JPH03185874A - Manufacture of thin film semiconductor device - Google Patents

Manufacture of thin film semiconductor device

Info

Publication number
JPH03185874A
JPH03185874A JP32503889A JP32503889A JPH03185874A JP H03185874 A JPH03185874 A JP H03185874A JP 32503889 A JP32503889 A JP 32503889A JP 32503889 A JP32503889 A JP 32503889A JP H03185874 A JPH03185874 A JP H03185874A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
temperature
annealing
amorphous
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP32503889A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masabumi Kunii
正文 国井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP32503889A priority Critical patent/JPH03185874A/en
Publication of JPH03185874A publication Critical patent/JPH03185874A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は薄膜半導体装置の製造方法に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to a method for manufacturing a thin film semiconductor device.

[従来の技術] 近年、大型で高解像度のアクティブマトリクス液晶表示
パネル、高速で高解像度の密着型イメージセンサ、3次
元IC等への実現に向けて、ガラス、石英等の絶縁性非
晶質基板や、5i02等の絶縁性非晶質層上に、高性能
な半導体素子を形成する試みがなされている。特に、大
型の液晶表示パネル等に於いては、低コストの要求を満
たすために、安価な低融点ガラス基板上に薄膜トランジ
スタ(TPT)を形成することが必須の要求になりつつ
ある。従来は、低融点ガラス上に形成するTPTの活性
層に、例えば Journal of Applied
Physics Vol、65(10) p、3951
(1989)等にみられるように、非晶質5i(a−3
i)を用いたもの、5olid 5tate Elec
tronics ’1101.32 (5) p、39
1 (1989)、IEEE Electron De
vice Letters Vol、10 (3)p、
123 (1989)、IEEE Transacti
ons on Elec−tron Devices、
 Vol、36 (3) p、 529 (19B9)
等にみられるように、多結晶Si (poly−3i)
を用いたものがある。
[Conventional technology] In recent years, insulating amorphous substrates such as glass and quartz have been used to realize large, high-resolution active matrix liquid crystal display panels, high-speed and high-resolution contact image sensors, three-dimensional ICs, etc. Attempts have been made to form high-performance semiconductor elements on insulating amorphous layers such as 5i02 and 5i02. In particular, in large liquid crystal display panels and the like, in order to meet the demand for low cost, it is becoming essential to form thin film transistors (TPT) on inexpensive low melting point glass substrates. Conventionally, for example, Journal of Applied
Physics Vol, 65(10) p, 3951
(1989), amorphous 5i(a-3
i), 5solid 5tate Elec
tronics '1101.32 (5) p, 39
1 (1989), IEEE Electron De
vice Letters Vol, 10 (3) p.
123 (1989), IEEE Transacti.
ons on Elec-tron Devices,
Vol, 36 (3) p, 529 (19B9)
As seen in et al., polycrystalline Si (poly-3i)
There are some that use

[発明が解決しようとする課題] しかし、TPTの活性層をa−3iで作製すると、a−
3i中の電界効果移動度が小さいため、最近開発が盛ん
になってきた高品位TV (HDT■)への応用を考え
るときわめて不十分な性能であった。この点を解決する
ため、TPTの活性層をa−3iではなく減圧化学気相
成長法(LPGVD)で成膜した多結晶Siや、a−3
iをアニールして固相成長させることにより大粒径化し
たpoly−Siで作製し、TFTの高性能化をはかる
試みがある。固相成長の方法は、従来から600°C程
度の温度で非晶質半導体薄膜をアニールして結晶成長さ
せる方法が一般的であった。しかし、600℃程度の温
度で長時間アニールしても結晶粒界に非晶質成分が残存
し、良好な結晶質薄膜が得られないとい′う問題点があ
った。このため従来はこの非晶質成分を完全に結晶質に
変えるため、1000℃以上の温度で30 m i n
、  程度再びアニールを施していた。ところがこの様
なアニール方法を採用すると、できあがった結晶粒界中
にトラップ準位が多数存在し、粒界バリアハイドが高く
、結晶中のキャリアの電界効果易動度が小さくなりTP
Tの性能が上がらない。そこで結晶粒界中のトラップ準
位を終端化する目的でTPTをH2プラズマ中に浸して
TPTの高性能化衣する試みもあった。しかし、H2プ
ラズマを絶縁基板上のTPTに施すとチャージアップが
起こりTPTが破壊されてしまうという問題が頻繁に起
こる。
[Problem to be solved by the invention] However, when the active layer of TPT is made of a-3i, a-
Since the field effect mobility in 3i is small, the performance is extremely insufficient when considering the application to high-definition TV (HDT), which has recently been actively developed. To solve this problem, the active layer of TPT is made of polycrystalline Si film formed by low pressure chemical vapor deposition (LPGVD) instead of a-3i, or a-3i.
There has been an attempt to improve the performance of TFTs by manufacturing poly-Si whose grain size has been increased by annealing and solid-phase growth of i. Conventionally, the solid phase growth method has generally been to anneal an amorphous semiconductor thin film at a temperature of about 600° C. to grow crystals. However, even if annealed for a long time at a temperature of about 600° C., amorphous components remain at the grain boundaries, making it impossible to obtain a good crystalline thin film. For this reason, conventionally, in order to completely change this amorphous component to crystalline, it was necessary to conduct a process at a temperature of 1000°C or higher for 30 min.
, and had been annealed again. However, when such an annealing method is adopted, many trap levels exist in the resulting crystal grain boundaries, the grain boundary barrier hydride is high, and the field effect mobility of carriers in the crystal is reduced, resulting in TP.
The performance of T does not improve. Therefore, there has been an attempt to improve the performance of TPT by immersing it in H2 plasma for the purpose of terminating the trap levels in the grain boundaries. However, when H2 plasma is applied to a TPT on an insulating substrate, a problem frequently arises in that charge-up occurs and the TPT is destroyed.

また、長時間の高温アニールが必要になるので、低コス
トの低融点ガラス基板を使えない等の問題点があった。
Further, since long-time high-temperature annealing is required, there are problems such as the inability to use a low-cost, low-melting-point glass substrate.

本発明は以上の問題点を解決するもので、その目的は高
品質の結晶質半導体薄膜を絶縁基板上に形成し、TPT
を作製することにより従来必要だったH2プラズマプロ
セスのような不安定なプロセスを必要としないTPTの
製造方法を提供することにある。
The present invention solves the above problems, and its purpose is to form a high quality crystalline semiconductor thin film on an insulating substrate, and to
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing TPT that does not require an unstable process such as the H2 plasma process that was conventionally required.

[課題を解決するための手段] 本発明の薄膜半導体装置の製造方法は、絶縁性非晶質基
板上に非晶質半導体を堆積させる工程と、該非晶質半導
体を500〜700℃の温度で5分間〜90時間アニー
ルする第1のアニール工程と、第1のアニール工程後、
10℃/秒以上の昇温速度で900 ℃以上の所定の温
度まで昇温させ、前記所定の温度で1秒間以上アニール
する第2のアニール工程とを少なくとも含むことを特徴
とする。
[Means for Solving the Problems] A method for manufacturing a thin film semiconductor device of the present invention includes a step of depositing an amorphous semiconductor on an insulating amorphous substrate, and a step of depositing the amorphous semiconductor at a temperature of 500 to 700°C. A first annealing step of annealing for 5 minutes to 90 hours, and after the first annealing step,
The method is characterized in that it includes at least a second annealing step in which the temperature is raised to a predetermined temperature of 900° C. or more at a heating rate of 10° C./sec or more, and annealing is performed at the predetermined temperature for 1 second or more.

[実施例] 以下、第1図をもとに固相成長アニールの方法を説明す
る。まず石英基板あるいはガラス基板等の絶縁基板10
1上に非晶質半導体102を成膜する。本実施例では非
晶質半導体の例に非晶質シリコンを用いて説明するが、
非晶質Ge、非晶質S iGeでも同様に適用できる。
[Example] Hereinafter, a solid phase growth annealing method will be explained based on FIG. First, an insulating substrate 10 such as a quartz substrate or a glass substrate
An amorphous semiconductor 102 is formed on top of the amorphous semiconductor 102. In this example, amorphous silicon is used as an example of an amorphous semiconductor.
The same applies to amorphous Ge and amorphous SiGe.

尚基板にはSiO2で覆われたSi基板を用いることも
ある。石英基板あるいはS i O2で覆われたSi基
板を用いる場合は1200℃の高温プロセスにも耐える
ことができるが、ガラス基板を用いる場合は軟化温度が
低いために約6007C以下の低温プロセスに制限され
る。はじめに絶縁基板101上に非晶質シリコン薄膜1
02を堆積させる(第1図 (a))。該非晶質シリコ
ン薄膜102は一様で、微小な結晶子は含まれておらず
結晶成長の核が全く存在しないことが望ましい。減圧化
学気相成長法(LPGVD)の場合は、デボ温度がなる
べく低く、デボ速度が早い条件が適している。LPGV
Dでシランガス(SiH4)を用いる場合は500℃〜
560℃程度、ジシランガス(Si2He)を用いる場
合は300°C〜500℃程度のデボ温度で分解堆積が
可能である。トリシランガス(SisHs)は分解温度
が更に低くなる。デボ温度を高くすると堆積した膜が多
結晶になるので、Siイオン注入によって一旦非晶質化
する方法もある。プラズマ化学気相成長法(PCVD)
の場合は、基板温度が500°C以下でも成膜できる。
Note that a Si substrate covered with SiO2 may be used as the substrate. If a quartz substrate or a Si substrate covered with SiO2 is used, it can withstand a high temperature process of 1200°C, but if a glass substrate is used, it is limited to a low temperature process of about 6007°C or less due to its low softening temperature. Ru. First, an amorphous silicon thin film 1 is deposited on an insulating substrate 101.
02 is deposited (Fig. 1(a)). It is desirable that the amorphous silicon thin film 102 be uniform, contain no minute crystallites, and have no crystal growth nuclei at all. In the case of low pressure chemical vapor deposition (LPGVD), conditions in which the devoting temperature is as low as possible and the devoting speed is fast are suitable. LPGV
When using silane gas (SiH4) in D, the temperature is 500℃~
Decomposition and deposition is possible at a debo temperature of about 560°C, or about 300°C to 500°C when disilane gas (Si2He) is used. Trisilane gas (SisHs) has an even lower decomposition temperature. If the devoting temperature is increased, the deposited film becomes polycrystalline, so there is also a method of temporarily making it amorphous by implanting Si ions. Plasma chemical vapor deposition (PCVD)
In this case, the film can be formed even if the substrate temperature is 500°C or less.

本実施例ではPCVD法を用い、成膜ガスにはSiH4
10%、H290%の混合ガスを用いた。基板温度は1
50〜240℃で、特に180℃が望ましい。混合ガス
の内圧は0.8Torr、rf  パワー=63mW/
cm2、rf周波数=13.56MHzを用いた。
In this example, the PCVD method was used, and the film forming gas was SiH4.
A mixed gas of 10% H2 and 90% H2 was used. The substrate temperature is 1
The temperature is 50 to 240°C, preferably 180°C. The internal pressure of the mixed gas is 0.8 Torr, rf power = 63 mW/
cm2, rf frequency = 13.56 MHz was used.

PCVDではデボ直前に水素プラズマあるいはアルゴン
プラズマ処理を行えば、基板表面の清浄化と成膜を連続
的に行うことができる点が有利である。光励起CVD法
の場合も500℃以下の低温デボ及び基板表面の清浄化
と成膜を連続的に行うことができる点で効果的である。
PCVD has the advantage that if hydrogen plasma or argon plasma treatment is performed immediately before deposition, cleaning of the substrate surface and film formation can be performed continuously. The photo-excited CVD method is also effective in that low-temperature deposition at 500° C. or lower, cleaning of the substrate surface, and film formation can be performed continuously.

電子ビーム蒸着法などのような高真空蒸着法の場合は膜
がポーラスであるために大気中の酸素を膜中に取り込み
易く、結晶成長の妨げとなる。このことを防ぐために、
同相成長アニール前に300℃〜500℃程度の低温熱
処理を行い膜を緻密化させることが有効である。スパッ
タ法の場合も高真空蒸着法の場合と同様である。
In the case of high vacuum evaporation methods such as electron beam evaporation, since the film is porous, oxygen from the atmosphere is easily incorporated into the film, which hinders crystal growth. To prevent this,
It is effective to densify the film by performing low-temperature heat treatment at about 300° C. to 500° C. before in-phase growth annealing. The sputtering method is similar to the high vacuum evaporation method.

以上のようにして作製したpoly−3i薄膜において
、薄膜を固相成長させるアニール工程を行う。固相成長
方法は、石英管による炉アニールが便利である。アニー
ル雰囲気としては、窒素ガス、水素ガス、アルゴンガス
、ヘリウムガスなどを用いる。1×10−aからlXl
0−’θTorrの高真空雰囲気でアニールを行っても
よい。同相成長アニール温度は、およそ500 ℃〜7
00°Cとし、600℃程度で5〜20時間程のアニー
ルが望ましい。低温アニールでは選択的に、結晶成長の
活性化エネルギーの小さな結晶方位を持つ結晶粒のみが
ゆっくりと成長し、粒径約1μmの大粒径多結晶シリコ
ン103ができる(第1図 (b))。この様にして作
製したpoly−3i薄膜の結晶粒界には、微視的には
非晶質領域104が残っている。第1図 (b)では、
この非晶質領域104を誇張して描いである。この粒界
での非晶質領域104は固相成長アニール時間を長くし
ても完全には結晶質に転移させることはできない。
The poly-3i thin film produced as described above is subjected to an annealing process for solid phase growth of the thin film. As a solid phase growth method, furnace annealing using a quartz tube is convenient. As the annealing atmosphere, nitrogen gas, hydrogen gas, argon gas, helium gas, etc. are used. 1×10-a to lXl
Annealing may be performed in a high vacuum atmosphere of 0-'θTorr. In-phase growth annealing temperature is approximately 500 °C ~ 7
00°C, and annealing is preferably performed at about 600°C for about 5 to 20 hours. In low-temperature annealing, only crystal grains with crystal orientations with low activation energy for crystal growth grow selectively and slowly, forming large-grain polycrystalline silicon 103 with a grain size of approximately 1 μm (Figure 1 (b)). . Microscopically, amorphous regions 104 remain at the grain boundaries of the poly-3i thin film produced in this manner. In Figure 1 (b),
This amorphous region 104 is exaggerated. The amorphous region 104 at the grain boundary cannot be completely transformed into a crystalline state even if the solid phase growth annealing time is increased.

このため従来はこの段階、或はTPT作製時に於けるゲ
ート酸化膜の作製工程で1000°Cの高温処理を行う
ことにより、非晶質領域104を結晶質に転移させる工
程が必要だった。ところがこの様なアニール方法を採用
すると、できあがった結晶粒界中にトラップ準位密度が
1.2xlO12cm−2程度あり、結晶中のキャリア
の電界効果易動度がnチャネルの場合最大でも50cm
2/V−s以上にはならなかった。そこでH2プラズマ
法、水素イオン注入法、或はプラズマ窒化膜からの水素
の拡散法等の方法で水素イオンを導入し、結晶粒界等に
あるダングリングボンド・欠陥準位を終端化し、TPT
の高性能化を図る試みもある。しかし、電離プラズマ、
イオン等をを絶縁基板上のTPTに晒すとチャージアッ
プが起こりTPTが破壊されてしまうという問題が頻繁
に起こる。また、ゲート電極をn型poly−3iで作
成すると、水素化したノンドープpoly−3iがn型
寄りの性質を示すため、TPTのしきい電圧Vいが、特
にnチャネルTPTの場合で一1v程度にシフトすると
いう問題点があった。この特性シフトの問題は、nチャ
ネルTPTではOFF電流の増大となって現れる。この
問題を解決するため従来は、TPTのチャネルpoly
−3iに微量のホウ素をドーピングする、いわゆるチャ
ネルドーピング法でpoly−3iをp型寄りにする方
法が取られていた。しかし、チャネルドーピングをイオ
ン打ち込み法で行う場合はドーピング量の制御が難しく
、工程も1工程分増加し複雑化するという問題点があっ
た。
For this reason, conventionally, it has been necessary to transform the amorphous region 104 into a crystalline state by performing high temperature treatment at 1000° C. at this stage or during the gate oxide film manufacturing process during TPT manufacturing. However, when such an annealing method is adopted, the density of trap levels in the resulting crystal grain boundaries is approximately 1.2xlO12cm-2, and the field-effect mobility of carriers in the crystal is at most 50cm in the case of an n-channel.
It did not exceed 2/V-s. Therefore, hydrogen ions are introduced using methods such as H2 plasma method, hydrogen ion implantation method, or hydrogen diffusion method from plasma nitride film to terminate dangling bonds and defect levels at grain boundaries, etc.
There are also attempts to improve the performance of However, ionized plasma,
When ions or the like are exposed to a TPT on an insulating substrate, a problem frequently arises in that charge-up occurs and the TPT is destroyed. In addition, when the gate electrode is made of n-type poly-3i, the hydrogenated non-doped poly-3i exhibits properties closer to n-type, so the threshold voltage V of TPT is about 1 V, especially in the case of n-channel TPT. There was a problem with the shift to This characteristic shift problem appears as an increase in the OFF current in the n-channel TPT. Conventionally, to solve this problem, TPT channel poly
A method of doping poly-3i with a small amount of boron, a so-called channel doping method, has been used to make poly-3i closer to the p-type. However, when channel doping is performed by ion implantation, it is difficult to control the amount of doping, and the number of steps increases by one step, making the process more complicated.

そこで本実施例では、第1図 (b)の段階、即ち固相
成長後の工程で、ラビッドサーマルアニーリング(RT
A)をpoly−3il膜に施した。即ち、第3図の曲
線に示すような温度変化をpoly−si薄膜に与えた
。昇温速度は5〜b以下であれば良く、昇温時のアニー
ル時間は1sec、  以上であれば良いが、第3図に
示す曲線の様な温度サイクルを与えることが望ましい、
  RTA後、非晶質領域104は完全に結晶質に転移
し、新たな結晶粒界105ができる(第1図 (C))
。この様な方法で作製したpoly−3i薄膜は結晶粒
界におけるトラップ密度が6.2X10’ICm−2低
く、粒界バリアハイドが小さく、なおかつ平均結晶粒径
が1μm以上の大粒径p o 1 y −3i薄膜であ
るという特徴を持つ。この様にして作製したTPTはn
チャネルの場合電界効果移動度が150cm27V−s
までになる。このためこのpoly−3iを用いてTP
Tを作製すれば従来必要だったH2プラズマプロセス等
の水素化プロセスが必要でなくなる。それに伴ってnチ
ャネルTPTのチャネルドーピングも省略できるという
大きな利点が生まれる。
Therefore, in this example, rapid thermal annealing (RT
A) was applied to a poly-3il film. That is, a temperature change as shown in the curve in FIG. 3 was applied to the poly-Si thin film. The temperature increase rate should be less than 5-b, and the annealing time during temperature increase should be 1 sec or more, but it is desirable to provide a temperature cycle like the curve shown in Figure 3.
After RTA, the amorphous region 104 completely transforms into crystalline, and new grain boundaries 105 are formed (Fig. 1 (C)).
. The poly-3i thin film produced by this method has a low trap density at grain boundaries of 6.2×10'ICm-2, a small grain boundary barrier hide, and a large grain size po 1 with an average grain size of 1 μm or more. It has the characteristic of being a y-3i thin film. The TPT produced in this way was n
In case of channel, field effect mobility is 150cm27V-s
Until. Therefore, using this poly-3i, TP
If T is manufactured, a hydrogenation process such as an H2 plasma process, which was conventionally necessary, becomes unnecessary. Accordingly, a great advantage arises in that channel doping of the n-channel TPT can also be omitted.

本発明を用いて作製した大粒径多結晶シリコン薄膜を、
薄膜トランジスターに応用した例を第2図にしたがって
説明する。固相成長させて得られた大粒径多結晶シリコ
ン薄膜基板を第2図(a)に示す。  201は絶縁基
板である。202は固相成長により形成された大粒径多
結晶シリコン薄膜である。203は結晶粒界をしめす。
The large grain polycrystalline silicon thin film produced using the present invention is
An example of application to a thin film transistor will be explained with reference to FIG. A large-grain polycrystalline silicon thin film substrate obtained by solid-phase growth is shown in FIG. 2(a). 201 is an insulating substrate. 202 is a large grain polycrystalline silicon thin film formed by solid phase growth. 203 indicates a grain boundary.

次に前記シリコン薄膜をフォトリソグラフィ法によりパ
タニングして第2図(b)に示すように島状にし、チャ
ネル領域を作製する。次に第2図(c)に示されてい・
るように、ゲート絶縁膜204を形成する。該ゲート絶
縁膜の形成方法としてはLPCVD法、あるいは光励起
CVD法、あるいはプラズマCVD法、ECRプラズマ
CVD法、あるいは高真空蒸着法、あるいはプラズマ酸
化法、あるいは高圧酸化法などのような500°C以下
の低温方法がある。該低温方法で成膜されたゲート絶縁
膜は、熱処理することによってより緻密で界面準位の少
ない優れた膜となる。非晶質絶縁基板201として石英
基板を用いる場合は、熱酸化法によることができる。該
熱酸化法にはdry酸化法とWet酸化法とがあるが、
酸化温度は1000℃以上と高いが膜質が優れているこ
とからdry酸化法の方が適している。
Next, the silicon thin film is patterned by photolithography to form an island shape as shown in FIG. 2(b) to form a channel region. Next, as shown in Figure 2(c),
A gate insulating film 204 is formed so that the gate insulating film 204 is formed. The gate insulating film can be formed by LPCVD, photo-excited CVD, plasma CVD, ECR plasma CVD, high vacuum evaporation, plasma oxidation, or high pressure oxidation at temperatures below 500°C. There is a low temperature method. The gate insulating film formed by the low-temperature method becomes an excellent film that is denser and has fewer interface states by heat treatment. When using a quartz substrate as the amorphous insulating substrate 201, a thermal oxidation method can be used. The thermal oxidation method includes a dry oxidation method and a wet oxidation method.
Although the oxidation temperature is as high as 1000° C. or more, the dry oxidation method is more suitable because the film quality is excellent.

次に第2図(d)に示されるように、ゲート電極205
を形成する。該ゲート電極材料としてはpoly−3i
、あるいはモリブデンシリサイド、あるいはアルミニュ
ウムやクロムなどのような金属膜、あるいはITOや5
n02などのような透明性導電膜などを用いることがで
きる。成膜方法としては、CVD法、スパッタ法、真空
蒸着法、等の方法があるが、ここでの詳しい説明は省略
する。poly−3iをゲート電極に用いる場合には、
本発明がそのまま適用できる。即ち、ドープト非晶質半
導体薄膜を固相成長させて大粒径p。
Next, as shown in FIG. 2(d), the gate electrode 205
form. The gate electrode material is poly-3i
, or molybdenum silicide, or metal films such as aluminum or chromium, or ITO or 5
A transparent conductive film such as n02 can be used. Film forming methods include CVD, sputtering, vacuum evaporation, and the like, but detailed description thereof will be omitted here. When using poly-3i for the gate electrode,
The present invention can be applied as is. That is, a doped amorphous semiconductor thin film is grown in a solid phase to obtain a large grain size p.

1y−3i薄膜を作製後、RTAを施すことにより、ゲ
ート電極の高品質化と低抵抗化を図ることができる。
By performing RTA after producing the 1y-3i thin film, it is possible to improve the quality and lower the resistance of the gate electrode.

続いて第2図(e)に示すように、前記ゲート電極20
5をマスクとして不純物をイオン注入し、自己整合的に
ソース領域206およびドレイン領域207を形成する
。前記不純物としては、Nchトランジスタを作製する
場合はP′″あるいはAS゛を用い、Pch)ランジス
タを作製する場合はBo等を用いる。不純物添加方法と
しては、イオン注入法の他に、レーザードーピング法あ
るいはプラズマドーピング法などの方法がある。208
で示される矢印は不純物のイオンビームを表している。
Subsequently, as shown in FIG. 2(e), the gate electrode 20
Impurity ions are implanted using No. 5 as a mask to form a source region 206 and a drain region 207 in a self-aligned manner. As the impurity, P''' or AS' is used when manufacturing an Nch transistor, and Bo, etc. is used when manufacturing a Pch transistor. In addition to the ion implantation method, laser doping can be used as the impurity addition method. Alternatively, there are methods such as plasma doping.208
The arrow shown by indicates the impurity ion beam.

前記非晶質絶縁基板201として石英基板を用いた場合
にはドーピングに熱拡散法を使うことができる。不純物
潰度は、1×1015から1X 10”Cm−’程度と
する。
When a quartz substrate is used as the amorphous insulating substrate 201, a thermal diffusion method can be used for doping. The impurity degree is approximately 1 x 1015 to 1 x 10''Cm-'.

続いて第2図(f)に示されるように、層間絶縁膜20
9を積層する。該層間絶縁膜材料としては、酸化膜ある
いは窒化膜などを用いる。絶縁性が良好ならば膜厚はい
くらでもよいが、数千人から数μm程度が普通である。
Subsequently, as shown in FIG. 2(f), an interlayer insulating film 20 is formed.
Layer 9. As the interlayer insulating film material, an oxide film, a nitride film, or the like is used. The film thickness may be any thickness as long as the insulation is good, but it is usually from several thousand to several micrometers.

窒化膜の形成方法としては、LPCVD法あるいはプラ
ズマCVD法などが簡単である。反応には、アンモニア
ガス(NH3)とシランガスと窒素ガスとの混合ガス、
あるいはシランガスと窒素ガスとの混合ガスなどを用い
る。
A simple method for forming the nitride film is the LPCVD method or the plasma CVD method. For the reaction, a mixed gas of ammonia gas (NH3), silane gas, and nitrogen gas,
Alternatively, a mixed gas of silane gas and nitrogen gas is used.

次に第2図(g)に示すように、前記層間絶縁膜及びゲ
ート絶縁膜にコンタクトホールを形成し、コンタクト電
極を形成しソース電極210およびドレイン電極211
とする。該ソース電極及びドレイン電極は、アルミニウ
ムなどの金属材料で形成し、TPTの完成となる。
Next, as shown in FIG. 2(g), contact holes are formed in the interlayer insulating film and the gate insulating film, contact electrodes are formed, and a source electrode 210 and a drain electrode 211 are formed.
shall be. The source electrode and drain electrode are formed of a metal material such as aluminum, and the TPT is completed.

[発明の効果] 本発明によって得られた大粒径多結晶シリコン薄膜を用
いて薄膜トランジスタを作成すると、優れた特性が得ら
れる。従来に比べて、薄膜トランジスタのON電流は増
大しOFF電流は小さくなる。またスレッシホルト電圧
も小さくなりトランジスタ特性が大きく改善する。
[Effects of the Invention] When a thin film transistor is made using the large-grain polycrystalline silicon thin film obtained by the present invention, excellent characteristics can be obtained. Compared to the conventional art, the ON current of the thin film transistor increases and the OFF current decreases. Furthermore, the threshold voltage is also reduced, and transistor characteristics are greatly improved.

′非晶質絶縁基板上に優れた特性の薄膜トランジスタを
作製することが可能となるので、ドライバー回路を同一
基板上に集積したアクティブマトリクス基板に応用した
場合にも十分な高速動作が実現する。さらに、電源電圧
の低減、消費電流の低減、信頼性の向上に対して大きな
効果がある。また、600°C以下の低温プロセスによ
る作製も可能なので、アクティブマトリクス基板の低価
格化及び大面積化に対してもその効果は大きい。
'Since it is possible to fabricate thin film transistors with excellent characteristics on an amorphous insulating substrate, sufficient high-speed operation can be achieved even when applied to an active matrix substrate where a driver circuit is integrated on the same substrate. Furthermore, it has great effects on reducing power supply voltage, reducing current consumption, and improving reliability. In addition, since it is possible to manufacture by a low-temperature process at 600° C. or lower, this is highly effective in reducing the cost and increasing the area of active matrix substrates.

本発明を、光電変換素子とその走査回路を同一チップ内
に集積した密着型イメージセンサ−に応用した場合には
、読み取り速度の高速化、高解像度化、さらに階調をと
る場合に非常に大きな効果をうみだす。高解像度化が達
成されるとカラー読み取り用密着型イメージセンサ−へ
の応用も容易となる。もちろん電源電圧の低減、消費電
流の低減、信頼性の向上に対してもその効果は大きい。
When the present invention is applied to a contact image sensor in which a photoelectric conversion element and its scanning circuit are integrated on the same chip, it is possible to increase the reading speed, increase the resolution, and increase the gradation. produce an effect. Once high resolution is achieved, it will be easier to apply it to a contact type image sensor for color reading. Of course, this has great effects in reducing power supply voltage, reducing current consumption, and improving reliability.

また低温プロセスによって作製することができるので、
密着型イメージセンサ−チップの長尺化が可能となり、
−本のチップでA4サイズあるいはA3サイズの様な大
型ファクシミリ用の読み取り装置を実現できる。従って
、センサーチップの二本継ぎのような工数がかかり信頼
性の悪い技術を回避することができ、実装歩留りも向上
する。
Also, since it can be produced by a low-temperature process,
Close-contact image sensor chip can be made longer,
- A reading device for large facsimile machines such as A4 size or A3 size can be realized using a book chip. Therefore, it is possible to avoid techniques that require a lot of man-hours and have poor reliability, such as the process of joining two sensor chips together, and the mounting yield can also be improved.

石英基板やガラス基板だけではなく、サファイア基板(
A1203)あるいはMgO・A12Ch。
In addition to quartz and glass substrates, sapphire substrates (
A1203) or MgO・A12Ch.

B P、  Ca F 2等の結晶性絶縁基板も用いる
ことができる。
Crystalline insulating substrates such as B P and Ca F 2 can also be used.

以上薄膜トランジスタを例として説明したが、バイポー
ラトランジスタあるいはへテロ接合バイポーラトランジ
スタなど薄膜を利用した素子に対しても、本発明を応用
することができる。また、三次元デバイスのようなSO
I技術を利用した素子に対しても、本発明を応用するこ
とができる。
Although the description has been given above using a thin film transistor as an example, the present invention can also be applied to elements using thin films such as bipolar transistors or heterojunction bipolar transistors. In addition, SO such as a three-dimensional device
The present invention can also be applied to elements using I technology.

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

第1図は本発明の固相成長アニールの工程図。 第2図は本発明の薄膜半導体装置の製造方法を薄膜トラ
ンジスタに応用した製造工程図。 第3図はRTA工程の温度サイクルの1例を示す図。 101.201・・・・・・・・・絶縁基板102・・
・・・・・・・非晶質半導体103.202・・・・・
・・・・大粒径多結晶シリコン104・・・・・・・・
・非晶質領域 O5,203・・・・・・・・・結晶粒界04・・・・
・・・・・ゲート絶縁膜 05・・・・・・・・・ゲート電極 06・・・・・・・・・ソース領域 07・・・・・・・・・ドレイン領域 08・・・・・・・・・イオンビーム 09・・・・・・・・・層間絶縁膜 10・・・・・・・・・ソース電極 11・・・・・・・・・ドレイン電極 以上
FIG. 1 is a process diagram of solid phase growth annealing of the present invention. FIG. 2 is a manufacturing process diagram in which the method for manufacturing a thin film semiconductor device of the present invention is applied to a thin film transistor. FIG. 3 is a diagram showing an example of the temperature cycle of the RTA process. 101.201...Insulating substrate 102...
・・・・・・Amorphous semiconductor 103.202・・・・・・
...Large grain size polycrystalline silicon 104...
・Amorphous region O5, 203... Grain boundary 04...
...Gate insulating film 05...Gate electrode 06...Source region 07...Drain region 08... ...Ion beam 09...Interlayer insulating film 10...Source electrode 11...Drain electrode or higher

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  絶縁性非晶質基板上に非晶質半導体を堆積させる工程
と、該非晶質半導体を500〜700℃の温度で5分間
〜90時間アニールする第1のアニール工程と、第1の
アニール工程後、10℃/秒以上の昇温速度で900℃
以上の所定の温度まで昇温させ、前記所定の温度で1秒
間以上アニールする第2のアニール工程とを少なくとも
含むことを特徴とする薄膜半導体装置の製造方法。
A step of depositing an amorphous semiconductor on an insulating amorphous substrate, a first annealing step of annealing the amorphous semiconductor at a temperature of 500 to 700° C. for 5 minutes to 90 hours, and after the first annealing step. , 900℃ at a heating rate of 10℃/sec or more
A method for manufacturing a thin film semiconductor device, comprising at least a second annealing step of raising the temperature to the above predetermined temperature and annealing at the predetermined temperature for 1 second or more.
JP32503889A 1989-12-15 1989-12-15 Manufacture of thin film semiconductor device Pending JPH03185874A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32503889A JPH03185874A (en) 1989-12-15 1989-12-15 Manufacture of thin film semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32503889A JPH03185874A (en) 1989-12-15 1989-12-15 Manufacture of thin film semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH03185874A true JPH03185874A (en) 1991-08-13

Family

ID=18172456

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP32503889A Pending JPH03185874A (en) 1989-12-15 1989-12-15 Manufacture of thin film semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH03185874A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5382537A (en) * 1992-07-10 1995-01-17 Sony Corporation Method of making thin film transistors
US7148094B2 (en) 1993-06-25 2006-12-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method for its preparation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5382537A (en) * 1992-07-10 1995-01-17 Sony Corporation Method of making thin film transistors
US7148094B2 (en) 1993-06-25 2006-12-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method for its preparation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2917392B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2982792B2 (en) Method for manufacturing thin film transistor
JP3178715B2 (en) Method for manufacturing thin film semiconductor device
JPH04152624A (en) Manufacture of thin film semiconductor device
JPH02228042A (en) Manufacture of thin film semiconductor device
JP2917388B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH034564A (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP2874271B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH03185874A (en) Manufacture of thin film semiconductor device
JP2707654B2 (en) Method for manufacturing thin film transistor
JP2867402B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH06112222A (en) Thin film semiconductor device and manufacturing method thereof
JPH02194620A (en) Crystal growth method of semiconductor thin film
JP2720473B2 (en) Thin film transistor and method of manufacturing the same
JP2751420B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
KR100317636B1 (en) A thin film transister, Semiconduct layer of a thin film transister and fabricating the same
JP3535465B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH04286370A (en) Manufacturing method of thin film transistor
JP2995833B2 (en) Method for manufacturing thin film semiconductor device
JPH04286335A (en) Manufacture of thin film semiconductor device
JPH0458564A (en) Manufacture of thin film semiconductor device
JP3278237B2 (en) Method for manufacturing thin film transistor
JP3185790B2 (en) Method for manufacturing thin film semiconductor device
JPH03289129A (en) Method for manufacturing thin film semiconductor devices
JPH03120871A (en) Manufacturing method of thin film transistor