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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