JP3488441B2 - Method for manufacturing active liquid crystal display device - Google Patents

Method for manufacturing active liquid crystal display device

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JP3488441B2
JP3488441B2 JP2001095015A JP2001095015A JP3488441B2 JP 3488441 B2 JP3488441 B2 JP 3488441B2 JP 2001095015 A JP2001095015 A JP 2001095015A JP 2001095015 A JP2001095015 A JP 2001095015A JP 3488441 B2 JP3488441 B2 JP 3488441B2
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glass substrate
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B25/00Annealing glass products
    • C03B25/02Annealing glass products in a discontinuous way
    • C03B25/025Glass sheets

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス等の絶縁基
板、あるいは各種基板上に形成された半導体装置、例え
ば、薄膜トランジスタ(TFT)や薄膜ダイオード(T
FD)、またはそれらを応用した薄膜集積回路、特にア
クティブ型液晶表示装置(液晶ディスプレー)用薄膜集
積回路の作製方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device such as a thin film transistor (TFT) or a thin film diode (T) formed on an insulating substrate such as glass or various substrates.
FD) or a thin film integrated circuit to which they are applied, in particular, a method for manufacturing a thin film integrated circuit for an active liquid crystal display device (liquid crystal display).

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ガラス等の絶縁基板上にTFTを
有する半導体装置、例えば、TFTを画素の駆動に用い
るアクティブ型液晶表示装置やイメージセンサー等が開
発されている。ガラス基板としては、ガラス基板中から
の不純物の析出の問題、価格の問題等からコーニング7
059ガラスが一般に用いられる。この7059ガラス
の転移点温度は、628℃であり、歪み点は593℃で
ある。他の、歪み点が550〜650℃の実用的な工業
用ガラス材料としては表1に示されるものが知られてい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor devices having TFTs on an insulating substrate such as glass, for example, active type liquid crystal display devices using TFTs for driving pixels and image sensors have been developed. As a glass substrate, Corning 7 is used due to problems such as precipitation of impurities from the glass substrate and price problems.
059 glass is commonly used. The 7059 glass has a transition temperature of 628 ° C and a strain point of 593 ° C. As other practical industrial glass materials having a strain point of 550 to 650 ° C., those shown in Table 1 are known.

【0003】[0003]

【表1】 [Table 1]

【0004】これらの装置に用いられるTFTには、薄
膜状の珪素半導体を用いるのが一般的である。薄膜状の
珪素半導体としては、非晶質珪素半導体(a−Si)か
らなるものと結晶性を有する珪素半導体からなるものの
2つに大別される。非晶質珪素半導体は作製温度が低
く、気相法で比較的容易に作製することが可能で量産性
に富むため、最も一般的に用いられているが、導電率等
の物性が結晶性を有する珪素半導体に比べて劣るため、
今後より高速特性を得る為には、結晶性を有する珪素半
導体からなるTFTの作製方法の確立が強く求められて
いた。尚、結晶性を有する珪素半導体としては、多結晶
珪素、微結晶珪素、結晶成分を含む非晶質珪素、結晶性
と非晶質性の中間の状態を有するセミアモルファス珪素
等が知られている。
Thin film silicon semiconductors are generally used for the TFTs used in these devices. The thin-film silicon semiconductor is roughly classified into two, that is, an amorphous silicon semiconductor (a-Si) and a crystalline silicon semiconductor. Amorphous silicon semiconductors are the most commonly used because they have a low manufacturing temperature, can be relatively easily manufactured by the vapor phase method, and have high mass productivity. Since it is inferior to the silicon semiconductors it has,
In order to obtain higher speed characteristics in the future, establishment of a method for manufacturing a TFT made of a crystalline silicon semiconductor has been strongly demanded. As the crystalline silicon semiconductor, polycrystalline silicon, microcrystalline silicon, amorphous silicon containing a crystalline component, semi-amorphous silicon having an intermediate state between crystalline and amorphous are known. .

【0005】これら結晶性を有する薄膜状の珪素半導体
を得る方法としては、非晶質の半導体膜を成膜してお
き、長時間、熱エネルギーを印加(熱アニール)するこ
とにより結晶性を有せしめるという方法が知られてい
る。しかしながら、加熱温度として600℃以上の高温
にすることが必要であり、そのため、基板が不可逆的に
収縮することが問題となっていた。特にパターニング工
程後において、かような高温での処理をおこなうことは
不可能であった。また、結晶化に要する加熱時間が数十
時間以上にも及ぶので、その時間を短くすることも必要
である。
As a method for obtaining these thin film silicon semiconductors having crystallinity, an amorphous semiconductor film is formed and then heat energy is applied (thermal annealing) for a long time to obtain crystallinity. The method of burrowing is known. However, it is necessary to set the heating temperature to a high temperature of 600 ° C. or higher, which causes a problem that the substrate contracts irreversibly. In particular, it has been impossible to perform such high temperature processing after the patterning step. Further, since the heating time required for crystallization reaches several tens of hours or more, it is necessary to shorten the heating time.

【0006】このような問題点に関し、最近、結晶化を
促進する触媒としての効果を有するある種の金属元素を
添加することによって、結晶化温度を低下させ、また、
結晶化時間を短縮できることがわかった。このような目
的に用いられる結晶化を助長させる金属元素(触媒性金
属元素)としてはFe、Co、Ni、Ru、Rh、P
d、Os、Ir、Pt、Sc、Ti、V、Cr、Mn、
Cu、Zn、Au、Agがその効果を確かめられてい
る。
With respect to such a problem, recently, by adding a certain metal element having an effect as a catalyst for promoting crystallization, the crystallization temperature is lowered, and
It was found that the crystallization time can be shortened. Examples of metal elements (catalytic metal elements) that promote crystallization used for such purposes include Fe, Co, Ni, Ru, Rh, and P.
d, Os, Ir, Pt, Sc, Ti, V, Cr, Mn,
The effects of Cu, Zn, Au and Ag have been confirmed.

【0007】これらの元素は珪素膜の全面にわたって、
均等に導入すると、結晶成長が膜に対して垂直、すなわ
ち膜厚の方向に生じるのに対し、珪素膜の特定の部分に
導入して、結晶化をおこなうと導入された部分を出発点
として周囲に結晶化領域が拡大する特性(横方向成長
性)があり、このようにして結晶化した珪素膜は、触媒
性金属元素を均等に導入したものに比較して高い電界効
果移動度を示した。
These elements are distributed over the entire surface of the silicon film.
If it is introduced evenly, crystal growth occurs in the direction perpendicular to the film, that is, in the direction of the film thickness, whereas it is introduced into a specific part of the silicon film and the part introduced when crystallization is performed is used as a starting point to surround the film. Has a characteristic that the crystallized region expands (lateral growth), and the silicon film crystallized in this way exhibits higher field effect mobility than that in which the catalytic metal element is uniformly introduced. .

【0008】しかしながら、このように選択的に触媒性
金属元素を導入するには、結晶化の熱アニール工程の前
にパターニングをおこなわなければならず、上述の基板
の収縮によって触媒性金属元素の導入のパターンが他の
素子・回路のパターンと著しくずれてしまうことがあっ
た。図4には、このような手段を用いてTFTを作製す
る場合の例を示す。図4(A)の点線で書かれた領域4
02、403はそれぞれ、活性層(珪素膜)とゲイト電
極が本来パターニングされるべき一を示す。実線で示さ
れた長方形の領域401は触媒性金属元素の導入される
パターンである。
However, in order to selectively introduce the catalytic metal element as described above, patterning must be performed before the thermal annealing step for crystallization, and the introduction of the catalytic metal element due to the contraction of the substrate described above. There was a case where the pattern of was significantly shifted from the patterns of other elements and circuits. FIG. 4 shows an example of manufacturing a TFT by using such a means. Area 4 written with a dotted line in FIG.
Reference numerals 02 and 403 respectively indicate ones where the active layer (silicon film) and the gate electrode should be originally patterned. A rectangular region 401 indicated by a solid line is a pattern into which a catalytic metal element is introduced.

【0009】この工程によって、触媒性金属元素を導入
した後、熱アニールをおこなうと、図4(B)の楕円で
示された領域404が結晶化する。すなわち領域404
は横方向結晶領域である。この楕円の大きさは触媒性金
属元素の濃度や熱アニール時間・温度に依存する。図4
(B)に示すように、ゲイト電極や活性層が本来あるべ
き位置に形成されれば、TFTのチャネル形成領域は横
方向結晶領域内に形成されるので何ら問題はなかった。
しかしながら、実際には熱アニール工程によって基板が
収縮するために、ゲイト電極と活性層は、それぞれ40
5、406に示されるように形成され、領域404とチ
ャネル形成領域が重ならない。すなわち、チャネル形成
領域のうち、斜線部407で示した領域が非晶質のまま
となる。当然の結果としてTFTの特性は著しく悪くな
る。
By this step, when the catalytic metal element is introduced and then thermal annealing is performed, the region 404 indicated by the ellipse in FIG. 4B is crystallized. That is, the area 404
Is a lateral crystal region. The size of this ellipse depends on the concentration of the catalytic metal element and the thermal annealing time / temperature. Figure 4
As shown in (B), if the gate electrode and the active layer are formed at the positions where they should be, the channel forming region of the TFT is formed in the lateral crystal region, and there is no problem.
However, since the substrate actually shrinks due to the thermal annealing process, the gate electrode and the active layer are each 40
5, 406, the region 404 and the channel formation region do not overlap. That is, in the channel formation region, the region shown by the hatched portion 407 remains amorphous. As a result, the characteristics of the TFT are significantly deteriorated.

【0010】このように基板の収縮のために、高い温度
での処理をおこなう前にパターニングをおこなうことは
非常な困難を極めた。この場合の高い温度は基板の種類
によって異なるが、比較的、良く用いられるコーニング
社製7059番のガラスでは500℃以上の温度であ
る。
Due to the shrinkage of the substrate, it has been extremely difficult to perform patterning before the treatment at a high temperature. The high temperature in this case varies depending on the type of the substrate, but it is a temperature of 500 ° C. or higher in comparatively often used Corning No. 7059 glass.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
を解決する手段を提供するものである。より具体的には
基板の収縮を抑制する手段を開示するとともに、より歩
留りが高く特性の良い半導体回路・素子を得る手段を提
供する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides means for solving the above problems. More specifically, a means for suppressing the contraction of the substrate is disclosed, and a means for obtaining a semiconductor circuit / element having a higher yield and better characteristics is provided.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、ガラス基板を
その歪み点(歪み温度)以上、好ましくはガラス転移点
以上の温度において熱アニールし、その後、2℃/分以
下、好ましくは0.5℃/分以下、より好ましくは0.
3℃/分以下の速度で、歪み点以下の温度まで徐冷する
ことによって、ガラス基板自体のその後の熱処理におけ
る収縮を抑制する。降温速度は基板の種類によって変動
する。一般に降温速度が低いほど良好な特性が得られる
が、降温速度を遅くすると、処理時間が長くなり、量産
性が低下する。したがって、降温速度の選択にあたって
は、処理時間と必要とする特性を考慮しなければならな
い。この熱処理は酸化性もしくは窒化性の雰囲気でおこ
なってもよい。
According to the present invention, a glass substrate is thermally annealed at a temperature equal to or higher than its strain point (strain temperature), preferably equal to or higher than its glass transition point, and then 2 ° C./min or less, preferably 0. 5 ° C / min or less, more preferably 0.
By gradually cooling to a temperature below the strain point at a rate of 3 ° C./minute or less, shrinkage of the glass substrate itself in subsequent heat treatment is suppressed. The cooling rate varies depending on the type of substrate. Generally, the lower the temperature lowering rate, the better the characteristics obtained. However, if the temperature lowering rate is slower, the processing time becomes longer and the mass productivity is lowered. Therefore, in selecting the cooling rate, the processing time and the required characteristics must be taken into consideration. This heat treatment may be performed in an oxidizing or nitriding atmosphere.

【0013】さらに、このように処理した基板上に適切
な下地膜を形成した後、非晶質珪素膜を形成し、その結
晶化をおこなう。なお、下地膜としては、酸化珪素膜、
窒化珪素膜、窒化アルミニウムまたはこれらを2層以上
重ねた多層膜を用いるとよい。上記のような熱アニール
をおこなうには、以下に示すような方法によればよい。
図8に示すのは、本発明に用いる加熱炉の例を示すも
のであり、石英製の反応管11、基板保持手段(基板ホ
ルダー)12、水平に配置された基板13が示されてい
る。また、図には示されていないが、この装置は外部か
ら反応管11を加熱するためのヒーターが備えられてい
る。また、反応管内に所定のガスを供給する手段、基板
保持手段を反応管から外部に移動させる手段を備えてい
る。
Further, after forming an appropriate base film on the substrate thus treated, an amorphous silicon film is formed and crystallized. As the base film, a silicon oxide film,
It is preferable to use a silicon nitride film, aluminum nitride, or a multilayer film in which two or more layers are stacked. To perform the thermal annealing as described above, the following method may be used.
FIG. 8 shows an example of the heating furnace used in the present invention, in which a quartz reaction tube 11, a substrate holding means (substrate holder) 12, and a substrate 13 arranged horizontally are shown. Further, although not shown in the figure, this apparatus is provided with a heater for heating the reaction tube 11 from the outside. Further, it is provided with means for supplying a predetermined gas into the reaction tube and means for moving the substrate holding means from the reaction tube to the outside.

【0014】図8には、基板保持部分12にガラス基板
13が水平に保持されている状態が示されている。ここ
では、ガラス基板を水平に保持すると、基板が撓み、そ
の平面性が損なわれることを防ぐ上で効果があった。こ
のような構成は、ガラス基板に歪点以上の温度が加わる
工程が必要とされる場合に有用である。また、その後の
珪素膜の結晶化、活性化等の熱アニール工程において
も、上記のような構成とするとよい。
FIG. 8 shows a state in which the glass substrate 13 is horizontally held by the substrate holding portion 12. Here, holding the glass substrate horizontally was effective in preventing the substrate from bending and impairing its planarity. Such a configuration is useful when a step of applying a temperature above the strain point to the glass substrate is required. In addition, in the subsequent thermal annealing process such as crystallization and activation of the silicon film, the above-mentioned configuration may be adopted.

【0015】また、上記前熱処理後に行なわれる成膜、
結晶成長、酸化、活性化等に必要な加熱処理において
は、加熱後10℃/分〜300℃/分の速度で急冷する
ことが重要である。特にガラス材料の歪み点付近の±1
00℃においては、上記の速度で急冷するとガラス材料
の伸縮を抑制することができた。例えば、コーニング7
059ガラスでは493〜693℃での処理温度が必要
なプロセスにおいては、493℃までは、少なくとも急
冷することが、さらなる縮み(場合によっては伸び)を
30ppm以下に抑える上で有効である。
In addition, film formation performed after the above-mentioned pre-heat treatment,
In the heat treatment required for crystal growth, oxidation, activation, etc., it is important to quench the material after heating at a rate of 10 ° C / min to 300 ° C / min. Especially ± 1 near the strain point of glass material
At 00 ° C., when the glass material was rapidly cooled at the above rate, the expansion and contraction of the glass material could be suppressed. For example, Corning 7
In a process that requires a treatment temperature of 493 to 693 ° C. for 059 glass, at least quenching to 493 ° C. is effective in suppressing further shrinkage (elongation in some cases) to 30 ppm or less.

【0016】[0016]

【作用】ガラス基板は、加熱することによって縮む、特
に加熱終了後にゆっくりと冷却すると、極めて大きく縮
むと同時にガラス基板内での局所的な応力が緩和され
る。その結果、大きく縮ませれば縮ませる程、後の加熱
工程における基板の縮みは小さくなる。また、この加熱
処理温度が高い程、その効果も大きくなる。したがっ
て、その後、再び熱処理をおこなっても、ガラス基板の
応力が緩和されているので、それ以上、縮んだり、そっ
たりする余地は小さい。さらに、結晶化アニール等の後
の熱処理工程において、加熱温度から急冷した場合、本
発明の熱アニール処理を施したガラス基板はほとんど縮
まないことが判明した。
The glass substrate shrinks by heating, especially when it is cooled slowly after the heating, the glass substrate shrinks extremely greatly, and at the same time, the local stress in the glass substrate is relaxed. As a result, the greater the shrinkage, the smaller the shrinkage of the substrate in the subsequent heating step. Further, the higher the heat treatment temperature, the greater the effect. Therefore, even if the heat treatment is performed again thereafter, the stress of the glass substrate is relaxed, and there is little room for further shrinking or warping. Further, it was found that in the heat treatment step after the crystallization annealing or the like, the glass substrate subjected to the thermal annealing treatment of the present invention hardly shrinks when it is rapidly cooled from the heating temperature.

【0017】例えば、コーニング7059基板(歪み点
593℃)では、640℃、4時間の熱アニール後に、
0.2℃/分の速度で550℃まで徐冷してから取り出
した基板は、この熱アニールと徐冷の前後で1900p
pmも収縮するが、その後は収縮することはほとんどな
く、例えば、550℃、8時間の熱処理をおこなっても
20ppmの収縮しか発生せず、600℃、4時間の熱
処理によっても70ppmしか収縮しなかった。最初の
熱アニール温度(この場合は640℃)を越えない温度
で、その後に熱処理をおこなう範囲では使用に差し支え
るような収縮はなかったが、好ましくは歪み点以下の温
度での使用がよい。すなわち、コーニング7059基板
では593℃以下の温度で熱処理(結晶化アニール等)
をおこなうことが好ましい。また、熱アニールの温度は
珪素膜の結晶化の温度の±30℃の温度でおこなうこと
が好ましい。
For example, for Corning 7059 substrate (strain point 593 ° C.), after thermal annealing at 640 ° C. for 4 hours,
The substrate taken out after being gradually cooled to 550 ° C at a rate of 0.2 ° C / min was 1900p before and after this thermal annealing and annealing.
Although pm also shrinks, it hardly shrinks thereafter. For example, even if heat treatment is performed at 550 ° C. for 8 hours, only 20 ppm of shrinkage occurs, and after heat treatment at 600 ° C. for 4 hours, only 70 ppm shrinks. It was Although there was no shrinkage that would hinder the use in the range where the heat treatment is performed at a temperature not exceeding the initial thermal annealing temperature (640 ° C. in this case), use at a temperature below the strain point is preferable. That is, the Corning 7059 substrate is heat-treated (crystallization annealing, etc.) at a temperature of 593 ° C. or lower.
Is preferably performed. The thermal annealing temperature is preferably ± 30 ° C. which is the crystallization temperature of the silicon film.

【0018】何も処理をおこなわなかった基板では55
0℃、8時間の熱処理1000ppm以上も収縮し、熱
処理前と後にパターニングの工程が存在すると、マスク
合わせが不可能となった。また、600℃、4時間の熱
処理後の冷却速度の違いによる基板の縮みは表2のよう
になり、通常冷却以上の速度で急冷することによって実
用的な縮みに抑えることができた。
55 for a substrate that has not undergone any processing
Heat treatment at 0 ° C. for 8 hours shrank by 1000 ppm or more, and if there was a patterning step before and after the heat treatment, mask alignment became impossible. Further, the shrinkage of the substrate due to the difference in the cooling rate after the heat treatment at 600 ° C. for 4 hours is as shown in Table 2, and it was possible to suppress the shrinkage to a practical level by quenching at a rate higher than the normal cooling rate.

【0019】[0019]

【表2】 [Table 2]

【0020】上記の如く、歪み点以上の温度で熱アニー
ルした後、徐冷する工程をおこなってから、パターニン
グ工程を実施すれば、その後の熱処理工程(結晶化熱ア
ニール等)においても問題はなかった。しかし、より歩
留り良く半導体回路等を形成するには、下地膜は上述の
ような基板の熱アニールおよび徐冷の工程の後で形成す
ることが好ましかった。
As described above, if the patterning step is carried out after the step of gradually cooling after the thermal annealing at the temperature above the strain point, there is no problem even in the subsequent heat treatment step (crystallization thermal annealing etc.). It was However, in order to form a semiconductor circuit or the like with a higher yield, it was preferable that the base film be formed after the above-described steps of thermal annealing and slow cooling of the substrate.

【0021】逆に、基板に下地膜を形成したのちに、上
述の基板熱アニールと徐冷をおこなうことは好ましくな
かった。これは、歪み点を越える高温での熱アニールと
徐冷によって基板が(未処理の状態と比較して)大きく
収縮して、下地膜がその収縮に追随できず、一部で下地
膜が剥離するためである。また、下地膜上に非晶質珪素
膜を形成して、これを結晶化せしめる場合には、基板の
収縮とともに下地膜に過大な応力が蓄積されており、珪
素膜の結晶化に伴う応力の変動に対して抵抗となり、結
晶化の進行を妨げることが認められた。
On the contrary, it is not preferable to perform the above-described substrate thermal annealing and gradual cooling after forming the base film on the substrate. This is because the substrate undergoes large shrinkage (compared to the untreated state) due to thermal annealing at a high temperature above the strain point and gradual cooling, and the underlayer cannot follow the shrinkage, and the underlayer is partially peeled. This is because Further, when an amorphous silicon film is formed on the base film and crystallized, excessive stress is accumulated in the base film as the substrate shrinks, and the stress caused by the crystallization of the silicon film is reduced. It was confirmed that it became resistant to fluctuations and hindered the progress of crystallization.

【0022】このように、下地膜が不安定な状態であれ
ば、その上に形成される素子の特性も不安定になる。し
たがって、基板に下地膜を形成してから、熱アニールと
徐冷をおこなうことは適切でない。このことをより広範
に拡大すれば、基板を歪み点を越える温度で熱アニール
し、さらに徐冷する工程の前に、半導体回路を構成する
物体はいかなるものであっても形成してはならないこと
を意味している。逆に、基板の収縮が十分におこなわれ
た状態で下地膜を形成した場合には、下地膜は珪素膜の
結晶化に伴う歪みを吸収し、結晶化が良好に進展するの
を促進する。
As described above, when the base film is in an unstable state, the characteristics of the element formed thereon are also unstable. Therefore, it is not appropriate to perform the thermal annealing and the gradual cooling after forming the base film on the substrate. To broaden this further, do not form any body of semiconductor circuitry prior to the step of thermal annealing the substrate above the strain point and further annealing. Means On the contrary, when the base film is formed in a state where the substrate is sufficiently shrunk, the base film absorbs the strain caused by the crystallization of the silicon film and promotes the crystallization to proceed well.

【0023】上記のような熱アニール処理を施したガラ
ス基板はその後のより低温での熱処理によっても収縮す
ることがないので、半導体素子・回路を形成するうえで
非常に都合がよい。特に、下地膜を始めとする半導体素
子を構成する物体に基板の収縮等による応力がかからな
いために素子の信頼性を上げることができる。
The glass substrate which has been subjected to the thermal annealing treatment as described above does not shrink even by the subsequent heat treatment at a lower temperature, which is very convenient for forming a semiconductor element / circuit. In particular, the reliability of the element can be improved because the stress due to the contraction of the substrate is not applied to the object constituting the semiconductor element including the base film.

【0024】加えて、選択的に触媒性金属元素を添加し
なければならない結晶化方式を採用する場合には、50
0〜600℃の熱アニール工程(結晶化工程)をはさん
で、パターニング工程が存在したために従来であれば、
基板の収縮が大きな問題であったが、本発明によって、
安定してパターニングでき、歩留り高く素子を形成する
ことができた。
In addition, in the case of adopting the crystallization method in which the catalytic metal element must be selectively added, 50
Since there is a patterning process between the thermal annealing process (crystallization process) of 0 to 600 ° C.
Although the shrinkage of the substrate was a big problem, according to the present invention,
It was possible to perform stable patterning and to form devices with high yield.

【0025】本発明においては基板の熱アニールと徐冷
に時間がかかり、それが生産性の妨げになることが懸念
される。しかし、本発明においては、基板上には何ら半
導体素子・回路に関する物体が形成されていないので、
このような熱アニール工程は、ガラス工場において一括
しておこなえるものであり、このことが半導体回路作製
上の生産性低下につながることはない。
In the present invention, it takes time for the thermal annealing and slow cooling of the substrate, which may hinder the productivity. However, in the present invention, since no object relating to the semiconductor element / circuit is formed on the substrate,
Such a thermal annealing process can be collectively performed in a glass factory, and this does not lead to a decrease in productivity in manufacturing a semiconductor circuit.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

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

【0027】図1に本実施例の作製工程の断面図を示
す。本実施例におけるパターニング工程と主な熱処理工
程(基板の熱アニール/徐冷工程を除く)は以下のよう
になる。 ニッケルドーピングマスクのパターニング(図1
(A)参照) 結晶化アニール(550℃もしくは600℃、図1
(B)参照) 活性層パターニング(図1(C)参照) ゲイト電極パターニング コンタクトホールのパターニング ソース/ドレイン電極・配線のパターニング(図1
(D)参照) このうち、の熱アニール工程の前後にパターニング工
程が存在するため基板が該熱アニール工程で収縮しない
ことが求められる。
FIG. 1 shows a sectional view of the manufacturing process of this embodiment. The patterning process and the main heat treatment process (excluding the substrate thermal annealing / slow cooling process) in this embodiment are as follows. Patterning of nickel doping mask (Fig. 1
(See (A)) Crystallization annealing (550 ° C. or 600 ° C., FIG. 1)
(B)) Active layer patterning (see FIG. 1C) Gate electrode patterning Contact hole patterning Source / drain electrode / wiring patterning (FIG. 1)
(See (D)) Of these, since the patterning process exists before and after the thermal annealing process, it is required that the substrate does not shrink in the thermal annealing process.

【0028】まず、基板(コーニング7059)を歪み
点(593℃)よりも高い600〜660℃、例えば6
40℃で1〜4時間、例えば1時間アニールし、その
後、0.1〜0.5℃/分、例えば0.2℃/分で徐冷
し、450〜590℃、例えば550℃まで温度が低下
した段階で取り出した。この取り出し温度は、この後の
熱処理工程の最高温度以下であることが望ましい。すな
わち、本実施例では、結晶化アニール温度が、その後の
最高温度となるので、結晶化アニール温度が600℃で
あれば、600℃以下の温度で取り出すことが望まし
い。また、上記の熱アニール処理は酸素気流中でおこな
った。この熱アニールは、基板の湾曲を防ぐために、水
平から±30度以下の角度で行うことが望ましい。
First, the substrate (Corning 7059) is heated to 600 to 660 ° C. higher than the strain point (593 ° C.), for example, 6
Anneal at 40 ° C. for 1 to 4 hours, for example, 1 hour, and then gradually cool at 0.1 to 0.5 ° C./minute, for example, 0.2 ° C./minute, and increase the temperature to 450 to 590 ° C., for example 550 ° C. It was taken out when it was lowered. It is desirable that this take-out temperature be equal to or lower than the maximum temperature of the subsequent heat treatment step. That is, in this embodiment, the crystallization annealing temperature becomes the maximum temperature thereafter, so that if the crystallization annealing temperature is 600 ° C., it is desirable to take out at a temperature of 600 ° C. or lower. Further, the above thermal annealing treatment was performed in an oxygen stream. This thermal annealing is preferably performed at an angle of ± 30 degrees or less from the horizontal in order to prevent the substrate from being curved.

【0029】このような処理を施した基板101を洗浄
し、スパッタリング法によって厚さ2000Åの酸化珪
素の下地膜102を形成した。つぎに、フォトレジスト
あるいはエッチングのできるポリイミドや感光性ポリイ
ミド(フォトニース)によってマスク103を形成し、
それをパターニングして、選択的に下地膜を露出させた
領域100を形成した。(図1(A))
The substrate 101 thus treated was washed, and a base film 102 of silicon oxide having a thickness of 2000 Å was formed by a sputtering method. Next, a mask 103 is formed of photoresist or an etchable polyimide or photosensitive polyimide (photonice),
It was patterned to form a region 100 in which the underlying film was selectively exposed. (Fig. 1 (A))

【0030】そして、スパッタ法によって、厚さ5〜2
0Å、例えば10Åのニッケル膜を形成した。このニッ
ケル膜は、極めて薄いので厳密には膜としての形状を示
さない。上記の膜厚の数字は平均的なものである。この
際には基板を150〜300℃に加熱することが好まし
かったので、マスク103はそれなりの耐熱性があるこ
とが好ましかった。その後、マスク103を取り除い
た。そして、プラズマCVD法によって、厚さ300〜
1500Å、例えば800Åの真性(I型)の非晶質珪
素膜104を成膜した。
Then, a thickness of 5 to 2 is obtained by the sputtering method.
A nickel film of 0Å, for example, 10Å was formed. Since this nickel film is extremely thin, it does not exhibit a film shape in a strict sense. The above film thickness numbers are average values. At this time, since it was preferable to heat the substrate to 150 to 300 ° C., it was preferable that the mask 103 had some heat resistance. After that, the mask 103 was removed. And, by the plasma CVD method, the thickness of 300 to
An intrinsic (I-type) amorphous silicon film 104 having a thickness of 1500 Å, for example, 800 Å was formed.

【0031】そして、窒素不活性雰囲気化(大気圧)、
550℃で8時間、または600℃で4時間、熱アニー
ルして結晶化させた。この際、ニッケル膜が選択的に成
膜された100の領域においては、基板101に対して
垂直方向に結晶性珪素膜104の結晶化が進行した。そ
して、領域100以外の領域では、矢印で示すように、
領域100から横方向(基板と平行な方向)に結晶成長
が進行した。ニッケルが直接形成された領域100の周
辺、および結晶成長の先端の領域はニッケルの濃度の大
きな領域105であった。(図1(B))
Then, a nitrogen inert atmosphere (atmospheric pressure),
Crystallization was performed by thermal annealing at 550 ° C. for 8 hours or at 600 ° C. for 4 hours. At this time, in the region of 100 where the nickel film was selectively formed, the crystallization of the crystalline silicon film 104 proceeded in the direction perpendicular to the substrate 101. Then, in areas other than the area 100, as indicated by arrows,
Crystal growth proceeded in the lateral direction (direction parallel to the substrate) from the region 100. The periphery of the region 100 where nickel was directly formed and the region at the tip of crystal growth were the region 105 where the nickel concentration was high. (Fig. 1 (B))

【0032】この工程の後に、珪素膜をパターニングし
て、TFTの島状の活性層104’を形成した。この
際、チャネル形成領域となる部分に結晶成長の先端部
(すなわち、結晶珪素領域と非晶質珪素領域の境界で、
ニッケルの濃度が大きい)が存在しないようにすること
が重要である。こうすることで、ソース/ドレイン間を
移動するキャリアがチャネル形成領域において、ニッケ
ル元素の影響を受けないようにすることができる。この
工程における結晶成長距離、すなわち、ニッケル添加領
域100から結晶成長の先端まではせいぜい100μm
であった。
After this step, the silicon film was patterned to form an island-shaped active layer 104 'of the TFT. At this time, a tip of crystal growth is formed at a portion which will be a channel formation region (that is, at the boundary between the crystalline silicon region and the amorphous silicon region,
It is important that there is no (high nickel concentration) present. This makes it possible to prevent carriers moving between the source / drain from being affected by the nickel element in the channel formation region. The crystal growth distance in this step, that is, the distance from the nickel-added region 100 to the tip of the crystal growth is 100 μm at most.
Met.

【0033】従来であれば、ニッケル導入マスク103
のパターニングと活性層104’のパターニングの間に
結晶化アニール工程が存在するために、1000pp
m、すなわち、100mm角の基板においては上下で5
0μmもの基板収縮があったために、このような微妙な
パターニングが実施できなかった。しかしながら、本実
施例では基板の収縮が70ppm以下、すなわち、上下
4μm以下に抑えられているので、十分可能である。
Conventionally, the nickel introduction mask 103 is used.
1000 pp due to the crystallization anneal step existing between the patterning of the active layer 104 'and the patterning of the active layer 104'.
m, that is, 5 on the top and bottom of a 100 mm square substrate
Due to the substrate shrinkage of 0 μm, such delicate patterning could not be performed. However, in this embodiment, the shrinkage of the substrate is suppressed to 70 ppm or less, that is, 4 μm or less in the vertical direction, which is sufficiently possible.

【0034】活性層104’の大きさはTFTのチャネ
ル長とチャネル幅を考慮して決定される。小さなもので
は、50μm×20μm、大きなものでは100μm×
1000μmであった。このような活性層を基板上に多
く形成した。そして、TEOS(テトラ・エトキシ・シ
ラン、Si(OC2 5 4 )と酸素を原料としてプラ
ズマCVD法によって厚さ1200Åの酸化珪素膜10
6を成膜し、ゲイト絶縁膜とした。(図1(C))
The size of the active layer 104 'is determined in consideration of the channel length and channel width of the TFT. 50 μm × 20 μm for small ones, 100 μm × for large ones
It was 1000 μm. Many such active layers were formed on the substrate. Then, a silicon oxide film 10 having a thickness of 1200 Å is formed by a plasma CVD method using TEOS (tetra-ethoxy-silane, Si (OC 2 H 5 ) 4 ) and oxygen as raw materials.
6 was formed as a gate insulating film. (Fig. 1 (C))

【0035】引き続いて、スパッタリング法によって、
厚さ6000〜8000Å、例えば6000Åのアルミ
ニウム(0.01〜0.2%のスカンジウムを含む)を
成膜した。そして、アルミニウム膜をパターニングし
て、ゲイト電極107、109を形成した。さらに、こ
のアルミニウムの電極の表面を陽極酸化して、表面に酸
化物層108、110を形成した。この陽極酸化は、酒
石酸が1〜5%含まれたエチレングリコール溶液中でお
こなった。得られた酸化物層108、110の厚さは2
000Åであった。なお、この酸化物108と110と
は、後のイオンドーピング工程において、オフセットゲ
イト領域を形成する厚さとなるので、オフセットゲイト
領域の長さを上記陽極酸化工程で決めることができる。
Subsequently, by the sputtering method,
A film of aluminum (containing 0.01 to 0.2% scandium) having a thickness of 6000 to 8000Å, for example, 6000Å was formed. Then, the aluminum film was patterned to form the gate electrodes 107 and 109. Further, the surface of the aluminum electrode was anodized to form oxide layers 108 and 110 on the surface. This anodic oxidation was performed in an ethylene glycol solution containing 1-5% tartaric acid. The resulting oxide layers 108, 110 have a thickness of 2
It was 000Å. Since the oxides 108 and 110 have a thickness to form the offset gate region in the subsequent ion doping process, the length of the offset gate region can be determined in the anodizing process.

【0036】次に、イオンドーピング法(プラズマドー
ピング法とも言う)によって、活性層領域(ソース/ド
レイン、チャネルを構成する)にゲイト電極部(ゲイト
電極107とその周囲の酸化層108、ゲイト電極10
9とその周囲の酸化層110)をマスクとして、自己整
合的にPもしくはN導電型を付与する不純物を添加し
た。ドーピングガスとして、フォスフィン(PH3 )お
よびジボラン(B2 6)を用い、前者の場合は、加速
電圧を60〜90kV、例えば80kV、後者の場合
は、40〜80kV、例えば65kVとした。ドース量
は1×1015〜8×1015cm-2、例えば、燐を2×1
15cm-2、ホウ素を5×1015とした。ドーピングに
際しては、一方の領域をフォトレジストで覆うことによ
って、それぞれの元素を選択的にドーピングした。この
結果、N型の不純物領域114と116、P型の不純物
領域111と113が形成され、Pチャネル型TFT
(PTFT)の領域とNチャネル型TFT(NTFT)
との領域を形成することができた。
Next, a gate electrode portion (gate electrode 107 and its surrounding oxide layer 108, gate electrode 10) is formed in the active layer region (which constitutes a source / drain and a channel) by an ion doping method (also called a plasma doping method).
Using 9 and its surrounding oxide layer 110) as a mask, impurities imparting P or N conductivity type were added in a self-aligned manner. Phosphine (PH 3 ) and diborane (B 2 H 6 ) were used as the doping gas, and the acceleration voltage was 60 to 90 kV, for example 80 kV in the former case, and 40 to 80 kV, for example 65 kV in the latter case. The dose is 1 × 10 15 to 8 × 10 15 cm -2 , for example, phosphorus is 2 × 1
0 15 cm -2 and boron was 5 × 10 15 . Upon doping, one region was covered with a photoresist to selectively dope each element. As a result, N-type impurity regions 114 and 116 and P-type impurity regions 111 and 113 are formed, and P-channel TFTs are formed.
(PTFT) area and N-channel TFT (NTFT)
It was possible to form the area with.

【0037】その後、レーザー光の照射によってアニー
ルをおこなった。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
用いたが、他のレーザーであってもよい。レーザー光の
照射条件は、エネルギー密度が200〜400mJ/c
2 、例えば250mJ/cm2 とし、一か所につき2
〜10ショット、例えば2ショット照射した。このレー
ザー光の照射時に基板を200〜450℃程度に加熱す
ることによって、効果を増大せしめてもよい。(図1
(D))
After that, annealing was performed by irradiation with laser light. As the laser light, a KrF excimer laser (wavelength 248 nm, pulse width 20 nsec) was used, but another laser may be used. The laser light irradiation condition is that the energy density is 200 to 400 mJ / c.
m 2 , for example, 250 mJ / cm 2, and 2 per place
Irradiation was performed for 10 shots, for example, 2 shots. The effect may be increased by heating the substrate to about 200 to 450 ° C. during the irradiation of the laser light. (Fig. 1
(D))

【0038】続いて、厚さ6000Åの酸化珪素膜11
8を層間絶縁物としてプラズマCVD法によって形成し
た。この層間絶縁物としてはポリイミドまたは酸化珪素
とポリイミドの2層膜を利用してもよい。さらにコンタ
クトホールを形成して、金属材料、例えば、窒化チタン
とアルミニウムの多層膜によってTFTの電極・配線1
17、120、119を形成した。最後に、1気圧の水
素雰囲気で350℃、30分のアニールをおこない、T
FTを相補型に構成した半導体回路を完成した。(図1
(E)) 上記に示す回路は、PTFTとNTFTとを相補型に設
けたCMOS構造であるが、上記工程において、2つの
TFTを同時に作り、中央で切断することにより、独立
したTFTを2つ同時に作製することも可能である。
Then, a silicon oxide film 11 having a thickness of 6000Å is formed.
8 was formed by the plasma CVD method as an interlayer insulator. As this interlayer insulator, polyimide or a two-layer film of silicon oxide and polyimide may be used. Further, a contact hole is formed, and a TFT electrode / wiring 1 is formed of a metal material, for example, a multilayer film of titanium nitride and aluminum.
17, 120, 119 were formed. Finally, annealing is performed at 350 ° C. for 30 minutes in a hydrogen atmosphere at 1 atm, and T
A semiconductor circuit in which the FT is configured in a complementary type has been completed. (Fig. 1
(E)) The circuit shown above has a CMOS structure in which PTFT and NTFT are provided in a complementary type. In the above process, two TFTs are formed at the same time and cut at the center to form two independent TFTs. It is also possible to fabricate them at the same time.

【0039】本実施例においては、ニッケルを導入する
方法として、非晶質珪素膜104下の下地膜102上に
選択的にニッケルを薄膜(極めて薄いので、膜として観
察することは困難である)として形成し、この部分から
結晶成長を行なう方法を採用したが、非晶質珪素膜10
4を形成後に、選択的にニッケル膜を成膜する方法でも
よい。即ち、結晶成長は非晶質珪素膜の上面からおこな
ってもよいし、下面からおこなってもよい。また、予め
非晶質珪素膜を成膜し、さらにイオンドーピング法を用
いて、ニッケルイオンをこの非晶質珪素膜104中に選
択的に注入する方法を採用してもよい。この場合は、ニ
ッケル元素の濃度を細かく制御することができるという
特徴を有する。またプラズマ処理やCVD法による方法
でもよい。
In this embodiment, as a method of introducing nickel, nickel is selectively thinned on the underlying film 102 under the amorphous silicon film 104 (it is extremely thin, so it is difficult to observe it as a film). The amorphous silicon film 10 was formed by using the method described above.
A method of selectively forming a nickel film after forming 4 may be used. That is, crystal growth may be performed from the upper surface or the lower surface of the amorphous silicon film. Alternatively, a method of forming an amorphous silicon film in advance and then selectively implanting nickel ions into the amorphous silicon film 104 by using an ion doping method may be adopted. In this case, the nickel element concentration can be finely controlled. Alternatively, a plasma treatment or a CVD method may be used.

【0040】〔実施例2〕本実施例は、アクティブ型の
液晶表示装置において、Nチャネル型TFTをスイッチ
ング素子として各画素に設けた例である。以下において
は、一つの画素について説明するが、他に多数(一般に
は数十万)の画素が同様な構造で形成される。また、N
チャネル型TFTだけではなくPチャネル型TFTでも
よいことはいうまでもない。また、液晶表示装置の画素
部分に設けるのではなく、周辺回路部分にも利用でき
る。また、イメージセンサや他の装置に利用することが
できる。即ち薄膜トランジタと利用するのであれば、特
にその用途が限定されるものではない。
[Embodiment 2] This embodiment is an example in which an N-channel TFT is provided in each pixel as a switching element in an active liquid crystal display device. Although one pixel will be described below, a large number of pixels (generally several hundreds of thousands) are formed in the same structure. Also, N
It goes without saying that not only the channel type TFT but also the P channel type TFT may be used. Further, instead of being provided in the pixel portion of the liquid crystal display device, it can be used in the peripheral circuit portion. It can also be used for image sensors and other devices. That is, if it is used as a thin film transistor, its use is not particularly limited.

【0041】本実施例の作製工程の概略を図2に示す。
本実施例において、基板201としては日本電気硝子社
製OA−2基板(歪み点635℃、厚さ1.1mm、3
00×400mm)を使用した。まず、基板を歪み点以
上の温度の700℃で1時間アニールした後、0.2℃
/分で600℃まで徐冷した。以上の熱処理によって基
板の収縮は大幅に低減された。例えば600℃、4時間
のアニールでは20ppm、550℃、4時間のアニー
ルでは10ppmの収縮しか観察されなかった。
An outline of the manufacturing process of this embodiment is shown in FIG.
In this example, as the substrate 201, an OA-2 substrate manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd. (strain point 635 ° C., thickness 1.1 mm, 3 mm
00 × 400 mm) was used. First, the substrate is annealed at 700 ° C. above the strain point for 1 hour and then 0.2 ° C.
It was gradually cooled to 600 ° C. at a speed of about 1 minute. The heat treatment described above significantly reduced the shrinkage of the substrate. For example, only shrinkage of 20 ppm was observed in annealing at 600 ° C. for 4 hours, and shrinkage of 10 ppm was observed in annealing at 550 ° C. for 4 hours.

【0042】このような熱処理を施した基板201に下
地膜202(酸化珪素)をプラズマCVD法で2000
Åの厚さに形成した。CVDの原料ガスとしてはTEO
Sと酸素を用いた。この後、選択的にニッケルを導入す
るために、ポリイミドにより、マスク203を形成し
た。そして、スパッタリング法によりニッケル膜を成膜
した。このニッケル膜は、スパッタリング法によって、
厚さ5〜200Å、例えば20Åの厚さに形成した。こ
のようにして、選択的に領域204にニッケル膜が形成
された。(図2(A))
A base film 202 (silicon oxide) is formed on the substrate 201 which has been subjected to such heat treatment by a plasma CVD method to 2000.
Formed to a thickness of Å. TEO as a CVD source gas
S and oxygen were used. After that, a mask 203 was formed of polyimide in order to selectively introduce nickel. Then, a nickel film was formed by the sputtering method. This nickel film is formed by the sputtering method.
The thickness was 5 to 200Å, for example, 20Å. In this way, the nickel film was selectively formed in the region 204. (Fig. 2 (A))

【0043】この後、LPCVD法もしくはプラズマC
VD法で非晶質珪素膜205を1000Åの厚さに形成
した。そして、450℃で1時間脱水素化をおこなった
後、加熱アニールによって結晶化をおこなった。このア
ニール工程は、窒素雰囲気下、600℃で4時間おこな
った。このアニール工程において、非晶質珪素膜205
下の204の領域には、ニッケル膜が形成されているの
で、この部分から結晶化が起こった。この結晶化の際、
ニッケルが成膜されている領域204では、基板201
に垂直方向に珪素の結晶成長が進行した。また、矢印で
示されるように、ニッケルが成膜されいていない領域
(領域205以外の領域)においては、基板に対し、平
行な方向に結晶成長が進行した。(図2(B))
After this, the LPCVD method or plasma C
An amorphous silicon film 205 was formed in a thickness of 1000Å by the VD method. After dehydrogenation at 450 ° C. for 1 hour, crystallization was performed by heat annealing. This annealing process was performed at 600 ° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere. In this annealing step, the amorphous silicon film 205
Since a nickel film was formed in the lower region 204, crystallization occurred from this portion. During this crystallization,
In the region 204 where the nickel film is formed, the substrate 201
The crystal growth of silicon progressed in a direction perpendicular to the direction. Further, as indicated by the arrow, in the region where nickel was not formed (region other than the region 205), crystal growth proceeded in a direction parallel to the substrate. (Fig. 2 (B))

【0044】この熱アニール工程の後、結晶化した珪素
膜をパターニングしてTFTの島状活性層205’のみ
を残存させ、その他を除去した。この際、結晶成長した
結晶の先端部が活性層、なかでもチャネル形成領域に存
在しないようにすることが重要である。具体的には、図
2(B)の珪素膜205のうち、少なくとも結晶化の先
端部とニッケルが導入された204の部分をエッチング
で除去し、結晶性珪素膜205の基板に平行な方向に結
晶成長した中間部分を活性層として利用することが好ま
しい。これは、ニッケルが結晶成長先端部および導入部
に集中して存在している事実を踏まえ、この先端部に集
中したニッケルがTFTの特性に悪影響を及ぼすことを
防ぐためである。
After this thermal annealing step, the crystallized silicon film was patterned to leave only the island-shaped active layer 205 'of the TFT and remove the others. At this time, it is important that the tip of the grown crystal does not exist in the active layer, especially in the channel formation region. Specifically, of the silicon film 205 in FIG. 2B, at least the crystallization tip and the portion of nickel introduced 204 are removed by etching, and the crystalline silicon film 205 is removed in a direction parallel to the substrate. It is preferable to use the middle portion where the crystal has grown as the active layer. This is to prevent the nickel concentrated in the tip portion from adversely affecting the characteristics of the TFT, in consideration of the fact that nickel is concentrated in the crystal growth tip portion and the introduction portion.

【0045】その後、テトラ・エトキシ・シラン(TE
OS)を原料として、酸素雰囲気中のプラズマCVD法
によって、酸化珪素のゲイト絶縁膜(厚さ70〜120
nm、典型的には120nm)206を形成した。基板
温度は350℃とした。(図2(C))
Then, tetra ethoxy silane (TE
(OS) as a raw material by a plasma CVD method in an oxygen atmosphere, and a gate insulating film of silicon oxide (thickness 70 to 120).
nm, typically 120 nm) 206. The substrate temperature was 350 ° C. (Fig. 2 (C))

【0046】次に公知の多結晶珪素を主成分とした膜を
CVD法で形成し、パターニングを行うことによって、
ゲイト電極207を形成した。多結晶珪素には導電性を
向上させるために不純物として燐を0.1〜5%導入し
た。
Next, a well-known film containing polycrystalline silicon as a main component is formed by the CVD method, and patterning is performed.
The gate electrode 207 was formed. Phosphorus was introduced into polycrystalline silicon as an impurity in an amount of 0.1 to 5% in order to improve conductivity.

【0047】その後、N型の不純物として、燐をイオン
ドーピング法で注入し、自己整合的にソース領域20
8、チャネル形成領域209、ドレイン領域210を形
成した。そして、550℃で4時間のアニールをおこな
うことによって、イオン注入のために結晶性の劣化した
珪素膜の結晶性を改善させた。もともと結晶化を助長さ
せる効果のあるニッケルを含有していたため、活性層の
結晶化は容易であった。この熱アニールによって、この
TFTのソース/ドレインのシート抵抗は300〜80
0Ω/cm2 となった。(図2(D))
Thereafter, phosphorus is implanted as an N-type impurity by an ion doping method, and the source region 20 is self-aligned.
8, the channel formation region 209, and the drain region 210 were formed. Then, by performing annealing at 550 ° C. for 4 hours, the crystallinity of the silicon film having deteriorated crystallinity due to ion implantation was improved. Originally, the active layer was easily crystallized because it contained nickel, which has the effect of promoting crystallization. By this thermal annealing, the sheet resistance of the source / drain of this TFT is 300-80.
It became 0 Ω / cm 2 . (Fig. 2 (D))

【0048】その後、酸化珪素またはポリイミドによっ
て層間絶縁物211を形成し、さらに、画素電極212
をITOによって形成した。そして、コンタクトホール
を形成して、TFTのソース/ドレイン領域にクロム/
アルミニウム多層膜で電極213、214を形成し、こ
のうち一方の電極214はITO212にも接続するよ
うにした。最後に、水素中で200〜400℃で2時間
アニールして、水素化をおこなった。このようにして、
TFTを完成した。この工程は、同時に他の多数の画素
領域においても同時におこなわれる。また、より耐湿性
を向上させるために、全面に窒化珪素等でパッシベーシ
ョン膜を形成してもよい。(図2(E))
After that, an interlayer insulator 211 is formed of silicon oxide or polyimide, and the pixel electrode 212 is further formed.
Was formed of ITO. Then, a contact hole is formed, and chromium /
The electrodes 213 and 214 were formed of an aluminum multilayer film, and one of the electrodes 214 was connected to the ITO 212. Finally, hydrogenation was performed by annealing in hydrogen at 200 to 400 ° C. for 2 hours. In this way
The TFT is completed. This process is simultaneously performed on many other pixel regions at the same time. In addition, in order to further improve the moisture resistance, a passivation film may be formed on the entire surface with silicon nitride or the like. (Fig. 2 (E))

【0049】本実施例で作製したTFTは、ソース領
域、チャネル形成領域、ドレイン領域を構成する活性層
として、キャリアの流れる方向に結晶成長させた結晶性
珪素膜を用いているので、結晶粒界をキャリアが横切る
ことがなく、即ちキャリアが針状の結晶の結晶粒界に沿
って移動することになるから、キャリアの移動度の高い
TFTを得ることができる。本実施例で作製したTFT
はNチャネル型であり、その移動度は、90〜130
(cm2 /Vs)であった。従来の600℃、48時間
の熱アニールによる結晶化によって得られた結晶珪素膜
を用いたNチャネル型TFTに移動が、50〜70(c
2 /Vs)であったことと比較すると、これは大きな
特性の向上である。
The TFT manufactured in this example uses a crystalline silicon film which is crystal-grown in the direction of carrier flow as an active layer forming a source region, a channel forming region and a drain region. Since the carriers do not traverse, that is, the carriers move along the crystal grain boundaries of needle-like crystals, a TFT with high carrier mobility can be obtained. TFT manufactured in this example
Is an N-channel type, and its mobility is 90 to 130.
(Cm 2 / Vs). The movement to the conventional N-channel TFT using the crystalline silicon film obtained by crystallization by thermal annealing at 600 ° C. for 48 hours is 50 to 70 (c
m 2 / Vs), this is a great improvement in characteristics.

【0050】また、本実施例は、ドーピング不純物の活
性化に熱アニールの手段を用いているが、これは、実施
例1のようなレーザー光を用いる場合に比べて、穏やか
な反応であり、特に、レーザーアニールにおいては、ゲ
イト電極部の影の部分とレーザー照射される部分の境界
の結晶性の不連続性が信頼性低下の原因となっていた
が、本実施例ではチャネル形成領域もソース/ドレイン
領域も同様に加熱されるので、特に信頼性の点で優れて
いた。
In this embodiment, the thermal annealing means is used to activate the doping impurities, but this is a mild reaction as compared with the case of using the laser light as in the first embodiment. In particular, in laser annealing, the discontinuity of crystallinity at the boundary between the shadow portion of the gate electrode portion and the portion to be irradiated with laser has been a cause of deterioration in reliability. Since the / drain region is also heated in the same manner, it was particularly excellent in reliability.

【0051】〔実施例3〕図3を用いて、本実施例を説
明する。基板としては、コーニング社製1733番ガラ
ス(歪み点640℃)を用いた。ガラスは歪み点以上の
700℃で1時間アニールされた後、0.2℃/分で6
00℃まで徐冷された。そして、ガラス基板301上に
プラズマCVD法によって下地膜302を形成し、さら
に、プラズマCVD法によって厚さ300〜800Åの
非晶質珪素膜304を成膜した。そして、厚さ1000
Åの酸化珪素のマスク303を用いて300で示される
領域にニッケル膜を実施例1と同様にして成膜した。次
に550℃、8時間の加熱アニールをおこない、珪素膜
304の結晶化をおこなった。この際、矢印305で示
されるように、基板に対して平行な方向に結晶成長が進
行した。(図3(A))
[Embodiment 3] This embodiment will be described with reference to FIG. As the substrate, No. 1733 glass (strain point 640 ° C.) manufactured by Corning Incorporated was used. The glass is annealed at 700 ° C above the strain point for 1 hour and then at 6 ° C at 0.2 ° C / min.
It was gradually cooled to 00 ° C. Then, a base film 302 was formed on the glass substrate 301 by the plasma CVD method, and further, an amorphous silicon film 304 having a thickness of 300 to 800 Å was formed by the plasma CVD method. And thickness 1000
Using the silicon oxide mask 303 of Å, a nickel film was formed in the region indicated by 300 in the same manner as in Example 1. Next, thermal annealing was performed at 550 ° C. for 8 hours to crystallize the silicon film 304. At this time, as indicated by an arrow 305, crystal growth proceeded in a direction parallel to the substrate. (Fig. 3 (A))

【0052】次に、珪素膜304をパターニングして、
島状の活性層領域306および307を形成した。この
際、図3(A)で300で示された領域が、ニッケルが
直接導入された領域であり、ニッケルが高濃度に存在す
る領域である。また、実施例1および2で示したように
結晶成長の終点にも、やはりニッケルが高濃度に存在す
る。これらの領域は、その間の結晶化している領域に比
較してニッケルの濃度が1桁近く高いことが判明してい
る。したがって、本実施例においては、アクティブ素
子、例えばTFTを形成するための領域である活性層領
域306、307はこれらのニッケル濃度の高い領域を
避けてパターニングし、ニッケルの高濃度領域を意図的
に除去した。活性層のエッチングは垂直方向に異方性を
有するRIE法によっておこなった。(図3(B))
Next, the silicon film 304 is patterned to
Island-shaped active layer regions 306 and 307 were formed. At this time, the region indicated by 300 in FIG. 3A is a region into which nickel is directly introduced, and is a region in which nickel exists in a high concentration. Further, as shown in Examples 1 and 2, nickel also exists in high concentration at the end point of crystal growth. It has been found that the nickel concentration in these regions is higher than that of the crystallized regions by almost one digit. Therefore, in this embodiment, the active layer regions 306 and 307, which are regions for forming active elements such as TFTs, are patterned by avoiding the regions having a high nickel concentration, and the high nickel concentration regions are intentionally formed. Removed. The etching of the active layer was performed by the RIE method having anisotropy in the vertical direction. (Fig. 3 (B))

【0053】本実施例では、活性層306と307とを
利用して相補型に構成されたTFT回路を得る。すなわ
ち、本実施例の回路はPTFTとNTFTが分断されて
いる点で、実施例1の図1(D)に示す構成と異なる。
すなわち、図1(D)に示す構造においては、2つのT
FTの活性層が連続してつながっており、その中間領域
においてニッケル濃度が高いが、本実施例では、どの部
分を取ってみてもニッケル濃度は低いという特色を有す
る。このため動作の安定性を高めることができる。
In this embodiment, a complementary TFT circuit is obtained using the active layers 306 and 307. That is, the circuit of this embodiment is different from the structure of Embodiment 1 shown in FIG. 1D in that the PTFT and the NTFT are separated.
That is, in the structure shown in FIG.
The active layers of the FT are continuously connected, and the nickel concentration is high in the intermediate region, but this embodiment has a feature that the nickel concentration is low regardless of which part is taken. Therefore, the stability of operation can be improved.

【0054】次いで、厚さ200〜3000Åの厚さの
酸化珪素または窒化珪素膜308をプラズマCVD法に
よって形成した。そして、可視・近赤外光のランプアニ
ールをおこなった。赤外線の光源としてはハロゲンラン
プを用いた。波長は結晶性珪素によく吸収される0.5
〜4μm、好ましくは0.8〜1.3μmを用いた。可
視・近赤外光の強度は、モニターの単結晶珪素ウェハー
上の温度が800〜1300℃、代表的には900〜1
200℃の間にあるように調整した。具体的には、珪素
ウェハーに埋め込んだ熱電対の温度をモニターして、こ
れを赤外線の光源にフィードバックさせた。なお、赤外
光照射は、H2 雰囲気中にておこなった。H2 雰囲気に
0.1〜10%のHCl、その他ハロゲン化水素やフッ
素や塩素、臭素の化合物を混入してもよい。
Then, a silicon oxide or silicon nitride film 308 having a thickness of 200 to 3000 Å was formed by the plasma CVD method. Then, lamp annealing of visible / near infrared light was performed. A halogen lamp was used as the infrared light source. The wavelength is 0.5, which is well absorbed by crystalline silicon.
.About.4 .mu.m, preferably 0.8 to 1.3 .mu.m. As for the intensity of visible / near infrared light, the temperature on the monitor single crystal silicon wafer is 800 to 1300 ° C, typically 900 to 1
It was adjusted to be between 200 ° C. Specifically, the temperature of the thermocouple embedded in the silicon wafer was monitored and fed back to the infrared light source. The infrared light irradiation was performed in an H 2 atmosphere. 0.1 to 10% of HCl, other hydrogen halides, and compounds of fluorine, chlorine, and bromine may be mixed in the H 2 atmosphere.

【0055】本実施例では可視・近赤外光照射の際に、
酸化珪素または窒化珪素の保護膜が活性層の表面に形成
されており、このため、赤外光照射の際の表面の荒れや
汚染を防止することができた。このようなランプアニー
ル工程を併用することによって、熱アニールによる結晶
化だけでは不十分であった結晶性を向上させることがで
きた。(図3(C))
In this embodiment, during irradiation of visible / near infrared light,
Since a protective film of silicon oxide or silicon nitride is formed on the surface of the active layer, it was possible to prevent the surface from being roughened or contaminated during infrared light irradiation. By using such a lamp annealing process together, it was possible to improve the crystallinity, which was not sufficient only by crystallization by thermal annealing. (Fig. 3 (C))

【0056】可視・近赤外光照射後、保護膜308を除
去した。その後は実施例1と同様にゲイト絶縁膜30
9、ゲイト電極310、311を形成した。ゲイト電極
としてはタンタルを用い、ゲイト電極の表面には陽極酸
化法によって、酸化タンタルの被膜を1000〜300
0Å、例えば3000Å形成した。そして、実施例1と
同様にイオンドーピング法によって不純物元素を導入
し、ソース/ドレイン領域を形成した。
After irradiation with visible / near infrared light, the protective film 308 was removed. After that, the gate insulating film 30 is formed as in the first embodiment.
9, gate electrodes 310 and 311 were formed. Tantalum is used for the gate electrode, and a tantalum oxide film is formed on the surface of the gate electrode by an anodic oxidation method to a thickness of 1000 to 300.
0Å, for example 3000Å was formed. Then, as in Example 1, the impurity element was introduced by the ion doping method to form the source / drain regions.

【0057】この不純物の活性化にはランプアニール法
を用いた。赤外線の光源としてはハロゲンランプを用い
た。波長が0.5〜4μm、好ましくは0.8〜1.3
μmの可視・赤外光を30〜180秒照射した。上記波
長の可視・近赤外線は燐またはホウ素が1019〜1021
cm-3添加された非晶質珪素へは吸収されやすく、10
00℃以上の熱アニールにも匹敵する効果的なアニール
をおこなうことができる。その反面、ガラス基板へは吸
収されにくいので、ガラス基板を高温に加熱することが
なく、また短時間の処理ですむので、ガラス基板の縮み
が問題となる工程においては最適な方法であるといえ
る。特に本実施例では事前に基板の収縮が起こらないよ
うな処理が施してあるのでなおさらである。
A lamp annealing method was used to activate the impurities. A halogen lamp was used as the infrared light source. Wavelength is 0.5-4 μm, preferably 0.8-1.3
Irradiation with visible / infrared light of μm was performed for 30 to 180 seconds. In the visible / near infrared rays of the above wavelength, phosphorus or boron is 10 19 to 10 21.
It is easily absorbed by the amorphous silicon added with cm -3.
It is possible to perform effective annealing comparable to thermal annealing at 00 ° C. or higher. On the other hand, since it is difficult to be absorbed by the glass substrate, it does not require heating the glass substrate to a high temperature and requires only a short treatment time, so it can be said that it is the optimal method in the process where shrinkage of the glass substrate is a problem. . Particularly, in the present embodiment, the treatment is performed in advance so that the substrate does not shrink, which is all the more remarkable.

【0058】可視・近赤外光の強度は、モニターの単結
晶珪素ウェハー上の温度が800〜1300℃、代表的
には900〜1200℃の間にあるように調整した。具
体的には、珪素ウェハーに埋め込んだ熱電対の温度をモ
ニターして、これを赤外線の光源にフィードバックさせ
た。なお、赤外光照射は、H2 雰囲気中にておこなっ
た。H2 雰囲気に0.1〜10%のHCl、その他ハロ
ゲン化水素やフッ素や塩素、臭素の化合物を混入しても
よい。(図3(D))
The intensity of visible / near-infrared light was adjusted so that the temperature on the monitor single crystal silicon wafer was 800 to 1300 ° C, typically 900 to 1200 ° C. Specifically, the temperature of the thermocouple embedded in the silicon wafer was monitored and fed back to the infrared light source. The infrared light irradiation was performed in an H 2 atmosphere. 0.1 to 10% of HCl, other hydrogen halides, and compounds of fluorine, chlorine, and bromine may be mixed in the H 2 atmosphere. (Fig. 3 (D))

【0059】その後、層間絶縁物312を成膜して、こ
れにコンタクトホールを形成し、メタル配線313、3
14、315を形成した。さらに、1気圧の水素雰囲気
中で250〜400℃、例えば350℃でアニールする
ことによって、水素化をおこなった。(図3(E)) このようにして、相補型TFT回路を形成した。本実施
例ではランプアニール(可視・近赤外光照射)の際に活
性層の表面に保護膜が形成されており、表面の荒れや汚
染が防止される。このため、本実施例のTFTの特性
(電界移動度やしきい値電圧)および信頼性は極めて良
好であった。
After that, an interlayer insulating film 312 is formed, contact holes are formed in the film, and metal wirings 313 and 3 are formed.
14 and 315 were formed. Further, hydrogenation was performed by annealing at 250 to 400 ° C., for example 350 ° C., in a hydrogen atmosphere of 1 atm. (FIG. 3E) In this way, a complementary TFT circuit was formed. In this embodiment, a protective film is formed on the surface of the active layer during lamp annealing (visible / near infrared light irradiation) to prevent the surface from being roughened or contaminated. Therefore, the characteristics (electric field mobility and threshold voltage) and reliability of the TFT of this example were extremely good.

【0060】〔実施例4〕図5を用いて、本実施例を説
明する。基板としては、NHテクノグラス社製のNA4
5ガラス(歪み点610℃)を用いた。まず、基板を歪
み点以上の650℃の一酸化二窒素(N2 O)雰囲気中
で1時間アニールした後、0.2℃/分で500℃まで
徐冷した。ガラス基板501上にプラズマCVD法によ
って下地膜を形成した。まず、基板上に窒化珪素膜50
2を1000Å成膜し、さらに酸化珪素膜503を10
00Å成膜して、2層から成る下地膜を形成した。窒化
珪素膜702を形成する理由は、ガラス基板からの可動
イオン等による汚染をなくすためである。
[Embodiment 4] This embodiment will be described with reference to FIG. As the substrate, NA4 manufactured by NH Techno Glass Co., Ltd.
5 glass (strain point 610 ° C.) was used. First, the substrate was annealed in a nitrous oxide (N 2 O) atmosphere at 650 ° C. above the strain point for 1 hour and then gradually cooled to 500 ° C. at 0.2 ° C./min. A base film was formed on the glass substrate 501 by the plasma CVD method. First, the silicon nitride film 50 is formed on the substrate.
2 is formed into 1000 Å, and a silicon oxide film 503 is formed into 10
A film of 00Å was formed to form a two-layer base film. The reason for forming the silicon nitride film 702 is to eliminate contamination by mobile ions or the like from the glass substrate.

【0061】そして、プラズマCVD法によって厚さ3
00〜800Å、例えば、500Åの非晶質珪素膜50
4を成膜した。さらに、厚さ1000Åの酸化珪素のマ
スク505を形成した。そして、酢酸ニッケル溶液を用
いたスピンコーティング法によって、酢酸ニッケル膜5
06を形成した。ニッケルの濃度は50〜300pp
m、例えば、100ppmとした。このとき、酢酸ニッ
ケル膜506は数〜数十Å程度と極めて薄いため膜にな
ってるとは限らない。(図5(A))
Then, a thickness of 3 is formed by the plasma CVD method.
00-800Å, for example, 500Å amorphous silicon film 50
4 was deposited. Further, a silicon oxide mask 505 having a thickness of 1000 Å was formed. Then, the nickel acetate film 5 is formed by spin coating using a nickel acetate solution.
06 was formed. Nickel concentration is 50-300pp
m, for example, 100 ppm. At this time, the nickel acetate film 506 is not necessarily a film because it is extremely thin, about several to several tens of liters. (Figure 5 (A))

【0062】次に550℃、8時間の加熱アニールをお
こない、非晶質珪素膜504を結晶化せしめた。この
際、矢印で示されるように、基板に対して平行な方向に
結晶成長が進行した。次に、マスク505(結晶化アニ
ールの際の保護膜でもある)を除去した後、結晶性の向
上のためにレーザー結晶化を施した。KrFエキシマレ
ーザー光(波長248nm)を200〜300mJ/c
2 で照射することによって、結晶性珪素膜607が得
られた。(図5(B))
Next, heating annealing was performed at 550 ° C. for 8 hours to crystallize the amorphous silicon film 504. At this time, as indicated by an arrow, crystal growth proceeded in a direction parallel to the substrate. Next, after removing the mask 505 (which is also a protective film at the time of crystallization annealing), laser crystallization was performed to improve crystallinity. KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) is 200 to 300 mJ / c
By irradiating with m 2 , a crystalline silicon film 607 was obtained. (Fig. 5 (B))

【0063】その後、結晶性珪素膜507をパターニン
グして、島状の活性層領域511を形成した。この際、
図5(B)で508で示された領域が、ニッケルが直接
導入された領域であり、ニッケルが高濃度に存在する領
域である。また、実施例1および2で示したように結晶
成長の終点509、510にも、やはりニッケルが高濃
度に存在する。これらの領域は、その間の結晶化してい
る領域に比較してニッケルの濃度が1桁近く高いことが
判明している。したがって、本実施例においては、アク
ティブ素子、例えば画素TFTを形成するための領域で
ある活性層領域はこれらのニッケル濃度の高い領域を避
けてパターニングし、ニッケルの高濃度領域を意図的に
除去した。活性層のエッチングは垂直方向に異方性を有
するRIE法によっておこなった。
After that, the crystalline silicon film 507 was patterned to form an island-shaped active layer region 511. On this occasion,
A region denoted by 508 in FIG. 5B is a region into which nickel is directly introduced, and is a region in which nickel is present at a high concentration. Further, as shown in Examples 1 and 2, nickel also exists in high concentration at the crystal growth end points 509 and 510. It has been found that the nickel concentration in these regions is higher than that of the crystallized regions by almost one digit. Therefore, in the present embodiment, the active layer region, which is a region for forming an active element such as a pixel TFT, is patterned while avoiding the regions having a high nickel concentration, and the high concentration region of nickel is intentionally removed. . The etching of the active layer was performed by the RIE method having anisotropy in the vertical direction.

【0064】次いで、ゲイト絶縁膜512として、厚さ
200〜3000Å、例えば、1000Åの酸化珪素膜
をプラズマCVD法によって形成した。その後、厚さ1
000Å〜3μm、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)膜をスパッタリング法によって形成した。
そして、フォトレジストをスピンコーティング法によっ
て形成した。フォトレジスト形成前に、陽極酸化法によ
って厚さ100〜1000Åの酸化アルミニウム膜を表
面に形成しておくと、フォトレジストの密着性が良くな
る。その後、フォトレジストとアルミニウム膜をパター
ニングして、ゲイト電極513を形成した。エッチング
終了後も、フォトレジストは剥離せず、ゲイト電極51
3上にマスク膜514として残存せしめた。
Next, as the gate insulating film 512, a silicon oxide film having a thickness of 200 to 3000 Å, for example, 1000 Å, was formed by the plasma CVD method. Then thickness 1
An aluminum (containing 1 wt% Si or 0.1 to 0.3 wt% Sc) film having a thickness of 000 Å to 3 μm, for example, 5000 Å, was formed by a sputtering method.
Then, a photoresist was formed by spin coating. If an aluminum oxide film having a thickness of 100 to 1000 Å is formed on the surface by anodic oxidation before the photoresist is formed, the adhesion of the photoresist is improved. Then, the photoresist and the aluminum film were patterned to form a gate electrode 513. The photoresist is not peeled off after the etching, and the gate electrode 51 is not removed.
3 was left as a mask film 514.

【0065】さらに、これに電解溶液中で電流を通じて
ポーラス陽極酸化し、厚さ3000〜6000Å、例え
ば、厚さ5000Åのポーラス型陽極酸化物515を形
成した。ポーラス陽極酸化は、3〜20%のクエン酸も
しくはショウ酸、燐酸、クロム酸、硫酸等の酸性水溶液
を用いておこない、5〜30Vの一定電流をゲイト電極
に印加すればよい。本実施例においてはショウ酸溶液
(30℃)中で、電圧を10Vとし、20〜40分、陽
極酸化した。ポーラス型陽極酸化物の厚さは陽極酸化を
おこなう時間によって制御した。(図5(C))
Further, a porous anodic oxide 515 having a thickness of 3000 to 6000 Å, for example, 5000 Å, was formed by carrying out a porous anodic oxidation in the electrolytic solution by applying an electric current. Porous anodic oxidation may be performed using an acidic aqueous solution of 3 to 20% citric acid or oxalic acid, phosphoric acid, chromic acid, sulfuric acid, or the like, and a constant current of 5 to 30 V may be applied to the gate electrode. In this example, the voltage was set to 10 V and anodized in an oxalic acid solution (30 ° C.) for 20 to 40 minutes. The thickness of the porous anodic oxide was controlled by the time of anodic oxidation. (Fig. 5 (C))

【0066】その後、マスク514を剥離してバリヤ陽
極酸化をおこなった。この際には、基板をpH≒7、1
〜3%の酒石酸のエチレングリコール溶液に浸し、白金
を陰極、アルミニウムの電極を陽極として、徐々に電圧
を上げて陽極酸化を進行させた。このようにして、緻密
で耐圧の高いバリヤ型陽極酸化物616が形成された。
After that, the mask 514 was peeled off and barrier anodic oxidation was performed. At this time, the substrate should have a pH of approximately 7, 1
It was immersed in an ethylene glycol solution of tartaric acid of ˜3%, platinum was used as a cathode, and an aluminum electrode was used as an anode, and the voltage was gradually increased to proceed anodization. In this way, a dense barrier type anodic oxide 616 having a high breakdown voltage was formed.

【0067】そして、ゲイト絶縁膜512をドライエッ
チング法によってエッチングした。このとき、陽極酸化
物515、516はエッチングされず、ゲイト絶縁膜5
12のみがエッチングされ、島状の活性層511が現れ
た時点でエッチングを終了した。その結果、ポーラス型
陽極酸化物515の下のゲイト絶縁膜512’はエッチ
ングされずに残った。(図5(D))
Then, the gate insulating film 512 was etched by the dry etching method. At this time, the anodic oxides 515 and 516 are not etched and the gate insulating film 5 is not etched.
When only 12 was etched and the island-shaped active layer 511 appeared, the etching was finished. As a result, the gate insulating film 512 ′ under the porous anodic oxide 515 remained without being etched. (Figure 5 (D))

【0068】その後、ポーラス型陽極酸化物515をエ
ッチングして、除去した。そして、イオンドーピング法
によって、島状の活性層511にゲイト電極部(ゲイト
電極、バリヤ型陽極酸化物、酸化珪素膜)をマスクとし
て、自己整合的に不純物として硼素を注入て、P型不純
物領域517が形成された。ここでは、ドーピングガス
にジボラン(B2 6 )を使用した。このとき、硼素の
ドーズ量は1〜4×1015原子/cm2 、加速電圧を1
0kVとした。ここで、加速電圧が低いため、ゲイト絶
縁膜の下部にはドーピングされず硼素は導入されず、オ
フセット領域が形成された。(図5(E))
Then, the porous anodic oxide 515 was etched and removed. Then, by ion doping, boron is injected as an impurity in a self-alignment manner into the island-shaped active layer 511 using the gate electrode portion (gate electrode, barrier type anodic oxide, silicon oxide film) as a mask to form a P type impurity region. 517 was formed. Here, diborane (B 2 H 6 ) was used as the doping gas. At this time, the dose amount of boron is 1 to 4 × 10 15 atoms / cm 2 , and the acceleration voltage is 1
It was set to 0 kV. Here, since the accelerating voltage is low, boron was not introduced into the lower portion of the gate insulating film, and an offset region was formed. (Fig. 5 (E))

【0069】さらに、これを350〜550℃、例え
ば、500℃、4時間の熱アニールをおこない、ドーピ
ングされた不純物の活性化をおこなった。この際の基板
の変形は極めて小さかった。さらに、より活性化を進め
るためにKrFエキシマレーザー(波長248nm、パ
ルス幅20nsec)を照射した。レーザーのエネルギ
ー密度は200〜400mJ/cm2 、好ましくは25
0〜300mJ/cm2が適当であった。この際、ゲイ
ト絶縁膜512’の下に存在するPI接合は、レーザー
照射によって十分に活性化された。つぎに、層間絶縁膜
519として酸化珪素膜を、プラズマCVD法によって
3000Åに成膜した。
Further, this was subjected to thermal annealing at 350 to 550 ° C., for example, 500 ° C. for 4 hours to activate the doped impurities. The deformation of the substrate at this time was extremely small. Further, a KrF excimer laser (wavelength 248 nm, pulse width 20 nsec) was irradiated for further activation. The energy density of the laser is 200 to 400 mJ / cm 2 , preferably 25.
0 to 300 mJ / cm 2 was suitable. At this time, the PI junction existing under the gate insulating film 512 ′ was sufficiently activated by laser irradiation. Next, a silicon oxide film was formed as the interlayer insulating film 519 to a thickness of 3000 Å by the plasma CVD method.

【0070】そして、層間絶縁膜519のエッチングを
おこない、ソース領域にコンタクトホールを形成した。
その後、アルミニウム膜をスパッタリング法によって形
成し、パターニングをおこないソース電極519を形成
した。(図5(F)) 最後にパッシベーション膜520として厚さ1000〜
6000Å、例えば、3000Åの窒化珪素膜をプラズ
マCVD法によって形成し、これと層間絶縁膜518を
エッチングしてドレインにコンタクトホールを形成し
た。その後、インディウム錫酸化物膜(ITO膜)を形
成して、これをエッチングして画素電極521を形成し
た。(図5(G)) 以上のようにして、Pチャネル型のオフセット領域を有
する画素TFTが形成された。
Then, the interlayer insulating film 519 was etched to form a contact hole in the source region.
After that, an aluminum film was formed by a sputtering method and patterned to form a source electrode 519. (FIG. 5 (F)) Finally, as the passivation film 520, the thickness of 1000-
A 6000 Å, for example 3000 Å, silicon nitride film was formed by plasma CVD, and this and the interlayer insulating film 518 were etched to form a contact hole in the drain. After that, an indium tin oxide film (ITO film) was formed, and this was etched to form the pixel electrode 521. (FIG. 5G) As described above, the pixel TFT having the P-channel type offset region was formed.

【0071】〔実施例5〕図6を用いて、本実施例を説
明する。基板としては、コーニング社製1733番ガラ
スを用いた。まず、基板を歪み点以上の700℃の窒素
(N2 )雰囲気中で1時間アニールした後、0.2℃/
分で600℃まで徐冷した。その後、ガラス基板601
上に下地膜を形成した。ここでは、基板上にスパッタリ
ング法によって窒化アルミニウム膜602を1000Å
成膜し、さらにプラズマCVD法によって酸化珪素膜6
03を1000Å成膜し、2層から成る下地膜を形成し
た。窒化アルミニウム膜702を形成する理由は、ガラ
ス基板からの可動イオン等による汚染をなくすためであ
る。
[Embodiment 5] This embodiment will be described with reference to FIG. Corning No. 1733 glass was used as the substrate. First, the substrate is annealed in a nitrogen (N 2 ) atmosphere at 700 ° C. above the strain point for 1 hour, and then 0.2 ° C. /
It was gradually cooled to 600 ° C. in minutes. Then, the glass substrate 601
A base film was formed on top. Here, the aluminum nitride film 602 is formed on the substrate by a sputtering method at 1000 Å
A silicon oxide film 6 is formed by the plasma CVD method.
03 was deposited to 1000 Å to form a two-layer base film. The reason for forming the aluminum nitride film 702 is to eliminate contamination by mobile ions or the like from the glass substrate.

【0072】そして、プラズマCVD法によって厚さ3
00〜800Å、例えば、500Åの非晶質珪素膜60
4を成膜した。さらに、厚さ1000Åの酸化珪素のマ
スク605を形成した。そして、酢酸ニッケル溶液を用
いたスピンコーティング法によって、酢酸ニッケル膜6
06を形成した。(図6(A)) 次に550℃、8時間の加熱アニールをおこない、非晶
質珪素膜604の結晶化をおこなった。この際、矢印で
示されるように、基板に対して平行な方向に結晶成長が
進行した。
Then, a thickness of 3 is obtained by the plasma CVD method.
00-800Å, for example, 500Å amorphous silicon film 60
4 was deposited. Further, a mask 605 of silicon oxide having a thickness of 1000Å was formed. Then, the nickel acetate film 6 is formed by a spin coating method using a nickel acetate solution.
06 was formed. (FIG. 6 (A)) Next, heating annealing was performed at 550 ° C. for 8 hours to crystallize the amorphous silicon film 604. At this time, as indicated by an arrow, crystal growth proceeded in a direction parallel to the substrate.

【0073】次に、マスクを除去した後、結晶性の向上
のためにレーザー結晶化を施した。KrFエキシマレー
ザー光を200〜300mJ/cm2 で照射することに
よって、結晶性珪素膜607が得られた。(図6
(B)) その後、結晶性珪素膜607をパターニングして、島状
の活性層領域611を形成した。この際、実施例4と同
様に、ニッケルの濃度が高い領域を避けて活性層を形成
した。
Next, after removing the mask, laser crystallization was performed to improve the crystallinity. The crystalline silicon film 607 was obtained by irradiating with KrF excimer laser light at 200 to 300 mJ / cm 2 . (Fig. 6
(B) After that, the crystalline silicon film 607 was patterned to form an island-shaped active layer region 611. At this time, as in Example 4, the active layer was formed while avoiding the region where the nickel concentration was high.

【0074】次いで、ゲイト絶縁膜612として、厚さ
200〜3000Å、例えば、1200Åの酸化珪素膜
をプラズマCVD法によって形成した。その後、厚さ1
000Å〜3μm、例えば、6000Åのアルミニウム
膜をスパッタリング法によって形成した。そして、実施
例4と同様な方法で、ゲイト電極613、フォトレジス
トのマスク614、ポーラス陽極酸化物615を形成し
た。(図6(C)) その後、マスク614を剥離してバリヤ陽極酸化をおこ
ない,バリヤ型陽極酸化物616を形成した。そして、
ゲイト絶縁膜をドライエッチング法によってエッチング
したその結果、ポーラス型陽極酸化物616の下のゲイ
ト絶縁膜612’が残った。(図6(D))
Next, as the gate insulating film 612, a silicon oxide film having a thickness of 200 to 3000 Å, for example, 1200 Å was formed by the plasma CVD method. Then thickness 1
An aluminum film of 000Å to 3 μm, for example, 6000Å was formed by the sputtering method. Then, a gate electrode 613, a photoresist mask 614, and a porous anodic oxide 615 were formed in the same manner as in Example 4. (FIG. 6C) After that, the mask 614 was peeled off and barrier anodic oxidation was performed to form a barrier type anodic oxide 616. And
As a result of etching the gate insulating film by the dry etching method, the gate insulating film 612 ′ under the porous anodic oxide 616 remained. (Figure 6 (D))

【0075】その後、ポーラス型陽極酸化物615をエ
ッチングして、除去し、イオンドーピング法によって、
島状の活性層領域611にゲイト電極部(ゲイト電極、
バリヤ型陽極酸化物、酸化珪素膜)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て、P型不純物領
域617が形成された。(図6(E))
After that, the porous anodic oxide 615 is etched and removed, and the ion doping method is used to remove the porous anodic oxide 615.
The gate electrode portion (gate electrode,
Using the barrier type anodic oxide and the silicon oxide film) as a mask, boron was implanted as an impurity in a self-aligned manner to form a P type impurity region 617. (Fig. 6 (E))

【0076】さらに、KrFエキシマレーザー(波長2
48nm、パルス幅20nsec)を照射して、不純物
領域617の活性化をおこなった。さらに、ソース/チ
ャネル、ドレイン/チャネル間の接合を良くするため
に、350〜550℃、例えば、500℃で4時間の熱
アニールをおこなった。つぎに、層間絶縁膜618とし
て酸化珪素膜を、プラズマCVD法によって3000Å
に成膜した。
Furthermore, a KrF excimer laser (wavelength 2
Irradiation with 48 nm and a pulse width of 20 nsec) was performed to activate the impurity region 617. Further, in order to improve the junction between the source / channel and the drain / channel, thermal annealing was performed at 350 to 550 ° C., for example, 500 ° C. for 4 hours. Next, a silicon oxide film is formed as the interlayer insulating film 618 by the plasma CVD method at 3000 Å
It was formed into a film.

【0077】そして、層間絶縁膜618のエッチングを
おこない、ソース領域にコンタクトホールを形成した。
その後、アルミニウム膜をスパッタリング法によって形
成し、パターニングをおこないソース電極619を形成
した。(図6(F)) 最後にパッシベーション膜620として厚さ2000〜
6000Å、例えば、3000Åの窒化珪素膜をプラズ
マCVD法によって形成し、これと層間絶縁膜618を
エッチングしてドレインにコンタクトホールを形成し
た。その後、インディウム錫酸化物膜(ITO膜)を形
成して、これをエッチングして画素電極621を形成し
た。(図6(G)) 以上のようにして、Pチャネル型のオフセット領域を有
する画素TFTが形成された。
Then, the interlayer insulating film 618 was etched to form a contact hole in the source region.
After that, an aluminum film was formed by a sputtering method and patterned to form a source electrode 619. (FIG. 6 (F)) Finally, a passivation film 620 having a thickness of 2000 to
A 6000 Å, for example, 3000 Å silicon nitride film was formed by the plasma CVD method, and this and the interlayer insulating film 618 were etched to form a contact hole in the drain. After that, an indium tin oxide film (ITO film) was formed, and this was etched to form a pixel electrode 621. (FIG. 6G) As described above, the pixel TFT having the P-channel type offset region was formed.

【0078】〔実施例6〕図7を用いて、本実施例を説
明する。基板としては、コーニング社製7059番ガラ
スを用いた。まず、基板を歪み点以上の640℃のアン
モニア(NH3 )雰囲気中で1時間アニールした後、
0.2℃/分で400℃まで徐冷した。その後、ガラス
基板701上に下地膜を形成した。ここでは、基板上に
プラズマCVD法によって酸化珪素膜702を1000
Å成膜し、さらにプラズマCVD法によって窒化珪素膜
703を1000Å成膜し、2層から成る下地膜を形成
した。
[Sixth Embodiment] This embodiment will be described with reference to FIG. Corning 7059 glass was used as the substrate. First, after annealing the substrate in an ammonia (NH 3 ) atmosphere at 640 ° C. above the strain point for 1 hour,
It was gradually cooled to 400 ° C at 0.2 ° C / min. After that, a base film was formed on the glass substrate 701. Here, a silicon oxide film 702 is formed on the substrate by a plasma CVD method.
Then, a silicon nitride film 703 having a thickness of 1000 Å was formed by a plasma CVD method to form a base film having two layers.

【0079】そして、プラズマCVD法によって厚さ3
00〜800Å、例えば、500Åの非晶質珪素膜70
4を成膜した。さらに、厚さ1000Åの酸化珪素のマ
スク705を形成した。そして、酢酸ニッケル溶液を用
いたスピンコーティング法によって、酢酸ニッケル膜7
06を形成した。(図7(A))次に550℃、8時間
の加熱アニールをおこない、非晶質珪素膜704の結晶
化をおこなった。この際、矢印で示されるように、基板
に対して平行な方向に結晶成長が進行した。
Then, a thickness of 3 is formed by the plasma CVD method.
00-800Å, for example, 500Å amorphous silicon film 70
4 was deposited. Further, a silicon oxide mask 705 having a thickness of 1000 Å was formed. Then, the nickel acetate film 7 is formed by a spin coating method using a nickel acetate solution.
06 was formed. (FIG. 7A) Next, heat anneal was performed at 550 ° C. for 8 hours to crystallize the amorphous silicon film 704. At this time, as indicated by an arrow, crystal growth proceeded in a direction parallel to the substrate.

【0080】次に、マスクを除去した後、結晶性の向上
のためにレーザー結晶化を施した。KrFエキシマレー
ザー光を200〜300mJ/cm2 で照射することに
よって、結晶性珪素膜707が得られた。(図7
(B)) その後、結晶性珪素膜707をパターニングして、島状
の活性層領域711を形成した。この際、実施例4と同
様に、ニッケルの濃度が高い領域を避けて活性層を形成
した。この際、RIE法によって、エッチングをおこな
ったが、窒化酸化珪素膜703のエッチングレートは珪
素膜に比較して非常に小さかったので、下地膜のオーバ
ーエッチは少なかった。
Next, after removing the mask, laser crystallization was performed to improve the crystallinity. A crystalline silicon film 707 was obtained by irradiating with KrF excimer laser light at 200 to 300 mJ / cm 2 . (Fig. 7
(B) After that, the crystalline silicon film 707 was patterned to form an island-shaped active layer region 711. At this time, as in Example 4, the active layer was formed while avoiding the region where the nickel concentration was high. At this time, etching was performed by the RIE method, but since the etching rate of the silicon oxynitride film 703 was much smaller than that of the silicon film, overetching of the base film was small.

【0081】次いで、ゲイト絶縁膜712として、厚さ
200〜3000Å、例えば、1200Åの酸化珪素膜
をプラズマCVD法によって形成した。その後、厚さ1
000Å〜3μm、例えば、6000Åのアルミニウム
膜をスパッタリング法によって形成した。そして、実施
例4と同様な方法で、ゲイト電極713、フォトレジス
トのマスク714、ポーラス陽極酸化物715を形成し
た。(図7(C))
Next, as the gate insulating film 712, a silicon oxide film having a thickness of 200 to 3000 Å, for example, 1200 Å, was formed by the plasma CVD method. Then thickness 1
An aluminum film of 000Å to 3 μm, for example, 6000Å was formed by the sputtering method. Then, a gate electrode 713, a photoresist mask 714, and a porous anodic oxide 715 were formed in the same manner as in Example 4. (Fig. 7 (C))

【0082】その後、マスク714を剥離してバリヤ陽
極酸化をおこない,バリヤ型陽極酸化物716を形成し
た。そして、ゲイト絶縁膜をドライエッチング法によっ
てエッチングしたその結果、ポーラス型陽極酸化物71
6の下のゲイト絶縁膜712’が残った。(図7
(D))
After that, the mask 714 was peeled off and barrier anodic oxidation was performed to form a barrier type anodic oxide 716. Then, as a result of etching the gate insulating film by the dry etching method, the porous anodic oxide 71
The gate insulating film 712 'under 6 remained. (Fig. 7
(D))

【0083】その後、ポーラス型陽極酸化物715をエ
ッチングして、除去し、イオンドーピング法によって、
島状の活性層領域711にゲイト電極部(ゲイト電極、
バリヤ型陽極酸化物、酸化珪素膜)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て、P型不純物領
域717が形成された。(図7(E))
After that, the porous anodic oxide 715 is etched and removed, and the ion doping method is used to remove the porous anodic oxide 715.
The gate electrode portion (gate electrode,
Using the barrier type anodic oxide and the silicon oxide film as a mask, boron was implanted as an impurity in a self-aligned manner to form a P type impurity region 717. (Fig. 7 (E))

【0084】さらに、350〜550℃、例えば、50
0℃、4時間の熱アニールをおこない、ドーピングされ
た不純物の活性化をおこなった。そして、より活性化を
好ましくおこなうために、KrFエキシマレーザー(波
長248nm、パルス幅20nsec)を照射した。そ
の後、ソース/チャネル接合、およびドレイン/チャネ
ル接合の特性を改善させるために、350〜550℃、
例えば、480℃、1時間のアニールをおこなった。つ
ぎに、層間絶縁膜718として酸化珪素膜を、プラズマ
CVD法によって3000Åに成膜した。
Furthermore, 350 to 550 ° C., for example, 50
Thermal annealing was performed at 0 ° C. for 4 hours to activate the doped impurities. Then, in order to perform activation more preferably, a KrF excimer laser (wavelength 248 nm, pulse width 20 nsec) was irradiated. Then, in order to improve the characteristics of the source / channel junction and the drain / channel junction, 350 to 550 ° C.,
For example, annealing was performed at 480 ° C. for 1 hour. Next, a silicon oxide film was formed as the interlayer insulating film 718 to a thickness of 3000 Å by the plasma CVD method.

【0085】そして、層間絶縁膜718のエッチングを
おこない、ソース領域にコンタクトホールを形成した。
その後、アルミニウム膜をスパッタリング法によって形
成し、パターニングをおこないソース電極719を形成
した。(図7(F)) 最後にパッシベーション膜720として厚さ2000〜
6000Å、例えば、3000Åの窒化珪素膜をプラズ
マCVD法によって形成し、これと層間絶縁膜718を
エッチングしてドレインにコンタクトホールを形成し
た。その後、インディウム錫酸化物膜(ITO膜)を形
成して、これをエッチングして画素電極721を形成し
た。(図7(G)) 以上のようにして、Pチャネル型のオフセット領域を有
する画素TFTが形成された。
Then, the interlayer insulating film 718 was etched to form a contact hole in the source region.
After that, an aluminum film was formed by a sputtering method and patterned to form a source electrode 719. (FIG. 7 (F)) Finally, a passivation film 720 having a thickness of 2000 to
A 6000 Å, for example, 3000 Å silicon nitride film was formed by a plasma CVD method, and this and the interlayer insulating film 718 were etched to form a contact hole in the drain. After that, an indium tin oxide film (ITO film) was formed, and this was etched to form a pixel electrode 721. (FIG. 7G) As described above, the pixel TFT having the P-channel type offset region was formed.

【0086】[0086]

【発明の効果】上記のように基板を歪み点以上の温度で
熱アニールして、徐冷することによって以後の熱処理に
よる基板の収縮が非常に小さくなった。一般には、実施
例に示したようなニッケルを導入するパターニング工程
(マスク合わせ工程)は、他のパターニング工程に比べ
ると、それほどの精度は要求されない。一方、コンタク
トホールの開孔やゲイト電極の形成のパターニングは数
μm以下の精度が要求される。このため、従来はドーピ
ング不純物の活性化は実質的に熱的なプロセスを伴わな
いレーザーアニールが中心であった。
As described above, by thermally annealing the substrate at a temperature equal to or higher than the strain point and gradually cooling, the shrinkage of the substrate due to the subsequent heat treatment becomes very small. Generally, the patterning step (mask alignment step) of introducing nickel as shown in the embodiment does not require so much accuracy as compared with other patterning steps. On the other hand, patterning for forming contact holes and forming gate electrodes requires accuracy of several μm or less. For this reason, conventionally, the activation of doping impurities has been centered on laser annealing that does not involve a substantially thermal process.

【0087】しかしながら、本発明によって、かなりの
温度まで基板収縮を抑制できるようになったため、実施
例2に示したような熱アニールや実施例3に示したよう
なランプアニールという、より量産に適した手段を用い
ることができるようになった。このように、本発明は絶
縁基板上の半導体装置の形成に極めて効果がある。
However, since the present invention makes it possible to suppress the shrinkage of the substrate to a considerable temperature, the thermal annealing as shown in Example 2 and the lamp annealing as shown in Example 3 are more suitable for mass production. It became possible to use the means. As described above, the present invention is extremely effective in forming a semiconductor device on an insulating substrate.

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

【図1】 実施例1のTFTの作製工程を示す。1A to 1C show steps of manufacturing a TFT of Example 1. FIG.

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

【図3】 実施例3のTFTの作製工程を示す。FIG. 3 shows a manufacturing process of a TFT of Example 3.

【図4】 従来の基板収縮によるパターニングのずれの
例を示す。
FIG. 4 shows an example of deviation of patterning due to conventional substrate contraction.

【図5】 実施例4のTFTの作製工程を示す。FIG. 5 shows a manufacturing process of the TFT of Example 4.

【図6】 実施例5のTFTの作製工程を示す。FIG. 6 shows a process of manufacturing a TFT of Example 5.

【図7】 実施例6のTFTの作製工程を示す。FIG. 7 shows a manufacturing process of a TFT of Example 6.

【図8】 本発明に用いる熱アニール炉の構成例を示
す。
FIG. 8 shows a structural example of a thermal annealing furnace used in the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 ニッケル導入部分 101 ガラス基板 102 下地膜(酸化珪素膜) 103 マスク 104 珪素膜 104’ 島状珪素膜(活性層) 105 ニッケルの濃度の高い領域 106 ゲイト絶縁膜(酸化珪素膜) 107 ゲイト電極(アルミニウム) 108 陽極酸化層(酸化アルミニウム) 109 ゲイト電極 110 陽極酸化層 111 ソース(ドレイン)領域 112 チャネル形成領域 113 ドレイン(ソース)領域 114 ソース(ドレイン)領域 115 チャネル形成領域 116 ドレイン(ソース)領域 117 電極 118 層間絶縁物 119 電極 120 電極 100 Nickel introduction part 101 glass substrate 102 Base film (silicon oxide film) 103 mask 104 Silicon film 104 'island-shaped silicon film (active layer) 105 Area with high nickel concentration 106 Gate insulating film (silicon oxide film) 107 Gate electrode (aluminum) 108 Anodized layer (aluminum oxide) 109 Gate electrode 110 Anodized layer 111 Source (drain) region 112 channel formation region 113 drain region 114 source (drain) region 115 channel formation region 116 drain region 117 electrodes 118 Interlayer insulation 119 electrodes 120 electrodes

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大谷 久 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社 半導体エネルギー研究所内 (72)発明者 張 宏勇 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社 半導体エネルギー研究所内 (72)発明者 竹村 保彦 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社 半導体エネルギー研究所内 (56)参考文献 特開 平7−99324(JP,A) 特開 平2−102150(JP,A) 特開 昭63−315141(JP,A) 特開 平4−85969(JP,A) 特開 平6−296023(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/786 H01L 21/336 H01L 21/324 H01L 27/12 C30B 25/02 G02F 1/1333 G02F 1/1368 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Hisashi Otani Hisashi Otani 398 Hase, Atsugi City, Kanagawa Prefecture, Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. ) Inventor Yasuhiko Takemura 398 Hase, Atsugi City, Kanagawa Prefecture Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. (56) Reference JP-A-7-99324 (JP, A) JP-A-2-102150 (JP, A) JP-A-63- 315141 (JP, A) JP-A-4-85969 (JP, A) JP-A-6-296023 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 29/786 H01L 21 / 336 H01L 21/324 H01L 27/12 C30B 25/02 G02F 1/1333 G02F 1/1368

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】基板保持手段に水平に保持したガラス基板
を、前記ガラス基板の歪み点以上の第1の温度で熱アニ
ールし、前記第1の温度から前記歪み点以下の第2の
度まで2℃/分以下の速度で徐冷した後、 前記ガラス基板上に酸化珪素膜、窒化珪素膜、窒化アル
ミニウム膜、又はこれらを2層以上重ねた多層膜を形成
し、 前記酸化珪素膜、窒化珪素膜、窒化アルミニウム膜、又
はこれらを2層以上重ねた多層膜上に非晶質珪素膜を形
成し、 その後、前記第1の温度を超えない第3の温度にて、前
記ガラス基板を処理 することを特徴とするアクティブ型
液晶表示装置の作製方法。
1. A glass substrate horizontally held by a substrate holding means.
The thermal annealing at a first temperature above the strain point of the glass substrate
And slow cooling from the first temperature to a second temperature equal to or lower than the strain point at a rate of 2 ° C./min or less, and then a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed on the glass substrate. , Al nitride
Forming a minium film or a multilayer film in which two or more layers are stacked
The silicon oxide film, silicon nitride film, aluminum nitride film,
Forms an amorphous silicon film on a multilayer film in which two or more layers are stacked.
And then at a third temperature that does not exceed the first temperature,
Active type characterized by processing glass substrate
A method for manufacturing a liquid crystal display device .
【請求項2】基板保持手段に水平に保持したガラス基板
を、前記ガラス基板の歪み点以上の第1の温度で熱アニ
ールし前記第1の温度から前記歪み点以下の第2の
度まで℃/分以下の速度で徐冷した後、 前記ガラス基板上にプラズマCVD法によって、酸化珪
素膜、窒化珪素膜、窒化アルミニウム膜、又はこれらを
2層以上重ねた多層膜を形成し、 前記酸化珪素膜、窒化珪素膜、窒化アルミニウム膜、又
はこれらを2層以上重ねた多層膜上に非晶質珪素膜を形
成し、 その後、前記第1の温度を超えない第3の温度にて、前
記ガラス基板を処理 することを特徴とするアクティブ型
液晶表示装置の作製方法。
2. A glass substrate horizontally held by a substrate holding means.
The thermal annealing at a first temperature above the strain point of the glass substrate
And slow cooling from the first temperature to a second temperature equal to or lower than the strain point at a rate of 2 ° C./minute or less, and then using a plasma CVD method on the glass substrate by silicic oxide.
Element film, silicon nitride film, aluminum nitride film, or these
Forming a multilayer film of two or more layers, the silicon oxide film, the silicon nitride film, the aluminum nitride film, or
Forms an amorphous silicon film on a multilayer film in which two or more layers are stacked.
And then at a third temperature that does not exceed the first temperature,
Active type characterized by processing glass substrate
A method for manufacturing a liquid crystal display device .
【請求項3】基板保持手段に水平に保持された状態で、
歪み点以上の第1の温度で熱アニールした後、前記第1
の温度から前記歪み点以下の第2の温度まで℃/分以
下の速度で徐冷して得られたガラス基板を用いてアクテ
ィブ型液晶表示装置を作製する方法であって、 前記ガラス基板上に酸化珪素膜、窒化珪素膜、窒化アル
ミニウム膜、又はこれらを2層以上重ねた多層膜を形成
し、 前記酸化珪素膜、窒化珪素膜、窒化アルミニウム膜、又
はこれらを2層以上重ねた多層膜上に非晶質珪素膜を形
成した後、 前記第1の温度を超えない第3の温度にて、前記ガラス
基板を処理 することを特徴とするアクティブ型液晶表示
装置の作製方法。
3. A substrate holding means horizontally held,
After thermal annealing at a first temperature above the strain point, the first
From a glass substrate obtained by gradually cooling from a temperature of 2 to a second temperature below the strain point at a rate of 2 ° C./min or less.
And a silicon oxide film, a silicon nitride film, and an aluminum nitride film on the glass substrate.
Forming a minium film or a multilayer film in which two or more layers are stacked
The silicon oxide film, silicon nitride film, aluminum nitride film,
Forms an amorphous silicon film on a multilayer film in which two or more layers are stacked.
After being formed , the glass is heated at a third temperature not exceeding the first temperature.
Active type liquid crystal display characterized by processing substrate
A method for manufacturing a device.
【請求項4】基板保持手段に水平に保持された状態で、
歪み点以上の第1の温度で熱アニールした後、前記第1
の温度から2℃/分以下の速度で前記歪み点以下の第2
の温度まで徐冷して得られたガラス基板を用いてアクテ
ィブ型液晶表示装置を作製する方法であって、 前記ガラス基板上にプラズマCVD法によって、酸化珪
素膜、窒化珪素膜、窒化アルミニウム膜、又はこれらを
2層以上重ねた多層膜を形成し、 前記酸化珪素膜、窒化珪素膜、窒化アルミニウム膜、又
はこれらを2層以上重ねた多層膜上に非晶質珪素膜を形
成した後、 前記第1の温度を超えない第3の温度にて、前記ガラス
基板を処理することを特徴とするアクティブ型液晶表示
装置の作製方法。
4. A substrate holding means horizontally held,
After thermal annealing at a first temperature above the strain point, the first
Second temperature below the strain point at a rate of 2 ° C / min or less from the temperature of
The glass substrate obtained by gradually cooling to the temperature of
And a silicon oxide film on the glass substrate by a plasma CVD method.
Element film, silicon nitride film, aluminum nitride film, or these
Forming a multilayer film of two or more layers, the silicon oxide film, the silicon nitride film, the aluminum nitride film, or
Forms an amorphous silicon film on a multilayer film in which two or more layers are stacked.
After being formed , the glass is heated at a third temperature not exceeding the first temperature.
Active liquid crystal display characterized by processing substrate
Method for manufacturing device.
【請求項5】請求項1乃至4のいずれか一項において、 前記第1の温度での熱アニール及び前記第2の温度まで
の徐冷は、複数の前記ガラス基板を間隔を開けて配置し
て行われることを特徴とするアクティブ型液晶表示装置
の作製方法。
5. The thermal annealing at the first temperature and the temperature up to the second temperature according to any one of claims 1 to 4.
The gradual cooling consists of placing multiple glass substrates at intervals.
Active type liquid crystal display device characterized by being performed by
Of manufacturing.
【請求項6】請求項1乃至4のいずれか一項において、 前記第1の温度での熱アニール及び前記第2の温度まで
徐冷は、複数の前記ガラス基板を間隔を開けて配置し、
酸化性雰囲気または窒化性雰囲気で行われることを特徴
とするア クティブ型液晶表示装置の作製方法。
6. A thermal anneal at the first temperature and up to the second temperature according to any one of claims 1 to 4.
Gradually cooling, the plurality of glass substrates are arranged at intervals,
Characterized by being performed in an oxidizing atmosphere or a nitriding atmosphere
The method for manufacturing a active liquid crystal display device according to.
【請求項7】請求項1乃至6のいずれか一項において、 前記第2の温度までの徐冷は、0.5℃/分以下の速度
で行われることを特徴とするアクティブ型液晶表示装置
の作製方法。
7. The gradual cooling to the second temperature according to claim 1, wherein the cooling rate is 0.5 ° C./min or less.
Active liquid crystal display device characterized by being performed in
Of manufacturing.
【請求項8】請求項1乃至6のいずれか一項において、 前記第2の温度までの徐冷は、0.3℃/分以下の速度
で行われることを特徴とするアクティブ型液晶表示装置
の作製方法。
8. The gradual cooling to the second temperature according to claim 1, wherein the slow cooling is performed at a rate of 0.3 ° C./min or less.
Active liquid crystal display device characterized by being performed in
Of manufacturing.
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