JP3295378B2 - 半導体装置の作製方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガラス等の絶縁基板、
あるいは各種基板上に形成された絶縁性被膜上に設けら
れた非単結晶珪素膜を用いた絶縁ゲイト構造を有する半
導体装置、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や薄膜
ダイオード（ＴＦＤ）、またはそれらを応用した薄膜集
積回路、代表的にはアクティブ型液晶表示装置（液晶デ
ィスプレー）用薄膜集積回路とそれを応用する装置の作
製方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ガラス等の絶縁基板上にＴＦＴを
有する半導体装置、例えば、ＴＦＴを画素の駆動および
周辺回路に用いるアクティブ型液晶表示装置やイメージ
センサー等が開発されている。

【０００３】これらの装置に用いられるＴＦＴには、薄
膜状の珪素半導体を用いるのが一般的である。薄膜状の
珪素半導体としては、非晶質珪素半導体（ａ−Ｓｉ）か
らなるものと結晶性を有する珪素半導体からなるものの
２つに大別される。非晶質珪素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量産性
に富むため、最も一般的に用いられているが、導電率等
の物性が結晶性を有する珪素半導体に比べて劣るため、
今後より高速特性を得る為には、結晶性を有する珪素半
導体からなるＴＦＴの作製方法の確立が強く求められて
いた。

【０００４】これらの珪素膜を用いてＴＦＴ等の素子を
得るには、珪素膜をパターニングして、素子間の分離を
計ることが一般的であった。従来の手法を図２に示す。
基板２１上に、酸化珪素等の材料で下地膜２２を形成
し、その上に珪素膜２３を堆積する。そして、その上に
酸化珪素や窒化珪素等の材料の保護膜２４が物理的気相
成長法（ＰＶＤ法、例えばスパッタ法）や化学的気相成
長法（ＣＶＤ法、例えばプラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法
等）によって形成される。

【０００５】そして、さらにフォトレジスト材料の被膜
がコーティングされ、公知のフォトリソグラフィー法に
よって、パターニングがなされ、選択的にフォトレジス
ト２５が残される。（図２（Ａ））

【０００６】保護膜２４が設けられる理由は、このフォ
トリソグラフィー工程において、珪素膜とフォトレジス
ト膜が直接、接触することを防止するためである。すな
わち、フォトレジストの下に存在する珪素膜は、後でＴ
ＦＴの活性層のように、極めて汚染の少ないことが要求
される目的に使用されるからである。しかしながら、こ
れらＰＶＤ法、ＣＶＤ法によって作製した絶縁膜はピン
ホールが多く、そのため、数１００Å以上の厚さが必要
とされた。

【０００７】そして、ドライエッチングもしくはウェッ
トエッチングによって保護膜２４と珪素膜２３をエッチ
ングし、島状の珪素膜２６を形成する。この島状の珪素
膜の上面には保護膜２７が密着している。保護膜のエッ
チングは通常、ウェットエッチングで、珪素膜のエッチ
ングは通常、ドライエッチングでおこなわれる。珪素膜
のエッチングにドライエッチングが用いられるのは、オ
ーバーエッチを極力防止するためである。（図２
（Ｂ））

【０００８】そして、公知の剥離手段によって、フォト
レジスト２５を剥離し、図２（Ｃ）に示す状態を得る。
その後、島状珪素膜状に残った保護膜２７をエッチング
するのであるが、この場合には同時に下地膜もエッチン
グされてしまう。特にウェットエッチング等の等方的な
エッチングの場合には、図２（Ｄ）に示すような空孔２
８が形成される。このエッチングの程度ｙは、下地膜と
保護膜のエッチングレートの差、厚さの差によって決定
される。

【０００９】例えば、どちらも同じエッチングレートで
あれば、少なくとも保護膜の厚さだけ、下地膜がエッチ
ングされることとなる。実際には余裕を見てエッチング
をおこなうので、ｙの大きさは保護膜の厚さよりも大き
くなる。ｙを小さくするには保護膜のエッチングレート
が下地膜よりも大きなことが必要であるが、ＴＦＴの特
性を考慮すると、下地膜としては酸化珪素以外には適当
な材料がなく、それゆえ、保護膜も酸化珪素とするのが
一般的である。

【００１０】また、保護膜を薄くすることによってもｙ
を小さくできるが、上述のように、膜質の問題から１０
０Å以下の薄い膜を用いることができない。現状ではｙ
の値は、少なくとも５００Åである。

【００１１】このように、下地膜がオーバーエッチされ
て、空孔２８ができるため、その上に形成されるゲイト
絶縁膜２９やゲイト電極３０のステップカバレージは良
いものではない。このため、ゲイト電極と活性層の間の
絶縁が不十分でリーク電流が発生する。

【００１２】特にストライプ状にパターニングされるゲ
イト電極では空孔２８がゲイト絶縁膜の成膜によっても
埋められずに残り、ウェットエッチの際に、エッチャン
トが侵入して、ゲイト電極の膜の下面からエッチングす
るため、ゲイト電極が断線するという問題が生じた。ま
た、同様に、ゲイト電極を陽極酸化するＴＦＴ（例え
ば、特開平５−１５２３３５）のような場合には、ゲイ
ト電極の上面からだけでなく、下面からも陽極酸化が進
行し、やはり断線することが問題であった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
を解決する手段を提供するものである。すなわち、十分
に薄く、ピンホールのない保護膜を形成する手段を提供
することによって、下地膜のオーバーエッチを十分に小
さくすることを課題とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、酸素や酸化窒
素、オゾン等の酸化雰囲気のなかで、基板材料に対して
影響を与えない温度で表面の露出された珪素膜を熱アニ
ールもしくは光アニール処理することによって、その表
面に薄い酸化珪素膜を形成し、これを保護膜とすること
によって、下地膜のオーバーエッチを低減せしめる。以
下、本発明で光アニールとは、レーザーもしくはそれと
同等な強光を照射することによって、熱アニールと同様
な状態を実現するものである。光源としては、各種レー
ザー（エキシマーレーザー、ＹＡＧレーザー、炭酸ガス
レーザー、ルビーレーザー等の産業的に利用されている
レーザーを含む）やキセノンランプ、クリプトンアーク
ランプ、ハロゲンランプ等を用いればよい。

【００１５】本発明において、熱アニールをおこなう場
合には、基板にソリや縮み等の影響を与えない温度でお
こなうことが望ましく、具体的には、４００〜７００
℃、好ましくは５００〜６００℃の中温の条件でおこな
うことが望ましい。得られる熱酸化膜の厚さは温度と時
間によって制御される。本発明は２０〜１００Åの厚さ
の均一なピンホールのない薄い熱酸化膜を得ることが目
的であるので、一般的に温度は低めになる。

【００１６】基板上に何らのパターニングも施されてい
ない場合には、基板が反ることがなければ特に問題はな
い。基板にパターニングが施されていた場合には、一般
的には基板の歪み温度（歪み点）以下でおこなうべきで
あるが、予め基板に熱的な処置をほどこして、内部の歪
みエネルギーを開放しておくことによって、歪み温度以
上でも縮みを十分に小さくできるので、このような場合
には歪み温度以上の温度であってもかまわない。上記の
注意事項は光アニール処理の場合にも当てはまるが、パ
ルスレーザーを用いる場合では特に基板が部分的、全体
的に加熱されることがないので、好適である。また、光
アニールに際しては、基板を６００℃以下、好ましく
は、４００℃以下に加熱すると効果が増大する。また、
光アニール後に熱アニールを実施したり、また、その逆
に熱アニール後に光アニールを実施したりして、光アニ
ールと熱アニールを交互に実施してもよい。

【００１７】本発明に用いられる珪素膜は、上記の熱処
理の前に、レーザーやそれと同等な強光の照射によっ
て、あるいは熱アニールによって結晶化されていてもよ
いし、非晶質の状態であってもよい。特に、熱アニール
による場合には、ニッケル等の結晶化を助長せしめる金
属元素を用いて、通常の固相成長温度よりも低温で結晶
化を行う方法を採用してもよい。また、レーザーやそれ
と同等な強光の照射は、酸化膜を形成する熱処理の後に
行ってもよい。また、この低温の固相成長の後、レーザ
ーもしくはそれと同等な強光により、さらに結晶性を向
上させてもよい。結晶化を助長させる元素としては、８
族元素であるＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏ
ｓ、Ｉｒ、Ｐｔを用いることができる。また３ｄ元素で
あるＳｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎも利用す
ることができる。さらに、実験によれば、Ａｕ、Ａｇ、
においても結晶化の作用が確認されている。

【００１８】

【作用】低温の熱酸化に関し、酸化膜の厚さと酸化時間
・温度の関係を図７に示す。被酸化物としては単結晶珪
素ウェハーおよび非晶質珪素膜を固相成長させた膜（結
晶珪素膜）を用いた。また、厚さは９００℃で単結晶珪
素ウェハーを熱酸化して得られた酸化膜の厚さをエリプ
ソメトリー法によって測定し、この膜のエッチングレー
トを用いて、エッチング時間から逆算した。結晶珪素膜
は単結晶珪素に比べて、約２倍酸化速度が大きい上、単
結晶のように長時間の酸化によって飽和する傾向は特に
認められなかった。

【００１９】本発明によれば、例えば、乾燥酸素気流
中、５５０℃でのアニールでは、ほぼ３０分で３０〜６
０Åの厚さの熱酸化膜が得られる。この酸化膜は、ピン
ホールのない非常に緻密で均一な厚さの膜である。ま
た、珪素膜との界面も清浄で、理想的な状態である。例
えば、スパッタ法によって保護膜を形成する場合には、
スパッタリングによる珪素膜表面のダメージが問題とな
るが、本発明においてはそのようなことは全くない。

【００２０】この熱酸化膜を保護膜として用いれば、下
地膜のオーバーエッチを１００Å以下に抑制でき、した
がって、従来に問題になったようなゲイト電極の断線や
ゲイト電極と活性層のリーク電流という問題は解決す
る。また、保護膜と珪素膜との界面が良好であるので、
保護膜を除去した際に、極めて清浄な珪素膜表面が得ら
れ、ＴＦＴとした場合の各種特性値（電界移動度やサブ
スレシュホールド特性値（Ｓ値））が向上し、信頼性も
高い。光アニールの場合には、総光照射量によって得ら
れる酸化膜の厚さが決定される。光アニールによって得
られた酸化膜も熱酸化膜の場合と同様に珪素膜との界面
が良好であり、特性の良いＴＦＴが得られる。

【００２１】

【実施例】

〔実施例１〕図１に本実施例の作製工程の断面図を示
す。まず、基板（コーニング７０５９）１１上にスパッ
タリング法によって厚さ２０００Åの酸化珪素の下地膜
１２を形成した。一般に基板は、下地膜の成膜の前もし
くは後に、歪み温度よりも高い温度でアニールをおこな
った後、０．１〜１．０℃／分で歪み温度以下まで徐冷
すると、その後の温度上昇を伴う工程（本発明の赤外光
照射および熱アニールによる酸化工程を含む）での基板
の収縮が少なく、マスク合わせが容易となる。コーニン
グ７０５９基板では、６２０〜６６０℃で１〜４時間ア
ニールした後、０．１〜１．０℃／分、好ましくは、
０．１〜０．３℃／分で徐冷し、４５０〜５９０℃まで
温度が低下した段階で取り出すとよい。本実施例でも上
述の処理をおこなった基板を用いた。

【００２２】次に、プラズマＣＶＤ法によって、厚さ５
００〜１５００Å、例えば１０００Åの真性（Ｉ型）の
非晶質珪素膜１３を成膜し、さらに、プラズマＣＶＤ法
によって厚さ１０００Åの酸化珪素膜１４を結晶化アニ
ールの際の保護膜（キャップ膜）として成膜した。ＣＶ
Ｄの原料ガスとしてはＴＥＯＳ（テトラ・エトキシ・シ
ラン、Ｓｉ（ＯＣ₂ Ｈ₅ ）₄ ）と酸素を用い、成膜時の
基板温度は２００〜４５０℃、例えば２５０℃とした。
そして、窒素雰囲気化（大気圧）、６００℃、４８時間
アニールして結晶化させた。本実施例では、キャップ膜
が厚かったために、非常に緻密で表面状態のよい結晶珪
素膜が形成された。（図１（Ａ））

【００２３】その後、１／１０ＨＦとフッ化アンモニウ
ムの水溶液（１／１０ＢＨＦ）をエッチャントとして、
酸化珪素膜１４を除去し、珪素膜の表面を露出させた。
（図１（Ｂ）） そして、酸素気流中（７ｃｍ³ ／秒）、５５０℃または
６００℃で珪素膜を熱酸化した。この結果、珪素膜表面
には厚さ４０〜５０Åの酸化珪素膜１５が得られた。
（図１（Ｃ））

【００２４】次に公知のフォトリソグラフィー法によっ
て珪素膜をパターニングし、島状珪素膜１７を得た。こ
の珪素膜の上面には、先の熱酸化の工程で得られた酸化
珪素膜１６が密着している。（図１（Ｄ））

【００２５】その後、１／１００ＨＦ溶液を用いて酸化
珪素膜１６をエッチングした。先に用いた１／１０ＢＨ
Ｆではなく、より濃度の薄い１／１００ＨＦ溶液を用い
たのは、酸化珪素膜のエッチング時間を長くして、エッ
チング工程の制御性を高め、下地膜のオーバーエッチン
グを極力、少なくするためである。この結果、下地膜の
オーバーエッチングｘは８０〜９０Åの数分の１にまで
低減された。（図１（Ｅ））

【００２６】〔実施例２〕本実施例の作製工程の概略を
図３に示す。本実施例において、基板３１としてはコー
ニング７０５９ガラス基板（厚さ１．１ｍｍ、３００×
４００ｍｍ）を使用した。実施例１と同様に最初に６４
０℃で１時間アニールした後、０．２℃／分で５８０℃
まで徐冷した基板を用いた。まず、下地膜３２（酸化珪
素）をプラズマＣＶＤ法で２０００Åの厚さに形成し
た。ＣＶＤの原料ガスとしてはＴＥＯＳと酸素を用い
た。基板温度は３５０℃とした。

【００２７】この後、ＬＰＣＶＤ法もしくはプラズマＣ
ＶＤ法で非晶質珪素膜３３を５００Åの厚さに形成し
た。さらに、プラズマＣＶＤ法によって、厚さ１０００
Åの酸化珪素膜３４を成膜し、公知のフォトリソグラフ
ィー法によってパターニングをおこない、一部の珪素膜
の表面を露出させた。さらに、スパッタ法によって、ご
く薄い（〜１０Å）ニッケル膜３５を成膜した。（図３
（Ａ））

【００２８】そして、基板を窒素雰囲気で５５０℃で８
時間、または６００℃で４時間アニールした。この結
果、ニッケルの結晶化促進作用によって、図３（Ｂ）の
矢印に示すように、結晶化が進行した。（図３（Ｂ））

【００２９】その後、１／１０ＢＨＦをエッチャントと
して、酸化珪素膜３４を除去し、結晶化した珪素膜３６
の表面を露出させた。（図３（Ｃ）） そして、酸素気流中（７ｃｍ³ ／秒）、５５０℃で、１
時間上記の珪素膜を熱酸化した。この結果、珪素膜表面
には厚さ４０〜６０Åの酸化珪素膜３７が得られた。
（図３（Ｄ））

【００３０】次に公知のフォトリソグラフィー法によっ
て珪素膜のうち、ニッケルが多量に存在するニッケル膜
と珪素膜の接触した領域およひ結晶成長の先端の領域
（図中の矢印の先端の部分）をパターニング・除去し、
島状珪素膜３８を得た。その後、１／１００ＨＦ溶液を
用いて島状珪素膜上に残っている酸化珪素膜３７の一部
をエッチングした。（図３（Ｅ））

【００３１】〔実施例３〕本実施例の作製工程の概略を
図４に示す。本実施例において、基板４１としてはコー
ニング７０５９ガラス基板（厚さ１．１ｍｍ、３００×
４００ｍｍ）を使用した。実施例１と同様に最初に６４
０℃で１時間アニールした後、０．２℃／分で５８０℃
まで徐冷した基板を用いた。まず、下地膜４２（酸化珪
素）をプラズマＣＶＤ法で２０００Åの厚さに形成し
た。ＣＶＤの原料ガスとしてはＴＥＯＳと酸素を用い
た。基板温度は３５０℃とした。

【００３２】この後、ＬＰＣＶＤ法もしくはプラズマＣ
ＶＤ法で非晶質珪素膜４３を５００Åの厚さに形成し
た。さらに、スピンコーティング法によって厚さ２μｍ
のフォトレジスト膜を成膜し、公知のフォトリソグラフ
ィー法によってパターニングをおこない、一部の珪素膜
の表面を露出させた。さらに、スパッタ法によって、ご
く薄い（〜１０Å）ニッケル膜４５を成膜した。（図４
（Ａ））

【００３３】その後、公知の剥離手法によってフォトレ
ジスト４４をを除去した。しかしながら、ニッケル膜は
この工程ではエッチングされず、図４（Ｂ）の４６に示
される位置に残存した。（図４（Ｂ）） そして、基板を窒素雰囲気で５５０℃で８時間、または
６００℃で４時間アニールした。この結果、ニッケルの
結晶化促進作用によって、図４（Ｃ）の矢印に示すよう
に、結晶化が進行した。（図４（Ｃ））

【００３４】その後、基板を硝酸溶液に浸し、珪素膜の
表面に酸化膜を形成した。そして、１／１０ＢＨＦをエ
ッチャントとして、その酸化膜を除去した。この工程を
数回繰り返した。この結果、一度はフォトレジストに触
れた珪素膜表面は十分に洗浄された。最終的には清浄な
珪素膜の表面を露出させた。そして、酸素のマイクロ波
のプラズマ処理により、２００〜４００℃、例えば３０
０℃で熱酸化した。この結果、珪素膜表面には厚さ４０
〜６０Åの酸化珪素膜４７が得られた。（図４（Ｄ））

【００３５】次に公知のフォトリソグラフィー法によっ
て珪素膜をパターニング・除去し、アクティブ素子であ
るＴＦＴ、ＴＦＤの形成される領域にニッケルの高濃度
な領域が存在しないようにして、島状珪素膜４８を得
た。その後、１／１００ＨＦ溶液を用いて島状珪素膜上
に残っている酸化珪素膜４７の一部をエッチングした。
（図４（Ｅ））

【００３６】〔実施例４〕本実施例の作製工程の概略を
図５に示す。本実施例において、基板５１としてはコー
ニング７０５９ガラス基板（厚さ１．１ｍｍ、３００×
４００ｍｍ）を使用した。実施例１と同様に最初に６４
０℃で１時間アニールした後、０．２℃／分で５８０℃
まで徐冷した基板を用いた。まず、下地膜５２（酸化珪
素）をプラズマＣＶＤ法で２０００Åの厚さに形成し
た。ＣＶＤの原料ガスとしてはＴＥＯＳと酸素を用い
た。基板温度は３５０℃とした。

【００３７】この後、ＬＰＣＶＤ法もしくはプラズマＣ
ＶＤ法で非晶質珪素膜５３を５００Åの厚さに形成し
た。さらに、プラズマＣＶＤ法によって、厚さ１０００
Åの酸化珪素膜５４を成膜し、公知のフォトリソグラフ
ィー法によってパターニングをおこない、一部の珪素膜
の表面を露出させた。さらに、スパッタ法によって、厚
さ２００Åのニッケル膜５５を成膜した。（図５
（Ａ））

【００３８】次に、基板を窒素雰囲気で４５０℃で１時
間アニールした。この結果、珪素膜がニッケル膜と密着
していた部分において、珪素とニッケルが反応し、珪化
ニッケルの層５６が形成された。その後、１／１０ＢＨ
Ｆによって酸化珪素膜５４を除去し、珪素膜５３の表面
を露出させた。（図５（Ｂ））

【００３９】次に、酸素気流中（７ｃｍ³ ／秒）、５５
０℃で、１時間上記の珪素膜を熱酸化した。この結果、
珪素膜表面には厚さ４０〜６０Åの酸化珪素膜５７が得
られた。（図５（Ｃ）） 続いて、炉の雰囲気を窒素に替え、基板を窒素雰囲気、
５５０℃で８時間、または６００℃で４時間アニールし
た。この結果、ニッケルの結晶化促進作用によって珪素
膜が結晶化し、結晶珪素膜５８が得られた。（図５
（Ｄ））

【００４０】次に公知のフォトリソグラフィー法によっ
て珪素膜５８をＴＦＴ等のアクティブ素子を形成する領
域を選択的に残して、他をパターニング除去し、島状珪
素膜５９を得た。その後、１／１００ＨＦ溶液を用いて
島状珪素膜上に残っている酸化珪素膜５７の一部をエッ
チングした。（図５（Ｅ））

【００４１】このようにして得られた島状の珪素膜５９
を用いて、図６に示すような構造のＴＦＴを作製した。
図６（Ｃ）はＴＦＴを上方から見た様子を示す。また、
図６（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、図６（Ｃ）のＡ
−Ａ’断面、Ｂ−Ｂ’断面を示す。ＴＦＴの島状珪素膜
は不純物のドーピングされたソース／ドレイン領域６３
とチャネル形成領域６４として使用され、本発明では下
地膜６２に対するオーバーエッチが小さいので、ゲイト
絶縁膜６５やゲイト電極６６のステップカバレージも良
好である。

【００４２】特に本実施例では、ゲイト電極６６をアル
ミニウム合金（アルミニウムに０．１８％のスカンジウ
ムを添加したもの）を陽極酸化することによって、陽極
酸化膜６７を形成したが、オーバーエッチによる空孔が
ほとんどなかったので、陽極酸化工程でゲイト電極が断
線することはなく、歩留りが極めて高かった。なお、６
１は基板、６８は層間絶縁物、６９はソース／ドレイン
電極を示す。

【００４３】本実施例で得られたＴＦＴの特性は、ＮＴ
ＦＴで移動度が１１０〜１５０ｃｍ ² ／Ｖｓ、Ｓ値が
０．２〜０．５Ｖ／桁、ＰＴＦＴで移動度が９０〜１２
０ｃｍ ² ／Ｖｓ、Ｓ値が０．４〜０．６Ｖ／桁であり、
従来の手法によって島状珪素膜を形成した場合に比較し
て、移動度は２割以上高く、Ｓ値は半減した。これは島
状珪素膜のパターニングの際の保護膜として、熱酸化膜
を用いたためであろう。

【００４４】〔実施例５〕本実施例の工程の概略を図３
に示す。本実施例は、基本的には、実施例２における熱
酸化工程をＫｒＦエキシマレーザー光（波長２４８ｎ
ｍ）の照射に置き換えたものである。実施例２と同様に
最初に６４０℃で１時間アニールした後、０．２℃／分
で５８０℃まで徐冷した基板３１を用いた。まず、下地
膜３２（酸化珪素、厚さ２０００Å）、非晶質珪素膜３
３（厚さ５００Å）、酸化珪素膜３４（厚さ１０００
Å）を成膜し、酸化珪素膜３４をエッチングし、一部の
珪素膜の表面を露出させた。さらに、スピンコーティン
グ法によって、極めて薄い酢酸ニッケル膜３５を成膜し
た。溶媒としては水もしくはエタノールを用い、酢酸ニ
ッケルの濃度は１０〜１００ｐｐｍとした。（図３
（Ａ））

【００４５】そして、基板を窒素雰囲気で５５０℃で８
時間アニールした。この結果、ニッケルの結晶化促進作
用によって、図３（Ｂ）の矢印に示すように、結晶化が
進行した。（図３（Ｂ）） その後、１／１０ＢＨＦをエッチャントとして、酸化珪
素膜３４を除去し、結晶化した珪素膜３６の表面を露出
させた。（図３（Ｃ））

【００４６】次に、酸素雰囲気に基板を置き、ここに、
ＫｒＦエキシマーレーザー光を照射した。照射エネルギ
ー密度としては２５０〜４５０ｍＪ／ｃｍ² 、例えば、
３００ｍＪ／ｃｍ² とし、１か所に付き１０〜５０ショ
ットを照射した。この結果、１０〜５０Åの厚さの酸化
珪素膜３７が得られた。レーザーのエネルギー密度、シ
ョット数は得るべき酸化珪素膜３７の厚さによって選択
すればよい。また、レーザー照射後に、再び、上記の条
件で熱アニールをおこなってもよい。（図３（Ｄ））

【００４７】次に公知のフォトリソグラフィー法によっ
て珪素膜のうち、ニッケルが多量に存在するニッケル膜
と珪素膜の接触した領域およひ結晶成長の先端の領域
（図中の矢印の先端の部分）をパターニング・除去し、
島状珪素膜３８を得た。その後、１／１００ＨＦ溶液を
用いて島状珪素膜上に残っている酸化珪素膜３７の一部
をエッチングした。（図３（Ｅ）） この後、実施例４と同様にＴＦＴを形成してもよい。本
実施例では光アニールの光源としてＫｒＦエキシマーレ
ーザーを用いたが、ハロゲンランプ等を用いても同様な
効果が得られる。ハロゲンランプを用いる場合には、基
板が変形しないように照射時間を加減することが望まれ
る。

【００４８】

【発明の効果】本発明によって改善された点は、第１に
島状珪素膜（ＴＦＴの活性層）の形成の際の下地膜のオ
ーバーエッチの低減、および下地膜と珪素膜の縮小に伴
うゲイト絶縁膜およびゲイト電極のステップカバレージ
の改善、ゲイト電極と珪素膜のリーク電流の低減、ゲイ
ト電極の断線の低減である。さらに、活性層の保護膜の
形成の際にスパッタリングのようなダメージがないため
に、ＴＦＴの特性が向上した。本発明の実施例において
は、酸化は４００〜７００℃の熱酸化のものを中心に示
した。しかし、マイクロ波励起によるプラズマ酸化また
は光励起による光酸化、またはこれらの組み合わせであ
ってもよい。

【００４９】さらに、ゲイト絶縁膜を本発明と同じく、
酸素雰囲気中での４００〜７００℃、代表的には５５０
〜６５０℃で熱酸化処理、あるいは、光アニール処理す
ることによって、３０〜３００Åの厚さの酸化膜を得
て、さらにその上にＣＶＤ法によって酸化珪素を形成し
てもよい。かくすると、図６の７０で示した窪みの部分
を覆って、酸化膜を形成することができ、より良好な特
性が得られる。このように本発明は産業上の利益が大で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１の島状珪素膜の作製工程を示す。

【図２】 従来の島状珪素膜の作製工程を示す。

【図３】 実施例２、５の島状珪素膜の作製工程を示
す。

【図４】 実施例３の島状珪素膜の作製工程を示す。

【図５】 実施例４の島状珪素膜の作製工程を示す。

【図６】 実施例４のＴＦＴの構造を示す。

【図７】 低温での酸化膜の厚さと時間の関係を示す。

【符号の説明】

１１ ガラス基板 １２ 下地膜 １３ 珪素膜 １４ 結晶化アニール保護膜（キャップ膜） １５ 熱酸化膜（パターニングの保護膜） １６ 熱酸化膜（パターニングの保護膜）の一部 １７ 島状珪素膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 29/786 (56)参考文献 特開 平３−292741（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−140915（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−42535（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−291295（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−28357（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−142807（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/336,21/786 H01L 21/316 H01L 21/18 - 21/20 H01L 21/34 - 21/36 H01L 21/84

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の絶縁表面上に珪素膜を形成し、 結晶化を助長させる金属元素を用いて前記珪素膜を結晶
   化して結晶性を有する珪素膜を形成し、 前記結晶性を有する珪素膜の表面を酸化して酸化膜を形
   成し、 前記酸化膜上にフォトレジストを形成し、 前記フォトレジストをパターニングして選択的に残存さ
   せ、 前記酸化膜および前記結晶性を有する珪素膜を選択的に
   エッチングし、その後前記酸化膜を除去することを特徴
   とする半導体装置の作製方法。
2. 【請求項２】 基板の絶縁表面上に珪素膜を形成し、 Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐ
   ｔ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｕ及
   びＡｇから選択された結晶化を助長させる金属元素を用
   いて前記珪素膜を結晶化して結晶性を有する珪素膜を形
   成し、 前記結晶性を有する珪素膜の表面を酸化して酸化膜を形
   成し、 前記酸化膜上にフォトレジストを形成し、 前記フォトレジストをパターニングして選択的に残存さ
   せ、 前記酸化膜および前記結晶性を有する珪素膜を選択的に
   エッチングし、その後前記酸化膜を除去することを特徴
   とする半導体装置の作製方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、前記酸化膜は
   熱酸化またはマイクロ波励起によるプラズマ酸化によっ
   て形成されることを特徴とする半導体装置の作製方法。
4. 【請求項４】 請求項３において、前記酸化膜の厚さは
   ４０〜６０Åであることを特徴とする半導体装置の作製
   方法。
5. 【請求項５】 請求項２において、結晶化は横方向にさ
   れることを特徴とする半導体装置の作製方法。