JP2007073641A - Method of manufacturing semiconductor substrate - Google Patents

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充浩 田中
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a semiconductor substrate having an impurity-doped polycrystalline semiconductor layer having little variation in impurity concentration on an insulation substrate. <P>SOLUTION: The method of manufacturing the semiconductor substrate having a polycrystalline semiconductor layer containing impurities on the surface of the insulation substrate includes: a process of forming an impurity-doped amorphous semiconductor layer which is more highly doped than the polycrystalline semiconductor layer; a process of forming an impurity-doped amorphous semiconductor layer which is more lightly doped than the polycrystalline semiconductor layer, or an impurity-undoped amorphous semiconductor layer; and a process of crystallizing the amorphous semiconductor layers. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体基板の製造方法に関する。より詳しくは、絶縁表面上に多結晶半導体層が設けられ、液晶表示装置や有機エレクトロルミネセンス表示装置等の表示装置に用いられるアクティブマトリクス基板や太陽電池基板等の製造方法に好適な半導体基板の製造方法、並びに、それを用いて得られるアクティブマトリクス基板、液晶表示装置及び太陽電池基板に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor substrate. More specifically, a polycrystalline semiconductor layer is provided on an insulating surface, and a semiconductor substrate suitable for a manufacturing method such as an active matrix substrate or a solar cell substrate used in a display device such as a liquid crystal display device or an organic electroluminescence display device. The present invention relates to a manufacturing method, and an active matrix substrate, a liquid crystal display device, and a solar cell substrate obtained by using the manufacturing method.

半導体基板は、半導体の電気特性を利用した能動素子である半導体素子を基板上に備えた回路基板であり、例えば、オーディオ機器、通信機器、コンピュータ、家電機器等の電子機器に広く応用されている。なかでも、液晶表示装置(以下「LCD」ともいう)や有機エレクトロルミネセンス表示装置(以下「有機ELディスプレイ」ともいう)等の薄型表示装置等に用いられる半導体基板は、アクティブマトリクス基板として、スイッチング素子である薄膜トランジスタ(以下「TFT」ともいう)や各画素を制御する制御回路等として利用され、表示装置の高精細化や高速動画表示を可能にしている。ここで、TFT等の半導体素子に用いられる半導体としては、シリコン、ゲルマニウム等が挙げられるが、このような真性半導体のままでは電気絶縁性が大きすぎるために半導体素子としては利用できない。そこでホウ素等のP型不純物やリン等のN型不純物を真性半導体にドープし、電荷の運び手(キャリア)である電子又は正孔を少数発生させることで、真性半導体は導電性を付与され、能動素子として機能することができる。 A semiconductor substrate is a circuit board provided with a semiconductor element, which is an active element utilizing the electrical characteristics of a semiconductor, on a substrate, and is widely applied to electronic devices such as audio equipment, communication equipment, computers, and home appliances. . In particular, a semiconductor substrate used in a thin display device such as a liquid crystal display device (hereinafter also referred to as “LCD”) or an organic electroluminescence display device (hereinafter also referred to as “organic EL display”) is switched as an active matrix substrate. It is used as a thin film transistor (hereinafter also referred to as “TFT”) that is an element, a control circuit for controlling each pixel, and the like, and enables high definition and high speed moving image display of a display device. Here, examples of a semiconductor used for a semiconductor element such as a TFT include silicon and germanium. However, such an intrinsic semiconductor cannot be used as a semiconductor element because its electrical insulation is too large. Therefore, the intrinsic semiconductor is imparted with conductivity by doping the intrinsic semiconductor with a P-type impurity such as boron or an N-type impurity such as phosphorus, and generating a small number of electrons or holes that are carriers of charge (carriers). It can function as an active element.

近年、表示装置に用いられるTFTを備えた半導体基板において、表示装置の大型化・高精細化にともない、各TFTの小型化や高性能化が求められている。したがって、TFT中の半導体の更なる薄膜化や高速動作化が求められるとともに、各TFTの特性ばらつきの低減が要求されている。ここで、基板上への半導体層形成方法としては、一般的にシリコン等の原料ガスをCVD(Chemical Vapor Deposition)法により製膜することが行われている。また、半導体層への不純物ドープの方法として、シリコンガスに不純物ガスを混入させた混合ガスをCVD法により製膜することで、基板上に不純物がドープされた非晶質シリコン(以下「a−Si」ともいう)膜を形成する技術が開示さている(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、混入される不純物ガスは微量であるため流量制御が困難となり、基板面内において半導体層の不純物濃度にばらつきが発生してしまい、その結果として、不純物濃度の不均一性に起因する半導体基板の不良特性が増加しやすくなっていた。 In recent years, in a semiconductor substrate provided with TFTs used in a display device, downsizing and high performance of each TFT are required as the display device is increased in size and definition. Accordingly, there is a demand for further thinning and high speed operation of the semiconductor in the TFT, and reduction in variation in characteristics of each TFT. Here, as a method for forming a semiconductor layer on a substrate, generally, a raw material gas such as silicon is formed by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. Further, as a method for doping impurities into the semiconductor layer, amorphous silicon doped with impurities on the substrate (hereinafter referred to as “a−”) is formed by CVD using a mixed gas in which impurity gas is mixed with silicon gas. A technique for forming a film (also referred to as “Si”) is disclosed (for example, see Patent Document 1). However, it is difficult to control the flow rate due to the small amount of impurity gas mixed in, resulting in variations in the impurity concentration of the semiconductor layer within the substrate surface. As a result, the semiconductor substrate is caused by nonuniform impurity concentration. The defect characteristics of the product were likely to increase.

また近年、TFTを備えた半導体基板において、非晶質シリコン膜にエキシマレーザーを照射し、多結晶化されたシリコン層を備える多結晶シリコンTFTを製造する技術が開示されている(例えば、特許文献2〜5参照)。これによれば、多結晶シリコンTFTにおける半導体層の自己整合構造の採用によるTFTの高性能化が可能となる。また、多結晶シリコンの移動度は非晶質シリコンに比べて大きいことから、多結晶シリコンTFTをアクティブマトリクス基板に用いた場合には、同一基板上に駆動回路を一体的に形成することができ、表示装置の省スペース化が可能となる。更に、レーザー照射による多結晶化は、ガラス基板の歪点以下の温度で行うことができるため、高価な石英基板を用いる必要がない等の利点を有する。しかしながら、上述したCVD法を用いて不純物をドープした非晶質半導体膜にレーザー照射を行っても、多結晶半導体中の不純物濃度のばらつきは解消されず、均一な不純物濃度を有する多結晶半導体層を得ることは困難であった。
このように、CVD法を用いた半導体基板の製造方法に関して、反応ガスに混入される不純物ガスが極めて微量で流量制御が困難であるため、流量バラツキに起因する非晶質半導体中の不純物濃度のばらつきが発生し、その結果として、レーザー照射により多結晶化された多結晶半導体においても不純物濃度にバラツキが発生してしまうという点で改善の余地があった。
特開平4−348533号公報 特開平6−45607号公報 特開平6−97196号公報 特開2001−60551号公報 特開2002−367905号公報
In recent years, a technique for manufacturing a polycrystalline silicon TFT having a polycrystallized silicon layer by irradiating an excimer laser on an amorphous silicon film on a semiconductor substrate provided with a TFT has been disclosed (for example, Patent Documents). 2-5). This makes it possible to improve the performance of the TFT by adopting a self-aligned structure of the semiconductor layer in the polycrystalline silicon TFT. In addition, since the mobility of polycrystalline silicon is larger than that of amorphous silicon, when a polycrystalline silicon TFT is used as an active matrix substrate, a driving circuit can be integrally formed on the same substrate. Thus, the space of the display device can be saved. Furthermore, since crystallization by laser irradiation can be performed at a temperature below the strain point of the glass substrate, there is an advantage that it is not necessary to use an expensive quartz substrate. However, even if laser irradiation is performed on an amorphous semiconductor film doped with impurities using the above-described CVD method, the variation in impurity concentration in the polycrystalline semiconductor is not eliminated, and the polycrystalline semiconductor layer has a uniform impurity concentration. It was difficult to get.
As described above, regarding the semiconductor substrate manufacturing method using the CVD method, since the impurity gas mixed in the reaction gas is extremely small and the flow rate control is difficult, the impurity concentration in the amorphous semiconductor due to the flow rate variation is small. As a result, there is room for improvement in that the impurity concentration varies even in a polycrystalline semiconductor polycrystallized by laser irradiation.
JP-A-4-348533 JP-A-6-45607 JP-A-6-97196 JP 2001-60551 A JP 2002-367905 A

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、不純物濃度のばらつきの少ない不純物ドープ多結晶半導体層を絶縁表面上に有する半導体基板の製造方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above-described situation, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor substrate having an impurity-doped polycrystalline semiconductor layer with little variation in impurity concentration on an insulating surface.

本発明者らは、CVD法を用いた半導体基板の製造方法において、不純物濃度のばらつきの少ない多結晶半導体層を絶縁表面上に有する半導体基板の製造方法について種々検討したところ、不純物ドープ非晶質半導体層の形成工程に着目した。そして、多結晶半導体層よりも高濃度の不純物ドープ非晶質半導体層を形成する工程と、多結晶半導体層よりも低濃度の不純物ドープ非晶質半導体層又は不純物非ドープ非晶質半導体層を形成する工程と、非晶質半導体層を結晶化する工程とを含むことにより、不純物濃度のばらつきの少ない多結晶半導体層を絶縁表面上に有する半導体基板を製造できることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。 The inventors of the present invention have studied various methods for manufacturing a semiconductor substrate having a polycrystalline semiconductor layer on an insulating surface with little variation in impurity concentration in a method for manufacturing a semiconductor substrate using a CVD method. We focused on the process of forming the semiconductor layer. A step of forming an impurity-doped amorphous semiconductor layer having a higher concentration than the polycrystalline semiconductor layer; and an impurity-doped amorphous semiconductor layer or an impurity-undoped amorphous semiconductor layer having a lower concentration than the polycrystalline semiconductor layer. It has been found that by including the step of forming and the step of crystallizing the amorphous semiconductor layer, a semiconductor substrate having a polycrystalline semiconductor layer with little variation in impurity concentration on the insulating surface can be manufactured. The inventors have arrived at the present invention by conceiving that the problem can be solved.

すなわち、本発明は、不純物を含有する多結晶半導体層を絶縁表面上に有する半導体基板の製造方法であって、上記製造方法は、上記多結晶半導体層よりも高濃度の不純物ドープ非晶質半導体層を形成する工程と、上記多結晶半導体層よりも低濃度の不純物ドープ非晶質半導体層又は不純物非ドープ非晶質半導体層を形成する工程と、非晶質半導体層を結晶化する工程とを含む半導体基板の製造方法である。
ここで、上記多結晶半導体層よりも高濃度の不純物ドープ非晶質半導体層(以下「不純物高濃度ドープ非晶質半導体層」ともいう)とは、本発明の最終形成物の多結晶半導体層における不純物濃度に比べて不純物濃度が高い非晶質半導体層のことを意味し、上記多結晶半導体層よりも低濃度の不純物ドープ非晶質半導体層(以下「不純物低濃度ドープ非晶質半導体層」ともいう)とは、同様に多結晶半導体層の不純物濃度に比べて不純物濃度が低い非晶質半導体層のことを意味する。また、上記不純物非ドープ非晶質半導体層とは、不純物が添加されていない非晶質半導体層のことを意味する。更に、上記非晶質半導体層とは、1以上の不純物高濃度ドープ非晶質半導体層と1以上の不純物非ドープ非晶質半導体層及び/又は1以上の不純物低濃度ドープ非晶質半導体層とが積層されて形成されるものである。なお、上記半導体の材質としては、本発明の効果を奏するものであれば特に限定されず、例えば、ゲルマニウム(Ge)、セレン(Se)等の単体、硫化カドミウム(CdS)、ヒ化ガリウム(GaAs)等の化合物が挙げられるが、特にシリコン(Si)が好ましい。また、上記絶縁表面とは、半導体基板において絶縁と評価できるものであればよい。
That is, the present invention is a method for manufacturing a semiconductor substrate having a polycrystalline semiconductor layer containing an impurity on an insulating surface, and the manufacturing method includes an impurity-doped amorphous semiconductor having a higher concentration than the polycrystalline semiconductor layer. A step of forming a layer, a step of forming an impurity-doped amorphous semiconductor layer or an impurity-undoped amorphous semiconductor layer having a lower concentration than the polycrystalline semiconductor layer, and a step of crystallizing the amorphous semiconductor layer The manufacturing method of the semiconductor substrate containing this.
Here, the impurity-doped amorphous semiconductor layer having a higher concentration than the polycrystalline semiconductor layer (hereinafter also referred to as “impurity highly-doped amorphous semiconductor layer”) refers to the polycrystalline semiconductor layer of the final product of the present invention. Means an amorphous semiconductor layer having a higher impurity concentration than the impurity concentration in the semiconductor layer, and an impurity-doped amorphous semiconductor layer having a lower concentration than the polycrystalline semiconductor layer (hereinafter referred to as “impurity lightly-doped amorphous semiconductor layer”). "Also" means an amorphous semiconductor layer having an impurity concentration lower than that of the polycrystalline semiconductor layer. The impurity-undoped amorphous semiconductor layer means an amorphous semiconductor layer to which no impurity is added. Furthermore, the amorphous semiconductor layer includes one or more impurity heavily doped amorphous semiconductor layers, one or more impurity undoped amorphous semiconductor layers, and / or one or more impurity lightly doped amorphous semiconductor layers. Are laminated. The material of the semiconductor is not particularly limited as long as the effects of the present invention can be achieved. For example, germanium (Ge), selenium (Se), or the like, cadmium sulfide (CdS), gallium arsenide (GaAs) ) And the like, and silicon (Si) is particularly preferable. The insulating surface may be anything that can be evaluated as insulating in a semiconductor substrate.

本発明の半導体基板の製造方法によれば、上記不純物高濃度ドープ非晶質半導体層形成工程を行うことにより、半導体元素を含む原料ガスに不純物ガスが混入された混合ガスを用いて、CVD法により絶縁表面上に不純物高濃度ドープ非晶質半導体層を形成することが可能となる。このとき、不純物ガスの流量を上げて非晶質半導体層を製膜することができることから、不純物ガスの流量の制御性を向上させることが可能となる。また、上記不純物低濃度ドープ又は不純物非ドープ非晶質半導体層形成工程を行うことにより、不純物高濃度ドープ非晶質半導体層上に不純物低濃度ドープ又は不純物非ドープ非晶質半導体層を形成することができる。更に、上記非晶質半導体層結晶化工程を含むことにより、不純物ドープ多結晶半導体層を絶縁表面上に形成することができる。このとき、図7に示すように、非晶質半導体が融解・再結晶して多結晶化する際に、不純物は不純物高濃度ドープ非晶質半導体層23から不純物低濃度ドープ又は不純物非ドープ非晶質半導体層22へ拡散するため、均一な不純物濃度を有する多結晶半導体層6を形成することができる。したがって、本発明によれば、半導体基板の多結晶半導体層における不純物濃度の不均一性に起因して発生する不良特性を低減することができ、歩留まりを向上することができる。 According to the method for manufacturing a semiconductor substrate of the present invention, a CVD method using a mixed gas in which an impurity gas is mixed in a source gas containing a semiconductor element by performing the impurity highly doped amorphous semiconductor layer forming step. This makes it possible to form an impurity highly doped amorphous semiconductor layer on the insulating surface. At this time, since the amorphous semiconductor layer can be formed by increasing the flow rate of the impurity gas, the controllability of the flow rate of the impurity gas can be improved. Also, the impurity lightly doped or impurity-undoped amorphous semiconductor layer is formed on the impurity highly-doped amorphous semiconductor layer by performing the impurity lightly-doped or impurity-undoped amorphous semiconductor layer forming step. be able to. Furthermore, an impurity-doped polycrystalline semiconductor layer can be formed on the insulating surface by including the amorphous semiconductor layer crystallization step. At this time, as shown in FIG. 7, when the amorphous semiconductor is melted and recrystallized to be polycrystallized, impurities are doped from the impurity high-concentration doped amorphous semiconductor layer 23 into a lightly doped or non-doped impurity. Since it diffuses into the crystalline semiconductor layer 22, the polycrystalline semiconductor layer 6 having a uniform impurity concentration can be formed. Therefore, according to the present invention, it is possible to reduce the defect characteristics caused by the non-uniformity of the impurity concentration in the polycrystalline semiconductor layer of the semiconductor substrate, and to improve the yield.

上記原料ガスの成分としては、半導体元素を含んでなるガスであれば特に限定されないが、半導体をシリコンとした場合には、特にシラン(SiH)、ジシラン(Si) 等が好ましい。また、上記不純物ガスの成分としては特に限定されないが、後述する不純物元素を含んでなるガスであることが好ましい。更に、上記CVD法としては、特に限定されず、例えば、常圧CVD法、低圧CVD法、リモートプラズマCVD法等が挙げられるが、特にプラズマCVD法を用いることが好ましい。 The component of the source gas is not particularly limited as long as it is a gas containing a semiconductor element, but silane (SiH 4 ), disilane (Si 2 H 6 ) and the like are particularly preferable when the semiconductor is silicon. The component of the impurity gas is not particularly limited, but is preferably a gas containing an impurity element described later. Further, the CVD method is not particularly limited, and examples thereof include an atmospheric pressure CVD method, a low pressure CVD method, a remote plasma CVD method, and the like, and it is particularly preferable to use the plasma CVD method.

本発明の半導体基板の製造方法としては、上記不純物高濃度ドープ非晶質半導体層形成工程、上記不純物低濃度ドープ又は不純物非ドープ非晶質半導体層形成工程及び上記非晶質半導体層結晶化工程を必須工程として含むのである限り、その他の工程を含んでいても含んでいなくてもよく、特に限定されるものではない。したがって、例えば、図2(a)〜(c)に示すように、下記(a)〜(c)の工程を行う態様もまた、本発明の半導体基板の製造方法に含まれる。
(a)第一の不純物低濃度ドープ又は不純物非ドープ非晶質半導体層形成工程/第二の不純物高濃度ドープ非晶質半導体層形成工程/第三の不純物低濃度ドープ又は不純物非ドープ非晶質半導体層形成工程/第一、第二及び第三の非晶質半導体層結晶化工程をこの順に行う態様。
(b)第一の不純物低濃度ドープ又は不純物非ドープ非晶質半導体層形成工程/第二の不純物高濃度ドープ非晶質半導体層形成工程/第一及び第二の非晶質半導体層結晶化工程をこの順に行う態様。
(c)第一の不純物低濃度ドープ又は不純物非ドープ非晶質半導体層形成工程/第二の不純物高濃度ドープ非晶質半導体層形成工程/第三の不純物低濃度ドープ又は不純物非ドープ非晶質半導体層形成工程/第四の不純物高濃度ドープ非晶質半導体層形成工程/第五の不純物低濃度ドープ又は不純物非ドープ非晶質半導体層形成工程/第一、第二、第三、第四及び第五の非晶質半導体層結晶化工程をこの順に行う態様。
本発明はまた、不純物高濃度ドープ、不純物低濃度ドープ及び不純物非ドープ非晶質半導体層形成工程を含むものであってもよく、例えば、第一の不純物非ドープ非晶質半導体層形成工程/第二の不純物低濃度ドープ非晶質半導体層形成工程/第三の不純物高濃度ドープ非晶質半導体層形成工程/第一、第二及び第三の非晶質半導体層結晶化工程をこの順に行う態様も、本発明の半導体基板の製造方法に含まれる。
The method for producing a semiconductor substrate of the present invention includes the step of forming an impurity heavily doped amorphous semiconductor layer, the step of forming an impurity lightly doped or impurity undoped amorphous semiconductor layer, and the step of crystallizing the amorphous semiconductor layer. As long as it is included as an essential step, other steps may or may not be included, and there is no particular limitation. Therefore, for example, as shown in FIGS. 2A to 2C, an embodiment in which the following steps (a) to (c) are performed is also included in the method for manufacturing a semiconductor substrate of the present invention.
(A) First impurity lightly doped or impurity undoped amorphous semiconductor layer forming step / second impurity heavily doped amorphous semiconductor layer forming step / third impurity lightly doped or impurity undoped amorphous The quality semiconductor layer forming step / first, second and third amorphous semiconductor layer crystallization steps are performed in this order.
(B) First impurity lightly doped or impurity-undoped amorphous semiconductor layer forming step / second impurity heavily doped amorphous semiconductor layer forming step / first and second amorphous semiconductor layer crystallization The aspect which performs a process in this order.
(C) First impurity lightly doped or impurity undoped amorphous semiconductor layer forming step / second impurity heavily doped amorphous semiconductor layer forming step / third impurity lightly doped or impurity undoped amorphous Semiconductor layer forming step / fourth impurity highly doped amorphous semiconductor layer forming step / fifth impurity lightly doped or impurity undoped amorphous semiconductor layer forming step / first, second, third, first A mode in which the fourth and fifth amorphous semiconductor layer crystallization steps are performed in this order.
The present invention may also include an impurity high-concentration doping, impurity low-concentration doping, and impurity undoped amorphous semiconductor layer forming step. For example, the first impurity undoped amorphous semiconductor layer forming step / Second impurity lightly doped amorphous semiconductor layer forming step / third impurity heavily doped amorphous semiconductor layer forming step / first, second and third amorphous semiconductor layer crystallization steps in this order The mode to perform is also included in the manufacturing method of the semiconductor substrate of the present invention.

また、本発明の不純物低濃度ドープ又は不純物非ドープ非晶質半導体層形成工程において、非晶質半導体層は不純物が添加されていないことが好ましい。これにより、多結晶半導体層の所望の不純物濃度に対して、不純物高濃度ドープ非晶質半導体層の不純物濃度を更に大きく設定することができるので、不純物ガスの流量を上げることができ、流量の制御性を向上させることが可能となる。また、同様の観点から、不純物高濃度ドープ非晶質半導体層の膜厚は小さいほうが好ましく、具体的には、非晶質半導体層全体の膜厚に対して、1/50以上、1/2以下であることが好ましく、よりに好ましくは、1/20以上、1/5以下であることが好ましい。ここで、それぞれに好ましい下限を設定したのは、不純物高濃度ドープ非晶質半導体層の膜厚を小さすぎると、膜厚比の制御が困難になるためである。なお、膜厚比が1/50未満であると、非晶質半導体層全体の膜厚を薄くした場合には、不純物高濃度ドープ非晶質半導体層の膜厚にばらつきが生じてしまうことがある。また、膜厚比が1/2を超えると、極めて微量な不純物を有する多結晶半導体層を得る際には、不純物高濃度ドープ非晶質半導体層形成時の不純物ガスの流量も微量となり、流量バラツキに起因する不純物高濃度ドープ非晶質半導体中の不純物濃度のばらつきが発生してしまうことがある。 In the step of forming an impurity lightly doped or undoped amorphous semiconductor layer of the present invention, it is preferable that no impurity is added to the amorphous semiconductor layer. As a result, the impurity concentration of the heavily doped amorphous semiconductor layer can be set higher than the desired impurity concentration of the polycrystalline semiconductor layer, so that the flow rate of the impurity gas can be increased. Controllability can be improved. In addition, from the same viewpoint, it is preferable that the thickness of the heavily doped amorphous semiconductor layer is small. Specifically, the thickness of the amorphous semiconductor layer is more than 1/50 and 1/2. Or less, more preferably 1/20 or more and 1/5 or less. Here, the preferable lower limit is set for each because the film thickness ratio is difficult to control when the film thickness of the heavily doped amorphous semiconductor layer is too small. If the film thickness ratio is less than 1/50, the film thickness of the heavily doped amorphous semiconductor layer may vary when the film thickness of the entire amorphous semiconductor layer is reduced. is there. When the film thickness ratio exceeds 1/2, when obtaining a polycrystalline semiconductor layer having an extremely small amount of impurities, the flow rate of the impurity gas when forming the heavily doped amorphous semiconductor layer is too small. Variations in impurity concentration in the heavily doped amorphous semiconductor due to variations may occur.

本発明により形成される非晶質半導体層の最上層は、不純物が添加されていないことが好ましい。これは不純物高濃度ドープ又は不純物低濃度ドープ非晶質半導体層を最上層にした場合、CVDチャンバー内の堆積物の最上層も不純物ドープ非晶質半導体になってしまう。そして、次の基板の非晶質半導体層に不純物が拡散してしまい、不純物濃度が狂う等の可能性がある。これを回避するため、不純物ドープ非晶質半導体層形成チャンバーと非ドープ非晶質半導体層形成チャンバーを分ける、又は、1枚ごとにチャンバードライクリーニングを行い、CVDチャンバー内の堆積物を除去すること等が考えられる。しかしながら、CVDの処理能力が落ちることが考えられ好ましくない。そのために、非晶質半導体層の最上層が不純物を添加しない層であれば、CVDチャンバー内の堆積物の最上層も非ドープ非晶質半導体層となり、チャンバー堆積物内の不純物が非ドープ非晶質半導体層に封じ込められ、不純物の拡散を低減することができるので、次の基板に不純物拡散の悪影響を与えることがなくなる。 It is preferable that no impurity is added to the uppermost layer of the amorphous semiconductor layer formed according to the present invention. This is because when the impurity highly doped or lightly doped amorphous semiconductor layer is the uppermost layer, the uppermost layer of the deposit in the CVD chamber is also an impurity doped amorphous semiconductor. Then, there is a possibility that impurities are diffused into the amorphous semiconductor layer of the next substrate and the impurity concentration is deviated. In order to avoid this, the impurity-doped amorphous semiconductor layer forming chamber and the undoped amorphous semiconductor layer forming chamber are separated, or chamber dry cleaning is performed for each one to remove deposits in the CVD chamber. Etc. are considered. However, it is not preferable because the processing capability of CVD is lowered. Therefore, if the uppermost layer of the amorphous semiconductor layer is a layer to which no impurity is added, the uppermost layer of the deposit in the CVD chamber is also an undoped amorphous semiconductor layer, and the impurity in the chamber deposit is undoped. Since it is contained in the crystalline semiconductor layer and the diffusion of impurities can be reduced, the next substrate is not adversely affected by the impurity diffusion.

ここで、図8を用いて本発明に係る製膜のチャンバー構成の一例について説明する。図8は、本発明に係るCVDチャンバーの構成模式図である。本発明に係るCVDチャンバーは、搬送室30に接続された第一反応室31、第二反応室32、第三反応室33、第四反応室34、導入室35及び予備加熱室36により構成されている。これにより、クリーン環境下でガラス基板上に連続的に窒化シリコン、酸化シリコン、不純物ドープa−Si層、非ドープa−Si層を形成することができる。各反応室の割り当てとしては、特に限定されず、例えば、(1)各第一反応室31、第二反応室32内で窒化シリコン及び酸化シリコンの製膜を連続して行い、その後、各第三反応室33、第四反応室34内で不純物ドープa−Si層4及び非ドープa−Si層5を連続して製膜する態様、(2)各第一反応室31、第二反応室32、第三反応室33、第四反応室34内で窒化シリコン2、酸化シリコン3、不純物ドープa−Si層及び非ドープa−Si層を連続して製膜する態様、(3)各第一反応室31、第二反応室32内で窒化シリコン及び酸化シリコンの製膜を連続して行い、次に、第三反応室33内で不純物ドープa−Si層の製膜を行い、その後、第四反応室34内で非ドープa−Si層を製膜する態様等が挙げられる。 Here, an example of a chamber structure for film formation according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a CVD chamber according to the present invention. The CVD chamber according to the present invention includes a first reaction chamber 31, a second reaction chamber 32, a third reaction chamber 33, a fourth reaction chamber 34, an introduction chamber 35, and a preheating chamber 36 connected to the transfer chamber 30. ing. Thus, silicon nitride, silicon oxide, impurity-doped a-Si layer, and undoped a-Si layer can be continuously formed on the glass substrate in a clean environment. The assignment of each reaction chamber is not particularly limited. For example, (1) the silicon nitride film and the silicon oxide film are continuously formed in the first reaction chamber 31 and the second reaction chamber 32, and thereafter A mode in which the impurity-doped a-Si layer 4 and the undoped a-Si layer 5 are continuously formed in the three reaction chambers 33 and the fourth reaction chamber 34. (2) Each first reaction chamber 31 and second reaction chamber 32, a mode in which silicon nitride 2, silicon oxide 3, an impurity-doped a-Si layer and an undoped a-Si layer are continuously formed in the third reaction chamber 33 and the fourth reaction chamber 34, (3) In one reaction chamber 31 and the second reaction chamber 32, silicon nitride and silicon oxide are continuously formed, and in the third reaction chamber 33, an impurity-doped a-Si layer is formed. An embodiment in which an undoped a-Si layer is formed in the fourth reaction chamber 34 is exemplified.

本発明の非晶質半導体層形成工程においてドープされる不純物とは、真性半導体の抵抗を減少させるために、半導体に添加される物質のことであり、13族元素又は15族元素であることが好ましい。13族元素をドープした場合には半導体原子間に正孔が発生し、半導体はP型半導体となり、15族元素をドープした場合には半導体原子間に自由電子が供給され、半導体はN型半導体となるので、半導体に導電性が付与され、半導体素子は能動素子として機能することができる。また、それぞれの元素としては、特に限定されないが、13族元素ではホウ素、15族元素ではリンであることが好ましい。 The impurity doped in the amorphous semiconductor layer forming step of the present invention is a substance added to the semiconductor in order to reduce the resistance of the intrinsic semiconductor, and may be a group 13 element or a group 15 element. preferable. When the group 13 element is doped, holes are generated between the semiconductor atoms, and the semiconductor becomes a P-type semiconductor. When the group 15 element is doped, free electrons are supplied between the semiconductor atoms, and the semiconductor is an N-type semiconductor. Therefore, conductivity is imparted to the semiconductor, and the semiconductor element can function as an active element. Further, each element is not particularly limited, but boron is preferable for a group 13 element and phosphorus is preferable for a group 15 element.

本発明の非晶質半導体層結晶化工程は、レーザー照射を行うことが好ましく、特にエキシマレーザー等の高エネルギーパルス光を試料に照射して、材料を瞬間的に溶融させ、結晶化させるレーザアニール法を用いて行うことが好ましい。これによれば、非晶質半導体層を選択的に溶融・多結晶化させることができるため、絶縁基板の温度上昇を低く押さえられ、その結果として、半導体基板製造工程の低温プロセス化が実現できる。 In the amorphous semiconductor layer crystallization process of the present invention, it is preferable to perform laser irradiation, and in particular, laser annealing that irradiates a sample with high-energy pulsed light such as excimer laser to instantaneously melt and crystallize the material. It is preferable to use a method. According to this, since the amorphous semiconductor layer can be selectively melted and polycrystallized, the temperature rise of the insulating substrate can be kept low, and as a result, a low temperature process can be realized in the semiconductor substrate manufacturing process. .

上記半導体基板は、アクティブマトリクス基板であることが好ましい。これによれば、不純物濃度の不均一性に起因して発生するアクティブ素子等の特性不良を低減することができるので、アクティブマトリクス基板の製造プロセスにおける歩留まりを向上させることが可能となる。本発明はまた、上記半導体基板の製造方法を用いて製造されたアクティブマトリクス基板でもある。このアクティブマトリクス基板によれば、基板面内の各アクティブ素子の特性ばらつきが低減されているので、LCDや有機ELディスプレイ等の表示装置に好適に用いることができる。 The semiconductor substrate is preferably an active matrix substrate. According to this, it is possible to reduce characteristic defects such as active elements caused by non-uniformity of the impurity concentration, so that it is possible to improve the yield in the manufacturing process of the active matrix substrate. The present invention is also an active matrix substrate manufactured using the method for manufacturing a semiconductor substrate. According to this active matrix substrate, since the characteristic variation of each active element in the substrate surface is reduced, it can be suitably used for a display device such as an LCD or an organic EL display.

また、上記半導体基板は、太陽電池基板であることが好ましい。本発明の半導体基板の製造方法によれば、大きな面積を有する絶縁基板上に容易に均一な多結晶半導体層を形成することができることから、太陽電池基板の製造方法に好適に用いることができる。本発明は更に、本発明の太陽電池基板の製造方法を用いて製造された太陽電池基板でもある。 The semiconductor substrate is preferably a solar cell substrate. According to the method for manufacturing a semiconductor substrate of the present invention, since a uniform polycrystalline semiconductor layer can be easily formed on an insulating substrate having a large area, it can be suitably used for a method for manufacturing a solar cell substrate. The present invention is also a solar cell substrate manufactured using the method for manufacturing a solar cell substrate of the present invention.

本発明の半導体基板の製造方法によれば、不純物高濃度ドープ非晶質半導体層を形成する工程と、不純物低濃度ドープ又は不純物非ドープ非晶質半導体層を形成する工程と、非晶質半導体層を結晶化する工程を行うことにより、不純物濃度のばらつきの少ない多結晶半導体層を絶縁表面上に有する半導体基板を製造することができる。またその結果として、多結晶半導体層における不純物濃度の不均一性に起因する半導体基板の不良特性を低減することができるので、歩留まりを向上することが可能となる。 According to the method for manufacturing a semiconductor substrate of the present invention, a step of forming an impurity highly doped amorphous semiconductor layer, a step of forming an impurity lightly doped or undoped amorphous semiconductor layer, and an amorphous semiconductor By performing the step of crystallizing the layer, a semiconductor substrate having a polycrystalline semiconductor layer with little variation in impurity concentration on the insulating surface can be manufactured. As a result, the defect characteristics of the semiconductor substrate due to the non-uniformity of the impurity concentration in the polycrystalline semiconductor layer can be reduced, so that the yield can be improved.

以下に実施例を掲げ、本発明を図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。 EXAMPLES Although an Example is hung up below and this invention is demonstrated still in detail with reference to drawings, this invention is not limited only to these Examples.

(実施例1)
図1を用いて、本発明の半導体基板の製造方法を用いたアクティブマトリクス基板の製造方法について説明する。図1は、本実施例のアクティブマトリクス基板の製造工程フローを示す断面模式図である。図1(a)に示すように、まず基板1上に、プラズマCVD法により、窒化シリコン層2(厚み:50nm)/酸化シリコン層3(100nm)を形成した。その後、プラズマCVD法により、不純物ドープa−Si層4(5nm)/非ドープa−Si層5(45nm)を形成した。すなわち、不純物ドープa−Si層4の膜厚は、a−Si層全体(50nm)の1/10の膜厚であるが、これに限るものではない。このとき、非ドープa−Si層5は、SiH/H混合ガスを用いて形成し、不純物ドープa−Si層4は、SiH/H混合ガスに微量のBガスを混入して形成した。これにより、不純物ドープa−Si層4は、P型のa−Si層となる。なお、本実施例においては、連続で、窒化シリコン層2/酸化シリコン層3/不純物ドープa−Si層4/非ドープa−Si層5を同一チャンバー内で連続に形成することもできる。また、本実施例では、不純物ドープa−Si/非ドープa−Siの順に形成しているが、例えば、非ドープa−Si/不純物ドープa−Si、非ドープa−Si/不純物ドープa−Si/非ドープa−Si、又は、非ドープa−Si/不純物ドープa−Si/非ドープa−Si/不純物ドープa−Si/非ドープa−Si等の順に形成してもよい。更に、非ドープa−Si層の代わりに不純物ドープ量を下げたa−Si層を形成してもよい。
Example 1
A method for manufacturing an active matrix substrate using the method for manufacturing a semiconductor substrate of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process flow of the active matrix substrate of this embodiment. As shown in FIG. 1A, first, a silicon nitride layer 2 (thickness: 50 nm) / silicon oxide layer 3 (100 nm) was formed on a substrate 1 by plasma CVD. Thereafter, impurity doped a-Si layer 4 (5 nm) / undoped a-Si layer 5 (45 nm) were formed by plasma CVD. That is, the film thickness of the impurity-doped a-Si layer 4 is 1/10 of the entire a-Si layer (50 nm), but is not limited thereto. At this time, the undoped a-Si layer 5 is formed using a SiH 4 / H 2 mixed gas, and the impurity-doped a-Si layer 4 is formed by adding a small amount of B 2 H 6 gas to the SiH 4 / H 2 mixed gas. Formed by mixing. Thereby, the impurity-doped a-Si layer 4 becomes a P-type a-Si layer. In this embodiment, the silicon nitride layer 2 / silicon oxide layer 3 / impurity doped a-Si layer 4 / undoped a-Si layer 5 can be formed continuously in the same chamber. In this embodiment, impurity doped a-Si / undoped a-Si are formed in this order. For example, undoped a-Si / impurity doped a-Si, undoped a-Si / impurity doped a- You may form in order of Si / undoped a-Si or undoped a-Si / impurity doped a-Si / undoped a-Si / impurity doped a-Si / undoped a-Si. Furthermore, an a-Si layer with a reduced impurity doping amount may be formed instead of the undoped a-Si layer.

次に、本実施例のa−Si層の形成工程について更に詳細な説明を行う。まず、a−Si形成チャンバーに、SiH/H混合ガス及び微量のBガスを流した。このとき、各ガスの流量は、SiH:200sccm、H:1720sccmとし、Hで希釈して100ppmの濃度のBガスを80sccmとした。各ガスの流量が安定した後、プラズマを印加し、不純物ドープa−Si層4を形成した。その後、HガスやNガス等で、チャンバーをパージした。これは、チャンバー内のBガスをパージするためである。その後、SiH(200sccm)/H(1800sccm)混合ガスを流す。このとき、Bガスは流さない。流量が安定した後、プラズマを印加し、非ドープa−Si層5を形成した。 Next, the a-Si layer forming process of the present embodiment will be described in further detail. First, a SiH 4 / H 2 mixed gas and a small amount of B 2 H 6 gas were flowed into the a-Si formation chamber. At this time, the flow rates of the respective gases were SiH 4 : 200 sccm and H 2 : 1720 sccm, and diluted with H 2 to make B 2 H 6 gas with a concentration of 100 ppm 80 sccm. After the flow rate of each gas was stabilized, plasma was applied to form the impurity-doped a-Si layer 4. Thereafter, the chamber was purged with H 2 gas, N 2 gas, or the like. This is for purging the B 2 H 6 gas in the chamber. Thereafter, a mixed gas of SiH 4 (200 sccm) / H 2 (1800 sccm) is flowed. At this time, B 2 H 6 gas is not flowed. After the flow rate was stabilized, plasma was applied to form an undoped a-Si layer 5.

次に、本実施例の多結晶半導体層の形成工程について更に詳細な説明を行う。図1(b)に示すように、不純物ドープa−Si層4及び非ドープa−Si層5にエキシマレーザーを照射し、a−Si層を多結晶化させた。このとき、不純物元素であるホウ素が不純物ドープa−Si層4から非ドープa−Si層5へ拡散し、不純物が均一に分散されたP型の多結晶半導体層6が形成される。その後、図1(c)に示すように、多結晶半導体層6をパターニング成形し、続いて多結晶半導体層6上にゲート絶縁膜7を形成した。更にゲート絶縁膜7上にゲート電極層を形成し、パターニングを行うことによってゲート電極膜8を形成した。その後、図1(d)に示すように、ゲート電極膜8をマスクとし、リン等をイオン注入装置等で多結晶半導体層6に注入し、熱処理を行うことによって、N型の多結晶半導体層であるソース領域9及びドレイン領域10を形成した。これにより、N−chのTFTを形成した。その後、図1(e)に示すように、層間絶縁膜11の形成・パターニング、ソース電極12及びドレイン電極13の形成・パターニング、有機層間絶縁膜14の形成・パターニング、画素電極15の形成・パターニングを行い、本実施例のアクティブマトリックス基板を作製した。 Next, the formation process of the polycrystalline semiconductor layer of the present embodiment will be described in more detail. As shown in FIG. 1B, the impurity-doped a-Si layer 4 and the undoped a-Si layer 5 were irradiated with an excimer laser to polycrystallize the a-Si layer. At this time, boron, which is an impurity element, diffuses from the impurity-doped a-Si layer 4 to the undoped a-Si layer 5 to form a P-type polycrystalline semiconductor layer 6 in which impurities are uniformly dispersed. Thereafter, as shown in FIG. 1C, the polycrystalline semiconductor layer 6 was patterned and then a gate insulating film 7 was formed on the polycrystalline semiconductor layer 6. Further, a gate electrode layer was formed on the gate insulating film 7 and patterned to form the gate electrode film 8. Thereafter, as shown in FIG. 1D, by using the gate electrode film 8 as a mask, phosphorus or the like is implanted into the polycrystalline semiconductor layer 6 by an ion implantation apparatus or the like, and heat treatment is performed. A source region 9 and a drain region 10 are formed. As a result, an N-ch TFT was formed. Thereafter, as shown in FIG. 1E, formation / patterning of the interlayer insulating film 11, formation / patterning of the source electrode 12 and drain electrode 13, formation / patterning of the organic interlayer insulating film 14, formation / patterning of the pixel electrode 15 The active matrix substrate of this example was manufactured.

(実施例2)
次に、実施例2のアクティブマトリックス基板の製造方法について説明する。本実施例においては、まず基板上に、プラズマCVD法により、窒化シリコン層(厚み:50nm)/酸化シリコン層(100nm)を形成した。その後、プラズマCVD法により、不純物ドープa−Si層(5nm)/非ドープa−Si層(45nm)を形成した。すなわち、不純物ドープa−Si層の膜厚は、a−Si層全体(50nm)の1/10の膜厚であるが、これに限るものではない。このとき、非ドープa−Si層は、SiH/H混合ガスを用いて形成し、不純物ドープa−Si層は、SiH/H混合ガスに微量のPHガスを混入して形成した。これにより、不純物ドープa−Si層は、N型のa−Si層となる。なお、本実施例においては、連続で、窒化シリコン層/酸化シリコン層/不純物ドープa−Si層/非ドープa−Si層を同一チャンバー内で連続に形成することもできる。また、本実施例では、不純物ドープa−Si/非ドープa−Siの順に形成しているが、例えば、非ドープa−Si/不純物ドープa−Si、非ドープa−Si/不純物ドープa−Si/非ドープa−Si、又は、非ドープa−Si/不純物ドープa−Si/非ドープa−Si/不純物ドープa−Si/非ドープa−Si等の順に形成してもよい。更に、非ドープa−Si層の代わりに不純物ドープ量を下げたa−Si層を形成してもよい。
(Example 2)
Next, a method for manufacturing the active matrix substrate of Example 2 will be described. In this example, a silicon nitride layer (thickness: 50 nm) / silicon oxide layer (100 nm) was first formed on a substrate by plasma CVD. Thereafter, an impurity-doped a-Si layer (5 nm) / undoped a-Si layer (45 nm) were formed by plasma CVD. That is, the film thickness of the impurity-doped a-Si layer is 1/10 the film thickness of the entire a-Si layer (50 nm), but is not limited thereto. At this time, the undoped a-Si layer is formed using a SiH 4 / H 2 mixed gas, and the impurity-doped a-Si layer is formed by mixing a small amount of PH 3 gas into the SiH 4 / H 2 mixed gas. did. Thereby, the impurity-doped a-Si layer becomes an N-type a-Si layer. In this embodiment, the silicon nitride layer / silicon oxide layer / impurity doped a-Si layer / undoped a-Si layer can be continuously formed in the same chamber. In this embodiment, impurity doped a-Si / undoped a-Si are formed in this order. For example, undoped a-Si / impurity doped a-Si, undoped a-Si / impurity doped a- You may form in order of Si / undoped a-Si or undoped a-Si / impurity doped a-Si / undoped a-Si / impurity doped a-Si / undoped a-Si. Furthermore, an a-Si layer with a reduced impurity doping amount may be formed instead of the undoped a-Si layer.

次に、本実施例のa−Si層の形成工程について更に詳細な説明を行う。まず、a−Si形成チャンバーに、SiH/H混合ガス及び微量のPHガスを流した。このとき、各ガスの流量は、SiH:200sccm、H:1720sccmとし、Hで希釈して100ppmの濃度のPHガスを80sccmとした。各ガスの流量が安定した後、プラズマを印加し、不純物ドープa−Si層を形成した。その後、HガスやNガス等で、チャンバーをパージした。これは、チャンバー内のPHガスをパージするためである。その後、SiH(200sccm)/H(1800sccm)混合ガスを流す。このとき、PHガスは流さない。流量が安定した後、プラズマを印加し、非ドープa−Si層を形成した。 Next, the a-Si layer forming process of the present embodiment will be described in further detail. First, a SiH 4 / H 2 mixed gas and a small amount of PH 3 gas were flowed into the a-Si formation chamber. At this time, the flow rate of each gas was SiH 4 : 200 sccm, H 2 : 1720 sccm, and diluted with H 2 to make PH 3 gas having a concentration of 100 ppm 80 sccm. After the flow rate of each gas was stabilized, plasma was applied to form an impurity-doped a-Si layer. Thereafter, the chamber was purged with H 2 gas, N 2 gas, or the like. This is for purging PH 3 gas in the chamber. Thereafter, a mixed gas of SiH 4 (200 sccm) / H 2 (1800 sccm) is flowed. At this time, PH 3 gas is not flowed. After the flow rate was stabilized, plasma was applied to form an undoped a-Si layer.

次に、本実施例の多結晶半導体層の形成工程について更に詳細な説明を行う。不純物ドープa−Si層及び非ドープa−Si層にエキシマレーザーを照射し、a−Si層を多結晶化させた。このとき、不純物元素であるリンが不純物ドープa−Si層から非ドープa−Si層へ拡散し、不純物が均一に分散されたN型の多結晶半導体層が形成される。その後、多結晶半導体層をパターニング成形し、続いて多結晶半導体層上にゲート絶縁膜を形成した。更にゲート絶縁膜上にゲート電極層を形成し、パターニングを行うことによってゲート電極膜を形成した。その後ゲート電極膜をマスクとし、ホウ素等をイオン注入装置等で多結晶半導体層に注入し、熱処理を行うことによって、P型の多結晶半導体層であるソース領域及びドレイン領域を形成した。これにより、P−chのTFTを形成した。その後、層間絶縁膜の形成・パターニング、ソース電極及びドレイン電極の形成・パターニング、有機層間絶縁膜の形成・パターニング、画素電極の形成・パターニングを行い、本実施例のアクティブマトリックス基板を作製した。 Next, the formation process of the polycrystalline semiconductor layer of the present embodiment will be described in more detail. The impurity-doped a-Si layer and the undoped a-Si layer were irradiated with an excimer laser to crystallize the a-Si layer. At this time, phosphorus, which is an impurity element, diffuses from the impurity-doped a-Si layer to the undoped a-Si layer, and an N-type polycrystalline semiconductor layer in which impurities are uniformly dispersed is formed. Thereafter, the polycrystalline semiconductor layer was patterned and formed, and then a gate insulating film was formed on the polycrystalline semiconductor layer. Further, a gate electrode layer was formed on the gate insulating film and patterned to form a gate electrode film. Thereafter, using the gate electrode film as a mask, boron or the like is implanted into the polycrystalline semiconductor layer with an ion implantation apparatus or the like, and heat treatment is performed, thereby forming a source region and a drain region which are P-type polycrystalline semiconductor layers. As a result, a P-ch TFT was formed. Thereafter, formation and patterning of an interlayer insulating film, formation and patterning of a source electrode and a drain electrode, formation and patterning of an organic interlayer insulating film, and formation and patterning of a pixel electrode were performed, and an active matrix substrate of this example was manufactured.

(比較例1)
次に、比較例1のアクティブマトリックス基板の製造方法について説明する。本比較例においては、まず基板上に、プラズマCVD法により、窒化シリコン(50nm)/酸化シリコン(100nm)を形成した。その後、プラズマCVD法により、不純物ドープa−Si(50nm)を形成した。この時のガスの種類及びガスの流量は、SiH:200sccm、H:1792sccmとし、Bガスの流量は、実施例1の流量の1/10である8sccmとした。一方Bガスの濃度は実施例1と同じになるように、Hガスで希釈して100ppmのとした。その後、実施例1と同様の方法にて、本比較例のアクティブマトリックス基板を作製した。
(Comparative Example 1)
Next, a method for manufacturing the active matrix substrate of Comparative Example 1 will be described. In this comparative example, first, silicon nitride (50 nm) / silicon oxide (100 nm) was formed on a substrate by plasma CVD. Thereafter, impurity-doped a-Si (50 nm) was formed by plasma CVD. The gas type and gas flow rate at this time were SiH 4 : 200 sccm and H 2 : 1792 sccm, and the flow rate of B 2 H 6 gas was 8 sccm, which is 1/10 of the flow rate of Example 1. On the other hand, the concentration of B 2 H 6 gas was diluted to 100 ppm by being diluted with H 2 gas so as to be the same as in Example 1. Thereafter, an active matrix substrate of this comparative example was produced in the same manner as in Example 1.

ここで、実施例1と比較例1とのシート抵抗及びTFT特性を比較した結果を図3、4に示す。図3は、実施例1と比較例1とのP型の多結晶半導体膜のシート抵抗であり、図4は、N−chのTFTのVth値である。実施例1においては、Bガスの流量の制御が容易に行えることから、ばらつきのない良好なシート抵抗及びTFT特性を示した。一方比較例1においては、Bガスの流量が実施例1の1/ 10の8sccmと極めて微量であるため、流量制御が困難であるとともに、Bガスが基板面を均一に流れず、流量ばらつきが起こり、その結果として、シート抵抗及びTFT特性のばらつきを引き起こしていた。 Here, the results of comparing the sheet resistance and TFT characteristics of Example 1 and Comparative Example 1 are shown in FIGS. FIG. 3 shows the sheet resistance of the P-type polycrystalline semiconductor film of Example 1 and Comparative Example 1, and FIG. 4 shows the Vth value of the N-ch TFT. In Example 1, since the flow rate of the B 2 H 6 gas can be easily controlled, good sheet resistance and TFT characteristics without variation are shown. On the other hand, in Comparative Example 1, since the flow rate of B 2 H 6 gas is as very small as 1/10/10 sccm of Example 1, it is difficult to control the flow rate, and B 2 H 6 gas makes the substrate surface uniform. Flow did not flow and flow rate variation occurred, resulting in variations in sheet resistance and TFT characteristics.

(比較例2)
次に、比較例2のアクティブマトリックス基板の製造方法について説明する。本比較例においては、まず基板上に、プラズマCVD法により、窒化シリコン(50nm)/酸化シリコン(100nm)を形成する。その後、プラズマCVD法により、不純物ドープa−Si(50nm)を形成する。この時のガスの種類及びガスの流量は、SiH:200sccm、H:1720sccmとし、Bガスの流量は、実施例1と同じ流量の80sccmとした。一方Bガスの濃度は、Hガスで希釈して、実施例1の1/10である10ppmとした。その後、実施例1と同様の方法にて、本比較例のアクティブマトリックス基板を作成した。
(Comparative Example 2)
Next, a method for manufacturing the active matrix substrate of Comparative Example 2 will be described. In this comparative example, first, silicon nitride (50 nm) / silicon oxide (100 nm) is formed on a substrate by plasma CVD. Thereafter, impurity-doped a-Si (50 nm) is formed by plasma CVD. The gas type and gas flow rate at this time were SiH 4 : 200 sccm and H 2 : 1720 sccm, and the flow rate of B 2 H 6 gas was 80 sccm, the same flow rate as in Example 1. On the other hand, the concentration of B 2 H 6 gas was diluted with H 2 gas to 10 ppm, which is 1/10 of Example 1. Thereafter, an active matrix substrate of this comparative example was prepared in the same manner as in Example 1.

ここで、実施例1と比較例2との抵抗及びTFT特性を比べた結果を図5、6に示す。図5は、実施例1と比較例2とのP型の多結晶半導体膜のシート抵抗であり、図6は、N−chのTFTのVth値である。比較例2においては、Bの流量が実施例1と同じ流量であるため、流量制御が容易であるため、同一基板面内の流量ばらつきは抑えられた。しかしながら、Bの濃度が実施例1の1/10の10ppmと極めて低濃度であるため、チャンバーのガス配管へのBの吸着の影響が顕著になり、その結果として、基板間でのシ−ト抵抗及びTFT特性のばらつきを引き起こしていた。 Here, the results of comparing the resistance and TFT characteristics of Example 1 and Comparative Example 2 are shown in FIGS. FIG. 5 shows the sheet resistance of the P-type polycrystalline semiconductor film of Example 1 and Comparative Example 2, and FIG. 6 shows the Vth value of the N-ch TFT. In Comparative Example 2, since the flow rate of B 2 H 6 is the same as that in Example 1, flow rate control is easy, and thus flow rate variation within the same substrate surface was suppressed. However, since the concentration of B 2 H 6 is as low as 10 ppm, which is 1/10 of that of Example 1, the influence of B 2 H 6 adsorption on the gas piping of the chamber becomes significant, and as a result, the substrate Variation in sheet resistance and TFT characteristics.

実施例1のアクティブマトリクス基板の製造工程フローを示す断面模式図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process flow of the active matrix substrate of Example 1. 本発明に係る別の製造方法の形態により得られた半導体基板の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the semiconductor substrate obtained by the form of another manufacturing method which concerns on this invention. 実施例1と比較例1とのシート抵抗を比較した図である。It is the figure which compared the sheet resistance of Example 1 and Comparative Example 1. FIG. 実施例1と比較例1とのTFT特性を比較した図である。2 is a diagram comparing TFT characteristics of Example 1 and Comparative Example 1. FIG. 実施例1と比較例2とのシート抵抗を比較した図である。It is the figure which compared the sheet resistance of Example 1 and Comparative Example 2. FIG. 実施例1と比較例3とのTFT特性を比較した図である。6 is a diagram comparing TFT characteristics of Example 1 and Comparative Example 3. FIG. 本発明の製造工程フローの一部を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows a part of manufacturing process flow of this invention. 本発明に係るCVDチャンバーの構成模式図である。It is a structure schematic diagram of the CVD chamber which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1:基板
2:窒化シリコン層
3:酸化シリコン層
4:不純物ドープa−Si層
5:非ドープa−Si層
6:多結晶半導体層
7:ゲート絶縁膜
8:ゲート電極膜
9:ソース領域
10:ドレイン領域
11:層間絶縁膜
12:ソース電極
13:ドレイン電極
14:有機層間絶縁膜
15:画素電極
20:第一のベースコート層
21:第二のベースコート層
22:不純物低濃度ドープ又は不純物非ドープ非晶質半導体層
23:不純物高濃度ドープ非晶質半導体層
30:搬送室
31:第一反応室
32:第二反応室
33:第三反応室
34:第四反応室
35:導入室
36:予備加熱室
1: Substrate 2: Silicon nitride layer 3: Silicon oxide layer 4: Impurity doped a-Si layer 5: Undoped a-Si layer 6: Polycrystalline semiconductor layer 7: Gate insulating film 8: Gate electrode film 9: Source region 10 : Drain region 11: interlayer insulating film 12: source electrode 13: drain electrode 14: organic interlayer insulating film 15: pixel electrode 20: first base coat layer 21: second base coat layer 22: impurity low concentration doped or impurity undoped Amorphous semiconductor layer 23: highly doped impurity amorphous semiconductor layer 30: transfer chamber 31: first reaction chamber 32: second reaction chamber 33: third reaction chamber 34: fourth reaction chamber 35: introduction chamber 36: Preheating chamber

Claims (12)

不純物を含有する多結晶半導体層を絶縁表面上に有する半導体基板の製造方法であって、
該製造方法は、該多結晶半導体層よりも高濃度の不純物ドープ非晶質半導体層を形成する工程と、
該多結晶半導体層よりも低濃度の不純物ドープ非晶質半導体層又は不純物非ドープ非晶質半導体層を形成する工程と、
非晶質半導体層を結晶化する工程と
を含むことを特徴とする半導体基板の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor substrate having a polycrystalline semiconductor layer containing impurities on an insulating surface,
The manufacturing method includes a step of forming an impurity-doped amorphous semiconductor layer having a concentration higher than that of the polycrystalline semiconductor layer;
Forming an impurity-doped amorphous semiconductor layer or an impurity-undoped amorphous semiconductor layer having a lower concentration than the polycrystalline semiconductor layer;
And a step of crystallizing the amorphous semiconductor layer.
前記不純物高濃度ドープ非晶質半導体層の膜厚は、非晶質半導体層全体の膜厚に対して、1/50以上、1/2以下であることを特徴とする請求項1記載の半導体基板の製造方法。 2. The semiconductor according to claim 1, wherein a film thickness of the heavily doped impurity amorphous semiconductor layer is 1/50 or more and 1/2 or less with respect to a film thickness of the entire amorphous semiconductor layer. A method for manufacturing a substrate. 前記不純物高濃度ドープ非晶質半導体層の膜厚は非晶質半導体層全体の膜厚に対して、1/20以上、1/5以下であることを特徴とする請求項1又は2記載の半導体基板の製造方法。 3. The film thickness of the impurity-doped amorphous semiconductor layer is 1/20 or more and 1/5 or less with respect to the film thickness of the entire amorphous semiconductor layer. A method for manufacturing a semiconductor substrate. 前記非晶質半導体層の最上層は、不純物が添加されていないことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の半導体基板の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein an impurity is not added to the uppermost layer of the amorphous semiconductor layer. 前記不純物は、13族元素であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の半導体基板の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the impurity is a group 13 element. 前記不純物は、15族元素であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の半導体基板の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the impurity is a group 15 element. 前記非晶質半導体層結晶化工程は、レーザー照射を行うことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の半導体基板の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the amorphous semiconductor layer crystallization step performs laser irradiation. 前記半導体基板は、アクティブマトリクス基板であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の半導体基板の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is an active matrix substrate. 請求項1〜8のいずれかに記載の半導体基板の製造方法を用いて製造されたことを特徴とするアクティブマトリクス基板。 An active matrix substrate manufactured using the method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1. 請求項9記載のアクティブマトリクス基板を含んで構成されることを特徴とする液晶表示装置。 A liquid crystal display device comprising the active matrix substrate according to claim 9. 前記半導体基板は、太陽電池基板であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の半導体基板の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is a solar cell substrate. 請求項11記載の半導体基板の製造方法を用いて製造されたことを特徴とする太陽電池基板。 A solar cell substrate manufactured using the method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 11.
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