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JP3227980B2 - Polycrystalline silicon thin film forming method and MOS transistor channel forming method - Google Patents
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JP3227980B2 - Polycrystalline silicon thin film forming method and MOS transistor channel forming method - Google Patents

Polycrystalline silicon thin film forming method and MOS transistor channel forming method

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JP3227980B2
JP3227980B2 JP04980194A JP4980194A JP3227980B2 JP 3227980 B2 JP3227980 B2 JP 3227980B2 JP 04980194 A JP04980194 A JP 04980194A JP 4980194 A JP4980194 A JP 4980194A JP 3227980 B2 JP3227980 B2 JP 3227980B2
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thin film
film
silicon thin
forming
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、多結晶シリコン薄膜の
形成方法およびその多結晶シリコン薄膜形成方法を用い
たMOSトランジスタのチャネル形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a polycrystalline silicon thin film and a method for forming a channel of a MOS transistor using the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶表示装置の画素駆動用のトランジス
タ、その周辺素子のトランジスタ、負荷素子型のスタテ
ィックRAM(以下SRAMと記す) 等には、非晶質(
アモルファス) 状シリコンあるいは多結晶シリコン( ポ
リシリコン) の薄膜を用いた薄膜トランジスタ[ 以下T
FT(Thin Film Transistor)と
記す] が使われている。
2. Description of the Related Art A transistor for driving a pixel of a liquid crystal display device, a transistor of a peripheral element thereof, a static RAM of a load element type (hereinafter referred to as an SRAM), etc. have an amorphous structure.
Thin film transistors using a thin film of (amorphous) silicon or polycrystalline silicon (polysilicon) [T
FT (Thin Film Transistor)] is used.

【0003】しかし、多結晶シリコンは単結晶シリコン
に比べ、シリコン原子の未結合手が高密度に存在してい
るので、それら未結合手がスイッチングオフ時において
リーク電流の発生原因になっている。その結果、スイッ
チオン時の動作速度を低下させる原因になっている。し
たがって、TFTの特性を向上させるには、結晶欠陥が
少ない均一性に優れた多結晶シリコン薄膜を形成するこ
とが要求される。そのような多結晶シリコン薄膜の形成
方法としては、化学的気相成長法や固相成長法等が提案
されている。またリーク電流などの原因になる未結合手
を減少させる手段としては、多結晶シリコン薄膜中に水
素をドーピングすることによって、未結合手に水素を結
合させるという、水素化技術が行われている。
However, in polycrystalline silicon, dangling bonds of silicon atoms are present at a higher density than in single crystal silicon, and these dangling bonds cause leakage current when switching off. As a result, the operation speed at the time of switch-on is reduced. Therefore, in order to improve the characteristics of the TFT, it is required to form a polycrystalline silicon thin film having few crystal defects and excellent uniformity. As a method for forming such a polycrystalline silicon thin film, a chemical vapor deposition method, a solid phase growth method, and the like have been proposed. As a means for reducing dangling bonds causing a leak current or the like, a hydrogenation technique of doping hydrogen into a dangling bond by doping hydrogen into a polycrystalline silicon thin film has been used.

【0004】しかしながら、化学的気相成長法によっ
て、大きな粒径の結晶を成長させて多結晶シリコン薄膜
を形成すると、その膜厚は不均一になる。また、化学的
気相成長法では、均一な膜厚の多結晶シリコン薄膜を得
ることは難しい。このため、多結晶シリコン薄膜を用い
て素子特性の均一なトランジスタを形成することが難し
くなる。
[0004] However, when a polycrystalline silicon thin film is formed by growing a crystal having a large grain size by a chemical vapor deposition method, the film thickness becomes non-uniform. Further, it is difficult to obtain a polycrystalline silicon thin film having a uniform film thickness by the chemical vapor deposition method. For this reason, it is difficult to form a transistor having uniform element characteristics using a polycrystalline silicon thin film.

【0005】また、固相成長法では結晶が樹枝状に成長
し、結晶の粒径を1μm以上の大きさに形成することが
できるが、その樹枝状結晶粒内に、転位、双晶などの微
小な欠陥を含み、これがトラップとして働き、特性向上
を妨げ、不安定にする。
[0005] In the solid phase growth method, crystals grow in a dendritic manner, and the crystal grain size can be formed to a size of 1 μm or more. In the dendritic crystal grains, dislocations, twins and the like are formed. Includes minute defects, which act as traps, hindering and improving characteristics.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このような、未結合手
による粒界トラップ密度を低減するために、エキシマレ
ーザー光を用いたアニール処理を行う方法も提案されて
いる。エキシマレーザ光はUV光のためシリコンの吸収
係数が大きく、シリコン表面付近のみ加熱できると言う
利点を有する。よって、下地( ガラス基板、下層LSI
の接合部等) に影響を与えない。エキシマレーザーアニ
ールの方法としては、第一にアモルファスシリコン膜へ
の直接アニール、第二に固相成長後の多結晶シリコン膜
に対して、膜全体が溶融しないエネルギー密度でエキシ
マレーザ光によりアニールする方法がある。
In order to reduce the density of grain boundary traps due to dangling bonds, a method of performing an annealing process using excimer laser light has been proposed. Excimer laser light has an advantage that it has a large absorption coefficient of silicon due to UV light and can heat only near the silicon surface. Therefore, the base (glass substrate, lower LSI
It does not affect the joints. Excimer laser annealing is performed by first annealing the amorphous silicon film directly, and annealing the polycrystalline silicon film after solid-phase growth with excimer laser light at an energy density that does not melt the entire film. There is.

【0007】前者のアモルファスシリコンへの直接アニ
ール法は、後者の方法と比較してプロセスが簡単で、将
来のLSIの量産化に有利である。また、1回のエキシ
マレーザー照射で大面積をアニール処理できれば、さら
に、量産化に有利である。しかしながら、アモルファス
シリコン膜への直接アニールに従来のエキシマレーアー
装置を用いた場合、粒界トラップ密度の少ない、結晶性
の良い多結晶シリコン薄膜を得るのに十分な、シングル
ショットで大面積、面均一なエキシマレーザービームを
得ることは難しかった。その点を補うために、近年シン
グルショットで大面積をアニール処理することが可能
な、大出力エネルギーを持ったエキシマレーザーが開発
されている。また、エキシマレーザーアニールの効果を
高めるために、基板を数百度に加熱してアモルファスシ
リコンへの直接アニールを施す手法が考案されたが、粒
界トラップ密度の少ない、結晶性の良い多結晶シリコン
薄膜を得るためのプロセス条件が特定されていない。
The former method of directly annealing amorphous silicon has a simpler process than the latter method, and is advantageous for mass production of LSIs in the future. Further, if the large area can be annealed by one excimer laser irradiation, it is more advantageous for mass production. However, when a conventional excimer layer device is used for direct annealing to an amorphous silicon film, a single shot has a large area and surface area sufficient to obtain a polycrystalline silicon thin film having a low grain boundary trap density and good crystallinity. It was difficult to obtain a uniform excimer laser beam. In order to compensate for this, in recent years, excimer lasers having a large output energy capable of annealing a large area with a single shot have been developed. In addition, in order to enhance the effect of excimer laser annealing, a method of heating the substrate to several hundred degrees and performing direct annealing on amorphous silicon has been devised, but a polycrystalline silicon thin film with low grain boundary trap density and good crystallinity has been devised. The process conditions for obtaining are not specified.

【0008】しかも、従来のアモルファスシリコンへの
直接アニール法では、多結晶シリコンの結晶粒径は平均
50nm以下であった。本発明は、結晶性を従来以上に
向上させた多結晶シリコン薄膜の形成方法、およびその
多結晶シリコン薄膜を用いることで、電気的特性に優れ
たトランジスタのチャネル形成方法を提供することを目
的とする。
In addition, in the conventional method of directly annealing amorphous silicon, the crystal grain size of polycrystalline silicon was 50 nm or less on average. An object of the present invention is to provide a method for forming a polycrystalline silicon thin film having improved crystallinity more than before, and a method for forming a channel of a transistor having excellent electrical characteristics by using the polycrystalline silicon thin film. I do.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされた多結晶シリコン薄膜の形成方法お
よびその多結晶シリコン薄膜形成方法を用いたトランジ
スタのチャネル形成方法である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method of forming a polycrystalline silicon thin film and a method of forming a channel of a transistor using the method of forming a polycrystalline silicon thin film.

【0010】すなわち、本発明に係る多結晶シリコン薄
膜形成方法では、第1の工程で、基板上に好ましくは3
0nm〜50nmの膜厚の非晶質シリコン層を形成す
る。次いで第2の工程で、好ましくは350〜500
℃、さらに好ましくは350℃〜450℃に基板加熱を
行って、非晶質シリコン層を加熱する。
That is, in the method for forming a polycrystalline silicon thin film according to the present invention, in the first step, preferably 3
An amorphous silicon layer having a thickness of 0 nm to 50 nm is formed. Next, in the second step, preferably 350 to 500
℃, more preferably 350 to 450 ℃ substrate heating
Then, the amorphous silicon layer is heated.

【0011】その後、第3の工程で、少なくとも非晶質
シリコン層に、エキシマレーザーエネルギー密度100
mJ/cm2 〜500mJ/cm2 、好ましくは280
mJ/cm2 〜330mJ/cm2 、パルス幅80ns
〜200ns、好ましくは140ns〜200nsのエ
キシマレーザ光を照射し、非晶質シリコン層の直接アニ
ールを行って、多結晶シリコン薄膜を形成する。エキシ
マレーザ光照射に用いるレーザ照射装置のトータルエネ
ルギーは、5J以上、好ましくは10J以上である。そ
の際に、ワンショットで、少なくとも10cm2 の面積
以上の面積を一度に照射する。
Then, in a third step, at least an excimer laser energy density of 100 is applied to the amorphous silicon layer.
mJ / cm 2 ~500mJ / cm 2 , preferably 280
mJ / cm 2 ~330mJ / cm 2 , pulse width 80ns
The amorphous silicon layer is irradiated with excimer laser light of 200 to 200 ns, preferably 140 ns to 200 ns, and is directly annealed to form a polycrystalline silicon thin film. The total energy of the laser irradiation device used for excimer laser light irradiation is 5 J or more, preferably 10 J or more. At this time, an area of at least 10 cm 2 or more is irradiated at a time in one shot.

【0012】また、上記第1の工程の後および上記第3
の工程の前に、非晶質シリコン層上に反射防止膜を形成
することが好ましい。反射防止膜を形成することで、非
晶質シリコン層に対するレーザ光の吸収効率が向上し、
エキシマレーザーエネルギー密度を、たとえば180m
J/cm2 〜230mJ/cm2 程度に低下させること
ができる。
Further, after the first step and the third step.
Before the step, it is preferable to form an antireflection film on the amorphous silicon layer. By forming the anti-reflection film, the absorption efficiency of laser light to the amorphous silicon layer is improved,
Excimer laser energy density, for example, 180 m
It can be reduced to about J / cm 2 to 230 mJ / cm 2 .

【0013】本発明に係るMOSトランジスタのチャネ
ル形成方法は、上記多結晶シリコン薄膜形成方法を用い
て形成した多結晶シリコン薄膜に、MOSトランジスタ
のチャネル領域を形成する。
According to a method of forming a channel of a MOS transistor according to the present invention, a channel region of a MOS transistor is formed in a polycrystalline silicon thin film formed by using the above method of forming a polycrystalline silicon thin film.

【0014】[0014]

【作用】優れた電気特性を持ち、且つ素子特性の均一な
トランジスタを得るためには、多結晶シリコン薄膜の結
晶粒径はトランジスタのチャネル寸法を超えない程度の
大粒径であり、さらに、結晶粒内に結晶欠陥が存在しな
いことが条件である。
In order to obtain a transistor having excellent electric characteristics and uniform element characteristics, the crystal grain size of the polycrystalline silicon thin film is large enough not to exceed the channel dimension of the transistor. The condition is that there are no crystal defects in the grains.

【0015】この様な要求を満たした多結晶シリコン薄
膜を得るためには、効率よくエキシマレーザーのエネル
ギーが非晶質シリコン薄膜中に伝わり、且つ非晶質が結
晶粒内に欠陥を生じることなく結晶化するための、時間
をパラメータとしたエネルギープロファイルを得ること
が必要である。そのためのパラメータとしては、エキシ
マレーザーパルス幅、エキシマレーザーエネルギー密
度、非晶質シリコンの膜厚、基板加熱温度があげられ
る。理想的な結晶性を持った多結晶シリコン薄膜を得よ
うとするときに、これらのパラメータが結晶性に与える
影響は互いに相関関係がある。たとえば、基板加熱を行
えば必要なエキシマレーザーエネルギー密度は低くて済
むが、膜厚が厚くなれば、熱拡散状態の違いから、必要
なエキシマレーザーエネルギー密度が高くなる。従っ
て、目的の結晶性を持った多結晶シリコン薄膜を得るた
めには、これらのパラメータの条件を絞り込む必要があ
る。
In order to obtain a polycrystalline silicon thin film which satisfies such requirements, the energy of the excimer laser is efficiently transmitted to the amorphous silicon thin film, and the amorphous does not cause defects in the crystal grains. It is necessary to obtain an energy profile with time as a parameter for crystallization. Parameters for this include an excimer laser pulse width, an excimer laser energy density, an amorphous silicon film thickness, and a substrate heating temperature. When trying to obtain a polycrystalline silicon thin film having ideal crystallinity, the influence of these parameters on crystallinity is correlated with each other. For example, if the substrate is heated, the required excimer laser energy density will be low, but if the film thickness is large, the required excimer laser energy density will be high due to the difference in thermal diffusion state. Therefore, in order to obtain a polycrystalline silicon thin film having desired crystallinity, it is necessary to narrow down the conditions of these parameters.

【0016】本発明の特徴は、エキシマレーザーを用い
て、非晶質シリコンへ直接アニール処理を行い、シング
ルショットで、大面積で、面内均一性を有し、且つトラ
ンジスタを形成する上でもっとも理想的な、粒界トラッ
プ密度の少ない、結晶性の良い多結晶シリコン薄膜を得
るために、上記パラメータを決定したところにある。
The features of the present invention are as follows. The amorphous silicon is directly annealed by using an excimer laser, and has a single shot, a large area, in-plane uniformity, and is most suitable for forming a transistor. The above parameters have been determined in order to obtain an ideal polycrystalline silicon thin film having low grain boundary trap density and good crystallinity.

【0017】本発明によれば、少なくとも10cm2
上、好ましくは6cm×6cm以上の広い領域にわたっ
て、平均結晶粒径が150nm(ばらつきが±約100
nm)で、結晶粒界および結晶粒内に電子トラップ密度
の少ない多結晶シリコン薄膜を形成することが可能とな
る。
According to the present invention, the average crystal grain size is 150 nm (with a variation of about ± 100 cm) over a wide area of at least 10 cm 2 or more, preferably 6 cm × 6 cm or more.
nm), it becomes possible to form a polycrystalline silicon thin film having a low electron trap density in the crystal grain boundaries and in the crystal grains.

【0018】[0018]

【実施例】まず、本発明を具体的実施態様に基づき説明
する。第1実施態様 本発明の多結晶シリコン薄膜形成方法に関する第1の実
施態様を、図1に示す多結晶シリコン薄膜形成工程図に
より説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, the present invention will be described based on specific embodiments. First Embodiment A first embodiment of the polycrystalline silicon thin film forming method of the present invention will be described with reference to a polycrystalline silicon thin film forming process shown in FIG.

【0019】図1(A)に示すように、基板11の上層
に、絶縁層12を形成する。基板11としては、特に限
定されないが、たとえばシリコン基板などの半導体基
板、あるいはガラス基板などを用いることができる。絶
縁層12としては、特に限定されないが、たとえば酸化
シリコンを用いることができる。次に、第1の工程とし
て、たとえば化学気相成長法によって、絶縁層12上
に、非晶質シリコン層13を堆積する。この非晶質シリ
コン層13は、たとえば40nmの膜厚に堆積される。
As shown in FIG. 1A, an insulating layer 12 is formed on a substrate 11. The substrate 11 is not particularly limited. For example, a semiconductor substrate such as a silicon substrate or a glass substrate can be used. The insulating layer 12 is not particularly limited, but for example, silicon oxide can be used. Next, as a first step, an amorphous silicon layer 13 is deposited on the insulating layer 12 by, for example, a chemical vapor deposition method. This amorphous silicon layer 13 is deposited to a thickness of, for example, 40 nm.

【0020】この非晶質シリコン層13は、たとえばモ
ノシラン(SiH4 )を用いた低圧(LP)CVD法に
より成膜され、その堆積温度条件としては、たとえば5
00℃以下に設定することが望ましい。このように、堆
積温度を500℃以下に設定することにより、次工程に
おいて、非晶質シリコン層13をエキシマレーザーアニ
ールする際に、結晶粒内に結晶欠陥の少ない多結晶シリ
コン薄膜を形成することができる。なお、上記堆積温度
を550℃を越える温度に設定した場合には、結晶が部
分的に成長して、欠陥密度の高い多結晶シリコン薄膜が
形成される。
The amorphous silicon layer 13 is formed by a low pressure (LP) CVD method using, for example, monosilane (SiH 4 ).
It is desirable to set the temperature to 00 ° C. or lower. By setting the deposition temperature to 500 ° C. or less, a polycrystalline silicon thin film with few crystal defects in crystal grains can be formed in the next step when excimer laser annealing of the amorphous silicon layer 13 is performed. Can be. When the deposition temperature is set to a temperature exceeding 550 ° C., the crystal grows partially and a polycrystalline silicon thin film having a high defect density is formed.

【0021】次いで、少なくとも上記非晶質シリコン層
13を、基板と共に加熱する(基板加熱)。その基板加
熱は、たとえば抵抗線を用いて行い、基板加熱温度はた
とえば400℃に設定する。次いで、図1(B)に示す
ように、上記非晶質シリコン層13にエキシマレーザ光
15を照射し、上記非晶質シリコン層13の直接アニー
ルを行い、溶融した領域を再結晶化して、多結晶シリコ
ン薄膜13aを形成する。
Next, at least the amorphous silicon layer 13 is heated together with the substrate (substrate heating). The substrate is heated using, for example, a resistance wire, and the substrate heating temperature is set to, for example, 400 ° C. Next, as shown in FIG. 1B, the amorphous silicon layer 13 is irradiated with excimer laser light 15 to directly anneal the amorphous silicon layer 13 to recrystallize the melted region. A polycrystalline silicon thin film 13a is formed.

【0022】エキシマレーザ光15としては、たとえば
波長が308nmの塩化キセノン(XeCl)エキシマ
レーザ光を用いる。その場合には、エキシマレーザ光1
5のトータルエネルギーを、たとえば10J以上の装置
を使用して、エキシマレーザエネルギー密度をたとえば
300mJ/cm2 、パルス幅をたとえば150nsに
設定し、照射する。
As the excimer laser beam 15, for example, a xenon chloride (XeCl) excimer laser beam having a wavelength of 308 nm is used. In that case, the excimer laser light 1
An excimer laser energy density is set to, for example, 300 mJ / cm 2 , and a pulse width is set to, for example, 150 ns, using a device having a total energy of 5 or more, for example, 10 J or more.

【0023】なお、上記エキシマレーザ光は、非晶質シ
リコン層13に吸収されやすい波長のレーザ光であれば
どのようなものであっても良く、たとえば、波長が24
9nmのフッ化クリプトン(KrF)エキシマレーザ
光、もしくは波長が193nmのフッ化アルゴン(Ar
F)エキシマレーザ光等を用いても良い。その場合に
は、照射エネルギー密度の値は適宜選択される。
The excimer laser beam may be any laser beam having a wavelength easily absorbed by the amorphous silicon layer 13, for example, a laser beam having a wavelength of 24.
9 nm krypton fluoride (KrF) excimer laser light or 193 nm wavelength argon fluoride (Ar
F) Excimer laser light or the like may be used. In that case, the value of the irradiation energy density is appropriately selected.

【0024】本実施態様に係る多結晶シリコン薄膜形成
方法では、トータルエネルギー10J以上のエキシマレ
ーザ光発生装置を用いて、非晶質シリコン層の膜厚、基
板加熱温度、エキシマレーザ光のパルス幅、エキシマレ
ーザ光のエネルギー密度を特定の値に設定することによ
り、少なくとも6cm×6cmの広い領域にわたって、
平均粒径が150nmで、結晶粒界および結晶粒内に電
子トラップ密度の少ない多結晶シリコン薄膜13aを形
成することができる。したがって、得られた多結晶シリ
コン薄膜を、中小型直視型の液晶表示装置等に用いれ
ば、高性能液晶表示装置等の量産化が行える。
In the method for forming a polycrystalline silicon thin film according to the present embodiment, the thickness of the amorphous silicon layer, the substrate heating temperature, the pulse width of the excimer laser light, By setting the energy density of the excimer laser light to a specific value, at least over a wide area of 6 cm × 6 cm
The polycrystalline silicon thin film 13a having an average particle diameter of 150 nm and having a low electron trap density in the crystal grain boundaries and in the crystal grains can be formed. Therefore, if the obtained polycrystalline silicon thin film is used for a medium- and small-sized direct-view type liquid crystal display device or the like, mass production of a high-performance liquid crystal display device or the like can be performed.

【0025】第2実施態様 次に、多結晶シリコン薄膜形成方法の第2の実施態様と
して、反射防止膜14を非晶質シリコン層13の上に堆
積して、エキシマレーザ光15を照射する方法を、図2
の工程図により説明する。
Second Embodiment Next, as a second embodiment of the method of forming a polycrystalline silicon thin film, a method of depositing an antireflection film 14 on an amorphous silicon layer 13 and irradiating an excimer laser beam 15 is used. Figure 2
The process will be described with reference to FIGS.

【0026】図2に示す工程では、基板11の表面に、
非晶質シリコン層13を、前記第1実施態様と同様にし
て形成した後、非晶質シリコン層13の上に反射防止膜
14を、たとえば50nm堆積する。非晶質シリコン層
13の成膜条件などは、上記第1の実施態様と同様であ
る。
In the step shown in FIG. 2, the surface of the substrate 11 is
After the amorphous silicon layer 13 is formed in the same manner as in the first embodiment, an antireflection film 14 is deposited on the amorphous silicon layer 13 by, for example, 50 nm. The conditions for forming the amorphous silicon layer 13 are the same as those in the first embodiment.

【0027】上記反射防止膜14としては、たとえば酸
化シリコン(Six y )、Sixy 、Six y
z を用いることができる。反射防止膜の膜厚は、反射防
止効果が最大限になるように決定される。この実施態様
の場合には、エキシマレーザ光15のトータルエネルギ
ーがたとえば10J以上の装置を使用して、エネルギー
密度をたとえば200mJ/cm2 、パルス幅をたとえ
ば150nsに設定し、照射する。その後、エッチング
技術を用いて、上記反射防止膜14を除去する。この第
2の実施態様に係る多結晶シリコン薄膜形成方法では、
反射防止膜14を用いることにより、第1の実施態様と
比較して低いエキシマレーザエネルギー密度で、第1の
実施態様で得られる多結晶シリコン薄膜13aと同等の
多結晶シリコン薄膜13bを得ることができる。
[0027] As the anti-reflection film 14, for example, silicon oxide (Si x O y), Si x N y, Si x O y N
z can be used. The thickness of the antireflection film is determined so that the antireflection effect is maximized. In the case of this embodiment, the excimer laser beam 15 is irradiated with an energy density of, for example, 200 mJ / cm 2 and a pulse width of, for example, 150 ns, using a device having a total energy of, for example, 10 J or more. After that, the antireflection film 14 is removed by using an etching technique. In the method for forming a polycrystalline silicon thin film according to the second embodiment,
By using the antireflection film 14, a polycrystalline silicon thin film 13b equivalent to the polycrystalline silicon thin film 13a obtained in the first embodiment can be obtained with a lower excimer laser energy density than that in the first embodiment. it can.

【0028】本実施態様に係る多結晶シリコン薄膜形成
方法を用いれば、1回のアニール処理で少なくとも6c
m×6cmの広い領域にわたって、平均結晶粒径が15
0nmで、結晶粒界および結晶粒内に電子トラップ密度
の少ない多結晶シリコン薄膜13bが得られる。したが
って、得られた多結晶シリコン薄膜を、中小型直視型の
液晶表示装置等に用いれば、高性能液晶表示装置等の量
産化が行える。
According to the method of forming a polycrystalline silicon thin film according to this embodiment, at least 6 c
The average grain size is 15 over a large area of mx 6 cm.
At 0 nm, a polycrystalline silicon thin film 13b having a low electron trap density in the crystal grain boundaries and in the crystal grains is obtained. Therefore, if the obtained polycrystalline silicon thin film is used for a medium- and small-sized direct-view type liquid crystal display device or the like, mass production of a high-performance liquid crystal display device or the like can be performed.

【0029】第3実施態様 次に、上記第1実施態様および第2実施態様に係る多結
晶シリコン薄膜形成方法を用いて形成した多結晶シリコ
ン薄膜中に、チャネル領域を形成したボトムゲート型の
MOSトランジスタ(TFT:薄膜トランジスタ)の製
造方法を、図3の製造工程図により説明する。なお、上
記第1実施態様および第2実施態様で説明したものと同
様の構成部品には、同一の符号を付し、その説明は、一
部省略する。
Third Embodiment Next, a bottom gate type MOS in which a channel region is formed in a polycrystalline silicon thin film formed by using the polycrystalline silicon thin film forming method according to the first and second embodiments. A method for manufacturing a transistor (TFT: thin film transistor) will be described with reference to a manufacturing process diagram in FIG. The same components as those described in the first embodiment and the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be partially omitted.

【0030】まず、図3(A)に示すように、たとえば
化学気相成長法によって、絶縁層12を基板11の上に
成膜する。次に、当該絶縁層12上に、ゲート電極形成
膜20を堆積する。ゲート電極形成膜20は、たとえば
CVD法により成膜され、リンをドーピングした多結晶
または非晶質シリコンで構成され、たとえば100nm
の膜厚を有する。
First, as shown in FIG. 3A, an insulating layer 12 is formed on a substrate 11 by, for example, a chemical vapor deposition method. Next, a gate electrode formation film 20 is deposited on the insulating layer 12. The gate electrode formation film 20 is formed by, for example, a CVD method, is made of polycrystalline or amorphous silicon doped with phosphorus, and has a thickness of, for example, 100 nm.
Having a film thickness of

【0031】続いてホトリソグラフィー技術とエッチン
グとによって、ゲート電極形成膜20の2点鎖線で示す
部分を除去し、残したゲート電極形成膜20でゲート電
極21を形成する。次いで、たとえば化学的気相成長法
(または熱酸化法等)によって、少なくとも上記ゲート
電極21の表面を覆う状態にゲート絶縁膜22を形成す
る。ゲート絶縁膜22は、たとえば酸化シリコンで構成
され、その膜厚は、たとえば30nmである。
Subsequently, the portion of the gate electrode forming film 20 indicated by the two-dot chain line is removed by photolithography and etching, and the gate electrode 21 is formed with the remaining gate electrode forming film 20. Next, the gate insulating film 22 is formed by, for example, a chemical vapor deposition method (or a thermal oxidation method) so as to cover at least the surface of the gate electrode 21. Gate insulating film 22 is made of, for example, silicon oxide, and has a thickness of, for example, 30 nm.

【0032】次に、図3(B)に示すように、上記第1
実施態様または第2実施態様で説明したと同様の方法に
よって、ステップカバリッジ性に優れた成膜が行える化
学的気相成長法によって、ゲート絶縁膜22の表面に、
非晶質シリコン層23を堆積する。この非晶質シリコン
層23は、たとえば膜厚が40nmに形成される。
Next, as shown in FIG.
By the same method as described in the embodiment or the second embodiment, the surface of the gate insulating film 22 is formed on the surface of the gate insulating film 22 by a chemical vapor deposition method capable of forming a film having excellent step coverage.
An amorphous silicon layer 23 is deposited. This amorphous silicon layer 23 is formed to a thickness of, for example, 40 nm.

【0033】次いで、図3(C)に示すように、上記第
1実施態様または第2実施態様と同様な条件で、非晶質
シリコン層23にエキシマレーザ光25を照射し、当該
非晶質シリコン層23の直接アニールを行い、溶融した
領域を再結晶化して、多結晶シリコン薄膜23aを形成
する。
Next, as shown in FIG. 3C, the amorphous silicon layer 23 is irradiated with excimer laser light 25 under the same conditions as those in the first embodiment or the second embodiment. The silicon layer 23 is directly annealed, and the melted region is recrystallized to form a polycrystalline silicon thin film 23a.

【0034】エキシマレーザ25としては、たとえば波
長が308nmの塩化キセノン(XeCl)エキシマレ
ーザ光を用いる。その場合には、エキシマレーザ光25
のトータルエネルギーを、たとえば10J以上の装置を
使用して、エキシマレーザエネルギー密度をたとえば3
00mJ/cm2 、パルス幅をたとえば150nsに設
定し、照射する。
As the excimer laser 25, for example, xenon chloride (XeCl) excimer laser light having a wavelength of 308 nm is used. In that case, the excimer laser light 25
The total energy of the excimer laser energy density is set to, for example, 3 using an apparatus of 10 J or more.
Irradiation is performed by setting the pulse width to 00 mJ / cm 2 and the pulse width to 150 ns, for example.

【0035】続いて、図4(D)に示すように、たとえ
ばリソグラフィー技術とエッチング技術とによって、多
結晶シリコン薄膜23aにおける2点鎖線で示す層間部
分26を除去し、ゲート電極21上およびその両側に多
結晶シリコン薄膜23aで所定パターンの導電層形成領
域27を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 4D, the interlayer portion 26 indicated by a two-dot chain line in the polycrystalline silicon thin film 23a is removed by, for example, lithography and etching, and the gate electrode 21 and both sides thereof are removed. Then, a conductive layer forming region 27 having a predetermined pattern is formed with the polycrystalline silicon thin film 23a.

【0036】次いで、図4(E)に示すように、塗布技
術とリソグラフィー技術とによって、上記導電層形成領
域27の上に、ゲート電極21のパターンで、たとえば
レジスト膜で構成されるイオン注入マスク28を形成す
る。そしてイオン注入法によって、上記ゲート電極21
の両側における導電層形成領域27に不純物(図示せ
ず)を導入し、ソース・ドレイン領域29,30を形成
する。イオン注入マスク31の下方における導電層形成
領域27がTFT型MOSトランジスタのチャネル領域
31になる。
Next, as shown in FIG. 4E, an ion implantation mask composed of, for example, a resist film in a pattern of the gate electrode 21 is formed on the conductive layer forming region 27 by a coating technique and a lithography technique. 28 are formed. Then, the gate electrode 21 is formed by ion implantation.
An impurity (not shown) is introduced into the conductive layer forming region 27 on both sides of the substrate to form source / drain regions 29 and 30. The conductive layer forming region 27 below the ion implantation mask 31 becomes the channel region 31 of the TFT type MOS transistor.

【0037】その際のイオン注入条件としては、たとえ
ば打ち込みエネルギーを10KeVに設定し、ドーズ量
を3×1015cm-2に設定して、ホウ素イオン(B+ )
を導入する。あるいは、打ち込みエネルギーを35Ke
Vに設定し、ドース量を3×1015cm-2に設定して、
二フッ化ホウ素イオン(BF2 + )を導入する。
[0037] As the ion implantation conditions at this time, to set, for example, the implantation energy 10 KeV, a dose of 3 × 10 15 cm - is set to 2, boron ions (B +)
Is introduced. Alternatively, the driving energy is 35 Ke
Set V, and dose of 3 × 10 15 cm - is set to 2,
Boron difluoride ion (BF 2 + ) is introduced.

【0038】その後、アッシャー処理またはウェットエ
ッチング等によって、イオン注入マスク28を除去す
る。そして、ソース・ドレイン領域29,30の活性化
アニール処理を行う。アニール処理条件としては、たと
えば、アニール温度を900℃に設定し、そのアニール
処理時間を20分間に設定する。その後、図4(F)に
示すように、導電層形成領域27を覆うように、層間絶
縁膜32を成膜する。層間絶縁膜32としては、特に限
定されないが、たとえばCVD法により成膜される酸化
シリコン膜、窒化シリコン膜、PSG(リンドープガラ
ス)膜、BPSG(ボロンおよびリンドープガラス)膜
で構成される。
Thereafter, the ion implantation mask 28 is removed by asher treatment or wet etching. Then, activation annealing is performed on the source / drain regions 29 and 30. As annealing conditions, for example, the annealing temperature is set to 900 ° C., and the annealing time is set to 20 minutes. Thereafter, as shown in FIG. 4F, an interlayer insulating film 32 is formed so as to cover the conductive layer formation region 27. The interlayer insulating film 32 is not particularly limited, but is composed of, for example, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a PSG (phosphorus-doped glass) film, and a BPSG (boron and phosphorus-doped glass) film formed by a CVD method.

【0039】次に、通常のリソグラフィー技術とエッチ
ング技術とによって、層間絶縁膜32にコンタクトホー
ル34,35を形成する。さらにコンタクトホール3
4,35を通して、ソース・ドレイン領域29,30に
接続する電極36,37を形成する。また、図示省略し
てあるが、ゲート電極21に接続する電極も形成する。
これら電極は、ポリシリコン、あるいはアルミニウムな
どの金属で構成される。その後、電極のシンタリング処
理を行う。シンタリング処理の条件としては、特に限定
されないが、たとえば400℃および1時間である。
Next, contact holes 34 and 35 are formed in the interlayer insulating film 32 by ordinary lithography and etching techniques. Contact hole 3
Through electrodes 4 and 35, electrodes 36 and 37 connected to source / drain regions 29 and 30 are formed. Although not shown, an electrode connected to the gate electrode 21 is also formed.
These electrodes are made of polysilicon or a metal such as aluminum. Thereafter, a sintering process of the electrode is performed. The conditions for the sintering process are not particularly limited, but are, for example, 400 ° C. and 1 hour.

【0040】このようにして、ボトムゲート型のMOS
トランジスタ40が形成される。上記ボトムゲート型の
MOSトランジスタ40の製造方法では、上記第1実施
態様または第2実施態様で説明した多結晶シリコン薄膜
形成方法とほぼ同様にして、多結晶シリコン薄膜23a
を形成し、その多結晶シリコン薄膜23aを導電層形成
領域27とする。そして、そこにチャネル領域31を形
成することにより、結晶粒界および結晶粒内に電子トラ
ップ密度の少ない当該チャネル領域49を得ることが可
能となる。その結果、電気的特性に優れたTFT型MO
Sトランジスタが得られる。
As described above, the bottom gate type MOS
A transistor 40 is formed. In the method of manufacturing the bottom gate type MOS transistor 40, the polysilicon thin film 23a is formed in substantially the same manner as the polysilicon thin film forming method described in the first embodiment or the second embodiment.
Is formed, and the polycrystalline silicon thin film 23a is used as a conductive layer forming region 27. Then, by forming the channel region 31 there, it becomes possible to obtain the channel region 49 having a low electron trap density in the crystal grain boundaries and in the crystal grains. As a result, TFT type MO with excellent electrical characteristics
An S transistor is obtained.

【0041】本実施態様に係るボトムゲート構造のTF
T型MOSトランジスタ40を、たとえばSRAMの負
荷素子に用いた場合には、当該SRAMの消費電力が低
減される。また、SRAMのソフトエラー耐性が向上す
るので、信頼性の向上が図れる。また、本実施態様に係
るTFT型MOSトランジスタは、液晶表示素子の駆動
トランジスタなどとしても好適に用いることができる。
The TF having the bottom gate structure according to this embodiment
When the T-type MOS transistor 40 is used, for example, as a load element of an SRAM, the power consumption of the SRAM is reduced. In addition, since the soft error resistance of the SRAM is improved, the reliability can be improved. Further, the TFT-type MOS transistor according to this embodiment can be suitably used as a driving transistor of a liquid crystal display element.

【0042】第4実施態様 次に、第1実施態様および第2実施態様に係る多結晶シ
リコン薄膜形成方法を用いて形成した多結晶シリコン薄
膜に、チャネル領域を形成したトップゲート型のMOS
トランジスタ(TFT)の製造方法を、図5,6の製造
工程図により説明する。なお、上記第1実施態様および
第2実施態様で説明したものと同様の構成部品には、同
一の符号を付し、その説明は、一部省略する。
Fourth Embodiment Next, a top gate type MOS in which a channel region is formed in a polycrystalline silicon thin film formed by using the polycrystalline silicon thin film forming method according to the first and second embodiments.
A method of manufacturing a transistor (TFT) will be described with reference to FIGS. The same components as those described in the first embodiment and the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be partially omitted.

【0043】まず、図5(A)に示すように、たとえば
化学気相成長法によって、絶縁層12を基板11の上に
成膜する。次に、当該絶縁層12上に、上記第1実施態
様または第2実施態様で説明したと同様の方法によっ
て、ステップカバリッジ性に優れた成膜が行える化学的
気相成長法によって、非晶質シリコン層41を堆積す
る。この非晶質シリコン層41は、たとえば膜厚が40
nmに形成される。
First, as shown in FIG. 5A, an insulating layer 12 is formed on a substrate 11 by, for example, a chemical vapor deposition method. Next, an amorphous layer is formed on the insulating layer 12 by a chemical vapor deposition method capable of forming a film having excellent step coverage by the same method as described in the first embodiment or the second embodiment. A quality silicon layer 41 is deposited. This amorphous silicon layer 41 has a thickness of, for example, 40
nm.

【0044】次いで、上記第1実施態様または第2実施
態様と同様な条件で、非晶質シリコン層41にエキシマ
レーザ光を照射し、当該非晶質シリコン層の直接アニー
ルを行い、溶融した領域を再結晶化して、多結晶シリコ
ン薄膜41aを形成する。エキシマレーザとしては、た
とえば波長が308nmの塩化キセノン(XeCl)エ
キシマレーザ光を用いる。その場合には、エキシマレー
ザ光のトータルエネルギーを、たとえば10J以上の装
置を使用して、エキシマレーザエネルギー密度をたとえ
ば300mJ/cm2 、パルス幅をたとえば150ns
に設定し、照射する。
Next, the amorphous silicon layer 41 is irradiated with an excimer laser beam under the same conditions as in the first embodiment or the second embodiment, and the amorphous silicon layer is directly annealed to form a molten region. Is recrystallized to form a polycrystalline silicon thin film 41a. As the excimer laser, for example, xenon chloride (XeCl) excimer laser light having a wavelength of 308 nm is used. In that case, the total energy of the excimer laser beam is set to, for example, 10 J or more, and the excimer laser energy density is set to, for example, 300 mJ / cm 2 and the pulse width is set to, for example, 150 ns.
And irradiate.

【0045】続いて、図5(B)に示すように、たとえ
ばリソグラフィー技術とエッチング技術とによって、多
結晶シリコン薄膜41aをエッチング加工し、所定パタ
ーンの導電層形成領域42を形成する。続いて、たとえ
ば化学的気相成長(CVD)法または熱酸化法等によっ
て、上記導電層形成領域42の表面に、ゲート絶縁膜4
3を形成する。このゲート絶縁膜43は、たとえば酸化
シリコンで構成され、その膜厚は、たとえば30nmで
ある。
Subsequently, as shown in FIG. 5B, the polycrystalline silicon thin film 41a is etched by, for example, a lithography technique and an etching technique to form a conductive layer forming region 42 having a predetermined pattern. Subsequently, the gate insulating film 4 is formed on the surface of the conductive layer forming region 42 by, for example, a chemical vapor deposition (CVD) method or a thermal oxidation method.
Form 3 This gate insulating film 43 is made of, for example, silicon oxide, and has a thickness of, for example, 30 nm.

【0046】さらに、図5(C)に示すように、たとえ
ばCVD法によって、上記ゲート絶縁膜43の表面に、
ゲート電極形成膜44を堆積する。このゲート電極形成
膜44は、たとえば不純物としてリンをドープした非晶
質シリコンまたは多結晶シリコンで構成され、その膜厚
は、たとえば100nm程度である。
Further, as shown in FIG. 5C, the surface of the gate insulating film 43 is
A gate electrode forming film 44 is deposited. The gate electrode forming film 44 is made of, for example, amorphous silicon or polycrystalline silicon doped with phosphorus as an impurity, and has a thickness of, for example, about 100 nm.

【0047】次いで、レジスト膜45を用いたホトリソ
グラフィー技術とエッチング技術とによって、2点鎖線
で示す部分の上記ゲート電極形成膜44を除去し、導電
層形成領域42上に位置するゲート電極形成膜44でゲ
ート電極46を形成する。続いて、図6(D)に示すよ
うに、ゲート電極46を形成するためのエッチング加工
時に用いたレジスト膜45をイオン注入マスクとして用
いて、イオン注入を行う。なお、イオン注入マスクとし
ては、エッチング加工時のレジスト膜45とは別個のマ
スクを用いても良い。このイオン注入によって、ゲート
電極46の両側に位置する上記導電層形成領域42に不
純物(図示せず)を導入し、ソース・ドレイン領域4
7,48を自己整合的に形成する。したがって、多結晶
シリコンで構成される導電層形成領域42にチャネル領
域49が自己整合的に形成される。
Next, the portion of the gate electrode forming film 44 indicated by the two-dot chain line is removed by photolithography and etching using the resist film 45, and the gate electrode forming film located on the conductive layer forming region 42 is removed. At 44, a gate electrode 46 is formed. Subsequently, as shown in FIG. 6D, ion implantation is performed using the resist film 45 used for etching for forming the gate electrode 46 as an ion implantation mask. Note that a mask different from the resist film 45 at the time of etching may be used as the ion implantation mask. By this ion implantation, an impurity (not shown) is introduced into the conductive layer forming region 42 located on both sides of the gate electrode 46, and the source / drain region 4
7, 48 are formed in a self-aligned manner. Therefore, channel region 49 is formed in self-alignment in conductive layer forming region 42 made of polycrystalline silicon.

【0048】その際のイオン注入条件としては、たとえ
ば打ち込みエネルギーを10KeVに設定し、ドーズ量
を3×1015cm-2に設定して、ホウ素イオン(B+ )
を導入する。あるいは、打ち込みエネルギーを35Ke
Vに設定し、ドース量を3×1015cm-2に設定して、
二フッ化ホウ素イオン(BF2 + )を導入する。
[0048] As the ion implantation conditions at this time, to set, for example, the implantation energy 10 KeV, a dose of 3 × 10 15 cm - is set to 2, boron ions (B +)
Is introduced. Alternatively, the driving energy is 35 Ke
Set V, and dose of 3 × 10 15 cm - is set to 2,
Boron difluoride ion (BF 2 + ) is introduced.

【0049】その後、アッシャー処理またはウェットエ
ッチング等によって、レジスト膜45を除去する。そし
て、ソース・ドレイン領域47,48の活性化アニール
を行う。アニール条件としては、たとえば、アニール処
理温度を900℃に設定し、そのアニール処理時間を2
0分間に設定する。
After that, the resist film 45 is removed by asher treatment or wet etching. Then, activation annealing of the source / drain regions 47 and 48 is performed. As annealing conditions, for example, the annealing temperature is set to 900 ° C., and the annealing time is set to 2 hours.
Set to 0 minutes.

【0050】次に、図6(E)に示すように、ゲート電
極46およびゲート絶縁膜43の上に、CVD法によっ
て、層間絶縁膜50を、たとえば150nm〜200n
mの膜厚に形成する。この層間絶縁膜50は、PSG膜
またはBPSG膜等の酸化シリコン系膜あるいは窒化シ
リコン膜により形成される。
Next, as shown in FIG. 6E, an interlayer insulating film 50 is formed on the gate electrode 46 and the gate insulating film 43 by, for example, 150 nm to 200 nm by CVD.
m. This interlayer insulating film 50 is formed of a silicon oxide based film such as a PSG film or a BPSG film or a silicon nitride film.

【0051】その後、通常のホトリソグラフィー技術と
エッチングとによって、コンタクトホール51,52,
53を形成する。さらに、通常の配線形成技術によっ
て、コンタクトホール51,52,53を通して、ゲー
ト電極46、ソース・ドレイン領域47,48にそれぞ
れ接続する電極55,54,56を形成する。これら電
極は、ポリシリコン、あるいはアルミニウムなどの金属
で構成される。
Thereafter, the contact holes 51, 52, 52 are formed by ordinary photolithography and etching.
53 is formed. Further, electrodes 55, 54, 56 connected to the gate electrode 46 and the source / drain regions 47, 48 through the contact holes 51, 52, 53 are formed by a normal wiring forming technique. These electrodes are made of polysilicon or a metal such as aluminum.

【0052】その後シンタリング処理を行う。シンタリ
ング処理の条件としては、特に限定されないが、たとえ
ば400℃および1時間である。このようにして、トッ
プゲート型のMOSトランジスタ60が形成される。本
実施態様に係るトップゲート型のMOSトランジスタ6
0の製造方法では、上記第1実施態様または第2実施態
様に係る多結晶シリコン薄膜形成法を用いて、多結晶シ
リコン薄膜41aを形成し、その多結晶シリコン薄膜4
1aにチャネル領域49を形成することにより、結晶粒
界および結晶粒内に電子トラップ密度の少ないチャネル
領域49を得ることが可能となる。その結果、電気的特
性に優れたTFT型MOSトランジスタが得られる。
Thereafter, a sintering process is performed. The conditions for the sintering process are not particularly limited, but are, for example, 400 ° C. and 1 hour. Thus, the top gate type MOS transistor 60 is formed. Top-gate type MOS transistor 6 according to the present embodiment
In the manufacturing method No. 0, the polycrystalline silicon thin film 41a is formed using the polycrystalline silicon thin film forming method according to the first embodiment or the second embodiment, and the polycrystalline silicon thin film 4a is formed.
By forming the channel region 49 in 1a, it is possible to obtain the channel region 49 having a low electron trap density in the crystal grain boundaries and in the crystal grains. As a result, a TFT type MOS transistor having excellent electric characteristics can be obtained.

【0053】本実施態様に係るトップゲート構造のTF
T型MOSトランジスタ60を、たとえばSRAMの負
荷素子に用いた場合には、当該SRAMの消費電力が低
減される。また、SRAMのソフトエラー耐性が向上す
るので、信頼性の向上が図れる。また、本実施態様に係
るTFT型MOSトランジスタは、液晶表示素子の駆動
トランジスタなどとしても好適に用いることができる。
The TF having the top gate structure according to this embodiment
When the T-type MOS transistor 60 is used, for example, as a load element of an SRAM, the power consumption of the SRAM is reduced. In addition, since the soft error resistance of the SRAM is improved, the reliability can be improved. Further, the TFT-type MOS transistor according to this embodiment can be suitably used as a driving transistor of a liquid crystal display element.

【0054】以下、本発明を、さらに具体的な実施例に
基づき説明する。なお、本発明は、これら実施例に限定
されない。実施例1 まず、石英基板上に、モノシラン(SiH4 )を用いた
低圧(LP)CVD法により膜厚80nmの非晶質シリ
コン膜を成膜した。その堆積温度は、500℃であっ
た。次に、この非晶質シリコン膜に、エキシマレーザー
を照射し、非晶質シリコンの結晶化を行い、多結晶シリ
コン膜を得た。その際に、基板は、400℃に加熱し
た。レーザ照射を行うために用いた装置は、トータルの
エネルギーが10Jであるソプラ社のVELであった。
レーザーのエネルギー密度は、280mJ/cm2 であ
った。ショット回数は、ワンショットであり、その範囲
は、6cm×6cmであった。
Hereinafter, the present invention will be described based on more specific examples. Note that the present invention is not limited to these examples. Example 1 First, an amorphous silicon film having a thickness of 80 nm was formed on a quartz substrate by a low pressure (LP) CVD method using monosilane (SiH 4 ). The deposition temperature was 500 ° C. Next, the amorphous silicon film was irradiated with an excimer laser to crystallize the amorphous silicon to obtain a polycrystalline silicon film. At that time, the substrate was heated to 400 ° C. The apparatus used for laser irradiation was VEL manufactured by Sopra with a total energy of 10J.
The energy density of the laser was 280 mJ / cm 2 . The number of shots was one shot, and the range was 6 cm × 6 cm.

【0055】次に、透過型電子顕微鏡(TEM)で観察
するために、HF:H2 O=1:1の混合液を用いて、
石英基板(SiO2 )をエッチングし、多結晶シリコン
薄膜(試料)のみを得た。この試料の略中央部における
TEM観察結果(明視野像)を図7に示す。TEMとし
ては、加速電圧が200kVのJEOL 2000FX
−IIを用いた。
Next, in order to observe with a transmission electron microscope (TEM), using a mixed solution of HF: H 2 O = 1: 1,
The quartz substrate (SiO 2 ) was etched to obtain only a polycrystalline silicon thin film (sample). FIG. 7 shows a TEM observation result (bright field image) of the substantially central portion of the sample. As TEM, JEOL 2000FX with an accelerating voltage of 200 kV
-II was used.

【0056】図7に示す写真から、多結晶シリコン膜
(試料)中の結晶粒径範囲と結晶粒径平均を求めた結果
を表1に示す。
Table 1 shows the results of obtaining the crystal grain size range and the average crystal grain size in the polycrystalline silicon film (sample) from the photograph shown in FIG.

【0057】[0057]

【表1】 実施例2 レーザーエネルギー密度を350mJ/cm2 とした以
外は、実施例1と同様にして、試料を準備し、この試料
の略中央部におけるTEM観察を行った。TEM観察結
果(明視野像)を図8に示す。
[Table 1] Example 2 A sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that the laser energy density was changed to 350 mJ / cm 2 , and a TEM observation was performed at a substantially central portion of the sample. FIG. 8 shows the result of TEM observation (bright field image).

【0058】図8に示す写真から、多結晶シリコン膜
(試料)中の結晶粒径範囲と結晶粒径平均を求めた結果
を表1に示す。比較例1 レーザーエネルギー密度を220mJ/cm2 とした以
外は、実施例1と同様にして、試料を準備し、この試料
の略中央部におけるTEM観察を行った。TEM観察結
果(電子回折図形)を図9に示す。
Table 1 shows the results of obtaining the crystal grain size range and the average crystal grain size in the polycrystalline silicon film (sample) from the photograph shown in FIG. Comparative Example 1 A sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that the laser energy density was changed to 220 mJ / cm 2 , and a TEM observation was performed at a substantially central portion of the sample. FIG. 9 shows the result of TEM observation (electron diffraction pattern).

【0059】図9に示す写真の回折図形は、試料が依然
として非晶質であることが判明した。評価 実施例1,2および比較例1を比較すると、上記表1に
示すように、膜厚80nmにおいて、結晶粒径の大きい
多結晶シリコン薄膜を得るためには、エネルギー密度が
350mJ/cm2 である実施例2の方が好ましいこと
が判明した。
The diffraction pattern in the photograph shown in FIG. 9 showed that the sample was still amorphous. Comparing Evaluation Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, as shown in Table 1, in order to obtain a polycrystalline silicon thin film having a large crystal grain size at a film thickness of 80 nm, the energy density was 350 mJ / cm 2 . Certain Example 2 has been found to be preferred.

【0060】実施例3 非晶質シリコン膜の堆積時の膜厚を40nmとし、レー
ザーエネルギー密度を300mJ/cm2 とした以外
は、実施例1と同様にして、試料を準備し、この試料の
略中央部におけるTEM観察を行った。TEM観察結果
(明視野像)を図10に示す。
Example 3 A sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the amorphous silicon film at the time of deposition was 40 nm and the laser energy density was 300 mJ / cm 2 . TEM observation was performed at a substantially central portion. FIG. 10 shows the result of TEM observation (bright field image).

【0061】図10に示す写真から、多結晶シリコン膜
(試料)中の結晶粒径範囲と結晶粒径平均を求めた結果
を表2に示す。
Table 2 shows the results of obtaining the crystal grain size range and the average crystal grain size in the polycrystalline silicon film (sample) from the photograph shown in FIG.

【0062】[0062]

【表2】 実施例4 非晶質シリコン膜の堆積時の膜厚を40nmとし、レー
ザーエネルギー密度を350mJ/cm2 とした以外
は、実施例1と同様にして、試料を準備し、この試料の
略中央部におけるTEM観察を行った。TEM観察結果
(明視野像)を図11に示す。
[Table 2] Example 4 A sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the amorphous silicon film at the time of deposition was 40 nm and the laser energy density was 350 mJ / cm 2. Was observed by TEM. FIG. 11 shows the result of TEM observation (bright field image).

【0063】図11に示す写真から、多結晶シリコン膜
(試料)中の結晶粒径範囲と結晶粒径平均を求めた結果
を表2に示す。比較例2 非晶質シリコン膜の堆積時の膜厚を40nmとし、レー
ザーエネルギー密度を150mJ/cm2 とした以外
は、実施例1と同様にして、試料を準備し、この試料の
略中央部におけるTEM観察を行った。TEM観察結果
(電子回折図形)を図12に示す。
Table 2 shows the results of determining the crystal grain size range and the average crystal grain size in the polycrystalline silicon film (sample) from the photograph shown in FIG. Comparative Example 2 A sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the amorphous silicon film during deposition was set to 40 nm and the laser energy density was set to 150 mJ / cm 2. Was observed by TEM. FIG. 12 shows the result of TEM observation (electron diffraction pattern).

【0064】図12に示す写真の回折図形は、試料が依
然として非晶質であることが判明した。評価 実施例3,4および比較例2を比較すると、上記表2に
示すように、膜厚40nmにおいて、結晶粒径の大きい
多結晶シリコン薄膜を得るためには、エネルギー密度が
300mJ/cm2 で十分であり、それ以上エネルギー
密度を高くしてもそれほど大差ないことが判明した。
The diffraction pattern in the photograph shown in FIG. 12 showed that the sample was still amorphous. Comparing Evaluation Examples 3 and 4 and Comparative Example 2, as shown in Table 2, in order to obtain a polycrystalline silicon thin film having a large crystal grain size at a film thickness of 40 nm, the energy density was 300 mJ / cm 2 . It turned out to be sufficient, and even higher energy densities were not so different.

【0065】実施例5 非晶質シリコン膜の堆積時の膜厚を80nmとし、レー
ザーエネルギー密度を350mJ/cm2 とし、基板加
熱を行わないで(室温で)レーザーアニール処理した以
外は、実施例1と同様にして、試料を準備し、この試料
の略中央部におけるTEM観察を行った。TEM観察結
果(明視野像)を図13に示す。
Example 5 The procedure of Example 5 was repeated except that the thickness of the amorphous silicon film during deposition was 80 nm, the laser energy density was 350 mJ / cm 2, and laser annealing was performed without heating the substrate (at room temperature). A sample was prepared in the same manner as in Example 1, and a TEM observation was performed at a substantially central portion of the sample. FIG. 13 shows the result of TEM observation (bright field image).

【0066】図13に示す写真から、多結晶シリコン膜
(試料)中の結晶粒径範囲と結晶粒径平均を求めた結果
を表3に示す。
Table 3 shows the results of obtaining the crystal grain size range and the average crystal grain size in the polycrystalline silicon film (sample) from the photograph shown in FIG.

【0067】[0067]

【表3】 実施例6 同じ試料に対するレーザー照射のショット回数を10回
とした以外は、実施例5と同様にして、試料を準備し、
この試料の略中央部におけるTEM観察を行った。TE
M観察結果(明視野像)を図14に示す。
[Table 3] Example 6 A sample was prepared in the same manner as in Example 5, except that the number of shots of laser irradiation for the same sample was changed to 10.
TEM observation was performed at the approximate center of this sample. TE
FIG. 14 shows the M observation result (bright field image).

【0068】図14に示す写真から、多結晶シリコン膜
(試料)中の結晶粒径範囲と結晶粒径平均を求めた結果
を表3に示す。実施例7 同じ試料に対するショット回数を100回とした以外
は、実施例5と同様にして、試料を準備し、この試料の
略中央部におけるTEM観察を行った。TEM観察結果
(明視野像)を図15に示す。
Table 3 shows the results of obtaining the crystal grain size range and the average crystal grain size in the polycrystalline silicon film (sample) from the photograph shown in FIG. Example 7 A sample was prepared in the same manner as in Example 5, except that the number of shots for the same sample was changed to 100, and a TEM observation was performed at a substantially central portion of the sample. FIG. 15 shows the result of TEM observation (bright field image).

【0069】図15に示す写真から、多結晶シリコン膜
(試料)中の結晶粒径範囲と結晶粒径平均を求めた結果
を表3に示す。評価 実施例5〜7を比較すると、上記図13〜15および表
3に示すように、多結晶シリコン薄膜の結晶性および結
晶粒径は、ショット回数によらないことが判明した。し
たがって、工程の短縮化の観点からは、レーザーのショ
ット回数は、一回で十分である。
Table 3 shows the results of obtaining the crystal grain size range and the average crystal grain size in the polycrystalline silicon film (sample) from the photograph shown in FIG. Comparing Evaluation Examples 5 to 7, it was found that the crystallinity and crystal grain size of the polycrystalline silicon thin film did not depend on the number of shots as shown in FIGS. Therefore, from the viewpoint of shortening the process, one shot is sufficient for the number of laser shots.

【0070】実施例8 非晶質シリコン膜の堆積時の膜厚を40nmとし、レー
ザーエネルギー密度を350mJ/cm2 とした以外
は、実施例1と同様にして、試料を準備し、この試料の
略中央部におけるTEM観察を行った。TEM観察結果
(明視野像)を図16に示す。
Example 8 A sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the amorphous silicon film at the time of deposition was 40 nm and the laser energy density was 350 mJ / cm 2 . TEM observation was performed at a substantially central portion. FIG. 16 shows the result of TEM observation (bright field image).

【0071】図16に示す写真から、多結晶シリコン膜
(試料)中の結晶粒径範囲と結晶粒径平均を求めた結果
を表4に示す。
Table 4 shows the results of determining the crystal grain size range and the average crystal grain size in the polycrystalline silicon film (sample) from the photograph shown in FIG.

【0072】[0072]

【表4】 実施例9 非晶質シリコン膜の堆積時の膜厚を、80nmとした以
外は、実施例8と同様にして、試料を準備し、この試料
の略中央部におけるTEM観察を行った。TEM観察結
果(明視野像)を図17に示す。
[Table 4] Example 9 A sample was prepared in the same manner as in Example 8 except that the film thickness of the amorphous silicon film at the time of deposition was set to 80 nm, and a TEM observation was performed at a substantially central portion of the sample. FIG. 17 shows the result of TEM observation (bright field image).

【0073】図17に示す写真から、多結晶シリコン膜
(試料)中の結晶粒径範囲と結晶粒径平均を求めた結果
を表4に示す。評価 実施例8,9を比較すると、上記図16,17および表
4に示すように、膜厚以外が同一条件では、大粒径の多
結晶シリコン薄膜を得るためには、膜厚40nmと薄い
方が有利であることが判明した。
Table 4 shows the results of determining the crystal grain size range and the average crystal grain size in the polycrystalline silicon film (sample) from the photograph shown in FIG. Comparing Evaluation Examples 8 and 9, as shown in FIGS. 16 and 17 and Table 4, under the same conditions except for the film thickness, in order to obtain a polycrystalline silicon thin film having a large grain size, the film thickness was as thin as 40 nm. Proved to be more advantageous.

【0074】実施例10 非晶質シリコン膜の堆積時の膜厚を、40nmとし、レ
ーザーエネルギー密度を300mJ/cm2 とし、基板
加熱を行わず(室温)にレーザーアニール処理した以外
は、実施例1と同様にして、試料を準備し、この試料の
略中央部におけるTEM観察を行った。TEM観察結果
(明視野像)を図18に示す。
Example 10 The procedure of Example 10 was repeated except that the thickness of the amorphous silicon film during deposition was 40 nm, the laser energy density was 300 mJ / cm 2 , and the substrate was not heated (room temperature) and laser annealing was performed. A sample was prepared in the same manner as in Example 1, and a TEM observation was performed at a substantially central portion of the sample. FIG. 18 shows the result of TEM observation (bright field image).

【0075】図18に示す写真から、多結晶シリコン膜
(試料)中の結晶粒径範囲と結晶粒径平均を求めた結果
を表5に示す。
Table 5 shows the results of obtaining the crystal grain size range and the average crystal grain size in the polycrystalline silicon film (sample) from the photograph shown in FIG.

【0076】[0076]

【表5】 実施例11 基板加熱温度を400℃とした以外は、実施例10と同
様にして、試料を準備し、この試料の略中央部における
TEM観察を行った。TEM観察結果(明視野像)を図
19に示す。
[Table 5] Example 11 A sample was prepared in the same manner as in Example 10 except that the substrate heating temperature was set to 400 ° C., and TEM observation was performed at a substantially central portion of the sample. FIG. 19 shows the result of TEM observation (bright field image).

【0077】図19に示す写真から、多結晶シリコン膜
(試料)中の結晶粒径範囲と結晶粒径平均を求めた結果
を表5に示す。実施例12 レーザーエネルギー密度を350mJ/cm2 とし、基
板加熱を行わず(室温)にレーザーアニール処理した以
外は、実施例1と同様にして、試料を準備し、この試料
の略中央部におけるTEM観察を行った。TEM観察結
果(明視野像)を図20に示す。
Table 5 shows the results of determining the crystal grain size range and the average crystal grain size in the polycrystalline silicon film (sample) from the photograph shown in FIG. Example 12 A sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that the laser energy density was set to 350 mJ / cm 2 and laser annealing was performed without heating the substrate (at room temperature). Observations were made. FIG. 20 shows the result of TEM observation (bright field image).

【0078】図20に示す写真から、多結晶シリコン膜
(試料)中の結晶粒径範囲と結晶粒径平均を求めた結果
を表6に示す。
Table 6 shows the results of determining the crystal grain size range and the average crystal grain size in the polycrystalline silicon film (sample) from the photograph shown in FIG.

【0079】[0079]

【表6】 実施例13 基板加熱温度を400℃とした以外は、実施例12と同
様にして、試料を準備し、この試料の略中央部における
TEM観察を行った。TEM観察結果(明視野像)を図
21に示す。
[Table 6] Example 13 A sample was prepared in the same manner as in Example 12 except that the substrate heating temperature was set to 400 ° C., and a TEM observation was performed at a substantially central portion of the sample. FIG. 21 shows the result of TEM observation (bright field image).

【0080】図21に示す写真から、多結晶シリコン膜
(試料)中の結晶粒径範囲と結晶粒径平均を求めた結果
を表6に示す。評価 上記図18〜21および表5および表6に示すように、
基板加熱を行うか否かのみが相違する条件では、基板加
熱を行った方が、大きな結晶粒径のポリシリコン膜を得
ることができることが判明した。
Table 6 shows the results of obtaining the crystal grain size range and the average crystal grain size in the polycrystalline silicon film (sample) from the photograph shown in FIG. Evaluation As shown in FIGS. 18 to 21 and Tables 5 and 6,
It was found that under the condition that only the substrate heating was performed or not, it was possible to obtain a polysilicon film having a large crystal grain size by performing the substrate heating.

【0081】また、実施例11の試料について、結晶粒
径範囲および結晶粒径平均について、ショット面内均一
性について調べた結果、中央部において、結晶粒が大き
く、周辺部において、多少中央部よりも結晶粒径が小さ
くなる傾向にあることが判明したが、デバイス作製上問
題ない範囲であることが判明した。
Further, as to the sample of Example 11, as a result of examining the in-plane uniformity of the crystal grain size range and the average crystal grain size, the crystal grain size was large at the center and slightly larger at the periphery than at the center. It was also found that the crystal grain size tended to be small, but it was found that the crystal grain size was within a range in which there was no problem in device fabrication.

【0082】[0082]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の多結晶シ
リコン薄膜形成方法によれば、1回のアニール処理で、
少なくとも3cm×3cmの広い領域にわたって、平均
結晶粒径がかなり大きく、結晶粒界および結晶粒内に電
子トラップ密度の少ない多結晶シコン薄膜を得ることが
できる。したがって、得られた多結晶シリコン薄膜を、
中小型直視型の液晶表示装置等に用いれば、高性能液晶
表示装置等の量産化が行える。
As described above, according to the polycrystalline silicon thin film forming method of the present invention, a single annealing process
Over a wide area of at least 3 cm × 3 cm, it is possible to obtain a polycrystalline silicon thin film having a considerably large average crystal grain size and having a low electron trap density in crystal grain boundaries and crystal grains. Therefore, the obtained polycrystalline silicon thin film is
If it is used for a medium- and small-sized direct-view type liquid crystal display device, mass production of a high-performance liquid crystal display device or the like can be performed.

【0083】また、本発明に係るトランジスタのチャネ
ル形成方法によれば、多結晶シリコン薄膜形成方法で形
成した多結晶シリコン薄膜にトランジスタのチャネルを
形成するので、チャネル内の結晶粒界や電子トラップの
影響が少なくなる。したがって、リーク電流が少なくな
り、しきい値電圧のばらつきが大幅に低減されて、トラ
ンジスタの信頼性を大幅に向上できる。
Further, according to the transistor channel forming method of the present invention, the transistor channel is formed in the polycrystalline silicon thin film formed by the polycrystalline silicon thin film forming method. The effect is reduced. Therefore, leakage current is reduced, variation in threshold voltage is significantly reduced, and transistor reliability can be significantly improved.

【0084】さらに、各トランジスタの特性のばらつき
を低減することができる効果がある。
Further, there is an effect that variation in characteristics of each transistor can be reduced.

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

【図1】図1(A),(B)は本発明の一実施態様に係
る多結晶シリコン薄膜形成方法の工程図である。
FIGS. 1A and 1B are process diagrams of a method for forming a polycrystalline silicon thin film according to an embodiment of the present invention.

【図2】図2は本発明の他の実施態様に係る多結晶シリ
コン薄膜形成方法の工程図である。
FIG. 2 is a process diagram of a polycrystalline silicon thin film forming method according to another embodiment of the present invention.

【図3】図3(A)〜(C)は本発明の一実施態様に係
るMOSトランジスタのチャネル形成方法を示す工程図
である。
FIGS. 3A to 3C are process diagrams showing a method for forming a channel of a MOS transistor according to an embodiment of the present invention.

【図4】図4(D)〜(F)は図3の続きの工程図であ
る。
4 (D) to 4 (F) are process diagrams subsequent to FIG. 3;

【図5】図5(A)〜(C)は本発明の他の実施態様に
係るMOSトランジスタのチャネル形成方法を示す工程
図である。
5 (A) to 5 (C) are process diagrams showing a method for forming a channel of a MOS transistor according to another embodiment of the present invention.

【図6】図6(D),(E)は図5の続きの工程図であ
る。
6 (D) and 6 (E) are process diagrams subsequent to FIG. 5;

【図7】図7は本発明の実施例1に係る多結晶シリコン
膜のTEM観察結果(明視野像)を示す電子顕微鏡写真
である。
FIG. 7 is an electron micrograph showing a TEM observation result (bright field image) of the polycrystalline silicon film according to Example 1 of the present invention.

【図8】図8は本発明の実施例2に係る多結晶シリコン
膜のTEM観察結果(明視野像)を示す電子顕微鏡写真
である。
FIG. 8 is an electron micrograph showing a TEM observation result (bright field image) of the polycrystalline silicon film according to Example 2 of the present invention.

【図9】図9は本発明の比較例1に係る試料のTEM観
察結果(電子回折図形)電子顕微鏡写真である。
FIG. 9 is a TEM observation result (electron diffraction pattern) of the sample according to Comparative Example 1 of the present invention, which is an electron micrograph.

【図10】図10は本発明の実施例3に係る多結晶シリ
コン膜のTEM観察結果(明視野像)を示す電子顕微鏡
写真である。
FIG. 10 is an electron micrograph showing a TEM observation result (bright field image) of the polycrystalline silicon film according to Example 3 of the present invention.

【図11】図11は本発明の実施例4に係る多結晶シリ
コン膜のTEM観察結果(明視野像)を示す電子顕微鏡
写真である。
FIG. 11 is an electron micrograph showing a TEM observation result (bright field image) of the polycrystalline silicon film according to Example 4 of the present invention.

【図12】図12は本発明の比較例2に係る試料のTE
M観察結果(電子回折図形)電子顕微鏡写真である。
FIG. 12 is a diagram showing TE of a sample according to Comparative Example 2 of the present invention.
It is an electron micrograph of the M observation result (electron diffraction pattern).

【図13】図13は本発明の実施例5に係る多結晶シリ
コン膜のTEM観察結果(明視野像)を示す電子顕微鏡
写真である。
FIG. 13 is an electron micrograph showing a TEM observation result (bright field image) of the polycrystalline silicon film according to Example 5 of the present invention.

【図14】図14は本発明の実施例6に係る多結晶シリ
コン膜のTEM観察結果(明視野像)を示す電子顕微鏡
写真である。
FIG. 14 is an electron micrograph showing a TEM observation result (bright field image) of the polycrystalline silicon film according to Example 6 of the present invention.

【図15】図15は本発明の実施例7に係る多結晶シリ
コン膜のTEM観察結果(明視野像)を示す電子顕微鏡
写真である。
FIG. 15 is an electron micrograph showing a TEM observation result (bright field image) of the polycrystalline silicon film according to Example 7 of the present invention.

【図16】図16は本発明の実施例8に係る多結晶シリ
コン膜のTEM観察結果(明視野像)を示す電子顕微鏡
写真である。
FIG. 16 is an electron micrograph showing a TEM observation result (bright field image) of the polycrystalline silicon film according to Example 8 of the present invention.

【図17】図17は本発明の実施例9に係る多結晶シリ
コン膜のTEM観察結果(明視野像)を示す電子顕微鏡
写真である。
FIG. 17 is an electron micrograph showing a TEM observation result (bright field image) of the polycrystalline silicon film according to Example 9 of the present invention.

【図18】図18は本発明の実施例10に係る多結晶シ
リコン膜のTEM観察結果(明視野像)を示す電子顕微
鏡写真である。
FIG. 18 is an electron micrograph showing a TEM observation result (bright field image) of the polycrystalline silicon film according to Example 10 of the present invention.

【図19】図19は本発明の実施例11に係る多結晶シ
リコン膜のTEM観察結果(明視野像)を示す電子顕微
鏡写真である。
FIG. 19 is an electron micrograph showing a TEM observation result (bright field image) of the polycrystalline silicon film according to Example 11 of the present invention.

【図20】図20は本発明の実施例12に係る多結晶シ
リコン膜のTEM観察結果(明視野像)を示す電子顕微
鏡写真である。
FIG. 20 is an electron micrograph showing a TEM observation result (bright field image) of the polycrystalline silicon film according to Example 12 of the present invention.

【図21】図21は本発明の実施例13に係る多結晶シ
リコン膜のTEM観察結果(明視野像)を示す電子顕微
鏡写真である。
FIG. 21 is an electron micrograph showing a TEM observation result (bright field image) of the polycrystalline silicon film according to Example 13 of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11… 基板 12… 絶縁層 13,23,41… 非晶質シリコン層 13a,23a,41a… 多結晶シリコン層 14… 反射防止膜 21,46… ゲート電極 22,43… ゲート絶縁膜 29,30,47,48… ソース・ドレイン領域 31,49… チャネル領域 40,60… MOSトランジスタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Substrate 12 ... Insulating layer 13, 23, 41 ... Amorphous silicon layer 13a, 23a, 41a ... Polycrystalline silicon layer 14 ... Antireflection film 21, 46 ... Gate electrode 22, 43 ... Gate insulating film 29, 30, 47, 48 source / drain regions 31, 49 channel regions 40, 60 MOS transistors

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】第1の工程で、基板上に、所定膜厚の非晶
質シリコン層を形成し、次いで第2の工程で、非晶質シ
リコン層を所定温度に加熱し、その後第3の工程で、ト
ータルエネルギーが5J以上のレーザ光発生装置を用い
て、少なくとも非晶質シリコン層に、レーザーエネルギ
ー密度100mJ/cm2 〜500mJ/cm2 のレー
ザ光を、ワンショットで10cm2 以上の面積に照射し
て、多結晶シリコン薄膜を形成する多結晶シリコン薄膜
形成方法。
In a first step, an amorphous silicon layer having a predetermined thickness is formed on a substrate, and in a second step, the amorphous silicon layer is heated to a predetermined temperature. in the process, the total energy by a laser light generating apparatus having the above 5 J, at least on the amorphous silicon layer, a laser beam having a laser energy density 100mJ / cm 2 ~500mJ / cm 2 , in the one-shot 10 cm 2 or more A polycrystalline silicon thin film forming method for irradiating an area to form a polycrystalline silicon thin film.
【請求項2】上記非晶質シリコン層の膜厚が、30nm
〜50nmである請求項1に記載の多結晶シリコン薄膜
形成方法。
2. The amorphous silicon layer has a thickness of 30 nm.
The method for forming a polycrystalline silicon thin film according to claim 1, wherein the thickness is from 50 to 50 nm.
【請求項3】上記第2の工程における基板の加熱温度
は、350℃〜500℃である請求項1または2に記載
の多結晶シリコン薄膜形成方法。
3. The method according to claim 1, wherein the heating temperature of the substrate in the second step is 350 ° C. to 500 ° C.
【請求項4】少なくとも上記第3の工程の前には、上記
非晶質シリコン層の表面に、反射防止膜を形成し、第3
工程でのレーザーエネルギー密度を100mJ/cm2
〜230mJ/cm2 に設定することを特徴とする請求
項1〜3のいずれかに記載の多結晶シリコン薄膜形成方
法。
4. An anti-reflection film is formed on the surface of the amorphous silicon layer at least before the third step.
The laser energy density in the process is 100 mJ / cm 2
Polycrystalline silicon thin film forming method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that to set the ~230mJ / cm 2.
【請求項5】上記第3の工程で行うレーザ光照射の際の
パルス幅は、80ns〜200nsである請求項1〜4
のいずれかに記載の多結晶シリコン薄膜形成方法。
5. The pulse width of the laser beam irradiation in the third step is 80 ns to 200 ns.
The method for forming a polycrystalline silicon thin film according to any one of the above.
【請求項6】上記第3の工程で形成した多結晶シリコン
薄膜に、MOSトランジスタのチャネル領域を形成する
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の多結
晶シリコン薄膜形成方法を用いたMOSトランジスタの
チャネル形成方法。
6. The method according to claim 1, wherein a channel region of a MOS transistor is formed in the polycrystalline silicon thin film formed in the third step. A method for forming a channel of the MOS transistor used.
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