JPH0897145A - Manufacture of semiconductor device, and manufacture of film transistor, and liquid crystal display - Google Patents
Manufacture of semiconductor device, and manufacture of film transistor, and liquid crystal displayInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方
法、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor)の製造方
法、液晶ディスプレイ(LCD:Liqid Crystal Displa
y)に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, a method for manufacturing a thin film transistor (Thin Film Transistor), and a liquid crystal display (LCD).
y).
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、アクティブマトリクス方式LCD
の画素駆動素子(画素駆動用トランジスタ)として、透
明絶縁基板上に形成された多結晶シリコン膜を能動層に
用いた薄膜トランジスタ(以下、多結晶シリコンTFT
という)の開発が進められている。2. Description of the Related Art In recent years, active matrix LCDs
As a pixel driving element (pixel driving transistor), a thin film transistor using a polycrystalline silicon film formed on a transparent insulating substrate as an active layer (hereinafter, referred to as a polycrystalline silicon TFT).
That is) is under development.
【0003】多結晶シリコンTFTは、非晶質シリコン
膜を能動層に用いた薄膜トランジスタに比べ、移動度が
大きく駆動能力が高いという利点がある。そのため、多
結晶シリコンTFTを用いれば、高性能なLCDを実現
できる上に、画素部(表示部)だけでなく周辺駆動回路
(ドライバ部)までを同一基板上に一体に形成すること
ができる。Polycrystalline silicon TFTs have the advantage of higher mobility and higher driving capability than thin film transistors using an amorphous silicon film as an active layer. Therefore, if a polycrystalline silicon TFT is used, a high-performance LCD can be realized, and not only the pixel section (display section) but also the peripheral drive circuit (driver section) can be integrally formed on the same substrate.
【0004】このような多結晶シリコンTFTにおい
て、能動層としての多結晶シリコン膜の形成方法として
は、基板上に直接多結晶シリコン膜を堆積させる方法や
基板上に非晶質シリコン膜を形成した後に、これを多結
晶化する方法等がある。このうち、多結晶シリコン膜を
直接基板に堆積させる方法は、例えば、CVD法を用
い、高温下で堆積させるという比較的簡単な工程であ
る。In such a polycrystalline silicon TFT, as a method of forming a polycrystalline silicon film as an active layer, a method of directly depositing a polycrystalline silicon film on a substrate or an amorphous silicon film is formed on a substrate. Later, there is a method of polycrystallizing the same. Of these, the method of directly depositing the polycrystalline silicon film on the substrate is a relatively simple process of depositing at high temperature using, for example, the CVD method.
【0005】また、非晶質シリコン膜を堆積した後にこ
れを多結晶化するには、固相成長法が一般的である。こ
の固相成長法は、非晶質シリコン膜に600℃前後で長
時間の熱処理を行うことにより、固体のままで多結晶化
させて多結晶シリコン膜を得る方法である。非晶質シリ
コンの堆積には、CVD法、蒸着法、スパッタ法などが
用いられるが、いずれの方法でも、堆積温度を600℃
程度の低温にしておくことにより、堆積されたシリコン
膜が非晶質状態となる。In order to polycrystallize an amorphous silicon film after depositing it, a solid phase growth method is generally used. This solid-phase growth method is a method in which an amorphous silicon film is subjected to heat treatment at about 600 ° C. for a long time to polycrystallize it in a solid state to obtain a polycrystalline silicon film. A CVD method, a vapor deposition method, a sputtering method, or the like is used for depositing amorphous silicon, and the deposition temperature is 600 ° C. in any method.
By keeping the temperature at about a low temperature, the deposited silicon film becomes amorphous.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】前者の、多結晶シリコ
ン膜の直付け法にあっては、形成した膜の粒径が小さ
く、優れた特性のTFTを製造することが難しいという
問題がある。後者の、非晶質シリコン膜を多結晶化する
固相成長法では、固相成長後の粒径が、非晶質シリコン
膜の膜厚に依存することから、大きな粒径を得るため
に、当初、非晶質シリコン膜を2000〜3000Å堆
積し、これを固相成長させ、更に、多結晶シリコン膜の
表面を酸化させた後、この酸化部分を取り除き、最終的
に500Å程度の膜厚にしている。The former method of directly attaching a polycrystalline silicon film has a problem that it is difficult to manufacture a TFT having excellent characteristics because the formed film has a small grain size. In the latter case, in the solid phase growth method for polycrystallizing the amorphous silicon film, the particle size after solid phase growth depends on the film thickness of the amorphous silicon film. Initially, an amorphous silicon film was deposited to 2000 to 3000 liters, solid-phase growth was performed on the amorphous silicon film, and the surface of the polycrystalline silicon film was further oxidized. Then, the oxidized portion was removed to finally make the thickness about 500 liters. ing.
【0007】しかしながら、この後者の方法では、 固相成長後の膜の結晶に転位等の欠陥が多く存在し、
リーク電流が多い。 固相成長後の膜の結晶間に非晶質部分が残り、特性が
劣る。 酸化時に、多結晶シリコン膜の粒界の一部も酸化され
て、特性が劣化する。 酸化部分除去後の多結晶シリコン膜の表面が荒れる。However, in this latter method, many defects such as dislocations are present in the crystal of the film after solid phase growth,
There is a lot of leakage current. Amorphous portions remain between the crystals of the film after solid phase growth, resulting in poor characteristics. At the time of oxidation, a part of the grain boundaries of the polycrystalline silicon film is also oxidized and the characteristics are deteriorated. The surface of the polycrystalline silicon film after the removal of the oxidized portion becomes rough.
【0008】酸化する量の制御が難しく、結果、多結
晶シリコン膜の膜厚の制御が困難である。というような
種々の問題点がある。本発明は、上記問題点を解決する
ためになされたものであって、以下の目的を達成するも
のである。It is difficult to control the amount of oxidation, and as a result, it is difficult to control the thickness of the polycrystalline silicon film. There are various problems. The present invention has been made to solve the above problems, and achieves the following objects.
【0009】1)簡単な工程で、優れた特性の多結晶シ
リコン膜を得る。 2)優れた特性の多結晶シリコン膜を備えた半導体装置
の製造方法を提供する。 3)優れた特性の多結晶シリコン膜を備えた優れた薄膜
トランジスタの製造方法を提供する。1) A polycrystalline silicon film having excellent characteristics is obtained by a simple process. 2) To provide a method for manufacturing a semiconductor device provided with a polycrystalline silicon film having excellent characteristics. 3) To provide a method for manufacturing an excellent thin film transistor provided with a polycrystalline silicon film having excellent characteristics.
【0010】4)優れた薄膜トランジスタを画素駆動素
子として用いる優れた液晶ディスプレイを提供する。4) To provide an excellent liquid crystal display using an excellent thin film transistor as a pixel driving element.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】請求項1の半導体装置の
製造は、微結晶を含まない非晶質シリコン膜を第1の熱
処理作業により多結晶化し、その後、第2の熱処理作業
を加えるものである。また、請求項2の半導体装置の製
造方法は、少なくとも部分的に微結晶を含む非晶質シリ
コン膜を第1の熱処理作業により多結晶化し、その後、
第2の熱処理作業を加えるものである。According to a first aspect of the present invention, a semiconductor device is manufactured by polycrystallizing an amorphous silicon film containing no microcrystals by a first heat treatment operation and then performing a second heat treatment operation. Is. In the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, the amorphous silicon film containing microcrystals at least partially is polycrystallized by the first heat treatment operation, and thereafter,
The second heat treatment work is added.
【0012】また、請求項3の半導体装置の製造方法
は、微結晶を含む第1の非晶質シリコン膜を形成する工
程と、この第1の非晶質シリコン膜上に、第1の非晶質
シリコン膜に比べて微結晶を含む割合が少ないか又は微
結晶を含まない第2の非晶質シリコン膜を形成する工程
と、前記第1および第2の非晶質シリコン膜に第1の熱
処理作業を加えて多結晶シリコン膜を形成する工程と、
この多結晶シリコン膜に第2の熱処理作業を加える工程
とを行うものである。According to a third aspect of the method of manufacturing a semiconductor device, a step of forming a first amorphous silicon film containing microcrystals, and a step of forming a first non-crystalline film on the first amorphous silicon film. Forming a second amorphous silicon film containing less microcrystals or less microcrystals than the amorphous silicon film; and forming a first amorphous silicon film in the first and second amorphous silicon films. A step of forming a polycrystalline silicon film by applying the heat treatment work of
A step of applying a second heat treatment operation to this polycrystalline silicon film is performed.
【0013】また、請求項4の半導体装置の製造方法
は、第2の非晶質シリコン膜を形成する工程と、この第
2の非晶質シリコン膜上に、第2の非晶質シリコン膜に
比べて微結晶を含む割合が多い第1の非晶質シリコン膜
を形成する工程と、前記第1および第2の非晶質シリコ
ン膜に第1の熱処理作業を加えて多結晶シリコン膜を形
成する工程と、この多結晶シリコン膜に第2の熱処理作
業を加える工程とを行うものである。According to a fourth aspect of the method of manufacturing a semiconductor device, a step of forming a second amorphous silicon film and a step of forming a second amorphous silicon film on the second amorphous silicon film. Forming a first amorphous silicon film having a higher proportion of microcrystals than that of the first amorphous silicon film, and performing a first heat treatment on the first and second amorphous silicon films to form a polycrystalline silicon film. The step of forming and the step of applying a second heat treatment operation to this polycrystalline silicon film are performed.
【0014】また、請求項5の半導体装置の製造方法
は、第2の非晶質シリコン膜を形成する工程と、この第
2の非晶質シリコン膜上に、第2の非晶質シリコン膜に
比べて微結晶を含む割合が多い第1の非晶質シリコン膜
を形成する工程と、前記第1および第2の非晶質シリコ
ン膜に第1の熱処理作業を加えて多結晶シリコン膜を形
成する工程と、この多結晶シリコン膜に第2の熱処理作
業を加える工程と、この多結晶シリコン膜のうち、少な
くとも前記第1の非晶質シリコン膜が熱処理されて形成
された部分を酸化させて、シリコン酸化膜を形成する工
程とを行うものである。According to a fifth aspect of the semiconductor device manufacturing method of the present invention, the second amorphous silicon film is formed on the second amorphous silicon film, and the second amorphous silicon film is formed on the second amorphous silicon film. Forming a first amorphous silicon film having a higher proportion of microcrystals than that of the first amorphous silicon film, and performing a first heat treatment on the first and second amorphous silicon films to form a polycrystalline silicon film. A step of forming, a step of applying a second heat treatment operation to the polycrystalline silicon film, and a step of oxidizing at least a portion of the polycrystalline silicon film formed by the heat treatment of the first amorphous silicon film. And a step of forming a silicon oxide film.
【0015】また、請求項6の半導体装置の製造方法
は、前記第1の非晶質シリコン膜を少なくとも一部分に
設けたものである。また、請求項7の半導体装置の製造
方法は、前記第2の熱処理工程を第1の熱処理工程より
も高くしたものである。また、請求項8の半導体装置の
製造方法は、前記第2の熱処理工程の時間を第1の熱処
理工程よりも短くしたものである。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, wherein the first amorphous silicon film is provided at least in a part. In the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, the second heat treatment step is made higher than the first heat treatment step. Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, the time of the second heat treatment step is shorter than that of the first heat treatment step.
【0016】また、請求項9の半導体装置の製造方法
は、前記第1の熱処理作業を加える前の前記非晶質シリ
コン膜の総膜厚を、トランジスタの能動層として使用可
能な範囲に設定したものである。また、請求項10の半
導体装置の製造方法は、前記第1の熱処理作業を加える
前の前記非晶質シリコン膜の総膜厚を、800Å以下と
したものである。According to a ninth aspect of the method of manufacturing a semiconductor device, the total film thickness of the amorphous silicon film before the first heat treatment is set to a range usable as an active layer of a transistor. It is a thing. According to a tenth aspect of the method for manufacturing a semiconductor device, the total film thickness of the amorphous silicon film before the first heat treatment is set to 800 Å or less.
【0017】また、請求項11の半導体装置の製造方法
は、基板上に、請求項1乃至10のいずれか1項に記載
の半導体装置の製造方法によって多結晶シリコン膜を形
成し、この多結晶シリコン膜をトランジスタの能動層と
して加工したものである。また、請求項12の薄膜トラ
ンジスタの製造方法は、絶縁基板上に、請求項1乃至1
0のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法によっ
て多結晶シリコン膜を形成する工程と、この多結晶シリ
コン膜の上にゲート絶縁膜を形成する工程と、このゲー
ト絶縁膜の上にゲート電極を形成する工程と、前記ゲー
ト電極を用いた自己整合技術により、前記多結晶シリコ
ン膜にソース領域およびドレイン領域を形成したもので
ある。According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided a method for producing a semiconductor device, wherein a polycrystalline silicon film is formed on a substrate by the method for producing a semiconductor device according to any one of the first to tenth aspects, and the polycrystalline film is formed. A silicon film is processed as an active layer of a transistor. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 12 is characterized in that:
0. A step of forming a polycrystalline silicon film by the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of 0, a step of forming a gate insulating film on the polycrystalline silicon film, and a gate on the gate insulating film. A source region and a drain region are formed in the polycrystalline silicon film by a process of forming electrodes and a self-alignment technique using the gate electrode.
【0018】また、請求項13の薄膜トランジスタの製
造方法は、絶縁基板上に微結晶を含む第1の非晶質シリ
コン膜を形成する工程と、前記第1の非晶質シリコン膜
におけるチャネル領域に対応する部分だけを残して他の
部分を除去する工程と、前記絶縁基板および第1の非晶
質シリコン膜の上に、第1の非晶質シリコン膜に比べて
微結晶を含む割合が少ないか又は微結晶を含まない第2
の非晶質シリコン膜を形成する工程と、前記第1および
第2の非晶質シリコン膜に第1の熱処理作業を加えて多
結晶シリコン膜を形成する工程と、この多結晶シリコン
膜に第2の熱処理作業を加える工程と、前記多結晶シリ
コン膜上にゲート絶縁膜を形成する工程と、このゲート
絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、ゲート電極を
用いた自己整合技術により前記多結晶シリコン膜にソー
ス領域およびドレイン領域を形成する工程とを行うもの
である。According to a thirteenth aspect of the present invention, in a method of manufacturing a thin film transistor, a step of forming a first amorphous silicon film containing microcrystals on an insulating substrate and a channel region in the first amorphous silicon film are formed. A step of removing the other portion while leaving only the corresponding portion, and the proportion of microcrystals on the insulating substrate and the first amorphous silicon film is smaller than that of the first amorphous silicon film. Second with or without microcrystals
Forming an amorphous silicon film, forming a polycrystalline silicon film by applying a first heat treatment to the first and second amorphous silicon films, and forming a polycrystalline silicon film on the polycrystalline silicon film. 2, a step of applying a heat treatment operation, a step of forming a gate insulating film on the polycrystalline silicon film, a step of forming a gate electrode on the gate insulating film, and a self-alignment technique using a gate electrode. And a step of forming a source region and a drain region in the crystalline silicon film.
【0019】また、請求項14の薄膜トランジスタの製
造方法は、絶縁基板上に第2の非晶質シリコン膜を形成
する工程と、この第2の非晶質シリコン膜上に、第2の
非晶質シリコン膜に比べて微結晶を含む割合が多い第1
の非晶質シリコン膜を形成する工程と、この第1の非晶
質シリコン膜におけるチャネル領域に対応する部分だけ
を残して他の部分を除去する工程と、前記第1および第
2の非晶質シリコン膜に第1の熱処理作業を加えて多結
晶シリコン膜を形成する工程と、この多結晶シリコン膜
のうち、少なくとも前記第1の非晶質シリコン膜が熱処
理されて形成された部分を除去する工程と、この多結晶
シリコン膜に第2の熱処理作業を加える工程と、多結晶
シリコン膜上にゲート絶縁膜を形成する工程と、このゲ
ート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、ゲート電
極を用いた自己整合技術により前記多結晶シリコン膜に
ソース領域およびドレイン領域を形成する工程とを行う
ものである。According to a fourteenth aspect of the present invention, in a method of manufacturing a thin film transistor, a step of forming a second amorphous silicon film on an insulating substrate and a second amorphous silicon film on the second amorphous silicon film. First, the ratio of microcrystals is higher than that of the first silicon film
Forming an amorphous silicon film, removing the other part of the first amorphous silicon film corresponding to the channel region, and removing the first and second amorphous silicon films. A step of forming a polycrystalline silicon film by applying a first heat treatment operation to the crystalline silicon film, and removing at least a portion of the polycrystalline silicon film formed by heat-treating the first amorphous silicon film A step of applying a second heat treatment to the polycrystalline silicon film, a step of forming a gate insulating film on the polycrystalline silicon film, a step of forming a gate electrode on the gate insulating film, and a gate And a step of forming a source region and a drain region in the polycrystalline silicon film by a self-alignment technique using electrodes.
【0020】また、請求項15の薄膜トランジスタの製
造方法は、絶縁基板上に第2の非晶質シリコン膜を形成
する工程と、この第2の非晶質シリコン膜上に、第2の
非晶質シリコン膜に比べて微結晶を含む割合が多い第1
の非晶質シリコン膜を形成する工程と、この第1の非晶
質シリコン膜におけるチャネル領域に対応する部分だけ
を残して他の部分を除去する工程と、前記第1および第
2の非晶質シリコン膜に第1の熱処理作業を加えて多結
晶シリコン膜を形成する工程と、この多結晶シリコン膜
に第2の熱処理作業を加える工程と、この多結晶シリコ
ン膜のうち、少なくとも前記第1の非晶質シリコン膜が
熱処理されて形成された部分を酸化させてゲート絶縁膜
を形成する工程と、このゲート絶縁膜上にゲート電極を
形成する工程と、ゲート電極を用いた自己整合技術によ
り前記多結晶シリコン膜にソース領域およびドレイン領
域を形成する工程とを行うものである。According to a fifteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a thin film transistor, a step of forming a second amorphous silicon film on an insulating substrate, and a second amorphous silicon film on the second amorphous silicon film. First, the ratio of microcrystals is higher than that of the first silicon film
Forming an amorphous silicon film, removing the other part of the first amorphous silicon film corresponding to the channel region, and removing the first and second amorphous silicon films. A first heat treatment operation on the crystalline silicon film to form a polycrystalline silicon film, a second heat treatment operation on the polycrystalline silicon film, and at least the first of the polycrystalline silicon films. The step of forming a gate insulating film by oxidizing a portion of the amorphous silicon film formed by heat treatment of the above, a step of forming a gate electrode on this gate insulating film, and a self-alignment technique using the gate electrode And a step of forming a source region and a drain region in the polycrystalline silicon film.
【0021】また、請求項16の薄膜トランジスタの製
造方法は、前記第2の熱処理工程の温度を第1の熱処理
工程の温度よりも高くしたものである。また、請求項1
7の薄膜トランジスタの製造方法は、前記第2の熱処理
工程の時間を第1の熱処理工程よりも短くしたものであ
る。また、請求項18の薄膜トランジスタの製造方法
は、前記第1の熱処理作業を加える前の前記非晶質シリ
コン膜の総膜厚を、トランジスタの能動層として使用可
能な範囲に設定したものである。According to a sixteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a thin film transistor, the temperature of the second heat treatment step is set higher than the temperature of the first heat treatment step. In addition, claim 1
In the method of manufacturing a thin film transistor of No. 7, the time of the second heat treatment step is shorter than that of the first heat treatment step. In the method of manufacturing a thin film transistor according to an eighteenth aspect, the total film thickness of the amorphous silicon film before the first heat treatment work is set within a range usable as an active layer of the transistor.
【0022】また、請求項19の薄膜トランジスタの製
造方法は、前記第1の熱処理作業を加える前の前記非晶
質シリコン膜の総膜厚を、800Å以下としたものであ
る。また、請求項20の液晶ディスプレイは、請求項1
1乃至18のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタの
製造方法によって製造した薄膜トランジスタを画素駆動
素子として用いるものである。The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 19 is such that the total film thickness of the amorphous silicon film before the first heat treatment is applied is 800 Å or less. A liquid crystal display according to claim 20 is the liquid crystal display according to claim 1.
The thin film transistor manufactured by the method of manufacturing a thin film transistor according to any one of 1 to 18 is used as a pixel driving element.
【0023】[0023]
【作用】すなわち、請求項1に記載の発明によれば、第
1の熱処理工程により多結晶化した際に結晶に発生する
転位等の欠陥が、その後の第2の熱処理工程により修復
される。さらには、第1の熱処理工程により多結晶化し
た際に結晶間に存在する非晶質部分が、その後の第2の
熱処理工程により多結晶化される。That is, according to the first aspect of the present invention, defects such as dislocations which occur in the crystal when polycrystallized by the first heat treatment step are repaired by the second heat treatment step thereafter. Further, an amorphous portion existing between crystals when polycrystallized by the first heat treatment step is polycrystallized by the second heat treatment step thereafter.
【0024】また、請求項2に記載の発明によれば、請
求項1の作用に加え、第1の熱処理工程時において、非
晶質シリコン膜中の微結晶がシードとなり結晶が成長
し、多結晶化が行われる。そのため、非晶質シリコン中
に微結晶が均一に存在していれば、多結晶シリコン膜の
結晶粒径は全体にわたってほぼ均一なものとなる。ま
た、非晶質シリコン中の微結晶の数を調整すれば多結晶
シリコン膜の結晶粒径を所望の大きさにすることができ
る。According to the invention described in claim 2, in addition to the effect of claim 1, during the first heat treatment step, the microcrystals in the amorphous silicon film serve as seeds to grow crystals, and Crystallization takes place. Therefore, if fine crystals are uniformly present in the amorphous silicon, the crystal grain size of the polycrystalline silicon film is substantially uniform over the whole. Further, the crystal grain size of the polycrystalline silicon film can be set to a desired size by adjusting the number of fine crystals in the amorphous silicon.
【0025】つまり、非晶質シリコン膜中に微結晶が多
くなるほど、結晶成長が密に起こるため多結晶シリコン
膜の結晶粒径は小さくなる。さらには、第1の熱処理を
開始した時点で、非晶質シリコン膜中に結晶成長のシー
ド(種)が存在しているため、直ちに結晶成長が始ま
り、それだけ成長時間が短い。また、請求項3又は請求
項4に記載の発明によれば、請求項2と同じ作用によ
り、第1の非晶質シリコン膜から第2の非晶質シリコン
膜へと多結晶化が進行する。That is, as the number of fine crystals increases in the amorphous silicon film, the crystal growth occurs more densely, and the crystal grain size of the polycrystalline silicon film becomes smaller. Furthermore, since a seed for crystal growth exists in the amorphous silicon film at the time when the first heat treatment is started, crystal growth immediately starts, and the growth time is short accordingly. Further, according to the invention of claim 3 or claim 4, polycrystallization progresses from the first amorphous silicon film to the second amorphous silicon film by the same action as in claim 2. .
【0026】また、請求項5に記載の発明によれば、請
求項3又は4と同じ作用により、第1の非晶質シリコン
膜から第2の非晶質シリコン膜へと多結晶化が進行す
る。そして、第1の非晶質シリコン膜が多結晶化したシ
リコン膜の結晶粒径は第2の非晶質シリコン膜が多結晶
化した多結晶シリコン膜に比べて小さくなる。その結晶
粒径が小さな多結晶シリコン膜を酸化させることで、結
晶粒径が大きな多結晶シリコン膜が残る。Further, according to the invention described in claim 5, polycrystallization progresses from the first amorphous silicon film to the second amorphous silicon film by the same action as in claim 3 or 4. To do. The crystal grain size of the silicon film obtained by polycrystallizing the first amorphous silicon film is smaller than that of the polycrystalline silicon film obtained by polycrystallizing the second amorphous silicon film. By oxidizing the polycrystalline silicon film having a small crystal grain size, a polycrystalline silicon film having a large crystal grain size remains.
【0027】また、請求項6に記載の発明によれば、第
2の非晶質シリコン膜に対して、第1の非晶質シリコン
膜の結晶粒径が小さくても以上のような作用が起こる。
また、請求項7に記載の発明によれば、これらの作用に
加え、第2の熱処理工程での処理効果が向上する。ま
た、請求項8に記載の発明によれば、これらの作用に加
え、形成時間の更なる短縮が望まれる。Further, according to the invention as set forth in claim 6, the above-mentioned action can be obtained even if the crystal grain size of the first amorphous silicon film is smaller than that of the second amorphous silicon film. Occur.
According to the invention described in claim 7, in addition to these effects, the treatment effect in the second heat treatment step is improved. According to the invention described in claim 8, in addition to these actions, further shortening of the forming time is desired.
【0028】また、請求項9又は請求項10に記載の発
明によれば、多結晶シリコン膜をわざわざ所望の膜厚に
まで削る必要がない。また、請求項11に記載の発明に
よれば、多結晶シリコン膜を能動層とするトランジスタ
の高性能化を計ることができる。また、請求項12に記
載の発明によれば、以上の請求項のいずれか1項の発明
と同様の作用により、優れた能動層を得ることができ
る。また、自己整合技術によりソースおよびドレイン領
域を形成することができる。従って、プレーナ型又はス
タガ型等の多結晶シリコンTFTの高性能化を図ること
ができる。According to the ninth or tenth aspect of the present invention, it is not necessary to bother cutting the polycrystalline silicon film to a desired film thickness. Further, according to the invention described in claim 11, it is possible to improve the performance of the transistor having the polycrystalline silicon film as an active layer. According to the invention of claim 12, an excellent active layer can be obtained by the same operation as that of the invention of any one of the above claims. Further, the source and drain regions can be formed by the self-alignment technique. Therefore, it is possible to improve the performance of the planar type or stagger type polycrystalline silicon TFT.
【0029】また、請求項13〜請求項15に記載の発
明によれば、請求項12の作用と同様に多結晶シリコン
TFTの高性能化を図ることができる。また、請求項1
6に記載の発明によれば、請求項7の作用と同様に、第
2の熱処理工程での処理効果が向上する。また、請求項
17に記載の発明によれば、請求項8の作用と同様に、
形成時間の更なる短縮が望まれる。According to the thirteenth to fifteenth aspects of the present invention, it is possible to improve the performance of the polycrystalline silicon TFT as in the case of the twelfth aspect. In addition, claim 1
According to the sixth aspect of the invention, similarly to the action of the seventh aspect, the treatment effect in the second heat treatment step is improved. Further, according to the invention of claim 17, like the operation of claim 8,
Further shortening of the forming time is desired.
【0030】また、請求項18又は請求項19に記載の
発明によれば、請求項9や10の作用と同様に、多結晶
シリコン膜をわざわざ所望の膜厚にまで削る必要がな
い。また、請求項20の記載の発明によれば、優れた薄
膜トランジスタを画素駆動用素子として用いることによ
り、優れた液晶ディスプレイを得ることができる。According to the eighteenth or nineteenth aspect of the invention, it is not necessary to bother cutting the polycrystalline silicon film to a desired thickness, as in the case of the ninth and tenth aspects. According to the invention of claim 20, an excellent liquid crystal display can be obtained by using an excellent thin film transistor as a pixel driving element.
【0031】[0031]
【実施例】本発明を具体化した第1の実施例を図1およ
び図2に従って説明する。 工程1(図1a参照):絶縁基板(例えば石英ガラス)
1上に非晶質シリコン膜2(膜厚500Å)を形成す
る。この非晶質シリコン膜2をTFTの能動層として用
いた場合、この能動層が厚すぎると、多結晶シリコンT
FTのオフ電流が増大し、薄すぎるとオン電流が減少す
るため、このときの非晶質シリコン膜2の膜厚は、40
0〜800Åの範囲が適切で、500〜700Åにした
ときに特性が良好で、その中でも500〜600Åの場
合がもっとも適している。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS. Step 1 (see FIG. 1a): Insulating substrate (eg quartz glass)
An amorphous silicon film 2 (film thickness 500Å) is formed on the surface 1. When this amorphous silicon film 2 is used as an active layer of a TFT, if the active layer is too thick, polycrystalline silicon T
Since the off current of the FT increases and the on current decreases when it is too thin, the film thickness of the amorphous silicon film 2 at this time is 40
The range of 0 to 800Å is suitable, the characteristics are good when it is set to 500 to 700Å, and the case of 500 to 600Å is most suitable.
【0032】前記非晶質シリコン膜2の形成方法には以
下のものがある。 減圧CVDを用いる方法:減圧CVD法でシリコン膜
を形成するには、モノシラン(SiH4)またはジシラ
ン(Si2H6)の熱分解を用いる。この場合、処理温度
が550℃以下では非晶質、620℃以上では多結晶と
なる。そして、550〜620℃では微結晶を含む非晶
質が多くなり、温度が低くなるほど非晶質に近づいて微
結晶が少なくなる。したがって、温度条件を変えるだけ
で、非晶質シリコン膜2中の微結晶の量を調整すること
ができる。There are the following methods for forming the amorphous silicon film 2. Method using low pressure CVD: In order to form a silicon film by the low pressure CVD method, thermal decomposition of monosilane (SiH 4 ) or disilane (Si 2 H 6 ) is used. In this case, when the processing temperature is 550 ° C. or lower, it becomes amorphous, and when it is 620 ° C. or higher, it becomes polycrystalline. Then, at 550 to 620 ° C., the amount of amorphous containing fine crystals increases, and as the temperature decreases, the amount of amorphous becomes closer to amorphous and the amount of fine crystals decreases. Therefore, the amount of fine crystals in the amorphous silicon film 2 can be adjusted only by changing the temperature condition.
【0033】プラズマCVD法を用いる方法:プラズ
マCVD法で非晶質シリコン膜を形成するには、プラズ
マ中でのモノシランまたはジシランの熱分解を用いる。
実際の工程では、前記の方法を採用し、使用ガス:モ
ノシラン、温度:550℃の条件で、微結晶を含まない
非晶質シリコン膜を形成している。 工程2(図1b参照):窒素(N2)雰囲気中、温度6
00℃程度で約20時間の熱処理を行うことにより、前
記非晶質シリコン膜2を固相成長させて多結晶シリコン
膜3を形成する。Method using plasma CVD method: To form an amorphous silicon film by plasma CVD method, thermal decomposition of monosilane or disilane in plasma is used.
In the actual process, the above method is adopted, and an amorphous silicon film containing no microcrystals is formed under the conditions of gas used: monosilane and temperature: 550 ° C. Step 2 (see FIG. 1b): Temperature 6 in nitrogen (N 2 ) atmosphere
By performing heat treatment at about 00 ° C. for about 20 hours, the amorphous silicon film 2 is solid-phase grown to form a polycrystalline silicon film 3.
【0034】この固相成長の処理温度は580〜700
℃が適当であり、好ましくは600〜700℃、特に好
ましくは600〜650℃である。この範囲より低くな
ると固相成長の処理時間が大幅に長くなる傾向があり、
高くなると結晶粒径が小さくなる傾向がある。 工程3(図1c参照):以上のように形成した多結晶シ
リコン膜3は、膜を構成する結晶に、転位等の欠陥が多
く存在するとともに、結晶間に非晶質部分が残り、リー
ク電流を増加させる一因となっている。The processing temperature for this solid phase growth is 580 to 700.
C. is suitable, preferably 600 to 700.degree. C., particularly preferably 600 to 650.degree. Below this range, the processing time for solid phase growth tends to be significantly longer,
If it is higher, the crystal grain size tends to be smaller. Step 3 (see FIG. 1c): In the polycrystalline silicon film 3 formed as described above, many defects such as dislocations are present in the crystals that form the film, and an amorphous portion remains between the crystals, resulting in leakage current. This is one of the reasons for increasing.
【0035】そこで、基板を電気炉内に入れ、窒素(N
2)雰囲気中、温度1050℃で約2時間の熱処理を行
う。これにより、多結晶シリコン膜3の結晶の欠陥が修
復されるとともに、非晶質部分も多結晶化する。この時
の加熱処理温度は900〜1150℃が適当であり、好
ましくは1000〜1100℃、特に好ましくは103
0〜1070℃である。この範囲より低くなると結晶欠
陥の修復効果が薄れる傾向があり、高くなるとポリシリ
コン膜の表面が荒れる傾向がある。Then, the substrate is put in an electric furnace and nitrogen (N
2 ) Heat treatment at a temperature of 1050 ° C. for about 2 hours in an atmosphere. As a result, the crystal defects of the polycrystalline silicon film 3 are repaired, and the amorphous portion is also polycrystallized. The heat treatment temperature at this time is appropriately 900 to 1150 ° C., preferably 1000 to 1100 ° C., and particularly preferably 103.
It is 0-1070 degreeC. If it is lower than this range, the effect of repairing crystal defects tends to be weakened, and if it is higher than this range, the surface of the polysilicon film tends to be roughened.
【0036】工程4(図2参照):前記多結晶シリコン
膜3を能動層として用いるプレーナ型の多結晶シリコン
TFTを形成する。まず、多結晶シリコン膜3上にゲー
ト絶縁膜4を形成する。ゲート絶縁膜4の形成方法には
高温プロセスおよび低温プロセスがある。高温プロセス
では、900〜1050℃程度の高温の熱酸化法でゲー
ト絶縁膜4としてのシリコン酸化膜を形成する。低温プ
ロセスでは、プラズマ酸化法、常圧CVD法、減圧CV
D法、プラズマCVD法、ECRプラズマCVD法、光
励起CVD法、蒸着法、スパッタ法などにより、600
℃程度の低温でゲート絶縁膜4としてのシリコン酸化
膜、シリコン窒化膜などを形成する。Step 4 (see FIG. 2): A planar type polycrystalline silicon TFT using the polycrystalline silicon film 3 as an active layer is formed. First, the gate insulating film 4 is formed on the polycrystalline silicon film 3. There are a high temperature process and a low temperature process as a method of forming the gate insulating film 4. In the high temperature process, a silicon oxide film as the gate insulating film 4 is formed by a high temperature thermal oxidation method of about 900 to 1050 ° C. In the low temperature process, plasma oxidation method, atmospheric pressure CVD method, reduced pressure CV
600 by D method, plasma CVD method, ECR plasma CVD method, photoexcited CVD method, vapor deposition method, sputtering method, etc.
A silicon oxide film, a silicon nitride film, or the like as the gate insulating film 4 is formed at a low temperature of about ° C.
【0037】次に、ゲート絶縁膜4上にゲート電極5を
形成して所望の形状にパターニングする。ゲート電極5
としては、多結晶シリコン、金属シリサイド、ポリサイ
ド、高融点金属単体、その他の金属(アルミ、金、銀、
銅など)が用いられる。続いて、自己整合技術により、
ゲート電極5をマスクとして多結晶シリコン膜3にソー
ス・ドレイン領域6を形成する。ソース・ドレイン領域
6の形成方法にも高温プロセスおよび低温プロセスがあ
る。高温プロセスでは、不純物をイオン注入後に高温の
熱処理を行って不純物を活性化させる。低温プロセスで
は、ホスフィン(PH3)およびプロトン(H+)による
イオンシャワーを照射することで、特別な熱処理工程を
設けることなく不純物の注入と活性化とを同時に行う。Next, a gate electrode 5 is formed on the gate insulating film 4 and patterned into a desired shape. Gate electrode 5
Examples include polycrystalline silicon, metal silicide, polycide, refractory metal simple substance, and other metals (aluminum, gold, silver,
Copper, etc.) is used. Then, with self-alignment technology,
Source / drain regions 6 are formed in the polycrystalline silicon film 3 using the gate electrode 5 as a mask. There are a high temperature process and a low temperature process as a method of forming the source / drain region 6. In the high temperature process, high temperature heat treatment is performed after ion implantation of the impurities to activate the impurities. In the low temperature process, ion shower with phosphine (PH 3 ) and protons (H + ) is applied to simultaneously perform the implantation and activation of impurities without providing a special heat treatment step.
【0038】尚、低温プロセスでは、不純物をイオン注
入後に600℃程度の低温で数時間〜数十時間の熱処理
を行うことで不純物を活性化させる方法もある。そし
て、デバイスの全面に層間絶縁膜7を形成する。層間絶
縁膜7としては、CVD法、プラズマCVD法、光励起
CVD法、蒸着法、スパッタ法などによって形成された
シリコン酸化膜、シリケートガラス、シリコン窒化膜な
どが用いられる。In the low temperature process, there is also a method of activating the impurities by performing heat treatment at a low temperature of about 600 ° C. for several hours to several tens hours after ion implantation of the impurities. Then, the interlayer insulating film 7 is formed on the entire surface of the device. As the interlayer insulating film 7, a silicon oxide film formed by a CVD method, a plasma CVD method, a photo-excited CVD method, a vapor deposition method, a sputtering method, a silicate glass, a silicon nitride film, or the like is used.
【0039】その後、ソース・ドレイン領域6とコンタ
クトするコンタクトホール7aを層間絶縁膜7に形成
し、ソース・ドレイン電極8を形成して多結晶シリコン
TFTが完成する。このように本実施例にあっては、固
相成長後に再度熱処理を加えることにより、多結晶シリ
コン膜3の結晶の膜質が改善されているから、多結晶シ
リコン膜としての特性がより一層向上し、良質の多結晶
シリコン膜TFTを形成することができる。After that, contact holes 7a contacting the source / drain regions 6 are formed in the interlayer insulating film 7 and source / drain electrodes 8 are formed to complete the polycrystalline silicon TFT. As described above, in this embodiment, the quality of the crystal of the polycrystalline silicon film 3 is improved by performing the heat treatment again after the solid phase growth, so that the characteristics of the polycrystalline silicon film are further improved. A high quality polycrystalline silicon film TFT can be formed.
【0040】そして、そのような多結晶シリコンTFT
をアクティブマトリクス方式LCDの画素駆動用素子と
して用いれば、リーク電流が少ないために、書き込み特
性、保持特性が良く、良質な画像を表示することができ
る。次に、本発明を具体化した第2の実施例を図3およ
び図2に従って説明する。本実施例において、第1実施
例と同じ構成部材については同符号を用い、説明を省略
する。And such a polycrystalline silicon TFT
Is used as a pixel driving element of an active matrix LCD, a leak current is small, so that a writing characteristic and a holding characteristic are good, and a high-quality image can be displayed. Next, a second embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
【0041】工程1(図3a参照):絶縁基板(例えば
石英ガラス)1上に微結晶(マイクロクリスタル)を含
む非晶質シリコン2a(膜厚100Å)を形成する。 工程2(図3b参照):微結晶を含む非晶質シリコン膜
2aの上に、通常の非晶質シリコン膜2(膜厚400
Å)を形成する。 工程3(図3c参照):各非晶質シリコン膜2、2aを
固相成長させて多結晶シリコン膜3、3aを形成する。
固相成長の条件、作用は第1実施例と同じである。この
とき、非晶質シリコン膜2a中の微結晶をシードとして
結晶が成長する。そのため、非晶質シリコン膜2a中に
微結晶が均一に存在していれば、多結晶シリコン膜3、
3aの結晶粒径は基板1の全体にわたってほぼ均一なも
のとなる。Step 1 (see FIG. 3a): Amorphous silicon 2a (film thickness 100Å) containing microcrystals is formed on an insulating substrate (eg, quartz glass) 1. Step 2 (see FIG. 3B): A normal amorphous silicon film 2 (film thickness 400 is formed on the amorphous silicon film 2a containing microcrystals).
Å) form. Step 3 (see FIG. 3c): The amorphous silicon films 2 and 2a are solid-phase grown to form polycrystalline silicon films 3 and 3a.
The solid-phase growth conditions and actions are the same as in the first embodiment. At this time, crystals grow using the microcrystals in the amorphous silicon film 2a as seeds. Therefore, if fine crystals are uniformly present in the amorphous silicon film 2a, the polycrystalline silicon film 3,
The crystal grain size of 3a is substantially uniform over the entire substrate 1.
【0042】また、非晶質シリコン膜2a中の微結晶の
量を調整すれば、多結晶シリコン膜3、3aの結晶粒径
を所望の大きさにすることができる。すなわち、非晶質
シリコン膜2a中に微結晶が多くなるほど、結晶成長が
密に起こるため多結晶シリコン膜3、3aの結晶粒径は
小さくなる。このときの固相成長の処理温度は580〜
700℃が適当であり、好ましくは600〜700℃、
特に好ましくは600〜650℃である。この範囲より
低くなると固相成長の処理時間が大幅に長くなる傾向が
あり、高くなると多結晶シリコン膜3、3aの粒径が小
さくなる傾向がある。By adjusting the amount of fine crystals in the amorphous silicon film 2a, the crystal grain size of the polycrystalline silicon films 3 and 3a can be set to a desired size. That is, as the number of microcrystals in the amorphous silicon film 2a increases, the crystal growth occurs more densely, so that the crystal grain size of the polycrystalline silicon films 3 and 3a becomes smaller. The processing temperature of the solid phase growth at this time is 580 to
700 ° C. is suitable, preferably 600-700 ° C.,
Particularly preferably, it is 600 to 650 ° C. If it is lower than this range, the processing time of solid phase growth tends to be significantly long, and if it is higher, the grain size of the polycrystalline silicon films 3 and 3a tends to be smaller.
【0043】更に、以上のように形成した多結晶シリコ
ン膜3、3aの特性を向上させるために、第1実施例と
同様に、基板を電気炉内に入れ、熱処理を行う。これに
より、多結晶シリコン膜3、3aの膜質が改善される。
熱処理の条件は、第1実施例と同様である。 工程4(図2参照):前記多結晶シリコン膜3、3aを
能動層として用いるプレーナ型の多結晶シリコンTFT
を形成する。Further, in order to improve the characteristics of the polycrystalline silicon films 3 and 3a formed as described above, the substrate is placed in an electric furnace and heat treatment is performed as in the first embodiment. As a result, the quality of the polycrystalline silicon films 3 and 3a is improved.
The heat treatment conditions are the same as in the first embodiment. Step 4 (see FIG. 2): Planar type polycrystalline silicon TFT using the polycrystalline silicon films 3 and 3a as active layers
To form.
【0044】このように、本実施例によれば、多結晶シ
リコン膜3、3aの結晶粒径がほぼ均一なため、基板1
の全体にわたって素子特性にバラツキがない多結晶シリ
コンTFTを形成することができる。また、固相成長後
に再度熱処理を加えることにより、多結晶シリコン膜と
しての特性がより一層向上している。そして、第1実施
例と同様に、優れた多結晶シリコンTFTおよびLCD
を提供することができる。As described above, according to this embodiment, since the crystal grain sizes of the polycrystalline silicon films 3 and 3a are substantially uniform, the substrate 1
It is possible to form a polycrystalline silicon TFT having no variation in device characteristics over the entire area. In addition, the characteristics as a polycrystalline silicon film are further improved by performing heat treatment again after solid phase growth. And, like the first embodiment, excellent polycrystalline silicon TFT and LCD
Can be provided.
【0045】さらに、非晶質シリコン膜2a中の微結晶
の量を調整して、多結晶シリコン膜3、3aの結晶粒径
を大きくすることにより、電界効果移動度を高くするこ
とができる。その結果、基板1の全体にわたって素子特
性を向上させた多結晶シリコンTFTを形成することが
でき、LCDのパネル面全面にわたって画質を向上させ
ることができる。Further, by adjusting the amount of fine crystals in the amorphous silicon film 2a to increase the crystal grain size of the polycrystalline silicon films 3 and 3a, the field effect mobility can be increased. As a result, a polycrystalline silicon TFT having improved device characteristics can be formed over the entire substrate 1, and the image quality can be improved over the entire panel surface of the LCD.
【0046】ところで、微結晶を含む非晶質シリコン膜
2aの膜厚は100Å以下が望ましい。各非晶質シリコ
ン膜2、2aの固相成長は非晶質シリコン膜2a中の微
結晶をシードとして起こり、まず、非晶質シリコン膜2
aが多結晶化し、次に、各非晶質シリコン膜2、2aの
界面が多結晶化し、続いて、非晶質シリコン膜2の下層
から上層へと多結晶化が進行していく。そのため、多結
晶シリコン膜3の結晶粒径は多結晶シリコン膜3aに比
べて大きくなる。By the way, it is desirable that the thickness of the amorphous silicon film 2a containing microcrystals is 100 Å or less. The solid phase growth of each of the amorphous silicon films 2 and 2a occurs using the microcrystals in the amorphous silicon film 2a as seeds.
a is polycrystallized, then the interfaces between the amorphous silicon films 2 and 2a are polycrystallized, and then polycrystallization proceeds from the lower layer to the upper layer of the amorphous silicon film 2. Therefore, the crystal grain size of the polycrystalline silicon film 3 is larger than that of the polycrystalline silicon film 3a.
【0047】また、多結晶シリコン膜3中においても、
下層に比べて上層の方が結晶粒径が大きくなる。その多
結晶シリコン膜3中における結晶粒径の変化は一定の割
合で連続的なものとなり、変化の度合いもごくわずかな
ものである。そのため、多結晶シリコン膜3中の結晶粒
径はほぼ均一といってもよく、従来の固相成長法のよう
に異なる結晶粒径が混在しているわけではない。従っ
て、本実施例によれば、多結晶シリコン膜の結晶粒径が
不均一であることに起因する多結晶シリコンTFTの素
子特性のバラツキといたと問題は生じにくい。Also in the polycrystalline silicon film 3,
The crystal grain size of the upper layer is larger than that of the lower layer. The change in the crystal grain size in the polycrystalline silicon film 3 is continuous at a constant rate, and the degree of change is also very small. Therefore, it can be said that the crystal grain size in the polycrystalline silicon film 3 is almost uniform, and different crystal grain sizes are not mixed as in the conventional solid phase growth method. Therefore, according to the present embodiment, a problem is unlikely to occur if the element characteristics of the polycrystalline silicon TFT vary due to the non-uniform crystal grain size of the polycrystalline silicon film.
【0048】結晶粒径の小さな多結晶シリコン膜は電界
効果移動度が低いため、多結晶シリコンTFTの能動層
としては特性が劣る。従って、非晶質シリコン膜2aの
膜厚は薄いほどよいことになる。但し、非晶質シリコン
膜2aがあまり薄すぎると微結晶を含ませることができ
ないため、最低でも20Å以上は必要であり、微結晶を
均一に含ませるには50Å以上必要である。つまり、非
晶質シリコン膜2aの膜厚は20〜100Åが適当であ
り、特に好ましくは、50〜100Åである。Since a polycrystalline silicon film having a small crystal grain size has a low electric field effect mobility, it has poor characteristics as an active layer of a polycrystalline silicon TFT. Therefore, the thinner the amorphous silicon film 2a, the better. However, if the amorphous silicon film 2a is too thin, microcrystals cannot be contained. Therefore, at least 20Å or more is required, and 50Å or more is required to uniformly contain microcrystals. That is, the film thickness of the amorphous silicon film 2a is preferably 20 to 100Å, and particularly preferably 50 to 100Å.
【0049】また、能動層が厚すぎると多結晶シリコン
TFTのオフ電流が増大し、薄すぎるとオン電流が減少
するため、能動層の膜厚は500Å程度が適当である。
従って、多結晶シリコン膜3、3aの膜厚はトータルで
500Å程度とする必要があり、これから各非晶質シリ
コン膜2、2aに要求される膜厚が求められる。次に、
本発明を具体化した第3の実施例を図4および図2に従
って説明する。If the active layer is too thick, the off-current of the polycrystalline silicon TFT will increase, and if it is too thin, the on-current will decrease. Therefore, the thickness of the active layer is preferably about 500Å.
Therefore, the total thickness of the polycrystalline silicon films 3 and 3a needs to be about 500 Å, and the required film thickness of each amorphous silicon film 2 and 2a is required. next,
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
【0050】本実施例において、第1実施例や第2実施
例と同じ構成部材については同符号を用い、説明を省略
する。 工程1(図4a参照):絶縁基板(例えば石英ガラス)
1上に通常の非晶質シリコン膜2(膜厚500Å)を形
成する。 工程2(図4b参照):通常の非晶質シリコン膜2の上
に、微結晶を含む非晶質シリコン膜2a(膜厚100
Å)を形成する。In the present embodiment, the same components as those in the first and second embodiments are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. Step 1 (see FIG. 4a): Insulating substrate (eg quartz glass)
A normal amorphous silicon film 2 (thickness: 500 Å) is formed on the surface 1. Step 2 (see FIG. 4B): Amorphous silicon film 2a containing microcrystals (film thickness 100
Å) form.
【0051】工程3(図4c参照):各非晶質シリコン
膜2、2aを固相成長させて多結晶シリコン膜3、3a
を形成する。固相成長の条件、作用は第2実施例と同じ
である。このとき、非晶質シリコン膜2と基板1との界
面からも結晶成長が起こる可能性はある。しかし、非晶
質シリコン膜2a中には微結晶が含まれているため、非
晶質シリコン膜2aから非晶質シリコン膜2へ進行する
結晶成長の方が支配的である。Step 3 (see FIG. 4c): Amorphous silicon films 2 and 2a are solid-phase grown to form polycrystalline silicon films 3 and 3a.
To form. The solid-phase growth conditions and actions are the same as in the second embodiment. At this time, crystal growth may occur also from the interface between the amorphous silicon film 2 and the substrate 1. However, since the amorphous silicon film 2a contains fine crystals, the crystal growth proceeding from the amorphous silicon film 2a to the amorphous silicon film 2 is dominant.
【0052】工程4(図4d参照):上部の多結晶シリ
コン膜3aを除去して、下部の多結晶シリコン膜3だけ
を残す。多結晶シリコン膜3aを除去するのは、前述し
たように、非晶質シリコン膜2aを固相成長させた多結
晶シリコン膜3aの粒径は小さいため、多結晶シリコン
膜3に比べて、能動層としての機能が劣るからである。
このとき、多結晶シリコン膜3aに加えて、多結晶シリ
コン膜3の表面部分をも除去してもよい。Step 4 (see FIG. 4d): The upper polycrystalline silicon film 3a is removed and only the lower polycrystalline silicon film 3 is left. As described above, the polycrystalline silicon film 3a is removed more actively than the polycrystalline silicon film 3 because the polycrystalline silicon film 3a obtained by solid phase growth of the amorphous silicon film 2a has a small grain size. This is because the function as a layer is inferior.
At this time, in addition to the polycrystalline silicon film 3a, the surface portion of the polycrystalline silicon film 3 may be removed.
【0053】更に、以上のように形成した多結晶シリコ
ン膜3の特性を向上させるために、前述の実施例と同様
に、基板を電気炉内に入れ、熱処理を行う。これによ
り、多結晶シリコン膜3の膜質が改善される。熱処理の
条件は、第1実施例や第2実施例と同様である。 工程5(図2参照):前記多結晶シリコン膜3を能動層
として用いるプレーナ型の多結晶シリコンTFTを形成
する。Further, in order to improve the characteristics of the polycrystalline silicon film 3 formed as described above, the substrate is put in an electric furnace and heat-treated as in the above-mentioned embodiment. As a result, the quality of the polycrystalline silicon film 3 is improved. The heat treatment conditions are the same as those in the first and second embodiments. Step 5 (see FIG. 2): A planar type polycrystalline silicon TFT using the polycrystalline silicon film 3 as an active layer is formed.
【0054】このように、本実施例によれば、第2実施
例と同様に、結晶粒径がほぼ均一な多結晶シリコン膜3
を得ることができる。そして、第1実施例や第2実施例
と同様に、優れた多結晶シリコンTFTおよびLCDを
提供することができる。次に、本発明を具体化した第4
の実施例を図5および図2に従って説明する。本実施例
において、第1実施例乃至第3実施例と同じ構成部材に
ついては同符号を用い、説明を省略する。As described above, according to this embodiment, similarly to the second embodiment, the polycrystalline silicon film 3 having a substantially uniform crystal grain size is used.
Can be obtained. Then, similar to the first and second embodiments, an excellent polycrystalline silicon TFT and LCD can be provided. Next, a fourth embodiment of the present invention
The embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 2. In the present embodiment, the same components as those in the first to third embodiments are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
【0055】工程1(図5a参照):絶縁基板(例えば
石英ガラス)1上に通常の非晶質シリコン膜2(膜厚9
00Å)を形成する。 工程2(図5b参照):通常の非晶質シリコン膜2の上
に、微結晶を含む非晶質シリコン膜2a(膜厚100
Å)を形成する。 工程3(図5c参照):各非晶質シリコン膜2、2aを
固相成長させて多結晶シリコン膜3、3aを形成する。
固相成長の条件、作用は前述の実施例と同じである。Step 1 (see FIG. 5a): An ordinary amorphous silicon film 2 (film thickness 9) is formed on an insulating substrate (eg, quartz glass) 1.
00 Å) is formed. Step 2 (see FIG. 5B): Amorphous silicon film 2a containing microcrystals (film thickness 100
Å) form. Step 3 (see FIG. 5c): The amorphous silicon films 2 and 2a are solid-phase grown to form polycrystalline silicon films 3 and 3a.
The solid-phase growth conditions and actions are the same as those in the above-mentioned embodiment.
【0056】更に、以上のように形成した多結晶シリコ
ン膜3の特性を向上させるために、前述の実施例と同様
に、基板を電気炉内に入れ、熱処理を行う。これによ
り、多結晶シリコン膜3の結晶の隙間が改善される。熱
処理の条件は、前述の実施例と同様である。 工程4(図5d参照):多結晶シリコン膜3、3aを上
部(表面)から500Åだけ酸化させてシリコン酸化膜
9(膜厚1000Å)を形成する。Further, in order to improve the characteristics of the polycrystalline silicon film 3 formed as described above, the substrate is placed in an electric furnace and heat treated as in the above-mentioned embodiment. As a result, the crystal gap of the polycrystalline silicon film 3 is improved. The conditions of the heat treatment are the same as those in the above-mentioned embodiment. Step 4 (see FIG. 5d): The polycrystalline silicon films 3 and 3a are oxidized by 500 Å from the top (surface) to form a silicon oxide film 9 (thickness 1000 Å).
【0057】工程5(図2参照):前記多結晶シリコン
膜3を能動層として用いるプレーナ型の多結晶シリコン
TFTを形成する。ここで、シリコン酸化膜9はゲート
絶縁膜4として利用する。従って、シリコン酸化膜9は
ゲート絶縁膜4と同様にして形成すればよい。前記した
ように、多結晶シリコン膜3aの結晶粒径は小さいため
能動層としての特性は劣る。しかし、一旦酸化させてゲ
ート絶縁膜4として利用する場合には問題ない。Step 5 (see FIG. 2): A planar type polycrystalline silicon TFT using the polycrystalline silicon film 3 as an active layer is formed. Here, the silicon oxide film 9 is used as the gate insulating film 4. Therefore, the silicon oxide film 9 may be formed similarly to the gate insulating film 4. As described above, the characteristics of the active layer are inferior because the crystal grain size of the polycrystalline silicon film 3a is small. However, there is no problem when it is once oxidized and used as the gate insulating film 4.
【0058】以上のように、本実施例においても第3実
施例と同様の効果を得ることができる。次に、本発明を
具体化した第5の実施例を図6および図7に従って説明
する。本実施例において、第1実施例乃至第4実施例と
同じ構成部材については同符号を用い、説明を省略す
る。As described above, also in this embodiment, the same effect as that of the third embodiment can be obtained. Next, a fifth embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the same components as those in the first to fourth embodiments are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
【0059】工程1(図6a参照):絶縁基板(例えば
石英ガラス)1上に微結晶を含む非晶質シリコン膜2a
(膜厚100Å)を形成する。 工程2(図6b参照):微結晶を含む非晶質シリコン膜
2aにおいて、多結晶シリコンTFTのチャネル領域に
対応する部分2bだけを残して、不要な非晶質シリコン
膜2aをエッチング除去する。非晶質シリコン膜2の膜
厚は薄いためエッチング方法が限定されることはなく、
ウェットエッチング法、ドライエッチング法、これらの
方法を組み合わせた方法など、どのような方法を用いて
もよい。Step 1 (see FIG. 6a): An amorphous silicon film 2a containing microcrystals on an insulating substrate (eg, quartz glass) 1
(Film thickness 100Å) is formed. Step 2 (see FIG. 6b): In the amorphous silicon film 2a containing microcrystals, unnecessary amorphous silicon film 2a is removed by etching, leaving only the portion 2b corresponding to the channel region of the polycrystalline silicon TFT. Since the amorphous silicon film 2 is thin, the etching method is not limited,
Any method such as a wet etching method, a dry etching method, or a method combining these methods may be used.
【0060】また、エッチングマスクとしては、フォト
レジストを用いればよく、そのフォトレジストをパター
ニングするためのフォトマスクとしてはゲート電極5の
パターニング用のフォトマスクを流用すればよい。従っ
て、第1実施例に比べてフォトマスクの数が増加するこ
とはない。 工程3(図6参照):デバイスの全面に非晶質シリコン
膜2(膜厚400Å)を形成する。A photoresist may be used as the etching mask, and a photomask for patterning the gate electrode 5 may be used as a photomask for patterning the photoresist. Therefore, the number of photomasks does not increase as compared with the first embodiment. Step 3 (see FIG. 6): An amorphous silicon film 2 (film thickness 400Å) is formed on the entire surface of the device.
【0061】工程4(図6参照):各非晶質シリコン膜
2、2bを固相成長させて多結晶シリコン膜3、3bを
形成する。固相成長の条件、作用は前述の実施例と同じ
である。更に、以上のように形成した多結晶シリコン膜
3、3bの特性を向上させるために、前述の実施例と同
様に、基板を電気炉内に入れ、熱処理を行う。これによ
り、多結晶シリコン膜3、3bの膜質が改善される。熱
処理の条件は、前述の実施例と同様である。Step 4 (see FIG. 6): The amorphous silicon films 2 and 2b are solid-phase grown to form polycrystalline silicon films 3 and 3b. The solid-phase growth conditions and actions are the same as those in the above-mentioned embodiment. Further, in order to improve the characteristics of the polycrystalline silicon films 3 and 3b formed as described above, the substrate is placed in an electric furnace and heat treatment is performed as in the above-described embodiment. As a result, the quality of the polycrystalline silicon films 3 and 3b is improved. The conditions of the heat treatment are the same as those in the above-mentioned embodiment.
【0062】工程5(図7参照):前記多結晶シリコン
膜3、3bを能動層として用いるプレーナ型の多結晶シ
リコンTFTを形成する。このように、本実施例では、
多結晶シリコンTFTのチャネル領域の下部にだけ多結
晶シリコン膜3aが残り、ソース・ドレイン領域6の下
部には残らない。前記したように、非晶質シリコン膜2
aを固相成長させた多結晶シリコン膜3aの結晶粒径は
小さいため能動層としての特性は劣る。Step 5 (see FIG. 7): A planar type polycrystalline silicon TFT using the polycrystalline silicon films 3 and 3b as an active layer is formed. Thus, in this embodiment,
The polycrystalline silicon film 3a remains only below the channel region of the polycrystalline silicon TFT, and does not remain below the source / drain region 6. As described above, the amorphous silicon film 2
Since the crystal grain size of the polycrystalline silicon film 3a obtained by solid phase growth of a is small, the characteristics as an active layer are inferior.
【0063】しかし、チャネル領域では主に表層部分
(すなわち多結晶シリコン膜3の部分)に電流が流れる
ため、下部に多結晶シリコン膜3aが残っていたとして
も多結晶シリコンTFTの素子特性は影響を受けない。
一方、ソース・ドレイン領域6では全体に電流が流れる
ため、下部に多結晶シリコン膜3bが残っていると多結
晶シリコンTFTの素子特性が劣化してしまう。従っ
て、本実施例のようにソース・ドレイン領域6の下部に
多結晶シリコン膜3bが残らないようにすれば、高性能
な多結晶シリコンTFTを得ることができる。However, in the channel region, the current mainly flows in the surface layer portion (that is, the portion of the polycrystalline silicon film 3), so that even if the polycrystalline silicon film 3a remains in the lower portion, the element characteristics of the polycrystalline silicon TFT are affected. Do not receive
On the other hand, since current flows through the source / drain region 6 as a whole, if the polycrystalline silicon film 3b remains in the lower portion, the element characteristics of the polycrystalline silicon TFT are deteriorated. Therefore, if the polycrystalline silicon film 3b is not left under the source / drain regions 6 as in this embodiment, a high-performance polycrystalline silicon TFT can be obtained.
【0064】加えて、各非晶質シリコン膜2、2bの固
相成長は非晶質シリコン膜2b中の微結晶をシードとし
て起こり、まず、非晶質シリコン膜2bが多結晶化し、
次に、非晶質シリコン膜2、2bの界面が多結晶化し、
続いて、非晶質シリコン膜2中で多結晶化が進行してい
く。そのため、多結晶シリコン膜3中では、非晶質シリ
コン膜2bから離れた場所ほど結晶粒径が大きくなり、
その結晶粒径の変化は一定の割合で連続的なものとな
る。In addition, solid phase growth of the amorphous silicon films 2 and 2b occurs using the microcrystals in the amorphous silicon film 2b as seeds, and the amorphous silicon film 2b is first polycrystallized.
Next, the interface between the amorphous silicon films 2 and 2b is polycrystallized,
Then, polycrystallization progresses in the amorphous silicon film 2. Therefore, in the polycrystalline silicon film 3, the crystal grain size becomes larger at a position farther from the amorphous silicon film 2b,
The change in the crystal grain size is continuous at a constant rate.
【0065】但し、結晶粒径の変化の度合いもごくわず
かなものであるため、多結晶シリコン膜3中の結晶粒径
はほぼ均一といってよく、従来の固相成長法のように異
なる結晶粒径が混在しているわけではない。従って、多
結晶シリコンTFTのチャネル領域に比べてソース・ド
レイン領域6の方が結晶粒径が大きくなる。ソース・ド
レイン領域6では全体に電流が流れるため、結晶粒径が
大きく電界効果移動度が高い方が望ましい。従って、本
実施例のようにソース・ドレイン領域6に相当する多結
晶シリコン膜3の結晶粒径を大きくすれば、高性能な多
結晶シリコンTFTを得ることができる。However, since the degree of change in the crystal grain size is very small, it can be said that the crystal grain size in the polycrystalline silicon film 3 is almost uniform, which is different from that in the conventional solid phase growth method. The particle sizes are not mixed. Therefore, the source / drain region 6 has a larger crystal grain size than the channel region of the polycrystalline silicon TFT. Since a current flows through the source / drain region 6 as a whole, it is desirable that the crystal grain size is large and the field effect mobility is high. Therefore, by increasing the crystal grain size of the polycrystalline silicon film 3 corresponding to the source / drain regions 6 as in this embodiment, a high-performance polycrystalline silicon TFT can be obtained.
【0066】従って、このような多結晶シリコンTFT
をアクティブマトリクス方式LCDの画素駆動用素子と
して用いれば、高性能なLCDを得ることができる。
尚、以上第1乃至第5実施例において、結晶粒径の小さ
な多結晶シリコン膜は、トランジスタの能動層としては
移動度が低いぶん劣ると述べたが、多結晶シリコンLC
Dの画素駆動用スイッチング素子として用いるぶんには
特に問題はない。Therefore, such a polycrystalline silicon TFT
Is used as a pixel driving element of an active matrix LCD, a high-performance LCD can be obtained.
In the first to fifth embodiments, the polycrystalline silicon film having a small crystal grain size is inferior to the active layer of the transistor because of its low mobility.
There is no particular problem in using it as a D pixel switching element.
【0067】以上の実施例は以下のように変更してもよ
く、その場合でも同様の作用、効果を得ることができ
る。 1)第1実施例において、非晶質シリコン膜を減圧CV
D法により、例えば、モノシランガスを用い、温度58
0℃で堆積させる。これにより、非晶質シリコン膜は微
結晶を含んだ膜となる。The above embodiment may be modified as follows, and in that case, the same operation and effect can be obtained. 1) In the first embodiment, the reduced pressure CV is applied to the amorphous silicon film.
According to the method D, for example, monosilane gas is used and the temperature is set to 58.
Deposit at 0 ° C. As a result, the amorphous silicon film becomes a film containing microcrystals.
【0068】微結晶を含んだ非晶質シリコン膜を固相成
長法により多結晶化することにより、結晶粒径が小さく
なるぶん移動度は若干低下するが、結晶成長を短時間で
終えることができる。 2)非晶質シリコン膜を固相成長させ多結晶化した後の
熱処理を、電気炉により加熱処理に代えて、RTA(Rap
id Thermal Anealing)法による熱処理やレーザ照射によ
る熱処理を行う。By polycrystallizing the amorphous silicon film containing microcrystals by the solid phase growth method, although the crystal grain size becomes smaller and the mobility is slightly lowered, the crystal growth can be completed in a short time. it can. 2) Instead of heat treatment by an electric furnace, the RTA (Rap
Heat treatment by id thermal annealing) or heat treatment by laser irradiation is performed.
【0069】例えば、RTA法による熱処理は、温度1
200℃で30秒間のアニ−ルを5回繰り返す。また、
レーザ照射による熱処理は、CW Ar+レ−ザを用
い、出力10〜15W、基板温度450℃の条件でレ−
ザ照射する。 3)非晶質シリコン膜2、2aを減圧CVD法、プラズ
マCVD法によらず、常圧CVD法、光励起CVD法、
蒸着法、EB(Electron Beam)蒸着法、MBE(Molecula
r Beam Epitaxy)法、スパッタ法からなるグループの内
のいずれか一つの方法によって形成する。For example, the heat treatment by the RTA method is performed at a temperature of 1
Repeat the anneal at 200 ° C. for 30 seconds 5 times. Also,
The heat treatment by laser irradiation uses a CW Ar + laser under the conditions of an output of 10 to 15 W and a substrate temperature of 450 ° C.
The irradiation. 3) The amorphous silicon films 2 and 2a are not subjected to the low pressure CVD method or the plasma CVD method, but the atmospheric pressure CVD method, the photoexcited CVD method,
Vapor deposition method, EB (Electron Beam) vapor deposition method, MBE (Molecula
It is formed by any one of a group consisting of r beam epitaxy) method and sputtering method.
【0070】4)多結晶シリコンTFTの製造工程にお
いて、多結晶シリコン膜3、3a、3bの形成後に、水
素化処理を行うことで、多結晶シリコンTFTの素子特
性を向上させる。水素化処理とは、多結晶シリコン膜の
結晶欠陥部分に水素原子を結合させることにより、欠陥
を減らして結晶構造を安定化させ、電解効果移動度を高
める方法である。4) In the manufacturing process of the polycrystalline silicon TFT, the element characteristics of the polycrystalline silicon TFT are improved by performing the hydrogenation treatment after forming the polycrystalline silicon films 3, 3a and 3b. The hydrogenation treatment is a method in which a hydrogen atom is bonded to a crystal defect portion of a polycrystalline silicon film to reduce defects, stabilize a crystal structure, and enhance an electric field effect mobility.
【0071】5)多結晶シリコン膜3、3a、3bのチ
ャネル領域に相当する部分に不純物をドーピングして多
結晶シリコンTFTのしきい値電圧(Vth)を制御す
る。固相成長法で形成した多結晶シリコンTFTにおい
ては、Nチャネルトランジスタではディプレッション方
向にしきい値電圧がシフトし、Pチャネルトランジスタ
ではエンハンスメント方向にしきい値電圧がシフトする
傾向にある。また、前記4)の水素化処理を行った場合
には、その傾向がより顕著となる。このしきい値電圧の
シフトを抑えるには、チャネル領域に不純物をドーピン
グすればよい。5) The threshold voltage (Vth) of the polycrystalline silicon TFT is controlled by doping impurities in the portions corresponding to the channel regions of the polycrystalline silicon films 3, 3a and 3b. In the polycrystalline silicon TFT formed by the solid phase growth method, the threshold voltage tends to shift in the depletion direction in the N-channel transistor and the threshold voltage tends to shift in the enhancement direction in the P-channel transistor. Further, when the hydrogenation treatment of the above 4) is performed, the tendency becomes more remarkable. To suppress the shift of the threshold voltage, the channel region may be doped with impurities.
【0072】6)プレーナ型だけでなく、逆プレーナ
型、スタガ型、逆スタガ型などあらゆる構造の多結晶シ
リコンTFTに適用する。 7)多結晶シリコンTFTだけでなく、絶縁ゲート型半
導体素子全般に適用する。また、太陽電池や光センサな
どの光電変換素子、バイポーラトランジスタ、静電誘導
型トランジスタ(SIT:Static Induction Transisto
r)などの多結晶シリコン膜を用いるあらゆる半導体装置
に適用する。6) Not only the planar type, but also the polycrystalline silicon TFT of any structure such as an inverted planar type, a staggered type and an inverted staggered type. 7) Applicable not only to polycrystalline silicon TFTs but also to insulated gate semiconductor devices in general. In addition, photoelectric conversion elements such as solar cells and optical sensors, bipolar transistors, static induction transistors (SIT: Static Induction Transistor).
It is applied to all semiconductor devices using a polycrystalline silicon film such as r).
【0073】8)絶縁基板をセラミックス基板やシリコ
ン酸化膜などの絶縁層に置き換え、LCDではなく密着
度イメージセンサや三次元ICなどに適用する。 9)多結晶シリコンTFTを、LCDではなくスタティ
ックRAM(SRAM)のメモリセル内の負荷素子など
に用いる。8) The insulating substrate is replaced with a ceramic substrate or an insulating layer such as a silicon oxide film, and the present invention is applied to an adhesion image sensor, a three-dimensional IC or the like instead of an LCD. 9) A polycrystalline silicon TFT is used as a load element in a memory cell of a static RAM (SRAM) instead of an LCD.
【0074】[0074]
【発明の効果】本発明にあっては、以下の通りの優れた
効果を奏する。 1)第1の熱処理工程により多結晶化したシリコン膜の
膜質を、その後の第2熱処理工程により改善すること
で、良質な多結晶シリコン膜を提供することができる。The present invention has the following excellent effects. 1) By improving the film quality of the silicon film polycrystallized by the first heat treatment step by the subsequent second heat treatment step, a high quality polycrystalline silicon film can be provided.
【0075】2)良質な多結晶シリコン膜を簡単な工程
で得ることができる。 3)良質な多結晶シリコン膜を短時間で得ることができ
る。 4)結晶粒径がほぼ均一で優れた特性多結晶シリコン膜
を備えた半導体装置を提供することができる。 5)第2の熱処理工程での処理効果を向上させることが
できる。2) A high quality polycrystalline silicon film can be obtained by a simple process. 3) A good quality polycrystalline silicon film can be obtained in a short time. 4) It is possible to provide a semiconductor device provided with an excellent characteristic polycrystalline silicon film having a substantially uniform crystal grain size. 5) The treatment effect in the second heat treatment step can be improved.
【0076】6)非晶質シリコン膜の膜厚を、堆積当初
から、トランジスタの能動層として使用可能な範囲に設
定することにより、多結晶シリコン膜を形成してから所
望の膜厚まで削ることに比べ、膜厚の設定制御が簡単
で、また、そのように加工する手間も省ける。 7)優れた多結晶シリコン膜を能動層として用いる優れ
た薄膜トランジスタを提供することができる。6) By setting the thickness of the amorphous silicon film to a range that can be used as an active layer of a transistor from the beginning of deposition, a polycrystalline silicon film is formed and then cut to a desired thickness. Compared with the above, the setting control of the film thickness is easier, and the labor for such processing can be omitted. 7) It is possible to provide an excellent thin film transistor using an excellent polycrystalline silicon film as an active layer.
【0077】8)優れた薄膜トランジスタを画素駆動用
素子として用いることにより、優れた液晶ディスプレイ
を得ることができる。8) By using an excellent thin film transistor as a pixel driving element, an excellent liquid crystal display can be obtained.
【図1】本発明を具体化した第1実施例の製造工程を説
明するための断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of a first embodiment embodying the present invention.
【図2】本発明を具体化した第1〜第4実施例の製造工
程を説明するための断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of first to fourth embodiments embodying the present invention.
【図3】本発明を具体化した第2実施例の製造工程を説
明するための断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of a second embodiment which embodies the present invention.
【図4】本発明を具体化した第3実施例の製造工程を説
明するための断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of a third embodiment which embodies the present invention.
【図5】本発明を具体化した第4実施例の製造工程を説
明するための断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of a fourth embodiment which embodies the present invention.
【図6】本発明を具体化した第5実施例の製造工程を説
明するための断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of a fifth embodiment of the present invention.
【図7】第5実施例の製造工程を説明するための断面図
である。FIG. 7 is a sectional view for explaining the manufacturing process for the fifth embodiment.
1 絶縁基板 2 第1の非晶質シリコン膜 2a、2b 第2の非晶質シリコン膜 3、3a、3b 多結晶シリコン膜 4 ゲート絶縁膜 5 ゲート電極 6 ソース・ドレイン領域 7 層間絶縁膜 7a コンタクトホール 8 ソース・ドレイン電極 1 Insulating Substrate 2 First Amorphous Silicon Film 2a, 2b Second Amorphous Silicon Film 3, 3a, 3b Polycrystalline Silicon Film 4 Gate Insulating Film 5 Gate Electrode 6 Source / Drain Region 7 Interlayer Insulating Film 7a Contact Hall 8 Source / drain electrode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森本 佳宏 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 米田 清 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Yoshihiro Morimoto 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Kiyoshi Yoneda 2-chome, Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka No. 5 Sanyo Electric Co., Ltd.
Claims (20)
1の熱処理作業により多結晶化し、その後、第2の熱処
理作業を加えることを特徴とした半導体装置の製造方
法。1. A method of manufacturing a semiconductor device, which comprises polycrystallizing an amorphous silicon film containing no microcrystals by a first heat treatment operation and then performing a second heat treatment operation.
シリコン膜を第1の熱処理作業により多結晶化し、その
後、第2の熱処理作業を加えることを特徴とした半導体
装置の製造方法。2. A method for manufacturing a semiconductor device, which comprises polycrystallizing an amorphous silicon film containing microcrystals at least partially by a first heat treatment operation, and then performing a second heat treatment operation.
形成する工程と、 この第1の非晶質シリコン膜上に、第1の非晶質シリコ
ン膜に比べて微結晶を含む割合が少ないか又は微結晶を
含まない第2の非晶質シリコン膜を形成する工程と、 前記第1および第2の非晶質シリコン膜に第1の熱処理
作業を加えて多結晶シリコン膜を形成する工程と、 この多結晶シリコン膜に第2の熱処理作業を加える工程
と、を含むことを特徴とした半導体装置の製造方法。3. A step of forming a first amorphous silicon film containing microcrystals, and containing microcrystals on the first amorphous silicon film as compared to the first amorphous silicon film. A step of forming a second amorphous silicon film having a low proportion or containing no microcrystals, and a first heat treatment operation is applied to the first and second amorphous silicon films to form a polycrystalline silicon film. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a forming step; and a step of applying a second heat treatment operation to the polycrystalline silicon film.
と、 この第2の非晶質シリコン膜上に、第2の非晶質シリコ
ン膜に比べて微結晶を含む割合が多い第1の非晶質シリ
コン膜を形成する工程と、 前記第1および第2の非晶質シリコン膜に第1の熱処理
作業を加えて多結晶シリコン膜を形成する工程と、 この多結晶シリコン膜に第2の熱処理作業を加える工程
と、を含むことを特徴とした半導体装置の製造方法。4. A step of forming a second amorphous silicon film, the second amorphous silicon film having a higher proportion of microcrystals than the second amorphous silicon film. A step of forming a first amorphous silicon film, a step of applying a first heat treatment to the first and second amorphous silicon films to form a polycrystalline silicon film, and A step of applying a second heat treatment work, and a method of manufacturing a semiconductor device.
と、 この第2の非晶質シリコン膜上に、第2の非晶質シリコ
ン膜に比べて微結晶を含む割合が多い第1の非晶質シリ
コン膜を形成する工程と、 前記第1および第2の非晶質シリコン膜に第1の熱処理
作業を加えて多結晶シリコン膜を形成する工程と、 この多結晶シリコン膜に第2の熱処理作業を加える工程
と、 この多結晶シリコン膜のうち、少なくとも前記第1の非
晶質シリコン膜が熱処理されて形成された部分を酸化さ
せて、シリコン酸化膜を形成する工程と、を含むことを
特徴とした半導体装置の製造方法。5. A step of forming a second amorphous silicon film, the second amorphous silicon film having a higher proportion of microcrystals than the second amorphous silicon film. A step of forming a first amorphous silicon film, a step of applying a first heat treatment to the first and second amorphous silicon films to form a polycrystalline silicon film, and A step of applying a second heat treatment, a step of forming a silicon oxide film by oxidizing at least a portion of the polycrystalline silicon film formed by heat-treating the first amorphous silicon film, A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
も一部分に設けたことを特徴とする請求項3乃至5のい
ずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the first amorphous silicon film is provided on at least a part of the first amorphous silicon film.
処理工程の温度よりも高いことを特徴とした請求項1乃
至6のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the temperature of the second heat treatment step is higher than the temperature of the first heat treatment step.
処理工程よりも短いことを特徴とした請求項7に記載の
半導体装置の形成方法。8. The method of forming a semiconductor device according to claim 7, wherein the time of the second heat treatment step is shorter than that of the first heat treatment step.
非晶質シリコン膜の総膜厚を、トランジスタの能動層と
して使用可能な範囲に設定したことを特徴とする請求項
1乃至8のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方
法。9. The total film thickness of the amorphous silicon film before applying the first heat treatment is set within a range usable as an active layer of a transistor. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
記非晶質シリコン膜の総膜厚を、800Å以下としたこ
とを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の
半導体装置の製造方法。10. The semiconductor according to claim 1, wherein the total film thickness of the amorphous silicon film before the first heat treatment is 800 Å or less. Device manufacturing method.
か1項に記載の半導体装置の製造方法によって多結晶シ
リコン膜を形成し、この多結晶シリコン膜をトランジス
タの能動層として加工したことを特徴とする半導体装置
の製造方法。11. A polycrystalline silicon film is formed on a substrate by the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, and the polycrystalline silicon film is processed as an active layer of a transistor. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
ずれか1項に記載の半導体装置の製造方法によって多結
晶シリコン膜を形成する工程と、 この多結晶シリコン膜の上にゲート絶縁膜を形成する工
程と、 このゲート絶縁膜の上にゲート電極を形成する工程と、 前記ゲート電極を用いた自己整合技術により、前記多結
晶シリコン膜にソース領域およびドレイン領域を形成し
たことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。12. A step of forming a polycrystalline silicon film on an insulating substrate by the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, and a gate insulating film on the polycrystalline silicon film. And a step of forming a gate electrode on the gate insulating film, and a source region and a drain region are formed in the polycrystalline silicon film by a self-alignment technique using the gate electrode. Method of manufacturing thin film transistor.
質シリコン膜を形成する工程と、 前記第1の非晶質シリコン膜におけるチャネル領域に対
応する部分だけを残して他の部分を除去する工程と、 前記絶縁基板および第1の非晶質シリコン膜の上に、第
1の非晶質シリコン膜に比べて微結晶を含む割合が少な
いか又は微結晶を含まない第2の非晶質シリコン膜を形
成する工程と、 前記第1および第2の非晶質シリコン膜に第1の熱処理
作業を加えて多結晶シリコン膜を形成する工程と、 この多結晶シリコン膜に第2の熱処理作業を加える工程
と、 前記多結晶シリコン膜上にゲート絶縁膜を形成する工程
と、 このゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、 ゲート電極を用いた自己整合技術により前記多結晶シリ
コン膜にソース領域およびドレイン領域を形成する工程
と、を含むことを特徴とした薄膜トランジスタの製造方
法。13. A step of forming a first amorphous silicon film containing microcrystals on an insulating substrate, and a portion other than the portion corresponding to the channel region in the first amorphous silicon film is left and other portions are left. And a second amorphous silicon film having a smaller percentage of microcrystals than the first amorphous silicon film or no second crystal on the insulating substrate and the first amorphous silicon film. A step of forming an amorphous silicon film; a step of forming a polycrystalline silicon film by applying a first heat treatment to the first and second amorphous silicon films; The step of applying a heat treatment work, the step of forming a gate insulating film on the polycrystalline silicon film, the step of forming a gate electrode on the gate insulating film, and the step of forming the polycrystalline silicon by a self-alignment technique using a gate electrode. Source region on silicon film Method for manufacturing a thin film transistor comprising the steps of: forming a drain region and a.
を形成するの工程と、 この第2の非晶質シリコン膜上に、第2の非晶質シリコ
ン膜に比べて微結晶を含む割合が多い第1の非晶質シリ
コン膜を形成する工程と、 この第1の非晶質シリコン膜におけるチャネル領域に対
応する部分だけを残して他の部分を除去する工程と、 前記第1および第2の非晶質シリコン膜に第1の熱処理
作業を加えて多結晶シリコン膜を形成する工程と、 前記多結晶シリコン膜に第2の熱処理作業を加える工程
と、 多結晶シリコン膜上にゲート絶縁膜を形成する工程と、 このゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、 ゲート電極を用いた自己整合技術により前記多結晶シリ
コン膜にソース領域およびドレイン領域を形成する工程
と、を含むことを特徴とした薄膜トランジスタの製造方
法。14. A step of forming a second amorphous silicon film on an insulating substrate, and microcrystals on the second amorphous silicon film as compared with the second amorphous silicon film. A step of forming a first amorphous silicon film having a high content ratio; a step of removing the remaining part of the first amorphous silicon film corresponding to the channel region; And a step of applying a first heat treatment operation to the second amorphous silicon film to form a polycrystalline silicon film, a step of applying a second heat treatment operation to the polycrystalline silicon film, and a step of applying a second heat treatment operation to the polycrystalline silicon film. A step of forming a gate insulating film, a step of forming a gate electrode on the gate insulating film, and a step of forming a source region and a drain region in the polycrystalline silicon film by a self-alignment technique using the gate electrode. Characterized by including A method of manufacturing the thin film transistor was.
を形成する工程と、 この第2の非晶質シリコン膜上に、第2の非晶質シリコ
ン膜に比べて微結晶を含む割合が多い第1の非晶質シリ
コン膜を形成する工程と、 この第1の非晶質シリコン膜におけるチャネル領域に対
応する部分だけを残して他の部分を除去する工程と、 前記第1および第2の非晶質シリコン膜に第1の熱処理
作業を加えて多結晶シリコン膜を形成する工程と、 この多結晶シリコン膜に第2の熱処理作業を加える工程
と、 この多結晶シリコン膜のうち、少なくとも前記第1の非
晶質シリコン膜が熱処理されて形成された部分を酸化さ
せてゲート絶縁膜を形成する工程と、 このゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、 ゲート電極を用いた自己整合技術により前記多結晶シリ
コン膜にソース領域およびドレイン領域を形成する工程
と、を含むことを特徴とした薄膜トランジスタの製造方
法。15. A step of forming a second amorphous silicon film on an insulating substrate, and including fine crystals on the second amorphous silicon film as compared with the second amorphous silicon film. A step of forming a first amorphous silicon film having a large proportion, a step of removing the remaining portion of the first amorphous silicon film corresponding to the channel region, and the first and second portions. A step of applying a first heat treatment operation to the second amorphous silicon film to form a polycrystalline silicon film; a step of applying a second heat treatment operation to this polycrystalline silicon film; A step of oxidizing at least a portion formed by heat-treating the first amorphous silicon film to form a gate insulating film; a step of forming a gate electrode on the gate insulating film; By the self-alignment technology Method for manufacturing a thin film transistor comprising a step of forming a source region and a drain region in the crystalline silicon film.
熱処理工程の温度よりも高いことを特徴とした請求項1
2乃至15のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタの
製造方法。16. The temperature of the second heat treatment step is higher than the temperature of the first heat treatment step.
16. The method of manufacturing a thin film transistor according to any one of 2 to 15.
熱処理工程よりも短いことを特徴とした請求項16に記
載の薄膜トランジスタの製造方法。17. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 16, wherein the time of the second heat treatment step is shorter than that of the first heat treatment step.
記非晶質シリコン膜の総膜厚を、トランジスタの能動層
として使用可能な範囲に設定したことを特徴とする請求
項12乃至17のいずれか1項に記載の薄膜トランジス
タの製造方法。18. The total film thickness of the amorphous silicon film before the first heat treatment is applied is set within a range usable as an active layer of a transistor. The method of manufacturing a thin film transistor according to any one of items.
記非晶質シリコン膜の総膜厚を、800Å以下としたこ
とを特徴とする請求項12乃至18のいずれか1項に記
載の薄膜トランジスタの製造方法。19. The thin film transistor according to claim 12, wherein a total film thickness of the amorphous silicon film before the first heat treatment is applied is 800 Å or less. Manufacturing method.
記載の薄膜トランジスタの製造方法によって製造した薄
膜トランジスタを画素駆動素子として用いることを特徴
とした液晶ディスプレイ。20. A liquid crystal display using a thin film transistor manufactured by the method of manufacturing a thin film transistor according to claim 11 as a pixel driving element.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23347394A JPH0897145A (en) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | Manufacture of semiconductor device, and manufacture of film transistor, and liquid crystal display |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23347394A JPH0897145A (en) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | Manufacture of semiconductor device, and manufacture of film transistor, and liquid crystal display |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0897145A true JPH0897145A (en) | 1996-04-12 |
Family
ID=16955577
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23347394A Pending JPH0897145A (en) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | Manufacture of semiconductor device, and manufacture of film transistor, and liquid crystal display |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0897145A (en) |
-
1994
- 1994-09-28 JP JP23347394A patent/JPH0897145A/en active Pending
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