JP2001250952A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本明細書で開示する発明は半
導体装置の製造方法に関する。具体的には、ガラス等の
絶縁表面を有する基板上に設けられた薄膜トランジスタ
（以下ＴＦＴ）等の半導体装置の製造方法に関する。[0001] The invention disclosed in this specification relates to a method for manufacturing a semiconductor device. Specifically, the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device such as a thin film transistor (hereinafter referred to as a TFT) provided on a substrate having an insulating surface such as glass.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ガラス等の絶縁表面を有する基板上にＴ
ＦＴを形成する構成を利用したものとして、これらのＴ
ＦＴを画素の駆動に用いるアクティブ型液晶表示装置や
イメージセンサー等が知られている。2. Description of the Related Art On a substrate having an insulating surface such as glass,
By utilizing the configuration for forming the FT, these T
Active-type liquid crystal display devices and image sensors using FTs for driving pixels are known.
【０００３】これらの装置に用いられるＴＦＴには、薄
膜状の珪素半導体を用いるのが一般的である。薄膜状の
珪素半導体としては、非晶質珪素半導体（a-Si）からな
るものと、結晶性を有する珪素半導体からなるものの2
つに大別される。非晶質珪素半導体は作成温度が低く、
気相法で比較的容易に作成することが可能で量産性にも
富む為、最も一般的に用いられているが、導電率等の物
性が結晶性を有する珪素半導体に比べて劣る為、今後よ
り高速特性を得る為には、結晶性を有する珪素半導体か
らなるＴＦＴの作成方法の確立が強く求められていた。[0003] Thin film silicon semiconductors are generally used for TFTs used in these devices. Thin-film silicon semiconductors include those made of an amorphous silicon semiconductor (a-Si) and those made of a crystalline silicon semiconductor.
It is roughly divided into two. Amorphous silicon semiconductor has low production temperature,
It is most commonly used because it can be relatively easily produced by the gas phase method and has high mass productivity.However, physical properties such as conductivity are inferior to those of crystalline silicon semiconductors. In order to obtain higher-speed characteristics, it has been strongly required to establish a method for manufacturing a TFT made of a crystalline silicon semiconductor.
【０００４】結晶性を有する薄膜状の珪素半導体として
は、製造上の容易さから、多結晶珪素半導体が多く用い
られている。薄膜状の多結晶珪素半導体を得る方法とし
ては、（１）成膜時に結晶性を有する膜を直接成膜す
る、（２）非晶質の半導体膜を成膜しておき、レーザー
光のエネルギーにより結晶性を有せしめる、（３）非晶
質の半導体膜を成膜しておき、熱エネルギーを加えるこ
とにより結晶性を有せしめる、といった方法が知られて
いる。しかしながら、この薄膜多結晶珪素半導体を用い
た半導体装置のチャネル形成領域には、薄膜多結晶珪素
半導体の結晶粒界が存在する為、その電気特性が単結晶
の薄膜珪素半導体を用いた半導体装置に比べて、著しく
劣ることが分かっている。この為、大粒径の多結晶珪素
半導体を用いることにより、結晶粒界の電気特性への影
響を小さくする方法などがとられている。As a thin film silicon semiconductor having crystallinity, a polycrystalline silicon semiconductor is often used because of ease of manufacturing. As a method of obtaining a thin-film polycrystalline silicon semiconductor, (1) a film having crystallinity is directly formed at the time of film formation, (2) an amorphous semiconductor film is formed beforehand, and the energy of laser light is formed. (3) An amorphous semiconductor film is formed in advance and crystallinity is imparted by applying thermal energy. However, since a crystal grain boundary of the thin-film polycrystalline silicon semiconductor exists in the channel forming region of the semiconductor device using the thin-film polycrystalline silicon semiconductor, the electrical characteristics of the semiconductor device using the single-crystal thin-film silicon semiconductor are high. In comparison, it has been found to be significantly inferior. For this reason, a method of using a polycrystalline silicon semiconductor having a large grain size to reduce the influence of crystal grain boundaries on electric characteristics has been adopted.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】こうした従来のＴＦＴ
の製造方法においては電気特性が悪く、ばらつきが大き
いという課題が有った。従来のＴＦＴの製造方法では最
大数μｍの結晶粒が得られるが、結晶粒、及び結晶粒界
の位置を制御することが出来ない為、チャネル内に結晶
粒界が含まれるかどうかは確率的事象であって、全く制
御不可能であった。チャネル内に結晶粒界が含まれるか
否かにより半導体装置の特性は大きくばらつくことにな
る。チャネル内に存在する結晶粒界の数が多ければ半導
体装置の電気特性は悪くなり、チャネル内に存在する結
晶粒界の数が少なければ半導体装置の電気特性は比較的
良くなる。しかし、たとえチャネル内に存在する結晶粒
界の数が少なくても、その半導体装置の電気特性は単結
晶の半導体を用いた半導体装置に比べればはるかに劣っ
ていた。SUMMARY OF THE INVENTION Such a conventional TFT
However, there is a problem that the electrical characteristics are poor and the variation is large. In the conventional TFT manufacturing method, crystal grains of a maximum of several μm can be obtained, but since the positions of the crystal grains and the crystal grain boundaries cannot be controlled, it is stochastic whether or not the crystal grain boundaries are included in the channel. It was an event and was totally out of control. The characteristics of the semiconductor device greatly vary depending on whether or not a crystal grain boundary is included in the channel. If the number of crystal boundaries present in the channel is large, the electrical characteristics of the semiconductor device will be poor, and if the number of crystal boundaries present in the channel is small, the electrical characteristics of the semiconductor device will be relatively good. However, even if the number of crystal grain boundaries existing in the channel is small, the electrical characteristics of the semiconductor device are far inferior to those of a semiconductor device using a single crystal semiconductor.
【０００６】本明細書で開示する発明は、上記の問題を
解決する手段を提供するものである。具体的には基板上
に形成された半導体装置の製造方法において、半導体膜
が結晶性の良い大粒径の結晶粒から成り、チャネル形成
層の結晶粒界の位置が制御された、電気特性が良く、ば
らつきの少ない半導体装置を製造する方法を提供するこ
とをその目的とする。[0006] The invention disclosed in this specification provides means for solving the above problems. Specifically, in a method for manufacturing a semiconductor device formed over a substrate, a semiconductor film is formed of large crystal grains having good crystallinity, and the position of a crystal grain boundary of a channel formation layer is controlled. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device with good and small variations.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】請求項１記載の基板上に
形成された半導体装置の製造方法は、基板上に半導体膜
を形成する工程と、前記半導体膜上にゲート絶縁膜を形
成する工程と、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成
する工程と、基板側から半導体膜において透過性のある
光を照射して半導体膜の結晶性を改良する工程とを、順
に施すことを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device formed on a substrate, comprising: forming a semiconductor film on the substrate; and forming a gate insulating film on the semiconductor film. And forming a gate electrode on the gate insulating film, and irradiating the semiconductor film with light having transparency in the semiconductor film from the substrate side to improve the crystallinity of the semiconductor film. .
【０００８】上記製造方法によれば、基板側から半導体
膜において透過性のある光を照射する事により、半導体
膜は光を吸収して溶融する。そして溶融した半導体膜が
固化する際に結晶成長が起きる為、半導体膜の結晶性が
改良される。ここでゲート電極直下の半導体膜では、基
板側から照射された半導体膜において透過性のある光が
吸収され、さらに半導体膜を透過した光がゲート電極で
反射されて再び吸収されるので、ゲート電極直下以外の
半導体膜よりも光の吸収量が多く、より温度が高くな
る。すなわちゲート電極直下の半導体膜は、ゲート電極
直下以外の半導体膜よりも固化し難くなる。よって、ゲ
ート電極直下の半導体膜とそれ以外の半導体膜の間の温
度差により、半導体膜の温度が低い方から高い方へと横
方向に結晶が成長し、大粒径の結晶を有する半導体膜が
得られる。つまり、結晶成長は、ゲート電極直下以外の
半導体膜から、ゲート電極直下の半導体膜へと進み、最
終的にゲート電極直下の半導体膜の両側から成長してき
た結晶がゲート電極直下の中心で衝突し、ゲート電極の
中央の直下の半導体膜に結晶粒界ができる。以上のよう
に、上記製造方法によれば、大粒径の結晶粒から成る半
導体膜から成り、ゲート電極直下の半導体膜、すなわち
チャネル形成領域にソース・ドレイン方向に垂直な結晶
粒界を一つだけ含む、電気特性が良く、ばらつきの少な
い半導体装置を製造できるという効果を有する。According to the above-described manufacturing method, the semiconductor film absorbs the light and is melted by irradiating the semiconductor film with light that is transparent from the substrate side. Then, crystal growth occurs when the molten semiconductor film is solidified, so that the crystallinity of the semiconductor film is improved. Here, in the semiconductor film immediately below the gate electrode, light having transparency is absorbed by the semiconductor film irradiated from the substrate side, and light transmitted through the semiconductor film is reflected by the gate electrode and is absorbed again. A larger amount of light is absorbed and the temperature is higher than that of the semiconductor film other than immediately below. That is, the semiconductor film immediately below the gate electrode is harder to solidify than the semiconductor film other than immediately below the gate electrode. Therefore, due to the temperature difference between the semiconductor film immediately below the gate electrode and the other semiconductor films, crystals grow laterally from a lower temperature of the semiconductor film to a higher temperature, and the semiconductor film having a large grain size crystal Is obtained. In other words, crystal growth proceeds from the semiconductor film other than immediately below the gate electrode to the semiconductor film immediately below the gate electrode, and finally crystals grown from both sides of the semiconductor film immediately below the gate electrode collide at the center immediately below the gate electrode. A crystal grain boundary is formed in the semiconductor film immediately below the center of the gate electrode. As described above, according to the above-described manufacturing method, the semiconductor film composed of the crystal grains having the large grain size has one crystal grain boundary perpendicular to the source / drain direction in the semiconductor film immediately below the gate electrode, ie, the channel formation region. This has the effect that a semiconductor device having good electrical characteristics and small variations can be manufactured.
【０００９】請求項２記載の基板上に形成された半導体
装置の製造方法は、基板上に半導体膜を形成する工程
と、前記半導体膜上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶
縁膜上に金属膜を形成する工程と、前記金属膜をパター
ニングする工程と、基板側から半導体膜において透過性
のある光を照射して半導体膜の結晶性を改良する工程
と、前記金属膜を剥離する工程と、前記絶縁膜を剥離す
る工程と、前記半導体膜上にゲート絶縁膜を形成する工
程と、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程
とを、順に施すことを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device formed on a substrate, comprising: forming a semiconductor film on the substrate; forming an insulating film on the semiconductor film; A step of forming a metal film, a step of patterning the metal film, a step of irradiating light permeable to the semiconductor film from the substrate side to improve the crystallinity of the semiconductor film, and a step of peeling the metal film A step of removing the insulating film, a step of forming a gate insulating film on the semiconductor film, and a step of forming a gate electrode on the gate insulating film.
【００１０】上記製造方法によれば、大粒径の結晶粒か
らなる半導体膜から成り、結晶粒界の位置が制御され
た、電気特性が良く、ばらつきの少ない半導体装置を製
造できるという効果を有する。また、基板側から半導体
膜において透過性のある光を照射した後に金属膜を剥離
し、絶縁膜を剥離し、ゲート絶縁膜を形成することによ
り、半導体膜とゲート絶縁膜の界面に存在する欠陥を低
減することができるという効果を有する。According to the above-described manufacturing method, there is an effect that a semiconductor device comprising a semiconductor film composed of crystal grains having a large grain size, having controlled positions of crystal grain boundaries, having good electric characteristics, and having little variation can be manufactured. . In addition, by irradiating the semiconductor film with light having transparency from the substrate side, the metal film is separated, the insulating film is separated, and a gate insulating film is formed, whereby defects existing at the interface between the semiconductor film and the gate insulating film are formed. Can be reduced.
【００１１】請求項３記載の基板上に形成された半導体
装置の製造方法は、請求項１または請求項２記載の半導
体装置の製造方法において、前記基板がガラス基板であ
るであることを特徴とする。According to a third aspect of the invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device formed on a substrate, wherein the substrate is a glass substrate. I do.
【００１２】上記製造方法によれば、製造コストが安価
になるという効果を有する。また上記製造方法によれ
ば、基板側から照射された半導体膜において透過性のあ
る光が基板を透過しやすくなるので、光を効率的に半導
体膜に照射する事ができるという効果を有する。According to the above manufacturing method, there is an effect that the manufacturing cost is reduced. Further, according to the above manufacturing method, since light having transparency in the semiconductor film irradiated from the substrate side is easily transmitted through the substrate, there is an effect that the semiconductor film can be efficiently irradiated with light.
【００１３】請求項４記載の基板上に形成された半導体
装置の製造方法は、請求項１または請求項２記載の半導
体装置の製造方法において、前記半導体膜が非晶質珪素
膜であることを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device formed on a substrate according to the first or second aspect, the semiconductor film is an amorphous silicon film. Features.
【００１４】上記製造方法によれば、半導体膜の形成が
容易であるという効果を有する。According to the above manufacturing method, there is an effect that the formation of the semiconductor film is easy.
【００１５】請求項５記載の基板上に形成された半導体
装置の製造方法は、請求項１または請求項２記載の半導
体装置の製造方法において、前記半導体膜が結晶性を有
する珪素膜であることを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device formed on a substrate, the semiconductor film is a crystalline silicon film. It is characterized by.
【００１６】上記製造方法によれば、半導体膜中の欠陥
を低減でき、より大粒径の半導体膜が得られるという効
果を有する。According to the above-described manufacturing method, it is possible to reduce defects in the semiconductor film and to obtain a semiconductor film having a larger grain size.
【００１７】請求項６記載の基板上に形成された半導体
装置の製造方法は、請求項１または請求項２記載の半導
体装置の製造方法において、前記ゲート絶縁膜が酸化珪
素膜であることを特徴とする。According to a sixth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device formed on a substrate according to the first or second aspect, the gate insulating film is a silicon oxide film. And
【００１８】上記製造方法によれば、ゲート絶縁膜の形
成が容易であり、半導体膜とゲート絶縁膜の間に存在す
る界面準位を低減する事ができるという効果を有する。
また、光の吸収によって上昇した半導体膜の温度を保
ち、結晶成長を促進させるという効果を有する。According to the above manufacturing method, there is an effect that the gate insulating film can be easily formed and the interface state existing between the semiconductor film and the gate insulating film can be reduced.
In addition, there is an effect that the temperature of the semiconductor film which is increased by light absorption is maintained and crystal growth is promoted.
【００１９】請求項７記載の基板上に形成された半導体
装置の製造方法は、請求項１または請求項２記載の半導
体装置の製造方法において、前記ゲート電極がＴａ膜で
あることを特徴とする。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device formed on a substrate, wherein the gate electrode is a Ta film. .
【００２０】上記製造方法によれば、ゲート電極の形成
が容易であるという効果を有する。また、基板側から照
射された半導体膜において透過性のある光を効率的に反
射して、再び半導体膜に光を効率的に吸収させるという
効果を有する。また、珪素とＴａの仕事関数の差が約
０．１３Ｖと小さいので、フラットバンド電圧がゼロに
近づくという効果を有する。According to the above manufacturing method, there is an effect that the formation of the gate electrode is easy. In addition, the semiconductor film irradiated from the substrate side has an effect of efficiently reflecting transmissive light and allowing the semiconductor film to efficiently absorb light again. Further, since the difference between the work functions of silicon and Ta is as small as about 0.13 V, there is an effect that the flat band voltage approaches zero.
【００２１】請求項８記載の基板上に形成された半導体
装置の製造方法は、請求項１または請求項２記載の半導
体装置の製造方法において、前記半導体膜において透過
性のある光が赤外光であることを特徴とする。According to a eighth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device formed on a substrate according to the first or second aspect of the present invention, wherein the light which is transparent in the semiconductor film is infrared light. It is characterized by being.
【００２２】上記製造方法によれば、赤外光はガラス基
板に吸収されにくいので、半導体膜を効率的に加熱する
事ができ、さらに半導体膜と酸化珪素膜との界面におけ
る界面準位を減少させる事ができるという効果を有す
る。According to the above manufacturing method, since infrared light is hardly absorbed by the glass substrate, the semiconductor film can be efficiently heated, and the interface state at the interface between the semiconductor film and the silicon oxide film can be reduced. It has the effect that it can be done.
【００２３】請求項９記載の基板上に形成された半導体
装置の製造方法は、請求項１または請求項２記載の半導
体装置の製造方法において、前記半導体膜において透過
性のある光がレーザー光であることを特徴とする。According to a ninth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the first or second aspect, the light having transparency in the semiconductor film is a laser beam. There is a feature.
【００２４】上記製造方法によれば、レーザー光は半導
体膜で吸収されやすいので、半導体膜を効率的に加熱す
る事ができ、半導体膜中の欠陥を低減できるという効果
を有する。According to the above-described manufacturing method, the laser light is easily absorbed by the semiconductor film, so that the semiconductor film can be efficiently heated, and the defect in the semiconductor film can be reduced.
【００２５】請求項１０記載の基板上に形成された半導
体装置の製造方法は、請求項１または請求項２記載の半
導体装置の製造方法において、前記半導体膜において透
過性のある光がＹｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａ
ｒｎｅｔにＮｄ3+イオンをドープしたものを母体結晶と
したレーザー（ＹＡＧレーザー、波長１０６４ｎｍ）の
第二高調波を用いたレーザー（ＹＡＧ２ωレーザー、波
長５３２ｎｍ）光であることを特徴とする。According to a tenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the first or second aspect, light having a transmittance in the semiconductor film is Yttrium Aluminum Ga.
It is a laser (YAG2ω laser, wavelength 532 nm) light using a second harmonic of a laser (YAG laser, wavelength 1064 nm) using rnet doped with Nd 3+ ions as a host crystal.
【００２６】上記製造方法によれば、ＹＡＧ２ωレーザ
ー光は一般的なレーザー光よりも半導体膜での吸収係数
が小さく、金属膜で反射される光の量が多くなる為、半
導体膜内の温度差が大きくなり、効率的に結晶を横方向
に成長させるという効果を有する。また半導体膜中の欠
陥を低減できるという効果を有する。According to the above-described manufacturing method, the YAG2ω laser beam has a smaller absorption coefficient in the semiconductor film and a larger amount of light reflected on the metal film than the general laser beam. And the crystal grows efficiently in the lateral direction. Further, there is an effect that defects in the semiconductor film can be reduced.
【００２７】請求項１１記載の基板上に形成された半導
体装置の製造方法は、請求項２記載の半導体装置の製造
方法において、前記絶縁膜が酸化珪素膜であることを特
徴とする。[0027] A method of manufacturing a semiconductor device formed on a substrate according to claim 11 is the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the insulating film is a silicon oxide film.
【００２８】上記製造方法によれば、絶縁膜の形成及び
剥離が容易であるという効果を有する。また、光の吸収
によって上昇した半導体膜の温度を保ち、結晶成長を促
進させるという効果を有する。According to the above manufacturing method, there is an effect that formation and peeling of the insulating film are easy. In addition, there is an effect that the temperature of the semiconductor film which is increased by light absorption is maintained and crystal growth is promoted.
【００２９】請求項１２記載の基板上に形成された半導
体装置の製造方法は、請求項２記載の半導体装置の製造
方法において、前記金属膜がＴａ膜であることを特徴と
する。According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device formed on a substrate, wherein the metal film is a Ta film.
【００３０】上記製造方法によれば、金属膜の形成及び
剥離が容易であるという効果を有する。また、基板側か
ら照射された半導体膜において透過性のある光を効率的
に反射して、再び半導体膜に光を効率的に吸収させると
いう効果を有する。According to the above manufacturing method, there is an effect that formation and peeling of the metal film are easy. In addition, the semiconductor film irradiated from the substrate side has an effect of efficiently reflecting transmissive light and allowing the semiconductor film to efficiently absorb light again.
【００３１】請求項１３記載の基板上に形成された半導
体装置の製造方法は、請求項２記載の半導体装置の製造
方法において、前記ゲート電極をチャネル形成領域とな
るゲート電極直下の半導体膜にソース・ドレイン方向に
垂直な結晶粒界が含まれない様に形成する工程を特徴と
する。According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device formed on a substrate according to the second aspect, wherein the gate electrode is formed in a semiconductor film immediately below the gate electrode serving as a channel formation region. -It is characterized in that it is formed so as not to include a crystal grain boundary perpendicular to the drain direction.
【００３２】上記製造方法によれば、半導体膜のチャネ
ル形成領域にソース・ドレイン方向に垂直な結晶粒界が
存在しない為、単結晶半導体装置並みの高性能な半導体
装置を製造することができるという効果を有する。According to the above manufacturing method, since there is no crystal grain boundary perpendicular to the source / drain direction in the channel formation region of the semiconductor film, it is possible to manufacture a high-performance semiconductor device comparable to a single crystal semiconductor device. Has an effect.
【００３３】[0033]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００３４】（実施例１）図1（ａ）、（ｂ）は、本発
明の第一の実施例を示す半導体装置の製造方法を示す工
程図である。以下、この図を参照しつつ本発明の第一の
実施例の半導体装置の製造方法を（１）、（２）に説明
する。(Embodiment 1) FIGS. 1A and 1B are process diagrams showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. Hereinafter, the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
【００３５】（１）図１（ａ）の工程 基板上に形成された半導体装置の製造方法において、基
板として厚さ１．１ｍｍの石英基板１１を用い、前記石
英基板１１上に下地層として電子サイクロトロン共鳴プ
ラズマＣＶＤ法により酸化珪素膜１２を膜厚２００ｎｍ
に形成し、前記下地層としての酸化珪素膜１２上に半導
体膜として減圧ＣＶＤ法により非晶質珪素膜１３を膜厚
５０ｎｍに形成し、前記半導体膜としての非晶質珪素膜
１３上にゲート絶縁膜として電子サイクロトロン共鳴プ
ラズマＣＶＤ法により酸化珪素膜１４を膜厚１２０ｎｍ
に形成し、前記ゲート絶縁膜としての酸化珪素膜１４上
に金属膜としてスパッタリング法によりＴａＮ膜を５０
ｎｍに形成し、その上にＴａ膜を７５０ｎｍに形成す
る。その後、フォトリソグラフィー法により前記金属膜
をパターニングして、ゲート電極１５を形成する。(1) Step of FIG. 1A In a method of manufacturing a semiconductor device formed on a substrate, a quartz substrate 11 having a thickness of 1.1 mm is used as a substrate, and an electron-emitting layer is formed on the quartz substrate 11 as an underlayer. The silicon oxide film 12 is formed to a thickness of 200 nm by cyclotron resonance plasma CVD.
An amorphous silicon film 13 is formed as a semiconductor film on the silicon oxide film 12 as the base layer by a low pressure CVD method to a thickness of 50 nm, and a gate is formed on the amorphous silicon film 13 as the semiconductor film. A silicon oxide film 14 having a thickness of 120 nm is formed by an electron cyclotron resonance plasma CVD method as an insulating film.
And a TaN film is formed as a metal film on the silicon oxide film 14 as the gate insulating film by sputtering.
and a Ta film thereon is formed to a thickness of 750 nm. Thereafter, the metal film is patterned by a photolithography method to form a gate electrode 15.
【００３６】（２）図1（ｂ）の工程 前記石英基板１１側から半導体膜において透過性のある
光としてＹｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅ
ｔにＮｄ3+イオンをドープしたものを母体結晶としたレ
ーザー（ＹＡＧレーザー、波長１０６４ｎｍ）の第二高
調波を用いたレーザー（ＹＡＧ２ωレーザー、波長５３
２ｎｍ）光１６を照射する。すると、ゲート電極１５直
下の珪素膜１３ａでは基板側から照射されたレーザー光
とゲート電極１５によって反射されたレーザー光が二重
に吸収される為、ゲート電極１５直下以外の珪素膜１３
ｂよりも温度が高くなり、結晶成長が温度が低い方から
高い方へと横方向に生じる。その結果、ゲート電極１５
直下の珪素膜１３ａは大粒径の結晶を有することにな
り、結晶粒界１７がゲート電極１５下の珪素膜１３ａの
中央部分にできる。その後、珪素膜１３ｂの領域にイオ
ンドーピングにより不純物を添加することにより珪素膜
１３ｂの領域をソース・ドレイン領域とし、層間絶縁膜
としてプラズマＣＶＤ法によりテトラエトキシシラン
（ＴＥＯＳ）を原料とした酸化珪素膜を５００ｎｍに形
成し、フォトリソグラフィー法によりコンタクトホール
を開けた後に、スパッタリング法によりＡｌを８００ｎ
ｍに形成し、フォトリソグラフィー法によりＡｌをパタ
ーニングしてソース・ドレイン電極として、半導体装置
を形成する。以上説明したように、本第一の実施例によ
れば、大粒径の結晶粒から成る半導体膜から成り、チャ
ネル形成領域にソース・ドレイン方向に垂直な結晶粒界
を一つだけ含む、電気特性が良く、ばらつきの少ない半
導体装置を製造できる。(2) Step of FIG. 1B From the quartz substrate 11 side, Yttrium Aluminum Garne is used as light that is transparent in the semiconductor film.
A laser (YAG2ω laser, wavelength 53) using a second harmonic of a laser (YAG laser, wavelength 1064 nm) using a host crystal doped with t with Nd 3+ ions.
2 nm) Light 16 is irradiated. Then, in the silicon film 13a immediately below the gate electrode 15, the laser light irradiated from the substrate side and the laser light reflected by the gate electrode 15 are doubly absorbed.
The temperature is higher than b, and crystal growth occurs laterally from a lower temperature to a higher temperature. As a result, the gate electrode 15
The silicon film 13a immediately below has a crystal having a large grain size, and a crystal grain boundary 17 is formed in the central portion of the silicon film 13a below the gate electrode 15. Thereafter, an impurity is added to the region of the silicon film 13b by ion doping to make the region of the silicon film 13b a source / drain region, and a silicon oxide film using tetraethoxysilane (TEOS) as a raw material by a plasma CVD method as an interlayer insulating film. Is formed to a thickness of 500 nm, and a contact hole is opened by a photolithography method.
m, and Al is patterned by photolithography to form a semiconductor device as source / drain electrodes. As described above, according to the first embodiment, an electric field is formed by a semiconductor film composed of crystal grains having a large grain size and including only one crystal grain boundary perpendicular to the source / drain direction in a channel formation region. A semiconductor device having good characteristics and small variations can be manufactured.
【００３７】（実施例２）図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）
は、本発明の第二の実施例を示す半導体装置の製造方法
を示す工程図である。以下、この図を参照しつつ本発明
の第二の実施例の半導体装置の製造方法を（１）、
（２）、（３）に説明する。(Embodiment 2) FIGS. 2A, 2B and 2C
FIG. 9 is a process diagram illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described in (2) and (3).
【００３８】（１）図２（ａ）の工程 基板上に形成された半導体装置の製造方法において、基
板として厚さ１．１ｍｍの石英基板２１を用い、前記石
英基板２１上に下地層として電子サイクロトロン共鳴プ
ラズマＣＶＤ法により酸化珪素膜２２を膜厚２００ｎｍ
に形成し、前記下地層としての酸化珪素膜２２上に半導
体膜として減圧ＣＶＤ法により非晶質珪素膜２３を膜厚
５０ｎｍに形成する。その後、固相結晶成長法により窒
素ガス雰囲気中で６００℃の熱を４８時間加えることに
より前記半導体膜としての非晶質珪素膜２３を結晶化し
て大粒径化し、さらに前記結晶化された珪素膜２３にＸ
ｅＣｌエキシマレーザー（波長３０８ｎｍ）を照射して
珪素膜中の欠陥を低減する。(1) Step of FIG. 2A In a method of manufacturing a semiconductor device formed on a substrate, a quartz substrate 21 having a thickness of 1.1 mm is used as a substrate, and an electron The silicon oxide film 22 is formed to a thickness of 200 nm by cyclotron resonance plasma CVD.
Then, an amorphous silicon film 23 is formed to a thickness of 50 nm as a semiconductor film by a low pressure CVD method on the silicon oxide film 22 as the base layer. Thereafter, the amorphous silicon film 23 as the semiconductor film is crystallized to have a large grain size by applying heat at 600 ° C. for 48 hours in a nitrogen gas atmosphere by a solid phase crystal growth method. X on membrane 23
Irradiation with an eCl excimer laser (wavelength 308 nm) reduces defects in the silicon film.
【００３９】（２）図２（ｂ）の工程 前記半導体膜としての結晶化された珪素膜２３上にゲー
ト絶縁膜として電子サイクロトロン共鳴プラズマＣＶＤ
法により酸化珪素膜２４を膜厚１２０ｎｍに形成し、前
記ゲート絶縁膜としての酸化珪素膜２４上に金属膜とし
てスパッタリング法によりＴａＮ膜を５０ｎｍに形成
し、その上にＴａ膜を７５０ｎｍに形成する。その後、
フォトリソグラフィー法により前記金属膜をパターニン
グして、ゲート電極２５を形成する。(2) Step of FIG. 2B Electron cyclotron resonance plasma CVD as a gate insulating film on the crystallized silicon film 23 as the semiconductor film
A silicon oxide film 24 is formed to a thickness of 120 nm by a method, a TaN film is formed to a thickness of 50 nm by a sputtering method as a metal film on the silicon oxide film 24 serving as the gate insulating film, and a Ta film is formed to a thickness of 750 nm thereon. . afterwards,
The gate electrode 25 is formed by patterning the metal film by photolithography.
【００４０】（３）図２（ｂ）の工程 前記石英基板２１側から半導体膜において透過性のある
光としてＹｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅ
ｔにＮｄ3+イオンをドープしたものを母体結晶としたレ
ーザー（ＹＡＧレーザー、波長１０６４ｎｍ）の第二高
調波を用いたレーザー（ＹＡＧ２ωレーザー、波長５３
２ｎｍ）光２６を照射する。すると、ゲート電極２５直
下の珪素膜２３ａでは基板側から照射されたレーザー光
とゲート電極２５によって反射されたレーザー光が二重
に吸収される為、ゲート電極２５直下以外の珪素膜２３
ｂよりも温度が高くなり、結晶成長が温度が低い方から
高い方へと横方向に生じる。その結果、固相結晶成長法
により大粒径の結晶を有するゲート電極２５直下の珪素
膜２３ａはさらに大粒径の結晶を有することになり、結
晶粒界２７がゲート電極２５下の珪素膜２３ａの中央部
分にできる。その後、実施例１と同様に半導体装置を形
成する。以上説明したように、本第二の実施例によれ
ば、大粒径の結晶粒から成る半導体膜から成り、チャネ
ル形成領域にソース・ドレイン方向に垂直な結晶粒界を
一つだけ含み、チャネル形成領域に含まれる欠陥が少な
い、電気特性が良く、ばらつきの少ない半導体装置を製
造できる。(3) Step of FIG. 2B From the quartz substrate 21 side, Yttrium Aluminum Garne is used as light having transparency in the semiconductor film.
A laser (YAG2ω laser, wavelength 53) using a second harmonic of a laser (YAG laser, wavelength 1064 nm) using a host crystal doped with t with Nd 3+ ions.
2 nm) Light 26 is irradiated. Then, in the silicon film 23a immediately below the gate electrode 25, the laser light irradiated from the substrate side and the laser light reflected by the gate electrode 25 are doubly absorbed.
The temperature is higher than b, and crystal growth occurs laterally from a lower temperature to a higher temperature. As a result, the silicon film 23a immediately below the gate electrode 25 having a crystal having a large grain size has a crystal having a larger grain size by the solid phase crystal growth method, and the crystal grain boundary 27 is formed by the silicon film 23a under the gate electrode 25. In the middle of After that, a semiconductor device is formed as in the first embodiment. As described above, according to the second embodiment, the channel formation region includes only one crystal grain boundary perpendicular to the source / drain direction, and includes the semiconductor film composed of crystal grains having a large grain size. A semiconductor device with few defects included in the formation region, good electric characteristics, and little variation can be manufactured.
【００４１】（実施例３）図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）
は、本発明の第三の実施例を示す半導体装置の製造方法
を示す工程図である。(Embodiment 3) FIGS. 3 (a), 3 (b) and 3 (c)
FIG. 9 is a process chart illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.
【００４２】以下、この図を参照しつつ本発明の第三の
実施例の半導体装置の製造方法を（１）〜（３）に説明
する。Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
【００４３】図３（ａ）の工程 基板上に形成された半導体装置の製造方法において、基
板として厚さ１．１ｍｍの石英基板３１を用い、前記石
英基板３１上に下地層として電子サイクロトロン共鳴プ
ラズマＣＶＤ法により酸化珪素膜３２を膜厚２００ｎｍ
に形成し、前記下地層としての酸化珪素膜３２上に半導
体膜として減圧ＣＶＤ法により非晶質珪素膜３３を膜厚
５０ｎｍに形成する。その後、固相結晶成長法により窒
素ガス雰囲気中で６００℃の熱を４８時間加えることに
より前記半導体膜としての非晶質珪素膜３３を結晶化し
て大粒径化し、さらに前記結晶化された珪素膜３３にＸ
ｅＣｌエキシマレーザー（波長３０８ｎｍ）を照射して
珪素膜中の欠陥を低減する。前記半導体膜としての結晶
化された珪素膜３３上に絶縁膜として電子サイクロトロ
ン共鳴プラズマＣＶＤ法により酸化珪素膜３４を膜厚１
２０ｎｍに形成し、前記絶縁膜としての酸化珪素膜３４
上に金属膜としてスパッタリング法によりＴａＮ膜を５
０ｎｍに形成し、その上にＴａ膜を７５０ｎｍに形成す
る。その後、フォトリソグラフィー法により前記金属膜
をパターニングして、金属膜３５を形成する。前記石英
基板３１側から半導体膜において透過性のある光として
Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ ＧａｒｎｅｔにＮｄ
3+イオンをドープしたものを母体結晶としたレーザー
（ＹＡＧレーザー、波長１０６４ｎｍ）の第二高調波を
用いたレーザー（ＹＡＧ２ωレーザー、波長５３２ｎ
ｍ）光３６を照射する。その結果、固相結晶成長法によ
り大粒径の結晶を有する金属膜３５直下の珪素膜３３ａ
はさらに大粒径の結晶を有することになり、結晶粒界３
７が金属膜３５下の珪素膜３３ａの中央部分にできる。Step of FIG. 3A In a method of manufacturing a semiconductor device formed on a substrate, a quartz substrate 31 having a thickness of 1.1 mm is used as a substrate, and electron cyclotron resonance plasma is formed on the quartz substrate 31 as a base layer. The silicon oxide film 32 is formed to a thickness of 200 nm by the CVD method.
Then, an amorphous silicon film 33 is formed to a thickness of 50 nm as a semiconductor film by a low pressure CVD method on the silicon oxide film 32 as the base layer. Thereafter, the amorphous silicon film 33 as the semiconductor film is crystallized to have a large grain size by applying heat at 600 ° C. for 48 hours in a nitrogen gas atmosphere by a solid phase crystal growth method. X on the film 33
Irradiation with an eCl excimer laser (wavelength 308 nm) reduces defects in the silicon film. A silicon oxide film 34 having a thickness of 1 is formed on the crystallized silicon film 33 serving as the semiconductor film by an electron cyclotron resonance plasma CVD method as an insulating film.
A silicon oxide film 34 which is formed to a thickness of 20 nm,
A TaN film as a metal film is formed thereon by sputtering.
A Ta film is formed thereon with a thickness of 750 nm. Then, the metal film is patterned by photolithography to form a metal film 35. Nd is applied to the Yttrium Aluminum Garnet from the quartz substrate 31 side as transmissive light in the semiconductor film.
Laser (YAG2ω laser, wavelength 532n) using the second harmonic of a laser (YAG laser, wavelength 1064 nm) whose base crystal is doped with 3+ ions
m) Irradiate light 36. As a result, the silicon film 33a immediately below the metal film 35 having a crystal having a large grain size by the solid-phase crystal growth method.
Have crystals with a larger grain size, and the grain boundaries 3
7 is formed in the central portion of the silicon film 33a under the metal film 35.
【００４４】（２）図３（ｂ）の工程 前記金属膜３５を剥離し、前記絶縁膜としての酸化珪素
膜３４を剥離する。(2) Step of FIG. 3B The metal film 35 is peeled off, and the silicon oxide film 34 as the insulating film is peeled off.
【００４５】（３）図３（ｃ）の工程 前記半導体膜としての珪素膜３３上にゲート絶縁膜とし
て電子サイクロトロン共鳴プラズマＣＶＤ法により酸化
珪素膜３８を１２０ｎｍに形成し、前記ゲート絶縁膜と
しての酸化珪素膜３８上にスパッタリング法によりＴａ
Ｎ膜を５０ｎｍに形成し、Ｔａ膜を７５０ｎｍに形成す
る。その後、フォトリソグラフィー法により金属膜をパ
ターニングして、ゲート電極３９とする。その後、実施
例１と同様に半導体装置を形成する。本第三の実施例に
よれば、結晶成長によるチャネル形成領域となる珪素膜
３３と珪素膜３３上の絶縁膜としての酸化珪素膜３４の
荒れた界面を、酸化珪素膜３４を剥離し、新たにゲート
絶縁膜として酸化珪素膜３８を形成することにより、チ
ャネル形成層となる珪素膜３３とゲート絶縁膜となる酸
化珪素膜３８の界面に存在する欠陥が少なく、大粒径の
結晶粒から成る半導体膜から成り、チャネル形成領域に
ソース・ドレイン方向に垂直な結晶粒界を一つだけ含
み、チャネル形成領域に含まれる欠陥が少ない、電気特
性が良く、ばらつきの少ない半導体装置を製造できる。(3) Step of FIG. 3C A silicon oxide film 38 having a thickness of 120 nm is formed on the silicon film 33 as the semiconductor film by an electron cyclotron resonance plasma CVD method as a gate insulating film. Ta is formed on the silicon oxide film 38 by sputtering.
An N film is formed to a thickness of 50 nm, and a Ta film is formed to a thickness of 750 nm. Thereafter, the metal film is patterned by a photolithography method to form a gate electrode 39. After that, a semiconductor device is formed as in the first embodiment. According to the third embodiment, the silicon oxide film 34 is peeled off the rough interface between the silicon film 33 serving as a channel formation region by crystal growth and the silicon oxide film 34 as an insulating film on the silicon film 33. Forming a silicon oxide film 38 as a gate insulating film at the interface between the silicon film 33 serving as a channel forming layer and the silicon oxide film 38 serving as a gate insulating film, has few defects and is composed of crystal grains having a large grain size. A semiconductor device which includes a semiconductor film, includes only one crystal grain boundary perpendicular to the source / drain direction in a channel formation region, has few defects included in the channel formation region, has excellent electric characteristics, and has little variation can be manufactured.
【００４６】（実施例４）図４は本発明の第四の実施例
を示す半導体装置の製造方法を示す工程図である。(Embodiment 4) FIG. 4 is a process chart showing a method of manufacturing a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.
【００４７】以下、この図を参照しつつ本発明の第四の
実施例の半導体装置の製造方法を（１）〜（３）に説明
する。Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
【００４８】図４（ａ）の工程 基板上に形成された半導体装置の製造方法において、基
板として厚さ１．１ｍｍの石英基板４１を用い、前記石
英基板４１上に下地層として電子サイクロトロン共鳴プ
ラズマＣＶＤ法により酸化珪素膜４２を膜厚２００ｎｍ
に形成し、前記下地層としての酸化珪素膜４２上に半導
体膜として減圧ＣＶＤ法により非晶質珪素膜４３を膜厚
５０ｎｍに形成する。その後、固相結晶成長法により窒
素ガス雰囲気中で６００℃の熱を４８時間加えることに
より前記半導体膜としての非晶質珪素膜４３を結晶化し
て大粒径化し、さらに前記半導体膜としての結晶化され
た珪素膜４３にＸｅＣｌエキシマレーザー（波長３０８
ｎｍ）を照射して珪素膜中の欠陥を低減する。前記半導
体膜としての結晶化された珪素膜４３上に絶縁膜として
電子サイクロトロン共鳴プラズマＣＶＤ法により酸化珪
素膜４４を膜厚１２０ｎｍに形成し、前記絶縁膜として
の酸化珪素膜４４上に金属膜としてスパッタリング法に
よりＴａＮ膜を５０ｎｍに形成し、その上にＴａ膜を７
５０ｎｍに形成する。その後、フォトリソグラフィー法
により前記金属膜をパターニングして、金属膜４５を形
成する。前記石英基板４１側から半導体膜において透過
性のある光としてＹｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇ
ａｒｎｅｔにＮｄ3+イオンをドープしたものを母体結晶
としたレーザー（ＹＡＧレーザー、波長１０６４ｎｍ）
の第二高調波を用いたレーザー（ＹＡＧ２ωレーザー、
波長５３２ｎｍ）光４６を照射する。その結果、固相結
晶成長法により大粒径の結晶を有する金属膜４５直下の
珪素膜４３ａはさらに大粒径の結晶を有することにな
り、結晶粒界４７が金属膜４５下の珪素膜４３ａの中央
部分にできる。Step of FIG. 4A In a method of manufacturing a semiconductor device formed on a substrate, a quartz substrate 41 having a thickness of 1.1 mm is used as a substrate, and an electron cyclotron resonance plasma is formed on the quartz substrate 41 as a base layer. The silicon oxide film 42 is formed to a thickness of 200 nm by the CVD method.
Then, an amorphous silicon film 43 is formed to a thickness of 50 nm as a semiconductor film by a low pressure CVD method on the silicon oxide film 42 as the base layer. Thereafter, by applying heat at 600 ° C. for 48 hours in a nitrogen gas atmosphere by a solid phase crystal growth method, the amorphous silicon film 43 as the semiconductor film is crystallized to have a large grain size. XeCl excimer laser (wavelength 308)
nm) to reduce defects in the silicon film. A silicon oxide film 44 is formed to a thickness of 120 nm as an insulating film on the crystallized silicon film 43 as the semiconductor film by an electron cyclotron resonance plasma CVD method, and as a metal film on the silicon oxide film 44 as the insulating film. A TaN film is formed to a thickness of 50 nm by a sputtering method, and a Ta film is
It is formed to a thickness of 50 nm. Thereafter, the metal film is patterned by photolithography to form a metal film 45. From the quartz substrate 41 side, Yttrium Aluminum G
Laser (YAG laser, wavelength 1064 nm) using arnet doped with Nd 3+ ions as a host crystal
Laser using the second harmonic (YAG2ω laser,
(Wavelength 532 nm) Light 46 is irradiated. As a result, the silicon film 43a immediately below the metal film 45 having a crystal having a large grain size has a crystal having a further large grain size by the solid phase crystal growth method, and a crystal grain boundary 47 is formed in the silicon film 43a under the metal film 45. In the middle of
【００４９】（２）図４（ｂ）の工程 前記金属膜４５を剥離し、前記絶縁膜としての酸化珪素
膜４４を剥離する。(2) Step of FIG. 4B The metal film 45 is peeled off, and the silicon oxide film 44 as the insulating film is peeled off.
【００５０】（３）図４（ｃ）の工程 前記半導体膜としての珪素膜４３上にゲート絶縁膜とし
て電子サイクロトロン共鳴プラズマＣＶＤ法により酸化
珪素膜４８を１２０ｎｍに形成し、前記ゲート絶縁膜と
しての酸化珪素膜４８上にスパッタリング法によりＴａ
Ｎ膜を５０ｎｍに形成し、Ｔａ膜を７５０ｎｍに形成す
る。その後、フォトリソグラフィー法により金属膜をパ
ターニングして、ゲート電極４９をゲート電極直下の半
導体膜にソース・ドレイン方向に垂直な結晶粒界４４が
含まれない様に形成する。その後、ゲート電極直下以外
の部分の珪素膜４３ｄの領域にイオンドーピングにより
不純物を添加することにより４３ｄの領域をソース・ド
レイン領域とし、その後実施例１と同様にして、半導体
装置を形成する。本第四の実施例によれば、大粒径の結
晶粒から成る半導体膜から成り、チャネル形成層となる
珪素膜４３ｃの領域にはソース・ドレイン方向に垂直な
結晶粒界４４が含まれず、チャネル形成領域に含まれる
欠陥が少ない、電気特性が良く、ばらつきの少ない半導
体装置を製造できる。(3) Step of FIG. 4C A silicon oxide film 48 having a thickness of 120 nm is formed as a gate insulating film on the silicon film 43 as the semiconductor film by an electron cyclotron resonance plasma CVD method. Ta is formed on the silicon oxide film 48 by a sputtering method.
An N film is formed to a thickness of 50 nm, and a Ta film is formed to a thickness of 750 nm. Thereafter, the metal film is patterned by photolithography to form the gate electrode 49 such that the semiconductor film immediately below the gate electrode does not include the crystal grain boundaries 44 perpendicular to the source / drain directions. Thereafter, an impurity is added by ion doping to a region of the silicon film 43d other than immediately below the gate electrode to make the region 43d a source / drain region. Thereafter, a semiconductor device is formed in the same manner as in the first embodiment. According to the fourth embodiment, the region of the silicon film 43c which is made of a semiconductor film made of crystal grains having a large grain size and serves as a channel forming layer does not include a crystal grain boundary 44 perpendicular to the source / drain direction. A semiconductor device with few defects included in a channel formation region, good electric characteristics, and little variation can be manufactured.
【００５１】[0051]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、結晶性の良い大粒径の結晶粒から成る半導体膜か
ら成り、チャネル形成層の結晶粒界の位置が制御され
た、電気特性が良く、ばらつきの少ない半導体装置を製
造することができる。As described above in detail, according to the present invention, a semiconductor film composed of crystal grains having good crystallinity and large grain diameters is provided, and the position of the crystal grain boundary of the channel forming layer is controlled. A semiconductor device with good electric characteristics and small variations can be manufactured.
【図１】本発明の第一の実施例を示す半導体装置の製造
方法を示す工程図である。FIG. 1 is a process chart showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第二の実施例を示す半導体装置の製造
方法を示す工程図である。FIG. 2 is a process chart showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第三の実施例を示す半導体装置の製造
方法を示す工程図である。FIG. 3 is a process chart showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第四の実施例を示す半導体装置の製造
方法を示す工程図である。FIG. 4 is a process chart showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.
１１、２１、３１、４１．石英基板 １２、２２、３２、４２．下地層としての酸化珪素膜 １３、２３、３３、４３．半導体膜としての珪素膜 １４、２４、３８、４８．ゲート絶縁膜としての酸化珪
素膜 １５、２５、３９、４９．ゲート電極としての金属膜 １６、２６、３６、４６．ＹＡＧ２ωレーザー光 １７、２７、３７、４７．結晶粒界 １３ａ、２３ａ、３３ａ、４３ａ．横成長した多結晶珪
素膜 １３ｂ、２３ｂ、３３ｂ、４３ｂ．多結晶珪素膜 ３４、４４．絶縁膜としての酸化珪素膜 ３５、４５．金属膜 ４３ｃ．チャネル形成領域（横成長した多結晶珪素膜） ４３ｄ．ソース・ドレイン形成領域（横成長した多結晶
珪素膜または多結晶珪素膜）11, 21, 31, 41. Quartz substrate 12, 22, 32, 42. Silicon oxide film as base layer 13, 23, 33, 43. Silicon film as semiconductor film 14, 24, 38, 48. Silicon oxide film as gate insulating film 15, 25, 39, 49. Metal film as gate electrode 16, 26, 36, 46. YAG2ω laser light 17, 27, 37, 47. Grain boundaries 13a, 23a, 33a, 43a. Polycrystalline silicon films 13b, 23b, 33b, 43b. Polycrystalline silicon film 34, 44. Silicon oxide film as insulating film 35, 45. Metal film 43c. Channel formation region (laterally grown polycrystalline silicon film) 43d. Source / drain formation region (laterally grown polycrystalline silicon film or polycrystalline silicon film)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮坂 光敏 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 小川 哲也 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 時岡 秀忠 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5F052 AA02 BB07 DB02 JA10 5F110 BB01 CC02 DD03 DD13 EE01 EE04 EE14 EE44 FF02 FF31 GG02 GG13 GG25 GG47 HJ12 HL03 HL23 NN04 NN23 NN35 PP03 PP04 PP10 PP13 PP23 PP29 PP40 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Mitsutoshi Miyasaka 3-5-5 Yamato, Suwa-shi, Nagano Seiko Epson Corporation (72) Inventor Tetsuya Ogawa 2-3-2 Marunouchi 2-chome, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Electric Co., Ltd. (72) Inventor Hidetada Tokioka 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsubishi Electric Co., Ltd. F-term (reference) 5F052 AA02 BB07 DB02 JA10 5F110 BB01 CC02 DD03 DD13 EE01 EE04 EE14 EE44 FF02 FF31 GG02 GG13 GG25 GG47 HJ12 HL03 HL23 NN04 NN23 NN35 PP03 PP04 PP10 PP13 PP23 PP29 PP40
Claims (13)
法において、基板上に半導体膜を形成する工程と、前記
半導体膜上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲー
ト絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、基板側から
半導体膜において透過性のある光を照射して半導体膜の
結晶性を改良する工程とを、順に施すことを特徴とする
半導体装置の製造方法。In a method of manufacturing a semiconductor device formed on a substrate, a step of forming a semiconductor film on the substrate, a step of forming a gate insulating film on the semiconductor film, and a step of forming a gate on the gate insulating film A method of manufacturing a semiconductor device, comprising sequentially forming a step of forming an electrode, and a step of irradiating a transparent light from the substrate side to the semiconductor film to improve the crystallinity of the semiconductor film.
法において、基板上に半導体膜を形成する工程と、前記
半導体膜上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上に
金属膜を形成する工程と、前記金属膜をパターニングす
る工程と、基板側から半導体膜において透過性のある光
を照射して半導体膜の結晶性を改良する工程と、前記金
属膜を剥離する工程と、前記絶縁膜を剥離する工程と、
前記半導体膜上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記
ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程とを、順に
施すことを特徴とする半導体装置の製造方法。2. A method for manufacturing a semiconductor device formed on a substrate, comprising: forming a semiconductor film on the substrate; forming an insulating film on the semiconductor film; and forming a metal film on the insulating film. Forming, patterning the metal film, irradiating the semiconductor film with transparent light from the substrate side to improve the crystallinity of the semiconductor film, and removing the metal film, Removing the insulating film;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: sequentially forming a gate insulating film on the semiconductor film and forming a gate electrode on the gate insulating film.
置の製造方法において、前記基板がガラス基板であるで
あることを特徴とする半導体装置の製造方法。3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein said substrate is a glass substrate.
置の製造方法において、前記半導体膜が非晶質珪素膜で
あることを特徴とする半導体装置の製造方法。4. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein said semiconductor film is an amorphous silicon film.
置の製造方法において、前記半導体膜が結晶性を有する
珪素膜であることを特徴とする半導体装置の製造方法。5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor film is a silicon film having crystallinity.
置の製造方法において、前記ゲート絶縁膜が酸化珪素膜
であることを特徴とする半導体装置の製造方法。6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein said gate insulating film is a silicon oxide film.
置の製造方法において、前記ゲート電極がＴａ膜である
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。7. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein said gate electrode is a Ta film.
置の製造方法において、前記半導体膜において透過性の
ある光が赤外光であることを特徴とする半導体装置の製
造方法。8. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the light having transparency in the semiconductor film is infrared light.
置の製造方法において、前記半導体膜において透過性の
ある光がレーザー光であることを特徴とする半導体装置
の製造方法。9. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the light having transparency in the semiconductor film is a laser beam.
において、前記レーザー光がＹｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍ
ｉｎｕｍ ＧａｒｎｅｔにＮｄ3+イオンをドープしたも
のを母体結晶としたレーザー（ＹＡＧレーザー、波長１
０６４ｎｍ）の第二高調波を用いたレーザー（ＹＡＧ２
ωレーザー、波長５３２ｎｍ）光であることを特徴とす
る半導体装置の製造方法。10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein said laser light is Yttrium Alum.
Indium Garnet doped with Nd 3+ ions as a host crystal (YAG laser, wavelength 1
064 nm) using a second harmonic (YAG2
ω laser, wavelength 532 nm) light.
において、前記絶縁膜が酸化珪素膜であることを特徴と
する半導体装置の製造方法。11. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein said insulating film is a silicon oxide film.
において、前記金属膜がＴａ膜であることを特徴とする
半導体装置の製造方法。12. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein said metal film is a Ta film.
において、前記ゲート電極をチャネル形成領域となるゲ
ート電極直下の半導体膜にソース・ドレイン方向に垂直
な結晶粒界が含まれない様に形成する工程を特徴とする
半導体装置の製造方法。13. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the gate electrode is formed such that a semiconductor film immediately below the gate electrode serving as a channel formation region does not include a crystal grain boundary perpendicular to a source / drain direction. A method of manufacturing a semiconductor device.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2000058398A JP2001250952A (en) | 2000-03-03 | 2000-03-03 | Method of manufacturing semiconductor device |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JP2001250952A true JP2001250952A (en) | 2001-09-14 |
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| JP (1) | JP2001250952A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006310445A (en) * | 2005-04-27 | 2006-11-09 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Manufacturing method of semiconductor device |
| CN100373561C (en) * | 2001-11-29 | 2008-03-05 | 株式会社半导体能源研究所 | Method for producing thin film transistor |
-
2000
- 2000-03-03 JP JP2000058398A patent/JP2001250952A/en active Pending
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