JP2000003875A - 半導体装置およびその作製方法 - Google Patents

半導体装置およびその作製方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、非晶質珪素膜を短時間で結晶化し
て、広い面積にわたって高い結晶性を有する結晶性珪素
膜の新規で且つ極めて有用な作製方法を提供することを
目的とする。 【解決手段】 ワンショットで大面積の照射領域を有す
るレーザー光を、意図的に触媒元素を導入した非晶質珪
素膜に照射することにより結晶化させ、結晶性珪素膜を
得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本願発明は、絶縁表面を有す
る基板上に薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略記す
る）を配置して構成される半導体装置の構成に関する。
なお、本明細書において半導体装置とは、半導体を利用
して機能しうる装置全般を指し、電気光学装置、半導体
回路および電子機器は全て半導体装置の範疇に含まれ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、絶縁表面を有する基板上にＴＦＴ
を形成し、電気回路を構成する技術が急速に発達してい
る。現状では液晶表示装置（液晶パネル）のスイッチン
グ素子としてＴＦＴを用いる例が多い。ＴＦＴの最も重
要な部分である活性層は、半導体薄膜で形成される。半
導体薄膜としてはこれまで非晶質珪素膜（アモルファス
シリコン膜）が多用されてきたが、より動作速度の速い
ＴＦＴの需要が高まり、結晶性珪素膜（ポリシリコン
膜）が主流になってきている。
【０００３】従来の結晶性珪素膜を作製する方法として
は、固相成長法（熱アニール法）やレーザーアニール法
が知られている。
【０００４】固相成長法は、最低でも６００℃の温度が
要求されるため、耐熱性の高い高価な石英基板を用いる
ことが必要であり、安価なガラス基板を用いることが困
難であった。また、固相成長法は、結晶化にムラが生じ
やすく、必要とする結晶性を広い範囲にわたって得るこ
とが困難であった。
【０００５】一方、レーザーアニール法は、基板に熱ダ
メージを与えることなく、５５０℃以下のプロセス温度
で結晶化を行うことができるため、安価なガラス基板を
用いることができ、ＴＦＴの集積回路の低コスト化に適
したものであった。また、従来のレーザーアニール法
は、レーザー光の照射面積が小さいため、部分的には高
い結晶性を得ることができるが、広い面積にわたり、良
好なアニール効果を得ることが困難である。特に、良好
な結晶性を得るような条件でのレーザー光の照射は不安
定になりやすかった。
【０００６】このような問題を解決する一つの手段とし
て、本発明人の発明である所定の触媒元素を用いて結晶
化を促進させる方法がある。
【０００７】この方法は、非晶質珪素膜にニッケルに代
表される触媒元素を導入し、その後に加熱処理を加えて
結晶性珪素膜を得る方法である。この方法では、ガラス
基板が利用できる６００℃程度以下の加熱処理によっ
て、広い範囲にわたり、良好なアニール効果を得ること
ができる。
【０００８】この方法は、上記固相成長法と比較して処
理時間は短いが、数時間の処理時間が必要であった。そ
のため、処理時間の極めて短い上記レーザーアニール法
と比較すると量産性の点で劣っていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解消し、非晶質珪素膜を短時間で結晶化して、広い面
積にわたって高い結晶性を有する結晶性珪素膜の新規で
且つ極めて有用な作製方法を提供することを目的とす
る。
【００１０】また、本発明は、本発明を利用して得られ
た結晶性珪素膜を用いた高い特性を有する半導体装置お
よびその作製方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本明細書中で開示する発
明の第１の構成は、非晶質珪素膜を形成する第１の工程
と、前記非晶質珪素膜に珪素の結晶化を助長する触媒元
素を保持する第２の工程と、前記非晶質珪素膜にレーザ
ー光を照射することにより、前記非晶質珪素膜を結晶化
する第３の工程と、を有することを特徴とする半導体装
置の作製方法である。
【００１２】また、本明細書中で開示する他の発明の第
２の構成は、非晶質珪素膜を形成する第１の工程と、前
記非晶質珪素膜に珪素の結晶化を助長する触媒元素を保
持する第２の工程と、長方形状または正方形状のビーム
形状を有するレーザー光を前記非晶質珪素膜の一方から
他方に向かって移動させて照射し、前記非晶質珪素膜を
順次結晶化させて結晶性珪素膜を形成する第３の工程
と、を有することを特徴とする半導体装置の作製方法で
ある。
【００１３】また、本明細書中で開示する他の発明の第
３の構成は、絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を
形成する第１の工程と、前記非晶質珪素膜に珪素の結晶
化を助長する触媒元素を保持する第２の工程と、前記基
板を移動させて、長方形状または正方形状のビーム形状
を有するレーザー光を前記非晶質珪素膜の一方から他方
に向かって照射し、前記非晶質珪素膜を順次結晶化させ
て結晶性珪素膜を形成する第３の工程と、を有すること
を特徴とする半導体装置の作製方法である。
【００１４】また、本明細書中で開示する他の発明の第
４の構成は、非晶質珪素膜を形成する第１の工程と、前
記非晶質珪素膜に接して珪素の結晶化を助長する触媒元
素を溶媒に溶かして保持させる第２の工程と、ワンショ
ットによるレーザーの照射面積が１０ｃｍ2 以上である
レーザー光を前記非晶質珪素膜に照射することにより、
前記非晶質珪素膜を結晶化させて結晶性珪素膜を形成す
る第３の工程と、を有することを特徴とする半導体装置
の作製方法である。
【００１５】また、本明細書中で開示する他の発明の第
５の構成は、非晶質珪素膜を形成する第１の工程と、前
記非晶質珪素膜に接して珪素の結晶化を助長する触媒元
素を含む化合物を保持させる第２の工程と、ワンショッ
トによるレーザーの照射面積が１０ｃｍ2 以上であるレ
ーザー光を前記非晶質珪素膜に照射することにより、前
記非晶質珪素膜を結晶化させて結晶性珪素膜を形成する
第３の工程と、を有することを特徴とする半導体装置の
作製方法である。
【００１６】また、本明細書中で開示する他の発明の第
６の構成は、非晶質珪素膜を形成する第１の工程と、前
記非晶質珪素膜に珪素の結晶化を助長する触媒元素を保
持する第２の工程と、ワンショットによるレーザーの照
射面積が１０ｃｍ2 以上であるレーザー光を前記非晶質
珪素膜に照射することにより、前記非晶質珪素膜を結晶
化させて結晶性珪素膜を形成する第３の工程と、酸化性
雰囲気中で加熱酸化処理を行って前記結晶性珪素膜の表
面に酸化膜を形成し、前記酸化膜に前記触媒元素をゲッ
タリングさせることにより、前記結晶性珪素膜中に存在
する前記触媒元素を除去または低減させる第４の工程
と、を有することを特徴とする半導体装置の作製方法で
ある。
【００１７】上記第６の構成において、前記第４の工程
の後、前記酸化膜を除去する第５の工程を有することを
特徴としている。
【００１８】また、本明細書中で開示する他の発明の第
７の構成は、非晶質珪素膜を形成する第１の工程と、前
記非晶質珪素膜に珪素の結晶化を助長する触媒元素を保
持する第２の工程と、ワンショットによるレーザーの照
射面積が１０ｃｍ2 以上であるレーザー光を前記非晶質
珪素膜に照射することにより、前記非晶質珪素膜を結晶
化させて結晶性珪素膜を形成する第３の工程と、前記結
晶性珪素膜にリンまたはボロンの添加を選択的に行い、
加熱処理を施して前記添加領域に前記触媒元素をゲッタ
リングさせることにより、前記結晶性珪素膜中に存在す
る前記触媒元素を除去または低減させる第４の工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法であ
る。
【００１９】また、上記各構成のいずれか一において、
前記第３の工程で行われるレーザー光を照射する際のパ
ルス幅は、６００ｎｓｅｃ〜１ｍｓｅｃである。
【００２０】また、上記各構成のいずれか一において、
前記第３の工程で行われるレーザー光を照射する際のレ
ーザーエネルギー密度は、１００〜８００ｍＪ／ｃｍ2
である。
【００２１】また、上記各構成のいずれか一において、
前記触媒元素として、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、
Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｇｅ、Ｐｂ、Ｉ
ｎから選ばれた一種または複数種類のものが用いられる
ことを特徴としている。
【００２２】また、上記各構成のいずれか一において、
前記非晶質珪素膜の代わりに珪素を主成分とした非晶質
膜が用いられる。
【００２３】また、上記各構成のいずれか一において、
前記非晶質珪素膜を結晶化させた結晶性珪素膜中の結晶
は、結晶格子が連続的に連なった結晶である。
【００２４】また、本明細書中で開示する他の発明の第
８の構成は、結晶性珪素膜を用いた活性領域が絶縁表面
上に設けられた半導体装置であって、前記活性領域は、
非晶質珪素膜に接して珪素の結晶化を助長する触媒元素
を溶媒に解かして保持させ、レーザー光または強光を照
射することにより形成されたものであることを特徴とす
る半導体装置である。
【００２５】また、本明細書中で開示する他の発明の第
９の構成は、結晶性珪素膜を用いた活性領域が絶縁表面
上に設けられた半導体装置であって、前記活性領域は、
非晶質珪素膜に接して珪素の結晶化を助長する触媒元素
を含む化合物を保持させ、レーザー光または強光を照射
することにより形成されたものであることを特徴とする
半導体装置である。
【００２６】また、本明細書中で開示する他の発明の第
１０の構成は、結晶性珪素膜を用いた活性領域が絶縁表
面上に設けられた半導体装置であって、前記活性領域
は、非晶質珪素膜に接して珪素の結晶化を助長する触媒
元素を溶媒に解かして選択的に保持させ、レーザー光ま
たは強光を照射することにより前記保持させた領域から
その周辺領域へと結晶成長が行われたものであることを
特徴とする半導体装置である。
【００２７】また、本明細書中で開示する他の発明の第
１１の構成は、結晶性珪素膜を用いた活性領域が絶縁表
面上に設けられた半導体装置であって、前記活性領域
は、非晶質珪素膜に接して珪素の結晶化を助長する触媒
元素を含む化合物を選択的に保持させ、レーザー光また
は強光を照射することにより前記保持させた領域からそ
の周辺領域へと結晶成長が行われたものであることを特
徴とする半導体装置。
【００２８】また、上記第８乃至第１１の構成のいずれ
か一において、前記触媒元素として、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎ
ｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａ
ｕ、Ｇｅ、Ｐｂ、Ｉｎから選ばれた一種または複数種類
のものが用いられることを特徴としている。
【００２９】また、上記第８乃至第１１の構成のいずれ
か一において、前記結晶性珪素膜の少なくとも一部の領
域の結晶は、結晶格子が連続的に連なった結晶である。
【００３０】
【発明の実施の形態】本発明の結晶性珪素膜の形成方法
に関する実施形態を、図１に示す工程図を用いて説明す
る。
【００３１】まず、絶縁表面を有する基板１０１上に非
晶質珪素膜１０２を形成する。（図１（Ａ））
【００３２】上記基板１０１としては、特に限定はな
く、ガラス基板、石英基板、セラミックス基板、半導体
基板等を用いることができる。また、平坦性を向上する
ために、これらの基板上に下地膜を設ける構成としても
よい。下地膜は、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪
素膜を利用することができる。本明細書中において、基
板とは、下地膜をも含めた意味である。なお、非晶質珪
素膜が設けられる基板または下地膜に不純物や凸凹部が
存在していると、ランダムな結晶核が形成されやすいた
め、不純物の除去または平坦化処理を行うことが望まし
い。
【００３３】上記非晶質珪素膜の膜厚は、約１０〜１０
０ｎｍ（代表的には１０〜７５ｎｍ、好ましくは１５〜
５０ｎｍ）の範囲から選択することができる。また、非
晶質珪素膜の代わりにＳｉX Ｇｅ1-X （０＜Ｘ＜１）で
示される半導体膜を用いても良い。このように、基本的
には珪素を主成分とする半導体膜を用いる。なお、上記
非晶質珪素膜１０２の形成は、プラズマＣＶＤ法や減圧
熱ＣＶＤ法、その他適宜の手法により行うことができ
る。
【００３４】次に、上記非晶質珪素膜１０２の表面に珪
素の結晶化を助長する触媒元素を導入する。図１（Ｂ）
においては、非晶質珪素膜１０２上に触媒元素を導入す
るために形成した膜または水溶液の膜を触媒元素含有層
１０３として示している。（図１（Ｂ））
【００３５】上記珪素の結晶化を助長する触媒元素とし
てはＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉ
ｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｇｅ、Ｐｂ、Ｉｎから選ばれた
一種または複数種類のものが用いられる。前記触媒元素
の内、非晶質珪素膜中の拡散が侵入型拡散であるＮｉ
は、非常に拡散速度が早く、極めて良好な結晶性を得る
ことができる。なお、Ｇｅは、非晶質珪素膜中の拡散が
置換型拡散であるが、本発明に使用することは可能であ
る。
【００３６】また、上記触媒元素を導入する箇所として
は、特に限定されないが、非晶質珪素膜の全面、または
非晶質珪素膜の膜面における適宜箇所のスリット状の面
に選択的に導入する。また、触媒元素を非晶質珪素膜の
裏面に導入することもでき、さらに、非晶質珪素膜の表
裏両面に導入することもできる。
【００３７】また、非晶質珪素膜に触媒元素を導入する
方法としては、触媒元素を非晶質珪素膜の表面に接触さ
せ得る方法、または非晶質珪素膜の内部に保持させ得る
方法であれば特に限定されない。例えばスパッタ法、Ｃ
ＶＤ法、プラズマ処理法、吸着法、イオン注入法、また
は触媒元素を含有した溶液を塗布する方法を使用するこ
とができる。このうち溶液を用いる方法は簡便であり、
触媒元素の濃度調整が容易であるという点で有用であ
る。
【００３８】金属塩としては各種塩を用いることがで
き、溶媒としては水のほか、アルコール類、アルデヒド
類、エーテル類その他の有機溶媒、或いは水と有機溶媒
の混合溶媒を用いることができ、また、それら金属塩が
完全に溶解した溶液とは限らず、金属塩の一部又は全部
が懸濁状態で存在する溶液であってもよい。
【００３９】金属塩の種類については、上記のように溶
液又は懸濁液として存在し得る塩であれば有機塩や無機
塩を問わず何れも使用できる。例えば、鉄塩としては臭
化第１鉄、臭化第２鉄、酢酸第２鉄、塩化第１鉄、塩化
第１鉄、フッ化塩化第２鉄、硝酸第２鉄、リン酸第１
鉄、リン酸第２鉄等が挙げられ、コバルト塩としては、
臭化コバルト、酢酸コバルト、塩化コバルト、フッ化コ
バルト、硝酸コバルト等が挙げられる。
【００４０】また、ニッケル塩としては、臭化ニッケ
ル、酢酸ニッケル、蓚酸ニッケル、炭酸ニッケル、塩化
ニッケル、ヨウ化ニッケル、硝酸ニッケル、硫酸ニッケ
ル、蟻酸ニッケル、酸化ニッケル、水酸化ニッケル、ニ
ッケルアセチルアセテート、４ーシクロヘキシル酪酸ニ
ッケル、２ーエチルヘキサン酸ニッケル等を挙げること
ができる。また、ルテニウム塩の例としては塩化ルテニ
ウム等が、ロジウム塩の例としては塩化ロジウム等が、
パラジウム塩の例としては塩化パラジウム等が、オスミ
ウム塩の例としては塩化オスミウム等が、イリジウム塩
の例としては３塩化イリジウムや４塩化イリジウム等
が、白金塩の例としては塩化第２白金等が、銅塩の例と
しては酢酸第２銅、塩化第２銅、硝酸第２銅が、金塩の
例としては３塩化金、塩化金等が挙げられる。
【００４１】また、触媒元素を含有させた溶液に界面活
性剤を添加することも有用である。これは、被塗布面に
対する密着性を高め吸着性を制御するためである。この
界面活性剤は予め被塗布面上に塗布する方法でもよい。
【００４２】また、触媒元素を含有させた溶液と被塗布
面との濡れ性が低く、溶液を弾いてしまう場合には、熱
酸化、ＵＶ光の照射、または過酸化水素による処理を行
ない、非晶質珪素膜の表面に１〜５ｎｍ以下の薄い酸化
膜を形成し、濡れ性を改善する方法が有効である。
【００４３】また、触媒元素の添加量は、非晶質膜の膜
厚、触媒元素を導入する方法、触媒元素の種類、照射す
るレーザー光の条件（エネルギー密度、パルス幅等）等
を考慮して適宜選択する。例えば、塗布方法を用い、触
媒元素としてニッケルを用いた場合、１０〜１００００
ｐｐｍ、好ましくは１００〜１００００ｐｐｍ（重量換
算）の範囲のニッケルを含んだ溶液を塗布すればよい。
このようにして得られた非晶質珪素膜における膜中のニ
ッケル濃度は１×１０19ｃｍ-3〜１×１０21ｃｍ-3とな
る。
【００４４】以上のようにして触媒元素を非晶質珪素膜
に導入した後、レーザー光の照射により結晶化を行い結
晶性珪素膜を形成する。（図１（Ｃ））
【００４５】用いるべきレーザーとしては、各種エキシ
マーレーザーのごとき紫外線レーザーや、Ｎｄ：ＹＡＧ
レーザー、Ｎｄ：ガラスレーザー、ルビーレーザーのご
とき赤外線。可視光線レーザーがよい。いずれもパルス
レーザーであることが好ましい。特に、紫外線のパルス
レーザーである各種エキシマーレーザー光は、非晶質珪
素によって、良く吸収され、量産性が高い。
【００４６】特に、本発明においては、大面積にレーザ
ー照射可能な、大出力エネルギーを持ったレーザー装置
を用いて、図１１に示したように、レーザービームを長
方形または正方形に成形し、一度の照射（ワンショッ
ト）で数ｃｍ2 〜数百ｃｍ2 の領域に均一なレーザー結
晶化処理を非晶質珪素膜に施すことが望ましい。また、
このレーザー光を照射するのに用いるレーザー照射装置
のト─タルエネルギ─は、５Ｊ以上である。
【００４７】本発明においては、触媒元素を保持した非
晶質珪素膜にレ─ザ─エネルギ─密度が１００〜８００
ｍＪ／ｃｍ2 、パルス幅が２００ｎｓｅｃ以上、好まし
くは６００ｎｓｅｃ〜１ｍｓｅｃのレーザー光を照射
し、結晶性珪素膜を形成する。
【００４８】なお、レーザー光を用いて非晶質珪素膜を
結晶化させるには、結晶化最適温度帯での持続時間があ
る程度必要であるために、パルス幅を上記範囲とするこ
とは有効である。一般に、パルス幅はレーザー固有のも
のであるので増減させることは難しいが、本発明ではこ
の問題を解決するために、上記レーザー装置を複数台連
結し、各レーザー装置の同期をずらすことによって複数
パルスの混合した状態をつくり出し、実質的にパルス幅
を２００ｎｓｅｃ以上、好ましくは６００ｎｓｅｃ〜１
ｍｓｅｃとした。
【００４９】また、基板またはレーザー光の照射領域を
一方向に移動させて、上記レーザー光（図１１に示す）
をある一定の速度で走査することによって、触媒元素を
膜中に拡散させると同時に、連続的な一方向への結晶成
長を行う。こうすることによって、レーザー光が照射さ
れて溶融し結晶化する部分を移動させながら、ランダム
な結晶核の発生を抑制し、短時間で結晶性珪素膜を得る
ことができる。なお、基板を移動させる速度（即ち、レ
ーザー光の走査速度）を適宜調節し、非晶質珪素の結晶
化速度との兼ね合いで、連続的に結晶成長を行い比較的
大きな粒径を有する結晶を形成することも可能である。
【００５０】また、上記レーザー光の照射領域を少しず
つ移動させ、非晶質珪素膜全面をぬりつぶすような重ね
合わせ走査を行う方法を用いてもよい。この方法は、場
所によっては、一度結晶化した領域に再度レーザー光が
照射され再結晶化される。
【００５１】また、位相シフトマスク等を用いて、上記
レーザー光の照射領域において熱平衡状態を保ったまま
温度分布を形成し、連続的に結晶成長を行わせて粒径の
大きな結晶を形成する方法を用いてもよい。
【００５２】また、レーザー光の吸収を向上するため
に、非晶質珪素膜の表面または裏面に反射防止膜や光吸
収膜を設けてもよい。
【００５３】上記レーザー光を用いる代わりに、フラッ
シュランプを使用して短時間に１０００〜１２００℃
（シリコンウェハーに設置されたモニターの温度）まで
上昇させて試料を加熱する、いわゆるＲＴＡ（ラピッド
・サーマル・アニール、またはＲＴＰ（ラピッド・サー
マル・プロセス）ともいう）等のいわゆるレーザーと同
程度の強光を用いてもよい。
【００５４】また、レーザー光の照射の際、非晶質珪素
膜の水素濃度は結晶化の均一性を左右する。従って、非
晶質珪素膜の成膜工程とレーザー光の照射工程の間に、
上記非晶質珪素膜の水素濃度を低減するための加熱工程
を適宜加えた工程とすることが好ましい。また、非晶質
珪素膜の成膜条件を適宜変更し、水素濃度が低く、膜内
における水素濃度が均一な非晶質珪素膜を得る工程とす
ることが望ましい。なお、他の不純物元素（酸素、炭
素、窒素等）にも同様のことが言え、可能な限り低減す
ることが好ましい。
【００５５】以上のような手段によって、触媒元素を非
晶質珪素膜中に導入し、レーザー光の照射をおこなうこ
とにより、広い範囲において、均一な結晶性珪素膜１０
４を短時間で得ることができる。
【００５６】本発明を利用して形成された結晶性珪素膜
の結晶形態について以下に説明する。
【００５７】従来の固相成長法で形成される結晶性珪素
膜の結晶形態は、基板界面等からランダムに核が発生
し、また、その核からの結晶成長もある程度の膜厚まで
はランダムに成長し、さらに厚い膜厚の薄膜については
一般に（１００）方向が基板に垂直方向に配列した柱状
の結晶成長が行われることが知られている。
【００５８】上記従来の固相成長法に対して、本発明を
利用して形成された結晶性珪素膜は、レ─ザ─光が照射
された際、触媒元素が拡散し、非晶質珪素膜に保持した
触媒元素あるいは珪素と触媒元素との化合物が結晶核と
なり、一様な方向への結晶成長が行われている。また、
本発明の結晶性珪素膜中の結晶は、結晶格子が連続的に
連なった結晶となっていた。
【００５９】即ち、本発明は、触媒元素を保持した非晶
質珪素膜にレーザー光を照射することにより、短時間で
結晶化できるだけでなく、従来と比較して本発明の結晶
性珪素膜は、広い面積にわたり、結晶格子が連続性を有
する高い結晶性を均一に得ることができる。
【００６０】なお、上記方法で得られた結晶性珪素膜の
膜中や表面に保持された触媒元素は、結晶化を得るため
には有用な役割を果たすが、結晶珪素膜形成後において
は、その存在が数々の問題を引き起こす可能性があるた
め、本発明人らの出願である特開平９−３１２２６０号
公報、または特願平９−９４６０７号公報に記載の技術
を用いて除去または減少させることが望ましい。
【００６１】
【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明するが、
この実施例に限定されないことは勿論である。
【００６２】〔実施例１〕図１は本発明による結晶性珪
素膜の作製過程の一実施例を示した図である。
【００６３】まず、絶縁表面を有する基板１０１上に下
地膜（図示しない）を形成する。本実施例では、ガラス
基板を用いた。下地膜は、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸
化窒化珪素膜を１００〜３００ｎｍの膜厚で利用するこ
とができる。本実施例では、ＴＥＯＳを原料に用い、酸
化珪素膜を２００ｎｍの膜厚に形成した。なお、十分な
平坦性を有していれば、下地膜は特に設けなくともよ
い。
【００６４】次に、基板上に膜厚２０〜１００ｎｍの非
晶質珪素膜１０２を成膜する。（図１（Ａ））本実施例
においては、減圧熱ＣＶＤ法によって５０ｎｍの膜厚に
形成した。なお、減圧ＣＶＤ法の代わりにプラズマＣＶ
Ｄ法等を用いてもよい。
【００６５】本実施例で減圧熱ＣＶＤ法を用いたのは、
そのほうが後に得られる結晶性珪素膜の膜質が優れてい
るからであり、具体的には膜質が緻密であるからであ
る。ここで非晶質珪素膜は、膜中の酸素濃度が２×１０
19ｃｍ-3以下であることが望ましい。なぜなら、酸素濃
度が上記範囲より高い場合は、非晶質珪素膜の結晶化を
阻害するためである。また、不純物である窒素濃度や炭
素濃度は２×１０19ｃｍ-3以下であることが望ましい。
また、水素濃度が高い場合も、非晶質珪素膜の結晶化を
阻害するため、可能な限り水素濃度を低減する成膜条件
を用いて成膜することが好ましい。
【００６６】次いで、非晶質珪素膜１０２を結晶化を助
長させるために触媒元素としてニッケル元素を導入す
る。（図１（Ｂ））ここでは、１００ｐｐｍ（重量換
算）のニッケルを含んだニッケル酢酸塩水溶液を非晶質
珪素膜の表面に塗布することによってニッケル元素を導
入した。なお、図１（Ｂ）では、このニッケル酢酸塩水
溶液を触媒元素含有層１０３として示した。ここで、触
媒元素を導入する前に、汚れ及び自然酸化膜を取り除く
ためにフッ酸処理等を行なうことが望ましい。
【００６７】ニッケル元素の導入方法としては、上記の
ようにニッケル塩の溶液を用いる方法のほかに、スパッ
タ法、ＣＶＤ法、プラズマ処理法、吸着法等を用いるこ
とができる。これらの方法のうち、溶液を用いる方法が
最も簡便であり、また触媒元素の濃度調整が簡単である
という点でも有用である。ニッケル塩としては、各種ニ
ッケル塩を用いることができ、溶媒としては水のほか、
アルコール類その他の有機溶媒、或いは水と有機溶媒の
混合溶媒を用いることができる。
【００６８】本実施例では、ニッケル酢酸塩溶液を塗布
することにより、水溶液の膜を形成した。この状態にお
いて、図示しないスピンコーターを用いて余分な溶液を
吹き飛ばした。このようにしてニッケル元素が非晶質珪
素膜の表面に接して保持された状態とした。
【００６９】ただし、非晶質珪素膜の表面に直接酢酸塩
溶液を塗布した場合等は、非晶質珪素が酢酸塩溶液を弾
いてしまうので、非晶質珪素膜の表面全体にニッケルを
均一に導入することができない。従って、この塗布工程
の前に、熱酸化、ＵＶ光の照射、または過酸化水素によ
る処理を行ない、非晶質珪素膜の表面に１〜５ｎｍ以下
の薄い酸化膜を形成し、濡れ性を改善することが好まし
い。また、自然酸化膜をそのまま利用してもよい。
【００７０】次いで、非晶質珪素膜を結晶化させるため
にレーザー照射を行い、結晶性珪素膜を得る。（図１
（Ｃ））本実施例では、大面積にレーザー照射可能な、
大出力エネルギー（ト─タルエネルギー１５Ｊ）を持っ
たレーザー装置（ソプラ社製のＳＡＥＬＣ）を用いて、
一度の照射（１ショット）で数ｃｍ2 〜数百ｃｍ2 、好
ましくは１０ｃｍ2 以上の領域にレーザー照射を行う。
【００７１】レーザー光としては、ＸｅＣｌエキシマレ
ーザー（波長３０８ｎｍ）を用いたが他のレーザーであ
ってもよい。レーザー光の照射条件は、パルス幅が２０
０ｎｓｅｃ以上、好ましくは６００ｎｓｅｃ〜１ｍｓｅ
ｃ、エネルギー密度が１００〜８００ｍＪ／ｃｍ2 、本
実施例では３００ｍＪ／ｃｍ2 とし、ワンショットで約
６ｃｍ×６ｃｍの広い範囲の領域に照射した。
【００７２】また、図１１に本実施例のレーザー照射工
程の全体概略図を示した。図１１中において、１１００
は基板、１１０１は触媒元素を保持した非晶質珪素膜、
１１０３はレーザー照射領域である。また、基板１１０
０を移動させて上記レーザー光をある一定の速度で走査
することによって、触媒元素を拡散すると同時に連続的
な一方向への結晶成長を行い、非晶質珪素膜を結晶化さ
せることが望ましい。また、このレーザー光の照射時に
基板を２００〜４５０℃程度に加熱することによって、
さらに結晶化を促進させてもよい。
【００７３】このようにして、短時間で広い範囲にわた
って良好な結晶性を有する結晶性珪素膜１０４を得るこ
とができた。
【００７４】なお、特開平７−２３５４９０号公報に
は、基板加熱を行ない、反射防止膜が設けられた非晶質
珪素膜に直接アニールを行って、多結晶シリコン薄膜を
形成する技術が記載されているが、当該公報に記載され
ているレーザー光の条件等を本実施例に適用することは
可能である。
【００７５】本実施例は、当該公報と比較して、触媒元
素を用いているため、レ─ザ─光が照射された際、非晶
質珪素膜に保持した触媒元素あるいは珪素と触媒元素と
の化合物が結晶核となり、一様な方向への結晶成長を行
うことができる。従って、当該公報よりも結晶性が均一
となる。なお、本実施例の結晶性珪素膜中の結晶は、結
晶格子が連続的に連なった結晶となっていた。
【００７６】本実施例は、触媒元素を保持した非晶質珪
素膜にレーザー光を照射することにより、結晶化の速度
を上げ、短時間で結晶化できるだけでなく、従来と比較
すると、本発明の結晶性珪素膜は、広い面積にわたり、
高い結晶性を均一に得ることができた。
【００７７】〔実施例２〕 本実施例は、実施例１とは
異なる形態の結晶成長を行わせる例である。本実施例
は、珪素の結晶化を助長する触媒元素を利用して、横成
長と呼ばれる基板に平行な方向への結晶成長を行わせる
方法に関する。図２は本実施例２の結晶性珪素膜の作製
工程を示す図である。まずコーニング１７３７ガラス基
板２０１上に下地膜（図示しない）として、減圧熱ＣＶ
Ｄ法により、酸化窒化珪素膜を３００ｎｍの厚さに成膜
した。該ガラス基板に代えて石英基板でもよいことは勿
論である。
【００７８】次に、結晶性珪素膜の出発膜となる非晶質
珪素膜２０２を減圧熱ＣＶＤ法によって１００ｎｍの厚
さに成膜した。なお、減圧熱ＣＶＤ法の代わりにプラズ
マＣＶＤ法等を用いてもよい。次いで、図示しない酸化
珪素膜を１５０ｎｍの厚さに成膜し、それをパターニン
グすることにより、符号２０４で示されるマスクを形成
した。このマスクは２０３で示される領域で開口が形成
されている。この開口１２が形成されている領域におい
ては非晶質珪素膜２０２が露呈している。
【００７９】開口２０３は、図面の奥行から手前方向へ
の長手方向に細長い長方形を有している。この開口２０
３の幅は２０μｍ以上とするのが適当であり、またその
長手方向の長さは任意に決めればよいが、ここではその
幅を３０μｍ、長さを５ｃｍとした。そして、重量換算
で１０ｐｐｍのニッケル元素を含む酢酸ニッケル水溶液
を塗布した後、図示しないスピナーを用いてスピンドラ
イを行って余分な溶液を除去した。こうしてニッケル元
素が、溶液として、図２（Ｂ）の点線２０５で示される
ように、非晶質珪素膜２０２の露呈した表面に接して保
持された状態が実現された。
【００８０】溶液に含ませるニッケルの量は、その溶液
の種類にも依存するが、概略の傾向としてはニッケル量
として溶液に対して５ｐｐｍ〜１００００ｐｐｍ、好ま
しくは１００ｐｐｍ〜１００００ｐｐｍ（重量換算）と
することが望ましい。また、この時、非晶質珪素膜の膜
中のニッケル濃度は、１×１０19ｃｍ-3〜１×１０21ｃ
ｍ-3の範囲で存在させる。これは、結晶化終了後におけ
る膜中のニッケル濃度や耐フッ酸性に鑑みて決められる
値である。
【００８１】次に、水素を３容量％含有した極力酸素を
含まない窒素雰囲気中において、レーザー照射を行っ
た。本実施例では、大面積にレーザー照射可能な、大出
力エネルギーを持ったレーザー装置（ソプラ社製のＶＥ
Ｌ）を複数台連結したシステムを用いて、一度の照射
（１ショット）で数ｃｍ2 〜数百ｃｍ2 、好ましくは１
０ｃｍ2 以上の領域にレーザー照射を行う。なお、この
レーザー照射を行う前に、マスクを除去する工程として
もよい。
【００８２】レーザー光としては、ＸｅＣｌエキシマレ
ーザーを用いたが他のレーザーであってもよい。レーザ
ー光の照射条件は、パルス幅が２００ｎｓｅｃ以上、好
ましくは６００ｎｓｅｃ〜１ｍｓｅｃ、エネルギー密度
が１００〜５００ｍＪ／ｃｍ2、本実施例では２８０ｍ
Ｊ／ｃｍ2 とし、１ショットで対角４インチの広い範囲
の領域に照射した。
【００８３】また、基板を移動させて上記レーザー光を
ある一定の速度で走査することによって、連続的な一方
向への結晶成長を行うことが望ましい。また、このレー
ザー光の照射時に基板を２００〜４５０℃程度に加熱す
ることによって、さらに結晶化を促進させてもよい。
【００８４】そして、図２（Ｃ）の２０６で示されるよ
うな、基板に平行な方向への結晶成長が進行した。この
結晶成長は、ニッケル元素が導入された開口２０３の領
域から周囲に向かって進行する。この基板に平行な方向
への結晶成長を本明細書中では、横成長又はラテラル成
長と指称している。
【００８５】こうして横成長した領域を有する結晶性珪
素膜２０８を短時間で得ることができた。なお、開口２
０３が形成されている領域２０７においては、珪素膜の
表面から下地界面に向かって、縦成長とよばれる垂直方
向への結晶成長が進行する。次いで、ニッケル元素を選
択的に導入するための酸化珪素膜であるマスク２０４を
除去した。こうして図２（Ｄ）に示す状態を得た。この
状態においては、珪素膜中に縦成長領域２０７、横成長
領域２０８、結晶成長が及ばなかった領域（非晶質状態
の領域）２０９が存在している。
【００８６】得られた結晶性珪素膜は、少なくとも一部
において、非晶質珪素膜に保持した触媒元素あるいは珪
素と触媒元素との化合物が結晶核となり、一様な方向へ
の結晶成長を行うことができた。本実施例の結晶性珪素
膜２０７、２０８中の結晶は、結晶格子が連続的に連な
った結晶となっていた。また、本実施例で得られた結晶
性珪素膜をＴＦＴの活性層として用いる場合は、２０
７、２０８の領域を用いることができ、好ましくは２０
８の領域を用いるとよい。
【００８７】〔実施例３〕 本実施例では、実施例１の
工程において、レーザー照射を行う工程の直前に非晶質
珪素膜中の水素を離脱させる処理を行った例を以下に説
明する。なお、途中までは実施例１に示した結晶性珪素
膜の作製工程と同一であるので、ここでは異なる点のみ
について説明する。なお、本実施例は実施例２との組み
合わせが可能である。
【００８８】まず、実施例１の作製工程と同一の方法を
用いて図１（Ａ）の構成を得る。その後、４００℃〜５
００℃、１〜２時間の加熱処理を行い、水素濃度を低減
させた。以降の工程は、実施例１と同様に作製する。
【００８９】本実施例においては、結晶性珪素膜中の水
素濃度の低減を行うことができ、良好な結晶性を有する
結晶性珪素膜を得ることができた。
【００９０】〔実施例４〕 本実施例では、実施例１の
工程に加え、触媒元素を導入する工程の直前に非晶質珪
素膜中の水素を離脱させる処理を加えた例を以下に説明
する。なお、途中までは実施例１に示した結晶性珪素膜
の作製工程と同一であるので、ここでは異なる点のみに
ついて説明する。なお、本実施例は実施例１〜３のすべ
てとの組み合わせが可能である。
【００９１】まず、実施例１の作製工程と同一の方法を
用いて図１（Ｂ）の構成を得る。その後、４５０℃〜５
５０℃、１〜２時間の加熱処理を行い、結晶化の均一性
を左右する水素濃度を低減させた。ただし、５００℃以
上の加熱処理は、非晶質珪素膜が結晶化してしまうおそ
れがあるので、注意が必要である。以降の工程は、実施
例１と同様に作製する。
【００９２】本実施例においては、実施例３と同様に結
晶性珪素膜中の水素濃度の低減を行うことができ、良好
な結晶性を有する結晶性珪素膜を得ることができた。
【００９３】〔実施例５〕 本実施例では、実施例１〜
４に示す工程とは異なる工程で触媒元素を非晶質珪素膜
に導入した例である。本実施例では、非晶質珪素膜上に
触媒元素として、ニッケルもしくはニッケル化合物層を
形成した。ニッケルもしくはニッケル化合物をスパッタ
リング法によって成膜する方法を用いた。なお、ニッケ
ルもしくはニッケル化合物層の厚さは必要とするニッケ
ルの量によって決定すればよい。
【００９４】なお、本実施例は実施例１〜４のすべてと
の組み合わせが可能である。
【００９５】〔実施例６〕本実施例では、実施例１〜５
に示す工程とは異なる工程で触媒元素を非晶質珪素膜に
導入した例である。本実施例では、ガス状の有機ニッケ
ルを熱・光やプラズマによって分解・堆積させる方法
（気相成長法）を用いた。なお、有機ニッケル層の厚さ
は必要とするニッケルの量によって決定すればよい。
【００９６】なお、本実施例は実施例１〜３のすべてと
の組み合わせが可能である。
【００９７】〔実施例７〕本実施例では、実施例１〜５
に示す工程とは異なる工程で触媒元素を非晶質珪素膜に
導入した例である。本実施例では、ニッケルが完全に溶
解していなくとも、ニッケル単体あるいはニッケルの化
合物からなる粉末が分散媒中に均一に分散したエマルジ
ョンの如き材料を用いる。または酸化膜形成用の溶液を
用いる。このような溶液としては、東京応化工業株式会
社のＯＣＤ（Ohka Diffusion Source ）がある。このＯ
ＣＤ溶液を用いれば、被形成面上に塗布し、２００℃程
度でベークすることで、簡単に酸化珪素膜を形成でき
る。この酸化珪素膜中にニッケルを含有させることによ
り、非晶質珪素膜にニッケルを保持させることができ
る。
【００９８】なお、本実施例は実施例１〜４のすべてと
の組み合わせが可能である。
【００９９】〔実施例８〕本実施例は、実施例１〜７に
おけるレーザー光に代えて赤外線ランプを利用した場合
の例である。赤外線を用いた場合、ガラス基板をあまり
加熱せずに珪素膜を選択的に加熱することができる。従
って、ガラス基板に対して熱的ダメージを与えずに効果
的な加熱処理を行うことができた。
【０１００】なお、本実施例は実施例１〜７のすべてと
の組み合わせが可能である。
【０１０１】〔実施例９〕本実施例では、上記各実施例
１〜８で得られた結晶性珪素膜を用いて薄膜トランジス
タ（ＴＦＴ）を作製し、反射型ＬＣＤ装置を作製する工
程を図３、図４に示す。なお、本発明は活性層に用いら
れる結晶性珪素膜に関する技術であるため、スイッチン
グ素子構造、例えばＴＦＴ構造自体は本実施例に限定さ
れない。
【０１０２】まず、基板または下地膜の上に上記各実施
例を用いて結晶性珪素膜を形成する。そして、結晶性珪
素膜を通常のフォトリソ工程でパターニングして膜厚５
０ｎｍの活性層３０２〜３０４を得た。なお、本実施例
では３つのＴＦＴのみ記載することになるが実際には１
００万個以上のＴＦＴが画素マトリクス回路内に形成さ
れる。
【０１０３】次に、ゲート絶縁膜３０５として150 nmの
厚さの酸化珪素膜を形成した。ゲート絶縁膜３０５とし
ては酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜またはこ
れらの積層膜を１００〜３００ｎｍの膜厚で用いること
ができる。その後、ゲート絶縁膜上に0.2wt%のスカンジ
ウムを含有させたターゲットを用いてアルミニウムを主
成分とする膜（図示せず）を成膜し、パターニングによ
りゲート電極の原型となる島状パターンを形成した。
【０１０４】本実施例では、ここで特開平7-135318号公
報に記載された技術を利用した。なお、詳細は同公報を
参考にすると良い。
【０１０５】まず、上記島状パターン上にパターニング
で使用したレジストマスクを残したまま、３％のシュウ
酸水溶液中で陽極酸化を行った。この時、白金電極を陰
極として２〜３ｍＶの化成電流を流し、到達電圧は８Ｖ
とする。こうして、多孔質状の陽極酸化膜３０６〜３０
８が形成された。
【０１０６】その後、レジストマスクを除去した後に３
％の酒石酸のエチレングリコール溶液をアンモニア水で
中和した溶液中で陽極酸化を行った。この時、化成電流
は５〜６ｍＶとし、到達電圧は１００Ｖとすれば良い。
こうして、緻密な陽極酸化膜３０９〜３１１が形成され
た。
【０１０７】そして、上記工程によってゲート電極３１
２〜３１４が画定した。なお、画素マトリクス回路では
ゲート電極の形成と同時に１ライン毎に各ゲート電極を
接続するゲート線も形成されている。（図３（Ａ））
【０１０８】次に、陽極酸化膜３０６〜３１１及びゲー
ト電極３１２〜３１４をマスクとしてゲート絶縁膜３０
５をエッチングする。エッチングはＣＦ4 ガスを用いた
ドライエッチング法により行った。これにより３１５〜
３１７で示される様な形状のゲート絶縁膜が形成され
た。
【０１０９】そして、陽極酸化膜３０６〜３０８をエッ
チングにより除去し、この状態で一導電性を付与する不
純物イオンをイオン注入法またはプラズマドーピング法
により添加する。この場合、画素マトリクス回路をＮ型
ＴＦＴで構成するならばＰ（リン）イオンを、Ｐ型ＴＦ
Ｔで構成するならばＢ（ボロン）イオンを添加すれば良
い。
【０１１０】なお、上記不純物イオンの添加工程は２度
に分けて行う。１度目は８０ｋｅＶ程度の高加速電圧で
行い、ゲート絶縁膜３１５〜３１７の端部（突出部）の
下に不純物イオンのピークがくる様に調節する。そし
て、２度目は５ｋｅＶ程度の低加速電圧で行い、ゲート
絶縁膜３１５〜３１７の端部（突出部）の下には不純物
イオンが添加されない様に調節する。
【０１１１】こうしてＴＦＴのソース領域３１８〜３２
０、ドレイン領域３２１〜３２３、低濃度不純物領域
（ＬＤＤ領域とも呼ばれる）３２４〜３２６、チャネル
形成領域３２７〜３２９が形成された。（図３（Ｂ））
【０１１２】この時、ソース／ドレイン領域は 300〜50
0 Ω／□のシート抵抗が得られる程度に不純物イオンを
添加することが好ましい。また、低濃度不純物領域はＴ
ＦＴの性能に合わせて最適化を行う必要がある。また、
不純物イオンの添加工程が終了したら熱処理を行い、不
純物イオンの活性化を行った。
【０１１３】次に、第１の層間絶縁膜３３０として酸化
珪素膜を 400nmの厚さに形成し、その上にソース配線
（ソース電極を含む）３３１〜３３３、ドレイン配線
（ドレイン電極を含む）３３４〜３３６を形成した。
（図３（Ｃ））また、第１の層間絶縁膜としては酸化珪
素膜の他に酸化窒化珪素あるいは他の絶縁材料を使用す
ることが可能である。
【０１１４】次に、第２の層間絶縁膜３３７として有機
樹脂膜を 0.5〜1 μｍの厚さに形成する。また、第２の
層間絶縁膜３３７として、酸化珪素膜、酸化窒化珪素
膜、有機性樹脂膜等を用いることも可能である。有機性
樹脂膜としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミド
アミド、アクリル等を用いることができる。本実施例で
は、アクリル膜を１μｍの厚さに成膜した。（図３
（Ｄ））
【０１１５】なお、第２の層間絶縁膜３３７を形成した
後、ＣＭＰ研磨等の平坦化処理を施す工程としてもよ
い。
【０１１６】次に、パターニングを施して、コンタクト
ホールを形成し、 1wt% のチタンを添加したアルミニウ
ム膜を 100nmの厚さに成膜し、パターニングにより画素
電極３３８〜３４０を形成する。勿論、他の金属材料を
用いても構わない。
【０１１７】次に、画素電極３３８〜３４０を覆って画
素電極を保護する絶縁層３４１を形成する。なお、本実
施例の様にソース配線３３１〜３３３上に境界部が形成
される様に画素電極を形成すると、ソース配線３３１〜
３３３がブラックマスクとして機能する。
【０１１８】以上の様にして、画素マトリクス回路が完
成する。実際には画素ＴＦＴを駆動する駆動回路等も同
一基板上に同時形成される。この様な基板は通常ＴＦＴ
側基板またはアクティブマトリクス基板と呼ばれる。本
明細書中ではアクティブマトリクス基板のことを第１の
基板と呼ぶことにする。
【０１１９】第１の基板が完成したら、透光性基板３４
４に対向電極３４３を形成した対向基板（本明細書中で
はこの基板を第２の基板と呼ぶことにする）を貼り合わ
せ、それらの間に液晶層３４２を挟持する。こうして、
図４（Ｂ）に示す反射型ＬＣＤが完成する。
【０１２０】なお、本実施例では、一例として反射型Ｌ
ＣＤを作製したが、特に限定されない。例えば、画素電
極の材料として透明導電膜（ＩＴＯ、ＳｎＯ2 等）を用
い、ＴＦＴへの光を遮光する遮光膜等を設ける等の工程
の追加または画素電極のパターニングの変更等を適宜行
えば透過型のＬＣＤを容易に作製することが可能であ
る。
【０１２１】なお、このセル組み工程は公知の方法に従
って行えば良い。また、液晶層に二色性色素を分散させ
たり、対向基板にカラーフィルターを設けたりすること
も可能である。その様な液晶層の種類、カラーフィルタ
ーの有無等はどの様なモードで液晶を駆動するかによっ
て変化するので実施者が適宜決定すれば良い。
【０１２２】〔実施例１０〕本実施例では、上記各実施
例１〜９で得られる結晶性珪素膜の膜中に存在する触媒
元素（珪素の結晶化を助長する）をゲッタリングする工
程においてハロゲン元素を用いた例を図５に示す。
【０１２３】まず、実施例１に示した工程により基板上
に結晶性珪素膜を形成するが、ここでは、石英基板５０
０上に形成された非晶質珪素膜５０１の表面にニッケル
を含有する酢酸塩水溶液５０２を塗布した。（図５
（Ａ））なお、ガラス基板を用いる場合は、後のゲッタ
リング工程における加熱温度を基板の歪点以下に設定す
る必要がある。
【０１２４】この状態において、図示しないスピンコ─
タを用いて余分な溶液を吹き飛ばした。このようにして
ニッケル元素が非晶質珪素膜の表面に接して保持した状
態とした。なお、後の工程における不純物の残留を考慮
すると、炭素を含まないニッケル塩を含む溶液、例えば
硫酸ニッケル溶液を用いることが望ましい。
【０１２５】次に、実施例１に示した工程により、レー
ザー光の照射を行い、触媒元素を拡散すると同時に非晶
質珪素膜を結晶化させて結晶性珪素膜５０３を得た。
（図５（Ｂ））本実施例では、大面積にレーザー照射可
能な、大出力エネルギーを持ったレーザー装置（ソプラ
社製のＳＡＥＬＣ）を用いて、一度の照射（１ショッ
ト）で約７ｃｍ×１０ｃｍの領域にレーザー照射を行っ
た。レーザー光としては、ＸｅＣｌエキシマレーザーを
用いたが他のレーザーであってもよい。レーザー光の照
射条件は、エネルギー密度が１００〜８００ｍＪ／ｃｍ
2 、本実施例では３００ｍＪ／ｃｍ2 とした。
【０１２６】その後、結晶化のためのレーザー光照射工
程が終了したら、パターニングを行い、良好な結晶性を
有する領域からなる島状半導体層５０４（ＴＦＴの活性
層として用いる）を形成する。
【０１２７】次いで、加熱処理によって結晶性珪素膜の
表面に酸化膜５０５を形成した。（図５（Ｄ））この
時、結晶性珪素膜に残存したニッケル元素が熱酸化膜中
にゲッタリングされている。この加熱処理は処理雰囲気
中にハロゲン元素を含ませ、ハロゲン元素による金属元
素のゲッタリング効果を利用するものである。なお、ハ
ロゲン元素によるゲッタリング効果を十分に得るために
は、上記加熱処理を700 ℃を超える温度で行なうことが
好ましい。この温度以下では処理雰囲気中のハロゲン化
合物の分解が困難となり、ゲッタリング効果が得られな
くなる恐れがある。そのため加熱処理温度を好ましくは
800 〜1000℃（代表的には950 ℃）とし、処理時間は
0.1〜 6hr、代表的には 0.5〜 1hrとする。代表的な実
施例としては酸素雰囲気中に対して塩化水素（ＨＣｌ）
を0.5 〜10体積％（本実施例では３体積％）の濃度で含
有させた雰囲気中において、950 ℃、30分の加熱処理を
行えば良い。また、ハロゲン元素を含む化合物してはＨ
Ｃｌガス以外にもＨＦ、ＮＦ3 、ＨＢｒ、Ｃｌ2 、Ｃｌ
Ｆ3 、ＢＣｌ3 、Ｆ2 、Ｂｒ2 等のハロゲン元素を含む
化合物から選ばれた一種または複数種のものを用いるこ
とが出来る。また、上記ゲッタリング処理はニッケル以
外の他の金属元素にも効果的である。珪素膜中に混入し
うる金属元素としては、主に成膜チャンバーの構成元素
（代表的にはアルミニウム、鉄、クロム等）が考えられ
るが、上記ゲッタリング処理を行なえば、それら金属元
素の濃度も 5×1017atoms/cm3 以下（好ましくは 2×10
17atoms/cm3以下）にすることが可能である。なお、上
記ゲッタリング工程の詳細は特開平９−３１２２６０号
公報を参考にするとよい。
【０１２８】なお、上記パターニング工程を行わずに、
上記ゲッタリング工程を施す構成としてもよい。
【０１２９】次いで、そのゲッタリング工程後、高濃度
にニッケル元素を含有した熱酸化膜を除去した。（図５
（Ｅ））このようにすることにより、基板上に高い結晶
性を有するとともに、ニッケル元素の濃度の低い結晶性
珪素膜が得られた。
【０１３０】なお、本実施例は実施例１〜９のすべてと
の組み合わせが可能である。
【０１３１】〔実施例１１〕 実施例１０では珪素の結
晶化を助長する触媒元素をゲッタリングする工程におい
てハロゲン元素を用いる例を示した。本実施例では、触
媒元素のゲッタリング工程にリン元素を用いる例を図６
に示す。なお、ボロン元素を用いることも可能である。
【０１３２】まず、実施例１に示した工程により基板上
に結晶性珪素膜を形成するが、ここでは、石英基板６０
０上に形成された非晶質珪素膜６０１の表面にニッケル
を含有する硫酸ニッケル溶液６０２を塗布した。（図６
（Ａ））なお、ガラス基板を用いる場合は、後のゲッタ
リング工程における加熱温度を基板の歪点以下に設定す
る必要がある。
【０１３３】この状態において、図示しないスピンコ─
タを用いて余分な溶液を吹き飛ばした。このようにして
ニッケル元素が非晶質珪素膜の表面に接して保持した状
態とした。
【０１３４】次に、実施例１に示した工程により、レー
ザー光の照射を行い、結晶性珪素膜６０３を得た。（図
６（Ｂ））本実施例では、大面積にレーザー照射可能
な、大出力エネルギーを持ったレーザー装置（ソプラ社
製のＶＥＬ）を用いて、一度の照射（１ショット）で約
６ｃｍ×６ｃｍの領域にレーザー照射を行った。レーザ
ー光としては、ＸｅＣｌエキシマレーザーを用いたが他
のレーザーであってもよい。レーザー光の照射条件は、
パルス幅が２００ｎｓｅｃ以上、好ましくは６００ｎｓ
ｅｃ〜１ｍｓｅｃ、エネルギー密度が１００〜５００ｍ
Ｊ／ｃｍ2 、本実施例では２８０ｍＪ／ｃｍ2 とした。
本実施例では、上記範囲のパルス幅を得るために、特開
平６−１３２２１９号公報に記載された技術を利用し
た。なお、詳細は同公報を参考にするとよい。
【０１３５】リン元素を用いる場合、活性層となる領域
以外の領域６０５にリンを添加する。リンの添加方法と
しては、触媒元素を用い、レーザー光の照射によって結
晶化させた後、活性層となる領域を覆うレジスト６０４
を形成する。次に、リンイオンをスピンコーティングに
よる溶液塗布、またはイオンドーピング法によって注入
する。（図６（Ｃ））なお、図６（Ｃ）中の６０５で示
される領域にリンイオンが注入される。
【０１３６】その後、 400〜1050℃（好ましくは 600〜
750 ℃）の温度で、１min 〜20hr（典型的には30min 〜
３hr）の加熱処理を行う。（図６（Ｄ））この加熱処理
によりリンを添加した領域１５１に触媒元素がゲッタリ
ングされるので、領域６０６中の触媒元素の濃度は 5×
1017atoms/cm3 以下にまで低減される。なお、上記ゲッ
タリング工程の詳細は特願平９−９４６０７号公報を参
考にするとよい。
【０１３７】こうして、ゲッタリング工程を終えたら、
リンを添加した領域以外の領域を利用して活性層６０７
を形成する。（図６（Ｅ））
【０１３８】勿論、図６（Ｄ）の工程後、ハロゲン元素
を含む雰囲気中で加熱処理（ゲッタリング処理）を行え
ば、本実施例のリン元素によるゲッタリング効果とハロ
ゲン元素によるゲッタリング効果との相乗効果が得られ
る。
【０１３９】なお、本実施例は実施例１〜１０のすべて
との組み合わせが可能である。
【０１４０】［実施例１２］本実施例では、アクティブ
マトリクス駆動を行うための半導体素子として、実施例
９で示したＴＦＴとは異なる構造のＴＦＴを利用する場
合の例について説明する。なお、本実施例で説明する構
造のＴＦＴは実施例１〜１１に対しても容易に適用する
ことができる。
【０１４１】実施例９では代表的なトップゲート型ＴＦ
Ｔであるコプレナー型ＴＦＴを一例として記載したが、
ボトムゲート型ＴＦＴであっても構わない。図７に示す
のはボトムゲート型ＴＦＴの代表例である逆スタガ型Ｔ
ＦＴを用いた例である。
【０１４２】図７において、７０１はガラス基板、７０
２、７０３はゲート電極、７０４はゲート絶縁膜、７０
５、７０６は活性層である。本実施例において、活性層
は、上記各実施例で作製された結晶性珪素膜を用いて形
成した。活性層７０５、７０６は意図的に不純物を添加
しない珪素膜で構成される。
【０１４３】また、７０７、７０８はソース配線（ソー
ス電極を含む）、７０９、７１０はドレイン配線（ドレ
イン電極を含む）であり、７１１、７１２はチャネルス
トッパー（またはエッチングストッパー）となる窒化珪
素膜である。即ち、活性層７０５、７０６のうち、チャ
ネルストッパー７１１、７１２の下に位置する領域が実
質的にチャネル形成領域として機能する。
【０１４４】以上までが逆スタガ型ＴＦＴの基本構造で
ある。
【０１４５】そして、この様な逆スタガ型ＴＦＴを有機
性樹脂膜でなる層間絶縁膜７１３で覆い、その上に反射
性を有する金属材料からなる画素電極７１４、７１５、
７１６を形成し、絶縁膜７１７を形成する構成とする。
【０１４６】以上の様にして、画素マトリクス回路を有
する第１の基板が完成する。
【０１４７】〔実施例１３〕 本実施例は、ゲート電極
として導電性を有する珪素膜を用いた、いわゆるシリコ
ンゲートＴＦＴに適用した場合の例である。基本的な構
成は実施例９で作製したＴＦＴとほぼ同様であるので、
相違点のみに着目して説明する。
【０１４８】図８において、８１０はチャネル領域、８
１１はＮチャネル型ＴＦＴのゲート電極、８１２はＰチ
ャネル型ＴＦＴのゲート電極、８１３は画素ＴＦＴのゲ
ート電極である。ゲート電極８１１〜８１３はリンまた
は砒素を添加したＮ型ポリシリコン膜、或いはボロンま
たはインジウムを添加したＰ型ポリシリコンを用いる。
チャネル領域８１０は、上記各実施例で得られた結晶性
珪素膜を用いる。
【０１４９】また、ＣＭＯＳ回路ではＮチャネル型ＴＦ
ＴにＮ型ポリシリコンゲートを用い、Ｐチャネル型ＴＦ
ＴにＰ型ポリシリコンゲートを用いたデュアルゲート型
ＣＭＯＳ回路を構成しても良い。
【０１５０】この様にゲート電極として珪素膜を用いる
利点としては、耐熱性が高いこと、珪素膜であるので扱
いが容易であることなどが挙げられる。また、金属膜と
の反応を利用してサリサイド構造（ポリサイド構造も含
む）をとることができる。
【０１５１】そのためには、ゲート電極８１１〜８１３
を形成した後にサイドウォール８１４〜８１６を形成す
る。そして、チタン、タングステン等の金属膜（図示せ
ず）を成膜し、加熱処理を行って金属シリサイド８１７
〜８１９を形成する。金属シリサイド８１７〜８１９は
ソース／ドレイン領域およびゲート電極の一部に形成さ
れる。
【０１５２】この様にサイドウォール等を用いて自己整
合的に金属シリサイドを形成する構造をサリサイド構造
と呼ぶ。この様な構造とすると取り出し電極（ソース／
ドレイン電極等）とのオーミック接触が良好なものとな
るので有効である。
【０１５３】以上の様にして、画素マトリクス回路を有
する第１の基板が完成する。
【０１５４】なお、上記各実施例で示したシリコンゲー
ト型、トップゲート型またはボトムゲート型ＴＦＴ以外
にも、薄膜ダイオード、ＭＩＭ素子、バリスタ素子等を
用いたアクティブマトリクスディスプレイに対しても本
発明は適用できる。
【０１５５】以上、上記各実施例に示した様に、本発明
はあらゆる構造の半導体素子を用いた反射型・透過型Ｌ
ＣＤに対して適用可能である。
【０１５６】〔実施例１４〕 実施例１〜１３に示した
構成を含む第１の基板（素子形成側基板）を用いてＡＭ
ＬＣＤを構成した場合の例について説明する。ここで本
実施例のＡＭＬＣＤの外観を図９に示す。
【０１５７】図９（Ａ）において、９０１はアクティブ
マトリクス基板であり、画素マトリクス回路９０２、ソ
ース側駆動回路９０３、ゲート側駆動回路９０４が形成
されている。駆動回路はＮ型ＴＦＴとＰ型ＴＦＴとを相
補的に組み合わせたＣＭＯＳ回路で構成することが好ま
しい。また、９０５は対向基板である。
【０１５８】図９（Ａ）に示すＡＭＬＣＤはアクティブ
マトリクス基板９０１と対向基板９０５とが端面を揃え
て貼り合わされている。ただし、ある一部だけは対向基
板９０５を取り除き、露出したアクティブマトリクス基
板に対してＦＰＣ（フレキシブル・プリント・サーキッ
ト）９０６を接続してある。このＦＰＣ９０６によって
外部信号を回路内部へと伝達する。
【０１５９】また、ＦＰＣ９０６を取り付ける面を利用
してＩＣチップ９０７、９０８が取り付けられている。
これらのＩＣチップはビデオ信号の処理回路、タイミン
グパルス発生回路、γ補正回路、メモリ回路、演算回路
など、様々な回路をシリコン基板上に形成して構成され
る。図９（Ａ）では２個取り付けられているが、１個で
も良いし、さらに複数個であっても良い。
【０１６０】また、図９（Ｂ）の様な構成もとりうる。
図９（Ｂ）において図９（Ａ）と同一の部分は同じ符号
を付してある。ここでは図９（Ａ）でＩＣチップが行っ
ていた信号処理を、同一基板上にＴＦＴでもって形成さ
れたロジック回路９０９によって行う例を示している。
この場合、ロジック回路９０９も駆動回路９０３、９０
４と同様にＣＭＯＳ回路を基本として構成される。
【０１６１】また、カラーフィルターを用いてカラー表
示を行っても良いし、ＥＣＢ（電界制御複屈折）モー
ド、ＧＨ（ゲストホスト）モードなどで液晶を駆動し、
カラーフィルターを用いない構成としても良い。
【０１６２】［実施例１５］ 本発明の構成は、ＡＭＬ
ＣＤ以外にも他の様々な電気光学装置や半導体回路に適
用することができる。例えば、ＡＭＬＣＤ以外の電気光
学装置としてはＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示
装置やイメージセンサ等を挙げることができる。また、
半導体回路としては、ＩＣチップで構成されるマイクロ
プロセッサの様な演算処理回路、携帯機器の入出力信号
を扱う高周波モジュール（ＭＭＩＣなど）が挙げられ
る。
【０１６３】この様に本発明は絶縁ゲート型ＴＦＴで構
成される回路によって機能する全ての半導体装置に対し
て適用することが可能である。
【０１６４】［実施例１６］実施例１４に示したＡＭＬ
ＣＤは、様々な電子機器のディスプレイとして利用され
る。なお、本実施例に挙げる電子機器とは、アクティブ
マトリクス型液晶表示装置を搭載した製品と定義する。
【０１６５】その様な電子機器としては、ビデオカメ
ラ、スチルカメラ、プロジェクター、プロジェクション
ＴＶ、ヘッドマウントディスプレイ、カーナビゲーショ
ン、パーソナルコンピュータ（ノート型を含む）、携帯
情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話等）などが
挙げられる。それらの一例を図１０に示す。
【０１６６】図１０（Ａ）は携帯電話であり、本体２０
０１、音声出力部２００２、音声入力部２００３、表示
装置２００４、操作スイッチ２００５、アンテナ２００
６で構成される。本発明は音声出力部２００２、音声入
力部２００３、表示装置２００４等に適用することがで
きる。
【０１６７】図１０（Ｂ）はビデオカメラであり、本体
２１０１、表示装置２１０２、音声入力部２１０３、操
作スイッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１
０６で構成される。本発明は表示装置２１０２、音声入
力部２１０３、受像部２１０６に適用することができ
る。
【０１６８】図１０（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モ
ービルコンピュータ）であり、本体２２０１、カメラ部
２２０２、受像部２２０３、操作スイッチ２２０４、表
示装置２２０５で構成される。本発明は受像部２２０
３、表示装置２２０５等に適用できる。
【０１６９】図１０（Ｄ）はヘッドマウントディスプレ
イであり、本体２３０１、表示装置２３０２、バンド部
２３０３で構成される。本発明は表示装置２３０２に適
用することができる。
【０１７０】図１０（Ｅ）はリア型プロジェクターであ
り、本体２４０１、光源２４０２、表示装置２４０３、
偏光ビームスプリッタ２４０４、リフレクター２４０
５、２４０６、スクリーン２４０７で構成される。本発
明は表示装置２４０３に適用することができる。
【０１７１】図１０（Ｆ）はフロント型プロジェクター
であり、本体２５０１、光源２５０２、表示装置２５０
３、光学系２５０４、スクリーン２５０５で構成され
る。本発明は表示装置２５０３に適用することができ
る。
【０１７２】以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広
く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能であ
る。また、他にも電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイ
などにも活用することができる。
【０１７３】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、短時間で
広い範囲にわたって優れた結晶性を有する結晶性珪素膜
を得ることができる。また、これらの結晶性珪素膜を用
いて、より信頼性が高く、優れた性能を備えた半導体装
置が得られる。
【０１７４】また、本発明を用いて得られる結晶性珪素
膜の結晶は、結晶格子が連続性を有しており、従来の方
法（固相成長法、レーザーアニール法、触媒元素を添加
し加熱する方法等）で得られる結晶性珪素膜と比較し
て、優れた均一性を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例を示す工程図（実施例１）
【図２】 本発明の一実施例を示す工程図（実施例２）
【図３】 本発明の結晶性珪素膜を用いたＴＦＴの作製
工程図（実施例９）
【図４】 本発明の結晶性珪素膜を用いたＴＦＴの作製
工程図（実施例９）
【図５】 本発明の一実施例を示す工程図（実施例１
０）
【図６】 本発明の一実施例を示す工程図（実施例１
１）
【図７】 本発明に係る結晶性珪素膜を用いたボトム型
の薄膜トランジスタの断面構造図。（実施例１２）
【図８】 本発明に係る結晶性珪素膜を用いたシリコン
ゲート型の薄膜トランジスタの断面構造図。（実施例１
３）
【図９】 ＡＭＬＣＤの外観図（実施例１４）
【図１０】 電子機器の一例を示す図（実施例１６）
【図１１】 本発明のレーザー光照射による結晶化工程
における全体概略図
【符号の説明】
１０１ 基板 １０２ 非晶質珪素膜 １０３ 触媒元素含有層 １０４ 結晶性珪素膜 ２０１ 基板 ２０２ 非晶質珪素膜 ２０３ 開口 ２０４ マスク ２０５ 水溶液の膜（ニッケル溶液） ２０６ 結晶成長方向 ２０７ 縦成長領域 ２０８ 横成長領域 ２０９ 結晶成長が及ばなかった領域（非晶
質状態の領域）

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】非晶質珪素膜を形成する第１の工程と、前
    記非晶質珪素膜に珪素の結晶化を助長する触媒元素を保
    持する第２の工程と、前記非晶質珪素膜にレーザー光を
    照射することにより、前記非晶質珪素膜を結晶化する第
    ３の工程と、を有することを特徴とする半導体装置の作
    製方法。
  2. 【請求項２】非晶質珪素膜を形成する第１の工程と、前
    記非晶質珪素膜に珪素の結晶化を助長する触媒元素を保
    持する第２の工程と、長方形状または正方形状のビーム
    形状を有するレーザー光を前記非晶質珪素膜の一方から
    他方に向かって移動させて照射し、前記非晶質珪素膜を
    順次結晶化させて結晶性珪素膜を形成する第３の工程
    と、を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
  3. 【請求項３】絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を
    形成する第１の工程と、前記非晶質珪素膜に珪素の結晶
    化を助長する触媒元素を保持する第２の工程と、前記基
    板を移動させて、長方形状または正方形状のビーム形状
    を有するレーザー光を前記非晶質珪素膜の一方から他方
    に向かって照射し、前記非晶質珪素膜を順次結晶化させ
    て結晶性珪素膜を形成する第３の工程と、を有すること
    を特徴とする半導体装置の作製方法。
  4. 【請求項４】非晶質珪素膜を形成する第１の工程と、前
    記非晶質珪素膜に接して珪素の結晶化を助長する触媒元
    素を溶媒に溶かして保持させる第２の工程と、ワンショ
    ットによるレーザーの照射面積が１０ｃｍ2 以上である
    レーザー光を前記非晶質珪素膜に照射することにより、
    前記非晶質珪素膜を結晶化させて結晶性珪素膜を形成す
    る第３の工程と、を有することを特徴とする半導体装置
    の作製方法。
  5. 【請求項５】非晶質珪素膜を形成する第１の工程と、前
    記非晶質珪素膜に接して珪素の結晶化を助長する触媒元
    素を含む化合物を保持させる第２の工程と、ワンショッ
    トによるレーザーの照射面積が１０ｃｍ2 以上であるレ
    ーザー光を前記非晶質珪素膜に照射することにより、前
    記非晶質珪素膜を結晶化させて結晶性珪素膜を形成する
    第３の工程と、を有することを特徴とする半導体装置の
    作製方法。
  6. 【請求項６】非晶質珪素膜を形成する第１の工程と、前
    記非晶質珪素膜に珪素の結晶化を助長する触媒元素を保
    持する第２の工程と、ワンショットによるレーザーの照
    射面積が１０ｃｍ2 以上であるレーザー光を前記非晶質
    珪素膜に照射することにより、前記非晶質珪素膜を結晶
    化させて結晶性珪素膜を形成する第３の工程と、酸化性
    雰囲気中で加熱酸化処理を行って前記結晶性珪素膜の表
    面に酸化膜を形成し、前記酸化膜に前記触媒元素をゲッ
    タリングさせることにより、前記結晶性珪素膜中に存在
    する前記触媒元素を除去または低減させる第４の工程
    と、を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
  7. 【請求項７】請求項６において、前記第４の工程の後、
    前記酸化膜を除去する第５の工程を有することを特徴と
    する半導体装置の作製方法。
  8. 【請求項８】非晶質珪素膜を形成する第１の工程と、前
    記非晶質珪素膜に珪素の結晶化を助長する触媒元素を保
    持する第２の工程と、ワンショットによるレーザーの照
    射面積が１０ｃｍ2 以上であるレーザー光を前記非晶質
    珪素膜に照射することにより、前記非晶質珪素膜を結晶
    化させて結晶性珪素膜を形成する第３の工程と、前記結
    晶性珪素膜にリンまたはボロンの添加を選択的に行い、
    加熱処理を施して前記添加領域に前記触媒元素をゲッタ
    リングさせることにより、前記結晶性珪素膜中に存在す
    る前記触媒元素を除去または低減させる第４の工程と、
    を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
  9. 【請求項９】請求項１乃至８のいずれか一において、前
    記第３の工程で行われるレーザー光を照射する際のパル
    ス幅は、６００ｎｓｅｃ〜１ｍｓｅｃであることを特徴
    とする半導体装置の作製方法。
  10. 【請求項１０】請求項１乃至９のいずれか一において、
    前記第３の工程で行われるレーザー光を照射する際のレ
    ーザーエネルギー密度は、１００〜８００ｍＪ／ｃｍ2
    であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
  11. 【請求項１１】請求項１乃至１０のいずれか一におい
    て、前記触媒元素として、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒ
    ｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｇｅ、Ｐ
    ｂ、Ｉｎから選ばれた一種または複数種類のものが用い
    られることを特徴とする半導体装置の作製方法。
  12. 【請求項１２】請求項１乃至１１のいずれか一におい
    て、前記非晶質珪素膜の代わりに珪素を主成分とした非
    晶質膜が用いられることを特徴とする半導体装置の作製
    方法。
  13. 【請求項１３】請求項１乃至１２のいずれか一におい
    て、前記非晶質珪素膜を結晶化させた結晶性珪素膜中の
    結晶は、結晶格子が連続的に連なった結晶であることを
    特徴とする半導体装置の作製方法。
  14. 【請求項１４】結晶性珪素膜を用いた活性領域が絶縁表
    面上に設けられた半導体装置であって、 前記活性領域は、非晶質珪素膜に接して珪素の結晶化を
    助長する触媒元素を溶媒に解かして保持させ、レーザー
    光または強光を照射することにより形成されたものであ
    ることを特徴とする半導体装置。
  15. 【請求項１５】結晶性珪素膜を用いた活性領域が絶縁表
    面上に設けられた半導体装置であって、 前記活性領域は、非晶質珪素膜に接して珪素の結晶化を
    助長する触媒元素を含む化合物を保持させ、レーザー光
    または強光を照射することにより形成されたものである
    ことを特徴とする半導体装置。
  16. 【請求項１６】結晶性珪素膜を用いた活性領域が絶縁表
    面上に設けられた半導体装置であって、 前記活性領域は、非晶質珪素膜に接して珪素の結晶化を
    助長する触媒元素を溶媒に解かして選択的に保持させ、
    レーザー光または強光を照射することにより前記保持さ
    せた領域からその周辺領域へと結晶成長が行われたもの
    であることを特徴とする半導体装置。
  17. 【請求項１７】結晶性珪素膜を用いた活性領域が絶縁表
    面上に設けられた半導体装置であって、 前記活性領域は、非晶質珪素膜に接して珪素の結晶化を
    助長する触媒元素を含む化合物を選択的に保持させ、レ
    ーザー光または強光を照射することにより前記保持させ
    た領域からその周辺領域へと結晶成長が行われたもので
    あることを特徴とする半導体装置。
  18. 【請求項１８】請求項１４乃至１７のいずれか一におい
    て、前記触媒元素として、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒ
    ｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｇｅ、Ｐ
    ｂ、Ｉｎから選ばれた一種または複数種類のものが用い
    られることを特徴とする半導体装置。
  19. 【請求項１９】請求項１４乃至１８のいずれか一に記載
    の半導体装置において、前記結晶性珪素膜の少なくとも
    一部の領域の結晶は、結晶格子が連続的に連なった結晶
    であることを特徴とする半導体装置。
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