JP2003173970A - Semiconductor film, semiconductor device and method for manufacturing them - Google Patents

Semiconductor film, semiconductor device and method for manufacturing them

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JP2003173970A
JP2003173970A JP2002201265A JP2002201265A JP2003173970A JP 2003173970 A JP2003173970 A JP 2003173970A JP 2002201265 A JP2002201265 A JP 2002201265A JP 2002201265 A JP2002201265 A JP 2002201265A JP 2003173970 A JP2003173970 A JP 2003173970A
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充弘 一條
Takeomi Asami
勇臣 浅見
Noriyoshi Suzuki
規悦 鈴木
Hideto Onuma
英人 大沼
Masahito Yonezawa
雅人 米澤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for reducing the unevenness of elements by effectively removing the metal element for encouraging the crystallization of a semiconductor film and retained in the semiconductor film, after the semiconductor film having a crystal structure is obtained by using the metal element. <P>SOLUTION: In the step of forming a gettering site, a plasma CVD method is used, and as material gases, a monosilane gas, a rare gas element and a hydrogen are used for forming the film. The rare gas element is included in a high concentration such as, for example, 1×10<SP>20</SP>/cm<SP>3</SP>to 1×10<SP>21</SP>/cm<SP>3</SP>. The semiconductor film 16 having an amorphous structure or a noncrystalline silicon film as a representative is provided. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、プラズマCVD法
による非晶質構造を有する半導体膜の作製方法、及び、
この半導体膜を用いた薄膜トランジスタ(以下、TFT
という)で構成された回路を有する半導体装置およびそ
の作製方法に関する。例えば、液晶表示パネルに代表さ
れる電気光学装置およびその様な電気光学装置を部品と
して搭載した電子機器に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor film having an amorphous structure by a plasma CVD method, and
A thin film transistor using this semiconductor film (hereinafter referred to as TFT
The present invention relates to a semiconductor device having a circuit configured by (1) and a manufacturing method thereof. For example, the present invention relates to an electro-optical device represented by a liquid crystal display panel and an electronic device in which such an electro-optical device is mounted as a component.

【0002】なお、本明細書中において半導体装置と
は、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を
指し、電気光学装置、半導体回路および電子機器は全て
半導体装置である。
[0002] In this specification, a semiconductor device refers to all devices that can function by utilizing semiconductor characteristics, and electro-optical devices, semiconductor circuits, and electronic equipment are all semiconductor devices.

【0003】[0003]

【従来の技術】結晶構造を有する半導体膜を用いた代表
的な半導体素子として薄膜トランジスタ(以下、TFT
と記す)が知られている。TFTはガラスなどの絶縁基
板上に集積回路を形成する技術として注目され、駆動回
路一体型液晶表示装置などが実用化されつつある。従来
の技術において、結晶構造を有する半導体膜は、プラズ
マCVD法や減圧CVD法で堆積した非晶質半導体膜
を、加熱処理やレーザーアニール法(レーザー光の照射
により半導体膜を結晶化させる技術)により作製されて
いる。
2. Description of the Related Art A thin film transistor (hereinafter referred to as a TFT) is used as a typical semiconductor device using a semiconductor film having a crystal structure.
Is known). The TFT is drawing attention as a technique for forming an integrated circuit on an insulating substrate such as glass, and a drive circuit integrated liquid crystal display device and the like are being put to practical use. In the conventional technique, a semiconductor film having a crystalline structure is obtained by subjecting an amorphous semiconductor film deposited by a plasma CVD method or a low pressure CVD method to a heat treatment or a laser annealing method (a technique of crystallizing a semiconductor film by laser light irradiation). It is made by.

【0004】こうして作製される結晶構造を有する半導
体膜は多数の結晶粒の集合体であり、その結晶方位は任
意な方向に配向して制御不能であるため、TFTの特性
を制限する要因となっている。このような問題点に対
し、特開平7−183540号公報で開示される技術
は、ニッケルなど半導体膜の結晶化を助長する金属元素
を添加し、結晶構造を有する半導体膜を作製するもので
あり、結晶化に必要とする加熱温度を低下させる効果ば
かりでなく、結晶方位の配向性を単一方向に高めること
が可能である。このような結晶構造を有する半導体膜で
TFTを形成すると、電界効果移動度の向上のみでな
く、サブスレッショルド係数(S値)が小さくなり、飛
躍的に電気的特性を向上させることが可能となってい
る。
The semiconductor film having a crystal structure produced in this manner is an aggregate of a large number of crystal grains, and its crystal orientation is oriented in an arbitrary direction and cannot be controlled, which is a factor limiting the characteristics of the TFT. ing. In order to solve such a problem, the technique disclosed in JP-A-7-183540 is to add a metal element such as nickel that promotes crystallization of a semiconductor film to produce a semiconductor film having a crystal structure. In addition to the effect of lowering the heating temperature required for crystallization, it is possible to enhance the orientation of crystal orientation in a single direction. When a TFT is formed of a semiconductor film having such a crystal structure, not only the field effect mobility is improved, but also the subthreshold coefficient (S value) is reduced, and the electrical characteristics can be dramatically improved. ing.

【0005】結晶化を助長する金属元素を用いることに
よって、結晶化における核発生が制御可能となるため、
核発生がランダムである他の結晶化方法に比べて得られ
る膜質は均一であり、理想的には、完全に金属元素を除
去または許容範囲までに低減することが望ましい。しか
し、結晶化を助長する金属元素を添加する故に、結晶構
造を有する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、得られる素子の特性をばらつかせるなど
の問題がある。その一例は、TFTにおいてオフ電流が
増加し、個々の素子間でばらつくなどの問題がある。即
ち、結晶化を助長する金属元素は、一旦、結晶構造を有
する半導体膜が形成されてしまえば、かえって不要な存
在となってしまう。
The use of a metal element that promotes crystallization makes it possible to control the nucleation during crystallization.
The film quality obtained is uniform compared to other crystallization methods in which nucleation is random, and ideally, it is desirable to completely remove the metal element or reduce it to an allowable range. However, since the metal element that promotes crystallization is added, there is a problem that the metal element remains in the film or the film surface of the semiconductor film having a crystal structure, and the characteristics of the obtained device are varied. . One example thereof is a problem that the off-current increases in the TFT and the TFTs vary among the individual elements. That is, the metal element that promotes crystallization becomes an unnecessary existence once the semiconductor film having the crystal structure is formed.

【0006】リンを用いたゲッタリングは、結晶構造を
有する半導体膜のうち特定の領域から結晶化を助長する
金属元素を除去するための手法として有効に活用されて
いる。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、チャ
ネル形成領域から当該金属元素を容易に除去することが
可能である。
Gettering using phosphorus is effectively used as a method for removing a metal element that promotes crystallization from a specific region of a semiconductor film having a crystal structure. For example, by adding phosphorus to the source / drain region of the TFT and performing heat treatment at 450 to 700 ° C., the metal element can be easily removed from the channel formation region.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】リンはイオンドープ法
(PH3などをプラズマで解離して、イオンを電界で加
速して半導体中に注入する方法であり、基本的にイオン
の質量分離を行わない方法を指す)で結晶構造を有する
半導体膜に注入するが、ゲッタリングのために必要なリ
ン濃度は1×1020/cm3以上である。イオンドープ法に
よるリンの添加は、結晶構造を有する半導体膜の非晶質
化をもたらすが、リン濃度の増加はその後のアニールに
よる再結晶化の妨げとなり問題となっている。また、高
濃度のリンの添加は、ドーピングに必要な処理時間の増
大をもたらし、ドーピング工程におけるスループットを
低下させるので問題となっている。
Phosphorus is an ion doping method (a method of dissociating PH 3 or the like with plasma and accelerating the ions with an electric field to implant them into a semiconductor. Basically, mass separation of ions is performed. However, the phosphorus concentration required for gettering is 1 × 10 20 / cm 3 or more. The addition of phosphorus by the ion doping method brings about amorphization of the semiconductor film having a crystal structure, but an increase in the phosphorus concentration is a problem because it hinders recrystallization by subsequent annealing. Further, the addition of a high concentration of phosphorus causes an increase in the processing time required for doping, which lowers the throughput in the doping process, which is a problem.

【0008】さらに、pチャネル型TFTのソース・ド
レイン領域に添加したリンに対し、その導電型を反転さ
せるために必要な硼素の濃度は1.5〜3倍が必要であ
り、再結晶化の困難さに伴って、ソース・ドレイン領域
の高抵抗化をもたらし問題となっている。
Further, the concentration of boron required to invert the conductivity type is 1.5 to 3 times that of phosphorus added to the source / drain regions of the p-channel TFT, which causes recrystallization. Along with the difficulty, the resistance of the source / drain region is increased, which is a problem.

【0009】また、基板内でゲッタリングが十分にされ
ず、ゲッタリングにバラツキが生じると、各々のTFT
特性に若干の差、即ちバラツキが生じていた。透過型の
液晶表示装置の場合、画素部に配置されるTFTに電気
特性のバラツキがあれば、各画素電極に印加する電圧の
バラツキが生じ、そのため透過光量のバラツキも生じ、
これが表示むらとなって観察者の目に映ることになる。
Further, if the gettering is not sufficient in the substrate and the gettering varies, each TFT is
There was a slight difference in characteristics, that is, variation. In the case of a transmissive liquid crystal display device, if the TFTs arranged in the pixel portion have variations in electrical characteristics, variations in the voltage applied to each pixel electrode occur, which causes variations in the amount of transmitted light.
This causes display unevenness and appears in the eyes of the observer.

【0010】また、OLEDを用いた発光装置にとっ
て、TFTはアクティブマトリクス駆動方式を実現する
上で、必須の素子となっている。従って、OLEDを用
いた発光装置は、少なくとも、スイッチング素子として
機能するTFTと、OLEDに電流を供給するTFTと
が、各画素に設けられることになる。画素の回路構成、
及び駆動方法によらず、OLEDと電気的に接続され、
且つ、OLEDに電流を供給するTFTのオン電流(I
on)で画素の輝度が決定されるため、例えば、全面白表
示とした場合、オン電流が一定でなければ輝度にバラツ
キが生じてしまうという問題がある。
Further, in the light emitting device using the OLED, the TFT is an essential element for realizing the active matrix driving system. Therefore, in a light emitting device using an OLED, at least a TFT that functions as a switching element and a TFT that supplies a current to the OLED are provided in each pixel. Pixel circuit configuration,
And electrically connected to the OLED regardless of the driving method,
In addition, the on-current (I
Since the brightness of the pixel is determined by ( on ), there is a problem that, for example, when the white display is performed on the entire surface, the brightness varies unless the on-current is constant.

【0011】本発明はこのような問題を解決するための
手段であり、半導体膜の結晶化を助長する金属元素を用
いて結晶構造を有する半導体膜を得た後、該膜中に残存
する当該金属元素を効果的に除去する技術を提供するこ
とを目的とする。
The present invention is a means for solving such a problem, which is obtained by obtaining a semiconductor film having a crystal structure using a metal element that promotes crystallization of the semiconductor film, and then remaining in the film. It is an object of the present invention to provide a technique for effectively removing a metal element.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】ゲッタリング技術は単結
晶シリコンウエハーを用いる集積回路の製造技術におい
て主要な技術として位置付けられている。ゲッタリング
は半導体中に取り込まれた金属不純物が、何らかのエネ
ルギーでゲッタリングサイトに偏析して、素子の能動領
域の不純物濃度を低減させる技術として知られている。
それは、エクストリンシックゲッタリング(Extrinsic G
ettering)とイントリンシックゲッタリング(Intrinsic
Gettering)の二つに大別されている。エクストリンシッ
クゲッタリングは外部から歪場や化学作用を与えてゲッ
タリング効果をもたらすものである。高濃度のリンを単
結晶シリコンウエハーの裏面から拡散させるゲッタリン
グはこれに当たり、前述のリンを用いたゲッタリングも
エクストリンシックゲッタリングの一種と見なすことが
できる。
The gettering technique is positioned as a main technique in the technique of manufacturing an integrated circuit using a single crystal silicon wafer. Gettering is known as a technique in which metal impurities taken into a semiconductor are segregated at gettering sites by some energy to reduce the impurity concentration in the active region of the device.
It is the extrinsic gettering (Extrinsic G
ettering and Intrinsic gettering
There are two main categories: Gettering). The extrinsic gettering is one in which a gettering effect is brought about by externally applying a strain field or a chemical action. This is the gettering for diffusing high-concentration phosphorus from the back surface of the single crystal silicon wafer, and the above-mentioned gettering using phosphorus can be regarded as a kind of extrinsic gettering.

【0013】一方、イントリンシックゲッタリングは単
結晶シリコンウエハーの内部に生成された酸素が関与す
る格子欠陥の歪場を利用したものとして知られている。
本発明は、このような格子欠陥、或いは格子歪みを利用
したイントリンシックゲッタリングに着目したものであ
り、厚さ10〜100nm程度の結晶構造を有する半導体
膜に適用するために以下の手段を採用するものである。
On the other hand, intrinsic gettering is known to utilize the strain field of lattice defects involving oxygen generated inside a single crystal silicon wafer.
The present invention focuses on intrinsic gettering utilizing such lattice defects or lattice distortion, and adopts the following means for applying to a semiconductor film having a crystal structure with a thickness of about 10 to 100 nm. To do.

【0014】本発明は、半導体の結晶化を助長する金属
元素を用いて絶縁表面上に結晶構造を有する第1の半導
体膜を形成する工程と、該第1の半導体膜上にエッチン
グストッパーとなる膜(バリア層)を形成する工程と、
該バリア層上に希ガス元素及び窒素を含む第2の半導体
膜(ゲッタリングサイト)を形成する工程と、ゲッタリ
ングサイトに金属元素をゲッタリングさせる工程と、前
記第2の半導体膜を除去する工程とを有している。
The present invention provides a step of forming a first semiconductor film having a crystalline structure on an insulating surface by using a metal element that promotes crystallization of a semiconductor, and an etching stopper on the first semiconductor film. A step of forming a film (barrier layer),
Forming a second semiconductor film (gettering site) containing a rare gas element and nitrogen on the barrier layer; forming a gettering site with a metal element; and removing the second semiconductor film. And the process.

【0015】本発明は、上記ゲッタリングサイトを形成
する工程として、プラズマCVD法を用い、原料ガスと
してモノシランと希ガス元素と窒素を用いて成膜し、高
濃度に希ガス元素を含み非晶質構造を有する半導体膜、
代表的にはアモルファスシリコン膜とするものである。
また、モノシランに代えて、ジシランやトリシランを用
いてもよい。なお、プラズマCVD法はガスによる成膜
室(チャンバーとも呼ぶ)内のクリーニングが行えるた
め、スパッタ法に比べてメンテナンスが少なくて済み、
量産には適した成膜方法である。
In the present invention, as the step of forming the gettering site, a plasma CVD method is used to form a film by using monosilane, a rare gas element and nitrogen as a raw material gas, and the amorphous gas containing a high concentration of the rare gas element. A semiconductor film having a quality structure,
Typically, an amorphous silicon film is used.
Further, disilane or trisilane may be used instead of monosilane. Since the plasma CVD method can clean the inside of the film forming chamber (also called a chamber) with a gas, it requires less maintenance than the sputtering method.
This film formation method is suitable for mass production.

【0016】本明細書で開示する半導体膜の作製方法に
関する発明の構成は、成膜室にモノシランと希ガスと窒
素とを原料ガスとして導入し、プラズマを発生させて、
希ガス元素及び窒素を含み、且つ非晶質構造を有する半
導体膜を被表面上に成膜することを特徴とする非晶質構
造を有する半導体膜の作製方法である。
In the structure of the invention relating to the method for manufacturing a semiconductor film disclosed in this specification, monosilane, a rare gas, and nitrogen are introduced as source gases into a film formation chamber to generate plasma,
A method for manufacturing a semiconductor film having an amorphous structure, which comprises forming a semiconductor film containing a rare gas element and nitrogen and having an amorphous structure on a surface to be coated.

【0017】また、上記構成において、前記プラズマを
発生させる際、成膜室内における圧力は、2.666P
a〜133.3Paであることを特徴としている。
Further, in the above structure, when the plasma is generated, the pressure in the film forming chamber is 2.666P.
It is characterized in that it is a to 133.3 Pa.

【0018】また、上記構成において、希ガスに対する
窒素の流量比(N2/希ガス)を0.2〜5に制御する
ことを特徴としている。
Further, in the above structure, the flow rate ratio of nitrogen to the rare gas (N 2 / rare gas) is controlled to 0.2 to 5.

【0019】また、上記構成において、前記プラズマを
発生させるRFパワー密度は、0.0017W/cm2
〜1W/cm2であることを特徴としている。なお、1
W/cm2よりも高いRFパワーとすると膜にならず粉
になってしまったり、膜に半球状の浮きが発生したりす
る成膜不良が発生しやすい。
In the above structure, the RF power density for generating the plasma is 0.0017 W / cm 2.
It is characterized in that it is ˜1 W / cm 2 . 1
When the RF power is higher than W / cm 2 , a film is not formed into a powder, but a film-forming defect such as a hemispherical floating on the film is likely to occur.

【0020】また、上記構成において、原料ガスとして
モノシランと希ガス元素と窒素を用い、比率(モノシラ
ン:希ガス)を0.1:99.9〜1:9、好ましく
は、1:99〜5:95に制御して成膜し、高濃度に希
ガス元素を含み非晶質構造を有する半導体膜、代表的に
はアモルファスシリコン膜を形成することを特徴として
いる。また、モノシランに代えて、ジシランやトリシラ
ンを用いてもよい。また、成膜温度は300℃〜500
℃が好ましい。
In the above structure, monosilane, a rare gas element, and nitrogen are used as the source gas, and the ratio (monosilane: rare gas) is 0.1: 99.9 to 1: 9, preferably 1:99 to 5. It is characterized in that a semiconductor film having a high concentration of a rare gas element and having an amorphous structure, typically, an amorphous silicon film is formed. Further, disilane or trisilane may be used instead of monosilane. The film forming temperature is 300 ° C to 500 ° C.
C is preferred.

【0021】原料ガスとしてモノシラン(流量2sccm)
とアルゴン(流量198sccm)と窒素(10sccm)
を用い、比率(モノシラン:希ガス)を1:99に制御
して、成膜温度350℃、成膜圧力を6.665Pa
(0.05Torr)、RFパワー50Wという成膜条
件で成膜されたアモルファスシリコン膜表面付近のアル
ゴン/シリコン強度比をTXRFで測定してアルゴン濃
度を算出して求めた実験結果を図19に示す。最も高い
アルゴン濃度は、約1.7×1014atoms/cm2であり、
ゲッタリングサイトとして十分なアルゴン濃度を有して
いるアモルファスシリコン膜と言える。
Monosilane (flow rate 2 sccm) as raw material gas
And argon (flow rate 198sccm) and nitrogen (10sccm)
By controlling the ratio (monosilane: rare gas) to 1:99, the film forming temperature is 350 ° C., and the film forming pressure is 6.665 Pa.
FIG. 19 shows the experimental result obtained by calculating the argon concentration by measuring the argon / silicon intensity ratio near the surface of the amorphous silicon film formed under the film forming conditions of (0.05 Torr) and RF power of 50 W by TXRF. . The highest argon concentration is about 1.7 × 10 14 atoms / cm 2 ,
It can be said that the amorphous silicon film has a sufficient argon concentration as a gettering site.

【0022】また、上記構成において、前記非晶質構造
を有する半導体膜は、膜中に1×1018/cm3〜1×
1022/cm3の濃度で窒素を含ませることを特徴とし
ている。
In the above structure, the semiconductor film having the amorphous structure has a film thickness of 1 × 10 18 / cm 3 to 1 ×.
It is characterized in that it contains nitrogen at a concentration of 10 22 / cm 3 .

【0023】また、上記構成において、前記非晶質構造
を有する半導体膜は、膜中に1×1018/cm3〜1×
1022/cm3、好ましくは1×1020/cm3〜1×1
21/cm3濃度で希ガス元素を含ませることを特徴と
している。
Further, in the above structure, the semiconductor film having the amorphous structure is 1 × 10 18 / cm 3 to 1 × in the film.
10 22 / cm 3 , preferably 1 × 10 20 / cm 3 to 1 × 1
It is characterized in that it contains a rare gas element at a concentration of 0 21 / cm 3 .

【0024】上記作製方法によって得られる半導体膜
は、膜中に1×1018/cm3〜1×1020/cm3の濃
度で希ガス元素を含み、且つ、1×1020/cm3〜1
×10 21/cm3の濃度で窒素を含むことを特徴とする
非晶質構造を有する半導体膜である。
Semiconductor film obtained by the above manufacturing method
Is 1 × 10 in the film18/ Cm3~ 1 x 1020/ Cm3Nono
Contains rare gas element at a temperature of 1 × 1020/ Cm3~ 1
× 10 twenty one/ Cm3Characterized by containing nitrogen at a concentration of
A semiconductor film having an amorphous structure.

【0025】また、本明細書で開示する半導体装置の作
製方法に関する発明の構成は、絶縁表面上に非晶質構造
を有する第1の半導体膜を形成する第1工程と、前記非
晶質構造を有する第1の半導体膜に金属元素を添加する
第2工程と、前記第1の半導体膜を結晶化させて結晶構
造を有する第1の半導体膜を形成する第3工程と、前記
結晶構造を有する第1の半導体膜の表面にバリア層を形
成する第4の工程と、前記バリア層上に希ガス元素及び
窒素を含む第2の半導体膜を形成する第5工程と、前記
第2の半導体膜に前記金属元素をゲッタリングして結晶
構造を有する第1の半導体膜中の前記金属元素を除去ま
たは低減する第6工程と、前記第2の半導体膜を除去す
る第7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。
In addition, the structure of the invention relating to the method for manufacturing a semiconductor device disclosed in this specification includes a first step of forming a first semiconductor film having an amorphous structure on an insulating surface, and the amorphous structure. A second step of adding a metal element to the first semiconductor film having: and a third step of crystallizing the first semiconductor film to form a first semiconductor film having a crystal structure; A fourth step of forming a barrier layer on the surface of the first semiconductor film, a fifth step of forming a second semiconductor film containing a rare gas element and nitrogen on the barrier layer, and the second semiconductor A sixth step of removing or reducing the metal element in the first semiconductor film having a crystal structure by gettering the metal element into the film, and a seventh step of removing the second semiconductor film A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:

【0026】上記構成において、前記第2の半導体膜
は、成膜室にモノシランと希ガスと窒素とを原料ガスと
して導入し、プラズマを発生させるプラズマCVD法に
より形成することを特徴としている。
In the above structure, the second semiconductor film is formed by a plasma CVD method in which monosilane, a rare gas, and nitrogen are introduced as source gases into the film forming chamber and plasma is generated.

【0027】また、上記構成において、前記金属元素と
はシリコンの結晶化を助長する金属元素であり、Fe、
Ni、Co、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、C
u、Auから選ばれた一種または複数種である。
In the above structure, the metal element is a metal element that promotes crystallization of silicon, and Fe,
Ni, Co, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, C
It is one or more selected from u and Au.

【0028】また、上記各構成において、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。
In each of the above structures, the rare gas element is one or more selected from He, Ne, Ar, Kr, and Xe.

【0029】(実験1)ここで、プラズマCVD法を用
い、原料ガスとしてモノシランとアルゴン元素と窒素を
用いて半導体基板(シリコン基板)上に形成されたアモ
ルファスシリコン膜の膜中におけるアルゴン濃度、窒素
濃度を調べることとした。
(Experiment 1) Here, an argon concentration and a nitrogen concentration in a film of an amorphous silicon film formed on a semiconductor substrate (silicon substrate) by using a plasma CVD method and using monosilane, an argon element and nitrogen as a source gas. It was decided to check the concentration.

【0030】まず、半導体基板をチャンバー内に搬送
し、加熱して300℃に維持し、チャンバー内の圧力を
66.65Pa(0.5Torr)となるように排気系で
調節する。次いで、チャンバー内にガス導入系からSi
4ガスを流量100sccm導入するとともに高周波
電源より放電周波数27.12MHz、投入RF電力2
0W(RFパワー密度0.033W/cm2(電極面積
600cm2))の放電を行いながらプラズマCVD法
で第1アモルファスシリコン膜を形成した。なお、この
第1アモルファスシリコン膜はリファレンスである。
First, the semiconductor substrate is transferred into the chamber, heated and maintained at 300 ° C., and the pressure in the chamber is adjusted to 66.65 Pa (0.5 Torr) by the exhaust system. Next, Si is introduced into the chamber from the gas introduction system.
Introduce H 4 gas at a flow rate of 100 sccm, discharge frequency 27.12 MHz from high frequency power supply, and input RF power 2
The first amorphous silicon film was formed by plasma CVD while discharging 0 W (RF power density 0.033 W / cm 2 (electrode area 600 cm 2 )). The first amorphous silicon film is a reference.

【0031】次いで、第1アモルファスシリコン膜上に
膜厚200nmの第2アモルファスシリコン膜を積層形
成した。第2アモルファスシリコン膜は、300℃に維
持した後、チャンバー内の圧力を5.332Pa(0.
04Torr)となるように排気系で調節し、チャンバー
内にガス導入系からSiH4ガスを流量100scc
m、アルゴンガスを流量100sccm、窒素ガスを8
0sccmでそれぞれ導入するとともに高周波電源より
放電周波数27.12MHz、投入RF電力20W(R
Fパワー密度0.033W/cm2)の放電を行いなが
らプラズマCVD法で形成した。
Then, a second amorphous silicon film having a film thickness of 200 nm was laminated on the first amorphous silicon film. After the second amorphous silicon film was maintained at 300 ° C., the pressure inside the chamber was 5.332 Pa (0.
04 Torr), and adjust the exhaust system to supply SiH 4 gas from the gas introduction system into the chamber at a flow rate of 100 sccc.
m, argon gas flow rate 100 sccm, nitrogen gas 8
It is introduced at 0 sccm, and the discharge frequency is 27.12 MHz from the high frequency power source and the input RF power is 20 W (R
It was formed by a plasma CVD method while discharging with an F power density of 0.033 W / cm 2 .

【0032】次いで、第2アモルファスシリコン膜上に
膜厚200nmの第3アモルファスシリコン膜を積層形
成した。第3アモルファスシリコン膜は、300℃に維
持した後、チャンバー内の圧力を4Pa(0.03Tor
r)となるように排気系で調節し、チャンバー内にガス
導入系からSiH4ガスを流量100sccm、アルゴ
ンガスを流量50sccm、窒素ガスを40sccmで
それぞれ導入するとともに高周波電源より放電周波数2
7.12MHz、投入RF電力20W(RFパワー密度
0.033W/cm2)の放電を行いながらプラズマC
VD法で形成した。
Then, a third amorphous silicon film having a film thickness of 200 nm was laminated on the second amorphous silicon film. After the third amorphous silicon film was maintained at 300 ° C., the pressure inside the chamber was 4 Pa (0.03 Tor).
r) is adjusted by an exhaust system so that SiH 4 gas is introduced into the chamber from the gas introduction system at a flow rate of 100 sccm, argon gas is introduced at a flow rate of 50 sccm, and nitrogen gas is introduced at 40 sccm.
Plasma C while discharging at 7.12 MHz and input RF power of 20 W (RF power density 0.033 W / cm 2 ).
It was formed by the VD method.

【0033】次いで、第3アモルファスシリコン膜上に
膜厚200nmの第4アモルファスシリコン膜を積層形
成した。第4アモルファスシリコン膜は、300℃に維
持した後、チャンバー内の圧力を2.666Pa(0.
02Torr)となるように排気系で調節し、チャンバー
内にガス導入系からSiH4ガスを流量50sccm、
アルゴンガスを流量25sccm、窒素ガスを20sc
cmでそれぞれ導入するとともに高周波電源より放電周
波数27.12MHz、投入RF電力20W(RFパワ
ー密度0.033W/cm2)の放電を行いながらプラ
ズマCVD法で、半導体基板上に膜厚200nmの第1
アモルファスシリコン膜を形成した。
Then, a fourth amorphous silicon film having a film thickness of 200 nm was laminated on the third amorphous silicon film. After the fourth amorphous silicon film was maintained at 300 ° C., the pressure in the chamber was 2.666 Pa (0.
02 Torr) so that the flow rate of SiH 4 gas from the gas introduction system into the chamber is 50 sccm,
Argon gas flow rate 25sccm, nitrogen gas 20sc
cm 2 and a discharge frequency of 27.12 MHz from a high-frequency power source, and a discharge RF power of 20 W (RF power density 0.033 W / cm 2 ) while performing discharge by plasma CVD method.
An amorphous silicon film was formed.

【0034】次いで、第3アモルファスシリコン膜上に
膜厚200nmの第5アモルファスシリコン膜を積層形
成した。第5アモルファスシリコン膜は、第1アモルフ
ァスシリコン膜と同じ条件で形成した。
Then, a fifth amorphous silicon film having a film thickness of 200 nm was laminated on the third amorphous silicon film. The fifth amorphous silicon film was formed under the same conditions as the first amorphous silicon film.

【0035】こうして半導体基板上に得られた積層膜に
対してSIMS分析を行い、膜中のアルゴン濃度を測定
した結果を図2(A)に、フッ素濃度を測定した結果を
図2(B)に、窒素濃度を測定した結果を図3(A)
に、酸素濃度を測定した結果を図3(B)にそれぞれ示
す。図2(B)から膜中のフッ素濃度は、8×1017
cm3〜2×1018/cm3程度と読み取れる。また、図
3(B)から膜中の酸素濃度は、4×1017/cm3
3×1018/cm3程度と読み取れる。また、図示しな
いが、膜中の炭素濃度は、1×1016/cm3〜5×1
17/cm3であった。
SIMS analysis is performed on the laminated film thus obtained on the semiconductor substrate, and the result of measuring the argon concentration in the film is shown in FIG. 2 (A), and the result of measuring the fluorine concentration is shown in FIG. 2 (B). The results of measuring the nitrogen concentration are shown in Fig. 3 (A).
3B shows the results of measuring the oxygen concentration. From FIG. 2 (B), the fluorine concentration in the film is 8 × 10 17 /
It can be read as about cm 3 to 2 × 10 18 / cm 3 . Further, from FIG. 3B, the oxygen concentration in the film is 4 × 10 17 / cm 3 to
It can be read as about 3 × 10 18 / cm 3 . Although not shown, the carbon concentration in the film is 1 × 10 16 / cm 3 to 5 × 1.
It was 0 17 / cm 3 .

【0036】図2、図3から明かなように原料ガスに窒
素とアルゴンとモノシランガスを用いることで、アモル
ファスシリコン膜中のアルゴン濃度が、1×1020/c
3〜1×1021/cm3まで増加した。従って、窒素と
アルゴンとモノシランガスを原料ガスとするプラズマC
VD法によって、高濃度、具体的には1×1020/cm
3〜1×1021/cm3の濃度でアルゴンを含むアモルフ
ァスシリコン膜を形成できる。一方、原料ガスとしてモ
ノシランとアルゴンガスのみを用いた場合では、膜中の
アルゴン濃度は、1×1018/cm3前後、即ち5×1
17/cm3〜2×1018/cm3程度しか含ませること
ができなかった。
As is apparent from FIGS. 2 and 3, by using nitrogen, argon and monosilane gas as the source gas, the argon concentration in the amorphous silicon film is 1 × 10 20 / c.
It increased to m 3 -1 × 10 21 / cm 3 . Therefore, plasma C using nitrogen, argon and monosilane gas as source gases
High concentration by VD method, specifically 1 × 10 20 / cm
An amorphous silicon film containing argon can be formed at a concentration of 3 to 1 × 10 21 / cm 3 . On the other hand, when only monosilane and argon gas are used as the source gas, the argon concentration in the film is around 1 × 10 18 / cm 3 , that is, 5 × 1.
Only about 0 17 / cm 3 to 2 × 10 18 / cm 3 could be contained.

【0037】また、原料ガスに窒素とアルゴンとモノシ
ランガスを用いることで、アモルファスシリコン膜中の
窒素濃度が、1×1020/cm3〜1×1021/cm3
で増加した。窒素やアルゴンは比較的不活性なガスであ
り、安価なガスであるので工業上、使用しやすい。
By using nitrogen, argon and monosilane gas as the source gas, the nitrogen concentration in the amorphous silicon film was increased to 1 × 10 20 / cm 3 to 1 × 10 21 / cm 3 . Nitrogen and argon are relatively inert gases and inexpensive gases, so they are industrially easy to use.

【0038】(実験2)次に、プラズマCVD法を用
い、RFパワー密度の条件を振り、アモルファスシリコ
ン膜の膜中におけるアルゴン濃度及び窒素濃度におい
て、RFパワー密度依存性を調べた。
(Experiment 2) Next, by using the plasma CVD method and changing the RF power density condition, the dependence of the RF power density on the argon concentration and the nitrogen concentration in the amorphous silicon film was investigated.

【0039】まず、実験1と同じ条件でプラズマCVD
法でリファレンスとなる第1アモルファスシリコン膜を
半導体基板上に形成した。
First, plasma CVD was performed under the same conditions as in Experiment 1.
A first amorphous silicon film serving as a reference was formed on the semiconductor substrate by the method.

【0040】次いで、第1アモルファスシリコン膜上に
膜厚200nmの第2アモルファスシリコン膜を積層形
成した。第2アモルファスシリコン膜は、300℃に維
持した後、チャンバー内の圧力を26.66Pa(0.
2Torr)となるように排気系で調節し、チャンバー内
にガス導入系からSiH4ガスを流量100sccm、
アルゴンガスを流量500sccm、窒素ガスを200
sccmでそれぞれ導入するとともに高周波電源より放
電周波数27.12MHz、投入RF電力20W(RF
パワー密度0.033W/cm2)の放電を行いながら
プラズマCVD法で形成した。
Then, a second amorphous silicon film having a film thickness of 200 nm was laminated on the first amorphous silicon film. After the second amorphous silicon film was maintained at 300 ° C., the pressure in the chamber was 26.66 Pa (0.
The exhaust system is adjusted to 2 Torr), and the SiH 4 gas is introduced into the chamber from the gas introduction system at a flow rate of 100 sccm,
Argon gas flow rate 500sccm, nitrogen gas 200
Introduced in sccm, discharge frequency 27.12MHz from high frequency power source, input RF power 20W (RF
It was formed by a plasma CVD method while discharging with a power density of 0.033 W / cm 2 .

【0041】次いで、投入RF電力のみの条件を変え、
第2アモルファスシリコン膜上に第3アモルファスシリ
コン膜(RFパワー密度0.166W/cm2)、第4
アモルファスシリコン膜(RFパワー密度0.333W
/cm2)、第5アモルファスシリコン膜(RFパワー
密度0.5W/cm2)を順次積層した。
Next, the condition of only the input RF power is changed,
A third amorphous silicon film (RF power density 0.166 W / cm 2 ) on the second amorphous silicon film, a fourth
Amorphous silicon film (RF power density 0.333W
/ Cm 2 ), and a fifth amorphous silicon film (RF power density 0.5 W / cm 2 ) were sequentially laminated.

【0042】こうして半導体基板上に得られた積層膜に
対してSIMS分析を行い、膜中のアルゴン濃度を測定
した結果を図4(A)に、フッ素濃度を測定した結果を
図4(B)に、窒素濃度を測定した結果を図5(A)
に、酸素濃度を測定した結果を図5(B)にそれぞれ示
す。また、炭素濃度は、1×1016/cm3〜5×101
7/cm3であった。
SIMS analysis is performed on the laminated film thus obtained on the semiconductor substrate, the result of measuring the argon concentration in the film is shown in FIG. 4A, and the result of measuring the fluorine concentration is shown in FIG. 4B. Fig. 5 (A) shows the result of measuring the nitrogen concentration.
5B shows the results of measuring the oxygen concentration. The carbon concentration is 1 × 10 16 / cm 3 to 5 × 10 1.
It was 7 / cm 3 .

【0043】図4、図5から明かなようにRFパワー密
度を増加させるにつれ、アモルファスシリコン膜中のア
ルゴン濃度が増加した。なお、RFパワー密度を増加さ
せても膜中のフッ素濃度、窒素濃度、酸素濃度、及び炭
素濃度はほとんど変化が見られなかった。
As is clear from FIGS. 4 and 5, the argon concentration in the amorphous silicon film increased as the RF power density was increased. Even if the RF power density was increased, the fluorine concentration, the nitrogen concentration, the oxygen concentration, and the carbon concentration in the film hardly changed.

【0044】(実験3)次に、プラズマCVD法を用
い、チャンバー内の圧力の条件を振り、アモルファスシ
リコン膜の膜中におけるアルゴン濃度及び窒素濃度にお
いて、チャンバー内の圧力の依存性を調べた。
(Experiment 3) Next, using the plasma CVD method, the conditions of the pressure in the chamber were changed, and the dependence of the pressure in the chamber on the argon concentration and the nitrogen concentration in the amorphous silicon film was investigated.

【0045】まず、実験1と同じ条件でプラズマCVD
法でリファレンスとなる第1アモルファスシリコン膜を
半導体基板上に形成した。
First, plasma CVD was performed under the same conditions as in Experiment 1.
A first amorphous silicon film serving as a reference was formed on the semiconductor substrate by the method.

【0046】次いで、第1アモルファスシリコン膜上に
膜厚200nmの第2アモルファスシリコン膜を積層形
成した。第2アモルファスシリコン膜は、300℃に維
持した後、チャンバー内の圧力を6.666Pa(0.
05Torr)となるように排気系で調節し、チャンバー
内にガス導入系からSiH4ガスを流量50sccm、
アルゴンガスを流量25sccm、窒素ガスを20sc
cmでそれぞれ導入するとともに高周波電源より放電周
波数27.12MHz、投入RF電力300W(RFパ
ワー密度0.5W/cm2)の放電を行いながらプラズ
マCVD法で形成した。
Then, a second amorphous silicon film having a film thickness of 200 nm was laminated on the first amorphous silicon film. After the second amorphous silicon film was maintained at 300 ° C., the pressure in the chamber was set to 6.666 Pa (0.
The gas flow rate of SiH 4 gas from the gas introduction system to the chamber is 50 sccm,
Argon gas flow rate 25sccm, nitrogen gas 20sc
cm, and a discharge frequency of 27.12 MHz from a high frequency power source, and a discharge RF power of 300 W (RF power density 0.5 W / cm 2 ) were discharged to form a plasma CVD method.

【0047】次いで、チャンバー内の圧力のみの条件を
変え、第2アモルファスシリコン膜上に第3アモルファ
スシリコン膜(圧力5.332Pa(0.04Tor
r))、第4アモルファスシリコン膜(4Pa(0.0
3Torr))、第5アモルファスシリコン膜(圧力2.
666Pa(0.02Torr))を順次積層した。
Then, only the pressure inside the chamber is changed, and the third amorphous silicon film (pressure 5.332 Pa (0.04 Tor) is formed on the second amorphous silicon film.
r)), the fourth amorphous silicon film (4 Pa (0.0
3 Torr)), a fifth amorphous silicon film (pressure 2.
666 Pa (0.02 Torr)) was sequentially laminated.

【0048】こうして半導体基板上に得られた積層膜に
対してSIMS分析を行い、膜中のアルゴン濃度を測定
した結果を図6(A)に、フッ素濃度を測定した結果を
図6(B)に、窒素濃度を測定した結果を図7(A)
に、酸素濃度を測定した結果を図7(B)にそれぞれ示
す。また、炭素濃度は、1×1016/cm3〜5×101
7/cm3であった。
SIMS analysis is performed on the laminated film thus obtained on the semiconductor substrate, and the result of measuring the argon concentration in the film is shown in FIG. 6A, and the result of measuring the fluorine concentration is shown in FIG. 6B. Fig. 7 (A) shows the results of measuring the nitrogen concentration.
7B shows the results of measuring the oxygen concentration, respectively. The carbon concentration is 1 × 10 16 / cm 3 to 5 × 10 1.
It was 7 / cm 3 .

【0049】図6、図7から明かなように圧力を減圧、
即ち高真空にさせるにつれ、アモルファスシリコン膜中
のアルゴン濃度が増加した。なお、圧力を減圧させても
膜中のフッ素濃度、窒素濃度、酸素濃度、及び炭素濃度
はほとんど変化が見られなかった。
As is clear from FIGS. 6 and 7, the pressure is reduced,
That is, the argon concentration in the amorphous silicon film increased as the vacuum was increased. Even when the pressure was reduced, the fluorine concentration, the nitrogen concentration, the oxygen concentration, and the carbon concentration in the film showed almost no change.

【0050】(実験4)ここでは、プラズマCVD法を
用い、原料ガスとしてモノシランとアルゴン元素と窒素
を用いて形成されたアモルファスシリコン膜の膜質につ
いて以下に述べる。
(Experiment 4) Here, the film quality of the amorphous silicon film formed by using the plasma CVD method and using monosilane, argon element and nitrogen as source gases will be described below.

【0051】原料ガスとしてモノシランとアルゴン元素
と窒素を用いて形成されたアモルファスシリコン膜をフ
ーリエ変換赤外分光法(FT−IR法)で得られる分光
スペクトルデータを図18に示した。図18では656
/cmの所でSi−Si結合のピークと、852/cm
の所でSi−N結合のピークと2030/cmの所でピ
ークが見られる。波数2000/cmがSi−H結合の
ピーク、波数2100/cmがSi−H2結合のピーク
とされており、図18の波数2030/cmのピークは
主にSi−H結合であり僅かにSi−H2結合を有して
いるため現れたピークであると言える。また、この膜
は、N−H結合のピークが見られない点と、屈折率が
3.0〜4.0である点も特徴である。
FIG. 18 shows spectroscopic spectrum data obtained by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR method) of an amorphous silicon film formed by using monosilane, argon element and nitrogen as source gas. In FIG. 18, 656
Peak of Si-Si bond at 85 cm / cm
There is a peak of Si-N bond at the position of ## EQU1 ## and a peak of 2030 / cm. The wave number of 2000 / cm is the peak of Si—H bond, and the wave number of 2100 / cm is the peak of Si—H 2 bond. The peak of wave number 2030 / cm in FIG. 18 is mainly Si—H bond and slightly Si. It can be said that this is a peak that appears because it has a —H 2 bond. Further, this film is also characterized in that the peak of N—H bond is not seen and that the refractive index is 3.0 to 4.0.

【0052】[0052]

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について、以下
に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below.

【0053】(実施の形態1)以下に本発明を用いた代
表的なTFTの作製手順を簡略に図1を用いて示す。こ
こではゲッタリングサイトとして本発明の希ガス元素及
び窒素を含み、且つ非晶質構造を有する半導体膜を用い
た例を示す。
(Embodiment Mode 1) A typical procedure for manufacturing a TFT using the present invention will be briefly described below with reference to FIG. Here, an example is shown in which a semiconductor film containing the rare gas element and nitrogen of the present invention as a gettering site and having an amorphous structure is used.

【0054】図1(A)中、10は、絶縁表面を有する
基板、11はブロッキング層となる絶縁膜、12は非晶
質構造を有する半導体膜である。
In FIG. 1A, 10 is a substrate having an insulating surface, 11 is an insulating film serving as a blocking layer, and 12 is a semiconductor film having an amorphous structure.

【0055】図1(A)において、基板10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、本工程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, the substrate 10 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 having an insulating film formed on its surface may be used. Alternatively, a plastic substrate having heat resistance that can withstand the processing temperature of this step may be used.

【0056】まず、図1(A)に示すように基板10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1
1を形成する。代表的な一例は下地絶縁膜11として2
層構造から成り、SiH4、NH3、及びN2Oを反応ガ
スとして成膜される第1酸化窒化シリコン膜を50〜1
00nm、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を100〜150nmの厚
さに積層形成する構造が採用される。また、下地絶縁膜
11の一層として膜厚10nm以下の窒化シリコン膜
(SiN膜)、或いは第2酸化窒化シリコン膜(SiN
xy膜(X≫Y))を用いることが好ましい。ゲッタリ
ングの際、ニッケルは酸素濃度の高い領域に移動しやす
い傾向があるため、半導体膜と接する下地絶縁膜を窒化
シリコン膜とすることは極めて有効である。また、第1
酸化窒化シリコン膜、第2酸化窒化シリコン膜、窒化シ
リコン膜とを順次積層した3層構造を用いてもよい。
First, as shown in FIG. 1A, a base insulating film 1 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 a substrate 10.
1 is formed. A typical example is 2 as the base insulating film 11.
The first silicon oxynitride film, which has a layered structure and is formed by using SiH 4 , NH 3 , and N 2 O as reaction gases, has a thickness of 50 to 1
A structure is employed in which a second silicon oxynitride film formed by using 00 nm, SiH 4 , and N 2 O as reaction gases is laminated to a thickness of 100 to 150 nm. Further, as one layer of the base insulating film 11, a silicon nitride film (SiN film) having a film thickness of 10 nm or less, or a second silicon oxynitride film (SiN film).
It is preferable to use x O y film (X»Y)). At the time of gettering, nickel tends to move to a region having a high oxygen concentration. Therefore, it is extremely effective to use a silicon nitride film as a base insulating film which is in contact with the semiconductor film. Also, the first
A three-layer structure in which a silicon oxynitride film, a second silicon oxynitride film, and a silicon nitride film are sequentially stacked may be used.

【0057】次いで、下地絶縁膜上に非晶質構造を有す
る第1の半導体膜12を形成する。第1の半導体膜12
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。後の結晶化で良質な結晶構造を有する半導体膜を得
るためには、非晶質構造を有する第1の半導体膜12の
膜中に含まれる酸素、窒素などの不純物濃度を5×10
18/cm3(二次イオン質量分析法(SIMS)にて測定し
た原子濃度)以下に低減させておくと良い。これらの不
純物は後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CV
D装置を用いることが望ましい。
Next, the first semiconductor film 12 having an amorphous structure is formed on the base insulating film. First semiconductor film 12
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 or a low pressure CVD method is used.
Method or sputtering method to a thickness of 10 to 100 nm. In order to obtain a semiconductor film having a good crystal structure by the subsequent crystallization, the concentration of impurities such as oxygen and nitrogen contained in the film of the first semiconductor film 12 having an amorphous structure should be 5 × 10 5.
It is preferable to reduce it to 18 / cm 3 (atomic concentration measured by secondary ion mass spectrometry (SIMS)) or less. These impurities become a factor that hinders later crystallization, and also becomes a factor that increases the density of trap centers and recombination centers even after crystallization. Therefore, not only high-purity material gas is used, but also ultra-high vacuum-compatible CV equipped with a mirror surface treatment (electrolytic polishing treatment) in the reaction chamber and an oil-free vacuum exhaust system.
It is desirable to use the D device.

【0058】次いで、非晶質構造を有する第1の半導体
膜12を結晶化させる技術としてここでは特開平8-7832
9号公報記載の技術を用いて結晶化させる。同公報記載
の技術は、非晶質シリコン膜(アモルファスシリコン膜
とも呼ばれる)に対して結晶化を助長する金属元素を選
択的に添加し、加熱処理を行うことで添加領域を起点と
して広がる結晶構造を有する半導体膜を形成するもので
ある。まず、非晶質構造を有する第1の半導体膜12の
表面に、結晶化を促進する触媒作用のある金属元素(こ
こでは、ニッケル)を重量換算で1〜100ppm含む酢
酸ニッケル塩溶液をスピナーで塗布してニッケル含有層
13を形成する。(図1(B))塗布によるニッケル含
有層13の形成方法以外の他の手段として、スパッタ
法、蒸着法、またはプラズマ処理により極薄い膜を形成
する手段を用いてもよい。また、ここでは、全面に塗布
する例を示したが、マスクを形成して選択的にニッケル
含有層を形成してもよい。
Next, as a technique for crystallizing the first semiconductor film 12 having an amorphous structure, here, Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-7832 is used.
Crystallization is performed using the technique described in Japanese Patent No. The technique described in the publication is a crystal structure that expands from an added region as a starting point by selectively adding a metal element that promotes crystallization to an amorphous silicon film (also called an amorphous silicon film) and performing heat treatment. To form a semiconductor film having First, a nickel acetate salt solution containing 1 to 100 ppm by weight of a metal element (nickel in this case) having a catalytic action for promoting crystallization on the surface of the first semiconductor film 12 having an amorphous structure is spinnered. The nickel-containing layer 13 is formed by coating. (FIG. 1B) As a means other than the method of forming the nickel-containing layer 13 by coating, a method of forming an extremely thin film by a sputtering method, a vapor deposition method, or a plasma treatment may be used. In addition, although the example of coating the entire surface is shown here, a nickel-containing layer may be selectively formed by forming a mask.

【0059】次いで、加熱処理を行い、結晶化を行う。
この場合、結晶化は半導体の結晶化を助長する金属元素
が接した半導体膜の部分でシリサイドが形成され、それ
を核として結晶化が進行する。こうして、図1(C)に
示す結晶構造を有する第1の半導体膜14が形成され
る。なお、結晶化後での第1の半導体膜14に含まれる
酸素濃度は、5×1018/cm3以下とすることが望ま
しい。ここでは、脱水素化のための熱処理(450℃、
1時間)の後、結晶化のための熱処理(550℃〜65
0℃で4〜24時間)を行う。また、強光の照射により
結晶化を行う場合は、赤外光、可視光、または紫外光の
いずれか一またはそれらの組み合わせを用いることが可
能であるが、代表的には、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、または高圧水銀ランプか
ら射出された光を用いる。ランプ光源は、1〜60秒、
好ましくは30〜60秒点灯させ、それを1回〜10回
繰り返し、半導体膜が瞬間的に600〜1000℃程度
にまで加熱すればよい。なお、必要であれば、強光を照
射する前に非晶質構造を有する第1の半導体膜14に含
有する水素を放出させる熱処理を行ってもよい。また、
熱処理と強光の照射とを同時に行って結晶化を行っても
よい。生産性を考慮すると、結晶化は強光の照射により
結晶化を行うことが望ましい。
Then, heat treatment is performed to perform crystallization.
In this case, in crystallization, silicide is formed in a portion of the semiconductor film which is in contact with a metal element that promotes crystallization of a semiconductor, and crystallization proceeds with the silicide as a nucleus. Thus, the first semiconductor film 14 having the crystal structure shown in FIG. 1C is formed. Note that the oxygen concentration contained in the first semiconductor film 14 after crystallization is preferably 5 × 10 18 / cm 3 or less. Here, heat treatment for dehydrogenation (450 ° C.,
After 1 hour, heat treatment for crystallization (550 ° C. to 65 ° C.)
For 4 to 24 hours at 0 ° C. Further, when crystallization is performed by irradiation with intense light, any one of infrared light, visible light, or ultraviolet light or a combination thereof can be used, but typically, a halogen lamp, a metal halide, or the like. Light emitted from a lamp, xenon arc lamp, carbon arc lamp, high pressure sodium lamp, or high pressure mercury lamp is used. The lamp light source is 1 to 60 seconds,
It is preferable to turn on the light for 30 to 60 seconds, repeat the operation 1 to 10 times, and instantaneously heat the semiconductor film to about 600 to 1000 ° C. Note that, if necessary, heat treatment for releasing hydrogen contained in the first semiconductor film 14 having an amorphous structure may be performed before irradiation with strong light. Also,
Crystallization may be performed by simultaneously performing heat treatment and intense light irradiation. Considering the productivity, it is desirable to perform crystallization by irradiating strong light.

【0060】このようにして得られる第1の半導体膜1
4には、金属元素(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
に示す方法で当該元素を除去する。
The first semiconductor film 1 thus obtained
In 4, the metal element (here, nickel) remains. It is not evenly distributed in the membrane,
If the average concentration is exceeded, 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, but the element is removed by the method described below.

【0061】次いで、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、結晶構造を有する第1の半導体膜14に対
してレーザー光を照射することが好ましい。レーザー光
を照射した場合、表面に薄い酸化膜(図示しない)が形
成される。このレーザー光には波長400nm以下のエキ
シマレーザー光や、YAGレーザーの第2高調波、第3
高調波を用いる。また、連続発振のレーザ(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)を用い、基本波の第2高
調波〜第4高調波を適用してもよい。代表的には、N
d:YVO4レーザー(基本波1064nm)の第2高調波
(532nm)や第3高調波(355nm)を適用すれば
よい。連続発振のレーザーを用いる場合には、出力10
W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する。また、共振
器の中にYVO4結晶と非線形光学素子を入れて、高調
波を射出する方法もある。そして、好ましくは光学系に
より照射面にて矩形状または楕円形状のレーザ光に成形
して、被処理体に照射する。なお、照射面におけるレー
ザ光の形状(レーザースポット)は光学系からなるビー
ム形成手段により短径の長さが3〜100μmとし、長
径の長さが100μm以上である楕円形状であるとす
る。楕円形状に代えて、短辺の長さが3〜100μmと
し、長辺の長さが100μm以上である矩形形状として
もよい。前記形状を矩形状または楕円状としたのは、基
板全面を効率よくレーザアニールするためである。ここ
で、長径(または長辺)の長さを100μm以上とした
のは、レーザアニールに適したエネルギー密度を有する
レーザ光であれば、実施者が長径(または長辺)の長さ
を適宜決定すればよいからである。このときのエネルギ
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、
10〜2000cm/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。
Then, in order to increase the crystallization rate (ratio of crystal components in the total volume of the film) and repair defects left in the crystal grains, laser light is applied to the first semiconductor film 14 having a crystal structure. Is preferably irradiated. When irradiated with laser light, a thin oxide film (not shown) is formed on the surface. This laser light includes an excimer laser light having a wavelength of 400 nm or less, a second harmonic of a YAG laser, and a third harmonic.
Use harmonics. Further, continuous wave lasers (YAG laser, YVO 4 laser, YLF laser, YAlO 3 laser,
A glass laser, a ruby laser, an alexandrite laser, or a Ti: sapphire laser) may be used to apply the second to fourth harmonics of the fundamental wave. Typically N
The second harmonic (532 nm) or the third harmonic (355 nm) of the d: YVO 4 laser (fundamental wave 1064 nm) may be applied. When using a continuous wave laser, output 10
Laser light emitted from a Y continuous wave WVO 4 laser is converted into a harmonic by a non-linear optical element. There is also a method in which a YVO 4 crystal and a non-linear optical element are put in a resonator to emit a higher harmonic wave. Then, preferably, a rectangular or elliptical laser beam is formed on the irradiation surface by an optical system, and the object to be processed is irradiated. Note that the shape of the laser beam (laser spot) on the irradiation surface is an elliptical shape having a minor axis length of 3 to 100 μm and a major axis length of 100 μm or more by a beam forming means including an optical system. Instead of the elliptical shape, a rectangular shape having a short side length of 3 to 100 μm and a long side length of 100 μm or more may be used. The shape is rectangular or elliptical in order to efficiently perform laser annealing on the entire surface of the substrate. Here, the length of the long diameter (or the long side) is set to 100 μm or more because the practitioner appropriately determines the length of the long diameter (or the long side) as long as the laser light has an energy density suitable for laser annealing. Because you can do it. At this time, the energy density of approximately 0.01 to 100 MW / cm 2 (preferably 0.1 to 10 MW / cm 2) is required. And
The semiconductor film may be moved and irradiated relative to the laser light at a speed of about 10 to 2000 cm / s.

【0062】上記結晶化後のレーザー光の照射により形
成された酸化膜では、不十分であるため、さらに、オゾ
ン含有水溶液(代表的にはオゾン水)で酸化膜(ケミカ
ルオキサイドと呼ばれる)を形成して合計1〜10nm
の酸化膜からなるバリア層15を形成し、このバリア層
15上に希ガス元素を含む第2の半導体膜16を形成す
る。(図1(D))なお、ここでは、結晶構造を有する
第1の半導体膜14に対してレーザー光を照射した場合
に形成される酸化膜もバリア層の一部と見なしている。
このバリア層15は、後の工程で第2の半導体膜16の
みを選択的に除去する際にエッチングストッパーとして
機能する。また、オゾン含有水溶液に代えて、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。また、他のバリア層15の形成方法としては、酸素
雰囲気下の紫外線の照射でオゾンを発生させて前記結晶
構造を有する半導体膜の表面を酸化して形成してもよ
い。また、他のバリア層15の形成方法としては、プラ
ズマCVD法やスパッタ法や蒸着法などで1〜10nm
程度の酸化膜を堆積してバリア層としても良い。バリア
層の形成にプラズマCVD法やスパッタ法や蒸着法など
を用いる場合には、前記結晶構造を有する半導体膜の表
面を洗浄し、自然酸化膜やレーザー光の照射により形成
された酸化膜などを除去した後で形成することが望まし
い。
Since the oxide film formed by the irradiation of the laser beam after the crystallization is not sufficient, an oxide film (called chemical oxide) is further formed with an ozone-containing aqueous solution (typically ozone water). And total 1-10 nm
The barrier layer 15 made of the oxide film is formed, and the second semiconductor film 16 containing a rare gas element is formed on the barrier layer 15. (FIG. 1D) Here, the oxide film formed when the first semiconductor film 14 having a crystal structure is irradiated with laser light is also regarded as part of the barrier layer.
The barrier layer 15 functions as an etching stopper when only the second semiconductor film 16 is selectively removed in a later step. Further, instead of the ozone-containing aqueous solution, the chemical oxide can be similarly formed by treating with an aqueous solution in which sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid and the like are mixed with hydrogen peroxide solution. As another method of forming the barrier layer 15, ozone may be generated by irradiation of ultraviolet rays in an oxygen atmosphere to oxidize the surface of the semiconductor film having the crystal structure. As another method for forming the barrier layer 15, a plasma CVD method, a sputtering method, a vapor deposition method, or the like is used to form 1 to 10 nm.
A barrier layer may be formed by depositing an oxide film of a certain degree. When a plasma CVD method, a sputtering method, a vapor deposition method, or the like is used for forming the barrier layer, the surface of the semiconductor film having the above-described crystal structure is washed to remove a natural oxide film or an oxide film formed by laser light irradiation. It is desirable to form after removing.

【0063】また、バリア層の形成にプラズマCVD法
を用いる場合、原料ガスとしてシラン系ガス(モノシラ
ン、ジシラン、トリシラン等)と窒素酸化物系ガス(N
Oxで表記されるガス)を用い、パルス発振させて成膜
する。例えば、原料ガスとしてモノシラン(SiH4
と亜酸化窒素(N2O)、或いは、TEOSガスとN
2O、或いはTEOSガスとN2OとO2を用い、10n
m以下、好ましくは5nm以下の酸化窒化シリコン膜を
形成する。この酸化窒化シリコン膜は、オゾン含有水溶
液(代表的にはオゾン水)で得られる酸化膜(ケミカル
オキサイドと呼ばれる)や、酸素雰囲気下の紫外線の照
射でオゾンを発生させて結晶構造を有する半導体膜の表
面を酸化して得られる酸化膜と比較して、結晶構造を有
する第1の半導体膜との密着性が高く、後の工程(第2
の半導体膜の形成)でピーリングが発生しない。さらに
密着性を高くするために、バリア層の形成前にアルゴン
プラズマ処理を行ってもよい。また、ゲッタリングさせ
る工程においても、上記膜厚範囲の酸化窒化シリコン膜
であれば、金属元素がバリア層を通過してゲッタリング
サイトに移動させることができる。
When the plasma CVD method is used to form the barrier layer, silane-based gas (monosilane, disilane, trisilane, etc.) and nitrogen oxide-based gas (N
A gas represented by Ox) is used for pulse oscillation to form a film. For example, as a source gas, monosilane (SiH 4 )
And nitrous oxide (N 2 O), or TEOS gas and N
2 O or TEOS gas and N 2 O and O 2 are used, and 10n
A silicon oxynitride film having a thickness of m or less, preferably 5 nm or less is formed. This silicon oxynitride film is an oxide film (called chemical oxide) obtained from an ozone-containing aqueous solution (typically, ozone water) or a semiconductor film having a crystalline structure by generating ozone by irradiation of ultraviolet rays in an oxygen atmosphere. The adhesiveness to the first semiconductor film having a crystalline structure is higher than that of the oxide film obtained by oxidizing the surface of
Peeling does not occur during the formation of the semiconductor film. Argon plasma treatment may be performed before forming the barrier layer in order to further improve the adhesion. Also in the gettering step, if the silicon oxynitride film is in the above film thickness range, the metal element can pass through the barrier layer and be moved to the gettering site.

【0064】また、バリア層の形成にプラズマCVD法
を用いた場合、希ガス元素を含む第2の半導体膜と、バ
リア層を大気に触れさせることなく成膜することが可能
であり、さらに同一チャンバーで連続的に成膜すること
も可能であるため、スループットに優れている。
When the plasma CVD method is used for forming the barrier layer, it is possible to form the second semiconductor film containing a rare gas element and the barrier layer without exposing the barrier layer to the atmosphere. Since it is possible to continuously form a film in the chamber, the throughput is excellent.

【0065】また、他のバリア層15の形成方法として
は、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ても良い。なお、上記方法
のいずれか一の方法、またはそれらの方法を組み合わせ
て形成されたバリア層15は、後のゲッタリングで第1
の半導体膜中のニッケルが第2の半導体膜に移動可能な
膜質または膜厚とすることが必要である。本明細書中、
バリア層とは、ゲッタリング工程において金属元素が通
過可能な膜質または膜厚を有し、且つ、ゲッタリングサ
イトとなる層の除去工程においてエッチングストッパー
となる層を指している。
As another method for forming the barrier layer 15, a clean oven may be used and heated to about 200 to 350 ° C. to form a thin oxide film. It should be noted that the barrier layer 15 formed by any one of the above methods or a combination of those methods can be formed by the first gettering in the first step.
It is necessary that the film quality or film thickness of nickel in the semiconductor film is such that the nickel can move to the second semiconductor film. In this specification,
The barrier layer refers to a layer that has a film quality or a film thickness that allows a metal element to pass therethrough in the gettering step and that serves as an etching stopper in the step of removing the layer that serves as a gettering site.

【0066】ここでは、希ガス元素及び窒素を含む第2
の半導体膜16をプラズマCVD法にて形成し、ゲッタ
リングサイトを形成する。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。中でも安価なガスであるアルゴン
(Ar)が好ましい。ここでは原料ガスとして、モノシ
ラン、アルゴン、窒素を用いることによって、アルゴン
を1×1018/cm3〜1×1022/cm3、好ましく
は、1×1020/cm3〜1×1021/cm3の濃度で含み、ゲ
ッタリング効果が得られる第2の半導体膜をプラズマC
VD法で成膜することができる。なお、第2の半導体膜
は、アルゴンに加え窒素も1×1020/cm3〜1×1021
/cm3の濃度で含む。
Here, the second gas containing a rare gas element and nitrogen is used.
The semiconductor film 16 is formed by a plasma CVD method to form gettering sites. As the rare gas element, one or more selected from helium (He), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), and xenon (Xe) are used. Of these, argon (Ar), which is an inexpensive gas, is preferable. Here, by using monosilane, argon, or nitrogen as the source gas, argon is 1 × 10 18 / cm 3 to 1 × 10 22 / cm 3 , preferably 1 × 10 20 / cm 3 to 1 × 10 21 / A second semiconductor film containing a concentration of cm 3 and having a gettering effect is formed by plasma C
The film can be formed by the VD method. Note that the second semiconductor film contains nitrogen in addition to argon at 1 × 10 20 / cm 3 to 1 × 10 21.
Included at a concentration of / cm 3 .

【0067】膜中に不活性気体である希ガス元素イオン
を含有させる意味は二つある。一つはダングリングボン
ドを形成し半導体膜に歪みを与えることであり、他の一
つは半導体膜の格子間に歪みを与えることである。半導
体膜の格子間に歪みを与えるにはアルゴン(Ar)、ク
リプトン(Kr)、キセノン(Xe)などシリコンより
原子半径の大きな元素を用いた時に顕著に得られる。ま
た、膜中に希ガス元素を含有させることにより、格子歪
だけでなく、不対結合手も形成させてゲッタリング作用
に寄与する。
There are two meanings of containing the rare gas element ion, which is an inert gas, in the film. One is to form dangling bonds to give strain to the semiconductor film, and the other is to give strain to the lattice of the semiconductor film. In order to give strain to the lattice of the semiconductor film, it is remarkably obtained when an element having an atomic radius larger than that of silicon such as argon (Ar), krypton (Kr), and xenon (Xe) is used. Further, by containing a rare gas element in the film, not only lattice strain but also dangling bonds are formed, which contributes to the gettering action.

【0068】次いで、加熱処理を行い、第1の半導体膜
中における金属元素(ニッケル)の濃度を低減、あるい
は除去するゲッタリングを行う。(図1(E))ゲッタ
リングを行う加熱処理としては、強光を照射する処理ま
たは熱処理を行えばよい。このゲッタリングにより、図
1(E)中の矢印の方向(即ち、基板側から第2の半導
体膜表面に向かう方向)に金属元素が移動し、バリア層
15で覆われた第1の半導体膜16に含まれる金属元素
の除去、または金属元素の濃度の低減が行われる。金属
元素がゲッタリングの際に移動する距離は、少なくとも
第1の半導体膜の厚さ程度の距離であればよく、比較的
短時間でゲッタリングを完遂することができる。ここで
は、ニッケルが第1の半導体膜16に偏析しないよう全
て第2の半導体膜19に移動させ、第1の半導体膜16
に含まれるニッケルがほとんど存在しない、即ち膜中の
ニッケル濃度が1×1018/cm3以下、望ましくは1
×1017/cm3以下になるように十分ゲッタリングす
る。
Next, heat treatment is performed to perform gettering for reducing or removing the concentration of the metal element (nickel) in the first semiconductor film. As the heat treatment for performing gettering, treatment for irradiating strong light or heat treatment may be performed (FIG. 1E). By this gettering, the metal element moves in a direction of an arrow in FIG. 1E (that is, a direction from the substrate side to the surface of the second semiconductor film), and the first semiconductor film covered with the barrier layer 15 is formed. The metal element contained in 16 is removed or the concentration of the metal element is reduced. The distance that the metal element moves during gettering may be at least the thickness of the first semiconductor film, and gettering can be completed in a relatively short time. Here, all the nickel is moved to the second semiconductor film 19 so as not to segregate in the first semiconductor film 16,
Almost no nickel is contained, that is, the nickel concentration in the film is 1 × 10 18 / cm 3 or less, preferably 1
Sufficient gettering is performed so that the density is not more than × 10 17 / cm 3 .

【0069】なお、このゲッタリングの加熱処理の条
件、或いは第2の半導体膜の膜厚によっては、第2の半
導体膜が一部結晶化される場合もある。第2の半導体膜
が結晶化してしまうとダングリングボンドや格子歪みや
不対結合手が減少してゲッタリング効果の低減を招くこ
とから、好ましくは、第2の半導体膜が結晶化しない加
熱処理の条件、或いは第2の半導体膜の膜厚とする。い
ずれにせよ、第2の半導体膜、即ち希ガス元素を含有す
る非晶質シリコン膜は、希ガス元素を含まない非晶質シ
リコン膜と比べて結晶化が生じにくいため、ゲッタリン
グサイトとして最適である。さらに窒素も1×1020/c
m3〜1×1021/cm3の濃度で含むため、一層、結晶化が
生じにくいため、ゲッタリングサイトとして好ましい。
The second semiconductor film may be partially crystallized depending on the condition of the gettering heat treatment or the thickness of the second semiconductor film. When the second semiconductor film is crystallized, dangling bonds, lattice distortion, and dangling bonds are reduced, which leads to a reduction in gettering effect. Therefore, heat treatment in which the second semiconductor film is not crystallized is preferable. Or the thickness of the second semiconductor film. In any case, the second semiconductor film, that is, the amorphous silicon film containing a rare gas element is less likely to be crystallized than the amorphous silicon film containing no rare gas element, and thus is optimal as a gettering site. Is. Nitrogen is also 1 × 10 20 / c
Since it is contained at a concentration of m 3 to 1 × 10 21 / cm 3 , it is more difficult to crystallize, which is preferable as a gettering site.

【0070】また、このゲッタリングの加熱処理の条件
によっては、ゲッタリングと同時に第1の半導体膜の結
晶化率を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修する、即
ち結晶性の改善を行うことができる。
Depending on the condition of the heat treatment for gettering, the crystallinity of the first semiconductor film is increased at the same time as gettering, and defects left in the crystal grains are repaired, that is, crystallinity is improved. be able to.

【0071】本明細書において、ゲッタリングとは、被
ゲッタリング領域(ここでは第1の半導体膜)にある金
属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ことを指している。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。
In this specification, gettering means that the metal element in the gettered region (here, the first semiconductor film) 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 shorter the gettering.

【0072】強光を照射する処理を用いる場合は、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、瞬
間的には600〜1000℃、好ましくは700〜75
0℃程度に半導体膜が加熱されるようにする。
When the treatment of irradiating strong light is used, the lamp light source for heating is turned on for 1 to 60 seconds, preferably 30 to 60 seconds, and this is repeated 1 to 10 times, preferably 2 to 6 times. The light emission intensity of the lamp light source is arbitrary, but it is instantaneously 600 to 1000 ° C., preferably 700 to 75 ° C.
The semiconductor film is heated to about 0 ° C.

【0073】また、熱処理で行う場合は、窒素雰囲気中
で450〜800℃、1〜24時間、例えば550℃に
て14時間の熱処理を行えばよい。また、熱処理に加え
て強光を照射してもよい。
When heat treatment is performed, heat treatment may be performed at 450 to 800 ° C. for 1 to 24 hours, for example, 550 ° C. for 14 hours in a nitrogen atmosphere. In addition to the heat treatment, strong light may be irradiated.

【0074】次いで、バリア層15をエッチングストッ
パーとして、16で示した第2の半導体膜のみを選択的
に除去した後、バリア層15を除去し、第1の半導体膜
16を公知のパターニング技術を用いて所望の形状の半
導体層17を形成する。(図1(F))第2の半導体膜
のみを選択的にエッチングする方法としては、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。また、第2の半導体膜を除去した後、バリア層の表
面をTXRFでニッケル濃度を測定したところ、ニッケ
ルが高濃度で検出されるため、バリア層は除去すること
が望ましく、フッ酸を含むエッチャントにより除去すれ
ば良い。また、バリア層を除去した後、レジストからな
るマスクを形成する前に、オゾン水で表面に薄い酸化膜
を形成することが望ましい。
Next, the barrier layer 15 is etched by an etching stopper.
Select only the second semiconductor film indicated by 16 as a par
And then removing the barrier layer 15 to remove the first semiconductor film.
16 using a known patterning technique.
The conductor layer 17 is formed. (FIG. 1F) Second semiconductor film
As a method of selectively etching only ClF, ClF 3
Dry etching without plasma or
Drazine and tetraethylammonium hydroxide
Id (chemical formula (CH3)FourAqueous solution containing (NOH)
Can be performed by wet etching with Lucari solution
It In addition, after removing the second semiconductor film, the surface of the barrier layer is removed.
Nickel concentration on the surface was measured by TXRF.
The barrier layer should be removed because the
Should be removed with an etchant containing hydrofluoric acid.
Good. Also, after removing the barrier layer, remove the resist
A thin oxide film on the surface with ozone water before forming the mask.
Is preferably formed.

【0075】次いで、半導体層の表面をフッ酸を含むエ
ッチャントで洗浄した後、ゲート絶縁膜18となる珪素
を主成分とする絶縁膜を形成する。この表面洗浄とゲー
ト絶縁膜の形成は、大気にふれさせずに連続的に行うこ
とが望ましい。
Then, after cleaning the surface of the semiconductor layer with an etchant containing hydrofluoric acid, an insulating film containing silicon as a main component to form the gate insulating film 18 is formed. It is desirable that the surface cleaning and the formation of the gate insulating film be continuously performed without exposing to the atmosphere.

【0076】次いで、ゲート絶縁膜18の表面を洗浄し
た後、ゲート電極19を形成する。次いで、半導体にn
型を付与する不純物元素(P、As等)、ここではリン
を適宜添加して、ソース領域20及びドレイン領域21
を形成する。添加した後、不純物元素を活性化するため
に加熱処理、強光の照射、またはレーザー光の照射を行
う。また、活性化と同時にゲート絶縁膜へのプラズマダ
メージやゲート絶縁膜と半導体層との界面へのプラズマ
ダメージを回復することができる。特に、室温〜300
℃の雰囲気中において、表面または裏面からYAGレー
ザーの第2高調波を照射して不純物元素を活性化させる
ことは非常に有効である。YAGレーザーはメンテナン
スが少ないため好ましい活性化手段である。
Next, after cleaning the surface of the gate insulating film 18, the gate electrode 19 is formed. Then, in the semiconductor
A source region 20 and a drain region 21 are added by appropriately adding an impurity element imparting a type (P, As, etc.), here phosphorus.
To form. After the addition, heat treatment, strong light irradiation, or laser light irradiation is performed to activate the impurity element. At the same time as activation, plasma damage to the gate insulating film and plasma damage to the interface between the gate insulating film and the semiconductor layer can be recovered. Especially room temperature to 300
It is very effective to activate the impurity element by irradiating the second harmonic wave of the YAG laser from the front surface or the back surface in the atmosphere of ° C. The YAG laser is a preferable activation means because it requires less maintenance.

【0077】以降の工程は、層間絶縁膜23を形成し、
水素化を行って、ソース領域、ドレイン領域に達するコ
ンタクトホールを形成し、ソース電極24、ドレイン電
極25を形成してTFT(nチャネル型TFT)を完成
させる。(図1(G))
In the subsequent steps, the interlayer insulating film 23 is formed,
Hydrogenation is performed to form a contact hole reaching the source region and the drain region, and a source electrode 24 and a drain electrode 25 are formed to complete a TFT (n-channel TFT). (Fig. 1 (G))

【0078】こうして得られたTFTのチャネル形成領
域22に含まれる金属元素の濃度は1×1017/cm3
未満とすることができる。
The concentration of the metal element contained in the channel formation region 22 of the TFT thus obtained is 1 × 10 17 / cm 3.
It can be less than.

【0079】また、本発明は図1(G)のTFT構造に
限定されず、必要があればチャネル形成領域とドレイン
領域(またはソース領域)との間にLDD領域を有する
低濃度ドレイン(LDD:Lightly Doped Drain)構造
としてもよい。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またはドレ
イン領域との間に低濃度に不純物元素を添加した領域を
設けたものであり、この領域をLDD領域と呼んでい
る。さらにゲート絶縁膜を介してLDD領域をゲート電
極と重ねて配置させた、いわゆるGOLD(Gate-drain
Overlapped LDD)構造としてもよい。
The present invention is not limited to the TFT structure of FIG. 1G, and if necessary, a low concentration drain (LDD: LDD: LDD region) between the channel forming region and the drain region (or source region). Lightly Doped Drain) structure. In this structure, a region where an impurity element is added at a low concentration is provided between a channel formation region and a source region or a drain region which is formed by adding an impurity element at a high concentration, and this region is referred to as an LDD region. I'm calling. Furthermore, a so-called GOLD (Gate-drain) is formed in which the LDD region is arranged so as to overlap the gate electrode via a gate insulating film.
Overlapped LDD) structure.

【0080】また、ここではnチャネル型TFTを用い
て説明したが、n型不純物元素に代えてp型不純物元素
を用いることによってpチャネル型TFTを形成するこ
とができることは言うまでもない。
Although an n-channel TFT is used here, it is needless to say that a p-channel TFT can be formed by using a p-type impurity element instead of the n-type impurity element.

【0081】また、ここではトップゲート型TFTを例
として説明したが、TFT構造に関係なく本発明を適用
することが可能であり、例えばボトムゲート型(逆スタ
ガ型)TFTや順スタガ型TFTに適用することが可能
である。
Although the top gate type TFT has been described as an example here, the present invention can be applied regardless of the TFT structure, for example, a bottom gate type (inverse stagger type) TFT or a forward stagger type TFT. It is possible to apply.

【0082】(実施の形態2)ここではTFTの活性層
として本発明の希ガス元素及び窒素を含み、且つ非晶質
構造を有する半導体膜を用いた例を示す。
Embodiment Mode 2 Here, an example is shown in which a semiconductor film containing the rare gas element and nitrogen of the present invention and having an amorphous structure is used as an active layer of a TFT.

【0083】まず、絶縁表面を有する基板上にゲート電
極を形成し、該ゲート電極を覆うゲート絶縁膜を形成
し、該ゲート絶縁膜上に、本発明の希ガス元素及び窒素
を含み、且つ非晶質構造を有する第1の半導体膜を形成
する。ここでは原料ガスとして、モノシラン、アルゴ
ン、窒素を用いることによって、アルゴンを1×1018
/cm3〜1×1022/cm3、好ましくは、1×1020
/cm3〜1×1021/cm3の濃度で含み、非晶質構造を有す
る第1の半導体膜をプラズマCVD法で成膜することが
できる。次いで、一導電型(n型またはp型)の不純物
元素を含有する第2の半導体膜を積層する。次いで、非
晶質構造を有する第1の半導体膜のうち、活性層となる
部分以外の不要な部分をエッチングで除去する。次い
で、全面に導電材料からなる導電膜を成膜した後に、前
記導電膜と一導電型(n型またはp型)の不純物元素を
含有する第2の半導体膜の一部を除去して、半導体膜か
らなるソース領域とドレイン領域を形成し、同時に導電
膜からなるドレイン配線とソース配線も形成する。さら
に第1の半導体膜の一部を除去して、チャネル・エッチ
型のボトムゲート構造のTFTを作製する。このTFT
に画素電極を設ければ、液晶表示装置における画素部の
TFTに使用することができる。
First, a gate electrode is formed on a substrate having an insulating surface, a gate insulating film is formed to cover the gate electrode, and the rare gas element and nitrogen of the present invention are contained on the gate insulating film. A first semiconductor film having a crystalline structure is formed. Here, by using monosilane, argon, and nitrogen as raw material gases, argon is 1 × 10 18
/ Cm 3 to 1 × 10 22 / cm 3 , preferably 1 × 10 20
The first semiconductor film which has a concentration of / cm 3 to 1 × 10 21 / cm 3 and has an amorphous structure can be formed by a plasma CVD method. Next, a second semiconductor film containing an impurity element of one conductivity type (n type or p type) is stacked. Then, unnecessary portions of the first semiconductor film having an amorphous structure other than the portion to be the active layer are removed by etching. Then, after forming a conductive film of a conductive material over the entire surface, a part of the conductive film and the second semiconductor film containing an impurity element of one conductivity type (n-type or p-type) are removed to obtain a semiconductor. A source region and a drain region made of a film are formed, and at the same time, a drain wiring and a source wiring made of a conductive film are also formed. Further, a part of the first semiconductor film is removed to manufacture a channel-etch type bottom gate structure TFT. This TFT
If a pixel electrode is provided in the pixel, it can be used as a TFT in a pixel portion in a liquid crystal display device.

【0084】また、本発明は、アモルファスシリコンT
FTと呼ばれている上記TFTに限定されず、ポリシリ
コンTFTと呼ばれるTFTの活性層にも適用できる。
The present invention also relates to amorphous silicon T
The invention is not limited to the above TFT called FT, but can be applied to the active layer of a TFT called polysilicon TFT.

【0085】その場合、実施の形態1に示した下地絶縁
膜上に設ける非晶質構造を有する第1の半導体膜12と
して、本発明の希ガス元素及び窒素を含み、且つ非晶質
構造を有する第1の半導体膜を用いる。そして、結晶化
技術(固相成長法、レーザー結晶化方法、金属元素を触
媒として用いた熱処理による固相成長法など)により結
晶化を行って結晶構造を有する半導体を形成し、パター
ニングしてTFTの活性層とすればよい。ここでは原料
ガスとして、モノシラン、アルゴン、窒素を用いること
によって、アルゴンを1×1018/cm3〜1×1022
/cm3、好ましくは、1×1020/cm3〜1×1021/cm
3の濃度で含み、非晶質構造を有する第1の半導体膜を
プラズマCVD法で成膜することができる。
In that case, the first semiconductor film 12 having an amorphous structure provided over the base insulating film described in Embodiment 1 contains the rare gas element and nitrogen of the present invention and has an amorphous structure. The first semiconductor film which is included is used. Then, crystallization is performed by a crystallization technique (a solid phase growth method, a laser crystallization method, a solid phase growth method by a heat treatment using a metal element as a catalyst, etc.) to form a semiconductor having a crystalline structure, and the TFT is patterned. Of the active layer. Here, by using monosilane, argon, and nitrogen as raw material gases, argon is added at 1 × 10 18 / cm 3 to 1 × 10 22.
/ Cm 3 , preferably 1 × 10 20 / cm 3 to 1 × 10 21 / cm
A first semiconductor film which has a concentration of 3 and has an amorphous structure can be formed by a plasma CVD method.

【0086】例えば、レーザー結晶化を行う場合、絶縁
表面を有する基板上に、本発明の希ガス元素及び窒素を
含み、且つ非晶質構造を有する第1の半導体膜を成膜し
た後、レーザー結晶化を行う。
For example, when performing laser crystallization, after the first semiconductor film containing the rare gas element and nitrogen of the present invention and having an amorphous structure is formed on a substrate having an insulating surface, the laser is used. Crystallize.

【0087】用いるレーザー光としては、パルス発振型
または連続発光型であるエキシマレーザーやYAGレー
ザーやYVO4レーザー、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を用いることがで
きる。これらのレーザーを用いる場合には、レーザー発
振器から放射されたレーザー光を光学系で線状に集光し
半導体膜に照射する方法を用いると良い。結晶化の条件
は実施者が適宣選択するものであるが、パルス発振型の
エキシマレーザーを用いる場合はパルス発振周波数30
Hzとし、レーザーエネルギー密度を100〜400mJ
/cm2(代表的には200〜300mJ/cm2)とする。また、
パルス発振型のYAGレーザーやYVO4レーザーを用
いる場合にはその第2高調波または第3高調波を用いパ
ルス発振周波数1〜10kHzとし、レーザーエネルギ
ー密度を300〜600mJ/cm2(代表的には350〜5
00mJ/cm2)とすると良い。そして幅100〜1000
μm、例えば400μmで線状に集光したレーザー光を
基板全面に渡って照射し、この時の線状レーザー光の重
ね合わせ率(オーバーラップ率)を80〜98%として
行えばよい。
The laser light used is a pulse oscillation type or continuous emission type excimer laser, YAG laser, YVO 4 laser, YLF laser, YAlO 3 laser, glass laser, ruby laser, alexandrite laser, Ti: sapphire laser, etc. Can be used. When these lasers are used, it is preferable to use a method in which laser light emitted from a laser oscillator is linearly condensed by an optical system and is applied to a semiconductor film. The crystallization conditions are appropriately selected by the practitioner, but when the pulse oscillation type excimer laser is used, the pulse oscillation frequency is 30
Hz and the laser energy density is 100 to 400 mJ
/ cm 2 (typically 200 to 300 mJ / cm 2 ). Also,
When using a pulse oscillation type YAG laser or YVO 4 laser, the pulse oscillation frequency is set to 1 to 10 kHz by using the second harmonic or the third harmonic, and the laser energy density is 300 to 600 mJ / cm 2 (typically 350-5
00mJ / cm 2 ) is recommended. And width 100-1000
Laser light focused in a linear shape with a thickness of, for example, 400 μm may be irradiated over the entire surface of the substrate, and the overlapping ratio of the linear laser light at this time may be set to 80 to 98%.

【0088】また、YVO4レーザで代表される連続発
振型のレーザーを用いる場合、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(第2高調波〜第4高調波)に変換す
る。また、共振器の中にYVO 4結晶と非線形光学素子
を入れて、高調波を射出する方法もある。そして、好ま
しくは光学系により照射面にて矩形状または楕円形状の
レーザ光に成形して、被処理体に照射する。このときの
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。
In addition, YVOFourContinuous generation represented by laser
When using a vibration type laser, continuous oscillation with an output of 10 W
YVOFourA laser beam emitted from a laser is used as a nonlinear optical element.
Converts to higher harmonics (2nd to 4th harmonics)
It In the resonator, YVO FourCrystals and nonlinear optical elements
There is also a method of putting in and emitting a higher harmonic wave. And preferred
Or, if the irradiation surface is rectangular or elliptical,
It is shaped into a laser beam and irradiated onto the object to be processed. At this time
Energy density is 0.01-100 MW / cm2degree
(Preferably 0.1-10 MW / cm2) Is required
It Then, it is recorded at a speed of about 0.5 to 2000 cm / s.
The semiconductor film relative to the laser light
Good.

【0089】(実施の形態3)また、本発明の希ガス元
素及び窒素を含み、且つ非晶質構造を有する半導体膜
は、基板上に各素子を形成した後、基板とTFT等の素
子とを分離する際、エッチング処理、或いはレーザー光
の照射によって層内または界面において剥離現象が生じ
る層(剥離層)として用いることもできる。この剥離層
は、基板上に接して設け、剥離層上に絶縁膜およびTF
Tを形成する。
(Embodiment 3) Further, the semiconductor film of the present invention containing a rare gas element and nitrogen and having an amorphous structure is formed into a substrate and an element such as a TFT after forming each element on the substrate. When separated, it can also be used as a layer (peeling layer) in which a peeling phenomenon occurs in the layer or at the interface due to etching treatment or laser irradiation. The peeling layer is provided in contact with the substrate, and the insulating film and the TF are provided on the peeling layer.
Form T.

【0090】また、本発明の希ガス元素及び窒素を含
み、且つ非晶質構造を有する半導体膜は、従来の非晶質
構造を有する半導体膜と比較して、エッチングレートが
異なるため、各種エッチング工程のエッチングストッパ
ーに用いることができる。
Further, since the semiconductor film containing the rare gas element and nitrogen of the present invention and having an amorphous structure has a different etching rate as compared with the conventional semiconductor film having an amorphous structure, various etchings are performed. It can be used as an etching stopper in the process.

【0091】さらに、本発明の希ガス元素を含み、且
つ、非晶質構造を有する半導体膜は、実施の形態1で説
明した方法とは別の方法で結晶化した半導体膜や、その
他の一般的な半導体膜のゲッタリングサイト、半導体基
板のゲッタリングサイトとしても用いることができる。
Further, the semiconductor film containing a rare gas element of the present invention and having an amorphous structure is a semiconductor film crystallized by a method different from the method described in the first embodiment, and other general films. It can also be used as a gettering site for a typical semiconductor film and a gettering site for a semiconductor substrate.

【0092】以上の構成でなる本発明について、以下に
示す実施例でもってさらに詳細な説明を行うこととす
る。
The present invention having the above structure will be described in more detail with reference to the following examples.

【0093】(実施例) [実施例1]本発明の実施例を図8〜図10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TFT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。
(Example) [Example 1] An example of the present invention will be described with reference to Figs. Here, a method for simultaneously manufacturing a pixel portion and TFTs (n-channel TFT and p-channel TFT) of a driver circuit provided around the pixel portion on the same substrate will be described in detail.

【0094】まず、基板100上に下地絶縁膜101を
形成し、結晶構造を有する第1の半導体膜を得た後、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102〜106を形成する。
First, the base insulating film 101 is formed on the substrate 100 to obtain a first semiconductor film having a crystal structure, and then the semiconductor layers 102 to 106 separated into islands by etching into a desired shape. To form.

【0095】基板100としては、ガラス基板(#17
37)を用い、下地絶縁膜101としては、プラズマC
VD法で成膜温度400℃、原料ガスSiH4、NH3
2Oから作製される酸化窒化シリコン膜101a(組
成比Si=32%、O=27%、N=24%、H=17
%)を50nm(好ましくは10〜200nm)形成する。
次いで、表面をオゾン水で洗浄した後、表面の酸化膜を
希フッ酸(1/100希釈)で除去する。次いでプラズ
マCVD法で成膜温度400℃、原料ガスSiH4、N2
Oから作製される酸化窒化シリコン膜101b(組成比
Si=32%、O=59%、N=7%、H=2%)を1
00nm(好ましくは50〜200nm)の厚さに積層形
成し、さらに大気解放せずにプラズマCVD法で成膜温
度300℃、成膜ガスSiH4で非晶質構造を有する半
導体膜(ここではアモルファスシリコン膜)を54nm
の厚さ(好ましくは25〜80nm)で形成する。
As the substrate 100, a glass substrate (# 17
37) and plasma C is used as the base insulating film 101.
By the VD method, the film formation temperature is 400 ° C., the source gases SiH 4 , NH 3 ,
Silicon oxynitride film 101a made of N 2 O (composition ratio Si = 32%, O = 27%, N = 24%, H = 17
%) Is formed to 50 nm (preferably 10 to 200 nm).
Next, after cleaning the surface with ozone water, the oxide film on the surface is removed with dilute hydrofluoric acid (diluted by 1/100). Then, the film formation temperature is 400 ° C. by the plasma CVD method, and the source gas is SiH 4 , N 2
A silicon oxynitride film 101b made of O (composition ratio Si = 32%, O = 59%, N = 7%, H = 2%) was used as 1
A semiconductor film having an amorphous structure (here, amorphous) is formed by laminating a film having a thickness of 00 nm (preferably 50 to 200 nm) and forming the film by a plasma CVD method at a film forming temperature of 300 ° C. and a film forming gas SiH 4 without exposing to the atmosphere. Silicon film) 54 nm
Is formed (preferably 25 to 80 nm).

【0096】本実施例では下地膜101を2層構造とし
て示したが、前記絶縁膜の単層膜または2層以上積層さ
せた構造として形成しても良い。また、半導体膜の材料
に限定はないが、好ましくはシリコンまたはシリコンゲ
ルマニウム(Si1-XGeX(X=0.0001〜0.0
2))合金などを用い、公知の手段(スパッタ法、LP
CVD法、またはプラズマCVD法等)により形成すれ
ばよい。また、プラズマCVD装置は、枚葉式の装置で
もよいし、バッチ式の装置でもよい。また、同一の成膜
室で大気に触れることなく下地絶縁膜と半導体膜とを連
続成膜してもよい。
Although the base film 101 has a two-layer structure in this embodiment, it may have a single-layer structure of the insulating film or a structure in which two or more layers are laminated. The material of the semiconductor film is not limited, but preferably silicon or silicon germanium (Si 1-x Ge x (X = 0.0001 to 0.0
2)) Using alloys or the like, known means (sputtering method, LP
It may be formed by a CVD method, a plasma CVD method, or the like. Further, the plasma CVD apparatus may be a single wafer type apparatus or a batch type apparatus. Alternatively, the base insulating film and the semiconductor film may be successively formed in the same film formation chamber without exposure to the air.

【0097】次いで、非晶質構造を有する半導体膜の表
面を洗浄した後、オゾン水で表面に約2nmの極薄い酸
化膜を形成する。次いで、TFTのしきい値を制御する
ために微量な不純物元素(ボロンまたはリン)のドーピ
ングを行う。ここでは、ジボラン(B26)を質量分離
しないでプラズマ励起したイオンドープ法を用い、ドー
ピング条件を加速電圧15kV、ジボランを水素で1%
に希釈したガス流量30sccm、ドーズ量2×1012
/cm2で非晶質シリコン膜にボロンを添加した。
After cleaning the surface of the semiconductor film having an amorphous structure, an extremely thin oxide film of about 2 nm is formed on the surface with ozone water. Next, a slight amount of impurity element (boron or phosphorus) is doped to control the threshold value of the TFT. Here, an ion doping method in which diborane (B 2 H 6 ) is plasma-excited without mass separation is used, the doping condition is an acceleration voltage of 15 kV, and diborane is hydrogen at 1%.
Flow rate of diluted gas to 30 sccm, dose amount 2 × 10 12
Boron was added to the amorphous silicon film at a rate of / cm 2 .

【0098】次いで、重量換算で10ppm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する。塗布に
代えてスパッタ法でニッケル元素を全面に散布する方法
を用いてもよい。
Then, a nickel acetate salt solution containing 10 ppm by weight of nickel is applied by a spinner. Instead of coating, a method of spattering nickel element over the entire surface by a sputtering method may be used.

【0099】次いで、加熱処理を行い結晶化させて結晶
構造を有する半導体膜を形成する。この加熱処理は、電
気炉の熱処理または強光の照射を用いればよい。電気炉
の熱処理で行う場合は、500℃〜650℃で4〜24
時間で行えばよい。ここでは脱水素化のための熱処理
(500℃、1時間)の後、結晶化のための熱処理(5
50℃、4時間)を行って結晶構造を有するシリコン膜
を得る。なお、ここでは炉を用いた熱処理を用いて結晶
化を行ったが、ランプアニール装置で結晶化を行っても
よい。なお、ここではシリコンの結晶化を助長する金属
元素としてニッケルを用いた結晶化技術を用いたが、他
の公知の結晶化技術、例えば固相成長法やレーザー結晶
化法を用いてもよい。
Next, heat treatment is performed to crystallize the semiconductor film having a crystal structure. For this heat treatment, heat treatment of an electric furnace or irradiation of strong light may be used. When it is performed by heat treatment in an electric furnace, it is 4 to 24 at 500 to 650 ° C
You can do it in time. Here, after the heat treatment for dehydrogenation (500 ° C., 1 hour), the heat treatment for crystallization (5
50 ° C., 4 hours) to obtain a silicon film having a crystal structure. Note that here, although crystallization is performed by heat treatment using a furnace, crystallization may be performed by a lamp annealing apparatus. Although a crystallization technique using nickel as a metal element that promotes crystallization of silicon is used here, other known crystallization techniques such as a solid phase growth method and a laser crystallization method may be used.

【0100】次いで、結晶構造を有するシリコン膜表面
の酸化膜を希フッ酸等で除去した後、結晶化率を高め、
結晶粒内に残される欠陥を補修するための第1のレーザ
ー光(XeCl:波長308nm)の照射を大気中、ま
たは酸素雰囲気中で行う。レーザー光には波長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10〜1000Hz程度のパルスレーザー光を用い、
当該レーザー光を光学系にて100〜500mJ/cm2に集
光し、90〜95%のオーバーラップ率をもって照射
し、シリコン膜表面を走査させればよい。ここでは、繰
り返し周波数30Hz、エネルギー密度393mJ/cm2
第1のレーザー光の照射を大気中で行なう。なお、大気
中、または酸素雰囲気中で行うため、第1のレーザー光
の照射により表面に酸化膜が形成される。
Next, after removing the oxide film on the surface of the silicon film having a crystal structure with dilute hydrofluoric acid or the like, the crystallization rate is increased,
Irradiation with the first laser light (XeCl: wavelength 308 nm) for repairing defects left in crystal grains is performed in the air or an oxygen atmosphere. Laser light has a wavelength of 400 nm
The following excimer laser light and the second and third harmonics of a YAG laser are used. In any case, using pulsed laser light with a repetition frequency of about 10 to 1000 Hz,
The laser light may be focused at 100 to 500 mJ / cm 2 by an optical system and irradiated with an overlap rate of 90 to 95% to scan the surface of the silicon film. Here, irradiation with the first laser light is performed in the atmosphere with a repetition frequency of 30 Hz and an energy density of 393 mJ / cm 2 . Since it is performed in the air or an oxygen atmosphere, an oxide film is formed on the surface by irradiation with the first laser light.

【0101】次いで、第1のレーザー光の照射により形
成された酸化膜を希フッ酸で除去した後、第2のレーザ
ー光の照射を窒素雰囲気、或いは真空中で行い、半導体
膜表面を平坦化する。このレーザー光(第2のレーザー
光)には波長400nm以下のエキシマレーザー光や、Y
AGレーザーの第2高調波、第3高調波を用いる。第2
のレーザー光のエネルギー密度は、第1のレーザー光の
エネルギー密度より大きくし、好ましくは30〜60m
J/cm2大きくする。ここでは、繰り返し周波数30
Hz、エネルギー密度453mJ/cm2で第2のレーザー光
の照射を行ない、半導体膜表面における凹凸のP―V値
(Peak to Valley、高さの最大値と最小値の差分)が5
0nm以下となる。このP−V値は、AFM(原子間力
顕微鏡)により得られる。
Next, after removing the oxide film formed by the irradiation of the first laser light with dilute hydrofluoric acid, the irradiation of the second laser light is performed in a nitrogen atmosphere or in a vacuum to flatten the surface of the semiconductor film. To do. This laser light (second laser light) is an excimer laser light with a wavelength of 400 nm or less, or Y
The second and third harmonics of the AG laser are used. Second
The energy density of the laser light is larger than that of the first laser light, and preferably 30 to 60 m.
Increase J / cm 2 . Here, the repetition frequency 30
Irradiation with the second laser beam was performed at a frequency of Hz and an energy density of 453 mJ / cm 2 , and the PV value (Peak to Valley, the difference between the maximum height and the minimum height) of the unevenness on the semiconductor film surface was 5
It becomes 0 nm or less. This PV value is obtained by AFM (atomic force microscope).

【0102】また、本実施例では第2のレーザー光の照
射を全面に行ったが、オフ電流の低減は、画素部のTF
Tに特に効果があるため、少なくとも画素部のみに選択
的に照射する工程としてもよい。
Although the second laser beam is applied to the entire surface in this embodiment, the OFF current can be reduced by changing the TF of the pixel portion.
Since T is particularly effective, at least the pixel portion may be selectively irradiated.

【0103】また、本実施例では第2のレーザー光の照
射を行って平坦化する例を示したが、特に行わなくとも
よい。
In this embodiment, the example of irradiating the second laser beam to flatten the surface is shown, but it is not necessary to perform the planarization.

【0104】次いで、オゾン水で表面を120秒処理し
て合計1〜5nmの酸化膜からなるバリア層を形成す
る。
Then, the surface is treated with ozone water for 120 seconds to form a barrier layer made of an oxide film having a total thickness of 1 to 5 nm.

【0105】次いで、バリア層上に上記実施の形態1に
示したプラズマCVD法にてゲッタリングサイトとなる
アルゴン元素を含む非晶質シリコン膜を膜厚150nm
で形成する。本実施例のプラズマCVD法による成膜条
件は、基板温度を300℃とし、チャンバー内の圧力を
26.66Pa(0.2Torr)とし、チャンバー内にガ
ス導入系からSiH4ガスを流量100sccm、アル
ゴンガスを流量500sccm、窒素ガスを200sc
cmでそれぞれ導入するとともに高周波電源より放電周
波数27.12MHz、投入RF電力300W(RFパ
ワー密度0.5W/cm2)の放電を行う。なお、上記
条件での非晶質シリコン膜に含まれるアルゴン元素の原
子濃度は、1×1020/cm3〜1×1021/cm3、窒
素の原子濃度は1×1020/cm3〜1×1021/cm3
である。その後、ランプアニール装置を用いて650
℃、3分の熱処理を行いゲッタリングする。
Next, an amorphous silicon film containing an argon element, which becomes a gettering site, is formed on the barrier layer by the plasma CVD method shown in the first embodiment to a thickness of 150 nm.
To form. The film formation conditions by the plasma CVD method of the present embodiment are as follows: substrate temperature is 300 ° C., pressure in the chamber is 26.66 Pa (0.2 Torr), SiH 4 gas is introduced into the chamber from a gas introduction system at a flow rate of 100 sccm and argon. Gas flow rate 500sccm, nitrogen gas 200sc
Introduced in cm, and discharged from a high frequency power source at a discharge frequency of 27.12 MHz and an input RF power of 300 W (RF power density 0.5 W / cm 2 ). The atomic concentration of the argon element contained in the amorphous silicon film under the above conditions is 1 × 10 20 / cm 3 to 1 × 10 21 / cm 3 , and the atomic concentration of nitrogen is 1 × 10 20 / cm 3 to 1 x 10 21 / cm 3
Is. Then, using a lamp annealing device, 650
Gettering is performed by heat treatment at 3 ° C. for 3 minutes.

【0106】次いで、バリア層をエッチングストッパー
として、ゲッタリングサイトであるアルゴン元素を含む
非晶質シリコン膜を選択的に除去した後、バリア層を希
フッ酸で選択的に除去する。なお、ゲッタリングの際、
ニッケルは酸素濃度の高い領域に移動しやすい傾向があ
るため、酸化膜からなるバリア層をゲッタリング後に除
去することが望ましい。
Then, the barrier layer is used as an etching stopper to selectively remove the amorphous silicon film containing the argon element which is the gettering site, and then the barrier layer is selectively removed with dilute hydrofluoric acid. In addition, at the time of gettering,
Since nickel tends to move to a region having a high oxygen concentration, it is desirable to remove the barrier layer made of an oxide film after gettering.

【0107】次いで、得られた結晶構造を有するシリコ
ン膜(ポリシリコン膜とも呼ばれる)の表面にオゾン水
で薄い酸化膜を形成した後、レジストからなるマスクを
形成し、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102〜106を形成する。半導体層を形
成した後、レジストからなるマスクを除去する。
Next, after forming a thin oxide film with ozone water on the surface of the obtained silicon film having a crystal structure (also referred to as a polysilicon film), a mask made of a resist is formed, and an etching treatment is performed into a desired shape. The semiconductor layers 102 to 106 separated into islands are formed. After forming the semiconductor layer, the resist mask is removed.

【0108】次いで、フッ酸を含むエッチャントで酸化
膜を除去すると同時にシリコン膜の表面を洗浄した後、
ゲート絶縁膜107となる珪素を主成分とする絶縁膜を
形成する。本実施例では、プラズマCVD法により11
5nmの厚さで酸化窒化シリコン膜(組成比Si=32
%、O=59%、N=7%、H=2%)で形成する。
Then, after removing the oxide film with an etchant containing hydrofluoric acid, the surface of the silicon film is washed at the same time.
An insulating film containing silicon as its main component is formed to be the gate insulating film 107. In this embodiment, 11 is formed by the plasma CVD method.
A silicon oxynitride film with a thickness of 5 nm (composition ratio Si = 32
%, O = 59%, N = 7%, H = 2%).

【0109】次いで、図8(A)に示すように、ゲート
絶縁膜107上に膜厚20〜100nmの第1の導電膜
108aと、膜厚100〜400nmの第2の導電膜1
08bとを積層形成する。本実施例では、ゲート絶縁膜
107上に膜厚50nmの窒化タンタル膜、膜厚370
nmのタングステン膜を順次積層する。
Next, as shown in FIG. 8A, a first conductive film 108a having a film thickness of 20 to 100 nm and a second conductive film 1 having a film thickness of 100 to 400 nm are formed on the gate insulating film 107.
08b is formed by stacking. In this embodiment, a tantalum nitride film having a thickness of 50 nm and a thickness of 370 are formed on the gate insulating film 107.
nm tungsten films are sequentially stacked.

【0110】第1の導電膜及び第2の導電膜を形成する
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、第1の導電
膜及び第2の導電膜として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や、、
AgPdCu合金を用いてもよい。また、2層構造に限
定されず、例えば、膜厚50nmのタングステン膜、膜
厚500nmのアルミニウムとシリコンの合金(Al−
Si)膜、膜厚30nmの窒化チタン膜を順次積層した
3層構造としてもよい。また、3層構造とする場合、第
1の導電膜のタングステンに代えて窒化タングステンを
用いてもよいし、第2の導電膜のアルミニウムとシリコ
ンの合金(Al−Si)膜に代えてアルミニウムとチタ
ンの合金膜(Al−Ti)を用いてもよいし、第3の導
電膜の窒化チタン膜に代えてチタン膜を用いてもよい。
また、単層構造であってもよい。
As the conductive material for forming the first conductive film and the second conductive film, Ta, W, Ti, Mo, Al, Cu
It is formed of an element selected from the above or an alloy material or a compound material containing the above element as a main component. A semiconductor film typified by a polycrystalline silicon film doped with an impurity element such as phosphorus as the first conductive film and the second conductive film,
You may use AgPdCu alloy. Further, the structure is not limited to the two-layer structure.
A three-layer structure in which a Si) film and a titanium nitride film having a film thickness of 30 nm are sequentially laminated may be used. In the case of a three-layer structure, tungsten nitride may be used instead of tungsten of the first conductive film, or aluminum may be used instead of the aluminum-silicon alloy (Al-Si) film of the second conductive film. An alloy film of titanium (Al—Ti) may be used, or a titanium film may be used instead of the titanium nitride film of the third conductive film.
Further, it may have a single layer structure.

【0111】次に、図8(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110〜115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。第1のエッチング処理では第1及び第
2のエッチング条件で行う。エッチングにはICP(In
ductively Coupled Plasma:誘導結合型プラズマ)エッ
チング法を用いると良い。ICPエッチング法を用い、
エッチング条件(コイル型の電極に印加される電力量、
基板側の電極に印加される電力量、基板側の電極温度
等)を適宜調節することによって所望のテーパー形状に
膜をエッチングすることができる。なお、エッチング用
ガスとしては、Cl2、BCl3、SiCl4、CCl4
どを代表とする塩素系ガスまたはCF4、SF6、NF3
などを代表とするフッ素系ガス、またはO2を適宜用い
ることができる。
Next, as shown in FIG. 8B, masks 110 to 115 made of resist are formed by a light exposure process, and a first etching process for forming gate electrodes and wirings is performed. The first etching process is performed under the first and second etching conditions. ICP (In
It is advisable to use an inductively coupled plasma etching method. Using ICP etching method,
Etching conditions (electric power applied to the coil type electrode,
By appropriately adjusting the amount of electric power applied to the electrode on the substrate side, the electrode temperature on the substrate side, etc., the film can be etched into a desired tapered shape. As the etching gas, chlorine-based gas represented by Cl 2 , BCl 3 , SiCl 4 , CCl 4 or the like or CF 4 , SF 6 , NF 3 is used.
A fluorine-based gas typified by, for example, or O 2 can be appropriately used.

【0112】本実施例では、基板側(試料ステージ)に
も150W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。なお、基板側の電極
面積サイズは、12.5cm×12.5cmであり、コ
イル型の電極面積サイズ(ここではコイルの設けられた
石英円板)は、直径25cmの円板である。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。第1のエッチング条件
でのWに対するエッチング速度は200.39nm/m
in、TaNに対するエッチング速度は80.32nm
/minであり、TaNに対するWの選択比は約2.5
である。また、この第1のエッチング条件によって、W
のテーパー角は、約26°となる。この後、レジストか
らなるマスク110〜115を除去せずに第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30/30(sccm)
とし、1Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(1
3.56MHz)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った。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。第2のエッチング条件でのWに
対するエッチング速度は58.97nm/min、Ta
Nに対するエッチング速度は66.43nm/minで
ある。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。
In this embodiment, 150 W of RF (13.56 MHz) power is also applied to the substrate side (sample stage) to apply a substantially negative self-bias voltage. The electrode area size on the substrate side is 12.5 cm × 12.5 cm, and the coil type electrode area size (here, a quartz disk provided with a coil) is a disk having a diameter of 25 cm. The W film is etched under the first etching condition so that the end portion of the first conductive layer is tapered. The etching rate for W under the first etching condition is 200.39 nm / m
Etching rate for in and TaN is 80.32 nm
/ Min, and the selection ratio of W to TaN is about 2.5.
Is. In addition, depending on the first etching condition, W
The taper angle of is about 26 °. Thereafter, the masks 110 to 115 made of resist are not removed, and the second etching condition is changed to CF 4 and Cl 2 as etching gas, and the gas flow rate ratio of each is 30/30 (sccm).
With a pressure of 1 Pa, RF (1 W
(3.56 MHz) Power was applied to generate plasma and etching was performed for about 30 seconds. 20 W RF (13.56 MHz) power is also applied to the substrate side (sample stage), and a substantially negative self-bias voltage is applied. Under the second etching condition in which CF 4 and Cl 2 are mixed, the W film and the TaN film are etched to the same extent. The etching rate for W under the second etching condition is 58.97 nm / min, Ta
The etching rate for N is 66.43 nm / min. Note that in order to perform etching without leaving a residue on the gate insulating film, the etching time may be increased at a rate of about 10 to 20%.

【0113】上記第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°とすればよい。
In the first etching process, the shape of the mask made of resist is made suitable,
The edges 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 may be 15 to 45 °.

【0114】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
117〜122(第1の導電層117a〜122aと第
2の導電層117b〜122b)を形成する。ゲート絶
縁膜となる絶縁膜107は、10〜20nm程度エッチン
グされ、第1の形状の導電層117〜122で覆われな
い領域が薄くなったゲート絶縁膜116となる。
Thus, the first shape conductive layers 117 to 122 (first conductive layers 117a to 122a and second conductive layer 117b) formed of the first conductive layer and the second conductive layer are formed by the first etching process. ~ 122b) are formed. The insulating film 107 serving as a gate insulating film is etched by about 10 to 20 nm, and becomes a gate insulating film 116 in which a region which is not covered with the first shape conductive layers 117 to 122 is thinned.

【0115】次いで、レジストからなるマスクを除去せ
ずに第2のエッチング処理を行う。(図8(C))ここ
では、エッチング用ガスにSF6とCl2とO2とを用
い、それぞれのガス流量比を24/12/24(scc
m)とし、1.3Paの圧力でコイル型の電極に700W
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25秒行った。基板側(試料ステージ)に
も10W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。第2のエッチング処理
でのWに対するエッチング速度は227.3nm/mi
n、TaNに対するエッチング速度は32.1nm/m
inであり、TaNに対するWの選択比は7.1であ
り、絶縁膜116であるSiONに対するエッチング速
度は33.7nm/minであり、SiONに対するW
の選択比は6.83である。このようにエッチングガス
用ガスにSF6を用いた場合、絶縁膜116との選択比
が高いので膜減りを抑えることができる。本実施例では
絶縁膜116において約8nmしか膜減りが起きない。
Next, a second etching process is performed without removing the resist mask. (FIG. 8 (C)) Here, SF 6 , Cl 2, and O 2 are used as etching gases, and the gas flow rate ratio of each gas is 24/12/24 (scc).
m) and 700 W on the coil type electrode at a pressure of 1.3 Pa
RF (13.56 MHz) power was applied to generate plasma, and etching was performed for 25 seconds. RF (13.56 MHz) power of 10 W is also applied to the substrate side (sample stage), and a substantially negative self-bias voltage is applied. The etching rate for W in the second etching process is 227.3 nm / mi.
Etching rate for n and TaN is 32.1 nm / m
in, the selection ratio of W to TaN is 7.1, the etching rate of SiON that is the insulating film 116 is 33.7 nm / min, and W to SiON is W.
The selection ratio is 6.83. As described above, when SF 6 is used as the etching gas, the selection ratio with the insulating film 116 is high, so that film loss can be suppressed. In this embodiment, the insulating film 116 is reduced in thickness by about 8 nm.

【0116】この第2のエッチング処理によりWのテー
パー角は70°となった。この第2のエッチング処理に
より第2の導電層124b〜129bを形成する。一
方、第1の導電層は、ほとんどエッチングされず、第1
の導電層124a〜129aとなる。なお、第1の導電
層124a〜129aは、第1の導電層117a〜12
2aとほぼ同一サイズである。実際には、第1の導電層
の幅は、第2のエッチング処理前に比べて約0.3μm
程度、即ち線幅全体で0.6μm程度後退する場合もあ
るがほとんどサイズに変化がない。また、図8(B)お
よび図8(C)では、第1の導電層のテーパー部の長さ
は同一として図示しているが、実際は、配線幅の依存性
があるため、配線幅によって第1の導電層のテーパー部
の長さが変化する。
The taper angle of W became 70 ° by this second etching treatment. By this second etching process, second conductive layers 124b to 129b are formed. On the other hand, the first conductive layer is hardly etched,
Of the conductive layers 124a to 129a. Note that the first conductive layers 124a to 129a are the first conductive layers 117a to 12a.
It is almost the same size as 2a. Actually, the width of the first conductive layer is about 0.3 μm as compared with that before the second etching process.
In some cases, the line width may recede by about 0.6 μm, but there is almost no change in size. Further, in FIGS. 8B and 8C, the lengths of the tapered portions of the first conductive layer are illustrated as being the same, but in reality, there is a dependence on the wiring width. The length of the tapered portion of the first conductive layer changes.

【0117】また、2層構造に代えて、膜厚50nmの
タングステン膜、膜厚500nmのアルミニウムとシリ
コンの合金(Al−Si)膜、膜厚30nmの窒化チタ
ン膜を順次積層した3層構造とした場合、第1のエッチ
ング処理の第1のエッチング条件としては、BCl3
Cl2とO2とを原料ガスに用い、それぞれのガス流量比
を65/10/5(sccm)とし、基板側(試料ステ
ージ)に300WのRF(13.56MHz)電力を投
入し、1.2Paの圧力でコイル型の電極に450Wの
RF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生
成して117秒のエッチングを行えばよく、第1のエッ
チング処理の第2のエッチング条件としては、CF4
Cl2とO2とを用い、それぞれのガス流量比を25/2
5/10(sccm)とし、基板側(試料ステージ)に
も20WのRF(13.56MHz)電力を投入し、1
Pa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えばよく、第2のエッチング処
理としてはBCl3とCl2を用い、それぞれのガス流量
比を20/60(sccm)とし、基板側(試料ステージ)
には100WのRF(13.56MHz)電力を投入
し、1.2Paの圧力でコイル型の電極に600WのR
F(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えばよい。
Further, instead of the two-layer structure, a three-layer structure in which a tungsten film with a film thickness of 50 nm, an alloy of aluminum and silicon (Al-Si) film with a film thickness of 500 nm, and a titanium nitride film with a film thickness of 30 nm are sequentially laminated is provided. In this case, as the first etching condition of the first etching process, BCl 3 , Cl 2 and O 2 are used as source gases, and the gas flow rate ratio of each is set to 65/10/5 (sccm). The RF power (13.56 MHz) of 300 W is applied to the (sample stage), and the RF power (13.56 MHz) of 450 W is applied to the coil-shaped electrode at a pressure of 1.2 Pa to generate plasma for 117 seconds. Etching may be performed. As the second etching condition of the first etching process, CF 4 , Cl 2, and O 2 are used, and the gas flow rate ratio of each is 25/2.
5/10 (sccm), 20W of RF (13.56MHz) power was also applied to the substrate side (sample stage),
RF of 500 W (13.
56MHz) Power is generated and plasma is generated for about 30
It suffices to perform the etching for about a second. BCl 3 and Cl 2 are used for the second etching treatment, and the gas flow rate ratio of each is set to 20/60 (sccm) and the substrate side (sample stage)
RF (13.56 MHz) power of 100 W is applied to the coil, and a pressure of 1.2 Pa is applied to the coil-shaped electrode to generate R of 600 W.
It suffices to apply F (13.56 MHz) power to generate plasma and perform etching.

【0118】次いで、レジストからなるマスクを除去し
た後、第1のドーピング処理を行って図8(D)の状態
を得る。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
〜100keVとして行う。n型を付与する不純物元素
として、典型的にはリン(P)または砒素(As)を用
いる。この場合、第1の導電層及び第2の導電層124
〜128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130〜134が
形成される。第1の不純物領域130〜134には1×
1016〜1×1017/cm3の濃度範囲でn型を付与する不
純物元素を添加する。ここでは、第1の不純物領域と同
じ濃度範囲の領域をn--領域とも呼ぶ。
Next, after removing the resist mask, the first doping process is performed to obtain the state of FIG. The doping treatment may be performed by an ion doping method or an ion implantation method. The conditions of the ion doping method are a dose amount of 1.5 × 10 14 atoms / cm 2 and an acceleration voltage of 60.
~ 100 keV. Phosphorus (P) or arsenic (As) is typically used as the impurity element imparting n-type. In this case, the first conductive layer and the second conductive layer 124
~ 128 serves as a mask for the impurity element imparting n-type, and the first impurity regions 130 to 134 are formed in a self-aligned manner. 1 × in the first impurity regions 130 to 134
An impurity element imparting n-type is added within a concentration range of 10 16 to 1 × 10 17 / cm 3 . Here, a region having the same concentration range as the first impurity region is also called an n region.

【0119】なお、本実施例ではレジストからなるマス
クを除去した後、第1のドーピング処理を行ったが、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
理を行ってもよい。また、図8(D)では、便宜上、第
1の導電層のテーパー部の長さは同一として図示してい
るが、実際は、配線幅によって第1の導電層のテーパー
部の長さが変化している。従って、同一基板上に配線幅
の異なる配線が複数設けられている場合、ドーピングさ
れる領域の幅もそれぞれ異なる。
Although the first doping process is performed after removing the resist mask in this embodiment, the first doping process may be performed without removing the resist mask. Further, in FIG. 8D, for convenience, the length of the tapered portion of the first conductive layer is illustrated as being the same, but in reality, the length of the tapered portion of the first conductive layer changes depending on the wiring width. ing. Therefore, when a plurality of wirings having different wiring widths are provided on the same substrate, the widths of the doped regions also differ.

【0120】次いで、図9(A)に示すようにレジスト
からなるマスク135〜137を形成し第2のドーピン
グ処理を行う。マスク135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136は駆
動回路のnチャネル型TFTの一つ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137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と保持容
量となる領域とを保護するマスクである。
Next, as shown in FIG. 9A, masks 135 to 137 made of resist are formed and a second doping process is performed. A mask 135 is a mask that protects a channel formation region of a semiconductor layer forming a p-channel TFT of a drive circuit and a peripheral region thereof, and a mask 136 is a semiconductor layer forming one of n-channel TFTs of the drive circuit. The mask is a mask that protects the channel formation region and its peripheral region, and the mask 137 is a mask that protects the channel formation region of the semiconductor layer forming the TFT of the pixel portion, the peripheral region thereof, and the region serving as the storage capacitor.

【0121】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/cm2
し、加速電圧を60〜100keVとしてリン(P)を
ドーピングする。ここでは、第2の導電層124b〜1
26bをマスクとして各半導体層に不純物領域が自己整
合的に形成される。勿論、マスク135〜137で覆わ
れた領域には添加されない。こうして、第2の不純物領
域138〜140、169と、第3の不純物領域142
が形成される。第2の不純物領域138〜140、16
9には1×1020〜1×1021/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。ここでは、第2
の不純物領域と同じ濃度範囲の領域をn+領域とも呼
ぶ。
The condition of the ion doping method in the second doping process is that the dose amount is 1.5 × 10 15 atoms / cm 2 and the accelerating voltage is 60 to 100 keV, and phosphorus (P) is doped. Here, the second conductive layers 124 b to 1
Impurity regions are formed in each semiconductor layer in a self-aligned manner using 26b as a mask. Of course, it is not added to the region covered with the masks 135 to 137. Thus, the second impurity regions 138 to 140, 169 and the third impurity region 142.
Is formed. Second impurity regions 138-140, 16
9 is doped with an impurity element imparting n-type in the concentration range of 1 × 10 20 to 1 × 10 21 / cm 3 . Here, the second
The region having the same concentration range as the impurity region of is also called an n + region.

【0122】また、第3の不純物領域は第1の導電層に
より第2の不純物領域よりも低濃度に形成され、1×1
18〜1×1019/cm3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。なお、第3の不純物領
域は、テーパー形状である第1の導電層の部分を通過さ
せてドーピングを行うため、テーパ−部の端部に向かっ
て不純物濃度が増加する濃度勾配を有している。ここで
は、第3の不純物領域と同じ濃度範囲の領域をn-領域
とも呼ぶ。また、マスク136、137で覆われた領域
は、第2のドーピング処理で不純物元素が添加されず、
第1の不純物領域144、145となる。
Further, the third impurity region is formed at a lower concentration than the second impurity region by the first conductive layer, and has a concentration of 1 × 1.
An impurity element imparting n-type is added in the concentration range of 0 18 to 1 × 10 19 / cm 3 . Note that the third impurity region has a concentration gradient in which the impurity concentration increases toward the end portion of the tapered portion because doping is performed by passing through the portion of the first conductive layer having a tapered shape. . Here, a region having the same concentration range as the third impurity region is also called an n region. Further, in the region covered with the masks 136 and 137, the impurity element is not added in the second doping treatment,
The first impurity regions 144 and 145 are formed.

【0123】次いで、レジストからなるマスク135〜
137を除去した後、新たにレジストからなるマスク1
46〜148を形成して図9(B)に示すように第3の
ドーピング処理を行う。
Next, the masks 135 made of resist are formed.
After removing 137, a mask 1 newly made of resist
46 to 148 are formed and a third doping process is performed as shown in FIG.

【0124】駆動回路において、上記第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お
よび保持容量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149、
150及び第5の不純物領域151、152を形成す
る。
In the drive circuit, by the third doping process, a fourth impurity element imparting p-type conductivity is added to the semiconductor layer forming the p-channel TFT and the semiconductor layer forming the storage capacitor. Impurity region 149,
150 and fifth impurity regions 151 and 152 are formed.

【0125】また、第4の不純物領域149、150に
は1×1020〜1×1021/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。尚、第4の不
純物領域149、150には先の工程でリン(P)が添
加された領域(n--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。ここでは、第4の不純物領域と
同じ濃度範囲の領域をp +領域とも呼ぶ。
Further, in the fourth impurity regions 149 and 150,
Is 1 × 1020~ 1 x 10twenty one/cm3P-type in the concentration range of
The impurity element to be added is added. In addition, the fourth failure
Phosphorus (P) was added to the pure regions 149 and 150 in the previous step.
Added region (n-Region), but the
Conductive because the concentration of pure element is 1.5 to 3 times that of pure element
The mold is p-type. Here, the fourth impurity region and
P in the same concentration range +Also called a region.

【0126】また、第5の不純物領域151、152は
第2の導電層125aのテーパー部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。ここでは、第5の不純物領域と同じ濃度範囲の領域
をp-領域とも呼ぶ。
The fifth impurity regions 151 and 152 are formed in a region overlapping the tapered portion of the second conductive layer 125a, and have a concentration range of 1 × 10 18 to 1 × 10 20 / cm 3. An impurity element imparting p-type is added. Here, a region having the same concentration range as the fifth impurity region is also called ap region.

【0127】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。導電層124〜127はTFTのゲート電極とな
る。また、導電層128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、導電層129は画素
部においてソース配線を形成する。
By the steps up to this point, each semiconductor layer is n-doped.
An impurity region having a conductivity type of p-type or p-type is formed. The conductive layers 124 to 127 become gate electrodes of the TFT. In addition, the conductive layer 128 serves as one electrode which forms a storage capacitor in the pixel portion. Further, the conductive layer 129 forms a source wiring in the pixel portion.

【0128】また、導電層124〜127及び不純物領
域(第1の不純物領域〜第5の不純物領域)が形成でき
るのであれば特に上記工程順序に限定されず、各エッチ
ング順序、各ドーピング順序を適宜変更してもよい。
Further, as long as the conductive layers 124 to 127 and the impurity regions (first impurity region to fifth impurity region) can be formed, the above process order is not particularly limited, and each etching order and each doping order are appropriately set. You may change it.

【0129】次いで、ほぼ全面を覆う絶縁膜(図示しな
い)を形成する。本実施例では、プラズマCVD法によ
り膜厚50nmの酸化シリコン膜を形成した。勿論、こ
の絶縁膜は酸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, an insulating film (not shown) is formed to cover almost the entire surface. In this embodiment, a silicon oxide film having a film thickness of 50 nm is formed by the plasma CVD method. Of course, this insulating film is not limited to the silicon oxide film, and another insulating film containing silicon may be used as a single layer or a laminated structure.

【0130】次いで、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。この活性化工
程は、ランプ光源を用いたラピッドサーマルアニール法
(RTA法)、或いはYAGレーザーまたはエキシマレ
ーザーを裏面から照射する方法、或いは炉を用いた熱処
理、或いはこれらの方法のうち、いずれかと組み合わせ
た方法によって行う。
Then, a step of activating the impurity element added to each semiconductor layer is performed. This activation step is performed by a rapid thermal annealing method (RTA method) using a lamp light source, a method of irradiating the back surface with a YAG laser or an excimer laser, a heat treatment using a furnace, or a combination of these methods. By the method.

【0131】また、本実施例では、上記活性化の前に絶
縁膜を形成した例を示したが、上記活性化を行った後、
絶縁膜を形成する工程としてもよい。
In this embodiment, an example in which the insulating film is formed before the activation is shown, but after the activation is performed,
It may be a step of forming an insulating film.

【0132】次いで、窒化シリコン膜からなる第1の層
間絶縁膜153を形成して熱処理(300〜550℃で
1〜12時間の熱処理)を行い、半導体層を水素化する
工程を行う。(図9(C))この工程は第1の層間絶縁
膜153に含まれる水素により半導体層のダングリング
ボンドを終端する工程である。酸化シリコン膜からなる
絶縁膜(図示しない)の存在に関係なく半導体層を水素
化することができる。ただし、本実施例では、第2の導
電層としてアルミニウムを主成分とする材料を用いてい
るので、水素化する工程において第2の導電層が耐え得
る熱処理条件とすることが重要である。水素化の他の手
段として、プラズマ水素化(プラズマにより励起された
水素を用いる)を行っても良い。
Then, a first interlayer insulating film 153 made of a silicon nitride film is formed and heat treatment (heat treatment at 300 to 550 ° C. for 1 to 12 hours) is performed to hydrogenate the semiconductor layer. (FIG. 9C) This step is a step of terminating the dangling bond of the semiconductor layer by hydrogen contained in the first interlayer insulating film 153. The semiconductor layer can be hydrogenated regardless of the presence of an insulating film (not shown) made of a silicon oxide film. However, in this embodiment, since the material containing aluminum as the main component is used as the second conductive layer, it is important to set the heat treatment conditions that the second conductive layer can withstand in the hydrogenation step. Plasma hydrogenation (using hydrogen excited by plasma) may be performed as another means of hydrogenation.

【0133】次いで、第1の層間絶縁膜153上に有機
絶縁物材料から成る第2の層間絶縁膜154を形成す
る。本実施例では膜厚1.6μmのアクリル樹脂膜を形
成する。次いで、ソース配線129に達するコンタクト
ホールと、導電層127、128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。本実施例では複数のエッチング処理を順次行う。
本実施例では第1の層間絶縁膜をエッチングストッパー
として第2の層間絶縁膜をエッチングした後、絶縁膜
(図示しない)をエッチングストッパーとして第1の層
間絶縁膜をエッチングしてから絶縁膜(図示しない)を
エッチングした。
Next, a second interlayer insulating film 154 made of an organic insulating material is formed on the first interlayer insulating film 153. In this embodiment, an acrylic resin film having a thickness of 1.6 μm is formed. Next, a contact hole reaching the source wiring 129, a contact hole reaching the conductive layers 127 and 128, and a contact hole reaching each impurity region are formed. In this embodiment, a plurality of etching processes are sequentially performed.
In this embodiment, after etching the second interlayer insulating film using the first interlayer insulating film as an etching stopper, the first interlayer insulating film is etched using an insulating film (not shown) as an etching stopper, and then the insulating film (illustrated). Not etched).

【0134】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。これらの電極及び画素
電極の材料は、AlまたはAgを主成分とする膜、また
はそれらの積層膜等の反射性の優れた材料を用いること
が望ましい。こうして、ソース電極またはドレイン電極
155〜160、ゲート配線162、接続配線161、
画素電極163が形成される。
After that, wirings and pixel electrodes are formed using Al, Ti, Mo, W or the like. As a material of these electrodes and pixel electrodes, it is desirable to use a material having excellent reflectivity such as a film containing Al or Ag as a main component, or a laminated film thereof. Thus, the source or drain electrodes 155 to 160, the gate wiring 162, the connection wiring 161,
The pixel electrode 163 is formed.

【0135】以上の様にして、nチャネル型TFT20
1、pチャネル型TFT202、nチャネル型TFT2
03を有する駆動回路206と、nチャネル型TFTか
らなる画素TFT204、保持容量205とを有する画
素部207を同一基板上に形成することができる。(図
10)本明細書中ではこのような基板を便宜上アクティ
ブマトリクス基板と呼ぶ。
As described above, the n-channel TFT 20
1, p-channel TFT 202, n-channel TFT 2
The pixel portion 207 including the driver circuit 206 including the pixel 03, the pixel TFT 204 including the n-channel TFT, and the storage capacitor 205 can be formed over the same substrate. (FIG. 10) In this specification, such a substrate is referred to as an active matrix substrate for convenience.

【0136】画素部207において、画素TFT204
(nチャネル型TFT)にはチャネル形成領域167、
ゲート電極を形成する導電層127の外側に形成される
第1の不純物領域(n--領域)145と、ソース領域ま
たはドレイン領域として機能する第2の不純物領域(n
+領域)140、169を有している。また、保持容量
205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150、第5の不純物領域152が形成され
ている。保持容量205は、絶縁膜(ゲート絶縁膜と同
一膜)116を誘電体として、第2の電極128と、半
導体層150、152、168とで形成されている。
In the pixel portion 207, the pixel TFT 204
The (n-channel TFT) has a channel forming region 167,
A first impurity region (n region) 145 formed outside the conductive layer 127 forming the gate electrode and a second impurity region (n ) functioning as a source region or a drain region.
+ Area) 140, 169. Further, a fourth impurity region 150 and a fifth impurity region 152 are formed in the semiconductor layer functioning as one electrode of the storage capacitor 205. The storage capacitor 205 is formed of the second electrode 128 and the semiconductor layers 150, 152, 168 using the insulating film (the same film as the gate insulating film) 116 as a dielectric.

【0137】また、駆動回路206において、nチャネ
ル型TFT201(第1のnチャネル型TFT)はチャ
ネル形成領域164、ゲート電極を形成する導電層12
4の一部と絶縁膜を介して重なる第3の不純物領域(n
-領域)142とソース領域またはドレイン領域として
機能する第2の不純物領域(n+領域)138を有して
いる。
In the drive circuit 206, the n-channel TFT 201 (first n-channel TFT) is the channel formation region 164 and the conductive layer 12 forming the gate electrode.
4 and a third impurity region (n
- has a second impurity region (n + region) 138 functioning as a region) 142 and a source region or a drain region.

【0138】また、駆動回路206において、pチャネ
ル型TFT202にはチャネル形成領域165、ゲート
電極を形成する導電層125の一部と絶縁膜を介して重
なる第5不純物領域(p-領域)151とソース領域ま
たはドレイン領域として機能する第4の不純物領域(p
+領域)149を有している。
In the drive circuit 206, the p-channel TFT 202 has a channel formation region 165 and a fifth impurity region (p region) 151 overlapping a part of the conductive layer 125 forming the gate electrode with an insulating film interposed therebetween. A fourth impurity region (p
+ Area) 149.

【0139】また、駆動回路206において、nチャネ
ル型TFT203(第2のnチャネル型TFT)にはチ
ャネル形成領域166、ゲート電極を形成する導電層1
26の外側に第1の不純物領域(n--領域)144とソ
ース領域またはドレイン領域として機能する第2の不純
物領域(n+領域)139を有している。
In the drive circuit 206, the n-channel TFT 203 (second n-channel TFT) has the channel forming region 166 and the conductive layer 1 forming the gate electrode.
A first impurity region (n region) 144 and a second impurity region (n + region) 139 functioning as a source region or a drain region are provided outside 26.

【0140】これらのTFT201〜203を適宜組み
合わせて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し、駆動回路206を
形成すればよい。例えば、CMOS回路を形成する場合
には、nチャネル型TFT201とpチャネル型TFT
202を相補的に接続して形成すればよい。
A drive register 206 may be formed by appropriately combining these TFTs 201 to 203 to form a shift register circuit, a buffer circuit, a level shifter circuit, a latch circuit and the like. For example, when forming a CMOS circuit, an n-channel TFT 201 and a p-channel TFT
It may be formed by connecting 202 complementarily.

【0141】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TFT203の構造が適している。
In particular, for a buffer circuit having a high driving voltage,
The structure of the n-channel TFT 203 is suitable for the purpose of preventing deterioration due to the hot carrier effect.

【0142】また、信頼性が最優先とされる回路には、
GOLD構造であるnチャネル型TFT201の構造が
適している。
Further, for a circuit in which reliability is given the highest priority,
The structure of the n-channel TFT 201 having the GOLD structure is suitable.

【0143】また、半導体膜表面の平坦化を向上させる
ことによって信頼性を向上させることができるので、G
OLD構造のTFTにおいて、ゲート電極とゲート絶縁
膜を介して重なる不純物領域の面積を縮小しても十分な
信頼性を得ることができる。具体的にはGOLD構造の
TFTにおいてゲート電極のテーパー部となる部分サイ
ズを小さくしても十分な信頼性を得ることができる。
Since the reliability can be improved by improving the flatness of the surface of the semiconductor film, G
In the TFT having the OLD structure, sufficient reliability can be obtained even if the area of the impurity region overlapping the gate electrode and the gate insulating film is reduced. Specifically, in the GOLD structure TFT, sufficient reliability can be obtained even if the size of the gate electrode tapered portion is reduced.

【0144】また、GOLD構造のTFTにおいてはゲ
ート絶縁膜が薄くなると寄生容量が増加するが、ゲート
電極(第1導電層)のテーパー部となる部分サイズを小
さくして寄生容量を低減すれば、f特性も向上してさら
なる高速動作が可能となり、且つ、十分な信頼性を有す
るTFTとなる。
Further, in the GOLD structure TFT, the parasitic capacitance increases as the gate insulating film becomes thinner. However, if the size of the tapered portion of the gate electrode (first conductive layer) is reduced to reduce the parasitic capacitance, The f-characteristics are also improved, the higher speed operation is possible, and the TFT has sufficient reliability.

【0145】なお、画素部207の画素TFTにおいて
も、第2のレーザー光の照射によりオフ電流の低減、お
よびバラツキの低減が実現される。
Also in the pixel TFT of the pixel portion 207, the reduction of the off current and the variation can be realized by the irradiation of the second laser light.

【0146】また、本実施例では反射型の表示装置を形
成するためのアクティブマトリクス基板を作製する例を
示したが、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。
In this embodiment, an example of manufacturing an active matrix substrate for forming a reflection type display device is shown. However, when the pixel electrode is formed of a transparent conductive film, the number of photomasks is increased by one, but the transmission is increased. Mold display device can be formed.

【0147】[実施例2]本実施例では、実施例1で作
製したアクティブマトリクス基板から、アクティブマト
リクス型液晶表示装置を作製する工程を以下に説明す
る。説明には図11を用いる。
[Embodiment 2] In this embodiment, a process of manufacturing an active matrix type liquid crystal display device from the active matrix substrate manufactured in Embodiment 1 will be described below. FIG. 11 is used for the description.

【0148】まず、実施例1に従い、図10の状態のア
クティブマトリクス基板を得た後、図10のアクティブ
マトリクス基板上に配向膜を形成しラビング処理を行
う。なお、本実施例では配向膜を形成する前に、アクリ
ル樹脂膜等の有機樹脂膜をパターニングすることによっ
て基板間隔を保持するための柱状のスペーサを所望の位
置に形成した。また、柱状のスペーサに代えて、球状の
スペーサを基板全面に散布してもよい。
First, according to the first embodiment, after obtaining the active matrix substrate in the state of FIG. 10, an alignment film is formed on the active matrix substrate of FIG. 10 and rubbing treatment is performed. In this embodiment, before forming the alignment film, the organic resin film such as the acrylic resin film was patterned to form the columnar spacers for holding the substrate distance at desired positions. Further, spherical spacers may be dispersed over the entire surface of the substrate instead of the columnar spacers.

【0149】次いで、対向基板を用意する。この対向基
板には、着色層、遮光層が各画素に対応して配置された
カラーフィルタが設けられている。また、駆動回路の部
分にも遮光層を設けた。このカラーフィルタと遮光層と
を覆う平坦化膜を設けた。次いで、平坦化膜上に透明導
電膜からなる対向電極を画素部に形成し、対向基板の全
面に配向膜を形成し、ラビング処理を施した。
Next, a counter substrate is prepared. The counter substrate is provided with a color filter in which a colored layer and a light shielding layer are arranged corresponding to each pixel. Further, a light-shielding layer was also provided in the drive circuit portion. A flattening film was provided to cover the color filter and the light shielding layer. Next, a counter electrode made of a transparent conductive film was formed on the flattening film in the pixel portion, an alignment film was formed on the entire surface of the counter substrate, and a rubbing treatment was performed.

【0150】そして、画素部と駆動回路が形成されたア
クティブマトリクス基板と対向基板とをシール材で貼り
合わせる。シール材にはフィラーが混入されていて、こ
のフィラーと柱状スペーサによって均一な間隔を持って
2枚の基板が貼り合わせられる。その後、両基板の間に
液晶材料を注入し、封止剤(図示せず)によって完全に
封止する。液晶材料には公知の液晶材料を用いれば良
い。このようにしてアクティブマトリクス型液晶表示装
置が完成する。そして、必要があれば、アクティブマト
リクス基板または対向基板を所望の形状に分断する。さ
らに、公知の技術を用いて偏光板等を適宜設けた。そし
て、公知の技術を用いてFPCを貼りつけた。
Then, the active matrix substrate on which the pixel portion and the driving circuit are formed and the counter substrate are bonded together with a sealant. A filler is mixed in the sealing material, and the two substrates are bonded to each other with a uniform interval by the filler and the columnar spacer. After that, a liquid crystal material is injected between both substrates and completely sealed with a sealant (not shown). A known liquid crystal material may be used as the liquid crystal material. Thus, the active matrix type liquid crystal display device is completed. Then, if necessary, the active matrix substrate or the counter substrate is cut into a desired shape. Further, a polarizing plate and the like are appropriately provided by using a known technique. Then, the FPC was attached using a known technique.

【0151】こうして得られた液晶モジュールの構成を
図11の上面図を用いて説明する。
The structure of the liquid crystal module thus obtained will be described with reference to the top view of FIG.

【0152】アクティブマトリクス基板301の中央に
は、画素部304が配置されている。画素部304の上
側には、ソース信号線を駆動するためのソース信号線駆
動回路302が配置されている。画素部304の左右に
は、ゲート信号線を駆動するためのゲート信号線駆動回
路303が配置されている。本実施例に示した例では、
ゲート信号線駆動回路303は画素部に対して左右対称
配置としているが、これは片側のみの配置でも良く、液
晶モジュールの基板サイズ等を考慮して、設計者が適宜
選択すれば良い。ただし、回路の動作信頼性や駆動効率
等を考えると、図11に示した左右対称配置が望まし
い。
A pixel portion 304 is arranged in the center of the active matrix substrate 301. A source signal line driver circuit 302 for driving a source signal line is arranged above the pixel portion 304. A gate signal line driver circuit 303 for driving a gate signal line is arranged on the left and right of the pixel portion 304. In the example shown in this embodiment,
Although the gate signal line driving circuit 303 is arranged symmetrically with respect to the pixel portion, it may be arranged on only one side and may be appropriately selected by the designer in consideration of the substrate size of the liquid crystal module and the like. However, considering the operational reliability of the circuit, the driving efficiency, etc., the symmetrical arrangement shown in FIG. 11 is desirable.

【0153】各駆動回路への信号の入力は、フレキシブ
ルプリント基板(Flexible Print Circuit:FPC)3
05から行われる。FPC305は、基板301の所定
の場所まで配置された配線に達するように、層間絶縁膜
および樹脂膜にコンタクトホールを開口し、接続電極を
形成した後、異方性導電膜等を介して圧着される。本実
施例においては、接続電極はITOを用いて形成した。
Input of a signal to each drive circuit is performed by a flexible printed circuit (FPC) 3
It starts from 05. The FPC 305 opens contact holes in the interlayer insulating film and the resin film so as to reach the wirings arranged up to a predetermined position on the substrate 301, forms connection electrodes, and then is pressure-bonded through an anisotropic conductive film or the like. It In this embodiment, the connection electrode is made of ITO.

【0154】駆動回路、画素部の周辺には、基板外周に
沿ってシール剤307が塗布され、あらかじめアクティ
ブマトリクス基板上に形成されたスペーサによって一定
のギャップ(基板301と対向基板306との間隔)を
保った状態で、対向基板306が貼り付けられる。その
後、シール剤307が塗布されていない部分より液晶素
子が注入され、封止剤308によって密閉される。以上
の工程により、液晶モジュールが完成する。
A sealant 307 is applied to the periphery of the driving circuit and the pixel portion along the outer periphery of the substrate, and a constant gap is formed by a spacer previously formed on the active matrix substrate (a gap between the substrate 301 and the counter substrate 306). The counter substrate 306 is attached while maintaining After that, a liquid crystal element is injected from a portion where the sealant 307 is not applied and is sealed with a sealant 308. The liquid crystal module is completed through the above steps.

【0155】また、ここでは全ての駆動回路を基板上に
形成した例を示したが、駆動回路の一部に数個のICを
用いてもよい。
Although an example in which all the driving circuits are formed on the substrate is shown here, several ICs may be used as a part of the driving circuits.

【0156】また、本実施例は、実施例1と自由に組み
あわせることが可能である。
Further, this embodiment can be freely combined with the first embodiment.

【0157】[実施例3]実施例1では画素電極が反射
性を有する金属材料で形成された反射型の表示装置の例
を示したが、本実施例では画素電極を透光性を有する導
電膜で形成した透過型の表示装置の例を示す。
[Embodiment 3] In the embodiment 1, the example of the reflection type display device in which the pixel electrode is formed of the metal material having the reflectivity is shown, but in the present embodiment, the pixel electrode is made of the conductive material having the light transmitting property. An example of a transmissive display device formed of a film is shown.

【0158】層間絶縁膜を形成する工程までは実施例1
と同じであるので、ここでは省略する。実施例1に従っ
て層間絶縁膜を形成した後、透光性を有する導電膜から
なる画素電極601を形成する。透光性を有する導電膜
としては、ITO(酸化インジウム酸化スズ合金)、酸
化インジウム酸化亜鉛合金(In23―ZnO)、酸化
亜鉛(ZnO)等を用いればよい。
Example 1 is performed up to the step of forming the interlayer insulating film.
Since it is the same as, it is omitted here. After the interlayer insulating film is formed according to Example 1, the pixel electrode 601 made of a light-transmitting conductive film is formed. As the light-transmitting conductive film, ITO (indium oxide-tin oxide alloy), indium oxide-zinc oxide alloy (In 2 O 3 —ZnO), zinc oxide (ZnO), or the like may be used.

【0159】その後、層間絶縁膜600にコンタクトホ
ールを形成する。次いで、画素電極と重なる接続電極6
02を形成する。この接続電極602は、コンタクトホ
ールを通じてドレイン領域と接続されている。また、こ
の接続電極と同時に他のTFTのソース電極またはドレ
イン電極も形成する。
After that, a contact hole is formed in the interlayer insulating film 600. Next, the connection electrode 6 overlapping the pixel electrode
02 is formed. The connection electrode 602 is connected to the drain region through a contact hole. At the same time as the connection electrode, the source electrode or drain electrode of another TFT is also formed.

【0160】また、ここでは全ての駆動回路を基板上に
形成した例を示したが、駆動回路の一部に数個のICを
用いてもよい。
Although an example in which all the driving circuits are formed on the substrate is shown here, several ICs may be used as a part of the driving circuits.

【0161】以上のようにしてアクティブマトリクス基
板が形成される。このアクティブマトリクス基板を用
い、実施例2に従って液晶モジュールを作製し、バック
ライト604、導光板605を設け、カバー606で覆
えば、図12にその断面図の一部を示したようなアクテ
ィブマトリクス型液晶表示装置が完成する。なお、カバ
ーと液晶モジュールは接着剤や有機樹脂を用いて貼り合
わせる。また、基板と対向基板を貼り合わせる際、枠で
囲んで有機樹脂を枠と基板との間に充填して接着しても
よい。また、透過型であるので偏光板603は、アクテ
ィブマトリクス基板と対向基板の両方に貼り付ける。
The active matrix substrate is formed as described above. Using this active matrix substrate, a liquid crystal module was manufactured according to Example 2, provided with a backlight 604 and a light guide plate 605, and covered with a cover 606, an active matrix type as shown in a part of its sectional view in FIG. The liquid crystal display device is completed. The cover and the liquid crystal module are attached to each other with an adhesive or an organic resin. When the substrate and the counter substrate are attached to each other, they may be surrounded by a frame and filled with an organic resin between the frame and the substrate for adhesion. Since it is a transmissive type, the polarizing plate 603 is attached to both the active matrix substrate and the counter substrate.

【0162】また、本実施例は、実施例1、または実施
例2と自由に組みあわせることが可能である。
Further, this embodiment can be freely combined with the first embodiment or the second embodiment.

【0163】[実施例4]本実施例では、EL(Electr
o Luminescence)素子を備えた発光表示装置を作製する
例を図13に示す。
[Embodiment 4] In this embodiment, EL (Electr
FIG. 13 shows an example of manufacturing a light emitting display device including an o Luminescence) element.

【0164】図13(A)は、ELモジュールを示す上
面図、図13(B)は図13(A)をA−A’で切断し
た断面図である。絶縁表面を有する基板900(例え
ば、ガラス基板、結晶化ガラス基板、もしくはプラスチ
ック基板等)に、画素部902、ソース側駆動回路90
1、及びゲート側駆動回路903を形成する。これらの
画素部や駆動回路は、上記実施例に従えば得ることがで
きる。また、918はシール材、919はDLC膜であ
り、画素部および駆動回路部はシール材918で覆わ
れ、そのシール材は保護膜919で覆われている。さら
に、接着材を用いてカバー材920で封止されている。
熱や外力などによる変形に耐えるためカバー材920は
基板900と同じ材質のもの、例えばガラス基板を用い
ることが望ましく、サンドブラスト法などにより図13
に示す凹部形状(深さ3〜10μm)に加工する。さら
に加工して乾燥剤921が設置できる凹部(深さ50〜
200μm)を形成することが望ましい。また、多面取
りでELモジュールを製造する場合、基板とカバー材と
を貼り合わせた後、CO2レーザー等を用いて端面が一
致するように分断してもよい。
FIG. 13A is a top view showing the EL module, and FIG. 13B is a sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 13A. A substrate 900 having an insulating surface (eg, a glass substrate, a crystallized glass substrate, a plastic substrate, or the like) is provided with a pixel portion 902 and a source side driver circuit 90.
1 and the gate side driving circuit 903 are formed. These pixel portion and drive circuit can be obtained according to the above-described embodiment. Further, reference numeral 918 denotes a seal material, and 919 denotes a DLC film. The pixel portion and the driving circuit portion are covered with the seal material 918, and the seal material is covered with the protective film 919. Further, it is sealed with a cover material 920 using an adhesive material.
The cover material 920 is preferably made of the same material as the substrate 900, for example, a glass substrate in order to withstand deformation due to heat or external force.
Processed into the concave shape (depth 3 to 10 μm) shown in FIG. Recesses that can be further processed to set the desiccant 921 (depth of 50-
200 μm) is desirable. Further, in the case of manufacturing an EL module by multi-chambering, the substrate and the cover material may be bonded together and then cut using a CO 2 laser or the like so that the end faces are aligned.

【0165】なお、908はソース側駆動回路901及
びゲート側駆動回路903に入力される信号を伝送する
ための配線であり、外部入力端子となるFPC(フレキ
シブルプリントサーキット)909からビデオ信号やク
ロック信号を受け取る。なお、ここではFPCしか図示
されていないが、このFPCにはプリント配線基盤(P
WB)が取り付けられていても良い。本明細書における
発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにFPC
もしくはPWBが取り付けられた状態をも含むものとす
る。
Reference numeral 908 denotes a wiring for transmitting a signal input to the source side driving circuit 901 and the gate side driving circuit 903, and a video signal or a clock signal from an FPC (flexible printed circuit) 909 which is an external input terminal. To receive. Although only the FPC is shown here, a printed wiring board (P
WB) may be attached. The light emitting device in this specification includes not only the light emitting device main body but also the FPC.
Alternatively, the state in which the PWB is attached is also included.

【0166】次に、断面構造について図13(B)を用
いて説明する。基板900上に絶縁膜910が設けら
れ、絶縁膜910の上方には画素部902、ゲート側駆
動回路903が形成されており、画素部902は電流制
御用TFT911とそのドレインに電気的に接続された
画素電極912を含む複数の画素により形成される。ま
た、ゲート側駆動回路903はnチャネル型TFT91
3とpチャネル型TFT714とを組み合わせたCMO
S回路を用いて形成される。
Next, the sectional structure will be described with reference to FIG. An insulating film 910 is provided over a substrate 900, a pixel portion 902 and a gate side driver circuit 903 are formed above the insulating film 910, and the pixel portion 902 is electrically connected to a current control TFT 911 and its drain. And a plurality of pixels including the pixel electrode 912. The gate side drive circuit 903 is an n-channel TFT 91.
CMO combining 3 and p-channel TFT 714
It is formed using an S circuit.

【0167】これらのTFT(911、913、914
を含む)は、上記実施例1のnチャネル型TFT20
1、上記実施例1のpチャネル型TFT202に従って
作製すればよい。
These TFTs (911, 913, 914)
Is included in the n-channel TFT 20 of the first embodiment.
1. It may be manufactured according to the p-channel TFT 202 of the first embodiment.

【0168】なお、TFTとEL素子の間に設ける絶縁
膜としては、アルカリ金属イオンやアルカリ土金属イオ
ン等の不純物イオンの拡散をブロックするだけでなく、
積極的にアルカリ金属イオンやアルカリ土金属イオン等
の不純物イオンを吸着する材料が好ましく、更には後の
プロセス温度に耐えうる材料が適している。これらの条
件に合う材料は、一例としてフッ素を多く含んだ窒化シ
リコン膜が挙げられる。窒化シリコン膜の膜中に含まれ
るフッ素濃度は、1×1019/cm3以上、好ましくは
窒化シリコン膜中でのフッ素の組成比を1〜5%とすれ
ばよい。窒化シリコン膜中のフッ素がアルカリ金属イオ
ンやアルカリ土金属イオン等と結合し、膜中に吸着され
る。また、他の例としてアルカリ金属イオンやアルカリ
土金属イオン等を吸着するアンチモン(Sb)化合物、
スズ(Sn)化合物、またはインジウム(In)化合物
からなる微粒子を含む有機樹脂膜、例えば、五酸化アン
チモン微粒子(Sb25・nH2O)を含む有機樹脂膜
も挙げられる。なお、この有機樹脂膜は、平均粒径10
〜20nmの微粒子が含まれており、光透過性も非常に
高い。この五酸化アンチモン微粒子で代表されるアンチ
モン化合物は、アルカリ金属イオン等の不純物イオンや
アルカリ土金属イオンを吸着しやすい。
The insulating film provided between the TFT and the EL element not only blocks diffusion of impurity ions such as alkali metal ions and alkaline earth metal ions, but also
A material that positively adsorbs impurity ions such as alkali metal ions and alkaline earth metal ions is preferable, and a material that can withstand the subsequent process temperature is suitable. As an example of a material satisfying these conditions, a silicon nitride film containing a large amount of fluorine can be given. The concentration of fluorine contained in the silicon nitride film is 1 × 10 19 / cm 3 or more, and preferably the composition ratio of fluorine in the silicon nitride film is 1 to 5%. Fluorine in the silicon nitride film is combined with alkali metal ions, alkaline earth metal ions, etc. and adsorbed in the film. As another example, an antimony (Sb) compound that adsorbs an alkali metal ion, an alkaline earth metal ion, or the like,
An organic resin film containing fine particles of a tin (Sn) compound or an indium (In) compound, for example, an organic resin film containing fine particles of antimony pentoxide (Sb 2 O 5 .nH 2 O) can also be mentioned. The organic resin film has an average particle size of 10
It contains fine particles of ˜20 nm and has a very high light transmittance. The antimony compound represented by the antimony pentoxide fine particles easily adsorbs impurity ions such as alkali metal ions and alkaline earth metal ions.

【0169】画素電極912は発光素子(EL素子)の
陽極として機能する。また、画素電極912の両端には
バンク915が形成され、画素電極912上にはEL層
916および発光素子の陰極917が形成される。
The pixel electrode 912 functions as an anode of a light emitting element (EL element). Further, banks 915 are formed on both ends of the pixel electrode 912, and an EL layer 916 and a cathode 917 of the light emitting element are formed on the pixel electrode 912.

【0170】EL層916としては、発光層、電荷輸送
層または電荷注入層を自由に組み合わせてEL層(発光
及びそのためのキャリアの移動を行わせるための層)を
形成すれば良い。例えば、低分子系有機EL材料や高分
子系有機EL材料を用いればよい。また、EL層として
一重項励起により発光(蛍光)する発光材料(シングレ
ット化合物)からなる薄膜、または三重項励起により発
光(リン光)する発光材料(トリプレット化合物)から
なる薄膜を用いることができる。また、電荷輸送層や電
荷注入層として炭化珪素等の無機材料を用いることも可
能である。これらの有機EL材料や無機材料は公知の材
料を用いることができる。
As the EL layer 916, an EL layer (a layer for emitting light and moving carriers therefor) may be formed by freely combining a light emitting layer, a charge transport layer or a charge injection layer. For example, a low molecular weight organic EL material or a high molecular weight organic EL material may be used. Further, as the EL layer, a thin film formed of a light emitting material (singlet compound) that emits light (fluorescence) by singlet excitation or a thin film formed of a light emitting material (triplet compound) that emits light (phosphorescence) by triplet excitation can be used. Further, it is also possible to use an inorganic material such as silicon carbide for the charge transport layer and the charge injection layer. Known materials can be used as these organic EL materials and inorganic materials.

【0171】陰極917は全画素に共通の配線としても
機能し、接続配線908を経由してFPC909に電気
的に接続されている。さらに、画素部902及びゲート
側駆動回路903に含まれる素子は全て陰極917、シ
ール材918、及び保護膜919で覆われている。
The cathode 917 also functions as a wiring common to all pixels, and is electrically connected to the FPC 909 via the connection wiring 908. Further, all elements included in the pixel portion 902 and the gate side driver circuit 903 are covered with the cathode 917, the sealant 918, and the protective film 919.

【0172】なお、シール材918としては、できるだ
け可視光に対して透明もしくは半透明な材料を用いるの
が好ましい。また、シール材918はできるだけ水分や
酸素を透過しない材料であることが望ましい。
As the sealing material 918, it is preferable to use a material that is as transparent or semitransparent to visible light as possible. Further, it is desirable that the sealing material 918 be a material that does not allow moisture and oxygen to pass therethrough as much as possible.

【0173】また、シール材918を用いて発光素子を
完全に覆った後、すくなくとも図13に示すようにDL
C膜等からなる保護膜919をシール材918の表面
(露呈面)に設けることが好ましい。また、基板の裏面
を含む全面に保護膜を設けてもよい。ここで、外部入力
端子(FPC)が設けられる部分に保護膜が成膜されな
いように注意することが必要である。マスクを用いて保
護膜が成膜されないようにしてもよいし、CVD装置で
使用するマスキングテープ等のテープで外部入力端子部
分を覆うことで保護膜が成膜されないようにしてもよ
い。
After the light emitting element is completely covered with the sealing material 918, at least DL as shown in FIG.
A protective film 919 made of a C film or the like is preferably provided on the surface (exposed surface) of the sealing material 918. Further, a protective film may be provided on the entire surface including the back surface of the substrate. Here, it is necessary to take care so that the protective film is not formed on the portion where the external input terminal (FPC) is provided. The protective film may not be formed using a mask, or the external input terminal portion may be covered with a tape such as a masking tape used in a CVD apparatus so that the protective film is not formed.

【0174】以上のような構造で発光素子をシール材9
18及び保護膜で封入することにより、発光素子を外部
から完全に遮断することができ、外部から水分や酸素等
のEL層の酸化による劣化を促す物質が侵入することを
防ぐことができる。従って、信頼性の高い発光装置を得
ることができる。
The light emitting element having the above structure is used as the sealing material 9
By enclosing the light emitting element with the protective film 18 and the protective film, the light emitting element can be completely shielded from the outside, and a substance such as moisture or oxygen that promotes deterioration due to oxidation of the EL layer can be prevented from entering from the outside. Therefore, a highly reliable light emitting device can be obtained.

【0175】また、画素電極を陽極とし、EL層と、透
明もしくは半透明な陰極を積層し、図13とは逆方向に
発光する構成としてもよい。また、画素電極を陰極と
し、EL層と陽極を積層して図13とは逆方向に発光す
る構成としてもよい。図14にその一例を示す。なお、
上面図は同一であるので省略する。
Further, the pixel electrode may be used as an anode, the EL layer and the transparent or semitransparent cathode may be laminated, and light may be emitted in the direction opposite to that shown in FIG. Alternatively, the pixel electrode may serve as a cathode and the EL layer and the anode may be stacked to emit light in a direction opposite to that in FIG. FIG. 14 shows an example thereof. In addition,
Since the top view is the same, it is omitted.

【0176】図14に示した断面構造について以下に説
明する。基板1000としては、ガラス基板や石英基板
の他にも、半導体基板または金属基板も使用することが
できる。基板1000上に絶縁膜1010が設けられ、
絶縁膜1010の上方には画素部1002、ゲート側駆
動回路1003が形成されており、画素部1002は電
流制御用TFT1011とそのドレインに電気的に接続
された画素電極1012を含む複数の画素により形成さ
れる。また、ゲート側駆動回路1003はnチャネル型
TFT1013とpチャネル型TFT1014とを組み
合わせたCMOS回路を用いて形成される。電流制御用
TFT1011はnチャネル型TFTとすることが好ま
しい。
The sectional structure shown in FIG. 14 will be described below. As the substrate 1000, a semiconductor substrate or a metal substrate can be used as well as a glass substrate or a quartz substrate. An insulating film 1010 is provided on the substrate 1000,
A pixel portion 1002 and a gate side driver circuit 1003 are formed above the insulating film 1010. The pixel portion 1002 is formed by a plurality of pixels including a current control TFT 1011 and a pixel electrode 1012 electrically connected to its drain. To be done. The gate side driver circuit 1003 is formed using a CMOS circuit in which an n-channel TFT 1013 and a p-channel TFT 1014 are combined. The current control TFT 1011 is preferably an n-channel TFT.

【0177】画素電極1012は発光素子の陰極として
機能する。また、画素電極1012の両端にはバンク1
015が形成され、画素電極1012上にはEL層10
16および発光素子の陽極1017が形成される。
The pixel electrode 1012 functions as the cathode of the light emitting element. In addition, the bank 1 is provided at both ends of the pixel electrode 1012.
015 is formed, and the EL layer 10 is formed on the pixel electrode 1012.
16 and the anode 1017 of the light emitting element are formed.

【0178】陽極1017は全画素に共通の配線として
も機能し、接続配線1008を経由してFPC1009
に電気的に接続されている。さらに、画素部1002及
びゲート側駆動回路1003に含まれる素子は全て陽極
1017、シール材1018、及びDLC等からなる保
護膜1019で覆われている。また、カバー材1020
と基板1000とを接着剤で貼り合わせた。また、カバ
ー材には凹部を設け、乾燥剤1021を設置する。
The anode 1017 also functions as a wiring common to all pixels, and the FPC 1009 is connected via the connection wiring 1008.
Electrically connected to. Further, all elements included in the pixel portion 1002 and the gate side driver circuit 1003 are covered with an anode 1017, a sealant 1018, and a protective film 1019 made of DLC or the like. In addition, the cover material 1020
And the substrate 1000 were bonded together with an adhesive. In addition, a recess is provided in the cover material and a desiccant 1021 is placed therein.

【0179】なお、シール材1018としては、できる
だけ可視光に対して透明もしくは半透明な材料を用いる
のが好ましい。また、シール材1018はできるだけ水
分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。
As the sealant 1018, it is preferable to use a material that is as transparent or semitransparent to visible light as possible. Further, it is desirable that the sealing material 1018 be a material that does not allow moisture and oxygen to permeate as much as possible.

【0180】また、図14では、画素電極を陰極とし、
EL層と陽極を積層したため、発光方向は図14に示す
矢印の方向となっている。
Further, in FIG. 14, the pixel electrode is used as a cathode,
Since the EL layer and the anode are laminated, the light emitting direction is the direction of the arrow shown in FIG.

【0181】本実施例では、実施例1で得られる電気特
性、信頼性ともに高いTFTを用いるため、従来の素子
に比べて信頼性の高い発光素子を形成することができ
る。また、そのような発光素子を有する発光装置を表示
部として用いることにより高性能な電気器具を得ること
ができる。
In this example, since the TFT having high electric characteristics and high reliability obtained in Example 1 is used, it is possible to form a light emitting element having higher reliability than the conventional element. In addition, a high-performance electric appliance can be obtained by using a light-emitting device having such a light-emitting element as a display portion.

【0182】なお、本実施例は実施例1と自由に組み合
わせることが可能である。
The present embodiment can be freely combined with the first embodiment.

【0183】[実施例5]本発明を実施して形成された
駆動回路や画素部は様々なモジュール(アクティブマト
リクス型液晶モジュール、アクティブマトリクス型EL
モジュール、アクティブマトリクス型ECモジュール)
に用いることができる。即ち、本発明を実施することに
よって、それらを組み込んだ全ての電子機器が完成され
る。
[Embodiment 5] Various modules (active matrix type liquid crystal module, active matrix type EL) are formed in the driving circuit and the pixel portion formed by implementing the present invention.
Module, active matrix type EC module)
Can be used for. That is, by implementing the present invention, all electronic devices incorporating them are completed.

【0184】その様な電子機器としては、ビデオカメ
ラ、デジタルカメラ、ヘッドマウントディスプレイ(ゴ
ーグル型ディスプレイ)、カーナビゲーション、プロジ
ェクタ、カーステレオ、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15〜図
17に示す。
Examples of such electronic equipment include video cameras, digital cameras, head mounted displays (goggles type displays), car navigations, projectors, car stereos, personal computers, personal digital assistants (mobile computers, mobile phones, electronic books, etc.). ) And the like. Examples of these are shown in FIGS.

【0185】図15(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. 15A shows a personal computer, which has a main body 2001, an image input section 2002, and a display section 20.
03, keyboard 2004 and the like.

【0186】図15(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. 15B shows a video camera, which includes a main body 2101, a display portion 2102, a voice input portion 2103, operation switches 2104, a battery 2105, and an image receiving portion 210.
Including 6 etc.

【0187】図15(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. 15C shows a mobile computer (mobile computer), which includes a main body 2201, a camera portion 2202, an image receiving portion 2203, operation switches 2204, a display portion 2205, and the like.

【0188】図15(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. 15D shows a goggle type display, which includes a main body 2301, a display portion 2302 and an arm portion 230.
Including 3 etc.

【0189】図15(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. 15E shows a player that uses a recording medium (hereinafter, referred to as a recording medium) in which a program is recorded, and has a main body 2401, a display section 2402, and a speaker section 240.
3, a recording medium 2404, operation switches 2405 and the like. This player uses a DVD (D
optical Versatile Disc), CD
It is possible to play music, watch movies, play games, and use the internet.

【0190】図15(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. 15F shows a digital camera, which includes a main body 2501, a display portion 2502, an eyepiece portion 2503, operation switches 2504, an image receiving portion (not shown) and the like.

【0191】図16(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。実施例3を投射装置2601の一部を構成する液晶
モジュール2808に適用し、装置全体を完成させるこ
とができる。
FIG. 16A shows a front type projector including a projection device 2601, a screen 2602 and the like. The third embodiment can be applied to the liquid crystal module 2808 forming a part of the projection device 2601 to complete the entire device.

【0192】図16(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。実施例3を投射装置
2702の一部を構成する液晶モジュール2808に適
用し、装置全体を完成させることができる。
FIG. 16B shows a rear type projector, which includes a main body 2701, a projection device 2702 and a mirror 270.
3, screen 2704 and the like. The third embodiment can be applied to the liquid crystal module 2808 forming a part of the projection device 2702 to complete the entire device.

【0193】なお、図16(C)は、図16(A)及び
図16(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、液晶モジュール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16(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。
Note that FIG. 16C is a diagram showing an example of the structure of the projection devices 2601 and 2702 in FIGS. 16A and 16B. Projection device 2601, 27
02 is a light source optical system 2801, mirrors 2802, 280
4 to 2806, dichroic mirror 2803, prism 2807, liquid crystal module 2808, retardation plate 280.
9, a projection optical system 2810. Projection optical system 28
Reference numeral 10 is composed of an optical system including a projection lens. Although the present embodiment shows an example of a three-plate type, it is not particularly limited and may be, for example, a single-plate type. In addition, the practitioner may appropriately provide an optical system such as an optical lens, a film having a polarization function, a film for adjusting the phase difference, and an IR film in the optical path indicated by the arrow in FIG. 16C. Good.

【0194】また、図16(D)は、図16(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16(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. 16D is a diagram showing an example of the structure of the light source optical system 2801 in FIG. 16C. In this embodiment, the light source optical system 2801 includes a reflector 2811, a light source 2812, a lens array 2813, and 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. 16D is an example and is not particularly limited. For example, the practitioner may appropriately provide an optical system such as an optical lens, a film having a polarization function, a film for adjusting a phase difference, and an IR film in the light source optical system.

【0195】ただし、図16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、反射型の電気光学装置及びELモジュールでの適
用例は図示していない。
However, the projector shown in FIG. 16 shows a case where a transmissive electro-optical device is used, and an application example of a reflective electro-optical device and an EL module is not shown.

【0196】図17(A)は携帯電話であり、本体29
01、音声出力部2902、音声入力部2903、表示
部2904、操作スイッチ2905、アンテナ290
6、画像入力部(CCD、イメージセンサ等)2907
等を含む。
FIG. 17A shows a mobile phone, which has a main body 29.
01, voice output unit 2902, voice input unit 2903, display unit 2904, operation switch 2905, antenna 290
6. Image input unit (CCD, image sensor, etc.) 2907
Including etc.

【0197】図17(B)は携帯書籍(電子書籍)であ
り、本体3001、表示部3002、3003、記憶媒
体3004、操作スイッチ3005、アンテナ3006
等を含む。
FIG. 17B shows a portable book (electronic book) including a main body 3001, display portions 3002 and 3003, a storage medium 3004, operation switches 3005, an antenna 3006.
Including etc.

【0198】図17(C)はディスプレイであり、本体
3101、支持台3102、表示部3103等を含む。
FIG. 17C shows a display, which includes a main body 3101, a support base 3102, a display portion 3103 and the like.

【0199】ちなみに図17(C)に示すディスプレイ
は中小型または大型のもの、例えば5〜20インチの画
面サイズのものである。また、このようなサイズの表示
部を形成するためには、基板の一辺が1mのものを用
い、多面取りを行って量産することが好ましい。
By the way, the display shown in FIG. 17C is a medium-sized or large-sized display, for example, a screen size of 5 to 20 inches. Further, in order to form a display portion having such a size, it is preferable to use a substrate whose one side is 1 m and perform multi-chambering for mass production.

【0200】以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広
く、あらゆる分野の電子機器の作製方法に適用すること
が可能である。また、本実施例の電子機器は実施例1〜
4のどのような組み合わせからなる構成を用いても実現
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 the manufacturing methods of electronic devices in all fields. In addition, the electronic device of the present embodiment is
It can be realized by using any combination of four.

【0201】[0201]

【発明の効果】本発明により、膜中に高濃度、具体的に
は1×1020/cm3〜1×1021/cm3の濃度でアル
ゴンを含み、且つ、膜中の窒素濃度が、1×1020/c
3〜1×1021/cm3であるアモルファスシリコン膜
をプラズマCVD法によって形成できる。
According to the present invention, the film contains argon at a high concentration, specifically 1 × 10 20 / cm 3 to 1 × 10 21 / cm 3 , and the nitrogen concentration in the film is 1 x 10 20 / c
An amorphous silicon film having a m 3 to 1 × 10 21 / cm 3 can be formed by a plasma CVD method.

【0202】また、本発明により十分に結晶化を助長す
る金属元素が低減または除去された結晶構造を有する半
導体膜を得ることができ、該半導体膜を活性層とするT
FTにおいて電気特性の向上、及び、個々の素子間での
バラツキを低減することができる。特に、液晶表示装置
においては、TFT特性のバラツキに起因する表示むら
を低減できる。
Further, according to the present invention, it is possible to obtain a semiconductor film having a crystal structure in which a metal element which sufficiently promotes crystallization is reduced or removed, and the semiconductor film is used as an active layer.
In the FT, it is possible to improve electrical characteristics and reduce variations among individual elements. In particular, in a liquid crystal display device, display unevenness due to variations in TFT characteristics can be reduced.

【0203】加えて、OLEDを有する半導体装置にお
いては、画素電極に一定の電流が流れるように配置され
たTFT(駆動回路または画素に配置されるOLEDに
電流を供給するTFT)のオン電流(Ion)のバラツキ
を低減することができ、輝度のバラツキを低減できる。
In addition, in the semiconductor device having the OLED, the on-current (I) of the TFT (TFT that supplies current to the OLED arranged in the driving circuit or the pixel) arranged so that a constant current flows through the pixel electrode. It is possible to reduce the variation of ( on ) and the variation of the luminance.

【0204】また、本発明により結晶化を助長する金属
元素だけでなく、不純物となる他の金属元素(Fe、C
uなど)も除去または低減することができる。
Further, according to the present invention, not only the metal element which promotes crystallization but also other metal elements (Fe, C
u) can also be removed or reduced.

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

【図1】 TFTの作製工程を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a manufacturing process of a TFT.

【図2】 (A)はアルゴン濃度を示すSIMSデー
タ、(B)はフッ素濃度を示すSIMSデータ。(実験
1)
FIG. 2A is SIMS data showing an argon concentration, and FIG. 2B is SIMS data showing a fluorine concentration. (Experiment 1)

【図3】 (A)は窒素濃度を示すSIMSデータ、
(B)は酸素濃度を示すSIMSデータ。(実験1)
FIG. 3 (A) is SIMS data showing nitrogen concentration,
(B) SIMS data showing oxygen concentration. (Experiment 1)

【図4】 (A)はアルゴン濃度を示すSIMSデー
タ、(B)はフッ素濃度を示すSIMSデータ(RFパ
ワー依存性)。(実験2)
FIG. 4A is SIMS data showing argon concentration, and FIG. 4B is SIMS data showing fluorine concentration (RF power dependence). (Experiment 2)

【図5】 (A)は窒素濃度を示すSIMSデータ、
(B)は酸素濃度を示すSIMSデータ。(実験2)
FIG. 5A is SIMS data showing nitrogen concentration,
(B) SIMS data showing oxygen concentration. (Experiment 2)

【図6】 アルゴン濃度を示すSIMSデータ(圧力
依存性)。(実験3)
FIG. 6 SIMS data showing argon concentration (pressure dependence). (Experiment 3)

【図7】 (A)は窒素濃度を示すSIMSデータ、
(B)は酸素濃度を示すSIMSデータ。(実験3)
FIG. 7 (A) is SIMS data showing nitrogen concentration,
(B) SIMS data showing oxygen concentration. (Experiment 3)

【図8】 AM−LCDの作製工程を示す図。FIG. 8 is a diagram showing a manufacturing process of an AM-LCD.

【図9】 AM−LCDの作製工程を示す図。9A to 9C are diagrams illustrating a manufacturing process of an AM-LCD.

【図10】 アクティブマトリクス基板の断面構造図。FIG. 10 is a sectional structural view of an active matrix substrate.

【図11】 AM−LCDの外観を示す図。FIG. 11 is a diagram showing an external view of an AM-LCD.

【図12】 透過型LCDの断面を示す図。FIG. 12 is a diagram showing a cross section of a transmissive LCD.

【図13】 アクティブマトリクス型EL表示装置の構
成を示す図。
FIG. 13 illustrates a structure of an active matrix EL display device.

【図14】 アクティブマトリクス型EL表示装置の構
成を示す図。
FIG. 14 illustrates a structure of an active matrix EL display device.

【図15】 電子機器の一例を示す図。FIG. 15 illustrates examples of electronic devices.

【図16】 電子機器の一例を示す図。FIG. 16 illustrates an example of an electronic device.

【図17】 電子機器の一例を示す図。FIG. 17 illustrates an example of an electronic device.

【図18】 FT−IR法による分光スペクトルデータ
を示す図。
FIG. 18 is a diagram showing spectroscopic spectrum data by an FT-IR method.

【図19】 本発明のアモルファスシリコン膜表面のア
ルゴン濃度を示すグラフ。
FIG. 19 is a graph showing the argon concentration on the surface of the amorphous silicon film of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 29/786 H01L 29/78 627Z (72)発明者 大沼 英人 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 米澤 雅人 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 KA04 KA05 MA28 NA24 5F045 AA08 AB04 AC00 AC01 AC16 AC17 AD07 AE19 BB14 CA15 5F052 AA02 AA11 AA17 AA24 BB02 BB03 BB04 BB05 BB07 CA02 DA02 DA03 DB02 DB03 DB07 EA16 FA06 FA19 JA01 5F110 AA01 AA06 AA16 AA30 BB02 BB04 CC02 CC05 CC07 DD01 DD02 DD03 DD05 DD13 DD14 DD15 DD17 EE01 EE02 EE03 EE04 EE06 EE09 EE14 EE15 EE23 EE28 FF04 FF12 FF30 FF35 GG01 GG02 GG13 GG25 GG32 GG33 GG34 GG43 GG45 GG47 GG51 GG58 HJ01 HJ04 HJ12 HJ13 HJ23 HL03 HL04 HL06 HM13 HM15 NN03 NN04 NN23 NN24 NN27 NN35 NN72 NN73 NN78 PP01 PP02 PP03 PP04 PP05 PP06 PP10 PP13 PP29 PP34 PP35 PP38 QQ04 QQ09 QQ11 QQ19 QQ23 QQ25 QQ28 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 29/786 H01L 29/78 627Z (72) Inventor Hideto Onuma 398 Hase, Atsugi, Kanagawa Co., Ltd. Conductor Energy Laboratory (72) Inventor Masato Yonezawa 398 Hase, Atsugi City, Kanagawa Semi-conductor Energy Laboratory F Term (Reference) 2H092 JA24 JA28 KA04 KA05 MA28 NA24 5F045 AA08 AB04 AC00 AC01 AC16 AC17 AD07 AE19 BB14 CA15 5F052 AA02 AA11 AA17 AA24 BB02 BB03 BB04 BB05 BB07 CA02 DA02 DA03 DB02 DB03 DB07 EA16 FA06 FA19 JA01 5F110 AA01 AA06 AA16 AA30 BB02 BB04 CC02 CC05 CC07 DD01 DD02 DD03 DD05 DD13 DD14 DD15 DD17 EE01 EE02 EE03 EE04 EE06 EE09 EE14 EE15 EE23 EE28 FF04 FF12 FF30 FF35 GG01 GG02 GG13 GG25 GG32 GG33 GG34 GG43 GG45 GG47 GG51 GG58 HJ01 HJ04 HJ12 HJ13 HJ23 HL 03 HL04 HL06 HM13 HM15 NN03 NN04 NN23 NN24 NN27 NN35 NN72 NN73 NN78 PP01 PP02 PP03 PP04 PP05 PP06 PP10 PP13 PP29 PP34 PP35 PP38 QQ04 QQ09 QQ11 QQ19 QQ23 QQ25 QQ28

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】成膜室にモノシランと希ガスと窒素とを原
料ガスとして導入し、プラズマを発生させて、希ガス元
素及び窒素を含み、且つ非晶質構造を有する半導体膜を
被表面上に成膜することを特徴とする非晶質構造を有す
る半導体膜の作製方法。
1. A semiconductor film containing a rare gas element and nitrogen and having an amorphous structure is introduced onto a surface of a surface by introducing monosilane, a rare gas, and nitrogen as source gases into a film formation chamber to generate plasma. A method for manufacturing a semiconductor film having an amorphous structure, characterized in that the film is formed on.
【請求項2】請求項1において、前記プラズマを発生さ
せる際、成膜室内における圧力は、2.666Pa〜1
33.3Paであることを特徴とする非晶質構造を有す
る半導体膜の作製方法。
2. The pressure in the film forming chamber at the time of generating the plasma according to claim 1, 2.666 Pa to 1
A method for manufacturing a semiconductor film having an amorphous structure, which has a pressure of 33.3 Pa.
【請求項3】請求項1または請求項2において、前記希
ガスに対する窒素の流量比(N2/希ガス)を0.2〜
5に制御することを特徴とする非晶質構造を有する半導
体膜の作製方法。
3. The flow rate ratio of nitrogen to the rare gas (N 2 / rare gas) according to claim 1 or 2, wherein
5. A method for manufacturing a semiconductor film having an amorphous structure, which is characterized by controlling to 5.
【請求項4】請求項1乃至3のいずれか一において、前
記プラズマを発生させるRFパワー密度は、0.001
7W/cm2〜1W/cm2であることを特徴とする非晶
質構造を有する半導体膜の作製方法。
4. The RF power density for generating the plasma according to claim 1, wherein the RF power density is 0.001.
The method for manufacturing a semiconductor film having an amorphous structure, which is a 7W / cm 2 ~1W / cm 2 .
【請求項5】請求項1乃至4のいずれか一において、前
記非晶質構造を有する半導体膜は、膜中に1×1018
cm3〜1×1022/cm3の濃度で窒素を含ませること
を特徴とする非晶質構造を有する半導体膜の作製方法。
5. The semiconductor film according to claim 1, wherein the semiconductor film having an amorphous structure has 1 × 10 18 / min in the film.
A method for manufacturing a semiconductor film having an amorphous structure, characterized in that nitrogen is contained at a concentration of cm 3 to 1 × 10 22 / cm 3 .
【請求項6】請求項1乃至5のいずれか一において、前
記非晶質構造を有する半導体膜は、膜中に1×1018
cm3〜1×1022/cm3の濃度で希ガス元素を含ませ
ることを特徴とする非晶質構造を有する半導体膜の作製
方法。
6. The semiconductor film according to any one of claims 1 to 5, wherein the semiconductor film having an amorphous structure is 1 × 10 18 / min.
A method for manufacturing a semiconductor film having an amorphous structure, characterized in that a rare gas element is contained at a concentration of cm 3 to 1 × 10 22 / cm 3 .
【請求項7】請求項1乃至6のいずれか一において、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非晶質
構造を有する半導体膜の作製方法。
7. The amorphous structure according to claim 1, wherein the rare gas element is one or more selected from He, Ne, Ar, Kr, and Xe. A method for manufacturing a semiconductor film having:
【請求項8】請求項1乃至7のいずれか一において、成
膜室に導入する前記希ガスと前記モノシランの流量比
(SiH4:希ガス)を0.1:99.9〜1:9に制
御することを特徴とする半導体膜の作製方法。
8. The flow rate ratio (SiH 4 : rare gas) of the rare gas and the monosilane introduced into the film forming chamber is set to 0.1: 99.9 to 1: 9 according to any one of claims 1 to 7. A method for manufacturing a semiconductor film, characterized in that
【請求項9】請求項1乃至7のいずれか一において、成
膜室に導入する前記希ガスと前記モノシランの流量比
(SiH4:希ガス)を1:99〜5:95に制御する
ことを特徴とする半導体膜の作製方法。
9. The flow rate ratio (SiH 4 : rare gas) of the rare gas and the monosilane introduced into the film forming chamber is controlled to be 1:99 to 5:95 according to any one of claims 1 to 7. A method for manufacturing a semiconductor film, comprising:
【請求項10】膜中に1×1018/cm3〜1×1020
/cm3の濃度で希ガス元素を含み、且つ、1×1020
/cm3〜1×1021/cm3の濃度で窒素を含むことを
特徴とする非晶質構造を有する半導体膜。
10. A film containing 1 × 10 18 / cm 3 to 1 × 10 20
1 × 10 20 containing a rare gas element at a concentration of / cm 3
/ Cm 3 to 1 × 10 21 / cm 3 A semiconductor film having an amorphous structure, which contains nitrogen at a concentration of 1.
【請求項11】絶縁表面上に非晶質構造を有する第1の
半導体膜を形成する第1工程と、 前記非晶質構造を有する第1の半導体膜に金属元素を添
加する第2工程と、 前記第1の半導体膜を結晶化させて結晶構造を有する第
1の半導体膜を形成する第3工程と、 前記結晶構造を有する第1の半導体膜の表面にバリア層
を形成する第4の工程と、 前記バリア層上に希ガス元素及び窒素を含む第2の半導
体膜を形成する第5工程と、 前記第2の半導体膜に前記金属元素をゲッタリングして
結晶構造を有する第1の半導体膜中の前記金属元素を除
去または低減する第6工程と、 前記第2の半導体膜を除去する第7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 first step of forming a first semiconductor film having an amorphous structure on an insulating surface, and a second step of adding a metal element to the first semiconductor film having the amorphous structure. A third step of crystallizing the first semiconductor film to form a first semiconductor film having a crystalline structure, and a fourth step of forming a barrier layer on the surface of the first semiconductor film having a crystalline structure. A fifth step of forming a second semiconductor film containing a rare gas element and nitrogen on the barrier layer, and a first step having a crystal structure by gettering the metal element to the second semiconductor film. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a sixth step of removing or reducing the metal element in the semiconductor film; and a seventh step of removing the second semiconductor film.
【請求項12】請求項11において、前記第2の半導体
膜は、成膜室にモノシランと希ガスと窒素とを原料ガス
として導入し、プラズマを発生させるプラズマCVD法
により形成することを特徴とする半導体装置の作製方
法。
12. The method according to claim 11, wherein the second semiconductor film is formed by a plasma CVD method in which monosilane, a rare gas, and nitrogen are introduced as source gases into a film forming chamber and plasma is generated. Method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項13】請求項11または請求項12において、
前記金属元素はFe、Ni、Co、Ru、Rh、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。
13. The method according to claim 11 or 12,
The metal elements are Fe, Ni, Co, Ru, Rh, Pd,
A method of manufacturing a semiconductor device, which is one or more selected from Os, Ir, Pt, Cu, and Au.
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