JP2003124117A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor device and its manufacturing method

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JP2003124117A
JP2003124117A JP2001317974A JP2001317974A JP2003124117A JP 2003124117 A JP2003124117 A JP 2003124117A JP 2001317974 A JP2001317974 A JP 2001317974A JP 2001317974 A JP2001317974 A JP 2001317974A JP 2003124117 A JP2003124117 A JP 2003124117A
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silicon thin
thin film
cap
opening
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JP2001317974A
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Japanese (ja)
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Michinori Iwai
道記 岩井
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Sharp Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device and its manufacturing method capable of controlling the occurrence of voids when an amorphous semiconductor film is polycrystallized by the use of a cap film. SOLUTION: This semiconductor device manufacturing method comprises a first process of forming an amorphous semiconductor film on the main surface of an insulating board, a second process of forming a cap film with an opening on the amorphous semiconductor film by the use of ultraviolet-transmitting material, and a third process of irradiating the amorphous semiconductor film with ultraviolet rays through the intermediary of the cap film so as to crystallize at least a part of the amorphous semiconductor film under the cap film for the formation of a polycrystalline semiconductor film.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置および半
導体装置の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】アクティブマトリクス型半導体装置の表
示を高精細・高輝度化するために、半導体薄膜の高移動
度化がもとめられている。半導体薄膜には主にシリコン
が用いられる。シリコンはCVD(化学気相成長)装置
またはスパッタ装置を用いて成膜される。シリコンの成
膜直後、シリコン薄膜は非晶質(アモルファス)状態で
あるため、その移動度は0.1〜1cm2/Vsec程
度と低い。
2. Description of the Related Art In order to realize high definition and high brightness display of an active matrix type semiconductor device, higher mobility of a semiconductor thin film is required. Silicon is mainly used for the semiconductor thin film. Silicon is deposited using a CVD (chemical vapor deposition) device or a sputtering device. Immediately after the film formation of silicon, the silicon thin film is in an amorphous state, and therefore its mobility is as low as 0.1 to 1 cm 2 / Vsec.

【0003】このシリコン薄膜を高移動度化させるため
には、シリコン薄膜を結晶化させる必要がある。シリコ
ン薄膜の結晶化には、シリコン薄膜に紫外線を照射する
方法がある。紫外線の光源には、エキシマレーザーまた
は高エネルギー出力が可能な紫外線(UV)ランプが使
用される。シリコン薄膜に紫外線を照射することによ
り、シリコン薄膜の表面あるいは膜全体が溶融・結晶化
され、シリコン薄膜が非晶質状態から多結晶状態に変化
する。
In order to increase the mobility of this silicon thin film, it is necessary to crystallize the silicon thin film. For crystallization of the silicon thin film, there is a method of irradiating the silicon thin film with ultraviolet rays. An excimer laser or an ultraviolet (UV) lamp capable of outputting high energy is used as a light source of ultraviolet rays. By irradiating the silicon thin film with ultraviolet rays, the surface of the silicon thin film or the entire film is melted and crystallized, and the silicon thin film changes from an amorphous state to a polycrystalline state.

【0004】しかしながら、紫外線を照射することによ
りシリコン薄膜を結晶化させて多結晶シリコン薄膜を形
成すると、多結晶シリコン薄膜に凹凸(リッジ)が形成
される。これを解決するために特許第2776276号
公報は、シリコン薄膜の上に透光性絶縁膜からなるキャ
ップ膜を形成し、キャップ膜を介してシリコン薄膜に紫
外線を照射することを開示している。この公報による
と、紫外線の照射時にシリコン薄膜をキャップ膜で覆う
ことにより、多結晶シリコン薄膜に凹凸が形成されるの
を防止している。
However, when the silicon thin film is crystallized by irradiating it with ultraviolet rays to form a polycrystalline silicon thin film, irregularities (ridges) are formed in the polycrystalline silicon thin film. To solve this problem, Japanese Patent No. 2776276 discloses that a cap film made of a translucent insulating film is formed on a silicon thin film, and the silicon thin film is irradiated with ultraviolet rays through the cap film. According to this publication, the silicon thin film is covered with a cap film at the time of irradiation with ultraviolet rays, thereby preventing the polycrystalline silicon thin film from being uneven.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】得られる多結晶シリコ
ン薄膜の移動度は紫外線の照射エネルギー値に大きく依
存し、多結晶シリコン薄膜の移動度をより高めるには、
この照射エネルギー値をある閾値まで高くする必要があ
る。本願発明者は、特許第2776276号公報のよう
にキャップ膜を用いて紫外線照射を行う場合、紫外線の
照射エネルギー値があるしきい値を超えると、シリコン
薄膜は与えられる照射エネルギーに耐えられず、シリコ
ン薄膜中にボイドと呼ばれるシリコンの存在しない空間
が形成されることを発見した。このようなボイドが発生
すると、場合によってはアブレーションが起こり、シリ
コン薄膜が飛散することがある。従って、ボイドの発生
を防ぐには紫外線の照射エネルギー値を、上記しきい値
未満かつ、上記しきい値の付近に設定する必要がある。
The mobility of the obtained polycrystalline silicon thin film greatly depends on the irradiation energy value of ultraviolet rays, and in order to further increase the mobility of the polycrystalline silicon thin film,
It is necessary to raise this irradiation energy value to a certain threshold. The inventor of the present application, when performing ultraviolet irradiation using a cap film as in Japanese Patent No. 2776276, if the irradiation energy value of ultraviolet exceeds a certain threshold value, the silicon thin film cannot withstand the applied irradiation energy, It was discovered that a void-free space called a void is formed in the silicon thin film. When such voids occur, ablation may occur in some cases, and the silicon thin film may scatter. Therefore, in order to prevent the occurrence of voids, it is necessary to set the irradiation energy value of ultraviolet rays to be less than the above threshold value and near the above threshold value.

【0006】しかし、照射エネルギー値を上記しきい値
未満かつ、上記しきい値の付近に設定しても、紫外線の
照射エネルギーは分布にばらつきがあるので、ボイドが
発生してしまう。従ってボイドの発生を防止するには照
射エネルギー値を下げることが必要となり、これによ
り、得られる多結晶シリコン薄膜の移動度が低下してし
まう。
However, even if the irradiation energy value is set to be less than the threshold value and in the vicinity of the threshold value, the irradiation energy of ultraviolet rays has a variation in distribution, so that a void is generated. Therefore, in order to prevent the generation of voids, it is necessary to lower the irradiation energy value, which lowers the mobility of the obtained polycrystalline silicon thin film.

【0007】ボイドの発生位置または発生数は、紫外線
の照射エネルギー密度・照射条件、および基板上に形成
されたシリコン等の薄膜の組成および膜厚等によって変
化するが、1μm2内に1つ以上の高密度でボイドが発
生してしまう場合がある。このようにボイドの発生密度
が高い場合、半導体装置の生産工程で、ピンホール以上
の大きな障害となる場合がある。
The position or number of the generated voids varies depending on the irradiation energy density / irradiation conditions of ultraviolet rays, the composition and the film thickness of a thin film such as silicon formed on the substrate, and is 1 or more within 1 μm 2 . Voids may occur at high density. When the void generation density is high as described above, it may become a large obstacle beyond the pinhole in the manufacturing process of the semiconductor device.

【0008】そこで、本発明は上述した課題を解決する
ためのものであり、キャップ膜を用いて非晶質半導体膜
を多結晶化させた場合に、ボイドの発生を制御できる半
導体装置の製造方法およびそれを用いて作製された半導
体装置を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention is to solve the above-mentioned problems, and a method of manufacturing a semiconductor device capable of controlling the generation of voids when an amorphous semiconductor film is polycrystallized using a cap film. Another object is to provide a semiconductor device manufactured using the same.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、絶縁基板の主面にアモルファス半導体膜を形
成する工程と、前記アモルファス半導体膜の上に、紫外
線透過性材料を用いて開口部を有するキャップ膜を形成
する工程と、前記キャップ膜を介して前記アモルファス
半導体膜に紫外線を照射し、前記キャップ膜の下部の前
記アモルファス半導体膜の少なくとも一部を結晶化させ
て、多結晶半導体膜を形成する工程とを包含し、これに
より上記課題を解決する。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises a step of forming an amorphous semiconductor film on a main surface of an insulating substrate, and an opening formed on the amorphous semiconductor film by using an ultraviolet-transparent material. Forming a cap film having a portion, and irradiating the amorphous semiconductor film with ultraviolet rays through the cap film to crystallize at least a part of the amorphous semiconductor film under the cap film to form a polycrystalline semiconductor. The step of forming a film is included to solve the above problems.

【0010】前記多結晶半導体膜を形成する工程で、前
記開口部の外周領域の前記多結晶半導体膜に集中的にボ
イドが発生し得る。
In the step of forming the polycrystalline semiconductor film, voids may be intensively generated in the polycrystalline semiconductor film in the outer peripheral region of the opening.

【0011】前記開口部の前記外周領域は、前記開口部
の外周から5μm未満の領域であり得る。
The outer peripheral region of the opening may be less than 5 μm from the outer periphery of the opening.

【0012】前記開口部および前記開口部の前記外周領
域の前記多結晶半導体膜を除去する工程をさらに包含し
てもよい。
The method may further include a step of removing the polycrystalline semiconductor film in the opening and the outer peripheral region of the opening.

【0013】前記キャップ膜は、SiO2、SiN、お
よびSiONからなる群のうちの少なくとも1つを含有
することが好ましい。
The cap film preferably contains at least one selected from the group consisting of SiO 2 , SiN, and SiON.

【0014】前記キャップ膜の前記開口部の面積が0.
1μm2以上であってもよい。
The area of the opening of the cap film is 0.
It may be 1 μm 2 or more.

【0015】前記キャップ膜は、1mm2内に1つ以上
の前記開口部を有してもよい。
The cap film may have one or more openings in 1 mm 2 .

【0016】前記開口部および前記開口部の前記外周領
域以外の前記多結晶半導体膜を少なくともチャネル領域
に有するトランジスタを形成する工程をさらに包含して
もよい。
The method may further include a step of forming a transistor having the polycrystalline semiconductor film in at least a channel region other than the opening and the outer peripheral region of the opening.

【0017】前記トランジスタは、前記キャップ膜の一
部をゲート絶縁膜として含んでもよい。
The transistor may include a part of the cap film as a gate insulating film.

【0018】本発明の半導体装置は、上記の方法で形成
されることが好ましい。
The semiconductor device of the present invention is preferably formed by the above method.

【0019】以下作用を説明する。The operation will be described below.

【0020】本発明の半導体装置の製造方法では、紫外
線透過性材料を用いて開口部を有するキャップ膜を形成
し、キャップ膜を介してアモルファス半導体膜に紫外線
を照射し、キャップ膜の下部のアモルファス半導体膜の
少なくとも一部を結晶化させて、多結晶半導体膜を形成
する。これにより、キャップ膜の開口部の外周領域に対
応する多結晶半導体膜の領域にボイドを集中的に発生さ
せると共に、キャップ膜の開口部から所定距離だけ離れ
た多結晶半導体膜の領域で、ボイドの発生を抑制でき
る。このように多結晶半導体膜に、ボイドの発生が抑制
された領域を選択的に形成することができるので、アモ
ルファス半導体膜を結晶化させる際に、高い照射エネル
ギー値を有する紫外線を照射することが可能となる。こ
れにより、移動度の高い多結晶半導体膜を形成すること
ができる。また、ボイド発生が抑制された多結晶半導体
膜の領域を選択的に使用して、高性能な半導体素子を形
成することができる。なお、紫外線の光源には典型的
に、XeF(波長351nm)、XeCl(波長308
nm)、KrF(波長248nm)、ArF(波長19
3nm)またはF2(波長157nm)を媒質とするエ
キシマレーザや、高圧UV(紫外線)ランプまたは超高
圧UVランプなどが使用可能である。
In the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a cap film having an opening is formed using an ultraviolet-transparent material, and the amorphous semiconductor film is irradiated with ultraviolet light through the cap film, so that the amorphous film under the cap film is amorphous. At least a part of the semiconductor film is crystallized to form a polycrystalline semiconductor film. As a result, voids are intensively generated in the region of the polycrystalline semiconductor film corresponding to the outer peripheral region of the opening of the cap film, and at the same time, the void is formed in the region of the polycrystalline semiconductor film separated from the opening of the cap film by a predetermined distance. Can be suppressed. As described above, since it is possible to selectively form a region in which the generation of voids is suppressed in the polycrystalline semiconductor film, it is possible to irradiate ultraviolet rays having a high irradiation energy value when crystallizing the amorphous semiconductor film. It will be possible. Thus, a polycrystalline semiconductor film having high mobility can be formed. In addition, a high-performance semiconductor element can be formed by selectively using the region of the polycrystalline semiconductor film in which void generation is suppressed. In addition, as a light source of ultraviolet rays, XeF (wavelength 351 nm) and XeCl (wavelength 308 are typically used.
nm), KrF (wavelength 248 nm), ArF (wavelength 19)
An excimer laser having a medium of 3 nm) or F 2 (wavelength of 157 nm), a high-pressure UV (ultraviolet) lamp, an ultra-high-pressure UV lamp, or the like can be used.

【0021】また、上記製造方法において、多結晶半導
体膜の形成後に、キャップ膜の開口部に対応する多結晶
半導体膜の領域と、その開口部の外周領域に対応する多
結晶半導体膜の領域(すなわちボイド発生領域)とを除
去してもよい。
In the above manufacturing method, after the polycrystalline semiconductor film is formed, a region of the polycrystalline semiconductor film corresponding to the opening of the cap film and a region of the polycrystalline semiconductor film corresponding to the outer peripheral region of the opening ( That is, the void generation region) may be removed.

【0022】さらに、上述したようなボイド発生が抑制
され、かつ、高移動度の多結晶半導体膜をチャネル領域
に用いれば、高性能のトランジスタを形成することがで
きる。また、キャップ膜の少なくとも一部をゲート絶縁
膜に用いれば、製造工程を簡略化し、製造コストを低減
することが可能となる。さらに、上記トランジスタをア
レイ状に形成して半導体装置を作製することもできる。
このような半導体装置は、例えば、液晶表示装置のアク
ティブマトリクス基板などに好適に使用される。
Furthermore, by using a high mobility polycrystalline semiconductor film in which the above-mentioned generation of voids is suppressed in the channel region, a high performance transistor can be formed. If at least a part of the cap film is used as the gate insulating film, the manufacturing process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced. Further, a semiconductor device can be manufactured by forming the above transistors in an array.
Such a semiconductor device is suitably used, for example, in an active matrix substrate of a liquid crystal display device.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】本発明の半導体装置の製造方法
は、(1)絶縁基板の主面にアモルファス半導体膜を形
成する工程と、(2)アモルファス半導体膜の上に、紫
外線透過性材料を用いて開口部を有するキャップ膜を形
成する工程と、(3)キャップ膜を介してアモルファス
半導体膜に紫外線を照射し、キャップ膜の下部のアモル
ファス半導体膜の少なくとも一部を結晶化させて、多結
晶半導体膜を形成する工程とを包含する。以下、図1を
参照しながら本発明の半導体装置の製造方法の一実施形
態を説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises (1) a step of forming an amorphous semiconductor film on a main surface of an insulating substrate, and (2) an ultraviolet-transparent material on the amorphous semiconductor film. And (3) irradiating the amorphous semiconductor film with ultraviolet rays through the cap film to crystallize at least a part of the amorphous semiconductor film below the cap film, Forming a crystalline semiconductor film. Hereinafter, an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described with reference to FIG.

【0024】図1(a)および(b)は、本実施形態の
半導体装置の製造方法を説明する図であり、図1(a)
は半導体装置の平面図であり、図1(b)は図1(a)
の1B―1B‘の断面図である。
1A and 1B are views for explaining the method of manufacturing the semiconductor device of this embodiment.
1A is a plan view of the semiconductor device, and FIG. 1B is FIG.
FIG. 1B is a sectional view of 1B-1B ′ in FIG.

【0025】まず図1(b)に示すように、絶縁基板1
の主面にベースコート膜2と、このベースコート膜2の
上にシリコン薄膜3を形成する。シリコン薄膜3は、例
えばプラズマCVD法またはスパッタ法を用いて成膜さ
れ、成膜後のシリコン薄膜3はアモルファス状態にあ
る。
First, as shown in FIG. 1B, the insulating substrate 1
A base coat film 2 is formed on the main surface of, and a silicon thin film 3 is formed on the base coat film 2. The silicon thin film 3 is formed by using, for example, a plasma CVD method or a sputtering method, and the silicon thin film 3 after the film formation is in an amorphous state.

【0026】シリコン薄膜3を成膜した後、このシリコ
ン薄膜3の上に開口部5を有するキャップ膜4を形成す
る。キャップ膜4は紫外線を透過させる材料から形成さ
れ、例えば、SiO2、SiN、またはSiON等の絶
縁材料の高融点材料が好適に用いられる。これは、後の
工程でキャップ膜4を介してシリコン薄膜3を紫外線照
射する際に、紫外線によってキャップ膜が加熱されるの
で、この加熱により溶融されない材料をキャップ膜4の
材料に選択することが好ましいからである。なお、上記
SiNおよびSiONの化学量論比は任意である。
After forming the silicon thin film 3, a cap film 4 having an opening 5 is formed on the silicon thin film 3. The cap film 4 is formed of a material that transmits ultraviolet rays, and for example, a high melting point material such as an insulating material such as SiO 2 , SiN, or SiON is preferably used. This is because when the silicon thin film 3 is irradiated with ultraviolet rays through the cap film 4 in a later step, the cap film is heated by the ultraviolet rays, so that a material that is not melted by this heating can be selected as the material of the cap film 4. This is because it is preferable. The stoichiometric ratio of SiN and SiON is arbitrary.

【0027】上記に示したキャップ膜4の材料のうち、
SiO2またはSiNを用いるのが特に好ましい。キャ
ップ膜4にSiO2を使用した場合、このSiO2とSi
(シリコン薄膜3)との界面に形成される界面準位の密
度が比較的小さいので、良好な界面特性が得られるとい
う利点がある。また、キャップ膜4にSiO2またはS
iNを使用した場合、このキャップ膜4をトランジスタ
のゲート絶縁膜として使用できるので、別途ゲート膜を
形成しなくてよいという効果が得られる。またSiNは
機械的強度に優れるので、シリコン薄膜3に凹凸が形成
されていても、これによってキャップ膜4に亀裂が入る
ことを防ぐことができる。なお、キャップ膜4は、材料
の異なる複数の薄膜が積層されて形成されていてもよ
い。
Among the materials of the cap film 4 shown above,
Particular preference is given to using SiO 2 or SiN. When SiO 2 is used for the cap film 4, this SiO 2 and Si
Since the density of the interface state formed at the interface with the (silicon thin film 3) is relatively small, there is an advantage that good interface characteristics can be obtained. In addition, the cap film 4 has SiO 2 or S
When iN is used, the cap film 4 can be used as a gate insulating film of a transistor, so that there is an effect that a separate gate film need not be formed. Further, since SiN has excellent mechanical strength, even if the silicon thin film 3 has irregularities, it is possible to prevent cracks from forming in the cap film 4. The cap film 4 may be formed by laminating a plurality of thin films made of different materials.

【0028】また、キャップ膜4の膜厚は、約10nm
〜500nmの範囲にあることが好ましい。これは、キ
ャップ膜4の膜厚が約10nmを下回る場合、シリコン
薄膜3に凹凸が形成されるのを防ぐことができない恐れ
があるからである。一方、キャップ膜4の膜厚が約50
0nmを上回る場合、後の工程で紫外線6を照射する際
にキャップ膜4に紫外線が過度に吸収される恐れがあ
り、これにより、紫外線6を十分なエネルギー密度でシ
リコン薄膜3に照射するには、非常に高強度の紫外線を
照射する必要が生じるからである。ただしキャップ膜4
の好ましい膜厚は、シリコン薄膜3の膜厚や組成、また
は、照射する紫外線6のエネルギー密度などの条件に応
じて適宜調整することが好ましい。
The thickness of the cap film 4 is about 10 nm.
It is preferably in the range of ˜500 nm. This is because if the film thickness of the cap film 4 is less than about 10 nm, it may not be possible to prevent unevenness from being formed on the silicon thin film 3. On the other hand, the thickness of the cap film 4 is about 50.
If the thickness exceeds 0 nm, the ultraviolet rays 6 may be excessively absorbed by the cap film 4 when the ultraviolet rays 6 are irradiated in a later step, so that the silicon thin film 3 is irradiated with the ultraviolet rays 6 at a sufficient energy density. This is because it becomes necessary to irradiate with very high intensity ultraviolet rays. However, cap film 4
It is preferable to appropriately adjust the preferable film thickness according to the conditions such as the film thickness and composition of the silicon thin film 3 or the energy density of the ultraviolet rays 6 to be irradiated.

【0029】キャップ膜4は、膜厚が上記の範囲にあ
り、さらに膜厚dがd=λ/4n×(2k+1)(λ:
入射光波長、n:キャップ膜の屈折率、k:整数)を満
たすことが好ましい。dが上記の式を満たすとき、キャ
ップ膜の表面での入射光(紫外線)の反射を抑制できる
ため、シリコン薄膜3により効率的に入射光を吸収させ
ることができる。
The cap film 4 has a film thickness within the above range and a film thickness d of d = λ / 4n × (2k + 1) (λ:
It is preferable to satisfy incident light wavelength, n: refractive index of the cap film, and k: integer. When d satisfies the above expression, reflection of incident light (ultraviolet rays) on the surface of the cap film can be suppressed, so that the silicon thin film 3 can efficiently absorb the incident light.

【0030】キャップ膜4の開口部5は、例えば、キャ
ップ膜4の形成後ドライエッチング法またはウェットエ
ッチング法によって形成される。開口部5の形状は任意
でよい。開口部5の面積はステッパーの能力に依存する
が、0.1μm2以上が好ましい。また、開口部5の形
成密度は、シリコン薄膜3上に形成する半導体素子の形
成密度に依存するが、1mm2内に1つ以上が好まし
い。
The opening 5 of the cap film 4 is formed by, for example, a dry etching method or a wet etching method after the cap film 4 is formed. The shape of the opening 5 may be arbitrary. The area of the opening 5 depends on the capability of the stepper, but is preferably 0.1 μm 2 or more. The formation density of the openings 5 depends on the formation density of the semiconductor elements formed on the silicon thin film 3, but one or more is preferable within 1 mm 2 .

【0031】キャップ膜4を形成した後、図1(a)に
示すように、キャップ膜4の上からエキシマレーザーあ
るいはUVランプなどの光源によって紫外線6を照射す
る。これにより、キャップ膜4を介してキャップ膜4の
下部のシリコン薄膜3に紫外線6が照射されて、キャッ
プ膜4の下部のシリコン薄膜3が結晶化される。このよ
うにして得られる多結晶シリコン半導体膜3Pには、ボ
イド7が発生している。なお、図1(a)では分かり易
さのために、多結晶シリコン半導体膜3Pに形成された
ボイド7をキャップ膜4上に模式的に図示している。
After forming the cap film 4, as shown in FIG. 1A, ultraviolet rays 6 are irradiated from above the cap film 4 by a light source such as an excimer laser or a UV lamp. Thereby, the silicon thin film 3 below the cap film 4 is irradiated with the ultraviolet rays 6 through the cap film 4, and the silicon thin film 3 below the cap film 4 is crystallized. Voids 7 are generated in the polycrystalline silicon semiconductor film 3P thus obtained. Note that, in FIG. 1A, the voids 7 formed in the polycrystalline silicon semiconductor film 3P are schematically illustrated on the cap film 4 for easy understanding.

【0032】図2は、多結晶シリコン薄膜3PのSEM
観察結果を模式的に示す図である。図2に示す多結晶シ
リコン薄膜3Pは、約6μmの隣接間隔で、直径約2μ
mの開口部5が複数設けられたキャップ膜4を用いて形
成されている。図2より、キャップ膜4の開口部5に対
応する多結晶シリコン薄膜3Pの領域5Sの外周から約
2μm未満の領域に約120個のボイド7が集中的に発
生していることが分かる。また、発生したボイド7はそ
れぞれ曲線で囲まれた不規則な形状を有しており、直径
0.1μm未満の略円形状のボイドから、長軸0.8μ
m×短軸0.2μm程度の略だ円形状のボイドが分布し
ているのが分かる。これに対して、開口部5の外周から
約2.0μm以上の領域では、ボイド7が発生していな
い。
FIG. 2 is an SEM of the polycrystalline silicon thin film 3P.
It is a figure which shows an observation result typically. The polycrystalline silicon thin film 3P shown in FIG. 2 has a diameter of about 2 μm at intervals of about 6 μm.
The opening 5 of m is formed by using the cap film 4 having a plurality of openings. From FIG. 2, it can be seen that about 120 voids 7 are concentratedly generated in a region less than about 2 μm from the outer periphery of the region 5S of the polycrystalline silicon thin film 3P corresponding to the opening 5 of the cap film 4. The generated voids 7 each have an irregular shape surrounded by a curve, and from the substantially circular void having a diameter of less than 0.1 μm, the major axis is 0.8 μm.
It can be seen that voids having a substantially elliptical shape of m × minor axis 0.2 μm are distributed. On the other hand, the void 7 is not generated in the region of about 2.0 μm or more from the outer periphery of the opening 5.

【0033】本実施形態では、開口部5の隣接間隔およ
び面積などを様々に変化させたキャップ膜4を用いて多
結晶シリコン薄膜3Pを形成し、多結晶シリコン薄膜3
Pに含まれているボイド7を観察した。この結果、キャ
ップ膜4の開口部5に対応する多結晶シリコン薄膜3P
の領域5Sの外周5Cから約5.0μm未満の領域7V
(図1参照)にボイドの発生が集中し、開口部5の外周
5Cから約5.0μm〜30μm離れた領域ではボイド
の発生が抑制されることが分かった。このようにボイド
7の発生場所が制御されるのは、キャップ膜4付近での
熱勾配や応力の変化によるものと考えられている。な
お、本実施形態におけるキャップ膜4は、従来技術で説
明した特許第2776276号公報と同様に、多結晶シ
リコン薄膜に凹凸(リッジ)が形成されるのを防止する
という効果を有する。具体的には、キャップ膜4で覆わ
れた領域の多結晶シリコン薄膜3Pでは、凹部と凸部と
の高度差の平均値が約7nm以下であった。
In the present embodiment, the polycrystalline silicon thin film 3P is formed by using the cap film 4 in which the intervals and the areas adjacent to the openings 5 are variously changed, and the polycrystalline silicon thin film 3 is formed.
The void 7 contained in P was observed. As a result, the polycrystalline silicon thin film 3P corresponding to the opening 5 of the cap film 4 is formed.
Area 5V less than about 5.0 μm from the outer periphery 5C of area 5S
It was found that the generation of voids was concentrated on (see FIG. 1) and the generation of voids was suppressed in a region away from the outer periphery 5C of the opening 5 by about 5.0 μm to 30 μm. It is considered that the location where the void 7 is generated is controlled by the change in the thermal gradient and the stress in the vicinity of the cap film 4. Note that the cap film 4 in the present embodiment has an effect of preventing unevenness (ridge) from being formed on the polycrystalline silicon thin film, as in the case of Japanese Patent No. 2776276 described in the related art. Specifically, in the polycrystalline silicon thin film 3P in the region covered with the cap film 4, the average value of the height difference between the concave portion and the convex portion was about 7 nm or less.

【0034】紫外線6の照射エネルギー密度の適切な値
は、シリコン薄膜3の膜厚およびキャップ膜4の厚さに
依存するが、100mJ/cm2から800mJ/cm2
の範囲にあるのが好ましく、照射回数は1回から100
回までの範囲にあるのが好ましい。開口部を有しない従
来のキャップ膜を使用する場合、ボイドの発生を抑制す
るために、照射エネルギー密度の比較的低い紫外線を使
用する必要があったが、本実施形態では従来よりも高い
照射エネルギー密度の紫外線を使用することができる。
例えば後述する実施例のように膜厚40nmのシリコン
薄膜に対して、照射エネルギー密度が400mJ/cm
2の紫外線6を照射しても、ボイドの発生が抑制された
領域を選択的に形成することができる。なお、使用可能
な紫外線6の照射エネルギー密度は、シリコン薄膜の膜
厚以外にも、シリコン薄膜の組成などにも依存する。
The appropriate value of the irradiation energy density of the ultraviolet rays 6 depends on the thickness of the silicon thin film 3 and the thickness of the cap film 4, but is 100 mJ / cm 2 to 800 mJ / cm 2.
The range of irradiation is preferably from 1 to 100.
It is preferably in the range up to times. When the conventional cap film having no opening is used, it is necessary to use ultraviolet rays having a relatively low irradiation energy density in order to suppress the generation of voids. A density of UV light can be used.
For example, the irradiation energy density is 400 mJ / cm for a silicon thin film having a film thickness of 40 nm as in Examples described later.
Even when the second ultraviolet ray 6 is irradiated, it is possible to selectively form a region in which the generation of voids is suppressed. The irradiation energy density of the usable ultraviolet rays 6 depends on the composition of the silicon thin film as well as the film thickness of the silicon thin film.

【0035】上記のように多結晶シリコン薄膜3Pを形
成した後、必要に応じてキャップ膜4の開口部5に対応
する領域の多結晶シリコン薄膜および、開口部5の外周
領域に対応する領域の多結晶シリコン薄膜(すなわちボ
イド発生領域)をエッチング法などによって除去する。
この後、さらに所定の工程を行うことにより半導体装置
が作製される。
After forming the polycrystalline silicon thin film 3P as described above, if necessary, the polycrystalline silicon thin film in the region corresponding to the opening 5 of the cap film 4 and the region corresponding to the outer peripheral region of the opening 5 are formed. The polycrystalline silicon thin film (that is, the void generation region) is removed by an etching method or the like.
After that, a semiconductor device is manufactured by further performing a predetermined process.

【0036】以上説明したように本実施形態の半導体装
置の製造方法によると、紫外線透過材料から形成され、
かつ、開口部を有するキャップ膜を介して、アモルファ
スシリコン薄膜に紫外線を照射し、少なくともキャップ
膜の下部のアモルファスシリコン薄膜を結晶化させて多
結晶シリコン薄膜を形成する。これにより、キャップ膜
開口部の外周領域に対応する多結晶シリコン薄膜の領域
に、ボイドを集中的に発生させると共に、キャップ膜の
開口部から所定距離離れた領域でのボイドの発生を抑制
できる。このように、多結晶シリコン薄膜に、ボイドの
発生が抑制された領域を選択的に形成することができる
ので、アモルファスシリコン薄膜を結晶化させる際に、
紫外線を高い照射エネルギー密度で照射することができ
る。これにより、移動度の高い多結晶シリコン薄膜を形
成することができる。
As described above, according to the method of manufacturing the semiconductor device of the present embodiment, the semiconductor device is formed of the ultraviolet transmitting material,
Further, the amorphous silicon thin film is irradiated with ultraviolet rays through the cap film having the opening to crystallize at least the amorphous silicon thin film under the cap film to form a polycrystalline silicon thin film. As a result, voids can be concentratedly generated in the region of the polycrystalline silicon thin film corresponding to the outer peripheral region of the cap film opening, and the generation of voids can be suppressed in the region away from the opening of the cap film by a predetermined distance. As described above, since it is possible to selectively form a region in which the generation of voids is suppressed in the polycrystalline silicon thin film, when crystallizing the amorphous silicon thin film,
Ultraviolet rays can be irradiated with a high irradiation energy density. As a result, a polycrystalline silicon thin film having high mobility can be formed.

【0037】従って、得られた多結晶シリコン薄膜を使
用すれば、高性能の半導体素子を形成することができ
る。例えば、このような多結晶シリコン薄膜をチャネル
領域に用いれば、高性能のトランジスタを形成すること
ができる。また、上記トランジスタがアレイ状に形成さ
れた半導体装置を作製してもよい。このような半導体装
置は、例えば、液晶表示装置のアクティブマトリクス基
板に好適に使用される。なお、本実施形態では、キャッ
プ膜に開口部を設けて、得られる多結晶シリコン薄膜に
凹凸が形成されるのを防止すると共に、この多結晶シリ
コン薄膜にボイドの発生が抑制された領域を選択的に形
成したが、本発明に使用されるキャップ膜はこれに限定
されない。例えば、本発明に使用したキャップ膜を用い
て、アモルファスシリコン薄膜に紫外線を照射する際
に、このアモルファスシリコン薄膜へのエネルギー吸収
を促進することが可能である。この場合、キャップ膜の
厚みdをd=λ/4n×(2k+1)(λ:入射光波
長、n:キャップ膜の屈折率、k:整数)に設定するこ
とが好ましい。これにより、キャップ膜の表面における
紫外線の反射を抑制し、アモルファスシリコン薄膜への
エネルギー吸収を促進することができるからである。
Therefore, a high-performance semiconductor device can be formed by using the obtained polycrystalline silicon thin film. For example, if such a polycrystalline silicon thin film is used in the channel region, a high performance transistor can be formed. Alternatively, a semiconductor device in which the above transistors are formed in an array may be manufactured. Such a semiconductor device is preferably used for an active matrix substrate of a liquid crystal display device, for example. In this embodiment, an opening is provided in the cap film to prevent the resulting polycrystalline silicon thin film from being uneven, and a region in which the generation of voids is suppressed is selected in this polycrystalline silicon thin film. However, the cap film used in the present invention is not limited to this. For example, when the amorphous silicon thin film is irradiated with ultraviolet rays by using the cap film used in the present invention, it is possible to promote energy absorption in the amorphous silicon thin film. In this case, the thickness d of the cap film is preferably set to d = λ / 4n × (2k + 1) (λ: incident light wavelength, n: refractive index of the cap film, k: integer). This is because it is possible to suppress reflection of ultraviolet rays on the surface of the cap film and promote energy absorption into the amorphous silicon thin film.

【0038】さらに、本発明に使用したキャップ膜を用
いて、アモルファスシリコン薄膜に紫外線を照射する際
に紫外線のエネルギー分布を形成し、結晶核・結晶方位
を制御することも可能である。この場合、例えばキャッ
プ膜の厚みを上記dに設定し、アモルファスシリコン薄
膜のキャップ膜の形成領域と非形成領域との境界でエネ
ルギー密度を急峻に変化させる。このようなキャップ膜
を用いてアモルファスシリコン薄膜に紫外線を照射する
と、キャップ膜が形成された領域のアモルファスシリコ
ン薄膜を膜厚方向に完全に溶融し、キャップ膜が形成さ
れていない領域のアモルファスシリコン薄膜を膜厚方向
に部分的に溶融させることができる。これにより、部分
的に溶融されたアモルファスシリコン薄膜の領域を核と
して、結晶粒の成長を横方向に成長(ラテラル成長)さ
せることができる。さらに、ラテラル成長させたい領域
に、キャップ層を介して紫外線を照射することを繰り返
し行えば、ラテラル成長領域を連続的に形成することが
できる(SLS:Sequential Lateral Solidificatio
n)。
Further, by using the cap film used in the present invention, it is possible to control the crystal nucleus and crystal orientation by forming the energy distribution of ultraviolet rays when irradiating the amorphous silicon thin film with ultraviolet rays. In this case, for example, the thickness of the cap film is set to the above d, and the energy density is abruptly changed at the boundary between the region where the cap film of the amorphous silicon thin film is formed and the region where it is not formed. When the amorphous silicon thin film is irradiated with ultraviolet rays using such a cap film, the amorphous silicon thin film in the region where the cap film is formed is completely melted in the film thickness direction, and the amorphous silicon thin film in the region where the cap film is not formed is melted. Can be partially melted in the film thickness direction. As a result, crystal grains can be grown laterally (lateral growth) with the region of the partially melted amorphous silicon thin film as a nucleus. Further, by repeatedly irradiating the region where lateral growth is desired with ultraviolet rays through the cap layer, the lateral growth region can be continuously formed (SLS: Sequential Lateral Solidificatio).
n).

【0039】(実施例)上述の実施形態の製造方法を用
いて、アクティブマトリクス基板の製造方法を説明す
る。以下、アクティブマトリクス基板の製造工程を模式
的に示す図3および図4を参照して本実施例を説明す
る。なお、図3(a)は図3(c)の3A―3A‘の断
面図であり、図3(b)は図3(d)の3B―3B‘の
断面図である。また、図4(a)は図4(f)の4A―
4A‘の断面図であり、図4(e)は図4(g)の4E
―4Eの断面図である。
(Example) A method of manufacturing an active matrix substrate will be described using the manufacturing method of the above-described embodiment. This embodiment will be described below with reference to FIGS. 3 and 4 which schematically show the manufacturing process of the active matrix substrate. 3A is a sectional view taken along line 3A-3A 'in FIG. 3C, and FIG. 3B is a sectional view taken along line 3B-3B' in FIG. 3D. Further, FIG. 4A shows 4A- of FIG. 4F.
4A ′ is a cross-sectional view of FIG. 4E ′, and FIG. 4E is 4E of FIG.
-4E is a cross-sectional view of FIG.

【0040】まず、図3(a)に示すように、ガラスま
たは耐熱性プラスチックからなる絶縁基板101の上
に、SiO2からなるベースコート膜102(膜厚約3
00nm)と、シリコン薄膜103(膜厚約40nm)
と、SiO2からなるキャップ膜104(膜厚約100
nm)とをこの順に堆積させる。これらベースコート膜
102と、シリコン薄膜103と、キャップ膜104と
の堆積には、いずれもプラズマCVD法を用いる。
First, as shown in FIG. 3A, a base coat film 102 made of SiO 2 (having a thickness of about 3) is formed on an insulating substrate 101 made of glass or heat-resistant plastic.
00 nm) and a silicon thin film 103 (film thickness of about 40 nm)
And a cap film 104 made of SiO 2 (film thickness of about 100
nm) are deposited in this order. A plasma CVD method is used for depositing the base coat film 102, the silicon thin film 103, and the cap film 104.

【0041】プラズマCVD法によるベースコート膜1
02の堆積条件は、圧力が0.6Torrの下で、TE
OS(テトラエトキシシラン)のガス流量が110sc
cmであり、O2のガス流量が3000sccmであ
る。また、プラズマCVD装置内の基板温度を320℃
とし、RFパワーを0.45W/cm2とし、電極間距
離13mmとする。また、プラズマCVD法によるシリ
コン薄膜103の堆積条件は、圧力が1.3Torrの
下で、SiO2のガス流量が250sccmであり、H2
のガス流量が1000sccmである。また、プラズマ
CVD装置内の基板温度を320℃とし、RFパワーを
0.1W/cm2とし、電極間距離を25mmとする。
Base coat film 1 by plasma CVD method
No. 02 deposition condition is that the pressure is 0.6 Torr and TE
Gas flow rate of OS (tetraethoxysilane) is 110sc
cm, and the gas flow rate of O 2 is 3000 sccm. Moreover, the substrate temperature in the plasma CVD apparatus is set to 320 ° C.
The RF power is 0.45 W / cm 2 and the distance between the electrodes is 13 mm. Further, the deposition conditions of the silicon thin film 103 by the plasma CVD method, under pressure 1.3 Torr, a gas flow rate of SiO 2 is 250 sccm, H 2
Has a gas flow rate of 1000 sccm. The substrate temperature in the plasma CVD apparatus is 320 ° C., the RF power is 0.1 W / cm 2, and the distance between the electrodes is 25 mm.

【0042】プラズマCVD法によるキャップ膜104
の堆積条件は、圧力が0.6Torrの下で、TEOS
のガス流量が110sccmであり、O2のガス流量が
3000sccmである。また、プラズマCVD装置内
の基板温度を320℃とし、RFパワーを0.45W/
cm2とし、電極間距離を13mmとする。キャップ膜
104mが有する開口部5は、薄膜形成後にエッチング
法によって形成される。
Cap film 104 formed by plasma CVD method
The deposition conditions of TEOS are:
Has a gas flow rate of 110 sccm and O 2 has a gas flow rate of 3000 sccm. Further, the substrate temperature in the plasma CVD apparatus is set to 320 ° C., and the RF power is 0.45 W /
cm 2, and the inter-electrode distance and 13 mm. The opening 5 of the cap film 104m is formed by etching after forming the thin film.

【0043】なお、ベースコート膜102、シリコン薄
膜103およびキャップ膜104の3層は、枚葉方式で
形成しても、バッチ方式で形成しても良い。また、プラ
ズマCVD法に代えてスパッタ法を用いて形成しても良
い。
The three layers of the base coat film 102, the silicon thin film 103 and the cap film 104 may be formed by a single-wafer method or a batch method. Further, instead of the plasma CVD method, the sputtering method may be used.

【0044】ベースコート膜102、シリコン薄膜10
3、およびキャップ膜104を積層した後、フォトレジ
スト法を用いて、図3(a)および(c)に示すよう
に、キャップ膜104に円形の開口部105を複数形成
する。キャップ膜104の開口部105の面積は、0.
1μm2以上であり、キャップ膜104の形成密度は、
1mm2内に1つ以上である。
Base coat film 102, silicon thin film 10
After laminating 3 and the cap film 104, a plurality of circular openings 105 are formed in the cap film 104 by using a photoresist method, as shown in FIGS. 3A and 3C. The area of the opening 105 of the cap film 104 is 0.
1 μm 2 or more, and the formation density of the cap film 104 is
One or more in 1 mm 2 .

【0045】次に、XeClエキシマレーザによって紫
外線106をキャップ膜104の上から照射して、シリ
コン薄膜103のアニールを行う。照射条件は、XeC
lエキシマレーザ106の照射エネルギー密度を400
mJ/cm2とし、照射回数を20回とする。
Next, the XeCl excimer laser is used to irradiate the cap film 104 with ultraviolet rays 106 to anneal the silicon thin film 103. Irradiation conditions are XeC
The irradiation energy density of the excimer laser 106 is set to 400
and mJ / cm 2, the irradiation number of times and 20 times.

【0046】このような紫外線106の照射により、キ
ャップ膜104下のシリコン薄膜103が結晶化されて
多結晶シリコン薄膜103Pとなる。また、紫外線10
6の照射時に、図3(b)および(d)に示すように、
多結晶シリコン薄膜103Pにボイド107が発生す
る。なお、図3(d)は分かり易さのためにキャップ膜
104を省略して示す。ボイド107は、多結晶シリコ
ン薄膜103Pにおいて、キャップ膜104の開口部1
05の外周から5μm未満の外周領域107Vに集中し
て発生する。一方、キャップ膜104の開口部105の
外周から5μm〜30μm離れた領域では、ボイドの発
生が抑制される。以下の工程で、開口部105の外周か
ら5μm〜30μm離れた領域にある多結晶シリコン薄
膜103Pの領域207を、チャネル領域と、ソース領
域と、ドレイン領域とに使用して、複数の薄膜トランジ
スタを作製する。
By such irradiation of the ultraviolet rays 106, the silicon thin film 103 under the cap film 104 is crystallized to become a polycrystalline silicon thin film 103P. Also, ultraviolet rays 10
6 irradiation, as shown in FIGS.
A void 107 is generated in the polycrystalline silicon thin film 103P. Note that the cap film 104 is omitted in FIG. The void 107 is formed in the opening 1 of the cap film 104 in the polycrystalline silicon thin film 103P.
It is generated in the outer peripheral region 107V of less than 5 μm from the outer periphery of 05. On the other hand, generation of voids is suppressed in a region 5 μm to 30 μm away from the outer periphery of the opening 105 of the cap film 104. In the following steps, a plurality of thin film transistors are manufactured by using the region 207 of the polycrystalline silicon thin film 103P in a region 5 μm to 30 μm away from the outer periphery of the opening 105 as a channel region, a source region, and a drain region. To do.

【0047】図3(b)および(d)のように多結晶シ
リコン薄膜103Pを形成した後、BHF(バッファー
ドフッ酸、フッ酸とフッ化アンモニウムとの濃度比が
1:10)にキャップ膜104を70秒間浸漬させて、
図4(a)および(f)に示すようにキャップ膜104
を全部除去する。さらに、シリコン薄膜103をフォト
レジスト法によってエッチング除去し、パターニングを
行う。
After forming the polycrystalline silicon thin film 103P as shown in FIGS. 3B and 3D, a cap film is formed on BHF (buffered hydrofluoric acid, and the concentration ratio of hydrofluoric acid and ammonium fluoride is 1:10). Soak 104 for 70 seconds,
As shown in FIGS. 4A and 4F, the cap film 104
Remove all. Further, the silicon thin film 103 is removed by etching by a photoresist method, and patterning is performed.

【0048】続いて図4(b)のように、パターニング
されたシリコン薄膜103の上に、プラズマCVD法を
用いてSiO2からなるゲート絶縁膜108(膜厚10
0nm)を堆積させる。プラズマCVD法によるゲート
絶縁膜108の堆積条件は、圧力が0.6Torrの下
で、TEOSのガス流量が110sccmであり、O 2
のガス流量が3000sccmである。また、基板温度
を320℃とし、RFパワーを0.45W/cm2
し、電極間距離13mmとする。
Then, as shown in FIG. 4B, patterning is performed.
A plasma CVD method is applied on the formed silicon thin film 103.
Using SiO2Of the gate insulating film 108 (film thickness 10
0 nm) is deposited. Gate by plasma CVD method
The insulating film 108 is deposited under a pressure of 0.6 Torr.
And the gas flow rate of TEOS is 110 sccm, 2
Has a gas flow rate of 3000 sccm. Also, the substrate temperature
To 320 ° C., RF power 0.45 W / cm2When
The distance between the electrodes is 13 mm.

【0049】なお、キャップ膜104をゲート絶縁膜1
08として使用してもよい。この場合、図4(a)の工
程でキャップ膜104を全部除去することなしに、キャ
ップ膜104をエッチングし、キャップ膜104からな
るゲート絶縁膜108を形成する。
The cap film 104 is replaced with the gate insulating film 1
You may use as 08. In this case, the cap film 104 is etched without completely removing the cap film 104 in the step of FIG. 4A to form the gate insulating film 108 made of the cap film 104.

【0050】ゲート絶縁膜108形成後、図4(c)に
示すように、ゲート絶縁膜108の上にスパッタ法を用
いてAl−Ti(Tiの濃度1wt%)合金を堆積し、
パターニングを行ってゲート電極109を形成する。次
に、ゲート電極109をマスクとして、燐イオンまたは
ホウ素イオン110を多結晶シリコン薄膜103Pに注
入する。これにより、イオン110が注入された多結晶
シリコン薄膜103Pの領域がTFTのソース・ドレイ
ン領域111となり、イオン注入がされないゲート電極
109下の領域がチャネル領域103となる。
After forming the gate insulating film 108, as shown in FIG. 4C, an Al-Ti (Ti concentration of 1 wt%) alloy is deposited on the gate insulating film 108 by sputtering.
Patterning is performed to form the gate electrode 109. Next, using the gate electrode 109 as a mask, phosphorus ions or boron ions 110 are implanted into the polycrystalline silicon thin film 103P. As a result, the region of the polycrystalline silicon thin film 103P into which the ions 110 are implanted becomes the source / drain region 111 of the TFT, and the region below the gate electrode 109 where the ions are not implanted becomes the channel region 103.

【0051】次に図4(d)に示すように、プラズマC
VD法を用いてSiO2からなる層間絶縁膜112を堆
積する。プラズマCVD法による層間絶縁膜112の堆
積条件は、圧力が1.6Torrの下で、TEOSのガ
ス流量が240sccmであり、O2のガス流量が60
00sccmである。また、基板温度を300℃とし、
RFパワーを0.65W/cm2とし、電極間距離13
mmとする。
Next, as shown in FIG. 4D, plasma C
An interlayer insulating film 112 made of SiO 2 is deposited by using the VD method. The conditions for depositing the interlayer insulating film 112 by the plasma CVD method are that the pressure is 1.6 Torr, the gas flow rate of TEOS is 240 sccm, and the gas flow rate of O 2 is 60.
It is 00 sccm. Also, the substrate temperature is set to 300 ° C.,
RF power was set to 0.65 W / cm 2 and electrode distance was 13
mm.

【0052】層間絶縁膜112形成後、図4(e)に示
すように、層間絶縁膜112にソース・ドレイン領域1
11に到達する開口部(コンタクトホール)112Hを
形成する。続いて、スパッタ法によってAl−Ti合金
を堆積後、エッチングによりパターニングする。これに
より、コンタクトホール112Hを介してソース・ドレ
イン領域111と電気的に接続されたソース・ドレイン
電極113を形成する。以上のようにして、スタガ型の
多結晶シリコンTFT140が作製される。また、図4
(g)に示すように、上記多結晶シリコンTFT140
をアレイ状に形成し、アクティブマトリクス基板142
が作製される。
After forming the interlayer insulating film 112, the source / drain regions 1 are formed on the interlayer insulating film 112 as shown in FIG.
An opening (contact hole) 112H reaching 11 is formed. Then, after depositing an Al—Ti alloy by a sputtering method, patterning is performed by etching. Thereby, the source / drain electrodes 113 electrically connected to the source / drain regions 111 via the contact holes 112H are formed. As described above, the stagger type polycrystalline silicon TFT 140 is manufactured. Also, FIG.
As shown in (g), the polycrystalline silicon TFT 140
Are formed in an array, and the active matrix substrate 142
Is created.

【0053】[0053]

【発明の効果】上述したように本発明によると、高移動
度を有し、かつ、ボイド発生の抑制された領域が選択的
に形成された多結晶半導体膜を形成することができる。
このような多結晶半導体膜を用いれば、高性能の半導体
装置を作製することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to form a polycrystalline semiconductor film having a high mobility and selectively forming a region in which void generation is suppressed.
By using such a polycrystalline semiconductor film, a high-performance semiconductor device can be manufactured.

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

【図1】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方
法を説明する図であり、(a)は半導体装置の平面図で
あり、(b)は(a)の1B―1B‘の断面図である。
1A and 1B are diagrams illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, FIG. 1A is a plan view of the semiconductor device, and FIG. 1B is a sectional view taken along line 1B-1B ′ of FIG. It is a figure.

【図2】本実施形態の多結晶シリコン薄膜のSEM観察
結果を模式的に示す図である。
FIG. 2 is a diagram schematically showing an SEM observation result of the polycrystalline silicon thin film of this embodiment.

【図3】半導体装置の製造工程を模式的に示す図であ
り、(a)および(b)は断面図であり、(c)および
(d)は平面図である。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a manufacturing process of a semiconductor device, (a) and (b) are cross-sectional views, and (c) and (d) are plan views.

【図4】半導体装置の製造工程を模式的に示す図であ
り、(a)、(b)、(c)、(d)、および(e)は
断面図であり、(f)および(g)は平面図である。
FIG. 4 is a diagram schematically showing a manufacturing process of a semiconductor device, wherein (a), (b), (c), (d), and (e) are sectional views, and (f) and (g). ) Is a plan view.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 絶縁基板 2 ベースコート膜 3 シリコン薄膜 3P 多結晶シリコン薄膜 4 キャップ膜 5 開口部 5C 外周 7 ボイド 7V 領域 101 絶縁基板 102 ベースコート膜 103 シリコン薄膜 103 多結晶シリコン薄膜 104 キャップ膜 105 開口部 106 紫外線 107 ボイド 108 ゲート絶縁膜 109 ゲート電極 112 層間絶縁膜 112H コンタクトホール 113 ソース・ドレイン電極 140 多結晶シリコンTFT 142 アクティブマトリクス基板 1 Insulation board 2 Base coat film 3 Silicon thin film 3P polycrystalline silicon thin film 4 Cap film 5 openings 5C outer circumference 7 void 7V area 101 insulating substrate 102 Base coat film 103 Silicon thin film 103 Polycrystalline silicon thin film 104 Cap film 105 opening 106 UV 107 void 108 gate insulating film 109 gate electrode 112 Interlayer insulation film 112H contact hole 113 Source / drain electrodes 140 Polycrystalline silicon TFT 142 Active matrix substrate

フロントページの続き Fターム(参考) 2H092 JA25 JA29 KA04 KA05 KA07 MA05 MA08 MA18 MA19 MA30 NA21 PA01 4M104 AA01 AA09 BB02 CC01 CC05 DD16 DD37 DD63 DD91 EE03 EE05 EE16 GG09 5F052 AA02 AA24 BB07 CA08 DA02 DB03 DB07 EA01 EA16 FA00 JA01 5F110 AA01 BB01 CC02 DD01 DD02 DD13 EE06 EE44 FF02 FF03 FF04 FF05 FF09 FF28 FF30 GG02 GG13 GG43 GG45 HJ01 HJ13 HL00 HL06 NN02 NN23 NN35 PP02 PP03 PP23 PP31 PP40 QQ11 Continued front page    F-term (reference) 2H092 JA25 JA29 KA04 KA05 KA07                       MA05 MA08 MA18 MA19 MA30                       NA21 PA01                 4M104 AA01 AA09 BB02 CC01 CC05                       DD16 DD37 DD63 DD91 EE03                       EE05 EE16 GG09                 5F052 AA02 AA24 BB07 CA08 DA02                       DB03 DB07 EA01 EA16 FA00                       JA01                 5F110 AA01 BB01 CC02 DD01 DD02                       DD13 EE06 EE44 FF02 FF03                       FF04 FF05 FF09 FF28 FF30                       GG02 GG13 GG43 GG45 HJ01                       HJ13 HL00 HL06 NN02 NN23                       NN35 PP02 PP03 PP23 PP31                       PP40 QQ11

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 絶縁基板の主面にアモルファス半導体膜
を形成する工程と、 前記アモルファス半導体膜の上に、紫外線透過性材料を
用いて開口部を有するキャップ膜を形成する工程と、 前記キャップ膜を介して前記アモルファス半導体膜に紫
外線を照射し、前記キャップ膜の下部の前記アモルファ
ス半導体膜の少なくとも一部を結晶化させて、多結晶半
導体膜を形成する工程とを包含する半導体装置の製造方
法。
1. A step of forming an amorphous semiconductor film on a main surface of an insulating substrate, a step of forming a cap film having an opening using an ultraviolet-transparent material on the amorphous semiconductor film, and the cap film. And a step of irradiating the amorphous semiconductor film with ultraviolet rays through the solution to crystallize at least a part of the amorphous semiconductor film under the cap film to form a polycrystalline semiconductor film. .
【請求項2】 前記多結晶半導体膜を形成する工程にお
いて、前記開口部の外周領域の前記多結晶半導体膜に集
中的にボイドを発生させる請求項1に記載の半導体装置
の製造方法。
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the step of forming the polycrystalline semiconductor film, voids are intensively generated in the polycrystalline semiconductor film in the outer peripheral region of the opening.
【請求項3】 前記開口部の前記外周領域は、前記開口
部の外周から5μm未満の領域である請求項1または2
に記載の半導体装置の製造方法。
3. The outer peripheral region of the opening is a region less than 5 μm from the outer periphery of the opening.
A method of manufacturing a semiconductor device according to item 1.
【請求項4】 前記開口部および前記開口部の前記外周
領域の前記多結晶半導体膜を除去する工程をさらに包含
する請求項1から3のいずれか1つに記載の半導体装置
の製造方法。
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of removing the polycrystalline semiconductor film in the opening and the outer peripheral region of the opening.
【請求項5】 前記キャップ膜は、SiO2、SiN、
およびSiONからなる群のうちの少なくとも1つを含
有する請求項1から4のいずれか1つに記載の半導体装
置の製造方法。
5. The cap film is formed of SiO 2 , SiN,
5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising at least one selected from the group consisting of: and SiON.
【請求項6】 前記キャップ膜の前記開口部の面積が
0.1μm2以上である請求項1から5のいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法。
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the area of the opening of the cap film is 0.1 μm 2 or more.
【請求項7】 前記キャップ膜は、1mm2内に1つ以
上の前記開口部を有する請求項1から6のいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法。
7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the cap film has one or more openings in 1 mm 2 .
【請求項8】 前記開口部および前記開口部の前記外周
領域以外の前記多結晶半導体膜を少なくともチャネル領
域に有するトランジスタを形成する工程をさらに包含す
る請求項3から7のうちのいずれか1つに記載の半導体
装置の製造方法。
8. The method according to claim 3, further comprising a step of forming a transistor having at least a channel region of the polycrystalline semiconductor film other than the opening and the outer peripheral region of the opening. A method of manufacturing a semiconductor device according to item 1.
【請求項9】 前記トランジスタは、前記キャップ膜の
一部をゲート絶縁膜として含む請求項8に記載の半導体
装置の製造方法。
9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the transistor includes a part of the cap film as a gate insulating film.
【請求項10】 請求項1から9のいずれか1つに記載
の方法で形成された半導体装置。
10. A semiconductor device formed by the method according to claim 1.
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