JP2001144016A - Producing method for semiconductor device - Google Patents
Producing method for semiconductor deviceInfo
- Publication number
- JP2001144016A JP2001144016A JP2000269584A JP2000269584A JP2001144016A JP 2001144016 A JP2001144016 A JP 2001144016A JP 2000269584 A JP2000269584 A JP 2000269584A JP 2000269584 A JP2000269584 A JP 2000269584A JP 2001144016 A JP2001144016 A JP 2001144016A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- silicon film
- heat treatment
- crystalline silicon
- manufacturing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本明細書で開示する発明は、
薄膜トランジスタに代表される半導体装置の作製方法に
関する。特に、ガラス基板や石英基板上に形成された結
晶性を有する珪素薄膜を用いた半導体装置の作製方法に
関する。TECHNICAL FIELD [0001] The invention disclosed in the present specification is:
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device represented by a thin film transistor. In particular, the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device using a crystalline silicon thin film formed over a glass substrate or a quartz substrate.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、珪素膜を用いた薄膜トランジ
スタが知られている。これは、ガラス基板や石英基板上
に形成された珪素膜(厚さ数百・〜数千・)を用いて、
薄膜トランジスタを構成するものである。2. Description of the Related Art Conventionally, a thin film transistor using a silicon film has been known. This is done by using a silicon film (thickness several hundred to several thousand) on a glass substrate or quartz substrate.
It constitutes a thin film transistor.
【0003】ガラス基板や石英基板が利用されるのは、
アクティブマトリクス型の液晶表示に上記薄膜トランジ
スタを利用するためである。[0003] Glass substrates and quartz substrates are used for
This is because the thin film transistor is used for an active matrix liquid crystal display.
【0004】現状において、ガラス基板を用いる場合に
は、非晶質珪素膜を用いて薄膜トランジスタを構成する
技術が一般的である。また、石英基板を用いた場合に
は、非晶質珪素膜を加熱処理して結晶性珪素膜を得る技
術が実用化されている。At present, when a glass substrate is used, a technique for forming a thin film transistor using an amorphous silicon film is generally used. Further, when a quartz substrate is used, a technique of heating an amorphous silicon film to obtain a crystalline silicon film has been put to practical use.
【0005】結晶性珪素膜を用いた薄膜トランジスタ
は、非晶質珪素膜を用いたものに比較して、2桁以上の
高速動作を行わすことができる。従って、これまで外付
けのIC回路によって構成されていたアクティブマトリ
クス型の液晶表示装置の周辺駆動回路をガラス基板また
は石英基板上に薄膜トランジスタでもって作り込むこと
ができる。A thin film transistor using a crystalline silicon film can perform a high-speed operation of two digits or more compared to a thin film transistor using an amorphous silicon film. Therefore, a peripheral drive circuit of an active matrix type liquid crystal display device, which has been constituted by an external IC circuit, can be formed on a glass substrate or a quartz substrate with a thin film transistor.
【0006】このような構成は、装置全体の小型化や作
製工程の簡略化に非常に有利なものとなる。また作製コ
ストの低減にもつながる構成となる。Such a configuration is very advantageous for reducing the size of the entire apparatus and simplifying the manufacturing process. In addition, the structure leads to a reduction in manufacturing cost.
【0007】加熱処理により結晶性珪素膜を得る技術と
して、特開平6−232059号公報に記載された技術
が公知である。この技術は、非晶質珪素膜に珪素の結晶
化を助長する金属元素(例えばニッケル)を導入し、従
来よりも低い温度での加熱処理で結晶性珪素膜を得る技
術である。As a technique for obtaining a crystalline silicon film by heat treatment, a technique described in JP-A-6-232059 is known. This technique is a technique in which a metal element (for example, nickel) which promotes crystallization of silicon is introduced into an amorphous silicon film, and a crystalline silicon film is obtained by a heat treatment at a lower temperature than in the related art.
【0008】この技術を利用すると、基板として安価な
ガラス基板を利用することができ、また得られた結晶性
珪素膜は、広い面積にわたって実用に耐える結晶性を有
したものとすることができる。By using this technique, an inexpensive glass substrate can be used as the substrate, and the obtained crystalline silicon film can have practically usable crystallinity over a wide area.
【0009】しかし、膜中に金属元素を含有しているた
め、その導入量の制御が微妙であり、再現性や安定性
(得られたデバイスの電気的な安定性)に問題があるこ
とが明らかになっている。However, since the metal element is contained in the film, the control of the amount of the metal element is delicate, and there is a problem in reproducibility and stability (electrical stability of the obtained device). It is clear.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】本明細書で開示する発
明の目的は、上述した問題点を解消して、珪素の結晶化
を助長する金属元素を利用して得られた結晶性珪素膜中
における金属元素の濃度を減少させる技術を提供するこ
とにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention disclosed in this specification is to solve the above-mentioned problems and to provide a crystalline silicon film obtained by using a metal element which promotes crystallization of silicon. To provide a technique for reducing the concentration of a metal element.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本明細書で開示する発明
の一つは、非晶質珪素膜に珪素の結晶化を助長する金属
元素を意図的に導入し第1の加熱処理により前記非晶質
珪素膜を結晶化させる工程と、ハロゲン元素を含んだ雰
囲気中で第2の加熱処理を行い前記金属元素を意図的に
除去する工程と、を有し、第1の加熱処理と第2の加熱
処理とを同じ加熱手段でもって行なうことを特徴とす
る。One of the inventions disclosed in the present specification is to intentionally introduce a metal element which promotes crystallization of silicon into an amorphous silicon film and to perform the first heat treatment on the non-crystalline silicon film. A step of crystallizing the amorphous silicon film, and a step of intentionally removing the metal element by performing a second heat treatment in an atmosphere containing a halogen element, wherein the first heat treatment and the second heat treatment are performed. Is performed by the same heating means.
【0012】上記構成において、第1の加熱手段と第2
の加熱手段とは、同じ加熱手段によるものであることが
重要となる。これは、珪素膜中に金属元素を拡散させ、
結晶化を行うための第1の加熱処理と、珪素膜中に拡散
した金属元素を除去するための第2の加熱処理とが同じ
方法である方が金属元素の除去がうまくゆくからであ
る。In the above configuration, the first heating means and the second heating means
It is important that the heating means is the same heating means. This allows metal elements to diffuse into the silicon film,
This is because the first heat treatment for performing crystallization and the second heat treatment for removing the metal element diffused in the silicon film are performed in the same manner, so that the removal of the metal element is more successful.
【0013】例えば、金属元素としてニッケルを利用
し、第1の加熱処理をヒータによる加熱で行い、第2の
加熱処理を赤外光ランプによる加熱(RTA:ラピット
・サーマル・アニールと称される)によって行った場
合、両方の加熱方法をヒータによるものとした場合に比
較して、珪素膜中からのニッケルの除去効果が低いこと
が判明している。For example, nickel is used as a metal element, the first heat treatment is performed by heating with a heater, and the second heat treatment is heated with an infrared lamp (RTA: called rapid thermal annealing). It has been found that the effect of removing nickel from the silicon film is lower than in the case where both heating methods are performed by a heater.
【0014】他の発明の構成は、非晶質珪素膜の表面ま
たは裏面に接して珪素の結晶化を助長する金属元素を接
して保持させる工程と、第1の加熱処理を施し前記非晶
質珪素膜の少なくとも一部を結晶化させる工程と、ハロ
ゲン元素を含んだ雰囲気中で第2の加熱処理を行い前記
金属元素を意図的に除去する工程と、を有し、第1の加
熱処理と第2の加熱処理とを同じ加熱手段でもって行な
うことを特徴とする。According to another aspect of the present invention, there is provided a step of contacting and holding a metal element which promotes crystallization of silicon by contacting the front surface or the back surface of the amorphous silicon film; A step of crystallizing at least a part of the silicon film, and a step of intentionally removing the metal element by performing a second heat treatment in an atmosphere containing a halogen element. The second heat treatment is performed by the same heating means.
【0015】珪素の結晶化を助長する金属元素として
は、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、I
r、Pt、Cu、Auから選ばれた一種または複数種類
のものを用いることができる。The metal elements that promote crystallization of silicon include Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, and I.
One or more selected from r, Pt, Cu, and Au can be used.
【0016】特にNi(ニッケル)元素を利用すること
が、その効果や再現性の点から最も好ましい。In particular, it is most preferable to use the Ni (nickel) element in view of its effect and reproducibility.
【0017】ハロゲン元素を含んだ雰囲気としては、A
r、N2 、He、Neから選ばれた一種または複数種
類のガスの雰囲気中にHCl、HF、HBr、Cl2
、F2 、Br2 から選ばれた一種または複数種類の
ガスが添加されたものを用いることができる。ここで、
ハロゲン元素は、当該金属元素を除去するために機能す
る。As an atmosphere containing a halogen element, A
HCl, HF, HBr, Cl2 in an atmosphere of one or more gases selected from r, N2, He, and Ne.
, F2, or Br2 may be used. here,
The halogen element functions to remove the metal element.
【0018】また、ハロゲン元素を含んだ雰囲気として
は、Ar、N2 、He、Neから選ばれた一種または
複数種類のガスの雰囲気中にHCl、HF、HBr、C
l2、F2 、Br2 から選ばれた一種または複数種類
のガスと酸素とが添加されたものを用いることができ
る。The atmosphere containing a halogen element includes HCl, HF, HBr, CBr in an atmosphere of one or more kinds of gases selected from Ar, N 2, He, and Ne.
A gas to which one or more gases selected from l2, F2 and Br2 and oxygen are added can be used.
【0019】酸素は、当該金属元素の除去工程におい
て、珪素膜表面に酸化膜を同時に形成することにより、
ハロゲン元素の作用によって珪素膜の表面が荒れてしま
うことを抑制する機能を有する。Oxygen is formed by simultaneously forming an oxide film on the surface of the silicon film in the step of removing the metal element.
It has a function of suppressing the surface of the silicon film from being roughened by the action of a halogen element.
【0020】当該金属元素の除去のための加熱処理は、
450℃〜1050℃の温度で行うことができる。The heat treatment for removing the metal element is as follows:
It can be performed at a temperature of 450C to 1050C.
【0021】[0021]
【発明の実施の形態】ニッケルに代表される金属元素を
意図的に導入することにより、第1の加熱処理により非
晶質珪素膜を結晶化させる。そして、ハロゲン元素を含
む雰囲気中において第2の加熱処理を行うことにより、
先に意図的に導入した当該金属元素を膜中より除去す
る。この際、第1の加熱処理と第2の加熱処理とを同じ
手段でもって行う。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS By intentionally introducing a metal element represented by nickel, an amorphous silicon film is crystallized by a first heat treatment. Then, by performing the second heat treatment in an atmosphere containing a halogen element,
The metal element intentionally introduced earlier is removed from the film. At this time, the first heat treatment and the second heat treatment are performed by the same means.
【0022】[0022]
【実施例】〔実施例1〕本実施例では、ガラス基板上に
ニッケル元素を利用して結晶性珪素膜を得る技術を示
す。[Embodiment 1] In this embodiment, a technique for obtaining a crystalline silicon film on a glass substrate by using nickel element will be described.
【0023】図1に本実施例の作製工程を示す。まず、
コーニング1737ガラス基板(歪点667℃)101
上に下地膜として酸化窒化珪素膜102を3000・の
厚さに成膜する。FIG. 1 shows a manufacturing process of this embodiment. First,
Corning 1737 glass substrate (strain point 667 ° C) 101
A silicon oxynitride film 102 having a thickness of 3000 is formed thereon as a base film.
【0024】酸化窒化珪素膜102の成膜は、原料ガス
としてシランとN2 Oガスと酸素とを用いたプラズマ
CVD法を用いる。または、TEOSガスとN2 Oガ
スとを用いたプラズマCVD法を用いて成膜する。The silicon oxynitride film 102 is formed by a plasma CVD method using silane, N 2 O gas and oxygen as source gases. Alternatively, a film is formed by a plasma CVD method using a TEOS gas and a N2O gas.
【0025】酸化窒化珪素膜102は、後の工程におい
てガラス基板からの不純物(ガラス基板中には半導体の
作製レベルで見て多量の不純物が含まれている)の拡散
を防止する機能を有する。The silicon oxynitride film 102 has a function of preventing diffusion of impurities from a glass substrate (a large amount of impurities is contained in a glass substrate at a semiconductor manufacturing level) in a later step.
【0026】なお、この機能を最大限に得るためには、
窒化珪素膜が最適であるが、窒化珪素膜が応力の関係で
ガラス基板からはがれてしまうので実用的ではない。ま
た、下地膜として酸化珪素膜を用いることもできる。し
かし、酸化珪素膜は、不純物に対するバリア効果が酸化
窒化珪素膜に比較して不十分である。In order to maximize this function,
Although a silicon nitride film is optimal, it is not practical because the silicon nitride film comes off the glass substrate due to stress. Further, a silicon oxide film can be used as the base film. However, a silicon oxide film has an insufficient barrier effect against impurities as compared with a silicon oxynitride film.
【0027】この下地膜は、可能な限りなるべく高い硬
度とすることが重要なポイントとなる。このことは、最
終的に得られた薄膜トランジスタの耐久試験において、
下地膜の高度が硬いほうが(即ち、そのエッチングレー
トが小さい方が)信頼性が高いことから結論される。ま
たこのことから、下地膜の硬さがガラス基板からの不純
物の進入の防止に関係していることが推察される。It is important that the undercoat film has as high a hardness as possible. This means that in the durability test of the finally obtained thin film transistor,
It can be concluded from the fact that the higher the hardness of the base film (that is, the lower the etching rate), the higher the reliability. From this, it is inferred that the hardness of the base film is related to prevention of entry of impurities from the glass substrate.
【0028】次に後に結晶性珪素膜となる非晶質珪素膜
103を500・の厚さに減圧熱CVD法で成膜する。
減圧熱CVD法を用いるのは、その方が後に得られる結
晶性珪素膜の膜質が優れているからである。なお、減圧
熱CVD法以外の方法としては、プラズマCVD法を用
いることができる。Next, an amorphous silicon film 103 to be a crystalline silicon film later is formed to a thickness of 500 by a low pressure thermal CVD method.
The low pressure thermal CVD method is used because the crystalline silicon film obtained later has better film quality. As a method other than the low pressure thermal CVD method, a plasma CVD method can be used.
【0029】この非晶質珪素膜103の膜厚は2000
・以下とすることが好ましい。これは、後に珪素の結晶
化を助長する金属元素を除去する段階において、その膜
厚が2000・以上であると、その除去が困難になるか
らである。The thickness of the amorphous silicon film 103 is 2000
-It is preferable to set the following. This is because, in the step of removing a metal element which promotes crystallization of silicon later, if the film thickness is 2,000 or more, the removal becomes difficult.
【0030】また、非晶質珪素膜103の膜厚の下限
は、その成膜において、どれだけ薄い膜が成膜できるか
によって決まる。一般には、100・〜200・程度が
その下限となる。The lower limit of the thickness of the amorphous silicon film 103 is determined by how thin a film can be formed. In general, the lower limit is about 100 to 200.
【0031】また、この段階においては、膜中に不純物
が混入しないように細心の注意を払うことが重要とな
る。具体的には、成膜に利用するガスの純度や装置の洗
浄に注意を払うことが重要となる。こうして図1(A)
に示す状態を得る。At this stage, it is important to pay close attention to prevent impurities from entering the film. Specifically, it is important to pay attention to the purity of the gas used for film formation and the cleaning of the apparatus. Thus, FIG.
The state shown in is obtained.
【0032】次に10ppm(重量換算)のニッケル元
素を含んだニッケル酢酸塩溶液を非晶質珪素膜103の
表面に塗布する。Next, a nickel acetate solution containing 10 ppm (weight conversion) of nickel element is applied to the surface of the amorphous silicon film 103.
【0033】具体的には、図1(B)に示すようにまず
非晶質珪素膜103の表面にニッケル酢酸塩溶液の水膜
104を形成する。それからスピンコーターを利用して
余分な溶液を吹き飛ばす。即ち、スピンドライを行う。Specifically, as shown in FIG. 1B, first, a water film 104 of a nickel acetate solution is formed on the surface of the amorphous silicon film 103. The excess solution is then blown off using a spin coater. That is, spin drying is performed.
【0034】このようにすることにより、水膜104中
のニッケル元素が非晶質珪素膜103の表面に接して保
持された状態を得る。By doing so, a state is obtained in which the nickel element in the water film 104 is held in contact with the surface of the amorphous silicon film 103.
【0035】なお、後の加熱工程における不純物の残留
を考慮すると、酢酸ニッケル塩溶液を用いる代わりに硫
酸ニッケルを用いることが好ましい。これは、酢酸ニッ
ケル塩溶液は炭素を含んでおり、これが後の加熱工程に
おいて炭化して膜中に残留することが懸念されるからで
ある。In consideration of the residual impurities in the subsequent heating step, it is preferable to use nickel sulfate instead of using the nickel acetate salt solution. This is because the nickel acetate salt solution contains carbon, which may be carbonized in the subsequent heating step and remain in the film.
【0036】ニッケル元素の導入量の調整は、溶液中に
おけるニッケル元素の濃度を調整することにより行うこ
とができる。またスピンドライを行なう条件や、非晶質
珪素膜103上における溶液の保持時間によって制御す
ることもできる。The introduction amount of the nickel element can be adjusted by adjusting the concentration of the nickel element in the solution. It can also be controlled by the conditions for performing the spin dry and the holding time of the solution on the amorphous silicon film 103.
【0037】そして、図1(C)に示す状態において、
450℃〜650℃の温度での加熱処理を行い、非晶質
珪素膜103を結晶化させる。Then, in the state shown in FIG.
Heat treatment at a temperature of 450 ° C. to 650 ° C. is performed to crystallize the amorphous silicon film 103.
【0038】ここでは、窒素雰囲気中において、600
℃の加熱処理を4時間行なう。この工程の結果、結晶性
珪素膜105を得る。Here, in a nitrogen atmosphere, 600
C. for 4 hours. As a result of this step, a crystalline silicon film 105 is obtained.
【0039】この加熱処理は、利用する基板の耐熱性を
考慮してその上限を決めることが重要である。本実施例
では、歪点が667℃であるコーニング1737ガラス
基板を使用しているので、加熱温度の上限は650℃程
度となる。また、結晶化を行なわすには、450℃以上
の温度温度が必要であることが実験により判明してい
る。It is important to determine the upper limit of this heat treatment in consideration of the heat resistance of the substrate to be used. In this embodiment, a Corning 1737 glass substrate having a strain point of 667 ° C. is used, so the upper limit of the heating temperature is about 650 ° C. Experiments have shown that crystallization requires a temperature of 450 ° C. or higher.
【0040】また、基板として石英基板やその他耐熱性
の高い材料を利用した場合には、上記結晶化のための加
熱温度をさらに高くすることができる。例えば石英基板
を利用した場合には、1000℃程度までその加熱温度
を高くすることができる。When a quartz substrate or another material having high heat resistance is used as the substrate, the heating temperature for the crystallization can be further increased. For example, when a quartz substrate is used, the heating temperature can be increased to about 1000 ° C.
【0041】温度を高くすると、加熱処理の時間を短く
することができ、またより高い結晶性を得ることができ
るという利点がある。When the temperature is increased, there is an advantage that the time of the heat treatment can be shortened and higher crystallinity can be obtained.
【0042】上記の結晶化工程において、非晶質珪素膜
103の表面に接して保持されていたニッケル元素が膜
中に拡散していく。そして、非晶質珪素膜103の結晶
化に大きな寄与をする。In the above crystallization step, the nickel element held in contact with the surface of the amorphous silicon film 103 diffuses into the film. And, it greatly contributes to the crystallization of the amorphous silicon film 103.
【0043】次に図1(D)に示すように、結晶化に利
用した結晶性珪素膜105中に残留したニッケル元素を
除去するための加熱処理を行なう。この加熱処理は、ハ
ロゲン元素を含んだ窒素雰囲気中で600℃の温度でも
って行う。Next, as shown in FIG. 1D, a heat treatment for removing nickel elements remaining in the crystalline silicon film 105 used for crystallization is performed. This heat treatment is performed at a temperature of 600 ° C. in a nitrogen atmosphere containing a halogen element.
【0044】ここでは、窒素雰囲気中にHClを3%添
加した雰囲気中において、600℃、10分の加熱処理
を行う。Here, heat treatment is performed at 600 ° C. for 10 minutes in an atmosphere in which HCl is added at 3% in a nitrogen atmosphere.
【0045】雰囲気中におけるHClの濃度は、1〜1
0%とすることが好ましい。この濃度以上とすると、珪
素膜の表面が荒れてしまうので注意が必要である。また
この濃度以下であるとゲッタリング効果が薄れてしま
う。The concentration of HCl in the atmosphere is 1 to 1
It is preferably set to 0%. Care must be taken that if the concentration is higher than this, the surface of the silicon film is roughened. If the concentration is lower than this, the gettering effect is weakened.
【0046】また、上記加熱処理の雰囲気中に酸素を添
加することも有用である。この場合、ハロゲン元素によ
る珪素膜表面の荒れを酸化膜の形成により平坦化する作
用が得られる。酸素の添加量は、雰囲気中における酸素
の濃度が20〜50%となるように調整すればよい。It is also useful to add oxygen to the atmosphere of the heat treatment. In this case, the effect of flattening the roughness of the silicon film surface due to the halogen element by forming the oxide film can be obtained. The amount of added oxygen may be adjusted so that the concentration of oxygen in the atmosphere is 20 to 50%.
【0047】また上記の加熱処理温度の下限は、その効
果および再現性から見て、450度以上とすることが好
ましい。またその上限は、使用するガラス基板101の
歪点以下とすることが重要である。The lower limit of the heat treatment temperature is preferably 450 ° C. or more in view of the effect and reproducibility. It is important that the upper limit is set to be equal to or lower than the strain point of the glass substrate 101 used.
【0048】従って、石英基板を用いれば、さらに10
00℃程度までさらに加熱温度を高くすることが可能で
ある。この場合、ニッケル元素の除去効果をさらに高め
ることができる。また、処理時間を短くすることができ
る。Therefore, if a quartz substrate is used, an additional 10
The heating temperature can be further increased to about 00 ° C. In this case, the effect of removing the nickel element can be further enhanced. Further, the processing time can be shortened.
【0049】しかし、珪素膜に対するエッチング効果も
顕著になるので、ハロゲン元素の濃度を下げ、また酸素
を添加する工夫が必要となる。However, since the etching effect on the silicon film becomes remarkable, it is necessary to reduce the concentration of the halogen element and to add oxygen.
【0050】窒素雰囲気以外には、一般に不活性気体と
呼ばれているガスを利用することができる。具体的に
は、Ar、He、Neから選ばれた一種または複数種類
のガスを利用することができる。In addition to the nitrogen atmosphere, a gas generally called an inert gas can be used. Specifically, one or a plurality of gases selected from Ar, He, and Ne can be used.
【0051】ハロゲン元素を導入するためのガスとして
は、HCl以外にHF、HBr、Cl2 、F2 、Br
2 、NF3 、ClF3 から選ばれた一種または複数
種類のものを用いることができる。これらのガスは、雰
囲気中での含有量(体積含有量)をHFであれば0.3 〜
10%、HBrであれば1〜20%、Cl2 であれば
0.3 〜5%、F2 であれば0.1 〜3%、Br2 であれ
ば0.3 〜10%とすることが好ましい。As a gas for introducing a halogen element, HF, HBr, Cl2, F2, Br
One, two or more kinds selected from 2, NF3 and ClF3 can be used. These gases have a content (volume content) in the atmosphere of 0.3 to 0.3 if it is HF.
10%, 1-20% for HBr, and 1% for Cl2
It is preferably 0.3 to 5%, 0.1 to 3% for F2, and 0.3 to 10% for Br2.
【0052】上記のハロゲン元素含んだ雰囲気中での再
度の加熱処理を行なうことにより、ニッケル元素の濃度
を初期の1/10以下とすることができる。これは、何
らハロゲン元素によるゲッタリングを行わない場合に比
較して、ニッケル元素を1/10以下のできることを意
味する。この効果は、他の珪素の結晶化を助長する金属
元素を用いた場合でも同様に得られる。By performing the heat treatment again in the atmosphere containing the halogen element, the concentration of the nickel element can be reduced to 1/10 or less of the initial concentration. This means that the nickel element can be reduced to 1/10 or less as compared with the case where no gettering by the halogen element is performed. This effect can be obtained even when another metal element that promotes crystallization of silicon is used.
【0053】例えば、ニッケル元素を利用し窒素雰囲気
中における加熱処理によって結晶化させた結晶性珪素膜
中には、SIMS(2次イオン分析方法)による計測
で、1×1019cm−3〜5×1019cm−3程度
の濃度でニッケル元素が観察される。For example, in a crystalline silicon film crystallized by a heat treatment in a nitrogen atmosphere using a nickel element, 1 × 10 19 cm −3 to 5 × 10 19 cm is measured by SIMS (secondary ion analysis method). At a concentration of about -3, nickel element is observed.
【0054】それに対して、本実施例に示した方法を採
用すると、検出されるニッケル濃度は1×1018cm
−3〜5×1018cm−3程度となる。勿論ニッケル
の導入条件は同じとしてである。On the other hand, when the method described in this embodiment is adopted, the detected nickel concentration is 1 × 10 18 cm.
-3 to 5 x 1018 cm-3. Of course, the conditions for introducing nickel are the same.
【0055】なお、本実施例においては、その制御性の
良さ、さらに簡便性からニッケル元素の導入を溶液を用
いる例を示した。しかし、CVD法またはスパッタ法に
よって、ニッケルまたはニッケルを含む膜を成膜する方
法を利用してもよい。また、吸着法を用いて、ニッケル
元素が非晶質珪素膜の表面に接して保持される方法を用
いてもよい。In this embodiment, an example is shown in which a nickel element is introduced using a solution because of its good controllability and simplicity. However, a method of forming nickel or a film containing nickel by a CVD method or a sputtering method may be used. Alternatively, a method in which the nickel element is held in contact with the surface of the amorphous silicon film by an adsorption method may be used.
【0056】このことは、他の珪素の結晶化を助長する
金属元素を利用する場合でも同様である。The same applies to the case where another metal element which promotes crystallization of silicon is used.
【0057】〔実施例2〕本実施例では、実施例1とは
異なる形態の結晶成長を行わせる例に関する。本実施例
は、珪素の結晶化を助長する金属元素を利用して、横成
長と呼ばれる基板に平行な方向に結晶成長を行わす方法
に関する。[Embodiment 2] The present embodiment relates to an example in which crystal growth of a form different from that of Embodiment 1 is performed. The present embodiment relates to a method of performing crystal growth in a direction parallel to a substrate called lateral growth using a metal element that promotes crystallization of silicon.
【0058】図2に本実施例の作製工程を示す。まず、
コーニング1737ガラス基板(石英基板でもよい)上
に下地膜として酸化窒化珪素膜202を3000・の厚
さに成膜する。FIG. 2 shows the manufacturing process of this embodiment. First,
A silicon oxynitride film 202 is formed on a Corning 1737 glass substrate (a quartz substrate may be used) as a base film to a thickness of 3000.
【0059】次に非晶質珪素膜203を減圧熱CVD法
でもって、500・の厚さに成膜する。Next, an amorphous silicon film 203 is formed to a thickness of 500 by the low pressure thermal CVD method.
【0060】次に図示しない酸化珪素膜を1500・の
厚さに成膜し、それをパターニングすることにより、2
04で示されるマスクを形成する。このマスク204は
205で示される領域で開口が形成されており、その開
口205で下層の非晶質珪素膜203が露呈している。Next, a silicon oxide film (not shown) is formed to a thickness of 1500.
A mask indicated by 04 is formed. An opening is formed in a region indicated by 205 of the mask 204, and the underlying amorphous silicon film 203 is exposed in the opening 205.
【0061】開口205は、図面の奥行及び手前方向に
長手方向を有する細長い長方形を有している。この開口
205の幅は20μm以上とすればよい。またその長手
方向の長さは任意に決めればよい。The opening 205 has an elongated rectangular shape having a longitudinal direction in the depth direction and the near side direction in the drawing. The width of the opening 205 may be 20 μm or more. The length in the longitudinal direction may be arbitrarily determined.
【0062】そして実施例1で示した重量換算で10p
pmのニッケル元素を含んだ酢酸ニッケル溶液を塗布す
る。そしてスピンコータを用いて余分な溶液を吹き飛ば
す。Then, 10 p in terms of weight shown in Example 1
A nickel acetate solution containing pm of nickel element is applied. Then, excess solution is blown off using a spin coater.
【0063】こうして、点線206で示されるようにニ
ッケル元素が露呈した非晶質珪素膜203の表面と酸化
珪素膜でなるマスク204の表面に接して保持された状
態を得る。(図2(A))In this way, as shown by the dotted line 206, a state is obtained in which the nickel element is held in contact with the surface of the exposed amorphous silicon film 203 and the surface of the mask 204 made of a silicon oxide film. (Fig. 2 (A))
【0064】次に極力酸素を含まない窒素雰囲気中にお
いて、600℃、4時間の加熱処理を行う。すると、図
2(B)の矢印207で示されるような基板に平行な結
晶成長が進行する。この結晶成長は、ニッケル元素が導
入された開口205の領域から周囲に向かって進行す
る。この基板に平行な方向への結晶成長を横成長または
ラテラル成長と称する。Next, heat treatment is performed at 600 ° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere containing as little oxygen as possible. Then, crystal growth parallel to the substrate as indicated by an arrow 207 in FIG. 2B proceeds. This crystal growth proceeds from the region of the opening 205 into which the nickel element has been introduced toward the periphery. The crystal growth in the direction parallel to the substrate is called lateral growth or lateral growth.
【0065】この横成長は、100μm以上にわたって
行わすことができる。こうして横成長した領域を有する
珪素膜208を得る。この状態では、横成長領域、結晶
成長が及ばなかった領域(非晶質状態を有している)が
珪素膜208中に存在している。(図2(B))This lateral growth can be performed over 100 μm. Thus, a silicon film 208 having a laterally grown region is obtained. In this state, a lateral growth region and a region that has not reached crystal growth (having an amorphous state) are present in the silicon film 208. (FIG. 2 (B))
【0066】そしてニッケル元素を選択的に導入するた
めの酸化珪素膜でなるマスク204を除去し、図2
(C)に示す状態を得る。Then, the mask 204 made of a silicon oxide film for selectively introducing a nickel element is removed, and FIG.
The state shown in (C) is obtained.
【0067】そしてこの状態で、HClを5%、酸素を
5%、窒素を90%でなる雰囲気中において、600
℃、10分の加熱処理を行う。In this state, 600% of HCl, 5% of oxygen, and 90% of nitrogen are added.
Heat treatment at 10 ° C. for 10 minutes.
【0068】このようにすることで、実施例1において
も述べたように珪素膜208中におけるニッケル元素の
濃度を減少させることができる。In this manner, the concentration of the nickel element in the silicon film 208 can be reduced as described in the first embodiment.
【0069】次にパターニングを行うことにより、横成
長領域でなるパターン209を形成する。ここで、パタ
ーン209には、結晶成長の始点と終点とが存在しない
ようにすることが重要である。Next, patterning is performed to form a pattern 209 consisting of a lateral growth region. Here, it is important that the pattern 209 does not have a starting point and an ending point of crystal growth.
【0070】これは、結晶成長の始点と終点とには、ニ
ッケル元素が比較的高濃度に含まれているからである。This is because the nickel element is contained at a relatively high concentration at the starting point and the ending point of the crystal growth.
【0071】このようにして得られた横成長領域でなる
パターン209中に残留するニッケル元素の濃度は、実
施例1で示した場合に比較してさらに低いものとするこ
とができる。The concentration of the nickel element remaining in the pattern 209 of the lateral growth region obtained in this manner can be further reduced as compared with the case shown in the first embodiment.
【0072】これは、横成長領域中に含まれる金属元素
の濃度が実施例1に示したような結晶成長方法で得られ
た結晶性珪素膜と比較して、そもそも低いことにも起因
する。そして、ハロゲン元素を含んだ雰囲気中で加熱処
理することで、その濃度を更に低くすることができる。
具体的には、横成長領域でなるパターン209中のニッ
ケル元素の濃度を1017cm−3のオーダーにするこ
とが可能となる。This is because the concentration of the metal element contained in the lateral growth region is lower than that of the crystalline silicon film obtained by the crystal growth method as shown in the first embodiment. Then, by performing heat treatment in an atmosphere containing a halogen element, the concentration can be further reduced.
Specifically, the concentration of the nickel element in the pattern 209 in the lateral growth region can be set to the order of 1017 cm-3.
【0073】また、この横成長方向とキャリアの移動方
向とが概略一致するようにデバイスを設計することで、
実施例1に示したような結晶成長方法を利用した場合に
比較して、より高移動度を有するデバイスを得ることが
できる。The device is designed so that the lateral growth direction and the carrier moving direction are substantially the same.
A device having higher mobility can be obtained as compared with the case where the crystal growth method as shown in Embodiment 1 is used.
【0074】〔実施例3〕本実施例は、本明細書に開示
する発明を利用して、アクティブマトリクス型の液晶表
示装置やアクティブマトリクス型のEL表示装置の画素
領域に配置される薄膜トランジスタを作製する例を示
す。[Embodiment 3] In this embodiment, a thin film transistor to be arranged in a pixel region of an active matrix type liquid crystal display device or an active matrix type EL display device is manufactured using the invention disclosed in this specification. An example is shown below.
【0075】図3に本実施例の作製工程を示す。まず、
実施例1または実施例2に示した工程によりガラス基板
上に結晶性珪素膜を形成する。そしてそれをパターニン
グすることにより、図3(A)に示す状態を得る。FIG. 3 shows a manufacturing process of this embodiment. First,
A crystalline silicon film is formed on a glass substrate by the steps described in Embodiment 1 or 2. Then, by patterning it, the state shown in FIG. 3A is obtained.
【0076】図3(A)に示す状態において、301が
ガラス基板、302が下地膜、303が結晶性珪素膜で
構成された半導体層である。ここで下地膜302は酸化
窒化珪素膜を用いることが好ましい。また酸化窒化珪素
膜中には、ハロゲン元素を含有させておくことが望まし
い。これは、ハロゲン元素による金属イオンや可動イオ
ンのゲッタリング作用が利用するためである。In the state shown in FIG. 3A, 301 is a glass substrate, 302 is a base film, and 303 is a semiconductor layer formed of a crystalline silicon film. Here, the base film 302 is preferably formed using a silicon oxynitride film. It is preferable that the silicon oxynitride film contain a halogen element. This is because the gettering action of metal ions and mobile ions by the halogen element is used.
【0077】図3(A)に示す状態を得たら、ゲイト絶
縁膜を構成する酸化窒化珪素膜304を1000・の厚
さに成膜する。成膜方法は、酸素とシランとN2 Oと
の混合ガスを用いたプラズマCVD法、またはTEOS
とN2 Oとの混合ガスを用いたプラズマCVD法を用
いる。After obtaining the state shown in FIG. 3A, a silicon oxynitride film 304 constituting a gate insulating film is formed to a thickness of 1000. The film formation method is a plasma CVD method using a mixed gas of oxygen, silane, and N 2 O, or TEOS.
A plasma CVD method using a mixed gas of N 2 and N 2 O is used.
【0078】また酸化窒化珪素膜中にハロゲン元素を含
有させることは、半導体層303中に存在するニッケル
元素(その他珪素の結晶化を助長する金属元素)の影響
で、ゲイト絶縁膜の絶縁膜としての機能が低下してしま
うことを防ぐ意味で有用となる。The inclusion of a halogen element in the silicon oxynitride film is caused by the effect of the nickel element (other metal elements that promote crystallization of silicon) in the semiconductor layer 303, which causes This is useful in the sense of preventing the function from being lowered.
【0079】酸化窒化珪素膜とすることは、その緻密な
膜質から、ゲイト絶縁膜中に金属元素が進入しくくなる
という有意性がある。ゲイト絶縁膜中に金属元素が進入
すると、絶縁膜として機能が低下し、薄膜トランシスタ
の特性の不安定性やバラツキの原因となる。The use of a silicon oxynitride film is significant in that a metal element is less likely to enter the gate insulating film due to its dense film quality. When a metal element enters the gate insulating film, its function as an insulating film is reduced, which causes instability and variation in characteristics of the thin film transistor.
【0080】なおゲイト絶縁膜としては、通常利用され
ている酸化珪素膜を用いることもできる。As the gate insulating film, a commonly used silicon oxide film can be used.
【0081】ゲイト絶縁膜として機能する酸化窒化珪素
膜304を成膜したら、後にゲイト電極として機能する
図示しないアルミニウム膜をスパッタ法で成膜する。こ
のアルミニウム膜中には、スカンジウムを0.2 重量%含
有させる。After forming the silicon oxynitride film 304 functioning as a gate insulating film, an aluminum film (not shown) functioning as a gate electrode is formed later by a sputtering method. The aluminum film contains scandium at 0.2% by weight.
【0082】アルミニウム膜中にスカンジウムを含有さ
せるのは、後の工程において、ヒロックやウィスカーが
発生することを抑制するためである。ヒロックやウィス
カーは、加熱が行われることによって、発生する針状あ
るいは刺状の突起物のこという。ヒロックやウィスカー
は、アルミニウムの異常成長によるものと考えられてい
る。The reason why scandium is contained in the aluminum film is to suppress generation of hillocks and whiskers in a later step. Hillocks and whiskers are needle-like or stab-like projections generated by heating. Hillocks and whiskers are thought to be due to abnormal growth of aluminum.
【0083】アルミニウム膜を成膜したら、図示しない
緻密な膜質を有する陽極酸化膜を形成する。この陽極酸
化膜は、3%の酒石酸を含んだエチレングルコール溶液
を電解溶液として用いて行う。After forming the aluminum film, an anodic oxide film having a dense film quality (not shown) is formed. This anodic oxide film is formed by using an ethylene glycol solution containing 3% tartaric acid as an electrolytic solution.
【0084】この電解溶液中において、アルミニウム膜
を陽極、白金を陰極として陽極酸化を行うことで、アル
ミニウム膜の表面に緻密な膜質を有する陽極酸化膜が形
成される。In this electrolytic solution, anodic oxidation is performed by using the aluminum film as an anode and platinum as a cathode to form an anodic oxide film having a dense film quality on the surface of the aluminum film.
【0085】この図示しない緻密な膜質を有する陽極酸
化膜の膜厚は100・程度とする。この陽極酸化膜が後
に形成されるレジストマスクとの密着性を向上させる役
割を有している。The thickness of the anodic oxide film having a dense film quality (not shown) is about 100. The anodic oxide film has a role of improving the adhesion to a resist mask to be formed later.
【0086】なお、この陽極酸化膜の膜厚は、陽極酸化
時の印加電圧によって制御することができる。The thickness of the anodic oxide film can be controlled by the voltage applied during anodic oxidation.
【0087】次にレジストマスク306を形成する。そ
してアルミニウム膜を305で示されるパターンにパタ
ーニングする。こうして図3(B)に示す状態を得る。Next, a resist mask 306 is formed. Then, the aluminum film is patterned into a pattern indicated by 305. Thus, the state shown in FIG. 3B is obtained.
【0088】ここで再度の陽極酸化を行う。ここでは、
3%のシュウ酸水溶液を電解溶液として用いる。この電
解溶液中において、アルミニウムのパターン305を陽
極とした陽極酸化を行うことにより、308で示される
多孔質状の陽極酸化膜が形成される。Here, anodic oxidation is performed again. here,
A 3% oxalic acid aqueous solution is used as the electrolytic solution. By performing anodic oxidation using the aluminum pattern 305 as an anode in this electrolytic solution, a porous anodic oxide film 308 is formed.
【0089】この工程においては、上部に密着性の高い
レジストマスク306が存在する関係で、アルミニウム
パターン305の側面のみに選択的に陽極酸化膜308
が形成される。In this step, the anodic oxide film 308 is selectively formed only on the side surfaces of the aluminum pattern 305 due to the presence of the resist mask 306 having high adhesion on the top.
Is formed.
【0090】この陽極酸化膜308はその膜厚を数μm
まで成長させることができる。ここでは、その膜厚を6
000・とする。なお、その成長距離は、陽極酸化時間
によって制御することができる。The anodic oxide film 308 has a thickness of several μm.
Can grow up to. Here, the film thickness is 6
000. The growth distance can be controlled by the anodic oxidation time.
【0091】そして再度の緻密な陽極酸化膜の形成を行
う。即ち、前述した3%の酒石酸を含んだエチレングル
コール溶液を電解溶液として用いた陽極酸化を再び行
う。すると、多孔質状の陽極酸化膜308中に電解溶液
が進入する関係から、309で示されるように緻密な膜
質を有する陽極酸化膜が形成される。この緻密な陽極酸
化膜309の膜厚は1000・とする。(図3(C))Then, a dense anodic oxide film is formed again. That is, anodic oxidation using the ethylene glycol solution containing 3% tartaric acid as the electrolytic solution is performed again. Then, an anodic oxide film having a dense film quality is formed as indicated by 309 because the electrolytic solution enters the porous anodic oxide film 308. The thickness of the dense anodic oxide film 309 is 1000. (FIG. 3 (C))
【0092】ここで、露呈した部分の酸化窒化珪素膜3
04をエッチングする。このエッチングはドライエッチ
ングを利用するのが有用である。さらに酢酸と硝酸とリ
ン酸とを混合した混酸を用いて多孔質状の陽極酸化膜3
08を除去する。こうして図3(D)に示す状態を得
る。Here, the exposed portions of the silicon oxynitride film 3
04 is etched. It is useful to use dry etching for this etching. Further, a porous anodic oxide film 3 is formed using a mixed acid obtained by mixing acetic acid, nitric acid and phosphoric acid.
08 is removed. Thus, the state shown in FIG. 3D is obtained.
【0093】図3(D)に示す状態を得たら、不純物イ
オンの注入を行う。ここでは、Nチャネル型の薄膜トラ
ンジスタを作製するためにP(リン)イオンの注入をプ
ラズマドーピング法でもって行う。When the state shown in FIG. 3D is obtained, impurity ions are implanted. Here, P (phosphorus) ions are implanted by a plasma doping method in order to manufacture an N-channel thin film transistor.
【0094】この工程においては、ヘビードープがされ
る311と315の領域とライトドープがされる312
と314の領域が形成される。これは、残存した酸化珪
素膜310の一部が半透過なマスクとして機能し、注入
されたイオンの一部がそこで遮蔽されるからである。In this step, the heavyly doped regions 311 and 315 and the lightly doped 312
And 314 are formed. This is because part of the remaining silicon oxide film 310 functions as a semi-transparent mask, and part of the implanted ions is shielded there.
【0095】そしてレーザー光または強光の照射を行う
ことにより、不純物イオンが注入された領域の活性化を
行う。こうして、ソース領域311、チャネル形成領域
313、ドレイン領域315、低濃度不純物領域312
と314が自己整合的に形成される。By irradiating laser light or strong light, the region into which the impurity ions have been implanted is activated. Thus, the source region 311, the channel formation region 313, the drain region 315, the low concentration impurity region 312
And 314 are formed in a self-aligned manner.
【0096】ここで、314で示されるのが、LDD
(ライトドープドレイン)領域と称される領域である。
(図3(D))Here, what is indicated by 314 is LDD.
This is a region called a (lightly doped drain) region.
(FIG. 3 (D))
【0097】なお、緻密な陽極酸化膜309の膜厚を2
000・以上というように厚くした場合、その膜厚でも
ってチャネル形成領域313の外側にオフセットゲイト
領域を形成することができる。The thickness of the dense anodic oxide film 309 is 2
When the thickness is set to 000 · or more, an offset gate region can be formed outside the channel formation region 313 with the thickness.
【0098】本実施例においてもオフットゲイト領域は
形成されているが、その寸法が小さいのでその存在によ
る寄与が小さく、また図面が煩雑になるので図中には記
載していない。Although an off-gate region is also formed in this embodiment, its contribution is small due to its small size, and the drawing is complicated, so that it is not shown in the drawing.
【0099】次に層間絶縁膜316として酸化珪素膜、
または窒化珪素膜、またはその積層膜を形成する。或い
は層間絶縁膜316として、酸化珪素膜または窒化珪素
膜上に樹脂材料でなる層を形成して構成してもよい。Next, a silicon oxide film is used as the interlayer insulating film 316,
Alternatively, a silicon nitride film or a stacked film thereof is formed. Alternatively, as the interlayer insulating film 316, a layer made of a resin material may be formed over a silicon oxide film or a silicon nitride film.
【0100】そしてコンタクトホールの形成を行い、ソ
ース電極317とドレイン電極318の形成を行う。こ
うして図3(E)に示す薄膜トランジスタが完成する。Then, a contact hole is formed, and a source electrode 317 and a drain electrode 318 are formed. Thus, the thin film transistor shown in FIG. 3E is completed.
【0101】〔実施例4〕本実施例は、実際例3に示す
構成において、ゲイト絶縁膜304の形成方法に関す
る。基板として石英基板や耐熱性の高いガラス基板を用
いた場合、ゲイト絶縁膜の形成方法として、熱酸化法を
用いることが好ましい。[Embodiment 4] This embodiment relates to a method for forming a gate insulating film 304 in the structure shown in the practical example 3. When a quartz substrate or a glass substrate having high heat resistance is used as the substrate, it is preferable to use a thermal oxidation method as a method for forming the gate insulating film.
【0102】熱酸化法で成膜された酸化膜は、絶縁膜と
して緻密で内部に可動するような電荷が存在することが
ないので、ゲイト絶縁膜として最適なものの一つとな
る。An oxide film formed by the thermal oxidation method is one of the most suitable as a gate insulating film because there is no dense and movable electric charge as an insulating film.
【0103】熱酸化膜の形成方法としては、950℃の
温度の酸化性雰囲気中において、処理を行う例を挙げる
ことができる。As a method for forming a thermal oxide film, an example in which a treatment is performed in an oxidizing atmosphere at a temperature of 950 ° C. can be given.
【0104】この際、酸化性雰囲気中にHCl等を混合
させることは有効となる。このようにすることで、熱酸
化膜の形成と同時に半導体層303中に存在する金属元
素を除去することができる。At this time, it is effective to mix HCl or the like in an oxidizing atmosphere. By doing so, the metal element existing in the semiconductor layer 303 can be removed at the same time as the formation of the thermal oxide film.
【0105】また、酸化性雰囲気中にN2 Oガスを混
合し、窒素成分を含有した熱酸化膜を形成することも有
効である。ここでN2 Oガスの混合比を最適化すれ
ば、熱酸化法による酸化窒化珪素膜を得ることも可能で
ある。It is also effective to mix N 2 O gas in an oxidizing atmosphere to form a thermal oxide film containing a nitrogen component. Here, by optimizing the mixing ratio of the N2O gas, it is possible to obtain a silicon oxynitride film by a thermal oxidation method.
【0106】ここでは熱酸化法によって、ゲイト絶縁膜
を形成する例を示した。しかし、他の方法として、熱C
VD法により、ゲイト絶縁膜を形成することもできる。
この場合もN2 Oまたはアンモニアを用いて、窒素成
分を含有させることが有効となる。Here, an example in which the gate insulating film is formed by the thermal oxidation method has been described. However, as another method, heat C
A gate insulating film can be formed by the VD method.
Also in this case, it is effective to use N2O or ammonia to contain a nitrogen component.
【0107】〔実施例5〕本実施例は、図3に示す実施
例3の工程とは異なる工程で薄膜トランジスタを作製す
る例を示す。[Embodiment 5] This embodiment shows an example in which a thin film transistor is manufactured by a process different from that of the embodiment 3 shown in FIG.
【0108】図4に本実施例の作製工程を示す。まず、
実施例1または実施例2に示した工程によりガラス基板
上に結晶性珪素膜を形成する。そしてそれをパターニン
グすることにより、図4(A)に示す状態を得る。FIG. 4 shows a manufacturing process of this embodiment. First,
A crystalline silicon film is formed on a glass substrate by the steps described in Embodiment 1 or 2. Then, by patterning it, the state shown in FIG. 4A is obtained.
【0109】図4(A)に示す状態において、401が
ガラス基板、402が下地膜、403が結晶性珪素膜で
構成された半導体層である。ここで下地膜402は酸化
窒化珪素膜を用いることが好ましい。In the state shown in FIG. 4A, reference numeral 401 denotes a glass substrate, 402 denotes a base film, and 403 denotes a semiconductor layer formed of a crystalline silicon film. Here, the base film 402 is preferably formed using a silicon oxynitride film.
【0110】図4(A)に示す状態を得たら、ゲイト絶
縁膜を構成する酸化窒化珪素膜404を1000・の厚
さに成膜する。成膜方法は、酸素とシランとN2 Oと
の混合ガスを用いたプラズマCVD法、またはTEOS
とN2 Oとの混合ガスを用いたプラズマCVD法を用
いる。After the state shown in FIG. 4A is obtained, a silicon oxynitride film 404 constituting a gate insulating film is formed to a thickness of 1000. The film formation method is a plasma CVD method using a mixed gas of oxygen, silane, and N 2 O, or TEOS.
A plasma CVD method using a mixed gas of N 2 and N 2 O is used.
【0111】なおゲイト絶縁膜としては、通常利用され
ている酸化珪素膜を用いることもできる。As the gate insulating film, a commonly used silicon oxide film can be used.
【0112】ゲイト絶縁膜として機能する酸化窒化珪素
膜404を成膜したら、後にゲイト電極として機能する
図示しないアルミニウム膜をスパッタ法で成膜する。こ
のアルミニウム膜中には、スカンジウムを0.2 重量%含
有させる。After forming the silicon oxynitride film 404 functioning as a gate insulating film, an aluminum film (not shown) functioning as a gate electrode is formed later by a sputtering method. The aluminum film contains scandium at 0.2% by weight.
【0113】アルミニウム膜を成膜したら、図示しない
緻密な陽極酸化膜を形成する。この陽極酸化膜は、3%
の酒石酸を含んだエチレングルコール溶液を電解溶液と
して行う。即ち、この電解溶液中において、アルミニウ
ム膜を陽極、白金を陰極として陽極酸化を行うことで、
アルミニウム膜の表面に緻密な膜質を有する陽極酸化膜
が形成される。After forming the aluminum film, a dense anodic oxide film (not shown) is formed. This anodic oxide film is 3%
An ethylene glycol solution containing tartaric acid is used as an electrolytic solution. That is, in this electrolytic solution, by performing anodization using the aluminum film as an anode and platinum as a cathode,
An anodic oxide film having dense film quality is formed on the surface of the aluminum film.
【0114】この図示しない緻密な膜質を有する陽極酸
化膜の膜厚は100・程度とする。この陽極酸化膜が後
に形成されるレジストマスクとの密着性を向上させる役
割を有している。The thickness of the anodic oxide film having a dense film quality (not shown) is about 100. The anodic oxide film has a role of improving the adhesion to a resist mask to be formed later.
【0115】なお、この陽極酸化膜の膜厚は、陽極酸化
時の印加電圧によって制御することができる。The thickness of the anodic oxide film can be controlled by the voltage applied during anodic oxidation.
【0116】次にレジストマスク405を形成する。そ
してアルミニウム膜を406で示されるパターンにパタ
ーニングする。Next, a resist mask 405 is formed. Then, the aluminum film is patterned into a pattern indicated by 406.
【0117】ここで再度の陽極酸化を行う。ここでは、
3%のシュウ酸水溶液を電解溶液として用いる。この電
解溶液中において、アルミニウムのパターン406を陽
極とした陽極酸化を行うことにより、407で示される
多孔質状の陽極酸化膜が形成される。Here, anodic oxidation is performed again. here,
A 3% oxalic acid aqueous solution is used as the electrolytic solution. By performing anodic oxidation using the aluminum pattern 406 as an anode in this electrolytic solution, a porous anodic oxide film 407 is formed.
【0118】この工程においては、上部に密着性の高い
レジストマスク405が存在する関係で、アルミニウム
パターン406の側面に選択的に陽極酸化膜407が形
成される。In this step, the anodic oxide film 407 is selectively formed on the side surface of the aluminum pattern 406 due to the presence of the resist mask 405 having high adhesion on the upper part.
【0119】この陽極酸化膜407は、その膜厚を数μ
mまで成長させることができる。ここでは、その膜厚を
6000・とする。なお、その成長距離は陽極酸化時間
によって制御することができる。The anodic oxide film 407 has a thickness of several μm.
m can be grown. Here, the film thickness is 6000 ·. The growth distance can be controlled by the anodic oxidation time.
【0120】こうして図4(B)に示す状態を得る。そ
して再度の緻密な陽極酸化膜の形成を行う。即ち、前述
した3%の酒石酸を含んだエチレングルコール溶液を電
解溶液として用いた陽極酸化を再び行う。すると、多孔
質状の陽極酸化膜407中に電解溶液が進入するため
に、アルミニウムでなるパターン406の表面が酸化さ
れ、408で示されるように緻密な膜質を有する陽極酸
化膜が形成される。(図4(C))Thus, the state shown in FIG. 4B is obtained. Then, a dense anodic oxide film is formed again. That is, anodic oxidation using the ethylene glycol solution containing 3% tartaric acid as the electrolytic solution is performed again. Then, since the electrolytic solution enters into the porous anodic oxide film 407, the surface of the pattern 406 made of aluminum is oxidized, and as shown by 408, an anodic oxide film having a dense film quality is formed. (FIG. 4 (C))
【0121】図4(C)に示す状態において、最初の不
純物イオンの注入を行う。この工程は、レジストマスク
405を除去してから行ってもよい。In the state shown in FIG. 4C, the first implantation of impurity ions is performed. This step may be performed after the resist mask 405 is removed.
【0122】この不純物イオンの注入によって、ソース
領域409とドレイン領域411が形成される。また領
域410には不純物イオンが注入されない。By the implantation of the impurity ions, a source region 409 and a drain region 411 are formed. No impurity ions are implanted into the region 410.
【0123】次に酢酸と硝酸とリン酸とを混合した混酸
を用いて多孔質状の陽極酸化膜407を除去する。こう
して図4(D)に示す状態を得る。Next, the porous anodic oxide film 407 is removed using a mixed acid obtained by mixing acetic acid, nitric acid and phosphoric acid. Thus, the state shown in FIG. 4D is obtained.
【0124】図4(D)に示す状態を得たら、再度不純
物イオンの注入を行う。この不純物イオンは最初の不純
物イオンの注入条件よりライトドーピングの条件で行
う。After the state shown in FIG. 4D is obtained, impurity ions are implanted again. The impurity ions are formed under light doping conditions from the initial impurity ion implantation conditions.
【0125】この工程において、ライトドープ領域41
2と413が形成される。そして414で示されるチャ
ネル形成領域が形成される。(図4(D))In this step, the lightly doped region 41
2 and 413 are formed. Then, a channel formation region indicated by 414 is formed. (FIG. 4 (D))
【0126】そしてレーザー光または強光の照射を行う
ことにより、不純物イオンが注入された領域の活性化を
行う。こうして、ソース領域409、チャネル形成領域
414、ドレイン領域411、低濃度不純物領域412
と413が自己整合的に形成される。By irradiating laser light or strong light, the region into which the impurity ions have been implanted is activated. Thus, the source region 409, the channel formation region 414, the drain region 411, and the low concentration impurity region 412
And 413 are formed in a self-aligned manner.
【0127】ここで、413で示されるのが、LDD
(ライトドープドレイン)領域と称される領域である。
(図4(D))Here, what is indicated by 413 is LDD.
This is a region called a (lightly doped drain) region.
(FIG. 4 (D))
【0128】次に層間絶縁膜415として酸化珪素膜、
または窒化珪素膜、またはその積層膜を形成する。層間
絶縁膜415としては、酸化珪素膜または窒化珪素膜上
に樹脂材料でなる層を形成して構成してもよい。Next, a silicon oxide film is used as the interlayer insulating film 415,
Alternatively, a silicon nitride film or a stacked film thereof is formed. The interlayer insulating film 415 may be formed by forming a layer made of a resin material on a silicon oxide film or a silicon nitride film.
【0129】そしてコンタクトホールの形成を行い、ソ
ース電極416とドレイン電極417の形成を行う。こ
うして図4(E)に示す薄膜トランジスタが完成する。Then, a contact hole is formed, and a source electrode 416 and a drain electrode 417 are formed. Thus, the thin film transistor shown in FIG. 4E is completed.
【0130】〔実施例6〕本実施例は、Nチャネル型の
薄膜トランジスタとPチャネル型の薄膜トランジスタと
を相補型に構成した例に関する。[Embodiment 6] This embodiment relates to an example in which an N-channel thin film transistor and a P-channel thin film transistor are configured to be complementary.
【0131】本実施例に示す構成は、例えば、絶縁表面
上に集積化された各種薄膜集積回路に利用することがで
きる。また、例えばアクティブマトリクス型の液晶表示
装置の周辺駆動回路に利用することができる。The configuration shown in this embodiment can be used, for example, for various thin film integrated circuits integrated on an insulating surface. Further, for example, it can be used for a peripheral driving circuit of an active matrix type liquid crystal display device.
【0132】まず図5(A)に示すようにガラス基板5
01上に下地膜502として酸化珪素膜または酸化窒化
珪素膜を成膜する。好ましくは酸化窒化珪素膜を用いる
ことがよい。First, as shown in FIG.
A silicon oxide film or a silicon oxynitride film is formed as a base film 502 over the substrate 01. Preferably, a silicon oxynitride film is used.
【0133】さらに図示しない非晶質珪素膜をプラズマ
CVD法または減圧熱CVD法でもって成膜する。さら
に実施例1または実施例2に示した方法により、この非
晶質珪素膜を結晶性珪素膜に変成する。Further, an amorphous silicon film (not shown) is formed by a plasma CVD method or a low pressure thermal CVD method. Further, the amorphous silicon film is transformed into a crystalline silicon film by the method described in the first or second embodiment.
【0134】そして得られた結晶性珪素膜をパターニン
グして、半導体層503と504を得る。こうして図5
(A)に示す状態を得る。Then, the obtained crystalline silicon film is patterned to obtain semiconductor layers 503 and 504. FIG.
The state shown in FIG.
【0135】さらにゲイト絶縁膜を構成する酸化窒化珪
素膜505を成膜する。ここで、基板として石英を用い
るならば、前述の熱酸化法を用いることが好ましい。
(図5(A))Further, a silicon oxynitride film 505 constituting a gate insulating film is formed. Here, if quartz is used as the substrate, it is preferable to use the above-described thermal oxidation method.
(FIG. 5 (A))
【0136】そして後にゲイト電極を構成するための図
示しないアルミニウム膜を4000・の厚さに成膜す
る。アルミニウム膜以外には、陽極酸化可能な金属(例
えばタンタル)を利用することができる。Thereafter, an aluminum film (not shown) for forming a gate electrode is formed to a thickness of 4000. Other than the aluminum film, an anodizable metal (for example, tantalum) can be used.
【0137】アルミニウム膜を形成したら、前述した方
法により、その表面に極薄い緻密な陽極酸化膜を形成す
る。After forming the aluminum film, an extremely thin and dense anodic oxide film is formed on the surface by the above-described method.
【0138】次にアルミニウム膜上に図示しないレジス
トマスクを配置し、アルミニウム膜のパターニングし
て、パターン506、507を形成する。そして、得ら
れたアルミニウムパターン506、507を陽極として
陽極酸化を行い、多孔質状の陽極酸化膜508と509
を形成する。この多孔質状の陽極酸化膜508、509
の膜厚は5000・とする。Next, a resist mask (not shown) is arranged on the aluminum film, and the aluminum film is patterned to form patterns 506 and 507. Then, anodic oxidation is performed using the obtained aluminum patterns 506 and 507 as anodes to form porous anodic oxide films 508 and 509.
To form The porous anodic oxide films 508 and 509
Is 5000.
【0139】さらに再度緻密な陽極酸化膜を形成する条
件で陽極酸化を行い、緻密な陽極酸化膜510と511
を形成する。ここで緻密な陽極酸化膜510と511の
膜厚は800・とする。こうして図5(B)に示す状態
を得る。Further, anodic oxidation is performed again under the conditions for forming a dense anodic oxide film, and dense anodic oxide films 510 and 511 are formed.
To form Here, the thickness of the dense anodic oxide films 510 and 511 is 800. Thus, the state shown in FIG. 5B is obtained.
【0140】さらに露呈した部分の酸化珪素膜505を
ドライエッチングによって除去し、図5(C)に示すよ
うなゲイト絶縁膜512、513を得る。Further, the exposed portions of the silicon oxide film 505 are removed by dry etching to obtain gate insulating films 512 and 513 as shown in FIG.
【0141】次に、酢酸と硝酸とリン酸を混合した混酸
を用いて、図5(D)に示すように多孔質状の陽極酸化
膜508と509を除去する。Next, as shown in FIG. 5D, the porous anodic oxide films 508 and 509 are removed using a mixed acid obtained by mixing acetic acid, nitric acid and phosphoric acid.
【0142】ここで、交互にレジストマスクを配置し
て、左側の半導体層503にPイオンが、右側の半導体
層504にBイオンが注入されるようにする。Here, resist masks are alternately arranged so that P ions are implanted into the left semiconductor layer 503 and B ions are implanted into the right semiconductor layer 504.
【0143】この不純物イオンの注入によって、高濃度
のN型を有するソース領域514とドレイン領域517
が自己整合的に形成される。By implanting the impurity ions, a source region 514 and a drain region 517 having a high concentration of N-type are formed.
Are formed in a self-aligned manner.
【0144】また、低濃度にPイオンがドープされた弱
いN型を有する領域515が同時に形成される。また、
チャネル形成領域516が同時に形成される。Further, a region 515 having a weak N-type doped with P ions at a low concentration is simultaneously formed. Also,
The channel formation region 516 is formed at the same time.
【0145】515で示される弱いN型を有する領域が
形成されるのは、ゲイト絶縁膜512が存在するからで
ある。即ち、ゲイト絶縁膜512を通過するPイオンの
うち、その一部はゲイト絶縁膜512によって遮蔽され
るからである。A region having a weak N-type shown by 515 is formed because the gate insulating film 512 exists. That is, part of P ions passing through the gate insulating film 512 is shielded by the gate insulating film 512.
【0146】また同様な原理により、強いP型を有する
ソース領域521とドレイン領域518が自己整合的に
形成される。また、低濃度不純物領域520が同時に形
成される。また、チャネル形成領域519が同時に形成
される。According to the same principle, a source region 521 and a drain region 518 having a strong P type are formed in a self-aligned manner. Further, the low concentration impurity region 520 is formed at the same time. Further, a channel formation region 519 is formed at the same time.
【0147】なお、緻密な陽極酸化膜510と511の
膜厚が2000・というように厚い場合には、その厚さ
でチャネル形成領域516、519に接してオフセット
ゲイト領域を形成することができる。When the dense anodic oxide films 510 and 511 are as thick as 2000.multidot., The offset gate regions can be formed in contact with the channel forming regions 516 and 519 with such thicknesses.
【0148】本実施例の場合は、緻密な陽極酸化膜51
0と511の膜厚が1000・以下と薄いので、その存
在は無視することができる。In the case of this embodiment, the dense anodic oxide film 51
Since the film thicknesses of 0 and 511 are as thin as 1000 * or less, their existence can be ignored.
【0149】そして、レーザー光または強光の照射を行
い、不純物イオンが注入された領域のアニールを行う。Then, laser light or strong light irradiation is performed to anneal the region into which the impurity ions have been implanted.
【0150】そして図5(E)に示すように層間絶縁膜
として窒化珪素膜522と酸化珪素膜523を成膜す
る。それぞれの膜厚は1000・とする。なお、酸化珪
素膜523は成膜しなくてもよい。As shown in FIG. 5E, a silicon nitride film 522 and a silicon oxide film 523 are formed as interlayer insulating films. Each film thickness is 1000. Note that the silicon oxide film 523 may not be formed.
【0151】ここで、窒化珪素膜522によって、薄膜
トランジスタが覆われることになる。窒化珪素膜は緻密
であり、また界面特性がよいので、このような構成とす
ることで、薄膜トランジスタの信頼性を高めることがで
きる。Here, the thin film transistor is covered with the silicon nitride film 522. Since the silicon nitride film is dense and has good interface characteristics, with such a structure, the reliability of the thin film transistor can be increased.
【0152】さらに樹脂材料でなる層間絶縁膜524を
スピンコート法を用いて形成する。ここでは、層間絶縁
膜524の厚さは最小の部分で1μmとする。(図5
(E))Further, an interlayer insulating film 524 made of a resin material is formed by spin coating. Here, the thickness of the interlayer insulating film 524 is 1 μm at the minimum. (FIG. 5
(E))
【0153】そしてコンタクトホールの形成を行い、左
側のNチャネル型の薄膜トランジスタのソース電極52
5とドレイン電極526を形成する。また同時に右側の
薄膜トランジスタのドレイン電極526とソース電極5
27を形成する。ここで、電極526は2つの薄膜トラ
ンジスタ共通に配置されたものとなる。Then, a contact hole is formed, and the source electrode 52 of the N channel type thin film transistor on the left side is formed.
5 and a drain electrode 526 are formed. At the same time, the drain electrode 526 and the source electrode 5 of the right thin film transistor
27 are formed. Here, the electrode 526 is arranged commonly to the two thin film transistors.
【0154】こうして、相補型に構成されたCMOS構
造を有する薄膜トランジスタ回路を構成することができ
る。In this manner, a thin film transistor circuit having a complementary CMOS structure can be formed.
【0155】本実施例に示す構成においては、薄膜トラ
ンジスタを窒化膜で覆い、さらに樹脂材料によって覆っ
た構成が得られる。この構成は、可動イオンや水分の侵
入しにくい耐久性の高いものとすることができる。In the structure shown in this embodiment, a structure is obtained in which the thin film transistor is covered with a nitride film and further covered with a resin material. With this configuration, it is possible to make the structure highly durable, in which mobile ions and moisture do not easily enter.
【0156】〔実施例7〕本実施例は、実施例1または
実施例2で得た結晶性珪素膜に対して、さらにレーザー
光の照射を行うことにより、単結晶または実質的に単結
晶と見なせる領域を形成する構成に関する。[Embodiment 7] In this embodiment, the crystalline silicon film obtained in the embodiment 1 or 2 is further irradiated with a laser beam so that a single crystal or substantially a single crystal is obtained. The present invention relates to a configuration for forming a region that can be considered.
【0157】まず実施例1に示したようにニッケル元素
の作用を利用して結晶性珪素膜を得る。そして、その膜
に対してエキシマレーザー(例えばKrFエキシマレー
ザー)を照射して、さらにその結晶性を助長させる。First, as shown in Embodiment 1, a crystalline silicon film is obtained by utilizing the action of the nickel element. Then, the film is irradiated with an excimer laser (for example, a KrF excimer laser) to further promote its crystallinity.
【0158】このような方法で結晶化を大きく助長させ
た膜は、ESRで計測した電子スピン密度が3×101
7個cm−3以下であり、またSIMSで計測した最低
値として当該ニッケル元素濃度を3×1017cm−3
以下で有し、さらに単結晶と見なすことができる領域を
有するものとなる。The film whose crystallization was greatly promoted by such a method has an electron spin density of 3 × 10 1 measured by ESR.
7 cm −3 or less, and the nickel element concentration was 3 × 10 17 cm −3 as the lowest value measured by SIMS.
It has a region which can be regarded as a single crystal as described below.
【0159】この領域には、実質的に結晶粒界が存在し
ておらず、単結晶珪素ウエハーに匹敵する高い電気的な
特性を得ることができる。In this region, there is substantially no crystal grain boundary, and high electrical characteristics comparable to a single crystal silicon wafer can be obtained.
【0160】またこの単結晶と見なせる領域は、水素を
5原子%以下〜1×1015cm−3程度含んでいる。
この値は、SIMS(2次イオン分析方法)による計測
より明らかにされる。The region which can be regarded as a single crystal contains 5 atomic% or less to about 1 × 10 15 cm −3 of hydrogen.
This value is clarified by measurement by SIMS (secondary ion analysis method).
【0161】このような単結晶または単結晶と見なせる
領域を利用して薄膜トランジスタを作製することで、単
結晶ウエハーを利用して作製したMOS型トランジスタ
に匹敵するものを得ることができる。By manufacturing a thin film transistor using such a single crystal or a region that can be regarded as a single crystal, a transistor comparable to a MOS transistor manufactured using a single crystal wafer can be obtained.
【0162】〔実施例8〕本実施例は、図3〜5で示し
たような薄膜トランジスタの作製工程において、ゲイト
絶縁膜の作製を熱CVD法で成膜した場合の例を示す。
熱CVD法でゲイト絶縁膜を形成する場合は、高温で加
熱することが必要とされるので、基板として石英を用い
ることが望ましい。[Embodiment 8] This embodiment shows an example in which a gate insulating film is formed by a thermal CVD method in the process of manufacturing a thin film transistor as shown in FIGS.
When a gate insulating film is formed by a thermal CVD method, it is necessary to heat the gate insulating film at a high temperature. Therefore, it is preferable to use quartz as a substrate.
【0163】ここでは、HClを体積比率で3%含んだ
酸素ガスを利用して、850℃の減圧熱CVD法によ
り、ゲイト絶縁膜を形成する例を示す。このような方法
で得られたゲイト絶縁膜は、活性層中に存在する金属元
素の進入によって、その電気的な特性が変化しにくいも
のとすることができる。Here, an example is shown in which a gate insulating film is formed by a reduced pressure thermal CVD method at 850 ° C. using an oxygen gas containing 3% by volume of HCl. The gate insulating film obtained by such a method can be made such that its electrical characteristics are unlikely to change due to entry of a metal element present in the active layer.
【0164】〔実施例9〕本実施例は、実施例1に示す
工程において、図1(A)に示す下地膜102の表面に
直接ニッケル元素を導入する例を示す。この場合、ニッ
ケル元素は非晶質珪素膜103の下面に接して保持され
ることになる。[Embodiment 9] This embodiment shows an example in which a nickel element is directly introduced into the surface of the base film 102 shown in FIG. In this case, the nickel element is held in contact with the lower surface of the amorphous silicon film 103.
【0165】[0165]
【発明の効果】本明細書で開示する発明を利用すること
により、珪素の結晶化を助長する金属元素を利用して得
られた結晶性珪素膜における金属の濃度元素の濃度を減
少させる技術を提供することができる。By utilizing the invention disclosed in this specification, a technique for reducing the concentration of a metal concentration element in a crystalline silicon film obtained by using a metal element that promotes crystallization of silicon is provided. Can be provided.
【0166】またこの技術を利用し、より信頼性が高
く、性能の優れた薄膜半導体装置を得ることができる。By utilizing this technique, a thin film semiconductor device having higher reliability and excellent performance can be obtained.
【図1】 結晶性珪素膜を得る工程を示す図。FIG. 1 is a view showing a step of obtaining a crystalline silicon film.
【図2】 結晶性珪素膜を得る工程を示す図。FIG. 2 is a view showing a step of obtaining a crystalline silicon film.
【図3】 薄膜トランジスタを作製する工程を示す図。FIG. 3 illustrates a process for manufacturing a thin film transistor.
【図4】 薄膜トランジスタを作製する工程を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a process for manufacturing a thin film transistor.
【図5】 薄膜トランジスタを作製する工程を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a process for manufacturing a thin film transistor.
101 ガラス基板または石英基板 102 下地膜(酸化珪素膜または酸化窒化珪素
膜) 103 非晶質珪素膜 104 ニッケルを含んだ溶液の水膜 105 結晶性珪素膜 201 ガラス基板または石英基板 202 下地膜(酸化珪素膜または酸化窒化珪素
膜) 203 非晶質珪素膜 204 酸化珪素膜でなるマスク 205 開口部 206 接して保持されたニッケル 207 基板に平行な方向への結晶成長の方向 208 珪素膜 209 パターニンされた珪素膜Reference Signs List 101 glass substrate or quartz substrate 102 base film (silicon oxide film or silicon oxynitride film) 103 amorphous silicon film 104 water film of a solution containing nickel 105 crystalline silicon film 201 glass substrate or quartz substrate 202 base film (oxidation (Silicon film or silicon oxynitride film) 203 Amorphous silicon film 204 Mask made of silicon oxide film 205 Opening 206 Nickel held in contact with 207 Crystal growth direction parallel to substrate 207 Silicon film 209 Patterned Silicon film
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮永 昭治 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内 (72)発明者 大谷 久 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Shoji Miyanaga 398 Hase, Atsugi-shi, Kanagawa Prefecture Inside Semi-Conductor Energy Laboratory Co., Ltd.
Claims (17)
珪素膜を結晶化し、結晶性珪素膜を形成し、 不活性ガスを有する雰囲気中で前記結晶性珪素膜に第二
の加熱処理を行う半導体装置の作製方法であって、 前記第二の加熱処理は前記第一の加熱処理より高い温度
で行い、 前記結晶性珪素膜は前記第二の加熱処理を行った後3×
1017cm−3以下のスピン密度を有することを特徴
とする半導体装置の作製方法。An amorphous silicon film is formed on an insulating surface, a first heat treatment is performed on the amorphous silicon film, and the amorphous silicon film is crystallized to form a crystalline silicon film. A method for manufacturing a semiconductor device in which a second heat treatment is performed on the crystalline silicon film in an atmosphere having an inert gas, wherein the second heat treatment is performed at a higher temperature than the first heat treatment, After performing the second heat treatment, the crystalline silicon film is 3 ×
A method for manufacturing a semiconductor device, having a spin density of 10 17 cm −3 or less.
Neであることを特徴とする請求項1に記載の半導体装
置の作製方法。2. The method according to claim 1, wherein the inert gas is Ar, N 2 , He or Ne.
2、F2またはBr2からなるハロゲン単体またはハロ
ゲン化合物を有することを特徴とする請求項1または2
に記載の半導体装置の作製方法。3. The atmosphere is HCl, HF, HBr, Cl.
2, according to claim 1 or 2, characterized in that it has a simple halogen or a halogen compound consisting F 2 or Br 2
3. The method for manufacturing a semiconductor device according to 1.
元素を含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか
一に記載の半導体装置の作製方法。4. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein said amorphous silicon film contains a metal element for promoting crystallization.
は3×1017cm−3以下の濃度の金属元素を含むこ
とを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の作製方
法。5. The method according to claim 4, wherein after the second heat treatment, the crystalline silicon film contains a metal element at a concentration of 3 × 10 17 cm −3 or less. .
ら前記金属元素をゲッタリングするために行うことを特
徴とする請求項4または5に記載の半導体装置の作製方
法。6. The method according to claim 4, wherein the second heat treatment is performed for gettering the metal element from the crystalline silicon film.
1/10以下に減らすことを特徴とする請求項4乃至6
のいずれか一に記載の半導体装置の作製方法。7. The method according to claim 4, wherein said metal element is reduced to 1/10 or less by said second heat treatment.
The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of the above.
1021〜1×1015cm−3であることを特徴とす
る請求項1乃至7半導体装置の作製方法。8. The hydrogen concentration in the crystalline silicon film is 2.5 ×
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the thickness is 10 21 to 1 × 10 15 cm −3 .
理は同じ手法で行うことを特徴とする請求項1乃至8の
いずれか一に記載の半導体装置の作製方法。9. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the first heat treatment and the second heat treatment are performed by the same method.
処理し、 前記結晶性珪素膜にレーザー光を照射する半導体装置の
作製方法であって、 前記結晶性珪素膜は3×1017cm−3以下のスピン
密度を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。10. An amorphous silicon film is formed on an insulating surface, the amorphous silicon film is crystallized to form a crystalline silicon film, and the crystalline silicon film is formed in an atmosphere containing an inert gas. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising performing heat treatment and irradiating a laser beam to the crystalline silicon film, wherein the crystalline silicon film has a spin density of 3 × 10 17 cm −3 or less. Method of manufacturing.
はNeであることを特徴とする請求項10に記載の半導
体装置の作製方法。11. The method according to claim 10, wherein said inert gas is Ar, N 2 , He or Ne.
l2、F2またはBr2からなるハロゲン単体またはハ
ロゲン化合物を有することを特徴とする請求項10また
は11に記載の半導体装置の作製方法。12. The atmosphere is HCl, HF, HBr, C
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 10, further comprising a halogen alone or a halogen compound made of l 2 , F 2, or Br 2 .
属元素を含むことを特徴とする請求項10乃至12のい
ずれか一に記載の半導体装置の作製方法。13. The method according to claim 10, wherein the amorphous silicon film contains a metal element that promotes crystallization.
×1017cm−3以下の濃度の金属元素を含むことを
特徴とする請求項13に記載の半導体装置の作製方法。14. After the heat treatment, the crystalline silicon film becomes 3%.
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 13, comprising a metal element at a concentration of × 10 17 cm −3 or less.
10以下に減らすことを特徴とする請求項13または1
4に記載の半導体装置の作製方法。15. The method according to claim 15, wherein the metal element is subjected to 1 /
13. The method according to claim 13, wherein the number is reduced to 10 or less.
5. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 4.
21〜1×1015cm−3の濃度であることを特徴と
する請求項10乃至15のいずれか一に記載の半導体装
置の作製方法。16. The crystalline silicon film has a hydrogen content of 2.5 × 10
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 10, wherein the concentration is 21 to 1 × 10 15 cm −3 .
れることを特徴とする請求項10乃至15のいずれか一
に記載の半導体装置の作製方法。17. The method according to claim 10, wherein the crystallization and the heating are performed by the same method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000269584A JP4067752B2 (en) | 1995-12-15 | 2000-09-06 | Method for manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7-347820 | 1995-12-15 | ||
JP34782095 | 1995-12-15 | ||
JP2000269584A JP4067752B2 (en) | 1995-12-15 | 2000-09-06 | Method for manufacturing semiconductor device |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP35296396A Division JP3394406B2 (en) | 1995-12-15 | 1996-12-13 | Method for manufacturing crystalline silicon film |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001144016A true JP2001144016A (en) | 2001-05-25 |
JP2001144016A5 JP2001144016A5 (en) | 2004-11-11 |
JP4067752B2 JP4067752B2 (en) | 2008-03-26 |
Family
ID=26578616
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000269584A Expired - Fee Related JP4067752B2 (en) | 1995-12-15 | 2000-09-06 | Method for manufacturing semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4067752B2 (en) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05243238A (en) * | 1992-02-27 | 1993-09-21 | Nec Corp | Manufacture of semiconductor device |
JPH06140519A (en) * | 1992-10-22 | 1994-05-20 | Toshiba Corp | Semiconductor device and manufacture thereof |
JPH06296020A (en) * | 1993-02-15 | 1994-10-21 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor device and manufacture thereof |
JPH0794756A (en) * | 1993-07-27 | 1995-04-07 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Method of fabricating semiconductor device |
JPH0794757A (en) * | 1993-07-30 | 1995-04-07 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Method of fabricating semiconductor device |
JPH07192998A (en) * | 1993-12-27 | 1995-07-28 | Sharp Corp | Manufacture of semiconductor device |
JPH07231100A (en) * | 1993-12-24 | 1995-08-29 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor device and its manufacturing method |
JPH07321061A (en) * | 1994-10-03 | 1995-12-08 | Sony Corp | Manufacture of semiconductor device |
-
2000
- 2000-09-06 JP JP2000269584A patent/JP4067752B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05243238A (en) * | 1992-02-27 | 1993-09-21 | Nec Corp | Manufacture of semiconductor device |
JPH06140519A (en) * | 1992-10-22 | 1994-05-20 | Toshiba Corp | Semiconductor device and manufacture thereof |
JPH06296020A (en) * | 1993-02-15 | 1994-10-21 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor device and manufacture thereof |
JPH0794756A (en) * | 1993-07-27 | 1995-04-07 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Method of fabricating semiconductor device |
JPH0794757A (en) * | 1993-07-30 | 1995-04-07 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Method of fabricating semiconductor device |
JPH07231100A (en) * | 1993-12-24 | 1995-08-29 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor device and its manufacturing method |
JPH07192998A (en) * | 1993-12-27 | 1995-07-28 | Sharp Corp | Manufacture of semiconductor device |
JPH07321061A (en) * | 1994-10-03 | 1995-12-08 | Sony Corp | Manufacture of semiconductor device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4067752B2 (en) | 2008-03-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100285020B1 (en) | A method of manufacturing a semiconductor device | |
US6465287B1 (en) | Method for fabricating a semiconductor device using a metal catalyst and high temperature crystallization | |
US5985740A (en) | Method of manufacturing a semiconductor device including reduction of a catalyst | |
US6541315B2 (en) | Semiconductor device and fabrication method thereof | |
KR100440083B1 (en) | Semiconductor thin film manufacturing method | |
US6100562A (en) | Method of manufacturing a semiconductor device | |
US6204101B1 (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
JP3124480B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
JPH08330602A (en) | Manufacture of semicondutor device | |
KR100455594B1 (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
JPH10233365A (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP3910229B2 (en) | Method for producing semiconductor thin film | |
JP3394406B2 (en) | Method for manufacturing crystalline silicon film | |
JP3452808B2 (en) | Semiconductor device | |
JP4321828B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
JP4067752B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
JPH09260288A (en) | Semiconductor device and its forming method | |
JP3581576B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
JPH09312406A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
JP2001144016A5 (en) | ||
JPH09260685A (en) | Semiconductor device and manufacture thereof | |
JPH09266171A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
JP3265297B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
JPH09266172A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
JPH09266319A (en) | Manufacturing method of semiconductor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070402 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070717 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070820 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070925 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071009 |
|
A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20071203 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080108 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080109 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110118 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110118 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110118 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120118 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120118 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130118 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130118 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140118 Year of fee payment: 6 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |