JP2000058838A - Semiconductor device provided with semiconductor circuit composed of semiconductor element and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device provided with semiconductor circuit composed of semiconductor element and its manufacture

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JP2000058838A
JP2000058838A JP10221985A JP22198598A JP2000058838A JP 2000058838 A JP2000058838 A JP 2000058838A JP 10221985 A JP10221985 A JP 10221985A JP 22198598 A JP22198598 A JP 22198598A JP 2000058838 A JP2000058838 A JP 2000058838A
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semiconductor
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semiconductor device
active layer
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舜平 山崎
Hideaki Kuwabara
秀明 桑原
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a semiconductor device provided with a semiconductor circuit composed of semiconductor elements which enhances TFT characteristics and has uniform characteristics, by a method wherein an interface between a region constituting an active layer, in particular a channel formation region, and a gate insulated film is formed superiorly, and its manufacture. SOLUTION: A catalytic element promoting crystallization annexed on a substrate 100 or an underlayer film, and an early semiconductor film 101 is continuously formed to a first gate insulated film 102a. Next, after the early semiconductor film 101 is crystallized by irradiation of infrared beams or ultraviolet beams (laser beams) via the first gate insulated film 102a, it is patterned to obtain an active layer and the first gate insulated film 102a having a desirable shape. Then, a second gate insulated film 102c is formed.

Description

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

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、絶縁ゲート型トラ
ンジスタ等の半導体素子からなる半導体回路を備えた半
導体装置の構造およびその作製方法に関する。特に、バ
ルブ金属膜で形成された配線を有する半導体素子からな
る半導体回路を備えた半導体装置の構造およびその作製
方法に関する。本発明の半導体装置は、薄膜トランジス
タ(TFT)やMOSトランジスタ等の素子だけでな
く、これら絶縁ゲート型トランジスタで構成された半導
体回路を有する表示装置やイメージセンサ等の電気光学
装置をも含むものである。加えて、本発明の半導体装置
は、これらの表示装置および電気光学装置を搭載した電
子機器をも含むものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a semiconductor device having a semiconductor circuit including a semiconductor element such as an insulated gate transistor and a method of manufacturing the same. In particular, the present invention relates to a structure of a semiconductor device including a semiconductor circuit including a semiconductor element having a wiring formed of a valve metal film and a method for manufacturing the same. The semiconductor device of the present invention includes not only elements such as thin film transistors (TFTs) and MOS transistors but also electro-optical devices such as display devices and image sensors having a semiconductor circuit composed of these insulated gate transistors. In addition, the semiconductor device of the present invention includes an electronic device equipped with the display device and the electro-optical device.

【0002】[0002]

【従来の技術】絶縁性を有する基板上に形成された薄膜
トランジスタ(TFT)により画素マトリクス回路およ
び駆動回路を構成したアクティブマトリクス型液晶ディ
スプレイが注目を浴びている。液晶ディスプレイは0.
5〜20インチ程度のものまで表示ディスプレイとして
利用されている。
2. Description of the Related Art Active matrix liquid crystal displays, in which a pixel matrix circuit and a driving circuit are formed by thin film transistors (TFTs) formed on an insulating substrate, have received attention. The liquid crystal display is 0.
A display of about 5 to 20 inches is used as a display.

【0003】現在、高精細な表示が可能な液晶ディスプ
レイを実現するために、ポリシリコンで代表される結晶
性半導体膜を活性層とするTFTが注目されている。結
晶性半導体膜を活性層とするTFTは、アモルファスシ
リコンで代表される非晶質を有する半導体膜を活性層と
するTFTと比較して動作速度や駆動能力が高い一方、
個々のTFTの電気特性のバラツキが大きいという問題
があった。
At present, attention has been paid to a TFT using a crystalline semiconductor film represented by polysilicon as an active layer in order to realize a liquid crystal display capable of high-definition display. While a TFT using a crystalline semiconductor film as an active layer has a higher operation speed and a higher driving capability than a TFT using an amorphous semiconductor film represented by amorphous silicon as an active layer,
There is a problem that the variation in the electrical characteristics of each TFT is large.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】現在、TFTには高移
動度が求められており、TFTの活性層としては、非晶
質を有する半導体膜よりも移動度の高い結晶性半導体膜
を用いることが有力視されている。従来のTFTは、以
下に概略説明するように作製される。
At present, high mobility is required for a TFT, and a crystalline semiconductor film having higher mobility than a semiconductor film having an amorphous structure is used as an active layer of the TFT. Is considered promising. Conventional TFTs are fabricated as outlined below.

【0005】まず、絶縁基板上にアモルファスシリコン
膜を成膜し、このアモルファスシリコン膜(非晶質珪素
膜)を加熱、またはレーザー光の照射等の結晶化処理を
施してポリシリコン膜(多結晶珪素膜)を形成する。次
いで、このポリシリコン膜を所望の形状にパターニング
した後、その上にゲート絶縁膜とゲート電極形成材料層
を堆積し、これらをパターニングしてゲート電極を形成
する。次いで、導電性を付与する不純物をポリシリコン
膜に選択的に導入してソース領域、ドレイン領域となる
不純物領域を形成する。続いて、層間絶縁膜を堆積し、
ソース領域、ドレイン領域上を露出させるコンタクトホ
ールを形成した後、金属膜を形成し、これをパターニン
グして、ソース領域、ドレイン領域と接触する金属配線
を形成する。こうして、TFTの作製工程を完了する。
[0005] First, an amorphous silicon film is formed on an insulating substrate, and the amorphous silicon film (amorphous silicon film) is subjected to crystallization treatment such as heating or laser light irradiation to form a polysilicon film (polycrystalline film). (Silicon film) is formed. Next, after the polysilicon film is patterned into a desired shape, a gate insulating film and a gate electrode forming material layer are deposited thereon, and these are patterned to form a gate electrode. Next, an impurity imparting conductivity is selectively introduced into the polysilicon film to form an impurity region serving as a source region and a drain region. Subsequently, an interlayer insulating film is deposited,
After forming a contact hole for exposing the source region and the drain region, a metal film is formed, and the metal film is patterned to form a metal wiring in contact with the source region and the drain region. Thus, the manufacturing process of the TFT is completed.

【0006】このように従来では、非晶質を有する半導
体膜の成膜後、幾つかの工程(例えば、結晶化工程、パ
ターニング工程)を施した後、ゲート絶縁膜を形成して
いる。
As described above, in the related art, after forming a semiconductor film having an amorphous structure, several steps (for example, a crystallization step and a patterning step) are performed, and then a gate insulating film is formed.

【0007】そのため、ゲート絶縁膜の形成前に活性層
となる結晶性半導体膜の表面が大気中の不純物(酸素、
水分等)、またはゲート絶縁膜の形成前の工程で生じる
不純物により汚染または酸化されてしまっていた。この
汚染または酸化された表面を有する結晶性半導体膜上に
ゲート絶縁膜を形成すると、活性層、特にチャネル形成
領域とゲート絶縁膜との界面特性が低下し、TFTの電
気的特性のバラツキや低下を引き起こす原因となってい
た。
For this reason, before the formation of the gate insulating film, the surface of the crystalline semiconductor film which becomes an active layer may have impurities (such as oxygen,
Moisture or the like) or impurities generated in a process before the formation of the gate insulating film. When a gate insulating film is formed over the contaminated or oxidized crystalline semiconductor film, the interface characteristics between the active layer, particularly the channel formation region and the gate insulating film, are reduced, and the electrical characteristics of the TFT vary or decrease. Was causing it.

【0008】本発明は、活性層、特にチャネル形成領域
を構成する領域とゲート絶縁膜との界面を良好なものと
することにより、TFTの特性を向上させるとともに均
一な特性を有する半導体素子からなる半導体回路を備え
た半導体装置およびその作製方法を提供するものであ
る。
According to the present invention, a semiconductor element is provided which improves the characteristics of a TFT and has uniform characteristics by improving the interface between an active layer, particularly a region forming a channel forming region, and a gate insulating film. A semiconductor device provided with a semiconductor circuit and a manufacturing method thereof are provided.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するた
め、本発明は、基板上または下地膜上に結晶化を助長す
る触媒元素を少なくとも一部に添加した後、初期半導体
膜と第1のゲート絶縁膜を連続的に形成し、次いで第1
のゲート絶縁膜を介して赤外光または紫外光(レーザー
光)の照射による非晶質を有する半導体膜の結晶化を行
った後、パターニングを行い所望の形状を有する活性層
及び第1のゲート絶縁膜を得た後、第2のゲート絶縁膜
を形成することを一つの特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: adding a catalyst element for promoting crystallization to a substrate or an underlayer to at least a part thereof; Forming a gate insulating film continuously;
After crystallization of the amorphous semiconductor film by irradiation of infrared light or ultraviolet light (laser light) through the gate insulating film, patterning is performed to form an active layer having a desired shape and a first gate. One feature is that a second gate insulating film is formed after obtaining the insulating film.

【0010】また、本発明は、絶縁表面上に初期半導体
膜と第1のゲート絶縁膜とを連続的に形成し、さらに連
続的に大気にさらすことなく赤外光または紫外光(レー
ザー光)の照射による結晶化を行った後、パターニング
を行い所望の形状を有する活性層及び第1のゲート絶縁
膜を得た後、第2のゲート絶縁膜を形成することも一つ
の特徴としている。
Further, according to the present invention, an initial semiconductor film and a first gate insulating film are continuously formed on an insulating surface, and infrared light or ultraviolet light (laser light) is not continuously exposed to the atmosphere. Another feature is that after crystallization by irradiation of GaN, patterning is performed to obtain an active layer having a desired shape and a first gate insulating film, and then a second gate insulating film is formed.

【0011】本明細書中で膜を連続的に形成するとは、
高真空を維持したまま、大気にさらすことなく順次、膜
を形成することを指しており、例えば、大気にさらすこ
となくチャンバー間を移動させて連続的に膜の形成を行
う、または同一チャンバー内で大気にさらすことなく反
応ガスを変更させて連続的に膜の形成を行うことを指し
ている。
[0011] In the present specification, to form a film continuously means that:
Refers to the sequential formation of films without exposure to air while maintaining a high vacuum.For example, moving between chambers without exposure to air to form films continuously, or within the same chamber Refers to continuously forming a film by changing the reaction gas without exposing it to the atmosphere.

【0012】本発明で開示する本発明の第1の構成は、
絶縁性を有する表面上の結晶性半導体膜からなる活性層
と、前記活性層上の第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜
上の第2の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜上のゲート配線
とを有することを特徴とする半導体素子からなる半導体
回路を備えた半導体装置である。
A first configuration of the present invention disclosed in the present invention is as follows.
An active layer made of a crystalline semiconductor film on an insulating surface, a first insulating film on the active layer, a second insulating film on the first insulating film, and the second insulating film A semiconductor device including a semiconductor circuit including a semiconductor element, which includes an upper gate wiring.

【0013】また、本発明の他の構成(第2の構成)
は、絶縁性を有する表面上の結晶性半導体膜からなる活
性層と、前記活性層上の第1の絶縁膜と、前記第1の絶
縁膜上に第1の絶縁膜と比較して膜厚が厚い第2の絶縁
膜と、前記第2の絶縁膜上のゲート配線とを有すること
を特徴とする半導体素子からなる半導体回路を備えた半
導体装置である。
Another configuration of the present invention (second configuration)
Are an active layer made of a crystalline semiconductor film on an insulating surface, a first insulating film on the active layer, and a film thickness on the first insulating film as compared with the first insulating film. A second insulating film having a large thickness, and a gate wiring on the second insulating film.

【0014】また、本発明の他の構成(第3の構成)
は、絶縁性を有する表面上に結晶性半導体膜からなる活
性層と、前記活性層上の第1の絶縁膜と、前記第1の絶
縁膜と同じパターン形状を有する第2の絶縁膜と、前記
第2の絶縁膜上にゲート配線とを有することを特徴とす
る半導体素子からなる半導体回路を備えた半導体装置で
ある。
Another configuration of the present invention (third configuration)
An active layer made of a crystalline semiconductor film on an insulating surface, a first insulating film on the active layer, a second insulating film having the same pattern shape as the first insulating film, A semiconductor device comprising a semiconductor circuit including a semiconductor element, wherein the semiconductor device includes a gate wiring on the second insulating film.

【0015】上記各構成において、前記結晶性半導体膜
は、初期半導体膜に結晶化を助長する触媒元素を添加す
る工程と、絶縁性を有する表面上の初期半導体膜と第1
の絶縁膜とを連続的に形成する工程と、前記第1の絶縁
膜を介して赤外光または紫外光を照射することにより前
記初期半導体膜を溶融させることなく結晶化する工程と
を少なくとも経て形成された結晶性半導体膜であること
を特徴としている。
In each of the above structures, the crystalline semiconductor film may include a step of adding a catalytic element for promoting crystallization to the initial semiconductor film, and a step of adding the initial semiconductor film on the insulating surface to the first semiconductor film.
At least through a step of continuously forming an insulating film and a step of irradiating infrared light or ultraviolet light through the first insulating film to crystallize the initial semiconductor film without melting the film. It is characterized by being a formed crystalline semiconductor film.

【0016】上記各構成において、前記触媒元素は、N
i、Fe、Co、Pt、Cu、Au、Geから選ばれた
少なくとも1つの元素であることを特徴としている。
In each of the above structures, the catalyst element is N
It is characterized by being at least one element selected from i, Fe, Co, Pt, Cu, Au and Ge.

【0017】また、上記各構成において、前記初期半導
体膜は、非晶質を有する半導体膜、または微結晶を有す
る半導体膜であることを特徴としている。
In each of the above structures, the initial semiconductor film is an amorphous semiconductor film or a microcrystalline semiconductor film.

【0018】また、上記各構成において、前記第1の絶
縁膜と前記活性層との界面における不純物濃度は、第1
の絶縁膜と第2の絶縁膜との界面における不純物濃度よ
りも低いことを特徴としている。
In each of the above structures, the impurity concentration at the interface between the first insulating film and the active layer is the first impurity concentration.
Is characterized by being lower than the impurity concentration at the interface between the insulating film and the second insulating film.

【0019】また、上記各構成において、前記ゲート配
線は、単層または積層構造を有しており、アルミニウ
ム、タンタル、モリブデン、チタン、クロム、シリコン
から選ばれた一種の元素を主成分とする材料からなる層
を有することを特徴している。
In each of the above structures, the gate wiring has a single layer or a laminated structure, and is made of a material mainly composed of one kind of element selected from aluminum, tantalum, molybdenum, titanium, chromium, and silicon. Characterized by having a layer consisting of

【0020】また、上記各構成において、前記第1の絶
縁膜の膜厚は、1〜50nmであることを特徴としてい
る。また、上記各構成において、前記第2の絶縁膜の膜
厚は、100〜200nmであることを特徴とする半導
体素子からなる半導体回路を備えた半導体装置。
In each of the above structures, the thickness of the first insulating film is 1 to 50 nm. Further, in any of the above structures, the semiconductor device includes a semiconductor circuit including a semiconductor element, wherein the thickness of the second insulating film is 100 to 200 nm.

【0021】また、上記各構成において、前記活性層
は、ソース領域と、ドレイン領域と、前記ソース領域と
前記ドレイン領域の間に形成されたチャネル形成領域と
を有することを特徴としている。
In each of the above structures, the active layer includes a source region, a drain region, and a channel forming region formed between the source region and the drain region.

【0022】上記各構成において、前記ソース領域およ
びドレイン領域の少なくとも一部は、シリサイドである
ことを特徴としている。
In each of the above structures, at least a part of the source region and the drain region is made of silicide.

【0023】上記各構成において、前記ソース領域およ
びドレイン領域には、N型の導電型を付与する不純物が
添加されていることを特徴としている。
Each of the above structures is characterized in that the source region and the drain region are doped with an impurity imparting N-type conductivity.

【0024】上記各構成において、前記ソース領域およ
びドレイン領域には、N型の導電型を付与する不純物お
よびP型の導電型を付与する不純物が添加されているこ
とを特徴としている。
Each of the above structures is characterized in that the source region and the drain region are doped with an impurity imparting an N-type conductivity and an impurity imparting a P-type conductivity.

【0025】上記各構成において、前記チャネル形成領
域は、シリコンの結晶化を助長する触媒元素を含有し、
前記触媒元素の濃度は、チャネル形成領域よりもソース
領域およびドレイン領域のほうが高いことを特徴として
いる。
In each of the above structures, the channel forming region contains a catalytic element for promoting crystallization of silicon,
The concentration of the catalytic element is higher in the source region and the drain region than in the channel formation region.

【0026】また、本発明で開示する本発明の作製方法
の第1の構成は、絶縁表面を有する下地膜の少なくとも
一部に結晶化を助長する触媒元素を接する工程と、前記
下地膜上に初期半導体膜と第1の絶縁膜とを連続的に形
成する工程と、前記第1の絶縁膜を介して赤外光または
紫外光を照射することにより前記初期半導体膜を結晶化
して結晶性半導体膜を得る工程と、前記結晶性半導体膜
及び前記第1の絶縁膜をパターニングして、前記初期半
導体膜の端面と前記第1の絶縁膜の端面を一致させる工
程と、前記活性層及び第1の絶縁膜を覆って第2の絶縁
膜を形成する工程と、前記絶縁膜上にゲート配線を形成
する工程と、前記第1の絶縁膜と前記第2の絶縁膜とを
同じパターン形状にする工程と、を有する半導体素子か
らなる半導体回路を備えた半導体装置の作製方法であ
る。
Further, a first configuration of the manufacturing method of the present invention disclosed in the present invention includes a step of contacting at least a part of a base film having an insulating surface with a catalytic element which promotes crystallization; A step of continuously forming an initial semiconductor film and a first insulating film; and irradiating infrared light or ultraviolet light through the first insulating film to crystallize the initial semiconductor film, thereby forming a crystalline semiconductor. Obtaining a film; patterning the crystalline semiconductor film and the first insulating film so that an end surface of the initial semiconductor film and an end surface of the first insulating film are aligned; Forming a second insulating film covering the insulating film, forming a gate wiring on the insulating film, and forming the first insulating film and the second insulating film in the same pattern shape. Circuit comprising a semiconductor element having A method for manufacturing a semiconductor device including.

【0027】また、本発明で開示する本発明の作製方法
の第2の構成は、絶縁表面を有する下地膜の少なくとも
一部に結晶化を助長する触媒元素を接する工程と、前記
下地膜上に初期半導体膜と第1の絶縁膜とを連続的に形
成する工程と、前記第1の絶縁膜を介して赤外光または
紫外光を照射することにより前記初期半導体膜を結晶化
して結晶性半導体膜を得る工程と、前記結晶性半導体膜
及び前記第1の絶縁膜をパターニングして、前記初期半
導体膜の端面と前記第1の絶縁膜の端面を一致させる工
程と、前記活性層及び第1の絶縁膜を覆って第2の絶縁
膜を形成する工程と、前記絶縁膜上にゲート配線を形成
する工程と、前記第1の絶縁膜と前記第2の絶縁膜とを
選択的に除去して、ソース領域またはドレイン領域とな
るべき領域を露呈させる工程と、前記ソース領域または
ドレイン領域となるべき領域にリン元素のドーピングを
行う工程と、加熱処理を施し、前記触媒元素をゲッタリ
ングさせる工程と、を有する半導体素子からなる半導体
回路を備えた半導体装置の作製方法である。
A second structure of the manufacturing method of the present invention disclosed in the present invention comprises a step of contacting at least a part of a base film having an insulating surface with a catalytic element for promoting crystallization; A step of continuously forming an initial semiconductor film and a first insulating film; and irradiating infrared light or ultraviolet light through the first insulating film to crystallize the initial semiconductor film, thereby forming a crystalline semiconductor. Obtaining a film; patterning the crystalline semiconductor film and the first insulating film so that an end surface of the initial semiconductor film and an end surface of the first insulating film are aligned; Forming a second insulating film covering the insulating film, forming a gate wiring on the insulating film, and selectively removing the first insulating film and the second insulating film. To expose regions that should be source or drain regions And a step of doping a region to be the source region or the drain region with a phosphorus element, and a step of performing a heat treatment to getter the catalyst element. 3 illustrates a method for manufacturing a semiconductor device.

【0028】上記作製方法の第1の構成または第2の構
成において、結晶性半導体膜を得る工程は、前記初期半
導体膜を溶融させることなく前記初期半導体膜を結晶化
させることを特徴としている。
In the first structure or the second structure of the above manufacturing method, the step of obtaining a crystalline semiconductor film is characterized in that the initial semiconductor film is crystallized without melting the initial semiconductor film.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】本発明の半導体装置およびその作
製方法の実施形態を示す簡略断面図である図1〜図4を
用いて簡略に説明する。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a simplified sectional view showing an embodiment of a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to the present invention.

【0030】まず、基板100を用意する。基板100
としては、ガラス基板、石英基板、結晶性ガラス、セラ
ミックス基板、プラスチック基板などの絶縁性基板、ま
たは下地膜を有する半導体基板(シリコン基板等)、金
属基板(ステンレス基板等)等を用いることができる。
First, a substrate 100 is prepared. Substrate 100
Examples thereof include an insulating substrate such as a glass substrate, a quartz substrate, a crystalline glass, a ceramic substrate, and a plastic substrate; a semiconductor substrate having a base film (eg, a silicon substrate); and a metal substrate (eg, a stainless steel substrate). .

【0031】次に、基板100上に絶縁表面を有する下
地膜10を形成する。下地膜10としては、酸化珪素
膜、窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜(SiOX y )、ま
たはこれらの積層膜等を用いることができる。下地膜の
形成方法は、公知の技術、例えば減圧CVD法、熱CV
D法、プラズマCVD法、スパッタ法等を用いることが
できる。
Next, a base film 10 having an insulating surface is formed on the substrate 100. As the base film 10, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon nitride oxide film (SiO x N y ), a stacked film thereof, or the like can be used. The formation method of the base film is a known technique, for example, a low pressure CVD method, a thermal CV method.
A method D, a plasma CVD method, a sputtering method, or the like can be used.

【0032】次いで、基板上または下地膜上に半導体材
料の結晶化を助長する触媒元素を全面または選択的に添
加する。触媒元素を添加する方法としては、スパッタ
法、CVD法、プラズマ処理法、吸着法、イオン注入
法、または触媒元素を含有した溶液を塗布する方法を使
用することができる。(図1(A))結晶化を助長する
触媒元素としては、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、P
d、Os、Ir、Pt、Cu、Auから選ばれた一種ま
たは複数種類のものを用いることができる。また、格子
置換型(または溶融型)の触媒元素であるGe、Pbを
用いることもできる。この技術を用いることにより、低
温プロセスで結晶性半導体膜を作製することが可能とな
った。ここでは、触媒元素としてニッケル(Ni)を用
いた例を示して具体的に説明する。
Next, a catalytic element for promoting crystallization of the semiconductor material is added on the entire surface or selectively on the substrate or the underlying film. As a method for adding a catalyst element, a sputtering method, a CVD method, a plasma treatment method, an adsorption method, an ion implantation method, or a method of applying a solution containing a catalyst element can be used. (FIG. 1 (A)) Fe, Co, Ni, Ru, Rh, P
One or more selected from d, Os, Ir, Pt, Cu, and Au can be used. Ge and Pb, which are catalytic elements of the lattice substitution type (or the melting type), can also be used. By using this technique, a crystalline semiconductor film can be manufactured by a low-temperature process. Here, an example in which nickel (Ni) is used as a catalyst element will be specifically described.

【0033】続いて、初期半導体膜101と第1のゲー
ト絶縁膜102aを連続的に形成する。(図1(B))
Subsequently, an initial semiconductor film 101 and a first gate insulating film 102a are continuously formed. (FIG. 1 (B))

【0034】なお、本明細書で初期半導体膜とは、半導
体膜を総称しており、代表的には非晶質を有する半導体
膜、例えば、非晶質半導体膜(非晶質珪素等)、微結晶
を有する非晶質半導体膜、微結晶半導体膜を指し、これ
ら半導体膜は、Si膜、Ge膜、化合物半導体膜〔例え
ば、SiX Ge 1-X(0<X<1)で示される非晶質シ
リコンゲルマニウム膜等)からなる膜である。この初期
半導体膜の成膜方法は、公知の技術、例えば減圧CVD
法、熱CVD法、PCVD法等を用いることができる。
In this specification, the term “initial semiconductor film” is a general term for a semiconductor film, and is typically a semiconductor film having an amorphous property, for example, an amorphous semiconductor film (such as amorphous silicon), Refers to an amorphous semiconductor film and a microcrystalline semiconductor film having microcrystals, and these semiconductor films are a Si film, a Ge film, and a compound semiconductor film [for example, represented by Si x Ge 1-x (0 <X <1). Amorphous silicon germanium film). This initial semiconductor film is formed by a known technique, for example, low pressure CVD.
Method, thermal CVD method, PCVD method, or the like can be used.

【0035】第1のゲート絶縁膜102aとしては、酸
化珪素膜、窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜(SiO
X y )、またはこれらの積層膜等を1nm〜50nm
の膜厚範囲で用いることができる。第1のゲート絶縁膜
の形成方法は、公知の技術、例えば減圧CVD法、熱C
VD法、PCVD法、スパッタ法等を用いることができ
る。加えて、第1のゲート絶縁膜として、初期半導体膜
101をプラズマ酸化や熱酸化等により得られる酸化
膜、或いはプラズマ窒化等により得られる窒化膜を用い
ることも可能である。
As the first gate insulating film 102a, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon nitride oxide film (SiO 2
X N y), or 1nm~50nm these laminated films such as
Can be used. The first gate insulating film may be formed by a known technique, for example, a low pressure CVD method or a heat C method.
A VD method, a PCVD method, a sputtering method, or the like can be used. In addition, as the first gate insulating film, an oxide film obtained by plasma oxidation or thermal oxidation of the initial semiconductor film 101, or a nitride film obtained by plasma nitridation or the like can be used.

【0036】本発明においては、初期半導体膜を形成
後、大気にさらすことなく連続的に第1のゲート絶縁膜
を形成することにより優れた界面特性を得ることができ
た。また、形成時の温度を同一にすることで、各層間で
の応力を緩和することが好ましい。加えて、上記の連続
的な形成の際、初期半導体膜の膜中における水素濃度を
低減させるために、成膜温度を400〜500℃で成膜
する工程、または、上記の連続的な形成後、熱処理を加
える工程とすることが好ましい。
In the present invention, after the initial semiconductor film was formed, excellent interface characteristics could be obtained by continuously forming the first gate insulating film without exposing it to the air. In addition, it is preferable that the stress between the layers be reduced by making the temperature at the time of formation the same. In addition, in the above-described continuous formation, in order to reduce the hydrogen concentration in the initial semiconductor film, a step of forming a film at a deposition temperature of 400 to 500 ° C. or after the above-described continuous formation Preferably, a step of applying a heat treatment is performed.

【0037】次に、第1のゲート絶縁膜102aを透過
させて赤外光または紫外光の照射による結晶化(以下、
レーザー結晶化と呼ぶ)を行ない、非晶質を有する半導
体膜101を結晶化させて結晶性半導体膜103を形成
する。(図1(C))この赤外光または紫外光の照射工
程も大気にさらさず連続的に行うことが好ましい。
Next, crystallization by irradiation of infrared light or ultraviolet light through the first gate insulating film 102a (hereinafter referred to as crystallization)
Laser crystallization), and the amorphous semiconductor film 101 is crystallized to form a crystalline semiconductor film 103. (FIG. 1 (C)) It is preferable that the step of irradiating the infrared light or the ultraviolet light is also performed continuously without being exposed to the atmosphere.

【0038】本明細書で結晶性半導体膜とは、構造に秩
序性を有している半導体膜を総称しており、例えば単結
晶半導体膜、多結晶半導体膜(多結晶珪素膜等)、微結
晶半導体膜、さらには部分的に秩序性を有した構造を有
している半導体膜を指している。
[0038] In this specification, a crystalline semiconductor film is a general term for a semiconductor film having an order in structure, such as a single crystal semiconductor film, a polycrystalline semiconductor film (such as a polycrystalline silicon film), and a microcrystalline semiconductor film. It refers to a crystalline semiconductor film, or a semiconductor film having a partially ordered structure.

【0039】結晶化技術として紫外光を用いる場合はエ
キシマレーザー光または紫外光ランプから発生する強光
を用いればよく、赤外光を用いる場合は赤外線レーザー
光または赤外線ランプから発生する強光を用いればよ
い。ここでは、下地膜と非晶質を有する半導体膜との界
面から触媒元素(Ni)が拡散するに従って、結晶成長
が進行する。また、レーザー結晶化の条件によっては、
非晶質を有する半導体膜が溶融状態を経過して結晶化す
る場合や、非晶質を有する半導体膜が溶融せずに固相状
態、もしくは固相と液相の中間状態で結晶化する場合が
ある。なお、第1のゲート絶縁膜の膜厚、非晶質を有す
る半導体膜の膜厚、基板温度等を考慮して、レーザー結
晶化の条件(レーザー光の波長、照射強度、パルス幅、
繰り返し周波数、照射時間等)を適宜調節する。なお、
レーザー結晶化後、公知の方法を用いて水素化処理を加
える工程としてもよい。
When ultraviolet light is used as the crystallization technique, excimer laser light or strong light generated from an ultraviolet lamp may be used. When infrared light is used, infrared laser light or strong light generated from an infrared lamp may be used. I just need. Here, crystal growth proceeds as the catalyst element (Ni) diffuses from the interface between the base film and the amorphous semiconductor film. Also, depending on the conditions of laser crystallization,
When the amorphous semiconductor film is crystallized after passing through a molten state, or when the amorphous semiconductor film is crystallized in a solid state without melting or in an intermediate state between a solid phase and a liquid phase There is. Considering the thickness of the first gate insulating film, the thickness of the amorphous semiconductor film, the substrate temperature, and the like, the conditions for laser crystallization (wavelength of laser light, irradiation intensity, pulse width,
Repetition frequency, irradiation time, etc.) are appropriately adjusted. In addition,
After the laser crystallization, a step of performing a hydrogenation treatment using a known method may be employed.

【0040】次に、第1のゲート絶縁膜及び結晶性半導
体膜を所望の形状とするためパターニングを施して、第
1のゲート絶縁膜102bと結晶性半導体膜からなる活
性層104を得る。(図1(D))
Next, the first gate insulating film and the crystalline semiconductor film are patterned to have desired shapes to obtain an active layer 104 composed of the first gate insulating film 102b and the crystalline semiconductor film. (Fig. 1 (D))

【0041】次に、基板全面を覆って、第2のゲート絶
縁膜102cを形成する。(図1(E))第2のゲート
絶縁膜としては、酸化珪素膜、窒化珪素膜、窒化酸化珪
素膜(SiOX y )、またはこれらの積層膜等を10
0nm〜200nmの膜厚範囲で用いることができる。
Next, a second gate insulating film 102c is formed to cover the entire surface of the substrate. (FIG. 1E) As the second gate insulating film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon nitride oxide film (SiO X N y ), a laminated film of these, or the like is used.
It can be used in a thickness range of 0 nm to 200 nm.

【0042】次いで、導電膜105を形成する。(図2
(A))導電膜105としては、アルミニウム、または
アルミニウムを主成分とする材料を200〜500nm
の膜厚範囲で用いることができる。また、バルブ金属を
主成分とする材料、例えば、タンタル(Ta)、ニオブ
(Nb)、ハフニウム(Hf)、ジルコニウム(Z
r)、チタン(Ti)、クロム(Cr)等を主成分とす
る材料を用いることができる。また、導電膜は、窒素を
含むタンタル(TaN)とタンタル(Ta)と窒素を含
むタンタル(TaN)の積層構造としてもよい。ここで
は、導電膜としてアルミニウム膜を用いた例を示して具
体的に説明する。
Next, a conductive film 105 is formed. (Figure 2
(A)) For the conductive film 105, aluminum or a material mainly containing aluminum is 200 to 500 nm.
Can be used. Further, a material mainly composed of a valve metal, for example, tantalum (Ta), niobium (Nb), hafnium (Hf), zirconium (Z
r), a material containing titanium (Ti), chromium (Cr) or the like as a main component can be used. Further, the conductive film may have a stacked structure of tantalum containing nitrogen (TaN), tantalum (Ta), and tantalum containing nitrogen (TaN). Here, an example in which an aluminum film is used as the conductive film will be specifically described.

【0043】本明細書中でバルブ金属とは、アノード的
に生成したバリア型陽極酸化膜がカソード電流は流すが
アノード電流は通さない、即ち弁作用を示すような金属
を指す。(電気化学便覧 第4版;電気化学協会編,P
370,丸善,1985)
In this specification, the term "valve metal" refers to a metal in which a barrier type anodic oxide film formed as an anode allows a cathode current to flow but does not allow an anode current to flow, that is, a metal exhibiting a valve action. (Electrochemical Handbook, 4th edition; edited by The Electrochemical Society, P
370, Maruzen, 1985)

【0044】次に、レジストマスク106を形成して導
電膜105をパターニングし、配線層107aを形成す
る。(図2(B))なお、この第2の配線層107a
は、ゲート配線の上層を構成する。
Next, a resist mask 106 is formed and the conductive film 105 is patterned to form a wiring layer 107a. (FIG. 2B) The second wiring layer 107a
Constitutes the upper layer of the gate wiring.

【0045】次に、レジストマスク106を残したまま
陽極酸化装置のプローブを導電膜107aに接触させ
て、第1の陽極酸化を行う。(図2(C))この第1の
陽極酸化では、配線層107bの側面にポーラス型の陽
極酸化物(多孔質アルミナ)108が形成される。
Next, a first anodic oxidation is performed by bringing the probe of the anodic oxidation device into contact with the conductive film 107a while leaving the resist mask 106. (FIG. 2C) In the first anodic oxidation, a porous anodic oxide (porous alumina) 108 is formed on the side surface of the wiring layer 107b.

【0046】次に、レジストマスク106を除去した
後、再び陽極酸化装置のプローブを導電膜に接触させ
て、第2の陽極酸化を行う。(図2(D))この第2の
陽極酸化では、配線層107cの表面にバリア型の陽極
酸化物(無孔質アルミナ)109が形成される。
Next, after removing the resist mask 106, the probe of the anodic oxidation device is again brought into contact with the conductive film to perform second anodic oxidation. (FIG. 2D) In this second anodic oxidation, a barrier type anodic oxide (nonporous alumina) 109 is formed on the surface of the wiring layer 107c.

【0047】次に配線層およびその陽極酸化物をマスク
として、第1および第2のゲート絶縁膜をエッチングし
て、第1のゲート絶縁膜110、第2のゲート絶縁膜1
11を形成する。(図3(A))
Next, using the wiring layer and its anodic oxide as a mask, the first and second gate insulating films are etched to form a first gate insulating film 110 and a second gate insulating film 1.
11 is formed. (FIG. 3 (A))

【0048】次に、ポーラス型の陽極酸化物108を除
去し、活性層104の表面を露出させた状態で、導電性
を付与する不純物イオンを活性層に添加して、ソース領
域またはドレイン領域となるP型またはN型の高濃度不
純物領域115、116及びLDD領域となるP型また
はN型の低濃度不純物領域117、118を形成する。
(図3(B))イオンの添加は、イオン注入法、プラズ
マドーピング法、レーザードーピング法等の公知の手段
を用いればよい。ここでは、P型の導電性を付与する不
純物としてボロン、N型の導電性を付与する不純物とし
てリンを用いた例を示して具体的に説明する。
Next, while removing the porous anodic oxide 108 and exposing the surface of the active layer 104, impurity ions for imparting conductivity are added to the active layer to form a source region or a drain region. Then, P-type or N-type high-concentration impurity regions 115 and 116 and P-type or N-type low-concentration impurity regions 117 and 118 to be LDD regions are formed.
(FIG. 3B) Addition of ions may be performed by a known means such as an ion implantation method, a plasma doping method, or a laser doping method. Here, an example in which boron is used as an impurity for imparting P-type conductivity and phosphorus is used as an impurity for imparting N-type conductivity will be specifically described.

【0049】その後、不活性雰囲気またはドライ酸素雰
囲気中において450℃以上、0.5〜12時間、本実
施例では550℃、2時間の加熱処理をする。(図3
(C))
Thereafter, heat treatment is performed in an inert atmosphere or a dry oxygen atmosphere at 450 ° C. or more for 0.5 to 12 hours, and in this embodiment, 550 ° C. for 2 hours. (FIG. 3
(C))

【0050】上記加熱工程により、非晶質珪素膜の結晶
化のために意図的に添加したNiが図3(C)中の矢印
で模式的に示すように、チャネル形成領域からそれぞれ
のソース領域及びドレイン領域へ拡散する。これはこれ
らの領域がリン元素を高濃度に含むためであり、これら
ソース領域及びドレイン領域に到達したNiはそこで捕
獲(ゲッタリング)される。400〜600℃、0.5
〜4時間の加熱処理で、Niを十分ゲッタリングするこ
とができる。
In the above heating step, Ni intentionally added for crystallization of the amorphous silicon film is removed from the channel forming region to each source region as schematically shown by arrows in FIG. And to the drain region. This is because these regions contain a high concentration of phosphorus element, and Ni that reaches these source and drain regions is captured (gettered) there. 400-600 ° C, 0.5
The heat treatment for up to 4 hours can sufficiently getter Ni.

【0051】その結果、チャネル形成領域内のNi濃度
を低減することができる。チャネル形成領域119中の
Ni濃度はSIMSの検出下限である5×1017atoms
/cm 3 以下にすることができる。他方、ゲッタリング
シンクに用いたソース領域及びドレイン領域115、1
16中のNi濃度はチャネル形成領域よりも高くなる。
(図3(C))この処理によって、同時にソース領域お
よびドレイン領域における不純物の活性化効果、ドーピ
ング工程で損傷した活性層の結晶構造の回復効果を得る
ことができる。
As a result, the Ni concentration in the channel formation region
Can be reduced. In the channel formation region 119
Ni concentration is 5 × 10, which is the lower limit of detection of SIMS.17atoms
/ Cm ThreeIt can be: Gettering on the other hand
Source and drain regions 115, 1 used for the sink
16 has a higher Ni concentration than the channel formation region.
(FIG. 3C) By this process, the source area and the
Activation effect in the drain and drain regions,
To recover the crystal structure of the active layer damaged by the polishing process
be able to.

【0052】最後に、層間絶縁膜120を成膜し、ソー
ス領域、ドレイン領域上を露出させるコンタクトホール
を形成した後、金属膜を形成し、これをパターニングし
て、ソース領域、ドレイン領域と接触する金属配線12
1、122を形成する。(図3(D))こうして、本発
明の実施の形態におけるTFTの作製を完了する。
Finally, an interlayer insulating film 120 is formed, a contact hole for exposing the source region and the drain region is formed, a metal film is formed, and the metal film is patterned to make contact with the source region and the drain region. Metal wiring 12
1, 122 are formed. (FIG. 3D) Thus, the fabrication of the TFT according to the embodiment of the present invention is completed.

【0053】なお、図4に図3(C)における断面図を
示す。図3(C)は、図4(B)と同一であり、図4
(B)におけるZ−Z’面での断面構造図は図4(A)
に相当する。なお、図4(A)で示される平面形状は、
矩形状として簡略化した。また、図4(A)におけるX
−X’面での断面構造図は図4(B)に相当し、図4
(A)におけるY−Y’面での断面構造図は図4(C)
に相当する。
FIG. 4 is a sectional view of FIG. 3C. FIG. 3C is the same as FIG.
FIG. 4A is a cross-sectional structural view taken along the ZZ ′ plane in FIG.
Is equivalent to Note that the planar shape shown in FIG.
Simplified as a rectangular shape. Further, X in FIG.
FIG. 4B is a cross-sectional structural view taken along the −X ′ plane.
FIG. 4C is a cross-sectional structural view taken along the line YY ′ in FIG.
Is equivalent to

【0054】[0054]

【実施例】以下に本発明の実施例を説明するが、特にこ
れらの実施例に限定されないことは勿論である。
Embodiments of the present invention will be described below, but it is needless to say that the present invention is not limited to these embodiments.

【0055】〔実施例1〕本願発明を利用した半導体素
子からなる半導体回路を備えた半導体装置について、図
8を用いてその構造の一例を説明する。なお、本発明に
かかる半導体装置は、同一基板上に周辺駆動回路部と画
素マトリクス回路部とを備えている。本実施例では図示
を容易にするため、同一基板上に周辺駆動回路部の一部
を構成するCMOS回路と、画素マトリクス回路部の一
部を構成する画素TFT(Nチャネル型TFT)とが示
されている。
[Embodiment 1] An example of the structure of a semiconductor device provided with a semiconductor circuit comprising a semiconductor element using the present invention will be described with reference to FIG. Note that a semiconductor device according to the present invention includes a peripheral driver circuit portion and a pixel matrix circuit portion on the same substrate. In this embodiment, for the sake of simplicity of illustration, a CMOS circuit forming part of a peripheral driving circuit portion and a pixel TFT (N-channel TFT) forming part of a pixel matrix circuit portion are shown on the same substrate. Have been.

【0056】また、図9は図8の上面図に相当する図で
あり、図9において、点線A−A’で切断した部分が、
図8の画素マトリクス回路の断面構造に相当し、点線B
−B’で切断した部分が、図8のCMOS回路の断面構
造に相当する。なお、図10が、同一基板上に周辺駆動
回路部と画素マトリクス回路部とを備えたアクティブマ
トリクス基板の概略斜視図である。アクティブマトリク
ス基板は、基板300上に形成された、画素マトリクス
回路601、走査線駆動回路602、信号線駆動回路6
03とを備え、走査線駆動回路602、信号線駆動回路
603はそれぞれ走査線520、信号線530によって
画素マトリクス回路601に接続されている。走査線、
信号線の交差部近傍には、各配線に接続された画素TF
T500が形成され、画素TFTには画素電極550、
付加容量560が接続されている。
FIG. 9 is a diagram corresponding to the top view of FIG. 8. In FIG. 9, the portion cut along the dotted line AA '
8 corresponds to the sectional structure of the pixel matrix circuit shown in FIG.
The portion cut at -B 'corresponds to the cross-sectional structure of the CMOS circuit in FIG. FIG. 10 is a schematic perspective view of an active matrix substrate including a peripheral driver circuit portion and a pixel matrix circuit portion on the same substrate. The active matrix substrate includes a pixel matrix circuit 601, a scan line driver circuit 602, and a signal line driver circuit 6 formed on the substrate 300.
The scanning line driving circuit 602 and the signal line driving circuit 603 are connected to the pixel matrix circuit 601 by the scanning line 520 and the signal line 530, respectively. Scan line,
In the vicinity of the intersection of the signal lines, the pixels TF connected to each wiring
T500 is formed, and a pixel electrode 550,
The additional capacity 560 is connected.

【0057】図8において、いずれのTFT(薄膜トラ
ンジスタ)も基板300上に設けられた下地膜301上
に形成されている。CMOS回路のPチャネル型TFT
の場合には、活性層としてP型の高濃度不純物領域(ソ
ース領域又はドレイン領域)801、802と、チャネ
ル形成領域803と、前記高濃度不純物領域と前記チャ
ネル形成領域の間に低濃度不純物領域804、805が
形成されている。そして前記チャネル形成領域上には、
第1のゲート絶縁膜405と第2のゲート絶縁膜408
の積層膜を介してゲート配線407が形成されている。
ゲート配線は、バリア型の陽極酸化物409で保護され
ている。その上を覆う第1の層間絶縁膜310にコンタ
クトホールを形成して高濃度不純物領域に配線432、
433が接続され、さらにその上に第2の層間絶縁膜3
20が形成され、配線432に引き出し配線442が接
続されて、その上を覆って第3の層間絶縁膜330が形
成されている。
In FIG. 8, all TFTs (thin film transistors) are formed on a base film 301 provided on a substrate 300. P-channel type TFT for CMOS circuit
In this case, the P-type high-concentration impurity regions (source region or drain region) 801 and 802 as the active layer, the channel formation region 803, and the low-concentration impurity region between the high-concentration impurity region and the channel formation region. 804 and 805 are formed. And on the channel forming region,
First gate insulating film 405 and second gate insulating film 408
The gate wiring 407 is formed via the laminated film of FIG.
The gate wiring is protected by a barrier type anodic oxide 409. A contact hole is formed in the first interlayer insulating film 310 covering it, and a wiring 432 is formed in the high-concentration impurity region.
433 is connected thereto, and the second interlayer insulating film 3 is further formed thereon.
20 is formed, a lead-out wiring 442 is connected to the wiring 432, and a third interlayer insulating film 330 is formed so as to cover the lead-out wiring 442.

【0058】一方、Nチャネル型のTFTは、活性層と
してN型の高濃度不純物領域(ソース領域又はドレイン
領域)806、807と、チャネル形成領域809と、
前記高濃度不純物領域と前記チャネル形成領域の間に低
濃度不純物領域810、811が形成されている。高濃
度不純物領域には配線431、433が接続され、さら
に配線431には引き出し配線441が接続されてい
る。活性層以外の部分は、上記Pチャネル型TFTと概
略同一構造である。
On the other hand, the N-channel type TFT includes N-type high-concentration impurity regions (source or drain regions) 806 and 807 as active layers, a channel formation region 809,
Low concentration impurity regions 810 and 811 are formed between the high concentration impurity region and the channel formation region. Wirings 431 and 433 are connected to the high-concentration impurity region, and a lead-out wiring 441 is connected to the wiring 431. Portions other than the active layer have substantially the same structure as the P-channel TFT.

【0059】画素マトリクス回路に形成されたNチャネ
ル型TFTについては、第1の層間絶縁膜を形成する部
分まで、CMOS回路のNチャネル型TFTと同一構造
である。そして、高濃度不純物領域811、813には
配線530、532が接続される一方、高濃度不純物領
域813には配線532が接続され、その上に第2の層
間絶縁膜320を形成し、ブラックマスク541を形成
する。このブラックマスクは画素TFTを覆い、且つ配
線532と補助容量を形成している。さらに、その上に
第3の層間絶縁膜330を形成し、ITO等の透明導電
膜からなる画素電極550が接続される。なお、本実施
例では、画素マトリクス回路の画素TFTのゲート電極
をダブルゲート構造としているが、オフ電流のバラツキ
を低減するために、トリプルゲート構造等のマルチゲー
ト構造としても構わない。また、開口率を向上させるた
めにシングルゲート構造としてもよい。
The N-channel TFT formed in the pixel matrix circuit has the same structure as the N-channel TFT of the CMOS circuit up to the portion where the first interlayer insulating film is formed. Wirings 530 and 532 are connected to the high-concentration impurity regions 811 and 813, and a wiring 532 is connected to the high-concentration impurity regions 813. A second interlayer insulating film 320 is formed thereon, and a black mask is formed. 541 are formed. This black mask covers the pixel TFT and forms an auxiliary capacitance with the wiring 532. Further, a third interlayer insulating film 330 is formed thereon, and a pixel electrode 550 made of a transparent conductive film such as ITO is connected. In this embodiment, the gate electrode of the pixel TFT of the pixel matrix circuit has a double gate structure. However, a multi-gate structure such as a triple gate structure may be used in order to reduce variation in off current. Further, a single gate structure may be used to improve the aperture ratio.

【0060】本発明の構造において、チャネル形成領域
と第1のゲート絶縁膜との界面における(炭素、窒素、
酸素、Na、Fe、Cr、Al、Ta等)不純物濃度
は、第1のゲート絶縁膜と第2のゲート絶縁膜との界面
における不純物濃度と比較して低いことを特徴としてい
る。特に、各TFTのチャネル形成領域413、42
3、514、515と第1のゲート絶縁膜405、50
5との界面における炭素、窒素、酸素等の不純物の濃度
を1×1019atoms/cm3 以下、好ましくは1×1016at
oms/cm3 となるように不純物濃度を制御することができ
た。なお、アルカリ金属不純物(Na等)および金属不
純物(Fe、Cr等)の濃度は1×1015atoms/cm3
下に制御することができた。また、結晶化の際に用いた
触媒元素(Ni)は、5×1017atoms/cm3 以下とする
ことができた。ここでの不純物の濃度はSIMSデータ
の最低値で定義する。
In the structure of the present invention, (carbon, nitrogen, and the like) at the interface between the channel formation region and the first gate insulating film.
It is characterized in that the impurity concentration is lower than the impurity concentration at the interface between the first gate insulating film and the second gate insulating film (oxygen, Na, Fe, Cr, Al, Ta, etc.). In particular, channel forming regions 413 and 42 of each TFT
3, 514, 515 and first gate insulating films 405, 50
The concentration of impurities such as carbon, nitrogen, and oxygen at the interface with C.5 is 1 × 10 19 atoms / cm 3 or less, preferably 1 × 10 16 at
The impurity concentration could be controlled to be oms / cm 3 . The concentrations of the alkali metal impurities (such as Na) and metal impurities (such as Fe and Cr) could be controlled to 1 × 10 15 atoms / cm 3 or less. The catalyst element (Ni) used for crystallization could be reduced to 5 × 10 17 atoms / cm 3 or less. Here, the impurity concentration is defined by the lowest value of the SIMS data.

【0061】以下に、図5〜7を参照して、本発明の半
導体装置の作製方法の一例を詳細に説明する。
Hereinafter, an example of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

【0062】まず、絶縁表面を有する基板300を用意
する。本実施例においては基板300としてガラス基板
(コーニング1737;歪点667℃)を用いた。その
基板表面に下地膜301として酸化珪素膜を200nm
の膜厚で形成した。次に、スピナーを用いてNi酢酸溶
液を塗布し、更に乾燥させてNi層31を形成した。
(図6(A))ただし、Ni層は完全な層を成している
ものではない。Ni酢酸溶液のNi濃度は重量換算で1
〜1000ppmとする。本実施例では100ppmと
した。この状態で下地膜の表面にNiが保持される。本
実施例では、溶液を用いた塗布法を用いたが、イオン注
入、スパッタ法を用いて下地膜の表面にNiを保持させ
ることができる。
First, a substrate 300 having an insulating surface is prepared. In this embodiment, a glass substrate (Corning 1737; strain point 667 ° C.) was used as the substrate 300. A silicon oxide film having a thickness of 200 nm
It formed with the film thickness of. Next, a Ni acetic acid solution was applied using a spinner and further dried to form a Ni layer 31.
(FIG. 6A) However, the Ni layer does not form a complete layer. The Ni concentration of the Ni acetic acid solution is 1 in terms of weight.
To 1000 ppm. In this embodiment, it is set to 100 ppm. In this state, Ni is held on the surface of the base film. In this embodiment, the coating method using a solution is used, but Ni can be held on the surface of the base film by using ion implantation or sputtering.

【0063】次に、初期半導体膜302と第1のゲート
絶縁膜303aを連続的に形成した。(図6(B))本
実施例では、非晶質珪素膜の形成専用のチャンバーと、
第1のゲート絶縁膜の形成専用のチャンバーとを用意
し、高真空を保ったまま、各チャンバーを移動すること
により連続的に形成した。本実施例では、減圧熱CVD
法により成膜ガスとしてジシラン(Si2 6 )を用い
て膜厚50nmの非晶質珪素膜からなる初期半導体膜を
形成し、減圧熱CVD法により膜厚20nmの酸化膜か
らなる第1のゲート絶縁膜を形成した。なお、初期半導
体膜302の膜中における炭素、窒素、酸素等の不純物
の濃度を5×1018atoms/cm3 以下となるように不純物
濃度を制御した。
Next, an initial semiconductor film 302 and a first gate insulating film 303a were formed continuously. (FIG. 6B) In this embodiment, a chamber dedicated to forming an amorphous silicon film is provided.
A chamber dedicated to forming the first gate insulating film was prepared, and the chambers were continuously formed by moving each chamber while maintaining a high vacuum. In this embodiment, the reduced pressure thermal CVD
An initial semiconductor film made of an amorphous silicon film having a thickness of 50 nm is formed using disilane (Si 2 H 6 ) as a film forming gas by a deposition method, and a first oxide film made of a 20 nm film is formed by a low pressure thermal CVD method. A gate insulating film was formed. Note that the impurity concentration was controlled such that the concentration of impurities such as carbon, nitrogen, and oxygen in the initial semiconductor film 302 was 5 × 10 18 atoms / cm 3 or less.

【0064】続いて、第1のゲート絶縁膜303aを上
面に有したまま、非晶質珪素膜302を紫外光または赤
外光の照射により結晶化して結晶性珪素膜304を得
た。(図6(C))なお、この紫外光または赤外光の照
射も大気にさらすことなく連続的に行うことが好まし
い。本実施例では、XeClレーザー光(λ=308n
m)を用いた。本実施例では、初期半導体膜が溶融しな
い結晶化条件でパルスレーザー光を照射して、触媒元素
から結晶成長させることにより結晶性半導体膜を得た。
この結晶化工程では、まず、ニッケルシリサイドを核と
した核生成が起こり、次第に核が成長して膜全体が結晶
化する。
Subsequently, the amorphous silicon film 302 was crystallized by irradiating ultraviolet light or infrared light with the first gate insulating film 303a on the upper surface to obtain a crystalline silicon film 304. (FIG. 6 (C)) Note that it is preferable that the irradiation of ultraviolet light or infrared light be continuously performed without exposure to the atmosphere. In this embodiment, the XeCl laser light (λ = 308n)
m) was used. In this example, a crystalline semiconductor film was obtained by irradiating a pulsed laser beam under crystallization conditions under which the initial semiconductor film was not melted and growing crystals from a catalytic element.
In this crystallization step, first, nucleation with nickel silicide as a nucleus occurs, the nucleus gradually grows, and the entire film is crystallized.

【0065】次に、図6(D)に示すように結晶性珪素
膜と第1のゲート絶縁膜をドライエッチング法を用いて
パターニングを施し、活性層305、第1のゲート絶縁
膜303bを形成した。
Next, as shown in FIG. 6D, the crystalline silicon film and the first gate insulating film are patterned by using a dry etching method to form an active layer 305 and a first gate insulating film 303b. did.

【0066】次に、膜厚100nmの第2のゲート絶縁
膜303bを基板全面を覆って形成した後、導電膜とし
て2wt%のスカンジウムを含有した厚さ40nmのA
l膜を形成する。そして、レジストマスク308を形成
してAl膜をパターニングし、配線層307を形成し
た。(図6(A))
Next, after a second gate insulating film 303b having a thickness of 100 nm is formed to cover the entire surface of the substrate, a conductive film containing 2 wt% of scandium and having a thickness of 40 nm is formed.
1 film is formed. Then, a resist mask 308 was formed, the Al film was patterned, and a wiring layer 307 was formed. (FIG. 6 (A))

【0067】次に、レジストマスク308を残したま
ま、陽極酸化装置のプローブをTa膜に接触させて、第
1の陽極酸化を行った。陽極酸化条件は、電解溶液に3
%のシュウ酸水溶液(温度10℃)を用い、到達電圧8
V、電圧印加時間40分、供給電流20mA/1基板と
した。この工程によりポーラス型の陽極酸化物309が
形成された。次いで、レジストマスク308を除去した
後、再度、陽極酸化装置のプローブをTa膜に接触させ
て、第2の陽極酸化を行った。陽極酸化条件は、電解溶
液に3%の酒石酸を含むエチレングリコール溶液を用
い、電解溶液温度10℃、到達電圧80V、電圧印加時
間30分、供給電圧30mA/1基板とした。この工程
により、バリア型の陽極酸化物409、509が形成さ
れた。(図6(B))
Next, while the resist mask 308 was left, the probe of the anodizing apparatus was brought into contact with the Ta film to perform first anodizing. Anodizing conditions are 3
% Oxalic acid aqueous solution (temperature: 10 ° C.)
V, a voltage application time of 40 minutes, and a supply current of 20 mA / 1 substrate. Through this step, a porous anodic oxide 309 was formed. Next, after removing the resist mask 308, the probe of the anodic oxidation apparatus was again brought into contact with the Ta film to perform second anodic oxidation. The anodizing conditions were as follows: an ethylene glycol solution containing 3% tartaric acid was used as the electrolytic solution, the electrolytic solution temperature was 10 ° C., the ultimate voltage was 80 V, the voltage application time was 30 minutes, and the supply voltage was 30 mA / 1 substrate. Through this step, barrier anodic oxides 409 and 509 were formed. (FIG. 6 (B))

【0068】次に、配線層およびその陽極酸化物をマス
クとして、303a〜cと306を選択的に除去して、
第1のゲート絶縁膜405、505及び第2のゲート絶
縁膜408、508を形成するとともに、ソース、ドレ
イン領域となる活性層の表面を露出させる。(図6
(C))
Next, 303a-c and 306 are selectively removed using the wiring layer and its anodic oxide as a mask,
The first gate insulating films 405 and 505 and the second gate insulating films 408 and 508 are formed, and the surfaces of the active layers serving as source and drain regions are exposed. (FIG. 6
(C))

【0069】次に、ポーラス型の陽極酸化物309を公
知の方法によりエッチングして除去し、イオン注入法に
よりN型の導電性を付与する不純物イオンの一種である
リンを活性層に添加する。N型の高濃度不純物領域51
1〜513、411、412に、リン濃度が、1×10
20〜8×1021atoms /cm3 、N型の低濃度不純物領
域516〜519、414、415のリン濃度が、1×
1015〜1×1017atoms /cm3 になるように調節す
る。次いで、Nチャネル型TFTをレジスト(図示しな
い)で覆って、イオン注入法によりP型の導電性を付与
する不純物イオンの一種であるボロンを同様にして活性
層(421、422、424、425で示される領域)
に添加した。(図7(A))ボロンのドーズ量は、P型
の不純物領域421、422のボロンイオンの濃度がN
型の不純物領域511〜513、411、412に添加
されるリンイオンの濃度の1.3〜2倍程度になるよう
にする。なお、本実施例におけるリンイオンまたはボロ
ンイオンの添加方法は、公知の方法、例えばイオン注入
法、プラズマドーピング法、リンイオンまたはボロンイ
オンを含む溶液を塗布後、加熱する方法、リンイオンま
たはボロンイオンを含む膜を形成後加熱する方法等を用
いて行う。
Next, the porous anodic oxide 309 is removed by etching by a known method, and phosphorus, which is a kind of impurity ions imparting N-type conductivity, is added to the active layer by ion implantation. N-type high concentration impurity region 51
1 to 513, 411, and 412, the phosphorus concentration is 1 × 10
20 to 8 × 10 21 atoms / cm 3 , the N-type low-concentration impurity regions 516 to 519, 414, and 415 have a phosphorus concentration of 1 ×
It is adjusted to be 10 15 to 1 × 10 17 atoms / cm 3 . Next, the N-channel TFT is covered with a resist (not shown), and boron, which is a kind of impurity ions imparting P-type conductivity, is similarly formed by an ion implantation method in the active layer (421, 422, 424, 425). Area shown)
Was added. (FIG. 7A) The dose of boron is such that the concentration of boron ions in the p-type impurity regions 421 and 422 is N.
The concentration is set to about 1.3 to 2 times the concentration of phosphorus ions added to the impurity regions 511 to 513, 411, and 412 of the mold. Note that the method of adding phosphorus ions or boron ions in this embodiment is a known method, for example, an ion implantation method, a plasma doping method, a method of applying a solution containing phosphorus ions or boron ions, and then heating the film, a film containing phosphorus ions or boron ions. Is performed by using a method of heating after forming.

【0070】また、リンイオン、ボロンイオンが注入さ
れなかった領域が後にキャリアの移動経路となる真性ま
たは実質的に真性なチャネル形成領域413、423、
514、515となる。
The regions into which the phosphorus ions and boron ions have not been implanted become intrinsic or substantially intrinsic channel forming regions 413, 423, 423, 423 and 423, which will later become carrier movement paths.
514 and 515.

【0071】なお、本明細書中で真性とは、シリコンの
フェルミレベルを変化させうる不純物を一切含まない領
域を指し、実質的に真性な領域とは、電子と正孔が完全
に釣り合って導電型を相殺させた領域、即ち、しきい値
制御が可能な濃度範囲(1×1015〜1×1017atoms
/cm3 )でN型またはP型を付与する不純物を含む領
域、または意図的に逆導電型不純物を添加することによ
り導電型を相殺させた領域を示す。
In this specification, the term “intrinsic” refers to a region that does not contain any impurity that can change the Fermi level of silicon, and a substantially intrinsic region is a region in which electrons and holes are perfectly balanced and conductive. The region where the molds are offset, that is, the concentration range in which the threshold can be controlled (1 × 10 15 to 1 × 10 17 atoms)
/ Cm 3 ) indicates a region containing an impurity imparting N-type or P-type, or a region in which the conductivity type is offset by intentionally adding an impurity of the opposite conductivity type.

【0072】その後、不活性雰囲気またはドライ酸素雰
囲気中において450℃以上、0.5〜12時間、本実
施例では550℃、2時間の加熱処理をした。(図7
(B))
Thereafter, heat treatment was performed at 450 ° C. or more for 0.5 to 12 hours, in this example, 550 ° C. for 2 hours in an inert atmosphere or a dry oxygen atmosphere. (FIG. 7
(B))

【0073】上記加熱工程により、非晶質珪素膜の結晶
化のために意図的に添加したNiが図7(B)中の矢印
で模式的に示すように、チャネル形成領域からそれぞれ
のソース領域及びドレイン領域へ拡散する。これはこれ
らの領域がリン元素を高濃度に含むためであり、これら
ソース領域及びドレイン領域に到達したNiはそこで捕
獲(ゲッタリング)される。400〜600℃、0.5
〜4時間の加熱処理で、Niを十分ゲッタリングするこ
とができる。
In the above heating step, Ni intentionally added for crystallization of the amorphous silicon film is removed from the channel forming region to each source region as schematically shown by arrows in FIG. 7B. And to the drain region. This is because these regions contain a high concentration of phosphorus element, and Ni that reaches these source and drain regions is captured (gettered) there. 400-600 ° C, 0.5
The heat treatment for up to 4 hours can sufficiently getter Ni.

【0074】その結果、不純物イオンを活性化させると
同時に、チャネル形成領域内のNi濃度を低減すること
ができる。チャネル形成領域803、809、814、
815中のNi濃度はSIMSの検出下限である5×1
17atoms /cm3 以下にすることができる。他方、ゲ
ッタリングシンクに用いたソース領域及びドレイン領域
中のNi濃度はチャネル形成領域よりも高くなる。(図
8)
As a result, the Ni concentration in the channel formation region can be reduced while activating the impurity ions. Channel forming regions 803, 809, 814,
The Ni concentration in 815 is 5 × 1, which is the lower limit of SIMS detection.
0 17 atoms / cm 3 or less. On the other hand, the Ni concentration in the source region and the drain region used for the gettering sink is higher than that in the channel formation region. (FIG. 8)

【0075】その後、シリサイド化するための金属膜を
設け、加熱処理を施し、801、802、806、80
7、811〜813で示された領域をシリサイド化させ
た後、金属膜だけを除去する工程とすることが好まし
い。この工程を加えるとソース領域およびドレイン領域
の低抵抗化を図り、数GHzレベルの動作周波数を実現
することが可能となる。シリサイド化するための金属膜
としては、コバルト、チタン、タンタル、タングステ
ン、モリブデン等を主成分とする材料からなる膜を用い
ることが可能である。
After that, a metal film for silicidation is provided, and a heat treatment is performed, so that 801, 802, 806, 80
After silicidation of the regions indicated by 7, 811 to 813, it is preferable to remove only the metal film. By adding this step, the resistance of the source region and the drain region can be reduced, and an operation frequency on the order of several GHz can be realized. As the metal film for silicidation, a film made of a material containing cobalt, titanium, tantalum, tungsten, molybdenum, or the like as a main component can be used.

【0076】そして、基板全面に第1の層間絶縁膜を酸
化珪素膜でもって形成する。ここでは、CVP法でもっ
て膜厚1μmの第1の層間絶縁膜310を形成する。ま
た、他の層間絶縁膜の材料としては、窒化珪素膜、酸化
窒化珪素膜、透明性有機樹脂膜、例えばアクリル樹脂、
ポリイミド、BCB(ベンゾシクロブテン)を用いるこ
とができる。
Then, a first interlayer insulating film is formed on the entire surface of the substrate with a silicon oxide film. Here, a first interlayer insulating film 310 having a thickness of 1 μm is formed by a CVP method. Further, as a material of another interlayer insulating film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, a transparent organic resin film, for example, an acrylic resin,
Polyimide and BCB (benzocyclobutene) can be used.

【0077】そして、コンタクトホールの形成を行い、
コンタクト電極を構成するための図示しない金属膜を成
膜する。ここでは、この金属膜としてチタン膜とアルミ
ニウム膜とチタン膜との3層膜をスパッタ法により成膜
する。そしてこの金属膜をパターニングすることにより
530、532、431〜433で示される配線を形成
する。
Then, a contact hole is formed,
A metal film (not shown) for forming a contact electrode is formed. Here, a three-layer film of a titanium film, an aluminum film, and a titanium film is formed as the metal film by a sputtering method. Then, wirings 530, 532, 431 to 433 are formed by patterning the metal film.

【0078】次に第2の層間絶縁膜320として有機樹
脂膜を膜厚1μmの厚さにスピンコート法でもって形成
する。そして、付加容量を形成するために、所定の箇所
540だけエッチングを施し薄くする。そして、Tiか
らなる金属膜300nmを成膜した。そして、この金属
膜にパターニングを施してブラックマスク541と引出
し配線441、442を形成した。
Next, an organic resin film is formed as a second interlayer insulating film 320 to a thickness of 1 μm by spin coating. Then, in order to form an additional capacitance, only a predetermined portion 540 is etched and thinned. Then, a 300 nm thick metal film made of Ti was formed. The metal film was patterned to form a black mask 541 and lead wires 441 and 442.

【0079】そして、第3の層間絶縁膜330をアクリ
ル樹脂でもって形成する。ここでは、スピンコート法で
もって膜厚1μmの第3の層間絶縁膜330を形成す
る。樹脂膜を利用した場合には、図示されるようにその
表面を平坦にすることができる。
Then, a third interlayer insulating film 330 is formed of an acrylic resin. Here, a 1 μm-thick third interlayer insulating film 330 is formed by spin coating. When a resin film is used, its surface can be flattened as shown.

【0080】次にコンタクトホールの形成を行い、画素
電極550を形成する。ここでは、まずITO膜を10
0nmの厚さにスパッタ法でもって成膜し、これをパタ
ーニングすることにより、550で示される画素電極を
形成する。
Next, a contact hole is formed, and a pixel electrode 550 is formed. Here, first, the ITO film is
A film having a thickness of 0 nm is formed by a sputtering method and is patterned to form a pixel electrode 550.

【0081】最後に350℃の水素雰囲気中において、
1時間の加熱処理を行い、半導体層中の欠陥を減少させ
る。こうして図8に示す状態を得る。
Finally, in a hydrogen atmosphere at 350 ° C.,
Heat treatment for one hour is performed to reduce defects in the semiconductor layer. Thus, the state shown in FIG. 8 is obtained.

【0082】本実施例に示したTFT構造は、トップゲ
ート型の一例であり、特に本実施例の構造に限定される
ものではない。なお、ボトムゲート型に適用することは
容易である。また、本実施例では透過型LCDを作製し
た例を示したが、半導体装置の一例を示したにすぎな
い。なお、ITOに代えて画素電極を反射性の高い金属
膜で構成し、画素電極のパターニングの変更を実施者が
適宜行うことによって反射型LCDを作製することは容
易にできる。また、反射型LCDを作製する場合、下地
膜として耐熱性金属膜上に絶縁膜を積層する構造または
窒化アルミニウム上に絶縁膜を積層する構造を用いる
と、絶縁膜下の金属膜が放熱層として働き有効である。
なお、上記工程順序を実施者が適宜変更することは可能
である。
The TFT structure shown in this embodiment is an example of a top gate type, and is not particularly limited to the structure of this embodiment. It is easy to apply to a bottom gate type. Further, in this embodiment, an example in which a transmission type LCD is manufactured is shown, but this is merely an example of a semiconductor device. It is to be noted that the reflection type LCD can be easily manufactured by forming the pixel electrode with a highly reflective metal film instead of ITO and changing the patterning of the pixel electrode appropriately by an operator. When a reflective LCD is manufactured, when a structure in which an insulating film is stacked over a heat-resistant metal film or a structure in which an insulating film is stacked over aluminum nitride is used as a base film, the metal film below the insulating film serves as a heat dissipation layer. Working and effective.
In addition, it is possible for a practitioner to change the above process order as appropriate.

【0083】〔実施例2〕 本実施例は、実施例1とは
異なる方法により結晶性珪素膜を得る例である。本実施
例では、連続的に初期半導体膜と第1のゲート絶縁膜を
形成する工程において、形成温度を400〜500℃と
して第1のゲート絶縁膜を形成後、レーザー結晶化処理
により結晶性珪素膜を得る方法に関する。基本的な構成
は実施例1とほぼ同様であるので、相違点のみに着目し
て説明する。
[Embodiment 2] This embodiment is an example of obtaining a crystalline silicon film by a method different from that of Embodiment 1. In this embodiment, in the step of continuously forming the initial semiconductor film and the first gate insulating film, the first gate insulating film is formed at a forming temperature of 400 to 500 ° C., and then the crystalline silicon is formed by laser crystallization. It relates to a method for obtaining a membrane. The basic configuration is almost the same as that of the first embodiment. Therefore, only the differences will be described.

【0084】本実施例は、初期半導体膜、ここでは非晶
質を有する半導体膜(RF─PCVDを用いた膜厚50
nmの非晶質珪素膜)と第1のゲート絶縁膜を連続的に
形成した。この際、各膜の形成温度を400〜500
℃、本実施例では450℃として全ての形成温度を同一
に制御した。このような形成温度とすることで、下地膜
の熱処理及び非晶質を有する半導体膜中の水素濃度の低
減処理(脱水素化)を形成と同時に行った。さらに、第
1のゲート絶縁膜の形成と同時に、非晶質を有する半導
体膜中で核成長させた。また、同じ形成温度にすること
で、各積層膜間における応力の緩和を図ることができ
た。
In this embodiment, an initial semiconductor film, here, a semiconductor film having an amorphous structure (film thickness 50 using RF @ PCVD) is used.
nm amorphous silicon film) and a first gate insulating film. At this time, the formation temperature of each film is set to 400 to 500.
° C and 450 ° C in this example, all the forming temperatures were controlled to be the same. With such a formation temperature, the heat treatment of the base film and the treatment for reducing the hydrogen concentration (dehydrogenation) in the amorphous semiconductor film were performed at the same time as the formation. Further, simultaneously with the formation of the first gate insulating film, a nucleus was grown in a semiconductor film having an amorphous structure. Also, by setting the same forming temperature, the stress between the stacked films could be reduced.

【0085】その後、第1のゲート絶縁膜を介してレー
ザー光を照射すると、速やかに膜全体の結晶化が行わ
れ、結晶性珪素膜を得ることができた。また、レーザー
光の照射に代えて強光の照射、例えばRTA、RTPを
用いてもよい。本実施例では、波長308nmのエキシ
マレーザー光を用いて結晶性珪素膜を得た。実施例1に
おいては、非晶質半導体膜が溶融しない条件でパルスレ
ーザー光を照射して、結晶成長させることにより結晶性
半導体膜を得た。
After that, when a laser beam was irradiated through the first gate insulating film, the entire film was rapidly crystallized, and a crystalline silicon film was obtained. Further, instead of laser light irradiation, strong light irradiation, for example, RTA or RTP may be used. In this example, a crystalline silicon film was obtained using an excimer laser beam having a wavelength of 308 nm. In Example 1, a crystalline semiconductor film was obtained by irradiating a pulsed laser beam under the condition that the amorphous semiconductor film was not melted to grow a crystal.

【0086】以降の工程は同一であるため、省略する。
こうすることにより、TFT特性が良好なTFTを作製
することができた。
The subsequent steps are the same and will not be described.
By doing so, a TFT having good TFT characteristics could be manufactured.

【0087】〔実施例3〕 本実施例は、実施例1とは
異なる方法により結晶性珪素膜を得る例である。本実施
例では、レーザービーム形状を長方形または正方形に成
形し、一度の照射で数cm2 〜数百cm2 の領域に均一
なレーザー結晶化処理により結晶性珪素膜を得る方法に
関する。基本的な構成は実施例1とほぼ同様であるの
で、相違点のみに着目して説明する。
[Embodiment 3] This embodiment is an example in which a crystalline silicon film is obtained by a method different from that of the embodiment 1. The present embodiment relates to a method of forming a laser beam shape into a rectangle or a square, and obtaining a crystalline silicon film by uniform laser crystallization in a region of several cm 2 to several hundred cm 2 by one irradiation. The basic configuration is almost the same as that of the first embodiment. Therefore, only the differences will be described.

【0088】本実施例は、下地膜の形成後、連続して非
晶質珪素膜と第1のゲート絶縁膜を形成する。その後、
不活性または酸化性雰囲気中においてエキシマレーザー
光(波長248〜308nm)を照射することによって
結晶性珪素膜を得た。なお、加熱処理と同時におこなっ
てもよい。また、レーザー光の照射に代えて強光の照
射、例えばRTA、RTPを用いてもよい。
In this embodiment, after the formation of the base film, the amorphous silicon film and the first gate insulating film are successively formed. afterwards,
The crystalline silicon film was obtained by irradiating an excimer laser beam (wavelength: 248 to 308 nm) in an inert or oxidizing atmosphere. Note that the heat treatment may be performed at the same time. Further, instead of laser light irradiation, strong light irradiation, for example, RTA or RTP may be used.

【0089】本実施例では、波長248nmのレーザー
ビーム形状を長方形または正方形に成形し、一度の照射
で数cm2 〜数百cm2 の領域に均一なレーザー装置
(ソプラ社製のSAELC)を用いて、結晶性珪素膜を
得た。このレーザー装置は、シングルショットで大面積
をアニール処理することが可能であり、且つ大出力エネ
ルギーをもっているため、核成長及び膜全体の結晶化を
行うことができる。
In this embodiment, a laser beam having a wavelength of 248 nm is shaped into a rectangle or a square, and a single irradiation is performed using a uniform laser device (SAELC manufactured by Sopra) in an area of several cm 2 to several hundred cm 2. Thus, a crystalline silicon film was obtained. This laser device is capable of annealing a large area with a single shot and has a large output energy, so that nucleus growth and crystallization of the entire film can be performed.

【0090】以降の工程は同一であるため、省略する。
こうすることにより、TFT特性が良好なTFTを作製
することができた。
The subsequent steps are the same and will not be described.
By doing so, a TFT having good TFT characteristics could be manufactured.

【0091】なお、本実施例を実施例2と組み合わせる
ことは可能である。
This embodiment can be combined with the second embodiment.

【0092】〔実施例4〕 本実施例は、実施例1とは
異なる方法により結晶性珪素膜および第1のゲート絶縁
膜を得る例である。本実施例では、下地膜に触媒元素を
添加した後、連続的に微結晶半導体膜と第1のゲート絶
縁膜(Heを添加した酸素ガスを用いてプラズマ酸化)
を形成する。この工程において、形成温度を400〜5
00℃として第1のゲート絶縁膜を形成後、レーザー結
晶化処理により結晶性珪素膜を得る方法に関する。基本
的な構成は実施例1とほぼ同様であるので、相違点のみ
に着目して説明する。
[Embodiment 4] This embodiment is an example in which a crystalline silicon film and a first gate insulating film are obtained by a method different from that of the first embodiment. In this embodiment, after the catalytic element is added to the base film, the microcrystalline semiconductor film and the first gate insulating film (plasma oxidation using oxygen gas to which He is added) are continuously performed.
To form In this step, the forming temperature is set to 400 to 5
The present invention relates to a method for obtaining a crystalline silicon film by laser crystallization after forming a first gate insulating film at 00 ° C. The basic configuration is almost the same as that of the first embodiment. Therefore, only the differences will be described.

【0093】本実施例は、下地膜に触媒元素(Ni)を
添加した後、微結晶を有した非晶質を有する珪素膜と第
1のゲート絶縁膜(HeとO2 を用いてプラズマ酸化し
た酸化珪素膜)を連続的に形成した。なお、プラズマ窒
化を用いて形成された酸化窒化珪素膜を用いてもよい。
In this embodiment, after a catalytic element (Ni) is added to a base film, an amorphous silicon film having microcrystals and a first gate insulating film (He and O 2 are used for plasma oxidation). Silicon oxide film) was continuously formed. Note that a silicon oxynitride film formed using plasma nitriding may be used.

【0094】その後、第1のゲート絶縁膜を介してレー
ザー光を照射すると、膜中の微結晶及び触媒元素(N
i)から速やかに膜全体の結晶化が行われ、結晶性珪素
膜を得ることができた。また、レーザー光の照射に代え
て強光の照射、例えばRTA、RTPを用いてもよい。
本実施例では、波長308nmのエキシマレーザー光を
用いて結晶性珪素膜を得た。実施例1においては、非晶
質半導体膜が溶融しない条件でパルスレーザー光を照射
して、結晶成長させることにより結晶性半導体膜を得
た。
Thereafter, when a laser beam is irradiated through the first gate insulating film, microcrystals and a catalyst element (N
From i), the entire film was rapidly crystallized, and a crystalline silicon film was obtained. Further, instead of laser light irradiation, strong light irradiation, for example, RTA or RTP may be used.
In this example, a crystalline silicon film was obtained using an excimer laser beam having a wavelength of 308 nm. In Example 1, a crystalline semiconductor film was obtained by irradiating a pulsed laser beam under the condition that the amorphous semiconductor film was not melted to grow a crystal.

【0095】以降の工程は同一であるため省略する。こ
うすることにより、TFT特性が良好なTFTを作製す
ることができた。
The subsequent steps are the same and will not be described. By doing so, a TFT having good TFT characteristics could be manufactured.

【0096】なお、本実施例を実施例2または3と組み
合わせることは可能である。
This embodiment can be combined with the second or third embodiment.

【0097】〔実施例5〕 本実施例は、実施例1とは
異なる方法により第1のゲート絶縁膜および第2のゲー
ト絶縁膜を得る例である。基本的な構成は実施例1とほ
ぼ同様であるので、相違点のみに着目して説明する。
[Embodiment 5] In this embodiment, a first gate insulating film and a second gate insulating film are obtained by a method different from that of the first embodiment. The basic configuration is almost the same as that of the first embodiment. Therefore, only the differences will be described.

【0098】本実施例では、下地膜に触媒元素を添加し
た後、非晶質を有する半導体膜と、第1のゲート絶縁膜
(窒化珪素膜)を連続的に形成する。そして、レーザー
結晶化処理により結晶性珪素膜を得た後、第2のゲート
絶縁膜(酸化珪素膜)を形成する。本実施例において
は、PCVD法を用い、SiH4 、NH3 、N2 を反応
ガスとして成膜した窒化珪素膜(SiNx)からなる第
1のゲート絶縁膜を形成し、PCVD法を用い、TEO
Sと酸素を反応ガスとして成膜した第2のゲート絶縁膜
を形成した。なお、酸化窒化珪素膜(SiOxNy )を
形成してもよい。なお、さらに3層以上の積層からなる
ゲート絶縁膜としてもよい。
In this embodiment, after the catalytic element is added to the base film, an amorphous semiconductor film and a first gate insulating film (silicon nitride film) are continuously formed. Then, after a crystalline silicon film is obtained by laser crystallization, a second gate insulating film (silicon oxide film) is formed. In the present embodiment, a first gate insulating film made of a silicon nitride film (SiNx) formed by using PCVD as a reaction gas with SiH 4 , NH 3 , and N 2 is formed, and TEO is formed using PCVD.
A second gate insulating film was formed using S and oxygen as reaction gases. It is also possible to form a silicon oxynitride film (SiOxN y). Note that a gate insulating film including a stack of three or more layers may be used.

【0099】第2のゲート絶縁膜の成膜後、高速駆動を
優先する回路の領域においては、第2のゲート絶縁膜を
選択的に除去し、第1のゲート絶縁膜のみとした。この
時、第1のゲ─ト絶縁膜と第2のゲート絶縁膜とのエッ
チング比が異なるため、第1のゲート絶縁膜をエッチン
グストッパーとして容易に選択的に除去ができる。な
お、高耐圧を優先する回路の領域においては、第1のゲ
ート絶縁膜と第2のゲート絶縁膜が積層されている。
After the formation of the second gate insulating film, in the region of the circuit where high-speed driving is prioritized, the second gate insulating film was selectively removed to leave only the first gate insulating film. At this time, since the etching ratios of the first gate insulating film and the second gate insulating film are different, the first gate insulating film can be easily and selectively removed as an etching stopper. Note that a first gate insulating film and a second gate insulating film are stacked in a region of a circuit in which high breakdown voltage is prioritized.

【0100】このように異なる膜質の積層からなるゲー
ト絶縁膜を構成とすることで、結晶性珪素膜と第1のゲ
ート絶縁膜との界面特性を良好なものとするとともに選
択的にTFTのゲート絶縁膜の電気耐圧を向上させるこ
とができる。
By forming a gate insulating film composed of a stack of different film qualities as described above, the interface characteristics between the crystalline silicon film and the first gate insulating film can be improved, and the gate of the TFT can be selectively formed. The electric breakdown voltage of the insulating film can be improved.

【0101】以降の工程は概略同一であるため省略す
る。こうすることにより、ゲート絶縁膜の膜厚が異なる
TFTを同一基板上に作製することができた。
The subsequent steps are substantially the same and will not be described. In this manner, TFTs having different gate insulating films can be manufactured on the same substrate.

【0102】なお、本実施例を実施例2〜4と組み合わ
せることは可能である。
This embodiment can be combined with Embodiments 2 to 4.

【0103】〔実施例6〕 実施例1〜5に示したアク
ティブマトリクス基板を、公知の技術により液晶を介し
て対向基板と貼り合わせて作製されたAMLCDは、様
々な電子機器のディスプレイとして利用される。なお、
本実施例に挙げる電子機器とは、半導体回路を搭載した
半導体装置と定義する。
Embodiment 6 An AMLCD manufactured by bonding the active matrix substrate shown in Embodiments 1 to 5 to a counter substrate via a liquid crystal by a known technique is used as a display of various electronic devices. You. In addition,
The electronic device described in this embodiment is defined as a semiconductor device equipped with a semiconductor circuit.

【0104】その様な電子機器としては、ビデオカメ
ラ、スチルカメラ、プロジェクター、プロジェクション
TV、ヘッドマウントディスプレイ、カーナビゲーショ
ン、パーソナルコンピュータ(ノート型を含む)、携帯
情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話等)などが
挙げられる。それらの一例を図11に示す。
Examples of such electronic devices include a video camera, a still camera, a projector, a projection TV, a head mounted display, a car navigation, a personal computer (including a notebook type), a portable information terminal (a mobile computer, a mobile phone, etc.), and the like. Is mentioned. Examples of those are shown in FIG.

【0105】図11(A)はモバイルコンピュータ(モ
ービルコンピュータ)であり、本体2001、カメラ部
2002、受像部2003、操作スイッチ2004、表
示装置2005で構成される。本願発明は受像部200
3、表示装置2005等に適用できる。
FIG. 11A shows a mobile computer (mobile computer), which comprises a main body 2001, a camera section 2002, an image receiving section 2003, operation switches 2004, and a display device 2005. The present invention is applied to an image receiving unit 200.
3. Applicable to the display device 2005 and the like.

【0106】図11(B)はヘッドマウントディスプレ
イであり、本体2101、表示装置2102、バンド部
2103で構成される。本発明は表示装置2102に適
用することができる。
FIG. 11B shows a head mounted display, which comprises a main body 2101, a display device 2102, and a band section 2103. The present invention can be applied to the display device 2102.

【0107】図11(C)は携帯電話であり、本体22
01、音声出力部2202、音声入力部2203、表示
装置2204、操作スイッチ2205、アンテナ220
6で構成される。本願発明は音声出力部2202、音声
入力部2203、表示装置2204等に適用することが
できる。
FIG. 11C shows a portable telephone, and the main body 22 is provided.
01, audio output unit 2202, audio input unit 2203, display device 2204, operation switch 2205, antenna 220
6. The present invention can be applied to the audio output unit 2202, the audio input unit 2203, the display device 2204, and the like.

【0108】図11(D)はビデオカメラであり、本体
2301、表示装置2302、音声入力部2303、操
作スイッチ2304、バッテリー2305、受像部23
06で構成される。本願発明は表示装置2302、音声
入力部2303、受像部2306に適用することができ
る。
FIG. 11D shows a video camera, which includes a main body 2301, a display device 2302, an audio input unit 2303, an operation switch 2304, a battery 2305, and an image receiving unit 23.
06. The present invention can be applied to the display device 2302, the sound input unit 2303, and the image receiving unit 2306.

【0109】図11(E)はリア型プロジェクターであ
り、本体2401、光源2402、表示装置2403、
ミラー(偏光ビームスプリッタ等)2404、240
5、スクリーン2406で構成される。本発明は表示装
置2403に適用することができる。
FIG. 11E shows a rear type projector, which includes a main body 2401, a light source 2402, a display device 2403,
Mirrors (polarizing beam splitters and the like) 2404, 240
5, a screen 2406. The invention can be applied to the display device 2403.

【0110】図11(F)は携帯書籍であり、本体25
01、表示装置2502、2503、記憶媒体250
4、操作スイッチ2505、アンテナ2506で構成さ
れる。記憶媒体(MD、DVD等)に記憶されたデータ
またはアンテナ(たとえば衛星アンテナ等)から得られ
るデータを表示する。本発明は表示装置2502、25
03に適用することができる。
FIG. 11F shows a portable book, and the main body 25 is shown.
01, display devices 2502, 2503, storage medium 250
4. It is composed of an operation switch 2505 and an antenna 2506. The data stored in the storage medium (MD, DVD, or the like) or the data obtained from an antenna (for example, a satellite antenna or the like) is displayed. The present invention relates to display devices 2502, 25
03 can be applied.

【0111】以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広
く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能であ
る。また、他にも電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイ
などにも活用することができる。
As described above, the applicable range of the present invention is extremely wide, and can be applied to electronic devices in all fields. In addition, the present invention can be used for an electronic bulletin board, a display for advertising, and the like.

【0112】〔実施例7〕 上記実施例1〜5に示した
TFTは、AMLCDに適用した例を示したが、AML
CD以外にも他の様々な電気光学装置や半導体回路に適
用できる。
[Embodiment 7] The TFTs shown in the above embodiments 1 to 5 are examples applied to AMLCD.
The present invention can be applied to various other electro-optical devices and semiconductor circuits other than the CD.

【0113】AMLCD以外の電気光学装置としては、
EL(エレクトロルミネッセンス)表示装置やイメージ
センサ等を挙げることができる。
As electro-optical devices other than AMLCD,
An EL (electroluminescence) display device, an image sensor, and the like can be given.

【0114】また、半導体回路としては、ICチップで
構成されるマイクロプロセッサのような演算処理回路、
携帯機器の入出力信号を扱う高周波モジュール(MMI
C等)が挙げられる。
Further, as the semiconductor circuit, an arithmetic processing circuit such as a microprocessor composed of an IC chip,
High-frequency module (MMI) that handles input / output signals of mobile devices
C etc.).

【0115】このように、本発明は絶縁ゲート型TFT
からなる回路によって機能する全ての半導体装置に対し
て適用することが可能である。
As described above, the present invention provides an insulated gate type TFT.
The present invention can be applied to all semiconductor devices functioning with a circuit including.

【0116】[0116]

【発明の効果】本発明を利用した半導体装置は、活性
層、特にチャネル形成領域と第1のゲート絶縁膜との界
面特性を良好なものとすることができるため、電気特性
の高い半導体装置を得ることができる。
According to the semiconductor device using the present invention, the interface characteristics between the active layer, in particular, the channel formation region and the first gate insulating film can be improved. Obtainable.

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

【図1】 本発明の作製工程の一例を示す断面図(実
施の形態)
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of a manufacturing process of the present invention (Embodiment);

【図2】 本発明の作製工程の一例を示す断面図(実
施の形態)
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an example of a manufacturing process of the present invention (Embodiment);

【図3】 本発明の作製工程の一例を示す断面図(実
施の形態)
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating an example of a manufacturing process of the present invention (Embodiment);

【図4】 本発明の作製工程の一例を示す断面拡大図
(実施の形態)
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing one example of a manufacturing process of the present invention (Embodiment);

【図5】 本発明の作製工程の一例を示す上面図及び
断面図(実施例1)
5A and 5B are a top view and a cross-sectional view illustrating an example of a manufacturing process of the present invention (Example 1).

【図6】 本発明の作製工程の一例を示す断面図(実
施例1)
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating an example of a manufacturing process of the present invention (Example 1).

【図7】 本発明の作製工程の一例を示す断面図(実
施例1)
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating an example of a manufacturing process of the present invention (Example 1).

【図8】 本発明の作製工程の一例を示す断面図(実
施例1)
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating an example of a manufacturing process of the present invention (Example 1).

【図9】 画素マトリクス回路及びCMOS回路の上
面図
FIG. 9 is a top view of a pixel matrix circuit and a CMOS circuit.

【図10】 アクティブマトリクス基板の外観図FIG. 10 is an external view of an active matrix substrate.

【図11】 電気機器FIG. 11 Electrical equipment

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 基板 101 初期半導体膜 102a 第1のゲート絶縁膜 102b 第1のゲート絶縁膜(パターニング
後) 102c 第2のゲート絶縁膜 103 結晶性半導体膜 104 活性層 105 導電膜 106 レジスト 107a〜c 配線層 108 ポーラス型の陽極酸化物 109 バリア型の陽極酸化物 110 第1のゲート絶縁膜(パターニング
後) 111 第2のゲート絶縁膜(パターニング
後) 115、116 高濃度不純物領域 117、118 低濃度不純物領域 119 チャネル形成領域
REFERENCE SIGNS LIST 100 substrate 101 initial semiconductor film 102 a first gate insulating film 102 b first gate insulating film (after patterning) 102 c second gate insulating film 103 crystalline semiconductor film 104 active layer 105 conductive film 106 resist 107 a to c wiring layer 108 Porous anodic oxide 109 Barrier anodic oxide 110 First gate insulating film (after patterning) 111 Second gate insulating film (after patterning) 115, 116 High concentration impurity region 117, 118 Low concentration impurity region 119 Channel formation area

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】絶縁性を有する表面上に結晶性半導体膜か
らなる活性層と、前記活性層の上面に接する第1の絶縁
膜と、前記第1の絶縁膜上の第2の絶縁膜と、前記第2
の絶縁膜上のゲート配線とを有することを特徴とする半
導体素子からなる半導体回路を備えた半導体装置。
An active layer made of a crystalline semiconductor film on an insulating surface; a first insulating film in contact with an upper surface of the active layer; a second insulating film on the first insulating film; , The second
A semiconductor device comprising a semiconductor circuit comprising a semiconductor element, the semiconductor device comprising:
【請求項2】絶縁性を有する表面上に結晶性半導体膜か
らなる活性層と、前記活性層の上面に接する第1の絶縁
膜と、前記第1の絶縁膜上に第1の絶縁膜と比較して膜
厚が厚い第2の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜上のゲート
配線とを有することを特徴とする半導体素子からなる半
導体回路を備えた半導体装置。
2. An active layer comprising a crystalline semiconductor film on an insulating surface, a first insulating film in contact with an upper surface of the active layer, and a first insulating film on the first insulating film. A semiconductor device comprising a semiconductor circuit including a semiconductor element, comprising: a second insulating film having a relatively large thickness; and a gate wiring on the second insulating film.
【請求項3】絶縁性を有する表面上に結晶性半導体膜か
らなる活性層と、前記活性層の上面に接する第1の絶縁
膜と、前記第1の絶縁膜と同じパターン形状を有する第
2の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜上のゲート配線とを有
することを特徴とする半導体素子からなる半導体回路を
備えた半導体装置。
3. An active layer made of a crystalline semiconductor film on an insulating surface, a first insulating film in contact with an upper surface of the active layer, and a second insulating film having the same pattern shape as the first insulating film. And a gate wiring on the second insulating film. A semiconductor device comprising a semiconductor circuit comprising a semiconductor element.
【請求項4】請求項1乃至3のいずれか一において、前
記結晶性半導体膜は、初期半導体膜に結晶化を助長する
触媒元素を添加する工程と、前記第1の絶縁膜を介して
赤外光または紫外光を照射することにより前記初期半導
体膜を溶融させることなく結晶化する工程とを少なくと
も経て形成された結晶性半導体膜であることを特徴とす
る半導体素子からなる半導体回路を備えた半導体装置。
4. The crystalline semiconductor film according to claim 1, wherein the crystalline semiconductor film includes a step of adding a catalytic element for promoting crystallization to the initial semiconductor film; And crystallizing the initial semiconductor film by irradiating external light or ultraviolet light without melting the initial semiconductor film. Semiconductor device.
【請求項5】請求項4において、前記触媒元素は、N
i、Fe、Co、Pt、Cu、Au、Geから選ばれた
少なくとも1つの元素であることを特徴とする半導体素
子からなる半導体回路を備えた半導体装置。
5. The method according to claim 4, wherein the catalyst element is N
A semiconductor device including a semiconductor circuit including a semiconductor element, which is at least one element selected from i, Fe, Co, Pt, Cu, Au, and Ge.
【請求項6】請求項4または請求項5において、前記初
期半導体膜は、非晶質を有する半導体膜、または微結晶
を有する半導体膜であることを特徴とする半導体素子か
らなる半導体回路を備えた半導体装置。
6. The semiconductor circuit according to claim 4, wherein the initial semiconductor film is an amorphous semiconductor film or a microcrystalline semiconductor film. Semiconductor device.
【請求項7】請求項1乃至6のいずれか一において、前
記第1の絶縁膜と前記活性層との界面における不純物濃
度は、第1の絶縁膜と第2の絶縁膜との界面における不
純物濃度よりも低いことを特徴とする半導体素子からな
る半導体回路を備えた半導体装置。
7. The semiconductor device according to claim 1, wherein an impurity concentration at an interface between the first insulating film and the active layer is an impurity concentration at an interface between the first insulating film and the second insulating film. A semiconductor device comprising a semiconductor circuit including a semiconductor element, wherein the semiconductor circuit is lower than the concentration.
【請求項8】請求項1乃至7のいずれか一において、前
記ゲート配線は、アルミニウム、タンタル、モリブデ
ン、チタン、クロム、シリコンから選ばれた一種の元素
を主成分とする材料層からなる単層または積層を有する
ことを特徴とする半導体素子からなる半導体回路を備え
た半導体装置。
8. The gate wiring according to claim 1, wherein the gate wiring is a single layer made of a material layer mainly composed of one element selected from aluminum, tantalum, molybdenum, titanium, chromium, and silicon. Alternatively, a semiconductor device including a semiconductor circuit including a semiconductor element, which has a stacked structure.
【請求項9】請求項1乃至8のいずれか一において、前
記第1の絶縁膜の膜厚は、1〜50nmであることを特
徴とする半導体素子からなる半導体回路を備えた半導体
装置。
9. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first insulating film has a thickness of 1 to 50 nm.
【請求項10】請求項1乃至9のいずれか一において、
前記第2の絶縁膜の膜厚は、100〜200nmである
ことを特徴とする半導体素子からなる半導体回路を備え
た半導体装置。
10. The method according to claim 1, wherein
A semiconductor device comprising a semiconductor circuit comprising a semiconductor element, wherein the thickness of the second insulating film is 100 to 200 nm.
【請求項11】請求項1乃至10のいずれか一におい
て、前記活性層は、ソース領域と、ドレイン領域と、前
記ソース領域と前記ドレイン領域の間に形成されたチャ
ネル形成領域とを有していることを特徴とする半導体素
子からなる半導体回路を備えた半導体装置。
11. The active layer according to claim 1, wherein the active layer has a source region, a drain region, and a channel forming region formed between the source region and the drain region. A semiconductor device comprising a semiconductor circuit comprising a semiconductor element.
【請求項12】請求項11において、前記ソース領域お
よびドレイン領域の少なくとも一部は、シリサイドであ
ることを特徴とする半導体素子からなる半導体回路を備
えた半導体装置。
12. The semiconductor device according to claim 11, wherein at least a part of the source region and the drain region is a silicide.
【請求項13】請求項11または請求項12のいずれか
一において、前記ソース領域およびドレイン領域には、
N型の導電型を付与する不純物が添加されていることを
特徴とする半導体素子からなる半導体回路を備えた半導
体装置。
13. The device according to claim 11, wherein the source region and the drain region include:
A semiconductor device including a semiconductor circuit including a semiconductor element, to which an impurity imparting N-type conductivity is added.
【請求項14】請求項11乃至13のいずれか一におい
て、前記ソース領域およびドレイン領域には、N型の導
電型を付与する不純物およびP型の導電型を付与する不
純物が添加されていることを特徴とする半導体素子から
なる半導体回路を備えた半導体装置。
14. The semiconductor device according to claim 11, wherein an impurity imparting an N-type conductivity and an impurity imparting a P-type conductivity are added to the source region and the drain region. A semiconductor device provided with a semiconductor circuit comprising a semiconductor element.
【請求項15】請求項11乃至14のいずれか一におい
て、前記チャネル形成領域は、シリコンの結晶化を助長
する触媒元素を含有し、前記触媒元素の濃度は、チャネ
ル形成領域よりもソース領域およびドレイン領域のほう
が高いことを特徴とする半導体素子からなる半導体回路
を備えた半導体装置。
15. The channel formation region according to claim 11, wherein the channel formation region contains a catalyst element that promotes crystallization of silicon, and the concentration of the catalyst element is smaller than that of the channel formation region. A semiconductor device comprising a semiconductor circuit including a semiconductor element, wherein a drain region is higher.
【請求項16】絶縁表面を有する下地膜の少なくとも一
部に結晶化を助長する触媒元素を接する工程と、前記下
地膜上に初期半導体膜と第1の絶縁膜とを連続的に形成
する工程と、前記第1の絶縁膜を介して赤外光または紫
外光を照射することにより前記初期半導体膜を結晶化し
て結晶性半導体膜を得る工程と、前記結晶性半導体膜及
び前記第1の絶縁膜をパターニングして、前記初期半導
体膜の端面と前記第1の絶縁膜の端面を一致させる工程
と、前記活性層及び第1の絶縁膜を覆って第2の絶縁膜
を形成する工程と、前記絶縁膜上にゲート配線を形成す
る工程と、前記第1の絶縁膜と前記第2の絶縁膜とを同
じパターン形状にする工程と、を有する半導体素子から
なる半導体回路を備えた半導体装置の作製方法。
16. A step of contacting at least a part of a base film having an insulating surface with a catalytic element for promoting crystallization, and a step of continuously forming an initial semiconductor film and a first insulating film on the base film. Irradiating infrared light or ultraviolet light through the first insulating film to crystallize the initial semiconductor film to obtain a crystalline semiconductor film; and forming the crystalline semiconductor film and the first insulating film. Patterning a film to make an end face of the initial semiconductor film coincide with an end face of the first insulating film; and forming a second insulating film covering the active layer and the first insulating film; Forming a gate wiring on the insulating film; and forming the first insulating film and the second insulating film in the same pattern shape. Production method.
【請求項17】絶縁表面を有する下地膜の少なくとも一
部に結晶化を助長する触媒元素を接する工程と、前記下
地膜上に初期半導体膜と第1の絶縁膜とを連続的に形成
する工程と、前記第1の絶縁膜を介して赤外光または紫
外光を照射することにより前記初期半導体膜を結晶化し
て結晶性半導体膜を得る工程と、前記結晶性半導体膜及
び前記第1の絶縁膜をパターニングして、前記初期半導
体膜の端面と前記第1の絶縁膜の端面を一致させる工程
と、前記活性層及び第1の絶縁膜を覆って第2の絶縁膜
を形成する工程と、前記絶縁膜上にゲート配線を形成す
る工程と、前記第1の絶縁膜と前記第2の絶縁膜とを選
択的に除去して、ソース領域またはドレイン領域となる
べき領域を露呈させる工程と、前記ソース領域またはド
レイン領域となるべき領域にリン元素のドーピングを行
う工程と、加熱処理を施し、前記触媒元素をゲッタリン
グさせる工程と、を有する半導体素子からなる半導体回
路を備えた半導体装置の作製方法。
17. A step of contacting at least a part of a base film having an insulating surface with a catalytic element for promoting crystallization, and a step of continuously forming an initial semiconductor film and a first insulating film on the base film. Irradiating infrared light or ultraviolet light through the first insulating film to crystallize the initial semiconductor film to obtain a crystalline semiconductor film; and forming the crystalline semiconductor film and the first insulating film. Patterning a film to make an end face of the initial semiconductor film coincide with an end face of the first insulating film; and forming a second insulating film covering the active layer and the first insulating film; Forming a gate wiring on the insulating film; selectively removing the first insulating film and the second insulating film to expose a region to be a source region or a drain region; Will be the source or drain region And performing doping of phosphorus element to come region, subjected to heat treatment, a method for manufacturing a semiconductor device having a semiconductor circuit comprising a semiconductor element and a step for gettering the catalyst element.
【請求項18】請求項16または請求項17において、
結晶性半導体膜を得る工程は、前記初期半導体膜を溶融
させることなく前記初期半導体膜を結晶化させることを
特徴とする半導体素子からなる半導体回路を備えた半導
体装置の作製方法。
18. The method according to claim 16, wherein
The step of obtaining a crystalline semiconductor film includes crystallizing the initial semiconductor film without melting the initial semiconductor film, the method for manufacturing a semiconductor device including a semiconductor circuit including a semiconductor element.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002261289A (en) * 2001-02-28 2002-09-13 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and its manufacturing method
JP2016122850A (en) * 2016-02-03 2016-07-07 株式会社半導体エネルギー研究所 Semiconductor device
US9997543B2 (en) 2001-04-27 2018-06-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing the same

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