JP2001094109A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 特性ばらつきが少ない安定した特性の高性能
半導体素子を実現し、集積度の高い高性能半導体装置を
提供することにある。また、そのような半導体装置を歩
留まり良く、簡便な方法で製造できる半導体装置の製造
方法を提供する。 【解決手段】 ガラス基板１０１上に作成されたＴＦＴ
１２３は、結晶性ケイ素膜１０８を活性領域とする。結
晶性ケイ素膜１０８の形成は、ガラス基板１０１上に、
水素を含有するａ―Ｓｉ膜１０３を成膜した後、ａ―Ｓ
ｉ膜１０３の表面にニッケル１０４を添加して、ニッケ
ル１０４が添加されたａ―Ｓｉ膜１０３に加熱処理を施
す。結晶性ケイ素膜１０８の個々の結晶粒径は、ＴＦＴ
１２３のチャネル領域のサイズよりも小さい。
半導体素子を実現し、集積度の高い高性能半導体装置を
提供することにある。また、そのような半導体装置を歩
留まり良く、簡便な方法で製造できる半導体装置の製造
方法を提供する。 【解決手段】 ガラス基板１０１上に作成されたＴＦＴ
１２３は、結晶性ケイ素膜１０８を活性領域とする。結
晶性ケイ素膜１０８の形成は、ガラス基板１０１上に、
水素を含有するａ―Ｓｉ膜１０３を成膜した後、ａ―Ｓ
ｉ膜１０３の表面にニッケル１０４を添加して、ニッケ
ル１０４が添加されたａ―Ｓｉ膜１０３に加熱処理を施
す。結晶性ケイ素膜１０８の個々の結晶粒径は、ＴＦＴ
１２３のチャネル領域のサイズよりも小さい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非晶質ケイ素膜を
結晶化した結晶性ケイ素膜を活性領域とする半導体装置
およびその製造方法に関する。より詳しくは、本発明
は、特に、絶縁表面を有する基板上に設けられた薄膜ト
ランジスタ（ＴＦＴ）を用いた半導体装置に有効であ
り、アクティブマトリクス型の液晶表示装置、密着型イ
メージセンサ、三次元ＩＣ等に利用できる。
結晶化した結晶性ケイ素膜を活性領域とする半導体装置
およびその製造方法に関する。より詳しくは、本発明
は、特に、絶縁表面を有する基板上に設けられた薄膜ト
ランジスタ（ＴＦＴ）を用いた半導体装置に有効であ
り、アクティブマトリクス型の液晶表示装置、密着型イ
メージセンサ、三次元ＩＣ等に利用できる。
【０００２】
【従来の技術】近年、大型で高解像度の液晶表示装置、
高速で高解像度の密着型イメージセンサ、三次元ＩＣ等
への実現に向けて、ガラス等の絶縁基板上や絶縁膜上に
高性能な半導体素子を形成する試みがなされている。こ
れらの装置に用いられる半導体素子には、薄膜状のケイ
素半導体を用いるのが一般的である。そのケイ素半導体
としては、非晶質ケイ素半導体(ａ−Ｓｉ)と結晶性を有
するケイ素半導体との２つに大別される。
高速で高解像度の密着型イメージセンサ、三次元ＩＣ等
への実現に向けて、ガラス等の絶縁基板上や絶縁膜上に
高性能な半導体素子を形成する試みがなされている。こ
れらの装置に用いられる半導体素子には、薄膜状のケイ
素半導体を用いるのが一般的である。そのケイ素半導体
としては、非晶質ケイ素半導体(ａ−Ｓｉ)と結晶性を有
するケイ素半導体との２つに大別される。
【０００３】上記非晶質ケイ素半導体は作製温度が低
く、気相法で比較的容易に作製することが可能で量産性
に富むため、最も一般的に用いられている。しかしなが
ら、上記非晶質ケイ素半導体は、結晶性を有するケイ素
半導体に比べて導電性等の物性が劣るため、より高速特
性を得るためには、結晶性を有するケイ素半導体からな
る半導体装置の製造方法の確立が強く求められている。
なお、結晶性を有するケイ素半導体としては、多結晶ケ
イ素、微結晶ケイ素、結晶成分を含む非晶質ケイ素、結
晶性と非晶質性の中間の状態を有するセミアモルファス
ケイ素等が知られている。
く、気相法で比較的容易に作製することが可能で量産性
に富むため、最も一般的に用いられている。しかしなが
ら、上記非晶質ケイ素半導体は、結晶性を有するケイ素
半導体に比べて導電性等の物性が劣るため、より高速特
性を得るためには、結晶性を有するケイ素半導体からな
る半導体装置の製造方法の確立が強く求められている。
なお、結晶性を有するケイ素半導体としては、多結晶ケ
イ素、微結晶ケイ素、結晶成分を含む非晶質ケイ素、結
晶性と非晶質性の中間の状態を有するセミアモルファス
ケイ素等が知られている。
【０００４】これら結晶性を有するケイ素半導体を得る
方法としては、次の(１)〜(３)の方法が知られている。
方法としては、次の(１)〜(３)の方法が知られている。
【０００５】(１) 成膜時に結晶性を有する膜を直接成
膜する方法。
膜する方法。
【０００６】(２) 非晶質の半導体膜を成膜しておき、
レーザ光のエネルギにより結晶化する方法。
レーザ光のエネルギにより結晶化する方法。
【０００７】(３) 非晶質の半導体膜を成膜しておき、
熱エネルギを加えることにより結晶化する方法。
熱エネルギを加えることにより結晶化する方法。
【０００８】しかしながら、上記(１)の方法では、成膜
工程と同時に結晶化が進行するので、大粒径の結晶を有
するケイ素膜を得るためには、ケイ素膜の厚膜化が不可
欠であり、良好な半導体物性を有するケイ素膜を基板上
に全面に渡って均一に成膜することが技術上困難であ
る。
工程と同時に結晶化が進行するので、大粒径の結晶を有
するケイ素膜を得るためには、ケイ素膜の厚膜化が不可
欠であり、良好な半導体物性を有するケイ素膜を基板上
に全面に渡って均一に成膜することが技術上困難であ
る。
【０００９】また、上記(２)の方法では、溶融固化過程
の結晶化現象を利用するため、小粒径ながら粒界が良好
に処理されて、高品質な結晶性ケイ素膜が得られる。し
かし、現在最も一般的に使用されているエキシマレーザ
を例にとると、レーザの安定性が十分でないために、大
面積基板の全面を均一に処理するのは困難である。
の結晶化現象を利用するため、小粒径ながら粒界が良好
に処理されて、高品質な結晶性ケイ素膜が得られる。し
かし、現在最も一般的に使用されているエキシマレーザ
を例にとると、レーザの安定性が十分でないために、大
面積基板の全面を均一に処理するのは困難である。
【００１０】また、上記(３)の方法では、(１),(２)の
方法と比較すると基板内の均一性、安定性においては有
利であり、石英基板を用いた超小型高精細液晶パネル等
に使用されている。しかし、この場合には６００℃で３
０時間程の長時間にわたる加熱処理により結晶成長させ
た後、さらに高温例えば１０００℃程度にて数十分から
数時間にわたる加熱処理を行って結晶性の向上を助長す
るため、処理時間が長くなって、スループットが低くな
る。また、この結晶化したケイ素膜を用いてＴＦＴを作
製した場合、電界効果移動度１００cm2／Ｖs程度の素子
特性しか得られない。
方法と比較すると基板内の均一性、安定性においては有
利であり、石英基板を用いた超小型高精細液晶パネル等
に使用されている。しかし、この場合には６００℃で３
０時間程の長時間にわたる加熱処理により結晶成長させ
た後、さらに高温例えば１０００℃程度にて数十分から
数時間にわたる加熱処理を行って結晶性の向上を助長す
るため、処理時間が長くなって、スループットが低くな
る。また、この結晶化したケイ素膜を用いてＴＦＴを作
製した場合、電界効果移動度１００cm2／Ｖs程度の素子
特性しか得られない。
【００１１】このような問題点を解決するために、上記
(３)の方法を改善した方法が、特開平７−３３５９０５
号公報に開示されている。この特開平７−３３５９０５
号公報では、非晶質ケイ素膜の結晶化を助長する触媒元
素を利用することで、加熱温度の低温化、処理時間の短
縮および結晶性の向上を図っていることが示されてい
る。
(３)の方法を改善した方法が、特開平７−３３５９０５
号公報に開示されている。この特開平７−３３５９０５
号公報では、非晶質ケイ素膜の結晶化を助長する触媒元
素を利用することで、加熱温度の低温化、処理時間の短
縮および結晶性の向上を図っていることが示されてい
る。
【００１２】具体的には、上記非晶質ケイ素膜の表面に
ニッケルやパラジウム等の金属元素を微量に導入して、
しかる後に加熱処理を行うものである。この低温結晶化
のメカニズムは、まず金属元素を核とした結晶核発生が
早期に起こる。その後、その金属元素が触媒となって結
晶成長を助長して、結晶化が急激に進行することで理解
される。そういった意味で、上記金属元素を以後「触媒
元素」と呼ぶ。通常の固相成長法で結晶化した結晶性ケ
イ素膜の―つの粒内が双晶構造であるのに対して、上記
触媒元素により結晶成長した結晶性ケイ素膜は何本もの
柱状結晶が集合してなって、それぞれの柱状結晶の内部
は略理想的な単結晶状態となっている。
ニッケルやパラジウム等の金属元素を微量に導入して、
しかる後に加熱処理を行うものである。この低温結晶化
のメカニズムは、まず金属元素を核とした結晶核発生が
早期に起こる。その後、その金属元素が触媒となって結
晶成長を助長して、結晶化が急激に進行することで理解
される。そういった意味で、上記金属元素を以後「触媒
元素」と呼ぶ。通常の固相成長法で結晶化した結晶性ケ
イ素膜の―つの粒内が双晶構造であるのに対して、上記
触媒元素により結晶成長した結晶性ケイ素膜は何本もの
柱状結晶が集合してなって、それぞれの柱状結晶の内部
は略理想的な単結晶状態となっている。
【００１３】また、上記特開平７−３３５９０５号公報
の方法では、非晶質ケイ素膜の一部に選択的に触媒元素
を導入して加熱することで、他の部分を非晶質ケイ素膜
の状態として残したまま、選択的に触媒元素が導入され
た領域のみを結晶化して、さらに加熱時間を延長するこ
とで、触媒元素を導入した領域から横方向(基板と平行
な方向)に結晶成長を行っている。
の方法では、非晶質ケイ素膜の一部に選択的に触媒元素
を導入して加熱することで、他の部分を非晶質ケイ素膜
の状態として残したまま、選択的に触媒元素が導入され
た領域のみを結晶化して、さらに加熱時間を延長するこ
とで、触媒元素を導入した領域から横方向(基板と平行
な方向)に結晶成長を行っている。
【００１４】さらに、上記特開平７−３３５９０５号公
報の方法では、結晶化のための出発膜である非晶質ケイ
素膜を減圧ＣＶＤ法で形成することによって、横方向の
結晶成長距離を伸ばして、その横方向の結晶成長領域を
用いて薄膜トランジスタの活性領域を形成している。
報の方法では、結晶化のための出発膜である非晶質ケイ
素膜を減圧ＣＶＤ法で形成することによって、横方向の
結晶成長距離を伸ばして、その横方向の結晶成長領域を
用いて薄膜トランジスタの活性領域を形成している。
【００１５】これに対して、特開平７−３０７２８６号
公報では、触媒元素の別の利用例を示し、触媒元素を非
晶質ケイ素膜中の水素離脱に用いている。
公報では、触媒元素の別の利用例を示し、触媒元素を非
晶質ケイ素膜中の水素離脱に用いている。
【００１６】具体的には、水素を含む非晶質ケイ素膜に
触媒元素を導入して、５５０℃以下の低温で加熱するこ
とによって、非晶質ケイ素膜中における水素離脱反応を
促進した後、レーザ照射により非晶質ケイ素膜を結晶化
する。このように、非晶質ケイ素膜中の水素離脱を促進
した後、レーザ照射で非晶質ケイ素膜の結晶化を行うの
で、レーザ照射を行っても、ケイ素膜の急激な水素離脱
による膜剥がれが発生しにくく、結晶性の均一な結晶性
ケイ素膜を得ている。
触媒元素を導入して、５５０℃以下の低温で加熱するこ
とによって、非晶質ケイ素膜中における水素離脱反応を
促進した後、レーザ照射により非晶質ケイ素膜を結晶化
する。このように、非晶質ケイ素膜中の水素離脱を促進
した後、レーザ照射で非晶質ケイ素膜の結晶化を行うの
で、レーザ照射を行っても、ケイ素膜の急激な水素離脱
による膜剥がれが発生しにくく、結晶性の均一な結晶性
ケイ素膜を得ている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記特開平
７−３３５９０５号公報および特開平７−３０７２８６
号公報で示されているように、非晶質ケイ素膜に触媒元
素を導入して、加熱処理により結晶化された結晶性ケイ
素膜は、結晶性の観点からは非常に優れている。特に、
結晶方位は、従来の多結晶よりもむしろ単結晶に近く、
本発明者がＴＥＭ(透過型電子顕微鏡)で確認したとこ
ろ、２５μｍφというかなり広い制限視野においても、
単結晶状態を示す明確な回折パターンを得ている。
７−３３５９０５号公報および特開平７−３０７２８６
号公報で示されているように、非晶質ケイ素膜に触媒元
素を導入して、加熱処理により結晶化された結晶性ケイ
素膜は、結晶性の観点からは非常に優れている。特に、
結晶方位は、従来の多結晶よりもむしろ単結晶に近く、
本発明者がＴＥＭ(透過型電子顕微鏡)で確認したとこ
ろ、２５μｍφというかなり広い制限視野においても、
単結晶状態を示す明確な回折パターンを得ている。
【００１８】この理由は、核発生率が極めて低く、か
つ、一時的な結晶核発生しか起こさないような従来の固
相成長法で製造された結晶性ケイ素膜と、触媒元素を用
いて製造された結晶性ケイ素膜とは、明確に異なる特異
な結晶成長が行われているため、触媒元素を用いて製造
された結晶性ケイ素膜において、各結晶核より成長した
結晶粒は非常に大きく成長して、その粒径は１０μｍか
ら３０μｍにもなる。なお、上記結晶粒は通常グレイン
というが、ここでは同一核より結晶成長した結晶粒内に
も、さらに細かなマイクログレインが多数存在している
ため、その結晶粒を以下ドメインということにする。
つ、一時的な結晶核発生しか起こさないような従来の固
相成長法で製造された結晶性ケイ素膜と、触媒元素を用
いて製造された結晶性ケイ素膜とは、明確に異なる特異
な結晶成長が行われているため、触媒元素を用いて製造
された結晶性ケイ素膜において、各結晶核より成長した
結晶粒は非常に大きく成長して、その粒径は１０μｍか
ら３０μｍにもなる。なお、上記結晶粒は通常グレイン
というが、ここでは同一核より結晶成長した結晶粒内に
も、さらに細かなマイクログレインが多数存在している
ため、その結晶粒を以下ドメインということにする。
【００１９】このような結晶性ケイ素膜を用いて、複数
のＴＦＴを作製した場合には、そのドメインの粒径が非
常に大きく、かつ、ドメインがランダムに存在するた
め、そのＴＦＴがドメイン内に作製される場合と、ＴＦ
Ｔが粒界にわたって作製される場合とがある。したがっ
て、上記ＴＦＴがドメイン内に作製された場合には高性
能なものが得られるが、ＴＦＴが粒界にわたって作製さ
れた場合には性能が劣る。その結果、上記結晶性ケイ素
膜内でＴＦＴの特性(移動度、しきい値電圧等)がばらつ
くという問題がある。
のＴＦＴを作製した場合には、そのドメインの粒径が非
常に大きく、かつ、ドメインがランダムに存在するた
め、そのＴＦＴがドメイン内に作製される場合と、ＴＦ
Ｔが粒界にわたって作製される場合とがある。したがっ
て、上記ＴＦＴがドメイン内に作製された場合には高性
能なものが得られるが、ＴＦＴが粒界にわたって作製さ
れた場合には性能が劣る。その結果、上記結晶性ケイ素
膜内でＴＦＴの特性(移動度、しきい値電圧等)がばらつ
くという問題がある。
【００２０】この問題は、特開平７−３３５９０５号公
報で提案されているように、触媒元素を非晶質ケイ素膜
に選択的に導入して、触媒元素を導入した領域から横方
向に結晶成長させるような方法で解決するように一見思
われる。しかし、この方法では、特性ばらつきがより顕
著になる。なぜなら、横方向に結晶成長する前に、触媒
元素を導入した領域ではランダムな核発生が起こってお
り、それぞれの核より成長したドメインがさらに横方向
に進行するだけである。したがって、ＴＦＴの活性領域
として用いる領域では、成長方向に長い形状のドメイン
が、成長方向に沿って並んで存在するので、ＴＦＴが粒
界にわたって作製される場合がある。その結果、ＴＦＴ
の特性をばらつかせる結果となっている。
報で提案されているように、触媒元素を非晶質ケイ素膜
に選択的に導入して、触媒元素を導入した領域から横方
向に結晶成長させるような方法で解決するように一見思
われる。しかし、この方法では、特性ばらつきがより顕
著になる。なぜなら、横方向に結晶成長する前に、触媒
元素を導入した領域ではランダムな核発生が起こってお
り、それぞれの核より成長したドメインがさらに横方向
に進行するだけである。したがって、ＴＦＴの活性領域
として用いる領域では、成長方向に長い形状のドメイン
が、成長方向に沿って並んで存在するので、ＴＦＴが粒
界にわたって作製される場合がある。その結果、ＴＦＴ
の特性をばらつかせる結果となっている。
【００２１】なお、本発明でいうドメインは、Ｓｉ表面
をフッ酸でエッチングするか、または酸化することで段
差として浮かび上がり、光学顕微鏡でもコントラストの
違いとして確認できる。
をフッ酸でエッチングするか、または酸化することで段
差として浮かび上がり、光学顕微鏡でもコントラストの
違いとして確認できる。
【００２２】そこで、本発明の目的は、特性ばらつきが
少ない安定した特性の高性能半導体素子を実現し、集積
度の高い高性能半導体装置を提供することにある。ま
た、そのような半導体装置を歩留まり良く、簡便な方法
で製造できる半導体装置の製造方法を提供することにあ
る。
少ない安定した特性の高性能半導体素子を実現し、集積
度の高い高性能半導体装置を提供することにある。ま
た、そのような半導体装置を歩留まり良く、簡便な方法
で製造できる半導体装置の製造方法を提供することにあ
る。
【００２３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明の半導体装置は、絶縁表面を有する
基板上に、結晶性を有するケイ素膜を活性領域として形
成された複数の薄膜トランジスタを有する半導体装置に
おいて、上記ケイ素膜は、そのケイ素膜自体の結晶化を
促進する触媒元素を含む多結晶シリコンであり、かつ、
上記ケイ素膜を構成する結晶の粒径が、上記薄膜トラン
ジスタのチャネル領域のサイズよりも小さいことを特徴
としている。
め、請求項１の発明の半導体装置は、絶縁表面を有する
基板上に、結晶性を有するケイ素膜を活性領域として形
成された複数の薄膜トランジスタを有する半導体装置に
おいて、上記ケイ素膜は、そのケイ素膜自体の結晶化を
促進する触媒元素を含む多結晶シリコンであり、かつ、
上記ケイ素膜を構成する結晶の粒径が、上記薄膜トラン
ジスタのチャネル領域のサイズよりも小さいことを特徴
としている。
【００２４】触媒元素を用いて結晶化されたケイ素膜
は、前述のようにミクロ的には柱状結晶が集合してなる
結晶構造体で構成される。このケイ素膜の構造自体が、
結晶粒内の欠陥を低減させ、そのケイ素膜を薄膜トラン
ジスタの活性領域(ソース／ドレイン領域、チャネル領
域)に使用すると高い電流駆動能力を有させる。この高
い電流駆動能力を保ったまま、素子間の特性ばらつきを
低減するためには、結晶粒界を制御する必要があるが、
原理的には電子顕微鏡レベルでの制御が必要であり、不
可能である。
は、前述のようにミクロ的には柱状結晶が集合してなる
結晶構造体で構成される。このケイ素膜の構造自体が、
結晶粒内の欠陥を低減させ、そのケイ素膜を薄膜トラン
ジスタの活性領域(ソース／ドレイン領域、チャネル領
域)に使用すると高い電流駆動能力を有させる。この高
い電流駆動能力を保ったまま、素子間の特性ばらつきを
低減するためには、結晶粒界を制御する必要があるが、
原理的には電子顕微鏡レベルでの制御が必要であり、不
可能である。
【００２５】そこで、上記請求項１の発明の半導体装置
では、上記結晶化を促進する触媒元素を含む結晶性ケイ
素膜で複数の薄膜トランジスタの活性領域を構成し、そ
の結晶性ケイ素膜における個々の結晶の粒径を各薄膜ト
ランジスタのチャネル領域のサイズよりも小さくするこ
とで、その目的を達成できることが分った。つまり、上
記結晶性ケイ素膜を構成する結晶の粒径が、薄膜トラン
ジスタに形成されたチャネル領域のサイズよりも小さく
することによって、薄膜トランジスタの特性ばらつきを
大幅に改善することができる。
では、上記結晶化を促進する触媒元素を含む結晶性ケイ
素膜で複数の薄膜トランジスタの活性領域を構成し、そ
の結晶性ケイ素膜における個々の結晶の粒径を各薄膜ト
ランジスタのチャネル領域のサイズよりも小さくするこ
とで、その目的を達成できることが分った。つまり、上
記結晶性ケイ素膜を構成する結晶の粒径が、薄膜トラン
ジスタに形成されたチャネル領域のサイズよりも小さく
することによって、薄膜トランジスタの特性ばらつきを
大幅に改善することができる。
【００２６】また、特に液晶表示装置用のアクティブマ
トリクス基板等は、画素電極を駆動する各薄膜トランジ
スタの特性ばらつきが表示むらとなって現れるため、よ
り高い特性均一性が要求される。したがって、上記アク
ティブマトリクス基板等に本発明を用いることで十分な
表示品位のものが得られると共に、周辺部にドライバー
回路を同時形成するドライバーモノリシック化が可能と
なる。
トリクス基板等は、画素電極を駆動する各薄膜トランジ
スタの特性ばらつきが表示むらとなって現れるため、よ
り高い特性均一性が要求される。したがって、上記アク
ティブマトリクス基板等に本発明を用いることで十分な
表示品位のものが得られると共に、周辺部にドライバー
回路を同時形成するドライバーモノリシック化が可能と
なる。
【００２７】請求項２の発明の半導体装置は、請求項１
の半導体装置において、上記ケイ素膜を構成する結晶の
粒径は、５μｍ以下であることを特徴としている。
の半導体装置において、上記ケイ素膜を構成する結晶の
粒径は、５μｍ以下であることを特徴としている。
【００２８】上記請求項２の発明の半導体装置によれ
ば、上記触媒元素を含む多結晶シリコンの個々の結晶粒
径は５μｍ以下であることが望ましく、この範囲であれ
ば、通常作られる薄膜トランジスタの特性ばらつきをよ
り確実に低減できることが分った。
ば、上記触媒元素を含む多結晶シリコンの個々の結晶粒
径は５μｍ以下であることが望ましく、この範囲であれ
ば、通常作られる薄膜トランジスタの特性ばらつきをよ
り確実に低減できることが分った。
【００２９】また、もし、上記ケイ素膜の結晶粒径が５
μｍ以上であると、薄膜トランジスタが粒界にわたって
作製される場合があって、薄膜トランジスタの特性ばら
つきが大きくなる。
μｍ以上であると、薄膜トランジスタが粒界にわたって
作製される場合があって、薄膜トランジスタの特性ばら
つきが大きくなる。
【００３０】請求項３の発明の半導体装置は、請求項１
または２の半導体装置において、上記触媒元素はニッケ
ル元素であり、かつ、上記ケイ素膜における上記ニッケ
ル元素の濃度が１×１０16〜１×１０18atoms／cm3の範
囲内にあることを特徴としている。
または２の半導体装置において、上記触媒元素はニッケ
ル元素であり、かつ、上記ケイ素膜における上記ニッケ
ル元素の濃度が１×１０16〜１×１０18atoms／cm3の範
囲内にあることを特徴としている。
【００３１】上記請求項３の発明の半導体装置によれ
ば、上記薄膜トランジスタの活性領域を構成するケイ素
膜中に含まれる触媒元素はニッケル元素が望ましい。つ
まり、触媒元素のなかでニッケル元素が最も良好な結晶
性のケイ素膜を形成できることが分かった。
ば、上記薄膜トランジスタの活性領域を構成するケイ素
膜中に含まれる触媒元素はニッケル元素が望ましい。つ
まり、触媒元素のなかでニッケル元素が最も良好な結晶
性のケイ素膜を形成できることが分かった。
【００３２】また、上記ケイ素膜における触媒元素の濃
度を１×１０16〜１×１０18atoms／cm3の範囲内に設定
することによって、良好な結晶性のケイ素膜を形成でき
ることが分った。
度を１×１０16〜１×１０18atoms／cm3の範囲内に設定
することによって、良好な結晶性のケイ素膜を形成でき
ることが分った。
【００３３】また、上記ケイ素膜における触媒元素の濃
度が１×１０16atoms／cm3未満では、固溶限以下とな
り、十分な結晶成長の効果が得られない。
度が１×１０16atoms／cm3未満では、固溶限以下とな
り、十分な結晶成長の効果が得られない。
【００３４】また、上記ケイ素膜における触媒元素の濃
度が１×１０18atoms／cm3よりも大きくなると、素子特
性に悪影響を及ぼすことになって、リーク電流の増大等
が発生する。
度が１×１０18atoms／cm3よりも大きくなると、素子特
性に悪影響を及ぼすことになって、リーク電流の増大等
が発生する。
【００３５】請求項４の発明の半導体装置は、絶縁表面
を有する基板上に、水素を含有する非晶質ケイ素膜を形
成する工程と、上記非晶質ケイ素膜の表面に、その非晶
質ケイ素膜の結晶化を促進する触媒元素を添加する工程
と、上記触媒元素が添加された非晶質ケイ素膜に加熱処
理を施して、上記非晶質ケイ素膜を結晶化する工程とを
備えることを特徴としている。
を有する基板上に、水素を含有する非晶質ケイ素膜を形
成する工程と、上記非晶質ケイ素膜の表面に、その非晶
質ケイ素膜の結晶化を促進する触媒元素を添加する工程
と、上記触媒元素が添加された非晶質ケイ素膜に加熱処
理を施して、上記非晶質ケイ素膜を結晶化する工程とを
備えることを特徴としている。
【００３６】上記請求項４の発明の半導体装置の製造方
法によれば、絶縁表面を有する基板上に水素を含有する
非晶質ケイ素膜を形成した後、その水素を含む非晶質ケ
イ素膜表面に、その結晶化を促進する触媒元素を添加す
る。そして、上記触媒元素が添加された非晶質ケイ素膜
を加熱処理を施すと、その非晶質ケイ素の上面側から結
晶成長が起こって、非晶質ケイ素膜が結晶化する。その
結果、上記結晶化したケイ素膜は、柱状結晶ネットワー
ク構造の良好な結晶構造を有して、個々の結晶粒径は微
細になる。つまり、本発明の目的とする結晶性ケイ素膜
が得られる。このような結晶性ケイ素膜を用いること
で、基板内におけるＴＦＴの特性ばらつきは改善され、
特性均一性に優れる半導体装置を実現できる。
法によれば、絶縁表面を有する基板上に水素を含有する
非晶質ケイ素膜を形成した後、その水素を含む非晶質ケ
イ素膜表面に、その結晶化を促進する触媒元素を添加す
る。そして、上記触媒元素が添加された非晶質ケイ素膜
を加熱処理を施すと、その非晶質ケイ素の上面側から結
晶成長が起こって、非晶質ケイ素膜が結晶化する。その
結果、上記結晶化したケイ素膜は、柱状結晶ネットワー
ク構造の良好な結晶構造を有して、個々の結晶粒径は微
細になる。つまり、本発明の目的とする結晶性ケイ素膜
が得られる。このような結晶性ケイ素膜を用いること
で、基板内におけるＴＦＴの特性ばらつきは改善され、
特性均一性に優れる半導体装置を実現できる。
【００３７】請求項５の発明の半導体装置の製造方法
は、絶縁表面を有する基板上に、非晶質ケイ素膜の結晶
化を促進する触媒元素を添加する工程と、上記触媒元素
が添加された基板の表面上に、水素を含有する非晶質ケ
イ素膜を形成する工程と、上記非晶質ケイ素膜に加熱処
理を施して、上記非晶質ケイ素膜を結晶化する工程とを
備えることを特徴としている。
は、絶縁表面を有する基板上に、非晶質ケイ素膜の結晶
化を促進する触媒元素を添加する工程と、上記触媒元素
が添加された基板の表面上に、水素を含有する非晶質ケ
イ素膜を形成する工程と、上記非晶質ケイ素膜に加熱処
理を施して、上記非晶質ケイ素膜を結晶化する工程とを
備えることを特徴としている。
【００３８】上記請求項５の発明の半導体装置の製造方
法によれば、絶縁表面を有する基板上に、非晶質ケイ素
膜の結晶化を促進する触媒元素を添加した後、その触媒
元素が添加された基板の表面上に、水素を含有する非晶
質ケイ素膜を形成する。そして、上記非晶質ケイ素膜に
加熱処理を施すと、その非晶質ケイ素の下面側から結晶
成長が起こって、非晶質ケイ素膜が結晶化する。その結
果、上記結晶化したケイ素膜は、柱状結晶ネットワーク
構造の良好な結晶構造を有して、個々の結晶粒径は微細
になる。つまり、本発明の目的とする結晶性ケイ素膜が
得られる。このような結晶性ケイ素膜を用いることで、
基板内におけるＴＦＴの特性ばらつきは改善され、特性
均一性に優れる半導体装置を実現できる。
法によれば、絶縁表面を有する基板上に、非晶質ケイ素
膜の結晶化を促進する触媒元素を添加した後、その触媒
元素が添加された基板の表面上に、水素を含有する非晶
質ケイ素膜を形成する。そして、上記非晶質ケイ素膜に
加熱処理を施すと、その非晶質ケイ素の下面側から結晶
成長が起こって、非晶質ケイ素膜が結晶化する。その結
果、上記結晶化したケイ素膜は、柱状結晶ネットワーク
構造の良好な結晶構造を有して、個々の結晶粒径は微細
になる。つまり、本発明の目的とする結晶性ケイ素膜が
得られる。このような結晶性ケイ素膜を用いることで、
基板内におけるＴＦＴの特性ばらつきは改善され、特性
均一性に優れる半導体装置を実現できる。
【００３９】請求項６の発明の半導体装置の製造方法
は、請求項４または５の半導体装置の製造方法におい
て、上記非晶質ケイ素膜中の水素濃度は３〜２５atomic
％の範囲内であることを特徴としている。
は、請求項４または５の半導体装置の製造方法におい
て、上記非晶質ケイ素膜中の水素濃度は３〜２５atomic
％の範囲内であることを特徴としている。
【００４０】上記請求項６の発明の半導体装置の製造方
法は、本発明者が発見した次のような現象に基づく。本
発明者が調べたところ、上記非晶質ケイ素膜中の水素
が、結晶形態に大きく影響していることが分った。すな
わち、上記非晶質ケイ素膜に含まれる水素濃度によっ
て、触媒元素を添加した後の加熱処理で得られる結晶性
ケイ素膜の結晶粒径は、ある値を境として大きく劇的に
変化するのである。
法は、本発明者が発見した次のような現象に基づく。本
発明者が調べたところ、上記非晶質ケイ素膜中の水素
が、結晶形態に大きく影響していることが分った。すな
わち、上記非晶質ケイ素膜に含まれる水素濃度によっ
て、触媒元素を添加した後の加熱処理で得られる結晶性
ケイ素膜の結晶粒径は、ある値を境として大きく劇的に
変化するのである。
【００４１】図９は、初期の非晶質ケイ素膜中の水素濃
度と、触媒元素を用いて結晶化したケイ素膜の結晶粒径
との関係を示すグラフである。このとき、触媒元素とし
てニッケル元素を用い、そのニッケル元素の濃度は、全
て同一(添加後表面濃度で５×１０12atoms／cm2)にして
あるにもかかわらず、図９に示すように、水素濃度があ
る値以下に低下すると急激に結晶粒径が大きくなる。こ
のしきい値が約３〜５atomic％である。
度と、触媒元素を用いて結晶化したケイ素膜の結晶粒径
との関係を示すグラフである。このとき、触媒元素とし
てニッケル元素を用い、そのニッケル元素の濃度は、全
て同一(添加後表面濃度で５×１０12atoms／cm2)にして
あるにもかかわらず、図９に示すように、水素濃度があ
る値以下に低下すると急激に結晶粒径が大きくなる。こ
のしきい値が約３〜５atomic％である。
【００４２】図１０(Ａ)は、上記水素濃度が３atomic％
以下の非晶質ケイ素膜を結晶化させた結晶性ケイ素膜の
表面状態を撮影した光学顕微鏡写真を示す図である。図
１０(Ａ)に示すように、非晶質ケイ素膜中の水素濃度が
３atomic％以下の場合、粒径３０μｍを超える非常に大
きな結晶粒が見られる。また、図１０(Ｂ)は、上記水素
濃度が１０atomic％程度の非晶質ケイ素膜を結晶化させ
た結晶性ケイ素膜の表面状態を撮影した光学顕微鏡写真
を示す図である。この図１０(Ａ)と図１０(Ｂ)とは同倍
率であり、非晶質ケイ素膜中の水素濃度が１０atomic％
程度の場合、結晶粒は非常に小さく、図１０(Ｂ)に示す
ように、光学顕微鏡でその結晶粒径を確認するのは困難
である。ＴＥＭによる観察では１〜２μｍ程度であっ
た。
以下の非晶質ケイ素膜を結晶化させた結晶性ケイ素膜の
表面状態を撮影した光学顕微鏡写真を示す図である。図
１０(Ａ)に示すように、非晶質ケイ素膜中の水素濃度が
３atomic％以下の場合、粒径３０μｍを超える非常に大
きな結晶粒が見られる。また、図１０(Ｂ)は、上記水素
濃度が１０atomic％程度の非晶質ケイ素膜を結晶化させ
た結晶性ケイ素膜の表面状態を撮影した光学顕微鏡写真
を示す図である。この図１０(Ａ)と図１０(Ｂ)とは同倍
率であり、非晶質ケイ素膜中の水素濃度が１０atomic％
程度の場合、結晶粒は非常に小さく、図１０(Ｂ)に示す
ように、光学顕微鏡でその結晶粒径を確認するのは困難
である。ＴＥＭによる観察では１〜２μｍ程度であっ
た。
【００４３】このように、図１０(Ａ),(Ｂ)に示す結晶
成長状態は、図９に示すグラフのカーブからもわかるよ
うに、水素濃度の変化の延長上にあるというよりも、完
全に成長モードが互いに異なっている。そして、この成
長モードが切り換わるしきい値が水素濃度３〜５atomic
％ということになる。上記非晶質ケイ素膜中の水素濃度
が、このしきい値３atomic％未満の場合には、結晶核の
発生密度が極めて低下するが、各結晶核よりの成長は大
きく、巨大な結晶粒が形成される。一方、上記非晶質ケ
イ素膜中の水素濃度が、このしきい値５atomic％を越え
る場合には、結晶核の発生密度が極めて高くなるが、各
結晶核よりの成長は少なく、結晶粒が微細になる訳であ
る。双方とも触媒元素の添加濃度により、結晶核の発生
密度は変化するが、そのモード内での変化であり、どの
ような触媒元素濃度でも、非晶質ケイ素膜中の水素濃度
の変化によって決定的な違いが見られる。
成長状態は、図９に示すグラフのカーブからもわかるよ
うに、水素濃度の変化の延長上にあるというよりも、完
全に成長モードが互いに異なっている。そして、この成
長モードが切り換わるしきい値が水素濃度３〜５atomic
％ということになる。上記非晶質ケイ素膜中の水素濃度
が、このしきい値３atomic％未満の場合には、結晶核の
発生密度が極めて低下するが、各結晶核よりの成長は大
きく、巨大な結晶粒が形成される。一方、上記非晶質ケ
イ素膜中の水素濃度が、このしきい値５atomic％を越え
る場合には、結晶核の発生密度が極めて高くなるが、各
結晶核よりの成長は少なく、結晶粒が微細になる訳であ
る。双方とも触媒元素の添加濃度により、結晶核の発生
密度は変化するが、そのモード内での変化であり、どの
ような触媒元素濃度でも、非晶質ケイ素膜中の水素濃度
の変化によって決定的な違いが見られる。
【００４４】また、上記触媒元素の添加は、半導体への
影響を考えた場合、少ない方が良いのは勿論である。し
かし、上記触媒元素の添加が少ない場合は、図１０
(Ａ),(Ｂ)に見られるように、結晶性ケイ素膜において
未結晶化領域が残って、半導体素子の特性を低下させ
る。その未結晶化領域の残り方は非晶質ケイ素膜中の水
素濃度の違いにより大きく異なる。上記水素濃度の低い
図１０(Ａ)では、結晶粒が巨大な分、同レベルに大きな
領域で未結晶化領域が残る。不思議なことに、この未結
晶化領域内での結晶核の発生は全く見られない。一方、
上記水素濃度の高い図１０(Ｂ)では、結晶粒が微細で結
晶核の発生密度が高いため、図１０(Ａ)と面積的には同
じような割合で未結晶化領域が残ったとしても、その未
結晶化の個々は小さく、膜内に均一に分散する。単純に
結晶粒による不均一性だけでなく、このような未結晶化
領域の残り方も、半導体素子の特性ばらつきには大きく
影響する。特に、触媒元素を低く抑えたいような場合に
は、低い水素濃度では均一性の観点から不可能である。
これに対して、本発明が示す水素濃度３〜２５atomic％
の範囲内である場合には、少々未結晶化領域が残存して
いても、後続の加熱処理により結晶化されれば、素子特
性均一性の観点からは問題とはならない。
影響を考えた場合、少ない方が良いのは勿論である。し
かし、上記触媒元素の添加が少ない場合は、図１０
(Ａ),(Ｂ)に見られるように、結晶性ケイ素膜において
未結晶化領域が残って、半導体素子の特性を低下させ
る。その未結晶化領域の残り方は非晶質ケイ素膜中の水
素濃度の違いにより大きく異なる。上記水素濃度の低い
図１０(Ａ)では、結晶粒が巨大な分、同レベルに大きな
領域で未結晶化領域が残る。不思議なことに、この未結
晶化領域内での結晶核の発生は全く見られない。一方、
上記水素濃度の高い図１０(Ｂ)では、結晶粒が微細で結
晶核の発生密度が高いため、図１０(Ａ)と面積的には同
じような割合で未結晶化領域が残ったとしても、その未
結晶化の個々は小さく、膜内に均一に分散する。単純に
結晶粒による不均一性だけでなく、このような未結晶化
領域の残り方も、半導体素子の特性ばらつきには大きく
影響する。特に、触媒元素を低く抑えたいような場合に
は、低い水素濃度では均一性の観点から不可能である。
これに対して、本発明が示す水素濃度３〜２５atomic％
の範囲内である場合には、少々未結晶化領域が残存して
いても、後続の加熱処理により結晶化されれば、素子特
性均一性の観点からは問題とはならない。
【００４５】このような現象が現れるメカニズムは、は
っきりと分っていない。推測の域でしかないが、次のよ
うなメカニズムを考えている。上記触媒元素は、非晶質
ケイ素膜の結晶化前(昇温途中)に、非晶質ケイ素膜中に
すでにメタル状態で拡散している。これらメタル状態の
触媒元素が、非晶質ケイ素膜中で反応して、シリサイド
を形成する。そのシリサイド化した地点で非晶質ケイ素
膜の結晶化が進行する。以下、この結晶化において、非
晶質ケイ素膜中の水素濃度が、低い場合と高い場合とに
ついて説明する。
っきりと分っていない。推測の域でしかないが、次のよ
うなメカニズムを考えている。上記触媒元素は、非晶質
ケイ素膜の結晶化前(昇温途中)に、非晶質ケイ素膜中に
すでにメタル状態で拡散している。これらメタル状態の
触媒元素が、非晶質ケイ素膜中で反応して、シリサイド
を形成する。そのシリサイド化した地点で非晶質ケイ素
膜の結晶化が進行する。以下、この結晶化において、非
晶質ケイ素膜中の水素濃度が、低い場合と高い場合とに
ついて説明する。
【００４６】上記非晶質ケイ素膜中の水素濃度が低い場
合は、非晶質ケイ素膜における結晶核の発生形態から考
えても、添加された触媒元素が非晶質ケイ素膜中を移動
し、結晶化を引き起こすために、ある量以上の集まりが
あちらこちらで点々と形成される。そして、これらの集
まりが核となって巨大な結晶粒を形成する。したがっ
て、隣り合う核と核との間には触媒元素はほぼ存在して
おらず、そこでの新たな核発生は生じない。
合は、非晶質ケイ素膜における結晶核の発生形態から考
えても、添加された触媒元素が非晶質ケイ素膜中を移動
し、結晶化を引き起こすために、ある量以上の集まりが
あちらこちらで点々と形成される。そして、これらの集
まりが核となって巨大な結晶粒を形成する。したがっ
て、隣り合う核と核との間には触媒元素はほぼ存在して
おらず、そこでの新たな核発生は生じない。
【００４７】一方、上記非晶質ケイ素膜中の水素濃度が
高い場合は、水素が触媒元素の移動を防止していると思
われる。その結果、上記触媒元素は、添加されたもとの
状態のまま移動することなく、結晶化に寄与する。その
結果、非晶質ケイ素膜内に均一に結晶核が発生し、個々
の結晶核における触媒元素量は少ないため、大きく成長
することなく、微細な結晶粒が均一に形成される。
高い場合は、水素が触媒元素の移動を防止していると思
われる。その結果、上記触媒元素は、添加されたもとの
状態のまま移動することなく、結晶化に寄与する。その
結果、非晶質ケイ素膜内に均一に結晶核が発生し、個々
の結晶核における触媒元素量は少ないため、大きく成長
することなく、微細な結晶粒が均一に形成される。
【００４８】したがって、以上述べたように、本発明の
目的を達するためには、水素を含有する非晶質ケイ素膜
中の水素濃度は、３atomic％以上であることが必要であ
る。これに対して、水素濃度の上限は、非晶質ケイ素膜
の結晶化のための加熱処理において、多量の水素がケイ
素膜中より離脱することによるケイ素膜の膜はがれを最
低限起こさないことが条件となる。この観点から、水素
濃度は２５atomic％以下であることが望ましい。したが
って、上記非晶質ケイ素膜中の水素濃度を３〜２５atom
ic％の範囲内に設定することによって、微細な結晶粒が
均一に形成されるような結晶核発生を引き起こして、薄
膜トランジスタの特性ばらつきをより確実に低減でき
る。また、もし、上記非晶質ケイ素膜中の水素濃度が３
atomic％未満であると、巨大な結晶粒が形成されて、薄
膜トランジスタが粒界にわたって作製される場合があっ
て、薄膜トランジスタの特性ばらつきが大きくなる。ま
た、もし、上記非晶質ケイ素膜中の水素濃度が２５atom
ic％を越えると、多量の水素がケイ素膜中より離脱する
ことによる膜はがれを起こして、薄膜トランジスタの素
子特性に悪影響を及ぼす。
目的を達するためには、水素を含有する非晶質ケイ素膜
中の水素濃度は、３atomic％以上であることが必要であ
る。これに対して、水素濃度の上限は、非晶質ケイ素膜
の結晶化のための加熱処理において、多量の水素がケイ
素膜中より離脱することによるケイ素膜の膜はがれを最
低限起こさないことが条件となる。この観点から、水素
濃度は２５atomic％以下であることが望ましい。したが
って、上記非晶質ケイ素膜中の水素濃度を３〜２５atom
ic％の範囲内に設定することによって、微細な結晶粒が
均一に形成されるような結晶核発生を引き起こして、薄
膜トランジスタの特性ばらつきをより確実に低減でき
る。また、もし、上記非晶質ケイ素膜中の水素濃度が３
atomic％未満であると、巨大な結晶粒が形成されて、薄
膜トランジスタが粒界にわたって作製される場合があっ
て、薄膜トランジスタの特性ばらつきが大きくなる。ま
た、もし、上記非晶質ケイ素膜中の水素濃度が２５atom
ic％を越えると、多量の水素がケイ素膜中より離脱する
ことによる膜はがれを起こして、薄膜トランジスタの素
子特性に悪影響を及ぼす。
【００４９】請求項７の発明の半導体装置の製造方法
は、請求項４乃至６のうちのいずれか１つの半導体装置
の製造方法において、上記非晶質ケイ素膜は、加熱温度
４００℃以下のプラズマＣＶＤ法により作成することを
特徴としている。
は、請求項４乃至６のうちのいずれか１つの半導体装置
の製造方法において、上記非晶質ケイ素膜は、加熱温度
４００℃以下のプラズマＣＶＤ法により作成することを
特徴としている。
【００５０】上記請求項７の発明の半導体装置の製造方
法によれば、加熱温度４００℃以下のプラズＣＶＤ法で
非晶質ケイ素膜を作成することによって、非晶質ケイ素
膜中の水素濃度を上記所定の範囲内でかつ略均一に形成
することが可能である共に、大面積基板に対しても再現
性よく適用することが可能である。
法によれば、加熱温度４００℃以下のプラズＣＶＤ法で
非晶質ケイ素膜を作成することによって、非晶質ケイ素
膜中の水素濃度を上記所定の範囲内でかつ略均一に形成
することが可能である共に、大面積基板に対しても再現
性よく適用することが可能である。
【００５１】請求項８の発明の半導体装置の製造方法
は、請求項４乃至７のうちのいずれか１つの半導体装置
の製造方法において、上記触媒元素としてニッケル元素
を用いることを特徴としている。
は、請求項４乃至７のうちのいずれか１つの半導体装置
の製造方法において、上記触媒元素としてニッケル元素
を用いることを特徴としている。
【００５２】上記請求項８の発明の半導体装置の製造方
法によれば、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａ
ｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、ＡｌおよびＳｂのうちの一種または複
数種類の元素であれば、微量で結晶化助長の効果がある
が、特にニッケル(Ｎｉ)を用いた場合に最も顕著な結晶
化助長の効果を得られることが分った。この理由につい
ては、次のようなモデルが考えられる。上記ニッケル元
素は、単独では作用せず、非晶質ケイ素膜と結合してシ
リサイド化することで結晶成長に作用する。そのときの
結晶構造が、非晶質ケイ素膜の結晶化時に一種の鋳型の
ように作用し、非晶質ケイ素膜の結晶化を促すといった
モデルである。上記ニッケルは、２つのシリコン(Ｓｉ)
と反応して、ＮｉＳｉ2のシリサイドを形成する。この
ＮｉＳｉ2は螢石型の結晶構造を示し、その結晶構造
は、単結晶ケイ素のダイヤモンド構造と非常に類似した
ものである。しかも、上記ＮｉＳｉ2はその格子定数が
５.４０６Åであり、結晶シリコンのダイヤモンド構造
での格子定数５.４３０Åに非常に近い値を有する。し
たがって、上記ＮｉＳｉ2は、非晶質ケイ素膜を結晶化
させるための鋳型としては最高のものであって、非晶質
ケイ素膜の結晶化を最も助長することができる。
法によれば、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａ
ｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、ＡｌおよびＳｂのうちの一種または複
数種類の元素であれば、微量で結晶化助長の効果がある
が、特にニッケル(Ｎｉ)を用いた場合に最も顕著な結晶
化助長の効果を得られることが分った。この理由につい
ては、次のようなモデルが考えられる。上記ニッケル元
素は、単独では作用せず、非晶質ケイ素膜と結合してシ
リサイド化することで結晶成長に作用する。そのときの
結晶構造が、非晶質ケイ素膜の結晶化時に一種の鋳型の
ように作用し、非晶質ケイ素膜の結晶化を促すといった
モデルである。上記ニッケルは、２つのシリコン(Ｓｉ)
と反応して、ＮｉＳｉ2のシリサイドを形成する。この
ＮｉＳｉ2は螢石型の結晶構造を示し、その結晶構造
は、単結晶ケイ素のダイヤモンド構造と非常に類似した
ものである。しかも、上記ＮｉＳｉ2はその格子定数が
５.４０６Åであり、結晶シリコンのダイヤモンド構造
での格子定数５.４３０Åに非常に近い値を有する。し
たがって、上記ＮｉＳｉ2は、非晶質ケイ素膜を結晶化
させるための鋳型としては最高のものであって、非晶質
ケイ素膜の結晶化を最も助長することができる。
【００５３】請求項９の発明の半導体装置の製造方法
は、請求項８の半導体装置の製造方法において、上記ニ
ッケル元素を非晶質ケイ素膜の表面または上記基板の表
面に添加した後、その表面のニッケル濃度は１×１０12
〜５×１０13atoms／cm2の範囲内であることを特徴とし
ている。
は、請求項８の半導体装置の製造方法において、上記ニ
ッケル元素を非晶質ケイ素膜の表面または上記基板の表
面に添加した後、その表面のニッケル濃度は１×１０12
〜５×１０13atoms／cm2の範囲内であることを特徴とし
ている。
【００５４】上記請求項９の発明の半導体装置の製造方
法によれば、非晶質ケイ素膜の表面あるいは基板の表面
に添加した後の表面のニッケル濃度は、１×１０12〜５
×１０13atoms／cm2となるように添加することによっ
て、良好な結晶性のケイ素膜を形成する上で望ましいこ
とが分った。
法によれば、非晶質ケイ素膜の表面あるいは基板の表面
に添加した後の表面のニッケル濃度は、１×１０12〜５
×１０13atoms／cm2となるように添加することによっ
て、良好な結晶性のケイ素膜を形成する上で望ましいこ
とが分った。
【００５５】また、もし、上記ニッケル濃度が１×１０
12atoms／cm2未満であると、１×１０12atoms／cm2以上
が結晶化を引き起こす最低限の濃度であるから、非晶質
ケイ素膜は結晶化しない。
12atoms／cm2未満であると、１×１０12atoms／cm2以上
が結晶化を引き起こす最低限の濃度であるから、非晶質
ケイ素膜は結晶化しない。
【００５６】また、もし、上記ニッケル濃度が５×１０
13atoms／cm2を越えると、結晶粒界に残存するニッケル
の影響が大きくなり、半導体素子特性に悪影響を及ぼ
す。具体的には、薄膜トランジスタにおいてオフ動作時
のリーク電流が増大し、薄膜トランジスタの特性がばら
つくようになる。
13atoms／cm2を越えると、結晶粒界に残存するニッケル
の影響が大きくなり、半導体素子特性に悪影響を及ぼ
す。具体的には、薄膜トランジスタにおいてオフ動作時
のリーク電流が増大し、薄膜トランジスタの特性がばら
つくようになる。
【００５７】請求項１０の発明の半導体装置の製造方法
は、請求項８または９の半導体装置の製造方法におい
て、上記ニッケル元素を上記非晶質ケイ素膜の表面また
は上記基板の表面に添加する工程は、ニッケルの溶液を
上記非晶質ケイ素膜の表面または上記基板の表面にスピ
ンコートすることにより行うことを特徴としている。
は、請求項８または９の半導体装置の製造方法におい
て、上記ニッケル元素を上記非晶質ケイ素膜の表面また
は上記基板の表面に添加する工程は、ニッケルの溶液を
上記非晶質ケイ素膜の表面または上記基板の表面にスピ
ンコートすることにより行うことを特徴としている。
【００５８】上記請求項１０の発明の半導体装置の製造
方法によれば、上記非晶質ケイ素膜の表面または基板の
表面にニッケル元素を添加する方法としては、ニッケル
の溶液を非晶質ケイ素膜の表面または基板の表面にスピ
ンコートする方法が有効である。この方法では、ニッケ
ルを溶かし込んだ溶液を用いてスピンコートすることに
よって、溶液中のニッケル濃度をコントロールして、非
晶質ケイ素膜の表面または基板の表面へのニッケル導入
量の極微量制御が可能となる。
方法によれば、上記非晶質ケイ素膜の表面または基板の
表面にニッケル元素を添加する方法としては、ニッケル
の溶液を非晶質ケイ素膜の表面または基板の表面にスピ
ンコートする方法が有効である。この方法では、ニッケ
ルを溶かし込んだ溶液を用いてスピンコートすることに
よって、溶液中のニッケル濃度をコントロールして、非
晶質ケイ素膜の表面または基板の表面へのニッケル導入
量の極微量制御が可能となる。
【００５９】また、上記方法におけるニッケルを溶かし
込んだ溶液における溶質としては、ニッケルの酢酸塩ま
たは硝酸塩を用い、溶媒としてはエタノールやイソプロ
ピルアルコール(ＩＰＡ)等のアルコール系を用いること
が望ましい。このような溶質と溶媒とからなる溶液を用
いることで、非晶質ケイ素膜全面において安定した結晶
成長を得ることができる。また、特に液晶等の大型基板
において、基板全面にわたる膜質の優れた均一性を得る
ことができる。
込んだ溶液における溶質としては、ニッケルの酢酸塩ま
たは硝酸塩を用い、溶媒としてはエタノールやイソプロ
ピルアルコール(ＩＰＡ)等のアルコール系を用いること
が望ましい。このような溶質と溶媒とからなる溶液を用
いることで、非晶質ケイ素膜全面において安定した結晶
成長を得ることができる。また、特に液晶等の大型基板
において、基板全面にわたる膜質の優れた均一性を得る
ことができる。
【００６０】請求項１１の発明の半導体装置の製造方法
は、請求項８または９のうちのいずれか１つの半導体装
置の製造方法において、上記ニッケル元素を非晶質ケイ
素膜の表面または上記基板の表面に添加する工程は、上
記ニッケル元素を低電圧にてＤＣスパッタリングするこ
とにより行うことを特徴としている。
は、請求項８または９のうちのいずれか１つの半導体装
置の製造方法において、上記ニッケル元素を非晶質ケイ
素膜の表面または上記基板の表面に添加する工程は、上
記ニッケル元素を低電圧にてＤＣスパッタリングするこ
とにより行うことを特徴としている。
【００６１】上記請求項１１の発明の半導体装置の製造
方法によれば、非晶質ケイ素膜の表面または基板の表面
にニッケルを低電圧にてＤＣスパッタリングで添加する
ことによって、低濃度微量制御という観点からは上記の
スピンコート法には劣るが、均一性が非常によく、ま
た、パーティクル等が結晶成長の不均一性の原因になり
にくい。
方法によれば、非晶質ケイ素膜の表面または基板の表面
にニッケルを低電圧にてＤＣスパッタリングで添加する
ことによって、低濃度微量制御という観点からは上記の
スピンコート法には劣るが、均一性が非常によく、ま
た、パーティクル等が結晶成長の不均一性の原因になり
にくい。
【００６２】なお、ここであえて『成膜』ではなく『添
加』と表現するのは、膜として形成されないほどの量の
極微量のスパッタリングだからである。
加』と表現するのは、膜として形成されないほどの量の
極微量のスパッタリングだからである。
【００６３】請求項１２の発明の半導体装置の製造方法
は、請求項４乃至１１のうちのいずれか１つに記載の半
導体装置の製造方法において、上記非晶質ケイ素膜を結
晶化する加熱処理は、上記非晶質ケイ素膜中の過剰水素
を離脱させるための第１ステップと、上記非結晶ケイ素
膜の結晶成長を目的とした第２ステップとを有すること
を特徴としている。
は、請求項４乃至１１のうちのいずれか１つに記載の半
導体装置の製造方法において、上記非晶質ケイ素膜を結
晶化する加熱処理は、上記非晶質ケイ素膜中の過剰水素
を離脱させるための第１ステップと、上記非結晶ケイ素
膜の結晶成長を目的とした第２ステップとを有すること
を特徴としている。
【００６４】上記請求項１２の発明の半導体装置の製造
方法によれば、水素を含む非晶質ケイ素膜を結晶化させ
るための加熱処理としては、非晶質ケイ素膜中の過剰水
素を離脱させるための第１ステップの加熱処理と、その
非晶質ケイ素膜中の結晶成長を目的とする第２ステップ
の加熱処理との２ステップで行われることが望ましい。
この理由は、上記第１ステップの加熱処理を行った後、
結晶化を目的とする第２ステップの加熱処理を行うこと
によって、結晶化を目的とする加熱処理をいきなり行っ
た場合に発生する膜はがれをなくすことが可能になる。
方法によれば、水素を含む非晶質ケイ素膜を結晶化させ
るための加熱処理としては、非晶質ケイ素膜中の過剰水
素を離脱させるための第１ステップの加熱処理と、その
非晶質ケイ素膜中の結晶成長を目的とする第２ステップ
の加熱処理との２ステップで行われることが望ましい。
この理由は、上記第１ステップの加熱処理を行った後、
結晶化を目的とする第２ステップの加熱処理を行うこと
によって、結晶化を目的とする加熱処理をいきなり行っ
た場合に発生する膜はがれをなくすことが可能になる。
【００６５】ここで、上記非晶質ケイ素膜中の水素を抜
いて結晶化させることは、一見本発明の主旨から矛盾す
るようにも思われるが、本発明では触媒元素を添加する
段階での非晶質ケイ素膜の水素濃度が重要であり、触媒
元素添加後に脱水素処理を行うことは問題とはならな
い。この理由ははっきりとは分かっていないが、実験結
果からも、触媒元素添加後に脱水素処理を行うことは問
題とはならないという事実が得られている。
いて結晶化させることは、一見本発明の主旨から矛盾す
るようにも思われるが、本発明では触媒元素を添加する
段階での非晶質ケイ素膜の水素濃度が重要であり、触媒
元素添加後に脱水素処理を行うことは問題とはならな
い。この理由ははっきりとは分かっていないが、実験結
果からも、触媒元素添加後に脱水素処理を行うことは問
題とはならないという事実が得られている。
【００６６】請求項１３の発明の半導体装置の製造方法
は、請求項１２の半導体装置の製造方法において、上記
第１ステップの加熱処理は４５０℃〜５３０℃の範囲内
で行うと共に、上記第２ステップの加熱処理は５３０℃
〜６５０℃の範囲内で行うことを特徴としている。
は、請求項１２の半導体装置の製造方法において、上記
第１ステップの加熱処理は４５０℃〜５３０℃の範囲内
で行うと共に、上記第２ステップの加熱処理は５３０℃
〜６５０℃の範囲内で行うことを特徴としている。
【００６７】上記請求項１３の発明の半導体装置の製造
方法によれば、上記第１ステップの加熱処理は、４５０
℃〜５３０℃の範囲内で行われることが、非晶質ケイ素
膜の膜中水素濃度を低減させる上で望ましい。この理由
は、水素とシリコンの結合エネルギから考えても、実験
事実からも、４００〜４５０℃がその境界であり、４５
０℃以上の温度でないと実際には有効な脱水素効果は得
られない。つまり、もし、上記第１ステップの加熱処理
が４５０℃未満であると、水素を含む非晶質ケイ素膜に
対して有効な脱水素効果は得られない。また、もし、上
記第１ステップの加熱処理が５３０℃より高くなると、
脱水素速度が速まって、ケイ素膜の膜はがれが起こり易
くなる。その上、もし、上記第１ステップの加熱処理が
５３０℃より高い温度になると、触媒元素の効果により
非晶質ケイ素膜の結晶化が始まり出すため、第１ステッ
プの温度は５３０℃以下である必要がある。したがっ
て、上記第１ステップの加熱処理は、ゆっくりと十分
に、非晶質ケイ素膜の水素を離脱させる必要がある。
方法によれば、上記第１ステップの加熱処理は、４５０
℃〜５３０℃の範囲内で行われることが、非晶質ケイ素
膜の膜中水素濃度を低減させる上で望ましい。この理由
は、水素とシリコンの結合エネルギから考えても、実験
事実からも、４００〜４５０℃がその境界であり、４５
０℃以上の温度でないと実際には有効な脱水素効果は得
られない。つまり、もし、上記第１ステップの加熱処理
が４５０℃未満であると、水素を含む非晶質ケイ素膜に
対して有効な脱水素効果は得られない。また、もし、上
記第１ステップの加熱処理が５３０℃より高くなると、
脱水素速度が速まって、ケイ素膜の膜はがれが起こり易
くなる。その上、もし、上記第１ステップの加熱処理が
５３０℃より高い温度になると、触媒元素の効果により
非晶質ケイ素膜の結晶化が始まり出すため、第１ステッ
プの温度は５３０℃以下である必要がある。したがっ
て、上記第１ステップの加熱処理は、ゆっくりと十分
に、非晶質ケイ素膜の水素を離脱させる必要がある。
【００６８】また、上記第２ステップの加熱処理は５３
０℃〜６５０℃の範囲内で行われることが、非晶質ケイ
素膜を結晶化させる上で望ましい。この非晶質ケイ素膜
の結晶化を引き起こす温度として、５３０℃以上である
必要がある。つまり、もし、上記第２ステップの温度が
５３０℃未満であると、非晶質ケイ素膜を結晶化できな
い。しかし、あまりにも温度が高いと、結晶化のスピー
ドが速すぎるため、転位等の結晶欠陥が多発する。この
ため、上記第２ステップの上限は６５０℃程度になる。
つまり、もし、上記第２ステップの加熱処理が６５０℃
を越えると、転位等の結晶欠陥が多発してしまう。
０℃〜６５０℃の範囲内で行われることが、非晶質ケイ
素膜を結晶化させる上で望ましい。この非晶質ケイ素膜
の結晶化を引き起こす温度として、５３０℃以上である
必要がある。つまり、もし、上記第２ステップの温度が
５３０℃未満であると、非晶質ケイ素膜を結晶化できな
い。しかし、あまりにも温度が高いと、結晶化のスピー
ドが速すぎるため、転位等の結晶欠陥が多発する。この
ため、上記第２ステップの上限は６５０℃程度になる。
つまり、もし、上記第２ステップの加熱処理が６５０℃
を越えると、転位等の結晶欠陥が多発してしまう。
【００６９】請求項１４の発明の半導体装置の製造方法
は、請求項４乃至１３のうちのいずれか１つの半導体装
置の製造方法において、上記非晶質ケイ素膜を加熱処理
により結晶化した後、その結晶化したケイ素膜中に残存
する上記触媒元素の大部分を、半導体素子を形成する領
域以外の領域に移動させる工程を有することを特徴とし
ている。
は、請求項４乃至１３のうちのいずれか１つの半導体装
置の製造方法において、上記非晶質ケイ素膜を加熱処理
により結晶化した後、その結晶化したケイ素膜中に残存
する上記触媒元素の大部分を、半導体素子を形成する領
域以外の領域に移動させる工程を有することを特徴とし
ている。
【００７０】本発明の半導体装置の製造方法は、触媒元
素により非晶質ケイ素膜の結晶化を行うことを大きな特
徴としているが、極微量の添加とはいえ、このような金
属類の元素が半導体膜中に存在すること自体あまり好ま
しいものではない。
素により非晶質ケイ素膜の結晶化を行うことを大きな特
徴としているが、極微量の添加とはいえ、このような金
属類の元素が半導体膜中に存在すること自体あまり好ま
しいものではない。
【００７１】したがって、上記請求項１４の発明の半導
体装置の製造方法は、触媒元素を非晶質ケイ素膜の結晶
化処理に利用した後、上記ケイ素膜中に残存する触媒元
素の大部分を、半導体素子形成領域以外の領域に移動さ
せる工程を有することによって、触媒元素による半導体
素子への悪影響を防止できる。
体装置の製造方法は、触媒元素を非晶質ケイ素膜の結晶
化処理に利用した後、上記ケイ素膜中に残存する触媒元
素の大部分を、半導体素子形成領域以外の領域に移動さ
せる工程を有することによって、触媒元素による半導体
素子への悪影響を防止できる。
【００７２】請求項１５の発明の半導体装置の製造方法
は、請求項４乃至１４のうちのいずれか１つの半導体装
置の製造方法において、上記非晶質ケイ素膜を加熱処理
により結晶化した後、その結晶化したケイ素膜にレーザ
光を照射して、上記ケイ素膜の結晶性をさらに助長する
工程を有することを特徴としている。
は、請求項４乃至１４のうちのいずれか１つの半導体装
置の製造方法において、上記非晶質ケイ素膜を加熱処理
により結晶化した後、その結晶化したケイ素膜にレーザ
光を照射して、上記ケイ素膜の結晶性をさらに助長する
工程を有することを特徴としている。
【００７３】上記請求項１５の発明の半導体装置の製造
方法によれば、触媒元素により結晶化されたケイ素膜の
結晶性をより向上させ、半導体装置の性能、特に電流駆
動能力をより向上させる方法としては、水素を含む非晶
質ケイ素膜を加熱処理で結晶化させた後、その結晶化し
たケイ素膜にレーザ光を照射して、そのケイ素膜の結晶
性をさらに助長する方法が有効である。その理由を以下
で説明する。
方法によれば、触媒元素により結晶化されたケイ素膜の
結晶性をより向上させ、半導体装置の性能、特に電流駆
動能力をより向上させる方法としては、水素を含む非晶
質ケイ素膜を加熱処理で結晶化させた後、その結晶化し
たケイ素膜にレーザ光を照射して、そのケイ素膜の結晶
性をさらに助長する方法が有効である。その理由を以下
で説明する。
【００７４】上記結晶化したケイ素膜にレーザ等の強光
を照射した場合、結晶性ケイ素膜と非晶質ケイ素膜との
融点の相違から結晶粒界部が集中的に処理される訳であ
るが、通常の固相成長法で形成した結晶性ケイ素膜で
は、結晶構造が双晶状態であるため、強光照射後も結晶
粒内部は双晶欠陥として残る。それに対して、上記触媒
元素によって結晶化された結晶性ケイ素膜は、柱状結晶
で形成されていて、その結晶性ケイ素膜の内部は単結晶
状態であるため、強光の照射により結晶粒界部が処理さ
れると全面にわたって単結晶状態に近い良質の結晶性ケ
イ素膜が得られる。つまり、結晶性の観点から、水素を
含む非晶質ケイ素膜を加熱処理で結晶化させた後、その
結晶化したケイ素膜にレーザ光を照射し、そのケイ素膜
の結晶性をさらに助長する方法の有効性は非常に高い。
また、元々結晶性を有するケイ素膜に対してレーザ照射
を行うのであるから、非晶質ケイ素膜に直接レーザ照射
し結晶化する方法とは異なり、レーザ照射のばらつきは
大きく緩和され、均一性上の問題も生じない。
を照射した場合、結晶性ケイ素膜と非晶質ケイ素膜との
融点の相違から結晶粒界部が集中的に処理される訳であ
るが、通常の固相成長法で形成した結晶性ケイ素膜で
は、結晶構造が双晶状態であるため、強光照射後も結晶
粒内部は双晶欠陥として残る。それに対して、上記触媒
元素によって結晶化された結晶性ケイ素膜は、柱状結晶
で形成されていて、その結晶性ケイ素膜の内部は単結晶
状態であるため、強光の照射により結晶粒界部が処理さ
れると全面にわたって単結晶状態に近い良質の結晶性ケ
イ素膜が得られる。つまり、結晶性の観点から、水素を
含む非晶質ケイ素膜を加熱処理で結晶化させた後、その
結晶化したケイ素膜にレーザ光を照射し、そのケイ素膜
の結晶性をさらに助長する方法の有効性は非常に高い。
また、元々結晶性を有するケイ素膜に対してレーザ照射
を行うのであるから、非晶質ケイ素膜に直接レーザ照射
し結晶化する方法とは異なり、レーザ照射のばらつきは
大きく緩和され、均一性上の問題も生じない。
【００７５】また、このとき使用されるレーザ光として
は波長４００nm以下であれば、ケイ素膜に対する吸収係
数が極めて高く、ガラス等の基板に熱的ダメージを与え
ることなく、ケイ素膜のみを瞬時に加熱することができ
る。特に波長３０８nmのＸｅＣｌエキシマレーザ光は出
力が大きいため、基板照射時のビームサイズを大きくで
き、大面積基板に対応しやすく、また出力も比較的安定
しており、量産装置に適用する上で最も望ましい。ま
た、上記レーザ光を用いて、ケイ素膜の表面に対して、
上記レーザ光の照射エネルギ密度が２００〜４５０ｍＪ
／cm2となるようにして、照射工程を行うことで、触媒
元素により結晶化されたケイ素膜の結晶性が助長され、
非常に高品質な結晶性ケイ素膜が得られる。また、ここ
でレーザ光の照射エネルギ密度が２００ｍＪ／cm2より
小さければ、ケイ素膜はほとんど溶融されず、十分な結
晶性助長が図れない。また、４５０ｍＪ／cm2よりも大
きければ、触媒元素により得られた結晶性が完全に失わ
れ、すなわち、リセットされてしまい、従来のレーザ結
晶化における不均一性の問題点が発生する。
は波長４００nm以下であれば、ケイ素膜に対する吸収係
数が極めて高く、ガラス等の基板に熱的ダメージを与え
ることなく、ケイ素膜のみを瞬時に加熱することができ
る。特に波長３０８nmのＸｅＣｌエキシマレーザ光は出
力が大きいため、基板照射時のビームサイズを大きくで
き、大面積基板に対応しやすく、また出力も比較的安定
しており、量産装置に適用する上で最も望ましい。ま
た、上記レーザ光を用いて、ケイ素膜の表面に対して、
上記レーザ光の照射エネルギ密度が２００〜４５０ｍＪ
／cm2となるようにして、照射工程を行うことで、触媒
元素により結晶化されたケイ素膜の結晶性が助長され、
非常に高品質な結晶性ケイ素膜が得られる。また、ここ
でレーザ光の照射エネルギ密度が２００ｍＪ／cm2より
小さければ、ケイ素膜はほとんど溶融されず、十分な結
晶性助長が図れない。また、４５０ｍＪ／cm2よりも大
きければ、触媒元素により得られた結晶性が完全に失わ
れ、すなわち、リセットされてしまい、従来のレーザ結
晶化における不均一性の問題点が発生する。
【００７６】請求項１６の発明の半導体装置の製造方法
は、請求項４乃至１４のうちのいずれか１つの半導体装
置の製造方法において、上記非晶質ケイ素膜を加熱処理
により結晶化した後、その結晶化したケイ素膜に対して
酸化雰囲気中にて上記加熱処理の温度よりも高温で加熱
処理を行って、上記ケイ素膜の結晶性をさらに助長する
工程を有することを特徴としている。
は、請求項４乃至１４のうちのいずれか１つの半導体装
置の製造方法において、上記非晶質ケイ素膜を加熱処理
により結晶化した後、その結晶化したケイ素膜に対して
酸化雰囲気中にて上記加熱処理の温度よりも高温で加熱
処理を行って、上記ケイ素膜の結晶性をさらに助長する
工程を有することを特徴としている。
【００７７】上記請求項１６の発明の半導体装置の製造
方法によれば、触媒元素により結晶化されたケイ素膜の
結晶性をより向上し、半導体装置の性能、特に電流駆動
能力をより向上させるその他の方法としては水素を含む
非晶質ケイ素膜を加熱処理により結晶化させた後、その
加熱処理の温度よりも高温かつ酸化雰囲気中にて加熱処
理を行い、その結晶性をさらに助長する方法も有効であ
る。上記触媒元素により結晶化されたケイ素膜に対し
て、高温(例えば８００℃〜１１００℃)で酸化雰囲気に
て加熱処理を行うと、酸化作用により生じる過飽和Ｓｉ
原子がケイ素膜中へ供給される。その結果、その過飽和
Ｓｉ原子が、ケイ素膜中の結晶欠陥(特に不対結合手；
ダングリングボンド)に入り込み、欠陥を消滅させるこ
とができる。したがって、上記触媒元素により結晶化さ
れたケイ素膜中の欠陥密度を大きく低減すると共に、移
動度が大幅に向上して、半導体装置の性能は飛躍的に向
上させることができる。
方法によれば、触媒元素により結晶化されたケイ素膜の
結晶性をより向上し、半導体装置の性能、特に電流駆動
能力をより向上させるその他の方法としては水素を含む
非晶質ケイ素膜を加熱処理により結晶化させた後、その
加熱処理の温度よりも高温かつ酸化雰囲気中にて加熱処
理を行い、その結晶性をさらに助長する方法も有効であ
る。上記触媒元素により結晶化されたケイ素膜に対し
て、高温(例えば８００℃〜１１００℃)で酸化雰囲気に
て加熱処理を行うと、酸化作用により生じる過飽和Ｓｉ
原子がケイ素膜中へ供給される。その結果、その過飽和
Ｓｉ原子が、ケイ素膜中の結晶欠陥(特に不対結合手；
ダングリングボンド)に入り込み、欠陥を消滅させるこ
とができる。したがって、上記触媒元素により結晶化さ
れたケイ素膜中の欠陥密度を大きく低減すると共に、移
動度が大幅に向上して、半導体装置の性能は飛躍的に向
上させることができる。
【００７８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体装置および
その製造方法を図示の実施の形態により詳細に説明す
る。
その製造方法を図示の実施の形態により詳細に説明す
る。
【００７９】(第１実施形態)本発明の第１実施形態の半
導体装置およびその製造方法について説明する。この第
１実施形態では、ガラス基板上にＮ型ＴＦＴを作製する
際の工程において、本発明を利用した場合についての説
明を行う。本実施形態のＮ型ＴＦＴは、アクティブマト
リクス型の液晶表示装置のドライバー回路や画素部分は
勿論、薄膜集積回路を構成する素子としても利用するこ
とができる。そこで、本実施形態では、それらの代表と
して、基板上に数十万から数百万のＮ型ＴＦＴを特に均
一に作製する必要がある液晶表示装置用アクティブマト
リクス基板の画素駆動用のＴＦＴを例にとって説明を行
う。
導体装置およびその製造方法について説明する。この第
１実施形態では、ガラス基板上にＮ型ＴＦＴを作製する
際の工程において、本発明を利用した場合についての説
明を行う。本実施形態のＮ型ＴＦＴは、アクティブマト
リクス型の液晶表示装置のドライバー回路や画素部分は
勿論、薄膜集積回路を構成する素子としても利用するこ
とができる。そこで、本実施形態では、それらの代表と
して、基板上に数十万から数百万のＮ型ＴＦＴを特に均
一に作製する必要がある液晶表示装置用アクティブマト
リクス基板の画素駆動用のＴＦＴを例にとって説明を行
う。
【００８０】図１は、第１実施形態のアクティブマトリ
クス基板の画素駆動用のＴＦＴの作製工程を示す図であ
り、(Ａ)から(Ｅ)の順に作製工程が順次進行する。ま
た、図２乃至６は、上記ＴＦＴの作製工程の概要を示す
平面図である。実際には前述のように数十万個以上のＴ
ＦＴにより構成されるが、図２では３行×４列の１２個
のＴＦＴに簡略して説明を行う。
クス基板の画素駆動用のＴＦＴの作製工程を示す図であ
り、(Ａ)から(Ｅ)の順に作製工程が順次進行する。ま
た、図２乃至６は、上記ＴＦＴの作製工程の概要を示す
平面図である。実際には前述のように数十万個以上のＴ
ＦＴにより構成されるが、図２では３行×４列の１２個
のＴＦＴに簡略して説明を行う。
【００８１】上記ＴＦＴは次のように製造する。
【００８２】(１) まず、図１(Ａ)に示すように、ガラ
ス基板１０１上に例えばスパッタリング法によって厚さ
３００〜５００nm程度の酸化ケイ素からなる下地膜１０
２を形成する。この下地膜１０２は、ガラス基板１０１
からの不純物の拡散を防ぐために設けている。
ス基板１０１上に例えばスパッタリング法によって厚さ
３００〜５００nm程度の酸化ケイ素からなる下地膜１０
２を形成する。この下地膜１０２は、ガラス基板１０１
からの不純物の拡散を防ぐために設けている。
【００８３】(２) 次に、プラズマＣＶＤ法によって、
好ましくは基板加熱温度を４００℃以下例えば３００℃
に設定して、厚さ２０〜８０nm例えば３０nmの真性(Ｉ
型)の非晶質ケイ素(ａ−Ｓｉ)膜１０３を成膜する。
好ましくは基板加熱温度を４００℃以下例えば３００℃
に設定して、厚さ２０〜８０nm例えば３０nmの真性(Ｉ
型)の非晶質ケイ素(ａ−Ｓｉ)膜１０３を成膜する。
【００８４】詳しくは、装置としては平行平板式のプラ
ズマＣＶＤ装置を用い、材料ガスとしてはＳｉＨ4ガス
とＨ2ガスを用いている。そして、ＲＦパワー(高周波電
力)の電力密度を１０〜１００ｍＷ／cm2例えば８０ｍＷ
／cm2と低めに設定して、デポレートは５０nm／min程度
でａ−Ｓｉ膜１０３を成膜している。このａ−Ｓｉ膜１
０３中の水素濃度は１０〜１５atomic％になっている。
このａ−Ｓｉ膜１０３中の水素濃度が１０〜１５atomic
％の範囲内であるので、微細な結晶粒が均一に形成され
るような結晶核発生を引き起こして、良好な結晶性のケ
イ素膜を作製することができる。また、もし、上記ａ−
Ｓｉ膜１０３中の水素濃度が３atomic％未満であると、
後の加熱処理で巨大な結晶粒が形成されて、このａ−Ｓ
ｉ膜１０３を結晶化させたケイ素膜を活性領域として形
成するＴＦＴの特性ばらつきが大きくなる。また、も
し、上記ａ−Ｓｉ膜１０３中の水素濃度が２５atomic％
を越えると、そのａ−Ｓｉ膜１０３に加熱処理を施す
と、多量の水素がケイ素膜中より離脱することによって
発生する膜はがれを起こして、ＴＦＴの素子特性に悪影
響を及ぼす。
ズマＣＶＤ装置を用い、材料ガスとしてはＳｉＨ4ガス
とＨ2ガスを用いている。そして、ＲＦパワー(高周波電
力)の電力密度を１０〜１００ｍＷ／cm2例えば８０ｍＷ
／cm2と低めに設定して、デポレートは５０nm／min程度
でａ−Ｓｉ膜１０３を成膜している。このａ−Ｓｉ膜１
０３中の水素濃度は１０〜１５atomic％になっている。
このａ−Ｓｉ膜１０３中の水素濃度が１０〜１５atomic
％の範囲内であるので、微細な結晶粒が均一に形成され
るような結晶核発生を引き起こして、良好な結晶性のケ
イ素膜を作製することができる。また、もし、上記ａ−
Ｓｉ膜１０３中の水素濃度が３atomic％未満であると、
後の加熱処理で巨大な結晶粒が形成されて、このａ−Ｓ
ｉ膜１０３を結晶化させたケイ素膜を活性領域として形
成するＴＦＴの特性ばらつきが大きくなる。また、も
し、上記ａ−Ｓｉ膜１０３中の水素濃度が２５atomic％
を越えると、そのａ−Ｓｉ膜１０３に加熱処理を施す
と、多量の水素がケイ素膜中より離脱することによって
発生する膜はがれを起こして、ＴＦＴの素子特性に悪影
響を及ぼす。
【００８５】このように、加熱温度４００℃以下のプラ
ズＣＶＤ法でａ−Ｓｉ膜１０３を作成することによっ
て、ａ−Ｓｉ膜１０３中の水素濃度を１０〜１５atomic
％でかつ略均一に形成することが可能である共に、大面
積基板に対しても再現性よく適用することも可能にな
る。
ズＣＶＤ法でａ−Ｓｉ膜１０３を作成することによっ
て、ａ−Ｓｉ膜１０３中の水素濃度を１０〜１５atomic
％でかつ略均一に形成することが可能である共に、大面
積基板に対しても再現性よく適用することも可能にな
る。
【００８６】(３) 次に、上記ａ−Ｓｉ膜１０３の表面
上に、スピナーにより微量のニッケル１０４を添加す
る。このニッケル１０４の微量添加は、ニッケルを溶か
した溶液をａ−Ｓｉ膜１０３上に保持して、スピナーに
より溶液をガラス基板１０１上に均一に延ばして乾燥さ
せることにより行う。また、上記溶液の溶質としては酢
酸ニッケルを用い、溶媒としてはエタノールを用いて、
その溶質と溶媒とからなる溶液中のニッケル濃度を２pp
mになるようにした。このように、ニッケルを溶かし込
んだ溶液を用いて、その溶液をａ−Ｓｉ膜１０３上にス
ピンコートする場合、溶液中のニッケル濃度を制御し
て、ａ−Ｓｉ膜１０３の表面へのニッケル１０４の導入
量を極微量に制御することが可能になる。
上に、スピナーにより微量のニッケル１０４を添加す
る。このニッケル１０４の微量添加は、ニッケルを溶か
した溶液をａ−Ｓｉ膜１０３上に保持して、スピナーに
より溶液をガラス基板１０１上に均一に延ばして乾燥さ
せることにより行う。また、上記溶液の溶質としては酢
酸ニッケルを用い、溶媒としてはエタノールを用いて、
その溶質と溶媒とからなる溶液中のニッケル濃度を２pp
mになるようにした。このように、ニッケルを溶かし込
んだ溶液を用いて、その溶液をａ−Ｓｉ膜１０３上にス
ピンコートする場合、溶液中のニッケル濃度を制御し
て、ａ−Ｓｉ膜１０３の表面へのニッケル１０４の導入
量を極微量に制御することが可能になる。
【００８７】また、このようにして添加されたａ−Ｓｉ
膜１０３表面上のニッケル濃度を全反射蛍光Ｘ線分析
(ＴＲＸＲＦ)法により測定すると、８×１０12atoms／c
m2程度であった。このニッケル濃度は、良好な結晶性の
ケイ素膜を形成する上で望ましい。また、もし、上記ニ
ッケル濃度が１×１０12atoms／cm2未満であると、１×
１０12atoms／cm2以上が結晶化を引き起こす最低限の濃
度であるから、ａ−Ｓｉ膜１０３は結晶化しない。ま
た、もし、上記ニッケル濃度が５×１０13atoms／cm2を
越えると、結晶粒界に残存するニッケルの影響が大きく
なり、半導体素子特性に悪影響がある。具体的には、薄
膜トランジスタにおいてオフ動作時のリーク電流が増大
し、ＴＦＴの特性がばらつくようになる。
膜１０３表面上のニッケル濃度を全反射蛍光Ｘ線分析
(ＴＲＸＲＦ)法により測定すると、８×１０12atoms／c
m2程度であった。このニッケル濃度は、良好な結晶性の
ケイ素膜を形成する上で望ましい。また、もし、上記ニ
ッケル濃度が１×１０12atoms／cm2未満であると、１×
１０12atoms／cm2以上が結晶化を引き起こす最低限の濃
度であるから、ａ−Ｓｉ膜１０３は結晶化しない。ま
た、もし、上記ニッケル濃度が５×１０13atoms／cm2を
越えると、結晶粒界に残存するニッケルの影響が大きく
なり、半導体素子特性に悪影響がある。具体的には、薄
膜トランジスタにおいてオフ動作時のリーク電流が増大
し、ＴＦＴの特性がばらつくようになる。
【００８８】(４) 次に、不活性雰囲気、例えば窒素雰
囲気等において、４５０〜５３０℃で第１ステップの加
熱処理を１〜２時間行ってａ−Ｓｉ膜１０３の過剰水素
を離脱させた後、５３０〜６５０℃で第２ステップの加
熱処理を２〜８時間行ってａ−Ｓｉ膜１０３を結晶化さ
せる。本実施形態では、一例として５００℃,１時間で
第１ステップの加熱処理を行った後、５７０℃,４時間
で第２ステップの加熱処理を行っている。この第１ステ
ップおよび第２ステップの加熱処理において、ａ−Ｓｉ
膜１０３の表面に添加されたニッケル１０４のシリサイ
ド化が起こり、そのシリサイド化したニッケル１０４を
核としてａ−Ｓｉ膜１０３の結晶化が進行して、図１
(Ｂ)に示す結晶性ケイ素膜１０３ａが形成される。ここ
で形成された結晶性ケイ素膜１０３ａの結晶平均粒径
は、１〜１.５μｍ程度であった。この結晶粒径の結晶
性ケイ素膜１０３ａを活性領域とするＴＦＴの特性ばら
つきは低くなる。
囲気等において、４５０〜５３０℃で第１ステップの加
熱処理を１〜２時間行ってａ−Ｓｉ膜１０３の過剰水素
を離脱させた後、５３０〜６５０℃で第２ステップの加
熱処理を２〜８時間行ってａ−Ｓｉ膜１０３を結晶化さ
せる。本実施形態では、一例として５００℃,１時間で
第１ステップの加熱処理を行った後、５７０℃,４時間
で第２ステップの加熱処理を行っている。この第１ステ
ップおよび第２ステップの加熱処理において、ａ−Ｓｉ
膜１０３の表面に添加されたニッケル１０４のシリサイ
ド化が起こり、そのシリサイド化したニッケル１０４を
核としてａ−Ｓｉ膜１０３の結晶化が進行して、図１
(Ｂ)に示す結晶性ケイ素膜１０３ａが形成される。ここ
で形成された結晶性ケイ素膜１０３ａの結晶平均粒径
は、１〜１.５μｍ程度であった。この結晶粒径の結晶
性ケイ素膜１０３ａを活性領域とするＴＦＴの特性ばら
つきは低くなる。
【００８９】このように、上記第１ステップの加熱処理
を行った後、結晶化を目的とする第２ステップを行うこ
とによって、結晶化を目的とする加熱処理をいきなり行
った場合に発生する膜はがれをなくすことが可能であ
る。
を行った後、結晶化を目的とする第２ステップを行うこ
とによって、結晶化を目的とする加熱処理をいきなり行
った場合に発生する膜はがれをなくすことが可能であ
る。
【００９０】また、上記第１ステップの加熱処理が４５
０℃〜５３０℃の範囲内で行われているので、ａ−Ｓｉ
膜１０３中の水素濃度が低減して、有効な脱水素効果を
得ることができる。このとき、もし、上記第１ステップ
の加熱処理が４５０℃未満だと有効な脱水素効果を得る
ことができず、第１ステップの加熱処理が５３０℃より
高いと膜はがれが起こり易くなる。
０℃〜５３０℃の範囲内で行われているので、ａ−Ｓｉ
膜１０３中の水素濃度が低減して、有効な脱水素効果を
得ることができる。このとき、もし、上記第１ステップ
の加熱処理が４５０℃未満だと有効な脱水素効果を得る
ことができず、第１ステップの加熱処理が５３０℃より
高いと膜はがれが起こり易くなる。
【００９１】また、上記第２ステップの加熱処理が５３
０℃〜６５０℃の範囲内で行われているので、ａ−Ｓｉ
膜１０３を結晶化させる上で望ましい。また、もし、上
記第２ステップの温度が５３０℃未満であるとａ−Ｓｉ
膜１０３を結晶化できず、第２ステップの加熱処理が６
５０℃を越えると転位等の結晶欠陥が多発することにな
る。
０℃〜６５０℃の範囲内で行われているので、ａ−Ｓｉ
膜１０３を結晶化させる上で望ましい。また、もし、上
記第２ステップの温度が５３０℃未満であるとａ−Ｓｉ
膜１０３を結晶化できず、第２ステップの加熱処理が６
５０℃を越えると転位等の結晶欠陥が多発することにな
る。
【００９２】(５) その後、図１(Ｂ)に示すように、上
記結晶性ケイ素膜１０３ａの結晶性を助長するために、
結晶性ケイ素膜１０３ａに対してレーザ光１０５の照射
を行っている。このレーザ光１０５は、ＸｅＣｌエキシ
マレーザ(波長３０８nm、パルス幅４０nsec)から発射さ
れたものである。このときのレーザ光１０５の照射条件
は、照射時にガラス基板１０１を２００〜４５０℃例え
ば４００℃に加熱して、照射エネルギ密度２５０〜４５
０mＪ／cm2例えば３５０mＪ／cm2のレーザ光を照射する
ように設定している。また、上記レーザ光１０５は、ガ
ラス基板１０１の表面におけるビームサイズが１５０mm
×１mmの長尺矩形状となるように成型されており、その
短辺方向に０.０５mmのステップ幅で順次走査を行っ
た。すなわち、結晶性ケイ素膜１０３ａの任意の一点に
おいて、計２０回のレーザ照射が行われる。
記結晶性ケイ素膜１０３ａの結晶性を助長するために、
結晶性ケイ素膜１０３ａに対してレーザ光１０５の照射
を行っている。このレーザ光１０５は、ＸｅＣｌエキシ
マレーザ(波長３０８nm、パルス幅４０nsec)から発射さ
れたものである。このときのレーザ光１０５の照射条件
は、照射時にガラス基板１０１を２００〜４５０℃例え
ば４００℃に加熱して、照射エネルギ密度２５０〜４５
０mＪ／cm2例えば３５０mＪ／cm2のレーザ光を照射する
ように設定している。また、上記レーザ光１０５は、ガ
ラス基板１０１の表面におけるビームサイズが１５０mm
×１mmの長尺矩形状となるように成型されており、その
短辺方向に０.０５mmのステップ幅で順次走査を行っ
た。すなわち、結晶性ケイ素膜１０３ａの任意の一点に
おいて、計２０回のレーザ照射が行われる。
【００９３】このように、上記第１ステップおよび第２
ステップの加熱処理で結晶化した結晶性ケイ素膜１０３
ａにレーザ光を照射することによって、結晶性をさらに
助長することができる。つまり、結晶性の観点におい
て、この方法の有効性は非常に高い。また、元々結晶性
を有する結晶性ケイ素膜１０３ａに対してレーザ照射を
行うので、レーザ照射のばらつきは大きく緩和され、均
一性がよい。
ステップの加熱処理で結晶化した結晶性ケイ素膜１０３
ａにレーザ光を照射することによって、結晶性をさらに
助長することができる。つまり、結晶性の観点におい
て、この方法の有効性は非常に高い。また、元々結晶性
を有する結晶性ケイ素膜１０３ａに対してレーザ照射を
行うので、レーザ照射のばらつきは大きく緩和され、均
一性がよい。
【００９４】(６) 次に、図１(Ｃ)に示すように、上記
結晶性ケイ素膜１０３ａ上に酸化ケイ素膜または窒化ケ
イ素膜等の絶縁性膜を堆積して、その絶縁性膜をパター
ニングしてマスク１０６を形成する。そして、上記ガラ
ス基板１０１の上方よりリン１０７を全面にイオンドー
ピングする。
結晶性ケイ素膜１０３ａ上に酸化ケイ素膜または窒化ケ
イ素膜等の絶縁性膜を堆積して、その絶縁性膜をパター
ニングしてマスク１０６を形成する。そして、上記ガラ
ス基板１０１の上方よりリン１０７を全面にイオンドー
ピングする。
【００９５】詳しくは、本実施形態におけるマスク１０
６は、酸化ケイ素膜をパターンニングして形成する。そ
の酸化ケイ素膜の形成は、ＴＥＯＳ(Tetra Ethoxy Orth
o Silicate)を原料に用いて、酸素と共にＲＦ(高周波)
プラズマＣＶＤ法で分解・堆積する。このように形成さ
れたマスク１０６の厚さは１００〜４００nmであること
が望ましく、本実施形態ではマスク１０６の厚さを１５
０nmに設定している。このときの状態をガラス基板１０
１の上方より見ると、図２に示すように、結晶性ケイ素
膜１０３ａの一部がマスク１０６により島状にマスクさ
れた状態となって、マスク１０６で覆われていない領域
１０３ｂと、マスク１０６で覆われた領域１０３ｃとが
存在している。この状態で、図１(Ｃ)に示すように、ガ
ラス基板１０１の上方よりリン１０７をガラス基板１０
１全面に、加速電圧を５〜１０kＶ、ビーズ量を５×１
０15〜１×１０16cm-2のドーピング条件でイオンドーピ
ングを行う。その結果、露呈している結晶性ケイ素膜１
０３ａの領域１０３ｂにはリン１０７が注入される一
方、マスク１０６で覆われている結晶性ケイ素膜１０３
ａの領域１０３ｃはリン１０７がドーピングされない。
６は、酸化ケイ素膜をパターンニングして形成する。そ
の酸化ケイ素膜の形成は、ＴＥＯＳ(Tetra Ethoxy Orth
o Silicate)を原料に用いて、酸素と共にＲＦ(高周波)
プラズマＣＶＤ法で分解・堆積する。このように形成さ
れたマスク１０６の厚さは１００〜４００nmであること
が望ましく、本実施形態ではマスク１０６の厚さを１５
０nmに設定している。このときの状態をガラス基板１０
１の上方より見ると、図２に示すように、結晶性ケイ素
膜１０３ａの一部がマスク１０６により島状にマスクさ
れた状態となって、マスク１０６で覆われていない領域
１０３ｂと、マスク１０６で覆われた領域１０３ｃとが
存在している。この状態で、図１(Ｃ)に示すように、ガ
ラス基板１０１の上方よりリン１０７をガラス基板１０
１全面に、加速電圧を５〜１０kＶ、ビーズ量を５×１
０15〜１×１０16cm-2のドーピング条件でイオンドーピ
ングを行う。その結果、露呈している結晶性ケイ素膜１
０３ａの領域１０３ｂにはリン１０７が注入される一
方、マスク１０６で覆われている結晶性ケイ素膜１０３
ａの領域１０３ｃはリン１０７がドーピングされない。
【００９６】なお、図３では、後のＴＦＴ素子領域１２
０と、マスク１０６に覆われた結晶性ケイ素膜１０３ａ
の領域１０３ｃと、リンが注入された結晶性ケイ素膜１
０３ａの領域１０３ｂとの関係を明確にするために、後
のＴＦＴ活性領域を形成する結晶性ケイ素膜１０８を示
してある。上記ＴＦＴ素子領域１２０は、図３に示すよ
うに、この段階ではマスク１０６に完全に覆われた状態
となっている。
０と、マスク１０６に覆われた結晶性ケイ素膜１０３ａ
の領域１０３ｃと、リンが注入された結晶性ケイ素膜１
０３ａの領域１０３ｂとの関係を明確にするために、後
のＴＦＴ活性領域を形成する結晶性ケイ素膜１０８を示
してある。上記ＴＦＴ素子領域１２０は、図３に示すよ
うに、この段階ではマスク１０６に完全に覆われた状態
となっている。
【００９７】(７) 次に、図１(Ｃ)に示す結晶性ケイ素
膜１０３ａに対して、不活性雰囲気、例えば窒素雰囲気
にて５８０〜７００℃の温度で数時間から数十時間の加
熱処理を施す。本実施形態では、一例として６００℃で
１２時間の加熱処理を行っている。この加熱処理によっ
て、領域１０３ｂ中のリンが、領域１０３ｃに拡散して
いるニッケルを引き寄せる。その結果、領域１０３ｃに
おけるニッケル濃度は大幅に低減して、ニッケルによる
半導体素子への悪影響を防止できる。このときの実際の
領域１０３ｃ中のニッケル濃度を二次イオン質量分析法
(ＳＩＭＳ)により測定したところ５×１０16atoms／cm3
程度にまで低減されていた。ちなみに、上記加熱処理を
施す前の領域１０３ｃ中のニッケル濃度は５×１０17〜
１×１０ 18atoms／cm3程度であった。
膜１０３ａに対して、不活性雰囲気、例えば窒素雰囲気
にて５８０〜７００℃の温度で数時間から数十時間の加
熱処理を施す。本実施形態では、一例として６００℃で
１２時間の加熱処理を行っている。この加熱処理によっ
て、領域１０３ｂ中のリンが、領域１０３ｃに拡散して
いるニッケルを引き寄せる。その結果、領域１０３ｃに
おけるニッケル濃度は大幅に低減して、ニッケルによる
半導体素子への悪影響を防止できる。このときの実際の
領域１０３ｃ中のニッケル濃度を二次イオン質量分析法
(ＳＩＭＳ)により測定したところ５×１０16atoms／cm3
程度にまで低減されていた。ちなみに、上記加熱処理を
施す前の領域１０３ｃ中のニッケル濃度は５×１０17〜
１×１０ 18atoms／cm3程度であった。
【００９８】このように、上記領域１０３ｃにおける触
媒元素の濃度が１×１０16〜１×１０18atoms／cm3の範
囲内であるので良好な結晶性のケイ素膜を形成できる。
また、もし、上気結晶性ケイ素膜１０３ａにおいて、領
域１０３ｃにおける触媒元素の濃度が１×１０16atoms
／cm3未満であると十分な結晶成長の効果が得られず、
領域１０３ｃにおける触媒元素の濃度が１×１０18atom
s／cm3より大きいとリーク電流の増大等が発生する。
媒元素の濃度が１×１０16〜１×１０18atoms／cm3の範
囲内であるので良好な結晶性のケイ素膜を形成できる。
また、もし、上気結晶性ケイ素膜１０３ａにおいて、領
域１０３ｃにおける触媒元素の濃度が１×１０16atoms
／cm3未満であると十分な結晶成長の効果が得られず、
領域１０３ｃにおける触媒元素の濃度が１×１０18atom
s／cm3より大きいとリーク電流の増大等が発生する。
【００９９】(８) 次に、上記酸化ケイ素膜つまりマス
ク１０６をエッチングで除去する。上記マスク１０６の
除去は、十分に下層の結晶性ケイ素膜１０３ａと選択性
のある１：１０バッファードフッ酸(ＢＨＦ)をエッチャ
ントとして用い、ウェットエッチングで行っている。そ
の後、上記結晶性ケイ素膜１０３aの不要な部分を除去
して、図１(Ｄ)に示すような結晶性ケイ素膜１０８(図
３に示すＴＦＴ素子領域１２０に相当する)を形成す
る。この結晶性ケイ素膜１０８は、図１(Ｃ)に示す領域
１０３ｃの一部からなり、後に、その結晶性ケイ素膜１
０８がＴＦＴの活性領域(ソース／ドレイン領域、チャ
ネル領域)を構成することになる。このときの状態を上
方から見ると、図４に示すように、上記結晶性ケイ素膜
１０８が下地膜１０２上に島状に形成されている。
ク１０６をエッチングで除去する。上記マスク１０６の
除去は、十分に下層の結晶性ケイ素膜１０３ａと選択性
のある１：１０バッファードフッ酸(ＢＨＦ)をエッチャ
ントとして用い、ウェットエッチングで行っている。そ
の後、上記結晶性ケイ素膜１０３aの不要な部分を除去
して、図１(Ｄ)に示すような結晶性ケイ素膜１０８(図
３に示すＴＦＴ素子領域１２０に相当する)を形成す
る。この結晶性ケイ素膜１０８は、図１(Ｃ)に示す領域
１０３ｃの一部からなり、後に、その結晶性ケイ素膜１
０８がＴＦＴの活性領域(ソース／ドレイン領域、チャ
ネル領域)を構成することになる。このときの状態を上
方から見ると、図４に示すように、上記結晶性ケイ素膜
１０８が下地膜１０２上に島状に形成されている。
【０１００】(９) 次に、図１(Ｅ)に示すように、活性
領域となる結晶性ケイ素膜１０８を覆うように厚さ２０
〜１５０nm、ここでは１００nmの酸化ケイ素膜をゲート
絶縁膜１０９として成膜する。上記酸化ケイ素膜である
ゲート絶縁膜１０９の形成は、ここではＴＥＯＳを原料
とし、基板温度１５０〜６００℃、好ましくは３００〜
４５０℃で、酸素と共にＲＦプラズマＣＶＤ法で分解・
堆積する。または、ＴＥＯＳを原料として、オゾンガス
と共に減圧ＣＶＤ法または常圧ＣＶＤ法によって、基板
温度を３５０〜６００℃、好ましくは４００〜５５０℃
で形成してもよい。
領域となる結晶性ケイ素膜１０８を覆うように厚さ２０
〜１５０nm、ここでは１００nmの酸化ケイ素膜をゲート
絶縁膜１０９として成膜する。上記酸化ケイ素膜である
ゲート絶縁膜１０９の形成は、ここではＴＥＯＳを原料
とし、基板温度１５０〜６００℃、好ましくは３００〜
４５０℃で、酸素と共にＲＦプラズマＣＶＤ法で分解・
堆積する。または、ＴＥＯＳを原料として、オゾンガス
と共に減圧ＣＶＤ法または常圧ＣＶＤ法によって、基板
温度を３５０〜６００℃、好ましくは４００〜５５０℃
で形成してもよい。
【０１０１】そして、上記ゲート絶縁膜１０９の成膜
後、ゲート絶縁膜１０９自体のバルク特性、および、結
晶性ケイ素膜１０８とゲート絶縁膜１０９との間の界面
特性を向上するために不活性ガス雰囲気で４００〜６０
０℃で１〜４時間のアニールを行っている。
後、ゲート絶縁膜１０９自体のバルク特性、および、結
晶性ケイ素膜１０８とゲート絶縁膜１０９との間の界面
特性を向上するために不活性ガス雰囲気で４００〜６０
０℃で１〜４時間のアニールを行っている。
【０１０２】(１０) 引き続いて、スパッタリング法に
よって、厚さ４００〜８００nm例えば６００nmのアルミ
ニウム膜を成膜する。そして、アルミニウム膜をパター
ニングして、ゲート電極１１１を形成する。このゲート
電極１１１は、図５に示すように、平面的にはゲートバ
スライン１２２を同時構成している。
よって、厚さ４００〜８００nm例えば６００nmのアルミ
ニウム膜を成膜する。そして、アルミニウム膜をパター
ニングして、ゲート電極１１１を形成する。このゲート
電極１１１は、図５に示すように、平面的にはゲートバ
スライン１２２を同時構成している。
【０１０３】また、図１(Ｅ)に示すように、パターニン
グされたアルミニウム膜の表面を陽極酸化して酸化物層
１１２を形成している。この陽極酸化は、酒石酸が１〜
５％含まれたエチレングリコール溶液中で行い、最初一
定電流で２２０Ｖまで電圧を上げ、その状態で１時間保
持して終了する。このようにして得られた酸化物層１１
２の厚さは２００nmである。なお、この酸化物層１１２
は、後のイオンドーピング工程において、オフセットゲ
ート領域を形成する厚さとなるので、オフセットゲート
領域の長さを上記陽極酸化工程で決めることができる。
グされたアルミニウム膜の表面を陽極酸化して酸化物層
１１２を形成している。この陽極酸化は、酒石酸が１〜
５％含まれたエチレングリコール溶液中で行い、最初一
定電流で２２０Ｖまで電圧を上げ、その状態で１時間保
持して終了する。このようにして得られた酸化物層１１
２の厚さは２００nmである。なお、この酸化物層１１２
は、後のイオンドーピング工程において、オフセットゲ
ート領域を形成する厚さとなるので、オフセットゲート
領域の長さを上記陽極酸化工程で決めることができる。
【０１０４】(１１) 次に、上記ゲート電極１１１とそ
の周囲の酸化物層１１２をマスクとして利用して、イオ
ンドーピング法で不純物(リン)を活性領域に注入する。
このとき、ドーピングガスとしてフォスフィン(ＰＨ3)
を用いると共に、加速電圧を６０〜９０ｋＶ例えば８０
ｋＶ、ドーズ量を１×１０15〜８×１０15cm-2例えば２
×１０15cm-2でイオンドーピングを行っている。このイ
オンドーピング工程により、不純物が注入された結晶性
ケイ素膜１０８の領域１１４,１１５は、後にＴＦＴの
ソース／ドレイン領域となり、ゲート電極１１１および
その周囲の酸化層１１２にマスクされ不純物が注入され
ない領域１１３は、後にＴＦＴのチャネル領域となる。
また、上記領域１１３のサイズは、この領域１１３を構
成する結晶の粒径よりも大きい。
の周囲の酸化物層１１２をマスクとして利用して、イオ
ンドーピング法で不純物(リン)を活性領域に注入する。
このとき、ドーピングガスとしてフォスフィン(ＰＨ3)
を用いると共に、加速電圧を６０〜９０ｋＶ例えば８０
ｋＶ、ドーズ量を１×１０15〜８×１０15cm-2例えば２
×１０15cm-2でイオンドーピングを行っている。このイ
オンドーピング工程により、不純物が注入された結晶性
ケイ素膜１０８の領域１１４,１１５は、後にＴＦＴの
ソース／ドレイン領域となり、ゲート電極１１１および
その周囲の酸化層１１２にマスクされ不純物が注入され
ない領域１１３は、後にＴＦＴのチャネル領域となる。
また、上記領域１１３のサイズは、この領域１１３を構
成する結晶の粒径よりも大きい。
【０１０５】(１２) その後、レーザ光１１６の照射に
よってアニールを行って、イオン注入した不純物の活性
化を行うと同時に、上記の不純物導入工程で結晶性が劣
化した部分の結晶性を改善する。このとき使用するレー
ザとしてはＸｅＣｌエキシマレーザ(波長３０８nm、パ
ルス幅４０nsec)を用い、照射エネルギ密度を１５０〜
４００ｍＪ／cm2(好ましくは２００〜２５０ｍＪ／cm2)
に設定してレーザ光１１６の照射を行っている。こうし
て形成されたＮ型不純物(リン)が注入された領域１１
４,１１５のシート抵抗は、２００〜８００Ω／□であ
った。
よってアニールを行って、イオン注入した不純物の活性
化を行うと同時に、上記の不純物導入工程で結晶性が劣
化した部分の結晶性を改善する。このとき使用するレー
ザとしてはＸｅＣｌエキシマレーザ(波長３０８nm、パ
ルス幅４０nsec)を用い、照射エネルギ密度を１５０〜
４００ｍＪ／cm2(好ましくは２００〜２５０ｍＪ／cm2)
に設定してレーザ光１１６の照射を行っている。こうし
て形成されたＮ型不純物(リン)が注入された領域１１
４,１１５のシート抵抗は、２００〜８００Ω／□であ
った。
【０１０６】(１３) 続いて、図１(Ｆ)に示すように、
厚さ６００nm程度の酸化ケイ素膜または窒化ケイ素膜を
層間絶縁膜１１７として成膜する。この層間絶縁膜１１
７として酸化ケイ素膜を用いる場合は、ＴＥＯＳと酸素
とを原料に用いたプラズマＣＶＤ法、または、ＴＥＯＳ
とオゾンとを原料に用いた減圧ＣＶＤ法または常圧ＣＶ
Ｄ法によって形成すると、段差被覆性に優れた良好な層
間絶縁膜１１７を得ることができる。また、上記層間絶
縁膜１１７として、ＳｉＨ4とＮＨ3を原料ガスとしてプ
ラズマＣＶＤ法で成膜された窒化ケイ素膜を用いれば、
活性領域／ゲート絶縁膜１０９の界面へ水素原子を供給
し、ＴＦＴ特性を劣化させる不対結合手を低減する効果
を得ることができる。
厚さ６００nm程度の酸化ケイ素膜または窒化ケイ素膜を
層間絶縁膜１１７として成膜する。この層間絶縁膜１１
７として酸化ケイ素膜を用いる場合は、ＴＥＯＳと酸素
とを原料に用いたプラズマＣＶＤ法、または、ＴＥＯＳ
とオゾンとを原料に用いた減圧ＣＶＤ法または常圧ＣＶ
Ｄ法によって形成すると、段差被覆性に優れた良好な層
間絶縁膜１１７を得ることができる。また、上記層間絶
縁膜１１７として、ＳｉＨ4とＮＨ3を原料ガスとしてプ
ラズマＣＶＤ法で成膜された窒化ケイ素膜を用いれば、
活性領域／ゲート絶縁膜１０９の界面へ水素原子を供給
し、ＴＦＴ特性を劣化させる不対結合手を低減する効果
を得ることができる。
【０１０７】(１４) 次に、上記層間絶縁膜１１７にコ
ンタクトホールを形成して、ソース電極１１８と画素電
極１１９を形成する。上記ソース電極１１８は、金属材
料、例えば窒化チタンとアルミニウムの二層膜によって
形成する。この窒化チタン膜は、アルミニウムが半導体
層に拡散するのを防止する目的のバリア膜として設けて
いる。また、図６に示すように、上記ソース電極１１８
と同層でソースバスライン１２１を形成し、ゲート電極
１１１と同層でゲートバスライン１２２を形成してい
る。そのソースバスライン１２１を介してソース電極１
１８にビデオ信号が供給され、ゲートバスライン１２２
のゲート信号に基づいて画素電極１１９に必要な電荷が
書き込まれる訳である。この画素電極１１９は、ＩＴＯ
等の透明導電膜により形成される。
ンタクトホールを形成して、ソース電極１１８と画素電
極１１９を形成する。上記ソース電極１１８は、金属材
料、例えば窒化チタンとアルミニウムの二層膜によって
形成する。この窒化チタン膜は、アルミニウムが半導体
層に拡散するのを防止する目的のバリア膜として設けて
いる。また、図６に示すように、上記ソース電極１１８
と同層でソースバスライン１２１を形成し、ゲート電極
１１１と同層でゲートバスライン１２２を形成してい
る。そのソースバスライン１２１を介してソース電極１
１８にビデオ信号が供給され、ゲートバスライン１２２
のゲート信号に基づいて画素電極１１９に必要な電荷が
書き込まれる訳である。この画素電極１１９は、ＩＴＯ
等の透明導電膜により形成される。
【０１０８】(１５) そして最後に、１気圧の水素雰囲
気で３５０℃で１時間のァニールを行い、図１(Ｆ),図
６に示すＴＦＴ１２３を完成させる。さらに必要に応じ
て、ＴＦＴ１２３を保護する目的で、ＴＦＴ１２３上に
窒化ケイ素膜等からなる保護膜を設けてもよい。
気で３５０℃で１時間のァニールを行い、図１(Ｆ),図
６に示すＴＦＴ１２３を完成させる。さらに必要に応じ
て、ＴＦＴ１２３を保護する目的で、ＴＦＴ１２３上に
窒化ケイ素膜等からなる保護膜を設けてもよい。
【０１０９】上記第１実施形態に従って作製されたＴＦ
Ｔ１２３は、電界効果移動度で１３０cm2／Ｖs程度、し
きい値電圧で２Ｖ程度と非常に高性能であるにもかかわ
らず、ＴＦＴ１２３の特性ばらつきは電界効果移動度で
±１０％程度、しきい値電圧で±０.２Ｖ程度と非常に
良好であった。なお、この測定結果は、ガラス基板１０
１として４００×３２０mmのサイズのガラス基板を用い
て、そのガラス基板内３０点を測定した結果である。こ
れに対して、従来の方法で作製されたＴＦＴでは、活性
領域の結晶粒径が大きいため、平均の電界効果移動度で
１５０cm2／Ｖｓ程度と本発明に比べて大きいが、その
ＴＦＴの特性ばらつきは電界効果移動度で±３０％程度
と非常に大きくばらつき、しきい値電圧においても２±
０.５Ｖの範囲で大きくばらつく。
Ｔ１２３は、電界効果移動度で１３０cm2／Ｖs程度、し
きい値電圧で２Ｖ程度と非常に高性能であるにもかかわ
らず、ＴＦＴ１２３の特性ばらつきは電界効果移動度で
±１０％程度、しきい値電圧で±０.２Ｖ程度と非常に
良好であった。なお、この測定結果は、ガラス基板１０
１として４００×３２０mmのサイズのガラス基板を用い
て、そのガラス基板内３０点を測定した結果である。こ
れに対して、従来の方法で作製されたＴＦＴでは、活性
領域の結晶粒径が大きいため、平均の電界効果移動度で
１５０cm2／Ｖｓ程度と本発明に比べて大きいが、その
ＴＦＴの特性ばらつきは電界効果移動度で±３０％程度
と非常に大きくばらつき、しきい値電圧においても２±
０.５Ｖの範囲で大きくばらつく。
【０１１０】したがって、上記ＴＦＴ１２３の特性ばら
つきを従来例に比べて大きく向上できることがわかっ
た。また、繰り返し測定、バイアスおよび温度ストレス
による耐久性試験を行っても、ほとんど特性の劣化は見
られず、従来のものと比べて非常に信頼性が高い。ま
た、触媒元素が特に問題となるＴＦＴオフ領域でのリー
ク電流の増大および特性ばらつきは、異常点が無く、触
媒元素を用いない場合と同等の数ｐＡ程度にまで低減で
き、製造歩留まりを大きく向上することができた。
つきを従来例に比べて大きく向上できることがわかっ
た。また、繰り返し測定、バイアスおよび温度ストレス
による耐久性試験を行っても、ほとんど特性の劣化は見
られず、従来のものと比べて非常に信頼性が高い。ま
た、触媒元素が特に問題となるＴＦＴオフ領域でのリー
ク電流の増大および特性ばらつきは、異常点が無く、触
媒元素を用いない場合と同等の数ｐＡ程度にまで低減で
き、製造歩留まりを大きく向上することができた。
【０１１１】また、この第１実施形態に基づいて作製さ
れた液晶表示用アクティブマトリクス基板を用いて、液
晶表示パネルを作成し、実際に点灯評価したところ、従
来の方法により作製したものに比べて表示むらが小さ
く、ＴＦＴリークによる画素欠陥も極めて少なく、コン
トラスト比の高い高表示品位の液晶パネルが得ることが
できた。
れた液晶表示用アクティブマトリクス基板を用いて、液
晶表示パネルを作成し、実際に点灯評価したところ、従
来の方法により作製したものに比べて表示むらが小さ
く、ＴＦＴリークによる画素欠陥も極めて少なく、コン
トラスト比の高い高表示品位の液晶パネルが得ることが
できた。
【０１１２】なお、上記第１実施形態は、液晶表示装置
用アクティブマトリクス基板の画素駆動用のＴＦＴ１２
３を例にとって説明を行ったが、このＴＦＴ１２３は薄
膜集積回路等にも簡単に応用でき、その場合にはゲート
電極１１１上にもコンタクトホールを形成して、必要と
する配線を施せばよい。このように、本発明は上述の実
施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に
基づく各種の変形が可能である。
用アクティブマトリクス基板の画素駆動用のＴＦＴ１２
３を例にとって説明を行ったが、このＴＦＴ１２３は薄
膜集積回路等にも簡単に応用でき、その場合にはゲート
電極１１１上にもコンタクトホールを形成して、必要と
する配線を施せばよい。このように、本発明は上述の実
施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に
基づく各種の変形が可能である。
【０１１３】例えば、上記第１実施形態では、ニッケル
を導入する方法として、ａ−Ｓｉ膜１０３の表面にニッ
ケル元素を添加したが、ガラス基板１０１の表面に添加
してもよい。この場合、結晶成長は、非晶質ケイ素膜の
下面側から起こる。つまり、上記非晶質ケイ素膜の結晶
成長は、非晶質ケイ素膜の上面側から起こるようにして
もよいし、下面側から起こるようにしてもよい。
を導入する方法として、ａ−Ｓｉ膜１０３の表面にニッ
ケル元素を添加したが、ガラス基板１０１の表面に添加
してもよい。この場合、結晶成長は、非晶質ケイ素膜の
下面側から起こる。つまり、上記非晶質ケイ素膜の結晶
成長は、非晶質ケイ素膜の上面側から起こるようにして
もよいし、下面側から起こるようにしてもよい。
【０１１４】また、上記ニッケル元素の添加はスピンコ
ート法で行ったが、低電圧ＤＣスパッタリングにより行
ってもよい。また、その他、様々な手法を用いることが
でき、例えば、蒸着法やメッキ法により薄膜形成する方
法や、イオンドーピング法により直接導入する方法等も
利用できる。
ート法で行ったが、低電圧ＤＣスパッタリングにより行
ってもよい。また、その他、様々な手法を用いることが
でき、例えば、蒸着法やメッキ法により薄膜形成する方
法や、イオンドーピング法により直接導入する方法等も
利用できる。
【０１１５】また、上記触媒元素としてニッケルを使用
したが、結晶化を助長する不純物金属元素としては、ニ
ッケル以外にコバルト,パラジウム,白金,銅,銀,金,イン
ジウム,スズ,アルミニウム,アンチモンを用いてもよ
い。
したが、結晶化を助長する不純物金属元素としては、ニ
ッケル以外にコバルト,パラジウム,白金,銅,銀,金,イン
ジウム,スズ,アルミニウム,アンチモンを用いてもよ
い。
【０１１６】また、結晶性ケイ素膜の結晶性を助長する
手段として、パルスレーザであるＸｅＣｌエキシマレー
ザの照射による加熱法を用いたが、それ以外のレーザ、
例えば連続発振Ａｒレーザ等による加熱法を用いていも
よい。また、レーザ光の代わりに、レーザ光と同等の強
光の赤外光やフラッシュランプの光を用いてもよい。つ
まり、短時間に１０００〜１２００℃(シリコンモニタ
ーの温度)まで上昇させ試料を加熱する、いわゆるＲＴ
Ａ(ラピッド・サーマル・アニール、ＲＴＰ：ラピッド
・サーマル・プロセスともいう)等を用いて結晶性を助
長してもよい。
手段として、パルスレーザであるＸｅＣｌエキシマレー
ザの照射による加熱法を用いたが、それ以外のレーザ、
例えば連続発振Ａｒレーザ等による加熱法を用いていも
よい。また、レーザ光の代わりに、レーザ光と同等の強
光の赤外光やフラッシュランプの光を用いてもよい。つ
まり、短時間に１０００〜１２００℃(シリコンモニタ
ーの温度)まで上昇させ試料を加熱する、いわゆるＲＴ
Ａ(ラピッド・サーマル・アニール、ＲＴＰ：ラピッド
・サーマル・プロセスともいう)等を用いて結晶性を助
長してもよい。
【０１１７】また、液晶表示用のアクティブマトリクス
型基板以外に、例えば、密着型イメージセンサ、ドライ
バ内蔵型のサーマルヘッド、有機系ＥＬ等を発光素子と
したドライバ内蔵型の光書き込み素子や表示素子、三次
元ＩＣ等に本発明の薄膜半導体装置を適用してもよい。
この場合、これらの素子の高速化、高解像度化等の高性
能化を実現することができる。
型基板以外に、例えば、密着型イメージセンサ、ドライ
バ内蔵型のサーマルヘッド、有機系ＥＬ等を発光素子と
したドライバ内蔵型の光書き込み素子や表示素子、三次
元ＩＣ等に本発明の薄膜半導体装置を適用してもよい。
この場合、これらの素子の高速化、高解像度化等の高性
能化を実現することができる。
【０１１８】(第２実施形態)本発明の第２の実施形態の
半導体装置およびその製造方法について説明する。この
第２実施形態では、アクティブマトリクス型の液晶表示
装置の周辺駆動回路や一般の薄膜集積回路を形成するＮ
型ＴＦＴとＰ型ＴＦＴを相補型に構成したＣＭＯＳ構造
回路を石英ガラス基板上に作製する工程について説明を
行う。
半導体装置およびその製造方法について説明する。この
第２実施形態では、アクティブマトリクス型の液晶表示
装置の周辺駆動回路や一般の薄膜集積回路を形成するＮ
型ＴＦＴとＰ型ＴＦＴを相補型に構成したＣＭＯＳ構造
回路を石英ガラス基板上に作製する工程について説明を
行う。
【０１１９】図７は、第２実施形態のＣＭＯＳ構造回路
のＮ型ＴＦＴとＰ型ＴＦＴの作製工程の概要示す平面図
である。図８は、図７のVIII−VIII線から見た断面図で
あり、(Ａ)から(Ｆ)の順に作製工程が順次進行する。な
お、図７では１行×２列のＴＦＴ(Ｎ型ＴＦＴ２２４,Ｐ
型ＴＦＴ２２５)に簡略して説明を行う。
のＮ型ＴＦＴとＰ型ＴＦＴの作製工程の概要示す平面図
である。図８は、図７のVIII−VIII線から見た断面図で
あり、(Ａ)から(Ｆ)の順に作製工程が順次進行する。な
お、図７では１行×２列のＴＦＴ(Ｎ型ＴＦＴ２２４,Ｐ
型ＴＦＴ２２５)に簡略して説明を行う。
【０１２０】図７に示すＮ型ＴＦＴ２２４,Ｐ型ＴＦＴ
２２５は次のようにして作製する。
２２５は次のようにして作製する。
【０１２１】(１) まず、図８(Ａ)に示す石英ガラス基
板２０１の表面を低濃度のフッ化水素酸で洗浄した後、
プラズマＣＶＤ法によって、厚さ４０〜１００nm例えば
５５nmの真性(１型)のａ−Ｓｉ膜２０３を成膜する。こ
のときの基板加熱温度は４００℃以下であることが望ま
しく、本実施形態では３００℃である。また、装置とし
ては平行平板式のプラズマＣＶＤ装置を用い、ＳｉＨ4
ガスとＨ2ガスを材料ガスに用いた。そして、ＲＦパワ
ーのパワー密度を１０〜１００ｍＷ／cm2例えば８０ｍ
Ｗ／cm2と低めに設定する。また、このときのデポレー
トは５０nm／min程度であった。このようにして得られ
たａ−Ｓｉ膜２０３の膜中の水素濃度は１０〜１５atom
ic％であった。
板２０１の表面を低濃度のフッ化水素酸で洗浄した後、
プラズマＣＶＤ法によって、厚さ４０〜１００nm例えば
５５nmの真性(１型)のａ−Ｓｉ膜２０３を成膜する。こ
のときの基板加熱温度は４００℃以下であることが望ま
しく、本実施形態では３００℃である。また、装置とし
ては平行平板式のプラズマＣＶＤ装置を用い、ＳｉＨ4
ガスとＨ2ガスを材料ガスに用いた。そして、ＲＦパワ
ーのパワー密度を１０〜１００ｍＷ／cm2例えば８０ｍ
Ｗ／cm2と低めに設定する。また、このときのデポレー
トは５０nm／min程度であった。このようにして得られ
たａ−Ｓｉ膜２０３の膜中の水素濃度は１０〜１５atom
ic％であった。
【０１２２】(２) 次に、上記ａ−Ｓｉ膜２０３の表面
上にニッケル２０４の微量添加を行う。このニッケル２
０４の微量添加は、低電圧ＤＣスパッタリングで行う。
上にニッケル２０４の微量添加を行う。このニッケル２
０４の微量添加は、低電圧ＤＣスパッタリングで行う。
【０１２３】具体的には、ＤＣパワーが２０Ｗ程度とい
う極低パワーにて、基板搬送速度を２０００mm／minに
まで高めてスパッタリング処理を行った。また、スパッ
タリングガスとしてはアルゴンを用いて、純ニッケルタ
ーゲットに対してスパッタリング時のガス圧力を１０Ｐ
ａ以上に上げることで、ニッケルの極低濃度スパッタリ
ングが可能となる。このような条件でスパッタリングさ
れたニッケル２０４は、図８(Ａ)に示すように、薄膜の
ように表示してはいるが、実際には単原子層以下の状態
で、とても膜と呼べる状態ではない。このようにして添
加されたニッケル２０４に対して、ａ−Ｓｉ膜２０３表
面上のニッケル濃度を全反射蛍光Ｘ線分析(ＴＲＸＲＦ)
法により測定すると、１×１０13atoms／cm2程度であっ
た。
う極低パワーにて、基板搬送速度を２０００mm／minに
まで高めてスパッタリング処理を行った。また、スパッ
タリングガスとしてはアルゴンを用いて、純ニッケルタ
ーゲットに対してスパッタリング時のガス圧力を１０Ｐ
ａ以上に上げることで、ニッケルの極低濃度スパッタリ
ングが可能となる。このような条件でスパッタリングさ
れたニッケル２０４は、図８(Ａ)に示すように、薄膜の
ように表示してはいるが、実際には単原子層以下の状態
で、とても膜と呼べる状態ではない。このようにして添
加されたニッケル２０４に対して、ａ−Ｓｉ膜２０３表
面上のニッケル濃度を全反射蛍光Ｘ線分析(ＴＲＸＲＦ)
法により測定すると、１×１０13atoms／cm2程度であっ
た。
【０１２４】このように、上記ａ−Ｓｉ膜２０３の表面
にニッケル２０４を低電圧にてＤＣスパッタリングで添
加するので、ａ−Ｓｉ膜２０３上に対してニッケル２０
４を均一に添加できる。
にニッケル２０４を低電圧にてＤＣスパッタリングで添
加するので、ａ−Ｓｉ膜２０３上に対してニッケル２０
４を均一に添加できる。
【０１２５】(３) 次に、不活性雰囲気下、例えば窒素
雰囲気にて加熱処理を行う。この加熱処理においては、
昇温中にａ−Ｓｉ膜２０３中の水素離脱を行う第１ステ
ップの加熱処理を行い、その後さらに高温の第２ステッ
プの加熱処理を行って、ａ−Ｓｉ膜２０３の結晶化を行
う。
雰囲気にて加熱処理を行う。この加熱処理においては、
昇温中にａ−Ｓｉ膜２０３中の水素離脱を行う第１ステ
ップの加熱処理を行い、その後さらに高温の第２ステッ
プの加熱処理を行って、ａ−Ｓｉ膜２０３の結晶化を行
う。
【０１２６】具体的には、第１ステップの加熱処理とし
て４５０〜５３０℃で１〜２時間のアニール処理を行
い、第２ステップの加熱処理として５３０〜６５０℃で
２〜８時間の加熱処理を行う。本実施形態では、一例と
して５００℃で１時間の第１ステップの加熱処理を行っ
た後、６００℃で４時間の第２ステップの加熱処理を行
う。この第１ステップ,第２ステップの加熱処理におい
て、ａ−Ｓｉ膜２０３表面に添加されたニッケル２０４
のシリサイド化が起こり、そのシリサイド化したニッケ
ルを核としてａ−Ｓｉ膜２０３の結晶化が進行して、図
８(Ｂ)に示す結晶性ケイ素膜２０３ａが形成される。こ
こで形成された結晶性ケイ素膜２０３ａの結晶平均粒径
は１μｍ程度であった。
て４５０〜５３０℃で１〜２時間のアニール処理を行
い、第２ステップの加熱処理として５３０〜６５０℃で
２〜８時間の加熱処理を行う。本実施形態では、一例と
して５００℃で１時間の第１ステップの加熱処理を行っ
た後、６００℃で４時間の第２ステップの加熱処理を行
う。この第１ステップ,第２ステップの加熱処理におい
て、ａ−Ｓｉ膜２０３表面に添加されたニッケル２０４
のシリサイド化が起こり、そのシリサイド化したニッケ
ルを核としてａ−Ｓｉ膜２０３の結晶化が進行して、図
８(Ｂ)に示す結晶性ケイ素膜２０３ａが形成される。こ
こで形成された結晶性ケイ素膜２０３ａの結晶平均粒径
は１μｍ程度であった。
【０１２７】(４) 次に、結晶性ケイ素膜２０３ａ上に
酸化ケイ素膜または窒化ケイ素膜等の絶縁性薄膜を堆積
し、パターニングしてマスク２０６を形成する。本実施
形態では、酸化ケイ素膜を用いてマスク２０６を形成す
る。また、この酸化ケイ素膜の形成には、ＴＥＯＳを原
料とし、酸素と共にＲＦプラズマＣＶＤ法で分解・堆積
している。また、上記マスク２０６の厚さは、１００nm
〜４００nmであることが望ましく、本実施形態では１５
０nmの厚さである。
酸化ケイ素膜または窒化ケイ素膜等の絶縁性薄膜を堆積
し、パターニングしてマスク２０６を形成する。本実施
形態では、酸化ケイ素膜を用いてマスク２０６を形成す
る。また、この酸化ケイ素膜の形成には、ＴＥＯＳを原
料とし、酸素と共にＲＦプラズマＣＶＤ法で分解・堆積
している。また、上記マスク２０６の厚さは、１００nm
〜４００nmであることが望ましく、本実施形態では１５
０nmの厚さである。
【０１２８】(５) 次に、上記石英ガラス基板２０１の
上方よりリン２０７を全面にイオンドーピングする。こ
のときのリン２０７のドーピング条件としては、加速電
圧を５〜１０kＶとし、ビーズ量を５×１０15〜１×１
０16cm-2としている。その結果、露呈している結晶性ケ
イ素膜２０３ａの領域２０３ｂのにリンが注入される。
一方、上記マスク２０６によって覆われている結晶性ケ
イ素膜２０３ａの領域２０３ｃでは、リンはドーピング
されない。なお、この段階ではマスク２０６によって、
後に形成されるＴＦＴ活性領域は完全に覆われた状態と
なっている。
上方よりリン２０７を全面にイオンドーピングする。こ
のときのリン２０７のドーピング条件としては、加速電
圧を５〜１０kＶとし、ビーズ量を５×１０15〜１×１
０16cm-2としている。その結果、露呈している結晶性ケ
イ素膜２０３ａの領域２０３ｂのにリンが注入される。
一方、上記マスク２０６によって覆われている結晶性ケ
イ素膜２０３ａの領域２０３ｃでは、リンはドーピング
されない。なお、この段階ではマスク２０６によって、
後に形成されるＴＦＴ活性領域は完全に覆われた状態と
なっている。
【０１２９】(６) そして、図８(Ｂ)に示す結晶性ケイ
素膜２０３ａに対して、不活性雰囲気下、例えば窒素雰
囲気にて５８０〜７００℃の温度で数時間から数十時間
の加熱処理を施す。本実施形態では、一例として６００
℃で１２時間の加熱処理を行った。この加熱処理によっ
て、結晶性ケイ素膜２０３ａにおける領域２０３ｂ中の
リンが、領域２０３ｃ中に拡散したニッケル２０４を引
き寄せる。その結果、上記領域２０３ｃにおけるニッケ
ル濃度は大幅に低減する。このときの実際の領域２０３
ｃ中のニッケル濃度をＳＩＭＳにより測定すると、ニッ
ケル濃度が８×１０16atoms／cm3程度にまで低減されて
いた。ちなみに、加熱処理を施す前において、結晶性ケ
イ素膜２０３ａの領域２０３ｃ中におけるニッケル濃度
は１×１０18atoms／cm3程度であった。
素膜２０３ａに対して、不活性雰囲気下、例えば窒素雰
囲気にて５８０〜７００℃の温度で数時間から数十時間
の加熱処理を施す。本実施形態では、一例として６００
℃で１２時間の加熱処理を行った。この加熱処理によっ
て、結晶性ケイ素膜２０３ａにおける領域２０３ｂ中の
リンが、領域２０３ｃ中に拡散したニッケル２０４を引
き寄せる。その結果、上記領域２０３ｃにおけるニッケ
ル濃度は大幅に低減する。このときの実際の領域２０３
ｃ中のニッケル濃度をＳＩＭＳにより測定すると、ニッ
ケル濃度が８×１０16atoms／cm3程度にまで低減されて
いた。ちなみに、加熱処理を施す前において、結晶性ケ
イ素膜２０３ａの領域２０３ｃ中におけるニッケル濃度
は１×１０18atoms／cm3程度であった。
【０１３０】(７) 次に、上記酸化ケイ素膜つまりマス
ク２０６をエッチング除去する。このマスク２０６の除
去は、十分に下層の結晶性ケイ素膜２０３ａと選択性の
ある１：１０バッファードフッ酸(ＢＨＦ)をエッチャン
トとして用い、ウェットエッチングにより行う。その
後、上記結晶性ケイ素膜２０３ａの不要な部分を除去し
て素子間分離を行うと、図８(Ｃ)に示すように、後にＴ
ＦＴの活性領域となる島状の結晶性ケイ素膜２０８n,２
０８ｐが形成される。また、このときの状態を石英ガラ
ス基板２０１の上方より見ると、図７に示すような状態
となっている。
ク２０６をエッチング除去する。このマスク２０６の除
去は、十分に下層の結晶性ケイ素膜２０３ａと選択性の
ある１：１０バッファードフッ酸(ＢＨＦ)をエッチャン
トとして用い、ウェットエッチングにより行う。その
後、上記結晶性ケイ素膜２０３ａの不要な部分を除去し
て素子間分離を行うと、図８(Ｃ)に示すように、後にＴ
ＦＴの活性領域となる島状の結晶性ケイ素膜２０８n,２
０８ｐが形成される。また、このときの状態を石英ガラ
ス基板２０１の上方より見ると、図７に示すような状態
となっている。
【０１３１】なお、図７では、上記結晶性ケイ素膜２０
８ｐ,２０８ｎと、領域２０３ｂおよび領域２０３ｃと
の位置関係を明確にするために、領域２０３ｂ,領域２
０３ｃおよびマスク２０６を図示している。この図７に
示すように、後にＴＦＴの活性領域となる島状の結晶性
ケイ素膜２０８n,２０８ｐは、少なくとも領域２０３ｃ
に形成する。
８ｐ,２０８ｎと、領域２０３ｂおよび領域２０３ｃと
の位置関係を明確にするために、領域２０３ｂ,領域２
０３ｃおよびマスク２０６を図示している。この図７に
示すように、後にＴＦＴの活性領域となる島状の結晶性
ケイ素膜２０８n,２０８ｐは、少なくとも領域２０３ｃ
に形成する。
【０１３２】(８) 次に、図８(Ｄ)に示すように、上記
の活性領域となる結晶性ケイ素膜２０８n,２０８ｐを覆
うように厚さ６０nmのゲート絶縁膜２０９としての酸化
ケイ素膜を成膜する。本実施形態では、ゲート絶縁膜２
０９の成膜方法として、ＳｉＨ4ガスとＮ2Ｏガスを原料
として８５０℃の温度で減圧ＣＶＤ法により成膜を行っ
た。所謂、ＨＴＯ膜である。
の活性領域となる結晶性ケイ素膜２０８n,２０８ｐを覆
うように厚さ６０nmのゲート絶縁膜２０９としての酸化
ケイ素膜を成膜する。本実施形態では、ゲート絶縁膜２
０９の成膜方法として、ＳｉＨ4ガスとＮ2Ｏガスを原料
として８５０℃の温度で減圧ＣＶＤ法により成膜を行っ
た。所謂、ＨＴＯ膜である。
【０１３３】(９) 次に、上記結晶性ケイ素膜２０８n,
２０８ｐに対して酸化雰囲気中での加熱処理を行う。こ
の酸化雰囲気としては、酸素、水蒸気、ＨＣｌ等の酸化
雰囲気であり、本実施形態では１気圧の酸素雰囲気であ
る。また、上記加熱処理の温度は８５０〜１１００℃が
好ましく、本実施形態では９５０℃で加熱処理を行って
いる。このような条件下において、２時間３０分の加熱
処理を行うことで、ゲート絶縁膜２０９中を酸素が拡散
移動して、下層の結晶性ケイ素膜２０８n,２０８ｐの表
面が酸化されて、結晶性ケイ素膜２０８n,２０８ｐ表面
に約５０nmの酸化膜２１０が形成される。その結果、図
８(Ｃ)に示す結晶性ケイ素膜２０８n,２０８ｐの膜厚は
初期の５５nmから３０nmに減少して、結晶性ケイ素膜２
０８n,２０８ｐが、図８(Ｄ)に示す結晶性ケイ素膜３０
８ｎ,３０８ｐになる。また、ＴＦＴのゲート絶縁膜
は、ＣＶＤにより形成された酸化膜２０９とケイ素膜２
０８の熱酸化により形成された酸化膜２１０の二層で構
成され、トータル膜厚は１１０nmになる。また、チャネ
ル界面は、活性領域の結晶性ケイ素膜３０８ｎ,３０８
ｐと酸化膜２１０とで構成され、良好な界面特性が得ら
れる。さらに、上記酸化工程により、結晶性ケイ素膜３
０８n,３０８ｐ中の不対結合(ダングリングボンド)は大
幅に低減され、その結晶性は大きく改善される。その結
果、３０nmに薄膜化された高品質結晶性ケイ素膜による
活性領域と変化する。
２０８ｐに対して酸化雰囲気中での加熱処理を行う。こ
の酸化雰囲気としては、酸素、水蒸気、ＨＣｌ等の酸化
雰囲気であり、本実施形態では１気圧の酸素雰囲気であ
る。また、上記加熱処理の温度は８５０〜１１００℃が
好ましく、本実施形態では９５０℃で加熱処理を行って
いる。このような条件下において、２時間３０分の加熱
処理を行うことで、ゲート絶縁膜２０９中を酸素が拡散
移動して、下層の結晶性ケイ素膜２０８n,２０８ｐの表
面が酸化されて、結晶性ケイ素膜２０８n,２０８ｐ表面
に約５０nmの酸化膜２１０が形成される。その結果、図
８(Ｃ)に示す結晶性ケイ素膜２０８n,２０８ｐの膜厚は
初期の５５nmから３０nmに減少して、結晶性ケイ素膜２
０８n,２０８ｐが、図８(Ｄ)に示す結晶性ケイ素膜３０
８ｎ,３０８ｐになる。また、ＴＦＴのゲート絶縁膜
は、ＣＶＤにより形成された酸化膜２０９とケイ素膜２
０８の熱酸化により形成された酸化膜２１０の二層で構
成され、トータル膜厚は１１０nmになる。また、チャネ
ル界面は、活性領域の結晶性ケイ素膜３０８ｎ,３０８
ｐと酸化膜２１０とで構成され、良好な界面特性が得ら
れる。さらに、上記酸化工程により、結晶性ケイ素膜３
０８n,３０８ｐ中の不対結合(ダングリングボンド)は大
幅に低減され、その結晶性は大きく改善される。その結
果、３０nmに薄膜化された高品質結晶性ケイ素膜による
活性領域と変化する。
【０１３４】(１０) 引き続いて、図４(Ｅ)に示すよう
に、スパッタリング法によって厚さ４００〜８００nm例
えば５００nmのアルミニウム(０.１〜２％のシリコンを
含む)を成膜する。そのアルミニウム膜をパターニング
して、ゲート電極２１１n,２１１ｐを形成する。
に、スパッタリング法によって厚さ４００〜８００nm例
えば５００nmのアルミニウム(０.１〜２％のシリコンを
含む)を成膜する。そのアルミニウム膜をパターニング
して、ゲート電極２１１n,２１１ｐを形成する。
【０１３５】(１１) 次に、イオンドーピング法によっ
て、活性領域３０８n,３０８ｐにゲート電極２１１n,２
１１ｐをマスクとして不純物のリン,ホウ素を注入す
る。このときのドーピングガスとして、フォスフィン
(ＰＨ3)およびジボラン(Ｂ2Ｈ6)を用いている。上記リ
ンを注入する場合は、加速電圧を６０〜９０kＶ例えば
８０kＶ、ホウ素を注入する場合は、４０kＶ〜８０kＶ
例えば６５kＶとし、ドーズ量は１×１０15〜８×１０
15cm-2、例えばリンのドーズ量を２×１０15cm-2、ホウ
素のドーズ量を５×１０15cm-2とする。
て、活性領域３０８n,３０８ｐにゲート電極２１１n,２
１１ｐをマスクとして不純物のリン,ホウ素を注入す
る。このときのドーピングガスとして、フォスフィン
(ＰＨ3)およびジボラン(Ｂ2Ｈ6)を用いている。上記リ
ンを注入する場合は、加速電圧を６０〜９０kＶ例えば
８０kＶ、ホウ素を注入する場合は、４０kＶ〜８０kＶ
例えば６５kＶとし、ドーズ量は１×１０15〜８×１０
15cm-2、例えばリンのドーズ量を２×１０15cm-2、ホウ
素のドーズ量を５×１０15cm-2とする。
【０１３６】このようにイオンドーピングを行った結
果、上記ゲート電極２１１n,２１１ｐにマスクされ不純
物が注入されない領域は後にＴＦＴのチャネル領域２１
３n,２１３ｐとなる。また、ドーピングが不要な領域を
フォトレジストで覆うことによって、リン,ホウ素それ
ぞれの元素を選択的にイオンドーピングを行って、Ｎ型
の不純物領域２１４n,２１５n、Ｐ型の不純物領域２１
４ｐ,２１５ｐが形成される。
果、上記ゲート電極２１１n,２１１ｐにマスクされ不純
物が注入されない領域は後にＴＦＴのチャネル領域２１
３n,２１３ｐとなる。また、ドーピングが不要な領域を
フォトレジストで覆うことによって、リン,ホウ素それ
ぞれの元素を選択的にイオンドーピングを行って、Ｎ型
の不純物領域２１４n,２１５n、Ｐ型の不純物領域２１
４ｐ,２１５ｐが形成される。
【０１３７】(１２) その後、レーザ光２１６の照射に
よってアニールを行い、イオン注入した不純物の活性化
を行う。このレーザ光２１６としては、ＸｅＣｌエキシ
マレーザ(波長３０８nm、パルス幅４０nsec)を用い、レ
ーザ光の照射条件としては、照射エネルギ密度２５０m
Ｊ／cm2である一か所につき２０ショット照射する。
よってアニールを行い、イオン注入した不純物の活性化
を行う。このレーザ光２１６としては、ＸｅＣｌエキシ
マレーザ(波長３０８nm、パルス幅４０nsec)を用い、レ
ーザ光の照射条件としては、照射エネルギ密度２５０m
Ｊ／cm2である一か所につき２０ショット照射する。
【０１３８】(１３) 続いて、図８(Ｆ)に示すように、
厚さ９００nmの酸化ケイ素膜を層間絶縁膜２１７として
プラズマＣＶＤ法によって形成し、これにコンタクトホ
ールを形成して、金属材料、例えば窒化チタンとアルミ
ニウムの二層膜によってＴＦＴの電極・配線２２０,２
２１,２２２を形成する。
厚さ９００nmの酸化ケイ素膜を層間絶縁膜２１７として
プラズマＣＶＤ法によって形成し、これにコンタクトホ
ールを形成して、金属材料、例えば窒化チタンとアルミ
ニウムの二層膜によってＴＦＴの電極・配線２２０,２
２１,２２２を形成する。
【０１３９】(１４) 最後に、１気圧の水素雰囲気下に
おいて３５０℃で１時間の加熱処理を行い、Ｎ型ＴＦＴ
２２４,Ｐ型ＴＦＴ２２５とを完成させる。さらに必要
に応じて、Ｎ型ＴＦＴ２２４,Ｐ型ＴＦＴ２２５上に例
えば窒化ケイ素膜等からなる保護膜を設けてもよい。
おいて３５０℃で１時間の加熱処理を行い、Ｎ型ＴＦＴ
２２４,Ｐ型ＴＦＴ２２５とを完成させる。さらに必要
に応じて、Ｎ型ＴＦＴ２２４,Ｐ型ＴＦＴ２２５上に例
えば窒化ケイ素膜等からなる保護膜を設けてもよい。
【０１４０】上記第２実施形態に従って作製されたＮ型
ＴＦＴ２２４,Ｐ型ＴＦＴ２２５を有するＣＭＯＳ構造
回路において、電界効果移動度はＮ型ＴＦＴ２２４で２
１０〜２５０cm2／Ｖs、Ｐ型ＴＦＴ２２５で１２０〜１
５０cm2／Ｖsと高く、しきい値電圧はＮ型ＴＦＴで１Ｖ
程度、Ｐ型ＴＦＴで−１.５Ｖ程度と非常に良好な特性
を示す。また、従来の触媒元素を用いた場合に問題とな
っていたＴＦＴの特性ばらつきが、電界効果移動度で±
１０％程度、しきい値電圧で±０.２Ｖ程度に抑えるこ
とができ、安定した回路特性を示した。なお、この測定
結果は、上記石英ガラス基板２０１として４００×３２
０mmのサイズの石英ガラス基板を用い、その石英ガラス
基板内を３０点測定の結果である。
ＴＦＴ２２４,Ｐ型ＴＦＴ２２５を有するＣＭＯＳ構造
回路において、電界効果移動度はＮ型ＴＦＴ２２４で２
１０〜２５０cm2／Ｖs、Ｐ型ＴＦＴ２２５で１２０〜１
５０cm2／Ｖsと高く、しきい値電圧はＮ型ＴＦＴで１Ｖ
程度、Ｐ型ＴＦＴで−１.５Ｖ程度と非常に良好な特性
を示す。また、従来の触媒元素を用いた場合に問題とな
っていたＴＦＴの特性ばらつきが、電界効果移動度で±
１０％程度、しきい値電圧で±０.２Ｖ程度に抑えるこ
とができ、安定した回路特性を示した。なお、この測定
結果は、上記石英ガラス基板２０１として４００×３２
０mmのサイズの石英ガラス基板を用い、その石英ガラス
基板内を３０点測定の結果である。
【０１４１】以上、本発明の第２実施形態につき具体的
に説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可
能である。
に説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可
能である。
【０１４２】例えば、上記第２実施形態では、ニッケル
を導入する方法として、非晶質ケイ素膜２０３の表面に
ニッケル元素を添加したが、石英ガラス基板２０１の表
面に添加してもよい。この場合、結晶成長は、非晶質ケ
イ素膜の下面側から起こる。つまり、上記非晶質ケイ素
膜の結晶成長は、非晶質ケイ素膜の上面側から起こるよ
うにしてもよいし、下面側から起こるようにしてもよ
い。
を導入する方法として、非晶質ケイ素膜２０３の表面に
ニッケル元素を添加したが、石英ガラス基板２０１の表
面に添加してもよい。この場合、結晶成長は、非晶質ケ
イ素膜の下面側から起こる。つまり、上記非晶質ケイ素
膜の結晶成長は、非晶質ケイ素膜の上面側から起こるよ
うにしてもよいし、下面側から起こるようにしてもよ
い。
【０１４３】また、上記ニッケル元素の添加は低電圧Ｄ
Ｃスパッタリングにより行ったが、ニッケル塩を溶かせ
た水溶液を塗布する方法、例えばスピンコート法等で行
ってもよい。また、その他、様々な手法を用いることが
でき、例えば、ニッケル塩を溶かせる溶媒としてＳＯＧ
(スピンオングラス)材料を用いてＳｉＯ2膜より拡散さ
せる方法もあるし、蒸着法やメッキ法により薄膜形成す
る方法や、イオンドーピング法により直接導入する方法
等も利用できる。
Ｃスパッタリングにより行ったが、ニッケル塩を溶かせ
た水溶液を塗布する方法、例えばスピンコート法等で行
ってもよい。また、その他、様々な手法を用いることが
でき、例えば、ニッケル塩を溶かせる溶媒としてＳＯＧ
(スピンオングラス)材料を用いてＳｉＯ2膜より拡散さ
せる方法もあるし、蒸着法やメッキ法により薄膜形成す
る方法や、イオンドーピング法により直接導入する方法
等も利用できる。
【０１４４】また、上記触媒元素としてニッケルを使用
したが、結晶化を助長する不純物金属元素としては、ニ
ッケル以外にコバルト,パラジウム,白金,銅,銀,金,イン
ジウム,スズ,アルミニウム,アンチモンを用いてもよ
い。
したが、結晶化を助長する不純物金属元素としては、ニ
ッケル以外にコバルト,パラジウム,白金,銅,銀,金,イン
ジウム,スズ,アルミニウム,アンチモンを用いてもよ
い。
【０１４５】また、結晶性ケイ素膜の結晶性を助長する
手段として、パルスレーザであるＸｅＣｌエキシマレー
ザの照射による加熱法を用いたが、それ以外のレーザ、
例えば連続発振Ａｒレーザ等による加熱法を用いていも
よい。また、レーザ光の代わりに、レーザ光と同等の強
光の赤外光やフラッシュランプの光を用いてもよい。つ
まり、短時間に１０００〜１２００℃(シリコンモニタ
ーの温度)まで上昇させ試料を加熱する、いわゆるＲＴ
Ａ(ラピッド・サーマル・アニール、ＲＴＰ：ラピッド
・サーマル・プロセスともいう)等を用いて結晶性を助
長してもよい。
手段として、パルスレーザであるＸｅＣｌエキシマレー
ザの照射による加熱法を用いたが、それ以外のレーザ、
例えば連続発振Ａｒレーザ等による加熱法を用いていも
よい。また、レーザ光の代わりに、レーザ光と同等の強
光の赤外光やフラッシュランプの光を用いてもよい。つ
まり、短時間に１０００〜１２００℃(シリコンモニタ
ーの温度)まで上昇させ試料を加熱する、いわゆるＲＴ
Ａ(ラピッド・サーマル・アニール、ＲＴＰ：ラピッド
・サーマル・プロセスともいう)等を用いて結晶性を助
長してもよい。
【０１４６】また、液晶表示用のアクティブマトリクス
型基板以外に、例えば、密着型イメージセンサ、ドライ
バ内蔵型のサーマルヘッド、有機系ＥＬ等を発光素子と
したドライバ内蔵型の光書き込み素子や表示素子、三次
元ＩＣ等に本発明の薄膜半導体装置を適用してもよい。
この場合、これらの素子の高速化、高解像度化等の高性
能化を実現することができる。
型基板以外に、例えば、密着型イメージセンサ、ドライ
バ内蔵型のサーマルヘッド、有機系ＥＬ等を発光素子と
したドライバ内蔵型の光書き込み素子や表示素子、三次
元ＩＣ等に本発明の薄膜半導体装置を適用してもよい。
この場合、これらの素子の高速化、高解像度化等の高性
能化を実現することができる。
【０１４７】さらに、本発明は、上述の第１,第２実施
形態で説明したＭＯＳ型トランジスタに限らず、結晶性
半導体を素子材料としたバイポーラトランジスタや静電
誘導トランジスタをはじめとして幅広く半導体プロセス
全般に応用することができる。
形態で説明したＭＯＳ型トランジスタに限らず、結晶性
半導体を素子材料としたバイポーラトランジスタや静電
誘導トランジスタをはじめとして幅広く半導体プロセス
全般に応用することができる。
【０１４８】
【発明の効果】以上より明らかなように、本発明の半導
体装置は、結晶化を促進する触媒元素を含む多結晶シリ
コンで複数のＴＦＴの活性領域を構成し、その多結晶シ
リコンにおける個々の結晶の粒径を各ＴＦＴのチャネル
領域のサイズよりも小さくするので、ＴＦＴの特性ばら
つきを大幅に改善することができる。
体装置は、結晶化を促進する触媒元素を含む多結晶シリ
コンで複数のＴＦＴの活性領域を構成し、その多結晶シ
リコンにおける個々の結晶の粒径を各ＴＦＴのチャネル
領域のサイズよりも小さくするので、ＴＦＴの特性ばら
つきを大幅に改善することができる。
【０１４９】一実施形態の発明の半導体装置は、触媒元
素を含む多結晶シリコンの個々の結晶粒径は５μｍ以下
であるので、ＴＦＴの特性ばらつきをより確実に低減で
きることが分った。また、もし、上記ケイ素膜の結晶粒
径が５μｍ以上であると、ＴＦＴが粒界にわたって作製
される場合があって、ＴＦＴの特性ばらつきが大きくな
ることが分った。
素を含む多結晶シリコンの個々の結晶粒径は５μｍ以下
であるので、ＴＦＴの特性ばらつきをより確実に低減で
きることが分った。また、もし、上記ケイ素膜の結晶粒
径が５μｍ以上であると、ＴＦＴが粒界にわたって作製
される場合があって、ＴＦＴの特性ばらつきが大きくな
ることが分った。
【０１５０】一実施形態の半導体装置は、上記ＴＦＴの
活性領域を構成するケイ素膜中に含まれる触媒元素がニ
ッケル元素であるので、最も良好な結晶性のケイ素膜を
形成できることが分かった。また、上記ケイ素膜におけ
る触媒元素の濃度を１×１０ 16〜１×１０18atoms／cm3
の範囲内に設定することによって、より良好な結晶性の
ケイ素膜を形成できることが分った。また、上記ケイ素
膜における触媒元素の濃度が１×１０16atoms／cm3未満
では、十分な結晶成長の効果が得られない。また、上記
ケイ素膜における触媒元素の濃度が１×１０18atoms／c
m3を越えると、素子特性に悪影響を及ぼす。
活性領域を構成するケイ素膜中に含まれる触媒元素がニ
ッケル元素であるので、最も良好な結晶性のケイ素膜を
形成できることが分かった。また、上記ケイ素膜におけ
る触媒元素の濃度を１×１０ 16〜１×１０18atoms／cm3
の範囲内に設定することによって、より良好な結晶性の
ケイ素膜を形成できることが分った。また、上記ケイ素
膜における触媒元素の濃度が１×１０16atoms／cm3未満
では、十分な結晶成長の効果が得られない。また、上記
ケイ素膜における触媒元素の濃度が１×１０18atoms／c
m3を越えると、素子特性に悪影響を及ぼす。
【０１５１】本発明の半導体装置の製造方法は、上記触
媒元素が添加された非晶質ケイ素膜を加熱処理を施すの
で、柱状結晶ネットワーク構造の良好な結晶構造を有し
て、個々の結晶粒径は微細になって、ＴＦＴの特性ばら
つきを低減でき、特性均一性に優れる半導体装置を実現
できる。
媒元素が添加された非晶質ケイ素膜を加熱処理を施すの
で、柱状結晶ネットワーク構造の良好な結晶構造を有し
て、個々の結晶粒径は微細になって、ＴＦＴの特性ばら
つきを低減でき、特性均一性に優れる半導体装置を実現
できる。
【０１５２】一実施形態の半導体装置の製造方法は、絶
縁表面を有する基板上に、非晶質ケイ素膜の結晶化を促
進する触媒元素を添加した後、その基板の表面上に、水
素を含有する非晶質ケイ素膜を形成して、その非晶質ケ
イ素膜に加熱処理を施すので、柱状結晶ネットワーク構
造の良好な結晶構造を形成して、個々の結晶粒径を微細
できる。したがって、ＴＦＴの特性ばらつきは低減で
き、特性均一性に優れる半導体装置を実現できる。
縁表面を有する基板上に、非晶質ケイ素膜の結晶化を促
進する触媒元素を添加した後、その基板の表面上に、水
素を含有する非晶質ケイ素膜を形成して、その非晶質ケ
イ素膜に加熱処理を施すので、柱状結晶ネットワーク構
造の良好な結晶構造を形成して、個々の結晶粒径を微細
できる。したがって、ＴＦＴの特性ばらつきは低減で
き、特性均一性に優れる半導体装置を実現できる。
【０１５３】一実施形態の半導体装置の製造方法は、非
晶質ケイ素膜中の水素濃度を３〜２５atomic％に設定す
ることによって、非晶質ケイ素膜内に均一に結晶核が発
生し、微細な結晶粒が均一に形成されるので、ＴＦＴの
特性ばらつきをより確実に低減できる。また、もし、上
記非晶質ケイ素膜中の水素濃度が３atomic％未満である
と、ＴＦＴの特性ばらつきが大きくなる。また、もし、
上記非晶質ケイ素膜中の水素濃度が２５atomic％を越え
ると、ＴＦＴの素子特性に悪影響を及ぼす。
晶質ケイ素膜中の水素濃度を３〜２５atomic％に設定す
ることによって、非晶質ケイ素膜内に均一に結晶核が発
生し、微細な結晶粒が均一に形成されるので、ＴＦＴの
特性ばらつきをより確実に低減できる。また、もし、上
記非晶質ケイ素膜中の水素濃度が３atomic％未満である
と、ＴＦＴの特性ばらつきが大きくなる。また、もし、
上記非晶質ケイ素膜中の水素濃度が２５atomic％を越え
ると、ＴＦＴの素子特性に悪影響を及ぼす。
【０１５４】一実施形態の半導体装置の製造方法は、加
熱温度４００℃以下のプラズＣＶＤ法で非晶質ケイ素膜
を作成するので、非晶質ケイ素膜中の水素濃度を所定の
範囲内で略均一に形成することが可能である共に、大面
積基板に対しても再現性よく適用することが可能であ
る。
熱温度４００℃以下のプラズＣＶＤ法で非晶質ケイ素膜
を作成するので、非晶質ケイ素膜中の水素濃度を所定の
範囲内で略均一に形成することが可能である共に、大面
積基板に対しても再現性よく適用することが可能であ
る。
【０１５５】また、一実施形態の半導体装置の製造方法
は、触媒元素としてニッケルを用いるので、非晶質ケイ
素膜の結晶化をもっとも助長することができる。
は、触媒元素としてニッケルを用いるので、非晶質ケイ
素膜の結晶化をもっとも助長することができる。
【０１５６】一実施形態の半導体装置の製造方法は、非
晶質ケイ素膜の表面あるいは基板の表面に添加した後の
表面のニッケル濃度が１×１０12〜５×１０13atoms／c
m2となるように添加することによって、良好な結晶性の
ケイ素膜を形成できることが分った。また、もし、上記
ニッケル濃度が１×１０12atoms／cm2未満であると、非
晶質ケイ素膜は結晶化しない。また、もし、上記ニッケ
ル濃度が５×１０13atoms／cm2を越えると、半導体素子
特性に悪影響がある。
晶質ケイ素膜の表面あるいは基板の表面に添加した後の
表面のニッケル濃度が１×１０12〜５×１０13atoms／c
m2となるように添加することによって、良好な結晶性の
ケイ素膜を形成できることが分った。また、もし、上記
ニッケル濃度が１×１０12atoms／cm2未満であると、非
晶質ケイ素膜は結晶化しない。また、もし、上記ニッケ
ル濃度が５×１０13atoms／cm2を越えると、半導体素子
特性に悪影響がある。
【０１５７】一実施形態の半導体装置の製造方法は、非
晶質ケイ素膜の表面または基板の表面にニッケル元素
を、ニッケルの溶液を非晶質ケイ素の表面または基板の
表面にスピンコートするので、非晶質ケイ素膜の表面ま
たは基板の表面へのニッケル導入量の極微量制御が可能
となる。
晶質ケイ素膜の表面または基板の表面にニッケル元素
を、ニッケルの溶液を非晶質ケイ素の表面または基板の
表面にスピンコートするので、非晶質ケイ素膜の表面ま
たは基板の表面へのニッケル導入量の極微量制御が可能
となる。
【０１５８】一実施形態の半導体装置の製造方法は、非
晶質ケイ素の表面または基板の表面にニッケルを低電圧
にてＤＣスパッタリングによって、非晶質ケイ素の表面
または基板の表面にニッケルを均一に添加することがで
きる。
晶質ケイ素の表面または基板の表面にニッケルを低電圧
にてＤＣスパッタリングによって、非晶質ケイ素の表面
または基板の表面にニッケルを均一に添加することがで
きる。
【０１５９】一実施形態の半導体装置の製造方法は、第
１ステップを行った後、結晶化を目的とする第２ステッ
プを行うので、結晶化を目的とする加熱処理をいきなり
行った場合に発生する非晶質ケイ素膜の膜はがれをなく
すことが可能である。
１ステップを行った後、結晶化を目的とする第２ステッ
プを行うので、結晶化を目的とする加熱処理をいきなり
行った場合に発生する非晶質ケイ素膜の膜はがれをなく
すことが可能である。
【０１６０】一実施形態の半導体装置の製造方法は、第
１ステップの加熱処理を４５０℃〜５３０℃で行うの
で、有効な脱水素効果は得ることができる。もし、上記
第１ステップの加熱処理が４５０℃未満であると、水素
を含む非晶質ケイ素膜に対して有効な脱水素効果は得ら
れない。また、もし、上記第１ステップの加熱処理が５
３０℃より高くなると、膜はがれが起こり易くなる。
１ステップの加熱処理を４５０℃〜５３０℃で行うの
で、有効な脱水素効果は得ることができる。もし、上記
第１ステップの加熱処理が４５０℃未満であると、水素
を含む非晶質ケイ素膜に対して有効な脱水素効果は得ら
れない。また、もし、上記第１ステップの加熱処理が５
３０℃より高くなると、膜はがれが起こり易くなる。
【０１６１】また、一実施形態の半導体装置の製造方法
は、第２ステップの加熱処理を５３０℃〜６５０℃で行
うので、非晶質ケイ素膜を結晶化させることができる。
もし、上記第２ステップの温度が５３０℃未満である
と、非晶質ケイ素膜を結晶化できない。もし、上記第２
ステップの加熱処理が６５０℃を越えると、転位等の結
晶欠陥が多発してしまう。
は、第２ステップの加熱処理を５３０℃〜６５０℃で行
うので、非晶質ケイ素膜を結晶化させることができる。
もし、上記第２ステップの温度が５３０℃未満である
と、非晶質ケイ素膜を結晶化できない。もし、上記第２
ステップの加熱処理が６５０℃を越えると、転位等の結
晶欠陥が多発してしまう。
【０１６２】一実施形態の半導体装置の製造方法は、触
媒元素を非晶質ケイ素膜の結晶化処理に利用した後、上
記ケイ素膜中に残存する触媒元素の大部分を、半導体素
子形成領域以外の領域に移動させる工程を有するので、
触媒元素による半導体素子への悪影響を防止できる。
媒元素を非晶質ケイ素膜の結晶化処理に利用した後、上
記ケイ素膜中に残存する触媒元素の大部分を、半導体素
子形成領域以外の領域に移動させる工程を有するので、
触媒元素による半導体素子への悪影響を防止できる。
【０１６３】一実施形態の半導体装置の製造方法は、非
晶質ケイ素膜を加熱処理により結晶化した後、その結晶
化したケイ素膜にレーザ光を照射するので、そのケイ素
膜の結晶性をさらに助長することができる。
晶質ケイ素膜を加熱処理により結晶化した後、その結晶
化したケイ素膜にレーザ光を照射するので、そのケイ素
膜の結晶性をさらに助長することができる。
【０１６４】一実施形態の半導体装置の製造方法は、非
晶質ケイ素膜を加熱処理により結晶化した後、その結晶
化したケイ素膜に対して酸化雰囲気中にて上記加熱処理
の温度よりも高温で加熱処理を行うので、結晶性ケイ素
膜中の不対結合を大幅に低減して、その結晶性を大きく
改善することができる。
晶質ケイ素膜を加熱処理により結晶化した後、その結晶
化したケイ素膜に対して酸化雰囲気中にて上記加熱処理
の温度よりも高温で加熱処理を行うので、結晶性ケイ素
膜中の不対結合を大幅に低減して、その結晶性を大きく
改善することができる。
【図１】 図１は本発明の第１実施形態の半導体装置の
製造方法を示す工程図である。
製造方法を示す工程図である。
【図２】 図２は上記半導体装置の作製工程の概要を示
す平面図である。
す平面図である。
【図３】 図３は上記半導体装置の作製工程の概要を示
す平面図である。
す平面図である。
【図４】 図４は上記半導体装置の作製工程の概要を示
す平面図である。
す平面図である。
【図５】 図５は上記半導体装置の作製工程の概要を示
す平面図である。
す平面図である。
【図６】 図６は上記半導体装置の作製工程の概要を示
す平面図である。
す平面図である。
【図７】 図７は本発明の第２実施形態の半導体装置の
作製工程の概要を示す平面図である。
作製工程の概要を示す平面図である。
【図８】 図８は上記半導体装置の製造方法を示す工程
図である。
図である。
【図９】 図９は非晶質ケイ素膜中水素濃度と結晶性ケ
イ素膜の結晶粒径との関係を示すグラフである。
イ素膜の結晶粒径との関係を示すグラフである。
【図１０】 図１０(Ａ)は水素濃度が３atomic％以下の
非晶質ケイ素膜を結晶化させた結晶性ケイ素膜の表面状
態を撮影した光学顕微鏡写真を示す図であり、図１０
(Ｂ)は水素濃度が１０atomic％程度の非晶質ケイ素膜を
結晶化させた結晶性ケイ素膜の表面状態を撮影した光学
顕微鏡写真を示す図である。
非晶質ケイ素膜を結晶化させた結晶性ケイ素膜の表面状
態を撮影した光学顕微鏡写真を示す図であり、図１０
(Ｂ)は水素濃度が１０atomic％程度の非晶質ケイ素膜を
結晶化させた結晶性ケイ素膜の表面状態を撮影した光学
顕微鏡写真を示す図である。
【符号の説明】 １０１ ガラス基板 ２０１ 石英ガラ
ス基板 １０２ 下地膜 １０３,２０３
非晶質ケイ素膜 １０３ａ,２０３ａ,１０８,２０８ｎ,２０８ｐ
結晶性ケイ素膜 １０４,２０４ ニッケル １０５,１１６,２
１６ レーザ光 １０６,２０６ マスク １０７,２０７
リン １２０ ＴＦＴ素子領域 １０９,２０９
ゲート絶縁膜 ２１０ 酸化膜 １１１,２１１
ゲート電極 １２２ ゲートバスライン １１２ 酸化物層 １１３,２１３ チャネル領域となる領域 １１４ ソース領域となる領域 ２１４n,２１４ｐ ソース領域となる不純物領域 １１５ ドレイン領域となる領域 ２１５ｎ,２１５ｐ ドレイン領域となる不純物領域 １１７,２１７ 層間絶縁膜 １１８ ソース電極 １２１ ソースバスライン １１９ 画素電極 ２２０,２２１,２２２ 電極・配線 １２３ ＴＦＴ ２２４ Ｎ型ＴＦＴ ２２５ Ｐ型ＴＦＴ
ス基板 １０２ 下地膜 １０３,２０３
非晶質ケイ素膜 １０３ａ,２０３ａ,１０８,２０８ｎ,２０８ｐ
結晶性ケイ素膜 １０４,２０４ ニッケル １０５,１１６,２
１６ レーザ光 １０６,２０６ マスク １０７,２０７
リン １２０ ＴＦＴ素子領域 １０９,２０９
ゲート絶縁膜 ２１０ 酸化膜 １１１,２１１
ゲート電極 １２２ ゲートバスライン １１２ 酸化物層 １１３,２１３ チャネル領域となる領域 １１４ ソース領域となる領域 ２１４n,２１４ｐ ソース領域となる不純物領域 １１５ ドレイン領域となる領域 ２１５ｎ,２１５ｐ ドレイン領域となる不純物領域 １１７,２１７ 層間絶縁膜 １１８ ソース電極 １２１ ソースバスライン １１９ 画素電極 ２２０,２２１,２２２ 電極・配線 １２３ ＴＦＴ ２２４ Ｎ型ＴＦＴ ２２５ Ｐ型ＴＦＴ
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F045 AA06 AA08 AA19 AB03 AB04 AB30 AB32 AB33 AC01 AC07 AD04 AD05 AD06 AD07 AD08 AD09 AD10 AE29 AF07 AF20 BB08 BB12 BB16 CA15 DA59 DA61 DA68 EB20 EH13 HA15 HA16 HA18 5F052 DA02 DB03 FA06 FA19 FA21 JA01 JA10 5F110 AA01 AA08 AA16 AA17 AA30 BB01 BB04 BB10 BB11 CC02 DD02 DD03 DD13 EE03 EE06 EE34 EE44 FF02 FF23 FF29 FF30 FF32 FF36 GG02 GG13 GG16 GG25 GG33 GG34 GG35 GG45 HJ01 HJ04 HJ12 HJ13 HJ23 HL01 HL03 HL07 HL11 HM14 HM18 NN02 NN04 NN23 NN24 NN35 PP02 PP03 PP04 PP06 PP10 PP13 PP29 PP34 PP35 QQ11 QQ23 QQ24 QQ28
Claims (16)
- 【請求項１】 絶縁表面を有する基板上に、結晶性を有
するケイ素膜を活性領域として形成された複数の薄膜ト
ランジスタを有する半導体装置において、 上記ケイ素膜は、そのケイ素膜自体の結晶化を促進する
触媒元素を含む多結晶シリコンであり、かつ、上記ケイ
素膜を構成する結晶の粒径が、上記薄膜トランジスタの
チャネル領域のサイズよりも小さいことを特徴とする半
導体装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の半導体装置において、 上記ケイ素膜を構成する結晶の粒径は、５μｍ以下であ
ることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の半導体装置に
おいて、 上記触媒元素はニッケル元素であり、かつ、上記ケイ素
膜における上記ニッケル元素の濃度が１×１０16〜１×
１０18atoms／cm3の範囲内にあることを特徴とする半導
体装置。 - 【請求項４】 絶縁表面を有する基板上に、水素を含有
する非晶質ケイ素膜を形成する工程と、 上記非晶質ケイ素膜の表面に、その非晶質ケイ素膜の結
晶化を促進する触媒元素を添加する工程と、 上記触媒元素が添加された非晶質ケイ素膜に加熱処理を
施して、上記非晶質ケイ素膜を結晶化する工程とを備え
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 絶縁表面を有する基板上に、非晶質ケイ
素膜の結晶化を促進する触媒元素を添加する工程と、 上記触媒元素が添加された基板の表面上に、水素を含有
する非晶質ケイ素膜を形成する工程と、 上記非晶質ケイ素膜に加熱処理を施して、上記非晶質ケ
イ素膜を結晶化する工程とを備えることを特徴とする半
導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 請求項４または５に記載の半導体装置の
製造方法において、 上記非晶質ケイ素膜中の水素濃度は３〜２５atomic％の
範囲内であることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 請求項４乃至６のうちのいずれか１つに
記載の半導体装置の製造方法において、 上記非晶質ケイ素膜は、加熱温度４００℃以下のプラズ
マＣＶＤ法により作成することを特徴とする半導体装置
の製造方法。 - 【請求項８】 請求項４乃至７のうちのいずれか１つに
記載の半導体装置の製造方法において、 上記触媒元素としてニッケル元素を用いることを特徴と
する半導体装置の製造方法。 - 【請求項９】 請求項８に記載の半導体装置の製造方法
において、 上記ニッケル元素を非晶質ケイ素膜の表面または上記基
板の表面に添加した後、その表面のニッケル濃度は１×
１０12〜５×１０13atoms／cm2の範囲内であることを特
徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項１０】 請求項８または９に記載の半導体装置
の製造方法において、 上記ニッケル元素を上記非晶質ケイ素膜の表面または上
記基板の表面に添加する工程は、ニッケルの溶液を上記
非晶質ケイ素膜の表面または上記基板の表面にスピンコ
ートすることにより行うことを特徴とする半導体装置の
製造方法。 - 【請求項１１】 請求項８または９のうちのいずれか１
つに記載の半導体装置の製造方法において、 上記ニッケル元素を非晶質ケイ素膜の表面または上記基
板の表面に添加する工程は、上記ニッケル元素を低電圧
にてＤＣスパッタリングすることにより行うことを特徴
とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項１２】 請求項４乃至１１のうちのいずれか１
つに記載の半導体装置の製造方法において、 上記非晶質ケイ素膜を結晶化する加熱処理は、上記非晶
質ケイ素膜中の過剰水素を離脱させるための第１ステッ
プと、上記非結晶ケイ素膜の結晶成長を目的とした第２
ステップとを有することを特徴とする半導体装置の製造
方法。 - 【請求項１３】 請求項１２に記載の半導体装置の製造
方法において、 上記第１ステップの加熱処理は４５０℃〜５３０℃の範
囲内で行うと共に、上記第２ステップの加熱処理は５３
０℃〜６５０℃の範囲内で行うことを特徴とする半導体
装置の製造方法。 - 【請求項１４】 請求項４乃至１３のうちのいずれか１
つに記載の半導体装置の製造方法において、 上記非晶質ケイ素膜を加熱処理により結晶化した後、そ
の結晶化したケイ素膜中に残存する上記触媒元素の大部
分を、半導体素子を形成する領域以外の領域に移動させ
る工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項１５】 請求項４乃至１４のうちのいずれか１
つに記載の半導体装置の製造方法において、 上記非晶質ケイ素膜を加熱処理により結晶化した後、そ
の結晶化したケイ素膜にレーザ光を照射して、上記ケイ
素膜の結晶性をさらに助長する工程を有することを特徴
とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項１６】 請求項４乃至１４のうちのいずれか１
つに記載の半導体装置の製造方法において、 上記非晶質ケイ素膜を加熱処理により結晶化した後、そ
の結晶化したケイ素膜に対して酸化雰囲気中にて上記加
熱処理の温度よりも高温で加熱処理を行って、上記ケイ
素膜の結晶性をさらに助長する工程を有することを特徴
とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26848799A JP3432187B2 (ja) | 1999-09-22 | 1999-09-22 | 半導体装置の製造方法 |
| US09/660,516 US6770515B1 (en) | 1999-09-22 | 2000-09-12 | Semiconductor device and method for fabricating the device |
| TW089119146A TW474014B (en) | 1999-09-22 | 2000-09-18 | Semiconductor device and method for fabricating the device |
| KR10-2000-0055461A KR100509617B1 (ko) | 1999-09-22 | 2000-09-21 | 반도체 장치 및 그의 제조 방법 |
| KR10-2003-0033742A KR100440602B1 (ko) | 1999-09-22 | 2003-05-27 | 반도체 장치 및 그의 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26848799A JP3432187B2 (ja) | 1999-09-22 | 1999-09-22 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001094109A true JP2001094109A (ja) | 2001-04-06 |
| JP3432187B2 JP3432187B2 (ja) | 2003-08-04 |
Family
ID=17459189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26848799A Expired - Lifetime JP3432187B2 (ja) | 1999-09-22 | 1999-09-22 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6770515B1 (ja) |
| JP (1) | JP3432187B2 (ja) |
| KR (2) | KR100509617B1 (ja) |
| TW (1) | TW474014B (ja) |
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| KR100378259B1 (ko) * | 2001-01-20 | 2003-03-29 | 주승기 | 결정질 활성층을 포함하는 박막트랜지스터 제작 방법 및장치 |
| KR100459219B1 (ko) * | 2001-12-28 | 2004-12-03 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 절연막 형성방법 및 이를 이용한 폴리실리콘박막트랜지스터의 형성방법 |
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