JP2000114526A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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JP2000114526A
JP2000114526A JP10255495A JP25549598A JP2000114526A JP 2000114526 A JP2000114526 A JP 2000114526A JP 10255495 A JP10255495 A JP 10255495A JP 25549598 A JP25549598 A JP 25549598A JP 2000114526 A JP2000114526 A JP 2000114526A
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film
semiconductor film
crystal
semiconductor
semiconductor device
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Hisashi Otani
久 大谷
Yoshie Takano
圭恵 高野
Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture a thin-film transistor excellent in characteristic and make a semiconductor to have high performance by annealing a semiconductor film containing crystal by laser and oxidizing the semiconductor film by furnace annealing so as to reduce the thickness thereof. SOLUTION: First, an amorphous silicon film 102 and a nickel containing layer 103 are formed on a quartz substrate 101, It is heated at 550-650 deg.C for 4 to 24 hours to form a polysilicon film 104, and it is annealed by excimer laser light and further annealed at 1000 deg.C for 30 minutes in an oxidizing atmosphere in the furnace so as to form a polysilicon film 106 with a small film thickness. Next, a polysilicon film 107 with high crystallinity which is formed by furnace annealing at 1000 deg.C for two hours is patterned to form an active layer 108. Therefore, a circuit can be fabricated by such a TFT that has a semiconductor film as an active layer that has a crystallinity substantially equivalent to that of a single crystal, so that a high-performance semiconductor device can be realized.

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】本発明は半導体薄膜を利用し
た薄膜トランジスタ(以下、TFTと呼ぶ)を回路とし
て含む半導体装置及びその作製方法に関する技術であ
る。なお、本明細書において、半導体装置とは半導体を
用いて機能させる装置全般を指すものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique relating to a semiconductor device including a thin film transistor (hereinafter, referred to as a TFT) using a semiconductor thin film as a circuit and a method for manufacturing the same. Note that in this specification, a semiconductor device generally refers to a device that functions using a semiconductor.

【0002】従って、請求項に用いた半導体装置という
文言には、TFTの如き単体の半導体素子のみならず、
TFTを有する電気光学装置、半導体回路及びそれらを
搭載した電子機器をも含むものとする。
Therefore, the term semiconductor device used in the claims includes not only a single semiconductor element such as a TFT but also a semiconductor device.
It also includes an electro-optical device having a TFT, a semiconductor circuit, and an electronic device equipped with the same.

【0003】[0003]

【従来の技術】近年、アクティブマトリクス型液晶表示
装置の様な電気光学装置に用いられるTFTの開発が活
発に進められている。アクティブマトリクス型液晶表示
装置は、同一基板上に画素マトリクス回路とドライバー
回路とを設けたモノリシック型表示装置である。
2. Description of the Related Art In recent years, TFTs used for electro-optical devices such as active matrix type liquid crystal display devices have been actively developed. An active matrix liquid crystal display device is a monolithic display device in which a pixel matrix circuit and a driver circuit are provided on the same substrate.

【0004】また、最近では基板上に設けたTFTで従
来のICと同等の機能を持つ半導体回路を形成する試み
もなされている。例えばγ補正回路、メモリ回路、クロ
ック発生回路等のロジック回路を内蔵したシステムオン
パネルの開発が検討されている。
[0004] Recently, attempts have been made to form a semiconductor circuit having a function equivalent to that of a conventional IC using TFTs provided on a substrate. For example, development of a system-on-panel incorporating a logic circuit such as a gamma correction circuit, a memory circuit, and a clock generation circuit has been studied.

【0005】この様なドライバー回路やロジック回路は
高速動作を行う必要があるので、活性層として非晶質半
導体膜(代表的にはアモルファスシリコン膜)を用いる
ことは不適当である。そのため、現状では結晶質半導体
膜(代表的にはポリシリコン膜)が検討されている。
Since such driver circuits and logic circuits need to operate at high speed, it is inappropriate to use an amorphous semiconductor film (typically, an amorphous silicon film) as an active layer. Therefore, at present, a crystalline semiconductor film (typically, a polysilicon film) is being studied.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、TFT
で組む回路に対して従来のICに匹敵する回路性能を要
求される様になってくると、これまでの技術で形成され
た結晶質半導体膜では、回路の仕様を満たすに十分な性
能を有するTFTを作製することが困難な状況になって
きた。
SUMMARY OF THE INVENTION However, TFT
When circuit performance comparable to that of a conventional IC is required for a circuit assembled in the above, a crystalline semiconductor film formed by the conventional technology has sufficient performance to satisfy the specifications of the circuit. It has become difficult to manufacture TFTs.

【0007】そこで本願発明では、従来のポリシリコン
膜を用いたTFTよりも電気特性の優れたTFTを作製
し、そのTFTで回路を組むことによって高性能な半導
体装置を実現することを課題とする。
Therefore, an object of the present invention is to realize a high-performance semiconductor device by fabricating a TFT having better electric characteristics than a TFT using a conventional polysilicon film and assembling a circuit with the TFT. .

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本明細書で開示する発明
の要旨は、結晶を含む半導体膜を形成する第1工程と、
前記結晶を含む半導体膜に対して250〜5000mJ/c
m2のエネルギー密度のレーザーアニール処理を行う第2
工程と、前記第2工程後の結晶を含む半導体膜に対して
ファーネスアニール処理を行う第3工程と、前記第3工
程後の結晶を含む半導体膜を酸化して膜厚を減じる第4
工程と、を含むことを特徴としている。
The gist of the present invention disclosed in this specification is a first step of forming a semiconductor film containing a crystal,
250 to 5000 mJ / c for the semiconductor film containing the crystal
2nd laser annealing process with m 2 energy density
A third step of performing a furnace annealing process on the semiconductor film containing the crystal after the second step, and a fourth step of oxidizing the semiconductor film containing the crystal after the third step to reduce the film thickness.
And a step.

【0009】第3工程においてファーネスアニール処理
は処理雰囲気に特に限定はないが、還元雰囲気とするの
が好ましい。還元雰囲気とは水素雰囲気、アンモニア雰
囲気、水素又はアンモニアを含む不活性雰囲気(水素と
窒素の混合雰囲気や水素とアルゴンの混合雰囲気など)
を指している。また、処理温度は900〜1200℃
(好ましくは1000〜1100℃)とすることが好ま
しい。
In the third step, the furnace annealing treatment is not particularly limited to a treatment atmosphere, but is preferably performed in a reducing atmosphere. The reducing atmosphere is a hydrogen atmosphere, an ammonia atmosphere, an inert atmosphere containing hydrogen or ammonia (such as a mixed atmosphere of hydrogen and nitrogen, or a mixed atmosphere of hydrogen and argon).
Pointing to. The processing temperature is 900-1200 ° C.
(Preferably 1000 to 1100 ° C.).

【0010】この第3工程により結晶を含む半導体膜の
表面をさらに平坦化する効果がある。これは表面エネル
ギーを最小化しようとする半導体原子の増速表面拡散の
結果である。また、同時にこの工程は結晶粒界や結晶粒
内に存在する欠陥を著しく低減するといった効果をも有
する。これは水素による未結合手の終端効果と、水素に
よる不純物の除去効果及びそれに伴う半導体原子同士の
再結合とによる。これらの効果を得るには還元雰囲気中
で900〜1200℃の熱処理が必要である。
This third step has the effect of further planarizing the surface of the semiconductor film containing crystals. This is the result of enhanced surface diffusion of semiconductor atoms in an attempt to minimize surface energy. At the same time, this step also has an effect of remarkably reducing crystal grain boundaries and defects existing in crystal grains. This is due to the effect of terminating dangling bonds by hydrogen, the effect of removing impurities by hydrogen, and the resulting recombination of semiconductor atoms. To obtain these effects, heat treatment at 900 to 1200 ° C. in a reducing atmosphere is required.

【0011】また、第4工程において酸化して膜厚を減
ずる工程は複数回の熱酸化工程により行ってもよい。酸
化して膜厚を減ずる手段としては、熱酸化、プラズマ酸
化等を用いることができる。特に、本発明においては、
熱酸化による酸化が好ましい。なお、プラズマ酸化させ
る場合には、酸素雰囲気にHeを添加すると酸素ラジカ
ルを発生しやすいため好ましい。また、第4工程は半導
体膜の表面の凸凹を平坦化する効果を得ることができ
る。
The step of reducing the film thickness by oxidizing in the fourth step may be performed by a plurality of thermal oxidation steps. As a means for reducing the film thickness by oxidation, thermal oxidation, plasma oxidation, or the like can be used. In particular, in the present invention,
Oxidation by thermal oxidation is preferred. In the case of plasma oxidation, it is preferable to add He to an oxygen atmosphere because oxygen radicals are easily generated. In the fourth step, an effect of flattening unevenness on the surface of the semiconductor film can be obtained.

【0012】また、他の発明の要旨は、結晶を含む半導
体膜を形成する第1工程と、前記結晶を含む半導体膜に
対して250〜5000mJ/cm2のエネルギー密度のレー
ザーアニール処理を行う第2工程と、前記第2工程後の
結晶を含む半導体膜に対して還元雰囲気中において90
0〜1200℃のファーネスアニール処理を行う第3工
程と、前記第3工程後の結晶を含む半導体膜を酸化して
膜厚を減じる第4工程と、を含むことを特徴としてい
る。
Another aspect of the invention is a first step of forming a semiconductor film including a crystal and a second step of performing a laser annealing process on the semiconductor film including the crystal at an energy density of 250 to 5000 mJ / cm 2 . Two steps, and 90 degrees in a reducing atmosphere with respect to the semiconductor film including the crystal after the second step.
It is characterized by including a third step of performing a furnace annealing treatment at 0 to 1200 ° C. and a fourth step of oxidizing a semiconductor film containing crystals after the third step to reduce the film thickness.

【0013】また、他の発明の要旨は、結晶を含む半導
体膜を形成する第1工程と、前記結晶を含む半導体膜に
対して250〜5000mJ/cm2のエネルギー密度のレー
ザーアニール処理を行う第2工程と、前記第2工程後の
結晶を含む半導体膜を酸化して膜厚を減じる第3工程
と、前記第3工程後の結晶を含む半導体膜に対してファ
ーネスアニール処理を行う第4工程と、を含むことを特
徴としている。
Further, the gist of another invention is that a first step of forming a semiconductor film containing crystals and a second step of performing laser annealing on the semiconductor film containing crystals at an energy density of 250 to 5000 mJ / cm 2 . Two steps, a third step of oxidizing the semiconductor film including the crystal after the second step to reduce the film thickness, and a fourth step of performing a furnace annealing process on the semiconductor film including the crystal after the third step And is characterized by including.

【0014】また、他の発明の要旨は、結晶を含む半導
体膜を形成する第1工程と、前記結晶を含む半導体膜に
対して250〜5000mJ/cm2のエネルギー密度のレー
ザーアニール処理を行う第2工程と、前記第2工程後の
結晶を含む半導体膜を酸化して膜厚を減じる第3工程
と、前記第3工程後の結晶を含む半導体膜に対して還元
雰囲気中において900〜1200℃のファーネスアニ
ール処理を行う第4工程と、を含むことを特徴としてい
る。
Another aspect of the invention is a first step of forming a semiconductor film including a crystal, and a second step of performing a laser annealing process on the semiconductor film including the crystal at an energy density of 250 to 5000 mJ / cm 2 . Two steps; a third step of oxidizing the semiconductor film containing the crystal after the second step to reduce the film thickness; and 900 to 1200 ° C. in a reducing atmosphere with respect to the semiconductor film containing the crystal after the third step. And a fourth step of performing a furnace annealing process.

【0015】また、第3工程において酸化して膜厚を減
ずる工程は複数回の熱酸化工程により行ってもよい。酸
化して膜厚を減ずる手段としては、熱酸化、プラズマ酸
化等を用いることができる。特に、本発明においては、
熱酸化による酸化が好ましい。プラズマ酸化させる場合
には、酸素雰囲気にHeを添加すると酸素ラジカルを発
生しやすいため好ましい。また、第3工程は半導体膜の
表面の凸凹を平坦化する効果を得ることができる。
In the third step, the step of oxidizing to reduce the film thickness may be performed by a plurality of thermal oxidation steps. As a means for reducing the film thickness by oxidation, thermal oxidation, plasma oxidation, or the like can be used. In particular, in the present invention,
Oxidation by thermal oxidation is preferred. In the case of performing plasma oxidation, it is preferable to add He to an oxygen atmosphere because oxygen radicals are easily generated. In the third step, an effect of flattening unevenness on the surface of the semiconductor film can be obtained.

【0016】また、第4工程においてファーネスアニー
ル処理は処理雰囲気に特に限定はないが、還元雰囲気と
するのが好ましい。還元雰囲気とは水素雰囲気、アンモ
ニア雰囲気、水素又はアンモニアを含む不活性雰囲気
(水素と窒素の混合雰囲気や水素とアルゴンの混合雰囲
気など)を指している。また、処理温度は900〜12
00℃(好ましくは1000〜1100℃)とすること
が好ましい。
In the fourth step, the furnace annealing treatment is not particularly limited to a treatment atmosphere, but is preferably performed in a reducing atmosphere. The reducing atmosphere refers to a hydrogen atmosphere, an ammonia atmosphere, or an inert atmosphere containing hydrogen or ammonia (such as a mixed atmosphere of hydrogen and nitrogen or a mixed atmosphere of hydrogen and argon). The processing temperature is 900 to 12
The temperature is preferably set to 00 ° C (preferably 1000 to 1100 ° C).

【0017】この第4工程により結晶を含む半導体膜の
表面をさらに平坦化する効果がある。これは表面エネル
ギーを最小化しようとする半導体原子の増速表面拡散の
結果である。また、同時にこの工程は結晶粒界や結晶粒
内に存在する欠陥を著しく低減するといった効果をも有
する。これは水素による未結合手の終端効果と、水素に
よる不純物の除去効果及びそれに伴う半導体原子同士の
再結合とによる。これらの効果を得るには還元雰囲気中
で900〜1200℃の熱処理が必要である。
This fourth step has the effect of further planarizing the surface of the semiconductor film containing crystals. This is the result of enhanced surface diffusion of semiconductor atoms in an attempt to minimize surface energy. At the same time, this step also has an effect of remarkably reducing crystal grain boundaries and defects existing in crystal grains. This is due to the effect of terminating dangling bonds by hydrogen, the effect of removing impurities by hydrogen, and the resulting recombination of semiconductor atoms. To obtain these effects, heat treatment at 900 to 1200 ° C. in a reducing atmosphere is required.

【0018】なお、不活性雰囲気(窒素雰囲気、ヘリウ
ム雰囲気又はアルゴン雰囲気)でも結晶を含む半導体膜
の表面の平坦化は可能である。しかし還元作用を利用し
て自然酸化膜の還元を行うとエネルギーの高いシリコン
原子が多く発生し、結果的に平坦化効果が高まるので好
ましい。
Note that the surface of the semiconductor film including crystals can be planarized even in an inert atmosphere (nitrogen atmosphere, helium atmosphere, or argon atmosphere). However, it is preferable to reduce the natural oxide film by using a reducing action, since many silicon atoms having high energy are generated, and as a result, the flattening effect is enhanced.

【0019】また、上記各要旨における第1工程におい
て、結晶を含む半導体膜とは結晶成分を含む半導体膜全
てを含み、具体的には単結晶半導体膜、多結晶半導体
膜、微結晶半導体膜、非晶質半導体膜の一部のみが結晶
化している半導体膜、実質的に単結晶と見なせる半導体
膜を指す。
In the first step in each of the above aspects, the semiconductor film containing a crystal includes all semiconductor films containing a crystal component, and specifically, a single crystal semiconductor film, a polycrystalline semiconductor film, a microcrystalline semiconductor film, A semiconductor film in which only part of an amorphous semiconductor film is crystallized, or a semiconductor film that can be regarded as substantially single crystal.

【0020】なお、実質的に単結晶と見なせる半導体膜
とは、複数の結晶粒が集合して形成された半導体膜であ
りながら、個々の結晶粒の面方位が揃っている様な結晶
性を有する、即ち膜面全体において特定の配向性を示す
様な半導体膜を指す。
Note that a semiconductor film that can be substantially regarded as a single crystal is a semiconductor film formed by assembling a plurality of crystal grains but having crystallinity such that the plane orientation of each crystal grain is uniform. Has a specific orientation on the entire film surface.

【0021】また、非晶質を含む半導体膜とは非晶質成
分を含む半導体膜全てを含み、微結晶半導体膜、非晶質
半導体膜、非晶質半導体膜の一部のみが結晶化している
半導体膜を指す。
The semiconductor film containing amorphous includes all semiconductor films containing an amorphous component, and only a part of the microcrystalline semiconductor film, the amorphous semiconductor film, and the amorphous semiconductor film is crystallized. Semiconductor film.

【0022】また、本明細書では半導体膜としてシリコ
ン膜を代表的な例として挙げているが、ゲルマニウム膜
やシリコンゲルマニウム膜(Si1−xGex (0<X<1)
で表される)などの半導体膜も本願発明に用いること
ができることは言うまでもない。
In this specification, a silicon film is taken as a typical example of a semiconductor film. However, a germanium film or a silicon germanium film (Si1-xGex (0 <X <1)
It is needless to say that a semiconductor film (e.g., represented by) can also be used in the present invention.

【0023】また、上記各要旨における第2工程におい
てレーザーアニール処理を行う工程ではKrF(波長2
48nm)、XeCl(波長308nm)、ArF(波長1
93nm)などを励起ガスとしたエキシマレーザー光を用
いると良い。レーザー光のビーム形状は線状であっても
面状であっても良い。
In the second step in each of the above aspects, in the step of performing the laser annealing treatment, KrF (wavelength 2
48 nm), XeCl (wavelength 308 nm), ArF (wavelength 1
Excimer laser light with an excitation gas of 93 nm) or the like is preferably used. The beam shape of the laser light may be linear or planar.

【0024】また、本願発明に用いることのできる光エ
ネルギーはエキシマレーザー光に限ったものではなく、
紫外光又は赤外光を用いても構わない。その場合、レー
ザー光と同等の光強度を持つ強光を紫外光ランプや赤外
光ランプから照射すれば良い。
The light energy that can be used in the present invention is not limited to excimer laser light.
Ultraviolet light or infrared light may be used. In that case, strong light having the same light intensity as the laser light may be irradiated from an ultraviolet lamp or an infrared lamp.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以上の構成からなる本願発明の実
施形態について、以下に記載する実施例でもって詳細な
説明を行うこととする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention having the above configuration will be described in detail with reference to the following examples.

【0026】[0026]

【実施例】〔実施例1〕本実施例では、本願発明を実施
して基板上にTFTを作製する工程について説明する。
説明には図1を用いる。
[Embodiment 1] In this embodiment, a process of manufacturing a TFT on a substrate by implementing the present invention will be described.
FIG. 1 is used for the description.

【0027】まず、石英基板101を用意した。基板と
しては耐熱性の高い材料を選択しなければならない。石
英基板の代わりにシリコン基板、セラミックス基板、結
晶化ガラス基板、金属基板等の耐熱性の高い材料を用い
ることもできる。
First, a quartz substrate 101 was prepared. A material having high heat resistance must be selected for the substrate. Instead of a quartz substrate, a highly heat-resistant material such as a silicon substrate, a ceramic substrate, a crystallized glass substrate, or a metal substrate can be used.

【0028】ただし、石英基板を用いる場合は下地膜を
設けても設けなくても良いが、他の材料を用いる時は下
地膜として絶縁膜を設けることが好ましい。絶縁膜とし
ては、酸化珪素膜(SiOx )、窒化珪素膜(Six N
y )、酸化窒化珪素膜(SiOx Ny )、窒化アルミニ
ウム膜(AlxNy )のいずれか若しくはそれらの積層
膜を用いると良い。
However, when a quartz substrate is used, a base film may or may not be provided. However, when another material is used, it is preferable to provide an insulating film as the base film. As the insulating film, a silicon oxide film (SiOx), a silicon nitride film (Six N
y), a silicon oxynitride film (SiOxNy), an aluminum nitride film (AlxNy), or a laminated film thereof.

【0029】また、耐熱性金属層と酸化珪素膜とを積層
した下地膜を用いると放熱効果が大幅に高まるので有効
である。放熱効果は上述の窒化アルミニウム膜と酸化珪
素膜との積層構造でも十分な効果を示す。
It is effective to use a base film in which a heat-resistant metal layer and a silicon oxide film are laminated because the heat radiation effect is greatly increased. The heat dissipation effect is sufficient even with the above-described laminated structure of the aluminum nitride film and the silicon oxide film.

【0030】こうして石英基板101が準備できたら、
90nm厚の半導体膜(本実施例ではアモルファスシリコ
ン膜)102を形成し、その表面にニッケル含有層10
3を形成した。ニッケル含有層103の形成方法に関し
ては特開平7−130652号公報に記載された技術を
参考にすると良い。(図1(A))
After the quartz substrate 101 is prepared in this way,
A 90 nm thick semiconductor film (amorphous silicon film in this embodiment) 102 is formed, and a nickel-containing layer 10 is formed on the surface thereof.
3 was formed. Regarding the method of forming the nickel-containing layer 103, it is preferable to refer to the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-130652. (Fig. 1 (A))

【0031】なお、本実施例では特開平7−13065
2号公報に記載された技術を用いてニッケルを添加する
例を示すが、ニッケル膜を成膜して熱拡散させる方法や
イオン打ち込み法(イオンインプランテーション法(質
量分離あり)、プラズマドーピング法(質量分離なし)
又はレーザードーピング法など)を用いても良い。
In this embodiment, Japanese Patent Application Laid-Open No.
Examples of adding nickel by using the technology described in Japanese Patent Publication No. 2 are disclosed. A nickel film is formed and thermally diffused, an ion implantation method (ion implantation method (with mass separation), a plasma doping method ( (No mass separation)
Alternatively, a laser doping method or the like may be used.

【0032】本実施例ではアモルファスシリコン膜10
2の成膜ガスとしてジシラン(Si2H6)を用い、4
50℃の減圧熱CVD法により成膜した。この時、膜中
に混入するC(炭素)、N(窒素)及びO(酸素)とい
った不純物の濃度を徹底的に管理することが重要であ
る。これらの不純物が多く存在すると結晶化の進行が妨
げられるからである。
In this embodiment, the amorphous silicon film 10
Disilane (Si2H6) was used as a film forming gas for 2 and 4
The film was formed by a low pressure thermal CVD method at 50 ° C. At this time, it is important to thoroughly control the concentration of impurities such as C (carbon), N (nitrogen) and O (oxygen) mixed in the film. This is because the presence of many of these impurities hinders the progress of crystallization.

【0033】本出願人は炭素及び窒素の濃度が5×10
18atoms/cm3以下(好ましくは5×1017atoms/cm3
下)、酸素の濃度が1×1019atoms/cm3以下(好まし
くは5×1018atoms/cm3以下)となる様に不純物濃度
を管理した。また、金属元素は1×1017atoms/cm3
下となる様に管理した。成膜段階でこの様な濃度管理を
しておけば、外部汚染さえ防げばTFT作製工程中に不
純物濃度が増加する様なことはない。
The applicant has determined that the concentration of carbon and nitrogen is 5 × 10
18 atoms / cm 3 or less (preferably 5 × 10 17 atoms / cm 3 or less) and oxygen concentration of 1 × 10 19 atoms / cm 3 or less (preferably 5 × 10 18 atoms / cm 3 or less). The impurity concentration was controlled. The metal element was controlled to be 1 × 10 17 atoms / cm 3 or less. If such concentration control is performed at the film formation stage, the impurity concentration will not increase during the TFT manufacturing process as long as external contamination is prevented.

【0034】ニッケル含有層103はアモルファスシリ
コン膜102の全面(全部の領域)に対して重量換算で
10ppm のニッケルを含む酢酸ニッケル塩溶液をスピン
コート法により塗布し、450℃1時間程度の水素出し
を行った。
The nickel-containing layer 103 is coated with a nickel acetate solution containing 10 ppm by weight of nickel by spin coating on the entire surface (entire region) of the amorphous silicon film 102, and dehydrated at 450 ° C. for about 1 hour. Was done.

【0035】そしてその後、不活性雰囲気、水素雰囲気
または酸素雰囲気において500〜700℃(代表的に
は550〜650℃)の温度で4〜24時間の加熱処理
を加えてポリシリコン膜104を得た。このポリシリコ
ン膜104にはニッケルが1×1018〜1×1019at
oms/cm3の濃度で残存する。(図1(B))
After that, a heat treatment is performed at a temperature of 500 to 700 ° C. (typically 550 to 650 ° C.) for 4 to 24 hours in an inert atmosphere, a hydrogen atmosphere or an oxygen atmosphere to obtain a polysilicon film 104. . This polysilicon film 104 contains nickel at 1 × 10 18 to 1 × 10 19 at.
It remains at a concentration of oms / cm 3 . (FIG. 1 (B))

【0036】なお、厳密に言うとスピンコートした時点
ではアモルファスシリコン膜中にニッケルは添加されて
いない。しかし、その後の水素だし工程でニッケルがア
モルファスシリコン膜中へと容易に拡散するので実質的
には添加工程と考えて良い。
Strictly speaking, at the time of spin coating, nickel has not been added to the amorphous silicon film. However, nickel can be easily diffused into the amorphous silicon film in the subsequent hydrogen removal step, so it can be considered as a substantial addition step.

【0037】なお、減圧熱CVD法で形成したアモルフ
ァスシリコン膜と同等の膜質が得られるのであればプラ
ズマCVD法を用いても良い。また、完全にアモルファ
ス状態の半導体である必要はなく、微結晶シリコン膜等
を形成しても良い。
Note that a plasma CVD method may be used as long as film quality equivalent to that of an amorphous silicon film formed by a low pressure thermal CVD method can be obtained. Further, the semiconductor does not need to be completely amorphous, and a microcrystalline silicon film or the like may be formed.

【0038】また、シリコン膜の代わりにシリコン膜中
にゲルマニウムを含有させたシリコンゲルマニウム(Si
x Ge 1−x (0<X<1)で表される)等の半導体膜を用い
ても良い。その場合、シリコンゲルマニウム中に含まれ
るゲルマニウムは5atomic%以下にしておくことが望ま
しい。
Further, instead of the silicon film, silicon germanium (Si) containing germanium in the silicon film is used.
A semiconductor film such as x Ge 1-x (represented by 0 <X <1) may be used. In that case, it is desirable that the germanium contained in the silicon germanium be 5 atomic% or less.

【0039】また、ニッケル以外にもコバルト(C
o)、鉄(Fe)、パラジウム(Pd)、白金(P
t)、銅(Cu)、金(Au)といった格子侵入型の触
媒元素またはゲルマニウム(Ge)、鉛(Pb)、錫
(Sn)といった格子置換型(または溶融型)の触媒元
素から選ばれた一種または複数種を用いることもでき
る。
In addition to nickel, cobalt (C
o), iron (Fe), palladium (Pd), platinum (P
t), a lattice intrusion type catalyst element such as copper (Cu) or gold (Au) or a lattice substitution type (or fusion type) catalyst element such as germanium (Ge), lead (Pb) or tin (Sn). One or more types can be used.

【0040】ここでアモルファスシリコン膜がポリシリ
コン膜へ変化する温度を示差熱分析法(正確には示差熱
解析法)によって調べた結果を図11に示す。示差熱分
析法(DTA法とも呼ばれる)とは、基準物質と試料と
を同時に一定の速度で加熱しながら両者の間に生じる温
度差を測定し、試料物質の熱的特性を解析する方法であ
る。
FIG. 11 shows the result of examining the temperature at which the amorphous silicon film changes to a polysilicon film by differential thermal analysis (more precisely, differential thermal analysis). Differential thermal analysis (also referred to as DTA method) is a method in which a reference material and a sample are simultaneously heated at a constant rate and a temperature difference between the two is measured to analyze the thermal characteristics of the sample material. .

【0041】本出願人が示差熱分析法を用いてアモルフ
ァスシリコン膜(膜厚500nm)からポリシリコン膜へ
の相変化を解析した結果、図11(A)の矢印で示す様
に、686.7℃で相変化を起こすことが確かめられ
た。ただし、図11(A)の結果は触媒等を用いずに結
晶化させた場合のデータである。
As a result of analyzing the phase change from the amorphous silicon film (thickness: 500 nm) to the polysilicon film by the differential thermal analysis method, as shown by the arrow in FIG. It was confirmed that a phase change occurred at ℃. Note that the results in FIG. 11A are data obtained when crystallization was performed without using a catalyst or the like.

【0042】一方、本実施例の様にアモルファスシリコ
ン膜の結晶化を助長する触媒元素としてニッケルを用い
た場合の相変化の様子を図11(B)に示す。この時、
ニッケルの添加量は1〜2×1019atoms/cm3である。
その場合、相変化(結晶化)する温度が下がり、60
5.0℃となっていたことが確かめられた。
On the other hand, FIG. 11B shows a state of a phase change when nickel is used as a catalyst element for promoting crystallization of the amorphous silicon film as in this embodiment. At this time,
The addition amount of nickel is 1-2 × 10 19 atoms / cm 3 .
In that case, the temperature for phase change (crystallization) decreases, and
It was confirmed that the temperature was 5.0 ° C.

【0043】同様の実験を他の触媒元素を用いた場合に
ついても確認したところ、全て600℃前後(550〜
650℃)で相変化を起こし、結晶化することが確かめ
られた。本出願人が前述の様な温度範囲で結晶化工程を
行う理由はこういうデータの裏付けがある。
When the same experiment was conducted using other catalyst elements, it was confirmed that all of them were around 600 ° C. (550 to 550 ° C.).
(650 ° C.), it was confirmed that a phase change occurred and crystallization occurred. The reason why the applicant performs the crystallization step in the above-mentioned temperature range is supported by such data.

【0044】こうして図1(B)の状態が得られたら、
次にエキシマレーザー光をポリシリコン膜104に対し
て照射した。本実施例ではXeCl(波長308nm)を
励起ガスとしたパルス発振型のエキシマレーザー光によ
ってレーザーアニール処理を行った。エキシマレーザー
のビーム形状は線状ビームであっても良いが、処理の均
一性を高めるに面状ビームを用いても良い。(図1
(C))
When the state shown in FIG. 1B is obtained,
Next, the polysilicon film 104 was irradiated with excimer laser light. In this embodiment, laser annealing was performed by pulse oscillation type excimer laser light using XeCl (wavelength 308 nm) as an excitation gas. The beam shape of the excimer laser may be a linear beam, but a planar beam may be used to enhance the uniformity of processing. (Figure 1
(C))

【0045】なお、KrF、KrCl、ArF等を励起
ガスとしたエキシマレーザー光やその他の紫外光レーザ
ーを用いても構わない。また、赤外光を用いる場合には
赤外線ランプから発する強光をポリシリコン膜104に
対して照射すれば良い。
Note that an excimer laser beam using KrF, KrCl, ArF or the like as an excitation gas or another ultraviolet laser may be used. When infrared light is used, the polysilicon film 104 may be irradiated with strong light emitted from an infrared lamp.

【0046】本実施例では発振周波数30Hz、ビーム
形状が145 ×0.41mmの線状レーザー光を用いた。また、
レーザー光は基板の一端から他端までを1.2mm/sec で走
査し、隣接する線状レーザー光のオーバーラップを92
%とした。
In this embodiment, a linear laser beam having an oscillation frequency of 30 Hz and a beam shape of 145 × 0.41 mm was used. Also,
The laser beam is scanned from one end to the other end of the substrate at 1.2 mm / sec, and the overlap between adjacent linear laser beams is
%.

【0047】また、本実施例の場合、レーザーエネルギ
ー密度は250〜5000mJ/cm2(好ましくは450〜
1000mJ/cm2)の条件で行うことが好ましい。本実施
例ではレーザーエネルギー密度を550mJ/cm2とした。
ここで本明細書中におけるレーザーエネルギー密度の測
定方法について説明する。
In this embodiment, the laser energy density is 250 to 5000 mJ / cm 2 (preferably 450 to 500 mJ / cm 2 ).
It is preferably performed under the condition of 1000 mJ / cm 2 ). In this embodiment, the laser energy density was set to 550 mJ / cm 2 .
Here, a method for measuring the laser energy density in this specification will be described.

【0048】まず、レーザー発振器から発振されたレー
ザー光の光強度(E0)をパワーメーターによって実測
する。しかし、パワーメーターを通過した後のレーザー
光はアッテネーターの透過率(a)に応じて減光し、さ
らに光学系の透過率(b)に応じて減光する。この様に
して減光されたレーザー光の光強度をレーザー照射面積
(A)で割ったものがレーザーエネルギー密度(E)で
ある。これを式で表すと、E=(E0×a×b)/Aで
表される。
First, the light intensity (E 0 ) of the laser light oscillated from the laser oscillator is measured by a power meter. However, the laser light after passing through the power meter is dimmed according to the transmittance (a) of the attenuator, and further dimmed according to the transmittance (b) of the optical system. The value obtained by dividing the light intensity of the laser light thus reduced by the laser irradiation area (A) is the laser energy density (E). This can be expressed as E = (E 0 × a × b) / A.

【0049】こうして図1(C)の状態が得られたら、
酸化性雰囲気中で1000℃30分のファーネスアニー
ル処理(電熱炉を用いた熱処理)を行った。この時、熱
酸化処理によってポリシリコン膜105の膜厚を減じ
(thinning処理)、ポリシリコン膜105よりも膜厚の
薄いポリシリコン膜106を形成した。(図1(D))
When the state shown in FIG. 1C is obtained,
A furnace annealing treatment (heat treatment using an electric furnace) was performed at 1000 ° C. for 30 minutes in an oxidizing atmosphere. At this time, the thickness of the polysilicon film 105 was reduced by a thermal oxidation process (thinning process), and a polysilicon film 106 thinner than the polysilicon film 105 was formed. (Fig. 1 (D))

【0050】なお、図1(D)には図示していないが、
ポリシリコン膜105上には熱酸化膜が形成される。こ
の熱酸化膜は除去してしまっても良いし、次のレーザー
アニール工程で保護膜として活用しても良い。
Although not shown in FIG. 1D,
A thermal oxide film is formed on the polysilicon film 105. This thermal oxide film may be removed or may be used as a protective film in the next laser annealing step.

【0051】この熱酸化工程では酸化反応が進行する際
に生じる余剰シリコン原子によってポリシリコン膜中の
欠陥等が修復され、非常に欠陥の少ないポリシリコン膜
を得ることができた。また、ポリシリコン膜の膜厚を薄
くすることで、当初90nm厚であった膜厚が60nm厚と
なった。
In this thermal oxidation step, defects and the like in the polysilicon film were repaired by excess silicon atoms generated when the oxidation reaction progressed, and a polysilicon film with very few defects could be obtained. Further, by reducing the thickness of the polysilicon film, the thickness was initially 90 nm, but was increased to 60 nm.

【0052】さらに、ポリシリコン膜の表面層を削りな
がら酸化反応が進行するので、形成されたポリシリコン
膜106は非常に平坦な表面を有する半導体膜となっ
た。この事は、今後、TFTの活性層/ゲート絶縁膜界
面の準位を低減する上で有効に働く。
Further, the oxidation reaction proceeds while shaving the surface layer of the polysilicon film, so that the formed polysilicon film 106 becomes a semiconductor film having a very flat surface. This will work effectively in reducing the level at the interface between the active layer and the gate insulating film of the TFT in the future.

【0053】なお、このthinning工程は複数回行うとポ
リシリコン膜の平坦性がさらに向上する。その場合、熱
酸化工程と熱酸化膜の除去工程とを交互に繰り返す。
When the thinning step is performed a plurality of times, the flatness of the polysilicon film is further improved. In that case, the thermal oxidation step and the step of removing the thermal oxide film are alternately repeated.

【0054】なお、本実施例は初期膜として90nm厚の
アモルファスシリコン膜を用いているため、thinning工
程を採用しているが、初期膜から50nm厚程度とそれ以
上薄くする必要がなければ、thinning工程を省略するこ
とも可能である。
In this embodiment, a thinning process is employed because an amorphous silicon film having a thickness of 90 nm is used as the initial film. However, if it is not necessary to reduce the thickness of the initial film to about 50 nm or more, the thinning process is performed. It is also possible to omit the step.

【0055】次に、このthinning工程を行って得たポリ
シリコン膜106に対して、1000℃2時間のファー
ネスアニール処理を行った。本実施例では処理雰囲気を
水素雰囲気としたが、還元雰囲気であれば問題はない。
また、窒素雰囲気の様な不活性雰囲気であっても結晶性
を改善するという目的は果たされる。(図1(E))
Next, the polysilicon film 106 obtained by performing the thinning step was subjected to furnace annealing at 1000 ° C. for 2 hours. In this embodiment, the processing atmosphere is a hydrogen atmosphere, but there is no problem as long as the atmosphere is a reducing atmosphere.
Further, the object of improving the crystallinity even in an inert atmosphere such as a nitrogen atmosphere is achieved. (FIG. 1 (E))

【0056】なお、このファーネスアニール工程を行う
前に、ポリシリコン膜106の表面をフッ酸系エッチャ
ントによって洗浄しておくことが望ましい。即ち、自然
酸化膜を除去すると共に表面のシリコン原子を水素終端
しておき、実際の処理の前に自然酸化膜が形成されるの
を防ぐといった工夫が効果的である。
It is preferable that the surface of the polysilicon film 106 be cleaned with a hydrofluoric acid-based etchant before performing the furnace annealing step. That is, it is effective to remove the natural oxide film and terminate the silicon atoms on the surface with hydrogen to prevent the natural oxide film from being formed before the actual processing.

【0057】ただし、特に注意が必要なのは雰囲気中に
含まれる酸素又は酸素化合物(例えばOH基)の濃度を
10ppm 以下(好ましくは1ppm 以下)にしておくこと
である。さもないと還元雰囲気で熱処理することによる
平坦化効果が弱まってしまう。
It should be noted that the concentration of oxygen or an oxygen compound (for example, OH group) contained in the atmosphere is set to 10 ppm or less (preferably 1 ppm or less). Otherwise, the flattening effect by heat treatment in a reducing atmosphere will be weakened.

【0058】こうしてポリシリコン膜107を得た。さ
らにポリシリコン膜107は1000℃という高い温度
における水素アニールによって非常に平坦な表面を有し
ていた。また、高い温度でアニールされるので、結晶粒
内には殆ど積層欠陥等が存在しなかった。
Thus, a polysilicon film 107 was obtained. Further, the polysilicon film 107 had a very flat surface by hydrogen annealing at a high temperature of 1000 ° C. Further, since annealing was performed at a high temperature, almost no stacking faults or the like were present in the crystal grains.

【0059】また、本出願人が本実施例の工程で得たポ
リシリコン膜をラマン測定法で観察した結果、ラマンピ
ーク値は517〜520cm-1(代表的には518〜51
9cm-1)であった。また、半値半幅は2.2〜3.0cm
-1(代表的には2.4〜2.6cm-1)であった。
As a result of observation of the polysilicon film obtained in the process of this embodiment by the Raman measurement method, the Raman peak value was 517 to 520 cm -1 (typically 518 to 51 cm -1 ).
9 cm -1 ). The half width at half maximum is 2.2 to 3.0 cm.
-1 (typically 2.4 to 2.6 cm -1 ).

【0060】518〜519cm-1というラマンピーク値
は非常に高波数側にあり、本実施例で得られたポリシリ
コン膜が非常に単結晶に近い結晶を有していることが判
る。また、2.4〜2.6cm-1という値も非常に小さく
(リファレンスとして測定した単結晶シリコン膜は2.
1cm-1であった。)、即ち結晶性が高いことを示してい
る。
The Raman peak value of 518 to 519 cm -1 is on the very high wavenumber side, and it is understood that the polysilicon film obtained in this embodiment has a crystal very close to a single crystal. In addition, the value of 2.4 to 2.6 cm -1 is very small (a single crystal silicon film measured as a reference has a value of 2.
It was 1 cm -1 . ), That is, high crystallinity.

【0061】なお、本明細書中においてラマンピーク値
とは、波長514.5cm-1のArレーザーを1.0×1
5〜1.3×105W/cm2の光強度で結晶を含む半導
体膜(本実施例ではポリシリコン膜)に照射した際に得
られるラマンスペクトルに対して、ローレンツ分布によ
るフィッティングを行った際に得られるピーク値であ
る。なお、実際の測定にはレニショー社の「ラマスコー
プ顕微ラマン装置システム2000」というラマン測定
装置を使用した。
In this specification, the Raman peak value refers to an Ar laser having a wavelength of 514.5 cm -1 at a wavelength of 1.0 × 1.
A Lorentz distribution fitting is performed on a Raman spectrum obtained when the semiconductor film including the crystal (polysilicon film in this embodiment) is irradiated with a light intensity of 0 5 to 1.3 × 10 5 W / cm 2. This is the peak value obtained when In addition, a Raman measuring device called “Ramascope microscope Raman device system 2000” of Renishaw was used for the actual measurement.

【0062】また半値半幅とは、波長514.5cm-1
Arレーザーを1.0×105〜1.3×105W/cm2
の光強度で結晶を含む半導体膜に照射した際に得られる
ラマンスペクトルに対して、ローレンツ分布によるフィ
ッティングを行った際に得られる半値幅の半分の値であ
る。こちらも前述のラマン測定装置で測定を行った。
The half-width at half maximum means that an Ar laser having a wavelength of 514.5 cm -1 is irradiated with a laser beam of 1.0 × 10 5 to 1.3 × 10 5 W / cm 2
This is a half of the half-width obtained when the fitting by Lorentz distribution is performed on the Raman spectrum obtained when the semiconductor film including the crystal is irradiated with the light intensity. This was also measured with the above-mentioned Raman measuring device.

【0063】以上の定義でなるラマンピーク値と半値半
幅であるが、本実施例のポリシリコン膜107はラマン
ピーク値と半値半幅との比(ラマンピーク値/半値半
幅)が170〜240(代表的には190〜220)で
あることが判明した。
Although the Raman peak value and the half width at half maximum defined by the above definitions, the ratio of the Raman peak value to the half width at half maximum (Raman peak value / half width at half maximum) of the polysilicon film 107 of this embodiment is 170 to 240 (representative). Specifically 190 to 220).

【0064】こうして著しく結晶性の高いポリシリコン
膜107が得られたら、このポリシリコン膜107をパ
ターニングして活性層108を形成した。なお、本実施
例では活性層を形成する前に水素雰囲気中での熱処理を
行っているが、活性層を形成した後に行うこともでき
る。その場合、パターン化されていることによってポリ
シリコン膜に発生する応力が緩和されるため好ましい。
When the polysilicon film 107 having remarkably high crystallinity was thus obtained, the polysilicon film 107 was patterned to form an active layer 108. In this embodiment, the heat treatment is performed in a hydrogen atmosphere before forming the active layer. However, the heat treatment may be performed after forming the active layer. In that case, it is preferable that the patterning reduces the stress generated in the polysilicon film.

【0065】そして熱酸化工程を行って活性層108の
表面に10nm厚の酸化シリコン膜109を形成した。こ
の酸化シリコン膜109はゲート絶縁膜として機能す
る。また、活性層108はこの酸化により5nmの厚さだ
け膜減りするため膜厚は45nmとなった。最終的に10
〜50nm厚の活性層(特にチャネル形成領域)が残る様
に、熱酸化による膜減りを考慮して初期半導体膜(最も
初めに成膜された半導体膜)の膜厚を決定しておくこと
が必要である。
Then, a silicon oxide film 109 having a thickness of 10 nm was formed on the surface of the active layer 108 by performing a thermal oxidation step. This silicon oxide film 109 functions as a gate insulating film. The thickness of the active layer 108 was reduced to 45 nm because the thickness of the active layer 108 was reduced by 5 nm due to this oxidation. Finally 10
The thickness of the initial semiconductor film (semiconductor film formed first) must be determined in consideration of film reduction due to thermal oxidation so that an active layer (especially a channel formation region) having a thickness of about 50 nm remains. is necessary.

【0066】ゲート絶縁膜109を形成したら、その上
に導電性を有するポリシリコン膜を形成し、パターニン
グによりゲート配線110を形成した。(図2(A))
After the gate insulating film 109 was formed, a conductive polysilicon film was formed thereon, and a gate wiring 110 was formed by patterning. (Fig. 2 (A))

【0067】なお、本実施例ではゲート配線としてN型
導電性を持たせたポリシリコンを利用するが、材料はこ
れに限定されるものではない。特に、ゲート配線の抵抗
を下げるにはタンタル、タンタル合金又はタンタルと窒
化タンタルとの積層膜を用いることも有効である。さら
に低抵抗なゲート配線を狙うならば銅や銅合金を用いて
も有効である。
In this embodiment, polysilicon having N-type conductivity is used as the gate wiring, but the material is not limited to this. In particular, it is effective to use tantalum, a tantalum alloy, or a stacked film of tantalum and tantalum nitride to reduce the resistance of the gate wiring. If a low-resistance gate wiring is aimed at, it is effective to use copper or a copper alloy.

【0068】図2(A)の状態が得られたら、N型導電
性又はP型導電性を付与する不純物を添加して不純物領
域111を形成した。この時の不純物濃度は後のLDD
領域の不純物濃度を鑑みて決定した。本実施例では1×
1018atoms/cm3の濃度で砒素を添加したが、不純物も
濃度も本実施例に限定される必要はない。
When the state shown in FIG. 2A was obtained, an impurity for imparting N-type conductivity or P-type conductivity was added to form an impurity region 111. At this time, the impurity concentration is
It was determined in consideration of the impurity concentration in the region. In this embodiment, 1 ×
Although arsenic was added at a concentration of 10 18 atoms / cm 3 , neither the impurity nor the concentration need be limited to this embodiment.

【0069】次に、ゲート配線110の表面に5〜10
nm程度の薄い酸化シリコン膜112を形成した。これは
熱酸化法やプラズマ酸化法を用いて形成すれば良い。こ
の酸化シリコン膜112は、次のサイドウォール形成工
程でエッチングストッパーとして機能する。
Next, 5 to 10
A thin silicon oxide film 112 of about nm was formed. This may be formed using a thermal oxidation method or a plasma oxidation method. This silicon oxide film 112 functions as an etching stopper in the next sidewall forming step.

【0070】エッチングストッパーとなる酸化シリコン
膜112を形成したら、窒化シリコン膜を形成してエッ
チバックを行い、サイドウォール113を形成した。こ
うして図2(B)の状態を得た。
After the silicon oxide film 112 serving as an etching stopper was formed, a silicon nitride film was formed and etched back to form side walls 113. Thus, the state shown in FIG. 2B was obtained.

【0071】なお、本実施例ではサイドウォールとして
窒化シリコン膜を用いたが、ポリシリコン膜やアモルフ
ァスシリコン膜を用いることもできる。勿論、ゲート配
線の材料が変われば、それに応じてサイドウォールとし
て用いることのできる材料も変わることは言うまでもな
い。
Although the silicon nitride film is used as the sidewall in this embodiment, a polysilicon film or an amorphous silicon film may be used. Needless to say, if the material of the gate wiring changes, the material that can be used as the sidewall changes accordingly.

【0072】次に、再び先程と同一導電型の不純物を添
加した。この時に添加する不純物濃度は先程の工程より
も高い濃度とした。本実施例では不純物として砒素を用
い、濃度は1×1021atoms/cm3とするがこれに限定す
る必要はない。この不純物の添加工程によりソース領域
114、ドレイン領域115、LDD領域116及びチ
ャネル形成領域117が画定した。(図2(C))
Next, impurities of the same conductivity type as above were added again. The concentration of the impurity added at this time was higher than that in the previous step. In the present embodiment, arsenic is used as an impurity and the concentration is 1 × 10 21 atoms / cm 3 , but it is not necessary to limit to this. The source region 114, the drain region 115, the LDD region 116, and the channel formation region 117 were defined by the impurity doping process. (Fig. 2 (C))

【0073】こうして各不純物領域が形成されたらファ
ーネスアニール、レーザーアニール又はランプアニール
等の熱処理により不純物の活性化を行った。
After the formation of each impurity region, the impurities were activated by a heat treatment such as furnace annealing, laser annealing or lamp annealing.

【0074】次に、ゲート配線110、ソース領域11
4及びドレイン領域115の表面に形成された酸化シリ
コン膜を除去し、それらの表面を露呈させた。そして、
5nm程度のコバルト膜(図示せず)を形成して熱処理工
程を行った。この熱処理によりコバルトとシリコンとの
反応が起こり、シリサイド層(コバルトシリサイド層)
118が形成された。(図2(D))
Next, the gate wiring 110 and the source region 11
4 and the silicon oxide film formed on the surface of the drain region 115 were removed, and their surfaces were exposed. And
A heat treatment process was performed by forming a cobalt film (not shown) of about 5 nm. This heat treatment causes a reaction between cobalt and silicon to form a silicide layer (cobalt silicide layer).
118 were formed. (FIG. 2 (D))

【0075】この技術は公知のサリサイド技術である。
従って、コバルトの代わりにチタンやタングステンを用
いても構わないし、アニール条件等は公知技術を参考に
すれば良い。本実施例では赤外光を照射してランプアニ
ール処理工程を行った。
This technique is a known salicide technique.
Therefore, titanium or tungsten may be used instead of cobalt, and annealing conditions and the like may be referred to a known technique. In this embodiment, the lamp annealing process is performed by irradiating infrared light.

【0076】こうしてシリサイド層118を形成した
ら、コバルト膜を除去した。その後、1μm 厚の層間絶
縁膜119を形成した。層間絶縁膜119としては、酸
化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜又
は樹脂膜(ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイ
ミドアミド、ベンゾシクロブテン(BCB)等)を用い
れば良い。また、これらの絶縁膜を自由な組み合わせで
積層しても良い。
After the formation of the silicide layer 118, the cobalt film was removed. Thereafter, an interlayer insulating film 119 having a thickness of 1 μm was formed. As the interlayer insulating film 119, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or a resin film (polyimide, acrylic, polyamide, polyimide amide, benzocyclobutene (BCB), or the like) may be used. Further, these insulating films may be stacked in any combination.

【0077】次に、層間絶縁膜119にコンタクトホー
ルを形成してアルミニウムを主成分とする材料でなるソ
ース配線120及びドレイン配線121を形成した。最
後に素子全体に対して水素雰囲気中で300℃2時間の
ファーネスアニールを行い、水素化を完了した。
Next, a contact hole was formed in the interlayer insulating film 119 to form a source wiring 120 and a drain wiring 121 made of a material containing aluminum as a main component. Finally, the entire device was subjected to furnace annealing at 300 ° C. for 2 hours in a hydrogen atmosphere to complete hydrogenation.

【0078】こうして、図2(D)に示す様なTFTが
得られた。なお、本実施例で説明した構造は一例であっ
て本願発明を適用しうるTFT構造はこれに限定されな
い。従って、公知のあらゆる構造のTFTに対して適用
可能である。また、ポリシリコン膜107を形成した以
降の工程における数値条件も本実施例に限定される必要
はない。さらには、公知のチャネルドープ工程(しきい
値電圧を制御するための不純物添加工程)を本実施例の
どこかに導入してもなんら問題はない。
Thus, a TFT as shown in FIG. 2D was obtained. The structure described in this embodiment is an example, and the TFT structure to which the present invention can be applied is not limited to this. Therefore, the present invention can be applied to any known TFT. Also, the numerical conditions in the steps after the formation of the polysilicon film 107 need not be limited to the present embodiment. Furthermore, there is no problem if a known channel doping step (an impurity adding step for controlling a threshold voltage) is introduced somewhere in this embodiment.

【0079】また、本実施例では初期膜であるアモルフ
ァスシリコン膜を成膜する段階で徹底的にC、N、Oと
いった不純物の濃度を管理しているため、完成したTF
Tの活性層中に含まれる各不純物濃度は、炭素及び窒素
の濃度が5×1018atoms/cm3以下(好ましくは5×1
18atoms/cm3以下)、酸素の濃度が5×1018atoms/c
m3以下(好ましくは5×1018atoms/cm3以下)のまま
であった。また、ニッケルを除く金属元素は1×1017
atoms/cm3以下であった。
In this embodiment, the concentration of impurities such as C, N and O is thoroughly controlled at the stage of forming the amorphous silicon film as the initial film.
The concentration of each impurity contained in the T active layer is such that the concentration of carbon and nitrogen is 5 × 10 18 atoms / cm 3 or less (preferably 5 × 1
0 18 atoms / cm 3 or less), and the oxygen concentration is 5 × 10 18 atoms / c
m 3 or less (preferably 5 × 10 18 atoms / cm 3 or less). The metal element except nickel is 1 × 10 17
atoms / cm 3 or less.

【0080】また、本願発明はトップゲート構造に限ら
ず、逆スタガ型TFTに代表されるボトムゲート構造に
対しても容易に適用することが可能であることは言うま
でもない。
It is needless to say that the present invention can be easily applied not only to a top gate structure but also to a bottom gate structure represented by an inverted staggered TFT.

【0081】また、本実施例ではNチャネル型TFTを
例にとって説明したが、公知技術と組み合わせればPチ
ャネル型TFTを作製することも容易である。さらに公
知技術を組み合わせれば同一基板上にNチャネル型TF
TとPチャネル型TFTとを形成して相補的に組み合わ
せ、CMOS回路を形成することも可能である。
In this embodiment, an N-channel TFT has been described as an example. However, a P-channel TFT can be easily manufactured by combining with a known technique. Furthermore, if known techniques are combined, an N-channel TF
It is also possible to form a CMOS circuit by forming and combining T and P-channel TFTs complementarily.

【0082】さらに、図2(D)の構造においてドレイ
ン配線121と電気的に接続する画素電極(図示せず)
を公知の手段で形成すればアクティブマトリクス型表示
装置の画素スイッチング素子を形成することも容易であ
る。即ち、本願発明は液晶表示装置やEL(エレクトロ
ルミネッセンス)表示装置などのアクティブマトリクス
型の電気光学装置を作製する際にも実施することが可能
である。
Further, a pixel electrode (not shown) electrically connected to the drain wiring 121 in the structure of FIG.
Is formed by known means, it is easy to form a pixel switching element of an active matrix display device. That is, the present invention can be implemented when an active matrix type electro-optical device such as a liquid crystal display device or an EL (electroluminescence) display device is manufactured.

【0083】(実施例2)本実施例では、実施例1とは
異なる方法によりポリシリコン膜を得る例について図3
を用いて説明する。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) In this embodiment, an example in which a polysilicon film is obtained by a method different from that in Embodiment 1 will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. 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、図1(C)の状態を得る工程
までは、実施例1と同一である。まず、石英基板201
上に90nm厚の半導体膜(本実施例ではアモルファスシ
リコン膜)202を形成し、その表面にニッケル含有層
203を形成した。(図3(A))そして、不活性雰囲
気、水素雰囲気または酸素雰囲気において500〜70
0℃(代表的には550〜650℃)の温度で4〜24
時間の加熱処理を加えてポリシリコン膜204を得た。
(図3(B))その後、エキシマレーザー光をポリシリ
コン膜204に対して照射し、ポリシリコン膜205を
得た。(図3(C))
This embodiment is the same as the first embodiment up to the step of obtaining the state shown in FIG. First, the quartz substrate 201
A 90 nm-thick semiconductor film (amorphous silicon film in this embodiment) 202 was formed thereon, and a nickel-containing layer 203 was formed on the surface thereof. (FIG. 3 (A)) and 500 to 70 in an inert atmosphere, a hydrogen atmosphere or an oxygen atmosphere.
4-24 at a temperature of 0 ° C. (typically 550-650 ° C.)
A heat treatment for a long time was applied to obtain a polysilicon film 204.
(FIG. 3B) Thereafter, the polysilicon film 204 was irradiated with excimer laser light to obtain a polysilicon film 205. (FIG. 3 (C))

【0085】次いで、このレーザーアニール工程を行っ
て得たポリシリコン膜205に対して、1000℃2時
間のファーネスアニール処理を行った。本実施例では処
理雰囲気を水素雰囲気としたが、還元雰囲気であれば問
題はない。また、窒素雰囲気の様な不活性雰囲気であっ
ても結晶性を改善するという目的は果たされる。また、
この工程により、平坦な表面を有するポリシリコン膜2
06を得た。(図3(D))
Next, the polysilicon film 205 obtained by performing the laser annealing step was subjected to furnace annealing at 1000 ° C. for 2 hours. In this embodiment, the processing atmosphere is a hydrogen atmosphere, but there is no problem as long as the atmosphere is a reducing atmosphere. Further, the object of improving the crystallinity even in an inert atmosphere such as a nitrogen atmosphere is achieved. Also,
By this step, the polysilicon film 2 having a flat surface is formed.
06 was obtained. (FIG. 3 (D))

【0086】こうして図3(D)の状態が得られたら、
酸化性雰囲気中で1000℃30分のファーネスアニー
ル処理(電熱炉を用いた熱処理)を行った。この時、熱
酸化処理によってポリシリコン膜206の膜厚を減じ
(thinning処理)、ポリシリコン膜206よりも膜厚の
薄いポリシリコン膜207を形成した。(図
When the state shown in FIG. 3D is obtained,
A furnace annealing treatment (heat treatment using an electric furnace) was performed at 1000 ° C. for 30 minutes in an oxidizing atmosphere. At this time, the thickness of the polysilicon film 206 was reduced by a thermal oxidation process (thinning process), and a polysilicon film 207 thinner than the polysilicon film 206 was formed. (Figure

【0087】この熱酸化工程では酸化反応が進行する際
に生じる余剰シリコン原子によってポリシリコン膜中の
欠陥等が修復され、非常に欠陥の少ないポリシリコン膜
を得ることができた。また、ポリシリコン膜の膜厚を薄
くすることで、当初90nm厚であった膜厚が60nm厚と
なった。
In this thermal oxidation step, defects and the like in the polysilicon film were repaired by excess silicon atoms generated when the oxidation reaction progressed, and a polysilicon film with very few defects could be obtained. Further, by reducing the thickness of the polysilicon film, the thickness was initially 90 nm, but was increased to 60 nm.

【0088】還元雰囲気でのファーネスアニール処理で
平坦化されたポリシリコン膜の表面層を削りながら酸化
反応が進行するので、形成されたポリシリコン膜207
はさらに平坦な表面を有する半導体膜となった。この事
は、今後、TFTの活性層/ゲート絶縁膜界面の準位を
低減する上で有効に働く。加えて、得られる酸化膜は、
非常に平坦な表面を有するため、ゲート絶縁膜またはそ
の一部として用いることができる。
Since the oxidation reaction proceeds while shaving the surface layer of the polysilicon film planarized by the furnace annealing treatment in the reducing atmosphere, the formed polysilicon film 207 is formed.
Became a semiconductor film having a flatter surface. This will work effectively in reducing the level at the interface between the active layer and the gate insulating film of the TFT in the future. In addition, the resulting oxide film is
Since it has a very flat surface, it can be used as a gate insulating film or a part thereof.

【0089】なお、このthinning工程は複数回行うとポ
リシリコン膜の平坦性がさらに向上する。なお、その場
合、熱酸化工程と熱酸化膜の除去工程とを交互に繰り返
す。
When the thinning step is performed a plurality of times, the flatness of the polysilicon film is further improved. In this case, the thermal oxidation step and the thermal oxide film removing step are alternately repeated.

【0090】以降の工程は、実施例1と同一であるため
省略する。即ち、実施例1との組み合わせが可能であ
る。
The subsequent steps are the same as in the first embodiment, and will not be described. That is, a combination with the first embodiment is possible.

【0091】(実施例3)本実施例では、実施例1とは
異なる方法によりポリシリコン膜を得る例について図4
を用いて説明する。基本的な構成は実施例1とほぼ同様
であるのでであるので、相違点のみに着目して説明す
る。
(Embodiment 3) In this embodiment, an example in which a polysilicon film is obtained by a method different from that in Embodiment 1 will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. Since the basic configuration is almost the same as that of the first embodiment, only the differences will be described.

【0092】本実施例は、図1(C)の状態を得る工程
までは、実施例1と同一である。まず、石英基板211
上に90nm厚の半導体膜(本実施例ではアモルファスシ
リコン膜)212を形成し、その表面にニッケル含有層
213を形成した。(図4(A))そして、不活性雰囲
気、水素雰囲気または酸素雰囲気において500〜70
0℃(代表的には550〜650℃)の温度で4〜24
時間の加熱処理を加えてポリシリコン膜214を得た。
(図4(B))その後、エキシマレーザー光をポリシリ
コン膜214に対して照射し、ポリシリコン膜215を
得た。(図4(C))
This embodiment is the same as the first embodiment up to the step of obtaining the state shown in FIG. First, the quartz substrate 211
A 90-nm-thick semiconductor film (amorphous silicon film in this embodiment) 212 is formed thereon, and a nickel-containing layer 213 is formed on the surface thereof. (FIG. 4 (A)) and 500 to 70 in an inert atmosphere, a hydrogen atmosphere or an oxygen atmosphere.
4-24 at a temperature of 0 ° C. (typically 550-650 ° C.)
A heat treatment was performed for a long time to obtain a polysilicon film 214.
(FIG. 4B) After that, the polysilicon film 214 was irradiated with an excimer laser beam to obtain a polysilicon film 215. (FIG. 4 (C))

【0093】次いで、このレーザーアニール工程を行っ
て得たポリシリコン膜215に対して、酸化性雰囲気中
でファーネスアニール処理(電熱炉を用いた熱処理)を
行った。この時、熱酸化処理によってポリシリコン膜2
15の膜厚を減じ(thinning処理)、ポリシリコン膜2
15よりも膜厚の薄いポリシリコン膜216を形成し
た。(図4(D))
Next, the polysilicon film 215 obtained by performing the laser annealing step was subjected to a furnace annealing treatment (a heat treatment using an electric furnace) in an oxidizing atmosphere. At this time, the polysilicon film 2 is thermally oxidized.
15 thinning process (thinning process), polysilicon film 2
A polysilicon film 216 thinner than 15 was formed. (FIG. 4 (D))

【0094】なお、このthinning工程は複数回行うとポ
リシリコン膜の平坦性がさらに向上する。その場合、熱
酸化工程と熱酸化膜の除去工程とを交互に繰り返す。
Note that, when this thinning step is performed a plurality of times, the flatness of the polysilicon film is further improved. In that case, the thermal oxidation step and the step of removing the thermal oxide film are alternately repeated.

【0095】以降の工程は、実施例1と同一であるため
省略する。即ち、本実施例は実施例1との組み合わせが
可能である。なお、本実施例の特徴は実施例2で説明し
たファーネスアニール工程を熱酸化工程で兼ねる点にあ
る。
The subsequent steps are the same as in the first embodiment, and will not be described. That is, this embodiment can be combined with the first embodiment. The feature of this embodiment is that the furnace annealing step described in the second embodiment is also used as a thermal oxidation step.

【0096】(実施例4)本実施例では基板上に最初に
成膜する初期膜をポリシリコン膜とする場合の例につい
て図5を用いて説明する。
(Embodiment 4) In this embodiment, an example in which an initial film formed first on a substrate is a polysilicon film will be described with reference to FIG.

【0097】まず、金属基板(本実施例ではタンタル基
板)301上に酸化シリコン膜でなる下地膜302、7
5nm厚のポリシリコン膜303、保護膜304を大気開
放しないで連続的に積層形成する。なお、本実施例では
真空ロードロックと共通室を持ったマルチチャンバー方
式の減圧熱CVD装置で成膜を行う。(図5(A))
First, base films 302 and 7 made of a silicon oxide film are formed on a metal substrate (a tantalum substrate in this embodiment) 301.
The 5 nm-thickness polysilicon film 303 and the protection film 304 are continuously laminated without opening to the atmosphere. In this embodiment, the film is formed by a multi-chamber reduced-pressure thermal CVD apparatus having a vacuum load lock and a common chamber. (FIG. 5 (A))

【0098】次に、保護膜304を残したままKrFエ
キシマレーザー光によりレーザーアニール工程を行う。
本実施例のレーザー照射条件は発振周波数30Hz、ビ
ーム形状が145 ×0.41mmの線状レーザー光を用いた。ま
た、レーザー光は基板の一端から他端までを1.2mm/sec
で走査し、隣接する線状レーザー光のオーバーラップを
92%とした。
Next, a laser annealing step is performed with KrF excimer laser light while leaving the protective film 304.
The laser irradiation conditions in this example used a linear laser beam having an oscillation frequency of 30 Hz and a beam shape of 145 × 0.41 mm. In addition, the laser beam travels from one end to the other end of the substrate at 1.2 mm / sec.
And the overlap between adjacent linear laser beams was set to 92%.

【0099】また、本実施例の場合、レーザーエネルギ
ー密度は250〜5000mJ/cm2(好ましくは500〜
1000mJ/cm2)の条件で行う。本実施例では600mJ
/cm2とする。なお、レーザーエネルギー密度の測定方法
は実施例1と同様である。こうしてポリシリコン膜30
5が形成される。(図5(B))
In this embodiment, the laser energy density is 250 to 5000 mJ / cm 2 (preferably 500 to 500 mJ / cm 2 ).
It is performed under the condition of 1000 mJ / cm 2 ). 600 mJ in this embodiment
/ cm 2 . The method for measuring the laser energy density is the same as that in the first embodiment. Thus, the polysilicon film 30
5 are formed. (FIG. 5 (B))

【0100】次に、1050℃30分の熱酸化工程を行
う。本実施例では応力を緩和しつつ熱処理を行うため
に、水蒸気を含んだウェット酸化法を用いた。この工程
を経たポリシリコン膜307の膜厚は酸化されることに
よって膜厚が減って50nm厚となる。また、保護膜30
6は形成された熱酸化膜の分だけ膜厚が増す。(図5
(C))
Next, a thermal oxidation step is performed at 1050 ° C. for 30 minutes. In this embodiment, in order to perform the heat treatment while relaxing the stress, a wet oxidation method containing water vapor is used. The thickness of the polysilicon film 307 that has undergone this step is reduced by oxidation to a thickness of 50 nm. Also, the protective film 30
No. 6 increases in film thickness by the formed thermal oxide film. (FIG. 5
(C))

【0101】勿論、この熱酸化工程はポリシリコン膜を
さらに薄膜化するためのthinning工程として行われてい
る。また、このthinning工程は複数回行うとポリシリコ
ン膜の平坦性がさらに向上する。その場合、熱酸化工程
と熱酸化膜の除去工程とを交互に繰り返せば良い。
Of course, this thermal oxidation step is performed as a thinning step for further reducing the thickness of the polysilicon film. When the thinning step is performed a plurality of times, the flatness of the polysilicon film is further improved. In that case, the thermal oxidation step and the thermal oxide film removal step may be alternately repeated.

【0102】こうして熱酸化工程が済んだら、窒素雰囲
気中で1100℃2時間のファーネスアニール処理を行
い、ポリシリコン膜307の結晶性を改善する。この工
程によりポリシリコン膜308が得られる。(図5
(D))こうして得られたポリシリコン膜308は膜面
全体において特定の配向性を示し、実質的に単結晶と見
なせる半導体膜となる。
After the thermal oxidation process is completed, a furnace annealing process is performed at 1100 ° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere to improve the crystallinity of the polysilicon film 307. Through this step, a polysilicon film 308 is obtained. (FIG. 5
(D) The polysilicon film 308 thus obtained exhibits a specific orientation over the entire film surface, and becomes a semiconductor film which can be regarded substantially as a single crystal.

【0103】以上の様にして形成されたポリシリコン膜
308は図5(A)〜図5(D)に至るまでの全ての工
程で外気に触れずに処理されるため、極めて清浄な界面
を有している。これは本実施例において、・図5(A)
の工程を大気開放しない連続成膜で行う、・保護膜を介
して一切の処理を行う、という二つの構成の効果であ
る。
The polysilicon film 308 formed as described above is processed in all the steps from FIG. 5A to FIG. 5D without contacting the outside air, so that an extremely clean interface is formed. Have. This is the case in the present embodiment.
This is an effect of two constitutions: the step (1) is performed by continuous film formation without opening to the atmosphere; and all the processing is performed through a protective film.

【0104】また、ラマンピーク値や半値半幅も実施例
1で説明した範囲に収まるものとなる。
The Raman peak value and the half width at half maximum also fall within the ranges described in the first embodiment.

【0105】なお、本実施例では初期膜(最も初めに成
膜する半導体膜)としてポリシリコン膜を用いている
が、微結晶シリコン膜やアモルファスシリコン膜とし、
保護膜を介してレーザー結晶化させることも可能であ
る。勿論、シリコン以外の半導体材料を用いても良い。
In this embodiment, a polysilicon film is used as an initial film (a semiconductor film to be formed first), but a microcrystalline silicon film or an amorphous silicon film is used.
Laser crystallization can be performed via a protective film. Of course, a semiconductor material other than silicon may be used.

【0106】こうしてポリシリコン膜308が得られた
ら、あとは実施例1と同様の手順でTFTを作製すれば
良い。勿論、実施例1だけでなく、公知の手段でTFT
を作製することもできる。
After the polysilicon film 308 is obtained, a TFT may be manufactured in the same procedure as in the first embodiment. Needless to say, not only in the first embodiment, but also
Can also be prepared.

【0107】(実施例5)本実施例では、初期膜である
アモルファスシリコン膜の結晶化を特開平8−7832
9号公報に記載された技術で行った場合の例について図
6を用いて説明する。
(Embodiment 5) In this embodiment, the crystallization of an amorphous silicon film as an initial film is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-7832.
An example in the case of performing the processing using the technique described in Japanese Patent Application Publication No. 9 will be described with reference to FIG.

【0108】まず、表面に絶縁膜を設けた石英基板40
1を用意し、その上にアモルファスシリコン膜(図示せ
ず)及び酸化シリコン膜(図示せず)を大気開放しない
で連続的に積層形成する。次に、酸化シリコン膜をパタ
ーニングして開口部を有するマスク402を形成する。
First, a quartz substrate 40 provided with an insulating film on its surface
1 is prepared, and an amorphous silicon film (not shown) and a silicon oxide film (not shown) are continuously formed thereon without opening to the atmosphere. Next, a mask 402 having an opening is formed by patterning the silicon oxide film.

【0109】次に、重量換算で100ppm のニッケルを
含んだ溶液をスピンコート法により塗布し、前述の開口
部の底部でアモルファスシリコン膜とニッケルとが接し
た状態を得る。その後、570℃14時間のファーネス
アニール工程を行い、横成長領域403を得る。
Next, a solution containing 100 ppm by weight of nickel is applied by spin coating to obtain a state in which the amorphous silicon film and nickel are in contact with each other at the bottom of the opening. Thereafter, a furnace annealing step at 570 ° C. for 14 hours is performed to obtain a lateral growth region 403.

【0110】なお、横成長領域403は棒状結晶が基板
とほぼ平行な方向に結晶成長しているため、ランダムに
核発生したポリシリコン膜に較べて欠陥やトラップ準位
の少ない半導体膜となる。
Since the bar-shaped crystal grows in a direction substantially parallel to the substrate, the lateral growth region 403 becomes a semiconductor film having fewer defects and trap levels than a polysilicon film in which nuclei are randomly generated.

【0111】また、図6(A)の状態ではアモルファス
成分のまま残る領域と、横成長領域(結晶成分を有する
領域)とが混在した半導体膜が得られる。本明細書中で
はこの様な膜も半導体膜(又は結晶を含む半導体膜)と
呼ぶ。
In the state shown in FIG. 6A, a semiconductor film in which a region which remains as an amorphous component and a laterally grown region (a region having a crystalline component) is obtained. In this specification, such a film is also referred to as a semiconductor film (or a semiconductor film including crystals).

【0112】こうして図6(A)の状態が得られたら、
マスク402をそのままマスクとしてプラズマドーピン
グ法又はイオン注入法によりリンを添加する。リンの添
加量は、シリコン膜中の濃度がSIMSで1×1019
1×1021atoms/cm3となる様に調節する。(図6
(B))
When the state shown in FIG. 6A is obtained,
Using the mask 402 as a mask, phosphorus is added by a plasma doping method or an ion implantation method. When the concentration of phosphorus in the silicon film is 1 × 10 19 to SIMS,
Adjust so as to be 1 × 10 21 atoms / cm 3 . (FIG. 6
(B))

【0113】こうして高濃度にリンが添加された領域を
本明細書中ではゲッタリング領域404と呼ぶ。
The region to which phosphorus is added at a high concentration in this manner is referred to as a gettering region 404 in this specification.

【0114】ゲッタリング領域404を形成したら、6
00℃12時間のファーネスアニール工程を行い、横成
長領域403中に存在するニッケルをゲッタリング領域
404へとゲッタリングさせる。こうして、膜中のニッ
ケル濃度が1×1017atoms/cm3以下にmで低減され
た横成長領域405を得る。(図6(C))
When the gettering region 404 is formed, 6
A furnace annealing step of 12 hours at 00 ° C. is performed to getter the nickel present in the lateral growth region 403 to the gettering region 404. Thus, the lateral growth region 405 is obtained in which the nickel concentration in the film is reduced to 1 × 10 17 atoms / cm 3 or less by m. (FIG. 6 (C))

【0115】次に、パターニングを行い、横成長領域4
05のみで形成された島状半導体膜406を得る。この
時、ゲッタリング領域はリンやニッケルを高濃度に含ん
でいるので、完全に除去することが望ましい。
Next, patterning is performed to form a lateral growth region 4.
Thus, an island-shaped semiconductor film 406 formed only of the semiconductor film 05 is obtained. At this time, since the gettering region contains phosphorus and nickel at a high concentration, it is desirable to completely remove the gettering region.

【0116】こうして図6(D)の状態を得る。次に、
XeClエキシマレーザー光を用いてレーザーアニール
処理を行う。本実施例のレーザー照射条件は実施例1と
同様とする。こうして島状半導体膜407を得る。(図
6(E))
Thus, the state shown in FIG. 6D is obtained. next,
Laser annealing is performed using XeCl excimer laser light. The laser irradiation conditions in this embodiment are the same as those in the first embodiment. Thus, an island-shaped semiconductor film 407 is obtained. (FIG. 6E)

【0117】次に、酸素雰囲気中で1000℃30分の
ファーネスアニール処理を行い、熱酸化工程(thinning
工程)を行う。この時形成される熱酸化膜(図示せず)
はここで除去しても良いし、次のファーネスアニール処
理を行う時まで残しておいても良い。(図6(F))
Next, furnace annealing is performed in an oxygen atmosphere at 1000 ° C. for 30 minutes to perform a thermal oxidation step (thinning).
Step) is performed. Thermal oxide film (not shown) formed at this time
May be removed here, or may be left until the next furnace annealing process is performed. (FIG. 6 (F))

【0118】こうしてthinning工程によって膜厚を減ら
された島状半導体膜408を得たら、さらに、水素と窒
素を混合した雰囲気中で1100℃2時間のファーネス
アニール処理を行う。こうして島状半導体膜409を得
る。(図6(G))
After the island-shaped semiconductor film 408 whose thickness has been reduced by the thinning step is obtained, a furnace annealing process is further performed at 1100 ° C. for 2 hours in an atmosphere in which hydrogen and nitrogen are mixed. Thus, an island-shaped semiconductor film 409 is obtained. (FIG. 6 (G))

【0119】以上の様にして形成された島状半導体膜4
09は実施例1及び実施例2で説明したポリシリコン膜
と同等の結晶性を有している。即ち、膜面全体が特定の
配向性を示し、実質的に単結晶と見なせる半導体膜とな
っている。
The island-shaped semiconductor film 4 formed as described above
09 has the same crystallinity as the polysilicon film described in the first and second embodiments. In other words, the entire film surface shows a specific orientation, and is a semiconductor film which can be substantially regarded as a single crystal.

【0120】また、ラマン測定によって得られるラマン
ピーク値や半値半幅も実施例1で説明したものと同様の
ものとなる。
The Raman peak value and half width at half maximum obtained by Raman measurement are the same as those described in the first embodiment.

【0121】なお、本実施例の構成は実施例1乃至3の
いずれの構成とも組み合わせることができる。
The structure of this embodiment can be combined with any of the structures of the first to third embodiments.

【0122】(実施例6)実施例1〜3では初期膜の結
晶化に際して結晶化を助長する触媒元素(具体的にはニ
ッケル)を用いているが、自然核発生により結晶化させ
たポリシリコン膜(これも結晶を含む半導体膜である)
に対して本願発明の工程を施しても十分な効果が得られ
る。
(Embodiment 6) In the first to third embodiments, a catalyst element (specifically, nickel) which promotes crystallization at the time of crystallization of the initial film is used, but polysilicon which is crystallized by natural nucleation is used. Film (also a semiconductor film containing crystals)
However, a sufficient effect can be obtained even if the steps of the present invention are performed.

【0123】その場合、下地膜、アモルファスシリコン
膜、保護膜を大気開放しないで連続的に積層形成し、6
00℃24時間のファーネスアニール処理によってアモ
ルファスシリコン膜をポリシリコン膜に結晶化させるこ
とで、界面の清浄なポリシリコン膜を得ることもでき
る。
In this case, the base film, the amorphous silicon film, and the protective film are continuously laminated without being opened to the atmosphere.
By crystallizing the amorphous silicon film into a polysilicon film by furnace annealing at 00 ° C. for 24 hours, a polysilicon film having a clean interface can be obtained.

【0124】ただし、本実施例の様に自然核発生で半導
体膜の結晶化を行う場合には80〜120nm(典型的に
は90〜100nm)の膜厚を有することが望ましい。即
ち、初期膜が最初から薄いと結晶化の効率が低下するこ
とが経験的に知られている。
However, when the semiconductor film is crystallized by natural nucleation as in this embodiment, it is desirable that the film has a thickness of 80 to 120 nm (typically 90 to 100 nm). That is, it is empirically known that the crystallization efficiency is reduced when the initial film is thin from the beginning.

【0125】その様な場合、結晶化終了後に酸化工程を
入れて結晶を含む半導体膜のthinning(膜厚を減じるこ
と)を行うことは重要である。そうすることで結晶化は
効率良く行われ、その後で所望の膜厚のポリシリコン膜
を得ることができる。
In such a case, it is important to thin the semiconductor film including the crystal by performing an oxidation step after crystallization is completed. By doing so, crystallization is performed efficiently, and thereafter, a polysilicon film having a desired film thickness can be obtained.

【0126】なお、本実施例の構成は実施例1乃至3、
5のいずれの構成とも組み合わせることができる。
The configuration of the present embodiment is similar to Embodiments 1 to 3,
5 can be combined.

【0127】(実施例7)本実施例では、本願発明によ
って作製された反射型液晶表示装置の例を図7に示す。
画素TFT(画素スイッチング素子)の作製方法やセル
組工程は公知の手段を用いれば良いので詳細な説明は省
略する。
Embodiment 7 In this embodiment, an example of a reflective liquid crystal display device manufactured according to the present invention is shown in FIG.
A well-known means may be used for a method of manufacturing a pixel TFT (pixel switching element) and a cell assembling step, and a detailed description thereof will be omitted.

【0128】図7(A)において11は絶縁表面を有す
る基板(酸化珪素膜を設けたセラミックス基板)、12
は画素マトリクス回路、13はソースドライバー回路、
14はゲイトドライバー回路、15は対向基板、16は
FPC(フレキシブルプリントサーキット)、17は信
号処理回路である。信号処理回路17としては、D/A
コンバータ、γ補正回路、信号分割回路などの従来IC
で代用していた様な処理を行う回路を形成することがで
きる。勿論、基板上にICチップを設けて、ICチップ
上で信号処理を行うことも可能である。
In FIG. 7A, reference numeral 11 denotes a substrate having an insulating surface (ceramic substrate provided with a silicon oxide film);
Is a pixel matrix circuit, 13 is a source driver circuit,
14 is a gate driver circuit, 15 is a counter substrate, 16 is an FPC (flexible printed circuit), and 17 is a signal processing circuit. As the signal processing circuit 17, D / A
Conventional ICs such as converters, gamma correction circuits, and signal division circuits
Thus, a circuit for performing the processing similar to the above can be formed. Of course, it is also possible to provide an IC chip on a substrate and perform signal processing on the IC chip.

【0129】さらに、本実施例では液晶表示装置を例に
挙げて説明しているが、アクティブマトリクス型の表示
装置であればEL(エレクトロルミネッセンス)表示装
置やEC(エレクトロクロミックス)表示装置に本願発
明を適用することも可能であることは言うまでもない。
Further, in this embodiment, a liquid crystal display device is described as an example. However, if the display device is an active matrix type display device, the present invention is applied to an EL (electroluminescence) display device and an EC (electrochromics) display device. It goes without saying that the invention can be applied.

【0130】ここで図7(A)のドライバー回路13、
14を構成する回路の一例を図7(B)に示す。なお、
TFT部分については既に実施例1で説明しているの
で、ここでは必要箇所のみの説明を行う。
Here, the driver circuit 13 shown in FIG.
FIG. 7B illustrates an example of a circuit included in 14. In addition,
Since the TFT portion has already been described in the first embodiment, only necessary portions will be described here.

【0131】図7(B)において、501、502はN
チャネル型TFT、503はPチャネル型TFTであ
り、501と503のTFTでCMOS回路を構成して
いる。504は窒化珪素膜/酸化珪素膜/樹脂膜の積層
膜でなる絶縁層、その上にはチタン配線505が設けら
れ、前述のCMOS回路とTFT502とが電気的に接
続されている。チタン配線はさらに樹脂膜でなる絶縁層
506で覆われている。二つの絶縁層504、506は
平坦化膜としての機能も有している。
In FIG. 7B, 501 and 502 indicate N
A channel TFT 503 is a P-channel TFT, and a TFT 501 and a TFT 503 constitute a CMOS circuit. Reference numeral 504 denotes an insulating layer formed of a laminated film of a silicon nitride film / silicon oxide film / resin film, on which a titanium wiring 505 is provided, and the above-described CMOS circuit and the TFT 502 are electrically connected. The titanium wiring is further covered with an insulating layer 506 made of a resin film. The two insulating layers 504 and 506 also have a function as a planarization film.

【0132】また、図7(A)の画素マトリクス回路1
2を構成する回路の一部を図7(C)に示す。図7
(C)において、507はダブルゲート構造のNチャネ
ル型TFTでなる画素TFTであり、画素領域内に大き
く広がる様にしてドレイン配線508が形成されてい
る。なお、ダブルゲート構造以外にシングルゲート構造
やトリプルゲート構造などを採用しても構わない。
The pixel matrix circuit 1 shown in FIG.
Part (C) of FIG. FIG.
In (C), reference numeral 507 denotes a pixel TFT formed of an N-channel TFT having a double gate structure, and a drain wiring 508 is formed so as to greatly expand in a pixel region. Note that a single gate structure, a triple gate structure, or the like may be employed in addition to the double gate structure.

【0133】その上には絶縁層504が設けられ、その
上にチタン配線405が設けられている。この時、絶縁
層504の一部には凹部が落とし込み部が形成され、最
下層の窒化シリコン及び酸化シリコンのみが残される。
これによりドレイン配線508とチタン配線505との
間で補助容量が形成される。
An insulating layer 504 is provided thereon, and a titanium wiring 405 is provided thereon. At this time, a recess is formed in a part of the insulating layer 504, and only the lowermost silicon nitride and silicon oxide are left.
Thus, an auxiliary capacitance is formed between the drain wiring 508 and the titanium wiring 505.

【0134】また、画素マトリクス回路内に設けられた
チタン配線505はソース・ドレイン配線と後の画素電
極との間において電界遮蔽効果をもたらす。さらに、複
数設けられた画素電極間の隙間ではブラックマスクとし
ても機能する。
Further, the titanium wiring 505 provided in the pixel matrix circuit provides an electric field shielding effect between the source / drain wiring and the subsequent pixel electrode. Further, in a gap between a plurality of provided pixel electrodes, it also functions as a black mask.

【0135】そして、チタン配線505を覆って絶縁層
506が設けられ、その上に反射性導電膜でなる画素電
極509が形成される。勿論、画素電極509の表面に
反射率を上げるための工夫をなしても構わない。
An insulating layer 506 is provided so as to cover the titanium wiring 505, and a pixel electrode 509 made of a reflective conductive film is formed thereon. Of course, the surface of the pixel electrode 509 may be devised to increase the reflectance.

【0136】また、実際には画素電極509の上に配向
膜や液晶層が設けられるが、ここでの説明は省略する。
Although an alignment film and a liquid crystal layer are actually provided on the pixel electrode 509, the description is omitted here.

【0137】本願発明を用いて以上の様な構成でなる反
射型液晶表示装置を作製することができる。勿論、公知
の技術と組み合わせれば容易に透過型液晶表示装置を作
製することもできる。
The reflection type liquid crystal display device having the above-mentioned structure can be manufactured by using the present invention. Of course, a transmission type liquid crystal display device can be easily manufactured by combining with a known technique.

【0138】また、図面では区別していないが画素マト
リクス回路を構成する画素TFTと、ドライバー回路や
信号処理回路を構成するCMOS回路とでゲート絶縁膜
の膜厚を異ならせることも可能である。
Although not distinguished in the drawings, the thickness of the gate insulating film can be made different between the pixel TFT forming the pixel matrix circuit and the CMOS circuit forming the driver circuit or the signal processing circuit.

【0139】画素マトリクス回路ではTFTに印加され
る駆動電圧が高いので50〜200nm程度の膜厚のゲー
ト絶縁膜が必要である。一方、ドライバー回路や信号処
理回路ではTFTに印加される駆動電圧は低く、逆に高
速動作が求められるのでゲート絶縁膜の膜厚を3〜30
nm程度と画素TFTよりも薄くすることが有効である。
In the pixel matrix circuit, since the driving voltage applied to the TFT is high, a gate insulating film having a thickness of about 50 to 200 nm is required. On the other hand, in a driver circuit or a signal processing circuit, a driving voltage applied to a TFT is low, and a high-speed operation is required.
It is effective to make it as thin as about nm and smaller than the pixel TFT.

【0140】(実施例8)本願発明は従来のIC技術全
般に適用することが可能である。即ち、現在市場に流通
している全ての半導体回路に適用できる。例えば、ワン
チップ上に集積化されたRISCプロセッサ、ASIC
プロセッサ等のマイクロプロセッサに適用しても良い
し、液晶用ドライバー回路(D/Aコンバータ、γ補正
回路、信号分割回路等)に代表される信号処理回路や携
帯機器(携帯電話、PHS、モバイルコンピュータ)用
の高周波回路に適用しても良い。
(Embodiment 8) The present invention can be applied to all conventional IC technologies. That is, the present invention can be applied to all semiconductor circuits currently on the market. For example, RISC processor integrated on one chip, ASIC
It may be applied to a microprocessor such as a processor, a signal processing circuit typified by a liquid crystal driver circuit (D / A converter, γ correction circuit, signal division circuit, etc.), and a portable device (cellular phone, PHS, mobile computer) ) May be applied to the high frequency circuit.

【0141】図8に示すのは、マイクロプロセッサの一
例である。マイクロプロセッサは典型的にはCPUコア
21、RAM22、クロックコントローラ23、キャッ
シュメモリ24、キャッシュコントローラ25、シリア
ルインターフェース26、I/Oポート27等から構成
される。
FIG. 8 shows an example of a microprocessor. The microprocessor typically includes a CPU core 21, a RAM 22, a clock controller 23, a cache memory 24, a cache controller 25, a serial interface 26, an I / O port 27, and the like.

【0142】勿論、図8に示すマイクロプロセッサは簡
略化した一例であり、実際のマイクロプロセッサはその
用途によって多種多様な回路設計が行われる。
Of course, the microprocessor shown in FIG. 8 is a simplified example, and an actual microprocessor is designed for various circuits depending on the application.

【0143】しかし、どの様な機能を有するマイクロプ
ロセッサであっても中枢として機能するのはIC(Inte
grated Circuit)28である。IC28は半導体チップ
29上に形成された集積化回路をセラミック等で保護し
た機能回路である。
However, a microprocessor having any function can function as a center only by an IC (Integer).
grated circuit) 28. The IC 28 is a functional circuit in which an integrated circuit formed on the semiconductor chip 29 is protected by ceramic or the like.

【0144】そして、その半導体チップ29上に形成さ
れた集積化回路を構成するのが本願発明の構造を有する
Nチャネル型TFT30、Pチャネル型TFT31であ
る。なお、基本的な回路はCMOS回路を最小単位とし
て構成することで消費電力を抑えることができる。
The integrated circuit formed on the semiconductor chip 29 is composed of the N-channel TFT 30 and the P-channel TFT 31 having the structure of the present invention. Note that power consumption can be suppressed by configuring a basic circuit with a CMOS circuit as a minimum unit.

【0145】また、本実施例に示したマイクロプロセッ
サは様々な電子機器に搭載されて中枢回路として機能す
る。代表的な電子機器としてはパーソナルコンピュー
タ、携帯型情報端末機器、その他あらゆる家電製品が挙
げられる。また、車両(自動車や電車等)の制御用コン
ピュータなども挙げられる。
The microprocessor shown in this embodiment is mounted on various electronic devices and functions as a central circuit. Representative electronic devices include personal computers, portable information terminal devices, and all other home appliances. Further, a computer for controlling a vehicle (an automobile, a train, or the like) is also included.

【0146】言うまでもなく、本実施例の構成は実施例
1乃至7のいずれの構成とも組み合わせることができ
る。
Needless to say, the structure of this embodiment can be combined with any of the structures of the first to seventh embodiments.

【0147】(実施例9)本願発明の電気光学装置は、
様々な電子機器のディスプレイとして利用される。その
様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメ
ラ、フロント型プロジェクター、リア型プロジェクター
(プロジェクションTV)、ゴーグルディスプレイ、カ
ーナビゲーション、パーソナルコンピュータ、携帯情報
端末(モバイルコンピュータ、携帯電話、電子書籍等)
などが挙げられる。それらの一例を図9に示す。
(Embodiment 9) The electro-optical device according to the present invention is constructed as follows.
It is used as a display for various electronic devices. Such electronic devices include a video camera, a digital camera, a front projector, a rear projector (projection TV), a goggle display, a car navigation, a personal computer, and a personal digital assistant (mobile computer, mobile phone, electronic book, etc.).
And the like. One example is shown in FIG.

【0148】図9(A)は携帯電話であり、本体200
1、音声出力部2002、音声入力部2003、表示装
置2004、操作スイッチ2005、アンテナ2006
で構成される。本願発明を音声出力部2002、音声入
力部2003、表示装置2004やその他の信号制御回
路に適用することができる。
FIG. 9A shows a mobile phone, and a main body 200.
1, audio output unit 2002, audio input unit 2003, display device 2004, operation switch 2005, antenna 2006
It consists of. The present invention can be applied to the audio output unit 2002, the audio input unit 2003, the display device 2004, and other signal control circuits.

【0149】図9(B)はビデオカメラであり、本体2
101、表示装置2102、音声入力部2103、操作
スイッチ2104、バッテリー2105、受像部210
6で構成される。本願発明を表示装置2102、音声入
力部2103やその他の信号制御回路に適用することが
できる。
FIG. 9B shows a video camera,
101, display device 2102, audio input unit 2103, operation switch 2104, battery 2105, image receiving unit 210
6. The present invention can be applied to the display device 2102, the audio input unit 2103, and other signal control circuits.

【0150】図9(C)はモバイルコンピュータ(モー
ビルコンピュータ)であり、本体2201、カメラ部2
202、受像部2203、操作スイッチ2204、表示
装置2205で構成される。本願発明は表示装置220
5やその他の信号制御回路に適用できる。
FIG. 9C shows a mobile computer (mobile computer), which includes a main body 2201 and a camera section 2.
202, an image receiving unit 2203, operation switches 2204, and a display device 2205. The present invention relates to a display device 220.
5 and other signal control circuits.

【0151】図9(D)はゴーグル型ディスプレイであ
り、本体2301、表示装置2302、アーム部230
3で構成される。本発明は表示装置2302やその他の
信号制御回路に適用することができる。
FIG. 9D shows a goggle type display, which includes a main body 2301, a display device 2302, and an arm 230.
3 The present invention can be applied to the display device 2302 and other signal control circuits.

【0152】図9(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、
偏光ビームスプリッタ2404、リフレクター240
5、2406、スクリーン2407で構成される。本発
明は表示装置2403やその他の信号制御回路に適用す
ることができる。
FIG. 9E shows a rear type projector, in which a main body 2401, a light source 2402, a display device 2403,
Polarizing beam splitter 2404, reflector 240
5, 2406 and a screen 2407. The present invention can be applied to the display device 2403 and other signal control circuits.

【0153】図9(F)は電子書籍であり、本体250
1、表示装置2502、2503、記憶媒体2504、
操作スイッチ2505、アンテナ2506で構成され
る。本発明は表示装置2502、2503やその他の信
号制御回路に適用することができる。
FIG. 9F shows an electronic book, which has a main body 250.
1, display devices 2502, 2503, storage medium 2504,
It is composed of an operation switch 2505 and an antenna 2506. The present invention can be applied to the display devices 2502 and 2503 and other signal control circuits.

【0154】以上の様に、本願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。
As described above, the applicable range of the present invention is extremely wide, and can be applied to electronic devices in all fields.

【0155】(実施例10)実施例1乃至実施例5に示
した工程で得られる結晶を含む半導体膜は膜面全体にお
いて特定の配向性を示す。即ち、個々の結晶粒が集合し
て形成された多結晶半導体膜の如き形態であったとして
も、全体の80%以上(典型的には90%以上)の結晶
粒が同一の結晶面(配向面)を示すという特徴を有す
る。このように全体の80%以上を占める結晶面を主た
る配向面と呼ぶ。
(Embodiment 10) A semiconductor film containing crystals obtained by the steps shown in Embodiments 1 to 5 exhibits a specific orientation over the entire film surface. That is, even if the crystal grains have a form such as a polycrystalline semiconductor film formed by assembling individual crystal grains, 80% or more (typically 90% or more) of the entire crystal grains have the same crystal plane (orientation). Surface). Such a crystal plane occupying 80% or more of the whole is referred to as a main orientation plane.

【0156】本願発明のプロセスで形成される半導体膜
(結晶を含む半導体膜)のとりうる主たる結晶面は、
{110}面、{100}面、{111}面、{31
1}面、{511}面、又は{110}面と{100}
面とが混在した結晶面のいずれかである。実際にいずれ
の結晶面が主たる配向面であるかは、現在のところ判明
していない。
The main crystal planes that can be taken by the semiconductor film (semiconductor film containing crystals) formed by the process of the present invention are as follows:
{110} plane, {100} plane, {111} plane, {31}
1}, {511}, or {110} and {100}
It is one of the crystal faces where the face and the face are mixed. At present, it is not known which crystal plane is the main orientation plane.

【0157】即ち、本願発明のプロセスで形成される半
導体膜(結晶を含む半導体膜)は、上記6種類のいずれ
かの結晶面が、膜面に存在しうる結晶面全体の80%以
上(典型的には90%以上)を占める。
That is, in the semiconductor film (semiconductor film containing crystals) formed by the process of the present invention, any one of the above six types of crystal planes accounts for 80% or more of the total crystal planes that may exist on the film plane (typically 90% or more).

【0158】単結晶シリコンを例として良く知られてい
る様に、結晶面によって界面物性は異なる。界面準位密
度(Qss)が最も小さくなる面方位は{100}面で
あり、次いで{511}面、{311}面、{111}
面、{110}面と{100}面との混在した結晶面、
{110}面の順に大きくなる。なお、{511}面は
{100}面に匹敵する界面準位密度を持つことが知ら
れている。
As is well known using single crystal silicon as an example, the interface properties vary depending on the crystal plane. The plane orientation at which the interface state density (Qss) becomes the smallest is the {100} plane, followed by the {511} plane, the {311} plane, and the {111} plane.
Plane, a mixed crystal plane of {110} plane and {100} plane,
It becomes larger in the order of the {110} plane. It is known that the {511} plane has an interface state density comparable to the {100} plane.

【0159】従って、本願発明のプロセスで形成される
半導体膜の主たる配向面が{100}面であれば、活性
層とゲート絶縁膜との界面は非常に界面準位密度が小さ
くなる。その場合、従来のICに匹敵する性能を有する
半導体装置が実現しうる。後述するが、実際に本願発明
を用いて試作したTFTは従来のICに匹敵する電気特
性を示す回路を形成可能としている。
Therefore, when the main orientation plane of the semiconductor film formed by the process of the present invention is the {100} plane, the interface state density between the active layer and the gate insulating film is extremely low. In that case, a semiconductor device having performance comparable to a conventional IC can be realized. As will be described later, the TFT actually manufactured using the present invention can form a circuit having electrical characteristics comparable to those of a conventional IC.

【0160】また、本願発明のプロセスにおいてレーザ
ーアニール処理の後に行う還元雰囲気又は不活性雰囲気
でのファーネスアニール処理は、活性層とゲート絶縁膜
との界面を平坦なものとするに非常に有効である。特
に、還元雰囲気で行う場合には半導体膜表面における半
導体原子の増速表面拡散によって極めて平坦な面が得ら
れる。
In the process of the present invention, the furnace annealing in a reducing atmosphere or an inert atmosphere performed after the laser annealing is very effective in flattening the interface between the active layer and the gate insulating film. . In particular, when the treatment is performed in a reducing atmosphere, an extremely flat surface can be obtained by accelerated surface diffusion of semiconductor atoms on the surface of the semiconductor film.

【0161】本出願人がAFM(分子間力顕微鏡)を用
いて表面凹凸を測定した結果、1μm2の範囲内で凹凸の
P−V値(凸部の頂上部と凹部の底部との高さの差)が
10nm以下(典型的には5nm以下)であり、10μm2
範囲内で凹凸のP−V値が20nm以下(典型的には10
nm以下)であった。
The applicant measured surface irregularities using an AFM (molecular force microscope). As a result, the PV value of the irregularities within the range of 1 μm 2 (the height between the top of the projections and the bottom of the depressions) was measured. Is 10 nm or less (typically 5 nm or less), and the PV value of unevenness is 20 nm or less (typically 10 nm or less) within a range of 10 μm 2.
nm or less).

【0162】(実施例11)本願発明を実施して作製さ
れたTFTの代表的な電気特性は以下の様なものであっ
た。 (1)スイッチング性能(オン/オフ動作切り換えの俊
敏性)の指標となるサブスレッショルド係数が、ドレイ
ン電圧が1Vの時にNチャネル型TFTおよびPチャネ
ル型TFTともに60〜150mV/decade(代表的には80〜10
0mV/decade)と小さい。 (2)TFTの動作速度の指標となる電界効果移動度
(μFE)が、ドレイン電圧が1Vの時にNチャネル型T
FTで 200〜500cm2/Vs (代表的には 300〜400cm2/Vs
)、Pチャネル型TFTで100 〜300cm2/Vs (代表的
には 150〜200cm2/Vs )と大きい。 (3)TFTの駆動電圧の指標となるしきい値電圧(V
th)が、ドレイン電圧が14Vの時にNチャネル型T
FTで-1.0〜2.5 V(代表的には-0.5〜1.5 V)、Pチ
ャネル型TFTで-2.5〜1.0V(代表的には-1.5〜0.5
V)と小さい。
(Example 11) Representative electrical characteristics of a TFT manufactured by carrying out the present invention were as follows. (1) When the drain voltage is 1 V, the sub-threshold coefficient as an index of the switching performance (the agility of switching on / off operation) is 60 to 150 mV / decade for both the N-channel TFT and the P-channel TFT (typically, 80-10
0mV / decade). (2) The field effect mobility (μ FE ) which is an index of the operation speed of the TFT is N-channel type T
200 to 500 cm 2 / Vs by FT (typically 300 to 400 cm 2 / Vs
), The 100 ~300cm 2 / Vs (typically a P-channel type TFT as large as 150~200cm 2 / Vs). (3) The threshold voltage (V
th) is an N-channel type T when the drain voltage is 14V.
-1.0 to 2.5 V (typically -0.5 to 1.5 V) for FT, -2.5 to 1.0 V (typically -1.5 to 0.5 V) for P-channel TFT
V) and small.

【0163】また、本願発明のTFTを500個測定し
たデータを元に正規確率グラフを作成し、そのグラフを
使って特性ばらつきを推定した。その結果、100個中
の90個(典型的には95個)が上記電気特性の範囲内
に収まることが判った。
Further, a normal probability graph was created based on data obtained by measuring 500 TFTs of the present invention, and characteristic variations were estimated using the graph. As a result, it was found that 90 out of 100 pieces (typically 95 pieces) fall within the range of the electric characteristics.

【0164】以上の様に、極めて優れたスイッチング特
性および高速動作特性が実現可能であることが確認され
ている。
As described above, it has been confirmed that extremely excellent switching characteristics and high-speed operation characteristics can be realized.

【0165】(実施例12)本実施例では液晶ドライバ
ー回路であるシフトレジスタを作製して動作周波数を確
認した。その結果、電源電圧5V、段数50段のシフト
レジスタ回路において動作周波数80〜200MHz
(典型的には100〜150MHz)の出力パルスが得
られた。
Embodiment 12 In this embodiment, a shift register, which is a liquid crystal driver circuit, was manufactured, and the operating frequency was confirmed. As a result, in a shift register circuit having a power supply voltage of 5 V and 50 stages, the operating frequency is 80 to 200 MHz.
An output pulse of (typically 100-150 MHz) was obtained.

【0166】(実施例13)実施例1ではアモルファス
シリコン膜の結晶化に際して、結晶化を助長する触媒元
素としてニッケルを用いる例を示したが、本実施例では
触媒元素としてゲルマニウムを用いる例を図10に示
す。
(Embodiment 13) Embodiment 1 shows an example in which nickel is used as a catalyst element for promoting crystallization in crystallization of an amorphous silicon film. In this embodiment, an example in which germanium is used as a catalyst element is shown. It is shown in FIG.

【0167】まず、実施例1の工程に従って石英基板8
01上に80nm厚のアモルファスシリコン膜802を形
成する。そして、アモルファスシリコン膜802に対し
てゲルマニウムを添加する。(図10(A))
First, the quartz substrate 8 was made according to the process of the first embodiment.
An amorphous silicon film 802 having a thickness of 80 nm is formed on the substrate 01. Then, germanium is added to the amorphous silicon film 802. (FIG. 10A)

【0168】ゲルマニウムの添加にはイオンインプラン
テーション法、プラズマドーピング法又はレーザードー
ピング法を用いることが好ましい。
It is preferable to use an ion implantation method, a plasma doping method or a laser doping method for adding germanium.

【0169】また、ゲルマニウム膜を成膜した後で熱拡
散させる方法を採用しても良いし、実施例1の様にゲル
マニウム塩溶液をスピンコートしてゲルマニウムをアモ
ルファスシリコン上に吸着させた後で熱拡散させる方法
を採用しても良い。また、アモルファスシリコン膜の成
膜時に予め添加してしまう方法でも良い。
A method in which a germanium film is formed and then thermally diffused may be employed. Alternatively, as in the first embodiment, a germanium salt solution is spin-coated and germanium is adsorbed on amorphous silicon. A method of thermally diffusing may be employed. Further, a method of adding in advance when forming the amorphous silicon film may be used.

【0170】本実施例では励起ガスとしてゲルマン(Ge
H4)を用い、加速電圧30keV、RF電力5W、ドーズ量
1×1014atoms/cm2でイオンインプランテーション法
を用いてゲルマニウムを添加する。勿論、この条件に限
定する必要はなく、アモルファスシリコン膜802中へ
は1×1014〜5×1019atoms/cm3(代表的には1×
1016〜5×1018atoms/cm3)の濃度でゲルマニウム
が添加される様に調節すれば良い。
In this embodiment, germane (Ge
Using H4), germanium is added by an ion implantation method at an acceleration voltage of 30 keV, an RF power of 5 W, and a dose of 1 × 10 14 atoms / cm 2 . Of course, it is not necessary to limit to this condition, and 1 × 10 14 to 5 × 10 19 atoms / cm 3 (typically 1 × 10 19 atoms / cm 3 )
It may be adjusted so that germanium is added at a concentration of 10 16 to 5 × 10 18 atoms / cm 3 ).

【0171】なお、アモルファスシリコン膜中に添加す
るゲルマニウムは1×1014atoms/cm3以上(代表的に
は1×1016atoms/cm3以上)でないと触媒として結晶
化の助長効果を活用することができない。また、添加が
5×1019atoms/cm3を超えるとアモルファスシリコン
膜の融点が下がりすぎ、900℃程度の温度でも溶融し
てしまう恐れがあり好ましくない。従って、添加量の上
限は安全を見て1×10 18atoms/cm3程度としておくこ
とが望ましい。
[0171] It should be noted that the additive
Germanium is 1 × 1014atoms / cmThreeAbove (typically
Is 1 × 1016atoms / cmThreeOtherwise, crystals as catalyst
Cannot make use of the promoting effect of Also, the addition
5 × 1019atoms / cmThreeBeyond amorphous silicon
The melting point of the film is too low.
It is not preferable because there is a risk that the Therefore,
The limit is 1 × 10 for safety 18atoms / cmThreeLeave it as a degree
Is desirable.

【0172】次に、550℃1時間の熱処理(ファーネ
スアニール)を行って、アモルファスシリコン膜802
をポリシリコン膜803に変化させる。勿論、この条件
に限定する必要はなく、実施例1に示した様な温度範囲
の熱処理を行えば良い。(図10(B))
Next, a heat treatment (furnace annealing) at 550 ° C. for one hour is performed to form an amorphous silicon film 802.
Is changed to a polysilicon film 803. Of course, it is not necessary to limit to this condition, and a heat treatment in the temperature range as shown in Embodiment 1 may be performed. (FIG. 10B)

【0173】また、本実施例の場合、処理雰囲気は不活
性雰囲気または還元雰囲気とすることが望ましい。この
理由は後述する。
In the case of this embodiment, it is desirable that the processing atmosphere is an inert atmosphere or a reducing atmosphere. The reason will be described later.

【0174】こうしてアモルファスシリコン膜の結晶化
工程を終えたら、実施例1に従ってエキシマレーザー光
の照射工程を行う。本実施例では励起ガスとしてKrF
を用いた線状のエキシマレーザー光(波長248nm)を
照射する。こうして結晶性が改善されたポリシリコン膜
804を得る。(図10(C))
After the crystallization step of the amorphous silicon film is completed, an irradiation step of excimer laser light is performed according to the first embodiment. In this embodiment, KrF is used as the excitation gas.
Irradiation with linear excimer laser light (wavelength 248 nm) using a laser beam. Thus, a polysilicon film 804 with improved crystallinity is obtained. (FIG. 10 (C))

【0175】次に、ポリシリコン膜804の熱酸化工程
(thinning工程)を行う。実際には熱酸化膜が形成され
るが、ここでは図示していない。こうしてthinning工程
を経たポリシリコン膜805が得られる。(図10
(D))
Next, a thermal oxidation step (thinning step) of the polysilicon film 804 is performed. Although a thermal oxide film is actually formed, it is not shown here. Thus, a polysilicon film 805 having undergone the thinning step is obtained. (FIG. 10
(D))

【0176】この時、触媒元素としてゲルマニウムを用
いた場合に注目すべき特徴がある。ゲルマニウムは70
0℃以上の熱処理により酸化ゲルマニウムとなって昇華
する。即ち、ポリシリコン膜804のthinning工程を行
う際に必然的にゲルマニウムは昇華してしまい、ポリシ
リコン膜804中から離脱する。
At this time, there is a remarkable feature when germanium is used as a catalyst element. Germanium is 70
Heat treatment at 0 ° C. or higher causes germanium oxide to be sublimated. That is, when performing the thinning step of the polysilicon film 804, germanium inevitably sublimes and separates from the polysilicon film 804.

【0177】即ち、前述の様に結晶化工程を不活性雰囲
気または還元雰囲気とすることが望ましいとした理由
は、極力酸化ゲルマニウムを形成しない方がゲルマニウ
ムの触媒作用を最も効率良く用いることができるからに
他ならない。
That is, as described above, the reason why the crystallization step is desirably performed in an inert atmosphere or a reducing atmosphere is that the catalyst action of germanium can be used most efficiently when no germanium oxide is formed as much as possible. Nothing else.

【0178】なお、実施例1でも述べた様に触媒元素を
用いた場合、アモルファスシリコン膜が結晶化する温度
は600℃前後であることが確かめられている。実際に
は処理温度によって多少変動するので、550〜650
℃が結晶化に要する温度と考えて良い。即ち、結晶化時
の温度を650℃までしか上げなければ結晶化時にゲル
マニウムが昇華してしまうということは殆ど起こり得な
い。
It has been confirmed that the temperature at which an amorphous silicon film is crystallized is around 600 ° C. when a catalytic element is used as described in Example 1. Actually, it varies slightly depending on the processing temperature, and therefore 550 to 650
C may be considered as the temperature required for crystallization. That is, if the temperature at the time of crystallization is raised only to 650 ° C., it is almost impossible for germanium to sublime at the time of crystallization.

【0179】この様に、実施例5では結晶化を助長する
触媒元素としてニッケルを用いているため、リンを用い
てゲッタリングする例を示しているが、本実施例の場合
には熱処理のみで触媒元素のゲッタリング工程に相当す
る効果が得られる。
As described above, in the fifth embodiment, since nickel is used as a catalytic element for promoting crystallization, gettering is performed using phosphorus, but in this embodiment, only gettering is performed by heat treatment. An effect equivalent to the gettering step of the catalytic element is obtained.

【0180】この熱処理はファーネスアニールだけでな
く、レーザーアニール又はランプアニールのいずれかの
手段を用いても行うことができる。
This heat treatment can be performed not only by furnace annealing but also by any one of laser annealing and lamp annealing.

【0181】従って、図8(C)に示すレーザーアニー
ル工程で酸化ゲルマニウムを昇華させることも可能であ
る。その場合、レーザー光の照射時間(レーザーパルス
の照射回数を含む)を長めに設定する必要がある。
Therefore, germanium oxide can be sublimated in the laser annealing step shown in FIG. In that case, it is necessary to set the irradiation time of the laser beam (including the number of laser pulse irradiations) longer.

【0182】また、熱処理雰囲気にハロゲン元素を加え
ても良い。ハロゲン元素はゲルマニウムと結合して揮発
性のハロゲン化ゲルマニウムを形成するため、ゲッタリ
ング効果を助長することができる。
A halogen element may be added to the heat treatment atmosphere. Since the halogen element combines with germanium to form a volatile germanium halide, the gettering effect can be promoted.

【0183】以上の様にして、thinning工程を行うと同
時に、アモルファスシリコン膜の結晶化時に用いた触媒
元素(ゲルマニウム)を、工程数を増やすことなくポリ
シリコン膜中から除去又は低減することができる。
As described above, at the same time as performing the thinning step, the catalyst element (germanium) used for crystallization of the amorphous silicon film can be removed or reduced from the polysilicon film without increasing the number of steps. .

【0184】この後は、実施例1と同様の工程に従って
図2(D)に示される様なTFTを形成すれば良い。勿
論、実施例2〜実施例5のいずれの構成と組み合わせる
ことも可能であるし、実施例7〜実施例9に示した半導
体装置を作製するにあたって、本実施例を用いても良
い。
Thereafter, a TFT as shown in FIG. 2D may be formed according to the same steps as in the first embodiment. Of course, it is possible to combine with any of the configurations of the second to fifth embodiments, and this embodiment may be used in manufacturing the semiconductor devices shown in the seventh to ninth embodiments.

【0185】また、本実施例ではアモルファスシリコン
膜の結晶化を助長する触媒元素としてゲルマニウムのみ
を用いる例を示したが、その他の触媒元素(ニッケル、
コバルト、鉄、パラジウム、白金、銅、金、鉛、錫な
ど)とゲルマニウムとを同時に用いても構わない。その
場合には本実施例に実施例5に示した様なゲッタリング
手段を組み合わせる必要がありうる。
In this embodiment, an example is shown in which only germanium is used as a catalyst element for promoting crystallization of an amorphous silicon film.
Cobalt, iron, palladium, platinum, copper, gold, lead, tin, etc.) and germanium may be used at the same time. In this case, it may be necessary to combine gettering means as shown in the fifth embodiment with this embodiment.

【0186】(実施例14)実施例13ではアモルファ
スシリコン膜中へゲルマニウムを添加する手段としてイ
オンインプランテーション法等を用いる場合について説
明したが、本実施例ではゲルマニウム膜を成膜した後に
熱拡散によって添加する例を示す。
(Embodiment 14) In Embodiment 13, the case where an ion implantation method or the like is used as a means for adding germanium to an amorphous silicon film has been described. In this embodiment, thermal diffusion is performed after forming a germanium film. The example of adding is shown.

【0187】本実施例の場合、アモルファスシリコン膜
を成膜したら、その上に1〜50nm(代表的には10〜
20nm)のゲルマニウム膜を形成する。成膜方法はプラ
ズマCVD法、減圧熱CVD法、スパッタ法などの気相
法を用いることができる。
In the case of this embodiment, after the amorphous silicon film is formed, 1 to 50 nm (typically, 10 to 50 nm) is formed thereon.
A 20 nm) germanium film is formed. As a film formation method, a gas phase method such as a plasma CVD method, a low pressure thermal CVD method, or a sputtering method can be used.

【0188】なお、ゲルマニウム膜は直接アモルファス
シリコン膜に触れる様に形成しても良いし、絶縁膜を介
して設けられていても良い。絶縁膜を形成する場合、絶
縁膜が厚すぎるとゲルマニウムのシリコン膜中への熱拡
散を阻害することになるので、10〜30nmとしておく
ことが好ましい。
Note that the germanium film may be formed so as to directly touch the amorphous silicon film, or may be provided via an insulating film. In the case where an insulating film is formed, if the insulating film is too thick, thermal diffusion of germanium into the silicon film is hindered. Therefore, the thickness is preferably set to 10 to 30 nm.

【0189】ゲルマニウム膜を設けた状態で結晶化工程
を行うと、加熱されることによってゲルマニウムがアモ
ルファスシリコン膜中へ熱拡散し、結晶化を助長する触
媒元素として働く。
When the crystallization step is performed with the germanium film provided, the germanium is thermally diffused into the amorphous silicon film by being heated, and acts as a catalytic element for promoting crystallization.

【0190】結晶化工程後のゲルマニウム膜は酸化させ
て除去しても良いし、硫酸過水溶液(H2SO4:H2O2
1:1)で除去しても良い。その後で、700℃以上の
熱処理を行えば、形成されたポリシリコン膜中のゲルマ
ニウムを除去又は低減される。
The germanium film after the crystallization step may be oxidized and removed, or a sulfuric acid peroxide solution (H 2 SO 4 : H 2 O 2 =
1: 1). Thereafter, by performing a heat treatment at 700 ° C. or more, germanium in the formed polysilicon film is removed or reduced.

【0191】本実施例の構成は、実施例1〜12までの
どの実施例との組み合わせも可能であり、どの実施例に
も適用できる。
The configuration of this embodiment can be combined with any of the first to twelfth embodiments and can be applied to any of the embodiments.

【0192】(実施例15)本実施例ではアモルファス
シリコン膜中へゲルマニウムを添加する手段として溶液
塗布によるスピンコート法と熱拡散法を用いる場合につ
いて説明する。
(Embodiment 15) In this embodiment, a case where a spin coating method by a solution coating method and a thermal diffusion method are used as means for adding germanium to an amorphous silicon film will be described.

【0193】本実施例の場合、アモルファスシリコン膜
を成膜したら、その上にゲルマニウムを含む溶液を塗布
する。その様な溶液としては酸化ゲルマニウム(GeOx、
代表的にはGeO2)、塩化ゲルマニウム(GeCl4)、臭化
ゲルマニウム(GeBr4)、硫化ゲルマニウム(GeS2)、
酢酸ゲルマニウム(Ge(CH3CO2))などのゲルマニウム塩
水溶液がある。
In the case of this embodiment, after the amorphous silicon film is formed, a solution containing germanium is applied thereon. Such solutions include germanium oxide (GeOx,
Typically, GeO 2 ), germanium chloride (GeCl 4 ), germanium bromide (GeBr 4 ), germanium sulfide (GeS 2 )
There is an aqueous solution of a germanium salt such as germanium acetate (Ge (CH 3 CO 2 )).

【0194】また、溶媒としてエタノール、イソプロピ
ルアルコール等のアルコール系溶媒を用いても良い。
Further, an alcoholic solvent such as ethanol and isopropyl alcohol may be used as the solvent.

【0195】本実施例では10〜100ppmの酸化ゲル
マニウム水溶液を作製してアモルファスシリコン膜上
(絶縁膜を介しても良い)に塗布し、スピンコートする
ことでゲルマニウム含有層を形成する。
In this embodiment, a germanium-containing layer is formed by preparing a 10 to 100 ppm aqueous solution of germanium oxide, applying the solution on an amorphous silicon film (an insulating film may be interposed), and spin-coating.

【0196】なお、アモルファスシリコン膜は疎水性を
示すため、スピンコートの前にシリコン膜表面に絶縁膜
を形成しておいて、濡れ性を高めておくことは有効であ
る。この場合、絶縁膜が厚すぎるとゲルマニウムのシリ
コン膜中への熱拡散を阻害することになるので、10〜
30nmとしておくことが好ましい。
Since the amorphous silicon film exhibits hydrophobicity, it is effective to form an insulating film on the surface of the silicon film before spin coating to enhance wettability. In this case, if the insulating film is too thick, thermal diffusion of germanium into the silicon film will be hindered.
Preferably, it is set to 30 nm.

【0197】こうしてゲルマニウム含有層を設けた状態
で結晶化工程を行うと、加熱されることによってゲルマ
ニウムがアモルファスシリコン膜中へ熱拡散し、結晶化
を助長する触媒元素として働く。
When the crystallization step is performed in the state where the germanium-containing layer is provided, germanium is thermally diffused into the amorphous silicon film by being heated, and functions as a catalytic element for promoting crystallization.

【0198】本実施例の構成は、実施例1〜12までの
どの実施例との組み合わせも可能であり、どの実施例に
も適用できる。
The configuration of this embodiment can be combined with any of the first to twelfth embodiments, and can be applied to any of the embodiments.

【0199】[0199]

【発明の効果】本願発明を実施することで、実施的に単
結晶と見なせる結晶性を有する半導体膜を得ることがで
きる。そして、その様な半導体膜を活性層とするTFT
で回路を組み、高性能な半導体装置を実現することが可
能となる。
According to the present invention, a semiconductor film having crystallinity that can be regarded as a single crystal can be obtained. And a TFT using such a semiconductor film as an active layer.
And a high-performance semiconductor device can be realized.

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

【図1】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
(実施例1)
FIG. 1 illustrates a manufacturing process of a thin film transistor.
(Example 1)

【図2】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
(実施例1)
FIG. 2 illustrates a manufacturing process of a thin film transistor.
(Example 1)

【図3】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
(実施例2)
FIG. 3 illustrates a manufacturing process of a thin film transistor.
(Example 2)

【図4】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
(実施例3)
FIG. 4 illustrates a manufacturing process of a thin film transistor.
(Example 3)

【図5】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
(実施例4)
FIG. 5 illustrates a manufacturing process of a thin film transistor.
(Example 4)

【図6】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
(実施例5)
FIG. 6 illustrates a manufacturing process of a thin film transistor.
(Example 5)

【図7】 半導体装置(電気光学装置)の構成を示す
図。(実施例7)
FIG. 7 illustrates a structure of a semiconductor device (electro-optical device). (Example 7)

【図8】 半導体装置(半導体回路)の構成を示す
図。(実施例8)
FIG. 8 illustrates a structure of a semiconductor device (semiconductor circuit). (Example 8)

【図9】 半導体装置(電子機器)の構成を示す図。
(実施例9)
FIG. 9 illustrates a structure of a semiconductor device (electronic device).
(Example 9)

【図10】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
(実施例13)
FIG. 10 illustrates a manufacturing process of a thin film transistor.
(Example 13)

【図11】 示差熱分析の結果を示す図。(実施例1)FIG. 11 is a view showing a result of differential thermal analysis. (Example 1)

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Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】結晶を含む半導体膜を活性層とするTFT
で形成された回路を有する半導体装置であって、 前記結晶を含む半導体膜のラマンピーク値は517〜5
20cm-1であり、半値半幅は2.2〜3.0cm-1である
ことを特徴とする半導体装置。
1. A TFT having a semiconductor film containing a crystal as an active layer.
Wherein the semiconductor film containing the crystal has a Raman peak value of 517 to 5
Is 20 cm -1, and wherein a half width at half maximum is 2.2~3.0cm -1.
【請求項2】結晶を含む半導体膜を活性層とするTFT
で形成された回路を有する半導体装置であって、 前記結晶を含む半導体膜のラマンピーク値と半値半幅と
の比(ラマンピーク値/半値半幅)が170〜240で
あることを特徴とする半導体装置。
2. A TFT having a semiconductor film containing crystals as an active layer.
Wherein the ratio of the Raman peak value to the half width at half maximum (Raman peak value / half width at half maximum) of the semiconductor film including the crystal is 170 to 240. .
【請求項3】請求項1又は請求項2において、前記ラマ
ンピーク値は、波長514.5cm-1のArレーザーを
1.0×105〜1.3×105W/cm2の光強度で前記
結晶を含む半導体膜に照射した際に得られるラマンスペ
クトルに対して、ローレンツ分布によるフィッティング
を行った際に得られるピーク値であることを特徴とする
半導体装置。
3. The Raman peak value according to claim 1, wherein the Raman peak value is a light intensity of 1.0 × 10 5 to 1.3 × 10 5 W / cm 2 using an Ar laser having a wavelength of 514.5 cm −1. A peak value obtained when a fitting by Lorentz distribution is performed on a Raman spectrum obtained when irradiating a semiconductor film containing the crystal.
【請求項4】請求項1乃至請求項2において、前記半値
半幅は、波長514.5cm-1のArレーザーを1.0×
105〜1.3×105W/cm2の光強度で前記結晶を含
む半導体膜に照射した際に得られるラマンスペクトルに
対して、ローレンツ分布によるフィッティングを行った
際に得られる半値幅の半分の値であることを特徴とする
半導体装置。
4. An apparatus according to claim 1, wherein said half width at half maximum is 1.0 ×× an Ar laser having a wavelength of 514.5 cm −1.
A Raman spectrum obtained when the semiconductor film containing the crystal is irradiated with a light intensity of 10 5 to 1.3 × 10 5 W / cm 2 has a half-value width obtained when fitting by Lorentz distribution is performed. A semiconductor device having a half value.
【請求項5】請求項1乃至請求項4において、前記半導
体装置は液晶表示装置、EL表示装置又はEC表示装置
であることを特徴とする半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a liquid crystal display device, an EL display device, or an EC display device.
【請求項6】請求項1乃至請求項4において、前記半導
体装置はマイクロプロセッサ、信号処理回路又は高周波
回路であることを特徴とする半導体装置。
6. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a microprocessor, a signal processing circuit, or a high-frequency circuit.
【請求項7】請求項1乃至請求項4において、前記半導
体装置はビデオカメラ、デジタルカメラ、プロジェクタ
ー、ゴーグルディスプレイ、カーナビゲーション、パー
ソナルコンピューター又は携帯情報端末であることを特
徴とする半導体装置。
7. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a video camera, a digital camera, a projector, a goggle display, a car navigation, a personal computer, or a personal digital assistant.
【請求項8】結晶を含む半導体膜を形成する第1工程
と、 前記結晶を含む半導体膜に対して250〜5000mJ/c
m2のエネルギー密度のレーザーアニール処理を行う第2
工程と、 前記第2工程後の結晶を含む半導体膜に対してファーネ
スアニール処理を行う第3工程と、 前記第3工程後の結晶を含む半導体膜を酸化して膜厚を
減じる第4工程と、 を含むことを特徴とする半導体装置の作製方法。
8. A first step of forming a semiconductor film including a crystal, wherein the semiconductor film including the crystal is formed in a thickness of 250 to 5000 mJ / c.
2nd laser annealing process with m 2 energy density
A third step of performing a furnace annealing process on the semiconductor film containing the crystal after the second step, and a fourth step of oxidizing the semiconductor film containing the crystal after the third step to reduce the film thickness. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項9】結晶を含む半導体膜を形成する第1工程
と、 前記結晶を含む半導体膜に対して250〜5000mJ/c
m2のエネルギー密度のレーザーアニール処理を行う第2
工程と、 前記第2工程後の結晶を含む半導体膜に対して還元雰囲
気中において900〜1200℃のファーネスアニール
処理を行う第3工程と、 前記第3工程後の結晶を含む半導体膜を酸化して膜厚を
減じる第4工程と、 を含むことを特徴とする半導体装置の作製方法。
9. A first step of forming a semiconductor film including a crystal, wherein the semiconductor film including the crystal is formed in a thickness of 250 to 5000 mJ / c.
2nd laser annealing process with m 2 energy density
A third step of performing a furnace annealing process at 900 to 1200 ° C. on the semiconductor film including the crystal after the second step in a reducing atmosphere in a reducing atmosphere; and oxidizing the semiconductor film including the crystal after the third step. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項10】請求項8又は請求項9において、前記第
4工程は複数回の熱酸化工程によって行われることを特
徴とする半導体装置の作製方法。
10. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the fourth step is performed by a plurality of thermal oxidation steps.
【請求項11】結晶を含む半導体膜を形成する第1工程
と、 前記結晶を含む半導体膜に対して250〜5000mJ/c
m2のエネルギー密度のレーザーアニール処理を行う第2
工程と、 前記第2工程後の結晶を含む半導体膜を酸化して膜厚を
減じる第3工程と、 前記第3工程後の結晶を含む半導体膜に対してファーネ
スアニール処理を行う第4工程と、 を含むことを特徴とする半導体装置の作製方法。
11. A first step of forming a semiconductor film including a crystal, wherein the semiconductor film including the crystal is formed in a thickness of 250 to 5000 mJ / c.
2nd laser annealing process with m 2 energy density
A third step of oxidizing the semiconductor film including the crystal after the second step to reduce the film thickness, and a fourth step of performing a furnace annealing process on the semiconductor film including the crystal after the third step. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項12】結晶を含む半導体膜を形成する第1工程
と、 前記結晶を含む半導体膜に対して250〜5000mJ/c
m2のエネルギー密度のレーザーアニール処理を行う第2
工程と、 前記第2工程後の結晶を含む半導体膜を酸化して膜厚を
減じる第3工程と、 前記第3工程後の結晶を含む半導体膜に対して還元雰囲
気中において900〜1200℃のファーネスアニール
処理を行う第4工程と、 を含むことを特徴とする半導体装置の作製方法。
12. A first step of forming a semiconductor film containing a crystal, wherein the semiconductor film containing the crystal is formed in a thickness of 250 to 5000 mJ / c.
2nd laser annealing process with m 2 energy density
A third step of oxidizing the semiconductor film including the crystal after the second step to reduce the film thickness, and reducing the semiconductor film including the crystal after the third step to 900 to 1200 ° C. in a reducing atmosphere. A fourth step of performing a furnace annealing process.
【請求項13】請求項11又は請求項12において、前
記第3工程は複数回の熱酸化工程によって行われること
を特徴とする半導体装置の作製方法。
13. The method according to claim 11, wherein the third step is performed by a plurality of thermal oxidation steps.
【請求項14】請求項8乃至13のいずれか一におい
て、前記第1工程は非晶質を含む半導体膜を熱アニール
処理によって結晶化させる工程であることを特徴とする
半導体装置の作製方法。
14. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein said first step is a step of crystallizing a semiconductor film containing amorphous by thermal annealing.
【請求項15】請求項14において、前記熱アニール処
理を行う前に前記非晶質を含む半導体膜中に、ニッケ
ル、コバルト、鉄、パラジウム、白金、銅、金、ゲルマ
ニウム、鉛、錫が添加されていることを特徴とする半導
体装置の作製方法。
15. The semiconductor film according to claim 14, wherein nickel, cobalt, iron, palladium, platinum, copper, gold, germanium, lead, and tin are added to the amorphous semiconductor film before performing the thermal annealing treatment. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項16】請求項14において、前記熱アニール処
理を行う前に前記非晶質を含む半導体膜中に、イオンイ
ンプランテーション法、プラズマドーピング法又はレー
ザードーピング法によってゲルマニウムが添加されるこ
とを特徴とする半導体装置の作製方法。
16. The semiconductor film according to claim 14, wherein germanium is added to the amorphous-containing semiconductor film by an ion implantation method, a plasma doping method, or a laser doping method before performing the thermal annealing treatment. Of manufacturing a semiconductor device.
【請求項17】請求項8乃至14のいずれか一におい
て、前記エネルギー密度(E)はレーザー発振器から発
振されたレーザー光の光強度(E0)、アッテネーター
の透過率(a)、光学系の透過率(b)、レーザー照射
面積(A)を用いてE=(E0×a×b)/Aで表され
ることを特徴とする半導体装置の作製方法。
17. The method according to claim 8, wherein the energy density (E) is a light intensity (E 0 ) of a laser beam oscillated from a laser oscillator, a transmittance (a) of an attenuator, and an optical system. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein E = (E 0 × a × b) / A using a transmittance (b) and a laser irradiation area (A).
【請求項18】請求項9又は請求項12において、前記
還元雰囲気とは水素雰囲気、アンモニア雰囲気、水素と
窒素の混合雰囲気又は水素とアルゴンの混合雰囲気であ
ることを特徴とする半導体装置の作製方法。
18. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the reducing atmosphere is a hydrogen atmosphere, an ammonia atmosphere, a mixed atmosphere of hydrogen and nitrogen, or a mixed atmosphere of hydrogen and argon. .
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