JP2002324808A - Semiconductor device and method for manufacturing the same - Google Patents

Semiconductor device and method for manufacturing the same

Info

Publication number
JP2002324808A
JP2002324808A JP2002009440A JP2002009440A JP2002324808A JP 2002324808 A JP2002324808 A JP 2002324808A JP 2002009440 A JP2002009440 A JP 2002009440A JP 2002009440 A JP2002009440 A JP 2002009440A JP 2002324808 A JP2002324808 A JP 2002324808A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor film
forming
film
semiconductor
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2002009440A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2002324808A5 (en
Inventor
Takashi Hamada
崇 浜田
Tomohito Murakami
智史 村上
Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
Osamu Nakamura
理 中村
Masayuki Kajiwara
誠之 梶原
Junichi Hizuka
純一 肥塚
Toru Takayama
徹 高山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority to JP2002009440A priority Critical patent/JP2002324808A/en
Publication of JP2002324808A publication Critical patent/JP2002324808A/en
Publication of JP2002324808A5 publication Critical patent/JP2002324808A5/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device whose manufacturing process is simple even when optimizing an FET structure to meet requirements for a pixel portion and a driving circuit, and to solve the problem of sudden off- current increase when forming the FET without sufficiently reducing a concentration of a catalyst chemical element in forming a crystalline semiconductor film by adding the catalyst chemical. SOLUTION: The semiconductor device comprises a first n-channel TFT semiconductor layer including a first impurity region and a second impurity region formed outside a gate electrode, a second n-channel TFT semiconductor layer being arranged so that a part of it overlaps the gate electrode and including a third impurity region arranged outside the gate electrode, and a p-channel TFT semiconductor region including a fourth impurity region arranged so that a part of it overlaps the gate electrode and a fifth impurity region arranged outside of the gate electrode. The catalyst chemical element is moved from the crystalline semiconductor film formed by the catalyst chemical element to the semiconductor film including an inert gas chemical element via a barrier layer.

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、基板上に形成され
た結晶構造を有する半導体膜(以下、結晶質半導体膜と
いう)を用いた薄膜トランジスタ(Thin Film Transist
or、以下TFTと記す)を用いた半導体装置及びその作
製方法に関する。尚、本明細書において半導体装置と
は、半導体特性を利用して機能する装置全般を指し、本
発明により作製される半導体装置はTFTを用いて構成
される半導体集積回路(マイクロプロセッサ、信号処理
回路または高周波回路等)を有する液晶表示装置等を範
疇に含んでいる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film transistor using a semiconductor film having a crystal structure formed on a substrate (hereinafter referred to as a crystalline semiconductor film).
or a TFT hereinafter) and a method for manufacturing the same. In this specification, a semiconductor device generally refers to a device that functions using semiconductor characteristics, and a semiconductor device manufactured according to the present invention is a semiconductor integrated circuit (microprocessor, signal processing circuit, Or a high-frequency circuit or the like) in its category.

【0002】[0002]

【従来技術】同一基板上にTFTを用いて形成された駆
動回路と画素部を有する液晶表示装置がさかんに形成さ
れてきている。TFTの活性層として半導体膜が用いら
れ、なかでも、活性層に結晶質珪素膜を用いることで高
い電界効果移動度を実現してきた。そして、その技術は
一枚のガラス基板上に画素部を形成する画素TFTと、
画素部の周辺に設けられる駆動回路のTFTを形成した
モノシリック型の液晶表示装置を可能とした。
2. Description of the Related Art A liquid crystal display device having a driving circuit and a pixel portion formed using TFTs on the same substrate has been increasingly formed. A semiconductor film is used as an active layer of a TFT, and among them, a high field-effect mobility has been realized by using a crystalline silicon film as the active layer. The technology is based on a pixel TFT that forms a pixel portion on a single glass substrate,
A monolithic liquid crystal display device in which a TFT of a driving circuit provided around a pixel portion is formed is made possible.

【0003】TFTの電気的特性を決める要素は、半導
体膜の品質、特に電界効果移動度は結晶性に依存してお
り、電界効果移動度はTFTの応答特性や、TFTを回
路に用いて作製された液晶表示装置の表示能に直接関わ
ってくる。
A factor that determines the electrical characteristics of a TFT depends on the quality of a semiconductor film, particularly the field-effect mobility, on the crystallinity. Directly related to the display capability of the liquid crystal display device.

【0004】そこで、品質のよい結晶質半導体膜を形成
するための方法がさかんに研究されている。例えば、一
旦非晶質半導体膜を形成した後、レーザ光を照射して結
晶化させる方法や、電熱炉を用いて加熱処理を行い結晶
化させる方法が用いられている。しかし、このような方
法で作製される半導体膜は多数の結晶粒から成り、その
結晶方位は任意な方向に配向して制御することが出来な
いでいる。そのために、単結晶の半導体と比較してキャ
リアの移動がスムーズに行われず、TFTの電気的特性
を制限する要因となっている。
Therefore, methods for forming a high-quality crystalline semiconductor film have been actively studied. For example, a method of once forming an amorphous semiconductor film and then crystallization by irradiating a laser beam, or a method of performing crystallization by performing a heat treatment using an electric furnace is used. However, a semiconductor film manufactured by such a method is composed of a large number of crystal grains, and the crystal orientation cannot be controlled by being oriented in an arbitrary direction. For this reason, carriers do not move smoothly as compared with a single crystal semiconductor, which is a factor that restricts the electrical characteristics of the TFT.

【0005】これに対し、特開平7−183540号公
報で開示される技術は、ニッケルなどの金属元素を添加
してシリコン半導体膜を結晶化させる技術であり、当該
金属元がいわば触媒となり結晶化を促進し、また、それ
に必要とする温度を低下させる効果があることが知られ
ている。さらに、そればかりでなく結晶方位の配向性を
高めることも可能となっている。触媒作用のある元素と
してはFe、Ni、Co、Ru、Rh、Pd、Os、I
r、Pt、Cu、Auから選ばれた一種または複数種で
あることが知られている。
On the other hand, the technology disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-183540 is a technology for crystallizing a silicon semiconductor film by adding a metal element such as nickel. It is known that it has the effect of promoting heat and lowering the required temperature. In addition, it is possible to enhance the orientation of the crystal orientation. Fe, Ni, Co, Ru, Rh, Pd, Os, I
It is known to be one or more selected from r, Pt, Cu, and Au.

【0006】しかし、触媒作用のある金属元素(ここで
は全てを含めて触媒元素と呼ぶ)を添加する故に、半導
体膜の膜中或いは膜表面には、当該金属元素が残存し、
TFTの電気的特性をばらつかせるなどの問題がある。
例えば、TFTのオフ電流が増加し、個々の素子間でば
らつくなどの問題がある。即ち、結晶化に対し触媒作用
のある金属元素は、一旦結晶質半導体膜が形成されてし
まえば、かえって不要な存在となっている。
However, since a metal element having a catalytic action (herein, a catalytic element is included in all cases) is added, the metal element remains in the semiconductor film or on the film surface,
There is a problem that the electrical characteristics of the TFT vary.
For example, there is a problem in that the off-state current of the TFT increases, and there is variation among individual elements. In other words, the metal element having a catalytic action on crystallization is unnecessary once the crystalline semiconductor film is formed.

【0007】そこで、本出願人は、燐を用いたゲッタリ
ング技術を適応して、結晶化の為に添加した金属元素を
500℃程度の加熱温度においても、半導体膜の特定の
領域から除去する方法を開示した。例えば、TFTのソ
ース・ドレイン領域にリンを添加して450〜700℃
の熱処理を行うことで、素子形成領域から結晶化の為に
添加した金属元素を容易に除去することが可能である。
このような技術の一例は、特許第3032801号に開
示されている。
Accordingly, the present applicant applies a gettering technique using phosphorus to remove a metal element added for crystallization from a specific region of a semiconductor film even at a heating temperature of about 500 ° C. A method has been disclosed. For example, phosphorous is added to the source / drain region of the TFT to 450 to 700 ° C.
By performing the heat treatment described above, the metal element added for crystallization can be easily removed from the element formation region.
One example of such a technique is disclosed in Japanese Patent No. 3032801.

【0008】また、上記したような高い結晶方位性を有
する良質な半導体膜を用いることにより、同一基板上に
駆動回路と画素部とを一体形成したアクティブマトリク
ス型液晶表示装置が開発されるようになった。
Also, by using a high-quality semiconductor film having a high crystal orientation as described above, an active matrix type liquid crystal display device in which a driving circuit and a pixel portion are integrally formed on the same substrate has been developed. became.

【0009】アクティブマトリクス型液晶表示装置の駆
動回路は、高い駆動能力(オン電流、Ion)およびホッ
トキャリア効果による劣化を防ぎ信頼性を向上させるこ
とが求められる一方で、画素部は低いオフ電流(Ioff)
が求められている。
A drive circuit of an active matrix type liquid crystal display device is required to have high driving capability (on-current, Ion) and to improve reliability by preventing deterioration due to a hot carrier effect, while a pixel portion has a low off-current ( Ioff)
Is required.

【0010】オフ電流値を低減するためのTFT構造と
して、低濃度ドレイン(LDD:Lightly Doped drai
n)構造が知られている。この構造は、チャネル形成領
域と、高濃度に不純物元素を添加して形成するソース領
域あるいはドレイン領域との間に、低濃度に不純物元素
を添加したLDD領域を設けたものである。また、ホッ
トキャリアによるオン電流値の劣化を防ぐのに有効であ
る構造の中に、LDD領域の一部分がゲート電極と重な
るLDD構造(以下、Gate-drain Overlapped LDDを省
略してGOLDと呼ぶ)が知られている。
As a TFT structure for reducing the off-current value, a lightly doped drain (LDD) is used.
n) Structure is known. In this structure, an LDD region to which an impurity element is added at a low concentration is provided between a channel formation region and a source or drain region formed by adding an impurity element at a high concentration. Among structures that are effective in preventing the deterioration of the on-current value due to hot carriers, an LDD structure in which a part of an LDD region overlaps with a gate electrode (hereinafter, referred to as GOLD with Gate-drain Overlapped LDD omitted) is included. Are known.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】本出願人は、上記した
ように触媒元素を用いた低温結晶化プロセスを用いた
後、触媒元素を半導体膜からゲッタリングする方法を開
示している。例えば、ゲッタリング作用を有する周期表
の15族に属する元素(代表的にはリン)を高濃度にド
ーピングしたゲッタリングサイトを形成し、加熱処理を
行って触媒元素をゲッタリング領域に移動させ、この加
熱処理工程後にゲッタリングサイトを除去する方法や、
後にソース領域またはドレイン領域となる領域に添加さ
れたリンの活性化と同一の加熱処理工程で、半導体層中
の触媒元素をソース領域またはドレイン領域にゲッタリ
ングする(移動させる)方法などが考えられている。こ
れらのゲッタリングは、550℃にて4時間程度の加熱
処理を行うことで、結晶化の為に半導体膜に導入した金
属元素を除去することを可能にしている。
The present applicant discloses a method of gettering a catalytic element from a semiconductor film after using a low-temperature crystallization process using a catalytic element as described above. For example, a gettering site doped with an element belonging to Group 15 of the periodic table (typically, phosphorus) having a gettering action at a high concentration is formed, and a heat treatment is performed to move the catalytic element to the gettering region. A method for removing gettering sites after this heat treatment step,
A method in which the catalyst element in the semiconductor layer is gettered (moved) to the source region or the drain region in the same heat treatment step as the activation of phosphorus added to the region to be the source region or the drain region later is considered. ing. These gettering enables a metal element introduced into a semiconductor film for crystallization to be removed by performing a heat treatment at 550 ° C. for about 4 hours.

【0012】しかし、ゲッタリング作用を得るために半
導体膜に添加されるリンの濃度は1×1020/cm3
上、好ましくは1×1021/cm3であり、リンを半導
体膜にドーピングするのに要する処理時間が問題となっ
ていた。また、イオン注入法、あるいはイオンドープ法
(本明細書では注入するイオンの質量分離を行わない方
法のことを指して呼ぶ)による高濃度のリンの添加は、
その後の半導体膜の再結晶化が困難になるといった第1
の問題を有していた。
However, the concentration of phosphorus added to the semiconductor film to obtain the gettering action is 1 × 10 20 / cm 3 or more, preferably 1 × 10 21 / cm 3 , and the semiconductor film is doped with phosphorus. The processing time required for this was a problem. Further, addition of a high concentration of phosphorus by an ion implantation method or an ion doping method (referred to as a method that does not perform mass separation of implanted ions in this specification)
The first is that the subsequent recrystallization of the semiconductor film becomes difficult.
Had the problem of.

【0013】また、駆動回路一体形成型のアクティブマ
トリクス型液晶表示装置において、駆動回路と画素部と
に要求される性能が異なるため、それぞれの要求にあわ
せてTFTの構造を最適化しようとしたとき、例えばゲ
ート電極を利用して自己整合的にLDD領域等の不純物
元素を含む領域を形成する手法では、基板サイズの大型
化に伴って、その加工精度がどうしても悪くなってしま
い、フォトマスクを用いて形成しようとすると、製造工
程が複雑となり必要なフォトマスクの数が必然的に増加
してしまうという第2の問題を有している。
Also, in an active matrix type liquid crystal display device integrally formed with a drive circuit, the performance required for the drive circuit and the pixel portion are different. Therefore, when trying to optimize the structure of the TFT according to each requirement. For example, in a method of forming a region including an impurity element such as an LDD region in a self-aligned manner using a gate electrode, the processing accuracy is inevitably deteriorated with an increase in the size of a substrate. In this case, there is a second problem that the manufacturing process is complicated and the number of necessary photomasks is inevitably increased.

【0014】以上のように本発明は、触媒元素を用いて
得られる結晶質半導体膜から触媒元素(金属元素)を除
去する方法に関する第1の問題を解決する技術、画素部
や駆動回路の駆動条件にみあったTFTの構造を作り分
けようとすると製造工程が複雑化するという第2の問題
を解決する技術および第1、第2の問題を同時に解決す
る技術を提供することを目的としている。
As described above, the present invention relates to a technique for solving the first problem relating to a method for removing a catalytic element (metal element) from a crystalline semiconductor film obtained using a catalytic element, It is an object of the present invention to provide a technique for solving the second problem that the manufacturing process becomes complicated when trying to make a TFT structure that meets conditions, and a technique for simultaneously solving the first and second problems. .

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明は、第1のnチャ
ネル型TFTと第2のnチャネル型TFTとpチャネル
型TFTとを同一基板上に備えた半導体装置であって、
前記第1のnチャネル型TFTの半導体層に形成される
第1の不純物領域と第2の不純物領域とはゲート電極の
外側に設けられ、前記第2のnチャネル型TFTの半導
体層に形成される第3の不純物領域はゲート電極と一部
が重なるように設けられ、かつ、第3の不純物領域はゲ
ート電極の外側に設けられ、前記pチャネル型TFTの
半導体層に形成される第4の不純物領域はゲート電極と
一部が重なるように設けられ、かつ、第5の不純物領域
はゲート電極の外側に設けられていることを特徴として
いる。
The present invention is a semiconductor device comprising a first n-channel TFT, a second n-channel TFT, and a p-channel TFT on the same substrate,
The first impurity region and the second impurity region formed in the semiconductor layer of the first n-channel TFT are provided outside the gate electrode, and are formed in the semiconductor layer of the second n-channel TFT. The third impurity region is provided so as to partially overlap the gate electrode, and the third impurity region is provided outside the gate electrode, and the fourth impurity region is formed in the semiconductor layer of the p-channel TFT. The semiconductor device is characterized in that the impurity region is provided so as to partially overlap with the gate electrode, and the fifth impurity region is provided outside the gate electrode.

【0016】また、本発明は、第1のnチャネル型TF
Tと第2のnチャネル型TFTとpチャネル型TFTと
を同一基板上に備えた半導体装置であって、前記第1の
nチャネル型TFTの半導体層に形成され、LDD領域
となる第1の不純物領域と、ソースまたはドレイン領域
となる第2の不純物領域とはゲート電極の外側に設けら
れ、前記第2のnチャネル型TFTの半導体層に形成さ
れ、LDD領域となる第3の不純物領域はゲート電極と
一部が重なるように設けられ、かつ、ソースまたはドレ
イン領域となる第3の不純物領域はゲート電極の外側に
設けられ、前記pチャネル型TFTの半導体層に形成さ
れ、LDD領域となる第4の不純物領域はゲート電極と
一部が重なるように設けられ、かつ、ソースまたはドレ
イン領域となる第5の不純物領域はゲート電極の外側に
設けられていることを特徴としている。
The present invention also provides a first n-channel type TF
A semiconductor device comprising a T, a second n-channel TFT, and a p-channel TFT on the same substrate, the first being formed in a semiconductor layer of the first n-channel TFT and serving as an LDD region. The impurity region and the second impurity region serving as the source or drain region are provided outside the gate electrode, and are formed in the semiconductor layer of the second n-channel TFT, and the third impurity region serving as the LDD region is A third impurity region provided so as to partially overlap with the gate electrode and serving as a source or drain region is provided outside the gate electrode and is formed in the semiconductor layer of the p-channel TFT to serve as an LDD region. The fourth impurity region is provided so as to partially overlap with the gate electrode, and the fifth impurity region serving as a source or drain region is provided outside the gate electrode. It is characterized in.

【0017】また、本発明は、画素部に設けられる第1
のnチャネル型TFTと、駆動回路に設けられる第2の
nチャネル型TFTとpチャネル型TFTとを同一基板
上に備えた半導体装置であって、前記第1のnチャネル
型TFTの半導体層に形成される第1の不純物領域と第
2の不純物領域とはゲート電極の外側に設けられ、前記
第2のnチャネル型TFTの半導体層に形成される第3
の不純物領域はゲート電極と一部が重なるように設けら
れ、かつ、第3の不純物領域はゲート電極の外側に設け
られ、前記pチャネル型TFTの半導体層に形成される
第4の不純物領域はゲート電極と一部が重なるように設
けられ、かつ、第5の不純物領域はゲート電極の外側に
設けられていることを特徴としている。
According to the present invention, there is provided a liquid crystal display device comprising:
A n-channel TFT and a second n-channel TFT and a p-channel TFT provided in a driver circuit on the same substrate, wherein the semiconductor layer of the first n-channel TFT is The first impurity region and the second impurity region to be formed are provided outside the gate electrode, and the third impurity region is formed in the semiconductor layer of the second n-channel TFT.
Is provided so as to partially overlap the gate electrode, the third impurity region is provided outside the gate electrode, and the fourth impurity region formed in the semiconductor layer of the p-channel TFT is The gate electrode is provided so as to partially overlap with the gate electrode, and the fifth impurity region is provided outside the gate electrode.

【0018】また、本発明は、画素部に設けられる第1
のnチャネル型TFTと、駆動回路に設けられる第2の
nチャネル型TFTとpチャネル型TFTとを同一基板
上に備えた半導体装置であって、前記第1のnチャネル
型TFTの半導体層に形成され、LDD領域となる第1
の不純物領域と、ソースまたはドレイン領域となる第2
の不純物領域とはゲート電極の外側に設けられ、前記第
2のnチャネル型TFTの半導体層に形成され、LDD
領域となる第3の不純物領域はゲート電極と一部が重な
るように設けられ、かつ、ソースまたはドレイン領域と
なる第3の不純物領域はゲート電極の外側に設けられ、
前記pチャネル型TFTの半導体層に形成され、LDD
領域となる第4の不純物領域はゲート電極と一部が重な
るように設けられ、かつ、ソースまたはドレイン領域と
なる第5の不純物領域はゲート電極の外側に設けられて
いることを特徴としている。
Further, according to the present invention, the first
A n-channel TFT and a second n-channel TFT and a p-channel TFT provided in a driver circuit on the same substrate, wherein the semiconductor layer of the first n-channel TFT is First formed to be LDD region
Impurity region and a second region serving as a source or drain region.
The impurity region is provided outside the gate electrode, is formed in the semiconductor layer of the second n-channel TFT, and has an LDD
A third impurity region serving as a region is provided so as to partially overlap with the gate electrode, and a third impurity region serving as a source or drain region is provided outside the gate electrode;
LDD formed in the semiconductor layer of the p-channel TFT
The fourth impurity region serving as a region is provided so as to partially overlap with the gate electrode, and the fifth impurity region serving as a source or drain region is provided outside the gate electrode.

【0019】また、上記発明は、前記第2のnチャネル
型TFTがバッファ回路に設けられていることを特徴と
している。
Further, the above invention is characterized in that the second n-channel type TFT is provided in a buffer circuit.

【0020】また、本発明は、絶縁表面にシリコンを主
成分とする非晶質半導体膜を形成する工程と、前記非晶
質半導体膜に結晶化を促進する触媒元素を添加して、第
1の加熱処理により結晶質半導体膜を形成する工程と、
前記結晶質半導体膜上にバリア層を形成する工程と、前
記バリア層上に希ガス元素を1×1019/cm3〜1×
1022/cm3の濃度で含んだ半導体膜を成膜する工程
と、第2の加熱処理により前記触媒元素を前記半導体膜
に移動させる工程と、前記半導体膜を除去する工程と、
を有することを特徴としている。
Further, the present invention provides a process for forming an amorphous semiconductor film containing silicon as a main component on an insulating surface, and adding a catalyst element for promoting crystallization to the amorphous semiconductor film to form a first semiconductor film. Forming a crystalline semiconductor film by a heat treatment of
Forming a barrier layer on the crystalline semiconductor film; and forming a rare gas element on the barrier layer at a concentration of 1 × 10 19 / cm 3 to 1 ×.
Forming a semiconductor film containing a concentration of 10 22 / cm 3 , transferring the catalytic element to the semiconductor film by a second heat treatment, and removing the semiconductor film;
It is characterized by having.

【0021】また、本発明は、絶縁表面にシリコンを主
成分とする非晶質半導体膜を形成する工程と、前記非晶
質半導体膜に結晶化を促進する触媒元素を添加して、第
1の加熱処理により結晶質半導体膜を形成する工程と、
前記結晶質半導体膜にレーザー光を照射する工程と、前
記結晶質半導体膜上にバリア層を形成する工程と、前記
バリア層上に希ガス元素を1×1019/cm3〜1×1
22/cm3の濃度で含んだ半導体膜を成膜する工程
と、第2の加熱処理により前記触媒元素を前記半導体膜
に移動させる工程と、前記半導体膜を除去する工程と、
を有することを特徴としている。
Further, according to the present invention, a step of forming an amorphous semiconductor film containing silicon as a main component on an insulating surface, and adding a catalytic element for promoting crystallization to the amorphous semiconductor film, the first Forming a crystalline semiconductor film by a heat treatment of
Irradiating the crystalline semiconductor film with a laser beam; forming a barrier layer on the crystalline semiconductor film; and depositing a rare gas element on the barrier layer at a concentration of 1 × 10 19 / cm 3 to 1 × 1
A step of forming a semiconductor film containing a concentration of 0 22 / cm 3 , a step of transferring the catalytic element to the semiconductor film by a second heat treatment, and a step of removing the semiconductor film.
It is characterized by having.

【0022】また、本発明は、絶縁表面にシリコンを主
成分とする非晶質半導体膜を形成する工程と、前記非晶
質半導体膜に結晶化を促進する触媒元素を添加して、第
1の加熱処理により結晶質半導体膜を形成する工程と、
前記結晶質半導体膜上にバリア層を形成する工程と、前
記バリア層上に希ガス元素を1×1019/cm3〜1×
1022/cm3の濃度で含んだ半導体膜を形成する工程
と、第2の加熱処理により前記触媒元素を前記半導体膜
に移動させる工程と、前記半導体膜を除去する工程と、
前記結晶質半導体膜にレーザ光を照射する工程と、を有
することを特徴としている。
Further, the present invention provides a step of forming an amorphous semiconductor film containing silicon as a main component on an insulating surface, and adding a catalyst element for promoting crystallization to the amorphous semiconductor film to form the first semiconductor film. Forming a crystalline semiconductor film by a heat treatment of
Forming a barrier layer on the crystalline semiconductor film; and forming a rare gas element on the barrier layer at a concentration of 1 × 10 19 / cm 3 to 1 ×.
Forming a semiconductor film containing a concentration of 10 22 / cm 3 , transferring the catalytic element to the semiconductor film by a second heat treatment, and removing the semiconductor film;
Irradiating the crystalline semiconductor film with laser light.

【0023】また、本発明は、絶縁表面にシリコンを主
成分とする非晶質半導体膜を形成する工程と、前記非晶
質半導体膜に結晶化を促進する触媒元素を添加する工程
と、前記非晶質半導体膜上にバリア層を形成する工程
と、前記バリア層上に希ガス元素を1×1019/cm3
〜1×1022/cm3の濃度で含んだ半導体膜を形成す
る工程と、加熱処理により、前記非晶質半導体膜を結晶
化させ結晶質半導体膜を形成すると共に前記触媒元素を
前記半導体膜に移動させる工程と、前記半導体膜を除去
する工程と、前記結晶質半導体膜にレーザ光を照射する
工程と、を有することを特徴としている。
The present invention also provides a step of forming an amorphous semiconductor film containing silicon as a main component on an insulating surface, a step of adding a catalytic element for promoting crystallization to the amorphous semiconductor film, Forming a barrier layer on the amorphous semiconductor film; and forming a rare gas element on the barrier layer at 1 × 10 19 / cm 3.
A step of forming a semiconductor film containing a concentration of about 1 × 10 22 / cm 3 and a heat treatment to crystallize the amorphous semiconductor film to form a crystalline semiconductor film and to form the semiconductor film with the catalytic element. , A step of removing the semiconductor film, and a step of irradiating the crystalline semiconductor film with laser light.

【0024】また、本発明は、絶縁表面上に結晶化を促
進する触媒元素を添加する工程と、前記絶縁表面にシリ
コンを主成分とする非晶質半導体膜を形成する工程と、
前記非晶質半導体膜上にバリア層を形成する工程と、前
記非晶質半導体膜上に希ガス元素を1×1019/cm3
〜1×1022/cm3の濃度で含んだ半導体膜を形成す
る工程と、加熱処理により、前記非晶質半導体膜を結晶
化させ結晶質半導体膜を形成すると共に前記触媒元素を
前記半導体膜に移動させる工程と、前記半導体膜を除去
する工程と、前記結晶質半導体膜にレーザ光を照射する
工程とを有することを特徴としている。
The present invention also provides a step of adding a catalytic element for promoting crystallization to an insulating surface, a step of forming an amorphous semiconductor film containing silicon as a main component on the insulating surface,
Forming a barrier layer on the amorphous semiconductor film; and forming a rare gas element on the amorphous semiconductor film at 1 × 10 19 / cm 3.
A step of forming a semiconductor film containing a concentration of about 1 × 10 22 / cm 3 and a heat treatment to crystallize the amorphous semiconductor film to form a crystalline semiconductor film and to form the semiconductor film with the catalytic element. , A step of removing the semiconductor film, and a step of irradiating the crystalline semiconductor film with laser light.

【0025】また、本発明は、絶縁表面上に結晶化を促
進する触媒元素を添加する工程と、前記絶縁表面にシリ
コンを主成分とする非晶質半導体膜を形成する工程と、
前記非晶質半導体膜上にバリア層を形成する工程と、前
記非晶質半導体膜上に希ガス元素を1×1019/cm3
〜1×1022/cm3の濃度で含んだ半導体膜を形成す
る工程と、前記半導体膜に希ガス元素を添加する工程
と、加熱処理により、前記非晶質半導体膜を結晶化させ
結晶質半導体膜を形成すると共に前記触媒元素を前記半
導体膜に移動させる工程と、前記半導体膜を除去する工
程と、前記結晶質半導体膜にレーザ光を照射する工程と
を有することを特徴としている。
The present invention also includes a step of adding a catalytic element for promoting crystallization to an insulating surface, a step of forming an amorphous semiconductor film containing silicon as a main component on the insulating surface,
Forming a barrier layer on the amorphous semiconductor film; and forming a rare gas element on the amorphous semiconductor film at 1 × 10 19 / cm 3.
A step of forming a semiconductor film containing a concentration of about 1 × 10 22 / cm 3 , a step of adding a rare gas element to the semiconductor film, and a heat treatment to crystallize the amorphous semiconductor film and Forming a semiconductor film and moving the catalytic element to the semiconductor film; removing the semiconductor film; and irradiating the crystalline semiconductor film with laser light.

【0026】また、上記発明において、前記バリア層は
オゾン水により形成されたケミカルオキサイド膜である
ことを特徴としている。
Further, in the above invention, the barrier layer is a chemical oxide film formed of ozone water.

【0027】また、上記発明において、前記バリア層は
プラズマ処理により前記非晶質半導体膜の表面を酸化し
て形成されることを特徴としている。
Further, in the above invention, the barrier layer is formed by oxidizing the surface of the amorphous semiconductor film by plasma treatment.

【0028】また、上記発明において、前記バリア層は
酸素を含む雰囲気中で紫外線を照射してオゾンを発生さ
せ前記非晶質半導体膜の表面を酸化して形成されること
を特徴としている。
Further, in the above invention, the barrier layer is formed by irradiating ultraviolet rays in an atmosphere containing oxygen to generate ozone and oxidize the surface of the amorphous semiconductor film.

【0029】また、上記発明において、前記バリア層は
膜圧1〜10nmで形成され、多孔質膜であることを特
徴としている。
Further, in the above invention, the barrier layer is formed with a film pressure of 1 to 10 nm and is a porous film.

【0030】また、上記発明において、前記希ガス元素
はHe、Ne、Ar、Kr、Xeから選ばれた一種また
は複数種であることを特徴としている。
Further, in the above invention, the rare gas element is one or more selected from He, Ne, Ar, Kr, and Xe.

【0031】また、上記発明において、前記第1の加熱
処理および前記第2の加熱処理は、ハロゲンランプ、メ
タルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボン
アークランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀ランプ
から選ばれた一種または複数種からの輻射により行うこ
とを特徴としている。
[0031] In the above invention, the first heat treatment and the second heat treatment may be one of a halogen lamp, a metal halide lamp, a xenon arc lamp, a carbon arc lamp, a high pressure sodium lamp, and a high pressure mercury lamp. Alternatively, it is characterized in that it is performed by radiation from a plurality of types.

【0032】また、上記発明において、前記第1の加熱
処理は、電熱炉を用いて行われることを特徴としてい
る。
In the above invention, the first heat treatment is performed using an electric furnace.

【0033】また、上記発明において、前記第2の加熱
処理は、電熱炉を用いて行われることを特徴としてい
る。
Further, in the above invention, the second heat treatment is performed using an electric furnace.

【0034】また、上記発明において、前記触媒元素は
Fe、Ni、Co、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、P
t、Cu、Auから選ばれた一種または複数種であるこ
とを特徴としている。
Further, in the above invention, the catalyst element is Fe, Ni, Co, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, P
It is characterized by being one or more selected from t, Cu, and Au.

【0035】また、本発明は、絶縁表面上に半導体層を
形成する第1の工程と、前記半導体層上に絶縁膜を形成
する第2の工程と、前記絶縁膜上に第1形状の導電層を
形成する第3の工程と、前記第1形状の導電層から第2
形状の導電層を形成する第4の工程と、前記第2形状の
導電層をマスクとして前記半導体層に一導電型の不純物
元素を添加して第1の不純物領域を形成する第5の工程
と、前記第2形状の導電層をマスクとして前記半導体層
の選択された領域に一導電型の不純物元素を添加して第
2及び第3の不純物領域を形成する第6の工程と、前記
第2形状の導電層をマスクとして前記半導体層の選択さ
れた領域に一導電型とは反対の不純物元素を添加して第
4及び第5の不純物領域を形成する第5の工程とを有す
ることを特徴としている。
Further, the present invention provides a first step of forming a semiconductor layer on an insulating surface, a second step of forming an insulating film on the semiconductor layer, and a first shape conductive layer on the insulating film. A third step of forming a layer, and forming a second layer from the conductive layer having the first shape.
A fourth step of forming a conductive layer having a shape, and a fifth step of forming a first impurity region by adding an impurity element of one conductivity type to the semiconductor layer using the conductive layer having the second shape as a mask. A sixth step of adding one conductivity type impurity element to a selected region of the semiconductor layer using the second shape conductive layer as a mask to form second and third impurity regions; A fifth step of forming fourth and fifth impurity regions by adding an impurity element opposite to one conductivity type to a selected region of the semiconductor layer using the conductive layer having a shape as a mask. And

【0036】また、本発明は、絶縁表面上に半導体層を
形成する第1の工程と、前記半導体層上に絶縁膜を形成
する第2の工程と、前記絶縁膜上に第1形状の導電層を
形成する第3の工程と、前記第1形状の導電層から第2
形状の導電層を形成する第4の工程と、前記第2形状の
導電層をマスクとして前記半導体層に第1のドーズ量で
一導電型の不純物元素を添加して第1の不純物領域を形
成する第5の工程と、前記第2形状の導電層をマスクと
して前記半導体層の選択された領域に第2のドーズ量で
一導電型の不純物元素を添加して第2及び第3の不純物
領域を形成する第6の工程と、前記第2形状の導電層を
マスクとして前記半導体層の選択された領域に一導電型
とは反対の不純物元素を添加して第4及び第5の不純物
領域を形成する第5の工程と、を有することを特徴とし
ている。
Also, the present invention provides a first step of forming a semiconductor layer on an insulating surface, a second step of forming an insulating film on the semiconductor layer, and a first shape conductive layer on the insulating film. A third step of forming a layer, and forming a second layer from the conductive layer having the first shape.
A fourth step of forming a conductive layer having a shape, and forming a first impurity region by adding an impurity element of one conductivity type to the semiconductor layer at a first dose using the conductive layer having the second shape as a mask. A fifth step of adding a second conductivity type impurity element at a second dose to a selected region of the semiconductor layer using the second shape conductive layer as a mask; Forming a fourth and fifth impurity regions by adding an impurity element opposite to one conductivity type to a selected region of the semiconductor layer using the conductive layer of the second shape as a mask; And a fifth step of forming.

【0037】また、上記発明において、前記一導電型の
不純物はn型を付与する不純物であることを特徴として
いる。
In the above invention, the one conductivity type impurity is an impurity imparting n-type.

【0038】また、上記発明において、前記半導体層
は、非晶質半導体膜に触媒元素を添加して第1の加熱処
理をして作製された結晶質半導体膜からなり、前記結晶
質半導体膜上にバリア層を形成する工程と、前記バリア
層上に希ガス元素を1×1019〜1×1022/cm3
濃度で含む半導体膜を形成する工程と、第2の加熱処理
により前記触媒元素を前記半導体膜に移動させる工程
と、を有することを特徴としている。
In the above invention, the semiconductor layer comprises a crystalline semiconductor film formed by performing a first heat treatment by adding a catalytic element to an amorphous semiconductor film. Forming a semiconductor layer containing a rare gas element at a concentration of 1 × 10 19 to 1 × 10 22 / cm 3 on the barrier layer; and performing a second heat treatment on the catalyst layer. Transferring the element to the semiconductor film.

【0039】また、上記発明において、前記希ガス元素
は、He、Ne、Ar、Kr、Xeから選ばれた一種ま
たは複数種であることを特徴としている。
Further, in the above invention, the rare gas element is one or more selected from He, Ne, Ar, Kr, and Xe.

【0040】[0040]

【発明の実施の形態】(実施形態1)図1を用いて、非
晶質半導体膜の全面に触媒作用のある金属元素を全面に
添加して結晶化した後、希ガス元素(本実施形態におい
ては、Ar)を含む半導体膜を成膜し、この膜をゲッタ
リングサイトとして用いてゲッタリングを行う方法につ
いて説明する。
(Embodiment 1) Referring to FIG. 1, after a metal element having a catalytic action is added to the entire surface of an amorphous semiconductor film and crystallized, a rare gas element (this embodiment) is used. A method of forming a semiconductor film containing Ar) and performing gettering using this film as a gettering site will be described.

【0041】図1(A)において、基板100はその材
質に特段の限定はないが、好ましく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、或いは石英など
を用いることができる。基板100の表面には、下地絶
縁膜101として無機絶縁膜を10〜200nmの厚さ
で形成する。好適な下地絶縁膜の一例は、プラズマCV
D法で作製される酸化窒化シリコン膜であり、Si
4、NH3、N2Oから作製される第1酸化窒化シリコ
ン膜を50nmの厚さに形成し、SiH4とN2Oから作
製される第2酸化窒化シリコン膜を100nmの厚さに
形成したものを適用する。下地絶縁膜101はガラス基
板に含まれるアルカリ金属がこの上層に形成する半導体
膜中に拡散しないために設けるものであり、石英を基板
とする場合には省略することも可能である。
In FIG. 1A, the material of the substrate 100 is not particularly limited, but barium borosilicate glass, aluminoborosilicate glass, quartz, or the like can be preferably used. On the surface of the substrate 100, an inorganic insulating film with a thickness of 10 to 200 nm is formed as the base insulating film 101. One example of a suitable base insulating film is plasma CV
A silicon oxynitride film formed by a method D
A first silicon oxynitride film made of H 4 , NH 3 , and N 2 O is formed to a thickness of 50 nm, and a second silicon oxynitride film made of SiH 4 and N 2 O is formed to a thickness of 100 nm. Apply the formed one. The base insulating film 101 is provided so that alkali metal contained in the glass substrate does not diffuse into a semiconductor film formed thereover, and can be omitted when quartz is used as the substrate.

【0042】下地絶縁膜101の上に形成する非晶質半
導体膜102は、シリコンを主成分とする半導体材料を
用いる。代表的には、非晶質シリコン膜又は非晶質シリ
コンゲルマニウム膜などが適用され、プラズマCVD法
や減圧CVD法、或いはスパッタ法で10〜100nm
の厚さに形成する。良質な結晶を得るためには、非晶質
半導体膜102に含まれる酸素、窒素などの不純物濃度
を5×1018/cm3以下に低減させておくと良い。こ
れらの不純物は非晶質半導体の結晶化を妨害する要因と
なり、また結晶化後においても捕獲中心や再結合中心の
密度を増加させる要因となる。そのために、高純度の材
料ガスを用いることはもとより、反応室内の鏡面処理
(電界研磨処理)やオイルフリーの真空排気系を備えた
超高真空対応のCVD装置を用いることが望ましい。
The amorphous semiconductor film 102 formed on the base insulating film 101 uses a semiconductor material containing silicon as a main component. Typically, an amorphous silicon film, an amorphous silicon germanium film, or the like is applied, and a plasma CVD method, a low-pressure CVD method, or a
Formed to a thickness of In order to obtain high-quality crystals, the concentration of impurities such as oxygen and nitrogen contained in the amorphous semiconductor film 102 is preferably reduced to 5 × 10 18 / cm 3 or less. These impurities are factors that hinder the crystallization of the amorphous semiconductor and increase the density of trapping centers and recombination centers even after crystallization. For this purpose, it is desirable to use not only a high-purity material gas but also an ultra-high vacuum-compatible CVD apparatus provided with a mirror surface treatment (electric polishing treatment) in the reaction chamber and an oil-free vacuum exhaust system.

【0043】その後、非晶質半導体膜102の表面に、
結晶化を促進する触媒作用のある金属元素を添加する
(図1(b))。半導体膜の結晶化を促進する触媒作用
のある金属元素としては鉄(Fe)、ニッケル(N
i)、コバルト(Co)、ルテニウム(Ru)、ロジウ
ム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスミウム(O
s)、イリジウム(Ir)、白金(Pt)、銅(C
u)、金(Au)などであり、これらから選ばれた一種
または複数種を用いることができる。代表的にはニッケ
ルを用い、重量換算で1〜100ppmのニッケルを含
む酢酸ニッケル塩溶液をスピナーで塗布して触媒含有層
103を形成する。この場合、当該溶液の馴染みをよく
するために、非晶質半導体膜102の表面処理として、
オゾン含有水溶液で極薄い酸化膜を形成し、その酸化膜
をフッ酸と過酸化水素水の混合液でエッチングして清浄
な表面を形成した後、再度オゾン含有水溶液で処理して
極薄い酸化膜を形成しておく。シリコンなど半導体膜の
表面は本来疎水性なので、このように酸化膜を形成して
おくことにより酢酸ニッケル塩溶液を均一に塗布するこ
とができる。
Then, on the surface of the amorphous semiconductor film 102,
A metal element having a catalytic action to promote crystallization is added (FIG. 1B). Examples of metal elements having a catalytic action for promoting crystallization of a semiconductor film include iron (Fe) and nickel (N
i), cobalt (Co), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), osmium (O
s), iridium (Ir), platinum (Pt), copper (C
u), gold (Au), or the like, and one or more selected from them can be used. Typically, nickel is used, and a nickel acetate salt solution containing 1 to 100 ppm by weight of nickel is applied by a spinner to form the catalyst-containing layer 103. In this case, in order to improve the familiarity of the solution, as a surface treatment of the amorphous semiconductor film 102,
An ultra-thin oxide film is formed with an ozone-containing aqueous solution, and the oxide film is etched with a mixture of hydrofluoric acid and hydrogen peroxide to form a clean surface. Is formed. Since the surface of a semiconductor film such as silicon is hydrophobic in nature, a nickel acetate solution can be uniformly applied by forming an oxide film in this manner.

【0044】勿論、触媒含有層103はこのような方法
に限定されず、スパッタ法、蒸着法、プラズマ処理など
により形成しても良い。また、触媒元素含有層103は
非晶質半導体膜102を形成する前、即ち下地絶縁膜1
01上に形成しておいても良い。
Of course, the catalyst containing layer 103 is not limited to such a method, and may be formed by a sputtering method, a vapor deposition method, a plasma treatment, or the like. The catalyst element-containing layer 103 is formed before the formation of the amorphous semiconductor film 102, that is, the base insulating film 1.
01 may be formed.

【0045】非晶質半導体膜102と触媒元素含有層1
03とを接触した状態を保持したまま結晶化のための加
熱処理を行う。加熱処理の方法としては、電熱炉を用い
るファーネスアニール法や、ハロゲンランプ、メタルハ
ライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアーク
ランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀ランプなどを
用いた瞬間熱アニール(Rapid Thermal Annealing)法
(以下、RTA法と記す)を採用する。生産性を考慮す
ると、RTA法を採用することが好ましいと考えられ
る。
Amorphous semiconductor film 102 and catalytic element-containing layer 1
A heat treatment for crystallization is performed while maintaining the state of contact with No. 03. Examples of the heat treatment method include a furnace annealing method using an electric heating furnace and a rapid thermal annealing method using a halogen lamp, a metal halide lamp, a xenon arc lamp, a carbon arc lamp, a high-pressure sodium lamp, a high-pressure mercury lamp, and the like. (Hereinafter, referred to as RTA method). Considering productivity, it is considered preferable to employ the RTA method.

【0046】RTA法で行う場合には、加熱用のランプ
光源を1〜60秒、好ましくは30〜60秒点灯させ、
それを1〜10回、好ましくは2〜6回繰り返す。ラン
プ光源の発光強度は任意なものとするが、半導体膜が瞬
間的には600〜1000℃、好ましくは650〜75
0℃程度にまで加熱されるようにする。このような高温
になったとしても、半導体膜が瞬間的に加熱されるのみ
であり、基板100はそれ自身が歪んで変形することは
ない。こうして、非晶質半導体膜を結晶化させ、図1
(c)に示す結晶質半導体膜104を得ることができる
が、このような処理で結晶化できるのは触媒元素含有層
を設けることによりはじめて達成できるものである。
When the RTA method is used, the lamp light source for heating is turned on for 1 to 60 seconds, preferably 30 to 60 seconds.
It is repeated 1 to 10 times, preferably 2 to 6 times. Although the light emission intensity of the lamp light source is arbitrary, the semiconductor film is instantaneously heated to 600 to 1000 ° C., preferably 650 to 75 ° C.
Heat to about 0 ° C. Even at such a high temperature, the semiconductor film is only heated instantaneously, and the substrate 100 itself is not distorted and deformed. Thus, the amorphous semiconductor film is crystallized, and FIG.
Although the crystalline semiconductor film 104 shown in (c) can be obtained, crystallization by such a process can be achieved only by providing a catalyst element-containing layer.

【0047】その他の方法としてファーネスアニール法
を用いる場合には、加熱処理に先立ち、500℃にて1
時間程度の加熱処理を行い、非晶質半導体膜102が含
有する水素を放出させておく。そして、電熱炉を用いて
窒素雰囲気中にて550〜600℃、好ましくは580
℃で4時間の加熱処理を行い非晶質半導体膜102を結
晶化させる。こうして、図1(c)に示す結晶質半導体
膜104を形成する。
When the furnace annealing method is used as another method, prior to the heat treatment, one hour at 500 ° C.
Heat treatment for about an hour is performed to release hydrogen contained in the amorphous semiconductor film 102. Then, using an electric furnace in a nitrogen atmosphere at 550 to 600 ° C., preferably 580 ° C.
The amorphous semiconductor film 102 is crystallized by performing heat treatment at 4 ° C. for 4 hours. Thus, the crystalline semiconductor film 104 shown in FIG. 1C is formed.

【0048】さらに結晶化率(膜の全体積における結晶
成分の割合)を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修す
るためには、図1(d)で示すように結晶質半導体膜1
04に対してレーザ光を照射することも有効である。レ
ーザ光照射処理は、パルス発振型または連続発振型の気
体レーザまたは固体レーザを用いてもよい。気体レーザ
としては、エキシマレーザ、Arレーザ、Krレーザ等
があり、固体レーザとしては、YAGレーザ、YVO4
レーザ、YLFレーザ、YAlO3レーザ、ガラスレー
ザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ti:
サファイアレーザなどが挙げられる。これらのレーザを
用いる場合には、レーザ発振器から放射されたレーザ光
を光学系で線状、矩形状もしくは楕円形状に集光し半導
体膜に照射すればよい。結晶化の条件は実施者が適宣選
択するものであるが、エキシマレーザを用いる場合はパ
ルス発振周波数300Hzとし、レーザーエネルギー密
度を100〜800mJ/cm2(代表的には200〜7
00mJ/cm2)とする。また、YAGレーザを用いる
場合にはその第2高調波を用いパルス発振周波数1〜3
00Hzとし、レーザーエネルギー密度を300〜10
00mJ/cm2(代表的には350〜800mJ/cm
2)とすると良い。そして幅100〜1000μm、例え
ば400μmで線状に集光したレーザ光を基板全面に渡
って照射すればよい。また、YVO4レーザを用いる場
合、出力10Wの連続発振のYVO4レーザから射出さ
れたレーザ光を非線形光学素子により高調波に変換し
て、共振器の中にYVO4結晶と非線型光学素子を入れ
て、高調波を射出してもよい。このとき光学系により矩
形状または楕円形状にして照射すればよく、エネルギー
密度は、0.01〜100MW/cm2程度(好ましく
は、0.1〜10MW/cm2)が必要である。そし
て、0.5〜2000cm/s程度の速度でレーザ光に
対して相対的に半導体膜を移動させて照射すればよい。
いずれにしても、上記したようなレーザを用い、当該レ
ーザ光を光学系にて100〜400mJ/cm2に集光
し、90〜95%のオーバーラップ率をもって結晶質半
導体膜104に対するレーザ処理を行っても良い。
In order to further increase the crystallization rate (the ratio of the crystal component in the total volume of the film) and repair defects remaining in the crystal grains, as shown in FIG.
It is also effective to irradiate 04 with laser light. For the laser light irradiation treatment, a pulse oscillation type or continuous oscillation type gas laser or solid laser may be used. Examples of the gas laser include an excimer laser, an Ar laser, and a Kr laser, and examples of the solid laser include a YAG laser and a YVO 4 laser.
Laser, YLF laser, YAlO 3 laser, glass laser, ruby laser, alexandrite laser, Ti:
Sapphire laser and the like can be mentioned. In the case of using these lasers, a laser beam emitted from a laser oscillator may be condensed into a linear, rectangular, or elliptical shape by an optical system and irradiated onto a semiconductor film. The crystallization conditions are appropriately selected by the practitioner. When an excimer laser is used, the pulse oscillation frequency is set to 300 Hz, and the laser energy density is set to 100 to 800 mJ / cm 2 (typically, 200 to 7 mJ / cm 2 ).
00 mJ / cm 2 ). When a YAG laser is used, its second harmonic is used and pulse oscillation frequencies 1 to 3 are used.
00 Hz, and a laser energy density of 300 to 10
00 mJ / cm 2 (typically 350 to 800 mJ / cm
2 ) Then, a laser beam condensed linearly with a width of 100 to 1000 μm, for example, 400 μm may be irradiated over the entire surface of the substrate. In the case of using a YVO 4 laser, a laser beam emitted from a continuous wave YVO 4 laser of 10W output is converted into a harmonic by a nonlinear optical element, a YVO 4 crystal and a non-linear optical element in a resonator And may emit harmonics. At this time it may be irradiated with the rectangular shape or an elliptical shape by an optical system, energy density, 0.01 to 100 MW / cm 2 about (preferably, 0.1 to 10 MW / cm 2) is required. Then, irradiation may be performed by moving the semiconductor film relatively to the laser light at a speed of about 0.5 to 2000 cm / s.
In any case, using the laser as described above, the laser light is condensed to 100 to 400 mJ / cm 2 by an optical system, and the laser processing is performed on the crystalline semiconductor film 104 with an overlap ratio of 90 to 95%. You may go.

【0049】このようにして得られる結晶質半導体膜1
05には、触媒元素(ここではニッケル)が残存してい
る。それは膜中において一様に分布していないにしろ、
平均的な濃度とすれば、1×1019/cm3を越える濃
度で残存している。勿論、このような状態でもTFTを
はじめ各種半導体素子を形成することが可能であるが、
以降に示す方法でゲッタリングにより当該元素を除去す
る。
The thus obtained crystalline semiconductor film 1
In 05, a catalytic element (here, nickel) remains. It is not evenly distributed in the membrane,
As an average concentration, it remains at a concentration exceeding 1 × 10 19 / cm 3 . Of course, even in such a state, it is possible to form various semiconductor elements including the TFT,
The element is removed by gettering by the method described below.

【0050】まず、図2(a)に示すように結晶質半導
体膜105の表面に薄い層106を形成する。本明細書
において、結晶質半導体膜105上に設けた薄い層10
6は、後にゲッタリングサイトを除去する際に、第1の
半導体膜105がエッチングされないように設けた層
で、バリア層106ということにする。
First, a thin layer 106 is formed on the surface of the crystalline semiconductor film 105 as shown in FIG. In this specification, the thin layer 10 provided on the crystalline semiconductor film 105
Reference numeral 6 denotes a layer provided so that the first semiconductor film 105 is not etched when the gettering site is removed later, and is referred to as a barrier layer 106.

【0051】バリア層106の厚さは1〜10nm程度
とし、簡便にはオゾン水で処理することにより形成され
るケミカルオキサイドをバリア層としても良い。また、
硫酸、塩酸、硝酸などと過酸化水素水を混合させた水溶
液で処理しても同様にケミカルオキサイドを形成するこ
とができる。他の方法としては、酸化雰囲気中でのプラ
ズマ処理や、酸素含有雰囲気中での紫外線照射によりオ
ゾンを発生させて酸化処理を行っても良い。また、クリ
ーンオーブンを用い、200〜350℃程度に加熱して
薄い酸化膜を形成しバリア層としても良い。或いは、プ
ラズマCVD法やスパッタ法、蒸着法などで1〜5nm
程度の酸化膜を堆積してバリア層としても良い。いずれ
にしても、ゲッタリング工程時に、触媒元素がゲッタリ
ングサイト側に移動できて、ゲッタリングサイトの除去
工程時には、エッチング液がしみこまない(結晶性半導
体膜105をエッチング液から保護する)膜、例えば、
オゾン水で処理することにより形成されるケミカルオキ
サイド膜、酸化シリコン膜(SiOx)、または多孔質
膜を用いればよい。
The thickness of the barrier layer 106 is about 1 to 10 nm, and a chemical oxide formed by simply treating with ozone water may be used as the barrier layer. Also,
Chemical oxide can be similarly formed by treating with an aqueous solution in which a hydrogen peroxide solution is mixed with sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid or the like. As another method, the plasma treatment in an oxidizing atmosphere or the oxidation treatment by generating ozone by ultraviolet irradiation in an oxygen-containing atmosphere may be performed. Further, a barrier layer may be formed by heating to about 200 to 350 ° C. using a clean oven to form a thin oxide film. Alternatively, 1 to 5 nm by a plasma CVD method, a sputtering method, an evaporation method, or the like.
An oxide film of a degree may be deposited to form a barrier layer. In any case, in the gettering step, the catalyst element can move to the gettering site side, and in the gettering site removing step, the etchant does not soak (protects the crystalline semiconductor film 105 from the etchant). For example,
A chemical oxide film, a silicon oxide film (SiOx), or a porous film formed by treatment with ozone water may be used.

【0052】次いで、バリア層106上にスパッタ法で
ゲッタリングサイト107として、膜中に希ガス元素を
1×1020/cm3以上の濃度で含む第2の半導体膜
(代表的には、非晶質シリコン膜)を25〜250nm
の厚さで形成する。後に除去されるゲッタリングサイト
107は結晶質半導体膜105とエッチングの選択比を
大きくするため、密度の低い膜を形成することが好まし
い。
Next, as a gettering site 107 on the barrier layer 106 by a sputtering method, a second semiconductor film containing a rare gas element at a concentration of 1 × 10 20 / cm 3 or more (typically, a non- Crystalline silicon film) 25-250 nm
Formed with a thickness of In order to increase the selectivity between the gettering site 107 and the crystalline semiconductor film 105 to be etched later, it is preferable to form a film having a low density.

【0053】なお本実施形態では、成膜圧力を0.2〜
1.2Paまで0.2Pa間隔でふって順に成膜し、成
膜された膜中のArの濃度を測定した結果を図9に示
す。圧力以外の成膜条件は、ガス(Ar)流量を50s
ccm、成膜パワーを3kW、基板温度を150℃とし
ている。
In this embodiment, the film formation pressure is set to 0.2 to
FIG. 9 shows the result of measuring the concentration of Ar in the formed film by sequentially shaping the film at intervals of 0.2 Pa up to 1.2 Pa. The film forming conditions other than the pressure are as follows:
ccm, the film formation power was 3 kW, and the substrate temperature was 150 ° C.

【0054】図9より、成膜圧力が低ければ低いほど、
膜中のAr濃度が高くなりゲッタリングサイトとして好
適な膜が成膜できることがわかる。この理由として、ス
パッタの成膜圧力が低い方が反応室内のArガスと反跳
原子(ターゲット表面で反射されるAr原子)との衝突
確率が小さくなるため、反跳原子が基板に入射しやすく
なることがあげられる。従って、以上の実験結果より本
実施形態の装置を用いた場合、成膜の圧力を0.2〜
1.0Paとし他の条件を表1に示した条件を採用すれ
ば、希ガス元素を1×1019/cm3〜1×1022/c
3、好ましくは、1×1020/cm3〜1×1021/c
3、より好ましくは5×1020/cm3の濃度で含み、
ゲッタリング効果が得られる半導体膜をスパッタ法で成
膜することができる。
FIG. 9 shows that the lower the film formation pressure is,
It can be seen that the Ar concentration in the film increases and a film suitable as a gettering site can be formed. The reason is that the lower the deposition pressure of the sputtering, the smaller the probability of collision between the Ar gas in the reaction chamber and the recoil atoms (Ar atoms reflected on the target surface), so that the recoil atoms are likely to be incident on the substrate. It can be raised. Therefore, based on the above experimental results, when the apparatus of the present embodiment is used, the film forming pressure is set to 0.2 to
If the pressure is set to 1.0 Pa and the other conditions shown in Table 1 are adopted, the rare gas element is added in an amount of 1 × 10 19 / cm 3 to 1 × 10 22 / c.
m 3 , preferably 1 × 10 20 / cm 3 to 1 × 10 21 / c
m 3 , more preferably at a concentration of 5 × 10 20 / cm 3 ,
A semiconductor film having a gettering effect can be formed by a sputtering method.

【0055】なお、希ガス元素は半導体膜中でそれ自体
は不活性であるため、結晶質半導体膜105に悪影響を
及ぼすことはない。また、希ガス元素としてはヘリウム
(He)、ネオン(Ne)、アルゴン(Ar)、クリプ
トン(Kr)、キセノン(Xe)から選ばれた一種また
は複数種を用いる。本発明はゲッタリングサイトを形成
するためにこれら希ガス元素をイオンソースとして用い
ること、またこれら元素が含まれた半導体膜を形成し、
この膜をゲッタリングサイトとすることに特徴を有す
る。
It should be noted that the rare gas element itself is inactive in the semiconductor film, and therefore does not adversely affect the crystalline semiconductor film 105. As the rare gas element, one or a plurality of helium (He), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), and xenon (Xe) are used. The present invention uses these rare gas elements as an ion source to form a gettering site, and also forms a semiconductor film containing these elements,
The feature is that this film is used as a gettering site.

【0056】ゲッタリングを確実に成し遂げるにはその
後加熱処理をすることが必要となる。加熱処理はファー
ネスアニール法やRTA法で行う。ファーネスアニール
法で行う場合には、窒素雰囲気中にて450〜600℃
で0.5〜12時間の加熱処理を行う。また、RTA法
を用いる場合には、加熱用のランプ光源を1〜60秒、
好ましくは30〜60秒点灯させ、それを1〜10回、
好ましくは2〜6回繰り返す。ランプ光源の発光強度は
任意なものとするが、半導体膜が瞬間的には600〜1
000℃、好ましくは700〜750℃程度にまで加熱
されるようにする。
In order to achieve the gettering reliably, it is necessary to perform a heat treatment thereafter. The heat treatment is performed by a furnace annealing method or an RTA method. When the furnace annealing method is used, 450 to 600 ° C. in a nitrogen atmosphere
For 0.5 to 12 hours. When the RTA method is used, a heating lamp light source is used for 1 to 60 seconds.
It is preferably turned on for 30 to 60 seconds, and it is turned on 1 to 10 times,
Preferably, it is repeated 2 to 6 times. The emission intensity of the lamp light source is arbitrary, but the semiconductor film is
The temperature is set to about 000 ° C, preferably about 700 to 750 ° C.

【0057】ゲッタリングは、被ゲッタリング領域(捕
獲サイト)にある触媒元素が熱エネルギーにより放出さ
れ、拡散によりゲッタリングサイトに移動する。従っ
て、ゲッタリングは処理温度に依存し、より高温である
ほど短時間でゲッタリングが進むことになる。本発明に
おいて、触媒元素がゲッタリングの際に移動する距離は
図2(c)において矢印で示すように、半導体膜の厚さ
程度の距離であり、比較的短時間でゲッタリングを完遂
することができる。
In gettering, the catalytic element in the region to be gettered (capture site) is released by thermal energy and moves to the gettering site by diffusion. Therefore, gettering depends on the processing temperature, and the higher the temperature, the faster the gettering proceeds. In the present invention, as shown by an arrow in FIG. 2C, the distance that the catalyst element moves during gettering is about the thickness of the semiconductor film, and the gettering must be completed in a relatively short time. Can be.

【0058】なお、この加熱処理によっても1×1019
/cm3〜1×1021/cm3、好ましくは1×1020
cm3〜1×1021/cm3、より好ましくは5×1020
/cm3の濃度で希ガス元素を含む半導体膜107は結
晶化することはない。これは、希ガス元素が上記処理温
度の範囲においても再放出されず膜中に残存して、半導
体膜の結晶化を阻害するためであると考えられる。
Note that 1 × 10 19
/ Cm 3 -1 × 10 21 / cm 3 , preferably 1 × 10 20 / cm 3
cm 3 -1 × 10 21 / cm 3 , more preferably 5 × 10 20
The semiconductor film 107 containing a rare gas element at a concentration of / cm 3 does not crystallize. This is considered to be because the rare gas element is not re-emitted even in the above-mentioned processing temperature range and remains in the film to inhibit crystallization of the semiconductor film.

【0059】希ガスを含む半導体膜(ゲッタリングサイ
ト)107には、図14で示すように、希ガス存在領域
109として3パターンが考えられる。図14(a)
は、ゲッタリングサイト107の膜圧途中まで希ガス元
素が存在している様子を示している。この場合、ゲッタ
リングされた触媒元素は、結晶質半導体膜105から離
れた希ガス存在領域109に移動させることができる。
図14(b)は、ゲッタリングサイト107膜中すべて
に希ガス元素が存在している様子を示している。この場
合、触媒元素の移動距離が短いため、短時間でゲッタリ
ング処理を行うことができる。図14(c)は、ゲッタ
リングサイト107からバリア層106を通過して、結
晶質半導体膜105にまで希ガス存在が達している様子
を示している。原子サイズが異なる希ガス元素の影響
で、バリア層106が多孔質になると考えられる。この
ため、触媒元素がゲッタリングサイトに移動しやすくな
ると考えられる。なお、希ガス元素は半導体膜中でそれ
自体は不活性であるため、結晶質半導体膜105に悪影
響を及ぼすことはない。スパッタ法またはプラズマCV
D法のどちらを用いても、成膜のパワーを変化させれ
ば、図14(a)〜(c)の希ガス存在領域とすること
ができる。
As shown in FIG. 14, three patterns of the rare gas containing region 109 can be considered for the semiconductor film (gettering site) 107 containing a rare gas. FIG. 14 (a)
Indicates that the rare gas element is present halfway in the film pressure of the gettering site 107. In this case, the gettered catalyst element can be moved to the rare gas existence region 109 distant from the crystalline semiconductor film 105.
FIG. 14B shows a state in which a rare gas element exists in the entire gettering site 107 film. In this case, since the movement distance of the catalyst element is short, gettering can be performed in a short time. FIG. 14C shows a state in which a rare gas is present from the gettering site 107, passes through the barrier layer 106, and reaches the crystalline semiconductor film 105. It is considered that the barrier layer 106 becomes porous under the influence of a rare gas element having a different atomic size. For this reason, it is considered that the catalyst element easily moves to the gettering site. Note that the rare gas element itself is inactive in the semiconductor film, and thus does not adversely affect the crystalline semiconductor film 105. Sputtering method or plasma CV
Regardless of which of the methods D is used, if the power of film formation is changed, the rare gas existence region shown in FIGS. 14A to 14C can be obtained.

【0060】ゲッタリング工程終了後、非晶質半導体1
07を選択的にエッチングして除去する。エッチングの
方法としては、ClF3によるプラズマを用いないドラ
イエッチング、或いはヒドラジンや、テトラエチルアン
モニウムハイドロオキサイド(化学式 (CH34NO
H)を含む水溶液などアルカリ溶液によるウエットエッ
チングで行うことができる。この時バリア層106はエ
ッチングストッパーとして機能する。また、バリア層1
06はその後フッ酸により除去すれば良い。
After completion of the gettering step, the amorphous semiconductor 1
07 is selectively etched away. As an etching method, dry etching without plasma using ClF 3 , hydrazine, tetraethylammonium hydroxide (chemical formula (CH 3 ) 4 NO
It can be performed by wet etching using an alkaline solution such as an aqueous solution containing H). At this time, the barrier layer 106 functions as an etching stopper. Also, barrier layer 1
06 may then be removed with hydrofluoric acid.

【0061】こうして図2(c)に示すように触媒元素
の濃度が1×1017/cm3以下にまで低減された結晶
質半導体膜108を得ることができる。こうして形成さ
れた結晶質半導体膜108は、触媒元素の作用により細
い棒状又は細い扁平棒状結晶として形成され、その各々
の結晶は巨視的に見ればある特定の方向性をもって成長
している。このような結晶質半導体膜108はTFTの
活性層のみでなく、フォトセンサや太陽電池の光電変換
層にも適用することができる。
In this way, as shown in FIG. 2C, a crystalline semiconductor film 108 in which the concentration of the catalytic element is reduced to 1 × 10 17 / cm 3 or less can be obtained. The crystalline semiconductor film 108 thus formed is formed as a thin rod-shaped crystal or a thin flat rod-shaped crystal by the action of a catalyst element, and each crystal grows in a specific direction when viewed macroscopically. Such a crystalline semiconductor film 108 can be applied not only to an active layer of a TFT but also to a photoelectric conversion layer of a photosensor or a solar cell.

【0062】(実施形態2)ゲッタリングサイトとし
て、希ガス元素を含む半導体膜を形成する方法として、
プラズマCVD法を用いることもできる。
(Embodiment 2) As a method of forming a semiconductor film containing a rare gas element as a gettering site,
A plasma CVD method can also be used.

【0063】実施形態1に従い、バリア層106を形成
した後、バリア層106上にプラズマCVD法で希ガス
元素を含む半導体膜107を25〜250nmの厚さで
形成する。
After forming the barrier layer 106 according to the first embodiment, a semiconductor film 107 containing a rare gas element is formed on the barrier layer 106 by a plasma CVD method to a thickness of 25 to 250 nm.

【0064】材料ガスをAr:SiH4=500:10
0sccm、成膜圧力を33.3Pa、パワーを35
W、基板温度を300℃として、希ガス元素を含む半導
体膜107を形成した後、加熱処理を行い、結晶質半導
体膜105中の触媒元素をゲッタリングサイト(希ガス
を含む半導体膜)107に移動させることができる。こ
のようにして、ゲッタリングサイトの形成方法がプラズ
マCVD法によっても、触媒元素の濃度が1×1017
cm3以下にまで低減された結晶質半導体膜108を得
ることができる。
The material gas is Ar: SiH 4 = 500: 10
0 sccm, film formation pressure of 33.3 Pa, power of 35
W, the substrate temperature is set to 300 ° C., and after forming the semiconductor film 107 containing a rare gas element, heat treatment is performed to convert the catalyst element in the crystalline semiconductor film 105 to a gettering site (semiconductor film containing a rare gas) 107. Can be moved. Thus, even if the gettering site is formed by the plasma CVD method, the concentration of the catalyst element is 1 × 10 17 /
The crystalline semiconductor film 108 reduced to cm 3 or less can be obtained.

【0065】なお、図17(c)に示すように、希ガス
を含む半導体膜107を形成した後、さらにイオンドー
プ法で希ガスを含む半導体膜107に対して希ガス元素
(ヘリウム(He)、ネオン(Ne)、アルゴン(A
r)、クリプトン(Kr)、キセノン(Xe)から選ば
れた元素一種または複数種)を添加してもよい。このよ
うに、希ガスを含む半導体膜107を成膜した後、さら
に原子サイズが異なる希ガスを添加する工程を行うこと
で、バリア層106を多孔質にすることもできる。さら
に、半導体膜107により大きな歪みを生じさせ、結晶
性半導体膜105とのエッチングの選択比を大きくする
ことができる。
As shown in FIG. 17C, after forming the semiconductor film 107 containing a rare gas, the semiconductor film 107 containing a rare gas is further doped with a rare gas element (helium (He) by an ion doping method. , Neon (Ne), argon (A
r), krypton (Kr) and xenon (Xe)). As described above, after the semiconductor film 107 containing a rare gas is formed, the barrier layer 106 can be made porous by performing a step of adding a rare gas having a different atomic size. Further, a large strain is generated in the semiconductor film 107, and the etching selectivity with the crystalline semiconductor film 105 can be increased.

【0066】(実施形態3)図7は本発明の一実施形態
を説明する図であり、加熱処理により結晶構造を有する
半導体膜を形成した後、ゲッタリングを行い、さらにレ
ーザ光など強光の照射により結晶性を向上させる方法に
ついて説明する。尚、図7では実施形態1において説明
に用いた図1、2と共通する符号を用いて説明する。
(Embodiment 3) FIG. 7 is a view for explaining an embodiment of the present invention. After a semiconductor film having a crystal structure is formed by heat treatment, gettering is performed, and furthermore, strong light such as laser light is irradiated. A method for improving crystallinity by irradiation will be described. In FIG. 7, the description will be made using the same reference numerals as those in FIGS.

【0067】図7(a)及び図7(b)は実施の形態1
と同様の工程であり、基板100上に下地絶縁膜10
1、非晶質半導体膜102、触媒元素含有層103を形
成した後、加熱処理により結晶質半導体膜104を形成
する。
FIGS. 7A and 7B show the first embodiment.
This is a process similar to that described above.
1. After forming the amorphous semiconductor film 102 and the catalyst element-containing layer 103, a crystalline semiconductor film 104 is formed by heat treatment.

【0068】その後、図7(c)に示すように、結晶質
半導体膜104の表面にバリア層106を形成し、さら
に希ガス元素を含む半導体膜107を形成する。半導体
膜107は、成膜時に希ガス元素が1×1020〜2.5
×1022/cm3の濃度で含まれるようにスパッタ法ま
たはプラズマCVD法を用いて成膜される。
Thereafter, as shown in FIG. 7C, a barrier layer 106 is formed on the surface of the crystalline semiconductor film 104, and a semiconductor film 107 containing a rare gas element is formed. The semiconductor film 107 contains a rare gas element at 1 × 10 20 to 2.5
The film is formed by a sputtering method or a plasma CVD method so as to be contained at a concentration of × 10 22 / cm 3 .

【0069】そして、図7(d)に示すように加熱処理
をファーネスアニール法やRTA法で行う。ファーネス
アニール法で行う場合には、窒素雰囲気中にて450〜
600℃で0.5〜12時間の加熱処理を行う。また、
RTA法を用いる場合には、加熱用のランプ光源を1〜
60秒、好ましくは30〜60秒点灯させ、それを1〜
10回、好ましくは2〜6回繰り返す。ランプ光源の発
光強度は任意なものとするが、半導体膜が瞬間的には6
00〜1000℃、好ましくは700〜750℃程度に
まで加熱されるようにする。また、YAGレーザ、YL
Fレーザ、YVO4レーザの第2高調波(波長532n
m)を照射してもゲッタリングを行うことができる。ゲ
ッタリングは、捕獲サイトにある触媒元素が熱エネルギ
ーにより放出され、拡散によりゲッタリングサイトに移
動する。従って、ゲッタリングは処理温度に依存し、よ
り高温であるほど短時間でゲッタリングが進むことにな
る。図7(d)において矢印で示すように、触媒元素が
移動する方向は半導体膜の厚さ程度の距離であり、ゲッ
タリングは比較的短時間で完遂する。
Then, as shown in FIG. 7D, a heat treatment is performed by a furnace annealing method or an RTA method. In the case of performing the furnace annealing method, 450-
A heat treatment is performed at 600 ° C. for 0.5 to 12 hours. Also,
When using the RTA method, the lamp light source for heating is 1 to
Light for 60 seconds, preferably 30-60 seconds,
Repeat 10 times, preferably 2 to 6 times. The light emission intensity of the lamp light source is arbitrary, but the semiconductor film is
The temperature is set to be about 100 to 1000 ° C., preferably about 700 to 750 ° C. In addition, YAG laser, YL
Second harmonic (wavelength 532n) of F laser and YVO 4 laser
m) can also perform gettering. In gettering, the catalytic element at the capture site is released by thermal energy and moves to the gettering site by diffusion. Therefore, gettering depends on the processing temperature, and the higher the temperature, the faster the gettering proceeds. As shown by the arrow in FIG. 7D, the direction in which the catalytic element moves is a distance about the thickness of the semiconductor film, and the gettering is completed in a relatively short time.

【0070】なお、この加熱処理によっても、1×10
19/cm3〜1×1022/cm3、好ましくは1×1020
/cm3〜1×1021/cm3、より好ましくは5×10
20/cm3の濃度で希ガス元素を含む半導体膜107は
結晶化することはない。これは、希ガス元素が上記処理
温度の範囲においても再放出されず膜中に残存して、半
導体膜の結晶化を阻害するためであると考えられる。
It should be noted that even with this heat treatment, 1 × 10
19 / cm 3 to 1 × 10 22 / cm 3 , preferably 1 × 10 20
/ Cm 3 to 1 × 10 21 / cm 3 , more preferably 5 × 10
The semiconductor film 107 containing a rare gas element at a concentration of 20 / cm 3 does not crystallize. This is considered to be because the rare gas element is not re-emitted even in the above-mentioned processing temperature range and remains in the film to inhibit crystallization of the semiconductor film.

【0071】その後、半導体膜107を選択的にエッチ
ングして除去する。エッチングの方法としては、ClF
3によるプラズマを用いないドライエッチング、或いは
ヒドラジンや、テトラエチルアンモニウムハイドロオキ
サイド(化学式 (CH34NOH)を含む水溶液など
アルカリ溶液によるウエットエッチングで行うことがで
きる。この時バリア層106はエッチングストッパーと
して機能する。また、バリア層106はその後フッ酸に
より除去すれば良い。
Thereafter, the semiconductor film 107 is selectively etched and removed. As an etching method, ClF
3 can be performed by dry etching without using plasma, or wet etching with an alkali solution such as an aqueous solution containing hydrazine or tetraethylammonium hydroxide (chemical formula (CH 3 ) 4 NOH). At this time, the barrier layer 106 functions as an etching stopper. After that, the barrier layer 106 may be removed with hydrofluoric acid.

【0072】さらに結晶化率(膜の全体積における結晶
成分の割合)を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修す
るためには、図7(e)で示すように結晶構造を有する
半導体膜104に対してレーザ光を照射することも有効
である。レーザには波長400nm以下のエキシマレー
ザ光や、YAGレーザの第2高調波、第3高調波を用い
る。いずれにしても、繰り返し周波数10〜1000H
z程度のパルスレーザ光を用い、当該レーザ光を光学系
にて100〜400mJ/cm2に集光し、90〜95
%のオーバーラップ率をもって照射し、結晶質半導体膜
108を形成する。
In order to further increase the crystallization ratio (the ratio of the crystal component in the total volume of the film) and repair defects remaining in the crystal grains, a semiconductor film having a crystal structure as shown in FIG. It is also effective to irradiate 104 with laser light. As the laser, excimer laser light having a wavelength of 400 nm or less, or the second or third harmonic of a YAG laser is used. In any case, repetition frequency 10 to 1000H
Using a pulse laser beam of about z, the laser beam is focused to 100 to 400 mJ / cm 2 by an optical system, and 90 to 95 mJ / cm 2.
The crystalline semiconductor film 108 is formed by irradiation with a% overlap rate.

【0073】(実施形態4)図8は本発明の一実施形態
を説明する図であり、非晶質半導体膜の全面に触媒作用
のある金属元素を全面に添加し結晶化すると共にゲッタ
リングを同時に行う方法である。
(Embodiment 4) FIG. 8 is a view for explaining an embodiment of the present invention, in which a metal element having a catalytic action is added to the entire surface of an amorphous semiconductor film to crystallize and gettering. It is a method that is performed simultaneously.

【0074】まず、図8(A)に示すように、下地絶縁
膜301上に触媒元素含有層302を形成する。これ
は、触媒元素を含む水溶液またはアルコール液をスピナ
ーで塗布しても良いし、スパッタ法、蒸着法、プラズマ
処理などにより形成しても良い。
First, as shown in FIG. 8A, a catalytic element containing layer 302 is formed on a base insulating film 301. This may be formed by applying an aqueous solution or an alcohol solution containing a catalyst element by a spinner, or may be formed by a sputtering method, an evaporation method, a plasma treatment, or the like.

【0075】その後、図8(B)に示すように非晶質半
導体膜303を、プラズマCVD法や減圧CVD法、或
いはスパッタ法で10〜100nmの厚さに形成する。
さらにバリア層304を形成する。これらの形成方法は
実施形態1と同様にする。
Thereafter, as shown in FIG. 8B, an amorphous semiconductor film 303 is formed to a thickness of 10 to 100 nm by a plasma CVD method, a low pressure CVD method, or a sputtering method.
Further, a barrier layer 304 is formed. These forming methods are the same as in the first embodiment.

【0076】図8(C)で示すように、その上に実施形
態1で示したスパッタ法や実施形態2で示したプラズマ
CVD法で希ガス元素を1×1019/cm3〜1×10
22/cm3、好ましくは、1×1020〜1×1021/c
3、より好ましくは5×10 20/cm3の濃度含んだ半
導体膜305を25〜250nmの厚さで形成する。代
表的には非晶質シリコン膜を選択する。この半導体膜3
05は、後に除去するので、密度の低い膜としておくこ
とが望ましい。
As shown in FIG. 8 (C), the embodiment
The sputtering method described in Embodiment 1 and the plasma described in Embodiment 2.
1 × 10 rare gas elements by CVD19/ CmThree~ 1 × 10
twenty two/ CmThree, Preferably 1 × 1020~ 1 × 10twenty one/ C
mThree, More preferably 5 × 10 20/ CmThreeHalf containing the concentration of
The conductive film 305 is formed with a thickness of 25 to 250 nm. Teens
Specifically, an amorphous silicon film is selected. This semiconductor film 3
05 is a film with low density because it is removed later.
Is desirable.

【0077】そして、図8(D)に示すように加熱処理
を行う。加熱処理の方法としては、電熱炉を用いるファ
ーネスアニール法や、ハロゲンランプ、メタルハライド
ランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークラン
プ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀ランプなどを用い
たRTA法で行う。
Then, a heat treatment is performed as shown in FIG. The heat treatment is performed by a furnace annealing method using an electric furnace or an RTA method using a halogen lamp, a metal halide lamp, a xenon arc lamp, a carbon arc lamp, a high-pressure sodium lamp, a high-pressure mercury lamp, or the like.

【0078】RTA法で行う場合には、加熱用のランプ
光源を1〜60秒、好ましくは30〜60秒点灯させ、
それを1〜10回、好ましくは2〜6回繰り返す。ラン
プ光源の発光強度は任意なものとするが、半導体膜が瞬
間的には600〜1000℃、好ましくは650〜75
0℃程度にまで加熱されるようにする。このような高温
になったとしても、半導体膜が瞬間的に加熱されるのみ
であり、基板100はそれ自身が歪んで変形することは
ない。また、ファーネスアニール法を用いる場合には、
加熱処理に先立ち、500℃にて1時間程度の加熱処理
を行い、非晶質構造を有する半導体膜303が含有する
水素を放出させておく。そして、電熱炉を用いて窒素雰
囲気中にて550〜600℃、好ましくは580℃で4
時間の加熱処理を行い結晶化を行う。
In the case of performing the RTA method, the heating lamp light source is turned on for 1 to 60 seconds, preferably 30 to 60 seconds.
It is repeated 1 to 10 times, preferably 2 to 6 times. Although the light emission intensity of the lamp light source is arbitrary, the semiconductor film is instantaneously heated to 600 to 1000 ° C., preferably 650 to 75 ° C.
Heat to about 0 ° C. Even at such a high temperature, the semiconductor film is only heated instantaneously, and the substrate 100 itself is not distorted and deformed. When the furnace annealing method is used,
Prior to the heat treatment, heat treatment at 500 ° C. for about 1 hour is performed to release hydrogen contained in the semiconductor film 303 having an amorphous structure. Then, using an electric furnace in a nitrogen atmosphere at 550 to 600 ° C, preferably at 580 ° C for 4 hours.
A heat treatment is performed for a long time to perform crystallization.

【0079】この加熱処理により、触媒元素が非晶質構
造を有する半導体膜303に染みだし、結晶化させるな
がら半導体膜305に向かって(図8(D)の矢印の方
向)拡散する。これにより1回の加熱処理で結晶化とゲ
ッタリングが同時に行われる。
By this heat treatment, the catalyst element seeps into the semiconductor film 303 having an amorphous structure, and diffuses toward the semiconductor film 305 (in the direction of the arrow in FIG. 8D) while being crystallized. Thereby, crystallization and gettering are performed simultaneously by one heat treatment.

【0080】その後、半導体膜305を選択的にエッチ
ングして除去する。エッチングの方法としては、ClF
3によるプラズマを用いないドライエッチング、或いは
ヒドラジンや、テトラエチルアンモニウムハイドロオキ
サイド(化学式 (CH34NOH)を含む水溶液など
アルカリ溶液によるウエットエッチングで行うことがで
きる。この時バリア層304はエッチングストッパーと
して機能する。また、バリア層304はその後フッ酸に
より除去すれば良い。
After that, the semiconductor film 305 is selectively etched and removed. As an etching method, ClF
3 can be performed by dry etching without using plasma, or wet etching with an alkali solution such as an aqueous solution containing hydrazine or tetraethylammonium hydroxide (chemical formula (CH 3 ) 4 NOH). At this time, the barrier layer 304 functions as an etching stopper. The barrier layer 304 may be removed with hydrofluoric acid thereafter.

【0081】こうして図8(E)に示すように触媒元素
の濃度が1×1017/cm3以下にまで減じられた結晶
構造を有する半導体膜(第1の半導体膜)306を得る
ことができる。この結晶質半導体膜306の結晶性を高
めるためには、実施形態1と同様にレーザ光を照射して
も良い。
Thus, as shown in FIG. 8E, a semiconductor film (first semiconductor film) 306 having a crystal structure in which the concentration of the catalytic element is reduced to 1 × 10 17 / cm 3 or less can be obtained. . In order to increase the crystallinity of the crystalline semiconductor film 306, laser light irradiation may be performed as in the first embodiment.

【0082】こうして形成される結晶質半導体膜306
は、触媒元素の作用により細い棒状又は細い扁平棒状結
晶として形成され、その各々の結晶は巨視的に見ればあ
る特定の方向性をもって成長している。このような結晶
質半導体膜306はTFTの活性層のみでなく、フォト
センサや太陽電池の光電変換層にも適用することができ
る。
The crystalline semiconductor film 306 thus formed
Is formed as a thin rod-shaped or flat rod-shaped crystal by the action of a catalytic element, and each crystal grows in a specific direction when viewed macroscopically. Such a crystalline semiconductor film 306 can be applied not only to an active layer of a TFT but also to a photoelectric conversion layer of a photosensor or a solar cell.

【0083】[0083]

【実施例】(実施例1)本発明の実施例を図1〜図6を
用いて説明する。ここでは、同一基板上に画素部と、画
素部の周辺に設ける駆動回路のTFT(nチャネル型T
FT及びpチャネル型TFT)を同時に作製する方法に
ついて詳細に説明する。
(Embodiment 1) An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, a pixel portion and a TFT (n-channel type TFT) of a driver circuit provided around the pixel portion are provided over the same substrate.
A method for simultaneously manufacturing an FT and a p-channel TFT will be described in detail.

【0084】図1(a)において、基板100はガラス
基板、石英基板、セラミック基板などを用いることがで
きる。また、シリコン基板、金属基板またはステンレス
基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いても良い。ま
た、本実施例の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラ
スチック基板を用いてもよい。
In FIG. 1A, a substrate 100 can be a glass substrate, a quartz substrate, a ceramic substrate, or the like. Alternatively, a silicon substrate, a metal substrate, or a stainless steel substrate on which an insulating film is formed may be used. Further, a plastic substrate having heat resistance enough to withstand the processing temperature of this embodiment may be used.

【0085】そして、図1(a)に示すように基板10
0上に酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化
シリコン膜(SiOxy)等の絶縁膜から成る下地絶縁
膜101を形成する。代表的な一例は下地絶縁膜101
として2層構造から成り、SiH4、NH3、及びN2
を反応ガスとして成膜される第1酸化窒化シリコン膜1
01aを50〜100nm、SiH4、及びN2Oを反応
ガスとして成膜される第2酸化窒化シリコン膜101b
を100〜150nmの厚さに積層形成する構造が採用
される。
Then, as shown in FIG.
A base insulating film 101 made of an insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film (SiO x N y ) is formed on the substrate 0. A typical example is the base insulating film 101.
And has a two-layer structure, SiH 4 , NH 3 , and N 2 O
Silicon oxynitride film 1 formed by using as a reaction gas
50~100nm the 01a, SiH 4, and N 2 O and the second silicon oxynitride film 101b which is formed as a reaction gas
Is formed in a thickness of 100 to 150 nm.

【0086】活性層とする半導体膜は、下地膜101上
に形成した非晶質半導体膜を結晶化して得る。非晶質半
導体膜は30〜60nmの厚さで形成し、その後、非晶
質半導体膜102の表面に、結晶化を促進する触媒作用
のある金属元素(本実施例では、ニッケル)を重量換算
で1〜100ppmのニッケルを含む酢酸ニッケル塩溶
液をスピナーで塗布して触媒含有層103を形成する
(図1(b))。
The semiconductor film used as the active layer is obtained by crystallizing the amorphous semiconductor film formed on the base film 101. The amorphous semiconductor film is formed to have a thickness of 30 to 60 nm, and then a metal element having a catalytic action for promoting crystallization (nickel in this embodiment) is converted to a weight on the surface of the amorphous semiconductor film 102. Then, a nickel acetate salt solution containing 1 to 100 ppm of nickel is applied by a spinner to form a catalyst-containing layer 103 (FIG. 1B).

【0087】非晶質半導体膜102と触媒元素含有層1
03とを接触した状態を保持したまま結晶化のための加
熱処理を行う。本実施例では、RTA法で加熱処理を行
う。加熱用のランプ光源を1〜60秒、好ましくは30
〜60秒点灯させ、それを1〜10回、好ましくは2〜
6回繰り返す。ランプ光源の発光強度は任意なものとす
るが、半導体膜が瞬間的には600〜1000℃、好ま
しくは650〜750℃程度にまで加熱されるようにす
る。このような高温になったとしても、半導体膜が瞬間
的に加熱されるのみであり、基板100はそれ自身が歪
んで変形することはない。こうして、非晶質半導体膜を
結晶化させ、図1(c)に示す結晶質半導体膜104を
得ることができる。
Amorphous Semiconductor Film 102 and Catalyst Element-Containing Layer 1
A heat treatment for crystallization is performed while maintaining the state of contact with No. 03. In this embodiment, the heat treatment is performed by the RTA method. The heating lamp light source is used for 1 to 60 seconds, preferably 30 seconds.
Light up for ~ 60 seconds and turn it on 1 to 10 times, preferably 2 to
Repeat 6 times. The light emission intensity of the lamp light source is arbitrary, but the semiconductor film is instantaneously heated to 600 to 1000 ° C., preferably to about 650 to 750 ° C. Even at such a high temperature, the semiconductor film is only heated instantaneously, and the substrate 100 itself is not distorted and deformed. Thus, the amorphous semiconductor film is crystallized to obtain the crystalline semiconductor film 104 shown in FIG.

【0088】さらに結晶化率(膜の全体積における結晶
成分の割合)を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修す
るためには、図1(d)で示すように結晶質半導体膜1
04に対してレーザ光を照射する。レーザ光照射処理
は、パルス発振型または連続発振型の気体レーザまたは
固体レーザを用いてもよい。気体レーザとしては、エキ
シマレーザ、Arレーザ、Krレーザ等があり、固体レ
ーザとしては、YAGレーザ、YVO4レーザ、YLF
レーザ、YAlO3レーザ、ガラスレーザ、ルビーレー
ザ、アレキサンドライドレーザ、Ti:サファイアレー
ザなどが挙げられる。これらのレーザを用いる場合に
は、レーザ発振器から放射されたレーザ光を光学系で線
状、矩形状もしくは楕円形状に集光し半導体膜に照射す
ればよい。結晶化の条件は実施者が適宣選択するもので
あるが、エキシマレーザを用いる場合はパルス発振周波
数300Hzとし、レーザーエネルギー密度を100〜
800mJ/cm2(代表的には200〜700mJ/c
2)とする。また、YAGレーザを用いる場合にはその
第2高調波を用いパルス発振周波数1〜300Hzと
し、レーザーエネルギー密度を300〜1000mJ/
cm2(代表的には350〜800mJ/cm2)とすると
良い。そして幅100〜1000μm、例えば400μ
mで線状に集光したレーザ光を基板全面に渡って照射す
ればよい。また、YVO4レーザを用いる場合、出力1
0Wの連続発振のYVO4レーザから射出されたレーザ
光を非線形光学素子により高調波に変換して、共振器の
中にYVO4結晶と非線型光学素子を入れて、高調波を
射出してもよい。このとき光学系により矩形状または楕
円形状にして照射すればよく、エネルギー密度は、0.
01〜100MW/cm2程度(好ましくは、0.1〜
10MW/cm2)が必要である。そして、0.5〜2
000cm/s程度の速度でレーザ光に対して相対的に
半導体膜を移動させて照射すればよい。いずれにして
も、上記したようなレーザを用い、当該レーザ光を光学
系にて100〜400mJ/cm2に集光し、90〜9
5%のオーバーラップ率をもって結晶質半導体膜104
に対するレーザ処理を行っても良い。
In order to further increase the crystallization ratio (the ratio of the crystal component in the total volume of the film) and repair defects remaining in the crystal grains, as shown in FIG.
04 is irradiated with a laser beam. For the laser light irradiation treatment, a pulse oscillation type or continuous oscillation type gas laser or solid laser may be used. Examples of the gas laser include an excimer laser, an Ar laser, and a Kr laser, and examples of the solid-state laser include a YAG laser, a YVO 4 laser, and a YLF laser.
Laser, YAlO 3 laser, glass laser, ruby laser, alex hydride laser, Ti: sapphire laser, and the like. In the case of using these lasers, a laser beam emitted from a laser oscillator may be condensed into a linear, rectangular, or elliptical shape by an optical system and irradiated onto a semiconductor film. The crystallization conditions are appropriately selected by the practitioner. When an excimer laser is used, the pulse oscillation frequency is set to 300 Hz, and the laser energy density is set to 100 to 100 nm.
800 mJ / cm 2 (typically 200 to 700 mJ / c
m 2 ). When a YAG laser is used, the second harmonic is used, the pulse oscillation frequency is set to 1 to 300 Hz, and the laser energy density is set to 300 to 1000 mJ /.
cm 2 (typically 350 to 800 mJ / cm 2 ). And a width of 100 to 1000 μm, for example 400 μ
The laser beam condensed linearly at m may be irradiated over the entire surface of the substrate. When a YVO 4 laser is used, the output 1
A laser beam emitted from a 0 W continuous oscillation YVO 4 laser is converted into a harmonic by a non-linear optical element, and a YVO 4 crystal and a non-linear optical element are put in a resonator to emit a harmonic. Good. At this time, irradiation may be performed in a rectangular or elliptical shape using an optical system.
About 01 to 100 MW / cm 2 (preferably 0.1 to
10 MW / cm 2 ) is required. And 0.5-2
Irradiation may be performed by moving the semiconductor film relatively to laser light at a speed of about 000 cm / s. In any case, using a laser as described above, the laser light is focused to 100 to 400 mJ / cm 2 by an optical system,
The crystalline semiconductor film 104 has an overlap ratio of 5%.
May be subjected to laser processing.

【0089】次いで、結晶質半導体膜105中に含まれ
る触媒元素を除去するためにゲッタリング処理を行う。
図2(a)に示すように結晶質半導体膜105上にバリ
ア層106を形成する。バリア層106としては、触媒
元素(ニッケル)をゲッタリングサイトに貫通させるこ
とができ、さらにゲッタリングサイトの除去工程におい
て用いるエッチング液がしみこまない多孔質膜を形成す
る。例えば、オゾン水で処理することにより形成される
ケミカルオキサイド膜、酸化シリコン膜(SiOx)を
用いればよい。本明細書中では、このような性質を有す
る膜を特に多孔質膜という。
Next, gettering is performed to remove the catalytic element contained in the crystalline semiconductor film 105.
As shown in FIG. 2A, a barrier layer 106 is formed on the crystalline semiconductor film 105. As the barrier layer 106, a porous film that allows a catalyst element (nickel) to penetrate the gettering site and that does not permeate the etchant used in the step of removing the gettering site is formed. For example, a chemical oxide film or a silicon oxide film (SiOx) formed by treatment with ozone water may be used. In the present specification, a film having such properties is particularly called a porous film.

【0090】次いで、ゲッタリングサイトとして希ガス
元素を含む半導体膜107を形成する。本実施例では、
Arの流量を50sccm、成膜圧力を0.2Pa、パ
ワー3kW、基板温度150℃として希ガス元素を1×
1019〜1×1022/cm3、好ましくは1×1020
1×1021/cm3、より好ましくは5×1020/cm3
の濃度で含む半導体膜107を成膜する。
Next, a semiconductor film 107 containing a rare gas element is formed as a gettering site. In this embodiment,
The flow rate of Ar was 50 sccm, the deposition pressure was 0.2 Pa, the power was 3 kW, the substrate temperature was 150 ° C., and the rare gas element was 1 ×
10 19 to 1 × 10 22 / cm 3 , preferably 1 × 10 20 to
1 × 10 21 / cm 3 , more preferably 5 × 10 20 / cm 3
The semiconductor film 107 containing a concentration of is formed.

【0091】その後RTA法を用いて加熱処理を行い、
触媒元素をゲッタリングサイトに縦方向に移動させる。
加熱条件としては、加熱用のランプ光源を1〜60秒、
好ましくは30〜60秒点灯させ、それを1〜10回、
好ましくは2〜6回繰り返す。ランプ光源の発光強度は
任意なものとするが、半導体膜が瞬間的には600〜1
000℃、好ましくは700〜750℃程度にまで加熱
されるようにする。
After that, heat treatment is performed by using the RTA method,
The catalyst element is moved vertically to the gettering site.
As the heating conditions, a lamp light source for heating is used for 1 to 60 seconds,
It is preferably turned on for 30 to 60 seconds, and it is turned on 1 to 10 times,
Preferably, it is repeated 2 to 6 times. The emission intensity of the lamp light source is arbitrary, but the semiconductor film is
The temperature is set to about 000 ° C, preferably about 700 to 750 ° C.

【0092】ゲッタリング工程終了後、非晶質半導体1
07を選択的にエッチングして除去する。エッチングの
方法としては、ClF3によるプラズマを用いないドラ
イエッチング、或いはヒドラジンや、テトラエチルアン
モニウムハイドロオキサイド(化学式 (CH34NO
H)を含む水溶液などアルカリ溶液によるウエットエッ
チングで行うことができる。この時バリア層106はエ
ッチングストッパーとして機能する。また、バリア層1
06はその後フッ酸により除去すれば良い。
After completion of the gettering step, the amorphous semiconductor 1
07 is selectively etched away. As an etching method, dry etching without plasma using ClF 3 , hydrazine, tetraethylammonium hydroxide (chemical formula (CH 3 ) 4 NO
It can be performed by wet etching using an alkaline solution such as an aqueous solution containing H). At this time, the barrier layer 106 functions as an etching stopper. Also, barrier layer 1
06 may then be removed with hydrofluoric acid.

【0093】結晶化を改善するために、結晶化工程後、
レーザ光を照射してもよい。その後、得られた結晶質半
導体膜を所望の形状にエッチング処理して島状に分離さ
れた半導体層1102〜1106を形成する。
In order to improve the crystallization, after the crystallization step,
Irradiation with laser light may be performed. After that, the obtained crystalline semiconductor film is etched into a desired shape to form semiconductor layers 1102 to 1106 separated into islands.

【0094】また、半導体層1102〜1106を形成
した後、nチャネル型TFTのしきい値(Vth)を制
御するためにp型を付与する不純物元素を添加してもよ
い。半導体に対してp型を付与する不純物元素には、ボ
ロン(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)
など周期律第13族元素が知られている。
After the formation of the semiconductor layers 1102 to 1106, an impurity element imparting p-type may be added in order to control the threshold (Vth) of the n-channel TFT. Boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga) are the impurity elements that impart p-type to the semiconductor.
For example, Group 13 elements of the periodic rule are known.

【0095】次いで、島状に分離された半導体層110
2〜1106を覆うゲート絶縁膜1107を形成する。
ゲート絶縁膜1107は、プラズマCVD法やスパッタ
法で形成し、その厚さを40〜150nmとしてシリコ
ンを含む絶縁膜で形成する。勿論、このゲート絶縁膜
は、シリコンを含む絶縁膜を単層或いは積層構造として
用いることができる。
Next, the semiconductor layer 110 separated in an island shape
A gate insulating film 1107 covering the layers 2 to 1106 is formed.
The gate insulating film 1107 is formed by a plasma CVD method or a sputtering method, and has a thickness of 40 to 150 nm and is formed of an insulating film containing silicon. Of course, as the gate insulating film, an insulating film containing silicon can be used as a single layer or a stacked structure.

【0096】酸化シリコン膜を用いる場合には、プラズ
マCVD法でTEOS(TetraethylOrtho Silicate)と
2を混合し、反応圧力40Pa、基板温度300〜4
00℃とし、高周波(13.56MHz)電力密度0.
5〜0.8W/cm2で放電させて形成することができ
る。このようにして作製される酸化シリコン膜は、形成
後400〜500℃の熱アニールによりゲート絶縁膜と
して良好な特性を得ることができる。
When a silicon oxide film is used, TEOS (Tetraethyl Ortho Silicate) and O 2 are mixed by a plasma CVD method, the reaction pressure is 40 Pa, and the substrate temperature is 300 to 4.
00 ° C., high frequency (13.56 MHz) power density 0.
It can be formed by discharging at 5 to 0.8 W / cm 2 . The silicon oxide film thus manufactured can obtain good characteristics as a gate insulating film by thermal annealing at 400 to 500 ° C. after formation.

【0097】ゲート絶縁膜1107上には膜厚20〜1
00nmの第1の導電膜として窒化タンタル(TaN)
1108と、膜厚100〜400nmの第2の導電膜と
してタングステン(W)1109とを積層形成する。ゲ
ート電極を形成するための導電性材料としてはTa、
W、Ti、Mo、Al、Cuから選ばれた元素、または
前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で
形成する。また、リン等の不純物元素をドーピングした
多結晶シリコン膜に代表される半導体膜を用いてもよ
い。また、第1の導電膜をタンタル(Ta)膜で形成
し、第2の導電膜をW膜とする組み合わせ、第1の導電
膜を窒化タンタル(TaN)膜で形成し、第2の導電膜
をAl膜とする組み合わせ、第1の導電膜を窒化タンタ
ル(TaN)膜で形成し、第2の導電膜をCu膜とする
組み合わせとしてもよい。
The gate insulating film 1107 has a thickness of 20 to 1
Tantalum nitride (TaN) as the first conductive film of 00 nm
1108 and tungsten (W) 1109 as a second conductive film having a thickness of 100 to 400 nm are stacked. As a conductive material for forming the gate electrode, Ta,
It is formed of an element selected from W, Ti, Mo, Al, and Cu, or an alloy material or a compound material containing the aforementioned element as a main component. Alternatively, a semiconductor film typified by a polycrystalline silicon film doped with an impurity element such as phosphorus may be used. The first conductive film is formed of a tantalum (Ta) film, the second conductive film is formed of a W film, the first conductive film is formed of a tantalum nitride (TaN) film, and the second conductive film is formed of a tantalum (TaN) film. , An Al film, a first conductive film formed of a tantalum nitride (TaN) film, and a second conductive film formed of a Cu film.

【0098】次に、図3(B)に示すように光露光工程
によりレジストからなるマスク1110〜1115を形
成し、ゲート電極及び配線を形成するための第1のエッ
チング処理を行う。エッチングにはICP(Inductivel
y Coupled Plasma:誘導結合型プラズマ)エッチング法
を用いると良い。用いるエッチング用ガスに限定はない
が、WやTaNのエッチングにはCF4とCl2とO2
を用いることが適している。それぞれのガス流量比を2
5:25:10sccmとし、1Paの圧力でコイル型
の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投
入してプラズマを生成してエッチングを行う。基板側
(試料ステージ)にも150WのRF(13.56MH
z)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。この第1のエッチング条件によりW膜をエッチ
ングして第1の導電層の端部をテーパー形状とする。
Next, as shown in FIG. 3B, masks 1101 to 1115 made of resist are formed by a light exposure process, and a first etching process for forming gate electrodes and wirings is performed. ICP (Inductivel)
y Coupled Plasma (inductively coupled plasma) etching method is preferably used. There is no limitation on the etching gas used, but it is suitable to use CF 4 , Cl 2 and O 2 for etching W or TaN. Each gas flow ratio is 2
At 5:25:10 sccm, 500 W RF (13.56 MHz) power is applied to the coil-type electrode at a pressure of 1 Pa to generate plasma and perform etching. 150 W RF (13.56 MH) also on the substrate side (sample stage)
z) Turn on the power and apply a substantially negative self-bias voltage. The W film is etched under the first etching conditions to make the end of the first conductive layer tapered.

【0099】この後、第2のエッチング条件に変え、エ
ッチング用ガスにCF4とCl2とを用い、それぞれのガ
ス流量比を30:30sccmとし、1Paの圧力でコ
イル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電
力を投入してプラズマを生成して約30秒程度のエッチ
ングを行う。基板側(試料ステージ)にも20WのRF
(13.56MHz)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を混合した第2
のエッチング条件ではW膜及びTaN膜とも同程度にエ
ッチングされる。なお、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。
After that, the etching conditions were changed to the second etching conditions, CF 4 and Cl 2 were used as etching gases, the respective gas flow ratios were 30:30 sccm, and 500 W RF was applied to the coil-type electrode at a pressure of 1 Pa. (13.56 MHz) Power is supplied to generate plasma, and etching is performed for about 30 seconds. 20W RF on substrate side (sample stage)
(13.56 MHz) Power is applied and a substantially negative self-bias voltage is applied. Second mixture of CF 4 and Cl 2
Under the above etching conditions, the W film and the TaN film are etched to the same extent. Note that in order to perform etching without leaving a residue on the gate insulating film, the etching time is preferably increased by about 10 to 20%.

【0100】この第1のエッチング処理では、レジスト
からなるマスクの形状を適したものとすることにより、
基板側に印加するバイアス電圧の効果により第1の導電
層及び第2の導電層の端部がテーパー形状となる。この
テーパー部の角度は15〜45°となる。こうして、第
1のエッチング処理により第1の導電層と第2の導電層
から成る第1の形状の導電層1117〜1122(第1
の導電層1117a〜1122aと第2の導電層111
7b〜1122b)を形成する。1116はゲート絶縁
膜であり、第1の形状の導電層1117〜1122で覆
われない領域は20〜50nm程度エッチングされ薄く
なった領域が形成される。
In the first etching process, by making the shape of the mask made of resist suitable,
The ends of the first conductive layer and the second conductive layer are tapered due to the effect of the bias voltage applied to the substrate side. The angle of the tapered portion is 15 to 45 °. Thus, by the first etching process, the first shape conductive layers 1117 to 1122 (the first conductive layer) including the first conductive layer and the second conductive layer are formed.
Conductive layers 1117a to 1122a and second conductive layer 111
7b to 1122b) are formed. Reference numeral 1116 denotes a gate insulating film, and a region which is not covered with the first shape conductive layers 1117 to 1122 is etched by about 20 to 50 nm to form a thinned region.

【0101】次に、レジストからなるマスク1110〜
1115を除去せずに図3(C)に示すように第2のエ
ッチング処理を行う。エッチング用ガスにCF4とCl2
とO 2とを用い、それぞれのガス流量比を20:20:
20sccmとし、1Paの圧力でコイル型の電極に5
00WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラ
ズマを生成してエッチングを行う。基板側(試料ステー
ジ)には20W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。この第3のエッチング条件によりW膜をエ
ッチングする。こうして、上記第3のエッチング条件に
よりW膜を異方性エッチングして第2の形状の導電層1
124〜1129(第1の導電層1124a〜1129
aと第2の導電層1124b〜1129b)を形成す
る。1123はゲート絶縁膜であり、第1の形状の導電
層1117〜1122で覆われない領域は20〜50n
m程度エッチングされ薄くなった領域が形成される。
Next, a mask 11010 made of resist is used.
Without removing 1115, as shown in FIG.
Performs a switching process. CF for etching gasFourAnd ClTwo
And O TwoAnd the respective gas flow ratios are 20:20:
20 sccm and 5 Pa on the coil type electrode at a pressure of 1 Pa.
00W RF (13.56 MHz) power
Etching is performed by generating gaps. Substrate side (sample stay
20) RF (13.56 MHz) power
Lower self-bias voltage than the first etching process.
Is applied. The W film is etched under the third etching condition.
Switch. Thus, the third etching condition
Anisotropically etching the W film to form the second shape conductive layer 1
124 to 1129 (first conductive layers 1124a to 1129)
a and second conductive layers 1124b to 1129b) are formed.
You. Reference numeral 1123 denotes a gate insulating film, which is a first shape conductive film.
The area not covered by the layers 1117 to 1122 is 20 to 50 n
A region thinned by etching by about m is formed.

【0102】W膜やTaN膜に対する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。WとTaNのフッ化物と塩化物の蒸気圧を比較
すると、Wのフッ化物であるWF6が極端に高く、その
他のWCl5、TaF5、TaCl5は同程度である。従
って、CF4とCl2の混合ガスではW膜及びTaN膜共
にエッチングされる。しかし、この混合ガスに適量のO
2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W膜のエッチング速度が増
大する。一方、TaN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、TaNはWに比較して
酸化されやすいので、O2を添加することでTaNの表
面が多少酸化される。TaNの酸化物はフッ素や塩素と
反応しないため、さらにTaN膜のエッチング速度は低
下する。従って、W膜とTaN膜とのエッチング速度に
差を作ることが可能となりW膜のエッチング速度をTa
N膜よりも大きくすることが可能となる。
The etching reaction of the W film or the TaN film by the mixed gas of CF 4 and Cl 2 can be inferred from the generated radical or ion species and the vapor pressure of the reaction product. Comparing the vapor pressures of the fluorides of W and TaN with the chlorides, the fluoride of W, WF 6, is extremely high, and the other WCl 5 , TaF 5 , and TaCl 5 are comparable. Therefore, with the mixed gas of CF 4 and Cl 2 , both the W film and the TaN film are etched. However, an appropriate amount of O
When 2 is added, CF 4 and O 2 react to become CO and F,
F radicals or F ions are generated in large quantities. As a result, the etching rate of the W film having a high fluoride vapor pressure increases. On the other hand, in TaN, the increase in the etching rate is relatively small even if the F increases. Further, since TaN is more easily oxidized than W, the surface of TaN is slightly oxidized by adding O 2 . Since the oxide of TaN does not react with fluorine or chlorine, the etching rate of the TaN film is further reduced. Therefore, it is possible to make a difference in the etching rate between the W film and the TaN film, and the etching rate of the W film is made to be Ta.
It can be made larger than the N film.

【0103】そして、レジストからなるマスクを除去せ
ずに第1のドーピング処理を行い、半導体層にn型を付
与する不純物元素を添加する。ドーピング処理はイオン
ドープ法、もしくはイオン注入法で行えば良い。イオン
ドープ法の条件はドーズ量を1.5×1014atoms
/cm2とし、加速電圧を60〜100KVとして行
う。n型を付与する不純物元素として15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2形状の導電層1124〜1128が
n型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己
整合的に第1の不純物領域1130〜1134が形成さ
れる。第1の不純物領域1130〜1134には1×1
16〜1×1017/cm3の濃度範囲でn型を付与する
不純物元素を添加する。
Then, a first doping process is performed without removing the resist mask to add an impurity element imparting n-type to the semiconductor layer. The doping treatment may be performed by an ion doping method or an ion implantation method. The condition of the ion doping method is that the dose amount is 1.5 × 10 14 atoms.
/ Cm 2 and an acceleration voltage of 60 to 100 KV. As the impurity element imparting n-type, an element belonging to Group 15 of the periodic table, typically, phosphorus (P) or arsenic (As) is used. In this case, the second shape conductive layers 1124 to 1128 serve as a mask for the impurity element imparting n-type, and first impurity regions 1130 to 1134 are formed in a self-aligned manner. The first impurity regions 1130 to 1134 have 1 × 1
An impurity element imparting n-type is added in a concentration range of 0 16 to 1 × 10 17 / cm 3 .

【0104】次いで、図4(A)に示すようにレジスト
からなるマスク1135、1136を形成し第2のドー
ピング処理を行う。マスク1135は駆動回路のpチャ
ネル型TFTを形成する半導体層のチャネル形成領域及
びその周辺の領域を保護するマスクであり、マスク11
36は画素部のTFTを形成する半導体層のチャネル形
成領域及びその周辺の領域を保護するマスクである。
Next, as shown in FIG. 4A, masks 1135 and 1136 made of resist are formed, and a second doping process is performed. The mask 1135 is a mask for protecting a channel formation region of a semiconductor layer forming a p-channel TFT of a driver circuit and a peripheral region thereof.
Reference numeral 36 denotes a mask for protecting a channel forming region of a semiconductor layer forming a TFT of a pixel portion and a peripheral region thereof.

【0105】第2のドーピング処理におけるイオンドー
プ法の条件はドーズ量を1.5×1015atoms/c
2とし、加速電圧を60〜100KVとしてリン
(P)をドーピングする。ここでは、第2形状の導電層
1124〜1128及びゲート絶縁膜1123の膜厚の
差を利用して各半導体層に不純物領域を行う。勿論、マ
スク1135、1136で覆われた領域にはリン(P)
は添加されない。こうして、第2の不純物領域1180
〜1182と第3の不純物領域1137〜1141が形
成される。第3の不純物領域1137〜1141には1
×1020〜1×10 21/cm3の濃度範囲でn型を付与
する不純物元素を添加されている。また、第2の不純物
領域はゲート絶縁膜の膜厚差により第3の不純物領域よ
りも低濃度に形成され、1×1018〜1×1019/cm
3の濃度範囲でn型を付与する不純物元素を添加される
ことになる。
The ion doping in the second doping process
The condition of the step method is that the dose amount is 1.5 × 1015atoms / c
mTwoAnd an acceleration voltage of 60 to 100 KV
(P) is doped. Here, the second shape conductive layer
1124 to 1128 and the thickness of the gate insulating film 1123.
An impurity region is formed in each semiconductor layer using the difference. Of course,
Phosphorus (P) is placed in the area covered by the disks 1135 and 1136.
Is not added. Thus, the second impurity region 1180
To 1182 and the third impurity regions 1137 to 1141 are formed.
Is done. The third impurity regions 1137 to 1141 have 1
× 1020~ 1 × 10 twenty one/ CmThreeN type in the concentration range of
Impurity element is added. Also, the second impurity
The region is different from the third impurity region due to the thickness difference of the gate insulating film.
1 × 1018~ 1 × 1019/ Cm
ThreeN-type impurity element is added in the concentration range of
Will be.

【0106】次いで、新たにレジストからなるマスク1
142〜1144を形成して図4(B)に示すように第
3のドーピング処理を行う。この第3のドーピング処理
により、pチャネル型TFTを形成する半導体層にp型
の導電型を付与する不純物元素が添加された第4の不純
物領域1147及び第5の不純物領域1145、114
6を形成する。第4の不純物領域は第2形状の導電層と
重なる領域に形成されるものであり、1×1018〜1×
1020/cm3の濃度範囲でp型を付与する不純物元素
が添加されるようにする。また、第5の不純物領域11
45、1146には1×1020〜1×1021/cm3
濃度範囲でp型を付与する不純物元素が添加されるよう
にする。尚、第5の不純物領域1146には先の工程で
リン(P)が添加された領域であるが、p型を付与する
不純物元素の濃度がその1.5〜3倍添加されていて導
電型はp型となっている。
Next, a new mask 1 made of resist is used.
142 to 1144 are formed, and a third doping process is performed as shown in FIG. By the third doping treatment, a fourth impurity region 1147 and a fifth impurity region 1145, 114 in which an impurity element imparting p-type conductivity is added to a semiconductor layer forming a p-channel TFT.
6 is formed. The fourth impurity region is formed in a region overlapping with the second shape conductive layer, and is 1 × 10 18 to 1 ×
An impurity element imparting p-type conductivity is added in a concentration range of 10 20 / cm 3 . Further, the fifth impurity region 11
To 45 and 1146, an impurity element imparting p-type conductivity is added in a concentration range of 1 × 10 20 to 1 × 10 21 / cm 3 . Although the fifth impurity region 1146 is a region to which phosphorus (P) is added in the previous step, the concentration of the impurity element imparting p-type is 1.5 to 3 times that of the fifth impurity region 1146, and the conductivity type Is p-type.

【0107】なお、第5の不純物領域1148、114
9及び第4の不純物領域1150は画素部において保持
容量を形成する半導体層に形成される。
The fifth impurity regions 1148 and 114
The ninth and fourth impurity regions 1150 are formed in a semiconductor layer forming a storage capacitor in the pixel portion.

【0108】以上までの工程でそれぞれの半導体層にn
型またはp型の導電型を有する不純物領域が形成され
る。第2の形状の導電層1124〜1127はゲート電
極となる。また、第2の形状の導電層1128は画素部
において保持容量を形成する一方の電極となる。さら
に、第2の形状の導電層1129は画素部においてソー
ス配線を形成する。
In the above steps, each semiconductor layer has n
An impurity region having a conductivity type of p-type or p-type is formed. The second shape conductive layers 1124 to 1127 serve as gate electrodes. The second shape conductive layer 1128 serves as one electrode forming a storage capacitor in the pixel portion. Further, the second shape conductive layer 1129 forms a source wiring in the pixel portion.

【0109】次いで、ほぼ全面を覆う第1の層間絶縁膜
1151を形成する。この第1の層間絶縁膜1151
は、プラズマCVD法またはスパッタ法を用い、厚さを
100〜200nmとしてシリコンと水素を含む絶縁膜
で形成する。その好適な一例は、プラズマCVD法によ
り形成される膜厚150nmの酸化窒化シリコン膜であ
る。勿論、第1の層間絶縁膜1151は酸化窒化シリコ
ン膜に限定されるものでなく、他のシリコンを含む絶縁
膜を単層または積層構造として用いても良い。
Next, a first interlayer insulating film 1151 covering almost the entire surface is formed. This first interlayer insulating film 1151
Is formed of an insulating film containing silicon and hydrogen with a thickness of 100 to 200 nm by a plasma CVD method or a sputtering method. A preferable example is a 150-nm-thick silicon oxynitride film formed by a plasma CVD method. Needless to say, the first interlayer insulating film 1151 is not limited to a silicon oxynitride film, and another insulating film containing silicon may be used as a single layer or a stacked structure.

【0110】その後、それぞれの半導体層に添加された
不純物元素を活性化処理する工程を行う。この活性化は
ファーネスアニール炉またはクリーンオーブンを用いて
加熱処理を行うことで実現する。加熱処理の温度は窒素
雰囲気中で400〜700℃、代表的には410〜50
0℃で行う。なお、この他に、レーザアニール法、また
はラピッドサーマルアニール法(RTA法)を適用する
ことができる。
Thereafter, a step of activating the impurity element added to each semiconductor layer is performed. This activation is realized by performing a heat treatment using a furnace annealing furnace or a clean oven. The temperature of the heat treatment is 400 to 700 ° C in a nitrogen atmosphere, typically 410 to 50 ° C.
Perform at 0 ° C. In addition, a laser annealing method or a rapid thermal annealing method (RTA method) can be applied.

【0111】上記活性化処理と同時に、結晶化の際に触
媒として使用したニッケルが高濃度のリンを含む第3の
不純物領域1137、1139、1140、及び第5の
不純物領域1146、1149ゲッタリングされ、主に
チャネル形成領域となる半導体層中のニッケル濃度が低
減される。その結果、チャネル形成領域を有するTFT
はオフ電流値が下がり、結晶性が良いことから高い電界
効果移動度が得られ、良好な特性を達成することができ
る。
At the same time as the activation treatment, nickel used as a catalyst at the time of crystallization is gettered by the third impurity regions 1137, 1139, 1140 and the fifth impurity regions 1146, 1149 containing a high concentration of phosphorus. In addition, the nickel concentration in the semiconductor layer mainly serving as a channel formation region is reduced. As a result, a TFT having a channel formation region
Since the off-state current value is low and the crystallinity is good, high field-effect mobility can be obtained, and good characteristics can be achieved.

【0112】次いで、図5に示すように、第1の層間絶
縁膜1151上に有機絶縁物材料から成る第2の層間絶
縁膜1174を形成する。次いで、ソース配線1127
に達するコンタクトホールと各不純物領域に達するコン
タクトホールを形成する。
Next, as shown in FIG. 5, a second interlayer insulating film 1174 made of an organic insulating material is formed on the first interlayer insulating film 1151. Next, the source wiring 1127
And a contact hole reaching each impurity region.

【0113】その後、Al、Ti、Mo、Wなどを用い
て配線及び画素電極を形成する。例えば、膜厚50〜2
50nmのTi膜と、膜厚300〜500nmの合金膜
(AlとTiとの合金膜)との積層膜を用いる。こうし
て、ソースまたはドレイン配線1153〜1158、ゲ
ート配線1160、接続配線1159、画素電極116
1が形成される。
After that, wirings and pixel electrodes are formed using Al, Ti, Mo, W or the like. For example, a film thickness of 50 to 2
A laminated film of a 50 nm Ti film and an alloy film (alloy film of Al and Ti) having a thickness of 300 to 500 nm is used. Thus, the source or drain wirings 1153 to 1158, the gate wiring 1160, the connection wiring 1159, the pixel electrode 116
1 is formed.

【0114】以上の様にして、nチャネル型TFT40
1、pチャネル型TFT402、nチャネル型TFT4
03を有する駆動回路406と、nチャネル型TFT4
04、保持容量405とを有する画素部407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。尚、
画素部407のTFTはpチャネル型TFTであっても
良い。
As described above, the n-channel TFT 40
1, p-channel TFT 402, n-channel TFT 4
03, a driving circuit 406 having
04 and the pixel portion 407 having the storage capacitor 405 can be formed over the same substrate. In this specification, such a substrate is referred to as an active matrix substrate for convenience. still,
The TFT of the pixel portion 407 may be a p-channel TFT.

【0115】駆動回路406のnチャネル型TFT40
1(第2のnチャネル型TFT)はチャネル形成領域1
162、ゲート電極を形成する第2の形状の導電層11
24と一部が重なる第2の不純物領域1163とソース
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1164を有している。pチャネル型TFT402に
はチャネル形成領域1165、ゲート電極を形成する第
2の形状の導電層1125と一部が重なる第4不純物領
域1166とソース領域またはドレイン領域として機能
する第5の不純物領域1167を有している。nチャネ
ル型TFT403(第2のnチャネル型TFT)にはチ
ャネル形成領域1168、ゲート電極を形成する第2の
形状の導電層1126と一部が重なる第2の不純物領域
1169と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1170を有している。このような
nチャネル型TFT及びpチャネル型TFTによりシフ
トレジスタ回路、バッファ回路、レベルシフタ回路、ラ
ッチ回路などを形成することができる。特に、駆動電圧
が高いバッファ回路には、ホットキャリア効果による劣
化を防ぐ目的から、nチャネル型TFT401または4
03の構造が適している。
The n-channel TFT 40 of the drive circuit 406
1 (second n-channel TFT) is a channel forming region 1
162, conductive layer 11 of second shape forming gate electrode
24, and a third impurity region 1164 functioning as a source region or a drain region. The p-channel TFT 402 includes a channel formation region 1165, a fourth impurity region 1166 which partially overlaps the second shape conductive layer 1125 which forms a gate electrode, and a fifth impurity region 1167 which functions as a source or drain region. Have. In the n-channel TFT 403 (a second n-channel TFT), a channel formation region 1168, a second impurity region 1169 which partially overlaps the second shape conductive layer 1126 which forms a gate electrode, and a source or drain region And has a third impurity region 1170 functioning as. With such an n-channel TFT and a p-channel TFT, a shift register circuit, a buffer circuit, a level shifter circuit, a latch circuit, and the like can be formed. In particular, in a buffer circuit having a high drive voltage, an n-channel TFT 401 or 4 is provided for the purpose of preventing deterioration due to the hot carrier effect.
03 is suitable.

【0116】画素部407の画素TFT404(第1の
nチャネル型TFT)にはチャネル形成領域1171、
ゲート電極を形成する第2の形状の導電層1128の外
側に形成される第1の不純物領域1172とソース領域
またはドレイン領域として機能する第3の不純物領域1
173を有している。また、保持容量405の一方の電
極として機能する半導体層には第4の不純物領域117
6、第5の不純物領域1177が形成されている。保持
容量405は、絶縁膜(ゲート絶縁膜と同一膜)を誘電
体として、第2形状の電極1129と、半導体層110
6とで形成されている。
The pixel TFT 404 (first n-channel TFT) of the pixel portion 407 has a channel forming region 1171,
First impurity region 1172 formed outside second shape conductive layer 1128 forming a gate electrode and third impurity region 1 functioning as a source region or a drain region
173. Further, a fourth impurity region 117 is provided in the semiconductor layer functioning as one electrode of the storage capacitor 405.
6. A fifth impurity region 1177 is formed. The storage capacitor 405 includes a second shape electrode 1129 and a semiconductor layer 110 using an insulating film (the same film as the gate insulating film) as a dielectric.
6 are formed.

【0117】このような画素部407の上面図を図6に
示す。図6ではほぼ一画素分の上面図を示し、付与する
符号は図5と共通なものとしている。また、A−A'及
びB−B'線の断面構造が図5に対応している。図6の
画素構造において、ゲート配線とゲート電極とを異なる
層上に形成することにより、ゲート配線と半導体層を重
畳させることが可能となり、ゲート配線に遮光膜として
の機能が付加されている。また、画素電極間の隙間が遮
光されるように、画素電極の端部をソース配線と重なる
ように配置され、遮光膜(ブラックマトリクス)の形成
を省略できる構造としている。その結果、従来に比べ開
口率を向上させることが可能となっている。
FIG. 6 shows a top view of such a pixel portion 407. FIG. FIG. 6 shows a top view of substantially one pixel, and the reference numerals assigned are the same as those in FIG. Further, the cross-sectional structure taken along line AA ′ and line BB ′ corresponds to FIG. In the pixel structure in FIG. 6, by forming the gate wiring and the gate electrode on different layers, the gate wiring and the semiconductor layer can be overlapped, and a function as a light-blocking film is added to the gate wiring. Further, the end of the pixel electrode is arranged so as to overlap with the source wiring so that the gap between the pixel electrodes is shielded from light, so that formation of a light-shielding film (black matrix) can be omitted. As a result, it is possible to improve the aperture ratio as compared with the related art.

【0118】本発明は、画素部及び駆動回路が要求する
回路仕様に応じて各回路を形成するTFTの構造を最適
化し、半導体装置の動作性能及び信頼性を向上させるこ
とができる。具体的には、nチャネル型TFTは回路仕
様に応じてLDD構造に変化をもたせている。上述のよ
うに、駆動回路のnチャネル型TFTはゲート電極と一
部が重なるLDD構造として、主にホットキャリア効果
によるTFTの劣化を防ぐ構造としている。また、画素
部のnチャネル型TFTはゲート電極と重ならないLD
D構造として、主にオフ電流を低減することを重視した
構造としている。本発明はこのような構造の異なるnチ
ャネル型TFTに加え、pチャネル型TFTを同一基板
上に形成する技術を提供し、それを6枚のフォトマスク
で作製可能にしている。また、画素電極を透明導電膜で
形成すると、フォトマスクは1枚増えるものの、透過型
の表示装置を形成することができる。
According to the present invention, the structure of the TFT forming each circuit can be optimized according to the circuit specifications required by the pixel portion and the driving circuit, and the operation performance and reliability of the semiconductor device can be improved. Specifically, the n-channel type TFT has a change in the LDD structure according to the circuit specifications. As described above, the n-channel TFT of the driver circuit has an LDD structure in which part of the TFT overlaps with the gate electrode, so that the TFT is mainly prevented from being deteriorated due to the hot carrier effect. The n-channel TFT in the pixel portion is an LD which does not overlap with the gate electrode.
The D structure is a structure that mainly focuses on reducing off-state current. The present invention provides a technique for forming a p-channel TFT on the same substrate, in addition to an n-channel TFT having such a different structure, so that it can be manufactured using six photomasks. Further, when the pixel electrode is formed using a transparent conductive film, a transmissive display device can be formed although the number of photomasks is increased by one.

【0119】(実施例2)本実施例では、ボトムゲート
型TFTの作製工程に本発明を適応することも可能であ
る。図15、16を用いてボトムゲート型TFTの作製
工程について簡単に説明する。
(Embodiment 2) In this embodiment, the present invention can be applied to a manufacturing process of a bottom gate type TFT. A manufacturing process of a bottom-gate TFT will be briefly described with reference to FIGS.

【0120】基板50上に、酸化シリコン膜、窒化シリ
コン膜、酸化窒化シリコン膜等の絶縁膜を形成し(図示
せず)、ゲート電極を形成するために導電膜を形成し、
所望の形状にパターニングしてゲート電極51を得る。
導電膜には、Ta、Ti、W、Mo、CrまたはAlか
ら選ばれた元素またはいずれかの元素を主成分とする導
電膜を用いればよい(図15(a))。
On a substrate 50, an insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film or the like is formed (not shown), and a conductive film is formed to form a gate electrode.
The gate electrode 51 is obtained by patterning into a desired shape.
As the conductive film, a conductive film mainly containing an element selected from Ta, Ti, W, Mo, Cr, or Al or any element may be used (FIG. 15A).

【0121】次いで、ゲート絶縁膜52を形成する。ゲ
ート絶縁膜は、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の単層、もしくはいずれかの膜の積
層構造にしてもよい(図15(b))。
Next, a gate insulating film 52 is formed. The gate insulating film may have a single-layer structure of a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film, or a stacked structure of any of the films (FIG. 15B).

【0122】次いで、非晶質半導体膜としてアモルファ
スシリコン膜53を熱CVD法、プラズマCVD法、減
圧CVD法、蒸着法またはスパッタリング法により10
〜1150nm厚に形成する。なお、ゲート絶縁膜52
とアモルファスシリコン膜53とは、同じ成膜法で形成
することが可能であるため、両者を連続形成してもよ
い。連続形成することで、一旦大気に曝すことがなくな
り、表面の汚染を防ぐことができ、作製するTFTの特
性バラツキやしきい値電圧の変動を低減することができ
る(図15(c))。
Next, an amorphous silicon film 53 is formed as an amorphous semiconductor film by thermal CVD, plasma CVD, low pressure CVD, vapor deposition or sputtering.
It is formed to a thickness of about 1150 nm. The gate insulating film 52
Since the amorphous silicon film 53 and the amorphous silicon film 53 can be formed by the same film forming method, both may be continuously formed. The continuous formation eliminates exposure to the atmosphere once, prevents surface contamination, and reduces variation in characteristics of the TFT to be manufactured and fluctuation in threshold voltage (FIG. 15C).

【0123】次いで、アモルファスシリコン膜53に結
晶化を促進する触媒元素を塗布して、触媒元素含有層5
4を形成する。続いて、加熱処理を行い、結晶質シリコ
ン膜55を形成する。
Next, a catalytic element for promoting crystallization is applied to the amorphous silicon film 53 to form a catalytic element-containing layer 5.
4 is formed. Subsequently, heat treatment is performed to form a crystalline silicon film 55.

【0124】結晶化工程が終わったら、結晶質シリコン
膜55上にバリア層56を形成する。バリア層56とし
ては、実施形態1で示したような膜を用いればよい。な
お、本実施例では、触媒元素(ニッケル)をゲッタリン
グサイトに貫通させることができ、さらにゲッタリング
サイトの除去工程において用いるエッチング液がしみこ
まない多孔質膜、または、オゾン水で処理することによ
り形成されるケミカルオキサイド膜を形成する(図15
(d))。
After the crystallization step, a barrier layer 56 is formed on the crystalline silicon film 55. As the barrier layer 56, a film as described in Embodiment 1 may be used. In this embodiment, the catalyst element (nickel) can be penetrated into the gettering site, and furthermore, a porous film that does not permeate the etching solution used in the step of removing the gettering site, or a treatment with ozone water is performed. A chemical oxide film to be formed is formed (FIG. 15
(D)).

【0125】次いで、ゲッタリングサイトとして希ガス
元素を含む半導体膜57を形成する。本実施例では、A
rの流量を50sccm、成膜圧力を0.2Pa、パワ
ー3kW、基板温度150℃として希ガス元素を1×1
19〜1×1022/cm3、好ましくは1×1020〜1
×1021/cm3、より好ましくは5×1020/cm3
濃度で含む半導体膜57を成膜する。
Next, a semiconductor film 57 containing a rare gas element is formed as a gettering site. In this embodiment, A
The flow rate of r was 50 sccm, the deposition pressure was 0.2 Pa, the power was 3 kW, the substrate temperature was 150 ° C., and the rare gas element was 1 × 1.
0 19 to 1 × 10 22 / cm 3 , preferably 1 × 10 20 to 1
A semiconductor film 57 containing a concentration of × 10 21 / cm 3 , more preferably 5 × 10 20 / cm 3 is formed.

【0126】次いで、結晶性半導体膜55から触媒元素
をゲッタリングサイト57に移動させる(ゲッタリング
する)ための加熱処理を行う。加熱処理は、RTA法、
ファーネスアニール法のいずれを用いてもよい。この加
熱処理により、結晶質半導体膜55の触媒元素濃度を1
×1017/cm3以下にまで減少させることができる。
ゲッタリング工程終了後、ゲッタリングサイト57およ
びバリア層56を除去する。
Next, heat treatment for moving (gettering) the catalytic element from the crystalline semiconductor film 55 to the gettering site 57 is performed. The heat treatment is performed by the RTA method,
Any of the furnace annealing methods may be used. By this heat treatment, the catalytic element concentration of the crystalline semiconductor film 55 is reduced to 1
× can be reduced to 10 17 / cm 3 or less.
After the end of the gettering step, the gettering site 57 and the barrier layer 56 are removed.

【0127】次いで、後の不純物添加工程において結晶
質シリコン膜(チャネル形成領域)を保護する絶縁膜5
8を100〜400nm厚で形成する。この絶縁膜は、
不純物元素を添加する時に結晶質シリコン膜が直接プラ
ズマに曝されないようにするためと、さらに、微妙な濃
度制御を可能にするために形成される。
Next, an insulating film 5 for protecting the crystalline silicon film (channel forming region) in a later impurity doping step.
8 is formed with a thickness of 100 to 400 nm. This insulating film
It is formed to prevent the crystalline silicon film from being directly exposed to plasma when adding an impurity element and to enable fine concentration control.

【0128】次いで、レジストからなるマスクを用い
て、後のnチャネル型TFTの活性層となる結晶質シリ
コン膜にn型を付与する不純物元素、後のpチャネル型
TFTの活性層となる結晶質シリコン膜にp型不純物元
素を添加して、ソース領域、ドレイン領域、LDD領域
を形成する。
Next, an impurity element for imparting n-type to a crystalline silicon film to be an active layer of an n-channel TFT later and a crystalline material to be an active layer of a p-channel TFT later are formed by using a resist mask. A p-type impurity element is added to the silicon film to form a source region, a drain region, and an LDD region.

【0129】次いで、結晶質シリコン膜に添加された不
純物元素を活性化する工程を行う。続いて、結晶質シリ
コン膜上の絶縁膜を除去し、結晶質シリコン膜を所望の
形状にパターニングした後、層間絶縁膜59を形成す
る。層間絶縁膜は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、
酸化窒化シリコン膜等の絶縁膜から500〜1500n
m厚で形成する。 その後、それぞれのTFTのソース
領域またはドレイン領域に達するコンタクトホールを形
成して、各TFTを電気的に接続するための配線60を
形成する。
Next, a step of activating the impurity element added to the crystalline silicon film is performed. Subsequently, after removing the insulating film on the crystalline silicon film and patterning the crystalline silicon film into a desired shape, an interlayer insulating film 59 is formed. The interlayer insulating film is a silicon oxide film, a silicon nitride film,
500 to 1500n from insulating film such as silicon oxynitride film
It is formed with a thickness of m. Thereafter, a contact hole reaching the source region or the drain region of each TFT is formed, and a wiring 60 for electrically connecting each TFT is formed.

【0130】以上のように本発明は、TFTの形状に関
わることなく適応することができる。
As described above, the present invention can be applied regardless of the shape of the TFT.

【0131】(実施例3)図10はアクティブマトリク
ス駆動方式の発光装置の構造を示す一例である。ここで
示す駆動回路部650のnチャネル型TFT652、p
チャネル型TFT653、及び画素部651のスイッチ
ング用TFT654、電流制御用TFT655は、本発
明を用いて、実施例1と同様にして作製されるものであ
る。
(Embodiment 3) FIG. 10 is an example showing a structure of a light emitting device of an active matrix drive system. The n-channel TFT 652, p of the driving circuit portion 650 shown here
The channel type TFT 653, the switching TFT 654 of the pixel portion 651, and the current controlling TFT 655 are manufactured in the same manner as in the first embodiment by using the present invention.

【0132】ゲート電極608〜611の上層には、窒
化シリコン、酸化窒化シリコンからなる第1の層間絶縁
膜618が形成され、保護膜として用いている。さらに
平坦化膜として、ポリイミドまたはアクリルなど有機樹
脂材料から成る第2の層間絶縁膜619を形成してい
る。
A first interlayer insulating film 618 made of silicon nitride or silicon oxynitride is formed over the gate electrodes 608 to 611 and used as a protective film. Further, as a planarizing film, a second interlayer insulating film 619 made of an organic resin material such as polyimide or acrylic is formed.

【0133】駆動回路部650の回路構成は、ゲート信
号側駆動回路とデータ信号側駆動回路とで異なるがここ
では省略する。nチャネル型TFT652及びpチャネ
ル型TFT653には配線612、613が接続し、こ
れらのTFTを用いてシフトレジスタやラッチ回路、バ
ッファ回路などを形成している。
The circuit configuration of the drive circuit section 650 differs between the gate signal side drive circuit and the data signal side drive circuit, but is omitted here. Wirings 612 and 613 are connected to the n-channel TFT 652 and the p-channel TFT 653, and a shift register, a latch circuit, a buffer circuit, and the like are formed using these TFTs.

【0134】画素部651では、データ配線614がス
イッチング用TFT654のソース側に接続し、ドレイ
ン側の配線615は電流制御用TFT655のゲート電
極611と接続している。また、電流制御用TFT65
5のソース側は電源供給配線617と接続し、ドレイン
側の電極616が発光素子の陽極と接続している。
In the pixel portion 651, the data line 614 is connected to the source side of the switching TFT 654, and the drain side line 615 is connected to the gate electrode 611 of the current control TFT 655. The current control TFT 65
The source side of No. 5 is connected to the power supply wiring 617, and the electrode 616 on the drain side is connected to the anode of the light emitting element.

【0135】これらの配線上には窒化シリコンなどの有
機絶縁材料から成る第3の層間絶縁膜620を形成して
いる。有機樹脂材料は吸湿性があり、H2Oを吸蔵する
性質を持っている。そのH2Oが再放出されると有機化
合物に酸素を供給し、有機発光素子を劣化させる原因と
なるので、H2Oの吸蔵及び再放出を防ぐために、第3
の層間絶縁膜620の上に窒化シリコンまたは酸化窒化
シリコンから成る第4絶縁膜621を形成する。或い
は、第3の層間絶縁膜620を省略して、第4絶縁膜6
21の一層のみでこの層を形成することも可能である。
On these wires, a third interlayer insulating film 620 made of an organic insulating material such as silicon nitride is formed. The organic resin material has a hygroscopic property and has a property of absorbing H 2 O. Part H 2 O is oxygen is supplied to the organic compound if it is re-emitted, so causing degradation of the organic light emitting device, in order to prevent occlusion and re-emission of H 2 O, 3
A fourth insulating film 621 made of silicon nitride or silicon oxynitride is formed on the interlayer insulating film 620 of FIG. Alternatively, the third interlayer insulating film 620 is omitted, and the fourth insulating film 6
It is also possible to form this layer with only one of the layers 21.

【0136】有機発光素子627は第4絶縁膜621上
に形成し、ITO(酸化インジウム・スズ)などの透明
導電性材料で形成する陽極622、正孔注入層、正孔輸
送層、発光層などを有する有機化合物層624、MgA
gやLiFなどのアルカリ金属またはアルカリ土類金属
などの材料を用いて形成する陰極625とから成ってい
る。有機化合物層624の詳細な構造は任意なものとす
る。
The organic light emitting element 627 is formed on the fourth insulating film 621, and is formed of a transparent conductive material such as ITO (indium tin oxide), an anode 622, a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, and the like. Compound layer 624 containing Mg, MgA
and a cathode 625 formed using a material such as an alkali metal or an alkaline earth metal such as g or LiF. The detailed structure of the organic compound layer 624 is arbitrary.

【0137】有機化合物層624や陰極625はウエッ
ト処理(薬液によるエッチングや水洗などの処理)を行
うことができないので、陽極622に合わせて、第4絶
縁膜621上に感光性樹脂材料で形成される隔壁層62
3を設ける。隔壁層623は陽極622の端部を被覆す
るように形成する。具体的には、隔壁層623はネガ型
のレジストを塗布し、ベーク後に1〜2μm程度の厚さ
となるように形成する。その後、所定のパターンを設け
たフォトマスクを用い紫外線を照射して露光する。透過
率の悪いネガ型のレジスト材料を用いると、膜の厚さ方
向で感光される割合が変化し、これを現像するとパター
ンの端部を逆テーパー型の形状とすることができる。勿
論、このような隔壁層は、感光性のポリイミドなどを用
いて形成することも可能である。
Since the organic compound layer 624 and the cathode 625 cannot be subjected to wet processing (such as etching with a chemical solution or washing with water), they are formed of a photosensitive resin material on the fourth insulating film 621 in accordance with the anode 622. Partition layer 62
3 is provided. The partition layer 623 is formed so as to cover an end of the anode 622. Specifically, the partition layer 623 is formed by applying a negative resist and having a thickness of about 1 to 2 μm after baking. Thereafter, exposure is performed by irradiating ultraviolet rays using a photomask provided with a predetermined pattern. If a negative resist material having poor transmittance is used, the ratio of exposure in the thickness direction of the film changes, and when this is developed, the end of the pattern can be formed into an inverted tapered shape. Of course, such a partition layer can also be formed using photosensitive polyimide or the like.

【0138】陰極625は、仕事関数の小さいマグネシ
ウム(Mg)、リチウム(Li)若しくはカルシウム
(Ca)を含む材料を用いる。好ましくはMgAg(M
gとAgをMg:Ag=10:1で混合した材料)でな
る電極を用いれば良い。他にもMgAgAl電極、Li
Al電極、また、LiFAl電極が挙げられる。さらに
その上層には、窒化シリコンまたは、DLC膜で第5絶
縁膜626を2〜30nm、好ましくは5〜10nmの
厚さで形成する。DLC膜はプラズマCVD法で形成可
能であり、100℃以下の温度で形成しても、被覆性良
く隔壁層623の端部を覆って形成することができる。
DLC膜の内部応力は、酸素や窒素を微量に混入させる
ことで緩和することが可能であり、保護膜として用いる
ことが可能である。そして、DLC膜は酸素をはじめ、
CO、CO2、H2Oなどのガスバリア性が高いことが知
られている。第5絶縁膜626は、陰極625を形成し
た後、大気解放しないで連続的に形成することが望まし
い。陰極625と有機化合物層624との界面状態は有
機発光素子の発光効率に大きく影響するからである。
For the cathode 625, a material containing magnesium (Mg), lithium (Li) or calcium (Ca) having a small work function is used. Preferably, MgAg (M
An electrode made of a material obtained by mixing g and Ag at a ratio of Mg: Ag = 10: 1) may be used. In addition, MgAgAl electrode, Li
An Al electrode and a LiFAl electrode are mentioned. Further thereon, a fifth insulating film 626 is formed of silicon nitride or a DLC film to a thickness of 2 to 30 nm, preferably 5 to 10 nm. The DLC film can be formed by a plasma CVD method, and can be formed to cover the edge of the partition layer 623 with good coverage even at a temperature of 100 ° C. or lower.
The internal stress of the DLC film can be reduced by mixing a small amount of oxygen or nitrogen, and can be used as a protective film. And the DLC film contains oxygen,
It is known that gas barrier properties of CO, CO 2 , H 2 O and the like are high. After the cathode 625 is formed, the fifth insulating film 626 is preferably formed continuously without opening to the atmosphere. This is because the state of the interface between the cathode 625 and the organic compound layer 624 greatly affects the luminous efficiency of the organic light emitting device.

【0139】このように、隔壁層623に接することな
く有機化合物層624、陰極層625を形成し有機発光
素子を形成することで熱応力によるクラックの発生を防
ぐことが可能となる。また、有機化合物層624は酸素
やH2Oを最も嫌うため、それをブロッキングするため
に窒化シリコンまたは酸化窒化シリコンまたはDLC膜
626が形成されている。また、これらは有機化合物層
624が有するアルカリ金属元素を外に出さないための
機能も有している。
As described above, by forming the organic compound layer 624 and the cathode layer 625 without contacting the partition layer 623 to form an organic light-emitting device, it is possible to prevent cracks due to thermal stress. In addition, since the organic compound layer 624 most dislikes oxygen and H 2 O, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or a DLC film 626 is formed to block them. In addition, they also have a function of keeping the alkali metal element included in the organic compound layer 624 from coming outside.

【0140】図10ではスイッチング用TFT654を
マルチゲート構造とし、電流制御用TFT655にはゲ
ート電極とオーバーラップする低濃度ドレイン(LD
D)を設けている。多結晶シリコンを用いたTFTは、
高い動作速度を示すが故にホットキャリア注入などの劣
化も起こりやすい。そのため、画素内において機能に応
じて構造の異なるTFT(オフ電流の十分に低いスイッ
チング用TFTと、ホットキャリア注入に強い電流制御
用TFT)を形成することは、高い信頼性を有し、且
つ、良好な画像表示が可能な(動作性能の高い)表示装
置を作製する上で非常に有効である。
In FIG. 10, the switching TFT 654 has a multi-gate structure, and the current controlling TFT 655 has a low concentration drain (LD) overlapping the gate electrode.
D) is provided. TFT using polycrystalline silicon,
Because of high operation speed, deterioration such as hot carrier injection is likely to occur. Therefore, forming a TFT having a different structure (a switching TFT having a sufficiently low off-state current and a current control TFT having a high resistance to hot carrier injection) having different structures in a pixel has high reliability, and This is very effective in manufacturing a display device capable of displaying an excellent image (having high operation performance).

【0141】図10で示すように、TFT654、65
5を形成する半導体膜の下層側(基板601側)には、
下地絶縁膜602が形成されている。その反対の上層側
には第1の層間絶縁膜618が形成されている。一方、
有機発光素子627の下層側には第4絶縁膜621が形
成されている。上層側には第5絶縁膜626が形成され
る。TFT654、655が最も嫌うナトリウムなどの
アルカリ金属は、汚染源として基板601や有機発光素
子627が考えられるが、下地絶縁膜602と第1の層
間絶縁膜618で囲むことによりブロッキングしてい
る。一方、有機発光素子627は酸素やH2Oを最も嫌
うため、それをブロッキングするために第4絶縁膜62
1、第5絶縁膜626が形成されている。これらは有機
発光素子627が有するアルカリ金属元素を外に出さな
いための機能も有している。
As shown in FIG. 10, the TFTs 654, 65
On the lower layer side (substrate 601 side) of the semiconductor film forming
A base insulating film 602 is formed. On the opposite upper layer side, a first interlayer insulating film 618 is formed. on the other hand,
A fourth insulating film 621 is formed below the organic light emitting element 627. A fifth insulating film 626 is formed on the upper layer side. Alkali metals such as sodium, which the TFTs 654 and 655 dislike most, can be a substrate 601 or an organic light-emitting element 627 as a contamination source. On the other hand, since the organic light emitting element 627 dislikes oxygen and H 2 O most, the fourth insulating film 62
First, a fifth insulating film 626 is formed. These also have a function of keeping the alkali metal element included in the organic light-emitting element 627 from outside.

【0142】図10で示すような構造の有機発光装置に
おいて、効率的な作製方法の一例は、第4絶縁膜62
1、ITOに代表される透明導電膜で作製される陽極6
22をスパッタ法により連続成膜する工程を採用でき
る。有機絶縁膜からなる第2の層間絶縁膜619の表面
に著しいダメージを与えることなく、緻密な窒化シリコ
ン膜または酸化窒化シリコン膜を形成するにはスパッタ
法は適している。
In an organic light-emitting device having a structure as shown in FIG.
1. Anode 6 made of a transparent conductive film represented by ITO
A step of continuously forming film 22 by sputtering can be employed. A sputtering method is suitable for forming a dense silicon nitride film or a silicon oxynitride film without significantly damaging the surface of the second interlayer insulating film 619 formed of an organic insulating film.

【0143】以上のように、TFTと有機発光装置を組
み合わせて画素部を形成し、発光装置を完成させること
ができる。このような発光装置はTFTを用いて駆動回
路を同一基板上に形成することもできる。TFTの主要
構成要素である半導体膜、ゲート絶縁膜及びゲート電極
は、その下層側及び上層側を窒化シリコンまたは酸化窒
化シリコンから成るブロッキング層と保護膜により囲む
ことにより、アルカリ金属や有機物の汚染を防ぐ構造を
有している。一方有機発光素子はアルカリ金属を一部に
含み、窒化シリコンまたは酸化窒化シリコンから成る保
護膜と、窒化シリコンまたは炭素を主成分とする絶縁膜
から成るガスバリア層とで囲まれ、外部から酸素やH2
Oが浸入することを防ぐ構造を有している。
As described above, the pixel portion is formed by combining the TFT and the organic light emitting device, and the light emitting device can be completed. In such a light-emitting device, a driver circuit can be formed over the same substrate using a TFT. The semiconductor film, the gate insulating film, and the gate electrode, which are the main components of the TFT, have their lower and upper layers surrounded by a blocking layer made of silicon nitride or silicon oxynitride and a protective film to prevent contamination of alkali metals and organic substances. It has a structure to prevent it. On the other hand, an organic light-emitting element contains an alkali metal as a part, is surrounded by a protective film made of silicon nitride or silicon oxynitride, and a gas barrier layer made of an insulating film containing silicon nitride or carbon as a main component. Two
It has a structure to prevent O from entering.

【0144】このように、本発明のゲッタリング方法を
適用することにより良好な結晶質半導体膜を形成するこ
とができ、このような半導体膜を用いてTFTを作製す
ることにより、特性のよいTFTを作製することができ
る。また、本発明を適用して、駆動回路と画素部とで求
められる特性の異なるTFTを作りわけることができ、
良好な表示ができる発光装置を完成させることができ
る。
As described above, a good crystalline semiconductor film can be formed by applying the gettering method of the present invention. By manufacturing a TFT using such a semiconductor film, a TFT having good characteristics can be obtained. Can be produced. In addition, by applying the present invention, TFTs having different characteristics required in the driving circuit and the pixel portion can be separately formed.
A light-emitting device that can perform favorable display can be completed.

【0145】(実施例4)本実施例では、実施例3と異
なる発光装置の作製工程の一例について図18を用いて
説明する。
Embodiment 4 In this embodiment, an example of a manufacturing process of a light emitting device which is different from that of Embodiment 3 will be described with reference to FIGS.

【0146】本発明を適応して実施例3のように、第1
の層間絶縁膜618を形成する。続いて、第2の層間絶
縁膜701を形成する。第2の層間絶縁膜としては、無
機絶縁物材料を1.0〜2.0μmの平均膜厚で形成す
ればよい。無機樹脂材料としては、酸化シリコン膜また
は酸化窒化シリコン膜を公知のスパッタ法またはプラズ
マCVD法を用いて形成すればよい。さらに窒化酸化シ
リコン膜を用いる場合は、プラズマCVD装置によっ
て、原料ガスにSiH4とN2Oを用いて、成膜条件は、
圧力0.3torr、基板温度400℃、RF出力10
0W、原料ガス流量はSiH4は4sccm、N2Oは4
00sccmで形成すればよい。また、第2の層間絶縁
膜としてSOG膜を用いてもよい。さらに、第2の層間
絶縁膜は、アクリル等の有機絶縁膜を用いて作製しても
よい。
By applying the present invention, as in the third embodiment, the first
Is formed. Subsequently, a second interlayer insulating film 701 is formed. As the second interlayer insulating film, an inorganic insulating material may be formed with an average thickness of 1.0 to 2.0 μm. As the inorganic resin material, a silicon oxide film or a silicon oxynitride film may be formed by a known sputtering method or a plasma CVD method. Further, when a silicon nitride oxide film is used, the film formation conditions are as follows using a plasma CVD apparatus using SiH 4 and N 2 O as source gases.
Pressure 0.3 torr, substrate temperature 400 ° C, RF output 10
0 W, source gas flow rate was 4 sccm for SiH 4 , and 4 for N 2 O.
It may be formed at 00 sccm. Further, an SOG film may be used as the second interlayer insulating film. Further, the second interlayer insulating film may be formed using an organic insulating film such as acrylic.

【0147】なお、第2の層間絶縁膜を無機絶縁膜を用
いて作製した場合は、第2の層間絶縁膜の表面をCMP
(Chemical Mechanical Polish:化学機械研磨)法と呼
ばれる技術で層間絶縁膜を研磨し平坦化するのが好まし
い。CMP法は、被加工物の表面を基準にし、それにな
らって表面を化学的または機械的に平坦化する手法であ
る。一般的に定盤(Platen or Polishing Plate)の上
に研磨布または研磨パッド(本明細書では、以下総称し
てパッド(Pad)と呼ぶ)を貼り付け、被加工物とパッ
ドとの間にスラリーを供給しながら定盤と被加工物とを
各々回転または揺動させて被研磨物の表面を化学・機械
の複合作用により被加工物の表面を研磨する方法であ
る。なお、CMP法による平坦化処理工程が終了した後
に、第2の層間絶縁膜701の平均膜厚が1.0〜2.
0μm程度になるようにする。
In the case where the second interlayer insulating film is formed using an inorganic insulating film, the surface of the second interlayer insulating film is formed by CMP.
It is preferable that the interlayer insulating film is polished and flattened by a technique called (Chemical Mechanical Polish) method. The CMP method is a method of flattening the surface chemically or mechanically based on the surface of the workpiece. Generally, a polishing cloth or a polishing pad (hereinafter, collectively referred to as a “pad”) is attached on a platen (Platen or Polishing Plate), and a slurry is placed between the workpiece and the pad. In this method, the surface of the workpiece is polished by a combined chemical and mechanical action by rotating or oscillating the surface plate and the workpiece while supplying the wafer. After the planarization process by the CMP method is completed, the average thickness of the second interlayer insulating film 701 is 1.0 to 2.0.
It should be about 0 μm.

【0148】続いて、実施例3に従い、第3絶縁膜70
2、第4絶縁膜703を形成する。窒化シリコンまたは
酸化窒化シリコンから成る第4絶縁膜703は、有機化
合物層706に含まれるアルカリ金属や有機物の汚染か
らTFTの主要構成要素である半導体膜を保護する役割
および、酸素や水分によって劣化する有機化合物層70
6を保護する役割を果たしている。
Subsequently, according to the third embodiment, the third insulating film 70 is formed.
2. A fourth insulating film 703 is formed. The fourth insulating film 703 made of silicon nitride or silicon oxynitride serves to protect a semiconductor film which is a main component of the TFT from contamination of an alkali metal or an organic substance contained in the organic compound layer 706, and is deteriorated by oxygen or moisture. Organic compound layer 70
6 is playing a protective role.

【0149】次いで、第4絶縁膜703上に透明性導電
膜を80〜120nmの厚さで形成し、エッチングする
ことによって陽極704を形成する。なお、本実施形態
では、透明電極として酸化インジウム・スズ(ITO)
膜や酸化インジウムに2〜20[%]の酸化亜鉛(Zn
O)を混合した透明導電膜を用いる。
Next, a transparent conductive film is formed on the fourth insulating film 703 to a thickness of 80 to 120 nm, and the anode 704 is formed by etching. In this embodiment, indium tin oxide (ITO) is used as the transparent electrode.
2-20% zinc oxide (Zn) in the film or indium oxide
O) is used.

【0150】続いて、隔壁層705を形成するために、
レジスト、ポリイミド、ポリアミド、アクリル、BCB
(ベンゾシクロブテン)、酸化珪素膜等の膜を形成す
る。隔壁層は絶縁性を有する物質であれば、有機物と無
機物のどちらでも良い。なお、感光性アクリルを用いて
隔壁層を形成する場合は、感光性アクリル膜をエッチン
グしてから180〜350℃で加熱処理を行うのが好ま
しい。また、非感光性アクリル膜を用いて形成する場合
には、180〜350℃で加熱処理を行った後、エッチ
ングして隔壁層705を形成するのが好ましい。また、
酸化珪素膜を用いる場合には、CVD法などによって成
膜すればよい。
Subsequently, in order to form the partition layer 705,
Resist, polyimide, polyamide, acrylic, BCB
(Benzocyclobutene), a film such as a silicon oxide film is formed. The partition layer may be either an organic substance or an inorganic substance as long as the substance has an insulating property. In the case where the partition layer is formed using photosensitive acrylic, it is preferable to perform heat treatment at 180 to 350 ° C. after etching the photosensitive acrylic film. In the case of using a non-photosensitive acrylic film, it is preferable to form a partition layer 705 by performing heat treatment at 180 to 350 ° C. and then etching. Also,
In the case where a silicon oxide film is used, it may be formed by a CVD method or the like.

【0151】次いで、陽極704および隔壁層705上
に有機化合物層706、陰極707を蒸着法により形成
する。なお、本実施形態では発光素子の陰極としてMg
Ag電極を用いるが、公知の他の材料であっても良い。
なお、有機化合物層706は、発光層の他に正孔注入
層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層及びバッファ
ー層といった複数の層を組み合わせて積層することによ
り形成されている。なお、有機化合物層706の詳細な
構造は任意なものとする。
Next, an organic compound layer 706 and a cathode 707 are formed on the anode 704 and the partition layer 705 by a vapor deposition method. In this embodiment, Mg is used as the cathode of the light emitting element.
Although an Ag electrode is used, other known materials may be used.
Note that the organic compound layer 706 is formed by combining and stacking a plurality of layers such as a hole injection layer, a hole transport layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and a buffer layer, in addition to the light emitting layer. Note that the detailed structure of the organic compound layer 706 is arbitrary.

【0152】このようにして陽極704、有機化合物層
706および陰極707からなる有機発光素子708が
形成される。
Thus, an organic light emitting device 708 comprising the anode 704, the organic compound layer 706 and the cathode 707 is formed.

【0153】続いて、実施例3に従い、第5絶縁膜70
9をDLC膜等の絶縁膜を形成する。このようにして、
図18に示すような、隔壁層がテーパー形状の発光装置
を作製することができる。
Subsequently, according to the third embodiment, the fifth insulating film 70
9, an insulating film such as a DLC film is formed. In this way,
A light-emitting device having a tapered partition wall layer as illustrated in FIG. 18 can be manufactured.

【0154】以上のように、本発明のゲッタリング方法
を適用することにより良好な結晶質半導体膜を形成する
ことができ、このような半導体膜を用いてTFTを作製
することにより、特性のよいTFTを作製することがで
きる。また、本発明を適用して、駆動回路および画素部
において、特性の異なるTFTを作りわけることがで
き、良好な表示ができる発光装置を完成させることがで
きる。
As described above, a good crystalline semiconductor film can be formed by applying the gettering method of the present invention, and a TFT having good characteristics can be formed by using such a semiconductor film. A TFT can be manufactured. In addition, by applying the present invention, TFTs having different characteristics can be separately formed in a driver circuit and a pixel portion, so that a light-emitting device which can perform favorable display can be completed.

【0155】(実施例5)本実施例では、本発明を適用
して作製されたTFTの信頼性および電気特性を測定し
た結果を示す。
Example 5 This example shows the results of measuring the reliability and electrical characteristics of a TFT manufactured by applying the present invention.

【0156】図19(A)は、nチャネル型TFTの信
頼性を測定した結果である。
FIG. 19A shows the result of measuring the reliability of an n-channel TFT.

【0157】本出願人は、信頼性の評価を10年保証電
圧を調べることで評価している。なお、10年保証電圧
とはTFTの移動度の最大値(μFE(max))が10%
変動するまでの時間を寿命としたとき、ストレス電圧の
逆数を片対数グラフにプロットして、得られる直線的な
関係より、寿命が10年であるストレス電圧を推定して
求めている。本発明を適用して作製されたTFT(駆動
回路)に関して測定を行ったところ、図19(A)で示
すように、10年保証電圧はLovの長さが1.0μmの
時に17.7V、Lovの長さが1.7μmの時に19.
0Vと高い信頼性を示した。
The present applicant has evaluated reliability by examining a 10-year guaranteed voltage. The 10-year guaranteed voltage means that the maximum mobility ( μFE (max) ) of the TFT is 10%.
When the time until the change is defined as the lifetime, the reciprocal of the stress voltage is plotted on a semilogarithmic graph, and the stress voltage having a lifetime of 10 years is estimated and obtained from the obtained linear relationship. When measurement was performed on a TFT (drive circuit) manufactured by applying the present invention, as shown in FIG. 19A, the 10-year guarantee voltage was 17.7 V when the Lov length was 1.0 μm, 19. When the Lov length is 1.7 μm.
It showed high reliability of 0V.

【0158】また、図19(B)に本発明を適用して作
製されたTFTのId−Vg曲線を示す。測定は、ソース
電圧(Vs)は0V、ドレイン電圧(Vd)は、1Vまた
は14Vとして行った。実測値は、画素TFTはチャネ
ル長(L)が4.5×2μm、チャネル幅(W)が3μ
mである。
FIG. 19B shows an Id-Vg curve of a TFT manufactured by applying the present invention. The measurement was performed at a source voltage (Vs) of 0 V and a drain voltage (Vd) of 1 V or 14 V. The measured values show that the pixel TFT has a channel length (L) of 4.5 × 2 μm and a channel width (W) of 3 μm.
m.

【0159】画素TFTは、オフ電流(Ioff)が1pA
以下に抑えられており、Vgが高い時のIoffの跳ね上が
りが抑えられていた。また、電界効果移動度も100〜
130(cm2/Vs)、S値0.174〜0.185
(V/dec)という良好な特性を得ることができた。
The pixel TFT has an off current (Ioff) of 1 pA
It was suppressed below, and the jump of Ioff when Vg was high was suppressed. In addition, the field effect mobility is 100 to
130 (cm 2 / Vs), S value 0.174 to 0.185
A good characteristic of (V / dec) could be obtained.

【0160】以上の結果により、本発明を適用すること
により、信頼性が高く、求められる性能が得られるTF
Tを工程数を増やさずに作りわけることができることが
わかる。
According to the above results, by applying the present invention, a TF having high reliability and required performance can be obtained.
It can be seen that T can be divided without increasing the number of steps.

【0161】(実施例6)本発明を実施して形成された
CMOS回路や画素部はアクティブマトリクス型液晶デ
ィスプレイ(液晶表示装置)に用いることができる。即
ち、それら液晶表示装置を表示部に組み込んだ電気器具
全てに本発明を実施できる。
(Embodiment 6) A CMOS circuit or a pixel portion formed by implementing the present invention can be used for an active matrix type liquid crystal display (liquid crystal display device). That is, the present invention can be applied to all electric appliances in which the liquid crystal display devices are incorporated in the display unit.

【0162】その様な電気器具としては、ビデオカメ
ラ、デジタルカメラ、プロジェクター(リア型またはフ
ロント型)、ヘッドマウントディスプレイ(ゴーグル型
ディスプレイ)、パーソナルコンピュータ、携帯情報端
末(モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍
等)などが挙げられる。それらの一例を図11、図12
及び図13に示す。
Examples of such electric appliances include a video camera, a digital camera, a projector (rear type or front type), a head mounted display (goggle type display), a personal computer, a portable information terminal (mobile computer, a mobile phone or an electronic book). Etc.). Examples of these are shown in FIGS.
And FIG.

【0163】図11(A)はパーソナルコンピュータで
あり、本体2001、画像入力部2002、表示部20
03、キーボード2004等を含む。
FIG. 11A shows a personal computer, which includes a main body 2001, an image input section 2002, and a display section 20.
03, a keyboard 2004 and the like.

【0164】図11(B)はビデオカメラであり、本体
2101、表示部2102、音声入力部2103、操作
スイッチ2104、バッテリー2105、受像部210
6等を含む。
FIG. 11B shows a video camera, which includes a main body 2101, a display section 2102, an audio input section 2103, operation switches 2104, a battery 2105, and an image receiving section 210.
6 and so on.

【0165】図11(C)はモバイルコンピュータ(モ
ービルコンピュータ)であり、本体2201、カメラ部
2202、受像部2203、操作スイッチ2204、表
示部2205等を含む。
FIG. 11C shows a mobile computer (mobile computer), which includes a main body 2201, a camera section 2202, an image receiving section 2203, operation switches 2204, a display section 2205, and the like.

【0166】図11(D)はゴーグル型ディスプレイで
あり、本体2301、表示部2302、アーム部230
3等を含む。
FIG. 11D shows a goggle type display, which includes a main body 2301, a display section 2302, and an arm section 230.
3 and so on.

【0167】図11(E)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2401、表示部2402、スピーカ部240
3、記録媒体2404、操作スイッチ2405等を含
む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてDVD(D
igtial 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。
FIG. 11E 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 2401, a display unit 2402, and a speaker unit 240.
3, a recording medium 2404, an operation switch 2405, and the like. This player uses a DVD (D
digital Versatile Disc), CD
And the like, it is possible to perform music appreciation, movie appreciation, games and the Internet.

【0168】図11(F)はデジタルカメラであり、本
体2501、表示部2502、接眼部2503、操作ス
イッチ2504、受像部(図示しない)等を含む。
FIG. 11F shows a digital camera, which includes a main body 2501, a display section 2502, an eyepiece section 2503, operation switches 2504, an image receiving section (not shown), and the like.

【0169】図12(A)はフロント型プロジェクター
であり、投射装置2601、スクリーン2602等を含
む。
FIG. 12A shows a front type projector, which includes a projection device 2601, a screen 2602, and the like.

【0170】図12(B)はリア型プロジェクターであ
り、本体2701、投射装置2702、ミラー270
3、スクリーン2704等を含む。
FIG. 12B shows a rear type projector, which includes a main body 2701, a projection device 2702, and a mirror 270.
3, including a screen 2704 and the like.

【0171】なお、図12(C)は、図12(A)及び
図12(B)中における投射装置2601、2702の
構造の一例を示した図である。投射装置2601、27
02は、光源光学系2801、ミラー2802、280
4〜2806、ダイクロイックミラー2803、プリズ
ム2807、液晶表示装置2808、位相差板280
9、投射光学系2810で構成される。投射光学系28
10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12(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. 12C is a diagram showing an example of the structure of the projection devices 2601 and 2702 in FIGS. 12A and 12B. Projection devices 2601, 27
02 denotes a light source optical system 2801, mirrors 2802, 280
4 to 2806, dichroic mirror 2803, prism 2807, liquid crystal display device 2808, retardation plate 280
9, the projection optical system 2810. Projection optical system 28
Reference numeral 10 denotes 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. Further, the 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 optical path indicated by the arrow in FIG. Good.

【0172】また、図12(D)は、図12(C)中に
おける光源光学系2801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2801は、リフレクタ
ー2811、光源2812、レンズアレイ2813、2
814、偏光変換素子2815、集光レンズ2816で
構成される。なお、図12(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. 12D is a diagram showing an example of the structure of the light source optical system 2801 in FIG. In this embodiment, the light source optical system 2801 includes a reflector 2811, a light source 2812, a lens array 2813,
814, a polarization conversion element 2815, and a condenser lens 2816. Note that the light source optical system shown in FIG. 12D 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.

【0173】ただし、図12に示したプロジェクターに
おいては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示して
おり、反射型の液晶表示装置の適用例は図示していな
い。
However, in the projector shown in FIG. 12, a case where a transmission type electro-optical device is used is shown, and an application example of a reflection type liquid crystal display device is not shown.

【0174】図13(A)は携帯電話であり、3001
は表示用パネル、3002は操作用パネルである。表示
用パネル3001と操作用パネル3002とは接続部3
003において接続されている。接続部3003におけ
る、表示用パネル3001の表示部3004が設けられ
ている面と操作用パネル3002の操作キー3006が
設けられている面との角度θは、任意に変えることがで
きる。さらに、音声出力部3005、操作キー301
0、電源スイッチ3007、音声入力部3008、アン
テナ3009を有している。
FIG. 13A shows a mobile phone,
, A display panel; and 3002, an operation panel. The display panel 3001 and the operation panel 3002 are connected to
003. The angle θ between the surface of the connection panel 3003 where the display portion 3004 of the display panel 3001 is provided and the surface of the operation panel 3002 where the operation keys 3006 are provided can be arbitrarily changed. Further, an audio output unit 3005, operation keys 301
0, a power switch 3007, a voice input unit 3008, and an antenna 3009.

【0175】図13(B)は携帯書籍(電子書籍)であ
り、本体3101、表示部3102、3103、記憶媒
体3104、操作スイッチ3105、アンテナ3106
等を含む。
FIG. 13B shows a portable book (electronic book), which includes a main body 3101, display portions 3102 and 3103, a storage medium 3104, operation switches 3105, and an antenna 3106.
And so on.

【0176】図13(C)はディスプレイであり、本体
3201、支持台3202、表示部3203等を含む。
FIG. 13C shows a display, which includes a main body 3201, a support 3202, a display portion 3203, and the like.

【0177】以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広
く、あらゆる分野の電気器具に適用することが可能であ
る。また、本実施例の電気器具は実施形態1〜4、実施
例1、2を組み合わせても実現することができる。
As described above, the applicable range of the present invention is extremely wide, and the present invention can be applied to electric appliances in various fields. Further, the electric appliance of this embodiment can be realized by combining Embodiments 1 to 4 and Embodiments 1 and 2.

【0178】[0178]

【発明の効果】以上のように結晶化を促進する触媒元素
を用いた低温での加熱処理により得られた結晶質半導体
膜から触媒元素を除去する方法に関する第1の問題は、
本発明の希ガス元素を用いたゲッタリング方法を用いる
ことにより、効果的に触媒元素を半導体膜から除去また
は濃度の低減をすることができ、解決することができ
る。また、ゲッタリングに用いる希ガス元素は、半導体
膜中において不活性であるため、TFTのしきい値電圧
を変動させるなどの悪影響を及ぼすことがない。
As described above, the first problem relating to the method for removing a catalytic element from a crystalline semiconductor film obtained by performing a heat treatment at a low temperature using a catalytic element that promotes crystallization is as follows.
By using the gettering method using a rare gas element of the present invention, the catalytic element can be effectively removed from the semiconductor film or the concentration can be reduced, which can be solved. In addition, since the rare gas element used for gettering is inactive in the semiconductor film, there is no adverse effect such as a change in the threshold voltage of the TFT.

【0179】また、画素部や駆動回路の駆動条件にみあ
ったTFTの構造を作り分けようとすると製造工程が複
雑化するという第2の問題は、本発明によれば同一基板
上にLDD構造の異なるnチャネル型TFTとpチャネ
ル型TFTとを6枚のフォトマスクで形成することがで
きるため、解決することができる。このようなアクティ
ブマトリクス基板を用いて液晶表示装置や、同一基板上
に発光層を有する表示装置を形成することができる。フ
ォトマスク数の低減は生産性の向上をもたらすが、本発
明はそればかりでなく、上述のようにnチャネル型TF
TのLDD構造を最適化することによりアクティブマト
リクス基板の信頼性と動作特性を同時に向上させること
ができる。
The second problem of complicating the manufacturing process when the TFT structures that meet the driving conditions of the pixel portion and the driving circuit is different is that according to the present invention, the LDD structure is formed on the same substrate. Since the n-channel TFT and the p-channel TFT different from each other can be formed by using six photomasks, this can be solved. Using such an active matrix substrate, a liquid crystal display device or a display device having a light-emitting layer over the same substrate can be formed. Although the reduction in the number of photomasks leads to an improvement in productivity, the present invention is not limited to this.
By optimizing the LDD structure of T, the reliability and operation characteristics of the active matrix substrate can be improved at the same time.

【0180】さらに第1の問題を解決する第1の本発明
および第2の問題を解決する第2の本発明を併せて適用
すれば、第1の問題および第2の問題を同時に解決する
ことができ、十分に触媒元素の濃度を低減した半導体膜
を活性層に用いることでTFTの特性が向上し、本発明
で開示された方法でこのTFTを作製することにより高
い性能を有する半導体装置、液晶表示装置を実現するこ
とができる。
Further, if the first invention for solving the first problem and the second invention for solving the second problem are applied together, the first problem and the second problem can be solved simultaneously. The characteristics of the TFT are improved by using a semiconductor film in which the concentration of the catalyst element is sufficiently reduced for the active layer, and a semiconductor device having high performance by manufacturing the TFT by the method disclosed in the present invention. A liquid crystal display device can be realized.

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

【図1】 本発明の実施の形態の一例を示す図。FIG. 1 illustrates an example of an embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施の形態の一例を示す図。FIG. 2 illustrates an example of an embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施例を示す図。FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の実施例を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の実施例を示す図。FIG. 5 is a diagram showing an embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の実施例を示す図。FIG. 6 is a diagram showing an embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の実施の形態の一例を示す図。FIG. 7 illustrates an example of an embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の実施の形態の一例を示す図。FIG. 8 illustrates an example of an embodiment of the present invention.

【図9】 半導体膜中に含まれるArの濃度を測定した
結果を示す図。
FIG. 9 is a graph showing the result of measuring the concentration of Ar contained in a semiconductor film.

【図10】 本発明を適用して作製した発光装置の一例
を示す図。
FIG. 10 illustrates an example of a light-emitting device manufactured according to the present invention.

【図11】 本発明を用いて作製された液晶表示装置を
表示部に用いた電気器具の一例を示す図。
FIG. 11 illustrates an example of an electric appliance using a liquid crystal display device manufactured according to the present invention for a display portion.

【図12】 本発明を用いて作製された液晶表示装置を
表示部に用いた電気器具の一例を示す図。
FIG. 12 illustrates an example of an electric appliance using a liquid crystal display device manufactured according to the present invention for a display portion.

【図13】 本発明を用いて作製された液晶表示装置を
表示部に用いた電気器具の一例を示す図。
FIG. 13 illustrates an example of an electric appliance using a liquid crystal display device manufactured according to the present invention for a display portion.

【図14】 本発明の実施の形態の一例を示す図。FIG. 14 illustrates an example of an embodiment of the present invention.

【図15】 本発明の実施例を示す図。FIG. 15 is a diagram showing an example of the present invention.

【図16】 本発明の実施例を示す図。FIG. 16 is a diagram showing an example of the present invention.

【図17】 本発明の実施の形態の一例を示す図。FIG. 17 illustrates an example of an embodiment of the present invention.

【図18】 本発明を適用して作製された発光装置の一
例を示す図。
FIG. 18 illustrates an example of a light-emitting device manufactured according to the present invention.

【図19】 本発明を適用して作製されたTFTの信頼
性および特性を測定した結果を示す図。
FIG. 19 is a graph showing the results of measuring the reliability and characteristics of a TFT manufactured by applying the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

401 第1のnチャネル型TFT 402 pチャネル型TFT 403 第2のnチャネル型TFT 1162、1165、1168 チャネル形成領域 1163、1169 第2の不純物領域 1164、1170 第3の不純物領域(ソース領域ま
たはドレイン領域) 1166 第4の不純物領域 1167 第5の不純物領域
401 first n-channel TFT 402 p-channel TFT 403 second n-channel TFT 1162, 1165, 1168 channel formation region 1163, 1169 second impurity region 1164, 1170 third impurity region (source region or drain) 1166 Fourth impurity region 1167 Fifth impurity region

───────────────────────────────────────────────────── 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 27/08 331 H01L 27/08 321E 27/092 29/78 627Z 29/786 613A 627G (72)発明者 中村 理 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 梶原 誠之 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 肥塚 純一 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 JA24 JA28 KA05 MA28 MA30 MA37 NA27 5F048 AC04 BA16 BC06 5F052 AA02 AA17 AA24 BA04 BA07 BB01 BB02 BB05 BB07 DA02 DA03 DB02 DB03 DB07 EA16 FA06 FA19 JA01 5F110 AA06 AA16 BB02 BB04 CC02 CC06 DD01 DD02 DD03 DD05 DD13 DD14 DD15 DD17 EE01 EE02 EE03 EE04 EE06 EE09 EE14 EE23 EE28 EE44 EE45 FF02 FF03 FF04 FF09 FF12 FF28 FF30 FF36 GG01 GG02 GG13 GG25 GG32 GG33 GG34 GG43 GG45 GG47 GG52 HJ01 HJ04 HJ12 HJ13 HJ23 HL03 HL04 HL06 HL11 HM15 NN02 NN03 NN04 NN22 NN23 NN24 NN27 NN34 NN35 NN72 NN78 PP01 PP02 PP03 PP04 PP06 PP13 PP26 PP29 PP34 PP35 PP38 QQ04 QQ05 QQ11 QQ28──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme court ゛ (Reference) H01L 27/08 331 H01L 27/08 321E 27/092 29/78 627Z 29/786 613A 627G (72) Inventor Osamu Nakamura 398 Hase, Atsugi-shi, Kanagawa Pref.Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. (72) Inventor Masayuki Kajihara 398 Hase, Atsugi-shi, Kanagawa Pref. Address Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. (72) Inventor Tohru Takayama 398 Hase, Atsugi-shi, Kanagawa Prefecture Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd.F-term (reference) BA04 BA07 BB01 BB02 BB05 BB07 DA02 DA03 DB02 DB03 DB07 EA16 FA06 FA19 JA01 5F110 AA06 AA16 BB02 BB04 CC02 CC06 DD01 DD02 DD03 DD05 DD13 DD14 DD15 DD17 EE01 EE02 EE03 EE04 EE06 EE09 EE14 EE23 EE28 EE44 EE45 FF02 FF03 FF04 FF09 FF12 GG28 GG13 GG33 GG33 GG33 GG33 GG01 HJ13 HJ23 HL03 HL04 HL06 HL11 HM15 NN02 NN03 NN04 NN22 NN23 NN24 NN27 NN34 NN35 NN72 NN78 PP01 PP02 PP03 PP04 PP06 PP13 PP26 PP29 PP34 PP35 PP38 QQ04 QQ05 QQ11 QQ28

Claims (26)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1のnチャネル型TFTと第2のnチャ
ネル型TFTとpチャネル型TFTとを同一基板上に備
えた半導体装置であって、前記第1のnチャネル型TF
Tの半導体層に形成される第2の不純物領域と第3の不
純物領域とはゲート電極の外側に設けられ、前記第2の
nチャネル型TFTの半導体層に形成される第2の不純
物領域はゲート電極と一部が重なるように設けられ、か
つ、第3の不純物領域はゲート電極の外側に設けられ、
前記pチャネル型TFTの半導体層に形成される第4の
不純物領域はゲート電極と一部が重なるように設けら
れ、かつ、第5の不純物領域はゲート電極の外側に設け
られていることを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device comprising a first n-channel TFT, a second n-channel TFT, and a p-channel TFT on a same substrate, wherein the first n-channel TFT is
The second impurity region and the third impurity region formed in the T semiconductor layer are provided outside the gate electrode, and the second impurity region formed in the semiconductor layer of the second n-channel TFT is A third impurity region which is provided so as to partially overlap with the gate electrode, and which is provided outside the gate electrode;
A fourth impurity region formed in the semiconductor layer of the p-channel TFT is provided so as to partially overlap the gate electrode, and a fifth impurity region is provided outside the gate electrode. Semiconductor device.
【請求項2】第1のnチャネル型TFTと第2のnチャ
ネル型TFTとpチャネル型TFTとを同一基板上に備
えた半導体装置であって、前記第1のnチャネル型TF
Tの半導体層に形成され、LDD領域となる第2の不純
物領域と、ソースまたはドレイン領域となる第3の不純
物領域とはゲート電極の外側に設けられ、前記第2のn
チャネル型TFTの半導体層に形成され、LDD領域と
なる第2の不純物領域はゲート電極と一部が重なるよう
に設けられ、かつ、ソースまたはドレイン領域となる第
3の不純物領域はゲート電極の外側に設けられ、前記p
チャネル型TFTの半導体層に形成され、LDD領域と
なる第4の不純物領域はゲート電極と一部が重なるよう
に設けられ、かつ、ソースまたはドレイン領域となる第
5の不純物領域はゲート電極の外側に設けられているこ
とを特徴とする半導体装置。
2. A semiconductor device comprising a first n-channel TFT, a second n-channel TFT, and a p-channel TFT on the same substrate, wherein the first n-channel TFT is
The second impurity region formed in the semiconductor layer of T and serving as an LDD region and the third impurity region serving as a source or drain region are provided outside a gate electrode, and the second n region is formed.
The second impurity region formed in the semiconductor layer of the channel type TFT and serving as an LDD region is provided so as to partially overlap with the gate electrode, and the third impurity region serving as a source or drain region is provided outside the gate electrode. And the p
A fourth impurity region formed in the semiconductor layer of the channel type TFT and serving as an LDD region is provided so as to partially overlap with the gate electrode, and a fifth impurity region serving as a source or drain region is provided outside the gate electrode. A semiconductor device characterized by being provided in a semiconductor device.
【請求項3】画素部に設けられる第1のnチャネル型T
FTと、駆動回路に設けられる第2のnチャネル型TF
Tとpチャネル型TFTとを同一基板上に備えた半導体
装置であって、前記第1のnチャネル型TFTの半導体
層に形成される第2の不純物領域と第3の不純物領域と
はゲート電極の外側に設けられ、前記第2のnチャネル
型TFTの半導体層に形成される第2の不純物領域はゲ
ート電極と一部が重なるように設けられ、かつ、第3の
不純物領域はゲート電極の外側に設けられ、前記pチャ
ネル型TFTの半導体層に形成される第4の不純物領域
はゲート電極と一部が重なるように設けられ、かつ、第
5の不純物領域はゲート電極の外側に設けられているこ
とを特徴とする半導体装置。
3. A first n-channel type T provided in a pixel portion.
FT and a second n-channel type TF provided in the drive circuit
A semiconductor device comprising a T and a p-channel TFT on the same substrate, wherein a second impurity region and a third impurity region formed in a semiconductor layer of the first n-channel TFT are formed by a gate electrode. , The second impurity region formed in the semiconductor layer of the second n-channel TFT is provided so as to partially overlap with the gate electrode, and the third impurity region is provided on the gate electrode. The fourth impurity region provided on the outside and formed in the semiconductor layer of the p-channel TFT is provided so as to partially overlap the gate electrode, and the fifth impurity region is provided on the outside of the gate electrode. A semiconductor device, comprising:
【請求項4】画素部に設けられる第1のnチャネル型T
FTと、駆動回路に設けられる第2のnチャネル型TF
Tとpチャネル型TFTとを同一基板上に備えた半導体
装置であって、前記第1のnチャネル型TFTの半導体
層に形成され、LDD領域となる第2の不純物領域と、
ソースまたはドレイン領域となる第3の不純物領域とは
ゲート電極の外側に設けられ、前記第2のnチャネル型
TFTの半導体層に形成され、LDD領域となる第2の
不純物領域はゲート電極と一部が重なるように設けら
れ、かつ、ソースまたはドレイン領域となる第3の不純
物領域はゲート電極の外側に設けられ、前記pチャネル
型TFTの半導体層に形成され、LDD領域となる第4
の不純物領域はゲート電極と一部が重なるように設けら
れ、かつ、ソースまたはドレイン領域となる第5の不純
物領域はゲート電極の外側に設けられていることを特徴
とする半導体装置。
4. A first n-channel type T provided in a pixel portion
FT and a second n-channel type TF provided in the drive circuit
A semiconductor device including a T and a p-channel TFT on the same substrate, wherein the second impurity region is formed in a semiconductor layer of the first n-channel TFT and serves as an LDD region;
The third impurity region serving as a source or drain region is provided outside the gate electrode, is formed in the semiconductor layer of the second n-channel TFT, and the second impurity region serving as an LDD region is connected to the gate electrode. The third impurity region which is provided so that the portions overlap and which is to be a source or drain region is provided outside the gate electrode and is formed in the semiconductor layer of the p-channel TFT, and the fourth impurity region which becomes the LDD region is formed.
Wherein the impurity region is provided so as to partially overlap with the gate electrode, and the fifth impurity region serving as a source or drain region is provided outside the gate electrode.
【請求項5】請求項1乃至請求項4のいずれか一におい
て、前記第2のnチャネル型TFTがバッファ回路に設
けられていることを特徴とする半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second n-channel type TFT is provided in a buffer circuit.
【請求項6】絶縁表面にシリコンを主成分とする非晶質
半導体膜を形成する工程と、前記非晶質半導体膜に結晶
化を促進する触媒元素を添加して、第1の加熱処理によ
り結晶質半導体膜を形成する工程と、前記結晶質半導体
膜上にバリア層を形成する工程と、前記バリア層上に希
ガス元素を1×1019/cm3〜1×1022/cm3の濃
度で含んだ半導体膜を成膜する工程と、第2の加熱処理
により前記触媒元素を前記半導体膜に移動させる工程
と、前記半導体膜を除去する工程と、を有することを特
徴とする半導体装置の作製方法。
6. A step of forming an amorphous semiconductor film containing silicon as a main component on an insulating surface, and adding a catalytic element for promoting crystallization to the amorphous semiconductor film, and performing a first heat treatment. A step of forming a crystalline semiconductor film, a step of forming a barrier layer on the crystalline semiconductor film, and a step of forming a rare gas element on the barrier layer at a concentration of 1 × 10 19 / cm 3 to 1 × 10 22 / cm 3 . A semiconductor device including a step of forming a semiconductor film containing the semiconductor element at a concentration, a step of moving the catalyst element to the semiconductor film by a second heat treatment, and a step of removing the semiconductor film. Method of manufacturing.
【請求項7】絶縁表面にシリコンを主成分とする非晶質
半導体膜を形成する工程と、前記非晶質半導体膜に結晶
化を促進する触媒元素を添加して、第1の加熱処理によ
り結晶質半導体膜を形成する工程と、前記結晶質半導体
膜にレーザー光を照射する工程と、前記結晶質半導体膜
上にバリア層を形成する工程と、前記バリア層上に希ガ
ス元素を1×1019/cm3〜1×1022/cm3の濃度
で含んだ半導体膜を成膜する工程と、第2の加熱処理に
より前記触媒元素を前記半導体膜に移動させる工程と、
前記半導体膜を除去する工程と、を有することを特徴と
する半導体装置の作製方法。
7. A step of forming an amorphous semiconductor film containing silicon as a main component on an insulating surface, and adding a catalyst element for promoting crystallization to the amorphous semiconductor film, and performing a first heat treatment. A step of forming a crystalline semiconductor film, a step of irradiating the crystalline semiconductor film with laser light, a step of forming a barrier layer on the crystalline semiconductor film, and a step of forming a rare gas element by 1 × on the barrier layer. Forming a semiconductor film containing a concentration of 10 19 / cm 3 to 1 × 10 22 / cm 3 , and transferring the catalyst element to the semiconductor film by a second heat treatment;
Removing the semiconductor film.
【請求項8】絶縁表面にシリコンを主成分とする非晶質
半導体膜を形成する工程と、前記非晶質半導体膜に結晶
化を促進する触媒元素を添加して、第1の加熱処理によ
り結晶質半導体膜を形成する工程と、前記結晶質半導体
膜上にバリア層を形成する工程と、前記バリア層上に希
ガス元素を1×1019/cm3〜1×1022/cm3の濃
度で含んだ半導体膜を形成する工程と、第2の加熱処理
により前記触媒元素を前記半導体膜に移動させる工程
と、前記半導体膜を除去する工程と、前記結晶質半導体
膜にレーザ光を照射する工程と、を有することを特徴と
する半導体装置の作製方法。
8. A step of forming an amorphous semiconductor film containing silicon as a main component on an insulating surface, and adding a catalytic element for promoting crystallization to the amorphous semiconductor film, and performing a first heat treatment. A step of forming a crystalline semiconductor film, a step of forming a barrier layer on the crystalline semiconductor film, and a step of forming a rare gas element on the barrier layer at a concentration of 1 × 10 19 / cm 3 to 1 × 10 22 / cm 3 . Forming a semiconductor film containing the semiconductor element at a concentration, transferring the catalytic element to the semiconductor film by a second heat treatment, removing the semiconductor film, and irradiating the crystalline semiconductor film with laser light. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項9】絶縁表面にシリコンを主成分とする非晶質
半導体膜を形成する工程と、前記非晶質半導体膜に結晶
化を促進する触媒元素を添加する工程と、前記非晶質半
導体膜上にバリア層を形成する工程と、前記バリア層上
に希ガス元素を1×1019/cm3〜1×1022/cm3
の濃度で含んだ半導体膜を形成する工程と、加熱処理に
より、前記非晶質半導体膜を結晶化させ結晶質半導体膜
を形成すると共に前記触媒元素を前記半導体膜に移動さ
せる工程と、前記半導体膜を除去する工程と、前記結晶
質半導体膜にレーザ光を照射する工程と、を有すること
を特徴とする半導体装置の作製方法。
9. A step of forming an amorphous semiconductor film containing silicon as a main component on an insulating surface; a step of adding a catalytic element for promoting crystallization to the amorphous semiconductor film; Forming a barrier layer on the film, and applying a rare gas element on the barrier layer at a concentration of 1 × 10 19 / cm 3 to 1 × 10 22 / cm 3
A step of forming a semiconductor film containing the semiconductor element at a concentration of, and a step of crystallizing the amorphous semiconductor film by heat treatment to form a crystalline semiconductor film and moving the catalytic element to the semiconductor film. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: removing a film; and irradiating the crystalline semiconductor film with laser light.
【請求項10】絶縁表面上に結晶化を促進する触媒元素
を添加する工程と、前記絶縁表面にシリコンを主成分と
する非晶質半導体膜を形成する工程と、前記非晶質半導
体膜上にバリア層を形成する工程と、前記非晶質半導体
膜上に希ガス元素を1×1019/cm3〜1×1022
cm3の濃度で含んだ半導体膜を形成する工程と、加熱
処理により、前記非晶質半導体膜を結晶化させ結晶質半
導体膜を形成すると共に前記触媒元素を前記半導体膜に
移動させる工程と、前記半導体膜を除去する工程と、前
記結晶質半導体膜にレーザ光を照射する工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の作製方法。
10. A step of adding a catalytic element for promoting crystallization to an insulating surface; a step of forming an amorphous semiconductor film containing silicon as a main component on the insulating surface; forming a barrier layer, the noble gas element on the amorphous semiconductor film 1 × 10 19 / cm 3 ~1 × 10 22 /
a step of forming a semiconductor film containing a concentration of 3 cm, and a step of heat treatment, crystallizing the amorphous semiconductor film to form a crystalline semiconductor film and transferring the catalytic element to the semiconductor film, A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of removing the semiconductor film; and a step of irradiating the crystalline semiconductor film with laser light.
【請求項11】絶縁表面上に結晶化を促進する触媒元素
を添加する工程と、前記絶縁表面にシリコンを主成分と
する非晶質半導体膜を形成する工程と、前記非晶質半導
体膜上にバリア層を形成する工程と、前記非晶質半導体
膜上に希ガス元素を1×1019/cm3〜1×1022
cm3の濃度で含んだ半導体膜を形成する工程と、前記
半導体膜に希ガス元素を添加する工程と、加熱処理によ
り、前記非晶質半導体膜を結晶化させ結晶質半導体膜を
形成すると共に前記触媒元素を前記半導体膜に移動させ
る工程と、前記半導体膜を除去する工程と、前記結晶質
半導体膜にレーザ光を照射する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。
11. A step of adding a catalytic element for promoting crystallization to an insulating surface; a step of forming an amorphous semiconductor film containing silicon as a main component on the insulating surface; forming a barrier layer, the noble gas element on the amorphous semiconductor film 1 × 10 19 / cm 3 ~1 × 10 22 /
a step of forming a semiconductor film containing a concentration of 3 cm 3 , a step of adding a rare gas element to the semiconductor film, and a heat treatment to crystallize the amorphous semiconductor film to form a crystalline semiconductor film. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of moving the catalyst element to the semiconductor film; a step of removing the semiconductor film; and a step of irradiating the crystalline semiconductor film with laser light.
【請求項12】請求項6乃至請求項11のいずれか一に
おいて、前記バリア層はオゾン水により形成されたケミ
カルオキサイド膜であることを特徴とする半導体装置の
作製方法。
12. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the barrier layer is a chemical oxide film formed with ozone water.
【請求項13】請求項6乃至請求項11のいずれか一に
おいて、前記バリア層はプラズマ処理により前記非晶質
半導体膜の表面を酸化して形成されることを特徴とする
半導体装置の作製方法。
13. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the barrier layer is formed by oxidizing a surface of the amorphous semiconductor film by plasma treatment. .
【請求項14】請求項6乃至請求項11のいずれか一に
おいて、前記バリア層は酸素を含む雰囲気中で紫外線を
照射してオゾンを発生させ前記非晶質半導体膜の表面を
酸化して形成されることを特徴とする半導体装置の作製
方法。
14. The barrier layer according to claim 6, wherein the barrier layer is formed by irradiating ultraviolet rays in an atmosphere containing oxygen to generate ozone and oxidize the surface of the amorphous semiconductor film. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項15】請求項6乃至請求項11のいずれか一に
おいて、前記バリア層は膜圧1〜10nmで形成され、
多孔質膜であることを特徴とする半導体装置の作製方
法。
15. The barrier layer according to claim 6, wherein the barrier layer is formed with a film thickness of 1 to 10 nm.
A method for manufacturing a semiconductor device, which is a porous film.
【請求項16】請求項6乃至請求項11のいずれか一に
おいて、前記希ガス元素はHe、Ne、Ar、Kr、X
eから選ばれた一種または複数種であることを特徴とす
る半導体装置の作製方法。
16. The rare gas element according to claim 6, wherein the rare gas element is He, Ne, Ar, Kr, X
e. one or more kinds of semiconductor devices selected from the group consisting of:
【請求項17】請求項6乃至請求項11のいずれか一に
おいて、前記第1の加熱処理は、ハロゲンランプ、メタ
ルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンア
ークランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀ランプか
ら選ばれた一種または複数種からの輻射により行うこと
を特徴とする半導体装置の作製方法。
17. The method according to claim 6, wherein the first heat treatment is selected from a halogen lamp, a metal halide lamp, a xenon arc lamp, a carbon arc lamp, a high-pressure sodium lamp, and a high-pressure mercury lamp. A method for manufacturing a semiconductor device, which is performed by radiation from one or more kinds.
【請求項18】請求項6乃至請求項11のいずれか一に
おいて、前記第1の加熱処理は、電熱炉を用いて行われ
ることを特徴とする半導体装置の作製方法。
18. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the first heat treatment is performed using an electric furnace.
【請求項19】請求項6乃至請求項11のいずれか一に
おいて、前記第2の加熱処理は、ハロゲンランプ、メタ
ルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンア
ークランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀ランプか
ら選ばれた一種または複数種からの輻射により行われる
ことを特徴とする半導体装置の作製方法。
19. The method according to claim 6, wherein the second heat treatment is selected from a halogen lamp, a metal halide lamp, a xenon arc lamp, a carbon arc lamp, a high-pressure sodium lamp, and a high-pressure mercury lamp. A method for manufacturing a semiconductor device, which is performed by radiation from one or more kinds.
【請求項20】請求項6乃至請求項11のいずれか一に
おいて、前記第2の加熱処理は、電熱炉を用いて行われ
ることを特徴とする半導体装置の作製方法。
20. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the second heat treatment is performed using an electric furnace.
【請求項21】請求項6乃至請求項11のいずれか一に
おいて、前記触媒元素はFe、Ni、Co、Ru、R
h、Pd、Os、Ir、Pt、Cu、Auから選ばれた
一種または複数種であることを特徴とする半導体装置の
作製方法。
21. The method according to claim 6, wherein the catalyst element is Fe, Ni, Co, Ru, R
A method for manufacturing a semiconductor device, which is one or more kinds selected from h, Pd, Os, Ir, Pt, Cu, and Au.
【請求項22】絶縁表面上に半導体層を形成する第1の
工程と、前記半導体層上に絶縁膜を形成する第2の工程
と、前記絶縁膜上に第1形状の導電層を形成する第3の
工程と、前記第1形状の導電層から第2形状の導電層を
形成する第4の工程と、前記第2形状の導電層をマスク
として前記半導体層に一導電型の不純物元素を添加して
第1の不純物領域を形成する第5の工程と、前記第2形
状の導電層をマスクとして前記半導体層の選択された領
域に一導電型の不純物元素を添加して第2及び第3の不
純物領域を形成する第6の工程と、前記第2形状の導電
層をマスクとして前記半導体層の選択された領域に一導
電型とは反対の不純物元素を添加して第4及び第5の不
純物領域を形成する第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。
22. A first step of forming a semiconductor layer on an insulating surface, a second step of forming an insulating film on the semiconductor layer, and forming a first shape conductive layer on the insulating film. A third step, a fourth step of forming a second-shape conductive layer from the first-shape conductive layer, and an impurity element of one conductivity type in the semiconductor layer using the second-shape conductive layer as a mask. A fifth step of adding the first impurity region to form a first impurity region, and adding a second conductivity type impurity element to a selected region of the semiconductor layer using the second shape conductive layer as a mask. A sixth step of forming an impurity region of No. 3; and adding an impurity element opposite to one conductivity type to a selected region of the semiconductor layer using the conductive layer of the second shape as a mask. And a seventh step of forming an impurity region of the semiconductor device. Manufacturing method.
【請求項23】絶縁表面上に半導体層を形成する第1の
工程と、前記半導体層上に絶縁膜を形成する第2の工程
と、前記絶縁膜上に第1形状の導電層を形成する第3の
工程と、前記第1形状の導電層から第2形状の導電層を
形成する第4の工程と、前記第2形状の導電層をマスク
として前記半導体層に第1のドーズ量で一導電型の不純
物元素を添加して第1の不純物領域を形成する第5の工
程と、前記第2形状の導電層をマスクとして前記半導体
層の選択された領域に第2のドーズ量で一導電型の不純
物元素を添加して第2及び第3の不純物領域を形成する
第6の工程と、前記第2形状の導電層をマスクとして前
記半導体層の選択された領域に一導電型とは反対の不純
物元素を添加して第4及び第5の不純物領域を形成する
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。
23. A first step of forming a semiconductor layer on an insulating surface, a second step of forming an insulating film on the semiconductor layer, and forming a first shape conductive layer on the insulating film. A third step, a fourth step of forming a second-shape conductive layer from the first-shape conductive layer, and a first dose to the semiconductor layer using the second-shape conductive layer as a mask. A fifth step of forming a first impurity region by adding an impurity element of a conductivity type, and using a conductive layer of the second shape as a mask to form a first conductive region with a second dose in a selected region of the semiconductor layer. A sixth step of forming second and third impurity regions by adding an impurity element of a negative conductivity type, and opposing one conductivity type to a selected region of the semiconductor layer using the conductive layer of the second shape as a mask. A seventh step of forming fourth and fifth impurity regions by adding an impurity element of The method for manufacturing a semiconductor device which is characterized in that.
【請求項24】請求項22または請求項23において、
前記一導電型の不純物はn型を付与する不純物であるこ
とを特徴とする半導体装置の作製方法。
24. The method according to claim 22, wherein
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the one conductivity type impurity is an impurity imparting n-type.
【請求項25】請求項22または請求項23において、
前記半導体層は、非晶質半導体膜に触媒元素を添加して
第1の加熱処理をして作製された結晶質半導体膜からな
り、前記結晶質半導体膜上にバリア層を形成する工程
と、前記バリア層上に希ガス元素を1×1019〜1×1
22/cm3の濃度で含む半導体膜を形成する工程と、
第2の加熱処理により前記触媒元素を前記半導体膜に移
動させる工程と、を有することを特徴とする半導体装置
の作製方法。
25. The method according to claim 22, wherein
A step of forming a barrier layer on the crystalline semiconductor film, wherein the semiconductor layer is made of a crystalline semiconductor film formed by performing a first heat treatment by adding a catalytic element to an amorphous semiconductor film; A rare gas element is applied on the barrier layer in an amount of 1 × 10 19 to 1 × 1
Forming a semiconductor film containing at a concentration of 0 22 / cm 3 ;
Transferring the catalyst element to the semiconductor film by a second heat treatment.
【請求項26】請求項25において、前記希ガス元素
は、He、Ne、Ar、Kr、Xeから選ばれた一種ま
たは複数種であることを特徴とする半導体装置の作製方
法。
26. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 25, wherein the rare gas element is one or more selected from He, Ne, Ar, Kr, and Xe.
JP2002009440A 2001-01-19 2002-01-18 Semiconductor device and method for manufacturing the same Withdrawn JP2002324808A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002009440A JP2002324808A (en) 2001-01-19 2002-01-18 Semiconductor device and method for manufacturing the same

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001-11085 2001-01-19
JP2001011085 2001-01-19
JP2001-22062 2001-01-30
JP2001022062 2001-01-30
JP2002009440A JP2002324808A (en) 2001-01-19 2002-01-18 Semiconductor device and method for manufacturing the same

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008017705A Division JP4394149B2 (en) 2001-01-19 2008-01-29 Method for manufacturing semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002324808A true JP2002324808A (en) 2002-11-08
JP2002324808A5 JP2002324808A5 (en) 2005-04-14

Family

ID=27345755

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002009440A Withdrawn JP2002324808A (en) 2001-01-19 2002-01-18 Semiconductor device and method for manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002324808A (en)

Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004193593A (en) * 2002-11-26 2004-07-08 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Manufacturing method for semiconductor device
US6841434B2 (en) 2002-03-26 2005-01-11 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of fabricating semiconductor device
US6847050B2 (en) 2002-03-15 2005-01-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor element and semiconductor device comprising the same
US6930326B2 (en) 2002-03-26 2005-08-16 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor circuit and method of fabricating the same
US6933527B2 (en) 2001-12-28 2005-08-23 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and semiconductor device production system
JP2006032735A (en) * 2004-07-16 2006-02-02 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Forming method of semiconductor device
JP2006080505A (en) * 2004-09-08 2006-03-23 Samsung Electronics Co Ltd Thin-film transistor display plate and manufacturing method of the same
JP2006108169A (en) * 2004-09-30 2006-04-20 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Display device manufacturing method
JP2006106118A (en) * 2004-09-30 2006-04-20 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Method for fabricating liquid crystal display
JP2006128650A (en) * 2004-09-30 2006-05-18 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Method for manufacturing display
JP2006128665A (en) * 2004-09-30 2006-05-18 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Method for manufacturing liquid crystal display
JP2006128654A (en) * 2004-09-30 2006-05-18 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Method for manufacturing liquid crystal display
JP2006128666A (en) * 2004-09-30 2006-05-18 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Method for manufacturing display
JP2006179878A (en) * 2004-11-26 2006-07-06 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Method of preparing semiconductor device
US7105392B2 (en) 2002-01-28 2006-09-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing the same
US7148092B2 (en) 2002-01-28 2006-12-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing the same
US7312473B2 (en) 2001-12-28 2007-12-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and electronic device using the same
US7329594B2 (en) 2002-06-28 2008-02-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of manufacturing a semiconductor device
US7335255B2 (en) 2002-11-26 2008-02-26 Semiconductor Energy Laboratory, Co., Ltd. Manufacturing method of semiconductor device
US7652286B2 (en) 2001-12-28 2010-01-26 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and semiconductor device producing system
US7705357B2 (en) 2002-03-05 2010-04-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Thin film transistor with channel region in recess
US7749818B2 (en) 2002-01-28 2010-07-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing the same
US8399313B2 (en) 2004-11-26 2013-03-19 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of manufacturing semiconductor device having first conductive layer including aluminum
JP2015099931A (en) * 2005-07-22 2015-05-28 株式会社半導体エネルギー研究所 Light-emitting device
US9178069B2 (en) 2002-01-17 2015-11-03 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and semiconductor device production system

Cited By (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7312473B2 (en) 2001-12-28 2007-12-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and electronic device using the same
US7652286B2 (en) 2001-12-28 2010-01-26 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and semiconductor device producing system
US6933527B2 (en) 2001-12-28 2005-08-23 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and semiconductor device production system
US9899419B2 (en) 2002-01-17 2018-02-20 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and semiconductor device production system
US9178069B2 (en) 2002-01-17 2015-11-03 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and semiconductor device production system
US10879272B2 (en) 2002-01-17 2020-12-29 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and semiconductor device production system
US10515983B2 (en) 2002-01-17 2019-12-24 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and semiconductor device production system
US10361222B2 (en) 2002-01-17 2019-07-23 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and semiconductor device production system
US7795734B2 (en) 2002-01-28 2010-09-14 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing the same
US7148092B2 (en) 2002-01-28 2006-12-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing the same
US7749818B2 (en) 2002-01-28 2010-07-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing the same
US7737506B2 (en) 2002-01-28 2010-06-15 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing the same
US7105392B2 (en) 2002-01-28 2006-09-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing the same
US7705357B2 (en) 2002-03-05 2010-04-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Thin film transistor with channel region in recess
US6847050B2 (en) 2002-03-15 2005-01-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor element and semiconductor device comprising the same
US7145175B2 (en) 2002-03-26 2006-12-05 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor circuit and method of fabricating the same
US6930326B2 (en) 2002-03-26 2005-08-16 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor circuit and method of fabricating the same
US7179699B2 (en) 2002-03-26 2007-02-20 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of fabricating semiconductor device
US6841434B2 (en) 2002-03-26 2005-01-11 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of fabricating semiconductor device
US7704812B2 (en) 2002-03-26 2010-04-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor circuit and method of fabricating the same
US7547593B2 (en) 2002-03-26 2009-06-16 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of fabricating semiconductor device
US7329594B2 (en) 2002-06-28 2008-02-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of manufacturing a semiconductor device
US7534705B2 (en) 2002-06-28 2009-05-19 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of manufacturing a semiconductor device
US7863114B2 (en) 2002-11-26 2011-01-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Manufacturing method of semiconductor device
JP4651933B2 (en) * 2002-11-26 2011-03-16 株式会社半導体エネルギー研究所 Method for manufacturing semiconductor device
US8455335B2 (en) 2002-11-26 2013-06-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Manufacturing method of semiconductor device
US7335255B2 (en) 2002-11-26 2008-02-26 Semiconductor Energy Laboratory, Co., Ltd. Manufacturing method of semiconductor device
JP2004193593A (en) * 2002-11-26 2004-07-08 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Manufacturing method for semiconductor device
JP2006032735A (en) * 2004-07-16 2006-02-02 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Forming method of semiconductor device
JP4574261B2 (en) * 2004-07-16 2010-11-04 株式会社半導体エネルギー研究所 Method for manufacturing semiconductor device
JP2006080505A (en) * 2004-09-08 2006-03-23 Samsung Electronics Co Ltd Thin-film transistor display plate and manufacturing method of the same
JP4698998B2 (en) * 2004-09-30 2011-06-08 株式会社半導体エネルギー研究所 Method for manufacturing liquid crystal display device
JP2006128665A (en) * 2004-09-30 2006-05-18 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Method for manufacturing liquid crystal display
JP2006128654A (en) * 2004-09-30 2006-05-18 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Method for manufacturing liquid crystal display
JP2006128650A (en) * 2004-09-30 2006-05-18 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Method for manufacturing display
JP2006106118A (en) * 2004-09-30 2006-04-20 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Method for fabricating liquid crystal display
JP2006108169A (en) * 2004-09-30 2006-04-20 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Display device manufacturing method
JP2006128666A (en) * 2004-09-30 2006-05-18 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Method for manufacturing display
US8399313B2 (en) 2004-11-26 2013-03-19 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of manufacturing semiconductor device having first conductive layer including aluminum
JP2006179878A (en) * 2004-11-26 2006-07-06 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Method of preparing semiconductor device
JP2015099931A (en) * 2005-07-22 2015-05-28 株式会社半導体エネルギー研究所 Light-emitting device
US9917201B2 (en) 2005-07-22 2018-03-13 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device
US10103270B2 (en) 2005-07-22 2018-10-16 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4394149B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP5106136B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP4850858B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2002324808A (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
US7052943B2 (en) Method of manufacturing a semiconductor device
JP4926329B2 (en) Semiconductor device, method for manufacturing the same, and electric appliance
JP4718700B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2003051446A (en) Method of manufacturing semiconductor device
JP2002329666A (en) Method for manufacturing semiconductor device
US7199027B2 (en) Method of manufacturing a semiconductor film by plasma CVD using a noble gas and nitrogen
JP4230160B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2002313811A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
JP4860055B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP4216003B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP4176362B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2001319877A (en) Method of manufacturing semiconductor device
JP4212844B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2004022900A (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP4326734B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2003037064A (en) Method and apparatus for manufacturing semiconductor device
JP4837871B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP4342843B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2003031589A (en) Semiconductor device and manufacturing method therefor
JP5078201B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP4176366B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040406

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040406

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040607

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20071023

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20071205

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20080108

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080128

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20080221