JPH07131034A - 半導体装置の作製方法 - Google Patents
半導体装置の作製方法Info
- Publication number
- JPH07131034A JPH07131034A JP6238505A JP23850594A JPH07131034A JP H07131034 A JPH07131034 A JP H07131034A JP 6238505 A JP6238505 A JP 6238505A JP 23850594 A JP23850594 A JP 23850594A JP H07131034 A JPH07131034 A JP H07131034A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor device
- silicon film
- manufacturing
- film
- thermal annealing
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- Thin Film Transistor (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 特性の優れた結晶性珪素膜を得る。
【構成】 非晶質珪素膜を熱アニール等の手段によって
結晶化させ、必要によっては、これを島状にパターニン
グ・エッチングした後、可視光線もしくは近赤外線等の
波長の強光を照射することによって、短時間で珪素膜の
結晶性を向上させ、緻密化する。
結晶化させ、必要によっては、これを島状にパターニン
グ・エッチングした後、可視光線もしくは近赤外線等の
波長の強光を照射することによって、短時間で珪素膜の
結晶性を向上させ、緻密化する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガラス等の絶縁基板、
あるいは各種基板上に形成された絶縁性被膜上に設けら
れた非単結晶珪素膜を有する半導体装置、例えば、薄膜
トランジスタ（ＴＦＴ）や薄膜ダイオード（ＴＦＤ）、
またはそれらを応用した薄膜集積回路、特にアクティブ
型液晶表示装置（液晶ディスプレー）用薄膜集積回路の
作製方法に関するものである。
あるいは各種基板上に形成された絶縁性被膜上に設けら
れた非単結晶珪素膜を有する半導体装置、例えば、薄膜
トランジスタ（ＴＦＴ）や薄膜ダイオード（ＴＦＤ）、
またはそれらを応用した薄膜集積回路、特にアクティブ
型液晶表示装置（液晶ディスプレー）用薄膜集積回路の
作製方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ガラス等の絶縁基板上にＴＦＴを
有する半導体装置、例えば、ＴＦＴを画素の駆動に用い
るアクティブ型液晶表示装置やイメージセンサー、３次
元集積回路等が開発されている。
有する半導体装置、例えば、ＴＦＴを画素の駆動に用い
るアクティブ型液晶表示装置やイメージセンサー、３次
元集積回路等が開発されている。
【０００３】これらの装置に用いられるＴＦＴには、薄
膜状の非単結晶珪素半導体を用いるのが一般的である。
薄膜状の非単結晶珪素半導体としては、非晶質珪素半導
体（ａ−Ｓｉ）からなるものと結晶性を有する珪素半導
体からなるものの２つに大別される。非晶質珪素半導体
は作製温度が低く、気相法で比較的容易に作製すること
が可能で量産性に富むため、最も一般的に用いられてい
るが、導電率等の物性が結晶性を有する珪素半導体に比
べて劣るため、今後より高速特性を得る為には、結晶性
を有する珪素半導体からなるＴＦＴの作製方法の確立が
強く求められていた。このような目的に適した結晶性を
有する珪素半導体としては、多結晶珪素、微結晶珪素、
結晶成分を含む非晶質珪素、結晶性と非晶質性の中間の
状態を有するセミアモルファス珪素等が知られている。
膜状の非単結晶珪素半導体を用いるのが一般的である。
薄膜状の非単結晶珪素半導体としては、非晶質珪素半導
体（ａ−Ｓｉ）からなるものと結晶性を有する珪素半導
体からなるものの２つに大別される。非晶質珪素半導体
は作製温度が低く、気相法で比較的容易に作製すること
が可能で量産性に富むため、最も一般的に用いられてい
るが、導電率等の物性が結晶性を有する珪素半導体に比
べて劣るため、今後より高速特性を得る為には、結晶性
を有する珪素半導体からなるＴＦＴの作製方法の確立が
強く求められていた。このような目的に適した結晶性を
有する珪素半導体としては、多結晶珪素、微結晶珪素、
結晶成分を含む非晶質珪素、結晶性と非晶質性の中間の
状態を有するセミアモルファス珪素等が知られている。
【０００４】これら結晶性を有する薄膜状の珪素半導体
を得る方法としては、非晶質の半導体膜をプラズマＣＶ
Ｄ法や減圧ＣＶＤ法等の方法で成膜し、これに長時間の
熱エネルギーを印加すること（熱アニール）により結晶
化するという方法が知られている。しかしながら、通
常、加熱温度として６００℃以上、結晶成長をさらに高
めるためには６４０℃以上以上の高温にすることが必要
であり、基板が熱的な影響を受けることが問題であり、
また、結晶化に要する加熱時間が数十時間以上にも及ぶ
ので、量産性が低かった。そのため、加熱温度を低下さ
せ、また、加熱時間を短くすることが求められていた。
を得る方法としては、非晶質の半導体膜をプラズマＣＶ
Ｄ法や減圧ＣＶＤ法等の方法で成膜し、これに長時間の
熱エネルギーを印加すること（熱アニール）により結晶
化するという方法が知られている。しかしながら、通
常、加熱温度として６００℃以上、結晶成長をさらに高
めるためには６４０℃以上以上の高温にすることが必要
であり、基板が熱的な影響を受けることが問題であり、
また、結晶化に要する加熱時間が数十時間以上にも及ぶ
ので、量産性が低かった。そのため、加熱温度を低下さ
せ、また、加熱時間を短くすることが求められていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】これに対し、赤外線や
可視光線の強光を１０〜１０００秒程度、照射すること
によって、膜表面の温度を実質的に８００℃以上の高温
にせしめ、結晶化させる方法が開発された。この方法は
ランプアニールもしくはラピッド・サーマル・アニール
（ＲＴＡ）法と呼ばれ、加熱時間が短いことから基板へ
の影響を低減できるプロセスとして期待されている。
可視光線の強光を１０〜１０００秒程度、照射すること
によって、膜表面の温度を実質的に８００℃以上の高温
にせしめ、結晶化させる方法が開発された。この方法は
ランプアニールもしくはラピッド・サーマル・アニール
（ＲＴＡ）法と呼ばれ、加熱時間が短いことから基板へ
の影響を低減できるプロセスとして期待されている。
【０００６】しかしながら、プラズマＣＶＤ法や減圧Ｃ
ＶＤ法で成膜した膜には多くの水素が珪素と結合して含
有され、実際にはＲＴＡ法で用いられるような短時間で
は、水素の分解反応の中心で、結晶化は十分に進行しな
いことがわかった。さらに、膜中に含有されている水素
が分解して、外部に放出されるため、膜表面のモフォロ
ジーが著しく悪化することも問題であった。本発明は、
このような現状を鑑みてなされたもので、ＲＴＡ法を用
いつつも、十分な結晶性を有し、半導体デバイスを形成
するに適した珪素膜を得ることを課題とする。
ＶＤ法で成膜した膜には多くの水素が珪素と結合して含
有され、実際にはＲＴＡ法で用いられるような短時間で
は、水素の分解反応の中心で、結晶化は十分に進行しな
いことがわかった。さらに、膜中に含有されている水素
が分解して、外部に放出されるため、膜表面のモフォロ
ジーが著しく悪化することも問題であった。本発明は、
このような現状を鑑みてなされたもので、ＲＴＡ法を用
いつつも、十分な結晶性を有し、半導体デバイスを形成
するに適した珪素膜を得ることを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、ガラス基板上
に非晶質珪素膜を形成し、それを熱アニール等の手段に
よって結晶化させることによって、非晶質珪素膜に含有
されていた水素を離脱させる第１の工程と、前記珪素膜
を強光によって加熱する第２の工程（ＲＴＡの工程）と
を有する。第２の工程と第３の工程の間に、第３の工程
で用いる光を１０％以上は吸収しない絶縁性の被膜を珪
素膜上に形成してもよい。
に非晶質珪素膜を形成し、それを熱アニール等の手段に
よって結晶化させることによって、非晶質珪素膜に含有
されていた水素を離脱させる第１の工程と、前記珪素膜
を強光によって加熱する第２の工程（ＲＴＡの工程）と
を有する。第２の工程と第３の工程の間に、第３の工程
で用いる光を１０％以上は吸収しない絶縁性の被膜を珪
素膜上に形成してもよい。
【０００８】本発明においては、第１の工程において得
られる珪素膜は低度の結晶性を有する方が好ましく、そ
の結晶化度は１〜５０％、好ましくは１〜１０％とする
とよい。第１の工程には、熱アニールその他の結晶化方
法を用いることができる。また、第２の工程の前に、前
記珪素膜をパターニング・エッチングして島状に分離・
分断する工程を設けてもよい。
られる珪素膜は低度の結晶性を有する方が好ましく、そ
の結晶化度は１〜５０％、好ましくは１〜１０％とする
とよい。第１の工程には、熱アニールその他の結晶化方
法を用いることができる。また、第２の工程の前に、前
記珪素膜をパターニング・エッチングして島状に分離・
分断する工程を設けてもよい。
【０００９】本発明においては基板として、歪点が５５
０〜６８０℃のガラス基板が好ましい。具体的には、コ
ーニング社の７０５９番（歪点５９３℃）、同１７３３
番（歪点６４０℃）、ＨＯＹＡ社のＬＥ３０（歪点６２
５℃）、ＮＨテクノグラス社のＮＡ３５（歪点６５０
℃）、ＮＡ４５（歪点６１０℃）、ＯＨＡＲＡ社のＥ−
８（歪点６４３℃）、日本電気硝子社のＯＡ−２（歪点
６２５℃）、旭硝子社のＡＮ１（歪点６２５℃）、ＡＮ
２（歪点６２５℃）等である。上記以外のガラス基板で
あってもよいことはいうまでもない。
０〜６８０℃のガラス基板が好ましい。具体的には、コ
ーニング社の７０５９番（歪点５９３℃）、同１７３３
番（歪点６４０℃）、ＨＯＹＡ社のＬＥ３０（歪点６２
５℃）、ＮＨテクノグラス社のＮＡ３５（歪点６５０
℃）、ＮＡ４５（歪点６１０℃）、ＯＨＡＲＡ社のＥ−
８（歪点６４３℃）、日本電気硝子社のＯＡ−２（歪点
６２５℃）、旭硝子社のＡＮ１（歪点６２５℃）、ＡＮ
２（歪点６２５℃）等である。上記以外のガラス基板で
あってもよいことはいうまでもない。
【００１０】また、ガラス基板の表面には酸化珪素、窒
化珪素、窒化アルミニウム等の絶縁被膜を形成し、その
上に非晶質珪素膜を形成してもよい。なお、ガラス基板
上に窒化アルミニウムのごとき熱伝導性の高い材料の被
膜が形成された場合には、上記の第２の工程は省略され
てもよい。上記の第１の工程において、結晶化を熱アニ
ールによっておこなう場合、その温度、時間は半導体薄
膜の膜厚、組成等によって異なるが、実質的に真性な珪
素半導体の場合には、５２０〜６２０℃、例えば、５５
０〜６００℃、１〜４時間が適当である。また、熱アニ
ールの温度はガラス基板の歪点よりも低い温度でなされ
ることが好ましい。
化珪素、窒化アルミニウム等の絶縁被膜を形成し、その
上に非晶質珪素膜を形成してもよい。なお、ガラス基板
上に窒化アルミニウムのごとき熱伝導性の高い材料の被
膜が形成された場合には、上記の第２の工程は省略され
てもよい。上記の第１の工程において、結晶化を熱アニ
ールによっておこなう場合、その温度、時間は半導体薄
膜の膜厚、組成等によって異なるが、実質的に真性な珪
素半導体の場合には、５２０〜６２０℃、例えば、５５
０〜６００℃、１〜４時間が適当である。また、熱アニ
ールの温度はガラス基板の歪点よりも低い温度でなされ
ることが好ましい。
【００１１】また、上記熱アニール工程の前に、珪素膜
に、イオン注入法によって１×１０14〜１×１０16ｃｍ
-2のドーズ量で珪素イオンを注入しておくと特に熱アニ
ールによる結晶成長が抑制されるので好ましい。本発明
の上記第１の工程において得られる、珪素膜中にニッケ
ル等の結晶化を助長せしめる金属元素が含有されていて
もよい。このような結晶化を助長せしめる金属元素とし
ては、他にＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏ
ｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、
Ｚｎ、Ａｕ、Ａｇが知られているが、これらの元素が添
加された非晶質珪素膜は、５２０〜６２０℃、１〜４時
間の低温・短時間の熱アニールによっても結晶化が十分
に進行する。
に、イオン注入法によって１×１０14〜１×１０16ｃｍ
-2のドーズ量で珪素イオンを注入しておくと特に熱アニ
ールによる結晶成長が抑制されるので好ましい。本発明
の上記第１の工程において得られる、珪素膜中にニッケ
ル等の結晶化を助長せしめる金属元素が含有されていて
もよい。このような結晶化を助長せしめる金属元素とし
ては、他にＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏ
ｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、
Ｚｎ、Ａｕ、Ａｇが知られているが、これらの元素が添
加された非晶質珪素膜は、５２０〜６２０℃、１〜４時
間の低温・短時間の熱アニールによっても結晶化が十分
に進行する。
【００１２】しかし、過剰に結晶化が進行すると、その
後のＲＴＡによる結晶成長の効果が無くなる。そのた
め、これらの金属元素を添加する場合には、実質的に真
性な珪素膜の場合より熱アニール時間を短く、あるい
は、熱アニール温度を低くすることが望まれる。これら
の金属元素を含有させると、その後のＲＴＡの工程にお
いても、より低い温度で結晶化させることが可能であ
る。また、これらの金属元素は熱アニールの際の非晶質
珪素膜からの水素離脱を促進せしめる効果も有する。こ
のような金属元素の添加に際しては、熱アニール工程の
前に上述のように珪素イオンを注入しておくと、熱アニ
ール工程における結晶成長を抑制できるので好ましい。
後のＲＴＡによる結晶成長の効果が無くなる。そのた
め、これらの金属元素を添加する場合には、実質的に真
性な珪素膜の場合より熱アニール時間を短く、あるい
は、熱アニール温度を低くすることが望まれる。これら
の金属元素を含有させると、その後のＲＴＡの工程にお
いても、より低い温度で結晶化させることが可能であ
る。また、これらの金属元素は熱アニールの際の非晶質
珪素膜からの水素離脱を促進せしめる効果も有する。こ
のような金属元素の添加に際しては、熱アニール工程の
前に上述のように珪素イオンを注入しておくと、熱アニ
ール工程における結晶成長を抑制できるので好ましい。
【００１３】なお、これらの金属元素は、半導体特性や
信頼性に及ぼす影響が甚大であり、これらの金属元素を
多量に含有せしめて結晶化させた珪素膜は、特に長期の
信頼性・耐久性に欠ける。このような問題を解決するに
は、これらの珪素膜中に存在する金属元素の濃度が、必
要とする温度での結晶化をおこなう上で有効で、かつ、
半導体特性に悪影響を及ぼさないものとするとよい。具
体的には、２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）によっ
て、珪素膜中に含有されるこれら金属元素の濃度を深さ
方向に分析した際に、検出濃度の最小値が１×１０15〜
１×１０19ｃｍ-3であることが好ましい。
信頼性に及ぼす影響が甚大であり、これらの金属元素を
多量に含有せしめて結晶化させた珪素膜は、特に長期の
信頼性・耐久性に欠ける。このような問題を解決するに
は、これらの珪素膜中に存在する金属元素の濃度が、必
要とする温度での結晶化をおこなう上で有効で、かつ、
半導体特性に悪影響を及ぼさないものとするとよい。具
体的には、２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）によっ
て、珪素膜中に含有されるこれら金属元素の濃度を深さ
方向に分析した際に、検出濃度の最小値が１×１０15〜
１×１０19ｃｍ-3であることが好ましい。
【００１４】上記の第２の工程におけるＲＴＡに用いる
光としては、用いる光の波長は、珪素膜に吸収され、ガ
ラス基板では実質的に吸収されないことが望ましく、そ
の中心の波長が近赤外線もしくは可視光線を用いるのが
適している。例えば、波長が４μｍ〜０．６μｍの光
（例えば波長１．３μｍにピークを有する赤外光）が好
ましく、このような強光を１０〜１０００秒程度の比較
的短い時間照射することにより、珪素膜を加熱し、結晶
性を向上せしめることができる。この際には珪素膜が８
００〜１３００℃まで加熱されることが望ましい。
光としては、用いる光の波長は、珪素膜に吸収され、ガ
ラス基板では実質的に吸収されないことが望ましく、そ
の中心の波長が近赤外線もしくは可視光線を用いるのが
適している。例えば、波長が４μｍ〜０．６μｍの光
（例えば波長１．３μｍにピークを有する赤外光）が好
ましく、このような強光を１０〜１０００秒程度の比較
的短い時間照射することにより、珪素膜を加熱し、結晶
性を向上せしめることができる。この際には珪素膜が８
００〜１３００℃まで加熱されることが望ましい。
【００１５】また、室温から急激にこのような高温にま
で加熱したり、逆にこのような高温から急激に室温まで
冷却したりすると、珪素膜に及ぼすストレス等の影響が
大きい。そのため、このような高温に至る前に、それよ
りも低温の温度でしばらく加熱するプレヒート工程や、
高温状態から温度を下げる過程において、高温と室温の
中間の温度でしばらく加熱するポストヒート工程を設け
てもよい。基板に対する熱的なダメージを防止するため
に、プレヒート工程、ポストヒート工程の温度はガラス
基板の歪点よりも５０〜２００℃低い温度が好ましい。
で加熱したり、逆にこのような高温から急激に室温まで
冷却したりすると、珪素膜に及ぼすストレス等の影響が
大きい。そのため、このような高温に至る前に、それよ
りも低温の温度でしばらく加熱するプレヒート工程や、
高温状態から温度を下げる過程において、高温と室温の
中間の温度でしばらく加熱するポストヒート工程を設け
てもよい。基板に対する熱的なダメージを防止するため
に、プレヒート工程、ポストヒート工程の温度はガラス
基板の歪点よりも５０〜２００℃低い温度が好ましい。
【００１６】
【作用】第１の工程の熱アニールによって、少なくとも
結晶成長の核生成がおこわなれる。結晶化を抑制させた
場合でも、低度に結晶化した（結晶化の面積が１〜５０
％、好ましくは１〜１０％の結晶化状態（残りは非晶質
状態である）である）珪素膜を得ることができる。しか
し、第１の工程で得られる結晶性珪素膜は、そのままで
は半導体デバイスを形成することは好ましくない。それ
は主として粒界等に非晶質成分等が多く残存し、珪素膜
のバルクや表面の特性が好ましくないからである。
結晶成長の核生成がおこわなれる。結晶化を抑制させた
場合でも、低度に結晶化した（結晶化の面積が１〜５０
％、好ましくは１〜１０％の結晶化状態（残りは非晶質
状態である）である）珪素膜を得ることができる。しか
し、第１の工程で得られる結晶性珪素膜は、そのままで
は半導体デバイスを形成することは好ましくない。それ
は主として粒界等に非晶質成分等が多く残存し、珪素膜
のバルクや表面の特性が好ましくないからである。
【００１７】そこで、本発明では、この珪素膜を第２の
工程のＲＴＡによって結晶性の良好な珪素膜に変換す
る。ＲＴＡによって、珪素膜を加熱し、結晶化した珪素
膜の結晶性をさらに向上させる、同時に膜質を緻密化す
ることができる。この際、結晶化度の低い珪素膜の場合
には、第１の工程で生成した結晶核からその周囲の非晶
質領域へ結晶を拡げることが可能である。このような場
合には結晶化が比較的長距離にわたって進行し、粒界等
を減らすうえで効果的である。このようにして結晶性を
高めることによって、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）に用
いられるような９０％以上の面積が結晶化した良質な珪
素膜とすることができる。
工程のＲＴＡによって結晶性の良好な珪素膜に変換す
る。ＲＴＡによって、珪素膜を加熱し、結晶化した珪素
膜の結晶性をさらに向上させる、同時に膜質を緻密化す
ることができる。この際、結晶化度の低い珪素膜の場合
には、第１の工程で生成した結晶核からその周囲の非晶
質領域へ結晶を拡げることが可能である。このような場
合には結晶化が比較的長距離にわたって進行し、粒界等
を減らすうえで効果的である。このようにして結晶性を
高めることによって、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）に用
いられるような９０％以上の面積が結晶化した良質な珪
素膜とすることができる。
【００１８】ただし、かようなＲＴＡにおいては、局所
的に急激な温度変化が伴うので、珪素膜と基板の間の熱
膨張率の違い、珪素膜表面と基板と珪素膜界面との温度
の違いなどから、珪素膜が剥離することも多々ある。特
にこれは、膜の面積が基板全面にわたるような大きな場
合に顕著である。したがって、上記のように第２の工程
において、膜を十分に小さな面積に分断し、また、余分
な熱を吸収しないように膜と膜との間隔を十分に広くす
ることによって、膜の剥離等を防止することができる。
また、このようにすると基板表面全面が珪素膜を通じて
加熱されることがないので、基板が熱的に収縮すること
は最低限に抑えられる。
的に急激な温度変化が伴うので、珪素膜と基板の間の熱
膨張率の違い、珪素膜表面と基板と珪素膜界面との温度
の違いなどから、珪素膜が剥離することも多々ある。特
にこれは、膜の面積が基板全面にわたるような大きな場
合に顕著である。したがって、上記のように第２の工程
において、膜を十分に小さな面積に分断し、また、余分
な熱を吸収しないように膜と膜との間隔を十分に広くす
ることによって、膜の剥離等を防止することができる。
また、このようにすると基板表面全面が珪素膜を通じて
加熱されることがないので、基板が熱的に収縮すること
は最低限に抑えられる。
【００１９】本発明では、特にガラス基板上に形成され
た珪素膜に対しては、第２の工程（ＲＴＡ工程）におい
て、０．６〜４μｍの波長の光を照射することが好まし
い。この波長の光は低度に結晶化させた真性または実質
的に真性（燐またはホウ素が１０17ｃｍ-3以下）の珪素
膜に対し、有効に光を吸収し、熱に変換される。また、
１０μｍ以上の波長の遠赤外光はガラス基板に吸収さ
れ、ガラス基板を加熱するが、４μｍ以下の波長が大部
分の場合はガラスによる吸収は０．０１〜１０％である
ので、加熱が極めて少ない。すなわち、低度の結晶性を
有する珪素膜を結晶化させ、かつ、基板に甚大な影響を
及ぼさないためには、０．６〜４μｍの波長が有利であ
る。
た珪素膜に対しては、第２の工程（ＲＴＡ工程）におい
て、０．６〜４μｍの波長の光を照射することが好まし
い。この波長の光は低度に結晶化させた真性または実質
的に真性（燐またはホウ素が１０17ｃｍ-3以下）の珪素
膜に対し、有効に光を吸収し、熱に変換される。また、
１０μｍ以上の波長の遠赤外光はガラス基板に吸収さ
れ、ガラス基板を加熱するが、４μｍ以下の波長が大部
分の場合はガラスによる吸収は０．０１〜１０％である
ので、加熱が極めて少ない。すなわち、低度の結晶性を
有する珪素膜を結晶化させ、かつ、基板に甚大な影響を
及ぼさないためには、０．６〜４μｍの波長が有利であ
る。
【００２０】
【実施例】〔実施例１〕本実施例は図１（Ａ）〜（Ｄ）
に示されるガラス基板上に形成された結晶性珪素膜を用
いたＰチャネル型ＴＦＴ（ＰＴＦＴという）とＮチャネ
ル型ＴＦＴ（ＮＴＦＴという）とを相補型に組み合わせ
た回路を形成する例である。本実施例の構成は、アクテ
ィブ型の液晶表示装置の画素電極のスイッチング素子や
周辺ドライバー回路、さらにはイメージセンサや３次元
集積回路に応用することができる。
に示されるガラス基板上に形成された結晶性珪素膜を用
いたＰチャネル型ＴＦＴ（ＰＴＦＴという）とＮチャネ
ル型ＴＦＴ（ＮＴＦＴという）とを相補型に組み合わせ
た回路を形成する例である。本実施例の構成は、アクテ
ィブ型の液晶表示装置の画素電極のスイッチング素子や
周辺ドライバー回路、さらにはイメージセンサや３次元
集積回路に応用することができる。
【００２１】図１に本実施例の作製工程の断面図を示
す。まず、基板（コーニング７０５９）１０１上にスパ
ッタリング法によって厚さ２０００Åの酸化珪素の下地
膜１０２を形成した。基板は、下地膜の成膜の前もしく
は後に、歪点よりも高い温度でアニールをおこなった
後、０．１〜１．０℃／分で歪点以下まで徐冷すると、
その後の温度上昇を伴う工程（本発明の赤外光照射を含
む）での基板の収縮が少なく、マスク合わせが容易とな
る。コーニング７０５９基板では、６２０〜６６０℃で
１〜４時間アニールした後、０．１〜１．０℃／分、好
ましくは、０．０３〜０．３℃／分で徐冷し、４００〜
５００℃まで温度が低下した段階で取り出すとよい。
す。まず、基板（コーニング７０５９）１０１上にスパ
ッタリング法によって厚さ２０００Åの酸化珪素の下地
膜１０２を形成した。基板は、下地膜の成膜の前もしく
は後に、歪点よりも高い温度でアニールをおこなった
後、０．１〜１．０℃／分で歪点以下まで徐冷すると、
その後の温度上昇を伴う工程（本発明の赤外光照射を含
む）での基板の収縮が少なく、マスク合わせが容易とな
る。コーニング７０５９基板では、６２０〜６６０℃で
１〜４時間アニールした後、０．１〜１．０℃／分、好
ましくは、０．０３〜０．３℃／分で徐冷し、４００〜
５００℃まで温度が低下した段階で取り出すとよい。
【００２２】そして、プラズマＣＶＤ法によって、厚さ
３００〜１５００Å、例えば８００Åの真性（Ｉ型）の
非晶質珪素膜１０３を成膜した。さらに、その上にプラ
ズマＣＶＤ法によって厚さ１００〜８００Å、例えば２
００Åの酸化珪素膜１０４を堆積した。これは、以下の
熱アニール工程において保護膜となり、膜表面の荒れを
防止する。
３００〜１５００Å、例えば８００Åの真性（Ｉ型）の
非晶質珪素膜１０３を成膜した。さらに、その上にプラ
ズマＣＶＤ法によって厚さ１００〜８００Å、例えば２
００Åの酸化珪素膜１０４を堆積した。これは、以下の
熱アニール工程において保護膜となり、膜表面の荒れを
防止する。
【００２３】次に、窒素雰囲気下（大気圧）、６００℃
で４時間、熱アニールした。この熱アニールによって、
珪素膜中の余剰の水素は放出され、膜は低度の結晶性を
呈することとなった。ただし、珪素膜をラマン散乱分光
法によって分析しても、９０％以上が結晶化している多
結晶珪素被膜のように、明確に珪素結晶に起因するピー
クを認めることはできなかった。このときの膜の結晶性
は、結晶成長用の核発生が少なくともおこなわれ、結晶
化した面積が５０％以下、代表的には１〜１０％の面積
しか結晶化していない状態である。ＴＥＭ（透過型電子
顕微鏡）による観察では１０００Å以下、典型的には２
０〜１００Åの微細な結晶が観察された。この結晶化を
３〜３０倍程度に核成長させるには、この珪素膜に、予
めイオン注入法によって１×１０14〜１×１０16ｃｍ-2
のドーズ量で珪素イオンを注入しておくと有効であっ
た。（図１（Ａ））
で４時間、熱アニールした。この熱アニールによって、
珪素膜中の余剰の水素は放出され、膜は低度の結晶性を
呈することとなった。ただし、珪素膜をラマン散乱分光
法によって分析しても、９０％以上が結晶化している多
結晶珪素被膜のように、明確に珪素結晶に起因するピー
クを認めることはできなかった。このときの膜の結晶性
は、結晶成長用の核発生が少なくともおこなわれ、結晶
化した面積が５０％以下、代表的には１〜１０％の面積
しか結晶化していない状態である。ＴＥＭ（透過型電子
顕微鏡）による観察では１０００Å以下、典型的には２
０〜１００Åの微細な結晶が観察された。この結晶化を
３〜３０倍程度に核成長させるには、この珪素膜に、予
めイオン注入法によって１×１０14〜１×１０16ｃｍ-2
のドーズ量で珪素イオンを注入しておくと有効であっ
た。（図１（Ａ））
【００２４】この工程の後に、珪素膜をパターニング・
エッチングして、ＴＦＴの島状の活性層１０５を形成し
た。活性層１０５の大きさはＴＦＴのチャネル長とチャ
ネル幅を考慮して決定される。小さなものでは、５０μ
ｍ×２０μｍ、大きなものでは１００μｍ×１０００μ
ｍであった。このような活性層を基板上に多く形成し
た。
エッチングして、ＴＦＴの島状の活性層１０５を形成し
た。活性層１０５の大きさはＴＦＴのチャネル長とチャ
ネル幅を考慮して決定される。小さなものでは、５０μ
ｍ×２０μｍ、大きなものでは１００μｍ×１０００μ
ｍであった。このような活性層を基板上に多く形成し
た。
【００２５】そして、０．６〜４μｍ、ここでは０．８
〜１．４μｍにピークをもつ赤外光を３０〜１８０秒照
射し、活性層の結晶化をおこなった（ＲＴＡ工程）。温
度は８００〜１３００℃、代表的には９００〜１２００
℃、例えば１１００℃とした。活性層の表面の状態を良
くするために、照射はＨ2 雰囲気中でおこなった。本工
程は、活性層を選択的に加熱することになるので、ガラ
ス基板への加熱を最小限に抑えることができる。そし
て、活性層中の欠陥や不体結合手を減少させるのに非常
に効果がある。（図１（Ｂ））
〜１．４μｍにピークをもつ赤外光を３０〜１８０秒照
射し、活性層の結晶化をおこなった（ＲＴＡ工程）。温
度は８００〜１３００℃、代表的には９００〜１２００
℃、例えば１１００℃とした。活性層の表面の状態を良
くするために、照射はＨ2 雰囲気中でおこなった。本工
程は、活性層を選択的に加熱することになるので、ガラ
ス基板への加熱を最小限に抑えることができる。そし
て、活性層中の欠陥や不体結合手を減少させるのに非常
に効果がある。（図１（Ｂ））
【００２６】赤外線の光源としてはハロゲンランプを用
いた。可視・近赤外光の強度は、モニターの単結晶シリ
コンウェハー上の温度が８００〜１３００℃、代表的に
は９００〜１２００℃の間にあるように調整した。具体
的には、シリコンウェハーに埋め込んだ熱電対の温度を
モニターして、これを赤外線の光源にフィードバックさ
せた。ガラス基板上の珪素表面の温度は、その約２／３
程度に低下しているものと推定される。本実施例では、
昇温・降温は、図４（Ａ）もしくは（Ｂ）のようにおこ
なった。昇温は、一定で速度は５０〜２００℃／秒、降
温は自然冷却で２０〜１００℃であった。
いた。可視・近赤外光の強度は、モニターの単結晶シリ
コンウェハー上の温度が８００〜１３００℃、代表的に
は９００〜１２００℃の間にあるように調整した。具体
的には、シリコンウェハーに埋め込んだ熱電対の温度を
モニターして、これを赤外線の光源にフィードバックさ
せた。ガラス基板上の珪素表面の温度は、その約２／３
程度に低下しているものと推定される。本実施例では、
昇温・降温は、図４（Ａ）もしくは（Ｂ）のようにおこ
なった。昇温は、一定で速度は５０〜２００℃／秒、降
温は自然冷却で２０〜１００℃であった。
【００２７】図４（Ａ）は一般的な温度サイクルで、昇
温時間ａ、保持時間ｂ、降温時間ｃの３つの過程からな
る。しかし、この場合には試料は室温から１０００℃も
の高温へ、さらに高温状態から室温へと急激に加熱・冷
却されるので、珪素膜や基板に与える影響が大きく、珪
素膜の剥離の可能性も高い。
温時間ａ、保持時間ｂ、降温時間ｃの３つの過程からな
る。しかし、この場合には試料は室温から１０００℃も
の高温へ、さらに高温状態から室温へと急激に加熱・冷
却されるので、珪素膜や基板に与える影響が大きく、珪
素膜の剥離の可能性も高い。
【００２８】この問題を解決するためには、図４（Ｂ）
のように、保持に達する前に、プレヒート時間ｄやポス
トヒート時間ｆを設け、保持時間に達する前にガラス基
板の歪点よりも５０〜２００℃低い温度、例えば４００
〜７００℃の基板や膜に大きな影響を与えない温度に保
持しておくことが望ましい。プレヒート時間ｄやポスト
ヒート時間ｆとしては、３０秒〜３０分が好ましかっ
た。特に、３００×４００ｍｍ2 、４００×６００ｍｍ
2 の大面積基板では局所的に熱膨張、収縮しないよう均
一な温度であることが望ましい。
のように、保持に達する前に、プレヒート時間ｄやポス
トヒート時間ｆを設け、保持時間に達する前にガラス基
板の歪点よりも５０〜２００℃低い温度、例えば４００
〜７００℃の基板や膜に大きな影響を与えない温度に保
持しておくことが望ましい。プレヒート時間ｄやポスト
ヒート時間ｆとしては、３０秒〜３０分が好ましかっ
た。特に、３００×４００ｍｍ2 、４００×６００ｍｍ
2 の大面積基板では局所的に熱膨張、収縮しないよう均
一な温度であることが望ましい。
【００２９】なお、可視・赤外光照射の際、その表面に
保護膜として酸化珪素または窒化珪素膜を形成してくこ
ととよい。これは、珪素膜１０５の表面の状態を良くす
るためである。本実施例では、珪素膜１０５の表面の状
態を良くするために、Ｈ2 雰囲気中にておこなったが、
Ｈ2 雰囲気に０．１〜１０容量％のＨＣｌ、その他ハロ
ゲン化水素やフッ素や塩素、臭素の化合物を混入しても
よい。
保護膜として酸化珪素または窒化珪素膜を形成してくこ
ととよい。これは、珪素膜１０５の表面の状態を良くす
るためである。本実施例では、珪素膜１０５の表面の状
態を良くするために、Ｈ2 雰囲気中にておこなったが、
Ｈ2 雰囲気に０．１〜１０容量％のＨＣｌ、その他ハロ
ゲン化水素やフッ素や塩素、臭素の化合物を混入しても
よい。
【００３０】可視・近赤外光照射は、結晶化した珪素膜
を選択的に加熱することになるので、ガラス基板への加
熱を最小限に抑えることができる。そして、珪素膜中の
欠陥や不体結合手を減少させるのに非常に効果がある。
また、上記ＲＴＡ工程が終了したのちに、２００〜５０
０℃、代表的には３５０℃で水素アニールをおこなうこ
とも、欠陥を減少させる上で有効である。これは１×１
０13〜１×１０15ｃｍ-2の量の水素のイオンドープをお
こない、さらに２００〜３００℃の熱処理によっても同
じ効果が得られる。
を選択的に加熱することになるので、ガラス基板への加
熱を最小限に抑えることができる。そして、珪素膜中の
欠陥や不体結合手を減少させるのに非常に効果がある。
また、上記ＲＴＡ工程が終了したのちに、２００〜５０
０℃、代表的には３５０℃で水素アニールをおこなうこ
とも、欠陥を減少させる上で有効である。これは１×１
０13〜１×１０15ｃｍ-2の量の水素のイオンドープをお
こない、さらに２００〜３００℃の熱処理によっても同
じ効果が得られる。
【００３１】ＲＴＡ工程後に、プラズマＣＶＤ法によっ
て厚さ１０００Åの酸化珪素膜１０６をゲイト絶縁膜と
して成膜した。ＣＶＤの原料ガスとしてはＴＥＯＳ（テ
トラ・エトキシ・シラン、Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ）と酸
素を用い、成膜時の基板温度は３００〜５５０℃、例え
ば４００℃とした。
て厚さ１０００Åの酸化珪素膜１０６をゲイト絶縁膜と
して成膜した。ＣＶＤの原料ガスとしてはＴＥＯＳ（テ
トラ・エトキシ・シラン、Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ）と酸
素を用い、成膜時の基板温度は３００〜５５０℃、例え
ば４００℃とした。
【００３２】このゲイト絶縁膜となる酸化珪素膜１０６
の成膜後に、前記ＲＴＡ工程と同じ条件で可視・近赤外
線の照射を再度行なった。この可視・近赤外線の照射に
よって、主に酸化珪素膜１０６と珪素膜１０５との界面
及びその近傍における準位を消滅させることができた。
これは、ゲイト絶縁膜とチャネル形成領域との界面特性
が極めて重要である絶縁ゲイト型電界効果半導体装置に
とっては極めて有用である。
の成膜後に、前記ＲＴＡ工程と同じ条件で可視・近赤外
線の照射を再度行なった。この可視・近赤外線の照射に
よって、主に酸化珪素膜１０６と珪素膜１０５との界面
及びその近傍における準位を消滅させることができた。
これは、ゲイト絶縁膜とチャネル形成領域との界面特性
が極めて重要である絶縁ゲイト型電界効果半導体装置に
とっては極めて有用である。
【００３３】引き続いて、スパッタリング法によって、
厚さ６０００〜８０００Å、例えば６０００Åのアルミ
ニウム（０．０１〜０．２５％の周期律表III ａの希土
類元素を含む）を成膜した。そしてアルミニウム膜をエ
ッチングして、ゲイト電極１０７、１０９を形成した。
さらに、このアルミニウムの電極の表面を陽極酸化し
て、表面に酸化物層１０８、１１０を形成した。この陽
極酸化は、酒石酸が１〜５％含まれたエチレングリコー
ル溶液中で行った。得られた酸化物層１０８、１１０の
厚さは２０００Åであった。なお、この酸化物１０８と
１１０とは、後のイオンドーピング工程において、オフ
セットゲイト領域を形成する厚さとなるので、オフセッ
トゲイト領域の長さを上記陽極酸化工程で決めることが
できる。
厚さ６０００〜８０００Å、例えば６０００Åのアルミ
ニウム（０．０１〜０．２５％の周期律表III ａの希土
類元素を含む）を成膜した。そしてアルミニウム膜をエ
ッチングして、ゲイト電極１０７、１０９を形成した。
さらに、このアルミニウムの電極の表面を陽極酸化し
て、表面に酸化物層１０８、１１０を形成した。この陽
極酸化は、酒石酸が１〜５％含まれたエチレングリコー
ル溶液中で行った。得られた酸化物層１０８、１１０の
厚さは２０００Åであった。なお、この酸化物１０８と
１１０とは、後のイオンドーピング工程において、オフ
セットゲイト領域を形成する厚さとなるので、オフセッ
トゲイト領域の長さを上記陽極酸化工程で決めることが
できる。
【００３４】次に、イオンドーピング法（プラズマドー
ピング法とも言う）によって、ゲイト電極部（すなわち
ゲイト電極１０７とその周囲の酸化層１０８、ゲイト電
極１０９とその周囲の酸化層１１０）をマスクとして、
自己整合的にＰもしくはＮ導電型を付与する不純物を珪
素膜１０５に添加した。ドーピングガスとして、フォス
フィン（ＰＨ3 ）およびジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）を用い、
前者の場合は、加速電圧を６０〜９０ｋＶ、例えば８０
ｋＶ、後者の場合は、４０〜８０ｋＶ、例えば６５ｋＶ
とする。ドーズ量は１×１０15〜８×１０15ｃｍ-2、例
えば、燐を２×１０15ｃｍ-2、ホウ素を５×１０15とし
た。ドーピングに際しては、一方の領域をフォトレジス
トで覆うことによって、それぞれの元素を選択的にドー
ピングした。この結果、Ｎ型の不純物領域１１４と１１
６、Ｐ型の不純物領域１１１と１１３が形成され、Ｐチ
ャネル型ＴＦＴ（ＰＴＦＴ）の領域とＮチャネル型ＴＦ
Ｔ（ＮＴＦＴ）との領域を形成することができた。
ピング法とも言う）によって、ゲイト電極部（すなわち
ゲイト電極１０７とその周囲の酸化層１０８、ゲイト電
極１０９とその周囲の酸化層１１０）をマスクとして、
自己整合的にＰもしくはＮ導電型を付与する不純物を珪
素膜１０５に添加した。ドーピングガスとして、フォス
フィン（ＰＨ3 ）およびジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）を用い、
前者の場合は、加速電圧を６０〜９０ｋＶ、例えば８０
ｋＶ、後者の場合は、４０〜８０ｋＶ、例えば６５ｋＶ
とする。ドーズ量は１×１０15〜８×１０15ｃｍ-2、例
えば、燐を２×１０15ｃｍ-2、ホウ素を５×１０15とし
た。ドーピングに際しては、一方の領域をフォトレジス
トで覆うことによって、それぞれの元素を選択的にドー
ピングした。この結果、Ｎ型の不純物領域１１４と１１
６、Ｐ型の不純物領域１１１と１１３が形成され、Ｐチ
ャネル型ＴＦＴ（ＰＴＦＴ）の領域とＮチャネル型ＴＦ
Ｔ（ＮＴＦＴ）との領域を形成することができた。
【００３５】その後、レーザー光の照射によってアニー
ルをおこなった。レーザー光としては、ＫｒＦエキシマ
レーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を
用いたが、他のレーザーであってもよい。レーザー光の
照射条件は、エネルギー密度が２００〜４００ｍＪ／ｃ
ｍ2 、例えば２５０ｍＪ／ｃｍ2 とし、一か所につき２
〜１０ショット、例えば２ショット照射した。このレー
ザー光の照射時に基板を２００〜４５０℃程度に加熱す
ることによって、効果を増大せしめてもよい。（図１
（Ｃ））
ルをおこなった。レーザー光としては、ＫｒＦエキシマ
レーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を
用いたが、他のレーザーであってもよい。レーザー光の
照射条件は、エネルギー密度が２００〜４００ｍＪ／ｃ
ｍ2 、例えば２５０ｍＪ／ｃｍ2 とし、一か所につき２
〜１０ショット、例えば２ショット照射した。このレー
ザー光の照射時に基板を２００〜４５０℃程度に加熱す
ることによって、効果を増大せしめてもよい。（図１
（Ｃ））
【００３６】また、この工程は、可視・近赤外光を照射
する方法（ＲＴＡ法）による方法でもよい。可視・近赤
外線は結晶化した珪素、または燐またはホウ素が１０17
〜１０21ｃｍ-3添加された非晶質珪素へは吸収されやす
く、１０００℃以上の熱アニールにも匹敵する効果的な
アニールを行うことができる。燐またはホウ素が添加さ
れていると、その不純物散乱により、近赤外線でも十分
に光が吸収される。このことは肉眼による観察でも黒色
であることから十分に推測がつく。その反面、ガラス基
板へは吸収されにくいので、ガラス基板を高温に加熱す
ることがなく、また短時間の処理ですむので、ガラス基
板の縮みが問題となる工程においては最適な方法である
といえる。
する方法（ＲＴＡ法）による方法でもよい。可視・近赤
外線は結晶化した珪素、または燐またはホウ素が１０17
〜１０21ｃｍ-3添加された非晶質珪素へは吸収されやす
く、１０００℃以上の熱アニールにも匹敵する効果的な
アニールを行うことができる。燐またはホウ素が添加さ
れていると、その不純物散乱により、近赤外線でも十分
に光が吸収される。このことは肉眼による観察でも黒色
であることから十分に推測がつく。その反面、ガラス基
板へは吸収されにくいので、ガラス基板を高温に加熱す
ることがなく、また短時間の処理ですむので、ガラス基
板の縮みが問題となる工程においては最適な方法である
といえる。
【００３７】続いて、厚さ６０００Åの酸化珪素膜１１
７を層間絶縁物としてプラズマＣＶＤ法によって形成し
た。この層間絶縁物としてはポリイミドまたは酸化珪素
とポリイミドの２層膜を利用してもよい。さらにコンタ
クトホールを形成して、金属材料、例えば、窒化チタン
とアルミニウムの多層膜によってＴＦＴの電極・配線１
１８、１２０、１１９を形成した。最後に、１気圧の水
素雰囲気で３５０℃、３０分のアニールを行い、ＴＦＴ
を相補型に構成した半導体回路を完成した。（図１
（Ｄ））
７を層間絶縁物としてプラズマＣＶＤ法によって形成し
た。この層間絶縁物としてはポリイミドまたは酸化珪素
とポリイミドの２層膜を利用してもよい。さらにコンタ
クトホールを形成して、金属材料、例えば、窒化チタン
とアルミニウムの多層膜によってＴＦＴの電極・配線１
１８、１２０、１１９を形成した。最後に、１気圧の水
素雰囲気で３５０℃、３０分のアニールを行い、ＴＦＴ
を相補型に構成した半導体回路を完成した。（図１
（Ｄ））
【００３８】特に本発明では、可視・近赤外光によるＲ
ＴＡ工程で生じた不対結合手を、その後の工程で、水素
雰囲気において、２５０〜４００℃で加熱することによ
って水素を添加し、中和することが重要である。このよ
うに本発明により、量産性が向上し、かつ、ゲイト電極
が０Ｖまたはゲイト電極に逆バイアス電圧（ＮＴＦＴの
場合には負）が印加された状態のリーク電流（オフ電
流）を、従来の方法に比べて１〜２桁下げることができ
るようになった。上記に示す回路は、ＰＴＦＴとＮＴＦ
Ｔとを相補型に設けたＣＭＯＳ構造であるが、上記工程
において、２つのＴＦＴを同時に作り、中央で切断する
ことにより、独立したＴＦＴを２つ同時に作製すること
も可能である。
ＴＡ工程で生じた不対結合手を、その後の工程で、水素
雰囲気において、２５０〜４００℃で加熱することによ
って水素を添加し、中和することが重要である。このよ
うに本発明により、量産性が向上し、かつ、ゲイト電極
が０Ｖまたはゲイト電極に逆バイアス電圧（ＮＴＦＴの
場合には負）が印加された状態のリーク電流（オフ電
流）を、従来の方法に比べて１〜２桁下げることができ
るようになった。上記に示す回路は、ＰＴＦＴとＮＴＦ
Ｔとを相補型に設けたＣＭＯＳ構造であるが、上記工程
において、２つのＴＦＴを同時に作り、中央で切断する
ことにより、独立したＴＦＴを２つ同時に作製すること
も可能である。
【００３９】〔実施例２〕本実施例は、アクティブマト
リクス型の液晶表示装置において、Ｎチャネル型ＴＦＴ
をスイッチング素子として各画素に設けた例である。以
下においては、一つの画素のみについて説明するが、同
時に他に多数（一般には数十万）の画素が同様な構造で
形成される。また、Ｎチャネル型ＴＦＴではなくＰチャ
ネル型ＴＦＴでもよいことはいうまでもない。また、液
晶表示装置の画素部分に設けるのではなく、周辺回路部
分にも利用できる。また、イメージセンサや他の装置に
利用することができる。即ち薄膜トランジタと利用する
のであれば、特にその用途が限定されるものではない。
リクス型の液晶表示装置において、Ｎチャネル型ＴＦＴ
をスイッチング素子として各画素に設けた例である。以
下においては、一つの画素のみについて説明するが、同
時に他に多数（一般には数十万）の画素が同様な構造で
形成される。また、Ｎチャネル型ＴＦＴではなくＰチャ
ネル型ＴＦＴでもよいことはいうまでもない。また、液
晶表示装置の画素部分に設けるのではなく、周辺回路部
分にも利用できる。また、イメージセンサや他の装置に
利用することができる。即ち薄膜トランジタと利用する
のであれば、特にその用途が限定されるものではない。
【００４０】本実施例の作製工程の概略を図２に示す。
本実施例において、基板２００としてはＮＡ４５ガラス
基板（厚さ１．１ｍｍ、３００×４００ｍｍ、歪点６１
０℃）を使用した。まず、下地膜として、プラズマＣＶ
Ｄ法またはスパッタ法によって２０００Åの厚さの窒化
アルミニウム膜２０１を形成し、さらにその上に他の下
地膜として酸化珪素膜２０２をプラズマＣＶＤ法で２０
００Åの厚さに形成した。窒化アルミニウムはガラス基
板に比べ、１０倍以上も熱伝導度が大きく、大面積の基
板での温度の均一性を保つ上で好ましかった。また、窒
化アルミニウムには、ガラス基板との熱膨張率を近づけ
て、密着性を向上させるために、窒素に対して酸素を
０．０１〜２０原子％添加してもよい。
本実施例において、基板２００としてはＮＡ４５ガラス
基板（厚さ１．１ｍｍ、３００×４００ｍｍ、歪点６１
０℃）を使用した。まず、下地膜として、プラズマＣＶ
Ｄ法またはスパッタ法によって２０００Åの厚さの窒化
アルミニウム膜２０１を形成し、さらにその上に他の下
地膜として酸化珪素膜２０２をプラズマＣＶＤ法で２０
００Åの厚さに形成した。窒化アルミニウムはガラス基
板に比べ、１０倍以上も熱伝導度が大きく、大面積の基
板での温度の均一性を保つ上で好ましかった。また、窒
化アルミニウムには、ガラス基板との熱膨張率を近づけ
て、密着性を向上させるために、窒素に対して酸素を
０．０１〜２０原子％添加してもよい。
【００４１】窒化アルミニウムをプラズマＣＶＤ法によ
って形成するには、原料としては、トリメチルアルミニ
ウム（Ａｌ（ＣＨ3 ）3 ）とアンモニアを用いればよ
い。また、スパッタ法によって形成するには、雰囲気を
窒素、もしくはアンモニアにしてアルミニウムターゲッ
トを用いて反応性スパッタをおこなえばよい。酸化珪素
膜２０２のＣＶＤの原料ガスとしてはＴＥＯＳと酸素を
用いた。さらに、ＬＰＣＶＤ法もしくはプラズマＣＶＤ
法で非晶質珪素膜２０３を１０００Å、酸化珪素膜２０
４を２００Åの厚さにそれぞれ形成した。そして、５５
０℃で１時間、加熱アニールを行った。（図２（Ａ））
って形成するには、原料としては、トリメチルアルミニ
ウム（Ａｌ（ＣＨ3 ）3 ）とアンモニアを用いればよ
い。また、スパッタ法によって形成するには、雰囲気を
窒素、もしくはアンモニアにしてアルミニウムターゲッ
トを用いて反応性スパッタをおこなえばよい。酸化珪素
膜２０２のＣＶＤの原料ガスとしてはＴＥＯＳと酸素を
用いた。さらに、ＬＰＣＶＤ法もしくはプラズマＣＶＤ
法で非晶質珪素膜２０３を１０００Å、酸化珪素膜２０
４を２００Åの厚さにそれぞれ形成した。そして、５５
０℃で１時間、加熱アニールを行った。（図２（Ａ））
【００４２】この熱アニール工程の後、珪素膜をパター
ニング・エッチングしてＴＦＴの島状活性層２０５のみ
を残存させ、その他を除去した。そして、島状活性層２
０５に可視・近赤外光を照射し、珪素膜の結晶性を向上
せしめた。温度は１１００℃、時間は３０秒とした。な
お、窒化アルミニウムによって、熱の珪素膜での伝導が
均一であるので、パターニング・エッチング工程は可視
・近赤外光照射の後におこなってもよかった。（図２
（Ｂ））
ニング・エッチングしてＴＦＴの島状活性層２０５のみ
を残存させ、その他を除去した。そして、島状活性層２
０５に可視・近赤外光を照射し、珪素膜の結晶性を向上
せしめた。温度は１１００℃、時間は３０秒とした。な
お、窒化アルミニウムによって、熱の珪素膜での伝導が
均一であるので、パターニング・エッチング工程は可視
・近赤外光照射の後におこなってもよかった。（図２
（Ｂ））
【００４３】さらにテトラ・エトキシ・シラン（ＴＥＯ
Ｓ）を原料として、酸素雰囲気中のプラズマＣＶＤ法に
よって、酸化珪素のゲイト絶縁膜（厚さ７００〜１８０
０Å、典型的には１２００Å）２０６を形成した。基板
温度は３５０℃とした。次に公知の多結晶珪素を主成分
とした膜をＬＰＣＶＤ法で形成し、これをエッチングし
て、ゲイト電極２０７を形成した。多結晶珪素には導電
性を向上させるために不純物として燐を０．１〜５原子
％導入した。
Ｓ）を原料として、酸素雰囲気中のプラズマＣＶＤ法に
よって、酸化珪素のゲイト絶縁膜（厚さ７００〜１８０
０Å、典型的には１２００Å）２０６を形成した。基板
温度は３５０℃とした。次に公知の多結晶珪素を主成分
とした膜をＬＰＣＶＤ法で形成し、これをエッチングし
て、ゲイト電極２０７を形成した。多結晶珪素には導電
性を向上させるために不純物として燐を０．１〜５原子
％導入した。
【００４４】その後、Ｎ型の不純物として、燐をイオン
ドーピング法で注入し、自己整合的にソース領域２０
８、チャネル形成領域２０９、ドレイン領域２１０を形
成した。そして、ＫｒＦレーザー光を照射することによ
って、イオン注入のために結晶性の劣化した珪素膜の結
晶性を改善させた。このときにはレーザー光のエネルギ
ー密度は２５０〜３００ｍＪ／ｃｍ2 とした。このレー
ザー照射によって、このＴＦＴのソース／ドレインのシ
ート抵抗は３００〜８００Ω／ｃｍ2 となった。なお、
通常よりもドーピング濃度を低下させた低濃度ドレイン
（ＬＤＤ）構造とする場合には、シート抵抗は１０〜２
００ｋΩ／□となる。レーザー照射によるアニールの工
程は可視・近赤外光のランプアニールによっておこなっ
てもよい。（図２（Ｃ））
ドーピング法で注入し、自己整合的にソース領域２０
８、チャネル形成領域２０９、ドレイン領域２１０を形
成した。そして、ＫｒＦレーザー光を照射することによ
って、イオン注入のために結晶性の劣化した珪素膜の結
晶性を改善させた。このときにはレーザー光のエネルギ
ー密度は２５０〜３００ｍＪ／ｃｍ2 とした。このレー
ザー照射によって、このＴＦＴのソース／ドレインのシ
ート抵抗は３００〜８００Ω／ｃｍ2 となった。なお、
通常よりもドーピング濃度を低下させた低濃度ドレイン
（ＬＤＤ）構造とする場合には、シート抵抗は１０〜２
００ｋΩ／□となる。レーザー照射によるアニールの工
程は可視・近赤外光のランプアニールによっておこなっ
てもよい。（図２（Ｃ））
【００４５】その後、酸化珪素またはポリイミドによっ
て層間絶縁物２１１を形成し、さらに、画素電極２１２
をＩＴＯによって形成した。そして、コンタクトホール
を形成して、ＴＦＴのソース／ドレイン領域にクロム／
アルミニウム多層膜で電極２１３、２１４を形成し、こ
のうち一方の電極２１４はＩＴＯ２１２にも接続するよ
うにした。最後に、水素中で２００〜４００℃で２時間
アニールして、水素化をおこなった。このようにして、
ＴＦＴを完成した。この工程は、同時に他の多数の画素
領域においても同時に行われる。また、より耐湿性を向
上させるために、全面に窒化珪素等でパッシベーション
膜を形成してもよい。（図２（Ｄ））
て層間絶縁物２１１を形成し、さらに、画素電極２１２
をＩＴＯによって形成した。そして、コンタクトホール
を形成して、ＴＦＴのソース／ドレイン領域にクロム／
アルミニウム多層膜で電極２１３、２１４を形成し、こ
のうち一方の電極２１４はＩＴＯ２１２にも接続するよ
うにした。最後に、水素中で２００〜４００℃で２時間
アニールして、水素化をおこなった。このようにして、
ＴＦＴを完成した。この工程は、同時に他の多数の画素
領域においても同時に行われる。また、より耐湿性を向
上させるために、全面に窒化珪素等でパッシベーション
膜を形成してもよい。（図２（Ｄ））
【００４６】本実施例で示したアクティブマトリクスの
画素トランジスタは、それほどの高速動作を要求されな
い。したがって、本実施例では、プロセス時間を短縮す
るために、最初の熱アニールの時間を、実施例１の場合
よりも短い１時間とした。このため、本実施例で得られ
た珪素膜の結晶性は実施例１のものより劣っていたが、
アクティブマトリクス回路のスイッチングトランジスタ
としては十分な静特性・動特性が得られた。
画素トランジスタは、それほどの高速動作を要求されな
い。したがって、本実施例では、プロセス時間を短縮す
るために、最初の熱アニールの時間を、実施例１の場合
よりも短い１時間とした。このため、本実施例で得られ
た珪素膜の結晶性は実施例１のものより劣っていたが、
アクティブマトリクス回路のスイッチングトランジスタ
としては十分な静特性・動特性が得られた。
【００４７】〔実施例３〕図３を用いて、本実施例を説
明する。基板は、歪点が５５０〜６５０℃のガラス基
板、例えばＡＮ２（歪点６１６℃）を用い、実施例１の
ように、収縮防止のために、事前に６７０℃で４時間ア
ニールした後、０．１℃／分で４５０℃まで徐冷した
後、取り出したものを使用した。まず基板３０１上に下
地膜３０２を形成し、さらに、プラズマＣＶＤ法によっ
て厚さ３００〜８００Åの非晶質珪素膜３０３と、厚さ
２００Åの酸化珪素膜３０４を成膜した。
明する。基板は、歪点が５５０〜６５０℃のガラス基
板、例えばＡＮ２（歪点６１６℃）を用い、実施例１の
ように、収縮防止のために、事前に６７０℃で４時間ア
ニールした後、０．１℃／分で４５０℃まで徐冷した
後、取り出したものを使用した。まず基板３０１上に下
地膜３０２を形成し、さらに、プラズマＣＶＤ法によっ
て厚さ３００〜８００Åの非晶質珪素膜３０３と、厚さ
２００Åの酸化珪素膜３０４を成膜した。
【００４８】そして、６２０℃、３０分の加熱アニール
を行った。熱アニール後、基板を２〜２００℃／秒の速
度、好ましくは１０℃／秒以上の速度で４５０℃までは
急激に冷却した。これは、この熱アニール工程によっ
て、基板が収縮することを防止するためである。このよ
うな急激な冷却が不可能なアニール炉においては、基板
を炉外に取り出して、室温に放置することによっても同
様な効果が得られる。また、ここで基板としてＡＮ２を
使用したが、他に歪点が５５０〜６８０℃のガラス基
板、例えば、コーニング１７３３（歪点６４０℃）やＬ
Ｅ３０（歪点６２５℃）等の基板を使用してもよい。
を行った。熱アニール後、基板を２〜２００℃／秒の速
度、好ましくは１０℃／秒以上の速度で４５０℃までは
急激に冷却した。これは、この熱アニール工程によっ
て、基板が収縮することを防止するためである。このよ
うな急激な冷却が不可能なアニール炉においては、基板
を炉外に取り出して、室温に放置することによっても同
様な効果が得られる。また、ここで基板としてＡＮ２を
使用したが、他に歪点が５５０〜６８０℃のガラス基
板、例えば、コーニング１７３３（歪点６４０℃）やＬ
Ｅ３０（歪点６２５℃）等の基板を使用してもよい。
【００４９】本実施例では、熱アニール温度が、実施例
１、２の場合よりも高く、また、ＡＮ２の歪点（６１６
℃）よりも高いために、事前に熱処理／徐冷処理をおこ
なっても、基板の収縮を抑えるとは難しかった。そのよ
うな場合には、以上のようなアニール温度からの急冷が
有効である。（図３（Ａ）） 次に、珪素膜３０３をパターニング・エッチングして、
島状の活性層領域３０６および３０７を形成した。活性
層のエッチングは垂直方向に異方性を有するＲＩＥ法に
よっておこなった。（図３（Ｂ））
１、２の場合よりも高く、また、ＡＮ２の歪点（６１６
℃）よりも高いために、事前に熱処理／徐冷処理をおこ
なっても、基板の収縮を抑えるとは難しかった。そのよ
うな場合には、以上のようなアニール温度からの急冷が
有効である。（図３（Ａ）） 次に、珪素膜３０３をパターニング・エッチングして、
島状の活性層領域３０６および３０７を形成した。活性
層のエッチングは垂直方向に異方性を有するＲＩＥ法に
よっておこなった。（図３（Ｂ））
【００５０】次いで、厚さ２００〜３０００Åの厚さの
酸化珪素または窒化珪素膜３０７をプラズマＣＶＤ法に
よって形成した。窒化珪素膜の形成には、減圧ＣＶＤや
光ＣＶＤを用いてもよかった。そして、実施例１と同様
に可視・近赤外光のＲＴＡ処理をおこなった。条件は実
施例１と同じとした。本実施例では可視・近赤外光照射
の際に、酸化珪素または窒化珪素の保護膜が活性層の表
面に形成されており、このため、赤外光照射の際の表面
の荒れや汚染を防止することができた。（図３（Ｃ））
酸化珪素または窒化珪素膜３０７をプラズマＣＶＤ法に
よって形成した。窒化珪素膜の形成には、減圧ＣＶＤや
光ＣＶＤを用いてもよかった。そして、実施例１と同様
に可視・近赤外光のＲＴＡ処理をおこなった。条件は実
施例１と同じとした。本実施例では可視・近赤外光照射
の際に、酸化珪素または窒化珪素の保護膜が活性層の表
面に形成されており、このため、赤外光照射の際の表面
の荒れや汚染を防止することができた。（図３（Ｃ））
【００５１】可視・近赤外光照射後、保護膜３０７を除
去した。その後は実施例１と同様にゲイト絶縁膜３０
８、ゲイト電極３０９、３１０を形成し、イオンドーピ
ング法によって、不純物領域を形成し、これをレーザー
照射によって活性化させた。（図３（Ｄ）） さらに、層間絶縁物３１１を形成して、これにコンタク
トホールを形成し、メタル配線３１２、３１３、３１４
を形成した。（図３（Ｅ））
去した。その後は実施例１と同様にゲイト絶縁膜３０
８、ゲイト電極３０９、３１０を形成し、イオンドーピ
ング法によって、不純物領域を形成し、これをレーザー
照射によって活性化させた。（図３（Ｄ）） さらに、層間絶縁物３１１を形成して、これにコンタク
トホールを形成し、メタル配線３１２、３１３、３１４
を形成した。（図３（Ｅ））
【００５２】このようにして、相補型ＴＦＴ回路を形成
した。本実施例では可視・近赤外光照射の際に活性層の
表面に保護膜が形成されており、表面の荒れや汚染が防
止される。このため、本実施例のＴＦＴの特性（電界移
動度やしきい値電圧）および信頼性は極めて良好であっ
た。また、本実施例からも明らかなように、本発明はガ
ラス転移点が５５０〜６８０℃の基板材料において、特
に有効であった。
した。本実施例では可視・近赤外光照射の際に活性層の
表面に保護膜が形成されており、表面の荒れや汚染が防
止される。このため、本実施例のＴＦＴの特性（電界移
動度やしきい値電圧）および信頼性は極めて良好であっ
た。また、本実施例からも明らかなように、本発明はガ
ラス転移点が５５０〜６８０℃の基板材料において、特
に有効であった。
【００５３】
【発明の効果】熱アニール等の手段によって結晶化させ
た珪素膜に対して、可視・近赤外光等の波長の強光の照
射を追加しておこなうことにより、結晶性を向上せしめ
ると同時に膜質を緻密化させることができ、良好な結晶
性を有した珪素膜を得ることができた。特に熱アニール
を採用した場合には、その温度・時間としては５２０〜
６２０℃（好ましくは５５０〜６００℃）、１〜４時間
が好ましかった。
た珪素膜に対して、可視・近赤外光等の波長の強光の照
射を追加しておこなうことにより、結晶性を向上せしめ
ると同時に膜質を緻密化させることができ、良好な結晶
性を有した珪素膜を得ることができた。特に熱アニール
を採用した場合には、その温度・時間としては５２０〜
６２０℃（好ましくは５５０〜６００℃）、１〜４時間
が好ましかった。
【００５４】さらに、ゲイト絶縁膜の特性を向上させる
には、本発明によって得られた結晶珪素膜上に絶縁膜を
形成した後、亜酸化窒素（Ｎ2 Ｏ）やアンモニア中で可
視・近赤外光等の波長の光の照射によってアニールをお
こなってもよい。該工程によって、界面準位を減らすこ
とができる。また、これらの工程の後、水素化アニール
を水素雰囲気中、２００〜４５０℃での処理により、水
素を珪素膜中に添加して不対結合手を除去・中和でき
る。
には、本発明によって得られた結晶珪素膜上に絶縁膜を
形成した後、亜酸化窒素（Ｎ2 Ｏ）やアンモニア中で可
視・近赤外光等の波長の光の照射によってアニールをお
こなってもよい。該工程によって、界面準位を減らすこ
とができる。また、これらの工程の後、水素化アニール
を水素雰囲気中、２００〜４５０℃での処理により、水
素を珪素膜中に添加して不対結合手を除去・中和でき
る。
【００５５】本発明では、熱アニールを採用した場合
に、それに要する時間は４時間以内とすることができ、
従来の数十時間から大幅に短縮できる。そして、アニー
ル時間が従来よりも低くて短いために、アニール工程で
基板に与える影響は十分に小さい。また、後のＲＴＡ工
程においても、用いる光の波長は０．６〜４μｍであ
り、基板にガラス材料を用いても、その後、急速に冷却
されるため、軟化したり、収縮したりして工業的に使用
できなくするほど変形することがない。このように本発
明は工業上、有益であり、特に本発明は絶縁ゲイト型半
導体装置の形成に極めて効果がある。
に、それに要する時間は４時間以内とすることができ、
従来の数十時間から大幅に短縮できる。そして、アニー
ル時間が従来よりも低くて短いために、アニール工程で
基板に与える影響は十分に小さい。また、後のＲＴＡ工
程においても、用いる光の波長は０．６〜４μｍであ
り、基板にガラス材料を用いても、その後、急速に冷却
されるため、軟化したり、収縮したりして工業的に使用
できなくするほど変形することがない。このように本発
明は工業上、有益であり、特に本発明は絶縁ゲイト型半
導体装置の形成に極めて効果がある。
【図１】 実施例１のＴＦＴの作製工程を示す。
【図２】 実施例２のＴＦＴの作製工程を示す。
【図３】 実施例３のＴＦＴの作製工程を示す。
【図４】 実施例１の温度設定例を示す。
１０１ ガラス基板 １０２ 下地膜（酸化珪素膜） １０３ 珪素膜 １０４ 酸化珪素膜 １０５ 島状珪素膜（活性層） １０６ ゲイト絶縁膜（酸化珪素膜） １０７、１０９ ゲイト電極（アルミニウム） １０８、１１０ 陽極酸化層（酸化アルミニウム） １１１、１１４ ソース（ドレイン）領域 １１２、１１５ チャネル形成領域 １１３、１１６ ドレイン（ソース）領域 １１７ 層間絶縁物 １１８〜１２０ 電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/26 21/265 21/324 Ｚ Ｈ０１Ｌ 21/265 Ａ
Claims (33)
- 【請求項１】 近赤外線または可視光線を０．１〜１０
％吸収するガラス基板上に非単結晶珪素膜を形成する第
１の工程と、 前記非単結晶珪素膜を結晶化せしめる第２の工程と、 前記非単結晶珪素膜を島状にパターニングする第３の工
程と、 該工程にひき続いて強光の照射によって結晶化を助長さ
せる第４の工程と、 を有する半導体装置の作製方法。 - 【請求項２】 請求項１において、第４の工程において
用いられる強光の中心波長は近赤外線または可視光線で
あることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項３】 請求項１において、第２の工程によって
得られる結晶化した珪素膜の結晶化率は１〜５０％であ
ることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項４】 請求項１において、第２の工程は熱アニ
ールによっておこなわれることを特徴とする半導体装置
の作製方法。 - 【請求項５】 請求項４において、熱アニールの温度は
５２０〜６５０℃であることを特徴とする半導体装置の
作製方法。 - 【請求項６】 請求項４において、熱アニールの温度
が、ガラス基板の歪点より低い温度であることを特徴と
する半導体装置の作製方法。 - 【請求項７】 請求項１において、第２の工程または第
３の工程の後に、 前記島状の非単結晶半導体珪素膜を覆って、第４の工程
において用いられる強光を透過する絶縁性の被膜を形成
する工程、 を有する半導体装置の作製方法。 - 【請求項８】 請求項１において、珪素が１×１０14〜
１×１０16ｃｍ-2のドーズ量でイオン注入された半導体
膜であることを特長とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項９】 請求項１の第２の工程において結晶化し
た非単結晶珪素膜は、結晶化を促進する金属元素を有
し、ＳＩＭＳで分析した際、珪素膜における濃度の最小
値が１×１０15〜１×１０19ｃｍ-3であることを特徴と
する半導体装置の作製方法。 - 【請求項１０】 請求項１において、第４の工程の後、
水素雰囲気中、２００〜４５０℃での熱アニールまたは
水素のイオンドーピング法で水素を添加して、珪素の不
対結合手を中和する工程を有することを特長とする半導
体装置の作製方法。 - 【請求項１１】 請求項４において、熱アニール終了
後、該アニール温度から、４５０℃まで、２〜２００℃
／秒の速度で基板を冷却することを特長とする半導体装
置の作製方法。 - 【請求項１２】 請求項１において、非単結晶珪素膜は
ガラス基板の表面に形成された薄膜上に形成されること
を特長とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項１３】 請求項１において、ガラス基板は絶縁
表面を有することを特長とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項１４】 請求項４において、熱アニールをおこ
なう時間が１〜４時間であることを特長とする半導体装
置の作製方法。 - 【請求項１５】 請求項２において、強光の中心波長
が、４μｍ〜０．６μｍであることを特長とする半導体
装置の作製方法。 - 【請求項１６】 近赤外線または可視光線を０．１〜１
０％吸収するガラス基板上に非単結晶珪素膜を形成する
第１の工程と、 前記非単結晶珪素膜を結晶化させる第２の工程と、 前記第２の工程後、強光を前記非単結晶珪素膜に照射す
ることによって、結晶化を助長させる第３の工程と、 を有する半導体装置の作製方法。 - 【請求項１７】 歪点が５５０〜６８０℃であるガラス
基板上に１×１０14〜１×１０16ｃｍ-2のドーズ量で珪
素がイオン注入された非単結晶珪素膜を形成する第１の
工程と、 前記非単結晶珪素膜を結晶化させる第２の工程と、 該工程にひき続いて強光の照射によって結晶化を助長さ
せる第３の工程と、 を有し、前記第３の工程において、基板の昇温・降温の
際に、ガラスの歪点よりも５０〜２００℃低い温度によ
るプレヒートやポストヒートをおこなう時間が設けられ
ていることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項１８】 請求項１５もしくは１６において、第
３の工程において用いられる強光の中心波長は近赤外線
または可視光線であることを特徴とする半導体装置の作
製方法。 - 【請求項１９】 請求項１５もしくは１６において、第
２の工程によって得られる結晶化した珪素膜の結晶化率
は１〜５０％であることを特徴とする半導体装置の作製
方法。 - 【請求項２０】 請求項１５もしくは１６において、第
２の工程は熱アニールによっておこなわれることを特徴
とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項２１】 請求項１９において、熱アニールの温
度は５２０〜６５０℃であることを特徴とする半導体装
置の作製方法。 - 【請求項２２】 請求項１５もしくは１６の第２の工程
において結晶化した非単結晶珪素膜は、結晶化を促進す
る金属元素を含有し、ＳＩＭＳで分析した際、珪素膜中
におけるその濃度の最小値が１×１０15〜１×１０19ｃ
ｍ-3であることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項２３】 請求項１９において、熱アニール終了
後、該アニール温度から、４５０℃まで、２〜２００℃
／秒の速度で基板を冷却することを特長とする半導体装
置の作製方法。 - 【請求項２４】 請求項１４もしくは１５において、非
単結晶珪素膜は表面に薄膜が形成されているガラス基板
上に形成されることを特長とする半導体装置の作製方
法。 - 【請求項２５】 請求項１４もしくは１５において、ガ
ラス基板は歪点が５５０〜６８０℃にあるガラス材料で
形成されており、絶縁表面を有する基板であることを特
長とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項２６】 請求項１９において、熱アニールをお
こなう時間が１〜４時間であることを特長とする半導体
装置の作製方法。 - 【請求項２７】 請求項１７において、強光の波長が、
４μｍ〜０．６μｍの強光であることを特長とする半導
体装置の作製方法。 - 【請求項２８】 近赤外線または可視光線を０．１〜１
０％吸収するガラス基板上に非単結晶珪素膜を形成する
第１の工程と、 前記非単結晶珪素膜を結晶化させる第２の工程と、 該工程にひき続いて強光の照射によって結晶化を助長さ
せる第３の工程と、 を有し、前記第３の工程において、前記非単結晶珪素膜
は強光の照射によって、４００〜７００℃のプレヒート
をおこない、その後、８００〜１３００℃に温度を上昇
させ、さらに、その後、４００〜７００℃のポストヒー
トをおこなうことを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項２９】 請求項２７において、第３の工程にお
いて用いられる強光の中心波長は近赤外線または可視光
線であることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項３０】 請求項２７において、第２の工程によ
って得られる結晶化した珪素膜の結晶化率は１〜５０％
であることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項３１】 請求項２７において、第２の工程は熱
アニールによっておこなわれることを特徴とする半導体
装置の作製方法。 - 【請求項３２】 請求項３０において、熱アニールの温
度は５２０〜６５０℃であることを特徴とする半導体装
置の作製方法。 - 【請求項３３】 請求項２７において、非単結晶珪素膜
は表面に薄膜が形成されているガラス基板上に形成され
ていることを特長とする半導体装置の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23850594A JP3411408B2 (ja) | 1993-09-07 | 1994-09-06 | 半導体装置の作製方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24641093 | 1993-09-07 | ||
| JP5-246410 | 1993-09-07 | ||
| JP23850594A JP3411408B2 (ja) | 1993-09-07 | 1994-09-06 | 半導体装置の作製方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11249649A Division JP2000068205A (ja) | 1993-09-07 | 1999-09-03 | 半導体装置の作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07131034A true JPH07131034A (ja) | 1995-05-19 |
| JP3411408B2 JP3411408B2 (ja) | 2003-06-03 |
Family
ID=26533735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23850594A Expired - Fee Related JP3411408B2 (ja) | 1993-09-07 | 1994-09-06 | 半導体装置の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3411408B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000183361A (ja) * | 1995-07-12 | 2000-06-30 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置 |
| JP2001320055A (ja) * | 2000-05-10 | 2001-11-16 | Sony Corp | 薄膜半導体装置及びその製造方法 |
| US6392810B1 (en) | 1998-10-05 | 2002-05-21 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser irradiation apparatus, laser irradiation method, beam homogenizer, semiconductor device, and method of manufacturing the semiconductor device |
| US6534832B2 (en) | 1993-09-07 | 2003-03-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device and glass member and substrate member having film comprising aluminum, nitrogen and oxygen |
| US6548370B1 (en) | 1999-08-18 | 2003-04-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of crystallizing a semiconductor layer by applying laser irradiation that vary in energy to its top and bottom surfaces |
| US6635900B1 (en) | 1995-06-01 | 2003-10-21 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor film having a single-crystal like region with no grain boundary |
| US6730550B1 (en) | 1999-08-13 | 2004-05-04 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser apparatus, laser annealing method, and manufacturing method of a semiconductor device |
| KR100455594B1 (ko) * | 1996-02-26 | 2004-11-09 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체 장치 제조 방법 |
| JP2005005406A (ja) * | 2003-06-10 | 2005-01-06 | Semiconductor Leading Edge Technologies Inc | 半導体装置の製造方法 |
| US6919533B2 (en) | 1995-05-31 | 2005-07-19 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing a display device including irradiating overlapping regions |
| US6927107B1 (en) | 1999-09-22 | 2005-08-09 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method of producing semiconductor device |
| US7078321B2 (en) | 2000-06-19 | 2006-07-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
| JP2008147692A (ja) * | 1995-11-27 | 2008-06-26 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5361651B2 (ja) | 2008-10-22 | 2013-12-04 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
-
1994
- 1994-09-06 JP JP23850594A patent/JP3411408B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6534832B2 (en) | 1993-09-07 | 2003-03-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device and glass member and substrate member having film comprising aluminum, nitrogen and oxygen |
| US6919533B2 (en) | 1995-05-31 | 2005-07-19 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing a display device including irradiating overlapping regions |
| US8835801B2 (en) | 1995-05-31 | 2014-09-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser processing method |
| US7223938B2 (en) | 1995-05-31 | 2007-05-29 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing a display device including irradiating overlapping regions |
| US6982396B2 (en) | 1995-05-31 | 2006-01-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing a display device including irradiating overlapping regions |
| US6635900B1 (en) | 1995-06-01 | 2003-10-21 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor film having a single-crystal like region with no grain boundary |
| JP2000183361A (ja) * | 1995-07-12 | 2000-06-30 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置 |
| JP2008147692A (ja) * | 1995-11-27 | 2008-06-26 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置 |
| KR100455594B1 (ko) * | 1996-02-26 | 2004-11-09 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체 장치 제조 방법 |
| US6392810B1 (en) | 1998-10-05 | 2002-05-21 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser irradiation apparatus, laser irradiation method, beam homogenizer, semiconductor device, and method of manufacturing the semiconductor device |
| US6753212B2 (en) | 1999-08-13 | 2004-06-22 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser apparatus, laser annealing method, and manufacturing method of a semiconductor device |
| US7473622B2 (en) | 1999-08-13 | 2009-01-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser annealing method and manufacturing method of a semiconductor device |
| US6974731B2 (en) | 1999-08-13 | 2005-12-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser apparatus, laser annealing method, and manufacturing method of a semiconductor device |
| US6730550B1 (en) | 1999-08-13 | 2004-05-04 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser apparatus, laser annealing method, and manufacturing method of a semiconductor device |
| CN1322561C (zh) * | 1999-08-13 | 2007-06-20 | 株式会社半导体能源研究所 | 激光装置、激光退火方法和半导体器件的制造方法 |
| US7179698B2 (en) | 1999-08-13 | 2007-02-20 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser apparatus, laser annealing method, and manufacturing method of a semiconductor device |
| US7338913B2 (en) | 1999-08-18 | 2008-03-04 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device, manufacturing method thereof, and electronic device |
| US6548370B1 (en) | 1999-08-18 | 2003-04-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of crystallizing a semiconductor layer by applying laser irradiation that vary in energy to its top and bottom surfaces |
| US6927107B1 (en) | 1999-09-22 | 2005-08-09 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method of producing semiconductor device |
| JP2001320055A (ja) * | 2000-05-10 | 2001-11-16 | Sony Corp | 薄膜半導体装置及びその製造方法 |
| US7078321B2 (en) | 2000-06-19 | 2006-07-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
| JP2005005406A (ja) * | 2003-06-10 | 2005-01-06 | Semiconductor Leading Edge Technologies Inc | 半導体装置の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3411408B2 (ja) | 2003-06-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100333153B1 (ko) | 반도체장치제작방법 | |
| JP3254072B2 (ja) | 半導体装置の作製方法 | |
| US6924213B2 (en) | Semiconductor device and process for fabricating the same | |
| US5492843A (en) | Method of fabricating semiconductor device and method of processing substrate | |
| JP3411408B2 (ja) | 半導体装置の作製方法 | |
| JPH0794756A (ja) | 半導体装置の作製方法 | |
| JP3949639B2 (ja) | 半導体装置の作製方法 | |
| JPH0766426A (ja) | 半導体装置およびその作製方法 | |
| JP3202687B2 (ja) | 半導体装置の作製方法 | |
| JP3202688B2 (ja) | 半導体装置の作製方法 | |
| JP2852855B2 (ja) | 半導体装置の作製方法 | |
| JP3408242B2 (ja) | 半導体装置の作製方法 | |
| JP2789417B2 (ja) | 半導体装置の作製方法 | |
| JP2000068205A (ja) | 半導体装置の作製方法 | |
| JP3393863B2 (ja) | 半導体装置の作成方法 | |
| JP3393857B2 (ja) | 半導体装置の作製方法 | |
| JP3906128B2 (ja) | 半導体装置の作製方法 | |
| JP3680256B2 (ja) | 半導体装置の作製方法 | |
| JP3488440B2 (ja) | アクティブ型液晶表示装置の作製方法 | |
| JP2896124B2 (ja) | 半導体装置の作製方法 | |
| JPH0786304A (ja) | 半導体装置の作製方法 | |
| JP2001196600A (ja) | 半導体装置及びその作製方法 | |
| JP2003264199A (ja) | 半導体装置の作製方法 | |
| JP2001267586A (ja) | 半導体装置の作製方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080320 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090320 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100320 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100320 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100320 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110320 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110320 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120320 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120320 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130320 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130320 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140320 Year of fee payment: 11 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |