JP2000114173A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
Manufacture of semiconductor deviceInfo
- Publication number
- JP2000114173A JP2000114173A JP10255496A JP25549698A JP2000114173A JP 2000114173 A JP2000114173 A JP 2000114173A JP 10255496 A JP10255496 A JP 10255496A JP 25549698 A JP25549698 A JP 25549698A JP 2000114173 A JP2000114173 A JP 2000114173A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- semiconductor film
- semiconductor
- crystal
- germanium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 107
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 54
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 41
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000005224 laser annealing Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 63
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 38
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 16
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 230000001603 reducing effect Effects 0.000 claims description 15
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 10
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims description 4
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 217
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 37
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 37
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 27
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 25
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 24
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 19
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 19
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 16
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 14
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 13
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 13
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- 230000006870 function Effects 0.000 description 11
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 11
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 10
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 10
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 7
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 5
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N germanium oxide Inorganic materials O=[Ge]=O YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N oxogermanium Chemical compound [Ge]=O PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 5
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 3
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 3
- -1 germanium halide Chemical class 0.000 description 3
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 3
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 3
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 3
- 238000002230 thermal chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- 238000003841 Raman measurement Methods 0.000 description 2
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 2
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N benzocyclobutene Chemical compound C1=CC=C2CCC2=C1 UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 229910000078 germane Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IHLDFUILQQSDCQ-UHFFFAOYSA-L C(C)(=O)[O-].[Ge+2].C(C)(=O)[O-] Chemical compound C(C)(=O)[O-].[Ge+2].C(C)(=O)[O-] IHLDFUILQQSDCQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910005793 GeO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002616 GeOx Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 229910020286 SiOxNy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001362 Ta alloys Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004455 differential thermal analysis Methods 0.000 description 1
- PZPGRFITIJYNEJ-UHFFFAOYSA-N disilane Chemical compound [SiH3][SiH3] PZPGRFITIJYNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 150000002290 germanium Chemical class 0.000 description 1
- YIZVROFXIVWAAZ-UHFFFAOYSA-N germanium disulfide Chemical compound S=[Ge]=S YIZVROFXIVWAAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005247 gettering Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 229910021424 microcrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002927 oxygen compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000000191 radiation effect Effects 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VJHDVMPJLLGYBL-UHFFFAOYSA-N tetrabromogermane Chemical compound Br[Ge](Br)(Br)Br VJHDVMPJLLGYBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IEXRMSFAVATTJX-UHFFFAOYSA-N tetrachlorogermane Chemical compound Cl[Ge](Cl)(Cl)Cl IEXRMSFAVATTJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Thin Film Transistor (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明が属する技術分野】本発明は半導体薄膜を利用し
た薄膜トランジスタ(以下、TFTと呼ぶ)を回路とし
て含む半導体装置及びその作製方法に関する技術であ
る。なお、本明細書において、半導体装置とは半導体を
用いて機能させる装置全般を指すものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique relating to a semiconductor device including a thin film transistor (hereinafter, referred to as a TFT) using a semiconductor thin film as a circuit and a method for manufacturing the same. Note that in this specification, a semiconductor device generally refers to a device that functions using a semiconductor.
【0002】従って、請求項に用いた半導体装置という
文言には、TFTの如き単体の半導体素子のみならず、
TFTを有する電気光学装置、半導体回路及びそれらを
搭載した電子機器をも含むものとする。Therefore, the term semiconductor device used in the claims includes not only a single semiconductor element such as a TFT but also a semiconductor device.
It also includes an electro-optical device having a TFT, a semiconductor circuit, and an electronic device equipped with the same.
【0003】[0003]
【従来の技術】近年、アクティブマトリクス型液晶表示
装置の様な電気光学装置に用いられるTFTの開発が活
発に進められている。アクティブマトリクス型液晶表示
装置は、同一基板上に画素マトリクス回路とドライバー
回路とを設けたモノリシック型表示装置である。2. Description of the Related Art In recent years, TFTs used for electro-optical devices such as active matrix type liquid crystal display devices have been actively developed. An active matrix liquid crystal display device is a monolithic display device in which a pixel matrix circuit and a driver circuit are provided on the same substrate.
【0004】また、最近では基板上に設けたTFTで従
来のICと同等の機能を持つ半導体回路を形成する試み
もなされている。例えばγ補正回路、メモリ回路、クロ
ック発生回路等のロジック回路を内蔵したシステムオン
パネルの開発が検討されている。[0004] Recently, attempts have been made to form a semiconductor circuit having a function equivalent to that of a conventional IC using TFTs provided on a substrate. For example, development of a system-on-panel incorporating a logic circuit such as a gamma correction circuit, a memory circuit, and a clock generation circuit has been studied.
【0005】この様なドライバー回路やロジック回路は
高速動作を行う必要があるので、活性層として非晶質半
導体膜(代表的にはアモルファスシリコン膜)を用いる
ことは不適当である。そのため、現状では結晶質半導体
膜(代表的にはポリシリコン膜)が検討されている。Since such driver circuits and logic circuits need to operate at high speed, it is inappropriate to use an amorphous semiconductor film (typically, an amorphous silicon film) as an active layer. Therefore, at present, a crystalline semiconductor film (typically, a polysilicon film) is being studied.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、TFT
で組む回路に対して従来のICに匹敵する回路性能を要
求される様になってくると、これまでの技術で形成され
た結晶質半導体膜では、回路の仕様を満たすに十分な性
能を有するTFTを作製することが困難な状況になって
きた。SUMMARY OF THE INVENTION However, TFT
When circuit performance comparable to that of a conventional IC is required for a circuit assembled in the above, a crystalline semiconductor film formed by the conventional technology has sufficient performance to satisfy the specifications of the circuit. It has become difficult to manufacture TFTs.
【0007】そこで本願発明では、従来のポリシリコン
膜を用いたTFTよりも電気特性の優れたTFTを作製
し、そのTFTで回路を組むことによって高性能な半導
体装置を実現することを課題とする。Therefore, an object of the present invention is to realize a high-performance semiconductor device by fabricating a TFT having better electric characteristics than a TFT using a conventional polysilicon film and assembling a circuit with the TFT. .
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本明細書で開示する発明
の要旨は、非晶質を含む半導体膜に対してゲルマニウム
を添加する第1工程と、前記第1工程の後、前記非晶質
を含む半導体膜を、結晶を含む半導体膜に変化させる第
2工程と、前記結晶を含む半導体膜を酸化して膜厚を減
じる第3工程と、前記第3工程後の結晶を含む半導体膜
に対して250〜5000mJ/cm2のエネルギー密度のレ
ーザーアニール処理を行う第4工程と、前記第4工程後
の結晶を含む半導体膜に対してファーネスアニール処理
を行う第5工程と、を含むことを特徴としている。The gist of the present invention disclosed in this specification is a first step of adding germanium to a semiconductor film containing an amorphous, and after the first step, the step of adding the amorphous A second step of changing the semiconductor film including the crystal into a semiconductor film including the crystal, a third step of oxidizing the semiconductor film including the crystal to reduce the film thickness, and a semiconductor film including the crystal after the third step. A laser annealing process with an energy density of 250 to 5000 mJ / cm 2 , and a fifth process of performing a furnace annealing process on the semiconductor film including the crystal after the fourth process. Features.
【0009】また、他の発明の要旨は、非晶質を含む半
導体膜に対してゲルマニウムを添加する第1工程と、前
記第1工程の後、前記非晶質を含む半導体膜を、結晶を
含む半導体膜に変化させる第2工程と、前記結晶を含む
半導体膜を酸化して膜厚を減じる第3工程と、前記第3
工程後の結晶を含む半導体膜に対して250〜5000
mJ/cm2のエネルギー密度のレーザーアニール処理を行う
第4工程と、前記第4工程後の結晶を含む半導体膜に対
して還元雰囲気中において900〜1200℃のファー
ネスアニール処理を行う第5工程と、を含むことを特徴
としている。[0009] Another gist of the present invention is that a first step of adding germanium to a semiconductor film containing an amorphous phase, and that after the first step, the semiconductor film containing an amorphous phase is crystallized. A second step of changing the semiconductor film including the crystal, a third step of oxidizing the semiconductor film including the crystal to reduce the film thickness, and
250 to 5000 for the semiconductor film containing the crystal after the process
a fourth step of performing laser annealing at an energy density of mJ / cm 2 , and a fifth step of performing a furnace annealing at 900 to 1200 ° C. in a reducing atmosphere on the semiconductor film including the crystal after the fourth step in a reducing atmosphere. , Are included.
【0010】第2工程において、結晶を含む半導体膜と
は結晶成分を含む半導体膜全てを含み、具体的には単結
晶半導体膜、多結晶半導体膜、微結晶半導体膜、非晶質
半導体膜の一部のみが結晶化している半導体膜、実質的
に単結晶と見なせる半導体膜を指す。In the second step, the semiconductor film containing a crystal includes all the semiconductor films containing a crystal component, and more specifically, a single crystal semiconductor film, a polycrystalline semiconductor film, a microcrystalline semiconductor film, and an amorphous semiconductor film. Refers to a semiconductor film in which only part of the film is crystallized, or a semiconductor film which can be substantially regarded as a single crystal.
【0011】なお、実質的に単結晶と見なせる半導体膜
とは、複数の結晶粒が集合して形成された半導体膜であ
りながら、個々の結晶粒の面方位が揃っている様な結晶
性を有する、即ち膜面全体において特定の配向性を示す
様な半導体膜を指す。Note that a semiconductor film that can be substantially regarded as a single crystal is a semiconductor film formed by assembling a plurality of crystal grains, but having a crystallinity such that the plane orientation of each crystal grain is uniform. Has a specific orientation on the entire film surface.
【0012】また、非晶質を含む半導体膜とは非晶質成
分を含む半導体膜全てを含み、微結晶半導体膜、非晶質
半導体膜、非晶質半導体膜の一部のみが結晶化している
半導体膜を指す。The semiconductor film containing amorphous includes all the semiconductor films containing an amorphous component, and only a part of the microcrystalline semiconductor film, the amorphous semiconductor film, and the amorphous semiconductor film is crystallized. Semiconductor film.
【0013】また、本明細書では半導体膜としてシリコ
ン膜を代表的な例として挙げているが、ゲルマニウム膜
やシリコンゲルマニウム膜(Si1-xGex(0<X<1)で表
される)などの半導体膜も本願発明に用いることができ
ることは言うまでもない。In this specification, a silicon film is taken as a typical example of the semiconductor film, but a germanium film or a silicon germanium film (represented by Si 1-x Ge x (0 <X <1)) Needless to say, such a semiconductor film as described above can also be used in the present invention.
【0014】また、第4工程においてレーザーアニール
処理を行う工程ではKrF(波長248nm)、XeCl
(波長308nm)、ArF(波長193nm)などを励起
ガスとしたエキシマレーザー光を用いると良い。レーザ
ー光のビーム形状は線状であっても面状であっても良
い。In the fourth step of performing the laser annealing, KrF (wavelength: 248 nm), XeCl
(Wavelength 308 nm), excimer laser light using ArF (wavelength 193 nm) or the like as an excitation gas may be used. The beam shape of the laser light may be linear or planar.
【0015】また、本願発明に用いることのできる光エ
ネルギーはエキシマレーザー光に限ったものではなく、
紫外光又は赤外光を用いても構わない。その場合、レー
ザー光と同等の光強度を持つ強光を紫外光ランプや赤外
光ランプから照射すれば良い。The light energy that can be used in the present invention is not limited to excimer laser light.
Ultraviolet light or infrared light may be used. In that case, strong light having the same light intensity as the laser light may be irradiated from an ultraviolet lamp or an infrared lamp.
【0016】また、第5工程においてファーネスアニー
ル処理は処理雰囲気に特に限定はないが、還元雰囲気と
するのが好ましい。還元雰囲気とは水素雰囲気、アンモ
ニア雰囲気、水素又はアンモニアを含む不活性雰囲気
(水素と窒素の混合雰囲気や水素とアルゴンの混合雰囲
気など)を指している。また、処理温度は900〜12
00℃(好ましくは1000〜1100℃)とすること
が好ましい。Further, in the fifth step, the furnace annealing treatment is not particularly limited to a treatment atmosphere, but is preferably performed in a reducing atmosphere. The reducing atmosphere refers to a hydrogen atmosphere, an ammonia atmosphere, or an inert atmosphere containing hydrogen or ammonia (such as a mixed atmosphere of hydrogen and nitrogen or a mixed atmosphere of hydrogen and argon). The processing temperature is 900 to 12
The temperature is preferably set to 00 ° C (preferably 1000 to 1100 ° C).
【0017】この工程にはまず結晶を含む半導体膜の表
面を平坦化する効果がある。これは表面エネルギーを最
小化しようとする半導体原子の増速表面拡散の結果であ
る。また、同時にこの工程は結晶粒界や結晶粒内に存在
する欠陥を著しく低減するといった効果をも有する。こ
れは水素による未結合手の終端効果と、水素による不純
物の除去効果及びそれに伴う半導体原子同士の再結合と
による。これらの効果を得るには還元雰囲気中で900
〜1200℃の熱処理が必要である。This step has the effect of first planarizing the surface of the semiconductor film containing crystals. This is the result of enhanced surface diffusion of semiconductor atoms in an attempt to minimize surface energy. At the same time, this step also has an effect of remarkably reducing crystal grain boundaries and defects existing in crystal grains. This is due to the effect of terminating dangling bonds by hydrogen, the effect of removing impurities by hydrogen, and the resulting recombination of semiconductor atoms. In order to obtain these effects, 900
Heat treatment at ~ 1200 ° C is required.
【0018】なお、不活性雰囲気(窒素雰囲気、ヘリウ
ム雰囲気又はアルゴン雰囲気)でも結晶を含む半導体膜
の表面の平坦化は可能である。しかし還元作用を利用し
て自然酸化膜の還元を行うとエネルギーの高いシリコン
原子が多く発生し、結果的に平坦化効果が高まるので好
ましい。Note that the surface of the semiconductor film including crystals can be planarized even in an inert atmosphere (nitrogen atmosphere, helium atmosphere, or argon atmosphere). However, it is preferable to reduce the natural oxide film by using a reducing action, since many silicon atoms having high energy are generated, and as a result, the flattening effect is enhanced.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】以上の構成からなる本願発明の実
施形態について、以下に記載する実施例でもって詳細な
説明を行うこととする。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention having the above configuration will be described in detail with reference to the following examples.
【0020】[0020]
【実施例】〔実施例1〕本実施例では、本願発明を実施
して基板上にTFTを作製する工程について説明する。
説明には図1を用いる。[Embodiment 1] In this embodiment, a process of manufacturing a TFT on a substrate by implementing the present invention will be described.
FIG. 1 is used for the description.
【0021】まず、石英基板101を用意した。基板と
しては耐熱性の高い材料を選択しなければならない。石
英基板の代わりにシリコン基板、セラミックス基板、結
晶化ガラス基板、金属基板等の耐熱性の高い材料を用い
ることもできる。First, a quartz substrate 101 was prepared. A material having high heat resistance must be selected for the substrate. Instead of a quartz substrate, a highly heat-resistant material such as a silicon substrate, a ceramic substrate, a crystallized glass substrate, or a metal substrate can be used.
【0022】ただし、石英基板を用いる場合は下地膜を
設けても設けなくても良いが、他の材料を用いる時は下
地膜として絶縁膜を設けることが好ましい。絶縁膜とし
ては、酸化珪素膜(SiOx )、窒化珪素膜(Six N
y )、酸化窒化珪素膜(SiOx Ny )、窒化アルミニ
ウム膜(AlxNy)のいずれか若しくはそれらの積層膜
を用いると良い。However, when a quartz substrate is used, a base film may or may not be provided, but when another material is used, an insulating film is preferably provided as a base film. As the insulating film, a silicon oxide film (SiOx), a silicon nitride film (Six N
y), a silicon oxynitride film (SiOxNy), an aluminum nitride film (AlxNy), or a laminated film thereof.
【0023】また、耐熱性金属層と酸化珪素膜とを積層
した下地膜を用いると放熱効果が大幅に高まるので有効
である。放熱効果は上述の窒化アルミニウム膜と酸化珪
素膜との積層構造でも十分な効果を示す。It is effective to use a base film in which a heat-resistant metal layer and a silicon oxide film are laminated because the heat radiation effect is greatly increased. The heat dissipation effect is sufficient even with the above-described laminated structure of the aluminum nitride film and the silicon oxide film.
【0024】こうして石英基板101が準備できたら、
90nm厚の半導体膜(本実施例ではアモルファスシリコ
ン膜)102を形成した。本実施例ではアモルファスシ
リコン膜102の成膜ガスとしてジシラン(Si2H6)
を用い、450℃の減圧熱CVD法により成膜した。こ
の時、膜中に混入するC(炭素)、N(窒素)及びO
(酸素)といった不純物の濃度を徹底的に管理すること
が重要である。これらの不純物が多く存在すると結晶化
の進行が妨げられるからである。When the quartz substrate 101 is prepared in this way,
A semiconductor film (amorphous silicon film in this embodiment) 102 having a thickness of 90 nm was formed. In this embodiment, disilane (Si 2 H 6 ) is used as a film forming gas for the amorphous silicon film 102.
And a film was formed by a reduced pressure thermal CVD method at 450 ° C. At this time, C (carbon), N (nitrogen) and O
It is important to thoroughly control the concentration of impurities such as (oxygen). This is because the presence of many of these impurities hinders the progress of crystallization.
【0025】本出願人は炭素及び窒素の濃度が5×10
18atoms/cm3以下(好ましくは5×1017atoms/cm3以
下)、酸素の濃度が1×1019atoms/cm3以下(好まし
くは5×1018atoms/cm3以下)となる様に不純物濃度
を管理した。また、金属元素は1×1017atoms/cm3以
下となる様に管理した。成膜段階でこの様な濃度管理を
しておけば、外部汚染さえ防げばTFT作製工程中に不
純物濃度が増加する様なことはない。The applicant has determined that the concentration of carbon and nitrogen is 5 × 10
18 atoms / cm 3 or less (preferably 5 × 10 17 atoms / cm 3 or less) and oxygen concentration of 1 × 10 19 atoms / cm 3 or less (preferably 5 × 10 18 atoms / cm 3 or less). The impurity concentration was controlled. The metal element was controlled to be 1 × 10 17 atoms / cm 3 or less. If such concentration control is performed at the film formation stage, the impurity concentration will not increase during the TFT manufacturing process as long as external contamination is prevented.
【0026】また、減圧熱CVD法で形成したアモルフ
ァスシリコン膜と同等の膜質が得られるのであればプラ
ズマCVD法を用いても良い。また、完全にアモルファ
ス状態の半導体である必要はなく、微結晶シリコン膜等
を形成しても良い。Also, a plasma CVD method may be used as long as film quality equivalent to that of an amorphous silicon film formed by a low pressure thermal CVD method can be obtained. Further, the semiconductor does not need to be completely amorphous, and a microcrystalline silicon film or the like may be formed.
【0027】また、シリコン膜の代わりにシリコン膜中
にゲルマニウムを含有させたシリコンゲルマニウム(Si
x Ge1−x (0<X<1)で表される)等の半導体膜を用い
ても良い。その場合、シリコンゲルマニウム中に含まれ
るゲルマニウムは5atomic%以下にしておくことが望ま
しい。Further, instead of the silicon film, silicon germanium (Si) containing germanium in the silicon film is used.
A semiconductor film such as xGe1-x (represented by 0 <X <1) may be used. In that case, it is desirable that the germanium contained in the silicon germanium be 5 atomic% or less.
【0028】次に、アモルファスシリコン膜102中に
対してゲルマニウム(Ge)を添加した。本実施例ではゲ
ルマニウムの添加方法としてイオンインプランテーショ
ン法(質量分離あり)を用いたが、プラズマドーピング
法(質量分離なし)又はレーザードーピング法を用いる
こともできる。(図1(A))Next, germanium (Ge) was added to the amorphous silicon film 102. In this embodiment, an ion implantation method (with mass separation) is used as a method for adding germanium, but a plasma doping method (without mass separation) or a laser doping method can also be used. (Fig. 1 (A))
【0029】本実施例では励起ガスとしてゲルマン(Ge
H4)を用い、加速電圧30keV、RF電力5W、ドーズ量
1×1014atoms/cm2でイオンインプランテーション法
を用いてゲルマニウムを添加する。勿論、この条件に限
定する必要はなく、アモルファスシリコン膜802中へ
は1×1014〜5×1019atoms/cm3(代表的には1×
1016〜5×1018atoms/cm3)の濃度でゲルマニウム
が添加される様に調節すれば良い。In this embodiment, germane (Ge) is used as the excitation gas.
Using H 4 ), germanium is added by an ion implantation method at an acceleration voltage of 30 keV, an RF power of 5 W, and a dose of 1 × 10 14 atoms / cm 2 . Of course, it is not necessary to limit to this condition, and 1 × 10 14 to 5 × 10 19 atoms / cm 3 (typically 1 × 10 19 atoms / cm 3 )
It may be adjusted so that germanium is added at a concentration of 10 16 to 5 × 10 18 atoms / cm 3 ).
【0030】なお、アモルファスシリコン膜中に添加す
るゲルマニウムは1×1014atoms/cm3以上(代表的に
は1×1016atoms/cm3以上)でないと触媒として結晶
化の助長効果を活用することができない。また、添加が
5×1019atoms/cm3を超えるとアモルファスシリコン
膜の融点が下がりすぎ、900℃程度の温度でも溶融し
てしまう恐れがあり好ましくない。従って、添加量の上
限は安全を見て1×1018atoms/cm3程度としておくこ
とが望ましい。If the amount of germanium added to the amorphous silicon film is not more than 1 × 10 14 atoms / cm 3 (typically, not less than 1 × 10 16 atoms / cm 3 ), the effect of promoting crystallization is utilized as a catalyst. Can not do. On the other hand, if the addition exceeds 5 × 10 19 atoms / cm 3 , the melting point of the amorphous silicon film is too low, and even at a temperature of about 900 ° C., it is not preferable. Therefore, it is desirable to set the upper limit of the addition amount to about 1 × 10 18 atoms / cm 3 for safety.
【0031】また、モルファスシリコン膜の成膜時に予
め添加してしまう方法でも良い。その場合、成膜ガスと
してゲルマン(GeH4)を使えば良い。Further, a method of adding in advance when forming the morphous silicon film may be used. In that case, germane (GeH 4 ) may be used as a deposition gas.
【0032】こうしてゲルマニウムの添加工程が終了し
たら、450℃1時間程度の熱処理を行い、アモルファ
スシリコン膜102中の水素出しを行った。そしてその
後、不活性雰囲気、還元雰囲気又は酸化性雰囲気におい
て500〜700℃(代表的には550〜650℃)の
温度で4〜24時間の加熱処理を加えてポリシリコン膜
103を得た。このポリシリコン膜103にはゲルマニ
ウムが1×1018〜1×1019atoms/cm3の濃度で存在
する。(図1(B))After the germanium addition step was completed, a heat treatment was performed at 450 ° C. for about one hour to remove hydrogen from the amorphous silicon film 102. Thereafter, a heat treatment was performed at a temperature of 500 to 700 ° C. (typically 550 to 650 ° C.) for 4 to 24 hours in an inert atmosphere, a reducing atmosphere, or an oxidizing atmosphere to obtain a polysilicon film 103. The polysilicon film 103 contains germanium at a concentration of 1 × 10 18 to 1 × 10 19 atoms / cm 3 . (FIG. 1 (B))
【0033】こうして図1(B)の状態が得られたら、
酸化性雰囲気中で1000℃30分のファーネスアニー
ル処理(電熱炉を用いた熱処理)を行った。この時、熱
酸化処理によってポリシリコン膜103の膜厚を減じ
(thinning処理)、ポリシリコン膜103よりも膜厚の
薄いポリシリコン膜104を形成した。(図1(C))When the state shown in FIG. 1B is obtained,
A furnace annealing treatment (heat treatment using an electric furnace) was performed at 1000 ° C. for 30 minutes in an oxidizing atmosphere. At this time, the thickness of the polysilicon film 103 was reduced by a thermal oxidation process (thinning process), and a polysilicon film 104 thinner than the polysilicon film 103 was formed. (Fig. 1 (C))
【0034】なお、図1(C)には図示していないが、
ポリシリコン膜104上には熱酸化膜が形成される。こ
の熱酸化膜は除去してしまっても良いし、次のレーザー
アニール工程で保護膜として活用しても良い。Although not shown in FIG. 1C,
On the polysilicon film 104, a thermal oxide film is formed. This thermal oxide film may be removed or may be used as a protective film in the next laser annealing step.
【0035】この熱酸化工程では酸化反応が進行する際
に生じる余剰シリコン原子によってポリシリコン膜中の
欠陥等が修復され、非常に欠陥の少ないポリシリコン膜
を得ることができた。また、ポリシリコン膜の膜厚を薄
くすることで、当初90nm厚であった膜厚が60nm厚と
なった。In the thermal oxidation step, defects and the like in the polysilicon film were repaired by excess silicon atoms generated when the oxidation reaction progressed, and a polysilicon film with very few defects could be obtained. Further, by reducing the thickness of the polysilicon film, the thickness was initially 90 nm, but was increased to 60 nm.
【0036】さらに、ポリシリコン膜の表面層を削りな
がら酸化反応が進行するので、形成されたポリシリコン
膜104は非常に平坦な表面を有する半導体膜となっ
た。この事は、今後、TFTの活性層/ゲート絶縁膜界
面の準位を低減する上で有効に働く。Further, the oxidation reaction proceeds while shaving the surface layer of the polysilicon film, so that the formed polysilicon film 104 becomes a semiconductor film having a very flat surface. This will work effectively in reducing the level at the interface between the active layer and the gate insulating film of the TFT in the future.
【0037】なお、このthinning工程は複数回行うとポ
リシリコン膜の平坦性がさらに向上する。その場合、熱
酸化工程と熱酸化膜の除去工程とを交互に繰り返す。If the thinning step is performed a plurality of times, the flatness of the polysilicon film is further improved. In that case, the thermal oxidation step and the step of removing the thermal oxide film are alternately repeated.
【0038】また、本実施例は初期膜として90nm厚の
アモルファスシリコン膜を用いているため、thinning工
程を採用しているが、初期膜を50nm厚以下としてそれ
以上薄くする必要をなくせば、thinning工程を省略する
ことも可能である。In this embodiment, a thinning process is employed because an amorphous silicon film having a thickness of 90 nm is used as the initial film. However, if it is not necessary to reduce the thickness of the initial film to 50 nm or less and to make it thinner, the thinning process is performed. It is also possible to omit the step.
【0039】さらに、ゲルマニウムは700℃以上の熱
処理により容易に酸化ゲルマニウムとなって昇華する。
即ち、図1(C)のthinning工程を行う際に必然的にゲ
ルマニウムは昇華してしまい、ポリシリコン膜104中
から除去又は低減される。Further, germanium easily becomes germanium oxide and sublimates by heat treatment at 700 ° C. or higher.
That is, germanium inevitably sublimes when the thinning step of FIG. 1C is performed, and is removed or reduced from the polysilicon film 104.
【0040】なお、アモルファスシリコン膜の結晶化を
助長する触媒元素としてゲルマニウムを用いた場合、ア
モルファスシリコン膜が結晶化する温度は600℃前後
であることが示差熱分析法によって確かめられている。
実際には処理温度によって多少変動するので、550〜
650℃が結晶化に要する温度と考えて良い。即ち、結
晶化時の温度を650℃までしか上げなければ結晶化時
にゲルマニウムが昇華してしまうということは殆ど起こ
り得ない。It is confirmed by differential thermal analysis that the temperature at which the amorphous silicon film is crystallized is around 600 ° C. when germanium is used as a catalyst element for promoting the crystallization of the amorphous silicon film.
Actually, it varies somewhat depending on the processing temperature.
650 ° C. may be considered as the temperature required for crystallization. That is, if the temperature at the time of crystallization is raised only to 650 ° C., it is almost impossible for germanium to sublime at the time of crystallization.
【0041】以上の様にして、thinning工程を行うと同
時に、アモルファスシリコン膜の結晶化時に用いた触媒
元素(ゲルマニウム)を、工程数を増やすことなくポリ
シリコン膜中から除去することができる点が本願発明の
特徴である。As described above, the catalyst element (germanium) used in the crystallization of the amorphous silicon film can be removed from the polysilicon film at the same time as performing the thinning step without increasing the number of steps. This is a feature of the present invention.
【0042】また、熱処理雰囲気にハロゲン元素を加え
ても良い。ハロゲン元素はゲルマニウムと結合して揮発
性のハロゲン化ゲルマニウムを形成するため、ゲッタリ
ング効果を助長することができる。Also, a halogen element may be added to the heat treatment atmosphere. Since the halogen element combines with germanium to form a volatile germanium halide, the gettering effect can be promoted.
【0043】こうして図1(C)の状態が得られたら、
次にエキシマレーザー光をポリシリコン膜104に対し
て照射した。本実施例ではXeCl(波長308nm)を
励起ガスとしたパルス発振型のエキシマレーザー光によ
ってレーザーアニール処理を行った。エキシマレーザー
のビーム形状は線状ビームであっても良いが、処理の均
一性を高めるに面状ビームを用いても良い。(図1
(D))When the state shown in FIG. 1C is obtained,
Next, the polysilicon film 104 was irradiated with excimer laser light. In this embodiment, laser annealing was performed by pulse oscillation type excimer laser light using XeCl (wavelength 308 nm) as an excitation gas. The beam shape of the excimer laser may be a linear beam, but a planar beam may be used to enhance the uniformity of processing. (Figure 1
(D))
【0044】なお、KrF、KrCl、ArF等を励起
ガスとしたエキシマレーザー光やその他の紫外光レーザ
ーを用いても構わない。また、赤外光を用いる場合には
赤外線ランプから発する強光をポリシリコン膜104に
対して照射すれば良い。Note that an excimer laser beam using KrF, KrCl, ArF or the like as an excitation gas or another ultraviolet laser may be used. When infrared light is used, the polysilicon film 104 may be irradiated with strong light emitted from an infrared lamp.
【0045】本実施例では発振周波数30Hz、ビーム
形状が145×0.41mmの線状レーザー光を用いた。また、
レーザー光は基板の一端から他端までを1.2mm/secで走
査し、隣接する線状レーザー光のオーバーラップを92
%とした。In this embodiment, a linear laser beam having an oscillation frequency of 30 Hz and a beam shape of 145 × 0.41 mm was used. Also,
The laser beam scans from one end to the other end of the substrate at 1.2 mm / sec, and the overlap between adjacent linear laser beams is
%.
【0046】また、本実施例の場合、レーザーエネルギ
ー密度は250〜5000mJ/cm2(好ましくは450〜
1000mJ/cm2)の条件で行うことが好ましい。本実施
例ではレーザーエネルギー密度を550mJ/cm2とした。
ここで本明細書中におけるレーザーエネルギー密度の測
定方法について説明する。In this embodiment, the laser energy density is 250 to 5000 mJ / cm 2 (preferably 450 to
It is preferably performed under the condition of 1000 mJ / cm 2 ). In this embodiment, the laser energy density was set to 550 mJ / cm 2 .
Here, a method for measuring the laser energy density in this specification will be described.
【0047】まず、レーザー発振器から発振されたレー
ザー光の光強度(E0)をパワーメーターによって実測
する。しかし、パワーメーターを通過した後のレーザー
光はアッテネーターの透過率(a)に応じて減光し、さ
らに光学系の透過率(b)に応じて減光する。この様に
して減光されたレーザー光の光強度をレーザー照射面積
(A)で割ったものがレーザーエネルギー密度(E)で
ある。これを式で表すと、E=(E0×a×b)/Aで
表される。First, the light intensity (E 0 ) of the laser light oscillated from the laser oscillator is actually measured by a power meter. However, the laser light after passing through the power meter is dimmed according to the transmittance (a) of the attenuator, and further dimmed according to the transmittance (b) of the optical system. The value obtained by dividing the light intensity of the laser light thus reduced by the laser irradiation area (A) is the laser energy density (E). This can be expressed as E = (E 0 × a × b) / A.
【0048】次に、このレーザーアニール工程を行って
得たポリシリコン膜105に対して、1000℃2時間
のファーネスアニール処理を行った。本実施例では処理
雰囲気を水素雰囲気としたが、還元雰囲気であれば問題
はない。また、窒素雰囲気の様な不活性雰囲気であって
も結晶性を改善するという目的は果たされる。(図1
(E))Next, the polysilicon film 105 obtained by performing the laser annealing process was subjected to furnace annealing at 1000 ° C. for 2 hours. In this embodiment, the processing atmosphere is a hydrogen atmosphere, but there is no problem as long as the atmosphere is a reducing atmosphere. Further, the object of improving the crystallinity even in an inert atmosphere such as a nitrogen atmosphere is achieved. (Figure 1
(E))
【0049】なお、このファーネスアニール工程を行う
前に、ポリシリコン膜105の表面をフッ酸系エッチャ
ントによって洗浄しておくことが望ましい。即ち、自然
酸化膜を除去すると共に表面のシリコン原子を水素終端
しておき、実際の処理の前に自然酸化膜が形成されるの
を防ぐといった工夫が効果的である。It is desirable that the surface of the polysilicon film 105 be cleaned with a hydrofluoric acid-based etchant before performing the furnace annealing step. That is, it is effective to remove the natural oxide film and terminate the silicon atoms on the surface with hydrogen to prevent the natural oxide film from being formed before the actual processing.
【0050】ただし、特に注意が必要なのは雰囲気中に
含まれる酸素又は酸素化合物(例えばOH基)の濃度を
10ppm以下(好ましくは1ppm以下)にしておくことで
ある。さもないと還元雰囲気で熱処理することによる平
坦化効果が弱まってしまう。However, it is particularly necessary to keep the concentration of oxygen or oxygen compounds (for example, OH groups) contained in the atmosphere at 10 ppm or less (preferably 1 ppm or less). Otherwise, the flattening effect by heat treatment in a reducing atmosphere will be weakened.
【0051】こうしてポリシリコン膜106を得た。ポ
リシリコン膜106は1000℃という高い温度におけ
る水素アニールによって非常に平坦な表面を有してい
た。また、高い温度でアニールされるので、結晶粒内に
は殆ど積層欠陥等が存在しなかった。Thus, a polysilicon film 106 was obtained. The polysilicon film 106 had a very flat surface by hydrogen annealing at a temperature as high as 1000 ° C. Further, since annealing was performed at a high temperature, almost no stacking faults or the like were present in the crystal grains.
【0052】また、本出願人が本実施例の工程で得たポ
リシリコン膜をラマン測定法で観察した結果、ラマンピ
ーク値は517〜520cm-1(代表的には518〜51
9cm-1)であった。また、半値半幅は2.2〜3.0cm
-1(代表的には2.4〜2.6cm-1)であった。Further, as a result of the applicant's observation of the polysilicon film obtained in the steps of this embodiment by Raman measurement, the Raman peak value was 517 to 520 cm -1 (typically 518 to 51 cm -1 ).
9 cm -1 ). The half width at half maximum is 2.2 to 3.0 cm.
-1 (typically 2.4 to 2.6 cm -1 ).
【0053】518〜519cm-1というラマンピーク値
は非常に高波数側にあり、本実施例で得られたポリシリ
コン膜が非常に単結晶に近い結晶を有していることが判
る。また、2.4〜2.6cm-1という値も非常に小さく
(リファレンスとして測定した単結晶シリコン膜は2.
1cm-1であった。)、即ち結晶性が高いことを示してい
る。The Raman peak value of 518 to 519 cm -1 is on the very high wavenumber side, which indicates that the polysilicon film obtained in this embodiment has a crystal very close to a single crystal. In addition, the value of 2.4 to 2.6 cm -1 is very small (a single crystal silicon film measured as a reference has a value of 2.
It was 1 cm -1 . ), That is, high crystallinity.
【0054】なお、本明細書中においてラマンピーク値
とは、波長514.5cm-1のArレーザーを1.0×1
05〜1.3×105W/cm2の光強度で結晶を含む半導
体膜(本実施例ではポリシリコン膜)に照射した際に得
られるラマンスペクトルに対して、ローレンツ分布によ
るフィッティングを行った際に得られるピーク値であ
る。なお、実際の測定にはレニショー社の「ラマスコー
プ顕微ラマン装置システム2000」というラマン測定
装置を使用した。In this specification, the Raman peak value refers to an Ar laser having a wavelength of 514.5 cm -1 at a wavelength of 1.0 × 1.
A Lorentz distribution fitting is performed on a Raman spectrum obtained when the semiconductor film including the crystal (polysilicon film in this embodiment) is irradiated with a light intensity of 0 5 to 1.3 × 10 5 W / cm 2. This is the peak value obtained when In addition, a Raman measuring device called “Ramascope microscope Raman device system 2000” of Renishaw was used for the actual measurement.
【0055】また半値半幅とは、波長514.5cm-1の
Arレーザーを1.0×105〜1.3×105W/cm2
の光強度で結晶を含む半導体膜に照射した際に得られる
ラマンスペクトルに対して、ローレンツ分布によるフィ
ッティングを行った際に得られる半値幅の半分の値であ
る。こちらも前述のラマン測定装置で測定を行った。Further, the half width at half maximum means that an Ar laser having a wavelength of 514.5 cm -1 is used in an amount of 1.0 × 10 5 to 1.3 × 10 5 W / cm 2.
This is a half of the half-width obtained when the fitting by Lorentz distribution is performed on the Raman spectrum obtained when the semiconductor film including the crystal is irradiated with the light intensity. This was also measured with the above-mentioned Raman measuring device.
【0056】以上の定義でなるラマンピーク値と半値半
幅であるが、本実施例のポリシリコン膜106はラマン
ピーク値と半値半幅との比(ラマンピーク値/半値半
幅)が170〜240(代表的には190〜220)で
あることが判明した。Although the Raman peak value and the half width at half maximum defined by the above definitions, the ratio between the Raman peak value and the half width at half maximum (Raman peak value / half width at half maximum) of the polysilicon film 106 of this embodiment is 170 to 240 (representative). Specifically 190 to 220).
【0057】こうして著しく結晶性の高いポリシリコン
膜106が得られたら、このポリシリコン膜106をパ
ターニングして活性層107を形成した。なお、本実施
例では活性層を形成する前に水素雰囲気中での熱処理を
行っているが、活性層を形成した後に行うこともでき
る。その場合、パターン化されていることによってポリ
シリコン膜に発生する応力が緩和されるため好ましい。When the polysilicon film 106 having extremely high crystallinity was thus obtained, the polysilicon film 106 was patterned to form an active layer 107. In this embodiment, the heat treatment is performed in a hydrogen atmosphere before forming the active layer. However, the heat treatment may be performed after forming the active layer. In that case, it is preferable that the patterning reduces the stress generated in the polysilicon film.
【0058】そして熱酸化工程を行って活性層107の
表面に10nm厚の酸化シリコン膜108を形成した。こ
の酸化シリコン膜108はゲート絶縁膜として機能す
る。また、活性層107はこの酸化により5nmの厚さだ
け膜減りするため膜厚は45nmとなった。最終的に10
〜50nm厚の活性層(特にチャネル形成領域)が残る様
に、熱酸化による膜減りを考慮して初期半導体膜(最も
初めに成膜された半導体膜)の膜厚を決定しておくこと
が必要である。Then, a silicon oxide film 108 having a thickness of 10 nm was formed on the surface of the active layer 107 by performing a thermal oxidation process. This silicon oxide film 108 functions as a gate insulating film. The thickness of the active layer 107 was reduced to 45 nm because the thickness of the active layer 107 was reduced by 5 nm due to the oxidation. Finally 10
The thickness of the initial semiconductor film (semiconductor film formed first) must be determined in consideration of film reduction due to thermal oxidation so that an active layer (especially a channel formation region) having a thickness of about 50 nm remains. is necessary.
【0059】ゲート絶縁膜108を形成したら、その上
に導電性を有するポリシリコン膜を形成し、パターニン
グによりゲート配線109を形成した。(図2(A))After the gate insulating film 108 was formed, a conductive polysilicon film was formed thereon, and a gate wiring 109 was formed by patterning. (Fig. 2 (A))
【0060】なお、本実施例ではゲート配線としてN型
導電性を持たせたポリシリコンを利用するが、材料はこ
れに限定されるものではない。特に、ゲート配線の抵抗
を下げるにはタンタル、タンタル合金又はタンタルと窒
化タンタルとの積層膜を用いることも有効である。さら
に低抵抗なゲート配線を狙うならば銅や銅合金を用いて
も有効である。In this embodiment, polysilicon having N-type conductivity is used as the gate wiring, but the material is not limited to this. In particular, it is effective to use tantalum, a tantalum alloy, or a stacked film of tantalum and tantalum nitride to reduce the resistance of the gate wiring. If a low-resistance gate wiring is aimed at, it is effective to use copper or a copper alloy.
【0061】図2(A)の状態が得られたら、N型導電
性又はP型導電性を付与する不純物を添加して不純物領
域110を形成した。この時の不純物濃度は後のLDD
領域の不純物濃度を鑑みて決定した。本実施例では1×
1018atoms/cm3の濃度で砒素を添加したが、不純物も
濃度も本実施例に限定される必要はない。When the state shown in FIG. 2A was obtained, an impurity imparting N-type conductivity or P-type conductivity was added to form an impurity region 110. At this time, the impurity concentration is
It was determined in consideration of the impurity concentration in the region. In this embodiment, 1 ×
Although arsenic was added at a concentration of 10 18 atoms / cm 3 , neither the impurity nor the concentration need be limited to this embodiment.
【0062】次に、ゲート配線109の表面に5〜10
nm程度の薄い酸化シリコン膜111を形成した。これは
熱酸化法やプラズマ酸化法を用いて形成すれば良い。こ
の酸化シリコン膜111は、次のサイドウォール形成工
程でエッチングストッパーとして機能する。Next, 5 to 10
A thin silicon oxide film 111 of about nm was formed. This may be formed using a thermal oxidation method or a plasma oxidation method. This silicon oxide film 111 functions as an etching stopper in the next sidewall formation step.
【0063】エッチングストッパーとなる酸化シリコン
膜111を形成したら、窒化シリコン膜を形成してエッ
チバックを行い、サイドウォール112を形成した。こ
うして図2(B)の状態を得た。After the silicon oxide film 111 serving as an etching stopper was formed, a silicon nitride film was formed and etched back to form a sidewall 112. Thus, the state shown in FIG. 2B was obtained.
【0064】なお、本実施例ではサイドウォールとして
窒化シリコン膜を用いたが、ポリシリコン膜やアモルフ
ァスシリコン膜を用いることもできる。勿論、ゲート配
線の材料が変われば、それに応じてサイドウォールとし
て用いることのできる材料も変わることは言うまでもな
い。Although the silicon nitride film is used as the sidewall in this embodiment, a polysilicon film or an amorphous silicon film can be used. Needless to say, if the material of the gate wiring changes, the material that can be used as the sidewall changes accordingly.
【0065】次に、再び先程と同一導電型の不純物を添
加した。この時に添加する不純物濃度は先程の工程より
も高い濃度とした。本実施例では不純物として砒素を用
い、濃度は1×1021atoms/cm3とするがこれに限定す
る必要はない。この不純物の添加工程によりソース領域
113、ドレイン領域114、LDD領域115及びチ
ャネル形成領域116が画定した。(図2(C))Next, impurities of the same conductivity type as above were added again. The concentration of the impurity added at this time was higher than that in the previous step. In the present embodiment, arsenic is used as an impurity and the concentration is 1 × 10 21 atoms / cm 3 , but it is not necessary to limit to this. The source region 113, the drain region 114, the LDD region 115, and the channel formation region 116 were defined by the impurity doping process. (Fig. 2 (C))
【0066】こうして各不純物領域が形成されたらファ
ーネスアニール、レーザーアニール又はランプアニール
等の熱処理により不純物の活性化を行った。After the respective impurity regions were formed, the impurities were activated by heat treatment such as furnace annealing, laser annealing or lamp annealing.
【0067】次に、ゲート配線109、ソース領域11
3及びドレイン領域114の表面に形成された酸化シリ
コン膜を除去し、それらの表面を露呈させた。そして、
5nm程度のコバルト膜(図示せず)を形成して熱処理工
程を行った。この熱処理によりコバルトとシリコンとの
反応が起こり、シリサイド層(コバルトシリサイド層)
117が形成された。(図2(D))Next, the gate wiring 109 and the source region 11
3 and the silicon oxide film formed on the surface of the drain region 114 were removed to expose those surfaces. And
A heat treatment process was performed by forming a cobalt film (not shown) of about 5 nm. This heat treatment causes a reaction between cobalt and silicon to form a silicide layer (cobalt silicide layer).
117 was formed. (FIG. 2 (D))
【0068】この技術は公知のサリサイド技術である。
従って、コバルトの代わりにチタンやタングステンを用
いても構わないし、アニール条件等は公知技術を参考に
すれば良い。本実施例では赤外光を照射してランプアニ
ール処理工程を行った。This technique is a known salicide technique.
Therefore, titanium or tungsten may be used instead of cobalt, and annealing conditions and the like may be referred to a known technique. In this embodiment, the lamp annealing process is performed by irradiating infrared light.
【0069】こうしてシリサイド層117を形成した
ら、コバルト膜を除去した。その後、1μm厚の層間絶
縁膜118を形成した。層間絶縁膜118としては、酸
化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜又
は樹脂膜(ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイ
ミドアミド、ベンゾシクロブテン(BCB)等)を用い
れば良い。また、これらの絶縁膜を自由な組み合わせで
積層しても良い。After the formation of the silicide layer 117, the cobalt film was removed. Thereafter, an interlayer insulating film 118 having a thickness of 1 μm was formed. As the interlayer insulating film 118, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or a resin film (polyimide, acrylic, polyamide, polyimide amide, benzocyclobutene (BCB), or the like) may be used. Further, these insulating films may be stacked in any combination.
【0070】次に、層間絶縁膜118にコンタクトホー
ルを形成してアルミニウムを主成分とする材料でなるソ
ース配線119及びドレイン配線120を形成した。最
後に素子全体に対して水素雰囲気中で300℃2時間の
ファーネスアニールを行い、水素化を完了した。Next, a contact hole was formed in the interlayer insulating film 118 to form a source wiring 119 and a drain wiring 120 made of a material containing aluminum as a main component. Finally, the entire device was subjected to furnace annealing at 300 ° C. for 2 hours in a hydrogen atmosphere to complete hydrogenation.
【0071】こうして、図2(D)に示す様なTFTが
得られた。なお、本実施例で説明した構造は一例であっ
て本願発明を適用しうるTFT構造はこれに限定されな
い。従って、公知のあらゆる構造のTFTに対して適用
可能である。また、ポリシリコン膜106を形成した以
降の工程における数値条件も本実施例に限定される必要
はない。さらには、公知のチャネルドープ工程(しきい
値電圧を制御するための不純物添加工程)を本実施例の
どこかに導入してもなんら問題はない。Thus, a TFT as shown in FIG. 2D was obtained. The structure described in this embodiment is an example, and the TFT structure to which the present invention can be applied is not limited to this. Therefore, the present invention can be applied to any known TFT. Also, the numerical conditions in the steps after the formation of the polysilicon film 106 need not be limited to the present embodiment. Furthermore, there is no problem if a known channel doping step (an impurity adding step for controlling a threshold voltage) is introduced somewhere in this embodiment.
【0072】また、本実施例では初期膜であるアモルフ
ァスシリコン膜を成膜する段階で徹底的にC、N、Oと
いった不純物の濃度を管理しているため、完成したTF
Tの活性層中に含まれる各不純物濃度は、炭素及び窒素
の濃度が5×1018atoms/cm3以下(好ましくは5×1
018atoms/cm3以下)、酸素の濃度が5×1018atoms/c
m3以下(好ましくは5×1018atoms/cm3以下)のまま
であった。また、ニッケルを除く金属元素は1×1017
atoms/cm3以下であった。In this embodiment, the concentration of impurities such as C, N and O is thoroughly controlled at the stage of forming an amorphous silicon film as an initial film.
The concentration of each impurity contained in the T active layer is such that the concentration of carbon and nitrogen is 5 × 10 18 atoms / cm 3 or less (preferably 5 × 1
0 18 atoms / cm 3 or less), and the oxygen concentration is 5 × 10 18 atoms / c
m 3 or less (preferably 5 × 10 18 atoms / cm 3 or less). The metal element except nickel is 1 × 10 17
atoms / cm 3 or less.
【0073】また、本願発明はトップゲート構造に限ら
ず、逆スタガ型TFTに代表されるボトムゲート構造に
対しても容易に適用することが可能であることは言うま
でもない。It is needless to say that the present invention can be easily applied not only to a top gate structure but also to a bottom gate structure represented by an inverted staggered TFT.
【0074】また、本実施例ではNチャネル型TFTを
例にとって説明したが、公知技術と組み合わせればPチ
ャネル型TFTを作製することも容易である。さらに公
知技術を組み合わせれば同一基板上にNチャネル型TF
TとPチャネル型TFTとを形成して相補的に組み合わ
せ、CMOS回路を形成することも可能である。In this embodiment, an N-channel TFT has been described as an example. However, a P-channel TFT can be easily manufactured by combining with a known technique. Furthermore, if known techniques are combined, an N-channel TF
It is also possible to form a CMOS circuit by forming and combining T and P-channel TFTs complementarily.
【0075】さらに、図2(D)の構造においてドレイ
ン配線120と電気的に接続する画素電極(図示せず)
を公知の手段で形成すればアクティブマトリクス型表示
装置の画素スイッチング素子を形成することも容易であ
る。即ち、本願発明は液晶表示装置やEL(エレクトロ
ルミネッセンス)表示装置などのアクティブマトリクス
型の電気光学装置を作製する際にも実施することが可能
である。Further, a pixel electrode (not shown) electrically connected to the drain wiring 120 in the structure of FIG.
Is formed by known means, it is easy to form a pixel switching element of an active matrix display device. That is, the present invention can be implemented when an active matrix type electro-optical device such as a liquid crystal display device or an EL (electroluminescence) display device is manufactured.
【0076】(実施例2)本実施例では、初期膜である
アモルファスシリコン膜の結晶化を特開平8−7832
9号公報に記載された技術で行った場合の例について図
3を用いて説明する。(Embodiment 2) In this embodiment, the crystallization of an amorphous silicon film as an initial film is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-7832.
An example in the case of performing the technique described in Japanese Patent Application Publication No. 9-No. 9 will be described with reference to FIG.
【0077】まず、表面に絶縁膜を設けた石英基板30
1を用意し、その上にアモルファスシリコン膜(図示せ
ず)及び酸化シリコン膜(図示せず)を大気開放しない
で連続的に積層形成する。次に、酸化シリコン膜をパタ
ーニングして開口部を有するマスク302を形成する。First, a quartz substrate 30 provided with an insulating film on its surface
1 is prepared, and an amorphous silicon film (not shown) and a silicon oxide film (not shown) are continuously formed thereon without opening to the atmosphere. Next, the silicon oxide film is patterned to form a mask 302 having an opening.
【0078】次に、実施例1に示した条件でイオンイン
プランテーション法を用いてゲルマニウムの添加工程を
行う。勿論、プラズマドーピング法やレーザードーピン
グ法を用いても良い。この工程によりゲルマニウム添加
領域303が形成される。(図3(A))Next, a germanium addition step is performed using the ion implantation method under the conditions described in the first embodiment. Of course, a plasma doping method or a laser doping method may be used. By this step, a germanium added region 303 is formed. (FIG. 3 (A))
【0079】次に、570℃14時間のファーネスアニ
ール工程を行い、ポリシリコンでなる横成長領域304
を得る。なお、横成長領域304は棒状結晶が基板とほ
ぼ平行な方向に結晶成長しているため、ランダムに核発
生したポリシリコン膜に較べて欠陥やトラップ準位の少
ない半導体膜となる。(図3(B))Next, a furnace annealing step of 570 ° C. for 14 hours is performed to form a lateral growth region 304 made of polysilicon.
Get. Since the rod-shaped crystal grows in a direction substantially parallel to the substrate, the lateral growth region 304 becomes a semiconductor film having less defects and trap levels than a polysilicon film in which nuclei are randomly generated. (FIG. 3 (B))
【0080】また、図3(B)の状態ではアモルファス
成分のまま残る領域と、横成長領域(結晶成分を有する
領域)とが混在した半導体膜が得られる。本明細書中で
はこの様な膜も半導体膜(又は結晶を含む半導体膜)と
呼ぶ。Further, in the state of FIG. 3B, a semiconductor film in which a region which remains as an amorphous component and a lateral growth region (a region having a crystalline component) is obtained. In this specification, such a film is also referred to as a semiconductor film (or a semiconductor film including crystals).
【0081】こうして図3(B)の状態が得られたら、
マスク302をフッ酸系エッチャントで除去する。その
後、酸素雰囲気中で1000℃30分のファーネスアニ
ール処理を行い、熱酸化工程(thinning工程)を行う。
この時形成される熱酸化膜(図示せず)はここで除去し
ても良いし、次のレーザーアニール処理を行う時まで残
しておいても良い。(図3(C))When the state shown in FIG. 3B is obtained,
The mask 302 is removed with a hydrofluoric acid-based etchant. After that, furnace annealing is performed in an oxygen atmosphere at 1000 ° C. for 30 minutes to perform a thermal oxidation step (thinning step).
The thermal oxide film (not shown) formed at this time may be removed here or may be left until the next laser annealing process is performed. (FIG. 3 (C))
【0082】この工程により横成長領域304に含まれ
ていたゲルマニウムは酸化ゲルマニウムとなって昇華す
る。こうして、膜中のゲルマニウム濃度が1×1017at
oms/cm3以下にmで低減された横成長領域305を得
る。In this step, germanium contained in the lateral growth region 304 becomes germanium oxide and sublimates. Thus, the concentration of germanium in the film was 1 × 10 17 at
A lateral growth region 305 reduced by m below oms / cm 3 is obtained.
【0083】こうして図3(C)の工程を終えたら、次
に、XeClエキシマレーザー光を用いてレーザーアニ
ール処理を行い、横成長領域306を得る。本実施例の
レーザー照射条件は実施例1と同様とする。(図3
(D))After the step of FIG. 3C is completed, a laser annealing process is performed using XeCl excimer laser light to obtain a lateral growth region 306. The laser irradiation conditions in this embodiment are the same as those in the first embodiment. (FIG. 3
(D))
【0084】こうしてレーザーアニール工程を経た横成
長領域306を得たら、さらに、水素と窒素を混合した
雰囲気中で1100℃2時間のファーネスアニール処理
を行う。こうして横成長領域307を得る。(図3
(E))After the lateral growth region 306 that has undergone the laser annealing process is obtained, a furnace annealing process is further performed at 1100 ° C. for 2 hours in an atmosphere in which hydrogen and nitrogen are mixed. Thus, a lateral growth region 307 is obtained. (FIG. 3
(E))
【0085】この後は、パターニングにより横成長領域
307のみを用いて形成した活性層を形成し、実施例1
と同様の工程を経てTFTを完成させれば良い。実施例
1で詳細な説明を行ったのでここでは省略する。Thereafter, an active layer formed using only the lateral growth region 307 by patterning is formed.
The TFT may be completed through the same steps as described above. Since the detailed description has been made in the first embodiment, the description is omitted here.
【0086】以上の様にして形成された横成長領域30
7は実施例1で説明したポリシリコン膜と同等の結晶性
を有している。即ち、膜面全体が特定の配向性を示し、
実質的に単結晶と見なせる半導体膜となっている。The lateral growth region 30 formed as described above
7 has the same crystallinity as the polysilicon film described in the first embodiment. That is, the entire film surface shows a specific orientation,
This is a semiconductor film which can be substantially regarded as a single crystal.
【0087】また、ラマン測定によって得られるラマン
ピーク値や半値半幅も実施例1で説明したものと同様の
ものとなる。The Raman peak value and the half width at half maximum obtained by the Raman measurement are the same as those described in the first embodiment.
【0088】(実施例3)本実施例では、本願発明によ
って作製された反射型液晶表示装置の例を図4に示す。
画素TFT(画素スイッチング素子)の作製方法やセル
組工程は公知の手段を用いれば良いので詳細な説明は省
略する。Embodiment 3 In this embodiment, an example of a reflection type liquid crystal display device manufactured according to the present invention is shown in FIG.
A well-known means may be used for a method of manufacturing a pixel TFT (pixel switching element) and a cell assembling step, and a detailed description thereof will be omitted.
【0089】図4(A)において11は絶縁表面を有す
る基板(酸化珪素膜を設けたセラミックス基板)、12
は画素マトリクス回路、13はソースドライバー回路、
14はゲイトドライバー回路、15は対向基板、16は
FPC(フレキシブルプリントサーキット)、17は信
号処理回路である。信号処理回路17としては、D/A
コンバータ、γ補正回路、信号分割回路などの従来IC
で代用していた様な処理を行う回路を形成することがで
きる。勿論、基板上にICチップを設けて、ICチップ
上で信号処理を行うことも可能である。In FIG. 4A, reference numeral 11 denotes a substrate having an insulating surface (ceramic substrate provided with a silicon oxide film);
Is a pixel matrix circuit, 13 is a source driver circuit,
14 is a gate driver circuit, 15 is a counter substrate, 16 is an FPC (flexible printed circuit), and 17 is a signal processing circuit. As the signal processing circuit 17, D / A
Conventional ICs such as converters, gamma correction circuits, and signal division circuits
Thus, a circuit for performing the processing similar to the above can be formed. Of course, it is also possible to provide an IC chip on a substrate and perform signal processing on the IC chip.
【0090】さらに、本実施例では液晶表示装置を例に
挙げて説明しているが、アクティブマトリクス型の表示
装置であればEL(エレクトロルミネッセンス)表示装
置やEC(エレクトロクロミックス)表示装置に本願発
明を適用することも可能であることは言うまでもない。Further, in this embodiment, a liquid crystal display device is described as an example. However, if the display device is an active matrix type display device, the present invention is applied to an EL (electroluminescence) display device and an EC (electrochromics) display device. It goes without saying that the invention can be applied.
【0091】ここで図4(A)のドライバー回路13、
14を構成する回路の一例を図4(B)に示す。なお、
TFT部分については既に実施例1で説明しているの
で、ここでは必要箇所のみの説明を行う。Here, the driver circuit 13 shown in FIG.
FIG. 4B shows an example of a circuit constituting the circuit 14. In addition,
Since the TFT portion has already been described in the first embodiment, only necessary portions will be described here.
【0092】図4(B)において、401、402はN
チャネル型TFT、403はPチャネル型TFTであ
り、401と403のTFTでCMOS回路を構成して
いる。404は窒化珪素膜/酸化珪素膜/樹脂膜の積層
膜でなる絶縁層、その上にはチタン配線405が設けら
れ、前述のCMOS回路とTFT402とが電気的に接
続されている。チタン配線はさらに樹脂膜でなる絶縁層
406で覆われている。二つの絶縁層404、406は
平坦化膜としての機能も有している。In FIG. 4B, 401 and 402 indicate N
A channel TFT 403 is a P-channel TFT, and a TFT 401 and a TFT 403 constitute a CMOS circuit. Reference numeral 404 denotes an insulating layer formed of a laminated film of a silicon nitride film / silicon oxide film / resin film, on which a titanium wiring 405 is provided, and the above-described CMOS circuit and the TFT 402 are electrically connected. The titanium wiring is further covered with an insulating layer 406 made of a resin film. The two insulating layers 404 and 406 also have a function as a planarization film.
【0093】また、図4(A)の画素マトリクス回路1
2を構成する回路の一部を図4(C)に示す。図4
(C)において、407はダブルゲート構造のNチャネ
ル型TFTでなる画素TFTであり、画素領域内に大き
く広がる様にしてドレイン配線408が形成されてい
る。なお、ダブルゲート構造以外にシングルゲート構造
やトリプルゲート構造などを採用しても構わない。The pixel matrix circuit 1 shown in FIG.
FIG. 4C shows a part of the circuit constituting the second circuit. FIG.
In FIG. 4C, reference numeral 407 denotes a pixel TFT formed of an N-channel TFT having a double gate structure, and a drain wiring 408 is formed so as to largely spread in a pixel region. Note that a single gate structure, a triple gate structure, or the like may be employed in addition to the double gate structure.
【0094】その上には絶縁層404が設けられ、その
上にチタン配線405が設けられている。この時、絶縁
層404の一部には凹部が落とし込み部が形成され、最
下層の窒化シリコン及び酸化シリコンのみが残される。
これによりドレイン配線408とチタン配線405との
間で補助容量が形成される。An insulating layer 404 is provided thereon, and a titanium wiring 405 is provided thereon. At this time, a recess is formed in a part of the insulating layer 404, and only the lowermost silicon nitride and silicon oxide are left.
Thus, an auxiliary capacitance is formed between the drain wiring 408 and the titanium wiring 405.
【0095】また、画素マトリクス回路内に設けられた
チタン配線405はソース配線又はドレイン配線と後の
画素電極との間において電界遮蔽効果をもたらす。さら
に、複数設けられた画素電極間の隙間ではブラックマス
クとしても機能する。Further, the titanium wiring 405 provided in the pixel matrix circuit has an electric field shielding effect between the source wiring or the drain wiring and a pixel electrode to be provided later. Further, in a gap between a plurality of provided pixel electrodes, it also functions as a black mask.
【0096】そして、チタン配線405を覆って絶縁層
406が設けられ、その上に反射性導電膜でなる画素電
極409が形成される。勿論、画素電極409の表面に
反射率を上げるための工夫をなしても構わない。Then, an insulating layer 406 is provided to cover the titanium wiring 405, and a pixel electrode 409 made of a reflective conductive film is formed thereon. Of course, the surface of the pixel electrode 409 may be devised to increase the reflectance.
【0097】また、実際には画素電極409の上に配向
膜や液晶層が設けられるが、ここでの説明は省略する。Further, although an alignment film and a liquid crystal layer are actually provided on the pixel electrode 409, the description is omitted here.
【0098】本願発明を用いて以上の様な構成でなる反
射型液晶表示装置を作製することができる。勿論、公知
の技術と組み合わせれば容易に透過型液晶表示装置を作
製することもできる。The reflection type liquid crystal display device having the above configuration can be manufactured by using the present invention. Of course, a transmission type liquid crystal display device can be easily manufactured by combining with a known technique.
【0099】また、図面では区別していないが画素マト
リクス回路を構成する画素TFTと、ドライバー回路や
信号処理回路を構成するCMOS回路とでゲート絶縁膜
の膜厚を異ならせることも可能である。Although not distinguished in the drawings, the thickness of the gate insulating film can be made different between a pixel TFT forming a pixel matrix circuit and a CMOS circuit forming a driver circuit or a signal processing circuit.
【0100】画素マトリクス回路ではTFTに印加され
る駆動電圧が高い(10V以上)ので50〜200nm
(好ましくは100〜150nm)の膜厚のゲート絶縁膜
が必要である。一方、ドライバー回路や信号処理回路で
はTFTに印加される駆動電圧は低く(1〜5V)、逆
に高速動作が求められるのでゲート絶縁膜の膜厚を3〜
30nm(好ましくは5〜10nm)と画素TFTよりも薄
くすることが有効である。In the pixel matrix circuit, since the driving voltage applied to the TFT is high (10 V or more), it is 50 to 200 nm.
A gate insulating film having a thickness (preferably 100 to 150 nm) is required. On the other hand, in a driver circuit or a signal processing circuit, a driving voltage applied to a TFT is low (1 to 5 V), and a high-speed operation is required.
It is effective to make the thickness 30 nm (preferably 5 to 10 nm) smaller than the pixel TFT.
【0101】(実施例4)本願発明は従来のIC技術全
般に適用することが可能である。即ち、現在市場に流通
している全ての半導体回路に適用できる。例えば、ワン
チップ上に集積化されたRISCプロセッサ、ASIC
プロセッサ等のマイクロプロセッサに適用しても良い
し、液晶用ドライバー回路(D/Aコンバータ、γ補正
回路、信号分割回路等)に代表される信号処理回路や携
帯機器(携帯電話、PHS、モバイルコンピュータ)用
の高周波回路に適用しても良い。(Embodiment 4) The present invention can be applied to all conventional IC technologies. That is, the present invention can be applied to all semiconductor circuits currently on the market. For example, RISC processor integrated on one chip, ASIC
It may be applied to a microprocessor such as a processor, a signal processing circuit typified by a liquid crystal driver circuit (D / A converter, γ correction circuit, signal division circuit, etc.), and a portable device (cellular phone, PHS, mobile computer) ) May be applied to the high frequency circuit.
【0102】図5に示すのは、マイクロプロセッサの一
例である。マイクロプロセッサは典型的にはCPUコア
21、RAM22、クロックコントローラ23、キャッ
シュメモリ24、キャッシュコントローラ25、シリア
ルインターフェース26、I/Oポート27等から構成
される。FIG. 5 shows an example of a microprocessor. The microprocessor typically includes a CPU core 21, a RAM 22, a clock controller 23, a cache memory 24, a cache controller 25, a serial interface 26, an I / O port 27, and the like.
【0103】勿論、図5に示すマイクロプロセッサは簡
略化した一例であり、実際のマイクロプロセッサはその
用途によって多種多様な回路設計が行われる。Of course, the microprocessor shown in FIG. 5 is a simplified example, and an actual microprocessor is designed for various circuits depending on the application.
【0104】しかし、どの様な機能を有するマイクロプ
ロセッサであっても中枢として機能するのはIC(Inte
grated Circuit)28である。IC28は半導体チップ
29上に形成された集積化回路をセラミック等で保護し
た機能回路である。However, even if a microprocessor having any function functions as a center, it is an IC (Integer).
grated circuit) 28. The IC 28 is a functional circuit in which an integrated circuit formed on the semiconductor chip 29 is protected by ceramic or the like.
【0105】そして、その半導体チップ29上に形成さ
れた集積化回路を構成するのが本願発明の構造を有する
Nチャネル型TFT30、Pチャネル型TFT31であ
る。なお、基本的な回路はCMOS回路を最小単位とし
て構成することで消費電力を抑えることができる。An integrated circuit formed on the semiconductor chip 29 is composed of an N-channel TFT 30 and a P-channel TFT 31 having the structure of the present invention. Note that power consumption can be suppressed by configuring a basic circuit with a CMOS circuit as a minimum unit.
【0106】また、本実施例に示したマイクロプロセッ
サは様々な電子機器に搭載されて中枢回路として機能す
る。代表的な電子機器としてはパーソナルコンピュー
タ、携帯型情報端末機器、その他あらゆる家電製品が挙
げられる。また、車両(自動車や電車等)の制御用コン
ピュータなども挙げられる。The microprocessor shown in this embodiment is mounted on various electronic devices and functions as a central circuit. Representative electronic devices include personal computers, portable information terminal devices, and all other home appliances. Further, a computer for controlling a vehicle (an automobile, a train, or the like) is also included.
【0107】(実施例5)本願発明の電気光学装置は、
様々な電子機器のディスプレイとして利用される。その
様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメ
ラ、フロント型プロジェクター、リア型プロジェクター
(プロジェクションTV)、ゴーグル型ディスプレイ、
カーナビゲーション、パーソナルコンピュータ、携帯情
報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話、電子書籍
等)などが挙げられる。それらの一例を図6に示す。(Embodiment 5) The electro-optical device of the present invention is
It is used as a display for various electronic devices. Such electronic devices include video cameras, digital cameras, front projectors, rear projectors (projection TVs), goggle displays,
Examples include a car navigation system, a personal computer, and a portable information terminal (mobile computer, mobile phone, electronic book, and the like). One example is shown in FIG.
【0108】図6(A)は携帯電話であり、本体200
1、音声出力部2002、音声入力部2003、表示装
置2004、操作スイッチ2005、アンテナ2006
で構成される。本願発明を音声出力部2002、音声入
力部2003、表示装置2004やその他の信号制御回
路に適用することができる。FIG. 6A shows a mobile phone, and a main body 200.
1, audio output unit 2002, audio input unit 2003, display device 2004, operation switch 2005, antenna 2006
It consists of. The present invention can be applied to the audio output unit 2002, the audio input unit 2003, the display device 2004, and other signal control circuits.
【0109】図6(B)はビデオカメラであり、本体2
101、表示装置2102、音声入力部2103、操作
スイッチ2104、バッテリー2105、受像部210
6で構成される。本願発明を表示装置2102、音声入
力部2103やその他の信号制御回路に適用することが
できる。FIG. 6B shows a video camera,
101, display device 2102, audio input unit 2103, operation switch 2104, battery 2105, image receiving unit 210
6. The present invention can be applied to the display device 2102, the audio input unit 2103, and other signal control circuits.
【0110】図6(C)はモバイルコンピュータ(モー
ビルコンピュータ)であり、本体2201、カメラ部2
202、受像部2203、操作スイッチ2204、表示
装置2205で構成される。本願発明は表示装置220
5やその他の信号制御回路に適用できる。FIG. 6C shows a mobile computer (mobile computer), which includes a main body 2201 and a camera section 2.
202, an image receiving unit 2203, operation switches 2204, and a display device 2205. The present invention relates to a display device 220.
5 and other signal control circuits.
【0111】図6(D)はゴーグル型ディスプレイであ
り、本体2301、表示装置2302、アーム部230
3で構成される。本発明は表示装置2302やその他の
信号制御回路に適用することができる。FIG. 6D shows a goggle type display, which includes a main body 2301, a display device 2302, and an arm 230.
3 The present invention can be applied to the display device 2302 and other signal control circuits.
【0112】図6(E)はリア型プロジェクターであ
り、本体2401、光源2402、表示装置2403、
偏光ビームスプリッタ2404、リフレクター240
5、2406、スクリーン2407で構成される。本発
明は表示装置2403やその他の信号制御回路に適用す
ることができる。FIG. 6E shows a rear type projector, which includes a main body 2401, a light source 2402, a display device 2403,
Polarizing beam splitter 2404, reflector 240
5, 2406 and a screen 2407. The present invention can be applied to the display device 2403 and other signal control circuits.
【0113】図6(F)は電子書籍であり、本体250
1、表示装置2502、2503、記憶媒体2504、
操作スイッチ2505、アンテナ2506で構成され
る。本発明は表示装置2502、2503やその他の信
号制御回路に適用することができる。FIG. 6F shows an electronic book, which has a main body 250.
1, display devices 2502, 2503, storage medium 2504,
It is composed of an operation switch 2505 and an antenna 2506. The present invention can be applied to the display devices 2502 and 2503 and other signal control circuits.
【0114】以上の様に、本願発明の適用範囲は極めて
広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能で
ある。As described above, the applicable range of the present invention is extremely wide, and can be applied to electronic devices in all fields.
【0115】(実施例6)実施例1乃至実施例4に示し
た工程で得られる結晶を含む半導体膜は膜面全体におい
て特定の配向性を示す。即ち、個々の結晶粒が集合して
形成された多結晶半導体膜の如き形態であったとして
も、全体の80%以上(典型的には90%以上)の結晶
粒が同一の結晶面(配向面)を示すという特徴を有す
る。このように全体の80%以上を占める結晶面を主た
る配向面と呼ぶ。(Embodiment 6) A semiconductor film containing crystals obtained by the steps shown in Embodiments 1 to 4 shows a specific orientation over the entire film surface. That is, even if the crystal grains have a form such as a polycrystalline semiconductor film formed by assembling individual crystal grains, 80% or more (typically 90% or more) of the entire crystal grains have the same crystal plane (orientation). Surface). Such a crystal plane occupying 80% or more of the whole is referred to as a main orientation plane.
【0116】本願発明のプロセスで形成される半導体膜
(結晶を含む半導体膜)のとりうる主たる結晶面は、
{110}面、{100}面、{111}面、{31
1}面、{511}面、又は{110}面と{100}
面とが混在した結晶面のいずれかである。実際にいずれ
の結晶面が主たる配向面であるかは、現在のところ判明
していない。The main crystal planes that can be taken by the semiconductor film (semiconductor film including crystals) formed by the process of the present invention are as follows:
{110} plane, {100} plane, {111} plane, {31}
1}, {511}, or {110} and {100}
It is one of the crystal faces where the face and the face are mixed. At present, it is not known which crystal plane is the main orientation plane.
【0117】即ち、本願発明のプロセスで形成される半
導体膜(結晶を含む半導体膜)は、上記6種類のいずれ
かの結晶面が、膜面に存在しうる結晶面全体の80%以
上(典型的には90%以上)を占める。That is, in the semiconductor film (semiconductor film containing crystals) formed by the process of the present invention, any one of the above six types of crystal planes is 80% or more of the total crystal planes that can be present on the film plane (typically). 90% or more).
【0118】単結晶シリコンを例として良く知られてい
る様に、結晶面によって界面物性は異なる。界面準位密
度(Qss)が最も小さくなる面方位は{100}面で
あり、次いで{511}面、{311}面、{111}
面、{110}面と{100}面との混在した結晶面、
{110}面の順に大きくなる。なお、{511}面は
{100}面に匹敵する界面準位密度を持つことが知ら
れている。As is well known using single crystal silicon as an example, the interface properties vary depending on the crystal plane. The plane orientation at which the interface state density (Qss) becomes the smallest is the {100} plane, followed by the {511} plane, the {311} plane, and the {111} plane.
Plane, a mixed crystal plane of {110} plane and {100} plane,
It becomes larger in the order of the {110} plane. It is known that the {511} plane has an interface state density comparable to the {100} plane.
【0119】従って、本願発明のプロセスで形成される
半導体膜の主たる配向面が{100}面であれば、活性
層とゲート絶縁膜との界面は非常に界面準位密度が小さ
くなる。その場合、従来のICに匹敵する性能を有する
半導体装置が実現しうる。後述するが、実際に本願発明
を用いて試作したTFTは従来のICに匹敵する電気特
性を示す回路を形成可能としている。Therefore, if the main orientation plane of the semiconductor film formed by the process of the present invention is the {100} plane, the interface state density between the active layer and the gate insulating film becomes very small. In that case, a semiconductor device having performance comparable to a conventional IC can be realized. As will be described later, the TFT actually manufactured using the present invention can form a circuit having electrical characteristics comparable to those of a conventional IC.
【0120】また、本願発明のプロセスにおいてレーザ
ーアニール処理の後に行う還元雰囲気又は不活性雰囲気
でのファーネスアニール処理は、活性層とゲート絶縁膜
との界面を平坦なものとするに非常に有効である。特
に、還元雰囲気で行う場合には半導体膜表面における半
導体原子の増速表面拡散によって極めて平坦な面が得ら
れる。Further, in the process of the present invention, furnace annealing in a reducing atmosphere or in an inert atmosphere performed after the laser annealing is very effective in flattening the interface between the active layer and the gate insulating film. . In particular, when the treatment is performed in a reducing atmosphere, an extremely flat surface can be obtained by accelerated surface diffusion of semiconductor atoms on the surface of the semiconductor film.
【0121】本出願人がAFM(分子間力顕微鏡)を用
いて表面凹凸を測定した結果、1μm2の範囲内で凹凸の
P−V値(凸部の頂上部と凹部の底部との高さの差)が
10nm以下(典型的には5nm以下)であり、10μm2の
範囲内で凹凸のP−V値が20nm以下(典型的には10
nm以下)であった。The present applicant measured the surface unevenness using an AFM (intermolecular force microscope). As a result, the PV value of the unevenness within the range of 1 μm 2 (the height between the top of the protrusion and the bottom of the recess) was measured. Is 10 nm or less (typically 5 nm or less), and the PV value of unevenness is 20 nm or less (typically 10 nm or less) within a range of 10 μm 2.
nm or less).
【0122】(実施例7)本願発明を実施して作製され
たTFTの代表的な電気特性は以下の様なものであっ
た。 (1)スイッチング性能(オン/オフ動作切り換えの俊
敏性)の指標となるサブスレッショルド係数が、ドレイ
ン電圧が1Vの時にNチャネル型TFTおよびPチャネ
ル型TFTともに60〜150mV/decade(代表的には80〜10
0mV/decade)と小さい。 (2)TFTの動作速度の指標となる電界効果移動度
(μFE)が、ドレイン電圧が1Vの時にNチャネル型
TFTで 200〜500cm2/Vs (代表的には 300〜400cm2/V
s )、Pチャネル型TFTで100〜300cm2/Vs (代表的
には 150〜200cm2/Vs )と大きい。 (3)TFTの駆動電圧の指標となるしきい値電圧(V
th)が、ドレイン電圧が14Vの時にNチャネル型T
FTで-1.0〜2.5V(代表的には-0.5〜1.5V)、Pチャ
ネル型TFTで-2.5〜1.0V(代表的には-1.5〜0.5V)
と小さい。(Example 7) Representative electrical characteristics of a TFT manufactured by carrying out the present invention were as follows. (1) When the drain voltage is 1 V, the sub-threshold coefficient as an index of the switching performance (the agility of switching on / off operation) is 60 to 150 mV / decade for both the N-channel TFT and the P-channel TFT (typically, 80-10
0mV / decade). (2) The field effect mobility (μFE) which is an index of the operation speed of the TFT is 200 to 500 cm 2 / Vs (typically 300 to 400 cm 2 / V) for an N-channel TFT when the drain voltage is 1 V.
s), which is as large as 100 to 300 cm 2 / Vs (typically 150 to 200 cm 2 / Vs) for a P-channel TFT. (3) The threshold voltage (V
th) is an N-channel type T when the drain voltage is 14V.
-1.0 to 2.5 V (typically -0.5 to 1.5 V) for FT, -2.5 to 1.0 V (typically -1.5 to 0.5 V) for P-channel TFT
And small.
【0123】また、本願発明のTFTを500個測定し
たデータを元に正規確率グラフを作成し、そのグラフを
使って特性ばらつきを推定した。その結果、100個中
の90個(典型的には95個)が上記電気特性の範囲内
に収まることが判った。Further, a normal probability graph was created based on data obtained by measuring 500 TFTs of the present invention, and the characteristic variation was estimated using the graph. As a result, it was found that 90 out of 100 pieces (typically 95 pieces) fall within the range of the electric characteristics.
【0124】以上の様に、極めて優れたスイッチング特
性および高速動作特性が実現可能であることが確認され
ている。As described above, it has been confirmed that extremely excellent switching characteristics and high-speed operation characteristics can be realized.
【0125】(実施例8)本実施例では液晶ドライバー
回路であるシフトレジスタを作製して動作周波数を確認
した。その結果、電源電圧5V、段数50段のシフトレ
ジスタ回路において動作周波数80〜200MHz(典
型的には100〜150MHz)の出力パルスが得られ
た。(Embodiment 8) In this embodiment, a shift register as a liquid crystal driver circuit was manufactured and the operating frequency was confirmed. As a result, an output pulse with an operating frequency of 80 to 200 MHz (typically 100 to 150 MHz) was obtained in a shift register circuit with a power supply voltage of 5 V and 50 stages.
【0126】(実施例9)実施例1、実施例2ではアモ
ルファスシリコン膜中へゲルマニウムを添加する手段と
してイオンインプランテーション法等を用いる場合につ
いて説明したが、本実施例ではゲルマニウム膜を成膜し
た後に熱拡散によって添加する例を示す。(Embodiment 9) In Embodiments 1 and 2, the case where an ion implantation method or the like is used as a means for adding germanium to an amorphous silicon film has been described. In this embodiment, a germanium film is formed. An example in which the compound is added later by thermal diffusion will be described.
【0127】本実施例の場合、アモルファスシリコン膜
を成膜したら、その上に1〜50nm(代表的には10〜
20nm)のゲルマニウム膜を形成する。成膜方法はプラ
ズマCVD法、減圧熱CVD法、スパッタ法などの気相
法を用いることができる。In the case of this embodiment, after forming the amorphous silicon film, 1 to 50 nm (typically, 10 to 50 nm) is formed thereon.
A 20 nm) germanium film is formed. As a film formation method, a gas phase method such as a plasma CVD method, a low pressure thermal CVD method, or a sputtering method can be used.
【0128】なお、ゲルマニウム膜は直接アモルファス
シリコン膜に触れる様に形成しても良いし、絶縁膜を介
して設けられていても良い。絶縁膜を形成する場合、絶
縁膜が厚すぎるとゲルマニウムのシリコン膜中への熱拡
散を阻害することになるので、10〜30nmとしておく
ことが好ましい。Note that the germanium film may be formed so as to directly touch the amorphous silicon film, or may be provided via an insulating film. In the case where an insulating film is formed, if the insulating film is too thick, thermal diffusion of germanium into the silicon film is hindered. Therefore, the thickness is preferably set to 10 to 30 nm.
【0129】ゲルマニウム膜を設けた状態で結晶化工程
を行うと、加熱されることによってゲルマニウムがアモ
ルファスシリコン膜中へ熱拡散し、結晶化を助長する触
媒元素として働く。When the crystallization step is performed in a state where the germanium film is provided, the germanium is thermally diffused into the amorphous silicon film by being heated, and functions as a catalytic element for promoting crystallization.
【0130】結晶化工程後のゲルマニウム膜は酸化させ
て除去しても良いし、硫酸過水溶液(H2SO4:H2O2=
1:1)で除去しても良い。その後で、700℃以上の
熱処理を行えば、形成されたポリシリコン膜中のゲルマ
ニウムを除去又は低減される。The germanium film after the crystallization step may be oxidized and removed, or a sulfuric acid peroxide solution (H 2 SO 4 : H 2 O 2 =
1: 1). Thereafter, by performing a heat treatment at 700 ° C. or more, germanium in the formed polysilicon film is removed or reduced.
【0131】本実施例の構成は、実施例1〜8までのど
の実施例との組み合わせも可能であり、どの実施例に対
しても適用できる。The configuration of this embodiment can be combined with any of the first to eighth embodiments, and can be applied to any of the embodiments.
【0132】(実施例10)本実施例ではアモルファス
シリコン膜中へゲルマニウムを添加する手段として溶液
塗布によるスピンコート法と熱拡散法を用いる場合につ
いて説明する。(Embodiment 10) In this embodiment, a case where a spin coating method by a solution coating and a thermal diffusion method are used as means for adding germanium to an amorphous silicon film will be described.
【0133】本実施例の場合、アモルファスシリコン膜
を成膜したら、その上にゲルマニウムを含む溶液を塗布
する。その様な溶液としては酸化ゲルマニウム(GeOx、
代表的にはGeO2)、塩化ゲルマニウム(GeCl4)、臭化
ゲルマニウム(GeBr4)、硫化ゲルマニウム(GeS2)、
酢酸ゲルマニウム(Ge(CH3CO2))などのゲルマニウム塩
水溶液がある。In this embodiment, after forming the amorphous silicon film, a solution containing germanium is applied thereon. Such solutions include germanium oxide (GeOx,
Typically, GeO 2 ), germanium chloride (GeCl 4 ), germanium bromide (GeBr 4 ), germanium sulfide (GeS 2 )
There is an aqueous solution of a germanium salt such as germanium acetate (Ge (CH 3 CO 2 )).
【0134】また、溶媒としてエタノール、イソプロピ
ルアルコール等のアルコール系溶媒を用いても良い。Further, an alcohol solvent such as ethanol or isopropyl alcohol may be used as the solvent.
【0135】本実施例では10〜100ppmの酸化ゲル
マニウム水溶液を作製してアモルファスシリコン膜上
(絶縁膜を介しても良い)に塗布し、スピンコートする
ことでゲルマニウム含有層を形成する。In the present embodiment, a germanium oxide layer is formed by preparing a 10 to 100 ppm aqueous solution of germanium oxide, applying the solution on an amorphous silicon film (an insulating film may be interposed), and spin-coating.
【0136】なお、アモルファスシリコン膜は疎水性を
示すため、スピンコートの前にシリコン膜表面に絶縁膜
を形成しておいて、濡れ性を高めておくことは有効であ
る。この場合、絶縁膜が厚すぎるとゲルマニウムのシリ
コン膜中への熱拡散を阻害することになるので、10〜
30nmとしておくことが好ましい。Since the amorphous silicon film exhibits hydrophobicity, it is effective to form an insulating film on the surface of the silicon film before spin coating to enhance wettability. In this case, if the insulating film is too thick, thermal diffusion of germanium into the silicon film will be hindered.
Preferably, it is set to 30 nm.
【0137】こうしてゲルマニウム含有層を設けた状態
で結晶化工程を行うと、加熱されることによってゲルマ
ニウムがアモルファスシリコン膜中へ熱拡散し、結晶化
を助長する触媒元素として働く。When the crystallization step is performed in the state where the germanium-containing layer is provided, germanium is thermally diffused into the amorphous silicon film by heating, and functions as a catalyst element for promoting crystallization.
【0138】本実施例の構成は、実施例1〜8までのど
の実施例との組み合わせも可能であり、どの実施例に対
しても適用できる。The configuration of this embodiment can be combined with any of the first to eighth embodiments, and can be applied to any of the embodiments.
【0139】[0139]
【発明の効果】本願発明を実施することで、実質的に単
結晶と見なせる結晶性を有する半導体膜を得ることがで
きる。そして、その様な半導体膜を活性層とするTFT
で回路を組み、高性能な半導体装置を実現することが可
能となる。According to the present invention, a semiconductor film having crystallinity that can be regarded as substantially a single crystal can be obtained. And a TFT using such a semiconductor film as an active layer.
And a high-performance semiconductor device can be realized.
【図1】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。FIG. 1 illustrates a manufacturing process of a thin film transistor.
【図2】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。FIG. 2 illustrates a manufacturing process of a thin film transistor.
【図3】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。FIG. 3 illustrates a manufacturing process of a thin film transistor.
【図4】 半導体装置(電気光学装置)の構成を示す
図。FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a semiconductor device (electro-optical device).
【図5】 半導体装置(半導体回路)の構成を示す
図。FIG. 5 illustrates a structure of a semiconductor device (semiconductor circuit).
【図6】 半導体装置(電子機器)の構成を示す図。FIG. 6 illustrates a structure of a semiconductor device (electronic device).
Claims (7)
ムを添加する第1工程と、 前記第1工程の後、前記非晶質を含む半導体膜を、結晶
を含む半導体膜に変化させる第2工程と、 前記結晶を含む半導体膜を酸化して膜厚を減じる第3工
程と、 前記第3工程後の結晶を含む半導体膜に対して250〜
5000mJ/cm2のエネルギー密度のレーザーアニール処
理を行う第4工程と、 前記第4工程後の結晶を含む半導体膜に対してファーネ
スアニール処理を行う第5工程と、 を含むことを特徴とする半導体装置の作製方法。A first step of adding germanium to a semiconductor film containing an amorphous; and a step of changing the semiconductor film containing an amorphous to a semiconductor film containing a crystal after the first step. Two steps; a third step of oxidizing the semiconductor film containing the crystal to reduce the film thickness;
A semiconductor comprising: a fourth step of performing laser annealing at an energy density of 5000 mJ / cm 2 ; and a fifth step of performing furnace annealing on a semiconductor film containing crystals after the fourth step. Method for manufacturing the device.
ムを添加する第1工程と、 前記第1工程の後、前記非晶質を含む半導体膜を、結晶
を含む半導体膜に変化させる第2工程と、 前記結晶を含む半導体膜を酸化して膜厚を減じる第3工
程と、 前記第3工程後の結晶を含む半導体膜に対して250〜
5000mJ/cm2のエネルギー密度のレーザーアニール処
理を行う第4工程と、 前記第4工程後の結晶を含む半導体膜に対して還元雰囲
気中において900〜1200℃のファーネスアニール
処理を行う第5工程と、 を含むことを特徴とする半導体装置の作製方法。2. A first step of adding germanium to a semiconductor film containing an amorphous, and after the first step, a step of changing the semiconductor film containing an amorphous to a semiconductor film containing a crystal. Two steps; a third step of oxidizing the semiconductor film containing the crystal to reduce the film thickness;
A fourth step of performing laser annealing at an energy density of 5000 mJ / cm 2 , and a fifth step of performing a furnace annealing at 900 to 1200 ° C. in a reducing atmosphere on the semiconductor film containing crystals after the fourth step. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
工程は前記非晶質を含む半導体膜を熱アニール処理によ
って結晶化させる工程であることを特徴とする半導体装
置の作製方法。3. The method according to claim 1, wherein
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the step is a step of crystallizing the semiconductor film containing amorphous by a thermal annealing treatment.
マニウムは前記非晶質を含む半導体膜中にイオンインプ
ランテーション法、プラズマドーピング法又はレーザー
ドーピング法によって添加されることを特徴とする半導
体装置の作製方法。4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the germanium is added to the amorphous-containing semiconductor film by an ion implantation method, a plasma doping method, or a laser doping method. Method of manufacturing.
工程は複数回の熱酸化工程によって行われることを特徴
とする半導体装置の作製方法。5. The method according to claim 1, wherein the third
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the step is performed by a plurality of thermal oxidation steps.
ルギー密度(E)はレーザー発振器から発振されたレー
ザー光の光強度(E0)、アッテネーターの透過率
(a)、光学系の透過率(b)、レーザー照射面積
(A)を用いてE=(E0×a×b)/Aで表されるこ
とを特徴とする半導体装置の作製方法。6. The method according to claim 1, wherein the energy density (E) is a light intensity (E 0 ) of a laser beam oscillated from a laser oscillator, a transmittance of an attenuator (a), and a transmittance of an optical system. (B) A method for manufacturing a semiconductor device, wherein E = (E 0 × a × b) / A using a laser irradiation area (A).
素雰囲気、アンモニア雰囲気、水素と窒素の混合雰囲気
又は水素とアルゴンの混合雰囲気であることを特徴とす
る半導体装置の作製方法。7. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the reducing atmosphere is a hydrogen atmosphere, an ammonia atmosphere, a mixed atmosphere of hydrogen and nitrogen, or a mixed atmosphere of hydrogen and argon.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10255496A JP2000114173A (en) | 1998-08-07 | 1998-09-09 | Manufacture of semiconductor device |
| US09/369,158 US6559036B1 (en) | 1998-08-07 | 1999-08-06 | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
| US09/908,727 US7186600B2 (en) | 1998-08-07 | 2001-07-20 | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
| US11/653,951 US7847294B2 (en) | 1998-08-07 | 2007-01-17 | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10-225067 | 1998-08-07 | ||
| JP22506798 | 1998-08-07 | ||
| JP10255496A JP2000114173A (en) | 1998-08-07 | 1998-09-09 | Manufacture of semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000114173A true JP2000114173A (en) | 2000-04-21 |
| JP2000114173A5 JP2000114173A5 (en) | 2005-10-27 |
Family
ID=26526416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10255496A Withdrawn JP2000114173A (en) | 1998-08-07 | 1998-09-09 | Manufacture of semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000114173A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002025905A (en) * | 2000-07-04 | 2002-01-25 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor device and manufacture thereof |
| JP2002050575A (en) * | 2000-08-02 | 2002-02-15 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor film, semiconductor device, semiconductor film and method of manufacturing the semiconductor device |
| JP2003086510A (en) * | 2001-07-02 | 2003-03-20 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| JP2003178979A (en) * | 2001-08-30 | 2003-06-27 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Method for manufacturing semiconductor device |
| US7160784B2 (en) | 2001-02-28 | 2007-01-09 | Semiconductor Energy Laboratory Co. Ltd. | Method of manufacturing a semiconductor film with little warp |
| US7459354B2 (en) | 2001-01-29 | 2008-12-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing a semiconductor device including top gate thin film transistor and method for manufacturing an active matrix device including top gate thin film transistor |
-
1998
- 1998-09-09 JP JP10255496A patent/JP2000114173A/en not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002025905A (en) * | 2000-07-04 | 2002-01-25 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor device and manufacture thereof |
| JP2002050575A (en) * | 2000-08-02 | 2002-02-15 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor film, semiconductor device, semiconductor film and method of manufacturing the semiconductor device |
| US7459354B2 (en) | 2001-01-29 | 2008-12-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing a semiconductor device including top gate thin film transistor and method for manufacturing an active matrix device including top gate thin film transistor |
| US7160784B2 (en) | 2001-02-28 | 2007-01-09 | Semiconductor Energy Laboratory Co. Ltd. | Method of manufacturing a semiconductor film with little warp |
| US7618904B2 (en) | 2001-02-28 | 2009-11-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing a semiconductor device |
| JP2003086510A (en) * | 2001-07-02 | 2003-03-20 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| CN100435280C (en) * | 2001-07-02 | 2008-11-19 | 株式会社半导体能源研究所 | Semiconductor device and its manufacturing method |
| US7998845B2 (en) | 2001-07-02 | 2011-08-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
| JP2003178979A (en) * | 2001-08-30 | 2003-06-27 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Method for manufacturing semiconductor device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7847294B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
| EP0989614B1 (en) | TFT with an LDD structure and its manufacturing method | |
| US7619253B2 (en) | Crystalline semiconductor thin film, method of fabricating the same, semiconductor device, and method of fabricating the same | |
| JP4376331B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| KR100515279B1 (en) | Semiconductor device and method for fabricating the same | |
| JP4667523B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JPH11204435A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JP4450900B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| JP5427482B2 (en) | Microprocessor | |
| US20120164801A1 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
| JP2000114173A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
| JP2000114172A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
| JP4656685B2 (en) | Semiconductor device | |
| JP2000114526A (en) | Semiconductor device and its manufacture | |
| JP4044176B2 (en) | Semiconductor device | |
| JP3923141B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JP2000040812A (en) | Forming method of soi substrate and porming method of semiconductor device | |
| JP4201239B2 (en) | Semiconductor device | |
| JP4493751B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| JP2001156295A (en) | Manufacturing method for semiconductor device | |
| JP4493750B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| JP4801520B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JP2000133590A (en) | Semiconductor device and manufacture thereof | |
| JP4801619B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| JP2001035787A (en) | Crystalline semiconductor thin film, method of manufacturing the same, semiconductor device and method of manufacturing the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050719 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050719 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080331 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081021 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081110 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090317 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090430 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090623 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20090917 |