JP3041177B2

JP3041177B2 - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP3041177B2
Application number: JP5331626A
Authority: JP
Inventors: 尚船井; 直樹牧田; 良高山元; 達夫森田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 2000-05-15
Anticipated expiration: 2015-05-15
Also published as: JPH07192998A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、結晶性シリコン膜を用
いた半導体装置の製造方法に係わり、特に、アクティブ
マトリクス型液晶表示装置等に用いられるガラス等の絶
縁基板上の薄膜トランジスタの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、大型あるいは高解像度のアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置や高解像度のイメージセン
サー等に用いるため、ガラスや石英等の絶縁基板上に高
性能な半導体素子を形成する技術が求められている。

【０００３】これらの半導体素子としては薄膜トランジ
スタが知られており、素子材には薄膜状のシリコン半導
体を用いるのが一般的である。薄膜状のシリコン半導体
としては、非晶質シリコン半導体からなるものと結晶性
を有するシリコン半導体からなるものに大別される。非
晶質シリコン半導体は作製温度が低く、気相法で比較的
容易に作製することが可能でり量産性に富むため、最も
一般的に用いられている。しかし導電性等の物性が結晶
性を有するシリコン半導体に比べて劣るため、半導体素
子の特性を更に向上するためには、結晶性を有するシリ
コン半導体を素子材とする半導体素子の作製方法を確立
する必要がある。尚、結晶性を有するシリコン半導体と
しては、多結晶シリコン、微結晶シリコン、結晶成分を
含む非晶質シリコン、結晶性と非晶質性の中間の状態を
有するセミアモルファスシリコン等が知られている。

【０００４】これら結晶性を有する薄膜状のシリコン半
導体を得る方法としては、成膜時に結晶性を有するシリ
コン膜を直接基板上に成膜する方法や、非晶質シリコン
膜を基板上に成膜し、レーザー光を照射してそのエネル
ギーにより結晶化する方法が知られてる。前者の方法で
は、成膜工程と同時に結晶化が進行するので、大粒径の
結晶性シリコン膜を得るためにはシリコン膜の厚膜化が
不可欠であり、良好な半導体物性を有する結晶性シリコ
ン膜を基板上に全面に渡って均一に成膜することが困難
であるばかりでなく、成膜温度が６００℃以上の高温と
なるため安価なガラス基板が使用できないという問題が
ある。後者の方法では、熔融固化過程の結晶化現象を利
用するため、小粒径ながら粒界が良好に処理され、高品
質な結晶性シリコン膜が得られるが、大面積基板の全面
に結晶性シリコン膜を均一に成膜するためにはレーザー
光の照射面積が小さいためスループットが低い、あるい
はレーザー光の安定性が充分でない等解決すべき課題が
多い。

【０００５】そこで、現在最も実用的と考えられている
方法に非晶質シリコン膜に熱エネルギーを加え固相結晶
化させる方法がある。この方法は上述の方法と比較して
大面積基板上に均一に薄膜状の結晶性シリコン膜を作製
できる利点がある。

【０００６】従来、この固相結晶化方法において特願平
５−２１８１５６号では、結晶成長の核としてニッケル
等の金属元素を非晶質シリコン膜に導入することによ
り、結晶化初期の核生成速度とその後の核成長速度を向
上し、５８０℃以下の温度で４時間程度の加熱処理で十
分な結晶性が得られることが開示されている。さらに、
その後加熱処理を継続させると、選択的に金属元素が導
入され結晶化している部分から、その周辺部の非晶質部
分へと横方向、即ち基板面に平行な方向に結晶成長部分
が延びる現象が起きる。この部分では基板と平行に針状
あるいは柱状の結晶が成長方向に沿って延びており、そ
の成長方向において結晶粒界が存在しない。このメカニ
ズムは現状では明らかではないが、不純物として非晶質
シリコン膜に導入した金属元素を核とした結晶核発生が
早期に起こり、その後その金属元素が触媒となって結晶
成長が急激に進行するものと推測されている。この結晶
成長部を利用して半導体素子のチャネル領域を形成する
ことにより、高性能な半導体素子が実現可能となる。ま
た、基板の一部に選択的に金属元素を導入することによ
り、レーザ光による結晶化のように同一基板内に選択的
に結晶性シリコン膜と非晶質シリコン膜とを形成するこ
とが可能となる。

【０００７】図１５は上述の結晶成長部分を利用した薄
膜トランジスタを基板上面から見た場合の平面図であ
る。基板全面に形成された非晶質シリコン膜上に酸化シ
リコン膜等からなるマスク層を堆積し、そのマスク層に
金属元素添加用の窓２００を開け、金属元素を導入す
る。次に約５５０℃の温度で４時間程度の熱処理を行う
と、金属元素添加領域２０１が結晶化し、それ以外の部
分が非晶質シリコンのままで残る。さらに８時間程度熱
処理を継続すると、金属元素添加領域２０１を中心とし
て結晶成長方向２０２で横方向結晶成長が拡がり、結晶
成長部分２０３が形成される。その後、この結晶成長部
分２０３を利用して従来の方法に従い薄膜トランジスタ
を作製する。その際、結晶成長部分２０３に対しソース
領域２０４、チャネル領域２０５、ドレイン領域２０６
を図１５のような配置で設けることにより、キャリアが
移動する方向と結晶成長方向２０２が同一方向となり、
キャリアの移動方向に対して結晶粒界が存在しない半導
体素子が実現できる。また、図１６に示すように結晶成
長部分２０３に対しソース領域２０４、チャネル領域２
０５、ドレイン領域２０６を配置することにより、ドレ
イン端部の電界集中領域での粒界部分をなくし、半導体
素子動作時の特性劣化の原因となるドレイン端部での粒
界トラップ密度を低減することでオンオフ比の大きい半
導体素子が作製可能となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来例において
は、非晶質シリコン膜中に注入された金属元素が触媒的
な働きをして非晶質シリコン膜の結晶化を促進する役割
を果たす。しかしこの金属元素は同時に不純物として基
板と平行に成長した針状あるいは柱状の結晶粒界部分に
金属元素高濃度領域を形成する。従って従来例による結
晶性シリコン膜を用いて半導体素子を作製すると、金属
元素高濃度領域を介してソース・ドレイン間にリーク電
流が流れるため、図１５に示したような配置で結晶成長
部分２０３に対しソース領域２０４、チャネル領域２０
５、ドレイン領域２０６を設けた場合、半導体素子のオ
フ動作時のリーク電流増大の原因となり、結果としてオ
ンオフ比の小さい半導体素子しか得られない。

【０００９】また、結晶性シリコン膜を用いて半導体素
子を作製する際に、ドナーまたはアクセプタとなる不純
物イオンの注入後にエキシマレーザ等を用いて不純物イ
オンの活性化処理を行う場合、上述の結晶成長の成長端
や、結晶粒界部分に存在する金属元素高濃度領域はレー
ザの吸収係数が大きいため、この部分で結晶性シリコン
膜表面の表面荒れが発生しやすくなる。従って、照射す
るレーザのパワー密度の範囲が制限されることになり、
ドナー又はアクセプタ不純物イオンの活性化が十分に行
えなくなる。

【００１０】さらに従来例では、結晶性シリコン膜中に
金属元素が混在しているために、コンタクトホールの開
口エッチング時に耐侵食性が悪く、エッチングダメージ
によるコンタクト不良の原因となる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の問題を
解決する手段を提供するものである。より具体的には従
来例における結晶性シリコン膜中に存在する金属元素
を、結晶性シリコン膜の表面を強制的に酸化させること
によって、金属元素の高濃度領域に酸化膜を形成し、そ
の酸化膜をエッチングして除去することによって金属元
素の高濃度領域を取り除き、結果として結晶性シリコン
膜中の残留金属元素濃度の低減を行い、上述の問題点を
解決するものである。

【００１２】即ち、絶縁性表面を有する基板上に実質的
な非晶質シリコン膜を形成する工程と、前記工程の前ま
たは後において、結晶化を助長する金属元素を前記非晶
質シリコン膜の一部に選択的に導入する工程と、加熱に
よって前記非晶質シリコン膜を前記金属元素が選択的に
導入された領域の周辺部において、基板表面に対し概略
平行な方向に結晶成長を行わせる工程と、前記工程にお
いて結晶化した結晶性シリコン膜の表面を強制的に酸化
させる工程と、前記結晶性シリコン膜表面の被酸化部分
をエッチングして除去する工程とを少なくとも有し、前
記工程における結晶性シリコン膜を素子形成領域とする
ことを特徴とする。

【００１３】また、本発明は結晶性シリコン膜表面の酸
化を塩化水素ガス雰囲気中での加熱により行うこと、結
晶性シリコン膜表面の酸化を水蒸気雰囲気中または水蒸
気を含む窒素雰囲気中での加熱により行うこと、結晶性
シリコン膜表面の酸化を硝酸、亜硝酸、過マンガン酸、
クロム酸、塩素酸、次亜塩素酸などのオキソ酸の内のい
ずれかを用いて行うこと、結晶性シリコン膜表面の酸化
を硝酸、亜硝酸、過マンガン酸、クロム酸、塩素酸、次
亜塩素酸などのオキソ酸の内のいずれかの塩の溶液を用
いて行うことを特徴とする。

【００１４】さらに本発明は、結晶性シリコン膜表面の
酸化を熱濃硫酸を用いて行うこと、結晶性シリコン膜表
面の酸化を塩素、臭素などのハロゲンガス雰囲気中での
加熱により行うこと、結晶性シリコン膜表面の酸化を硝
酸ガス雰囲気中での６５０℃以下の温度による加熱によ
り行うこと、結晶性シリコン膜表面の酸化を酸素雰囲気
中または酸素混合雰囲気中での６５０℃以下の温度によ
る加熱により行うこと、結晶性シリコン膜表面の酸化を
ＲＦプラズマ、マイクロ波プラズマ、ＥＣＲプラズマな
どのプラズマ雰囲気中での加熱により行うこと、結晶性
シリコン膜表面の酸化を２５気圧程度の高圧のオキシダ
ント雰囲気中での加熱により行うこと、結晶性シリコン
膜表面の酸化を２５気圧程度の高圧の加熱水蒸気雰囲気
中での加熱により行うこと、結晶性シリコン膜表面の酸
化を紫外線照射下のＮ₂０ガス雰囲気中での５００℃以
上の温度による加熱により行うこと、結晶性シリコン膜
中のキャリアの移動する方向と、結晶成長方向とが概略
平行となるように半導体素子を構成すること、結晶性シ
リコン膜中のキャリアの移動する方向と、結晶成長方向
とが概略垂直となるように半導体素子を構成すること、
金属元素としてＮｉ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｐｔの中から選ばれ
た少なくとも一つの材料を用いることを特徴とする。

【００１５】

【作用】以下に強制酸化による結晶性シリコン膜中の金
属元素濃度の低減機構について説明する。上述の従来例
における結晶性シリコン膜中での金属元素は、金属元素
が触媒的な働きをして非晶質シリコン膜の結晶化が進行
し、結晶性シリコン膜の結晶成長端部と、金属濃度の高
い部分が一致して移動して行くことからも明らかなよう
に、金属元素の被注入領域と、シリコン結晶の結晶成長
端付近の非晶質部分及び、各結晶間の結晶粒界付近に濃
度の高い領域が分布していることは明白である。

【００１６】ところで、非晶質シリコンと結晶性シリコ
ンが混在する多結晶シリコン膜において、結晶性シリコ
ンの結晶粒の大きさを電子顕微鏡等で観察する場合、二
クロム酸カリウムと硝酸とフッ酸の混合溶液を用いて処
理を行うと非晶質部分がエッチング除去されて結晶性シ
リコンの結晶粒が観測しやすくなる。混合溶液のうち二
クロム酸カリウムと硝酸は強力な酸化作用をもち、シリ
コン膜を酸化した後、フッ酸成分によってエッチング除
去するもので、非晶質部分と結晶質部分とを比較する
と、非晶質部分の方が酸化されやすいためエッチングレ
ートが速い。このように、非晶質シリコンと結晶性シリ
コンを比較した場合、非晶質シリコンの方が酸化されや
すいことが一般に知られている。

【００１７】上述の二つの事実から従来例による結晶性
シリコン膜においては、その表面を強制的に酸化する工
程により、金属元素濃度の高い結晶成長端部分や結晶粒
界部分での酸化が、結晶質部分に比べて速く進行し、金
属元素を含む酸化膜が形成される。次いでその酸化膜の
エッチング除去を行う工程により、酸化膜が金属元素と
共に取り除かれるため、結果として結晶性シリコン膜中
の金属元素濃度を大幅に低減することがでる。本発明に
よる結晶性シリコン膜を用い、結晶の成長方向に沿って
ソース・ドレイン領域を形成することによって、キャリ
アの移動が粒界の影響を受けない高移動度を有する半導
体素子を得ることができ、結晶成長方向に垂直な方向に
ソース・ドレイン領域を形成することにより、ドレイン
端部での電界集中領域の粒界部分をなくすことでオフ電
流の小さい半導体素子を得ることができる。

【００１８】さらに、本発明を結晶性シリコン基板に対
して適用することにより、結晶性シリコン膜表面に付着
している有機物等の半導体素子作製時に特性劣化の要因
となり得る表面汚染物質を同時に清浄化できることは言
うまでもない。

【００１９】

【実施例】（実施例１）本発明の実施例を薄膜トランジスタの製造
方法を例に図を用いて説明する。図１〜図１４は薄膜ト
ランジスタの製造方法をプロセス順に示した断面図であ
る。

【００２０】図１に示すように、絶縁性表面を有する基
板、例えばガラス基板１０１の表面を洗浄後、ベースコ
ート膜１０２として二酸化シリコン膜をスパッタリング
装置を用いて厚さ２００ｎｍ程度堆積させる。このベー
スコート膜１０２の必要膜厚は基板の表面状態によって
異なり、十分に平坦で、且つナトリウムイオン等の半導
体特性に悪影響を与えるイオンの濃度が十分に低い基板
であれば、省略することも可能であり、逆に表面の状態
が傷や凹凸の激しいものであれば上述の膜厚よりも厚く
堆積させる必要がある。ベースコート膜上に化学的気相
成長法（ＣＶＤ法）やスパッタリング法をもちいて非晶
質状のシリコン膜１０３を１００ｎｍ程度の厚さに堆積
させる。次に図２に示すように、非晶質シリコン膜上に
スパッタリング装置等をもちいて二酸化ケイ素膜等によ
るマスク層１０４を１００ｎｍ以上の厚さに堆積させ、
パターニングにより金属元素添加用開口部１０５を設
け、開口部上方よりニッケル等の金属元素１０６を非晶
質シリコン膜中に導入する。次に図３〜図５に示すよう
に、金属元素１０６を導入後、非晶質シリコン膜上のマ
スク層１０４をエッチングにより取り除き、基板全体を
５５０℃の温度で加熱処理する。これにより、被金属元
素添加領域に形成された金属元素とシリコンによる合金
部分１０７より注入不純物元素が周辺の非晶質シリコン
膜に図３のように拡散し始め、この金属元素がある種の
触媒的な働きをするため、不純物金属元素濃度の高い部
分を先頭にして金属元素高濃度領域１１０から結晶成長
方向１０９へ非晶質シリコン膜の結晶化が基板表面に沿
って図４のように進行して行く。そして結晶性シリコン
領域１１１は図５のように広がり結晶成長端部の金属元
素高濃度領域１１２は図５のように結晶性シリコン領域
１１１の先端にある。

【００２１】次に、非晶質シリコン膜の結晶領域１１１
が半導体素子を作製するのに十分な領域まで進行した
後、図６のようにこの結晶性シリコン膜を島状にパター
ニングする。この状態で図７のように結晶性シリコン膜
１１１の表面を酸化する。このときできた酸化膜１１４
の中に結晶性シリコン膜中に含まれる金属元素が取り込
まれ、金属元素注入領域１１６、結晶性シリコン領域１
１７、結晶成長端部１１８はそれぞれ低濃度化する（図
８）。この後、酸化膜１１４を取り込まれた金属元素ご
とエッチングにより図９のように完全に取り除くことに
より、結晶性シリコン膜中の不純物金属元素濃度が低下
する。

【００２２】その後、ゲート絶縁膜１１９、ゲート電極
１２０をこの順に形成して、ゲート電極１２０をマスク
として結晶性シリコン膜のソース・ドレイン領域１２２
・１２３にドナー又はアクセプタとなる不純物イオン１
２１を注入、活性化する（図１１）。さらにこの後図１
２のように層間絶縁膜１２４を堆積させて、図１３のよ
うにコンタクトホール１２５を開口した後、図１４のよ
うにソース・ドレイン電極１２６・１２７を形成して薄
膜トランジスタが完成する。

【００２３】尚、本実施例では結晶成長方向と、薄膜ト
ランジスタのキャリアの移動方向とを一致させた場合に
ついて図示したが、結晶成長方向と、薄膜トランジスタ
のキャリアの移動方向とを直交させても、結晶性シリコ
ン膜表面の強制酸化及び、酸化膜のエッチング除去効果
に何ら影響を与えない。

【００２４】以下の実施例では本発明における結晶性シ
リコン膜の表面の酸化方法について説明する。

【００２５】（実施例２）上述の実施例１で図１〜図６
のようにして得られた結晶性シリコン膜１１１を形成し
た基板を、加熱設備と石英チューブで構成される熱アニ
ール炉中に保持する。次に熱アニール炉中にＮ₂ガス、
Ｏ₂ガス、Ｈｃｌガスを導入し、６５０℃以下の温度、
好ましくは５５０℃〜６００℃の温度で１〜１２時間加
熱処理して結晶性シリコン膜の表面を酸化して酸化膜１
１４を形成する。

【００２６】（実施例３）上述の実施例１で図１〜図６
のようにして得られた結晶性シリコン膜１１１を、形成
した基板を加熱設備と石英チューブで構成される熱アニ
ール炉中に保持する。次に熱アニール炉中に水蒸気ある
いは水蒸気を含む窒素を導入し、６５０℃以下の温度、
好ましくは５５０℃〜６００℃の温度で１〜１２時間加
熱処理して結晶性シリコン膜の表面を酸化して酸化膜１
１４を形成する。

【００２７】（実施例４）石英水槽に硝酸、亜硝酸、過
マンガン酸、クロム酸、塩素酸、次亜塩素酸などのオキ
ソ酸あるいは硝酸、亜硝酸、過マンガン酸、クロム酸、
塩素酸、次亜塩素酸などのオキソ酸塩水溶液を用意し、
これを常温あるいはヒーターを用いて１５０℃以下の温
度に保つ。次に上述の実施例１で図１〜図６のようにし
て得られた結晶性シリコン膜１１１を形成した基板を上
記オキソ酸あるいはオキソ酸塩水溶液に浸漬して結晶性
シリコン膜の表面を酸化して酸化膜１１４を形成する。

【００２８】（実施例５）石英水槽に濃硫酸を用意し、
これを常温あるいはヒーターを用いて１５０℃以下の温
度、好ましくは１３０℃前後の温度に保つ。次に上述の
実施例１で図１〜図６のようにして得られた結晶性シリ
コン膜を形成した基板を濃硫酸に浸漬して結晶性シリコ
ン膜１１１の表面を酸化して酸化膜１１４を形成する。

【００２９】（実施例６）上述の実施例１で図１〜図６
のようにして得られた結晶性シリコン膜を形成した基板
を真空排気設備を備え、加熱設備と石英チューブで構成
される熱アニール炉中に保持する。次に塩素、臭素など
のハロゲンガスを熱アニール炉中に導入し、６００℃以
下の温度で１〜１２時間加熱処理して結晶性シリコン膜
１１１の表面を酸化して酸化膜１１４を形成する。ハロ
ゲンガスの代わりに熱アニール炉中に硝酸ガスを導入し
た場合は、６００℃以下の温度、好ましくは３００〜３
５０℃の温度で１〜１２時間加熱処理して結晶性シリコ
ン膜１１１の表面を酸化して酸化膜１１４を形成する。

【００３０】（実施例７）上述の実施例１で図１〜図６
のようにして得られた結晶性シリコン膜を形成した基板
を加熱設備と石英チューブで構成される熱アニール炉中
に保持する。次に酸素あるいは酸素を混合したガスを熱
アニール炉中に導入し、６５０℃以下の温度、好ましく
は５５０〜６００℃の温度で１〜１２時間加熱処理して
結晶性シリコン膜１１１の表面を酸化して酸化膜１１４
を形成する。

【００３１】（実施例８）上述の実施例１で図１〜図６
の工程により得られた結晶性シリコン膜を形成した基板
を平行平板型プラズマＣＶＤ装置またはＥＣＲＣＶＤ装
置あるいはマイクロ波プラズマＣＶＤ装置のチャンバー
内に保持する。次にチャンバー内の圧力を１３３パスカ
ル程度に保ち、３００〜３５０℃の温度で５分〜１時間
酸素プラズマに基板を晒して結晶性シリコン膜１１１の
表面を酸化して酸化膜１１４を形成する。

【００３２】（実施例９）上述の実施例１で図１〜図６
のようにして得られた結晶性シリコン膜を形成した基板
を高圧容器内の炉中に保持する。次に炉中に２５気圧程
度の高圧オキシダントあるいは２５気圧程度の高圧加熱
水蒸気を導入し、６５０℃以下の温度、好ましくは５５
０〜６００℃の温度で１〜１２時間加熱処理して結晶性
シリコン膜１１１の表面を酸化して酸化膜１１４を形成
する。

【００３３】（実施例１０）上述の実施例１で図１〜図
６のようにして得られた結晶性シリコン膜を形成した基
板を真空排気設備を備え、加熱設備と石英チューブで構
成されるた熱アニール炉中に保持する。次に熱アニール
炉中にＮ₂Ｏガス導入し、常圧で５００〜６５０℃の温
度、好ましくは６００℃に保ち、５分〜１時間、好まし
くは３０分程度紫外線ランプにより紫外線を基板に照射
して結晶性シリコン膜１１１の表面を酸化して酸化膜１
１４を形成する。

【００３４】本発明は上述の実施例に限定されるもので
はなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能
である。本発明による半導体装置の応用としては、液晶
表示用のアクティブマトリクス型基板以外に、例えば、
密着型イメージセンサ、ドライバ内蔵型サーマルヘッ
ド、有機系ＥＬ等を発光素子としたドライバ内蔵型の光
書き込み素子や表示素子、三次元ＩＣ等が考えられる。
本発明を用いることで、これらの素子の高速化、高解像
度化等の高性能化が実現される。さらに本発明は、上述
の実施例で説明した薄膜トランジスタをはじめとして幅
広く半導体プロセス全般に応用することができる。

【００３５】

【発明の効果】結晶化を助長する金属元素を非晶質シリ
コン膜に導入して基板と平行に結晶成長させた結晶性シ
リコン膜を利用して半導体素子を作製する半導体装置の
製造方法において、結晶性シリコン膜の表面を強制的に
酸化し、その酸化膜をエッチングして除去することによ
り、結晶性シリコン膜中の金属元素濃度の低減および結
晶性シリコン膜表面の汚染物質除去が同時に行え、高品
質な結晶性シリコン膜を得ることができる。そして、こ
の結晶性シリコン膜を用いて半導体素子を作製すること
により、基板全面にわたって高性能で安定した特性の半
導体素子を有する半導体装置が実現可能となる。その
際、結晶成長方向とキャリアの移動する方向とが平行と
なるように半導体素子を構成することにより、キャリア
の移動が結晶粒界の影響を受けない高移動度を有する半
導体装置を得ることができ、結晶成長方向とキャリアの
移動する方向とが垂直となるように半導体素子を構成す
ることにより、電界集中領域の粒界部分をなくすことが
でき、オフ電流の小さい半導体装置を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における半導体素子の第１工程
説明図である。

【図２】本発明の実施例における半導体素子の第２工程
説明図である。

【図３】本発明の実施例における半導体素子の第３工程
説明図である。

【図４】本発明の実施例における半導体素子の第４工程
説明図である。

【図５】本発明の実施例における半導体素子の第５工程
説明図である。

【図６】本発明の実施例における半導体素子の第６工程
説明図である。

【図７】本発明の実施例における半導体素子の第７工程
説明図である。

【図８】本発明の実施例における半導体素子の第８工程
説明図である。

【図９】本発明の実施例における半導体素子の第９工程
説明図である。

【図１０】本発明の実施例における半導体素子の第１０
工程説明図である。

【図１１】本発明の実施例における半導体素子の第１１
工程説明図である。

【図１２】本発明の実施例における半導体素子の第１２
工程説明図である。

【図１３】本発明の実施例における半導体素子の第１３
工程説明図である。

【図１４】本発明の実施例における半導体素子の第１４
工程説明図である。

【図１５】従来の薄膜トランジスタを基板上面から見た
場合の平面図である。

【図１６】従来の他の薄膜トランジスタを基板上面から
見た場合の平面図である。

【符号の説明】

１０１ガラス基板１０２ベースコート膜１０３非晶質シリコン膜１０４マスク層１０５金属元素添加用開口部１０６金属元素１０７金属−シリコン合金領域１０８，１１５金属元素の拡散１０９結晶成長方向１１０金属元素高濃度領域１１１結晶性シリコン領域１１２結晶成長端部の金属元素高濃度領域１１３酸化前の結晶性シリコン膜表面１１４酸化膜１１６低濃度化した金属元素注入領域１１７低濃度化した結晶性シリコン領域１１８低濃度化した結晶成長端部１１９ゲート絶縁膜１２０ゲート電極１２１不純物イオン１２２，１２３ソース・ドレイン領域１２４層間絶縁膜１２５コンタクトホール１２６，１２７ソース・ドレイン電極２００金属元素添加用窓２０１金属元素添加領域２０２結晶成長方向２０３結晶成長部分２０４ソース領域２０５チャネル領域２０６ドレイン領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＨ０１Ｌ 21/336 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６２７Ｇ 29/786 (72)発明者森田達夫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 (56)参考文献特開平７−183538（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性表面を有する基板上に実質的な非
晶質シリコン膜を形成する工程と、結晶化を助長する金属元素を前記非晶質シリコン膜の一
部に選択的に導入する工程と、加熱によって、前記非晶質シリコン膜を前記金属元素が
選択的に導入された領域の周辺部において基板表面に対
し概略平行な方向に結晶成長を行わせて結晶性シリコン
膜を形成する工程と、前記結晶性シリコン膜の表面を少なくとも塩化水素ガス
を含む雰囲気中での加熱により強制的に酸化させる工程
と、前記結晶性シリコン膜表面の被酸化部分をエッチングし
て除去する工程と、を有し、前記工程における残存する結晶性シリコン膜を半導体素
子形成領域とすることを特徴とする半導体装置の製造方
法。
【請求項２】絶縁性表面を有する基板上に実質的な非
晶質シリコン膜を形成する工程と、結晶化を助長する金属元素を前記非晶質シリコン膜の一
部に選択的に導入する工程と、加熱によって、前記非晶質シリコン膜を前記金属元素が
選択的に導入された領域の周辺部において基板表面に対
し概略平行な方向に結晶成長を行わせて結晶性シリコン
膜を形成する工程と、前記結晶性シリコン膜の表面を少なくともハロゲンガス
を含む雰囲気中での加熱により強制的に酸化させる工程
と、前記結晶性シリコン膜表面の被酸化部分をエッチングし
て除去する工程と、を有し、前記工程における残存する結晶性シリコン膜を半導体素
子形成領域とすることを特徴とする半導体装置の製造方
法。
【請求項３】前記結晶性シリコン膜中のキャリアの移
動する方向と結晶成長方向とが概略平行となるように半
導体素子を構成することを特徴とする請求項１または２
に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】絶縁性表面を有する基板上に実質的な非
晶質シリコン膜を形成する工程と、結晶化を助長する金属元素を前記非晶質シリコン膜の一
部に選択的に導入する工程と、加熱によって、前記非晶質シリコン膜を前記金属元素が
選択的に導入された領域の周辺部において基板表面に対
し概略平行な方向に結晶成長を行わせて結晶性シリコン
膜を形成する工程と、前記結晶性シリコン膜の表面を強制的に酸化させる工程
と、前記結晶性シリコン膜表面の被酸化部分をエッチングし
て除去する工程と、を有し、前記工程における残存する結晶性シリコン膜を半導体素
子形成領域とし、前記結晶性シリコン膜中のキャリアの
移動する方向と結晶成長方向とが概略垂直となるように
半導体素子を構成することを特徴とする半導体装置の製
造方法。
【請求項５】前記金属元素として、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐ
ｄ、Ｐｔの中から選ばれた少なくとも一つの材料を用い
ることを特徴とする請求項１乃至４に記載の半導体装置
の製造方法。