JP2003188098A

JP2003188098A - 半導体装置およびその製造方法

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Publication number: JP2003188098A
Application number: JP2001380696A
Authority: JP
Inventors: Masahito Goto; 政仁後藤
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-12-13
Filing date: 2001-12-13
Publication date: 2003-07-04

Abstract

(57)【要約】【課題】横成長ＣＧシリコン膜を成長させる際の触媒
金属元素の添加濃度を低減させる。【解決手段】石英基板１１上に、ａ−Ｓｉ膜１２を形
成し、そのａ−Ｓｉ膜１２の膜厚を薄くした複数のホー
ル１４を形成して、それぞれのホール１４に、結晶化を
促進する触媒元素のＮｉを添加し、第１の加熱処理を行
いａ−Ｓｉ膜１２を結晶成長させ、ＣＧシリコン膜１５
ｂを形成し、その後、ホール１４と、隣接するホール１
４の中間に配置されるホール１４ａとに、選択的に触媒
元素のＮｉを引き寄せる効果を有するゲッタリング元素
のＰ（リン）を添加して、第２の加熱処理を行いＣＧシ
リコン膜１５ｂ内の触媒元素のＮｉを、ゲッタリング元
素のＰ（リン）が添加された領域に移動させ、ゲッタリ
ング元素のＰ（リン）が添加された領域以外のＣＧシリ
コン膜１５の領域を用いて、半導体装置の活性領域を形
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置および
その製造方法に関し、特に、アクティブマトリックス液
晶表示装置において、液晶駆動を行なう薄膜トランジス
タを有する半導体装置およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】低消費電力で駆動される薄型の液晶表示
装置において、近年、駆動素子に薄膜トランジスタ（Ｔ
ｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ：以下ＴＦＴと
明記する）を用いた液晶表示装置は、画像のコントラス
トが良好であるとともに、画像信号の応答速度が速い等
の高性能を有しており、主に、パーソナルコンピュー
タ、携帯用のＴＶ等の表示部に使用され、その市場規模
は大きく伸びている。

【０００３】このようなＴＦＴには、ＴＦＴの電気的な
活性領域にＣＧ（ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＧｒａｉｎ）
シリコン膜を用いる場合がある。そのＣＧシリコン膜
は、特開平６−２４４１０５号公報に開示されているよ
うに、非晶質Ｓｉ膜（アモルファスシリコン膜：以下ａ
−Ｓｉ膜と明記する）の表面にＮｉ等の金属元素を微量
に堆積させ、その後、アニール処理等の高温処理を施す
ことによって得られる結晶性の優れたシリコン膜であ
る。

【０００４】ＣＧシリコン膜は、従来のａ−Ｓｉ膜およ
び多結晶シリコン膜（ポリシリコン膜：以下ｐ−Ｓｉ膜
と明記する）と比較して、キャリアの移動度が大きい。
このため、ＣＧシリコン膜は、低消費電力での駆動およ
び信号の高速応答が可能である。また、ＣＧシリコン膜
は、キャリアの移動度が大きいために、将来的にそれを
使用したシートコンピューターの作製の可能性を有して
おり、次世代のドライバーモノリシック型の液晶表示装
置を作製する材料として有望視されている。

【０００５】ＣＧシリコン膜の作製方法は、主に、次の
２種類の方法がある。

【０００６】第１の方法は、所定の基板上に形成された
ａ−Ｓｉ膜上の全面にＮｉ等の触媒金属を添加して、そ
の触媒金属を結晶核としてＣＧシリコン膜を成長させる
方法である。以下、この第１の方法を縦成長と明記す
る。

【０００７】第２の方法は、所定の基板上に形成された
ａ−Ｓｉ膜の一部の領域にＮｉ等の触媒金属を添加し
て、アニール処理等の高温処理を施すことによって、Ｎ
ｉ等の触媒金属が添加された領域にて発生したＣＧシリ
コン膜が時間の経過とともに、Ｎｉ等の触媒金属が添加
されていない領域に結晶成長させる方法である。以下、
この第２の方法を横成長と明記する。

【０００８】図２（ａ）〜（ｄ）は、それぞれＣＧシリ
コン膜が縦成長する状態を示す概略平面図である。

【０００９】まず、図２（ａ）に示すように、石英基板
上に形成されたａ−Ｓｉ膜５１の表面全体にＮｉ等の触
媒金属元素を添加する。その後、Ｎｉ等の触媒金属元素
が添加されたａ−Ｓｉ膜５１に、温度６００℃程度、１
時間程度の加熱処理を行い固相成長を促進させる。

【００１０】固相成長の初期には、図２（ｂ）に示すよ
うに、石英基板上のａ−Ｓｉ膜５１の任意の領域にドメ
インの中心の結晶核となる複数のＣＧシリコン結晶５２
が形成される。形成されるＣＧシリコン結晶５２の結晶
核の発生密度は、ａ−Ｓｉ膜５１の膜質、添加されたＮ
ｉ等の金属元素の濃度等によって影響される。

【００１１】その後、加熱処理を継続し、固相成長が進
行すると、図２（ｃ）に示すように、ＣＧシリコン結晶
５２は、最初に発生した微少なＣＧシリコン結晶５２の
結晶核を中心として放射状に成長する。このような１つ
の結晶核を中心に成長したＣＧシリコン結晶５２の領域
をドメイン（以下、ＣＧシリコン結晶をドメインと明記
する）と呼んでいる。このドメイン５２内は、多結晶状
態であるが、ドメイン５２内の隣接する結晶同士の面方
位は、連続している（ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＧｒａｉ
ｎ）。このため、ドメイン５２内は、多結晶状態である
とともに、準単結晶状態を示している。

【００１２】さらに、加熱処理を継続し、長時間の固相
成長を行うと、最終的に、図２（ｄ）に示すように、成
長したドメイン５２同士がぶつかり合い、石英基板上の
ａ−Ｓｉ膜５１の全面がＣＧシリコン膜となって成長が
終了する。ドメイン５２同士がぶつかり合うドメイン５
２の界面は、ドメイン境界５３と呼ばれる。

【００１３】図３（ａ）〜（ｄ）は、それぞれＣＧシリ
コン膜が横成長する状態を示す概略平面図である。

【００１４】まず、図３（ａ）に示すように、石英基板
上に形成されたａ−Ｓｉ膜５４の表面全体に、酸化シリ
コン膜５５を形成し、次いで、酸化シリコン膜５５上
に、ａ−Ｓｉ膜５４の一部の領域５４ａを露出させるた
めに、複数の矩形状のホール５６を所定の領域に形成す
る。そして、ホール５６から露出したａ−Ｓｉ膜５４の
一部の領域５４ａの表面にＮｉ等の触媒金属元素を添加
する。この場合、酸化シリコン膜５５に被覆されている
ａ−Ｓｉ膜５４には、Ｎｉ等の触媒金属元素を添加しな
い。その後、Ｎｉ等の触媒金属元素が一部の領域５４ａ
に添加されたａ−Ｓｉ膜５４に、温度６００℃程度、１
時間程度の加熱処理を行い固相成長を促進させる。

【００１５】固相成長の初期には、図３（ｂ）に示すよ
うに、Ｎｉ等の触媒金属元素を添加されたａ−Ｓｉ膜５
４の一部の領域５４ａに、微小なＣＧシリコン結晶（以
下、ドメインと明記する）５７が多数形成される。この
ドメイン５７のサイズは、小さい方がよい。

【００１６】その後、加熱処理を継続し、固相成長が進
行すると、図３（ｃ）に示すように、多数のドメイン５
７の結晶核を基点として、酸化シリコン膜５５に被覆さ
れているａ−Ｓｉ膜５４の領域にＣＧシリコン結晶であ
るドメイン５８が成長する。

【００１７】さらに、加熱処理を継続し、長時間の固相
成長を行うと、最終的に、図３（ｄ）に示すように、成
長したドメイン５８同士がぶつかり合い、石英基板上の
ａ−Ｓｉ膜５４の全面がＣＧシリコン膜となって成長が
終了する。ドメイン５８同士がぶつかり合うドメイン５
８の界面は、ドメイン境界５９と呼ばれる。

【００１８】ＣＧシリコン膜が横成長する場合には、図
３（ａ）〜（ｄ）に示すように、Ｎｉ等の触媒金属元素
が添加され、ドメイン５７が成長したホール５６の側縁
部の領域から、ドメイン５８が、その側縁部の領域に対
して垂直方向に成長することが重要である。横成長ＣＧ
シリコン膜の特長は、ドメイン５８の発生領域およびド
メイン５８の成長方向が決まっていることにより、ドメ
イン境界５９の領域が予め特定できることにある。

【００１９】ドメイン境界５９は、Ｎｉ等の触媒金属が
多量に集まるとともに、ＣＧシリコン膜の結晶の連続性
が中断される領域である。このため、ドメイン境界５９
を、ＴＦＴの活性領域であるチャネル領域に使用するこ
とは、ＣＧシリコン膜の結晶の均一性からみて不適当で
ある。

【００２０】また、横成長ＣＧシリコン膜では、Ｎｉ等
の触媒金属を添加するホール５６の位置により、予めド
メイン境界５９の位置が想定できる。このため、ＴＦＴ
の設計時には、ＣＧシリコン膜上のドメイン境界５９と
想定される領域以外の領域にＴＦＴのチャネル領域を配
置すれば良い。

【００２１】このような横成長ＣＧシリコン膜におい
て、図３（ｂ）に示すドメイン５７のサイズは、出来る
だけ微小なサイズでなければならない。ドメイン５７の
サイズが大きいと、例えば、図４に示すようなドメイン
５７ａが成長する。このようなドメイン５７ａが成長す
ると、ドメイン５７ａの成長方向およびドメイン５７ａ
同士の境界の位置は、一定でなくなり、図３（ｄ）に示
すドメイン境界５９が形成される領域が想定できなくな
る。このため、大きなサイズのドメイン５７ａから成長
した横成長ＣＧシリコン膜では、予めドメイン境界の無
い領域にＴＦＴのチャネル領域を配置できないおそれが
ある。

【００２２】一方、ドメイン５７のサイズが微小である
と、ドメイン５７とドメイン５８との境界領域を拡大し
た図５に示すように、ドメイン５７は、ホール５６内に
てドメイン５７同士間の隙間が無い状態で形成される。
そして、ドメイン５７を結晶核として成長するドメイン
５８が、ホール５６から酸化シリコン膜５５に被覆され
ているａ−Ｓｉ膜５４の領域に向かって成長する場合、
ホール５６の側縁部の領域に対して、垂直方向に成長す
ることになる。

【００２３】このため、ドメイン５８が成長することに
よって、形成されるドメイン境界５９の位置は、隣接す
るホール５６のほぼ中間の位置に形成されることが想定
でき、微小なサイズのドメイン５７から成長した横成長
ＣＧシリコン膜では、ドメイン境界５９を含まない領域
に、ＴＦＴを形成することが可能となる。

【００２４】微小なドメイン５７を形成する方法として
は、通常、Ｎｉ等の触媒金属元素の添加濃度を高くする
方法が考えられる。Ｎｉ等の触媒金属元素の添加濃度を
高くすることにより、ドメイン５７の結晶核となるＣＧ
シリコン結晶の発生密度が高くなり、必然的に、各々の
ドメイン５７のサイズは小さくなる。通常、横成長ＣＧ
シリコン膜を形成する場合には、縦成長ＣＧシリコン膜
を形成する場合の触媒金属元素の添加濃度に対して、５
倍以上の触媒金属元素の添加濃度にする。

【００２５】ところが、ＣＧシリコン膜内に添加された
Ｎｉ等の触媒金属元素は、そのままの状態では、ＣＧシ
リコン膜にＴＦＴを形成すると、ＴＦＴのＯＦＦ状態で
のＯＦＦ電流の増大が発生し、ＴＦＴの電気特性に対し
て悪影響を与える。このため、ＣＧシリコン膜の結晶化
の後に、ＣＧシリコン膜内よりＮｉ等の触媒金属元素を
取り除く必要がある。

【００２６】このようなＳｉ結晶内に添加されたＮｉ等
の触媒金属元素の除去方法は、特開平１０−２２３５３
３号公報によって開示されている。この公報に開示され
たＮｉ等の触媒金属元素の除去方法は、形成されたＣＧ
シリコン膜の一部にＶ族元素のＰ（リン）を高濃度にて
ドーピングした後に、加熱処理を行い、ＣＧシリコン膜
のＰ（リン）をドーピングした領域に、Ｎｉ等の触媒金
属元素を移動（ゲッタリング）させることによって、Ｃ
Ｇシリコン膜のＴＦＴのドレイン領域、チャネル領域、
ソース領域等の活性領域を形成する領域からＮｉ等の触
媒金属元素を取り除いている。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、触媒金
属元素の添加濃度が高くなると、ＣＧシリコン内に残留
する触媒金属元素の濃度も高くなる。ゲッタリングによ
る触媒金属元素の除去能力が同じであれば、ＣＧシリコ
ン膜内の触媒金属元素の添加濃度が高い程、ゲッタリン
グ後に、ＣＧシリコン膜内に残留する触媒金属元素の濃
度も高くなる。

【００２８】このため、ＣＧシリコン膜内に残留する触
媒金属元素の濃度を低減させるには、最初に添加する触
媒金属元素の添加濃度を低減させる必要があるため、微
小なドメイン５７を有する結晶性の良好な横成長ＣＧシ
リコン膜が形成できないおそれがある。

【００２９】本発明は、このような課題を解決するもの
であり、その目的は、横成長ＣＧシリコン膜を成長させ
る際の触媒金属元素の添加濃度を低減させるとともに、
横成長ＣＧシリコン膜内に電気特性の良好なＴＦＴを形
成できる半導体装置およびその製造方法を提供すること
にある。

【００３０】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、絶縁性表面を有する基板上に所定の膜厚の非
晶質シリコン膜を形成し、該非晶質シリコン膜における
複数の領域の膜厚を薄くして、複数の第１の領域を形成
する工程と、前記各第１の領域に、結晶化を促進する第
１の元素をそれぞれ添加する工程と、その後、第１の加
熱処理を行い該非晶質シリコン膜を結晶成長させ、結晶
性シリコン膜を形成する工程と、前記各第１の領域と、
隣接するそれぞれの該第１の領域の間に配置される第２
の領域とに、該第１の元素を選択的に引き寄せる効果を
有する第２の元素を添加する工程と、第２の加熱処理を
行い結晶性シリコン膜内の第１の元素を、該第２の元素
が添加された領域に移動させる工程と、該第２の元素が
添加された領域以外の結晶性シリコン膜の領域を用い
て、少なくとも半導体装置の活性領域を形成する工程
と、を包含することを特徴とする。

【００３１】前記第１の元素が、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃ
ｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕから選
択された一種類または複数種類の元素である。

【００３２】前記第２の元素が、Ｐ（リン）である。

【００３３】本発明の半導体装置は、絶縁性表面を有す
る基板上に形成された非晶質シリコン膜に、結晶化を促
進する第１の元素が添加されて結晶化した結晶性シリコ
ン膜を有する半導体装置であって、該結晶性シリコン膜
内の第１の元素の含有量が、１．０×１０¹⁵ａｔｏｍｓ
／ｃｍ³未満であることを特徴とする。

【００３４】前記第１の元素がＮｉ（ニッケル）であ
る。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を説明する。

【００３６】図１（ａ）〜（ｉ）は、それぞれ、本発明
の実施形態である半導体装置の製造方法における各工程
を説明するための断面図である。

【００３７】まず、図１（ａ）に示すように、石英基板
１１上に、ＬＰＣＶＤ（ＬｏｗＰｒｅｓｓｕｒｅＣＶ
Ｄ）法によって、膜厚６５ｎｍのａ−Ｓｉ膜１２を形成
する。ａ−Ｓｉ膜１２の形成には、原料ガスとしてジシ
ランガス（Ｓｉ₂Ｈ₅）を使用し、温度４５０℃、圧力５
０Ｐａの条件にて行った。その後、ａ−Ｓｉ膜１２上の
全面に、酸化シリコンから成る保護膜１３を形成し、一
般的なフォトリソグラフィおよびドライエッチングによ
って、保護膜１３上の所定の領域に触媒金属を添加する
ためのホール１４を形成し、ａ−Ｓｉ膜１２の一部を露
出させる。

【００３８】次に、図１（ｂ）に示すように、ドライエ
ッチングによって、ホール１４内の領域に露出している
ａ−Ｓｉ膜１２の表面部分を除去して、その膜厚を薄く
する。この場合、ホール１４内の領域に露出しているａ
−Ｓｉ膜１２の膜厚は２０ｎｍである。その後、結晶化
を促進する触媒金属としてＮｉを、ａ−Ｓｉ膜１２の表
面に添加するため、石英基板１１上に、酢酸ニッケル
（Ｎｉ）を１０ｐｐｍ溶かした水溶液をスピン塗布す
る。この場合、ａ−Ｓｉ膜１２の表面上のＮｉ濃度は、
５×１０¹²ａｔｏｍｓ／ｃｍ²程度となるように設定す
る。また、触媒金属の添加方法としては、スパッタ法、
ＣＶＤ法、プラズマ処理法または蒸着法のいずれを用い
ても良い。尚、ａ−Ｓｉ膜１２の結晶化を促進する触媒
金属には、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐ
ｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕの元素の中から一種類また
は複数種類の元素を選択すれば良い。

【００３９】次に、図１（ｃ）に示すように、ａ−Ｓｉ
膜１２が形成された石英基板ｌｌを窒素雰囲気中におい
て、温度５７０℃、１８時間の加熱処理を行いａ−Ｓｉ
膜１２を結晶化させる。ホール１４の領域には、微小な
ドメインの集合であるＣＧシリコン膜１５ａが成長し、
保護膜１３の下側には、ＣＧシリコン膜１５ａより成長
したＣＧシリコン膜１５ｂが成長する。また、隣接する
ホール１４の間の中間の位置にはドメイン境界１６が形
成される。

【００４０】次に、図１（ｄ）に示すように、保護膜１
３に再度一般的なフォトリソグラフィおよびエッチング
を行い、ホール１４の周辺部およびドメイン境界１６近
傍の上側の保護膜１３をそれぞれ除去し、ドメイン境界
１６近傍の上には、ホール１４ａが形成される。これに
より、ＣＧシリコン膜１５ｂの一部であるＣＧシリコン
膜１５ｃを露出させる。その後、イオン注入法によっ
て、石英基板１１上の全面にＶ族元素であるＰ（リン）
を注入し、ホール１４および１４ａ内にＰ（リン）注入
領域１７を形成する。Ｐ（リン）のドーズ量は、２×１
０¹⁵ａｔｏｍｓ／ｃｍ²程度である。Ｐ（リン）は、触
媒金属であるＮｉをＰ（リン）注入領域１７に移動させ
るゲッタリング元素として作用する。この場合、保護膜
１３は、Ｐ（リン）の注入に対するマスクとして働き、
保護膜１３の下側のＣＧシリコン膜１５ｂにはＰ（リ
ン）が注入されない。また、触媒金属であるＮｉを最も
多く含んでいると考えられるホール１４内のＣＧシリコ
ン１５ａおよび１５ｃ、ホール１４ａ内のドメイン境界
１６近傍の領域のＣＧシリコン１５ｃ等は、Ｐ（リン）
注入領域１７に含まれる方が良い。

【００４１】次に、図１（ｅ）に示すように、ＣＧシリ
コン膜１５ｂが成長している石英基板１１に、温度６０
０℃〜７００℃、２４時間の加熱条件により加熱処理を
施して、ＣＧシリコン膜１５ｂ内に含有している触媒金
属のＮｉをＰ（リン）注入領域１７に移動（ゲッタリン
グ）させる。このようなゲッタリング処理により、保護
膜１３の下側のＣＧシリコン膜１５ｂは、触媒金属のＮ
ｉをほとんど含まないＣＧシリコン膜１５となる。

【００４２】次に、図１（ｆ）に示すように、保護膜１
３をエッチングによって除去した後、一般的なフォトリ
ソグラフィおよびエッチングにより、石英基板１１上の
ＣＧシリコン膜１５を所定の形状にパターニングする。
この時、Ｐ（リン）注入領域１７は、全てエッチングに
よって除去する。その後、ＣＧシリコン膜１５をＯ₂雰
囲気中で加熱する。Ｏ₂雰囲気中の加熱により、ＣＧシ
リコン膜１５の表面に第１の酸化シリコン膜が形成され
る。この時、第１の酸化シリコン膜内には、ＣＧシリコ
ン膜１５に残留している触媒金属のＮｉが取り込まれ
る。この工程は、第２のゲッタリング処理と呼ばれ、前
述のゲッタリング処理によって減少したＣＧシリコン膜
１５内の触媒金属元素（Ｎｉ）をさらに除去する効果が
ある。この第２のゲッタリング処理は、ＨＣｌ、ＨＦ、
ＨＢｒ、Ｃｌ₂、Ｆ₂、Ｂｒ₂等の少なくとも一種類のハ
ロゲン元素を含んだ酸化性雰囲気中にて加熱処理を行う
方が、よりゲッタリング効果が顕著となる。

【００４３】この場合、加熱処理の温度範囲は、９００
℃〜１１５０℃の範囲が望ましく、加熱温度が高くなる
程、触媒金属元素に対するゲッタリング効果が大きくな
る。また、高温の酸化処理によってＣＧシリコン膜１５
内の欠陥密度も減少し、ＣＧシリコン膜１５の特性が向
上する。その後、第１の酸化シリコン膜をバッファード
フッ酸を用いて除去した後、一般的なフォトリソグラフ
ィおよびドライエッチングを用いてパターニングを行
い、ＣＧシリコン膜１５を所定の形状に形成する。この
時、形成されたＣＧシリコン膜１５には、ドメイン境界
１６を含まないようにする。

【００４４】次に、図１（ｇ）に示すように、ＣＧシリ
コン膜１５上に、ＣＶＤ法によって、ゲート絶縁膜とし
ての第２の酸化シリコン膜１９を形成する。第２の酸化
シリコン膜１９の膜厚は８０ｎｍである。その後、さら
にＣＶＤ法によって、第２の酸化シリコン膜１９上に膜
厚３００ｎｍのｐ−Ｓｉ膜を形成し、そのｐ−Ｓｉ膜に
対して一般的なフォトリソグラフィおよびドライエッチ
ングを用いてパターニングして、ＣＧシリコン膜１５上
の中央部近傍にゲート電極２０を形成する。

【００４５】次に、図１（ｈ）に示すように、ゲート電
極２０をマスクとして用いて、第２の酸化シリコン膜１
９上より、イオン注入によってＣＧシリコン膜１５に、
Ｐ（リン）イオンを注入し、ソース領域２１ａ、ドレイ
ン領域２１ｂおよびＴＦＴのチャネル２２を形成する。
Ｐ（リン）イオンのドーズ量は、２×１０¹⁵ａｔｏｍｓ
／ｃｍ²程度である。ＴＦＴのチャネル領域２２は、ゲ
ート電極２０の下方のＣＧシリコン膜１５内に形成さ
れ、ソース領域２１ａおよびドレイン領域２１ｂは、そ
れぞれＴＦＴのチャネル領域２２の両側に形成される。
その後、第２の酸化シリコン膜１９上およびゲート電極
２０上の全面に、ＣＶＤ法によって、層間絶縁膜として
機能する膜厚６００ｎｍの第３の酸化シリコン膜２３を
形成し、前述のソース領域２１ａおよびドレイン領域２
１ｂ内に注入したＰ（リン）イオンの活性化のために、
窒素雰囲気中において温度９５０℃、３０分間の熱処理
を施す。

【００４６】その後、一般的なフォトリソグラフィおよ
びドライエッチングを用いて、ＣＧシリコン膜１５内の
ソース領域２１ａおよびドレイン領域２１ｂ上の第２の
酸化シリコン膜１９および第３の酸化シリコン膜２３を
除去し、それぞれソースコンタクトホール２４およびド
レインコンタクトホール２５を形成する。

【００４７】次に、図１（ｈ）に示すように、第３の酸
化シリコン膜２３上、ソースコンタクトホール２４およ
びドレインコンタクトホール２５上に、膜厚４００ｎｍ
のＡｌＳｉ膜を形成し、フォトリソグラフィおよびドラ
イエッチングを用いてパターニングし、ＡｌＳｉ膜から
成るソース配線２６およびドレイン電極２７を、それぞ
れソースコンタクトホール２４およびドレインコンタク
トホール２５内に形成する。ソース配線２６およびドレ
イン電極２７は、それぞれソース領域２１ａおよびドレ
イン領域２１ｂに接続されている。その後、第３の酸化
シリコン膜２３上、ソース配線２６およびドレイン電極
２７上に、窒化膜から成る膜厚４００ｎｍの層間絶縁膜
２８を形成し、フォトリソグラフィおよびドライエッチ
ングを用いて、ドレイン電極２７上の層間絶縁膜２８内
に画素コンタクトホール２９を形成する。その後、層間
絶縁膜２８および画素コンタクトホール２９上に、膜厚
８０ｎｍの透明導電膜（ＩＴＯ）を形成し、フォトリソ
グラフィおよびドライエッチングを用いてパターニング
し、透明導電膜（ＩＴＯ）から成る画素電極３０を形成
する。画素コンタクトホール２９内に形成された画素電
極３０は、ドレイン電極２７に接続されている。

【００４８】以上、図１（ａ）〜（ｉ）に示す工程によ
って、液晶駆動用のＴＦＴが製造することができる。

【００４９】また、本発明の半導体装置の製造方法によ
って形成されたＣＧシリコン膜に残留する触媒金属元素
のＮｉを、ＩＣＰ−ＭＳ（ＩｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙＣ
ｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ−ＭａｓｓＳｐｅｃｔｒｏ
ｍｅｔｒｙ：誘導結合プラズマ質量分析）測定法によっ
て、測定すると次の結果が得られた。測定には、石英基
板上の全面に膜厚７０ｎｍＣＧシリコン膜を形成し、ゲ
ッタリング処理が完了したＣＧシリコン膜を試料として
使用した。

【００５０】その結果、まず、石英基板全面のＮｉの残
留量の平均値が４×１０⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以下であっ
た。この時、ゲッタリング処理が完了後の石英基板上に
おけるＣＧシリコン膜の面積比が６５％であり、ＣＧシ
リコン膜が膜厚７０ｎｍであることから換算すると、Ｃ
Ｇシリコン膜内のＮｉの残留量は、８．７９×１０ ¹⁴ａ
ｔｏｍｓ／ｃｍ³以下となる。

【００５１】尚、本実施形態は、本発明の半導体装置の
製造方法によって製造されるＴＦＴの一例であり、本実
施形態に記載されている以外の部分の材料、膜厚、形成
方法などは上記の限りではない。

【００５２】

【発明の効果】本発明の半導体装置の製造方法は、所定
の膜厚の非晶質シリコン膜に、その非晶質シリコン膜の
膜厚を薄くした複数の第１の領域を形成し、それぞれの
第１の領域に、第１の元素である触媒元素を添加し、結
晶性シリコン膜を形成する。その後、第１の領域と、隣
接する第１の領域の間に配置される第２の領域とに、第
２の元素であるゲッタリング元素を添加して、結晶性シ
リコン膜内の第１の元素を、第２の元素が添加された領
域に移動させ、第２の元素が添加された領域以外の結晶
性シリコン膜の領域を用いて、半導体装置の活性領域を
形成する。これにより、横成長ＣＧシリコン膜を成長さ
せる際の触媒金属元素の添加濃度を低減させることがで
きる。

【００５３】本発明の半導体装置は、絶縁性表面を有す
る基板上に形成された非晶質シリコン膜に、結晶化を促
進する第１の元素が１．０×１０¹⁵ａｔｏｍｓ／ｃｍ³
未満添加されて結晶化した結晶性シリコン膜を有してい
るために、横成長ＣＧシリコン膜内に電気特性の良好な
ＴＦＴを形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｉ）は、それぞれ、本発明の実施形
態である半導体装置の製造方法における各工程を説明す
るための断面図である。

【図２】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、ＣＧシリコン膜
が縦成長する状態を示す概略平面図である。

【図３】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれＣＧシリコン膜が
横成長する状態を示す概略平面図である。

【図４】ドメイン５７のサイズが大きい場合のＣＧシリ
コン膜の横成長状態を示す概略平面図である。

【図５】ドメイン５７のサイズが微小な場合のＣＧシリ
コン膜の横成長状態を示す概略平面図である。

【符号の説明】

１１石英基板１２アモルファスシリコン膜１３保護膜１４ホール１４ａホール１５ＣＧシリコン膜１５ａＣＧシリコン膜１５ｂＣＧシリコン膜１６ドメイン境界１７Ｐ（リン）注入領域１９第２の酸化シリコン膜２０ゲート電極２１ａソース領域２１ｂドレイン領域２２チャネル領域２３第３の酸化シリコン膜２４ソースコンタクトホール２５ドレインコンタクトホール２６ソース配線２７ドレイン電極２８層間絶縁膜２９画素コンタクトホール３０画素電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H092 JA25 JA34 JA37 JA41 JA46 JB57 KA04 KA05 KA10 MA04 MA05 MA08 MA15 MA18 MA27 MA41 NA21 NA24 NA29 5F052 AA11 AA17 DA01 DA02 DB02 EA16 FA06 HA06 JA01 5F110 AA30 BB01 CC02 DD03 EE09 EE45 FF02 FF29 FF35 GG02 GG13 GG47 HJ01 HJ04 HJ13 HJ23 HL05 NN03 NN23 NN24 NN72 PP10 PP13 PP23 PP34 QQ11 QQ28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性表面を有する基板上に所定の膜厚
の非晶質シリコン膜を形成し、該非晶質シリコン膜にお
ける複数の領域の膜厚を薄くして、複数の第１の領域を
形成する工程と、前記各第１の領域に、結晶化を促進する第１の元素をそ
れぞれ添加する工程と、その後、第１の加熱処理を行い該非晶質シリコン膜を結
晶成長させ、結晶性シリコン膜を形成する工程と、前記各第１の領域と、隣接するそれぞれの該第１の領域
の間に配置される第２の領域とに、該第１の元素を選択
的に引き寄せる効果を有する第２の元素を添加する工程
と、第２の加熱処理を行い結晶性シリコン膜内の第１の元素
を、該第２の元素が添加された領域に移動させる工程
と、該第２の元素が添加された領域以外の結晶性シリコン膜
の領域を用いて、少なくとも半導体装置の活性領域を形
成する工程と、を包含することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】前記第１の元素が、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、
Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕから
選択された一種類または複数種類の元素である請求項１
に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】前記第２の元素が、Ｐ（リン）である請
求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】絶縁性表面を有する基板上に形成された
非晶質シリコン膜に、結晶化を促進する第１の元素が添
加されて結晶化した結晶性シリコン膜を有する半導体装
置であって、該結晶性シリコン膜内の第１の元素の含有量が、１．０
×１０¹⁵ａｔｏｍｓ／ｃｍ³未満であることを特徴とす
る半導体装置。
【請求項５】前記第１の元素がＮｉ（ニッケル）であ
る請求項４に記載の半導体装置。