JP2003086507A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
Method of manufacturing semiconductor deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザービームを
用いたアニール工程を有する半導体装置の作製方法に関
する。特に、非晶質半導体膜をレーザービームにより結
晶化する工程を有する技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having an annealing process using a laser beam. In particular, the present invention relates to a technique including a step of crystallizing an amorphous semiconductor film with a laser beam.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ガラスなどの基板上に形成した非晶質半
導体膜を、レーザーアニールにより結晶化させる技術が
開発されている。レーザーアニールとは、半導体基板又
は半導体膜に形成された損傷層やアモルファス層を再結
晶化する技術、又は基板上に形成された非晶質半導体膜
を結晶化させる技術、又は結晶構造を有する半導体膜
（結晶質半導体膜）の結晶性を向上させる技術を指して
いる。適用されるレーザー発振装置は、エキシマレーザ
ーに代表される気体レーザーや、ＹＡＧレーザーに代表
される固体レーザーが通常用いられている。2. Description of the Related Art A technique for crystallizing an amorphous semiconductor film formed on a substrate such as glass by laser annealing has been developed. Laser annealing is a technique of recrystallizing a damaged layer or an amorphous layer formed on a semiconductor substrate or a semiconductor film, a technique of crystallizing an amorphous semiconductor film formed on a substrate, or a semiconductor having a crystalline structure. It refers to a technique for improving the crystallinity of a film (crystalline semiconductor film). A gas laser represented by an excimer laser and a solid-state laser represented by a YAG laser are usually used as a laser oscillator to be applied.
【０００３】従来のレーザーアニール法の一例は特開平
２−１８１４１９号公報に開示されているように、被照
射物の全面にレーザービームが均一照射する方法や、特
開昭６２−１０４１１７号公報に開示のスポット状のビ
ームを走査する方法や、或いは特開平８−１９５３５７
号公報に開示のレーザー処理装置のように光学系にて線
状にビームを加工して照射していた。An example of a conventional laser annealing method is disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 2-181419, and a method of uniformly irradiating a whole surface of an object to be irradiated with a laser beam, and Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-104117. The disclosed method of scanning a spot-shaped beam, or Japanese Patent Laid-Open No. 8-195357.
As in the laser processing device disclosed in the publication, a beam is processed into a linear shape by an optical system for irradiation.
【０００４】上記特開昭６２−１０４１１７号公報にお
いては、レーザービームの走査速度をビームスポット径
×５０００／秒以上として非晶質半導体膜を完全な溶融
状態に至らしめることなく多結晶化する技術が開示され
ている。また、米国特許4,330,363号には島状に形成さ
れた半導体領域に、引き延ばされたレーザービームを照
射して実質に単結晶領域を形成する技術が開示されてい
る。In Japanese Patent Laid-Open No. 62-104117, a technique for polycrystallizing an amorphous semiconductor film without completely melting the amorphous semiconductor film by setting a scanning speed of a laser beam to a beam spot diameter × 5000 / sec or more. Is disclosed. Further, US Pat. No. 4,330,363 discloses a technique in which a semiconductor region formed in an island shape is irradiated with a stretched laser beam to substantially form a single crystal region.
【０００５】レーザーアニールの特徴は、輻射加熱或い
は伝導加熱を利用するアニール法と比較して、レーザー
ビームが照射されそのレーザービームのエネルギーを吸
収する領域のみを選択的に加熱することができる点にあ
る。例えば、エキシマレーザーを用いたレーザーアニー
ルは半導体膜を選択的且つ局所的に加熱して、ガラス基
板に殆ど熱的損傷を与えずに、半導体膜の結晶化や活性
化処理を実現している。The characteristic of laser annealing is that, compared with the annealing method using radiant heating or conduction heating, only the region where the laser beam is irradiated and the energy of the laser beam is absorbed can be selectively heated. is there. For example, laser annealing using an excimer laser selectively and locally heats a semiconductor film to realize crystallization and activation of the semiconductor film with almost no thermal damage to the glass substrate.
【０００６】近年におけるレーザーアニールの積極的な
活用は、ガラス基板上への多結晶珪素膜の形成にあり、
このプロセスは液晶表示装置のスイッチング素子として
用いられる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の作製に応用さ
れている。エキシマレーザーを使うと半導体膜が形成さ
れた領域しか熱的な影響を与えないため、安価なガラス
基板を用いることが可能となっている。The active use of laser annealing in recent years lies in the formation of a polycrystalline silicon film on a glass substrate.
This process is applied to manufacture a thin film transistor (TFT) used as a switching element of a liquid crystal display device. When an excimer laser is used, only a region where a semiconductor film is formed has a thermal effect, so that an inexpensive glass substrate can be used.
【０００７】レーザーアニールによって結晶化した多結
晶珪素膜で作製されるＴＦＴは比較的高い周波数で駆動
できるので、画素に設けるスイッチング素子のみでな
く、駆動回路をガラス基板上に形成することも可能とな
っている。パターンのデザインルールは５〜２０μm程
度であり、駆動回路及び画素部にそれぞれ１０6〜１０7
個程度のＴＦＴがガラス基板上に作り込まれている。Since a TFT made of a polycrystalline silicon film crystallized by laser annealing can be driven at a relatively high frequency, it is possible to form not only a switching element provided in a pixel but also a driving circuit on a glass substrate. Has become. The design rule of the pattern is about 5 to 20 μm, and the driving circuit and the pixel portion each have a pattern of 10 6 to 10 7
About TFTs are built on the glass substrate.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】レーザーアニールよる
非晶質珪素膜の結晶化は、溶融−固化の過程を経て成さ
れるが、詳細には結晶核の生成とその核からの結晶成長
との段階に分けて考えられている。しかしながら、パル
スレーザービームを用いたレーザーアニールは、結晶核
の生成位置と生成密度を制御することができず、自然発
生する結晶核を利用して結晶化を行っている。従って、
結晶粒はガラス基板の面内で任意の位置に形成され、そ
のサイズも０．２〜０．５μm程度と小さなものしか得
られていない。Crystallization of an amorphous silicon film by laser annealing is carried out through a process of melting and solidifying. Specifically, there is a process of forming crystal nuclei and growing crystals from the nuclei. It is considered in stages. However, laser annealing using a pulsed laser beam cannot control the generation position and generation density of crystal nuclei, and crystallizes using naturally occurring crystal nuclei. Therefore,
The crystal grains are formed at arbitrary positions within the surface of the glass substrate, and the size thereof is as small as about 0.2 to 0.5 μm.
【０００９】通常、結晶粒界には多数の欠陥が生成され
るので、それがＴＦＴの電界効果移動度を制限する要因
であると考えられている。また、任意に発生する結晶核
に依存することにより、結晶方位も無作為なものとな
り、配向の揃った結晶質半導体を得ることができない。Since many defects are usually generated at the crystal grain boundaries, it is considered that this is a factor that limits the field effect mobility of the TFT. In addition, depending on the crystal nuclei that are arbitrarily generated, the crystal orientation becomes random, and a crystalline semiconductor with a uniform orientation cannot be obtained.
【００１０】非溶融領域に形成されると言われるパルス
レーザーアニールでは、結晶核に起因する結晶成長が支
配的となり、結晶の大粒径化を実現することができな
い。具体的には、ＴＦＴのチャネル領域に結晶粒界の存
在しないような、素子レベルで見て実質的に単結晶と見
なせる結晶を形成することはできない。結晶粒界に限ら
ず、生成される欠陥又は転位は、結晶化に伴う緻密化に
より膜の体積が収縮することで発生する。In pulse laser annealing, which is said to be formed in the non-melting region, crystal growth due to crystal nuclei becomes dominant and it is not possible to increase the crystal grain size. Specifically, it is impossible to form a crystal that does not have a crystal grain boundary in the channel region of the TFT and can be regarded as a substantially single crystal at the device level. Not only the crystal grain boundaries but also the generated defects or dislocations occur when the volume of the film shrinks due to the densification accompanying crystallization.
【００１１】一方、連続発振レーザービームを走査して
溶融−固化させながら結晶化する方法は、ゾーンメルテ
ィング法に近い方法であると考えられ、連続的な結晶成
長により大粒径化が可能であると考えられている。しか
し、最初に結晶化される種となる領域の結晶性により、
得られる結晶の品質は依存してしまうことが問題であ
る。具体的には、偶発的に発生する結晶核を期待して結
晶成長が成されている。On the other hand, the method of crystallizing while melting and solidifying by scanning with a continuous wave laser beam is considered to be a method close to the zone melting method, and it is possible to increase the grain size by continuous crystal growth. Is believed to be. However, due to the crystallinity of the seed region that is first crystallized,
The problem is that the quality of the obtained crystals depends. Specifically, crystal growth is performed in expectation of crystal nuclei that are accidentally generated.
【００１２】連続発振レーザービームによる結晶化は連
続的な結晶成長を可能にするが、パルスレーザービーム
より長い時間溶融状態を経るのでその間に外部から不純
物が取り込まれる割合が増加する。それが結晶中で偏析
することにより、不純物に起因する欠陥が形成され、結
局結晶の品質は悪化してしまうことが問題となる。Crystallization by a continuous wave laser beam enables continuous crystal growth, but since a molten state is passed for a longer time than a pulsed laser beam, the ratio of impurities taken in from the outside increases during that time. When segregated in the crystal, defects due to impurities are formed, and eventually the quality of the crystal deteriorates.
【００１３】本発明は、上記問題点を鑑みなされたもの
であり、結晶方位を制御して、配向の揃った結晶質半導
体膜を形成すると共に、不純物の濃が低減された結晶質
半導体膜を得る技術を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and a crystalline semiconductor film in which the crystal orientation is controlled to form a crystalline semiconductor film with a uniform orientation and the concentration of impurities is reduced is provided. The purpose is to provide the obtained technology.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、本発明の半導体装置の作製方法は、珪素の酸化物又
は窒化物又はそれらの混合体、或いは、アルミニウムの
酸化物又は窒化物又はそれらの混合体で形成される絶縁
表面上に、非晶質半導体で成る第１半導体領域を形成
し、第１半導体領域の一端部から他端部に向けて連続発
振レーザービームを走査して、第１半導体領域を一旦溶
融させて（１００）面の配向率が７０％以上である結晶
質半導体を形成し、その後、ＴＦＴの活性層を形成する
ために第１半導体領域をエッチングして第２半導体領域
を形成するものである。In order to solve the above problems, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is directed to an oxide or nitride of silicon or a mixture thereof, or an oxide or nitride of aluminum or A first semiconductor region made of an amorphous semiconductor is formed on an insulating surface formed of a mixture thereof, and a continuous wave laser beam is scanned from one end to the other end of the first semiconductor region, The first semiconductor region is once melted to form a crystalline semiconductor having a (100) plane orientation ratio of 70% or more, and then the first semiconductor region is etched to form an active layer of a TFT. A semiconductor region is formed.
【００１５】第１半導体領域は、絶縁表面上に形成され
た非晶質半導体膜をエッチングして所定のパターンに形
成したものが適用される。即ち、非晶質半導体で形成す
れば良い。他の形態として、予め結晶化されているもの
を適用することも可能である。第１半導体領域の一端部
の側面は、絶縁表面に対し概略垂直とする。具体的には
９０±１０度の角度をもって形成する。写真蝕刻により
第１半導体領域の内側領域に形成される第２半導体領域
をもってＴＦＴの活性層を形成する。第２半導体領域の
パターンは、ＴＦＴにおける電界効果移動度を向上させ
るために、レーザービームの走査方向とチャネル長方向
とを概略一致させる。For the first semiconductor region, an amorphous semiconductor film formed on an insulating surface is etched to form a predetermined pattern. That is, it may be formed of an amorphous semiconductor. As another form, it is also possible to apply a pre-crystallized one. The side surface of the one end of the first semiconductor region is substantially perpendicular to the insulating surface. Specifically, it is formed at an angle of 90 ± 10 degrees. The active layer of the TFT is formed by the second semiconductor region formed inside the first semiconductor region by photolithography. The pattern of the second semiconductor region makes the scanning direction of the laser beam substantially coincide with the channel length direction in order to improve the field effect mobility in the TFT.
【００１６】レーザービームは、第１半導体領域の当該
一端部から他端部に向けて、また、当該他端部から一端
部に向けて、同じ領域を重畳するように連続発振レーザ
ービームを走査して、当該第１半導体領域を結晶化させ
ても良い。同じ領域を複数回照射することで、結晶化率
を高めることができる。レーザービームの照射面におけ
る形状は、楕円形、長円形、矩形、四角形、線状形状、
円形など特に限定されるものではないが、好適には楕円
形又は長円形又は矩形とすることが望ましい。The laser beam is scanned by the continuous wave laser beam from the one end to the other end of the first semiconductor region and from the other end to the one end so as to overlap the same region. Then, the first semiconductor region may be crystallized. By irradiating the same region multiple times, the crystallization rate can be increased. The shape on the irradiation surface of the laser beam is elliptical, oval, rectangular, quadrangular, linear,
Although it is not particularly limited to a circular shape, it is preferably an elliptical shape, an oval shape, or a rectangular shape.
【００１７】また、ビームプロファイルが均一でない場
合において、レーザービームを重畳させながらずらすこ
とにより、半導体領域へ照射する実効エネルギーが平均
化して結晶性を均質化する。一回のレーザービームの走
査で第１半導体領域の全面を結晶化できない場合には、
当該レーザービームを１０〜９０％の割合で重畳させて
走査しても良い。When the beam profile is not uniform, the laser beams are shifted while being overlapped, so that the effective energy applied to the semiconductor region is averaged and the crystallinity is homogenized. When the entire surface of the first semiconductor region cannot be crystallized by one laser beam scanning,
You may superimpose the said laser beam in the ratio of 10-90%, and may scan it.
【００１８】第１半導体領域の形状は矩形、多角形、四
角形、円形など任意なものが適用できる。特定の結晶面
を選択的に成長させるには、第１半導体領域の一端部を
鋭角とするか又は突出部を設け、レーザービームをこの
一端部から照射する。その理由は、生成する結晶核の数
を減らし、一つの結晶核のみを優先的に成長させる為で
ある。この領域をシード領域とも呼ぶ。シード領域は第
１半導体領域に一端部におる領域であり、複数の結晶核
が自然発生するのを防ぐために突出部の幅は１〜５μm
とする。As the shape of the first semiconductor region, any shape such as a rectangle, a polygon, a quadrangle, and a circle can be applied. In order to selectively grow a specific crystal plane, one end of the first semiconductor region has an acute angle or a protrusion is provided, and a laser beam is emitted from this one end. The reason is that the number of generated crystal nuclei is reduced and only one crystal nucleus is preferentially grown. This area is also called a seed area. The seed region is a region at one end of the first semiconductor region, and the width of the protrusion is 1 to 5 μm to prevent spontaneous generation of a plurality of crystal nuclei.
And
【００１９】ＭＯＳ(Metal-Oxide-Semiconductor)電界
効果トランジスタにおいては、ゲート絶縁膜を形成する
酸化膜界面の界面準位密度が最小となる｛１００｝面の
結晶珪素が用いられている。ＴＦＴでも同様に｛１０
０｝面の結晶を選択することで電界効果移動度を向上さ
せることが期待できる。本発明における｛１００｝面の
結晶を選択的に成長させるための手段は、図７に示すよ
うに、基板１５０の絶縁表面に対し、第１半導体領域１
５１の側面を概略垂直とする。具体的には９０±１０
度、好ましくは９０±５度とする。それにより結晶成長
に際し拘束力を与え、｛１００｝面の結晶成長を支配的
とすることが可能となる。連続発振レーザービーム１５
２の照射領域には溶融帯１５４が形成され、それが通過
して固化した領域が結晶化して結晶質半導体１５３が形
成される。In a MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) field effect transistor, {100} crystal silicon having a minimum interface state density at an oxide film interface forming a gate insulating film is used. Similarly for TFT, {10
It is expected that the field effect mobility can be improved by selecting the crystal of the 0} plane. As shown in FIG. 7, the means for selectively growing the crystal of {100} plane in the present invention is the first semiconductor region 1 with respect to the insulating surface of the substrate 150.
The side surface of 51 is approximately vertical. Specifically, 90 ± 10
And preferably 90 ± 5 degrees. As a result, it is possible to give a restraining force to the crystal growth and make the crystal growth of the {100} plane dominant. Continuous wave laser beam 15
A molten zone 154 is formed in the second irradiation region, and the solidified region that has passed therethrough is crystallized to form a crystalline semiconductor 153.
【００２０】第１半導体領域は非晶質半導体で形成し、
連続発振レーザービームにより結晶化させる。また、非
晶質半導体を固相成長で結晶化させた結晶質半導体で形
成しても良い。非晶質半導体膜としては、非晶質珪素
膜、非晶質シリコンゲルマニウム膜、非晶質炭化珪素膜
などを適用することができる。この場合も連続発振レー
ザービームを照射して再結晶化することにより結晶方位
の揃った大粒径の結晶を成長することができる。The first semiconductor region is formed of an amorphous semiconductor,
Crystallized by continuous wave laser beam. Alternatively, a crystalline semiconductor obtained by crystallizing an amorphous semiconductor by solid phase growth may be used. An amorphous silicon film, an amorphous silicon germanium film, an amorphous silicon carbide film, or the like can be used as the amorphous semiconductor film. Also in this case, a crystal having a large grain size with uniform crystal orientation can be grown by irradiating a continuous wave laser beam and recrystallization.
【００２１】連続発振レーザービームの照射による結晶
化において、その雰囲気は空気中、酸化雰囲気中、還元
雰囲気中、不活性気体中、減圧下のいずれも可能であ
る。結晶の大粒径化を容易とするためには空気中又は酸
化性雰囲気中など酸素含有雰囲気で行うことが望まし
い。また、結晶化に伴う表面の凹凸化は、酸素含有雰囲
気中での連続発振レーザービーム照射と、その後、半導
体表面の酸化膜を除去して不活性雰囲気又は減圧下での
レーザービームの照射とを組み合わせて行う。この組み
合わせにおいて、２回目のレーザービームの照射は半導
体表面の平坦化を目的としたものである。In crystallization by irradiation with a continuous wave laser beam, the atmosphere may be any of air, oxidizing atmosphere, reducing atmosphere, inert gas, and reduced pressure. In order to easily increase the crystal grain size, it is desirable to carry out in an oxygen-containing atmosphere such as in air or in an oxidizing atmosphere. In addition, surface unevenness due to crystallization can be achieved by irradiation with a continuous wave laser beam in an oxygen-containing atmosphere and then irradiation with a laser beam in an inert atmosphere or under reduced pressure by removing the oxide film on the semiconductor surface. Do it in combination. In this combination, the second irradiation of the laser beam is intended to flatten the semiconductor surface.
【００２２】非晶質半導体膜が結晶化に伴って緻密化し
膜は収縮する。これにより島状に分割形成されている第
１半導体領域の外周部に歪み領域が形成される。この歪
み領域には結晶欠陥が生成され、それがＴＦＴのオフ電
流を増加させるなど好ましくない要因となっている。従
って、ＴＦＴの活性層を形成する第２半導体領域は、第
１半導体領域の端部に至らない内側に形成する。As the amorphous semiconductor film is crystallized, it becomes dense and the film shrinks. As a result, a strained region is formed on the outer peripheral portion of the first semiconductor region that is divided into islands. Crystal defects are generated in this strained region, which is an unfavorable factor such as increasing the off current of the TFT. Therefore, the second semiconductor region forming the active layer of the TFT is formed inside the end of the first semiconductor region.
【００２３】第１半導体領域を結晶質半導体膜で形成す
る場合には、絶縁表面上に非晶質半導体膜を形成し、珪
素の結晶化温度を低温化させる触媒元素を添加した後、
加熱処理により当該非晶質半導体膜を結晶化させて結晶
質半導体膜を形成する。その後、結晶質半導体膜をエッ
チングして前記第１半導体領域を形成しても良い。When the first semiconductor region is formed of a crystalline semiconductor film, an amorphous semiconductor film is formed on the insulating surface, and after adding a catalyst element for lowering the crystallization temperature of silicon,
The amorphous semiconductor film is crystallized by heat treatment to form a crystalline semiconductor film. Then, the crystalline semiconductor film may be etched to form the first semiconductor region.
【００２４】適用される触媒元素としてはＦｅ、Ｃｏ、
Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａ
ｕから選ばれた一種又は複数種を用いる。また、非晶質
半導体膜の厚さは１０nm乃至２００nmで形成する。非晶
質珪素膜に当該金属元素を添加して加熱処理を施すこと
により、珪素と当該金属元素との化合物（シリサイド化
物）を形成し、それが拡散することにより結晶化が進行
する。Fe, Co, and
Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Cu, A
One or more kinds selected from u are used. The thickness of the amorphous semiconductor film is 10 nm to 200 nm. The metal element is added to the amorphous silicon film and heat treatment is performed to form a compound (silicide) of silicon and the metal element, and the compound is diffused to promote crystallization.
【００２５】触媒元素を用いた結晶化法において、非晶
質半導体膜に特定元素が０．１〜５原子％程度の割合で
添加されていても良い。特定元素としては、４配位の半
金属又は半導体の内、珪素よりも原子半径の大きな元素
であり、代表的にはゲルマニウムが適用される。非晶質
珪素膜に添加したゲルマニウムは化合物（シリサイド化
物）と反応せず、その周囲に存在することにより局所的
な歪みを生じさせる。この歪みは核生成の臨界半径を大
きくする方向に作用して、核生成密度を低減させると共
に、結晶の配向を制限する効力を持つ。In the crystallization method using a catalytic element, the specific element may be added to the amorphous semiconductor film at a rate of about 0.1 to 5 atom%. As the specific element, an element having a larger atomic radius than silicon among four-coordinate semimetals or semiconductors, and germanium is typically applied. The germanium added to the amorphous silicon film does not react with the compound (silicide) and exists in the periphery thereof to cause local strain. This strain acts to increase the critical radius of nucleation, reduces the nucleation density, and has the effect of limiting the crystal orientation.
【００２６】結晶質半導体膜において、結晶化に用いた
触媒元素、又は溶融状態を経ることにより外部から取り
込まれた不純物を除去する手段として、ゲッタリング処
理を適用することができる。歪み場を形成するゲッタリ
ングサイト（不純物を偏析させる領域）は、リン又はア
ルゴン等の周期律１８族元素が添加された非晶質半導体
又は結晶質半導体が適している。ゲッタリング処理によ
り、上述の触媒元素、又は結晶化の過程で混入したその
他の金属元素を除去することができ、不純物に起因する
欠陥密度を低減することができる。In the crystalline semiconductor film, the gettering treatment can be applied as a means for removing the catalytic element used for crystallization or the impurities taken in from the outside by passing through the molten state. An amorphous semiconductor or a crystalline semiconductor to which a periodic group 18 element such as phosphorus or argon is added is suitable for a gettering site (a region for segregating impurities) that forms a strain field. By the gettering treatment, the above-mentioned catalyst element or other metal element mixed in the crystallization process can be removed, and the defect density due to impurities can be reduced.
【００２７】上記発明の構成において、絶縁表面を形成
する基板は、バリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウ
ケイ酸ガラスに代表される無アルカリガラス、石英、酸
化珪素など絶縁膜が形成されたシリコンウエハーなどの
半導体基板を適用することができる。In the above structure of the invention, the substrate forming the insulating surface is a semiconductor such as a non-alkali glass represented by barium borosilicate glass or aluminoborosilicate glass, a silicon wafer having an insulating film such as quartz or silicon oxide formed thereon. A substrate can be applied.
【００２８】結晶化に用いるレーザービームを放射する
レーザー発振装置には、気体レーザー発振装置、固体レ
ーザー発振装置が適用され、特に連続発振可能なレーザ
ー発振装置を適用する。連続発振の固体レーザー発振装
置としては、ＹＡＧ、ＹＶＯ 4、ＹＬＦ、ＹＡｌＯ3など
の結晶にＣｒ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｔｉ又
はＴｍをドープした結晶を使ったレーザー発振装置が適
用される。発振波長の基本波はドープする材料によって
も異なるが、１μmから２μmの波長で発振する。非晶質
半導体膜を結晶化させるためにはレーザービームを半導
体膜で選択的に吸収させるために、可視域から紫外域の
波長のレーザービームを適用し、基本波の第２高調波〜
第４高調波を適用するのが好ましい。代表的には、非晶
質半導体膜の結晶化に際して、Ｎｄ:ＹＶＯ4レーザー
（基本波１０６４nm）の第２高調波（５３２nm）を用い
る。その他に、アルゴンレーザー、クリプトンレーザー
などの気体レーザー発振装置を適用することもできる。Emit a laser beam used for crystallization
The laser oscillator includes a gas laser oscillator and a solid laser.
Laser to which laser oscillating device is applied
-Apply an oscillator. Continuous oscillation solid-state laser oscillator
As a place, YAG, YVO Four, YLF, YAlO3Such
Cr, Nd, Er, Ho, Ce, Co, Ti or
A laser oscillator using a Tm-doped crystal is suitable for
Used. The fundamental wave of the oscillation wavelength depends on the material
However, it oscillates at a wavelength of 1 μm to 2 μm. Amorphous
In order to crystallize the semiconductor film, a semiconductor laser is used
In order to be selectively absorbed by the body membrane, the visible region to the ultraviolet region
The second harmonic of the fundamental wave by applying a laser beam with a wavelength
It is preferable to apply the fourth harmonic. Typically amorphous
Of Nd: YVO when crystallizing a high quality semiconductor filmFourlaser
Using the second harmonic (532 nm) of (fundamental wave 1064 nm)
It In addition, argon laser, krypton laser
It is also possible to apply a gas laser oscillator such as.
【００２９】いずれにしても、半導体膜の吸収係数との
関係から、連続発振レーザービームの波長は、４００nm
乃至７００nmであることが望ましい。それよりも長波長
領域の光では、半導体の吸収係数が小さく、溶融させる
ためにパワー密度を高めると、基板まで熱的なダメージ
を受けてしまう。また、それよりも短波長領域の光で
は、半導体の表面で殆どが吸収され内部から加熱するこ
とが出来ないので、表面状態の影響を受けて無作為な結
晶成長が支配的となってしまう。In any case, because of the relationship with the absorption coefficient of the semiconductor film, the wavelength of the continuous wave laser beam is 400 nm.
To 700 nm is desirable. With light in the longer wavelength region, the absorption coefficient of the semiconductor is small, and if the power density is increased in order to melt the semiconductor, the substrate will be thermally damaged. Further, with light in a shorter wavelength region than that, most of the light is absorbed on the surface of the semiconductor and cannot be heated from the inside, so that random crystal growth becomes dominant under the influence of the surface state.
【００３０】固体レーザー発振装置から放射されるレー
ザービームはコヒーレント性が強く照射面において干渉
が発生してしまうので、これを打ち消す手段として、異
なるレーザー発振装置から放射される複数のレーザービ
ームを照射部において重ね合わせる構成とする。このよ
うな構成とすることにより、干渉を除去するばかりでな
く、照射部における実質的なエネルギー密度を増加させ
ることができる。また、他の手段として、異なるレーザ
ー発振装置から放射される複数のレーザービームを、光
学系の途中で同一の光軸に重ね合わせた構成としても良
い。Since the laser beam emitted from the solid-state laser oscillator has strong coherence and causes interference on the irradiation surface, a plurality of laser beams emitted from different laser oscillators are used as means for canceling the interference. It will be configured to be overlapped in. With such a structure, not only interference can be removed but also the substantial energy density in the irradiation portion can be increased. Further, as another means, a plurality of laser beams emitted from different laser oscillation devices may be superposed on the same optical axis in the middle of the optical system.
【００３１】上記干渉を除去する手段を設けたレーザー
処理装置の構成としては、ｎ（ｎ＝自然数）個の光学系
を有し、第ｎの光学系は、第ｎのレーザー発振装置と、
第ｎのＹ軸方向にレーザービームを操作する偏向手段
と、第ｎのＸ軸方向にレーザービームを走査する偏向手
段と、第ｎのｆθレンズと、から成り、ｎ個の光学系に
より集光され偏向されたｎ本のレーザービームは、被処
理物の概略同一位置に照射する構成をもって実現するこ
とができる。偏向手段としてはガルバノミラーを適用す
ることができる。As a structure of the laser processing apparatus provided with the means for removing the interference, there are n (n = natural number) optical systems, the nth optical system is an nth laser oscillator, and
Consists of deflection means for operating the laser beam in the n-th Y-axis direction, deflection means for scanning the laser beam in the n-th X-axis direction, and n-th f.theta. Lens. The n deflected and deflected laser beams can be realized by irradiating the substantially same position of the object to be processed. A galvanometer mirror can be applied as the deflecting means.
【００３２】上記レーザー処理装置の構成により、半導
体を溶融させるのに十分なエネルギー密度のレーザービ
ームを、照射部において干渉を生じさせることなく照射
することができ、偏向手段によりレーザービームの位置
を制御して走査することにより、大面積基板であっても
半導体領域が形成された特定領域のみを処理することが
できる。よって、結晶化工程におけるスループットを向
上させることができる。With the configuration of the above laser processing apparatus, a laser beam having an energy density sufficient to melt a semiconductor can be irradiated without causing interference in the irradiation section, and the position of the laser beam is controlled by the deflecting means. By performing the scanning, it is possible to process only the specific region in which the semiconductor region is formed even if the substrate has a large area. Therefore, the throughput in the crystallization process can be improved.
【００３３】尚、本発明でいう非晶質半導体膜とは、狭
義の意味で、完全な非晶質構造を有するものだけではな
く、微細な結晶粒子が含まれた状態、又はいわゆる微結
晶半導体膜、局所的に結晶構造を含む半導体膜を含む。
代表的には非晶質シリコン膜が適用され、その他に非晶
質シリコンゲルマニウム膜、非晶質シリコンカーバイト
膜などを適用することもできる。The term "amorphous semiconductor film" as used in the present invention means, in a narrow sense, not only a film having a completely amorphous structure but also a state in which fine crystal grains are contained, or a so-called microcrystalline semiconductor. The film includes a semiconductor film that locally includes a crystal structure.
Typically, an amorphous silicon film is used, and in addition, an amorphous silicon germanium film, an amorphous silicon carbide film, or the like can be used.
【００３４】[0034]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の態様を明する。図１（Ａ）において示す斜視図は、
基板１０１上にブロッキング層１０２、第１半導体領域
１０３が形成されている状態を示している。ブロッキン
グ層１０２は酸化珪素、窒化珪素、酸窒化珪素などの絶
縁体で形成され、それにより絶縁表面が形成される。半
導体領域を形成する材料は、珪素、珪素とゲルマニウム
の化合物又は合金、珪素と炭素の化合物又は合金が適用
される。この中で最も適した材料は珪素である。第１半
導体領域１０３の端部は、基板１０１或いはブロッキン
グ層１０２により形成される絶縁表面に対し概略垂直と
なるように形成する。具体的には、９０±１０度、好ま
しくは９０±５度とする。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The perspective view shown in FIG.
It shows a state in which the blocking layer 102 and the first semiconductor region 103 are formed on the substrate 101. The blocking layer 102 is formed of an insulator such as silicon oxide, silicon nitride, or silicon oxynitride, which forms an insulating surface. As a material for forming the semiconductor region, silicon, a compound or alloy of silicon and germanium, or a compound or alloy of silicon and carbon is used. The most suitable material among them is silicon. The end portion of the first semiconductor region 103 is formed so as to be substantially perpendicular to the insulating surface formed by the substrate 101 or the blocking layer 102. Specifically, it is 90 ± 10 degrees, preferably 90 ± 5 degrees.
【００３５】第１半導体領域１０３からは、点線で示す
位置にＴＦＴの活性層１０４が形成される。活性層１０
４形成領域は、半導体領域１０３の端部に至らない内側
に形成する。尚、ここで活性層とは、ＴＦＴのチャネル
形成領域と、ソース又はドレイン領域などのように価電
子制御された不純物領域を含んでいう。From the first semiconductor region 103, the active layer 104 of the TFT is formed at the position shown by the dotted line. Active layer 10
The 4 formation region is formed inside the semiconductor region 103 so as not to reach the end. Here, the active layer includes a channel formation region of a TFT and an impurity region whose valence electrons are controlled, such as a source or drain region.
【００３６】レーザービーム１０５は半導体領域１０３
に対して一方向に走査して結晶化させる。又は、最初に
走査した方向と平行にして往復走査しても良い。適用さ
れるレーザービームはＹＡＧ、ＹＶＯ4、ＹＬＦ、ＹＡ
ｌＯ3などの結晶にＣｒ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｃｅ、Ｃ
ｏ、Ｔｉ又はＴｍをドープした結晶を使ったレーザー発
振装置から放射されるレーザービームの第２高調波であ
り、ドーパントにＮｄを使っている場合にはＹＶＯ4に
おいて５３２nmの波長が得られる。勿論、波長はこの値
に限定されるものではなく、第１半導体領域を形成する
材料の吸収係数を考慮して決めることになる。The laser beam 105 is applied to the semiconductor region 103.
And scan in one direction to crystallize. Alternatively, reciprocal scanning may be performed in parallel with the direction of the first scanning. The applicable laser beam is YAG, YVO 4 , YLF, YA
Cr crystal such as lO 3, Nd, Er, Ho , Ce, C
It is the second harmonic of a laser beam emitted from a laser oscillator using a crystal doped with o, Ti or Tm, and a wavelength of 532 nm is obtained in YVO 4 when Nd is used as a dopant. Of course, the wavelength is not limited to this value, and it will be determined in consideration of the absorption coefficient of the material forming the first semiconductor region.
【００３７】最も適した材料として選ばれる珪素の場
合、吸収係数が１０3〜１０4cm-1である領域はほぼ可視
光域にある。可視光に対して透明なガラス基板上に３０
〜２００nmの厚さをもって非晶質珪素膜で形成される第
１半導体領域に対し波長４００〜７００nmの可視光域の
光を照射することで、当該半導体領域を選択的に加熱す
ることができる。In the case of silicon selected as the most suitable material, the region having an absorption coefficient of 10 3 to 10 4 cm -1 is in the visible light region. 30 on a glass substrate transparent to visible light
By irradiating the first semiconductor region having a thickness of up to 200 nm and formed of an amorphous silicon film with light in the visible light region of wavelength 400 to 700 nm, the semiconductor region can be selectively heated.
【００３８】具体的には、非晶質珪素膜で形成される第
１半導体領域１０３の５３２nmに対する光に侵入長は概
略１００nm〜１０００nmであり、膜厚３０nm〜２００nm
で形成される第１半導体領域の内部まで十分達すること
ができる。即ち、半導体膜の内側から加熱することが可
能であり、レーザービームの照射領域における半導体膜
のほぼ全体を均一に加熱することができる。Specifically, the penetration depth to light of 532 nm of the first semiconductor region 103 formed of an amorphous silicon film is about 100 nm to 1000 nm, and the film thickness is 30 nm to 200 nm.
Can sufficiently reach the inside of the first semiconductor region formed in. That is, it is possible to heat from the inside of the semiconductor film, and it is possible to uniformly heat almost the entire semiconductor film in the irradiation region of the laser beam.
【００３９】レーザービームの照射方法は図１（Ａ）で
示すように基板１０１に対して第１半導体領域１０３が
形成された側からでも良いし、ガラス又は石英から成る
基板が適用されている場合には基板１０１側から照射し
ても良い。また、レーザービームの照射面における形状
は、楕円形、矩形など特に制限されるものはないが、好
ましくは楕円形又は細長い矩形状とし、その短手方向に
レーザービームを走査する。島状に分割形成された第１
半導体領域１０３の一辺の長さよりも長いことが望まし
いが、一回のレーザービームの走査で第１半導体領域の
全面を結晶化できない場合には、当該レーザービームを
１０〜９０％の割合で重畳させて走査しても良い。The laser beam irradiation method may be from the side where the first semiconductor region 103 is formed with respect to the substrate 101 as shown in FIG. 1A, or when a substrate made of glass or quartz is applied. Alternatively, the irradiation may be performed from the substrate 101 side. The shape of the irradiation surface of the laser beam is not particularly limited, such as an elliptical shape or a rectangular shape, but is preferably an elliptical shape or an elongated rectangular shape, and the laser beam is scanned in the lateral direction. First divided into islands
It is desirable that the length is longer than one side of the semiconductor region 103, but if the entire surface of the first semiconductor region cannot be crystallized by one scanning of the laser beam, the laser beam is overlapped at a rate of 10 to 90%. You may scan it.
【００４０】非晶質半導体膜が結晶化することによっ
て、含有する水素の放出や、原子の再配列による緻密化
が起こり体積の収縮が発生する。従って、非晶質領域と
結晶領域の界面では、格子連続性も確保されず、歪みが
生じることになる。図１（Ａ）の様に第１半導体領域１
０３の結晶化領域１０６の内側にＴＦＴの活性層１０４
を形成することは、この歪み領域を除去することでもあ
る。When the amorphous semiconductor film is crystallized, the hydrogen contained therein is released, and the atoms are rearranged to be densified, thereby causing volume contraction. Therefore, at the interface between the amorphous region and the crystalline region, the lattice continuity is not ensured and distortion occurs. As shown in FIG. 1A, the first semiconductor region 1
03 inside the crystallization region 106 of the TFT active layer 104 of the TFT.
Is also to remove this strained region.
【００４１】図１（Ａ）で示す第１半導体領域１０３の
特徴的な形状は、角部にシード領域１０７が設けられた
ものであり、この部分からレーザービームを照射するこ
とにより、単一の結晶方位をもった半導体領域を形成す
ることができる。結晶成長は、シード領域１０７に最初
に形成される結晶、又は予め形成されている結晶を基に
発生する。このシード領域にある結晶を種結晶と呼ぶ
が、これは偶発的に形成される結晶であっても良いし、
触媒元素又は特定の元素を添加して意図的に結晶方位が
定められた結晶を適用しても良い。The characteristic shape of the first semiconductor region 103 shown in FIG. 1 (A) is that a seed region 107 is provided at a corner, and a single laser beam is emitted from this portion. A semiconductor region having a crystal orientation can be formed. Crystal growth occurs on the basis of a crystal initially formed in the seed region 107 or a crystal previously formed. The crystal in this seed region is called a seed crystal, but this may be a crystal formed accidentally,
A crystal whose crystal orientation is intentionally determined by adding a catalytic element or a specific element may be applied.
【００４２】触媒元素を用いた非晶質半導体膜の結晶化
は、その作用により比較的高い配向率をもった結晶質半
導体膜を得ることができる点で適している。適用される
触媒元素としてはＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐ
ｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕから選ばれた一種又
は複数種を用いる。非晶質半導体膜の厚さは１０nm乃至
２００nmで形成する。触媒元素を用いる場合において非
晶質半導体膜に特定元素を添加しておいても良い。Crystallization of an amorphous semiconductor film using a catalytic element is suitable because a crystalline semiconductor film having a relatively high orientation rate can be obtained by its action. The applicable catalytic elements are Fe, Co, Ni, Ru, Rh, P
One or more kinds selected from d, Os, Ir, Pt, Cu and Au are used. The thickness of the amorphous semiconductor film is 10 nm to 200 nm. When using a catalytic element, a specific element may be added to the amorphous semiconductor film.
【００４３】また、特定元素として非晶質半導体膜にゲ
ルマニウムを添加すると、配向率が高い結晶質半導体膜
を得ることができる。このような作用を発現させるのに
必要なゲルマニウムの濃度は、珪素に対し０．１原子％
以上１０原子％以下、好ましくは１原子％以上５原子％
以下とすれば良い。非晶質珪素膜に当該金属元素を添加
して加熱処理を施すことにより、珪素と当該金属元素と
の化合物（シリサイド化物）を形成し、それが拡散する
ことにより結晶化が進行する。非晶質珪素膜に添加した
ゲルマニウムはこの化合物と反応せず、その周囲に存在
することにより局所的な歪みを生じさせる。この歪みは
核生成の臨界半径を大きくする方向に作用して、核生成
密度を低減させると共に、結晶の配向を制限する効力を
持つ。When germanium is added to the amorphous semiconductor film as the specific element, a crystalline semiconductor film having a high orientation rate can be obtained. The concentration of germanium required to exert such an effect is 0.1 atom% with respect to silicon.
Or more and 10 atom% or less, preferably 1 atom% or more and 5 atom% or more
It should be as follows. The metal element is added to the amorphous silicon film and heat treatment is performed to form a compound (silicide) of silicon and the metal element, and the compound is diffused to promote crystallization. Germanium added to the amorphous silicon film does not react with this compound and exists locally around it, causing local strain. This strain acts to increase the critical radius of nucleation, reduces the nucleation density, and has the effect of limiting the crystal orientation.
【００４４】図２ではシード領域１０７から結晶が成長
する過程を示すものであるが、第１半導体領域１０３の
一端に設けられたシード領域１０７からレーザービーム
１０５が照射され、半導体を溶融させながら他端に向か
って走査することにより、その方向に従って結晶を成長
させることができる。この時、シード領域１０７は鋭角
とするか又は突出部を有する形状とし、生成する結晶核
の数を減らし一つの結晶核のみを優先的に成長させると
共に、連続発振レーザービーム（連続光）により定常的
に溶融領域が保持されることにより連続した結晶を成長
させることが可能となる。Although FIG. 2 shows a process in which a crystal grows from the seed region 107, a laser beam 105 is irradiated from a seed region 107 provided at one end of the first semiconductor region 103 to melt another semiconductor while By scanning towards the edges, crystals can be grown according to that direction. At this time, the seed region 107 is formed to have an acute angle or a shape having a protruding portion to reduce the number of generated crystal nuclei and preferentially grow only one crystal nuclei, and to make a steady state by a continuous wave laser beam (continuous light). Since the molten region is retained, continuous crystals can be grown.
【００４５】また、｛１００｝面の結晶を選択的に成長
させるために付加されるべき構成は、第１半導体領域１
０３の側面を下地である絶縁表面に対し概略垂直となる
ようにする。具体的には９０±１０度、好ましくは９０
±５度とする。それにより結晶成長に際し拘束力を与
え、｛１００｝面の結晶成長を支配的とすることが可能
となる。The structure to be added in order to selectively grow the crystal of the {100} plane is the first semiconductor region 1
The side surface of 03 is made substantially vertical to the insulating surface which is the base. Specifically, 90 ± 10 degrees, preferably 90
± 5 degrees. As a result, it is possible to give a restraining force to the crystal growth and make the crystal growth of the {100} plane dominant.
【００４６】シード領域における結晶の選択性をより高
める形状としては、図３に示すようにシード領域１０７
が第１半導体領域１０３から突出した形状としても良
い。突出部の幅は１〜５μmとすることで、複数の結晶
粒が自然発生するのを防ぐことができる。As a shape for further enhancing the crystal selectivity in the seed region, the seed region 107 as shown in FIG.
The shape may project from the first semiconductor region 103. By setting the width of the protruding portion to 1 to 5 μm, it is possible to prevent spontaneous generation of a plurality of crystal grains.
【００４７】また、図４で示す形態は、第１半導体領域
１０３を形成する前の段階でシード領域１０７を形成す
る場合に適した形状であり、選択領域１１０はシード領
域１０７から成長する結晶方位を一つに選択し、第１半
導体領域１０３に連結するために設けられている。この
場合におけるシード領域１０７は、第１半導体領域１０
３とは別な層で形成された半導体で形成されるものであ
り、触媒元素を添加して結晶化された結晶質半導体膜、
又は珪素にゲルマニウムが添加された非晶質半導体膜に
触媒元素を添加して結晶化された結晶質半導体膜などが
適用される。これらの結晶質半導体膜は配向率が高いの
で、これを利用すると再現性良く同一の結晶方位を有す
る結晶質半導体膜を形成することができる。The form shown in FIG. 4 is a shape suitable for forming the seed region 107 in the stage before forming the first semiconductor region 103, and the selection region 110 has the crystal orientation grown from the seed region 107. Are provided to connect to the first semiconductor region 103. The seed region 107 in this case is the first semiconductor region 10
3 is a semiconductor formed in a layer different from 3, and is a crystalline semiconductor film crystallized by adding a catalytic element,
Alternatively, a crystalline semiconductor film or the like which is crystallized by adding a catalytic element to an amorphous semiconductor film in which germanium is added to silicon is applied. Since these crystalline semiconductor films have a high orientation rate, it is possible to form crystalline semiconductor films having the same crystal orientation with good reproducibility by utilizing them.
【００４８】連続発振レーザービームの照射により第１
半導体領域１０３の全体を結晶化した後、好ましくはゲ
ッタリング処理を加えると良い。連続発振レーザービー
ムの照射により半導体は溶融状態となるが、その時間は
ビームの走査速度にも依存する。凡そ１０〜１００cm/s
ecの走査速度が適用されるが、外部環境から不純部が混
入することを完全に防ぐことはできない。好ましくない
不純物としては酸素、窒素、炭素などの大気成分もある
が、その他のＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒなど装置の構成部材に起
因する金属不純物がある。First by irradiation of a continuous wave laser beam
After crystallizing the whole semiconductor region 103, gettering treatment is preferably added. The semiconductor is brought into a molten state by irradiation with the continuous wave laser beam, but the time also depends on the scanning speed of the beam. 10 to 100 cm / s
The scanning speed of ec is applied, but it cannot completely prevent contamination by impurities from the external environment. The unfavorable impurities include atmospheric components such as oxygen, nitrogen and carbon, but other metallic impurities such as Fe, Ni and Cr caused by the constituent members of the device.
【００４９】ゲッタリングは、第１半導体領域に接して
歪み場を形成する半導体膜を形成した後、加熱処理によ
り不純部を偏析させる。歪み場を形成する半導体膜とし
ては、リンを添加した非晶質半導体膜、アルゴンなど周
期律１８族元素を添加した非晶質半導体膜などが適して
いる。加熱温度は５００〜８００℃であり、ファーネス
アニール炉、瞬間熱アニール（ＲＴＡ）法などを用いて
行う。瞬間熱アニール法ではハロゲンランプなどのラン
プ光の輻射で加熱する方法の他に、加熱され高温の気体
で加熱する方法を用いても良い。In gettering, after forming a semiconductor film which is in contact with the first semiconductor region and forms a strain field, the impure portion is segregated by heat treatment. As the semiconductor film forming the strain field, an amorphous semiconductor film to which phosphorus is added, an amorphous semiconductor film to which an element of Group 18 of the periodic law such as argon is added, or the like is suitable. The heating temperature is 500 to 800 ° C., and the furnace annealing furnace, the rapid thermal annealing (RTA) method or the like is used. In the instant thermal annealing method, in addition to the method of heating by radiation of lamp light such as a halogen lamp, a method of heating with a heated high temperature gas may be used.
【００５０】その後、図１（Ｂ）で示すようにエッチン
グにより活性層１０８を形成する。その後、図１（Ｃ）
に示す如く、ゲート絶縁膜１０８及びゲート電極１０９
を形成し、また、半導体領域にソース及びドレイン領域
を形成し、必要な配線を設ければＴＦＴを形成すること
ができる。図１（Ｃ）と図１（Ａ）を対比して明らかな
ように、完成したＴＦＴにおけるチャネル長方向と、レ
ーザービームの走査方向は同じ方向とする。Thereafter, as shown in FIG. 1B, the active layer 108 is formed by etching. After that, FIG. 1 (C)
As shown in FIG.
And the source and drain regions are formed in the semiconductor region and necessary wirings are provided to form a TFT. As is clear from comparison between FIG. 1C and FIG. 1A, the channel length direction in the completed TFT and the scanning direction of the laser beam are the same direction.
【００５１】こうしたレーザービームの照射方法におい
て、連続発振のレーザービームを照射することにより、
その走査方向に大粒径の結晶成長を可能とする。勿論、
それはレーザービームの走査速度やエネルギー密度等の
詳細なパラメータを適宜設定する必要があるが、走査速
度を１〜２００cm/secとすることによりそれを実現する
ことができる。例えば、出力１０Wの連続発振のＹＶＯ4
レーザから射出されたレーザー光を非線形光学素子によ
り高調波に変換する。また、共振器の中にＹＶＯ4結晶
と非線形光学素子を入れて、高調波を射出する方法もあ
る。そして、好ましくは光学系により照射面にて矩形状
または楕円形状のレーザー光に成形して、被処理体に照
射する。このときのエネルギー密度は０．０１〜１００
MW/cm2程度（好ましくは０．１〜１０MW/cm2）が必要で
ある。In this laser beam irradiation method, by irradiating a continuous wave laser beam,
It enables crystal growth of large grain size in the scanning direction. Of course,
It is necessary to appropriately set detailed parameters such as the scanning speed of the laser beam and the energy density, which can be realized by setting the scanning speed to 1 to 200 cm / sec. For example, continuous oscillation YVO 4 with an output of 10 W
Laser light emitted from a laser is converted into a harmonic by a non-linear optical element. There is also a method in which a YVO 4 crystal and a non-linear optical element are put in a resonator to emit a higher harmonic wave. Then, it is preferably shaped into a rectangular or elliptical laser beam on the irradiation surface by an optical system, and the object to be processed is irradiated. The energy density at this time is 0.01 to 100.
MW / cm 2 about it (preferably 0.1 to 10 MW / cm 2) is required.
【００５２】パルスレーザーを用いた溶融−固化を経た
結晶成長速度は１m/secとも言われているが、それより
も遅い速度でレーザービームを走査して、徐冷すること
により固液界面における連続的な結晶成長が可能とな
り、結晶の大粒径化を実現することができる。レーザー
ビームを走査する方向は一方向に限定されるものではな
く、往復走査をしても良い。The crystal growth rate after melting and solidification using a pulsed laser is also said to be 1 m / sec, but the laser beam is scanned at a slower rate than that and is gradually cooled to continuously produce a solid-liquid interface. It is possible to grow the crystal effectively, and it is possible to increase the crystal grain size. The direction in which the laser beam is scanned is not limited to one direction, and reciprocal scanning may be performed.
【００５３】結晶面の特定は、例えば、反射電子線回折
パターン（ＥＢＳＰ：Electron Backscatter diffracti
on Pattern）により求めることができる。ＥＢＳＰは走
査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microsco
py）に専用の検出器を設け、一次電子の後方散乱から結
晶方位を分析する手法である（以下、この手法を便宜上
ＥＢＳＰ法と呼ぶ）。ＥＰＳＰを用いた結晶半導体膜の
評価は、"Microtexture Analysis of Location Control
led Large Si Grain Formed by Exciter-LaserCrystall
ization Method: R. Ishihara and P. F. A. Alkemade,
AMLCD'99 Digest of Technical Papers 1999 Tokyo Ja
pan, pp99-102"において紹介されている。The crystal plane is specified by, for example, a backscattered electron diffraction pattern (EBSP: Electron Backscatter diffracti
on Pattern). EBSP is a scanning electron microscope (SEM).
py) is provided with a dedicated detector and the crystal orientation is analyzed from the backscattering of primary electrons (hereinafter, this method is referred to as EBSP method for convenience). The evaluation of the crystalline semiconductor film using EPSP is performed by "Microtexture Analysis of Location Control".
led Large Si Grain Formed by Exciter-LaserCrystall
ization Method: R. Ishihara and PFA Alkemade,
AMLCD'99 Digest of Technical Papers 1999 Tokyo Ja
pan, pp 99-10 2 ".
【００５４】この測定方法は、結晶構造を持った試料に
電子線が入射すると、後方にも非弾性散乱が起こり、そ
の中には試料中でブラッグ回折による結晶方位に特有の
線状パターン(一般に菊地像と呼ばれる)も合わせて観察
される。ＥＢＳＰ法は検出器スクリーンに映った菊地像
を解析することにより試料の結晶方位を求めている。試
料の電子線の当たる位置を移動させつつ方位解析を繰り
返す(マッピング測定)ことで、面状の試料について結晶
方位または配向の情報を得ることができる。入射電子線
の太さは、走査型電子顕微鏡の電子銃のタイプにより異
なるが、ショットキー電界放射型の場合、１０〜２０nm
の非常に細い電子線が照射される。マッピング測定で
は、測定点数が多いほど、また測定領域が広いほど、結
晶配向のより平均化した情報を得ることができる。実際
には、１００×１００μm2の領域で、１００００点（１
μm間隔）〜４００００点（０．５μm間隔）の程度の測
定を行っている。According to this measuring method, when an electron beam is incident on a sample having a crystal structure, inelastic scattering also occurs in the rear, in which a linear pattern (generally, a linear pattern unique to the crystal orientation by Bragg diffraction in the sample) is generated. (Kikuchi statue) is also observed. The EBSP method obtains the crystal orientation of the sample by analyzing the Kikuchi image reflected on the detector screen. By repeating the azimuth analysis while moving the position of the sample where the electron beam hits (mapping measurement), it is possible to obtain information on the crystal orientation or the orientation of the planar sample. The thickness of the incident electron beam depends on the type of electron gun of the scanning electron microscope, but in the case of the Schottky field emission type, it is 10 to 20 nm.
Is irradiated with a very thin electron beam. In the mapping measurement, the larger the number of measurement points and the wider the measurement area, the more averaged the information of the crystal orientation can be obtained. Actually, in the area of 100 × 100 μm 2 , 10,000 points (1
The measurement is carried out at an interval of (μm interval) to 40,000 points (0.5 μm interval).
【００５５】マッピング測定により各結晶粒の結晶方位
がすべて求まると、膜に対する結晶配向の状態を統計的
に表示できる。逆極点図は多結晶体の優先配向を表示す
る際によく用いられるもので、試料のある特定の面(こ
こでは膜表面)が、どの格子面に一致しているかを集合
的に表示したものである。When all the crystal orientations of each crystal grain are obtained by mapping measurement, the state of crystal orientation with respect to the film can be statistically displayed. The inverse pole figure is often used to display the preferred orientation of a polycrystalline body, and collectively shows which lattice plane a certain plane of the sample (here, the film surface) matches. Is.
【００５６】ＥＢＳＰ法により求められる配向率は、
｛１００｝面の結晶が得られる割合を７０％以上とする
ことができる。The orientation ratio obtained by the EBSP method is
The proportion of crystals of {100} plane can be 70% or more.
【００５７】このような処理を可能とするレーザー処理
装置の一例は、図５及び図６に示す構成である。このレ
ーザー処理装置は、基板の任意の位置を指定してレーザ
ービーム照射して結晶化することを可能とするものであ
り、複数の方向から複数のレーザービームを照射するこ
とにより、さらにスループットを向上させることができ
る。さらに、レーザービームを照射面において重ね合わ
せ、レーザー処理に必要なエネルギー密度と、光の干渉
を除去することが可能な構成となっていることが特徴で
ある。An example of a laser processing apparatus that enables such processing has the configuration shown in FIGS. 5 and 6. This laser processing device enables laser beam irradiation to crystallize by designating an arbitrary position on the substrate, and further improves throughput by irradiating multiple laser beams from multiple directions. Can be made. Further, it is characterized in that the laser beams are superposed on the irradiation surface to remove the energy density required for laser processing and the interference of light.
【００５８】図５はレーザー処理装置の構成を示す上面
図であり、図６は図５に対応する断面図である。図５と
図６においては説明の便宜上、共通の符号を用いて示し
ている。FIG. 5 is a top view showing the structure of the laser processing apparatus, and FIG. 6 is a sectional view corresponding to FIG. 5 and 6, common reference numerals are used for convenience of description.
【００５９】第１光学系４０１は、レーザー発振装置３
０１ａ、レンズ群３０２ａ、第１ガルバノミラー３０３
ａ、第２ガルバノミラー３０４ａ、ｆθレンズ３０５ａ
から成っている。ここで、第１ガルバノミラー３０３
ａ、第２ガルバノミラー３０４ａが偏向手段として設け
られたものである。The first optical system 401 is the laser oscillator 3
01a, lens group 302a, first galvanometer mirror 303
a, second galvanometer mirror 304a, fθ lens 305a
Made of. Here, the first galvanometer mirror 303
a, a second galvanometer mirror 304a is provided as the deflecting means.
【００６０】第２光学系４０２、第３光学系４０３も同
様の構成であり、レーザービームは第１ガルバノミラー
と第２ガルバノミラーの回転角のより偏向方向が制御さ
れ、載置台３０６上の被処理物３０７に照射される。ビ
ーム径はレンズ群３０２及び必要があればスリット等を
設けることで任意の形状とすることができるが、概略数
十μm〜数百μmの円形、楕円形、又は矩形とすれば良
い。載置台３０６は固定とするが、レーザービームの走
査と同期させることも可能であるので、ＸＹθ方向に移
動可能としても良い。The second optical system 402 and the third optical system 403 have the same structure, and the deflection direction of the laser beam is controlled by the rotation angles of the first galvanometer mirror and the second galvanometer mirror, and the laser beam is placed on the mounting table 306. The processed object 307 is irradiated. The beam diameter can be set to an arbitrary shape by providing the lens group 302 and, if necessary, a slit or the like, but it may be a circular shape, an elliptical shape, or a rectangular shape having a diameter of several tens μm to several hundreds μm. The mounting table 306 is fixed, but since it can be synchronized with the scanning of the laser beam, it may be movable in the XYθ directions.
【００６１】そして、第１乃至第３の光学系により被処
理物に照射されるレーザービームを重ね合わせることに
より、レーザー処理に必要なエネルギー密度と、光の干
渉を除去することが可能となる。異なるレーザー発振装
置から放射されるレーザービームはそれぞれ位相が異な
っているので、これらを重ね合わせることにより干渉を
低減することができる。Then, by overlapping the laser beams applied to the object to be processed by the first to third optical systems, it is possible to eliminate the energy density required for laser processing and the interference of light. Since the laser beams emitted from different laser oscillators have different phases, it is possible to reduce interference by superposing them.
【００６２】尚、ここでは第１乃至第３光学系から放射
される３本のレーザービームを重ね合わせる構成を示し
ているが、同様の効果はこの数に限定されず、複数本の
レーザービームを重ね合わせることで目的は達せられ
る。また、同様な効果が得られるものであれば、レーザ
ー処理装置の構成は図５及び図６で示す構成に限定され
るものはない。Although a configuration is shown here in which three laser beams emitted from the first to third optical systems are superposed, the same effect is not limited to this number, and a plurality of laser beams can be used. The purpose is achieved by overlapping. The configuration of the laser processing apparatus is not limited to the configurations shown in FIGS. 5 and 6 as long as the same effect can be obtained.
【００６３】また、レーザー処理装置の他の構成として
は、図８で示す構成の装置も適用可能である。図８は、
レーザー発振装置８０１、高変換ミラー８０２〜８０
４、楕円ビーム形成用光学系８０５、載置台８０８から
成っているレーザー処理装置の構成を正面図と側面図に
より示すものである。楕円ビーム形成用光学系８０５の
一例はシリンドリカルレンズ８０６と凸レンズ８０７と
の組み合わせであり、シリンドリカルレンズ８０６でビ
ーム形状を楕円にして、凸レンズ８０７を設け集光して
いる。こうして、レーザービームを楕円にすることで照
射面積を広くして処理速度を向上させることができる。
また、レーザービームの照射面直上又は近傍には、気体
噴出手段８２０を設け、レーザービームが照射されてい
る領域の雰囲気を制御している。気体の種類は酸化性気
体、還元性気体、不活性気体など様々な気体を適用する
ことが可能である。As another configuration of the laser processing apparatus, the apparatus having the configuration shown in FIG. 8 can be applied. Figure 8
Laser oscillator 801, high conversion mirrors 802-80
4 is a front view and a side view showing the configuration of a laser processing apparatus including an optical system 805 for forming an elliptical beam and a mounting table 808. An example of the elliptical beam forming optical system 805 is a combination of a cylindrical lens 806 and a convex lens 807. The cylindrical lens 806 makes the beam shape elliptical and the convex lens 807 is provided to collect light. Thus, by making the laser beam elliptical, the irradiation area can be widened and the processing speed can be improved.
Further, a gas jetting means 820 is provided just above or in the vicinity of the irradiation surface of the laser beam to control the atmosphere in the area irradiated with the laser beam. Various kinds of gas such as oxidizing gas, reducing gas, and inert gas can be applied.
【００６４】また、この装置では、載置台８０８を移動
手段８２１により二軸方向に動かすことにより基板８０
９のレーザーアニールを可能としている。一方の方向へ
の移動は基板の一辺の長さよりも長い距離を１〜２００
cm/secの等速度で連続的に移動させることが可能であ
り、他方へは楕円ビームの長手方向と同程度の移動を不
連続にステップ移動させることが可能となっている。レ
ーザー発振装置８０１の発振と、載置台８０８は、マイ
クロプロセッサを搭載した制御手段８１０により同期し
て作動するようになっている。また、レーザービームの
入射角を特定角度とすることにより、基板８０９で反射
したレーザービーム（戻り光）が再び光学系に入射しな
い構成としている。Further, in this apparatus, the mounting table 808 is moved in the biaxial directions by the moving means 821 to move the substrate 80.
Laser annealing of 9 is possible. For movement in one direction, a distance longer than the length of one side of the substrate is 1 to 200
It is possible to move continuously at a constant velocity of cm / sec, and to the other side, it is possible to perform a stepwise discontinuous movement similar to the longitudinal direction of the elliptical beam. The oscillation of the laser oscillator 801 and the mounting table 808 are operated in synchronization with each other by the control means 810 equipped with a microprocessor. In addition, by setting the incident angle of the laser beam to a specific angle, the laser beam (return light) reflected by the substrate 809 is prevented from entering the optical system again.
【００６５】一方、図９は載置台８１４を固定としてレ
ーザービームを走査する形態の一例であり、レーザー発
振装置８０１、高変換ミラー８０２、８０３、楕円ビー
ム形成用光学系８１１、ＸＹスキャン可能な一対のガル
バノミラー８１２、ｆθレンズ８１３から成っているレ
ーザー処理装置の構成を正面図と側面図により示すもの
である。楕円ビーム形成用光学系８０５の一例は凹レン
ズ及び凸レンズの組み合わせである。こうして、レーザ
ービームを楕円にすることで照射面積を広くして処理速
度を向上させることができる。ガルバノミラー回転角の
より偏向方向が制御され、載置台８１４上の基板８０９
の任意の位置にレーザービームを照射することができ
る。レーザー発振装置８０１の発振と、一対のガルバノ
ミラー８１２は、マイクロプロセッサを搭載した制御手
段８１０により同期して作動するようになっている。ま
た、アイソレータ８１５は照射面で反射したレーザービ
ーム（戻り光）がレーザー発振装置に再度入射して光学
系を痛めないように配慮されている。気体噴出手段８２
０を設け、レーザービームが照射されている領域の雰囲
気を制御している。気体の種類は酸化性気体、還元性気
体、不活性気体など様々な気体を適用することが可能で
ある。On the other hand, FIG. 9 shows an example of a mode in which a mounting table 814 is fixed and a laser beam is scanned. A laser oscillator 801, high conversion mirrors 802 and 803, an elliptical beam forming optical system 811, and a pair capable of XY scanning. FIG. 2 is a front view and a side view showing a configuration of a laser processing apparatus including a galvanometer mirror 812 and an fθ lens 813. An example of the elliptical beam forming optical system 805 is a combination of a concave lens and a convex lens. Thus, by making the laser beam elliptical, the irradiation area can be widened and the processing speed can be improved. The deflection direction is controlled by the rotation angle of the galvanometer mirror, and the substrate 809 on the mounting table 814 is controlled.
The laser beam can be applied to any position of The oscillation of the laser oscillation device 801 and the pair of galvano mirrors 812 are operated in synchronization with each other by the control means 810 equipped with a microprocessor. Further, the isolator 815 is designed so that the laser beam (return light) reflected on the irradiation surface does not re-enter the laser oscillator and damages the optical system. Gas ejection means 82
0 is provided to control the atmosphere in the region irradiated with the laser beam. Various kinds of gas such as oxidizing gas, reducing gas, and inert gas can be applied.
【００６６】このような構成のレーザー処理装置を用
い、図１を用いて説明したようにレーザービームの走査
方向とＴＦＴにおけるチャネル長方向とを概略一致させ
ることにより、結晶方位が単一配向となり、電界効果移
動度を向上させることができる。また、結晶面が制御さ
れた種結晶が形成をシード領域を設けることにより、単
一配向の活性層を形成することが可能となり、トップゲ
ート型ＴＦＴにおいては、その上に形成するゲート絶縁
膜の膜質がばらつくことが無くなり、しきい値電圧のバ
ラツキを低減することも可能となる。勿論、本発明はボ
トムゲート型（又は逆スタガ型ともいう）のＴＦＴにも
適用することができる。By using the laser processing apparatus having such a configuration, the scanning direction of the laser beam and the channel length direction in the TFT are made to substantially coincide with each other as described with reference to FIG. The field effect mobility can be improved. Further, by providing a seed region in which a seed crystal with a controlled crystal plane is formed, it is possible to form an active layer having a single orientation, and in a top gate type TFT, a gate insulating film formed on the active layer can be formed. It is possible to prevent variations in film quality and reduce variations in threshold voltage. Of course, the present invention can be applied to a bottom gate type (or also referred to as an inverted stagger type) TFT.
【００６７】[0067]
【実施例】以下、実施例により本発明に係る半導体装置
の作製方法の具体例を図面を参照して詳細に示す。EXAMPLES Specific examples of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００６８】[実施例１]本実施例は、絶縁表面上に形成
された非晶質珪素膜を写真蝕刻により所定のパターンに
エッチングして第１半導体領域を形成し、それを連続発
振レーザービームで結晶化させるものである。[Embodiment 1] In this embodiment, an amorphous silicon film formed on an insulating surface is etched into a predetermined pattern by photolithography to form a first semiconductor region, which is then oscillated by a continuous wave laser beam. To crystallize.
【００６９】図１０において、ガラス基板４０１上に１
００nmの酸化窒化珪素膜でなるバリア層４０２が形成さ
れている。その上にある第１半導体領域４０３は、厚さ
１００nmのプラズマＣＶＤ法により形成された非晶質珪
素膜である。尚、図１０（Ａ）は第１半導体領域４０３
の上面図であり、図１０（Ｂ）は基板を含め断面構造を
示す図である。この段階では具現化されないが、点線で
示すように第１半導体領域４０３の端部に至らない内側
にＴＦＴの活性層４０５ａ、４０５ｂが形成されるもの
である。In FIG. 10, 1 is placed on the glass substrate 401.
A barrier layer 402 made of a 00 nm silicon oxynitride film is formed. The first semiconductor region 403 thereabove is an amorphous silicon film having a thickness of 100 nm formed by the plasma CVD method. Note that FIG. 10A shows the first semiconductor region 403.
10B is a top view of FIG. 10B, and FIG. 10B is a view showing a cross-sectional structure including the substrate. Although not embodied at this stage, the active layers 405a and 405b of the TFT are formed inside the first semiconductor region 403, which does not reach the end, as shown by the dotted line.
【００７０】シード領域４０４は、第１半導体領域４０
３の長手方向に一端に形成され、本実施例の場合、レー
ザービームの照射によってこの領域で発現する結晶方位
が、第１半導体領域４０３の結晶方位とすることができ
る。The seed region 404 is the first semiconductor region 40.
In the present embodiment, the crystal orientation of the first semiconductor region 403, which is formed at one end in the longitudinal direction of 3 and appears in this region by irradiation with the laser beam, can be the crystal orientation of the first semiconductor region 403.
【００７１】図１１は、連続発振レーザービームによる
結晶化の段階を示す図である。レーザービーム４０６の
照射面積は、第１半導体領域よりも小さくても良いが、
その長手方向が第１半導体領域の短手方向と交差するよ
うにして照射する。ビーム形状は矩形、線形、楕円系な
ど任意なものとすることができるが、いずれにしても図
１１で示すように照射して、結晶化が第１半導体領域４
０３の一端から他端に成長するようにする。このような
レーザービームの照射は、図５〜図９で示す構成のレー
ザー処理装置が適用される。光学系にて集光したレーザ
ービームは、中央部と端部で必ずしもエネルギー強度が
一定ではないので、第１半導体領域４０３がビームの端
部にかからないようにすることが望ましい。FIG. 11 is a diagram showing a stage of crystallization by a continuous wave laser beam. The irradiation area of the laser beam 406 may be smaller than that of the first semiconductor region,
Irradiation is performed so that its longitudinal direction intersects with the lateral direction of the first semiconductor region. The beam shape can be any shape such as rectangular, linear, and elliptical, but in any case, irradiation is performed as shown in FIG.
03 from one end to the other. For the irradiation of such a laser beam, a laser processing device having a configuration shown in FIGS. 5 to 9 is applied. Since the energy intensity of the laser beam focused by the optical system is not always constant in the central portion and the end portion, it is desirable that the first semiconductor region 403 does not reach the end portion of the beam.
【００７２】こうして、レーザービーム４０６が照射さ
れた領域から結晶化が進み、結晶質半導体４０７を得る
ことができる。In this way, crystallization proceeds from the region irradiated with the laser beam 406, and the crystalline semiconductor 407 can be obtained.
【００７３】その後、図１２（Ａ）（Ｂ）で示すよう
に、結晶化された第１半導体領域４０３を写真蝕刻によ
り活性層４０５ａ、４０５ｂとなる所定のパターンにエ
ッチングする。トップゲート型ＴＦＴとするには、活性
層４０５ａ、４０５ｂ上にゲート絶縁膜、ゲート電極、
一導電型不純物領域を形成してＴＦＴを形成することが
できる。その後、必要に応じて配線や層間絶縁膜等を形
成すれば良い。After that, as shown in FIGS. 12A and 12B, the crystallized first semiconductor region 403 is etched into a predetermined pattern to be the active layers 405a and 405b by photolithography. To obtain a top gate type TFT, a gate insulating film, a gate electrode, and
A TFT can be formed by forming an impurity region of one conductivity type. After that, a wiring, an interlayer insulating film, or the like may be formed as needed.
【００７４】ＴＦＴを用いるアクティブマトリクス型表
示装置は、その機能的な区分から画素部と駆動回路部と
に構成を分けて見ることができる。本実施例で形成され
る活性層を用いたＴＦＴではそれらを同一基板上に一体
形成することが可能である。図１８はＴＦＴ基板１２０
１と、レーザービームの照射方向との関係を詳細に示す
ものである。ＴＦＴ基板１２０１には画素部１２０２、
駆動回路部１２０３、１２０４が形成される領域を点線
で示している。第１半導体領域はそれぞれの領域に形成
されており、この状態における活性層の形成方法を図１
８中に挿入してある拡大図１３０４、１３０５、１３０
６で示す。The active matrix type display device using the TFT can be seen by dividing the constitution into a pixel portion and a driving circuit portion due to its functional division. In the TFT using the active layer formed in this embodiment, it is possible to integrally form them on the same substrate. FIG. 18 shows a TFT substrate 120
1 shows the relationship between 1 and the irradiation direction of the laser beam in detail. The TFT substrate 1201 has a pixel portion 1202,
The regions where the drive circuit units 1203 and 1204 are formed are shown by dotted lines. The first semiconductor region is formed in each region, and the method for forming the active layer in this state will be described with reference to FIG.
Enlarged views 1304, 1305, 130 inserted in FIG.
Shown by 6.
【００７５】例えば、駆動回路部１２０３は走査線駆動
回路を形成する領域であり、その部分拡大図１３０５に
は活性層１２５８を形成する第１半導体領域１２５１が
形成されている。第１半導体領域１２５１の配置は、矢
印で示す方向に連続発振レーザービーム１４０５の走査
を可能にしている。活性層１２５８の形状は任意なもの
を適用することができるが、いずれにしてもチャネル長
方向とレーザービームの走査方向とを揃えている。For example, the driving circuit portion 1203 is a region for forming a scanning line driving circuit, and the partially enlarged view 1305 has a first semiconductor region 1251 for forming an active layer 1258. The arrangement of the first semiconductor region 1251 enables the continuous wave laser beam 1405 to scan in the direction indicated by the arrow. The active layer 1258 may have any shape, but in any case, the channel length direction and the laser beam scanning direction are aligned.
【００７６】また、駆動回路部１２０３と交差する方向
に延設する駆動回路部１２０４はデータ線駆動回路を形
成する領域であり、第１半導体領域１２５０が形成され
ており、そこから形成される活性層１２５７と、レーザ
ービーム１４０４の走査方向を一致させている（拡大図
１３０４）。また、画素部１２０２も同様であり、拡大
図１３０６に示す如く、第１半導体領域１２５２が形成
されており、そこから形成される活性層１２５９と、レ
ーザービーム１４０６の走査方向を一致させている。こ
の配列により、レーザービームは全て同一方向に走査す
れば良いので、処理時間をより短縮することが可能であ
る。The drive circuit portion 1204 extending in the direction intersecting with the drive circuit portion 1203 is a region for forming a data line drive circuit, and the first semiconductor region 1250 is formed therein. The layer 1257 and the scanning direction of the laser beam 1404 are aligned with each other (enlarged view 1304). The same applies to the pixel portion 1202, and as shown in an enlarged view 1306, the first semiconductor region 1252 is formed, and the active layer 1259 formed from the first semiconductor region 1252 is made to match the scanning direction of the laser beam 1406. With this arrangement, all the laser beams have to scan in the same direction, so that the processing time can be further shortened.
【００７７】このようなレーザービームの照射方法にお
いて、連続発振のレーザービームを照射することにより
単一配向でレーザービームの走査方向に結晶粒が延在す
る結晶成長を可能とする。勿論、それはレーザービーム
の走査速度やエネルギー密度等の詳細なパラメータを適
宜設定する必要があるが、走査速度を１〜２００cm/sec
とすることによりそれを実現することができる。パルス
レーザーを用いた溶融−固化を経た結晶成長速度は１m/
secとも言われているが、それよりも遅い速度でレーザ
ービームを走査して、徐冷することにより固液界面にお
ける連続的な結晶成長が可能となり、結晶の大粒径化を
実現することができる。In such a laser beam irradiation method, by irradiating a continuous wave laser beam, crystal growth in which crystal grains extend in the scanning direction of the laser beam with a single orientation becomes possible. Of course, it is necessary to set detailed parameters such as laser beam scanning speed and energy density as appropriate, but the scanning speed is 1 to 200 cm / sec.
By doing so, it can be realized. Crystal growth rate after melting-solidification using pulsed laser is 1m /
It is also said to be sec, but by scanning the laser beam at a slower speed than that and gradually cooling it, continuous crystal growth at the solid-liquid interface becomes possible, and it is possible to realize a large crystal grain size. it can.
【００７８】[実施例２]実施例１のレーザービームの走
査は一方向のみの走査でなく、往復走査をしても良い。
図１３にその態様を示すが、その場合、シード領域４０
４ａ、４０４ｂは第１半導体領域４０３の両端に設けて
も良い。往復走査する場合には１回の走査毎にレーザー
エネルギー密度を変え、段階的に結晶成長をさせること
も可能である。また、非晶質珪素膜を結晶化させる場合
にしばしば必要となる水素出しの処理を兼ねることも可
能であり、最初に低エネルギー密度で走査し、水素を放
出した後、エネルギー密度を上げて２回目に走査で結晶
化を完遂させても良い。このような作製方法によっても
同様にレーザービームの走査方向に結晶粒が延在する結
晶質半導体膜を得ることができる。[Embodiment 2] The laser beam scanning of Embodiment 1 is not limited to scanning in one direction but may be reciprocal scanning.
FIG. 13 shows the mode, in which case the seed region 40 is used.
4a and 404b may be provided at both ends of the first semiconductor region 403. In the case of reciprocating scanning, it is possible to change the laser energy density for each scanning and to grow crystals in stages. Further, it is also possible to combine the process of hydrogen discharge, which is often necessary when crystallizing the amorphous silicon film, and first scan at low energy density to release hydrogen and then increase the energy density to 2 Crystallization may be completed by scanning the second time. With such a manufacturing method, a crystalline semiconductor film in which crystal grains extend in the laser beam scanning direction can be similarly obtained.
【００７９】[実施例３]本実施例は、絶縁表面上に形成
された非晶質珪素膜を予め結晶化しておき、さらに連続
発振レーザービームにより結晶の大粒径化を図るもので
ある。[Embodiment 3] In this embodiment, an amorphous silicon film formed on an insulating surface is crystallized in advance, and the crystal grain size is increased by a continuous wave laser beam.
【００８０】図１４（Ａ）に示すように、実施例１と同
様にガラス基板５０１上にブロッキング層５０２、非晶
質珪素膜５０３を形成する。その上にマスク絶縁膜５０
４として１００nmの酸化珪素膜をプラズマＣＶＤ法で形
成し、開口部５０５を設ける。その後、触媒元素として
Ｎｉを添加するため、酢酸ニッケル塩が５ppmの水溶液
をスピン塗布する。Ｎｉは開口部５０５で非晶珪素膜と
接する。この開口部５０５を形成する位置は、後に形成
される第１半導体領域のシード領域又はその外側に位置
するように形成する。As shown in FIG. 14A, a blocking layer 502 and an amorphous silicon film 503 are formed on a glass substrate 501 as in the first embodiment. A mask insulating film 50 is formed thereon.
4, a 100 nm silicon oxide film is formed by a plasma CVD method, and an opening 505 is provided. Then, in order to add Ni as a catalyst element, an aqueous solution of nickel acetate of 5 ppm is spin-coated. Ni contacts the amorphous silicon film at the opening 505. The opening 505 is formed so as to be located in the seed region of the first semiconductor region which will be formed later or outside thereof.
【００８１】その後、図１４（Ｂ）で示すように５８０
℃、４時間の加熱処理により非晶質珪素膜を結晶化させ
る。結晶化は触媒元素の作用により、開口部５０５から
基板表面と平行な方向に成長する。こうして形成された
結晶質珪素膜５０７は棒状または針状の結晶が集合して
成り、その各々の結晶は巨視的にはある特定の方向性を
もって成長しているため、結晶性が揃っている。また、
特定方位の配向率が高いという特徴がある。After that, as shown in FIG.
The amorphous silicon film is crystallized by heat treatment at 4 ° C. for 4 hours. Crystallization grows in a direction parallel to the substrate surface through the opening 505 due to the action of the catalytic element. The crystalline silicon film 507 thus formed is composed of aggregated rod-shaped or needle-shaped crystals, and the respective crystals are macroscopically grown with a certain specific direction, so that the crystallinity is uniform. Also,
It is characterized by a high orientation ratio in a specific orientation.
【００８２】加熱処理が終了したらマスク絶縁膜５０４
をエッチング除去することにより図１４（Ｃ）で示すよ
うな結晶質珪素膜５０７を得ることができる。When the heat treatment is completed, a mask insulating film 504 is formed.
Is removed by etching to obtain a crystalline silicon film 507 as shown in FIG. 14 (C).
【００８３】その後、図１５で示すように結晶質珪素膜
５０７を写真蝕刻により所定のパターンにエッチングし
て第１半導体領域５０８を形成する。ＴＦＴの活性層５
１０ａ、５１０ｂが形成されるべき領域は第１半導体領
域５０８の内側に位置し、図１５で示すように連続発振
レーザービーム５０９は一方向に走査する。或いは往復
走査する。After that, as shown in FIG. 15, the crystalline silicon film 507 is etched into a predetermined pattern by photolithography to form a first semiconductor region 508. TFT active layer 5
The regions where the 10a and 510b are to be formed are located inside the first semiconductor region 508, and the continuous wave laser beam 509 scans in one direction as shown in FIG. Alternatively, reciprocal scanning is performed.
【００８４】このようなレーザービームの照射により結
晶質珪素膜は溶融し再結晶化する。この再結晶化に伴っ
て、レーザービームの走査方向に結晶粒が延在する結晶
成長が成される。この場合、予め結晶面が揃った結晶質
珪素膜が形成されているので、異なる面の結晶の析出や
転位の発生を防ぐことができる。以降は、実施例１と同
様な処理により、ＴＦＴを形成することができる。The crystalline silicon film is melted and recrystallized by the irradiation of such a laser beam. Along with this recrystallization, crystal growth in which crystal grains extend in the scanning direction of the laser beam is performed. In this case, since a crystalline silicon film having crystal planes aligned in advance is formed, it is possible to prevent precipitation of crystals and dislocations on different planes. After that, the TFT can be formed by the same process as in the first embodiment.
【００８５】[実施例４]実施例３と同様に、ガラス基板
５０１、ブロッキング層５０２、非晶質珪素膜５０３を
形成した後、図１６（Ａ）で示すように全面に触媒元素
としてＮｉを添加する。Ｎｉの添加法に限定はなく、ス
ピン塗布法、蒸着法、スパッタ法などを適用するこがで
きる。スピン塗布法による場合には酢酸ニッケル塩が５
ppmの水溶液を塗布して触媒元素含有層５０６を形成す
る。[Embodiment 4] Similar to Embodiment 3, after forming the glass substrate 501, the blocking layer 502, and the amorphous silicon film 503, Ni is used as a catalytic element on the entire surface as shown in FIG. 16 (A). Added. The method of adding Ni is not limited, and a spin coating method, a vapor deposition method, a sputtering method, or the like can be applied. When using the spin coating method, nickel acetate is 5
A catalytic element containing layer 506 is formed by applying a ppm aqueous solution.
【００８６】その後、５８０℃、４時間の加熱処理によ
り非晶質珪素膜５０３を結晶化させる。こうして図１６
（Ｂ）で示すように、結晶質珪素膜５０７を得ることが
できる。この結晶質珪素膜５０７も同様に、棒状または
針状の結晶が集合して成り、その各々の結晶は巨視的に
はある特定の方向性をもって成長しているため、結晶性
が揃っている。また、特定方位の配向率が高いという特
徴がある。以降は、実施例３と同様に処理すれば良い。Thereafter, the amorphous silicon film 503 is crystallized by heat treatment at 580 ° C. for 4 hours. Thus, FIG.
As shown in (B), a crystalline silicon film 507 can be obtained. Similarly, this crystalline silicon film 507 is also formed by aggregating rod-shaped or needle-shaped crystals, and each of the crystals is macroscopically grown with a certain specific direction, so that the crystallinity is uniform. Further, there is a feature that the orientation ratio of the specific orientation is high. After that, the same process as in the third embodiment may be performed.
【００８７】[実施例５]実施例１で示す結晶化法の形態
において、図１９（Ａ）、（Ｂ）で示すように第１半導
体領域４０３にキャップ層４０８を設ける。キャップ層
４０８は窒化珪素膜よりは酸化珪素膜で形成した方が良
い。窒化珪素膜を適用した場合には、第１半導体領域と
の界面で応力が働き、その応力が強く働く点に結晶核が
形成されてしまうからである。従って、キャップ層４０
８はＴＥＯＳなど低温で堆積することができる酸化珪素
膜が適している。このキャップ層４０８は不純物汚染を
防ぐために有効であり、かつレーザービームの照射時に
熱放出を抑える効果がある。キャップ層４０８はレーザ
ービームの透過率も考慮しなければいけないので、膜厚
は概略５０〜２００nm程度が適当である。キャップ層を
設けることにより、高純度でより大粒径の結晶を得るこ
とができる。[Embodiment 5] In the form of the crystallization method shown in Embodiment 1, a cap layer 408 is provided in the first semiconductor region 403 as shown in FIGS. The cap layer 408 is preferably formed of a silicon oxide film rather than a silicon nitride film. This is because when a silicon nitride film is applied, stress acts at the interface with the first semiconductor region, and a crystal nucleus is formed at the point where the stress strongly acts. Therefore, the cap layer 40
8 is a silicon oxide film that can be deposited at a low temperature such as TEOS. The cap layer 408 is effective for preventing impurity contamination and also has an effect of suppressing heat emission during laser beam irradiation. Since it is necessary to consider the transmittance of the laser beam for the cap layer 408, a film thickness of about 50 to 200 nm is suitable. By providing the cap layer, it is possible to obtain crystals with high purity and a larger grain size.
【００８８】図１９は図１１で示す第１半導体領域４０
３上にキャップ層４０８を設け、レーザービーム４０９
を照射している状態を示している。レーザービーム４０
９の照射により第１半導体領域４０３に溶融帯４１０が
形成され、それがレーザービーム４０９の走査方向に移
動する。溶融帯４１０が移動することにより連続的な結
晶成長が成され、結晶質半導体４０７が形成される。結
晶化後、キャップ層４０８は除去する。FIG. 19 shows the first semiconductor region 40 shown in FIG.
3 is provided with a cap layer 408 and a laser beam 409
Is shown irradiating. Laser beam 40
Irradiation 9 forms a melting zone 410 in the first semiconductor region 403, which moves in the scanning direction of the laser beam 409. By moving the melting zone 410, continuous crystal growth is performed and a crystalline semiconductor 407 is formed. After crystallization, the cap layer 408 is removed.
【００８９】結晶粒はレーザービームの走査方向に延
び、５〜５０μm程度の粒径が得られる。ＴＦＴのチャ
ネル形成領域のサイズはそれ以下とすることが可能であ
るので、一つの結晶粒の中にチャネル形成領域が設けら
れ、実質的に単結晶半導体膜でなるＴＦＴを形成するこ
とができる。The crystal grains extend in the scanning direction of the laser beam, and a grain size of about 5 to 50 μm is obtained. Since the size of the channel formation region of the TFT can be made smaller than that, the channel formation region is provided in one crystal grain, and a TFT substantially made of a single crystal semiconductor film can be formed.
【００９０】[実施例６]実施例５で示すキャップ層の開
口部を設け、露出した第１半導体領域に触媒元素を添加
して、連続発振レーザービームによる結晶化を行っても
良い。図２０（Ａ）、（Ｂ）はガラス基板６０１、ブロ
ッキング層６０２、第１半導体領域６０３、開口部６０
５が設けられたキャップ層６０４が形成された状態を示
している。Example 6 The cap layer shown in Example 5 may be provided with an opening, a catalytic element may be added to the exposed first semiconductor region, and crystallization may be performed by a continuous wave laser beam. 20A and 20B show a glass substrate 601, a blocking layer 602, a first semiconductor region 603, and an opening 60.
5 shows a state in which the cap layer 604 provided with No. 5 is formed.
【００９１】開口部６０５には珪素の結晶化温度を低温
化することができる触媒元素としてＮｉが添加され、シ
リサイド化した領域６０６が形成されている。Ｎｉは蒸
着法、スパッタリング法などの堆積法、或いはＮｉ含有
水溶液又はアルコール液を塗布して添加すれば良い。そ
して５５０℃、４時間の熱処理によりシリサイド化する
ことができる。Ni is added to the opening 605 as a catalyst element capable of lowering the crystallization temperature of silicon, and a silicided region 606 is formed. Ni may be added by a deposition method such as a vapor deposition method or a sputtering method, or by applying a Ni-containing aqueous solution or alcohol solution. Then, it can be silicidized by heat treatment at 550 ° C. for 4 hours.
【００９２】図２１で示す如く、結晶化は連続発振レー
ザービーム６０７の照射は、開口部６０５の形成された
部位から行い、当該レーザービームの照射部に生成され
る溶融帯６０９が通過した後に結晶質半導体が形成され
る。その際に、溶融帯のＮｉ濃度を一定に保つために、
開口部６０５の幅は第１半導体領域６０３お幅と同程度
にする。それにより、溶融帯のＮｉ原子の固溶度が保た
れ、溶融帯から一定量の珪素原子が掃き出される。その
結果、双晶などが発生しにくく実質的な単結晶を生成す
ることができる。As shown in FIG. 21, the continuous wave laser beam 607 is irradiated from the site where the opening 605 is formed for crystallization, and the crystal is formed after the melting zone 609 generated at the irradiated portion of the laser beam passes. A quality semiconductor is formed. At that time, in order to keep the Ni concentration in the molten zone constant,
The width of the opening 605 is approximately the same as the width of the first semiconductor region 603. Thereby, the solid solubility of Ni atoms in the melting zone is maintained, and a certain amount of silicon atoms are swept out from the melting zone. As a result, twin crystals are less likely to occur, and a substantial single crystal can be generated.
【００９３】[実施例７]実施例３、実施例４、実施例６
において、結晶質珪素膜５０７を形成した後、膜中に１
０19/cm3以上の濃度で残存する触媒元素をゲッタリング
により除去する工程を加えても良い。[Embodiment 7] Embodiments 3, 4, and 6
After forming the crystalline silicon film 507 in
A step of removing the catalyst element remaining at a concentration of 0 19 / cm 3 or more by gettering may be added.
【００９４】図１７で示すように、結晶質珪素膜５０７
上に、薄い酸化珪素膜で成るバリア層５１１を形成し、
その上にゲッタリングサイト５１２としてアルゴンが１
×１０20/cm3〜１×１０21/cm3添加された非晶質珪素膜
を形成する。As shown in FIG. 17, crystalline silicon film 507
A barrier layer 511 made of a thin silicon oxide film is formed thereon,
On top of that, 1 argon is used as a gettering site 512.
An amorphous silicon film to which x10 20 / cm 3 to 1x10 21 / cm 3 has been added is formed.
【００９５】その後、ファーネスアニール炉による６０
０℃、１２時間の加熱処理、又はランプ光又は加熱され
た気体を加熱手段とするＲＴＡにより６５０〜８００
℃、３０〜６０分の加熱処理により、触媒元素として添
加されているＮｉをゲッタリングサイト５１２に偏析さ
せることができる。この処理により、結晶質珪素膜５０
７の触媒元素濃度は１０17/cm3以下とすることができ
る。Thereafter, a furnace annealing furnace is used to perform 60.
650-800 by heat treatment at 0 ° C. for 12 hours, or RTA using lamp light or heated gas as a heating means.
Ni added as a catalytic element can be segregated at the gettering site 512 by heat treatment at 30 ° C. for 30 to 60 minutes. By this process, the crystalline silicon film 50
The catalyst element concentration of 7 can be 10 17 / cm 3 or less.
【００９６】[実施例８]実施例１乃至実施例７のいずれ
かに従い、連続発振レーザービームにより結晶化された
第１半導体領域に対し、実施例５で説明したゲッタリン
グ処理を行うことができる。ゲッタリングの方法は実施
例５と同様に行えば良い。ゲッタリング処理を行うこと
で、結晶化に際して混入し偏析した金属不純物を除去す
ることができる。[Embodiment 8] According to any one of Embodiments 1 to 7, the gettering treatment described in Embodiment 5 can be performed on the first semiconductor region crystallized by the continuous wave laser beam. . The gettering method may be the same as in the fifth embodiment. By performing the gettering treatment, the metal impurities mixed and segregated during crystallization can be removed.
【００９７】[実施例９]本発明は、ゲート電極が基板と
半導体膜の間に配置されるボトムゲート型のＴＦＴの作
製工程にも適用できる。図２２（Ａ）、（Ｂ）で示すよ
うに基板２０１上にＭｏ又はＣｒで形成されたゲート電
極２０２が形成され、窒化珪素膜及び酸化珪素膜を積層
したゲート絶縁膜２０３が形成されている。その上に、
非晶質珪素膜で形成された第１半導体領域２０４が形成
されており、レーザービーム２１０の照射により溶融帯
２１１が走査した後に結晶化領域２０５が形成される。[Embodiment 9] The present invention can be applied to a manufacturing process of a bottom gate type TFT in which a gate electrode is arranged between a substrate and a semiconductor film. As shown in FIGS. 22A and 22B, a gate electrode 202 formed of Mo or Cr is formed over a substrate 201, and a gate insulating film 203 in which a silicon nitride film and a silicon oxide film are stacked is formed. . in addition,
The first semiconductor region 204 formed of the amorphous silicon film is formed, and the crystallization region 205 is formed after the melting zone 211 is scanned by the irradiation of the laser beam 210.
【００９８】その後、図２３で示すように第１半導体領
域を結晶化した後は、そこから第２半導体領域２０６を
形成し、ソース及びドレイン領域２１８の形成、酸化珪
素膜２１３、窒化珪素膜２１４によるパッシベーション
膜、無機又は有機絶縁材料による平坦化膜２１５、配線
２１６を形成してボトムゲート型ＴＦＴを形成すること
ができる。本実施例における第１半導体領域の形成は、
実施例１乃至実施例７を組み合わせて実施することがで
きる。Thereafter, as shown in FIG. 23, after crystallizing the first semiconductor region, the second semiconductor region 206 is formed therefrom, the source and drain regions 218 are formed, the silicon oxide film 213 and the silicon nitride film 214 are formed. A bottom gate type TFT can be formed by forming a passivation film of, a planarization film 215 of an inorganic or organic insulating material, and a wiring 216. The formation of the first semiconductor region in this embodiment is
Embodiments 1 to 7 can be implemented in combination.
【００９９】[実施例１０]本実施例では、実施例１乃至
実施例７により作製される活性層を用いて、ＣＭＯＳ型
のＴＦＴを作製する一例について、図２４を参照して説
明する。[Embodiment 10] In this embodiment, an example of manufacturing a CMOS type TFT using the active layers manufactured in Embodiments 1 to 7 will be described with reference to FIG.
【０１００】図２４（Ａ）はガラス基板７０１、ブロッ
キング層７０２が形成された上に活性層７０３ａ、７０
３ｂ、ゲート絶縁膜７０４、ゲート電極７０５ａ、７０
５ｂが形成された状態を示している。ゲート絶縁膜７０
４はゲート絶縁膜９０７はプラズマＣＶＤ法を用いて、
ＳｉＨ4とＮ2ＯにＯ2を反応ガスとして酸化窒化珪素膜
で形成し、８０nmの厚さとする。第２半導体領域７０５
ａ、７０５ｂは、結晶の配向率が高いため、その上に形
成するゲート絶縁膜の膜質のバラツキを少なくすること
ができ、それ故にＴＦＴのしきい値電圧のバラツキを小
さくすることができる。また、ゲート電極を形成する材
料としては、Ａｌ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏなどの導電性
材料又はこれらの合金を適用し、４００nmの厚さに形成
する。Ａｌをゲート電極とし、その表面を陽極酸化によ
り酸化膜を形成して安定化しても良い。In FIG. 24A, a glass substrate 701 and a blocking layer 702 are formed, and active layers 703a and 70 are formed.
3b, gate insulating film 704, gate electrodes 705a, 70
5b shows a state in which 5b is formed. Gate insulating film 70
4 is a gate insulating film 907 using a plasma CVD method,
A silicon oxynitride film is formed on SiH 4 and N 2 O using O 2 as a reaction gas to have a thickness of 80 nm. Second semiconductor region 705
Since a and 705b have a high crystal orientation ratio, it is possible to reduce variations in the film quality of the gate insulating film formed thereon, and hence variations in the threshold voltage of the TFT. Further, as a material for forming the gate electrode, a conductive material such as Al, Ta, Ti, W, Mo or an alloy thereof is applied and is formed to a thickness of 400 nm. Alternatively, Al may be used as a gate electrode, and an oxide film may be formed on the surface thereof by anodic oxidation to stabilize it.
【０１０１】図２４（Ｂ）は不純物領域の形成であり、
イオンドーピング法により、ｎチャネル型ＴＦＴに対す
るソース又はドレイン領域７０６、ＬＤＤ領域７０７、
及びｐチャネル型ＴＦＴに対するソース又はドレイン領
域７０８を形成する。FIG. 24B shows the formation of impurity regions.
A source or drain region 706, an LDD region 707 for the n-channel TFT is formed by an ion doping method.
And a source or drain region 708 for the p-channel TFT is formed.
【０１０２】イオンドーピングにより、不純物元素を注
入した領域は結晶性が破壊され、非晶質化する。結晶性
の回復と、不純物元素の活性化による低抵抗化を実現す
るために、レーザービームの照射を行う。このレーザー
ビームの照射による活性化は本発明のレーザー処理装置
によって行うことができる。また、パルス発振のエキシ
マレーザービームを照射して活性化処理を行うこともで
きる。活性化処理は、水素雰囲気（還元雰囲気）中でレ
ーザー照射を行って水素化を兼ねておこなっても良い。By the ion doping, the crystallinity of the region into which the impurity element is implanted is destroyed and the region becomes amorphous. Irradiation with a laser beam is performed in order to recover crystallinity and reduce resistance by activating impurity elements. The activation by irradiation with the laser beam can be performed by the laser processing device of the present invention. Further, activation treatment can be performed by irradiating a pulsed excimer laser beam. The activation treatment may be performed by performing laser irradiation in a hydrogen atmosphere (reducing atmosphere) so that hydrogenation is also performed.
【０１０３】その後、図２４（Ｃ）に示すように窒化珪
素膜又は酸化珪素膜で第１層間絶縁膜７１０を形成す
る。さらに第２層間絶縁膜７１１を有機樹脂材料、誘電
率４以下の低誘電率材料を用いて形成する。有機樹脂材
料としてはアクリル、ポリイミドなどを適用することが
できる。低誘電率材料としては、ＳｉＯＦ、poly-aryle
thers、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）、フッ化ポリイ
ミド、ａ−ＣＦなどを適用することができる。次いで、
各半導体層の不純物領域に達するコンタクトホールを形
成し、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａなどを用いて配線７１２、７１
３を形成する。さらに、窒化珪素膜でパッシベーション
膜７１４を形成する。After that, as shown in FIG. 24C, a first interlayer insulating film 710 is formed of a silicon nitride film or a silicon oxide film. Further, the second interlayer insulating film 711 is formed using an organic resin material or a low dielectric constant material having a dielectric constant of 4 or less. As the organic resin material, acrylic, polyimide or the like can be applied. As a low dielectric constant material, SiOF, poly-aryle
Thers, BCB (benzocyclobutene), fluorinated polyimide, a-CF and the like can be applied. Then
A contact hole reaching the impurity region of each semiconductor layer is formed, and wirings 712, 71 are formed using Al, Ti, Ta or the like.
3 is formed. Further, a passivation film 714 is formed with a silicon nitride film.
【０１０４】こうしてｎチャネル型ＴＦＴ７５０とｐチ
ャネル型ＴＦＴ７６０を形成することができる。ここで
はそれぞれのＴＦＴを単体として示しているが、これら
のＴＦＴを使ってＣＭＯＳ回路やＮＭＯＳ回路、ＰＭＯ
Ｓ回路を形成することができる。本発明により形成され
る第２半導体領域はチャネル長方向と平行に結晶成長が
成されるので、実質的にキャリアが横切る結晶粒界が無
くなり、高い電界効果移動度を得ることができる。こう
して作製されるＴＦＴは、アクティブマトリクス型の液
晶表示装置や発光素子を用いた表示装置を作製するため
のＴＦＴとして、また、ガラス基板上にメモリやマイク
ロプロセッサを形成するためのＴＦＴとして用いること
ができる。Thus, the n-channel TFT 750 and the p-channel TFT 760 can be formed. Although each TFT is shown here as a single unit, a CMOS circuit, an NMOS circuit, a PMO are used by using these TFTs.
S circuits can be formed. In the second semiconductor region formed by the present invention, crystal growth is performed in parallel with the channel length direction, so that there is substantially no crystal grain boundary across which carriers can be obtained, and high field effect mobility can be obtained. The TFT manufactured in this manner can be used as a TFT for manufacturing an active matrix liquid crystal display device or a display device using a light-emitting element, or as a TFT for forming a memory or a microprocessor on a glass substrate. it can.
【０１０５】[実施例１１]実施例１０と同様に作製され
るＴＦＴを用いてアクティブマトリクス駆動型の表示装
置を実現するためのＴＦＴ基板（ＴＦＴが形成された基
板）の構成例を図２５を参照して説明する。図２５で
は、ｎチャネル型ＴＦＴ８０１、ｐチャネル型ＴＦＴ８
０２、ｎチャネル型ＴＦＴ８０３を有する駆動回路部８
０６と、ｎチャネル型ＴＦＴ８０４、容量素子８０５と
を有する画素部８０７が同一基板上に形成されている断
面図を示している。また、図２６はその上面図を示し、
Ｂ−Ｂ'に従う断面構造が図２５に相当する。ここでは
図２５と図２６において便宜上同じ符号を付与してい
る。[Embodiment 11] A configuration example of a TFT substrate (a substrate on which a TFT is formed) for realizing an active matrix drive type display device using a TFT manufactured in the same manner as in Embodiment 10 is shown in FIG. It will be described with reference to FIG. In FIG. 25, the n-channel TFT 801 and the p-channel TFT 8 are shown.
02, drive circuit section 8 having n-channel TFT 803
06, a pixel portion 807 having an n-channel TFT 804 and a capacitor 805 is formed on the same substrate. Further, FIG. 26 shows a top view thereof,
The cross-sectional structure according to BB 'corresponds to FIG. 25 and 26, the same reference numerals are given here for convenience.
【０１０６】駆動回路部８０６のｎチャネル型ＴＦＴ８
０１は実施例１０において図２４（Ｃ）で説明したｎチ
ャネル型ＴＦＴ７５０にゲート電極とオーバーラップす
るＬＤＤが設けられた構造であり、ホットキャリア効果
による劣化を抑制する構造となっている。ｐチャネル型
ＴＦＴ８０２は同様にｐチャネル型ＴＦＴ７６０と同様
な形態であり、シングルドレイン構造となっている。こ
のようなｎチャネル型ＴＦＴ及びｐチャネル型ＴＦＴに
よりシフトレジスタ回路、バッファ回路、レベルシフタ
回路、ラッチ回路などを形成することができる。また、
ｎチャネル型ＴＦＴ８０３は図２４（Ｃ）で示すｎチャ
ネル型ＴＦＴ７５０と同様にＬＤＤ構造であり、オフ電
流を低減してサンプリング回路に適した構造を適用して
いる。The n-channel TFT 8 of the drive circuit unit 806
Reference numeral 01 is a structure in which the LDD overlapping the gate electrode is provided in the n-channel TFT 750 described in FIG. 24C in Embodiment 10, and has a structure that suppresses deterioration due to the hot carrier effect. Similarly, the p-channel TFT 802 has the same form as the p-channel TFT 760 and has a single drain structure. A shift register circuit, a buffer circuit, a level shifter circuit, a latch circuit, and the like can be formed using such an n-channel TFT and a p-channel TFT. Also,
The n-channel TFT 803 has an LDD structure similarly to the n-channel TFT 750 shown in FIG. 24C, and an off-current is reduced and a structure suitable for a sampling circuit is applied.
【０１０７】これらのＴＦＴにおけるチャネル形成領域
やＬＤＤ領域などの不純物領域が形成される第２半導体
領域は、実施例１乃至実施例８で示す方法を適宜組み合
わせて形成される第２半導体領域をもって形成されるも
のである。第２半導体領域はチャネル長方向に向かって
（或いは、基板と平行な方向であり、かつチャネル長方
向に向かって）結晶成長されていることにより、キャリ
アが結晶粒界を横切る確率が非常に低減する。それによ
り、高い電界効果移動度を得ることができ、高い電流駆
動能力と高速動作を可能にする。尚、８１４〜８１６は
各ＴＦＴのソース又はドレインと接続する配線である。The second semiconductor region in which the impurity regions such as the channel formation region and the LDD region in these TFTs are formed has the second semiconductor region formed by appropriately combining the methods shown in the first to eighth embodiments. It is what is done. Since the second semiconductor region is crystal-grown in the channel length direction (or in the direction parallel to the substrate and in the channel length direction), the probability that carriers cross the crystal grain boundary is significantly reduced. To do. Thereby, high field effect mobility can be obtained, and high current driving capability and high speed operation are possible. 814 to 816 are wirings connected to the source or drain of each TFT.
【０１０８】画素部８０７のｎチャネル型ＴＦＴ８０４
は半導体領域８２０を活性層として形成され、ＬＤＤ構
造のＴＦＴが直列接続された構造であり、一方は接続配
線８１１を介してデータ線８１０に接続されている。他
方は画素電極に接続されている。また、ゲート線８１２
はゲート電極８２４と電気的に接続されている。また、
容量素子８０５の一方の電極として機能する半導体領域
８２１には硼素が添加されたが形成されている。容量素
子８０５は、絶縁膜８２３（ゲート絶縁膜と同一膜）を
誘電体として、電極８２２と半導体領域８２１とで形成
されている。尚、半導体領域８２０、８２１は実施例１
〜８により作製される第２半導体領域に相当するもので
ある。The n-channel TFT 804 of the pixel portion 807
Is a structure in which the semiconductor region 820 is formed as an active layer and the LDD structure TFTs are connected in series, and one of them is connected to the data line 810 via the connection wiring 811. The other is connected to the pixel electrode. In addition, the gate line 812
Are electrically connected to the gate electrode 824. Also,
A semiconductor region 821 that functions as one electrode of the capacitor 805 is formed with boron added. The capacitor 805 is formed of an electrode 822 and a semiconductor region 821 using an insulating film 823 (the same film as the gate insulating film) as a dielectric. The semiconductor regions 820 and 821 are formed in the first embodiment.
To 8 and correspond to the second semiconductor region.
【０１０９】これらのＴＦＴは、チャネル形成領域や不
純物領域を形成する第２半導体領域の配向率が高く、平
坦であるためその上に形成するゲート絶縁膜の膜質のバ
ラツキを少なくすることができる。それ故にＴＦＴのし
きい値電圧のバラツキを小さくすることができる。その
結果、低電圧でＴＦＴを駆動することが可能であり、消
費電力を低減する利点がある。また、表面が平坦化され
ている為、電界が凸部に集中しないことにより、特にド
レイン端において発生するホットキャリア効果に起因す
る劣化を抑制することが可能となる。また、ソースとド
レイン間を流れるキャリアの濃度分布はゲート絶縁膜と
の界面近傍において高くなるが、平滑化されているため
キャリアが散乱されることなくスムーズに移動すること
ができ、電界効果移動度を高めることができる。In these TFTs, the second semiconductor region forming the channel forming region and the impurity region has a high orientation rate and is flat, so that variations in the film quality of the gate insulating film formed thereon can be reduced. Therefore, variations in the threshold voltage of the TFT can be reduced. As a result, it is possible to drive the TFT at a low voltage, which has the advantage of reducing power consumption. Further, since the surface is flattened, the electric field is not concentrated on the convex portion, so that it is possible to suppress the deterioration caused by the hot carrier effect particularly at the drain end. In addition, the concentration distribution of carriers flowing between the source and the drain becomes high in the vicinity of the interface with the gate insulating film, but since it is smoothed, the carriers can move smoothly without being scattered, and the field effect mobility is high. Can be increased.
【０１１０】このようなＴＦＴ基板から液晶表示装置を
作製するためには、共通電極が形成された対向基板を３
〜８μm程度の間隔をもって設け、その間に配向膜、液
晶層を形成すれば良い。これらは公知の技術を適用する
ことができる。また、ここでは各ＴＦＴをトップゲート
型の構造で示したが、実施例９で示すボトムゲート型Ｔ
ＦＴによりＴＦＴ基板を構成することもできる。In order to manufacture a liquid crystal display device from such a TFT substrate, the counter substrate on which the common electrode is formed is formed into 3 layers.
The alignment film and the liquid crystal layer may be formed at intervals of about 8 μm. Known techniques can be applied to these. Although each TFT is shown as a top-gate type structure here, the bottom-gate type T shown in the ninth embodiment is used.
It is also possible to configure the TFT substrate with FT.
【０１１１】図２７はそのようなアクティブマトリクス
基板の回路構成を示している。画素部９０１のＴＦＴ９
００を駆動する駆動回路部はデータ線駆動回路９０２、
走査線駆動回路９０３であり、必要に応じてシフトレジ
スタ回路、バッファ回路、レベルシフタ回路、ラッチ回
路などが配置されている。この場合、走査線駆動回路９
０２は映像信号を送り出すものであり、コントローラ９
０４からの映像信号と、タイミングジェネレータ９０７
からの走査線駆動回路用タイミング信号が入力される。
データ線駆動回路９０３にはタイミングジェネレータ９
０７からのデータ線駆動回路用タイミング信号が入力さ
れ、走査線に信号を出力する。マイクロプロセッサ９０
６はコントローラ９０４の制御や、メモリ９０５への映
像信号などのデータの書き込み、外部インターフェース
９０８からの入出力、これらシステム全体の動作管理な
どを行う。FIG. 27 shows a circuit configuration of such an active matrix substrate. TFT9 of the pixel portion 901
The drive circuit unit for driving 00 is a data line drive circuit 902,
The scan line driver circuit 903 includes a shift register circuit, a buffer circuit, a level shifter circuit, a latch circuit, and the like as needed. In this case, the scanning line drive circuit 9
Reference numeral 02 denotes a video signal, and the controller 9
04 video signal and timing generator 907
The scanning line driving circuit timing signal from is input.
The data line drive circuit 903 includes a timing generator 9
The data line driving circuit timing signal from 07 is input and the signal is output to the scanning line. Microprocessor 90
Reference numeral 6 controls the controller 904, writes data such as a video signal to the memory 905, inputs and outputs from the external interface 908, and manages the operation of the entire system.
【０１１２】これらの回路を構成するためのＴＦＴは本
実施例で示すような構成のＴＦＴで形成することが可能
である。ＴＦＴのチャネル形成領域を形成する第２半導
体領域を実質的に単結晶と見なせる領域とすることによ
り、ＴＦＴの特性を向上させ、様々な機能回路をガラス
などの基板上に形成することができる。The TFT for forming these circuits can be formed by the TFT having the structure shown in this embodiment. By making the second semiconductor region forming the channel formation region of the TFT substantially a single crystal region, the characteristics of the TFT can be improved and various functional circuits can be formed over a substrate such as glass.
【０１１３】[実施例１２]ＴＦＴ基板を用いた他の実施
例として、発光素子を用いた半導体装置の一例を図面を
参照して説明する。図２８は各画素毎にＴＦＴを配置し
て形成される表示装置の画素構造を上面図で示してい
る。尚、図２８において示すｎチャネル型ＴＦＴ２１０
０、２１０２及びｐチャネル型ＴＦＴ２１０１は実施例
９と同様の構成であり、本実施例では詳細な説明は省略
する。[Embodiment 12] As another embodiment using a TFT substrate, an example of a semiconductor device using a light emitting element will be described with reference to the drawings. FIG. 28 is a top view showing a pixel structure of a display device formed by disposing a TFT for each pixel. The n-channel TFT 210 shown in FIG.
The 0, 2102 and p-channel TFTs 2101 have the same configuration as that of the ninth embodiment, and detailed description thereof will be omitted in this embodiment.
【０１１４】図２８（Ａ）は基板２００１上にブロッキ
ング層２００２を介してｎチャネル型ＴＦＴ２１００と
ｐチャネル型ＴＦＴ２１０１が画素に形成された構成を
示している。この場合、ｎチャネル型ＴＦＴ２１００は
スイッチング用ＴＦＴであり、ｐチャネル型ＴＦＴ２１
０１は電流制御用ＴＦＴであり、そのドレイン側は発光
素子２１０５の一方の電極と接続している。ｐチャネル
型ＴＦＴ２１０２は発光素子に流す電流を制御する動作
を目的としている。勿論、一つの画素に設けるＴＦＴの
数に限定はなく、表示装置の駆動方式に従い適切な回路
構成とすることが可能である。FIG. 28A shows a structure in which an n-channel TFT 2100 and a p-channel TFT 2101 are formed in a pixel over a substrate 2001 with a blocking layer 2002 interposed therebetween. In this case, the n-channel TFT 2100 is a switching TFT, and the p-channel TFT 21
Reference numeral 01 is a current control TFT, the drain side of which is connected to one electrode of the light emitting element 2105. The p-channel TFT 2102 is intended for the operation of controlling the current flowing through the light emitting element. Of course, the number of TFTs provided in one pixel is not limited, and an appropriate circuit configuration can be adopted according to the driving method of the display device.
【０１１５】図２８（Ａ）に示す発光素子２１０５は、
陽極層２０１１、発光体を含む有機化合物層２０１２、
陰極層２０１３から成り、その上にパッシベーション層
２０１４が形成されている。有機化合物層は、発光層、
正孔注入層、電子注入層、正孔輸送層、電子輸送層等が
含まれる。また、有機化合物におけるルミネッセンスに
は、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（蛍
光）と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（リ
ン光）があり、これらのうちどちらか、あるいは両方の
発光を含んでいる。The light emitting element 2105 shown in FIG.
An anode layer 2011, an organic compound layer 2012 including a light emitting body,
The cathode layer 2013 is formed, and the passivation layer 2014 is formed thereon. The organic compound layer is a light emitting layer,
A hole injection layer, an electron injection layer, a hole transport layer, an electron transport layer, etc. are included. In addition, luminescence in an organic compound includes light emission when returning from a singlet excited state to a ground state (fluorescence) and light emission when returning from a triplet excited state to a ground state (phosphorescence). Or it includes both luminescence.
【０１１６】陽極を形成する材料は酸化インジウムや酸
化スズ、酸化亜鉛などの仕事関数の高い材料を用い、陰
極にはＭｇＡｇ、ＡｌＭｇ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｌｉ、ＡｌＬ
ｉ、ＡｌＬｉＡｇなどのアルカリ金属又はアルカリ土類
金属、代表的にはマグネシウム化合物で形成される仕事
関数の低い材料を用いる。また、１〜２０nmの薄いフッ
化リチウム層とＡｌs層との組み合わせ、薄いセシウム
層とＡｌ層との組み合わせによって陰極を構成しても良
い。陽極はｐチャネル型ＴＦＴ２１０２のドレイン側の
配線２０１０と接続しており、陽極２０１１の端部を覆
うように隔壁層２００３が形成されている。A material having a high work function such as indium oxide, tin oxide or zinc oxide is used as a material for forming the anode, and MgAg, AlMg, Ca, Mg, Li or AlL is used for the cathode.
i, an alkali metal or an alkaline earth metal such as AlLiAg, typically a material having a low work function formed of a magnesium compound is used. Further, the cathode may be constituted by a combination of a thin lithium fluoride layer having a thickness of 1 to 20 nm and an Als layer and a combination of a thin cesium layer and an Al layer. The anode is connected to the drain-side wiring 2010 of the p-channel TFT 2102, and a partition layer 2003 is formed so as to cover the end portion of the anode 2011.
【０１１７】発光素子２１０５上にはパッシベーション
膜２０１４が形成されている。パッシベーション層２０
１４には窒化珪素、酸窒化珪素、ダイヤモンドライクカ
ーボン（ＤＬＣ）など酸素や水蒸気に対しバリア性の高
い材料を用いて形成する。このような構成により発光素
子の発する光は陽極側から放射される構成となる。A passivation film 2014 is formed on the light emitting element 2105. Passivation layer 20
14 is formed using a material having a high barrier property against oxygen and water vapor, such as silicon nitride, silicon oxynitride, and diamond-like carbon (DLC). With such a structure, the light emitted from the light emitting element is radiated from the anode side.
【０１１８】一方、図２８（Ｂ）は基板２００１上にブ
ロッキング層２００２を介してｎチャネル型ＴＦＴ２１
００とｎチャネル型ＴＦＴ２１０２が画素に形成された
構成を示している。この場合、ｎチャネル型ＴＦＴ２１
００はスイッチング用ＴＦＴであり、ｎチャネル型ＴＦ
Ｔ２１０２は電流制御用ＴＦＴであり、そのドレイン側
は発光素子２１０６の一方の電極と接続している。On the other hand, FIG. 28B shows the n-channel TFT 21 on the substrate 2001 with the blocking layer 2002 interposed therebetween.
00 and n-channel TFT 2102 are formed in the pixel. In this case, the n-channel TFT 21
00 is a switching TFT, which is an n-channel TF
T2102 is a current control TFT, and its drain side is connected to one electrode of the light emitting element 2106.
【０１１９】発光素子２１０６は、ｎチャネル型ＴＦＴ
２１０２のドレイン側に接続する配線２０１５上に陽極
材料として酸化インジウムや酸化スズ、酸化亜鉛などの
仕事関数の高い材料の膜を形成している。The light emitting element 2106 is an n-channel type TFT.
A film of a material having a high work function such as indium oxide, tin oxide, or zinc oxide is formed as an anode material over the wiring 2015 connected to the drain side of the 2102.
【０１２０】陰極の構成は、１〜２nmの低仕事関数の材
料で形成される第１陰極層２０１８と、陰極層２０１８
上に形成され、陰極の低抵抗化を図るために設ける第２
陰極層２０１９とで形成される。第１陰極層２０１８は
セシウム、セシウムと銀の合金、フッ化リチウムの他に
ＭｇＡｇ、ＡｌＭｇ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｌｉ、ＡｌＬｉ、Ａ
ｌＬｉＡｇなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金属、
代表的にはマグネシウム化合物で形成される。第２陰極
層２０１９は、１０〜２０nmのＡｌ、Ａｇなどの金属材
料又は、１０〜１００nmの酸化インジウムや酸化スズ、
酸化亜鉛などの透明導電膜で形成される。発光素子２１
０６上にはパッシベーション膜２０２０が形成されてい
る。このような構成により発光素子の発する光は陰極側
から放射される構成となる。The cathode is composed of a first cathode layer 2018 made of a material having a low work function of 1 to 2 nm and a cathode layer 2018.
Second layer formed on the top to reduce the resistance of the cathode
And the cathode layer 2019. The first cathode layer 2018 includes MgAg, AlMg, Ca, Mg, Li, AlLi, A in addition to cesium, an alloy of cesium and silver, and lithium fluoride.
Alkali metal or alkaline earth metal such as LiAg,
It is typically formed of a magnesium compound. The second cathode layer 2019 is made of a metal material such as Al or Ag having a thickness of 10 to 20 nm, indium oxide or tin oxide having a thickness of 10 to 100 nm,
It is formed of a transparent conductive film such as zinc oxide. Light emitting element 21
A passivation film 2020 is formed on 06. With this structure, the light emitted from the light emitting element is emitted from the cathode side.
【０１２１】また、図２８（Ｂ）における発光素子２１
０６の他の形態として、ｎチャネル型ＴＦＴ２１０２の
ドレイン側に接続する配線２０１５上に陰極材料として
セシウム、セシウムと銀の合金、フッ化リチウムの他に
ＭｇＡｇ、ＡｌＭｇ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｌｉ、ＡｌＬｉ、Ａ
ｌＬｉＡｇなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金属、
代表的にはマグネシウム化合物から成る陰極層２０１
６、有機化合物層２０１７、１〜２nm程度の薄い第１陽
極層２０１８、透明導電膜で形成される第２陽極層２０
１９とした構成とすることもできる。第１陽極層はニッ
ケル、白金、鉛などの仕事関数の高い材料を真空蒸着法
で形成する。Further, the light emitting element 21 shown in FIG.
As another mode of 06, on the wiring 2015 connected to the drain side of the n-channel TFT 2102, as a cathode material, cesium, an alloy of cesium and silver, lithium fluoride, MgAg, AlMg, Ca, Mg, Li, AlLi, A
Alkali metal or alkaline earth metal such as LiAg,
Cathode layer 201 typically made of a magnesium compound
6, organic compound layer 2017, thin first anode layer 2018 having a thickness of about 1 to 2 nm, second anode layer 20 formed of a transparent conductive film
It is also possible to adopt a configuration of 19. The first anode layer is formed of a material having a high work function, such as nickel, platinum, or lead, by a vacuum vapor deposition method.
【０１２２】以上のようにしてアクティブマトリクス駆
動の発光素子を用いた半導体装置を作製することができ
る。これらのＴＦＴは、チャネル形成領域や不純物領域
を形成する第２半導体領域の配向率が高く、平坦である
ためその上に形成するゲート絶縁膜の膜質のバラツキを
少なくすることができる。それ故にＴＦＴのしきい値電
圧のバラツキを小さくすることができる。その結果、低
電圧でＴＦＴを駆動することが可能であり、消費電力を
低減する利点がある。この表示装置においては、発光素
子に接続する電流制御用にＴＦＴに高い電流駆動能力が
要求されるので、その用途に適している。また、ここで
は示さないが、画素部の周辺に駆動回路部を設ける構成
は実施例１１と同様にすれば良い。また、ここでは各Ｔ
ＦＴをトップゲート型の構造で示したが、実施例９で示
すボトムゲート型ＴＦＴにより発光素子を用いた半導体
装置を構成することもできる。As described above, a semiconductor device using an active matrix driven light emitting element can be manufactured. In these TFTs, the second semiconductor region forming the channel forming region and the impurity region has a high orientation rate and is flat, so that variation in the film quality of the gate insulating film formed thereon can be reduced. Therefore, variations in the threshold voltage of the TFT can be reduced. As a result, it is possible to drive the TFT at a low voltage, which has the advantage of reducing power consumption. In this display device, the TFT is required to have a high current drivability for controlling the current connected to the light emitting element, and thus it is suitable for the application. Although not shown here, the drive circuit section may be provided around the pixel section in the same manner as in the eleventh embodiment. Also, here each T
Although the FT is shown as a top gate type structure, a semiconductor device using a light emitting element can also be formed by the bottom gate type TFT shown in the ninth embodiment.
【０１２３】[実施例１３]図２９（Ａ）で示すように基
板４０１、ブロッキング層４０２、第１半導体領域４０
３が形成された状態で、雰囲気を酸化性雰囲気として１
回目のレーザービームの照射を行う。雰囲気の制御は基
板全体を雰囲気制御された反応室に保持して行っても良
いし、図２９（Ａ）で示すように、気体噴出手段４５０
を連続発振レーザービーム４５２の照射面直上又は近傍
に設け、そこから酸化性気体を噴出させて行っても可能
である。レーザービームの照射面における形状は楕円形
状とする。連続発振レーザービーム４５２の照射により
溶融帯４１０が形成され、それが走査された後に結晶質
半導体が形成される点は同様である。結晶化された第１
半導体領域表面は、溶融結晶化に伴う凹凸や、レーザー
ビームのエネルギー分布による凹凸が形成される。ま
た、酸化性雰囲気により酸化膜４５１が形成されてい
る。しかしながら、酸化性雰囲気中でレーザービームを
照射して結晶化することにより、結晶の大粒径化を図る
ことができる。Example 13 As shown in FIG. 29A, the substrate 401, the blocking layer 402, and the first semiconductor region 40.
With 3 formed, the atmosphere is changed to an oxidizing atmosphere 1
Irradiate the laser beam for the second time. The atmosphere may be controlled by holding the entire substrate in the reaction chamber whose atmosphere is controlled, or as shown in FIG. 29A, the gas ejection means 450.
It is also possible to provide the above-mentioned device directly on or near the irradiation surface of the continuous wave laser beam 452, and eject the oxidizing gas from there. The laser beam irradiation surface has an elliptical shape. The same applies to the fact that the melting zone 410 is formed by the irradiation of the continuous wave laser beam 452 and the crystalline semiconductor is formed after the melting zone 410 is scanned. First crystallized
Asperities due to melt crystallization and asperities due to the energy distribution of the laser beam are formed on the surface of the semiconductor region. Further, the oxide film 451 is formed by the oxidizing atmosphere. However, by crystallizing by irradiating with a laser beam in an oxidizing atmosphere, it is possible to increase the crystal grain size.
【０１２４】その後、図２９（Ｂ）で示すように酸化膜
４５１は純水で希釈されたフッ酸又は緩衝フッ酸溶液で
エッチングして除去する。After that, as shown in FIG. 29B, the oxide film 451 is removed by etching with hydrofluoric acid or a buffered hydrofluoric acid solution diluted with pure water.
【０１２５】次いで、雰囲気を不活性気体又は減圧下
（非酸化性雰囲気）として２回目のレーザービームの照
射を行う。不活性気体としては窒素又はアルゴンなどの
希ガスが適用される。また、減圧下としては、１００
１．３×１０4Pa〜０．１ハ゜Pa程度とすれば良い。図２
９（Ｃ）はその工程を示し、気体噴出手段４５０から窒
素を噴出させ、レーザービーム照射面の雰囲気を置換し
ている。この場合におけるレーザービーム４５３は同様
に連続発振レーザービームでも良いし、波長４００nm以
下のパルス発振するエキシマレーザービームを照射して
も良い。この処理により、結晶化された第１半導体領域
４０７の表面を平坦にすることができる。以降は実施例
１と同様にして、図１２で示す如く第２半導体領域４０
５を形成する。平坦化により、ＴＦＴを形成した場合に
おいて、電界の集中を緩和して信頼性を向上させること
ができる。Next, the second irradiation of the laser beam is performed with the atmosphere being an inert gas or under reduced pressure (non-oxidizing atmosphere). A rare gas such as nitrogen or argon is applied as the inert gas. Also, under reduced pressure, 100
It may be about 1.3 × 10 4 Pa to 0.1 Pa. Figure 2
9C shows the step, in which nitrogen is ejected from the gas ejection means 450 to replace the atmosphere on the laser beam irradiation surface. Similarly, the laser beam 453 in this case may be a continuous wave laser beam or may be an excimer laser beam having a wavelength of 400 nm or less and oscillating in pulses. By this treatment, the surface of the crystallized first semiconductor region 407 can be flattened. Thereafter, as in the first embodiment, the second semiconductor region 40 is formed as shown in FIG.
5 is formed. By the flattening, when a TFT is formed, concentration of an electric field can be relaxed and reliability can be improved.
【０１２６】[実施例１４]図３０は本発明を用いて作製
されるＴＦＴの一態様を示す図であり、基板３００１上
に実施例１〜８に基づいて作製される第２半導体領域３
００４を挟む形で第１ゲート電極３００２、第２ゲート
電極３００７が形成されている構成を示している。ゲー
ト絶縁膜３００３、３００６は酸化珪素、窒化珪素など
を適宜組み合わせて形成する。その膜厚は誘電率を考慮
して決められるものであるが２０〜２００nm程度とす
る。[Embodiment 14] FIG. 30 is a diagram showing one mode of a TFT manufactured by using the present invention, and a second semiconductor region 3 manufactured on the substrate 3001 according to Embodiments 1 to 8.
A structure in which a first gate electrode 3002 and a second gate electrode 3007 are formed so as to sandwich 004 is shown. The gate insulating films 3003 and 3006 are formed by appropriately combining silicon oxide, silicon nitride, and the like. The film thickness is determined in consideration of the dielectric constant, but is about 20 to 200 nm.
【０１２７】第２半導体領域３００４に形成される不純
物領域３００５はソース又はドレイン領域を形成するも
のであり、濃度勾配を設けてＬＤＤ領域を形成しても良
い。その他の、パッシベーション膜３００８、層間絶縁
膜３００９、配線３０１０が形成されていても良い。The impurity region 3005 formed in the second semiconductor region 3004 forms a source or drain region, and an LDD region may be formed by providing a concentration gradient. Other than that, the passivation film 3008, the interlayer insulating film 3009, and the wiring 3010 may be formed.
【０１２８】それぞれのゲート電極に印加する電圧は、
同じ電圧を印加しても良いし、一方を固定電位としても
良い。同じ電圧を印加すると実質的にチャネル形成領域
が２つできることになり、オン電流を増加させることが
できる。また、サブスレッショルド係数（Ｓ値）を０．
２以下に小さくすることができる。また、一方を固定電
位とした場合には、絶縁膜中の電荷を固定してしきい値
電圧の変動を防止することができる。これは多数のＴＦ
Ｔを形成した場合において、素子間のバラツキを小さく
する効果もある。このような効果は、本発明で得られる
結晶質半導体を用いた場合においてより顕著にその効果
を発揮することができる。The voltage applied to each gate electrode is
The same voltage may be applied, or one of them may have a fixed potential. When the same voltage is applied, substantially two channel forming regions are formed, and the on-current can be increased. Further, the subthreshold coefficient (S value) is set to 0.
It can be reduced to 2 or less. Further, when one of them has a fixed potential, the charge in the insulating film can be fixed to prevent the threshold voltage from changing. This is a lot of TF
When T is formed, it also has an effect of reducing variations between elements. Such an effect can be more remarkably exhibited when the crystalline semiconductor obtained in the present invention is used.
【０１２９】[実施例１５]実施例１〜１４により作製さ
れる半導体装置は様々な半導体装置に適用が可能であ
る。このような半導体装置には、携帯情報端末(電子手
帳、モバイルコンピュータ、携帯電話等)、ビデオカメ
ラ、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータ、テレビ
受像器、携帯電話、投影型表示装置等が挙げられる。そ
れらの一例を図２７〜図２９に示す。[Embodiment 15] The semiconductor devices manufactured in Embodiments 1 to 14 can be applied to various semiconductor devices. Examples of such semiconductor devices include personal digital assistants (electronic notebooks, mobile computers, mobile phones, etc.), video cameras, digital cameras, personal computers, television receivers, mobile phones, projection display devices, and the like. Examples of these are shown in FIGS.
【０１３０】図３１(Ａ)は本発明を適用してテレビ受像
器を完成させる一例であり、筐体３００１、支持台３０
０２、表示部３００３等により構成されている。本発明
により作製されるＴＦＴ基板は表示部３００３に適用さ
れ、本発明によりテレビ受像器を完成させることができ
る。FIG. 31A shows an example in which the present invention is applied to complete a television receiver, which includes a housing 3001 and a support base 30.
02, a display unit 3003, and the like. The TFT substrate manufactured according to the present invention is applied to the display portion 3003, and the television receiver can be completed according to the present invention.
【０１３１】図３０(Ｂ)は本発明を適用してビデオカメ
ラを完成させた一例であり、本体３０１１、表示部３０
１２、音声入力部３０１３、操作スイッチ３０１４、バ
ッテリー３０１５、受像部３０１６等により構成されて
いる。本発明により作製されるＴＦＴ基板は表示部３０
１２に適用され、本発明によりビデオカメラを完成させ
ることができる。FIG. 30B shows an example in which the present invention is applied to complete a video camera. The main body 3011 and the display unit 30 are shown.
12, a voice input unit 3013, operation switches 3014, a battery 3015, an image receiving unit 3016, and the like. The TFT substrate manufactured according to the present invention has a display unit 30.
It is applied to 12 and can complete a video camera by this invention.
【０１３２】図３１(Ｃ)は本発明を適用してノート型の
パーソナルコンピュータを完成させた一例であり、本体
３０２１、筐体３０２２、表示部３０２３、キーボード
３０２４等により構成されている。本発明により作製さ
れるＴＦＴ基板は表示部３０２３に適用され、本発明に
よりパーソナルコンピュータを完成させることができ
る。FIG. 31C shows an example in which a notebook personal computer is completed by applying the present invention, which is composed of a main body 3021, a housing 3022, a display portion 3023, a keyboard 3024, and the like. The TFT substrate manufactured according to the present invention is applied to the display portion 3023, and a personal computer can be completed according to the present invention.
【０１３３】図３１(Ｄ)は本発明を適用してＰＤＡ(Per
sonal Digital Assistant)を完成させた一例であり、本
体３０３１、スタイラス３０３２、表示部３０３３、操
作ボタン３０３４、外部インターフェース３０３５等に
より構成されている。本発明により作製されるＴＦＴ基
板は表示部３０３３に適用され、本発明によりＰＤＡを
完成させることができる。FIG. 31D shows the PDA (Per
This is an example of a completed sonal digital assistant), and is composed of a main body 3031, a stylus 3032, a display portion 3033, operation buttons 3034, an external interface 3035, and the like. The TFT substrate manufactured according to the present invention is applied to the display portion 3033, and the PDA can be completed according to the present invention.
【０１３４】図３１(Ｅ)は本発明を適用して音響再生装
置を完成させた一例であり、具体的には車載用のオーデ
ィオ装置であり、本体３０４１、表示部３０４２、操作
スイッチ３０４３、３０４４等により構成されている。
本発明により作製されるＴＦＴ基板は表示部３０４２に
適用され、本発明によりオーディオ装置を完成させるこ
とができる。FIG. 31 (E) is an example in which the present invention is applied to complete a sound reproducing device, specifically, a vehicle-mounted audio device, which is a main body 3041, a display portion 3042, operation switches 3043, 3044. Etc.
The TFT substrate manufactured by the present invention is applied to the display portion 3042, and the audio device can be completed by the present invention.
【０１３５】図３１(Ｆ)は本発明を適用してデジタルカ
メラを完成させた一例であり、本体３０５１、表示部
(Ａ)３０５２、接眼部３０５３、操作スイッチ３０５
４、表示部(Ｂ)３０５５、バッテリー３０５６等により
構成されている。本発明により作製されるＴＦＴ基板は
表示部(Ａ)３０５２および表示部(Ｂ)３０５５に適用さ
れ、本発明によりデジタルカメラを完成させることがで
きる。FIG. 31F shows an example in which the present invention is applied to complete a digital camera. The main body 3051 and the display section are shown.
(A) 3052, eyepiece 3053, operation switch 305
4, a display unit (B) 3055, a battery 3056, and the like. The TFT substrate manufactured according to the present invention is applied to the display portion (A) 3052 and the display portion (B) 3055, and the digital camera can be completed by the present invention.
【０１３６】図３１(Ｇ)は本発明を適用して携帯電話を
完成させた一例であり、本体３０６１、音声出力部３０
６２、音声入力部３０６３、表示部３０６４、操作スイ
ッチ３０６５、アンテナ３０６６等により構成されてい
る。本発明により作製されるＴＦＴ基板は表示部３０６
４に適用され、本発明により携帯電話を完成させること
ができる。FIG. 31G shows an example in which a mobile phone is completed by applying the present invention. The main body 3061 and the voice output section 30 are shown.
62, a voice input unit 3063, a display unit 3064, operation switches 3065, an antenna 3066, and the like. The TFT substrate manufactured according to the present invention has a display portion 306.
4 is applied, and the mobile phone can be completed by the present invention.
【０１３７】図３１（Ａ）はフロント型プロジェクター
であり、投射装置２６０１、スクリーン２６０２等を含
む。図３１（Ｂ）はリア型プロジェクターであり、本体
２７０１、投射装置２７０２、ミラー２７０３、スクリ
ーン２７０４等を含む。FIG. 31A shows a front type projector including a projection device 2601, a screen 2602 and the like. FIG. 31B illustrates a rear type projector including a main body 2701, a projection device 2702, a mirror 2703, a screen 2704, and the like.
【０１３８】尚、図３２（Ｃ）は、図３２（Ａ）及び図
３２（Ｂ）中における投射装置２６０１、２７０２の構
造の一例を示した図である。投射装置２６０１、２７０
２は、光源光学系２８０１、ミラー２８０２、２８０４
〜２８０６、ダイクロイックミラー２８０３、プリズム
２８０７、液晶表示装置２８０８、位相差板２８０９、
投射光学系２８１０で構成される。投射光学系２８１０
は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施例は
三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単板式
であってもよい。また、図３２（Ｃ）中において矢印で
示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を
有するフィルムや、位相差を調節するためのフィルム、
ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。Note that FIG. 32C is a diagram showing an example of the structure of the projection devices 2601 and 2702 in FIGS. 32A and 32B. Projection device 2601, 270
2 is a light source optical system 2801 and mirrors 2802 and 2804.
2806, dichroic mirror 2803, prism 2807, liquid crystal display device 2808, retardation plate 2809,
The projection optical system 2810 is used. Projection optical system 2810
Is composed of an optical system including a projection lens. Although the present embodiment shows an example of a three-plate type, it is not particularly limited and may be, for example, a single-plate type. In addition, the practitioner appropriately uses an optical lens, a film having a polarization function, a film for adjusting the phase difference, in the optical path indicated by the arrow in FIG.
An optical system such as an IR film may be provided.
【０１３９】また、図３２（Ｄ）は、図３２（Ｃ）中に
おける光源光学系２８０１の構造の一例を示した図であ
る。本実施例では、光源光学系２８０１は、リフレクタ
ー２８１１、光源２８１２、レンズアレイ２８１３、２
８１４、偏光変換素子２８１５、集光レンズ２８１６で
構成される。なお、図３２（Ｄ）に示した光源光学系は
一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に
実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィル
ムや、位相差を調節するフィルム、ＩＲフィルム等の光
学系を設けてもよい。FIG. 32D is a diagram showing an example of the structure of the light source optical system 2801 in FIG. 32C. In this embodiment, the light source optical system 2801 includes a reflector 2811, a light source 2812, a lens array 2813, and a lens array 2813.
814, a polarization conversion element 2815, and a condenser lens 2816. Note that the light source optical system shown in FIG. 32D is an example and is not particularly limited. For example, the practitioner may appropriately provide an optical system such as an optical lens, a film having a polarization function, a film for adjusting a phase difference, and an IR film in the light source optical system.
【０１４０】図３３は電子書籍であり、本体３１０１、
表示部Ａ３１０２、表示部Ｂ３１０３、記憶媒体３１０
４、操作スイッチ３１０５、アンテナ３１０６等により
構成されている。表示部Ｂ３１０３は電子インクディス
プレイを適用することも可能であり、本発明により作製
されるＴＦＴ基板は表示部Ａ３１０２、表示部Ｂ３１０
３の駆動回路及び画素部を形成することが可能であり、
本発明により電子書籍を完成させることができる。FIG. 33 shows an electronic book including a main body 3101,
Display unit A3102, display unit B3103, storage medium 310
4, an operation switch 3105, an antenna 3106 and the like. An electronic ink display can be applied to the display portion B3103, and the TFT substrate manufactured according to the present invention includes a display portion A3102 and a display portion B310.
It is possible to form the driving circuit and the pixel portion of No. 3,
According to the present invention, an electronic book can be completed.
【０１４１】尚、ここで例示する電子装置はごく一例で
あり、これらの用途に限定するものではないことを付記
する。It should be noted that the electronic device illustrated here is only an example and the invention is not limited to these applications.
【０１４２】[0142]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第１半導体領域の側面を概略垂直にして、その側端部よ
り連続発振レーザービームの走査方向とＴＦＴにおける
チャネル長方向とを概略一致させることにより、｛１０
０｝面に配向した結晶質半導体膜を形成するこができ
る。このような結晶質半導体膜を用いることにより、電
界効果移動度を向上させることができる。As described above, according to the present invention,
By making the side surface of the first semiconductor region substantially vertical and making the scanning direction of the continuous wave laser beam substantially coincide with the channel length direction in the TFT from its side end, {10
A crystalline semiconductor film oriented on the 0} plane can be formed. By using such a crystalline semiconductor film, the field effect mobility can be improved.
【図１】 本発明の半導体装置の作製方法の概念を説明
する図。FIG. 1 is a diagram illustrating a concept of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
【図２】 本発明に係る結晶化工程の詳細を説明する
図。FIG. 2 is a diagram illustrating details of a crystallization process according to the present invention.
【図３】 本発明に係る結晶化工程の詳細を説明する
図。FIG. 3 is a diagram for explaining the details of a crystallization step according to the present invention.
【図４】 本発明に係る結晶化工程の詳細を説明する
図。FIG. 4 is a diagram illustrating details of a crystallization process according to the present invention.
【図５】 本発明に適用するレーザー照射装置の一態様
を示す配置図（上面図）。FIG. 5 is a layout view (top view) showing one embodiment of a laser irradiation apparatus applied to the present invention.
【図６】 本発明に適用するレーザー照射装置の一態様
を示す配置図（側面図）。FIG. 6 is a layout view (side view) showing one embodiment of a laser irradiation apparatus applied to the present invention.
【図７】 本発明の結晶化方法の概念を説明する図。FIG. 7 is a diagram illustrating the concept of the crystallization method of the present invention.
【図８】 本発明に適用するレーザー照射装置の一態様
を示す配置図。FIG. 8 is a layout view showing one embodiment of a laser irradiation apparatus applied to the present invention.
【図９】 本発明に適用するレーザー照射装置の一態様
を示す配置図。FIG. 9 is a layout view showing one embodiment of a laser irradiation apparatus applied to the present invention.
【図１０】 本発明に係る結晶化工程の一実施例を説明
する図。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a crystallization step according to the present invention.
【図１１】 本発明に係る結晶化工程の一実施例を説明
する図。FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a crystallization step according to the present invention.
【図１２】 本発明に係る結晶化工程の一実施例を説明
する図。FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a crystallization step according to the present invention.
【図１３】 本発明に係る結晶化工程の一実施例を説明
する図。FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a crystallization step according to the present invention.
【図１４】 本発明に係る結晶化工程の一実施例を説明
する図。FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a crystallization step according to the present invention.
【図１５】 本発明に係る結晶化工程の一実施例を説明
する図。FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a crystallization step according to the present invention.
【図１６】 本発明に係る結晶化工程の一実施例を説明
する図。FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a crystallization step according to the present invention.
【図１７】 本発明に係る結晶化工程の一実施例を説明
する図。FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a crystallization step according to the present invention.
【図１８】 ＴＦＴ基板の構成と、ＴＦＴを構成する半
導体領域の配置とレーザービームの走査方向の関係を説
明する図。FIG. 18 is a diagram illustrating a relationship between a structure of a TFT substrate, an arrangement of semiconductor regions forming a TFT, and a laser beam scanning direction.
【図１９】 本発明に係る結晶化工程の一実施例を説明
する図。FIG. 19 is a diagram for explaining an example of a crystallization step according to the present invention.
【図２０】 本発明に係る結晶化工程の一実施例を説明
する図。FIG. 20 is a diagram illustrating an example of a crystallization step according to the present invention.
【図２１】 本発明に係る結晶化工程の一実施例を説明
する図。FIG. 21 is a diagram illustrating an example of a crystallization step according to the present invention.
【図２２】 ボトムゲート型のＴＦＴに対応する活性層
の作製工程を説明する断面図。22A to 22C are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of an active layer corresponding to a bottom-gate TFT.
【図２３】 ボトムゲート型のＴＦＴに対応する活性層
の作製工程を説明する断面図。FIG. 23 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of an active layer corresponding to a bottom-gate TFT.
【図２４】 ＣＭＯＳ構造のＴＦＴの作製工程を説明す
る断面図。FIG. 24 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a TFT having a CMOS structure.
【図２５】 ＴＦＴ基板の構成を示す断面図。FIG. 25 is a cross-sectional view showing the structure of a TFT substrate.
【図２６】 ＴＦＴ基板の構成を示す上面図。FIG. 26 is a top view showing the structure of the TFT substrate.
【図２７】 ＴＦＴ基板の回路構成の一例を示すブロッ
ク図。FIG. 27 is a block diagram showing an example of a circuit configuration of a TFT substrate.
【図２８】 発光素子を設けた半導体装置の画素の構成
を示す断面図。FIG. 28 is a cross-sectional view showing a structure of a pixel of a semiconductor device provided with a light emitting element.
【図２９】 本発明に係る結晶化工程の一実施例を説明
する図。FIG. 29 is a diagram illustrating an example of the crystallization step according to the present invention.
【図３０】 本発明により作製されるＴＦＴの一形態を
示す図。FIG. 30 is a diagram showing one mode of a TFT manufactured according to the present invention.
【図３１】 半導体装置の一例を示す図。FIG. 31 illustrates an example of a semiconductor device.
【図３２】 半導体装置の一例を示す図。FIG. 32 illustrates an example of a semiconductor device.
【図３３】 半導体装置の一例を示す図。FIG. 33 illustrates an example of a semiconductor device.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 29/78 ６２７Ｚ (72)発明者 志賀 愛子 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 下村 明久 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 本田 達也 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 Ｆターム(参考） 2H092 JA24 KA02 MA30 NA21 5F052 AA02 AA12 AA17 AA24 AA25 BA02 BA07 BA14 BA18 BB01 BB02 BB04 BB07 DA02 DA03 DA10 DB03 EA16 FA02 FA03 FA06 FA25 GB07 HA01 JA01 JA02 JA04 5F110 AA01 AA30 BB02 BB04 BB05 CC02 CC08 DD02 DD03 DD13 DD14 DD15 EE03 EE04 EE06 EE30 EE34 FF02 FF03 FF04 FF09 FF30 GG01 GG02 GG13 GG16 GG17 GG25 GG33 GG34 GG45 HJ12 HJ23 HL03 HL04 HM15 NN03 NN22 NN23 NN24 NN27 NN73 PP01 PP03 PP04 PP05 PP06 PP07 PP10 PP13 PP24 PP29 PP31 PP34 PP35 PP36 QQ19 QQ24 QQ28 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 29/78 627Z (72) Inventor Aiko Shiga 398 Hase, Atsugi City, Kanagawa Prefecture Semiconductor Energy Research Institute ( 72) Inventor Akihisa Shimomura 398 Hase, Atsugi City, Kanagawa Prefecture, Semiconducting Energy Laboratory Co., Ltd. (72) Inventor Tatsuya Honda, 398, Hase, Atsugi City, Kanagawa Prefecture, F Semiconductor Term, F-Term (Reference) 2H092 JA24 KA02 MA30 NA21 5F052 AA02 AA12 AA17 AA24 AA25 BA02 BA07 BA14 BA18 BB01 BB02 BB04 BB07 DA02 DA03 DA10 DB03 EA16 FA02 FA03 FA06 FA25 GB07 HA01 JA01 JA02 JA04 5F110 AA01 AA30 BB02 BB04 BB05 CC02 CC03 DD04 DD02 DD03 DD03 DD04 DD02 DD03 DD03 DD04 DD02 DD03 DD03 DD03 FF09 FF30 GG01 GG02 GG13 GG16 GG17 GG25 GG33 GG34 GG45 HJ12 HJ23 HL03 HL04 HM15 NN03 NN22 NN23 NN24 NN27 NN73 PP01 PP03 PP04 PP05 PP06 PP07 PP10 PP13 PP24 PP29 PP31 PP34 PP35 PP36 QQ19 QQ24 QQ28
Claims (12)
製方法において、絶縁表面上に、少なくとも、一端部の
側面が前記絶縁表面と成す角度が概略垂直な第１半導体
領域を形成し、前記第１半導体領域の当該一端部から他
端部に向けて連続発振レーザービームを走査して、当該
第１半導体領域を結晶化して（１００）面の配向率が７
０％以上である結晶質半導体を形成し、その後、前記レ
ーザービームの走査方向と、薄膜トランジスタにおける
チャネル長方向とが概略一致するように、前記第１半導
体領域の内側部を残存させる形で、第２半導体領域を形
成することを特徴とする半導体装置の作製方法。1. A method of manufacturing a semiconductor device having a thin film transistor, wherein a first semiconductor region is formed on an insulating surface, at least a side surface of one end of which forms an angle substantially perpendicular to the insulating surface. The continuous oscillation laser beam is scanned from the one end to the other end to crystallize the first semiconductor region and the orientation ratio of the (100) plane is 7
A crystalline semiconductor of 0% or more is formed, and thereafter, the inner portion of the first semiconductor region is left so that the scanning direction of the laser beam and the channel length direction of the thin film transistor substantially match. 2. A method for manufacturing a semiconductor device, which comprises forming a semiconductor region.
製方法において、絶縁表面上に、少なくとも、一端部の
側面が前記絶縁表面と成す角度が９０±１０度である第
１半導体領域を形成し、前記第１半導体領域の当該一端
部から他端部に向けて連続発振レーザービームを走査し
て、当該第１半導体領域を結晶化して（１００）面の配
向率が７０％以上である結晶質半導体を形成し、その
後、前記レーザービームの走査方向と、薄膜トランジス
タにおけるチャネル長方向とが概略一致するように、前
記第１半導体領域の内側部を残存させる形で、第２半導
体領域を形成することを特徴とする半導体装置の作製方
法。2. A method for manufacturing a semiconductor device having a thin film transistor, wherein a first semiconductor region is formed on an insulating surface, at least an angle between the side surface of one end portion and the insulating surface is 90 ± 10 degrees, and the first semiconductor region is formed. A continuous wave laser beam is scanned from the one end portion to the other end portion of one semiconductor region to crystallize the first semiconductor region to form a crystalline semiconductor having a (100) plane orientation ratio of 70% or more. Then, after that, the second semiconductor region is formed such that the inner portion of the first semiconductor region remains so that the scanning direction of the laser beam and the channel length direction in the thin film transistor are substantially coincident with each other. Method for manufacturing a semiconductor device.
製方法において、絶縁表面上に、少なくとも、一端部の
側面が前記絶縁表面と成す角度が概略垂直な第１半導体
領域を形成し、前記第１半導体領域の当該一端部から他
端部に向けて、また、当該他端部から一端部に向けて、
同じ領域を重畳するように連続発振レーザービームを走
査して、当該第１半導体領域を結晶化して（１００）面
の配向率が７０％以上である結晶質半導体を形成し、そ
の後、前記レーザービームの走査方向と、薄膜トランジ
スタにおけるチャネル長方向とが概略一致するように、
前記第１半導体領域の内側部を残存させる形で、第２半
導体領域を形成することを特徴とする半導体装置の作製
方法。3. A method of manufacturing a semiconductor device having a thin film transistor, wherein a first semiconductor region is formed on an insulating surface, at least a side surface of one end of which is substantially perpendicular to the insulating surface, the first semiconductor region being formed. From the one end to the other end, and from the other end to the one end,
A continuous wave laser beam is scanned so as to overlap the same region, and the first semiconductor region is crystallized to form a crystalline semiconductor having a (100) plane orientation ratio of 70% or more. So that the scanning direction of and the channel length direction in the thin film transistor approximately match,
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising forming a second semiconductor region while leaving an inner portion of the first semiconductor region.
製方法において、絶縁表面上に、少なくとも、一端部の
側面が前記絶縁表面と成す角度が９０±１０度である第
１半導体領域を形成し、前記第１半導体領域の当該一端
部から他端部に向けて、また、当該他端部から一端部に
向けて、同じ領域を重畳するように連続発振レーザービ
ームを走査して、当該第１半導体領域を結晶化して（１
００）面の配向率が７０％以上である結晶質半導体を形
成し、その後、前記レーザービームの走査方向と、薄膜
トランジスタにおけるチャネル長方向とが概略一致する
ように、前記第１半導体領域の内側部を残存させる形
で、第２半導体領域を形成することを特徴とする半導体
装置の作製方法。4. A method for manufacturing a semiconductor device having a thin film transistor, wherein a first semiconductor region is formed on the insulating surface, at least an angle between the side surface of one end portion and the insulating surface is 90 ± 10 degrees, and A continuous oscillation laser beam is scanned from the one end portion to the other end portion of the one semiconductor region, and from the other end portion to the one end portion so as to overlap the same region to scan the first semiconductor region. Crystallize (1
A crystalline semiconductor having a (00) plane orientation ratio of 70% or more is formed, and thereafter, the inner portion of the first semiconductor region is formed so that the scanning direction of the laser beam and the channel length direction of the thin film transistor are substantially aligned with each other. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that the second semiconductor region is formed so as to remain.
製方法において、絶縁表面上に、突出した一端部の側面
が前記絶縁表面と成す角度が概略垂直な第１半導体領域
を形成し、前記第１半導体領域の当該一端部から他端部
に向けて連続発振レーザービームを走査して、当該第１
半導体領域を結晶化して（１００）面の配向率が７０％
以上である結晶質半導体を形成し、その後、前記レーザ
ービームの走査方向と、薄膜トランジスタにおけるチャ
ネル長方向とが概略一致するように、前記第１半導体領
域の内側部を残存させる形で、第２半導体領域を形成す
ることを特徴とする半導体装置の作製方法。5. A method of manufacturing a semiconductor device having a thin film transistor, wherein a first semiconductor region is formed on an insulating surface in which a side surface of a protruding one end portion forms an angle substantially perpendicular to the insulating surface, and the first semiconductor region is formed. The continuous wave laser beam is scanned from the one end to the other end of the first
The semiconductor region is crystallized and the orientation ratio of the (100) plane is 70%.
The crystalline semiconductor as described above is formed, and then the second semiconductor is formed so that the inner portion of the first semiconductor region remains so that the scanning direction of the laser beam and the channel length direction of the thin film transistor are substantially aligned. A method for manufacturing a semiconductor device, which comprises forming a region.
製方法において、絶縁表面上に、突出した一端部の側面
が前記絶縁表面と成す角度が９０±１０度である第１半
導体領域を形成し、前記第１半導体領域の当該一端部か
ら他端部に向けて連続発振レーザービームを走査して、
当該第１半導体領域を結晶化して（１００）面の配向率
が７０％以上である結晶質半導体を形成し、その後、前
記レーザービームの走査方向と、薄膜トランジスタにお
けるチャネル長方向とが概略一致するように、前記第１
半導体領域の内側部を残存させる形で、第２半導体領域
を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。6. A method of manufacturing a semiconductor device having a thin film transistor, wherein a first semiconductor region is formed on an insulating surface, the first semiconductor region having an angle of 90 ± 10 degrees formed by a side surface of the protruding one end with the insulating surface. Scanning a continuous wave laser beam from the one end to the other end of one semiconductor region,
The first semiconductor region is crystallized to form a crystalline semiconductor having a (100) plane orientation ratio of 70% or more, and then the scanning direction of the laser beam and the channel length direction of the thin film transistor are substantially aligned with each other. To the first
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming a second semiconductor region while leaving an inner portion of the semiconductor region.
製方法において、絶縁表面上に、突出した一端部と他端
部との側面が前記絶縁表面と成す角度が概略垂直な第１
半導体領域を形成し、前記第１半導体領域の当該一端部
から他端部に向けて、また、当該他端部から一端部に向
けて、同じ領域を重畳するように連続発振レーザービー
ムを走査して、当該第１半導体領域を結晶化して（１０
０）面の配向率が７０％以上である結晶質半導体を形成
し、その後、前記レーザービームの走査方向と、薄膜ト
ランジスタにおけるチャネル長方向とが概略一致するよ
うに、前記第１半導体領域の内側部を残存させる形で、
第２半導体領域を形成することを特徴とする半導体装置
の作製方法。7. A method for manufacturing a semiconductor device having a thin film transistor, comprising: a first insulating film having a first side and a second side protruding from the insulating surface, the angle being substantially perpendicular to the insulating surface;
A semiconductor region is formed, and a continuous wave laser beam is scanned so as to overlap the same region from the one end to the other end of the first semiconductor region and from the other end to the one end. To crystallize the first semiconductor region (10
A crystalline semiconductor having a 0) plane orientation ratio of 70% or more is formed, and thereafter, an inner portion of the first semiconductor region is formed so that a scanning direction of the laser beam and a channel length direction of the thin film transistor substantially match. In the form of
A method for manufacturing a semiconductor device, which comprises forming a second semiconductor region.
製方法において、絶縁表面上に、突出した一端部と他端
部との側面が前記絶縁表面と成す角度が９０±１０度で
ある第１半導体領域を形成し、前記第１半導体領域の当
該一端部から他端部に向けて、また、当該他端部から一
端部に向けて、同じ領域を重畳するように連続発振レー
ザービームを走査して、当該第１半導体領域を結晶化し
て（１００）面の配向率が７０％以上である結晶質半導
体を形成し、その後、前記レーザービームの走査方向
と、薄膜トランジスタにおけるチャネル長方向とが概略
一致するように、前記第１半導体領域の内側部を残存さ
せる形で、第２半導体領域を形成することを特徴とする
半導体装置の作製方法。8. A method of manufacturing a semiconductor device having a thin film transistor, wherein a first semiconductor region is formed on an insulating surface, and an angle formed by the side surfaces of the protruding one end and the other end with the insulating surface is 90 ± 10 degrees. The continuous oscillation laser beam is formed so as to overlap the same region from the one end to the other end of the first semiconductor region, and from the other end to the one end. The first semiconductor region is crystallized to form a crystalline semiconductor having a (100) plane orientation ratio of 70% or more, and thereafter, the scanning direction of the laser beam and the channel length direction of the thin film transistor are substantially aligned with each other. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that the second semiconductor region is formed so that the inner portion of the first semiconductor region remains.
て、絶縁表面上に非晶質半導体膜を形成し、触媒元素を
添加した後、加熱処理により当該非晶質半導体膜を結晶
化させて結晶質半導体膜を形成し、前記結晶質半導体膜
をエッチングして前記第１半導体領域を形成することを
特徴とする半導体装置の作製方法。9. The amorphous semiconductor film according to claim 1, wherein an amorphous semiconductor film is formed on an insulating surface, a catalytic element is added, and the amorphous semiconductor film is crystallized by heat treatment. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a crystalline semiconductor film, and etching the crystalline semiconductor film to form the first semiconductor region.
いて、前記第１半導体領域を形成した後に、ゲッタリン
グ処理を行うことを特徴とする半導体装置の作製方法。10. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a gettering process is performed after forming the first semiconductor region.
おいて、前記連続発振レーザービームは、複数のレーザ
ービームを照射面に重ね合わせて照射することを特徴と
する半導体装置の作製方法。11. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the continuous wave laser beam is applied by superimposing a plurality of laser beams on an irradiation surface.
おいて、前記連続発振レーザービームの波長は、４００
nm乃至７００nmであることを特徴とする半導体装置の作
製方法。12. The wavelength of the continuous wave laser beam according to claim 1, wherein the continuous wave laser beam has a wavelength of 400.
nm to 700 nm, a method for manufacturing a semiconductor device.
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