JP2002280560A - Manufacturing method for semiconductor element, semiconductor element manufactured by the same manufacturing method, and semiconductor device - Google Patents

Manufacturing method for semiconductor element, semiconductor element manufactured by the same manufacturing method, and semiconductor device

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JP2002280560A
JP2002280560A JP2001077318A JP2001077318A JP2002280560A JP 2002280560 A JP2002280560 A JP 2002280560A JP 2001077318 A JP2001077318 A JP 2001077318A JP 2001077318 A JP2001077318 A JP 2001077318A JP 2002280560 A JP2002280560 A JP 2002280560A
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semiconductor film
silicon semiconductor
film
amorphous silicon
manufacturing
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JP2001077318A
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Japanese (ja)
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Takeshi Nakanishi
健 中西
Yasuhiro Mitani
康弘 三谷
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Sharp Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve an interfacial characteristic between a crystalline silicon semiconductor film and a gate insulation film of a semiconductor element, and to reduce the lowering of mobility, and further, to improve sufficiently a minus shift of a flat band. SOLUTION: Before forming a gate electrode 5 of the semiconductor element, a crystalline silicon semiconductor film 3 and a silicon oxide film 4 are so subjected to steam annealing under a high-pressure condition as to reduce defects and dangling bonds included in them and oxidize a portion of the top-surface side of the crystalline silicon semiconductor film 3 which is contacted with the silicon oxide film 4. Thereby, there is obtained the semiconductor element having a good-quality semiconductor film wherein the interfacial characteristic between the crystalline silicon semiconductor film 3 and the silicon oxide film 4 is made excellent and the defects and the dangling bonds present in an interfacial surface portion are reduced.

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、半導体素子の製造
方法、その製造方法によって製造される半導体素子及び
半導体装置に関し、さらに詳細には、アモルファス状の
シリコン半導体膜を結晶化することにより得られる結晶
性のシリコン半導体膜を活性領域とする半導体素子の製
造方法、その製造方法によって製造される半導体素子及
び半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor element, a semiconductor element and a semiconductor device manufactured by the method, and more particularly, to a method for crystallizing an amorphous silicon semiconductor film. The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor element using a crystalline silicon semiconductor film as an active region, a semiconductor element manufactured by the method, and a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、高解像度の大型液晶表示装置、高
解像度・高速の密着型イメージセンサ、3次元IC等を
実現するために、ガラス等の絶縁性基板上に高性能な半
導体素子を形成する試みがなされている。このような半
導体素子としては、薄膜状のシリコン半導体が一般的で
あり、アモルファス状のシリコン半導体(a−Si)と
結晶性のシリコン半導体との2つに大別される。
2. Description of the Related Art In recent years, high-performance semiconductor elements have been formed on an insulating substrate such as glass in order to realize a large-sized liquid crystal display device with high resolution, a high-resolution and high-speed contact image sensor, and a three-dimensional IC. Attempts have been made to do so. Such a semiconductor element is generally a thin-film silicon semiconductor, and is roughly classified into an amorphous silicon semiconductor (a-Si) and a crystalline silicon semiconductor.

【0003】アモルファス状のシリコン半導体膜は、製
造温度が低く、気相法により比較的容易に作製すること
ができるために、量産性に優れ、結晶性のシリコン半導
体膜よりも一般的に使用されている。
Since an amorphous silicon semiconductor film has a low manufacturing temperature and can be relatively easily formed by a gas phase method, it is excellent in mass productivity and is generally used more than a crystalline silicon semiconductor film. ing.

【0004】しかしながら、アモルファス状のシリコン
半導体膜は、結晶性のシリコン半導体膜と比較すると、
導電性等の物性が劣るため、今後は、半導体素子の高速
特性等の向上を図るために、結晶性のシリコン半導体膜
を有する薄膜状半導体素子の簡便な製造方法の確立が強
く求められている。この結晶性のシリコン半導体膜とし
ては、多結晶シリコン及び微結晶シリコン等が知られて
いる。
However, an amorphous silicon semiconductor film is different from a crystalline silicon semiconductor film in that:
Since physical properties such as conductivity are inferior, establishment of a simple manufacturing method of a thin-film semiconductor element having a crystalline silicon semiconductor film is strongly demanded in order to improve high-speed characteristics and the like of the semiconductor element in the future. . Polycrystalline silicon, microcrystalline silicon, and the like are known as the crystalline silicon semiconductor film.

【0005】このような結晶性を有する薄膜状のシリコ
ン半導体膜を作製する方法としては、次の(1)〜
(3)に示す方法が知られている。 (1)結晶性のシリコン半導体膜を、直接、絶縁性基板
上に成膜する。 (2)アモルファス状のシリコン半導体膜を成膜した
後、レーザ光等の強光を照射して、その光エネルギーに
よって、アモルファス状のシリコン半導体膜を結晶化し
て結晶性のシリコン半導体膜とする。 (3)アモルファス状のシリコン半導体膜を成膜した
後、加熱して、その熱エネルギーによって、アモルファ
ス状のシリコン半導体膜を結晶化して結晶性のシリコン
半導体膜とする。
The following methods (1) to (4) are used to fabricate a thin silicon semiconductor film having such crystallinity.
The method shown in (3) is known. (1) A crystalline silicon semiconductor film is formed directly on an insulating substrate. (2) After the amorphous silicon semiconductor film is formed, the amorphous silicon semiconductor film is irradiated with strong light such as a laser beam, and the amorphous silicon semiconductor film is crystallized into a crystalline silicon semiconductor film by the light energy. (3) After the amorphous silicon semiconductor film is formed, it is heated and the amorphous silicon semiconductor film is crystallized into a crystalline silicon semiconductor film by the heat energy.

【0006】しかしながら、上記の(1)の方法におい
ては、成膜工程と同時に結晶化が進行するので、大粒径
の結晶性のシリコン半導体膜を得るために厚く成膜しな
ければならず、したがって、良好な半導体物性を有する
膜を基板の全面にわたって厚く成膜することが技術的に
困難である。また、成膜温度が600℃以上と高く、6
00℃以上の高温に耐えられない安価なガラス基板を使
用することができないというコスト上の問題もある。
However, in the above method (1), crystallization proceeds simultaneously with the film formation step, so that a thick film must be formed in order to obtain a crystalline silicon semiconductor film having a large grain size. Therefore, it is technically difficult to form a film having good semiconductor properties over the entire surface of the substrate. The film formation temperature is as high as 600 ° C. or higher,
There is also a cost problem that an inexpensive glass substrate that cannot withstand a high temperature of 00 ° C. or more cannot be used.

【0007】また、上記(2)の方法においては、溶融
固化過程の結晶化現象を利用するため、結晶粒は小粒径
であるが結晶粒同士が衝突して形成される粒界が良好に
なり、高品質の結晶性のシリコン半導体膜が得られる。
しかしながら、例えば、レーザ光として現在最も一般的
に利用されているエキシマレーザを使用する場合には、
レーザ光の安定性が十分でないために、大面積の基板の
全面にわたって均一な処理を施すことが容易でなく、同
一基板上に均一な特性を有する複数の結晶性のシリコン
半導体膜を成膜することができないおそれがある。さら
に、レーザ光の照射面積が小さいために、効率良く製造
することができないという問題もある。
In the above method (2), since the crystallization phenomenon in the melt-solidification process is used, the crystal grains are small, but the grain boundaries formed by collision of the crystal grains are excellent. Thus, a high-quality crystalline silicon semiconductor film can be obtained.
However, for example, when using an excimer laser currently most commonly used as laser light,
Since the stability of laser light is not sufficient, it is not easy to perform uniform processing over the entire surface of a large-sized substrate, and a plurality of crystalline silicon semiconductor films having uniform characteristics are formed on the same substrate. May not be possible. Further, there is also a problem that the laser cannot be manufactured efficiently because the irradiation area of the laser beam is small.

【0008】また、上記(3)の方法では、上記
(1)、(2)の方法に比べると、大面積の結晶性のシ
リコン半導体膜の成膜に適している。しかしながら、ア
モルファス状のシリコン半導体膜を結晶化させるために
は、600℃以上の高温条件によって長時間にわたる加
熱処理が必要である。このため、600℃以上の高温条
件に耐えることができない安価なガラス基板を使用する
ことができず、しかも、スループットを向上させること
ができないという問題がある。さらに、(3)の方法に
おいては、固相結晶化現象を利用するため、結晶粒が大
きくなり、粒径が数μmにわたる結晶粒が基板表面に沿
って広がって、成長した結晶粒同士が互いにぶつかり合
って粒界が形成されると、その粒界は、キャリアに対す
るトラップ準位として作用して、TFTの移動度が低下
するおそれがある。
The method (3) is more suitable for forming a large-area crystalline silicon semiconductor film than the methods (1) and (2). However, in order to crystallize an amorphous silicon semiconductor film, heat treatment for a long time under a high temperature condition of 600 ° C. or more is required. For this reason, there is a problem that an inexpensive glass substrate that cannot withstand a high temperature condition of 600 ° C. or more cannot be used, and that the throughput cannot be improved. Further, in the method (3), since the solid-phase crystallization phenomenon is used, the crystal grains become large, the crystal grains having a diameter of several μm spread along the substrate surface, and the grown crystal grains are mutually separated. When a grain boundary is formed by collision, the grain boundary acts as a trap level for carriers, and the mobility of the TFT may be reduced.

【0009】上記の(3)の方法を利用して、より低温
かつ短時間の加熱処理によって、高品質で均一な結晶性
のシリコン半導体膜を作製する方法が、特開平6−33
382号公報、特開平6−333825号公報、特開平
8−33062号公報に、それぞれ開示されている。
A method of producing a high-quality and uniform crystalline silicon semiconductor film by lower-temperature and shorter-time heat treatment using the above method (3) is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-33.
382, JP-A-6-333825, and JP-A-8-33062, respectively.

【0010】これらの公報に記載された成膜方法では、
アモルファス状のシリコン半導体膜の表面に微量のニッ
ケル等の金属元素を導入した後に、加熱処理することに
よって、600℃以下の低温で、数時間程度の短時間の
処理時間で結晶化を行っている。
In the film forming method described in these publications,
After introducing a trace amount of a metal element such as nickel onto the surface of the amorphous silicon semiconductor film, crystallization is performed at a low temperature of 600 ° C. or less and a short processing time of about several hours by performing heat treatment. .

【0011】結晶化を促進する金属元素は、アモルファ
ス状のシリコン半導体膜中において、触媒的に作用して
おり、導入された金属元素を核とした結晶核が早期に発
生し、その後、この結晶核を中心として結晶化が急激に
進行するものと考えられる。このことから、以後におい
ては、アモルファス状のシリコン半導体膜の結晶化に使
用される金属元素を触媒元素と呼ぶ。
The metal element that promotes crystallization acts as a catalyst in the amorphous silicon semiconductor film, and crystal nuclei having the introduced metal element as nuclei are generated at an early stage. It is considered that crystallization progresses rapidly around the nucleus. For this reason, hereinafter, the metal element used for crystallization of the amorphous silicon semiconductor film is referred to as a catalyst element.

【0012】このような触媒元素の導入によってアモル
ファス状のシリコン半導体膜の結晶化が助長される。結
晶成長した結晶性のシリコン半導体膜は、通常の固相成
長法によって結晶化したシリコン半導体膜が双晶構造を
有するのに対して、複数の柱状結晶からなる構造を有
し、それぞれの柱状結晶の内部が単結晶に近い状態にな
る。
The introduction of such a catalytic element promotes the crystallization of the amorphous silicon semiconductor film. The crystalline silicon semiconductor film obtained by crystal growth has a structure composed of a plurality of columnar crystals, whereas a silicon semiconductor film crystallized by a normal solid-phase growth method has a twin structure. Is in a state close to a single crystal.

【0013】しかし、上記の半導体膜の製造方法によっ
て製造された結晶性のシリコン半導体膜には、未結合手
(ダングリングボンド)、欠陥等が存在しており、これ
ら未結合手、欠陥等がキャリアに対するトラップ準位と
して作用し、製造されるTFTにおけるキャリアの移動
度が低下する原因、また、欠陥に起因する正電荷による
フラットバンド電位のマイナスシフトの原因となる。
However, dangling bonds, defects, and the like are present in the crystalline silicon semiconductor film manufactured by the above-described method for manufacturing a semiconductor film, and these dangling bonds, defects, and the like are present. It acts as a trap level for carriers and causes a decrease in carrier mobility in a manufactured TFT, and also causes a negative shift of a flat band potential due to a positive charge due to a defect.

【0014】さらに、このような結晶性のシリコン半導
体膜によって製造されるTFTでは、ゲート絶縁膜と結
晶性シリコン半導体膜との界面に、同様の欠陥が存在す
るために、同様に、TFTにおけるキャリアの移動度の
低下、フラットバンド電位のマイナスシフトが生じる。
Further, in a TFT manufactured using such a crystalline silicon semiconductor film, a similar defect exists at the interface between the gate insulating film and the crystalline silicon semiconductor film. , And a negative shift of the flat band potential occurs.

【0015】特開平7−225079号公報、特開平8
−55858号公報には、それぞれ、高圧の水蒸気アニ
ールを用いることにより、結晶性のシリコン半導体膜と
ゲート絶縁膜との界面を改質して、欠陥による正電荷を
中性化し、フラットバンド電位を0Vに近づける方法が
開示されている。
JP-A-7-225079 and JP-A-8-25079
Japanese Patent No. 55858 discloses that the interface between the crystalline silicon semiconductor film and the gate insulating film is modified by using high-pressure steam annealing to neutralize the positive charge due to the defect and to reduce the flat band potential. A method for approaching 0V is disclosed.

【0016】また、通常の焼成炉において、常圧で少量
の水素を含む窒素雰囲気下においてアニールを行うこと
により、結晶性を有するシリコン半導体、ゲート絶縁
膜、結晶性シリコン半導体膜とゲート絶縁膜との界面の
それぞれにおいて、ダングリングボンド、欠陥を低減す
る方法が提案されている。
In a normal baking furnace, annealing is performed at normal pressure in a nitrogen atmosphere containing a small amount of hydrogen, so that a crystalline silicon semiconductor, a gate insulating film, a crystalline silicon semiconductor film and a gate insulating film are formed. In each of the interfaces, a method for reducing dangling bonds and defects has been proposed.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】高圧条件下での水蒸気
アニールを実施する方法では、ゲート電極を形成した後
に、結晶性のシリコン半導体膜、ゲート絶縁膜の改質を
行うために、ゲート電極直下の部分の結晶性のシリコン
半導体膜及びゲート絶縁膜が十分に改質されず、このた
め、残存したダングリングボンドや欠陥により、キャリ
アの移動度が低下し、フラットバンドがマイナスシフト
を起こすおそれがある。
In the method of performing steam annealing under high-pressure conditions, after forming a gate electrode, a crystalline silicon semiconductor film and a gate insulating film are reformed immediately below the gate electrode in order to modify the crystalline silicon semiconductor film and the gate insulating film. Therefore, the crystalline silicon semiconductor film and the gate insulating film in the portion are not sufficiently modified, so that carrier mobility may be reduced due to remaining dangling bonds and defects, and a flat band may cause a negative shift. is there.

【0018】また、少量の水素を含んだ窒素雰囲気下に
おける常圧アニールを実施する方法では、温度を上昇及
び下降させる昇降温のために長時間を要し、プロセス時
間が長くなって、生産性が低下するという問題がある。
Further, in the method of performing the normal pressure annealing in a nitrogen atmosphere containing a small amount of hydrogen, a long time is required for raising and lowering the temperature to raise and lower the temperature. Is reduced.

【0019】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、結晶性のシリコン半導体膜とゲート絶
縁膜との間の界面特性を改善して、移動度の低下を低減
し、フラットバンドのマイナスシフト対策を十分に行う
ことができる半導体素子の製造方法、その製造方法によ
って製造される半導体素子及び半導体装置を提供するこ
とを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has an object to improve interface characteristics between a crystalline silicon semiconductor film and a gate insulating film, to reduce a decrease in mobility, and to improve a flatness. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor element capable of sufficiently taking measures against band negative shift, a semiconductor element and a semiconductor device manufactured by the method.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の半導体素子の製造方法は、絶縁表面を有す
る基板上にアモルファス状のシリコン半導体膜を形成す
る工程と、該アモルファス状のシリコン半導体膜に、該
シリコン半導体膜の結晶化を助長する触媒元素を導入す
る工程と、該触媒元素が導入されたアモルファス状のシ
リコン半導体膜を加熱して結晶化する工程と、該結晶性
のシリコン半導体を覆うゲート絶縁膜を形成する工程
と、該ゲート絶縁膜が形成された基板を水蒸気を含む1
気圧以上の雰囲気中で、600℃以下の温度で加熱処理
する工程と、該ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する
工程と、を包含することを特徴とするものである。
In order to solve the above-mentioned problems, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises the steps of: forming an amorphous silicon semiconductor film on a substrate having an insulating surface; A step of introducing into the semiconductor film a catalyst element that promotes crystallization of the silicon semiconductor film; a step of heating and crystallizing the amorphous silicon semiconductor film into which the catalyst element is introduced; A step of forming a gate insulating film covering the semiconductor;
And a step of forming a gate electrode on the gate insulating film in a heat treatment at a temperature of 600 ° C. or lower in an atmosphere of an atmospheric pressure or higher.

【0021】上記本発明の半導体素子の製造方法におい
て、前記基板は、ガラス基板であることが好ましい。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the substrate is preferably a glass substrate.

【0022】上記本発明の半導体素子の製造方法におい
て、前記加熱処理工程は、10〜20atmの圧力範囲
で行われることが好ましい。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, it is preferable that the heat treatment step is performed in a pressure range of 10 to 20 atm.

【0023】上記本発明の半導体素子の製造方法におい
て、前記アモルファス状のシリコン半導体膜を結晶化す
る工程は、加熱処理後のレーザアニール処理を含むこと
が好ましい。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the step of crystallizing the amorphous silicon semiconductor film preferably includes a laser annealing treatment after a heat treatment.

【0024】上記本発明の半導体素子の製造方法におい
て、前記アモルファス状のシリコン半導体膜を結晶化す
る工程は、540〜600℃の温度範囲による加熱処理
を含むことが好ましい。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the step of crystallizing the amorphous silicon semiconductor film preferably includes a heat treatment in a temperature range of 540 to 600 ° C.

【0025】上記本発明の半導体素子の製造方法におい
て、前記アモルファス状のシリコン半導体膜は、25〜
80nmの範囲の膜厚に形成されることが好ましい。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the amorphous silicon semiconductor film may have a thickness of 25 to 25.
It is preferable that the film is formed to have a thickness in the range of 80 nm.

【0026】上記本発明の半導体素子の製造方法におい
て、前記アモルファス状のシリコン半導体膜に導入され
る触媒元素は、1×1016atoms/cm3以下の濃
度であることが好ましい。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, it is preferable that the catalytic element introduced into the amorphous silicon semiconductor film has a concentration of 1 × 10 16 atoms / cm 3 or less.

【0027】上記本発明の半導体素子の製造方法は、前
記触媒元素は、ニッケル、コバルト、パラジウム、白
金、銅、銀、インジウム、錫、アルミニウムおよびアン
チモンのいずれかから一種または複数種であることが好
ましい。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the catalyst element may be one or more of nickel, cobalt, palladium, platinum, copper, silver, indium, tin, aluminum and antimony. preferable.

【0028】上記本発明の半導体素子の製造方法は、前
記触媒元素は、少なくともニッケルを含んでいることが
好ましい。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the catalyst element preferably contains at least nickel.

【0029】また、本発明の半導体素子は、上記本発明
の半導体素子の製造方法によって製造されるものであ
る。
The semiconductor device of the present invention is manufactured by the above-described method of manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【0030】また、本発明の半導体装置は、上記本発明
の半導体素子が、同一基板上に複数形成されているもの
である。
Further, in the semiconductor device of the present invention, a plurality of the semiconductor elements of the present invention are formed on the same substrate.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
半導体装置の製造方法について、図面に基づいて説明す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0032】本発明の半導体素子の製造方法は、例え
ば、ガラス基板上にN型TFTを製造するために適用さ
れる。このようなTFTは、アクティブマトリックス型
におけるドライバ回路、画素部分に適用される他、薄膜
集積回路の構成素子としても利用することができる。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is applied, for example, for manufacturing an N-type TFT on a glass substrate. Such a TFT is applicable to a driver circuit and a pixel portion of an active matrix type, and can also be used as a constituent element of a thin film integrated circuit.

【0033】本実施の形態においては、液晶表示装置用
アクティブマトリックス基板において画素用TFTとさ
れる数十万〜数百万個のN型TFTの製造方法について
説明する。
In this embodiment, a method of manufacturing hundreds of thousands to several millions of N-type TFTs to be used as pixel TFTs on an active matrix substrate for a liquid crystal display device will be described.

【0034】図1(a)〜(d)は、それぞれ、本発明
に係る半導体素子の製造方法であるN型TFTの製造工
程を示す断面図である。半導体装置である液晶表示装置
用アクティブマトリックス基板には、数十万個以上のT
FTが設けられているが、本発明を理解し易くするた
め、1個のTFTの製造方法について説明する。
FIGS. 1A to 1D are cross-sectional views showing steps of manufacturing an N-type TFT as a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention. Active matrix substrates for liquid crystal display devices, which are semiconductor devices, have hundreds of thousands or more of T
Although an FT is provided, a method of manufacturing one TFT will be described to facilitate understanding of the present invention.

【0035】まず、図1(a)に示すように、絶縁性基
板であるガラス基板1上にプラズマCVD法によって、
酸化シリコンからなる下地膜2を200nmの膜厚に形
成する。次いで、プラズマCVD法によって、真性のア
モルファス状のシリコン半導体膜3を成膜する。アモル
ファス状のシリコン半導体膜3は、厚さが25nm未満
であれば、後述の触媒元素の導入によっても十分な結晶
成長がなされず、また、80nmを超えると、後の工程
の触媒元素の導入によって得られる柱状結晶が二層構造
になり結晶性が悪化するおそれがあり、また、触媒元素
が残留するおそれがある。このため、アモルファス状の
シリコン半導体膜3の厚さは、25nm〜80nmが好
ましい。本実施の形態では、アモルファス状のシリコン
半導体膜3を、40nmの膜厚に形成した。アモルファ
ス状のシリコン半導体膜3を形成した後、不要な部分の
アモルファス状のシリコン半導体膜3を除去することに
より素子間分離を行う。
First, as shown in FIG. 1A, a plasma CVD method is performed on a glass substrate 1 which is an insulating substrate.
A base film 2 made of silicon oxide is formed to a thickness of 200 nm. Next, an intrinsic amorphous silicon semiconductor film 3 is formed by a plasma CVD method. If the amorphous silicon semiconductor film 3 has a thickness of less than 25 nm, sufficient crystal growth cannot be achieved even by the introduction of a catalyst element described later, and if it exceeds 80 nm, the introduction of the catalyst element in a later step will cause The resulting columnar crystals may have a two-layer structure and the crystallinity may be deteriorated, and the catalytic element may remain. For this reason, the thickness of the amorphous silicon semiconductor film 3 is preferably 25 nm to 80 nm. In this embodiment, the amorphous silicon semiconductor film 3 is formed to a thickness of 40 nm. After the amorphous silicon semiconductor film 3 is formed, an unnecessary portion of the amorphous silicon semiconductor film 3 is removed to separate elements.

【0036】このアモルファス状のシリコン半導体膜3
は、後の工程でソース領域及びドレイン領域及びチャネ
ル領域となる素子形成膜であり、素子間分離を行うこと
によって多数の島領域を形成する。本実施の形態では、
アクティブマトリックス型液晶表示装置に適用している
ため、アモルファス状のシリコン半導体膜3は、島領域
がマトリックス状に配置されることとなる。
This amorphous silicon semiconductor film 3
Is an element formation film that will be a source region, a drain region, and a channel region in a later step, and forms a number of island regions by performing element isolation. In the present embodiment,
Since the present invention is applied to an active matrix type liquid crystal display device, the amorphous silicon semiconductor film 3 has island regions arranged in a matrix.

【0037】次に、図1(b)に示すように、スパッタ
リング法によって、触媒元素であるNiをアモルファス
状のシリコン半導体膜3に添加する。添加される触媒元
素は、製造されるTFTの活性領域中に残存することに
よって、リーク電流の増大や特性劣化が生じるおそれが
あるため、その表面濃度は、1×1015atoms/c
2以下にすることが好ましい。本実施の形態では、7
×1013atoms/cm2の表面濃度になるように、
触媒元素であるNi(ニッケル)を添加した。
Next, as shown in FIG. 1B, Ni as a catalyst element is added to the amorphous silicon semiconductor film 3 by a sputtering method. The added catalytic element may remain in the active region of the TFT to be manufactured, causing an increase in leakage current and deterioration of characteristics. Therefore, the surface concentration of the added catalytic element is 1 × 10 15 atoms / c.
m 2 or less. In the present embodiment, 7
A surface concentration of × 10 13 atoms / cm 2 was obtained.
Ni (nickel) as a catalyst element was added.

【0038】なお、添加される触媒元素としては、Ni
のほか、コバルト、パラジウム、白金、銅、銀、金、イ
ンジウム、錫、アルミニウムおよびアンチモン等のうち
一種、または複数種の金属を用いることができ、いずれ
の金属を用いても、微量によりアモルファス状のシリコ
ン半導体膜3の結晶化を促進することができる。
The catalyst element to be added is Ni
In addition, one or more metals such as cobalt, palladium, platinum, copper, silver, gold, indium, tin, aluminum, and antimony can be used. The crystallization of the silicon semiconductor film 3 can be promoted.

【0039】ただし、触媒元素は、アモルファス状のシ
リコン半導体膜中においてシリサイド化することにより
シリコンの結晶成長を促進するため、触媒元素のシリサ
イド化合物における格子定数が単結晶シリコンの結晶構
造の格子定数に近似していることが好ましい。Niのシ
リサイド化合物であるNiSi2は、前述した触媒元素
のシリサイド化合物の中では、その結晶構造が最も単結
晶シリコンの結晶構造に類似しており、その格子定数も
シリコンの格子定数に最も近くなっている。したがっ
て、NiSi2は、アモルファス状のシリコン半導体膜
の結晶化に際して、最も優れた鋳型となり、アモルファ
ス状のシリコン半導体膜の結晶化が最も促進されるた
め、Niを触媒元素として好適である。
However, since the catalytic element promotes the crystal growth of silicon by being silicided in the amorphous silicon semiconductor film, the lattice constant of the silicide compound of the catalytic element becomes the lattice constant of the crystal structure of single crystal silicon. Preferably, they are similar. NiSi 2 , a silicide compound of Ni, has the crystal structure most similar to that of single-crystal silicon among the silicide compounds of the catalyst element described above, and its lattice constant is also closest to the lattice constant of silicon. ing. Therefore, NiSi 2 becomes the most excellent template for crystallization of the amorphous silicon semiconductor film, and crystallization of the amorphous silicon semiconductor film is most promoted. Therefore, Ni is suitable as a catalyst element.

【0040】また、触媒元素の添加方法としては、上記
のスパッタリング法に限定されず、Ni化合物からなる
塗布液を用いて、アモルファス状のシリコン半導体膜3
上に塗布膜を形成する方法等を用いてもよい。
The method of adding the catalytic element is not limited to the above-described sputtering method, but may be performed by using an amorphous silicon semiconductor film 3 using a coating solution composed of a Ni compound.
A method of forming a coating film thereon may be used.

【0041】アモルファス状のシリコン半導体膜3に触
媒元素を添加すると、次に、不活性ガス雰囲気におい
て、540〜620℃の温度条件にて数時間にわたっ
て、ガラス基板1全体を加熱処理して、アモルファス状
のシリコン半導体膜3を結晶化させる。このように、触
媒金属を核とする結晶化を540〜620℃の温度範囲
で行うことによって、アモルファス状のシリコン半導体
膜3中に、触媒金属によらない結晶核の自然発生を防止
することができる。本実施の形態では、窒素雰囲気にお
いて、580℃の温度条件にて4時間にわたってガラス
基板1全体を熱処理した。
When the catalytic element is added to the amorphous silicon semiconductor film 3, the entire glass substrate 1 is heat-treated in an inert gas atmosphere at a temperature of 540 to 620 ° C. for several hours. The silicon semiconductor film 3 is crystallized. As described above, by performing crystallization with the catalyst metal as a nucleus in a temperature range of 540 to 620 ° C., it is possible to prevent spontaneous generation of a crystal nucleus independent of the catalyst metal in the amorphous silicon semiconductor film 3. it can. In this embodiment, the entire glass substrate 1 is heat-treated at 580 ° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere.

【0042】次いで、シリコン半導体膜3にレーザ光を
照射することにより、シリコン半導体膜3の結晶化をさ
らに促進する。シリコン半導体膜3に照射するレーザ光
として、本実施の形態では、波長248nm、パルス幅
20nsecのKrFエキシマレーザを用いた。ただ
し、このようなKrFエキシマレーザに限らず、他のレ
ーザ光を用いてもよい。
Next, by irradiating the silicon semiconductor film 3 with a laser beam, the crystallization of the silicon semiconductor film 3 is further promoted. In the present embodiment, a KrF excimer laser having a wavelength of 248 nm and a pulse width of 20 nsec is used as laser light to be applied to the silicon semiconductor film 3. However, not limited to such a KrF excimer laser, other laser light may be used.

【0043】シリコン半導体膜3に対するレーザ光の照
射条件としては、1ヶ所当たりのエネルギー密度を、2
00〜400mJ/cm2の範囲、例えば、250mJ
/cm2として、1ヵ所当たりに2〜10ショット、例
えば、2ショットのレーザ光を照射する。このレーザ光
の照射に併せて、ガラス基板1全体を、200〜450
℃程度に加熱すれば、シリコン半導体膜3の結晶化がさ
らに促進される。
The conditions for irradiating the silicon semiconductor film 3 with laser light are as follows:
In the range of 00 to 400 mJ / cm 2 , for example, 250 mJ
/ Cm 2 , and 2 to 10 shots, for example, 2 shots of laser light are irradiated per spot. Simultaneously with the irradiation of the laser beam, the entire glass substrate 1
Heating to about ° C further promotes crystallization of the silicon semiconductor film 3.

【0044】その後、プラズマCVD法によって、ゲー
ト絶縁膜としての酸化シリコン膜4を、結晶性のシリコ
ン半導体膜3を覆うようにガラス基板1の全体にわたっ
て、50〜250nmの範囲の膜厚、例えば150nm
の膜厚に成膜する。
Thereafter, a silicon oxide film 4 as a gate insulating film is coated by plasma CVD over the entire glass substrate 1 so as to cover the crystalline silicon semiconductor film 3 in a thickness of 50 to 250 nm, for example, 150 nm.
To a film thickness of

【0045】次に、少なくとも大気圧以上に加圧した状
態で、50〜600℃程度の温度条件によって、水蒸気
を含む雰囲気中で、ガラス基板1全体の加熱処理を行
う。圧力条件は、10〜20気圧程度にすれば、所定温
度まで短時間で昇温できるとともに、所定温度まで短時
間で降温できるために、好ましい。また、加熱温度を、
600℃以下とすることにより、安価なガラス基板1を
使用することができる。本実施の形態においては、35
0℃の温度条件、10気圧の圧力条件下で、1時間にわ
たる熱処理を行った。
Next, the entire glass substrate 1 is subjected to a heat treatment in an atmosphere containing water vapor under a temperature condition of about 50 to 600 ° C. under a pressure of at least atmospheric pressure. The pressure condition is preferably about 10 to 20 atm, since the temperature can be raised to a predetermined temperature in a short time and the temperature can be lowered to a predetermined temperature in a short time. Also, the heating temperature
By setting the temperature to 600 ° C. or lower, an inexpensive glass substrate 1 can be used. In the present embodiment, 35
Heat treatment was performed for 1 hour at a temperature of 0 ° C. and a pressure of 10 atm.

【0046】このような高圧の水蒸気雰囲気中にて、加
熱処理を行うことにより、結晶性のシリコン半導体膜3
及びゲート絶縁膜である酸化シリコン膜4に含まれる欠
陥及びダングリングボンドが低減される。しかも、結晶
性のシリコン半導体膜3におけるゲート絶縁膜である酸
化シリコン膜4が接する上面側の一部が酸化されること
により、結晶性のシリコン半導体膜3と酸化シリコン膜
4との界面特性が改善され、この界面部分における欠陥
及びダングリングボンドが低減される。
By performing a heat treatment in such a high-pressure steam atmosphere, the crystalline silicon semiconductor film 3 is formed.
In addition, defects and dangling bonds included in the silicon oxide film 4 serving as a gate insulating film are reduced. In addition, since a part of the upper surface of the crystalline silicon semiconductor film 3 in contact with the silicon oxide film 4 as the gate insulating film is oxidized, the interface characteristics between the crystalline silicon semiconductor film 3 and the silicon oxide film 4 are improved. Improved, and defects and dangling bonds at this interface portion are reduced.

【0047】さらに、大気圧以上の高圧条件で加熱処理
されるために、短時間で高温にすることができるととも
に短時間で所定温度に降温することができる。その結
果、過熱処理の効率を向上させることができ、半導体素
子の生産性を向上させることができる。
Further, since the heat treatment is carried out under a high pressure condition higher than the atmospheric pressure, the temperature can be raised in a short time and the temperature can be lowered to a predetermined temperature in a short time. As a result, the efficiency of the overheat treatment can be improved, and the productivity of the semiconductor element can be improved.

【0048】次いで、図1(c)に示すように、スパッ
タリング法によって、酸化シリコン膜4上にアルミニウ
ム膜を400〜800nmの範囲、例えば、600nm
の膜厚に成膜し、成膜したアルミニウム膜を所定の形状
にパターニングして、結晶性のシリコン半導体膜3の中
央部にゲート電極5を形成する。続けて、ゲート電極5
の表面を陽極酸化することにより、酸化物層6を形成す
る。ゲート電極5の陽極酸化は、酒石酸が1〜5%含ま
れたエチレングリコール溶液中で行う。この酸化物層6
にて覆われる結晶性のシリコン半導体膜3の部分は、後
のイオンドーピング工程において、イオンドーピングさ
れないオフセットゲート領域を形成するために、オフセ
ットゲート領域の長さを、この陽極酸化工程にて形成さ
れる酸化物層6の厚さにて決定される。本実施の形態で
は、酸化物層6の厚さを200nmとした。
Then, as shown in FIG. 1C, an aluminum film is formed on the silicon oxide film 4 in a range of 400 to 800 nm, for example, 600 nm by a sputtering method.
The gate electrode 5 is formed at the center of the crystalline silicon semiconductor film 3 by patterning the formed aluminum film into a predetermined shape. Then, the gate electrode 5
An oxide layer 6 is formed by anodizing the surface of the substrate. The anodic oxidation of the gate electrode 5 is performed in an ethylene glycol solution containing tartaric acid at 1 to 5%. This oxide layer 6
The portion of the crystalline silicon semiconductor film 3 covered with is formed by the anodic oxidation step so that the length of the offset gate area is formed in the subsequent ion doping step in order to form an offset gate area that is not ion-doped. Is determined by the thickness of the oxide layer 6. In this embodiment, the thickness of the oxide layer 6 is set to 200 nm.

【0049】次に、イオンドーピング法によって、結晶
性のシリコン半導体膜3にリンまたはホウ素等の不純物
を注入する。本実施の形態では、不純物として、リンを
使用し、その加速電圧を、60〜90kVの範囲、例え
ば、80kVとし、ドーピングガスとして、フォスフィ
ン(PH3)を用い、さらに、リン元素のドーズ量を1
×1015〜8×1015cm-2の範囲、例えば、2×10
15cm-2とした。
Next, impurities such as phosphorus or boron are implanted into the crystalline silicon semiconductor film 3 by an ion doping method. In this embodiment, phosphorus is used as an impurity, its acceleration voltage is in the range of 60 to 90 kV, for example, 80 kV, phosphine (PH 3 ) is used as a doping gas, and the dose of a phosphorus element is 1
The range of × 10 15 to 8 × 10 15 cm −2 , for example, 2 × 10
It was 15 cm -2 .

【0050】この工程において、酸化シリコン膜4上に
形成されたゲート電極5及び酸化物層6がマスクとして
働き、ゲート電極5及び酸化物層6が形成されていない
結晶性のシリコン半導体膜3の領域に、不純物が注入さ
れて、後述の工程を経てTFTにおけるソース領域7及
びドレイン領域9となる(いずれも図1(d)参照)。
一方、ゲート電極5の直下の結晶性のシリコン半導体層
3の領域は、不純物が注入されない領域となり、後述の
工程を経てTFTにおけるチャネル領域8(図1(d)
参照)となる。
In this step, the gate electrode 5 and the oxide layer 6 formed on the silicon oxide film 4 function as a mask, and the gate electrode 5 and the oxide semiconductor layer 3 on which the oxide layer 6 is not formed are formed. Impurities are implanted into the regions to form source and drain regions 7 and 9 in the TFT through the steps described later (both refer to FIG. 1D).
On the other hand, the region of the crystalline silicon semiconductor layer 3 immediately below the gate electrode 5 is a region into which impurities are not implanted, and is subjected to a channel region 8 (FIG.
Reference).

【0051】なお、同一基板上に、N型TFTとP型T
FTとを相補的に構成した半導体装置を作製する場合に
は、N型またはP型となるそれぞれの不純物を注入する
際のマスクとなるフォトレジストをそれぞれ形成して、
それぞれのフォトレジストに対して、選択的に不純物を
ドーピングすれば、N型とP型の不純物領域をそれぞれ
形成することができる不純物の導入後、窒素雰囲気中に
おいて、550℃の温度条件で4時間にわたる熱処理を
行うことにより、イオン注入した不純物を活性化する。
Note that an N-type TFT and a P-type T
In the case of fabricating a semiconductor device in which the FT and the FT are configured in a complementary manner, a photoresist serving as a mask when each of the N-type or P-type impurities is implanted is formed.
If the respective photoresists are selectively doped with impurities, impurities capable of forming N-type and P-type impurity regions can be respectively introduced, and then introduced in a nitrogen atmosphere at a temperature of 550 ° C. for 4 hours. By performing the heat treatment over a period of time, the ion-implanted impurities are activated.

【0052】次に、図1(d)に示すように、基板全面
にわたって、プラズマCVD法によって、600nmの
厚さの酸化シリコン膜10を層間絶縁膜として、ガラス
基板1の全体にわたって形成した後、この酸化シリコン
膜10からシリコン半導体膜3のソース領域7及びドレ
イン領域9に達するコンタクトホールをそれぞれ形成す
る。その後、形成された各コンタクトホールに、金属材
料、例えば、窒化チタンとアルミニウムとの多層膜によ
ってTFTのソース領域7及びドレイン領域9にそれぞ
れ導電するソース電極11及びドレイン電極12を形成
する。これにより、TFTが形成される。
Next, as shown in FIG. 1D, a silicon oxide film 10 having a thickness of 600 nm is formed as an interlayer insulating film over the entire glass substrate 1 by plasma CVD over the entire surface of the substrate. Contact holes are formed from the silicon oxide film 10 to the source region 7 and the drain region 9 of the silicon semiconductor film 3, respectively. Thereafter, a source electrode 11 and a drain electrode 12 that are conductive to the source region 7 and the drain region 9 of the TFT, respectively, are formed in each of the formed contact holes by a metal material, for example, a multilayer film of titanium nitride and aluminum. Thus, a TFT is formed.

【0053】なお、形成されたTFTを液晶表示装置等
の画素スイッチング素子として用いる場合には、金属材
料からなるソース電極11及びドレイン電極12の代わ
りに、ITO等からなる画素電極を形成する。
When the formed TFT is used as a pixel switching element of a liquid crystal display device or the like, a pixel electrode made of ITO or the like is formed instead of the source electrode 11 and the drain electrode 12 made of a metal material.

【0054】このようにして得られた半導体装置は、ゲ
ート電極5を形成する前に高圧条件下で、水蒸気アニー
ルを行うことにより、結晶性のシリコン半導体膜3及び
酸化シリコン膜4に含まれる欠陥及びダングリングボン
ドが低減される。しかも、結晶性のシリコン半導体膜3
におけるゲート絶縁膜である酸化シリコン膜4に接する
上面側の一部が酸化されることにより、結晶性のシリコ
ン半導体膜3と酸化シリコン膜4との界面特性が改善さ
れ、この界面部分における欠陥及びダングリングボンド
が低減された良質の半導体膜を有するTFTとなる。
The semiconductor device thus obtained is subjected to steam annealing under high-pressure conditions before forming the gate electrode 5, so that defects contained in the crystalline silicon semiconductor film 3 and the silicon oxide film 4 are removed. And dangling bonds are reduced. Moreover, the crystalline silicon semiconductor film 3
Is partially oxidized on the upper surface side in contact with the silicon oxide film 4 serving as the gate insulating film, thereby improving the interface characteristics between the crystalline silicon semiconductor film 3 and the silicon oxide film 4, and improving defects and defects at this interface portion. A TFT having a high-quality semiconductor film with reduced dangling bonds is obtained.

【0055】本発明の半導体装置と、高圧条件下での水
蒸気アニールを行わない従来の方法により形成された半
導体層を有する半導体装置とを図2の表に示す。
FIG. 2 shows a semiconductor device of the present invention and a semiconductor device having a semiconductor layer formed by a conventional method without performing steam annealing under high pressure conditions.

【0056】図2の表によると、本発明の半導体装置
は、従来法による半導体装置に比較して、移動度、閾値
電圧Vth、サブスレッシュホールド値Sともに優れて
おり、閾値電圧Vthのバラツキも低減されており、同
一基板上に均一な特性を有する半導体装置となってい
る。
According to the table of FIG. 2, the semiconductor device of the present invention is superior to the conventional semiconductor device in both the mobility, the threshold voltage Vth, and the sub-threshold value S, and has a variation in the threshold voltage Vth. The semiconductor device has been reduced and has uniform characteristics on the same substrate.

【0057】[0057]

【発明の効果】本発明の半導体素子の製造方法は、ゲー
ト電極を形成する前に高圧条件下で、水蒸気アニールを
行うために、結晶性のシリコン半導体膜及びゲート絶縁
膜に含まれる欠陥及びダングリングボンドが低減される
とともに、結晶性のシリコン半導体膜におけるゲート絶
縁膜に接する上面側の一部が酸化される。これにより、
結晶性のシリコン半導体膜とゲート絶縁膜との界面特性
に優れ、この界面部分における欠陥及びダングリングボ
ンドが低減された良質の半導体膜を有する半導体素子が
得られる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, since a steam annealing is performed under high pressure conditions before forming a gate electrode, defects and dangling contained in a crystalline silicon semiconductor film and a gate insulating film are reduced. The number of ring bonds is reduced, and a part of the upper surface of the crystalline silicon semiconductor film which is in contact with the gate insulating film is oxidized. This allows
A semiconductor element having a high-quality semiconductor film having excellent interface characteristics between a crystalline silicon semiconductor film and a gate insulating film and having reduced defects and dangling bonds at the interface can be obtained.

【0058】本発明の半導体素子の製造方法を用いて製
造された半導体素子は、各半導体素子の結晶性のシリコ
ン半導体膜とゲート絶縁膜との界面特性に優れているた
めに、移動度、閾値電圧、サブスレッシュホールド特性
値のそれぞれについて優れている。さらに、このような
半導体素子が同一基板上に複数形成された半導体装置で
は、各半導体素子間の閾値電圧のバラツキが低減され
る。
The semiconductor device manufactured by the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is excellent in the interface characteristics between the crystalline silicon semiconductor film and the gate insulating film of each semiconductor device. It is excellent for each of the voltage and the sub-threshold characteristic value. Further, in a semiconductor device in which a plurality of such semiconductor elements are formed on the same substrate, variations in threshold voltage between the semiconductor elements are reduced.

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

【図1】(a)〜(d)は、それぞれ、本発明の半導体
素子の製造方法を工程毎に説明する断面図である。
FIGS. 1A to 1D are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention for each process.

【図2】本発明の半導体素子を形成した半導体装置と従
来の半導体素子を形成した半導体装置との移動度、閾値
電圧、サブスレッシュホールド特性値、閾値電圧のばら
つきを比較した表である。
FIG. 2 is a table comparing the mobility, the threshold voltage, the sub-threshold characteristic value, and the variation in the threshold voltage between a semiconductor device having a semiconductor element of the present invention and a semiconductor device having a conventional semiconductor element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガラス基板 2 下地膜 3 シリコン半導体膜 4 酸化シリコン膜 5 ゲート電極 6 酸化物層 7 ソース領域 8 チャネル領域 9 ドレイン領域 10 酸化シリコン膜 11 ソース電極 12 ドレイン電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Glass substrate 2 Underlayer 3 Silicon semiconductor film 4 Silicon oxide film 5 Gate electrode 6 Oxide layer 7 Source region 8 Channel region 9 Drain region 10 Silicon oxide film 11 Source electrode 12 Drain electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F052 AA02 AA11 AA17 BB07 CA04 CA10 DA02 DB03 EA16 FA06 FA19 JA01 5F058 BA20 BB04 BC02 BF07 BH03 BJ01 5F110 AA08 AA12 AA17 AA19 AA30 BB02 CC02 DD02 DD13 EE03 EE34 EE44 FF02 FF09 FF23 FF30 FF36 GG02 GG13 GG25 GG35 GG45 HJ01 HJ04 HJ12 HJ23 HL01 HL03 HL07 HL11 HM14 NN04 NN23 NN35 NN72 PP01 PP03 PP05 PP10 PP13 PP29 PP34 QQ11  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued from the front page F term (reference) GG02 GG13 GG25 GG35 GG45 HJ01 HJ04 HJ12 HJ23 HL01 HL03 HL07 HL11 HM14 NN04 NN23 NN35 NN72 PP01 PP03 PP05 PP10 PP13 PP29 PP34 QQ11

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 絶縁表面を有する基板上にアモルファス
状のシリコン半導体膜を形成する工程と、 該アモルファス状のシリコン半導体膜に、該シリコン半
導体膜の結晶化を助長する触媒元素を導入する工程と、 該触媒元素が導入されたアモルファス状のシリコン半導
体膜を加熱して結晶化する工程と、 該結晶性のシリコン半導体を覆うゲート絶縁膜を形成す
る工程と、 該ゲート絶縁膜が形成された基板を水蒸気を含む1気圧
以上の雰囲気中で、600℃以下の温度で加熱処理する
工程と、 該ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、 を包含することを特徴とする半導体素子の製造方法。
A step of forming an amorphous silicon semiconductor film on a substrate having an insulating surface; and a step of introducing a catalytic element that promotes crystallization of the silicon semiconductor film into the amorphous silicon semiconductor film. A step of heating and crystallizing the amorphous silicon semiconductor film into which the catalytic element has been introduced, a step of forming a gate insulating film covering the crystalline silicon semiconductor, and a substrate on which the gate insulating film is formed A heat treatment at a temperature of 600 ° C. or less in an atmosphere of 1 atm or more containing water vapor, and a step of forming a gate electrode on the gate insulating film. Method.
【請求項2】 前記基板は、ガラス基板である、請求項
1に記載の半導体素子の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the substrate is a glass substrate.
【請求項3】 前記加熱処理工程は、10〜20atm
の圧力範囲で行われる、請求項1に記載の半導体素子の
製造方法。
3. The heat treatment step is performed at 10 to 20 atm.
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the method is performed in a pressure range of:
【請求項4】 前記アモルファス状のシリコン半導体膜
を結晶化する工程は、加熱処理後のレーザアニール処理
を含む、請求項3に記載の半導体素子の製造方法。
4. The method according to claim 3, wherein the step of crystallizing the amorphous silicon semiconductor film includes a laser annealing process after a heat treatment.
【請求項5】 前記アモルファス状のシリコン半導体膜
を結晶化する工程は、540〜600℃の温度範囲によ
る加熱処理を含む、請求項1に記載の半導体素子の製造
方法。
5. The method according to claim 1, wherein the step of crystallizing the amorphous silicon semiconductor film includes a heat treatment in a temperature range of 540 to 600 ° C.
【請求項6】 前記アモルファス状のシリコン半導体膜
は、25〜80nmの範囲の膜厚に形成される、請求項
1に記載の半導体素子の製造方法。
6. The method according to claim 1, wherein the amorphous silicon semiconductor film is formed to a thickness in a range of 25 to 80 nm.
【請求項7】 前記アモルファス状のシリコン半導体膜
に導入される触媒元素は、1×1016atoms/cm
3以下の濃度である、請求項1に記載の半導体素子の製
造方法。
7. The catalyst element introduced into the amorphous silicon semiconductor film is 1 × 10 16 atoms / cm.
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the concentration is 3 or less.
【請求項8】 前記触媒元素は、ニッケル、コバルト、
パラジウム、白金、銅、銀、インジウム、錫、アルミニ
ウムおよびアンチモンのいずれかから一種または複数種
である、請求項1に記載の半導体素子の製造方法。
8. The catalyst element is nickel, cobalt,
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the method is one or more of palladium, platinum, copper, silver, indium, tin, aluminum, and antimony.
【請求項9】 前記触媒元素は、少なくともニッケルを
含んでいる、請求項8に記載の半導体素子の製造方法。
9. The method according to claim 8, wherein the catalytic element contains at least nickel.
【請求項10】 請求項1に記載の製造方法によって製
造される半導体素子。
10. A semiconductor device manufactured by the manufacturing method according to claim 1.
【請求項11】 請求項10に記載の半導体素子が、同
一基板上に複数形成されている半導体装置。
11. A semiconductor device wherein a plurality of the semiconductor elements according to claim 10 are formed on the same substrate.
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