JP3859744B2 - The method for manufacturing a semiconductor device and an active matrix display device - Google Patents

The method for manufacturing a semiconductor device and an active matrix display device Download PDF

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聡 寺本
舜平 山崎
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株式会社半導体エネルギー研究所
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Description

【0001】 [0001]
【産業上の利用分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
本明細書で開示する発明は、ガラス基板等の絶縁表面を有する基板上に形成される薄膜半導体の作製方法に関する。 Invention disclosed herein relates to a method for manufacturing a thin film semiconductor formed on a substrate having an insulating surface such as a glass substrate.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
近年、薄膜半導体を用いた半導体装置として、薄膜トランジスタが注目されている。 Recently, as a semiconductor device using a thin film semiconductor, a thin film transistor has attracted attention. 特に液晶電気光学装置に薄膜トランジスタを搭載する構成が注目されている。 Specifically configured for mounting the thin film transistor liquid crystal electro-optical devices have been attracting attention. これは液晶電気光学装置を構成するガラス基板上に薄膜半導体を成膜し、この薄膜半導体を用いて薄膜トランジスタを構成するものである。 This is what a thin film semiconductor deposited on a glass substrate constituting the liquid crystal electro-optical device to form a thin film transistor using a thin film semiconductor. この場合、薄膜トランジスタは、液晶電気光学装置の各画素電極に配置され、画素電極に出入りする電荷を制御するスイッチング素子としての機能を有する。 In this case, the thin film transistor is arranged in each pixel electrode of the liquid crystal electro-optical device has a function as a switching element for controlling the charge into and out of the pixel electrode. このような構成は、アクティブマトリクス型の液晶表示装置と呼ばれ、非常に高品質な画像を表示することができる。 Such a configuration is called an active matrix liquid crystal display device can display a very high quality images.
【0003】 [0003]
薄膜トランジスタに使用される薄膜半導体としては、非晶質珪素薄膜が主に利用されている。 The thin film semiconductor for use in thin-film transistors, amorphous silicon thin film are mainly used. しかし、非晶質珪素薄膜を利用したものでは、必要とする特性が得られないのが現状である。 However, utilizes the amorphous silicon thin film, at present, it can not be obtained characteristics that need.
【0004】 [0004]
非晶質珪素膜の特性を高めるには、非晶質珪素膜を結晶化させ、結晶性珪素膜とすることが有用である。 To enhance the properties of the amorphous silicon film, an amorphous silicon film is crystallized, it is useful to the crystalline silicon film. 結晶性珪素膜を得る方法としては、非晶質珪素膜をプラズマCVD法や減圧熱CVD法で形成した後、加熱処理を加える方法が知られている。 As a method of obtaining a crystalline silicon film, after forming the amorphous silicon film by plasma CVD method or a low pressure CVD method, a method of adding a heat treatment is known.
【0005】 [0005]
一方で、アクティブマトリクス型の液晶電気光学装置に薄膜トランジスタを利用する場合、経済性の観点から基板としてガラス基板を利用する必要があるという問題がある。 On the other hand, when using a thin film transistor active matrix liquid crystal electro-optical device, there is a problem that it is necessary to use a glass substrate as the substrate from the viewpoint of economy.
【0006】 [0006]
非晶質珪素膜を加熱によって結晶化させるには、600℃以上の温度で数十時間以上の加熱処理を行わねばならない。 To crystallized by heating the amorphous silicon film, it must perform a heat treatment of several tens of hours at 600 ° C. or higher. 一方でガラス基板は、600℃以上の加熱を数十時間以上加えると反り返ったり変形してしまう。 On the other hand the glass substrate, the deformed or warped and adding heat above 600 ° C. several tens of hours or more. このことは、ガラス基板が大面積化した場合に特に顕著になる。 This becomes particularly noticeable when the glass substrate has a large area. 液晶電気光学装置は、数μmの間隔を有して張り合わせられたガラス基板間に液晶を挟んで保持する構成が必要とされるので、ガラス基板の変形は、表示ムラ等の原因となり好ましくない。 The liquid crystal electro-optical device, since the structure that holds across the liquid crystal between glass substrates which are bonded at a distance of a few μm is required, the deformation of the glass substrate, undesirably causing problems such as display unevenness.
【0007】 [0007]
この問題を回避するためには、基板として石英基板や高い温度の加熱処理に耐える特殊なガラス基板を利用すればよい。 To avoid this problem, it is sufficient to use a special glass substrate to withstand heat treatment of the quartz substrate or a higher temperature as the substrate. しかし、石英基板や高温に耐える特殊ばガラス基板は高価であり、生産コストの点から利用することは困難である。 However, a glass substrate if special withstand a quartz substrate and a high temperature are expensive, it is difficult to use in terms of production costs.
【0008】 [0008]
またレーザー光の照射によって、非晶質珪素膜を結晶化させる技術が知られている。 Also by the irradiation of the laser beam, a technique for crystallizing an amorphous silicon film is known. レーザー光の照射を利用した場合は、局部的に非常に結晶性の良好な結晶性珪素膜を得ることができる半面、膜全体においてレーザー光の照射の効果の均一性がえられにくい。 When using laser irradiation, locally very half which can be obtained with good crystallinity crystalline silicon film, hardly uniformity of the effect of irradiation of the laser light is e in the entire film. また得られた結晶性珪素膜においても工程毎にバラツキが多い(換言すれば再現性が低い)という問題がある。 The resulting a problem that variation is large (low reproducibility in other words) for each step also in the crystalline silicon film.
【0009】 [0009]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
本明細書に開示する発明においては、良好な結晶性を有した結晶性珪素膜を得る方法を提供することを課題とする。 In the invention disclosed herein, it is an object to provide a method of obtaining a crystalline silicon film having good crystallinity. 特に基板としてガラス基板を利用した場合に結晶性の良好な結晶性珪素膜を得ることを課題とする。 In particular it is an object to obtain good crystallinity crystalline silicon film when using a glass substrate as the substrate.
【0010】 [0010]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
本明細書で開示する発明の一つは、 One of the inventions disclosed herein,
絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を形成する工程と、 Forming an amorphous silicon film on a substrate having an insulating surface,
該工程の前また後において、前記非晶質珪素膜の裏面または表面に珪素の結晶化を助長する金属元素を接して保持させる工程と、 After addition before of the step, a step of holding against a metal element for promoting crystallization of silicon on the back surface or the surface of the amorphous silicon film,
前記非晶質珪素膜に対してマイクロ波を照射し、表皮効果による前記非晶質珪素膜の表面を選択的に加熱し結晶性珪素膜に変成する工程と、 A step of microwave irradiation, transformed into selectively heating the crystalline silicon film to the surface of the amorphous silicon film due to the skin effect on the amorphous silicon film,
を有することを特徴とする。 Characterized in that it has a.
【0011】 [0011]
上記構成において、絶縁表面を有する基板としては、代表的にはガラス基板を挙げることができる。 In the above structure, the substrate having an insulating surface, typically mention may be made of a glass substrate. 本明細書で開示する発明は、加熱に弱いガラス基板を利用した場合に有用なものとなる。 Invention disclosed herein will be useful when using a weak glass substrate to heating. またガラス基板の他には、石英基板や絶縁膜が形成された半導体基板を利用することができる。 The other glass substrate can be utilized semiconductor substrate quartz substrate or an insulating film is formed.
【0012】 [0012]
非晶質珪素膜としては、プラズマCVD法または減圧熱CVD法で成膜されたものを用いることができる。 The amorphous silicon film, it is possible to use those which are formed by plasma CVD or low pressure thermal CVD. 特に減圧熱CVD法で成膜された珪素膜は、膜中の水素量が少なく、結晶化を行わすことが容易な膜となるので都合がよい。 Especially the formed silicon film by low pressure CVD method, small amount of hydrogen in the film, it is convenient because it to perform the crystallization becomes easy film.
【0013】 [0013]
珪素の結晶化を助長する金属元素としては、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu、Auから選ばれた一種または複数種類の元素を利用することができる。 As the metal element which promotes crystallization of silicon, can be used Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Cu, and one selected from Au or more kinds of elements.
【0014】 [0014]
上記金属元素の中で、特にNi(ニッケル)を利用することが有用である。 Among the above metal elements, it is useful to particularly use of Ni (nickel). Niは、実験的にその効果の再現性が極めて高く得られている。 Ni is, reproducibility of experimentally the effect is obtained very high.
【0015】 [0015]
金属元素の導入を行うには、金属元素を含む溶液を塗布する方法を用いることが好ましい。 To the introduction of the metal element, it is preferable to use a method of applying a solution containing a metal element. 非晶質珪素膜の裏面に当該金属元素を接して保持させるのであれば、非晶質珪素膜を成膜する前にその被形成面上に金属元素を接して保持させる。 If the is held in contact with the metal element on the rear surface of the amorphous silicon film, it is held in contact with the metal element on the formation face on before forming the amorphous silicon film. また、非晶質珪素膜の表面に金属元素を保持させるのであれば、非晶質珪素膜を成膜後に金属元素を接して保持させればよい。 Also, if to hold the metal element on the surface of the amorphous silicon film, it is sufficient to hold in contact with the metal element amorphous silicon film after the film formation. また、これら金属元素は、最終的に素膜中に1×10 16 〜1×10 19原子cm -3の濃度で含まれるように工夫することが重要である。 These metal elements, it is important to devise so as to be contained at a concentration of finally 1 × in Motomaku 10 16 ~1 × 10 19 atoms cm -3. この金属元素の濃度は、SIMS(2次イオン分析方法)で得られる最小値として定義される。 The concentration of the metal element is defined as the minimum value obtained by SIMS (2 ion analytical method).
【0016】 [0016]
以下に金属元素を溶液を用いて導入する場合について説明する。 It will be described be introduced using a solution of metal elements below. 例えば、金属元素としてNiを利用する場合は、ニッケル化合物である臭化ニッケル、酢酸ニッケル、蓚酸ニッケル、炭酸ニッケル、塩化ニッケル、沃化ニッケル、硝酸ニッケル、硫酸ニッケル、蟻酸ニッケル、ニッケルアセチルアセトネ−ト、4−シクロヘキシル酪酸ニッケル、酸化ニッケル、水酸化ニッケル、2−エチルヘキサン酸ニッケルからから選ばれた少なくとも1種類を用いることができる。 For example, when using Ni as metal elements, nickel bromide nickel compound, nickel acetate, oxalate nickel, nickel carbonate, nickel chloride, iodide, nickel nitrate, nickel sulfate, nickel formate, nickel acetylacetonate - DOO, 4-cyclohexyl butyric nickel, nickel oxide, nickel hydroxide, can be used at least one selected from the nickel 2-ethylhexanoate. 即ちこれらの溶液を非晶質珪素膜の被形成面上や非晶質珪素膜上に塗布することで、ニッケル元素の導入を行うことができる。 That is, by applying these solutions to the formation surface or on an amorphous silicon film on the amorphous silicon film, it is possible to perform the introduction of nickel element.
【0017】 [0017]
また、Niを無極性溶媒である、ベンゼン、トルエン、キシレン、四塩化炭素、クロロホルム、エ−テル、トリクロロエチレン、フロンに含ませたものを用いてもよい。 Further, the Ni is a non-polar solvent, benzene, toluene, xylene, carbon tetrachloride, chloroform, et - ether, trichlorethylene, may be used in which was included in CFC.
【0018】 [0018]
また金属元素としてFe(鉄)を用いる場合は、鉄塩として知られている材料、例えば臭化第1鉄(FeBr 2 6H 2 O)、臭化第2鉄(FeBr 3 6H 2 O)、酢酸第2鉄(Fe(C 232 ) 3 xH 2 O)、塩化第1鉄(FeCl 2 4H 2 O)、塩化第2鉄(FeCl 3 6H 2 O)、フッ化第2鉄(FeF 3 3H 2 O)、硝酸第2鉄(Fe(NO 3 ) 3 9H 2 O)、リン酸第1鉄(Fe 3 (PO 4 ) 2 8H 2 O)、リン酸第2鉄(FePO 4 2H 2 O)から選ばれたものを用いることができる。 When using a Fe (iron) as the metal element is also materials known as iron salts, for example bromide ferrous (FeBr 2 6H 2 O), ferric bromide (FeBr 3 6H 2 O), acetic acid ferric (Fe (C 2 H 3 O 2) 3 xH 2 O), ferrous (FeCl 2 4H 2 O) chloride, ferric chloride (FeCl 3 6H 2 O), fluoride ferric (FeF 3 3H 2 O), ferric nitrate (Fe (NO 3) 3 9H 2 O), ferrous phosphate (Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O), ferric phosphate (FePO 4 2H 2 those selected from O) can be used.
【0019】 [0019]
また金属元素としてCo(コバルト)を用いる場合は、コバルト塩として知られている材料、例えば臭化コバルト(CoBr6H 2 O)、酢酸コバルト(Co(C 232 ) 2 4H 2 O)、塩化コバルト(CoCl 2 6H 2 O)、フッ化コバルト(CoF 2 xH 2 O)、硝酸コバルト(Co(No 3 ) 2 6H 2 O)から選ばれたものを用いることができる。 When using a Co (cobalt) as the metal element is also material known as cobalt salts, for example cobalt bromide (CoBr6H 2 O), cobalt acetate (Co (C 2 H 3 O 2) 2 4H 2 O), it can be used selected from cobalt chloride (CoCl 2 6H 2 O), cobalt fluoride (CoF 2 xH 2 O), cobalt nitrate (Co (No 3) 2 6H 2 O).
【0020】 [0020]
また金属元素としてRu(ルテニウム)を用いる場合は、ルテニウム塩として知られている材料、例えば塩化ルテニウム(RuCl 32 O)を用いることができる。 In the case of using a Ru (ruthenium) as the metal element, the material known as ruthenium salt may be used such as ruthenium chloride (RuCl 3 H 2 O).
【0021】 [0021]
また金属元素してRh(ロジウム)を用いる場合は、ロジウム塩として知られている材料、例えば塩化ロジウム(RhCl 3 3H 2 O)を用いることができる。 In the case of using Rh (rhodium) and metal element, material known as rhodium salts can be used such as rhodium chloride (RhCl 3 3H 2 O).
【0022】 [0022]
また金属元素としてPd(パラジウム)を用いる場合は、パラジウム塩として知られている材料、例えば塩化パラジウム(PdCl 2 2H 2 O)を用いることができる。 In the case of using Pd (palladium) as the metal element is made of a material known as a palladium salt may be, for example, palladium chloride (PdCl 2 2H 2 O).
【0023】 [0023]
また金属元素としてOs(オスニウム)を用いる場合は、オスニウム塩として知られている材料、例えば塩化オスニウム(OsCl 3 )を用いることができる。 In the case of using Os (osmium) as the metal element, the material known as osmium salt, can be used, for example osmium chloride (OsCl 3).
【0024】 [0024]
また金属元素としてIr(イリジウム)を用いる場合は、イリジウム塩として知られている材料、例えば三塩化イリジウム(IrCl 3 3H 2 O)、四塩化イリジウム(IrCl 4 )から選ばれた材料を用いることができる。 When using the Ir (iridium) as the metal element is also material known as an iridium salt, e.g., iridium trichloride (IrCl 3 3H 2 O), is possible to use a material selected from iridium tetrachloride (IrCl 4) it can.
【0025】 [0025]
また金属元素としてPt(白金)を用いる場合は、その化合物として白金塩として知られている材料、例えば塩化第二白金(PtCl 4 5H 2 O)を用いることができる。 In the case of using Pt (platinum) as the metal element, the material known as platinum salt as the compound, for example, can be used platinic chloride (PtCl 4 5H 2 O).
【0026】 [0026]
また金属元素としてCu(銅)を用いる場合は、酢酸第二銅(Cu(CH 3 COO) 2 )、塩化第二銅(CuCl 2 2H 2 O)、硝酸第二銅(Cu(NO 3 ) 2 3H 2 O)から選ばれた材料を用いることができる。 When using a Cu (copper) as the metal element is also cupric acetate (Cu (CH 3 COO) 2), cupric chloride (CuCl 2 2H 2 O), cupric nitrate (Cu (NO 3) 2 it is possible to use a material selected from 3H 2 O).
【0027】 [0027]
また金属元素として金を用いる場合は、三塩化金(AuCl 3 xH 2 O)、塩化金塩(AuHCl 4 4H 2 O)から選ばれた材料を用いることができる。 When gold is used as the metal element is also gold trichloride (AuCl 3 xH 2 O), it can be used selected from gold chloride salt (AuHCl 4 4H 2 O) materials.
【0028】 [0028]
このような溶液を用いた方法は、当該金属元素を非晶質珪素膜に接して分散させて保持させることができるので、均一な結晶化を行わすために非常に有用なものとなる。 Such solutions method using, so can be held by dispersing in contact with the metal element in the amorphous silicon film, it becomes very useful for to perform uniform crystallization. またその濃度を制御することが容易となるので有用である。 Also useful because it is easy to control its density.
【0029】 [0029]
マイクロ波としては、1〜10GHzの周波数のものを用いることが適当である。 The microwave, it is suitable to use those frequencies 1~10GHz. 非晶質珪素膜にマイクロ波を照射することにより、非晶質珪素膜を結晶性珪素膜に変成できるのは、マイクロ波が珪素と水素との結合(Si−H結合)に吸収され、その結果非晶質珪素膜が加熱されるからである。 By irradiating a microwave to the amorphous silicon film, can denature the amorphous silicon film into a crystalline silicon film is absorbed in the coupling with the microwave silicon and hydrogen (Si-H bond), its results amorphous silicon film because the heating. またガラス基板を用いた場合、マイクロ波は表皮効果によって、非晶質珪素膜の表面に吸収されるので、ガラス基板を直接加熱することがないという特徴を有する。 The case of using a glass substrate, by microwaves skin effect, is absorbed on the surface of the amorphous silicon film has a characteristic of not heating the glass substrate directly. これは、加熱に弱いガラス基板を用いる場合に有用なこととなる。 This is a be useful when using a weak glass substrate to heating.
【0030】 [0030]
またガラス基板上に形成された非晶質珪素膜に対して、非晶質珪素膜の表面側からマイクロ波を照射し加熱した場合、結晶成長が膜の表面から進行するので、一様な結晶成長を行わすことができる。 Also with respect to the amorphous silicon film formed on a glass substrate, when the microwave irradiation heating from the surface side of the amorphous silicon film, the crystal growth proceeds from the surface of the film, uniform crystals it is possible to be done to grow.
【0031】 [0031]
図9に示すのは、ガラス基板901上に下地膜の酸化珪素膜902を成膜し、さらに非晶質珪素膜903をプラズマCVD法や減圧熱CVD法で成膜し、さらにヒータによる加熱によって非晶質珪素膜903を結晶化させる状態を示した概略図である。 Shown in Figure 9, a silicon oxide film 902 of the base film on a glass substrate 901 was deposited, and further, an amorphous silicon film 903 by plasma CVD or low pressure thermal CVD, by further heating by the heater it is a schematic view showing a state of crystallizing the amorphous silicon film 903.
【0032】 [0032]
このような場合、熱容量の大きいガラス基板901側から熱電導があること、下地膜の酸化珪素膜902と非晶質珪素膜903との界面に結晶化に際しての核となる欠陥や応力が存在していること、等の原因により、結晶成長は矢印904で示されるように、基板側から進行する。 In this case, that there is heat conduction from a large glass substrate 901 side of the heat capacity, The core defects and stresses are present in the time crystallization at the interface between the silicon oxide film 902 and the amorphous silicon film 903 of the base film and that it, due to causes like, crystal growth, as indicated by arrow 904, and proceeds from the substrate side. この際、結晶成長の核となる部分は不均一に存在しているので、結晶成長も不均一なものとなってしまう。 At this time, The core portion of the crystal growth so exist unevenly, crystal growth becomes non-uniform.
【0033】 [0033]
一方、図10に示すのは、ガラス基板901上に下地膜の酸化珪素膜902を成膜し、さらに非晶質珪素膜903をプラズマCVD法や減圧熱CVD法で成膜し、さらに906で示されるマイクロ波の照射によって非晶質珪素膜903を結晶化させる状態を示した概略図である。 On the other hand, show in FIG. 10, a silicon oxide film 902 of the base film on a glass substrate 901 was deposited, further an amorphous silicon film 903 was deposited by plasma CVD or low pressure thermal CVD, further 906 it is a schematic diagram of the amorphous silicon film 903 showing a state in which crystallized by irradiation of the microwaves shown.
【0034】 [0034]
この場合、マイクロ波906が非晶質珪素膜903の表面に選択的に吸収されるので、加熱は非晶質珪素膜903の表面から選択的に行われることになる。 In this case, since the microwaves 906 are selectively absorbed on the surface of the amorphous silicon film 903, the heating will be carried out selectively from the surface of the amorphous silicon film 903. そして、結晶成長も905で示されるように非晶質珪素膜の表面から進行することになる。 Then we will proceed from the surface of the amorphous silicon film as also shown by 905 crystal growth. この結晶化の工程は、図9に示す場合と異なり、下地や基板との界面の影響を受けることがないので、均一な結晶成長とすることができる。 Step of the crystallized, unlike the case shown in FIG. 9, since there is no influence of the interface between the base and the substrate can be a uniform crystal growth.
【0035】 [0035]
他の発明の構成は、 According to another aspect of the present invention,
絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を形成する工程と、 Forming an amorphous silicon film on a substrate having an insulating surface,
該工程の前また後において、前記非晶質珪素膜の裏面または表面に珪素の結晶化を助長する金属元素を接して保持させる工程と、 After addition before of the step, a step of holding against a metal element for promoting crystallization of silicon on the back surface or the surface of the amorphous silicon film,
高真空雰囲気中において、前記非晶質珪素膜に対してマイクロ波を照射し結晶性珪素膜に変成する工程と、 In a high vacuum atmosphere, a step of transforming the crystalline silicon film is irradiated with microwaves to the amorphous silicon film,
を有することを特徴とする。 Characterized in that it has a.
【0036】 [0036]
上記構成における高真空状態とは、でき得る限り高い真空度に保つ状態のことをいう。 The high vacuum in the above configuration, refers to a state kept as high degree of vacuum can be. この状態は、使用する排気ポンプの性能やメンテナンス状態、さらには使用する真空チャンバーによって異なるものである。 This condition, performance and maintenance state of the exhaust pump used, but vary depending on the vacuum chamber further use. しかし、可能限り高い真空度にすることが重要となる。 However, it is important to as high degree of vacuum can.
【0037】 [0037]
でき得る限り高い真空度にするのは、マイクロ波の照射によって、プラズマが発生しないようにするためである。 To a high vacuum degree as long as it can be, depending on the microwave irradiation, because the plasma will not happen. プラズマが発生すると、プラズマ中のイオンや活性種によって膜がエッチングされ、また膜中に欠陥が形成されてしまうので、良質な結晶性珪素膜を得るためには都合が悪い。 When plasma is generated, the film is etched by ions and active species in the plasma, and since defects in the film will be formed, in order to obtain a high-quality crystalline silicon film inconvenient.
【0038】 [0038]
他の発明の構成は、 According to another aspect of the present invention,
絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を形成する工程と、 Forming an amorphous silicon film on a substrate having an insulating surface,
該工程の前また後において、前記非晶質珪素膜の裏面または表面に珪素の結晶化を助長する金属元素を接して保持させる工程と、 After addition before of the step, a step of holding against a metal element for promoting crystallization of silicon on the back surface or the surface of the amorphous silicon film,
プラズマを生成させない雰囲気中において、前記非晶質珪素膜に対してマイクロ波を照射し結晶性珪素膜に変成する工程と、 In an atmosphere which does not generate a plasma, and a step of transforming the crystalline silicon film is irradiated with microwaves to the amorphous silicon film,
を有することを特徴とする。 Characterized in that it has a.
【0039】 [0039]
プラズマを生成させない雰囲気としては、でき得る限り高真空状態とする場合を挙げることができる。 The atmosphere which does not generate the plasma can be cited a case in which a high vacuum state as long as it can be. (最も完全な高真空でない限り、大電力の投入によってプラズマが生成される) (Unless most complete high vacuum, plasma is generated by introduction of high-power)
【0040】 [0040]
また空気等はプラズマが生成されにくい雰囲気といえる。 The air or the like can be said to be an atmosphere plasma is hardly generated. しかし、プラズマの生成されるされないというのは、投入されるマイクロ波の周波数や電力によって異なる問題である。 However, because not generated in the plasma are different problems depending on the frequency and power of the inserted are microwaves. よってここでは、プラズマが生成されない状態というのは、プラズマの発光が目視で確認できない状態である、という定義を採用することとする。 Thus here, because a state where plasma is not generated, and the plasma emission is in a state that can not be visually confirmed, employing the definition of.
【0041】 [0041]
【作用】 [Action]
気相法で成膜された非晶質珪素膜に対して、高真空中においてマイクロ波の照射による加熱を行うことによって、非晶質珪素膜の結晶化を行うことができる。 Against the amorphous silicon film formed by a vapor phase method, by performing the heating by microwave irradiation in a high vacuum, it is possible to perform the crystallization of the amorphous silicon film. マイクロ波は、珪素と水素との結合に吸収され易く、本質的に水素を多量に含んだ非晶質珪素膜には選択的に吸収される。 Microwaves, easily absorbed in the binding of silicon and hydrogen, is essentially an amorphous silicon film containing hydrogen in a large amount is selectively absorbed. 特に表皮効果によって、非晶質珪素膜の表面に選択的にマイクロ波は吸収される。 In particular by the skin effect, selectively microwaves on the surface of the amorphous silicon film is absorbed. そして、非晶質珪素膜はその表面から選択的に加熱されることなる。 Then, the amorphous silicon film is that is selectively heated from the surface thereof. この加熱のエネルギーによって、膜中からの水素分子の離脱が促進され、珪素分子同士の結合の割合が増加していく。 The energy of the heating, is promoted release of the hydrogen molecules from the film, the proportion of bonds between silicon molecules increases. そして、非晶質珪素膜を結晶性珪素膜に変成することができる。 Then, it is possible to denature the amorphous silicon film into a crystalline silicon film. また、珪素の結晶化を助長する金属元素を利用することで、この結晶化の工程の再現性を高くすることができる。 Further, by using a metal element that promotes crystallization of silicon, it is possible to increase the reproducibility of the crystallization process. また、珪素の結晶化を助長する金属元素を利用することで、高い結晶性を得ることができる。 Further, by using a metal element that promotes crystallization of silicon, it is possible to obtain high crystallinity.
【0042】 [0042]
また、予め非晶質珪素膜に対して加熱処理を行い、膜中から水素を離脱させておくと、マイクロ波の照射による結晶化をより高い再現性でもって行うことができる。 Further, heat treatment is performed in advance for the amorphous silicon film, if allowed to leave the hydrogen from the film, can be performed with higher reproducibility crystallization by microwave irradiation. また、より高い結晶性を得ることができる。 Further, it is possible to obtain a higher crystallinity. また、このマイクロ波の照射の後、さらに加熱やレーザー光の照射を行うことは、結晶性珪素膜を得る再現性(所定の膜質を得る安定性)を高める上で効果がある。 Further, after the irradiation of the microwaves, further irradiation is performed in the heating or laser beam, it is effective in enhancing the reproducibility of obtaining a crystalline silicon film (stability to obtain a predetermined film quality).
【0043】 [0043]
【実施例】 【Example】
〔実施例1〕 Example 1
本実施例は、ガラス基板上に結晶性珪素膜を形成する構成に関する。 This example relates to structure for forming a crystalline silicon film on a glass substrate. まずガラス基板上に下地膜として酸化珪素膜を成膜する。 First, a silicon oxide film as an underlying film on a glass substrate. この酸化珪素膜は、ガラス基板中からの不純物の拡散を防止するために機能する。 This silicon oxide film functions to prevent diffusion of impurities from the glass substrate. また、ガラス基板と半導体膜との間で生じる応力の緩和を行うために機能する。 Also, functions to perform stress relaxation occurring between the glass substrate and the semiconductor film. この酸化珪素膜は、プラズマCVD法やスパッタ法によって3000Å程度の厚さに成膜すればよい。 This silicon oxide film may be deposited to a thickness of about 3000Å ​​by plasma CVD or sputtering.
【0044】 [0044]
次に非晶質珪素膜を成膜する。 Next, forming an amorphous silicon film. 非晶質珪素膜は、プラズマCVD法または減圧熱CVD法で成膜すればよい。 Amorphous silicon film may be deposited at a plasma CVD method or a low pressure CVD method. 非晶質珪素膜の厚さは、必要とする厚さとすればよいが、ここでは500Åとする。 The thickness of the amorphous silicon film, may be a thickness which requires, where a 500 Å.
【0045】 [0045]
非晶質珪素膜を成膜したら、所定のニッケル濃度に濃度制御したニッケル酢酸円溶液をスピンコート法で塗布する。 After forming an amorphous silicon film is applied by spin coating a nickel acetate circle solution concentration controlled to a predetermined concentration of nickel. そして、2.45GHzのマイクロ波を照射し、非晶質珪素膜を加熱する。 Then, by irradiating a 2.45GHz microwave, heating the amorphous silicon film.
【0046】 [0046]
図1に非晶質珪素膜に対して、マイクロ波の照射を行うための装置の概要を示す。 The amorphous silicon film in FIG. 1 shows an outline of an apparatus for microwave irradiation. 図1に示す装置は、発振器104で発生される2.45GHz のマイクロ波(出力5kW)を基板ホルダー106上に配置された非晶質珪素膜が成膜されたガラス基板107に照射し、ガラス基板107上の非晶質珪素膜を結晶化させる装置である。 Apparatus shown in Figure 1, microwave irradiation of 2.45GHz generated by the oscillator 104 (output 5 kW) on a glass substrate 107 amorphous silicon film disposed on the substrate holder 106 is deposited, the glass substrate amorphous silicon film on the 107 is a device for crystallizing.
【0047】 [0047]
マイクロ波の照射による処理を行うには、まず真空チャンバー103内に基板107を配置する。 To perform processing by irradiation with microwaves, first putting the substrate 107 in the vacuum chamber 103. 基板107は、基板ホルダー106に配置される。 Substrate 107 is placed on the substrate holder 106. 基板ホルダー106は、調整棒108によって、前後させることができる。 Substrate holder 106, the adjustment rod 108 can be back and forth. これは、チャンバー内に発生する定常波の状態によっては、基板の配置位置が重要になるからである。 This, depending on the state of the standing wave generated in the chamber, because the position of the substrate becomes important. 本実施例においては、マイクロ波の電界強度が最大となる領域に基板107を配置する。 In the present embodiment, placing the substrate 107 in a region where the electric field intensity of the microwave becomes maximum.
【0048】 [0048]
基板107を配置したら、チャンバーを閉鎖し、窒素ガスによって、内部をパージする。 After placing the substrate 107, closing the chamber, with nitrogen gas to purge the interior. そして排気ポンプ105を用いて、高真空状態とする。 And using the exhaust pump 105, a high vacuum state. 排気ポンプは、ターボ分子ポンプ等の高真空排気するものを用いることが望ましい。 Exhaust pump, it is desirable to use the one that a high vacuum evacuation such as turbo molecular pump. また、ターボ分子ポンプの種類によっては、常圧で使用すると、破壊するものがあるので、その場合は、ロータリポンプを併用すればよい。 In addition, depending on the type of turbo-molecular pump, when used in normal pressure, since there is to be destroyed, if so, may be used in combination rotary pump.
【0049】 [0049]
ここでの高真空状態としては、マイクロ波によってプラズマが発生しない程度の真空度を有する状態とすることが必要である。 The high vacuum here, it is necessary that the state has a vacuum degree as not plasma is generated by microwaves.
【0050】 [0050]
排気ポンプ105によって、チャンバー103内を高真空状態としたら、マイクロ波発振器104より2.45GHzのマイクロ波を発振させる。 By the exhaust pump 105, After the inside of the chamber 103 to the high vacuum state, thereby generating microwaves of 2.45GHz from a microwave oscillator 104. マイクロ波は、導波管102を介して、チャンバー103内に供給される。 Microwave via a waveguide 102, is fed into the chamber 103. そして、マイクロ波は基板107上の非晶質珪素膜に照射され、膜の結晶化が行われる。 Then, the microwave is irradiated to the amorphous silicon film on the substrate 107, crystallization of the film takes place.
【0051】 [0051]
また、基板ホルダー106内には、ヒーターが内蔵されており、基板を所定の温度に加熱することができる。 Also within the substrate holder 106, a heater is built, the substrate can be heated to a predetermined temperature. ここでは、基板を550℃の温度で加熱する。 Here, the substrate is heated at a temperature of 550 ° C.. この温度は、ガラス基板を用いる場合、その歪点以下の温度のできるだけ高い温度を選択することが望ましい。 This temperature, in the case of using a glass substrate, it is desirable to select the highest possible temperature of the temperature below the strain point. 一般的には、400℃〜ガラス基板の歪点以下の温度を選択すればよい。 In general, it may be selected a temperature lower than a strain point of 400 ° C. ~ glass substrate. また基板としてガラス基板を利用しない場合は、その基板の耐熱性に鑑みて、この加熱温度の上限を決めればよい。 In the case that does not use a glass substrate as the substrate, in view of the heat resistance of the substrate may be determined the upper limit of the heating temperature.
【0052】 [0052]
なお、一般に加熱に際する温度測定は、ガラス基板の裏側で行われるので、ガラス基板上の珪素膜の温度を正確に測定することは困難である。 In general the temperature measurements during the heating, so takes place in the backside of the glass substrate, it is difficult to accurately measure the temperature of the silicon film on the glass substrate. その場合、ガラス基板の裏側における温度を加熱の温度として利用してもよい。 In that case, it may be utilized temperature at the back side of the glass substrate as the temperature of the heating.
【0053】 [0053]
非晶質珪素膜に対してマイクロ波を照射することによって、非晶質珪素膜の結晶化を行った後、基板を装置の外部に取り出し、結晶化の工程を終了させる。 By irradiating the microwaves with respect to the amorphous silicon film, after the crystallization of the amorphous silicon film, the substrate is taken out to the outside of the device to terminate the crystallization step.
【0054】 [0054]
〔実施例2〕 Example 2
本実施例は、マイクロ波の照射によって結晶化された珪素膜に対して、加熱をさらに行う構成に関する。 This embodiment, with respect to crystallized silicon film by irradiation of microwaves to a structure for further heating. ここで加熱をさらに行うのは、結晶化の工程のマージンを得るためである。 Here the further performing heat is to obtain a margin for the crystallization process. 即ち、より高い再現性でもって、結晶性珪素膜を得るためである。 That is, with a higher reproducibility, in order to obtain a crystalline silicon film.
【0055】 [0055]
ここで行う加熱は、マイクロ波の照射による結晶化が終了した珪素膜に対して、400℃〜ガラス基板の歪点以下の温度で行うことが望ましい。 Heating performed here, with respect to the silicon film crystallization is finished by irradiation of microwaves, it is preferable carried out at a temperature of 400 ° C. ~ lower than a strain point of the glass substrate. 一般的には、400℃〜600℃の温度で、1〜4時間程度の加熱処理を行えばよい。 In general, at a temperature of 400 ° C. to 600 ° C., heat treatment may be performed in about 1-4 hours. 加熱の方法は、ヒータによる加熱や赤外線ランプの照射による方法を採用すればよい。 The method of heating may be employed a method by irradiation with heat or infrared lamp by the heater.
【0056】 [0056]
加熱を行うと、膜中の欠陥を減少させることができる。 When performing the heating, it is possible to reduce defects in the film. また、膜の結晶性を向上させることができる。 Further, it is possible to improve the crystallinity of the film. 一般的には、工程間のバラツキがなく、一定の膜質を有する結晶性珪素膜を得ることができる。 In general, there is no variation between processes, it is possible to obtain a crystalline silicon film having a constant quality.
【0057】 [0057]
〔実施例3〕 Example 3
本実施例は、マイクロ波の照射によって結晶化された珪素膜に対して、さらにレーザー光を照射することにより、結晶性の向上と、結晶化工程におけるマージンの向上を得る構成に関する。 This embodiment, with respect to crystallized silicon film by irradiation of microwaves, by further irradiation of a laser beam, the improvement of crystallinity and relates to an arrangement to obtain an improvement in margin in the crystallization step.
【0058】 [0058]
一般に非晶質珪素膜に対してレーザー光を照射して、結晶性珪素膜を得る方法を採用した場合、前述したように、得られる結晶性珪素膜の膜質の均一性や工程結果のバラツキといった問題が生じる。 Generally by irradiating a laser beam to the amorphous silicon film, when the method of obtaining a crystalline silicon film, as described above, such as uniformity and step results in variations in the quality of the resulting crystalline silicon film problems.
【0059】 [0059]
しかし、本実施例に示すように、一端結晶化した珪素膜に対して、さらにレーザー光の照射を行う場合、結晶性を向上させる作用が得られ、また高い再現性でもってその作用を得ることができる。 However, as shown in this example, with respect to one crystallized silicon film further case where the irradiation of the laser beam, effect of improving the crystallinity can be obtained and to obtain the effect with high reproducibility can.
【0060】 [0060]
非晶質珪素膜にいきなりレーザー光を照射した場合は、非晶質状態から結晶状態への急激な相変化が生じてしまう。 If it irradiated with suddenly laser beam to the amorphous silicon film, an abrupt phase change from the amorphous state to a crystalline state occurs. そして、この急激な相変化に起因して、得られる結晶状態の再現性が不安定になってしまう。 Then, this was due to the sudden phase change, the reproducibility of the crystalline state obtained becomes unstable.
【0061】 [0061]
しかし、マイクロ波の照射による加熱によって一端結晶化した珪素膜に対してレーザー光を照射した場合は、急激な相変化が起こらず、その効果を一定なものとすることができる。 However, when irradiated with laser light to the silicon film end crystallized by heating by microwave irradiation, it does not occur sudden phase change can be the effect as constant ones. 即ち、レーザー光の照射の効果の再現性を確保することができる。 That is, it is possible to ensure reproducibility of the effect of laser irradiation.
【0062】 [0062]
また、レーザー光の照射の際、被照射面を加熱することは効果がある。 Further, upon irradiation of a laser beam, heating the irradiated surface it is effective. この加熱温度は、400℃〜600℃の温度で行うことが好ましい。 The heating temperature is preferably performed at a temperature of 400 ° C. to 600 ° C.. これは、レーザー光の照射に際するエネルギーの衝撃を和らげ、明確な結晶粒界の形成や、膜表面の荒れを抑えることに効果がある。 This relieves the impact energy during the irradiation of the laser beam, forming clear crystal grain boundary and is effective in suppressing the roughening of the film surface. また膜中に欠陥が生じてしまうことを防ぐことができる。 Also it is possible to prevent the defect occurs in the film.
【0063】 [0063]
〔実施例4〕 Example 4
本実施例は、マイクロ波の照射による非晶質珪素膜の結晶化の後に、さらにレーザー光の照射による結晶化の向上を行い、さらに加熱によるアニールを加える構成に関する。 This embodiment relates to a configuration in which after the crystallization of the amorphous silicon film by irradiation of microwaves, further subjected to improvement of crystallization by laser light irradiation, addition of annealing by further heating. レーザー光の照射は、珪素膜中に残存した非晶質成分を結晶化させ、膜の結晶性を向上させる効果を有する。 Laser light irradiation, the amorphous component remaining in the silicon film is crystallized, has the effect of improving the crystallinity of the film. また、加熱によるアニールは、膜の欠陥を減少させる効果を有している。 Further, annealing by heating, has the effect of reducing the defects in the film.
【0064】 [0064]
このような構成を採用すると、工程は増えるというデメリットはあるが、得られる結晶性珪素膜の膜質の再現性は非常に高いものとすることができる。 By adopting such a configuration, the process is the disadvantage increases, the film quality of the reproducibility of the resulting crystalline silicon film can be very high.
【0065】 [0065]
また、加熱の後にレーザー光の照射を行い、さらに加熱を行う構成としてもよい。 Further, it performs laser light irradiation after heating may be configured to further perform heating. またさらに、レーザー光の照射と加熱とを交互に複数回繰り返して行うのでもよい。 Furthermore, it is also performed repeatedly a plurality of times alternately with heating and irradiation of a laser beam. このようにすると、得られる結晶性珪素膜の結晶性の再現性や電気的性質の再現性を高くすることができる。 In this way, it is possible to increase the reproducibility of reproducibility and electrical properties of crystallinity of the crystalline silicon film obtained. しかし、工程数が増えるので、生産性が低下するという欠点がある。 However, since the number of steps increases, the productivity has the disadvantage of lowering.
【0066】 [0066]
〔実施例5〕 [Example 5]
本実施例は、本明細書に開示する発明を用いて作製された結晶性珪素膜を用いて、薄膜トランジスタを作製する例を示す。 This embodiment uses a crystalline silicon film fabricated by using the invention disclosed herein, an example of manufacturing a thin film transistor. 図2に本実施例で示す薄膜トランジスタの作製工程を示す。 It shows a manufacturing process of a thin film transistor shown in this embodiment in FIG. まず、ガラス基板201上にスパッタ法により、下地膜として機能する酸化珪素膜202を3000Åの厚さに成膜する。 First, by a sputtering method on the glass substrate 201, a silicon oxide film 202 which functions as a base film to a thickness of 3000 Å. 次にプラズマCVD法または減圧熱CVD法により、非晶質珪素膜203を500Åの厚さに成膜する。 By then plasma CVD or low pressure CVD method, forming an amorphous silicon film 203 to a thickness of 500 Å. (図2(A)) (FIG. 2 (A))
【0067】 [0067]
そして非晶質珪素膜上に珪素の結晶化を助長する金属元素を接して保持させる。 And it is held in contact with a metal element which promotes crystallization of silicon on the amorphous silicon film. ここでは、所定の濃度に調整したニッケル酢酸塩溶液をスピナーを用いて塗布することによって、非晶質珪素膜上に珪素の結晶化を助長する金属元素が接して保持された状態とする。 Here, by applying using a spinner nickel acetate solution adjusted to a predetermined concentration, and state of the metal element for promoting crystallization of silicon on an amorphous silicon film is held in contact.
【0068】 [0068]
次に非晶質珪素膜に対してマイクロ波の照射を行う。 Then perform the microwave irradiation the amorphous silicon film. ここでは、図1に示す装置を用いて、非晶質珪素膜203に対してマイクロ波の照射を行い、非晶質珪素膜203を結晶性珪素膜に変成する。 Here, using the apparatus shown in FIG. 1, it performs irradiation of microwaves the amorphous silicon film 203, to denature the amorphous silicon film 203 in the crystalline silicon film. この時、550℃の温度に被形成面を加熱する。 At this time, heating an object to be formed surface to a temperature of 550 ° C.. またマイクロ波の照射は、高真空中で行う。 The microwave irradiation is carried out in a high vacuum.
【0069】 [0069]
なお、基板の位置は調整棒108(図1参照)を操作することによって調整し、基板の位置を電界強度が最大となる領域に調整する。 The position of the substrate is adjusted by operating the adjusting rod 108 (see FIG. 1) adjusts the position of the substrate in a region where the electric field intensity becomes maximum.
【0070】 [0070]
マイクロ波の照射により、非晶質珪素膜203を結晶化させた後、レーザー光の照射を行い、その結晶性を向上させる。 The microwave irradiation, after the amorphous silicon film 203 was crystallized performs irradiation of the laser beam, to improve its crystallinity. ここでは、KrFエキシマレーザーを用いる。 Here, a KrF excimer laser. このレーザー光は、幅は5mm、長さが20cmの線状のビームに成形されており、そのエネルギー密度は350mJ/cm 2とする。 The laser light, width 5 mm, and a length are formed into a linear beam of 20 cm, the energy density and 350 mJ / cm 2. また、このレーザー光の照射工程において、被形成面を550℃に加熱する。 Further, in the irradiation step of the laser beam, to heat the formation surface to 550 ° C..
【0071】 [0071]
こうして、非晶質珪素膜203を結晶性珪素膜に変成する。 Thus, to denature the amorphous silicon film 203 in the crystalline silicon film. 次に、パターニングを施すことにより、図2(B)に示すように薄膜トランジスタの活性層204を形成する。 Then, by performing patterning to form the active layer 204 of the thin-film transistor as shown in FIG. 2 (B).
【0072】 [0072]
次にゲイト絶縁膜として機能する酸化珪素膜205を1000Åの厚さにプラズマCVD法またはスパッタ法によって成膜する。 Then deposited by plasma CVD or sputtering a silicon oxide film 205 to a thickness of 1000Å which functions as a gate insulating film. さらにゲイト電極を構成するためのアルミニウムを主成分とする膜を6000Åの厚さに成膜する。 Further forming a film composed mainly of aluminum for constituting the gate electrode to a thickness of 6000 Å. 成膜方法は、スパッタ法または電子ビーム蒸着法を用いればよい。 Deposition method may be used sputtering or electron beam evaporation. そしてパターニングを施すことにより、ゲイト電極206を形成する。 And by performing patterning to form the gate electrode 206. さらに電解溶液中においてゲイト電極206を陽極として陽極酸化を行うことにより、ゲイト電極の周囲に陽極酸化物層207を形成する。 Further, by performing the anodic oxidation of the gate electrode 206 as an anode in an electrolytic solution to form an anodic oxide layer 207 around the gate electrode. 陽極酸化物層の厚さは2000Åとする。 The thickness of the anodic oxide layer is set to 2000 Å. こうして、図2(B)に示す状態を得る。 Thus, a state shown in FIG. 2 (B).
【0073】 [0073]
次にソース/ドレイン領域を形成するための不純物イオンをイオン注入法またはプラズマドーピング法によって加速注入する。 Next, impurity ions for forming the source / drain regions accelerated implanted by ion implantation or plasma doping. この工程においては、ゲイト電極206とその周囲の陽極酸化物層207がマスクとなることによって、208と211の領域に不純物イオンが注入される。 In this step, by anodic oxide layer 207 and its surrounding gate electrode 206 serves as a mask, impurity ions are implanted into a region of 208 and 211. ここでは、Nチャネル型の薄膜トランジスタを作製するためにP(リン)のイオンを注入する。 Here, implanting ions of P (phosphorus) in order to produce an N-channel type thin film transistor. また、209の領域は、陽極酸化物層207がマスクとなることによって、不純物イオンが注入されない。 A region 209, by anodic oxide layer 207 serves as a mask, impurity ions are not implanted. また、210の領域には、ゲイト電極206がマスクとなることによって、これも不純物イオンが注入されない。 Further, in the 210 region by the gate electrode 206 serves as a mask, which impurity ions are not implanted also.
【0074】 [0074]
不純物イオンの注入後、レーザー光の照射を行うことにより、注入された不純物イオンの活性化と不純物イオンが注入された領域のアニールとを行う。 After the implantation of impurity ions, by performing laser light irradiation is performed and annealing to activate the implanted impurity ions and impurity ions are implanted region. こうして、ソース領域208とドレイン領域211とが自己整合的に形成される。 Thus, a source region 208 and drain region 211 are formed in a self-aligned manner. また、同時に209の領域はオフセットゲイト領域として、210の領域はチャネル形成領域として形成することができる。 A region 209 at the same time as the offset gate region may be a region of 210 to form a channel forming region. (図2(C)) (FIG. 2 (C))
【0075】 [0075]
次に層間絶縁膜として酸化珪素膜212を6000Åの厚さに成膜する。 Next, a silicon oxide film 212 to a thickness of 6000Å as an interlayer insulating film. この酸化珪素膜212はプラズマCVD法によって成膜を行う。 This silicon oxide film 212 to form a film by a plasma CVD method. 次にコンタクトホールの形成を行い、ソース電極213とドレイン電極214との形成を行う。 Then perform the formation of the contact holes are formed between the source electrode 213 and the drain electrode 214. そして、さらに350℃の水素雰囲気中において1時間の加熱処理を施すことにより、図2(D)に示す薄膜トランジスタを完成させる。 Then, by further applying one hour heat treatment in a hydrogen atmosphere at 350 ° C., to complete the thin film transistor shown in FIG. 2 (D).
【0076】 [0076]
〔実施例6〕 Example 6
本実施例の作製工程を図3に示す。 The manufacturing process of this embodiment is shown in FIG. 本実施例が特徴とするのは、図2に示す薄膜トランジスタの作製工程において、非晶質珪素膜のパターニングを行った後にマイクロ波の照射による結晶化を行うことを特徴とする。 Embodiment that is characterized, in a manufacturing process of a thin film transistor shown in FIG. 2, and carrying out crystallization by microwave irradiation after patterning the amorphous silicon film. 即ち、活性層を構成するパターン(このパターンは非晶質でなる)を形成した後にマイクロの照射を行い、このパターンを結晶化させることを特徴とする。 That is, the pattern constituting the active layer (this pattern becomes amorphous) performs micro irradiation after forming, the pattern is characterized by crystallization.
【0077】 [0077]
なお本実施例に示す構成において、特に断らないかぎり、作製条件等は実施例4の場合と同じである。 Note In the configuration shown in the present embodiment, unless otherwise stated, manufacturing conditions and the like are the same as in Example 4.
【0078】 [0078]
まず図3(A)に示すように、ガラス基板201上に下地膜として酸化珪素膜202を成膜する。 First, as shown in FIG. 3 (A), a silicon oxide film 202 as a base film on a glass substrate 201. 次に非晶質珪素膜(図示せず)を酸化珪素膜202上に成膜する。 Then deposited amorphous silicon film (not shown) on the silicon oxide film 202. そしてパターニングを行うことにより、薄膜トランジスタの活性層となる領域204を形成する。 And by patterning, to form a region 204 serving as an active layer of a thin film transistor. ここでは、この活性層となる領域は、非晶質の状態である。 Here, the region to be the active layer is an amorphous state. (図3(A)) (FIG. 3 (A))
【0079】 [0079]
この状態において、所定の濃度に調整したニッケル酢酸塩溶液をスピンコート法によって塗布する。 In this state, it applied by spin coating a nickel acetate solution adjusted to a predetermined concentration. そして、図1に示す装置を用いてマイクロ波の照射をパターニングされた非晶質状態の珪素パターンに対して行う。 Then, they performed on patterned silicon pattern amorphous state microwave irradiation using the apparatus shown in FIG. このような構成とした場合、数十μm角以下の小さな領域に対して、マイクロ波の照射による結晶化が行われるので、より結晶性の高いものとすることができる。 When such a configuration, with respect to several tens of μm square or less a small region, the crystallization by microwave irradiation is carried out, can be made higher crystallinity.
【0080】 [0080]
こうして、図3(A)に示す状態を得たら、図2(B)以下に示すのと同様な工程に従って薄膜トランジスタを完成させる。 Thus, after obtaining the state shown in FIG. 3 (A), thereby completing the thin film transistor according to the same process as that shown in below FIG. 2 (B). 即ち、図3(B)に示す工程は、図2(B)に示す工程と同じである。 That is, the step shown in FIG. 3 (B) is the same as the step shown in FIG. 2 (B). また、図3(C)に示す工程は、図2(C)に示す工程と同じである。 The step shown in FIG. 3 (C) is the same as the step shown in FIG. 2 (C). また、図3(D)に示す工程は、図2(D)に示す工程と同じである。 The step shown in FIG. 3 (D) is the same as the step shown in FIG. 2 (D).
【0081】 [0081]
本実施例に示す構成を採用した場合、活性層の側面の結晶性を向上させることができる。 When adopting the structure of this embodiment, it is possible to improve the crystallinity of the side surfaces of the active layer. 活性層の側面の結晶性を向上させることができると、活性層の側面におけるトラップ準位の密度を低下させることができる。 If it is possible to improve the crystallinity of the side surfaces of the active layer, it is possible to reduce the density of the trap level at the side surfaces of the active layer. 活性層の側面に高密度でトラップ準位が存在すると、トランジスタのOFF動作時に活性層の側面のトラップ準位を経由したキャリアの移動に起因するOFF電流が問題となる。 When the high density trap levels in the side surface of the active layer is present, OFF current due to movement of the carriers through the trap level of the side surfaces of the active layer during OFF operation of the transistor becomes a problem. 従って、本実施例に示すように、活性層の側面の結晶性を向上させ、そこにおけるトラップ準位の密度を下げることで、OFF電流を低減させることができる。 Accordingly, as shown in this example, to improve the crystallinity of the side surfaces of the active layer, by reducing the density of the trap level at which it is possible to reduce the OFF current.
【0082】 [0082]
〔実施例7〕 [Example 7]
本実施例は、非晶質珪素膜上にマスクを設けてマイクロ波の照射を行う構成に関する。 This example relates to structure for performing the microwave irradiation is provided a mask on an amorphous silicon film. 本実施例において、マスクを設けるのは、選択的にマイクロ波を照射し、選択的に結晶化を行うためである。 In this embodiment, the provision of the mask is to perform selectively irradiated with microwaves, selectively crystallized.
【0083】 [0083]
図4に示すのは、周辺駆動回路を内蔵したアクティブマトリクス型の液晶表示装置の概要でる。 Shown in FIG. 4, out summary of an active matrix liquid crystal display device with a built-in peripheral driving circuit. 即ち、図4には、同一ガラス基板上に画素領域と画素領域に配置された薄膜トランジスタを駆動するための周辺駆動回路とを集積化した構成が示されている。 That is, in FIG. 4 configuration which integrates a peripheral driver circuit for driving a thin film transistor arranged in the pixel region and the pixel region on the same glass substrate is shown. なお、図4には、1枚のガラス基板が示されているが、液晶セルを構成する場合には、対向するガラス基板を用意し、そのガラス基板と図4に示すガラス基板との間に液晶を保持させる構成となる。 Incidentally, in FIG. 4, a glass substrate of one is shown, in the case of the liquid crystal cell, prepared glass substrate facing, between the glass substrate shown in the glass substrate and 4 the arrangement for holding the liquid crystal.
【0084】 [0084]
図4に示す構成においては、ガラス基板401上に数百×数百のマトリクス状に画素電極が配置された画素領域402、画素領域402に配置された薄膜トランジスタを駆動するための周辺駆動回路403、404が配置されている。 Figure In the structure shown in 4, a glass substrate 401 number on hundred × hundreds of matrix to be arranged pixel electrodes pixel region 402, a peripheral driver circuit for driving a thin film transistor arranged in the pixel region 402 403, 404 is located. 周辺駆動回路と画素領域とは、配線パターン405及び406によって接続されている。 The peripheral driver circuit and a pixel region are connected with a wiring pattern 405, and 406.
【0085】 [0085]
画素領域402を構成する画素の一つには、少なくとも一つの薄膜トランジスタが配置されている。 One of the pixels constituting the pixel region 402, at least one thin film transistor is disposed. また周辺駆動回路403、404は、シフトレジスタ回路、アナログバッファー回路等で構成されている。 The peripheral driving circuit 403 and 404, a shift register circuit, and is constituted by an analog buffer circuit or the like.
【0086】 [0086]
図4に示すような構成においては、画素領域402に配置される薄膜トランジスタと、周辺駆動回路403や404に配置される薄膜トランジスタとでは、必要とされる特性が異なる。 In the configuration shown in FIG. 4, a thin film transistor provided in the pixel region 402, with a thin film transistor disposed in the peripheral driving circuits 403 and 404, the properties required are different.
【0087】 [0087]
画素領域402に配置される薄膜トランジスタは、大きな移動度は必要とされないが、低いOFF電流特性を有していることが必要とされる。 A thin film transistor provided in the pixel region 402 is large are not mobility required is required to have a low OFF current characteristics. なお、画素領域に配置される薄膜トランジスタを高い移動度を有する半導体膜で構成すると、光照射による誤動作や動作不良の原因となるので、必要以上に大きな移動度は不必要となる。 Incidentally, when constructing a thin film transistor provided in the pixel area in the semiconductor film having a high mobility, since the cause malfunction or operation failure due to light irradiation, a large mobility than necessary becomes unnecessary.
【0088】 [0088]
一方で、周辺駆動回路403や404に配置される薄膜トランジスタは、高速動作をさせ、しかも大電流を流す必要性があることから、高い移動度を有したものが必要とされる。 On the other hand, the thin film transistor to be disposed in the peripheral driving circuits 403 and 404, is a high-speed operation, yet since there is a need to flow a large current is required that has high mobility.
【0089】 [0089]
このように1枚のガラス基板上に特性の異なる薄膜トランジスタ群を作り分けることが必要とされる。 Thus it is required that separately form different thin film transistors characteristics on a single glass substrate.
【0090】 [0090]
本実施例では、1枚のガラス基板上に上記のような異なる特性を有する薄膜トランジスタを形成するために、非晶質珪素膜に対してマイクロ波を選択的に照射することによって、選択的に結晶性の異なる領域を形成する。 In this embodiment, in order to form a thin film transistor having the different characteristics, such as on a single glass substrate, by selectively irradiating the microwaves with respect to the amorphous silicon film is selectively crystallized forming the different areas of sex. 以下に具体的な作製工程を示す。 The following shows a specific manufacturing process.
【0091】 [0091]
まずガラス基板401上に下地膜として図示しない酸化珪素膜を成膜する。 First, a silicon oxide film (not shown) as a base film on a glass substrate 401. そして、薄膜トランジスタの活性層を構成するための出発膜となる非晶質珪素膜を成膜する。 Then, an amorphous silicon film as a starting film for the active layer of the thin film transistor. ここで、図4の407と408の領域のみにマイクロ波が当たるように金属性のマスクを配置する。 Here, disposing the metallic mask so microwave strikes only in the region of 407 and 408 in FIG. 4. そして、図1に示す装置を用いて、2.45GHzのマイクロ波(出力5kW)を照射する。 Then, using the apparatus shown in FIG. 1, it is irradiated 2.45GHz microwave (output 5 kW).
【0092】 [0092]
マスクを配置した状態でマイクロ波を照射すると、407と408の領域のみマイクロ波は照射される。 When microwave irradiation in the state in which the mask, microwaves only region of 407 and 408 is illuminated. そして、この領域のみが結晶化される。 Then, only this region is crystallized. 一方、この状態においては、他の領域は非晶質のままの状態として残存している。 On the other hand, in this state, the other areas are left as remains amorphous.
【0093】 [0093]
そして、マスクを外し、550℃の温度で2時間の加熱処理を施す。 Then, remove the mask, subjected to heat treatment for 2 hours at a temperature of 550 ° C.. このような工程を経ることによって、周辺駆動回路404を構成する領域の珪素膜を結晶性珪素膜とし、同時に画素領域402の薄膜トランジスタを構成する珪素膜を非晶質珪素膜とすることができる。 Through such a process, it is possible to a silicon film in a region constituting a peripheral driving circuit 404 and the crystalline silicon film, and a silicon film, an amorphous silicon film constituting the thin film transistor in the pixel region 402 simultaneously.
【0094】 [0094]
そして、周辺駆動回路を高い移動度を有する結晶性珪素膜を用いた薄膜トランジスタで構成することができ、画素領域に配置される薄膜トランジスタを移動度は小さいが、OFF電流も小さい非晶質珪素膜を用いた薄膜トランジスタとすることができる。 Then, the peripheral driving circuit can be composed of a thin film transistor using the crystalline silicon film having a high mobility, but the mobility thin film transistor is less disposed in the pixel region, even OFF current small amorphous silicon film it can be a thin film transistor used.
【0095】 [0095]
〔実施例8〕 [Example 8]
本実施例は、マイクロ波を選択的に減衰させることにより、選択的に強さの異なるマイクロ波を非晶質珪素膜に照射し、選択的に結晶性を異ならせることを特徴とする。 This embodiment, by selectively attenuating microwave, irradiation with different microwaves selectively strength to the amorphous silicon film, and characterized in that selectively different crystalline.
【0096】 [0096]
一般的に石英ガラスはマイクロ波をほとんど透過する。 Generally quartz glass is almost transparent to microwaves. 一方で非晶質珪素膜はマイクロ波を吸収する。 Meanwhile amorphous silicon film absorbs microwaves. 従って、非晶質珪素膜の膜厚を適時選択することにより、マスクが設けられた領域においては、他の領域に比較して弱いパワーのマイクロ波を照射できることになる。 Therefore, by appropriately selected thickness of the amorphous silicon film, the mask is provided region, would be irradiated with microwaves of weak power compared to other regions.
【0097】 [0097]
ここでは、図4に示す基板に対して、画素領域402の領域において、弱いマイクロ波が照射されるようにする。 Here, the substrate shown in FIG. 4, in the region of the pixel region 402, a weak microwave to be irradiated. 即ち、この402の領域に相当する領域に、薄い(例えばその厚さを500Åとする)非晶質珪素膜を形成した石英ガラスを用意し、その石英ガラスをガラス基板401上に重ねる。 That is, in a region corresponding to a region of the 402, a thin (e.g., its thickness and 500 Å) was prepared quartz glass forming the amorphous silicon film, overlaying the quartz glass on the glass substrate 401. そして、この状態でマイクロ波の照射を行う。 Then, the microwave irradiation in this state.
【0098】 [0098]
図5に上記選択的に非晶質珪素膜を形成した石英ガラスをマイクロ波が透過する様子を模式的に示す。 Figure 5 shows the manner in which the silica glass forming the selective amorphous silicon film microwaves transmitted schematically. 図5において、51が石英基板である。 5, 51 is a quartz substrate. そして52が石英基板上に形成された非晶質珪素膜である。 And 52 is an amorphous silicon film formed on a quartz substrate. この図5に示すのは、マイクロ波を部分的に減衰させるマスクである。 Shown in FIG. 5 is a mask for attenuating the microwave partially.
【0099】 [0099]
この石英基板をマイクロ波53が透過すると、非晶質珪素膜52において所定の割合でマイクロ波が吸収されるので、この領域を透過したマイクロ波55のエネルギーは、他の領域のマイクロ波54に比較して弱くすることができる。 When the quartz substrate microwave 53 is transmitted, since the microwave in a predetermined ratio in the amorphous silicon film 52 is absorbed, the energy of the microwave 55 transmitted through the region, the microwave 54 in the other region it can be weakened in comparison. マイクロ波を減衰させる加減は、非晶質珪素膜52の膜厚を制御することで実現することができる。 Acceleration of attenuating microwaves can be realized by controlling the thickness of the amorphous silicon film 52.
【0100】 [0100]
図4の402の領域に対応する領域に非晶質珪素膜を形成した石英ガラスで構成されたマスクを透過させてマイクロ波を照射することによって、画素領域402の領域に照射されるマイクロ波のパワーを他の領域に比較して弱くすることができる。 By a mask made of quartz glass forming the amorphous silicon film in the region corresponding to the region of FIG. 4 of 402 by transmitting microwave irradiation, the microwave irradiated to the region of the pixel region 402 it can be weakened by comparing the power in other regions. 従って、画素領域408の領域の結晶性を他の領域よりも低いものとすることができる。 Therefore, it is possible to the crystalline region of the pixel region 408 to be lower than other regions.
【0101】 [0101]
結晶性が悪いと、移動度が小さくなる。 When the crystallinity is bad, mobility is reduced. また、抵抗が高くなり、その分OFF電流の値も小さなものとなる。 Further, the resistance becomes high, and becomes small value of that amount OFF current. また、結晶性が高ければ、移動度の高い珪素膜を得ることができる。 Also, the higher the crystallinity, it is possible to obtain a high mobility silicon film.
【0102】 [0102]
このようにして、画素領域402に配置される薄膜トランジスタを移動度は小さいが、OFF電流値の小さいものとして構成することができる。 In this way, the mobility thin film transistor is less disposed in the pixel region 402 may be configured as a small OFF current value. そして、周辺駆動回路403と404に配置される薄膜トランジスタを高移動度を有する薄膜トランジスタとすることができる。 Then, it is possible to make the thin film transistor to be disposed in the peripheral driver circuit 403, 404 thin film transistor having a high mobility.
【0103】 [0103]
〔実施例9〕 Example 9
図6に本実施例に示す装置を示す。 It shows the apparatus in this embodiment in FIG. 図6に示す装置は、以下に示す工程を連続的に制御された雰囲気中で行うことを特徴とする。 Apparatus shown in Figure 6, and performs the steps described below in continuously controlled atmosphere. 即ち、まず非晶質珪素膜が形成された基板(一般にガラス基板が利用される)に対して予備加熱を行う工程、その後にマイクロ波の照射による非晶質珪素膜の結晶化を行う工程、そしてさらに加熱のよる処理を行い、結晶性珪素膜を得る工程を連続的に制御された雰囲気(高真空状態も含まれる)で行うことを特徴とする。 That is, the step of performing a pre-heating first to a substrate to the amorphous silicon film is formed (typically a glass substrate is utilized), the step of subsequently performing a crystallization of the amorphous silicon film by irradiation of microwave, and further subjected to treatment with the heating, and performing the step of obtaining a crystalline silicon film continuously controlled atmosphere (high vacuum is also included).
【0104】 [0104]
図6に示す装置は、基板を装置に出し入れするための基板の搬入搬出室501、基板上に形成された非晶質珪素膜に対してマイクロ波を照射する処理室502、基板上に形成された珪素膜を加熱するための加熱室503、基板を各室の間において搬送するための手段を有した基板搬送室505を備えている。 Apparatus shown in FIG. 6, loading and unloading chamber 501 of the substrate to out the substrate to the device, the processing chamber 502 for irradiating microwaves to the non-amorphous silicon film formed on a substrate, is formed on the substrate heating chamber 503 for heating the silicon film, and a substrate transfer chamber 505 having a means for conveying between the substrate chambers.
【0105】 [0105]
図6におけるA−A'で切った断面が図7である。 Section cut by A-A 'in FIG. 6 is a diagram 7. また図6におけるB−B'で切った断面が図8である。 The cross section taken along B-B 'in FIG. 6 is a diagram 8. 各室は気密性が保たれる構造となっており、必要に応じて高真空状態とすることのできる構造となっている。 Each chamber has a structure in which airtightness is maintained, has a structure which can be a high vacuum state if necessary. また各室は共通の室である基板搬送室505と506、507、508で示されるゲイトバルブを介して接続されている。 The chambers are connected via a gate valve, shown in the substrate transfer chamber 505 and 506, 507, 508 is a common chamber. ゲイトバルブは十分に気密性を保つことのできる構造となっている。 Gate valve has a structure capable of maintaining a sufficiently airtight.
【0106】 [0106]
次に各室について詳細に説明する。 Next will be described in detail each room. 501で示されるのは、基板を装置に出し入れする基板の搬入搬出室である。 Shown at 501 is a carry-out chamber of the substrate and out the substrate to the device. この室には、図8に示されるように基板511がカセット510に多数枚収納された状態で装置の外部から扉514を介してカセット毎搬入される。 The chamber, the substrate 511 as shown in FIG. 8 is carried each cassette through the door 514 from the outside of the device while being multi-sheet stored in the cassette 510. また、処理が終了した後、基板はカセット510毎装置の外部に扉514から外部に搬出される。 Further, after the process is completed, the substrate is unloaded from the door 514 to the outside to the outside of each cassette 510 device.
【0107】 [0107]
基板の搬入搬出室501には、不活性気体等のパージ用の気体の導入系512と不要な気体の排気や室内を減圧または高真空状態とするための排気ポンプ513を備えている。 The carry-out chamber 501 of the substrate, is provided with an exhaust pump 513 for a vacuum or high vacuum exhaust and indoor unwanted gas and introduction system 512 of gas for purging, such as an inert gas. ここでいうパージ用の気体とは、室内を一端洗浄な気体で満たすことによって、室内を洗浄な状態とするために利用される。 The gas for purging here, by filling the chamber at one end the cleaning gas, is used to the indoor and washing conditions.
【0108】 [0108]
図6と図7の502で示されるのが基板上に形成された非晶質珪素膜に対して、マイクロ波を照射するための処理室である。 Against amorphous silicon film is formed on the substrate is shown by 502 of FIG. 6 and FIG. 7 is a process chamber for irradiating a microwave. マイクロ波は、発振器516で発振され、導波管517を介して処理室502内に導入される。 Microwave is oscillated by the oscillator 516, it is introduced into the processing chamber 502 through the waveguide 517. そして、このマイクロ波でもって、基板ステージ515上に配置した試料に対して結晶化処理が行われる。 Then, with this microwave, crystallization process is performed on a sample placed on the substrate stage 515. また、基板ステージ515の高さは調整することができる構造となっている。 Furthermore, and has a structure capable of height of the substrate stage 515 is adjusted.
【0109】 [0109]
またこの処理室502には、図示しないガス導入系と排気ポンプ504を備えた排気系を有している。 Also in this processing chamber 502 includes an exhaust system having an exhaust pump 504 and the gas introduction system (not shown). ガス導入系からはパージ用の不活性ガスやプラズマの立ちにくいガス(例えば空気)が供給される。 From the gas introduction system inert gas or plasma Standing hardly gas for purging (e.g., air) is supplied.
【0110】 [0110]
図6及び図8に示す503で示される室は、珪素膜を加熱するための室(加熱室)である。 Chamber shown in 503 of FIG. 6 and FIG. 8 is a chamber for heating the silicon film (heating chamber). 珪素膜が形成された基板511は、多数枚が上下するステージ518上に収納される。 Substrate 511 silicon film is formed, is accommodated on the stage 518 is a large number of sheets up and down. ステージ518上に収納された基板は、加熱室503において、加熱用のヒータ521によって加熱される。 Substrate housed on the stage 518, in the heating chamber 503 is heated by the heater 521 for heating.
【0111】 [0111]
また加熱室503においてもパージ用の不活性気体の導入系519と加熱室内を高真空状態とすることのできる排気ポンプ520を備えている。 The also includes an exhaust pump 520 capable of heating the room and introduction system 519 of the inert gas for purging a high-vacuum state in the heating chamber 503.
【0112】 [0112]
505で示されるのは、基板搬送室であり、ロボットアーム522によって基板511を搬送(移送)する機能を有した室である。 Shown at 505 is a substrate conveying chamber, a chamber having a function of transporting the substrate 511 (transfer) by the robot arm 522. この室にもパージ用の不活性気体の導入系523と室内を高真空にするための排気ポンプ524を備えている。 Also includes an exhaust pump 524 for the introduction system 523 and chamber of an inert gas purge at a high vacuum in this chamber. また、ロボットアーム522の基板を保持する手の部分には、ヒータが内蔵されており、搬送する基板の温度が変化しないように工夫されている。 Further, in a portion of the hand holding the board of the robot arm 522, a heater is built, it is devised so that the temperature of the substrate to be conveyed does not change.
【0113】 [0113]
実際の動作に当たっては、基板(試料)を搬送する際に、搬送室505内を高真空状態とすることが重要である。 In actual operation, during the transport of the substrate (sample), it is important that the transfer chamber 505 to the high vacuum state.
【0114】 [0114]
以下に図6〜8に示す装置の動作例を示す。 It shows an example of the operation of the apparatus shown in Figures 6-8 below. まずカセット510には、処理すべきガラス基板511を多数収納する。 The first cassette 510, for accommodating a large number of glass substrate 511 to be processed. そして高真空状態において、基板を1枚づつロボットアーム522で搬送し、加熱室503に搬入する。 And in a high vacuum state, it transfers a substrate one by one robot arm 522 is carried into the heating chamber 503. 加熱室503では、550℃の温度で加熱が行われる。 In the heating chamber 503, heating is carried out at a temperature of 550 ° C.. この加熱によって、膜中からの水素の離脱が促進され、結晶化のし易い状態とすることができる。 This heating, separation of hydrogen from the film is promoted, it is possible to easily state of crystallization. 加熱の雰囲気は高真空状態とすることが好ましい。 Atmosphere heating is preferably in a high vacuum state. また、高真空状態としないのであれば、不活性雰囲気とすることが好ましい。 Also, if no high vacuum state, it is preferably an inert atmosphere.
【0115】 [0115]
加熱室503内における加熱を所定時間(例えば1時間)行った後、基板をロボットアーム522によって取り出し、マイクロ波の照射が行われる室502に搬送する。 After the heating in the heating chamber 503 was carried out a predetermined time (e.g. 1 hour), the substrate was taken out by the robot arm 522 to be conveyed to a chamber 502 which microwave irradiation is carried out. この室502では、予め加熱処理が行われたガラス基板の上の非晶質珪素膜に対してマイクロ波の照射を行い、この膜を結晶化させる。 In the chamber 502, it performs irradiation of microwaves relative to the amorphous silicon film on the glass substrate preheated process is performed, the film is crystallized. なお、マイクロ波の照射は、高真空状態で行うことが好ましい。 Note that the irradiation with microwaves is preferably carried out in a high vacuum state. また高真空状態で行うことが困難な場合は、目視で発光が観察されない程度の状態になるように、マイクロ波の周波数や電力、さらには雰囲気を選択する必要がある。 In the case it is difficult to carry out in a high vacuum state, so that the state of a degree that light emission visually is not observed, the microwave frequency and power, and further it is necessary to select the atmosphere.
【0116】 [0116]
マイクロ波の照射による非晶質珪素膜の結晶化が終了したら、ロボットアームによって基板を加熱室503に搬送する。 After crystallization of the amorphous silicon film by irradiation of microwave is completed, the substrate is transferred to the heating chamber 503 by the robot arm. ここで、結晶化後の加熱処理が行われる。 Here, heat treatment after the crystallization is carried out. そして、所定の時間(例えば2時間)の処理が終了した後、基板を搬入搬出室501内のカセットに搬送する。 Then, after processing of a predetermined time (e.g. 2 hours) is completed, the substrate is transferred to the cassette loading and unloading chamber 501. こうして、一連の動作を終了させる。 Thus, to end the series of operations.
【0117】 [0117]
上記の動作例は、非晶質珪素膜に対する550℃、2時間の加熱、そしてマイクロ波の照射による結晶化、さらに結晶化された珪素膜に対する550℃、2時間の加熱アニールを制御された雰囲気(好ましくは高真空中)において行うものである。 Operation example above, 550 ° C. for the amorphous silicon film, a 2-hour heating, and crystallization by microwave irradiation, 550 ° C. for further crystallized silicon film, a controlled atmosphere heating annealing 2 hours is (preferably a high vacuum) to perform in. なお、基板の搬送に当たっては、そのつどゲイトバルブの開け閉めを行う。 Incidentally, when the transfer of the substrate, performing open and close each time gate valve. これは、加熱室503からの熱の影響や室502からのマイクロ波の影響が、他の室に及ぶことを防ぐためである。 This is to prevent the influence of microwaves from thermal effects and the chamber 502 from the heating chamber 503, it extends to the other chamber.
【0118】 [0118]
本実施例に示すような装置を用いると、連続的に処理を行うことができるので、生産性を高くすることができる。 Using a device as shown in this embodiment, it is possible to perform a continuous process, it is possible to increase the productivity. また、雰囲気を制御することで、高い再現性を得ることができる。 Further, by controlling the atmosphere, it is possible to obtain high reproducibility.
【0119】 [0119]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
非晶質珪素膜に対してマイクロ波を照射することにより、非晶質珪素膜を結晶性珪素膜に変成することができる。 By irradiating the microwaves with respect to the amorphous silicon film, it is possible to denature the amorphous silicon film into a crystalline silicon film. また、この技術にレーザー光の照射や加熱の工程を組み合わせることにより、高い再現性でもって結晶性珪素膜を得ることができる。 Further, by combining the process of irradiation or heating of the laser beam in this technique, it is possible to obtain a crystalline silicon film with high reproducibility.
【0120】 [0120]
また、マイクロ波の照射による非晶質珪素膜の結晶化は、珪素膜を選択的に加熱することができるので、基板としてガラス基板を利用した場合であっても、ガラス基板に熱ダメージを与えることなく、ガラス基板上に結晶性珪素膜を得ることができる。 Moreover, crystallization of the amorphous silicon film by irradiation of the microwave, it is possible to selectively heat the silicon film, even when using a glass substrate as the substrate, it gives a thermal damage to the glass substrate without, it is possible to obtain a crystalline silicon film on a glass substrate.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】 マイクロ波を照射する装置の概要を示す。 1 shows an outline of an apparatus for microwave irradiation.
【図2】 薄膜トランジスタの作製工程を示す。 Figure 2 shows a thin film transistor manufacturing process.
【図3】 薄膜トランジスタの作製工程を示す。 3 shows a thin film transistor manufacturing process.
【図4】 アクティブマトリクス型の液晶表示装置を構成する基板の構成を示す。 4 shows a substrate constituting an active matrix type liquid crystal display device configuration.
【図5】 マイクロ波を部分的に減衰させるマスクの構成を示す。 5 shows the structure of a mask to partially attenuate microwaves.
【図6】 マイクロ波の照射を行う装置の概要を示す。 6 shows an outline of an apparatus for the microwave irradiation.
【図7】 マイクロ波の照射を行う装置の概要を示す。 7 shows an outline of an apparatus for the microwave irradiation.
【図8】 マイクロ波の照射を行う装置の概要を示す。 8 shows an outline of an apparatus for the microwave irradiation.
【図9】 マイクロ波の照射による結晶化の様子を示す。 9 shows a state of crystallization by microwave irradiation.
【図10】マイクロ波の照射による結晶化の様子を示す。 10 shows a state of crystallization by microwave irradiation.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
101 ガス供給系102 導波管103 チャンバー104 マイクロ波発生器105 排気ポンプ106 基板ホルダー107 基板(試料) 101 gas supply system 102 waveguide 103 chamber 104 microwave generator 105 exhaust pump 106 substrate holder 107 substrate (sample)
108 基板移動用の操作棒201 ガラス基板202 下地膜(酸化珪素膜) 108 operating rod 201 glass substrate 202 underlying film for the substrate transfer (silicon oxide film)
203 非晶質珪素膜204 活性層205 ゲイト絶縁膜(酸化珪素膜) 203 amorphous silicon film 204 active layer 205 gate insulating film (silicon oxide film)
206 ゲイト電極207 陽極酸化膜208 ソース領域209 オフセットゲイト領域210 チャネル形成領域211 ドレイン領域212 層間絶縁膜213 ソース電極214 ドレイン電極401 ガラス基板402 画素領域403、404 周辺駆動回路405、406 接続配線51 石英基板52 非晶質珪素膜53 マイクロ波501 基板の搬入搬出室502 マイクロ波を照射する処理室503 加熱室504 排気ポンプ505 基板搬送室506、507 ゲイトバルブ508 ゲイトバルブ510 カセット511 基板512 気体の導入系513 排気ポンプ514 扉515 基板ステージ516 マイクロ波の発振器517 導波管518 ステージ519 気体の導入系520 排気ポンプ521 ヒータ522 ロボットアーム523 気体のの導 206 gate electrode 207 anodic oxide film 208 source region 209 offset gate region 210 channel forming region 211 drain region 212 interlayer insulating film 213 source electrode 214 drain electrode 401 glass substrate 402 a pixel region 403 and 404 peripheral driver circuits 405 and 406 connect the wiring 51 Quartz substrate 52 amorphous silicon film 53 Microwave 501 carry out chamber 502 introduced in the processing chamber 503 heating chamber 504 vacuum pump 505 substrate transfer chamber 506, 507 gate valve 508 gate valve 510 cassette 511 substrate 512 gas microwave irradiation of the substrate guiding the system 513 exhaust pump 514 door 515 substrate stage 516 microwave oscillator 517 waveguide 518 stage 519 gas introduction system 520 exhaust pump 521 heater 522 robotic arm 523 gas 入系524 排気ポンプ Irikei 524 exhaust pump

Claims (23)

  1. 絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を形成 The amorphous silicon film is formed on a substrate having an insulating surface,
    前記非晶質珪素膜に珪素の結晶化を助長する金属元素を接して保持させ、 Wherein is held in contact with a metal element which promotes crystallization of silicon in the amorphous silicon film,
    部分的にマイクロ波を減衰させるマスクを前記基板上に配置した状態で、前記非晶質珪素膜にマイクロ波を照射して結晶化させることを特徴とする半導体装置の作製方法。 The method for manufacturing a semiconductor device, wherein a mask for attenuating partially microwaves in a state arranged on the substrate, is crystallized by being irradiated with microwaves to the amorphous silicon film.
  2. 絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を形成 The amorphous silicon film is formed on a substrate having an insulating surface,
    前記非晶質珪素膜に珪素の結晶化を助長する金属元素を導入 Introducing a metal element which promotes crystallization of silicon in the amorphous silicon film,
    部分的にマイクロ波を減衰させるマスクを前記基板上に配置した状態で、前記非晶質珪素膜にマイクロ波を照射して結晶化させることを特徴とする半導体装置の作製方法。 The method for manufacturing a semiconductor device, wherein a mask for attenuating partially microwaves in a state arranged on the substrate, is crystallized by being irradiated with microwaves to the amorphous silicon film.
  3. 請求項1または請求項2において、 According to claim 1 or claim 2,
    前記部分的にマイクロ波を減衰させるマスクとして、石英ガラス上に非晶質珪素膜を形成したものを用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。 The method for manufacturing a semiconductor device which is characterized by using those as a mask for attenuating said partially microwaves, to form an amorphous silicon film on the quartz glass.
  4. 請求項3において、 According to claim 3,
    前記石英ガラス上の非晶質珪素膜の膜厚を制御することにより前記マイクロ波の減衰を加減することを特徴とする半導体装置の作製方法。 The method for manufacturing a semiconductor device, characterized by adjusting the attenuation of the microwaves by controlling the film thickness of the amorphous silicon film on the quartz glass.
  5. 請求項1乃至請求項4のいずれか一において、 In any one of claims 1 to 4,
    真空雰囲気中において前記マイクロ波を照射することを特徴とする半導体装置の作製方法。 The method for manufacturing a semiconductor device and irradiating the microwave in the vacuum atmosphere.
  6. 請求項1乃至請求項5のいずれか一において、 In any one of claims 1 to 5,
    前記マイクロ波として1GHz〜10GHzの周波数を用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。 The method for manufacturing a semiconductor device, which comprises using a frequency of 1GHz~10GHz as the microwave.
  7. 請求項1乃至請求項6のいずれか一において、 In any one of claims 1 to 6,
    前記基板としてガラス基板を用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。 The method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that a glass substrate is used as the substrate.
  8. 請求項1乃至請求項 7のいずれか一において、 In any one of claims 1 to 7,
    前記マイクロ波の照射の前に前記非晶質珪素膜中の水素離脱させることを特徴とする半導体装置の作製方法。 The method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that makes detaching the hydrogen of the amorphous silicon film prior to irradiation of the microwaves.
  9. 請求項1乃至請求項 8のいずれか一において、 In any one of claims 1 to 8,
    前記マイクロ波の照射の後に、前記珪素膜を加熱することを特徴とする半導体装置の作製方法。 The method for manufacturing a semiconductor device characterized by heating after the irradiation of the microwave, the prior Ki珪 Motomaku.
  10. 請求項1乃至請求項 8のいずれか一において、 In any one of claims 1 to 8,
    前記マイクロ波の照射の後に、前記珪素膜にレーザー光を照射することを特徴とする半導体装置の作製方法。 Manufacturing method of the after microwave irradiation, a semiconductor device, which comprises irradiating a laser beam before Ki珪 Motomaku.
  11. 請求項1乃至請求項 10のいずれか一において、 In any one of claims 1 to 10,
    前記珪素の結晶化を助長する金属元素として、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu、Auから選ばれた一または複数の元素を用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。 Semiconductor, wherein a metal element for promoting crystallization of the silicon, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Cu, the use of one or more elements selected from Au a method for manufacturing a device.
  12. 絶縁表面を有する基板上に画素領域と、前記画素領域に配置された薄膜トランジスタを駆動するための周辺駆動回路とを有するアクティブマトリクス型表示装置の作製方法であ り、 A pixel region on a substrate having an insulating surface, Ri manufacturing method der of an active matrix display device having a peripheral driver circuit for driving disposed on thin film transistor in the pixel region,
    前記基板上に非晶質珪素膜を形成し、 The amorphous silicon film is formed on the substrate,
    前記非晶質珪素膜に珪素の結晶化を助長する金属元素を接して保持させ、 Wherein is held in contact with a metal element which promotes crystallization of silicon in the amorphous silicon film,
    前記画素領域が形成される領域においてマイクロ波を減衰させるマスクを前記基板上に配置した状態で、前記非晶質珪素膜にマイクロ波を照射して結晶化させ、 Wherein in a region where the pixel region is formed in a state that the mask for attenuating the microwave was placed on the substrate, it is irradiated to crystallize the microwaves into the amorphous silicon film,
    前記珪素膜のうち前記画素領域が形成される領域を用いて前記画素領域に配置される薄膜トランジスタを形成し、前記画素領域が形成される領域以外の領域を用いて前記周辺駆動回路に配置される薄膜トランジスタを形成することを特徴とするアクティブマトリクス型表示装置の作製方法。 Using said region where the pixel region is formed by forming a thin film transistor disposed in the pixel region are disposed in the peripheral drive circuit by using a region other than the region where the pixel region is formed of the silicon film method of manufacturing an active matrix display device, and forming a thin film transistor.
  13. 絶縁表面を有する基板上に画素領域と、前記画素領域に配置された薄膜トランジスタを駆動するための周辺駆動回路とを有するアクティブマトリクス型表示装置の作製方法であり、 A pixel region on a substrate having an insulating surface, a method of manufacturing an active matrix display device having a peripheral driver circuit for driving disposed on thin film transistor in the pixel region,
    前記基板上に非晶質珪素膜を形成し、 The amorphous silicon film is formed on the substrate,
    前記非晶質珪素膜に珪素の結晶化を助長する金属元素を導入し、 Introducing a metal element which promotes crystallization of silicon in the amorphous silicon film,
    前記画素領域が形成される領域においてマイクロ波を減衰させるマスクを前記基板上に配置した状態で、前記非晶質珪素膜にマイクロ波を照射して結晶化させ、 Wherein in a region where the pixel region is formed in a state that the mask for attenuating the microwave was placed on the substrate, it is irradiated to crystallize the microwaves into the amorphous silicon film,
    前記珪素膜のうち前記画素領域が形成される領域を用いて前記画素領域に配置される薄膜トランジスタを形成し、前記画素領域が形成される領域以外の領域を用いて前記周辺駆動回路に配置される薄膜トランジスタを形成することを特徴とするアクティブマトリクス型表示装置の作製方法。 Using said region where the pixel region is formed by forming a thin film transistor disposed in the pixel region are disposed in the peripheral drive circuit by using a region other than the region where the pixel region is formed of the silicon film method of manufacturing an active matrix display device, and forming a thin film transistor.
  14. 請求項12または請求項13において、 According to claim 12 or claim 13,
    前記画素領域が形成される領域においてマイクロ波を減衰させるマスクを前記基板上に配置した状態で、前記非晶質珪素膜にマイクロ波を照射することにより、前記珪素膜のうち前記画素領域が形成される領域以外の結晶性を前記画素領域が形成される領域の結晶性より高くすることを特徴とするアクティブマトリクス型表示装置の作製方法。 Wherein in a region where the pixel region is formed in a state that the mask for attenuating the microwave was placed on the substrate, by irradiating a microwave to the amorphous silicon film, the pixel region of the silicon film is formed method of manufacturing an active matrix display device characterized by higher than regions crystallinity of the pixel area crystallinity other than the area to be are formed.
  15. 請求項12乃至請求項14のいずれか一において、 In any one of claims 12 to claim 14,
    前記画素領域が形成される領域においてマイクロ波を減衰させるマスクとして、石英ガラス上に非晶質珪素膜を形成したものを用いることを特徴とするアクティブマトリクス型表示装置の作製方法。 Method of manufacturing an active matrix display device characterized by using those as a mask for attenuating the microwaves in the region where the pixel region is formed, to form an amorphous silicon film on the quartz glass.
  16. 請求項15において、 According to claim 15,
    前記石英ガラス上の非晶質珪素膜の膜厚を制御することにより前記マイクロ波の減衰を加減することを特徴とするアクティブマトリクス型表示装置の作製方法。 Method of manufacturing an active matrix display device characterized by adjusting the attenuation of the microwaves by controlling the film thickness of the amorphous silicon film on the quartz glass.
  17. 請求項12乃至請求項16のいずれか一において、 In any one of claims 12 to claim 16,
    真空雰囲気中において前記マイクロ波を照射することを特徴とするアクティブマトリクス型表示装置の作製方法。 Method of manufacturing an active matrix display device characterized by irradiating the microwave in the vacuum atmosphere.
  18. 請求項12乃至請求項17のいずれか一において、 In any one of claims 12 to claim 17,
    前記マイクロ波として1GHz〜10GHzの周波数を用いることを特徴とするアクティブマトリクス型表示装置の作製方法。 Method of manufacturing an active matrix display device characterized by using the frequency of 1GHz~10GHz as the microwave.
  19. 請求項12乃至請求項18のいずれか一において、 In any one of claims 12 to claim 18,
    前記基板としてガラス基板を用いることを特徴とするアクティブマトリクス型表示装置の作製方法。 Method of manufacturing an active matrix display device characterized by using a glass substrate as the substrate.
  20. 請求項12乃至請求項19のいずれか一において、 In any one of claims 12 to claim 19,
    前記マイクロ波の照射の前に前記非晶質珪素膜中の水素を離脱させることを特徴とするアクティブマトリクス型表示装置の作製方法。 Method of manufacturing an active matrix display device characterized by disengaging the hydrogen of the amorphous silicon film prior to irradiation of the microwaves.
  21. 請求項12乃至請求項20のいずれか一において、 In any one of claims 12 to claim 20,
    前記マイクロ波の照射の後に、前記珪素膜を加熱することを特徴とするアクティブマトリクス型表示装置の作製方法。 Method of manufacturing an active matrix display device characterized by after the irradiation of the microwave to heat the silicon film.
  22. 請求項12乃至請求項21のいずれか一において、 In any one of claims 12 to claim 21,
    前記マイクロ波の照射の後に、前記珪素膜にレーザー光を照射することを特徴とするアクティブマトリクス型表示装置の作製方法。 After irradiation of the microwave, a manufacturing method of an active matrix display device, which comprises irradiating a laser beam to the silicon film.
  23. 請求項12乃至請求項22のいずれか一において、 In any one of claims 12 to claim 22,
    前記珪素の結晶化を助長する金属元素として、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu、Auから選ばれた一または複数の元素を用いることを特徴とするアクティブマトリクス型表示装置の作製方法。 Active characterized as a metal element for promoting crystallization of the silicon, Fe, Co, Ni, Ru , Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Cu, the use of one or more elements selected from Au a method for manufacturing a matrix type display device.
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