JP3359794B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

Info

Publication number
JP3359794B2
JP3359794B2 JP23074295A JP23074295A JP3359794B2 JP 3359794 B2 JP3359794 B2 JP 3359794B2 JP 23074295 A JP23074295 A JP 23074295A JP 23074295 A JP23074295 A JP 23074295A JP 3359794 B2 JP3359794 B2 JP 3359794B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
semiconductor device
silicon
silicon oxide
oxide film
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
JP23074295A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH08125197A (en
Inventor
舜平 山崎
光範 坂間
保彦 竹村
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 JP23074295A priority Critical patent/JP3359794B2/en
Publication of JPH08125197A publication Critical patent/JPH08125197A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3359794B2 publication Critical patent/JP3359794B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Thin Film Transistor (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
れた珪素膜を用いた絶縁ゲイト構造を有する半導体装
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、およびその作製方法に関するもの
であり、特に、最高プロセス温度が700℃以下の低温
プロセスによって上記半導体装置を形成するための半導
体装置の作製方法に関する。
The present invention relates to an insulating substrate made of glass or the like,
Alternatively, a semiconductor device having an insulating gate structure using a silicon film provided on an insulating film formed on various substrates, for example, a thin film transistor (TFT) or a thin film diode (TFD), or a thin film integrated circuit using them More particularly, the present invention relates to a thin film integrated circuit for an active type liquid crystal display device (liquid crystal display) and a method of manufacturing the same, and more particularly, to the manufacture of a semiconductor device for forming the semiconductor device by a low temperature process having a maximum process temperature of 700 ° C. or less About the method.

【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。これらの基板としては、量産性・価格の
面から歪点が750℃以下、典型的には550〜680
℃のガラス基板が一般に用いられている。したがって、
このようなガラス基板を用いる場合には、最高プロセス
温度が700℃以下、好ましくは650℃以下とするこ
とが要求された。
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. These substrates have a strain point of 750 ° C. or less, typically 550 to 680 in terms of mass productivity and cost.
C. glass substrates are generally used. Therefore,
When such a glass substrate is used, the maximum process temperature is required to be 700 ° C. or lower, preferably 650 ° C. or lower.

【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、電界効果
移動度、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ためには、
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 semiconductor is most commonly used because it has a low manufacturing temperature, can be relatively easily manufactured by a gas phase method, and has high mass productivity. Physical properties are inferior to crystalline silicon semiconductors, so in order to obtain higher speed characteristics in the future,
There is a strong demand for a method of manufacturing a TFT made of a silicon semiconductor having crystallinity.

【0004】移動度の小さな非晶質珪素を用いたTFT
の場合には、ゲイト絶縁膜の特性はあまり問題とならな
かった。例えば、非晶質珪素を用いたTFTでは、ゲイ
ト絶縁膜として酸化珪素よりも電気的特性に劣る窒化珪
素膜が用いられる。しかし、移動度の高い結晶性の珪素
膜を用いたTFTでは、珪素膜自体の特性と同じくらい
にゲイト絶縁膜の特性も大きな問題であった。
A TFT using amorphous silicon having low mobility
In this case, the characteristics of the gate insulating film did not matter much. For example, in a TFT using amorphous silicon, a silicon nitride film having lower electric characteristics than silicon oxide is used as a gate insulating film. However, in the case of a TFT using a crystalline silicon film having high mobility, the characteristics of the gate insulating film are as important as the characteristics of the silicon film itself.

【0005】特に結晶性珪素膜を得る技術が向上するに
つれ、良質なゲイト絶縁膜に対する需要は非常に大きく
なった。なかでも、チャネル形成領域が実質的に1つの
単結晶もしくは複数の結晶からなっていても、全ての結
晶の方位が同じである結晶珪素被膜(このような結晶状
態をモノドメインという)よりなるTFTでは、通常の
多結晶珪素を用いたTFTと異なり、粒界の特性悪化に
対する寄与は非常に小さく、ほとんどゲイト絶縁膜の特
性によって、その電気特性が決定される。
[0005] In particular, as the technology for obtaining a crystalline silicon film has improved, the demand for a high-quality gate insulating film has greatly increased. Above all, even if the channel forming region is substantially composed of one single crystal or a plurality of crystals, a TFT formed of a crystalline silicon film having all the same crystal orientation (such a crystalline state is called a monodomain) In this case, unlike a TFT using ordinary polycrystalline silicon, the contribution to the deterioration of the characteristics of the grain boundaries is very small, and the electric characteristics are determined by the characteristics of the gate insulating film.

【0006】すなわち、通常の多結晶構造においては粒
界を構成する2つの結晶の結晶方位は互いに異なるもの
であり、その結果、高い粒界障壁(バリヤー)が生じ
る。しかし、モノドメイン構造においては、たとえ複数
の結晶からなっていたとしても、通常の多結晶における
粒界に相当する境界をはさむ2つの結晶の結晶方位が同
じであるため、このような境界においてはバリヤーは非
常に低く、単結晶とほとんど差がない。そのため、モノ
ドメイン構造においては、TFTの特性に対する粒界の
寄与は小さく、ほぼゲイト絶縁膜によって決定される。
That is, in a normal polycrystalline structure, the crystal orientations of two crystals forming a grain boundary are different from each other, and as a result, a high grain boundary barrier is generated. However, in a monodomain structure, even if it is composed of a plurality of crystals, the crystal orientations of two crystals sandwiching a boundary corresponding to a grain boundary in a normal polycrystal are the same, so that in such a boundary, The barrier is very low and hardly different from a single crystal. Therefore, in the mono-domain structure, the contribution of the grain boundary to the characteristics of the TFT is small and is substantially determined by the gate insulating film.

【0007】このような目的に適した優れたゲイト絶縁
膜としては、熱酸化膜が知られている。例えば、石英基
板のように高温に耐える基板上であれば、熱酸化法を用
いてゲイト絶縁膜を得ることができた。(例えば、特公
平3−71793) しかし、熱酸化法によって、ゲイト絶縁膜として使用す
るに足る酸化珪素膜を得るには、950℃以上の高温が
必要であり、このような高温処理に耐えうる基板材料は
石英の他にはなかった。上述のような歪点の低いガラス
基板を使用するには、最高プロセス温度を700℃以
下、好ましくは650℃以下とする必要があったのだ
が、熱酸化による方法はこの要請を満足できなかった。
As an excellent gate insulating film suitable for such a purpose, a thermal oxide film is known. For example, on a substrate that can withstand high temperatures, such as a quartz substrate, a gate insulating film could be obtained using a thermal oxidation method. However, in order to obtain a silicon oxide film sufficient for use as a gate insulating film by a thermal oxidation method, a high temperature of 950 ° C. or more is required, and such a high temperature treatment can be tolerated. There was no substrate material other than quartz. In order to use a glass substrate having a low strain point as described above, it was necessary to set the maximum process temperature to 700 ° C. or lower, preferably 650 ° C. or lower, but the method using thermal oxidation could not satisfy this requirement. .

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】700℃以下でも高圧
水蒸気酸化等の特殊な条件の下では熱酸化膜を形成する
ことができた。例えば、500〜700℃の熱酸化によ
って熱酸化膜が100〜1000Å形成できた。しか
し、このようにして得られた熱酸化膜は、高温で得られ
た熱酸化膜に比較して、水素濃度が高く、これをゲイト
絶縁膜に用いたTFTの特性は極めて悪かった。このよ
うな問題から、ゲイト絶縁膜はスパッタ法等の物理的気
相成長(PVD)法、あるいはプラズマCVD法、熱C
VD法等の化学的気相成長(CVD)法を用いて作製せ
ざるを得なかった。これらの方法では最高プロセス温度
は650℃以下とすることができた。
A thermal oxide film could be formed under special conditions such as high pressure steam oxidation even at 700 ° C. or lower. For example, a thermal oxide film could be formed at a temperature of 100 to 1000 ° by thermal oxidation at 500 to 700 ° C. However, the thermal oxide film obtained in this manner has a higher hydrogen concentration than the thermal oxide film obtained at a high temperature, and the characteristics of a TFT using this as a gate insulating film were extremely poor. Due to such problems, the gate insulating film is formed by physical vapor deposition (PVD) such as sputtering, plasma CVD, or thermal CVD.
It has to be manufactured using a chemical vapor deposition (CVD) method such as a VD method. In these methods, the maximum process temperature could be 650 ° C. or less.

【0009】しかしながら、PVD法、CVD法によっ
て作製した絶縁膜は不対結合手や水素の濃度が高く、ま
た、界面特性も良くなかった。そのため、ホットエレク
トロン等の注入に対しても弱く、不対結合手や水素が原
因となって、電荷捕獲(再結合)中心が形成されやすか
った。また、耐圧も低かった。特に、結晶性の珪素との
界面においては、再結合中心が多く形成された。このた
め、TFTのゲイト絶縁膜として用いた場合に、電界移
動度やサブスレシュホールド特性値(S値)が、良くな
いという問題点、あるいはゲイト電極のリーク電流が多
く、オン電流の低下(劣化・経時変化)が大きいという
問題点があった。
However, the insulating film formed by the PVD method or the CVD method has a high dangling bond or a high hydrogen concentration, and has poor interface characteristics. Therefore, it is weak against injection of hot electrons or the like, and a charge trapping (recombination) center is easily formed due to dangling bonds or hydrogen. Also, the pressure resistance was low. In particular, many recombination centers were formed at the interface with crystalline silicon. For this reason, when it is used as a gate insulating film of a TFT, there is a problem that electric field mobility and a sub-threshold characteristic value (S value) are not good, or a leak current of a gate electrode is large, and a decrease in on current (deterioration) (Change over time) was large.

【0010】例えば、PVD法であるスパッタ法を用い
る場合には、高純度の酸素と珪素からなる合成石英をタ
ーゲットとすれば、原理的には酸素と珪素の化合物の被
膜のみが形成される。しかし、得られる被膜の酸素と珪
素の比率が化学量論比に近くかつ、不対結合手の少ない
酸化珪素膜を得ることは極めて難しかった。例えば、ス
パッタガスとして酸素を用いれば、化学量論比に近い酸
化珪素膜を得ることができる。しかし、酸素は原子量が
小さく、スパッタ速度(堆積速度)が小さく、量産を考
慮した場合、スパッタガスとしては不適切であった。
For example, in the case of using a sputtering method as a PVD method, if a synthetic quartz composed of high-purity oxygen and silicon is used as a target, only a film of a compound of oxygen and silicon is formed in principle. However, it has been extremely difficult to obtain a silicon oxide film in which the ratio of oxygen and silicon in the obtained film is close to the stoichiometric ratio and the number of dangling bonds is small. For example, when oxygen is used as a sputtering gas, a silicon oxide film having a stoichiometric ratio can be obtained. However, oxygen has a small atomic weight, a low sputtering rate (deposition rate), and is unsuitable as a sputtering gas in consideration of mass production.

【0011】また、アルゴン等の雰囲気においては、十
分な成膜速度が得られたものの、酸素と珪素の比率が化
学量論比と異なり、ゲイト絶縁膜としては極めて不適当
なものであった。さらに、スパッタ雰囲気をどのように
しても珪素の不対結合手を低減することは難しく、成膜
後に水素アニールをおこなうことによって、珪素の不対
結合手Si・もしくはSiO・をSi−H、Si−OH
として、安定化させることが必要であった。しかしなが
ら、Si−H、Si−OH結合は不安定で、ホットエレ
クトロン等の加速した電子によって、容易に切断され、
もとの珪素の不対結合手に変化してしまった。このよう
な弱い結合Si−H、Si−OHの存在が上述のホット
エレクトロン注入による劣化の要因となったものであ
る。
Further, in an atmosphere such as argon, a sufficient film-forming rate was obtained, but the ratio of oxygen to silicon was different from the stoichiometric ratio, and was extremely unsuitable as a gate insulating film. Furthermore, it is difficult to reduce dangling bonds of silicon in any sputtering atmosphere. By performing hydrogen annealing after film formation, dangling bonds of silicon can be converted to Si—H or Si. -OH
It was necessary to stabilize. However, the Si-H and Si-OH bonds are unstable, and are easily broken by accelerated electrons such as hot electrons.
It has changed to the original dangling bond of silicon. The presence of such weak bonds Si-H and Si-OH caused the deterioration due to the hot electron injection described above.

【0012】同様にプラズマCVD法を用いて作製され
た酸化珪素膜にもSi−H、Si−OHの形で多くの水
素が含有されており、上記の問題の源泉となっていた。
加えて、比較的扱いやすい珪素源として、テトラ・エト
キシ・シラン(TEOS)を用いた場合には、炭素が酸
化珪素膜中に含まれるという問題もあった。本発明は、
このようなPVD法やCVD法で堆積された酸化珪素膜
の特性を改善する手段を提供するものである。
Similarly, a silicon oxide film produced by a plasma CVD method also contains a large amount of hydrogen in the form of Si-H or Si-OH, which has been a source of the above problem.
In addition, when tetraethoxysilane (TEOS) is used as a relatively easy silicon source, there is a problem that carbon is included in the silicon oxide film. The present invention
It is intended to provide a means for improving the characteristics of the silicon oxide film deposited by the PVD method or the CVD method.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明では、500〜7
00℃の温度で珪素膜を酸化することによって形成され
た熱酸化膜、あるいは、PVD法もしくはCVD法によ
って、島状の結晶性珪素を覆って堆積された酸化珪素を
主成分とする絶縁膜に対して、紫外光によって励起され
た、もしくは、光分解された窒素酸化物を有する反応性
の高い気体雰囲気で400〜700℃の熱アニールをお
こなうことによって、酸化珪素膜を改質し、これをゲイ
ト絶縁膜として用いることを特徴とする。本発明で使用
する窒素酸化物としては、一酸化二窒素(N2 O)、一
酸化窒素(NO)、二酸化窒素(N2 O)等の窒素酸化
物(一般式でNOx :0.5≦x≦2.5で表される)
が好ましい。
According to the present invention, 500 to 7
A thermal oxide film formed by oxidizing a silicon film at a temperature of 00 ° C. or an insulating film containing silicon oxide as a main component deposited over island-shaped crystalline silicon by PVD or CVD. On the other hand, by performing thermal annealing at 400 to 700 ° C. in a highly reactive gas atmosphere containing nitrogen oxides excited or photo-decomposed by ultraviolet light, the silicon oxide film is modified, It is characterized in that it is used as a gate insulating film. Examples of the nitrogen oxide used in the present invention include nitrogen oxides such as nitrous oxide (N 2 O), nitric oxide (NO), and nitrogen dioxide (N 2 O) (NO x : 0.5 in the general formula). ≦ x ≦ 2.5)
Is preferred.

【0014】ただし、この雰囲気に水(H2 O)や炭酸
ガス(CO、CO2 等)が混入していることは好ましく
ない。水や炭酸ガスは1ppm以下、好ましくは10p
pb以下とすべきである。また、必要に応じては、上記
の窒素酸化物でのアニール工程の後に、同じく紫外光に
よって励起もしくは分解されたアンモニア(NH3 )、
ヒドラジン(N24 )等の窒化水素(一般式でN
x :1.5≦x≦3で表される)を導入し、400〜
700℃の熱アニールをおこなってもよい。この場合に
も雰囲気中の水(H2 O)や炭酸ガス(CO、CO2
等)の濃度は1ppm以下、好ましくは10ppb以下
とすべきである。
However, it is not preferable that water (H 2 O) or carbon dioxide (CO, CO 2, etc.) is mixed in this atmosphere. Water or carbon dioxide gas is 1ppm or less, preferably 10p
pb or less. Also, if necessary, after the above-described annealing step with nitrogen oxides, ammonia (NH 3 ) also excited or decomposed by ultraviolet light,
Hydrogen nitride such as hydrazine (N 2 H 4 )
H x : represented by 1.5 ≦ x ≦ 3), and 400 to
Thermal annealing at 700 ° C. may be performed. Also in this case, water (H 2 O) or carbon dioxide (CO, CO 2
Etc.) should be below 1 ppm, preferably below 10 ppb.

【0015】以下においては、本発明において、紫外光
によって励起もしくは分解された窒素酸化物(もしくは
窒化水素)を有する気体を反応性窒素酸化物(反応性窒
化水素)という。本発明においては、反応性窒素酸化物
(もしくは反応性窒化水素)は窒素酸化物(窒化水素)
のみからなっていてもよいし、アルゴンやその他の不活
性な気体が混入されていてもよい。このような反応性窒
素酸化物あるいは反応性窒化水素を用いた熱アニールに
よって、酸化珪素膜の特性、特に、珪素膜との界面にお
ける特性が改善される。
Hereinafter, in the present invention, a gas having nitrogen oxide (or hydrogen nitride) excited or decomposed by ultraviolet light is referred to as reactive nitrogen oxide (reactive hydrogen nitride). In the present invention, the reactive nitrogen oxide (or reactive hydrogen nitride) is nitrogen oxide (hydrogen nitride).
Or may be mixed with argon or another inert gas. By the thermal annealing using the reactive nitrogen oxide or the reactive hydrogen nitride, the characteristics of the silicon oxide film, particularly, the characteristics at the interface with the silicon film are improved.

【0016】上記のような反応性窒素酸化物あるいは窒
化水素を用いた熱アニールの工程の前後に、通常の(励
起状態の分子や活性種の濃度の低い)窒化水素や窒素酸
化物、あるいは水素、酸素、オゾン等の雰囲気で熱アニ
ールをおこなってもよい。本発明を実施するための装置
の例を図1に示す。本発明を実施するには窒素酸化物も
しくは窒化水素を紫外光によって励起するための第1の
反応室1と、第1の反応室によって得られた反応性の窒
素酸化物や窒化水素を導入し、400〜700℃の温度
でゲイト絶縁膜を熱アニール処理するための第2の反応
室が必要である。図1(A)においては、1が第1の反
応室であり、2が第2の反応室である。そして、これら
の反応室やその間の配管は適切な温度に保たれることが
望ましい。図1(A)には、第2の反応室2を加熱する
ためのヒーター3のみを示したが、第1の反応室1や配
管にも加熱するためのヒーターを設けてもよい。
Before or after the thermal annealing step using reactive nitrogen oxides or hydrogen nitride as described above, ordinary hydrogen nitride or nitrogen oxide (with low concentration of excited state molecules or active species) or nitrogen oxide or hydrogen is used. The thermal annealing may be performed in an atmosphere of oxygen, ozone, or the like. FIG. 1 shows an example of an apparatus for carrying out the present invention. In order to carry out the present invention, a first reaction chamber 1 for exciting nitrogen oxide or hydrogen nitride by ultraviolet light and a reactive nitrogen oxide or hydrogen nitride obtained by the first reaction chamber are introduced. , A second reaction chamber for thermally annealing the gate insulating film at a temperature of 400 to 700 ° C. is required. In FIG. 1A, reference numeral 1 denotes a first reaction chamber, and 2 denotes a second reaction chamber. It is desirable that these reaction chambers and the piping between them are maintained at an appropriate temperature. Although FIG. 1A shows only the heater 3 for heating the second reaction chamber 2, a heater for heating the first reaction chamber 1 and the piping may be provided.

【0017】第1の反応室においては、気体を反応性と
するために可能な限り紫外光が照射される構造とすると
よい。図1(B)には第1の反応室の概念図を示すが、
気体を導入するための紫外光を透過する配管6(これは
合成石英が好ましい)を折り曲げ、その間に紫外光源
(例えば、低圧水銀ランプ)を配置するような構造とす
るとよい。図1(C)は同図(B)の点線における断面
を示したもので、配管6の間に低圧水銀ランプ7が配置
されている。第1の反応室の温度は室温でもよいが、4
00〜700℃に保たれると、なお好ましい。また、第
2の反応室における温度分布や変動をさける目的から
は、第1の反応室の温度は第2の反応室の温度と同じ保
たれることが理想的である。
The first reaction chamber preferably has a structure in which ultraviolet light is irradiated as much as possible to make the gas reactive. FIG. 1B shows a conceptual diagram of the first reaction chamber.
The structure may be such that a pipe 6 (preferably synthetic quartz) that transmits ultraviolet light for introducing a gas is bent, and an ultraviolet light source (for example, a low-pressure mercury lamp) is disposed therebetween. FIG. 1C shows a cross section taken along a dotted line in FIG. 1B, and a low-pressure mercury lamp 7 is arranged between the pipes 6. The temperature of the first reaction chamber may be room temperature,
It is more preferable that the temperature be kept at 00 to 700 ° C. Further, in order to avoid temperature distribution and fluctuation in the second reaction chamber, it is ideal that the temperature of the first reaction chamber is kept the same as the temperature of the second reaction chamber.

【0018】本発明においては、第2の反応室の温度の
下限は反応速度、上限は基板等の熱処理される物質によ
って決定され、これらを鑑みて、第2の反応室の温度と
しては、400〜700℃、好ましくは450〜650
℃が適切である。第2の反応室の温度は高いほど、反応
は進行しやすいが、例えば、ガラス基板を使用する場合
には、熱収縮等を引き起こすことがある。特に650〜
700℃では、多くのガラス基板が熱収縮を引き起こ
し、微細なパターンを形成する上で問題となる。ガラス
基板を使用する場合にはその歪点以下の温度とすること
が望まれる。
In the present invention, the lower limit of the temperature of the second reaction chamber is determined by the reaction rate, and the upper limit is determined by the material to be heat-treated, such as a substrate. To 700 ° C, preferably 450 to 650
° C is appropriate. The higher the temperature of the second reaction chamber, the easier the reaction proceeds. For example, when a glass substrate is used, heat shrinkage may occur. Especially 650-
At 700 ° C., many glass substrates cause thermal shrinkage, which is a problem in forming a fine pattern. When a glass substrate is used, it is desired that the temperature be lower than the strain point.

【0019】第1の反応室と第2の反応室の間の配管の
温度が極めて低い場合には、第1の反応室で励起された
気体分子が基底状態に戻り、反応性が低下する。したが
って、反応性を維持するためには、配管においても適切
な温度に保たれることが望ましい。また、配管の内壁は
反応性の気体分子が反応しないように、石英を主成分と
する材料によって構成することが望ましい。好ましく
は、90mol%以上の酸化珪素よりなる高純度石英を
用いると良い。
When the temperature of the pipe between the first reaction chamber and the second reaction chamber is extremely low, the gas molecules excited in the first reaction chamber return to the ground state, and the reactivity decreases. Therefore, in order to maintain the reactivity, it is desirable that the piping be maintained at an appropriate temperature. Further, the inner wall of the pipe is desirably made of a material containing quartz as a main component so that reactive gas molecules do not react. Preferably, high-purity quartz composed of 90 mol% or more of silicon oxide is used.

【0020】内壁が金属材料からなっていると、原子状
あるいは励起した分子が基底状態に戻ったり、再結合し
たりして安定化し、反応性でなくなる。しかし、内壁が
石英の場合には、そのような効果は小さく、例えば、第
1の反応室から50〜100cm離れていても、多くの
原子・分子が活性化状態にあった。第2の反応室2には
サセプター4に多数の基板5を乗せ、一度に多数の基板
が処理できるようにするとよい。また、第2の反応室の
雰囲気の圧力を大気圧より低くすることも有効である。
If the inner wall is made of a metal material, the atomic or excited molecules are stabilized by returning to the ground state or recombining, and are not reactive. However, when the inner wall was made of quartz, such an effect was small. For example, many atoms and molecules were in an activated state even at a distance of 50 to 100 cm from the first reaction chamber. A large number of substrates 5 may be placed on the susceptor 4 in the second reaction chamber 2 so that a large number of substrates can be processed at one time. It is also effective to make the pressure of the atmosphere in the second reaction chamber lower than the atmospheric pressure.

【0021】本発明におけるゲイト絶縁膜の作製方法と
しては、例えば、PVD法としてはスパッタ法、CVD
法としては、プラズマCVD法、減圧CVD法、大気圧
CVD法を用いればよい。その他の成膜方法を用いるこ
とも可能である。プラズマCVD法、減圧CVD法とし
ては、TEOSを原料とする方法を用いてもよい。プラ
ズマCVD法によってTEOSと酸素を原料として酸化
珪素膜を堆積するには、基板温度は200〜500℃と
することが望ましい。また、減圧CVD法においてTE
OSとオゾンを用いた反応は比較的低温(例えば、37
5℃±20℃)で進行し、プラズマによるダメージが無
い酸化珪素膜を得ることができる。同様に減圧CVD法
によって、モノシラン(SiH4 )と酸素(O2 )、あ
るいはモノシランと一酸化二窒素等の窒素酸化物を原料
としてもプラズマによるダメージが無い酸化珪素膜が得
られる。
In the present invention, the gate insulating film can be formed by, for example, a sputtering method or a CVD method as the PVD method.
As a method, a plasma CVD method, a low pressure CVD method, or an atmospheric pressure CVD method may be used. Other film formation methods can be used. As the plasma CVD method or the low pressure CVD method, a method using TEOS as a raw material may be used. In order to deposit a silicon oxide film using TEOS and oxygen as raw materials by a plasma CVD method, the substrate temperature is desirably 200 to 500 ° C. Also, in the low pressure CVD method, TE
The reaction using OS and ozone is performed at a relatively low temperature (for example, 37
(5 ° C. ± 20 ° C.), and a silicon oxide film free from plasma damage can be obtained. Similarly, a silicon oxide film free from plasma damage can be obtained by low-pressure CVD using monosilane (SiH 4 ) and oxygen (O 2 ) or monosilane and nitrogen oxide such as dinitrogen monoxide as raw materials.

【0022】モノシランと一酸化二窒素等の窒素酸化物
の組合せはプラズマCVD法に用いてもよい。また、プ
ラズマCVD法のうち、ECR(電子サイクロトロン共
鳴)条件の放電を用いるECR−CVD法は、プラズマ
によるダメージが小さいので、より良好なゲイト絶縁膜
を形成することができる。本発明者の知見では、ある程
度固い酸化珪素を主成分とする絶縁膜がTFTのゲイト
絶縁膜として適していた。具体的な指標としては、フッ
化水素酸1、フッ化アンモニウム50、酢酸50の比率
で混合された23℃の緩衝フッ酸によるエッチングレー
トが1000Å/分以下、典型的には300〜800Å
/分である酸化珪素膜が好ましいことが明らかになっ
た。平均して1×1017〜1×1021原子/cm3 の窒
素が含有されて酸化珪素膜では、このようなエッチング
レートの条件を満たすものが多かった。
A combination of monosilane and a nitrogen oxide such as dinitrogen monoxide may be used in a plasma CVD method. Further, among plasma CVD methods, an ECR-CVD method using discharge under ECR (Electron Cyclotron Resonance) conditions has less damage due to plasma, so that a better gate insulating film can be formed. According to the findings of the present inventors, an insulating film containing silicon oxide as a main component is suitable as a gate insulating film of a TFT. As a specific index, an etching rate by buffered hydrofluoric acid at 23 ° C. mixed at a ratio of hydrofluoric acid 1, ammonium fluoride 50, and acetic acid 50 is 1000 ° / min or less, typically 300 to 800 °.
/ Min has been found to be preferable. On average, many silicon oxide films containing 1 × 10 17 to 1 × 10 21 atoms / cm 3 of nitrogen satisfy such an etching rate condition.

【0023】本発明において活性層となる結晶性珪素を
形成するには、プラズマCVD法、減圧CVD法等のC
VD法によって得られる非晶質珪素膜を出発材料として
用いるが、結晶化方法として大きく分けて2通りの方法
がある。第1は、非晶質珪素膜を形成した後、500〜
650℃の温度で適切な時間の熱アニールを実施するこ
とにより、結晶化せしめる方法である。その結晶化の際
に、ニッケル、鉄、白金、パラジウム、コバルト等の非
晶質珪素の結晶化を促進する元素を添加してもよい。こ
れらの元素を添加すると、結晶化温度を低下させ、ま
た、結晶化時間を短縮することができる。
In the present invention, crystalline silicon to be used as an active layer is formed by a plasma CVD method, a low pressure CVD method or the like.
Although an amorphous silicon film obtained by the VD method is used as a starting material, there are roughly two types of crystallization methods. First, after forming an amorphous silicon film, 500 to
This is a method of crystallizing by performing thermal annealing at a temperature of 650 ° C. for an appropriate time. During the crystallization, an element which promotes crystallization of amorphous silicon, such as nickel, iron, platinum, palladium, and cobalt, may be added. By adding these elements, the crystallization temperature can be lowered and the crystallization time can be shortened.

【0024】これらの元素は高濃度に含有されていると
珪素の半導体特性を損なうので、結晶化に十分で、か
つ、半導体特性にほとんど影響のない低濃度であること
が望まれる。すなわち、2次イオン質量分析法(SIM
S)によって測定した珪素膜における最小値が1×10
15〜3×1019原子/cm3 の濃度であることが好まし
い。このような結晶化を促進する元素の濃度分布は珪素
膜の処理方法によって変わるので、最小値は界面におい
て得られる場合もあるし、膜の中央付近において得られ
る場合もある。第2の方法としては、非晶質珪素膜にレ
ーザー等の強光を照射することによって結晶化させる、
いわゆるレーザーアニール法がある。上記、第1、第2
の方法のうち、いずれの方法を選択するかは本発明を実
施するものが必要とするTFTの特性、利用できる装
置、設備投資額等を勘案して決定すればよい。
If these elements are contained in a high concentration, they impair the semiconductor characteristics of silicon. Therefore, it is desired that the concentration of these elements is low enough to be sufficient for crystallization and hardly affect the semiconductor characteristics. That is, secondary ion mass spectrometry (SIM
The minimum value in the silicon film measured by S) is 1 × 10
Preferably, the concentration is 15 to 3 × 10 19 atoms / cm 3 . Since the concentration distribution of the element promoting such crystallization varies depending on the method of processing the silicon film, the minimum value may be obtained at the interface or in the vicinity of the center of the film. As a second method, the amorphous silicon film is crystallized by irradiating it with strong light such as a laser,
There is a so-called laser annealing method. Above, first, second
Which of the above methods is to be selected may be determined in consideration of the characteristics of the TFT, the available equipment, the amount of capital investment, and the like required by the one implementing the present invention.

【0025】また、第1の方法と第2の方法を組み合わ
せてもよい。例えば、熱アニールによって結晶化させた
後、レーザーアニール法によってさらに結晶性を高める
方法を用いてもよい。特に、ニッケル等の結晶化促進元
素を添加して熱アニールをおこなった場合には、結晶粒
界等に非晶質部分が残されることが観察されたが、この
ような非晶質部分を結晶化させるにはレーザーアニール
法が有効である。逆に、レーザーアニール法によって結
晶化させた珪素膜を、熱アニールすることにより、レー
ザーアニールによって生じた膜の応力歪みを緩和させる
ことができる。
Further, the first method and the second method may be combined. For example, after crystallization by thermal annealing, a method of further increasing crystallinity by laser annealing may be used. In particular, when thermal annealing was performed by adding a crystallization promoting element such as nickel, it was observed that an amorphous portion was left at a crystal grain boundary or the like. The laser annealing method is effective for the conversion. Conversely, by subjecting a silicon film crystallized by the laser annealing method to thermal annealing, stress distortion of the film caused by laser annealing can be reduced.

【0026】また、ゲイト絶縁膜の成膜前に窒素酸化物
または酸素または窒素を有する雰囲気中でのUV光の照
射による処理を行うことは有効である。この処理を行う
ことで、活性層とゲイト絶縁膜との界面における電荷捕
獲中心や電荷の密度を下げることができる。このUV光
の照射も400℃〜700℃の加熱を同時に行うことが
有用となる。
Further, it is effective to perform a treatment by irradiation with UV light in an atmosphere containing nitrogen oxide, oxygen or nitrogen before forming the gate insulating film. By performing this process, the charge trapping center and the charge density at the interface between the active layer and the gate insulating film can be reduced. It is useful to simultaneously perform the heating at 400 ° C. to 700 ° C. for the irradiation of the UV light.

【0027】このゲイト絶縁膜の形成前の処理は、活性
層(島状半導体領域)の表面の洗浄を行う工程であると
理解できる。また窒素酸化物または酸素を用いた場合に
は、洗浄と同時にその表面に薄い酸化膜を形成する工程
であるといえる。
It can be understood that the treatment before the formation of the gate insulating film is a step of cleaning the surface of the active layer (island-shaped semiconductor region). In the case where nitrogen oxide or oxygen is used, it can be said that this is a step of forming a thin oxide film on the surface at the same time as cleaning.

【0028】この窒素酸化物または酸素または窒素を有
する雰囲気中でのUV光の照射による処理を行うことに
よる活性層の表面の洗浄の効果を最大限生かすために、
次のゲイト電極の形成の工程まで間、洗浄な雰囲気に保
つことが重要となる。
In order to maximize the effect of cleaning the surface of the active layer by performing treatment by irradiation with UV light in an atmosphere containing nitrogen oxides, oxygen or nitrogen,
It is important to maintain a clean atmosphere until the next step of forming a gate electrode.

【0029】この処理を行うことで、活性層の表面を洗
浄することができ、活性層の表面に存在する有機物に起
因する再結合中心や不要な電荷の発生を抑制することが
できる。また、活性な窒素または酸素(特に酸素)の作
用によって、活性層表面の不対結合手を中和することが
でき、不要な準位の存在を抑制することができる。
By performing this treatment, the surface of the active layer can be cleaned, and generation of recombination centers and unnecessary charges due to organic substances existing on the surface of the active layer can be suppressed. In addition, by the action of active nitrogen or oxygen (particularly oxygen), dangling bonds on the surface of the active layer can be neutralized, and the presence of unnecessary levels can be suppressed.

【0030】上記構成において、窒素酸化物または酸素
または窒素にアンモニアさらにはヒドラジンを含有させ
てもよい。
In the above structure, nitrogen oxide, oxygen, or nitrogen may contain ammonia or hydrazine.

【0031】また、窒素酸化物、酸素、窒素から選ばれ
た2種類以上のガスを雰囲気として用いてもよい。
Further, two or more kinds of gases selected from nitrogen oxides, oxygen and nitrogen may be used as the atmosphere.

【0032】またこのゲイト絶縁膜の形成前に行われる
処理に併用して、ゲイト絶縁膜の形成後にさらに本明細
書で開示する処理を行うことは非常に有効である。
It is very effective to perform the processing disclosed in this specification after the formation of the gate insulating film in combination with the processing performed before the formation of the gate insulating film.

【0033】[0033]

【作用】500〜700℃という低温で酸化して得られ
た熱酸化膜やCVD法もしくはPVD法によって成膜し
た酸化珪素膜には多くの珪素の不対結合手、あるいはS
i−H結合やSi−OH結合が含まれている。このよう
な酸化珪素膜を800℃以上の高温で一酸化二窒素雰囲
気で処理すると、酸化珪素中のSi−H結合は窒化ある
いは酸化され、Si≡N、あるいはSi2 =N−O結
合、Si−N=O結合等に変化する。Si−OH結合も
同様に変化する。特にこの反応は酸化珪素と珪素の界面
で進行しやすく、結果として窒素は酸化珪素−珪素界面
に集中する。このような手段で界面付近に集中して添加
される窒素の量は、酸化珪素膜の平均的な濃度の10倍
以上になる。また、酸化珪素中に0.1〜10原子%、
代表的には、1〜5原子%の窒素が含有せしめると、ゲ
イト絶縁膜として好ましい。
A thermal oxide film obtained by oxidizing at a low temperature of 500 to 700 ° C. or a silicon oxide film formed by a CVD method or a PVD method has many dangling bonds of silicon or S
It contains an i-H bond and a Si-OH bond. When such a silicon oxide film is treated at a high temperature of 800 ° C. or more in a dinitrogen monoxide atmosphere, the Si—H bond in the silicon oxide is nitrided or oxidized, and Si≡N or Si 2 NN—O bond, Si -N = O bond or the like. The Si-OH bond changes as well. In particular, this reaction easily proceeds at the interface between silicon oxide and silicon, and as a result, nitrogen is concentrated at the silicon oxide-silicon interface. The amount of nitrogen that is concentrated and added near the interface by such means becomes 10 times or more the average concentration of the silicon oxide film. 0.1 to 10 atomic% in silicon oxide;
Typically, the inclusion of 1 to 5 atomic% of nitrogen is preferable as a gate insulating film.

【0034】しかしながら、750℃以下の低温では、
このような反応は進行しなかった。これは、一酸化二窒
素がこのような低温では分解しないので、酸化珪素膜の
内部にまで進入するような活性な原子・分子が得られな
かったためである。すなわち、上記の反応においては、
一酸化二窒素の分解反応が律速となっていた。一酸化窒
素や二酸化窒素のような他の窒素酸化物でも最適な温度
は違っても同様であり、本発明の目的とするような40
0〜700℃、好ましくは、450〜650℃では酸化
珪素膜および酸化珪素膜と活性層との界面の改質は不可
能であった。
However, at a low temperature of 750 ° C. or less,
Such a reaction did not proceed. This is because dinitrogen monoxide does not decompose at such a low temperature, and active atoms and molecules that enter the interior of the silicon oxide film cannot be obtained. That is, in the above reaction,
The decomposition reaction of nitrous oxide was rate-limiting. The optimum temperature is the same for other nitrogen oxides such as nitric oxide and nitrogen dioxide.
At 0 to 700 ° C., preferably 450 to 650 ° C., it was impossible to modify the silicon oxide film and the interface between the silicon oxide film and the active layer.

【0035】ところが、窒素酸化物を反応性のものとす
ると、その中に活性な原子・分子が含有されているた
め、700℃以下の温度においても、酸化珪素膜の内部
にまで進入して、上記の反応を起こす。本発明は反応性
となった窒素酸化物が適切な条件のもとでは、反応性を
長く保ち、空間的に移動させることが可能であることに
着目したものである。すなわち、紫外光を照射すること
により反応性とした窒素酸化物を、400〜700℃の
反応室に導き、ゲイト絶縁膜と反応させることができ
る。本発明においても熱アニールのために400〜70
0℃という温度は必要であるが、この温度は窒素酸化物
を分解するための温度ではなく、活性な原子・分子が酸
化珪素膜内部に進入するために必要な温度である。
However, if the nitrogen oxide is reactive, it contains active atoms and molecules, so that it enters the silicon oxide film even at a temperature of 700 ° C. or less, Causes the above reaction. The present invention focuses on the fact that the nitrogen oxide which has become reactive can maintain its reactivity for a long time and can be moved spatially under appropriate conditions. That is, the nitrogen oxide which has been rendered reactive by irradiation with ultraviolet light can be guided to a reaction chamber at 400 to 700 ° C. and reacted with the gate insulating film. Also in the present invention, 400-70 for thermal annealing.
Although a temperature of 0 ° C. is necessary, this temperature is not a temperature for decomposing nitrogen oxides but a temperature required for active atoms and molecules to enter the inside of the silicon oxide film.

【0036】同様な現象はアンモニア、ヒドラジン等の
窒化水素の雰囲気においても起こる。例えば、アンモニ
ア雰囲気で850℃以上の高温でCVD法やPVD法に
よって堆積された酸化珪素膜のアニールをおこなうと、
珪素の不対結合手やSi−H結合やSi−OH結合が窒
化され、Si≡N等に変化する。この反応も650℃以
下では進行しないが、これは、アンモニアが分解して、
活性な窒素原子を得るには850℃以上の高温が必要だ
からである。
A similar phenomenon occurs in an atmosphere of hydrogen nitride such as ammonia and hydrazine. For example, when annealing a silicon oxide film deposited by a CVD method or a PVD method at a high temperature of 850 ° C. or more in an ammonia atmosphere,
The dangling bonds, Si—H bonds, and Si—OH bonds of silicon are nitrided and changed to Si に N or the like. This reaction also does not proceed below 650 ° C., but this is due to the decomposition of ammonia,
This is because a high temperature of 850 ° C. or more is required to obtain an active nitrogen atom.

【0037】したがって、予めアンモニアを反応性とし
ておけば、400〜700℃の低温であっても窒化反応
が進行する。なお、窒化水素での処理では、Si−H結
合、Si=O結合が窒化され、Si−N=H2 となるこ
ともある。これは反応性でない場合でも同様である。こ
のような結合はその後に一酸化二窒素雰囲気でのアニー
ルによって、極めて安定なSi≡N結合やSi−N=O
結合に変換される。
Therefore, if ammonia is previously made reactive, the nitridation reaction proceeds even at a low temperature of 400 to 700 ° C. In the treatment with hydrogen nitride, the Si—H bond and the Si = O bond may be nitrided to form Si—N = H 2 . This is the case even when it is not reactive. Such a bond is subsequently formed by annealing in a dinitrogen monoxide atmosphere to form an extremely stable Si≡N bond or Si—N = O
Converted to a join.

【0038】なお、窒化水素を用いた場合と、窒素酸化
物を用いた場合でゲイト絶縁膜に対する反応が異なる。
そのことを図7を用いて説明する。図7のaは結晶性珪
素の活性層にスパッタ法によって酸化珪素膜を堆積した
ものの窒素濃度を2次イオン質量分析法(SIMS)に
よって分析したものである。定量値は酸化珪素(ゲイト
絶縁膜)部分においてのみ有効であり、1×1018原子
/cm3 の窒素が含有されている。活性層とゲイト絶縁
膜の界面付近では窒素濃度にピークが観察されるが、こ
れは材料の不連続性による効果(マトリクス効果)によ
るもので、実際に窒素濃度が界面で増大しているわけで
はない。
The reaction to the gate insulating film differs between the case where hydrogen nitride is used and the case where nitrogen oxide is used.
This will be described with reference to FIG. FIG. 7A shows the nitrogen concentration of a silicon oxide film deposited on a crystalline silicon active layer by sputtering, which was analyzed by secondary ion mass spectrometry (SIMS). The quantitative value is effective only in the silicon oxide (gate insulating film) portion and contains 1 × 10 18 atoms / cm 3 of nitrogen. A peak is observed in the nitrogen concentration near the interface between the active layer and the gate insulating film. This is due to the effect of the discontinuity of the material (matrix effect), and the nitrogen concentration does not actually increase at the interface. Absent.

【0039】これを図1の装置を用いて、まず、一酸化
窒素雰囲気で1時間アニールする。この際、第1および
第2の反応室とも600℃とする。このような処理を施
した酸化珪素膜を同様にSIMSで分析すると、図7の
bのようになる。一酸化二窒素で処理した結果、aと同
様に界面で窒素濃度のピークが観察されるが、その最大
値はaより2桁も大きい。これは、マトリクス効果の寄
与ももちろん存在するが、それ以上に、実際に界面付近
に窒素が集積していることを意味するものである。
This is first annealed for one hour in a nitrogen monoxide atmosphere using the apparatus shown in FIG. At this time, the temperature of both the first and second reaction chambers is set to 600 ° C. When the silicon oxide film subjected to such a process is similarly analyzed by SIMS, the result is as shown in FIG. 7B. As a result of the treatment with nitrous oxide, a peak of nitrogen concentration is observed at the interface as in the case of a, but the maximum value is two orders of magnitude larger than a. This implies that nitrogen is actually accumulated near the interface, although there is of course a contribution from the matrix effect.

【0040】このように界面に窒素が集積し、酸化窒化
珪素膜となると、原子間の結合がより強固となるため、
ホットエレクトロン等の注入があっても、これによって
欠陥が生じる可能性は低下する。このようにして、ゲイ
ト絶縁膜の物性を改善できる。これだけでも十分な効果
が得られるが、さらに、アンモニア等の紫外光によって
励起もしくは分解させた窒化水素を用いてアニールをお
こなうと、より大きな効果を得ることができる。
As described above, when nitrogen accumulates at the interface to form a silicon oxynitride film, the bonding between atoms becomes stronger,
Even if hot electrons or the like are injected, the possibility of causing defects is reduced. Thus, the properties of the gate insulating film can be improved. Although a sufficient effect can be obtained by this alone, a larger effect can be obtained by performing annealing using hydrogen nitride excited or decomposed by ultraviolet light such as ammonia.

【0041】上記の一酸化二窒素のアニールの後に、や
はり図1の装置を用いて、。アンモニア雰囲気で1時間
アニールする。第1および第2の反応室の温度は600
℃とする。このような処理を施した酸化珪素膜をSIM
Sで分析すると、図7のcのようになる。すなわち、ゲ
イト絶縁膜全般において窒素濃度が高まり、特に界面に
集中して、観察されるわけではない。このように、アン
モニア処理することにより、酸化珪素は酸化窒化珪素と
なる。この結果、膜全体の耐圧が向上する。
After the above-mentioned annealing of nitrous oxide, again using the apparatus of FIG. Anneal for 1 hour in an ammonia atmosphere. The temperature of the first and second reaction chambers is 600
° C. The silicon oxide film that has been subjected to such processing is formed by SIM
When analyzed by S, the result is as shown in FIG. That is, the nitrogen concentration is increased in the entire gate insulating film, and the concentration is not particularly observed at the interface. As described above, by performing the ammonia treatment, the silicon oxide becomes silicon oxynitride. As a result, the breakdown voltage of the entire film is improved.

【0042】本発明をスパッタ法によって成膜した酸化
珪素膜(特に、膜中の酸素濃度が化学量論比より少ない
酸化珪素膜)に適用した場合には特に効果が顕著であ
る。すなわち、このような膜を反応性の窒素酸化物雰囲
気でアニールすれば、不足した酸素を補うことができ、
酸化珪素膜の組成を化学量論比に近づけることが可能と
なるからである。同様に、反応性の窒化水素雰囲気での
アニールでは、酸素の入るべき位置に窒素が入ることに
より、電気的に安定な酸化窒化珪素膜となる。
The effect is particularly remarkable when the present invention is applied to a silicon oxide film formed by a sputtering method (particularly, a silicon oxide film in which the oxygen concentration in the film is lower than the stoichiometric ratio). That is, if such a film is annealed in a reactive nitrogen oxide atmosphere, insufficient oxygen can be compensated for,
This is because the composition of the silicon oxide film can be made closer to the stoichiometric ratio. Similarly, in annealing in a reactive hydrogen nitride atmosphere, nitrogen enters a position where oxygen should enter, whereby an electrically stable silicon oxynitride film is obtained.

【0043】上記のことはスパッタ法による酸化珪素膜
の成膜が不利でないことを示すものである。すなわち、
従来、スパッタ法によって酸化珪素膜を形成するには、
組成を化学量論比に近づけるため、限られた条件の雰囲
気でしかおこなえなかった。例えば、雰囲気として、酸
素とアルゴンの混合雰囲気の系を考えると、酸素/アル
ゴン>1という条件を満たすことが必要で、好ましく
は、純粋な酸素雰囲気でおこなうことが望まれた。その
ため、成膜速度が低く、量産に適さなかった。また、酸
素は反応性のガスであり、真空装置、チャンバー等が酸
化されることも問題であった。
The above shows that the formation of the silicon oxide film by the sputtering method is not disadvantageous. That is,
Conventionally, to form a silicon oxide film by a sputtering method,
In order to make the composition close to the stoichiometric ratio, it could be performed only in an atmosphere with limited conditions. For example, considering a system of a mixed atmosphere of oxygen and argon as an atmosphere, it is necessary to satisfy the condition of oxygen / argon> 1, and it is desirable to perform the treatment in a pure oxygen atmosphere. Therefore, the film formation rate was low and it was not suitable for mass production. Oxygen is a reactive gas, and there is also a problem that a vacuum device, a chamber, and the like are oxidized.

【0044】しかしながら、本発明によって、化学量論
組成より離れた組成の酸化珪素膜であっても、本発明に
よってゲイト絶縁膜として用いるに適する酸化珪素膜に
変換できるので、同じ酸素とアルゴンの混合雰囲気の系
においても、酸素/アルゴン≦1というように、成膜速
度に関してより有利な条件で実施することができる。例
えば、純粋なアルゴン雰囲気のように極めて成膜速度が
高く、安定した条件で成膜することも可能となった。
However, according to the present invention, even a silicon oxide film having a composition far from the stoichiometric composition can be converted into a silicon oxide film suitable for use as a gate insulating film by the present invention. Even in an atmosphere system, it can be carried out under more advantageous conditions with respect to the film formation rate, such as oxygen / argon ≦ 1. For example, the film formation rate is extremely high as in a pure argon atmosphere, and a film can be formed under stable conditions.

【0045】本発明を、TEOS等の炭素を含む珪素源
を用いて、プラズマCVD法、減圧CVD法等のCVD
法によって形成された酸化珪素膜に対して適用すると格
別の効果が得られる。これらの酸化珪素膜には炭素が多
量に含有され、特に、珪素膜との界面付近に存在する炭
素はTFTの特性を低下させる原因であった。本発明の
反応性の窒素酸化物雰囲気でのアニールによって、酸化
を進行させると、その際に、炭素も酸化され、炭酸ガス
として外部に放出され、膜中の炭素濃度を低減させるこ
とができる。
According to the present invention, a CVD method such as a plasma CVD method and a low pressure CVD method is performed using a silicon source containing carbon such as TEOS.
When applied to a silicon oxide film formed by a method, a special effect can be obtained. These silicon oxide films contain a large amount of carbon. In particular, carbon present near the interface with the silicon film has caused a deterioration in TFT characteristics. When oxidation is advanced by annealing in a reactive nitrogen oxide atmosphere of the present invention, carbon is also oxidized at that time, and is released to the outside as carbon dioxide gas, so that the carbon concentration in the film can be reduced.

【0046】このプロセスを図5を用いて説明する。こ
の例では窒素酸化物として一酸化二窒素を用いる。反応
性の一酸化二窒素には原子状の窒素や酸素が多く含まれ
ている。これらは容易に酸化珪素膜の内部に進入するこ
とができる。そして、酸化珪素内部に存在する炭素(多
くはSi−C結合という形で存在する)と原子状の酸素
が化合して化学的に極めて安定な炭酸ガスとなり、外部
に排出される。一方、炭素と結合していた珪素は不対結
合手が残るが、これは窒化されてSi−N結合等に変換
される。
This process will be described with reference to FIG. In this example, dinitrogen monoxide is used as the nitrogen oxide. Reactive nitrous oxide contains a large amount of atomic nitrogen and oxygen. These can easily enter the inside of the silicon oxide film. Then, carbon (generally in the form of Si—C bond) existing inside silicon oxide and atomic oxygen combine to form a chemically extremely stable carbon dioxide gas, which is discharged to the outside. On the other hand, silicon which has been bonded to carbon has an unpaired bond, which is nitrided and converted into a Si—N bond or the like.

【0047】本発明を、ニッケル、コバルト、鉄、白
金、パラジウム等の非晶質珪素膜の結晶化を促進する元
素を添加して結晶化させた結晶性珪素膜からなる活性層
に適用した場合には格別の効果を有する。このような結
晶化促進元素を添加して結晶化させた珪素膜の結晶性は
ことのほか良好であり、電界効果移動度も非常に高いも
のが得られたが、それだけにゲイト絶縁膜としても特性
のよいものが望まれていた。本発明によるゲイト絶縁膜
はそれにふさわしいものである。また、本発明のアニー
ル工程により、結晶粒界等に残存する非晶質領域も結晶
化でき、さらに結晶性を改善できる。
When the present invention is applied to an active layer made of a crystalline silicon film crystallized by adding an element which promotes crystallization of an amorphous silicon film such as nickel, cobalt, iron, platinum and palladium. Has a special effect. The crystallinity of the silicon film crystallized by adding such a crystallization promoting element was extremely good, and a very high field-effect mobility was obtained. A good thing was desired. The gate insulating film according to the present invention is suitable. Further, by the annealing step of the present invention, an amorphous region remaining at a crystal grain boundary or the like can be crystallized, and the crystallinity can be further improved.

【0048】本発明をレーザーアニールを施した珪素膜
を用いる活性層に対して適用した場合には、本発明のア
ニール工程の際に、ゲイト絶縁膜の特性が改善される効
果に加えて、レーザーアニールによって発生した珪素膜
に対する歪みを該アニール工程において同時に緩和でき
るという効果も有する。また、モノドメイン構造のよう
に極めて結晶性のよい珪素膜に用いた場合には、ゲイト
絶縁膜として熱酸化膜と同等の特性が要求されるが、本
発明によって処理された熱酸化膜、CVD酸化膜、PV
D酸化膜はその目的に適合するものである。
When the present invention is applied to an active layer using a silicon film which has been subjected to laser annealing, the characteristics of the gate insulating film can be improved during the annealing step of the present invention. There is also an effect that the strain on the silicon film generated by the annealing can be reduced at the same time in the annealing step. When a silicon film having extremely high crystallinity such as a mono-domain structure is used, a gate insulating film is required to have the same characteristics as a thermal oxide film. Oxide film, PV
The D oxide film is suitable for that purpose.

【0049】[0049]

【実施例】【Example】

〔実施例1〕本実施例を図2に示す。本実施例は、ゲイ
ト絶縁膜としてスパッタ法によって形成された酸化珪素
膜を使用し、本発明による熱アニールを施してNチャネ
ル型TFTを形成した例である。まず、基板11(コー
ニング7059、100mm×100mm)上に下地の
酸化膜12として、スパッタ法で酸化珪素膜を1000
〜3000Å、例えば2000Å成膜した。この下地の
酸化珪素膜12は基板からの汚染を防ぐためのものであ
る。酸化珪素膜は酸素雰囲気もしくは一酸化二窒素雰囲
気において、640℃で4時間の熱アニールをおこな
い、その表面の状態を安定化させた。
[Embodiment 1] This embodiment is shown in FIG. In this embodiment, an N-channel TFT is formed by using a silicon oxide film formed by a sputtering method as a gate insulating film and performing thermal annealing according to the present invention. First, as a base oxide film 12 on a substrate 11 (Corning 7059, 100 mm × 100 mm), a silicon oxide film
Å3000 °, for example 2000 °. The underlying silicon oxide film 12 is for preventing contamination from the substrate. The silicon oxide film was subjected to thermal annealing at 640 ° C. for 4 hours in an oxygen atmosphere or a dinitrogen monoxide atmosphere to stabilize the surface state.

【0050】次に、プラズマCVD法によって非晶質珪
素膜を100〜1500Å、例えば500Å成膜した。
その後、ニッケル、鉄、白金、パラジウム、コバルト等
の結晶化を促進させる元素を非晶質珪素膜に微量添加し
てアニールし、結晶性珪素膜13を得た。本実施例にお
いては、酢酸ニッケル溶液を非晶質珪素膜上に滴下し
て、スピンドライをおこなって、非晶質珪素膜上に酢酸
ニッケルの極めて薄い膜を形成した。その後、窒素雰囲
気中において、550℃、4時間の熱アニールを施すこ
とによってニッケルを非晶質珪素膜に導入し、結晶化せ
しめた。以上の工程の後、さらに、得られた結晶性珪素
膜の結晶性を向上させるためにレーザーアニールを施し
てもかまわない。(図2(A))
Next, an amorphous silicon film was formed by plasma CVD at 100 to 1500 °, for example, 500 °.
Thereafter, a small amount of an element promoting crystallization, such as nickel, iron, platinum, palladium, or cobalt, was added to the amorphous silicon film and annealed to obtain a crystalline silicon film 13. In this example, a nickel acetate solution was dropped on the amorphous silicon film and spin-dried to form an extremely thin film of nickel acetate on the amorphous silicon film. Thereafter, nickel was introduced into the amorphous silicon film by performing thermal annealing at 550 ° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere, and was crystallized. After the above steps, laser annealing may be further performed to improve the crystallinity of the obtained crystalline silicon film. (Fig. 2 (A))

【0051】次に、結晶性珪素膜13のエッチングをお
こなって島状珪素膜14を形成した。この島状珪素膜1
4は、TFTの活性層である。そして、この島状珪素膜
14を覆うように、ゲイト絶縁膜15として厚さ200
〜1500Å、例えば1000Åの酸化珪素膜をスパッ
タ法によって形成した。本実施例においては、合成石英
のターゲットを用い、酸素雰囲気中においてスパッタす
ることによって酸化珪素膜を形成した。スパッタガスと
しては、アルゴンを用いてもよい。なお、本実施例にお
いては、スパッタガスの圧力を1Pa、投入電力を35
0W、基板温度を200℃とした。
Next, the crystalline silicon film 13 was etched to form an island-like silicon film 14. This island-shaped silicon film 1
Reference numeral 4 denotes an active layer of the TFT. The gate insulating film 15 is formed to a thickness of 200 to cover the island-shaped silicon film 14.
A silicon oxide film having a thickness of about 1500 °, for example, 1000 ° was formed by a sputtering method. In this example, a silicon oxide film was formed by sputtering in an oxygen atmosphere using a target made of synthetic quartz. Argon may be used as the sputtering gas. In this embodiment, the pressure of the sputtering gas is 1 Pa and the input power is 35
0 W and the substrate temperature was 200 ° C.

【0052】ゲイト絶縁膜15を形成したのち、本発明
のアニール処理をおこなってゲイト絶縁膜、特に、ゲイ
ト絶縁膜と活性層の界面の特性を向上させた。本実施例
においては、図1に示す装置を用いた。また、アニール
に用いる気体として、一酸化二窒素を用いた。本実施例
においては、第1の反応室1の温度は500〜650
℃、第2の反応室5の温度は500℃〜650℃が好ま
しかった。本実施例では、どちらも550℃とした。ま
た、その間の配管の温度も550℃とした。
After the formation of the gate insulating film 15, the annealing treatment of the present invention was performed to improve the characteristics of the gate insulating film, particularly the interface between the gate insulating film and the active layer. In this example, the apparatus shown in FIG. 1 was used. Dinitrogen monoxide was used as a gas used for annealing. In this embodiment, the temperature of the first reaction chamber 1 is 500 to 650.
C., and the temperature of the second reaction chamber 5 was preferably 500 ° C. to 650 ° C. In this example, both were set to 550 ° C. The temperature of the piping during that time was also set to 550 ° C.

【0053】各反応室の圧力は0.5〜1.1気圧が好
ましかったが、より減圧雰囲気としてもよかった。本実
施例では1気圧とした。また、一酸化二窒素の流量は本
実施例では5リットル/分とした。さらに、熱アニール
時間は、本実施例では0.5〜6時間、例えば、1時間
とした。第1の反応室1における紫外光源としては、低
圧水銀ランプの中心波長246nmのものを用いた。こ
の処理の結果、酸化珪素膜中および珪素膜との界面にお
ける水素が窒化あるいは酸化されて減少し、逆に界面に
おける窒素濃度が増加した。(図2(B))
The pressure in each reaction chamber was preferably 0.5 to 1.1 atm, but a reduced pressure atmosphere was also acceptable. In this embodiment, the pressure is 1 atm. The flow rate of nitrous oxide was set to 5 liter / minute in this embodiment. Further, in this embodiment, the thermal annealing time is set to 0.5 to 6 hours, for example, 1 hour. As the ultraviolet light source in the first reaction chamber 1, a low-pressure mercury lamp having a center wavelength of 246 nm was used. As a result of this treatment, hydrogen in the silicon oxide film and at the interface with the silicon film was nitrided or oxidized to decrease, and conversely, the nitrogen concentration at the interface increased. (FIG. 2 (B))

【0054】その後、厚さ3000Å〜2μm、例えば
5000Åのアルミニウム(1wt%のSi、もしくは
0.1〜0.3wt%のScを含む)膜をスパッタ法に
よって形成して、これをパターニングしてゲイト電極1
6を形成した。そして、アンモニアによってpH≒7に
調整した1〜3%の酒石酸のエチレングリコール溶液に
基板を浸し、白金を陰極、このアルミニウムのゲイト電
極16を陽極として、陽極酸化をおこなった。陽極酸化
は、最初一定電流で140Vまで電圧を上げ、その状態
で1時間保持して終了させた。このようにして、厚さ約
2000Åの陽極酸化物を形成した。(図2(C))
Thereafter, an aluminum (containing 1 wt% Si or 0.1 to 0.3 wt% Sc) film having a thickness of 3000 to 2 μm, for example, 5000 ° is formed by a sputtering method, and is patterned to form a gate. Electrode 1
6 was formed. Then, the substrate was immersed in an ethylene glycol solution of 1 to 3% tartaric acid adjusted to pH ≒ 7 with ammonia, and anodic oxidation was performed using platinum as a cathode and the aluminum gate electrode 16 as an anode. The anodization was completed by first increasing the voltage to 140 V with a constant current and maintaining the state for 1 hour. Thus, an anodic oxide having a thickness of about 2000 ° was formed. (Fig. 2 (C))

【0055】その後、イオンドーピング法によって、島
状珪素膜14にゲイト電極16をマスクとして自己整合
的に不純物として燐を注入した。このときドーズ量は1
×1014〜8×1015原子/cm2 、加速電圧は50〜
90kVが好ましかった。本実施例では、ドーズ量は1
×1015原子/cm2 、加速電圧は80kVとした。こ
の結果、N型の不純物領域(ソース/ドレイン領域)1
7が形成された。(図2(D)) さらに、レーザー光の照射によってドーピングされた不
純物領域の活性化をおこなった。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2
0nsec)を使用し、エネルギー密度は200〜40
0mJ/cm2、例えば250mJ/cm2 とした。
After that, phosphorus was implanted into the island-like silicon film 14 as an impurity in a self-aligned manner using the gate electrode 16 as a mask by an ion doping method. At this time, the dose is 1
× 10 14 to 8 × 10 15 atoms / cm 2 , acceleration voltage is 50 to
90 kV was preferred. In this embodiment, the dose is 1
× 10 15 atoms / cm 2 , and the acceleration voltage was 80 kV. As a result, the N-type impurity region (source / drain region) 1
7 was formed. (FIG. 2D) Further, the doped impurity region was activated by laser light irradiation. As laser light,
KrF excimer laser (wavelength 248 nm, pulse width 2
0 nsec), and the energy density is 200-40.
0 mJ / cm 2 , for example, 250 mJ / cm 2 .

【0056】その後、全面に層間絶縁膜18として酸化
珪素膜をプラズマCVD法によって3000Å形成し、
この層間絶縁膜18とゲイト絶縁膜15をエッチングし
てソース/ドレイン領域17にコンタクトホールを形成
した。さらに、アルミニウム膜をスパッタ法によって5
000Å成膜して、これをエッチングし、ソース/ドレ
イン電極19、20を形成した。以上の工程によってN
チャネル型のTFTを作製した。(図2(E))
Thereafter, a silicon oxide film is formed on the entire surface as an interlayer insulating film 18 by plasma CVD at 3000.degree.
The interlayer insulating film 18 and the gate insulating film 15 were etched to form contact holes in the source / drain regions 17. Further, an aluminum film is formed by sputtering.
The source / drain electrodes 19 and 20 were formed. By the above steps, N
A channel type TFT was manufactured. (FIG. 2 (E))

【0057】このようにして形成されたTFTは、ゲイ
ト絶縁膜の耐性が優れているため、劣化が少なく、特性
の優れたTFTが得られた。例えば、ドレイン電圧を+
14Vに固定し、ゲイト電圧を−17〜+17Vまで、
変動させ、TFTの特性の劣化を評価した。最初に測定
して得られた電界効果移動度μ0 と、上記の電圧印加の
後に測定して得られた電界効果移動度μ10において、1
−(μ10/μ0 )を劣化率と定義すると、本実施例で得
られたTFTの劣化率は1.3%であった。比較のため
に、本発明のゲイト絶縁膜の熱アニール工程を一酸化二
窒素雰囲気ではなく、窒素雰囲気として、550℃/3
時間のアニール処理をおこなったものでは、他の作製条
件が全く同じでも、劣化率は52.3%もあった。
Since the TFT thus formed has excellent resistance to the gate insulating film, a TFT with little deterioration and excellent characteristics was obtained. For example, if the drain voltage is +
Fixed to 14V, and the gate voltage from -17 to + 17V,
It was varied to evaluate the deterioration of TFT characteristics. In the field-effect mobility μ 0 obtained by first measuring and the field-effect mobility μ 10 obtained by measuring after the above-described voltage application, 1
If-(μ 10 / μ 0 ) is defined as the deterioration rate, the deterioration rate of the TFT obtained in this example was 1.3%. For comparison, the thermal annealing process of the gate insulating film of the present invention was performed at 550 ° C./3
In the case where annealing was performed for a long time, the deterioration rate was 52.3% even when the other manufacturing conditions were completely the same.

【0058】〔実施例2〕本実施例を図3に示す。本実
施例は、ゲイト絶縁膜としてTEOSおよび酸素を原料
ガスとしたプラズマCVD法によって堆積した酸化珪素
膜を使用し、本発明による熱アニールを施してCMOS
型のTFTを形成した例である。まず、基板21(NH
テクノグラス製NA35、100mm×100mm)上
に下地の酸化膜22として、酸化珪素膜をスパッタ法で
2000Å成膜した。
Embodiment 2 FIG. 3 shows this embodiment. In this embodiment, a silicon oxide film deposited by a plasma CVD method using TEOS and oxygen as a source gas is used as a gate insulating film, and thermal annealing is performed according to the present invention to form a CMOS.
This is an example in which a TFT of the type is formed. First, the substrate 21 (NH
A silicon oxide film was formed as a base oxide film 22 on a technoglass NA35 (100 mm × 100 mm) by a sputtering method to a thickness of 2000 °.

【0059】次に、プラズマCVD法によって非晶質珪
素膜を500Å成膜した。その後、実施例1と同様に、
酢酸ニッケル溶液をスピンドライをおこなうことによっ
て、非晶質珪素膜上に酢酸ニッケルの膜を形成した。そ
の後、窒素雰囲気中において、550℃、4時間の熱ア
ニールを施すことによって非晶質珪素膜にニッケルを導
入し、結晶化せしめた。その後、さらに結晶性を向上さ
せるためにKrFエキシマーレーザー(波長248n
m)を用いて、レーザーアニールを施した。レーザーの
エネルギー密度は250〜350mJ/cm2 が適当で
あった。本実施例では300mJ/cm2 とした。以上
のようにして、結晶性珪素膜23を得ることができた。
このようにして得られた結晶性珪素膜は、比較的大きな
(〜10μm□)結晶粒であり、かつ、その数倍〜10
数倍の範囲において同一の結晶方位を示す、モノドメイ
ン構造を有していた。(図3(A))
Next, an amorphous silicon film was formed to a thickness of 500 ° by a plasma CVD method. Then, as in the first embodiment,
A nickel acetate film was formed on the amorphous silicon film by spin-drying the nickel acetate solution. Thereafter, in a nitrogen atmosphere, thermal annealing was performed at 550 ° C. for 4 hours to introduce nickel into the amorphous silicon film and crystallize it. Thereafter, in order to further improve the crystallinity, a KrF excimer laser (wavelength 248 n
m) was subjected to laser annealing. The energy density of the laser was suitably from 250 to 350 mJ / cm 2 . In this embodiment, it is set to 300 mJ / cm 2 . As described above, the crystalline silicon film 23 was obtained.
The crystalline silicon film thus obtained is relatively large (〜1010 μm □) crystal grains, and several times to 10〜10
It had a monodomain structure showing the same crystal orientation in several times the range. (FIG. 3 (A))

【0060】次に、結晶性珪素膜23をエッチングし
て、島状珪素膜24、25を形成した。この島状珪素膜
24、25はTFTの活性層となるものである。本実施
例では、ランダムに活性層を形成したが、その中にTF
Tのチャネル形成領域がモノドメイン構造であるものも
多く観察された。その後、この島状珪素膜24、25を
覆うように、ゲイト絶縁膜26として厚さ200〜15
00Å、例えば1000Åの酸化珪素膜を形成した。本
実施例においては、TEOSおよび酸素を原料ガスとし
て、プラズマCVD法によって酸化珪素膜を形成した。
このとき、成膜条件としては、ガス圧を4Pa、投入電
力を150W、基板温度を350℃とした。
Next, the crystalline silicon film 23 was etched to form island-like silicon films 24 and 25. These island-shaped silicon films 24 and 25 are to be active layers of the TFT. In the present embodiment, the active layer was formed at random.
In many cases, the T channel formation region had a monodomain structure. Thereafter, a gate insulating film 26 having a thickness of 200 to 15 is formed so as to cover the island-shaped silicon films 24 and 25.
A silicon oxide film of 00 °, for example, 1000 ° was formed. In this example, a silicon oxide film was formed by a plasma CVD method using TEOS and oxygen as source gases.
At this time, as the film forming conditions, the gas pressure was 4 Pa, the input power was 150 W, and the substrate temperature was 350 ° C.

【0061】ゲイト絶縁膜を形成したのち、本発明のア
ニール処理をおこなってゲイト絶縁膜、特に、ゲイト絶
縁膜と活性層の界面の特性を向上させた。本実施例にお
いては、まず、基板を図1の熱アニール装置に置き、最
初は反応室2に水素を流し、350℃、2時間の熱アニ
ールを施した。この結果、酸化珪素膜中に存在する不対
結合を水素で埋めることができた。次に、一酸化二窒素
とアルゴンの混合気体(一酸化二窒素:アルゴン=1:
1)を流した。第2の反応室の温度は600℃とした。
反応室の圧力は1気圧、反応ガスの流量は8リットル/
分、熱アニール時間は1時間とした。
After the formation of the gate insulating film, the annealing treatment of the present invention was performed to improve the characteristics of the gate insulating film, particularly the interface between the gate insulating film and the active layer. In this example, first, the substrate was placed in the thermal annealing apparatus shown in FIG. 1, and first, hydrogen was flowed into the reaction chamber 2 and thermal annealing was performed at 350 ° C. for 2 hours. As a result, unpaired bonds existing in the silicon oxide film could be filled with hydrogen. Next, a mixed gas of nitrous oxide and argon (nitrogen monoxide: argon = 1: 1)
1) was washed away. The temperature of the second reaction chamber was set at 600 ° C.
The pressure in the reaction chamber was 1 atm, and the flow rate of the reaction gas was 8 liter /
And the thermal annealing time was 1 hour.

【0062】以上の工程によって、酸化珪素膜中および
珪素膜との界面における水素が窒化あるいは酸化されて
減少した。この際、TEOSを原料ガスとしたため、熱
アニール前の酸化珪素膜には炭素が含有されているが、
この炭素も酸化され、炭酸ガスとして放出されて減少し
た。こうしてゲイト絶縁膜として好ましい酸化珪素膜と
することができた。(図3(B)) その後、厚さ6000Åの多結晶シリコン膜を減圧CV
D法によって形成して、これをパターニングしてゲイト
電極27、28を形成した。多結晶シリコン膜には導電
性を向上せしめるために微量の燐を添加した。(図3
(C))
Through the above steps, hydrogen in the silicon oxide film and at the interface with the silicon film is reduced by nitridation or oxidation. At this time, since TEOS was used as a source gas, the silicon oxide film before thermal annealing contains carbon,
This carbon was also oxidized and released as carbon dioxide and decreased. Thus, a silicon oxide film which was preferable as a gate insulating film could be obtained. (FIG. 3 (B)) Thereafter, the polycrystalline silicon film having a thickness of 6000.degree.
Gate electrodes 27 and 28 were formed by patterning method D and patterning. A small amount of phosphorus was added to the polycrystalline silicon film in order to improve conductivity. (FIG. 3
(C))

【0063】その後、イオンドーピング法によって、島
状珪素膜24、25にゲイト電極27、28をマスクと
して自己整合的に不純物を注入した。まず、Pチャネル
型のTFTを形成する領域をフォトレジストのマスク2
9で覆って燐を注入し、N型不純物領域30(ソース/
ドレイン領域)を形成した。このときドーズ量は1×1
14〜8×1015原子/cm2 、加速電圧は50〜90
kVが好ましかった。本実施例では、ドーズ量を5×1
14原子/cm2 、加速電圧は80kVとした。(図3
(D))
Thereafter, impurities were implanted into the island-like silicon films 24 and 25 in a self-aligned manner by using the gate electrodes 27 and 28 as masks by ion doping. First, a region for forming a P-channel type TFT is formed by a photoresist mask 2.
9, phosphorus is implanted, and the N-type impurity region 30 (source /
(Drain region). At this time, the dose amount is 1 × 1
0 14 -8 × 10 15 atoms / cm 2 , acceleration voltage 50-90
kV was preferred. In this embodiment, the dose amount is 5 × 1
0 14 atoms / cm 2, the acceleration voltage was 80 kV. (FIG. 3
(D))

【0064】その後、Nチャネル型のTFTを形成する
領域をフォトレジストのマスク31で覆って硼素を注入
し、P型不純物領域32(ソース/ドレイン領域)を形
成した。このときドーズ量は1×1014〜8×1015
子/cm2 、加速電圧は40〜80kVが好ましかっ
た。本実施例では、ドーズ量を1×1015原子/c
2、加速電圧は65kVとした。(図3(E))
Thereafter, the region for forming the N-channel TFT was covered with a photoresist mask 31 and boron was implanted to form a P-type impurity region 32 (source / drain region). At this time, the dose was preferably 1 × 10 14 to 8 × 10 15 atoms / cm 2 , and the acceleration voltage was preferably 40 to 80 kV. In this embodiment, the dose is 1 × 10 15 atoms / c.
m 2 and the acceleration voltage were 65 kV. (FIG. 3 (E))

【0065】さらに、レーザー光の照射によってドーピ
ングされた不純物領域30、32の活性化をおこなっ
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)を使用し、エネ
ルギー密度は200〜400mJ/cm2 、例えば25
0mJ/cm2 とした。その後、全面に層間絶縁膜33
として酸化珪素膜をプラズマCVD法によって5000
Å形成し、この層間絶縁膜33とゲイト絶縁膜26をエ
ッチングしてソース/ドレイン領域30、32にコンタ
クトホールを形成した。さらに、アルミニウム膜をスパ
ッタ法によって5000Å成膜して、エッチングをおこ
ない、ソース/ドレイン電極34、35、36を形成し
て、CMOS型のTFTを作製した。(図3(F))
Further, the doped impurity regions 30 and 32 were activated by laser light irradiation. As a laser beam, a KrF excimer laser (wavelength: 248 nm, pulse width: 20 nsec) is used, and the energy density is 200 to 400 mJ / cm 2 , for example, 25
0 mJ / cm 2 . Thereafter, an interlayer insulating film 33 is formed on the entire surface.
5,000 silicon oxide film by plasma CVD
Then, the interlayer insulating film 33 and the gate insulating film 26 were etched to form contact holes in the source / drain regions 30 and 32. Further, an aluminum film was formed to a thickness of 5000 ° by a sputtering method, etching was performed, and source / drain electrodes 34, 35, and 36 were formed, thereby manufacturing a CMOS type TFT. (FIG. 3 (F))

【0066】〔実施例3〕本実施例を図4に示す。本実
施例は、ECR−CVD法によって形成された酸化珪素
膜を使用し、本発明による熱アニールを施して、アクテ
ィブマトリクス回路のスイッチングトランジスタ(画素
TFT)として、Pチャネル型のTFTを形成した例で
ある。まず、基板41(100mm×100mm)上に
下地の酸化膜42として、減圧CVD法で酸化珪素膜を
3000Å成膜した。
[Embodiment 3] This embodiment is shown in FIG. In this embodiment, a P-channel TFT is formed as a switching transistor (pixel TFT) of an active matrix circuit by using a silicon oxide film formed by an ECR-CVD method and performing thermal annealing according to the present invention. It is. First, a silicon oxide film was formed on a substrate 41 (100 mm × 100 mm) as a base oxide film 42 by a reduced pressure CVD method at 3000 °.

【0067】次に、プラズマCVD法によって非晶質珪
素膜を500Å成膜した。その後、実施例1と同様に、
酢酸ニッケル溶液をスピンドライをおこなうことによっ
て、非晶質珪素膜上に酢酸ニッケルの膜を形成し、さら
に、窒素雰囲気中において、550℃、4時間の熱アニ
ールを施すことによって、結晶化せしめ、結晶性珪素膜
43を得た。その後、結晶性を向上させるためにレーザ
ーアニールを施してもかまわない。(図3(A))
Next, an amorphous silicon film was formed to a thickness of 500 ° by a plasma CVD method. Then, as in the first embodiment,
A film of nickel acetate is formed on the amorphous silicon film by spin-drying the nickel acetate solution, and further crystallized by performing thermal annealing at 550 ° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere. A crystalline silicon film 43 was obtained. Thereafter, laser annealing may be performed to improve the crystallinity. (FIG. 3 (A))

【0068】次に、結晶性珪素膜43のパターニングを
おこなって島状珪素膜44を形成した。この島状珪素膜
44はTFTの活性層となるものである。そして、この
島状珪素膜を覆うように、ゲイト絶縁膜として厚さ12
00Åの酸化珪素膜45を形成した。本実施例において
は、モノシラン(SiH4 )を原料ガス、一酸化二窒素
を酸化剤として用いたECR−CVD法によって酸化珪
素膜を形成した。このとき、酸化剤として一酸化二窒素
以外に、酸素(O2 )、一酸化窒素(NO)、二酸化窒
素(NO2 )等を使用してもかまわない。また、このと
きの成膜条件としては、基板加熱をおこなわず、マイク
ロ波(周波数2.45MHz)の投入電力を400Wで
おこなった。
Next, the crystalline silicon film 43 was patterned to form an island-like silicon film 44. This island-shaped silicon film 44 is to be an active layer of the TFT. A gate insulating film having a thickness of 12 is formed so as to cover the island-shaped silicon film.
A silicon oxide film 45 of 00 ° was formed. In this embodiment, a silicon oxide film was formed by ECR-CVD using monosilane (SiH 4 ) as a source gas and dinitrogen monoxide as an oxidant. At this time, in addition to nitrous oxide, oxygen (O 2 ), nitric oxide (NO), nitrogen dioxide (NO 2 ), and the like may be used as the oxidizing agent. As the film forming conditions at this time, the substrate was not heated, and the microwave (frequency: 2.45 MHz) input power was 400 W.

【0069】なお、同じ原料ガス、酸化剤を用いて減圧
CVD法によっても、同等な特性を有する酸化珪素膜が
得られる。その際には、圧力0.1〜10torr、温
度300〜500℃とすればよい。ゲイト絶縁膜を形成
したのち、本発明のアニール処理をおこなってゲイト絶
縁膜の特性を向上させた。本実施例においては、図1
(A)の構造の反応炉を用いたが、本実施例では、第1
の反応室1の構造は図6(A)(断面図)および同図
(B)(上面図)に示すものを用いた。本装置において
は、図1(B)に示されるような細かい配管を設けず、
反応気体のチャンバー8の中に紫外光源9を配置した構
造とした。
It should be noted that a silicon oxide film having the same characteristics can be obtained by the reduced pressure CVD method using the same source gas and oxidizing agent. In that case, the pressure may be 0.1 to 10 torr and the temperature may be 300 to 500 ° C. After forming the gate insulating film, the annealing treatment of the present invention was performed to improve the characteristics of the gate insulating film. In this embodiment, FIG.
Although the reactor having the structure (A) was used, in the present embodiment, the first reactor was used.
The structure of the reaction chamber 1 shown in FIG. 6A (cross-sectional view) and FIG. 6B (top view) was used. In this apparatus, fine piping as shown in FIG.
An ultraviolet light source 9 was disposed in a reaction gas chamber 8.

【0070】本実施例においては熱アニール雰囲気とし
て、最初に一酸化二窒素を用い、その後、アンモニアに
雰囲気を変えた。いずれの雰囲気においても第2の反応
炉の温度は550℃とした。最初に第1の反応室を通過
させた一酸化二窒素を2リットル/分の流量で1時間流
した。その後、雰囲気をアンモニアに切替え、やはり2
リットル/分の流量で1時間流した。この結果、酸化珪
素膜を窒化することができた。(図4(B)) その後、厚さ6000Åのアルミニウム膜をスパッタ法
によって形成して、これをパターニングしてゲイト電極
46を形成した。アルミニウム膜にはヒロックを防止す
るために微量(0.1〜0.5重量%)のスカンジウム
を添加した。(図4(C))
In this embodiment, as the thermal annealing atmosphere, dinitrogen monoxide was used first, and then the atmosphere was changed to ammonia. The temperature of the second reactor was 550 ° C. in any atmosphere. First, nitrous oxide passed through the first reaction chamber was flowed at a flow rate of 2 liter / min for 1 hour. After that, the atmosphere was switched to ammonia and
It flowed at a flow rate of liter / min for 1 hour. As a result, the silicon oxide film could be nitrided. (FIG. 4B) Thereafter, an aluminum film having a thickness of 6000 ° was formed by a sputtering method, and this was patterned to form a gate electrode 46. A small amount (0.1 to 0.5% by weight) of scandium was added to the aluminum film to prevent hillocks. (FIG. 4 (C))

【0071】その後、イオンドーピング法によって、島
状珪素膜44にゲイト電極46をマスクとして自己整合
的に不純物として硼素を注入した。このときドーズ量は
1×1014〜8×1015原子/cm2 、加速電圧は40
〜80kV、例えばドーズ量を1×1015原子/cm
2 、加速電圧は65kVとした。この結果、P型不純物
領域47(ソース/ドレイン領域)が形成された。(図
4(D)) さらに、レーザー光の照射によってドーピングされた不
純物領域47の活性化をおこなった。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)を使用し、エネルギー密度は200〜
400mJ/cm2 、例えば250mJ/cm2 とし
た。
After that, boron was implanted as an impurity into the island-like silicon film 44 in a self-aligned manner by using the gate electrode 46 as a mask by an ion doping method. At this time, the dose is 1 × 10 14 to 8 × 10 15 atoms / cm 2 , and the acceleration voltage is 40.
8080 kV, for example, a dose of 1 × 10 15 atoms / cm
2. The acceleration voltage was 65 kV. As a result, a P-type impurity region 47 (source / drain region) was formed. (FIG. 4D) Further, the doped impurity region 47 was activated by laser light irradiation. As a laser beam, a KrF excimer laser (wavelength 248 nm, pulse width 20 nsec) is used, and the energy density is 200 to
400mJ / cm 2, for example, it was set to 250mJ / cm 2.

【0072】その後、全面に層間絶縁膜48として酸化
珪素膜をプラズマCVD法によって3000Å形成し、
この層間絶縁膜48とゲイト絶縁膜45をエッチングし
てソース領域にコンタクトホールを形成した。さらに、
アルミニウム膜をスパッタ法によって5000Å成膜し
て、エッチングをおこない、ソース電極49を形成し
た。(図4(E))
Thereafter, a silicon oxide film is formed on the entire surface as an interlayer insulating film 48 by plasma CVD at 3000.degree.
The interlayer insulating film 48 and the gate insulating film 45 were etched to form a contact hole in the source region. further,
An aluminum film was formed at a thickness of 5000 ° by a sputtering method, and etching was performed to form a source electrode 49. (FIG. 4E)

【0073】その後、パッシベーション膜50として窒
化珪素膜をプラズマCVD法によって2000Å形成し
た。そして、パッシベーション膜50、層間絶縁膜4
8、ゲイト絶縁膜45をエッチングして、ドレイン領域
にコンタクトホールを形成した。さらに、ITO膜をス
パッタ法によって形成し、これをエッチングして画素電
極51を形成した。以上の工程によって画素TFTを作
製した。(図4(F))
After that, a silicon nitride film was formed as a passivation film 50 by plasma CVD at 2000. Then, the passivation film 50 and the interlayer insulating film 4
8. The gate insulating film 45 was etched to form a contact hole in the drain region. Further, an ITO film was formed by a sputtering method, and this was etched to form a pixel electrode 51. Through the above steps, a pixel TFT was manufactured. (FIG. 4 (F))

【0074】〔実施例4〕図8に本実施例の作製工程を
示す。図の符号において図2に示すものと同じものは、
〔実施例1〕において説明したものとその作製方法や作
製条件は同じである。
[Embodiment 4] FIG. 8 shows a manufacturing process of this embodiment. The same reference numerals as those shown in FIG.
The manufacturing method and manufacturing conditions are the same as those described in [Example 1].

【0075】本実施例が特徴とするのは、活性層14を
形成した後に一酸化二窒素(N2 0)雰囲気において、
低圧水銀ランプを活性層の表面に照射し、活性層の表面
に存在する有機物を除去することである。
This embodiment is characterized in that, after forming the active layer 14, in an atmosphere of dinitrogen monoxide (N 20 ),
Irradiating the surface of the active layer with a low-pressure mercury lamp to remove organic substances present on the surface of the active layer.

【0076】まずガラス基板11上に下地の酸化珪素膜
12を形成し、さらに結晶性珪素膜13を形成した。
(図8(A))
First, an underlying silicon oxide film 12 was formed on a glass substrate 11, and a crystalline silicon film 13 was further formed.
(FIG. 8A)

【0077】そして結晶性珪素膜13をパターニングし
て、薄膜トランジスタの活性層14を形成した。そし
て、図1に示す装置を用いて一酸化二窒素雰囲気中にお
いて、低圧水銀ランプからの紫外光を活性層の表面に照
射した。またこの際の加熱温度は550℃とした。(図
8(B))
Then, the crystalline silicon film 13 was patterned to form an active layer 14 of the thin film transistor. Then, the surface of the active layer was irradiated with ultraviolet light from a low-pressure mercury lamp in a dinitrogen monoxide atmosphere using the apparatus shown in FIG. The heating temperature at this time was 550 ° C. (FIG. 8 (B))

【0078】次にゲイト絶縁膜15を形成しさらにゲイ
ト電極16とその周囲の陽極酸化物を形成した。
Next, a gate insulating film 15 was formed, and a gate electrode 16 and an anodic oxide around the gate electrode 16 were formed.

【0079】なお、ゲイト絶縁膜の形成は、650℃以
下(できればガラス基板の歪点以下の温度)の温度にお
ける熱酸化法による酸化膜の形成をまず行い、その後に
CVD法やスパッタ法による酸化珪素膜の形成により行
うことがより好ましい。後の工程は〔実施例1〕の場合
と同様にして(E)に示す薄膜トランジスタを完成させ
た。
The gate insulating film is formed by first forming an oxide film by a thermal oxidation method at a temperature of 650 ° C. or less (preferably a temperature below the strain point of a glass substrate), and then oxidizing by a CVD method or a sputtering method. More preferably, the formation is performed by forming a silicon film. In the subsequent steps, the thin film transistor shown in (E) was completed in the same manner as in [Example 1].

【0080】〔実施例5〕図9に示すのは、図8(C)
に示す状態においてMOS特性を測定した結果を示すも
のである。このMOS特性によって、薄膜トランジスタ
の特性に対してゲイト絶縁膜15が与える影響を評価す
ることができる。
[Embodiment 5] FIG. 9 shows the state shown in FIG.
3 shows the result of measuring the MOS characteristics in the state shown in FIG. With the MOS characteristics, the influence of the gate insulating film 15 on the characteristics of the thin film transistor can be evaluated.

【0081】図9に示すグラフにおいて、Vfbは図10
に示すC−V特性において、規格化されたC(容量)の
値が0.8 となる電圧値として定義される。このVfbは一
般に称されるフラットバンド電圧に対応するものでる。
フラットバンド電圧は、活性層(チャネル形成領域)と
ゲイト絶縁膜との仕事関数差、および活性層(チャネル
形成領域)とゲイト絶縁膜中の固定電荷等の影響を打ち
消すために必要な電圧として定義される。
In the graph shown in FIG. 9, V fb is
Is defined as a voltage value at which a standardized C (capacitance) value is 0.8. This Vfb corresponds to a generally called flat band voltage.
The flat band voltage is defined as a voltage required to cancel the effects of the work function difference between the active layer (channel forming region) and the gate insulating film, and the fixed charge in the active layer (channel forming region) and the gate insulating film. Is done.

【0082】上記Vfbも活性層とゲイト絶縁膜との界面
における固定電荷、可動電荷、界面準位の影響を表すも
のといえる。
It can be said that the above-mentioned V fb also indicates the effects of fixed charges, movable charges, and interface states at the interface between the active layer and the gate insulating film.

【0083】このVfbは、C−V特性の計測において、
ヒステリシスが生じないことが好ましい。即ち、図10
に示すΔVfbが極力0に近い値であることが望ましい。
またVfbが0Vに近い値であることが望ましい。
This V fb is obtained by measuring the CV characteristic
Preferably, no hysteresis occurs. That is, FIG.
It is desirable that ΔV fb shown in (1) is as close to 0 as possible.
It is desirable that V fb be a value close to 0V.

【0084】図9のNo5に示すようになにも処理をし
ない場合、Vfbの絶対値は大きい。これは活性層とゲイ
ト絶縁膜との界面の状態が悪いことを示している。即
ち、活性層とゲイト絶縁膜との界面に不要な電荷が存在
していることを示している。
When no processing is performed as shown in No. 5 in FIG. 9, the absolute value of Vfb is large. This indicates that the state of the interface between the active layer and the gate insulating film is poor. That is, it indicates that unnecessary charges are present at the interface between the active layer and the gate insulating film.

【0085】また、No1で示されるように単に加熱さ
れた一酸化二窒素雰囲気中における処理を行っただけで
は、やはり界面の状態が悪いことがわかる。一方、No
2で示されるように加熱された一酸化二窒素雰囲気中に
おいて紫外光を同時に照射することは、界面の状態を劇
的に改善できることが分かる。またNo3やNo4の条
件の場合を見れば明らかなように、同様の効果は一酸化
二窒素を窒素や酸素に変更した場合でも得られることが
分かる。
Further, it can be understood that the state of the interface is still poor by simply performing the treatment in a heated dinitrogen monoxide atmosphere as shown in No. 1. On the other hand, No
It can be seen that simultaneous irradiation with ultraviolet light in a heated nitrous oxide atmosphere as shown in FIG. 2 can dramatically improve the state of the interface. As is clear from the case of the conditions of No. 3 and No. 4, it can be seen that the same effect can be obtained even when dinitrogen monoxide is changed to nitrogen or oxygen.

【0086】以上のことから、一酸化二窒素、窒素、酸
素から選ばれた一種類の加熱された雰囲気中において、
紫外光を照射しながらの処理を活性層の表面に対して行
うことで活性層とゲイト絶縁膜との界面特性を著しく改
善できることが結論される。
From the above, in one kind of heated atmosphere selected from nitrous oxide, nitrogen and oxygen,
It is concluded that the interface characteristics between the active layer and the gate insulating film can be significantly improved by performing the treatment while irradiating the ultraviolet light on the surface of the active layer.

【0087】さらにこの結論を拡張すれば以下のことが
いえる。即ち、一酸化二窒素、窒素、酸素から選ばれた
一種類以上の加熱された雰囲気中において、紫外光を照
射しながらの処理を活性層の表面に対して行うことで、
活性層の表面に存在する、または存在し得る固定電荷や
可動電荷、さらにはトラップ準位の存在を抑制すること
ができる。
If this conclusion is further extended, the following can be said. That is, in one or more kinds of heated atmospheres selected from nitrous oxide, nitrogen, and oxygen, by performing a process on the surface of the active layer while irradiating ultraviolet light,
It is possible to suppress the presence of fixed charges and mobile charges existing on or possibly existing on the surface of the active layer, and the presence of trap levels.

【0088】この効果は活性層の表面にゲイト絶縁膜を
形成した場合の活性層の表面とゲイト絶縁膜との界面に
おける界面特性の改善効果として得ることができる。
This effect can be obtained as an effect of improving the interface characteristics at the interface between the surface of the active layer and the gate insulating film when the gate insulating film is formed on the surface of the active layer.

【0089】[0089]

【発明の効果】上述のように、本発明によって、TFT
の特性が大幅に改善された。すなわち、ゲイト絶縁膜と
活性層との界面においては再結合中心を低減することが
でき、この結果、S値および電界効果移動度が向上し
た。また、ゲイト絶縁膜自体の耐圧も向上させることが
でき、TDDB(Time Dependence Dieledtric breakdo
wn)も向上させることができた。以上のようにゲイト絶
縁膜と界面の特性を向上させた結果、特に、ホットエレ
クトロンの注入に対してゲイト絶縁膜に電子がトラップ
されるような欠陥が少ないため、ホットエレクトロンに
由来する劣化(HotCarrier Degradation)が低減し、信
頼性が向上した。
As described above, according to the present invention, the TFT
The characteristics have been greatly improved. That is, the recombination center could be reduced at the interface between the gate insulating film and the active layer, and as a result, the S value and the field effect mobility were improved. In addition, the withstand voltage of the gate insulating film itself can be improved, and TDDB (Time Dependence Dieledtric breakdo
wn) could also be improved. As described above, as a result of improving the characteristics of the interface with the gate insulating film, in particular, since there are few defects in which electrons are trapped in the gate insulating film due to injection of hot electrons, deterioration caused by hot electrons (Hot Carrier Degradation) is reduced, and the reliability is improved.

【0090】本発明では、素子に対する最高プロセス温
度を700℃以下、好ましくは650℃以下とすること
でき、そのことによる工業的利益は格別のものがある。
実施例では、ガラス基板上のTFTを中心に説明した
が、多層集積回路(立体集積回路、3次元集積回路とも
いう)等に本発明を適用しても優れた効果が得られるこ
とは明らかである。このように本発明は工業上有益な発
明である。
According to the present invention, the maximum processing temperature for the device can be set to 700 ° C. or less, preferably 650 ° C. or less, and the industrial benefit thereby is remarkable.
Although the embodiments have been described mainly on TFTs on a glass substrate, it is apparent that excellent effects can be obtained by applying the present invention to a multilayer integrated circuit (also referred to as a three-dimensional integrated circuit or a three-dimensional integrated circuit). is there. Thus, the present invention is an industrially useful invention.

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

【図1】 本発明を実施するための装置の概念図を示
す。
FIG. 1 shows a conceptual diagram of an apparatus for carrying out the present invention.

【図2】 薄膜トランジスタの作製工程を示す。FIG. 2 illustrates a manufacturing process of a thin film transistor.

【図3】 薄膜トランジスタの作製工程を示す。FIG. 3 illustrates a manufacturing process of a thin film transistor.

【図4】 薄膜トランジスタの作製工程を示す。FIG. 4 illustrates a manufacturing process of a thin film transistor.

【図5】 薄膜トランジスタの作製工程を示す。FIG. 5 illustrates a manufacturing process of a thin film transistor.

【図6】 本発明を実施するための装置の概念図を示
す。
FIG. 6 shows a conceptual diagram of an apparatus for carrying out the present invention.

【図7】 本発明による処理を施した酸化珪素膜中の窒
素濃度を示す。
FIG. 7 shows a nitrogen concentration in a silicon oxide film subjected to a treatment according to the present invention.

【図8】 薄膜トランジスタの作製工程を示す。FIG. 8 illustrates a manufacturing process of a thin film transistor.

【図9】 MOS特性を示す。FIG. 9 shows MOS characteristics.

【図10】C−V特性を示す。FIG. 10 shows CV characteristics.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・・第1の反応室 2・・・・第2の反応室 3・・・・第2の反応室のヒーター 4・・・・サセプター 5・・・・基板 6・・・・配管 7・・・・紫外光源(低圧水銀ランプ) 1 First reaction chamber 2 Second reaction chamber 3 Heater of second reaction chamber 4 Susceptor 5 Substrate 6 Piping 7. UV light source (low-pressure mercury lamp)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−124889(JP,A) 特開 平6−124890(JP,A) 特開 平7−94756(JP,A) 特開 平6−181178(JP,A) 特開 平5−343336(JP,A) 特開 平3−93273(JP,A) 特開 平6−140392(JP,A) 特開 平5−218405(JP,A) 欧州特許出願公開612102(EP,A 1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/786 H01L 21/336 H01L 21/316 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) References JP-A-6-124889 (JP, A) JP-A-6-124890 (JP, A) JP-A-7-94756 (JP, A) JP-A-6-124756 181178 (JP, A) JP-A-5-343336 (JP, A) JP-A-3-93273 (JP, A) JP-A-6-140392 (JP, A) JP-A-5-218405 (JP, A) European Patent Application Publication 612102 (EP, A1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 29/786 H01L 21/336 H01L 21/316

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 結晶性珪素でなる活性層上にゲイト絶縁
膜として酸化珪素膜を形成し、 前記酸化珪素 膜に対して、紫外光によって励起されたま
たは分解された窒化水素を含む雰囲気において、400
〜700℃のアニール処理をし、該アニール処理の後、
紫外光によって励起されたまたは分解された窒素酸化物
を含む雰囲気において、400〜700℃のアニール処
理をすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
A gate insulation is provided on an active layer made of crystalline silicon.
A silicon oxide film is formed as a film, and the silicon oxide film is not excited by ultraviolet light.
Or 400 atmosphere in an atmosphere containing decomposed hydrogen nitride.
Annealing at ~ 700 ° C, and after the annealing,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising performing an annealing treatment at 400 to 700 ° C. in an atmosphere containing nitrogen oxides excited or decomposed by ultraviolet light.
【請求項2】 結晶性珪素でなる活性層に対して、窒素
酸化物または酸素または窒素を含む雰囲気において紫外
光を照射し、 前記紫外光を照射後に、前記活性層上にゲイト絶縁膜と
して酸化珪素膜を形成し、 前記酸化珪素膜に対して、紫外光によって励起されたま
たは分解された窒化水素を含む雰囲気において、400
〜700℃のアニール処理をし、該アニール処理の後、
紫外光によって励起されたまたは分解された窒素酸化物
を含む雰囲気において、400〜700℃のアニール処
理をする ことを特徴とする半導体装置の作製方法。
2. An active layer made of crystalline silicon is provided with nitrogen.
UV in atmospheres containing oxides or oxygen or nitrogen
Irradiating light, after irradiating the ultraviolet light, a gate insulating film on the active layer
To form a silicon oxide film, and the silicon oxide film remains excited by ultraviolet light.
Or 400 atmosphere in an atmosphere containing decomposed hydrogen nitride.
Annealing at ~ 700 ° C, and after the annealing,
Nitrogen oxides excited or decomposed by ultraviolet light
In an atmosphere containing 400 to 700 ° C.
A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項3】 請求項2において、400〜700℃に
加熱しながら、前記活性層に紫外光を照射することを特
徴とする半導体装置の作製方法
3. The method according to claim 2, wherein the temperature is 400 to 700 ° C.
Irradiating the active layer with ultraviolet light while heating the semiconductor device.
【請求項4】 請求項1乃至3のいずれか1項におい
て、活性層を熱酸化して、前記酸化珪素膜を形成
ることを特徴とする半導体装置の作製方法。
4. A any one of claims 1 to 3, a pre-Symbol active layer by thermal oxidation, a method for manufacturing a semiconductor device according to claim <br/> Rukoto to form the silicon oxide film.
【請求項5】 請求項において、前記熱酸化の温度は
500〜700℃であることを特徴とする半導体装置の
作製方法。
5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4 , wherein the temperature of the thermal oxidation is 500 to 700 ° C.
【請求項6】 請求項1乃至のいずれか1項におい
て、VD法またはPVD法によって前記酸化珪素膜を
形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
6. A any one of claims 1 to 3, the silicon oxide film by C VD method or PVD method
A method for manufacturing a semiconductor device, which is formed .
【請求項7】 請求項1乃至3のいずれか1項におい
て、素とアルゴンの混合雰囲気において、スパッタ法
によって前記酸化珪素膜を形成することを特徴とする半
導体装置の作製方法。
Te 7. any one smell of claims 1 to 3 <br/>, in a mixed atmosphere of oxygen and argon, a semiconductor device which is characterized that you form the silicon oxide film by sputtering Production method.
【請求項8】 請求項1乃至3のいずれか1項におい
て、トラ・エトキシ・シラン(TEOS)を原料に用
い、CVD法によって前記酸化珪素膜を形成することを
特徴とする半導体装置の作製方法。
Te 8. any one smell of claims 1 to 3 <br/>, using Te tiger ethoxy-silane (TEOS) as a raw material, characterized that you form the silicon oxide film by CVD Of manufacturing a semiconductor device.
【請求項9】 請求項1乃至3のいずれか1項におい
て、ノシランを原料ガスに、酸素または窒素酸化物を
酸化剤に用いたCVD法によって、前記酸化珪素膜を形
成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
Te 9. any one smell of claims 1 to 3 <br/>, the motor aminosilane material gas, the oxygen or nitrogen oxides C VD method using the oxidizing agent, the silicon oxide film form
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim Rukoto forming.
【請求項10】 請求項1乃至9のいずれか1項におい
て、 非晶質珪素膜を形成し、 前記非晶質珪素膜にニッケルを添加し、 前記ニッケルが添加された非晶質珪素膜を結晶化して、
前記活性層となる結晶性珪素を形成する ことを特徴とす
る半導体装置の作製方法。
10. The method according to claim 1, wherein:
Te, an amorphous silicon film is formed by adding nickel to the amorphous silicon film, an amorphous silicon film in which the nickel is added and crystallized,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming crystalline silicon to be the active layer .
【請求項11】 請求項10において、前記活性層は実
質的に1つの結晶方位を示す結晶性珪素でなることを特
徴とする半導体装置の作製方法。
11. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 10 , wherein the active layer is made of crystalline silicon having substantially one crystal orientation.
【請求項12】 請求項1乃至11のいずれか1項にお
いて、前記窒化水素はアンモニア(NH 3 )またはヒド
ラジン(N 2 4 )であることを特徴とする半導体装置の
作製方法。
12. The method according to claim 1, wherein
And the hydrogen nitride is ammonia (NH 3 ) or hydride.
A method for manufacturing a semiconductor device, which is azine (N 2 H 4 ) .
【請求項13】 請求項1乃至11のいずれか1項にお
いて、前記窒化水素は一般式NH x (1.5≦x≦3)
で示される化合物であることを特徴とする半導体装置の
作製方法。
13. The method according to claim 1, wherein
And the hydrogen nitride has the general formula NH x (1.5 ≦ x ≦ 3)
A method for manufacturing a semiconductor device, which is a compound represented by the formula:
【請求項14】 請求項1乃至11のいずれか1項にお
いて、前記窒素酸化物は一酸化二窒素(N 2 O)、一酸
化窒素(NO)または二酸化窒素(NO 2 )であること
を特徴とする半導体装置の作製方法。
14. The method according to claim 1, wherein
And the nitrogen oxides are dinitrogen monoxide (N 2 O),
A method for manufacturing a semiconductor device, characterized by being nitrogen oxide (NO) or nitrogen dioxide (NO 2 ) .
【請求項15】 請求項1乃至11のいずれか1項にお
いて、前記窒素酸化物は一般式NO x (0.5≦x≦
2.5)で示される化合物であることを特徴とする半導
体装置の作製方法。
15. The method according to claim 1, wherein
The nitrogen oxide has a general formula NO x (0.5 ≦ x ≦
A method for manufacturing a semiconductor device, which is a compound represented by (2.5) .
JP23074295A 1994-08-31 1995-08-16 Method for manufacturing semiconductor device Expired - Fee Related JP3359794B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23074295A JP3359794B2 (en) 1994-08-31 1995-08-16 Method for manufacturing semiconductor device

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6-232410 1994-08-31
JP23241094 1994-08-31
JP23074295A JP3359794B2 (en) 1994-08-31 1995-08-16 Method for manufacturing semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08125197A JPH08125197A (en) 1996-05-17
JP3359794B2 true JP3359794B2 (en) 2002-12-24

Family

ID=26529506

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP23074295A Expired - Fee Related JP3359794B2 (en) 1994-08-31 1995-08-16 Method for manufacturing semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3359794B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018235990A1 (en) * 2017-06-22 2018-12-27 중앙대학교 산학협력단 Method for manufacturing conductive polymer thin film having semiconductor characteristic and thin-film transistor comprising conductive polymer thin film having semiconductor characteristic

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3602679B2 (en) 1997-02-26 2004-12-15 株式会社ルネサステクノロジ Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP4130380B2 (en) 2003-04-25 2008-08-06 東京エレクトロン株式会社 Heat treatment method and heat treatment apparatus
JP2007081414A (en) * 2006-10-10 2007-03-29 Seiko Epson Corp Method of manufacturing semiconductor device
KR100846097B1 (en) * 2007-06-29 2008-07-14 삼성전자주식회사 Method for manufacturing semiconductor device
JP2010093170A (en) * 2008-10-10 2010-04-22 Toyota Motor Corp Method of manufacturing semiconductor device
KR102159147B1 (en) * 2009-03-12 2020-09-23 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Method for manufacturing semiconductor device
TWI556323B (en) 2009-03-13 2016-11-01 半導體能源研究所股份有限公司 Semiconductor device and method for manufacturing the semiconductor device
CN113707547A (en) * 2020-05-22 2021-11-26 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 Method for forming semiconductor structure

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0393273A (en) * 1989-09-06 1991-04-18 Seiko Epson Corp Manufacture of thin film semiconductor device
JP3585938B2 (en) * 1991-12-07 2004-11-10 株式会社東芝 Semiconductor device
JP2538740B2 (en) * 1992-06-09 1996-10-02 株式会社半導体プロセス研究所 Semiconductor manufacturing apparatus and semiconductor device manufacturing method
JP3170533B2 (en) * 1992-08-27 2001-05-28 株式会社半導体エネルギー研究所 Method for manufacturing thin film semiconductor device
JP3122699B2 (en) * 1992-08-27 2001-01-09 株式会社半導体エネルギー研究所 A method for manufacturing a thin film semiconductor device.
JPH06140392A (en) * 1992-10-27 1994-05-20 Fujitsu Ltd Manufacture of semiconductor device
JP3146702B2 (en) * 1992-12-11 2001-03-19 ソニー株式会社 Method for manufacturing thin film transistor
US5639698A (en) * 1993-02-15 1997-06-17 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor, semiconductor device, and method for fabricating the same
JPH0794756A (en) * 1993-07-27 1995-04-07 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Method of fabricating semiconductor device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018235990A1 (en) * 2017-06-22 2018-12-27 중앙대학교 산학협력단 Method for manufacturing conductive polymer thin film having semiconductor characteristic and thin-film transistor comprising conductive polymer thin film having semiconductor characteristic
US10937962B2 (en) 2017-06-22 2021-03-02 Chungang University Industry Academic Cooperation Foundation Method for manufacturing conductive polymer thin film having semiconductor characteristic and thin-film transistor comprising conductive polymer thin film having semiconductor characteristic

Also Published As

Publication number Publication date
JPH08125197A (en) 1996-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3963961B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
US5840600A (en) Method for producing semiconductor device and apparatus for treating semiconductor device
JP3417072B2 (en) Semiconductor device manufacturing method
US6905920B2 (en) Method for fabrication of field-effect transistor to reduce defects at MOS interfaces formed at low temperature
KR100453311B1 (en) Thin film transistor and method of manufacturing the same
WO2004079826A1 (en) Method for manufacturing thin film transistor, display, and electronic device
US20090142912A1 (en) Method of Manufacturing Thin Film Semiconductor Device and Thin Film Semiconductor Device
JP3359794B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3596188B2 (en) Method for manufacturing thin film transistor
US6150203A (en) Method for manufacturing a semiconductor device
JP3565910B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3874815B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3565911B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3874814B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3173757B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2759411B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP3173758B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2860894B2 (en) Semiconductor device manufacturing method
JP3445573B2 (en) Semiconductor device
JPH0855848A (en) Heating treatment method of silicon oxide film
JP4185133B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2004241784A (en) Method of manufacturing thin film transistor
JP2000077672A (en) Manufacture of semiconductor device
Yeh et al. Highly reliable liquid-phase-deposited SiO2 with nitrous oxide plasma post-treatment for low-temperature-processed polysilicon thin film transistors
JP2002237599A (en) Manufacturing method of thin-film transistor

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

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: 20081011

Year of fee payment: 6

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081011

Year of fee payment: 6

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091011

Year of fee payment: 7

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091011

Year of fee payment: 7

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091011

Year of fee payment: 7

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101011

Year of fee payment: 8

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101011

Year of fee payment: 8

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111011

Year of fee payment: 9

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111011

Year of fee payment: 9

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121011

Year of fee payment: 10

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121011

Year of fee payment: 10

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131011

Year of fee payment: 11

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees