 珪素膜 103’ 未結晶化珪素領域 104 マスク 104’ 島状珪素膜(活性層) 105 結晶核の発生した領域 106 ゲイト絶縁膜(酸化珪素膜) 107、109 ゲイト電極(アルミニウム) 108、110 陽極酸化層(酸化アルミニウム) 111、114 ソース(ドレイン)領域 112、115 チャネル形成領域 113、116 ドレイン(ソース)領域 117、119 電極 118 層間絶縁物 120 電極 Reference Signs List 101 glass substrate 102 base film (silicon oxide film) 103 silicon film 103 'uncrystallized silicon region 104 mask 104' island silicon film (active layer) 105 region where crystal nuclei occur 106 gate insulating film (silicon oxide film) 107 , 109 Gate electrodes (aluminum) 108, 110 Anodized layers (aluminum oxide) 111, 114 Source (drain) regions 112, 115 Channel formation regions 113, 116 Drain (source) regions 117, 119 Electrodes 118 Interlayer insulators 120 electrodes
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/26 21/268 Z 8617−4M 27/12 R ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location H01L 21/26 21/268 Z 8617-4M 27/12 R
Claims (4)
工程と、 前記非晶質珪素膜に選択的に珪素イオンを注入する第2
の工程と、 前記非晶質珪素膜を加熱アニールによって結晶化させる
第3の工程と、 前記非晶質珪素膜に近赤外または可視光、好ましくは波
長4μm〜0.5μmの強光を照射することによって結
晶化を助長させる第4の工程と、 前記工程によって全部もしくは一部が結晶化した珪素膜
のうち、第2の工程で珪素イオンの注入された結晶領域
を用いてチャネル形成領域を形成する第5の工程と、 を有する半導体装置の作製方法。1. A first step of forming an amorphous silicon film on a substrate, and a second step of selectively implanting silicon ions into the amorphous silicon film.
And a third step of crystallizing the amorphous silicon film by heat annealing, and irradiating the amorphous silicon film with near infrared or visible light, preferably strong light having a wavelength of 4 μm to 0.5 μm. A fourth step of promoting crystallization by performing the above step, and a channel formation region is formed by using the crystal region in which silicon ions are implanted in the second step of the silicon film which is wholly or partially crystallized in the above step. A fifth step of forming, a method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
3の工程の後に、 前記島状の非単結晶半導体珪素膜を覆って、第4の工程
において用いられる強光を透過する絶縁性の被膜を形成
する工程、 を有する半導体装置の作製方法。2. The insulating property according to claim 1, which covers the island-shaped non-single-crystal semiconductor silicon film after the second step or the third step and transmits strong light used in the fourth step. Forming a film of the semiconductor device.
珪素または酸化珪素を主成分とする膜であることを特長
とする半導体装置の作製方法。3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the insulating film is a film containing silicon nitride or silicon oxide as a main component.
水素雰囲気中、200〜450℃での熱アニールをし
て、珪素の不対結合手を中和する工程を有することを特
長とする半導体装置の作製方法。4. The method according to claim 1, after the fourth step,
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a step of neutralizing dangling bonds of silicon by thermal annealing at 200 to 450 ° C. in a hydrogen atmosphere.
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KR100549353B1 (en) * | 1996-12-27 | 2006-06-28 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | Active Matrix Display and Semiconductor Devices |
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US7612376B2 (en) | 1996-12-27 | 2009-11-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device |
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