JP3221251B2 - Amorphous silicon crystallization method and thin film transistor manufacturing method - Google Patents

Amorphous silicon crystallization method and thin film transistor manufacturing method

Info

Publication number
JP3221251B2
JP3221251B2 JP24223494A JP24223494A JP3221251B2 JP 3221251 B2 JP3221251 B2 JP 3221251B2 JP 24223494 A JP24223494 A JP 24223494A JP 24223494 A JP24223494 A JP 24223494A JP 3221251 B2 JP3221251 B2 JP 3221251B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon layer
amorphous silicon
gate electrode
source
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP24223494A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0883766A (en
Inventor
ウェストウォーター ジョナサン
パル ゴサイン ダラム
節夫 碓井
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.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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 Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP24223494A priority Critical patent/JP3221251B2/en
Publication of JPH0883766A publication Critical patent/JPH0883766A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3221251B2 publication Critical patent/JP3221251B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

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、半導体装置に用いられ
る非晶質シリコンの結晶化方法および薄膜トランジスタ
の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for crystallizing amorphous silicon used in a semiconductor device and a method for manufacturing a thin film transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】非晶質シリコン層を結晶化する従来方法
には、(イ)炉中で非晶質シリコン層を加熱することに
よって結晶化する方法と、(ロ)非晶質シリコン層にレ
ーザ光を照射することによって、該非晶質シリコン層を
溶融−再成長させて結晶化する方法とがある。
2. Description of the Related Art Conventional methods for crystallizing an amorphous silicon layer include (a) a method of crystallizing an amorphous silicon layer by heating the same in a furnace; There is a method in which the amorphous silicon layer is melt-regrown and crystallized by irradiating a laser beam.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術で説明した(イ)の方法は、固相成長を利用す
る方法なので成長温度として600℃程度の高温が必要
になる。この温度では、非晶質シリコン層を形成する基
体として、安価なガラス基板を用いることはできない。
この方法を利用する場合には、高価な石英ガラスを用い
る必要があるので、コストが非常のかかることになる。
したがって、非晶質シリコン層の結晶化を利用する液晶
表示装置の製造に関し、コスト低減の点で著しい障害に
なる。
However, since the method (a) described in the above prior art method uses solid phase growth, a high temperature of about 600 ° C. is required as the growth temperature. At this temperature, an inexpensive glass substrate cannot be used as the base on which the amorphous silicon layer is formed.
When this method is used, it is necessary to use expensive quartz glass, so that the cost is extremely high.
Therefore, there is a significant obstacle in terms of cost reduction in manufacturing a liquid crystal display device utilizing crystallization of an amorphous silicon layer.

【0004】上記従来の技術で説明した(ロ)の方法
は、いわゆる低温プロセスであるため、非晶質シリコン
層を形成する基体にガラス基板を用いることができる。
しかしながら、結晶化によって形成された多結晶シリコ
ン層の結晶粒径は小さい。そのため、結晶化したシリコ
ン層をトランジスタのチャネル領域に用いた場合には、
キャリアの移動度が制限される。加えて、非晶質シリコ
ンを溶融するためには非常に高い温度が要求される。こ
のため液相シリコンが一時的に存在することになるの
で、結晶化するシリコン層が下層の材料によって汚染さ
れる。また下層と結晶化するシリコン層との界面を損傷
する。このように、不純物による汚染があるシリコン層
で薄膜トランジスタのチャネル領域を形成すると、チャ
ネル領域のシリコンの純度と均一性に依存する薄膜トラ
ンジスタの性能は劣化することになる。
The method (b) described in the above prior art is a so-called low-temperature process, so that a glass substrate can be used as a base on which an amorphous silicon layer is formed.
However, the crystal grain size of the polycrystalline silicon layer formed by crystallization is small. Therefore, when a crystallized silicon layer is used for a channel region of a transistor,
Carrier mobility is limited. In addition, very high temperatures are required to melt amorphous silicon. As a result, liquid silicon is temporarily present, so that the silicon layer to be crystallized is contaminated by the underlying material. Also, the interface between the lower layer and the silicon layer to be crystallized is damaged. As described above, when the channel region of the thin film transistor is formed using a silicon layer which is contaminated by impurities, the performance of the thin film transistor which depends on the purity and uniformity of silicon in the channel region is deteriorated.

【0005】本発明は、低温プロセスで結晶性に優れた
非晶質シリコン層の結晶化を可能にする非晶質シリコン
のレーザ固相結晶化方法および薄膜トランジスタの製造
方法を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a laser solid-phase crystallization method of amorphous silicon and a method of manufacturing a thin film transistor, which enable crystallization of an amorphous silicon layer having excellent crystallinity in a low-temperature process. I do.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされた方法である。すなわち、非晶質シ
リコンの結晶化方法としては、第1工程では、基体上
に、不純物を含む第1非晶質シリコン層と、それに接合
するもので不純物を含まない第2非晶質シリコン層とを
形成した後、第1非晶質シリコン層に対してレーザ光を
選択的に照射して結晶性シリコン層に改質する。そして
第2工程では、結晶性シリコン層を選択的に加熱するこ
とで、結晶性シリコン層と第2非晶質シリコン層との界
面から第2非晶質シリコン層に結晶を成長させて結晶化
する。上記選択的な加熱はレーザ光照射によって行う。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a method for achieving the above object. That is, as a method of crystallizing amorphous silicon, in a first step, a first amorphous silicon layer containing impurities and a second amorphous silicon layer bonded to it and containing no impurities are formed on a substrate. Is formed, the first amorphous silicon layer is selectively irradiated with laser light to be modified into a crystalline silicon layer. Then, in the second step, by selectively heating the crystalline silicon layer, a crystal is grown on the second amorphous silicon layer from the interface between the crystalline silicon layer and the second amorphous silicon layer, and crystallized. I do. The selective heating is performed by laser beam irradiation.

【0007】また薄膜トランジスタ(以下TFTと記
す)の製造方法として、ボトムゲート型のTFTでは、
第1工程で、少なくとも表面が絶縁性の透明基体上にゲ
ート電極とそれを覆うゲート誘電体層とを形成し、その
上に不純物を含む第1非晶質シリコン層を形成する。そ
の後、ゲート電極上の第1非晶質シリコン層を除去す
る。次いで第2工程では、第1非晶質シリコン層を覆う
状態でゲート誘電体層上に不純物を含まない第2非晶質
シリコン層を形成する。続いて第3工程で、ゲート電極
をマスクにして透明基体側からレーザ光を照射すること
で、第1非晶質シリコン層とその上層の第2非晶質シリ
コン層とを選択的に結晶化する。それとともに第1非晶
質シリコン層内の不純物を第2非晶質シリコン層内に拡
散してソース・ドレイン領域を形成する。その後第4工
程で、透明基体側からレーザ光を照射してソース・ドレ
イン領域を加熱することで、ソース・ドレイン領域と第
2非晶質シリコン層との界面から第2非晶質シリコン層
内に向けて結晶を成長させて結晶化し、チャネル領域を
形成する。
As a method of manufacturing a thin film transistor (hereinafter referred to as a TFT), a bottom gate type TFT includes:
In a first step, a gate electrode and a gate dielectric layer covering the gate electrode are formed on a transparent substrate having at least an insulating surface, and a first amorphous silicon layer containing impurities is formed thereon. After that, the first amorphous silicon layer on the gate electrode is removed. Next, in a second step, a second amorphous silicon layer containing no impurities is formed on the gate dielectric layer so as to cover the first amorphous silicon layer. Subsequently, in a third step, the first amorphous silicon layer and the second amorphous silicon layer thereover are selectively crystallized by irradiating laser light from the transparent substrate side using the gate electrode as a mask. I do. At the same time, impurities in the first amorphous silicon layer are diffused into the second amorphous silicon layer to form source / drain regions. Thereafter, in a fourth step, the source / drain region is heated by irradiating laser light from the transparent substrate side, so that the interface between the source / drain region and the second amorphous silicon layer allows the inside of the second amorphous silicon layer to be heated. The crystal is grown toward and crystallized to form a channel region.

【0008】別のTFTの製造方法として、トップゲー
ト型のTFTでは、第1工程で、少なくとも表面が絶縁
性の基体上に不純物を含まない非晶質シリコン層とゲー
ト誘電体層とを積層する。次いで第2工程で、ゲート誘
電体層上の一部分にゲート電極を形成した後、ゲート電
極をマスクにして非晶質シリコン層内に不純物を導入す
る。続いて第3工程で、ゲート電極をマスクにしてレー
ザ光を照射することによって、非晶質シリコン層を結晶
化して多結晶シリコンからなるソース・ドレイン領域を
形成する。その後第4工程で、ゲート電極をマスクにし
たレーザ光照射によって、ソース・ドレイン領域を選択
的に加熱して、ソース・ドレイン領域と非晶質シリコン
層との界面から非晶質シリコン層内に向けて結晶成長さ
せて結晶化し、チャネル領域を形成する。
As another method of manufacturing a TFT, in a top gate type TFT, in a first step, an amorphous silicon layer containing no impurities and a gate dielectric layer are laminated on a substrate having at least an insulating surface. . Next, in a second step, after forming a gate electrode on a part of the gate dielectric layer, impurities are introduced into the amorphous silicon layer using the gate electrode as a mask. Subsequently, in a third step, the amorphous silicon layer is crystallized by irradiating a laser beam using the gate electrode as a mask to form source / drain regions made of polycrystalline silicon. Thereafter, in a fourth step, the source / drain regions are selectively heated by laser light irradiation using the gate electrode as a mask, so that the interface between the source / drain regions and the amorphous silicon layer enters the amorphous silicon layer. The crystal is grown and crystallized to form a channel region.

【0009】[0009]

【作用】上記非晶質シリコンの結晶化方法では、不純物
を含む第1非晶質シリコン層に対してレーザ光を選択的
に照射して結晶性シリコン層に改質することから、いわ
ゆる低温プロセスによって結晶化される。そして、結晶
性シリコン層を選択的に加熱して、結晶性シリコン層と
不純物を含まない第2非晶質シリコン層との界面から第
2非晶質シリコン層に結晶を成長させて結晶化すること
から、第2非晶質シリコン層で成長する結晶は大きな結
晶粒になる。この加熱をレーザ光照射によって行うこと
により、いわゆる低温プロセスになる。
According to the above-mentioned method for crystallizing amorphous silicon, the first amorphous silicon layer containing impurities is selectively irradiated with laser light to reform the crystalline silicon layer. Is crystallized. Then, the crystalline silicon layer is selectively heated to grow a crystal from the interface between the crystalline silicon layer and the second amorphous silicon layer containing no impurity on the second amorphous silicon layer and crystallize. Therefore, the crystal grown in the second amorphous silicon layer becomes large crystal grains. By performing this heating by laser beam irradiation, a so-called low-temperature process is achieved.

【0010】上記ボトムゲート型TFTの製造方法で
は、ゲート電極をマスクにして透明基体側からレーザ光
を照射して、第1非晶質シリコン層とその上層の第2非
晶質シリコン層とを選択的に結晶化してソース・ドレイ
ン領域を形成することから、低温プロセスで結晶化が行
え、かつソース・ドレイン領域を形成するための不純物
拡散を行える。そして透明基体側からレーザ光を照射し
てソース・ドレイン領域を加熱し、ソース・ドレイン領
域と第2非晶質シリコン層との界面から第2非晶質シリ
コン層内に向けて結晶を成長させて結晶化することか
ら、第2非晶質シリコン層で成長する結晶は大きな結晶
粒になる。
In the method of manufacturing the bottom gate type TFT, a laser beam is irradiated from the transparent substrate side using the gate electrode as a mask to form the first amorphous silicon layer and the second amorphous silicon layer thereabove. Since the source / drain regions are formed by selective crystallization, crystallization can be performed by a low-temperature process, and impurity diffusion for forming the source / drain regions can be performed. Then, the source / drain regions are heated by irradiating laser light from the transparent substrate side, and crystals are grown from the interface between the source / drain regions and the second amorphous silicon layer into the second amorphous silicon layer. As a result, the crystal grown in the second amorphous silicon layer becomes large crystal grains.

【0011】上記トップゲート型TFTの製造方法で
は、ゲート電極をマスクにしてレーザ光を照射すること
によって、不純物を導入した非晶質シリコン層を結晶化
するとともにソース・ドレイン領域を形成することか
ら、低温プロセスで結晶化される。そしてゲート電極を
マスクにしてレーザ光を照射し、ソース・ドレイン領域
を加熱して、ソース・ドレイン領域と非晶質シリコン層
との界面から非晶質シリコン層内に向けて結晶成長させ
て結晶化することから、非晶質シリコン層で成長する結
晶は大きな結晶粒になる。
In the above method of manufacturing a top gate type TFT, the amorphous silicon layer doped with impurities is crystallized and the source / drain regions are formed by irradiating laser light with the gate electrode as a mask. Crystallized in a low temperature process. Then, laser light is irradiated using the gate electrode as a mask, the source / drain regions are heated, and the crystal is grown from the interface between the source / drain regions and the amorphous silicon layer into the amorphous silicon layer. Therefore, the crystal grown on the amorphous silicon layer becomes large crystal grains.

【0012】[0012]

【実施例】本発明の非晶質シリコンの結晶化方法に関す
る実施例を、図1の結晶化工程図によって説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment relating to a method of crystallizing amorphous silicon according to the present invention will be described with reference to the crystallization process diagram of FIG.

【0013】図1の(1)に示すように、第1工程で
は、基体11上に不純物を含む第1非晶質シリコン層1
2とこの第1非晶質シリコン層12に接合するもので不
純物を含まない第2非晶質シリコン層13とを形成す
る。上記第1,第2非晶質シリコン層12,13は、例
えば以下のように形成する。
As shown in FIG. 1A, in a first step, a first amorphous silicon layer 1 containing impurities is formed on a substrate 11.
2 and a second amorphous silicon layer 13 which is bonded to the first amorphous silicon layer 12 and contains no impurities. The first and second amorphous silicon layers 12 and 13 are formed, for example, as follows.

【0014】例えばスパッタリング,プラズマCVD法
等の低温プロセスによる成膜技術によって、基体11上
に、不純物を含む第1非晶質シリコン層12を成膜す
る。上記基体11は、透明基板21上に遮光パターン2
2が形成され、さらに遮光パターン22を覆う状態に誘
電体層23を形成したものである。したがって、上記第
1非晶質シリコン層12は、誘電体層23上に形成され
ている。続いて、例えばリソグラフィーとエッチングと
によって、上記遮光パターン22上の第1非晶質シリコ
ン層12を除去する。その後、例えばスパッタリング,
プラズマCVD法等の低温プロセスによる成膜技術によ
って、上記第1非晶質シリコン層12を覆う状態で上記
基体11上に、不純物を含まない第2非晶質シリコン層
13を成膜する。
The first amorphous silicon layer 12 containing impurities is formed on the substrate 11 by a film forming technique using a low-temperature process such as sputtering or plasma CVD. The base 11 has a light shielding pattern 2 on a transparent substrate 21.
2 is formed, and a dielectric layer 23 is formed so as to cover the light shielding pattern 22. Therefore, the first amorphous silicon layer 12 is formed on the dielectric layer 23. Subsequently, the first amorphous silicon layer 12 on the light shielding pattern 22 is removed by, for example, lithography and etching. Then, for example, sputtering,
A second amorphous silicon layer 13 containing no impurities is formed on the base 11 in a state of covering the first amorphous silicon layer 12 by a film forming technique using a low-temperature process such as a plasma CVD method.

【0015】そして図1の(2)に示すように、上記第
1非晶質シリコン層(12)に対してレーザ光L1を選
択的に照射する。このとき、レーザ光L1は基体11側
から照射するので、遮光パターン22によって、一部分
が遮られる。このため、第1非晶質シリコン層(12)
とその上層の第2非晶質シリコン層(13)とに照射さ
れ、その照射領域の第1,第2非晶質シリコン層(1
2,13)が溶融−再成長反応を起こして、結晶性シリ
コン層14に改質される。このとき、第1非晶質シリコ
ン層(12)に含まれている不純物の一部分は、その上
層の第2非晶質シリコン層(13)に拡散される。な
お、第1非晶質シリコン層(12)に含まれている不純
物は、第1,第2非晶質シリコン層12,13の膜厚が
薄いため、横方向の第2非晶質シリコン層13にはほと
んど拡散しない。このようにして、不純物を含まない第
2非晶質シリコン層13とそれに接合する不純物を含む
結晶性シリコン層14とを形成する。
Then, as shown in FIG. 1 (2), the first amorphous silicon layer (12) is selectively irradiated with a laser beam L1. At this time, since the laser beam L1 is irradiated from the base 11 side, a part is blocked by the light shielding pattern 22. Therefore, the first amorphous silicon layer (12)
And an upper second amorphous silicon layer (13), and the first and second amorphous silicon layers (1
2, 13) undergo a melt-regrowth reaction and are transformed into a crystalline silicon layer 14. At this time, some of the impurities contained in the first amorphous silicon layer (12) are diffused into the second amorphous silicon layer (13) thereabove. The impurity contained in the first amorphous silicon layer (12) is the second amorphous silicon layer in the lateral direction because the first and second amorphous silicon layers 12 and 13 are thin. 13 hardly diffuses. Thus, the second amorphous silicon layer 13 containing no impurity and the crystalline silicon layer 14 containing the impurity bonded thereto are formed.

【0016】次いで図1の(3)に示す第2工程を行
う。この工程では、上記結晶性シリコン層14を選択的
に加熱する。その方法としては、例えばレーザ光L2を
基体11側から照射する。なお、このレーザ光L2は結
晶性シリコン層14を溶融しないエネルギー密度とし
た。そのため、レーザ光L2は遮光パターン22に遮ら
れて、結晶性シリコン層14に照射されて、結晶性シリ
コン層14が直接加熱される。そして、結晶性シリコン
層14と第2非晶質シリコン層(13)との界面からこ
の第2非晶質シリコン層(13)に向けて結晶が成長す
る(矢印ア方向)。このように、レーザ誘起固相結晶化
(固相成長)によって、上記界面の小さな結晶粒から大
きな結晶粒が成長していく。その結果、第2非晶質シリ
コン層(13)は結晶化して大きな結晶粒の多結晶シリ
コン層15に改質される。
Next, a second step shown in FIG. 1C is performed. In this step, the crystalline silicon layer 14 is selectively heated. As the method, for example, the laser beam L2 is irradiated from the base 11 side. The laser beam L2 had an energy density that did not melt the crystalline silicon layer 14. Therefore, the laser light L2 is blocked by the light-shielding pattern 22, is irradiated to the crystalline silicon layer 14, and the crystalline silicon layer 14 is directly heated. Then, a crystal grows from the interface between the crystalline silicon layer 14 and the second amorphous silicon layer (13) toward the second amorphous silicon layer (13) (in the direction of arrow A). As described above, the laser-induced solid-phase crystallization (solid-phase growth) causes large crystal grains to grow from the small crystal grains at the interface. As a result, the second amorphous silicon layer (13) is crystallized and reformed into a polycrystalline silicon layer 15 having large crystal grains.

【0017】次に、レーザ光L2を照射中の第2非晶質
シリコン層13と結晶性シリコン層14とにおける温度
分布(1)とそのときの結晶化状態(2)とを図2によ
って説明する。図では、前記図1で説明したのと同様の
構成部品には同一符号を付す。ここでは誘電体層23は
非晶質であり、第2非晶質シリコン層13にほぼ同等な
熱伝導率を有する。
Next, the temperature distribution (1) and the crystallization state (2) in the second amorphous silicon layer 13 and the crystalline silicon layer 14 being irradiated with the laser beam L2 will be described with reference to FIG. I do. In the figure, the same components as those described in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. Here, the dielectric layer 23 is amorphous and has a thermal conductivity substantially equal to that of the second amorphous silicon layer 13.

【0018】図2に示すように、レーザ光L2の照射に
よって多結晶シリコン層14が加熱されると、垂直方向
の熱流は透明基板11の表面側に形成されている誘電体
層23によって規制される。すなわち、熱は誘電体層2
3によって蓄積され、面方向に流れようとする傾向が大
きくなる。したがって、熱は多結晶シリコン層14と第
2非晶質シリコン層13との界面を容易に流れることが
できるようになる。また第2非晶質シリコン層13が低
い熱伝導率を有するために、上記界面を横切る温度勾配
は大きくなる。
As shown in FIG. 2, when the polycrystalline silicon layer 14 is heated by the irradiation of the laser beam L2, the heat flow in the vertical direction is regulated by the dielectric layer 23 formed on the surface of the transparent substrate 11. You. That is, heat is applied to the dielectric layer 2
3, the tendency to flow in the surface direction increases. Therefore, heat can easily flow at the interface between the polycrystalline silicon layer 14 and the second amorphous silicon layer 13. Further, since the second amorphous silicon layer 13 has a low thermal conductivity, the temperature gradient across the interface becomes large.

【0019】上記界面での温度は第2非晶質シリコン層
13の内部に向かって結晶化が進行する速度を決定す
る。多結晶シリコン層14よりも第2非晶質シリコン層
13のほうが熱伝導率は低いので、第2非晶質シリコン
層13のほうが温度上昇は遅くなる。そのため、温度依
存性が強い結晶の核形成は抑制される。上記第2非晶質
シリコン層13の結晶化の場合には、例えば5eV程度
の活性化エネルギーによって大きな結晶粒が成長して結
晶性シリコン層15を形成する。また、多結晶シリコン
(熱拡散長:400nm)に対する非晶質シリコンの熱
拡散長の大きさは重要であり、その値は結晶化される第
2非晶質シリコン層13の長さの上限を決定する。例え
ば、両側の結晶性シリコン層14から熱拡散が起こると
仮定するなら、その上限値はおよそ1μmになる。それ
よりも長いと、第2非晶質シリコン層13の中央部が十
分に結晶化されなくなる可能性がある。
The temperature at the interface determines the speed at which crystallization proceeds toward the inside of the second amorphous silicon layer 13. Since the thermal conductivity of the second amorphous silicon layer 13 is lower than that of the polycrystalline silicon layer 14, the temperature rise of the second amorphous silicon layer 13 is slower. Therefore, nucleation of crystals having strong temperature dependence is suppressed. In the case of crystallization of the second amorphous silicon layer 13, large crystalline grains grow by activation energy of, for example, about 5 eV to form the crystalline silicon layer 15. Further, the magnitude of the thermal diffusion length of amorphous silicon relative to polycrystalline silicon (thermal diffusion length: 400 nm) is important, and its value is determined by the upper limit of the length of the second amorphous silicon layer 13 to be crystallized. decide. For example, assuming that thermal diffusion occurs from the crystalline silicon layers 14 on both sides, the upper limit is about 1 μm. If it is longer than that, the central portion of the second amorphous silicon layer 13 may not be sufficiently crystallized.

【0020】次に薄膜トランジスタ(以下TFTと記
す)の場合、前記図1で説明した遮光パターン22はゲ
ート電極として形成される。このため、ゲート電極はモ
リブデンのような金属で形成されるため、このゲート電
極からの熱流を考慮しなければならない。特にモリブデ
ンのような金属製のゲート電極は、広い波長範囲にわた
って大きな吸収係数を有する。そのため、ゲート電極が
吸収し、それから放出される熱流は、誘電体層23を介
しての第2非晶質シリコン層13の結晶化を促進する。
また、ゲート電極から放出された熱が誘電体層23を通
るには時間がかかる。そのため、この熱の大部分はレー
ザ光L2の1パルスの照射が終了した後、第2非晶質シ
リコン層13に到達するので、高温領域が広がる。その
結果、第2非晶質シリコン層13の結晶化がさらに促進
されることになる。
Next, in the case of a thin film transistor (hereinafter, referred to as TFT), the light-shielding pattern 22 described with reference to FIG. 1 is formed as a gate electrode. For this reason, since the gate electrode is formed of a metal such as molybdenum, the heat flow from the gate electrode must be considered. In particular, a metal gate electrode such as molybdenum has a large absorption coefficient over a wide wavelength range. Therefore, the heat flow absorbed by the gate electrode and emitted therefrom promotes crystallization of the second amorphous silicon layer 13 via the dielectric layer 23.
Also, it takes time for the heat released from the gate electrode to pass through the dielectric layer 23. Therefore, most of the heat reaches the second amorphous silicon layer 13 after the irradiation of one pulse of the laser beam L2 is completed, and thus the high-temperature region is widened. As a result, the crystallization of the second amorphous silicon layer 13 is further promoted.

【0021】次に、前記図1で説明した非晶質シリコン
の結晶化方法を適用したボトムゲート型TFTの製造方
法を、図3の製造工程図によって説明する。
Next, a method of manufacturing a bottom-gate TFT to which the method of crystallizing amorphous silicon described in FIG. 1 is applied will be described with reference to a manufacturing process diagram of FIG.

【0022】図3の(1)に示すように、第1工程で
は、通常のプロセスによって、透明基体31の表面にゲ
ート電極32とこのゲート電極32を覆うゲート誘電体
層33とを形成する。この透明基体31は、ガラス基板
上に透光性の緩衝層(図示省略)を形成したものであ
る。したがって、透明基体31は、後述するレーザ光を
透過する。さらに例えばスパッタリング,プラズマCV
D法等の低温成膜技術(例えば成膜温度が500℃以
下)によって、上記ゲート誘電体層33上に不純物を含
む第1非晶質シリコン層34を形成する。その後、リソ
グラフィーとエッチングとによって、上記ゲート電極3
2上の第1非晶質シリコン層34(2点鎖線で示す部
分)を除去する。
As shown in FIG. 3A, in the first step, a gate electrode 32 and a gate dielectric layer 33 covering the gate electrode 32 are formed on the surface of the transparent substrate 31 by a normal process. The transparent substrate 31 is formed by forming a light-transmitting buffer layer (not shown) on a glass substrate. Therefore, the transparent substrate 31 transmits a laser beam described later. Further, for example, sputtering, plasma CV
A first amorphous silicon layer 34 containing impurities is formed on the gate dielectric layer 33 by a low-temperature film forming technique such as a method D (for example, the film forming temperature is 500 ° C. or lower). Thereafter, the gate electrode 3 is formed by lithography and etching.
The first amorphous silicon layer 34 (portion indicated by a two-dot chain line) on the second substrate 2 is removed.

【0023】次いで図3の(2)に示す第2工程を行
う。この工程では、例えばスパッタリング,プラズマC
VD法等の低温成膜技術(例えば成膜温度が500℃以
下)によって、上記ゲート誘電体層33上に第1非晶質
シリコン層34を覆うもので不純物を含まない第2非晶
質シリコン層35を成膜する。
Next, a second step shown in FIG. 3B is performed. In this step, for example, sputtering, plasma C
The second amorphous silicon layer that covers the first amorphous silicon layer 34 and does not contain impurities is formed on the gate dielectric layer 33 by a low-temperature film forming technique such as a VD method (for example, the film forming temperature is 500 ° C. or less). The layer 35 is formed.

【0024】続いて図3の(3)に示す第3工程を行
う。この工程では、ゲート電極32をマスクにして上記
透明基体31側からレーザ光L3を照射する。上記レー
ザ光L3としては、例えばエネルギー密度が200mJ
/cm2 〜1J/cm2 ,パルス幅が10ns〜500μs
のパルスエキシマレーザ光を用いる。このとき、上記ゲ
ート電極32がマスクになるので、レーザ光L3は上記
第1非晶質シリコン層(34)とその上層の第2非晶質
シリコン層(35)とに照射され、ゲート電極32によ
って遮られている第2非晶質シリコン層35の部分はレ
ーザ光L3は照射されない。
Subsequently, a third step shown in FIG. In this step, laser light L3 is irradiated from the transparent substrate 31 side using the gate electrode 32 as a mask. The laser beam L3 has, for example, an energy density of 200 mJ.
/ Cm 2 -1 J / cm 2 , pulse width 10 ns-500 μs
Is used. At this time, since the gate electrode 32 serves as a mask, the laser light L3 is irradiated to the first amorphous silicon layer (34) and the second amorphous silicon layer (35) thereover, so that the gate electrode 32 The portion of the second amorphous silicon layer 35 blocked by the laser beam L3 is not irradiated.

【0025】その結果、レーザ光L3が照射された第1
非晶質シリコン層(34)とその上層の第2非晶質シリ
コン層(35)の部分が選択的に溶融して、結晶を再成
長させ、結晶化される。それとともに第1非晶質シリコ
ン層(34)内の不純物(図示省略)をその上層の第2
非晶質シリコン層(35)内に拡散してソース・ドレイ
ン領域36,37を形成する。一方、レーザ光L3が照
射されない第2非晶質シリコン層35は結晶化されな
い。
As a result, the first laser beam L3 irradiated
The portion of the amorphous silicon layer (34) and the upper portion of the second amorphous silicon layer (35) are selectively melted, and the crystal is regrown and crystallized. At the same time, impurities (not shown) in the first amorphous silicon layer (34) are removed from the second amorphous silicon layer (34).
The source / drain regions 36 and 37 are formed by diffusing into the amorphous silicon layer (35). On the other hand, the second amorphous silicon layer 35 not irradiated with the laser beam L3 is not crystallized.

【0026】その後図3の(4)に示す第4工程を行
う。この工程では、透明基体31側からレーザ光L4を
照射して上記ソース・ドレイン領域36,37を加熱す
る。その結果、上記ソース・ドレイン領域36,37と
上記第2非晶質シリコン層(35)との界面の結晶核か
ら固相結晶化(固相成長)が始まる。そして第2非晶質
シリコン層(35)内方向に結晶が成長して、第2非晶
質シリコン層(35)が多結晶シリコン層になる。この
多結晶シリコン層がチャネル領域38になる。また、上
記レーザ光L4の照射によって、ソース・ドレイン領域
36,37は活性化される。上記の如くに、ボトムゲー
ト型TFT30が製造される。
Thereafter, a fourth step shown in FIG. 3D is performed. In this step, the source / drain regions 36 and 37 are heated by irradiating a laser beam L4 from the transparent substrate 31 side. As a result, solid phase crystallization (solid phase growth) starts from the crystal nuclei at the interface between the source / drain regions 36 and 37 and the second amorphous silicon layer (35). Then, the crystal grows in the second amorphous silicon layer (35) inward, and the second amorphous silicon layer (35) becomes a polycrystalline silicon layer. This polycrystalline silicon layer becomes the channel region 38. The source / drain regions 36 and 37 are activated by the irradiation of the laser beam L4. As described above, the bottom gate type TFT 30 is manufactured.

【0027】上記レーザ光L4のエネルギー密度は多結
晶シリコンの溶融しきい値エネルギー(結晶性シリコン
の融点1410℃)以下に選択される。例えばレーザ光
L4には、パルス幅として30ns、duty係数が1
-6のエキシマレーザ光を用いる。そして透明基体31
がガラス基体とその表面に形成した十分な厚さの透明な
緩衝層とから形成されているならば、ガラス基体の温度
がその軟化点を超えないように、瞬間的な加熱が必要に
なる。これは、レーザ光L3を用いた溶融−再成長プロ
セスにおいても同様である。
The energy density of the laser beam L4 is selected to be lower than the melting threshold energy of polycrystalline silicon (the melting point of crystalline silicon is 1410 ° C.). For example, the laser light L4 has a pulse width of 30 ns and a duty factor of 1
0 -6 excimer laser light. And the transparent substrate 31
Is formed from a glass substrate and a sufficiently thick transparent buffer layer formed on its surface, instantaneous heating is required so that the temperature of the glass substrate does not exceed its softening point. This is the same in the melt-regrowth process using the laser beam L3.

【0028】レーザ光にdutyファクターが小さくパ
ルス幅が短いものを用いた場合には、各パルスの立ち上
がり時には、照射部分は熱的平衡状態にある。しかし、
第2非晶質シリコン層35とソース・ドレイン領域3
6,37との界面が高温になるまでには時間がかかるた
め、結晶化の処理は極めて遅くなる。そのため、パルス
レーザ光を照射することによるアニーリングの場合、エ
キシマレーザ光のduty時間と瞬間的な成長速度は、
ともに実際の成長速度を考慮して決定する必要がある。
When laser light having a small duty factor and a short pulse width is used, the irradiated portion is in thermal equilibrium when each pulse rises. But,
Second amorphous silicon layer 35 and source / drain region 3
Since it takes time until the temperature of the interface with 6, 37 becomes high, the crystallization process becomes extremely slow. Therefore, in the case of annealing by irradiating a pulse laser beam, the duty time of the excimer laser beam and the instantaneous growth rate are:
Both must be determined in consideration of the actual growth rate.

【0029】上記ボトムゲート型TFT30の製造方法
では、ゲート電極32をマスクにして透明基体31側か
らレーザ光L3を照射して、第1非晶質シリコン層34
とその上層の第2非晶質シリコン層35とを選択的に結
晶化してソース・ドレイン領域36,37を形成するこ
とから、低温プロセスで結晶化が行え、かつソース・ド
レイン領域36,37を形成するための不純物拡散を行
える。そして透明基体31側からレーザ光L4を照射し
てソース・ドレイン領域36,37を加熱し、ソース・
ドレイン領域36,37と第2非晶質シリコン層35と
の界面から第2非晶質シリコン層35内に向けて結晶を
固相成長させて結晶化することから、第2非晶質シリコ
ン層35で成長する結晶は大きな結晶粒になる。
In the method of manufacturing the bottom gate type TFT 30, the first amorphous silicon layer 34 is irradiated with the laser beam L3 from the transparent substrate 31 side using the gate electrode 32 as a mask.
And the second amorphous silicon layer 35 thereon are selectively crystallized to form the source / drain regions 36 and 37, so that crystallization can be performed by a low-temperature process and the source / drain regions 36 and 37 can be formed. Impurity diffusion for formation can be performed. Then, the source / drain regions 36 and 37 are heated by irradiating a laser beam L4 from the transparent substrate 31 side, and the source / drain regions 36 and 37 are heated.
Since the crystal is solid-phase grown and crystallized from the interface between the drain regions 36 and 37 and the second amorphous silicon layer 35 into the second amorphous silicon layer 35, the second amorphous silicon layer The crystal growing at 35 becomes large crystal grains.

【0030】なお、上記TFT30の製造方法では、前
記図2によって説明したと同様に、固相成長による第2
非晶質シリコン層35の結晶化は、結晶化される第2非
晶質シリコン層35の長さがおよそ1μm以下の場合に
適している。
In the method of manufacturing the TFT 30, as described with reference to FIG.
The crystallization of the amorphous silicon layer 35 is suitable when the length of the second amorphous silicon layer 35 to be crystallized is about 1 μm or less.

【0031】次に、前記図1で説明した非晶質シリコン
の結晶化方法を適用したトップゲート型TFTの製造方
法を、図4の製造工程図によって説明する。
Next, a method of manufacturing a top gate type TFT to which the method of crystallizing amorphous silicon described in FIG. 1 is applied will be described with reference to a manufacturing process diagram of FIG.

【0032】図4の(1)に示すように、第1工程で
は、例えばスパッタリング,プラズマCVD法等の低温
成膜技術(例えば成膜温度が500℃以下)によって、
基体51上に不純物を含まない非晶質シリコン層52を
形成する。上記基体51は、例えばガラス基板53とそ
の上面に形成された例えば窒化シリコンからなる緩衝層
54とからなる。その後、例えばスパッタリング,プラ
ズマCVD法等の低温成膜技術(例えば成膜温度が50
0℃以下)によって、上記非晶質シリコン層52上にゲ
ート誘電体層55を形成する。
As shown in FIG. 4A, in the first step, a low-temperature film forming technique such as sputtering or plasma CVD (for example, a film forming temperature of 500 ° C. or lower) is used.
An amorphous silicon layer 52 containing no impurities is formed on a base 51. The base 51 includes, for example, a glass substrate 53 and a buffer layer 54 made of, for example, silicon nitride formed on the upper surface thereof. Thereafter, a low-temperature film forming technique such as sputtering or plasma CVD (for example, when the film forming temperature is 50
(0 ° C. or lower) to form a gate dielectric layer 55 on the amorphous silicon layer 52.

【0033】次いで図4の(2)に示す第2工程を行
う。この工程では、通常のプロセス(成膜−リソグラフ
ィー−エッチング)によって、上記ゲート誘電体層55
上の一部分にゲート電極56を形成する。その後、イオ
ン注入法,プラズマドーピング法等の不純物導入技術に
よって、上記ゲート電極56をマスクにして非晶質シリ
コン層52内に不純物57を導入する。
Next, a second step shown in FIG. In this step, the gate dielectric layer 55 is formed by a normal process (film formation-lithography-etching).
A gate electrode 56 is formed on the upper part. After that, an impurity 57 is introduced into the amorphous silicon layer 52 using the gate electrode 56 as a mask by an impurity introduction technique such as an ion implantation method or a plasma doping method.

【0034】続いて図4の(3)に示す第3工程を行
う。この工程では、ゲート電極56をマスクにしてレー
ザ光L5を照射する。その結果、上記非晶質シリコン層
(52)は溶融−再成長して結晶化され、多結晶シリコ
ンからなるソース・ドレイン領域58,59になる。ま
た上記レーザ光L5の照射によって、このソース・ドレ
イン領域58,59中に導入されている不純物は活性化
される。このとき、レーザ光L5はゲート電極56によ
って遮られるため、ゲート電極56の下方の非晶質シリ
コン層52は結晶化されない。
Subsequently, a third step shown in FIG. 4C is performed. In this step, laser light L5 is irradiated using the gate electrode 56 as a mask. As a result, the amorphous silicon layer (52) is melt-regrown and crystallized to become the source / drain regions 58 and 59 made of polycrystalline silicon. The irradiation of the laser light L5 activates the impurities introduced into the source / drain regions 58 and 59. At this time, since the laser beam L5 is blocked by the gate electrode 56, the amorphous silicon layer 52 below the gate electrode 56 is not crystallized.

【0035】その後図4の(4)に示す第4工程を行
う。この工程では、ゲート電極56をマスクにしてレー
ザ光L6を照射する。そしてソース・ドレイン領域5
8,59を選択的に加熱することで、このソース・ドレ
イン領域58,59と上記非晶質シリコン層(52)と
の界面の小さな結晶粒から、この非晶質シリコン層(5
2)内にを結晶を固相成長させる(レーザ誘起固相結晶
化)。そして非晶質シリコン層(52)を結晶化して大
きな結晶粒からなる多結晶シリコンのチャネル領域60
を形成する。上記のごとくに、トップゲート型TFT5
0が形成される。
Thereafter, a fourth step shown in FIG. In this step, the laser light L6 is irradiated using the gate electrode 56 as a mask. And the source / drain region 5
8 and 59, by selectively heating the amorphous silicon layer (5) from small crystal grains at the interface between the source / drain regions 58 and 59 and the amorphous silicon layer (52).
2) Solid phase growth of a crystal in the inside (laser induced solid phase crystallization). The amorphous silicon layer (52) is crystallized to form a polycrystalline silicon channel region 60 composed of large crystal grains.
To form As described above, the top gate type TFT 5
0 is formed.

【0036】上記トップゲート型TFT50の製造方法
では、ゲート電極56をマスクにしてレーザ光L5を照
射することから、不純物を導入した非晶質シリコン層5
2の結晶化とともにソース・ドレイン領域58,59の
形成を低温プロセスで行える。そしてゲート電極56を
マスクにしてレーザ光L6を照射してソース・ドレイン
領域58,59を加熱することから、ソース・ドレイン
領域58,59と非晶質シリコン層52との界面から非
晶質シリコン層52内に向けて結晶が固相成長する。そ
の結果、非晶質シリコン層52は結晶化されて、その結
晶は大きな結晶粒になる。
In the method of manufacturing the top gate type TFT 50, the laser light L5 is irradiated using the gate electrode 56 as a mask.
2 and the source / drain regions 58 and 59 can be formed by a low-temperature process. Then, the source / drain regions 58 and 59 are heated by irradiating the laser beam L 6 with the gate electrode 56 as a mask, so that the amorphous silicon layer 52 is removed from the interface between the source / drain regions 58 and 59 and the amorphous silicon layer 52. Crystals are solid-phase grown into the layer 52. As a result, the amorphous silicon layer 52 is crystallized, and its crystals become large crystal grains.

【0037】なお、上記TFT50の製造方法では、前
記図2によって説明したと同様に、固相成長による非晶
質シリコン層52の結晶化は、結晶化される非晶質シリ
コン層52の長さがおよそ1μm以下の場合に適してい
る。
In the above-described method of manufacturing the TFT 50, the crystallization of the amorphous silicon layer 52 by solid-phase growth is performed by the length of the amorphous silicon layer 52 to be crystallized, as described with reference to FIG. Is approximately 1 μm or less.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上、説明したように請求項1および請
求項2の発明によれば、不純物を含む第1非晶質シリコ
ン層に対してレーザ光を選択的に照射して結晶性シリコ
ン層に改質することから、低温プロセスによって結晶化
できる。そして、結晶性シリコン層を選択的に加熱し
て、結晶性シリコン層と第2非晶質シリコン層との界面
から第2非晶質シリコン層に結晶を成長させて結晶化す
るので、低温プロセスで大粒径の結晶粒を有する多結晶
シリコンを形成することができる。
As described above, according to the first and second aspects of the present invention, the crystalline silicon layer is formed by selectively irradiating the first amorphous silicon layer containing impurities with laser light. , It can be crystallized by a low-temperature process. Then, the crystalline silicon layer is selectively heated to grow a crystal from the interface between the crystalline silicon layer and the second amorphous silicon layer in the second amorphous silicon layer and to crystallize the same. Thus, polycrystalline silicon having large crystal grains can be formed.

【0039】請求項3のTFTの製造方法に関する発明
によれば、レーザ結晶化によって形成したソース・ドレ
イン領域を透明基体側からレーザ光を選択的に照射して
加熱し、ソース・ドレイン領域と第2非晶質シリコン層
との界面から第2非晶質シリコン層内に向けて結晶を成
長させて結晶化するので、第2非晶質シリコン層を大粒
径の結晶粒で形成することができる。そのため、この結
晶化で形成された多結晶シリコン層は、キャリアの移動
度が大きいチャネル領域になるので、高性能なTFTの
製造が可能になる。また、低温プロセスによって製造で
きるので、安価なガラス基板を用いることが可能にな
る。そのため、製造コストの低減が図れる。
According to the third aspect of the invention relating to the method of manufacturing a TFT, the source / drain region formed by laser crystallization is selectively irradiated with laser light from the transparent substrate side and heated, so that the source / drain region and the second region are formed. Since the crystal is grown and crystallized from the interface with the second amorphous silicon layer into the second amorphous silicon layer, it is possible to form the second amorphous silicon layer with large crystal grains. it can. Therefore, the polycrystalline silicon layer formed by this crystallization becomes a channel region where the mobility of carriers is large, so that a high-performance TFT can be manufactured. In addition, since it can be manufactured by a low-temperature process, an inexpensive glass substrate can be used. Therefore, the manufacturing cost can be reduced.

【0040】請求項4のTFTの製造方法に関する発明
によれば、上記同様に、レーザ光を選択的に照射してソ
ース・ドレイン領域を加熱して、ソース・ドレイン領域
の界面から非晶質シリコン層に向けて結晶を成長させる
ので、大きな結晶粒を有する多結晶シリコン層に改質で
きる。そのため、この非晶質シリコン層は、キャリアの
移動度が大きいチャネル領域になるので、高性能なTF
Tの製造が可能になる。また、低温プロセスによって製
造できるので、安価なガラス基板を用いることが可能に
なる。そのため、製造コストの低減が図れる。。
According to the invention relating to the method of manufacturing a TFT according to the fourth aspect, similarly to the above, the source / drain region is heated by selectively irradiating the laser beam, and the amorphous silicon Since the crystal is grown toward the layer, it can be modified into a polycrystalline silicon layer having large crystal grains. Therefore, this amorphous silicon layer becomes a channel region where the carrier mobility is large, so that the high-performance TF
T can be manufactured. In addition, since it can be manufactured by a low-temperature process, an inexpensive glass substrate can be used. Therefore, the manufacturing cost can be reduced. .

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

【図1】本発明に関する実施例の結晶化工程図である。FIG. 1 is a crystallization process diagram of an embodiment according to the present invention.

【図2】界面の温度分布図とその結晶化状態を示す図で
ある。
FIG. 2 is a diagram showing a temperature distribution diagram of an interface and a crystallization state thereof.

【図3】ボトムゲート型TFTの製造工程図である。FIG. 3 is a manufacturing process diagram of a bottom gate type TFT.

【図4】トップゲート型TFTの製造工程図である。FIG. 4 is a manufacturing process diagram of a top gate type TFT.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 基体 12 第1非晶質
シリコン層 13 第2非晶質シリコン層 14 結晶性シリ
コン層 15 多結晶シリコン層 30 TFT 31 透明基体 32 ゲート電極 33 ゲート誘電体層 34 第1非晶質
シリコン層 35 第2非晶質シリコン層 36 ソース・ド
レイン領域 37 ソース・ドレイン領域 38 チャネル領
域 50 TFT 51 基体 52 非晶質シリコン層 55 ゲート誘電
体層 56 ゲート電極 58 ソース・ド
レイン領域 59 ソース・ドレイン領域 60 チャネル領
域 L1 レーザ光 L2 レーザ光 L3 レーザ光 L4 レーザ光 L5 レーザ光 L6 レーザ光
Reference Signs List 11 base 12 first amorphous silicon layer 13 second amorphous silicon layer 14 crystalline silicon layer 15 polycrystalline silicon layer 30 TFT 31 transparent base 32 gate electrode 33 gate dielectric layer 34 first amorphous silicon layer 35 Second amorphous silicon layer 36 Source / drain region 37 Source / drain region 38 Channel region 50 TFT 51 Base 52 Amorphous silicon layer 55 Gate dielectric layer 56 Gate electrode 58 Source / drain region 59 Source / drain region 60 Channel Area L1 Laser light L2 Laser light L3 Laser light L4 Laser light L5 Laser light L6 Laser light

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−85220(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/20 H01L 21/268 H01L 21/336 H01L 29/786 ────────────────────────────────────────────────── (5) References JP-A-6-85220 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/20 H01L 21/268 H01L 21 / 336 H01L 29/786

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基体上に、不純物を含む第1非晶質シリ
コン層と、該第1非晶質シリコン層に接合するもので不
純物を含まない第2非晶質シリコン層とを形成した後、
前記第1非晶質シリコン層に対してレーザ光を選択的に
照射して該第1非晶質シリコン層を結晶性シリコン層に
改質する第1工程と、 前記結晶性シリコン層を選択的に加熱することで、該結
晶性シリコン層と前記第2非晶質シリコン層との界面か
ら該第2非晶質シリコン層に向けて結晶を成長させて結
晶化する第2工程とからなることを特徴とする非晶質シ
リコンの結晶化方法。
After forming a first amorphous silicon layer containing an impurity and a second amorphous silicon layer which does not contain an impurity and is bonded to the first amorphous silicon layer on a substrate. ,
A first step of selectively irradiating the first amorphous silicon layer with a laser beam to modify the first amorphous silicon layer into a crystalline silicon layer; and selectively modifying the crystalline silicon layer. A step of growing a crystal from the interface between the crystalline silicon layer and the second amorphous silicon layer toward the second amorphous silicon layer and crystallizing the crystal. A method for crystallizing amorphous silicon, characterized in that:
【請求項2】 請求項1記載の非晶質シリコンの結晶化
方法において、 前記第2工程における選択的な加熱は、レーザ光照射に
よって行うことを特徴とする非晶質シリコンの結晶化方
法。
2. The amorphous silicon crystallization method according to claim 1, wherein the selective heating in the second step is performed by laser light irradiation.
【請求項3】 請求項1または請求項2記載の非晶質シ
リコンの結晶化方法を適用した薄膜トランジスタの製造
方法であって、 少なくとも表面が絶縁性の透明基体上にゲート電極およ
び該ゲート電極を覆うゲート誘電体層とを形成し、さら
に該ゲート誘電体層上に不純物を含む第1非晶質シリコ
ン層を形成した後、該ゲート電極上の該第1非晶質シリ
コン層を除去する第1工程と、 前記第1非晶質シリコン層を覆う状態に前記ゲート誘電
体層上に不純物を含まない第2非晶質シリコン層を形成
する第2工程と、 前記ゲート電極をマスクにして前記透明基体側からレー
ザ光を照射することによって、前記第1非晶質シリコン
層とその上層の第2非晶質シリコン層とを選択的に結晶
化するとともに該第1非晶質シリコン層内の不純物を該
第2非晶質シリコン層内に拡散してソース・ドレイン領
域を形成する第3工程と、 前記透明基体側からレーザ光を照射して前記ソース・ド
レイン領域を加熱することで、該ソース・ドレイン領域
と前記第2非晶質シリコン層との界面から該第2非晶質
シリコン層内に結晶成長させ、該第2非晶質シリコン層
を結晶化してチャネル領域を形成する第4工程とからな
ることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
3. A method for manufacturing a thin film transistor to which the method for crystallizing amorphous silicon according to claim 1 or 2 is applied, wherein the gate electrode and the gate electrode are formed on a transparent substrate having at least a surface that is insulated. Forming a first amorphous silicon layer containing impurities on the gate dielectric layer, and removing the first amorphous silicon layer on the gate electrode. A second step of forming a second amorphous silicon layer containing no impurities on the gate dielectric layer so as to cover the first amorphous silicon layer; and By irradiating a laser beam from the transparent substrate side, the first amorphous silicon layer and the second amorphous silicon layer thereabove are selectively crystallized, and the first amorphous silicon layer is formed in the first amorphous silicon layer. Impurities in the second amorphous A third step of forming a source / drain region by diffusing into the porous silicon layer, and irradiating a laser beam from the transparent substrate side to heat the source / drain region, so that the source / drain region and the A fourth step of growing a crystal in the second amorphous silicon layer from an interface with the second amorphous silicon layer and crystallizing the second amorphous silicon layer to form a channel region. Manufacturing method of a thin film transistor.
【請求項4】 請求項1または請求項2記載の非晶質シ
リコンの結晶化方法を適用した薄膜トランジスタの製造
方法であって、 少なくとも表面が絶縁性の基体上に不純物を含まない非
晶質シリコン層を形成した後、該非晶質シリコン層上に
ゲート誘電体層を形成する第1工程と、 前記ゲート誘電体層上の一部分にゲート電極を形成した
後、該ゲート電極をマスクにして前記非晶質シリコン層
内に不純物を導入する第2工程と、 前記ゲート電極をマスクにしてレーザ光を照射すること
によって、前記非晶質シリコン層を結晶化して多結晶シ
リコンからなるソース・ドレイン領域を形成する第3工
程と、 前記ゲート電極をマスクにしてレーザ光を照射して前記
ソース・ドレイン領域を選択的に加熱することで、該ソ
ース・ドレイン領域と前記非晶質シリコン層との界面か
ら該非晶質シリコン層内に結晶成長させ、該非晶質シリ
コン層を結晶化してチャネル領域を形成する第4工程と
からなることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方
法。
4. A method for manufacturing a thin film transistor to which the method for crystallizing amorphous silicon according to claim 1 or 2 is applied, wherein at least a surface of the amorphous silicon does not contain impurities on an insulating substrate. Forming a layer, forming a gate dielectric layer on the amorphous silicon layer, forming a gate electrode on a part of the gate dielectric layer, and then using the gate electrode as a mask to form the gate electrode. A second step of introducing impurities into the crystalline silicon layer, and irradiating a laser beam with the gate electrode as a mask, thereby crystallizing the amorphous silicon layer to form a source / drain region made of polycrystalline silicon. A third step of forming, and irradiating a laser beam with the gate electrode as a mask to selectively heat the source / drain region, thereby forming the source / drain region and the non- From the interface between quality silicon layer was grown on the amorphous silicon layer, a method of manufacturing the thin film transistor characterized by comprising the amorphous silicon layer and a fourth step of forming a channel region is crystallized.
JP24223494A 1994-09-09 1994-09-09 Amorphous silicon crystallization method and thin film transistor manufacturing method Expired - Fee Related JP3221251B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24223494A JP3221251B2 (en) 1994-09-09 1994-09-09 Amorphous silicon crystallization method and thin film transistor manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24223494A JP3221251B2 (en) 1994-09-09 1994-09-09 Amorphous silicon crystallization method and thin film transistor manufacturing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0883766A JPH0883766A (en) 1996-03-26
JP3221251B2 true JP3221251B2 (en) 2001-10-22

Family

ID=17086235

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP24223494A Expired - Fee Related JP3221251B2 (en) 1994-09-09 1994-09-09 Amorphous silicon crystallization method and thin film transistor manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3221251B2 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000208771A (en) 1999-01-11 2000-07-28 Hitachi Ltd Semiconductor device, liquid cystal display device, and their manufacturing
JP2004335839A (en) 2003-05-09 2004-11-25 Nec Corp Semiconductor thin film, thin-film transistor, method for manufacturing them, and apparatus for manufacturing semiconductor thin film
KR100901343B1 (en) * 2007-07-23 2009-06-05 (주)실리콘화일 Method of manufacturing crystalline semiconductor thin film
JP2010206154A (en) * 2009-02-09 2010-09-16 Hitachi Displays Ltd Display device
JP5549913B2 (en) * 2009-09-01 2014-07-16 株式会社リコー Method for manufacturing electromechanical transducer
KR20130111651A (en) 2011-01-18 2013-10-11 파나소닉 주식회사 Method for manufacturing thin film transistor device, thin film transistor, and display device
CN102763213A (en) 2011-02-23 2012-10-31 松下电器产业株式会社 Thin-film transistor device manufacturing method, thin-film transistor device, and display device
WO2012153365A1 (en) * 2011-05-10 2012-11-15 パナソニック株式会社 Method for producing thin film transistor device, thin film transistor device, and display device

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0883766A (en) 1996-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4164360B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
US5766989A (en) Method for forming polycrystalline thin film and method for fabricating thin-film transistor
EP0886319B1 (en) Method for making a thin film transistor
JP3204986B2 (en) Crystallization of semiconductor film region on substrate and device manufactured by this method
JP3586558B2 (en) Method for reforming thin film and apparatus used for implementing the method
US20070290210A1 (en) Semiconductor device and method of fabricating a ltps film
JP2616741B2 (en) Method for manufacturing polycrystalline silicon-germanium thin film transistor
JPS59195871A (en) Manufacture of metal oxide semiconductor field-effect transistor
JPS60245174A (en) Manufacture of insulated gate type semiconductor device
JPS60245172A (en) Insulated gate type semiconductor device
JP3221251B2 (en) Amorphous silicon crystallization method and thin film transistor manufacturing method
JPH1050607A (en) Manufacture of semiconductor device
KR20080025288A (en) Method for crystallizing semiconductor film and semiconductor film crystallized by the method
JP2961375B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH02283036A (en) Manufacture of semiconductor device
JP2004063478A (en) Thin film transistor and its manufacturing method
EP0575965B1 (en) Method of forming semiconductor crystal and semiconductor device
JPH02275641A (en) Manufacture of semiconductor device
JP2809152B2 (en) Method for manufacturing thin film transistor
JP3203746B2 (en) Semiconductor crystal growth method
JPH10125923A (en) Semiconductor element and its manufacture
JP2817613B2 (en) Method for forming crystalline silicon film
JP2709376B2 (en) Method for manufacturing non-single-crystal semiconductor
JP3269730B2 (en) Method of manufacturing semiconductor substrate and method of manufacturing semiconductor device
JPH03159116A (en) Method for thermally treating thin polycrystal semiconductor film

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees