JPH11330488A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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JPH11330488A
JPH11330488A JP2252899A JP2252899A JPH11330488A JP H11330488 A JPH11330488 A JP H11330488A JP 2252899 A JP2252899 A JP 2252899A JP 2252899 A JP2252899 A JP 2252899A JP H11330488 A JPH11330488 A JP H11330488A
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JP
Japan
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plane
thin film
substrate
semiconductor
region
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Application number
JP2252899A
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Japanese (ja)
Inventor
Kouyu Cho
宏勇 張
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture thin-film transistors preferred for a peripheral logic circuit and a pixel circuit on the same substrate at the same time by a method, wherein in a crystal orientation of crystalline silicon for use in a plurality of thin-film transistors, the ratio of reflected intensity at (111) face to the sum of reflected strengths at (220) and (311) faces is increased. SOLUTION: An active matrix circuit (a pixel circuit) and a peripheral logic circuit for simultaneous use in a liquid crystal display unit are manufactured on the same glass substrate at the same time. A crystalline silicon film constituting thin-film transistors(TFTs) of the pixel circuit can be attained by a method, wherein a catalyst element promoting crystallization is added near to a region to be crystallized to be heat heated, so that the element is made to crystal-grow from the region to which it is added to a direction parallel to the substrate. Furthermore, a crystalline silicon film constituting the TFTs of the peripheral logic circuit can be attained by a method, in which a catalyst element promoting crystallization is added to a region containing a region obtaining the TFTs to be heated.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、薄膜トランジスタ(T
FT)を複数個有する半導体回路およびその作製方法に
関するものである。本発明によって作製される半導体回
路は、ガラス等の絶縁基板上、単結晶シリコン等の半導
体基板上、いずれにも形成される。特に本発明は、モノ
リシック型アクティブマトリクス回路(液晶ディスプレ
ー等に使用される)のように、低いオフ電流とオフ電流
のバラツキの小さいことが要求されるマトリクス回路
と、それを駆動する高速動作とオン電流のバラツキの小
さいことが要求される周辺回路を有する半導体回路にお
いて効果を発揮する。
The present invention relates to a thin film transistor (T
FT) and a method for manufacturing the same. A semiconductor circuit manufactured by the present invention is formed on an insulating substrate such as glass or a semiconductor substrate such as single crystal silicon. In particular, the present invention relates to a matrix circuit such as a monolithic active matrix circuit (used for a liquid crystal display or the like) that requires a low off-current and a small variation in the off-current, a high-speed operation for driving the same, and an on-state. This is effective in a semiconductor circuit having a peripheral circuit that requires a small variation in current.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、絶縁基板上に、薄膜状の活性層
(活性領域ともいう)を有する絶縁ゲイト型の半導体装
置の研究がなされている。特に、薄膜状の絶縁ゲイトト
ランジスタ、いわゆる薄膜トランジスタ(TFT)が熱
心に研究されている。これらは、透明な絶縁基板上に形
成され、マトリクス構造を有する液晶等の表示装置にお
いて、各画素の制御用に利用することや、駆動回路に利
用することが目的であり、利用する半導体の材料・結晶
状態によって、アモルファスシリコンTFTや結晶性シ
リコンTFTというように区別されている。
2. Description of the Related Art In recent years, studies have been made on an insulating gate type semiconductor device having a thin-film active layer (also called an active region) on an insulating substrate. In particular, a thin film insulated gate transistor, a so-called thin film transistor (TFT), has been enthusiastically studied. These are formed on a transparent insulating substrate and used for controlling each pixel in a display device such as a liquid crystal having a matrix structure, and for a driving circuit. -Amorphous silicon TFTs and crystalline silicon TFTs are distinguished depending on the crystalline state.

【0003】一般にアモルファス状態の半導体の電界移
動度は小さく、したがって、高速動作が要求されるTF
Tには利用できない。そこで、最近では、より高性能な
回路を作製するため結晶性シリコンTFTの研究・開発
が進められている。結晶性のシリコン膜を得るには、ア
モルファスシリコンを600℃前後もしくはそれ以上の
高温で長時間熱アニールする方法、もしくは、レーザー
光等の強光を照射する方法(光アニール)が知られてい
る。
Generally, the electric field mobility of a semiconductor in an amorphous state is small, and therefore, a TF which requires high-speed operation is required.
Not available for T. Therefore, recently, research and development of crystalline silicon TFTs have been promoted in order to produce higher performance circuits. In order to obtain a crystalline silicon film, there is known a method of thermally annealing amorphous silicon at a high temperature of about 600 ° C. or more for a long time, or a method of irradiating strong light such as laser light (light annealing). .

【0004】結晶半導体は、アモルファス半導体よりも
電界移動度が大きく、したがって、高速動作が可能であ
る。結晶性シリコンでは、NMOSのTFTだけでな
く、PMOSのTFTも同様に作製することができるの
で、CMOS回路を作製することが可能である。例え
ば、アクティブマトリクス方式の液晶表示装置において
は、アクティブマトリクス部分のみならず、周辺回路
(ドライバー等)をもCMOSの結晶性TFTで構成す
る、いわゆるモノリシック構造を有する回路(モノリシ
ック型アクティブマトリクス回路)が知られている。
[0004] A crystalline semiconductor has a higher electric field mobility than an amorphous semiconductor, and therefore can operate at high speed. With crystalline silicon, not only an NMOS TFT but also a PMOS TFT can be manufactured in a similar manner, so that a CMOS circuit can be manufactured. For example, in an active matrix type liquid crystal display device, a circuit having a so-called monolithic structure (a monolithic active matrix circuit) in which not only an active matrix portion but also peripheral circuits (drivers and the like) are formed of CMOS crystalline TFTs. Are known.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】図1には、液晶ディス
プレーに用いられるモノリシック型アクティブマトリク
ス回路のブロック図を示す。周辺ドライバー回路とし
て、ソースドライバー(列ドライバー)、ゲイトドライ
バー(行ドライバー)が設けられ、また、アクティブマ
トリクス回路(画素)領域にはスイッチング用のトラン
ジスタとキャパシタからなる多くの画素回路が形成さ
れ、マトリクス回路の画素トランジスタと周辺ドライバ
ー回路とは、行数、列数と同じだけのソース線、ゲイト
線によって接続される。周辺回路に用いるTFT、特に
シフトレジスタ等の周辺論理回路は高速動作が要求さ
れ、そのため選択時の電流(オン電流)が大きく、か
つ、バラツキが小さいことが要求される。
FIG. 1 shows a block diagram of a monolithic type active matrix circuit used for a liquid crystal display. As a peripheral driver circuit, a source driver (column driver) and a gate driver (row driver) are provided. In an active matrix circuit (pixel) region, many pixel circuits including switching transistors and capacitors are formed. The pixel transistors and the peripheral driver circuits of the circuit are connected by the same number of source lines and gate lines as the number of rows and columns. High-speed operation is required for a TFT used for a peripheral circuit, particularly a peripheral logic circuit such as a shift register, and therefore, a current (on-current) at the time of selection and a variation thereof are required to be large.

【0006】一方、画素回路に用いるTFTはキャパシ
タに蓄積された電荷が長時間保持されるよう、非選択
時、すなわち、ゲイト電極に逆バイアス電圧が印加され
ているときのリーク電流(オフ電流ともいう)が十分に
低く、かつ、バラツキが小さいことが要求される。具体
的にはオフ電流は1pA以下、バラツキは1桁以内が要
求される。逆にオン電流はそれほど大きなものは必要で
ない。
On the other hand, the TFT used in the pixel circuit is not selected so that the electric charge accumulated in the capacitor is retained for a long time, that is, the leakage current (both the off-current and the off-current) when a reverse bias voltage is applied to the gate electrode. ) Is required to be sufficiently low and the variation is small. Specifically, the off current is required to be 1 pA or less, and the variation is required to be within one digit. Conversely, a large ON current is not required.

【0007】このように物理的に矛盾する特性を有する
TFTを同一基板上に同時に形成することが求められて
いた。即ち、高いオン電流と低いリーク電流、および、
それらのバラツキの小さいという特性がが全てのTFT
に求められるている。しかしながら、このようなことは
技術的に非常に難しいことは容易に察せられる。
There has been a demand for simultaneously forming TFTs having physically contradictory characteristics on the same substrate. That is, high on-current and low leakage current, and
All TFTs are characterized by their small variation.
Is required. However, it is easy to see that this is technically very difficult.

【0008】例えば、高いオン電流(すなわち、高い電
界効果移動度)を有するTFTを得るには、レーザーア
ニール法のような光アニール法によって、非晶質珪素膜
を結晶化させる方法が有効であることが知られている。
しかしながら、経験的には、高い電界効果移動度とオフ
電流のバラツキを小さくすることを同時に達成すること
は不可能であることが明らかになっている。
For example, in order to obtain a TFT having a high on-current (that is, a high field-effect mobility), it is effective to crystallize an amorphous silicon film by a light annealing method such as a laser annealing method. It is known.
However, experience has shown that it is impossible to simultaneously achieve high field-effect mobility and small variation in off-state current.

【0009】また、熱アニール法によって非晶質珪素を
結晶化せしめる方法も知られている。この方法ではオフ
電流のバラツキを小さくすることが可能であるが、高い
電界効果移動度は望めなかった。本発明はこのような困
難な課題に対して解答を与えんとするものである。
[0009] A method of crystallizing amorphous silicon by a thermal annealing method is also known. With this method, it is possible to reduce the variation in off-current, but high field-effect mobility could not be expected. The present invention seeks to provide an answer to such a difficult task.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明者は、ニッケル
(Ni)や白金(Pt)、パラジウム(Pd)、銅(C
u)、銀(Ag)、鉄(Fe)等の元素単体やその化合
物を微量に非晶質珪素膜表面に実質的に密着させ、しか
る後に熱アニールもしくは光アニール(レーザーアニー
ルやラピッド・サーマル・アニール(RTA)等)の処
理を施せば、従来の熱アニールや光アニールよりも結晶
化が容易に進行して、結晶性も向上することを見出し
た。例えば、熱アニール法による場合には、従来よりも
結晶化に要する時間が短縮し、かつ、結晶化温度も低く
することができる。
The inventor of the present invention has proposed nickel (Ni), platinum (Pt), palladium (Pd), copper (C
u), silver (Ag), iron (Fe) or other elemental element or its compound in a trace amount is substantially adhered to the amorphous silicon film surface, and then thermally or optically anneal (laser anneal or rapid thermal anneal). Anneal (RTA) or the like) has been found to facilitate crystallization and improve crystallinity more easily than conventional thermal anneal or optical anneal. For example, when the thermal annealing method is used, the time required for crystallization can be shortened and the crystallization temperature can be lowered as compared with the conventional case.

【0011】これは、ニッケルや白金、パラジウム、
銅、銀、鉄が非晶質珪素膜の結晶化を助長する触媒元素
として機能するためであることが確かめられた。すなわ
ち、これらの触媒元素は、非晶質珪素の結晶化エネルギ
ーよりも低いエネルギーで、非晶質珪素と結晶性の珪化
物を形成する。次にこの珪化物の触媒元素がその先の非
晶質珪素に移動することによって、珪化物の触媒元素の
サイトに珪素が入ることにより、結晶性の珪素が形成さ
れる。即ち、触媒元素が非晶質珪素の中を移動するのに
伴って、珪素膜が結晶化されていく。
These are nickel, platinum, palladium,
It was confirmed that copper, silver, and iron function as catalytic elements that promote crystallization of the amorphous silicon film. That is, these catalytic elements form crystalline silicide with amorphous silicon at an energy lower than the crystallization energy of amorphous silicon. Next, the catalytic element of the silicide moves to the amorphous silicon ahead, and silicon enters the site of the catalytic element of the silicide, thereby forming crystalline silicon. That is, as the catalyst element moves through the amorphous silicon, the silicon film is crystallized.

【0012】また、この触媒元素を利用した非晶質珪素
膜の結晶化は以下の2通りの形態があることが確認され
ている。 (1)触媒元素が導入された領域において生じる結晶化
であり、特に結晶化の方向としては特定できないが、敢
えて表現すれば基板に垂直な方向に結晶成長が進行する
モード (2)触媒元素が導入された領域から触媒元素が導入さ
れなかった領域へと触媒元素が移動するにしたがって、
結晶成長領域が拡大し、基板に平行な方向に結晶成長が
進行するモード。
In addition, it has been confirmed that the crystallization of the amorphous silicon film using the catalyst element has the following two forms. (1) A crystallization that occurs in a region where a catalyst element is introduced, and although it cannot be specified in particular as a direction of crystallization, a mode in which crystal growth proceeds in a direction perpendicular to the substrate is dared to be expressed. As the catalyst element moves from the introduced region to the region where the catalyst element was not introduced,
A mode in which the crystal growth region expands and crystal growth proceeds in a direction parallel to the substrate.

【0013】特に(2)の結晶成長モードは、基板に平
行な方向に柱状の結晶が成長している形態がTEM(透
過型電子顕微鏡)を用いた観察によって確認されてい
る。以下においては、(1)の結晶成長モードを縦成
長、そのモードにより結晶化した領域を縦成長領域と称
し、(2)の結晶成長モードを横成長、そのモードによ
り結晶化した領域を横成長領域と称することとする。
In particular, in the crystal growth mode (2), a form in which columnar crystals grow in a direction parallel to the substrate has been confirmed by observation using a TEM (transmission electron microscope). In the following, the crystal growth mode of (1) is referred to as vertical growth, the region crystallized by that mode is referred to as the vertical growth region, the crystal growth mode of (2) is laterally grown, and the region crystallized by that mode is horizontal growth. It is referred to as an area.

【0014】例えば、何らかの手段により非晶質珪素膜
に実質的に触媒元素もしくはそれを有する化合物等の薄
い被膜を形成し、熱アニールを施せば、初期においては
主として縦成長によって、被膜の形成された部分の珪素
が結晶化して、その後、横成長によってその周囲の領域
に結晶化領域が拡大する。このように熱アニールによっ
て結晶成長させた後に適切な光アニールをおこなうとよ
り結晶性を高めることができる。この場合の光アニール
の主たる効果は、電界効果移動度を高め、しきい値電圧
を低下させることである。
For example, if a thin film of a catalytic element or a compound containing the same is formed substantially on the amorphous silicon film by some means, and thermal annealing is performed, the film is formed primarily by vertical growth in the initial stage. The portion of silicon that has been crystallized is crystallized, and then the crystallized region expands to the surrounding region by lateral growth. As described above, by performing appropriate optical annealing after crystal growth by thermal annealing, crystallinity can be further improved. The main effect of optical annealing in this case is to increase the field effect mobility and lower the threshold voltage.

【0015】縦成長と横成長では結晶の配向性について
も差が認められる。一般的に縦成長では結晶の配向性は
それほど高くはなく、基板面に対して(111)面の配
向がやや多い程度である。これに対し、横成長では顕著
に配向することが観察される。例えば、珪素膜表面に酸
化珪素膜や窒化珪素膜で被覆して熱アニール法によって
結晶化させた場合には、(111)面が主として配向す
る。具体的には、X線回折法による(111)面の反射
強度の(111)面、(220)面、(311)面の反
射強度の和に対する比率は80%以上となる。これは上
記のように熱アニール法による結晶化の後に光アニール
を追加しておこなうことによって一層、顕著になり、上
記の面の反射強度の和に対する比率は90%以上とな
る。
There is also a difference in the crystal orientation between vertical growth and horizontal growth. Generally, in the vertical growth, the crystal orientation is not so high, and the orientation of the (111) plane is slightly higher than the substrate plane. In contrast, in lateral growth, remarkable orientation is observed. For example, when the silicon film surface is covered with a silicon oxide film or a silicon nitride film and crystallized by a thermal annealing method, the (111) plane is mainly oriented. Specifically, the ratio of the reflection intensity of the (111) plane to the sum of the reflection intensities of the (111), (220), and (311) planes by X-ray diffraction is 80% or more. This becomes more remarkable by additionally performing optical annealing after crystallization by the thermal annealing method as described above, and the ratio to the sum of the reflection intensities of the above surfaces becomes 90% or more.

【0016】一方、珪素膜表面を被覆しないで熱アニー
ル法により結晶化させた場合には(220)面の配向も
強くなり、(111)面と(220)面の反射強度が9
0%以上となる。
On the other hand, when the silicon film is crystallized by the thermal annealing method without covering the surface of the silicon film, the orientation of the (220) plane becomes strong, and the reflection intensity of the (111) plane and the (220) plane becomes 9%.
0% or more.

【0017】横成長をおこなうには、触媒元素を選択的
に導入することが必要であり、これは通常は非晶質珪素
膜上に形成した酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素を主
成分とする材料の被膜にフォトリソグラフィー法によっ
て導入用の孔を形成し、スパッタ法、CVD法、スピン
コーティング法等の手段によって、触媒元素単体もしく
はその化合物の薄い被膜、クラスタ等を形成することに
よってなされるが、本発明人の研究の結果、7μm以下
の径では、結晶成長の不良が発生する確率が著しく高く
なることが明らかになった。
In order to carry out lateral growth, it is necessary to selectively introduce a catalytic element, which usually comprises silicon oxide, silicon nitride, and silicon oxynitride formed on an amorphous silicon film as main components. A hole for introduction is formed in the film of the material to be formed by photolithography, and a thin film, cluster, or the like of the catalyst element alone or its compound is formed by means such as sputtering, CVD, or spin coating. However, as a result of research conducted by the present inventors, it has been found that when the diameter is 7 μm or less, the probability of occurrence of crystal growth failure is significantly increased.

【0018】このことは周辺論理回路のように集積度の
高い部分においては有利ではない。特に5μm以下のデ
ザインルールの場合には全く採用できない。一方、アク
ティブマトリクス回路においてはTFT間の距離が十分
であるので、横成長であっても何ら問題はない。
This is not advantageous in a highly integrated portion such as a peripheral logic circuit. In particular, it cannot be adopted at all in the case of a design rule of 5 μm or less. On the other hand, in the active matrix circuit, since the distance between the TFTs is sufficient, there is no problem even in the case of lateral growth.

【0019】しかしながら、周辺論理回路には横成長を
採用しなくてもよいことが明らかになった。本発明人の
検討結果、横成長、縦成長とも電界効果移動度にはさし
たる違いは認められないことが明らかになったが、熱ア
ニール後に光アニールをおこなうことによって、電界効
果移動度を2倍程度にまで向上できることが明らかにな
った。典型的な電界効果移動度は、熱アニールのみでは
50〜80cm2 /Vsであるが、例えば、これにレー
ザーアニールを追加すると、100〜200cm2 /V
sまで向上させることができた。いずれにしても周辺論
理回路のTFTに用いるには十分な値である。
However, it has become clear that the lateral growth need not be employed for the peripheral logic circuit. As a result of the study by the present inventors, it was found that there was no significant difference in the field effect mobility between the lateral growth and the vertical growth. However, by performing the optical annealing after the thermal annealing, the field effect mobility was doubled. It became clear that it could be improved to the extent. Typical field effect mobility, but only the thermal annealing is 50~80cm 2 / Vs, for example, when this to add laser annealing, 100~200cm 2 / V
s. In any case, the value is sufficient for use in the TFT of the peripheral logic circuit.

【0020】なお、上記の光アニールの際には、縦成長
領域と横成長領域で条件を変える必要はなく、したがっ
て、同一基板上であれば、いずれの部分でも実質的に同
じ条件(非意図的な条件変動を除き、同じ条件)で光ア
ニールをおこなうと、量産性の面で効果的である。縦成
長と横成長の顕著な違いは、オフ電流の大きさとバラツ
キに認められる。すなわち、横成長ではオフ電流が小さ
く、かつ、バラツキも小さいのに比較して、縦成長で
は、オフ電流もそのバラツキも大きい傾向がある。
In the above-described optical annealing, it is not necessary to change the conditions between the vertical growth region and the horizontal growth region. Therefore, as long as they are on the same substrate, substantially the same conditions (unintended) If the optical annealing is performed under the same conditions except for a typical change in conditions, it is effective in terms of mass productivity. A remarkable difference between the vertical growth and the lateral growth is observed in the magnitude and variation of the off-state current. In other words, the off-current and the variation tend to be large in the vertical growth, while the off-current is small and the variation is small in the lateral growth.

【0021】本発明はこのような縦成長と横成長の特徴
を利用し、アクティブマトリクス回路には横成長によっ
て、周辺論理回路には縦成長によって結晶化をおこな
い、TFTを作製することを特徴とする。ここで、周辺
論理回路とはソースドライバー、ゲイトドライバーに含
まれる回路であるが、アナログスイッチ等の回路は縦成
長でも横成長でもよい。
The present invention utilizes the characteristics of the vertical growth and the lateral growth to crystallize the active matrix circuit by the lateral growth and the peripheral logic circuit by the vertical growth to produce a TFT. I do. Here, the peripheral logic circuit is a circuit included in the source driver and the gate driver, but a circuit such as an analog switch may be grown vertically or horizontally.

【0022】本発明においては、横成長によって結晶化
した領域をアクティブマトリクス回路のTFTに用いる
ことを特徴とするが、その場合、TFTの配置に関し
て、いくつかのバリエーションがある。その1つを図4
に示す。図4において401は触媒元素が添加された部
分であり、すなわち、縦成長により結晶化した領域であ
る。そして、この部分を中心としてその周囲に横成長に
より結晶化した領域402が拡がる。
The present invention is characterized in that a region crystallized by lateral growth is used for a TFT of an active matrix circuit. In this case, there are some variations in the arrangement of the TFT. Fig. 4 shows one of them.
Shown in In FIG. 4, reference numeral 401 denotes a portion to which a catalytic element is added, that is, a region crystallized by vertical growth. Then, a region 402 crystallized by lateral growth expands around this portion.

【0023】この場合、触媒元素の添加領域401が長
方形であると図のように楕円形の横成長領域が形成され
る。その場合にはTFT1のようにゲイト電極404を
領域401と概略平行にし、ドレイン405からソース
403の方向、もしくはその逆方向から結晶成長するよ
うにする場合がある。また、図のTFT2のように、領
域401とゲイト電極407を概略垂直に配置し、ソー
ス406、ドレイン408ともほぼ同時に結晶成長する
ようにする場合がある。TFTの特性としては、いずれ
の方法でも大差無いことが確認されている。
In this case, if the catalyst element addition region 401 is rectangular, an elliptical lateral growth region is formed as shown in the figure. In such a case, the gate electrode 404 may be substantially parallel to the region 401 as in the case of the TFT 1, and the crystal may be grown in the direction from the drain 405 to the source 403 or in the opposite direction. Also, as in the case of the TFT 2 in the figure, the region 401 and the gate electrode 407 may be arranged substantially perpendicularly, and the source 406 and the drain 408 may be crystal-grown almost simultaneously. It has been confirmed that there is no great difference in the characteristics of the TFT by any of the methods.

【0024】さらに、アクティブマトリクス回路に関し
ては、ソース線もしくはゲイト線と概略平行に線状に触
媒元素を添加してもよい。図5にはゲイト線502、5
07と平行に触媒元素添加領域501、506を設けた
例を示す。図5(A)は図4のTFT2に対応するもの
で、TFT503〜505のゲイト電極に概略垂直に触
媒元素を添加する場合である。図5(B)は図4のTF
T1に対応するもので、TFT508〜510のゲイト
電極に概略平行に触媒元素を添加する場合である。ソー
ス線に概略平行に触媒元素添加領域を設ける場合も同様
である。
Further, with respect to the active matrix circuit, a catalytic element may be added linearly substantially in parallel with the source line or the gate line. FIG.
7 shows an example in which catalyst element addition regions 501 and 506 are provided in parallel with the reference numeral 07. FIG. 5A corresponds to the TFT 2 of FIG. 4 and shows a case where a catalytic element is added substantially vertically to the gate electrodes of the TFTs 503 to 505. FIG. 5B shows the TF of FIG.
This corresponds to T1 and is a case where a catalytic element is added substantially parallel to the gate electrodes of the TFTs 508 to 510. The same applies to the case where the catalytic element addition region is provided substantially parallel to the source line.

【0025】先に述べたように、横成長領域では、主と
して(111)面もしくは(220)面の配向性が顕著
であり、縦成長領域では、これらの配向性は低下する。
したがって、本発明においては、アクティブマトリクス
回路のTFT、抵抗、キャパシタ等の素子に用いられる
結晶性珪素半導体(横成長領域)は主として(111)
面もしくは(220)面に配向し、一方、周辺論理回路
に用いられる結晶性珪素半導体は、アクティブマトリク
ス回路に用いられる結晶性珪素半導体に比較して配向の
度合いが低いことが特徴である。
As described above, the orientation of the (111) plane or the (220) plane is remarkable in the lateral growth region, and these orientations decrease in the vertical growth region.
Therefore, in the present invention, the crystalline silicon semiconductor (lateral growth region) used for elements such as TFTs, resistors and capacitors of the active matrix circuit is mainly composed of (111)
On the other hand, crystalline silicon semiconductors used for peripheral logic circuits are characterized by a lower degree of orientation than crystalline silicon semiconductors used for active matrix circuits.

【0026】また、結晶化のための熱アニールを非晶質
珪素薄膜の結晶化温度以上の温度で行うと、レーザーア
ニールを併用した場合と同等の結晶性を得ることができ
る。非晶質珪素薄膜の結晶化温度は、成膜方法や成膜条
件によって異なるものであるが、概ね580℃〜620
℃である。即ち、この温度よりも高い温度(許容できる
なるべく高い温度が好ましい)で加熱処理を行うこと
で、高い結晶性を有する結晶性珪素膜を得ることができ
る。なお、この加熱処理温度の上限は、1100℃程度
とすることが好ましい。また、この高温での加熱処理を
用いる場合には、基板を石英基板か高温にも耐えるガラ
ス基板とする必要がある。
When the thermal annealing for crystallization is performed at a temperature higher than the crystallization temperature of the amorphous silicon thin film, the same crystallinity as that obtained when laser annealing is used together can be obtained. The crystallization temperature of the amorphous silicon thin film varies depending on the film forming method and the film forming conditions.
° C. That is, by performing the heat treatment at a temperature higher than this temperature (preferably as high as possible is preferable), a crystalline silicon film having high crystallinity can be obtained. Note that the upper limit of the heat treatment temperature is preferably about 1100 ° C. In the case of using this high-temperature heat treatment, the substrate must be a quartz substrate or a glass substrate that can withstand high temperatures.

【0027】[0027]

【作用】本発明においては、集積度の高い周辺論理回路
の結晶性珪素半導体を得るために当該部分で触媒元素を
利用した縦成長による結晶成長をおこなう。この結果、
集積度の如何にかかわりなく、電界効果移動度の高いT
FTを得ることができる。一方、アクティブマトリクス
回路においては、触媒元素を利用した縦成長による結晶
成長をおこなう。この結果、オフ電流が小さく、かつ、
バラツキも小さいTFTを得ることができる。特にこの
加熱処理を非晶質珪素薄膜の結晶化温度以上の温度で行
うと、高い結晶性を得ることができる。
In the present invention, in order to obtain a crystalline silicon semiconductor of a peripheral logic circuit with a high degree of integration, crystal growth is carried out by vertical growth using a catalytic element in the relevant portion. As a result,
Regardless of the degree of integration, T with high field-effect mobility
FT can be obtained. On the other hand, in an active matrix circuit, crystal growth is performed by vertical growth using a catalytic element. As a result, the off current is small, and
A TFT with small variations can be obtained. In particular, when this heat treatment is performed at a temperature higher than the crystallization temperature of the amorphous silicon thin film, high crystallinity can be obtained.

【0028】[0028]

【実施例】〔実施例1〕 本実施例は、同一ガラス基板
上に同時に液晶表示装置に使用するアクティブマトリク
ス回路(画素回路)と周辺論理回路とを同時に作製する
工程に関する。すなわち、アクティブマトリクス回路の
TFTを構成する結晶性珪素膜は、結晶化せしめる領域
の近傍に結晶化を助長する触媒元素を添加し、加熱処理
することによって該元素が添加された領域から基板に平
行な方向に結晶成長させることによって得るものであ
る。
[Embodiment 1] This embodiment relates to a process of simultaneously manufacturing an active matrix circuit (pixel circuit) and a peripheral logic circuit used for a liquid crystal display device on the same glass substrate. That is, the crystalline silicon film constituting the TFT of the active matrix circuit is formed by adding a catalytic element that promotes crystallization to the vicinity of a region to be crystallized and performing a heat treatment so that the catalytic element becomes parallel to the substrate from the region to which the element is added. It is obtained by growing crystals in various directions.

【0029】また周辺論理回路のTFTを構成する結晶
性珪素膜は、該TFTを得る領域を含む領域に結晶化を
助長する触媒元素を添加し、加熱処理することによって
当該部分の全面を結晶化させることによって得るもので
ある。図2に周辺論理回路とアクティブマトリクス回路
のTFTの作製工程の概念的な断面図を示す。図におい
ては、左側に周辺論理回路を形成する領域(周辺回路領
域)を示し、右側には画素を形成する領域(画素領域)
を示す。図では周辺回路領域と画素領域が隣接している
ように示されているが、現実には図に示されているよう
に隣接していることはない。
The crystalline silicon film constituting the TFT of the peripheral logic circuit is formed by adding a catalytic element for promoting crystallization to a region including a region where the TFT is obtained and subjecting the region to heat treatment to crystallize the entire surface of the portion. It is obtained by having FIG. 2 shows a conceptual cross-sectional view of a manufacturing process of a TFT for a peripheral logic circuit and an active matrix circuit. In the figure, a region for forming a peripheral logic circuit (peripheral circuit region) is shown on the left side, and a region for forming pixels (pixel region) is shown on the right side.
Is shown. Although the peripheral circuit region and the pixel region are shown as being adjacent to each other in the drawing, they are not actually adjacent as shown in the drawing.

【0030】また、画素領域のTFTは、図2では図4
のTFT1のように触媒元素添加領域とゲイト電極が概
略平行に配置された様子を示しているが、図4のTFT
2のように、触媒元素添加領域とゲイト電極が概略垂直
となるように配置してもよい。 以下に作製工程を示
す。
The TFT in the pixel area is shown in FIG.
FIG. 4 shows a state in which the catalytic element addition region and the gate electrode are arranged substantially in parallel as in TFT 1 of FIG.
As in 2, the catalyst element addition region and the gate electrode may be arranged so as to be substantially perpendicular. The manufacturing process is described below.

【0031】まず、基板201(コーニング7059
番、もしくは他の硼珪酸ガラスでもよい)を洗浄し、T
EOS(テトラ・エトキシ・シラン)と酸素を原料ガス
にしてプラズマCVD法によって厚さ2000Åの酸化
珪素の下地膜202を形成する。
First, the substrate 201 (Corning 7059)
No. or other borosilicate glass).
Using EOS (tetraethoxysilane) and oxygen as source gases, a 2000-nm-thick silicon oxide base film 202 is formed by a plasma CVD method.

【0032】そして、プラズマCVD法またはLPCV
D法によって、厚さ300〜1500Å、例えば、50
0Åの導電性不純物(燐、硼素等)のほとんど添加され
ていない非晶質珪素膜203を成膜する。次に連続的に
厚さ100〜2000Å、例えば、200Åの酸化珪素
膜204をプラズマCVD法によって成膜する。そし
て、この酸化珪素膜204を選択的にエッチングして、
非晶質珪素膜203の露出した領域を形成する。この工
程において、図の左側の周辺回路領域においては、酸化
珪素膜204が全面的に取り除かれて、非晶質珪素膜2
03の表面を露出せしめた。他方、図の右側の画素領域
においては、酸化珪素膜204が選択的に除去される。
Then, the plasma CVD method or the LPCV
According to the D method, the thickness is 300 to 1500 °, for example, 50
An amorphous silicon film 203 to which almost no conductive impurities (such as phosphorus and boron) are added is formed. Next, a silicon oxide film 204 having a thickness of 100 to 2000 〜, for example, 200 連 続 is continuously formed by a plasma CVD method. Then, the silicon oxide film 204 is selectively etched,
An exposed region of the amorphous silicon film 203 is formed. In this step, in the peripheral circuit region on the left side of the figure, the silicon oxide film 204 is completely removed, and the amorphous silicon film 2 is removed.
03 was exposed. On the other hand, in the pixel region on the right side of the figure, the silicon oxide film 204 is selectively removed.

【0033】そして、上記工程により露出せしめた非晶
質珪素膜203の表面に極薄い酸化膜(厚さ数十Å)を
形成する。これは、後の溶液塗布工程において、非晶質
珪素膜203の表面で溶液がはじかれないようにするた
めである。この酸化膜の形成は、熱酸化法や酸素雰囲気
中での紫外光の照射、あるいは、過酸化水素水等の酸化
性の強い溶液で処理すればよい。
Then, on the surface of the amorphous silicon film 203 exposed by the above process, an extremely thin oxide film (several tens of mm thick) is formed. This is to prevent the solution from being repelled on the surface of the amorphous silicon film 203 in the subsequent solution coating step. This oxide film may be formed by a thermal oxidation method, irradiation of ultraviolet light in an oxygen atmosphere, or treatment with a highly oxidizing solution such as aqueous hydrogen peroxide.

【0034】その後、結晶化を助長する触媒元素である
ニッケル元素を含んだ酢酸ニッケル溶液を塗布し、非晶
質珪素膜203の表面に酢酸ニッケルの極めて薄い膜2
05を形成する。この膜205は極めて薄く、したがっ
て、完全な膜状にはなっていない可能性もある。この工
程はスピンコーティング法、スピンドライ法を用いてお
こなった。酢酸溶液中におけるニッケルの濃度(重量換
算)は1〜100ppmが適当であった。本実施例では
10ppmとする。(図2(A))
Thereafter, a nickel acetate solution containing a nickel element which is a catalyst element for promoting crystallization is applied, and an extremely thin film 2 of nickel acetate is formed on the surface of the amorphous silicon film 203.
05 is formed. This film 205 is extremely thin, and therefore may not be a complete film. This step was performed using a spin coating method or a spin dry method. An appropriate concentration (in terms of weight) of nickel in the acetic acid solution was 1 to 100 ppm. In this embodiment, the concentration is set to 10 ppm. (Fig. 2 (A))

【0035】その後、400〜580℃、ここでは55
0℃で4時間の熱アニール処理をおこない、非晶質珪素
膜203を結晶化せしめた。この結果、周辺回路領域で
は、ほぼ全領域が縦成長して、結晶性珪素領域206に
変化する。また、画素領域では、ニッケルの添加された
領域を起点にして横成長して、結晶性珪素領域208に
変化し、ニッケルの添加された領域から遠い部分では非
晶質珪素領域207のまま残る。(図2(B))
Thereafter, at 400 to 580 ° C., here 55
A thermal annealing treatment was performed at 0 ° C. for 4 hours to crystallize the amorphous silicon film 203. As a result, in the peripheral circuit region, almost the entire region grows vertically and changes to the crystalline silicon region 206. In the pixel region, the region grows laterally starting from the region to which nickel is added, and changes to a crystalline silicon region 208. In a portion far from the region to which nickel is added, the amorphous silicon region 207 remains. (FIG. 2 (B))

【0036】次に酸化珪素膜204を取り除き、結晶性
を改善するために全面にKrFエキシマレーザー光(波
長248nm)を照射する。レーザー光は1か所につき
2〜20ショット照射する。エネルギー密度は250〜
350mJ/cm2 が適当であったが、最適なエネルギ
ー密度はシリコン膜によって変化するので、事前に条件
だしをおこなって、最適なエネルギー密度を決定する。
レーザーの照射条件は基板全面において同じように設定
する。もちろん、レーザー照射の際にエネルギー密度の
時間的な変動(ゆらぎ)が生じ、また、非常にミクロな
観察では、場所によってレーザーの照射されたショット
数や累積照射エネルギーは変動するが、そのような変動
は当初から意図されたものではない。本実施例では、任
意の1cm2 における累積照射エネルギーの変動が10
%以内に収まるような条件でレーザー照射をおこなっ
た。
Next, the silicon oxide film 204 is removed, and the entire surface is irradiated with KrF excimer laser light (wavelength: 248 nm) to improve the crystallinity. The laser beam is irradiated for 2 to 20 shots per one place. Energy density is 250 ~
Although 350 mJ / cm 2 was appropriate, the optimum energy density varies depending on the silicon film. Therefore, conditions are determined in advance to determine the optimum energy density.
Laser irradiation conditions are set in the same manner on the entire surface of the substrate. Of course, the time variation (fluctuation) of the energy density occurs during laser irradiation, and in very microscopic observation, the number of shots irradiated by the laser and the cumulative irradiation energy fluctuate depending on the location. The change is not intended from the outset. In the present embodiment, the variation of the cumulative irradiation energy in an arbitrary 1 cm 2 is 10
% Laser irradiation.

【0037】レーザーとしては、他にXeClエキシマ
レーザー(波長308nm)やArFエキシマレーザー
(波長193nm)、XeFエキシマレーザー(波長3
53nm)等のエキシマレーザーや、その他のパルス発
振レーザーを用いてもよかった。また、この工程はラピ
ッド・サーマル・アニール(RTA)法を用いておこな
ってもよい。
Other lasers include a XeCl excimer laser (wavelength: 308 nm), an ArF excimer laser (wavelength: 193 nm), and a XeF excimer laser (wavelength: 3 nm).
An excimer laser such as 53 nm) or another pulsed laser may be used. This step may be performed using a rapid thermal annealing (RTA) method.

【0038】このようにして結晶化された結晶珪素膜中
のニッケル濃度は、2次イオン質量分析法(SIMS)
によると、典型的には縦成長した結晶性領域206で
は、1×1018〜1×1019原子/cm3 、横成長した
結晶性領域208では1×10 17〜5×1018原子/c
3 であった。
In the crystalline silicon film thus crystallized,
Concentration of nickel by secondary ion mass spectrometry (SIMS)
According to this, typically in the vertically grown crystalline region 206
Is 1 × 1018~ 1 × 1019Atom / cmThreeGrew laterally
1 × 10 in the crystalline region 208 17~ 5 × 1018Atom / c
mThreeMet.

【0039】以上の工程が終了した後、珪素膜をドライ
エッチングして、島状の活性層領域209、210、2
11を形成する。ここで、活性層210には一部に非晶
質珪素領域207が含まれているが、その部分はTFT
のチャネル形成領域とはならないので、何ら問題はな
い。
After the above steps are completed, the silicon film is dry-etched to form island-shaped active layer regions 209, 210, 2
11 is formed. Here, the active layer 210 partially includes the amorphous silicon region 207, which is
There is no problem because it does not become the channel formation region of

【0040】なお活性層211においては、ニッケルが
直接導入された領域(酢酸ニッケル塗布の際に酸化珪素
膜204で覆われていなかった領域)はTFTのチャネ
ル形成領域に重ならないように配置する。これは、ニッ
ケルが直接導入された領域(縦成長領域)では、ニッケ
ルが横成長領域よりも高濃度に存在することが確認され
ており、特にオフ電流が低く、かつ、そのバラツキが小
さいことを要求される画素領域のTFTでは、そのチャ
ネル形成領域の一部にも縦成長の領域が含まれているこ
とは好ましくないからである。(図2(C))
In the active layer 211, the region into which nickel has been directly introduced (the region not covered with the silicon oxide film 204 when nickel acetate was applied) is arranged so as not to overlap the channel formation region of the TFT. This is because it has been confirmed that nickel is present at a higher concentration in the region where nickel is directly introduced (vertical growth region) than in the lateral growth region, and in particular, the off current is low and its variation is small. This is because it is not preferable for a TFT in a required pixel region to include a vertically grown region in a part of the channel formation region. (Fig. 2 (C))

【0041】その後、プラズマCVD法を用いて、ゲイ
ト絶縁膜として機能する酸化珪素膜303を1500Å
の厚さに形成する。プラズマCVD法の原料としては、
モノシラン(SiH4 )と一酸化二窒素(N2 O)を用
いる。本実施例では、モノシラン10SCCM、一酸化
二窒素100SCCMで反応室に導入し、基板温度43
0℃、反応圧力0.3Torr、投入電力(13.56
MHz)250Wとする。これらの条件は使用する反応
装置によって変動する。上記の条件で作製した酸化珪素
膜の成膜速度は約1000Å/分であり、フッ酸1、酢
酸50、フッ化アンモニウム50の混合溶液(20℃)
におけるエッチング速度は約1000Å/分である。
Thereafter, the silicon oxide film 303 functioning as a gate insulating film is formed by a plasma CVD method at 1500.degree.
Formed to a thickness of As a raw material of the plasma CVD method,
Monosilane (SiH 4 ) and dinitrogen monoxide (N 2 O) are used. In the present embodiment, a monosilane of 10 SCCM and a dinitrogen monoxide of 100 SCCM were introduced into the reaction chamber, and the substrate temperature was set at 43 SCCM.
0 ° C., reaction pressure 0.3 Torr, input power (13.56
MHz) 250 W. These conditions vary depending on the reactor used. The deposition rate of the silicon oxide film formed under the above conditions is about 1000 ° / min, and a mixed solution of hydrofluoric acid 1, acetic acid 50, and ammonium fluoride 50 (20 ° C.)
Is about 1000 ° / min.

【0042】引き続いて、減圧CVD法によって、厚さ
2000〜8000Å、例えば4000Åの多結晶珪素
膜(導電性を改善するため0.1〜2%の燐を含む)を
成膜し、これをエッチングしてゲイト電極213、21
4、215を形成する。次に、イオンドーピング法(プ
ラズマドーピング法とも言う)によって、活性層209
〜211にゲイト電極213〜215をマスクとして、
自己整合的にN導電型およびP導電型を付与する不純物
をドーピングする。ここでは、画素領域のTFTはPチ
ャネル型となるようにする。すなわち、図の活性層21
0と211にはP型不純物を、活性層209にはN型不
純物をドーピングする。このように導電型の異なる不純
物をドーピングするには、公知のCMOS技術を用いれ
ばよい。
Subsequently, a polycrystalline silicon film (containing 0.1 to 2% phosphorus for improving conductivity) having a thickness of 2000 to 8000 °, for example 4000 °, is formed by a low pressure CVD method, and this is etched. Gate electrodes 213 and 21
4, 215 are formed. Next, the active layer 209 is formed by an ion doping method (also called a plasma doping method).
To 211 using the gate electrodes 213 to 215 as a mask.
Doping with an impurity imparting N conductivity type and P conductivity type in a self-aligned manner. Here, the TFT in the pixel region is of a P-channel type. That is, the active layer 21 shown in FIG.
0 and 211 are doped with P-type impurities, and the active layer 209 is doped with N-type impurities. In order to dope impurities having different conductivity types as described above, a known CMOS technology may be used.

【0043】本実施例では、ドーピングガスとして、N
型のドーピングにはフォスフィン(PH3 )、P型のド
ーピングにはジボラン(B2 6 )を用い、加速電圧は
前者の場合には60〜100kV、例えば90kV、後
者の場合には40〜80kV、例えば、70kVとす
る。ドーズ量は1×1014〜8×1015原子/cm2
例えば、N型不純物は4×1014原子/cm2 、P型不
純物は1×1015原子/cm2 とする。この結果、N型
の不純物領域216とP型の不純物領域217、218
を形成することができる。
In this embodiment, the doping gas is N
Phosphine (PH 3 ) is used for doping of the type, and diborane (B 2 H 6 ) is used for doping of the P type. The acceleration voltage is 60 to 100 kV in the former case, for example, 90 kV, and 40 to 80 kV in the latter case. , For example, 70 kV. The dose amount is 1 × 10 14 to 8 × 10 15 atoms / cm 2 ,
For example, the N-type impurity is 4 × 10 14 atoms / cm 2 and the P-type impurity is 1 × 10 15 atoms / cm 2 . As a result, the N-type impurity regions 216 and the P-type impurity regions 217 and 218
Can be formed.

【0044】その後、400〜550℃で1〜12時
間、代表的には、450℃、2時間の熱アニールをおこ
ない、ドーピングされた不純物の活性化をおこなう。本
発明に共通のことであるが、非晶質珪素の結晶化を助長
する触媒元素が活性層に含まれていることからこのよう
な低温、短時間の熱アニールでも活性化に十分で、不純
物領域の抵抗を1kΩ/□程度もしくがそれ以下に下げ
ることができる。(図2(D))
Thereafter, thermal annealing is performed at 400 to 550 ° C. for 1 to 12 hours, typically at 450 ° C. for 2 hours to activate the doped impurities. As is common to the present invention, such a low-temperature, short-time thermal annealing is sufficient for activation because the catalytic element for promoting crystallization of amorphous silicon is contained in the active layer. The resistance of the region can be reduced to about 1 kΩ / □ or less. (FIG. 2 (D))

【0045】続いて、厚さ500Åの窒化珪素膜(これ
は外部より水分や可動イオンがTFTに侵入するのを防
止するパッシベーション効果を有する)と厚さ4000
Åの酸化珪素膜の2層よりなる絶縁膜219を第1の層
間絶縁物としてプラズマCVD法によって形成し、これ
にコンタクトホールを形成して、金属材料、例えば、チ
タンとアルミニウムの多層膜(本実施例では、チタン5
00Å、アルミニウム4000Åとした)によってTF
Tの電極・配線220〜223を形成する。(図2
(E))
Subsequently, a silicon nitride film having a thickness of 500 ° (which has a passivation effect for preventing moisture and mobile ions from entering the TFT from the outside) and a thickness of 4000
An insulating film 219 consisting of two layers of a silicon oxide film of Å is formed as a first interlayer insulator by a plasma CVD method, and a contact hole is formed in the insulating film 219 to form a metal material, for example, a multilayer film of titanium and aluminum. In the example, titanium 5
00% and 4000 ° aluminum)
T electrodes / wirings 220 to 223 are formed. (Figure 2
(E))

【0046】その後、さらに、厚さ2000Åの酸化珪
素膜224をプラズマCVD法によって形成し、これを
第2の層間絶縁物とする。そして、その画素領域のTF
Tの画素電極を構成する方の不純物領域にコンタクトホ
ールを形成し、さらに、厚さ800ÅのITO(インデ
ィウム錫酸化物)膜をスパッタ法により形成し、これを
エッチングして画素電極225を形成する。(図2
(F)) こうしてアクティブマトリクス液晶表示装置のおける画
素領域と周辺回路領域とを同時に同一ガラス基板上に形
成することができる。
Thereafter, a silicon oxide film 224 having a thickness of 2000 .ANG. Is formed by a plasma CVD method, and this is used as a second interlayer insulator. Then, the TF of the pixel area
A contact hole is formed in the impurity region forming the pixel electrode of T, and an ITO (indium tin oxide) film having a thickness of 800 ° is formed by a sputtering method, and the film is etched to form a pixel electrode 225. I do. (Figure 2
(F)) Thus, the pixel region and the peripheral circuit region in the active matrix liquid crystal display device can be simultaneously formed on the same glass substrate.

【0047】〔実施例2〕 図3に本実施例の作製工程
の断面図を示す。図の左側が論理回路領域、右側が画素
領域を示す。実際の回路では論理回路はNチャネル型T
FTとPチャネル型TFTからなるCMOS回路である
が、図では簡略化のために論理回路のTFTもNチャネ
ル型のみを示す。画素領域のTFTにはNチャネル型T
FTを用いた。本実施例ではTFTとしては、ソース/
ドレイン以外に低濃度の不純物領域をそれらに隣接して
設けた構造のものを採用したが、Nチャネル型TFTと
Pチャネル型TFTの差は、ソース/ドレインおよび低
濃度不純物領域のドーピング不純物の種類と濃度が異な
る他は同じであった。
[Embodiment 2] FIG. 3 is a sectional view showing a manufacturing process of this embodiment. The left side of the figure shows the logic circuit area, and the right side shows the pixel area. In an actual circuit, the logic circuit is an N-channel T
Although it is a CMOS circuit composed of an FT and a P-channel TFT, for the sake of simplicity, the figure shows only an N-channel TFT for a logic circuit. N-channel type T
FT was used. In this embodiment, as the TFT, the source /
Although a structure in which low-concentration impurity regions other than the drain are provided adjacent to them is adopted, the difference between the N-channel TFT and the P-channel TFT is that And the same except for the concentration.

【0048】まず、基板(コーニング7059)301
上にスパッタリング法によって厚さ2000Åの酸化珪
素の下地膜302を形成する。さらに、プラズマCVD
法によって、厚さ300〜1000Å、例えば500Å
の真性(I型)の非晶質珪素膜302を堆積する。さら
に、厚さ200Åの酸化珪素膜303をスパッタ法によ
って形成し、実施例1と同様にこれをエッチングして、
触媒元素(ニッケル)の導入領域を形成し、スピンコー
ティング法によって、図示しない酢酸ニッケルの薄膜を
形成する。
First, the substrate (Corning 7059) 301
A 2000-nm-thick silicon oxide base film 302 is formed thereon by sputtering. Furthermore, plasma CVD
Depending on the method, a thickness of 300 to 1000 mm, for example, 500 mm
An intrinsic (I-type) amorphous silicon film 302 is deposited. Further, a silicon oxide film 303 having a thickness of 200 ° is formed by a sputtering method, and is etched as in the first embodiment.
A region for introducing a catalytic element (nickel) is formed, and a thin film of nickel acetate (not shown) is formed by a spin coating method.

【0049】そして、非晶質珪素膜302を窒素雰囲気
中、550℃、4時間熱アニールして、結晶化させて、
縦成長領域304、横成長領域306を形成する。領域
305は非晶質のまま残った。そして、レーザー光を照
射して結晶性を向上させた。本実施例では、KrFエキ
シマレーザーを用いた。そのエネルギー密度は、250
〜350mJ/cm2が適当であった。レーザー照射
後、レーザーアニールによる歪みを緩和する目的で、再
び、550℃、1時間の熱アニールをおこなった。(図
3(A))
Then, the amorphous silicon film 302 is thermally annealed at 550 ° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere to be crystallized.
A vertical growth region 304 and a horizontal growth region 306 are formed. Region 305 remained amorphous. Then, the crystallinity was improved by irradiating a laser beam. In this example, a KrF excimer laser was used. Its energy density is 250
350350 mJ / cm 2 was appropriate. After the laser irradiation, thermal annealing was again performed at 550 ° C. for one hour in order to alleviate distortion due to laser annealing. (FIG. 3 (A))

【0050】このようにして結晶化させた珪素膜をエッ
チングして、島状活性層領域307(論理回路用TFT
に用いる)と同じく308(画素用TFTに用いる)を
形成する。さらに、モノシラン(SiH4 )と酸素(O
2 )を原料とする熱CVD法によって、厚さ1200Å
の酸化珪素膜309を堆積する。さらに、成膜後、1気
圧400〜500℃の一酸化二窒素(N2 O)雰囲気で
1〜12時間の熱アニールをおこなった。
The silicon film crystallized in this manner is etched to form an island-like active layer region 307 (TFT for logic circuit).
308 (used for a pixel TFT) is formed in the same manner as described above. Furthermore, monosilane (SiH 4 ) and oxygen (O
2 ) Thickness of 1200mm by thermal CVD using raw material
Of silicon oxide film 309 is deposited. Furthermore, after film formation, it was subjected to thermal annealing for 1 to 12 hours at dinitrogen monoxide (N 2 O) atmosphere at 1 atm 400 to 500 ° C..

【0051】引き続いて、スパッタリング法によって、
厚さ2000〜8000Å、例えば4000Åのアルミ
ニウム膜を堆積する。フォトレジストとの密着性を良く
するため、この表面に極めて薄い(50〜200Å)陽
極酸化膜(図示せず)を形成する。そして、フォトレジ
ストを塗布し、公知のフォトリソグラフィー法によっ
て、フォトレジストのマスク310、311を形成し、
アルミニウム膜をエッチングしてゲイト電極312、3
13を形成する。アルミニウムには加熱や後の陽極酸化
工程における結晶の異常成長(ヒロック)の発生を抑制
するために0.1〜0.5重量%のスカンジウム(S
c)あるいはイットリウム(Y)を混入させた。ゲイト
電極312、313上にはエッチングのマスクに用いた
フォトレジストのマスク310、311をそのまま残す
る。(図3(B))
Subsequently, by a sputtering method,
An aluminum film having a thickness of 2000 to 8000, for example, 4000, is deposited. An extremely thin (50-200 °) anodic oxide film (not shown) is formed on this surface to improve the adhesion to the photoresist. Then, a photoresist is applied, and photoresist masks 310 and 311 are formed by a known photolithography method.
The aluminum film is etched to form the gate electrodes 312, 3
13 is formed. Aluminum has a scandium (S) content of 0.1 to 0.5% by weight in order to suppress the occurrence of abnormal crystal growth (hillock) in the heating and subsequent anodic oxidation steps.
c) or yttrium (Y) was mixed. The photoresist masks 310 and 311 used as etching masks are left on the gate electrodes 312 and 313 as they are. (FIG. 3 (B))

【0052】さらに、電解液中で、ゲイト電極312、
313に電流を通じて陽極酸化し、厚さ1〜5μm、例
えば、厚さ2μmの陽極酸化物314、315を形成す
る。電解液には、3〜20%のクエン酸もしくはショウ
酸、燐酸、クロム酸、硫酸等の酸性水溶液を用いて、1
0〜30Vの一定電流をする。本実施例では、pH=
0.9〜1.0のシュウ酸溶液(30℃)中で電圧を1
0Vとし陽極酸化する。陽極酸化物の厚さは陽極酸化時
間によって制御する。
Further, the gate electrode 312,
Anodization is performed by passing an electric current through 313 to form anodic oxides 314 and 315 having a thickness of 1 to 5 μm, for example, 2 μm. The electrolytic solution may be a 3-20% citric acid or an acidic aqueous solution of oxalic acid, phosphoric acid, chromic acid, sulfuric acid, or the like, and may be 1%.
A constant current of 0 to 30 V is applied. In this embodiment, pH =
In a 0.9-1.0 oxalic acid solution (30 ° C.)
Anodize at 0V. The thickness of the anodic oxide is controlled by the anodic oxidation time.

【0053】このようにして得られた陽極酸化物31
4、315は多孔質のものであった。この陽極酸化工程
においては、ゲイト電極312、313とフォトレジス
トのマスク310、311の間に存在する薄い陽極酸化
膜によって、フォトレジストのマスク310、311か
らの電流がリークすることを抑制することができ、ゲイ
ト電極312、313の側面のみに陽極酸化を進行させ
ることができる。(図3(C))
The anodic oxide 31 thus obtained
4, 315 were porous. In this anodic oxidation step, a thin anodic oxide film existing between the gate electrodes 312 and 313 and the photoresist masks 310 and 311 suppresses the leakage of current from the photoresist masks 310 and 311. As a result, anodic oxidation can be advanced only on the side surfaces of the gate electrodes 312 and 313. (FIG. 3 (C))

【0054】次に、フォトレジストのマスク310、3
11を剥離し、再び電解溶液中において、ゲイト電極3
12、313に電流を印加する。今回は、3〜10%の
酒石液、硼酸、硝酸の少なくとも1つが含まれたpH=
6.9〜7.1のエチレングルコールアンモニア溶液を
用いる。溶液の温度は10℃前後の室温より低い方が良
好な酸化膜が得られる。このため、ゲイト電極312、
313の上面および側面に陽極酸化物316、317が
形成される。陽極酸化物316、317の厚さは印加電
圧にほぼ比例し、印加電圧が150Vで2000Åの陽
極酸化物316、317が形成される。陽極酸化物31
6、317は緻密で硬く、その後の加熱工程においてゲ
イト電極312、313を保護する上で効果的であっ
た。(図3(D))
Next, photoresist masks 310, 3
11 is removed, and the gate electrode 3 is again placed in the electrolytic solution.
Current is applied to 12,12. This time, pH = at least one of 3-10% tartaric acid, boric acid, and nitric acid was included.
Use 6.9-7.1 ethylene glycol ammonia solution. If the temperature of the solution is lower than room temperature of about 10 ° C., a favorable oxide film can be obtained. Therefore, the gate electrode 312,
Anodic oxides 316 and 317 are formed on the top and side surfaces of 313. The thickness of the anodic oxides 316 and 317 is almost proportional to the applied voltage, and the applied voltages are 150 V and 2,000 ° anodic oxides 316 and 317 are formed. Anodic oxide 31
6 and 317 were dense and hard, and were effective in protecting the gate electrodes 312 and 313 in the subsequent heating step. (FIG. 3 (D))

【0055】その後、ドライエッチング法によって酸化
珪素膜309をエッチングする。このエッチングにおい
ては多孔質陽極酸化物314、315はエッチングされ
ないので、その下の酸化珪素膜はエッチングされずにゲ
イト絶縁膜318、319として残すことができる。
(図3(E))
After that, the silicon oxide film 309 is etched by a dry etching method. Since the porous anodic oxides 314 and 315 are not etched in this etching, the underlying silicon oxide film can be left as the gate insulating films 318 and 319 without being etched.
(FIG. 3 (E))

【0056】その後、燐酸、酢酸、硝酸の混酸を用い
て、多孔質の陽極酸化物314、315をエッチングす
る。このエッチングでは陽極酸化物314、315のみ
がエッチングされ、エッチングレートは約600Å/分
であった。その下のゲイト絶縁膜318、319はその
まま残存する。
Thereafter, the porous anodic oxides 314 and 315 are etched using a mixed acid of phosphoric acid, acetic acid and nitric acid. In this etching, only the anodic oxides 314 and 315 were etched, and the etching rate was about 600 ° / min. The gate insulating films 318 and 319 thereunder remain as they are.

【0057】次に、イオンドーピング法によって、活性
層領域307、308にゲイト電極312、313やゲ
イト絶縁膜318、319をマスクにして、不純物
(燐)を注入する。ドーピングガスとして、フォスフィ
ン(PH3 )を用い、2段階のドーピングをおこなう。
第1段目は加速電圧を80kV、ドーズ量は5×1012
原子/cm2 とする。このドーピングでは、燐イオンは
ゲイト絶縁膜318、319を透過して、その下の領域
にも注入される。この際のドーズ量は小さいので、低濃
度不純物領域322、323が形成される。
Next, impurities (phosphorus) are implanted into the active layer regions 307 and 308 by ion doping using the gate electrodes 312 and 313 and the gate insulating films 318 and 319 as masks. Phosphine (PH 3 ) is used as a doping gas, and two-stage doping is performed.
The first stage has an acceleration voltage of 80 kV and a dose of 5 × 10 12
Atoms / cm 2 . In this doping, phosphorus ions pass through the gate insulating films 318 and 319, and are also implanted into a region thereunder. Since the dose at this time is small, low concentration impurity regions 322 and 323 are formed.

【0058】第2段目は加速電圧を30kV、ドーズ量
は5×1014原子/cm2 とする。このドーピングで
は、燐イオンはゲイト絶縁膜318、319を透過でき
ず、主として活性層の珪素が露出した部分に注入され
る。この際のドーズ量は大きいので、高濃度不純物領域
(ソース/ドレイン)320、321が形成される。実
施の回路においてはP型不純物も同様にドーピングされ
る。
In the second stage, the acceleration voltage is 30 kV, and the dose is 5 × 10 14 atoms / cm 2 . In this doping, phosphorus ions cannot pass through the gate insulating films 318 and 319, and are mainly implanted into portions of the active layer where silicon is exposed. Since the dose at this time is large, high concentration impurity regions (source / drain) 320 and 321 are formed. In the embodiment circuit, the P-type impurity is also doped.

【0059】ドーピング後、レーザーアニールによっ
て、不純物の活性化をおこなう。本実施例ではレーザー
として、KrFエキシマレーザー(波長248nm)を
用いる。レーザーのエネルギー密度は200〜300m
J/cm2 が適当である。レーザーアニールの代わりに
実施例1のような熱アニールによる活性化をおこなって
もよい。また、レーザーアニール後に熱アニールをおこ
なってもよい。(図3(F))
After doping, the impurities are activated by laser annealing. In this embodiment, a KrF excimer laser (wavelength: 248 nm) is used as a laser. Laser energy density 200-300m
J / cm 2 is appropriate. Activation by thermal annealing as in the first embodiment may be performed instead of laser annealing. Further, thermal annealing may be performed after laser annealing. (FIG. 3 (F))

【0060】続いて、層間絶縁物として厚さ500Åの
窒化珪素膜と厚さ4000Åの酸化珪素膜の2層の絶縁
膜から第1の層間絶縁物324をプラズマCVD法によ
って堆積し、これにコンタクトホールを形成する。そし
て、チタンとアルミニウムの多層膜によってソース電極
・配線を形成する。続いて、プラズマCVD法によって
厚さ2000Åの酸化珪素膜(第2の層間絶縁物)32
5を堆積し、画素TFTにコンタクトホールを形成し、
透明導電膜の画素電極326をここに接続する。以上の
工程によってモノリシック型アクティブマトリクス回路
が作製された。(図3(G))
Subsequently, a first interlayer insulator 324 is deposited by a plasma CVD method from a two-layer insulating film of a silicon nitride film having a thickness of 500 ° and a silicon oxide film having a thickness of 4000 ° as an interlayer insulator. Form a hole. Then, a source electrode and a wiring are formed by a multilayer film of titanium and aluminum. Subsequently, a silicon oxide film (second interlayer insulator) 32 having a thickness of 2000 .ANG.
5 and a contact hole is formed in the pixel TFT,
The pixel electrode 326 made of a transparent conductive film is connected here. Through the above steps, a monolithic active matrix circuit was manufactured. (Fig. 3 (G))

【0061】〔実施例3〕 本実施例は、実施例1また
は実施例2に示す構成において、基板として特にコーニ
ング1737ガラス基板を用いる例である。コーニング
1737ガラス基板は、歪点が667℃であるので、こ
の温度以下の温度での加熱処理に耐えることができる。
[Embodiment 3] This embodiment is an example in which a Corning 1737 glass substrate is particularly used as the substrate in the structure shown in Embodiment 1 or 2. Since the Corning 1737 glass substrate has a strain point of 667 ° C., it can withstand heat treatment at a temperature lower than this temperature.

【0062】実験によれば、プラズマCVD法によって
成膜された非晶質珪素膜の結晶化温度は約590℃であ
る。本実施例では650℃の温度で4時間の加熱処理を
行うことにより、結晶性珪素膜を得ることを特徴とす
る。
According to the experiment, the crystallization temperature of the amorphous silicon film formed by the plasma CVD method is about 590 ° C. In this embodiment, a crystalline silicon film is obtained by performing a heat treatment at a temperature of 650 ° C. for 4 hours.

【0063】このような非晶質珪素膜の結晶化温度以上
の温度で加熱処理を行った場合、導入されたニッケル元
素の作用によって高い結晶性を有した結晶性珪素膜を得
ることができる。
When heat treatment is performed at a temperature equal to or higher than the crystallization temperature of such an amorphous silicon film, a crystalline silicon film having high crystallinity can be obtained by the action of the introduced nickel element.

【0064】[0064]

【発明の効果】本発明において、珪素の結晶化を助長す
る金属元素を利用しているため、優れた結晶性有する珪
素膜を得ることができる。更に、この触媒元素の作用に
より、周辺論理回路領域の珪素膜と、アクティブマトリ
クス回路領域の珪素膜とを異なる結晶成長させるように
したため、周辺論理回路に好適な薄膜トランジスタと、
アクティブマトリクス回路に好適な薄膜トランジスタと
を同一基板に、同一のプロセスにより作製することが可
能になる。
According to the present invention, since a metal element which promotes crystallization of silicon is used, a silicon film having excellent crystallinity can be obtained. Further, by the action of the catalytic element, the silicon film in the peripheral logic circuit region and the silicon film in the active matrix circuit region are made to grow different crystals, so that a thin film transistor suitable for the peripheral logic circuit,
A thin film transistor suitable for an active matrix circuit and a thin film transistor can be manufactured over the same substrate by the same process.

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

【図1】 モノリシック型のアクティブマトリクス回路
の概要を示す。
FIG. 1 shows an outline of a monolithic type active matrix circuit.

【図2】 実施例1のTFTの作製工程を示す。FIG. 2 shows a manufacturing process of the TFT of Example 1.

【図3】 実施例2のTFTの作製工程を示す。FIG. 3 shows a manufacturing process of the TFT of Example 2.

【図4】 アクティブマトリクス回路のTFTと横成長
領域の配置例を示す。
FIG. 4 shows an example of arrangement of TFTs and lateral growth regions of an active matrix circuit.

【図5】 アクティブマトリクス回路のTFTと触媒元
素添加領域の配置例を示す。
FIG. 5 shows an example of arrangement of TFTs and catalytic element addition regions in an active matrix circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

201・・・ガラス基板 202・・・下地膜(酸化珪素膜) 203・・・珪素膜 204・・・酸化珪素膜 205・・・酢酸ニッケル膜 206・・・縦成長領域 207・・・非晶質領域 208・・・横成長領域 209〜211・・・島状珪素領域(活性層) 212・・・ゲイト絶縁膜 213〜215・・・ゲイト電極 216・・・N型不純物領域 217、218・・・P型不純物領域 219・・・第1の層間絶縁物 220〜223・・・配線・電極 224・・・第2の層間絶縁物 225・・・画素電極 Reference numeral 201: glass substrate 202: base film (silicon oxide film) 203: silicon film 204: silicon oxide film 205: nickel acetate film 206: vertical growth region 207: amorphous Quality region 208 lateral growth region 209 to 211 island silicon region (active layer) 212 gate insulating film 213 to 215 gate electrode 216 N-type impurity region 217, 218 ..P-type impurity region 219 ... first interlayer insulator 220-223 ... wiring / electrode 224 ... second interlayer insulator 225 ... pixel electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 29/78 627G ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01L 29/78 627G

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】絶縁基板上に形成された半導体膜を用いた
複数の薄膜トランジスタを有する半導体装置において、 前記複数の薄膜トランジスタの少なくともひとつの前記
薄膜トランジスタは半導体膜は(111)面, (22
0)面と(311)面に配向を有し、(111)面の反
射強度の、(111)面、(220)面、(311)面
の反射強度の和に対する比率は90%以上であり、(1
11)面、(220)面、(311)面に配向を有する
前記半導体膜は前記絶縁基板上に平行な方向に結晶成長
を有することを特徴とする半導体装置。
In a semiconductor device having a plurality of thin film transistors using a semiconductor film formed on an insulating substrate, at least one of the plurality of thin film transistors has a semiconductor film having a (111) plane, (22)
It has orientations in the (0) plane and the (311) plane, and the ratio of the reflection intensity of the (111) plane to the sum of the reflection intensities of the (111) plane, the (220) plane, and the (311) plane is 90% or more. , (1
The semiconductor device, wherein the semiconductor film having an orientation in the (11) plane, the (220) plane, and the (311) plane has crystal growth in a direction parallel to the insulating substrate.
【請求項2】絶縁基板上に形成された半導体膜を用いた
複数の薄膜トランジスタを有する半導体装置おいて、 前記半導体膜の一の領域において、(111)面の反射
強度の(111)面、(220)面と(311)面の反
射強度の和に対する比率は80%より大きく、前記半導
体膜の他の領域では80%より小さく、 前記半導体膜の一の領域は前記絶縁基板に平行な方向に
結晶成長を有することを特徴とする半導体装置。
2. A semiconductor device having a plurality of thin film transistors using a semiconductor film formed on an insulating substrate, wherein in one region of the semiconductor film, the (111) plane has a reflection intensity of (111) plane; The ratio of the reflection intensity of the (220) plane to the sum of the reflection intensities of the (311) plane is larger than 80%, and smaller than 80% in other regions of the semiconductor film, and one region of the semiconductor film is parallel to the insulating substrate. A semiconductor device having crystal growth.
【請求項3】基板上の第1の方向に配列した複数の薄膜
トランジスタを有するアクティブマトリクス回路におい
て、 前記複数の薄膜トランジスタは 結晶性珪素から構成される半導体層を有し、 ソース、ドレイン、チャネル形成領域は前記半導体層に
形成され、 前記チャネル形成領域に接するゲート絶縁膜と該ゲート
絶縁膜に接するゲート電極を有し、 前記薄膜トランジスタの半導体層は基板と平行な第2の
方向に成長した結晶を有し、 前記結晶は(111)面、(220)面と(311)面
に配向を有し、 (111)面の反射強度の(111)面、(220)面
と(311)面の反射強度の和に対する比率は90%よ
り大きいことを特徴とするアクティブマトリクス電気光
学装置。
3. An active matrix circuit having a plurality of thin film transistors arranged in a first direction on a substrate, wherein the plurality of thin film transistors have a semiconductor layer made of crystalline silicon, and have source, drain, and channel formation regions. Has a gate insulating film in contact with the channel formation region and a gate electrode in contact with the gate insulating film, and the semiconductor layer of the thin film transistor has a crystal grown in a second direction parallel to the substrate. The crystal has an orientation in the (111) plane, the (220) plane and the (311) plane, and the reflection intensity in the (111) plane, the (220) plane and the (311) plane of the reflection intensity in the (111) plane. The active matrix electro-optical device is characterized in that the ratio to the sum of is larger than 90%.
【請求項4】基板上を第1の方向に延在しているゲート
線と、 前記基板上を第1の方向に配列した複数の薄膜トランジ
スタを用いたアクティブマトリクス回路を有するアクテ
ィブマトリクス電気光学装置において、 前記複数の薄膜トランジスタは結晶性珪素から構成され
る半導体層を有し、 ソース、ドレイン、チャネル形成領域は前記半導体層に
形成され、 チャネル形成領域に接するゲート絶縁膜と該ゲート絶縁
膜に接するゲート電極を有し、 前記ゲート電極はゲート線に接続されており、 前記薄膜トランジスタの半導体層は基板と平行である第
2の方向に成長した結晶を有し、 前記結晶は(111)面、(220)面と(311)面
に配向を有し、 (111)面の反射強度の(111)面、(220)面
と(311)面の反射強度の和に対する比率は90%よ
り大きいことを特徴とするアクティブマトリクス電気光
学装置。
4. An active matrix electro-optical device having a gate line extending on a substrate in a first direction and an active matrix circuit using a plurality of thin film transistors arranged on the substrate in a first direction. The plurality of thin film transistors have a semiconductor layer made of crystalline silicon, and a source, a drain, and a channel formation region are formed in the semiconductor layer, and a gate insulating film in contact with the channel formation region and a gate in contact with the gate insulating film An electrode, the gate electrode being connected to a gate line, the semiconductor layer of the thin film transistor having a crystal grown in a second direction parallel to the substrate, the crystal being a (111) plane, ) And (311) planes, and the (111) plane and the (220) plane and (311) plane An active matrix electro-optical device ratio, wherein greater than 90% with respect to.
【請求項5】基板上を第1の方向に延在しているゲート
線と、 前記基板上を第1の方向に配列された複数の薄膜トラン
ジスタを用いたアクティブマトリクス回路を有するアク
ティブマトリクス電気光学装置において、 前記複数の薄膜トランジスタは、 結晶性珪素から構成される半導体層を有し、 ソース、ドレイン、チャネル形成領域は前記半導体層に
形成され、 チャネル形成領域に接するゲート絶縁膜と該ゲート絶縁
膜に接するゲート電極を有し、 前記ゲート電極はゲート線に接続されており、 前記薄膜トランジスタの半導体層は基板と平行である第
2の方向に成長した結晶を有し、 第1と第2の方向は互いに平行であることを特徴とする
アクティブマトリクス電気光学装置。
5. An active matrix electro-optical device having a gate line extending on a substrate in a first direction and an active matrix circuit using a plurality of thin film transistors arranged on the substrate in a first direction. Wherein the plurality of thin film transistors have a semiconductor layer made of crystalline silicon, a source, a drain, and a channel formation region are formed in the semiconductor layer, and a gate insulating film in contact with the channel formation region and a gate insulating film A gate electrode connected to the thin film transistor, wherein the gate electrode is connected to a gate line, the semiconductor layer of the thin film transistor has a crystal grown in a second direction parallel to the substrate, and the first and second directions are An active matrix electro-optical device which is parallel to each other.
【請求項6】基板上を第1の方向に延在しているソース
線と、 前記基板上を第1の方向に配列した複数の薄膜トランジ
スタから構成されるアクティブマトリクス回路を有する
アクティブマトリクス電気光学装置において、 前記複数の薄膜トランジスタは、 結晶性珪素から構成される半導体層を有し、 ソース、ドレイン、チャネル形成領域は半導体層に形成
され、 前記ソースと前記ドレインのうちの一つは前記ソース線
に接続されていて、 前記チャネル形成領域に接するゲート絶縁膜と該ゲート
絶縁膜に接するゲート電極を有し、 前記薄膜トランジスタの半導体層は基板と平行である第
2の方向に成長した結晶を有し、 前記結晶は(111)面、(220)面と(311)面
に配向を有し、 (111)面の反射強度の(111)面、(220)面
と(311)面の反射強度の和に対する比率は90%よ
り大きいことを特徴とするアクティブマトリクス電気光
学装置。
6. An active matrix electro-optical device having a source line extending on a substrate in a first direction and an active matrix circuit including a plurality of thin film transistors arranged on the substrate in a first direction. Wherein the plurality of thin film transistors have a semiconductor layer made of crystalline silicon; a source, a drain, and a channel formation region are formed in the semiconductor layer; and one of the source and the drain is connected to the source line. Being connected, a gate insulating film in contact with the channel formation region and a gate electrode in contact with the gate insulating film, the semiconductor layer of the thin film transistor having a crystal grown in a second direction parallel to the substrate, The crystal has orientations in the (111) plane, the (220) plane, and the (311) plane, and the (111) plane, (2) having a reflection intensity of the (111) plane. 0) is the ratio to the sum of the reflection intensity of the plane and the (311) plane active matrix electro-optical device being greater than 90%.
【請求項7】基板上を第1の方向に延在しているソース
線と 前記基板上を第1の方向に配列された複数の薄膜トラン
ジスタから構成されるアクティブマトリクス回路を有す
るアクティブマトリクス電気光学装置において、 前記複数の薄膜トランジスタは、 結晶性珪素から構成される半導体層を有し、 ソース、ドレイン、チャネル形成領域は前記半導体層に
形成され、 前記ソースと前記ドレインのうちの一つは前記ソース線
に接続していて、 前記チャネル形成領域に接するゲート絶縁膜と該ゲート
絶縁膜に接するゲート電極を有し、 前記薄膜トランジスタの半導体層は基板と平行な第2の
方向に成長した結晶を有し、 前記第1と第2の方向は互いに平行であることを特徴と
するアクティブマトリクス電気光学装置。
7. An active matrix electro-optical device having an active matrix circuit including a source line extending on a substrate in a first direction and a plurality of thin film transistors arranged on the substrate in a first direction. Wherein the plurality of thin film transistors have a semiconductor layer made of crystalline silicon; a source, a drain, and a channel formation region are formed in the semiconductor layer; and one of the source and the drain is the source line. Having a gate insulating film in contact with the channel formation region and a gate electrode in contact with the gate insulating film, the semiconductor layer of the thin film transistor having a crystal grown in a second direction parallel to the substrate, An active matrix electro-optical device, wherein the first and second directions are parallel to each other.
【請求項8】絶縁基板上に形成された半導体膜より構成
される複数の薄膜トランジスタと、 結晶性珪素から構成される半導体層を有し、 少なくともひとつの前記複数の薄膜トランジスタの半導
体膜は(111)面に配向を有し、 (111)面の反射強度の(111)面、(220)面
と(311)面に配向の反射強度の和に対する比率は9
0%より大きく、 前記半導体膜は前記絶縁基板と平行な方向に結晶成長す
ることを特徴とする半導体装置。
8. A semiconductor device comprising: a plurality of thin film transistors formed of a semiconductor film formed on an insulating substrate; and a semiconductor layer formed of crystalline silicon, wherein at least one of the plurality of thin film transistors has a semiconductor film of (111). The ratio of the reflection intensity of the (111) plane to the sum of the reflection intensities of the (111), (220) and (311) planes is 9
The semiconductor device, wherein the semiconductor film is larger than 0% and the semiconductor film grows in a direction parallel to the insulating substrate.
【請求項9】絶縁基板上に形成された半導体膜を用いた
薄膜トランジスタを有する半導体装置において、 前記薄膜トランジスタの半導体膜は(111)面に配向
を有し、 (111)面の反射強度の(111)面、(220)面
と(311)面の反射強度の和に対する比率は90%よ
り大きいことを特徴とする半導体装置。
9. A semiconductor device having a thin film transistor using a semiconductor film formed on an insulating substrate, wherein the semiconductor film of the thin film transistor has an orientation on a (111) plane and a reflection intensity of (111) on a (111) plane. ), The ratio to the sum of the reflection intensities of the (220) plane and the (311) plane is greater than 90%.
【請求項10】絶縁基板上に形成された半導体膜を用い
た複数の薄膜トランジスタを有する半導体装置におい
て、 少なくともひとつの前記複数の薄膜トランジスタの半導
体膜は(220)面に配向を有し、 (220)面の反射強度の(111)面、(220)面
と(311)面の反射強度の和に対する比率は90%よ
り大きく、 前記半導体膜は前記絶縁基板に対して平行な方向に結晶
成長することを特徴とする半導体装置。
10. A semiconductor device having a plurality of thin film transistors using a semiconductor film formed on an insulating substrate, wherein at least one semiconductor film of the plurality of thin film transistors has an orientation on a (220) plane; The ratio of the reflection intensity of the plane to the sum of the reflection intensities of the (111) plane, the (220) plane and the (311) plane is greater than 90%, and the semiconductor film grows in a direction parallel to the insulating substrate. A semiconductor device characterized by the above-mentioned.
【請求項11】絶縁基板上に形成された半導体膜を用い
た複数の薄膜トランジスタを有する半導体装置におい
て、 少なくともひとつの前記複数の薄膜トランジスタの半導
体膜は(220)面に配向を有し、(220)面の反射
強度の(111)面、(220)面と(311)面の反
射強度の和に対する比率は90%より大きいことを特徴
とする半導体装置。
11. A semiconductor device having a plurality of thin film transistors using a semiconductor film formed on an insulating substrate, wherein at least one semiconductor film of the plurality of thin film transistors has an orientation in a (220) plane; A semiconductor device, wherein the ratio of the reflection intensity of the surface to the sum of the reflection intensity of the (111) plane, the (220) plane, and the (311) plane is greater than 90%.
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