JP2001319877A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method of manufacturing semiconductor device

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JP2001319877A
JP2001319877A JP2000134006A JP2000134006A JP2001319877A JP 2001319877 A JP2001319877 A JP 2001319877A JP 2000134006 A JP2000134006 A JP 2000134006A JP 2000134006 A JP2000134006 A JP 2000134006A JP 2001319877 A JP2001319877 A JP 2001319877A
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Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
Yasuyuki Arai
康行 荒井
Hideomi Suzawa
英臣 須沢
Koji Ono
幸治 小野
Toru Takayama
徹 高山
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the orientation of a crystalline semiconductor film of an amorphous semiconductor film made by a thermal crystallizing or laser annealing method, improve the characteristics of a TFT and reduce the characteristics variation by using such crystalline semiconductor film. SOLUTION: The method comprises a step of selectively forming a first insulation film on an insulator surface, a step of forming a second insulation film on the insulator surface and the first insulation film, a step of treating the second insulation film surface with a halogen element, a step of forming an amorphous semiconductor film on the second insulation film, a step of adding a catalytic element into or in contact wit the amorphous semiconductor film, a step of applying a first thermal treatment to the amorphous semiconductor film to form a first crystalline semiconductor film, and a step of irradiating the first crystalline semiconductor film with a laser beam to form a second crystalline semiconductor film.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、結晶構造を有する
半導体膜を用いた半導体装置及びその作製方法に関す
る。本明細書において半導体装置とは、半導体特性を利
用した装置全般を指すものとし、薄膜トランジスタ(以
下、TFTと記す)を用いて作製される液晶表示装置や
エレクトロルミネッセンス(以下、ELと記す)材料な
どを用いた自発光型表示装置に代表される電気光学装置
及び該電気光学装置を部品として使用する電子装置を範
疇に含むものとする。
The present invention relates to a semiconductor device using a semiconductor film having a crystal structure and a method for manufacturing the same. In this specification, a semiconductor device refers to any device utilizing semiconductor characteristics, such as a liquid crystal display device manufactured using a thin film transistor (hereinafter, referred to as a TFT) or an electroluminescent (hereinafter, referred to as EL) material. An electro-optical device typified by a self-luminous display device using the same and an electronic device using the electro-optical device as a component are included in the category.

【0002】[0002]

【従来の技術】ガラス基板または石英基板上の非晶質半
導体膜を光や熱のエネルギーにより結晶化させて結晶構
造を有する半導体膜(以下、結晶質半導体膜と記す)を
作製する技術が開発されている。ファーネスアニール炉
を用いた熱処理により結晶質半導体膜を得る方法の他
に、エキシマレーザー光やYAGレーザー光などのレー
ザー光を用いる方法はレーザーアニール法が知られてい
る。
2. Description of the Related Art A technique for producing a semiconductor film having a crystalline structure by crystallizing an amorphous semiconductor film on a glass substrate or a quartz substrate by the energy of light or heat (hereinafter referred to as a crystalline semiconductor film) has been developed. Have been. A laser annealing method is known as a method using laser light such as excimer laser light or YAG laser light in addition to a method for obtaining a crystalline semiconductor film by heat treatment using a furnace annealing furnace.

【0003】非晶質シリコン膜を熱処理して結晶化させ
るためには、600℃以上の温度で10〜24時間程度
加熱処理する必要がある。しかし、このような温度で長
時間の熱処理が要求される製造プロセスはスループット
が低下し、生産性が低下する難点がある。
In order to crystallize an amorphous silicon film by heat treatment, it is necessary to perform heat treatment at a temperature of 600 ° C. or more for about 10 to 24 hours. However, a manufacturing process that requires a long-time heat treatment at such a temperature has a problem that throughput is reduced and productivity is reduced.

【0004】一方、レーザーアニール法は、200〜5
00mJ/cm2程度のエネルギー密度でレーザー光を照射し
て、非晶質シリコン膜を結晶化させることができる。レ
ーザー光は被照射面において線状または長方形状などの
形状になるように光学系で集光し、被処理面上を走査
(レーザー光の位置を被照射面に対して相対的に移動さ
せる)させることで、大面積基板の結晶化も可能として
いる。
On the other hand, the laser annealing method has a
The amorphous silicon film can be crystallized by irradiating a laser beam with an energy density of about 00 mJ / cm 2 . Laser light is condensed by an optical system so as to be linear or rectangular on the surface to be irradiated, and is scanned on the surface to be processed (the position of the laser light is moved relative to the surface to be irradiated). By doing so, it is possible to crystallize a large-area substrate.

【0005】パルス発振する波長400nm以下のエキシ
マレーザー光やYAGレーザー光の第2高調波(532
nm)〜第4高調波(266nm)は非晶質シリコン膜で大
部分が吸収されるので、シリコンは瞬間的に加熱され
る。しかし、数十〜数百ナノ秒のパルス幅で照射される
ため、基板自体は殆ど温度上昇することはない。しか
し、結晶粒のサイズは1μm未満であり、粒界の影響に
よりTFTの特性は、単結晶半導体を用いたMOSトラ
ンジスタと比較してかなり劣っている。
The second harmonic (532) of an excimer laser beam or a YAG laser beam having a wavelength of 400 nm or less for pulse oscillation.
Most of the amorphous silicon film absorbs most of the second to fourth harmonics (266 nm), so that the silicon is instantaneously heated. However, since irradiation is performed with a pulse width of several tens to several hundreds of nanoseconds, the temperature of the substrate itself hardly rises. However, the size of the crystal grains is less than 1 μm, and the characteristics of the TFT are considerably inferior to those of a MOS transistor using a single crystal semiconductor due to the influence of the grain boundaries.

【0006】その他の結晶化技術として、触媒元素を用
いた熱結晶化法が開発されている。特開平7−1306
52号公報や特開平8−78329号公報などに開示さ
れた触媒元素を用いた結晶化法は、非晶質シリコン膜に
シリコンの結晶化温度を低温化させることが可能な触媒
元素を導入し、550℃で4時間の熱処理により結晶質
シリコン膜を形成することを可能としている。
As another crystallization technique, a thermal crystallization method using a catalytic element has been developed. JP-A-7-1306
The crystallization method using a catalyst element disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 52-78, JP-A-8-78329, etc. introduces a catalyst element capable of lowering the crystallization temperature of silicon into an amorphous silicon film. This makes it possible to form a crystalline silicon film by heat treatment at 550 ° C. for 4 hours.

【0007】しかし、いずれにしてもガラス基板や石英
基板上の非晶質半導体膜から作製される結晶質半導体膜
は、複数の結晶粒が集合した構造であり、その結晶粒の
位置や大きさに規則性を持たせることは不可能であっ
た。結晶粒の界面(結晶粒界)には結晶の不連続性や結
晶欠陥に起因する欠陥準位、結晶粒界におけるポテンシ
ャルの影響によって電子・ホールのキャリアの輸送特性
が低下することが知られている。
However, in any case, a crystalline semiconductor film formed from an amorphous semiconductor film on a glass substrate or a quartz substrate has a structure in which a plurality of crystal grains are aggregated, and the position and size of the crystal grains are determined. It was not possible to make the regularity. It is known that the interface between crystal grains (grain boundaries) has a defect level caused by crystal discontinuity and crystal defects, and the effect of potential at the crystal grain boundaries deteriorates electron / hole carrier transport characteristics. I have.

【0008】ガラス基板や石英基板上の結晶質半導体膜
から作製されるTFTで、画素部やその駆動回路を形成
するアクティブマトリクス型の液晶表示装置やEL表示
装置は、画質の高精細化が進むにつれ、必然的に画素一
つ当たりのサイズは微細化する。その結果、画素部にお
いてTFT、ソース配線、ゲート配線などが占める面積
の割合が大きくなり、開口率が低下してしまう。そのた
めに、TFTのサイズは制限され縮小を余儀なくされ
る。
In an active matrix type liquid crystal display device or an EL display device which forms a pixel portion and a driving circuit thereof by using a TFT formed from a crystalline semiconductor film on a glass substrate or a quartz substrate, the image quality is becoming higher and higher. Inevitably, the size of one pixel is inevitably reduced. As a result, the proportion of the area occupied by the TFT, the source wiring, the gate wiring, and the like in the pixel portion increases, and the aperture ratio decreases. For this reason, the size of the TFT is limited and must be reduced.

【0009】しかし、TFTのサイズが小さくなると、
チャネル形成領域における粒界の影響はますます大きく
なり、粒界が占める面積の割合に応じてTFTの特性が
ばらついてしまうことが懸念される。
However, as the size of the TFT becomes smaller,
The influence of the grain boundaries in the channel formation region becomes even greater, and there is a concern that the characteristics of the TFT may vary depending on the area ratio occupied by the grain boundaries.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】石英基板またはガラス
基板上の非晶質シリコン膜を、熱処理やレーザーアニー
ル法で結晶化した結晶質シリコン膜は、下地とシリコン
膜との界面エネルギーの影響で<111>に優先的に配
向し、その他の方向にもランダムな方位を持った結晶粒
が多数存在してしまうことが電子線回折の解析から知ら
れている。一方、触媒元素を用いた結晶化法で作製され
る結晶質シリコン膜は、その結晶粒の大部分は<110
>に配向する。しかしながら前述のように下地膜とシリ
コン膜との界面エネルギーとの兼ね合いで<111>な
どのその他の配向が若干混在してしまう。
SUMMARY OF THE INVENTION A crystalline silicon film obtained by crystallizing an amorphous silicon film on a quartz substrate or a glass substrate by a heat treatment or a laser anneal method is affected by the interface energy between the base and the silicon film. It has been known from electron diffraction analysis that there are a number of crystal grains which are preferentially oriented at <111> and have random orientations in other directions. On the other hand, in a crystalline silicon film formed by a crystallization method using a catalytic element, most of the crystal grains are <110.
> Orientation. However, as described above, other orientations such as <111> are slightly mixed depending on the interface energy between the base film and the silicon film.

【0011】複数の結晶粒から成る結晶質半導体膜にお
いて、結晶の配向がランダムになると粒界で結晶の連続
性が満足されないので不対結合手が多く形成される。そ
の結果、キャリアが散乱されたりトラップされたりする
ため、TFTを作製しても高い電界効果移動度を期待す
ることはできない。
In a crystalline semiconductor film composed of a plurality of crystal grains, if the crystal orientation is random, the continuity of the crystal is not satisfied at the grain boundaries, so that many dangling bonds are formed. As a result, carriers are scattered or trapped, so that high field-effect mobility cannot be expected even when a TFT is manufactured.

【0012】このような問題点を解決するには、結晶を
大粒形化し、配向を揃えると共にその位置をTFTを形
成する位置に合わせることが必要となる。本発明はその
ための手段を提供することを目的とし、非晶質半導体膜
から、熱結晶化法やレーザーアニール法を用いて作製さ
れる結晶質半導体膜の配向性を高めることを目的とす
る。さらに、そのような結晶質半導体膜を用いることで
TFTの特性を向上させ、特性バラツキを低減させるこ
とを第1の目的とする。
In order to solve such a problem, it is necessary to increase the size of the crystal, align the orientation, and adjust the position to the position where the TFT is formed. An object of the present invention is to provide means for that purpose, and to improve the orientation of a crystalline semiconductor film formed from an amorphous semiconductor film by a thermal crystallization method or a laser annealing method. Further, a first object is to improve the characteristics of a TFT by using such a crystalline semiconductor film and to reduce variation in characteristics.

【0013】また、規定の画素サイズの中で高開口率を
実現するためには、画素部の回路構成に必要な要素を効
率よく配置することが不可欠となる。そのために、画素
部に形成される画素電極やゲート配線及びソース配線の
配置を適したものとして、かつ、マスク数及び工程数を
増加させることなく高い開口率を実現した画素構造を有
するアクティブマトリクス型表示装置を提供することを
第1の目的とする。
Further, in order to realize a high aperture ratio within a specified pixel size, it is essential to efficiently arrange elements necessary for the circuit configuration of the pixel portion. Therefore, an active matrix type having a pixel structure in which a pixel electrode formed in a pixel portion, a gate wiring, and a source wiring are arranged appropriately and a high aperture ratio is realized without increasing the number of masks and the number of steps. A first object is to provide a display device.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明の構成は、絶縁表面上に選択的に第1の絶
縁膜を形成する第1の工程と、前記絶縁表面上及び前記
第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成する第2の工程
と、前記第2の絶縁膜の表面をハロゲン元素で処理する
第3の工程と、前記第3の工程の後に、前記第2の絶縁
膜上に非晶質構造を有する半導体膜を形成する第4の工
程と、前記非晶質構造を有する半導体膜中または前記非
晶質半導体膜に接して該非晶質構造を有する半導体膜の
結晶化を助長する触媒元素を付加する第5の工程と、前
記非晶質構造を有する半導体膜に第1の熱処理を行い第
1の結晶質半導体膜を形成する第6の工程と、前記第1
の結晶質半導体膜にレーザー光を照射して第2の結晶質
半導体膜を形成する第7の工程とを有することを特徴と
している。
In order to solve the above-mentioned problems, a structure of the present invention comprises a first step of selectively forming a first insulating film on an insulating surface; A second step of forming a second insulating film on the first insulating film, a third step of treating the surface of the second insulating film with a halogen element, and after the third step, A fourth step of forming a semiconductor film having an amorphous structure over the second insulating film; and forming the amorphous structure in or on the semiconductor film having the amorphous structure. A fifth step of adding a catalytic element that promotes crystallization of the semiconductor film to be formed, and a sixth step of performing a first heat treatment on the semiconductor film having the amorphous structure to form a first crystalline semiconductor film And the first
And a seventh step of irradiating the crystalline semiconductor film with a laser beam to form a second crystalline semiconductor film.

【0015】また、他の発明の構成は、絶縁表面上に選
択的に第1の絶縁膜を形成する第1の工程と、前記絶縁
表面上及び前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成す
る第2の工程と、前記第2の絶縁膜の表面をハロゲン元
素で処理する第3の工程と、前記第3の工程の後に、前
記第2の絶縁膜上に非晶質構造を有する半導体膜を形成
する第4の工程と、前記非晶質構造を有する半導体膜中
または前記非晶質半導体膜に接して該非晶質構造を有す
る半導体膜の結晶化を助長する触媒元素を付加する第5
の工程と、前記非晶質構造を有する半導体膜にレーザー
光を照射して結晶質半導体膜を形成する第6の工程とを
有することを特徴としている。
In another aspect of the present invention, a first step of selectively forming a first insulating film on an insulating surface and a second insulating film on the insulating surface and the first insulating film are provided. A second step of forming a film, a third step of treating the surface of the second insulating film with a halogen element, and an amorphous structure formed on the second insulating film after the third step. A fourth step of forming a semiconductor film having: a catalytic element that promotes crystallization of the semiconductor film having the amorphous structure in or in contact with the semiconductor film having the amorphous structure. Fifth to add
And a sixth step of irradiating the semiconductor film having an amorphous structure with a laser beam to form a crystalline semiconductor film.

【0016】また、他の発明の構成は、絶縁表面上に選
択的に第1の絶縁膜を形成する第1の工程と、前記絶縁
表面上及び前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成す
る第2の工程と、前記第2の絶縁膜の表面をハロゲン元
素で処理する第3の工程と、前記第2の絶縁膜の表面に
該非晶質構造を有する半導体膜の結晶化を助長する触媒
元素を添加する第4の工程と、前記第3の工程の後に、
前記第2の絶縁膜上に非晶質構造を有する半導体膜を形
成する第5の工程と、前記非晶質構造を有する半導体膜
に第1の熱処理を行い第1の結晶質半導体膜を形成する
第6の工程と、前記第1の結晶質半導体膜にレーザー光
を照射して第2の結晶質半導体膜を形成する第7の工程
とを有することを特徴としている。
According to another aspect of the present invention, a first step of selectively forming a first insulating film on an insulating surface and a second insulating film on the insulating surface and the first insulating film are provided. A second step of forming a film, a third step of treating the surface of the second insulating film with a halogen element, and crystallization of the semiconductor film having the amorphous structure on the surface of the second insulating film A fourth step of adding a catalyst element that promotes the following, and after the third step,
A fifth step of forming a semiconductor film having an amorphous structure on the second insulating film, and performing a first heat treatment on the semiconductor film having the amorphous structure to form a first crystalline semiconductor film And a seventh step of irradiating the first crystalline semiconductor film with a laser beam to form a second crystalline semiconductor film.

【0017】また、他の発明の構成は、絶縁表面上に選
択的に第1の絶縁膜を形成する第1の工程と、前記絶縁
表面上及び前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成す
る第2の工程と、前記第2の絶縁膜の表面をハロゲン元
素で処理する第3の工程と、前記第3の工程の後に、前
記第2の絶縁膜上に非晶質構造を有する半導体膜を形成
する第4の工程と、前記非晶質構造を有する半導体膜中
または前記非晶質半導体膜に接して該非晶質構造を有す
る半導体膜の結晶化を助長する触媒元素を付加する第5
の工程と、前記非晶質構造を有する半導体膜に第1の熱
処理を行い第1の結晶質半導体膜を形成する第6の工程
と、前記第1の結晶質半導体膜にレーザー光を照射して
第2の結晶質半導体膜を形成する第7の工程と、前記第
2の結晶質半導体膜上にゲート絶縁膜を形成する第8の
工程と、前記ゲート絶縁膜上に第1の導電膜と第2の導
電膜を形成する第9の工程と、前記第1の導電膜と第2
の導電膜を第1のエッチング処理により第1の形状の導
電層を形成する第10の工程と、前記第1の形状の導電
層の外側に第1の不純物領域を形成する第11の工程
と、前記第1の形状の導電層を第2のエッチング処理に
より第2の形状の導電層を形成する第12の工程と、前
記第2の形状の導電層と重なる第2の不純物領域を形成
する第13の工程と、前記第2の形状の導電層を第3の
エッチング処理により第3の形状の導電層を形成する第
14の工程とを有することを特徴としている。
In another aspect of the present invention, a first step of selectively forming a first insulating film on an insulating surface and a second insulating film on the insulating surface and the first insulating film are provided. A second step of forming a film, a third step of treating the surface of the second insulating film with a halogen element, and an amorphous structure formed on the second insulating film after the third step. A fourth step of forming a semiconductor film having: a catalytic element that promotes crystallization of the semiconductor film having the amorphous structure in or in contact with the semiconductor film having the amorphous structure. Fifth to add
A step of performing a first heat treatment on the semiconductor film having an amorphous structure to form a first crystalline semiconductor film; and irradiating the first crystalline semiconductor film with laser light. A seventh step of forming a second crystalline semiconductor film by using the above method, an eighth step of forming a gate insulating film on the second crystalline semiconductor film, and a first conductive film on the gate insulating film. A ninth step of forming a first conductive film and a second conductive film;
A tenth step of forming a first shape conductive layer by performing a first etching process on the conductive film, and an eleventh step of forming a first impurity region outside the first shape conductive layer. A twelfth step of forming the second shape conductive layer on the first shape conductive layer by a second etching process, and forming a second impurity region overlapping the second shape conductive layer. A thirteenth step and a fourteenth step of forming a third shape conductive layer by subjecting the second shape conductive layer to a third etching process.

【0018】また、他の発明の構成は、絶縁表面上に選
択的に第1の絶縁膜を形成する第1の工程と、前記絶縁
表面上及び前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成す
る第2の工程と、前記第2の絶縁膜の表面をハロゲン元
素で処理する第3の工程と、前記第3の工程の後に、前
記第2の絶縁膜上に非晶質構造を有する半導体膜を形成
する第4の工程と、前記非晶質構造を有する半導体膜中
または前記非晶質半導体膜に接して該非晶質構造を有す
る半導体膜の結晶化を助長する触媒元素を付加する第5
の工程と、前記非晶質構造を有する半導体膜にレーザー
光を照射して結晶質半導体膜を形成する第6の工程と、
前記結晶質半導体膜上にゲート絶縁膜を形成する第7の
工程と、前記ゲート絶縁膜上に第1の導電膜と第2の導
電膜を形成する第8の工程と、前記第1の導電膜と第2
の導電膜を第1のエッチング処理により第1の形状の導
電層を形成する第9の工程と、前記第1の形状の導電層
の外側に第1の不純物領域を形成する第10の工程と、
前記第1の形状の導電層を第2のエッチング処理により
第2の形状の導電層を形成する第11の工程と、前記第
2の形状の導電層と重なる第2の不純物領域を形成する
第12の工程と、前記第2の形状の導電層を第3のエッ
チング処理により第3の形状の導電層を形成する第13
の工程とを有することを特徴としている。
In another aspect of the present invention, a first step of selectively forming a first insulating film on an insulating surface and a second insulating film on the insulating surface and the first insulating film are provided. A second step of forming a film, a third step of treating the surface of the second insulating film with a halogen element, and an amorphous structure formed on the second insulating film after the third step. A fourth step of forming a semiconductor film having: a catalytic element that promotes crystallization of the semiconductor film having the amorphous structure in or in contact with the semiconductor film having the amorphous structure. Fifth to add
And a sixth step of irradiating the semiconductor film having the amorphous structure with a laser beam to form a crystalline semiconductor film;
A seventh step of forming a gate insulating film on the crystalline semiconductor film, an eighth step of forming a first conductive film and a second conductive film on the gate insulating film, Membrane and second
A ninth step of forming a first shape conductive layer by performing a first etching process on the conductive film, and a tenth step of forming a first impurity region outside the first shape conductive layer. ,
An eleventh step of forming a second shape conductive layer by performing a second etching process on the first shape conductive layer, and a second step of forming a second impurity region overlapping the second shape conductive layer. A step of forming a third-shape conductive layer by performing a third etching process on the second-shape conductive layer;
And a step of:

【0019】また、他の発明の構成は、絶縁表面上に選
択的に第1の絶縁膜を形成する第1の工程と、前記絶縁
表面上及び前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成す
る第2の工程と、前記第2の絶縁膜の表面をハロゲン元
素で処理する第3の工程と、前記第2の絶縁膜の表面に
該非晶質構造を有する半導体膜の結晶化を助長する触媒
元素を添加する第4の工程と、前記第3の工程の後に、
前記第2の絶縁膜上に非晶質構造を有する半導体膜を形
成する第5の工程と、前記非晶質構造を有する半導体膜
に第1の熱処理を行い第1の結晶質半導体膜を形成する
第6の工程と、前記第1の結晶質半導体膜にレーザー光
を照射して第2の結晶質半導体膜を形成する第7の工程
と、前記第2の結晶質半導体膜上にゲート絶縁膜を形成
する第8の工程と、前記ゲート絶縁膜上に第1の導電膜
と第2の導電膜を形成する第9の工程と、前記第1の導
電膜と第2の導電膜を第1のエッチング処理により第1
の形状の導電層を形成する第10の工程と、前記第1の
形状の導電層の外側に第1の不純物領域を形成する第1
1の工程と、前記第1の形状の導電層を第2のエッチン
グ処理により第2の形状の導電層を形成する第12の工
程と、前記第2の形状の導電層と重なる第2の不純物領
域を形成する第13の工程と、前記第2の形状の導電層
を第3のエッチング処理により第3の形状の導電層を形
成する第14の工程とを有することを特徴としている。
In another aspect of the invention, a first step of selectively forming a first insulating film on an insulating surface and a second insulating film on the insulating surface and the first insulating film are provided. A second step of forming a film, a third step of treating the surface of the second insulating film with a halogen element, and crystallization of the semiconductor film having the amorphous structure on the surface of the second insulating film A fourth step of adding a catalyst element that promotes the following, and after the third step,
A fifth step of forming a semiconductor film having an amorphous structure on the second insulating film, and performing a first heat treatment on the semiconductor film having the amorphous structure to form a first crystalline semiconductor film A sixth step of irradiating the first crystalline semiconductor film with a laser beam to form a second crystalline semiconductor film, and a gate insulating film on the second crystalline semiconductor film. An eighth step of forming a film, a ninth step of forming a first conductive film and a second conductive film on the gate insulating film, and a step of forming the first conductive film and the second conductive film 1st etching process
A tenth step of forming a conductive layer having a first shape, and a first step of forming a first impurity region outside the conductive layer having the first shape.
A first step, a twelfth step of forming the second shape conductive layer by performing a second etching process on the first shape conductive layer, and a second impurity overlapping the second shape conductive layer. A thirteenth step of forming a region and a fourteenth step of forming a third shape conductive layer by subjecting the second shape conductive layer to a third etching process.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】[実施形態1]図1(A)におい
て、基板101はバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノ
ホウケイ酸ガラスなどのガラス基板を用いている。この
基板101から成るの絶縁表面上に絶縁膜を20〜20
0nmの厚さに形成し、エッチング処理により島状絶縁膜
102を形成する。絶縁膜の材料に限定はないが、好適
には酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコ
ン膜から選択する。島状絶縁膜102の形状は任意なも
のとすれば良いが、例えば、短辺が1〜20μmのスト
ライプ状に形成する。また、端部はテーパー状にエッチ
ングすることが好ましく、その角度は基板面に対して5
〜50度程度として、この上に形成する薄膜のステップ
カバレージを確保する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [Embodiment 1] In FIG. 1A, a glass substrate such as barium borosilicate glass or aluminoborosilicate glass is used as a substrate 101. An insulating film of 20 to 20 is formed on the insulating surface of the substrate 101.
The island-shaped insulating film 102 is formed to a thickness of 0 nm and etched. The material of the insulating film is not limited, but is preferably selected from a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxynitride film. The island-shaped insulating film 102 may have any shape. For example, the island-shaped insulating film 102 is formed in a stripe shape having a short side of 1 to 20 μm. Further, it is preferable that the end portion is etched in a tapered shape, and the angle is 5 degrees with respect to the substrate surface.
At about 50 degrees, the step coverage of the thin film formed thereon is ensured.

【0021】下地絶縁膜103は酸化シリコン膜、窒化
シリコン膜、酸化窒化シリコン膜などで形成する。下地
絶縁膜103はこれらの絶縁膜から成る一層で形成して
も良いし、二層以上重ねた積層構造としても良い。下地
絶縁膜103は必ずしも必要でないが、基板101から
アルカリ金属などの不純物が下地絶縁膜103上に形成
する半導体膜に拡散することを防ぐために形成すること
が望ましい。
The base insulating film 103 is formed using a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or the like. The base insulating film 103 may be formed with one layer of these insulating films, or may have a stacked structure in which two or more layers are stacked. The base insulating film 103 is not necessarily needed, but is preferably formed in order to prevent impurities such as an alkali metal from diffusing from the substrate 101 into a semiconductor film formed over the base insulating film 103.

【0022】下地絶縁膜103を形成した後、図1
(B)で示すようにハロゲン元素による表面処理を行
う。好適には、原子状フッ素またはフッ素ラジカル10
4の雰囲気中に下地絶縁膜103が形成された基板曝
し、その表面をフッ素で被覆することを目的としてい
る。ハロゲン元素には塩素や臭素などを用いても良い。
After the formation of the base insulating film 103, FIG.
A surface treatment with a halogen element is performed as shown in FIG. Preferably, atomic fluorine or fluorine radical 10
The object is to expose the substrate on which the base insulating film 103 is formed in the atmosphere of No. 4 and cover the surface with fluorine. Chlorine or bromine may be used as the halogen element.

【0023】具体的な一例は、四フッ化珪素(Si
4)または三フッ化窒素(NF3)を導入して、グロー
放電分解によりプラズマ化し、原子状フッ素またはフッ
素ラジカル104を生成し、下地絶縁膜103の表面に
供給する方法である。原子状フッ素またはフッ素ラジカ
ルの生成は、非晶質半導体膜の堆積に使うプラズマCV
D装置で代用することができる。プラズマCVD装置に
は、容量結合型または誘導結合型のものをはじめ、EC
R(電子サイクロトン共鳴)プラズマCVD装置やマイ
クロ波CVD装置などいずれの形式の装置を適用しても
良い。特に、ECRプラズマやマイクロ波プラズマはガ
スの分解効率が高いので、フッ素ラジカルを効率良く生
成することができる。
One specific example is silicon tetrafluoride (Si
F 4 ) or nitrogen trifluoride (NF 3 ) is introduced, plasma is generated by glow discharge decomposition, atomic fluorine or fluorine radicals 104 are generated, and supplied to the surface of the base insulating film 103. The generation of atomic fluorine or fluorine radicals depends on the plasma CV used for depositing the amorphous semiconductor film.
D device can be substituted. Plasma CVD devices include capacitively coupled or inductively coupled plasma CVD devices, as well as EC
Any type of device such as an R (electron cyclotron resonance) plasma CVD device or a microwave CVD device may be applied. In particular, since ECR plasma and microwave plasma have high gas decomposition efficiency, fluorine radicals can be efficiently generated.

【0024】この表面処理で、下地絶縁膜103はフッ
素で表面の不対結合手(ダングリングボンド)が終端さ
れる。フッ素は電気陰性度が大きいので酸化シリコン
膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜の表面の不対
結合手を終端することができる。また、酸素、窒素と置
換して結合し、その表面を被覆することができる。
In this surface treatment, dangling bonds on the surface of the base insulating film 103 are terminated by fluorine. Since fluorine has a high electronegativity, dangling bonds on the surfaces of the silicon oxide film, the silicon nitride film, and the silicon oxynitride film can be terminated. Further, it can replace and bond with oxygen and nitrogen to cover its surface.

【0025】そして、図1(C)に示すように非晶質構
造を有する半導体膜105を25〜100nmの厚さで形
成する。非晶質構造を有する半導体膜の代表例は、非晶
質シリコン(a−Si)膜であるが、その他にも非晶質
シリコン・ゲルマニウム(a−SiGe)膜、非晶質シ
リコン・カーバイト(a−SiC)膜,非晶質シリコン
・スズ(a−SiSn)膜などが適用できる。非晶質構
造を有する半導体膜はプラズマCVD法やスパッタ法、
或いは減圧CVD法などにより作製する。代表的には、
シリコンを含む上記非晶質構造を有する半導体膜はシリ
コンやゲルマニウム、炭素、スズの水素化物を用いて作
製する。
Then, as shown in FIG. 1C, a semiconductor film 105 having an amorphous structure is formed with a thickness of 25 to 100 nm. A typical example of a semiconductor film having an amorphous structure is an amorphous silicon (a-Si) film, but other examples include an amorphous silicon germanium (a-SiGe) film and an amorphous silicon carbide. An (a-SiC) film, an amorphous silicon tin (a-SiSn) film, or the like can be used. A semiconductor film having an amorphous structure is formed by a plasma CVD method, a sputtering method,
Alternatively, it is formed by a low pressure CVD method or the like. Typically,
The semiconductor film having an amorphous structure containing silicon is formed using a hydride of silicon, germanium, carbon, or tin.

【0026】そして、非晶質構造を有する半導体膜に対
し、結晶化温度を低温化させる効果のある触媒元素を含
む層106を形成する。触媒元素はニッケル(Ni)、
鉄(Fe)、パラジウム(Pd)、スズ(Sn)、鉛
(Pb)、コバルト(Co)、白金(Pt)、銅(C
u)、金(Au)などである。例えば、重量換算で10
ppmの触媒元素を含む水溶液をスピナーで塗布して触媒
元素を含有する層106を形成する。その他の手法とし
て、印刷法やスプレー法、バーコーター法、或いはスパ
ッタ法や真空蒸着法によって上記触媒元素の層を1〜5
nmの厚さに形成しても良い。
Then, a layer 106 containing a catalytic element having an effect of lowering the crystallization temperature is formed on the semiconductor film having an amorphous structure. The catalyst element is nickel (Ni),
Iron (Fe), palladium (Pd), tin (Sn), lead (Pb), cobalt (Co), platinum (Pt), copper (C
u), gold (Au) and the like. For example, 10
An aqueous solution containing a catalytic element of ppm is applied by a spinner to form a layer 106 containing the catalytic element. Other techniques include printing, spraying, bar coater, or sputtering or vacuum deposition of the catalyst element layer from 1 to 5
It may be formed to a thickness of nm.

【0027】非晶質構造を有する半導体膜105が含有
する水素量は、結晶化の前に放出させ、膜中に残留する
濃度を5atomic%以下にしておくことが望ましい。その
ために400〜500℃で1時間程度の熱処理を行い、
非晶質構造を有する半導体膜の含有水素を放出させる。
その後、窒素雰囲気中において550〜600℃で1〜
8時間、好ましくは550℃で4時間の熱処理を行い非
晶質構造を有する半導体膜105の結晶化を行う。この
熱処理にはファーネスアニール炉などを用いる。こうし
て第1の結晶質半導体膜107を得る(図1(D))。
触媒元素は第1の結晶質半導体膜中に拡散し結晶化に寄
与するが、この状態で表面に残存する3×1010〜2×
1011atoms/cm2である。
It is desirable that the amount of hydrogen contained in the semiconductor film 105 having an amorphous structure be released before crystallization, and the concentration remaining in the film be 5 atomic% or less. For that purpose, heat treatment is performed at 400 to 500 ° C for about 1 hour,
The hydrogen contained in the semiconductor film having an amorphous structure is released.
Then, at 550-600 ° C. in a nitrogen atmosphere,
Heat treatment is performed for 8 hours, preferably at 550 ° C. for 4 hours to crystallize the semiconductor film 105 having an amorphous structure. A furnace annealing furnace or the like is used for this heat treatment. Thus, a first crystalline semiconductor film 107 is obtained (FIG. 1D).
The catalyst element diffuses into the first crystalline semiconductor film and contributes to crystallization, but in this state, 3 × 10 10 to 2 ×
It is 10 11 atoms / cm 2 .

【0028】しかし、第1の結晶質半導体膜107は、
光学顕微鏡による観察で局所的に非晶質領域が残存して
いることが確認されることがある。このような状況を、
ラマン分光法で解析すると、非晶質構造の存在が確認さ
れる。シリコン膜の場合は、480cm-1にブロードなピ
ークをもつスペクトルが観測される。熱処理の後に行う
レーザーアニール法はこのように残存する非晶質領域を
結晶化させる目的において適した方法である。
However, the first crystalline semiconductor film 107 is
Observation with an optical microscope may confirm that an amorphous region remains locally. In this situation,
Analysis by Raman spectroscopy confirms the presence of an amorphous structure. In the case of a silicon film, a spectrum having a broad peak at 480 cm -1 is observed. The laser annealing method performed after the heat treatment is a method suitable for the purpose of crystallizing the remaining amorphous region.

【0029】レーザーアニール法のレーザー光源にはエ
キシマレーザー、YAGレーザー、YVO4レーザー、
YAlO3レーザー、YLFレーザーなどの固体レーザ
ーを用いることができる。エキシマレーザーは400nm
以下の波長の光を高出力で取り出すことができるので半
導体膜の結晶化に好適に用いることができる。一方、Y
AGレーザー、YVO4レーザー、YAlO3レーザー、
YLFレーザーなどの固体レーザーではその第2高調波
(532nm)、第3高調波(355nm)、第4高調波
(266nm)を用いる。光の侵入長により、第2高調波
(532nm)を用いる場合には半導体膜の表面及び内部
から、第3高調波(355nm)や第4高調波(266n
m)の場合にはエキシマレーザーと同様に半導体膜の表
面から加熱して結晶化を行うことができる。
Excimer laser, YAG laser, YVO 4 laser,
Solid lasers such as a YAlO 3 laser and a YLF laser can be used. 400nm excimer laser
Since light having the following wavelengths can be extracted with high output, it can be suitably used for crystallization of a semiconductor film. On the other hand, Y
AG laser, YVO 4 laser, YAlO 3 laser,
A solid-state laser such as a YLF laser uses the second harmonic (532 nm), the third harmonic (355 nm), and the fourth harmonic (266 nm). When the second harmonic (532 nm) is used due to the penetration depth of light, the third harmonic (355 nm) or the fourth harmonic (266 n) is applied from the surface and the inside of the semiconductor film.
In the case of m), crystallization can be performed by heating from the surface of the semiconductor film as in the case of the excimer laser.

【0030】図1(E)はレーザーアニールの工程を示
し、例えば、Nd:YAGレーザーのパルス発振周波数
を1〜10kHzとし、レーザーエネルギー密度を100
〜500mJ/cm2(代表的には200〜400mJ/cm2)とし
て、シリンドリカルレンズなどを含む光学系にて形成し
た線状レーザー光108をその長手方向に対し垂直な方
向に走査する(或いは、相対的に基板を移動させて)。
線状レーザー光108の線幅は100〜1000μm、
例えば400μmとする。
FIG. 1E shows a laser annealing step, for example, when the pulse oscillation frequency of the Nd: YAG laser is 1 to 10 kHz and the laser energy density is 100.
A linear laser beam 108 formed by an optical system including a cylindrical lens or the like is scanned in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the laser beam at a rate of about 500 mJ / cm 2 (typically 200 to 400 mJ / cm 2 ) (or Relatively moving the substrate).
The line width of the linear laser beam 108 is 100 to 1000 μm,
For example, it is 400 μm.

【0031】結晶質半導体膜107は島状絶縁膜102
に沿って形成されている領域Aと、それ以外の領域Bと
にかけて連続して形成されている。また、領域Cは領域
Aと領域Bとの境界部とする。図3は図1(E)の上面
図であり、基板101の一部を示している。結晶質半導
体膜107内に一点差線で示す範囲は後の工程で島状半
導体膜110が形成される領域であり、島状絶縁膜10
2と交差するように形成される。線状レーザー光108
の長手方向は島状絶縁膜102と図に示すように交差さ
せ、その端部は島状半導体膜110の外側に位置するよ
うにする。そして図3で示す矢印の方向に移動させて基
板全面を処理する。
The crystalline semiconductor film 107 is an island-shaped insulating film 102
Are formed continuously along a region A formed along the line A and a region B other than the region A. The area C is a boundary between the area A and the area B. FIG. 3 is a top view of FIG. 1E and illustrates a part of the substrate 101. A range indicated by a dashed line in the crystalline semiconductor film 107 is a region where the island-shaped semiconductor film 110 is formed in a later step.
2 are formed so as to intersect. Linear laser beam 108
Is made to cross the island-shaped insulating film 102 as shown in the figure, and its end is located outside the island-shaped semiconductor film 110. Then, the substrate is moved in the direction of the arrow shown in FIG. 3 to process the entire surface of the substrate.

【0032】10〜100nsecのパルス幅で線状レーザ
ー光108が照射されると、第1の結晶質半導体膜10
7は瞬間的に加熱され溶融状態に達するが、パルスの終
了と共に冷却され再び固相状態に変化する。1〜10k
Hzのパルス発振周波数に比較してパルス幅は非常に短い
ので、この時の冷却速度及び冷却温度の制御がレーザー
アニールでは非常に重要な要素となる。
When the linear laser beam 108 is irradiated with a pulse width of 10 to 100 nsec, the first crystalline semiconductor film 10
7 is instantaneously heated and reaches a molten state, but is cooled and changes to a solid state again with the end of the pulse. 1-10k
Since the pulse width is very short as compared with the pulse oscillation frequency of Hz, the control of the cooling rate and cooling temperature at this time is a very important factor in laser annealing.

【0033】結晶化の過程で結晶核は溶融状態から固相
状態へ移る冷却過程で生成形成されるものと考えられて
いるが、その核発生密度は、溶融状態の温度と冷却速度
とに相関があり、高温から急冷されると核発生密度が高
くなる傾向が経験的知見として得られている。島状絶縁
膜102が形成されている領域Aは相対的に体積が増し
熱容量が増えるので温度上昇が抑制され、冷却速度も他
の領域と比較して緩やかなものとなる。また、領域Cは
下方と横方向に存在する島状絶縁膜102の両側に熱が
伝播するので、他の領域と比較して最も早く冷却され
る。従って、領域Cで最初に核生成が始まり、領域Cよ
り遅れて固相化の始まる領域Aはこの結晶核を中心とし
て領域Aに向かって基板面に対し水平方向に結晶成長ま
たは再結晶化が起こる。一方、領域Bでは結晶核の発生
はランダムであり複数の結晶核からの結晶成長が相互作
用することにより結晶粒の大粒形化は期待できない。
It is considered that crystal nuclei are formed and formed during the crystallization process during the cooling process of transition from the molten state to the solid state. It has been empirically found that the nucleation density increases when quenched from a high temperature. In the region A where the island-shaped insulating film 102 is formed, the volume is relatively increased and the heat capacity is increased, so that the temperature rise is suppressed, and the cooling rate is slower than other regions. Further, the region C is cooled faster than other regions because heat propagates to both sides of the island-shaped insulating film 102 existing below and in the lateral direction. Therefore, in the region C, nucleation starts first, and in the region A where solidification starts later than the region C, crystal growth or recrystallization occurs in the horizontal direction with respect to the substrate surface toward the region A around the crystal nucleus. Occur. On the other hand, in region B, the generation of crystal nuclei is random and crystal growth from a plurality of crystal nuclei interacts, so that the crystal grains cannot be expected to become large.

【0034】ファーネスアニール炉を用いた熱処理や、
レーザーアニール法で作製される結晶質シリコン膜は、
下地絶縁膜として形成した酸化シリコンや酸化窒化シリ
コンとシリコン膜との界面エネルギーが低いため、結晶
は<111>に優先的に配向し、その他にランダムな方
位を持った結晶粒が多数混在していることが電子線回折
の解析から知られている。このような場合、結晶粒界に
は多数の不対結合手(ダングリングボンド)が形成され
てしまう。一方、ニッケルなどの触媒元素を用いた熱処
理で作製した結晶質シリコン膜は、微視的に見れば複数
の針状または棒状の結晶が集合した構造を有していが、
隣接する結晶粒の連続性が高く不対結合手(ダングリン
グボンド)が殆ど形成されていないと見ることができ
る。また、その結晶粒の大部分は<110>に配向して
いる。その理由の一つとして、ニッケルなどの触媒元素
を用いた場合の結晶成長過程は、触媒元素のシリサイド
化物が関与しているものと考えられ、シリコン膜の膜厚
が25〜100nmと薄いのでその初期核のうち(11
1)面が基板表面とほぼ垂直なものが優先的に成長する
ため、実質的に<110>の配向性が高くなると考えら
れる。しかしながら前述のように酸化シリコンとシリコ
ンとの界面エネルギーが低いと<111>晶帯に含まれ
る他の面方位をとることも可能となる。従って、その他
の配向が若干混在してしまう。
Heat treatment using a furnace annealing furnace,
The crystalline silicon film produced by the laser annealing method
Since the interface energy between the silicon oxide or silicon oxynitride formed as the base insulating film and the silicon film is low, the crystal is preferentially oriented to <111>, and many other crystal grains having random orientations are mixed. Is known from electron diffraction analysis. In such a case, many dangling bonds are formed at the crystal grain boundaries. On the other hand, a crystalline silicon film produced by heat treatment using a catalyst element such as nickel has a structure in which a plurality of needle-like or rod-like crystals are aggregated microscopically.
It can be seen that the continuity of adjacent crystal grains is high and dangling bonds are hardly formed. Most of the crystal grains are oriented in <110>. One of the reasons is that the crystal growth process in the case of using a catalyst element such as nickel is considered to involve silicide of the catalyst element, and the thickness of the silicon film is as small as 25 to 100 nm. Of the early nuclei (11
1) It is considered that the orientation substantially perpendicular to the substrate surface grows preferentially, so that the orientation of <110> substantially increases. However, as described above, if the interfacial energy between silicon oxide and silicon is low, it is possible to take another plane orientation included in the <111> crystal zone. Therefore, other orientations are slightly mixed.

【0035】しかし、下地絶縁膜として形成した酸化シ
リコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜などの
表面をフッ素で終端させておくことにより、界面エネル
ギーの影響を低減させることができ、実質的にその影響
を無視することができる。その結果、結晶の配向性は表
面エネルギーのみに影響されることになり、触媒元素を
用いた結晶成長では<110>の配向性が高まる。この
ような効果は通常の熱処理やレーザーアニール法などで
も実現することができるが、触媒元素を用いた熱熱処理
による結晶化法においてより顕著に得ることができる。
However, by terminating the surface of a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or the like formed as a base insulating film with fluorine, the influence of interface energy can be reduced, and the effect can be substantially reduced. The effect can be ignored. As a result, the orientation of the crystal is affected only by the surface energy, and the orientation of <110> is increased in the crystal growth using the catalytic element. Such an effect can be realized by a normal heat treatment or a laser annealing method, but can be more remarkably obtained by a crystallization method by a thermal heat treatment using a catalytic element.

【0036】こうして作製された結晶質半導体膜109
はTFTの活性層として利用することができる。例え
ば、図1(F)に示すように所定の形状にエッチングし
て島状半導体膜110を形成する。島状絶縁膜102上
の島状半導体膜110は結晶粒の大粒形化が実現されて
いるので、この部分でチャネル形成領域を形成すると、
結晶粒界の影響が少ないことに起因してTFTの動作速
度を高めることができる。また、本発明を用いることに
より配向性が揃った結晶質半導体膜を使用することによ
り電気的特性及びそのバラツキの少ないTFTを作製す
ることを可能とする。
The crystalline semiconductor film 109 thus manufactured
Can be used as an active layer of a TFT. For example, the island-shaped semiconductor film 110 is formed by etching into a predetermined shape as illustrated in FIG. Since the crystal size of the island-shaped semiconductor film 110 over the island-shaped insulating film 102 is increased, a channel formation region is formed at this portion.
The operation speed of the TFT can be increased because the influence of the crystal grain boundaries is small. In addition, by using a crystalline semiconductor film with uniform orientation by using the present invention, a TFT with small electric characteristics and small variation can be manufactured.

【0037】[実施形態2]実施形態1と同様にして島状
絶縁膜102、下地絶縁膜103を形成しハロゲン元素
による表面処理を行う。そして、非晶質構造を有する半
導体膜105を形成した後、パルス発振するエキシマレ
ーザーやYAGレーザーなどの固体レーザーを光源とす
るレーザーアニール法で結晶化を行う。
[Embodiment 2] In the same manner as in Embodiment 1, an island-shaped insulating film 102 and a base insulating film 103 are formed, and a surface treatment with a halogen element is performed. Then, after forming the semiconductor film 105 having an amorphous structure, crystallization is performed by a laser annealing method using a solid-state laser such as an excimer laser or a YAG laser that performs pulse oscillation as a light source.

【0038】図2(A)はこのレーザーアニール法にお
いて、第1のレーザー光111と第2のレーザー光11
2とを非晶質構造を有する半導体膜105に照射する様
子を示している。第1のレーザー光は基板101の非晶
質構造を有する半導体膜105が形成されている面か
ら、第2のレーザー光112はその反対の面から照射す
る。勿論、どちらか一方の側からレーザー光を照射すれ
ば結晶化をすることができるが、非晶質構造を有する半
導体膜の両面からレーザー光を照射する方法は、結晶の
大粒形化を可能とする。これらのレーザー光は光学系に
て線状或いは長方形状に形成されたものであっても良
い。
FIG. 2A shows a first laser beam 111 and a second laser beam 11 in this laser annealing method.
2 shows a state in which a semiconductor film 105 having an amorphous structure is irradiated with 2 and 3. The first laser light is emitted from the surface of the substrate 101 over which the semiconductor film 105 having an amorphous structure is formed, and the second laser light 112 is emitted from the opposite surface. Of course, crystallization can be achieved by irradiating laser light from either side, but the method of irradiating laser light from both sides of a semiconductor film having an amorphous structure enables large crystals to be formed. I do. These laser beams may be formed linearly or rectangularly by an optical system.

【0039】レーザーアニール法は用いるレーザー光の
波長により若干異なる。KrFやXeClなどの波長4
00nm以下のエキシマレーザー光を用いた場合、第1の
レーザー光111は半導体膜の表面近傍で吸収され加熱
する。また、第2のレーザー光112は、石英基板の場
合90%以上透過して半導体膜の反対側の表面から極浅
い領域で吸収される。しかし、アルミノホウケイ酸ガラ
ス基板の場合、透過率は50%程度であり、下地絶縁膜
が形成されているとさらに低下する場合がある。一方、
YAGレーザー、YVO4レーザーなどの第2高調波
(532nm)を用いる場合には、石英基板及びガラス基
板共に80%以上の透過率を有している。この波長の光
は、吸収係数からみて半導体膜の内部に達し、膜の内部
から加熱される。従って、レーザー光の選択により照射
条件は若干異なるものとなる。しかし、溶融状態から冷
却過程を経て固化する過渡状態において、下地層の下地
絶縁膜103と島状絶縁膜102の積層構造により、結
晶核の発生密度を制御する原理は実施形態1と同様であ
る。下地絶縁膜103の表面に被覆されたハロゲン元素
は、半導体膜と下地絶縁膜103との界面の相互作用を
低減するのに効果的である。
The laser annealing method slightly differs depending on the wavelength of the laser light used. Wavelength 4 such as KrF or XeCl
In the case where an excimer laser beam of 00 nm or less is used, the first laser beam 111 is absorbed near the surface of the semiconductor film and heated. In the case of a quartz substrate, the second laser beam 112 transmits 90% or more and is absorbed in a region extremely shallow from the surface on the opposite side of the semiconductor film. However, in the case of an aluminoborosilicate glass substrate, the transmittance is about 50%, and the transmittance may be further reduced when the base insulating film is formed. on the other hand,
When a second harmonic (532 nm) such as a YAG laser or a YVO 4 laser is used, both the quartz substrate and the glass substrate have a transmittance of 80% or more. Light having this wavelength reaches the inside of the semiconductor film in view of the absorption coefficient, and is heated from the inside of the film. Therefore, the irradiation conditions are slightly different depending on the selection of the laser beam. However, the principle of controlling the density of crystal nuclei generated by the stacked structure of the base insulating film 103 and the island-shaped insulating film 102 in the base state in the transition state where the solidification is performed through the cooling process from the molten state is the same as in the first embodiment. . The halogen element coated on the surface of the base insulating film 103 is effective in reducing the interaction at the interface between the semiconductor film and the base insulating film 103.

【0040】このように、レーザーアニール法だけを用
いても、結晶の大粒形化とその配向性を高めることが可
能となる。図2(B)で示すように、結晶質半導体膜1
13はTFTの活性層として利用することができる。
As described above, even if only the laser annealing method is used, it is possible to increase the crystal grain size and enhance the orientation. As shown in FIG. 2B, the crystalline semiconductor film 1
Reference numeral 13 can be used as an active layer of a TFT.

【0041】[実施形態3]実施形態1または2で示すレ
ーザーアニール法を行うのに適した製造装置の一例を図
4〜6を用いて説明する。図4は本発明に適した製造装
置の構成を示す図であり、排気手段408が備えられた
共通室401の周りに複数の反応室または処理室が設け
られている。
[Embodiment 3] An example of a manufacturing apparatus suitable for performing the laser annealing method described in Embodiment 1 or 2 will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a manufacturing apparatus suitable for the present invention. A plurality of reaction chambers or processing chambers are provided around a common chamber 401 provided with an exhaust unit 408.

【0042】基板を出し入れするロード/アンロード室
402には排気手段409が設けられ、基板400はカ
セット410に装填されている。反応室403は、排気
手段411、基板加熱手段412、グロー放電発生手段
413、ガス導入手段414が設けられ、プラズマCV
D法で下地絶縁膜や非晶質構造を有する半導体膜を形成
することができる。これらの被膜は、反応室に導入する
反応ガスを適宣選択することにより連続して形成するこ
とができる。
The loading / unloading chamber 402 for loading and unloading substrates is provided with an exhaust means 409, and the substrates 400 are loaded in a cassette 410. The reaction chamber 403 is provided with an exhaust unit 411, a substrate heating unit 412, a glow discharge generating unit 413, and a gas introducing unit 414.
By a method D, a base insulating film or a semiconductor film having an amorphous structure can be formed. These coatings can be continuously formed by appropriately selecting the reaction gas to be introduced into the reaction chamber.

【0043】洗浄室415は、表面をウエット洗浄する
ところであり、416から供給される洗浄液や純水を用
いた処理をするために常圧とし、ガス供給手段417に
より窒素でパージされている。洗浄液や純水はスピナー
で基板を回転させて塗布する。従って、共通室401と
は搬送ロボットが設けられた中間室404を介して連結
されている。中間室404は排気手段445により真空
排気が可能となっている。ガラス基板や下地絶縁膜に対
する洗浄液はフッ酸含有水溶液であり、表面を極僅かエ
ッチングして、表面に付着した有機物やボロン、リンと
いったクリーンルーム中で付着する汚染物質を除去す
る。
The cleaning chamber 415 is a place where the surface is wet-cleaned. The pressure is set to a normal pressure in order to perform a treatment using the cleaning liquid or pure water supplied from the cleaning chamber 416, and the cleaning chamber 415 is purged with nitrogen by a gas supply unit 417. The cleaning liquid or pure water is applied by rotating the substrate with a spinner. Therefore, the common chamber 401 is connected via the intermediate chamber 404 provided with the transfer robot. The intermediate chamber 404 can be evacuated by an exhaust unit 445. The cleaning liquid for the glass substrate and the base insulating film is a hydrofluoric acid-containing aqueous solution, and the surface is slightly etched to remove contaminants adhering in the clean room, such as organic substances adhering to the surface and boron and phosphorus.

【0044】レーザーアニールを行う処理室405には
排気手段418、ガス導入手段418、基板を移動させ
るX−θステージ420、およびレーザー発振器419
などが備えられている。
The processing chamber 405 for performing laser annealing includes an exhaust unit 418, a gas introducing unit 418, an X-θ stage 420 for moving a substrate, and a laser oscillator 419.
And so on.

【0045】その詳細を図6で説明する。図6におい
て、処理室601には排気手段602、ガス導入手段6
03が設けられている。レーザーアニールは常圧下若し
くは減圧下のどちらでも行うことが可能である。雰囲気
は大気雰囲気中でも可能であるが、好ましくは窒素また
は不活性雰囲気中か還元雰囲気中で行うこと良い。その
ため、ガス導入手段603では窒素、水素、アルゴンな
どのガスを導入できるようにしておく。レーザー発振器
609及びその光学系は処理室601の外側に設けられ
ている。レーザー発振器609にはKrF、XeCl、
ArFなどのエキシマレーザーまたはYAG、YV
4、YAlO3、YLFレーザーなどが適用される。光
学系にはシリンドリカルレンズアレイから成るビームホ
モジナイザ610、シリンドリカルレンズ611、ダブ
レットシリンドリカルレンズ616、617の光学レン
ズとミラー613〜615、ビームスプリッタ612か
ら成っている。これらの光学系によりレーザー光は線状
に形成され処理室601に設けられた石英製の窓60
7、608を通してステージ604に保持された基板6
00に照射される。ステージ604はレール618上を
移動し、ステッピングモーターにより数十〜数百μmの
精度で移動させることができる。ビームスプリッタ61
2ではレーザー光619を2分割し、第1の線状レーザ
ー光620と第2の線状レーザー光621とに分割して
いるが、レーザーアニールの他の実施形態として、片側
一方から照射するようにしても良い。
The details will be described with reference to FIG. In FIG. 6, a processing chamber 601 includes an exhaust unit 602 and a gas introduction unit 6.
03 is provided. Laser annealing can be performed either under normal pressure or under reduced pressure. The atmosphere can be an air atmosphere, but it is preferably performed in a nitrogen or inert atmosphere or a reducing atmosphere. Therefore, the gas introduction unit 603 is designed to be capable of introducing a gas such as nitrogen, hydrogen, or argon. The laser oscillator 609 and its optical system are provided outside the processing chamber 601. KrF, XeCl,
Excimer laser such as ArF or YAG, YV
O 4 , YAlO 3 , YLF laser or the like is applied. The optical system includes a beam homogenizer 610 composed of a cylindrical lens array, a cylindrical lens 611, optical lenses of doublet cylindrical lenses 616 and 617, mirrors 613 to 615, and a beam splitter 612. The laser light is linearly formed by these optical systems, and a quartz window 60 provided in the processing chamber 601 is provided.
Substrate 6 held on stage 604 through 7, 608
Irradiated at 00. The stage 604 moves on the rail 618 and can be moved by a stepping motor with an accuracy of several tens to several hundreds of μm. Beam splitter 61
In FIG. 2, the laser beam 619 is divided into two, and is divided into a first linear laser beam 620 and a second linear laser beam 621. In another embodiment of the laser annealing, irradiation is performed from one side. You may do it.

【0046】反応室406は、触媒元素を含有する層を
グロー放電法で形成するための部屋であり、排気手段4
23、ガス導入手段426、基板加熱手段424、グロ
ー放電発生手段425が設けられている。グロー放電発
生手段には高周波電源と反応室406中で放電を発生さ
せるための高周波電極を含んでいる。高周波電極は触媒
元素として作用するNi、Fe、Pd、Sn、Pb、C
o、Pt、Cu、Auから選ばれた一種または複数種の
元素を含む材料で形成しておく。このような高周波電極
を用い、Ar、Kr、Xeなどの不活性ガス雰囲気中で
グロー放電を発生させると、生成されるイオン種により
高周波電極がスパッタされ対向側に置かれた基板表面に
付着させることができる。その密度は1×1010〜1×
1012/cm2となるようにグロー放電の電力密度や処理時
間を制御する。
The reaction chamber 406 is a chamber for forming a layer containing a catalyst element by a glow discharge method.
23, a gas introduction unit 426, a substrate heating unit 424, and a glow discharge generation unit 425 are provided. The glow discharge generating means includes a high frequency power supply and a high frequency electrode for generating a discharge in the reaction chamber 406. The high-frequency electrode is composed of Ni, Fe, Pd, Sn, Pb, C acting as a catalytic element.
It is formed of a material containing one or more elements selected from o, Pt, Cu, and Au. When a glow discharge is generated in an atmosphere of an inert gas such as Ar, Kr, or Xe using such a high-frequency electrode, the high-frequency electrode is sputtered by the generated ion species and adheres to the surface of the substrate placed on the opposite side. be able to. Its density is 1 × 10 10 -1 ×
The power density and the processing time of glow discharge are controlled so as to be 10 12 / cm 2 .

【0047】反応室407は非晶質構造を有する半導体
膜の形成及びハロゲン元素による表面処理を行うもので
ある。反応室407には排気手段427、基板加熱手段
428、グロー放電発生手段429、ガス導入手段43
0が備えられ、さらにマイクロ波プラズマを用いてハロ
ゲン元素を供給する手段が設けられている。これは、マ
イクロ波発振器(代表的には2.45GHz)431、導
波管432、キャビティー433、ガス導入手段43
5、排気手段434、導入管436が備えられている。
The reaction chamber 407 is for forming a semiconductor film having an amorphous structure and performing a surface treatment with a halogen element. The reaction chamber 407 includes an exhaust unit 427, a substrate heating unit 428, a glow discharge generating unit 429, and a gas introducing unit 43.
0 is provided, and a means for supplying a halogen element using microwave plasma is provided. This includes a microwave oscillator (typically 2.45 GHz) 431, a waveguide 432, a cavity 433, and a gas introduction unit 43.
5, an exhaust unit 434, and an introduction pipe 436 are provided.

【0048】これらの反応室または処理室は共通室40
1と仕切弁439〜444で分離されていて、共通室4
01に設けられたロボットアーム437により基板40
0を搬送する。反応室のガス系及び排気系が分離独立し
ているために、コンピュータ制御によりそれぞれ独立し
て同時に処理及び反応を行うことも可能である。
The reaction chamber or the processing chamber is a common chamber 40
1 and gate valves 439-444.
01 by the robot arm 437 provided on the substrate 40.
Convey 0. Since the gas system and the exhaust system of the reaction chamber are separated and independent, it is also possible to perform processing and reaction independently and simultaneously by computer control.

【0049】図5は反応室407の構成を詳細に説明す
る図である。反応室501には排気手段502、ガス導
入手段511が設けられている。ガス導入手段は反応ガ
スや希釈用ガスが充填されたシリンダーやガスの流量を
制御するマスフローコントローラーなどが備えられてい
る。反応ガスには非晶質半導体膜を堆積するためにSi
4、Si26、GeH4、SiF4、GeF4、CH4
どを用い、希釈用ガスにはHe、H2などを用いる。こ
れらの反応ガスを分解して被膜を形成するためにグロー
放電を発生させるための高周波電極505は、インピー
ダンス整合をとるマッチング回路504を介して高周波
電源(13.56〜75MHz)503と接続している。
基板500はヒーター514及びヒターコントローラー
513を備えたステージ512上に保持されている。ま
た、プッシャーピン515により持ち上げる機構があ
り、ロボットアームによる基板の搬送に対応している。
ハロゲン元素による表面処理はSiF4、NF3、CF4
などのフッ素系ガスを反応室に導入し、同様に高周波電
力を印加してグロー放電を発生させて原子状フッ素また
はフッ素ラジカルを生成する。より効率よくガスを分解
するためにはマイクロ波電力を印加する方法も採用でき
る。図5で示す一例は、ガス供給手段509、キャビテ
ィー510、整合器508、導波管507、マイクロ波
発振器506が備えられていて、キャビティー内でマイ
クロ波プラズマを発生させ、そこで生成された原子状フ
ッ素またはフッ素ラジカルを反応室内に導入する。
FIG. 5 is a diagram for explaining the structure of the reaction chamber 407 in detail. The reaction chamber 501 is provided with an exhaust unit 502 and a gas introduction unit 511. The gas introduction means includes a cylinder filled with a reaction gas or a dilution gas, a mass flow controller for controlling the flow rate of the gas, and the like. Si is used as a reactive gas to deposit an amorphous semiconductor film.
H 4 , Si 2 H 6 , GeH 4 , SiF 4 , GeF 4 , CH 4 or the like is used, and He, H 2 or the like is used as a diluting gas. A high-frequency electrode 505 for generating a glow discharge for decomposing these reaction gases to form a film is connected to a high-frequency power supply (13.56 to 75 MHz) 503 via a matching circuit 504 for impedance matching. I have.
The substrate 500 is held on a stage 512 provided with a heater 514 and a hitter controller 513. In addition, there is a mechanism for lifting with a pusher pin 515, which corresponds to the transfer of a substrate by a robot arm.
Surface treatment with halogen element is SiF 4 , NF 3 , CF 4
Such a fluorine-based gas is introduced into the reaction chamber, and a high-frequency power is similarly applied to generate glow discharge to generate atomic fluorine or fluorine radicals. In order to decompose gas more efficiently, a method of applying microwave power can also be adopted. An example shown in FIG. 5 includes a gas supply means 509, a cavity 510, a matching device 508, a waveguide 507, and a microwave oscillator 506, and generates microwave plasma in the cavity, and the microwave plasma is generated there. Atomic fluorine or fluorine radicals are introduced into the reaction chamber.

【0050】図4に示すような装置を用いた作製方法の
一例は、図1で示す工程において下地絶縁膜103から
第2の結晶質半導体膜109までの作業を大気雰囲気に
基板を晒すことなく連続して行うことができる。その工
程の一例を、図1と図4を参照しながら説明する。
One example of a manufacturing method using an apparatus as shown in FIG. 4 is that the operation from the base insulating film 103 to the second crystalline semiconductor film 109 in the step shown in FIG. 1 is performed without exposing the substrate to the atmosphere. Can be performed continuously. An example of the process will be described with reference to FIGS.

【0051】まず、島状絶縁膜102が形成された基板
101をロード/アンロード室402にセットし真空排
気する。ロード/アンロード室402が共通室401と
同程度の圧力になったら下地絶縁膜を形成する反応室4
03へ搬送手段437を用いて搬送する。反応室403
では、プラズマCVD法により酸化シリコン膜、窒化シ
リコン膜、酸化窒化シリコン膜などの下地絶縁膜103
を形成する。反応ガスはSiH4、TEOS、N2O、N
3などを選択する。
First, the substrate 101 on which the island-shaped insulating film 102 is formed is set in the load / unload chamber 402 and evacuated. When the pressure of the load / unload chamber 402 becomes substantially the same as that of the common chamber 401, the reaction chamber 4 for forming a base insulating film is formed.
03 by using the conveying means 437. Reaction chamber 403
Then, a base insulating film 103 such as a silicon oxide film, a silicon nitride film,
To form The reaction gas is SiH 4 , TEOS, N 2 O, N
To select and H 3.

【0052】次に、ハロゲン元素による表面処理を行う
ために基板101を反応室407に移動させる。表面処
理はマイクロ波プラズマにより生成された原子状フッ素
またはフッ素ラジカルを生成して行う。下地絶縁膜表面
にフッ素を吸着させ反応させるためには、基板温度は然
程高くする必要はなく100〜250℃の範囲とする。
原子状フッ素またはフッ素ラジカルはSiF4やNF3
ら解離したフッ素を用いる。マイクロ波でプラズマを形
成した場合、基板にはセルフバイアスがかからないの
で、イオン種による基板のダメージを低減することがで
きる。
Next, the substrate 101 is moved to the reaction chamber 407 for performing a surface treatment with a halogen element. The surface treatment is performed by generating atomic fluorine or fluorine radicals generated by microwave plasma. In order for fluorine to be adsorbed and reacted on the surface of the base insulating film, the substrate temperature does not need to be so high and is set in the range of 100 to 250 ° C.
As atomic fluorine or fluorine radical, fluorine dissociated from SiF 4 or NF 3 is used. When plasma is formed by microwaves, self-bias is not applied to the substrate, so that damage to the substrate due to ion species can be reduced.

【0053】触媒元素を含有する層の形成は、ハロゲン
元素による表面処理が施された基板を反応室406に搬
送して行う。グロー放電発生手段425は、図5で示す
ような容量結合型の平行平板電極である。陰極または陰
極の表面を触媒元素を含む材料で形成する。ハロゲン元
素による表面処理が施された基板表面に触媒元素を含む
層106を形成するためには、He、Arなどの不活性
ガスでグロー放電を形成し、陰極からスパッタされ放出
される触媒元素を利用する。
The formation of the layer containing the catalyst element is carried out by transporting the substrate which has been subjected to the surface treatment with the halogen element to the reaction chamber 406. The glow discharge generating means 425 is a capacitively coupled parallel plate electrode as shown in FIG. The cathode or the surface of the cathode is formed of a material containing a catalytic element. In order to form the layer 106 containing a catalyst element on the surface of the substrate that has been subjected to the surface treatment with a halogen element, a glow discharge is formed with an inert gas such as He or Ar, and the catalyst element sputtered and released from the cathode is discharged. Use.

【0054】表面処理が終わったら続けて非晶質半導体
膜105の形成をプラズマCVD法で行う。図5に示す
構成は容量結合型の平行平板方式の反応室であるが、基
板温度を400℃としてSiH4とXeの混合ガスで非
晶質シリコン膜を形成すると、励起状態のXeによりS
iH4の分解と表面反応が促進され、膜中の水素量を5a
tomic%以下にすることができる。基板温度が400℃
以下でも結晶化するのに適した非晶質半導体膜を形成す
ることができるが、含有水素量が5atomic%以上の場合
には減圧下で300〜450℃の熱処理を必要とする。
減圧下で熱処理を行うことにより、400℃程度でも十
分膜中の水素を放出させることが可能となる。
After the surface treatment is completed, the formation of the amorphous semiconductor film 105 is performed by the plasma CVD method. The configuration shown in FIG. 5 is a capacitively coupled parallel plate type reaction chamber. However, when an amorphous silicon film is formed with a mixed gas of SiH 4 and Xe at a substrate temperature of 400 ° C., S
The decomposition of iH 4 and the surface reaction are promoted, and the amount of hydrogen in the film is reduced by 5a.
It can be less than tomic%. Substrate temperature is 400 ° C
An amorphous semiconductor film suitable for crystallization can be formed even below, but when the hydrogen content is 5 atomic% or more, a heat treatment at 300 to 450 ° C. under reduced pressure is required.
By performing the heat treatment under reduced pressure, hydrogen in the film can be sufficiently released even at about 400 ° C.

【0055】レーザーアニールは処理室405で行う。
レーザー発振器はNd:YAGレーザーを用い、そのパ
ルス発振周波数を1〜10kHzとし、レーザーエネルギ
ー密度を100〜500mJ/cm2(代表的には100〜4
00mJ/cm2)として、シリンドリカルレンズなどを含む
光学系にて形成した線状レーザー光をその長手方向に対
し垂直な方向に走査して(或いは、相対的に基板を移動
させて)する。重ね合せ率は80〜99%(好ましく
は、95〜99%)として行う。線状レーザー光110
7の線幅は100〜1000μm、例えば400μmとす
る。
The laser annealing is performed in the processing chamber 405.
The laser oscillator uses an Nd: YAG laser, the pulse oscillation frequency is 1 to 10 kHz, and the laser energy density is 100 to 500 mJ / cm 2 (typically 100 to 4 mJ / cm 2 ).
MJ / As cm 2), by scanning the linear laser beam formed by an optical system in a direction perpendicular to the longitudinal direction, including cylindrical lens (or by moving relatively the substrate) is. The overlapping ratio is set to 80 to 99% (preferably 95 to 99%). Linear laser light 110
The line width of 7 is 100 to 1000 μm, for example, 400 μm.

【0056】レーザーアニールを行った基板は、搬送ロ
ボットにより再びロード/アンロード室402に戻され
る。こうして、図4示す構成の製造装置によって、図1
(A)〜(E)までの工程を連続して行うことができ
る。ここで着目すべき点は、図4に示すような、共通室
と反応室が仕切弁を介して連結したマルチチャンバ方式
の装置を用いることにより、下地絶縁膜や非晶質半導体
膜の表面を大気に晒すことなくレーザーアニールの工程
まで行うことができる点にある。その結果、表面の有機
物汚染や酸化反応を防ぐことができる。特に非晶質半導
体膜の表面に形成される自然酸化膜は、レーザーアニー
ルによって作製される結晶質半導体膜の表面を凹凸化さ
せる原因となる。
The substrate subjected to the laser annealing is returned to the load / unload chamber 402 again by the transfer robot. Thus, the manufacturing apparatus having the configuration shown in FIG.
Steps (A) to (E) can be performed continuously. The point to be noted here is that the surface of the base insulating film or the amorphous semiconductor film is formed by using a multi-chamber system in which the common chamber and the reaction chamber are connected via a gate valve as shown in FIG. The point is that the laser annealing process can be performed without exposing to the atmosphere. As a result, it is possible to prevent organic contamination and oxidation reaction on the surface. In particular, the natural oxide film formed on the surface of the amorphous semiconductor film causes the surface of the crystalline semiconductor film formed by laser annealing to be uneven.

【0057】図4では実施形態1または2で示すレーザ
ーアニール法を行うのに適した製造装置の一例を示した
が、製造装置の構成はこれに限定されるものではない。
反応室の数やその連結方法、また、基板の搬送方法やそ
の手順などに格段の限定事項はない。
FIG. 4 shows an example of a manufacturing apparatus suitable for performing the laser annealing method described in Embodiment 1 or 2, but the configuration of the manufacturing apparatus is not limited to this.
There is no particular limitation on the number of reaction chambers, the method of connecting them, the method of transporting substrates, the procedure thereof, and the like.

【0058】[実施形態4]実施形態1では非晶質構造を
有する半導体膜105をシリコンやゲルマニウムの水素
化物から作製する方法を示した。本実施形態ではハロゲ
ン元素を含むガスを用いて作製する例について示す。
[Fourth Embodiment] In the first embodiment, a method of manufacturing the semiconductor film 105 having an amorphous structure from a hydride of silicon or germanium has been described. In this embodiment mode, an example of manufacturing using a gas containing a halogen element will be described.

【0059】本実施形態の作製方法の特徴は、非晶質構
造を有する半導体膜105はハロゲン元素と水素を含む
反応ガスで形成することにある。具体的には、非晶質構
造を有する半導体膜として例えば非晶質シリコン膜を作
製する時にハロゲン元素と水素とを混合させる。ハロゲ
ン元素としては特にフッ素を用いると良く、フッ素はシ
リコンに対しエッチングする作用があり、膜の堆積過程
において結合の弱い部分を優先的にエッチングする。ま
た、水素を供給することにより膜中に残存してしまうフ
ッ素濃度を低減させることができる。そして、フッ素と
水素の作用を利用してボイドや空孔の少ない緻密な非晶
質シリコン膜を作製することができる。このような効果
は非晶質シリコン膜の他に非晶質シリコン・ゲルマニウ
ム(a−SiGe)膜、非晶質炭化シリコン(a−Si
C)膜、非晶質シリコン・スズ(a−SiSn)膜など
にも適用することができる。
A feature of the manufacturing method of this embodiment is that the semiconductor film 105 having an amorphous structure is formed using a reaction gas containing a halogen element and hydrogen. Specifically, a halogen element and hydrogen are mixed when, for example, an amorphous silicon film is formed as a semiconductor film having an amorphous structure. It is particularly preferable to use fluorine as the halogen element. Fluorine has an action of etching silicon, and preferentially etches a portion having a weak bond in a film deposition process. Further, by supplying hydrogen, the concentration of fluorine remaining in the film can be reduced. Then, a dense amorphous silicon film with few voids and vacancies can be manufactured by utilizing the action of fluorine and hydrogen. Such an effect can be obtained by an amorphous silicon-germanium (a-SiGe) film, an amorphous silicon carbide (a-Si
C) film, amorphous silicon tin (a-SiSn) film, etc.

【0060】フッ素と水素の供給方法は、非晶質半導体
膜として非晶質シリコン膜を作製する場合には、反応ガ
スとして四フッ化珪素(SiF4)と水素(H2)、また
はSiF4とSiH4、またはSiF4とSiH4とH2
組み合わせを選択することができる。SiF4の代わり
にトリフロロシラン(SiHF3)、ジフロロシラン
(SiH22)、モノフロロシラン(SiH3F)を適
用することもできる。また、SiH4とF2を直接反応さ
せても良い。さらに、非晶質シリコン・ゲルマニウム膜
を作製する場合にはゲルマン(GeH4)や四フッ化ゲ
ルマニウム(GeF4)を、非晶質炭化シリコンを作製
する場合にはメタン(CH4)や四フッ化メタン(C
4)などを、非晶質シリコン・スズ膜を形成する場合
には水素化スズ(SnH4)を適宣添加すれば良い。
The method of supplying fluorine and hydrogen is as follows. When an amorphous silicon film is formed as an amorphous semiconductor film, silicon tetrafluoride (SiF 4 ) and hydrogen (H 2 ) or SiF 4 And SiH 4 , or a combination of SiF 4 , SiH 4 and H 2 can be selected. Instead of SiF 4 , trifluorosilane (SiHF 3 ), difluorosilane (SiH 2 F 2 ), or monofluorosilane (SiH 3 F) can also be used. Further, SiH 4 and F 2 may be directly reacted. Further, germanium (GeH 4 ) or germanium tetrafluoride (GeF 4 ) is used for forming an amorphous silicon-germanium film, and methane (CH 4 ) or tetrafluoride is used for forming an amorphous silicon carbide film. Methane (C
For forming an amorphous silicon / tin film such as F 4 ), tin hydride (SnH 4 ) may be appropriately added.

【0061】非晶質構造を有する半導体膜105の厚さ
は25〜100nmの厚さで形成する。膜の堆積初期の段
階ではフッ素の効果により下地膜103の表面をフッ素
化することができる。
The semiconductor film 105 having an amorphous structure is formed with a thickness of 25 to 100 nm. At the initial stage of film deposition, the surface of the base film 103 can be fluorinated by the effect of fluorine.

【0062】このようにフッ素と水素とを含む反応ガス
で作製された非晶質構造を有する半導体膜105には、
成膜時の基板温度にも依存するが、膜中に水素が0.1
〜20atomic%、フッ素が0.1〜10atomic%含有する
ように形成する。膜中に残存するフッ素や水素はその後
の熱結晶化の工程で膜中から放出されて膜中に残存する
濃度はさらに低下するが、緻密化した非晶質半導体膜
と、最表面をフッ素で終端した下地膜との相互作用によ
り<110>の配向性をより高めることができる。
As described above, the semiconductor film 105 having an amorphous structure produced by the reaction gas containing fluorine and hydrogen includes:
Although it depends on the substrate temperature at the time of film formation, hydrogen is 0.1% in the film.
It is formed so as to contain 2020 atomic% and 0.10.110 atomic% of fluorine. Fluorine and hydrogen remaining in the film are released from the film in the subsequent thermal crystallization step and the concentration remaining in the film further decreases, but the dense amorphous semiconductor film and the outermost surface are made of fluorine. Interaction with the terminated base film can further enhance the orientation of <110>.

【0063】[0063]

【実施例】[実施例1]本発明の結晶質半導体膜を用いて
TFTを作製する方法の一例について示す。本実施例で
示すのは表示装置の一例であり、画素部の画素TFT及
び保持容量と、表示領域の周辺に設ける駆動回路のTF
Tを同時に作製する方法について説明する。
[Example 1] An example of a method for manufacturing a TFT using the crystalline semiconductor film of the present invention will be described. This embodiment is an example of a display device, in which a pixel TFT and a storage capacitor in a pixel portion and a TF of a driving circuit provided around a display region are provided.
A method for simultaneously manufacturing T will be described.

【0064】図7(A)において、基板701にはコー
ニング社の#7059ガラスや#1737ガラスなどに
代表されるバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケ
イ酸ガラスなどのガラス基板などを用いる。このような
ガラス基板は加熱温度により僅かながら収縮するので、
ガラス歪み点よりも10〜20℃程度低い温度であらか
じめ熱処理しておく。
In FIG. 7A, a glass substrate such as barium borosilicate glass or aluminoborosilicate glass typified by Corning # 7059 glass or # 1737 glass is used as a substrate 701. Such a glass substrate shrinks slightly due to the heating temperature,
Heat treatment is performed in advance at a temperature lower by about 10 to 20 ° C. than the glass strain point.

【0065】基板701で形成される絶縁表面上には、
プラズマCVD法でTEOSとO2を用いて酸化シリコ
ン膜を200nmの厚さに形成する。そして、この酸化シ
リコン膜からTFTのチャネル形成領域を形成する位置
に合わせて島状絶縁膜702a〜702eを形成する。
島状絶縁膜702a〜702eの端部には5〜50度の
テーパー部を形成するためにCHF3を用いてドライエ
ッチング法で行う。その上に、基板701からの不純物
汚染を防ぐために、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜ま
たは酸化窒化シリコン膜などの絶縁膜から成る下地絶縁
膜703を形成する。例えば、プラズマCVD法でSi
4、N2Oから作製される酸化窒化シリコン膜102を
50〜200nm(好ましくは100〜150nm)の厚
さに形成する。
On the insulating surface formed by the substrate 701,
A silicon oxide film is formed to a thickness of 200 nm by plasma CVD using TEOS and O 2 . Then, island-shaped insulating films 702a to 702e are formed from the silicon oxide film in accordance with the positions where the channel formation regions of the TFT are formed.
The end portion of the island-shaped insulating film 702a~702e performed by dry etching using CHF 3 in order to form a tapered portion of 5 to 50 degrees. A base insulating film 703 including an insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film is formed thereover to prevent impurity contamination from the substrate 701. For example, the plasma CVD method
A silicon oxynitride film 102 made of H 4 and N 2 O is formed to a thickness of 50 to 200 nm (preferably 100 to 150 nm).

【0066】その後、下地絶縁膜として形成した酸化窒
化シリコン膜703の表面処理を行いその表面をフッ素
化する。例えば、SiF4ガスまたはNF3ガスを導入
し、高周波電力を印加して前記ガスをプラズマ化し、原
子状フッ素またはフッ素ラジカル704を生成させる。
或いは、実施形態3で示すようなマイクロ波プラズマを
用いても良い。こうして形成した原子状フッ素またはフ
ッ素ラジカル704に酸化窒化シリコン膜703の表面
を晒すことにより、表面にフッ素またはフッ素ラジカル
が供給され、表面をフッ素で被覆することができる。フ
ッ素は電気陰性度が酸素よりも大きいので、酸素を置換
してフッ素で表面の結合手を終端させることができる。
Thereafter, a surface treatment is performed on the silicon oxynitride film 703 formed as the base insulating film, and the surface is fluorinated. For example, a SiF 4 gas or an NF 3 gas is introduced, and high-frequency power is applied to convert the gas into a plasma to generate atomic fluorine or fluorine radicals 704.
Alternatively, microwave plasma as described in the third embodiment may be used. By exposing the surface of the silicon oxynitride film 703 to atomic fluorine or fluorine radicals 704 formed in this manner, fluorine or fluorine radicals are supplied to the surface, so that the surface can be covered with fluorine. Since fluorine has a higher electronegativity than oxygen, it is possible to substitute oxygen and terminate a bond on the surface with fluorine.

【0067】そして、図7(B)に示すように下地絶縁
膜703上に非晶質シリコン膜705をプラズマCVD
法または減圧CVD法で形成する。プラズマCVD法で
は、SiH4またはSi26、或いは、SiF4とH2
またはSiF4とSiH4、またはSiF4とSiH4とH
2の組み合わせを選択することもできる。基板温度は2
00〜400℃、電力密度0.1〜1W/cm2で放電さ
せ、堆積速度0.1〜5nm/secで55nmの厚さに非晶質
シリコン膜705を形成する。
Then, as shown in FIG. 7B, an amorphous silicon film 705 is formed on the base insulating film 703 by plasma CVD.
It is formed by a method or a low pressure CVD method. In the plasma CVD method, SiH 4 or Si 2 H 6 , or SiF 4 and H 2 ,
Or SiF 4 and SiH 4 , or SiF 4 and SiH 4 and H
You can also select a combination of the two . Substrate temperature is 2
Discharge is performed at a power density of 0.1 to 1 W / cm 2 at 00 to 400 ° C., and an amorphous silicon film 705 is formed to a thickness of 55 nm at a deposition rate of 0.1 to 5 nm / sec.

【0068】また、実施形態3で説明したように、図4
に示す構成の装置を用いれば下地絶縁膜、ハロゲン元素
による表面処理、非晶質シリコン膜の形成までを大気に
晒すことなく減圧下で連続して行うことができる。その
結果、有機物汚染やボロン、リンといった環境からの汚
染が防止され、各界面を清浄な状態に保持することがで
きる。
As described in the third embodiment, FIG.
With the use of the apparatus having the structure shown in (1), the steps from surface treatment of the base insulating film, surface treatment with a halogen element, and formation of an amorphous silicon film can be continuously performed under reduced pressure without exposure to the air. As a result, organic contamination and contamination from the environment such as boron and phosphorus are prevented, and each interface can be maintained in a clean state.

【0069】結晶化は実施形態1で示す触媒元素を用い
た結晶化法、または実施形態2で示すレーザーアニール
法のどちらでも採用可能である。いずれにしても、表質
シリコン膜の結晶化に必要なエネルギー706を与えて
結晶化させる。例えば、100Hzでパルス発振するX
eClエキシマレーザー(308nm)を用い、線幅30
0μmの線状レーザー光(長手方向は任意とする)とし
て、エネルギー密度300mJ/cm2で重ね合わせ率95%
にて基板全面を走査する。このとき、図6で示すような
構成の処理室において半導体膜705の両面からレーザ
ー光を照射しても良い。こうして、結晶質シリコン膜7
07を形成する。表面処理を行うことで、<110>の
配向性を高めることができる。
For crystallization, either the crystallization method using the catalytic element described in the first embodiment or the laser annealing method described in the second embodiment can be employed. In any case, the energy required for crystallization of the surface silicon film 706 is given to cause crystallization. For example, X oscillating at 100 Hz
Using an eCl excimer laser (308 nm), line width 30
0 μm linear laser light (longitudinal direction is optional), energy density 300 mJ / cm 2 , superposition rate 95%
Scans the entire surface of the substrate. At this time, laser light may be emitted from both surfaces of the semiconductor film 705 in a processing chamber having a structure as shown in FIG. Thus, the crystalline silicon film 7
07 is formed. By performing the surface treatment, the orientation of <110> can be improved.

【0070】次に、図8(A)で示すように結晶質シリ
コン膜707を、下地絶縁膜702a〜702eに合わ
せてエッチング処理して島状半導体膜708〜712を
形成する。島状半導体膜は下地絶縁膜の上部及び端部を
覆い、さらにその周辺に延在するように形成する。
Next, as shown in FIG. 8A, the crystalline silicon film 707 is etched according to the base insulating films 702a to 702e to form island-like semiconductor films 708 to 712. The island-shaped semiconductor film is formed so as to cover the upper and end portions of the base insulating film and to extend therearound.

【0071】ゲート絶縁膜713はプラズマCVD法ま
たはスパッタ法を用い、膜厚を40〜150nmの厚さ
で形成する。例えば、120nmの厚さで酸化窒化シリ
コン膜から形成する。また、SiH4とN2OにO2を添
加させて作製する酸化窒化シリコン膜は膜中の固定電荷
密度を低減させることが可能となり、ゲート絶縁膜とし
て好ましい材料である。勿論、ゲート絶縁膜はこのよう
な酸化窒化シリコン膜に限定されるものでなく、酸化シ
リコン膜や酸化タンタル膜などの絶縁膜を単層または積
層構造として用いても良い。
The gate insulating film 713 is formed with a thickness of 40 to 150 nm by a plasma CVD method or a sputtering method. For example, it is formed from a silicon oxynitride film with a thickness of 120 nm. A silicon oxynitride film formed by adding O 2 to SiH 4 and N 2 O can reduce the fixed charge density in the film, and is a preferable material for a gate insulating film. Needless to say, the gate insulating film is not limited to such a silicon oxynitride film, and an insulating film such as a silicon oxide film or a tantalum oxide film may be used as a single layer or a stacked structure.

【0072】また、ゲート絶縁膜の形成に先立って、図
4に示す構成の装置を用いれば、島状半導体膜の表面に
付着した汚染物の除去を洗浄室415で行うことができ
る。島状半導体膜の洗浄は、オゾン含有の純水で表面を
酸化させ、その酸化膜をフッ酸含有水溶液で除去する方
法が効果的である。
Further, prior to the formation of the gate insulating film, if the apparatus having the structure shown in FIG. 4 is used, the contaminants adhering to the surface of the island-shaped semiconductor film can be removed in the cleaning chamber 415. For cleaning the island-like semiconductor film, a method of oxidizing the surface with pure water containing ozone and removing the oxide film with a hydrofluoric acid-containing aqueous solution is effective.

【0073】そして、ゲート絶縁膜713上にゲート電
極を形成するための第1の導電膜714と第2の導電膜
715とを形成する。本実施例では、第1の導電膜71
4を窒化タンタルまたはチタンで50〜100nmの厚さ
に形成し、第2の導電膜715をタングステンで100
〜300nmの厚さに形成する。これらの材料は、窒素雰
囲気中における400〜600℃の熱処理でも安定であ
り、抵抗率が著しく増大することがない。
Then, a first conductive film 714 and a second conductive film 715 for forming a gate electrode are formed over the gate insulating film 713. In the present embodiment, the first conductive film 71
4 is formed of tantalum nitride or titanium to a thickness of 50 to 100 nm, and the second conductive film 715 is formed of tungsten
It is formed to a thickness of about 300 nm. These materials are stable even in a heat treatment at 400 to 600 ° C. in a nitrogen atmosphere, and the resistivity does not significantly increase.

【0074】次に図8(B)に示すように、レジストに
よるマスク716を形成し、ゲート電極を形成するため
の第1のエッチング処理を行う。エッチング方法に限定
はないが、好適にはICP(Inductively Coupled Plas
ma:誘導結合型プラズマ)エッチング法を用いる。エッ
チング用ガスにCF4とCl2を混合し、0.5〜2Pa、
好ましくは1Paの圧力でコイル型の電極に500WのR
F(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成して行
う。基板側(試料ステージ)にも100WのRF(13.56
MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を
印加する。CF4とCl2を混合した場合にはタングステ
ン膜、窒化タンタル膜及びチタン膜の場合でも、それぞ
れ同程度の速度でエッチングすることができる。
Next, as shown in FIG. 8B, a mask 716 made of a resist is formed, and a first etching process for forming a gate electrode is performed. There is no limitation on the etching method, but preferably, ICP (Inductively Coupled Plas) is used.
ma: Inductively coupled plasma) etching method is used. Mixture of CF 4 and Cl 2 as etching gas, 0.5~2Pa,
Preferably, at a pressure of 1 Pa, 500 W of R is applied to the coil type electrode.
F (13.56 MHz) power is applied to generate plasma. 100W RF (13.56) on the substrate side (sample stage)
MHz) power is applied and a substantially negative self-bias voltage is applied. When CF 4 and Cl 2 are mixed, etching can be performed at substantially the same rate even in the case of a tungsten film, a tantalum nitride film, and a titanium film.

【0075】上記エッチング条件では、レジストによる
マスクの形状と、基板側に印加するバイアス電圧の効果
により端部をテーパー形状とすることができる。テーパ
ー部の角度は15〜45°となるようにする。また、ゲ
ート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチングするため
には、10〜20%程度の割合でエッチング時間を増加
させると良い。W膜に対する酸化窒化シリコン膜の選択
比は2〜4(代表的には3)であるので、オーバーエッ
チング処理により、酸化窒化シリコン膜が露出した面は
20〜50nm程度エッチングされる。こうして、第1の
エッチング処理により第1の導電膜と第2の導電膜から
成る第1の形状の導電層718、719720、722
(第1の導電層718a、719a、720a、722
aと第2の導電層718b、719b、720b722
b)を形成する。第1の形状の導電層717、721は
同時に島状半導体膜の外側に形成する配線であり、第1
の形状の導電層721は画素部においてソース配線を形
成する。また、第1の形状の導電層723は各画素に設
ける保持容量を形成するための一方の電極であり、この
工程で同時に形成される。724はゲート絶縁膜であ
り、第1の形状の導電層で覆われない領域は20〜50
nm程度エッチングされ薄くなる。
Under the above etching conditions, the end portion can be tapered by the shape of the resist mask and the effect of the bias voltage applied to the substrate side. The angle of the tapered portion is set to 15 to 45 °. In order to perform etching without leaving a residue on the gate insulating film, the etching time may be increased by about 10 to 20%. Since the selectivity of the silicon oxynitride film to the W film is 2 to 4 (typically 3), the exposed surface of the silicon oxynitride film is etched by about 20 to 50 nm by the over-etching process. Thus, the first-shaped conductive layers 718, 719720, and 722 formed of the first conductive film and the second conductive film by the first etching treatment.
(First conductive layers 718a, 719a, 720a, 722
a and the second conductive layers 718b, 719b, 720b722
b) is formed. The first shape conductive layers 717 and 721 are wirings formed simultaneously outside the island-shaped semiconductor film.
The conductive layer 721 having the shape of forms a source wiring in the pixel portion. The first shape conductive layer 723 is one electrode for forming a storage capacitor provided in each pixel, and is formed at the same time in this step. Reference numeral 724 denotes a gate insulating film, and a region which is not covered with the first shape conductive layer is 20 to 50.
It is etched by about nm and becomes thin.

【0076】そして、第1のドーピング処理を行いn型
を付与する不純物元素を添加する。ドーピングの方法は
イオンドープ法若しくはイオン注入法で行う。イオンド
ープ法の条件はドーズ量を1×1013〜5×1014atom
s/cm2として行う。n型を付与する不純物元素として1
5族に属する元素、典型的にはリン(P)または砒素
(As)を用いる。この場合、第1の形状の導電層71
8、719、720、722はドーピングする元素に対
してマスクとなり、加速電圧を適宣調節(例えば、20
〜60keV)して、ゲート絶縁膜721の薄くなってい
る部分を通過した不純物元素により第1の不純物領域7
22〜726を形成する。例えば、第1の不純物領域7
25〜729おけるリン(P)濃度は1×1020〜1×
1021atomic/cm3の範囲となるようにする。
Then, a first doping process is performed to add an impurity element imparting n-type. The doping is performed by an ion doping method or an ion implantation method. The condition of the ion doping method is that the dose is 1 × 10 13 to 5 × 10 14 atom
Perform as s / cm 2 . 1 as an impurity element imparting n-type
An element belonging to Group V, typically, phosphorus (P) or arsenic (As) is used. In this case, the first shape conductive layer 71
8, 719, 720, and 722 serve as masks for the elements to be doped, and appropriately adjust the acceleration voltage (for example, 20
-60 keV), and the first impurity region 7 is formed by the impurity element passing through the thinned portion of the gate insulating film 721.
22 to 726 are formed. For example, the first impurity region 7
The phosphorus (P) concentration between 25 and 729 is 1 × 10 20 -1 ×
The range is 10 21 atomic / cm 3 .

【0077】さらに図8(C)に示すように第2のエッ
チング処理を行う。エッチングはICPエッチング法を
用い、エッチングガスにCF4とCl2とO2を混合し
て、1Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF電力
(13.56MHz)を供給してプラズマを生成する。基板側(試
料ステージ)には50WのRF(13.56MHz)電力を投入
し、第1のエッチング処理に比べ低い自己バイアス電圧
を印加する。このような条件によりタングステン膜を異
方性エッチングし、第1の導電層である窒化タンタル膜
またはチタン膜を残存させるようにする。こうして、第
2の形状の導電層730〜737(第1の導電膜730
a〜737aと第2の導電膜730b〜737b)を形
成する。738はゲート絶縁膜であり、第2の形状の導
電層727〜730で覆われない領域はさらに20〜5
0nm程度エッチングされて膜厚が薄くなる。
Further, as shown in FIG. 8C, a second etching process is performed. Etching is performed using an ICP etching method, and CF 4 , Cl 2, and O 2 are mixed into an etching gas, and RF power of 500 W is applied to a coil-type electrode at a pressure of 1 Pa.
(13.56 MHz) to generate plasma. An RF (13.56 MHz) power of 50 W is applied to the substrate side (sample stage), and a lower self-bias voltage is applied than in the first etching process. Under such conditions, the tungsten film is anisotropically etched so that the tantalum nitride film or the titanium film as the first conductive layer is left. Thus, the second shape conductive layers 730 to 737 (the first conductive film 730)
a to 737a and second conductive films 730b to 737b) are formed. Reference numeral 738 denotes a gate insulating film, and a region which is not covered by the second shape conductive layers 727 to 730 is 20 to 5
The thickness is reduced by being etched by about 0 nm.

【0078】タングステン膜や窒化タンタル膜のCF4
とCl2の混合ガスによるエッチング反応は、生成され
るラジカルまたはイオン種と反応生成物の蒸気圧から推
測することができる。タングステンとタンタルのフッ化
物と塩化物の蒸気圧を比較すると、タングステンのフッ
化物であるWF6が極端に高く、その他のWCl5、Ta
5、TaCl5は同程度である。従って、CF4とCl2
の混合ガスではタングステン膜及び窒化タンタル膜共に
エッチングされる。しかし、この混合ガスに適量のO2
を添加するとCF4とO2が反応してCOとFになり、F
ラジカルまたはFイオンが多量に発生する。その結果、
フッ化物の蒸気圧が高いタングステン膜のエッチング速
度が増大する。一方、窒化タンタルはFが増大しても相
対的にエッチング速度の増加は少ない。また、窒化タン
タルはタングステンに比較して酸化されやすいので、O
2を添加することで窒化タンタルの表面が酸化される。
窒化タンタルの酸化物はフッ素や塩素と反応しないため
さらに窒化タンタル膜のエッチング速度は低下する。従
って、タングステン膜と窒化タンタル膜とのエッチング
速度に差を作ることが可能となりタングステン膜のエッ
チング速度を窒化タンタル膜よりも大きくすることが可
能となる。
CF 4 of tungsten film or tantalum nitride film
The etching reaction by the mixed gas of Cl 2 and Cl 2 can be inferred from the generated radical or ionic species and the vapor pressure of the reaction product. Comparing the vapor pressures of tungsten and tantalum fluoride and chloride, the tungsten fluoride WF 6 is extremely high, and the other WCl 5 , Ta
F 5 and TaCl 5 are comparable. Therefore, CF 4 and Cl 2
With the mixed gas, both the tungsten film and the tantalum nitride film are etched. However, an appropriate amount of O 2
In response to the CF4 and O 2 added to become CO and F, F
A large amount of radicals or F ions are generated. as a result,
The etching rate of the tungsten film having a high fluoride vapor pressure is increased. On the other hand, in tantalum nitride, the increase in the etching rate is relatively small even if F increases. Also, tantalum nitride is more easily oxidized than tungsten, so
By adding 2 , the surface of tantalum nitride is oxidized.
Since the oxide of tantalum nitride does not react with fluorine or chlorine, the etching rate of the tantalum nitride film further decreases. Accordingly, it is possible to make a difference in the etching rate between the tungsten film and the tantalum nitride film, and it is possible to make the etching rate of the tungsten film higher than that of the tantalum nitride film.

【0079】そして、図9(A)に示すように第2のド
ーピング処理を行う。第1のドーピング処理よりもドー
ズ量を下げ高加速電圧の条件でn型を付与する不純物元
素をドーピングする。例えば、加速電圧を70〜120
keVとし、1×1013/cm2のドーズ量で行い、図8
(B)で島状半導体膜に形成された第1の不純物領域の
内側に不純物領域を形成する。ドーピングは、第2の形
状の導電層731b、732b、733b、736bを
不純物元素に対するマスクとして用い、第2の導電層7
31a、732a、733a、736aの下側の領域に
不純物元素が添加されるようにドーピングする。こうし
て、第2の導電層731a、732a、733a、73
6aと重なる第2の不純物領域738〜742が形成さ
れる。この不純物領域は、第2の導電層731a、73
2a、733a、736aがほぼ同じ膜厚で残存してい
ることから、第2の導電層に沿った方向における濃度差
は小さく、1×1017〜1×1019atoms/cm3の濃度で
形成する。
Then, a second doping process is performed as shown in FIG. Doping with an impurity element imparting n-type is performed under a condition of a high acceleration voltage with a lower dose than in the first doping process. For example, when the accelerating voltage is 70 to 120
8 and a dose of 1 × 10 13 / cm 2 .
(B) An impurity region is formed inside the first impurity region formed in the island-shaped semiconductor film. The doping is performed using the second shape conductive layers 731b, 732b, 733b, and 736b as a mask for impurity elements.
Doping is performed so that an impurity element is added to a region below 31a, 732a, 733a, and 736a. Thus, the second conductive layers 731a, 732a, 733a, 73
Second impurity regions 738 to 742 overlapping with 6a are formed. This impurity region is formed in the second conductive layers 731a, 731
Since 2a, 733a, and 736a remain with substantially the same thickness, the concentration difference in the direction along the second conductive layer is small, and the concentration is formed at a concentration of 1 × 10 17 to 1 × 10 19 atoms / cm 3. I do.

【0080】そして、図9(A)に示すように、第3の
エッチング処理を行い、ゲート絶縁膜738のエッチン
グ処理を行う。その結果、第2の導電層730a〜73
7aもエッチングされ、端部が後退して小さくなり、第
3の形状の導電層743〜749が形成される。図中で
750〜756は残存するゲート絶縁膜である。
Then, as shown in FIG. 9A, a third etching process is performed to etch the gate insulating film 738. As a result, the second conductive layers 730a-730
7a is also etched, and the end portions recede and become smaller, and third-shaped conductive layers 743 to 749 are formed. In the drawing, 750 to 756 are remaining gate insulating films.

【0081】そして図9(B)に示すように、レジスト
マスク757を形成し、pチャネル型TFTを形成する
島状半導体層708にp型を付与する不純物元素をドー
ピングする。p型を付与する不純物元素として13族に
属する元素であり、典型的にはボロン(B)を用いる。
第3の不純物領域758の不純物濃度は2×1020〜2
×1021atoms/cm3となるようにする。不純物領域75
8にはリンが添加されているが、その1.5〜3倍の濃
度でボロンを添加して導電型を反転させておく。
Then, as shown in FIG. 9B, a resist mask 757 is formed, and an impurity element imparting p-type is doped into the island-shaped semiconductor layer 708 forming a p-channel TFT. It is an element belonging to Group 13 as an impurity element imparting p-type, and typically uses boron (B).
The impurity concentration of the third impurity region 758 is 2 × 10 20 to 2
X 10 21 atoms / cm 3 . Impurity region 75
Phosphorus is added to 8, but boron is added at a concentration of 1.5 to 3 times that of the phosphor to reverse the conductivity type.

【0082】以上までの工程でそれぞれの島状半導体層
に不純物領域が形成される。第3の導電層744、74
5、746、748はゲート電極となり、第3の導電層
750、754は配線として利用する。特に、第3の導
電層754は画素部においてソース配線となる。また、
第3の導電層749は各画素毎に形成する保持容量の一
方の電極となる。
Through the above steps, impurity regions are formed in each of the island-shaped semiconductor layers. Third conductive layers 744, 74
5, 746 and 748 serve as gate electrodes, and the third conductive layers 750 and 754 are used as wiring. In particular, the third conductive layer 754 becomes a source wiring in the pixel portion. Also,
The third conductive layer 749 serves as one electrode of a storage capacitor formed for each pixel.

【0083】その後、図9(C)に示すように、窒化シ
リコン膜または酸化窒化シリコン膜から成る保護絶縁膜
759をプラズマCVD法で形成する。そして導電型の
制御を目的としてそれぞれの島状半導体層に添加された
不純物元素を活性化する工程を行う。活性化はファーネ
スアニール炉を用いる熱アニール法で行うことが好まし
い。その他に、レーザーアニール法、またはラピッドサ
ーマルアニール法(RTA法)を適用することもでき
る。熱アニール法では酸素濃度が1ppm以下、好まし
くは0.1ppm以下の窒素雰囲気中で400〜700
℃、代表的には500〜600℃で行うものであり、本
実施例では500℃で4時間の熱処理を行う。その結
果、保護絶縁膜759中の水素が放出させ、島状半導体
膜中に拡散させることで水素化を同時に行うことができ
る。
Thereafter, as shown in FIG. 9C, a protective insulating film 759 made of a silicon nitride film or a silicon oxynitride film is formed by a plasma CVD method. Then, a step of activating the impurity element added to each of the island-shaped semiconductor layers is performed for the purpose of controlling the conductivity type. Activation is preferably performed by a thermal annealing method using a furnace annealing furnace. Alternatively, a laser annealing method or a rapid thermal annealing method (RTA method) can be applied. In the thermal annealing method, the oxygen concentration is 400 to 700 in a nitrogen atmosphere of 1 ppm or less, preferably 0.1 ppm or less.
C., typically at 500 to 600.degree. C. In this embodiment, the heat treatment is performed at 500.degree. C. for 4 hours. As a result, hydrogen in the protective insulating film 759 is released and diffused into the island-shaped semiconductor film, so that hydrogenation can be performed at the same time.

【0084】触媒元素を用いた結晶化法で作製された島
状半導体膜には、触媒元素が残留する。しかし、この触
媒元素はリンによるゲッタリング作用を用いて除去する
ことができる。図8(B)で示す工程において、島状半
導体層708〜712にはリンが添加された第1の不純
物領域725〜729が一旦形成される。活性化のため
の熱処理で、触媒元素をリンが添加されている領域にゲ
ッタリングすることが可能である。即ち、チャネル形成
領域から触媒元素を除去することができる。
The catalytic element remains in the island-shaped semiconductor film formed by the crystallization method using the catalytic element. However, this catalytic element can be removed using the gettering action of phosphorus. In the step shown in FIG. 8B, first impurity regions 725 to 729 to which phosphorus is added are once formed in the island-shaped semiconductor layers 708 to 712. By the heat treatment for activation, it is possible to getter the catalytic element in the region where phosphorus is added. That is, the catalyst element can be removed from the channel formation region.

【0085】水素化は3〜100%の水素を含む雰囲気
中で、300〜450℃で1〜12時間の熱処理を行っ
ても良い。いずれにしても、水素により半導体層のダン
グリングボンドを終端する工程である。水素化の他の手
段として、プラズマ水素化(プラズマにより励起された
水素を用いる)を行うことも可能である。
For hydrogenation, heat treatment may be performed at 300 to 450 ° C. for 1 to 12 hours in an atmosphere containing 3 to 100% hydrogen. In any case, this is a step of terminating dangling bonds in the semiconductor layer with hydrogen. As another means of hydrogenation, plasma hydrogenation (using hydrogen excited by plasma) can be performed.

【0086】層間絶縁膜760は、ポリイミド、アクリ
ルなどの有機絶縁物材料で形成し表面を平坦化する。勿
論、プラズマCVD法でTEOS(Tetraethyl Ortho s
ilicate)を用いて形成される酸化シリコン膜を適用し
ても良いが、平坦性を高める観点からは前記有機物材料
を用いることが望ましい。
The interlayer insulating film 760 is formed of an organic insulating material such as polyimide and acrylic, and has a flat surface. Of course, TEOS (Tetraethyl Orthos
Although a silicon oxide film formed using ilicate may be used, it is preferable to use the organic material from the viewpoint of improving flatness.

【0087】次いで、コンタクトホールを形成し、アル
ミニウム(Al)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)
などを用いて、接続電極761、767、ソースまたは
ドレイン配線762〜766を形成する。また、画素電
極768、ゲート配線770、容量配線769を形成す
る。
Next, contact holes are formed, and aluminum (Al), titanium (Ti), and tantalum (Ta) are formed.
The connection electrodes 761 and 767 and the source or drain wirings 762 to 766 are formed using, for example. Further, a pixel electrode 768, a gate wiring 770, and a capacitor wiring 769 are formed.

【0088】以上の様にして、pチャネル型TFT80
3、nチャネル型TFT804、nチャネル型TFT8
05を有する駆動回路801と、画素TFT806、保
持容量807とを有する画素部802を同一基板上に形
成することができる。本明細書中ではこのような基板を
便宜上アクティブマトリクス基板と呼ぶ。
As described above, the p-channel type TFT 80
3, n-channel TFT 804, n-channel TFT 8
05 and a pixel portion 802 including a pixel TFT 806 and a storage capacitor 807 can be formed over the same substrate. In this specification, such a substrate is referred to as an active matrix substrate for convenience.

【0089】駆動回路801のnチャネル型TFT80
4はチャネル形成領域810、第3の導電層745から
成るゲート電極と重なる第2の不純物領域811(Gate
Overlapped Drain:GOLD領域)、ゲート電極の外
側に形成される第2の不純物領域812(Lightly Dope
d Drain:LDD領域)とソース領域またはドレイン領
域として機能する第1の不純物領域813を有してい
る。nチャネル型TFT805も同様な構成とし、チャ
ネル形成領域814、第3の導電層746から成るゲー
ト電極と重なる第2の不純物領域815、ゲート電極の
外側に形成される第2の不純物領域816とソース領域
またはドレイン領域として機能する第1の不純物領域8
17を有している。pチャネル型TFT803にはチャ
ネル形成領域808、ソース領域またはドレイン領域と
して機能する第3の不純物領域809を有している。
The n-channel TFT 80 of the drive circuit 801
Reference numeral 4 denotes a second impurity region 811 (Gate) overlapping the gate electrode formed of the channel formation region 810 and the third conductive layer 745.
Overlapped drain: GOLD region, second impurity region 812 (Lightly Dope
d Drain (LDD region) and a first impurity region 813 functioning as a source region or a drain region. The n-channel TFT 805 has the same structure, and includes a channel formation region 814, a second impurity region 815 overlapping with a gate electrode formed of a third conductive layer 746, a second impurity region 816 formed outside the gate electrode, and a source. First impurity region 8 functioning as region or drain region
17. The p-channel TFT 803 includes a channel formation region 808 and a third impurity region 809 functioning as a source or drain region.

【0090】画素部802の画素TFT806にはチャ
ネル形成領域818、ゲート電極を形成する第3の導電
層748と重なる第2の不純物領域819(GOLD領
域)、ゲート電極の外側に形成される第2の不純物領域
820(LDD領域)とソース領域またはドレイン領域
として機能する第1の不純物領域821、822、82
3を有している。また、保持容量807の一方の電極と
して機能する半導体層712には第1の不純物領域82
5、第2の不純物領域824が形成されている。保持容
量は容量配線749とその間の絶縁層(ゲート絶縁膜と
同じ層)と半導体層712で形成されている。
The pixel TFT 806 of the pixel portion 802 has a channel forming region 818, a second impurity region 819 (GOLD region) overlapping the third conductive layer 748 forming a gate electrode, and a second region formed outside the gate electrode. Impurity region 820 (LDD region) and first impurity regions 821, 822, 82 functioning as a source region or a drain region
Three. The first impurity region 82 is provided in the semiconductor layer 712 functioning as one electrode of the storage capacitor 807.
5, a second impurity region 824 is formed. The storage capacitor is formed by the capacitor wiring 749, an insulating layer therebetween (the same layer as the gate insulating film), and the semiconductor layer 712.

【0091】このように、チャネル形成領域は島状半導
体層が島状絶縁膜と重なる領域に形成されるようにす
る。島状絶縁膜上の島状半導体膜は結晶粒の大粒形化が
実現されているので、この部分でチャネル形成領域を形
成すると、結晶粒界の影響が少ないことに起因してTF
Tの動作速度を高めることができる。
As described above, the channel formation region is formed in a region where the island-shaped semiconductor layer overlaps the island-shaped insulating film. In the island-shaped semiconductor film on the island-shaped insulating film, crystal grains are made large. When a channel formation region is formed in this portion, the influence of the crystal grain boundary is small.
The operating speed of T can be increased.

【0092】図10は、図9(C)で示す画素部802
の上面図を示す。図10において、A−A'線が図9
(C)で示す断面図に対応している。本実施例で示す画
素構造は、ソース配線747が層間絶縁膜760の下に
形成される構造であり、層間絶縁膜760上に形成され
る画素電極768をソース配線747とオーバーラップ
させて形成している。また、島状半導体層711は、ゲ
ート電極748との交差部(チャネル形成領域)上にゲ
ート配線770が形成され、遮光性を持たせている。こ
のような構成とすることにより、画素電極の面積を大き
くすることが可能であり、開口率を向上させることがで
きる。
FIG. 10 shows the pixel portion 802 shown in FIG.
FIG. In FIG. 10, line AA ′ corresponds to FIG.
This corresponds to the cross-sectional view shown in FIG. In the pixel structure shown in this embodiment, a source wiring 747 is formed below an interlayer insulating film 760, and a pixel electrode 768 formed on the interlayer insulating film 760 is formed so as to overlap with the source wiring 747. ing. In the island-shaped semiconductor layer 711, a gate wiring 770 is formed over an intersection (a channel formation region) with the gate electrode 748 to provide light-shielding properties. With such a structure, the area of the pixel electrode can be increased, and the aperture ratio can be improved.

【0093】また、本実施例で示す工程に従えば、アク
ティブマトリクス基板の作製に必要なフォトマスクの数
を6枚(島状絶縁膜パターン、島状半導体層パターン、
第1配線パターン(ゲート配線、島状のソース配線、容
量配線)、nチャネル領域のマスクパターン、コンタク
トホールパターン、第2配線パターン(画素電極、接続
電極含む))とすることができる。その結果、工程を短
縮し、製造コストの低減及び歩留まりの向上に寄与する
ことができる。
According to the steps shown in this embodiment, the number of photomasks required for manufacturing the active matrix substrate is six (the island-like insulating film pattern, the island-like semiconductor layer pattern,
A first wiring pattern (gate wiring, island-shaped source wiring, capacitance wiring), a mask pattern of an n-channel region, a contact hole pattern, and a second wiring pattern (including pixel electrodes and connection electrodes) can be used. As a result, the process can be shortened, which can contribute to a reduction in manufacturing cost and an improvement in yield.

【0094】[実施例2]本実施例では、実施例1で作製
したアクティブマトリクス基板から、アクティブマトリ
クス型液晶表示装置を作製する工程を以下に説明する。
まず、実施例1に従い、図9(C)の状態のアクティブ
マトリクス基板を得た後、図11で示すように柱状のス
ペーサ901を形成する。このような柱状スペーサは、
感光性の樹脂膜を形成し、露光及び現像処理して所定の
位置に形成する。感光性の樹脂膜の材料に限定はない
が、例えば、JSR社製のNN700を用い、スピナー
で塗布し、クリーンオーブンを用い150〜200℃で
加熱して硬化させて形成する。このようにして作製され
るスペーサは露光と現像処理の条件によって形状を異な
らせることができるが、好ましくは、柱状スペーサ90
1の高さは2〜7μm、好ましくは4〜6μmとし、その
形状は柱状で頂部が平坦な形状となるようにすると、対
向側の基板を合わせたときに液晶表示パネルとしての機
械的な強度を確保することができる。その上に配向膜9
02を形成しラビング処理をする。
[Embodiment 2] In this embodiment, a process of manufacturing an active matrix type liquid crystal display device from the active matrix substrate manufactured in Embodiment 1 will be described below.
First, according to the first embodiment, after obtaining the active matrix substrate in the state of FIG. 9C, a columnar spacer 901 is formed as shown in FIG. Such a columnar spacer,
A photosensitive resin film is formed, and exposed and developed to form a predetermined position. The material of the photosensitive resin film is not limited. For example, NN700 manufactured by JSR Co., Ltd. is applied by a spinner, and is cured by heating at 150 to 200 ° C. using a clean oven. The shape of the spacer manufactured in this manner can be varied depending on the conditions of the exposure and the development processing.
The height of 1 is 2 to 7 μm, preferably 4 to 6 μm, and its shape is columnar and the top is flat, so that the mechanical strength of the liquid crystal display panel when the opposing substrates are combined Can be secured. An alignment film 9 is formed thereon.
02 is formed and a rubbing process is performed.

【0095】対向基板904には対向電極905を形成
し、配向膜906を形成した後ラビング処理を行う。そ
して、アクティブマトリクス基板と対向基板とをシール
剤903で貼り合わせる。シール剤903にはフィラー
が混入されていて、このフィラーとスペーサ901によ
って均一な間隔を持って2枚の基板が貼り合わせること
ができる。その後、両基板の間に液晶材料907を注入
し、封止剤(図示せず)によって完全に封止する。液晶
材料には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにし
て図11に示すアクティブマトリクス型液晶表示装置が
完成する。
After forming a counter electrode 905 on the counter substrate 904 and forming an alignment film 906, a rubbing process is performed. Then, the active matrix substrate and the counter substrate are bonded with a sealant 903. A filler is mixed in the sealant 903, and the two substrates can be bonded to each other with a uniform interval by the filler and the spacer 901. Thereafter, a liquid crystal material 907 is injected between the two substrates, and completely sealed with a sealing agent (not shown). A known liquid crystal material may be used as the liquid crystal material. Thus, the active matrix liquid crystal display device shown in FIG. 11 is completed.

【0096】このようなアクティブマトリクス型液晶表
示装置の構成を図12の斜視図を用いて説明する。図1
2では、図9〜図11との関連を明確にするため、共通
する符号を用いて説明する。図12においてアクティブ
マトリクス基板は、ガラス基板701上に形成された、
画素部802と、駆動回路801とその他の信号処理回
路913とで構成される。駆動回路はゲート配線770
に接続するものと、ソース配線747に接続するものと
で構成がことなり、それぞれ別々に形成される。画素部
802には画素TFT806と保持容量807が設けら
れ、画素部の周辺に設けられる駆動回路はCMOS回路
を基本として構成されている。画素TFT806はゲー
ト配線770とソース配線747の交点に応じて設けら
れている。また、フレキシブルプリント配線板(Flexib
le Printed Circuit:FPC)910が外部入力端子9
11に接続していて画像信号などを入力するのに用い
る。そして接続配線912でそれぞれの駆動回路に接続
している。また、対向基板904には図示していないが
透明電極が設けられている。
The structure of such an active matrix type liquid crystal display device will be described with reference to the perspective view of FIG. FIG.
In FIG. 2, description will be made using common reference numerals in order to clarify the relationship with FIGS. In FIG. 12, the active matrix substrate is formed on a glass substrate 701,
The pixel unit 802 includes a driving circuit 801 and another signal processing circuit 913. The driving circuit is a gate wiring 770
And the one connected to the source wiring 747 have different configurations, and are formed separately from each other. The pixel portion 802 is provided with a pixel TFT 806 and a storage capacitor 807, and a driving circuit provided around the pixel portion is basically formed of a CMOS circuit. The pixel TFT 806 is provided at an intersection of the gate wiring 770 and the source wiring 747. In addition, flexible printed wiring boards (Flexib
le Printed Circuit (FPC) 910 is the external input terminal 9
11 and used to input image signals and the like. Then, a connection wiring 912 is connected to each drive circuit. Further, a transparent electrode (not shown) is provided on the counter substrate 904.

【0097】このようにして作製されるアクティブマト
リクス型液晶表示装置は反射型であり、携帯型情報端末
の表示装置として好適に用いることができる。特に、本
発明のレーザーアニール法を採用することにより、作製
されるTFTは高速動作が可能となり、駆動回路を一体
形成したアクティブマトリクス型液晶表示装置の高精細
化やデジタル駆動などを可能とすることができる。
The active matrix type liquid crystal display device thus manufactured is of a reflection type and can be suitably used as a display device of a portable information terminal. In particular, the adoption of the laser annealing method of the present invention enables the TFT to be manufactured to operate at high speed, thereby enabling high-definition and digital driving of an active matrix type liquid crystal display device integrally formed with a driving circuit. Can be.

【0098】[実施例3]図9(C)または図10におい
て(実施例1)、画素電極768を透明導電膜で形成す
れば、透過型の表示装置を形成することができる。透明
導電膜の材料は、酸化インジウム(In2O3)や酸化イ
ンジウム酸化スズ合金(In2O3―SnO2;ITO)
などをスパッタ法や真空蒸着法などを用いて形成する。
このような材料のエッチング処理は塩酸系の溶液により
行う。また、ITOのエッチングは残渣が発生しやすい
ので、エッチング加工性を改善するために酸化インジウ
ム酸化亜鉛合金(In2O3―ZnO)を用いても良い。
酸化インジウム酸化亜鉛合金は表面平滑性に優れ、IT
Oに対して熱安定性にも優れている。同様に、酸化亜鉛
(ZnO)も適した材料であり、さらに可視光の透過率
や導電率を高めるためにガリウム(Ga)を添加した酸
化亜鉛(ZnO:Ga)などを用いることができる。
[Embodiment 3] In FIG. 9C or FIG. 10 (Embodiment 1), if the pixel electrode 768 is formed of a transparent conductive film, a transmissive display device can be formed. The material of the transparent conductive film is indium oxide (In2O3) or indium oxide tin oxide alloy (In2O3-SnO2; ITO)
Are formed using a sputtering method, a vacuum evaporation method, or the like.
The etching of such a material is performed using a hydrochloric acid-based solution. Further, since a residue is easily generated in the etching of ITO, an alloy of indium oxide and zinc oxide (In2O3-ZnO) may be used to improve the etching processability.
Indium zinc oxide alloy has excellent surface smoothness,
It has excellent thermal stability to O. Similarly, zinc oxide (ZnO) is a suitable material, and zinc oxide (ZnO: Ga) to which gallium (Ga) is added in order to increase the transmittance and conductivity of visible light can be used.

【0099】[実施例4]図13は本発明の画素構造を用
いて作製される反射型液晶表示装置のアクティブマトリ
クス型液晶表示装置を直視型の表示装置として用いる例
を示す。アクティブマトリクス基板1303には画素部
1301及び駆動回路部1302が形成され、シール材
1306により対向基板1304が接着され、その間に
液晶層1305が形成されている。
[Embodiment 4] FIG. 13 shows an example in which an active matrix type liquid crystal display device of a reflection type liquid crystal display device manufactured using the pixel structure of the present invention is used as a direct view type display device. A pixel portion 1301 and a driver circuit portion 1302 are formed over an active matrix substrate 1303, a counter substrate 1304 is bonded with a sealant 1306, and a liquid crystal layer 1305 is formed therebetween.

【0100】図13の構成は、フロントライトを用いた
反射型液晶表示装置の例であり、偏光板1307上にフ
ロントライトシステム1308を設ける。反射型液晶表
示装置は、昼間明るい場所では外光を利用して画像の表
示を行うが、夜間など十分な外光を導入できない場合に
は、フロントライトを用いて表示を行う方式を採用する
ことができる。いずれにしても、本発明の画素構造とす
ることにより、画素部における画素電極の占める割合が
大きくなり、明るい画像表示を実現することができる。
また、フロントライトを用いる場合には、照射する光の
強度を小さくすることができ、このような液晶表示装置
を組み込んだ電子装置の消費電力を少なくすることがで
きる。
FIG. 13 shows an example of a reflection type liquid crystal display device using a front light. A front light system 1308 is provided on a polarizing plate 1307. Reflective liquid crystal display devices use external light to display images in bright places during the daytime, but use a method that uses front lights to display images when sufficient external light cannot be introduced, such as at night. Can be. In any case, with the pixel structure of the present invention, the ratio of the pixel electrode in the pixel portion is increased, and a bright image display can be realized.
In addition, when a front light is used, the intensity of light to be applied can be reduced, and the power consumption of an electronic device incorporating such a liquid crystal display device can be reduced.

【0101】[実施例5]本実施例では、実施例1で示し
たアクティブマトリクス基板を、エレクトロルミネッセ
ンス(EL:Electro Luminescence)材料を用いた自発
光型の表示装置(以下、EL表示装置と記す)に適用す
る場合について説明する。
[Embodiment 5] In this embodiment, a self-luminous display device using an electroluminescence (EL) material (hereinafter, referred to as an EL display device) is used for the active matrix substrate shown in the first embodiment. ) Will be described.

【0102】図14は画素部の断面図を示し、スイッチ
ング用TFT901、電流制御用TFT902、保持容
量903が形成されている様子を示す。これらのTFT
は実施例1と同様の工程で作製される。スイッチング用
TFT901はnチャネル型TFTであり、ゲート電極
951の下の半導体層955にチャネル形成領域90
4、LDD領域となる第2の不純物領域905、ソース
またはドレイン領域となる第1の不純物領域906を有
している。そして、半導体層955はソース配線953
と接続電極961により接続されている。
FIG. 14 is a cross-sectional view of the pixel portion, showing a state in which a switching TFT 901, a current controlling TFT 902, and a storage capacitor 903 are formed. These TFTs
Is manufactured in the same process as in the first embodiment. The switching TFT 901 is an n-channel TFT, and the channel forming region 90 is formed in the semiconductor layer 955 below the gate electrode 951.
4. The semiconductor device includes a second impurity region 905 serving as an LDD region and a first impurity region 906 serving as a source or drain region. In addition, the semiconductor layer 955 includes a source wiring 953
And the connection electrode 961.

【0103】電流制御用TFT902はpチャネル型T
FTであり、ゲート電極952の下の半導体層956に
チャネル形成領域907、ソースまたはドレイン領域と
なる第3の不純物領域908を有している。そして、電
流制御用TFT902のソース側は電源線964と接続
し、ドレイン側はドレイン電極965と接続している。
さらに、ドレイン電極965には透明導電膜で形成され
る画素電極966が接続している。また、容量配線95
2と半導体層956とが重なる領域において保持容量9
03が形成される。また、保護絶縁膜959、層間絶縁
膜960は実施例1と同様のものとする。
The current control TFT 902 is a p-channel type T
FT, which includes a channel formation region 907 and a third impurity region 908 to be a source or drain region in the semiconductor layer 956 below the gate electrode 952. The source side of the current controlling TFT 902 is connected to the power supply line 964, and the drain side is connected to the drain electrode 965.
Further, a pixel electrode 966 formed of a transparent conductive film is connected to the drain electrode 965. Also, the capacitance wiring 95
2 and the semiconductor layer 956 overlap each other in the storage capacitor 9.
03 is formed. The protective insulating film 959 and the interlayer insulating film 960 are the same as those in the first embodiment.

【0104】図14の断面図は、図15の画素部の上面
図で示すB−B’線に対応したものである。ソース配線
953は、画素電極967及び隣接する画素電極971
の下側に形成され、端部がソース配線753と重なり部
を形成することにより遮光性を高めている。
The sectional view of FIG. 14 corresponds to the line BB ′ shown in the top view of the pixel portion of FIG. The source wiring 953 includes a pixel electrode 967 and an adjacent pixel electrode 971
The light-shielding property is enhanced by forming an end portion overlapping with the source wiring 753.

【0105】画素部には、絶縁膜でなるバンク967が
形成され、溶液塗布によりポリビニルカルバゾールなど
の材料でなる発光層968が形成される。その上にはカ
リウムアセチルアセトネート(acacKと表記され
る)でなる電子注入層969、アルミニウム合金でなる
陰極970が形成される。この場合、陰極970がパッ
シベーション膜としても機能する。こうして自発光型の
EL素子が形成される。本実施例の場合、発光層968
で発生した光はアクティブマトリクス基板の方に向かっ
て放射される。
A bank 967 made of an insulating film is formed in the pixel portion, and a light emitting layer 968 made of a material such as polyvinyl carbazole is formed by applying a solution. An electron injection layer 969 made of potassium acetylacetonate (denoted as acacK) and a cathode 970 made of an aluminum alloy are formed thereon. In this case, the cathode 970 also functions as a passivation film. Thus, a self-luminous EL element is formed. In the case of this embodiment, the light emitting layer 968 is used.
Is emitted toward the active matrix substrate.

【0106】このように、本発明の画素構造とすること
により、アクティブマトリクス型の自発光表示装置にお
いて開口率を向上させることができる。その結果、明る
く鮮明な画像表示を可能とする。
As described above, by adopting the pixel structure of the present invention, the aperture ratio can be improved in the active matrix type self-luminous display device. As a result, a bright and clear image can be displayed.

【0107】[実施例6]本実施例では、本発明の表示装
置を組み込んだ半導体装置について示す。このような半
導体装置には、携帯情報端末(電子手帳、モバイルコン
ピュータ、携帯電話等)、ビデオカメラ、スチルカメ
ラ、パーソナルコンピュータ、テレビ等が挙げられる。
それらの一例を図16と図17に示す。
[Embodiment 6] In this embodiment, a semiconductor device incorporating the display device of the present invention will be described. Such a semiconductor device includes a portable information terminal (electronic notebook, mobile computer, mobile phone, and the like), a video camera, a still camera, a personal computer, a television, and the like.
Examples of these are shown in FIGS.

【0108】図16(A)は携帯電話であり、本体29
01、音声出力部9002、音声入力部2903、表示
装置2904、操作スイッチ2905、アンテナ290
6から構成されている。本発明は表示装置2904に適
用することができ、特に、実施例4で示す反射型の液晶
表示装置は低消費電力化の観点から適している。
FIG. 16A shows a portable telephone, and
01, audio output unit 9002, audio input unit 2903, display device 2904, operation switch 2905, antenna 290
6. The present invention can be applied to the display device 2904. In particular, the reflective liquid crystal display device described in Embodiment 4 is suitable from the viewpoint of low power consumption.

【0109】図16(B)はビデオカメラであり、本体
9101、表示装置9102、音声入力部9103、操
作スイッチ9104、バッテリー9105、受像部91
06から成っている。本発明は表示装置9102に適用
することができる。特に、実施例4で示す反射型の液晶
表示装置は低消費電力化の観点から適している。
FIG. 16B shows a video camera, which includes a main body 9101, a display device 9102, an audio input portion 9103, operation switches 9104, a battery 9105, and an image receiving portion 91.
06. The invention can be applied to the display device 9102. In particular, the reflective liquid crystal display device described in Embodiment 4 is suitable from the viewpoint of reducing power consumption.

【0110】図16(C)はモバイルコンピュータ或い
は携帯型情報端末であり、本体9201、カメラ部92
02、受像部9203、操作スイッチ9204、表示装
置9205で構成されている。本発明は表示装置920
5に適用することができる。特に、実施例4で示す反射
型の液晶表示装置は低消費電力化の観点から適してい
る。
FIG. 16C shows a mobile computer or a portable information terminal.
02, an image receiving section 9203, operation switches 9204, and a display device 9205. The present invention relates to a display device 920.
5 can be applied. In particular, the reflective liquid crystal display device described in Embodiment 4 is suitable from the viewpoint of reducing power consumption.

【0111】図16(D)はテレビ受像器であり、本体
9401、スピーカー9402、表示装置9403、受
信装置9404、増幅装置9405等で構成される。本
発明は表示装置9403に適用することができる。特
に、実施例4で示す反射型の液晶表示装置は低消費電力
化の観点から適している。
FIG. 16D shows a television receiver, which includes a main body 9401, a speaker 9402, a display device 9403, a receiver 9404, an amplifier 9405, and the like. The invention can be applied to the display device 9403. In particular, the reflective liquid crystal display device described in Embodiment 4 is suitable from the viewpoint of reducing power consumption.

【0112】図16(E)は携帯書籍であり、本体95
01、表示装置9502、9503、記憶媒体950
4、操作スイッチ9505、アンテナ9506から構成
されており、ミニディスク(MD)やDVDに記憶され
たデータや、アンテナで受信したデータを表示するもの
である。直視型の表示装置9502、9503は特に、
実施例4で示す反射型の液晶表示装置は低消費電力化の
観点から適している。
FIG. 16E shows a portable book, and a main body 95.
01, display devices 9502 and 9503, storage medium 950
4, comprising an operation switch 9505 and an antenna 9506 for displaying data stored on a mini disk (MD) or a DVD or data received by the antenna. The direct-view display devices 9502 and 9503 are, in particular,
The reflective liquid crystal display device described in Embodiment 4 is suitable from the viewpoint of low power consumption.

【0113】図17(A)はパーソナルコンピュータで
あり、本体9601、画像入力部9602、表示装置9
603、キーボード9604で構成される。本発明は表
示装置9603に適用することができる。特に、実施例
4で示す反射型の液晶表示装置は低消費電力化の観点か
ら適している。
FIG. 17A shows a personal computer, which includes a main body 9601, an image input section 9602, and a display device 9.
603 and a keyboard 9604. The present invention can be applied to the display device 9603. In particular, the reflective liquid crystal display device described in Embodiment 4 is suitable from the viewpoint of reducing power consumption.

【0114】図17(B)はプログラムを記録した記録
媒体(以下、記録媒体と呼ぶ)を用いるプレーヤーであ
り、本体9701、表示装置9702、スピーカ部97
03、記録媒体9704、操作スイッチ9705で構成
される。なお、この装置は記録媒体としてDVD(Di
gtial Versatile Disc)、CD等を
用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを
行うことができる。本発明は表示装置9702に適用す
ることができる。特に、実施例4で示す反射型の液晶表
示装置は低消費電力化の観点から適している。
FIG. 17B shows a player that uses a recording medium (hereinafter, referred to as a recording medium) on which a program is recorded, and includes a main body 9701, a display device 9702, and a speaker unit 97.
03, a recording medium 9704, and operation switches 9705. This device uses a DVD (Di) as a recording medium.
It is possible to watch music, watch a movie, play a game, or use the Internet by using a CD (g. Versatile Disc) or a CD. The present invention can be applied to the display device 9702. In particular, the reflective liquid crystal display device described in Embodiment 4 is suitable from the viewpoint of reducing power consumption.

【0115】図17(C)はデジタルカメラであり、本
体9801、表示装置9802、接眼部9803、操作
スイッチ9804、受像部(図示しない)で構成され
る。本発明は表示装置9802に適用することができ
る。特に、実施例4で示す反射型の液晶表示装置は低消
費電力化の観点から適している。
FIG. 17C shows a digital camera, which comprises a main body 9801, a display device 9802, an eyepiece 9803, operation switches 9804, and an image receiving unit (not shown). The present invention can be applied to the display device 9802. In particular, the reflective liquid crystal display device described in Embodiment 4 is suitable from the viewpoint of reducing power consumption.

【0116】図18(A)はフロント型プロジェクター
であり、投射装置3601、スクリーン3602で構成
される。本発明は投射装置3601やその他の信号制御
回路に適用することができる。
FIG. 18A shows a front type projector, which comprises a projection device 3601 and a screen 3602. The present invention can be applied to the projection device 3601 and other signal control circuits.

【0117】図18(B)はリア型プロジェクターであ
り、本体3701、投射装置3702、ミラー370
3、スクリーン3704で構成される。本発明は投射装
置3702やその他の信号制御回路に適用することがで
きる。
FIG. 18B shows a rear type projector, which includes a main body 3701, a projection device 3702, and a mirror 370.
3. It is composed of a screen 3704. The present invention can be applied to the projection device 3702 and other signal control circuits.

【0118】尚、図18(C)は、図18(A)及び図
18(B)中における投射装置3601、3702の構
造の一例を示した図である。投射装置3601、370
2は、光源光学系3801、ミラー3802、3804
〜3806、ダイクロイックミラー3803、プリズム
3807、液晶表示装置3808、位相差板3809、
投射光学系3810で構成される。投射光学系3810
は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施例は
三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単板式
であってもよい。また、図18(C)中において矢印で
示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を
有するフィルムや、位相差を調節するためのフィルム、
IRフィルム等の光学系を設けてもよい。
FIG. 18C is a diagram showing an example of the structure of the projection devices 3601 and 3702 in FIGS. 18A and 18B. Projection device 3601, 370
2 is a light source optical system 3801, mirrors 3802 and 3804
To 3806, dichroic mirror 3803, prism 3807, liquid crystal display device 3808, retardation plate 3809,
It is composed of a projection optical system 3810. Projection optical system 3810
Is composed of an optical system including a projection lens. In the present embodiment, an example of a three-plate type is shown, but there is no particular limitation, and for example, a single-plate type may be used. In addition, the practitioner may appropriately place an optical lens, a film having a polarizing function, a film for adjusting a phase difference, or the like in the optical path indicated by the arrow in FIG.
An optical system such as an IR film may be provided.

【0119】また、図18(D)は、図18(C)中に
おける光源光学系3801の構造の一例を示した図であ
る。本実施例では、光源光学系3801は、リフレクタ
ー3811、光源3812、レンズアレイ3813、3
814、偏光変換素子3815、集光レンズ3816で
構成される。なお、図18(D)に示した光源光学系は
一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に
実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィル
ムや、位相差を調節するフィルム、IRフィルム等の光
学系を設けてもよい。
FIG. 18D is a diagram showing an example of the structure of the light source optical system 3801 in FIG. 18C. In this embodiment, the light source optical system 3801 includes a reflector 3811, a light source 3812, a lens array 3813,
814, a polarization conversion element 3815, and a condenser lens 3816. Note that the light source optical system shown in FIG. 18D is an example and is not particularly limited. For example, a practitioner may appropriately provide an optical system such as an optical lens, a film having a polarizing function, a film for adjusting a phase difference, and an IR film in the light source optical system.

【0120】[0120]

【発明の効果】本発明を用いることにより非晶質半導体
膜をレーザーアニール法を用いて作製される結晶質半導
体膜の配向性を高めることができる。さらに、そのよう
な結晶質半導体膜を用いることでTFTの特性を向上さ
せることができる。
According to the present invention, the orientation of a crystalline semiconductor film formed by using a laser annealing method for an amorphous semiconductor film can be improved. Further, by using such a crystalline semiconductor film, characteristics of the TFT can be improved.

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

【図1】 本発明の結晶化方法の工程を示す図。FIG. 1 is a diagram showing steps of a crystallization method of the present invention.

【図2】 本発明の結晶化方法にデュアルビームレーザ
ーアニール法を適用する場合の工程図。
FIG. 2 is a process chart in a case where a dual beam laser annealing method is applied to the crystallization method of the present invention.

【図3】 レーザーアニール法における核生成領域及び
結晶成長方向を説明する上面図。
FIG. 3 is a top view illustrating a nucleation region and a crystal growth direction in a laser annealing method.

【図4】 本発明の結晶化方法に適用するクラスターツ
ール型装置の構成図。
FIG. 4 is a configuration diagram of a cluster tool type apparatus applied to the crystallization method of the present invention.

【図5】 クラスターツール型装置に付随する反応室の
一例を説明する図。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a reaction chamber associated with a cluster tool type device.

【図6】 クラスターツール型装置に付随するレーザー
処理室の一例を説明する図。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a laser processing chamber attached to a cluster tool type device.

【図7】 画素TFT、駆動回路のTFTの作製工程を
説明する断面図。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel TFT and a TFT of a driver circuit.

【図8】 画素TFT、駆動回路のTFTの作製工程を
説明する断面図。
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel TFT and a TFT of a driver circuit.

【図9】 画素TFT、駆動回路のTFTの作製工程を
説明する断面図。
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel TFT and a TFT of a driver circuit.

【図10】 液晶表示装置における画素の構成を説明す
る上面図。
FIG. 10 is a top view illustrating a structure of a pixel in a liquid crystal display device.

【図11】 アクティブマトリクス型表示装置の断面
図。
FIG. 11 is a cross-sectional view of an active matrix display device.

【図12】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の斜
視図。
FIG. 12 is a perspective view of an active matrix liquid crystal display device.

【図13】 フロントライトを用いた反射型液晶表示装
置の構成を説明する図。
FIG. 13 illustrates a configuration of a reflective liquid crystal display device using a front light.

【図14】 EL表示装置の画素部の構成を説明する断
面図。
FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a structure of a pixel portion of an EL display device.

【図15】 EL表示装置の画素部の構成を説明する上
面図。
FIG. 15 is a top view illustrating a structure of a pixel portion of an EL display device.

【図16】 半導体装置の一例を示す図。FIG. 16 illustrates an example of a semiconductor device.

【図17】 半導体装置の一例を示す図。FIG. 17 illustrates an example of a semiconductor device.

【図18】 プロジェクターの一例を示す図。FIG. 18 illustrates an example of a projector.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 29/786 H01L 29/78 626C 21/336 627G (72)発明者 小野 幸治 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 高山 徹 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 Fターム(参考) 2H092 GA59 JA25 JA28 JA46 JB58 KA04 KB25 MA05 MA08 MA10 MA17 MA30 MA37 NA21 5C094 AA02 BA03 BA43 CA19 EA04 EA05 EB02 HA08 HA10 5F048 AA08 AB10 AC04 AC10 BA10 BA16 BB05 BC06 BC11 BD04 BE08 BF02 BF07 BF11 BG05 5F052 AA02 AA11 BA07 BB02 BB07 CA04 DA02 DB02 DB03 DB07 EA12 FA06 FA19 FA26 JA01 5F110 AA16 AA30 BB02 BB04 CC02 DD02 DD13 DD14 DD15 DD17 DD21 DD25 EE01 EE04 EE14 EE23 FF01 FF02 FF04 FF09 FF28 FF30 FF35 GG01 GG02 GG13 GG17 GG25 GG43 GG45 GG47 HJ01 HJ04 HJ12 HJ13 HJ23 HL03 HL04 HL07 HM15 NN02 NN22 NN24 NN27 NN35 NN72 PP01 PP03 PP04 PP05 PP06 PP07 PP10 PP13 PP29 PP34 PP35 PP40 QQ04 QQ09 QQ11 QQ23 QQ24 QQ25 QQ28──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification FI theme coat ゛ (Reference) H01L 29/786 H01L 29/78 626C 21/336 627G (72) Inventor Koji Ono 398 Hase, Atsugi City, Kanagawa Prefecture Inside the Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. (72) Inventor Tohru Takayama 398 Hase, Atsugi-shi, Kanagawa F-term in the Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. BA03 BA43 CA19 EA04 EA05 EB02 HA08 HA10 5F048 AA08 AB10 AC04 AC10 BA10 BA16 BB05 BC06 BC11 BD04 BE08 BF02 BF07 BF11 BG05 5F052 AA02 AA11 BA07 BB02 BB07 CA04 DA02 DB02 DB03 DB07 EA12 FA06 FA19 FA02 DD01 DD17 DD21 DD25 EE01 EE04 EE14 EE23 FF01 FF02 FF04 FF09 FF28 FF30 FF35 GG01 GG02 GG 13 GG17 GG25 GG43 GG45 GG47 HJ01 HJ04 HJ12 HJ13 HJ23 HL03 HL04 HL07 HM15 NN02 NN22 NN24 NN27 NN35 NN72 PP01 PP03 PP04 PP05 PP06 PP07 PP10 PP13 PP29 PP34 PP35 PP40 QQ04 QQ09 QQQ25 Q25Q

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】絶縁表面上に選択的に第1の絶縁膜を形成
する第1の工程と、前記絶縁表面上及び前記第1の絶縁
膜上に第2の絶縁膜を形成する第2の工程と、前記第2
の絶縁膜の表面をハロゲン元素で処理する第3の工程
と、前記第3の工程の後に、前記第2の絶縁膜上に非晶
質構造を有する半導体膜を形成する第4の工程と、前記
非晶質構造を有する半導体膜中または前記非晶質構造を
有する半導体膜に接して該非晶質構造を有する半導体膜
の結晶化を助長する触媒元素を付加する第5の工程と、
前記非晶質構造を有する半導体膜に第1の熱処理を行い
第1の結晶質半導体膜を形成する第6の工程と、前記第
1の結晶質半導体膜にレーザー光を照射して第2の結晶
質半導体膜を形成する第7の工程とを有することを特徴
とする半導体装置の作製方法。
1. A first step of selectively forming a first insulating film on an insulating surface, and a second step of forming a second insulating film on the insulating surface and on the first insulating film. The step and the second
A third step of treating the surface of the insulating film with a halogen element, and a fourth step of forming a semiconductor film having an amorphous structure on the second insulating film after the third step. A fifth step of adding a catalyst element in the semiconductor film having the amorphous structure or in contact with the semiconductor film having the amorphous structure to promote crystallization of the semiconductor film having the amorphous structure;
A sixth step of performing a first heat treatment on the semiconductor film having the amorphous structure to form a first crystalline semiconductor film, and a second step of irradiating the first crystalline semiconductor film with laser light. And a seventh step of forming a crystalline semiconductor film.
【請求項2】絶縁表面上に選択的に第1の絶縁膜を形成
する第1の工程と、前記絶縁表面上及び前記第1の絶縁
膜上に第2の絶縁膜を形成する第2の工程と、前記第2
の絶縁膜の表面をハロゲン元素で処理する第3の工程
と、前記第3の工程の後に、前記第2の絶縁膜上に非晶
質構造を有する半導体膜を形成する第4の工程と、前記
非晶質構造を有する半導体膜中または前記非晶質構造を
有する半導体膜に接して該非晶質構造を有する半導体膜
の結晶化を助長する触媒元素を付加する第5の工程と、
前記非晶質構造を有する半導体膜にレーザー光を照射し
て結晶質半導体膜を形成する第6の工程とを有すること
を特徴とする半導体装置の作製方法。
2. A first step of selectively forming a first insulating film on an insulating surface, and a second step of forming a second insulating film on the insulating surface and on the first insulating film. The step and the second
A third step of treating the surface of the insulating film with a halogen element, and a fourth step of forming a semiconductor film having an amorphous structure on the second insulating film after the third step. A fifth step of adding a catalyst element in the semiconductor film having the amorphous structure or in contact with the semiconductor film having the amorphous structure to promote crystallization of the semiconductor film having the amorphous structure;
Irradiating the semiconductor film having an amorphous structure with laser light to form a crystalline semiconductor film.
【請求項3】絶縁表面上に選択的に第1の絶縁膜を形成
する第1の工程と、前記絶縁表面上及び前記第1の絶縁
膜上に第2の絶縁膜を形成する第2の工程と、前記第2
の絶縁膜の表面をハロゲン元素で処理する第3の工程
と、前記第2の絶縁膜の表面に非晶質構造を有する半導
体膜の結晶化を助長する触媒元素を添加する第4の工程
と、前記第3の工程の後に、前記第2の絶縁膜上に非晶
質構造を有する半導体膜を形成する第5の工程と、前記
非晶質構造を有する半導体膜に第1の熱処理を行い第1
の結晶質半導体膜を形成する第6の工程と、前記第1の
結晶質半導体膜にレーザー光を照射して第2の結晶質半
導体膜を形成する第7の工程とを有することを特徴とす
る半導体装置の作製方法。
3. A first step of selectively forming a first insulating film on an insulating surface, and a second step of forming a second insulating film on the insulating surface and on the first insulating film. The step and the second
A third step of treating the surface of the insulating film with a halogen element, and a fourth step of adding a catalytic element that promotes crystallization of the semiconductor film having an amorphous structure to the surface of the second insulating film. A fifth step of forming a semiconductor film having an amorphous structure on the second insulating film after the third step, and performing a first heat treatment on the semiconductor film having the amorphous structure. First
Forming a second crystalline semiconductor film by irradiating a laser beam to the first crystalline semiconductor film to form a second crystalline semiconductor film. Of manufacturing a semiconductor device.
【請求項4】絶縁表面上に選択的に第1の絶縁膜を形成
する第1の工程と、前記絶縁表面上及び前記第1の絶縁
膜上に第2の絶縁膜を形成する第2の工程と、前記第2
の絶縁膜の表面をハロゲン元素で処理する第3の工程
と、前記第3の工程の後に、前記第2の絶縁膜上に非晶
質構造を有する半導体膜を形成する第4の工程と、前記
非晶質構造を有する半導体膜中または前記非晶質構造を
有する半導体膜に接して該非晶質構造を有する半導体膜
の結晶化を助長する触媒元素を付加する第5の工程と、
前記非晶質構造を有する半導体膜に第1の熱処理を行い
第1の結晶質半導体膜を形成する第6の工程と、前記第
1の結晶質半導体膜にレーザー光を照射して第2の結晶
質半導体膜を形成する第7の工程と、前記第2の結晶質
半導体膜上にゲート絶縁膜を形成する第8の工程と、前
記ゲート絶縁膜上に第1の導電膜と第2の導電膜を形成
する第9の工程と、前記第1の導電膜と第2の導電膜を
第1のエッチング処理により第1の形状の導電層を形成
する第10の工程と、前記第1の形状の導電層の外側に
第1の不純物領域を形成する第11の工程と、前記第1
の形状の導電層を第2のエッチング処理により第2の形
状の導電層を形成する第12の工程と、前記第2の形状
の導電層と重なる第2の不純物領域を形成する第13の
工程と、前記第2の形状の導電層を第3のエッチング処
理により第3の形状の導電層を形成する第14の工程と
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
4. A first step of selectively forming a first insulating film on an insulating surface, and a second step of forming a second insulating film on the insulating surface and on the first insulating film. The step and the second
A third step of treating the surface of the insulating film with a halogen element, and a fourth step of forming a semiconductor film having an amorphous structure on the second insulating film after the third step. A fifth step of adding a catalyst element in the semiconductor film having the amorphous structure or in contact with the semiconductor film having the amorphous structure to promote crystallization of the semiconductor film having the amorphous structure;
A sixth step of performing a first heat treatment on the semiconductor film having the amorphous structure to form a first crystalline semiconductor film, and a second step of irradiating the first crystalline semiconductor film with laser light. A seventh step of forming a crystalline semiconductor film, an eighth step of forming a gate insulating film on the second crystalline semiconductor film, and a first conductive film and a second conductive film on the gate insulating film. A ninth step of forming a conductive film, a tenth step of forming a first shape conductive layer by performing a first etching process on the first conductive film and the second conductive film, An eleventh step of forming a first impurity region outside the conductive layer having a shape;
A twelfth step of forming a second shape conductive layer by performing a second etching process on the second shape conductive layer, and a thirteenth step of forming a second impurity region overlapping with the second shape conductive layer And a fourteenth step of forming a third-shape conductive layer by performing a third etching process on the second-shape conductive layer.
【請求項5】絶縁表面上に選択的に第1の絶縁膜を形成
する第1の工程と、前記絶縁表面上及び前記第1の絶縁
膜上に第2の絶縁膜を形成する第2の工程と、前記第2
の絶縁膜の表面をハロゲン元素で処理する第3の工程
と、前記第3の工程の後に、前記第2の絶縁膜上に非晶
質構造を有する半導体膜を形成する第4の工程と、前記
非晶質構造を有する半導体膜中または前記非晶質構造を
有する半導体膜に接して該非晶質構造を有する半導体膜
の結晶化を助長する触媒元素を付加する第5の工程と、
前記非晶質構造を有する半導体膜にレーザー光を照射し
て結晶質半導体膜を形成する第6の工程と、前記結晶質
半導体膜上にゲート絶縁膜を形成する第7の工程と、前
記ゲート絶縁膜上に第1の導電膜と第2の導電膜を形成
する第8の工程と、前記第1の導電膜と第2の導電膜を
第1のエッチング処理により第1の形状の導電層を形成
する第9の工程と、前記第1の形状の導電層の外側に第
1の不純物領域を形成する第10の工程と、前記第1の
形状の導電層を第2のエッチング処理により第2の形状
の導電層を形成する第11の工程と、前記第2の形状の
導電層と重なる第2の不純物領域を形成する第12の工
程と、前記第2の形状の導電層を第3のエッチング処理
により第3の形状の導電層を形成する第13の工程とを
有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
5. A first step of selectively forming a first insulating film on an insulating surface, and a second step of forming a second insulating film on the insulating surface and on the first insulating film. The step and the second
A third step of treating the surface of the insulating film with a halogen element, and a fourth step of forming a semiconductor film having an amorphous structure on the second insulating film after the third step. A fifth step of adding a catalyst element in the semiconductor film having the amorphous structure or in contact with the semiconductor film having the amorphous structure to promote crystallization of the semiconductor film having the amorphous structure;
A sixth step of irradiating the semiconductor film having the amorphous structure with a laser beam to form a crystalline semiconductor film, a seventh step of forming a gate insulating film on the crystalline semiconductor film, An eighth step of forming a first conductive film and a second conductive film on the insulating film, and a first shape conductive layer formed by performing a first etching process on the first conductive film and the second conductive film. A ninth step of forming a first impurity region outside the first shape conductive layer; and a tenth step of forming the first shape conductive layer by a second etching process. An eleventh step of forming a conductive layer of the second shape, a twelfth step of forming a second impurity region overlapping the conductive layer of the second shape, and a third step of forming the conductive layer of the second shape. And a thirteenth step of forming a conductive layer having a third shape by an etching process. The method for manufacturing a semiconductor device according to.
【請求項6】絶縁表面上に選択的に第1の絶縁膜を形成
する第1の工程と、前記絶縁表面上及び前記第1の絶縁
膜上に第2の絶縁膜を形成する第2の工程と、前記第2
の絶縁膜の表面をハロゲン元素で処理する第3の工程
と、前記第2の絶縁膜の表面に非晶質構造を有する半導
体膜の結晶化を助長する触媒元素を添加する第4の工程
と、前記第3の工程の後に、前記第2の絶縁膜上に非晶
質構造を有する半導体膜を形成する第5の工程と、前記
非晶質構造を有する半導体膜に第1の熱処理を行い第1
の結晶質半導体膜を形成する第6の工程と、前記第1の
結晶質半導体膜にレーザー光を照射して第2の結晶質半
導体膜を形成する第7の工程と、前記第2の結晶質半導
体膜上にゲート絶縁膜を形成する第8の工程と、前記ゲ
ート絶縁膜上に第1の導電膜と第2の導電膜を形成する
第9の工程と、前記第1の導電膜と第2の導電膜を第1
のエッチング処理により第1の形状の導電層を形成する
第10の工程と、前記第1の形状の導電層の外側に第1
の不純物領域を形成する第11の工程と、前記第1の形
状の導電層を第2のエッチング処理により第2の形状の
導電層を形成する第12の工程と、前記第2の形状の導
電層と重なる第2の不純物領域を形成する第13の工程
と、前記第2の形状の導電層を第3のエッチング処理に
より第3の形状の導電層を形成する第14の工程とを有
することを特徴とする半導体装置の作製方法。
6. A first step of selectively forming a first insulating film on an insulating surface, and a second step of forming a second insulating film on the insulating surface and on the first insulating film. The step and the second
A third step of treating the surface of the insulating film with a halogen element, and a fourth step of adding a catalytic element that promotes crystallization of the semiconductor film having an amorphous structure to the surface of the second insulating film. A fifth step of forming a semiconductor film having an amorphous structure on the second insulating film after the third step, and performing a first heat treatment on the semiconductor film having the amorphous structure. First
A sixth step of forming a second crystalline semiconductor film by irradiating the first crystalline semiconductor film with a laser beam, and a second step of forming a second crystalline semiconductor film by irradiating the first crystalline semiconductor film with a laser beam. An eighth step of forming a gate insulating film on the quality semiconductor film, a ninth step of forming a first conductive film and a second conductive film on the gate insulating film, The second conductive film is first
A tenth step of forming a first shape conductive layer by etching treatment, and a first step outside the first shape conductive layer.
An eleventh step of forming a second shape conductive layer by performing a second etching process on the first shape conductive layer; and a second step of forming the second shape conductive layer by performing a second etching process on the first shape conductive layer. A thirteenth step of forming a second impurity region overlapping the layer; and a fourteenth step of forming a third shape conductive layer by subjecting the second shape conductive layer to a third etching process. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項7】請求項1乃至請求項6のいずれか一項にお
いて、前記第2の絶縁膜の表面をハロゲン元素で処理す
る工程は、フッ素原子またはフッ素ラジカルを含むプラ
ズマに曝すことを特徴とする半導体装置の作製方法。
7. The method according to claim 1, wherein the step of treating the surface of the second insulating film with a halogen element includes exposing the surface of the second insulating film to plasma containing fluorine atoms or fluorine radicals. Of manufacturing a semiconductor device.
【請求項8】請求項1乃至請求項6のいずれか一項にお
いて、前記第2の絶縁膜の表面をハロゲン元素で処理す
る工程は、四フッ化珪素をプラズマ化した雰囲気中に曝
すことを特徴とする半導体装置の作製方法。
8. The method according to claim 1, wherein the step of treating the surface of the second insulating film with a halogen element includes exposing the surface of the silicon tetrafluoride to plasma. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項9】請求項1乃至請求項6のいずれか一項にお
いて、前記第2の絶縁膜の表面をハロゲン元素で処理す
る工程は、三フッ化窒素をプラズマ化した雰囲気中に曝
すことを特徴とする半導体装置の作製方法。
9. The method according to claim 1, wherein the step of treating the surface of the second insulating film with a halogen element includes exposing the surface of the second insulating film to an atmosphere in which nitrogen trifluoride is turned into a plasma. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項10】請求項1乃至請求項6のいずれか一項に
おいて、前記触媒元素はニッケル(Ni)、ゲルマニウ
ム(Ge)、鉄(Fe)、パラジウム(Pd)、スズ
(Sn)、鉛(Pb)、コバルト(Co)、白金(P
t)、銅(Cu)、金(Au)であることを特徴とする
半導体装置の作製方法。
10. The method according to claim 1, wherein the catalyst element is nickel (Ni), germanium (Ge), iron (Fe), palladium (Pd), tin (Sn), lead ( Pb), cobalt (Co), platinum (P
t), copper (Cu), and gold (Au).
【請求項11】請求項1乃至請求項6のいずれか一項に
おいて、前記レーザー光は波長400nm以下のエキシマ
レーザー光であることを特徴とする半導体装置の作製方
法。
11. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the laser light is excimer laser light having a wavelength of 400 nm or less.
【請求項12】請求項1乃至請求項6のいずれか一項に
おいて、前記レーザー光はYAGレーザー、YVO4
ーザー、YAlO3レーザー、YLFレーザーから選ば
れた一つのレーザー光であって、その第2高調波(53
2nm)、第3高調波(355nm)、第4高調波(266
nm)から選ばれた一つであることを特徴とする半導体装
置の作製方法。
12. The any one of claims 1 to 6, wherein the laser beam is a YAG laser, YVO 4 laser, YAlO 3 laser, a laser light selected from the YLF laser, the first 2 harmonics (53
2 nm), the third harmonic (355 nm), and the fourth harmonic (266
nm), a method for manufacturing a semiconductor device.
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