JPH07226374A - Manufacture of semiconductor - Google Patents

Manufacture of semiconductor

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JPH07226374A
JPH07226374A JP3796994A JP3796994A JPH07226374A JP H07226374 A JPH07226374 A JP H07226374A JP 3796994 A JP3796994 A JP 3796994A JP 3796994 A JP3796994 A JP 3796994A JP H07226374 A JPH07226374 A JP H07226374A
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silicon film
amorphous silicon
film
crystal nuclei
catalytic element
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Kouyuu Chiyou
宏勇 張
Naoto Kusumoto
直人 楠本
Hisashi Otani
久 大谷
Junichi Takeyama
順一 竹山
Shoji Miyanaga
昭治 宮永
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To provide a method of obtaining a crystalline silicon through a thermal treatment which is carried out at a specific temperature for a specific time using catalytic element that promotes crystallization, wherein an irradiation operation is carried out together with a thermal treatment at the same time. CONSTITUTION:A very thin oxide film 13 is formed on an amorphous silicon film 12 provided onto a glass board 11, and a water solution such as acetate water solution where 10 to 200ppm (adjusted) of catalytic element such as nickel or the like is added is dripped down on the oxide film 13. The glass board 11 is made to stand in this state for a specific time and then spin-dried by a spinner 15. The glass board 11 is thermally treated at a temperature of 550 deg.C for four hours and furthermore irradiated with laser rays for the formation of a crystalline silicon film. In this constitution, a water solution is controlled in concentration of catalytic element, whereby a formed crystalline silicon film can be precisely controlled in concentration of catalytic element. Thus, a semiconductor device of high characteristics can be obtained by the use of this crystalline silicon film.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、絶縁ゲイト型電界効果
トランジスタ等の薄膜デバイスに用いられる結晶性を有
する半導体を作製する方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a crystalline semiconductor used in a thin film device such as an insulating gate type field effect transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、薄膜型の絶縁ゲイト型電界効果ト
ランジスタ(以下に薄膜トランジスタと称する)等の薄
膜デバイスに用いられる結晶性を有する珪素半導体薄膜
の作製方法としては、プラズマCVD法や熱CVD法で
形成された非晶質珪素膜をレーザー光の照射や加熱によ
って結晶化させる方法が知られている。結晶性を有する
珪素膜または結晶性珪素膜とは、一般に多結晶珪素膜、
微結晶珪素膜、マイクロクリスタル等と称される珪素
膜。さらには、結晶成分または結晶構造を有する珪素膜
のことをいう。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for producing a crystalline silicon semiconductor thin film used in a thin film device such as a thin film insulating gate type field effect transistor (hereinafter referred to as a thin film transistor), a plasma CVD method or a thermal CVD method is used. There is known a method of crystallizing the amorphous silicon film formed by (1) by irradiating laser light or heating. A crystalline silicon film or a crystalline silicon film generally means a polycrystalline silicon film,
A silicon film called a microcrystalline silicon film or a microcrystal. Further, it means a silicon film having a crystal component or a crystal structure.

【0003】[0003]

【発明が解決しようする課題】レーザー光の照射による
結晶化は、レーザービームの不均一性や出力の変動があ
るので、膜中における結晶性が不均一になるという問題
がある。本発明は、レーザー光の照射による非晶質珪素
膜の結晶化を行う場合において、均一な結晶性を有する
珪素薄膜を得る技術を提供することを目的とする。
Crystallization by irradiation with laser light has a problem that the crystallinity in the film becomes non-uniform because of non-uniformity of the laser beam and fluctuation of output. It is an object of the present invention to provide a technique for obtaining a silicon thin film having uniform crystallinity when crystallizing an amorphous silicon film by laser light irradiation.

【0004】[0004]

【発明を解決するための手段】本発明は、一方の表面に
結晶核が形成されており、かつ水素出しが行われ不対結
合手が形成されている非晶質珪素膜に対して、結晶核が
形成されている面側からレーザー光または強光を照射す
ることにより結晶核を成長させ結晶性珪素膜を得ること
を要旨とする。
According to the present invention, a crystal nucleus is formed on one surface of the amorphous silicon film, and hydrogen is extracted to form an unpaired bond. The gist is to obtain a crystalline silicon film by growing crystal nuclei by irradiating laser light or intense light from the side where the nuclei are formed.

【0005】非晶質珪素膜の一方の表面というのは、例
えば絶縁表面を有する基板であるガラス基板上に形成さ
れた非晶質珪素膜の裏面または表面の内の一方の面とい
うことである。なお基板としては、石英基板や半導体基
板の表面に絶縁膜を形成したものを用いることができ
る。
The one surface of the amorphous silicon film means, for example, the back surface or one of the surfaces of the amorphous silicon film formed on the glass substrate which is a substrate having an insulating surface. . As the substrate, a quartz substrate or a semiconductor substrate having an insulating film formed on its surface can be used.

【0006】水素出しあるいは脱水素化を行う方法とし
ては、加熱処理による方法を挙げることができる。この
加熱処理は、真空もしくは不活性雰囲気中において行わ
れることが望ましい。またこの加熱処理は、水素出しを
行う非晶質珪素膜の結晶化温度以下の温度で行う必要が
ある。これは、結晶化温度以上の温度で加熱処理を行な
うと非晶質半導体が結晶化を起こしてしまい、後のレー
ザー光の照射による結晶化において十分な結晶化ができ
ないからである。
As a method for dehydrogenating or dehydrogenating, a method by heat treatment can be mentioned. This heat treatment is preferably performed in a vacuum or an inert atmosphere. Further, this heat treatment needs to be performed at a temperature equal to or lower than the crystallization temperature of the amorphous silicon film from which hydrogen is discharged. This is because when the heat treatment is performed at a temperature equal to or higher than the crystallization temperature, the amorphous semiconductor is crystallized, and sufficient crystallization cannot be achieved in the subsequent crystallization by irradiation with laser light.

【0007】非晶質珪素膜の結晶化温度は一般に600
度程度であるが、後に詳述するように、結晶化を助長す
る触媒元素の導入で、結晶化温度は550度さらにはそ
れ以下の温度となる。よってこの場合における結晶化温
度以下における加熱処理は、500度以下、好ましくは
450度以下とすることが適当である。
The crystallization temperature of an amorphous silicon film is generally 600.
As described in detail below, the crystallization temperature is about 550 ° C. or lower, although the temperature is about 550 ° C. by introducing a catalytic element that promotes crystallization. Therefore, in this case, the heat treatment at the crystallization temperature or lower is appropriately 500 ° C. or lower, preferably 450 ° C. or lower.

【0008】また、真空もしくは不活性雰囲気中で加熱
処理を行なうのは、非晶質珪素膜表面に不要な薄膜例え
ば酸化膜等が成膜されてしまうことを防ぐためである。
Further, the heat treatment is performed in a vacuum or an inert atmosphere to prevent an unnecessary thin film such as an oxide film from being formed on the surface of the amorphous silicon film.

【0009】この非晶質珪素膜を結晶化温度以下の温度
で加熱処理することにより膜中において均一かつ徹底的
な水素出しを行なうことができる。このことにより珪素
半導体膜の結晶性の面内分布と結晶粒径サイズの均一性
が改善される。そしてこの結晶性を有する珪素膜を用い
ることにより、大面積基板上に特性のそろった薄膜トラ
ンジスタを形成することが可能になる。
By heat-treating this amorphous silicon film at a temperature not higher than the crystallization temperature, uniform and thorough dehydrogenation can be carried out in the film. This improves the in-plane distribution of crystallinity and the uniformity of crystal grain size of the silicon semiconductor film. By using this crystalline silicon film, it becomes possible to form a thin film transistor with uniform characteristics on a large-area substrate.

【0010】結晶核を形成するには、結晶化を助長する
触媒元素を非晶質珪素膜の一方の表面に導入し、非晶質
珪素膜の結晶化温度以上の温度で加熱することによって
行われる。この場合、触媒元素の導入により、非晶質珪
素膜の結晶化温度は550度あるいはそれ以下に低下し
ているので、この結晶核を形成するための加熱処理の温
度は500度、好ましくは550度以上で行うことがで
きる。
To form crystal nuclei, a catalytic element that promotes crystallization is introduced into one surface of the amorphous silicon film and heated at a temperature equal to or higher than the crystallization temperature of the amorphous silicon film. Be seen. In this case, since the crystallization temperature of the amorphous silicon film is lowered to 550 ° C. or lower by the introduction of the catalytic element, the temperature of the heat treatment for forming this crystal nucleus is 500 ° C., preferably 550 ° C. It can be done more than once.

【0011】また水素出しを行うための加熱処理工程
と、結晶核を形成するための加熱処理工程との順序はど
ちらを先に行ってもよい。また水素出しを行うための加
熱処理工程は、結晶核の導入前に行ってもよい。レーザ
ー光としてはエキシマレーザーが一般に用いられている
が、本発明の構成がレーザーの種類を何ら限定するもの
ではなく、どのようなレーザーを用いてもよいことはい
うまでもない。
Either the heat treatment step for discharging hydrogen or the heat treatment step for forming crystal nuclei may be performed first. The heat treatment step for discharging hydrogen may be performed before the introduction of crystal nuclei. Although an excimer laser is generally used as the laser light, it goes without saying that the structure of the present invention does not limit the kind of the laser and any laser may be used.

【0012】レーザー光は、真空もしくは不活性雰囲気
中で行うことが望ましい。これは、水素出しの結果生じ
た非晶質珪素膜の不対結合手(ダングリングボンド)が
活性な気体である空気中の酸素や水素や窒素と結合する
ことを防ぐためでる。
It is desirable that the laser light is applied in a vacuum or an inert atmosphere. This is to prevent the dangling bonds (dangling bonds) of the amorphous silicon film generated as a result of hydrogen desorption from bonding with oxygen, hydrogen or nitrogen in the air which is an active gas.

【0013】本発明は、非晶質珪素膜中に不対結合手を
多量に形成させることによって結晶化を助長させること
を特徴としている。これは本発明者らが、行なった実験
において明らかになった以下の実験事実に基づくもので
ある。
The present invention is characterized by promoting crystallization by forming a large number of dangling bonds in the amorphous silicon film. This is based on the following experimental facts revealed by the present inventors in the experiments conducted.

【0014】すなわち、非単結晶珪素膜の水素出しを徹
底的に行なった非晶質珪素膜に対してKrFエキシマレ
ーザー光(波長248nm)を照射した結果、結晶性が
著しく良くなったという実験結果に基づくものである。
That is, as a result of irradiation of KrF excimer laser light (wavelength of 248 nm) on an amorphous silicon film which has been thoroughly dehydrogenated from a non-single crystal silicon film, the experimental result shows that the crystallinity is significantly improved. It is based on.

【0015】非晶質珪素膜には一般的に水素が多量に含
まれており、この水素が不対結合手(ダングリングボン
ド)を中和している。しかしながら、本発明者らは上記
の実験事実から溶融状態における非晶質からの結晶化に
おいては、不対結合手の存在が極めて重要であるという
認識に立ち、非晶質状態において不対結合手を意図的に
形成させることにより、溶融状態における瞬間的な結晶
化を助長させる方法を見出したものである。
The amorphous silicon film generally contains a large amount of hydrogen, and this hydrogen neutralizes dangling bonds. However, the present inventors have recognized from the above experimental fact that the existence of dangling bonds is extremely important in the crystallization from amorphous in the molten state, and the dangling bonds in the amorphous state are very important. The inventors have found a method of promoting instantaneous crystallization in a molten state by intentionally forming.

【0016】また、この際において珪素半導体膜表面を
空気に曝すことによって膜表面に酸化膜等が出来てしま
うと、せっかく形成した不対結合手が中和されてしまう
ので前述のように真空または不活性雰囲気中においてレ
ーザー照射による結晶化を行なうことは大変重要であ
る。
Further, at this time, if an oxide film or the like is formed on the surface of the silicon semiconductor film by exposing the surface of the silicon to the air, the dangling bonds thus formed are neutralized. It is very important to carry out crystallization by laser irradiation in an inert atmosphere.

【0017】非晶質珪素半導体の結晶化温度以下の温度
というのは、加熱処理によって非晶質珪素半導体が結晶
化を起こし始める温度のことである。
The temperature not higher than the crystallization temperature of the amorphous silicon semiconductor is the temperature at which the amorphous silicon semiconductor starts to be crystallized by the heat treatment.

【0018】結晶化温度以下の温度でレーザー光の照射
による結晶化前の加熱アニールを行なうのは、一度結晶
化を起こした珪素膜に対してレーザー光を照射しても結
晶性の改善が殆ど見られず、非晶質の状態でレーザー光
を照射して結晶化した膜に比べると結晶性が著しく低い
という実験結果に基づくものである。
The heating annealing before crystallization by irradiation with laser light at a temperature not higher than the crystallization temperature results in almost the improvement of crystallinity even if the silicon film once crystallized is irradiated with laser light. This is based on the experimental result that the crystallinity is remarkably lower than that of a film which is not seen and is crystallized by irradiating laser light in an amorphous state.

【0019】従って、非晶質珪素半導体膜中からの水素
出しをその非晶質半導体膜の結晶化温度以下の温度で行
なうことは極めて重要である。しかしながら、本発明の
構成においては非晶質珪素半導体膜中からの水素出しを
徹底的に行い膜中における不対結合手をできるだけ多く
生成させることが極めて重要でもあるので、結晶化を起
こさない程度のなるべく高い温度で水素出しのための加
熱処理を行う必要がある。
Therefore, it is extremely important to carry out hydrogen desorption from the amorphous silicon semiconductor film at a temperature below the crystallization temperature of the amorphous semiconductor film. However, in the structure of the present invention, it is also extremely important to thoroughly remove hydrogen from the amorphous silicon semiconductor film to generate as many unpaired bonds as possible in the film, and therefore, to the extent that crystallization does not occur. It is necessary to perform heat treatment for hydrogen discharge at a temperature as high as possible.

【0020】加熱による水素出しは、水素出しが均一に
かつ徹底的にできることが大きな特徴である。その結
果、粒径サイズが大きく、しかも粒径サイズのそろった
多結晶珪素半導体膜を得るとができる。
The major feature of hydrogen discharge by heating is that hydrogen discharge can be carried out uniformly and thoroughly. As a result, a polycrystalline silicon semiconductor film having a large grain size and a uniform grain size can be obtained.

【0021】以上においてはレーザー光の照射による結
晶化について主に説明したが、レーザー光の代わりに強
光の照射による方法を採用してもよい。特に赤外光の照
射によるラピッド・サーマル・アニール(RTA)を用
いて結晶化を行うことは有用である。赤外光はガラス基
板には吸収されにくく、珪素膜には吸収され易いので、
珪素膜を選択的に加熱することができる。
In the above, crystallization by irradiation with laser light has been mainly described, but a method by irradiation with intense light may be adopted instead of laser light. Especially, it is useful to perform crystallization by using rapid thermal annealing (RTA) by irradiation of infrared light. Infrared light is difficult to be absorbed by the glass substrate and easily absorbed by the silicon film.
The silicon film can be selectively heated.

【0022】また本発明は、非晶質珪素膜の一方の表面
に結晶化を助長する触媒元素を導入し、しかる後に加熱
処理を行ない前記触媒元素の作用で結晶核を前記非晶質
珪素膜の一方の表面およびその近傍に形成し、しかる後
に結晶核が形成された面側(前記非晶質珪素膜の一方の
表面側)からレーザー光を照射し、前記結晶核から結晶
成長を行わすことを特徴とする。またこの際、触媒元素
の導入前、または触媒元素の導入後で結晶核の形成前、
または結晶核の形成後に非晶質珪素膜からの脱水素化を
促すための加熱処理を行うことを特徴とする。
Further, according to the present invention, a catalyst element that promotes crystallization is introduced into one surface of the amorphous silicon film, and then heat treatment is performed so that crystal nuclei are formed by the action of the catalyst element in the amorphous silicon film. On one surface and in the vicinity thereof, and then laser light is irradiated from the side where the crystal nuclei are formed (one surface side of the amorphous silicon film) to grow crystals from the crystal nuclei. It is characterized by At this time, before the introduction of the catalytic element, or after the introduction of the catalytic element and before the formation of crystal nuclei,
Alternatively, heat treatment for promoting dehydrogenation from the amorphous silicon film is performed after the formation of the crystal nuclei.

【0023】結晶化を行うためのレーザー光の照射は、
非晶質珪素膜の結晶核が形成された面側から行うことが
重要である。これは、非晶質珪素膜の結晶核が形成され
た面側からレーザー光を照射した場合において得られた
結晶性珪素膜の膜質と、非晶質珪素膜の結晶核が形成さ
れた面とは反対側の面側からレーザー光を照射した場合
において得られた結晶性珪素膜の膜質とを比較すること
によって見出された結果による。
Irradiation of laser light for crystallization is
It is important to carry out from the surface side of the amorphous silicon film on which crystal nuclei are formed. This is because the film quality of the crystalline silicon film obtained by irradiating the laser light from the surface of the amorphous silicon film on which the crystal nuclei are formed and the surface of the amorphous silicon film on which the crystal nuclei are formed. Is the result found by comparing with the film quality of the crystalline silicon film obtained when the laser beam is irradiated from the opposite surface side.

【0024】レーザー光の照射方向を限定するのは以下
の理由による。レーザー結晶化の際の特性のばらつきに
ついて、検討の結果、レーザー照射部内での温度分布に
起因する結晶性の相違及び核発生が偶発的であることの
2点が主たる原因であるとの認識に到った。この理由に
ついて更に詳細に説明すると、レーザー光の強度分布は
一般的にガウス分布を持っており、この分布に伴い非晶
質珪素膜の温度も分布を有する。その結果、溶融あるい
は一部溶融を経由する結晶化過程において、温度の低い
ところあるいは熱の拡散の高いところから非晶質珪素膜
の融点以下となり結晶化が発生する筈であるが、この部
分に必ずしも結晶核が存在するとは限らず、過冷却液体
が結晶核と触れたところで爆発的に結晶化が起こること
が予想される。また、その結晶核自身も酸化珪素との界
面の凹凸等であるため均一な結晶化が困難であると予想
されるのである。
The reason for limiting the irradiation direction of the laser light is as follows. As a result of studying the variation in characteristics during laser crystallization, it was recognized that the two main reasons were the difference in crystallinity due to the temperature distribution in the laser irradiation area and the accidental nucleation. Arrived To explain this reason in more detail, the intensity distribution of the laser light generally has a Gaussian distribution, and the temperature of the amorphous silicon film also has a distribution in accordance with this distribution. As a result, in the crystallization process through melting or partial melting, the temperature should be lower than the melting point of the amorphous silicon film from where the temperature is low or where heat is diffused, and crystallization should occur. Crystal nuclei do not always exist, and it is expected that crystallization will occur explosively when the supercooled liquid comes into contact with the crystal nuclei. Further, since the crystal nuclei themselves have irregularities at the interface with silicon oxide, it is expected that uniform crystallization will be difficult.

【0025】この現象を回避するためには、溶融部分が
最初に融点以下の温度に下がる部分と、結晶核が存在す
る部分が一致していることが望ましい。その為に発明者
らはレーザー結晶化の前に予め制御された結晶核を導入
し、その後レーザー結晶化を施すことを試みた。その結
果、結晶核として非晶質珪素よりもレーザー光の透過率
が高く、熱伝導率の高い材料を用いた場合、即ち非晶質
珪素よりも早く珪素の融点以下に低下する材料を用いた
場合には、そこから結晶成長が始まり、良好な結晶性珪
素薄膜を得ることが可能であることを見出した。この様
な材料としては多くの結晶性材料をその候補として挙げ
ることができるが、その中でも特にエピタキシャル成長
可能な材料として、結晶性珪素の微小な結晶粒、あるい
は非晶質珪素にニッケル触媒を添加後加熱して得られる
ニッケルシリサイド等が特に望ましい。
In order to avoid this phenomenon, it is desirable that the portion where the melted portion first falls below the melting point and the portion where the crystal nuclei exist coincide. Therefore, the inventors tried to introduce a pre-controlled crystal nucleus before laser crystallization and then perform laser crystallization. As a result, when a material having higher laser conductivity and higher thermal conductivity than amorphous silicon is used as the crystal nucleus, that is, a material that lowers to the melting point of silicon faster than amorphous silicon is used. In this case, it was found that crystal growth started from there and a good crystalline silicon thin film could be obtained. As such a material, many crystalline materials can be listed as candidates. Particularly, as a material capable of epitaxial growth, fine crystal grains of crystalline silicon or amorphous silicon after nickel catalyst is added. Nickel silicide or the like obtained by heating is particularly desirable.

【0026】そして結晶核を導入する場所であるが、非
晶質珪素膜の全体に均一に導入するのではなく、基板に
対して上側の界面あるいは下地との界面近傍に導入し、
且つレーザー光の照射方向を結晶核が導入された界面側
から照射することにより最も特性の良い結晶性珪素膜が
得られることが判明した。界面に結晶核を導入すこと
は、結晶成長が膜厚方向に十分に可能であることによる
と考えられ、一つの結晶粒を大きくする効果があるもの
と考えられる。またレーザーの照射方向については、結
晶核を通してその界面を特に加熱する効果、あるいは膜
厚方向での温度勾配の効果等に起因することが考えられ
るが、これについては完全には機構は解明できていな
い。
At the place where crystal nuclei are introduced, the crystal nuclei are not uniformly introduced into the entire amorphous silicon film, but are introduced into the interface above the substrate or near the interface with the base,
Moreover, it was found that the crystalline silicon film with the best characteristics can be obtained by irradiating the laser light irradiation direction from the interface side where the crystal nuclei are introduced. It is considered that the introduction of crystal nuclei at the interface is due to the fact that crystal growth is sufficiently possible in the film thickness direction, and it is considered to have the effect of enlarging one crystal grain. The direction of laser irradiation may be due to the effect of heating the interface through the crystal nuclei, the effect of temperature gradient in the film thickness direction, etc., but the mechanism has not been completely clarified. Absent.

【0027】非晶質珪素膜の結晶化を助長する触媒元素
としては、好ましくはNi、Pt、Cu、Ag、Au、
In、Sn、Pb、P、As、Sbから選ばれた一種ま
たは複数種類の元素を利用することができる。また、VI
II族元素、IIIb、IVb、Vb元素から選ばれた一種または
複数種類の元素を利用することもできる。
The catalytic element that promotes crystallization of the amorphous silicon film is preferably Ni, Pt, Cu, Ag, Au,
One or more elements selected from In, Sn, Pb, P, As, and Sb can be used. Also, VI
It is also possible to use one or more kinds of elements selected from the group II elements, IIIb, IVb, and Vb elements.

【0028】結晶化を助長する触媒元素の導入方法とし
ては、触媒元素を含む溶液を非晶質珪素膜表面に塗布す
ることによる方法が有用である。
As a method of introducing the catalytic element that promotes crystallization, a method of applying a solution containing the catalytic element to the surface of the amorphous silicon film is useful.

【0029】特に本発明においては、非晶質珪素膜の表
面に接して触媒元素が導入されることが重要である。こ
のことは、触媒元素の量を制御する上で極めて重要であ
る。
Particularly in the present invention, it is important that the catalytic element is introduced in contact with the surface of the amorphous silicon film. This is extremely important in controlling the amount of catalytic element.

【0030】触媒元素が導入されるのは、非晶質珪素膜
の上面であっても下面であってもよい。非晶質珪素膜の
上面に触媒元素を導入するのであれば、非晶質珪素膜を
形成した後に、触媒元素を含有した溶液を非晶質珪素膜
上に塗布すればよいし、非晶質珪素膜の下面に触媒元素
を導入するのであれば、非晶質珪素膜を形成する前に下
地表面に触媒元素を含有した溶液を塗布し、下地表面に
接して触媒元素を保持する状態とすればよい。
The catalyst element may be introduced into either the upper surface or the lower surface of the amorphous silicon film. If the catalytic element is introduced onto the upper surface of the amorphous silicon film, the amorphous silicon film may be formed and then a solution containing the catalytic element may be applied onto the amorphous silicon film. If the catalytic element is introduced into the lower surface of the silicon film, a solution containing the catalytic element may be applied to the surface of the base before forming the amorphous silicon film, and the catalyst element may be held in contact with the surface of the base. Good.

【0031】本発明の構成を採用することによって以下
に示すような基本的な有意性を得ることができる。 (a)溶液中における触媒元素濃度は、予め厳密に制御
し結晶性をより高めかつその元素の量をより少なくする
ことが可能である。 (b)溶液と非晶質珪素膜の表面とが接触していれば、
触媒元素の非晶質珪素への導入量は、溶液中における触
媒元素の濃度によって決まる。 (c)非晶質珪素膜の表面に吸着する触媒元素が主に結
晶化に寄与することとなるので、必要最小限度の濃度で
触媒元素を導入できる。 (d)高温プロセスを必要としないで、結晶性の良好な
結晶性珪素膜を得ることができる。
By adopting the configuration of the present invention, the following basic significance can be obtained. (A) The concentration of the catalyst element in the solution can be strictly controlled in advance to enhance the crystallinity and reduce the amount of the element. (B) If the solution is in contact with the surface of the amorphous silicon film,
The amount of the catalytic element introduced into the amorphous silicon depends on the concentration of the catalytic element in the solution. (C) Since the catalytic element adsorbed on the surface of the amorphous silicon film mainly contributes to crystallization, the catalytic element can be introduced at the required minimum concentration. (D) A crystalline silicon film having good crystallinity can be obtained without requiring a high temperature process.

【0032】非晶質珪素膜上に結晶化を助長する元素を
含有させた溶液を塗布する方法としては、溶液として水
溶液、有機溶媒溶液等を用いることができる。ここで含
有とは、化合物として含ませるという意味と、単に分散
させることにより含ませるという意味との両方を含む。
As a method of applying a solution containing an element that promotes crystallization on the amorphous silicon film, an aqueous solution, an organic solvent solution or the like can be used as the solution. Here, the inclusion includes both the meaning of being contained as a compound and the meaning of being contained by simply dispersing.

【0033】触媒元素を含む溶媒としては、極性溶媒で
ある水、アルコール、酸、アンモニアから選ばれたもの
を用いることができる。
As the solvent containing the catalyst element, a solvent selected from polar solvents such as water, alcohol, acid and ammonia can be used.

【0034】触媒としてニッケルを用い、このニッケル
を極性溶媒に含ませる場合、ニッケルはニッケル化合物
として導入される。このニッケル化合物としては、代表
的には臭化ニッケル、酢酸ニッケル、蓚酸ニッケル、炭
酸ニッケル、塩化ニッケル、沃化ニッケル、硝酸ニッケ
ル、硫酸ニッケル、蟻酸ニッケル、ニッケルアセチルア
セトネ−ト、4−シクロヘキシル酪酸ニッケル、酸化ニ
ッケル、水酸化ニッケルから選ばれたものが用いられ
る。
When nickel is used as the catalyst and this nickel is included in the polar solvent, nickel is introduced as a nickel compound. The nickel compound is typically nickel bromide, nickel acetate, nickel oxalate, nickel carbonate, nickel chloride, nickel iodide, nickel nitrate, nickel sulfate, nickel formate, nickel acetylacetonate, 4-cyclohexyl butyric acid. A material selected from nickel, nickel oxide, and nickel hydroxide is used.

【0035】また触媒元素を含む溶媒として、無極性溶
媒であるベンゼン、トルエン、キシレン、四塩化炭素、
クロロホルム、エーテルから選ばれたものを用いること
ができる。
Further, as a solvent containing a catalytic element, benzene, toluene, xylene, carbon tetrachloride, which are nonpolar solvents,
It is possible to use one selected from chloroform and ether.

【0036】この場合はニッケルはニッケル化合物とし
て導入される。このニッケル化合物としては代表的に
は、ニッケルアセチルアセトネ−ト、2−エチルヘキサ
ン酸ニッケルから選ばれたものを用いることができる。
In this case, nickel is introduced as a nickel compound. As the nickel compound, one selected from nickel acetylacetonate and nickel 2-ethylhexanoate can be typically used.

【0037】また触媒元素を含有させた溶液に界面活性
剤を添加することも有用である。これは、被塗布面に対
する密着性を高め吸着性を制御するためである。この界
面活性剤は予め被塗布面上に塗布するのでもよい。
It is also useful to add a surfactant to the solution containing the catalytic element. This is to enhance the adhesion to the surface to be coated and control the adsorptivity. This surfactant may be applied on the surface to be coated in advance.

【0038】触媒元素としてニッケル単体を用いる場合
には、酸に溶かして溶液とする必要がある。
When elemental nickel is used as the catalytic element, it must be dissolved in acid to form a solution.

【0039】以上述べたのは、触媒元素であるニッケル
が完全に溶解した溶液を用いる例であるが、ニッケルが
完全に溶解していなくとも、ニッケル単体あるいはニッ
ケルの化合物からなる粉末が分散媒中に均一に分散した
エマルジョンの如き材料を用いてもよい。または酸化膜
形成用の溶液を用いるのでもよい。このような溶液とし
ては、東京応化工業株式会社のOCD(Ohka Diffusion
Source)を用いることができる。このOCD溶液を用い
れば、被形成面上に塗布し、200度程度でベークする
ことで、簡単に酸化珪素膜を形成できる。また不純物を
添加することも自由であるので、本発明に利用すること
ができる。
The above description is an example of using a solution in which nickel, which is a catalytic element, is completely dissolved. However, even if nickel is not completely dissolved, a powder of nickel alone or a nickel compound is in the dispersion medium. A material such as an emulsion uniformly dispersed in the above may be used. Alternatively, a solution for forming an oxide film may be used. Examples of such a solution include OCD (Ohka Diffusion) of Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.
Source) can be used. Using this OCD solution, a silicon oxide film can be easily formed by applying it on the surface to be formed and baking it at about 200 degrees. Further, it is also possible to add impurities so that it can be utilized in the present invention.

【0040】なおこれらのことは、触媒元素としてニッ
ケル以外の材料を用いた場合であっても同様である。
The same applies to the case where a material other than nickel is used as the catalyst element.

【0041】結晶化を助長する触媒元素としてニッケル
を用い、このニッケルを含有させる溶液溶媒として水の
如き極性溶媒を用いた場合において、非晶質珪素膜にこ
れら溶液を直接塗布すると、溶液が弾かれてしまうこと
がある。この場合は、100Å以下の薄い酸化膜をまず
形成し、その上に触媒元素を含有させた溶液を塗布する
ことで、均一に溶液を塗布することができる。また、界
面活性剤の如き材料を溶液中に添加する方法により濡れ
を改善する方法も有効である。
When nickel is used as a catalyst element for promoting crystallization and a polar solvent such as water is used as a solution solvent containing nickel, when these solutions are directly applied to the amorphous silicon film, the solution becomes elastic. You may get burned. In this case, a thin oxide film having a thickness of 100 Å or less is first formed, and a solution containing a catalytic element is applied thereon, whereby the solution can be applied uniformly. A method of improving wetting by adding a material such as a surfactant to the solution is also effective.

【0042】また、溶液として2−エチルヘキサン酸ニ
ッケルのトルエン溶液の如き無極性溶媒を用いること
で、非晶質珪素膜表面に直接塗布することができる。こ
の場合にはレジスト塗布の際に使用されている密着剤の
如き材料を予め塗布することは有効である。しかし塗布
量が多過ぎる場合には逆に非晶質珪素中への触媒元素の
添加を妨害してしまうために注意が必要である。
Further, by using a non-polar solvent such as a toluene solution of nickel 2-ethylhexanoate as a solution, it is possible to directly coat the surface of the amorphous silicon film. In this case, it is effective to pre-apply a material such as an adhesive used when applying the resist. However, if the coating amount is too large, the addition of the catalytic element into the amorphous silicon will be hindered, and therefore caution must be exercised.

【0043】溶液に含ませる触媒元素の量は、その溶液
の種類にも依存するが、概略の傾向としてはニッケル量
として溶液に対して200ppm〜1ppm、好ましく
は50ppm〜1ppm(重量換算)とすることが望ま
しい。これは、結晶化終了後における膜中のニッケル濃
度に鑑みて決められる値である。
The amount of the catalytic element contained in the solution depends on the type of the solution, but the general tendency is to set the amount of nickel to 200 ppm to 1 ppm, preferably 50 ppm to 1 ppm (weight conversion) relative to the solution. Is desirable. This is a value determined in consideration of the nickel concentration in the film after the crystallization is completed.

【0044】触媒元素を添加した非晶質珪素膜を加熱処
理を行って結晶核を形成した後に、レーザー光の照射を
行なうことによって、非晶質珪素膜全面を均一に結晶性
珪素膜へと結晶化させることができる。このレーザーに
よる結晶化工程においては、非常に特異的な現象が観測
されている。結晶核を導入しない場合に全面結晶化を行
うのに必要なレーザーパワーに比較してかなり小さなレ
ーザーパワーで同程度の結晶化が可能なのである。一般
的には、微結晶化した非晶質膜を結晶化するためには、
結晶成分を含んでいない膜を結晶化させるよりも高いレ
ーザーパワーが必要(透過率が異なる為に吸収されるレ
ーザーパワーが小さい為)とされているのに対し、それ
とは逆の傾向であり、このことは今回の発明の大きなメ
リットの一つでもある。
The amorphous silicon film to which the catalytic element has been added is heat-treated to form crystal nuclei and then irradiated with laser light to uniformly form the entire surface of the amorphous silicon film into a crystalline silicon film. It can be crystallized. A very specific phenomenon has been observed in this laser crystallization process. Compared with the laser power required to perform crystallization on the whole surface when crystal nuclei are not introduced, the same degree of crystallization can be achieved with a considerably smaller laser power. Generally, in order to crystallize a microcrystallized amorphous film,
A higher laser power than that required to crystallize a film containing no crystal component is required (because the laser power absorbed is small due to the different transmittance), while the opposite tendency is observed. This is also one of the great merits of the present invention.

【0045】触媒元素の導入量を調節することにより、
結晶核の密度を制御することができる。結晶核が形成さ
れた状態は、全体として見れば結晶性を有する成分と非
晶質の成分とが混在する状態ということもできる。ここ
でレーザー光を照射することによって、この結晶性を有
する成分に存在する結晶核から結晶成長を行なわすこと
ができ、結晶性の高い珪素膜を得ることができる。即
ち、小さな結晶粒を大きな結晶粒へと成長させることが
できる。そのため、結晶成長距離、それに付随する結晶
粒の大きさ、また結晶粒の数等も、初期に導入する触媒
元素の量及びレーザーパワーを適宜設定することにより
制御可能である。
By adjusting the introduction amount of the catalytic element,
The density of crystal nuclei can be controlled. The state in which the crystal nuclei are formed can be said to be a state in which a crystalline component and an amorphous component are mixed as a whole. By irradiating with laser light here, crystal growth can be performed from crystal nuclei present in the component having crystallinity, and a silicon film with high crystallinity can be obtained. That is, it is possible to grow small crystal grains into large crystal grains. Therefore, the crystal growth distance, the size of the accompanying crystal grains, the number of crystal grains, and the like can be controlled by appropriately setting the amount of the catalytic element initially introduced and the laser power.

【0046】またレーザー光の照射の代わりに、強光特
に赤外光を照射する方法を採用してもよい。赤外光はガ
ラスには吸収されにくく、珪素薄膜に吸収されやすいの
で、ガラス基板上に形成された珪素薄膜を選択的に加熱
することができ有用である。この赤外光を用いる方法
は、ラピッド・サーマル・アニール(RTA)またはラ
ピッド・サーマル・プロセス(RTP)と呼ばれる。
Instead of irradiating with laser light, a method of irradiating with intense light, especially infrared light may be adopted. Infrared light is difficult to be absorbed by glass and easily absorbed by a silicon thin film, so that the silicon thin film formed on the glass substrate can be selectively heated, which is useful. This method using infrared light is called rapid thermal annealing (RTA) or rapid thermal process (RTP).

【0047】また、触媒元素の導入方法は、水溶液やア
ルコール等の溶液を用いることに限定されるものではな
く、触媒元素を含んだ物質を広く用いることができる。
例えば、触媒元素を含んだ金属化合物や酸化物を用いる
ことができる。
The method of introducing the catalyst element is not limited to the use of an aqueous solution or a solution such as alcohol, but a wide range of substances containing the catalyst element can be used.
For example, a metal compound or oxide containing a catalytic element can be used.

【0048】[0048]

【作用】触媒元素の作用により非晶質珪素膜の一方の面
およびその近傍に結晶核を形成し、さらにこの非晶質珪
素膜中に人為的に多量の不対結合手を形成し、しかる後
に結晶核が形成された面側からレーザー光または強光の
照射を行うことによって前記結晶核から結晶成長を行わ
すことができ、良好な結晶性を有する結晶性珪素膜を得
ることができる。
The action of the catalytic element forms crystal nuclei on one surface of the amorphous silicon film and in the vicinity thereof, and further artificially forms a large number of dangling bonds in the amorphous silicon film. By subsequently irradiating the surface on which the crystal nuclei are formed with laser light or intense light, crystals can be grown from the crystal nuclei, and a crystalline silicon film having good crystallinity can be obtained.

【0049】また不対結合手が人為的に多量に形成され
た非晶質珪素膜に触媒元素の作用により結晶核を形成
し、しかる後にレーザー光または強光を照射することに
より、前記結晶核からの結晶成長を行わすことができ、
良好な結晶性珪素膜を得ることができる。
The crystal nuclei are formed by the action of the catalytic element on the amorphous silicon film in which a large number of dangling bonds are artificially formed, and then the crystal nuclei are irradiated with laser light or intense light. Crystal growth from
A good crystalline silicon film can be obtained.

【0050】[0050]

【実施例】【Example】

〔実施例1〕本実施例は、非晶質珪素膜をレーザー光の
照射よって結晶化させる際における水素出しのための加
熱処理の効果を実験結果に基づいて示すものである。
[Embodiment 1] This embodiment shows the effect of a heat treatment for hydrogen extraction when an amorphous silicon film is crystallized by laser light irradiation based on experimental results.

【0051】まず、下地保護膜である酸化珪素膜を10
00Åの厚さに成膜したガラス基板(コーニング705
9)上にプラズマCVD法によって非晶質珪素膜(a−
Si膜)を1000Åの厚さに以下の条件で成膜した。 RF電力 50W 反応圧力 0.05torr 反応ガス流量 H2 =45 sccm SiH4 =5 sccm 基板温度 300度
First, the silicon oxide film which is the base protection film
Glass substrate with a film thickness of 00Å (Corning 705
9) an amorphous silicon film (a-
A Si film) was formed to a thickness of 1000Å under the following conditions. RF power 50 W Reaction pressure 0.05 torr Reaction gas flow rate H 2 = 45 sccm SiH 4 = 5 sccm Substrate temperature 300 degrees

【0052】上記の試料を2種類製作した。1種類は加
熱処理なし、他の1種類は不活性気体である窒素雰囲気
中において500度の温度で1時間加熱処理した。この
加熱処理は、非晶質珪素膜中から水素出しを行い、膜中
に不対結合手を人為的に形成するためのものである。そ
して両者に対して真空中において波長248nmのKr
Fエキシマレーザーを照射し結晶化を行なった。この工
程は、レーザー光のエネルギー密度を変化させてワンシ
ョットだけ行なった。また、基板は加熱せずにレーザー
光の照射を行なった。
Two kinds of the above samples were manufactured. One type was not heat-treated, and the other type was heat-treated for 1 hour at a temperature of 500 ° C. in a nitrogen atmosphere which is an inert gas. This heat treatment is for discharging hydrogen from the amorphous silicon film to artificially form dangling bonds in the film. And for both, in a vacuum, the Kr of wavelength 248 nm
Crystallization was performed by irradiation with F excimer laser. This step was performed only for one shot by changing the energy density of laser light. Further, the substrate was irradiated with laser light without heating.

【0053】上記のごとくして作製した2種類の試料の
結晶性を調べるためにラマンスペクトルを測定した。図
1においてAで示される曲線は、レーザー光の照射前に
500度の温度で1時間加熱処理した試料のラマンスペ
クトルのピークの波数(cm-1)と照射したレーザー光
のエネルギー密度(mJ/cm2 )との関係を示したグ
ラフである。またBで示される曲線は、レーザー光の照
射前に加熱処理を行なわなかった試料のラマンスペクト
ルのピークと波数(cm-1)と照射したレーザー光のエ
ネルギー密度(mJ/cm2 )との関係を示したグラフ
である。
Raman spectra were measured to examine the crystallinity of the two types of samples produced as described above. The curve indicated by A in FIG. 1 is the wave number (cm −1 ) of the peak of the Raman spectrum of the sample heat-treated at a temperature of 500 ° C. for 1 hour before the laser light irradiation and the energy density (mJ / mJ / 3 is a graph showing a relationship with cm 2 ). The curve indicated by B is the relationship between the peak and wave number (cm -1 ) of the Raman spectrum of the sample that was not heat-treated before laser light irradiation, and the energy density (mJ / cm 2 ) of the laser light irradiated. It is a graph showing.

【0054】図1の曲線Aを見ると、レーザー光の照射
前に加熱処理を行うことによって、低いレーザーのエネ
ルギー密度においても単結晶珪素のピークである521
cm-1に近い値を得られることが分かる。一般に非晶質
珪素膜を結晶化させた膜のラマンスペクルのピークが単
結晶珪素のラマンスペクトルのピークである521cm
-1に近い程、この膜の結晶粒径の大きさは大きく、また
その結晶性が良好なことが知られている。このことから
水素出しのための加熱処理を行なうことにより結晶粒径
が大きくより結晶性の高い珪素膜が得られることが結論
される。
As can be seen from the curve A in FIG. 1, by performing the heat treatment before the irradiation of the laser beam, the peak of the single crystal silicon is 521 even at a low laser energy density.
It can be seen that a value close to cm -1 can be obtained. Generally, the peak of Raman spectrum of a film obtained by crystallizing an amorphous silicon film is 521 cm which is the peak of Raman spectrum of single crystal silicon.
It is known that the closer to -1 , the larger the crystal grain size of this film and the better its crystallinity. From this, it is concluded that a silicon film having a large crystal grain size and higher crystallinity can be obtained by performing the heat treatment for discharging hydrogen.

【0055】また、曲線Bより水素出しのための加熱処
理を行なわない場合、レーザー光のエネルギー密度に結
晶性が大きく依存してしまうことが分かる。またエネル
ギー密度の大きなレーザー光を照射しないと良好な結晶
性が得られないことが分かる。
Further, from the curve B, it can be seen that the crystallinity greatly depends on the energy density of the laser light when the heat treatment for discharging hydrogen is not performed. Further, it is understood that good crystallinity cannot be obtained unless laser light having a large energy density is irradiated.

【0056】一般にエキシマレーザーのエネルギ−密度
は変動しやすく、安定性に欠けることが欠点とされてい
る。しかし、曲線Aのような関係が得られる場合は、レ
ーザー光の強度に対する結晶性の依存性が少ないので、
このエキシマレーザーの不安定性の影響をあまり受けな
いで均一な結晶性を有した結晶性珪素膜を得ることがで
きる。
Generally, the energy density of an excimer laser is apt to fluctuate and lacks stability, which is a drawback. However, when the relationship such as the curve A is obtained, the crystallinity has little dependence on the intensity of the laser beam,
A crystalline silicon film having uniform crystallinity can be obtained without being affected by the instability of the excimer laser.

【0057】しかし、曲線Bの場合、即ち水素出しのた
めの加熱処理を行なわない場合にはレーザー光のエネル
ギー密度の変動によって結晶性が不均一になってしまう
ことになる。
However, in the case of the curve B, that is, when the heat treatment for discharging hydrogen is not performed, the crystallinity becomes non-uniform due to the fluctuation of the energy density of the laser beam.

【0058】実際の作製工程においては、いかに均一な
特性を持ったデバイスを作製するかが大きな問題であ
る。従って曲線Aに示されるようにレーザー光のエネル
ギー密度に依存せずに安定しかつ良好な結晶性を示す結
晶性珪素膜が得られることは有用である。
In the actual manufacturing process, how to manufacture a device having uniform characteristics is a big problem. Therefore, as shown by the curve A, it is useful to obtain a crystalline silicon film which is stable and has good crystallinity independent of the energy density of laser light.

【0059】また、図1を見ると水素出しのための加熱
処理をした試料は曲線Aに示されているように低いエネ
ルギー密度のレーザー光で結晶化が起こっていることが
結論される。このことより水素出しのための加熱処理を
行うことにより結晶化が発生するための最低エネルギー
密度(閾値エネルギー密度)を低くできることが結論さ
れる。
Further, as shown in FIG. 1, it is concluded that the sample heat-treated for hydrogen generation is crystallized by a laser beam having a low energy density as shown by the curve A. From this, it is concluded that the minimum energy density (threshold energy density) for causing crystallization can be lowered by performing the heat treatment for dehydrogenation.

【0060】このことより、非晶質珪素膜中に対する水
素出しを徹底的に行い、ダングリングボンドを多量に形
成させることによって結晶化のための閾値エネルギー密
度を低くできるという結論を得ることができる。
From this, it can be concluded that the threshold energy density for crystallization can be lowered by thoroughly discharging hydrogen into the amorphous silicon film and forming a large amount of dangling bonds. .

【0061】〔実施例2〕本実施例では、結晶化を助長
する触媒元素を水溶液に含有させて、非晶質珪素膜上に
塗布し、結晶化を助長する触媒元素を導入する工程と、
結晶核形成のための加熱処理工程と、水素出しのための
加熱処理工程と、レーザー光の照射による結晶化の工程
と、について説明する。
Example 2 In this example, a step of incorporating a catalytic element that promotes crystallization into an aqueous solution, coating the solution on an amorphous silicon film, and introducing a catalytic element that promotes crystallization,
The heat treatment step for forming crystal nuclei, the heat treatment step for dehydrogenation, and the crystallization step by laser light irradiation will be described.

【0062】図2を用いて、触媒元素(ここではニッケ
ルを用いる)を導入するところまでを説明する。本実施
例においては、基板11としてコーニング7059ガラ
スを用いる。またその大きさは100mm×100mm
とする。
The steps up to the introduction of the catalytic element (here, nickel is used) will be described with reference to FIG. In this embodiment, Corning 7059 glass is used as the substrate 11. The size is 100mm x 100mm
And

【0063】まず、非晶質珪素膜12をプラズマCVD
法やLPCVD法によって100〜1500Åの厚さに
形成する。ここでは、プラズマCVD法によって非晶質
珪素膜12を1000Åの厚さに成膜する。(図1
(A))
First, the amorphous silicon film 12 is subjected to plasma CVD.
Method and LPCVD method to form a film having a thickness of 100 to 1500 Å. Here, the amorphous silicon film 12 is formed to a thickness of 1000 Å by the plasma CVD method. (Fig. 1
(A))

【0064】そして、汚れ及び自然酸化膜を取り除くた
めにフッ酸処理を行い、その後酸化膜13を10〜50
Åに成膜する。汚れが無視できる場合には、酸化膜13
の代わりに自然酸化膜をそのまま用いれば良い。
Then, a hydrofluoric acid treatment is performed to remove dirt and a natural oxide film, and then the oxide film 13 is removed by 10 to 50.
Deposit on Å. If dirt can be ignored, oxide film 13
Instead of the above, a natural oxide film may be used as it is.

【0065】なお、この酸化膜13は極薄のため正確な
膜厚は不明であるが、20Å程度であると考えられる。
ここでは酸素雰囲気中でのUV光の照射により酸化膜1
3を成膜する。成膜条件は、酸素雰囲気中においてUV
を5分間照射することによって行なう。この酸化膜13
の成膜方法としては、熱酸化法を用いるのでもよい。ま
た過酸化水素による処理によるものでもよい。
Since the oxide film 13 is extremely thin, the exact film thickness is unknown, but it is considered to be about 20Å.
Here, the oxide film 1 is formed by irradiation with UV light in an oxygen atmosphere.
3 is deposited. The film forming conditions are UV in an oxygen atmosphere.
Is irradiated for 5 minutes. This oxide film 13
A thermal oxidation method may be used as the film forming method. Alternatively, treatment with hydrogen peroxide may be used.

【0066】この酸化膜13は、後のニッケルを含んだ
酢酸塩溶液を塗布する工程で、非晶質珪素膜の表面全体
に酢酸塩溶液を行き渡らせるため、即ち濡れ性の改善の
為のものである。例えば、非晶質珪素膜の表面に直接酢
酸塩溶液を塗布した場合、非晶質珪素が酢酸塩溶液を弾
いてしまうので、非晶質珪素膜の表面全体にニッケルを
導入することができない。即ち、均一な結晶化を行うこ
とができない。
This oxide film 13 is provided to spread the acetate solution over the entire surface of the amorphous silicon film in the later step of applying the acetate solution containing nickel, that is, to improve the wettability. Is. For example, when the acetate solution is directly applied to the surface of the amorphous silicon film, the amorphous silicon repels the acetate solution, so that nickel cannot be introduced to the entire surface of the amorphous silicon film. That is, uniform crystallization cannot be performed.

【0067】つぎに、酢酸塩溶液中にニッケルを添加し
た酢酸塩溶液を作る。ニッケルの濃度は25ppmとす
る。そしてこの酢酸塩溶液を非晶質珪素膜12上の酸化
膜13の表面に2ml滴下し、この状態を5分間保持す
る。そしてスピナー15を用いてスピンドライ(200
0rpm、60秒)を行う。(図1(C)、(D))
Next, an acetate solution is prepared by adding nickel to the acetate solution. The concentration of nickel is 25 ppm. Then, 2 ml of this acetate solution is dropped on the surface of the oxide film 13 on the amorphous silicon film 12, and this state is maintained for 5 minutes. Then spin dry (200
0 rpm, 60 seconds). (Fig. 1 (C), (D))

【0068】酢酸溶液中におけるニッケルの濃度は、1
ppm以上好ましくは10ppm以上であれば実用にな
る。また、溶液として2−エチルヘキサン酸ニッケルの
トルエン溶液の如き無極性溶媒を用いる場合、酸化膜1
3は不要であり、直接非晶質珪素膜上に触媒元素を導入
することができる。
The concentration of nickel in the acetic acid solution is 1
Practical use is achieved when the content is at least ppm, preferably at least 10 ppm. When a nonpolar solvent such as a toluene solution of nickel 2-ethylhexanoate is used as the solution, the oxide film 1
3 is unnecessary, and the catalyst element can be directly introduced onto the amorphous silicon film.

【0069】このニッケル溶液の塗布工程を、1回〜複
数回行なうことにより、スピンドライ後の非晶質珪素膜
12の表面に数Å〜数百Åの平均の膜厚を有するニッケ
ルを含む層14を形成することができる。この場合、こ
の層14中のニッケルがその後の加熱工程において、非
晶質珪素膜に拡散し、結晶化を助長する触媒として作用
する。なおこの層は、完全な膜になっているとは限らな
い。
A layer containing nickel having an average film thickness of several Å to several hundred Å is formed on the surface of the amorphous silicon film 12 after spin drying by performing the coating process of this nickel solution once to plural times. 14 can be formed. In this case, nickel in this layer 14 diffuses into the amorphous silicon film in the subsequent heating step and acts as a catalyst for promoting crystallization. Note that this layer is not always a perfect film.

【0070】上記溶液の塗布の後、1分間その状態を保
持させる。この保持させる時間によっても、最終的に珪
素膜12中に含まれるニッケルの濃度を制御することが
できる。またニッケルの濃度の制御は、溶液中のニッケ
ル濃度によって行なうことができる。
After application of the above solution, the state is maintained for 1 minute. The concentration of nickel contained in the silicon film 12 can be finally controlled also by the holding time. The nickel concentration can be controlled by the nickel concentration in the solution.

【0071】そして、加熱炉において、窒素雰囲気中に
おいて550度、1時間の加熱処理を行う。この結果、
基板11上に形成された一部結晶性を有する珪素薄膜1
2を得ることができる。即ち、この工程で結晶核を導入
することができる。また同時にこの工程において珪素薄
膜12中に不対結合手が形成される。この状態を模式的
に示した図を図3(A)に示す。図3(A)には、ガラ
ス基板11上に形成された非晶質珪素膜12の表面にニ
ッケルの導入によって形成された結晶核21が形成され
ている状態が示されている。また図3(A)に対応する
珪素薄膜の断面写真を図4に示す。図4に示されている
のは、ガラス基板上に形成された非晶質珪素膜の表面に
ニッケルの導入によって結晶核が形成され、その結晶核
がやや成長した状態を示している。図4においてこのや
や成長した結晶成分は黒い四角で示されている。なおガ
ラス基板表面には酸化珪素膜が形成されているが、図4
に示す写真においてはガラス基板と区別ができない。
Then, heat treatment is performed in a heating furnace in a nitrogen atmosphere at 550 ° C. for 1 hour. As a result,
Partially crystalline silicon thin film 1 formed on substrate 11
2 can be obtained. That is, crystal nuclei can be introduced in this step. At the same time, in this step, dangling bonds are formed in the silicon thin film 12. A view schematically showing this state is shown in FIG. FIG. 3A shows a state in which crystal nuclei 21 formed by introducing nickel are formed on the surface of the amorphous silicon film 12 formed on the glass substrate 11. A photograph of a cross section of the silicon thin film corresponding to FIG. 3A is shown in FIG. FIG. 4 shows a state in which crystal nuclei are formed on the surface of an amorphous silicon film formed on a glass substrate by introducing nickel and the crystal nuclei are slightly grown. In FIG. 4, this slightly grown crystal component is indicated by a black square. Although a silicon oxide film is formed on the surface of the glass substrate, as shown in FIG.
It cannot be distinguished from the glass substrate in the photograph shown in.

【0072】上記の加熱処理は500度以上の温度で行
うことができるが、温度が低いと加熱時間を長くしなけ
らばならず、生産効率が低下する。また、550度以上
とすると基板として用いるガラス基板の耐熱性の問題が
表面化してしまう。
The above heat treatment can be carried out at a temperature of 500 ° C. or higher, but if the temperature is low, the heating time must be lengthened and the production efficiency will be reduced. Further, if the temperature is 550 ° C. or more, the problem of heat resistance of the glass substrate used as the substrate is exposed.

【0073】本実施例においては、非晶質珪素膜上に触
媒元素を導入する方法を示したが、非晶質珪素膜下に触
媒元素を導入する方法を採用してもよい。この場合は、
非晶質珪素膜の成膜前に触媒元素を含有した溶液を用い
て、下地膜上に触媒元素を導入すればよい。
Although the method of introducing the catalytic element onto the amorphous silicon film has been described in this embodiment, the method of introducing the catalytic element below the amorphous silicon film may be adopted. in this case,
The catalyst element may be introduced onto the base film using a solution containing the catalyst element before forming the amorphous silicon film.

【0074】結晶核の形成の後、さらに400度、3時
間の加熱処理を窒素雰囲気中で行い、水素出しを徹底的
に行う。この工程において、膜中に不対結合手が多量に
形成される。こうして結晶核が導入され、しかも不対結
合手が形成された一部結晶性を有する珪素膜12を得
る。次に、KrFエキシマレーザ(波長248nm、パ
ルス幅30nsec)を窒素雰囲気中において200〜
350mJ/cm2 のパワー密度で数ショト照射し、珪
素膜12を完全に結晶化せしめる。この工程は、強光、
特に赤外光の照射によってもよい。この工程において、
レーザー光の照射を触媒元素が導入され結晶核が形成さ
れた珪素膜12の上面側から行うことは重要である。
After the formation of crystal nuclei, heat treatment is further performed at 400 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere to thoroughly dehydrogenate the hydrogen. In this step, a large number of dangling bonds are formed in the film. Thus, a partially crystalline silicon film 12 in which crystal nuclei are introduced and dangling bonds are formed is obtained. Next, a KrF excimer laser (wavelength: 248 nm, pulse width: 30 nsec) was applied for 200 to 200 in a nitrogen atmosphere.
The silicon film 12 is completely crystallized by irradiation with a power density of 350 mJ / cm 2 for several shots. This process is
In particular, irradiation with infrared light may be used. In this process,
It is important to irradiate the laser light from the upper surface side of the silicon film 12 in which the catalytic element is introduced and crystal nuclei are formed.

【0075】図3(B)には、レーザー光20が照射さ
れることによって、21で示される結晶核から22で示
されるように結晶成長が行われていく様子が模式的に示
されている。結晶化は図3(A)、(B)の矢印で示さ
れるように結晶核21を中心として成長していく。この
結晶化が進行することによって、図3(C)の23で示
されるような多結晶構造を得ることができる。
FIG. 3 (B) schematically shows a state in which the crystal growth as shown by 22 is performed from the crystal nucleus shown by 21 by being irradiated with the laser beam 20. . Crystallization grows around the crystal nucleus 21 as shown by the arrows in FIGS. 3 (A) and 3 (B). By the progress of this crystallization, a polycrystalline structure as shown by 23 in FIG. 3C can be obtained.

【0076】〔実施例2〕本実施例は、ガラス基板上に
形成された非晶質珪素膜の表面に触媒元素の導入を行
い、さらに水素出しを行い、さらに結晶核の形成を行
い、さらにレーザー光の照射によって結晶化を行なう例
を示す。
Example 2 In this example, a catalyst element was introduced into the surface of an amorphous silicon film formed on a glass substrate, hydrogen was further extracted, and crystal nuclei were further formed. An example in which crystallization is performed by irradiation with laser light will be shown.

【0077】本実施例の工程を図5に示す。まずガラス
基板51上に下地膜として酸化珪素膜52を1000Å
の厚さに成膜する。そして非晶質珪素膜53をプラズマ
CVD法または減圧熱CVD法により1000Åの厚さ
に成膜する。次に実施例2に示したように触媒元素とし
てニッケルを溶液を用いて導入する。ニッケルの濃度等
の条件は実施例2と同様とする。この工程において、ニ
ッケルは非晶質珪素膜53の表面に接して保持される状
態となる。(図5(A))
The process of this embodiment is shown in FIG. First, a silicon oxide film 52 as a base film is formed on the glass substrate 51 by 1000 Å
To a film thickness. Then, an amorphous silicon film 53 is formed in a thickness of 1000Å by plasma CVD method or low pressure thermal CVD method. Next, as shown in Example 2, nickel is introduced as a catalytic element using a solution. The conditions such as the nickel concentration are the same as in Example 2. In this step, nickel is brought into contact with the surface of the amorphous silicon film 53 and held. (Figure 5 (A))

【0078】次に400度、2時間の加熱処理を行い、
非晶質珪素膜に対して水素出しを行なう。この工程によ
って、非晶質珪素膜中に不対結合手が多量に形成され
る。(図5(B))
Next, heat treatment is performed at 400 ° C. for 2 hours,
Hydrogen is extracted from the amorphous silicon film. By this step, a large number of dangling bonds are formed in the amorphous silicon film. (Fig. 5 (B))

【0079】水素出しのための工程は、350度〜50
0度の温度で行なうことが好ましい。触媒元素が導入さ
れていない場合、500度〜550度程度の温度で水素
出しを行なうことは効果的であるが、触媒元素が導入さ
れている場合、非晶質珪素膜の結晶化温度が550度以
下になっているので、500度以下の温度で水素出しを
行なう必要がある。
The process for dehydrogenating is carried out at 350 ° C to 50 ° C.
It is preferably carried out at a temperature of 0 degrees. When the catalyst element is not introduced, it is effective to carry out hydrogen desorption at a temperature of about 500 to 550 degrees, but when the catalyst element is introduced, the crystallization temperature of the amorphous silicon film is 550. Since it is less than 100 degrees Celsius, it is necessary to discharge hydrogen at a temperature of less than 500 degrees Celsius.

【0080】次に結晶核54の形成のための加熱処理を
行なう。この結晶核54の形成のための加熱処理は、5
50度、1時間の条件で不活性雰囲気中で行なう。(図
5(C))
Next, heat treatment for forming crystal nuclei 54 is performed. The heat treatment for forming the crystal nucleus 54 is 5
It is carried out in an inert atmosphere at 50 ° C. for 1 hour. (Fig. 5 (C))

【0081】この結晶核の形成工程は、結晶化温度以上
の温度で行なう必要がある。ただし完全に結晶化を進行
させずに結晶核が形成される程度に行なうことが重要で
ある。
This crystal nucleus forming step needs to be performed at a temperature equal to or higher than the crystallization temperature. However, it is important to carry out crystallization to the extent that crystal nuclei are formed without proceeding completely.

【0082】次にKrFエキシマレーザー光55を照射
することによって、結晶核からの結晶成長を行なわす。
このレーザー光の照射は、非晶質珪素膜の結晶核が形成
された面側から行なうことが重要である。この工程にお
いて、結晶核から結晶成長が行なわれ、結晶性珪素膜5
6を得ることができる。(図5(D))
Then, the KrF excimer laser beam 55 is irradiated to grow crystals from the crystal nuclei.
It is important that this laser light irradiation is performed from the surface side of the amorphous silicon film on which the crystal nuclei are formed. In this step, crystal growth is performed from the crystal nuclei, and the crystalline silicon film 5
6 can be obtained. (Figure 5 (D))

【0083】〔実施例3〕本実施例は、触媒元素の導入
を行なった後に結晶核形成のための加熱処理を行い、さ
らに水素出しのための加熱処理を行い、さらにレーザー
光の照射による結晶化を行なう例である。図6に本実施
例の作製工程を示す。図6に示す符号は、図5に示すも
のと同一である。
[Embodiment 3] In this embodiment, after introducing a catalytic element, a heat treatment for forming crystal nuclei is performed, a heat treatment for dehydrogenating is further performed, and a crystal by irradiation with laser light is further added. This is an example of conversion. FIG. 6 shows a manufacturing process of this example. The reference numerals shown in FIG. 6 are the same as those shown in FIG.

【0084】まずガラス基板51上に下地膜として酸化
珪素膜52を1000Åの厚さに成膜する。そして非晶
質珪素膜をプラズマCVD法または減圧熱CVD法によ
り1000Åの厚さに成膜する。次に実施例2に示した
ように触媒元素としてニッケルを溶液を用いて導入す
る。この工程において、ニッケルは非晶質珪素膜53の
表面に接して保持される状態となる。(図6(A))
First, a silicon oxide film 52 is formed as a base film on the glass substrate 51 to a thickness of 1000 Å. Then, an amorphous silicon film is formed to a thickness of 1000Å by plasma CVD method or low pressure thermal CVD method. Next, as shown in Example 2, nickel is introduced as a catalytic element using a solution. In this step, nickel is brought into contact with the surface of the amorphous silicon film 53 and held. (Fig. 6 (A))

【0085】次に結晶核形成のための加熱処理を行な
う。この結晶核54の形成のための加熱処理は、550
度、1時間の条件で窒素雰囲気中で行なう。(図6
(B))
Next, a heat treatment for forming crystal nuclei is performed. The heat treatment for forming the crystal nucleus 54 is 550
1 hour in a nitrogen atmosphere. (Fig. 6
(B))

【0086】次に400度、2時間の加熱処理を行い、
非晶質珪素膜に対して水素出しを行なう。この工程によ
って、非晶質珪素膜中に不対結合手が多量に形成され
る。(図6(C))
Next, heat treatment is performed at 400 ° C. for 2 hours,
Hydrogen is extracted from the amorphous silicon film. By this step, a large number of dangling bonds are formed in the amorphous silicon film. (Fig. 6 (C))

【0087】次にKrFエキシマレーザー光55を照射
することによって、結晶核からの結晶成長を行なわす。
このレーザー光の照射は、非晶質珪素膜の結晶核が形成
された面側から行なうことが重要である。この工程にお
いて、結晶核から結晶成長が行なわれ、結晶性珪素膜5
6を得ることができる。(図6(D))
Next, by irradiating the KrF excimer laser beam 55, crystal growth from the crystal nuclei is performed.
It is important that this laser light irradiation is performed from the surface side of the amorphous silicon film on which the crystal nuclei are formed. In this step, crystal growth is performed from the crystal nuclei, and the crystalline silicon film 5
6 can be obtained. (Figure 6 (D))

【0088】〔実施例4〕本実施例は、非晶質珪素膜の
下側の面(基板側に接する面)に触媒元素を導入し、し
かる後に水素出しのための加熱処理を行い、さらに結晶
核の形成を行い、最後にレーザー光を基板側より照射す
ることによって結晶化を行なう例である。
[Embodiment 4] In this embodiment, a catalyst element is introduced into the lower surface of the amorphous silicon film (the surface in contact with the substrate side), and then heat treatment for dehydrogenation is performed. In this example, crystal nuclei are formed and finally laser light is irradiated from the substrate side to crystallize.

【0089】図7に本実施例の作製工程を示す。まずガ
ラス基板上に下地膜72として酸化珪素膜をスパッタ法
によって成膜する。酸化珪素膜の膜厚は500Å〜30
00Å、例えば1500Åとする。次に実施例2に示し
たように溶液を用いて触媒元素としてニッケルを下地膜
72の表面に導入する。この工程によって、下地膜の表
面に触媒元素が接して設けられた状態が実現される。
FIG. 7 shows the manufacturing process of this embodiment. First, a silicon oxide film is formed as a base film 72 on a glass substrate by a sputtering method. The thickness of the silicon oxide film is 500Å to 30
00Å, for example, 1500Å. Next, as shown in Example 2, nickel is introduced into the surface of the base film 72 as a catalytic element using a solution. By this step, the state in which the catalytic element is provided in contact with the surface of the base film is realized.

【0090】次に非晶質珪素膜73をプラズマCVD法
または減圧熱CVD法によって1000Åの厚さに成膜
する。次に水素出しのための加熱処理を行ない、膜中の
水素を離脱させ、不対結合手を多量に形成させる。この
水素出しのための加熱処理は、窒素雰囲気中において、
350度〜500度、例えば450度、2時間の条件で
行なう。(図7(B))
Next, an amorphous silicon film 73 is formed in a thickness of 1000Å by plasma CVD method or low pressure thermal CVD method. Next, heat treatment for hydrogen discharge is performed to release hydrogen in the film and form a large number of dangling bonds. The heat treatment for this hydrogen discharge is performed in a nitrogen atmosphere.
It is performed under the condition of 350 to 500 degrees, for example, 450 degrees and 2 hours. (Fig. 7 (B))

【0091】次に結晶核形成のための加熱処理を行な
う。この工程は、触媒元素が導入された非晶質珪素膜の
結晶化温度である500度以上の温度で行なう。ここで
は550度、1時間の加熱処理を窒素雰囲気中で行な
う。この工程で、下地膜72と非晶質珪素膜との界面お
よびその近傍に結晶核74が形成される。(図7
(C))
Next, a heat treatment for forming crystal nuclei is performed. This step is performed at a temperature of 500 ° C. or higher which is the crystallization temperature of the amorphous silicon film into which the catalytic element is introduced. Here, heat treatment is performed at 550 ° C. for one hour in a nitrogen atmosphere. In this step, crystal nuclei 74 are formed at the interface between the base film 72 and the amorphous silicon film and in the vicinity thereof. (Fig. 7
(C))

【0092】次にガラス基板71側からレーザー光を照
射し、非晶質珪素膜75の結晶化を行なう。この工程は
おいて、レーザー光のエネルギーによって結晶核74が
結晶成長し、結晶性珪素膜75を得ることができる。
(図7(D))
Next, laser light is irradiated from the glass substrate 71 side to crystallize the amorphous silicon film 75. In this step, the crystal nuclei 74 are crystal-grown by the energy of the laser beam, and the crystalline silicon film 75 can be obtained.
(Figure 7 (D))

【0093】ここで用いるレーザー光は、ガラス基板を
透過することが必要である。従って400nm以上の波
長を有するレーザー光を用いることが必要である。例え
ば、波長538nmのXeOエキシマレーザーや波長5
58nmのHgClエキシマレーザーを用いることがで
きる。
The laser light used here needs to pass through the glass substrate. Therefore, it is necessary to use laser light having a wavelength of 400 nm or more. For example, a XeO excimer laser with a wavelength of 538 nm or a wavelength of 5
A 58 nm HgCl excimer laser can be used.

【0094】〔実施例5〕本実施例は、非晶質珪素膜が
形成さえる下地膜の表面に触媒元素を導入し、しかる後
に非晶質珪素膜を形成し、さらに加熱処理により下地膜
と非晶質珪素膜との界面およびその近傍に結晶核を形成
し、さらに加熱処理により非晶質珪素膜の水素出しを行
い非晶質珪素膜中に不対結合手を多量に形成し、最後に
結晶核が形成された面側からレーザー光を照射すること
により、非晶質珪素膜を形成するものである。
[Embodiment 5] In this embodiment, a catalyst element is introduced to the surface of an underlayer film on which an amorphous silicon film is formed, an amorphous silicon film is formed thereafter, and a base film is formed by heat treatment. Crystal nuclei are formed at the interface with the amorphous silicon film and in the vicinity thereof, and hydrogen is removed from the amorphous silicon film by heat treatment to form a large number of dangling bonds in the amorphous silicon film. The amorphous silicon film is formed by irradiating a laser beam from the surface side on which the crystal nuclei are formed.

【0095】図8に本実施例の作製工程を示す。図8に
示す符号は図7に示すものと同じである。まず、ガラス
基板71上に下地膜72として酸化珪素膜をスパッタ法
によって1000Åの厚さに成膜する。次に実施例2に
示した方法によって触媒元素であるニッケルを溶液を用
いて下地膜72の表面に塗布する。(図8(A))
FIG. 8 shows the manufacturing process of this embodiment. The reference numerals shown in FIG. 8 are the same as those shown in FIG. First, a silicon oxide film is formed as a base film 72 on a glass substrate 71 by a sputtering method to a thickness of 1000 Å. Next, nickel, which is a catalytic element, is applied to the surface of the base film 72 using a solution by the method shown in the second embodiment. (Figure 8 (A))

【0096】次に非晶質珪素膜73をプラズマCVD法
や減圧熱CVD法によって1000Åの厚さに形成す
る。そして結晶核を形成するための加熱処理を窒素雰囲
気中において550度、1時間の条件で行う。この工程
で下地膜72と非晶質珪素膜73との界面およびその近
傍において結晶核74が形成される。(図8(B))
Next, an amorphous silicon film 73 is formed to a thickness of 1000Å by plasma CVD method or low pressure thermal CVD method. Then, heat treatment for forming crystal nuclei is performed in a nitrogen atmosphere at 550 ° C. for one hour. In this step, crystal nuclei 74 are formed at and near the interface between the base film 72 and the amorphous silicon film 73. (Fig. 8 (B))

【0097】次に水素出しのための加熱処理を行う。こ
の工程は、窒素雰囲気中において450度、2時間の条
件で行なう。この工程で、非晶質珪素膜73中からの水
素出しが徹底的に行なわれて、膜中に不対結合手が多量
に形成される。(図8(C))
Next, a heat treatment for discharging hydrogen is performed. This step is performed in a nitrogen atmosphere at 450 ° C. for 2 hours. In this step, hydrogen is thoroughly discharged from the amorphous silicon film 73, and a large number of dangling bonds are formed in the film. (Fig. 8 (C))

【0098】次に基板71側からレーザー光76を照射
し、結晶核74を成長させ、結晶性珪素膜75を得る。
(図8(D))
Next, a laser beam 76 is irradiated from the substrate 71 side to grow crystal nuclei 74 and obtain a crystalline silicon film 75.
(Figure 8 (D))

【0099】この場合、基板71側からレーザー光を照
射することは重要である。この工程において、レーザー
光76を非晶質珪素膜表面側、即ち結晶核が形成されて
いない面側から行なうと、単にレーザー光の照射のみに
よって形成される結晶性珪素膜と同様の効果しか得られ
ない。
In this case, it is important to irradiate the laser beam from the substrate 71 side. In this step, if the laser light 76 is applied from the surface side of the amorphous silicon film, that is, the surface side where the crystal nuclei are not formed, only the same effect as that of the crystalline silicon film formed only by the irradiation of the laser light can be obtained. I can't.

【0100】〔実施例6〕本実施例は、ガラス基板上に
下地膜を介して非晶質珪素膜を成膜し、しかる後に水素
出しのための加熱処理工程を施し、しかる後に非晶質珪
素膜の表面に結晶化を助長する触媒元素を導入し、しか
る後に結晶を形成するための加熱処理を行ない、最後に
結晶核が形成された面側(露呈した非晶質珪素膜表面
側)からレーザー光を照射し、結晶核から結晶成長を行
なうものである。
[Embodiment 6] In this embodiment, an amorphous silicon film is formed on a glass substrate with an underlying film interposed therebetween, and then a heat treatment step for discharging hydrogen is performed, and then an amorphous silicon film is formed. A catalytic element that promotes crystallization is introduced into the surface of the silicon film, and then heat treatment is performed to form crystals, and the surface side where the crystal nuclei are finally formed (exposed amorphous silicon film surface side) Is irradiated with laser light from the above to grow crystals from the crystal nuclei.

【0101】図9に本実施例の作製工程を示す。まず、
ガラス基板91上に下地膜92を形成し、さらに非晶質
珪素膜93をプラズマCVD法または減圧熱CVD法に
よって1000Åの厚さに成膜する。次に水素出しのた
めの加熱処理工程を行なう。水素出しの工程は、窒素雰
囲気中において、400度、2時間の条件で行なう。
(図9(A))
FIG. 9 shows the manufacturing process of this embodiment. First,
A base film 92 is formed on a glass substrate 91, and an amorphous silicon film 93 is further formed to a thickness of 1000Å by a plasma CVD method or a low pressure thermal CVD method. Next, a heat treatment step for discharging hydrogen is performed. The step of discharging hydrogen is performed in a nitrogen atmosphere at 400 ° C. for 2 hours.
(Fig. 9 (A))

【0102】次に実施例2に示した方法により触媒元素
であるニッケルを非晶質珪素膜93の表面に導入する。
なお、条件等は実施2と同様とする。(図9(B))
Next, nickel, which is a catalytic element, is introduced to the surface of the amorphous silicon film 93 by the method shown in the second embodiment.
The conditions are the same as in the second embodiment. (Fig. 9 (B))

【0103】次に結晶核を形成するための加熱処理を行
なう。この工程は、窒素雰囲気中において550度、1
時間の条件で行なう。この工程で結晶核94が非晶質珪
素膜93の表面およびその近傍に形成される。(図9
(C))
Next, a heat treatment for forming crystal nuclei is performed. This step is performed at 550 ° C. in a nitrogen atmosphere,
Perform under the conditions of time. In this step, crystal nuclei 94 are formed on the surface of the amorphous silicon film 93 and its vicinity. (Fig. 9
(C))

【0104】次に図9(D)に示されるように結晶核9
4が形成された面側からKrFエキシマレーザー光を照
射し、結晶性珪素膜96を得る。
Next, as shown in FIG. 9D, crystal nuclei 9
A crystalline silicon film 96 is obtained by irradiating a KrF excimer laser beam from the surface side on which 4 is formed.

【0105】〔実施例7〕本実施例は、実施例1〜実施
例6において説明した方法を用いて作製されたガラス基
板上の結晶性珪素膜を用いて薄膜トランジスタ(一般に
TFTと称される)を作製するものである。本実施例で
示す薄膜トランジスタは、液晶表示装置の画素や周辺回
路、その他集積回路に利用することができる。本実施例
で利用される薄膜状の結晶性珪素半導体の作製方法は、
実施例1〜実施例6において示した何れの結晶性珪素膜
であってもよい。
[Embodiment 7] In this embodiment, a thin film transistor (generally referred to as a TFT) is formed by using a crystalline silicon film on a glass substrate manufactured by the method described in Embodiments 1 to 6. Is to be manufactured. The thin film transistor described in this embodiment can be used for a pixel of a liquid crystal display device, a peripheral circuit, and other integrated circuits. A method for manufacturing a thin film crystalline silicon semiconductor used in this example is as follows.
Any of the crystalline silicon films shown in Examples 1 to 6 may be used.

【0106】図10に薄膜トランジスタの作製工程を示
す。図10(A)には、ガラス基板101上に下地膜と
なる酸化珪素膜102と結晶化された結晶性珪素膜10
3が設けられた状態が示されている。酸化珪素膜102
の厚さは1500Åであり、結晶性珪素膜の厚さは10
00Åである。
FIG. 10 shows a manufacturing process of a thin film transistor. In FIG. 10A, a silicon oxide film 102 serving as a base film and a crystallized crystalline silicon film 10 are formed over a glass substrate 101.
The state where 3 is provided is shown. Silicon oxide film 102
Has a thickness of 1500Å, and the crystalline silicon film has a thickness of 10
It is 00Å.

【0107】図10(A)の状態において、結晶性珪素
膜103パターニングし、薄膜トランジスタの活性層を
構成する島状半導体層104を形成する。(図10
(B))
In the state of FIG. 10A, the crystalline silicon film 103 is patterned to form an island-shaped semiconductor layer 104 which constitutes an active layer of a thin film transistor. (Fig. 10
(B))

【0108】活性層とは、ソース領域、チャネル形成領
域、ドレイン領域が形成される層のことをいう。
The active layer is a layer in which a source region, a channel forming region and a drain region are formed.

【0109】次にゲイト絶縁膜を構成する酸化珪素膜1
05を1000Åの厚さにスパッタ法によって形成す
る。そしてゲイト電極を形成するN型の結晶性珪素膜を
5000Åの厚さに減圧熱CVDで形成する。ゲイト電
極としては、アルミニウムや金属、または半導体とそれ
らの多層膜を用いるのでもよい。
Next, the silicon oxide film 1 forming the gate insulating film
05 is formed to a thickness of 1000Å by a sputtering method. Then, an N-type crystalline silicon film for forming a gate electrode is formed to a thickness of 5000Å by low pressure thermal CVD. As the gate electrode, aluminum, metal, or a semiconductor and a multilayer film thereof may be used.

【0110】N型の結晶性珪素膜をパターニングして、
ゲイト電極106を形成する。(図10(C))
By patterning the N-type crystalline silicon film,
The gate electrode 106 is formed. (Figure 10 (C))

【0111】次にイオン注入法(またはプラズマドーピ
ング法)によって図10(D)に示すようにリンイオン
のドーピングを行なう。このドーピングはゲイト電極1
06をマスクとして行なわれる。そして、107と10
9の領域がN型化される。こうして自己整合的にソース
/ドレイン領域107とドレイン/ソース領域109と
チャネル形成領域108とが形成される。
Next, as shown in FIG. 10D, phosphorus ion doping is performed by the ion implantation method (or plasma doping method). This doping is gate electrode 1
06 is used as a mask. And 107 and 10
Region 9 is N-typed. Thus, the source / drain region 107, the drain / source region 109, and the channel forming region 108 are formed in a self-aligned manner.

【0112】次にレーザー光または強光を照射すること
により、ソース/ドレイン領域107とドレイン/ソー
ス領域109との活性化を行う。強光として、赤外光を
用いてRTA(ラピッド・サーマル・アニール)を行な
うことは有効である。この場合、珪素膜を選択的に加熱
することができるので、ガラス基板101にダメージを
与えることなく効果的な活性化を行なうことができる。
Next, the source / drain region 107 and the drain / source region 109 are activated by irradiating laser light or intense light. It is effective to perform RTA (Rapid Thermal Annealing) using infrared light as strong light. In this case, since the silicon film can be selectively heated, effective activation can be performed without damaging the glass substrate 101.

【0113】次に層間絶縁膜110を酸化珪素やポリイ
ミドでもって形成する。そして電極用の穴開けパターニ
ングを行ない、アルミやその他金属でもってソース/ド
レイン電極111とドレイン/ソース電極112を形成
する。また同時にゲイト配線(図示せず)を形成する。
こうして結晶性珪素膜を用いた薄膜トランジスタが形成
される。
Next, the interlayer insulating film 110 is formed with silicon oxide or polyimide. Then, the electrode hole patterning is performed to form the source / drain electrode 111 and the drain / source electrode 112 with aluminum or other metal. At the same time, a gate wiring (not shown) is formed.
Thus, a thin film transistor using a crystalline silicon film is formed.

【0114】〔実施例8〕本実施例は、非晶質珪素膜の
少なくとも一方の面に窒化膜を形成し、該窒化膜と非晶
質珪素膜との界面およびその近傍に結晶化を助長する触
媒元素を用いて結晶核を形成させ、さらにこの結晶核が
形成された面側からレーザー光を照射することによっ
て、結晶性珪素膜を得るものである。
[Embodiment 8] In this embodiment, a nitride film is formed on at least one surface of an amorphous silicon film, and crystallization is promoted at the interface between the nitride film and the amorphous silicon film and in the vicinity thereof. A crystalline silicon film is obtained by forming crystal nuclei using the catalyst element, and irradiating a laser beam from the surface side on which the crystal nuclei are formed.

【0115】窒化膜を形成するのは、窒化膜を形成する
ことによって、非晶質珪素膜との界面の荒れを少なく
し、その平坦性を高めるためである。この平坦性を有し
ている界面に結晶核を形成するこによって、結晶核を均
一に形成することができる。そして、後のレーザー光の
照射による結晶化工程において均一な結晶成長を行わす
ことができる。また窒化珪素(SiNX ) 膜は反射防止
膜として機能するので、非晶質珪素膜表面に窒化膜を形
成した場合において、その面側からレーザー光を照射す
ることで、レーザーパワーを有効に利用できる構成とす
ることができる。
The reason why the nitride film is formed is to reduce the roughness of the interface with the amorphous silicon film and improve the flatness thereof by forming the nitride film. By forming crystal nuclei at the interface having this flatness, the crystal nuclei can be formed uniformly. Then, uniform crystal growth can be performed in the subsequent crystallization step by irradiation with laser light. Further, since the silicon nitride (SiN x ) film functions as an antireflection film, when the nitride film is formed on the surface of the amorphous silicon film, the laser power is effectively utilized by irradiating the laser beam from the surface side. It can be configured.

【0116】以下の図11を用いて本実施例の作製工程
を説明する。まず、ガラス基板121の表面に下地膜1
22として酸化珪素膜を1000Åの厚さで形成する。
この下地膜122としては、窒化珪素膜や窒化アルミ膜
を用いてもよい。
The manufacturing process of this embodiment will be described with reference to FIGS. First, the base film 1 is formed on the surface of the glass substrate 121.
As 22 a silicon oxide film is formed with a thickness of 1000Å.
A silicon nitride film or an aluminum nitride film may be used as the base film 122.

【0117】次に非晶質珪素膜123をプラズマCVD
法または減圧熱CVD法によって、1000Åの厚さに
形成する。そして実施例2に示した方法により、結晶化
を助長する触媒元素としてニッケルを非晶質珪素膜12
3の表面に導入する。(図11(A))
Next, the amorphous silicon film 123 is subjected to plasma CVD.
Method or low pressure thermal CVD method to form a film having a thickness of 1000Å. Then, according to the method described in Example 2, nickel is used as the catalyst element for promoting crystallization, and the nickel is used as the amorphous silicon film 12.
3 surface. (Figure 11 (A))

【0118】次に図11(B)に示すようにプラズマ窒
化法によって窒化膜124を形成する。プラズマ窒化法
は、アンモニアの減圧雰囲気中において、高周波放電に
よってプラズマを生じさせ、窒化膜を形成する方法であ
る。窒化膜の厚さは50Å〜500Å、例えば200Å
とすればよい。プラズマ窒化法の他にアンモニアの減圧
雰囲気下において熱エネルギーを加える方法を用いても
よい。
Next, as shown in FIG. 11B, a nitride film 124 is formed by the plasma nitriding method. The plasma nitriding method is a method of forming a nitride film by generating plasma by high-frequency discharge in a reduced pressure atmosphere of ammonia. The thickness of the nitride film is 50Å to 500Å, for example 200Å
And it is sufficient. In addition to the plasma nitriding method, a method of applying thermal energy under a reduced pressure atmosphere of ammonia may be used.

【0119】次に図11(C)に示すように結晶核形成
のための加熱処理を行なう。この工程は、窒素雰囲気中
において550度、1時間の条件で行なう。この工程に
おいて、結晶核120が形成される。
Next, as shown in FIG. 11C, heat treatment for forming crystal nuclei is performed. This step is performed in a nitrogen atmosphere at 550 ° C. for 1 hour. In this step, crystal nuclei 120 are formed.

【0120】次に図11(D)に示すように、水素出し
のための加熱処理を行なう。この工程は、窒素雰囲気中
において400度、2時間の条件で行なう。この工程に
おいて、非晶質珪素膜123中からの脱水素化が促進さ
れ、非晶質珪素膜123中に不対結合手が多量に形成さ
れる。
Next, as shown in FIG. 11D, a heat treatment for discharging hydrogen is performed. This step is performed in a nitrogen atmosphere at 400 ° C. for 2 hours. In this step, dehydrogenation from the amorphous silicon film 123 is promoted, and a large number of dangling bonds are formed in the amorphous silicon film 123.

【0121】次に図11(E)に示すように、レーザー
光(KrFエキシマレーザー)125を照射し、結晶核
120から結晶成長を行なわせる。こうして結晶性珪素
膜126が得られる。
Next, as shown in FIG. 11E, laser light (KrF excimer laser) 125 is irradiated to grow crystals from the crystal nuclei 120. Thus, the crystalline silicon film 126 is obtained.

【0122】〔実施例9〕本実施例は、図12に示すよ
うに、まず非晶質珪素膜の表面に触媒元素を導入し、し
かる後にこの非晶質珪素膜の表面に窒化膜を形成し、さ
らに水素出しのための加熱処理を行ない、さらに結晶核
形成のための加熱処理を行ない、最後に結晶核が形成さ
れた面側からレーザー光を照射し、非晶質珪素膜の結晶
化を行なうものである。
[Embodiment 9] In this embodiment, as shown in FIG. 12, a catalytic element is first introduced to the surface of an amorphous silicon film, and then a nitride film is formed on the surface of this amorphous silicon film. Then, heat treatment for hydrogen desorption is performed, and further heat treatment for crystal nucleus formation is performed. Finally, laser light is irradiated from the surface side where the crystal nuclei are formed to crystallize the amorphous silicon film. Is to do.

【0123】図12に本実施例の作製工程を示す。ま
ず、ガラス基板上に下地膜122をスパッタ法により1
000Åの厚さに成膜する。次に非晶質珪素膜123を
プラズマCVD法または減圧熱CVD法により、100
0Åの厚さに形成する。そして実施例2に示した方法に
より触媒元素であるニッケルを非晶質珪素膜123の表
面に導入する。
FIG. 12 shows the manufacturing process of this embodiment. First, a base film 122 is formed on a glass substrate by sputtering 1
Form a film with a thickness of 000Å. Next, the amorphous silicon film 123 is formed by plasma CVD or low pressure thermal CVD to 100
Form to a thickness of 0Å. Then, nickel, which is a catalytic element, is introduced to the surface of the amorphous silicon film 123 by the method shown in the second embodiment.

【0124】次にプラズマ窒化法により、窒化膜124
を200Å程度の厚さに成膜する。(図12(B))
Next, the nitride film 124 is formed by the plasma nitriding method.
Is deposited to a thickness of about 200Å. (Fig. 12 (B))

【0125】次に図12(C)に示すように水素出しの
ための加熱処理を行なう。この工程は、窒素雰囲気中に
おいて400度、2時間の条件で行なう。
Next, as shown in FIG. 12C, a heat treatment for discharging hydrogen is performed. This step is performed in a nitrogen atmosphere at 400 ° C. for 2 hours.

【0126】次に図12(D)に示すように結晶核形成
のための加熱処理を行なう。この工程は、窒素雰囲気中
において550度、1時間の条件で行なう。この工程に
おいて、窒化膜124と非晶質珪素膜123との界面お
よびその近傍において結晶核120が形成される。
Next, as shown in FIG. 12D, a heat treatment for forming crystal nuclei is performed. This step is performed in a nitrogen atmosphere at 550 ° C. for 1 hour. In this step, crystal nuclei 120 are formed at and near the interface between the nitride film 124 and the amorphous silicon film 123.

【0127】次に非晶質珪素膜の結晶核が形成された面
側、即ち窒化膜124が形成された面側からレーザー光
(KrFエキシマ)125を照射することにより、結晶
核120を結晶成長させ、結晶性珪素膜126を得る。
Next, the crystal nuclei 120 are crystal-grown by irradiating a laser beam (KrF excimer) 125 from the surface side of the amorphous silicon film on which the crystal nuclei are formed, that is, the surface side on which the nitride film 124 is formed. Then, the crystalline silicon film 126 is obtained.

【0128】〔実施例10〕本実施例は、図13に示す
ように、絶縁表面を有する基板上に形成された非晶質珪
素膜に対してまず脱水素化のための加熱処理を行ない、
次に非晶質珪素膜表面に触媒元素を導入し、次に触媒元
素を導入した非晶質珪素膜表面に窒化膜を形成し、次に
結晶核形成のための加熱処理を行ない、最後に結晶核が
形成された面側からレーザー光を照射し、非晶質珪素膜
を結晶化させるものである。
[Embodiment 10] In this embodiment, as shown in FIG. 13, an amorphous silicon film formed on a substrate having an insulating surface is first subjected to heat treatment for dehydrogenation,
Next, a catalytic element is introduced on the surface of the amorphous silicon film, then a nitride film is formed on the surface of the amorphous silicon film on which the catalytic element is introduced, and then heat treatment for forming crystal nuclei is performed. The amorphous silicon film is crystallized by irradiating a laser beam from the side where the crystal nuclei are formed.

【0129】以下に図13を用いて本実施例の作製工程
を説明する。まず、ガラス基板121上に下地膜122
をスパッタ法により1000Åの厚さに成膜する。次に
非晶質珪素膜123をプラズマCVD法または減圧熱C
VD法により、1000Åの厚さに形成する。
The manufacturing process of this embodiment will be described below with reference to FIGS. First, the base film 122 is formed on the glass substrate 121.
Is deposited to a thickness of 1000Å by the sputtering method. Next, the amorphous silicon film 123 is formed by plasma CVD or reduced pressure heat C.
Formed to a thickness of 1000Å by VD method.

【0130】次に水素出しのための加熱処理を行なう。
この工程は、窒素雰囲気中において400度、2時間の
条件で行なう。この工程によって、非晶質珪素膜123
中に水素出しが行われ、膜中に不対結合手が形成され
る。(図13(A))
Next, a heat treatment for discharging hydrogen is performed.
This step is performed in a nitrogen atmosphere at 400 ° C. for 2 hours. Through this step, the amorphous silicon film 123
Hydrogen desorption is carried out therein, and dangling bonds are formed in the film. (Fig. 13 (A))

【0131】そして実施例2に示した方法により触媒元
素であるニッケルを非晶質珪素膜123の表面に導入す
る。(図13(B))
Then, nickel, which is a catalytic element, is introduced to the surface of the amorphous silicon film 123 by the method shown in the second embodiment. (Fig. 13 (B))

【0132】次にプラズマ窒化法により、窒化膜124
を200Å程度の厚さに成膜する。(図13(C))
Next, the nitride film 124 is formed by the plasma nitriding method.
Is deposited to a thickness of about 200Å. (Figure 13 (C))

【0133】次に図12(D)に示すように結晶核形成
のための加熱処理を行なう。この工程は、窒素雰囲気中
において550度、1時間の条件で行なう。この工程に
おいて、窒化膜124と非晶質珪素膜123との界面お
よびその近傍において結晶核120が形成される。
Next, as shown in FIG. 12D, a heat treatment for forming crystal nuclei is performed. This step is performed in a nitrogen atmosphere at 550 ° C. for 1 hour. In this step, crystal nuclei 120 are formed at and near the interface between the nitride film 124 and the amorphous silicon film 123.

【0134】次に非晶質珪素膜の結晶核が形成された面
側、即ち窒化膜124が形成された面側からレーザー光
(KrFエキシマ)125を照射することにより、結晶
核120を結晶成長させ、結晶性珪素膜126を得る。
Next, the crystal nuclei 120 are crystal-grown by irradiating a laser beam (KrF excimer) 125 from the side where the crystal nuclei of the amorphous silicon film are formed, that is, the side where the nitride film 124 is formed. Then, the crystalline silicon film 126 is obtained.

【0135】〔実施例11〕本実施例は、透光性を有す
る基板上に窒化膜(一般的には窒化珪素膜が用いられ
る)を形成し、しかる後にこの窒化膜表面に結晶化を助
長する触媒元素を導入し、しかる後に非晶質珪素膜を形
成し、さらに結晶核を形成するための加熱処理を施し、
さらに非晶質珪素膜中からの水素出しを行なうための加
熱処理を行ない、最後に基板側からレーザー光を照射す
ることによって、結晶核を成長させ結晶性珪素膜を得る
ものである。
[Embodiment 11] In this embodiment, a nitride film (generally a silicon nitride film is used) is formed on a substrate having a light-transmitting property, and thereafter, crystallization is promoted on the surface of the nitride film. Is introduced, and then an amorphous silicon film is formed, followed by heat treatment for forming crystal nuclei,
Further, heat treatment is performed to remove hydrogen from the amorphous silicon film, and finally, a laser beam is irradiated from the substrate side to grow crystal nuclei and obtain a crystalline silicon film.

【0136】図14に従って本実施例の作製工程をを説
明する。まず、ガラス基板上にプラズマCVD法により
窒化膜(窒化珪素膜)132を500〜3000Å程
度、例えば2000Åの厚さに成膜する。
The manufacturing process of this embodiment will be described with reference to FIG. First, a nitride film (silicon nitride film) 132 is formed on a glass substrate by plasma CVD to a thickness of about 500 to 3000 Å, for example, 2000 Å.

【0137】次に実施例2に示したように、ニッケルを
含有した溶液(ニッケルを含んだ酢酸塩溶液)を窒化膜
132の表面に塗布し、窒化膜132の表面に触媒元素
であるニッケルが接して設けられている状態とする。
(図14(A))
Next, as shown in Example 2, a solution containing nickel (acetate solution containing nickel) was applied to the surface of the nitride film 132, and nickel as a catalytic element was applied to the surface of the nitride film 132. It is in a state of being provided in contact.
(Figure 14 (A))

【0138】次に非晶質珪素膜133をプラズマCVD
法または減圧熱CVD法により、1000Åの厚さに成
膜する。そして図14(B)に示すように結晶核130
の形成のための加熱処理を行なう。この工程は、窒素雰
囲気中において、550度、1時間の条件で行なわれ
る。ここでいう結晶核とは、脱水素化または不対結合手
が設けられた非晶質半導体中に少なくとも核の部分に単
結晶性の結晶種を有する領域をいう。
Next, the amorphous silicon film 133 is subjected to plasma CVD.
Method or low pressure thermal CVD method to form a film with a thickness of 1000 Å. Then, as shown in FIG.
A heat treatment for forming the. This step is performed in a nitrogen atmosphere at 550 ° C. for 1 hour. The crystal nucleus as referred to herein means a region having a monocrystalline crystal seed in at least a nucleus portion in an amorphous semiconductor provided with dehydrogenation or dangling bonds.

【0139】次に、水素出しのための加熱処理を行な
い、非晶質珪素膜133中に不対結合手を多量に形成す
る。この工程は、窒素雰囲気中において400度、2時
間の条件で行なわれる。(図14(C))
Next, a heat treatment for discharging hydrogen is performed to form a large amount of dangling bonds in the amorphous silicon film 133. This step is performed in a nitrogen atmosphere at 400 ° C. for 2 hours. (Figure 14 (C))

【0140】次にガラス基板131側からレーザー光1
34を照射することによって、結晶核130を成長さ
せ、結晶性珪素膜135を得る。この際、レーザー光1
34として、ガラス基板131を透過する波長のものを
用いる必要がある。基板として石英基板を用いた場合に
は、紫外光領域のレーザー光、例えばKrFエキシマレ
ーザー(波長248nm)を用いることができる。ま
た、窒化珪素膜を透過する波長308nmのXeClエ
キシマレーザーを用いてもよい。また赤外光の照射によ
るRTAを用いるのでもよい。さらにまた上記レーザー
光のと同等の強光を用いるのでもよい。
Next, laser light 1 is applied from the glass substrate 131 side.
By irradiating 34, crystal nuclei 130 are grown, and a crystalline silicon film 135 is obtained. At this time, laser light 1
As 34, it is necessary to use one having a wavelength that transmits through the glass substrate 131. When a quartz substrate is used as the substrate, laser light in the ultraviolet region, for example, KrF excimer laser (wavelength 248 nm) can be used. Alternatively, a XeCl excimer laser with a wavelength of 308 nm that transmits a silicon nitride film may be used. Alternatively, RTA by irradiation of infrared light may be used. Furthermore, strong light equivalent to that of the laser light may be used.

【0141】〔実施例12〕本実施例は、透光性を有す
る基板上に窒化膜(一般的には窒化珪素膜が用いられ
る)を形成し、しかる後にこの窒化膜表面に結晶化を助
長する触媒元素を導入し、しかる後に非晶質珪素膜を形
成し、さらに非晶質珪素膜中からの水素出しを行なうた
めの加熱処理を行ない、さらに結晶核を形成するための
加熱処理を施し、最後に基板側からレーザー光を照射す
ることによって、結晶核を成長させ結晶性珪素膜を得る
ものである。
[Embodiment 12] In this embodiment, a nitride film (generally a silicon nitride film is used) is formed on a light-transmitting substrate, and thereafter the surface of the nitride film is promoted to be crystallized. Is introduced, and then an amorphous silicon film is formed, followed by heat treatment for dehydrogenating the amorphous silicon film, and further heat treatment for forming crystal nuclei. Finally, by irradiating a laser beam from the substrate side, crystal nuclei are grown to obtain a crystalline silicon film.

【0142】図15に従って本実施例の作製工程を説明
する。まず、ガラス基板131上にプラズマCVD法に
より窒化膜(窒化珪素膜)132を500〜3000Å
程度、例えば2000Åの厚さに成膜する。
The manufacturing process of this embodiment will be described with reference to FIG. First, a nitride film (silicon nitride film) 132 is formed on the glass substrate 131 by a plasma CVD method at 500 to 3000 Å
The film is formed to a thickness of, for example, 2000 Å.

【0143】次に実施例2に示したように、ニッケルを
含有した溶液(ニッケルを含んだ酢酸塩溶液)を窒化膜
132の表面に塗布し、窒化膜132の表面に触媒元素
であるニッケルが接して設けられている状態とする。
(図15(A))
Next, as shown in Example 2, a solution containing nickel (acetate solution containing nickel) was applied to the surface of the nitride film 132, and nickel as a catalytic element was applied to the surface of the nitride film 132. It is in a state of being provided in contact.
(Fig. 15 (A))

【0144】次に非晶質珪素膜133をプラズマCVD
法または減圧熱CVD法により、1000Åの厚さに成
膜する。
Next, the amorphous silicon film 133 is subjected to plasma CVD.
Method or low pressure thermal CVD method to form a film with a thickness of 1000 Å.

【0145】次に、水素出しのための加熱処理を行な
い、非晶質珪素膜133中に不対結合手を多量に形成す
る。この工程は、窒素雰囲気中において400度、2時
間の条件で行なわれる。(図15(B))
Next, a heat treatment for discharging hydrogen is performed to form a large amount of dangling bonds in the amorphous silicon film 133. This step is performed in a nitrogen atmosphere at 400 ° C. for 2 hours. (Fig. 15 (B))

【0146】そして図15(C)に示すように結晶核形
成のための加熱処理を行なう。この工程は、窒素雰囲気
中において、550度、1時間に条件で行なわれる。こ
の工程において、窒化膜132と非晶質珪素膜133と
の界面およびその近傍に結晶核130が形成される。
Then, as shown in FIG. 15C, a heat treatment for forming crystal nuclei is performed. This step is performed in a nitrogen atmosphere at 550 ° C. for 1 hour. In this step, crystal nuclei 130 are formed at the interface between the nitride film 132 and the amorphous silicon film 133 and its vicinity.

【0147】次にガラス基板131側からレーザー光1
34を照射することによって、結晶核130を成長さ
せ、結晶性珪素膜135を得る。(図15(D))
Next, laser light 1 is applied from the glass substrate 131 side.
By irradiating 34, crystal nuclei 130 are grown, and a crystalline silicon film 135 is obtained. (Figure 15 (D))

【0148】この際、レーザー光134として、ガラス
基板131を透過する波長のものを用いる必要がある。
At this time, it is necessary to use, as the laser beam 134, a laser beam having a wavelength that transmits the glass substrate 131.

【0149】〔実施例13〕実施例2においては、溶液
に触媒元素を含ませ、この溶液を非晶質珪素膜表面に塗
布することにより、非晶質珪素膜の表面に触媒元素を導
入する方法において、溶液の濡れ性を改善するために非
晶質珪素膜表面に極薄い酸化膜を形成する方法を採用し
た。
[Embodiment 13] In Embodiment 2, the catalyst element is introduced into the surface of the amorphous silicon film by including the catalyst element in the solution and applying this solution to the surface of the amorphous silicon film. In the method, a method of forming an extremely thin oxide film on the surface of the amorphous silicon film was adopted in order to improve the wettability of the solution.

【0150】本実施例は、この溶液の濡れ性を改善する
ための膜として窒化膜を用いるものである。即ち、非晶
質珪素膜表面の窒化膜を、下記(1)及び(2)の目的
のために用いるものである。 (1)触媒元素を含有した溶液の塗布時における濡れ性
の改善の為。 (2)非晶質珪素膜の表面およびその近傍に形成された
結晶核から結晶成長させる際において、結晶性を向上さ
る為。
In this embodiment, a nitride film is used as a film for improving the wettability of this solution. That is, the nitride film on the surface of the amorphous silicon film is used for the following purposes (1) and (2). (1) To improve wettability at the time of applying a solution containing a catalytic element. (2) To improve crystallinity during crystal growth from crystal nuclei formed on the surface of the amorphous silicon film and in the vicinity thereof.

【0151】以下において、図16に従って本実施例の
作製工程を説明する。まず、ガラス基板151上に下地
膜152となる酸化珪素膜を1000Åの厚さにスパッ
タ法で成膜する。次にプラズマCVD法または減圧熱C
VD法により、非晶質珪素膜153を1000Åの厚さ
に成膜する。次にプラズマ窒化法によって極薄い窒化膜
154を20〜100Å程度の厚さに成膜する。この窒
化膜154は、後の工程で塗布される触媒元素を含んだ
溶液の濡れ性を改善するとともに、後の結晶核形成工程
および結晶成長工程において、結晶性を向上させる役割
を担う。(図16(A))
The manufacturing process of this embodiment will be described below with reference to FIG. First, a silicon oxide film to be the base film 152 is formed on the glass substrate 151 to a thickness of 1000 Å by a sputtering method. Next, plasma CVD or reduced pressure heat C
An amorphous silicon film 153 is formed to a thickness of 1000Å by the VD method. Next, an extremely thin nitride film 154 is formed to a thickness of about 20 to 100 Å by plasma nitriding. The nitride film 154 plays a role of improving the wettability of the solution containing the catalytic element applied in the subsequent step and improving the crystallinity in the subsequent crystal nucleus forming step and crystal growth step. (Figure 16 (A))

【0152】そして、実施例2に示したのと同様な工程
により、窒化膜154の表面に触媒元素であるニッケル
を導入する。ここでは、酢酸塩溶液中にニッケルを添加
した酢酸塩溶液(ニッケル濃度は重量換算で25pp
m)を窒化膜154が成膜された非晶質珪素膜153上
に塗布することによって、ニッケルの導入を行なう。詳
細な条件は実施例2で述べたのと同様である。この工程
において、ニッケルは、窒化膜を介して非晶質珪素膜1
53の表面に導入されることとなる。(図16(B))
Then, nickel, which is a catalytic element, is introduced into the surface of the nitride film 154 by the same steps as those shown in the second embodiment. Here, an acetate solution in which nickel is added to the acetate solution (the nickel concentration is 25 pp in terms of weight)
Nickel is introduced by applying m) to the amorphous silicon film 153 on which the nitride film 154 is formed. Detailed conditions are the same as those described in the second embodiment. In this step, nickel is added to the amorphous silicon film 1 through the nitride film.
It will be introduced on the surface of 53. (Fig. 16 (B))

【0153】次に、結晶核形成のための加熱処理を行な
い、結晶核150を窒化膜154と非晶質珪素膜153
との界面およびその近傍に形成する。この工程は、窒素
雰囲気中において550度、1時間の条件で行なわれ
る。(図15(C))
Next, a heat treatment for forming crystal nuclei is carried out so that the crystal nuclei 150 are converted into the nitride film 154 and the amorphous silicon film 153.
Formed at and near the interface with. This step is performed in a nitrogen atmosphere at 550 ° C. for 1 hour. (Figure 15 (C))

【0154】次に水素出しのための加熱処理を行なう。
この工程は、窒素雰囲気中において400度、2時間の
条件で行なわれる。(図16(D))
Next, a heat treatment for discharging hydrogen is performed.
This step is performed in a nitrogen atmosphere at 400 ° C. for 2 hours. (Figure 16 (D))

【0155】次に結晶核150が形成された面側、即ち
窒化膜154が形成された面側からKrFエキシマレー
ザー光155を照射することによって、結晶化を行な
う。この工程で、結晶核150が結晶成長をさせ、結晶
性珪素膜156を得ることができる。(図16(E))
Next, crystallization is performed by irradiating the KrF excimer laser beam 155 from the side where the crystal nuclei 150 are formed, that is, the side where the nitride film 154 is formed. In this step, the crystal nuclei 150 grow crystals and a crystalline silicon film 156 can be obtained. (Fig. 16 (E))

【0156】〔実施例14〕本実施例は、非晶質珪素膜
表面に極薄の窒化膜を設け、該窒化膜上に触媒元素を含
有した溶液を塗布することにより非晶質珪素膜153の
表面に触媒元素を導入し、しかる後に水素出しのための
加熱処理を行ない、しかる後に加熱処理により非晶質珪
素膜と窒化膜との界面およにその近傍に結晶核を形成
し、最後に結晶核が形成された面側からレーザー光を照
射し、結晶性珪素膜を得るものである。
[Embodiment 14] In this embodiment, an extremely thin nitride film is provided on the surface of an amorphous silicon film, and a solution containing a catalytic element is applied onto the nitride film to form the amorphous silicon film 153. A catalytic element is introduced to the surface of the film, and then heat treatment for hydrogen removal is carried out. Then, by heat treatment, crystal nuclei are formed at the interface between the amorphous silicon film and the nitride film and in the vicinity thereof. A crystalline silicon film is obtained by irradiating a laser beam from the surface side on which crystal nuclei are formed.

【0157】本実施例の作製工程を図17に示す。まず
ガラス基板151上に下地膜152として酸化珪素膜を
1000Åの厚さにスパッタ法で成膜する。次に非晶質
珪素膜153をプラズマCVD法または減圧熱CVD法
により、1000Åの厚さに成膜する。次にプラズマ窒
化法により窒化膜154を20〜100Å程度の厚さに
成膜する。(図17(A))
The manufacturing process of this example is shown in FIG. First, a silicon oxide film is formed as a base film 152 on the glass substrate 151 to a thickness of 1000 Å by a sputtering method. Next, an amorphous silicon film 153 is formed to a thickness of 1000Å by plasma CVD method or low pressure thermal CVD method. Next, a nitride film 154 is formed to a thickness of about 20 to 100 Å by plasma nitriding. (Fig. 17 (A))

【0158】そして、実施例2に示したのと同様な工程
により、窒化膜154の表面に触媒元素であるニッケル
を導入する。ここでは、酢酸塩溶液中にニッケルを添加
した酢酸塩溶液(ニッケル濃度は重量換算で25pp
m)を窒化膜154が成膜された非晶質珪素膜153上
に塗布する。詳細な条件は実施例2で述べたのと同様で
ある。この工程において、ニッケルは、窒化膜154を
介して非晶質珪素膜153の表面に導入されることとな
る。(図17(B))
Then, nickel, which is a catalytic element, is introduced into the surface of the nitride film 154 by the same steps as those shown in the second embodiment. Here, an acetate solution in which nickel is added to the acetate solution (the nickel concentration is 25 pp in terms of weight)
m) is applied on the amorphous silicon film 153 on which the nitride film 154 is formed. Detailed conditions are the same as those described in the second embodiment. In this step, nickel will be introduced to the surface of the amorphous silicon film 153 through the nitride film 154. (Fig. 17 (B))

【0159】次に水素出しのための加熱処理を行なう。
この工程は、窒素雰囲気中において400度、2時間の
条件で行なう。(図17(C))
Next, a heat treatment for discharging hydrogen is performed.
This step is performed in a nitrogen atmosphere at 400 ° C. for 2 hours. (Fig. 17 (C))

【0160】次に結晶核形成のための加熱処理を行な
う。この工程は、窒素雰囲気中において、550度、1
時間の条件で行なう。この工程において、非晶質珪素膜
153と窒化膜154との界面およびその近傍に結晶核
150が形成される。(図17(D))
Next, a heat treatment for forming crystal nuclei is performed. This step is performed at 550 ° C and 1 in a nitrogen atmosphere.
Perform under the conditions of time. In this step, crystal nuclei 150 are formed at and near the interface between the amorphous silicon film 153 and the nitride film 154. (Fig. 17 (D))

【0161】次にKrFエキシマレーザー光155を窒
化膜154側から照射することによって、結晶核150
を成長させ、結晶性珪素膜156を得ることができる。
(図17(E))
Next, a KrF excimer laser beam 155 is irradiated from the side of the nitride film 154, so that the crystal nucleus 150 is irradiated.
Can be grown to obtain a crystalline silicon film 156.
(Fig. 17 (E))

【0162】〔実施例15〕本実施例は、絶縁表面を有
する基板上に非晶質珪素膜を設け、さらに水素出しのた
めの加熱処理を行ない、さらに水素出しの完了した非晶
質珪素膜表面に極薄の窒化膜を設け、さらに該窒化膜上
に触媒元素を含有した溶液を塗布することにより非晶質
珪素膜の表面に触媒元素を導入し、しかる後に加熱処理
により非晶質珪素膜と窒化膜との界面およびその近傍に
結晶核を形成し、最後に結晶核が形成された面側からレ
ーザー光を照射し、結晶性珪素膜を得るものである。
[Embodiment 15] In this embodiment, an amorphous silicon film is formed on a substrate having an insulating surface, and a heat treatment for discharging hydrogen is further performed. An ultrathin nitride film is provided on the surface, and a catalyst element-containing solution is applied onto the nitride film to introduce the catalytic element into the surface of the amorphous silicon film. A crystalline silicon film is obtained by forming crystal nuclei at the interface between the film and the nitride film and in the vicinity thereof, and then irradiating laser light from the surface side where the crystal nuclei are finally formed.

【0163】本実施例の作製工程を図18に示す。まず
ガラス基板151上に下地膜152として酸化珪素膜を
1000Åの厚さにスパッタ法で成膜する。次に非晶質
珪素膜153をプラズマCVD法または減圧熱CVD法
により、1000Åの厚さに成膜する。次に水素出しの
ための加熱処理を行う。この工程は、窒素雰囲気中にお
いて400度、2時間の条件で行なう。(図18
(A))
The fabrication process of this example is shown in FIG. First, a silicon oxide film is formed as a base film 152 on the glass substrate 151 to a thickness of 1000 Å by a sputtering method. Next, an amorphous silicon film 153 is formed to a thickness of 1000Å by plasma CVD method or low pressure thermal CVD method. Next, heat treatment for discharging hydrogen is performed. This step is performed in a nitrogen atmosphere at 400 ° C. for 2 hours. (Fig. 18
(A))

【0164】次にプラズマ窒化法により窒化膜154を
20〜100Å程度の厚さに成膜する。(図18
(B))
Next, a nitride film 154 is formed to a thickness of about 20 to 100 Å by the plasma nitriding method. (Fig. 18
(B))

【0165】そして、実施例2に示したのと同様な工程
により、窒化膜154の表面に触媒元素であるニッケル
を導入する。ここでは、酢酸塩溶液中にニッケルを添加
した酢酸塩溶液(ニッケル濃度は重量換算で25pp
m)を窒化膜154が成膜された非晶質珪素膜153上
に塗布する。詳細な条件は実施例2で述べたのと同様で
ある。この工程において、ニッケルは、窒化膜154を
介して非晶質珪素膜153の表面に導入されることとな
る。(図18(C))
Then, nickel, which is a catalytic element, is introduced into the surface of the nitride film 154 by the same steps as those shown in the second embodiment. Here, an acetate solution in which nickel is added to the acetate solution (the nickel concentration is 25 pp in terms of weight)
m) is applied on the amorphous silicon film 153 on which the nitride film 154 is formed. Detailed conditions are the same as those described in the second embodiment. In this step, nickel will be introduced to the surface of the amorphous silicon film 153 through the nitride film 154. (Fig. 18 (C))

【0166】次に結晶核形成のための加熱処理を行な
う。この工程は、窒素雰囲気中において、550度、1
時間の条件で行なう。この工程において、非晶質珪素膜
153と窒化膜154との界面およびその近傍に結晶核
150が形成される。(図18(D))
Next, a heat treatment for forming crystal nuclei is performed. This step is performed at 550 ° C and 1 in a nitrogen atmosphere.
Perform under the conditions of time. In this step, crystal nuclei 150 are formed at and near the interface between the amorphous silicon film 153 and the nitride film 154. (Figure 18 (D))

【0167】次にKrFエキシマレーザー光155を窒
化膜154側から照射することによって、結晶核150
を成長させ、結晶性珪素膜156を得ることができる。
(図18(E))
Next, a KrF excimer laser beam 155 is irradiated from the side of the nitride film 154 to form crystal nuclei 150.
Can be grown to obtain a crystalline silicon film 156.
(Fig. 18 (E))

【0168】[0168]

【発明の効果】一方の表面に触媒元素の導入により結晶
核が形成されており、かつ水素出しが行われ、不対結合
手が形成された非晶質珪素膜に対して、前記触媒元素が
形成されている面側からレーザー光または強光を照射す
ることにより、前記結晶核を結晶成長させ、結晶性珪素
膜を得ることができる。
EFFECTS OF THE INVENTION With respect to an amorphous silicon film in which crystal nuclei are formed on one surface by introduction of a catalytic element and hydrogen is desorbed to form dangling bonds, the catalytic element is By irradiating laser light or intense light from the side of the formed surface, the crystal nuclei are crystal-grown to obtain a crystalline silicon film.

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

【図1】 本発明の構成をとることによって得られる多
結晶半導体膜のラマンスペクトルのピークとレーザーの
照射エネルギー密度の関係を示す。
FIG. 1 shows a relationship between a Raman spectrum peak of a polycrystalline semiconductor film obtained by employing the structure of the present invention and laser irradiation energy density.

【図2】 実施例の作製工程を示す。FIG. 2 shows a manufacturing process of an example.

【図3】 結晶成長の状態を示す。FIG. 3 shows a state of crystal growth.

【図4】 珪素薄膜の断面写真を示す。FIG. 4 shows a photograph of a cross section of a silicon thin film.

【図5】 実施例の作製工程を示す。FIG. 5 shows a manufacturing process of an example.

【図6】 実施例の作製工程を示す。FIG. 6 shows a manufacturing process of an example.

【図7】 実施例の作製工程を示す。FIG. 7 shows a manufacturing process of an example.

【図8】 実施例の作製工程を示す。FIG. 8 shows a manufacturing process of an example.

【図9】 実施例の作製工程を示す。FIG. 9 shows a manufacturing process of an example.

【図10】実施例の作製工程を示す。FIG. 10 shows a manufacturing process of an example.

【図11】実施例の作製工程を示す。FIG. 11 shows a manufacturing process of an example.

【図12】実施例の作製工程を示す。FIG. 12 shows a manufacturing process of an example.

【図13】実施例の作製工程を示す。FIG. 13 shows a manufacturing process of an example.

【図14】実施例の作製工程を示す。FIG. 14 shows a manufacturing process of an example.

【図15】実施例の作製工程を示す。FIG. 15 shows a manufacturing process of an example.

【図16】実施例の作製工程を示す。FIG. 16 shows a manufacturing process of an example.

【図17】実施例の作製工程を示す。FIG. 17 shows a manufacturing process of an example.

【図18】実施例の作製工程を示す。FIG. 18 shows a manufacturing process of an example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11・・・・・ガラス基板 12・・・・・非晶質珪素膜 13・・・・・酸化膜 14・・・・・ニッケルを含む層 15・・・・・スピナー 21・・・・・結晶核 20・・・・・レーザー光 51・・・・・ガラス基板 52・・・・・下地膜(酸化珪素膜) 53・・・・・非晶質珪素膜 54・・・・・結晶核 55・・・・・レーザー光 56・・・・・結晶性珪素膜 71・・・・・ガラス基板 72・・・・・下地膜 73・・・・・非晶質珪素膜 74・・・・・結晶核 76・・・・・レーザー光 75・・・・・結晶性珪素膜 91・・・・・ガラス基板 92・・・・・下地膜 101・・・・ガラス基板 102・・・・下地膜 103・・・・非晶質珪素膜 104・・・・島状半導体層 105・・・・ゲイト絶縁膜(酸化珪素膜) 106・・・・ゲイト電極 107・・・・ソース/ドレイン領域 109・・・・ドレイン/ソース領域 108・・・・チャネル形成領域 110・・・・層間絶縁膜 111・・・・ソース/ドレイン電極 112・・・・ドレイン/ソース電極 11 ... Glass Substrate 12 ... Amorphous Silicon Film 13 ... Oxide Film 14 ... Nickel-containing Layer 15 ... Spinner 21 ... Crystal nucleus 20 ... Laser light 51 ... Glass substrate 52 ... Underlayer film (silicon oxide film) 53 ... Amorphous silicon film 54 ... Crystal nucleus 55 ... Laser light 56 ... Crystalline silicon film 71 ... Glass substrate 72 ... Underlayer film 73 ... Amorphous silicon film 74 ... -Crystal nucleus 76-Laser light 75-Crystalline silicon film 91-Glass substrate 92-Base film 101-Glass substrate 102-Bottom Base film 103 ... Amorphous silicon film 104 ... Island semiconductor layer 105 ... Gate insulating film (silicon oxide film) 106. ..Gate electrode 107..source / drain region 109 .... drain / source region 108 .... channel forming region 110..interlayer insulating film 111..source / drain electrode 112 .. ..Drain / source electrodes

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹山 順一 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内 (72)発明者 宮永 昭治 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Junichi Takeyama, 398 Hase, Atsugi, Kanagawa Prefecture, Semiconducting Energy Laboratory Co., Ltd. (72) Inventor, Shoji Miyanaga, 398, Hase, Atsugi, Kanagawa, Ltd., Semiconducting Energy Laboratory, Ltd.

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 非晶質珪素膜の一方の面に結晶化を助長
する触媒元素を導入する工程と、 前記非晶質珪素膜の触媒元素が導入された面側に結晶核
を形成する工程と、 前記非晶質珪素膜の脱水素化を行う工程と、 前記非晶質珪素膜の結晶核が形成された面側からレーザ
ー光またはそれと同等の強光を照射し、前記非晶質珪素
膜を結晶化する工程と、 を有する半導体作製方法。
1. A step of introducing a catalytic element that promotes crystallization to one surface of the amorphous silicon film, and a step of forming crystal nuclei on the surface side of the amorphous silicon film on which the catalytic element is introduced. And a step of dehydrogenating the amorphous silicon film, irradiating laser light or strong light equivalent thereto from the surface side of the amorphous silicon film on which crystal nuclei are formed, A method for manufacturing a semiconductor, comprising the step of crystallizing a film.
【請求項2】 非晶質珪素膜の一方の面に結晶化を助長
する触媒元素を導入する工程と、 前記非晶質珪素膜の脱水素化を行う工程と、 前記非晶質珪素膜の触媒元素が導入された面側に結晶核
を形成する工程と、 前記非晶質珪素膜の結晶核が形成された面側からレーザ
ー光またはそれと同様の強光を照射し、前記非晶質珪素
膜を結晶化する工程と、 を有する半導体作製方法。
2. A step of introducing a catalytic element that promotes crystallization to one surface of the amorphous silicon film, a step of dehydrogenating the amorphous silicon film, and a step of dehydrogenating the amorphous silicon film. A step of forming crystal nuclei on the surface side on which the catalytic element is introduced; and irradiating laser light or strong light similar to the laser light from the surface side on which the crystal nuclei of the amorphous silicon film are formed. A method for manufacturing a semiconductor, comprising the step of crystallizing a film.
【請求項3】 非晶質珪素膜の一方の面に結晶化を助長
する触媒元素を導入する工程と、 前記非晶質珪素膜の触媒元素が導入された面側に結晶核
を形成する工程と、 前記非晶質珪素膜中に不対結合手を形成する工程と、 前記非晶質珪素膜の結晶核が形成された面側からレーザ
ー光またはそれと同等の強光を照射し、前記非晶質珪素
膜を結晶化する工程と、 を有する半導体作製方法。
3. A step of introducing a catalytic element that promotes crystallization to one surface of the amorphous silicon film, and a step of forming crystal nuclei on the surface side of the amorphous silicon film on which the catalytic element is introduced. And a step of forming dangling bonds in the amorphous silicon film, irradiating laser light or strong light equivalent thereto from the surface side of the amorphous silicon film on which crystal nuclei are formed, And a step of crystallizing a crystalline silicon film, the method comprising:
【請求項4】 非晶質珪素膜の一方の面に結晶化を助長
する触媒元素を導入する工程と、 前記非晶質珪素膜中に不対結合手を形成する工程と、 前記非晶質珪素膜の触媒元素が導入された面側に結晶核
を形成する工程と、 前記非晶質珪素膜の結晶核が形成された面側からレーザ
ー光またはそれと同等の強光を照射し、前記非晶質珪素
膜を結晶化する工程と、 を有する半導体作製方法。
4. A step of introducing a catalytic element that promotes crystallization to one surface of the amorphous silicon film, a step of forming dangling bonds in the amorphous silicon film, A step of forming crystal nuclei on the side of the silicon film on which the catalytic element is introduced; and irradiating laser light or strong light equivalent thereto from the surface side of the amorphous silicon film on which the crystal nuclei are formed, And a step of crystallizing a crystalline silicon film, the method comprising:
【請求項5】 非晶質珪素膜の脱水素化を行う工程と、 前記非晶質珪素膜の一方の面に結晶化を助長する触媒元
素を導入する工程と、 前記非晶質珪素膜の触媒元素が導入された面側に結晶核
を形成する工程と、 前記非晶質珪素膜の結晶核が形成された面側からレーザ
ー光またはそれと同等の強光を照射し、前記非晶質珪素
膜を結晶化する工程と、 を有する半導体作製方法。
5. A step of dehydrogenating an amorphous silicon film; a step of introducing a catalytic element for promoting crystallization to one surface of the amorphous silicon film; A step of forming crystal nuclei on the side where the catalytic element is introduced; and irradiating a laser beam or strong light equivalent thereto from the surface side where the crystal nuclei of the amorphous silicon film are formed to produce the amorphous silicon. A method for manufacturing a semiconductor, comprising the step of crystallizing a film.
【請求項6】 非晶質珪素膜中に不対結合手を形成する
工程と、 前記非晶質珪素膜の一方の面に結晶化を助長する触媒元
素を導入する工程と、 前記非晶質珪素膜の触媒元素が導入された面側に結晶核
を形成する工程と、 前記非晶質珪素膜の結晶核が形成された面側からレーザ
ー光またはそれと同等の強光を照射し、前記非晶質珪素
膜を結晶化する工程と、 を有する半導体作製方法。
6. A step of forming dangling bonds in the amorphous silicon film; a step of introducing a catalytic element that promotes crystallization into one surface of the amorphous silicon film; A step of forming crystal nuclei on the side of the silicon film on which the catalytic element is introduced; and irradiating laser light or strong light equivalent thereto from the surface side of the amorphous silicon film on which the crystal nuclei are formed, And a step of crystallizing a crystalline silicon film, the method comprising:
【請求項7】 非晶質珪素膜の一方の面に結晶化を助長
する触媒元素を導入する工程と、 前記非晶質珪素膜の一方の面に接して窒化膜を形成する
工程と、 前記非晶質珪素膜の脱水素化を行う工程と、 前記非晶質珪素膜の触媒元素が導入された面側に結晶核
を形成する工程と、 前記非晶質珪素膜の結晶核が形成された面側からレーザ
ー光またはそれと同等の強光を照射し、前記非晶質珪素
膜を結晶化する工程と、 を有する半導体作製方法。
7. A step of introducing a catalytic element that promotes crystallization to one surface of the amorphous silicon film, a step of forming a nitride film in contact with the one surface of the amorphous silicon film, A step of dehydrogenating the amorphous silicon film; a step of forming crystal nuclei on the surface of the amorphous silicon film on which the catalytic element is introduced; and a step of forming crystal nuclei of the amorphous silicon film. And irradiating laser light or strong light equivalent thereto from the surface side to crystallize the amorphous silicon film.
【請求項8】 非晶質珪素膜の一方の面に結晶化を助長
する触媒元素を導入する工程と、 前記非晶質珪素膜の一方の面に接して窒化膜を形成する
工程と、 前記非晶質珪素膜の触媒元素が導入された面側に結晶核
を形成する工程と、 前記非晶質珪素膜中の脱水素化を行う工程と、 前記非晶質珪素膜の結晶核が形成された面側からレーザ
ー光またはそれと同等の強光を照射し、前記非晶質珪素
膜を結晶化する工程と、 を有する半導体作製方法。
8. A step of introducing a catalyst element that promotes crystallization to one surface of the amorphous silicon film, a step of forming a nitride film in contact with one surface of the amorphous silicon film, Forming a crystal nucleus on the side of the amorphous silicon film on which the catalytic element is introduced; dehydrogenating the amorphous silicon film; and forming a crystal nucleus of the amorphous silicon film. And irradiating laser light or intense light equivalent thereto to crystallize the amorphous silicon film.
【請求項9】 非晶質珪素膜の一方の面に結晶化を助長
する触媒元素を導入する工程と、 前記非晶質珪素膜の一方の面に接して窒化膜を形成する
工程と、 前記非晶質珪素膜中に不対結合手を形成する工程と、 前記非晶質珪素膜の触媒元素が導入された面側に結晶核
を形成する工程と、 前記非晶質珪素膜の結晶核が形成された面側からレーザ
ー光またはそれと同等の強光を照射し、前記非晶質珪素
膜を結晶化する工程と、 を有する半導体作製方法。
9. A step of introducing a catalytic element that promotes crystallization to one surface of the amorphous silicon film, a step of forming a nitride film in contact with the one surface of the amorphous silicon film, Forming dangling bonds in the amorphous silicon film, forming crystal nuclei on the surface of the amorphous silicon film on which the catalytic element is introduced, and crystal nuclei of the amorphous silicon film Irradiating a laser beam or strong light equivalent thereto from the surface side on which is formed to crystallize the amorphous silicon film.
【請求項10】非晶質珪素膜の一方の面に結晶化を助長
する触媒元素を導入する工程と、 前記非晶質珪素膜の一方の面に接して窒化膜を形成する
工程と、 前記非晶質珪素膜の触媒元素が導入された面側に結晶核
を形成する工程と、 前記非晶質珪素膜中に不対結合手を形成する工程と、 前記非晶質珪素膜の結晶核が形成された面側からレーザ
ー光またはそれと同等の強光を照射し、前記非晶質珪素
膜を結晶化する工程と、 を有する半導体作製方法。
10. A step of introducing a catalytic element that promotes crystallization to one surface of the amorphous silicon film, a step of forming a nitride film in contact with the one surface of the amorphous silicon film, Forming a crystal nucleus on the side of the amorphous silicon film on which the catalytic element is introduced; forming a dangling bond in the amorphous silicon film; and forming a crystal nucleus of the amorphous silicon film. Irradiating a laser beam or strong light equivalent thereto from the surface side on which is formed to crystallize the amorphous silicon film.
【請求項11】請求項1乃至請求項10において、触媒
元素としてNi、Pt、Cu、Ag、Au、In、S
n、Pb、P、As、Sbから選ばれた一種または複数
種類の元素を用いることを特徴とする半導体作製方法。
11. The catalyst element according to claim 1, wherein Ni, Pt, Cu, Ag, Au, In and S are used as the catalyst element.
A method for manufacturing a semiconductor, which comprises using one or more kinds of elements selected from n, Pb, P, As, and Sb.
【請求項12】請求項1乃至請求項10において、触媒
元素としてVIII族、IIIb族、IVb族、Vb族元素から選ば
れた一種または複数種類の元素を用いることを特徴とす
る半導体作製方法。
12. A semiconductor manufacturing method according to claim 1, wherein one or more elements selected from the group VIII, IIIb, IVb and Vb elements are used as the catalyst element.
【請求項13】一方の面側に結晶核が形成され、かつ脱
水素化が行われた非晶質珪素膜に対して、前記結晶核が
形成された面側からレーザー光またはそれと同等の強光
を照射し、前記結晶核から結晶成長を行わすことを特徴
とする半導体作製方法。
13. An amorphous silicon film having crystal nuclei formed on one surface side and having been dehydrogenated, is irradiated with laser light or an intense light equivalent thereto from the surface side on which the crystal nuclei are formed. A method for manufacturing a semiconductor, which comprises irradiating light to grow crystals from the crystal nuclei.
【請求項14】一方の面側に結晶核が形成され、かつ不
対結合手が形成された非晶質珪素膜に対して、前記結晶
核が形成された面側からレーザー光またはそれと同等の
強光を照射し、前記結晶核から結晶成長を行わすことを
特徴とする半導体作製方法。
14. For an amorphous silicon film having crystal nuclei formed on one surface side and having dangling bonds, laser light or a laser beam equivalent to the laser light is applied from the surface side on which the crystal nuclei are formed. A method for manufacturing a semiconductor, which comprises irradiating strong light to grow crystals from the crystal nuclei.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1167663A (en) * 1997-08-18 1999-03-09 Fujitsu Ltd Manufacture of semiconductor device
WO2002047137A1 (en) * 2000-12-08 2002-06-13 Sony Corporation Semiconductor thin film forming method, production methods for semiconductor device and electrooptical device, devices used for these methods, and semiconductor device and electrooptical device
JP2006054415A (en) * 2004-08-13 2006-02-23 Samsung Sdi Co Ltd Thin film transistor and manufacturing method therefor
US7247880B2 (en) 2004-07-07 2007-07-24 Samsung Sdi Co., Ltd. Thin film transistor with low angle grain boundaries in a channel layer
JP2009004770A (en) * 2007-06-19 2009-01-08 Samsung Sdi Co Ltd Method of manufacturing polycrystalline silicon layer, thin-film transistor manufactured using the same, manufacturing method thereof, and organic electroluminescent display device equipped with the same
US7573110B1 (en) 1995-11-30 2009-08-11 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of fabricating semiconductor devices

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7573110B1 (en) 1995-11-30 2009-08-11 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of fabricating semiconductor devices
JPH1167663A (en) * 1997-08-18 1999-03-09 Fujitsu Ltd Manufacture of semiconductor device
WO2002047137A1 (en) * 2000-12-08 2002-06-13 Sony Corporation Semiconductor thin film forming method, production methods for semiconductor device and electrooptical device, devices used for these methods, and semiconductor device and electrooptical device
US7183229B2 (en) 2000-12-08 2007-02-27 Sony Corporation Semiconductor thin film forming method, production methods for semiconductor device and electrooptical device, devices used for these methods, and semiconductor device and electrooptical device
US7485552B2 (en) 2004-07-07 2009-02-03 Samsung Mobile Display Co., Ltd. Thin film transistor and method of fabricating the same
US7247880B2 (en) 2004-07-07 2007-07-24 Samsung Sdi Co., Ltd. Thin film transistor with low angle grain boundaries in a channel layer
US7375396B2 (en) 2004-08-13 2008-05-20 Samsung Sdi Co., Ltd. Thin film transistor and method of fabricating the same
JP2008153679A (en) * 2004-08-13 2008-07-03 Samsung Sdi Co Ltd Thin film transistor
US7452762B2 (en) 2004-08-13 2008-11-18 Samsung Sdi Co., Ltd. Thin film transistor and method of fabricating the same
JP2006054415A (en) * 2004-08-13 2006-02-23 Samsung Sdi Co Ltd Thin film transistor and manufacturing method therefor
JP2009004770A (en) * 2007-06-19 2009-01-08 Samsung Sdi Co Ltd Method of manufacturing polycrystalline silicon layer, thin-film transistor manufactured using the same, manufacturing method thereof, and organic electroluminescent display device equipped with the same
US7825476B2 (en) 2007-06-19 2010-11-02 Samsung Mobile Display Co., Ltd. Method of fabricating polycrystalline silicon, TFT fabricated using the same, method of fabricating the TFT, and organic light emitting diode display device including the TFT
US8445336B2 (en) 2007-06-19 2013-05-21 Samsung Display Co., Ltd. Method of fabricating polycrystalline silicon, TFT fabricated using the same, method of fabricating the TFT, and organic light emitting diode display device including the TFT

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