JPH0824104B2 - 半導体材料およびその作製方法 - Google Patents

半導体材料およびその作製方法

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JPH0824104B2
JPH0824104B2 JP8080091A JP8080091A JPH0824104B2 JP H0824104 B2 JPH0824104 B2 JP H0824104B2 JP 8080091 A JP8080091 A JP 8080091A JP 8080091 A JP8080091 A JP 8080091A JP H0824104 B2 JPH0824104 B2 JP H0824104B2
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舜平 山崎
宏勇 張
直人 楠本
保彦 竹村
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株式会社半導体エネルギー研究所
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
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    • H01L29/16Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic System

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【産業上の利用分野】本発明は、珪素を主成分とする半
導体材料に関する。特に本発明は、薄膜状の珪素半導体
材料の特性向上を目的とし、本発明による半導体材料を
利用することによって特性の改善された薄膜半導体装置
(薄膜トランジスター等)を作製することが可能とな
る。

【0002】

【従来の技術】従来、薄膜電界効果トランジスター等の
薄膜半導体装置を作製するにあたっては、非結晶質の半
導体材料(いわゆるアモルファス半導体)あるいは多結
晶質の半導体材料を利用していた。本明細書でアモルフ
ァスという言葉は、純粋に原子レベルでの無秩序さだけ
を意味するのではなく、数nm程度の近距離秩序が存在
しているような物質をも含めて使用される。具体的には
電子移動度にして10cm2 /V・s以下の珪素材料も
しくはその物質のキャリヤ移動度が、その半導体物質の
本質的なキャリヤ移動度の1%以下の材料を意味してい
る。

【0003】さて、アモルファス半導体(アモルファス
シリコンやアモルファスゲルマニウム等)を利用する場
合には、その作製は400度C以下の比較的低温でおこ
なえるため、高温プロセスが採用できない液晶ディスプ
レー等において有望な方法として注目されている。

【0004】しかしながら、純粋なアモルファス半導体
はそのキャリヤ移動度(電子移動度やホール移動度)が
著しく小さいため、これをそのまま、例えば薄膜トラン
ジスター(TFT)のチャネル形成領域として用いるこ
とは稀で、通常はこれらアモルファス半導体材料にレー
ザー光やキセノンランプ光等の強光を照射して、溶融再
結晶させ、結晶質の半導体材料に変成せしめて、そのキ
ャリヤ移動度を向上させて用いていた。(以下の文章で
はこの方法を「レーザーアニール」と呼ぶことにする
が、必ずしもレーザーを用いなければならないわけでは
ない。レーザー光照射と同様に強力なフラッシュランプ
を照射する場合も含まれるものとする。)

【0005】しかしながら、レーザーアニール法によっ
て従来得られていた半導体材料のキャリヤ移動度は単結
晶半導体材料で得られるものより、一般には小さかっ
た。例えば、珪素被膜の場合には、報告されているもの
で最も大きな電子移動度は200cm2 /V・sであ
り、これは単結晶珪素の電子移動度、1350cm2
V・sの7分の1でしかない。また、レーザーアニール
法によって得られる半導体材料の特性(主として移動
度)は再現性に乏しく、かつ、同じ被膜内における移動
度のばらつきが大きく、多数の素子を同一平面内に形成
する場合には、得られる半導体素子の特性のばらつきが
大きいため製品の歩留りが著しく低下した。

【0006】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のレー
ザーアニール法では、移動度が単結晶半導体材料に比べ
て極めて小さく、かつ、その再現性が悪いため、実用に
供することができなかった薄膜状の半導体材料の特性を
改善することを目的とする。すなわち、移動度の高い薄
膜状半導体材料を提供するとともに、再現性よく高い移
動度を得る半導体材料の作製方法を提供する。

【0007】

【課題を解決するための手段】さて、ラマン分光法は、
物質の結晶性を評価する上で有効な方法であり、レーザ
ーアニール法によって作製された半導体被膜の結晶性を
定量化する目的でも使用される。本発明人らは、レーザ
ーアニール法の研究において、得られる半導体被膜のラ
マン・ピークの中心値、ラマン・ピークの幅、およびラ
マン・ピークの高さ等に着目することによって、これら
の数値が得られる半導体薄膜と極めて密接な関係を有す
ることを見出した。

【0008】例えば、単結晶珪素では、521cm-1
ラマン・ピークが存在するが、レーザーアニール処理さ
れた珪素被膜のラマン・ピークは、それよりも短波数
(長波長)側に移動する傾向が観察された。そして、こ
のときのラマン・ピークの中心値と得られた半導体薄膜
のキャリヤ移動度には強い相関関係があることが発見さ
れた。

【0009】図1はこの関係を示す1例であるが、アモ
ルファスシリコン被膜をレーザーアニール処理して得ら
れた被膜のラマン・ピークの中心値(横軸)と被膜の電
子移動度(縦軸)の関係を示す。電子移動度は、珪素被
膜によってTFTを作製し、そのCV(容量−電圧)特
性を測定することによって得られた値を示してある。図
から明らかなように、ラマン・ピークの中心値が515
cm-1を境として、電子移動度の挙動に大きな違いが見
られる。すなわち、515cm-1以下では電子移動度の
ラマン・ピーク依存性は小さいが、515cm-1以上で
はピークの中心値の増加に伴って、急速に電子移動度が
増加する。

【0010】この現象は明らかに、2つの相が存在する
ことを示している。本発明者らの研究によると、515
cm-1以下では、レーザーアニールによっても、被膜が
溶融することなく、固相のまま原子の秩序化が進行した
ものであり、515cm-1以上では、レーザーアニール
によって被膜が溶融し、液相状態を経て固化したもので
あると推定されている。

【0011】ラマン・ピークの中心値は、単結晶珪素の
ラマン・ピーク値521cm-1を越えることはなく、得
られた電子移動度の最大値は約200cm2 /V・sで
あった。しかし、このような高い電子移動度を有する珪
素被膜を再現性よく得ることは難しく、同じ条件でレー
ザーアニールをおこなったつもりであっても、微妙に結
晶の状態が異なるらしく、移動度が100cm2 /V・
sに満たない場合が大多数であった。そして、このよう
に低い電子移動度を示すものはラマン・ピークの中心値
は、521cm-1よりかなり小さく、515cm-1以下
がほとんでどあった。

【0012】再現性よく、高い移動度が得られないとい
う事実は、例えば、同じ条件で200個のアモルファス
シリコン膜のレーザーアニールをおこなった際に、20
0cm2 /V・s以上のものは3個、100cm2 /V
・s以上200cm2 /V・s未満のものが11個、1
0cm2 /V・s以上100cm2 /V・s未満のもの
が61個、10cm2 /V・s未満のものが125個と
いう結果から裏付けられている。

【0013】その理由としては、レーザーの出力がパル
スごとでかなりバラつくためと、レーザーアニールの最
適条件が極めて狭い範囲であるためと考えられる。例え
ば、レーザーの出力が小さすぎるとアモルファスシリコ
ンは溶融せず、また、レーザーの出力が大きすぎると、
再結晶化がうまく起こらず、アモルファス化してしまう
ことが観察される。

【0014】さらに、それらの理由に付け加えて、本発
明人らは膜中の酸素、窒素、炭素等の異元素の存在が、
再現性の低下をもたらしているのではないかと考えた。
図1に示される実験に用いられた被膜にはレーザーアニ
ール後の測定から、2×1021cm-3もの、酸素原子が
含まれていた。これは、アモルファスシリコン成膜時に
何らかの経路で侵入したものと考えられる。窒素、炭素
は痕跡程度しか観測されなかった。そこで、アモルファ
スシリコン膜作製の際の原料ガスやチャンバー、排気系
統等を充分清浄に保ちつつ、意図的に雰囲気に微量の酸
素を添加して、膜中に存在する酸素原子の量をコントロ
ールし、得られた被膜をレーザーアニールして、そのラ
マン・ピークの中心値と電子移動度の関係を調べた。

【0015】ただし、本明細書ではこれらの異種元素の
濃度とは、被膜の中心部分の濃度をいう。なぜならば、
被膜の基板より、あるいは被膜の表面近傍は、これらの
異種元素の濃度が極めて高いのであるが、これらの領域
に存在する異種元素は、本発明で問題とするキャリヤ移
動度には大した影響を与えないものと考えたからであ
る。被膜中で、もっともこれら異種元素の濃度の小さい
部分は、通常の被膜では膜の中央部分であり、また、膜
の中央部分は電界効果型トランジスター等の半導体装置
において重要な役割を果たすものと考えられるからであ
る。以上のような理由から、本発明で、単に異種元素の
濃度という場合には、被膜の中央部の濃度をさすものと
定義する。

【0016】これを図2に示す。図2より明らかなよう
に、膜中の酸素濃度を減らすことによって、著しく電子
移動度を向上させることはできた。この傾向は膜中に炭
素や窒素が含まれる場合においても同様であった。その
理由としては、本発明人らは、膜中の酸素原子が多い場
合には、レーザーアニールによって被膜が溶融・再結晶
化する際に、酸素原子の少ない部分が結晶核となって結
晶成長するのであるが、膜中に含まれる酸素原子はその
結晶の成長とともに周辺へ追いやられ、粒界に析出し
て、よって、被膜全体を通して見た場合、粒界に生じる
バリヤのために移動度が小さくなるという説と、レーザ
ーアニールによって酸素原子あるいは酸素原子の濃度の
大きな領域(一般に融点が純粋な珪素より大きいと考え
られる)が結晶核となって結晶成長するのであるが、酸
素原子の数が多い場合には結晶核の発生が多く、よって
1つあたりの結晶の大きさが小さくなって、移動度が小
さく、また、結晶性が損なわれるという説を提案してい
る。

【0017】いずれにしても、被膜中の酸素濃度を小さ
くすることによって、レーザーアニールによって極めて
大きな電子移動度を得ることができた。例えば、酸素濃
度を1×1019cm-3とすることによって、1000c
2 /V・sという大きな電子移動度が得られた。酸素
濃度以外にも、窒素の濃度や炭素の濃度を小さくするこ
とによっても同様な効果を得ることができた。さらに、
ホール移動度についても同様な傾向が得られた。

【0018】さらに、酸素濃度が大きい場合でも小さい
場合でも、ラマン・ピークの位置と電子移動度の曲線は
図1の場合と同様に折れ曲がった様子を示した。本発明
人らは、図2の点線より右側の領域は、レーザーアニー
ルによって、被膜が一度溶融した後に再結晶したものと
推定し、この領域を溶融−再結晶領域と名付けた。この
溶融−再結晶領域において大きな移動度が得られた。

【0019】しかしながら、このような高い移動度を再
現性よく得るということは特に改善されなかった。例え
ば、膜中の酸素原子の量が1×1019cm-3以下のアモ
ルファスシリコン膜を100個作製して、1000cm
2 /V・sが得られたのと同じ条件でレーザーアニール
したつもりでも、電子移動度が100cm2 /V・sを
越えたのは9例しかなかった。レーザーアニール後の被
膜を観察したところ、レーザー出力が大きすぎて、結晶
化がうまくできず、再アモルファス化している場合が多
く観察された。

【0020】図2において、点線より右側の領域を、溶
融ー再結晶領域として示したが、実際に、この領域のデ
ータが得られることは上記のように極めて確率が低く、
むしろ、失敗する確率が大きいため望ましくないことが
明らかになった。一方、本発明人らは、溶融ー再結晶領
域の左側に存在する領域において、酸素、窒素、炭素の
濃度を低減せしめることによって、高い移動度が得られ
ることを見出した。このことは図2に示されているが、
例えば、酸素濃度を1×1019cm-3以下にすることに
よって最大で100cm2 /V・sもの電子移動度を得
ることができた。さらに付け加えるならば、この程度の
移動度を得ることは難しくなく、例えば、同じ条件で1
00個のアモルファスシリコン膜をレーザーアニールし
た場合、72個の膜が80cm2 /V・s以上であっ
た。

【0021】本発明人らは、この領域ではアッモルファ
スシリコン膜が溶融せず、固相状態、もしくは固相と液
相の中間状態で何らかの格子の秩序化が起こり、ある程
度の長い周期性が得られたものと考えている。本発明人
らはこの領域を、固相秩序化領域と名付けた。本発明人
らは、この固相秩序化領域において、酸素、窒素、炭素
等の元素の濃度が低いと高い移動度が得られるという事
実の理由は明らかにしていないが、以下のように推定し
ている。

【0022】すなわち、この固相秩序化領域では溶融過
程が存在しないものの、レーザー光の光エネルギーもし
くは熱エネルギーを吸収した原子が移動して、最もエネ
ルギーの低い状態、すなわち結晶状態に移行しようとす
る。しかしながら、溶融過程を経ないので、完全な結晶
化には到らず、ところどころで数nm〜数10nmの秩
序化した領域が存在し、それらの領域間は、通常のアモ
ルファス状態になっているものと考えられる。この状態
は通常の溶融状態を経過した多結晶状態とは大きく異な
る。すなわち、溶融状態を経過して再結晶化する過程に
おいては、液相の中に結晶核が発生し、それが周囲に成
長して大きくなるため、結晶と結晶のぶつかり合う部分
が生じ、その部分が粒界となる。そして、粒界は、格子
の欠陥や不純物が析出し、またイオン化して分極したり
するため、多くの場合、キャリヤに対する障壁が発生す
る。

【0023】一方、固相秩序化した場合には、結晶と結
晶のぶつかることはなく、不純物が特に粒界に析出する
こともない。したがって、固相秩序化の場合には、結晶
のような秩序化領域間の障壁は極めて低いものと考えら
れる。そして、固相秩序化した半導体においては、半導
体特性を劣化させる異種元素の存在が、主としてその電
気特性を左右することとなる。

【0024】図2から明らかなように、例えば酸素濃度
が1×1019cm-3以下の場合には、電子移動度が10
0cm2 /V・s程度であるが、そのときのラマン・ピ
ークの中心値は、単結晶珪素のもの(521cm-1)か
らは掛け離れており、結晶性が単結晶に近づいたわけで
はないことは明白である。そのことは、後に示す他のデ
ータからも裏付けられる。

【0025】本発明人らは、さらに、同様な傾向がラマ
ン・ピークの半値幅(FWHM)においても見られるこ
とを発見した。この様子を図3に示す。図3の横軸は、
レーザーアニールした被膜のラマン・ピークの半値幅を
単結晶珪素の半値幅でわったものであり、ここでは半値
幅比(FWHM RATIO)とよぶ。FWHM RA
TIOが小さく、1に近いものほど単結晶珪素に近い構
造を有していると考えられる。そして、図から明らかな
ように、溶融ー再結晶化領域(図の点線より左側)と固
相秩序化領域(図の点線より右側)が存在し、固相秩序
化領域においては、先のラマン・ピークの中心値の場合
と同様に膜中の酸素濃度が小さいものほど電子移動度が
大きく、同様な傾向は酸素の濃度以外にも、窒素や炭素
の濃度に関しても見られた。すなわち、これらの濃度の
小さいものほど大きな電子移動度が得られた。さらに、
ホール移動度についても同様な傾向が見られた。

【0026】さらに、本発明人らは、ラマン・ピークの
うち、膜中のアモルファス成分に起因するピークの強度
に関しても、電子移動度と密接な相関が有ることが明ら
かになった。図4は、レーザーアニールした被膜のラマ
ン・ピークのうち、アモルファス成分に起因するラマン
・ピーク(480cm-1付近のピーク)の強度Iaを単
結晶珪素のラマン・ピークIc(521cm-1付近のピ
ーク)で割ったものであり、以下、INTENSITY
RATIOと呼ぶ。INTENSITY RATIO
に関しても、固相秩序化領域(図の点線より右側)にお
いて膜中に含まれる酸素の量が少ないほど電子移動度が
大きくなった。同様な傾向は酸素の濃度以外にも、窒素
や炭素の濃度に関しても見られた。すなわち、これらの
濃度の小さいものほど大きな電子移動度が得られた。さ
らに、ホール移動度についても同様な傾向が見られた。
この場合にも図2、図3の場合と同様に図4の点線より
左側は溶融−再結晶領域であると考えている。

【0027】さて、以上のように、キャリヤ移動度を向
上させるためには、膜中の酸素、窒素、炭素の量を減ら
せば良いことが明らかになった。特に、本発明人らはこ
れらの元素の量がそれぞれ、5×1019cm-3以下、望
ましくは1×1019cm-3以下とすることによって、さ
らに失敗する確率の大きい溶融過程を経ずして、より歩
留りの大きい固相秩序化過程によって、最高で80%も
の確率で、例えば、異種元素の濃度を5×1019cm-3
以下とすることによって、珪素膜で電子移動度として5
0cm2 /V・s以上、1×1019cm2 /V・s以下
とすることによって、100cm2 /V・sもの値が得
られることを見出した。また、同様な方法によって、ホ
ール移動度として、30〜80cm2 /V・sの値を安
定に得ることができた。

【0028】以上のように、膜中の異種元素の濃度を低
減せしめることによって、固相秩序化過程を経た特殊な
状態(本発明人らは、これをセミアモルファス状態と命
名する)のキャリヤ移動度を向上せしめることが可能と
なることがわかった。セミアモルファス状態を実現する
ためには、膜が溶融状態とならないことが必要条件であ
る。したがって、長い時間では、レーザーが照射されて
いる部分の温度が、その半導体の融点以下、すなわち、
珪素の場合には大気圧下で1400度C、ゲルマニウム
の場合には大気圧下で1000度C以下であることが必
要である。しかしながら、例えば、エキシマーレーザー
で実現されているような10ナノ秒という極めて短い時
間においては、瞬間的には2000度Cを越えるような
温度が分光学的には観測されても、被膜の溶融は観測さ
れないということも起こることがあり、この温度の定義
は実際にはあまり意味を持たない。

【0029】高い移動度をえるためには、異種元素の濃
度を低減せしめることが有効であることは上記の通りで
あるが、例えば、これらの元素の濃度を1×1016cm
-3以下にすることは、極めて真空度の高い環境におい
て、きわめてこれらの元素の濃度が小さい(1×1016
cm-3以下)アモルファス半導体の被膜にレーザーアニ
ールをおこなっても、容易には達成できない。これは、
雰囲気中に微量含まれる酸素ガス、窒素ガス、水分、二
酸化炭素等がレーザーアニールの際に膜中に取り込まれ
るため、あるいは、膜の表面に吸着されていたこれらの
ガスがレーザーアニールの際に膜中に取り込まれたから
であると推測される。

【0030】そして、これらの困難を避けるためには特
別な作製方法が必要である。1つの方法は、酸素、窒
素、炭素の濃度が極めて小さい、例えば、1015cm-3
以下のアモルファス半導体膜の表面を覆って、酸化珪
素、窒化珪素、炭化珪素等の保護膜を形成し、その後、
真空雰囲気中(10-4torr以下)でレーザーアニー
ルをおこなうことによって、極めて酸素、窒素、炭素の
濃度の小さく、高い移動度の半導体被膜を形成すること
ができる。例えば、炭素、窒素、酸素の濃度がいずれも
1×1015cm-3以下で、電子移動度が300cm2
V・sの珪素被膜が得られた。

【0031】アモルファス半導体膜の表面を覆って、酸
化珪素、窒化珪素、炭化珪素等の保護膜を形成するに際
しては、1つの真空装置を有するチャンバーで、例えば
CVD法やスパッタ法によってアモルファス半導体被膜
を形成した後に、同じチャンバー内で雰囲気を変えず
に、あるいは一度、極めて高真空の状態にした後、成膜
に適した雰囲気にすることによって、連続的に成膜する
方法が適している。しかしながら、より製品の歩留り、
再現性、信頼性を向上させるためには、それぞれの被膜
の形成に専用のチャンバーを用意し、製品は極めて高真
空に保たれた状態のまま、各チャンバーを移動する方式
を採用することが望ましい。これらの成膜の方法の選択
は設備投資の規模によってなされる。いずれの方法を採
用するにしても、重要なことは下地のアモルファス半導
体膜に含まれる酸素、窒素、炭素は十分に少ないこと、
およびアモルファス半導体とその上の保護膜の界面には
ガスが吸着されていないこと、である。例えば、極めて
純粋なアモルファス半導体膜を形成しても、一度、その
膜を大気にさらしたのち、その上に窒化珪素被膜を形成
した場合には、その被膜をレーザーアニールして得られ
る被膜のキャリヤ移動度は、一般に小さなものであり、
また、移動度の大きなものが得られる確率は極めて小さ
い。これは、アモルファス半導体膜の表面にガスが吸着
され、これが後のレーザーアニールの際に被膜中に拡散
するためであると考えられる。

【0032】また、このときの保護膜の材料としてはレ
ーザー光を透過する条件を満たせば、酸化珪素、窒化珪
素や炭化珪素であってもよく、また、これらの混在し
た、化学式 SiNx y z (0≦x≦4/3、0≦
y≦2、0≦z≦1、0≦3x+2y+4z≦4)で表
される材料を含む材料であってもかまわない。また、そ
の厚さは5〜1000nmが適していた。

【0033】さて、本発明はアモルファス半導体被膜中
の酸素、窒素、炭素の濃度を低減することおよびレーザ
ーアニールの際に存在する酸素、窒素、炭素の濃度を低
減することにより、高いキャリヤ移動度を有する半導体
被膜を得ることを明らかにしたのであるが、このとき得
られる電子移動度もしくはホール移動度は、測定のため
に形成された電界効果トランジスターのチャネル形成領
域の平均値であり、チャネル形成領域の微細な各部分に
おける移動度は求めることはできない。しかしながら、
本発明の図1〜図4およびそれらに関連する記述から明
らかなように、キャリヤ移動度はラマン・ピークの位
置、ラマン・ピークの半値幅、ラマン・ピーク中のアモ
ルファス成分の強度およびラマン・ピークの強度等のパ
ラメータから、一義的に決定できることが明らかになっ
た。したがって、直接には移動度が測定できない微小な
領域の移動度も、ラマン分光によるこれらの情報から、
おおよその移動度を推定することができる。

【0034】図5は、固相秩序化過程を経て形成され
た、セミアモルファスシリコンで、電子移動度が101
cm2 /V・sのもの、および溶融過程を経て形成され
た電子移動度が201cm2 /V・sのもののチャネル
形成領域を有する電界効果トランジスターの、チャネル
形成領域の各部におけるラマン・ピークの半値幅(FW
HM)を示したものである。図において、横軸はチャネ
ル形成領域の位置を表す。Lはチャネル形成領域の長さ
であって、100μmである。Xはチャネル形成領域の
座標を表し、X/L=0とは、チャネル形成領域のソー
ス領域との界面、X/L=1とは、チャネル形成領域の
ドレイン領域との界面、X/L=0.5とは、チャネル
形成領域の中央を表している。図から明らかなように電
子移動度が101cm2 /V・sのものはFWHMが大
きく、しかもその変動は大きくない。FWHMが小さい
ほど被膜の結晶性が単結晶のものに近く、それゆえ電子
移動度が大きいことは図3およびそれに関連する説明で
述べたとおりであり、このデータ事態はそれと矛盾する
ものではない。しかしながら、FWHMの場所による変
動(場所依存性)が小さいということは、被膜の結晶性
が場所によらずほぼ同じものであることを物語ってい
る。なお、この被膜の酸素濃度は約1×1019cm-3
あった。

【0035】一方、電子移動度が201cm2 /V・s
のものは、酸素濃度が同じく1×1019cm-3であっ
た。図から明らかなように、全般的にFWHMは低下し
ているが、FWHMの場所依存性が大きかった。そし
て、場所によっては、電子移動度が単結晶もFWHM
(4.5cm-1)と同等あるいはそれより小さなFWH
Mの値を示しその部分の電子移動度が単結晶並に大きい
ということを示唆するが、このことは、同一被膜中に単
結晶珪素と同等な結晶性を有する部分が局在してあるこ
とを意味している。しかしながら、デバイスとして量産
する場合には、いかに移動度が大きいといってもこのよ
うに場所によって特性が大きく異なる材料を用いること
は望ましくない。特にデバイスの大きさが小さくなるに
したがって、それまで平均化されていたため問題となら
なかった不均一性が目立つようになり、デバイスの歩留
りを著しく低下させてしまう原因となる。

【0036】これに対し、電子移動度が101cm2
V・sのもの(セミアモルファス)は、図から明らかな
ように、全般的にFWHMの場所依存性は小さい。この
ことはデバイスを量産する上で歩留りの向上につなが
り、材料として適していることをしめしている

【0037】高いキャリヤ移動度を得るためには、上記
のように、膜中の異種元素の濃度を低減せしめるととも
に、レーザーアニールの条件を最適化しなければならな
い。このレーザーアニールの条件は、レーザーの発振条
件(連続発振もしくはパルス発振、繰り返し周波数、強
度、波長、被膜等)によって異なり、一概には言えな
い。レーザーとしてはエキシマーレーザーの如き紫外線
レーザー、YAGレーザーの如き可視、赤外レーザーが
使用でき、レーザーアニールする被膜の厚さ等によって
選択することが必要である。すなわち、一般に珪素ある
いはゲルマニウム材料においては、紫外線に対する吸収
長が短いため、レーザー光は深部までは入らず、レーザ
ーアニールは表面の比較的浅い領域でのみ起こる。これ
に対し、可視光、赤外線に対しては吸収長が長く、光が
比較的内部まで侵入し、よって、レーザーアニールは深
い部分でも起こる。

【0038】付加的な事項であるが、半導体被膜をレー
ザーアニールした後に、水素雰囲気中で200〜600
度Cで10分〜6時間のアニール処理を施すことは高い
キャリヤ移動度を再現性よく得るために有効であった。
これは、レーザーアニールによって特定の領域において
固相秩序化が起こると同時に、残されたアモルファス領
域には不対結合手(タングリング・ボンド)が残された
ままになっているため、あるいはレーザーアニールによ
って新たに生じ、これがキャリヤに対する障壁として機
能するためであると考えられる。半導体中に酸素、窒
素、炭素等が多く含まれる場合にはこれらが、ダングリ
ング・ボンドを埋めるのであるが、本発明のように酸
素、窒素、炭素等の濃度が著しく小さい場合には、ダン
グリング・ボンドを埋めることができず、よって、レー
ザーアニール後に水素雰囲気中でアニールすることが必
要となる。

【0039】

【実施例】〔実施例1〕プレーナ構造のTFTを作製
し、その電気特性を評価した。作製方法を図6に示す。
まず、通常のRFスパッタ法によって、厚さ約100n
mのアモルファスシリコン被膜を形成した。基板は石英
601、基板温度150度C、雰囲気は実質的に100
%アルゴンで圧力は0.5パスカル(pa)であった。
アルゴンには水素その他のガスを意図的に添加しなかっ
た。アルゴンの濃度は99.99%以上であった。投入
電力は200Wで、RF周波数は13.56MHzであ
った。その後、このアモルファスシリコン膜を100μ
m×500μmの長方形にエッチングし、アモルファス
シリコン膜602を得た。

【0040】この被膜の酸素、窒素および炭素の濃度は
いずれも1019cm-3以下であることを、2次イオン質
量分析法(SIMS)によって確認した。

【0041】ついで、この膜を10-5torrの圧力の
真空容器中に置き、真空容器に設けられた石英窓を通し
てエキシマーレーザー光(KrFレーザー、波長248
nm、パルス幅10ナノ秒、照射エネルギー200m
J、照射パルス数50ショット)を照射して、レーザー
アニールをおこなった。

【0042】さらに、これに酸素雰囲気中でのスパッタ
法によって厚さ約100nmのゲイト絶縁膜603を形
成した。このときの基板温度は150度C、RF(1
3.56MHz)投入電力は400Wであった。雰囲気
は実質的に酸素で、意図的には他のガスは加えなかっ
た。酸素の濃度は99.9%以上であった。圧力は0.
5paであった。

【0043】その後、アルミニウム膜(厚さ200n
m)を公知の真空蒸着法によって形成し、不必要な部分
を公知のドライエッチング法によって除去し、ゲイト電
極604を形成した。ゲイト電極の幅は100μmであ
った。このとき、ドライエッチングに用いられたフォト
レジスト605はゲイト電極の上に残されていた。

【0044】ついで、イオン打ち込み法によって、ゲイ
ト電極の部分以外にホウソイオンを1014cm-2注入し
た。ゲイト電極の下には、その上のゲイト電極とフォト
レジストがマスクとなってホウソイオンは注入されな
い。この工程によって、珪素被膜中に不純物領域、すな
わち、ソース領域606とドレイン領域607が形成さ
れた。このようすを図6(B)に示す。

【0045】さらに、基板全体を真空容器中に置き、1
-5torrの圧力でエキシマーレーザー光(KrFレ
ーザー、波長248nm、パルス幅10ナノ秒、照射エ
ネルギー100mJ、照射パルス数50ショット)を照
射して、レーザーアニールをおこなった。この工程によ
って、イオン打ち込みされてアモルファス化した不純物
領域がセミアモルファス化された。

【0046】ついで、水素雰囲気中での熱アニールをお
こなった。真空排気できるチャンバー内に基板を置き、
いったん10-6torrまでターボ分子ポンプによって
排気し、この状態を30分保ったのち、99.99%以
上の純度の水素ガスを100torrまでチャンバー内
に導入し、基板を300度Cで60分アニールした。こ
こで、一度真空排気したのは、被膜に吸着されたガス・
水分等を除去するためである。これらが残存した状態で
熱アニールをおこなうと、高い移動度を再現性よく得ら
れないことが経験的にわかっていた。

【0047】最後に、ソース領域およびドレイン領域の
上に存在する酸化珪素膜(厚さ100nm)に穴を開
け、アルミニウム電極608、609をこれらの領域に
形成した。以上の工程によって電界効果型トランジスタ
ーが形成された。

【0048】この電界効果型トランジスターのCV特性
を測定した結果、チャネル形成領域の電子移動度は98
cm2 /V・sであった。さらに、しきい値電圧(スレ
シュホールド電圧)は4.8Vであった。また、この電
界効果型トランジスターのチャネル形成領域中の酸素、
窒素、炭素の濃度をSIMSによって測定した結果、い
ずれも1×1019cm-3以下であった。

【0049】〔実施例2〕プレーナ構造のTFTを作製
し、その電気特性を評価した。まず、通常のRFスパッ
タ法によって、3×1017cm-3の濃度のリンを含む厚
さ約100nmのアモルファスシリコン被膜を形成し
た。この膜厚では、後のレーザーアニールに使用される
KrFレーザー光(248nm)によって、膜全体がア
ニールされる。基板は石英、基板温度150度C、雰囲
気は実質的に100%アルゴンで圧力は0.5パスカル
(pa)であった。アルゴンには水素その他のガスを意
図的に添加しなかった。アルゴンの濃度は99.99%
以上であった。投入電力は200Wで、RF周波数は1
3.56MHzであった。その後、このアモルファスシ
リコン膜を100μm×500μmの長方形にエッチン
グした。

【0050】この被膜の酸素、窒素および炭素の濃度は
いずれも1019cm-3以下であることを、2次イオン質
量分析法(SIMS)によって確認した。

【0051】さらに、これに酸素雰囲気中でのスパッタ
法によって厚さ約100nmのゲイト絶縁膜を形成し
た。このときの基板温度は150度C、RF(13.5
6MHz)投入電力は400Wであった。雰囲気は実質
的に酸素で、意図的には他のガスは加えなかった。酸素
の濃度は99.9%以上であった。圧力は0.5paで
あった。

【0052】その後、アルミニウム膜(厚さ200n
m)を公知の真空蒸着法によって形成し、不必要な部分
を公知のドライエッチング法によって除去し、ゲイト電
極を形成した。ゲイト電極の幅は100μmであった。
このとき、ドライエッチングに用いられたフォトレジス
トはゲイト電極の上に残されていた。

【0053】ついで、イオン打ち込み法によって、ゲイ
ト電極の部分以外にホウソイオンを1014cm-2注入し
た。ゲイト電極の下には、その上のゲイト電極とフォト
レジストがマスクとなってホウソイオンは注入されな
い。この工程によって、珪素被膜中に不純物領域、すな
わち、ソース領域とドレイン領域が形成された。

【0054】さらに、基板全体を真空容器に置き、10
-5torrの圧力でエキシマーレーザー光(KrFレー
ザー、波長248nm、パルス幅10ナノ秒、照射エネ
ルギー100mJ、照射パルス数50ショット)を、基
板の裏面から照射して、レーザーアニールをおこなっ
た。この工程によって、アモルファス・シリコン膜がセ
ミアモルファス化された。この方法は実施例1の場合と
異なり、ソース領域あるいはドレイン領域とチャネル形
成領域のセミアモルファス化が同時におこなわれる。そ
のため、実施例1の方法では、ソース領域あるいはドレ
イン領域とチャネル形成領域の界面に多くの欠陥が生じ
たのに対し、欠陥が少なく、結晶性が連続的な界面が得
られた。

【0055】ついで、水素雰囲気中での熱アニールをお
こなった。真空排気できるチャンバー内に基板を置き、
いったん10-6torrまでターボ分子ポンプによって
排気し、さらに100度Cに加熱した。この状態を30
分保ったのち、99.99%以上の純度の水素ガスを1
00torrまでチャンバー内に導入し、基板を300
度Cで60分アニールした。ここで、一度真空排気した
のは、被膜に吸着されたガス・水分等を除去するためで
ある。これらが残存した状態で熱アニールをおこなう
と、高い移動度を再現性よく得られないことが経験的に
わかっていた。

【0056】最後に、ソース領域およびドレイン領域の
上に存在する酸化珪素膜(厚さ100nm)に穴を開
け、アルミニウム電極をこれらの領域に形成した。以上
の工程によって電界効果型トランジスターが形成され
た。

【0057】この電界効果型トランジスターのCV特性
を測定した結果、チャネル形成領域の電子移動度は11
2cm2 /V・sであった。さらに、しきい値電圧(ス
レシュホールド電圧)は3.9Vであった。しきい値電
圧が実施例1に比べて改善された(低下した)のは、裏
面からレーザーアニールをおこなうことにより、不純物
領域もチャネル形成領域も同時に均一に結晶化したため
であると考えられる。また、ゲイト電圧をON/OFF
したときのドレイン電流の比率は5×106 であった。

【0058】この電界効果型トランジスターのチャネル
形成領域中の酸素、窒素、炭素の濃度をSIMSによっ
て測定した結果、いずれも1×1019cm-3以下であっ
た。また、チャネル形成領域をラマン分光法によって測
定したところ、ラマン・ピークの中心値は515c
-1、ラマン・ピークの半値幅は13cm-1であり、一
度溶融したのち再結晶化した珪素の存在は特に観察され
ず、セミアモルファス状態であることが確認された。

【0059】〔実施例3〕プレーナ構造のTFTを作製
し、その電気特性を評価した。まず、2つのチャンバー
を有する成膜装置を用いて、厚さ約100nmのアモル
ファスシリコン被膜とその上の厚さ10nmの窒化珪素
被膜とを厚さ10nmの窒化珪素被膜でコーティングさ
れた石英基板上に連続的に形成した。アモルファスシリ
コン膜は通常のスパッタ法によって、また、窒化珪素膜
はグロー放電プラズマCVD法によって作製した。

【0060】まず、第1の予備室に基板をセットし、予
備室を200度Cに加熱するとともに、真空排気し、予
備室の圧力が10-6torr以下の状態で1時間保持し
た。ついで、成膜時以外は常に10-4torr以下に保
持され、外気が入らないように管理された第1のチャン
バーを10-6torrまで排気し、予備室から基板を移
動させて第1のチャンバーに基板をセットし、基板およ
びターゲットを200度Cに保持したまま、真空排気
し、チャンバーの圧力が10-6torr以下の状態で1
時間保持した。そして、チャンバー内にアルゴンガスを
導入し、RFプラズマを発生させて、スパッタ成膜をお
こなった。スパッタのターゲットは99.9999%以
上の純度の珪素ターゲットを使用し、かつ、1ppmの
リンを含んでいる。成膜時の基板温度は150度C、雰
囲気は実質的に100%アルゴンで圧力は5×10-2
orrであった。アルゴンには水素その他のガスを意図
的に添加しなかった。アルゴンの濃度は99.9999
%以上であった。投入電力は200Wで、RF周波数は
13.56MHzであった。

【0061】成膜終了後、RF放電を停止し、第1のチ
ャンバーを10-6torrまで排気した。ついで、常に
10-5torr以下に保持され、第1のチャンバーと第
2のチャンバーの間に設けられている第2の予備室を1
-6torrまで真空排気し、第1のチャンバーから第
2の予備室に基板を移送した。さらに、成膜時以外は常
に10-4torr以下に保持され、外気が入らないよう
に管理された第2のチャンバーを10-6torrまで排
気し、第2の予備室から基板を移動させて第2のチャン
バーに基板をセットし、基板およびターゲットを200
度Cに保持したまま、真空排気し、チャンバーの圧力が
10-6torr以下の状態で1時間保持した。

【0062】そして、第2のチャンバーに水素で希釈さ
れた純度99.9999%以上のアンモニアガスおよび
ジシランガス(Si2 6 )を3:2の割合で導入し、
全体の圧力を10-1torrとした。そして、チャンバ
ーにRF電流を導入し、プラズマを発生させ窒化珪素の
成膜をおこなった。投入電力(13.56MHz)は2
00Wであった。

【0063】成膜終了後、RF放電を停止し、第2のチ
ャンバーを10-6torrまで排気した。ついで、第2
のチャンバーの片側に設けられ、石英の窓を有する第3
の予備室を10-6torrまで真空排気し、第2のチャ
ンバーから第3の予備室に基板を移送した。そして、第
3の予備室の窓を通してエキシマーレーザー光(KrF
レーザー、波長248nm、パルス幅10ナノ秒、照射
エネルギー100mJ、照射パルス数50ショット)を
照射し、レーザーアニールをおこなった。こうして、ア
モルファスシリコン膜のセミアモルファス化をおこなっ
た。

【0064】このように、成膜状態から実質的に真空状
態を破ることなく、連続的にレーザーアニールをおこな
う方法は、この実施例に示されているように、アモルフ
ァス半導体膜上に保護膜が形成されている場合であって
も、また、実施例1および2のように保護膜が形成され
ていない場合であっても極めて有効であった。その理由
としては、被膜上に、ホコリ等の結晶成長の核となる材
料が付着したり傷が付いたりする場合には、勿論のこと
であるが、水分やガスの吸着があるだけで、レーザーア
ニールによって、被膜が容易に多結晶化してしまうから
である。また、真空状態から大気圧状態に移行する際
に、被膜が非均一な応力を受けることがあり、その際に
生じる、小さな膜表面の変化、突起等が容易に多結晶化
の核となってしまうためであると考えている。

【0065】また、このように成膜とレーザーアニール
を連続的におこなう場合には、本実施例のように成膜室
と予備室とを設け、予備室に窓を設けて、レーザーアニ
ールをおこなう方法と、成膜室に窓を設け、成膜室で成
膜終了後にレーザーアニールをおこなう方法とが考えら
れるが、後者は成膜によって窓が曇ってしまうため、常
に窓に付着する被膜をエッチングしなければならないの
に対し、前者ではその必要がない。したがって、量産性
とメンテナンス性を考慮すれば、前者の方法が優れてい
るといえる。

【0066】さて、第3の予備室においてレーザーアニ
ールを終了したのち、第3の予備室に乾燥窒素ガスを導
入し、大気圧とし、基板を取り出した。そして、窒化珪
素膜を公知のドライエッチング法によって除去したの
ち、珪素膜を100μm×500μmの長方形にエッチ
ングした。

【0067】この被膜の酸素、窒素および炭素の濃度は
いずれも1016cm-3以下であることは、同じ工程で作
製された別の被膜を2次イオン質量分析法(SIMS)
によって分析することによって確認した。

【0068】さらに、これに酸素雰囲気中でのスパッタ
法によって厚さ約100nmのゲイト絶縁膜を形成し
た。このときの基板温度は150度C、RF(13.5
6MHz)投入電力は400Wであった。スパッタのタ
ーゲットは99.9999%以上の純度の酸化珪素であ
った。雰囲気は実質的に酸素で、意図的には他のガスは
加えなかった。酸素の濃度は99.999%以上であっ
た。圧力は5×10-2torrであった。

【0069】その後、アルミニウム膜(厚さ200n
m)を公知の真空蒸着法によって形成し、不必要な部分
を公知のドライエッチング法によって除去し、ゲイト電
極を形成した。ゲイト電極の幅は100μmであった。
このとき、ドライエッチングに用いられたフォトレジス
トはゲイト電極の上に残されていた。

【0070】ついで、イオン打ち込み法によって、ゲイ
ト電極の部分以外にホウソイオンを1014cm-2注入し
た。ゲイト電極の下には、その上のゲイト電極とフォト
レジストがマスクとなってホウソイオンは注入されな
い。この工程によって、珪素被膜中に不純物領域、すな
わち、ソース領域とドレイン領域が形成された。

【0071】さらに、基板全体を真空容器に置き、10
-5torrの圧力でエキシマーレーザー光(KrFレー
ザー、波長248nm、パルス幅10ナノ秒、照射エネ
ルギー50mJ、照射パルス数50ショット)を、基板
の裏面から照射して、レーザーアニールをおこなった。
この工程によって、イオン打ち込み工程によってアモル
ファス化した不純物領域のアモルファス・シリコン膜が
セミアモルファス化された。

【0072】この方法は2段階のレーザーアニールをお
こなうという点では実施例1と同じであるが、2回目の
レーザーアニールを基板の裏面からおこなうということ
によって、不純物領域とチャネル形成領域の連続的な接
続を目的とする。しかしながら、実施例2の方法と異な
り、わざわざ、チャネル形成領域作製のために1回目の
レーザーアニールをおこなう理由は、紫外線レーザーに
よって、レーザーアニールをおこなうと、レーザー照射
面のアニールは起こるが、深い部分ではおこらない、あ
るいは移動度の高い状態が得られない可能性が大きく、
製品の歩留りを下げてしまうことがあるからである。そ
こで、製品の歩留りを向上せしめるために、本実施例で
は最初にアモルファスシリコン膜の表面からレーザーを
照射し、後に基板の裏面からもレーザーを照射して、チ
ャネル形成領域と不純物領域の連続的な接合を得るとい
う方法を採用した。

【0073】ついで、水素雰囲気中での熱アニールをお
こなった。真空排気できるチャンバー内に基板を置き、
いったん10-6torrまでターボ分子ポンプによって
排気し、さらに100度Cに加熱した。この状態を30
分保ったのち、99.99%以上の純度の水素ガスを1
00torrまでチャンバー内に導入し、基板を300
度Cで60分アニールした。ここで、一度真空排気した
のは、被膜に吸着されたガス・水分等を除去するためで
ある。これらが残存した状態で熱アニールをおこなう
と、高い移動度を再現性よく得られないことが経験的に
わかっていた。最後に、ソース領域およびドレイン領域
の上に存在する酸化珪素膜(厚さ100nm)に穴を開
け、アルミニウム電極をこれらの領域に形成した。以上
の工程によって電界効果型トランジスターが形成され
た。

【0074】この電界効果型トランジスターを100個
作製して、それらのCV特性を測定した結果、チャネル
形成領域の電子移動度は平均で275cm2 /V・sで
あった。さらに、しきい値電圧(スレシュホールド電
圧)の平均は4.2Vであった。ドレイン電流の比率の
平均は8×106 であった。電子移動度の基準値を10
0cm2 /V・s、スレシュホールド電圧の基準値を
5.0V、ドレイン電流比の基準値を1×106 とし
て、100個の電界効果トランジスターの合格・不合格
を調べたところ、81個が合格した。

【0075】また、これらの電界効果型トランジスター
のチャネル形成領域中の酸素、窒素、炭素の濃度をSI
MSによって測定した結果、合格した電界効果型トラン
ジスターでは、いずれも1×1016cm-3以下であっ
た。

【0076】〔実施例4〕プレーナ構造のTFTを作製
し、その電気特性を評価した。まず、2つのチャンバー
を有する成膜装置を用いて、厚さ約100nmのアモル
ファスシリコン被膜とその上の厚さ10nmの窒化珪素
被膜とを厚さ10nmの窒化珪素被膜でコーティングさ
れた石英基板上に連続的に形成した。アモルファスシリ
コン膜は通常のスパッタ法によって、また、窒化珪素膜
はグロー放電プラズマCVD法によって作製した。

【0077】まず、第1の予備室に基板をセットし、予
備室を200度Cに加熱するとともに、真空排気し、予
備室の圧力が10-6torr以下の状態で1時間保持し
た。ついで、成膜時以外は常に10-4torr以下に保
持され、外気が入らないように管理された第1のチャン
バーを10-6torrまで排気し、予備室から基板を移
動させて第1のチャンバーに基板をセットし、基板およ
びターゲットを200度Cに保持したまま、真空排気
し、チャンバーの圧力が10-6torr以下の状態で1
時間保持した。そして、チャンバー内にアルゴンガスを
導入し、RFプラズマを発生させて、スパッタ成膜をお
こなった。スパッタのターゲットは99.9999%以
上の純度の珪素ターゲットを使用し、かつ、1ppmの
リンを含んでいる。成膜時の基板温度は150度C、雰
囲気は実質的に100%アルゴンで圧力は5×10-2
orrであった。アルゴンには水素その他のガスを意図
的に添加しなかった。アルゴンの濃度は99.9999
%以上であった。投入電力は200Wで、RF周波数は
13.56MHzであった。

【0078】成膜終了後、RF放電を停止し、第1のチ
ャンバーを10-6torrまで排気した。ついで、常に
10-5torr以下に保持され、第1のチャンバーと第
2のチャンバーの間に設けられている第2の予備室を1
-6torrまで真空排気し、第1のチャンバーから第
2の予備室に基板を移送した。さらに、成膜時以外は常
に10-4torr以下に保持され、外気が入らないよう
に管理された第2のチャンバーを10-6torrまで排
気し、第2の予備室から基板を移動させて第2のチャン
バーに基板をセットし、基板およびターゲットを200
度Cに保持したまま、真空排気し、チャンバーの圧力が
10-6torr以下の状態で1時間保持した。

【0079】そして、第2のチャンバーに水素で希釈さ
れた純度99.9999%以上のアンモニアガスおよび
ジシランガス(Si2 6 )を3:2の割合で導入し、
全体の圧力を10-1torrとした。そして、チャンバ
ーにRF電流を導入し、プラズマを発生させ窒化珪素の
成膜をおこなった。投入電力(13.56MHz)は2
00Wであった。

【0080】成膜終了後、RF放電を停止し、第2のチ
ャンバーを10-6torrまで排気した。ついで、第2
のチャンバーの片側に設けられ、石英の窓を有する第3
の予備室を10-6torrまで真空排気し、第2のチャ
ンバーから第3の予備室に基板を移送した。そして、第
3の予備室に純度99.9999%以上のアルゴンガス
を導入し、内部の圧力を5気圧とした。そして、第3の
予備室の窓を通してエキシマーレーザー光(KrFレー
ザー、波長248nm、パルス幅10ナノ秒、照射エネ
ルギー100mJ、照射パルス数50ショット)を照射
し、レーザーアニールをおこなった。こうして、アモル
ファスシリコン膜のセミアモルファス化をおこなった。

【0081】このように、成膜状態から外気に触れるこ
となく、連続的にレーザーアニールをおこなう方法は、
この実施例に示されているように、アモルファス半導体
膜上に保護膜が形成されている場合であっても、また、
実施例1および2のように保護膜が形成されていない場
合であっても極めて有効であった。その理由としては、
被膜上に、ホコリ等の結晶成長の核となる材料が付着し
たり傷が付いたりすることがないというためであると考
えられる。さらに、本実施例の場合のように、加圧した
雰囲気でのレーザーアニールは、レーザー照射によっ
て、被膜内にミクロな気泡行が発生することを抑制し、
したがって、これらの気泡が核となって被膜が多結晶化
することを防止する効果がある。

【0082】また、このように成膜とレーザーアニール
を連続的におこなう場合には、本実施例のように成膜室
と予備室とを設け、予備室に窓を設けて、レーザーアニ
ールをおこなう方法と、成膜室に窓を設け、成膜室で成
膜終了後にレーザーアニールをおこなう方法とが考えら
れるが、後者は成膜によって窓が曇ってしまうため、常
に窓に付着する被膜をエッチングしなければならないの
に対し、前者ではその必要がない。したがって、量産性
とメンテナンス性を考慮すれば、前者の方法が優れてい
るといえる。

【0083】さて、第3の予備室においてレーザーアニ
ールを終了したのち、第3の予備室に乾燥窒素ガスを導
入し、大気圧とし、基板を取り出した。そして、窒化珪
素膜を公知のドライエッチング法によって除去したの
ち、珪素膜を10μm×1μmの長方形にエッチングし
た。

【0084】この被膜の酸素、窒素および炭素の濃度は
いずれも1016cm-3以下であることは、同じ工程で作
製された別の被膜を2次イオン質量分析法(SIMS)
によって分析することによって確認した。

【0085】さらに、これに酸素雰囲気中でのスパッタ
法によって厚さ約100nmのゲイト絶縁膜を形成し
た。このときの基板温度は150度C、RF(13.5
6MHz)投入電力は400Wであった。スパッタのタ
ーゲットは99.9999%以上の純度の酸化珪素であ
った。雰囲気は実質的に酸素で、意図的には他のガスは
加えなかった。酸素の濃度は99.999%以上であっ
た。圧力は5×10-2torrであった。

【0086】その後、アルミニウム膜(厚さ200n
m)を公知の真空蒸着法によって形成し、不必要な部分
を公知のドライエッチング法によって除去し、ゲイト電
極を形成した。ゲイト電極の幅(チャネル長)は0.5
μm、チャネル幅は1μmであった。このとき、ドライ
エッチングに用いられたフォトレジストはゲイト電極の
上に残されていた。

【0087】ついで、イオン打ち込み法によって、ゲイ
ト電極の部分以外にホウソイオンを1014cm-2注入し
た。ゲイト電極の下には、その上のゲイト電極とフォト
レジストがマスクとなってホウソイオンは注入されな
い。この工程によって、珪素被膜中に不純物領域、すな
わち、ソース領域とドレイン領域が形成された。さら
に、基板全体を真空容器に置き、10-5torrの圧力
でエキシマーレーザー光(KrFレーザー、波長248
nm、パルス幅10ナノ秒、照射エネルギー50mJ、
照射パルス数50ショット)を、基板の裏面から照射し
て、レーザーアニールをおこなった。この工程によっ
て、イオン打ち込み工程によってアモルファス化した不
純物領域のアモルファス・シリコン膜がセミアモルファ
ス化された。

【0088】この方法は2段階のレーザーアニールをお
こなうという点では実施例1と同じであるが、2回目の
レーザーアニールを基板の裏面からおこなうということ
によって、不純物領域とチャネル形成領域の連続的な接
続を目的とする。しかしながら、実施例2の方法と異な
り、わざわざ、チャネル形成領域作製のために1回目の
レーザーアニールをおこなう理由は、紫外線レーザーに
よって、レーザーアニールをおこなうと、レーザー照射
面のアニールは起こるが、深い部分ではおこらない、あ
るいは移動度の高い状態が得られない可能性が大きく、
製品の歩留りを下げてしまうことがあるからである。そ
こで、製品の歩留りを向上せしめるために、本実施例で
は最初にアモルファスシリコン膜の表面からレーザーを
照射し、後に基板の裏面からもレーザーを照射して、チ
ャネル形成領域と不純物領域の連続的な接合を得るとい
う方法を採用した。

【0089】ついで、水素雰囲気中での熱アニールをお
こなった。真空排気できるチャンバー内に基板を置き、
いったん10-6torrまでターボ分子ポンプによって
排気し、さらに100度Cに加熱した。この状態を30
分保ったのち、99.99%以上の純度の水素ガスを1
00torrまでチャンバー内に導入し、基板を300
度Cで60分アニールした。ここで、一度真空排気した
のは、被膜に吸着されたガス・水分等を除去するためで
ある。これらが残存した状態で熱アニールをおこなう
と、高い移動度を再現性よく得られないことが経験的に
わかっていた。最後に、ソース領域およびドレイン領域
の上に存在する酸化珪素膜(厚さ100nm)に穴を開
け、アルミニウム電極をこれらの領域に形成した。以上
の工程によって電界効果型トランジスターが形成され
た。

【0090】この電界効果型トランジスターを100個
作製して、それらのCV特性を測定した結果、チャネル
形成領域の電子移動度は平均で259cm2 /V・sで
あった。さらに、しきい値電圧(スレシュホールド電
圧)の平均は4.2Vであった。ドレイン電流の比率の
平均は8×106 であった。電子移動度の基準値を10
0cm2 /V・s、スレシュホールド電圧の基準値を
5.0V、ドレイン電流比の基準値を1×106 とし
て、100個の電界効果トランジスターの合格・不合格
を調べたところ、71個が合格した。この例は、本発明
が、デバイスの微細化に極めて有効であるということを
示している。

【0091】また、これらの電界効果型トランジスター
のチャネル形成領域中の酸素、窒素、炭素の濃度をSI
MSによって測定した結果、合格した電界効果型トラン
ジスターでは、いずれも1×1016cm-3以下であっ
た。

【0092】

【発明の効果】本発明によって、再現性よく、移動度の
大きな膜状半導体が得られることが明らかになった。本
発明では、主として石英等の絶縁性基板状に形成した半
導体被膜のレーザーアニールについて説明したが、基板
の材料としては、モノリシックIC等で用いられるよう
な単結晶珪素基板等の単結晶半導体であってもよい。し
かし、レーザーアニールが起こる程度の比較的薄いアモ
ルファス膜を単結晶もしくは多結晶の基板上にじかに形
成した場合には、レーザー照射によって、これらの基板
を核として結晶が成長し、多結晶化してしまうため望ま
しくない。しかしながら、十分厚いアモルファス膜を単
結晶もしくは多結晶基板上に形成した場合には、レーザ
ーアニールはアモルファス膜の深部にまでは到達しない
ため、良好なセミアモルファス状態が得られる。もちろ
ん、単結晶もしくは多結晶基板上に酸化珪素、窒化珪素
等のアモルファス材料が形成されている場合には何ら問
題はない。

【0093】また、実施例では珪素被膜に関して述べた
が、ゲルマニウム被膜であっても、また、シリコンーゲ
ルマニウム合金被膜であっても、その他の真性半導体材
料あるいは化合物半導体材料であっても、本発明を適用
することができる。最初に述べたように、本明細書で
は、アモルファス被膜の移動度改善方法としてレーザー
アニールという方法を用いると記述したが、この表現に
は例えばフラッシュランプアニールのようにレーザーは
使用されない方法も含むのである。すなわち、本発明は
強力な光学的エネルギーを利用して半導体材料の結晶性
を改善する方法に関するものである。

【図面の簡単な説明】

【図1】レーザーアニールされた珪素被膜のラマン・ピ
ークの中心値(RAMAN SHIFT、横軸)と電子
移動度(縦軸)の関係を示す。被膜中の酸素の濃度は2
×1021cm-3である。

【図2】様々な酸素濃度のレーザーアニールされた珪素
被膜のラマン・ピークの中心値(RAMAN SHIF
T、横軸)と電子移動度(縦軸)の関係を示す。

【図3】様々な酸素濃度のレーザーアニールされた珪素
被膜のラマン・ピークの半値幅の単結晶珪素のラマンピ
ークの半値幅に対する比率(FWHM RATIO、横
軸)と電子移動度(縦軸)の関係を示す。

【図4】様々な酸素濃度のレーザーアニールされた珪素
被膜のラマン・ピークのアモルファス成分の強度(48
0cm-1のピーク)の単結晶珪素成分の強度(521c
-1のピーク)に対する比率(Ia/Ic、横軸)と電
子移動度(縦軸)の関係を示す。

【図5】2つの電界効果トランジスターのチャネル形成
領域におけるラマン・ピークのFWHMの場所依存性を
示す。縦軸:FWHM、横軸:X/L(L:チャネル
長)

【図6】電界効果型トランジスターの作製方法の例を示
す。

【符号の説明】

601・・・基板 602・・・半導体被膜 603・・・絶縁体被膜 604・・・ゲイト電極 605・・・フォトレジスト 606・・・ソース領域 607・・・ドレイン領域 608・・・ソース電極 609・・・ドレイン電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/04 29/786 (72)発明者 竹村 保彦 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 (56)参考文献 特開 平2−226718(JP,A)

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭素、窒素、および酸素の濃度がいずれ
    5×10 19 cm -3 以下であるアモルファス珪素被膜に
    レーザー光もしくはそれと同等な強光を照射して、溶融
    させることなく秩序化するアニールにより得られること
    を特徴とする半導体材料。
  2. 【請求項2】 炭素、窒素、および酸素の濃度がいずれ
    も5×10 19 cm -3 以下であるアモルファス珪素被膜に
    レーザー光もしくはそれと同等な強光を照射して、溶融
    させることなく秩序化するアニールを施し、その後、水
    素を含む雰囲気中で熱処理することにより得られること
    を特徴とする半導体材料。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、前記レーザー
    光はパルス発振エキシマーレーザー光であることを特徴
    とする半導体材料。
  4. 【請求項4】 炭素、窒素、および酸素の濃度がいずれ
    5×10 19 cm -3 以下であるアモルファス珪素被膜を
    形成する工程と、該珪素被膜にレーザー光もしくはそれ
    と同等な強光を照射して、溶融させることなく秩序化す
    るアニール工程とを有することを特徴とする半導体材料
    の作製方法。
  5. 【請求項5】 炭素、窒素、および酸素の濃度がいずれ
    も5×10 19 cm -3 以下であるアモルファス珪素被膜を
    形成する工程と、該珪素被膜にレーザー光もしくはそれ
    と同等な強光を照射して、溶融させることなく秩序化す
    るアニール工程と、その後、水素を含む雰囲気中で熱処
    理を行う工程とを有することを特徴とする半導体材料の
    作製方法。
  6. 【請求項6】 請求項4又は5において、前記レーザー
    光はパルス発振エキシマーレーザー光であることを特徴
    とする半導体材料の作製方法。
  7. 【請求項7】 請求項5において、前記熱処理を200
    〜600℃で行うことを特徴とする半導体材料の作製方
    法。
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Families Citing this family (121)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5753542A (en) * 1985-08-02 1998-05-19 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for crystallizing semiconductor material without exposing it to air
US5962869A (en) * 1988-09-28 1999-10-05 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor material and method for forming the same and thin film transistor
DE69107101D1 (de) 1990-02-06 1995-03-16 Semiconductor Energy Lab Verfahren zum Herstellen eines Oxydfilms.
US7098479B1 (en) 1990-12-25 2006-08-29 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electro-optical device and method for manufacturing the same
US5514879A (en) * 1990-11-20 1996-05-07 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Gate insulated field effect transistors and method of manufacturing the same
KR950013784B1 (ko) 1990-11-20 1995-11-16 순페이 야마자끼 반도체 전계효과 트랜지스터 및 그 제조방법과 박막트랜지스터
US7576360B2 (en) * 1990-12-25 2009-08-18 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electro-optical device which comprises thin film transistors and method for manufacturing the same
US7115902B1 (en) 1990-11-20 2006-10-03 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electro-optical device and method for manufacturing the same
US5849601A (en) 1990-12-25 1998-12-15 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electro-optical device and method for manufacturing the same
US5930608A (en) * 1992-02-21 1999-07-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of fabricating a thin film transistor in which the channel region of the transistor consists of two portions of differing crystallinity
US6964890B1 (en) 1992-03-17 2005-11-15 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method for forming the same
US5946561A (en) * 1991-03-18 1999-08-31 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method for forming the same
US6709907B1 (en) 1992-02-25 2004-03-23 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of fabricating a thin film transistor
KR960008499B1 (ko) * 1992-03-26 1996-06-26 순페이 야마자끼 레이저 처리방법 및 레이저 처리장치
US5576225A (en) * 1992-05-09 1996-11-19 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of forming electric circuit using anodic oxidation
US5403762A (en) * 1993-06-30 1995-04-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of fabricating a TFT
CN1560691B (zh) * 1992-08-27 2010-05-26 株式会社半导体能源研究所 半导体器件及其制造方法和有源矩阵显示器
US5643801A (en) * 1992-11-06 1997-07-01 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Laser processing method and alignment
CN1052566C (zh) 1993-11-05 2000-05-17 株式会社半导体能源研究所 制造半导体器件的方法
US5403772A (en) * 1992-12-04 1995-04-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor device
US6323071B1 (en) * 1992-12-04 2001-11-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for forming a semiconductor device
US6897100B2 (en) 1993-11-05 2005-05-24 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for processing semiconductor device apparatus for processing a semiconductor and apparatus for processing semiconductor device
US6410374B1 (en) 1992-12-26 2002-06-25 Semiconductor Energy Laborartory Co., Ltd. Method of crystallizing a semiconductor layer in a MIS transistor
US6544825B1 (en) * 1992-12-26 2003-04-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of fabricating a MIS transistor
DE69428387T2 (de) * 1993-02-15 2002-07-04 Semiconductor Energy Lab Herstellungsverfahren für eine kristallisierte Halbleiterschicht
US6997985B1 (en) 1993-02-15 2006-02-14 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor, semiconductor device, and method for fabricating the same
KR0143873B1 (ko) * 1993-02-19 1998-08-17 순페이 야마자끼 절연막 및 반도체장치 및 반도체 장치 제조방법
US7465679B1 (en) 1993-02-19 2008-12-16 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Insulating film and method of producing semiconductor device
US5569610A (en) 1993-03-12 1996-10-29 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of manufacturing multiple polysilicon TFTs with varying degrees of crystallinity
JP3637069B2 (ja) 1993-03-12 2005-04-06 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置の作製方法
US5481121A (en) * 1993-05-26 1996-01-02 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device having improved crystal orientation
JPH06349735A (ja) 1993-06-12 1994-12-22 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置
US5488000A (en) * 1993-06-22 1996-01-30 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of fabricating a thin film transistor using a nickel silicide layer to promote crystallization of the amorphous silicon layer
US6713330B1 (en) * 1993-06-22 2004-03-30 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of fabricating a thin film transistor
US5719065A (en) 1993-10-01 1998-02-17 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor device with removable spacers
JPH07109573A (ja) * 1993-10-12 1995-04-25 Semiconductor Energy Lab Co Ltd ガラス基板および加熱処理方法
US5648277A (en) 1993-11-05 1997-07-15 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of manufacturing a semiconductor device
US5496768A (en) * 1993-12-03 1996-03-05 Casio Computer Co., Ltd. Method of manufacturing polycrystalline silicon thin film
US7081938B1 (en) * 1993-12-03 2006-07-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electro-optical device and method for manufacturing the same
JP3190520B2 (ja) 1994-06-14 2001-07-23 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置およびその作製方法
US5923966A (en) * 1994-07-28 1999-07-13 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Laser processing method
JP3897826B2 (ja) * 1994-08-19 2007-03-28 株式会社半導体エネルギー研究所 アクティブマトリクス型の表示装置
US5942768A (en) * 1994-10-07 1999-08-24 Semionductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device having improved crystal orientation
US5773309A (en) * 1994-10-14 1998-06-30 The Regents Of The University Of California Method for producing silicon thin-film transistors with enhanced forward current drive
JP3469337B2 (ja) 1994-12-16 2003-11-25 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置の作製方法
US5814529A (en) 1995-01-17 1998-09-29 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for producing a semiconductor integrated circuit including a thin film transistor and a capacitor
JP3364081B2 (ja) * 1995-02-16 2003-01-08 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置の作製方法
JP3778456B2 (ja) 1995-02-21 2006-05-24 株式会社半導体エネルギー研究所 絶縁ゲイト型薄膜半導体装置の作製方法
US6933182B1 (en) * 1995-04-20 2005-08-23 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of manufacturing a semiconductor device and manufacturing system thereof
US5893990A (en) * 1995-05-31 1999-04-13 Semiconductor Energy Laboratory Co. Ltd. Laser processing method
US6444506B1 (en) * 1995-10-25 2002-09-03 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of manufacturing silicon thin film devices using laser annealing in a hydrogen mixture gas followed by nitride formation
US6027960A (en) * 1995-10-25 2000-02-22 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Laser annealing method and laser annealing device
JP3645380B2 (ja) 1996-01-19 2005-05-11 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置の作製方法、情報端末、ヘッドマウントディスプレイ、ナビゲーションシステム、携帯電話、ビデオカメラ、投射型表示装置
JP3645378B2 (ja) 1996-01-19 2005-05-11 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置の作製方法
JP3729955B2 (ja) 1996-01-19 2005-12-21 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置の作製方法
JP3645379B2 (ja) 1996-01-19 2005-05-11 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置の作製方法
US6478263B1 (en) 1997-01-17 2002-11-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and its manufacturing method
US7056381B1 (en) 1996-01-26 2006-06-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Fabrication method of semiconductor device
US6180439B1 (en) * 1996-01-26 2001-01-30 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for fabricating a semiconductor device
JP3472024B2 (ja) * 1996-02-26 2003-12-02 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置の作製方法
US6100562A (en) * 1996-03-17 2000-08-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of manufacturing a semiconductor device
US6165875A (en) * 1996-04-10 2000-12-26 The Penn State Research Foundation Methods for modifying solid phase crystallization kinetics for A-Si films
JP3649515B2 (ja) * 1996-05-13 2005-05-18 コニカミノルタホールディングス株式会社 カラー画像読取方法、カラー画像読取装置およびカラー画像読取システム
DE69727033D1 (de) * 1996-06-06 2004-02-05 Seiko Epson Corp Verfahren zur herstellung eines dünnschichtfeldeffekttransistors, flüssigkristallanzeige und dadurch hergestellte elektronische anordnung
US6365933B1 (en) * 1996-10-15 2002-04-02 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing the same
JPH10135475A (ja) * 1996-10-31 1998-05-22 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置およびその作製方法
US6331722B1 (en) * 1997-01-18 2001-12-18 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Hybrid circuit and electronic device using same
US6329270B1 (en) 1997-03-07 2001-12-11 Sharp Laboratories Of America, Inc. Laser annealed microcrystalline film and method for same
US6169013B1 (en) 1997-03-07 2001-01-02 Sharp Laboratories Of America, Inc. Method of optimizing crystal grain size in polycrystalline silicon films
US6291837B1 (en) * 1997-03-18 2001-09-18 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Substrate of semiconductor device and fabrication method thereof as well as semiconductor device and fabrication method thereof
US6069370A (en) * 1997-03-26 2000-05-30 Nec Corporation Field-effect transistor and fabrication method thereof and image display apparatus
JPH10275913A (ja) * 1997-03-28 1998-10-13 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置、半導体装置の製造方法及び薄膜トランジスタの製造方法
US20060035035A1 (en) * 1997-05-10 2006-02-16 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Film forming method and film forming apparatus
JP3376247B2 (ja) * 1997-05-30 2003-02-10 株式会社半導体エネルギー研究所 薄膜トランジスタ及び薄膜トランジスタを用いた半導体装置
US6541793B2 (en) 1997-05-30 2003-04-01 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Thin-film transistor and semiconductor device using thin-film transistors
JPH11111998A (ja) * 1997-10-06 1999-04-23 Sanyo Electric Co Ltd 薄膜トランジスタの製造方法
US5926740A (en) * 1997-10-27 1999-07-20 Micron Technology, Inc. Graded anti-reflective coating for IC lithography
CA2278578A1 (en) 1997-11-28 1999-06-10 Tsuneo Mitsuyu Method and device for activating semiconductor impurities
EP1003207B1 (en) 1998-10-05 2016-09-07 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Laser irradiation apparatus, laser irradiation method, beam homogenizer, semiconductor device, and method of manufacturing the semiconductor device
US6277349B1 (en) * 1998-11-14 2001-08-21 C. Eric Westbrook Tridymite-based processing for high purity quartz
JP3658213B2 (ja) * 1998-11-19 2005-06-08 富士通株式会社 半導体装置の製造方法
JP3393469B2 (ja) * 1999-07-15 2003-04-07 日本電気株式会社 薄膜半導体素子の製造方法及び薄膜半導体形成装置
US6863733B1 (en) 1999-07-15 2005-03-08 Nec Corporation Apparatus for fabricating thin-film semiconductor device
JP4613373B2 (ja) * 1999-07-19 2011-01-19 ソニー株式会社 Iii族ナイトライド化合物半導体薄膜の形成方法および半導体素子の製造方法
JP4389359B2 (ja) * 2000-06-23 2009-12-24 日本電気株式会社 薄膜トランジスタ及びその製造方法
DE60117036D1 (de) * 2000-12-15 2006-04-13 Xsil Technology Ltd Laserbearbeitung von halbleitermaterialen
US6514778B2 (en) * 2001-01-31 2003-02-04 United Microelectronics Corp. Method for measuring effective gate channel length during C-V method
JP4993810B2 (ja) * 2001-02-16 2012-08-08 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置の作製方法
JP5088993B2 (ja) * 2001-02-16 2012-12-05 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置の作製方法
JP2002252181A (ja) * 2001-02-22 2002-09-06 Sanyo Electric Co Ltd 多結晶半導体層の製造方法及びレーザアニール装置
JP5025057B2 (ja) * 2001-05-10 2012-09-12 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置の作製方法
US6358806B1 (en) * 2001-06-29 2002-03-19 Lsi Logic Corporation Silicon carbide CMOS channel
US7045438B2 (en) * 2001-07-27 2006-05-16 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light emitting device, semiconductor device, and method of fabricating the devices
US6890840B2 (en) * 2001-11-28 2005-05-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of manufacturing a semiconductor device, utilizing a laser beam for crystallization
WO2003088280A1 (en) * 2002-04-08 2003-10-23 Council Of Scientific And Industrial Research Process for the production of neodymium-iron-boron permanent magnet alloy powder
US7038239B2 (en) 2002-04-09 2006-05-02 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor element and display device using the same
JP3989761B2 (ja) * 2002-04-09 2007-10-10 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体表示装置
JP3989763B2 (ja) * 2002-04-15 2007-10-10 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体表示装置
JP4463493B2 (ja) 2002-04-15 2010-05-19 株式会社半導体エネルギー研究所 表示装置及びその作製方法
US7242021B2 (en) * 2002-04-23 2007-07-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and display element using semiconductor device
US6960786B2 (en) 2002-05-13 2005-11-01 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device
US6992332B2 (en) 2002-05-15 2006-01-31 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light emitting device and method for manufacturing the same
US7256421B2 (en) 2002-05-17 2007-08-14 Semiconductor Energy Laboratory, Co., Ltd. Display device having a structure for preventing the deterioration of a light emitting device
US20050048706A1 (en) * 2003-08-27 2005-03-03 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of manufacturing semiconductor device
KR101176539B1 (ko) * 2003-11-04 2012-08-24 삼성전자주식회사 폴리 실리콘막 형성 방법, 이 방법으로 형성된 폴리실리콘막을 구비하는 박막 트랜지스터 및 그 제조방법
US20050233224A1 (en) * 2004-04-20 2005-10-20 Toppoly Optoelectronics Corp. Method of improving polysilicon film crystallinity
JP4453021B2 (ja) * 2005-04-01 2010-04-21 セイコーエプソン株式会社 半導体装置の製造方法及び半導体製造装置
KR101299604B1 (ko) * 2005-10-18 2013-08-26 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체 장치 및 그 제조 방법
WO2007075965A3 (en) 2005-12-20 2007-12-06 Univ Northwestern Inorganic-organic hybrid thin-film transistors using inorganic semiconducting films
US8278739B2 (en) * 2006-03-20 2012-10-02 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Crystalline semiconductor film, semiconductor device, and method for manufacturing thereof
US7935584B2 (en) * 2006-08-31 2011-05-03 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing crystalline semiconductor device
US7662703B2 (en) * 2006-08-31 2010-02-16 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing crystalline semiconductor film and semiconductor device
JP4362834B2 (ja) * 2006-10-11 2009-11-11 セイコーエプソン株式会社 半導体装置の製造方法、電子機器の製造方法および半導体製造装置
JP4407685B2 (ja) * 2006-10-11 2010-02-03 セイコーエプソン株式会社 半導体装置の製造方法および電子機器の製造方法
KR101397567B1 (ko) * 2007-01-24 2014-05-22 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체막의 결정화 방법 및 반도체장치의 제작방법
US7972943B2 (en) * 2007-03-02 2011-07-05 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Manufacturing method of semiconductor device
US9177811B2 (en) * 2007-03-23 2015-11-03 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor device
KR101009646B1 (ko) * 2007-08-01 2011-01-19 삼성모바일디스플레이주식회사 박막 트랜지스터 및 이를 구비한 표시 장치
JP5236929B2 (ja) * 2007-10-31 2013-07-17 富士フイルム株式会社 レーザアニール方法
US20100140768A1 (en) * 2008-12-10 2010-06-10 Zafiropoulo Arthur W Systems and processes for forming three-dimensional circuits
US20120298998A1 (en) * 2011-05-25 2012-11-29 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for forming oxide semiconductor film, semiconductor device, and method for manufacturing semiconductor device

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5327483A (en) 1976-08-27 1978-03-14 Hitachi Ltd Evalution of material structure
JPS588128B2 (ja) 1979-08-05 1983-02-14 Shunpei Yamazaki
US4266986A (en) * 1979-11-29 1981-05-12 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Passivation of defects in laser annealed semiconductors
US5091334A (en) * 1980-03-03 1992-02-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device
JPS5840331B2 (ja) 1980-03-31 1983-09-05 Takashi Katoda
JPS5840332B2 (ja) 1980-03-31 1983-09-05 Takashi Katoda
JPS6366428B2 (ja) 1981-01-09 1988-12-20 Handotai Energy Kenkyusho
JPH0658966B2 (ja) * 1982-05-17 1994-08-03 キヤノン株式会社 半導体素子
JPS6058675A (en) 1983-09-12 1985-04-04 Seiko Epson Corp Manufacture of thin film semiconductor device
US4727044A (en) 1984-05-18 1988-02-23 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of making a thin film transistor with laser recrystallized source and drain
JPH07118443B2 (ja) 1984-05-18 1995-12-18 ソニー株式会社 半導体装置の製法
JPS60245173A (en) 1984-05-18 1985-12-04 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Insulated gate type semiconductor device
EP0178447B1 (en) * 1984-10-09 1993-02-17 Fujitsu Limited A manufacturing method of an integrated circuit based on semiconductor-on-insulator technology
JPH0810668B2 (ja) 1985-10-31 1996-01-31 旭硝子株式会社 多結晶シリコン膜の製造方法
JPS6325913A (en) 1986-07-17 1988-02-03 Nec Corp Manufacuture of semiconductor thin film
JPS63288010A (en) 1987-05-20 1988-11-25 Sanyo Electric Co Ltd Solid phase epitaxial growth method
JPS6453553A (en) 1987-08-25 1989-03-01 Ricoh Kk Hydrogen treatment of thin film transistor
JPH01241862A (en) 1988-03-24 1989-09-26 Sony Corp Manufacture of display device
JPH0281424A (en) 1988-09-17 1990-03-22 Fuji Electric Co Ltd Manufacture of polycrystalline silicon thin film
JPH02170522A (en) 1988-12-23 1990-07-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacture of semiconductor device
JP2709376B2 (ja) * 1989-02-28 1998-02-04 株式会社 半導体エネルギー研究所 非単結晶半導体の作製方法
JPH02238617A (en) 1989-03-10 1990-09-20 Seiko Epson Corp Crystal growth of semiconductor thin film
JPH02239615A (en) 1989-03-13 1990-09-21 Nec Corp Forming device for silicon film
US5272361A (en) * 1989-06-30 1993-12-21 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Field effect semiconductor device with immunity to hot carrier effects
US5278093A (en) * 1989-09-23 1994-01-11 Canon Kabushiki Kaisha Method for forming semiconductor thin film
JPH03109717A (en) 1989-09-23 1991-05-09 Canon Inc Forming of semiconductor thin film
JPH03246973A (en) 1990-02-23 1991-11-05 Toshiba Corp Thin film transistor and its manufacture
EP0456199B1 (en) * 1990-05-11 1997-08-27 Asahi Glass Company Ltd. Process for preparing a polycrystalline semiconductor thin film transistor
US5210050A (en) * 1990-10-15 1993-05-11 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing a semiconductor device comprising a semiconductor film
JPH04180617A (en) 1990-11-15 1992-06-26 Ricoh Co Ltd Manufacture of large crystal grain-sized polycrystal silicon and thin film semiconductor using same
JPH04186635A (en) 1990-11-17 1992-07-03 Seiko Epson Corp Thin film semiconductor device and its manufacture

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