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JP2003297749A - Semiconductor device and its forming method - Google Patents

Semiconductor device and its forming method

Info

Publication number
JP2003297749A
JP2003297749A JP2002103543A JP2002103543A JP2003297749A JP 2003297749 A JP2003297749 A JP 2003297749A JP 2002103543 A JP2002103543 A JP 2002103543A JP 2002103543 A JP2002103543 A JP 2002103543A JP 2003297749 A JP2003297749 A JP 2003297749A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
silicon film
amorphous silicon
forming
heat treatment
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.)
Granted
Application number
JP2002103543A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4094324B2 (en
Inventor
Hiroshi Shibata
寛 柴田
Shunichi Naka
俊一 仲
Toru Ueda
徹 上田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Sharp Corp
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Sharp Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd, Sharp Corp filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority to JP2002103543A priority Critical patent/JP4094324B2/en
Publication of JP2003297749A publication Critical patent/JP2003297749A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4094324B2 publication Critical patent/JP4094324B2/en
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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique for reducing an optical leakage current in order to perform superior display. <P>SOLUTION: Microcrystals of polysilicon or the like containing a large number of carrier traps are distributed in a silicon film 102 which can obtain high- field effect mobility such as a continuous grain boundary crystal. Discontinuous crystal grain boundaries and in-grain defects of the microcrystal are made to function as trap sites for optical pumping charges, thereby providing a technique for obtaining a TFT in which high carrier mobility and a low optical leakage current are made compatible with each other. Since the TFT itself can reduce optical sensitivity (optical leakage current), a simpler light-shielding structure can be adopted, and manufacturing cost reduction is also enabled. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、結晶性シリコン膜
を作製する技術に関する。また、本発明を適用して得ら
れた結晶性シリコン膜を含む半導体装置およびその作製
技術に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a technique for forming a crystalline silicon film. Further, the present invention relates to a semiconductor device including a crystalline silicon film obtained by applying the present invention and a manufacturing technique thereof.

【0002】[0002]

【従来技術】半導体特性を用いた半導体素子としてトラ
ンジスタ、特に電界効果型トランジスタ、代表的にはM
OS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタや薄
膜トランジスタ(Thin film transistor:TFT)が挙
げられるが、なかでも特に半導体層(少なくともチャネ
ル形成領域、ソース領域およびドレイン領域を含む)に
結晶性シリコン膜を用いる薄膜トランジスタ(Thin Fil
m Transistor:TFT)や、TFTを組み合わせて回路
を形成しこれを内蔵して駆動回路として用いるアクティ
ブマトリクス型表示装置が広く用いられるようになっ
た。
2. Description of the Related Art Transistors, especially field-effect transistors, typically M, are used as semiconductor elements utilizing semiconductor characteristics.
Examples thereof include an OS (Metal Oxide Semiconductor) transistor and a thin film transistor (TFT). Among them, a thin film transistor (Thin) using a crystalline silicon film for a semiconductor layer (including at least a channel formation region, a source region and a drain region) is particularly preferable. Fil
(m Transistor: TFT), or an active matrix type display device in which a circuit is formed by combining TFTs and is built in and used as a drive circuit has been widely used.

【0003】結晶性シリコン膜は、それまでの非晶質シ
リコン膜を用いたTFTの電界効果移動度(0.5〜1
cm2/Vs)と比較して高い電界効果移動度(キャリ
アの高速移動)が得られる。この事により結晶性シリコ
ン膜を用いたTFTは高い電流駆動能力を持つことか
ら、ますます高精細化の求められる表示装置に適するだ
けでなく、駆動回路の集積化にも適していると考えら
れ、より結晶性のよいシリコン膜を得るための技術開発
が進められている。
The crystalline silicon film is a field effect mobility (0.5 to 1) of a TFT using an amorphous silicon film up to that point.
Higher field effect mobility (high-speed movement of carriers) than that of cm 2 / Vs) can be obtained. As a result, TFTs using crystalline silicon films have high current drive capability, and are therefore considered suitable not only for display devices that require ever higher resolution, but also for drive circuit integration. The technological development for obtaining a silicon film with better crystallinity is under way.

【0004】例えば特開平10−223533号公報に
は、非晶質シリコン膜に金属元素を添加して加熱処理す
るという次に示すような結晶化方法が記載されている。
For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-223533 describes the following crystallization method in which a metal element is added to an amorphous silicon film and heat treatment is performed.

【0005】基板上に非晶質シリコン膜を形成する。 表面に付着した不純物や表面に形成された自然酸化膜
を除去するためにフッ酸処理を行った後、酸素雰囲気中
で紫外光を5分間照射して非晶質シリコン膜表面に1〜
5nmの酸化膜を形成し、Ni濃度が100ppmの酢
酸Ni溶液を滴下してスピンドライを行い、Ni元素を
塗布する。 窒素雰囲気中で、600℃、4時間の加熱処理を行
い、結晶性シリコン膜を形成する。 結晶性シリコン膜にレーザ光(例えば、パルス発振型
KrFレーザ)を照射する。 フッ酸処理して表面の酸化珪素膜を除去した後、シリ
コン膜上に膜厚が100nmの酸化シリコン膜をプラズ
マCVD法で堆積する。 酸化シリコン膜をエッチングして開口部を形成しマス
クを形成する。 このマスクを用いて、結晶性シリコン膜に選択的にリ
ンを注入する。ドーズ量は例えば5×1014原子/cm
2とする。 窒素雰囲気中で600℃、2時間の加熱処理を行う。
この工程によって、マスク下方のNi元素はリンが注入
された領域に不可逆的に移動する(ゲッタリングされ
る)。 次にNi元素が移動してきた領域(ゲッタリング領
域)をパターニングして除去する。
An amorphous silicon film is formed on a substrate. After performing hydrofluoric acid treatment to remove impurities adhering to the surface and a natural oxide film formed on the surface, the surface of the amorphous silicon film is irradiated with ultraviolet light for 5 minutes in an oxygen atmosphere.
An oxide film having a thickness of 5 nm is formed, Ni acetate solution having a Ni concentration of 100 ppm is dropped, and spin drying is performed to apply Ni element. Heat treatment is performed at 600 ° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere to form a crystalline silicon film. The crystalline silicon film is irradiated with laser light (eg, pulse oscillation type KrF laser). After removing the silicon oxide film on the surface by hydrofluoric acid treatment, a 100 nm-thick silicon oxide film is deposited on the silicon film by a plasma CVD method. The silicon oxide film is etched to form an opening and a mask is formed. Using this mask, phosphorus is selectively implanted into the crystalline silicon film. The dose amount is, for example, 5 × 10 14 atoms / cm
Set to 2 . Heat treatment is performed at 600 ° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere.
By this step, the Ni element below the mask irreversibly moves (getters) to the region where phosphorus is implanted. Next, the region where the Ni element has moved (gettering region) is patterned and removed.

【0006】上記公報に記載された結晶化方法で得られ
るシリコン膜は、柱状の結晶の集合が多数形成され、一
つの結晶の集合におけるすべての結晶は同じ配向を有し
ている。この膜を高分解能の透過型電子顕微鏡で観察す
ると、結晶粒界において格子の不整合が見られず、連続
的(直線的)に繋がった連続粒界結晶となっている。こ
れは結晶粒界における未結合手がない(少ない)ことを
示し、キャリアをトラップせずに高い移動度を確保でき
る、すなわちこの結晶化方法で得られた結晶性シリコン
膜を用いて作製されたTFTが単結晶シリコン膜を用い
てTFTを作製した場合と同程度の電気特性が得られる
と言われている理由である。
In the silicon film obtained by the crystallization method described in the above publication, a large number of columnar crystal aggregates are formed, and all the crystals in one crystal aggregate have the same orientation. When this film is observed with a high-resolution transmission electron microscope, no lattice mismatch is observed at the crystal grain boundaries, and the grains are continuous (linear) continuous grain boundary crystals. This indicates that there are no (less) dangling bonds at the grain boundaries, and high mobility can be secured without trapping carriers, that is, it was produced using the crystalline silicon film obtained by this crystallization method. This is the reason why it is said that the TFT has the same electrical characteristics as when the TFT is manufactured using a single crystal silicon film.

【0007】上記公報に開示された結晶化方法を適用し
て得られた結晶性シリコン膜を用いてTFTを形成する
と、実際に200〜300cm2/Vsという高い電界
効果移動度を得ることができる。
When a TFT is formed using a crystalline silicon film obtained by applying the crystallization method disclosed in the above publication, a high field effect mobility of 200 to 300 cm 2 / Vs can be actually obtained. .

【0008】本出願人らは、触媒元素を用いず加熱処理
を行うことにより得られた結晶性シリコン膜(単にポリ
シリコン等と称する)に対して、触媒元素を添加し加熱
処理して得られた結晶性シリコン膜を連続粒界を有する
結晶性シリコン膜(連続粒界結晶、連続粒界シリコン膜
等という)として区別している。なお、触媒元素を添加
し加熱処理することにより発生した核を便宜上、連続粒
界結晶核という。また、本明細書において、ポリシリコ
ンは、連続粒界を有する結晶性シリコン膜と比較してそ
の結晶粒が小さいことから微少結晶粒とも称することと
し、ポリシリコン発生核を微少結晶粒核とも称すること
とする。
The present applicants obtained by adding a catalytic element to a crystalline silicon film (hereinafter simply referred to as polysilicon) obtained by performing a heat treatment without using a catalytic element and then performing a heat treatment. The crystalline silicon film is distinguished as a crystalline silicon film having continuous grain boundaries (referred to as a continuous grain boundary crystal or a continuous grain boundary silicon film). The nuclei generated by adding the catalytic element and heat treatment are called continuous grain boundary crystal nuclei for convenience. Further, in this specification, since polysilicon has smaller crystal grains than a crystalline silicon film having continuous grain boundaries, it is also referred to as a microcrystalline grain, and a polysilicon generation nucleus is also referred to as a microcrystalline grain nucleus. I will.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上記した方法を用いて
得られた結晶性シリコン膜を用いて作製されたTFTを
含む表示装置は、例えば図14に示すような液晶プロジ
ェクターに適用されている。
A display device including a TFT manufactured by using the crystalline silicon film obtained by the above method is applied to a liquid crystal projector as shown in FIG. 14, for example.

【0010】液晶プロジェクターに用いられる光源は、
明るい表示を行うために例えばキセノンアークランプ等
の強烈な光を発生するものであり、光源からの光がTF
Tに入射しないように計らってはいるものの、装置内部
での反射・回折などによる迷光がTFTの半導体層に入
射してしまい、この光によってシリコン中でキャリアが
誘起されてしまい、光によるリーク電流が発生してしま
うという問題が生じた。
The light source used in the liquid crystal projector is
In order to perform bright display, intense light such as xenon arc lamp is generated, and the light from the light source is TF.
Although it is designed so that it does not enter T, stray light due to reflection / diffraction inside the device enters the semiconductor layer of the TFT, and this light induces carriers in the silicon, causing leakage due to light. There was a problem that an electric current was generated.

【0011】特に連続粒界を有する結晶性シリコン膜
は、結晶粒界の格子の整合性がよいため結晶粒界のエネ
ルギー障壁が小さく、また結晶粒内の結晶欠陥も少ない
ためキャリアライフタイムが長い。このことにより連続
粒界結晶核から成長した結晶性シリコン膜を用いたTF
Tは良好な特性を持つ。しかし、一方で光照射下の環境
では光により励起された電子/正孔対(キャリア)のラ
イフタイムも長いことから光励起キャリアによるTFT
のリーク電流も大きくなってしまう。TFTのリーク電
流は、表示品質の低下の原因でもあるため、光リーク電
流を低減することは重要な課題である。
Particularly in a crystalline silicon film having continuous grain boundaries, the lattice matching of the grain boundaries is good, so that the energy barrier of the grain boundaries is small, and the crystal defects in the crystal grains are few, so that the carrier lifetime is long. . As a result, TF using a crystalline silicon film grown from continuous grain boundary crystal nuclei
T has good characteristics. However, on the other hand, since the lifetime of the electron / hole pair (carrier) excited by light is long in the environment under the light irradiation, the TFT by the photoexcited carrier is used.
The leakage current will also increase. Since the leak current of the TFT is also a cause of deterioration of display quality, it is an important issue to reduce the light leak current.

【0012】一方で、一般的なポリシリコン膜(非晶質
シリコン膜の加熱処理のみにより得られた結晶性シリコ
ン膜)の場合には、結晶粒界のエネルギー障壁が大き
く、また結晶粒内の欠陥密度も高いために光により励起
された電子/正孔対のライフタイムも短く電子/正孔対
の再結合により失われるため、結果的には光リーク電流
を低減することができる。しかし、光リーク電流の低減
という効果を得られる理由である「エネルギー障壁が大
きいこと」「結晶粒内の欠陥密度が高いこと」がキャリ
アの電界効果移動度の低さ(100cm2/Vs程度)
につながり、結果的にTFTのオン特性自体が低く回路
性能が上がらず、これまでのTFT特性を得られないと
いう問題があった。
On the other hand, in the case of a general polysilicon film (a crystalline silicon film obtained only by heat treatment of an amorphous silicon film), the energy barrier at the crystal grain boundary is large, and Since the defect density is also high, the lifetime of the electron / hole pair excited by light is short and is lost by the recombination of the electron / hole pair, and as a result, the light leak current can be reduced. However, low electric field effect mobility of carriers (about 100 cm 2 / Vs) is due to “large energy barrier” and “high defect density in crystal grains” which are the reasons for obtaining the effect of reducing light leakage current.
As a result, the on-characteristics of the TFT itself are low, the circuit performance is not improved, and the conventional TFT characteristics cannot be obtained.

【0013】以上の問題を鑑み、高いTFT性能(キャ
リア移動度)を保ちながら、かつ、光リーク電流を低減
し、良好な表示のできる半導体装置を実現する技術を提
供することを課題とする。
In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a technique for realizing a semiconductor device capable of excellent display while maintaining high TFT performance (carrier mobility) and reducing light leak current.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記した問
題を解決するために、連続粒界結晶のように高い電界効
果移動度を得られるシリコン膜中に、キャリアトラップ
を多く含むポリシリコンなどの微小結晶を分布させ、微
小結晶の不連続結晶粒界及び粒内欠陥を光励起電荷のト
ラップサイトとして機能させることにより高いキャリア
移動度と低い光リーク電流を両立したTFTを実現でき
る技術を提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have made a polysilicon film containing a large amount of carrier traps in a silicon film capable of obtaining a high field effect mobility like a continuous grain boundary crystal. We provide a technology that can realize a TFT that has both high carrier mobility and low photoleakage current by distributing microcrystals such as and functioning discontinuous crystal grain boundaries and intragranular defects of microcrystals as trap sites for photoexcited charges. To do.

【0015】連続粒界結晶からなる結晶性半導体膜中
に、前記連続粒界結晶とは不連続の粒界で囲まれた微少
結晶粒を含む半導体層を有することを特徴としている。
A crystalline semiconductor film made of continuous grain boundary crystals has a semiconductor layer containing fine crystal grains surrounded by grain boundaries discontinuous with the continuous grain boundary crystals.

【0016】また、連続粒界結晶からなる結晶性半導体
膜中に、微少結晶粒を含む半導体層を有することを特徴
としている。
Further, it is characterized in that a crystalline semiconductor film made of continuous grain boundary crystals has a semiconductor layer containing fine crystal grains.

【0017】上記発明において、前記微少結晶粒の平均
粒径は、0.01〜1μmであることを特徴としてい
る。
In the above invention, the average grain size of the fine crystal grains is 0.01 to 1 μm.

【0018】また、絶縁体上に非晶質シリコン膜を形成
する工程と、前記非晶質シリコン膜に金属元素を添加す
る工程と、加熱処理を行い、結晶性シリコン膜を形成す
る工程と、を含むことを特徴としている。
Further, a step of forming an amorphous silicon film on the insulator, a step of adding a metal element to the amorphous silicon film, a step of performing heat treatment to form a crystalline silicon film, It is characterized by including.

【0019】また、絶縁体上に5×106〜5×1011
個/cm2の密度で結晶核を有する非晶質シリコン膜を形成
する工程と、前記非晶質シリコン膜に金属元素を添加す
る工程と、加熱処理を行い、結晶性シリコン膜を形成す
る工程と、を含むことを特徴としている。
Further, 5 × 10 6 to 5 × 10 11 are formed on the insulator.
A step of forming an amorphous silicon film having crystal nuclei at a density of pcs / cm 2 , a step of adding a metal element to the amorphous silicon film, and a heat treatment to form a crystalline silicon film It is characterized by including and.

【0020】また、絶縁体上に非晶質シリコン膜を形成
する工程と、前記非晶質シリコン膜上にマスク絶縁膜を
形成する工程と、前記非晶質シリコン膜の前記マスク絶
縁膜の開口部から露出した選択された領域に金属元素を
添加する工程と、加熱処理を行い、結晶性シリコン膜を
形成する工程と、を含むことを特徴としている。
Further, a step of forming an amorphous silicon film on the insulator, a step of forming a mask insulating film on the amorphous silicon film, and an opening of the mask insulating film of the amorphous silicon film. The method is characterized by including a step of adding a metal element to a selected region exposed from the portion and a step of performing heat treatment to form a crystalline silicon film.

【0021】また、絶縁体上に非晶質シリコン膜を形成
する工程と、第1の加熱処理を行い、非晶質シリコン膜
に5×106〜5×1011個/cm2の密度で結晶核を発生
させる工程と、前記結晶核を有する非晶質シリコン膜に
金属元素を添加する工程と、第2の加熱処理を行い、結
晶性シリコン膜を形成する工程と、を含むことを特徴と
している。
In addition, the step of forming an amorphous silicon film on the insulator and the first heat treatment are performed, and the amorphous silicon film is formed at a density of 5 × 10 6 to 5 × 10 11 pieces / cm 2 . The method includes: a step of generating crystal nuclei; a step of adding a metal element to the amorphous silicon film having the crystal nuclei; and a step of performing a second heat treatment to form a crystalline silicon film. I am trying.

【0022】また、絶縁体上に非晶質シリコン膜を形成
する工程と、前記非晶質シリコン膜に金属元素を添加す
る工程と、第1の加熱処理を行い、結晶性シリコン膜を
形成する工程と、前記結晶性シリコン膜上にバリア層、
前記バリア層上に希ガス元素を含む半導体膜を形成する
工程と、第2の加熱処理を行い、前記結晶性シリコン膜
に添加された金属元素を前記半導体膜に移動させる工程
と、を含むことを特徴としている。
Further, a step of forming an amorphous silicon film on the insulator, a step of adding a metal element to the amorphous silicon film, and a first heat treatment are performed to form a crystalline silicon film. And a barrier layer on the crystalline silicon film,
A step of forming a semiconductor film containing a rare gas element on the barrier layer, and a step of performing a second heat treatment to move the metal element added to the crystalline silicon film to the semiconductor film. Is characterized by.

【0023】また、絶縁体上に非晶質シリコン膜を形成
する工程と、前記非晶質シリコン膜上にマスク絶縁膜を
形成する工程と、前記マスク絶縁膜の開口部から露出し
た前記非晶質シリコン膜の選択された領域に金属元素を
添加する工程と、第1の加熱処理を行い、結晶性シリコ
ン膜を形成する工程と、前記マスク絶縁膜の開口部から
露出した前記結晶性シリコン膜の選択された領域にゲッ
タリング作用を有する元素を添加する工程と、第2の加
熱処理を行い、前記金属元素を前記ゲッタリング作用を
有する元素が添加された領域に移動させる工程と、を含
むことを特徴としている。
Further, a step of forming an amorphous silicon film on the insulator, a step of forming a mask insulating film on the amorphous silicon film, and the amorphous film exposed from the opening of the mask insulating film. Of a metal element to a selected region of the crystalline silicon film, a step of performing a first heat treatment to form a crystalline silicon film, and the crystalline silicon film exposed from the opening of the mask insulating film. A step of adding an element having a gettering effect to the selected region, and a step of performing a second heat treatment to move the metal element to the region to which the element having a gettering effect is added. It is characterized by that.

【0024】また、上記発明において、前記金属元素
は、Ni、Fe、Co、Sn、Pb、Ru、Rh、P
d、Os、Ir、Pt、Cu、Auのいずれか一種また
は複数種の元素であることを特徴としている。
In the above invention, the metal element is Ni, Fe, Co, Sn, Pb, Ru, Rh, P.
It is characterized in that it is any one kind or plural kinds of elements of d, Os, Ir, Pt, Cu, and Au.

【0025】また、上記発明において微少結晶粒の平均
粒径および密度は連続粒界結晶の特性を損なわずにTF
Tの光リークを効果的に抑制できる範囲を与えている。
微小結晶粒のサイズが、作製するTFTのチャネル幅よ
りも有意に小さい場合以外は特性の低い微小結晶粒の特
性がTFT性能の支配要因となりTFT性能を落として
しまう。また微小結晶粒の密度が過度に高い場合も同様
であり、一方微小結晶粒密度が過度に低い場合には光励
起キャリアのトラップサイト自体が減少する結果、光リ
ーク電流を低減する効果が薄れてしまう。従って、本発
明のように、適切な微小結晶粒のサイズと密度を設定す
ることによりTFT性能を保ったままTFTの光リーク
を抑制することが可能となる。
Further, in the above invention, the average grain size and density of the fine crystal grains are TF without impairing the characteristics of the continuous grain boundary crystals.
The range in which the light leakage of T can be effectively suppressed is given.
Except when the size of the fine crystal grains is significantly smaller than the channel width of the TFT to be manufactured, the characteristics of the fine crystal grains having low characteristics become the controlling factor of the TFT performance and deteriorate the TFT performance. The same is true when the density of fine crystal grains is excessively high. On the other hand, when the density of fine crystal grains is excessively low, the trap sites themselves of photoexcited carriers are reduced, and as a result, the effect of reducing photoleakage current is diminished. . Therefore, as in the present invention, it is possible to suppress the light leakage of the TFT while maintaining the TFT performance by setting the appropriate size and density of the fine crystal grains.

【0026】このように、予め微小結晶(ポリシリコ
ン)を含む非晶質シリコンに触媒金属を添加し、触媒効
果によりそれ以上のポリシリコンの発生を抑制しながら
連続粒界シリコン結晶を成長させ、連続粒界結晶薄膜中
に微小結晶粒を均一に分布させた薄膜を得ることができ
る。この結晶性薄膜により作成されたTFTは高いキャ
リア移動度を持ちながら、TFTのオフ時には光励起キ
ャリアが微小粒(ポリシリコン)周辺の不連続粒界また
は結晶粒内の欠陥によりトラップ・再結合により失われ
るため光リーク電流が少ないという特性を併せ持つこと
ができる。
As described above, a catalyst metal is added to amorphous silicon containing fine crystals (polysilicon) in advance, and continuous grain boundary silicon crystals are grown while suppressing the generation of more polysilicon due to the catalytic effect. It is possible to obtain a thin film in which fine crystal grains are uniformly distributed in the continuous grain boundary crystal thin film. Although the TFT made of this crystalline thin film has high carrier mobility, when the TFT is turned off, photoexcited carriers are lost by trapping / recombination due to discontinuous grain boundaries around fine grains (polysilicon) or defects in crystal grains. Therefore, it is possible to have the characteristic that the light leakage current is small.

【0027】[0027]

【発明の実施形態】(実施形態1)本発明を用いて、結
晶性シリコン膜を形成する方法について図1を用いて説
明する。
Embodiment Mode 1 A method for forming a crystalline silicon film using the present invention will be described with reference to FIGS.

【0028】基板100上に下地絶縁膜101を形成す
る。下地絶縁膜101としては、窒化シリコン膜、酸化
シリコン膜、酸化窒化シリコン膜等を用いることができ
る。なお、基板に石英を用いる場合には、下地絶縁膜1
01を形成する工程は省略することができる。
A base insulating film 101 is formed on the substrate 100. As the base insulating film 101, a silicon nitride film, a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, or the like can be used. When quartz is used as the substrate, the base insulating film 1
The step of forming 01 can be omitted.

【0029】続いて、下地絶縁膜101上に半導体膜と
してシリコン膜102を形成する。本実施形態では、減
圧CVD法でシリコン膜を形成する。原料ガスとして、
シランもしくはジシランを用い、450〜600℃で膜
厚が20〜150nmのシリコン膜を形成する。本実施
形態では、465℃、0.5torr、Si24/He
のガス流量比が250/300sccmという条件で膜
厚50nmのシリコン膜を形成する。ここで形成された
シリコン膜は、微小結晶粒(ポリシリコン)を5×10
6〜5×1011個/cm2で含む非晶質シリコン膜であ
る。
Then, a silicon film 102 is formed as a semiconductor film on the base insulating film 101. In this embodiment, the silicon film is formed by the low pressure CVD method. As raw material gas,
A silicon film having a thickness of 20 to 150 nm is formed at 450 to 600 ° C. using silane or disilane. In this embodiment, 465 ° C., 0.5 torr, Si 2 H 4 / He
A silicon film having a film thickness of 50 nm is formed under the condition that the gas flow rate ratio is 250/300 sccm. The silicon film formed here contains 5 × 10 5 minute crystal grains (polysilicon).
It is an amorphous silicon film containing 6 to 5 × 10 11 pieces / cm 2 .

【0030】続いて、得られた非晶質シリコン膜表面に
付着した不純物や自然酸化膜をフッ酸により除去し清浄
化してから、さらにその表面をオゾン水で処理し、極薄
い(1〜5nm)酸化膜を形成した後、シリコン膜に触媒
となる金属元素、例えばニッケルを5ppmの濃度で含む
酢酸Ni溶液を塗布して、触媒元素含有層103を形成
する。触媒となる金属元素(触媒元素とも言う)として
は、ニッケル(Ni)以外に、Fe、Co、Sn、P
b、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu、Au
のいずれか一種または複数種の元素を適用することが可
能である。
Subsequently, impurities and natural oxide film adhering to the surface of the obtained amorphous silicon film are removed by hydrofluoric acid for cleaning, and the surface is further treated with ozone water to obtain an extremely thin film (1-5 nm). After forming the oxide film, a catalytic element-containing layer 103 is formed by coating the silicon film with a catalytic metal element, such as nickel acetate solution containing nickel at a concentration of 5 ppm. As a metal element (also referred to as a catalyst element) serving as a catalyst, in addition to nickel (Ni), Fe, Co, Sn, P
b, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Cu, Au
It is possible to apply any one kind or plural kinds of elements.

【0031】また触媒元素の添加方法は、本実施形態で
示したように触媒元素を含む溶液をスピンコート等で塗
布する以外に、スパッタ法や蒸着法を用いて添加する方
法を用いてもよい。
As a method of adding the catalyst element, a method of adding the catalyst element by using a sputtering method or a vapor deposition method may be used instead of applying the solution containing the catalyst element by spin coating as shown in the present embodiment. .

【0032】次いで、結晶化の工程に先立ち、400〜
500℃で1時間程度の加熱処理を行い、シリコン膜中
の水素を脱離させておくことが望ましい。その後、窒素
雰囲気中で550℃〜700℃にて加熱処理を行う。本
実施形態では、570℃で12時間の加熱処理を行うこ
とにより結晶性シリコン膜104を形成する。この加熱
処理の際は触媒効果により触媒金属に起因する連続粒界
結晶の成長が優先的に進み新たな微小結晶(ポリシリコ
ン)の発生・成長は起こらない。
Next, before the crystallization step,
It is desirable that heat treatment be performed at 500 ° C. for about 1 hour so that hydrogen in the silicon film is released. After that, heat treatment is performed at 550 ° C. to 700 ° C. in a nitrogen atmosphere. In this embodiment, the crystalline silicon film 104 is formed by performing heat treatment at 570 ° C. for 12 hours. During this heat treatment, the growth of continuous grain boundary crystals due to the catalytic metal preferentially progresses due to the catalytic effect, and new generation of fine crystals (polysilicon) does not occur.

【0033】なお、このようにして得られた結晶性シリ
コン膜に対して、レーザ光を照射することによりさらに
結晶性を向上させることができる。レーザ光としては、
波長400nm以下のエキシマレーザやYAGレーザの
第2高調波、第3高調波等を用いればよく、いずれにし
ても繰り返し周波数10〜1000Hz程度のパルスレ
ーザを用いて、レーザ光を光学系にて100〜400m
J/cm2に集光し、90〜95%のオーバーラップ率
をもって結晶性シリコン膜に照射すればよい。
The crystallinity can be further improved by irradiating the crystalline silicon film thus obtained with laser light. As laser light,
A second harmonic wave, a third harmonic wave, or the like of an excimer laser or a YAG laser with a wavelength of 400 nm or less may be used. ~ 400m
The crystalline silicon film may be irradiated with light having a J / cm 2 concentration and an overlap ratio of 90 to 95%.

【0034】以上のような結晶化方法により連続粒界結
晶中に微小結晶粒(ポリシリコン)が均一に分布した結
晶性シリコン薄膜が得られる。
By the crystallization method as described above, a crystalline silicon thin film in which fine crystal grains (polysilicon) are uniformly distributed in continuous grain boundary crystals can be obtained.

【0035】(実施形態2)実施形態1とは異なる結晶
性シリコン膜の作製方法の一例について図2を用いて説
明する。
(Embodiment 2) An example of a method of manufacturing a crystalline silicon film different from that of Embodiment 1 will be described with reference to FIG.

【0036】基板200上に下地絶縁膜201を形成す
る。下地絶縁膜は、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、
酸化窒化シリコン膜のいずれかを適用すればよく、また
それらの膜を積層して用いてもよい。なお、基板に石英
を用いる場合には、下地絶縁膜301を形成する工程は
省略することもできる。
A base insulating film 201 is formed on the substrate 200. The base insulating film is a silicon nitride film, a silicon oxide film,
Any of the silicon oxynitride films may be applied, and those films may be stacked and used. Note that when quartz is used for the substrate, the step of forming the base insulating film 301 can be omitted.

【0037】下地絶縁膜201上に減圧CVD法でシリ
コン膜202を形成する(図2(A))。原料ガスとし
て、シランもしくはジシランを用い、450〜600℃
で膜厚が20〜150nmのシリコン膜を形成する。本
実施形態では、465℃、0.5torr、Si24
Heのガス流量比が250/300sccmという成膜
条件で膜厚50nmのシリコン膜を形成する。ここで形
成されたシリコン膜は、微小結晶(ポリシリコン)を5
×106〜5×1011個/cm2で含む非晶質シリコン膜
である。
A silicon film 202 is formed on the base insulating film 201 by a low pressure CVD method (FIG. 2A). 450 to 600 ° C. using silane or disilane as a source gas
A silicon film having a film thickness of 20 to 150 nm is formed by. In this embodiment, 465 ° C., 0.5 torr, Si 2 H 4 /
A silicon film having a film thickness of 50 nm is formed under the film forming condition that the He gas flow rate ratio is 250/300 sccm. The silicon film formed here is composed of microcrystals (polysilicon).
It is an amorphous silicon film containing x10 6 to 5x10 11 pieces / cm 2 .

【0038】次いで非晶質シリコン膜202表面をフッ
酸処理して清浄化した後、シリコン膜202上にCVD
法等で酸化シリコンを形成し、エッチングにより開口部
を形成してマスク絶縁膜203を形成する(図2
(B))。
Next, the surface of the amorphous silicon film 202 is treated with hydrofluoric acid to be cleaned, and then CVD is performed on the silicon film 202.
Method is used to form silicon oxide, and an opening is formed by etching to form a mask insulating film 203 (FIG. 2).
(B)).

【0039】マスク絶縁膜203の開口部から露出した
シリコン膜の表面に付着した不純物や自然酸化膜をフッ
酸等により除去し、その後オゾン水で処理してシリコン
膜表面に膜厚1〜5nm程度の酸化膜を形成する。そし
て、100ppmの濃度のNiを含む酢酸Ni溶液を塗
布してシリコン膜に触媒元素を添加し触媒元素含有層2
04を形成する。触媒となる金属元素(触媒元素とも言
う)としては、ニッケル以外に、Fe、Co、Sn、P
b、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu、Au
のいずれか一種または複数種の元素を適用することが可
能である。
Impurities and natural oxide films adhering to the surface of the silicon film exposed from the openings of the mask insulating film 203 are removed with hydrofluoric acid or the like, and then treated with ozone water to have a film thickness of about 1 to 5 nm on the silicon film surface. Forming an oxide film. Then, a Ni acetate solution containing Ni at a concentration of 100 ppm is applied and a catalytic element is added to the silicon film to form a catalytic element containing layer 2
To form 04. As a metal element (also referred to as a catalyst element) serving as a catalyst, in addition to nickel, Fe, Co, Sn, P
b, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Cu, Au
It is possible to apply any one kind or plural kinds of elements.

【0040】また触媒元素の添加方法は、本実施形態で
示したように触媒元素を含む溶液をスピンコート等で塗
布する以外に、スパッタ法や蒸着法を用いて添加する方
法を用いてもよい。
As a method of adding the catalytic element, a method of adding the catalytic element by using a sputtering method or a vapor deposition method may be used in addition to applying the solution containing the catalytic element by spin coating as shown in the present embodiment. .

【0041】次いで、結晶化の工程に先立ち、400〜
500℃で1時間程度の加熱処理を行い、シリコン膜中
の水素を脱離させておくことが望ましい。その後、窒素
雰囲気中において、550〜600℃、本実施形態では
570℃で12時間の加熱処理を行うことにより、触媒
元素が添加された領域に連続粒界結晶核が発生し図2
(C)に示す矢印のように結晶成長し、結晶性シリコン
膜205が形成される(図2(C))。この加熱処理の
際は触媒効果により触媒金属に起因する連続粒界結晶の
成長が優先的に進み新たな微小結晶(ポリシリコン)の
発生・成長は起こらない。
Next, before the crystallization step,
It is desirable that heat treatment be performed at 500 ° C. for about 1 hour so that hydrogen in the silicon film is released. Then, in a nitrogen atmosphere, heat treatment is performed at 550 to 600 ° C., and in this embodiment at 570 ° C. for 12 hours, whereby continuous grain boundary crystal nuclei are generated in the region to which the catalyst element is added, and FIG.
Crystal growth is performed as shown by an arrow in FIG. 2C to form a crystalline silicon film 205 (FIG. 2C). During this heat treatment, the growth of continuous grain boundary crystals due to the catalytic metal preferentially progresses due to the catalytic effect, and new generation of fine crystals (polysilicon) does not occur.

【0042】なお、このようにして得られた結晶性シリ
コン膜205に対して、レーザ光を照射することにより
さらに結晶性を向上させることができる。レーザ光とし
ては、波長400nm以下のエキシマレーザやYAGレ
ーザの第2高調波、第3高調波等を用いればよく、いず
れにしても繰り返し周波数10〜1000Hz程度のパ
ルスレーザを用いて、レーザ光を光学系にて100〜4
00mJ/cm2に集光し、90〜95%のオーバーラ
ップ率をもって結晶性シリコン膜に照射すればよい。
The crystallinity can be further improved by irradiating the crystalline silicon film 205 thus obtained with laser light. As the laser light, an excimer laser having a wavelength of 400 nm or less or a second harmonic or a third harmonic of a YAG laser may be used. In any case, a pulsed laser having a repetition frequency of about 10 to 1000 Hz is used to generate the laser light. 100 ~ 4 with optical system
The crystalline silicon film may be irradiated with light having a concentration of 00 mJ / cm 2 and an overlap rate of 90 to 95%.

【0043】以上のような結晶化方法により連続粒界結
晶中にポリシリコンの微小結晶粒が均一に分布した結晶
性シリコン薄膜が得られる。
By the crystallization method as described above, a crystalline silicon thin film in which fine crystal grains of polysilicon are uniformly distributed in continuous grain boundary crystals can be obtained.

【0044】(実施形態3)実施形態1、2とは異なる
結晶性シリコン膜の作製方法の一例について図3、4を
用いて説明する。
(Embodiment 3) An example of a method of manufacturing a crystalline silicon film different from those of Embodiments 1 and 2 will be described with reference to FIGS.

【0045】基板300、400上に下地絶縁膜30
1、401を形成する。下地絶縁膜は窒化シリコン膜、
酸化シリコン膜、もしくは酸化窒化シリコン膜を用いて
形成すればよい。続けて膜厚20〜100nmの第1の
非晶質シリコン膜302、402を形成する。なお、下
地絶縁膜301、401は積層構造としてもよい。ま
た、基板に石英を用いる場合には、下地絶縁膜301、
401を形成する工程は省略することもできる(図3
(A)、図4(A))。
The base insulating film 30 is formed on the substrates 300 and 400.
1, 401 are formed. The base insulating film is a silicon nitride film,
It may be formed using a silicon oxide film or a silicon oxynitride film. Subsequently, first amorphous silicon films 302 and 402 having a film thickness of 20 to 100 nm are formed. Note that the base insulating films 301 and 401 may have a stacked structure. When quartz is used for the substrate, the base insulating film 301,
The step of forming 401 can be omitted (FIG. 3).
(A), FIG. 4 (A)).

【0046】第1の非晶質シリコン膜を形成したら55
0〜700℃、本実施形態では650℃で1時間加熱処
理を行って、非晶質シリコン膜に微小結晶(ポリシリコ
ン)核を発生させ、微小結晶(ポリシリコン)核を均一
に有する第2の非晶質シリコン膜303、403を形成
する(図3(B)、図4(B))。
After forming the first amorphous silicon film, 55
A heat treatment is performed at 0 to 700 ° C., 650 ° C. in the present embodiment for 1 hour to generate fine crystal (polysilicon) nuclei in the amorphous silicon film, and second fine grains having uniform fine crystal (polysilicon) nuclei are formed. Amorphous silicon films 303 and 403 are formed (FIGS. 3B and 4B).

【0047】続いて、均一に微小結晶核(ポリシリコ
ン)を含む第2の非晶質シリコン膜303、403に触
媒元素を添加し、触媒元素含有層304、405を形成
する。触媒元素の添加方法としては、実施形態1のよう
に全面に触媒元素含有層304を形成する方法または実
施形態2に記載されたマスク絶縁膜404を形成し、マ
スク絶縁膜404の開口部から露出したシリコン膜の選
択された領域に触媒元素含有層405を形成する方法の
いずれかを用いればよい(図3(C)、図4(C))。
Subsequently, a catalyst element is added uniformly to the second amorphous silicon films 303 and 403 containing fine crystal nuclei (polysilicon) to form catalyst element containing layers 304 and 405. As a method of adding the catalytic element, the method of forming the catalytic element-containing layer 304 on the entire surface as in the first embodiment or the mask insulating film 404 described in the second embodiment is formed and exposed through the opening of the mask insulating film 404. Any of the methods for forming the catalyst element containing layer 405 in the selected region of the formed silicon film may be used (FIGS. 3C and 4C).

【0048】触媒元素を添加した後、加熱処理を行って
結晶性シリコン膜を形成する。本実施形態では、非晶質
シリコン膜に加熱処理を行うことによって微小結晶核
(ポリシリコン)を発生させ、その後さらに触媒元素を
添加して第2の加熱処理を行うことによって連続粒界結
晶核を発生させている。このように処理することで、第
2の加熱処理の際は、触媒効果により触媒金属に起因す
る連続粒界結晶の成長が優先的に進み新たな微小結晶核
(ポリシリコン)の発生・成長は行われず、連続粒界結
晶薄膜中に微小結晶粒(ポリシリコン)が分布した結晶
性シリコン膜305、406を得ることができる(図3
(D)、図4(D))。この際連続粒界結晶とポリシリ
コン微小結晶粒の粒界は不連続粒界となっている。
After adding the catalytic element, heat treatment is performed to form a crystalline silicon film. In this embodiment, the amorphous silicon film is subjected to heat treatment to generate fine crystal nuclei (polysilicon), and then a second heat treatment is performed by further adding a catalytic element to the continuous grain boundary crystal nuclei. Is being generated. By performing the treatment as described above, during the second heat treatment, the growth of the continuous grain boundary crystals due to the catalytic metal preferentially progresses due to the catalytic effect, and the generation and growth of new fine crystal nuclei (polysilicon) is prevented. Without being performed, crystalline silicon films 305 and 406 in which fine crystal grains (polysilicon) are distributed in the continuous grain boundary crystal thin film can be obtained (FIG. 3).
(D), FIG. 4 (D). At this time, the grain boundaries between the continuous grain boundary crystals and the polysilicon fine crystal grains are discontinuous grain boundaries.

【0049】(実施形態4)実施形態1〜3の結晶化方
法を用いて作製された結晶性シリコン膜は、膜中に触媒
元素を1×1019/cm3の濃度で含んでおり、触媒元
素を含んだままでTFTに代表される半導体素子を形成
するとオフ電流の突発的な上昇等の問題が生じてしまう
ため、シリコン膜中に含まれる触媒元素の濃度を低減さ
せることが望ましい。そこで、触媒元素の濃度を低減す
る方法の一例について図5を用いて説明する。
(Embodiment 4) A crystalline silicon film produced by using the crystallization method of Embodiments 1 to 3 contains a catalytic element in a concentration of 1 × 10 19 / cm 3 in the film. If a semiconductor element typified by a TFT is formed while containing an element, a problem such as a sudden increase in off-current will occur. Therefore, it is desirable to reduce the concentration of the catalytic element contained in the silicon film. Therefore, an example of a method for reducing the concentration of the catalytic element will be described with reference to FIG.

【0050】実施形態1乃至3のいずれかの方法を用い
て作製された結晶性シリコン膜上に開口部を有するマス
ク絶縁膜1001を形成する。
A mask insulating film 1001 having an opening is formed on the crystalline silicon film manufactured by any of the methods of the first to third embodiments.

【0051】次いで、開口部から露出した結晶性シリコ
ン膜にゲッタリング作用を有する元素(周期表の15族
に属する元素、代表的にはリンまたは、周期表の18族
に属する元素、代表的にはアルゴン)を添加してゲッタ
リング領域(触媒元素が移動してくる領域)1002を
形成する。
Next, an element having a gettering action on the crystalline silicon film exposed from the opening (an element belonging to Group 15 of the periodic table, typically phosphorus or an element belonging to Group 18 of the periodic table, typically Argon) is added to form a gettering region (region where the catalytic element moves) 1002.

【0052】例えば、炉を用いて450〜800℃で、
4〜24時間の加熱処理を施すことにより、触媒元素は
ゲッタリング領域に添加された元素のゲッタリング作用
によって移動し、ゲッタリング領域に捕獲される。これ
により後の素子領域(チャネル形成領域、もしくはチャ
ネル形成領域とソース領域又はドレイン領域との接合領
域)となる領域に含まれる触媒元素の濃度を低減するこ
とができる。このゲッタリング工程により、良質な結晶
質シリコン膜を得ることができる。
For example, using a furnace at 450 to 800 ° C.,
By performing the heat treatment for 4 to 24 hours, the catalytic element moves by the gettering action of the element added to the gettering region and is captured in the gettering region. As a result, the concentration of the catalytic element contained in a region which will be a device region (a channel formation region or a junction region between the channel formation region and the source region or the drain region) later can be reduced. By this gettering step, a good quality crystalline silicon film can be obtained.

【0053】本実施形態は、実施形態1〜3の結晶化方
法のいずれとも組み合わせて適用することが可能であ
る。
This embodiment can be applied in combination with any of the crystallization methods of Embodiments 1 to 3.

【0054】(実施形態5)実施形態4とは異なる触媒
元素の濃度を低減する方法の一例について図6を用いて
説明する。
(Embodiment 5) An example of a method for reducing the concentration of a catalyst element different from that of Embodiment 4 will be described with reference to FIG.

【0055】実施形態1乃至3のいずれかの方法を用い
て作製された結晶性シリコン膜上にバリア層1101を
形成する。このバリア層は、ゲッタリング工程後にゲッ
タリング領域を除去する工程において、結晶性シリコン
膜をエッチャントから保護する(エッチングされない)
ように設けた層であるため、このように称することとす
る。
A barrier layer 1101 is formed on the crystalline silicon film manufactured by any of the methods of the first to third embodiments. This barrier layer protects the crystalline silicon film from the etchant (not etched) in the step of removing the gettering region after the gettering step.
Since the layer is provided as described above, it is referred to as such.

【0056】バリア層1101の厚さは1〜10nm程度
とし、簡便にはオゾン水で処理することにより形成され
るケミカルオキサイドをバリア層としても良い。また、
硫酸、塩酸、硝酸などと過酸化水素水を混合させた水溶
液で処理しても同様にケミカルオキサイドを形成するこ
とができる。他の方法としては、酸化雰囲気中でのプラ
ズマ処理や、酸素含有雰囲気中での紫外線照射によりオ
ゾンを発生させて酸化処理を行っても良い。また、クリ
ーンオーブンを用い、200〜350℃程度に加熱して
薄い酸化膜を形成しバリア層としても良い。或いは、プ
ラズマCVD法やスパッタ法、蒸着法などで1〜5nm
程度の酸化膜を堆積してバリア層としても良い。いずれ
にしても、ゲッタリング工程時に、触媒元素がゲッタリ
ングサイト側に移動できて、ゲッタリングサイトの除去
工程時には、エッチング液がしみこまない(結晶性シリ
コン膜をエッチング液から保護する)膜、例えば、オゾ
ン水で処理することにより形成されるケミカルオキサイ
ド膜、酸化シリコン膜(SiOx)、または多孔質膜を
用いればよい。
The barrier layer 1101 has a thickness of about 1 to 10 nm, and a chemical oxide formed by simply treating with ozone water may be used as the barrier layer. Also,
The chemical oxide can be similarly formed by treating with an aqueous solution in which sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid and the like are mixed with hydrogen peroxide. As another method, plasma treatment may be performed in an oxidizing atmosphere, or ozone may be generated by ultraviolet irradiation in an oxygen-containing atmosphere to perform the oxidizing treatment. Further, it may be used as a barrier layer by forming a thin oxide film by heating to about 200 to 350 ° C. using a clean oven. Alternatively, plasma CVD method, sputtering method, vapor deposition method, etc., 1 to 5 nm
A barrier layer may be formed by depositing an oxide film of a certain degree. In any case, during the gettering step, the catalytic element can move to the gettering site side, and during the gettering site removing step, the etching solution does not soak (protects the crystalline silicon film from the etching solution) film, for example, A chemical oxide film, a silicon oxide film (SiOx), or a porous film formed by treating with ozone water may be used.

【0057】次いで、バリア層1101上にスパッタ法
でゲッタリングサイトとして、膜中に希ガス元素を1×
1020/cm3以上の濃度で含む第2の半導体膜(代表的に
は、非晶質シリコン膜)1102を25〜250nmの厚
さで形成する。後に除去されるゲッタリングサイト11
02は結晶性シリコン膜とエッチングの選択比を大きく
するため、密度の低い膜を形成することが好ましい。
Next, a rare gas element is added to the barrier layer 1101 as a gettering site by sputtering in an amount of 1 ×.
A second semiconductor film (typically, an amorphous silicon film) 1102 containing a concentration of 10 20 / cm 3 or more is formed to a thickness of 25 to 250 nm. Gettering site 11 to be removed later
In order to increase the selection ratio of 02 to the crystalline silicon film, it is preferable to form a low density film.

【0058】なお、ゲッタリングサイト1102は、ガ
ス(Ar)流量を50(sccm)、成膜パワーを3kW、
基板温度を150℃、成膜圧力を0.2〜1.0Paと
して成膜すると、希ガス元素を1×1019/cm3〜1×1
22/cm3、好ましくは、1×1020/cm3〜1×1021/c
m3、より好ましくは5×1020/cm3の濃度で含み、ゲッ
タリング効果が得られる半導体膜をスパッタ法で成膜す
ることができる。
The gettering site 1102 has a gas (Ar) flow rate of 50 (sccm) and a film forming power of 3 kW.
When a film is formed at a substrate temperature of 150 ° C. and a film forming pressure of 0.2 to 1.0 Pa, the rare gas element is added at 1 × 10 19 / cm 3 to 1 × 1.
0 22 / cm 3 , preferably 1 × 10 20 / cm 3 to 1 × 10 21 / c
A semiconductor film containing m 3 and more preferably 5 × 10 20 / cm 3 and having a gettering effect can be formed by a sputtering method.

【0059】なお、希ガス元素は半導体膜中でそれ自体
は不活性であるため、結晶質半導体膜105に悪影響を
及ぼすことはない。また、希ガス元素としてはヘリウム
(He)、ネオン(Ne)、アルゴン(Ar)、クリプ
トン(Kr)、キセノン(Xe)から選ばれた一種また
は複数種を用いる。本発明はゲッタリングサイトを形成
するためにこれら希ガス元素をイオンソースとして用い
ること、またこれら元素が含まれた半導体膜を形成し、
この膜をゲッタリングサイトとすることに特徴を有す
る。
Since the rare gas element itself is inactive in the semiconductor film, it does not adversely affect the crystalline semiconductor film 105. As the rare gas element, one or more selected from helium (He), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), and xenon (Xe) are used. The present invention uses these rare gas elements as an ion source to form gettering sites, and forms a semiconductor film containing these elements,
The feature is that this film is used as a gettering site.

【0060】ゲッタリングを確実に成し遂げるにはその
後加熱処理をすることが必要となる。加熱処理はファー
ネスアニール法やRTA法で行う。ファーネスアニール
法で行う場合には、窒素雰囲気中にて450〜600℃
で0.5〜12時間の加熱処理を行う。また、RTA法
を用いる場合には、加熱用のランプ光源を1〜60秒、
好ましくは30〜60秒点灯させ、それを1〜10回、
好ましくは2〜6回繰り返す。ランプ光源の発光強度は
任意なものとするが、半導体膜が瞬間的には600〜1
000℃、好ましくは700〜750℃程度にまで加熱
されるようにする。
In order to surely achieve gettering, it is necessary to perform heat treatment thereafter. The heat treatment is performed by a furnace annealing method or an RTA method. When performing by the furnace annealing method, 450 to 600 ° C. in a nitrogen atmosphere
The heat treatment is performed for 0.5 to 12 hours. When the RTA method is used, a lamp light source for heating is used for 1 to 60 seconds,
It is preferably turned on for 30 to 60 seconds, and it is turned on 1 to 10 times,
It is preferably repeated 2 to 6 times. The light emission intensity of the lamp light source is arbitrary, but the semiconductor film is momentarily 600 to 1
The heating is performed up to 000 ° C., preferably 700 to 750 ° C.

【0061】ゲッタリングは、被ゲッタリング領域(捕
獲サイト)にある触媒元素が熱エネルギーにより放出さ
れ、拡散によりゲッタリングサイトに移動する。従っ
て、ゲッタリングは処理温度に依存し、より高温である
ほど短時間でゲッタリングが進むことになる。本発明に
おいて、触媒元素がゲッタリングの際に移動する距離は
図9(d)において矢印で示すように、半導体膜の厚さ
程度の距離であり、比較的短時間でゲッタリングを完遂
することができる。
In gettering, the catalytic element in the gettered region (capture site) is released by thermal energy and moves to the gettering site by diffusion. Therefore, the gettering depends on the processing temperature, and the higher the temperature is, the shorter the gettering progresses. In the present invention, the distance that the catalytic element moves during gettering is about the thickness of the semiconductor film, as indicated by the arrow in FIG. 9D, and the gettering should be completed in a relatively short time. You can

【0062】ゲッタリング工程終了後、ゲッタリング領
域1102を選択的にエッチングして除去する。エッチ
ングの方法としては、ClF3によるプラズマを用いな
いドライエッチング、或いはヒドラジンや、テトラエチ
ルアンモニウムハイドロオキサイド(化学式 (CH3
4NOH)を含む水溶液などアルカリ溶液によるウエッ
トエッチングで行うことができる。この時バリア層11
01はエッチングストッパーとして機能する。また、バ
リア層1101はその後フッ酸により除去すれば良い。
After the gettering process is completed, the gettering region 1102 is selectively etched and removed. Examples of the etching method include dry etching without plasma using ClF 3 , hydrazine, and tetraethylammonium hydroxide (chemical formula (CH 3 )
It can be performed by wet etching using an alkaline solution such as an aqueous solution containing 4 NOH). At this time, the barrier layer 11
01 functions as an etching stopper. Further, the barrier layer 1101 may be removed thereafter with hydrofluoric acid.

【0063】こうして触媒元素の濃度が1×1017/cm3
以下にまで低減された結晶性シリコン膜を得ることがで
きる。本実施形態は、実施形態1〜3に示した結晶化方
法のいずれとも組み合わせて用いることができる。
Thus, the concentration of the catalytic element is 1 × 10 17 / cm 3
A crystalline silicon film reduced to the following can be obtained. This embodiment can be used in combination with any of the crystallization methods described in Embodiments 1 to 3.

【0064】(実施形態6)本実施形態では、実施形態
1〜4で示した結晶化の方法を用いてアクティブマトリ
クス基板を形成する工程について図7〜10を用いて説
明する。なお、本明細書において、アクティブマトリク
ス基板とは、nチャネル型TFTおよびpチャネル型T
FTを有する駆動回路と、画素TFTおよび保持容量を
有する画素部が同一基板上に設けられている基板のこと
をいう。
(Embodiment 6) In this embodiment, a step of forming an active matrix substrate by using the crystallization method shown in Embodiments 1 to 4 will be described with reference to FIGS. In this specification, an active matrix substrate means an n-channel type TFT and a p-channel type T
A substrate in which a driver circuit having an FT and a pixel portion having a pixel TFT and a storage capacitor are provided over the same substrate.

【0065】基板500は、石英基板、ガラス基板、セ
ラミック基板などを用いることができる。また、シリコ
ン基板、金属基板またはステンレス基板の表面に絶縁膜
を形成した基板を用いてもよい。なお、ガラス基板を用
いる場合には、ガラス歪み点よりも10〜20℃低い温
度であらかじめ加熱処理しておいてもよい。
As the substrate 500, a quartz substrate, a glass substrate, a ceramic substrate or the like can be used. Alternatively, a silicon substrate, a metal substrate, or a stainless substrate on which an insulating film is formed may be used. When a glass substrate is used, it may be preheated at a temperature 10 to 20 ° C. lower than the glass strain point.

【0066】基板500上にポリシリコン膜、WSi膜
を成膜し、これらの膜に対してパターニングを施し、下
部遮光膜501を形成する。下部遮光膜501として
は、ポリシリコン膜やWSiX(X=2.0〜2.8)
膜、Al、Ta、W、Cr、Mo等の導電性材料からな
る膜及びその積層構造を用いることができる。本実施例
では、WSiX(膜厚:100nm)膜501bおよび
ポリシリコン膜(膜厚:50nm)501aの積層構造
の高い遮光性を持つ導電性材料により所定の間隔で下部
遮光膜501を形成した。なお、下部遮光膜501はゲ
ート線としての機能を有しているため、以下、下部遮光
膜にあたる部分はゲート線と称する。
A polysilicon film and a WSi film are formed on the substrate 500, and these films are patterned to form a lower light-shielding film 501. As the lower light-shielding film 501, a polysilicon film or WSi x (X = 2.0 to 2.8) is used.
A film, a film made of a conductive material such as Al, Ta, W, Cr, and Mo, and a laminated structure thereof can be used. In this embodiment, the lower light-shielding film 501 is formed at a predetermined interval by using a conductive material having a high light-shielding property of a laminated structure of a WSi x (film thickness: 100 nm) film 501b and a polysilicon film (film thickness: 50 nm) 501a. . Since the lower light-shielding film 501 has a function as a gate line, the portion corresponding to the lower light-shielding film is hereinafter referred to as a gate line.

【0067】ゲート線501を覆うように第1の絶縁膜
502を形成する。第1の絶縁膜502は100nm程
度の膜厚を有する。この第1の絶縁膜502は、プラズ
マCVD法、またはスパッタ法等で形成されるシリコン
を含む絶縁膜を用いる。また、第1の絶縁膜502は、
酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン
膜、またはこれらを組み合わせた積層膜で形成すれば良
い。
A first insulating film 502 is formed so as to cover the gate line 501. The first insulating film 502 has a film thickness of about 100 nm. As the first insulating film 502, an insulating film containing silicon formed by a plasma CVD method, a sputtering method, or the like is used. In addition, the first insulating film 502 is
It may be formed of a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, a silicon nitride film, or a stacked film in which these are combined.

【0068】次いで、第1の絶縁膜502上に、減圧C
VD法により非晶質半導体膜を形成する。非晶質半導体
膜の材料に特に限定はなく、本実施形態ではシリコン膜
を用いる。20〜150nm(好ましくは30〜80n
m)の厚さで微小結晶(ポリシリコン)核を均一に含む
半導体膜(非晶質半導体膜、代表的には非晶質シリコン
膜)502を、減圧CVD法またはプラズマCVD法で
形成する。本実施形態では、プラズマCVD法を用い、
成膜温度は250〜350℃でおこない、本実施例では
例えば320℃とし、モノシラン(SiH4)を用い
た。モノシランに限らず、ジシラン(Si26)、また
はトリシラン(Si38)を用いてもよい。これらをP
CVD装置内に3Paの圧力で導入し、13.56MH
zの高周波電力を加えて成膜した。この際、高周波電力
は0.02〜0.10W/cm2が適当であり、本実施
例では0.055W/cm2を用いた。また、モノシラ
ンの流量は20sccmとする。以上のようにして、非
晶質シリコン膜502を65nmの厚さに形成した。
Next, a reduced pressure C is formed on the first insulating film 502.
An amorphous semiconductor film is formed by the VD method. The material of the amorphous semiconductor film is not particularly limited, and a silicon film is used in this embodiment. 20-150 nm (preferably 30-80 n
A semiconductor film (amorphous semiconductor film, typically an amorphous silicon film) 502 having a thickness of m) and containing microcrystalline (polysilicon) nuclei is formed by a low pressure CVD method or a plasma CVD method. In this embodiment, a plasma CVD method is used,
The film formation temperature is 250 to 350 ° C., and in this embodiment, it is 320 ° C. and monosilane (SiH 4 ) is used. Not limited to monosilane, disilane (Si 2 H 6 ) or trisilane (Si 3 H 8 ) may be used. P these
Introduced into the CVD equipment at a pressure of 3 Pa, 13.56 MH
A high frequency power of z was applied to form a film. At this time, the high frequency power is suitably 0.02 to 0.10 W / cm 2 , and in this example, 0.055 W / cm 2 was used. The flow rate of monosilane is 20 sccm. As described above, the amorphous silicon film 502 was formed to have a thickness of 65 nm.

【0069】なお、下地絶縁膜501と非晶質シリコン
膜502とは同じ成膜法で形成することが可能であるの
で、両者を連続形成しても良い。下地絶縁膜501を形
成した後、一旦大気雰囲気に晒さないことでその表面の
汚染を防ぐことが可能となり、作製するTFTの特性バ
ラツキやしきい値電圧の変動を低減させることができる
(図7(A))。
Since the base insulating film 501 and the amorphous silicon film 502 can be formed by the same film forming method, they may be continuously formed. After forming the base insulating film 501, it is possible to prevent the surface from being contaminated by not exposing it to the air atmosphere once, and it is possible to reduce the characteristic variations of the TFT to be manufactured and the variation of the threshold voltage (FIG. 7). (A)).

【0070】次いで、非晶質シリコン膜503を結晶化
して結晶質シリコン膜504を形成する。まず、微小結
晶(ポリシリコン)核を均一に有する非晶質シリコン膜
503表面に付着した不純物や自然酸化膜をフッ酸によ
り除去し清浄化してから、さらにその表面をオゾン水で
処理し、極薄い(1〜5nm)酸化膜を形成した後、シ
リコン膜に触媒となる金属元素、例えばニッケルを5p
pmの濃度で含む酢酸Ni溶液を塗布する。なお、触媒
元素の添加方法は上記したスピンコート法以外にもスパ
ッタ法や蒸着法等を用いて添加を行うことができる(図
7(B))。
Next, the amorphous silicon film 503 is crystallized to form a crystalline silicon film 504. First, impurities and natural oxide film adhering to the surface of the amorphous silicon film 503 having uniform fine crystal (polysilicon) nuclei are removed and cleaned with hydrofluoric acid, and then the surface is further treated with ozone water. After forming a thin (1 to 5 nm) oxide film, a metal element serving as a catalyst, for example, nickel (5 p) is formed on the silicon film.
Apply Ni acetate solution containing pm concentration. In addition to the spin coating method described above, the catalyst element can be added by a sputtering method, an evaporation method, or the like (FIG. 7B).

【0071】次いで、結晶化の工程に先立ち、400〜
500℃で1時間程度の加熱処理を行い、シリコン膜中
の水素を脱離させておくことが望ましい。その後、窒素
雰囲気中において、550〜600℃、本実施形態では
570℃で12時間の加熱処理を行うことにより、触媒
元素が添加された領域に連続粒界結晶核が発生し成長し
て結晶性シリコン膜が形成される。なお、結晶化工程の
後、結晶質シリコン膜にレーザー照射を行って、結晶質
シリコン膜の結晶性を改善してもよい。
Next, prior to the crystallization step, 400-
It is desirable that heat treatment be performed at 500 ° C. for about 1 hour so that hydrogen in the silicon film is released. Then, in a nitrogen atmosphere, by performing heat treatment at 550 to 600 ° C., 570 ° C. for 12 hours in the present embodiment, continuous grain boundary crystal nuclei are generated and grown in the region to which the catalytic element is added, and the crystallinity increases. A silicon film is formed. Note that after the crystallization step, the crystalline silicon film may be irradiated with laser to improve the crystallinity of the crystalline silicon film.

【0072】次いで、結晶質シリコン膜505上にバリ
ア層506を形成する。本実施形態では、成膜温度40
0℃、ガス流量SiH4:N2Oが4/800sccm、
圧力0.399×102Pa、RFパワー密度10/6
00W/cm2として、酸化シリコン膜を形成した。
Next, a barrier layer 506 is formed on the crystalline silicon film 505. In this embodiment, the film forming temperature is 40
0 ° C., gas flow SiH 4 : N 2 O 4/800 sccm,
Pressure 0.399 × 10 2 Pa, RF power density 10/6
A silicon oxide film was formed at 00 W / cm 2 .

【0073】続いて、バリア層506上にゲッタリング
領域となる第2の半導体膜507を形成する。第2の半
導体膜507には、シリコン膜を用いればよい。また、
ゲッタリングが十分に行われるように、第2の半導体膜
507には希ガス元素または炭素が1×1019〜2×1
22/cm3の濃度で添加されている。なお、希ガス元
素を含む半導体膜の形成方法の一例としては、希ガス元
素を含む雰囲気でシリコンからなるターゲットを用い、
非晶質シリコン膜からなるゲッタリング領域507を形
成すればよい。また、希ガス元素としてはヘリウム(H
e)、ネオン(Ne)、アルゴン(Ar)、クリプトン
(Kr)、キセノン(Xe)から選ばれた一種または複
数種を用い、中でも安価なガスであるアルゴン(Ar)
が好ましい。
Then, a second semiconductor film 507 to be a gettering region is formed on the barrier layer 506. A silicon film may be used for the second semiconductor film 507. Also,
The second semiconductor film 507 contains 1 × 10 19 to 2 × 1 of a rare gas element or carbon so that the gettering is sufficiently performed.
It is added at a concentration of 0 22 / cm 3 . As an example of a method for forming a semiconductor film containing a rare gas element, a target made of silicon is used in an atmosphere containing a rare gas element,
The gettering region 507 made of an amorphous silicon film may be formed. Further, as a rare gas element, helium (H
e), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), and xenon (Xe) are used, and one or more kinds thereof are used. Among them, argon (Ar), which is a cheap gas, is used.
Is preferred.

【0074】また、一導電型の不純物元素であるリンを
含むターゲットを用いてゲッタリング領域を形成した場
合、希ガス元素によるゲッタリングに加え、リンのクー
ロン力を利用してゲッタリングを行うこともできる。
When the gettering region is formed using a target containing phosphorus, which is an impurity element of one conductivity type, in addition to gettering by a rare gas element, gettering is performed by utilizing the Coulomb force of phosphorus. You can also

【0075】さらに、第2の半導体膜(ゲッタリング領
域)507は、ゲッタリング工程後、エッチングにより
除去するため、除去しやすい、例えば、第1の半導体膜
(結晶質シリコン膜505とエッチングの選択比が大き
い膜として非晶質半導体膜を用いるとよい。
Further, since the second semiconductor film (gettering region) 507 is removed by etching after the gettering step, it is easy to remove, for example, the first semiconductor film (crystalline silicon film 505 and etching are selected). An amorphous semiconductor film may be used as the film having a large ratio.

【0076】加熱処理を行い、結晶質シリコン膜505
中に残留する触媒元素(ニッケル)をゲッタリング領域
507に移動させ、濃度を低減、あるいは除去するゲッ
タリングを行う。ゲッタリングを行う加熱処理として
は、強光を照射する処理または加熱処理を行い、結晶質
シリコン膜505に含まれるニッケルがほとんど存在し
ない、即ち膜中のニッケル濃度が1×1018/cm3
下、望ましくは1×101 7/cm3以下になるように十
分ゲッタリングする(図7(C))。
The crystalline silicon film 505 is subjected to heat treatment.
Gettering is performed to move the catalyst element (nickel) remaining therein to the gettering region 507 to reduce or remove the concentration. As the heat treatment for performing gettering, strong light irradiation or heat treatment is performed, and almost no nickel contained in the crystalline silicon film 505 exists, that is, the nickel concentration in the film is 1 × 10 18 / cm 3 or less. desirably sufficiently gettered to be less than 1 × 10 1 7 / cm 3 ( Fig. 7 (C)).

【0077】次いで、バリア層506をエッチングスト
ッパーとして、ゲッタリング領域507のみをエッチン
グして選択的に除去した後、フッ酸等を用いてバリア層
506を除去する。
Then, only the gettering region 507 is etched and selectively removed using the barrier layer 506 as an etching stopper, and then the barrier layer 506 is removed using hydrofluoric acid or the like.

【0078】このようにして、連続粒界結晶中にポリシ
リコンの微小結晶粒が均一に分布した結晶性シリコン薄
膜が得られる。その後さらに結晶性シリコン膜505の
品質を向上させることを目的として、酸化処理を行う。
減圧CVD装置で20nm厚の酸化シリコン膜を成膜し
(図示せず)、950℃で熱酸化処理を行って、酸化シ
リコン膜/酸化シリコン膜が酸化された部分=20:6
0(nm)の比率で熱酸化膜が形成される。
In this way, a crystalline silicon thin film in which fine crystal grains of polysilicon are uniformly distributed in the continuous grain boundary crystal can be obtained. After that, oxidation treatment is further performed for the purpose of further improving the quality of the crystalline silicon film 505.
A silicon oxide film having a thickness of 20 nm is formed by a low pressure CVD apparatus (not shown), and a thermal oxidation process is performed at 950 ° C. to obtain a silicon oxide film / a portion where the silicon oxide film is oxidized = 20: 6.
A thermal oxide film is formed at a ratio of 0 (nm).

【0079】熱酸化膜をエッチングした後、熱酸化処理
によって35nm厚になった結晶質シリコン膜505を
パターニングし、例えば、図7(D)に示すような形状
の半導体層508〜511を形成する。
After etching the thermal oxide film, the crystalline silicon film 505 having a thickness of 35 nm is patterned by the thermal oxidation process to form semiconductor layers 508 to 511 having a shape as shown in FIG. 7D, for example. .

【0080】次いで、半導体層508〜511を覆っ
て、第2の絶縁膜(ゲート絶縁膜)512として30n
m厚の酸化シリコン膜を形成する。次いで、後に保持容
量204となる領域の半導体層511を保持容量の下部
電極とするために、半導体層511の真上の領域のゲー
ト絶縁膜を選択的にエッチングするためのレジストから
なるマスク513を形成し、ゲート絶縁膜を除去してリ
ンを添加する(図8(A))。
Next, the semiconductor layers 508 to 511 are covered with 30 n as a second insulating film (gate insulating film) 512.
A silicon oxide film having a thickness of m is formed. Then, in order to use the semiconductor layer 511 in the region to be the storage capacitor 204 later as a lower electrode of the storage capacitor, a mask 513 made of a resist for selectively etching the gate insulating film in the region directly above the semiconductor layer 511 is formed. After formation, the gate insulating film is removed and phosphorus is added (FIG. 8A).

【0081】この後、レジストからなるマスク513を
除去して、2層目のゲート絶縁膜512bとして50n
m厚の酸化シリコン膜を形成する(図8(B))。
After that, the mask 513 made of resist is removed, and 50 n is formed as the second-layer gate insulating film 512b.
A silicon oxide film having a thickness of m is formed (FIG. 8B).

【0082】半導体層508〜511を形成した後、T
FTのしきい値を制御するために微量な不純物元素(ボ
ロンまたはリン)のドーピングを行ってもよい。この不
純物添加工程は、半導体膜の結晶化工程の前、半導体膜
の結晶化工程の後、または、ゲート絶縁膜512aを形
成する工程の後のいずれかに行えばよい。
After forming the semiconductor layers 508 to 511, T
A slight amount of impurity element (boron or phosphorus) may be doped to control the threshold value of FT. This impurity addition step may be performed either before the semiconductor film crystallization step, after the semiconductor film crystallization step, or after the step of forming the gate insulating film 512a.

【0083】この後、第1の絶縁膜502およびゲート
絶縁膜512に選択的なエッチングを行って、ゲート線
501に到達するコンタクトホールを形成する。次い
で、ゲート絶縁膜512上に導電膜を形成し、パターニ
ングして各画素のチャネル形成領域上にゲート電極51
4〜516、容量配線(保持容量の上部電極)517を
形成する。容量配線517が形成される領域のゲート絶
縁膜512は、2層目のゲート絶縁膜のみであるため他
の領域より薄くしてあり、保持容量の増大が図られてい
る。また、ゲート電極516は、ゲート線501とコン
タクトホールを通じて電気的に接続している(図8
(C))。
After that, the first insulating film 502 and the gate insulating film 512 are selectively etched to form a contact hole reaching the gate line 501. Next, a conductive film is formed on the gate insulating film 512 and patterned to form the gate electrode 51 on the channel formation region of each pixel.
4 to 516 and capacitor wiring (upper electrode of storage capacitor) 517 are formed. Since the gate insulating film 512 in the region where the capacitor wiring 517 is formed is only the second-layer gate insulating film, the gate insulating film 512 is thinner than the other regions, so that the storage capacitance is increased. Further, the gate electrode 516 is electrically connected to the gate line 501 through a contact hole (FIG. 8).
(C)).

【0084】ゲート電極および容量配線を形成するため
の導電膜は、導電型を付与する不純物元素が添加された
ポリシリコン膜やWSix膜(x=2.0〜2.8)、A
l、Ta、W、Cr、Mo等の導電性材料およびその積
層構造により300nm程度の膜厚で形成しているが、
上記の導電性材料の単層でもよい。
The conductive film for forming the gate electrode and the capacitor wiring is a polysilicon film to which an impurity element imparting a conductivity type is added, a WSi x film (x = 2.0 to 2.8), A
Although it is formed with a film thickness of about 300 nm by a conductive material such as l, Ta, W, Cr, and Mo and its laminated structure,
It may be a single layer of the above-mentioned conductive material.

【0085】次いで、半導体層508〜511を活性層
としたTFTを形成するため、半導体層に選択的にn型
またはp型を付与する不純物元素(以下、n型不純物元
素またはp型不純物元素という)を添加して、低抵抗の
ソース領域およびドレイン領域、さらに、LDD領域を
形成する。このLDD領域はソース領域及びドレイン領
域と同様に不純物元素が添加されている。
Next, in order to form a TFT in which the semiconductor layers 508 to 511 are active layers, an impurity element that selectively imparts n-type or p-type to the semiconductor layer (hereinafter referred to as an n-type impurity element or a p-type impurity element). ) Is added to form low-resistance source and drain regions, and LDD regions. An impurity element is added to this LDD region similarly to the source region and the drain region.

【0086】こうして半導体層508〜511にソース
領域とドレイン領域とに挟まれたチャネル形成領域が形
成される(図9(A))。
Thus, a channel formation region sandwiched between the source region and the drain region is formed in the semiconductor layers 508 to 511 (FIG. 9A).

【0087】次いで、ゲート電極514〜516および
容量配線517を覆う第3の絶縁膜(第1の層間絶縁
膜)518を形成する。この第3の絶縁膜518は、酸
化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、
またはこれらの膜を組み合わせた積層膜で70nm厚程
度に形成すればよい(図9(B))。
Next, a third insulating film (first interlayer insulating film) 518 is formed to cover the gate electrodes 514 to 516 and the capacitor wiring 517. The third insulating film 518 is a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film,
Alternatively, a laminated film in which these films are combined may be formed to have a thickness of approximately 70 nm (FIG. 9B).

【0088】次いで、第4の絶縁膜(第2の層間絶縁
膜)519を形成する。第4の絶縁膜は、有機絶縁物材
料膜、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化
シリコン膜のいずれかを材料として、800nm厚で形
成する。
Next, a fourth insulating film (second interlayer insulating film) 519 is formed. The fourth insulating film is formed with a thickness of 800 nm using any of an organic insulating material film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film as a material.

【0089】次いで、ゲート絶縁膜512、第3の絶縁
膜518および第4の絶縁膜519に、半導体層508
〜510に通じるコンタクトホールを形成する。そして
第4の絶縁膜519上にコンタクトホールを通じて半導
体層508〜511に達する導電膜を形成しパターニン
グすることでそれぞれのTFTを電気的に接続するため
の接続配線およびソース線520〜525を形成する。
これらの配線を形成するための導電膜はAl、W、T
i、TiNを主成分とする膜、またはそれらの積層構造
(本実施例では、Tiを含むAl膜をTiで挟み込んだ
3層構造としている)を有する導電膜を厚さ500nm
となるように形成し、パターニングしている。なお、ソ
ース線525は保持容量上部を通って、半導体層510
と電気的に接続されている(図9(C))。
Then, the semiconductor layer 508 is formed on the gate insulating film 512, the third insulating film 518, and the fourth insulating film 519.
A contact hole leading to 510 is formed. Then, a conductive film reaching the semiconductor layers 508 to 511 through contact holes is formed over the fourth insulating film 519 and patterned to form connection wirings and source lines 520 to 525 for electrically connecting the respective TFTs. .
Conductive films for forming these wirings are made of Al, W, T
A film containing i, TiN as a main component, or a conductive film having a laminated structure thereof (in this embodiment, a three-layer structure in which an Al film containing Ti is sandwiched between Ti layers) is formed to a thickness of 500 nm.
Is formed and patterned. Note that the source line 525 passes through the storage capacitor and passes through the semiconductor layer 510.
Is electrically connected to (FIG. 9 (C)).

【0090】次いで、接続配線を覆う第5の絶縁膜52
6をアクリル等の有機絶縁膜から1000nm厚に形成
する(図10(A))。第5の絶縁膜526上にAl、
Ti、W、Cr、または黒色樹脂等の高い遮光性を持つ
膜をパターニングして遮光膜527を形成する。この遮
光膜527は画素の開口部以外を遮光するように網目状
に配置する。さらに、この遮光膜527を覆うように第
5の絶縁膜526と同じ材料からなる第6の絶縁膜52
8を形成し、接続配線524に通じるコンタクトホール
を第5の絶縁膜526および第6の絶縁膜528に形成
する。
Then, a fifth insulating film 52 for covering the connection wiring is formed.
6 is formed in a thickness of 1000 nm from an organic insulating film such as acrylic (FIG. 10A). Al on the fifth insulating film 526,
A light-shielding film 527 is formed by patterning a film having a high light-shielding property such as Ti, W, Cr, or black resin. The light-shielding film 527 is arranged in a mesh shape so as to shield the portions other than the openings of the pixels from light. Furthermore, the sixth insulating film 52 made of the same material as the fifth insulating film 526 is formed so as to cover the light shielding film 527.
8 is formed, and a contact hole communicating with the connection wiring 524 is formed in the fifth insulating film 526 and the sixth insulating film 528.

【0091】次いで、ITO等の透明導電膜を100n
m厚形成し、パターニングすることで画素電極529を
形成する(図10(B))。
Next, a transparent conductive film such as ITO is deposited to 100 n.
Then, the pixel electrode 529 is formed by forming the pixel electrode 529 with a thickness of m (FIG. 10B).

【0092】図11は、ここまで形成された状態の上面
図を示したものであり、図中のA−A'線に沿った概略
断面図が図10(B)のA−A'線部分に相当し、B−
B'線に沿った概略断面図が図10(B)のB−B'線部
分に相当する。
FIG. 11 shows a top view of the state so far formed, and a schematic cross-sectional view taken along the line AA ′ in the drawing is a line AA ′ part of FIG. 10B. Equivalent to B-
A schematic cross-sectional view taken along the line B'corresponds to the line BB 'of FIG. 10 (B).

【0093】こうして形成されたアクティブマトリクス
基板に液晶層を配向させる配向膜を形成し、公知のセル
組み技術を用いて対向電極および配向膜が形成された対
向基板とアクティブマトリクス基板とを貼り合わせた
後、液晶を注入して封止することでアクティブマトリク
ス型液晶表示装置を完成させた。
An alignment film for aligning the liquid crystal layer is formed on the active matrix substrate thus formed, and the counter substrate having the counter electrode and the alignment film formed thereon is bonded to the active matrix substrate by using a known cell assembly technique. Then, a liquid crystal was injected and sealed to complete an active matrix type liquid crystal display device.

【0094】(実施形態7)本実施形態では、実施形態
6で作製されたアクティブマトリクス型液晶表示装置の
構成を説明する。
(Embodiment 7) In this embodiment, the structure of the active matrix liquid crystal display device manufactured in Embodiment 6 will be described.

【0095】図8において、アクティブマトリクス基板
は基板500上に形成された画素部と駆動回路605と
その他の信号処理回路とで構成される。画素部には画素
TFT603と保持容量604とが設けられ、画素部の
周辺に設けられる駆動回路はCMOS回路を基本として
構成されている。
In FIG. 8, the active matrix substrate is composed of a pixel portion formed on the substrate 500, a driving circuit 605 and other signal processing circuits. A pixel TFT 603 and a storage capacitor 604 are provided in the pixel portion, and a driver circuit provided in the periphery of the pixel portion is basically formed of a CMOS circuit.

【0096】容量配線517は、ソース線523と平行
な方向に設けられ、保持容量604の上部電極として機
能している。
The capacitor wiring 517 is provided in a direction parallel to the source line 523 and functions as an upper electrode of the storage capacitor 604.

【0097】駆動回路605からは、それぞれゲート線
501、ソース線523が画素部に延在し、画素TFT
603に接続している。また、フレキシブルプリント配
線板(Flexible Printed Circuit :FPC)701が外部
入力端子702に接続していて画像信号などを入力する
のに用いる。FPC701は補強樹脂によって強固に接
着されており、接続配線で、それぞれの駆動回路に接続
している。また、対向基板700には図示していない
が、遮光膜や透明電極が設けられている。本実施形態
は、実施形態1〜3で開示されたいずれかの方法を用い
て形成されたアクティブマトリクス基板を用いて作製す
ることができる。
From the drive circuit 605, the gate line 501 and the source line 523 extend to the pixel portion, respectively, and the pixel TFT
It is connected to 603. A flexible printed circuit (FPC) 701 is connected to an external input terminal 702 and used to input an image signal or the like. The FPC 701 is firmly adhered by a reinforcing resin, and is connected to each drive circuit by connection wiring. Although not shown, the counter substrate 700 is provided with a light shielding film and a transparent electrode. This embodiment can be manufactured using an active matrix substrate formed by any of the methods disclosed in Embodiments 1 to 3.

【0098】(実施形態8)本発明を実施して形成され
たCMOS回路や画素部はアクティブマトリクス型液晶
ディスプレイ(液晶表示装置)に用いることができる。
即ち、それら液晶表示装置を表示部に組み込んだ電気器
具全てに本発明を実施できる。
(Embodiment 8) The CMOS circuit and the pixel portion formed by implementing the present invention can be used for an active matrix type liquid crystal display (liquid crystal display device).
That is, the present invention can be applied to all electric appliances in which the liquid crystal display device is incorporated in the display section.

【0099】その様な電気器具としては、プロジェクタ
ーを挙げることができる。プロジェクターの一例を図1
3、14に示す。
A projector can be used as such an electric appliance. An example of a projector
3 and 14 are shown.

【0100】まず、図13(A)では単板式のプロジェ
クターの一例を示す。図13(A)に示すプロジェクタ
ーは、光源光学系2501、液晶表示装置2502、投
射光学系2503、位相差板2504を有している。投
射光学系2503は、投射レンズを備えた複数の光学レ
ンズで構成される。なお、投射光学系2503は1つの
投射レンズで構成されていても良い。また、図示してい
ないが、表示をカラー化するために液晶表示装置250
2にはカラーフィルターが形成されている。
First, FIG. 13A shows an example of a single plate type projector. The projector illustrated in FIG. 13A includes a light source optical system 2501, a liquid crystal display device 2502, a projection optical system 2503, and a retardation plate 2504. The projection optical system 2503 is composed of a plurality of optical lenses including a projection lens. The projection optical system 2503 may be composed of one projection lens. Although not shown, a liquid crystal display device 250 is provided for colorizing the display.
2 has a color filter formed thereon.

【0101】また、図13(B)に示した単板式のプロ
ジェクターは、図13(A)の応用例であって、画素に
カラーフィルターを設ける代わりにRGB回転カラーフ
ィルター円盤2505を用いて表示映像のカラー化を行
っている例である。
Further, the single-plate type projector shown in FIG. 13B is an application example of FIG. 13A, in which an RGB rotating color filter disc 2505 is used instead of providing a color filter for a pixel. This is an example of performing colorization of.

【0102】また、図13(C)に示した単板式のプロ
ジェクターは、カラーフィルターレス単板式プロジェク
ターとよばれており、液晶表示装置2516にマイクロ
レンズアレイ2515を設け、B用ダイクロイックミラ
ー2512、G用ダイクロイックミラー2513、R用
ダイクロイックミラー2514を用いて表示映像のカラ
ー化を行っている。投射光学系2517は投射レンズを
備えた複数の光学レンズで構成される。なお、一つのレ
ンズから構成されていてもよい。
Further, the single plate type projector shown in FIG. 13C is called a color filterless single plate type projector, in which a liquid crystal display device 2516 is provided with a microlens array 2515, and B dichroic mirrors 2512, G are provided. The display image is colorized by using the R dichroic mirror 2513 and the R dichroic mirror 2514. The projection optical system 2517 is composed of a plurality of optical lenses including a projection lens. Note that it may be composed of one lens.

【0103】続いて、図14(A)ではフロント型プロ
ジェクターを示す。フロント型プロジェクターは、投射
装置2601、スクリーン2602等を含む。
Next, FIG. 14A shows a front type projector. The front type projector includes a projection device 2601, a screen 2602, and the like.

【0104】図14(B)はリア型プロジェクターであ
り、本体2701、投射装置2702、ミラー270
3、スクリーン2704等を含む。
FIG. 14B shows a rear type projector, which includes a main body 2701, a projection device 2702, and a mirror 270.
3, screen 2704 and the like.

【0105】なお、図14(C)は、図14(A)及び
図14(B)中における投射装置2601、2702の
構造の一例を示した図である。投射装置2601、27
02は、光源光学系2801、ミラー2802、280
4〜2806、ダイクロイックミラー2803、プリズ
ム2807、液晶表示装置2808、位相差板280
9、投射光学系2810で構成される。投射光学系28
10は、投射レンズを含む光学系で構成される。図14
(C)中において矢印で示した光路に実施者が適宜、光
学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調
節するためのフィルム、IRフィルム等の光学系を設け
てもよい。
Note that FIG. 14C is a diagram showing an example of the structure of the projection devices 2601 and 2702 in FIGS. 14A and 14B. Projection device 2601, 27
02 is a light source optical system 2801, mirrors 2802, 280
4 to 2806, dichroic mirror 2803, prism 2807, liquid crystal display device 2808, retardation plate 280.
9, a projection optical system 2810. Projection optical system 28
Reference numeral 10 is composed of an optical system including a projection lens. 14
The practitioner may appropriately provide an optical system such as an optical lens, a film having a polarization function, a film for adjusting the phase difference, an IR film, etc. in the optical path indicated by the arrow in (C).

【0106】また、図14(D)は、図14(C)中に
おける光源光学系2801の構造の一例を示した図であ
る。本実施形態では、光源光学系2801は、リフレク
ター2811、光源2812、レンズアレイ2813、
2814、偏光変換素子2815、集光レンズ2816
で構成される。なお、図14(D)に示した光源光学系
は一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系
に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィ
ルムや、位相差を調節するフィルム、IRフィルム等の
光学系を設けてもよい。
FIG. 14D is a diagram showing an example of the structure of the light source optical system 2801 in FIG. 14C. In the present embodiment, the light source optical system 2801 includes a reflector 2811, a light source 2812, a lens array 2813,
2814, polarization conversion element 2815, condenser lens 2816
Composed of. The light source optical system shown in FIG. 14D is an example and is not particularly limited. For example, the practitioner may appropriately provide an optical system such as an optical lens, a film having a polarization function, a film for adjusting a phase difference, and an IR film in the light source optical system.

【0107】ただし、図14に示したプロジェクターに
おいては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示して
おり、反射型の液晶表示装置の適用例は図示していな
い。
However, the projector shown in FIG. 14 shows a case where a transmissive electro-optical device is used, and an application example of a reflective liquid crystal display device is not shown.

【0108】以上の様に、本発明を用いて作製された液
晶表示装置はプロジェクターに適用することができる。
As described above, the liquid crystal display device manufactured by using the present invention can be applied to a projector.

【0109】[0109]

【発明の効果】本発明により得られる結晶性シリコン膜
は、連続粒界結晶からなる結晶性半導体膜中に、微小結
晶粒(ポリシリコン)を含んでおり、これがキャリアの
トラップサイトとして機能するため、半導体層に光が照
射されてキャリアが励起されたとしても、電子/正孔対
のライフタイムを短くすることができ、光リーク電流を
低くすることができ、かつ高い電界効果移動度を保つこ
とができる。
The crystalline silicon film obtained by the present invention contains fine crystal grains (polysilicon) in the crystalline semiconductor film composed of continuous grain boundary crystals, and this serves as a trap site for carriers. Even if the semiconductor layer is irradiated with light and carriers are excited, the lifetime of the electron / hole pair can be shortened, the light leakage current can be reduced, and high field effect mobility can be maintained. be able to.

【0110】このような結晶性シリコン膜を例えば表示
装置の画素部のスイッチング素子(スイッチングTF
T)に用いれば、もし装置の構造上内部で迷光が発生し
TFTの半導体層に入射してキャリアが誘起されてしま
ったとしても、光リーク電流を抑制することができる。
また、TFT自体で光感度(光リーク電流)を低減する
ことができるため、より簡素な遮光構造を採用すること
ができ、製造コストの低減を実現することも可能であ
る。
Such a crystalline silicon film is used, for example, as a switching element (switching TF) in a pixel portion of a display device.
When used for T), even if stray light is generated inside the device and enters the semiconductor layer of the TFT to induce carriers, the light leak current can be suppressed.
Further, since the TFT itself can reduce the photosensitivity (light leakage current), it is possible to adopt a simpler light-shielding structure and reduce the manufacturing cost.

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

【図1】 本発明を用いた結晶化方法の一例を示す図
(実施形態1)。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a crystallization method using the present invention (Embodiment 1).

【図2】 本発明を用いた結晶化方法の一例を示す図
(実施形態2)。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a crystallization method using the present invention (Embodiment 2).

【図3】 本発明を用いた結晶化方法の一例を示す図
(実施形態3)。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a crystallization method using the present invention (Embodiment 3).

【図4】 本発明を用いた結晶化方法の一例を示す図
(実施形態3)。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a crystallization method using the present invention (Embodiment 3).

【図5】 実施の形態の一例を示す図(実施形態4)。FIG. 5 is a diagram showing an example of an embodiment (Embodiment 4).

【図6】 実施の形態の一例を示す図(実施形態5)。FIG. 6 is a diagram showing an example of an embodiment (Embodiment 5).

【図7】 本発明を用いて表示装置を作製するプロセス
を示す図(その1)。
FIG. 7 is a diagram (1) showing a process for manufacturing a display device using the present invention.

【図8】 本発明を用いて表示装置を作製するプロセス
を示す図(その2)。
FIG. 8 is a view (No. 2) showing a process for manufacturing a display device using the present invention.

【図9】 本発明を用いて表示装置を作製するプロセス
を示す図(その3)。
FIG. 9 is a view (No. 3) showing a process for manufacturing a display device using the present invention.

【図10】 本発明を用いて表示装置を作製するプロセ
スを示す図(その4)。
FIG. 10 is a view (No. 4) showing a process for manufacturing a display device using the present invention.

【図11】 本発明を用いて作製された表示装置の上面
図。
FIG. 11 is a top view of a display device manufactured using the present invention.

【図12】 本発明を用いて作製されたアクティブマト
リクス型液晶表示装置の構成を示す図。
FIG. 12 illustrates a structure of an active matrix liquid crystal display device manufactured by using the present invention.

【図13】 本発明を適用して得られた表示装置を用い
た電気器具の一例を示す図。
FIG. 13 is a diagram showing an example of an electric appliance using a display device obtained by applying the present invention.

【図14】 本発明を適用して得られた表示装置を用い
た電気器具の一例を示す図。
FIG. 14 is a diagram showing an example of an electric appliance using a display device obtained by applying the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 基板 101 下地絶縁膜 102 微小結晶(ポリシリコン)核を均一に含む非晶
質シリコン膜 103 触媒元素含有層 104 自然発生核および連続粒界結晶核から成長した
結晶粒を均一に含む結晶性シリコン膜
100 Substrate 101 Base Insulating Film 102 Amorphous Silicon Film 103 Containing Fine Crystal (Polysilicon) Nuclei Uniformly 103 Catalyst Element-Containing Layer 104 Crystalline Silicon Containing Crystal Grains Uniformly Grown from Spontaneous Nuclei and Continuous Grain Boundary Crystal Nuclei film

フロントページの続き (72)発明者 上田 徹 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Fターム(参考) 2H092 JA25 JA29 JA33 JA38 JA42 JA46 JB13 JB38 JB42 JB51 JB63 JB69 MA07 MA12 MA29 MA35 MA37 5F052 AA02 AA11 AA17 BA02 BB02 BB07 DA01 DA02 DB02 EA16 FA06 FA19 JA01 5F110 AA01 AA21 BB02 BB04 CC02 DD01 DD02 DD03 DD05 DD13 DD14 DD15 DD17 DD25 EE03 EE04 EE05 EE09 EE14 FF02 FF09 GG02 GG13 GG14 GG25 GG32 GG45 GG47 GG51 GG58 GG60 HL01 HL03 HL04 HL06 HL12 HM15 NN03 NN04 NN22 NN23 NN24 NN27 NN42 NN44 NN46 NN47 NN48 NN49 NN72 NN73 PP01 PP03 PP04 PP05 PP10 PP13 PP23 PP29 PP34 PP35 QQ09 QQ28 Continued front page    (72) Inventor Toru Ueda             22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka             Inside the company F-term (reference) 2H092 JA25 JA29 JA33 JA38 JA42                       JA46 JB13 JB38 JB42 JB51                       JB63 JB69 MA07 MA12 MA29                       MA35 MA37                 5F052 AA02 AA11 AA17 BA02 BB02                       BB07 DA01 DA02 DB02 EA16                       FA06 FA19 JA01                 5F110 AA01 AA21 BB02 BB04 CC02                       DD01 DD02 DD03 DD05 DD13                       DD14 DD15 DD17 DD25 EE03                       EE04 EE05 EE09 EE14 FF02                       FF09 GG02 GG13 GG14 GG25                       GG32 GG45 GG47 GG51 GG58                       GG60 HL01 HL03 HL04 HL06                       HL12 HM15 NN03 NN04 NN22                       NN23 NN24 NN27 NN42 NN44                       NN46 NN47 NN48 NN49 NN72                       NN73 PP01 PP03 PP04 PP05                       PP10 PP13 PP23 PP29 PP34                       PP35 QQ09 QQ28

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】連続粒界結晶からなる結晶性半導体膜中
に、微少結晶粒を含む半導体層を有することを特徴とす
る半導体装置。
1. A semiconductor device having a semiconductor layer containing fine crystal grains in a crystalline semiconductor film formed of continuous grain boundary crystals.
【請求項2】連続粒界結晶からなる結晶性半導体膜中
に、前記連続粒界結晶とは不連続の粒界で囲まれた微少
結晶粒を含む半導体層を有することを特徴とする半導体
装置。
2. A semiconductor device comprising a crystalline semiconductor film composed of continuous grain boundary crystals, and a semiconductor layer containing fine crystal grains surrounded by grain boundaries discontinuous with the continuous grain boundary crystals. .
【請求項3】請求項1または請求項2において、前記微
少結晶粒の平均粒径は、0.01〜1μmであることを
特徴とする半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the average grain size of the fine crystal grains is 0.01 to 1 μm.
【請求項4】絶縁体上に非晶質シリコン膜を形成する工
程と、 前記非晶質シリコン膜に金属元素を添加する工程と、 加熱処理を行い、結晶性シリコン膜を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の作製方法。
4. A step of forming an amorphous silicon film on an insulator, a step of adding a metal element to the amorphous silicon film, a step of performing heat treatment to form a crystalline silicon film,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項5】絶縁体上に5×106〜5×1011個/c
2の密度で結晶核を有する非晶質シリコン膜を形成す
る工程と、 前記非晶質シリコン膜に金属元素を添加する工程と、 加熱処理を行い、結晶性シリコン膜を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の作製方法。
5. An insulator, 5 × 10 6 to 5 × 10 11 pieces / c
a step of forming an amorphous silicon film having crystal nuclei at a density of m 2 , a step of adding a metal element to the amorphous silicon film, a step of performing heat treatment to form a crystalline silicon film,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項6】絶縁体上に非晶質シリコン膜を形成する工
程と、 前記非晶質シリコン膜上にマスク絶縁膜を形成する工程
と、 前記非晶質シリコン膜の前記マスク絶縁膜の開口部から
露出した選択された領域に金属元素を添加する工程と、 加熱処理を行い、結晶性シリコン膜を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の作製方法。
6. A step of forming an amorphous silicon film on an insulator, a step of forming a mask insulating film on the amorphous silicon film, and an opening of the mask insulating film of the amorphous silicon film. A step of adding a metal element to a selected region exposed from the part, a step of performing a heat treatment to form a crystalline silicon film,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項7】絶縁体上に非晶質シリコン膜を形成する工
程と、 第1の加熱処理を行い、非晶質シリコン膜に5×106
〜5×1011個/cm2の密度で結晶核を発生させる工
程と、 前記結晶核を有する非晶質シリコン膜に金属元素を添加
する工程と、 第2の加熱処理を行い、結晶性シリコン膜を形成する工
程と、を含むことを特徴とする半導体装置の作製方法。
7. A step of forming an amorphous silicon film on an insulator and a first heat treatment are performed to form 5 × 10 6 on the amorphous silicon film.
A step of generating crystal nuclei at a density of ˜5 × 10 11 pieces / cm 2 , a step of adding a metal element to the amorphous silicon film having the crystal nuclei, a second heat treatment, and crystalline silicon A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of forming a film.
【請求項8】絶縁体上に非晶質シリコン膜を形成する工
程と、 前記非晶質シリコン膜に金属元素を添加する工程と、 第1の加熱処理を行い、結晶性シリコン膜を形成する工
程と、 前記結晶性シリコン膜上にバリア層、前記バリア層上に
希ガス元素を含む半導体膜を形成する工程と、 第2の加熱処理を行い、前記結晶性シリコン膜に添加さ
れた金属元素を前記半導体膜に移動させる工程と、を含
むことを特徴とする半導体装置の作製方法。
8. A crystalline silicon film is formed by performing a step of forming an amorphous silicon film on an insulator, a step of adding a metal element to the amorphous silicon film, and a first heat treatment. A step of forming a barrier layer on the crystalline silicon film, a step of forming a semiconductor film containing a rare gas element on the barrier layer, and a second heat treatment for adding a metal element to the crystalline silicon film. And a step of moving the semiconductor film to the semiconductor film.
【請求項9】絶縁体上に非晶質シリコン膜を形成する工
程と、 前記非晶質シリコン膜上にマスク絶縁膜を形成する工程
と、 前記マスク絶縁膜の開口部から露出した前記非晶質シリ
コン膜の選択された領域に金属元素を添加する工程と、 第1の加熱処理を行い、結晶性シリコン膜を形成する工
程と、 前記マスク絶縁膜の開口部から露出した前記結晶性シリ
コン膜の選択された領域にゲッタリング作用を有する元
素を添加する工程と、 第2の加熱処理を行い、前記金属元素を前記ゲッタリン
グ作用を有する元素が添加された領域に移動させる工程
と、を含むことを特徴とする半導体装置の作製方法。
9. A step of forming an amorphous silicon film on an insulator, a step of forming a mask insulating film on the amorphous silicon film, and the amorphous material exposed from an opening of the mask insulating film. A metal element to a selected region of the crystalline silicon film, performing a first heat treatment to form a crystalline silicon film, and exposing the crystalline silicon film from the opening of the mask insulating film. A step of adding an element having a gettering effect to the selected region, and a step of performing a second heat treatment to move the metal element to the region to which the element having a gettering effect is added. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項10】請求項4乃至請求項9のいずれか一項に
おいて、前記金属元素は、Ni、Fe、Co、Sn、P
b、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu、Au
のいずれか一種または複数種の元素であることを特徴と
する半導体装置の作製方法。
10. The metal element according to claim 4, wherein the metal element is Ni, Fe, Co, Sn or P.
b, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Cu, Au
2. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that it is any one kind or plural kinds of elements.
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