JP2852855B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

Info

Publication number
JP2852855B2
JP2852855B2 JP5209057A JP20905793A JP2852855B2 JP 2852855 B2 JP2852855 B2 JP 2852855B2 JP 5209057 A JP5209057 A JP 5209057A JP 20905793 A JP20905793 A JP 20905793A JP 2852855 B2 JP2852855 B2 JP 2852855B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
silicon
region
annealing
semiconductor device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP5209057A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0745839A (en
Inventor
宏勇 張
英人 大沼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority to JP5209057A priority Critical patent/JP2852855B2/en
Publication of JPH0745839A publication Critical patent/JPH0745839A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2852855B2 publication Critical patent/JP2852855B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ガラス等の絶縁基板、
あるいは各種基板上に形成された絶縁性被膜上に設けら
れた非単結晶珪素膜を有する半導体装置、例えば、薄膜
トランジスタ(TFT)や薄膜ダイオード(TFD)、
またはそれらを応用した薄膜集積回路、特にアクティブ
型液晶表示装置(液晶ディスプレー)用薄膜集積回路の
作製方法に関するものである。
The present invention relates to an insulating substrate made of glass or the like,
Alternatively, a semiconductor device having a non-single-crystal silicon film provided over an insulating film formed over various substrates, for example, a thin film transistor (TFT) or a thin film diode (TFD),
Also, the present invention relates to a method of manufacturing a thin film integrated circuit using the same, particularly a thin film integrated circuit for an active liquid crystal display device (liquid crystal display).

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ガラス等の絶縁基板上にTFTを
有する半導体装置、例えば、TFTを画素の駆動に用い
るアクティブ型液晶表示装置やイメージセンサー等が開
発されている。
2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor devices having TFTs on an insulating substrate such as glass, for example, active type liquid crystal display devices and image sensors using TFTs for driving pixels have been developed.

【0003】これらの装置に用いられるTFTには、薄
膜状の珪素半導体を用いるのが一般的である。薄膜状の
珪素半導体としては、非晶質珪素半導体(a−Si)か
らなるものと結晶性を有する珪素半導体からなるものの
2つに大別される。非晶質珪素半導体は作製温度が低
く、気相法で比較的容易に作製することが可能で量産性
に富むため、最も一般的に用いられているが、導電率等
の物性が結晶性を有する珪素半導体に比べて劣るため、
今後より高速特性を得る為には、結晶性を有する珪素半
導体からなるTFTの作製方法の確立が強く求められて
いた。尚、結晶性を有する珪素半導体としては、多結晶
珪素、微結晶珪素、結晶成分を含む非晶質珪素、結晶性
と非晶質性の中間の状態を有するセミアモルファス珪素
等が知られている。
[0003] Thin film silicon semiconductors are generally used for TFTs used in these devices. Thin-film silicon semiconductors are roughly classified into two types: those made of an amorphous silicon semiconductor (a-Si) and those made of a crystalline silicon semiconductor. Amorphous silicon semiconductors are most commonly used because they have a low manufacturing temperature, can be manufactured relatively easily by a gas phase method, and have high mass productivity. Since it is inferior to a silicon semiconductor having
In order to obtain higher-speed characteristics in the future, it has been strongly required to establish a method for manufacturing a TFT made of a crystalline silicon semiconductor. In addition, as a silicon semiconductor having crystallinity, polycrystalline silicon, microcrystalline silicon, amorphous silicon containing a crystal component, semi-amorphous silicon having an intermediate state between crystalline and amorphous, and the like are known. .

【0004】これら結晶性を有する薄膜状の珪素半導体
を得る方法としては、 (1) 成膜時に結晶性を有する膜を直接成膜する。 (2) 非晶質の半導体膜を成膜しておき、レーザー光
のエネルギーにより結晶性を有せしめる。 (3) 非晶質の半導体膜を成膜しておき、長時間、熱
エネルギーを印加(アニール)することにより結晶性を
有せしめる。 という方法が知られている。
A method for obtaining a silicon semiconductor in the form of a thin film having crystallinity is as follows: (1) A film having crystallinity is directly formed at the time of film formation. (2) An amorphous semiconductor film is formed, and crystallinity is imparted by the energy of laser light. (3) An amorphous semiconductor film is formed in advance, and crystallinity is imparted by applying thermal energy (annealing) for a long time. The method is known.

【0005】しかしながら、いずれの方法を用いても、
単結晶珪素に匹敵するような特性の良い結晶珪素は得ら
れていない。これはいずれの手法を用いても被膜内部に
粒界が発生し、それを制御する手段が無かったからであ
る。
However, using either method,
Crystalline silicon having good characteristics comparable to single crystal silicon has not been obtained. This is because a grain boundary was generated inside the coating film by any of the methods, and there was no means for controlling the grain boundary.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
を解決する手段を提供するものである。より具体的には
非晶質珪素から発生する結晶粒を制御し、かつ、このよ
うに制御された結晶の特定の部分をTFTやTFDのチ
ャネル形成領域とすることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides means for solving the above problems. More specifically, an object of the present invention is to control crystal grains generated from amorphous silicon, and to make a specific portion of the crystal controlled as such a channel forming region of a TFT or TFD.

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

【0007】本発明は、非晶質珪素膜に選択的に珪素イ
オンを注入し、その後に500〜700℃、好ましくは
550〜600℃の加熱によって、選択的に結晶核を発
生させ、さらに長時間の熱アニールによって、結晶を成
長させる。このようにして、被膜の一部もしくは全部を
結晶化した後、強光を照射し(ランプアニール工程)、
さらに結晶性を助長せしめると同時に膜質を緻密化す
る。そして、このようにして得られた結晶珪素膜のう
ち、先に珪素イオンが注入された領域の結晶領域を用い
てTFTのチャネル形成領域を作製することを特徴とす
る。
According to the present invention, a crystal nucleus is selectively generated by selectively implanting silicon ions into an amorphous silicon film and thereafter heating at 500 to 700 ° C., preferably 550 to 600 ° C. The crystal is grown by thermal annealing for a time. After crystallizing a part or all of the coating in this way, irradiate with strong light (lamp annealing step),
Further, it promotes crystallinity and at the same time densifies the film quality. Then, a channel formation region of a TFT is formed using a crystal region of a region in which silicon ions have been implanted in the thus obtained crystalline silicon film.

【0008】[0008]

【作用】本発明においては、珪素の選択的なイオン注入
によって、イオン注入のおこなわれた領域では著しく結
晶核の発生密度が低下する。一方、イオン注入されなか
った領域では結晶核の発生密度は従来と同じである。そ
のため、イオン注入後の熱アニール工程において、イオ
ン注入されなかった領域から核が発生し、この核を出発
点として結晶が、イオン注入された領域へ横方向に成長
してゆく。イオン注入のドーズ量は、被膜の厚さに依存
するが、1×1014〜1×1016cm-2、好ましくは5
×1014〜5×1015cm-2がよい。また、被膜の底面
に最も多く注入されるように加速エネルギーを選択して
やると良い。
According to the present invention, the density of crystal nuclei in the ion-implanted region is significantly reduced by the selective ion implantation of silicon. On the other hand, the density of the crystal nuclei in the region where the ions have not been implanted is the same as the conventional one. Therefore, in the thermal annealing step after the ion implantation, nuclei are generated from the regions where the ions have not been implanted, and the crystals grow laterally from the nuclei as starting points into the regions where the ions are implanted. The dose of the ion implantation depends on the thickness of the film, but is 1 × 10 14 to 1 × 10 16 cm −2 , preferably 5 × 10 16 cm −2 .
× 10 14 to 5 × 10 15 cm -2 is good. Also, it is preferable to select the acceleration energy so that the most is implanted into the bottom surface of the film.

【0009】横方向に結晶成長した領域は、膜および膜
と下地の界面に珪素イオン注入のダメージがあるため、
500〜700℃のアニールでは完全に良好な結晶を得
ることは難しく、多くの欠陥を内部に含んでいる。この
ような欠陥を改善するためには、より高温でのアニール
が必要である。しかも、基板に影響を与えないようなア
ニールである必要がある。このような目的のために、ラ
ンプアニールが必要とされる。
In the region where the crystal is grown in the lateral direction, the film and the interface between the film and the underlayer are damaged by silicon ion implantation.
It is difficult to obtain completely good crystals by annealing at 500 to 700 ° C., and contains many defects inside. In order to improve such defects, annealing at a higher temperature is necessary. In addition, it is necessary to perform annealing so as not to affect the substrate. For such a purpose, lamp annealing is required.

【0010】本発明におけるランプアニール工程は、具
体的には近赤外光から可視光にかけての光、好ましくは
波長が4μm〜0.5μmの光(例えば波長1.3μm
にピークを有する赤外光)を10〜1000秒程度の比
較的短い時間照射することにより、珪素膜を加熱するこ
とにより、結晶性を助長せしめるという意味を持つ。用
いる光の波長は、珪素膜に吸収され、ガラス基板では実
質的に吸収されないことが望ましい。
In the lamp annealing step of the present invention, specifically, light ranging from near-infrared light to visible light, preferably light having a wavelength of 4 μm to 0.5 μm (for example, 1.3 μm
Irradiation of infrared light having a peak at a relatively short time of about 10 to 1000 seconds has a meaning of heating the silicon film to promote crystallinity. It is desirable that the wavelength of light used be absorbed by the silicon film and not substantially absorbed by the glass substrate.

【0011】さらに、かような熱処理においては、珪素
膜と基板の間の熱膨張率の違い、珪素膜表面と基板/珪
素膜界面との温度の違いなどから、珪素膜が剥離するこ
とも多々ある。特にこれは、膜の面積が基板全面にわた
るような大きな場合に顕著である。したがって、膜を十
分に小さな面積に分断し、また、余分な熱を吸収しない
ように膜と膜との間隔を十分に広くすることによって、
膜の剥離等を防止することができる。また、基板表面全
面が珪素膜を通じて加熱されることがないので、基板が
熱的に収縮することは最低限に抑えられる。
Further, in such a heat treatment, the silicon film often peels due to a difference in thermal expansion coefficient between the silicon film and the substrate and a difference in temperature between the surface of the silicon film and the interface between the silicon film and the substrate. is there. In particular, this is remarkable when the area of the film is large over the entire surface of the substrate. Therefore, by dividing the film into a sufficiently small area, and by making the distance between the films sufficiently large so as not to absorb extra heat,
Peeling of the film can be prevented. Further, since the entire surface of the substrate is not heated through the silicon film, thermal contraction of the substrate can be minimized.

【0012】特に結晶化させた真性または実質的に真性
(燐またはホウ素が1017cm-3以下)の珪素膜は波長
0.5〜4μmの可視・赤外光を吸収し、また、10μ
m以上の波長の遠赤外光はガラス基板に吸収され、加熱
されるが、4μm以下の波長が大部分の場合はガラスの
加熱が極めて少ない。すなわち、結晶化された珪素膜を
さらに結晶化させるには0.5〜4μmの波長が有効で
ある。
In particular, a crystallized intrinsic or substantially intrinsic (phosphorus or boron of 10 17 cm −3 or less) silicon film absorbs visible and infrared light having a wavelength of 0.5 to 4 μm, and has a thickness of 10 μm.
Far-infrared light having a wavelength of m or more is absorbed by the glass substrate and heated, but when the wavelength of 4 μm or less is in most cases, the glass is hardly heated. That is, a wavelength of 0.5 to 4 μm is effective for further crystallizing the crystallized silicon film.

【0013】本発明では珪素イオンが注入されなかった
結晶核領域ではなく、該領域から横方向に結晶が成長し
た部分をTFTやTFDのチャネル形成領域とする。こ
れは、結晶核の領域では結晶の方向がランダムであり、
かつ、結晶粒の大きさがまちまちであるからである。一
方、横成長した領域では結晶は成長方向に整列し、結晶
の大きさも揃っている。このため、結晶の向きとTFT
のドレイン電流の向きを最適化させることによって特性
を向上させることができる。
In the present invention, a portion where a crystal has grown laterally from the crystal nucleus region where silicon ions have not been implanted is used as a channel forming region of a TFT or TFD. This is because the crystal orientation is random in the crystal nucleus region,
In addition, the size of the crystal grains varies. On the other hand, in the laterally grown region, the crystals are aligned in the growth direction, and the size of the crystals is also uniform. Therefore, the orientation of the crystal and the TFT
The characteristics can be improved by optimizing the direction of the drain current.

【0014】[0014]

【実施例】〔実施例1〕本実施例はガラス基板上に形成
された結晶性珪素膜を用いたPチャネル型TFT(PT
FTという)とNチャネル型TFT(NTFTという)
とを相補型に組み合わせた回路を形成する例である。本
実施例の構成は、アクティブ型の液晶表示装置の画素電
極のスイッチング素子や周辺ドライバー回路、さらには
イメージセンサや集積回路に利用することができる。
[Embodiment 1] This embodiment is directed to a P-channel TFT (PT) using a crystalline silicon film formed on a glass substrate.
FT) and N-channel TFT (NTFT)
This is an example of forming a circuit in which are combined in a complementary manner. The configuration of this embodiment can be used for a switching element of a pixel electrode and a peripheral driver circuit of an active type liquid crystal display device, as well as an image sensor and an integrated circuit.

【0015】図1に本実施例の作製工程の断面図を示
す。まず、基板(コーニング7059)101上にスパ
ッタリング法によって厚さ2000Åの酸化珪素の下地
膜102を形成した。基板は、下地膜の成膜の前もしく
は後に、歪み温度よりも高い温度でアニールをおこなっ
た後、0.1〜1.0℃/分で歪み温度以下まで徐冷す
ると、その後の温度上昇を伴う工程(本発明の赤外光照
射を含む)での基板の収縮が少なく、マスク合わせが用
意となる。コーニング7059基板では、620〜66
0℃で1〜4時間アニールした後、0.1〜1.0℃/
分、好ましくは、0.1〜0.3℃/分で徐冷し、45
0〜590℃まで温度が低下した段階で取り出すとよ
い。
FIG. 1 is a sectional view showing a manufacturing process of this embodiment. First, a 2000-nm-thick silicon oxide base film 102 was formed on a substrate (Corning 7059) 101 by a sputtering method. The substrate is annealed at a temperature higher than the strain temperature before or after the formation of the base film, and then slowly cooled to a strain temperature or lower at 0.1 to 1.0 ° C./min. Substrate shrinkage in the accompanying steps (including the infrared light irradiation of the present invention) is small, and mask alignment is ready. For the Corning 7059 substrate, 620-66
After annealing at 0 ° C. for 1 to 4 hours, 0.1 to 1.0 ° C. /
Min, preferably 0.1 to 0.3 ° C./min.
It is good to take out at the stage when the temperature has dropped to 0 to 590 ° C.

【0016】さて、下地膜成膜後、プラズマCVD法に
よって、厚さ300〜1500Å、例えば800Åの真
性(I型)の非晶質珪素膜103を成膜した。そして、
フォトレジストによって形成されたマスク104を設け
た。このマスク104は、スリット状に非晶質珪素膜1
03を露呈させる。即ち、図1(A)の状態を上面から
見ると、スリット状に非晶質珪素膜103は露呈してお
り、他の部分はマスクされている状態となっている。上
記マスク104を設けた後、イオン注入法によって、5
×1015cm-2のドーズ量で珪素イオンを非晶質珪素膜
103に注入した。加速電圧は40〜150keV、例
えば、80keVとした。(図1(A))
After the formation of the base film, an intrinsic (I-type) amorphous silicon film 103 having a thickness of 300 to 1500 °, for example, 800 ° was formed by a plasma CVD method. And
A mask 104 formed of a photoresist was provided. This mask 104 has a slit-like shape of the amorphous silicon film 1.
03 is exposed. That is, when the state of FIG. 1A is viewed from above, the amorphous silicon film 103 is exposed in a slit shape, and the other portions are masked. After providing the mask 104, 5
Silicon ions were implanted into the amorphous silicon film 103 at a dose of × 10 15 cm -2 . The acceleration voltage was set to 40 to 150 keV, for example, 80 keV. (Fig. 1 (A))

【0017】つぎに、マスク104を取り除いた。そし
て、窒素不活性雰囲気化(大気圧)、600℃で24時
間、熱アニールして結晶化させた。この際、珪素イオン
が注入されなかった領域105においては、多くの結晶
核が発生し、矢印で示すように、領域105から横方向
(基板と平行な方向)に結晶成長が進行した。領域10
5から十分に遠い領域103’では非晶質のままであっ
た。(図1(B))
Next, the mask 104 was removed. Then, it was crystallized by thermal annealing at 600 ° C. for 24 hours in a nitrogen inert atmosphere (atmospheric pressure). At this time, many crystal nuclei were generated in the region 105 into which silicon ions had not been implanted, and crystal growth proceeded from the region 105 in a lateral direction (a direction parallel to the substrate) as indicated by arrows. Area 10
The region 103 ′ sufficiently far from 5 remained amorphous. (FIG. 1 (B))

【0018】この工程の後に、珪素膜をパターニングし
て、TFTの島状の活性層104’を形成した。この
際、チャネル形成領域となる部分に結晶核の発生した領
域105と非晶質領域103’が存在しないようにする
ことが重要である。こうすることで、活性層の珪素結晶
の向きと粒径を揃えることができ、均一な特性を示すT
FTを作製することができる。活性層104’の大きさ
はTFTのチャネル長とチャネル幅を考慮して決定され
る。小さなものでは、50μm×20μm、大きなもの
では100μm×1000μmであった。
After this step, the silicon film was patterned to form a TFT island-shaped active layer 104 '. At this time, it is important that the region 105 in which a crystal nucleus is generated and the amorphous region 103 'do not exist in a portion to be a channel formation region. By doing so, the direction and the grain size of the silicon crystal in the active layer can be made uniform, and T
An FT can be made. The size of the active layer 104 'is determined in consideration of the channel length and channel width of the TFT. The size was 50 μm × 20 μm for the small one and 100 μm × 1000 μm for the large one.

【0019】このような活性層を基板上に多く形成し
た。そして、0.5〜4μmここでは0.8〜1.4μ
mにピークをもつ可視・赤外光を30〜180秒照射
し、活性層の結晶化をさらに助長させた。温度は800
〜1300℃、代表的には900〜1200℃、例えば
1100℃とした。活性層の表面の状態を良くするため
に、照射はH2 雰囲気中でおこなった。本工程は、活性
層を選択的に加熱することになるので、ガラス基板への
加熱を最小限に抑えることができる。そして、活性層中
の欠陥や不体結合手を減少させるのに非常に効果があ
る。(図1(C))
Many such active layers were formed on the substrate. And, 0.5 to 4 μm, here 0.8 to 1.4 μm
Visible / infrared light having a peak at m was irradiated for 30 to 180 seconds to further promote crystallization of the active layer. The temperature is 800
To 1300 ° C, typically 900 to 1200 ° C, for example 1100 ° C. Irradiation was performed in an H 2 atmosphere to improve the condition of the surface of the active layer. In this step, since the active layer is selectively heated, heating of the glass substrate can be minimized. And, it is very effective in reducing defects and unbound bonds in the active layer. (Fig. 1 (C))

【0020】可視・赤外光の光源としてはハロゲンラン
プを用いた。可視・近赤外光の強度は、モニターの単結
晶シリコンウェハー上の温度が800〜1300℃、代
表的には900〜1200℃の間にあるように調整し
た。具体的には、シリコンウェハーに埋め込んだ熱電対
の温度をモニターして、これを赤外線の光源にフィード
バックさせた。本実施例では、昇温・降温は、図4
(A)もしくは(B)のようにおこなった。昇温は、一
定で速度は50〜200℃/秒、降温は自然冷却で20
〜100℃であった。
As a visible / infrared light source, a halogen lamp was used. The intensity of visible / near-infrared light was adjusted so that the temperature of the monitor on the single crystal silicon wafer was 800 to 1300 ° C, typically 900 to 1200 ° C. Specifically, the temperature of the thermocouple embedded in the silicon wafer was monitored and fed back to the infrared light source. In the present embodiment, the temperature rise / fall is performed as shown in FIG.
(A) or (B). The temperature rise is constant, the speed is 50-200 ° C./sec, and the temperature fall is 20 by natural cooling.
100100 ° C.

【0021】図4(A)は一般的な温度サイクルで、昇
温時間a、保持時間b、降温時間cの3つの過程からな
る。しかし、この場合には試料は室温から1000℃も
の高温へ、さらに高温状態から室温へと急激に加熱・冷
却されるので、珪素膜や基板に与える影響が大きく、珪
素膜の剥離の可能性も高い。この問題を解決するために
は、図4(B)のように、保持に達する前に、プレヒー
ト時間dやポストヒート時間fを設け、保持時間に達す
る前に200〜500℃の基板や膜に大きな影響を与え
ない温度に保持しておくことが望ましい。
FIG. 4A shows a general temperature cycle, which comprises three steps of a temperature rising time a, a holding time b, and a temperature falling time c. However, in this case, since the sample is rapidly heated and cooled from room temperature to as high as 1000 ° C., and further from the high temperature state to room temperature, the influence on the silicon film and the substrate is large, and the possibility of peeling of the silicon film is also high. high. In order to solve this problem, as shown in FIG. 4 (B), a preheating time d and a post-heating time f are provided before reaching the holding time, and before reaching the holding time, the substrate or film at 200 to 500 ° C. It is desirable to keep it at a temperature that does not have a significant effect.

【0022】なお、赤外光照射の際、その表面に保護膜
として酸化珪素または窒化珪素膜を形成してくことが好
ましい。これは、珪素膜104’の表面の状態を良くす
るためである。また、この珪素膜104’の表面の状態
を良くするために、H2 雰囲気中にておこなった。H2
雰囲気に0.1〜10%のHCl、その他ハロゲン化水
素やフッ素や塩素、臭素の化合物を混入してもよい。
It is preferable to form a silicon oxide or silicon nitride film as a protective film on the surface of the substrate when the infrared light is irradiated. This is to improve the state of the surface of the silicon film 104 '. In order to improve the state of the surface of the silicon film 104 'was performed in H 2 atmosphere. H 2
0.1 to 10% HCl, a compound of hydrogen halide, fluorine, chlorine or bromine may be mixed in the atmosphere.

【0023】この可視・近赤外光照射は、結晶化した珪
素膜を選択的に加熱することになるので、ガラス基板へ
の加熱を最小限に抑えることができる。そして、珪素膜
中の欠陥や不体結合手を減少させるのに非常に効果があ
る。また、この可視・近赤外光照射が加熱による結晶化
工程の後に行われることは重要である。事前に熱アニー
ルによる結晶化を行わずに、非晶質珪素膜に対し、いき
なり、赤外光照射を行った場合には良好な結晶は得られ
なかった。
This visible / near-infrared light irradiation selectively heats the crystallized silicon film, so that the heating of the glass substrate can be minimized. And it is very effective in reducing the defects and the dangling bonds in the silicon film. It is important that the visible / near-infrared light irradiation is performed after the crystallization step by heating. When the amorphous silicon film was immediately irradiated with infrared light without being previously crystallized by thermal annealing, good crystals could not be obtained.

【0024】つぎにプラズマCVD法によって厚さ10
00Åの酸化珪素膜106をゲイト絶縁膜として成膜し
た。CVDの原料ガスとしてはTEOS(テトラ・エト
キシ・シラン、Si(OC2 5 4 )と酸素を用い、
成膜時の基板温度は300〜550℃、例えば400℃
とした。このゲイト絶縁膜となる酸化珪素膜106の成
膜後に、可視・近赤外光の照射による光アニールを再度
行なった。このアニールによって、主に酸化珪素膜10
6と珪素膜104との界面及びその近傍における準位を
消滅させることができた。これは、ゲイト絶縁膜とチャ
ネル形成領域との界面特性が極めて重要である絶縁ゲイ
ト型電界効果半導体装置にとっては極めて有用である。
Next, a thickness of 10
A silicon oxide film 106 having a thickness of 00 ° was formed as a gate insulating film. TEOS (tetraethoxysilane, Si (OC 2 H 5 ) 4 ) and oxygen are used as source gases for CVD.
The substrate temperature during film formation is 300 to 550 ° C., for example, 400 ° C.
And After the formation of the silicon oxide film 106 serving as the gate insulating film, light annealing by irradiation with visible / near infrared light was performed again. By this annealing, mainly the silicon oxide film 10
The level at the interface between the silicon film 6 and the silicon film 104 and in the vicinity thereof could be eliminated. This is extremely useful for an insulated gate field effect semiconductor device in which the interface characteristics between the gate insulating film and the channel formation region are extremely important.

【0025】引き続いて、スパッタリング法によって、
厚さ6000〜8000Å、例えば6000Åのアルミ
ニウム(0.01〜0.2%のスカンジウムを含む)を
成膜した。そして、アルミニウム膜をパターニングし
て、ゲイト電極107、109を形成した。さらに、こ
のアルミニウムの電極の表面を陽極酸化して、表面に酸
化物層108、110を形成した。この陽極酸化は、酒
石酸が1〜5%含まれたエチレングリコール溶液中で行
った。得られた酸化物層108、110の厚さは200
0Åであった。なお、この酸化物108と110とは、
後のイオンドーピング工程において、オフセットゲイト
領域を形成する厚さとなるので、オフセットゲイト領域
の長さを上記陽極酸化工程で決めることができる。
Subsequently, by a sputtering method,
Aluminum (including 0.01 to 0.2% scandium) having a thickness of 6000 to 8000 °, for example, 6000 ° was deposited. Then, the aluminum film was patterned to form gate electrodes 107 and 109. Further, the surface of the aluminum electrode was anodized to form oxide layers 108 and 110 on the surface. This anodization was performed in an ethylene glycol solution containing tartaric acid at 1 to 5%. The thickness of the obtained oxide layers 108 and 110 is 200
It was 0 °. Note that these oxides 108 and 110
In the later ion doping step, the thickness is such that the offset gate region is formed, so that the length of the offset gate region can be determined in the anodic oxidation step.

【0026】次に、イオンドーピング法(プラズマドー
ピング法とも言う)によって、活性層領域(ソース/ド
レイン、チャネルを構成する)にゲイト電極部、すなわ
ちゲイト電極107とその周囲の酸化層108、ゲイト
電極109とその周囲の酸化層110をマスクとして、
自己整合的にPもしくはN導電型を付与する不純物を添
加した。ドーピングガスとして、フォスフィン(PH
3 )およびジボラン(B26 )を用い、前者の場合
は、加速電圧を60〜90kV、例えば80kV、後者
の場合は、40〜80kV、例えば65kVとする。ド
ース量は1×1015〜8×1015cm-2、例えば、燐を
2×1015cm-2、ホウ素を5×1015とした。ドーピ
ングに際しては、一方の領域をフォトレジストで覆うこ
とによって、それぞれの元素を選択的にドーピングし
た。この結果、N型の不純物領域114と116、P型
の不純物領域111と113が形成され、Pチャネル型
TFT(PTFT)の領域とNチャネル型TFT(NT
FT)との領域を形成することができた。
Next, by an ion doping method (also referred to as a plasma doping method), a gate electrode portion, that is, a gate electrode 107 and an oxide layer 108 around the gate electrode portion, 109 and the surrounding oxide layer 110 as a mask,
Impurities that impart P or N conductivity type are added in a self-aligned manner. Phosphine (PH) as doping gas
3 ) and diborane (B 2 H 6 ) are used. In the former case, the acceleration voltage is 60 to 90 kV, for example, 80 kV, and in the latter case, the acceleration voltage is 40 to 80 kV, for example, 65 kV. The dose was 1 × 10 15 to 8 × 10 15 cm −2 , for example, phosphorus was 2 × 10 15 cm −2 and boron was 5 × 10 15 . At the time of doping, each element was selectively doped by covering one region with a photoresist. As a result, N-type impurity regions 114 and 116 and P-type impurity regions 111 and 113 are formed, and a P-channel TFT (PTFT) region and an N-channel TFT (NTT) are formed.
FT).

【0027】その後、レーザー光の照射によってアニー
ルを行った。レーザー光としては、KrFエキシマレー
ザー(波長248nm、パルス幅20nsec)を用い
たが、他のレーザーであってもよい。レーザー光の照射
条件は、エネルギー密度が200〜400mJ/cm
2 、例えば250mJ/cm2 とし、一か所につき2〜
10ショット、例えば2ショット照射した。このレーザ
ー光の照射時に基板を200〜450℃程度に加熱する
ことによって、効果を増大せしめてもよい。(図1
(D))
Thereafter, annealing was performed by laser light irradiation. As the laser light, a KrF excimer laser (wavelength: 248 nm, pulse width: 20 nsec) was used, but another laser may be used. The irradiation condition of the laser light is such that the energy density is 200 to 400 mJ / cm.
2 , for example, 250 mJ / cm 2 ,
Irradiation was performed for 10 shots, for example, 2 shots. The effect may be increased by heating the substrate to about 200 to 450 ° C. during the irradiation with the laser light. (Figure 1
(D))

【0028】また、この工程は、可視・近赤外光による
ランプアニールによる方法でもよい。可視・近赤外線は
結晶化した珪素、または燐またはホウ素が1019〜10
21cm-3添加された非晶質珪素へは吸収されやすく、1
000℃以上の熱アニールにも匹敵する効果的なアニー
ルを行うことができる。燐またはホウ素が添加されてい
ると、その不純物散乱により、近赤外線でも十分光が吸
収される。このことは肉眼による観察でも黒色であるこ
とから十分に推測がつく。その反面、ガラス基板へは吸
収されにくいので、ガラス基板を高温に加熱することが
なく、また短時間の処理ですむので、ガラス基板の縮み
が問題となる工程においては最適な方法であるといえ
る。
This step may be performed by lamp annealing using visible / near infrared light. Visible and near-infrared light is crystallized silicon or phosphorus or boron in 10 19 to 10
It is easily absorbed by amorphous silicon to which 21 cm -3 is added.
Effective annealing comparable to thermal annealing of 000 ° C. or more can be performed. When phosphorus or boron is added, light is sufficiently absorbed even in the near infrared due to the impurity scattering. This can be fully guessed from the fact that it is black even with the naked eye. On the other hand, since it is hardly absorbed by the glass substrate, it is not necessary to heat the glass substrate to a high temperature, and the process can be performed in a short time. .

【0029】続いて、厚さ6000Åの酸化珪素膜11
8を層間絶縁物としてプラズマCVD法によって形成し
た。この層間絶縁物としてはポリイミドまたは酸化珪素
とポリイミドの2層膜を利用してもよい。さらにコンタ
クトホールを形成して、金属材料、例えば、窒化チタン
とアルミニウムの多層膜によってTFTの電極・配線1
17、120、119を形成した。最後に、1気圧の水
素雰囲気で350℃、30分のアニールを行い、TFT
を相補型に構成した半導体回路を完成した。(図1
(E)) 特に本発明では、可視・近赤外光による光アニールの工
程で生じた不対結合手を、その後の工程で、水素雰囲気
において、250〜400℃で加熱することによって中
和することが重要である。
Subsequently, a silicon oxide film 11 having a thickness of 6000.degree.
8 was formed as an interlayer insulator by a plasma CVD method. As the interlayer insulator, polyimide or a two-layer film of silicon oxide and polyimide may be used. Further, a contact hole is formed, and a metal material, for example, a multilayer film of titanium nitride and aluminum is used to form a TFT electrode / wiring 1.
17, 120 and 119 were formed. Finally, annealing is performed at 350 ° C. for 30 minutes in a hydrogen atmosphere at 1 atm.
Was completed in a complementary type. (Figure 1
(E)) In particular, in the present invention, dangling bonds generated in the step of optical annealing with visible / near infrared light are neutralized by heating at 250 to 400 ° C. in a hydrogen atmosphere in a subsequent step. This is very important.

【0030】上記に示す回路は、PTFTとNTFTと
を相補型に設けたCMOS構造であるが、上記工程にお
いて、2つのTFTを同時に作り、中央で切断すること
により、独立したTFTを2つ同時に作製することも可
能である。
The circuit shown above has a CMOS structure in which a PTFT and an NTFT are provided in a complementary manner. In the above-described process, two TFTs are formed at the same time and cut at the center, whereby two independent TFTs are formed at the same time. It is also possible to produce.

【0031】〔実施例2〕本実施例は、アクティブ型の
液晶表示装置において、Nチャネル型TFTをスイッチ
ング素子として各画素に設けた例である。以下において
は、一つの画素について説明するが、他に多数(一般に
は数十万)の画素が同様な構造で形成される。また、N
チャネル型TFTだけではなくPチャネル型TFTでも
よいことはいうまでもない。また、液晶表示装置の画素
部分に設けるのではなく、周辺回路部分にも利用でき
る。また、イメージセンサや他の装置に利用することが
できる。即ち薄膜トランジタと利用するのであれば、特
にその用途が限定されるものではない。
[Embodiment 2] This embodiment is an example in which an N-channel TFT is provided in each pixel as a switching element in an active liquid crystal display device. Hereinafter, one pixel will be described, but a large number (generally, hundreds of thousands) of other pixels are formed in a similar structure. Also, N
It goes without saying that a P-channel TFT may be used instead of a channel TFT. Further, it can be used not only for the pixel portion of the liquid crystal display device but also for the peripheral circuit portion. Further, it can be used for image sensors and other devices. That is, as long as it is used as a thin film transistor, its use is not particularly limited.

【0032】本実施例の作製工程の概略を図2に示す。
本実施例において、基板201としてはコーニング70
59ガラス基板(厚さ1.1mm、300×400m
m)を使用した。まず、下地膜202(酸化珪素)をプ
ラズマCVD法で2000Åの厚さに形成した。CVD
の原料ガスとしてはTEOSと酸素を用いた。下地膜成
膜後、プラズマCVD法によって、厚さ300〜150
0Å、例えば800Åの真性(I型)の非晶質珪素膜2
03を成膜した。そして、フォトレジストによって形成
されたマスク204を設けた。さらに、イオン注入法に
よって、1×1015cm-2のドーズ量で珪素イオンを非
晶質珪素膜103に注入した。加速電圧は40〜150
keV、例えば、80keVとした。(図2(A))
FIG. 2 shows an outline of the manufacturing process of this embodiment.
In this embodiment, the substrate 201 is Corning 70
59 glass substrate (1.1 mm thick, 300 × 400 m
m) was used. First, a base film 202 (silicon oxide) was formed to a thickness of 2000 ° by a plasma CVD method. CVD
TEOS and oxygen were used as raw material gases for the above. After the formation of the base film, the thickness is 300 to 150 by the plasma CVD method.
Intrinsic (I-type) amorphous silicon film 2 of 0 °, for example, 800 °
03 was formed. Then, a mask 204 formed of a photoresist was provided. Further, silicon ions were implanted into the amorphous silicon film 103 at a dose of 1 × 10 15 cm −2 by an ion implantation method. Acceleration voltage is 40-150
keV, for example, 80 keV. (Fig. 2 (A))

【0033】この後、フォトレジストマスク204を除
去し、450℃で1時間、非晶質珪素膜203の脱水素
化を行った後、加熱アニールによって結晶化を行った。
このアニール工程は、窒素雰囲気下、600℃で48時
間行った。このアニール工程において、フォトレジスト
マスク204下の205の領域には、珪素イオンがドー
プされなかったので、この部分から結晶化が起こった。
この結晶化の際、図2(B)の矢印で示すように、領域
205からその横方向に成長が拡大した。領域203’
は結晶化されていない領域である。(図2(B))
After that, the photoresist mask 204 was removed, the amorphous silicon film 203 was dehydrogenated at 450 ° C. for 1 hour, and then crystallized by heat annealing.
This annealing step was performed at 600 ° C. for 48 hours in a nitrogen atmosphere. In this annealing step, the region 205 below the photoresist mask 204 was not doped with silicon ions, and crystallization occurred from this portion.
During this crystallization, the growth expanded from the region 205 in the lateral direction as shown by the arrow in FIG. Region 203 '
Is an uncrystallized region. (FIG. 2 (B))

【0034】この熱アニール工程の後、結晶化した珪素
膜をパターニングしてTFTの島状活性層205’のみ
を残存させ、その他を除去した。この際、結晶核の発生
した領域205が活性層、なかでもチャネル形成領域に
存在しないようにすることが重要である。もちろん、未
結晶化領域203’もチャネル形成領域に存在すること
は望ましくない。すなわち、図2(B)の珪素膜203
のうち、少なくとも未結晶化領域203’と結晶核の発
生した領域205の部分をエッチングで除去し、結晶性
珪素膜203の基板に平行な方向に結晶成長した中間部
分を活性層として利用することが好ましい。これは、結
晶核の発生した領域205の結晶粒の向きも大きさもラ
ンダムであるからである。このようにしてパターニング
をおこなった後、島状活性層205’に可視・近赤外光
を照射し、光アニールした。温度は1100℃、時間は
30秒とした。(図2(C))
After this thermal annealing step, the crystallized silicon film was patterned to leave only the TFT island-like active layer 205 ', and to remove the others. At this time, it is important that the region 205 where the crystal nuclei are generated does not exist in the active layer, especially in the channel formation region. Of course, it is not desirable that the uncrystallized region 203 ′ also exists in the channel formation region. That is, the silicon film 203 shown in FIG.
Of these, at least the uncrystallized region 203 'and the region 205 where the crystal nuclei are generated are removed by etching, and the intermediate portion of the crystalline silicon film 203 crystal-grown in a direction parallel to the substrate is used as an active layer. Is preferred. This is because the direction and the size of the crystal grains in the region 205 where the crystal nuclei are generated are random. After patterning in this manner, visible / near-infrared light was applied to the island-shaped active layer 205 ', and light annealing was performed. The temperature was 1100 ° C. and the time was 30 seconds. (Fig. 2 (C))

【0035】さらにテトラ・エトキシ・シラン(TEO
S)を原料として、酸素雰囲気中のプラズマCVD法に
よって、酸化珪素のゲイト絶縁膜(厚さ70〜120n
m、典型的には120nm)206を形成した。基板温
度は350℃とした。次に公知の多結晶珪素を主成分と
した膜をCVD法で形成し、パターニングを行うことに
よって、ゲイト電極207を形成した。多結晶珪素には
導電性を向上させるために不純物として燐を0.1〜5
%導入した。
Further, tetraethoxysilane (TEO)
S) as a raw material, a gate insulating film of silicon oxide (thickness of 70 to 120 n) is formed by a plasma CVD method in an oxygen atmosphere.
m, typically 120 nm) 206 was formed. The substrate temperature was 350 ° C. Next, a gate electrode 207 was formed by forming a known film containing polycrystalline silicon as a main component by a CVD method and performing patterning. Phosphorous is added to polycrystalline silicon as an impurity in an amount of 0.1 to 5 to improve conductivity.
% Introduced.

【0036】その後、N型の不純物として、燐をイオン
ドーピング法で注入し、自己整合的にソース領域20
8、チャネル形成領域209、ドレイン領域210を形
成した。そして、KrFレーザー光を照射することによ
って、イオン注入のために結晶性の劣化した珪素膜の結
晶性を改善させた。このときにはレーザー光のエネルギ
ー密度は250〜300mJ/cm2 とした。このレー
ザー照射によって、このTFTのソース/ドレインのシ
ート抵抗は300〜800Ω/cm2 となった。また、
この工程は可視・近赤外光のランプアニールによって行
ってもよい。(図2(D))
Thereafter, phosphorus is implanted as an N-type impurity by ion doping, and the source region 20 is self-aligned.
8, a channel formation region 209 and a drain region 210 were formed. By irradiating a KrF laser beam, the crystallinity of the silicon film having deteriorated crystallinity due to ion implantation was improved. At this time, the energy density of the laser beam was set to 250 to 300 mJ / cm 2 . Due to this laser irradiation, the source / drain sheet resistance of this TFT became 300 to 800 Ω / cm 2 . Also,
This step may be performed by lamp annealing of visible / near infrared light. (FIG. 2 (D))

【0037】その後、酸化珪素またはポリイミドによっ
て層間絶縁物211を形成し、さらに、画素電極212
をITOによって形成した。そして、コンタクトホール
を形成して、TFTのソース/ドレイン領域にクロム/
アルミニウム多層膜で電極213、214を形成し、こ
のうち一方の電極214はITO212にも接続するよ
うにした。最後に、水素中で200〜400℃で2時間
アニールして、水素化をおこなった。このようにして、
TFTを完成した。この工程は、同時に他の多数の画素
領域においても同時に行われる。また、より耐湿性を向
上させるために、全面に窒化珪素等でパッシベーション
膜を形成してもよい。(図2(E))
Thereafter, an interlayer insulator 211 is formed of silicon oxide or polyimide, and further, a pixel electrode 212 is formed.
Was formed by ITO. Then, a contact hole is formed, and a chromium /
The electrodes 213 and 214 are formed of an aluminum multilayer film, and one of the electrodes 214 is also connected to the ITO 212. Finally, hydrogenation was performed by annealing in hydrogen at 200 to 400 ° C. for 2 hours. In this way,
The TFT was completed. This process is performed simultaneously in many other pixel regions. In order to further improve the moisture resistance, a passivation film may be formed on the entire surface using silicon nitride or the like. (FIG. 2 (E))

【0038】本実施例で作製したTFTは、ソース領
域、チャネル形成領域、ドレイン領域を構成する活性層
として、キャリアの流れる方向に結晶成長させた結晶性
珪素膜を用いているので、結晶粒界をキャリアが横切る
ことがなく、即ちキャリアが針状の結晶の結晶粒界に沿
って移動することになるから、キャリアの移動度の高い
TFTを得ることができる。本実施例で作製したTFT
はNチャネル型であり、その移動度は、90〜130
(cm2 /Vs)であった。結晶の大きさや向きに留意
しない従来の熱アニールによる結晶化によって得られた
結晶珪素膜を用いたNチャネル型TFTに移動が、50
〜70(cm2 /Vs)であったことと比較すると、こ
れは大きな特性の向上である。さらに熱アニールによる
結晶化の工程の後に可視・近赤外光の照射によるアニー
ルを行わないと、概して移動度が低く、オンオフ比も低
いものしか得られなかった。このことから、強光照射に
よる結晶化助長工程はTFTの信頼性向上の上で有益で
あることがわかった。
In the TFT manufactured in this embodiment, a crystalline silicon film grown in the direction in which carriers flow is used as an active layer constituting a source region, a channel formation region, and a drain region. Is not traversed by the carrier, that is, the carrier moves along the crystal grain boundary of the needle-like crystal, so that a TFT having high carrier mobility can be obtained. TFT manufactured in this example
Is an N-channel type, and its mobility is 90 to 130.
(Cm 2 / Vs). Movement to an N-channel TFT using a crystalline silicon film obtained by crystallization by conventional thermal annealing without paying attention to the size and direction of the crystal is 50%.
This is a great improvement in characteristics as compared with being about 70 (cm 2 / Vs). Furthermore, unless annealing by irradiation with visible / near infrared light is performed after the crystallization step by thermal annealing, generally only those having low mobility and low on / off ratio can be obtained. From this, it was found that the step of promoting crystallization by intense light irradiation is useful for improving the reliability of the TFT.

【0039】〔実施例3〕図3を用いて、本実施例を説
明する。まずガラス基板301上に下地膜302を形成
し、さらに、プラズマCVD法によって厚さ300〜8
00Åの非晶質珪素膜303を成膜した。そして、実施
例1と同様にフォトレジストのマスクを用いて、選択的
に珪素イオンの注入をおこない、さらに、600℃、4
8時間の加熱アニールを行い、珪素膜303の結晶化を
行った。この際、矢印で示されるように、珪素イオンの
注入されなかった領域304から横方向に結晶成長が進
行した。領域303’は未結晶化領域である。(図3
(A))
[Embodiment 3] This embodiment will be described with reference to FIG. First, a base film 302 is formed on a glass substrate 301, and a thickness of 300 to 8
An amorphous silicon film 303 of 00 ° was formed. Then, silicon ions are selectively implanted using a photoresist mask in the same manner as in the first embodiment.
Heat annealing for 8 hours was performed to crystallize the silicon film 303. At this time, as indicated by the arrow, crystal growth progressed in the lateral direction from the region 304 into which silicon ions had not been implanted. The region 303 'is an uncrystallized region. (FIG. 3
(A))

【0040】次に、珪素膜303をパターニングして、
島状の活性層領域305および306を形成した。この
際、図3(A)で304で示された領域は珪素イオンが
注入されなかった領域であり、結晶粒の大きさや向きが
ランダムな領域である。したがって、本実施例において
も、アクティブ素子、例えばTFTを形成するための領
域である活性層領域305、306は領域304を避け
てパターニングした。活性層のエッチングは垂直方向に
異方性を有するRIE法によって行った。(図3
(B))
Next, the silicon film 303 is patterned
Island-shaped active layer regions 305 and 306 were formed. At this time, a region indicated by 304 in FIG. 3A is a region where silicon ions have not been implanted, and is a region in which the size and direction of crystal grains are random. Therefore, also in this embodiment, the active layer regions 305 and 306, which are regions for forming an active element, for example, a TFT, are patterned avoiding the region 304. The etching of the active layer was performed by the RIE method having anisotropy in the vertical direction. (FIG. 3
(B))

【0041】次いで、厚さ200〜3000Åの厚さの
酸化珪素または窒化珪素膜307をプラズマCVD法に
よって形成した。そして、実施例1と同様に可視・近赤
外光のランプアニールをおこなった。条件は実施例1と
同じとした。本実施例では可視・近赤外光照射の際に、
酸化珪素または窒化珪素の保護膜が活性層の表面に形成
されており、このため、赤外光照射の際の表面の荒れや
汚染を防止することができた。(図3(C))
Next, a silicon oxide or silicon nitride film 307 having a thickness of 200 to 3000 ° was formed by a plasma CVD method. Then, lamp annealing of visible / near-infrared light was performed in the same manner as in Example 1. The conditions were the same as in Example 1. In this embodiment, when irradiating visible / near infrared light,
Since a protective film of silicon oxide or silicon nitride was formed on the surface of the active layer, it was possible to prevent the surface from being roughened and contaminated upon irradiation with infrared light. (FIG. 3 (C))

【0042】可視・近赤外光照射後、保護膜307を除
去した。その後は実施例1と同様にゲイト絶縁膜30
8、ゲイト電極309、310を形成(図3(D))
し、層間絶縁物311を形成して、これにコンタクトホ
ールを形成し、メタル配線312、313、314を形
成した。(図3(E)) このようにして、相補型TFT回路を形成した。本実施
例では可視・近赤外光照射の際に活性層の表面に保護膜
が形成されており、表面の荒れや汚染が防止される。こ
のため、本実施例のTFTの特性(電界移動度やしきい
値電圧)および信頼性は極めて良好であった。
After irradiation with visible / near infrared light, the protective film 307 was removed. Thereafter, as in the first embodiment, the gate insulating film 30 is formed.
8. Form gate electrodes 309 and 310 (FIG. 3 (D))
Then, an interlayer insulator 311 was formed, a contact hole was formed therein, and metal wirings 312, 313, and 314 were formed. (FIG. 3E) Thus, a complementary TFT circuit was formed. In the present embodiment, a protective film is formed on the surface of the active layer upon irradiation with visible / near infrared light, so that surface roughness and contamination are prevented. Therefore, the characteristics (electric field mobility and threshold voltage) and reliability of the TFT of this example were extremely good.

【0043】[0043]

【発明の効果】珪素イオン注入と加熱アニールによって
横方向の結晶化が行われた結晶性珪素膜に対して、可視
・近赤外光照射の光アニールを追加して行うことによ
り、結晶性をさらに向上せしめると同時に膜質を緻密化
させることができ、良好な結晶性を有した珪素膜を得る
ことができた。さらに、珪素膜上に絶縁膜を形成した
後、赤外光の照射によってアニールを行うことによっ
て、界面準位を減らすことができ、また、これらの工程
の後、水素化アニールを水素雰囲気中、200〜450
℃での処理により、不対結合手を除去・中和できた。こ
のように本発明は絶縁ゲイト型半導体装置の形成に極め
て効果がある。
According to the present invention, the crystallinity of a crystalline silicon film which has been laterally crystallized by silicon ion implantation and heat annealing is increased by additionally performing light annealing of visible / near infrared light irradiation. At the same time, the film quality could be densified, and a silicon film having good crystallinity could be obtained. Furthermore, after an insulating film is formed on the silicon film, annealing is performed by irradiating infrared light, whereby interface states can be reduced. After these steps, hydrogenation annealing is performed in a hydrogen atmosphere. 200-450
By the treatment at ℃, dangling bonds could be removed and neutralized. As described above, the present invention is extremely effective for forming an insulating gate type semiconductor device.

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

【図1】 実施例1のTFTの作製工程を示す。FIG. 1 shows a manufacturing process of a TFT of Example 1.

【図2】 実施例2のTFTの作製工程を示す。FIG. 2 illustrates a manufacturing process of a TFT of Example 2.

【図3】 実施例3のTFTの作製工程を示す。FIG. 3 illustrates a manufacturing process of a TFT according to a third embodiment.

【図4】 実施例1の温度設定例を示す。FIG. 4 shows an example of temperature setting in the first embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 ガラス基板 102 下地膜(酸化珪素膜) 103 珪素膜 103’ 未結晶化珪素領域 104 マスク 104’ 島状珪素膜(活性層) 105 結晶核の発生した領域 106 ゲイト絶縁膜(酸化珪素膜) 107、109 ゲイト電極(アルミニウム) 108、110 陽極酸化層(酸化アルミニウム) 111、114 ソース(ドレイン)領域 112、115 チャネル形成領域 113、116 ドレイン(ソース)領域 117、119 電極 118 層間絶縁物 120 電極 Reference Signs List 101 glass substrate 102 base film (silicon oxide film) 103 silicon film 103 ′ uncrystallized silicon region 104 mask 104 ′ island-like silicon film (active layer) 105 region where crystal nuclei are generated 106 gate insulating film (silicon oxide film) 107 , 109 Gate electrode (aluminum) 108, 110 Anodized layer (aluminum oxide) 111, 114 Source (drain) region 112, 115 Channel formation region 113, 116 Drain (source) region 117, 119 Electrode 118 Interlayer insulator 120 Electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 29/786 H01L 21/20 H01L 21/268 H01L 21/336 H01L 27/12──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) H01L 29/786 H01L 21/20 H01L 21/268 H01L 21/336 H01L 27/12

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ガラス基板上に非晶質珪素膜を形成する
第1の工程と、 前記珪素膜を加熱アニールによって結晶化させる第2の
工程と、前記第2の工程によって結晶化させた前記珪素膜をパタ
ーニングして複数の島状領域を形成する第3の工程と、 前記複数の島状領域に、ランプを光源とする波長0.5
μm〜4μmの強光を照射することによって結晶化を助
長させる第4の工程と を有する半導体装置の作製方法。
1. A first step of forming an amorphous silicon film on a glass substrate, a second step of pre-crystallized Ki珪 Motomaku by thermal annealing, crystallized by the second step Pattern the silicon film
A third step of forming a plurality of island-shaped regions by performing cleaning, and a wavelength of 0.5
The method for manufacturing a semiconductor device having the fourth step for promoting crystallization by irradiating intense light Myuemu~4myuemu.
【請求項2】 請求項1において、第2の工程または第
3の工程の後に、 前記島状領域を覆って、第4の工程において用いられる
強光を透過する絶縁性の被膜を形成する工程、を有する
半導体装置の作製方法。
2. A step according to claim 1, wherein after the second step or the third step, an insulating film that covers the island region and transmits strong light used in the fourth step is formed. A method for manufacturing a semiconductor device having:
【請求項3】 請求項2において、絶縁性の被膜が窒化
珪素または酸化珪素を主成分とする膜であることを特長
とする半導体装置の作製方法。
3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the insulating film is a film containing silicon nitride or silicon oxide as a main component.
【請求項4】 請求項1において、第4の工程の後に、
水素雰囲気中、200〜450℃での熱アニールをし
て、珪素の不対結合手を中和する工程を有することを特
長とする半導体装置の作製方法。
4. The method according to claim 1, wherein after the fourth step,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of neutralizing dangling bonds of silicon by performing thermal annealing at 200 to 450 ° C. in a hydrogen atmosphere.
JP5209057A 1993-07-31 1993-07-31 Method for manufacturing semiconductor device Expired - Fee Related JP2852855B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5209057A JP2852855B2 (en) 1993-07-31 1993-07-31 Method for manufacturing semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5209057A JP2852855B2 (en) 1993-07-31 1993-07-31 Method for manufacturing semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0745839A JPH0745839A (en) 1995-02-14
JP2852855B2 true JP2852855B2 (en) 1999-02-03

Family

ID=16566545

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5209057A Expired - Fee Related JP2852855B2 (en) 1993-07-31 1993-07-31 Method for manufacturing semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2852855B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW451284B (en) * 1996-10-15 2001-08-21 Semiconductor Energy Lab Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP4086925B2 (en) 1996-12-27 2008-05-14 株式会社半導体エネルギー研究所 Active matrix display

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59182569A (en) * 1983-04-01 1984-10-17 Hitachi Ltd Polycrystalline silicon thin-film transistor
JPS6178120A (en) * 1984-09-25 1986-04-21 Sony Corp Manufacture of thin film single crystal
JPS61116820A (en) * 1984-11-13 1986-06-04 Fujitsu Ltd Annealing method for semiconductor
JPH03188618A (en) * 1989-12-18 1991-08-16 Fujitsu Ltd Manufacture of semiconductor device
JPH0582442A (en) * 1991-09-18 1993-04-02 Sony Corp Manufacture of polycrystalline semiconductor thin film

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0745839A (en) 1995-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2649325B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
US6051453A (en) Process for fabricating semiconductor device
US7410849B2 (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP3254072B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH0758339A (en) Semiconductor device and its production
JP3389022B2 (en) Semiconductor device
JP3411408B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
EP0459836B1 (en) Method for fabricating thin-film transistors
JPH0794756A (en) Method of fabricating semiconductor device
JP2852855B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2753955B2 (en) Glass substrate processing method
JP3202687B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3949639B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3202688B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH07183536A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JP2789417B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3408242B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3393863B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3393857B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2896124B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3906128B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH0982639A (en) Semiconductor device and its manufacture
JP3680256B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH11243212A (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
JPH1064821A (en) Manufacture of semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081120

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091120

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091120

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091120

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101120

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101120

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111120

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111120

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121120

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121120

Year of fee payment: 14

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees