JP2000340504A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 十分な金属ゲッタリングが行われて表面凹凸
が小さくピンホールのない高品質な結晶性珪素膜を用い
る。 【解決手段】 石英基板２１上に非晶質珪素膜２２を堆
積して金属Ｎiを導入し、非晶質珪素膜２２を結晶化さ
せる。酸化膜パターン２６をマスクとして燐をイオン注
入する。窒素雰囲気中で加熱処理を行ってＮiをゲッタ
リングする。Ｏ2雰囲気中で熱処理を行って酸化膜３０
中にＮiをゲッタリングする。このように、第１のゲッ
タリングを非酸化性雰囲気中で行って、酸化しても凹凸
の増大やピンホールの発生が生じないレベルまでＮiの
濃度を減じることができる。そのために、第２のゲッタ
リングでは凹凸の増大やピンホールの発生を気にするこ
となく十分な酸化を行って、極低レベルまでＮiの濃度
を低減できる。また、表面に凹凸やピンホールのない高
品質な結晶性珪素膜を得ることができる。
が小さくピンホールのない高品質な結晶性珪素膜を用い
る。 【解決手段】 石英基板２１上に非晶質珪素膜２２を堆
積して金属Ｎiを導入し、非晶質珪素膜２２を結晶化さ
せる。酸化膜パターン２６をマスクとして燐をイオン注
入する。窒素雰囲気中で加熱処理を行ってＮiをゲッタ
リングする。Ｏ2雰囲気中で熱処理を行って酸化膜３０
中にＮiをゲッタリングする。このように、第１のゲッ
タリングを非酸化性雰囲気中で行って、酸化しても凹凸
の増大やピンホールの発生が生じないレベルまでＮiの
濃度を減じることができる。そのために、第２のゲッタ
リングでは凹凸の増大やピンホールの発生を気にするこ
となく十分な酸化を行って、極低レベルまでＮiの濃度
を低減できる。また、表面に凹凸やピンホールのない高
品質な結晶性珪素膜を得ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置の製
造方法に関し、特に結晶性珪素膜を活性領域として用い
る薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)の製造方法に関する。
造方法に関し、特に結晶性珪素膜を活性領域として用い
る薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】結晶性珪素膜を活性領域として用いるＴ
ＦＴは、アクティブマトリックス型液晶表示装置や密着
型イメージセンサ等に広く利用されている。そして、近
年、これらの機器が高解像度化してきており、さらに
は、ドライバ回路のみならず、従来は外付けされていた
コントロール回路やデータ処理回路等のＩＣ(集積回路)
の機能まで、ＴＦＴを用いて同一基板上に内臓する試み
がなされている。そのために、ＴＦＴには益々の高性能
化(高速動作,低リーク電流および低電圧動作)が要求さ
れている。
ＦＴは、アクティブマトリックス型液晶表示装置や密着
型イメージセンサ等に広く利用されている。そして、近
年、これらの機器が高解像度化してきており、さらに
は、ドライバ回路のみならず、従来は外付けされていた
コントロール回路やデータ処理回路等のＩＣ(集積回路)
の機能まで、ＴＦＴを用いて同一基板上に内臓する試み
がなされている。そのために、ＴＦＴには益々の高性能
化(高速動作,低リーク電流および低電圧動作)が要求さ
れている。
【０００３】また、ＴＦＴの性能を単結晶珪素のＭＯＳ
(金属酸化膜半導体)型トランジスタと同等まで高めるこ
とによって、そのＳＯＩ(シリコン・オン絶縁体)として
の特性を活かした新しい機能を有する素子や所謂３次元
ＩＣを実現することが可能になる。このように、ＴＦＴ
を高性能化するためには、活性領域を構成する結晶性珪
素膜の高品質化、すなわち結晶粒の拡大や配向性の向上
や欠陥密度の低減や不純物の低減が必要不可欠となる。
(金属酸化膜半導体)型トランジスタと同等まで高めるこ
とによって、そのＳＯＩ(シリコン・オン絶縁体)として
の特性を活かした新しい機能を有する素子や所謂３次元
ＩＣを実現することが可能になる。このように、ＴＦＴ
を高性能化するためには、活性領域を構成する結晶性珪
素膜の高品質化、すなわち結晶粒の拡大や配向性の向上
や欠陥密度の低減や不純物の低減が必要不可欠となる。
【０００４】従来、上記結晶性珪素膜の高品質化を実現
する方法として、絶縁性基板上に形成した非晶質珪素膜
に結晶化を促進する金属元素を導入して非晶質珪素を結
晶化させた後、上記金属元素をゲッタリングして除去も
しくは低減させる方法が用いられている。このような結
晶性珪素膜の高品質化を実現する方法は、例えば、特開
平７−１９２９９８号公報および特開平１０−２２３５
３３号公報に開示されている。以下、夫々に付いて詳述
する。
する方法として、絶縁性基板上に形成した非晶質珪素膜
に結晶化を促進する金属元素を導入して非晶質珪素を結
晶化させた後、上記金属元素をゲッタリングして除去も
しくは低減させる方法が用いられている。このような結
晶性珪素膜の高品質化を実現する方法は、例えば、特開
平７−１９２９９８号公報および特開平１０−２２３５
３３号公報に開示されている。以下、夫々に付いて詳述
する。
【０００５】(Ａ）特開平７−１９２９９８号公報 非晶質珪素膜に結晶化を促進する金属元素を導入して上
記非晶質珪素膜を結晶化させた後、酸化性雰囲気中で加
熱処理して酸化させることによって、上記金属元素を酸
化膜中にゲッタリングするものである。具体的には、以
下に示すように実施する(図６参照)。
記非晶質珪素膜を結晶化させた後、酸化性雰囲気中で加
熱処理して酸化させることによって、上記金属元素を酸
化膜中にゲッタリングするものである。具体的には、以
下に示すように実施する(図６参照)。
【０００６】(1) 図６(a)に示すように、絶縁性基板
(ガラス基板)１上に、ベースコート膜２としての酸化膜
を２０００Åの厚さにスパッタ法によって堆積した後、
非晶質珪素膜３を１０００Å程度の厚さに堆積する。 (2) 図６(b)に示すように、上記非晶質珪素膜３上にス
パッタ法によって酸化膜４を厚さ１０００Å以上に堆積
し、パターニングしてマスクを形成する。 (3) 開ロ部５の非晶質珪素膜３にＮi元素６等の金属元
素を導入する。 (4) 図６(c)に示すように、上記非晶質珪素膜３上の酸
化膜(マスク層)４をエッチングによって除去し、５５０
℃で加熱処理を行ってＮi元素高濃度領域７から周囲の
非晶質珪素膜３を結晶化させて、結晶性珪素膜８を得
る。 (5) 図６(d)に示すように結晶性珪素膜８を島状にパタ
ーニングし、図６(e)に示すように結晶性珪素膜８の表
面を酸化して酸化膜１０を形成する。このようにして、
酸化膜１０中にＮi元素を取り込むことによって、Ｎiを
酸化膜１０中にゲッタリングする。結果として、結晶性
珪素膜８中のＮi濃度が低減される。尚、９は結晶成長
端部である。 (6) 最後に、図６(f)に示すように、表面の酸化膜１０
を完全に除去する。
(ガラス基板)１上に、ベースコート膜２としての酸化膜
を２０００Åの厚さにスパッタ法によって堆積した後、
非晶質珪素膜３を１０００Å程度の厚さに堆積する。 (2) 図６(b)に示すように、上記非晶質珪素膜３上にス
パッタ法によって酸化膜４を厚さ１０００Å以上に堆積
し、パターニングしてマスクを形成する。 (3) 開ロ部５の非晶質珪素膜３にＮi元素６等の金属元
素を導入する。 (4) 図６(c)に示すように、上記非晶質珪素膜３上の酸
化膜(マスク層)４をエッチングによって除去し、５５０
℃で加熱処理を行ってＮi元素高濃度領域７から周囲の
非晶質珪素膜３を結晶化させて、結晶性珪素膜８を得
る。 (5) 図６(d)に示すように結晶性珪素膜８を島状にパタ
ーニングし、図６(e)に示すように結晶性珪素膜８の表
面を酸化して酸化膜１０を形成する。このようにして、
酸化膜１０中にＮi元素を取り込むことによって、Ｎiを
酸化膜１０中にゲッタリングする。結果として、結晶性
珪素膜８中のＮi濃度が低減される。尚、９は結晶成長
端部である。 (6) 最後に、図６(f)に示すように、表面の酸化膜１０
を完全に除去する。
【０００７】(Ｂ）特開平１０−２２３５３３号公報 非晶質珪素膜に結晶化を促進する金属元素を導入して上
記非晶質珪素膜を結晶化させた後に、結晶性珪素膜上に
選択的にマスクを形成する。そして、窒素,燐,砥素,ア
ンチモン,ビスマスのうち一種類もしくは複数種類の元
素を添加し、上記元素が添加されない領域における金属
を上記元素が添加された領域にゲッタリングするもので
ある。具体的には、以下のように実施する(図７参照)。
記非晶質珪素膜を結晶化させた後に、結晶性珪素膜上に
選択的にマスクを形成する。そして、窒素,燐,砥素,ア
ンチモン,ビスマスのうち一種類もしくは複数種類の元
素を添加し、上記元素が添加されない領域における金属
を上記元素が添加された領域にゲッタリングするもので
ある。具体的には、以下のように実施する(図７参照)。
【０００８】(1) 図７(a)に示すように、２０００Åの
酸化珪素膜(図示せず)が形成されたガラス基板１１上
に、プラズマＣＶＤ(化学蒸着)法によって５００Åの非
晶質珪素膜１２を堆積する。 (2) さらに、Ｎi濃度が１００ppmの酢酸Ｎi液をスピン
コーティング法によって塗布して酢酸Ｎi膜１３を形成
し、非晶質珪素膜１２の表面にＮi金属を導入する。 (3) ６００℃の温度下で４時間加熱処理を行って非晶
質珪素膜１２を結晶化させ、図７(b)に示すように、結
晶性珪素膜１４を得る。 (4) ＫrＦ(フッ化クリプトン)エキシマレーザー光(波
長２４８nm)を照射して、レーザーアニールを行う。 (5) 図７(c)に示すように、上記結晶性珪素膜１４上
に、プラズマＣＶＤ法によって、１０００Åの窒化珪素
膜１５を堆積する。 (6) 上記窒化珪素膜１５をエッチングして、図７(d)に
示すように、燐注入用のマスク１６を形成する。 (7) プラズマドーピング法によって、燐を５×１０14
原子/cm2のドーズ量で注入する。 (8) 図７(e)に示すように、窒素雰囲気中において６０
０℃の温度で２時間加熱処理して、マスク１６下の結晶
性珪素膜１８のＮiを燐が注入された領域１７に矢印方
向に移動させてゲッタリングする。結果として、燐を注
入しなかった結晶性珪素膜１８中のＮi濃度を低減させ
る。 (9) 図７(f)に示すように、マスク１６を利用して燐が
注入された(Ｎiが移動した)領域１７を除去し、マスク
１６を除去する。最後に、ゲッタリングされ領域１８の
外周部１９をマスク１６よりも小さいマスク(図示せず)
を用いて除去し、上記マスクも除去する。
酸化珪素膜(図示せず)が形成されたガラス基板１１上
に、プラズマＣＶＤ(化学蒸着)法によって５００Åの非
晶質珪素膜１２を堆積する。 (2) さらに、Ｎi濃度が１００ppmの酢酸Ｎi液をスピン
コーティング法によって塗布して酢酸Ｎi膜１３を形成
し、非晶質珪素膜１２の表面にＮi金属を導入する。 (3) ６００℃の温度下で４時間加熱処理を行って非晶
質珪素膜１２を結晶化させ、図７(b)に示すように、結
晶性珪素膜１４を得る。 (4) ＫrＦ(フッ化クリプトン)エキシマレーザー光(波
長２４８nm)を照射して、レーザーアニールを行う。 (5) 図７(c)に示すように、上記結晶性珪素膜１４上
に、プラズマＣＶＤ法によって、１０００Åの窒化珪素
膜１５を堆積する。 (6) 上記窒化珪素膜１５をエッチングして、図７(d)に
示すように、燐注入用のマスク１６を形成する。 (7) プラズマドーピング法によって、燐を５×１０14
原子/cm2のドーズ量で注入する。 (8) 図７(e)に示すように、窒素雰囲気中において６０
０℃の温度で２時間加熱処理して、マスク１６下の結晶
性珪素膜１８のＮiを燐が注入された領域１７に矢印方
向に移動させてゲッタリングする。結果として、燐を注
入しなかった結晶性珪素膜１８中のＮi濃度を低減させ
る。 (9) 図７(f)に示すように、マスク１６を利用して燐が
注入された(Ｎiが移動した)領域１７を除去し、マスク
１６を除去する。最後に、ゲッタリングされ領域１８の
外周部１９をマスク１６よりも小さいマスク(図示せず)
を用いて除去し、上記マスクも除去する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の金属元素をゲッタリングする方法には、以下のよう
な問題がある。
来の金属元素をゲッタリングする方法には、以下のよう
な問題がある。
【００１０】(１）特開平７−１９２９９８号公報につ
いて 結晶化を促進させる金属を用いた結晶性珪素膜成長にお
いては、十分な結晶成長を得るためには結晶化前に十分
な量の金属元素が必要となるため、結晶化直後において
は多量の金属元素を膜中に含有していることになる。と
ころが、結晶化させた後は、結晶性珪素膜の品質および
ＴＦＴ特性の観点から、金属元素の濃度は極力低いこと
が望ましい。すなわち、残留した金属元素はＴＦＴ特性
に悪影響を及ぼす不純物として働き、高移動度は得られ
ず、リーク電流も大きくなる。
いて 結晶化を促進させる金属を用いた結晶性珪素膜成長にお
いては、十分な結晶成長を得るためには結晶化前に十分
な量の金属元素が必要となるため、結晶化直後において
は多量の金属元素を膜中に含有していることになる。と
ころが、結晶化させた後は、結晶性珪素膜の品質および
ＴＦＴ特性の観点から、金属元素の濃度は極力低いこと
が望ましい。すなわち、残留した金属元素はＴＦＴ特性
に悪影響を及ぼす不純物として働き、高移動度は得られ
ず、リーク電流も大きくなる。
【００１１】ところが、非晶質珪素膜中に結晶化を促進
する金属を導入した後に加熱処理を行って結晶化させた
結晶性珪素膜中においては、結晶化を促進する金属は一
様に分布しておらず、結晶粒界中に偏在している。特
に、複数の結晶粒が接する粒界では、高濃度の金属が珪
素との化合物の状態で存在する。特開平７−１９２９９
８号公報においては、残留した金属を低減するために、
結晶性珪素膜を酸化するのであるが、金属が高濃度で存
在する粒界では著しく酸化が進み、酸化後は結晶性珪素
膜表面の凹凸が甚だしく増大してしまう。特に、複数の
結晶粒が接する粒界ではピンホ−ルが形成することもあ
る。これらを避けるために、ゲッタリングを目的とした
十分な酸化を行うことができないという問題がある。ま
た、結晶性珪素膜表面の凹凸はＴＦＴ特性に影響を及ぼ
し、キャリアの散乱が大きくなるために良好な特性が得
られないという問題もある。
する金属を導入した後に加熱処理を行って結晶化させた
結晶性珪素膜中においては、結晶化を促進する金属は一
様に分布しておらず、結晶粒界中に偏在している。特
に、複数の結晶粒が接する粒界では、高濃度の金属が珪
素との化合物の状態で存在する。特開平７−１９２９９
８号公報においては、残留した金属を低減するために、
結晶性珪素膜を酸化するのであるが、金属が高濃度で存
在する粒界では著しく酸化が進み、酸化後は結晶性珪素
膜表面の凹凸が甚だしく増大してしまう。特に、複数の
結晶粒が接する粒界ではピンホ−ルが形成することもあ
る。これらを避けるために、ゲッタリングを目的とした
十分な酸化を行うことができないという問題がある。ま
た、結晶性珪素膜表面の凹凸はＴＦＴ特性に影響を及ぼ
し、キャリアの散乱が大きくなるために良好な特性が得
られないという問題もある。
【００１２】また、特開平７−１９２９９８号公報にお
ける今一つの問題点は、ゲッタリング能力の低さにあ
る。以下、本発明者による実験結果を示す。尚、この実
験は、次の方法によって行った。 (ａ) 石英基板上に、減圧ＣＶＤ法によって６５０Åの
膜厚で非晶質珪素膜を堆積する。 (ｂ) Ｎi濃度が１０ppmの酢酸Ｎi液をスピンコーティ
ング法によって塗布し、非晶質珪素膜表面に１×１０13
原子/cm2の濃度でＮiを導入する。 (ｃ) 窒素雰囲気中において６００℃の温度で１２時間
の加熱処理を行って、上記非晶質珪素膜を結晶化させて
結晶性珪素膜を得る。 (ｄ) ９５０℃の温度で、ＨＣlを添加したＯ2雰囲気中
で、結晶性珪素膜を酸化して結晶性珪素膜上に５００Å
の厚さの酸化膜を形成し、この酸化膜中にＮiを取り込
む。 (ｅ) ＩＣＰ−ＭＳ(誘導結合プラズマ質量分析)法によ
って、結晶性珪素膜中および酸化膜中のＮiを分析す
る。
ける今一つの問題点は、ゲッタリング能力の低さにあ
る。以下、本発明者による実験結果を示す。尚、この実
験は、次の方法によって行った。 (ａ) 石英基板上に、減圧ＣＶＤ法によって６５０Åの
膜厚で非晶質珪素膜を堆積する。 (ｂ) Ｎi濃度が１０ppmの酢酸Ｎi液をスピンコーティ
ング法によって塗布し、非晶質珪素膜表面に１×１０13
原子/cm2の濃度でＮiを導入する。 (ｃ) 窒素雰囲気中において６００℃の温度で１２時間
の加熱処理を行って、上記非晶質珪素膜を結晶化させて
結晶性珪素膜を得る。 (ｄ) ９５０℃の温度で、ＨＣlを添加したＯ2雰囲気中
で、結晶性珪素膜を酸化して結晶性珪素膜上に５００Å
の厚さの酸化膜を形成し、この酸化膜中にＮiを取り込
む。 (ｅ) ＩＣＰ−ＭＳ(誘導結合プラズマ質量分析)法によ
って、結晶性珪素膜中および酸化膜中のＮiを分析す
る。
【００１３】上記分析の結果、得られた上記結晶性珪素
膜中のＮi濃度は１.０×１０17原子/cm2であり、良好な
ＴＦＴ特性を得るには過剰で、ゲッタリングは不十分で
あることが判明した。尚、表面観察よって、複数の結晶
粒が接した領域にはピンホールが存在することも明らか
になった。
膜中のＮi濃度は１.０×１０17原子/cm2であり、良好な
ＴＦＴ特性を得るには過剰で、ゲッタリングは不十分で
あることが判明した。尚、表面観察よって、複数の結晶
粒が接した領域にはピンホールが存在することも明らか
になった。
【００１４】(２）特開平１０−２２３５３３号公報に
ついて 特開平１０−２２３５３３号公報における問題点は、そ
のゲッタリング能力の低さにある。以下、本発明者によ
る実験結果を示す。尚、この実験は、次の方法によって
行った。 (ａ) 石英基板上に、減圧ＣＶＤ法によって６５０Åの
膜厚で非晶質珪素膜を堆積する。 (ｂ) Ｎi濃度が１０ppmの酢酸Ｎi液をスピンコーティ
ング法によって塗布し、非晶質珪素膜表面に１×１０13
原子/cm2の濃度でＮiを導入する。 (ｃ) 窒索雰囲気中において６００℃の温度で１２時間
の加熱処理を行って、上記非晶質珪素膜を結晶化させて
結晶性珪素膜を得る。 (ｄ) 上記結晶性珪素膜上に、常圧ＣＶＤ法によって２
０００Åの酸化珪素膜を堆積する。 (ｅ) 上記酸化珪素膜をエッチングしてマスクを形成す
る。 (ｆ) イオン注入法によって、燐を４×１０15原子/cm2
の濃度で注入する。 (ｇ) 窒素雰囲気中において、６００℃の温度で１２時
間の加熱処理を行って、上記燐を注入した領域にＮiを
移動させてゲッタリングを行う。 (ｈ) 上記酸化珪素膜をエッチングマスクとして、Ｎi
がゲッタリングされた領域をエッチングして除去する。 (ｉ) 上記酸化珪素膜を除去した後、ＩＣＰ−ＭＳ法に
よって、結晶性珪素膜中のＮiを分析する。
ついて 特開平１０−２２３５３３号公報における問題点は、そ
のゲッタリング能力の低さにある。以下、本発明者によ
る実験結果を示す。尚、この実験は、次の方法によって
行った。 (ａ) 石英基板上に、減圧ＣＶＤ法によって６５０Åの
膜厚で非晶質珪素膜を堆積する。 (ｂ) Ｎi濃度が１０ppmの酢酸Ｎi液をスピンコーティ
ング法によって塗布し、非晶質珪素膜表面に１×１０13
原子/cm2の濃度でＮiを導入する。 (ｃ) 窒索雰囲気中において６００℃の温度で１２時間
の加熱処理を行って、上記非晶質珪素膜を結晶化させて
結晶性珪素膜を得る。 (ｄ) 上記結晶性珪素膜上に、常圧ＣＶＤ法によって２
０００Åの酸化珪素膜を堆積する。 (ｅ) 上記酸化珪素膜をエッチングしてマスクを形成す
る。 (ｆ) イオン注入法によって、燐を４×１０15原子/cm2
の濃度で注入する。 (ｇ) 窒素雰囲気中において、６００℃の温度で１２時
間の加熱処理を行って、上記燐を注入した領域にＮiを
移動させてゲッタリングを行う。 (ｈ) 上記酸化珪素膜をエッチングマスクとして、Ｎi
がゲッタリングされた領域をエッチングして除去する。 (ｉ) 上記酸化珪素膜を除去した後、ＩＣＰ−ＭＳ法に
よって、結晶性珪素膜中のＮiを分析する。
【００１５】上記分析による結果、得られた結晶性珪素
膜中のＮi濃度は１.８×１０17原子/cm2であり、良好な
ＴＦＴ特性を得るには過剰で、ゲッタリングは不十分で
あることが判明した。これは、本金属元素ゲッタリング
方法においては、原理的に結晶性珪素膜中を水平方向
(横方向)にＮiを長距離拡散させることに原因があるも
のと考えられる。
膜中のＮi濃度は１.８×１０17原子/cm2であり、良好な
ＴＦＴ特性を得るには過剰で、ゲッタリングは不十分で
あることが判明した。これは、本金属元素ゲッタリング
方法においては、原理的に結晶性珪素膜中を水平方向
(横方向)にＮiを長距離拡散させることに原因があるも
のと考えられる。
【００１６】そこで、この発明の目的は、良好な結晶性
および良好なＴＦＴ特性を得るに十分な金属のゲッタリ
ングを行って得られた表面凹凸が小さくスムーズでピン
ホールのない高品質な結晶性珪素膜を用いる半導体装置
の製造方法を提供することにある。
および良好なＴＦＴ特性を得るに十分な金属のゲッタリ
ングを行って得られた表面凹凸が小さくスムーズでピン
ホールのない高品質な結晶性珪素膜を用いる半導体装置
の製造方法を提供することにある。
【００１７】
【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に係る発明の半導体装置の製造方法は、非
晶質珪素膜に結晶化を促進させる金属元素を導入し,非
酸化性雰囲気中において第１加熱処理を行って上記非晶
質珪素膜を結晶化させ,結晶性珪素膜を得る工程と、非
酸化性雰囲気中で第２加熱処理を行って,上記結晶性珪
素膜中における少なくとも一部の領域の上記金属元素を
除去もしくは低減する第１ゲッタリング工程と、酸化性
雰囲気中において第３加熱処理を行って,上記結晶性珪
素膜中における上記第１ゲッタリングが実施された領域
の上記金属元素をさらに除去もしくは低減させる第２ゲ
ッタリング工程と、上記第２ゲッタリング工程において
形成された酸化膜を除去する工程を備えたことを特長と
している。
め、請求項１に係る発明の半導体装置の製造方法は、非
晶質珪素膜に結晶化を促進させる金属元素を導入し,非
酸化性雰囲気中において第１加熱処理を行って上記非晶
質珪素膜を結晶化させ,結晶性珪素膜を得る工程と、非
酸化性雰囲気中で第２加熱処理を行って,上記結晶性珪
素膜中における少なくとも一部の領域の上記金属元素を
除去もしくは低減する第１ゲッタリング工程と、酸化性
雰囲気中において第３加熱処理を行って,上記結晶性珪
素膜中における上記第１ゲッタリングが実施された領域
の上記金属元素をさらに除去もしくは低減させる第２ゲ
ッタリング工程と、上記第２ゲッタリング工程において
形成された酸化膜を除去する工程を備えたことを特長と
している。
【００１８】上記構成によれば、結晶性珪素膜の縦成長
時において、非酸化性雰囲気中で第２加熱処理を行って
酸化を伴わない第１ゲッタリング処理を行い、その後に
酸化を伴う第２ゲッタリング処理を行うようにしてい
る。したがって、上記第１ゲッタリング処理によって、
酸化しても凹凸の増大やピンホールの発生が生じないレ
ベルまで上記金属元素の濃度を減じることによって、表
面に凹凸やピンホールのない高品質な結晶性珪素膜が得
られる。また、上記第２ゲッタリング処理においては、
凹凸の増大やピンホールの発生を気にすることなく十分
な酸化を行って、極めて低いレベルまで上記金属元素の
濃度が低減される。
時において、非酸化性雰囲気中で第２加熱処理を行って
酸化を伴わない第１ゲッタリング処理を行い、その後に
酸化を伴う第２ゲッタリング処理を行うようにしてい
る。したがって、上記第１ゲッタリング処理によって、
酸化しても凹凸の増大やピンホールの発生が生じないレ
ベルまで上記金属元素の濃度を減じることによって、表
面に凹凸やピンホールのない高品質な結晶性珪素膜が得
られる。また、上記第２ゲッタリング処理においては、
凹凸の増大やピンホールの発生を気にすることなく十分
な酸化を行って、極めて低いレベルまで上記金属元素の
濃度が低減される。
【００１９】したがって、上記高品質な結晶性珪素膜を
活性層として半導体装置が製造されて、高速動作,低リ
ーク電流および低電圧動作が可能な高性能な半導体装置
が得られる。
活性層として半導体装置が製造されて、高速動作,低リ
ーク電流および低電圧動作が可能な高性能な半導体装置
が得られる。
【００２０】また、請求項２に係る発明は、請求項１に
係る発明の半導体装置の製造方法において、上記結晶化
を促進させる金属元素としてＦe,Ｃo,Ｎi,Ｃu,Ｒu,Ｒh,
Ｐd,Ｏs,Ｉr,Ｐt,Ａuのうち一種類もしくは複数種類の
金属元素を用いることを特長としている。
係る発明の半導体装置の製造方法において、上記結晶化
を促進させる金属元素としてＦe,Ｃo,Ｎi,Ｃu,Ｒu,Ｒh,
Ｐd,Ｏs,Ｉr,Ｐt,Ａuのうち一種類もしくは複数種類の
金属元素を用いることを特長としている。
【００２１】上記構成によれば、上記金属元素の作用に
よって、上記非晶質珪素膜の結晶化が促進されて、熱ア
ニールのみによる場合に比して上記結晶性珪素膜が効率
よく形成される。
よって、上記非晶質珪素膜の結晶化が促進されて、熱ア
ニールのみによる場合に比して上記結晶性珪素膜が効率
よく形成される。
【００２２】また、請求項３に係る発明は、請求項１に
係る発明の半導体装置の製造方法において、上記第１ゲ
ッタリング工程では、上記結晶性珪素膜における上記金
属元素を除去もしくは低減する領域を除く領域の表面も
しくは膜中に、窒素,燐,砥素,アンチモン,ピスマスのう
ち一種類もしくは複数種類の元素を導入した後に、窒
素,水素,Ａr,Ｈe等の不活性ガスを含む非酸化性雰囲気
中で上記第２加熱処理を行うことを特長としている。
係る発明の半導体装置の製造方法において、上記第１ゲ
ッタリング工程では、上記結晶性珪素膜における上記金
属元素を除去もしくは低減する領域を除く領域の表面も
しくは膜中に、窒素,燐,砥素,アンチモン,ピスマスのう
ち一種類もしくは複数種類の元素を導入した後に、窒
素,水素,Ａr,Ｈe等の不活性ガスを含む非酸化性雰囲気
中で上記第２加熱処理を行うことを特長としている。
【００２３】上記構成によれば、上記結晶化を促進させ
る金属元素と結び付き易い性質を有する元素を上記結晶
性珪素膜に導入することによって、非酸化性雰囲気中で
の酸化を伴わない第１ゲッタリング処理であっても、効
率的に上記金属元素がゲッタリングされる。
る金属元素と結び付き易い性質を有する元素を上記結晶
性珪素膜に導入することによって、非酸化性雰囲気中で
の酸化を伴わない第１ゲッタリング処理であっても、効
率的に上記金属元素がゲッタリングされる。
【００２４】また、請求項４に係る発明は、請求項１に
係る発明の半導体装置の製造方法において、上記第１ゲ
ッタリング工程では、上記結晶性珪素膜の表面に酸化膜
を堆積し、窒素,水素,Ａr,Ｈe等の不活性ガスを含む非
酸化性雰囲気中で上記第２加熱処理を行って上記酸化膜
中に上記金属元素をゲッタリングした後、上記酸化膜を
除去することを特長としている。
係る発明の半導体装置の製造方法において、上記第１ゲ
ッタリング工程では、上記結晶性珪素膜の表面に酸化膜
を堆積し、窒素,水素,Ａr,Ｈe等の不活性ガスを含む非
酸化性雰囲気中で上記第２加熱処理を行って上記酸化膜
中に上記金属元素をゲッタリングした後、上記酸化膜を
除去することを特長としている。
【００２５】上記構成によれば、上記結晶性珪素膜の表
面に堆積された酸化膜中に上記金属元素をゲッタリング
するため、請求項３に係る発明の場合のように、上記金
属元素と結び付き易い元素を上記結晶性珪素膜に導入す
るためのパターニングの必要がない。したがって、請求
項３に係る発明に比して、簡単に第１ゲッタリング処理
が行われる。
面に堆積された酸化膜中に上記金属元素をゲッタリング
するため、請求項３に係る発明の場合のように、上記金
属元素と結び付き易い元素を上記結晶性珪素膜に導入す
るためのパターニングの必要がない。したがって、請求
項３に係る発明に比して、簡単に第１ゲッタリング処理
が行われる。
【００２６】また、請求項５に係る発明は、請求項１に
係る発明の半導体装置の製造方法において、上記第１ゲ
ッタリング工程では、上記結晶性珪素膜の表面に酸化膜
を堆積し、ＨＣl,ＨＦ,ＨＢr,Ｃl2,Ｆ2,Ｂr2のうち少な
くとも一種類のハロゲン元素を含んだ非酸化性雰囲気中
で上記第２加熱処理を行って上記酸化膜中に上記金属元
素をゲッタリングした後、上記酸化膜を除去することを
特長としている。
係る発明の半導体装置の製造方法において、上記第１ゲ
ッタリング工程では、上記結晶性珪素膜の表面に酸化膜
を堆積し、ＨＣl,ＨＦ,ＨＢr,Ｃl2,Ｆ2,Ｂr2のうち少な
くとも一種類のハロゲン元素を含んだ非酸化性雰囲気中
で上記第２加熱処理を行って上記酸化膜中に上記金属元
素をゲッタリングした後、上記酸化膜を除去することを
特長としている。
【００２７】上記構成によれば、上記結晶化を促進させ
る金属元素と結び付き易い性質を有するハロゲン元素を
含んだ非酸化性雰囲気中で上記第１ゲッタリング処理が
行われて、ゲッタリング効果が高められる。
る金属元素と結び付き易い性質を有するハロゲン元素を
含んだ非酸化性雰囲気中で上記第１ゲッタリング処理が
行われて、ゲッタリング効果が高められる。
【００２８】また、請求項６に係る発明は、請求項１に
係る発明の半導体装置の製造方法において、上記第２ゲ
ッタリング工程では、上記酸化性雰囲気中での第３加熱
処理によって、上記結晶性珪素膜の表面に熱酸化膜を形
成して上記結晶性珪素膜における第１ゲッタリングが実
施された領域の上記金属元素を上記熱酸化膜中に取り込
んで上記金属元素をさらにゲッタリングすることを特長
としている。
係る発明の半導体装置の製造方法において、上記第２ゲ
ッタリング工程では、上記酸化性雰囲気中での第３加熱
処理によって、上記結晶性珪素膜の表面に熱酸化膜を形
成して上記結晶性珪素膜における第１ゲッタリングが実
施された領域の上記金属元素を上記熱酸化膜中に取り込
んで上記金属元素をさらにゲッタリングすることを特長
としている。
【００２９】上記構成によれば、上記酸化性雰囲気中で
の第３加熱処理によって、上記結晶性珪素膜表面に形成
された熱酸化膜に上記金属元素がゲッタリングされる。
したがって、上記金属元素をゲッタリングするための酸
化膜を形成する工程を特に必要とはせず、半導体装置の
製造工程が簡略化される。
の第３加熱処理によって、上記結晶性珪素膜表面に形成
された熱酸化膜に上記金属元素がゲッタリングされる。
したがって、上記金属元素をゲッタリングするための酸
化膜を形成する工程を特に必要とはせず、半導体装置の
製造工程が簡略化される。
【００３０】また、請求項７に係る発明は、請求項１に
係る発明の半導体装置の製造方法において、上記第２ゲ
ッタリング工程では、上記結晶性珪素膜の表面に酸化膜
を堆積し、上記酸化性雰囲気中での第３加熱処理によっ
て、上記結晶性珪素膜における第１ゲッタリングが実施
された領域の上記金属元素を上記酸化膜中に取り込んで
上記金属元素を更にゲッタリングすることを特長として
いる。
係る発明の半導体装置の製造方法において、上記第２ゲ
ッタリング工程では、上記結晶性珪素膜の表面に酸化膜
を堆積し、上記酸化性雰囲気中での第３加熱処理によっ
て、上記結晶性珪素膜における第１ゲッタリングが実施
された領域の上記金属元素を上記酸化膜中に取り込んで
上記金属元素を更にゲッタリングすることを特長として
いる。
【００３１】上記構成によれば、上記金属元素をゲッタ
リングするための酸化膜を上記結晶性珪素膜表面に形成
した後、上記酸化性雰囲気中での第３加熱処理によって
上記金属元素がゲッタリングされる。こうして、上記第
３加熱処理による上記結晶性珪素膜の酸化が予め形成さ
れた酸化膜を介して行われて、請求項６に係る発明のよ
うに上記第３加熱処理による酸化が上記結晶性珪素膜に
対して直接行われる場合に比して、表面凹凸が少なくピ
ンホールのないより高品質な結晶性珪素膜が得られる。
リングするための酸化膜を上記結晶性珪素膜表面に形成
した後、上記酸化性雰囲気中での第３加熱処理によって
上記金属元素がゲッタリングされる。こうして、上記第
３加熱処理による上記結晶性珪素膜の酸化が予め形成さ
れた酸化膜を介して行われて、請求項６に係る発明のよ
うに上記第３加熱処理による酸化が上記結晶性珪素膜に
対して直接行われる場合に比して、表面凹凸が少なくピ
ンホールのないより高品質な結晶性珪素膜が得られる。
【００３２】また、請求項８に係る発明は、請求項６に
係る発明の半導体装置の製造方法において、上記第３加
熱処理を行う際の酸化性雰囲気は、ＨＣl,ＨＦ,ＨＢr,
Ｃl2,Ｆ2,Ｂr2の少なくとも一種類のハロゲン元素を含
んでいることを特長とする半導体装置の製造方法。
係る発明の半導体装置の製造方法において、上記第３加
熱処理を行う際の酸化性雰囲気は、ＨＣl,ＨＦ,ＨＢr,
Ｃl2,Ｆ2,Ｂr2の少なくとも一種類のハロゲン元素を含
んでいることを特長とする半導体装置の製造方法。
【００３３】上記構成によれば、上記結晶化を促進させ
る金属元素と結び付き易い性質を有するハロゲン元素を
含んだ酸化性雰囲気中で上記第２ゲッタリング処理が行
われて、ゲッタリング効果が高められる。
る金属元素と結び付き易い性質を有するハロゲン元素を
含んだ酸化性雰囲気中で上記第２ゲッタリング処理が行
われて、ゲッタリング効果が高められる。
【００３４】また、請求項９に係る発明は、請求項６乃
至請求項８の何れか一つに係る発明の半導体装置の製造
方法において、上記第３加熱処理の温度は、７００℃以
上且つ１１５０℃以下であることを特長としている。
至請求項８の何れか一つに係る発明の半導体装置の製造
方法において、上記第３加熱処理の温度は、７００℃以
上且つ１１５０℃以下であることを特長としている。
【００３５】上記構成によれば、上記第２ゲッタリング
処理時における第３加熱処理が、７００℃以上且つ１１
５０℃以下の高温で行われる。こうして、上記酸化膜中
における上記金属元素の拡散が促進されて、ゲッタリン
グ効果が高められる。
処理時における第３加熱処理が、７００℃以上且つ１１
５０℃以下の高温で行われる。こうして、上記酸化膜中
における上記金属元素の拡散が促進されて、ゲッタリン
グ効果が高められる。
【００３６】また、請求項１０に係る発明の半導体装置
の製造方法は、非晶質珪素膜における一部の領域に結晶
化を促進させる金属元素を導入し,非酸化性雰囲気中に
おいて第１加熱処理を行って上記非晶質珪素膜を結晶化
させ,結晶性珪素膜を得る工程と、非酸化性雰囲気中で
第２加熱処理を行って,上記結晶性珪素膜中における上
記金属元素の導入領域以外の領域の上記金属元素を除去
もしくは低減する第１ゲッタリング工程と、酸化性雰囲
気中において第３加熱処理を行って,上記結晶性珪素膜
中における上記第１ゲッタリングが実施された領域の上
記金属元素をさらに除去もしくは低減させる第２ゲッタ
リング工程と、上記第２ゲッタリング工程において形成
された酸化膜を除去する工程を備えたことを特長として
いる。
の製造方法は、非晶質珪素膜における一部の領域に結晶
化を促進させる金属元素を導入し,非酸化性雰囲気中に
おいて第１加熱処理を行って上記非晶質珪素膜を結晶化
させ,結晶性珪素膜を得る工程と、非酸化性雰囲気中で
第２加熱処理を行って,上記結晶性珪素膜中における上
記金属元素の導入領域以外の領域の上記金属元素を除去
もしくは低減する第１ゲッタリング工程と、酸化性雰囲
気中において第３加熱処理を行って,上記結晶性珪素膜
中における上記第１ゲッタリングが実施された領域の上
記金属元素をさらに除去もしくは低減させる第２ゲッタ
リング工程と、上記第２ゲッタリング工程において形成
された酸化膜を除去する工程を備えたことを特長として
いる。
【００３７】上記構成によれば、結晶性珪素膜の横成長
時において、非酸化性雰囲気中で第２加熱処理を行って
酸化を伴わない第１ゲッタリング処理を行い、その後に
酸化を伴う第２ゲッタリング処理を行うようにしてい
る。したがって、上記第１ゲッタリング処理によって、
酸化しても凹凸の増大やピンホールの発生が生じないレ
ベルまで上記金属元素の濃度を減じることによって、表
面に凹凸やピンホールのない高品質な結晶性珪素膜が得
られる。また、上記第２ゲッタリング処理においては、
凹凸の増大やピンホールの発生を気にすることなく十分
な酸化を行って、極めて低いレベルまで上記金属元素の
濃度が低減される。
時において、非酸化性雰囲気中で第２加熱処理を行って
酸化を伴わない第１ゲッタリング処理を行い、その後に
酸化を伴う第２ゲッタリング処理を行うようにしてい
る。したがって、上記第１ゲッタリング処理によって、
酸化しても凹凸の増大やピンホールの発生が生じないレ
ベルまで上記金属元素の濃度を減じることによって、表
面に凹凸やピンホールのない高品質な結晶性珪素膜が得
られる。また、上記第２ゲッタリング処理においては、
凹凸の増大やピンホールの発生を気にすることなく十分
な酸化を行って、極めて低いレベルまで上記金属元素の
濃度が低減される。
【００３８】したがって、上記高品質な結晶性珪素膜を
活性層として半導体装置が製造されて、高速動作,低リ
ーク電流および低電圧動作が可能な高性能な半導体装置
が得られる。
活性層として半導体装置が製造されて、高速動作,低リ
ーク電流および低電圧動作が可能な高性能な半導体装置
が得られる。
【００３９】また、請求項１１に係る発明は、請求項１
０に係る発明の半導体装置の製造方法において、上記結
晶化を促進させる金属元素としてＦe,Ｃo,Ｎi,Ｃu,Ｒu,
Ｒh,Ｐd,Ｏs,Ｉr,Ｐt,Ａuのうち一種類もしくは複数種
類の金属元素を用いることを特長としている。
０に係る発明の半導体装置の製造方法において、上記結
晶化を促進させる金属元素としてＦe,Ｃo,Ｎi,Ｃu,Ｒu,
Ｒh,Ｐd,Ｏs,Ｉr,Ｐt,Ａuのうち一種類もしくは複数種
類の金属元素を用いることを特長としている。
【００４０】上記構成によれば、上記金属元素の作用に
よって、上記非晶質珪素膜の結晶化が促進されて、熱ア
ニールのみによる場合に比して上記結晶性珪素膜が効率
よく形成される。
よって、上記非晶質珪素膜の結晶化が促進されて、熱ア
ニールのみによる場合に比して上記結晶性珪素膜が効率
よく形成される。
【００４１】また、請求項１２に係る発明は、請求項１
０に係る発明の半導体装置の製造方法において、上記第
１ゲッタリング工程では、上記結晶性珪素膜における上
記金属元素の導入領域を含む領域の表面もしくは膜中
に、窒素,燐,砥素,アンチモン,ピスマスのうち一種類も
しくは複数種類の元素を導入した後に、窒素,水素,Ａr,
Ｈe等の不活性ガスを含む非酸化性雰囲気中で上記第２
加熱処理を行って上記元素導入領域に上記金属元素をゲ
ッタリングすることを特長としている。
０に係る発明の半導体装置の製造方法において、上記第
１ゲッタリング工程では、上記結晶性珪素膜における上
記金属元素の導入領域を含む領域の表面もしくは膜中
に、窒素,燐,砥素,アンチモン,ピスマスのうち一種類も
しくは複数種類の元素を導入した後に、窒素,水素,Ａr,
Ｈe等の不活性ガスを含む非酸化性雰囲気中で上記第２
加熱処理を行って上記元素導入領域に上記金属元素をゲ
ッタリングすることを特長としている。
【００４２】上記構成によれば、上記結晶化を促進させ
る金属元素と結び付き易い性質を有する元素を上記結晶
性珪素膜に導入することによって、非酸化性雰囲気中で
の酸化を伴わない第１ゲッタリング処理であっても、効
率的に上記金属元素がゲッタリングされる。
る金属元素と結び付き易い性質を有する元素を上記結晶
性珪素膜に導入することによって、非酸化性雰囲気中で
の酸化を伴わない第１ゲッタリング処理であっても、効
率的に上記金属元素がゲッタリングされる。
【００４３】また、請求項１３に係る発明は、請求項１
０に係る発明の半導体装置の製造方法において、上記第
１ゲッタリング工程では、上記結晶性珪素膜の表面に酸
化膜を堆積し、窒素,水素,Ａr,Ｈe等の不活性ガスを含
む非酸化性雰囲気中で上記第２加熱処理を行って上記酸
化膜中に上記金属元素をゲッタリングした後、上記酸化
膜を除去することを特長とする半導体装置の製造方法。
０に係る発明の半導体装置の製造方法において、上記第
１ゲッタリング工程では、上記結晶性珪素膜の表面に酸
化膜を堆積し、窒素,水素,Ａr,Ｈe等の不活性ガスを含
む非酸化性雰囲気中で上記第２加熱処理を行って上記酸
化膜中に上記金属元素をゲッタリングした後、上記酸化
膜を除去することを特長とする半導体装置の製造方法。
【００４４】上記構成によれば、上記結晶性珪素膜の表
面に堆積された酸化膜中に上記金属元素をゲッタリング
するため、請求項１２に係る発明の場合のように、上記
金属元素と結び付き易い元素を上記結晶性珪素膜に導入
するためのパターニングの必要がない。したがって、請
求項１２に係る発明に比して、簡単に第１ゲッタリング
処理が行われる。
面に堆積された酸化膜中に上記金属元素をゲッタリング
するため、請求項１２に係る発明の場合のように、上記
金属元素と結び付き易い元素を上記結晶性珪素膜に導入
するためのパターニングの必要がない。したがって、請
求項１２に係る発明に比して、簡単に第１ゲッタリング
処理が行われる。
【００４５】また、請求項１４に係る発明は、請求項１
０に係る発明の半導体装置の製造方法において、上記第
１ゲッタリング工程では、上記結晶性珪素膜の表面に酸
化膜を堆積し、ＨＣl,ＨＦ,ＨＢr,Ｃl2,Ｆ2,Ｂr2のうち
の少なくとも一種類のハロゲン元素を含んだ非酸化性雰
囲気中で上記第２加熱処理を行って上記酸化膜中に上記
金属元素をゲッタリングした後に、上記酸化膜を除去す
ることを特長としている。
０に係る発明の半導体装置の製造方法において、上記第
１ゲッタリング工程では、上記結晶性珪素膜の表面に酸
化膜を堆積し、ＨＣl,ＨＦ,ＨＢr,Ｃl2,Ｆ2,Ｂr2のうち
の少なくとも一種類のハロゲン元素を含んだ非酸化性雰
囲気中で上記第２加熱処理を行って上記酸化膜中に上記
金属元素をゲッタリングした後に、上記酸化膜を除去す
ることを特長としている。
【００４６】上記構成によれば、上記結晶化を促進させ
る金属元素と結び付き易い性質を有するハロゲン元素を
含んだ非酸化性雰囲気中で上記第１ゲッタリング処理が
行われて、ゲッタリング効果が高められる。
る金属元素と結び付き易い性質を有するハロゲン元素を
含んだ非酸化性雰囲気中で上記第１ゲッタリング処理が
行われて、ゲッタリング効果が高められる。
【００４７】また、請求項１５に係る発明は、請求項１
０に係る発明の半導体装置の製造方法において、上記第
２ゲッタリング工程では、上記酸化性雰囲気中での第３
加熱処理によって、上記結晶性珪素膜表面に熱酸化膜を
形成して上記結晶性珪素膜における第１ゲッタリングが
実施された領域中の上記金属元素を上記熱酸化膜中に取
り込んで上記金属元素をさらにゲッタリングすることを
特長としている。
０に係る発明の半導体装置の製造方法において、上記第
２ゲッタリング工程では、上記酸化性雰囲気中での第３
加熱処理によって、上記結晶性珪素膜表面に熱酸化膜を
形成して上記結晶性珪素膜における第１ゲッタリングが
実施された領域中の上記金属元素を上記熱酸化膜中に取
り込んで上記金属元素をさらにゲッタリングすることを
特長としている。
【００４８】上記構成によれば、上記酸化性雰囲気中で
の第３加熱処理によって、上記結晶性珪素膜表面に形成
された熱酸化膜に上記金属元素がゲッタリングされる。
したがって、上記金属元素をゲッタリングするための酸
化膜を形成する工程を特に必要とはせず、半導体装置の
製造工程が簡略化される。
の第３加熱処理によって、上記結晶性珪素膜表面に形成
された熱酸化膜に上記金属元素がゲッタリングされる。
したがって、上記金属元素をゲッタリングするための酸
化膜を形成する工程を特に必要とはせず、半導体装置の
製造工程が簡略化される。
【００４９】また、請求項１６に係る発明は、請求項１
０に係る発明の半導体装置の製造方法において、上記第
２ゲッタリング工程では、上記結晶性珪素膜の表面に酸
化膜を堆積し、上記酸化性雰囲気中での第３加熱処理に
よって、上記結晶性珪素膜における第１ゲッタリングが
実施された領域の上記金属元素を上記酸化膜中に取り込
んで上記金属元素を更にゲッタリングすることを特長と
している。
０に係る発明の半導体装置の製造方法において、上記第
２ゲッタリング工程では、上記結晶性珪素膜の表面に酸
化膜を堆積し、上記酸化性雰囲気中での第３加熱処理に
よって、上記結晶性珪素膜における第１ゲッタリングが
実施された領域の上記金属元素を上記酸化膜中に取り込
んで上記金属元素を更にゲッタリングすることを特長と
している。
【００５０】上記構成によれば、上記金属元素をゲッタ
リングするための酸化膜を上記結晶性珪素膜表面に形成
した後、上記酸化性雰囲気中での第３加熱処理によって
上記金属元素がゲッタリングされる。こうして、上記第
３加熱処理による上記結晶性珪素膜の酸化が予め形成さ
れた酸化膜を介して行われて、請求項１５に係る発明の
ように上記第３加熱処理による酸化が上記結晶性珪素膜
に対して直接行われる場合に比して、表面凹凸が少なく
ピンホールのないより高品質な結晶性珪素膜が得られ
る。
リングするための酸化膜を上記結晶性珪素膜表面に形成
した後、上記酸化性雰囲気中での第３加熱処理によって
上記金属元素がゲッタリングされる。こうして、上記第
３加熱処理による上記結晶性珪素膜の酸化が予め形成さ
れた酸化膜を介して行われて、請求項１５に係る発明の
ように上記第３加熱処理による酸化が上記結晶性珪素膜
に対して直接行われる場合に比して、表面凹凸が少なく
ピンホールのないより高品質な結晶性珪素膜が得られ
る。
【００５１】また、請求項１７に係る発明は、請求項１
５あるいは請求項１６に係る発明の半導体装置の製造方
法において、上記第３加熱処理を行う際の酸化性雰囲気
は、ＨＣl,ＨＦ,ＨＢr,Ｃl2,Ｆ2,Ｂr2の少なくとも一種
類のハロゲン元素を含んでいることを特長としている。
５あるいは請求項１６に係る発明の半導体装置の製造方
法において、上記第３加熱処理を行う際の酸化性雰囲気
は、ＨＣl,ＨＦ,ＨＢr,Ｃl2,Ｆ2,Ｂr2の少なくとも一種
類のハロゲン元素を含んでいることを特長としている。
【００５２】上記構成によれば、上記結晶化を促進させ
る金属元素と結び付き易い性質を有するハロゲン元素を
含んだ酸化性雰囲気中で上記第２ゲッタリング処理が行
われて、ゲッタリング効果が高められる。
る金属元素と結び付き易い性質を有するハロゲン元素を
含んだ酸化性雰囲気中で上記第２ゲッタリング処理が行
われて、ゲッタリング効果が高められる。
【００５３】また、請求項１８に係る発明は、請求項１
５乃至請求項１７の何れか一つに係る発明の半導体装置
の製造方法において、上記第３加熱処理の温度は、７０
０℃以上且つ１１５０℃以下であることを特徴としてい
る。
５乃至請求項１７の何れか一つに係る発明の半導体装置
の製造方法において、上記第３加熱処理の温度は、７０
０℃以上且つ１１５０℃以下であることを特徴としてい
る。
【００５４】上記構成によれば、上記第２ゲッタリング
処理時における第３加熱処理が、７００℃以上且つ１１
５０℃以下の高温で行われる。こうして、上記酸化膜中
における上記金属元素の拡散が促進されて、ゲッタリン
グ効果が高められる。
処理時における第３加熱処理が、７００℃以上且つ１１
５０℃以下の高温で行われる。こうして、上記酸化膜中
における上記金属元素の拡散が促進されて、ゲッタリン
グ効果が高められる。
【００５５】
【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形
態により詳細に説明する。上述したごとく、結晶性珪素
膜中の結晶粒界に珪素との化合物の状態で残留している
結晶化促進用の金属を酸化によって低減する場合には、
金属が高濃度で存在する粒界では著しく酸化が進む。し
たがって、酸化後は結晶性珪素膜表面の凹凸が甚だしく
増大して、ピンホ−ルが形成する場合がある。
態により詳細に説明する。上述したごとく、結晶性珪素
膜中の結晶粒界に珪素との化合物の状態で残留している
結晶化促進用の金属を酸化によって低減する場合には、
金属が高濃度で存在する粒界では著しく酸化が進む。し
たがって、酸化後は結晶性珪素膜表面の凹凸が甚だしく
増大して、ピンホ−ルが形成する場合がある。
【００５６】そこで、本実施の形態においては、先ず、
結晶化促進用の金属に対する非酸化性雰囲気中での酸化
を伴わないゲッタリング処理(第１ゲッタリング処理)を
行って、酸化しても凹凸の増大やピンホ−ルの発生が生
じないレベルまで金属濃度を減ずる。そうした後に、酸
化によるゲッタリング処理(第２ゲッタリング処理)を行
って十分な金属のゲッタリングを行うのである。
結晶化促進用の金属に対する非酸化性雰囲気中での酸化
を伴わないゲッタリング処理(第１ゲッタリング処理)を
行って、酸化しても凹凸の増大やピンホ−ルの発生が生
じないレベルまで金属濃度を減ずる。そうした後に、酸
化によるゲッタリング処理(第２ゲッタリング処理)を行
って十分な金属のゲッタリングを行うのである。
【００５７】ここで、上記結晶性珪素膜の成長方向に
は、非晶質珪素膜全面に結晶化を促進させる金属元素を
導入して加熱処理によって結晶化させる縦成長と、非晶
質珪素膜の一部に結晶化を促進させる金属元素を導入し
て加熱処理によって上記導入箇所水平方向に結晶化させ
る横成長とがある。以下、上記縦成長と横成長との夫々
についてその概略について説明する。
は、非晶質珪素膜全面に結晶化を促進させる金属元素を
導入して加熱処理によって結晶化させる縦成長と、非晶
質珪素膜の一部に結晶化を促進させる金属元素を導入し
て加熱処理によって上記導入箇所水平方向に結晶化させ
る横成長とがある。以下、上記縦成長と横成長との夫々
についてその概略について説明する。
【００５８】＜第１実施の形態＞上記縦成長は、以下の
ように行う。 (１) 第１ゲッタリング処理 (1) 第１の方法 非晶質珪素膜の全面に結晶化を促進させる金属元素を導
入し、第１加熱処理によって結晶化させる。そうした後
に、ＣＶＤ法によって酸化膜を堆積し、パターニングを
行い、上記酸化膜パターンの開口部から結晶性珪素膜の
表面に、上記金属元素と結び付き易い元素としての燐を
イオン注入法によって注入する。次に、窒素,水素,Ａr,
Ｈe等の不活性ガスを含んだ非酸化性雰囲気中において
第２加熱処理を行って、燐が注入された結晶性珪素膜の
領域に上記金属元素をゲッタリングする。尚、燐の代わ
りに、窒素,砥素,アンチモン,ビスマスのうち一種類も
しくは複数種類の元素を注入してもよい。ここで、後に
行われる第２ゲッタリング処理の前に、予め、上記燐が
注入された結晶性珪素膜の領域(すなわち、上記金属元
素がゲッタリングされた領域)を含んだ領域を除去し
て、後工程において上記領域から他領域および基板の外
方への上記金属元素が拡散するのを防止することが望ま
しい。
ように行う。 (１) 第１ゲッタリング処理 (1) 第１の方法 非晶質珪素膜の全面に結晶化を促進させる金属元素を導
入し、第１加熱処理によって結晶化させる。そうした後
に、ＣＶＤ法によって酸化膜を堆積し、パターニングを
行い、上記酸化膜パターンの開口部から結晶性珪素膜の
表面に、上記金属元素と結び付き易い元素としての燐を
イオン注入法によって注入する。次に、窒素,水素,Ａr,
Ｈe等の不活性ガスを含んだ非酸化性雰囲気中において
第２加熱処理を行って、燐が注入された結晶性珪素膜の
領域に上記金属元素をゲッタリングする。尚、燐の代わ
りに、窒素,砥素,アンチモン,ビスマスのうち一種類も
しくは複数種類の元素を注入してもよい。ここで、後に
行われる第２ゲッタリング処理の前に、予め、上記燐が
注入された結晶性珪素膜の領域(すなわち、上記金属元
素がゲッタリングされた領域)を含んだ領域を除去し
て、後工程において上記領域から他領域および基板の外
方への上記金属元素が拡散するのを防止することが望ま
しい。
【００５９】(2) 第２の方法 非晶質珪素膜の全面に結晶化を促進させる金属元素を導
入して、第１加熱処理によって結晶化させる。そうした
後に、ＣＶＤ法によって酸化膜を堆積し、窒素,水素,Ａ
r,Ｈe等の不活性ガスを含んだ非酸化性雰囲気中で第２
加熱処理を行って上記酸化膜中に上記金属元素をゲッタ
リングする。尚、上記第２加熱処理においては、上記金
属元素と結び付き易い性質を有するＨＣl,ＨＦ,ＨＢr,
Ｃl2,Ｆ2,Ｂr2等の少なくとも一種類のハロゲン元素を
含んだ非酸化性雰囲気中で行った方が、ゲッタリング効
果は高い。このように、上記第１の方法においては燐注
入のためのパターニングが必要なのに対して、本第２の
方法においては上記パターニングが不要である。そのた
めに、第１の方法に比して簡単な工程で済み、低コスト
で且つ高歩留りを得ることができる。
入して、第１加熱処理によって結晶化させる。そうした
後に、ＣＶＤ法によって酸化膜を堆積し、窒素,水素,Ａ
r,Ｈe等の不活性ガスを含んだ非酸化性雰囲気中で第２
加熱処理を行って上記酸化膜中に上記金属元素をゲッタ
リングする。尚、上記第２加熱処理においては、上記金
属元素と結び付き易い性質を有するＨＣl,ＨＦ,ＨＢr,
Ｃl2,Ｆ2,Ｂr2等の少なくとも一種類のハロゲン元素を
含んだ非酸化性雰囲気中で行った方が、ゲッタリング効
果は高い。このように、上記第１の方法においては燐注
入のためのパターニングが必要なのに対して、本第２の
方法においては上記パターニングが不要である。そのた
めに、第１の方法に比して簡単な工程で済み、低コスト
で且つ高歩留りを得ることができる。
【００６０】(２) 第２ゲッタリング処理 (1) 第１の方法 上記第１ゲッタリング処理時に上記結晶性珪素膜の表面
に形成された酸化膜を除去した後、酸化性雰囲気中で第
３加熱処理を行い、形成された酸化膜に上記結晶性珪素
膜中の上記金属元素を取り込んでゲッタリングする。こ
こで、上記酸化性雰囲気とは酸素や水蒸気等を含んだ雰
囲気である。尚、上記第３加熱処理は、ＨＣl,ＨＦ,Ｈ
Ｂr,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おいて行った方が、ゲッタ
リング効果が高い。また、上記第３加熱処理の温度は７
００℃〜１１５０℃の範囲が望ましい。すなわち、上記
加熱処理温度が高い程、酸化膜中での金属元素の拡散が
促進されるために、高いゲッタリング効果が得られるの
である。
に形成された酸化膜を除去した後、酸化性雰囲気中で第
３加熱処理を行い、形成された酸化膜に上記結晶性珪素
膜中の上記金属元素を取り込んでゲッタリングする。こ
こで、上記酸化性雰囲気とは酸素や水蒸気等を含んだ雰
囲気である。尚、上記第３加熱処理は、ＨＣl,ＨＦ,Ｈ
Ｂr,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おいて行った方が、ゲッタ
リング効果が高い。また、上記第３加熱処理の温度は７
００℃〜１１５０℃の範囲が望ましい。すなわち、上記
加熱処理温度が高い程、酸化膜中での金属元素の拡散が
促進されるために、高いゲッタリング効果が得られるの
である。
【００６１】(2) 第２の方法 上記第１ゲッタリング処理時に上記結晶性珪素膜の表面
に形成された酸化膜を除去した後、今一度結晶性珪素膜
の表面に酸化膜を堆積する。その後、酸化性雰囲気中で
第３加熱処理を行って、上記酸化膜中に上記結晶性珪素
膜中の上記金属元素を取り込んでゲッタリングする。こ
こで、上記酸化性雰囲気とは、酸素や水蒸気等を含んだ
雰囲気である。尚、上記第３加熱処理は、ＨＣl,ＨＦ,
Ｂr,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で行った方が、ゲッタリング
効果が高い。また、上記第３加熱処理の温度は７００℃
〜１１５０℃の範囲が望ましい。すなわち、上記加熱処
理温度が高い程、酸化膜中での金属元素の拡散が促進さ
れるために、高いゲッタリング効果が得られるのであ
る。このように、第２の方法においては、予め形成され
た酸化膜を介して上記結晶性珪素膜の酸化を行うので、
上記結晶性珪素膜に対して直接酸化を開始する上記第１
の方法に比して、表面凹凸が小さくピンホールのない結
晶性珪素膜が得られるのである。
に形成された酸化膜を除去した後、今一度結晶性珪素膜
の表面に酸化膜を堆積する。その後、酸化性雰囲気中で
第３加熱処理を行って、上記酸化膜中に上記結晶性珪素
膜中の上記金属元素を取り込んでゲッタリングする。こ
こで、上記酸化性雰囲気とは、酸素や水蒸気等を含んだ
雰囲気である。尚、上記第３加熱処理は、ＨＣl,ＨＦ,
Ｂr,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で行った方が、ゲッタリング
効果が高い。また、上記第３加熱処理の温度は７００℃
〜１１５０℃の範囲が望ましい。すなわち、上記加熱処
理温度が高い程、酸化膜中での金属元素の拡散が促進さ
れるために、高いゲッタリング効果が得られるのであ
る。このように、第２の方法においては、予め形成され
た酸化膜を介して上記結晶性珪素膜の酸化を行うので、
上記結晶性珪素膜に対して直接酸化を開始する上記第１
の方法に比して、表面凹凸が小さくピンホールのない結
晶性珪素膜が得られるのである。
【００６２】上述のように、第１実施の形態において
は、非晶質珪素膜の全面に結晶化を促進させる金属元素
を導入して、第１加熱処理によって縦方向に結晶化させ
る工程を含む半導体装置の製造方法において、不活性ガ
スを含んだ非酸化性雰囲気中で第２加熱処理を行って結
晶性珪素膜中の上記金属元素を第１ゲッタリングする。
そうした後に、酸化性雰囲気中で第３加熱処理を行って
酸化膜中に上記結晶性珪素膜中の上記金属元素を取り込
んで第２ゲッタリングするようにしている。
は、非晶質珪素膜の全面に結晶化を促進させる金属元素
を導入して、第１加熱処理によって縦方向に結晶化させ
る工程を含む半導体装置の製造方法において、不活性ガ
スを含んだ非酸化性雰囲気中で第２加熱処理を行って結
晶性珪素膜中の上記金属元素を第１ゲッタリングする。
そうした後に、酸化性雰囲気中で第３加熱処理を行って
酸化膜中に上記結晶性珪素膜中の上記金属元素を取り込
んで第２ゲッタリングするようにしている。
【００６３】したがって、上記第１ゲッタリング処理に
よって、酸化しても表面凹凸の増大やピンホールの発生
が生じないレベルまで上記金属元素の濃度を減じること
によって、以後の第２ゲッタリング処理においては、凹
凸の増大やピンホールの発生を気にすることなく十分な
酸化を行って、極めて低いレベルまで上記金属元素の濃
度を低減できるのである。
よって、酸化しても表面凹凸の増大やピンホールの発生
が生じないレベルまで上記金属元素の濃度を減じること
によって、以後の第２ゲッタリング処理においては、凹
凸の増大やピンホールの発生を気にすることなく十分な
酸化を行って、極めて低いレベルまで上記金属元素の濃
度を低減できるのである。
【００６４】すなわち、本実施の形態によれば、非酸化
性雰囲気中での第１ゲッタリング処理と酸化性雰囲気中
での第２ゲッタリング処理との２段階にゲッタリング処
理を行うことによって、表面に凹凸やピンホールがな
く、従来よりも低いレベルまで上記金属元素がゲッタリ
ングされた、極めて高品質な結晶性珪素膜を形成するこ
とができる。したがって、上記高品質な結晶性珪素膜を
活性層として用いた半導体装置を製造することによっ
て、高速動作,低リーク電流および低電圧動作が可能な
高性能な半導体装置を得ることができるのである。
性雰囲気中での第１ゲッタリング処理と酸化性雰囲気中
での第２ゲッタリング処理との２段階にゲッタリング処
理を行うことによって、表面に凹凸やピンホールがな
く、従来よりも低いレベルまで上記金属元素がゲッタリ
ングされた、極めて高品質な結晶性珪素膜を形成するこ
とができる。したがって、上記高品質な結晶性珪素膜を
活性層として用いた半導体装置を製造することによっ
て、高速動作,低リーク電流および低電圧動作が可能な
高性能な半導体装置を得ることができるのである。
【００６５】＜第２実施の形態＞上記横成長は、以下の
ように行う。 (１) 第１ゲッタリング処理 (1) 第１の方法 非晶質珪素膜に、酸化膜パターンをマスクとして開口部
に結晶化を促進させる金属元素を導入し、第１加熱処理
によって結晶化させる。そうした後、さらにパターニン
グを施して、上記金属元素を導入した部分を含む領域
に、イオン注入法によって上記酸化膜が開口した結晶性
珪素膜の表面に燐を注入する。次に、窒素,水素,Ａr,Ｈ
e等の不活性ガス等を含んだ非酸化性雰囲気中において
第２加熱処理を行って、燐が注入された結晶性珪素膜の
領域に上記金属元素をゲッタリングする。尚、燐の代わ
りに、窒素,砥素,アンチモン,ビスマスのうち一種類も
しくは複数種類の元素を注入してもよい。ここで、後に
行われる第２のゲッタリング処理の前に、予め、上記燐
が注入された結晶性珪素膜の領域(すなわち、上記金属
元素がゲッタリングされた領域)を含む領域を除去し
て、後工程において上記領域から他領域および基板の外
方への上記金属元素が拡散するのを防止することが望ま
しい。
ように行う。 (１) 第１ゲッタリング処理 (1) 第１の方法 非晶質珪素膜に、酸化膜パターンをマスクとして開口部
に結晶化を促進させる金属元素を導入し、第１加熱処理
によって結晶化させる。そうした後、さらにパターニン
グを施して、上記金属元素を導入した部分を含む領域
に、イオン注入法によって上記酸化膜が開口した結晶性
珪素膜の表面に燐を注入する。次に、窒素,水素,Ａr,Ｈ
e等の不活性ガス等を含んだ非酸化性雰囲気中において
第２加熱処理を行って、燐が注入された結晶性珪素膜の
領域に上記金属元素をゲッタリングする。尚、燐の代わ
りに、窒素,砥素,アンチモン,ビスマスのうち一種類も
しくは複数種類の元素を注入してもよい。ここで、後に
行われる第２のゲッタリング処理の前に、予め、上記燐
が注入された結晶性珪素膜の領域(すなわち、上記金属
元素がゲッタリングされた領域)を含む領域を除去し
て、後工程において上記領域から他領域および基板の外
方への上記金属元素が拡散するのを防止することが望ま
しい。
【００６６】(2) 第２の方法 非晶質珪素膜の一部の領域に結晶化を促進させる金属元
素を導入して、第１加熱処理によって結晶化させる。そ
うした後、ＣＶＤ法によって酸化膜を堆積し、窒素,水
素,Ａr,Ｈe等の不活性ガスを含んだ非酸化雰囲気中で第
２加熱処理を行って、上記酸化膜中に上記金属元素をゲ
ッタリングする。尚、上記第２加熱処理は、ＨＣl,Ｈ
Ｆ,ＨＢr,Ｃl2,Ｆ2,Ｂr2等の少なくとも一種類のハロゲ
ン元素を含んだ非酸化性雰囲気中で行った方が、ゲッタ
リング効果は高い。
素を導入して、第１加熱処理によって結晶化させる。そ
うした後、ＣＶＤ法によって酸化膜を堆積し、窒素,水
素,Ａr,Ｈe等の不活性ガスを含んだ非酸化雰囲気中で第
２加熱処理を行って、上記酸化膜中に上記金属元素をゲ
ッタリングする。尚、上記第２加熱処理は、ＨＣl,Ｈ
Ｆ,ＨＢr,Ｃl2,Ｆ2,Ｂr2等の少なくとも一種類のハロゲ
ン元素を含んだ非酸化性雰囲気中で行った方が、ゲッタ
リング効果は高い。
【００６７】(２) 第２ゲッタリング処理 (1) 第１の方法 上記第１ゲッタリング処理時に上記結晶性珪素膜の表面
に形成された酸化膜を除去した後、酸化性雰囲気中で第
３加熱処理を行い、形成された酸化膜に上記結晶性珪素
膜中の上記金属元素を取り込んでゲッタリングする。こ
こで、上記酸化性雰囲気とは酸素や水蒸気等を含んだ雰
囲気である。尚、上記第３加熱処理は、ＨＣl,ＨＦ,Ｈ
Ｂr,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で行った方が、ゲッタリング
効果が高い。また、上記第３加熱処理の温度は７００℃
〜１１５０℃の範囲が望ましい。すなわち、上記加熱処
理温度が高い程、酸化膜中での金属元素の拡散が促進さ
れるために高いゲッタリング効果が得られるのである。
に形成された酸化膜を除去した後、酸化性雰囲気中で第
３加熱処理を行い、形成された酸化膜に上記結晶性珪素
膜中の上記金属元素を取り込んでゲッタリングする。こ
こで、上記酸化性雰囲気とは酸素や水蒸気等を含んだ雰
囲気である。尚、上記第３加熱処理は、ＨＣl,ＨＦ,Ｈ
Ｂr,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で行った方が、ゲッタリング
効果が高い。また、上記第３加熱処理の温度は７００℃
〜１１５０℃の範囲が望ましい。すなわち、上記加熱処
理温度が高い程、酸化膜中での金属元素の拡散が促進さ
れるために高いゲッタリング効果が得られるのである。
【００６８】(2) 第２の方法 上記第１ゲッタリング処理時に上記結晶性珪素膜の表面
に形成された酸化膜を除去した後、今一度結晶性珪素膜
の表面に酸化膜を堆積する。その後、酸化性雰囲気中で
第３加熱処理を行って上記酸化膜に上記結晶性珪素膜中
の金属元素を取り込んでゲッタリングする。ここで、上
記酸化性雰囲気とは酸素や水蒸気等を含んだ雰囲気であ
る。尚、上記第３加熱処理は、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
酸化性雰囲気中で行った方が、ゲッタリング効果が高
い。尚、上記第３加熱処理の温度は７００℃〜１１５０
℃の範囲が望ましい。すなわち、上記加熱処理温度が高
い程、酸化膜中での金属元素の拡散が促進されるため
に、高いゲッタリング効果が得られるのである。このよ
うに、第２の方法においては、予め形成された酸化膜を
介して上記結晶性珪素膜の酸化を行うので、上記結晶性
珪素膜に対して直接酸化を開始する上記第１の方法に比
して、表面凹凸が小さくてピンホールのない結晶性珪素
膜が得られるのである。
に形成された酸化膜を除去した後、今一度結晶性珪素膜
の表面に酸化膜を堆積する。その後、酸化性雰囲気中で
第３加熱処理を行って上記酸化膜に上記結晶性珪素膜中
の金属元素を取り込んでゲッタリングする。ここで、上
記酸化性雰囲気とは酸素や水蒸気等を含んだ雰囲気であ
る。尚、上記第３加熱処理は、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
酸化性雰囲気中で行った方が、ゲッタリング効果が高
い。尚、上記第３加熱処理の温度は７００℃〜１１５０
℃の範囲が望ましい。すなわち、上記加熱処理温度が高
い程、酸化膜中での金属元素の拡散が促進されるため
に、高いゲッタリング効果が得られるのである。このよ
うに、第２の方法においては、予め形成された酸化膜を
介して上記結晶性珪素膜の酸化を行うので、上記結晶性
珪素膜に対して直接酸化を開始する上記第１の方法に比
して、表面凹凸が小さくてピンホールのない結晶性珪素
膜が得られるのである。
【００６９】上述のように、第２実施の形態において
は、非晶質珪素膜に、酸化膜パターンをマスクとして開
口部に結晶化を促進させる金属元素を導入して、第１加
熱処理によって横方向に結晶化させる工程を含む半導体
装置の製造方法において、非酸化性雰囲気中での第１ゲ
ッタリング処理と酸化性雰囲気中での第２ゲッタリング
処理との２段階にゲッタリング処理を行うようにしてい
る。
は、非晶質珪素膜に、酸化膜パターンをマスクとして開
口部に結晶化を促進させる金属元素を導入して、第１加
熱処理によって横方向に結晶化させる工程を含む半導体
装置の製造方法において、非酸化性雰囲気中での第１ゲ
ッタリング処理と酸化性雰囲気中での第２ゲッタリング
処理との２段階にゲッタリング処理を行うようにしてい
る。
【００７０】したがって、表面に凹凸やピンホールがな
く、従来よりも低いレベルまで上記金属元素がゲッタリ
ングされた、極めて高品質な結晶性珪素膜を形成するこ
とができる。すなわち、上記実施の形態によれば、上記
高品質な結晶性珪素膜を活性層として用いた半導体装置
を製造することによって、高速動作,低リーク電流およ
び低電圧動作が可能な高性能な半導体装置を得ることが
できるのである。
く、従来よりも低いレベルまで上記金属元素がゲッタリ
ングされた、極めて高品質な結晶性珪素膜を形成するこ
とができる。すなわち、上記実施の形態によれば、上記
高品質な結晶性珪素膜を活性層として用いた半導体装置
を製造することによって、高速動作,低リーク電流およ
び低電圧動作が可能な高性能な半導体装置を得ることが
できるのである。
【００７１】以下、実施例を挙げて、上記各実施の形態
を具体的に説明する。 〔第１実施例〕本実施例においては、上記第１実施の形
態で述べた上記縦成長を、上記第１ゲッタリング処理は
第１の方法によって行い、上記第２ゲッタリング処理は
第１の方法によって行う場合について、図１に従って説
明する。
を具体的に説明する。 〔第１実施例〕本実施例においては、上記第１実施の形
態で述べた上記縦成長を、上記第１ゲッタリング処理は
第１の方法によって行い、上記第２ゲッタリング処理は
第１の方法によって行う場合について、図１に従って説
明する。
【００７２】(1) 図１(a)に示すように、石英基板２１
上に、上記減圧ＣＶＤ法によって非晶質珪素膜２２を６
５０Åの膜厚で堆積する。その場合の原料ガスはジシラ
ンガス(Ｓi2Ｈ6)であり、温度は４５０℃であり、圧力
は２５Ｐaである。 (2) 図１(b)に示すように、酢酸ニッケル２３を１０pp
m溶かしたアルコール溶液をスピン塗布し、結晶化を促
進する金属Ｎiを非晶質珪素膜２２の表面に導入する。
その場合における非晶質珪素膜２２の表面のＮi濃度
は、１×１０13原子/cm2である。尚、上記金属(Ｎi)の
導入法としては、他にスパッタ法やＣＶＤ法、更にはプ
ラズマ処理法や吸着法を用いることができる。
上に、上記減圧ＣＶＤ法によって非晶質珪素膜２２を６
５０Åの膜厚で堆積する。その場合の原料ガスはジシラ
ンガス(Ｓi2Ｈ6)であり、温度は４５０℃であり、圧力
は２５Ｐaである。 (2) 図１(b)に示すように、酢酸ニッケル２３を１０pp
m溶かしたアルコール溶液をスピン塗布し、結晶化を促
進する金属Ｎiを非晶質珪素膜２２の表面に導入する。
その場合における非晶質珪素膜２２の表面のＮi濃度
は、１×１０13原子/cm2である。尚、上記金属(Ｎi)の
導入法としては、他にスパッタ法やＣＶＤ法、更にはプ
ラズマ処理法や吸着法を用いることができる。
【００７３】(3) 窒素雰囲気中において６００℃の温
度下で１２時間の第１加熱処理を行い、非晶質珪素膜２
２を図１(c)に示すように結晶化させる。尚、結晶化後
における結晶性珪素膜２４中のＮi濃度をＩＣＰ−ＭＳ
法によって分析した結果、Ｎi濃度は１.５×１０18原子
/cm2であった。 (4) 図１(d)に示すように、ＣＶＤ法によって結晶性珪
素膜２４上に酸化膜２５を２２００Åの膜厚で堆積す
る。そして、フォトリソグラフィ法によって酸化膜２５
上にレジストパターン(図示せず)を形成し、このレジス
トパターンをマスクとして、バッファード沸酸を用いて
図１(e)に示すように酸化膜エッチを行う。
度下で１２時間の第１加熱処理を行い、非晶質珪素膜２
２を図１(c)に示すように結晶化させる。尚、結晶化後
における結晶性珪素膜２４中のＮi濃度をＩＣＰ−ＭＳ
法によって分析した結果、Ｎi濃度は１.５×１０18原子
/cm2であった。 (4) 図１(d)に示すように、ＣＶＤ法によって結晶性珪
素膜２４上に酸化膜２５を２２００Åの膜厚で堆積す
る。そして、フォトリソグラフィ法によって酸化膜２５
上にレジストパターン(図示せず)を形成し、このレジス
トパターンをマスクとして、バッファード沸酸を用いて
図１(e)に示すように酸化膜エッチを行う。
【００７４】(5) さらに酸化膜パターン２６をマスク
として、１５ｋeＶの加速エネルギーで燐を４×１０15
原子/cm2程度の濃度で、酸化膜パターン２６の開口部か
らＮiを高濃度に含んだ結晶性珪素膜２７の領域にイオ
ン注入する。 (6) 上記レジストを除去した後に、窒素雰囲気中にお
いて６００℃の温度で１２時間の第２加熱処理を行い、
図１(f)に矢印で示すように、結晶性珪素膜２４におけ
る燐注入領域２８にＮiをゲッタリングする。この第１
ゲッタリング処理後の結晶性珪素膜２４中のＮi濃度
を、ＩＣＰ−ＭＳ法によって分析した。その結果、Ｎi
濃度は１.８×１０17原子/cm2であり、結晶化直後より
も１桁低減することができる。
として、１５ｋeＶの加速エネルギーで燐を４×１０15
原子/cm2程度の濃度で、酸化膜パターン２６の開口部か
らＮiを高濃度に含んだ結晶性珪素膜２７の領域にイオ
ン注入する。 (6) 上記レジストを除去した後に、窒素雰囲気中にお
いて６００℃の温度で１２時間の第２加熱処理を行い、
図１(f)に矢印で示すように、結晶性珪素膜２４におけ
る燐注入領域２８にＮiをゲッタリングする。この第１
ゲッタリング処理後の結晶性珪素膜２４中のＮi濃度
を、ＩＣＰ−ＭＳ法によって分析した。その結果、Ｎi
濃度は１.８×１０17原子/cm2であり、結晶化直後より
も１桁低減することができる。
【００７５】(7) 上記結晶性珪素膜２４の表面上にお
ける酸化膜パターン２６をマスクとして、第１ゲッタリ
ング処理領域、すなわち、高濃度のＮiを含んだ結晶性
珪素膜の領域２８を、ドライエッチング法によって図１
(g)に示すように除去する。こうして、後工程におい
て、高濃度のＮiを含有する第１ゲッタリング領域２８
から、Ｎiが被ゲッタリング領域へ拡散することや、一
旦外気中に拡散したＮiが再び被ゲッタリング領域へ付
着し拡散することを防止するのである。もし、上述した
Ｎiの被ゲッタリング領域への再拡散を許容するのであ
れば、Ｎi注入領域２８のエッチングを第２ゲッタリン
グ後に実施してもよい。
ける酸化膜パターン２６をマスクとして、第１ゲッタリ
ング処理領域、すなわち、高濃度のＮiを含んだ結晶性
珪素膜の領域２８を、ドライエッチング法によって図１
(g)に示すように除去する。こうして、後工程におい
て、高濃度のＮiを含有する第１ゲッタリング領域２８
から、Ｎiが被ゲッタリング領域へ拡散することや、一
旦外気中に拡散したＮiが再び被ゲッタリング領域へ付
着し拡散することを防止するのである。もし、上述した
Ｎiの被ゲッタリング領域への再拡散を許容するのであ
れば、Ｎi注入領域２８のエッチングを第２ゲッタリン
グ後に実施してもよい。
【００７６】(8) 図１(h)に示すように、結晶性珪素膜
２９の表面の酸化膜パターン２６をバッファード沸酸を
用いて除去し、９５０℃の温度下でのＯ2雰囲気中にお
いて第３熱処理を行う。そして、３００Åの膜厚で形成
された酸化膜３０中に、図１(i)に矢印で示すように、
結晶性珪素膜２９中のＮiをゲッタリングする。この第
２ゲッタリングにおいては、ＨＣl,ＨＦ,ＨＢr,Ｃl2,Ｆ
2,Ｂr2等の少なくとも一種類のハロゲン元素を含んだ酸
化性雰囲気中で加熱処理を行った方が高いゲッタリング
効果が得られる。例えば、Ｏ2にＨＣlを添加した雰囲気
中で酸化した場合には、結晶性珪素膜２９中のＮi濃度
をＩＣＰ−ＭＳ法で分析すると、Ｎi濃度は５.９×１０
15原子/cm2となり、(6)の時点(第１ゲッタリング処理時
点)よりもさらに２桁低減することができる。また、特
開平７−１９２９９８号公報の場合におけるＮi濃度１.
０×１０17原子/cm2や特開平１０−２２３５３３号公報
の場合におけるＮi濃度１.８×１０17原子/cm2よりも２
桁低減することができる。尚、熱処理温度は７００℃〜
１１５０℃の範囲が望ましく、熱処理温度が高い程酸化
膜３０中での金属元素の拡散が促進されて、ゲッタリン
グ効果が高い。 (9) 上記結晶性珪素膜２９の表面の酸化膜３０を、バ
ッファード沸酸を用いて除去する。こうして、図１(j)
に示すように、Ｎiがゲッタリングされた高品質の結晶
性珪素膜３１が形成される。
２９の表面の酸化膜パターン２６をバッファード沸酸を
用いて除去し、９５０℃の温度下でのＯ2雰囲気中にお
いて第３熱処理を行う。そして、３００Åの膜厚で形成
された酸化膜３０中に、図１(i)に矢印で示すように、
結晶性珪素膜２９中のＮiをゲッタリングする。この第
２ゲッタリングにおいては、ＨＣl,ＨＦ,ＨＢr,Ｃl2,Ｆ
2,Ｂr2等の少なくとも一種類のハロゲン元素を含んだ酸
化性雰囲気中で加熱処理を行った方が高いゲッタリング
効果が得られる。例えば、Ｏ2にＨＣlを添加した雰囲気
中で酸化した場合には、結晶性珪素膜２９中のＮi濃度
をＩＣＰ−ＭＳ法で分析すると、Ｎi濃度は５.９×１０
15原子/cm2となり、(6)の時点(第１ゲッタリング処理時
点)よりもさらに２桁低減することができる。また、特
開平７−１９２９９８号公報の場合におけるＮi濃度１.
０×１０17原子/cm2や特開平１０−２２３５３３号公報
の場合におけるＮi濃度１.８×１０17原子/cm2よりも２
桁低減することができる。尚、熱処理温度は７００℃〜
１１５０℃の範囲が望ましく、熱処理温度が高い程酸化
膜３０中での金属元素の拡散が促進されて、ゲッタリン
グ効果が高い。 (9) 上記結晶性珪素膜２９の表面の酸化膜３０を、バ
ッファード沸酸を用いて除去する。こうして、図１(j)
に示すように、Ｎiがゲッタリングされた高品質の結晶
性珪素膜３１が形成される。
【００７７】以下、得られた高品質の結晶性珪素膜３１
を用いたＮチャネルＴＦＴの製造方法について述べる。
尚、このＮチャネルＴＦＴの製造方法は、後述の他の実
施例によって得られる高品質の結晶性珪素膜にも共通に
適用できる。
を用いたＮチャネルＴＦＴの製造方法について述べる。
尚、このＮチャネルＴＦＴの製造方法は、後述の他の実
施例によって得られる高品質の結晶性珪素膜にも共通に
適用できる。
【００７８】(10) フォトリソグラフィおよびドライエ
ッチングを用いて、結晶性珪素膜３１におけるＴＦＴの
活性領域となる部分３２を島状に残すために、図１(k)
に示すようにパターニングする。 (11) 図１(l)に示すように、ＣＶＤ法によって酸化膜
を８００Åの膜厚で形成してゲート絶縁膜３３とする。 (12) 上記ゲート絶縁膜３３上に、ＣＶＤ法によって多
結晶珪素膜を３０００Åの膜厚で堆積した後に、ＰoＣl
を用いて燐を上記多結晶珪素膜中へ熱拡散する。さら
に、フォトリソグラフィおよびドライエッチングを用い
て、ゲート電極３４を形成する。 (13) 上記ゲート電極３４をマスクとして、２×１０15
原子/cm2程度の濃度でイオン注入を行い、ソース・ドレ
イン領域３５を形成する。 (14) 図１(m)に示すように、ＣＶＤ法によって６００
０Åの膜厚で酸化膜を形成して層間絶縁膜３６とし、(1
3）においてイオン注入された不純物を活性化させるた
めに、窒素雰囲気中において９５０℃の温度で３０分間
の熱処理を行う。
ッチングを用いて、結晶性珪素膜３１におけるＴＦＴの
活性領域となる部分３２を島状に残すために、図１(k)
に示すようにパターニングする。 (11) 図１(l)に示すように、ＣＶＤ法によって酸化膜
を８００Åの膜厚で形成してゲート絶縁膜３３とする。 (12) 上記ゲート絶縁膜３３上に、ＣＶＤ法によって多
結晶珪素膜を３０００Åの膜厚で堆積した後に、ＰoＣl
を用いて燐を上記多結晶珪素膜中へ熱拡散する。さら
に、フォトリソグラフィおよびドライエッチングを用い
て、ゲート電極３４を形成する。 (13) 上記ゲート電極３４をマスクとして、２×１０15
原子/cm2程度の濃度でイオン注入を行い、ソース・ドレ
イン領域３５を形成する。 (14) 図１(m)に示すように、ＣＶＤ法によって６００
０Åの膜厚で酸化膜を形成して層間絶縁膜３６とし、(1
3）においてイオン注入された不純物を活性化させるた
めに、窒素雰囲気中において９５０℃の温度で３０分間
の熱処理を行う。
【００７９】(15） フォトリソグラフィおよびドライ
エッチングを用いて、層間絶縁膜３６にコンタクトホー
ル３７を形成する。 (16) ＡlＳiをスパッタ法によって４０００Åの膜厚で
堆積した後、フォトリソグラフィおよびドライエッチン
グを用いてコンタクトホール３７に配線(メタル電極)３
８を形成する。 (17） ＣＶＤ法によって窒化膜を４０００Åの膜厚で
形成して保護膜３９とする。そして、水素雰囲気中にお
いて４２０℃の温度で３０分間シンターのための熱処理
を行う。 (18） 最後に、フォトリソグラフィおよびドライエッ
チングを用いて、配線３８へのコンタクトホール(図示
せず)を形成する。こうして、高性能なＮチャネルＴＦ
Ｔが形成される。
エッチングを用いて、層間絶縁膜３６にコンタクトホー
ル３７を形成する。 (16) ＡlＳiをスパッタ法によって４０００Åの膜厚で
堆積した後、フォトリソグラフィおよびドライエッチン
グを用いてコンタクトホール３７に配線(メタル電極)３
８を形成する。 (17） ＣＶＤ法によって窒化膜を４０００Åの膜厚で
形成して保護膜３９とする。そして、水素雰囲気中にお
いて４２０℃の温度で３０分間シンターのための熱処理
を行う。 (18） 最後に、フォトリソグラフィおよびドライエッ
チングを用いて、配線３８へのコンタクトホール(図示
せず)を形成する。こうして、高性能なＮチャネルＴＦ
Ｔが形成される。
【００８０】〔第２実施例〕本実施例においては、上記
縦成長に関する上記第１実施例とは異なる実施例とし
て、上記第２ゲッタリング処理を第２の方法によって行
う場合について、図２に従って説明する。本実施例にお
いては、先ず、第１実施例における(1)〜(7)と同様にし
て、石英基板４１上に上記第１の方法によってＮiが第
１ゲッタリングされた結晶性珪素膜４２が形成される。
縦成長に関する上記第１実施例とは異なる実施例とし
て、上記第２ゲッタリング処理を第２の方法によって行
う場合について、図２に従って説明する。本実施例にお
いては、先ず、第１実施例における(1)〜(7)と同様にし
て、石英基板４１上に上記第１の方法によってＮiが第
１ゲッタリングされた結晶性珪素膜４２が形成される。
【００８１】(8) 上記結晶性珪素膜４２の表面の酸化
膜パターンをバッファード沸酸を用いて除去して、図２
(a)に示す状態に至る。そして、図２(b)に示すように、
減圧ＣＶＤ法によって酸化膜４３を３００Åの膜厚で堆
積させる。そして、さらに、９５０℃の温度下でＯ2雰
囲気中において、図２(c)に示すように最終的に酸化膜
４４の膜厚が６００Åになるように酸化する。その際に
おける加熱処理によって第２ゲッタリングが行われ、図
２(c)に矢印で示すように、結晶性珪素膜４２中のＮiが
酸化膜４４に取り込まれる。
膜パターンをバッファード沸酸を用いて除去して、図２
(a)に示す状態に至る。そして、図２(b)に示すように、
減圧ＣＶＤ法によって酸化膜４３を３００Åの膜厚で堆
積させる。そして、さらに、９５０℃の温度下でＯ2雰
囲気中において、図２(c)に示すように最終的に酸化膜
４４の膜厚が６００Åになるように酸化する。その際に
おける加熱処理によって第２ゲッタリングが行われ、図
２(c)に矢印で示すように、結晶性珪素膜４２中のＮiが
酸化膜４４に取り込まれる。
【００８２】この第２ゲッタリングは、ＨＣl,ＨＦ,Ｈ
Ｂr,Ｃl2,Ｆ2,Ｂr2等のうち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おいて加熱処理した方
が高いゲッタリング効果が得られる。また、熱処理温度
は７００℃〜１１５０℃の範囲が望ましく、熱処理温度
が高い程、酸化膜４４中での金属元素の拡散が促進され
て、ゲッタリング効果が高い。 (9) 上記結晶性珪素膜４２の表面の酸化膜４４をバッ
ファード沸酸を用いて除去する。こうして、図２(d)に
示すように、Ｎiがゲッタリングされた高品質の結晶性
珪素膜４５が得られる。
Ｂr,Ｃl2,Ｆ2,Ｂr2等のうち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おいて加熱処理した方
が高いゲッタリング効果が得られる。また、熱処理温度
は７００℃〜１１５０℃の範囲が望ましく、熱処理温度
が高い程、酸化膜４４中での金属元素の拡散が促進され
て、ゲッタリング効果が高い。 (9) 上記結晶性珪素膜４２の表面の酸化膜４４をバッ
ファード沸酸を用いて除去する。こうして、図２(d)に
示すように、Ｎiがゲッタリングされた高品質の結晶性
珪素膜４５が得られる。
【００８３】上述のように、本実施例による第２ゲッタ
リングにおいては、予め形成された酸化膜４３を介して
結晶性珪素膜４２に対する酸化を行うので、上記第１実
施例のごとく上記第１ゲッタリングが実施された結晶性
珪素膜に対して直接酸化を行う場合に比して、表面凹凸
が小さくスムーズでピンホールのない結晶性珪素膜４５
が得られるのである。
リングにおいては、予め形成された酸化膜４３を介して
結晶性珪素膜４２に対する酸化を行うので、上記第１実
施例のごとく上記第１ゲッタリングが実施された結晶性
珪素膜に対して直接酸化を行う場合に比して、表面凹凸
が小さくスムーズでピンホールのない結晶性珪素膜４５
が得られるのである。
【００８４】以下、得られた高品質の結晶性珪素膜４５
を用いてＮチャネルＴＦＴを製造する場合には、第１実
施例における(10)〜(18)と同様の手順を行えばよい。
を用いてＮチャネルＴＦＴを製造する場合には、第１実
施例における(10)〜(18)と同様の手順を行えばよい。
【００８５】〔第３実施例〕本実施例においては、上記
縦成長に関する第１,第２実施例とは異なる実施例とし
て、上記第１ゲッタリング処理を第２の方法で行い、上
記第２ゲッタリング処理を第１の方法で行う場合につい
て、図３に従って説明する。本実施例においては、先
ず、第１実施例における(1)〜(3)と同様にして、石英基
板５１上に非晶質珪素膜を結晶化させた結晶性珪素膜５
２を形成して、図３(a)の状態に至る。
縦成長に関する第１,第２実施例とは異なる実施例とし
て、上記第１ゲッタリング処理を第２の方法で行い、上
記第２ゲッタリング処理を第１の方法で行う場合につい
て、図３に従って説明する。本実施例においては、先
ず、第１実施例における(1)〜(3)と同様にして、石英基
板５１上に非晶質珪素膜を結晶化させた結晶性珪素膜５
２を形成して、図３(a)の状態に至る。
【００８６】(4) 図３(b)に示すように、ＣＶＤ法によ
って、２２００Åの膜厚で酸化膜５３を堆積する。 (5) 窒素雰囲気中において９５０℃の温度下で１時間
の加熱処理を行って、図３(c)に示すように酸化膜５３
中にＮiをゲッタリングする(第１ゲッタリング処理)。 (6) 図３(d)に示すように、結晶性珪素膜５２の表面の
酸化膜５３をバッファード沸酸を用いて除去する。そし
て、図３(e)に示すように、９５０℃の温度下でＯ2雰囲
気中において３００Åの膜厚の酸化膜５５が得られるよ
うに酸化する。その際の加熱処理によって第２ゲッタリ
ングが行われ、図３(e)に矢印で示すように、結晶性珪
素膜５４中のＮiが酸化膜５５に取り込まれる。尚、こ
の第２ゲッタリングを、Ｏ2にＨＣlを添加した雰囲気中
で行うことによって、よりＮiの低減効果が大きくな
る。さらに、酸化前にＣＶＤ酸化膜を堆積した方が、表
面凹凸が小さくスムーズでピンホールのない結晶性珪素
膜が得られる。 (7) 最後に、図３(f)に示すように、高品質の結晶性珪
素膜５６の表面の酸化膜５５をバッファード沸酸を用い
て除去する。
って、２２００Åの膜厚で酸化膜５３を堆積する。 (5) 窒素雰囲気中において９５０℃の温度下で１時間
の加熱処理を行って、図３(c)に示すように酸化膜５３
中にＮiをゲッタリングする(第１ゲッタリング処理)。 (6) 図３(d)に示すように、結晶性珪素膜５２の表面の
酸化膜５３をバッファード沸酸を用いて除去する。そし
て、図３(e)に示すように、９５０℃の温度下でＯ2雰囲
気中において３００Åの膜厚の酸化膜５５が得られるよ
うに酸化する。その際の加熱処理によって第２ゲッタリ
ングが行われ、図３(e)に矢印で示すように、結晶性珪
素膜５４中のＮiが酸化膜５５に取り込まれる。尚、こ
の第２ゲッタリングを、Ｏ2にＨＣlを添加した雰囲気中
で行うことによって、よりＮiの低減効果が大きくな
る。さらに、酸化前にＣＶＤ酸化膜を堆積した方が、表
面凹凸が小さくスムーズでピンホールのない結晶性珪素
膜が得られる。 (7) 最後に、図３(f)に示すように、高品質の結晶性珪
素膜５６の表面の酸化膜５５をバッファード沸酸を用い
て除去する。
【００８７】本実施例によれば、上記第１ゲッタリング
処理時に燐を注入しないので、第１実施例及び第２実施
例に比して第１ゲッタリング処理工程を簡単にできる。
したがって、本実施例によれば、低コスト,高生産性お
よび高歩留りを実現できる。尚、得られた高品質の結晶
性珪素膜５６を用いてＮチャネルＴＦＴを製造する場合
には、第１実施例における(10)〜(18)と同様の手順を行
えばよい。 〔第４実施例〕本実施例においては、上記第２実施の形
態で述べた上記横成長を、上記第１ゲッタリング処理は
第１の方法によって行い、上記第２ゲッタリング処理は
第１の方法によって行う場合について、図４に従って具
体的に説明する。
処理時に燐を注入しないので、第１実施例及び第２実施
例に比して第１ゲッタリング処理工程を簡単にできる。
したがって、本実施例によれば、低コスト,高生産性お
よび高歩留りを実現できる。尚、得られた高品質の結晶
性珪素膜５６を用いてＮチャネルＴＦＴを製造する場合
には、第１実施例における(10)〜(18)と同様の手順を行
えばよい。 〔第４実施例〕本実施例においては、上記第２実施の形
態で述べた上記横成長を、上記第１ゲッタリング処理は
第１の方法によって行い、上記第２ゲッタリング処理は
第１の方法によって行う場合について、図４に従って具
体的に説明する。
【００８８】(1) 図４(a)に示すように、石英基板６１
上に、減圧ＣＶＤ法によって非晶質珪素膜６２を６５０
Åの膜厚で堆積する。その場合における原料ガスはジシ
ランガス(Ｓi2Ｈ6)であり、温度は４５０℃であり、圧
力は２５Ｐaである。 (2) 図４(b)に示すように、ＣＶＤ法によって酸化膜６
３を２２００Åの膜厚で堆積する。そして、フォトリソ
グラフィ法によって酸化膜６３上にレジストパターン
(図示せず)を形成し、このレジストパターンをマスクと
して、バッファード沸酸を用いて図４(c)に示すように
酸化膜エッチを行う。 (3) 上記レジストパターンを除去した後、図４(d)に示
すように、パターン化された酸化膜６４及び非晶質珪素
膜６２上に、酢酸ニッケル６５を１０ppmの濃度で溶か
したアルコール溶液をスピン塗布し、結晶化を促進する
金属としてのＮiを酸化膜パターン６４の開口部から非
晶質珪素膜６２の表面に導入する。
上に、減圧ＣＶＤ法によって非晶質珪素膜６２を６５０
Åの膜厚で堆積する。その場合における原料ガスはジシ
ランガス(Ｓi2Ｈ6)であり、温度は４５０℃であり、圧
力は２５Ｐaである。 (2) 図４(b)に示すように、ＣＶＤ法によって酸化膜６
３を２２００Åの膜厚で堆積する。そして、フォトリソ
グラフィ法によって酸化膜６３上にレジストパターン
(図示せず)を形成し、このレジストパターンをマスクと
して、バッファード沸酸を用いて図４(c)に示すように
酸化膜エッチを行う。 (3) 上記レジストパターンを除去した後、図４(d)に示
すように、パターン化された酸化膜６４及び非晶質珪素
膜６２上に、酢酸ニッケル６５を１０ppmの濃度で溶か
したアルコール溶液をスピン塗布し、結晶化を促進する
金属としてのＮiを酸化膜パターン６４の開口部から非
晶質珪素膜６２の表面に導入する。
【００８９】(4) 窒素雰囲気中において、５８０℃の
温度で１２時間の加熱処理を行い、図４(e)に示すよう
に、Ｎiを高濃度に含んだ結晶性珪素膜６６の領域から
横方向に(つまり、酸化膜パターン６４下の非晶質珪素
膜６２の方向に)結晶化させる。 (5) 上記酸化膜パターン６４をマスクとして、１５ke
Ｖの加速エネルギーで燐を４×１０15原子/cm2程度の濃
度で、酸化膜パターン６４の開口部からＮiを高濃度に
含んだ結晶性珪素膜６６の領域にイオン注入する。 (6) 窒素雰囲気中において６００℃の温度で１２時間
の第２加熱処理を行い、図４(f)に矢印で示すように、
結晶性珪素膜６７中のＮiを燐注入領域６８にゲッタリ
ングする(第１ゲッタリング処理)。
温度で１２時間の加熱処理を行い、図４(e)に示すよう
に、Ｎiを高濃度に含んだ結晶性珪素膜６６の領域から
横方向に(つまり、酸化膜パターン６４下の非晶質珪素
膜６２の方向に)結晶化させる。 (5) 上記酸化膜パターン６４をマスクとして、１５ke
Ｖの加速エネルギーで燐を４×１０15原子/cm2程度の濃
度で、酸化膜パターン６４の開口部からＮiを高濃度に
含んだ結晶性珪素膜６６の領域にイオン注入する。 (6) 窒素雰囲気中において６００℃の温度で１２時間
の第２加熱処理を行い、図４(f)に矢印で示すように、
結晶性珪素膜６７中のＮiを燐注入領域６８にゲッタリ
ングする(第１ゲッタリング処理)。
【００９０】(7)、図４(g)に示すように、上記酸化膜パ
ターン６４をマスクとして、第１ゲッタリング処理領
域、すなわち、高濃度のＮiを含んだ結晶性珪素膜の領
域６８をドライエッチング法によって除去する。 (8) 図４(h)に示すように、結晶性珪素膜６９の表面の
酸化膜パターン６４をバッファード沸酸で除去し、９５
０℃の温度下でＯ2雰囲気中において第３熱処理を行
う。そして、形成された酸化膜７０に、図４(i)に矢印
で示すように、結晶性珪素膜６９中のＮiをゲッタリン
グする(第２ゲッタリング処理)。尚、この第２ゲッタリ
ング処理をＯ2にＨＣlを添加した雰囲気中で行うことに
よって、よりＮiの低減効果が大きくなる。さらに、酸
化前にＣＶＤ酸化膜を堆積した方が、表面凹凸が小さく
スムーズでピンホールのない結晶性珪素膜が得られる。
ターン６４をマスクとして、第１ゲッタリング処理領
域、すなわち、高濃度のＮiを含んだ結晶性珪素膜の領
域６８をドライエッチング法によって除去する。 (8) 図４(h)に示すように、結晶性珪素膜６９の表面の
酸化膜パターン６４をバッファード沸酸で除去し、９５
０℃の温度下でＯ2雰囲気中において第３熱処理を行
う。そして、形成された酸化膜７０に、図４(i)に矢印
で示すように、結晶性珪素膜６９中のＮiをゲッタリン
グする(第２ゲッタリング処理)。尚、この第２ゲッタリ
ング処理をＯ2にＨＣlを添加した雰囲気中で行うことに
よって、よりＮiの低減効果が大きくなる。さらに、酸
化前にＣＶＤ酸化膜を堆積した方が、表面凹凸が小さく
スムーズでピンホールのない結晶性珪素膜が得られる。
【００９１】(9) 上記結晶性珪素膜６９の表面の酸化
膜７０を、バッファード沸酸を用いて除去する。こうし
て、図４(j)に示すように、Ｎiがゲッタリングされた高
品質の結晶性珪素膜７１が形成される。
膜７０を、バッファード沸酸を用いて除去する。こうし
て、図４(j)に示すように、Ｎiがゲッタリングされた高
品質の結晶性珪素膜７１が形成される。
【００９２】以下、得られた高品質の結晶性珪素膜７１
を用いてＮチャネルＴＦＴを製造する場合には、第１実
施例における(10)〜(18)と同様の手順を行えばよい。
を用いてＮチャネルＴＦＴを製造する場合には、第１実
施例における(10)〜(18)と同様の手順を行えばよい。
【００９３】〔第５実施例〕本実施例においては、上記
横成長に関する上記第４実施例とは異なる実施例とし
て、上記第２ゲッタリング処理を第２の方法で行う場合
について説明する。本実施例においては、先ず、第４実
施例における(1)〜(7)と同様にして、石英基板上に横方
向に結晶性珪素膜を成長させてイオン注入し、第２加熱
処理を行って第１ゲッタリング処理を行い、第１ゲッタ
リング処理領域を除去する。
横成長に関する上記第４実施例とは異なる実施例とし
て、上記第２ゲッタリング処理を第２の方法で行う場合
について説明する。本実施例においては、先ず、第４実
施例における(1)〜(7)と同様にして、石英基板上に横方
向に結晶性珪素膜を成長させてイオン注入し、第２加熱
処理を行って第１ゲッタリング処理を行い、第１ゲッタ
リング処理領域を除去する。
【００９４】(8) 上記第１ゲッタリング処理の結晶性
珪素膜上の酸化膜パターンをバッファード沸酸を用いて
除去し、減圧ＣＶＤ法によって酸化膜を３００Åの膜厚
で堆積させる。そして、さらに、９５０℃の温度下でＯ
2雰囲気中において、最終的に上記酸化膜の膜厚が６０
０Åになるように酸化する。その際における加熱処理に
よって第２ゲッタリングが行われて、上記結晶性珪素膜
中のＮiが酸化膜に取り込まれる。 （9) 上記結晶性珪素膜の表面の酸化膜をバッファード
沸酸を用いて除去する。こうして、Ｎiがゲッタリング
された高品質の結晶性珪素膜が得られる。
珪素膜上の酸化膜パターンをバッファード沸酸を用いて
除去し、減圧ＣＶＤ法によって酸化膜を３００Åの膜厚
で堆積させる。そして、さらに、９５０℃の温度下でＯ
2雰囲気中において、最終的に上記酸化膜の膜厚が６０
０Åになるように酸化する。その際における加熱処理に
よって第２ゲッタリングが行われて、上記結晶性珪素膜
中のＮiが酸化膜に取り込まれる。 （9) 上記結晶性珪素膜の表面の酸化膜をバッファード
沸酸を用いて除去する。こうして、Ｎiがゲッタリング
された高品質の結晶性珪素膜が得られる。
【００９５】上述のように、本実施例による第２ゲッタ
リングにおいては、予め形成された酸化膜を介して結晶
性珪素膜に対する酸化を行うので、上記第４実施例のご
とく上記第１ゲッタリングが実施された結晶性珪素膜に
対して直接酸化を行う場合に比して、表面凹凸が小さく
スムーズでピンホールのない結晶性珪素膜が得られるの
である。
リングにおいては、予め形成された酸化膜を介して結晶
性珪素膜に対する酸化を行うので、上記第４実施例のご
とく上記第１ゲッタリングが実施された結晶性珪素膜に
対して直接酸化を行う場合に比して、表面凹凸が小さく
スムーズでピンホールのない結晶性珪素膜が得られるの
である。
【００９６】以下、得られた高品質の結晶性珪素膜を用
いてＮチャネルＴＦＴを製造する場合には、第１実施例
における(10)〜(18)と同様の手順を行えばよい。
いてＮチャネルＴＦＴを製造する場合には、第１実施例
における(10)〜(18)と同様の手順を行えばよい。
【００９７】〔第６実施例〕本実施例においては、上記
横成長に関する上記第４,第５実施例とは異なる実施例
として、上記第１ゲッタリング処理を第２の方法で行
い、上記第２ゲッタリング処理を第１の方法で行う場合
について、図５に従って説明する。本実施例において
は、先ず、第４実施例における(1)〜(4)と同様にして、
石英基板８１上において、Ｎiを高濃度に含んだ結晶性
珪素膜８３の領域から横方向に(つまり、酸化膜パター
ン８２下の非晶質珪素膜の方向に)結晶性珪素膜８４を
成長させて、図５(a)の状態に至る。
横成長に関する上記第４,第５実施例とは異なる実施例
として、上記第１ゲッタリング処理を第２の方法で行
い、上記第２ゲッタリング処理を第１の方法で行う場合
について、図５に従って説明する。本実施例において
は、先ず、第４実施例における(1)〜(4)と同様にして、
石英基板８１上において、Ｎiを高濃度に含んだ結晶性
珪素膜８３の領域から横方向に(つまり、酸化膜パター
ン８２下の非晶質珪素膜の方向に)結晶性珪素膜８４を
成長させて、図５(a)の状態に至る。
【００９８】(3)、図５(b)に示すように、上記酸化膜パ
ターン８２をマスクとして、高濃度のＮiを含んだ結晶
性珪素膜の領域８３をドライエッチング法で除去する。 (4) 図５(c)に示すように、ＣＶＤ法によって酸化膜８
５を堆積する。 (5) 窒素雰囲気中において９５０℃の温度で１時間の
第２加熱処理を行い、酸化膜８５に、図５(c)に矢印で
示すように、結晶性珪素膜８４中のＮiをゲッタリング
する(第１ゲッタリング処理)。 (6) 上記結晶性珪素膜８４の表面の酸化膜８５をバッ
ファード沸酸を用いて除去する。こうして、図５(d)に
示すように、Ｎiが第１ゲッタリングされた結晶性珪素
膜８６が得られる。
ターン８２をマスクとして、高濃度のＮiを含んだ結晶
性珪素膜の領域８３をドライエッチング法で除去する。 (4) 図５(c)に示すように、ＣＶＤ法によって酸化膜８
５を堆積する。 (5) 窒素雰囲気中において９５０℃の温度で１時間の
第２加熱処理を行い、酸化膜８５に、図５(c)に矢印で
示すように、結晶性珪素膜８４中のＮiをゲッタリング
する(第１ゲッタリング処理)。 (6) 上記結晶性珪素膜８４の表面の酸化膜８５をバッ
ファード沸酸を用いて除去する。こうして、図５(d)に
示すように、Ｎiが第１ゲッタリングされた結晶性珪素
膜８６が得られる。
【００９９】以後、第４実施例における(8),(9)と同様
にして、第２ゲッタリング処理を行って、高品質の結晶
性珪素膜を得る。尚、得られた高品質の結晶性珪素膜を
用いてＮチャネルＴＦＴを製造する場合には、第１実施
例における(10)〜(18)と同様の手順を行えばよい。
にして、第２ゲッタリング処理を行って、高品質の結晶
性珪素膜を得る。尚、得られた高品質の結晶性珪素膜を
用いてＮチャネルＴＦＴを製造する場合には、第１実施
例における(10)〜(18)と同様の手順を行えばよい。
【０１００】本実施例によれば、上記第１ゲッタリング
処理時に燐を注入しないので、第４実施例に比して第１
ゲッタリング処理工程を簡単にできる。したがって、本
実施例によれば、低コスト,高生産性および高歩留りを
実現できる。
処理時に燐を注入しないので、第４実施例に比して第１
ゲッタリング処理工程を簡単にできる。したがって、本
実施例によれば、低コスト,高生産性および高歩留りを
実現できる。
【０１０１】
【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１に係
る発明の半導体装置の製造方法は、非晶質珪素膜に結晶
化を促進させる金属元素を導入して第１加熱処理によっ
て結晶性珪素膜を得、非酸化性雰囲気中で第２加熱処理
を行って上記金属元素をゲッタリングし(第１ゲッタリ
ング工程)、酸化性雰囲気中において第３加熱処理を行
って更に上記金属元素をゲッタリング(第２ゲッタリン
グ工程)するので、上記第１ゲッタリングにおいて、酸
化しても凹凸の増大やピンホールの発生が生じないレベ
ルまで上記金属元素の濃度を減じることによって、表面
に凹凸やピンホールのない高品質な結晶性珪素膜を得る
ことができる。さらに、上記第２ゲッタリングにおいて
は、凹凸の増大やピンホールの発生を気にすることなく
十分な酸化を行うことができ、極めて低いレベルまで上
記金属元素の濃度を低減できる。
る発明の半導体装置の製造方法は、非晶質珪素膜に結晶
化を促進させる金属元素を導入して第１加熱処理によっ
て結晶性珪素膜を得、非酸化性雰囲気中で第２加熱処理
を行って上記金属元素をゲッタリングし(第１ゲッタリ
ング工程)、酸化性雰囲気中において第３加熱処理を行
って更に上記金属元素をゲッタリング(第２ゲッタリン
グ工程)するので、上記第１ゲッタリングにおいて、酸
化しても凹凸の増大やピンホールの発生が生じないレベ
ルまで上記金属元素の濃度を減じることによって、表面
に凹凸やピンホールのない高品質な結晶性珪素膜を得る
ことができる。さらに、上記第２ゲッタリングにおいて
は、凹凸の増大やピンホールの発生を気にすることなく
十分な酸化を行うことができ、極めて低いレベルまで上
記金属元素の濃度を低減できる。
【０１０２】すなわち、この発明によれば、結晶性珪素
膜の縦成長時において、上記金属元素が十分にゲッタリ
ングされ、表面凹凸が小さくてピンホールがない極めて
高品質な結晶性珪素膜を形成できる。したがって、上記
高品質な結晶性珪素膜を活性層として用いることによっ
て、高速動作,低リーク電流および低電圧動作が可能な
高性能な半導体装置を製造できる。
膜の縦成長時において、上記金属元素が十分にゲッタリ
ングされ、表面凹凸が小さくてピンホールがない極めて
高品質な結晶性珪素膜を形成できる。したがって、上記
高品質な結晶性珪素膜を活性層として用いることによっ
て、高速動作,低リーク電流および低電圧動作が可能な
高性能な半導体装置を製造できる。
【０１０３】また、請求項２に係る発明の半導体装置の
製造方法は、上記結晶化を促進させる金属元素としてＦ
e,Ｃo,Ｎi,Ｃu,Ｒu,Ｒh,Ｐd,Ｏs,Ｉr,Ｐt,Ａuのうち一
種類もしくは複数種類の金属元素を用いるので、上記金
属元素の作用によって上記非晶質珪素膜の結晶化を促進
でき、熱アニールのみによる場合に比して上記結晶性珪
素膜を低温で短時間に効率よく形成できる。
製造方法は、上記結晶化を促進させる金属元素としてＦ
e,Ｃo,Ｎi,Ｃu,Ｒu,Ｒh,Ｐd,Ｏs,Ｉr,Ｐt,Ａuのうち一
種類もしくは複数種類の金属元素を用いるので、上記金
属元素の作用によって上記非晶質珪素膜の結晶化を促進
でき、熱アニールのみによる場合に比して上記結晶性珪
素膜を低温で短時間に効率よく形成できる。
【０１０４】また、請求項３に係る発明の半導体装置の
製造方法における上記第１ゲッタリング工程では、上記
結晶性珪素膜の表面もしくは膜中に、窒素,燐,砥素,ア
ンチモン,ピスマスのうち一種類もしくは複数種類の元
素を導入した後に、非酸化性雰囲気中で上記第２加熱処
理を行うので、上記金属元素と結び付き易い性質を有す
る上記元素の導入によって、非酸化性雰囲気中での酸化
を伴わないゲッタリング処理を行っても、効率的に上記
金属元素をゲッタリングできる。
製造方法における上記第１ゲッタリング工程では、上記
結晶性珪素膜の表面もしくは膜中に、窒素,燐,砥素,ア
ンチモン,ピスマスのうち一種類もしくは複数種類の元
素を導入した後に、非酸化性雰囲気中で上記第２加熱処
理を行うので、上記金属元素と結び付き易い性質を有す
る上記元素の導入によって、非酸化性雰囲気中での酸化
を伴わないゲッタリング処理を行っても、効率的に上記
金属元素をゲッタリングできる。
【０１０５】また、請求項４に係る発明の半導体装置の
製造方法における上記第１ゲッタリング工程では、上記
結晶性珪素膜の表面に酸化膜を堆積した後、窒素,水素,
Ａr,Ｈe等の不活性ガスを含む非酸化性雰囲気中で上記
第２加熱処理を行うので、上記酸化膜中に上記金属元素
をゲッタリングできる。したがって、請求項３に係る発
明の場合のように上記金属元素と結び付き易い元素を上
記結晶性珪素膜に導入するためのパターニングの必要が
なく、上記第１ゲッタリング処理を簡単に行うことがで
きる。すなわち、この発明によれば、低コスト,高生産
性および高歩留り性を実現できるのである。
製造方法における上記第１ゲッタリング工程では、上記
結晶性珪素膜の表面に酸化膜を堆積した後、窒素,水素,
Ａr,Ｈe等の不活性ガスを含む非酸化性雰囲気中で上記
第２加熱処理を行うので、上記酸化膜中に上記金属元素
をゲッタリングできる。したがって、請求項３に係る発
明の場合のように上記金属元素と結び付き易い元素を上
記結晶性珪素膜に導入するためのパターニングの必要が
なく、上記第１ゲッタリング処理を簡単に行うことがで
きる。すなわち、この発明によれば、低コスト,高生産
性および高歩留り性を実現できるのである。
【０１０６】また、請求項５に係る発明の半導体装置の
製造方法における上記第１ゲッタリング工程では、上記
結晶性珪素膜の表面に酸化膜を堆積し、ＨＣl,ＨＦ,Ｈ
Ｂr,Ｃl2,Ｆ2,Ｂr2のうち少なくとも一種類のハロゲン
元素を含んだ非酸化性雰囲気中で上記第２加熱処理を行
うので、上記金属元素と結び付き易い性質を有するハロ
ゲン元素の作用によって、ゲッタリング効果を高めるこ
とができる。
製造方法における上記第１ゲッタリング工程では、上記
結晶性珪素膜の表面に酸化膜を堆積し、ＨＣl,ＨＦ,Ｈ
Ｂr,Ｃl2,Ｆ2,Ｂr2のうち少なくとも一種類のハロゲン
元素を含んだ非酸化性雰囲気中で上記第２加熱処理を行
うので、上記金属元素と結び付き易い性質を有するハロ
ゲン元素の作用によって、ゲッタリング効果を高めるこ
とができる。
【０１０７】また、請求項６に係る発明の半導体装置の
製造方法における上記第２ゲッタリング工程では、上記
酸化性雰囲気中での第３加熱処理によって、上記結晶性
珪素膜の表面に形成される熱酸化膜中に上記金属元素を
取り込んで更にゲッタリングするので、上記第２ゲッタ
リング時に上記金属元素をゲッタリングするための酸化
膜を形成する工程を特別必要とはしない。したがって、
半導体装置の製造工程を簡略化できる。
製造方法における上記第２ゲッタリング工程では、上記
酸化性雰囲気中での第３加熱処理によって、上記結晶性
珪素膜の表面に形成される熱酸化膜中に上記金属元素を
取り込んで更にゲッタリングするので、上記第２ゲッタ
リング時に上記金属元素をゲッタリングするための酸化
膜を形成する工程を特別必要とはしない。したがって、
半導体装置の製造工程を簡略化できる。
【０１０８】また、請求項７に係る発明の半導体装置の
製造方法における上記第２ゲッタリング工程では、上記
結晶性珪素膜の表面に酸化膜を堆積し、上記酸化性雰囲
気中での第３加熱処理によって上記金属元素を上記酸化
膜中に取り込んで更にゲッタリングするので、上記第３
加熱処理による上記結晶性珪素膜の酸化を、上記酸化膜
を介して行うことができる。したがって、請求項６に係
る発明のように上記第３加熱処理による酸化を上記結晶
性珪素膜に対して直接行う場合に比して、表面凹凸が少
なくピンホールのないより高品質な結晶性珪素膜を得る
ことができる。
製造方法における上記第２ゲッタリング工程では、上記
結晶性珪素膜の表面に酸化膜を堆積し、上記酸化性雰囲
気中での第３加熱処理によって上記金属元素を上記酸化
膜中に取り込んで更にゲッタリングするので、上記第３
加熱処理による上記結晶性珪素膜の酸化を、上記酸化膜
を介して行うことができる。したがって、請求項６に係
る発明のように上記第３加熱処理による酸化を上記結晶
性珪素膜に対して直接行う場合に比して、表面凹凸が少
なくピンホールのないより高品質な結晶性珪素膜を得る
ことができる。
【０１０９】また、請求項８に係る発明の半導体装置の
製造方法における上記第３加熱処理を行う際の酸化性雰
囲気は、ＨＣl,ＨＦ,ＨＢr,Ｃl2,Ｆ2,Ｂr2の少なくとも
一種類のハロゲン元素を含んでいるので、上記金属元素
と結び付き易い性質を有するハロゲン元素の作用によっ
て、上記第２ゲッタリング処理時におけるゲッタリング
効果を高めることができる。
製造方法における上記第３加熱処理を行う際の酸化性雰
囲気は、ＨＣl,ＨＦ,ＨＢr,Ｃl2,Ｆ2,Ｂr2の少なくとも
一種類のハロゲン元素を含んでいるので、上記金属元素
と結び付き易い性質を有するハロゲン元素の作用によっ
て、上記第２ゲッタリング処理時におけるゲッタリング
効果を高めることができる。
【０１１０】また、請求項９に係る発明の半導体装置の
製造方法における上記第３加熱処理の温度は７００℃以
上且つ１１５０℃以下であるので、上記第２ゲッタリン
グ処理時における上記酸化膜中での上記金属元素の拡散
を促進して、ゲッタリング効果を高めることができる。
製造方法における上記第３加熱処理の温度は７００℃以
上且つ１１５０℃以下であるので、上記第２ゲッタリン
グ処理時における上記酸化膜中での上記金属元素の拡散
を促進して、ゲッタリング効果を高めることができる。
【０１１１】また、請求項１０に係る発明の半導体装置
の製造方法は、非晶質珪素膜における一部の領域に結晶
化を促進させる金属元素を導入して第１加熱処理によっ
て結晶性珪素膜を得、非酸化性雰囲気中で第２加熱処理
を行って上記金属元素をゲッタリングし(第１ゲッタリ
ング工程)、酸化性雰囲気中において第３加熱処理を行
って更に上記金属元素をゲッタリング(第２ゲッタリン
グ工程)するので、上記第１ゲッタリングにおいて、酸
化しても凹凸の増大やピンホールの発生が生じないレベ
ルまで上記金属元素の濃度を減じることによって、表面
に凹凸やピンホールのない高品質な結晶性珪素膜を得る
ことができる。さらに、上記第２ゲッタリングにおいて
は、凹凸の増大やピンホールの発生を気にすることなく
十分な酸化を行うことができ、極めて低いレベルまで上
記金属元素の濃度を低減できる。
の製造方法は、非晶質珪素膜における一部の領域に結晶
化を促進させる金属元素を導入して第１加熱処理によっ
て結晶性珪素膜を得、非酸化性雰囲気中で第２加熱処理
を行って上記金属元素をゲッタリングし(第１ゲッタリ
ング工程)、酸化性雰囲気中において第３加熱処理を行
って更に上記金属元素をゲッタリング(第２ゲッタリン
グ工程)するので、上記第１ゲッタリングにおいて、酸
化しても凹凸の増大やピンホールの発生が生じないレベ
ルまで上記金属元素の濃度を減じることによって、表面
に凹凸やピンホールのない高品質な結晶性珪素膜を得る
ことができる。さらに、上記第２ゲッタリングにおいて
は、凹凸の増大やピンホールの発生を気にすることなく
十分な酸化を行うことができ、極めて低いレベルまで上
記金属元素の濃度を低減できる。
【０１１２】すなわち、この発明によれば、結晶性珪素
膜の横成長時において、上記金属元素が十分にゲッタリ
ングされ、表面凹凸が小さくてピンホールがない極めて
高品質な結晶性珪素膜を形成できる。したがって、上記
高品質な結晶性珪素膜を活性層として用いることによっ
て、高速動作,低リーク電流および低電圧動作が可能な
高性能な半導体装置を製造できる。
膜の横成長時において、上記金属元素が十分にゲッタリ
ングされ、表面凹凸が小さくてピンホールがない極めて
高品質な結晶性珪素膜を形成できる。したがって、上記
高品質な結晶性珪素膜を活性層として用いることによっ
て、高速動作,低リーク電流および低電圧動作が可能な
高性能な半導体装置を製造できる。
【０１１３】また、請求項１１に係る発明の半導体装置
の製造方法は、上記結晶化を促進させる金属元素として
Ｆe,Ｃo,Ｎi,Ｃu,Ｒu,Ｒh,Ｐd,Ｏs,Ｉr,Ｐt,Ａuのうち
一種類もしくは複数種類の元素を用いるので、上記金属
元素の作用によって上記非晶質珪素膜の結晶化を促進で
き、熱アニールのみによる場合に比して上記結晶性珪素
膜を低温で短時間に効率よく形成できる。
の製造方法は、上記結晶化を促進させる金属元素として
Ｆe,Ｃo,Ｎi,Ｃu,Ｒu,Ｒh,Ｐd,Ｏs,Ｉr,Ｐt,Ａuのうち
一種類もしくは複数種類の元素を用いるので、上記金属
元素の作用によって上記非晶質珪素膜の結晶化を促進で
き、熱アニールのみによる場合に比して上記結晶性珪素
膜を低温で短時間に効率よく形成できる。
【０１１４】また、請求項１２に係る発明の半導体装置
の製造方法における上記第１ゲッタリング工程では、上
記結晶性珪素膜における上記金属元素の導入領域を含む
領域の表面もしくは膜中に、窒素,燐,砥素,アンチモン,
ピスマスのうち一種類もしくは複数種類の元素を導入し
た後に、非酸化性雰囲気中で上記第２加熱処理を行うの
で、上記金属元素と結び付き易い性質を有する上記元素
の導入によって、非酸化性雰囲気中での酸化を伴わない
ゲッタリング処理を行っても、効率的に上記金属元素を
ゲッタリングできる。
の製造方法における上記第１ゲッタリング工程では、上
記結晶性珪素膜における上記金属元素の導入領域を含む
領域の表面もしくは膜中に、窒素,燐,砥素,アンチモン,
ピスマスのうち一種類もしくは複数種類の元素を導入し
た後に、非酸化性雰囲気中で上記第２加熱処理を行うの
で、上記金属元素と結び付き易い性質を有する上記元素
の導入によって、非酸化性雰囲気中での酸化を伴わない
ゲッタリング処理を行っても、効率的に上記金属元素を
ゲッタリングできる。
【０１１５】また、請求項１３に係る発明の半導体装置
の製造方法における上記第１ゲッタリング工程では、上
記結晶性珪素膜の表面に酸化膜を堆積した後に、窒素,
水素,Ａr,Ｈe等の不活性ガスを含む非酸化性雰囲気中で
第２加熱処理を行うので、上記酸化膜中に上記金属元素
をゲッタリングできる。したがって、請求項１２に係る
発明の場合のように上記金属元素と結び付き易い元素を
上記結晶性珪素膜に導入するためのパターニングの必要
がなく、上記第１ゲッタリング処理を行うことができ
る。すなわち、この発明によれば、低コスト,高生産性
および高歩留り性を実現できるのである。
の製造方法における上記第１ゲッタリング工程では、上
記結晶性珪素膜の表面に酸化膜を堆積した後に、窒素,
水素,Ａr,Ｈe等の不活性ガスを含む非酸化性雰囲気中で
第２加熱処理を行うので、上記酸化膜中に上記金属元素
をゲッタリングできる。したがって、請求項１２に係る
発明の場合のように上記金属元素と結び付き易い元素を
上記結晶性珪素膜に導入するためのパターニングの必要
がなく、上記第１ゲッタリング処理を行うことができ
る。すなわち、この発明によれば、低コスト,高生産性
および高歩留り性を実現できるのである。
【０１１６】また、請求項１４に係る発明の半導体装置
の製造方法における上記第１ゲッタリング工程では、上
記結晶性珪素膜の表面に酸化膜を堆積し、ＨＣl,ＨＦ,
ＨＢr,Ｃl2,Ｆ2,Ｂr2のうち少なくとも一種類のハロゲ
ン元素を含んだ非酸化性雰囲気中で上記第２加熱処理を
行うので、上記金属元素と結び付き易い性質を有するハ
ロゲン元素の作用によってゲッタリング効果を高めるこ
とができる。
の製造方法における上記第１ゲッタリング工程では、上
記結晶性珪素膜の表面に酸化膜を堆積し、ＨＣl,ＨＦ,
ＨＢr,Ｃl2,Ｆ2,Ｂr2のうち少なくとも一種類のハロゲ
ン元素を含んだ非酸化性雰囲気中で上記第２加熱処理を
行うので、上記金属元素と結び付き易い性質を有するハ
ロゲン元素の作用によってゲッタリング効果を高めるこ
とができる。
【０１１７】また、請求項１５に係る発明の半導体装置
の製造方法における上記第２ゲッタリング工程では、上
記酸化性雰囲気中での第３加熱処理によって、上記結晶
性珪素膜の表面に形成された熱酸化膜中に上記金属元素
を取り込んで更にゲッタリングするので、上記第２ゲッ
タリング時に上記金属元素をゲッタリングするための酸
化膜を形成する工程を特別必要とはしない。したがっ
て、半導体装置の製造工程を簡略化できる。
の製造方法における上記第２ゲッタリング工程では、上
記酸化性雰囲気中での第３加熱処理によって、上記結晶
性珪素膜の表面に形成された熱酸化膜中に上記金属元素
を取り込んで更にゲッタリングするので、上記第２ゲッ
タリング時に上記金属元素をゲッタリングするための酸
化膜を形成する工程を特別必要とはしない。したがっ
て、半導体装置の製造工程を簡略化できる。
【０１１８】また、請求項１６に係る発明の半導体装置
の製造方法における上記第２ゲッタリング工程では、上
記結晶性珪素膜の表面に酸化膜を堆積し、上記酸化性雰
囲気中での第３加熱処理によって上記金属元素を上記酸
化膜中に取り込んで更にゲッタリングするので、上記第
３加熱処理による上記結晶性珪素膜の酸化を、上記酸化
膜を介して行うことができる。したがって、請求項１５
に係る発明のように上記第３加熱処理による酸化を上記
結晶性珪素膜に対して直接行う場合に比して、表面凹凸
が少なくピンホールのないより高品質な結晶性珪素膜を
得ることができる。
の製造方法における上記第２ゲッタリング工程では、上
記結晶性珪素膜の表面に酸化膜を堆積し、上記酸化性雰
囲気中での第３加熱処理によって上記金属元素を上記酸
化膜中に取り込んで更にゲッタリングするので、上記第
３加熱処理による上記結晶性珪素膜の酸化を、上記酸化
膜を介して行うことができる。したがって、請求項１５
に係る発明のように上記第３加熱処理による酸化を上記
結晶性珪素膜に対して直接行う場合に比して、表面凹凸
が少なくピンホールのないより高品質な結晶性珪素膜を
得ることができる。
【０１１９】また、請求項１７に係る発明の半導体装置
の製造方法における上記第３加熱処理を行う際の酸化性
雰囲気は、ＨＣl,ＨＦ,ＨＢr,Ｃl2,Ｆ2,Ｂr2の少なくと
も一種類のハロゲン元素を含んでいるので、上記金属元
素と結び付き易い性質を有するハロゲン元素の作用によ
って、上記第２ゲッタリング処理時におけるゲッタリン
グ効果を高めることができる。
の製造方法における上記第３加熱処理を行う際の酸化性
雰囲気は、ＨＣl,ＨＦ,ＨＢr,Ｃl2,Ｆ2,Ｂr2の少なくと
も一種類のハロゲン元素を含んでいるので、上記金属元
素と結び付き易い性質を有するハロゲン元素の作用によ
って、上記第２ゲッタリング処理時におけるゲッタリン
グ効果を高めることができる。
【０１２０】また、請求項１８に係る発明の半導体装置
の製造方法における上記第３加熱処理の温度は７００℃
以上且つ１１５０℃以下であるので、上記第２ゲッタリ
ング処理時における上記酸化膜中での上記金属元素の拡
散が促進して、ゲッタリング効果を高めることができ
る。
の製造方法における上記第３加熱処理の温度は７００℃
以上且つ１１５０℃以下であるので、上記第２ゲッタリ
ング処理時における上記酸化膜中での上記金属元素の拡
散が促進して、ゲッタリング効果を高めることができ
る。
【図１】 この発明の半導体装置の製造方法における第
１実施の形態の一実施例を示す図である。
１実施の形態の一実施例を示す図である。
【図２】 第１実施の形態における図１とは異なる実施
例を示す図である。
例を示す図である。
【図３】 第１実施の形態における図１および図２とは
異なる実施例を示す図である。
異なる実施例を示す図である。
【図４】 この発明の半導体装置の製造方法における第
２実施の形態の一実施例を示す図である。
２実施の形態の一実施例を示す図である。
【図５】 第２実施の形態における図１とは異なる実施
例を示す図である。
例を示す図である。
【図６】 従来における非晶質珪素膜の結晶化および金
属元素のゲッタリング方法を示す図である。
属元素のゲッタリング方法を示す図である。
【図７】 図６とは異なる従来の非晶質珪素膜の結晶化
および金属元素のゲッタリング方法を示す図である。
および金属元素のゲッタリング方法を示す図である。
２１,４１,５１,６１,８１…石英基板、２２,６２…非
晶質珪素膜、 ２３,６５…酢酸ニッケル、２
４,２９,４２,５２,５４,６７,６９,８４…結晶性珪素
膜、２５,３０,４３,４４,５３,５５,６３,７０,８５…
酸化膜、２６,６４,８２…酸化膜パターン、２７,６６,
８３…高濃度Ｎi結晶性珪素膜、２８,６８…燐注入結晶
性珪素膜領域、３１,４５,５６,７１,８６…高品質結晶
性珪素膜、３２…活性領域部、 ３３
…ゲート絶縁膜、３４…ゲート電極、
３５…ソース・ドレイン領域、３６…層間絶縁膜、
３７…コンタクトホール、３８…配線
(メタル電極)、 ３９…保護膜。
晶質珪素膜、 ２３,６５…酢酸ニッケル、２
４,２９,４２,５２,５４,６７,６９,８４…結晶性珪素
膜、２５,３０,４３,４４,５３,５５,６３,７０,８５…
酸化膜、２６,６４,８２…酸化膜パターン、２７,６６,
８３…高濃度Ｎi結晶性珪素膜、２８,６８…燐注入結晶
性珪素膜領域、３１,４５,５６,７１,８６…高品質結晶
性珪素膜、３２…活性領域部、 ３３
…ゲート絶縁膜、３４…ゲート電極、
３５…ソース・ドレイン領域、３６…層間絶縁膜、
３７…コンタクトホール、３８…配線
(メタル電極)、 ３９…保護膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/336 (72)発明者 樋上 佳則 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 5F052 AA11 CA08 DA02 DB02 EA16 FA06 HA07 JA01 5F110 AA18 AA26 BB01 CC02 DD03 EE09 EE45 FF02 FF29 GG02 GG13 GG25 GG47 GG58 HJ01 HJ04 HJ13 HJ23 HL06 HL23 HL27 NN01 NN02 NN04 NN23 NN35 PP10 PP13 PP22 PP23 PP34 PP38 QQ10 QQ11
Claims (18)
- 【請求項１】 非晶質珪素膜に結晶化を促進させる金属
元素を導入し、非酸化性雰囲気中において第１加熱処理
を行って上記非晶質珪素膜を結晶化させ、結晶性珪素膜
を得る工程と、 非酸化性雰囲気中で第２加熱処理を行って、上記結晶性
珪素膜中における少なくとも一部の領域の上記金属元素
を除去もしくは低減する第１ゲッタリング工程と、 酸化性雰囲気中において第３加熱処理を行って、上記結
晶性珪素膜中における上記第１ゲッタリングが実施され
た領域の上記金属元素をさらに除去もしくは低減させる
第２ゲッタリング工程と、 上記第２ゲッタリング工程において形成された酸化膜を
除去する工程を備えたことを特長とする半導体装置の製
造方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の半導体装置の製造方法
において、 上記結晶化を促進させる金属元素として、鉄,コバルト,
ニッケル,銅,ルテニウム,ロジウム,パラジウム,オスミ
ウム,イリジウム,白金,金のうち一種類もしくは複数種
類の金属元素を用いることを特長とする半導体装置の製
造方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載の半導体装置の製造方法
において、 上記第１ゲッタリング工程では、上記結晶性珪素膜にお
ける上記金属元素を除去もしくは低減する領域を除く領
域の表面もしくは膜中に、窒素,燐,砥素,アンチモン,ピ
スマスのうち一種類もしくは複数種類の元素を導入した
後に、窒素,水素,アルゴン,ヘリウム等の不活性ガスを
含む非酸化性雰囲気中で上記第２加熱処理を行って上記
元素導入領域に上記金属元素をゲッタリングすることを
特長とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１に記載の半導体装置の製造方法
において、 上記第１ゲッタリング工程では、上記結晶性珪素膜の表
面に酸化膜を堆積し、窒素,水素,アルゴン,ヘリウム等
の不活性ガスを含む非酸化性雰囲気中で上記第２加熱処
理を行って上記酸化膜中に上記金属元素をゲッタリング
した後、上記酸化膜を除去することを特長とする半導体
装置の製造方法。 - 【請求項５】 請求項１に記載の半導体装置の製造方法
において、 上記第１ゲッタリング工程では、上記結晶性珪素膜の表
面に酸化膜を堆積し、塩化水素,フッ化水素,臭化水素,
塩素,フッ素,臭素のうち少なくとも一種類のハロゲン元
素を含んだ非酸化性雰囲気中で上記第２加熱処理を行っ
て上記酸化膜中に上記金属元素をゲッタリングした後、
上記酸化膜を除去することを特長とする半導体装置の製
造方法。 - 【請求項６】 請求項１に記載の半導体装置の製造方法
において、 上記第２ゲッタリング工程では、上記酸化性雰囲気中で
の第３加熱処理によって、上記結晶性珪素膜表面に熱酸
化膜を形成して上記結晶性珪素膜における第１ゲッタリ
ングが実施された領域の上記金属元素を上記熱酸化膜中
に取り込んで上記金属元素をさらにゲッタリングするこ
とを特長とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 請求項１に記載の半導体装置の製造方法
において、 上記第２ゲッタリング工程では、上記結晶性珪素膜の表
面に酸化膜を堆積し、上記酸化性雰囲気中での第３加熱
処理によって、上記結晶性珪素膜における第１ゲッタリ
ングが実施された領域の上記金属元素を上記酸化膜中に
取り込んで上記金属元素を更にゲッタリングすることを
特長とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項８】 請求項６に記載の半導体装置の製造方法
において、 上記第３加熱処理を行う際の酸化性雰囲気は、塩化水
素,フッ化水素,臭化水素,塩素,フッ素,臭素の少なくと
も一種類のハロゲン元素を含んでいることを特長とする
半導体装置の製造方法。 - 【請求項９】 請求項６乃至請求項８の何れか一つに記
載の半導体装置の製造方法において、 上記第３加熱処理の温度は、７００℃以上且つ１１５０
℃以下であることを特長とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項１０】 非晶質珪素膜における一部の領域に結
晶化を促進させる金属元素を導入し、非酸化性雰囲気中
において第１加熱処理を行って上記非晶質珪素膜を結晶
化させ、結晶性珪素膜を得る工程と、 非酸化性雰囲気中で第２加熱処理を行って、上記結晶性
珪素膜中における上記金属元素の導入領域以外の領域の
上記金属元素を除去もしくは低減する第１ゲッタリング
工程と、 酸化性雰囲気中において第３加熱処理を行って、上記結
晶性珪素膜中における上記第１ゲッタリングが実施され
た領域の上記金属元素をさらに除去もしくは低減させる
第２ゲッタリング工程と、 上記第２ゲッタリング工程において形成された酸化膜を
除去する工程を備えたことを特長とする半導体装置の製
造方法。 - 【請求項１１】 請求項１０に記載の半導体装置の製造
方法において、 上記結晶化を促進させる金属元素として、鉄,コバルト,
ニッケル,銅,ルテニウム,ロジウム,パラジウム,オスミ
ウム,イリジウム,白金,金のうち一種類もしくは複数種
類の金属元素を用いることを特長とする半導体装置の製
造方法。 - 【請求項１２】 請求項１０に記載の半導体装置の製造
方法において、 上記第１ゲッタリング工程では、上記結晶性珪素膜にお
ける上記金属元素の導入領域を含む領域の表面もしくは
膜中に、窒素,燐,砥素,アンチモン,ピスマスのうち一種
類もしくは複数種類の元素を導入した後に、窒素,水素,
アルゴン,ヘリウム等の不活性ガスを含む非酸化性雰囲
気中で上記第２加熱処理を行って上記元素導入領域に上
記金属元素をゲッタリングすることを特長とする半導体
装置の製造方法。 - 【請求項１３】 請求項１０に記載の半導体装置の製造
方法において、 上記第１ゲッタリング工程では、上記結晶性珪素膜の表
面に酸化膜を堆積し、窒素,水素,アルゴン,ヘリウム等
の不活性ガスを含む非酸化性雰囲気中で上記第２加熱処
理を行って上記酸化膜中に上記金属元素をゲッタリング
した後、上記酸化膜を除去することを特長とする半導体
装置の製造方法。 - 【請求項１４】 請求項１０に記載の半導体装置の製造
方法において、 上記第１ゲッタリング工程では、上記結晶性珪素膜の表
面に酸化膜を堆積し、塩化水素,フッ化水素,臭化水素,
塩素,フッ素,臭素のうち少なくとも一種類のハロゲン元
素を含んだ非酸化性雰囲気中で上記第２加熱処理を行っ
て上記酸化膜中に上記金属元素をゲッタリングした後、
上記酸化膜を除去することを特長とする半導体装置の製
造方法。 - 【請求項１５】 請求項１０に記載の半導体装置の製造
方法において、 上記第２ゲッタリング工程では、上記酸化性雰囲気中で
の第３加熱処理によって、上記結晶性珪素膜表面に熱酸
化膜を形成して上記結晶性珪素膜における第１ゲッタリ
ングが実施された領域の上記金属元素を上記熱酸化膜中
に取り込んで上記金属元素をさらにゲッタリングするこ
とを特長とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項１６】 請求項１０に記載の半導体装置の製造
方法において、 上記第２ゲッタリング工程では、上記結晶性珪素膜の表
面に酸化膜を堆積し、上記酸化性雰囲気中での第３加熱
処理によって、上記結晶性珪素膜における第１ゲッタリ
ングが実施された領域の上記金属元素を上記酸化膜中に
取り込んで上記金属元素を更にゲッタリングすることを
特長とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項１７】 請求項１５あるいは請求項１６に記載
の半導体装置の製造方法において、 上記第３加熱処理を行う際の酸化性雰囲気は、塩化水
素,フッ化水素,臭化水素,塩素,フッ素,臭素の少なくと
も一種類のハロゲン元素を含んでいることを特長とする
半導体装置の製造方法。 - 【請求項１８】 請求項１５乃至請求項１７の何れか一
つに記載の半導体装置の製造方法において、 上記第３加熱処理の温度は、７００℃以上且つ１１５０
℃以下であることを特長とする半導体装置の製造方法。
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