JPH08213636A - Semiconductor device and manufacture of electrooptic device - Google Patents
Semiconductor device and manufacture of electrooptic deviceInfo
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- JPH08213636A JPH08213636A JP29348595A JP29348595A JPH08213636A JP H08213636 A JPH08213636 A JP H08213636A JP 29348595 A JP29348595 A JP 29348595A JP 29348595 A JP29348595 A JP 29348595A JP H08213636 A JPH08213636 A JP H08213636A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本明細書で開示する発明は、液晶
ディスプレーに代表される電気光学装置の作製方法に関
する。また、液晶ディスプレーの構成に利用できる半導
体装置の作製方法に関する。また、選択的に特性の異な
る薄膜装置を形成する方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The invention disclosed in this specification relates to a method of manufacturing an electro-optical device represented by a liquid crystal display. Further, the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device which can be used for a liquid crystal display structure. The present invention also relates to a method of selectively forming a thin film device having different characteristics.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年薄膜トランジスタを利用した液晶デ
ィスプレーが知られている。これはアクティブマトリク
ス型と呼ばれるもので、マトリクス状に配置された画素
のそれぞれに薄膜トランジスタを配置し、これらの薄膜
トランジスタで各画素の画素電極に保持される電荷の蓄
積・放電を制御するものである。アクティブマトリクス
型の液晶表示装置は、微細で高速動画を表示することが
できるので、今後のディスプレイの主力となるものと期
待されている。2. Description of the Related Art In recent years, liquid crystal displays utilizing thin film transistors have been known. This is called an active matrix type, in which a thin film transistor is arranged in each of pixels arranged in a matrix, and these thin film transistors control accumulation / discharge of charges held in a pixel electrode of each pixel. Since the active matrix type liquid crystal display device can display a fine and high-speed moving image, it is expected to become a mainstay of future displays.
【０００３】またアクティブマトリクス型の液晶表示装
置において、画素領域に配置される薄膜トランジスタ
と、画素を駆動するための周辺駆動回路を構成する薄膜
トランジスタとを同一基板上に形成する構成が知られて
いる。このような構成を採用することにより、１枚の基
板上に画素領域と周辺駆動回路とを薄膜集積回路として
集積化できるので、軽量化や薄膜化を著しく推進するこ
とができる。In an active matrix type liquid crystal display device, there is known a structure in which a thin film transistor arranged in a pixel region and a thin film transistor forming a peripheral driving circuit for driving a pixel are formed on the same substrate. By adopting such a configuration, the pixel region and the peripheral drive circuit can be integrated on a single substrate as a thin film integrated circuit, so that weight reduction and thinning can be significantly promoted.
【０００４】一般に画素領域に配置される薄膜トランジ
スタと、周辺駆動回路に配置される薄膜トランジスタと
では要求される特性が異なる。画素領域に配置される薄
膜トランジスタはＯＦＦ電流（リーク電流ともいう）が
小さいことが要求される。薄膜トランジスタのＯＦＦ電
流とは、薄膜トランジスタがＯＦＦの状態において、ソ
ース／ドレイン間を流れてしまう電流のことである。こ
のＯＦＦ電流が大きいと、画素電極に保持しなければな
らない電荷が、薄膜トランジスタがＯＦＦであるにもか
かわらずＯＦＦ電流として流失し、必要とする時間で画
像表示を行えない状態となってしまう。Generally, required characteristics differ between a thin film transistor arranged in a pixel region and a thin film transistor arranged in a peripheral driving circuit. The thin film transistor arranged in the pixel region is required to have a small OFF current (also referred to as leakage current). The OFF current of a thin film transistor is a current flowing between a source and a drain when the thin film transistor is OFF. If this OFF current is large, the electric charge that must be held in the pixel electrode is drained as an OFF current even if the thin film transistor is OFF, and an image cannot be displayed in the required time.
【０００５】他方、周辺駆動回路に配置される薄膜トラ
ンジスタは大きなＯＮ電流を流すことができ、しかも高
速動作を行わすことができる特性が要求される。即ち、
大きな移動度を有することが要求される。一方で、画素
領域に配置される薄膜トランジスタにはそれほどの高速
動作は要求されないため、高移動度を有する必要はな
い。On the other hand, the thin film transistor arranged in the peripheral drive circuit is required to have a characteristic that a large ON current can flow and a high speed operation can be performed. That is,
It is required to have a large mobility. On the other hand, a thin film transistor arranged in the pixel region does not need to have high mobility because it does not need to operate at high speed.
【０００６】このように画素領域に配置される薄膜トラ
ンジスタと、周辺駆動回路の領域に配置される薄膜トラ
ンジスタとは、それぞれ異なる特性が要求される。従っ
て、同一基板上に画素領域に配置される薄膜トランジス
タと、周辺駆動回路の領域に配置される薄膜トランジス
タとを集積化する場合は、作製工程を工夫して必要とす
る領域に、必要とする特性を有する薄膜トランジスタを
選択的に形成する必要がある。Thus, the thin film transistors arranged in the pixel region and the thin film transistors arranged in the peripheral drive circuit region are required to have different characteristics. Therefore, when a thin film transistor arranged in a pixel region and a thin film transistor arranged in a region of a peripheral driver circuit are integrated over the same substrate, a manufacturing process is devised so that necessary characteristics can be obtained in a necessary region. It is necessary to selectively form a thin film transistor included therein.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本明細書で開示する発
明は、同一基板上に異なる特性を有する薄膜トランジス
タを作り分ける技術を提供することを目的とする。特
に、アクティブマトリクス型の液晶表示装置の作製方法
において、同一基板上に画素領域に配置される薄膜トラ
ンジスタと周辺駆動回路を構成するための薄膜トランジ
スタとを作り分ける技術を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the invention disclosed in the present specification is to provide a technique for separately forming thin film transistors having different characteristics on the same substrate. In particular, it is an object of the present invention to provide a technique for separately manufacturing a thin film transistor arranged in a pixel region and a thin film transistor for forming a peripheral driving circuit over the same substrate in a method for manufacturing an active matrix liquid crystal display device.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本明細書で開示する主要
な発明は、非晶質珪素膜を形成する工程と、前記非晶質
珪素膜の一部に珪素の結晶化を助長する金属元素を含ん
だ透光性を有する薄膜を形成する工程と、加熱処理を施
し前記酸化珪素膜が形成された領域の非晶質珪素膜を結
晶化させる工程と、レーザー光を照射する工程と、を有
することを特徴とする。The main invention disclosed in this specification is to provide a step of forming an amorphous silicon film and a metal element for promoting crystallization of silicon in a part of the amorphous silicon film. A step of forming a thin film having a light-transmitting property including: a step of crystallizing an amorphous silicon film in a region where the silicon oxide film is formed by performing heat treatment; and a step of irradiating laser light. It is characterized by having.
【０００９】上記構成において、非晶質珪素膜として
は、絶縁表面を有する基板上にプラズマＣＶＤ法や減圧
熱ＣＶＤ法、その他公知の成膜方法で数百〜数千Åの厚
さに成膜されるものを用いることができる。絶縁表面を
有する基板としては、ガラス基板、石英基板、これら基
板の表面に酸化珪素膜や窒化珪素膜等の絶縁膜が成膜さ
れた基板、絶縁膜の成膜された半導体基板や導体基板を
用いることができる。一般に液晶ディスプレーを構成す
るのであれば、基板としてガラス基板に代表される透光
性基板が利用される。In the above structure, the amorphous silicon film is formed on a substrate having an insulating surface by a plasma CVD method, a low pressure thermal CVD method, or any other known film forming method to a thickness of several hundred to several thousand Å. What is done can be used. Examples of the substrate having an insulating surface include a glass substrate, a quartz substrate, a substrate having an insulating film such as a silicon oxide film or a silicon nitride film formed on the surface of these substrates, a semiconductor substrate having an insulating film formed thereon, or a conductor substrate. Can be used. Generally, if a liquid crystal display is to be constructed, a transparent substrate represented by a glass substrate is used as the substrate.
【００１０】上記構成において、「非晶質珪素膜の一部
に珪素の結晶化を助長する金属元素を含んだ透光性を有
する薄膜を形成する」のは、非晶質珪素膜の少なくとも
一部の結晶性を選択的に助長させるためである。In the above structure, "to form a light-transmitting thin film containing a metal element that promotes crystallization of silicon in a part of the amorphous silicon film" means at least one of the amorphous silicon films. This is for selectively promoting the crystallinity of the part.
【００１１】珪素の結晶化を助長する金属元素として
は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉ
ｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕから選ばれた一種または複数種類
の元素が用いられる。特にニッケル（Ｎｉ）は、その再
現性が良く、効果が顕著であることが判明している。ま
た、これら金属元素は珪素膜中の濃度が珪素の結晶化を
助長でき、かつ珪素の半導体としての特性を損なわない
範囲とする必要があり、１×１０16ｃｍ-3〜５×１０19
ｃｍ-3、好ましくは１×１０17ｃｍ-3〜５×１０19ｃｍ
-3となるように導入する必要がある。具体的には、珪素
膜中における金属元素の濃度が上記濃度範囲となるよう
に透光性を有する薄膜中の金属元素の濃度を調整する必
要がある。Metal elements that promote crystallization of silicon include Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os and I.
One or more kinds of elements selected from r, Pt, Cu, and Au are used. In particular, it has been found that nickel (Ni) has good reproducibility and its effect is remarkable. Further, the concentration of these metal elements in the silicon film needs to be in a range that can promote crystallization of silicon and does not impair the characteristics of silicon as a semiconductor. 1 × 10 16 cm −3 to 5 × 10 19
cm −3 , preferably 1 × 10 17 cm −3 to 5 × 10 19 cm
-It is necessary to introduce so that it becomes -3 . Specifically, it is necessary to adjust the concentration of the metal element in the translucent thin film so that the concentration of the metal element in the silicon film falls within the above concentration range.
【００１２】上記構成において、加熱処理を施すのは、
非晶質珪素膜の一部の領域に導入された珪素の結晶化を
助長する金属元素の作用によって、当該領域を選択的に
結晶化させるためである。一般に、非晶質珪素膜に対し
て加熱処理を施すことにより、結晶化することができ
る。非晶質珪素膜の結晶化温度は、成膜方法や成膜条件
によって異なるが、一般的に５８０℃〜６２０℃程度で
ある。In the above structure, the heat treatment is performed
This is because the region is selectively crystallized by the action of the metal element that promotes the crystallization of silicon introduced into a part of the amorphous silicon film. Generally, the amorphous silicon film can be crystallized by performing a heat treatment. The crystallization temperature of the amorphous silicon film varies depending on the film forming method and the film forming conditions, but is generally about 580 ° C to 620 ° C.
【００１３】この加熱処理において、珪素の結晶化を助
長する金属元素を利用すると、より低い温度で、かつ縒
り短い時間で非晶質珪素膜を結晶化することができる。In this heat treatment, if a metal element that promotes crystallization of silicon is used, the amorphous silicon film can be crystallized at a lower temperature and in a shorter twisting time.
【００１４】珪素の結晶化を助長する金属元素を利用し
た場合には、加熱処理に要する時間が短くなるため、結
晶化を助長する金属元素の導入されなかった非晶質珪素
膜は一般的には結晶化しない。例えば、加熱温度を６５
０℃とした場合、良好な結晶性を得るための加熱時間は
４時間程度であるが、結晶化を助長する金属元素を用い
ない非晶質珪素膜は、この加熱処理条件では結晶化しな
い。When a metal element that promotes crystallization of silicon is used, the time required for heat treatment is shortened. Therefore, an amorphous silicon film in which a metal element that promotes crystallization is not introduced is generally used. Does not crystallize. For example, the heating temperature is 65
When the temperature is 0 ° C., the heating time for obtaining good crystallinity is about 4 hours, but the amorphous silicon film that does not use the metal element that promotes crystallization does not crystallize under this heat treatment condition.
【００１５】本発明では、このことを利用して、通常、
非晶質珪素膜が結晶化しない温度で上記加熱処理を行な
い、珪素の結晶化を助長する金属元素が導入された領域
のみを選択的に結晶化している。The present invention takes advantage of this fact and generally
The above heat treatment is performed at a temperature at which the amorphous silicon film is not crystallized, and only the region into which the metal element that promotes the crystallization of silicon is introduced is selectively crystallized.
【００１６】具体的には、４５０℃〜６００℃の温度で
加熱処理を行うことで、この選択的な結晶化を行うこと
ができる。一般に非晶質珪素膜を結晶化する際の温度が
６００℃以下の場合には、結晶化に要する時間は１００
時間以上必要とされる。本発明では、、珪素の結晶化を
助長する金属元素を導入しているため、その加熱時間は
１／１０以下とすることができる。しかしながら、４５
０℃以下の温度では、加熱処理にかかる時間が数十時間
以上となるため、非実用的である。Specifically, this selective crystallization can be performed by performing heat treatment at a temperature of 450 ° C. to 600 ° C. Generally, when the temperature for crystallizing an amorphous silicon film is 600 ° C. or lower, the time required for crystallization is 100
More than an hour is needed. In the present invention, since the metal element that promotes crystallization of silicon is introduced, the heating time can be set to 1/10 or less. However, 45
At a temperature of 0 ° C. or lower, the heat treatment takes several tens of hours or longer, which is impractical.
【００１７】従って、本発明は、４５０℃以上６００℃
以下の温度で加熱処理を行うことで、珪素の結晶化を助
長する金属元素が導入された領域を選択的に結晶化す
る。Therefore, according to the present invention, 450 ° C. or more and 600 ° C.
By performing heat treatment at the following temperature, the region into which the metal element that promotes crystallization of silicon is introduced is selectively crystallized.
【００１８】また基板としてガラス基板（石英基板も含
む）を用いる場合には、上記加熱処理温度の上限をガラ
ス基板の歪点以下とすることが必要である。ガラス基板
の歪点以下の温度のなるべく高い温度で加熱処理を行う
ことが有用となるため、従って、本発明は、４５０℃以
上ガラス基板の歪点以下の温度で加熱処理を行うこと
で、珪素の結晶化を助長する金属元素が導入された領域
を選択的に結晶化する。。When a glass substrate (including a quartz substrate) is used as the substrate, it is necessary to set the upper limit of the heat treatment temperature to the strain point of the glass substrate or lower. Since it is useful to perform heat treatment at a temperature as high as possible, which is lower than the strain point of the glass substrate, the present invention, therefore, according to the present invention, by performing heat treatment at a temperature of 450 ° C. or higher and lower than the strain point of the glass substrate, The region into which the metal element that promotes crystallization is introduced is selectively crystallized. .
【００１９】上記構成において、加熱処理工程により、
非晶質珪素膜は結晶化された領域と、非晶質のままの領
域とが同時に形成される。この加熱処理工程の後に、レ
ーザー光を照射することにより、選択的に結晶化された
領域の結晶性をさらに助長された第１の結晶性領域を形
成すると同時に、非晶質のままで残存した領域を結晶化
して、第２の結晶性領域を形成する。なお、このレーザ
ー光の照射工程において、レーザー光を必要とする領域
のみに選択的に照射してもよい。In the above structure, the heat treatment step causes
In the amorphous silicon film, a crystallized region and an amorphous region are formed at the same time. After this heat treatment step, by irradiating a laser beam, a first crystalline region in which the crystallinity of the selectively crystallized region is further promoted is formed, and at the same time, it remains amorphous. The region is crystallized to form a second crystalline region. In addition, in this laser light irradiation step, the laser light may be selectively irradiated only in the required region.
【００２０】第１の結晶性領域は加熱処理と、レーザー
光照射とにより結晶化されるために、非常に優れた結晶
性を有する。第２の結晶領域はレーザー光のみで結晶化
されるために、第１の結晶性領域よりも結晶性が劣る
が、結晶粒界が目立たない緻密な結晶構造を有する。特
に、出力が安定する低出力の範囲でレーザー光の照射を
行えば、トラップ準位の低い結晶性珪素膜を安定して得
ることができる。The first crystalline region has excellent crystallinity because it is crystallized by heat treatment and laser light irradiation. Since the second crystal region is crystallized only by the laser beam, the second crystal region is inferior in crystallinity to the first crystal region, but has a dense crystal structure in which crystal grain boundaries are not conspicuous. In particular, if the laser light is irradiated in a low output range where the output is stable, a crystalline silicon film having a low trap level can be stably obtained.
【００２１】ここで、第２の結晶領域はレーザー光のみ
で結晶化されるので、大きなエネルギー密度でレーザー
光を照射しなければならないが、このようなエネルギー
密度でレーザー光を照射すると、第１の結晶性領域は加
熱により既に結晶化されているため、結晶配列を損傷し
てしまうおそれがあり、第１の領域には結晶化を助長す
る程度のエネルギー密度でレーザー光を照射する必要が
ある。Here, since the second crystal region is crystallized only by the laser light, it is necessary to irradiate the laser light with a large energy density. However, when the laser light is radiated with such an energy density, Since the crystalline region of 1 is already crystallized by heating, there is a risk of damaging the crystal arrangement, and it is necessary to irradiate the first region with laser light at an energy density that promotes crystallization. .
【００２２】そのため、本発明は、金属元素を導入する
ために利用した透光性の薄膜を介して、レーザー光を照
射して、薄膜中でレーザー光の照射エネルギー密度を減
少させるている。従って、第２の領域の表面には透光性
を有する薄膜が形成されていないため、結晶化可能なエ
ネルギー密度でレーザー光を照射すと同時に、第１の領
域の表面には透光性を有する薄膜が形成されているた
め、第２の領域よりも低いエネルギー密度でレーザー光
を照射することができる。即ち、１度のレーザー光の照
射工程において、必要とするエネルギー密度でレーザー
光を必要とする領域に照射することができる。Therefore, according to the present invention, laser light is irradiated through the translucent thin film used for introducing the metal element to reduce the irradiation energy density of the laser light in the thin film. Therefore, since a thin film having a light-transmitting property is not formed on the surface of the second region, the surface of the first region has a light-transmitting property while being irradiated with laser light at an energy density that can be crystallized. Since the thin film having the film is formed, laser light irradiation can be performed with an energy density lower than that of the second region. That is, in a single laser light irradiation step, laser light can be irradiated to a required region with a required energy density.
【００２３】また、第１の結晶性領域の表面に透光性の
薄膜が形成されているために、その表面が押圧された状
態であるために、レーザー光を照射した際に生じる表面
の凹凸を抑制することができる。Further, since the light-transmitting thin film is formed on the surface of the first crystalline region, and the surface is in a pressed state, the surface unevenness generated when the laser beam is irradiated. Can be suppressed.
【００２４】ここで、透光性を有する薄膜は、レーザー
光を必要とする透過率で透過する材料であればよい。こ
のような透光性を有する薄膜としては、酸化珪素膜を用
いることができる。また、透光性の薄膜の膜厚や薄膜に
添加する不純物の濃度を調整して透過率をすることによ
り、レーザー光のエネルギー密度を調整することができ
る。Here, the light-transmitting thin film may be any material that transmits laser light at a required transmittance. A silicon oxide film can be used as such a light-transmitting thin film. Further, the energy density of the laser beam can be adjusted by adjusting the film thickness of the translucent thin film and the concentration of impurities added to the thin film to adjust the transmittance.
【００２５】上記構成を有する本発明において、金属元
素を用いて得られた第１の結晶性珪素膜は残留する金属
元素の影響でＯＦＦ電流値が大きくなってしまうが、高
い結晶性を有するために、高移動度を有する薄膜トラン
ジスタを形成することができる。従って、例えばアクテ
ィブマトリクス型の液晶表示装置の周辺回路に好適に利
用することができる。In the present invention having the above structure, the first crystalline silicon film obtained by using the metal element has a large OFF current value due to the influence of the remaining metal element, but has a high crystallinity. In addition, a thin film transistor having high mobility can be formed. Therefore, it can be suitably used, for example, in a peripheral circuit of an active matrix type liquid crystal display device.
【００２６】一方、レーザー光の照射のみで結晶化され
た第２の結晶性珪素膜は、結晶性は不完全であるため、
膜全体において均一に高移動度を得ることが困難である
が、レーザーパワーが安定した低出力の範囲でレーザー
光の照射を行えば、トラップ準位の低い結晶性珪素膜を
安定して得ることができる。従って、移動度は犠牲にな
るが低ＯＦＦ電流特性を有する薄膜トランジスタを得ら
れるため、例えばアクティブマトリクス型の液晶表示装
置の画素領域に配置する薄膜トランジスタに好適に使用
できる。On the other hand, the crystallinity of the second crystalline silicon film crystallized only by irradiation with laser light is incomplete,
It is difficult to obtain high mobility uniformly over the entire film, but if the laser light is irradiated in the range of low output where the laser power is stable, a crystalline silicon film with a low trap level can be stably obtained. You can Therefore, a thin film transistor having a low OFF current characteristic can be obtained although the mobility is sacrificed. Therefore, the thin film transistor can be suitably used for, for example, a thin film transistor arranged in a pixel region of an active matrix liquid crystal display device.
【００２７】更に、本発明は、上記構成を変形した構成
として以下のような構成を採用する。非晶質珪素膜を形
成する工程と、前記非晶質珪素膜の一部に珪素の結晶化
を助長する金属元素を含んだ透光性を有する薄膜を形成
する工程と、加熱処理を施し非晶質珪素膜の全体を結晶
化させる工程、前記透光性を有する薄膜が形成された領
域の少なくも一部と前記透光性を有する薄膜が形成され
なかった領域の少なくとも一部とにレーザー光を照射す
る工程と、を有することを特徴とする構成。Further, the present invention adopts the following configuration as a modified configuration of the above configuration. A step of forming an amorphous silicon film, a step of forming a light-transmitting thin film containing a metal element that promotes crystallization of silicon in a part of the amorphous silicon film, and a heat treatment A step of crystallizing the entire crystalline silicon film, a laser is applied to at least a part of the region where the light-transmitting thin film is formed and at least a part of the region where the light-transmitting thin film is not formed. And a step of irradiating with light.
【００２８】上記構成の特徴は、加熱処理温度を非晶質
珪素膜の結晶化温度以上の温度で所定の時間行い、非晶
質珪素膜の全体を結晶化することにある。The feature of the above structure is that the heat treatment is performed at a temperature equal to or higher than the crystallization temperature of the amorphous silicon film for a predetermined time to crystallize the entire amorphous silicon film.
【００２９】この加熱処理温度の上限としては、基板と
してガラス基板を用いるのであれば、当該ガラス基板の
歪点とすることが適当である。If a glass substrate is used as the substrate, the upper limit of the heat treatment temperature is appropriately set to the strain point of the glass substrate.
【００３０】上記構成の加熱処理工程において、金属元
素を含んだ透光性を有する薄膜に接した領域の非晶質珪
素膜は、結晶性の良好な第１の結晶性領域にに変成され
る。他方、金属元素を含んだ透光性を有する薄膜に接し
ていない領域の非晶質珪素膜は、結晶性が前者より低い
第２の結晶性領域にに変成される。即ち、結晶性を異な
る結晶性領域が選択的に形成される。In the heat treatment step having the above structure, the amorphous silicon film in the region in contact with the light-transmitting thin film containing the metal element is transformed into the first crystalline region having good crystallinity. . On the other hand, the amorphous silicon film in the region which is not in contact with the light-transmitting thin film containing the metal element is transformed into the second crystalline region whose crystallinity is lower than that of the former. That is, crystalline regions having different crystallinity are selectively formed.
【００３１】本明細書で開示する他の主要な発明は、画
素領域と周辺回路領域とを有したアクティブマトリクス
型の液晶表示装置の作製方法であって、絶縁表面を有す
る基板上に非晶質珪素膜を形成する工程と、周辺回路領
域となる少なくとも一部の領域の非晶質珪素膜上に珪素
の結晶化を助長する金属元素を含んだ透光性の薄膜を形
成する工程と、加熱処理を施し前記透光性の薄膜が形成
された領域の非晶質珪素膜を結晶化させる工程と、レー
ザー光を照射する工程と、前記レーザー光が照射された
珪素膜を用いて薄膜トランジスタを形成する工程と、を
有することを特徴とする。Another main invention disclosed in the present specification is a method for manufacturing an active matrix type liquid crystal display device having a pixel region and a peripheral circuit region, which is amorphous on a substrate having an insulating surface. A step of forming a silicon film, a step of forming a light-transmitting thin film containing a metal element that promotes crystallization of silicon on the amorphous silicon film in at least a part of a peripheral circuit region, and heating. A step of crystallizing an amorphous silicon film in a region where the light-transmitting thin film is formed by performing a treatment, a step of irradiating laser light, and a thin film transistor is formed using the silicon film irradiated with the laser light And a step of performing.
【００３２】上記構成は、アクティブマトリク型の液晶
表示装置の周辺回路領域（主に周辺駆動回路領域）に配
置された薄膜トランジスタを金属元素の作用にって結晶
化させ、さらにレーザー光の照射によってその結晶性が
助長された領域（結晶性珪素膜）を用いて薄膜トランジ
スタを構成し、そして画素領域に配置される薄膜トラン
ジスタをレーザー光の照射によって結晶化された領域
（結晶性珪素膜）を用いて構成するものである。なお、
周辺駆動回路としては、画素の薄膜トランジスタを駆動
する文字通りの駆動回路部分以外に、映像信号等を扱う
アナログ及びデジタル回路、さらにはメモリー等をも含
まれる。また周辺回路を構成する薄膜トランジスタの全
てに高移動度を有せしめる必要が無い場合は、周辺回路
を構成する領域の全てにニッケル元素を導入する必要は
ない。In the above structure, the thin film transistor arranged in the peripheral circuit region (mainly the peripheral drive circuit region) of the active matrix type liquid crystal display device is crystallized by the action of the metal element, and is further irradiated with the laser beam. A thin film transistor is formed using a region with enhanced crystallinity (crystalline silicon film), and a thin film transistor arranged in a pixel region is formed using a region (crystalline silicon film) crystallized by laser light irradiation. To do. In addition,
The peripheral driving circuit includes not only a literal driving circuit portion for driving a thin film transistor of a pixel, but also an analog and digital circuit which handles a video signal and the like, and a memory and the like. Further, when it is not necessary to provide all the thin film transistors forming the peripheral circuit with high mobility, it is not necessary to introduce nickel element into all the regions forming the peripheral circuit.
【００３３】また上記構成において、加熱処理の温度を
高くすることによって、非晶質珪素膜の全体を結晶化さ
せるようにしてもよい。In the above structure, the temperature of the heat treatment may be increased to crystallize the entire amorphous silicon film.
【００３４】[0034]
【作用】上記の構成を有する本発明は、非晶質珪素膜の
一部に珪素の結晶化を助長する金属元素を含んだ透光性
を有する薄膜を形成し、さらに加熱処理を行うことで、
選択的に一部の領域を結晶化させることができる。さら
にレーザー光を照射することで、前記結晶化された領域
の結晶性をさらに向上させること共に、残存した非晶質
の領域を結晶化させることができる。こうして、異なる
電気的特性を有する結晶性珪素薄膜の領域を形成するこ
とができる。これらの異なる電気的特性を有する領域を
用いて薄膜トランジスタを構成することで、必要とする
特性を有した薄膜トランジスタを作り分けることができ
る。According to the present invention having the above structure, a light-transmitting thin film containing a metal element that promotes crystallization of silicon is formed on a part of an amorphous silicon film, and heat treatment is further performed. ,
Part of the region can be selectively crystallized. By further irradiating with laser light, the crystallinity of the crystallized region can be further improved and the remaining amorphous region can be crystallized. In this way, regions of the crystalline silicon thin film having different electrical characteristics can be formed. By forming a thin film transistor using these regions having different electrical characteristics, thin film transistors having necessary characteristics can be manufactured separately.
【００３５】結晶化を助長する金属元素の作用によって
加熱処理により結晶化された領域を用いて構成された薄
膜トランジスタは、高移動度を有し、高速動作が可能
で、そして大きなＯＮ電流を流すことができる。また、
レーザー光の照射のみにより結晶化された領域を用いて
構成した薄膜トランジスタは、高速動作や大きなＯＮ電
流を流しうる特性は有していないが、ＯＦＦ電流が比較
的少ない特性を得ることができる。A thin film transistor formed by using a region crystallized by heat treatment by the action of a metal element that promotes crystallization has high mobility, can operate at high speed, and allows a large ON current to flow. You can Also,
A thin film transistor formed using a region crystallized only by irradiation with laser light does not have high-speed operation or characteristics capable of flowing a large ON current, but can have characteristics of relatively small OFF current.
【００３６】従って、アクティブマトリクス型の液晶表
示装置の周辺駆動回路領域を構成する薄膜トランジスタ
を、珪素の結晶化を助長する金属元素を選択的に導入す
ることによって得た領域を用いて構成し、画素領域に配
置される薄膜トランジスタをレーザー光の照射のみによ
って結晶化された領域を用いて構成することで、周辺駆
動回路領域と画素領域とにそれぞれ必要とされる特性を
有する薄膜トランジスタを同一基板上に同時に形成する
ことができる。Therefore, a thin film transistor forming a peripheral drive circuit region of an active matrix type liquid crystal display device is formed by using a region obtained by selectively introducing a metal element that promotes crystallization of silicon, and a pixel is formed. By configuring the thin film transistor arranged in the region by using the region crystallized only by laser light irradiation, a thin film transistor having characteristics required for the peripheral drive circuit region and the pixel region can be simultaneously formed on the same substrate. Can be formed.
【００３７】また、透光性の薄膜は、金属元素を非晶質
珪素膜に導入する作用を有すると共に、レーザー光の照
射エネルギー密度を下げる作用をも有する。、そのた
め、透光性を有する薄膜下に存在する加熱処理により結
晶化された珪素膜には、低い高いエネルギー密度でレー
ザー光が照射され、非晶質のままの珪素膜には高いエネ
ルギー密度でレーザー光が照射される。The light-transmitting thin film has a function of introducing a metal element into the amorphous silicon film and also has a function of lowering the irradiation energy density of laser light. Therefore, the silicon film crystallized by the heat treatment existing under the thin film having a light-transmitting property is irradiated with laser light with a low high energy density, and the amorphous silicon film has a high energy density. Laser light is emitted.
【００３８】[0038]
【実施例】本発明を図１〜図３に示す実施例に基づい
て、説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described based on the embodiments shown in FIGS.
【００３９】本実施例では、アクティブマトリクス型の
液晶表示装置を作製するに際して、周辺駆動回路を構成
する薄膜トランジスタと画素領域を構成する薄膜トラン
ジスタとを同一ガラス基板上に作り分ける工程を示す。In this embodiment, when manufacturing an active matrix type liquid crystal display device, a thin film transistor forming a peripheral driving circuit and a thin film transistor forming a pixel region are separately formed on the same glass substrate.
【００４０】図１（Ａ）に示すように、ガラス基板１０
１上に下地膜となる酸化珪素膜１０２を３０００Åの厚
さに成膜する。次に非晶質珪素膜１０３を５００Åの厚
さにプラズマＣＶＤ法または減圧熱ＣＶＤ法で成膜す
る。As shown in FIG. 1A, the glass substrate 10
A silicon oxide film 102 to be a base film is formed on the substrate 1 to a thickness of 3000Å. Next, an amorphous silicon film 103 is formed to a thickness of 500 Å by a plasma CVD method or a low pressure thermal CVD method.
【００４１】ガラス基板１０１としては、コーニング７
０５９ガラス基板（歪点５９３℃）やコーニング１７３
７ガラス基板（歪点６６７℃）やコーニング７９４０石
英ガラス（歪点９９０℃）を用いることができる。As the glass substrate 101, Corning 7
059 glass substrate (strain point 593 ° C) and Corning 173
7 glass substrate (strain point 667 ° C.) or Corning 7940 quartz glass (strain point 990 ° C.) can be used.
【００４２】さらにバリア膜となる極薄い酸化膜１０４
をＵＶ酸化法で１００Å程度の厚さに成膜する。ＵＶ酸
化法とは、酸化性雰囲気中においてＵＶ光を照射して、
極薄い酸化膜を形成する技術である。酸化膜１０４の形
成方法は熱酸化法やプラズマＣＶＤ法で行ってもよい。
この酸化膜１０４は後の工程において、珪素の結晶化を
助長する金属元素の拡散を抑えるためにバリア膜として
機能する。（図１（Ａ））Further, an extremely thin oxide film 104 which becomes a barrier film.
Is formed to a thickness of about 100Å by the UV oxidation method. The UV oxidation method is to irradiate UV light in an oxidizing atmosphere,
This is a technique for forming an extremely thin oxide film. The oxide film 104 may be formed by a thermal oxidation method or a plasma CVD method.
This oxide film 104 functions as a barrier film in the subsequent step in order to suppress the diffusion of the metal element that promotes the crystallization of silicon. (Fig. 1 (A))
【００４３】次にニッケル元素を含有したＯＣＤ溶液を
スピンコート法で塗布し、さらに２００℃、３０分のベ
ーク工程を経て、ニッケルを含有する酸化珪素膜１０５
を形成する。このベーク工程において、極薄い酸化膜１
０４がバリア膜となるために、ニッケル元素を非晶質珪
素膜１０３中に拡散させない。（図１（Ｂ））Next, an OCD solution containing nickel element is applied by a spin coating method, and a baking process at 200 ° C. for 30 minutes is performed, and then a silicon oxide film 105 containing nickel is formed.
To form. In this baking process, ultra-thin oxide film 1
Since 04 serves as a barrier film, nickel element is not diffused into the amorphous silicon film 103. (Fig. 1 (B))
【００４４】ＯＣＤ溶液とは、東京応化工業株式会社の
酸化珪素系被膜形成用の塗布液である。このＯＣＤ溶液
を用いると、レジスト膜を形成するように、ニッケルを
含有する酸化珪素膜１０５を形成することができる。The OCD solution is a coating solution for forming a silicon oxide type coating film by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. By using this OCD solution, the silicon oxide film 105 containing nickel can be formed like a resist film.
【００４５】このような溶液を用いたニッケル元素の導
入方法は、ニッケル元素（金属元素）を均一に非晶質珪
素膜１０３に接して（または間接的に接して）保持させ
ることができ、均一な結晶成長をさせる上で有用な手段
となる。The nickel element introduction method using such a solution can uniformly hold the nickel element (metal element) in contact with (or indirectly in contact with) the amorphous silicon film 103. This is a useful means for achieving a large crystal growth.
【００４６】次に濃度を低くしたバッファ弗酸を用い
て、ニッケルを含有した酸化珪素膜１０５と酸化膜１０
４とを選択的に取り除く。こうして図１（Ｃ）に示す状
態を得る。この状態において、ニッケルを含有する酸化
珪素膜１０５が残存している領域が周辺駆動回路に配置
される薄膜トランジスタが形成される領域となる。他
方、酸化珪素膜１０５が取り除かれた領域が画素領域に
配置される薄膜トランジスタが形成される領域となる。Next, using buffer hydrofluoric acid having a low concentration, the silicon oxide film 105 containing nickel and the oxide film 10 are formed.
Selectively remove 4 and. Thus, the state shown in FIG. 1C is obtained. In this state, the region where the silicon oxide film 105 containing nickel remains is the region where the thin film transistor arranged in the peripheral drive circuit is formed. On the other hand, the region where the silicon oxide film 105 is removed becomes the region where the thin film transistor arranged in the pixel region is formed.
【００４７】図１（Ｃ）に示す状態を得たら、加熱処理
を行い、非晶質珪素膜１０３の結晶化を行う。この加熱
処理は、５５０℃、４時間の条件で行う。この加熱処理
工程において、ニッケルを含有する酸化珪素膜１０５か
らニッケルが酸化膜１０４を透過して非晶質珪素膜１０
３中に拡散して、非晶質珪素膜１０６はニッケルの作用
により結晶化されて結晶性珪素膜１０６に変成される。
他方、この加熱処理工程の条件では、画素領域の非晶質
珪素膜１０７は結晶化されない。After obtaining the state shown in FIG. 1C, heat treatment is performed to crystallize the amorphous silicon film 103. This heat treatment is performed at 550 ° C. for 4 hours. In this heat treatment step, nickel permeates the oxide film 104 from the silicon oxide film 105 containing nickel to pass through the amorphous silicon film 10.
The amorphous silicon film 106 is crystallized by the action of nickel and transformed into the crystalline silicon film 106.
On the other hand, under the conditions of this heat treatment step, the amorphous silicon film 107 in the pixel region is not crystallized.
【００４８】この加熱処理工程は、４５０℃〜６００℃
の温度で行う必要がある。４５０℃以下の温度では残存
した酸化珪素膜１０５下の非晶質珪素膜１０３を結晶化
させることができない。また６００℃以上の温度で加熱
処理を行うと、非晶質珪素膜１０３の全体が結晶化され
てしまうからである。非晶質珪素膜１０３全体が結晶化
してしまうと、選択的に異なる特性を有する薄膜トラン
ジスタを作製するという目的を達成することができな
い。This heat treatment step is performed at 450 ° C. to 600 ° C.
Need to be done at temperature. At a temperature of 450 ° C. or lower, the remaining amorphous silicon film 103 under the silicon oxide film 105 cannot be crystallized. Further, if the heat treatment is performed at a temperature of 600 ° C. or higher, the entire amorphous silicon film 103 is crystallized. If the entire amorphous silicon film 103 is crystallized, the purpose of manufacturing thin film transistors having selectively different characteristics cannot be achieved.
【００４９】加熱処理工程の終了後、ＫｒＦエキシマレ
ーザー光（波長２４８ｎｍ）を照射する。この工程で、
非晶質珪素膜１０７羽はレーザー光の作用により結晶化
されて、結晶性珪素膜１０８に変成される。他方、結晶
性珪素膜１０６には、レーザー光が酸化膜１０４と酸化
珪素膜１０５とを透過して１０６の領域に照射されて、
その結晶性がより助長される。After the heat treatment step, KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) is irradiated. In this process,
The amorphous silicon film 107 is crystallized by the action of laser light and transformed into a crystalline silicon film 108. On the other hand, the crystalline silicon film 106 is irradiated with laser light through the oxide film 104 and the silicon oxide film 105 and is irradiated onto the region 106,
Its crystallinity is further promoted.
【００５０】この際、結晶性珪素膜１０６の表面は酸化
膜１０４と酸化珪素膜１０５とにより押圧されている状
態であるので、その表面に凹凸が形成されることが抑制
できる。他方、結晶性珪素膜１０８の表面にも凹凸は形
成されるが、結晶性珪素膜１０８には珪素の結晶化を助
長するニッケル元素が導入されていないので、問題とな
るほどの顕著な凹凸が形成されることはない。At this time, since the surface of the crystalline silicon film 106 is pressed by the oxide film 104 and the silicon oxide film 105, it is possible to suppress the formation of irregularities on the surface. On the other hand, irregularities are also formed on the surface of the crystalline silicon film 108, but since the nickel element that promotes crystallization of silicon is not introduced into the crystalline silicon film 108, remarkable irregularities that are problematic are formed. It will not be done.
【００５１】結晶性珪素膜１０６と１０８を得るには、
最適とされるレーザー光の照射エネルギー密度が異な
る。この照射エネルギー密度の最適値は、膜厚や膜質、
さらには成膜方法やレーザー光の種類等によって異な
る。本実施例では、最適な照射エネルギー密度は、結晶
性珪素膜１０６の結晶性を助長するためには３１０〜３
２０ｍＪ／ｃｍ2 程度であり、結晶性珪素膜１０８を形
成するためには３６０〜３９０ｍＪ／ｃｍ2 程度であ
る。To obtain the crystalline silicon films 106 and 108,
The optimum irradiation energy density of the laser light is different. The optimum value of this irradiation energy density is the film thickness, film quality,
Furthermore, it depends on the film forming method, the type of laser light, and the like. In this embodiment, the optimum irradiation energy density is 310 to 3 in order to promote the crystallinity of the crystalline silicon film 106.
Was 20 mJ / cm 2 or so, in order to form a crystalline silicon film 108 is about 360~390mJ / cm 2.
【００５２】また、この工程において、酸化珪素膜１０
５が存在することによって、１０６の領域と１０８の領
域とにそれぞれ適した照射エネルギー密度でレーザー光
を照射することができる。In this process, the silicon oxide film 10 is also used.
Due to the presence of No. 5, laser light can be applied to the regions 106 and 108 at irradiation energy densities respectively suitable.
【００５３】ここで、図１（Ｃ）に示す状態において、
照射エネルギー密度が３６０〜３９０ｍＪ／ｃｍ2 程度
でレーザー光を照射すると、非晶質珪素膜１０７はほぼ
最適な条件で結晶化されて、結晶性珪素膜１０８に変成
される。他方、結晶性珪素膜１０６には、レーザー光の
エネルギー密度が酸化珪素膜１０５で減衰されて、３１
０〜３２０ｍＪ／ｃｍ2 程度とされて、照射される。こ
のような最適に近い条件を実現するには、レーザー光の
波長に対する酸化珪素膜１０５の透過率、即ち膜厚や膜
質の条件を充分に決定する必要がある。Here, in the state shown in FIG.
When the laser beam is irradiated at an irradiation energy density of about 360 to 390 mJ / cm 2 , the amorphous silicon film 107 is crystallized under almost optimum conditions and transformed into a crystalline silicon film 108. On the other hand, in the crystalline silicon film 106, the energy density of the laser light is attenuated by the silicon oxide film 105,
Irradiation is performed at about 0 to 320 mJ / cm 2 . In order to realize such a near-optimal condition, it is necessary to sufficiently determine the conditions of the transmittance of the silicon oxide film 105 with respect to the wavelength of the laser light, that is, the film thickness and the film quality.
【００５４】最適に近い条件でレーザー光を照射するこ
とにより、結晶性珪素膜１０６、１０８を得ることがで
きる。The crystalline silicon films 106 and 108 can be obtained by irradiating the laser light under the conditions close to the optimum.
【００５５】しかし、結晶性珪素膜１０６には、結晶粒
界にニッケルが偏析しているために、この結晶粒界を経
由したキャリアの移動が存在する。この結晶粒界を経由
したキャリアの移動は、薄膜トランジスタのＯＦＦ時に
おけるリーク電流の要因となる。このため、結晶性珪素
膜１０６を用いて活性層を構成した薄膜トランジスタは
ＯＦＦ電流特性が悪くなる。しかし、結晶性珪素膜１０
６は良好な結晶性を有するので、より大きいＯＮ電流を
流すことができ、かつ高速動作を行わすことができる薄
膜トランジスタを作製することができる。However, in the crystalline silicon film 106, since nickel is segregated at the crystal grain boundaries, carriers move through the crystal grain boundaries. The movement of carriers via the crystal grain boundaries causes a leak current when the thin film transistor is turned off. For this reason, the thin film transistor in which the active layer is formed using the crystalline silicon film 106 has poor OFF current characteristics. However, the crystalline silicon film 10
Since No. 6 has good crystallinity, it is possible to manufacture a thin film transistor that can flow a larger ON current and can operate at high speed.
【００５６】他方、結晶性珪素膜１０８は結晶性珪素膜
１０６と比較して結晶性は劣るが、結晶粒界の存在が顕
著でなく、緻密な膜質する。また、結晶粒界を経由する
キャリアの移動もそれほど顕著でない。従って、結晶性
珪素膜１０８を利用して活性層を構成した薄膜トランジ
スタは、大きな移動度を有せしめたり、高速動作を行わ
すことができないが、ＯＦＦ電流特性を良好にすること
ができる。On the other hand, the crystalline silicon film 108 is inferior in crystallinity to the crystalline silicon film 106, but the existence of crystal grain boundaries is not remarkable and the film quality is dense. Further, the movement of carriers via the crystal grain boundaries is not so remarkable. Therefore, the thin film transistor in which the active layer is formed by using the crystalline silicon film 108 cannot have high mobility or high speed operation, but can have good OFF current characteristics.
【００５７】残存している酸化珪素膜１０５と酸化膜１
０４とをバッファ弗酸を用いて除去し、図２（Ａ）に示
す状態を得る。Remaining silicon oxide film 105 and oxide film 1
04 and are removed by using buffered hydrofluoric acid to obtain the state shown in FIG.
【００５８】次にニッケルの作用によって、加熱とレー
ザー光の照射によって結晶化された結晶性珪素膜１０６
と、レーザー光の照射によって結晶化された結晶性珪素
膜１０８をそれぞれパターニングして、図２（Ｂ）に示
すように薄膜トランジスタの活性層２０１、２０２、２
０３を形成する。活性層２０１、２０２は、ニッケルの
作用によって結晶化された結晶性珪素膜１０６で構成さ
れたものであり、周辺駆動回路に配置される薄膜トラン
ジスタの活性層となる。他方、活性層２０３は、レーザ
ー光の照射のみにより結晶化された結晶性珪素膜１０８
で構成され、画素領域に配置される薄膜トランジスタの
活性層となる。さらに、これらの活性層２０１〜２０３
の表面にゲイト絶縁膜となる酸化珪素膜２０４を１００
０Åの厚さに成膜する。（図２（Ｂ））Next, by the action of nickel, the crystalline silicon film 106 crystallized by heating and laser light irradiation.
And the crystalline silicon film 108 crystallized by the irradiation of the laser beam are patterned respectively, and the active layers 201, 202, 2 of the thin film transistor are patterned as shown in FIG.
Form 03. The active layers 201 and 202 are composed of the crystalline silicon film 106 crystallized by the action of nickel, and become the active layers of the thin film transistors arranged in the peripheral drive circuit. On the other hand, the active layer 203 is formed by the crystalline silicon film 108 crystallized only by laser light irradiation.
And becomes an active layer of the thin film transistor arranged in the pixel region. Furthermore, these active layers 201 to 203
A silicon oxide film 204 to be a gate insulating film is formed on the surface of the
Form a film with a thickness of 0Å. (FIG. 2 (B))
【００５９】次にスカンジウムを含有したアルミニウム
を主成分とする膜を６０００Åの厚さに電子ビーム蒸着
法で成膜し、パターニングを施すことにより、アルミニ
ウムを主成分としたゲイト電極２０５〜２０７を形成す
る。そして電解溶液中においてゲイト電極２０５〜２０
７を陽極とした陽極酸化を行うことで、酸化物層２０８
〜２１０を２０００Åの厚さに形成する。この酸化物層
２０５〜２０７は、後の不純物イオン工程においてマス
クとなり、オフセットゲイト領域を形成するために機能
する。（図２（Ｃ））Next, a film containing scandium containing aluminum as a main component is formed to a thickness of 6000 Å by an electron beam vapor deposition method and patterned to form gate electrodes 205 to 207 containing aluminum as a main component. To do. Then, in the electrolytic solution, the gate electrodes 205 to 20
By performing anodization using 7 as an anode, the oxide layer 208
~ 210 is formed to a thickness of 2000Å. The oxide layers 205 to 207 serve as a mask in a later impurity ion step and function to form an offset gate region. (Fig. 2 (C))
【００６０】さらに図２（Ｃ）の状態を得たら、図３
（Ａ）に示すように、活性層２０２、２０３を覆うよう
に、レジストマスク３０１を形成して、ボロンイオンを
活性層２０１に注入する。この工程でＰ型を有するソー
ス領域３０２とドレイン領域３０５、チャネル形成領域
３０４とオフセットゲイト領域３０３とがそれぞれ自己
整合的に形成される。Further, when the state of FIG. 2C is obtained, the state of FIG.
As shown in (A), a resist mask 301 is formed so as to cover the active layers 202 and 203, and boron ions are implanted into the active layer 201. In this process, the P-type source region 302 and the drain region 305, the channel forming region 304, and the offset gate region 303 are formed in a self-aligned manner.
【００６１】次にレジストマスク３０１を取り除き、新
たに、活性層２０１を覆うように、レジストマスク３０
６を形成する。リンイオンを活性層２０２、２０３に注
入して、Ｎ型を有するソース領域３１０と３１１、ドレ
イン領域３０７と３１４、チャネル形成領域３０９と３
１３、オフセットゲイト領域３０８と３１２が自己整合
的に形成される。その後、レジストマスク３０６を取り
除き、基板全体にレーザー光の照射して、ソース領域３
０２、３１０、３１１、ドレイン領域３０５、３０７、
３１４をそれぞれ活性化する。（図３（Ｂ））Next, the resist mask 301 is removed, and the resist mask 30 is newly covered so as to cover the active layer 201.
6 is formed. Phosphorus ions are implanted into the active layers 202 and 203 to form N-type source regions 310 and 311, drain regions 307 and 314, and channel forming regions 309 and 3.
13. Offset gate regions 308 and 312 are formed in a self-aligned manner. After that, the resist mask 306 is removed, the entire substrate is irradiated with laser light, and the source region 3 is removed.
02, 310, 311, drain regions 305, 307,
Each 314 is activated. (FIG. 3 (B))
【００６２】そして、層間絶縁膜として酸化珪素膜３１
５をプラズマＣＶＤ法で成膜する。さらにコンタクトホ
ールを形成して、Ｐチャネル型の薄膜トランジスタのソ
ース電極３１６とドレイン電極３１７、Ｎチャネル型の
薄膜トランジスタのソース電極３１９と３２０、さらに
ドレイン電極３１８と３２１を形成する。ここで、ドレ
イン電極３１７と３１８とが接続されて、周辺駆動回路
を構成するＣＭＯＳ構造が形成されている。Then, a silicon oxide film 31 is formed as an interlayer insulating film.
5 is formed by a plasma CVD method. Further, contact holes are formed to form a source electrode 316 and a drain electrode 317 of a P-channel thin film transistor, source electrodes 319 and 320 of an N-channel thin film transistor, and drain electrodes 318 and 321. Here, the drain electrodes 317 and 318 are connected to each other to form a CMOS structure forming a peripheral drive circuit.
【００６３】こうして、周辺駆動回路に配置される薄膜
トランジスタと画素領域に配置される薄膜トランジスタ
を同時に形成することができる。Thus, the thin film transistors arranged in the peripheral driving circuit and the thin film transistors arranged in the pixel region can be formed at the same time.
【００６４】[0064]
【発明の効果】非晶質珪素膜の表面に珪素の結晶化を助
長する金属元素を含有した透光性を有する薄膜し、しか
る後に加熱処理をし、さらにレーザー光の照射を行うこ
とで、必要とする領域に必要とする特性を有した薄膜ト
ランジスタを作り分けることができる。この技術を利用
することで、アクティブマトリクス型の液晶表示装置の
周辺回路領域と画素領域とに配置される薄膜トランジス
タをそれぞれ必要とする特性を有するように形成するこ
とができる。EFFECTS OF THE INVENTION By forming a light-transmitting thin film containing a metal element that promotes crystallization of silicon on the surface of an amorphous silicon film, heat-treating it thereafter, and irradiating it with laser light, A thin film transistor having required characteristics in a required region can be manufactured separately. By using this technique, it is possible to form the thin film transistors arranged in the peripheral circuit region and the pixel region of the active matrix type liquid crystal display device so as to have characteristics required respectively.
【図１】 ガラス基板上の結晶性珪素膜を得る工程を示
す。FIG. 1 shows a step of obtaining a crystalline silicon film on a glass substrate.
【図２】 薄膜トランジスタの作製工程を示す。2A to 2C show a manufacturing process of a thin film transistor.
【図３】 薄膜トランジスタの作製工程を示す。FIG. 3 shows a manufacturing process of a thin film transistor.
１０１ ガラス基板 １０２ 酸化珪素膜（下地膜） １０３、１０７ 非晶質珪素膜 １０４ 酸化膜 １０５ 酸化珪素膜（ＯＣＤ膜） １０６、１０８ 結晶性珪素膜 ２０１〜２０３ 活性層 ２０４ ゲイト絶縁膜（酸化珪素
膜） ２０５〜２０７ アルミニウムを主成分とす
るゲイト電極 ２０８〜２１０ 酸化物層 ３０１、３０６ レジストマスク ３０２、３１０、３１１ ソース領域 ３０３、３０８、３１２ オフセットゲイト領域 ３０４、３０９、３１３ チャネル形成領域 ３０５、３０７、３１４ ドレイン領域 ３１５ 層間絶縁膜（酸化珪素膜） ３１６、３１９、３２０ ソース電極 ３１７、３１８、３２１ ドレイン電極101 glass substrate 102 silicon oxide film (base film) 103, 107 amorphous silicon film 104 oxide film 105 silicon oxide film (OCD film) 106, 108 crystalline silicon film 201 to 203 active layer 204 gate insulating film (silicon oxide film) ) 205-207 Gate electrodes containing aluminum as a main component 208-210 Oxide layers 301, 306 Resist masks 302, 310, 311 Source regions 303, 308, 312 Offset gate regions 304, 309, 313 Channel formation regions 305, 307, 314 Drain region 315 Interlayer insulating film (silicon oxide film) 316, 319, 320 Source electrode 317, 318, 321 Drain electrode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/20 27/12 Ｒ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location H01L 21/20 27/12 R
Claims (22)
元素を含んだ透光性を有する薄膜を形成する工程と、 加熱処理を施し前記透光性を有する薄膜が形成された領
域の前記非晶質珪素膜を選択的に結晶化させる工程と、 前記透光性を有する薄膜が形成された領域の少なくも一
部と前記透光性を有する薄膜が形成されなかった領域の
少なくとも一部とにレーザー光を照射する工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。1. A step of forming an amorphous silicon film, and a step of forming a light-transmitting thin film containing a metal element for promoting crystallization of silicon in a part of the amorphous silicon film, A step of performing heat treatment to selectively crystallize the amorphous silicon film in the region where the light-transmitting thin film is formed; and at least a part of the region where the light-transmitting thin film is formed. And a step of irradiating at least a part of a region where the thin film having a light-transmitting property is not formed with a laser beam, the manufacturing method of the semiconductor device.
元素を含んだ透光性を有する薄膜を形成する工程と、 ４５０℃〜６００℃の温度で加熱処理を施し前記透光性
を有する薄膜が形成された領域の前記非晶質珪素膜を結
晶化させる工程と、 レーザー光を照射する工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。2. A step of forming an amorphous silicon film, and a step of forming a light-transmitting thin film containing a metal element for promoting crystallization of silicon in a part of the amorphous silicon film, A step of performing heat treatment at a temperature of 450 ° C. to 600 ° C. to crystallize the amorphous silicon film in a region where the thin film having a light-transmitting property is formed; and a step of irradiating a laser beam. A method for manufacturing a characteristic semiconductor device.
程と、 前記非晶質珪素膜の一部に珪素の結晶化を助長する金属
元素を含んだ透光性を有する薄膜を形成する工程と、 ４５０℃以上ガラス基板の歪点以下の温度で加熱処理を
施し前記透光性を有する薄膜が形成された領域の非晶質
珪素膜を結晶化させる工程と、 レーザー光を照射する工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。3. A step of forming an amorphous silicon film on a glass substrate, and forming a light-transmitting thin film containing a metal element for promoting crystallization of silicon in a part of the amorphous silicon film. And a step of crystallizing the amorphous silicon film in the region where the thin film having a light-transmitting property is formed by performing heat treatment at a temperature of 450 ° C. or higher and a temperature lower than the strain point of the glass substrate, and irradiating laser light A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
程と、 前記非晶質珪素膜の一部に珪素の結晶化を助長する金属
元素を含んだ透光性を有する薄膜を形成する工程と、 前記非晶質珪素膜の結晶化温度以上ガラス基板の歪点以
下の温度で加熱処理を施し前記非晶質珪素膜を結晶化さ
せる工程と、 レーザー光を照射する工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。4. A step of forming an amorphous silicon film on a glass substrate, and forming a light-transmitting thin film containing a metal element for promoting crystallization of silicon in a part of the amorphous silicon film. A step of subjecting the amorphous silicon film to heat treatment at a temperature not lower than the crystallization temperature of the amorphous silicon film and not higher than the strain point of the glass substrate to crystallize the amorphous silicon film, and a step of irradiating laser light. A method for manufacturing a semiconductor device having:
元素を含んだ透光性を有する薄膜を形成する工程と、 加熱処理を施し前記透光性を有する薄膜が形成された領
域の前記非晶質珪素膜を結晶化させる工程と、 レーザー光を照射する工程と、 を有し、 前記レーザー光の照射工程において、前記透光性を有す
る薄膜下の珪素膜はその結晶化が助長され、かつ前記透
光性を有する薄膜が形成されていない領域の前記非晶質
珪素膜は結晶化されることを特徴とする半導体装置の作
製方法。5. A step of forming an amorphous silicon film, and a step of forming a light-transmitting thin film containing a metal element for promoting crystallization of silicon in a part of the amorphous silicon film, A step of crystallizing the amorphous silicon film in a region where the thin film having a light-transmitting property is formed by performing a heat treatment, and a step of irradiating with a laser beam; The crystallization of the silicon film under the light-transmitting thin film is promoted, and the amorphous silicon film in a region where the light-transmitting thin film is not formed is crystallized. Manufacturing method of semiconductor device.
元素を含んだ透光性を有する薄膜を形成する工程と、 加熱処理を施し前記透光性を有する薄膜が形成された領
域の前記非晶質珪素膜を結晶化させる工程と、 前記透光性を有する薄膜を介して前記珪素膜にレーザー
光を照射する工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。6. A step of forming an amorphous silicon film, and a step of forming a light-transmitting thin film containing a metal element for promoting crystallization of silicon in a part of the amorphous silicon film, A step of crystallizing the amorphous silicon film in a region where the light-transmitting thin film is formed by performing heat treatment; and a step of irradiating the silicon film with laser light through the light-transmitting thin film And a method of manufacturing a semiconductor device.
ことを特徴とする半導体装置の作製方法。7. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a silicon oxide film is used as the light-transmitting thin film.
膜が用いられることを特徴とする半導体装置の作製方
法。8. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a thin film that transmits laser light is used as the light-transmitting thin film.
化を助長する金属元素としてＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、
Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕから選ばれ
た一種または複数種類の元素が用いられていることを特
徴とする半導体装置の作製方法。9. The metal element according to any one of claims 1 to 6, wherein Fe, Co, Ni, Ru, and
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein one or more kinds of elements selected from Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Cu, and Au are used.
晶化を助長する金属元素は前記珪素膜中に１×１０16ｃ
ｍ-3〜５×１０19ｃｍ-3の濃度で導入されることを特徴
とする半導体装置の作製方法。10. The metal element according to any one of claims 1 to 6, wherein the metal element promoting crystallization is 1 × 10 16 c in the silicon film.
A method for manufacturing a semiconductor device, which is introduced at a concentration of m −3 to 5 × 10 19 cm −3 .
晶化を助長する金属元素は前記珪素膜中に１×１０17ｃ
ｍ-3〜５×１０19ｃｍ-3の濃度で導入されることを特徴
とする半導体装置の作製方法。11. The metal element according to claim 1, wherein the metal element that promotes crystallization is 1 × 10 17 c in the silicon film.
A method for manufacturing a semiconductor device, which is introduced at a concentration of m −3 to 5 × 10 19 cm −3 .
属元素を含んだ前記透光性を有する薄膜を形成する前に
非晶質珪素膜上に前記金属元素の拡散を防止するバリア
膜を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。12. The barrier film according to claim 1, wherein a barrier film for preventing diffusion of the metal element is formed on the amorphous silicon film before forming the light-transmitting thin film containing the metal element. A method for manufacturing a semiconductor device, which comprises forming the semiconductor device.
て酸化膜が用いられることを特徴とする半導体装置の作
製方法。13. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 12, wherein an oxide film is used as the barrier film.
ティブマトリクス型の液晶表示装置の作製方法であっ
て、 絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を形成する工程
と、 前記周辺回路領域となる少なくとも一部の領域の前記非
晶質珪素膜上に珪素の結晶化を助長する金属元素を含ん
だ透光性の薄膜を形成する工程と、 加熱処理を施し前記透光性の薄膜が形成された領域の前
記非晶質珪素膜を結晶化させる工程と、 レーザー光を照射する工程と、 前記レーザー光が照射された珪素膜を用いて薄膜トラン
ジスタを形成する工程と、 を有することを特徴とする電気光学装置の作製方法。14. A method of manufacturing an active matrix type liquid crystal display device having a pixel region and a peripheral circuit region, the process comprising forming an amorphous silicon film on a substrate having an insulating surface, and the peripheral circuit. Forming a translucent thin film containing a metal element that promotes crystallization of silicon on at least a part of the amorphous silicon film to be a region, and performing the heat treatment to the translucent thin film A step of crystallizing the amorphous silicon film in the region where the laser beam is formed, a step of irradiating laser light, and a step of forming a thin film transistor using the silicon film irradiated with the laser beam. A method for manufacturing a featured electro-optical device.
ティブマトリクス型の液晶表示装置の作製方法であっ
て、 絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を形成する工程
と、 前記周辺回路領域となる領域の前記非晶質珪素膜上に珪
素の結晶化を助長する金属元素を含んだ透光性の薄膜を
形成する工程と、 ４５０℃〜６００℃の温度で加熱処理を施し前記透光性
の薄膜が形成された領域の前記非晶質珪素膜を結晶化さ
せる工程と、 レーザー光を照射する工程と、 前記レーザー光が照射された珪素膜を用いて薄膜トラン
ジスタを形成する工程と、 を有することを特徴とする電気光学装置の作製方法。15. A method of manufacturing an active matrix type liquid crystal display device having a pixel region and a peripheral circuit region, the process comprising forming an amorphous silicon film on a substrate having an insulating surface, and the peripheral circuit. A step of forming a light-transmitting thin film containing a metal element that promotes crystallization of silicon on the amorphous silicon film in a region to be a region, and performing heat treatment at a temperature of 450 ° C. to 600 ° C. A step of crystallizing the amorphous silicon film in a region where a light-transmitting thin film is formed; a step of irradiating laser light; and a step of forming a thin film transistor using the silicon film irradiated with the laser light, A method for manufacturing an electro-optical device, comprising:
ティブマトリクス型の液晶表示装置の作製方法であっ
て、 ガラス基板上に非晶質珪素膜を形成する工程と、 前記周辺回路領域となる領域の前記非晶質珪素膜上に珪
素の結晶化を助長する金属元素を含んだ透光性の薄膜を
形成する工程と、 前記非晶質珪素膜の結晶化温度以上ガラス基板の歪点以
下の温度温度で加熱処理を施し前記非晶質珪素膜を結晶
化させる工程と、 レーザー光を照射する工程と、 前記レーザー光が照射された珪素膜を用いて薄膜トラン
ジスタを形成する工程と、 を有することを特徴とする電気光学装置の作製方法。16. A method of manufacturing an active matrix type liquid crystal display device having a pixel region and a peripheral circuit region, the process comprising forming an amorphous silicon film on a glass substrate, and forming the peripheral circuit region. Forming a light-transmitting thin film containing a metal element that promotes crystallization of silicon on the amorphous silicon film in a region; above the crystallization temperature of the amorphous silicon film and below the strain point of the glass substrate And a step of crystallizing the amorphous silicon film by subjecting the amorphous silicon film to a heat treatment at a temperature and temperature of, a step of forming a thin film transistor by using the silicon film irradiated with the laser beam. A method of manufacturing an electro-optical device, comprising:
ティブマトリクス型の液晶表示装置の作製方法であっ
て、 ガラス基板上に非晶質珪素膜を形成する工程と、 前記周辺回路領域となる領域の前記非晶質珪素膜上に珪
素の結晶化を助長する金属元素を含んだ透光性の薄膜を
形成する工程と、 ４５０℃〜ガラス基板の歪点以下の温度で加熱処理を施
し前記透光性の薄膜が形成された領域の前記非晶質珪素
膜を結晶化させる工程と、 レーザー光を照射する工程と、 前記レーザー光が照射された珪素膜を用いて薄膜トラン
ジスタを形成する工程と、 を有することを特徴とする電気光学装置の作製方法。17. A method of manufacturing an active matrix type liquid crystal display device having a pixel region and a peripheral circuit region, the process comprising forming an amorphous silicon film on a glass substrate, and forming the peripheral circuit region. A step of forming a light-transmitting thin film containing a metal element that promotes crystallization of silicon on the amorphous silicon film in the region; and performing heat treatment at a temperature of 450 ° C. to a strain point of the glass substrate or lower, Crystallizing the amorphous silicon film in a region where a light-transmitting thin film is formed, irradiating laser light, and forming a thin film transistor using the silicon film irradiated with laser light A method for manufacturing an electro-optical device, comprising:
ことを特徴とする電気光学装置の作製方法。18. The method for manufacturing an electro-optical device according to claim 14, wherein a silicon oxide film is used as the light-transmitting thin film.
膜が用いられることを特徴とする電気光学装置の作製方
法。19. The method for manufacturing an electro-optical device according to claim 14, wherein a thin film that transmits a laser beam is used as the thin film having a light-transmitting property.
ｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕから選
ばれた一種または複数種類の元素が用いられていること
を特徴とする電気光学装置の作製方法。20. The metal element according to claim 14 or 17, wherein Fe, Co, Ni or R is used as a metal element for promoting crystallization.
A method of manufacturing an electro-optical device, wherein one or more elements selected from u, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Cu, and Au are used.
０16ｃｍ-3〜５×１０19ｃｍ-3の濃度で導入されること
を特徴とする電気光学装置の作製方法。21. The metal element according to claim 14, wherein the metal element that promotes crystallization is 1 × 1 in the silicon film.
A method for manufacturing an electro-optical device, which is introduced at a concentration of 0 16 cm −3 to 5 × 10 19 cm −3 .
０17ｃｍ-3〜５×１０19ｃｍ-3の濃度で導入されること
を特徴とする電気光学装置の作製方法。22. The metal element according to claim 14, wherein the metal element promoting the crystallization is 1 × 1 in the silicon film.
A method for manufacturing an electro-optical device, which is introduced at a concentration of 0 17 cm −3 to 5 × 10 19 cm −3 .
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| JP29348595A JP3874825B2 (en) | 1994-10-20 | 1995-10-17 | Manufacturing method of semiconductor device and electro-optical device |
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