JPH11354442A - Semiconductor thin film and semiconductor device - Google Patents
Semiconductor thin film and semiconductor deviceInfo
- Publication number
- JPH11354442A JPH11354442A JP15231698A JP15231698A JPH11354442A JP H11354442 A JPH11354442 A JP H11354442A JP 15231698 A JP15231698 A JP 15231698A JP 15231698 A JP15231698 A JP 15231698A JP H11354442 A JPH11354442 A JP H11354442A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- semiconductor thin
- crystal
- film
- rod
- 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
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 98
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 64
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 172
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 230
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 54
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 22
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000002524 electron diffraction data Methods 0.000 claims description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 201000003373 familial cold autoinflammatory syndrome 3 Diseases 0.000 claims description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 25
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 abstract description 14
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 abstract description 12
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 abstract description 12
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 54
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 48
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 46
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 41
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 38
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 27
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 23
- 238000005247 gettering Methods 0.000 description 22
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 18
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 18
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 18
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 17
- 239000010407 anodic oxide Substances 0.000 description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 description 16
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 15
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 15
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 12
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 12
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 10
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 10
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000006870 function Effects 0.000 description 9
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 8
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 7
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 7
- 150000002500 ions Chemical group 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 7
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 238000002173 high-resolution transmission electron microscopy Methods 0.000 description 6
- 238000001004 secondary ion mass spectrometry Methods 0.000 description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 6
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 6
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 6
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- OMRRUNXAWXNVFW-UHFFFAOYSA-N fluoridochlorine Chemical compound ClF OMRRUNXAWXNVFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 4
- -1 BCl 3 Chemical class 0.000 description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 3
- 238000007743 anodising Methods 0.000 description 3
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 3
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 3
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000283986 Lepus Species 0.000 description 2
- 229910005881 NiSi 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 2
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 2
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 2
- 238000005224 laser annealing Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 2
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004435 EPR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021586 Nickel(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 229910008071 Si-Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008045 Si-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006300 Si—Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006285 Si—Ni—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006411 Si—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N Tartaric acid Natural products [H+].[H+].[O-]C(=O)C(O)C(O)C([O-])=O FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 238000005108 dry cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002366 halogen compounds Chemical group 0.000 description 1
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001404 mediated effect Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000002040 relaxant effect Effects 0.000 description 1
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 235000002906 tartaric acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000011975 tartaric acid Substances 0.000 description 1
- 238000002230 thermal chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- YDLQKLWVKKFPII-UHFFFAOYSA-N timiperone Chemical compound C1=CC(F)=CC=C1C(=O)CCCN1CCC(N2C(NC3=CC=CC=C32)=S)CC1 YDLQKLWVKKFPII-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229950000809 timiperone Drugs 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Thin Film Transistor (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明が属する技術分野】本明細書で開示する発明は、
絶縁表面を有する基板上に形成された半導体薄膜および
それを活性層とする半導体装置に関する。特に、半導体
薄膜として珪素を主成分とする材料を利用する場合の構
成に関する。TECHNICAL FIELD [0001] The invention disclosed in the present specification is:
The present invention relates to a semiconductor thin film formed on a substrate having an insulating surface and a semiconductor device using the same as an active layer. In particular, the present invention relates to a configuration in which a material containing silicon as a main component is used as a semiconductor thin film.
【0002】なお、本明細書中において「半導体装置」
とは半導体を利用して機能する装置全てを指しており、
次の様なものが半導体装置の範疇に含まれるものとす
る。 (1) 薄膜トランジスタ(TFT)等の単体素子。 (2) (1)の単体素子を利用した半導体回路 (3) (1)、(2)で構成される電気光学装置。 (4) (2)、(3)を具備した電子デバイス。[0002] In this specification, "semiconductor device"
Refers to all devices that function using semiconductors,
The following are included in the category of the semiconductor device. (1) A single element such as a thin film transistor (TFT). (2) A semiconductor circuit using the single element of (1). (3) An electro-optical device composed of (1) and (2). (4) An electronic device including (2) and (3).
【0003】[0003]
【従来の技術】近年、絶縁表面を有する基板上に形成さ
れた半導体薄膜(厚さ数百〜数千Å程度)を用いて薄膜
トランジスタ(TFT)を構成する技術が注目されてい
る。薄膜トランジスタはICや電気光学装置のような電
子デバイスに広く応用され、特に画像表示装置のスイッ
チング素子として開発が急がれている。2. Description of the Related Art In recent years, a technique of forming a thin film transistor (TFT) by using a semiconductor thin film (having a thickness of several hundred to several thousand degrees) formed on a substrate having an insulating surface has attracted attention. Thin film transistors are widely applied to electronic devices such as ICs and electro-optical devices, and are particularly rapidly developed as switching elements for image display devices.
【0004】例えば、液晶表示装置においてはマトリク
ス状に配列された画素領域を個々に制御する画素マトリ
クス回路、画素マトリクス回路を制御する駆動回路、さ
らに外部からのデータ信号を処理するロジック回路(プ
ロセッサ回路やメモリ回路など)等のあらゆる電気回路
にTFTを応用する試みがなされている。For example, in a liquid crystal display device, a pixel matrix circuit for individually controlling pixel regions arranged in a matrix, a driving circuit for controlling the pixel matrix circuit, and a logic circuit (processor circuit) for processing an external data signal Attempts have been made to apply TFTs to any electric circuit such as a semiconductor device and a memory circuit.
【0005】現状においては、活性層として非晶質シリ
コン膜(アモルファスシリコン膜)を用いたTFTが実
用化されているが、駆動回路やロジック回路などの様
に、さらなる高速動作性能を求められる電気回路には、
結晶シリコン膜(ポリシリコン膜、多結晶シリコン膜
等)を利用したTFTが必要とされる。At present, a TFT using an amorphous silicon film (amorphous silicon film) as an active layer has been put into practical use. In the circuit,
A TFT using a crystalline silicon film (polysilicon film, polycrystalline silicon film, etc.) is required.
【0006】例えば、ガラス基板上に結晶性珪素膜を形
成する方法としては、本出願人による特開平7-130652号
公報、特開平8-78329 号公報に記載された技術が公知で
ある。これらの公報記載の技術は、非晶質シリコン膜の
結晶化を助長する触媒元素を利用することにより、500
〜600 ℃、4時間程度の加熱処理によって結晶性の優れ
た結晶シリコン膜を形成することを可能とするものであ
る。For example, as a method of forming a crystalline silicon film on a glass substrate, there are known techniques described in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 7-130652 and 8-78329 by the present applicant. The techniques described in these publications use a catalyst element that promotes crystallization of an amorphous silicon film, thereby providing 500
It is possible to form a crystalline silicon film having excellent crystallinity by heat treatment at about 600 ° C. for about 4 hours.
【0007】特に、特開平8-78329 に記載された技術は
上記技術を応用して基板面とほぼ平行な結晶成長を行わ
すものであり、発明者らは形成された結晶化領域を特に
横成長領域(またはラテラル成長領域)と呼んでいる。[0007] In particular, the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-78329 is to perform the crystal growth substantially parallel to the substrate surface by applying the above-mentioned technique, and the inventors have found that the formed crystallized region is particularly laterally oriented. It is called the growth area (or lateral growth area).
【0008】しかし、この様なTFTを用いて駆動回路
を構成してもまだまだ要求される性能を完全に満たすに
は及ばない。特に、メガヘルツからギガヘルツにかけて
の極めて高速な動作を要求する高速ロジック回路を従来
のTFTで構成することは不可能なのが現状である。However, even if a driving circuit is formed using such TFTs, the required performance is still not sufficiently satisfied. In particular, it is impossible at present to configure a high-speed logic circuit that requires an extremely high-speed operation from megahertz to gigahertz with a conventional TFT.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、これま
で結晶粒界を有する結晶性珪素膜(多結晶珪素膜と呼ば
れる)の結晶性を向上させるために様々な思考錯誤を繰
り返してきた。セミアモルファス半導体(特開昭57-160
121 号公報等)やモノドメイン半導体(特開平8-139019
号公報等)などが挙げられる。The present inventors have repeated various thoughts and errors in order to improve the crystallinity of a crystalline silicon film having a crystal grain boundary (called a polycrystalline silicon film). . Semi-amorphous semiconductor (JP-A-57-160
No. 121, etc.) and mono-domain semiconductors (JP-A-8-139019)
Publication).
【0010】上記公報に記載された半導体膜に共通の概
念は、結晶粒界の実質的な無害化にある。即ち、結晶粒
界を実質的になくし、キャリア(電子または正孔)の移
動を円滑に行わせることが最大の課題であった。[0010] The concept common to the semiconductor films described in the above-mentioned publication is that the grain boundaries are substantially rendered harmless. That is, the biggest problem was to substantially eliminate crystal grain boundaries and to smoothly move carriers (electrons or holes).
【0011】しかしながら、上記公報に記載された半導
体膜をもってしてもロジック回路が要求する高速動作を
行うには不十分と言える。即ち、ロジック回路を内蔵し
たシステム・オン・パネルを実現するためには、従来に
ない全く新しい材料の開発が求められているのである。However, it can be said that the semiconductor film described in the above publication is insufficient for performing the high-speed operation required by the logic circuit. That is, in order to realize a system-on-panel with a built-in logic circuit, it is required to develop a completely new material that has never existed before.
【0012】本願発明は、その様な要求に答えるもので
あり、従来のTFTでは作製不可能であった様な高速ロ
ジック回路を構成しうる極めて高性能な半導体装置を実
現するための半導体薄膜を提供することを課題とする。
また、その様な半導体薄膜を利用した半導体装置を提供
することを課題とする。The present invention meets such a demand, and a semiconductor thin film for realizing an extremely high-performance semiconductor device capable of forming a high-speed logic circuit which cannot be manufactured by a conventional TFT. The task is to provide.
Another object is to provide a semiconductor device using such a semiconductor thin film.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】本明細書で開示する発明
の構成は、複数の棒状または偏平棒状結晶の集合体から
なる半導体薄膜であって、面方位は概略{110}配向
であり、且つ、任意の結晶粒界では殆どの結晶格子に連
続性があることを特徴とする。According to an aspect of the present invention, there is provided a semiconductor thin film comprising an aggregate of a plurality of rod-shaped or flat rod-shaped crystals, wherein the plane orientation is substantially {110} orientation, and It is characterized in that almost any crystal lattice has continuity at an arbitrary crystal grain boundary.
【0014】また、他の発明の構成は、複数の棒状また
は偏平棒状結晶の集合体からなる半導体薄膜であって、
面方位は概略{110}配向であり、且つ、任意の結晶
粒界を横切る様にして観測される格子縞の殆どが、前記
結晶粒界を形成する異なる結晶粒間で直線的に連続して
いることを特徴とする。Another aspect of the present invention is a semiconductor thin film comprising an aggregate of a plurality of rod-shaped or flat rod-shaped crystals,
The plane orientation is approximately {110} orientation, and most of the lattice fringes observed so as to cross any crystal grain boundary are linearly continuous between different crystal grains forming the crystal grain boundary. It is characterized by the following.
【0015】本願発明は上記の様な構成でなる半導体薄
膜を実現するための技術である。また、かかる半導体薄
膜を利用して作製された半導体装置は次に示す様な特徴
を有したものとなる。The present invention is a technique for realizing a semiconductor thin film having the above configuration. A semiconductor device manufactured using such a semiconductor thin film has the following characteristics.
【0016】(1)少なくともチャネル形成領域が複数
の棒状または偏平棒状結晶の集合体からなる半導体薄膜
で構成され、前記半導体薄膜の面方位は概略{110}
配向であり、且つ、任意の結晶粒界では殆どの結晶格子
に連続性がある。 (2)少なくともチャネル形成領域が複数の棒状または
偏平棒状結晶の集合体からなる半導体薄膜で構成され、
前記半導体薄膜の面方位は概略{110}配向であり、
且つ、任意の結晶粒界を横切る様にして観測される格子
縞の殆どが、前記結晶粒界を形成する異なる結晶粒間で
直線的に連続している。(1) At least the channel forming region is composed of a semiconductor thin film composed of an aggregate of a plurality of rod-shaped or flat rod-shaped crystals, and the plane orientation of the semiconductor thin film is approximately {110}.
It is oriented and most crystal lattices have continuity at an arbitrary grain boundary. (2) at least a channel forming region is constituted by a semiconductor thin film made of an aggregate of a plurality of rod-shaped or flat rod-shaped crystals;
The plane orientation of the semiconductor thin film is approximately {110} orientation,
Most of the lattice fringes observed so as to cross an arbitrary grain boundary are linearly continuous between different crystal grains forming the grain boundary.
【0017】以上のような本発明の構成について、以下
に記載する実施例でもって詳細な説明を行うこととす
る。The configuration of the present invention as described above will be described in detail with the embodiments described below.
【0018】[0018]
【実施例】〔実施例1〕本実施例では、本願発明である
半導体薄膜およびそれを活性層とした半導体装置(具体
的にはTFT)の作製工程について説明する。また、作
製工程の説明の後には、本願発明のTFTについて、結
晶構造および電気特性の観点から得られた知見について
説明する。[Embodiment 1] In this embodiment, a process of manufacturing a semiconductor thin film according to the present invention and a semiconductor device (specifically, a TFT) using the semiconductor thin film as an active layer will be described. After the description of the manufacturing process, knowledge obtained from the viewpoint of the crystal structure and the electrical characteristics of the TFT of the present invention will be described.
【0019】まず、絶縁表面を有する基板として石英基
板801を準備する。石英基板の代わりに熱酸化膜を形
成したシリコン基板を用いることもできる。また、石英
基板上に一旦非晶質珪素膜を形成し、それを完全に熱酸
化して絶縁膜とする様な方法をとっても良い。さらに、
絶縁膜として窒化珪素膜を形成した石英基板、セラミッ
クス基板またはシリコン基板を用いても良い。First, a quartz substrate 801 is prepared as a substrate having an insulating surface. A silicon substrate on which a thermal oxide film is formed can be used instead of the quartz substrate. Alternatively, a method may be employed in which an amorphous silicon film is formed once on a quartz substrate and then completely thermally oxidized to form an insulating film. further,
A quartz substrate, a ceramics substrate, or a silicon substrate on which a silicon nitride film is formed as an insulating film may be used.
【0020】802は非晶質珪素膜であり、最終的な膜
厚(熱酸化後の膜減りを考慮した膜厚)が10〜75nm(好
ましくは15〜45nm)となる様に調節する。なお、成膜に
際して膜中の不純物濃度の管理を徹底的に行うことは重
要である。Reference numeral 802 denotes an amorphous silicon film, which is adjusted so that the final film thickness (thickness in consideration of film reduction after thermal oxidation) is 10 to 75 nm (preferably 15 to 45 nm). It is important to thoroughly control the impurity concentration in the film when forming the film.
【0021】本実施例の場合、非晶質珪素膜802中に
おいて代表的な不純物であるC(炭素)、N(窒素)、
O(酸素)、S(硫黄)の濃度はいずれも 5×1018atom
s/cm3 未満(好ましくは 1×1018atoms/cm3 以下)とな
る様に管理している。各不純物がこれ以上の濃度で存在
すると、結晶化の際に悪影響を及ぼし、結晶化後の膜質
を低下させる原因となりうる。In this embodiment, typical impurities in the amorphous silicon film 802 are C (carbon), N (nitrogen),
The concentration of O (oxygen) and S (sulfur) is 5 × 10 18 atom
It is controlled to be less than s / cm 3 (preferably 1 × 10 18 atoms / cm 3 or less). If each impurity is present at a concentration higher than this, it will have an adverse effect on crystallization, and may cause deterioration of the film quality after crystallization.
【0022】ここで本実施例の条件で作製した非晶質珪
素膜中の不純物濃度をSIMS(質量二次イオン分析)
で調べた結果を図23に示す。なお、試料はシリコンウ
ェハー上に0.5 μmの膜厚の非晶質珪素膜を成膜したも
のを用いた。その結果、図23に示す様にC、N、Oい
ずれの元素も上記濃度範囲内に収まることが確認され
た。ただし、本明細書中において膜中の元素濃度は、S
IMSの測定結果における最小値で定義される。Here, the impurity concentration in the amorphous silicon film formed under the conditions of the present embodiment was determined by SIMS (secondary ion mass spectrometry).
FIG. 23 shows the results of the examination. The sample used was an amorphous silicon film having a thickness of 0.5 μm formed on a silicon wafer. As a result, as shown in FIG. 23, it was confirmed that all the elements of C, N, and O were within the above concentration range. However, in this specification, the element concentration in the film is S
It is defined as the minimum value in the IMS measurement result.
【0023】C、N、Oいずれの元素も上記濃度範囲内
に収まる様にするために、本実施例で用いる減圧熱CV
D炉は定期的にドライクリーニングを行い、成膜室の清
浄化を図っておく。ドライクリーニングは、 200〜400
℃程度に加熱した炉内に 100〜300sccm のClF3 (フ
ッ化塩素)ガスを流し、熱分解によって生成したフッ素
によって成膜室のクリーニングを行えば良い。In order to keep any of the elements C, N and O within the above concentration range, the reduced pressure heat CV used in this embodiment is used.
The D furnace is regularly dry-cleaned to clean the film forming chamber. Dry cleaning is 200 ~ 400
A 100-300 sccm ClF 3 (chlorine fluoride) gas may be flowed into a furnace heated to about ° C., and the film formation chamber may be cleaned with fluorine generated by thermal decomposition.
【0024】なお、本発明者らの知見によれば炉内温度
300 ℃とし、ClF3 (フッ化塩素)ガスの流量を300s
ccm とした場合、約2μm厚の付着物(主に珪素を主成
分する)を4時間で完全に除去することができる。According to the knowledge of the present inventors, the furnace temperature
300 ° C and the flow rate of ClF 3 (chlorine fluoride) gas is 300s
In the case of ccm 2, it is possible to completely remove deposits (mainly composed mainly of silicon) having a thickness of about 2 μm in 4 hours.
【0025】なお、非晶質珪素膜802中の水素濃度も
非常に重要なパラメータであり、水素含有量を低く抑え
た方が結晶性の良い膜が得られる様である。そのため、
非晶質珪素膜802の成膜は減圧熱CVD法であること
が好ましい。なお、成膜条件を最適化することでプラズ
マCVD法を用いることも可能である。It should be noted that the hydrogen concentration in the amorphous silicon film 802 is also a very important parameter, and a film with good crystallinity can be obtained by keeping the hydrogen content low. for that reason,
The amorphous silicon film 802 is preferably formed by a low pressure thermal CVD method. Note that the plasma CVD method can be used by optimizing the film formation conditions.
【0026】次に、非晶質珪素膜802の結晶化工程を
行う。結晶化の手段としては本発明者による特開平7-13
0652号公報記載の技術を用いる。同公報の実施例1およ
び実施例2のどちらの手段でも良いが、本願発明では実
施例2に記載した技術内容(特開平8-78329 号公報に詳
しい)を利用するのが好ましい。Next, a crystallization step of the amorphous silicon film 802 is performed. As a means of crystallization, JP-A-7-13 by the present inventor
The technique described in Japanese Patent Publication No. 0652 is used. Either of the means of Embodiment 1 and Embodiment 2 of the publication may be used, but in the present invention, it is preferable to use the technical contents described in Embodiment 2 (detailed in JP-A-8-78329).
【0027】特開平8-78329 号公報記載の技術は、まず
触媒元素の添加領域を選択するマスク絶縁膜803を形
成する。マスク絶縁膜803は触媒元素を添加するため
に複数箇所の開口部を有している。この開口部の位置に
よって結晶領域の位置を決定することができる。According to the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-78329, first, a mask insulating film 803 for selecting a region to be added with a catalytic element is formed. The mask insulating film 803 has a plurality of openings for adding a catalyst element. The position of the crystal region can be determined by the position of the opening.
【0028】そして、非晶質珪素膜の結晶化を助長する
触媒元素としてニッケル(Ni)を含有した溶液をスピ
ンコート法により塗布し、Ni含有層804を形成す
る。なお、触媒元素としてはニッケル以外にも、コバル
ト(Co)、鉄(Fe)、パラジウム(Pd)、白金
(Pt)、銅(Cu)、金(Au)、ゲルマニウム(G
e)等を用いることができる。(図8(A))Then, a solution containing nickel (Ni) as a catalyst element for promoting crystallization of the amorphous silicon film is applied by a spin coating method to form a Ni-containing layer 804. In addition, as a catalyst element, in addition to nickel, cobalt (Co), iron (Fe), palladium (Pd), platinum (Pt), copper (Cu), gold (Au), and germanium (G
e) etc. can be used. (FIG. 8A)
【0029】また、上記触媒元素の添加工程は、レジス
トマスクを利用したイオン注入法またはプラズマドーピ
ング法を用いることもできる。この場合、添加領域の占
有面積の低減、横成長領域の成長距離の制御が容易とな
るので、微細化した回路を構成する際に有効な技術とな
る。In addition, in the step of adding the catalyst element, an ion implantation method using a resist mask or a plasma doping method can be used. In this case, the reduction of the occupied area of the addition region and the control of the growth distance of the lateral growth region are facilitated, so that this is an effective technique when configuring a miniaturized circuit.
【0030】次に、触媒元素の添加工程が終了したら、
450 ℃1時間程度の水素出しの後、不活性雰囲気、水素
雰囲気または酸素雰囲気中において 500〜700 ℃(代表
的には 550〜650 ℃)の温度で 4〜24時間の加熱処理を
加えて非晶質珪素膜802の結晶化を行う。本実施例で
は窒素雰囲気で570 ℃14時間の加熱処理を行う。Next, when the step of adding the catalyst element is completed,
After releasing hydrogen at 450 ° C for about 1 hour, heat treatment is performed in an inert atmosphere, a hydrogen atmosphere, or an oxygen atmosphere at a temperature of 500 to 700 ° C (typically 550 to 650 ° C) for 4 to 24 hours. The crystalline silicon film 802 is crystallized. In this embodiment, heat treatment is performed at 570 ° C. for 14 hours in a nitrogen atmosphere.
【0031】この時、非晶質珪素膜802の結晶化はニ
ッケルを添加した領域805で発生した核から優先的に
進行し、基板801の基板面に対してほぼ平行に成長し
た結晶領域806が形成される。本発明者らはこの結晶
領域306を横成長領域と呼んでいる。横成長領域は比
較的揃った状態で個々の結晶が集合しているため、全体
的な結晶性に優れるという利点がある。(図8(B))At this time, the crystallization of the amorphous silicon film 802 proceeds preferentially from the nucleus generated in the region 805 to which nickel has been added, and the crystal region 806 grown almost parallel to the substrate surface of the substrate 801 is formed. It is formed. The present inventors call this crystal region 306 a lateral growth region. Since the individual crystals are aggregated in a relatively uniform state in the lateral growth region, there is an advantage that the overall crystallinity is excellent. (FIG. 8 (B))
【0032】なお、上述の特開平7-130652号公報の実施
例1に記載された技術を用いた場合も微視的には横成長
領域と呼びうる領域が形成されている。しかしながら、
核発生が面内において不均一に起こるので結晶粒界の制
御性の面で難がある。When the technique described in the first embodiment of Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-130652 is used, a region which can be microscopically called a lateral growth region is formed. However,
Since nucleation occurs unevenly in the plane, there is a difficulty in controllability of crystal grain boundaries.
【0033】結晶化のための加熱処理が終了したら、マ
スク絶縁膜803を除去してパターニングを行い、横成
長領域806のみでなる島状半導体層(活性層)807
を形成する。After the heat treatment for crystallization is completed, the mask insulating film 803 is removed and patterning is performed, and an island-shaped semiconductor layer (active layer) 807 including only the lateral growth region 806 is formed.
To form
【0034】次に、珪素を含む絶縁膜でなるゲイト絶縁
膜808を形成する。ゲイト絶縁膜808の膜厚は後の
熱酸化工程による増加分も考慮して20〜250nm の範囲で
調節すれば良い。また、成膜方法は公知の気相法(プラ
ズマCVD法、スパッタ法等)を用いれば良い。Next, a gate insulating film 808 made of an insulating film containing silicon is formed. The thickness of the gate insulating film 808 may be adjusted in the range of 20 to 250 nm in consideration of the increase due to the subsequent thermal oxidation step. As a film formation method, a known gas phase method (a plasma CVD method, a sputtering method, or the like) may be used.
【0035】次に、図8(C)に示す様に触媒元素(ニ
ッケル)を除去または低減するための加熱処理(触媒元
素のゲッタリングプロセス)を行う。この加熱処理は処
理雰囲気中にハロゲン元素を含ませ、ハロゲン元素によ
る金属元素のゲッタリング効果を利用するものである。Next, as shown in FIG. 8C, a heat treatment (a catalyst element gettering process) for removing or reducing the catalyst element (nickel) is performed. In this heat treatment, a halogen element is contained in the treatment atmosphere, and the gettering effect of the metal element by the halogen element is used.
【0036】なお、ハロゲン元素によるゲッタリング効
果を十分に得るためには、上記加熱処理を700 ℃を超え
る温度で行なうことが好ましい。この温度以下では処理
雰囲気中のハロゲン化合物の分解が困難となり、ゲッタ
リング効果が得られなくなる恐れがある。In order to sufficiently obtain the gettering effect by the halogen element, it is preferable to perform the above-mentioned heat treatment at a temperature exceeding 700 ° C. Below this temperature, the decomposition of the halogen compound in the processing atmosphere becomes difficult, and the gettering effect may not be obtained.
【0037】そのため本実施例ではこの加熱処理を700
℃を超える温度で行い、好ましくは800 〜1000℃(代表
的には950 ℃)とし、処理時間は 0.1〜 6hr、代表的に
は 0.5〜 1hrとする。Therefore, in this embodiment, this heat treatment is performed
The reaction is carried out at a temperature higher than 800C, preferably 800 to 1000C (typically 950C), and the treatment time is 0.1 to 6 hours, typically 0.5 to 1 hour.
【0038】なお、本実施例では酸素雰囲気中に対して
塩化水素(HCl)を0.5 〜10体積%(本実施例では3
体積%)の濃度で含有させた雰囲気中において、950
℃、30分の加熱処理を行う例を示す。HCl濃度を上記
濃度以上とすると、活性層807の表面に膜厚程度の凹
凸が生じてしまうため好ましくない。In this embodiment, hydrogen chloride (HCl) is 0.5 to 10% by volume relative to the oxygen atmosphere (in this embodiment, 3 to 10% by volume).
Volume%) in an atmosphere containing
An example in which heat treatment is performed at 30 ° C. for 30 minutes will be described. If the HCl concentration is higher than the above-mentioned concentration, the surface of the active layer 807 is not preferably formed because the surface thereof has irregularities of about the film thickness.
【0039】また、ハロゲン元素を含む化合物してHC
lガスを用いる例を示したが、それ以外のガスとして、
代表的にはHF、NF3 、HBr、Cl2 、ClF3 、
BCl3 、F2 、Br2 等のハロゲンを含む化合物から
選ばれた一種または複数種のものを用いることが出来
る。The compound containing a halogen element is HC
Although the example using 1 gas was shown, as other gas,
Typically, HF, NF 3 , HBr, Cl 2 , ClF 3 ,
One or more compounds selected from compounds containing halogen such as BCl 3 , F 2 and Br 2 can be used.
【0040】この工程においては活性層807中のニッ
ケルが塩素の作用によりゲッタリングされ、揮発性の塩
化ニッケルとなって大気中へ離脱して除去されると考え
られる。そして、この工程により活性層807中のニッ
ケルの濃度は 5×1017atoms/cm3 以下にまで低減され
る。In this step, it is considered that nickel in the active layer 807 is gettered by the action of chlorine, becomes volatile nickel chloride, escapes to the atmosphere, and is removed. By this step, the concentration of nickel in active layer 807 is reduced to 5 × 10 17 atoms / cm 3 or less.
【0041】なお、 5×1017atoms/cm3 という値はSI
MS(質量二次イオン分析)の検出下限である。本発明
者らが試作したTFTを解析した結果、 1×1018atoms/
cm3以下(好ましくは 5×1017atoms/cm3 以下)ではT
FT特性に対するニッケルの影響は確認されなかった。
ただし、本明細書中における不純物濃度は、SIMS分
析の測定結果の最小値でもって定義される。The value of 5 × 10 17 atoms / cm 3 corresponds to SI
It is the detection lower limit of MS (mass secondary ion analysis). As a result of analyzing a TFT manufactured by the present inventors, 1 × 10 18 atoms /
cm 3 or less (preferably 5 × 10 17 atoms / cm 3 or less)
The effect of nickel on the FT characteristics was not confirmed.
However, the impurity concentration in this specification is defined by the minimum value of the measurement result of the SIMS analysis.
【0042】また、上記加熱処理により活性層807と
ゲイト絶縁膜808の界面では熱酸化反応が進行し、熱
酸化膜の分だけゲイト絶縁膜808の膜厚は増加する。
この様にして熱酸化膜を形成すると、非常に界面準位の
少ない半導体/絶縁膜界面を得ることができる。また、
活性層端部における熱酸化膜の形成不良(エッジシニン
グ)を防ぐ効果もある。The heat treatment causes a thermal oxidation reaction to proceed at the interface between the active layer 807 and the gate insulating film 808, and the thickness of the gate insulating film 808 increases by the amount of the thermal oxide film.
When the thermal oxide film is formed in this manner, a semiconductor / insulating film interface having very few interface states can be obtained. Also,
There is also an effect of preventing poor formation (edge thinning) of a thermal oxide film at the end of the active layer.
【0043】さらに、上記ハロゲン雰囲気における加熱
処理を施した後に、窒素雰囲気中で950 ℃ 1時間程度の
加熱処理を行なうことで、ゲイト絶縁膜808の膜質の
向上を図ることも有効である。Further, it is also effective to improve the film quality of the gate insulating film 808 by performing a heat treatment at 950 ° C. for about 1 hour in a nitrogen atmosphere after the heat treatment in the halogen atmosphere.
【0044】なお、SIMS分析により活性層807中
にはゲッタリング処理に使用したハロゲン元素が 1×10
15〜 1×1020atoms/cm3 の濃度で残存することも確認さ
れている。また、その際、活性層807と加熱処理によ
って形成される熱酸化膜との間に前述のハロゲン元素が
高濃度に分布することがSIMS分析によって確かめら
れている。According to SIMS analysis, the active layer 807 contains 1 × 10 10 halogen elements used for gettering.
It has been confirmed that it remains at a concentration of 15 to 1 × 10 20 atoms / cm 3 . At that time, it has been confirmed by SIMS analysis that the halogen element described above is distributed at a high concentration between the active layer 807 and the thermal oxide film formed by the heat treatment.
【0045】また、他の元素についてもSIMS分析を
行った結果、代表的な不純物であるC(炭素)、N(窒
素)、O(酸素)、S(硫黄)はいずれも 5×1018atom
s/cm3 未満(典型的には 1×1018atoms/cm3 以下)であ
ることが確認された。As a result of SIMS analysis of other elements, typical impurities C (carbon), N (nitrogen), O (oxygen) and S (sulfur) were all 5 × 10 18 atoms.
It was confirmed to be less than s / cm 3 (typically 1 × 10 18 atoms / cm 3 or less).
【0046】次に、図示しないアルミニウムを主成分と
する金属膜を成膜し、パターニングによって後のゲイト
電極の原型809を形成する。本実施例では2wt% のス
カンジウムを含有したアルミニウム膜を用いる。なお、
これ以外にもタンタル膜、導電性を有する珪素膜等を用
いることもできる。(図8(D))Next, a metal film mainly composed of aluminum (not shown) is formed, and a gate electrode prototype 809 is formed by patterning. In this embodiment, an aluminum film containing 2 wt% of scandium is used. In addition,
Alternatively, a tantalum film, a conductive silicon film, or the like can be used. (FIG. 8 (D))
【0047】ここで本発明者らによる特開平7-135318号
公報記載の技術を利用する。同公報には、陽極酸化によ
り形成した酸化膜を利用して自己整合的にソース/ドレ
イン領域と低濃度不純物領域とを形成する技術が開示さ
れている。Here, the technique described in JP-A-7-135318 by the present inventors is used. This publication discloses a technique for forming a source / drain region and a low-concentration impurity region in a self-aligned manner by using an oxide film formed by anodic oxidation.
【0048】まず、アルミニウム膜のパターニングに使
用したレジストマスク(図示せず)を残したまま3%シ
ュウ酸水溶液中で陽極酸化処理を行い、多孔性の陽極酸
化膜810を形成する。First, anodizing is performed in a 3% oxalic acid aqueous solution while leaving a resist mask (not shown) used for patterning the aluminum film, to form a porous anodic oxide film 810.
【0049】この多孔性の陽極酸化膜810は時間に比
例して膜厚が増加する。また、上面にレジストマスクが
残っているのでゲイト電極の原型809の側面のみに形
成される。なお、特開平7-135318号公報記載の技術で
は、この膜厚が後に低濃度不純物領域(LDD領域とも
呼ばれる)の長さになる。本実施例では膜厚が700 nmと
なる様な条件で陽極酸化処理を行う。The thickness of the porous anodic oxide film 810 increases in proportion to time. Further, since the resist mask remains on the upper surface, it is formed only on the side surface of the prototype 809 of the gate electrode. In the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-135318, this film thickness later becomes the length of the low-concentration impurity region (also called the LDD region). In this embodiment, the anodic oxidation treatment is performed under the condition that the film thickness becomes 700 nm.
【0050】次に、図示しないレジストマスクを除去し
た後、エチレングリコール溶液に3%の酒石酸を混合し
た電解溶液中で陽極酸化処理を行う。この処理では緻密
な無孔性の陽極酸化膜811が形成される。なお、多孔
性の陽極酸化膜の内部にも電解溶液が浸透するので、そ
の内側にも形成される。Next, after removing a resist mask (not shown), anodizing is performed in an electrolytic solution obtained by mixing 3% tartaric acid with an ethylene glycol solution. In this process, a dense nonporous anodic oxide film 811 is formed. Since the electrolytic solution also penetrates inside the porous anodic oxide film, it is also formed inside the porous anodic oxide film.
【0051】この無孔性の陽極酸化膜811は印加する
電圧に応じて膜厚が決定する。本実施例では、100 nm程
度の膜厚で形成される様に印加電圧を80Vとして陽極酸
化処理を行う。The thickness of the non-porous anodic oxide film 811 is determined according to the applied voltage. In this embodiment, the anodic oxidation treatment is performed at an applied voltage of 80 V so as to form a film having a thickness of about 100 nm.
【0052】そして、上述の2回に渡る陽極酸化処理の
後に残ったアルミニウム膜812が実質的にゲイト電極
として機能する。The aluminum film 812 remaining after the above-described two anodic oxidation treatments substantially functions as a gate electrode.
【0053】こうして図8(E)の状態が得られたら、
次にゲイト電極812、多孔性の陽極酸化膜810をマ
スクとしてゲイト絶縁膜808をドライエッチング法に
よりエッチングする。そして、多孔性の陽極酸化膜81
0を除去する。こうして形成されるゲイト絶縁膜813
の端部は多孔性の陽極酸化膜810の膜厚分だけ露出し
た状態となる。(図9(A))When the state shown in FIG. 8E is obtained,
Next, the gate insulating film 808 is etched by a dry etching method using the gate electrode 812 and the porous anodic oxide film 810 as a mask. Then, the porous anodic oxide film 81
Remove 0. Gate insulating film 813 thus formed
Are exposed by the thickness of the porous anodic oxide film 810. (FIG. 9A)
【0054】次に、一導電性を付与する不純物元素の添
加工程を行う。不純物元素としてはN型ならばP(リ
ン)またはAs(砒素)、P型ならばB(ボロン)を用
いれば良い。Next, a step of adding an impurity element imparting one conductivity is performed. As an impurity element, P (phosphorus) or As (arsenic) may be used for N type, and B (boron) may be used for P type.
【0055】本実施例では、まず1回目の不純物添加を
高加速電圧で行い、n- 領域814、815を形成す
る。この時、加速電圧が80keV 程度と高いので不純物元
素は活性層表面だけでなく露出したゲイト絶縁膜の端部
の下にも添加される。このn-領域814、815は不
純物濃度が 1×1018〜 1×1019atoms/cm3 となる様に調
節する。(図9(B))In this embodiment, the first impurity addition is performed at a high accelerating voltage to form n − regions 814 and 815. At this time, since the accelerating voltage is as high as about 80 keV, the impurity element is added not only on the surface of the active layer but also below the end of the exposed gate insulating film. The n − regions 814 and 815 are adjusted so that the impurity concentration becomes 1 × 10 18 to 1 × 10 19 atoms / cm 3 . (FIG. 9 (B))
【0056】さらに、2回目の不純物添加を低加速電圧
で行い、n+ 領域816、817を形成する。この時は
加速電圧が10keV 程度と低いのでゲイト絶縁膜がマスク
として機能する。また、このn+ 領域816、817は
シート抵抗が 500Ω以下(好ましくは 300Ω以下)とな
る様に調節する。(図9(C))Further, the second impurity addition is performed at a low acceleration voltage to form n + regions 816 and 817. At this time, since the acceleration voltage is as low as about 10 keV, the gate insulating film functions as a mask. Also, the n + regions 816 and 817 are adjusted so that the sheet resistance becomes 500Ω or less (preferably 300Ω or less). (FIG. 9 (C))
【0057】以上の工程で形成された不純物領域は、n
+ 領域がソース領域816、ドレイン領域817とな
り、n- 領域が低濃度不純物領域818となる。また、
ゲイト電極直下の領域は不純物元素が添加されず、実質
的に真性なチャネル形成領域819となる。The impurity region formed in the above steps has n
The + region becomes the source region 816 and the drain region 817, and the n − region becomes the low concentration impurity region 818. Also,
The region immediately below the gate electrode is not doped with an impurity element, and becomes a substantially intrinsic channel forming region 819.
【0058】なお、低濃度不純物領域818はチャネル
形成領域819とドレイン領域817との間にかかる高
電界を緩和する効果があり、LDD(ライトドープドレ
イン)領域とも呼ばれる。The low-concentration impurity region 818 has an effect of relaxing a high electric field applied between the channel forming region 819 and the drain region 817, and is also called an LDD (lightly doped drain) region.
【0059】以上の様にして活性層が完成したら、ファ
ーネスアニール、レーザーアニール、ランプアニール等
の組み合わせによって不純物元素の活性化を行う。それ
と同時に添加工程で受けた活性層の損傷も修復される。When the active layer is completed as described above, the impurity element is activated by a combination of furnace annealing, laser annealing, lamp annealing and the like. At the same time, the damage of the active layer in the addition step is also repaired.
【0060】次に、層間絶縁膜820を500 nmの厚さに
形成する。層間絶縁膜820としては酸化珪素膜、窒化
珪素膜、酸化窒化珪素膜、有機性樹脂膜、或いはそれら
の積層膜を用いることができる。Next, an interlayer insulating film 820 is formed to a thickness of 500 nm. As the interlayer insulating film 820, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, an organic resin film, or a stacked film thereof can be used.
【0061】なお、有機性樹脂膜としてはポリイミド、
アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド等が用いられ
る。有機性樹脂膜の利点は、成膜方法が簡単である
点、容易に膜厚を厚くできる点、比誘電率が低いの
で寄生容量を低減できる点、平坦性に優れている点な
どが挙げられる。As the organic resin film, polyimide,
Acrylic, polyamide, polyimide amide and the like are used. The advantages of the organic resin film are that the film formation method is simple, the film thickness can be easily increased, the parasitic capacitance can be reduced because the relative dielectric constant is low, and the flatness is excellent. .
【0062】次に、コンタクトホールを形成した後、ソ
ース電極821、ドレイン電極822を形成する。最後
に、基板全体を350 ℃の水素雰囲気で1〜2時間加熱
し、素子全体の水素化を行うことで膜中(特に活性層
中)のダングリングボンド(不対結合手)を終端する。Next, after forming a contact hole, a source electrode 821 and a drain electrode 822 are formed. Finally, the entire substrate is heated in a hydrogen atmosphere at 350 ° C. for 1 to 2 hours to hydrogenate the entire device, thereby terminating dangling bonds (unpaired bonds) in the film (especially in the active layer).
【0063】以上の工程によって、図9(D)に示す様
な構造のTFTを作製することができる。以下に、こう
して得られたTFTの特徴について述べる。Through the above steps, a TFT having a structure as shown in FIG. 9D can be manufactured. The features of the TFT thus obtained will be described below.
【0064】〔活性層の結晶構造に関する知見〕上記作
製工程に従って形成した活性層は、微視的に見れば複数
の棒状または偏平棒状結晶が互いに概略平行に特定方向
への規則性をもって並んだ結晶構造を有する。このこと
はTEM(透過型電子顕微鏡法)による観察で容易に確
認することができる。[Knowledge on Crystal Structure of Active Layer] The active layer formed according to the above-mentioned manufacturing process is a crystal in which a plurality of rod-shaped or flat rod-shaped crystals are microscopically arranged substantially parallel to each other with regularity in a specific direction. Having a structure. This can be easily confirmed by observation with a TEM (transmission electron microscope).
【0065】ここで、棒状または偏平棒状結晶同士の結
晶粒界を 800万倍に拡大したHR−TEM写真を図1に
示す。なお、本明細書中において結晶粒界とは、棒状ま
たは偏平棒状結晶が接した境界に形成される粒界を指す
ものと定義する。従って、例えば横成長領域がぶつかり
あって形成される様なマクロな意味あいでの粒界とは区
別して考える。Here, FIG. 1 shows an HR-TEM photograph in which the grain boundary between rod-shaped or flat rod-shaped crystals is magnified 8 million times. In this specification, a crystal grain boundary is defined as a grain boundary formed at a boundary where rod-shaped or flat rod-shaped crystals are in contact. Therefore, for example, it is considered separately from a grain boundary in a macro meaning such that the lateral growth region is formed by collision.
【0066】ところで前述のHR−TEM(高分解能透
過型電子顕微鏡法)とは、試料に対して垂直に電子線を
照射し、透過電子や弾性散乱電子の干渉を利用して原子
・分子配列を評価する手法である。By the way, the above-mentioned HR-TEM (high-resolution transmission electron microscopy) means that a sample is irradiated with an electron beam perpendicularly, and the atomic / molecular arrangement is made utilizing the interference of transmitted electrons and elastic scattered electrons. It is a technique to evaluate.
【0067】HR−TEMでは結晶格子の配列状態を格
子縞として観察することが可能である。従って、結晶粒
界を観察することで、結晶粒界における原子同士の結合
状態を推測することができる。なお、格子縞は白と黒の
縞模様となって現れるが、コントラストの相違であって
原子の位置を示すものではない。In the HR-TEM, the arrangement state of the crystal lattice can be observed as lattice fringes. Therefore, by observing the crystal grain boundaries, it is possible to estimate the bonding state between atoms at the crystal grain boundaries. Although the lattice fringes appear as white and black fringes, they are differences in contrast and do not indicate the positions of atoms.
【0068】図1(A)は本願発明で得られる結晶性珪
素膜の代表的なTEM写真であり、異なる二つの結晶粒
が写真左上から右下にかけて見られる結晶粒界で接した
状態が観察されている。この時、二つの結晶粒は結晶軸
に多少のずれが含まれているものの概略{110}配向
であった。FIG. 1A is a typical TEM photograph of the crystalline silicon film obtained by the present invention, in which two different crystal grains are in contact at a crystal grain boundary seen from the upper left to the lower right of the photograph. Have been. At this time, the two crystal grains were roughly {110} oriented, although the crystal axes contained some deviation.
【0069】なお、後述するが複数の結晶粒を調べた結
果、殆ど全てが概略{110}配向であることをX線回
折や電子線回折によって確認している。As will be described later, as a result of examining a plurality of crystal grains, it has been confirmed by X-ray diffraction and electron beam diffraction that almost all of the crystal grains have a substantially {110} orientation.
【0070】なお、多数観察した中には(011)面や
(101)面などもあるはずだが、それら等価な面はま
とめて{110}面と表すことにする。その点について
図2を用いて簡単に説明する。It should be noted that there should be (011) plane and (101) plane among many observations, but these equivalent planes are collectively expressed as {110} plane. This will be briefly described with reference to FIG.
【0071】図2(A)は結晶面が{110}面である
結晶粒(結晶軸は〈110〉となる)を模式的に表した
例である。{110}である結晶面内には〈111〉軸
や〈100〉軸などが含まれる。FIG. 2A is an example schematically showing a crystal grain having a {110} crystal plane (the crystal axis is <110>). The {110} crystal plane includes a <111> axis, a <100> axis, and the like.
【0072】図2(A)に示す様な表記方法は集合的な
指数表記の例である。これを厳密な指数表記にすると図
2(B)、(C)の様になる。例えば、結晶軸[11
0]と結晶軸[01−1]はどちらも等価であり、〈1
10〉でまとめられる。The notation method as shown in FIG. 2A is an example of collective exponential notation. When this is expressed in strict exponential notation, it becomes as shown in FIGS. 2 (B) and 2 (C). For example, the crystal axis [11
0] and the crystal axis [01-1] are both equivalent, and <1
10>.
【0073】なお、書式の都合上[01−1]と表記す
るが、−1の(−)は反転を表す論理記号の代わりとし
て用いている。The format is expressed as [01-1] for the convenience of the format, but the -1 (-) is used instead of the logical symbol indicating inversion.
【0074】以上の様に、厳密な結晶方位(結晶軸)で
議論すると様々な捉え方ができるので、簡略化を図るた
めに以下の記載は全て集合的な指数表記で表す。勿論、
等価な全ての結晶面では同様の物性が得られる。As described above, various approaches can be taken when discussing the strict crystal orientation (crystal axis). Therefore, for the sake of simplicity, the following descriptions are all represented by collective exponential notation. Of course,
Similar physical properties are obtained on all equivalent crystal planes.
【0075】ところで、図1(A)に図示した様に、面
内には{111}面、{100}面に対応する格子縞が
観察されている。なお、{111}面に対応する格子縞
とは、その格子縞に沿って結晶粒を切断した場合に断面
に{111}面が現れる様な格子縞を指している。格子
縞がどの様な面に対応するかは、簡易的に格子縞と格子
縞の間隔から確認できる。図1(A)の場合、{11
1}面に対応する格子縞の間隔は約 0.3nmである。As shown in FIG. 1A, lattice fringes corresponding to the {111} plane and the {100} plane are observed in the plane. Note that the lattice fringe corresponding to the {111} plane indicates a lattice fringe such that a {111} plane appears in a cross section when a crystal grain is cut along the lattice fringe. The plane to which the grid pattern corresponds can be easily confirmed from the interval between the grid patterns. In the case of FIG.
The interval between the lattice fringes corresponding to the 1 ° plane is about 0.3 nm.
【0076】なお、図1(A)上側の結晶粒は縦、横、
斜めに複数の格子縞が確認できるのに対し、下側の結晶
粒は1本の格子縞しか見えない。この理由はTEM観察
時の電子線の照射方向が影響していると考えられる。即
ち、上側の結晶粒は結晶面に垂直に電子線が当たってい
るので面内の格子縞が複数見えるが、下側の結晶粒は上
側の結晶を基準とした時に僅かに傾いているため電子線
が垂直に当たらず、特定の格子縞のみが見えているので
ある。Note that the crystal grains on the upper side of FIG.
While a plurality of lattice fringes can be observed diagonally, only one lattice fringe can be seen in the lower crystal grain. It is considered that the reason is influenced by the irradiation direction of the electron beam during the TEM observation. That is, the upper crystal grain is irradiated with an electron beam perpendicular to the crystal plane, so that a plurality of in-plane lattice fringes can be seen, but the lower crystal grain is slightly inclined with respect to the upper crystal, so that the electron beam is inclined. Does not hit vertically, and only a specific plaid is visible.
【0077】ここで{111}面に対応する格子縞に着
目してみる。図1(A)から明らかな様に、上側の結晶
粒の{111}面に対応する格子縞(図中では2本見え
るがそのうちの1本)と下側の結晶粒の{111}面に
対応する格子縞とは互いに平行である。Here, attention is paid to the lattice fringe corresponding to the {111} plane. As is clear from FIG. 1A, the lattice fringes corresponding to the {111} plane of the upper crystal grain (two of which are visible in the figure but one of them) correspond to the {111} plane of the lower crystal grain. Are parallel to each other.
【0078】そして、結晶粒界の存在と関係なく、結晶
粒界を横切る様にして異なる二つの結晶粒の格子縞が繋
がっている。即ち、結晶粒界を横切る様にして観測され
る格子縞の殆どが、異なる結晶粒の格子縞であるにも拘
らず直線的に連続していることが確認できる。これは任
意の結晶粒界で同様であり、全体の90%以上(典型的
には95%以上)の格子縞が結晶粒界で連続性を保って
いる。The lattice fringes of two different crystal grains are connected so as to cross the crystal grain boundaries regardless of the existence of the crystal grain boundaries. That is, it can be confirmed that most of the lattice fringes observed so as to cross the crystal grain boundary are linearly continuous despite the lattice fringes of different crystal grains. This is the same at any grain boundary, and 90% or more (typically, 95% or more) of the lattice fringes maintain continuity at the grain boundary.
【0079】この様な結晶構造こそ本願発明の結晶性珪
素膜の最大の特徴であり、本発明者らが求めた結晶粒界
を実現する結晶構造である。Such a crystal structure is the most significant feature of the crystalline silicon film of the present invention, and is a crystal structure that realizes the crystal grain boundaries determined by the present inventors.
【0080】この様な結晶構造(正確には結晶粒界の構
造)は、結晶粒界において異なる二つの結晶粒が極めて
整合性よく接合していることを示している。即ち、結晶
粒界において結晶格子が連続的に連なり、結晶欠陥等に
起因するトラップ準位を非常に作りにくい構成となって
いる。換言すれば、結晶粒界において結晶格子に連続性
があるとも言える。Such a crystal structure (accurately, a structure of a crystal grain boundary) indicates that two different crystal grains are bonded to each other with extremely high consistency at the crystal grain boundary. That is, the crystal lattice is continuously connected at the crystal grain boundary, and it is very difficult to form a trap level due to a crystal defect or the like. In other words, it can be said that the crystal lattice has continuity at the crystal grain boundaries.
【0081】なお、参考までに従来の高温ポリシリコン
膜のHRーTEM写真を図1(B)に示す。図1(B)
の場合、後述するが結晶面に規則性がなく、{110}
面が主体となる配向ではなかった。ただし、ここでは図
1(A)と比較するために{111}面に対応する格子
縞が現れる様な結晶粒を観察した。An HR-TEM photograph of a conventional high-temperature polysilicon film is shown in FIG. 1B for reference. FIG. 1 (B)
In the case of, as described later, the crystal plane has no regularity, and {110}
The orientation was not plane-based. However, here, for comparison with FIG. 1A, crystal grains in which lattice fringes corresponding to the {111} plane appear were observed.
【0082】図1(B)の格子縞は上側の結晶粒と下側
の結晶粒ともに1本しか見えていない。この理由は前述
の通りである。また、先程と同様の手法で格子縞の間隔
を測定した結果、図1(B)に示す様に上側および下側
の結晶粒に見える格子縞は{111}面に対応する格子
縞であることが確認できた。Only one lattice fringe in FIG. 1B can be seen in both the upper and lower crystal grains. The reason is as described above. In addition, as a result of measuring the intervals of the lattice fringes by the same method as the above, it can be confirmed that the lattice fringes seen in the upper and lower crystal grains are lattice fringes corresponding to the {111} plane as shown in FIG. Was.
【0083】ところが、図1(B)に示す様に互いの格
子縞は平行になっておらず、図1(A)に示す様な結晶
構造とは明らかに異なることが判った。However, as shown in FIG. 1B, the lattice fringes were not parallel to each other, and it was found that the lattice structure was clearly different from the crystal structure shown in FIG. 1A.
【0084】また、図中において矢印で示す様に、結晶
粒界では格子縞が途切れた部分が多数確認できる。この
様な部分では未結合手(結晶欠陥と呼べる)が存在する
ことになる、トラップ準位としてキャリアの移動を阻害
する可能性が高い。Further, as shown by arrows in the figure, many portions where lattice fringes are broken can be confirmed at the crystal grain boundaries. In such a portion, dangling bonds (which can be called crystal defects) are present, and there is a high possibility that the movement of carriers is inhibited as a trap level.
【0085】なお、上述の様に本願発明の結晶性珪素膜
は結晶粒界においても格子が連続性を有しており、この
様な結晶欠陥は殆ど確認することができなかった。この
点からも本願発明の結晶性珪素膜が従来の高温ポリシコ
ンとは明らかに異なる半導体膜であることが証明されて
いる。As described above, in the crystalline silicon film of the present invention, the lattice has continuity even at the crystal grain boundaries, and such crystal defects could hardly be confirmed. From this point, it is proved that the crystalline silicon film of the present invention is a semiconductor film which is clearly different from the conventional high-temperature polysilicon.
【0086】次に、本願発明の結晶性珪素膜を電子線回
折によって調べた結果を図3に示す。ここでは、図3
(A)に本願発明の結晶性珪素膜の代表的な電子線回折
パターンを示し、図3(B)に参考として従来の高温ポ
リシリコン膜の代表的な電子線回折パターンを示す。Next, FIG. 3 shows the result obtained by examining the crystalline silicon film of the present invention by electron beam diffraction. Here, FIG.
3A shows a typical electron diffraction pattern of the crystalline silicon film of the present invention, and FIG. 3B shows a typical electron diffraction pattern of a conventional high-temperature polysilicon film as a reference.
【0087】なお、図3(A)、(B)は電子線の照射
スポットの径を1.35μmとして測定を行っているため、
格子縞レベルに比べて十分マクロな領域の情報を拾って
いると考えてよい。In FIGS. 3A and 3B, the measurement is performed with the diameter of the electron beam irradiation spot set to 1.35 μm.
It may be considered that information of a region that is sufficiently macroscopic compared to the checkerboard level is picked up.
【0088】また、図3(C)は単結晶シリコンの{1
10}面に垂直に電子線を照射した場合の電子線回折パ
ターンである。通常、この様な電子線回折パターンと観
測結果とを見比べ、観察試料の配向性が何であるかを推
測する。FIG. 3C shows the single crystal silicon of {1}.
It is an electron beam diffraction pattern at the time of irradiating an electron beam perpendicularly to a 10-degree plane. Usually, the electron diffraction pattern is compared with the observation result to estimate the orientation of the observation sample.
【0089】図3(A)の場合、図3(C)に示す様な
〈110〉入射に対応する回折斑点が比較的きれいに現
れており、結晶軸が〈110〉軸である(結晶面が{1
10}面である)ことが確認できる。In the case of FIG. 3A, diffraction spots corresponding to the <110> incidence as shown in FIG. 3C appear relatively clearly, and the crystal axis is the <110> axis (the crystal plane is $ 1
10 ° plane).
【0090】なお、各斑点は同心円状の広がりを僅かに
もっているが、これは結晶軸まわりにある程度の回転角
度の分布をもつためと予想される。その広がりの程度は
パターンから見積もっても5°以内である。Each spot has a slightly concentric spread, which is expected to have a certain degree of rotation angle distribution around the crystal axis. The extent of the spread is within 5 ° when estimated from the pattern.
【0091】また、多数観測するうちには回折斑点が部
分的に見えない場合があった(図3(A)でも一部分の
回折斑点が見えない)。おそらくは概略{110}配向
であるものの、わずかに結晶軸がずれているために回折
パターンが見えなくなっているものと思われる。In some cases, diffraction spots were partially invisible during many observations (even in FIG. 3A, some diffraction spots were not visible). Probably, although the orientation is roughly {110} orientation, the diffraction pattern is invisible because the crystal axis is slightly shifted.
【0092】本発明者らは、結晶面内に殆ど必ず{11
1}面が含まれるという事実を踏まえ、おそらく〈11
1〉軸まわりの回転角のずれがその様な現象の原因であ
ろうと推測している。The present inventors have found that almost always {11
Considering the fact that a 1} plane is included, probably <11
1) It is speculated that the deviation of the rotation angle around the axis may cause such a phenomenon.
【0093】一方、図3(B)に示す電子線回折パター
ンの場合、回折斑点には明瞭な規則性が見られず、ほぼ
ランダムに配向していることが確認できる。即ち、{1
10}面以外の面方位の結晶が不規則に混在すると予想
される。On the other hand, in the case of the electron diffraction pattern shown in FIG. 3B, no clear regularity is observed in the diffraction spots, and it can be confirmed that the diffraction spots are almost randomly oriented. That is, $ 1
It is expected that crystals having a plane orientation other than the 10 ° plane will be randomly mixed.
【0094】これらの結果が示す様に、本願発明の結晶
性珪素膜の特徴は殆ど全ての結晶粒が概略{110}面
に配向しており、かつ、結晶粒界において格子に連続性
を有することにある。この特徴は、従来のポリシリコン
膜にはないものである。As shown by these results, the characteristics of the crystalline silicon film of the present invention are that almost all the crystal grains are substantially oriented in the {110} plane, and that the lattice is continuous at the crystal grain boundaries. It is in. This feature is not present in the conventional polysilicon film.
【0095】また、殆ど全ての結晶粒が概略{110}
面に配向する理由は、本発明者らによる特開平7-321339
号公報に記載された内容から以下の様に推測される。Almost all of the crystal grains are approximately {110}
The reason for the orientation in the plane is described in Japanese Patent Laid-Open No. 7-321339 by the present inventors.
It is presumed as follows from the contents described in the above-mentioned publication.
【0096】非晶質珪素膜が結晶化する際、基板と概略
平行に成長する棒状または偏平棒状結晶(針状または柱
状結晶と呼ぶ場合もある)の成長方向は〈111〉軸で
あることがTEM写真により確認されている。この様子
を模式的に図20に示す。When the amorphous silicon film is crystallized, the growth direction of a rod-like or flat rod-like crystal (sometimes called a needle-like or columnar crystal) that grows substantially parallel to the substrate may be the <111> axis. Confirmed by TEM photograph. This situation is schematically shown in FIG.
【0097】Niを触媒元素として非晶質珪素膜を結晶
化する場合、NiSi2 析出体を媒介として〈111〉
軸方向に沿って結晶成長する。これはNiSi2 とSi
の結晶面において{111}面同士が構造的に整合性が
良いためと考えられる。When crystallizing an amorphous silicon film using Ni as a catalyst element, <111> is mediated by NiSi 2 precipitates.
The crystal grows along the axial direction. This is NiSi 2 and Si
It is considered that the {111} planes have good structural consistency in the crystal planes.
【0098】なお、成長した棒状または偏平棒状結晶の
内部は実質的に単結晶と見なせるため、図20ではc−
Si(クリスタルシリコン)と記載した。Since the inside of the grown rod-shaped or flat rod-shaped crystal can be regarded as substantially a single crystal, FIG.
Described as Si (crystal silicon).
【0099】この時、〈111〉軸方向に沿って成長し
た棒状または偏平棒状結晶の側面(成長方向に対して平
行な面)には様々な面が形成されうるが、最も現れやす
い面が{110}面なのである。これは、側面に形成さ
れうるいくつかの面のうち、{110}面が最も原子密
度が高いためと考えられる。At this time, various planes can be formed on the side surfaces (planes parallel to the growth direction) of the rod-shaped or flat rod-shaped crystal grown along the <111> axis direction. It is a 110-degree plane. This is probably because the {110} plane has the highest atomic density among several planes that can be formed on the side surface.
【0100】こうした理由から、本願発明の様に{11
1}面を先頭に成長した結晶粒(〈111〉軸方向に沿
って成長した結晶粒)では、{110}面が表面(観察
面を意味する)に現れることになる。For these reasons, as described in the present invention, $ 11
In the crystal grains grown with the 1} plane at the top (crystal grains grown along the <111> axis direction), the {110} plane appears on the surface (meaning the observation plane).
【0101】なお、本発明者らは特開平7-321339号公報
に記載した手法に従ってX線回折を行い、本願発明の結
晶性珪素膜について配向比率を算出した。同公報では下
記数1に示す様な算出方法で配向比率を定義している。The present inventors performed X-ray diffraction in accordance with the method described in JP-A-7-321339, and calculated the orientation ratio of the crystalline silicon film of the present invention. In this publication, the orientation ratio is defined by a calculation method as shown in the following Expression 1.
【0102】[0102]
【数1】 (Equation 1)
【0103】ここで本願発明の半導体薄膜の配向性をX
線回折で測定した結果の一例を図24に示す。なお、X
線回折パターンには(220)面に相当するピークが現
れているが、{110}面と等価であることは言うまで
もない。この測定の結果、{110}面が主たる配向で
あり、配向比率は0.7以上(典型的には0.9以上)
であることが判明した。Here, the orientation of the semiconductor thin film of the present invention is expressed by X
FIG. 24 shows an example of the result measured by the line diffraction. Note that X
Although a peak corresponding to the (220) plane appears in the line diffraction pattern, it is needless to say that the peak is equivalent to the {110} plane. As a result of this measurement, the {110} plane is the main orientation, and the orientation ratio is 0.7 or more (typically 0.9 or more).
Turned out to be.
【0104】以上に示してきた通り、本願発明の結晶性
珪素膜と従来のポリシリコン膜とは全く異なる結晶構造
(結晶構成)を有していることが判る。この点からも本
願発明の結晶性珪素膜は全く新しい半導体膜であると言
える。As described above, it can be seen that the crystalline silicon film of the present invention and the conventional polysilicon film have completely different crystal structures (crystal structures). From this point, it can be said that the crystalline silicon film of the present invention is a completely new semiconductor film.
【0105】なお、本発明の半導体薄膜を形成するにあ
たって結晶化温度以上の温度でのアニール工程(本実施
例の場合、図8(C)に示す工程)は、結晶粒内の欠陥
低減に関して重要な役割を果たしている。その事につい
て説明する。In forming the semiconductor thin film of the present invention, the annealing step at a temperature higher than the crystallization temperature (in the case of this embodiment, the step shown in FIG. 8C) is important for reducing defects in crystal grains. Plays a role. This will be described.
【0106】図21(A)は図8(B)に示した結晶化
工程までを終了した時点での結晶シリコン膜を25万倍
に拡大したTEM写真であり、結晶粒内(黒い部分と白
い部分はコントラストの差に起因して現れる)に矢印で
示される様なジグザグ状に見える欠陥が確認される。FIG. 21A is a TEM photograph magnifying the crystalline silicon film by 250,000 times at the time when the crystallization step shown in FIG. 8B is completed. (The portion appears due to the difference in contrast), and a defect that looks like a zigzag as shown by an arrow is confirmed.
【0107】この様な欠陥は主としてシリコン結晶格子
面の原子の積み重ね順序が食い違っている積層欠陥であ
るが、転位などの場合もある。図21(A)は{11
1}面に平行な欠陥面を有する積層欠陥と思われる。そ
の事は、ジグザグ状に見える欠陥が約70°の角をなし
て折れ曲がっていることから推測できる。Such defects are mainly stacking faults in which the stacking order of atoms on the silicon crystal lattice plane is different from each other, but there are also cases such as dislocations. FIG. 21 (A) shows $ 11.
It is considered to be a stacking fault having a defect plane parallel to the 1} plane. This can be inferred from the fact that the zigzag-shaped defect is bent at an angle of about 70 °.
【0108】一方、図21(B)に示す様に、同倍率で
見た本発明の結晶シリコン膜は、結晶粒内には殆ど積層
欠陥や転位などに起因する欠陥が見られず、非常に結晶
性が高いことが確認できる。この傾向は膜面全体につい
て言えることであり、欠陥数をゼロにすることは現状で
は困難であるが、実質的にゼロと見なせる程度にまで低
減することができる。On the other hand, as shown in FIG. 21B, in the crystalline silicon film of the present invention viewed at the same magnification, almost no defects caused by stacking faults or dislocations were found in the crystal grains. It can be confirmed that the crystallinity is high. This tendency can be said for the entire film surface. Although it is difficult at present to reduce the number of defects, it can be reduced to a level that can be regarded as substantially zero.
【0109】即ち、図21(B)に示す結晶シリコン膜
は結晶粒内の欠陥が殆ど無視しうる程度にまで低減さ
れ、且つ、結晶粒界が高い連続性によってキャリア移動
の障壁になりえないため、単結晶または実質的に単結晶
と見なせる。That is, in the crystalline silicon film shown in FIG. 21B, defects in crystal grains are reduced to almost negligible level, and the crystal grain boundaries cannot be a barrier to carrier movement due to high continuity. Therefore, it can be regarded as a single crystal or substantially a single crystal.
【0110】この様に、図21(A)と(B)の写真に
示した結晶シリコン膜は結晶粒界はほぼ同等の連続性を
有しているが、結晶粒内の欠陥数には大きな差がある。
本発明の結晶シリコン膜が図21(A)に示した結晶シ
リコン膜よりも遙に高い電気特性を示す理由はこの欠陥
数の差によるところが大きい。As described above, in the crystalline silicon film shown in the photographs of FIGS. 21A and 21B, the grain boundaries have almost the same continuity, but the number of defects in the crystal grains is large. There is a difference.
The reason that the crystalline silicon film of the present invention exhibits much higher electrical characteristics than the crystalline silicon film shown in FIG. 21A is largely due to the difference in the number of defects.
【0111】以上の事から、本発明にとって図8(C)
に示した工程は必要不可欠な工程であることが判る。本
出願人は、この工程によって起こる現象について次の様
なモデルを考えている。As described above, FIG.
It can be understood that the steps shown in FIG. The present applicant has considered the following model for the phenomenon caused by this process.
【0112】まず、図21(A)に示す状態では結晶粒
内の欠陥(主として積層欠陥)には触媒元素(代表的に
はニッケル)が偏析している。即ち、Si-Ni-Siといった
形の結合が多数存在していると考えられる。First, in the state shown in FIG. 21A, a catalytic element (typically, nickel) is segregated in a defect (mainly, stacking fault) in a crystal grain. That is, it is considered that there are many Si—Ni—Si bonds.
【0113】しかしながら、触媒元素のゲッタリングプ
ロセスを行うことで欠陥に存在するNiが除去されると、
Si-Ni 結合は切れる。そのため、シリコンの余った結合
手はすぐにSi-Si 結合を形成して安定する。こうして欠
陥が消滅する。However, when the Ni present in the defect is removed by performing the catalytic element gettering process,
The Si-Ni bond breaks. Therefore, the remaining bonds of silicon immediately form Si-Si bonds and are stabilized. Thus, the defect disappears.
【0114】勿論、高い温度での熱アニールによって結
晶シリコン膜中の欠陥が消滅することは知られている
が、本発明ではニッケルとの結合が切れて未結合手が多
く発生するためシリコンの再結合がさらにスムーズに行
われると推測できる。It is of course known that thermal annealing at a high temperature eliminates defects in the crystalline silicon film. However, in the present invention, the bond with nickel is broken and many dangling bonds are generated. It can be assumed that the coupling is performed more smoothly.
【0115】また、同時に結晶シリコン膜が熱酸化され
る際に発生する余剰シリコン原子が欠陥へと移動し、Si
-Si 結合の生成に大きく寄与していると考えられる。こ
の概念は高温ポリシリコン膜の結晶粒内に欠陥が少ない
理由として知られている。At the same time, excess silicon atoms generated when the crystalline silicon film is thermally oxidized move to the defects,
It is considered that this greatly contributes to the formation of -Si bonds. This concept is known as the reason that there are few defects in the crystal grains of the high-temperature polysilicon film.
【0116】また、本出願人は結晶化温度を超える温度
(代表的には 700〜1100℃)で加熱処理を行うことで結
晶シリコン膜とその下地との間が固着し、密着性が高ま
ることで欠陥が消滅するというモデルを考えている。Further, the present applicant has found that by performing a heat treatment at a temperature exceeding the crystallization temperature (typically 700 to 1100 ° C.), the crystalline silicon film is fixed to the underlayer and the adhesion is enhanced. We are considering a model where defects disappear in the process.
【0117】結晶シリコン膜と下地膜となる酸化珪素膜
とでは、熱膨張係数に10倍近くの差がある。従って、
非晶質シリコン膜から結晶シリコン膜に変成した段階
(図21(A))では、結晶シリコン膜が冷却される時
に非常に大きな応力が結晶シリコン膜にかかる。There is a difference of about 10 times in the thermal expansion coefficient between the crystalline silicon film and the silicon oxide film serving as the base film. Therefore,
At the stage where the amorphous silicon film is transformed into a crystalline silicon film (FIG. 21A), a very large stress is applied to the crystalline silicon film when the crystalline silicon film is cooled.
【0118】この事について、図22を用いて説明す
る。図22(A)は結晶化工程後の結晶シリコン膜にか
かる熱履歴を示している。まず、温度(t1 )で結晶化
された結晶シリコン膜は冷却期間(a)を経て室温まで
冷やされる。This will be described with reference to FIG. FIG. 22A shows a thermal history applied to the crystalline silicon film after the crystallization step. First, the crystalline silicon film crystallized at the temperature (t 1 ) is cooled to room temperature after a cooling period (a).
【0119】ここで図22(B)に示すのは冷却期間
(a)にある時の結晶シリコン膜であり、1050は石
英基板、1051は結晶シリコン膜である。この時、結
晶シリコン膜1051と石英基板1050との界面10
52における密着性はあまり高くなく、それが原因とな
って多数の粒内欠陥を発生していると考えられる。Here, FIG. 22B shows a crystalline silicon film in the cooling period (a), 1050 is a quartz substrate, and 1051 is a crystalline silicon film. At this time, the interface 10 between the crystalline silicon film 1051 and the quartz substrate 1050 is
The adhesion at 52 is not so high, and it is considered that this causes a large number of intragranular defects.
【0120】即ち、熱膨張係数の差によって引っ張られ
た結晶シリコン膜1051は石英基板1050上で非常
に動きやすく、引っ張り応力などの力によって積層欠陥
や転位などの欠陥1053を容易に生じてしまうと考え
られる。That is, the crystalline silicon film 1051 pulled by the difference in thermal expansion coefficient is very easy to move on the quartz substrate 1050, and a defect 1053 such as a stacking fault or a dislocation is easily generated by a force such as a tensile stress. Conceivable.
【0121】こうして得られた結晶シリコン膜が図21
(A)に示した様な状態となるのである。そしてその
後、図22(A)に示す様に温度(t2 )で触媒元素の
ゲッタリング工程が施され、その結果、結晶シリコン膜
中の欠陥が前述の理由によって消滅する。FIG. 21 shows the crystalline silicon film thus obtained.
The state shown in FIG. Then, as shown in FIG. 22A, a gettering step of the catalytic element is performed at the temperature (t 2 ), and as a result, the defects in the crystalline silicon film disappear for the above-mentioned reason.
【0122】ここで重要なことは触媒元素のゲッタリン
グ工程が行われると同時に結晶シリコン膜石英基板に固
着され、石英基板との密着性が高まる点である。即ち、
このゲッタリング工程は結晶シリコン膜と石英基板(下
地)との固着工程を兼ねていると考えられる。What is important here is that at the same time as the step of gettering the catalytic element is performed, the crystalline silicon film is fixed to the quartz substrate, and the adhesion to the quartz substrate is enhanced. That is,
It is considered that this gettering step also serves as a step of fixing the crystalline silicon film and the quartz substrate (base).
【0123】こうしてゲッタリング+固着工程を終了す
ると冷却期間(b)を経て室温まで冷やされる。ここで
結晶化工程の後の冷却期間(a)と異なる点は、石英基
板1050とアニール後の結晶シリコン膜1054との
界面1055が非常に密着性の高い状態となっている点
である。(図22(C))When the gettering + fixing step is completed in this way, the substrate is cooled down to room temperature after a cooling period (b). The difference from the cooling period (a) after the crystallization step is that the interface 1055 between the quartz substrate 1050 and the annealed crystalline silicon film 1054 is in a state of extremely high adhesion. (FIG. 22 (C))
【0124】この様に密着性が高いと石英基板1050
に対して結晶シリコン膜1054が完全に固着されるの
で、結晶シリコン膜の冷却段階において結晶シリコン膜
に応力が加わっても欠陥を発生するには至らない。即
ち、再び欠陥が発生する様なことを防ぐことができる。When the adhesion is high, the quartz substrate 1050
However, since the crystalline silicon film 1054 is completely fixed, even if stress is applied to the crystalline silicon film during the cooling of the crystalline silicon film, no defect occurs. That is, it is possible to prevent a defect from occurring again.
【0125】なお、図22(A)では結晶化工程後に室
温まで下げるプロセスを例にとっているが、結晶化が終
了したらそのまま温度を上げてゲッタリング+固着工程
を行うこともできる。その様なプロセスを経ても本発明
の結晶シリコン膜を得ることは可能である。Although the process of lowering the temperature to room temperature after the crystallization step is taken as an example in FIG. 22A, the gettering + fixing step can be performed after the crystallization is completed by raising the temperature. Even through such a process, the crystalline silicon film of the present invention can be obtained.
【0126】こうして得られた本発明の結晶シリコン膜
(図21(B))は、単に結晶化を行っただけの結晶シ
リコン膜(図21(A))に較べて格段に結晶粒内の欠
陥数が少ないという特徴を有している。The thus-obtained crystalline silicon film of the present invention (FIG. 21B) is much more remarkable than the crystalline silicon film obtained by merely crystallization (FIG. 21A). It has the characteristic of a small number.
【0127】この欠陥数の差は電子スピン共鳴分析(El
ectron Spin Resonance :ESR)によってスピン密度
の差となって現れる。現状では本発明の結晶シリコン膜
のスピン密度は少なくとも 5×1017spins/cm3 以下(好
ましくは 3×1017spins/cm3以下)であることが判明し
ている。ただし、この測定値はは現存する測定装置の検
出限界に近いので、実際のスピン密度はさらに低いと予
想される。The difference in the number of defects was determined by electron spin resonance analysis (El
ectron Spin Resonance (ESR) appears as a difference in spin density. At present, it has been found that the spin density of the crystalline silicon film of the present invention is at least 5 × 10 17 spins / cm 3 or less (preferably 3 × 10 17 spins / cm 3 or less). However, since this measured value is close to the detection limit of the existing measuring device, the actual spin density is expected to be lower.
【0128】以上の様な結晶構造および特徴を有する本
発明の結晶シリコン膜は、連続粒界結晶シリコン(Cont
inuous Grain Silicon:CGS)と呼ばれる。The crystalline silicon film of the present invention having the above-described crystal structure and characteristics is made of continuous grain silicon (Cont.
It is called in continuous grain silicon (CGS).
【0129】〔TFTの電気特性に関する知見〕上述の
様な結晶性珪素膜を活性層として作製したTFTは図4
に示す様な電気特性を示す。図4に示すのは横軸にゲイ
ト電圧(Vg)、縦軸にドレイン電圧(Id)の対数を
とってプロットしたNチャネル型TFTのId-Vg 曲線
(Id-Vg 特性)である。なお、電気特性の測定は市販の
装置(ヒューレットパッカード社製:型番4145B)
を用いて行った。[Knowledge Regarding Electrical Characteristics of TFT] A TFT manufactured by using a crystalline silicon film as an active layer as described above is shown in FIG.
The electrical characteristics shown in FIG. FIG. 4 shows an Id-Vg curve (Id-Vg characteristic) of an N-channel TFT in which the abscissa plots the gate voltage (Vg) and the ordinate plots the logarithm of the drain voltage (Id). In addition, the measurement of the electrical characteristics was performed using a commercially available device (manufactured by Hewlett-Packard Company, model number 4145B)
This was performed using
【0130】図4において、401は上記工程で得られ
た活性層を利用したTFTの電気特性であり、402は
従来のTFTの電気特性を示している。ここでは従来の
TFTとして実施例1においてゲイト絶縁膜形成後の熱
処理(ゲッタリングプロセス)を行わなかったTFTを
挙げている。In FIG. 4, reference numeral 401 denotes the electrical characteristics of a TFT using the active layer obtained in the above-described process, and reference numeral 402 denotes the electrical characteristics of a conventional TFT. Here, a TFT in which heat treatment (gettering process) after forming a gate insulating film in Example 1 is not performed is described as a conventional TFT.
【0131】両方のトランジスタ特性を比較すると、ま
ず同じゲイト電圧でも401で示される特性の方が 2〜
4 桁近く大きいオン電流が流れることが確認できる。な
お、オン電流とはTFTがオン状態(図4においてゲイ
ト電圧が約0〜5Vの範囲)にある時に流れるドレイン
電流のことを指す。When comparing the characteristics of both transistors, the characteristic indicated by 401 is 2 to 2 even at the same gate voltage.
It can be confirmed that a large on-current flows by almost four orders of magnitude. Note that the ON current refers to a drain current that flows when the TFT is in an ON state (the gate voltage is in a range of about 0 to 5 V in FIG. 4).
【0132】また、401で示される特性の方が優れた
サブスレッショルド特性を有していることも確認でき
る。サブスレッショルド特性とはTFTのスイッチング
動作の急峻性を示すパラメータであり、TFTがオン又
はオフ状態にスイッチングする際のId-Vg 曲線の立ち上
がりが急峻である程、サブスレッショルド特性は良いと
言える。It can also be confirmed that the characteristic indicated by 401 has a superior sub-threshold characteristic. The sub-threshold characteristic is a parameter indicating the steepness of the switching operation of the TFT. The steeper the rise of the Id-Vg curve when the TFT switches on or off, the better the sub-threshold characteristic.
【0133】なお、本発明で得られるTFTの代表的な
電気特性は次に示す様なものであった。 (1)TFTのスイッチング性能(オン/オフ動作の切
り換えの俊敏性)を示すパラメータであるサブスレッシ
ョルド係数が、N型TFTおよびP型TFTともに60〜
100mV/decade(代表的には60〜85mV/decade )と小さ
い。なお、このデータ値は単結晶シリコンを用いた絶縁
ゲイト型電界効果トランジスタ(IGFET)の場合と
ほぼ同等である。 (2)TFTの動作速度の速さを示すパラメータである
電界効果移動度(μFE)が、N型TFTで200 〜650cm2
/Vs (代表的には250 〜300cm2/Vs )、P型TFTで10
0 〜300cm2/Vs (代表的には150 〜200cm2/Vs )と大き
い。 (3)TFTの駆動電圧の目安となるパラメータである
しきい値電圧(Vth)が、N型TFTで-0.5〜1.5 V、
P型TFTで-1.5〜0.5 Vと小さい。この事は小さい電
源電圧で駆動して消費電力を小さくできることを意味し
ている。The typical electrical characteristics of the TFT obtained by the present invention are as follows. (1) The subthreshold coefficient, which is a parameter indicating the switching performance of the TFT (the agility of switching on / off operation), is 60 to 60 for both the N-type TFT and the P-type TFT.
100mV / decade (typically 60-85mV / decade). Note that this data value is almost equivalent to that of an insulated gate field effect transistor (IGFET) using single crystal silicon. (2) The field effect mobility (μ FE ), which is a parameter indicating the operation speed of the TFT, is 200 to 650 cm 2 for an N-type TFT.
/ Vs (typically 250 to 300 cm 2 / Vs), 10 for P-type TFT
It is as large as 0 to 300 cm 2 / Vs (typically 150 to 200 cm 2 / Vs). (3) The threshold voltage (V th ), which is a parameter of the drive voltage of the TFT, is -0.5 to 1.5 V for the N-type TFT,
It is as small as -1.5 to 0.5 V for P-type TFT. This means that power consumption can be reduced by driving with a small power supply voltage.
【0134】以上の様に、本発明で得られるTFTは極
めて優れたスイッチング特性および高速動作特性を有し
ている。As described above, the TFT obtained by the present invention has extremely excellent switching characteristics and high-speed operation characteristics.
【0135】(本発明のTFTで構成した回路の特性)
次に、本発明者らが本発明で得られるTFTを用いて作
製したリングオシレータによる周波数特性を示す。リン
グオシレータとはCMOS構造でなるインバータ回路を
奇数段リング状に接続した回路であり、インバータ回路
1段あたりの遅延時間を求めるのに利用される。実験に
使用したリングオシレータの構成は次の様になってい
る。 段数:9段 TFTのゲイト絶縁膜の膜厚:30nm及び50nm TFTのゲイト長: 0.6μm(Characteristics of a circuit constituted by the TFT of the present invention)
Next, the frequency characteristics of a ring oscillator manufactured by the present inventors using the TFT obtained in the present invention will be described. The ring oscillator is a circuit in which inverter circuits having a CMOS structure are connected in an odd-numbered stage ring shape, and is used to determine a delay time per one stage of the inverter circuit. The configuration of the ring oscillator used in the experiment is as follows. Number of steps: 9 Steps Thickness of gate insulating film of TFT: 30 nm and 50 nm Gate length of TFT: 0.6 μm
【0136】上記リングオシレータの電源電圧5Vの時
の発振周波数をスペクトラムアナライザーで測定した結
果を図5に示す。図5において、横軸は電源電圧
(VDD)、縦軸は発振周波数(fosc )である。図5が
示す様に、ゲイト絶縁膜が30nmのTFTを用いた場合に
おいて1GHz以上の発振周波数を実現している。FIG. 5 shows the results of measuring the oscillation frequency of the ring oscillator at a power supply voltage of 5 V with a spectrum analyzer. In FIG. 5, the horizontal axis represents the power supply voltage (V DD ) and the vertical axis represents the oscillation frequency (f osc ). As shown in FIG. 5, an oscillation frequency of 1 GHz or more is realized when a TFT having a gate insulating film of 30 nm is used.
【0137】図6に示すのは1.04GHzの発振周波数を
得た際のスペクトラムアナライザーの出力スペクトルの
様子である。横軸は 1〜1.1 GHzまでの周波数であ
り、縦軸はログスケールでとった電圧(出力振幅)であ
る。図6に明らかな様に、約 1.04 GHzのところで出
力スペクトルのピークが現れている。なお、出力スペク
トルがテールを引いているのは装置の分解能によるもの
であり、実験結果に影響するものではない。FIG. 6 shows an output spectrum of the spectrum analyzer when an oscillation frequency of 1.04 GHz is obtained. The horizontal axis indicates the frequency from 1 to 1.1 GHz, and the vertical axis indicates the voltage (output amplitude) measured on a log scale. As apparent from FIG. 6, a peak of the output spectrum appears at about 1.04 GHz. Note that the tail of the output spectrum is due to the resolution of the apparatus and does not affect the experimental results.
【0138】また、実際にLSI回路のTEGの一つで
あるシフトレジスタを作製して動作周波数を確認した。
その結果、ゲイト絶縁膜の膜厚30nm、ゲイト長 0.6μ
m、電源電圧5V、段数50段のシフトレジスタ回路に
おいて動作周波数100 MHzの出力パルスが得られた。Further, a shift register, which is one of the TEGs of the LSI circuit, was actually manufactured, and the operating frequency was confirmed.
As a result, the thickness of the gate insulating film was 30 nm, and the gate length was 0.6 μm.
m, a power supply voltage of 5 V, and an output pulse having an operation frequency of 100 MHz was obtained in a shift register circuit having 50 stages.
【0139】以上の様なリングシレータおよびシフトレ
ジスタの驚異的なデータは、本発明のTFTが単結晶シ
リコンを利用したIGFETに匹敵する、若しくは凌駕
する性能を有していることを示している。The surprising data of the ring oscillator and the shift register as described above indicate that the TFT of the present invention has a performance comparable to or surpasses that of an IGFET using single crystal silicon.
【0140】それを裏付ける証拠として次の様なデータ
がある。図7に示すデータは横軸に電源電圧(VDD)、
縦軸にF/O=1(ファンアウト比が1)のインバータ
の1段当たりの遅延時間(τpd)をとったグラフである
(ロジックLSI技術の革新,前口賢二他,p108,
株式会社サイエンスフォーラム,1995)。The following data is available as evidence to support this. The data shown in FIG. 7 shows the power supply voltage (V DD ) on the horizontal axis,
The vertical axis is a graph in which the delay time (τ pd ) per stage of an inverter with F / O = 1 (fan-out ratio is 1) is taken (Innovation of logic LSI technology, Kenji Maeguchi et al., P108,
Science Forum Inc., 1995).
【0141】なお、図中の様々な曲線(点線で示される
もの)は、単結晶シリコンを利用したIGFETを様々
なデザインルールで作製した時のデータであり、いわゆ
るスケーリング則を示している。The various curves (indicated by dotted lines) in the figure are data obtained when IGFETs using single crystal silicon are manufactured according to various design rules, and indicate so-called scaling rules.
【0142】この図に上述のリングオシレータを用いて
得たインバータの遅延時間と電源電圧との関係を当ては
めると、図7において実線で示される曲線となる。注目
すべきはチャネル長が 0.5μm、ゲイト絶縁膜の膜厚
(tOX)が11nmのIGFETで作製したインバータよ
りも、チャネル長が 0.6μm、ゲイト絶縁膜の膜厚が3
0nmのTFTで作製したインバータの方が優れた性能を
有している点である。When the relationship between the delay time of the inverter and the power supply voltage obtained by using the above-described ring oscillator is applied to this figure, a curve shown by a solid line in FIG. 7 is obtained. It should be noted that the channel length is 0.6 μm and the thickness of the gate insulating film is 3 μm more than that of an inverter made of an IGFET having a channel length of 0.5 μm and a gate insulating film thickness (t OX ) of 11 nm.
The point is that an inverter made of a 0 nm TFT has better performance.
【0143】この事は本発明者で得られるTFTがIG
FETよりも優れた性能を有していることを如実に示し
ている。例えば、上記TFTを構成するゲイト絶縁膜の
膜厚をIGFETの3倍以上としても、性能的に同等も
しくはそれ以上のものが得られるのである。即ち、本発
明のTFTは同等の特性を動作性能を有するIGFET
よりも優れた絶縁耐圧を有していると言える。This means that the TFT obtained by the present inventor has an IG
It clearly shows that it has better performance than FET. For example, even if the thickness of the gate insulating film constituting the TFT is set to be three times or more the thickness of the IGFET, the same or higher performance can be obtained. That is, the TFT of the present invention has the same characteristics as the IGFET having the operation performance.
It can be said that it has an excellent dielectric strength voltage.
【0144】また同時に、本発明のTFTがスケーリン
グ則に従って微細化されればさらに高い性能を実現する
ことが可能である。例えば、リングオシレータを0.2 μ
mルールで作製すればスケーリング則によると9GHz
の動作周波数を実現しうると予想される(動作周波数f
がチャネル長Lの二乗に反比例するため)。At the same time, higher performance can be realized if the TFT of the present invention is miniaturized according to the scaling rule. For example, a ring oscillator of 0.2 μ
9 GHz according to the scaling rule
Is expected to be realized (operating frequency f
Is inversely proportional to the square of the channel length L).
【0145】以上の様に、本発明のTFTは極めて優れ
た特性を有し、そのTFTを用いて形成した半導体回路
は10GHz以上の高速動作を実現しうる全く新しいT
FTであることが確認された。As described above, the TFT of the present invention has extremely excellent characteristics, and a semiconductor circuit formed using the TFT has a completely new TFT capable of realizing a high-speed operation of 10 GHz or more.
It was confirmed to be FT.
【0146】〔TFT特性とCGSの関係に関する知
見〕上述の様な優れたTFT特性及び回路特性は、TF
Tの活性層として、結晶粒界において結晶格子に連続性
を有する半導体薄膜を利用している点によるところが大
きい。その理由について以下に考察する。[Knowledge on Relationship between TFT Characteristics and CGS] The excellent TFT characteristics and circuit characteristics as described above
This is largely due to the fact that a semiconductor thin film having continuity in a crystal lattice at a crystal grain boundary is used as an active layer of T. The reason is discussed below.
【0147】結晶粒界における結晶格子の連続性は、そ
の結晶粒界が「平面状粒界」と呼ばれる粒界であること
に起因する。本明細書における平面状粒界の定義は、
「Characterization of High-Efficiency Cast-Si Sola
r Cell Wafers by MBIC Measurement ;Ryuichi Shimok
awa and Yutaka Hayashi,Japanese Journal of Applie
d Physics vol.27,No.5,pp.751-758,1988」に記載さ
れた「Planar boundary」である。The continuity of the crystal lattice at the crystal grain boundaries is caused by the fact that the crystal grain boundaries are grain boundaries called “planar grain boundaries”. The definition of a planar grain boundary herein is:
`` Characterization of High-Efficiency Cast-Si Sola
r Cell Wafers by MBIC Measurement; Ryuichi Shimok
awa and Yutaka Hayashi, Japanese Journal of Applie
d Physics vol.27, No.5, pp.751-758, 1988 ”.
【0148】上記論文によれば、平面状粒界には{11
1}双晶粒界、{111}積層欠陥、{221}双晶粒
界、{221}twist 粒界などが含まれる。この平面状
粒界は電気的に不活性であるという特徴を持つ。即ち、
結晶粒界でありながらキャリアの移動を阻害するトラッ
プとして機能しないため、実質的に存在しないと見なす
ことができる。[0148] According to the above-mentioned article, the plane grain boundaries have a size of $ 11.
1} twin grain boundaries, {111} stacking faults, {221} twin grain boundaries, {221} twist grain boundaries, and the like. This planar grain boundary is characterized by being electrically inactive. That is,
Even though it is a crystal grain boundary, it does not function as a trap that hinders carrier movement, and thus can be regarded as substantially absent.
【0149】特に{111}双晶粒界はΣ3の対応粒
界、{221}双晶粒界はΣ9の対応粒界とも呼ばれ
る。Σ値は対応粒界の整合性の程度を示す指針となるパ
ラメータであり、Σ値が小さいほど整合性の良い粒界で
あることが知られている。In particular, {111} twin grain boundaries are also called {3} corresponding grain boundaries, and {221} twin grain boundaries are also called # 9 corresponding grain boundaries. The Σ value is a parameter serving as a guideline indicating the degree of consistency of the corresponding grain boundaries, and it is known that the smaller the Σ value, the better the grain boundaries of consistency.
【0150】本出願人が本願発明の半導体薄膜を詳細に
TEMで観察した結果、結晶粒界の殆ど(90%以上、
典型的には95%以上)がΣ3の対応粒界、即ち{11
1}双晶粒界であることが判明した。As a result of the applicant's detailed observation of the semiconductor thin film of the present invention by TEM, it was found that most of the crystal grain boundaries (90% or more,
(Typically 95% or more) is the corresponding grain boundary of Σ3, that is, 対 応 11
It was found to be 1} twin grain boundaries.
【0151】二つの結晶粒の間に形成された結晶粒界に
おいて、両方の結晶の面方位が{110}である場合、
{111}面に対応する格子縞がなす角をθとすると、
θ=70.5°の時にΣ3の対応粒界となることが知られて
いる。In a grain boundary formed between two crystal grains, when the plane orientation of both crystals is {110},
Assuming that the angle formed by the lattice fringes corresponding to the {111} plane is θ,
It is known that when θ = 70.5 °, the corresponding grain boundary becomes Σ3.
【0152】従って、図1(A)のTEM写真に示され
た結晶粒界では、隣接する結晶粒の各格子縞が約70°の
角度で連続しており、この結晶粒界は{111}双晶粒
界であると容易に推察することができる。Therefore, in the crystal grain boundary shown in the TEM photograph of FIG. 1A, each lattice fringe of adjacent crystal grains is continuous at an angle of about 70 °, and this crystal grain boundary is {111} double. It can easily be inferred that it is a grain boundary.
【0153】なお、θ= 38.9 °の時にはΣ9の対応粒
界となるが、この様な他の結晶粒界も存在した。When θ = 38.9 °, a corresponding grain boundary of Σ9 was found, but such other crystal grain boundaries also existed.
【0154】この様な対応粒界は、同一面方位の結晶粒
間にしか形成されない。即ち、本願発明の半導体薄膜は
面方位が概略{110}で揃っているからこそ、広範囲
に渡ってこの様な対応粒界を形成しうるのである。この
特徴は、面方位が不規則な他のポリシリコン膜ではあり
得ることではない。Such a corresponding grain boundary is formed only between crystal grains having the same plane orientation. That is, the semiconductor thin film of the present invention can form such a corresponding grain boundary over a wide range only because the plane orientation is substantially {110}. This feature is not possible with other polysilicon films having irregular surface orientations.
【0155】ここで、本願発明の半導体薄膜を1万5千
倍に拡大したTEM写真(暗視野像)を図25(A)に
示す。白く見える領域と黒く見える領域とが存在する
が、同色に見える部分は配向性が同一であることを示し
ている。FIG. 25A shows a TEM photograph (dark field image) of the semiconductor thin film of the present invention at a magnification of 15,000. Although there are a region that looks white and a region that looks black, a portion that looks the same color indicates that the orientation is the same.
【0156】図25(A)で特筆すべきはこれだけ広範
囲の暗視野像において、白く見える領域がかなりの割合
で連続的にまとまっている点である。これは配向性の同
じ結晶粒がある程度の方向性をもって存在し、隣接する
結晶粒同士で殆ど同一の配向性を有していることを意味
している。It should be noted that FIG. 25 (A) shows that in such a wide range of dark-field images, white-looking regions are continuously arranged at a considerable rate. This means that crystal grains having the same orientation exist with a certain degree of orientation, and adjacent crystal grains have almost the same orientation.
【0157】他方、従来の高温ポリシリコン膜を1万5
千倍に拡大したTEM写真(暗視野像)を図25(B)
に示す。従来の高温ポリシリコン膜では同一面方位の部
分はばらばらに点在するのみであり、図25(A)に示
す様な方向性のあるまとまりは確認できない。これは隣
接する結晶粒同士の配向性が全く不規則であるためと考
えられる。On the other hand, a conventional high-temperature polysilicon film is
FIG. 25B shows a TEM photograph (dark field image) magnified 1000 times.
Shown in In the conventional high-temperature polysilicon film, portions having the same plane orientation are only scattered, and a directional group as shown in FIG. 25A cannot be confirmed. This is probably because the orientation between adjacent crystal grains is completely irregular.
【0158】また、本出願人は図1に示した測定点以外
にも多数の領域に渡って観察と測定を繰り返し、TFT
を作製するのに十分な広い領域において、結晶粒界にお
ける結晶格子の連続性が保たれていることを確認してい
る。Further, the present applicant has repeated observation and measurement over many areas other than the measurement points shown in FIG.
It has been confirmed that the continuity of the crystal lattice at the crystal grain boundary is maintained in a wide area sufficient to produce the crystal.
【0159】〔実施例2〕実施例1では半導体膜として
珪素膜を用いる例を示したが、SiX Ge1-X (0<X
<1、好ましくは0.9 ≦X≦0.99)で示される様にゲル
マニウムを1〜10%含有した珪素膜を用いることも有
効である。[Embodiment 2] In Embodiment 1, an example in which a silicon film is used as a semiconductor film has been described, but Si x Ge 1-x (0 <X
It is also effective to use a silicon film containing 1 to 10% of germanium as shown by <1, preferably 0.9 ≦ X ≦ 0.99).
【0160】この様な化合物半導体膜を用いた場合、N
型TFTおよびP型TFTを作製した際にしきい値電圧
を小さくできる。また、電界効果移動度(モビリティと
呼ばれる)を大きくできる。When such a compound semiconductor film is used, N
The threshold voltage can be reduced when fabricating TFTs and P-type TFTs. In addition, the field-effect mobility (called mobility) can be increased.
【0161】〔実施例3〕実施例1では活性層に対して
意図的に不純物を添加しないのでチャネル形成領域が真
性または実質的に真性となる。なお、実質的に真性であ
るとは、珪素膜の活性化エネルギーがほぼ1/2 である
(フェルミレベルが禁制体のほぼ中央に位置する)こ
と、スピン密度よりも不純物濃度が低いこと、意図
的に不純物を添加していないこと、のいずれかを満たす
ことである。[Embodiment 3] In the embodiment 1, since no impurity is intentionally added to the active layer, the channel forming region becomes intrinsic or substantially intrinsic. The term “substantially intrinsic” means that the activation energy of the silicon film is almost 1/2 (the Fermi level is located almost at the center of the forbidden body), that the impurity concentration is lower than the spin density, That no impurity is added.
【0162】しかし、本願発明のTFTは公知のチャネ
ルドープ技術を利用することも可能である。チャネルド
ープ技術とは、しきい値制御のために少なくともチャネ
ル形成領域に対して不純物を添加する技術である。However, the TFT of the present invention can use a known channel doping technique. The channel doping technique is a technique of adding an impurity to at least a channel formation region for controlling a threshold.
【0163】本願発明はもともとしきい値が非常に小さ
いので不純物を添加する濃度は非常に微量なもので良
い。添加濃度が微量ですむということは、キャリアの移
動度を落とさずにしきい値制御が可能となるため非常に
好ましい。Since the present invention originally has a very small threshold value, the concentration for adding impurities may be very small. It is very preferable that a small amount of the additive be used because the threshold value can be controlled without lowering the carrier mobility.
【0164】〔実施例4〕本実施例では、実施例1に示
したハロゲン元素によるゲッタリング効果に加えてリン
元素によるゲッタリング効果を得るための構成について
説明する。説明には図10を用いる。[Embodiment 4] In this embodiment, a structure for obtaining the gettering effect by the phosphorus element in addition to the gettering effect by the halogen element shown in Embodiment 1 will be described. FIG. 10 is used for the description.
【0165】まず、実施例1の工程に従ってハロゲン元
素によるゲッタリングプロセスまで行い、図8(C)の
状態を得る。次に、タンタルまたはタンタルを主成分と
する材料でなるゲイト電極11を形成する。First, the process up to the gettering process using the halogen element is performed in accordance with the steps of the first embodiment to obtain the state shown in FIG. Next, a gate electrode 11 made of tantalum or a material mainly containing tantalum is formed.
【0166】次に、ゲイト電極11の表面を陽極酸化す
ることによって陽極酸化膜12を形成する。陽極酸化膜
12は保護膜として機能する。(図10(A))Next, anodized film 12 is formed by anodizing the surface of gate electrode 11. The anodic oxide film 12 functions as a protective film. (FIG. 10A)
【0167】次に、ゲイト電極11をマスクとしてゲイ
ト絶縁膜808をドライエッチング法によりエッチング
する。そして、その状態でリンまたは砒素イオン注入法
により添加して不純物領域13、14を形成する。(図
10(B))Next, gate insulating film 808 is etched by dry etching using gate electrode 11 as a mask. Then, in this state, the impurity regions 13 and 14 are formed by adding phosphorus or arsenic ions by ion implantation. (FIG. 10B)
【0168】次に、窒化珪素膜を厚く形成した後、ドラ
イエッチング法によるエッチバックを行い、サイドウォ
ール15を形成する。そして、サイドウォール15を形
成した後、再びリンまたは砒素イオンを添加してソース
領域16、ドレイン領域17を形成する。(図10
(C))Next, after forming a thick silicon nitride film, etch back is performed by dry etching to form a sidewall 15. Then, after forming the sidewalls 15, the source region 16 and the drain region 17 are formed by adding phosphorus or arsenic ions again. (FIG. 10
(C))
【0169】なお、サイドウォール15の下は2度目の
リン元素が添加されず、ソース領域およびドレイン領域
よりも低濃度にリン元素を含む一対の低濃度不純物領域
18となる。また、ゲイト電極11の下は真性または実
質的に真性、或いはしきい値制御のために微量の不純物
が添加されたチャネル形成領域19となる。Note that the second phosphorus element is not added under the sidewall 15 for the second time, so that a pair of low-concentration impurity regions 18 containing the phosphorus element at a lower concentration than the source region and the drain region are formed. Below the gate electrode 11 is a channel forming region 19 to which intrinsic or substantially intrinsic or a small amount of impurity is added for controlling a threshold value.
【0170】こうして図10(C)の状態が得られた
ら、450〜650℃(代表的には600℃)で8〜2
4時間(代表的には12時間)の加熱処理を行う。When the state shown in FIG. 10C is obtained in this manner, the temperature at 450 to 650 ° C. (typically 600 ° C.) is 8 to 2 ° C.
Heat treatment is performed for 4 hours (typically 12 hours).
【0171】この加熱処理はリン元素による触媒元素
(ここではニッケル)のゲッタリングを目的とした工程
であるが、同時に不純物の活性化、活性層が受けたイオ
ン注入時の損傷の回復が行われる。This heat treatment is a step for the purpose of gettering the catalyst element (nickel in this case) with the phosphorus element. At the same time, the activation of the impurities and the recovery of the ion-implanted damage to the active layer are performed. .
【0172】この工程では、加熱処理を行うことでチャ
ネル形成領域19に残存するニッケルがソース/ドレイ
ン領域16、17に移動し、そこでゲッタリングされて
不活性化する。即ち、チャネル形成領域19内部に残存
するニッケルを除去することが可能である。In this step, the nickel remaining in the channel formation region 19 is moved to the source / drain regions 16 and 17 by performing the heat treatment, gettered there and inactivated. That is, nickel remaining inside the channel formation region 19 can be removed.
【0173】なお、ソース/ドレイン領域16、17は
導電性を有していれば電極としての機能を果たすのでニ
ッケルの有無が電気特性に影響を与える恐れがない。そ
のため、ゲッタリングサイトとして機能させうるのであ
る。Since the source / drain regions 16 and 17 function as electrodes if they have conductivity, there is no possibility that the presence or absence of nickel will affect the electrical characteristics. Therefore, it can function as a gettering site.
【0174】以上の様にして図10(D)の状態が得ら
れたら、実施例1と同様に層間絶縁膜20、ソース電極
21、ドレイン電極22を形成して図10(E)に示す
薄膜トランジスタが完成する。When the state shown in FIG. 10D is obtained as described above, the interlayer insulating film 20, the source electrode 21, and the drain electrode 22 are formed in the same manner as in Embodiment 1, and the thin film transistor shown in FIG. Is completed.
【0175】なお、本実施例ではゲイト電極としてタン
タルを用いているが、導電性を有する結晶性珪素膜を用
いても良い。また、低濃度不純物領域の形成方法は本実
施例の手段に限定されるものではない。Although tantalum is used as the gate electrode in this embodiment, a crystalline silicon film having conductivity may be used. The method for forming the low-concentration impurity region is not limited to the method of this embodiment.
【0176】本実施例で最も重要な構成は、チャネル形
成領域に残存する触媒元素をソース領域およびドレイン
領域に移動させてゲッタリングすることにある。これ
は、リンまたは砒素による金属元素のゲッタリング効果
に着目した発明である。The most important structure in this embodiment is that gettering is performed by moving the catalyst element remaining in the channel formation region to the source region and the drain region. This is an invention which focuses on the gettering effect of a metal element by phosphorus or arsenic.
【0177】なお、本実施例ではN型TFTの例を示し
たが、P型TFTの場合、ボロン元素だけではゲッタリ
ング効果が得られないので、リン元素とボロン元素の両
方をソース/ドレイン領域に添加することが必要であ
る。In this embodiment, an example of an N-type TFT has been described. However, in the case of a P-type TFT, since a gettering effect cannot be obtained only by a boron element, both a phosphorus element and a boron element are added to a source / drain region. Need to be added.
【0178】〔実施例5〕本実施例では、実施例1と異
なる構造の薄膜トランジスタに本願発明を適用した場合
の例について説明する。説明には図11を用いる。[Embodiment 5] In this embodiment, an example in which the present invention is applied to a thin film transistor having a structure different from that of Embodiment 1 will be described. FIG. 11 is used for the description.
【0179】まず、石英基板31上にゲイト電極32を
形成する。ゲイト電極32は後の熱酸化工程に耐えられ
る様にタンタル、シリコン等の耐熱性の高い電極を利用
することが必要である。First, a gate electrode 32 is formed on a quartz substrate 31. For the gate electrode 32, it is necessary to use an electrode having high heat resistance such as tantalum or silicon so as to withstand the subsequent thermal oxidation step.
【0180】次に、ゲイト電極32を覆う様にしてゲイ
ト絶縁膜33を形成する。その上には、後に活性層とな
る非晶質珪素膜を50nmの厚さに形成する。そして、実施
例1と同様に開口部を有するマスク絶縁膜35を形成し
た後、ニッケル含有層36を形成する。(図11
(A))Next, a gate insulating film 33 is formed so as to cover the gate electrode 32. An amorphous silicon film to be an active layer later is formed to a thickness of 50 nm thereon. Then, after forming a mask insulating film 35 having an opening as in the first embodiment, a nickel-containing layer 36 is formed. (FIG. 11
(A))
【0181】こうして図11(A)の状態が得られた
ら、結晶化のための加熱処理を行い、横成長領域でなる
結晶性珪素膜37を得る。(図11(B))When the state shown in FIG. 11A is obtained, a heat treatment for crystallization is performed to obtain a crystalline silicon film 37 which is a lateral growth region. (FIG. 11B)
【0182】次に、マスク絶縁膜35を除去してハロゲ
ン元素を含む雰囲気中で加熱処理を行う。条件は実施例
1に従えば良い。この工程によって結晶性珪素膜37中
からニッケルがゲッタリングされ、気相中へと除去され
る。(図11(C))Next, the mask insulating film 35 is removed and heat treatment is performed in an atmosphere containing a halogen element. The conditions may be in accordance with the first embodiment. By this step, nickel is gettered from inside the crystalline silicon film 37 and is removed into the gas phase. (FIG. 11 (C))
【0183】こうしてゲッタリングプロセスが完了した
ら、パターニングにより横成長領域のみでなる活性層3
8を形成し、その上に窒化珪素膜でなるチャネルストッ
パー39を形成する。(図11(D))After the gettering process is completed, the active layer 3 consisting of only the lateral growth region is formed by patterning.
8, and a channel stopper 39 made of a silicon nitride film is formed thereon. (FIG. 11D)
【0184】図11(D)の状態が得られたら、N型を
呈する結晶性珪素膜を形成してパターニングを施し、ソ
ース領域40、ドレイン領域41を形成する。さらに、
ソース電極42、ドレイン電極43を形成する。When the state of FIG. 11D is obtained, an N-type crystalline silicon film is formed and patterned to form a source region 40 and a drain region 41. further,
A source electrode 42 and a drain electrode 43 are formed.
【0185】最後に、素子全体に対して水素雰囲気中で
加熱処理を行い、図11(E)に示す様な構造の逆スタ
ガ型TFTが完成する。なお、本実施例に示した構造は
逆スタガ型TFTの一例であり、本実施例の構造に限定
されるものではない。また、他のボトムゲイト型TFT
に適用することも可能である。Finally, the entire device is subjected to a heat treatment in a hydrogen atmosphere to complete an inverted staggered TFT having a structure as shown in FIG. Note that the structure shown in this embodiment is an example of an inverted staggered TFT, and is not limited to the structure of this embodiment. In addition, other bottom gate type TFT
It is also possible to apply to.
【0186】〔実施例6〕本実施例では絶縁表面を有す
る基板上に本発明によるTFTを形成し、画素マトリク
ス回路と周辺回路とをモノリシックに構成する例を図1
2〜14に示す。なお、本実施例ではドライバー回路や
ロジック回路等の周辺回路の例として、基本回路である
CMOS回路を示す。[Embodiment 6] In this embodiment, an example is shown in which a TFT according to the present invention is formed on a substrate having an insulating surface, and a pixel matrix circuit and peripheral circuits are monolithically constructed.
2 to 14. In this embodiment, a CMOS circuit which is a basic circuit is shown as an example of a peripheral circuit such as a driver circuit or a logic circuit.
【0187】まず、石英基板51上に75nm厚の非晶質珪
素膜52、マスク絶縁膜53を形成し、スピンコート法
によりニッケル含有層54を形成する。これらの工程は
実施例1に示した通りである。(図12(A))First, a 75-nm-thick amorphous silicon film 52 and a mask insulating film 53 are formed on a quartz substrate 51, and a nickel-containing layer 54 is formed by spin coating. These steps are as described in the first embodiment. (FIG. 12 (A))
【0188】次に、450 ℃1時間程度の水素出しの後、
窒素雰囲気中において590 ℃ 8時間の加熱処理を行い、
結晶性領域55〜58を得る。なお、55、56はニッ
ケル添加領域であり、57、58は横成長領域である。
(図12(B))Next, after dehydrogenation at 450 ° C. for about 1 hour,
Perform heat treatment at 590 ° C for 8 hours in a nitrogen atmosphere.
The crystalline regions 55 to 58 are obtained. 55 and 56 are nickel added regions, and 57 and 58 are lateral growth regions.
(FIG. 12 (B))
【0189】結晶化のための加熱処理が終了したら、マ
スク絶縁膜53を除去してパターニングを行い、横成長
領域57、58のみでなる島状半導体層(活性層)59
〜61を形成する。(図12(C))After the heat treatment for crystallization is completed, the mask insulating film 53 is removed and patterning is performed, and an island-like semiconductor layer (active layer) 59 consisting only of the lateral growth regions 57 and 58 is formed.
To 61 are formed. (FIG. 12 (C))
【0190】ここで59はCMOS回路を構成するN型
TFTの活性層、60はCMOS回路を構成するP型T
FTの活性層、61は画素マトリクス回路を構成するN
型TFT(画素TFT)の活性層である。Here, 59 is an active layer of an N-type TFT forming a CMOS circuit, and 60 is a P-type TFT forming a CMOS circuit.
An active layer of FT, 61 is an N which constitutes a pixel matrix circuit
It is an active layer of a type TFT (pixel TFT).
【0191】活性層59〜61を形成したら、その上に
珪素を含む絶縁膜でなるゲイト絶縁膜62を成膜する。
そして、次に触媒元素のゲッタリングプロセスを行う。
この工程の条件は実施例1に従えば良い。(図12
(D))After forming the active layers 59 to 61, a gate insulating film 62 made of an insulating film containing silicon is formed thereon.
Then, a catalyst element gettering process is performed.
The conditions of this step may be in accordance with the first embodiment. (FIG. 12
(D))
【0192】次に、図示しないアルミニウムを主成分と
する金属膜を成膜し、パターニングによって後のゲイト
電極の原型63〜65を形成する。本実施例では2wt%
のスカンジウムを含有したアルミニウム膜を用いる。
(図13(A))Next, a metal film (not shown) containing aluminum as a main component is formed, and the gate electrode prototypes 63 to 65 are formed by patterning. 2 wt% in this embodiment
An aluminum film containing scandium is used.
(FIG. 13A)
【0193】次に、実施例1と同様に特開平7-135318号
公報記載の技術により多孔性の陽極酸化膜66〜68、
無孔性の陽極酸化膜69〜71、ゲイト電極72〜74
を形成する。(図13(B))Next, in the same manner as in Example 1, the porous anodic oxide films 66 to 68 were formed by the technique described in JP-A-7-135318.
Non-porous anodic oxide films 69-71, gate electrodes 72-74
To form (FIG. 13 (B))
【0194】こうして図13(B)の状態が得られた
ら、次にゲイト電極72〜74、多孔性の陽極酸化膜6
6〜68をマスクとしてゲイト絶縁膜62をエッチング
する。そして、多孔性の陽極酸化膜66〜68を除去し
て図13(C)の状態を得る。なお、図13(C)にお
いて75〜77で示されるのは加工後のゲイト絶縁膜で
ある。After the state shown in FIG. 13B is obtained, the gate electrodes 72 to 74 and the porous anodic oxide film 6 are formed.
The gate insulating film 62 is etched using 6 to 68 as a mask. Then, the porous anodic oxide films 66 to 68 are removed to obtain the state shown in FIG. In FIG. 13C, reference numerals 75 to 77 denote the processed gate insulating films.
【0195】次に、実施例1と同様の手順に従ってN型
を付与する不純物イオンを2回に分けて添加する。まず
1回目の不純物添加を高加速電圧で行い、n- 領域を形
成し、次に2回目の不純物添加を低加速電圧で行い、n
+ 領域を形成する。Next, an impurity ion for imparting N-type is added in two portions in the same procedure as in Example 1. First, the first doping is performed at a high accelerating voltage to form an n − region, and then the second doping is performed at a low accelerating voltage.
Form a + region.
【0196】以上の工程を経て、CMOS回路を構成す
るN型TFTのソース領域78、ドレイン領域79、低
濃度不純物領域80、チャネル形成領域81が形成され
る。また、画素TFTを構成するN型TFTのソース領
域82、ドレイン領域83、低濃度不純物領域84、チ
ャネル形成領域85が画定する。(図13(D))Through the above steps, a source region 78, a drain region 79, a low-concentration impurity region 80, and a channel forming region 81 of an N-type TFT constituting a CMOS circuit are formed. In addition, a source region 82, a drain region 83, a low-concentration impurity region 84, and a channel forming region 85 of an N-type TFT constituting the pixel TFT are defined. (FIG. 13D)
【0197】なお、図13(D)に示す状態ではCMO
S回路を構成するP型TFTの活性層もN型TFTの活
性層と同じ構成となっている。Note that, in the state shown in FIG.
The active layer of the P-type TFT constituting the S circuit has the same configuration as the active layer of the N-type TFT.
【0198】次に、N型TFTを覆ってレジストマスク
86を設け、P型を付与する不純物イオン(本実施例で
はボロンを用いる)の添加を行う。Next, a resist mask 86 is provided to cover the N-type TFT, and an impurity ion for imparting P-type (boron is used in this embodiment) is added.
【0199】この工程も前述の不純物添加工程と同様に
2回に分けて行うが、N型をP型に反転させる必要があ
るため、前述のPイオンの添加濃度の数倍程度の濃度の
B(ボロン)イオンを添加する。This step is also performed in two steps, similarly to the above-described impurity doping step. However, since it is necessary to invert the N-type to the P-type, the concentration of the B ion is about several times as high as the above-mentioned P ion addition concentration. (Boron) ions are added.
【0200】こうしてCMOS回路を構成するP型TF
Tのソース領域87、ドレイン領域88、低濃度不純物
領域89、チャネル形成領域90が形成される。(図1
4(A))The P-type TF constituting the CMOS circuit in this manner
A source region 87, a drain region 88, a low concentration impurity region 89, and a channel forming region 90 of T are formed. (Figure 1
4 (A))
【0201】以上の様にして活性層が完成したら、ファ
ーネスアニール、レーザーアニール、ランプアニール等
の組み合わせによって不純物イオンの活性化を行う。そ
れと同時に添加工程で受けた活性層の損傷も修復され
る。When the active layer is completed as described above, activation of impurity ions is performed by a combination of furnace annealing, laser annealing, lamp annealing and the like. At the same time, the damage of the active layer in the addition step is also repaired.
【0202】次に、層間絶縁膜91として酸化珪素膜と
窒化珪素膜との積層膜を形成し、コンタクトホールを形
成した後、ソース電極92〜94、ドレイン電極95、
96を形成して図14(B)に示す状態を得る。Next, a stacked film of a silicon oxide film and a silicon nitride film is formed as an interlayer insulating film 91, and after forming a contact hole, a source electrode 92 to 94, a drain electrode 95,
Forming 96 forms the state shown in FIG.
【0203】なお、本実施例では画素TFTのドレイン
電極96を補助容量の下部電極として利用するので、そ
れに対応する様な形状に加工しておく。In this embodiment, since the drain electrode 96 of the pixel TFT is used as the lower electrode of the storage capacitor, it is processed into a shape corresponding to the lower electrode.
【0204】次に、10〜50nmの厚さの窒化珪素膜97を
形成し、その上に補助容量を形成するための容量電極9
8を 100nmの厚さに形成する。本実施例では容量電極9
8としてチタン膜を用い、ドレイン電極96との間で補
助容量を形成する。Next, a silicon nitride film 97 having a thickness of 10 to 50 nm is formed, and a capacitor electrode 9 for forming an auxiliary capacitor is formed thereon.
8 is formed to a thickness of 100 nm. In this embodiment, the capacitance electrode 9 is used.
A titanium film is used as 8, and an auxiliary capacitance is formed between the titanium film and the drain electrode 96.
【0205】前述の窒化珪素膜97は比誘電率が高いの
で誘電体として好適である。また、容量電極98として
はチタン膜以外にもアルミニウム膜やクロム膜等を用い
ても構わない。The above-mentioned silicon nitride film 97 has a high relative dielectric constant and is therefore suitable as a dielectric. Further, as the capacitor electrode 98, an aluminum film, a chromium film, or the like may be used instead of the titanium film.
【0206】なお、本実施例は反射型液晶表示装置のア
クティブマトリクス基板(TFT側基板)を作製する例
であるので、透過型と違って後に形成される画素電極の
下を自由に利用できる(開口率を気にする必要がな
い)。それ故に上述の様な補助容量の形成が可能とな
る。Since this embodiment is an example of manufacturing an active matrix substrate (TFT side substrate) of a reflection type liquid crystal display device, it is possible to freely use below a pixel electrode to be formed later unlike a transmission type ( You don't have to worry about the aperture ratio). Therefore, it is possible to form the auxiliary capacitance as described above.
【0207】次に、有機性樹脂膜でなる第2の層間絶縁
膜99を 0.5〜3 μmの厚さに形成する。そして、層間
絶縁膜99上に導電膜を形成してパターニングにより画
素電極100を形成する。本実施例は反射型の例である
ため画素電極100を構成する導電膜としてアルミニウ
ムを主成分とする材料を用い、画素電極100に反射膜
としての機能を持たせる。Next, a second interlayer insulating film 99 made of an organic resin film is formed to a thickness of 0.5 to 3 μm. Then, a conductive film is formed on the interlayer insulating film 99, and the pixel electrode 100 is formed by patterning. Since this embodiment is a reflection type example, a material containing aluminum as a main component is used as a conductive film forming the pixel electrode 100, and the pixel electrode 100 has a function as a reflection film.
【0208】次に、基板全体を350 ℃の水素雰囲気で1
〜2時間加熱し、素子全体の水素化を行うことで膜中
(特に活性層中)のダングリングボンド(不対結合手)
を補償する。以上の工程を経て同一基板上にCMOS回
路および画素マトリクス回路を作製することができる。Next, the entire substrate was heated at 350 ° C. in a hydrogen atmosphere for 1 hour.
Dangling bonds (unpaired bonds) in the film (especially in the active layer) by heating the device for about 2 hours and hydrogenating the entire device
To compensate. Through the above steps, a CMOS circuit and a pixel matrix circuit can be manufactured over the same substrate.
【0209】〔実施例7〕本実施例では、実施例6とは
異なるTFT構造を採用した場合の例について説明す
る。まず、図15(A)は低濃度不純物領域を形成する
にあたってサイドウォールを利用する例である。[Embodiment 7] In this embodiment, an example in which a TFT structure different from that of Embodiment 6 is adopted will be described. First, FIG. 15A shows an example in which a sidewall is used in forming a low-concentration impurity region.
【0210】この場合、図13(A)に示す状態で無孔
性の陽極酸化膜を形成し、ゲイト電極とその陽極酸化膜
をマスクとしてゲイト絶縁膜をエッチングする。その状
態でn- 領域およびp- 領域を形成するための不純物添
加を行う。In this case, a nonporous anodic oxide film is formed in the state shown in FIG. 13A, and the gate insulating film is etched using the gate electrode and the anodic oxide film as a mask. In that state, impurities are added for forming the n − region and the p − region.
【0211】次に、サイドウォール1001〜1003
をエッチバック法で形成した後、n+ 領域およびp+ 領
域を形成するための不純物添加を行う。この様な工程で
サイドウォール1001〜1003の下には低濃度不純
物領域(n- 領域およびp-領域)が形成される。Next, the side walls 1001 to 1003
Is formed by an etch-back method, and then an impurity is added for forming an n + region and ap + region. In such a process, low-concentration impurity regions (n − region and p − region) are formed below the sidewalls 1001 to 1003.
【0212】また、図15(A)では公知のサリサイド
技術を利用して金属シリサイド1004〜1006を形
成している。シリサイド化するための金属としてはチタ
ン、タンタル、タングステン、モリブデン等を用いるこ
とができる。In FIG. 15A, metal silicides 1004 to 1006 are formed using a known salicide technique. As a metal for silicidation, titanium, tantalum, tungsten, molybdenum, or the like can be used.
【0213】また、図15(B)に示す構成は、ゲイト
電極1007〜1009が一導電性を付与した結晶性珪
素膜で形成されている点に特徴がある。通常、N型導電
性を持たせるが、N型TFTとP型TFTとで導電性を
異ならせるデュアルゲイト型TFTとすることも可能で
ある。The structure shown in FIG. 15B is characterized in that gate electrodes 1007 to 1009 are formed of a crystalline silicon film having one conductivity. Normally, N-type conductivity is provided, but a dual-gate TFT in which conductivity differs between an N-type TFT and a P-type TFT can also be used.
【0214】さらに、図15(B)に示す構造でもサリ
サイド構造を適用しているが、この場合、ゲイト電極1
007〜1009の上面にも金属シリサイド1010〜
1012が形成される。Further, the salicide structure is applied to the structure shown in FIG. 15B, but in this case, the gate electrode 1
Metal silicide 1010 on the upper surface of 007-1009
1012 is formed.
【0215】本実施例に示した構造は、動作速度の速い
TFTに適した構造となる様に設計されている。特に、
サリサイド構造は数GHzレベルの動作周波数を実現す
る上で非常に有効な技術である。The structure shown in this embodiment is designed so as to be suitable for a TFT having a high operation speed. Especially,
The salicide structure is a very effective technique for realizing an operating frequency on the order of several GHz.
【0216】〔実施例8〕本実施例では、実施例6とは
異なる構成で補助容量を形成する場合の例について説明
する。[Embodiment 8] In this embodiment, an example in which an auxiliary capacitor is formed with a different configuration from that of Embodiment 6 will be described.
【0217】まず、図16(A)は活性層のドレイン領
域1020を大きめに形成しておき、その一部を補助容
量の下部電極として活用する。この場合、ドレイン領域
1020の上にはゲイト絶縁膜1021があり、その上
に容量電極1022が形成される。この容量電極102
2はゲイト電極と同一材料で形成される。First, in FIG. 16A, a drain region 1020 of the active layer is formed large, and a part thereof is used as a lower electrode of an auxiliary capacitor. In this case, a gate insulating film 1021 is provided over the drain region 1020, and a capacitor electrode 1022 is formed thereover. This capacitance electrode 102
2 is formed of the same material as the gate electrode.
【0218】この時、ドレイン領域1020のうち補助
容量を形成する部分は、予め不純物を添加して導電性を
持たせておいても良いし、容量電極1022に定電圧を
かけて形成される反転層を利用しても良い。At this time, a portion of the drain region 1020 which forms an auxiliary capacitance may have conductivity by adding an impurity in advance, or may be formed by applying a constant voltage to the capacitance electrode 1022. Layers may be used.
【0219】図16(A)は反射型液晶表示装置の例で
あるため、画素電極の裏側を最大限に活用して補助容量
を形成できる。そのため、非常に大きな容量を確保する
ことができる。勿論、透過型液晶表示装置にも適用でき
るが、その場合、補助容量の占有面積を大きくしてしま
うと開口率が落ちるので注意が必要である。FIG. 16A shows an example of a reflection type liquid crystal display device. Therefore, an auxiliary capacitance can be formed by making the most of the back side of the pixel electrode. Therefore, a very large capacity can be secured. Of course, the present invention can be applied to a transmissive liquid crystal display device. In this case, however, care must be taken because if the area occupied by the auxiliary capacitor is increased, the aperture ratio is reduced.
【0220】次に、図17(B)は透過型液晶表示装置
の例である。図17(B)の構成ではドレイン電極10
23を補助容量の下部電極とし、その上に窒化珪素膜1
024、ブラックマスク1025を形成し、ドレイン電
極1023とブラックマスク1025との間で補助容量
を形成する。Next, FIG. 17B shows an example of a transmission type liquid crystal display device. In the configuration of FIG.
23 is a lower electrode of the storage capacitor, and the silicon nitride film 1
024, a black mask 1025 is formed, and an auxiliary capacitance is formed between the drain electrode 1023 and the black mask 1025.
【0221】この様に、図16(B)の構成ではブラッ
クマスク1025が補助容量の上部電極を兼ねる点が特
徴である。As described above, the structure of FIG. 16B is characterized in that the black mask 1025 also serves as the upper electrode of the auxiliary capacitance.
【0222】また、1026は画素電極であり、透過型
であるので透明導電膜(例えばITO膜)を用いる。Reference numeral 1026 denotes a pixel electrode, which is of a transmission type and uses a transparent conductive film (for example, an ITO film).
【0223】図16(B)に示す様な構成では、広い面
積を占めやすい補助容量をTFTの上に形成することで
開口率を広くすることが可能である。また、誘電率の高
い窒化珪素膜を25nm程度の薄さで利用できるので、少な
い面積で非常に大きな容量を確保することが可能であ
る。In the structure as shown in FIG. 16B, an aperture ratio can be increased by forming an auxiliary capacitor which easily occupies a large area on the TFT. Further, since a silicon nitride film having a high dielectric constant can be used with a thickness of about 25 nm, it is possible to secure a very large capacity with a small area.
【0224】〔実施例9〕本実施例では、画素マトリク
ス回路を構成する画素TFTの構造について説明する。
本実施例の画素TFTの断面構造を図26(A)に示
す。図26(A)において、3001は活性層、300
2はソース線、3003はゲイト線、3004はドレイ
ン電極、3005はブラックマスク、3006はドレイ
ン電極3004と画素電極3007とを接続するための
コンタクトホールである。[Embodiment 9] In this embodiment, the structure of a pixel TFT forming a pixel matrix circuit will be described.
FIG. 26A shows a cross-sectional structure of the pixel TFT of this embodiment. In FIG. 26A, reference numeral 3001 denotes an active layer;
Reference numeral 2 denotes a source line, 3003 denotes a gate line, 3004 denotes a drain electrode, 3005 denotes a black mask, and 3006 denotes a contact hole for connecting the drain electrode 3004 and the pixel electrode 3007.
【0225】本実施例の特徴は、画素TFTの上方にお
いてドレイン電極3004とブラックマスク3005と
の間で補助容量を形成する点にある。This embodiment is characterized in that an auxiliary capacitance is formed between the drain electrode 3004 and the black mask 3005 above the pixel TFT.
【0226】また、図26(A)をA−A’で示される
破線で切断した時の断面図を図26(B)に示す。な
お、図26(A)と図26(B)には共通の符号を用い
る。FIG. 26B is a cross-sectional view of FIG. 26A taken along the broken line indicated by AA ′. Note that the same reference numerals are used in FIGS. 26A and 26B.
【0227】この様に、ゲイト線3003と重なる様な
配置でドレイン電極3005が形成され、誘電体300
8を挟んで対向するブラックマスク3005との間に補
助容量が形成されている。なお、本実施例ではドレイン
電極3005としてチタン膜をアルミニウム膜で挟んだ
三層構造を採用している。As described above, the drain electrode 3005 is formed so as to overlap the gate line 3003,
A storage capacitor is formed between the storage capacitor 8 and the black mask 3005 opposed to the storage capacitor 8. Note that in this embodiment, a three-layer structure in which a titanium film is interposed between aluminum films is used as the drain electrode 3005.
【0228】本実施例の場合、ドレイン電極3005を
形成した後で窒化珪素膜/酸化珪素膜/アクリル膜の三
層構造でなる層間絶縁膜を形成し、その上にブラックマ
スク3005を形成する。In this embodiment, after forming the drain electrode 3005, an interlayer insulating film having a three-layer structure of a silicon nitride film / a silicon oxide film / an acrylic film is formed, and a black mask 3005 is formed thereon.
【0229】この時、ブラックマスク3005の形成前
に、後に補助容量となる領域のアクリル膜のみを除去し
て開口部を形成しておく。すると、開口部の底には酸化
珪素膜と窒化珪素膜しか残らず、この二層構造でなる絶
縁層が補助容量の誘電体3008として機能するのであ
る。At this time, before the formation of the black mask 3005, an opening is formed by removing only the acrylic film in a region to be a storage capacitor later. Then, only the silicon oxide film and the silicon nitride film remain at the bottom of the opening, and the insulating layer having the two-layer structure functions as the dielectric 3008 of the auxiliary capacitor.
【0230】〔実施例10〕本実施例では本願発明を利
用して液晶パネルを構成する場合の例を示す。図17に
示すのはアクティブマトリクス型液晶パネルの断面を簡
略化した図であり、ドライバー回路やロジック回路を構
成する領域にはCMOS回路を、画素マトリクス回路を
構成する領域には画素TFTを示している。[Embodiment 10] This embodiment shows an example in which a liquid crystal panel is constructed by utilizing the present invention. FIG. 17 is a simplified view of a cross section of an active matrix type liquid crystal panel. A CMOS circuit is shown in a region forming a driver circuit or a logic circuit, and a pixel TFT is shown in a region forming a pixel matrix circuit. I have.
【0231】なお、実施例6〜9でCMOS回路と画素
マトリクス回路の構造(TFT構造)に関する説明を既
に行ったので、本実施例では必要な箇所のみを説明する
ことにする。Since the structure (TFT structure) of the CMOS circuit and the pixel matrix circuit has already been described in Examples 6 to 9, only the necessary parts will be described in this embodiment.
【0232】まず、実施例6に示した作製工程に従って
図14(C)の状態を得る。なお、画素TFTをマルチ
ゲイト構造とするなどの変更は実施者の自由である。First, the state shown in FIG. 14C is obtained according to the manufacturing process shown in the sixth embodiment. It is to be noted that the change of the pixel TFT to have a multi-gate structure is at the discretion of the practitioner.
【0233】そして、アクティブマトリクス基板の準備
として配向膜1030を形成する。次に、対向基板を用
意する。対向基板は、ガラス基板1031、透明導電膜
1032、配向膜1033とで構成される。なお、対向
基板側には必要に応じてブラックマスクやカラーフィル
ターが形成されるがここでは省略する。Then, an alignment film 1030 is formed in preparation for the active matrix substrate. Next, a counter substrate is prepared. The counter substrate includes a glass substrate 1031, a transparent conductive film 1032, and an alignment film 1033. Note that a black mask and a color filter are formed on the counter substrate side as necessary, but are omitted here.
【0234】こうして用意したアクティブマトリクス基
板と対向基板とを公知のセル組み工程によって貼り合わ
せる。そして、両基板の間に液晶材料1034を封入し
て図17に示す様な液晶パネルが完成する。The thus prepared active matrix substrate and the counter substrate are bonded by a known cell assembling process. Then, a liquid crystal material 1034 is sealed between the two substrates to complete a liquid crystal panel as shown in FIG.
【0235】液晶材料1034は液晶の動作モード(E
CBモード、ゲストホストモード等)によって自由に選
定することができる。The liquid crystal material 1034 has a liquid crystal operation mode (E
CB mode, guest host mode, etc.).
【0236】また、図14(C)に示した様なアクティ
ブマトリクス基板の外観を図18に簡略化して示す。図
18において、1040は石英基板、1041は画素マ
トリクス回路、1042はソースドライバー回路、10
43はゲイトドライバー回路、1044はロジック回路
である。FIG. 18 shows a simplified appearance of an active matrix substrate as shown in FIG. In FIG. 18, reference numeral 1040 denotes a quartz substrate; 1041, a pixel matrix circuit; 1042, a source driver circuit;
43 is a gate driver circuit, and 1044 is a logic circuit.
【0237】ロジック回路1044は広義的にはTFT
で構成される論理回路全てを含むが、ここでは従来から
画素マトリクス回路、ドライバー回路と呼ばれている回
路と区別するため、それ以外の信号処理回路(メモリ、
D/Aコンバータ、パルスジェネレータ等)を指す。The logic circuit 1044 is a TFT in a broad sense.
However, in order to distinguish them from circuits conventionally called pixel matrix circuits and driver circuits, other signal processing circuits (memory,
D / A converter, pulse generator, etc.).
【0238】また、こうして形成された液晶パネルには
外部端子としてFPC(Flexible Print Circuit)端子
が取り付けられる。一般的に液晶モジュールと呼ばれる
のはFPCを取り付けた状態の液晶パネルである。An FPC (Flexible Print Circuit) terminal is attached as an external terminal to the liquid crystal panel thus formed. Generally, a liquid crystal panel is a liquid crystal panel with an FPC attached.
【0239】本出願人は実際に対角2.6 インチ、1280×
1024画素で、画素サイズが45μm×32μmの液晶モジュ
ールを作製している。開口率は63%、コントラスト比は
300:1を実現している。Applicants actually have a 2.6 inch diagonal, 1280 ×
A liquid crystal module with 1024 pixels and a pixel size of 45 μm × 32 μm is manufactured. The aperture ratio is 63% and the contrast ratio is
300: 1 is achieved.
【0240】〔実施例11〕本願発明は実施例10に示
した液晶表示装置以外にも、アクティブマトリクス型の
EL(エレクトロルミネッセンス)表示装置やEC(エ
レクトロクロミクス)表示装置等の他の電気光学装置を
作製することも可能である。[Embodiment 11] The present invention is not limited to the liquid crystal display device described in Embodiment 10, but may be applied to other electro-optical devices such as an active matrix type EL (electroluminescence) display device and EC (electrochromics) display device. It is also possible to make a device.
【0241】〔実施例12〕本実施例では、本発明を利
用した電気光学装置を利用する電子デバイス(応用製
品)の一例を図19に示す。本発明を利用した応用製品
としてはビデオカメラ、スチルカメラ、プロジェクタ
ー、ヘッドマウントディスプレイ、カーナビゲーショ
ン、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末(モバイル
コンピュータ、携帯電話等)などが挙げられる。[Embodiment 12] In this embodiment, FIG. 19 shows an example of an electronic device (applied product) using an electro-optical device using the present invention. Examples of applied products using the present invention include a video camera, a still camera, a projector, a head-mounted display, a car navigation, a personal computer, and a portable information terminal (mobile computer, mobile phone, etc.).
【0242】図19(A)は携帯電話であり、本体20
01、音声出力部2002、音声入力部2003、表示
装置2004、操作スイッチ2005、アンテナ200
6で構成される。本発明は表示装置2004に適用する
ことができる。FIG. 19A shows a mobile phone,
01, audio output unit 2002, audio input unit 2003, display device 2004, operation switch 2005, antenna 200
6. The present invention can be applied to the display device 2004.
【0243】図19(B)はビデオカメラであり、本体
2101、表示装置2102、音声入力部2103、操
作スイッチ2104、バッテリー2105、受像部21
06で構成される。本発明は表示装置2102に適用す
ることができる。FIG. 19B shows a video camera, which includes a main body 2101, a display device 2102, an audio input unit 2103, an operation switch 2104, a battery 2105, and an image receiving unit 21.
06. The present invention can be applied to the display device 2102.
【0244】図19(C)はモバイルコンピュータ(モ
ービルコンピュータ)であり、本体2201、カメラ部
2202、受像部2203、操作スイッチ2204、表
示装置2205で構成される。本発明は表示装置220
5に適用できる。FIG. 19C shows a mobile computer (mobile computer), which comprises a main body 2201, a camera section 2202, an image receiving section 2203, operation switches 2204, and a display device 2205. The present invention relates to a display device 220.
5 is applicable.
【0245】図19(D)はヘッドマウントディスプレ
イであり、本体2301、表示装置2302、バンド部
2303で構成される。本発明は表示装置2302に適
用することができる。FIG. 19D shows a head mounted display, which comprises a main body 2301, a display device 2302, and a band 2303. The present invention can be applied to the display device 2302.
【0246】図19(E)はリア型プロジェクターであ
り、本体2401、光源2402、表示装置2403、
偏光ビームスプリッタ2404、リフレクター240
5、2406、スクリーン2407で構成される。本発
明は表示装置2403に適用することができる。FIG. 19E shows a rear type projector, in which a main body 2401, a light source 2402, a display device 2403,
Polarizing beam splitter 2404, reflector 240
5, 2406 and a screen 2407. The invention can be applied to the display device 2403.
【0247】図19(F)はフロント型プロジェクター
であり、本体2501、光源2502、表示装置250
3、光学系2504、スクリーン2505で構成され
る。本発明は表示装置2503に適用することができ
る。FIG. 19F shows a front type projector, which includes a main body 2501, a light source 2502, and a display device 250.
3. It comprises an optical system 2504 and a screen 2505. The invention can be applied to the display device 2503.
【0248】以上の様に、本発明の応用範囲は極めて広
く、あらゆる分野の表示媒体に適用することが可能であ
る。また、本発明のTFTはIC、LSIといった半導
体回路を構成することもできるので、その様な半導体回
路を必要とする製品であれば用途を問わない。As described above, the applicable range of the present invention is extremely wide, and it can be applied to display media in all fields. Further, since the TFT of the present invention can also constitute a semiconductor circuit such as an IC or an LSI, any application is possible as long as the TFT requires such a semiconductor circuit.
【0249】[0249]
【発明の効果】本明細書で開示する発明によれば、実質
的に単結晶半導体に匹敵する結晶性を有する半導体薄膜
を実現することができる。そして、その様な半導体薄膜
を利用することで単結晶上に作製したIGFET(MO
SFET)に匹敵する、或いは凌駕する高い性能を有し
たTFTを実現することができる。According to the invention disclosed in this specification, a semiconductor thin film having substantially the same crystallinity as a single crystal semiconductor can be realized. IGFETs (MOFETs) fabricated on a single crystal by using such a semiconductor thin film
(SFET) can be realized with a TFT having high performance comparable to or surpassing SFET.
【0250】以上の様なTFTを用いて構成される半導
体回路や電気光学装置およびそれらを具備した電子デバ
イスは、極めて高い性能を有し、機能性、携帯性、信頼
性の面で非常に優れたものとなる。A semiconductor circuit and an electro-optical device using the above-described TFT and an electronic device having the same have extremely high performance and are extremely excellent in functionality, portability and reliability. It will be.
【図1】 半導体薄膜の結晶粒界を拡大したHRー
TEM写真。FIG. 1 is an HR-TEM photograph in which a crystal grain boundary of a semiconductor thin film is enlarged.
【図2】 結晶の方位関係を模式的に表した図。FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a crystal orientation relationship.
【図3】 電子線回折パターンを表す写真および模
式図。FIG. 3 is a photograph and a schematic diagram showing an electron beam diffraction pattern.
【図4】 薄膜トランジスタの電気特性を示す図。FIG. 4 is a graph showing electric characteristics of a thin film transistor.
【図5】 リングオシレータの周波数特性を示す
図。FIG. 5 is a diagram illustrating frequency characteristics of a ring oscillator.
【図6】 リングオシレータの出力スペクトルを示
す写真。FIG. 6 is a photograph showing an output spectrum of a ring oscillator.
【図7】 スケーリング則を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a scaling rule.
【図8】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。FIG. 8 illustrates a manufacturing process of a thin film transistor.
【図9】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。FIG. 9 illustrates a manufacturing process of a thin film transistor.
【図10】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。FIG. 10 illustrates a manufacturing process of a thin film transistor.
【図11】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。FIG. 11 illustrates a manufacturing process of a thin film transistor.
【図12】 アクティブマトリクス基板の作製工程を
示す図。FIG. 12 illustrates a manufacturing process of an active matrix substrate.
【図13】 アクティブマトリクス基板の作製工程を
示す図。FIG. 13 illustrates a manufacturing process of an active matrix substrate.
【図14】 アクティブマトリクス基板の作製工程を
示す図。FIG. 14 illustrates a manufacturing process of an active matrix substrate.
【図15】 アクティブマトリクス基板の構造を示す
図。FIG. 15 illustrates a structure of an active matrix substrate.
【図16】 アクティブマトリクス基板の構造を示す
図。FIG. 16 illustrates a structure of an active matrix substrate.
【図17】 液晶表示装置の断面を示す図。FIG. 17 illustrates a cross section of a liquid crystal display device.
【図18】 アクティブマトリクス基板を上面から見
た図。FIG. 18 is a diagram of the active matrix substrate as viewed from above.
【図19】 電子デバイス(応用製品)の一例を示す
図。FIG. 19 illustrates an example of an electronic device (applied product).
【図20】 結晶成長の様子を模式的に表した図。FIG. 20 is a diagram schematically showing a state of crystal growth.
【図21】 結晶シリコン膜の結晶粒を示すTEM写
真。FIG. 21 is a TEM photograph showing crystal grains of a crystalline silicon film.
【図22】 欠陥の生成および消滅に関するモデルを
説明するための図。FIG. 22 is a diagram illustrating a model related to generation and disappearance of a defect.
【図23】 C、N、Oの濃度分布を示す図。FIG. 23 is a diagram showing a concentration distribution of C, N, and O.
【図24】 X線回折の結果を示す図。FIG. 24 is a view showing a result of X-ray diffraction.
【図25】 半導体薄膜の暗視野像を示すTEM写
真。FIG. 25 is a TEM photograph showing a dark field image of a semiconductor thin film.
【図26】 画素TFTの上面及び断面構造を示す
図。FIG. 26 is a diagram showing an upper surface and a cross-sectional structure of a pixel TFT.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾形 靖 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内 (72)発明者 宮永 昭治 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Yasushi Ogata, 398 Hase, Hase, Atsugi, Kanagawa Prefecture Inside the Semi-Conductor Energy Laboratory Co., Ltd.
Claims (20)
らなる半導体薄膜であって、 面方位は概略{110}配向であり、且つ、任意の結晶
粒界では殆どの結晶格子に連続性があることを特徴とす
る半導体薄膜。1. A semiconductor thin film comprising an aggregate of a plurality of rod-shaped or flat rod-shaped crystals, the plane orientation being substantially {110} oriented, and the continuity of most crystal lattices at an arbitrary crystal grain boundary. A semiconductor thin film, comprising:
らなる半導体薄膜であって、 面方位は概略{110}配向であり、且つ、任意の結晶
粒界を横切る様にして観測される格子縞の殆どが、前記
結晶粒界を形成する異なる結晶粒間で直線的に連続して
いることを特徴とする半導体薄膜。2. A semiconductor thin film comprising an aggregate of a plurality of rod-shaped or flat rod-shaped crystals, wherein the plane orientation is substantially {110} -oriented and lattice fringes observed so as to cross any crystal grain boundary. Most of which are linearly continuous between different crystal grains forming the crystal grain boundary.
らなる半導体薄膜であって、 {110}配向比率が0.9以上であり、且つ、任意の
結晶粒界では殆どの結晶格子に連続性があることを特徴
とする半導体薄膜。3. A semiconductor thin film comprising an aggregate of a plurality of rod-shaped or flat rod-shaped crystals, wherein the {110} orientation ratio is 0.9 or more, and continuous at almost any crystal lattice at an arbitrary crystal grain boundary. A semiconductor thin film having properties.
らなる半導体薄膜であって、 {110}配向比率が0.9以上であり、且つ、任意の
結晶粒界を横切る様にして観測される格子縞の殆どが、
前記結晶粒界を形成する異なる結晶粒間で直線的に連続
していることを特徴とする半導体薄膜。4. A semiconductor thin film comprising an aggregate of a plurality of rod-shaped or flat rod-shaped crystals, wherein the {110} orientation ratio is 0.9 or more and is observed so as to cross any crystal grain boundary. Most of the plaids
A semiconductor thin film characterized by being linearly continuous between different crystal grains forming the crystal grain boundary.
よる特定の規則性が観測されることを特徴とする請求項
1乃至請求項4に記載の半導体薄膜。5. The semiconductor thin film according to claim 1, wherein specific regularity due to {110} orientation is observed in the electron diffraction pattern.
概略{111}面を先頭に概略〈111〉軸方向に沿っ
て結晶成長したものであることを特徴とする請求項1乃
至請求項4に記載の半導体薄膜。6. A plurality of rod-shaped or flat rod-shaped crystals, each of which is a crystal grown substantially along a <111> axis direction with a substantially {111} plane at the top. 4. The semiconductor thin film according to claim 1.
略平行に特定の方向性をもって並んでいることを特徴と
する請求項1乃至請求項4に記載の半導体薄膜。7. The semiconductor thin film according to claim 1, wherein the plurality of rod-shaped or flat rod-shaped crystals are arranged substantially parallel to each other with a specific direction.
×1018atoms/cm3 未満であることを特徴とする請求項1
乃至請求項4に記載の半導体薄膜。8. The concentration of C, N, O, S present in the film is 5%.
2. The composition according to claim 1, wherein the density is less than × 10 18 atoms / cm 3.
The semiconductor thin film according to claim 4.
Cu、Au、Geから選ばれた一種または複数種の元素
が、 5×1017atoms/cm3 以下の濃度で存在することを特
徴とする請求項1乃至請求項4に記載の半導体薄膜。9. The film contains Ni, Co, Fe, Pd, Pt,
5. The semiconductor thin film according to claim 1, wherein one or more elements selected from Cu, Au, and Ge exist at a concentration of 5 × 10 17 atoms / cm 3 or less.
なることを特徴とする請求項1乃至請求項9に記載の半
導体薄膜。10. The semiconductor thin film according to claim 1, comprising silicon or an element containing silicon as a main component.
状または偏平棒状結晶の集合体からなる半導体薄膜で構
成される絶縁ゲイト型の半導体装置であって、 前記半導体薄膜の面方位は概略{110}配向であり、
且つ、任意の結晶粒界では殆どの結晶格子に連続性があ
ることを特徴とする半導体装置。11. An insulating gate type semiconductor device in which at least a channel forming region is composed of a semiconductor thin film composed of an aggregate of a plurality of rod-shaped or flat rod-shaped crystals, wherein the plane orientation of the semiconductor thin film is substantially {110} -oriented. And
A semiconductor device characterized in that almost any crystal lattice has continuity at an arbitrary crystal grain boundary.
状または偏平棒状結晶の集合体からなる半導体薄膜で構
成される絶縁ゲイト型の半導体装置であって、 前記半導体薄膜の面方位は概略{110}配向であり、
且つ、任意の結晶粒界を横切る様にして観測される格子
縞の殆どが、前記結晶粒界を形成する異なる結晶粒間で
直線的に連続していることを特徴とする半導体装置。12. An insulating gate type semiconductor device in which at least a channel forming region is composed of a semiconductor thin film composed of an aggregate of a plurality of rod-shaped or flat rod-shaped crystals, wherein the plane orientation of the semiconductor thin film is substantially {110} -oriented. And
In addition, a semiconductor device is characterized in that most of the lattice fringes observed so as to cross any crystal grain boundary are linearly continuous between different crystal grains forming the crystal grain boundary.
状または偏平棒状結晶の集合体からなる半導体薄膜で構
成される絶縁ゲイト型の半導体装置であって、 前記半導体薄膜は{110}配向比率が0.9以上であ
り、且つ、任意の結晶粒界では殆どの結晶格子に連続性
があることを特徴とする半導体装置。13. An insulating gate type semiconductor device wherein at least a channel forming region is composed of a semiconductor thin film composed of an aggregate of a plurality of rod-shaped or flat rod-shaped crystals, wherein said semiconductor thin film has a {110} orientation ratio of 0.1. 9. A semiconductor device, wherein the number is 9 or more and most crystal lattices have continuity at an arbitrary crystal grain boundary.
状または偏平棒状結晶の集合体からなる半導体薄膜で構
成される絶縁ゲイト型の半導体装置であって、 前記半導体薄膜は{110}配向比率が0.9以上であ
り、且つ、任意の結晶粒界を横切る様にして観測される
格子縞の殆どが、前記結晶粒界を形成する異なる結晶粒
間で直線的に連続していることを特徴とする半導体装
置。14. An insulating gate type semiconductor device in which at least a channel forming region is composed of a semiconductor thin film composed of an aggregate of a plurality of rod-shaped or flat rod-shaped crystals, wherein said semiconductor thin film has a {110} orientation ratio of 0.1. A semiconductor which is not less than 9 and most of the lattice fringes observed so as to cross any crystal grain boundary are linearly continuous between different crystal grains forming the crystal grain boundary. apparatus.
{110}配向による特定の規則性が観測されることを
特徴とする請求項11乃至請求項14に記載の半導体装
置。15. The semiconductor device according to claim 11, wherein specific regularity due to {110} orientation is observed in an electron diffraction pattern of the semiconductor thin film.
も概略{111}面を先頭に概略〈111〉軸方向に沿
って結晶成長したものであることを特徴とする請求項1
1乃至請求項14に記載の半導体装置。16. A plurality of rod-shaped or flat rod-shaped crystals, each of which is a crystal grown substantially along a <111> axis direction with a substantially {111} plane at the head.
The semiconductor device according to claim 1.
概略平行に特定の方向性をもって並んでいることを特徴
とする請求項11乃至請求項14に記載の半導体装置。17. The semiconductor device according to claim 11, wherein the plurality of rod-shaped or flat rod-shaped crystals are arranged substantially parallel to each other with a specific direction.
の濃度は 5×1018atoms/cm3 未満であることを特徴とす
る請求項11乃至請求項14に記載の半導体装置。18. C, N, O, S present in a semiconductor thin film
The semiconductor device according to claim 11, wherein the concentration of is less than 5 × 10 18 atoms / cm 3 .
d、Pt、Cu、Au、Geから選ばれた一種または複
数種の元素が、 5×1017atoms/cm3 以下の濃度で存在す
ることを特徴とする請求項11乃至請求項14に記載の
半導体装置。19. A semiconductor thin film comprising Ni, Co, Fe, P
15. The method according to claim 11, wherein one or more elements selected from d, Pt, Cu, Au, and Ge are present at a concentration of 5 × 10 17 atoms / cm 3 or less. Semiconductor device.
する元素からなることを特徴とする請求項11乃至請求
項19に記載の半導体装置。20. The semiconductor device according to claim 11, wherein the semiconductor thin film is made of silicon or an element containing silicon as a main component.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15231698A JP4566294B2 (en) | 1997-06-06 | 1998-05-15 | Continuous grain boundary crystalline silicon film, semiconductor device |
Applications Claiming Priority (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16521697 | 1997-06-06 | ||
JP9-165216 | 1997-06-06 | ||
JP10855098 | 1998-04-03 | ||
JP10-108550 | 1998-04-03 | ||
JP10-114268 | 1998-04-09 | ||
JP11426898 | 1998-04-09 | ||
JP15231698A JP4566294B2 (en) | 1997-06-06 | 1998-05-15 | Continuous grain boundary crystalline silicon film, semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11354442A true JPH11354442A (en) | 1999-12-24 |
JP4566294B2 JP4566294B2 (en) | 2010-10-20 |
Family
ID=27469639
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15231698A Expired - Fee Related JP4566294B2 (en) | 1997-06-06 | 1998-05-15 | Continuous grain boundary crystalline silicon film, semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4566294B2 (en) |
Cited By (31)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6274887B1 (en) | 1998-11-02 | 2001-08-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method therefor |
US6323515B1 (en) | 1997-08-29 | 2001-11-27 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Non-volatile memory and semiconductor device |
US6335716B1 (en) | 1997-09-03 | 2002-01-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor display device correcting system and correcting method of semiconductor display device |
US6475836B1 (en) | 1999-03-29 | 2002-11-05 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US6498369B1 (en) | 1999-04-15 | 2002-12-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electro-optical device and electronic equipment |
US6541294B1 (en) | 1999-07-22 | 2003-04-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US6576924B1 (en) | 1999-02-12 | 2003-06-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device having at least a pixel unit and a driver circuit unit over a same substrate |
US6597014B1 (en) | 1997-08-19 | 2003-07-22 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and semiconductor display device |
JP2003224070A (en) * | 2001-11-26 | 2003-08-08 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Method for manufacturing semiconductor device |
US6646287B1 (en) | 1999-11-19 | 2003-11-11 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device with tapered gate and insulating film |
US6664145B1 (en) | 1999-07-22 | 2003-12-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US6717179B1 (en) | 1997-08-19 | 2004-04-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and semiconductor display device |
US6774574B1 (en) | 1999-06-23 | 2004-08-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | EL display device and electronic device |
US6847050B2 (en) | 2002-03-15 | 2005-01-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor element and semiconductor device comprising the same |
US6861670B1 (en) | 1999-04-01 | 2005-03-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device having multi-layer wiring |
JP2005117029A (en) * | 2003-09-19 | 2005-04-28 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Crystalline semiconductor film, thin film transistor having crystalline semiconductor film, semiconductor device having the thin film transistor and preparing methods of same |
US6909114B1 (en) | 1998-11-17 | 2005-06-21 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device having LDD regions |
US6930326B2 (en) | 2002-03-26 | 2005-08-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor circuit and method of fabricating the same |
US6933527B2 (en) | 2001-12-28 | 2005-08-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and semiconductor device production system |
US6949767B2 (en) | 1998-11-25 | 2005-09-27 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device |
US6979603B2 (en) | 2001-02-28 | 2005-12-27 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing a semiconductor device |
US7115903B2 (en) | 2001-12-28 | 2006-10-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and semiconductor device producing system |
US7141821B1 (en) | 1998-11-10 | 2006-11-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device having an impurity gradient in the impurity regions and method of manufacture |
US7148507B2 (en) | 2002-01-17 | 2006-12-12 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device having thin film transistor with position controlled channel formation region |
US7226817B2 (en) | 2001-12-28 | 2007-06-05 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing |
US7248232B1 (en) | 1998-02-25 | 2007-07-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Information processing device |
US7259427B2 (en) | 1998-11-09 | 2007-08-21 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
US7312473B2 (en) | 2001-12-28 | 2007-12-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device and electronic device using the same |
US7705357B2 (en) | 2002-03-05 | 2010-04-27 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Thin film transistor with channel region in recess |
US7998845B2 (en) | 2001-07-02 | 2011-08-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
JP2015149489A (en) * | 2008-09-01 | 2015-08-20 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Oxide semiconductor film and semiconductor device |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0794757A (en) * | 1993-07-30 | 1995-04-07 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Method of fabricating semiconductor device |
JPH08288522A (en) * | 1995-02-16 | 1996-11-01 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Method for manufacturing semiconductor device |
-
1998
- 1998-05-15 JP JP15231698A patent/JP4566294B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0794757A (en) * | 1993-07-30 | 1995-04-07 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Method of fabricating semiconductor device |
JPH08288522A (en) * | 1995-02-16 | 1996-11-01 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Method for manufacturing semiconductor device |
Cited By (84)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6667494B1 (en) | 1997-08-19 | 2003-12-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and semiconductor display device |
US7750347B2 (en) | 1997-08-19 | 2010-07-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and semiconductor display device |
US6597014B1 (en) | 1997-08-19 | 2003-07-22 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and semiconductor display device |
US6717179B1 (en) | 1997-08-19 | 2004-04-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and semiconductor display device |
US6670635B1 (en) | 1997-08-19 | 2003-12-30 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and semiconductor display device |
US7126156B2 (en) | 1997-08-19 | 2006-10-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Thin film transistor display device with integral control circuitry |
US6323515B1 (en) | 1997-08-29 | 2001-11-27 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Non-volatile memory and semiconductor device |
US6900499B2 (en) | 1997-08-29 | 2005-05-31 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Non-volatile memory and semiconductor device |
US7495278B2 (en) | 1997-08-29 | 2009-02-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Non-volatile memory and semiconductor device |
US6335716B1 (en) | 1997-09-03 | 2002-01-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor display device correcting system and correcting method of semiconductor display device |
US9053679B2 (en) | 1997-09-03 | 2015-06-09 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor display device correcting system and correcting method of semiconductor display device |
US7248232B1 (en) | 1998-02-25 | 2007-07-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Information processing device |
US7863622B2 (en) | 1998-11-02 | 2011-01-04 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method therefor |
US6274887B1 (en) | 1998-11-02 | 2001-08-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method therefor |
US6977394B2 (en) | 1998-11-02 | 2005-12-20 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method therefor |
US7417253B2 (en) | 1998-11-02 | 2008-08-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method therefor |
US6784037B2 (en) | 1998-11-02 | 2004-08-31 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method therefor |
US7259427B2 (en) | 1998-11-09 | 2007-08-21 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
US7279711B1 (en) | 1998-11-09 | 2007-10-09 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Ferroelectric liquid crystal and goggle type display devices |
US9214532B2 (en) | 1998-11-09 | 2015-12-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Ferroelectric liquid crystal display device comprising gate-overlapped lightly doped drain structure |
US7391054B2 (en) | 1998-11-10 | 2008-06-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US7141821B1 (en) | 1998-11-10 | 2006-11-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device having an impurity gradient in the impurity regions and method of manufacture |
US7439543B2 (en) | 1998-11-17 | 2008-10-21 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device comprising thin film transistor comprising conductive film having tapered edge |
US9627460B2 (en) | 1998-11-17 | 2017-04-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of fabricating a semiconductor device |
US7172928B2 (en) | 1998-11-17 | 2007-02-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of fabricating a semiconductor device by doping impurity element into a semiconductor layer through a gate electrode |
US6909114B1 (en) | 1998-11-17 | 2005-06-21 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device having LDD regions |
US8957422B2 (en) | 1998-11-17 | 2015-02-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of fabricating a semiconductor device |
US6949767B2 (en) | 1998-11-25 | 2005-09-27 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device |
US7564059B2 (en) | 1998-11-25 | 2009-07-21 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device with tapered gates |
US7288789B2 (en) | 1999-02-12 | 2007-10-30 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device having thin film transistor and light-shielding film |
US6576924B1 (en) | 1999-02-12 | 2003-06-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device having at least a pixel unit and a driver circuit unit over a same substrate |
US6686228B2 (en) | 1999-03-29 | 2004-02-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US7633085B2 (en) | 1999-03-29 | 2009-12-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US6900462B2 (en) | 1999-03-29 | 2005-05-31 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US6475836B1 (en) | 1999-03-29 | 2002-11-05 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US6861670B1 (en) | 1999-04-01 | 2005-03-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device having multi-layer wiring |
US6498369B1 (en) | 1999-04-15 | 2002-12-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electro-optical device and electronic equipment |
US6646288B2 (en) | 1999-04-15 | 2003-11-11 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electro-optical device and electronic equipment |
US6777887B2 (en) | 1999-06-23 | 2004-08-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | EL display device and electronic device |
US7358531B2 (en) | 1999-06-23 | 2008-04-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | EL display device and electronic device |
US6774574B1 (en) | 1999-06-23 | 2004-08-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | EL display device and electronic device |
US6664145B1 (en) | 1999-07-22 | 2003-12-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US6992328B2 (en) | 1999-07-22 | 2006-01-31 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US9576981B2 (en) | 1999-07-22 | 2017-02-21 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device having a gate insulting film with thick portions aligned with a tapered gate electrode |
US6743649B2 (en) | 1999-07-22 | 2004-06-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US8624248B2 (en) | 1999-07-22 | 2014-01-07 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US7968890B2 (en) | 1999-07-22 | 2011-06-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US7335911B2 (en) | 1999-07-22 | 2008-02-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US6541294B1 (en) | 1999-07-22 | 2003-04-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US7737441B2 (en) | 1999-07-22 | 2010-06-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US7008828B2 (en) | 1999-11-19 | 2006-03-07 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing semiconductor device |
US8957424B2 (en) | 1999-11-19 | 2015-02-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electroluminescence display device |
US6646287B1 (en) | 1999-11-19 | 2003-11-11 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device with tapered gate and insulating film |
US7560734B2 (en) | 1999-11-19 | 2009-07-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US9673223B2 (en) | 1999-11-19 | 2017-06-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electroluminescence display device |
US7531839B2 (en) | 2001-02-28 | 2009-05-12 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device having driver TFTs and pixel TFTs formed on the same substrate |
US8017951B2 (en) | 2001-02-28 | 2011-09-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device including a conductive film having a tapered shape |
US6979603B2 (en) | 2001-02-28 | 2005-12-27 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing a semiconductor device |
US8242508B2 (en) | 2001-02-28 | 2012-08-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing a semiconductor device |
US7998845B2 (en) | 2001-07-02 | 2011-08-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
JP2003224070A (en) * | 2001-11-26 | 2003-08-08 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Method for manufacturing semiconductor device |
US7115903B2 (en) | 2001-12-28 | 2006-10-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and semiconductor device producing system |
US7176490B2 (en) | 2001-12-28 | 2007-02-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device |
US6933527B2 (en) | 2001-12-28 | 2005-08-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and semiconductor device production system |
US7312473B2 (en) | 2001-12-28 | 2007-12-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device and electronic device using the same |
US7226817B2 (en) | 2001-12-28 | 2007-06-05 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing |
US7538350B2 (en) | 2001-12-28 | 2009-05-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor thin film device |
US7582162B2 (en) | 2002-01-17 | 2009-09-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and semiconductor device production system |
US10515983B2 (en) | 2002-01-17 | 2019-12-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and semiconductor device production system |
US7148507B2 (en) | 2002-01-17 | 2006-12-12 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device having thin film transistor with position controlled channel formation region |
US10879272B2 (en) | 2002-01-17 | 2020-12-29 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and semiconductor device production system |
US10361222B2 (en) | 2002-01-17 | 2019-07-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and semiconductor device production system |
US9178069B2 (en) | 2002-01-17 | 2015-11-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and semiconductor device production system |
US9899419B2 (en) | 2002-01-17 | 2018-02-20 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and semiconductor device production system |
US7705357B2 (en) | 2002-03-05 | 2010-04-27 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Thin film transistor with channel region in recess |
US7166863B2 (en) | 2002-03-15 | 2007-01-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co. Ltd. | Semiconductor element, semiconductor device, electronic device, TV set and digital camera |
US6847050B2 (en) | 2002-03-15 | 2005-01-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor element and semiconductor device comprising the same |
US7704812B2 (en) | 2002-03-26 | 2010-04-27 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor circuit and method of fabricating the same |
US6930326B2 (en) | 2002-03-26 | 2005-08-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor circuit and method of fabricating the same |
US7145175B2 (en) | 2002-03-26 | 2006-12-05 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor circuit and method of fabricating the same |
JP2005117029A (en) * | 2003-09-19 | 2005-04-28 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Crystalline semiconductor film, thin film transistor having crystalline semiconductor film, semiconductor device having the thin film transistor and preparing methods of same |
US9397194B2 (en) | 2008-09-01 | 2016-07-19 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing semiconductor device with oxide semiconductor ohmic conatct layers |
US10128381B2 (en) | 2008-09-01 | 2018-11-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device with oxygen rich gate insulating layer |
JP2015149489A (en) * | 2008-09-01 | 2015-08-20 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Oxide semiconductor film and semiconductor device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4566294B2 (en) | 2010-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH11354442A (en) | Semiconductor thin film and semiconductor device | |
JP4318768B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
JP4401448B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
JP3597331B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
US6307214B1 (en) | Semiconductor thin film and semiconductor device | |
JP4601731B2 (en) | Semiconductor device, electronic device having semiconductor device, and method for manufacturing semiconductor device | |
KR100488311B1 (en) | A semiconductor device | |
US9389477B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
JP4067651B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
KR100583346B1 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing the same | |
US6693300B2 (en) | Semiconductor thin film and semiconductor device | |
JPH10135468A (en) | Semiconductor device and its manufacture | |
US6624051B1 (en) | Semiconductor thin film and semiconductor device | |
JPH10125927A (en) | Semiconductor device and its manufacture | |
JP4566295B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
JPH10125926A (en) | Semiconductor device and its manufacture | |
JPH118196A (en) | Semiconductor thin film and semiconductor device | |
JPH11186563A (en) | Semiconductor device and its manufacture thereof | |
JP4421564B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
JP4602155B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
JP4646343B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
JP4801608B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
JP2000058838A (en) | Semiconductor device provided with semiconductor circuit composed of semiconductor element and its manufacture | |
JPH11307781A (en) | Thin film transistor and its manufacture | |
JP2005229127A (en) | Semiconductor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050204 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050204 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081007 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081020 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090721 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090824 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100706 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100712 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100803 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100804 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130813 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130813 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |