JP4689150B2 - Semiconductor circuit and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor circuit and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP4689150B2
JP4689150B2 JP2003082139A JP2003082139A JP4689150B2 JP 4689150 B2 JP4689150 B2 JP 4689150B2 JP 2003082139 A JP2003082139 A JP 2003082139A JP 2003082139 A JP2003082139 A JP 2003082139A JP 4689150 B2 JP4689150 B2 JP 4689150B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
channel formation
formation region
film
film transistor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2003082139A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004006741A5 (en
JP2004006741A (en
Inventor
清 加藤
知昭 熱海
敦生 磯部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority to JP2003082139A priority Critical patent/JP4689150B2/en
Publication of JP2004006741A publication Critical patent/JP2004006741A/en
Publication of JP2004006741A5 publication Critical patent/JP2004006741A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4689150B2 publication Critical patent/JP4689150B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

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

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、結晶構造を有する半導体膜(結晶性半導体膜ともいう。)を用いて形成される半導体素子及びその作製方法並びにその半導体素子を集積化した回路を備えた半導体集積回路及びその作製方法に関する。また本発明は複数の半導体集積回路を備えた半導体装置に関する。特に半導体素子として、絶縁表面上に形成された結晶性半導体膜でチャネル形成領域を形成する薄膜トランジスタに関する。
【0002】
【従来の技術】
ガラスなどの絶縁基板上に形成した結晶性半導体膜を用いた薄膜トランジスタなどの半導体素子を形成する技術が開発されている。結晶性半導体膜を用いて作製される薄膜トランジスタは、半導体集積回路に応用され、半導体集積回路は液晶表示装置、EL(エレクトロルミネッセンス)表示装置に代表される平面型表示装置(フラットパネルディスプレイ)に利用されている。
【0003】
この薄膜トランジスタを有する半導体集積回路の基本的な回路としてカレントミラー回路がある。カレントミラー回路は同じ電気的特性を有する2つの薄膜トランジスタを有することが前提となっており、このような回路の構成はオペアンプや差動増幅器回路等も挙げられる。
【0004】
また絶縁基板上の結晶性半導体膜を形成する方法としてレーザー光を照射して非晶質半導体膜を結晶化させる技術が開発されている。このレーザー光を照射して非晶質半導体膜を結晶化させる技術のような半導体製造プロセスにおいて、レーザー光の光源としては、エキシマレーザーに代表される気体レーザーや、YAGレーザーに代表される固体レーザーが通常用いられている。レーザー光の照射による非晶質半導体膜の結晶化の一例は、レーザー光の走査速度をビームスポット径×5000/秒以上として高速走査により非晶質半導体膜を完全な溶融状態に至らしめることなく多結晶化するものがある(特許文献1参照)。また島状に形成された半導体膜に、引き延ばされたレーザー光を照射して実質的に単結晶領域を形成する技術が開示されている(特許文献2参照)。或いはレーザー処理装置のように光学系にて線状にビームを加工して照射する方法が知られている(特許文献3参照)。
【0005】
さらに、に開示されているようにNd:YVO4レーザーなど固体レーザー発振装置を用いて、その第2高調波であるレーザー光を非晶質半導体膜に照射して、従来に比べ結晶粒径の大きい結晶性半導体膜を形成し、トランジスタを作製する技術が開示されている(特許文献4参照)。
【0006】
【特許文献1】
特開昭62−104117号公報
【特許文献2】
米国特許4,330,363号明細書
【特許文献3】
特開平8−195357号公報
【特許文献4】
特開2001−144027号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、非晶質半導体膜にレーザー光を照射して結晶化させると結晶は多結晶となり、結晶粒界などの欠陥が任意に形成されて結晶性や配向性の揃った結晶を得ることは困難であった。結果として、同サイズの半導体素子を作製し、かつ半導体素子に同様な電圧を印加した場合にも、電流値等がばらつく場合があった。
【0008】
また結晶粒界には結晶欠陥が含まれ、それがキャリアトラップとなって電子又は正孔の移動度が低下する要因となっている。また、結晶化に伴って起こる半導体膜の体積収縮や下地との熱応力や格子不整合などにより、歪みや結晶欠陥の存在しない半導体膜を形成することは出来なかった。この歪みや結晶欠陥は半導体素子の電気的特性のばらつく要因となるばかりでなく、半導体素子の電気的特性が劣る要因となってしまった。
【0009】
特に、工業的に多用されている無アルカリガラス基板上にレーザー光を用いて結晶性半導体膜を形成する場合、無アルカリガラス基板自体のうねりの影響を受けてレーザー光の焦点がばらつき、結果的に結晶性のばらつきを招くという問題がある。さらに、無アルカリガラス基板はアルカリ金属による汚染を避けるために、絶縁膜等の保護膜を下地膜として設ける必要があり、その上に結晶粒界や結晶欠陥の排除された結晶性半導体膜を形成することは殆ど不可能であった。
【0010】
半導体集積回路などは、安価なガラス基板上に半導体膜を形成してトランジスタを作り込むものであるため、任意に形成される結晶粒界を避けるようにトランジスタを配置することは殆ど不可能であった。つまり、トランジスタのチャネル形成領域の結晶性を厳密に制御し、意図せずに含まれてしまう結晶粒界や結晶欠陥を排除することはできず、半導体素子の電気的特性のばらつく要因となってしまった。そのため、高い整合性が要求される回路(例えばカレントミラー回路)を形成することが難しかった。
【0011】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、結晶性の揃った結晶性半導体膜からチャネル形成領域の形成方法を提供することを課題とする。
【0012】
また、結晶性の揃った結晶性半導体膜から整合性が要求される複数の半導体素子を形成し、半導体素子間においてばらつきの小さい半導体回路を提供でき、高い特性を有する半導体集積回路を提供することを課題とする。
【0013】
さらに、複数のアナログ回路(例えばアナログスイッチ回路)間において、ばらつきの小さい半導体回路を提供することを課題とする。
【0014】
また、特にそのチャネル形成領域の形成される領域を指定して、結晶粒界が存在しない結晶性半導体領域を当該領域に形成し、高速動作が可能で電流駆動能力の高い半導体素子又は半導体素子群により構成される半導体集積回路を提供することを課題とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために本発明は、絶縁表面を有する基板上に、直線状のストライプパターン(ストライプ状)として形成される凹部及び凸部が設けられた絶縁膜を形成し、該絶縁膜上に非晶質半導体膜を形成し、前記絶縁膜の凹部にあたる部分(以下、単に凹部という。)に半導体膜を溶融して結晶化させたストライプ状の結晶性半導体膜を得ることを特徴とする。同一ラインのストライプ状の結晶性半導体膜をパターニングし、ストライプ状の結晶性半導体膜からなるチャネル形成領域を含む島状半導体膜を形成することを特徴とする。
【0016】
そして本発明は、半導体素子に高い整合性が求められるカレントミラー回路、差動増幅回路、またはオペアンプ回路といったアナログ回路を構成する一部または全ての薄膜トランジスタにおいて、チャネル形成領域が同一ラインの結晶性半導体膜を有することを特徴とする。ここでいう高い整合性とは、バラツキが低減された薄膜トランジスタであり、つまり薄膜トランジスタの整合性がとれていることである。
【0017】
また本発明は、アナログ回路を構成する薄膜トランジスタのうち、少なくとも同一極性の薄膜トランジスタのチャネル形成領域、またはアナログ回路を構成する薄膜トランジスタのうち、少なくともゲート電極を共有する薄膜トランジスタ(すなわち同一のゲート電極に電気的に接続された薄膜トランジスタ)のチャネル形成領域を同一ライン上に形成することを特徴とする。また本発明は、複数の入力信号が印加されるアナログ回路において、入力信号が印加されるゲート電極を有する同一極性の薄膜トランジスタのチャネル形成領域を同一ライン上に形成することを特徴とする。
【0018】
また本発明は、隣接して設けられた複数のアナログ回路を同一ラインの結晶性半導体膜をパターニングした島状半導体膜からを形成することを特徴とする。すなわち本発明は、具体的なアナログ回路であるアナログスイッチやソースフォロワにおいて、それぞれ隣接する回路の薄膜トランジスタのチャネル形成領域を同一ラインの結晶性半導体膜から形成することを特徴とする。
【0019】
例えば、nチャネル型薄膜トランジスタとpチャネル型薄膜トランジスタとからなるアナログスイッチを複数設ける場合に、各アナログスイッチを構成するnチャネル型薄膜トランジスタのチャネル形成領域を同一ラインの結晶性半導体膜から形成し、pチャネル型薄膜トランジスタのチャネル形成領域を同一ラインの結晶性半導体膜から形成する。
【0020】
このように同一ラインの結晶性半導体膜を薄膜トランジスタのチャネル形成領域として有する本発明のアナログ回路は、高い特性が期待できる。
【0021】
また本発明の半導体膜を結晶化させる手段としては、気体レーザー発振装置、固 体レーザー発振装置を光源とするパルス発振又は連続発振レーザー光を適用する。照 射するレーザー光は光学系にて線状に集光されたものであり、その強度分布が長手方 向において均一な領域を有し、短手方向に分布を持っていても良く、光源として用い るレーザー発振装置は、矩形ビーム固体レーザー発振装置が適用され、特に好ましく は、スラブレーザー発振装置が適用される。或いは、Nd、Tm、Hoをドープした ロッドを用いた固体レーザー発振装置であり、特にYAG、YVO4、YLF、YA lO3などの結晶にNd、Tm、Hoをドープした結晶を使った固体レーザー発振装 置にスラブ構造増幅器を組み合わせたものでも良い。スラブ材料としては、Nd:Y AG、Nd:GGG(ガドリニウム・ガリウム・ガーネット)、Nd:GsGG(ガ ドリニウム・スカンジウム・ガリウム・ガーネット)などの結晶が使用される。スラ ブレーザーでは、この板状のレーザー媒質の中を、全反射を繰り返しながらジグザグ 光路で進む。
【0022】
また、上記レーザーに準ずる強光を照射しても良い。例えば、ハロゲンランプ、キセノンランプ、高圧水銀灯、メタルハライドランプ、エキシマランプから放射される光を反射鏡やレンズなどにより集光したエネルギー密度の高い光であっても良い。
【0023】
線状に集光され、且つ長手方向に拡張されたレーザー光又は強光を半導体膜に照射しながらレーザー光の照射位置と結晶性半導体膜が形成された基板とを相対的に動かして、レーザー光が一部又は全面を走査することにより半導体膜を溶融させ、その状態を経て結晶化又は再結晶化を行う。レーザー光の走査方向は、絶縁膜に形成され直線状のストライプパターンで延在する凹部の長手方向又はトランジスタのチャネル長方向に沿って行う。これによりレーザー光の走査方向に沿って結晶が成長し、結晶粒界がチャネル長方向と交差することを防ぐことができる。
【0024】
前述の凹部は酸化珪素、窒化珪素、又は酸窒化珪素膜などを厚く設け、それをエッチング処理して凹部を形成すればよい。凹部は半導体素子、特にトランジスタのチャネル形成領域を含む島状の半導体膜の配置に合わせて形成し、少なくともチャネル形成領域に合致するように形成されていることが望ましい。また、凹部はチャネル長方向に延在して設けられ、その幅(チャネル形成領域とする場合におけるチャネル幅方向)は0.01μm以上2μm以下(好ましくは0.1〜1μm)で形成するのが好ましく、その深さは、0.01μm以上3μm以下(好ましくは0.1μm以上2μm以下)で形成するのが好ましい。
【0025】
また複数のストライプ状の結晶性半導体膜を有するようにパターニングした島状半導体膜のチャネル形成領域の幅は、複数のストライプ状の結晶性半導体膜の幅の総和と考えられる。
【0026】
凹部の深さを半導体膜の厚さと同程度かそれ以上とすることにより、レーザー光又は強光の照射により溶融した半導体膜が表面張力により凹部に凝集して固化する。その結果、絶縁膜の凸部にある半導体膜の厚さは薄くなり、そこに応力歪みを集中させることができる。また凹部の側面は結晶方位をある程度規定する効力を持つ。
【0027】
本発明の凹部及び凸部が設けられた絶縁膜において、凹部の側面と底面(凹部の側面と基板)とのなす角は直角となるように記載するが、形成条件により直角からずれることがある。しかし上述したように凹部の側面は結晶方位をある程度規定する効力を持つため、逆にずれを利用して凹部の側面と基板とがなす角にテーパーが付くように制御して形成しても構わない。
【0028】
上記のようにレーザー等の手段を用いて半導体膜を溶融状態として、表面張力により絶縁表面上に形成した凹部に凝集させ、凹部の側面部から結晶成長させることにより結晶化に伴い発生する歪みを凹部以外の領域に集中させることができる。すなわち、凹部に充填されるように形成した結晶性半導体領域(第1の結晶性半導体領域)を歪みから開放することができる。また、前記凹部または凸部にあたる部分が設けられた絶縁膜のうち、凸部にあたる部分(以下、単に凸部という。)上には結晶粒界や結晶欠陥を含む結晶性半導体領域(第2の結晶性半導体領域)が形成されることになる。
【0029】
すなわち、凸部上に形成された結晶性半導体膜の結晶性は凹部に形成された結晶性半導体膜に比べて劣るため、チャネル形成領域として利用することは避ける方が好ましい。しかし、凸部の上に形成された結晶性半導体膜を積極的に電極(薄膜トランジスタであればソース電極又はドレイン電極に相当する。)又は配線として用いても良い。配線として用いる場合、占有面積についての設計の自由度が高いため、配線の長さを調節して抵抗として用いたり、形状を屈曲した形状として保護回路としての機能を持たせることも可能である。
【0030】
また絶縁膜上及び凹部にかけて形成する半導体膜は、公知の方法で形成される非晶質半導体膜、多結晶半導体膜(成膜されたものも固相成長させたものも含む。)または微結晶半導体膜が適用される。代表的には非晶質シリコン膜が適用され、その他に非晶質シリコンゲルマニウム膜、非晶質シリコンカーバイト膜などを適用することもできる。なおシリコンゲルマニウムにおいて、Siに対するGeの組成比は0.01〜2原子%が好ましい。
【0031】
そして、島状半導体膜に接するゲート絶縁膜を形成し、さらにゲート電極を形成する。このパターニングの際、島状半導体膜の端部にはテーパーを設けると好ましい。この後は、公知の手法によって電界効果型トランジスタを形成することができる。
【0032】
上記本発明によって、絶縁表面上、特に安価なガラス基板を支持基体とする絶縁表面上に、同一ラインのストライプ状の結晶性半導体膜からチャネル形成領域を作製することにより、複数の半導体素子間においてばらつきを低減することができ、更には半導体回路(アナログ回路)間においてばらつきを小さくすることもでき、高性能な半導体集積回路を提供することができる。なお、半導体回路が二つまたはそれ以上集まって半導体集積回路をなしており、半導体回路は少なくとも整合性を要求される薄膜トランジスタからなる半導体素子を有する。
【0033】
また、薄膜トランジスタのチャネル形成領域の形成される領域を指定して、結晶粒界が存在しない結晶性半導体領域を当該領域に形成することが可能となるため、高速動作が可能で電流駆動能力の高い半導体素子又は半導体素子群により構成される半導体集積回路を提供することができる。さらに本発明の半導体集積回路を有する液晶表示装置、EL(エレクトロルミネッセンス)表示装置に代表される平面型表示装置(フラットパネルディスプレイ)を提供することができる。
【0034】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明を実施して薄膜トランジスタを作製する形態について説明する。また図3乃至図6には、同一ストライプ状に薄膜トランジスタが2つあるように記載するが、作製する薄膜トランジスタの個数は実施者が適宜決定すれば良いものであり、使用する図面はいずれも本発明に制限を与えるものではない。
【0035】
まず、図1について説明する。図1(A)は上面図であり、図1(B)はA−A’に対応する断面図である。基板101上に第1の絶縁膜102と直線状のストライプパターンに形成された第2の絶縁膜103が形成された状態を示している。なお、本明細書において、凹部とは103aで示される部分を指し、凸部とは103bで示される部分を指す。
【0036】
基板101は市販の無アルカリガラス基板、石英基板、サファイア基板、単結晶又は多結晶半導体基板の表面を絶縁膜で被覆した基板、金属基板の表面を絶縁膜で被覆した基板を適用することができる。
【0037】
サブミクロンのデザインルールで直線状のストライプパターンを形成するには、基板表面の凹凸、基板のうねり又はねじれにより生じる基板表面の高低差を露光装置(特にステッパ)の焦点深度以下にしておくことが望ましい。具体的には、基板のうねり又はねじれにより生じる基板表面の高低差が、1回の露光照射領域内において1μm以下、好ましくは0.5μm以下とすることが望ましい。この点については、特に支持基体として無アルカリガラスを用いる場合には注意が必要である。
【0038】
直線状のストライプパターンに形成される第2の絶縁膜103の幅(W1)は0.1〜10μm(好ましくは0.5〜1μm)で、隣接する第2の絶縁膜との間隔(W2)は0.01〜2μm(好ましくは0.1〜1μm)であり、第2の絶縁膜の厚さ(d)は0.01〜3μm(好ましくは0.1〜2μm)が好ましい。また、段差形状は規則的な周期パターンである必要はなく、島状の半導体膜の幅に合わせて異なる間隔で配置させても良い。その長さも特に数値的な限定はなく、図1のように基板の一端から他端に渡るように長く形成することも可能であるし、実施の形態2において後述するようにトランジスタのチャネル形成領域を形成することができる程度の長さとすることも可能である。
【0039】
第1の絶縁膜102は、のちに形成する第2の絶縁膜とのエッチングにおける選択比が確保できる材料であれば良いが、代表的には、窒化珪素、酸化珪素、酸窒化珪素(SiOxNyと示す。)、窒酸化珪素(SiNxOyと示す。)、窒化アルミニウム(AlxNyと示す。)、酸窒化アルミニウム(AlOxNyと示す。)、窒酸化アルミニウム(AlNxOyと示す。)及び酸化アルミニウムから選ばれた材料で、30〜300nmの厚さで形成する。特に、酸化アルミニウム膜はナトリウム(Na)に対するブロッキング効果が期待できるため、ガラス基板からの汚染対策として有効である。
【0040】
なお、酸窒化珪素(SiOxNy)膜としては、Siが25〜35原子%、酸素が55〜65原子%、窒素が1〜20原子%、水素が0.1〜10原子%で含まれるものを用いれば良い。また、窒酸化珪素(SiNxOy)膜としては、Siが25〜35原子%、酸素が15〜30原子%、窒素が20〜35原子%、水素が15〜25原子%で含まれるものを用いれば良い。また、酸窒化アルミニウム(AlOxNy)膜としては、Alが30〜40原子%、酸素が50〜70原子%、窒素が1〜20原子%で含まれるものを用いれば良い。また、窒酸化アルミニウム(AlNxOy)膜としては、Alが30〜50原子%、酸素が0.01〜20原子%、窒素が30〜50原子%で含まれるものを用いれば良い。
【0041】
第2の絶縁膜103は、10〜3000nm、好ましくは100〜2000nmの厚さの酸化珪素又は酸窒化珪素で形成すれば良い。酸化珪素はオルトケイ酸テトラエチル(Tetraethyl Ortho Silicate:TEOS)とO2とを混合しプラズマCVD法で形成することができる。窒酸化珪素膜はSiH4、NH3、N2O又は、SiH4、N2Oを原料として用いプラズマCVD法で形成することができる。
【0042】
なお、第2の絶縁膜103は、CVD法(代表的には、プラズマCVD法もしくは熱CVD法)やPVD法(代表的には、スパッタ法もしくは蒸着法)によって形成された絶縁膜を用いることが好ましい。これは、非晶質半導体膜を結晶化する際、結晶化に伴う応力を緩和しうる程度の柔らかさを持つことが、良好な結晶性を得るにあたって重要な役割を果たしていると考えられるからである。
【0043】
図1で示すように、直線状のストライプパターンを二層の絶縁膜で形成する場合には、エッチング加工において第1の絶縁膜102と第2の絶縁膜103との間に選択比をもたせる必要がある。実際には、第1の絶縁膜102よりも第2の絶縁膜103のエッチング速度が相対的に速くなるように材料及び成膜条件を適宜調整することが望ましい。エッチングの方法としては、第2の絶縁膜の凸部となる領域にマスクを設け、緩衝フッ酸を用いたエッチング、又はCHF3を用いたドライエッチングにより行う。
【0044】
半導体膜のチャネル形成領域の膜厚は、第2の絶縁膜103で形成される凹部の深さと(図1(B)の段差dに相当する。)と同程度かそれ以下の厚さとすることが望ましい。
【0045】
また次に、第2の絶縁膜103の段差dと凹部103aにおける半導体膜の膜厚との関係を説明する。
【0046】
図7は本発明者による実験結果から得られた結晶化の知見を概念図として示すものである。図7(A)〜(E)は第1の絶縁膜102及び第2の絶縁膜の凹部103aの深さ、間隔、段差dと結晶成長の関係を模式的に示している。
【0047】
なお、図7で示す長さに関する符号に関し、a1:第2の絶縁膜上(凸部上)の非晶質半導体膜710の厚さ、a2:凹部の非晶質半導体膜710の厚さ、p1:第2の絶縁膜上(凸部上)の結晶性半導体膜711の厚さ、p2:凹部の結晶性半導体膜711の厚さ、d:第2の絶縁膜の厚さ(凹部の深さ、すなわち段差)、W1:第2の絶縁膜の幅(凸部の幅)、W2:凹部の幅(隣接する凸部の間隔)である。なお図7は図1と同様に、第1の絶縁膜102と第2の絶縁膜103を示す。
【0048】
図7(A)は、d<a2、W1及びW2が1μmと同程度かそれより小さい場合、すなわち凹部の深さが凹部の非晶質半導体膜710の厚さよりも小さい場合には、溶融結晶化の過程を経ても結晶性半導体膜711の表面が十分平坦化されることはない。即ち、結晶性半導体膜711の表面状態は下地(特に第2の絶縁膜)の凹凸形状が反映された状態となる。
【0049】
図7(B)は、d≧a2、W1及びW2が1μmと同程度かそれより小さい場合、すなわち凹部の深さが凹部の非晶質半導体膜710の厚さとほぼ等しいかそれより大きい場合には、表面張力が働いて半導体膜が凹部に集まる。凹部に集まりながら固化した状態では、図7(B)で示すように表面がほぼ平坦になる。この場合、p1<p2となり、第2の絶縁膜103上の半導体膜の膜厚が薄い部分720に応力が集中しここに歪みが蓄積され、720に結晶粒界が集中することになる。
【0050】
図7(C)は、d>a2、W1及びW2が1μmと同程度かそれより小さい場合であり、結晶性半導体膜711は凹部を充填するように形成され、第2の絶縁膜103上には半導体膜が殆ど残存しないようにすることも可能である。
【0051】
図7(D)は、d≧a2、W1及びW2が1μmと同程度か若干大きい場合であり、凹部の幅(W2)が広がると結晶性半導体膜711が凹部を充填し、平坦化の効果はあるが、凹部の中央付近721には結晶粒界が発生しやすくなる。また、第2の絶縁膜上にも同様に応力が集中し720に歪みが蓄積され、結晶粒界が形成される。これは、間隔が広がることで応力緩和の効果が低減するためであると推定している。
【0052】
図7(E)は、d≧a2、W1及びW2が1μmよりも大きい場合であり、図7(D)の状態がさらに顕在化してくる。
【0053】
以上、図7を用いて説明したように、半導体素子を形成する場合、特にトランジスタにおけるチャネル形成領域を形成する場合には、図7(B)の形態が最も適していると考えられる。また、ここでは結晶性半導体膜を形成する下地の凹凸形状は、第1の絶縁膜と第2の絶縁膜で形成する一例を示したが、ここで示す形態に限定されず同様な形状を有するものであれば代替することができる。例えば、石英基板の表面をエッチング処理して直接凹部を形成し、凹凸形状を設けてもよい。
【0054】
次に、レーザー照射について図2を用いて説明する。図2(A)は上面図であり、図2(B)はA−A’に対応する断面図、図2(C)はB−B’に対応する断面図である。第2の絶縁膜103を覆って非晶質半導体膜105を形成し、連続発振の線状レーザー光によって結晶化する様子を示している。
【0055】
まず、第1の絶縁膜102と第2の絶縁膜103から成る表面上および凹部103aを覆うようにバッファとして機能する絶縁膜(以下、バッファ膜)104を形成し、その後、大気解放することなく連続的に非晶質半導体膜105を0.01〜3μm(好ましくは0.1〜1μm)の厚さに形成する。バッファ膜104は、第1の絶縁膜102及び第2の絶縁膜103の表面に付着した硼素などの化学汚染の影響の排除と密着性の向上を狙うものであり、薄いものでも十分に効果がある。典型的には、5〜50nm(化学汚染のブロッキング効果を高めるには20nm以上が好ましい。)とすれば良い。
【0056】
そして、非晶質半導体膜105を瞬間的に溶融させ結晶化させる。この結晶化は、光学系にて半導体膜が溶融する程度のエネルギー密度に集光したレーザー光又はランプ光源からの放射光を照射して行う。この工程においては、特に連続発振レーザー発振装置を光源とするレーザー光を適用することが好ましい。適用されるレーザー光は光学系にて線状に集光され、長さの長い方向に拡張されたものであり、その強度分布が長さの長い方向において均一な領域を有することが望ましい。また、長さの短い方向にある程度の分布を持っていても構わない。
【0057】
例えば、結晶化の条件の一例としては、連続発振モードのYVO4レーザー発振器を用い、その第2高調波(波長532nm)の出力5〜10Wを、光学系にて短手方向に対する長手方向の比が10以上である線状レーザー光に集光し、且つ長手方向に均一なエネルギー密度分布を有するように集光し、5〜200cm/secの速度で走査して結晶化させる。なお、均一なエネルギー密度分布とは、完全に一定であるもの以外を排除するものではなく、エネルギー密度分布において許容される範囲は±10%の範囲内である。
【0058】
また、線状に集光されたレーザー光による結晶化は、1回の走査(即ち、一方向)のみで完了させても良いし、より結晶性を高めるためには往復走査しても良い。必要に応じては、線状に集光されたレーザー光をジグザグに走査しても良い。さらに、レーザー光により結晶化した後、フッ酸などによる酸化物除去、又は、アンモニア過酸化水素水処理などアルカリ溶液により珪素膜の表面を処理し、エッチング速度の速い品質の悪い部分を選択的に除去して、再度同様の結晶化処理(再結晶化)を行っても良い。このようにして、結晶性を高めることができる。
【0059】
レーザー発振装置は、矩形ビーム固体レーザー発振装置が適用され、特に好ましくは、スラブレーザー発振装置が適用される。スラブ材料としては、Nd:YAG、Nd:GGG(ガドリニウム・ガリウム・ガーネット)、Nd:GsGG(ガドリニウム・スカンジウム・ガリウム・ガーネット)などの結晶が使用される。スラブレーザーでは、この板状のレーザー媒質の中を、全反射を繰り返しながらジグザグ光路で進む。或いは、Nd、Tm、Hoをドープしたロッドを用いた固体レーザー発振装置であり、特にYAG、YVO4、YLF、YAlO3などの結晶にNd、Tm、Hoをドープした結晶を使った固体レーザー発振装置にスラブ構造増幅器を組み合わせたものでも良い。
【0060】
そして、図2中に矢印で示すように、線状レーザー光の照射領域106の長さの長手方向(図中、X軸方向)が、直線状のストライプパターンでなる第2の絶縁膜103の各々に交差するように線状のレーザー光又は強光を走査する。尚、ここでいう線状とは、長さの短い方向(図中、Y軸方向)の長さに対し、長さの長い方向(図中、X軸方向)の長さの比が1対10以上のものをもって言う。また、図2では一部しか図示されていないが、線状レーザー光の照射領域106の端部は、矩形状となっていても曲率を持った形状となっていても良い。
【0061】
また、連続発振レーザー光の波長は、非晶質半導体膜の光吸収係数を考慮して400〜700nmであることが望ましい。このような波長帯の光は、波長変換素子を用いて基本波の第2高調波、第3高調波を取り出すことで得られる。波長変換素子としてはADP(リン酸二水素化アンモニウム)、Ba2NaNb515(ニオブ酸バリウムナトリウム)、CdSe(セレンカドミウム)、KDP(リン酸二水素化カリウム)、LiNbO3(ニオブ酸リチウム)、Se、Te、LBO、BBO、KB5などが適用される。特にLBOを用いることが望ましい。代表的な一例は、Nd:YVO4レーザー発振装置(基本波1064nm)の第2高調波(532nm)を用いる。また、レーザーの発振モードはTEM00モードであるシングルモードを適用する。
【0062】
適した材料として選ばれる珪素の場合、吸収係数が103〜104cm-1である領域はほぼ可視光域にある。ガラスなど可視光透過率の高い基板上に30〜200nmの厚さをもって形成される、珪素を有する非晶質半導体膜を結晶化する場合、波長400〜700nmの可視光域の光を照射することで、当該半導体膜を選択的に加熱して、下地絶縁膜にダメージを与えずに結晶化を行うことができる。具体的には、非晶質珪素膜に対し、波長532nmの光の侵入長は概略100nm〜1000nmであり、膜厚30nm〜200nmで形成される非晶質半導体膜105の内部まで十分達することができる。即ち、半導体膜の内側から加熱することが可能であり、レーザー光の照射領域における半導体膜のほぼ全体を均一に加熱することができる。
【0063】
レーザー光は直線状のストライプパターンが延在する方向と平行な方向に走査され、溶融した半導体は表面張力が働いて凹部に流れ込み凝固する。凝固した状態では図2(B)で示すように表面がほぼ平坦になる。これは半導体が一旦溶融することにより、凸部上であろうと凹部上であろうと、溶融した半導体と気相との界面が平衡状態に達し、平坦な界面が形成されるためである。さらに結晶の成長端や結晶粒界は、第2の絶縁膜上(凸部上)に形成される。こうして結晶性半導体膜107が形成される。なお、107aは凹部に形成された結晶性の高い半導体領域(第1の結晶性半導体領域)であり、107bは凸部に形成された結晶性の劣る結晶性半導体領域(第2の結晶性半導体領域)である。
【0064】
なお、上記結晶化工程の際、第2の絶縁膜が柔らかい絶縁膜(密度の低い絶縁膜)であると、結晶化時における半導体膜の収縮等による応力を緩和するという効果が期待できる。逆に、固い絶縁膜(密度の高い絶縁膜)であると、収縮もしくは膨張しようとする半導体膜に逆らう形で応力が発生するため、結晶化後の半導体膜に応力歪み等を残しやすく結晶欠陥の原因ともなりかねない。例えば、公知のグラフォエピタキシ技術(「M.W.Geis,D.C.Flanders,H.I.Smith:Appl.Phys.Lett.35(1979)pp71」)では基板上の凹凸を固い石英に直接形成しているが、この場合においては結晶化に伴う熱収縮や応力発生を緩和することができず、応力による歪みもしくは転位に起因する欠陥の発生等が起こりうる。
【0065】
しかしながら、本出願人はまさにそれらの点を考慮して、安価なガラス基板上に凹部及び凸部を形成するにあたって、CVD法やPVD法で形成した柔らかい絶縁膜を用いているのであり、下地となる第2の絶縁膜を石英ガラスよりも柔らかい材質としたことにより、結晶化の際の応力発生の緩和を目的としている点で本発明と上記公知のグラフォエピタキシ技術とは基本的に異なる。
【0066】
なお、石英ガラスよりも柔らかい絶縁膜という意味は、例えば同一測定条件において石英ガラス(工業的に基板として利用されている石英ガラス)よりもエッチングレートの速い絶縁膜又は同一測定条件において硬度の低い絶縁膜という意味である。なお、前記エッチングレート及び硬度に関しては、あくまで石英ガラスとの相対比較であれば良いので、エッチングレートの絶対値は問題ではなく、エッチングレートの測定条件や硬度の測定条件に依存しない。
【0067】
例えば、第2の絶縁膜として酸窒化珪素膜を用いるのであれば、SiH4ガス、N2Oガスを原料として用いたプラズマCVD法で成膜した酸窒化珪素膜が好ましい。当該酸窒化珪素膜は、フッ化水素アンモニウム(NH4HF2)を7.13%とフッ化アンモニウム(NH4F)を15.4%含む混合水溶液の20℃におけるエッチングレートが110〜130nm/min(500℃、1時間+550℃、4時間の熱処理後では、90〜100nm/min)である。
【0068】
また、第2の絶縁膜として窒酸化珪素膜を用いるのであれば、SiH4ガス、NH3ガス、N2Oガスを原料として用いたプラズマCVD法で成膜した窒酸化珪素膜が好ましい。当該窒酸化珪素膜は、フッ化水素アンモニウム(NH4HF2)を7.13%とフッ化アンモニウム(NH4F)を15.4%含む混合水溶液の20℃におけるエッチングレートが60〜70nm/min(500℃、1時間+550℃、4時間の熱処理後では、40〜50nm/min)である。
【0069】
以上のように、絶縁膜により凹部及び凸部を有する直線状のストライプパターンを形成し、その上に非晶質半導体膜を堆積し、レーザー光の照射により溶融状態を経て結晶化させることにより凹部に半導体膜を流し込み凝固させ、凹部以外の領域に結晶化に伴う歪み又は応力を集中させることができ、結晶粒界など結晶性の悪い領域を選択的に形成することが可能となる。そして、結晶性のよい半導体領域を薄膜トランジスタのチャネル形成領域等のキャリア移動が行われる領域として用いることが本発明の特徴である。
【0070】
その後、好ましくは500〜600℃の加熱処理を行い、結晶性半導体膜に蓄積された歪みを除去すると良い。この歪みは、結晶化によって起こる半導体の体積収縮、下地との熱応力や格子不整合などにより発生するものである。この加熱処理は、通常の熱処理装置を用いて行えば良いが、例えばガス加熱方式の瞬間熱アニール(RTA)法を用いて1〜10分の処理を行えば良い。なお、この工程は本発明において必須な要件ではなく、適宜選択して行えば良いものである。
【0071】
次に、図3について説明する。図3(A)は上面図であり、図3(B)はA−A’に対応する断面図、図3(C)はC−C’に対応する断面図である。結晶性半導体膜107上に薄膜トランジスタの島状半導体膜を画定するためのパターニングを施した状態を示している。
【0072】
図3(A)において、レジストマスク108(a)及び108(b)は第2の絶縁膜103の凹部と凸部に跨って設けられている。これは、第2の絶縁膜103の凸部に形成された結晶性の劣る結晶性半導体膜であっても、チャネル形成領域として活用するのではなく、電極として活用する分には何ら問題ないためである。即ち、薄膜トランジスタのソース領域やドレイン領域といった領域として積極的に活用することにより、ソース領域やドレイン領域と各領域に接続される電極(ソース電極もしくはドレイン電極)とのコンタクト部の設計マージンを確保できる。また、レジストマスクの形状は適宜設計すればよく、本実施の形態では108(a)と108(b)の例を示している。
【0073】
またレジストマスクのずれを考慮して、ソース領域及びドレイン領域に第1のレジストマスクを設けた後、結晶性半導体膜107の表面をエッチング除去し、図3のような第2のレジストマスクを用いて島状半導体膜を形成してもよい。これは実施の形態3で説明する。
【0074】
次に、図4について説明する。図4(A)は上面図であり、図4(B)はA−A’に対応する断面図、図4(C)はC−C’に対応する断面図である。結晶性半導体膜107をパターニング後、ドライエッチングもしくはウェットエッチングを行って薄膜トランジスタの島状半導体膜(活性層ともいう)109(a)、109(b)を形成した状態を示している。
【0075】
結晶性半導体膜107はフッ素系のガスと酸素とをエッチングガスとして用いることによりバッファ膜104と選択性をもってエッチングすることができる。勿論、バッファ膜104がエッチングされてしまってもその下にある第1の絶縁膜102との選択性さえ確保できれば何ら問題はない。なお、エッチングガスとしてCF4とO2の混合ガスやNF3ガスを用いたプラズマエッチング法を用いて行っても良いし、ClF3ガス等のフッ化ハロゲンガスを励起しないで用いたプラズマレスのガスエッチングを行っても良い。プラズマレスのガスエッチングは、結晶性半導体膜にプラズマダメージを与えないで済むので結晶欠陥の抑制により効果的な手法である。
【0076】
また、島状半導体膜109(a)、109(b)を形成する際、島状半導体膜の端部(エッジ)にテーパーを設けると好ましい。テーパー角は、20〜85°(好ましくは45〜60°)で良い。これにより後に形成するゲート絶縁膜のカバレッジ(被覆率)を向上させることができ、ゲート電極の断線や短絡等を防ぐことができる。
【0077】
本発明を実施して得た結晶性半導体膜にはセコ・エッチングで明確になるような結晶粒界もしくは欠陥はなく、換言すれば実質的に存在しない。なお、セコ・エッチングとは、結晶性半導体膜の表面の結晶粒界を顕在化させるために一般的に知られるセコ液(HF:H2O=2:1に添加剤としてK2Cr27を用いて調合した薬液)を用いたエッチング手法である。本明細書において、セコ液としては、二クロム酸カリウム(K2Cr27)2.2gを水50ccに溶かして0.15mol/lの溶液を調製し、当該溶液にフッ酸水溶液100ccを加えてものを、さらに水で5倍に希釈したものを指し、セコ・エッチングとしては、前述のセコ液を用いて室温(10〜30℃)にて75秒のエッチング処理を施すことを指す。
【0078】
セコ・エッチングで明確になる結晶粒界は現状において特定できていないが、セコ・エッチングにより積層欠陥や結晶粒界が優先的にエッチングされることは良く知られている事実である。勿論、単結晶ではないため、セコ・エッチングで顕在化しない粒界や欠陥は当然あり得るが、そのような粒界や欠陥は半導体素子を作製した際の電気特性に影響を及ぼすようなものではないため、電気的に不活性と考えられる。通常、電気的に不活性な粒界とは、平面状粒界(低次もしくは高次の双晶又は対応粒界)と呼ばれるものであり、セコ・エッチングで顕在化しない粒界とは、平面状粒界であると推測される。その観点からすると、結晶粒界又は欠陥が実質的に存在しないということは、平面状粒界以外の結晶粒界が存在しないと言っても差し支えない。
【0079】
次に、図5について説明する。図5(A)は上面図であり、図5(B)はA−A’に対応する断面図、図5(C)はB−B’に対応する断面図、図5(D)はC−C’に対応する断面図である。島状半導体膜109(a)、109(b)を形成した後、ゲート絶縁膜110及びゲート電極111(a)、111(b)を形成した状態を示している。
【0080】
ゲート絶縁膜110は、上述した酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸窒化珪素膜、窒酸化珪素膜、窒化アルミニウム膜、窒酸化アルミニウム膜、酸窒化アルミニウム膜及び酸化アルミニウム膜のいずれを用いても良いし、これらを適宜組み合わせた積層膜としても良い。ゲート絶縁膜のカバレッジを良くするためには、酸化珪素膜ならばTEOSを用いた酸化珪素膜が好ましく、窒酸化アルミニウム膜であればRFスパッタ法で形成した窒酸化アルミニウム膜を用いたり、当該窒酸化アルミニウム膜と酸化珪素膜の積層膜(酸化珪素膜は、活性層となる半導体膜を過酸化水素で酸化させたものであっても良い。)を用いたりすると良い。
【0081】
また、ゲート電極111は、タングステン若しくはタングステンを含有する合金、タンタル若しくはタンタルを含有する合金、又は、アルミニウム若しくはアルミニウム合金などで形成すれば良い。
【0082】
次に、ゲート電極111(a)、111(b)をマスクとして自己整合的(セルフアライン)にソース領域112(a)、112(b)及びドレイン領域113(a)、113(b)を形成した状態を示している。また、本工程によりチャネル形成領域114(a)、114(b)が画定する。
【0083】
本実施の形態では、ソース領域112(a)、112(b)及びドレイン領域113(a)、113(b)にp型を付与するために周期表の13族に属する元素(代表的には、ホウ素を用いる。)を添加するが、n型を付与するために周期表の15族に属する元素(代表的には、リンもしくはヒ素を用いる。)を添加しても良い。添加方法は公知の手法によれば良い。また、必要に応じて低濃度ドレイン領域(一般的にはLDD領域と呼ばれる。)を設けても良い。
【0084】
また、ソース領域112(a)、112(b)及びドレイン領域113(a)、113(b)を形成した後、ファーネスアニール、レーザーアニール又はRTA(ラピッドサーマルアニール)によりソース領域112(a)、112(b)及びドレイン領域113(a)、113(b)の活性化を行う。なお、RTAは、ランプ光源を用いた赤外光又は紫外光によるアニールであっても良いし、加熱ガスによるアニールであっても良い。
【0085】
次に、図6について説明する。図6(A)は上面図であり、図6(B)はA−A’に対応する断面図、図6(C)はB−B’に対応する断面図、図6(D)はC−C’に対応する断面図である。ソース配線117(a)、117(b)及びドレイン配線118(a)、118(b)まで形成し、pチャネル型の薄膜トランジスタが完成した状態を示している。
【0086】
上記活性化工程が終了したら、ゲート電極111等を覆うように保護膜(パッシベーション膜)115を形成する。保護膜115としては、窒化珪素膜、窒酸化珪素膜、窒化アルミニウム膜又は窒酸化アルミニウム膜の如き窒素含有量の多い絶縁膜を用いることが好ましい。これはアルカリ金属や水分等の影響を排除するためである。
【0087】
なお、本実施の形態では、保護膜115として窒酸化珪素(SiNxOy)膜を用い、成膜後に400〜450℃の加熱処理を行う。当該保護膜115は、15〜25原子%の水素を含むため、加熱処理によって水素が拡散し、例えチャネル形成領域114a、114bに不対結合手があったとしても効果的に水素で終端できる。
【0088】
保護膜115を形成したら、層間膜(層間絶縁膜)116として、酸化珪素膜、窒化珪素膜、窒酸化珪素膜もしくは酸窒化珪素膜又はこれらの積層膜を形成する。勿論、耐熱性が許せば樹脂膜を用いても良い。膜厚は、特に限定されないが、層間膜116の表面が十分に平坦化できる膜厚が好ましい。なお、層間膜116の成膜後にCMP(ケミカルメカニカルポリッシング)等の公知の手段で平坦化を行っても良い。
【0089】
そして、層間膜116等にコンタクトホールを形成し、アルミニウム膜又はアルミニウム膜と他の金属膜との積層膜でソース配線117(a)、117(b)及びドレイン配線118(a)、118(b)を形成する。勿論、アルミニウムの代わりに銅その他の低抵抗導体を用いても良い。なお、119(a)、119(b)は、ソース領域112(a)、112(b)とそれぞれソース配線117(a)、117(b)が接続される領域であり、ソースコンタクトと呼ぶ。また、120(a)、120(b)は、ドレイン領域113(a)、113(b)とそれぞれドレイン配線118(a)、118(b)が接続される領域であり、ドレインコンタクトと呼ぶ。本実施の形態では、ソース領域及びドレイン領域が第2の絶縁膜で形成される凹部及び凸部に跨って形成されているため、ソースコンタクト119(a)、119(b)及びドレインコンタクト120(a)、120(b)を形成するための設計マージンを広くとることができる。
【0090】
なお図6(D)に示される左側のpチャネル型トランジスタは、複数のチャネル形成領域(本実施の形態では2本のチャネル形成領域が並列に配設され、かつ、一対の不純物領域(本実施の形態ではソース領域112(a)及びドレイン領域113(a))との間に連接して設けられた構造、即ちマルチチャネル構造のトランジスタである。またこの左側のpチャネル型薄膜トランジスタのチャネル形成領域の幅は、2本のチャネル形成領域の幅の総和であると考える。
【0091】
また図18は凹部に形成される結晶性半導体膜の配向性を反射電子回折パターン(EBSP:Electron Backscatter diffraction Pattern)により求めた結果を示している。EBSPは走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscopy)に専用の検出器を設け、電子ビームを結晶面に照射してその菊池線からの結晶方位同定をコンピューターで画像認識させることによって、そのミクロな結晶性を表面配向のみならず、結晶の全方向に関して測定するものである(以下、この手法を便宜上EBSP法と呼ぶ)。
【0092】
図18のデータは、凹部においては線状に集光されたレーザー光の走査方向(レーザスキャン方向)と平行な方向に結晶が成長していることを示している。図18より成長の面方位は、同一ストライプ(凹部)内においてほぼ均一に揃っていることが確認される。なお図18では、3つの面方位を示し、段差パターンが存在する場所には複数の凹部が存在しており、同色ストライプは面方位が揃っているところを指す。
【0093】
このように本発明により、絶縁表面上の同一ラインのストライプ状に形成された結晶性半導体膜の結晶性つまり結晶成長の面方位を揃えることができる。そして本発明は、同一ライン上の結晶性半導体膜をチャネル形成領域として有する薄膜トランジスタ間において、特性のばらつきを低減することができる。
【0094】
(実施の形態2)
本発明の結晶性半導体膜の形成において、実施の形態1で示すように非晶質半導体膜にレーザー光を照射して結晶化させる方法の他に、固相成長により結晶化した後さらにレーザー光を照射して溶融再結晶化しても良い。
【0095】
例えば、図2において非晶質半導体膜105を形成した後、当該非晶質半導体膜(例えば非晶質珪素膜)の結晶化温度を低温化させ配向性を向上させるなど、結晶化を促進する触媒作用のある金属元素としてNiを添加する。
【0096】
当該技術については、本出願人による特開平11−354442号等に記載されている。実施の形態1の技術に当該Ni添加の技術を組み合わせて実施して得た結晶性半導体膜も、結晶性が揃う特徴を有し、このような結晶性半導体膜を薄膜トランジスタのチャネル形成領域に用いると、電子移動度とホール移動度が共に大幅に向上し、ひいてはnチャネル型トランジスタ及びpチャネル型トランジスタの電界効果移動度が大幅に向上するという特徴を有する。
【0097】
また、Niの添加法に限定はなく、スピン塗布法、蒸着法、スパッタ法などを適用するこができる。スピン塗布法による場合には酢酸ニッケル塩が5ppmの水溶液を塗布して金属元素含有層を形成する。勿論、触媒元素はNiに限定されるものではなく、他の公知の材料を用いても良い。
【0098】
非晶質半導体膜105の形成後は、580℃にて4時間の加熱処理により非晶質半導体膜105を結晶化させ、結晶化した半導体膜に対し、レーザー光又はそれと同等な強光を照射して溶融させ再結晶化する。こうして、図2と同様に表面がほぼ平坦化された結晶性半導体膜を得ることができる。
【0099】
レーザー光の被照射体として結晶化した半導体膜を用いる利点はその半導体膜の光吸収係数の変動率にあり、結晶化した半導体膜にレーザー光を照射して溶融させたとしても光吸収係数は殆ど変動しない。よって、レーザー照射条件のマージンを広くとることができる。
【0100】
こうして形成された結晶性半導体膜には金属元素が残存するが、ゲッタリング処理により取り除くことができる。この技術の詳細については、特願2001−019367号出願(又は特願2002−020801号出願)を参照されたい。また、このゲッタリング処理に伴う加熱処理は、結晶性半導体膜の歪みを緩和するという効果も合わせ持っている。
【0101】
その後、実施の形態1と同様に凹部の結晶性半導体膜をチャネル形成領域とし、かつ、凸部の結晶性半導体膜をソース領域又はドレイン領域として用いた薄膜トランジスタを形成する。このような本発明により、絶縁表面上の同一ラインのストライプ状に形成された結晶性半導体膜の結晶性つまり結晶成長の面方位を揃えることができる。そして本発明は、同一ライン上の結晶性半導体膜をチャネル形成領域として有する薄膜トランジスタ間において、ばらつきを低減することができる。
【0102】
(実施の形態3)
次に、図8を用いてストライプパターンの長さを、トランジスタのチャネル形成領域を形成することができる程度の長さとする例を説明する。
【0103】
図8(A)は上面図であり、図8(B)はA−A’に対応する断面図、図8(C)はC−C‘に対応する断面図である。基板801上に第1の絶縁膜802と直線状のストライプパターンが形成された第2の絶縁膜803が形成された状態を示している。なお、803aで示される部分は凹部を指し、803bで示される部分は凸部を指す。
【0104】
本実施の形態の特徴は、直線状のストライプパターンの長さをトランジスタのチャネル形成領域を形成することができる程度としたことである。すなわちA−A’の断面図をみると第2の絶縁膜803が設けられず、C−C‘の断面図をみると第2の絶縁膜803がストライプ状に設けられている。また第1の絶縁膜や第2の絶縁膜は、実施の形態1と同様な材料や同様な作製方法により形成すればよい。
【0105】
また実施の形態1と同様に、直線状のストライプパターンに形成される第2の絶縁膜803の幅(W1)は0.1〜10μm(好ましくは0.5〜1μm)で、隣接する第2の絶縁膜との間隔(W2)は0.01〜2μm(好ましくは0.1〜1μm)であり、第2の絶縁膜の厚さ(d)は0.01〜3μm(好ましくは0.1〜2μm)が好ましい。
【0106】
その後実施の形態1と同様に、第1の絶縁膜802と第2の絶縁膜803から成る表面上および凹部803aを覆うようにバッファとして機能する絶縁膜(以下、バッファ膜)804を形成し、その後、大気解放することなく連続的に非晶質半導体膜を0.01〜3μm(好ましくは0.1〜1μm)の厚さに形成した。
【0107】
次に図9を説明する。図9は、非晶質半導体膜に連続発振の線状レーザー光を照射することによって結晶化し、結晶性半導体膜807を得たものである。図9(A)は上面図であり、図9(B)はA−A’に対応する断面図、図9(C)はC−C’に対応する断面図である。
【0108】
その後、ドライエッチング法またはウェットエッチング法により結晶性半導体膜807をエッチングし、第2の絶縁膜803(またはその上のバッファ膜804)を露出させる。この工程により凹部のみに選択的に結晶性半導体膜807を残存させることができる(図9(C))。このときソース領域及びドレイン領域には第2の絶縁膜が存在しないため、ソース配線及びドレイン配線用の結晶性半導体膜を残存させるレジストマスクを設ける必要がない。よって、本実施の形態の第2の絶縁膜803の形状と結晶性半導体膜807をエッチングすることによりマスク枚数を減らすことができる。
【0109】
なお上記エッチング工程は、ドライエッチング法またはウェットエッチング法だけでなく、CMP(ケミカルメカニカルポリッシング)の如き機械的研磨法を用いても良い。また、化学的手法及び機械的手法を併用しても構わない。
【0110】
次に、図10に示すようにレジストマスク808(a)、808(b)を形成する。また 図10(A)は上面図であり、図10(B)はA−A’に対応する断面図、図10(C)はB−B’に対応する断面図、図10(D)はC−C’に対応する断面図である。レジストマスク808(a)、808(b)をマスクとして結晶性半導体膜をパターニングし、島状半導体膜を得る。
【0111】
これ以降の工程については、実施の形態1に記載の工程を参照にすれば良いので、本実施の形態での説明は省略する。
【0112】
本実施の形態は、形成される島状半導体膜のソース領域及びドレイン領域に絶縁膜803がないことが特徴である。このようにソース領域やドレイン領域に絶縁膜803がないため、ソース配線やドレイン配線が断線する可能性が低下し、さらにコンタクト不良が低減し、半導体素子の回路設計の自由度が増す。
【0113】
また本実施の形態によれば、第2の絶縁膜803により自己整合的にチャネル形成領域を形成することができるため、チャネル形成領域を形成するときのパターンずれによって第2の絶縁膜の凸部に誤ってチャネル形成領域が形成されることを防ぐことができ、チャネル形成領域内に結晶粒界が含まれてしまうような事態を減らすことができ、歩留まりを向上させることができる。
【0114】
なお、本実施の形態のドライエッチング法またはウェットエッチング法により結晶性半導体膜807をエッチングし、第2の絶縁膜803(もしくはその上のバッファ膜804)を露出させる工程は実施の形態1及び2と組み合わせることができる。
【0115】
(実施の形態4)
本実施の形態では、実施の形態1において、島状半導体膜109を形成した後に、第2の絶縁膜103を除去した例を示す。なお、図11(A)は本実施の形態を実施した場合における薄膜トランジスタの上面図であり、図11(B)〜(D)は、図11(A)をそれぞれA−A’、B−B’、C−C’で切断した断面図である。また、各図面の符号は、実施の形態1に用いた図面の符号を参照すれば良い。
【0116】
本実施の形態の島状半導体膜109(a)、109(b)の下以外の領域において第2の絶縁膜103が除去されている点により、図11(D)のように島状半導体膜109(a)、109(b)の側面までゲート電極が覆うため、実効的なチャネル形成領域の幅が増加し、薄膜トランジスタの駆動能力が増大する。また本実施の形態により基板面上において不必要な段差が低減される点が挙げられ、ゲート配線、ソース配線及びドレイン配線といった引き回し配線が第2の絶縁膜103による段差を乗り越える回数を減らすことができるため、乗り越え不良に起因する断線などの不良を防ぐことが可能である。
【0117】
なお、本実施の形態は、実施の形態1〜3のいずれとも自由に組み合わせることが可能である。
【0118】
(実施の形態5)
本実施の形態では、本発明の実施に用いられるレーザー照射装置の構成について、図12を用いて説明する。なお、図12では2台のレーザー発振装置を用いているが、レーザー発振装置はこの数に限定されず、3台でも4台でも良いし、それ以上であっても良い。
【0119】
レーザー発振装置11は、チラー12を用いてその温度を一定に保つようにする。チラー12は必ずしも設ける必要はないが、レーザー発振装置11の温度を一定に保つことで、出力されるレーザー光のエネルギーが温度によってばらつくのを抑えることができる。
【0120】
また、光学系14により、レーザー発振装置11から出力された光路を変更したり、そのレーザービームの形状を加工したりして、レーザー光を集光することができる。さらに、図12のレーザー照射装置では、光学系14によって、複数のレーザー発振装置11から出力されたレーザー光のレーザービームを互いに一部を重ね合わせることで、合成することができる。
【0121】
なお、レーザー光を一次的に完全に遮蔽することができるAO変調器13を、被処理物である基板16とレーザー発振装置11との間の光路に設けても良い。また、AO変調器の代わりに、アテニュエイター(光量調整フィルタ)を設けて、レーザー光のエネルギー密度を調整するようにしても良い。
【0122】
また、被処理物である基板16とレーザー発振装置11との間の光路に、レーザー発振装置11から出力されたレーザー光のエネルギー密度を測定する手段(エネルギー密度測定手段)20を設け、測定したエネルギー密度の経時変化をコンピューター10において監視するようにしても良い。この場合、レーザー光のエネルギー密度の減衰を補うように、レーザー発振装置10からの出力を高めるようにしても良い。
【0123】
合成されたレーザービームは、スリット15を介して被処理物である基板16に照射される。スリット15は、レーザー光を遮ることが可能であり、なおかつレーザー光によって変形または損傷しないような材質で形成するのが望ましい。そして、スリット15はスリットの幅が可変であり、該スリットの幅によってレーザービームの幅を変更することができる。なおスリットは必ずしも設ける必要はない。
【0124】
なお、スリット15を介さない場合、レーザー発振装置11から発振されるレーザー光の基板16におけるレーザービームの形状は、レーザーの種類によって異なり、また光学系により成形することもできる。
【0125】
基板16はステージ17上に載置されている。図12では、位置制御手段18、19が、被処理物におけるレーザービームの位置を制御する手段であり、ステージ17の位置が、位置制御手段18、19によって制御されている。図12では、位置制御手段18がX方向におけるステージ17の位置の制御を行っており、位置制御手段19はY方向におけるステージ17の位置制御を行う。
【0126】
なお、図12では、レーザービームの位置を、基板を移動させることで制御しているが、ガルバノミラー等の光学系を用いて移動させるようにしても良いし、その両方であってもよい。
【0127】
また図12のレーザー照射装置は、メモリ等の記憶手段及び中央演算処理装置を兼ね備えたコンピューター10を有している。コンピューター10は、レーザー発振装置11の発振を制御し、レーザー光の走査経路を定め、なおかつレーザー光のレーザービームが定められた走査経路にしたがって走査されるように、位置制御手段18、19を制御し、基板を所定の位置に移動させることができる。
【0128】
さらに図12では、コンピューター10によって、上述したスリット15の幅を制御し、マスクのパターン情報に従ってレーザービームの幅を変更することができる。
【0129】
さらにレーザー照射装置は、被処理物の温度を調節する手段を備えていても良い。また、レーザー光は指向性およびエネルギー密度の高い光であるため、ダンパーを設けて、反射光が不適切な箇所に照射されるのを防ぐようにしても良い。ダンパーは、反射光を吸収させる性質を有していることが望ましく、ダンパー内に冷却水を循環させておき、反射光の吸収により隔壁の温度が上昇するのを防ぐようにしても良い。また、ステージ17に基板を加熱するための手段(基板加熱手段)を設けるようにしても良い。
【0130】
なおマスクの位置合わせの目安にするマーカーをレーザーで形成する場合、マーカー用のレーザー発振装置を設けるようにしても良い。この場合、マーカー用のレーザー発振装置の発振を、コンピューター10において制御するようにしても良い。さらにマーカー用のレーザー発振装置を設ける場合、マーカー用のレーザー発振装置から出力されたレーザー光を集光するための光学系を別途設ける。なおマーカーを形成する際に用いるレーザーは、代表的にはYAGレーザー、CO2レーザー等が挙げられるが、無論この他のレーザーを用いて形成することは可能である。
【0131】
またマーカーを用いた位置合わせのために、CCDカメラ21を1台、場合によっては数台設けるようにしても良い。なおCCDカメラとは、CCD(電荷結合素子)を撮像素子として用いたカメラを意味する。また、マーカーを設けずに、CCDカメラ21によって絶縁膜または半導体膜のパターンを認識し、基板の位置合わせを行うようにしても良い。この場合、コンピューター10に入力されたマスクによる絶縁膜または半導体膜のパターン情報と、CCDカメラ21において収集された実際の絶縁膜または半導体膜のパターン情報とを照らし合わせて、基板の位置情報を把握することができる。この場合マーカーを別途設ける必要がない。
【0132】
また、基板に入射したレーザー光は該基板の表面で反射し、入射したときと同じ光路を戻る、いわゆる戻り光となるが、該戻り光はレーザーの出力や周波数の変動や、ロッドの破壊などの悪影響を及ぼす。そのため、前記戻り光を取り除きレーザーの発振を安定させるため、アイソレータを設置するようにしても良い。
【0133】
なお、図12では、レーザー発振装置を複数台設けたレーザー照射装置の構成について示したが、こうすることで光学系の設計が容易となるメリットがある。本発明は、半導体膜の溶融に際して特に線状レーザー光を用いることがスループット向上の観点からも好ましい。しかしながら、レーザー光の長さの長い方向(図2におけるX軸方向)が長くなるとその光学設計が非常に精密になるため、複数の線状レーザー光を重ね合わせて用いることで光学設計の負担を軽減することができる。
【0134】
例えば、複数のレーザー発振装置から発振される複数のレーザー光を光学的に複合して一つの線状レーザー光を形成することが可能である。図13(A)に示したのは、個々のレーザー光の照射断面である。ここではレーザー光の照射領域が楕円形状となる場合を例に挙げているが、形状による違いはない。
【0135】
レーザー光の形状はレーザーの種類によって異なり、また光学系により成形することもできる。例えば、ラムダ社製のXeClエキシマレーザー装置(波長308nm、パルス幅30ns)L3308から射出されたレーザー光の形状は、10mm×30mm(共にビームプロファイルにおける半値幅)の矩形状である。また、YAGレーザー装置から射出されたレーザー光の形状は、ロッド形状が円筒形であれば円状となり、スラブ型であれば矩形状となる。このようなレーザー光を光学系により、さらに成形することにより、所望の大きさのレーザー光をつくることもできる。
【0136】
図13(B)に図13(A)に示したレーザー光の長軸(長手)方向(X軸方向)におけるレーザー光のエネルギー密度の分布を示す。図13(A)に示すレーザー光は、図13(B)におけるエネルギー密度のピーク値の1/e2のエネルギー密度を満たしている領域に相当する。レーザー光が楕円形状であるレーザー光のエネルギー密度の分布は、楕円の中心Oに向かうほど高くなっている。このように図13(A)に示したレーザー光は、中心軸方向におけるエネルギー密度がガウス分布に従っており、エネルギー密度が均一だと判断できる領域が狭くなる。
【0137】
次に、図13(A)に示したレーザー光を二つ合成したときの線状レーザー光の照射断面形状を図13(C)に示す。なお、図13(C)では二つのレーザー光を重ね合わせることで1つの線状のレーザー光を形成した場合について示しているが、重ね合わせるレーザー光の数はこれに限定されない。
【0138】
図13(C)に示すように、各レーザー光は、各楕円の長軸が一致し、なおかつ互いにレーザー光の一部が重なることで合成され、1つの線状レーザー光が形成されている。なお以下、各楕円の中心Oを結ぶことで得られる直線をレーザービームの中心軸とする。
【0139】
図13(D)に、図13(C)に示した合成後の線状レーザー光の中心軸x方向におけるエネルギー密度の分布を示す。なお、図13(C)に示すレーザー光は、図13(B)におけるエネルギー密度のピーク値の1/e2のエネルギー密度を満たしている領域に相当する。合成前の各レーザー光が重なり合っている部分において、エネルギー密度が加算される。例えば図示したように重なり合ったレーザー光のエネルギー密度L1とL2を加算すると、個々のレーザー光のエネルギー密度のピーク値L3とほぼ等しくなり、各楕円の中心Oの間においてエネルギー密度が平坦化される。
【0140】
なお、L1とL2を加算するとL3と等しくなるのが理想的だが、現実的には必ずしも等しい値にはならない。L1とL2を加算した値とL3との値のずれの許容範囲は、設計者が適宜設定することが可能である。
【0141】
レーザー光を単独で用いると、エネルギー密度がガウス分布に従っているので、絶縁膜の平坦な部分に接している半導体膜全体に均一なエネルギー密度のレーザー光を照射することが難しい。しかし、図13(D)からわかるように、複数のレーザー光を重ね合わせてエネルギー密度の低い部分を互いに補い合うようにすることで、複数のレーザー光を重ね合わせないで単独で用いるよりも、エネルギー密度の均一な領域が拡大され、半導体膜の結晶性を効率良く高めることができる。
【0142】
なお、B−B’、C−C’におけるエネルギー密度の分布は、B−B’の方がC−C’よりも弱冠小さくなっているが、ほぼ同じ大きさとみなすことができ、合成前のレーザー光のピーク値の1/e2のエネルギー密度を満たしている領域における合成された線状レーザー光の形状は、線状と言って差し支えない。
【0143】
なお、合成された線状レーザー光の照射領域の外縁近傍にはエネルギー密度の低い領域が存在する。当該領域を用いると結晶性を却って損なう可能性もあるため、図12においてスリット15を用いたように、線状レーザー光の外縁を用いない方が好ましい形態と言える。
【0144】
本実施の形態で説明したレーザー照射装置は、本発明のレーザー光照射を実施するにあたって用いることができ、実施の形態1〜4のいずれを実施するに際しても使用することができる。また、合成して線状レーザー光を得るメリットはあるものの光学系やレーザー発振装置のコストは増加してしまうため、1台のレーザー発振装置及び1組みの光学系で所望の線状レーザー光を得ることができれば、そのようなレーザー照射装置を本発明の実施に使用することに何ら問題はない。
【0145】
【実施例】
(実施例1)
【0146】
本実施例は、本発明を用いて形成されるアナログ回路であるカレントミラー回路及び差動増幅回路を説明する。
【0147】
図14の(A−1)及び(A−2)に、カレントミラー回路の等価回路図及びレイアウト例の上面図を示す。なお、カレントミラー回路が有する薄膜トランジスタ1510、1511の極性はpチャネル型の例を説明する。
【0148】
図14(A−1)をみると、電源線Vddと薄膜トランジスタ1510、1511のドレイン電極とが接続され、薄膜トランジスタ1510のゲート電極と薄膜トランジスタ1511のゲート電極とソース電極とが接続され、薄膜トランジスタ1511のソース電極は電流源を介してVssに接続される。また整合性を要求される薄膜トランジスタは、点線で囲まれた薄膜トランジスタ1510及び1511である。
【0149】
また図14(A−2)をみると、絶縁膜間に形成された島状半導体膜上にゲート電極が設けられ、その後、ソース配線またはドレイン配線が設けられている。そしてソース配線及びドレイン配線はコンタクトホールを介して島状半導体膜の不純物領域(ソース領域及びドレイン領域)と接続されている。そして薄膜トランジスタ1510及び1511のチャネル形成領域は、同一ラインの結晶性半導体膜から形成している。
【0150】
すなわちアナログ回路であるカレントミラー回路を構成する薄膜トランジスタのうち、少なくとも同一極性の薄膜トランジスタのチャネル形成領域を同一ライン上に形成している。そしてアナログ回路であるカレントミラー回路を構成する薄膜トランジスタのうち、少なくともゲート電極を共有する薄膜トランジスタ(すなわち同一のゲート電極に電気的に接続された薄膜トランジスタ)のチャネル形成領域を同一ライン上に形成している。
【0151】
この島状半導体膜は、実施の形態1乃至5のいずれの方法で形成してもよい。
また、カレントミラー回路が有する薄膜トランジスタの極性がnチャネル型でもよいことはいうまでもない。
【0152】
図14の(B−1)及び(B−2)には、差動増幅回路の等価回路図及びレイアウト例の上面図を示す。なお、差動増幅回路の有する薄膜トランジスタ1512、1513の極性はpチャネル型であり、1514、1515、1600の極性はnチャネル型である例を説明する。
【0153】
図14(B−1)をみると、電源線Vddと薄膜トランジスタ1512、1513のドレイン電極とが接続される。また薄膜トランジスタ1510のゲート電極と、薄膜トランジスタ1511のゲート電極及びソース電極と、が接続される。また、薄膜トランジスタ1512のソース電極と、薄膜トランジスタ1514のソース電極と、が接続される。また、薄膜トランジスタ1513のソース電極と、薄膜トランジスタ1515のソース電極と、が接続される。また、薄膜トランジスタ1514のドレイン電極と、薄膜トランジスタ1515のドレイン電極と、が薄膜トランジスタ1600を介してVssに接続される。また整合性が要求される薄膜トランジスタは、それぞれ点線で囲まれた薄膜トランジスタ1512及び1513と、薄膜トランジスタ1514及び1515とである。
【0154】
また図14(B−2)をみると、絶縁膜間に形成された島状半導体膜上にゲート電極が設けられ、その後、ソース配線またはドレイン配線が設けられている。そしてソース配線及びドレイン配線はそれぞれ、コンタクトホールを介して島状半導体膜の不純物領域(ソース領域及びドレイン領域)と接続されている。また点線で囲まれた整合性が要求される薄膜トランジスタ1512及び1513のチャネル形成領域は同一ラインの結晶性半導体膜から形成され、もう一つの点線で囲まれた整合性が要求される薄膜トランジスタ1514及び1515のチャネル形成領域は同一ラインの結晶性半導体膜から形成されることがわかる。
【0155】
すなわちアナログ回路である差動増幅回路を構成する薄膜トランジスタのうち、少なくとも同一極性の薄膜トランジスタのチャネル形成領域を同一ライン上に形成している。またアナログ回路である差動増幅回路を構成する薄膜トランジスタのうち、少なくともゲート電極を共有する薄膜トランジスタ(すなわち同一のゲート電極に電気的に接続された薄膜トランジスタ)のチャネル形成領域を同一ライン上に形成している。またアナログ回路である差動増幅回路を複数の入力信号が印加されるアナログ回路において、同一の入力信号が印加されるゲート電極を有する同一極性の薄膜トランジスタのチャネル形成領域を同一ライン上に形成している。
【0156】
なお、図14では、pチャネル型の薄膜トランジスタのチャネル形成領域として機能する島状半導体膜の本数は3本であり、nチャネル型の薄膜トランジスタのチャネル形成領域として機能する島状半導体膜の本数は2本である例が記載されているが、本発明はこれに限定されない。設計者は薄膜トランジスタの電界効果移動度や、回路に必要な特性から適宜設計すればよい。なお、pチャネル型薄膜トランジスタとnチャネル薄膜トランジスタのチャネル形成領域を構成する各島状半導体膜のチャネル幅方向の長さを異ならせてもよい。しかし、結晶化工程のマージンや均一な結晶性を確保するためには共通であることが好ましい。
【0157】
このように本発明は、カレントミラー回路や差動増幅回路が有する整合性が要求される薄膜トランジスタの島状半導体膜の結晶性が揃っているため、それら薄膜トランジスタ間においてばらつきの小さく、高い整合性を備えたカレントミラー回路及び差動増幅回路を得ることができる。また、チャネル形成領域の形成される領域を指定して、結晶粒界が存在しない結晶性半導体領域を当該領域に形成することが可能となるため、高速動作が可能で電流駆動能力の高いカレントミラー回路及び差動増幅回路を得ることができる。
【0158】
本発明により形成されたカレントミラー回路を有する発光表示装置の画素部や信号線駆動回路の電流源(定電流源)は高い整合性を得ることができ、発光表示装置の性能を向上することができる。
【0159】
(実施例2)
本実施例は、本発明を用いて形成されるアナログスイッチの回路を説明する。
【0160】
図15に、隣り合う二つのアナログスイッチSW1及びアナログスイッチSW2(破線で囲まれたアナログスイッチ)の等価回路図(A)及びレイアウト例の上面図(B)を示す。なお、二つのアナログスイッチが有する薄膜トランジスタ1516、1518の極性はpチャネル型であり、1517、1519の極性はnチャネル型である例を説明する。
【0161】
本実施例のアナログスイッチにおける整合性が要求される薄膜トランジスタとは、薄膜トランジスタ1516及び1518と、または薄膜トランジスタ1517及び1519とである。また本実施例ではアナログスイッチの整合性が要求される薄膜トランジスタが2つから構成される例を説明するが、2つの薄膜トランジスタからなるものに限定されるものではないことは言うまでもない。
【0162】
図15(A)をみると、入力信号(Signal)が入力される配線とSW1の薄膜トランジスタ1517のゲート電極と、SW2の薄膜トランジスタ1519のゲート電極とが接続される。反転信号(Signalb)が入力される配線とSW1の薄膜トランジスタ1516のゲート電極と、SW2の薄膜トランジスタ1518のゲート電極とが接続される。そしてSW1及びSW2は入力信号VINが入力され、出力信号VOUTを出力する。
【0163】
また図15(B)をみると、絶縁膜間に形成された島状半導体膜上にゲート電極が設けられ、その後、ソース配線またはドレイン配線が設けられている。そしてソース配線及びドレイン配線はコンタクトホールを介して島状半導体膜の不純物領域(ソース領域及びドレイン領域)と接続されている。また一つの整合性が要求される薄膜トランジスタ1516及び1518のチャネル形成領域は同一ラインの結晶性半導体膜から形成され、もう一つの整合性が要求される薄膜トランジスタ1517及び1519のチャネル形成領域は同一ラインの結晶性半導体膜から形成されることがわかる。
【0164】
なお、図15では、pチャネル型の薄膜トランジスタのチャネル形成領域として機能する島状半導体膜の本数は3本であり、nチャネル型の薄膜トランジスタのチャネル形成領域として機能する島状半導体膜の本数は2本である例が記載されているが、本発明はこれに限定されない。設計者は薄膜トランジスタの電界効果移動度や、回路に必要な特性から適宜設計すればよい。なお、pチャネル型薄膜トランジスタとnチャネル薄膜トランジスタのチャネル形成領域を構成する各島状半導体膜のチャネル幅方向の長さを異ならせてもよい。しかし、結晶化工程のマージンや均一な結晶性を確保するためには共通であることが好ましい。
【0165】
このように本発明は、複数のアナログスイッチの整合性が要求される薄膜トランジスタのチャネル形成領域は結晶性が揃っている同一ラインの結晶性半導体膜から形成されるため、複数の回路間においてばらつきの小さく、特性の揃ったアナログスイッチを得ることができる。
【0166】
本発明により形成されたアナログスイッチを有する発光表示装置の画素部は、同一の電流信号によるアナログスイッチの特性が揃うため、発光表示装置の性能を向上させることができる。
【0167】
(実施例3)
本発明は様々な半導体装置に適用できるものであり、実施の形態1乃至5、実施例1及び2に基づいて作製される表示パネルの形態を説明する。なお、本実施の形態に示す表示パネルの具体例としては、液晶表示パネル、EL(エレクトロルミネセンス)表示パネル、FED(フィールドエミッションディスプレイ)用表示パネルといった半導体素子としてトランジスタを用いる表示パネルが挙げられる。勿論、これら表示パネルは、モジュールとして市場に流通するものを含む。
【0168】
図16は基板900には画素部902、ゲート信号側駆動回路901a、901b、データ信号側駆動回路901c、入出力端子部908、配線又は配線群917が備えられている。
【0169】
シールパターン940は、対向基板920と基板900との間に密閉空間を作るためのパターンであり、液晶表示パネルなら液晶を封入し、ELパネルならEL材料(特に有機EL材料)を外気から保護する役割を果たす。ゲート信号側駆動回路901a、901b、データ信号側駆動回路901c及び当該駆動回路部と入力端子とを接続する配線又は配線群917と一部が重なっていても良い。このようにすると、表示パネルの額縁領域(画素部の周辺領域)の面積を縮小させることができる。外部入力端子部には、FPC(フレキシブルプリントサーキット)936が固着されている。
【0170】
さらに、本発明を実施して得たトランジスタを用いて各種論理回路、高周波回路、メモリ、マイクロプロセッサ、メディアプロセッサ/DSP(Digital Signal Processor)、グラフィクス用LSI、暗号LSI、アンプなどが形成されたチップ950が実装される。これらの機能回路は、画素部902、ゲート信号側駆動回路901a、901b、データ信号側駆動回路901cとは異なるデザインルールで形成されるものであり、具体的には1μm以下のデザインルールが適用される。なお、上記外部入力端子部やチップ950は樹脂(モール樹脂等)937によって保護しておくと良い。また、実装の方法に限定はなく、TABテープを用いた方式やCOG(チップオングラス)方式などが適用することができる。
【0171】
例えば、本発明の半導体集積回路を画素部902のスイッチング素子として、さらにゲート信号側駆動回路901a、901b、データ信号側駆動回路901cを構成する能動素子として適用することができる。勿論、本実施の形態は、本発明を実施して得た表示パネルの一例を示すものであり、図16の構成に限定されるものではない。
【0172】
(実施例4)
本発明を用いて様々な電子装置を完成させることができる。その一例は、携帯情報端末(電子手帳、モバイルコンピュータ、携帯電話など)、ビデオカメラ、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータ、テレビ受像器、携帯電話などが挙げられる。それらの一例を図17に示す。なお、ここで示す電子装置はごく一例であり、これらの用途に限定するものではない。
【0173】
図17(A)は本発明を適用してテレビ受像器を完成させる一例であり、筐体3001、支持台3002、表示部3003などにより構成されている。本発明により作製されるトランジスタを、表示部の駆動回路、メモリ、他の各種論理回路などの集積回路に用いることで、バラツキの少ない高性能の集積回路をガラス上に形成し組み込むことができ、本発明によりテレビ受像器を完成させることができる。
【0174】
図17(B)は本発明を適用してビデオカメラを完成させた一例であり、本体3011、表示部3012、音声入力部3013、操作スイッチ3014、バッテリー3015、受像部3016などにより構成されている。本発明により作製されるトランジスタを、表示部の駆動回路、メモリ、他の各種論理回路などの集積回路に用いることで、バラツキの少ない高性能の集積回路をガラス上に形成し組み込むことができ、本発明によりビデオカメラを完成させることができる。
【0175】
図17(C)は本発明を適用してノート型のパーソナルコンピュータを完成させた一例であり、本体3021、筐体3022、表示部3023、キーボード3024などにより構成されている。本発明により作製されるトランジスタを、表示部の駆動回路、メモリ、他の各種論理回路などの集積回路に用いることで、バラツキの少ない高性能の集積回路をガラス上に形成し組み込むことができ、本発明によりパーソナルコンピュータを完成させることができる。
【0176】
図17(D)は本発明を適用してPDA(Personal Digital Assistant)を完成させた一例であり、本体3031、スタイラス3032、表示部3033、操作ボタン3034、外部インターフェース3035などにより構成されている。本発明により作製されるトランジスタを、表示部の駆動回路、メモリ、他の各種論理回路などの集積回路に用いることで、バラツキの少ない高性能の集積回路をガラス上に形成し組み込むことができ、本発明によりPDAを完成させることができる。
【0177】
図17(E)は本発明を適用して音響再生装置を完成させた一例であり、具体的には車載用のオーディオ装置であり、本体3041、表示部3042、操作スイッチ3043、3044などにより構成されている。本発明により作製されるトランジスタを、表示部の駆動回路、メモリ、他の各種論理回路などの集積回路に用いることで、バラツキの少ない高性能の集積回路をガラス上に形成し組み込むことができ、本発明によりオーディオ装置を完成させることができる。
【0178】
図17(F)は本発明を適用してデジタルカメラを完成させた一例であり、本体3051、表示部(A)3052、接眼部3053、操作スイッチ3054、表示部(B)3055、バッテリー3056などにより構成されている。本発明により作製されるトランジスタを、表示部の駆動回路、メモリ、他の各種論理回路などの集積回路に用いることで、バラツキの少ない高性能の集積回路をガラス上に形成し組み込むことができ、本発明によりデジタルカメラを完成させることができる。
【0179】
図17(G)は本発明を適用して携帯電話を完成させた一例であり、本体3061、音声出力部3062、音声入力部3063、表示部3064、操作スイッチ3065、アンテナ3066などにより構成されている。本発明により作製されるトランジスタを、表示部の駆動回路、メモリ、他の各種論理回路などの集積回路に用いることで、バラツキの少ない高性能の集積回路をガラス上に形成し組み込むことができ、本発明により携帯電話を完成させることができる。
【0180】
【発明の効果】
本発明により、結晶性の揃った同一ラインの結晶性半導体膜からチャネル形成領域を作製することができる。
【0181】
また本発明は、結晶性の揃った同一ラインの結晶性半導体膜から整合性が要求される複数の半導体素子を形成し、半導体素子間においてばらつきの小さい半導体回路を提供でき、高い整合性を有する半導体集積回路を提供できる。
【0182】
さらに本発明は、複数のアナログ回路(例えばアナログスイッチ回路間)において、アナログスイッチ間にばらつきの小さい半導体回路を提供できる。
【0183】
また本発明は、特にそのチャネル形成領域の形成される領域を指定して、結晶粒界が存在しない結晶性半導体領域を当該領域に形成し、高速動作が可能で電流駆動能力の高い半導体素子又は半導体素子群により構成される半導体集積回路を提供ができる。
【0184】
そして本発明の半導体集積回路を有する液晶表示装置、EL(エレクトロルミネッセンス)表示装置に代表される平面型表示装置(フラットパネルディスプレイ)の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のトランジスタの作製工程を説明する上面図及び縦断面図。
【図2】 本発明のトランジスタの作製工程を説明する上面図及び縦断面図。
【図3】 本発明のトランジスタの作製工程を説明する上面図及び縦断面図。
【図4】 本発明のトランジスタの作製工程を説明する上面図及び縦断面図。
【図5】 本発明のトランジスタの作製工程を説明する上面図及び縦断面図。
【図6】 本発明のトランジスタの作製工程を説明する上面図及び縦断面図。
【図7】 結晶化における開口部の形状と結晶性半導体膜の形態との関係の詳細を説明する縦断面図。
【図8】 本発明のトランジスタの作製工程を説明する上面図及び縦断面図。
【図9】 本発明のトランジスタの作製工程を説明する上面図及び縦断面図。
【図10】 本発明のトランジスタの作製工程を説明する上面図及び縦断面図。
【図11】 本発明のトランジスタの作製工程を説明する上面図及び縦断面図。
【図12】 本発明の実施に使用するレーザー照射装置を示す図。
【図13】 本発明の実施に使用するレーザー光の構成を示す図。
【図14】 本発明のトランジスタを回路に適用した例を説明する上面図及び回路図。
【図15】 本発明のトランジスタを回路に適用した例を説明する上面図及び回路図。
【図16】 本発明の半導体装置の外観図の一例を示す図。
【図17】 本発明の電子装置の具体例を示す図。
【図18】 本発明のトランジスタの結晶性を示す図。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor element formed using a semiconductor film having a crystal structure (also referred to as a crystalline semiconductor film), a manufacturing method thereof, a semiconductor integrated circuit including a circuit in which the semiconductor element is integrated, and a manufacturing method thereof. About. The present invention also relates to a semiconductor device including a plurality of semiconductor integrated circuits. In particular, the present invention relates to a thin film transistor in which a channel formation region is formed using a crystalline semiconductor film formed over an insulating surface as a semiconductor element.
[0002]
[Prior art]
A technique for forming a semiconductor element such as a thin film transistor using a crystalline semiconductor film formed on an insulating substrate such as glass has been developed. A thin film transistor manufactured using a crystalline semiconductor film is applied to a semiconductor integrated circuit, and the semiconductor integrated circuit is used for a flat display device (flat panel display) represented by a liquid crystal display device and an EL (electroluminescence) display device. Has been.
[0003]
There is a current mirror circuit as a basic circuit of a semiconductor integrated circuit having the thin film transistor. The current mirror circuit is premised on having two thin film transistors having the same electrical characteristics, and examples of such a circuit configuration include an operational amplifier and a differential amplifier circuit.
[0004]
As a method for forming a crystalline semiconductor film on an insulating substrate, a technique for crystallizing an amorphous semiconductor film by irradiating a laser beam has been developed. In a semiconductor manufacturing process such as a technique for crystallizing an amorphous semiconductor film by irradiating this laser light, a laser light source is a gas laser represented by an excimer laser or a solid laser represented by a YAG laser. Is usually used. An example of crystallization of an amorphous semiconductor film by laser light irradiation is that the scanning speed of the laser light is set to a beam spot diameter x 5000 / second or more without causing the amorphous semiconductor film to be in a completely molten state by high-speed scanning. Some are polycrystallized (see Patent Document 1). In addition, a technique is disclosed in which a single crystal region is substantially formed by irradiating an extended laser beam onto an island-shaped semiconductor film (see Patent Document 2). Or the method of processing and irradiating a beam linearly with an optical system like a laser processing apparatus is known (refer patent document 3).
[0005]
Further, as disclosed in Nd: YVO Four Using a solid-state laser oscillation device such as a laser, the amorphous semiconductor film is irradiated with laser light, which is the second harmonic, to form a crystalline semiconductor film having a larger crystal grain size than before, and a transistor is manufactured. A technique is disclosed (see Patent Document 4).
[0006]
[Patent Document 1]
JP 62-104117 A
[Patent Document 2]
US Patent 4,330,363 Specification
[Patent Document 3]
JP-A-8-195357
[Patent Document 4]
JP 2001-144027 A
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, when an amorphous semiconductor film is crystallized by irradiating it with laser light, the crystal becomes polycrystalline, and it is difficult to obtain a crystal with uniform crystallinity and orientation by arbitrarily forming defects such as grain boundaries. Met. As a result, even when a semiconductor element of the same size is manufactured and a similar voltage is applied to the semiconductor element, the current value or the like may vary.
[0008]
In addition, crystal defects are included in the crystal grain boundaries, which become carrier traps and cause a decrease in electron or hole mobility. In addition, a semiconductor film free from strain or crystal defects could not be formed due to volume shrinkage of the semiconductor film accompanying crystallization, thermal stress with the base, or lattice mismatch. This distortion and crystal defect not only cause variations in the electrical characteristics of the semiconductor element, but also cause inferior electrical characteristics of the semiconductor element.
[0009]
In particular, when a crystalline semiconductor film is formed using laser light on an alkali-free glass substrate that is widely used in industry, the focus of the laser light varies due to the influence of the undulation of the alkali-free glass substrate itself. However, there is a problem that the crystallinity varies. Furthermore, in order to avoid contamination by alkali metals, non-alkali glass substrates need to be provided with a protective film such as an insulating film as a base film, on which a crystalline semiconductor film from which crystal grain boundaries and crystal defects are eliminated is formed. It was almost impossible to do.
[0010]
Since a semiconductor integrated circuit or the like forms a transistor by forming a semiconductor film on an inexpensive glass substrate, it is almost impossible to dispose the transistor so as to avoid an arbitrarily formed crystal grain boundary. In other words, the crystallinity of the channel formation region of the transistor is strictly controlled, and crystal grain boundaries and crystal defects that are unintentionally included cannot be excluded, which causes variations in electrical characteristics of semiconductor elements. Oops. For this reason, it has been difficult to form a circuit (for example, a current mirror circuit) that requires high matching.
[0011]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a method for forming a channel formation region from a crystalline semiconductor film with uniform crystallinity.
[0012]
Also, a semiconductor integrated circuit having high characteristics can be provided by forming a plurality of semiconductor elements that require consistency from a crystalline semiconductor film with uniform crystallinity, providing a semiconductor circuit with little variation between the semiconductor elements. Is an issue.
[0013]
It is another object of the present invention to provide a semiconductor circuit with small variation among a plurality of analog circuits (for example, analog switch circuits).
[0014]
In addition, a semiconductor element or a semiconductor element group having a high current drive capability capable of high-speed operation is formed by designating a region where the channel formation region is formed and forming a crystalline semiconductor region in which no crystal grain boundary exists. It is an object of the present invention to provide a semiconductor integrated circuit constituted by:
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention forms an insulating film provided with concave portions and convex portions formed as a linear stripe pattern (stripe shape) on a substrate having an insulating surface, and the insulating film An amorphous semiconductor film is formed thereon, and a stripe-shaped crystalline semiconductor film obtained by melting and crystallizing a semiconductor film in a portion corresponding to a recess (hereinafter simply referred to as a recess) of the insulating film is obtained. To do. The striped crystalline semiconductor film of the same line is patterned to form an island-shaped semiconductor film including a channel formation region made of a striped crystalline semiconductor film.
[0016]
Further, the present invention relates to a crystalline semiconductor having a channel forming region in the same line in a part or all of thin film transistors constituting an analog circuit such as a current mirror circuit, a differential amplifier circuit, or an operational amplifier circuit that requires high consistency in a semiconductor element. It has a film. The high matching here is a thin film transistor with reduced variation, that is, the thin film transistor has good matching.
[0017]
The present invention also relates to a channel formation region of at least a thin film transistor having the same polarity among thin film transistors constituting an analog circuit, or a thin film transistor sharing at least a gate electrode among thin film transistors constituting an analog circuit (that is, electrically connected to the same gate electrode). Channel forming regions of thin film transistors connected to the same line are formed on the same line. According to the present invention, in an analog circuit to which a plurality of input signals are applied, channel forming regions of thin-film transistors having the same polarity having gate electrodes to which the input signals are applied are formed on the same line.
[0018]
Further, the invention is characterized in that a plurality of adjacent analog circuits are formed from an island-shaped semiconductor film obtained by patterning a crystalline semiconductor film on the same line. That is, the present invention is characterized in that, in an analog switch or a source follower which is a specific analog circuit, channel forming regions of thin film transistors of adjacent circuits are formed from crystalline semiconductor films on the same line.
[0019]
For example, in the case where a plurality of analog switches each including an n-channel thin film transistor and a p-channel thin film transistor are provided, a channel forming region of the n-channel thin film transistor constituting each analog switch is formed from a crystalline semiconductor film on the same line, and a p-channel A channel formation region of the thin film transistor is formed from a crystalline semiconductor film on the same line.
[0020]
Thus, the analog circuit of the present invention having the crystalline semiconductor film of the same line as the channel formation region of the thin film transistor can be expected to have high characteristics.
[0021]
As means for crystallizing the semiconductor film of the present invention, pulsed oscillation or continuous oscillation laser light using a gas laser oscillation device or a solid laser oscillation device as a light source is applied. The laser light to be irradiated is focused linearly by the optical system, and its intensity distribution has a uniform region in the longitudinal direction and may have a distribution in the lateral direction. As the laser oscillator to be used, a rectangular beam solid-state laser oscillator is applied, and a slab laser oscillator is particularly preferably applied. Alternatively, it is a solid-state laser oscillation device using a rod doped with Nd, Tm, and Ho, especially YAG, YVO Four , YLF, YA 10 Three A slab structure amplifier may be combined with a solid-state laser oscillating device using a crystal doped with Nd, Tm, or Ho. Crystals such as Nd: YAG, Nd: GGG (gadolinium / gallium / garnet), Nd: GsGG (gadolinium / scandium / gallium / garnet) are used as the slab material. A slab laser travels in a zigzag optical path through this plate-shaped laser medium while repeating total reflection.
[0022]
Moreover, you may irradiate the strong light according to the said laser. For example, light having a high energy density obtained by condensing light emitted from a halogen lamp, xenon lamp, high-pressure mercury lamp, metal halide lamp, or excimer lamp by a reflecting mirror or a lens may be used.
[0023]
The laser beam or the intense light that is focused in a line and extended in the longitudinal direction is irradiated on the semiconductor film while relatively moving the irradiation position of the laser beam and the substrate on which the crystalline semiconductor film is formed. The semiconductor film is melted by scanning a part or the entire surface of the light, and crystallization or recrystallization is performed through that state. The scanning direction of the laser light is performed along the longitudinal direction of the recess formed in the insulating film and extending in a linear stripe pattern or the channel length direction of the transistor. As a result, the crystal grows along the scanning direction of the laser beam, and the crystal grain boundary can be prevented from crossing the channel length direction.
[0024]
For the above-described recess, a thick silicon oxide, silicon nitride, or silicon oxynitride film may be provided, and the recess may be formed by etching. The recess is preferably formed in accordance with the arrangement of the semiconductor element, particularly the island-shaped semiconductor film including the channel formation region of the transistor, and is preferably formed so as to match at least the channel formation region. Further, the recess is provided so as to extend in the channel length direction, and its width (channel width direction in the case of forming a channel formation region) is 0.01 μm or more and 2 μm or less (preferably 0.1 to 1 μm). The depth is preferably 0.01 μm or more and 3 μm or less (preferably 0.1 μm or more and 2 μm or less).
[0025]
The width of the channel formation region of the island-shaped semiconductor film patterned so as to have a plurality of stripe-shaped crystalline semiconductor films is considered to be the sum of the widths of the plurality of stripe-shaped crystalline semiconductor films.
[0026]
By setting the depth of the recesses to be equal to or greater than the thickness of the semiconductor film, the semiconductor film melted by irradiation with laser light or strong light aggregates and solidifies in the recesses due to surface tension. As a result, the thickness of the semiconductor film on the convex portion of the insulating film is reduced, and stress strain can be concentrated there. The side surface of the recess has the effect of defining the crystal orientation to some extent.
[0027]
In the insulating film provided with the concave portion and the convex portion of the present invention, the angle formed between the side surface and the bottom surface of the concave portion (the side surface of the concave portion and the substrate) is described as being a right angle, but it may deviate from the right angle depending on the formation conditions. . However, as described above, the side surface of the recess has the effect of defining the crystal orientation to some extent, and conversely, it may be formed by using a shift so that the angle formed by the side surface of the recess and the substrate is tapered. Absent.
[0028]
As described above, the semiconductor film is melted using means such as a laser, aggregated in a recess formed on the insulating surface by surface tension, and crystal growth is caused by crystal growth from the side surface of the recess, thereby causing distortion caused by crystallization. It can concentrate on areas other than a crevice. That is, the crystalline semiconductor region (first crystalline semiconductor region) formed so as to be filled in the concave portion can be released from strain. In addition, among the insulating film provided with a portion corresponding to the concave portion or the convex portion, a crystalline semiconductor region (second second) including a crystal grain boundary or a crystal defect is formed on a portion corresponding to the convex portion (hereinafter simply referred to as a convex portion). A crystalline semiconductor region) is formed.
[0029]
That is, since the crystallinity of the crystalline semiconductor film formed on the convex portion is inferior to that of the crystalline semiconductor film formed on the concave portion, it is preferable to avoid using it as a channel formation region. However, the crystalline semiconductor film formed over the convex portion may be positively used as an electrode (in the case of a thin film transistor, it corresponds to a source electrode or a drain electrode) or a wiring. When used as a wiring, since the degree of freedom in designing the occupied area is high, it is possible to adjust the length of the wiring and use it as a resistor, or to have a function as a protection circuit as a bent shape.
[0030]
The semiconductor film formed over the insulating film and over the concave portion is an amorphous semiconductor film, a polycrystalline semiconductor film (including a deposited film and a solid-phase grown film) or a microcrystal formed by a known method. A semiconductor film is applied. Typically, an amorphous silicon film is applied, and in addition, an amorphous silicon germanium film, an amorphous silicon carbide film, or the like can also be applied. In silicon germanium, the composition ratio of Ge to Si is preferably 0.01 to 2 atomic%.
[0031]
Then, a gate insulating film in contact with the island-shaped semiconductor film is formed, and further a gate electrode is formed. In this patterning, it is preferable to provide a taper at the end of the island-shaped semiconductor film. Thereafter, a field effect transistor can be formed by a known method.
[0032]
According to the present invention, by forming a channel formation region from a striped crystalline semiconductor film on the same line on an insulating surface, particularly on an insulating surface using a cheap glass substrate as a supporting base, a plurality of semiconductor elements can be formed. The variation can be reduced, and further the variation can be reduced between semiconductor circuits (analog circuits), so that a high-performance semiconductor integrated circuit can be provided. Note that two or more semiconductor circuits are gathered to form a semiconductor integrated circuit, and the semiconductor circuit includes a semiconductor element formed of a thin film transistor that requires at least matching.
[0033]
In addition, it is possible to designate a region where a channel formation region of the thin film transistor is formed and to form a crystalline semiconductor region in which no crystal grain boundary exists in the region, so that high speed operation is possible and current driving capability is high. A semiconductor integrated circuit including a semiconductor element or a semiconductor element group can be provided. Furthermore, a liquid crystal display device having the semiconductor integrated circuit of the present invention and a flat display device (flat panel display) represented by an EL (electroluminescence) display device can be provided.
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
In this embodiment mode, a mode for manufacturing a thin film transistor by implementing the present invention will be described. 3 to 6 illustrate that there are two thin film transistors in the same stripe shape, the number of thin film transistors to be manufactured may be determined as appropriate by the practitioner, and any of the drawings to be used is the present invention. It does not give any restrictions.
[0035]
First, FIG. 1 will be described. 1A is a top view, and FIG. 1B is a cross-sectional view corresponding to AA ′. A state is shown in which a first insulating film 102 and a second insulating film 103 formed in a linear stripe pattern are formed on a substrate 101. In this specification, the concave portion indicates a portion indicated by 103a, and the convex portion indicates a portion indicated by 103b.
[0036]
As the substrate 101, a commercially available non-alkali glass substrate, quartz substrate, sapphire substrate, a substrate in which the surface of a single crystal or polycrystalline semiconductor substrate is coated with an insulating film, or a substrate in which the surface of a metal substrate is coated with an insulating film can be applied. .
[0037]
In order to form a linear stripe pattern with a sub-micron design rule, the height difference of the substrate surface caused by unevenness of the substrate surface, waviness or twisting of the substrate should be kept below the focal depth of the exposure apparatus (especially stepper). desirable. Specifically, it is desirable that the height difference of the substrate surface caused by the undulation or twisting of the substrate is 1 μm or less, preferably 0.5 μm or less in one exposure irradiation region. In this regard, care must be taken particularly when an alkali-free glass is used as the support substrate.
[0038]
The width (W1) of the second insulating film 103 formed in a linear stripe pattern is 0.1 to 10 μm (preferably 0.5 to 1 μm), and the distance between adjacent second insulating films (W2). Is 0.01 to 2 μm (preferably 0.1 to 1 μm), and the thickness (d) of the second insulating film is preferably 0.01 to 3 μm (preferably 0.1 to 2 μm). The step shape need not be a regular periodic pattern, and may be arranged at different intervals in accordance with the width of the island-shaped semiconductor film. The length of the substrate is not particularly limited, and can be long so as to extend from one end to the other end of the substrate as shown in FIG. 1, and as described later in Embodiment 2, the channel formation region of the transistor It is also possible to make it long enough to form.
[0039]
The first insulating film 102 may be any material that can secure a selection ratio in etching with the second insulating film to be formed later, but typically, silicon nitride, silicon oxide, silicon oxynitride (SiOxNy and ), Silicon nitride oxide (shown as SiNxOy), aluminum nitride (shown as AlxNy), aluminum oxynitride (shown as AlOxNy), aluminum nitride oxide (shown as AlNxOy), and aluminum oxide Thus, it is formed with a thickness of 30 to 300 nm. In particular, since an aluminum oxide film can be expected to have a blocking effect on sodium (Na), it is effective as a countermeasure against contamination from a glass substrate.
[0040]
As the silicon oxynitride (SiOxNy) film, a film containing Si at 25 to 35 atomic%, oxygen at 55 to 65 atomic%, nitrogen at 1 to 20 atomic%, and hydrogen at 0.1 to 10 atomic%. Use it. Further, as a silicon oxynitride (SiNxOy) film, a film containing Si of 25 to 35 atomic%, oxygen of 15 to 30 atomic%, nitrogen of 20 to 35 atomic%, and hydrogen of 15 to 25 atomic% may be used. good. As the aluminum oxynitride (AlOxNy) film, a film containing Al at 30 to 40 atomic%, oxygen at 50 to 70 atomic%, and nitrogen at 1 to 20 atomic% may be used. In addition, as the aluminum oxynitride (AlNxOy) film, a film containing Al in an amount of 30 to 50 atomic%, oxygen in an amount of 0.01 to 20 atomic%, and nitrogen in an amount of 30 to 50 atomic% may be used.
[0041]
The second insulating film 103 may be formed using silicon oxide or silicon oxynitride having a thickness of 10 to 3000 nm, preferably 100 to 2000 nm. Silicon oxide is composed of tetraethyl orthosilicate (TEOS) and O 2 And can be formed by a plasma CVD method. Silicon nitride oxide film is SiH Four , NH Three , N 2 O or SiH Four , N 2 It can be formed by plasma CVD using O as a raw material.
[0042]
Note that the second insulating film 103 is formed using an insulating film formed by a CVD method (typically, a plasma CVD method or a thermal CVD method) or a PVD method (typically, a sputtering method or an evaporation method). Is preferred. This is because, when crystallizing an amorphous semiconductor film, the softness that can relieve the stress associated with crystallization is considered to play an important role in obtaining good crystallinity. is there.
[0043]
As shown in FIG. 1, in the case of forming a linear stripe pattern with two insulating films, it is necessary to provide a selection ratio between the first insulating film 102 and the second insulating film 103 in the etching process. There is. Actually, it is desirable to appropriately adjust the material and film formation conditions so that the etching rate of the second insulating film 103 is relatively higher than that of the first insulating film 102. As an etching method, a mask is provided in a region to be a convex portion of the second insulating film, and etching using buffered hydrofluoric acid or CHF is performed. Three Performed by dry etching using
[0044]
The thickness of the channel formation region of the semiconductor film is approximately equal to or less than the depth of the recess formed in the second insulating film 103 (corresponding to the step d in FIG. 1B). Is desirable.
[0045]
Next, the relationship between the step d of the second insulating film 103 and the thickness of the semiconductor film in the recess 103a will be described.
[0046]
FIG. 7 is a conceptual diagram showing the knowledge of crystallization obtained from the experimental results by the present inventors. FIGS. 7A to 7E schematically show the relationship between the depth, distance, step d and crystal growth of the recesses 103a of the first insulating film 102 and the second insulating film.
[0047]
In addition, regarding the reference numerals regarding the length shown in FIG. 7, a1: the thickness of the amorphous semiconductor film 710 on the second insulating film (on the convex portion), a2: the thickness of the amorphous semiconductor film 710 in the concave portion, p1: thickness of the crystalline semiconductor film 711 on the second insulating film (on the convex portion), p2: thickness of the crystalline semiconductor film 711 in the concave portion, d: thickness of the second insulating film (depth of the concave portion) W1, the width of the second insulating film (width of the convex portion), and W2: the width of the concave portion (interval between adjacent convex portions). 7 shows the first insulating film 102 and the second insulating film 103 as in FIG.
[0048]
FIG. 7A shows a case where d <a2, W1, and W2 are approximately equal to or less than 1 μm, that is, when the depth of the recess is smaller than the thickness of the amorphous semiconductor film 710 in the recess. Even after the formation process, the surface of the crystalline semiconductor film 711 is not sufficiently planarized. That is, the surface state of the crystalline semiconductor film 711 reflects the uneven shape of the base (particularly the second insulating film).
[0049]
FIG. 7B shows a case where d ≧ a2, W1 and W2 are approximately equal to or smaller than 1 μm, that is, when the depth of the recess is substantially equal to or greater than the thickness of the amorphous semiconductor film 710 in the recess. The surface tension works and the semiconductor film collects in the recess. In the state of solidifying while gathering in the recesses, the surface becomes almost flat as shown in FIG. In this case, p <b> 1 <p <b> 2, and stress concentrates on the portion 720 where the semiconductor film on the second insulating film 103 is thin, strain is accumulated therein, and crystal grain boundaries concentrate on 720.
[0050]
FIG. 7C shows a case where d> a2, W1, and W2 are approximately equal to or less than 1 μm, and the crystalline semiconductor film 711 is formed so as to fill the recess, and is formed on the second insulating film 103. It is also possible that almost no semiconductor film remains.
[0051]
FIG. 7D shows a case where d ≧ a2, W1 and W2 are approximately the same as or slightly larger than 1 μm. When the width (W2) of the concave portion is widened, the crystalline semiconductor film 711 fills the concave portion, and the effect of planarization However, a crystal grain boundary is likely to occur near the center 721 of the recess. Similarly, stress is concentrated on the second insulating film, strain is accumulated in 720, and a crystal grain boundary is formed. This is presumed to be because the effect of stress relaxation is reduced by increasing the interval.
[0052]
FIG. 7E shows a case where d ≧ a2, W1 and W2 are larger than 1 μm, and the state of FIG.
[0053]
As described above with reference to FIGS. 7A and 7B, the form of FIG. 7B is considered most suitable when a semiconductor element is formed, particularly when a channel formation region in a transistor is formed. In addition, although the example in which the uneven shape of the base for forming the crystalline semiconductor film is formed using the first insulating film and the second insulating film is shown here, it is not limited to the form shown here and has a similar shape. Anything can be substituted. For example, the concave surface may be formed directly by etching the surface of the quartz substrate to provide an uneven shape.
[0054]
Next, laser irradiation will be described with reference to FIG. 2A is a top view, FIG. 2B is a cross-sectional view corresponding to AA ′, and FIG. 2C is a cross-sectional view corresponding to BB ′. An amorphous semiconductor film 105 is formed so as to cover the second insulating film 103 and is crystallized by continuous wave linear laser light.
[0055]
First, an insulating film (hereinafter referred to as a buffer film) 104 functioning as a buffer is formed so as to cover the surface composed of the first insulating film 102 and the second insulating film 103 and the concave portion 103a, and then, without releasing to the atmosphere. The amorphous semiconductor film 105 is continuously formed to a thickness of 0.01 to 3 μm (preferably 0.1 to 1 μm). The buffer film 104 aims to eliminate the influence of chemical contamination such as boron adhering to the surfaces of the first insulating film 102 and the second insulating film 103 and to improve the adhesion, and even a thin film is sufficiently effective. is there. Typically, the thickness may be 5 to 50 nm (20 nm or more is preferable for enhancing the chemical contamination blocking effect).
[0056]
Then, the amorphous semiconductor film 105 is instantaneously melted and crystallized. This crystallization is performed by irradiating laser light condensed to an energy density enough to melt the semiconductor film in the optical system or radiation light from a lamp light source. In this step, it is particularly preferable to apply laser light using a continuous wave laser oscillation device as a light source. The applied laser beam is focused in a linear shape by an optical system and expanded in the long direction, and it is desirable that the intensity distribution has a uniform region in the long direction. Moreover, you may have a certain amount of distribution in the short direction.
[0057]
For example, as an example of the crystallization condition, YVO in continuous oscillation mode Four Using a laser oscillator, the output of 5 to 10 W of the second harmonic (wavelength 532 nm) is condensed into linear laser light having a ratio of the longitudinal direction to the transverse direction of 10 or more in the optical system, and the longitudinal direction. Are condensed so as to have a uniform energy density distribution, and are crystallized by scanning at a speed of 5 to 200 cm / sec. The uniform energy density distribution does not exclude anything other than a completely constant one, and the allowable range in the energy density distribution is within a range of ± 10%.
[0058]
Further, the crystallization by the laser beam condensed linearly may be completed by only one scan (that is, one direction), or may be reciprocated to improve the crystallinity. If necessary, the laser beam condensed linearly may be scanned zigzag. Furthermore, after crystallizing with laser light, the surface of the silicon film is treated with an alkali solution such as oxide removal with hydrofluoric acid or ammonia hydrogen peroxide solution treatment, and the poor quality part with high etching rate is selectively used. It may be removed and the same crystallization treatment (recrystallization) may be performed again. In this way, crystallinity can be increased.
[0059]
As the laser oscillation device, a rectangular beam solid state laser oscillation device is applied, and a slab laser oscillation device is particularly preferably applied. As the slab material, crystals such as Nd: YAG, Nd: GGG (gadolinium / gallium / garnet), Nd: GsGG (gadolinium / scandium / gallium / garnet) are used. A slab laser travels in a zigzag optical path through this plate-like laser medium while repeating total reflection. Alternatively, it is a solid state laser oscillation device using a rod doped with Nd, Tm, and Ho, especially YAG, YVO. Four , YLF, YAlO Three A slab structure amplifier may be combined with a solid-state laser oscillation device using a crystal doped with Nd, Tm, or Ho.
[0060]
Then, as indicated by arrows in FIG. 2, the longitudinal direction (X-axis direction in the drawing) of the irradiation region 106 of the linear laser beam is a linear stripe pattern of the second insulating film 103. A linear laser beam or strong light is scanned so as to intersect with each other. Here, the term “linear” refers to the ratio of the length in the long direction (X-axis direction in the drawing) to the length in the short length direction (Y-axis direction in the drawing). Say with 10 or more. Although only a part is shown in FIG. 2, the end of the irradiation region 106 of the linear laser beam may be a rectangular shape or a curved shape.
[0061]
The wavelength of the continuous wave laser beam is preferably 400 to 700 nm in consideration of the light absorption coefficient of the amorphous semiconductor film. Light in such a wavelength band is obtained by taking out the second harmonic and the third harmonic of the fundamental wave using a wavelength conversion element. As wavelength conversion element, ADP (ammonium dihydrogen phosphate), Ba 2 NaNb Five O 15 (Sodium barium niobate), CdSe (selenium cadmium), KDP (potassium dihydrogen phosphate), LiNbO Three (Lithium niobate), Se, Te, LBO, BBO, KB5 and the like are applied. It is particularly desirable to use LBO. A typical example is Nd: YVO Four The second harmonic (532 nm) of the laser oscillation device (fundamental wave 1064 nm) is used. The laser oscillation mode is TEM 00 Apply single mode.
[0062]
In the case of silicon selected as a suitable material, the absorption coefficient is 10 Three -10 Four cm -1 The region which is is almost in the visible light region. When crystallizing an amorphous semiconductor film containing silicon formed with a thickness of 30 to 200 nm on a substrate having high visible light transmittance such as glass, light in the visible light range of 400 to 700 nm is irradiated. Thus, crystallization can be performed without selectively damaging the base insulating film by selectively heating the semiconductor film. Specifically, the penetration depth of light with a wavelength of 532 nm is approximately 100 nm to 1000 nm with respect to the amorphous silicon film, and can sufficiently reach the inside of the amorphous semiconductor film 105 formed with a film thickness of 30 nm to 200 nm. it can. That is, it is possible to heat from the inside of the semiconductor film, and almost the entire semiconductor film in the laser light irradiation region can be heated uniformly.
[0063]
The laser beam is scanned in a direction parallel to the direction in which the linear stripe pattern extends, and the melted semiconductor flows into the concave portion due to surface tension and solidifies. In the solidified state, the surface becomes almost flat as shown in FIG. This is because once the semiconductor is melted, the interface between the melted semiconductor and the gas phase reaches an equilibrium state, whether on the convex portion or the concave portion, and a flat interface is formed. Further, the crystal growth edge and the crystal grain boundary are formed on the second insulating film (on the convex portion). Thus, the crystalline semiconductor film 107 is formed. Reference numeral 107a denotes a semiconductor region with high crystallinity (first crystalline semiconductor region) formed in the concave portion, and reference numeral 107b denotes a crystalline semiconductor region with low crystallinity (second crystalline semiconductor formed in the convex portion). Area).
[0064]
Note that when the second insulating film is a soft insulating film (insulating film with low density) in the crystallization step, an effect of relaxing stress due to shrinkage of the semiconductor film during crystallization can be expected. On the other hand, if a hard insulating film (insulating film with high density) is used, stress is generated against the semiconductor film that is about to shrink or expand, so that it is easy to leave stress strain or the like in the semiconductor film after crystallization. It may also cause For example, in the known graphoepitaxy technology (“MWGeis, DCFlanders, HISmith: Appl. Phys. Lett. 35 (1979) pp71”), the irregularities on the substrate are directly formed on hard quartz. The thermal shrinkage and stress generation accompanying the conversion cannot be alleviated, and the generation of defects due to distortion or dislocation due to the stress may occur.
[0065]
However, in consideration of those points, the present applicant uses a soft insulating film formed by a CVD method or a PVD method in forming concave and convex portions on an inexpensive glass substrate. Since the second insulating film is made of a material softer than quartz glass, the present invention is basically different from the above-mentioned known graphoepitaxy technique in that the purpose is to alleviate stress generation during crystallization.
[0066]
Note that an insulating film softer than quartz glass means, for example, an insulating film having an etching rate faster than quartz glass (quartz glass industrially used as a substrate) under the same measurement conditions, or an insulation with low hardness under the same measurement conditions. It means film. Note that the etching rate and hardness may be a relative comparison with quartz glass to the last, so the absolute value of the etching rate is not a problem and does not depend on the etching rate measurement conditions or the hardness measurement conditions.
[0067]
For example, if a silicon oxynitride film is used as the second insulating film, SiH Four Gas, N 2 A silicon oxynitride film formed by a plasma CVD method using O gas as a raw material is preferable. The silicon oxynitride film is made of ammonium hydrogen fluoride (NH Four HF 2 ) 7.13% and ammonium fluoride (NH Four The etching rate at 20 ° C. of the mixed aqueous solution containing 15.4% of F) is 110 to 130 nm / min (500 ° C., 1 hour + 550 ° C., after 4 hours of heat treatment, 90 to 100 nm / min).
[0068]
If a silicon oxynitride film is used as the second insulating film, SiH Four Gas, NH Three Gas, N 2 A silicon oxynitride film formed by a plasma CVD method using O gas as a raw material is preferable. The silicon nitride oxide film is made of ammonium hydrogen fluoride (NH Four HF 2 ) 7.13% and ammonium fluoride (NH Four The etching rate at 20 ° C. of the mixed aqueous solution containing 15.4% of F) is 60 to 70 nm / min (40 to 50 nm / min after heat treatment at 500 ° C., 1 hour + 550 ° C. for 4 hours).
[0069]
As described above, a linear stripe pattern having recesses and projections is formed by an insulating film, an amorphous semiconductor film is deposited thereon, and crystallized through a molten state by irradiation with laser light, thereby forming recesses. Then, the semiconductor film is poured and solidified, so that strain or stress accompanying crystallization can be concentrated in a region other than the concave portion, and a region having poor crystallinity such as a crystal grain boundary can be selectively formed. A feature of the present invention is that a semiconductor region with good crystallinity is used as a region where carrier movement is performed, such as a channel formation region of a thin film transistor.
[0070]
After that, heat treatment is preferably performed at 500 to 600 ° C. to remove distortion accumulated in the crystalline semiconductor film. This distortion occurs due to semiconductor volume shrinkage caused by crystallization, thermal stress with the base, or lattice mismatch. This heat treatment may be performed using a normal heat treatment apparatus. For example, a gas heating rapid thermal annealing (RTA) method may be used for 1 to 10 minutes. Note that this step is not an essential requirement in the present invention, and may be selected as appropriate.
[0071]
Next, FIG. 3 will be described. 3A is a top view, FIG. 3B is a cross-sectional view corresponding to AA ′, and FIG. 3C is a cross-sectional view corresponding to CC ′. A state in which patterning for defining an island-shaped semiconductor film of a thin film transistor is performed on the crystalline semiconductor film 107 is shown.
[0072]
In FIG. 3A, the resist masks 108 (a) and 108 (b) are provided across the concave and convex portions of the second insulating film 103. This is because even if the crystalline semiconductor film having poor crystallinity formed on the convex portion of the second insulating film 103 is not used as a channel formation region, there is no problem in using it as an electrode. It is. That is, by actively utilizing the thin film transistor as a source region or a drain region, a design margin for a contact portion between the source region or the drain region and an electrode (source electrode or drain electrode) connected to each region can be secured. . The shape of the resist mask may be designed as appropriate. In this embodiment, examples of 108 (a) and 108 (b) are shown.
[0073]
In consideration of shift of the resist mask, a first resist mask is provided in the source region and the drain region, and then the surface of the crystalline semiconductor film 107 is removed by etching, and a second resist mask as shown in FIG. 3 is used. An island-shaped semiconductor film may be formed. This will be described in Embodiment 3.
[0074]
Next, FIG. 4 will be described. 4A is a top view, FIG. 4B is a cross-sectional view corresponding to AA ′, and FIG. 4C is a cross-sectional view corresponding to CC ′. This shows a state in which after the crystalline semiconductor film 107 is patterned, dry etching or wet etching is performed to form island-shaped semiconductor films (also referred to as active layers) 109 (a) and 109 (b) of the thin film transistor.
[0075]
The crystalline semiconductor film 107 can be selectively etched with the buffer film 104 by using a fluorine-based gas and oxygen as etching gases. Of course, even if the buffer film 104 is etched, there is no problem as long as the selectivity with respect to the first insulating film 102 thereunder can be ensured. As an etching gas, CF Four And O 2 Mixed gas and NF Three A plasma etching method using a gas may be used, or ClF. Three Plasmaless gas etching using a gas such as a halogen fluoride gas without being excited may be performed. Plasmaless gas etching is an effective technique for suppressing crystal defects because it does not cause plasma damage to the crystalline semiconductor film.
[0076]
In addition, when the island-shaped semiconductor films 109 (a) and 109 (b) are formed, it is preferable to provide a taper at an end portion (edge) of the island-shaped semiconductor film. The taper angle may be 20 to 85 ° (preferably 45 to 60 °). Accordingly, coverage (coverage) of a gate insulating film to be formed later can be improved, and disconnection or short circuit of the gate electrode can be prevented.
[0077]
The crystalline semiconductor film obtained by practicing the present invention has no crystal grain boundaries or defects that are clarified by Secco etching, in other words, substantially does not exist. Seco-etching is a seco liquid (HF: H) that is generally known in order to reveal the crystal grain boundary on the surface of the crystalline semiconductor film. 2 O = 2: 1 K as additive 2 Cr 2 O 7 This is an etching method using a chemical solution prepared using In this specification, as the secco solution, potassium dichromate (K 2 Cr 2 O 7 ) Dissolve 2.2 g in 50 cc of water to prepare a 0.15 mol / l solution, add 100 cc of hydrofluoric acid solution to the solution, and further dilute 5 times with water. Means performing an etching treatment for 75 seconds at room temperature (10 to 30 ° C.) using the above-mentioned secco solution.
[0078]
Although crystal grain boundaries that are clarified by Secco etching have not been identified at present, it is a well-known fact that stacking faults and crystal grain boundaries are preferentially etched by Secco etching. Of course, since it is not a single crystal, there may naturally be grain boundaries and defects that do not appear by Secco etching. However, such grain boundaries and defects do not affect the electrical characteristics when semiconductor devices are manufactured. It is considered electrically inactive. Usually, an electrically inactive grain boundary is called a planar grain boundary (low-order or higher-order twin or a corresponding grain boundary), and a grain boundary that does not appear by Secco etching is a plane. Presumed to be a grain boundary. From this point of view, the fact that there are substantially no crystal grain boundaries or defects can be said to mean that there are no crystal grain boundaries other than planar grain boundaries.
[0079]
Next, FIG. 5 will be described. 5A is a top view, FIG. 5B is a cross-sectional view corresponding to AA ′, FIG. 5C is a cross-sectional view corresponding to BB ′, and FIG. It is sectional drawing corresponding to -C '. The state where the gate insulating film 110 and the gate electrodes 111 (a) and 111 (b) are formed after the island-shaped semiconductor films 109 (a) and 109 (b) are formed is shown.
[0080]
As the gate insulating film 110, any of the above-described silicon oxide film, silicon nitride film, silicon oxynitride film, silicon nitride oxide film, aluminum nitride film, aluminum nitride oxide film, aluminum oxynitride film, and aluminum oxide film may be used. And it is good also as a laminated film which combined these suitably. In order to improve the coverage of the gate insulating film, a silicon oxide film using TEOS is preferable for a silicon oxide film, and an aluminum nitride oxide film formed by RF sputtering is used for an aluminum nitride oxide film, or the nitride A stacked film of an aluminum oxide film and a silicon oxide film (a silicon oxide film may be obtained by oxidizing a semiconductor film serving as an active layer with hydrogen peroxide) may be used.
[0081]
The gate electrode 111 may be formed using tungsten, an alloy containing tungsten, tantalum, an alloy containing tantalum, aluminum, an aluminum alloy, or the like.
[0082]
Next, the source regions 112 (a) and 112 (b) and the drain regions 113 (a) and 113 (b) are formed in a self-aligned manner using the gate electrodes 111 (a) and 111 (b) as a mask. Shows the state. In addition, channel forming regions 114 (a) and 114 (b) are defined by this step.
[0083]
In this embodiment mode, an element belonging to Group 13 of the periodic table (typically, in order to impart p-type to the source regions 112 (a) and 112 (b) and the drain regions 113 (a) and 113 (b) (typically , Boron is used), but an element belonging to group 15 of the periodic table (typically using phosphorus or arsenic) may be added in order to impart n-type. The addition method may be a known method. Further, a low concentration drain region (generally called an LDD region) may be provided as necessary.
[0084]
After the source regions 112 (a) and 112 (b) and the drain regions 113 (a) and 113 (b) are formed, the source regions 112 (a) and 112 (a) are formed by furnace annealing, laser annealing, or RTA (rapid thermal annealing). 112 (b) and drain regions 113 (a) and 113 (b) are activated. Note that RTA may be annealing with infrared light or ultraviolet light using a lamp light source, or may be annealing with heating gas.
[0085]
Next, FIG. 6 will be described. 6A is a top view, FIG. 6B is a cross-sectional view corresponding to AA ′, FIG. 6C is a cross-sectional view corresponding to BB ′, and FIG. It is sectional drawing corresponding to -C '. The source wirings 117 (a) and 117 (b) and the drain wirings 118 (a) and 118 (b) are formed, and a p-channel thin film transistor is completed.
[0086]
After the activation step is completed, a protective film (passivation film) 115 is formed so as to cover the gate electrode 111 and the like. As the protective film 115, an insulating film with a high nitrogen content such as a silicon nitride film, a silicon nitride oxide film, an aluminum nitride film, or an aluminum nitride oxide film is preferably used. This is to eliminate the influence of alkali metals and moisture.
[0087]
Note that in this embodiment, a silicon nitride oxide (SiNxOy) film is used as the protective film 115, and heat treatment is performed at 400 to 450 ° C. after the film formation. Since the protective film 115 contains 15 to 25 atomic% of hydrogen, hydrogen can be effectively terminated even if there is a dangling bond in the channel formation regions 114a and 114b due to heat treatment.
[0088]
After the protective film 115 is formed, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon nitride oxide film, a silicon oxynitride film, or a stacked film thereof is formed as an interlayer film (interlayer insulating film) 116. Of course, a resin film may be used if heat resistance permits. The film thickness is not particularly limited, but a film thickness that can sufficiently planarize the surface of the interlayer film 116 is preferable. Note that planarization may be performed by a known means such as CMP (Chemical Mechanical Polishing) after the formation of the interlayer film 116.
[0089]
Then, contact holes are formed in the interlayer film 116 and the like, and source wirings 117 (a), 117 (b) and drain wirings 118 (a), 118 (b) are formed of an aluminum film or a laminated film of an aluminum film and another metal film. ). Of course, copper or other low resistance conductors may be used instead of aluminum. Note that 119 (a) and 119 (b) are regions where the source regions 112 (a) and 112 (b) are connected to the source wirings 117 (a) and 117 (b), respectively, and are called source contacts. 120 (a) and 120 (b) are regions where the drain regions 113 (a) and 113 (b) are connected to the drain wirings 118 (a) and 118 (b), respectively, and are called drain contacts. In this embodiment mode, since the source region and the drain region are formed across the concave portion and the convex portion formed of the second insulating film, the source contact 119 (a), 119 (b) and the drain contact 120 ( A design margin for forming a) and 120 (b) can be widened.
[0090]
Note that the left p-channel transistor illustrated in FIG. 6D includes a plurality of channel formation regions (in this embodiment, two channel formation regions are arranged in parallel and a pair of impurity regions (this embodiment In this embodiment, the transistor is connected to the source region 112 (a) and the drain region 113 (a)), that is, a multi-channel transistor, and the channel formation region of the left p-channel thin film transistor. Is considered to be the sum of the widths of the two channel formation regions.
[0091]
FIG. 18 shows the result of obtaining the orientation of the crystalline semiconductor film formed in the concave portion by a reflected electron diffraction pattern (EBSP). EBSP provides a scanning electron microscope (SEM) with a dedicated detector, which irradiates the crystal plane with an electron beam and causes the computer to recognize the crystal orientation from the Kikuchi line. The crystallinity is measured not only on the surface orientation but also in all directions of the crystal (hereinafter, this method is referred to as EBSP method for convenience).
[0092]
The data in FIG. 18 indicates that the crystal grows in a direction parallel to the scanning direction (laser scanning direction) of the laser beam condensed linearly in the concave portion. From FIG. 18, it is confirmed that the growth plane orientation is almost uniform in the same stripe (recess). In FIG. 18, three plane orientations are shown, and a plurality of recesses are present where the step pattern exists, and the stripes of the same color indicate that the plane orientations are aligned.
[0093]
As described above, according to the present invention, the crystallinity of the crystalline semiconductor film formed in the stripe shape of the same line on the insulating surface, that is, the plane direction of crystal growth can be aligned. The present invention can reduce variation in characteristics between thin film transistors having a crystalline semiconductor film on the same line as a channel formation region.
[0094]
(Embodiment 2)
In the formation of the crystalline semiconductor film of the present invention, in addition to the method of crystallizing the amorphous semiconductor film by irradiating the amorphous semiconductor film as shown in Embodiment Mode 1, the laser light is further crystallized after crystallization by solid phase growth. May be melted and recrystallized.
[0095]
For example, after the amorphous semiconductor film 105 is formed in FIG. 2, the crystallization is promoted by lowering the crystallization temperature of the amorphous semiconductor film (eg, amorphous silicon film) and improving the orientation. Ni is added as a catalytic metal element.
[0096]
This technique is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-354442 by the present applicant. The crystalline semiconductor film obtained by combining the technique of Embodiment 1 with the Ni-added technique also has a characteristic of uniform crystallinity, and such a crystalline semiconductor film is used for a channel formation region of a thin film transistor. In addition, both the electron mobility and the hole mobility are significantly improved, and the field effect mobility of the n-channel transistor and the p-channel transistor is greatly improved.
[0097]
Further, there is no limitation on the Ni addition method, and a spin coating method, a vapor deposition method, a sputtering method, or the like can be applied. In the case of the spin coating method, an aqueous solution containing 5 ppm of nickel acetate is applied to form a metal element-containing layer. Of course, the catalyst element is not limited to Ni, and other known materials may be used.
[0098]
After the amorphous semiconductor film 105 is formed, the amorphous semiconductor film 105 is crystallized by a heat treatment at 580 ° C. for 4 hours, and the crystallized semiconductor film is irradiated with laser light or a strong light equivalent thereto. To melt and recrystallize. In this manner, a crystalline semiconductor film having a substantially flat surface as in FIG. 2 can be obtained.
[0099]
The advantage of using a crystallized semiconductor film as an object to be irradiated with laser light is the fluctuation rate of the light absorption coefficient of the semiconductor film. Even if the crystallized semiconductor film is melted by irradiation with laser light, the light absorption coefficient is Almost no change. Therefore, a wide margin of laser irradiation conditions can be taken.
[0100]
A metal element remains in the crystalline semiconductor film thus formed, but can be removed by gettering treatment. For details of this technique, refer to Japanese Patent Application No. 2001-019367 (or Japanese Patent Application No. 2002-020801). Further, the heat treatment accompanying the gettering treatment has an effect of alleviating distortion of the crystalline semiconductor film.
[0101]
After that, similarly to Embodiment Mode 1, a thin film transistor is formed using the recessed crystalline semiconductor film as a channel formation region and the protruding crystalline semiconductor film as a source region or a drain region. According to the present invention as described above, the crystallinity of the crystalline semiconductor film formed in the stripe shape of the same line on the insulating surface, that is, the plane direction of crystal growth can be made uniform. The present invention can reduce variation among thin film transistors having a crystalline semiconductor film on the same line as a channel formation region.
[0102]
(Embodiment 3)
Next, an example in which the stripe pattern is long enough to form a channel formation region of a transistor will be described with reference to FIGS.
[0103]
8A is a top view, FIG. 8B is a cross-sectional view corresponding to AA ′, and FIG. 8C is a cross-sectional view corresponding to CC ′. A state is shown in which a first insulating film 802 and a second insulating film 803 in which a linear stripe pattern is formed are formed over a substrate 801. Note that a portion indicated by 803a indicates a concave portion, and a portion indicated by 803b indicates a convex portion.
[0104]
The feature of this embodiment is that the length of the linear stripe pattern is such that a channel formation region of a transistor can be formed. In other words, the second insulating film 803 is not provided in the cross-sectional view taken along the line AA ′, and the second insulating film 803 is provided in a stripe shape in the cross-sectional view taken along the line CC ′. The first insulating film and the second insulating film may be formed using a material similar to that in Embodiment 1 and a similar manufacturing method.
[0105]
As in the first embodiment, the width (W1) of the second insulating film 803 formed in a linear stripe pattern is 0.1 to 10 μm (preferably 0.5 to 1 μm), and the adjacent second film The distance (W2) from the insulating film is 0.01 to 2 μm (preferably 0.1 to 1 μm), and the thickness (d) of the second insulating film is 0.01 to 3 μm (preferably 0.1). ~ 2 μm) is preferred.
[0106]
After that, as in the first embodiment, an insulating film (hereinafter referred to as a buffer film) 804 that functions as a buffer is formed so as to cover the surface including the first insulating film 802 and the second insulating film 803 and the concave portion 803a. Thereafter, an amorphous semiconductor film was continuously formed to a thickness of 0.01 to 3 μm (preferably 0.1 to 1 μm) without being exposed to the atmosphere.
[0107]
Next, FIG. 9 will be described. FIG. 9 shows a crystalline semiconductor film 807 that is crystallized by irradiating an amorphous semiconductor film with continuous-wave linear laser light. 9A is a top view, FIG. 9B is a cross-sectional view corresponding to AA ′, and FIG. 9C is a cross-sectional view corresponding to CC ′.
[0108]
After that, the crystalline semiconductor film 807 is etched by a dry etching method or a wet etching method to expose the second insulating film 803 (or the buffer film 804 thereon). Through this step, the crystalline semiconductor film 807 can be selectively left only in the concave portion (FIG. 9C). At this time, since the second insulating film does not exist in the source region and the drain region, it is not necessary to provide a resist mask for leaving the crystalline semiconductor film for the source wiring and the drain wiring. Therefore, the number of masks can be reduced by etching the shape of the second insulating film 803 and the crystalline semiconductor film 807 in this embodiment.
[0109]
Note that the etching step may use not only a dry etching method or a wet etching method but also a mechanical polishing method such as CMP (Chemical Mechanical Polishing). Moreover, you may use a chemical method and a mechanical method together.
[0110]
Next, resist masks 808 (a) and 808 (b) are formed as shown in FIG. 10A is a top view, FIG. 10B is a cross-sectional view corresponding to AA ′, FIG. 10C is a cross-sectional view corresponding to BB ′, and FIG. It is sectional drawing corresponding to CC '. The crystalline semiconductor film is patterned using the resist masks 808 (a) and 808 (b) as masks to obtain island-shaped semiconductor films.
[0111]
Regarding the subsequent steps, the steps described in Embodiment Mode 1 may be referred to, and thus the description in this embodiment mode is omitted.
[0112]
This embodiment is characterized in that the insulating film 803 is not provided in the source region and the drain region of the island-shaped semiconductor film to be formed. Since the insulating film 803 is not provided in the source region and the drain region in this manner, the possibility of disconnection of the source wiring and the drain wiring is reduced, contact defects are further reduced, and the degree of freedom in circuit design of the semiconductor element is increased.
[0113]
Further, according to this embodiment mode, since the channel formation region can be formed in a self-aligned manner by the second insulating film 803, the convex portion of the second insulating film is caused by a pattern shift when the channel formation region is formed. Thus, it is possible to prevent the channel formation region from being erroneously formed, to reduce a situation in which a crystal grain boundary is included in the channel formation region, and to improve the yield.
[0114]
Note that the steps of etching the crystalline semiconductor film 807 by the dry etching method or the wet etching method of this embodiment to expose the second insulating film 803 (or the buffer film 804 thereon) are described in Embodiments 1 and 2. Can be combined.
[0115]
(Embodiment 4)
In this embodiment, an example in which the second insulating film 103 is removed after the island-like semiconductor film 109 is formed in Embodiment 1 is described. Note that FIG. 11A is a top view of a thin film transistor in the case where this embodiment mode is implemented. FIGS. 11B to 11D are cross-sectional views taken along lines AA ′ and BB in FIG. It is sectional drawing cut | disconnected by ', CC'. Further, the reference numerals of the drawings used in Embodiment 1 may be referred to for the reference numerals of the drawings.
[0116]
Since the second insulating film 103 is removed in a region other than under the island-shaped semiconductor films 109 (a) and 109 (b) of this embodiment mode, an island-shaped semiconductor film as illustrated in FIG. Since the gate electrode covers up to the side surfaces 109 (a) and 109 (b), the width of the effective channel formation region increases, and the driving capability of the thin film transistor increases. In addition, an unnecessary step on the substrate surface is reduced by this embodiment, and the number of routing wirings such as a gate wiring, a source wiring, and a drain wiring overcoming the level difference due to the second insulating film 103 can be reduced. Therefore, it is possible to prevent defects such as disconnection due to overcoming defects.
[0117]
Note that this embodiment can be freely combined with any of Embodiments 1 to 3.
[0118]
(Embodiment 5)
In this embodiment mode, a structure of a laser irradiation apparatus used for carrying out the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 12, two laser oscillation devices are used, but the number of laser oscillation devices is not limited to this number, and may be three, four, or more.
[0119]
The laser oscillator 11 uses a chiller 12 to keep the temperature constant. The chiller 12 is not necessarily provided. However, by keeping the temperature of the laser oscillation device 11 constant, it is possible to suppress the energy of the output laser light from varying depending on the temperature.
[0120]
Further, the optical system 14 can focus the laser beam by changing the optical path output from the laser oscillation device 11 or processing the shape of the laser beam. Furthermore, in the laser irradiation apparatus of FIG. 12, the laser beams of the laser beams output from the plurality of laser oscillation apparatuses 11 can be combined by the optical system 14 by superimposing a part thereof.
[0121]
Note that an AO modulator 13 that can primarily and completely shield the laser light may be provided in the optical path between the substrate 16 that is the object to be processed and the laser oscillation device 11. Further, instead of the AO modulator, an attenuator (light quantity adjustment filter) may be provided to adjust the energy density of the laser light.
[0122]
Further, a means (energy density measuring means) 20 for measuring the energy density of the laser beam output from the laser oscillation device 11 is provided in the optical path between the substrate 16 that is the object to be processed and the laser oscillation device 11 for measurement. The computer 10 may monitor the change in energy density over time. In this case, the output from the laser oscillation device 10 may be increased so as to compensate for the attenuation of the energy density of the laser beam.
[0123]
The combined laser beam is applied to the substrate 16 as the object to be processed through the slit 15. The slit 15 is preferably formed of a material that can block the laser beam and that is not deformed or damaged by the laser beam. The slit 15 has a variable slit width, and the width of the laser beam can be changed according to the width of the slit. Note that the slit is not necessarily provided.
[0124]
When the slit 15 is not provided, the shape of the laser beam on the substrate 16 of the laser light oscillated from the laser oscillation device 11 differs depending on the type of laser, and can be formed by an optical system.
[0125]
The substrate 16 is placed on the stage 17. In FIG. 12, the position control means 18 and 19 are means for controlling the position of the laser beam on the workpiece, and the position of the stage 17 is controlled by the position control means 18 and 19. In FIG. 12, the position control means 18 controls the position of the stage 17 in the X direction, and the position control means 19 controls the position of the stage 17 in the Y direction.
[0126]
In FIG. 12, the position of the laser beam is controlled by moving the substrate, but it may be moved using an optical system such as a galvanometer mirror, or both.
[0127]
Further, the laser irradiation apparatus of FIG. 12 has a computer 10 having both storage means such as a memory and a central processing unit. The computer 10 controls the position control means 18 and 19 so as to control the oscillation of the laser oscillating device 11 to determine the scanning path of the laser beam and to scan the laser beam of the laser beam according to the determined scanning path. The substrate can be moved to a predetermined position.
[0128]
Further, in FIG. 12, the width of the slit 15 described above can be controlled by the computer 10, and the width of the laser beam can be changed according to the mask pattern information.
[0129]
Further, the laser irradiation apparatus may include a means for adjusting the temperature of the object to be processed. Further, since the laser light is light having high directivity and energy density, a damper may be provided to prevent the reflected light from being irradiated to an inappropriate place. The damper desirably has a property of absorbing reflected light, and cooling water may be circulated in the damper to prevent the temperature of the partition wall from rising due to absorption of the reflected light. Further, a means for heating the substrate (substrate heating means) may be provided on the stage 17.
[0130]
In the case where a marker used as a guide for mask alignment is formed by a laser, a laser oscillation device for the marker may be provided. In this case, the computer 10 may control the oscillation of the marker laser oscillator. Further, in the case where a marker laser oscillation device is provided, an optical system for condensing the laser beam output from the marker laser oscillation device is separately provided. The laser used for forming the marker is typically a YAG laser or CO. 2 A laser or the like can be mentioned, but it is of course possible to form using other lasers.
[0131]
Further, one CCD camera 21 may be provided for positioning using the marker, and in some cases, several CCD cameras 21 may be provided. The CCD camera means a camera using a CCD (charge coupled device) as an image sensor. Further, the substrate may be aligned by recognizing the pattern of the insulating film or the semiconductor film by the CCD camera 21 without providing the marker. In this case, the positional information of the substrate is grasped by comparing the pattern information of the insulating film or semiconductor film by the mask inputted to the computer 10 with the actual pattern information of the insulating film or semiconductor film collected by the CCD camera 21. can do. In this case, it is not necessary to provide a marker separately.
[0132]
In addition, the laser light incident on the substrate is reflected by the surface of the substrate and returns to the same optical path as the incident light, which is so-called return light, but the return light is a change in laser output and frequency, rod breakage, etc. Adverse effects. Therefore, an isolator may be installed to remove the return light and stabilize the oscillation of the laser.
[0133]
Note that FIG. 12 shows the configuration of the laser irradiation apparatus provided with a plurality of laser oscillation apparatuses, but there is an advantage that the optical system can be easily designed by doing so. In the present invention, it is preferable to use a linear laser beam particularly from the viewpoint of improving throughput when the semiconductor film is melted. However, since the optical design becomes very precise when the length of the laser beam is long (X-axis direction in FIG. 2), the optical design burden is reduced by using a plurality of linear laser beams in a superimposed manner. Can be reduced.
[0134]
For example, it is possible to optically combine a plurality of laser beams oscillated from a plurality of laser oscillation devices to form one linear laser beam. FIG. 13A shows an irradiation cross section of each laser beam. Here, a case where the laser light irradiation area has an elliptical shape is taken as an example, but there is no difference depending on the shape.
[0135]
The shape of the laser light varies depending on the type of laser, and can also be shaped by an optical system. For example, the shape of the laser beam emitted from the XeCl excimer laser device (wavelength 308 nm, pulse width 30 ns) L3308 manufactured by Lambda is a rectangular shape of 10 mm × 30 mm (both half-value width in the beam profile). The shape of the laser light emitted from the YAG laser device is circular when the rod shape is cylindrical, and is rectangular when the rod shape is slab type. By further shaping such laser light with an optical system, laser light of a desired size can be produced.
[0136]
FIG. 13B shows the energy density distribution of the laser light in the long axis (longitudinal) direction (X-axis direction) of the laser light shown in FIG. The laser beam shown in FIG. 13A is 1 / e of the peak value of the energy density in FIG. 2 This corresponds to a region satisfying the energy density of. The distribution of the energy density of the laser beam having an elliptical laser beam becomes higher toward the center O of the ellipse. As described above, in the laser light illustrated in FIG. 13A, the energy density in the central axis direction follows a Gaussian distribution, and a region where it can be determined that the energy density is uniform becomes narrow.
[0137]
Next, FIG. 13C shows an irradiation cross-sectional shape of the linear laser light when the two laser lights shown in FIG. Note that FIG. 13C illustrates the case where one linear laser beam is formed by superimposing two laser beams, but the number of laser beams to be superimposed is not limited thereto.
[0138]
As shown in FIG. 13C, the respective laser beams are synthesized by matching the major axes of the respective ellipses and overlapping a part of the laser beams to form one linear laser beam. Hereinafter, a straight line obtained by connecting the centers O of the ellipses will be referred to as a central axis of the laser beam.
[0139]
FIG. 13D shows a distribution of energy density in the direction of the central axis x of the combined linear laser light shown in FIG. Note that the laser light illustrated in FIG. 13C is 1 / e of the peak value of the energy density in FIG. 2 This corresponds to a region satisfying the energy density of. The energy density is added at the portion where the laser beams before synthesis overlap. For example, as shown in the figure, when the energy densities L1 and L2 of the overlapping laser beams are added, the energy density peak value L3 of each laser beam is approximately equal, and the energy density is flattened between the centers O of the ellipses. .
[0140]
Note that, when L1 and L2 are added, it is ideal to be equal to L3, but in reality, it is not necessarily equal. The allowable range of deviation between the value obtained by adding L1 and L2 and the value L3 can be set as appropriate by the designer.
[0141]
When the laser beam is used alone, the energy density follows a Gaussian distribution, so that it is difficult to irradiate the entire semiconductor film in contact with the flat portion of the insulating film with a uniform energy density. However, as can be seen from FIG. 13D, by superimposing a plurality of laser beams and complementing each other with a low energy density, energy can be obtained rather than using a plurality of laser beams without overlapping. The region having a uniform density is enlarged, and the crystallinity of the semiconductor film can be increased efficiently.
[0142]
In addition, the distribution of energy density in BB ′ and CC ′ is slightly smaller than that in CC ′, but it can be regarded as almost the same size. 1 / e of the peak value of the laser beam 2 The shape of the synthesized linear laser beam in the region satisfying the energy density of can be said to be linear.
[0143]
Note that a region having a low energy density exists in the vicinity of the outer edge of the irradiation region of the synthesized linear laser light. If the region is used, there is a possibility that the crystallinity may be lost. Therefore, it is preferable that the outer edge of the linear laser beam is not used as in the case of using the slit 15 in FIG.
[0144]
The laser irradiation apparatus described in the present embodiment can be used when performing laser light irradiation of the present invention, and can be used when any of Embodiments 1 to 4 is performed. In addition, although there is a merit to obtain a linear laser beam by synthesis, the cost of the optical system and the laser oscillation device increases. Therefore, a desired linear laser beam can be obtained with one laser oscillation device and one optical system. If it can be obtained, there is no problem in using such a laser irradiation apparatus in the practice of the present invention.
[0145]
【Example】
Example 1
[0146]
In this embodiment, a current mirror circuit and a differential amplifier circuit which are analog circuits formed using the present invention will be described.
[0147]
14A-1 and 14A-2 show an equivalent circuit diagram of the current mirror circuit and a top view of a layout example. Note that an example in which the polarities of the thin film transistors 1510 and 1511 included in the current mirror circuit are p-channel type will be described.
[0148]
14A-1, the power supply line Vdd and the drain electrodes of the thin film transistors 1510 and 1511 are connected, the gate electrode of the thin film transistor 1510, the gate electrode and the source electrode of the thin film transistor 1511 are connected, and the source of the thin film transistor 1511 is connected. The electrode is connected to Vss via a current source. Thin film transistors that require consistency are thin film transistors 1510 and 1511 surrounded by a dotted line.
[0149]
In FIG. 14A-2, a gate electrode is provided over an island-shaped semiconductor film formed between insulating films, and then a source wiring or a drain wiring is provided. The source wiring and the drain wiring are connected to the impurity regions (source region and drain region) of the island-like semiconductor film through contact holes. The channel formation regions of the thin film transistors 1510 and 1511 are formed from crystalline semiconductor films on the same line.
[0150]
That is, channel forming regions of at least the thin film transistors having the same polarity among the thin film transistors constituting the current mirror circuit which is an analog circuit are formed on the same line. Of the thin film transistors constituting the current mirror circuit which is an analog circuit, the channel forming region of the thin film transistor sharing at least the gate electrode (that is, the thin film transistor electrically connected to the same gate electrode) is formed on the same line. .
[0151]
This island-shaped semiconductor film may be formed by any of the methods in Embodiment Modes 1 to 5.
Needless to say, the polarity of the thin film transistor included in the current mirror circuit may be an n-channel type.
[0152]
14B-1 and 14B-2 are an equivalent circuit diagram of a differential amplifier circuit and a top view of a layout example. Note that an example in which the thin film transistors 1512 and 1513 included in the differential amplifier circuit are p-channel types and the polarities of the thin film transistors 1514, 1515, and 1600 are n-channel types will be described.
[0153]
In FIG. 14B-1, the power supply line Vdd and the drain electrodes of the thin film transistors 1512 and 1513 are connected. In addition, the gate electrode of the thin film transistor 1510 is connected to the gate electrode and the source electrode of the thin film transistor 1511. In addition, the source electrode of the thin film transistor 1512 and the source electrode of the thin film transistor 1514 are connected. In addition, the source electrode of the thin film transistor 1513 and the source electrode of the thin film transistor 1515 are connected. In addition, the drain electrode of the thin film transistor 1514 and the drain electrode of the thin film transistor 1515 are connected to Vss through the thin film transistor 1600. Thin film transistors that require consistency are thin film transistors 1512 and 1513 and thin film transistors 1514 and 1515 surrounded by dotted lines, respectively.
[0154]
In FIG. 14B-2, a gate electrode is provided over an island-shaped semiconductor film formed between insulating films, and then a source wiring or a drain wiring is provided. The source wiring and the drain wiring are respectively connected to the impurity regions (source region and drain region) of the island-like semiconductor film through contact holes. The channel formation regions of the thin film transistors 1512 and 1513 which are required to be aligned surrounded by a dotted line are formed of the same crystalline semiconductor film, and the thin film transistors 1514 and 1515 which are required to be aligned surrounded by another dotted line. It can be seen that the channel forming regions are formed of crystalline semiconductor films on the same line.
[0155]
That is, among the thin film transistors constituting the differential amplifier circuit which is an analog circuit, at least the channel forming regions of the thin film transistors having the same polarity are formed on the same line. In addition, among thin film transistors constituting a differential amplifier circuit which is an analog circuit, a channel forming region of a thin film transistor sharing at least a gate electrode (that is, a thin film transistor electrically connected to the same gate electrode) is formed on the same line. Yes. Further, in a differential amplifier circuit which is an analog circuit, in an analog circuit to which a plurality of input signals are applied, a channel forming region of a thin film transistor of the same polarity having a gate electrode to which the same input signal is applied is formed on the same line. Yes.
[0156]
In FIG. 14, the number of island-shaped semiconductor films functioning as channel formation regions of p-channel thin film transistors is three, and the number of island-shaped semiconductor films functioning as channel formation regions of n-channel thin film transistors is two. Although the example which is a book is described, this invention is not limited to this. The designer may design appropriately from the field effect mobility of the thin film transistor and the characteristics required for the circuit. Note that the lengths in the channel width direction of the island-shaped semiconductor films constituting the channel formation regions of the p-channel thin film transistor and the n-channel thin film transistor may be different. However, in order to ensure a margin for the crystallization process and uniform crystallinity, it is preferable that they are common.
[0157]
As described above, since the crystallinity of the island-like semiconductor film of the thin film transistor in which the matching required by the current mirror circuit or the differential amplifier circuit is uniform, the present invention has a small variation and high matching between the thin film transistors. The provided current mirror circuit and differential amplifier circuit can be obtained. In addition, it is possible to designate a region where a channel formation region is formed and to form a crystalline semiconductor region in which no crystal grain boundary exists in the region, so that a current mirror capable of high-speed operation and high current driving capability A circuit and a differential amplifier circuit can be obtained.
[0158]
The pixel portion of the light emitting display device having the current mirror circuit formed according to the present invention and the current source (constant current source) of the signal line driver circuit can obtain high matching, and the performance of the light emitting display device can be improved. it can.
[0159]
(Example 2)
This embodiment describes a circuit of an analog switch formed by using the present invention.
[0160]
FIG. 15 shows an equivalent circuit diagram (A) and a top view (B) of a layout example of two adjacent analog switches SW1 and SW2 (analog switches surrounded by broken lines). Note that an example in which the thin film transistors 1516 and 1518 included in the two analog switches are p-channel type and the polarity of the thin film transistors 1517 and 1519 is an n-channel type will be described.
[0161]
Thin film transistors 1516 and 1518 or thin film transistors 1517 and 1519 are required to have consistency in the analog switch of this embodiment. In the present embodiment, an example in which two thin film transistors that require matching of the analog switch are described will be described. However, it is needless to say that the present invention is not limited to two thin film transistors.
[0162]
15A, a wiring to which an input signal (Signal) is input, a gate electrode of the thin film transistor 1517 of SW1, and a gate electrode of the thin film transistor 1519 of SW2 are connected. A wiring to which an inversion signal (Signalb) is input is connected to the gate electrode of the thin film transistor 1516 of SW1 and the gate electrode of the thin film transistor 1518 of SW2. SW1 and SW2 are input signals V IN Is input and the output signal V OUT Is output.
[0163]
15B, a gate electrode is provided over the island-shaped semiconductor film formed between the insulating films, and then a source wiring or a drain wiring is provided. The source wiring and the drain wiring are connected to the impurity regions (source region and drain region) of the island-like semiconductor film through contact holes. The channel formation regions of the thin film transistors 1516 and 1518 that require one consistency are formed from the crystalline semiconductor film on the same line, and the channel formation regions of the thin film transistors 1517 and 1519 that require the other alignment are on the same line. It can be seen that the film is formed from a crystalline semiconductor film.
[0164]
In FIG. 15, the number of island-shaped semiconductor films functioning as channel formation regions of p-channel thin film transistors is three, and the number of island-shaped semiconductor films functioning as channel formation regions of n-channel thin film transistors is two. Although the example which is a book is described, this invention is not limited to this. The designer may design appropriately from the field effect mobility of the thin film transistor and the characteristics required for the circuit. Note that the lengths in the channel width direction of the island-shaped semiconductor films constituting the channel formation regions of the p-channel thin film transistor and the n-channel thin film transistor may be different. However, in order to ensure a margin for the crystallization process and uniform crystallinity, it is preferable that they are common.
[0165]
As described above, according to the present invention, since the channel formation region of the thin film transistor in which the consistency of the plurality of analog switches is required is formed from the crystalline semiconductor film of the same line having the same crystallinity, there is no variation between the plurality of circuits. A small analog switch with uniform characteristics can be obtained.
[0166]
Since the pixel portion of the light emitting display device having an analog switch formed according to the present invention has the characteristics of the analog switch by the same current signal, the performance of the light emitting display device can be improved.
[0167]
(Example 3)
The present invention can be applied to various semiconductor devices. A display panel manufactured based on Embodiment Modes 1 to 5 and Embodiments 1 and 2 will be described. Note that specific examples of the display panel described in this embodiment include a display panel using a transistor as a semiconductor element, such as a liquid crystal display panel, an EL (electroluminescence) display panel, or a display panel for FED (field emission display). . Of course, these display panels include those distributed in the market as modules.
[0168]
In FIG. 16, a substrate 900 includes a pixel portion 902, gate signal side driver circuits 901a and 901b, a data signal side driver circuit 901c, an input / output terminal portion 908, and a wiring or a wiring group 917.
[0169]
The seal pattern 940 is a pattern for creating a sealed space between the counter substrate 920 and the substrate 900. The liquid crystal display panel encloses liquid crystal, and the EL panel protects the EL material (especially organic EL material) from the outside air. Play a role. The gate signal side driver circuits 901a and 901b, the data signal side driver circuit 901c, and a wiring or a wiring group 917 that connects the driver circuit portion and the input terminal may partially overlap. In this way, the area of the frame region (the peripheral region of the pixel portion) of the display panel can be reduced. An FPC (flexible printed circuit) 936 is fixed to the external input terminal portion.
[0170]
Furthermore, a chip on which various logic circuits, high-frequency circuits, memories, microprocessors, media processors / DSPs (Digital Signal Processors), graphics LSIs, cryptographic LSIs, amplifiers, and the like are formed using transistors obtained by implementing the present invention. 950 is implemented. These functional circuits are formed with design rules different from those of the pixel portion 902, the gate signal side drive circuits 901a and 901b, and the data signal side drive circuit 901c. Specifically, a design rule of 1 μm or less is applied. The Note that the external input terminal portion and the chip 950 are preferably protected by a resin (Mole resin or the like) 937. The mounting method is not limited, and a method using a TAB tape, a COG (chip on glass) method, or the like can be applied.
[0171]
For example, the semiconductor integrated circuit of the present invention can be applied as a switching element of the pixel portion 902 and further as an active element constituting the gate signal side driver circuits 901a and 901b and the data signal side driver circuit 901c. Of course, this embodiment shows an example of a display panel obtained by carrying out the present invention, and is not limited to the configuration of FIG.
[0172]
Example 4
Various electronic devices can be completed using the present invention. Examples thereof include portable information terminals (electronic notebooks, mobile computers, mobile phones, etc.), video cameras, digital cameras, personal computers, television receivers, mobile phones, and the like. An example of them is shown in FIG. Note that the electronic device shown here is just an example, and the present invention is not limited to these applications.
[0173]
FIG. 17A illustrates an example of completing a television receiver by applying the present invention, which includes a housing 3001, a support base 3002, a display portion 3003, and the like. By using a transistor manufactured according to the present invention for an integrated circuit such as a driver circuit of a display portion, a memory, and various other logic circuits, a high-performance integrated circuit with little variation can be formed and incorporated on glass. According to the present invention, a television receiver can be completed.
[0174]
FIG. 17B shows an example in which the present invention is applied to complete a video camera, which includes a main body 3011, a display portion 3012, an audio input portion 3013, an operation switch 3014, a battery 3015, an image receiving portion 3016, and the like. . By using a transistor manufactured according to the present invention for an integrated circuit such as a driver circuit of a display portion, a memory, and various other logic circuits, a high-performance integrated circuit with little variation can be formed and incorporated on glass. A video camera can be completed by the present invention.
[0175]
FIG. 17C illustrates an example in which a laptop personal computer is completed by applying the present invention, which includes a main body 3021, a housing 3022, a display portion 3023, a keyboard 3024, and the like. By using a transistor manufactured according to the present invention for an integrated circuit such as a driver circuit of a display portion, a memory, and various other logic circuits, a high-performance integrated circuit with little variation can be formed and incorporated on glass. The personal computer can be completed by the present invention.
[0176]
FIG. 17D is an example in which a PDA (Personal Digital Assistant) is completed by applying the present invention, and includes a main body 3031, a stylus 3032, a display portion 3033, operation buttons 3034, an external interface 3035, and the like. By using a transistor manufactured according to the present invention for an integrated circuit such as a driver circuit of a display portion, a memory, and various other logic circuits, a high-performance integrated circuit with little variation can be formed and incorporated on glass. A PDA can be completed by the present invention.
[0177]
FIG. 17E is an example in which a sound reproducing device is completed by applying the present invention, specifically, an in-vehicle audio device, which includes a main body 3041, a display portion 3042, operation switches 3043, 3044, and the like. Has been. By using a transistor manufactured according to the present invention for an integrated circuit such as a driver circuit of a display portion, a memory, and various other logic circuits, a high-performance integrated circuit with little variation can be formed and incorporated on glass. According to the present invention, an audio device can be completed.
[0178]
FIG. 17F illustrates an example in which the present invention is applied to complete a digital camera. A main body 3051, a display portion (A) 3052, an eyepiece portion 3053, an operation switch 3054, a display portion (B) 3055, a battery 3056. Etc. By using a transistor manufactured according to the present invention for an integrated circuit such as a driver circuit of a display portion, a memory, and various other logic circuits, a high-performance integrated circuit with little variation can be formed and incorporated on glass. According to the present invention, a digital camera can be completed.
[0179]
FIG. 17G illustrates an example in which a cellular phone is completed by applying the present invention, which includes a main body 3061, an audio output portion 3062, an audio input portion 3063, a display portion 3064, operation switches 3065, an antenna 3066, and the like. Yes. By using a transistor manufactured according to the present invention for an integrated circuit such as a driver circuit of a display portion, a memory, and various other logic circuits, a high-performance integrated circuit with little variation can be formed and incorporated on glass. According to the present invention, a mobile phone can be completed.
[0180]
【The invention's effect】
According to the present invention, a channel formation region can be manufactured from a crystalline semiconductor film of the same line with uniform crystallinity.
[0181]
In addition, the present invention can form a plurality of semiconductor elements that require consistency from crystalline semiconductor films on the same line with uniform crystallinity, and can provide a semiconductor circuit with little variation between the semiconductor elements. A semiconductor integrated circuit can be provided.
[0182]
Furthermore, the present invention can provide a semiconductor circuit having a small variation between analog switches in a plurality of analog circuits (for example, between analog switch circuits).
[0183]
The present invention also provides a semiconductor element or a semiconductor device having a high current driving capability that can operate at high speed by designating a region in which the channel formation region is formed and forming a crystalline semiconductor region in which no crystal grain boundary exists. A semiconductor integrated circuit including a semiconductor element group can be provided.
[0184]
In addition, the reliability of a flat display device (flat panel display) represented by a liquid crystal display device and an EL (electroluminescence) display device having the semiconductor integrated circuit of the present invention can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are a top view and a vertical cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a transistor of the present invention. FIGS.
FIGS. 2A and 2B are a top view and a vertical cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a transistor of the present invention. FIGS.
FIGS. 3A and 3B are a top view and a vertical cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a transistor of the present invention. FIGS.
4A to 4C are a top view and a vertical cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a transistor of the present invention.
FIGS. 5A and 5B are a top view and a vertical cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a transistor of the present invention. FIGS.
FIGS. 6A and 6B are a top view and a vertical cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a transistor of the present invention. FIGS.
FIG. 7 is a vertical cross-sectional view illustrating details of the relationship between the shape of the opening in crystallization and the form of the crystalline semiconductor film.
FIGS. 8A and 8B are a top view and a vertical cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a transistor of the present invention. FIGS.
FIGS. 9A and 9B are a top view and a vertical cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a transistor of the present invention. FIGS.
FIGS. 10A and 10B are a top view and a vertical cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a transistor of the present invention. FIGS.
FIGS. 11A and 11B are a top view and a vertical cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a transistor of the present invention. FIGS.
FIG. 12 is a diagram showing a laser irradiation apparatus used for carrying out the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a laser beam used for carrying out the present invention.
14A and 14B are a top view and a circuit diagram illustrating an example in which a transistor of the present invention is applied to a circuit.
FIGS. 15A and 15B are a top view and a circuit diagram illustrating an example in which a transistor of the present invention is applied to a circuit. FIGS.
FIG 16 illustrates an example of an external view of a semiconductor device of the present invention;
FIG. 17 is a diagram showing a specific example of an electronic device of the invention.
FIG 18 shows crystallinity of a transistor of the present invention.

Claims (19)

第1薄膜トランジスタ及び第2薄膜トランジスタを含む半導体回路であって、
前記第1薄膜トランジスタは、絶縁表面上の第1チャネル形成領域及び第1不純物領域と、前記第1チャネル形成領域上にゲート絶縁膜を介して設けられた第1ゲートと、を有し、
前記第2薄膜トランジスタは、前記絶縁表面上の第2チャネル形成領域及び第2不純物領域と、前記第2チャネル形成領域上にゲート絶縁膜を介して設けられた第2ゲートと、
を有し、
前記第1不純物領域及び前記第2不純物領域は、同一の凸部及び凸部間にわたって設けられた結晶性半導体膜からなり、
前記第1チャネル形成領域及び前記第2チャネル形成領域は、同一の凸部間に設けられた結晶粒界を含まない複数の直線状の結晶性半導体膜からなることを特徴とする半導体回路。
A semiconductor circuit including a first thin film transistor and a second thin film transistor,
The first thin film transistor includes a first channel formation region and a first impurity region on an insulating surface, and a first gate provided on the first channel formation region via a gate insulating film,
The second thin film transistor includes a second channel formation region and a second impurity region on the insulating surface, a second gate provided on the second channel formation region via a gate insulating film,
Have
The first impurity region and the second impurity region are made of a crystalline semiconductor film provided over the same protrusion and protrusion,
The semiconductor circuit according to claim 1, wherein the first channel formation region and the second channel formation region are formed of a plurality of linear crystalline semiconductor films not including a crystal grain boundary provided between the same convex portions.
第1薄膜トランジスタ及び第2薄膜トランジスタを含む半導体回路であって、
前記第1薄膜トランジスタは、絶縁表面上の第1チャネル形成領域及び第1不純物領域と、前記第1チャネル形成領域上にゲート絶縁膜を介して設けられた第1ゲートと、を有し、
前記第2薄膜トランジスタは、前記絶縁表面上の第2チャネル形成領域及び第2不純物領域と、前記第2チャネル形成領域上にゲート絶縁膜を介して設けられた第2ゲートと、
を有し、
前記第1不純物領域及び前記第2不純物領域は、同一の凸部及び凸部間にわたって設けられた結晶性半導体膜からなり、
前記第1チャネル形成領域及び前記第2チャネル形成領域は、チャネル長方向に並んで設けられ、かつ同一の凸部間に設けられた結晶粒界を含まない複数の直線状の結晶性半導体膜からなることを特徴とする半導体回路。
A semiconductor circuit including a first thin film transistor and a second thin film transistor,
The first thin film transistor includes a first channel formation region and a first impurity region on an insulating surface, and a first gate provided on the first channel formation region via a gate insulating film,
The second thin film transistor includes a second channel formation region and a second impurity region on the insulating surface, a second gate provided on the second channel formation region via a gate insulating film,
Have
The first impurity region and the second impurity region are made of a crystalline semiconductor film provided over the same protrusion and protrusion,
The first channel formation region and the second channel formation region are provided side by side in the channel length direction and include a plurality of linear crystalline semiconductor films that do not include a crystal grain boundary provided between the same convex portions. A semiconductor circuit characterized by comprising:
第1薄膜トランジスタ及び第2薄膜トランジスタを含む半導体回路であって、
前記第1薄膜トランジスタは、絶縁表面上の第1チャネル形成領域及び第1不純物領域と、前記第1チャネル形成領域上にゲート絶縁膜を介して設けられた第1ゲートと、を有し、
前記第2薄膜トランジスタは、前記絶縁表面上の第2チャネル形成領域及び第2不純物領域と、前記第2チャネル形成領域上にゲート絶縁膜を介して設けられた第2ゲートと、
を有し、
前記第1不純物領域及び前記第2不純物領域は、同一の凸部及び凸部間にわたって設けられた結晶性半導体膜からなり、
前記第1チャネル形成領域及び前記第2チャネル形成領域は、ストライプ状の絶縁膜からなる複数の凸部間において、同一の凸部間に設けられた結晶粒界を含まない複数の直線状の結晶性半導体膜からなることを特徴とする半導体回路。
A semiconductor circuit including a first thin film transistor and a second thin film transistor,
The first thin film transistor includes a first channel formation region and a first impurity region on an insulating surface, and a first gate provided on the first channel formation region via a gate insulating film,
The second thin film transistor includes a second channel formation region and a second impurity region on the insulating surface, a second gate provided on the second channel formation region via a gate insulating film,
Have
The first impurity region and the second impurity region are made of a crystalline semiconductor film provided over the same protrusion and protrusion,
The first channel formation region and the second channel formation region include a plurality of linear crystals that do not include a crystal grain boundary provided between the same protrusions, among the plurality of protrusions made of a stripe-shaped insulating film. A semiconductor circuit comprising a conductive semiconductor film.
第1薄膜トランジスタ及び第2薄膜トランジスタを含む半導体回路であって、
前記第1薄膜トランジスタは、絶縁表面上の第1チャネル形成領域及び第1不純物領域と、前記第1チャネル形成領域上にゲート絶縁膜を介して設けられた第1ゲートと、を有し、
前記第2薄膜トランジスタは、前記絶縁表面上の第2チャネル形成領域及び第2不純物領域と、前記第2チャネル形成領域上にゲート絶縁膜を介して設けられた第2ゲートと、
を有し、
前記第1不純物領域及び前記第2不純物領域は、同一の凸部及び凸部間にわたって設けられた結晶性半導体膜からなり、
前記第1チャネル形成領域及び前記第2チャネル形成領域は、チャネル長方向に並んで設けられ、かつストライプ状の絶縁膜からなる複数の凸部間において、同一の凸部間に設けられた結晶粒界を含まない複数の直線状の結晶性半導体膜からなることを特徴とする半導体回路。
A semiconductor circuit including a first thin film transistor and a second thin film transistor,
The first thin film transistor includes a first channel formation region and a first impurity region on an insulating surface, and a first gate provided on the first channel formation region via a gate insulating film,
The second thin film transistor includes a second channel formation region and a second impurity region on the insulating surface, a second gate provided on the second channel formation region via a gate insulating film,
Have
The first impurity region and the second impurity region are made of a crystalline semiconductor film provided over the same protrusion and protrusion,
The first channel formation region and the second channel formation region are arranged side by side in the channel length direction, and between the plurality of protrusions made of a stripe-shaped insulating film, the crystal grains provided between the same protrusions A semiconductor circuit comprising a plurality of linear crystalline semiconductor films not including a boundary.
請求項1乃至請求項4のいずれか一において、
前記第1ゲート及び前記第2ゲートは同電位であることを特徴とする半導体回路。
In any one of Claims 1 thru | or 4,
The semiconductor circuit, wherein the first gate and the second gate are at the same potential.
請求項1乃至請求項5のいずれか一において、
前記第1ゲート及び前記第2ゲートには同一な信号が同時に入力されることを特徴とする半導体回路。
In any one of Claims 1 thru | or 5,
A semiconductor circuit, wherein the same signal is simultaneously input to the first gate and the second gate.
請求項1乃至請求項6のいずれか一に記載の半導体回路は、カレントミラー回路、差動増幅回路、アナログスイッチまたはソースフォロワであることを特徴とする半導体回路。7. The semiconductor circuit according to claim 1, wherein the semiconductor circuit is a current mirror circuit, a differential amplifier circuit, an analog switch, or a source follower. 請求項1乃至請求項7のいずれか一において、
前記第1チャネル形成領域及び前記第2チャネル形成領域における前記結晶性半導体膜のチャネル幅方向の長さは0.01μm以上2μm以下であることを特徴とする半導体回路。
In any one of Claims 1 thru | or 7,
The length of the crystalline semiconductor film in the channel width direction in the first channel formation region and the second channel formation region is 0.01 μm or more and 2 μm or less.
請求項1乃至請求項8のいずれか一において、
前記第1チャネル形成領域及び前記第2チャネル形成領域における前記結晶性半導体膜の厚さは0.01μm以上3μm以下であることを特徴とする半導体回路。
In any one of Claims 1 thru | or 8,
The semiconductor circuit, wherein a thickness of the crystalline semiconductor film in the first channel formation region and the second channel formation region is 0.01 μm or more and 3 μm or less.
請求項1乃至請求項9のいずれか一において、
前記絶縁表面は酸化アルミニウムからなることを特徴とする半導体回路。
In any one of Claims 1 thru | or 9,
A semiconductor circuit, wherein the insulating surface is made of aluminum oxide.
請求項3乃至請求項10のいずれか一において、
前記絶縁膜のエッチングレートは同一測定条件における石英のエッチングレートよりも速いことを特徴とする半導体回路。
In any one of Claims 3 thru | or 10,
The semiconductor circuit according to claim 1, wherein an etching rate of the insulating film is faster than an etching rate of quartz under the same measurement conditions.
請求項3乃至請求項11のいずれか一において、
前記絶縁膜の硬度は同一測定条件における石英の硬度よりも低いことを特徴とする半導体回路。
In any one of Claims 3 thru | or 11,
A semiconductor circuit characterized in that the hardness of the insulating film is lower than the hardness of quartz under the same measurement conditions.
絶縁表面上に第1の絶縁膜を形成し、
前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成し、
前記第2の絶縁膜に凹部と凸部を形成し、
前記凹部及び前記凸部を覆って非晶質半導体膜を形成し、
前記非晶質半導体膜にレーザー光を照射して結晶性半導体膜を形成し、
前記結晶性半導体膜をパターニングすることにより、第1薄膜トランジスタの第1の島状半導体膜及び第2薄膜トランジスタ第2の島状半導体膜をそれぞれ形成する半導体回路の作製方法であって、
前記第1の島状半導体膜及び前記第2の島状半導体膜は、前記凹部に形成された直線状結晶性半導体膜に形成されたチャネル形成領域、及び前記凹部及び前記凸部にわたって形成された不純物領域をそれぞれ有し、
前記第1薄膜トランジスタ及び前記第2薄膜トランジスタのチャネル形成領域は、同一ラインの前記凹部に形成されることを特徴とする半導体回路の作製方法。
Forming a first insulating film on the insulating surface;
Forming a second insulating film on the first insulating film;
Forming a concave portion and a convex portion in the second insulating film;
An amorphous semiconductor film is formed covering the concave portion and the convex portion,
Irradiating the amorphous semiconductor film with laser light to form a crystalline semiconductor film,
A method of manufacturing a semiconductor circuit, in which a first island-shaped semiconductor film of a first thin film transistor and a second island-shaped semiconductor film of a second thin film transistor are formed by patterning the crystalline semiconductor film,
The first island-shaped semiconductor film and the second island-shaped semiconductor film are formed over a channel forming region formed in a linear crystalline semiconductor film formed in the concave portion, and the concave portion and the convex portion. Each having an impurity region,
A method for manufacturing a semiconductor circuit, wherein channel forming regions of the first thin film transistor and the second thin film transistor are formed in the concave portion of the same line.
請求項13において、
前記第1薄膜トランジスタ及び前記第2薄膜トランジスタは同電位となるゲートをそれぞれ有していることを特徴とする半導体回路の作製方法。
In claim 13,
The method for manufacturing a semiconductor circuit, wherein the first thin film transistor and the second thin film transistor each have a gate having the same potential.
請求項13または請求項14において、
前記第1薄膜トランジスタ及び前記第2薄膜トランジスタのそれぞれのゲートに同一な信号が同時に入力されることを特徴とする半導体回路の作製方法。
In claim 13 or claim 14,
A method for manufacturing a semiconductor circuit, wherein the same signal is simultaneously input to gates of the first thin film transistor and the second thin film transistor.
請求項13乃至請求項15のいずれか一において、
前記レーザー光は連続発振されたレーザー光を線状に集光したレーザー光であることを特徴とする半導体回路の作製方法。
In any one of Claims 13 thru | or 15,
The method of manufacturing a semiconductor circuit, wherein the laser beam is a laser beam obtained by condensing a continuously oscillated laser beam in a linear shape.
請求項13乃至請求項16のいずれか一において、
前記レーザー光の照射により前記結晶性半導体膜は溶融するとともに結晶化されて、平坦な表面を形成することを特徴とする半導体回路の作製方法。
In any one of Claims 13 thru | or 16,
A method for manufacturing a semiconductor circuit, wherein the crystalline semiconductor film is melted and crystallized by the laser light irradiation to form a flat surface.
請求項13乃至請求項17のいずれか一において、
前記第2の絶縁膜のエッチングレートは同一測定条件における石英のエッチングレートよりも速いことを特徴とする半導体回路の作製方法。
In any one of Claims 13 thru / or Claim 17,
A method of manufacturing a semiconductor circuit, wherein the etching rate of the second insulating film is faster than the etching rate of quartz under the same measurement conditions.
請求項13乃至請求項18のいずれか一において、
前記第2の絶縁膜の硬度は同一測定条件における石英の硬度よりも低いことを特徴とする半導体回路の作製方法。
In any one of Claims 13 thru / or Claim 18,
A method for manufacturing a semiconductor circuit, wherein the hardness of the second insulating film is lower than the hardness of quartz under the same measurement conditions.
JP2003082139A 2002-03-26 2003-03-25 Semiconductor circuit and manufacturing method thereof Expired - Fee Related JP4689150B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003082139A JP4689150B2 (en) 2002-03-26 2003-03-25 Semiconductor circuit and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002087208 2002-03-26
JP2002087208 2002-03-26
JP2003082139A JP4689150B2 (en) 2002-03-26 2003-03-25 Semiconductor circuit and manufacturing method thereof

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2004006741A JP2004006741A (en) 2004-01-08
JP2004006741A5 JP2004006741A5 (en) 2006-05-11
JP4689150B2 true JP4689150B2 (en) 2011-05-25

Family

ID=30446055

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003082139A Expired - Fee Related JP4689150B2 (en) 2002-03-26 2003-03-25 Semiconductor circuit and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4689150B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4743393B2 (en) * 2005-06-27 2011-08-10 セイコーエプソン株式会社 Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000068520A (en) * 1997-12-17 2000-03-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor thin film, manufacture thereof and manufacturing device, and semiconductor element and manufacture thereof

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59184517A (en) * 1983-04-05 1984-10-19 Agency Of Ind Science & Technol Manufacture of lamination-type semiconductor device
JP3645387B2 (en) * 1996-12-30 2005-05-11 株式会社半導体エネルギー研究所 Semiconductor circuit
JPH10200114A (en) * 1996-12-30 1998-07-31 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Thin film circuit

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000068520A (en) * 1997-12-17 2000-03-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor thin film, manufacture thereof and manufacturing device, and semiconductor element and manufacture thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004006741A (en) 2004-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7145175B2 (en) Semiconductor circuit and method of fabricating the same
KR100979926B1 (en) Semiconductor element and semiconductor device using the same
US7547593B2 (en) Method of fabricating semiconductor device
US7737506B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
US7166863B2 (en) Semiconductor element, semiconductor device, electronic device, TV set and digital camera
JP4137460B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP4230159B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP4689150B2 (en) Semiconductor circuit and manufacturing method thereof
JP4141292B2 (en) Semiconductor device
JP4137473B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3949599B2 (en) Semiconductor memory device
JP4312466B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP4137461B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP4526773B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP4338996B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3845566B2 (en) Thin film semiconductor device, method for manufacturing the same, and electronic device including the device
JP4141307B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP4498685B2 (en) Method for manufacturing semiconductor memory element
JP2004006679A (en) Semiconductor element and semiconductor device using it
JP2005340852A (en) Semiconductor device and electronic apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060315

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060315

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090331

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091027

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091223

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100601

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100608

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110208

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110216

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140225

Year of fee payment: 3

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140225

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees