JP3197431B2

JP3197431B2 - 半導体装置作製方法、半導体装置、電気光学装置の作製方法、電気光学装置および液晶表示装置

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Publication number: JP3197431B2
Application number: JP13798994A
Authority: JP
Inventors: 直明山口; 聡寺本
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1994-05-26
Filing date: 1994-05-26
Publication date: 2001-08-13
Anticipated expiration: 2016-08-13
Also published as: JPH07321033A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本明細書で開示する発明は、半導
体装置、特に薄膜トランジスタの作製方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より公知である薄膜トランジスタの
作製方法を図２に示す。まず、適当な下地膜（例えば酸
化珪素膜）が形成されたガラス基板２０１上に活性層２
０２を形成する。この活性層２０２は、結晶化された珪
素より構成される。活性層２０２の形成は、まず非晶質
珪素膜をプラズマＣＶＤ法や減圧熱ＣＶＤ法で形成し、
その後に加熱やレーザー光の照射によって結晶化させる
ことによって行われる。こうして、まず図２（Ａ）に示
す状態を得る。

【０００３】次に、ゲイト絶縁膜となる酸化珪素膜２０
３を形成する。（図２（Ｂ））

【０００４】そして、ゲイト電極２０４を形成する。ゲ
イト電極２０４は、金属やヘビードープされた珪素半導
体によって形成される。次に、不純物イオンのドーピン
グをイオン注入法やプラズマドーピング法で行うことに
より、ソース領域２０５、チャンネル形成領域２０６、
ドレイン領域２０７を自己整合的に形成する。（図２
（Ｃ））

【０００５】この状態において、不純物イオンのドーピ
ングが行われたソース領域２０５とドレイン領域２０７
とは、イオンの衝撃によって非晶質化している。そし
て、チャネル形成領域２０６は、イオンの衝撃が及ばな
いので、結晶性を有している。

【０００６】そして、不純物イオンのドーピング時にお
ける損傷のアニールと不純物イオンの活性化のためにレ
ーザー光の照射をゲイト電極２０４側からソース領域２
０５とドレイン領域２０７とに行う。（図２（Ｃ））

【０００７】この際、ゲイト電極２０４がマスクとなる
ので、レーザー光は結晶性を有しているチャネル形成領
域２０６には行われない。

【０００８】さらに層間絶縁膜２０８を形成し、孔開け
工程を経てソース電極２０９とドレイン電極２１０とを
適当な金属で形成することにより薄膜トランジスタを完
成する。（図２（Ｄ））

【０００９】以上示したような工程で作製された薄膜ト
ランジスタは、活性層（ソース、ドレイン、チャネル形
成領域が形成されている層）が結晶性を有しているの
で、高い電気的特性を期待することができる。

【００１０】しかしながら、現実に上記作製工程で形成
される薄膜トランジスタは、（１）劣化が大きい。（２）ＯＦＦ電流（漏れ電流）が大きい。といった問題がある。

【００１１】まず（１）の問題は、どのような応用を考
えた場合であっても大きな問題であり、解決されなけれ
ばならない問題である。

【００１２】また（２）の問題は、薄膜トランジスタを
アクティブマトリクス型の液晶表示装置に利用する際に
大きな問題となる。アクティブマトリクス型の液晶表示
装置においては、マトリクス状に配置された画素の一つ
一つに薄膜トタンジスタが配置される。そして、画素電
極のスイッチングがこの画素に配置された薄膜トランジ
スタで行われる。この際、画素電極に流れ込んだ電荷を
保持させるために、薄膜トランジスタのＯＦＦ電流が極
力小さいことが要求される。従って、ＯＦＦ電流の大き
い薄膜トランジスタは、アクティブマトリクス型の液晶
表示装置の画素部分のスイッチングに利用することがで
きない。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような問題は、
以下のような原因で生じるものと考えられる。即ち、図
２（Ｃ）に示すような方法でレーザー光の照射によるア
ニールを行うと、ソース領域２０５とドレイン領域２０
７とは再結晶化される。一方、チャネル形成領域２０６
はすでに結晶化されているので、ソース／ドレイン領域
の結晶化は、概略チャネル形成領域との界面までという
ことになる。この場合、ソース／ドレイン領域とチャネ
ル形成領域との界面およびその近傍では、格子の不整合
が生じたり、粒界が形成されたり、不純物の変析が生じ
たり、多数の不対結合手が生じたりし、多くの準位が生
成されることになる。

【００１４】これらの準位は不安定なものであり、薄膜
トランジタの動作を不安定なものとする原因となる。即
ち、薄膜トランジスタの劣化の原因となる。一方、これ
ら多くの準位が存在すると、薄膜トランジスタがＯＦＦ
の状態において、これら準位を介してキャリアが移動し
てしまうので、ＯＦＦ電流が増加してしまうという原因
となる。

【００１５】以上のように考察すると、ソース／ドレイ
ン領域とチャネル形成領域との界面およびその近傍に形
成される準位を極力少なくすることで、薄膜トランジス
タの動作の不安定性や大きなＯＦＦ電流を抑制できるこ
とになる。

【００１６】そこで、本明細書で開示する発明は、薄膜
トランジスタのソース／ドレイン領域とチャネル形成領
域との界面およびその近傍に形成される準位を減少さ
せ、安定した動作と低いＯＦＦ電流を有する薄膜トラン
ジスタを得ることを課題とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本明細書で開示する主要
な発明の一つは、絶縁表面を有する透光性の基板上に形
成された半導体層に対して、前記基板を透過してレーザ
ー光または強光を照射する工程を有し、前記半導体層
は、結晶性を有する領域と非晶質の領域とを有し、前記
レーザー光または強光の照射により、前記結晶性を有す
る領域から前記非晶質の領域へと結晶成長を行わすこと
を特徴とする。

【００１８】上記構成において、絶縁表面を有する基板
としては、石英基板、ガラス基板、これらの基板の表面
に絶縁膜を形成した基板を挙げることができる。透光性
を有するというのは、少なくとも可視光を透過する性質
を有するという意味である。

【００１９】上記構成は、半導体層中の結晶性を有する
領域を核として、当該半導体中に存在する非晶質な領域
を結晶化させることを特徴とする。

【００２０】上記構成において、半導体層中に半導体層
の結晶化を助長する触媒元素を含ませることは極めて有
効である。半導体として珪素半導体を選択した場合、非
晶質珪素半導体の結晶化を助長する触媒元素としては、
８族元素、銅、亜鉛、３族元素、５族元素がある。例え
ば、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｓ
ｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂより選ばれた少なくとも一種類の
元素を用いることができる。これらの中で、特に効果の
ある元素としては、ニッケルを挙げることができる。

【００２１】触媒元素の導入方法としては、触媒元素の
層または触媒元素を含む層をスパッタ法やＣＶＤ法で非
晶質珪素半導体の上面または下面に接して設ける方法、
溶液に触媒元素を含ませ、この溶液を非晶質珪素半導体
の下地膜表面または非晶質珪素半導体表面に塗布する方
法、触媒元素のイオンを非晶質珪素半導体中にイオン注
入する方法を挙げることができる。

【００２２】半導体層として珪素半導体層を用い、触媒
元素としてニッケルを用いた場合、珪素半導体層中にお
けるニッケル濃度は、１×１０¹⁵／ｃｍ³ 以上であるこ
とが好ましい。これは、ニッケル元素の濃度が１×１０
¹⁵／ｃｍ³ 以上であった方がその結晶化の助長効果が顕
著であるからである。またその上限は、１×１０²⁰／ｃ
ｍ³ 程度である。これは、それ以上の濃度にニッケル元
素が添加されると、珪素がニッケルシリサイドとなり、
半導体としての特性が失われてしまうからである。

【００２３】上記の構成の具体的な例として薄膜トラン
ジスタの作製工程の場合を挙げることができる。即ち、
半導体層は薄膜トランジスタの活性層に相当し、結晶性
を有する領域は少なくともチャネル形成領域に相当し、
非晶質の領域は少なくともソース領域およびドレイン領
域に相当する場合を挙げることができる。

【００２４】この場合、レーザー光の照射を行うことに
よって、結晶性を有しているチャネル形成領域を結晶核
として、非晶質領域であるソース領域およびドレイン領
域を結晶化させることができる。

【００２５】薄膜トランジスタの作製工程において、ゲ
イト電極をマスクとして不純物イオンの注入をソース／
ドレイン領域に行った場合、不純物イオンが注入された
領域は加速されたイオンの衝撃によって非晶質化する。
一方、チャネル形成領域となるゲイト電極下には、不純
物イオンは注入されず、この領域は結晶性を有して残存
する。

【００２６】ここで、結晶性を有して残存した領域から
不純物イオンの注入によって非晶質化した領域へと結晶
成長を行わすためには、半導体層全体に対してエネルギ
ーを与える必要がある。そこで、透光性を有する基板の
裏面側からレーザー光または強光を照射することによっ
て、半導体層全体にエネルギーを与えることができる。
このレーザー光または強光の照射において、結晶化を助
長する触媒元素が導入されている場合には、結晶性を有
する領域から非晶質の領域へと結晶成長を顕著に行うこ
とができる。

【００２７】他の発明の構成は、絶縁表面を有する透光
性の基板上に結晶化を助長する触媒元素の作用により結
晶化された半導体層を形成する工程と、前記半導体層に
選択的に一導電型を付与する不純物を添加するとともに
前記不純物が添加された領域を非晶質化する工程と、基
板側からレーザー光または強光を照射することにより、
前記不純物が添加され無かった領域を核として前記不純
物が添加された領域を結晶化する工程と、を有すること
を特徴とする。

【００２８】上記構成において、触媒元素の作用により
結晶化を行うとは重要である。触媒元素を用いた結晶性
を有する半導体層とすることで、後の工程で非晶質化さ
れた半導体層をレーザー光の照射によって結晶化させる
際に、残存した結晶性を有する領域を結晶核として、結
晶成長を行うことができる。

【００２９】他の発明の構成は、結晶性を有する半導体
層で構成された活性層を有する薄膜トランジスタの作製
方法であって、絶縁表面を有する透光性の基板上に結晶
化を助長する触媒元素の作用により結晶性を有せしめた
半導体層を形成する工程と、前記半導体層中のソースお
よびドレイン領域を構成する領域に対して選択的に一導
電型を付与する不純物のイオンを打ち込み当該ソースお
よびドレイン領域を非晶質化し、かつ前記イオンが打ち
込まれなかった領域を少なくもチャネル形成領域として
残存させる工程と、基板側からレーザー光または強光を
照射することにより、前記非晶質化されたソースおよび
ドレイン領域を前記チャネル形成領域を結晶核として結
晶化させることを特徴とする。

【００３０】また、本明細書で開示する発明を用いた薄
膜トランジスタを電気光学装置、特に液晶表示装置の周
辺回路および／または画素部分に用いることは有用であ
る。

【００３１】

【作用】結晶化を助長する触媒元素の作用によって結晶
化した半導体層に対して、選択的に不純物イオンの注入
を行い、しかる後に半導体層全体に対して、レーザー光
または強光を照射することにより、前記不純物イオンの
注入によって非晶質化された領域を、前記不銃物イオン
の注入が行われず、結晶性を残している領域を核として
結晶成長させることができる。

【００３２】この場合、後者の結晶性を残している領域
から前者の非晶質化している領域に向かって結晶成長が
進む。そして、両者の間において、結晶構造の格子不整
合や粒界が生じてしまうことを極力防ぐことができ、最
終的に結晶性が有せしめられた領域内における準位の存
在を少なくすることができる。また、特定の領域に集中
的に準位が形成されることを防ぐことができる。

【００３３】例えば、図１に示すように、ガラス基板１
０１上に形成された半導体層トランジスタの活性層１０
２にゲイト電極１０４をマスクとして、ソース領域１０
６、ドレイン領域１１０に対して一導電型を付与する不
純物イオンを注入した場合、不純物イオンが注入された
領域１０６と１１０とは非晶質化される。

【００３４】ここで、ガラス基板１０１の裏面側から図
１（Ｃ）に示すようにレーザー光を照射することによ
り、活性層１０２の全体に対してレーザー光を照射する
ことができ、結晶性を有する領域である１０７〜１０９
の領域を結晶核として、非晶質化された領域１０６と１
１０とを結晶化することができる。

【００３５】この場合、非晶質化された領域１０６は、
隣合った結晶性を有する領域１０７から進行する結晶化
によって結晶性が与えられる。また非晶質化された領域
１１０は、隣合った結晶性を有する領域１０８から進行
する結晶化によって結晶性が与えられる。特にこの一方
の領域（例えば１０７の領域）から他方の領域（例えば
１０６の領域）へと進行する結晶成長は、非晶質化され
た他方の領域に添加されている一導電型を付与する不純
物の作用で大きく助長される。

【００３６】結晶成長は、領域１０７から領域１０６へ
と、また領域１０９から領域１１０へと進行するので、
領域１０７と領域１０６との間、さらには領域１０９と
領域１１０との間において、格子の不整合や結晶粒界の
生成されることを極力防ぐことができる。従って、領域
１０７と領域１０６との間、さらには領域１０９と領域
１１０との界面およびその近傍において、不要な準位が
形成されることを防ぐことができる。この結果、チャネ
ル形成領域とソース／ドレイン領域との間に存在する準
位の数を少なくすることができ、この準位の存在に起因
する薄膜トランジスタの劣化やＯＦＦ電流を抑えること
ができる。

【００３７】

【実施例】

〔実施例１〕本実施例は、アクティブマトリクス型の液
晶表示装置の画素部分に配置される薄膜トランジスタの
例を示す。図１に本実施例の作製工程を示す。本実施例
では、基板１０１として下地膜である酸化珪素膜（図示
せず）が２０００Åの厚さにスパッタ法によって形成さ
れたガラス基板（例えばコーニング７０５９ガラス基
板）を用いる。まず上記ガラス基板１０１上に非晶質珪
素膜をプラズマＣＶＤ法または減圧熱ＣＶＤ法によって
１０００Åの厚さに成膜する。そして、結晶化を助長す
る触媒金属であるニッケルを含ませた溶液（酢酸ニッケ
ル塩）を非晶質珪素膜の表面に塗布し、非晶質珪素膜の
表面にニッケル元素が接して設けられた状況とする。

【００３８】ここでは触媒元素としてニッケルを用いる
が、白金やパラジウムその他８族の金属元素を結晶化を
助長する触媒元素として用いることができる。また、触
媒元素の導入方法も蒸着やイオン注入法、さらにはＣＶ
Ｄ法やプラズマ処理やスパッタ法によるものでもよい。

【００３９】次に５８０℃、４時間程度の加熱処理を施
すことにより、非晶質珪素膜を結晶化させる。この際、
結晶化を助長する触媒元素であるニッケルが膜中に拡散
し、結晶化を助長する。ニッケルを用いずに加熱処理を
行う場合には、６００℃以上の温度で２４時間程度の加
熱処理が必要とされる。また、加熱処理を施した膜に対
して更にレーザー光または強光を照射することにより、
その結晶化を高めることは有用である。

【００４０】次に薄膜トランジスタの活性層の大きさに
パターニングを行い、活性層１０２を形成する。さらに
ゲイト絶縁膜となる酸化珪素膜１０３を１００Åの厚さ
にスパッタ法またはプラズマＣＶＤ法で形成する。

【００４１】さらにゲイト電極を構成するアルミニウム
を主成分とする膜を５０００Åの厚さに蒸着法で成膜す
る。そして、パターニングを施すことにより、ゲイト電
極１０４を形成する。次に電解溶液中でゲイト電極１０
４を陽極として陽極酸化を行うことにより、酸化物層１
０５を２０００Å程度の厚さに形成する。この酸化物層
１０５の厚さが後にオフセットゲイト領域を形成するた
めに機能する。こうして図１（Ａ）に示す状態を得る。

【００４２】次にゲイト電極１０４と酸化物層１０５と
をマスクとして不純物イオンのドーピングを行う。この
工程は、イオン注入法またはプラズマドーピング法によ
って行う。ここでドーピングされる不純物イオンは、Ｎ
チャネル型の薄膜トランジスタを形成するのであればＰ
（リン）やＡｓ（砒素）やＳｂ（アンチモン）を用いれ
ば良い、またＰチャネル型の薄膜トランジスタを形成す
るのであれば、Ｂ（ボロン）を用いれば良い。

【００４３】こうして、ソース領域１０６とドレイン領
域１１０とに不純物イオンが注入される。そして、酸化
物層１０５の厚さの分で形成されたオフセットゲイト領
域１０７と１０９、チャンネル形成領域１０８が自己整
合的に形成される。この状態において、オフセットゲイ
ト領域１０７、１０９、さらにはチャネル形成領域１０
８は結晶性を有している。それに対してソース領域１０
６とドレイン領域１１０とは、加速されたイオンの衝撃
によって非晶質化されている。

【００４４】ここで図１（Ｃ）に示すように基板裏面側
からレーザー光の照射を行い、アニールを行う。この
際、ガラス基板１０１を透過する波長のレーザー光を用
いる必要がある。ガラス基板１０１としてコーニング７
０５９を用いた場合、レーザー光としては、ＸｅＣｌエ
キシマレーザー（波長３０８ｎｍ）を用いることができ
る。実験によれば、コーニング７０５９ガラス基板を用
いた場合、３００ｎｍ以上の波長を有するレーザー光を
用いる必要があることが判明している。

【００４５】勿論、基板として石英基板を用いた場合に
は、さらに短波長のレーザー光を用いることができる。

【００４６】また、レーザーではなく赤外光等の強光を
用いるのでもよい。特に赤外光は、ガラス基板には吸収
されにくく、珪素には吸収され易いので、珪素にみを選
択的に加熱アニールを行うことができる。

【００４７】図１（Ｃ）に示すように、ガラス基板１０
１を介してレーザー光を照射することで、活性層１０２
の全体に光が照射されることになる。この際、レーザー
光の照射によって、結晶性を有するチャネル形成領域１
０８とオフセットゲイト領域１０７と１０９とを結晶核
として、非晶質化したソース領域１０６とドレイン領域
１１０とが、結晶化される。即ち、チャネル形成領域１
０８およびオフセットゲイト領域１０７と１０９とから
ソース領域１０６とドレイン領域１１０とに向かって結
晶化が進行することになる。

【００４８】即ち、チャネル形成領域とオフセットゲイ
ト領域からソースまたはドレイン領域に向かって、結晶
化が連続して進行することになり、その間において格子
不整合等が生じることがない。よって、チャネル形成領
域とソースまたはドレイン領域との間において、多くの
準位が形成されることがない構成とすることができる。

【００４９】また上記工程において、ソース／ドレイン
領域に存在する不純物は活性化される。上記レーザーア
ニール工程の終了後、層間絶縁膜として酸化珪素膜等の
絶縁膜１１１を成膜する。さらに画素電極となるＩＴＯ
電極１１２を成膜する。そして孔開け工程の後、ソース
電極１１３とドレイン電極１１４とをアルミニウムまた
はその他適当な金属によって形成する。最後に３５０℃
の水素雰囲気中において１時間の加熱処理を行うことに
よって、アクティブマトリクス型の液晶表示装置の画素
部分に配置される薄膜トランジスタが完成する。

【００５０】本実施例では、アクティブマトリクス型の
液晶表示装置に利用される薄膜トランジスタの例を示し
たが、本明細書で開示する構成を利用した薄膜トランジ
スタは、各種薄膜集積回路に利用することができる。

【００５１】〔実施例２〕本実施例は、Ｎチャネル型の
ＴＦＴとＰチャネル型のＴＦＴとが相補型に構成された
Ｃ／ＴＦＴの例を示す。本実施例に示すＣ／ＴＦＴは、
液晶表示装置の周辺駆動回路等に利用することができ
る。

【００５２】図３に本実施例の作製工程を示す。まず、
下地膜（図示せず）として酸化珪素膜または窒化珪素膜
が形成されたガラス基板（例えばコーニング７０５９ガ
ラス基板）３０１を用意する。そしてガラス基板３０１
上に非晶質珪素膜をプラズマＣＶＤ法または減圧熱ＣＶ
Ｄ法で１０００Åの厚さに形成する。そして、非晶質珪
素膜上にスパッタ法によってニッケル元素を含む薄膜を
形成する。この薄膜の膜厚は数十Å程度である。こうし
て、非晶質珪素膜を結晶化させる際にその結晶化を助長
する触媒元素を非晶質珪素膜に導入する。さらに５５０
℃、８時間の加熱処理を施すことにより、この非晶質珪
素膜を結晶化させる。そして、図３（Ａ）に示すような
２つの活性層３０２と３０３とパターニングによって形
成する。この活性層３０２と３０３とは、Ｎチャネル型
の薄膜トランジスタとＰチャネル型の薄膜トランジスタ
とを後に構成する活性層となる。（図３（Ａ））

【００５３】そして、珪素を主成分とする材料でゲイト
電極３０５と３０６とで形成する。次に図３（Ｂ）に示
すように一方の活性層３０３の領域をレジストのマスク
３０７で覆い、一導電型を付与する不純物のイオンを注
入する。ここでは、Ｎ型を付与する不純物であるリンの
イオン注入を行う。こうして、３０８と３１０で示され
る領域にリンのイオンが注入される。またこの際、３０
８と３１０で示される領域は、イオンの衝撃によって非
晶質化される。次にレジストマスク３０７を取り除き、
今度は他方の活性層３０２の領域をレジストマスクで覆
い、ボロンのイオン注入を行う。

【００５４】こうして、Ｎチャネル型の薄膜トランジス
タのソース領域３０８とドレイン領域３１０、Ｐチャネ
ル型の薄膜トランジスタのソース領域３１３とドレイン
領域３１１、が自己整合的に形成される。この状態にお
いて、３０８、３１０、３１１、３１３で示される不純
物イオンが注入された領域は非晶質化されている。

【００５５】そして、基板３０１の裏面側からＸｅＣｌ
エキシマレーザー光（波長三百八ｎｍ）を照射しアニー
ルを行う。ここでは、レーザー光の照射と同時に赤外光
を照射し、試料を３００℃程度に加熱した。またレーザ
ー光のパルス幅を１μｓｅｃ程度として、結晶化が進行
しやすいようにした。

【００５６】上記工程において、先の不純物イオンの注
入工程において非晶質化された３０８、３１０、３１
１、３１３で示される領域が、結晶性を有している３０
９、３１２で示される領域を結晶核として結晶成長す
る。

【００５７】この結晶成長は、例えばチャネル形成領域
３０９から、ソース及びドレイン領域である３０８と３
１０へと進行する。従って、３０２で示される活性層の
全体が結晶化した状態において、チャネル形成領域３０
９とソース領域３０８、及びチャネル形成領域３０９と
ドレイン領域３１０との界面およびその近傍において、
結晶格子の整理合等が集中的に存在しない準位の少ない
状態を実現することができる。従って、不要な準位に起
因する薄膜トランジスタの特性の劣化やＯＦＦ電流を抑
制することができる。

【００５８】上記基板３０１側からのレーザー光の照射
によるアニールの終了後に、層間絶縁膜として酸化珪素
膜３１４を成膜する。さらに孔開け工程を経てソース電
極３１５と３１７、供給のドレイン電極３１７を形成す
る。最後に水素雰囲気中において、３００℃、１時間の
加熱処理を施すことにより、Ｎチャネル型の薄膜トラン
ジスタとＰチャネル型の薄膜トランジスタとで、相補型
に構成された回路が完成する。

【００５９】〔実施例３〕本実施例は、図１に示す作製
工程において、ソース／ドレイン領域へのイオン注入工
程の後に行われるガラス基板裏面側からのレーザー光の
照射を図１の（Ｄ）に示す工程において行うことを特徴
とする。即ち、層間絶縁膜１１１の形成、穴空け工程、
ソース電極／ドレイン電極／ゲイト電極（図示せず）の
形成、を少なくとも行った後にガラス基板１０１を通し
てレーザー光を照射し、先の不純物のイオン注入におい
て非晶質化されたソース／ドレイン領域をアニールする
ものである。

【００６０】

【発明の効果】透光性を有する基板上に形成された結晶
性を有する半導体層に対して、選択的に不純物イオンを
注入し、しかる後に半導体層全体にレーザー光または強
光を照射することにより、残存した結晶性を有する領域
を核として非晶質化した領域を結晶化させることによっ
て、最終的に結晶化された半導体層の中で準位が特定の
領域に集中したりすることのない構成を得ることができ
る。

【００６１】例えば、薄膜トランジスタのソース領域と
チャネル形成領域との界面およびその近傍、さらにはド
レイン領域とチャネル形成領域との界面およびその近
傍、において準位が集中的に存在することのない構成を
実現できる。そして、劣化が少なく、ＯＦＦ電流の小さ
い薄膜トランジスタを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の薄膜トランジスタの作製工程を示
す。

【図２】従来に薄膜トランジスタの作製工程を示す。

【図３】実施例の薄膜トランジスタの作製工程を示
す。

【符号の説明】

１０１・・・・・・・・ガラス基板１０２・・・・・・・・活性層１０３・・・・・・・・ゲイト絶縁膜１０４・・・・・・・・ゲイト電極１０５・・・・・・・・酸化物層１０６・・・・・・・・ソース領域１０７・・・・・・・・オフセットゲイト領域１０８・・・・・・・・チャネル形成領域１０９・・・・・・・・オフセットゲイト領域１１０・・・・・・・・ドレイン領域１１１・・・・・・・・層間絶縁膜１１２・・・・・・・・ＩＴＯ電極（画素電極）１１３・・・・・・・・ソース電極１１４・・・・・・・・ドレイン電極２０１・・・・・・・・ガラス基板２０２・・・・・・・・活性層２０３・・・・・・・・ゲイト絶縁膜２０４・・・・・・・・ゲイト電極２０５・・・・・・・・ソース領域２０６・・・・・・・・チャネル形成領域２０７・・・・・・・・ドレイン領域２０８・・・・・・・・層間絶縁膜２０９・・・・・・・・ソース電極２１０・・・・・・・・ドレイン電極３０１・・・・・・・・ガラス基板３０２・・・・・・・・活性層３０３・・・・・・・・活性層３０５・・・・・・・・ゲイト電極３０６・・・・・・・・ゲイト電極３０７・・・・・・・・レジストマクス３０８・・・・・・・・ソース領域３０９・・・・・・・・チャネル形成領域３１０・・・・・・・・ドレイン領域３１１・・・・・・・・ドレイン領域３１２・・・・・・・・チャネル形成領域３１３・・・・・・・・ドレイン領域３１４・・・・・・・・層間絶縁膜３１５・・・・・・・・ソース電極３１７・・・・・・・・ソース電極３１６・・・・・・・・ドレイン電極

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁表面を有する透光性の基板上に形成さ
れた結晶性を有する領域と非晶質の領域とを有する半導
体層に対して、前記基板を透過してレーザー光または強
光を前記半導体層に照射し、前記レーザー光または強光の照射により、前記半導体層
の前記結晶性を有する領域から前記非晶質の領域へ結晶
成長させる半導体装置作製方法であって、前記半導体層中には、結晶化を助長する触媒元素が含ま
れていることを特徴とする半導体装置作製方法。
【請求項２】絶縁表面を有する透光性の基板上に形成さ
れた結晶性を有する領域と非晶質の領域とを有する半導
体層に対して、前記基板を透過してレーザー光または強
光を前記半導体層に照射し、前記レーザー光または強光の照射により、前記半導体層
の前記結晶性を有する領域から前記非晶質の領域へ結晶
成長させる半導体装置作製方法であって、前記半導体層は珪素半導体層であり、該半導体層には、
結晶化を助長する触媒元素としてニッケルが１×１０ ¹⁵
／ｃｍ ³ 以上含まれていることを特徴とする半導体装置
作製方法。
【請求項３】絶縁表面を有する透光性の基板上に形成さ
れた結晶性を有する領域と非晶質の領域とを有する半導
体層に対して、前記基板を透過してレーザー光または強
光を前記半導体層に照射し、前記レーザー光または強光の照射により、前記半導体層
の前記結晶性を有する領域から前記非晶質の領域へ結晶
成長させる半導体装置作製方法であって、前記半導体層は珪素半導体層であり、該半導体層には、
結晶化を助長する触媒元素として、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、
Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、ＡｓおよびＳｂ
より選ばれた少なくとも一種類の元素が添加されている
ことを特徴とする半導体装置作製方法。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれか一において、前
記半導体層は薄膜トランジスタの活性層であり、結晶性
を有する領域は少なくともチャネル形成領域を構成し、
非晶質の領域は少なくともソース領域およびドレイン領
域であることを特徴とする半導体装置作製方法。
【請求項５】請求項１乃至４に記載のいずれか一におい
て、前記レーザー光または強光は、波長３００nm以上で
あることを特徴とする半導体装置作製方法。
【請求項６】絶縁表面を有する透光性の基板上に結晶化
を助長する触媒元素の作用により結晶化された半導体層
を形成し、前記半導体層に選択的に一導電型を付与する不純物を添
加するとともに前記不純物が添加された領域を非晶質化
し、基板側からレーザー光または強光を前記半導体層に照射
することにより、不純物が添加され無かった領域を核と
して前記不純物が添加された領域を結晶化することを特
徴とする半導体装置作製方法。
【請求項７】請求項６において、前記半導体層は珪素半
導体層であり、前記触媒元素は、珪素半導体層中に１×
１０ ¹⁵／ｃｍ³以上含まれているニッケルであることを
特徴とする半導体装置作製方法。
【請求項８】請求項６において、前記半導体層は珪素半
導体層であり、前記触媒元素として、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐ
ｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓおよび
Ｓｂより選ばれた少なくとも一種類の元素が前記半導体
に添加されていることを特徴とする半導体装置作製方
法。
【請求項９】請求項６、７又は８において、前記レーザ
ー光または強光は、波長３００nm以上であることを特徴
とする半導体装置作製方法。
【請求項１０】結晶性を有する半導体層を有する半導体
装置の作製方法であって、絶縁表面を有する透光性の基板上に結晶化を助長する触
媒元素の作用により結晶性を有する半導体層を形成し、前記半導体層中のソースおよびドレイン領域に、選択的
に不純物のイオンを打ち込み、当該ソースおよびドレイ
ン領域を非晶質化し、かつイオンが打ち込まれなかった
領域を少なくもチャネル形成領域として残存させ、基板側からレーザー光または強光を前記半導体層に照射
することにより、前記チャネル形成領域を結晶核として前記非晶質化され
たソースおよびドレイン領域を結晶化させることを特徴
とする半導体装置作製方法。
【請求項１１】請求項１０において、前記レーザー光ま
たは強光は、波長３００nm以上であることを特徴とする
半導体装置作製方法。
【請求項１２】請求項１乃至１０のいずれか一に記載の
作製方法によって作製されたことを特徴とする半導体装
置。
【請求項１３】請求項１乃至１０のいずれか一に記載の
作製方法によって作製される半導体装置を用いた電気光
学装置の作製方法であって、前記半導体装置を前記電気光学装置の周辺回路または画
素に配置することを特徴とする電気光学装置の作製方
法。
【請求項１４】請求項１３に記載の電気光学装置の作製
方法によって作製されたことを特徴とする電気光学装
置。
【請求項１５】絶縁表面を有する透光性の基板上に形成
された結晶性を有する領域と非晶質の領域とを有する半
導体層に対して、前記基板を透過してレーザー光または
強光を前記半導体層に照射し、前記レーザー光または強光の照射により、前記半導体層
の前記結晶性を有する領域から前記非晶質の領域へ結晶
成長させることによって作製される半導体装置を用いた
液晶表示装置であって、前記半導体層中には、結晶化を助長する触媒元素が含ま
れており、前記半導体装置を前記液晶表示装置の周辺回路または画
素に配置することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１６】絶縁表面を有する透光性の基板上に形成
された結晶性を有する領域と非晶質の領域とを有する半
導体層に対して、前記基板を透過してレーザー光または
強光を前記半導体層に照射し、前記レーザー光または強光の照射により、前記半導体層
の前記結晶性を有する領域から前記非晶質の領域へ結晶
成長させることによって作製される半導体装置を用いた
液晶表示装置であって、前記半導体層は珪素半導体層であり、該半導体層には、
結晶化を助長する触媒元素としてニッケルが１×１０ ¹⁵
／ｃｍ ³ 以上含まれており、前記半導体装置を前記液晶表示装置の周辺回路または画
素に配置することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１７】絶縁表面を有する透光性の基板上に形成
された結晶性を有する領域と非晶質の領域とを有する半
導体層に対して、前記基板を透過してレーザー光または
強光を前記半導体層に照射し、前記レーザー光または強光の照射により、前記半導体層
の前記結晶性を有する領域から前記非晶質の領域へ結晶
成長させることによって作製される半導体装置を用いた
液晶表示装置であって、前記半導体層は珪素半導体層であり、該半導体層には、
結晶化を助長する触媒元素として、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、
Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、ＡｓおよびＳｂ
より選ばれた少なくとも一種類の元素が添加されてお
り、前記半導体装置を前記液晶表示装置の周辺回路または画
素に配置することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１８】絶縁表面を有する透光性の基板上に結晶
化を助長する触媒元素の作用により結晶化された半導体
層を形成し、前記半導体層に選択的に一導電型を付与する不純物を添
加するとともに前記不純物が添加された領域を非晶質化
し、基板側からレーザー光または強光を前記半導体層に照射
することにより、不純物が添加され無かった領域を核と
して前記不純物が添加された領域を結晶化することによ
って作製される半導体装置を用いた液晶表示装置であっ
て、前記半導体装置を前記液晶表示装置の周辺回路または画
素に配置することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１９】絶縁表面を有する透光性の基板上に結晶
化を助長する触媒元素の作用により結晶性を有する半導
体層を形成し、前記半導体層中のソースおよびドレイン領域に、選択的
に不純物のイオンを打ち込み、当該ソースおよびドレイ
ン領域を非晶質化し、かつイオンが打ち込まれなかった
領域を少なくもチャネル形成領域として残存させ、基板側からレーザー光または強光を前記半導体層に照射
することにより、前記チャネル形成領域を結晶核として前記非晶質化され
たソースおよびドレイン領域を結晶化させることによっ
て作製される半導体装置を用いた液晶表示装置であっ
て、前記半導体装置は結晶性を有する半導体層を有し、前記半導体装置を前記液晶表示装置の周辺回路または画
素に配置することを特徴とする液晶表示装置。