JP3326020B2 - 薄膜トランジスタの作製方法 - Google Patents
薄膜トランジスタの作製方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本明細書で開示する発明は、薄膜
半導体装置、特に薄膜トランジスタの構成およびその作
製方法に関する。
半導体装置、特に薄膜トランジスタの構成およびその作
製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ガラスや石英基板上に薄膜半導体
を用いたトランジスタ（薄膜トランジスタと称される）
を形成する技術が研究されている。特に薄膜半導体とし
て非晶質珪素（アモルファスシリコン）を用いた技術
は、実用化されており、アクティブマトリクス型の液晶
表示装置等に利用されている。
を用いたトランジスタ（薄膜トランジスタと称される）
を形成する技術が研究されている。特に薄膜半導体とし
て非晶質珪素（アモルファスシリコン）を用いた技術
は、実用化されており、アクティブマトリクス型の液晶
表示装置等に利用されている。
【０００３】しかしながら、非晶質珪素を用いた薄膜ト
ランジスタは、その特性が低いという問題がある。例え
ば、アクティブマトリクス型の液晶表示装置の表示機能
としてより高い機能を求めようとする場合、非晶質珪素
膜を用いた薄膜トランジスタでは、その特性が低すぎ
る。
ランジスタは、その特性が低いという問題がある。例え
ば、アクティブマトリクス型の液晶表示装置の表示機能
としてより高い機能を求めようとする場合、非晶質珪素
膜を用いた薄膜トランジスタでは、その特性が低すぎ
る。
【０００４】また非晶質珪素膜を結晶化させた結晶性珪
素膜を用いて薄膜トランジスタを構成する技術が知られ
ている。この技術は、非晶質珪素膜の形成後に加熱処理
やレーザー光の照射を行うことにより、非晶質珪素膜を
結晶性珪素膜に変成するものである。非晶質珪素膜を結
晶化させることによって得られる結晶性珪素膜は、一般
に多結晶構造あるいは微結晶構造を有している。
素膜を用いて薄膜トランジスタを構成する技術が知られ
ている。この技術は、非晶質珪素膜の形成後に加熱処理
やレーザー光の照射を行うことにより、非晶質珪素膜を
結晶性珪素膜に変成するものである。非晶質珪素膜を結
晶化させることによって得られる結晶性珪素膜は、一般
に多結晶構造あるいは微結晶構造を有している。
【０００５】結晶性珪素膜を用いて薄膜トランジスタを
構成した場合、非晶質珪素膜を用いた場合に比較して、
はるかに高い特性を得ることができる。例えば、薄膜ト
ランジスタの特性を評価する一つの指標である移動度で
見た場合、非晶質珪素膜を用いた薄膜トランジスタでは
移動度が１〜２ｃｍ2 ／Ｖｓ以下であるが、結晶性珪素
膜を用いた薄膜トランジスタでは、１００ｃｍ2 ／Ｖｓ
程度以上とすることができる。
構成した場合、非晶質珪素膜を用いた場合に比較して、
はるかに高い特性を得ることができる。例えば、薄膜ト
ランジスタの特性を評価する一つの指標である移動度で
見た場合、非晶質珪素膜を用いた薄膜トランジスタでは
移動度が１〜２ｃｍ2 ／Ｖｓ以下であるが、結晶性珪素
膜を用いた薄膜トランジスタでは、１００ｃｍ2 ／Ｖｓ
程度以上とすることができる。
【０００６】しかしながら、非晶質珪素膜を結晶化する
ことによって得られた結晶性珪素膜は、多結晶構造を有
しており、結晶粒界に起因する数々の問題があった。例
えば、結晶粒界を経由して移動してしまうキャリアが存
在するために、薄膜トランジスタの耐圧が大きく制限さ
れてしまうという問題である。また、高速動作を行わす
場合等に特性の変化や劣化が起こりやすいという問題が
ある。また、結晶粒界を経由して移動してしまうキャリ
アが存在するために、薄膜トランジスタがＯＦＦ時にお
けるリーク電流（漏れ電流）が多くなってしまうという
問題がある。
ことによって得られた結晶性珪素膜は、多結晶構造を有
しており、結晶粒界に起因する数々の問題があった。例
えば、結晶粒界を経由して移動してしまうキャリアが存
在するために、薄膜トランジスタの耐圧が大きく制限さ
れてしまうという問題である。また、高速動作を行わす
場合等に特性の変化や劣化が起こりやすいという問題が
ある。また、結晶粒界を経由して移動してしまうキャリ
アが存在するために、薄膜トランジスタがＯＦＦ時にお
けるリーク電流（漏れ電流）が多くなってしまうという
問題がある。
【０００７】またアクティブマトリクス型の液晶表示装
置をより集積化した形で構成しようとする場合、画素領
域のみでなく、周辺回路をも１枚のガラス基板上に形成
してしまうことが望まれる。このような場合、マトリク
ス状に数十万個配置された画素トランジスタを駆動する
ために、周辺回路に配置された薄膜トランジスタには大
電流を扱えることが要求される。
置をより集積化した形で構成しようとする場合、画素領
域のみでなく、周辺回路をも１枚のガラス基板上に形成
してしまうことが望まれる。このような場合、マトリク
ス状に数十万個配置された画素トランジスタを駆動する
ために、周辺回路に配置された薄膜トランジスタには大
電流を扱えることが要求される。
【０００８】大電流を取り扱うことのできる薄膜トラン
ジスタを得るには、チャネル幅を大きくした構造を採用
する必要がある。しかしながら、多結晶珪素薄膜や微結
晶珪素薄膜を用いた薄膜トランジスタでは、そのチャネ
ル幅を広くしても耐圧の問題から実用にならないという
問題があった。またしきい値の変動等が大きく、実用的
ではないという問題がある。
ジスタを得るには、チャネル幅を大きくした構造を採用
する必要がある。しかしながら、多結晶珪素薄膜や微結
晶珪素薄膜を用いた薄膜トランジスタでは、そのチャネ
ル幅を広くしても耐圧の問題から実用にならないという
問題があった。またしきい値の変動等が大きく、実用的
ではないという問題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本明細書で開示する発
明は、結晶粒界の影響を受けない薄膜トランジスタを提
要することを目的とする。また、本明細書で開示する発
明の他の目的は、耐圧が高く大電流を扱うことのできる
薄膜トランジスタを提供することを目的とする。また、
本明細書で開示する発明の他の目的は、特性の劣化や変
動の無い薄膜トランジスタを提供することを目的とす
る。また、本明細書で開示する発明の他の目的は、単結
晶半導体を用いた場合と同様な特性を有する薄膜トラン
ジスタを提供することを目的とする。
明は、結晶粒界の影響を受けない薄膜トランジスタを提
要することを目的とする。また、本明細書で開示する発
明の他の目的は、耐圧が高く大電流を扱うことのできる
薄膜トランジスタを提供することを目的とする。また、
本明細書で開示する発明の他の目的は、特性の劣化や変
動の無い薄膜トランジスタを提供することを目的とす
る。また、本明細書で開示する発明の他の目的は、単結
晶半導体を用いた場合と同様な特性を有する薄膜トラン
ジスタを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本明細書で開示する発明
の一つは、絶縁表面を有する基板上に形成された薄膜半
導体を用いた半導体装置であって、前記薄膜半導体は結
晶性を有しており、かつ水素またはハロゲン元素を含有
し、前記半導体装置の活性層を形成する前記薄膜半導体
中には結晶粒界が存在していないことを特徴とする。
の一つは、絶縁表面を有する基板上に形成された薄膜半
導体を用いた半導体装置であって、前記薄膜半導体は結
晶性を有しており、かつ水素またはハロゲン元素を含有
し、前記半導体装置の活性層を形成する前記薄膜半導体
中には結晶粒界が存在していないことを特徴とする。
【００１１】他の発明の構成は、絶縁表面を有する基板
上に形成された薄膜半導体を用いた半導体装置であっ
て、前記薄膜半導体は結晶性を有しており、前記半導体
装置の活性層を形成する前記薄膜半導体中には結晶粒界
が存在しておらず、かつ中和されるべき点欠陥を１×１
０16ｃｍ-3以上有し、前記点欠陥を中和すべき水素また
はハロゲン元素を１×１０15〜１×１０20ｃｍ-3の濃度
で含有し、ていることを特徴とする。
上に形成された薄膜半導体を用いた半導体装置であっ
て、前記薄膜半導体は結晶性を有しており、前記半導体
装置の活性層を形成する前記薄膜半導体中には結晶粒界
が存在しておらず、かつ中和されるべき点欠陥を１×１
０16ｃｍ-3以上有し、前記点欠陥を中和すべき水素また
はハロゲン元素を１×１０15〜１×１０20ｃｍ-3の濃度
で含有し、ていることを特徴とする。
【００１２】一般に溶融した珪素から作製される単結晶
珪素ウエハーに存在する点欠陥は、計測限界以下（１×
１０15ｃｍ-3）以下である。この意味で本明細書で開示
する薄膜状を有し、結晶粒界が存在しない領域（モノド
メイン領域）は、従来より公知の単結晶珪素ウエハーと
は異なるものであるといえる。
珪素ウエハーに存在する点欠陥は、計測限界以下（１×
１０15ｃｍ-3）以下である。この意味で本明細書で開示
する薄膜状を有し、結晶粒界が存在しない領域（モノド
メイン領域）は、従来より公知の単結晶珪素ウエハーと
は異なるものであるといえる。
【００１３】また本明細書で開示する薄膜珪素半導体に
は、炭素及び窒素の原子が１×１０16ｃｍ-3〜５×１０
18ｃｍ-3の濃度で含まれており、かつ酸素の原子が１×
１０17ｃｍ-3〜５×１０19ｃｍ-3の濃度で含まれてい
る。
は、炭素及び窒素の原子が１×１０16ｃｍ-3〜５×１０
18ｃｍ-3の濃度で含まれており、かつ酸素の原子が１×
１０17ｃｍ-3〜５×１０19ｃｍ-3の濃度で含まれてい
る。
【００１４】また本明細書で開示する薄膜珪素半導体
は、その厚さが２００Å〜２０００Åである。これは、
プラズマＣＶＤ法や減圧熱ＣＶＤ法で成膜された薄膜状
の非晶質珪素膜を出発膜としてしていることに起因す
る。また前述の中和されるべき点欠陥の存在（不対結合
手）の存在も出発膜がＣＶＤ法で成膜された薄膜珪素半
導体であることに起因する。
は、その厚さが２００Å〜２０００Åである。これは、
プラズマＣＶＤ法や減圧熱ＣＶＤ法で成膜された薄膜状
の非晶質珪素膜を出発膜としてしていることに起因す
る。また前述の中和されるべき点欠陥の存在（不対結合
手）の存在も出発膜がＣＶＤ法で成膜された薄膜珪素半
導体であることに起因する。
【００１５】また本明細書で開示する薄膜珪素半導体に
おいて、その作製工程において、珪素の結晶化を助長す
る金属元素を利用することは有効である。この金属元素
としては、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏ
ｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｇ、Ａｕから選ばれた
一種または複数種類の元素を用いることができる。これ
らの元素は珪素に対して進入型の性質を有しており、加
熱処理やレーザー光の照射を行うことによって珪素膜中
に拡散していく。上記元素の中で特に顕著な効果を得る
ことができる元素はＮｉ（ニッケル）である。
おいて、その作製工程において、珪素の結晶化を助長す
る金属元素を利用することは有効である。この金属元素
としては、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏ
ｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｇ、Ａｕから選ばれた
一種または複数種類の元素を用いることができる。これ
らの元素は珪素に対して進入型の性質を有しており、加
熱処理やレーザー光の照射を行うことによって珪素膜中
に拡散していく。上記元素の中で特に顕著な効果を得る
ことができる元素はＮｉ（ニッケル）である。
【００１６】これら金属元素を導入するには、非晶質珪
素膜の上面または下面に接して金属元素単体または金属
元素を含む層を形成し、しかる後に加熱しつつのレーザ
ー光の照射を行えばよい。また、加熱処理をした後にレ
ーザー光を照射するのでもよい。
素膜の上面または下面に接して金属元素単体または金属
元素を含む層を形成し、しかる後に加熱しつつのレーザ
ー光の照射を行えばよい。また、加熱処理をした後にレ
ーザー光を照射するのでもよい。
【００１７】最終的に膜中に残存する上記結晶化を助長
する金属元素の濃度は、１×１０16ｃｍ-3〜５×１０19
ｃｍ-3となるようにする必要がある。これは、この濃度
範囲よりも金属元素の濃度が高い場合、半導体としての
特性が阻害され、デバイスとしての機能が損なわれてし
まい、またこの濃度範囲よりも金属元素の濃度が低い場
合、結晶化を助長する作用が得られないからである。
する金属元素の濃度は、１×１０16ｃｍ-3〜５×１０19
ｃｍ-3となるようにする必要がある。これは、この濃度
範囲よりも金属元素の濃度が高い場合、半導体としての
特性が阻害され、デバイスとしての機能が損なわれてし
まい、またこの濃度範囲よりも金属元素の濃度が低い場
合、結晶化を助長する作用が得られないからである。
【００１８】他の発明の構成は、絶縁表面を有する基板
上に形成された薄膜半導体で活性層を構成した半導体装
置であって、前記薄膜半導体は結晶性を有しており、前
記活性層はソース領域とドレイン領域とチャネル形領域
とを有し、前記チャネル形成領域中には結晶粒界が存在
していないことを特徴とする半導体装置。
上に形成された薄膜半導体で活性層を構成した半導体装
置であって、前記薄膜半導体は結晶性を有しており、前
記活性層はソース領域とドレイン領域とチャネル形領域
とを有し、前記チャネル形成領域中には結晶粒界が存在
していないことを特徴とする半導体装置。
【００１９】上記構成は、チャネル形成領域をモノドメ
イン領域とすることを特徴とするものである。上記構成
のように、少なくともチャネル形成領域中において結晶
粒界が存在しない構成とすることによって、高い特性を
有する薄膜トランジスタを得ることができる。これは、
結晶粒界の存在に起因するキャリアの散乱、特性の変
動、特性の劣化が無くなるためである。
イン領域とすることを特徴とするものである。上記構成
のように、少なくともチャネル形成領域中において結晶
粒界が存在しない構成とすることによって、高い特性を
有する薄膜トランジスタを得ることができる。これは、
結晶粒界の存在に起因するキャリアの散乱、特性の変
動、特性の劣化が無くなるためである。
【００２０】勿論、ソース領域およびドレイン領域をも
含めた活性層全体をモノドメイン領域とすることはより
好ましい。
含めた活性層全体をモノドメイン領域とすることはより
好ましい。
【００２１】他の発明の構成は、絶縁表面を有する基板
上に形成された薄膜半導体で活性層を構成した半導体装
置であって、前記薄膜半導体は結晶性を有しており、前
記活性層はソース領域とドレイン領域とチャネル形領域
とを有し、前記チャネル形成領域中には結晶粒界が存在
しておらず、前記チャネル形成領域中には点欠陥が１×
１０16ｃｍ-3以上存在していることを特徴とする。
上に形成された薄膜半導体で活性層を構成した半導体装
置であって、前記薄膜半導体は結晶性を有しており、前
記活性層はソース領域とドレイン領域とチャネル形領域
とを有し、前記チャネル形成領域中には結晶粒界が存在
しておらず、前記チャネル形成領域中には点欠陥が１×
１０16ｃｍ-3以上存在していることを特徴とする。
【００２２】他の発明の構成は、絶縁表面を有する基板
上に非晶質珪素膜を形成する工程と、４５０℃〜７５０
℃の温度に加熱した状態でレーザー光または強光を照射
し、スピン密度が１×１０15〜１×１０19ｃｍ-3の結晶
性を有する薄膜珪素半導体を形成する工程と、を有する
ことを特徴とする。
上に非晶質珪素膜を形成する工程と、４５０℃〜７５０
℃の温度に加熱した状態でレーザー光または強光を照射
し、スピン密度が１×１０15〜１×１０19ｃｍ-3の結晶
性を有する薄膜珪素半導体を形成する工程と、を有する
ことを特徴とする。
【００２３】本明細書で開示するモノデメイン領域を形
成するには、加熱しつつレーザー光の照射を行うことが
有用である。この際、加熱の温度を４５０℃〜７５０
度、好ましくは、５００℃〜６００℃の温度範囲に試料
（被形成面）を加熱した状態でレーザー光を照射するこ
とが重要である。なおレーザー光の他に赤外光等の強光
を照射するのでもよい。
成するには、加熱しつつレーザー光の照射を行うことが
有用である。この際、加熱の温度を４５０℃〜７５０
度、好ましくは、５００℃〜６００℃の温度範囲に試料
（被形成面）を加熱した状態でレーザー光を照射するこ
とが重要である。なおレーザー光の他に赤外光等の強光
を照射するのでもよい。
【００２４】また前述の珪素の結晶化を助長する金属元
素を導入した場合において、レーザー光の照射の前に加
熱処理を行い、結晶化または結晶核の生成を行うことは
有効である。またレーザー光の照射の後に加熱処理を行
うことは、膜中の欠陥を減少させるために有効である。
素を導入した場合において、レーザー光の照射の前に加
熱処理を行い、結晶化または結晶核の生成を行うことは
有効である。またレーザー光の照射の後に加熱処理を行
うことは、膜中の欠陥を減少させるために有効である。
【００２５】また結晶化工程の終了後に水素化処理を行
い、膜中の欠陥の中和を行うことは有効である。この水
素化工程は、水素または水素を含む雰囲気中で加熱処理
やプラズマ処理を行えばよい。
い、膜中の欠陥の中和を行うことは有効である。この水
素化工程は、水素または水素を含む雰囲気中で加熱処理
やプラズマ処理を行えばよい。
【００２６】結晶粒界が存在しない領域は、一つのドメ
エン（モノドメイン）として見なすことができる。この
単結晶と見なせる領域を用いて形成された薄膜トランジ
スタをモノドメインＴＦＴという。
エン（モノドメイン）として見なすことができる。この
単結晶と見なせる領域を用いて形成された薄膜トランジ
スタをモノドメインＴＦＴという。
【００２７】この単結晶と見なせる領域を珪素薄膜中に
形成するには、例えば、以下に示すような方法がある。
まず非晶質珪素膜をガラス基板や石英基板上に形成し、
しかる後に非晶質珪素膜の表面にニッケルを含む膜を形
成する。このニッケルを含む膜は、スパッタ法等によっ
て、極薄いニッケル薄膜を形成するのでもよいし、ニッ
ケルを含んだ溶液を非晶質珪素膜の表面に塗布すること
により、ニッケル元素が非晶質珪素膜の表面に接して配
置される方法を採用するのでもよい。
形成するには、例えば、以下に示すような方法がある。
まず非晶質珪素膜をガラス基板や石英基板上に形成し、
しかる後に非晶質珪素膜の表面にニッケルを含む膜を形
成する。このニッケルを含む膜は、スパッタ法等によっ
て、極薄いニッケル薄膜を形成するのでもよいし、ニッ
ケルを含んだ溶液を非晶質珪素膜の表面に塗布すること
により、ニッケル元素が非晶質珪素膜の表面に接して配
置される方法を採用するのでもよい。
【００２８】非晶質珪素膜にニッケル元素を導入した
ら、加熱処理により、非晶質珪素膜を結晶化させる。こ
の加熱処理は、ニッケル元素の作用によって７５０℃以
下の温度で行うことができる。基板としてガラス基板を
用いた場合には、この加熱処理の温度を６００℃以下と
することが好ましいが、結晶化工程の効率を考慮した場
合、５００℃以上、好ましくは５５０℃以上の温度で行
うことが有用である。なお、基板として石英基板を用い
た場合には、８００℃さらにはそれ以上の温度でこの加
熱処理を行うことができ、単時間で結晶性珪素膜を得る
ことができる。この工程で得られる結晶性珪素膜は、多
結晶または微結晶状態を有しており、膜中には結晶粒界
が存在している。
ら、加熱処理により、非晶質珪素膜を結晶化させる。こ
の加熱処理は、ニッケル元素の作用によって７５０℃以
下の温度で行うことができる。基板としてガラス基板を
用いた場合には、この加熱処理の温度を６００℃以下と
することが好ましいが、結晶化工程の効率を考慮した場
合、５００℃以上、好ましくは５５０℃以上の温度で行
うことが有用である。なお、基板として石英基板を用い
た場合には、８００℃さらにはそれ以上の温度でこの加
熱処理を行うことができ、単時間で結晶性珪素膜を得る
ことができる。この工程で得られる結晶性珪素膜は、多
結晶または微結晶状態を有しており、膜中には結晶粒界
が存在している。
【００２９】そこで、４５０℃以上の温度に試料を加熱
した状態でレーザー光を照射することによって、レーザ
ー光が照射された領域の結晶性を局所的に助長させる。
この工程によって単結晶と見なせる領域を形成すること
ができる。このレーザー光の照射を行う際に試料または
被照射面を４５０℃以上の温度で加熱することが重要で
ある。この加熱温度は、４５０℃〜７５０℃、特に基板
としてガラス基板を用いた場合には、４５０℃〜６００
℃とすることが好ましい。
した状態でレーザー光を照射することによって、レーザ
ー光が照射された領域の結晶性を局所的に助長させる。
この工程によって単結晶と見なせる領域を形成すること
ができる。このレーザー光の照射を行う際に試料または
被照射面を４５０℃以上の温度で加熱することが重要で
ある。この加熱温度は、４５０℃〜７５０℃、特に基板
としてガラス基板を用いた場合には、４５０℃〜６００
℃とすることが好ましい。
【００３０】また単結晶と見なせる領域を形成する他の
方法としては、非晶質珪素膜を形成し、結晶化を助長す
る金属元素を導入したら、加熱処理を行わないで、レー
ザー光を照射し、単結晶とみなせる領域を形成する方法
を挙げることができる。この場合もレーザー光の照射時
に試料を４５０℃〜７５０℃、特に基板としてガラス基
板を用いる場合には、４５０℃〜６００℃（基板の耐熱
性が許すならば７５０℃）の温度で加熱することが重要
である。
方法としては、非晶質珪素膜を形成し、結晶化を助長す
る金属元素を導入したら、加熱処理を行わないで、レー
ザー光を照射し、単結晶とみなせる領域を形成する方法
を挙げることができる。この場合もレーザー光の照射時
に試料を４５０℃〜７５０℃、特に基板としてガラス基
板を用いる場合には、４５０℃〜６００℃（基板の耐熱
性が許すならば７５０℃）の温度で加熱することが重要
である。
【００３１】またレーザー光の照射終了後に、４５０℃
〜６００℃（基板の耐熱性が許すならば７５０℃）の温
度で加熱処理を行うことは、膜中に存在する欠陥を減少
させるために有用である。
〜６００℃（基板の耐熱性が許すならば７５０℃）の温
度で加熱処理を行うことは、膜中に存在する欠陥を減少
させるために有用である。
【００３２】勿論、加熱処理、レーザー光照射、加熱処
理と連続して処理することは最も高い効果を得ることが
できる。
理と連続して処理することは最も高い効果を得ることが
できる。
【００３３】また、膜中に存在する欠陥（不対結合手）
を中和するために、レーザー光の照射終了後に水素雰囲
気中で加熱処理を行うことは極めて有効である。
を中和するために、レーザー光の照射終了後に水素雰囲
気中で加熱処理を行うことは極めて有効である。
【００３４】この単結晶と見なせる領域は、プラズマＣ
ＶＤ法や減圧熱ＣＶＤ法でもって成膜された珪素膜を出
発膜としており、膜中には、炭素と窒素とが１×１０16
〜５×１０18ｃｍ-3、酸素が１×１０17〜５×１０19ｃ
ｍ-3の濃度で含まれている。
ＶＤ法や減圧熱ＣＶＤ法でもって成膜された珪素膜を出
発膜としており、膜中には、炭素と窒素とが１×１０16
〜５×１０18ｃｍ-3、酸素が１×１０17〜５×１０19ｃ
ｍ-3の濃度で含まれている。
【００３５】また原理的に格子欠陥が存在しているの
で、珪素の不対結合手を中和するために水素を１×１０
17〜５×１０20ｃｍ-3の濃度で含んでいる。即ち、この
単結晶と見なせる領域は、点欠陥を有してはいるが、線
欠陥や面欠陥は有していないことが特徴である。なお、
これら含有されている元素の濃度は、ＳＩＭＳ（２次イ
オン分析法）で計測される値の最低値として定義され
る。
で、珪素の不対結合手を中和するために水素を１×１０
17〜５×１０20ｃｍ-3の濃度で含んでいる。即ち、この
単結晶と見なせる領域は、点欠陥を有してはいるが、線
欠陥や面欠陥は有していないことが特徴である。なお、
これら含有されている元素の濃度は、ＳＩＭＳ（２次イ
オン分析法）で計測される値の最低値として定義され
る。
【００３６】図５、図６に従来より公知の単結晶ＭＯＳ
型トランジスタと多結晶珪素薄膜トランジスタ（Ｐ−Ｓ
ｉ ＴＦＴ）と非晶質珪素薄膜トランジスタ（ａ−Ｓｉ
ＴＦＴ）とモノドメイン薄膜トランジスタの諸特性お
よび特徴を比較した表を示す。
型トランジスタと多結晶珪素薄膜トランジスタ（Ｐ−Ｓ
ｉ ＴＦＴ）と非晶質珪素薄膜トランジスタ（ａ−Ｓｉ
ＴＦＴ）とモノドメイン薄膜トランジスタの諸特性お
よび特徴を比較した表を示す。
【００３７】
【作用】薄膜珪素半導体の単結晶と見なせる領域を活性
層として用いて薄膜トランジスタを構成することで、耐
圧が高く、また特性の変動や劣化の無い薄膜トランジス
タを得ることができる。
層として用いて薄膜トランジスタを構成することで、耐
圧が高く、また特性の変動や劣化の無い薄膜トランジス
タを得ることができる。
【００３８】
〔実施例１〕本実施例は、基板としてガラス基板を用い
る。ガラス基板としては、ガラス歪点が３５０℃〜７０
０℃であるものを用いることができる。本実施例におい
ては、ガラス基板として（コーニング７０５９）を用
い、このガラス基板の歪点温度以下の温度で、薄膜トラ
ンジスタを作製する例である。コーニング７０５９ガラ
ス基板の歪点は、５９３℃であり、この温度以上の温度
での加熱処理は、ガラス基板の縮や変形を招くことにな
り好ましくない。特に大型の液晶表示装置に利用するた
めに大面積を有するガラス基板を用いた場合には、ガラ
ス基板の縮や変形の影響が顕著になってしまう。
る。ガラス基板としては、ガラス歪点が３５０℃〜７０
０℃であるものを用いることができる。本実施例におい
ては、ガラス基板として（コーニング７０５９）を用
い、このガラス基板の歪点温度以下の温度で、薄膜トラ
ンジスタを作製する例である。コーニング７０５９ガラ
ス基板の歪点は、５９３℃であり、この温度以上の温度
での加熱処理は、ガラス基板の縮や変形を招くことにな
り好ましくない。特に大型の液晶表示装置に利用するた
めに大面積を有するガラス基板を用いた場合には、ガラ
ス基板の縮や変形の影響が顕著になってしまう。
【００３９】そこで、本実施例で示す薄膜トランジスタ
は、加熱処理工程における最高温度を６００℃以下、好
ましくは５５０℃以下とすることによって、基板に対す
る熱の影響を大きく低減させることを特徴とする。
は、加熱処理工程における最高温度を６００℃以下、好
ましくは５５０℃以下とすることによって、基板に対す
る熱の影響を大きく低減させることを特徴とする。
【００４０】図１に本実施例で示す薄膜トランジスタの
作製工程を示す。まずコーニング７０５９ガラス基板１
０１上に下地膜として酸化珪素膜１０２を３０００Åの
厚さにスパッタ法によって形成する。次に非晶質珪素膜
を５００Åの厚さにプラズマＣＶＤ法または減圧熱ＣＶ
Ｄ法によって成膜する。
作製工程を示す。まずコーニング７０５９ガラス基板１
０１上に下地膜として酸化珪素膜１０２を３０００Åの
厚さにスパッタ法によって形成する。次に非晶質珪素膜
を５００Åの厚さにプラズマＣＶＤ法または減圧熱ＣＶ
Ｄ法によって成膜する。
【００４１】非晶質珪素膜を形成した後、４５０℃〜７
５０℃、ここでは５５０℃の温度に試料を加熱した状態
でレーザー光（ＫｒＦエキシマレーザー）を照射し、図
１（Ａ）に示すように単結晶と見なせるモノドメイン領
域１０３、１０４、１０５を形成する。図１（Ａ）に示
す状態を上面から見た様子を図２（Ａ）に示す。モノド
メイン領域１０３〜１０５は、結晶粒界１００でもって
お互いに接している。図２においては、３つのモノドメ
イン領域しか示していないが、実際には多数のモノドメ
インが形成される。なおモノデメインの形状は円形に限
定されるものではなく、多様な形状を挙げることができ
る。
５０℃、ここでは５５０℃の温度に試料を加熱した状態
でレーザー光（ＫｒＦエキシマレーザー）を照射し、図
１（Ａ）に示すように単結晶と見なせるモノドメイン領
域１０３、１０４、１０５を形成する。図１（Ａ）に示
す状態を上面から見た様子を図２（Ａ）に示す。モノド
メイン領域１０３〜１０５は、結晶粒界１００でもって
お互いに接している。図２においては、３つのモノドメ
イン領域しか示していないが、実際には多数のモノドメ
インが形成される。なおモノデメインの形状は円形に限
定されるものではなく、多様な形状を挙げることができ
る。
【００４２】本実施例に示すように、レーザー光の照射
時に試料を５５０℃という高い温度に加熱して行うこと
によって、５０μｍ以上の粒径を有するモノドメイン
（単結晶と見なせる）領域を形成することができる。
時に試料を５５０℃という高い温度に加熱して行うこと
によって、５０μｍ以上の粒径を有するモノドメイン
（単結晶と見なせる）領域を形成することができる。
【００４３】上記工程において、非晶質珪素膜に結晶化
を助長する金属元素を導入することは有効である。こう
することによって、より大きな面積に渡って単結晶と見
なせる領域を形成することができる。
を助長する金属元素を導入することは有効である。こう
することによって、より大きな面積に渡って単結晶と見
なせる領域を形成することができる。
【００４４】単結晶と見なせる領域１０３〜１０５を得
たら、この領域を用いて薄膜トランジスタの活性層をパ
ターニングより形成する。活性層は、その全体が単結晶
と見なせる領域内に形成されるのが最も好ましい。ここ
では、１０４で示される領域に活性層１０６を形成す
る。こうして図１（Ｂ）に示す領域１００を活性層とし
て形成する。
たら、この領域を用いて薄膜トランジスタの活性層をパ
ターニングより形成する。活性層は、その全体が単結晶
と見なせる領域内に形成されるのが最も好ましい。ここ
では、１０４で示される領域に活性層１０６を形成す
る。こうして図１（Ｂ）に示す領域１００を活性層とし
て形成する。
【００４５】モノドメイン１０４内には、結晶粒界が実
質的に存在しておらず、従って単結晶を用いた場合に匹
敵する特性を有する薄膜トランジスタを得ることができ
る。図７に示すのは、５５０℃の加熱をしながらＫｒＦ
エキシマレーザー光を照射することによって得られた薄
膜珪素半導体の結晶構造を示した写真である。そして、
図７に示すようなモノドメイン領域を利用して、薄膜ト
ランジスタの活性層を構成することで、モノデメインＴ
ＦＴを得ることができる。
質的に存在しておらず、従って単結晶を用いた場合に匹
敵する特性を有する薄膜トランジスタを得ることができ
る。図７に示すのは、５５０℃の加熱をしながらＫｒＦ
エキシマレーザー光を照射することによって得られた薄
膜珪素半導体の結晶構造を示した写真である。そして、
図７に示すようなモノドメイン領域を利用して、薄膜ト
ランジスタの活性層を構成することで、モノデメインＴ
ＦＴを得ることができる。
【００４６】活性層１０６を形成したら、ゲイト絶縁膜
として酸化珪素膜１１２を１０００Åの厚さにプラズマ
ＣＶＤ法で成膜する。そして、スカンジウムが0.2 ％含
まれたアルミニウムを主成分とする膜を６０００Åの厚
さに成膜する。次にこのアルミニウムを主成分とする膜
をパターニングすることにより、ゲイト電極１１３を得
る。
として酸化珪素膜１１２を１０００Åの厚さにプラズマ
ＣＶＤ法で成膜する。そして、スカンジウムが0.2 ％含
まれたアルミニウムを主成分とする膜を６０００Åの厚
さに成膜する。次にこのアルミニウムを主成分とする膜
をパターニングすることにより、ゲイト電極１１３を得
る。
【００４７】そして酒石酸を１０％含んだエチレングル
コール溶液中でゲイト電極１１３を陽極として陽極酸化
を行うことで、酸化物層１１４を形成する。この酸化物
層１１４の厚さは２０００Å程度とする。この酸化物層
１１４が存在することで、後の不純物イオン注入の工程
において、オフセットゲイト領域を形成することができ
る。
コール溶液中でゲイト電極１１３を陽極として陽極酸化
を行うことで、酸化物層１１４を形成する。この酸化物
層１１４の厚さは２０００Å程度とする。この酸化物層
１１４が存在することで、後の不純物イオン注入の工程
において、オフセットゲイト領域を形成することができ
る。
【００４８】次にＮチャネル型の薄膜トランジスタであ
ればリンのイオンを、Ｐチャネル型の薄膜トランジスタ
であればボロンのイオンを不純物イオンとして活性層に
注入する。この工程において、ゲイト電極１１３とその
周囲の酸化物層１１４がマスクとなり、１０７と１１１
で示される領域に不純物イオンが注入される。そして不
純物イオンが注入された１０７の領域はソース領域に、
また１１１の領域はドレイン領域として形成される。ま
たゲイト電極１１３の周囲の酸化物層１１４がマスクと
なり、オフセットゲイト領域１０８と１１０とが同時に
形成される。またチャネル形成領域１０９も自己整合的
に形成される。（図１（Ｃ））
ればリンのイオンを、Ｐチャネル型の薄膜トランジスタ
であればボロンのイオンを不純物イオンとして活性層に
注入する。この工程において、ゲイト電極１１３とその
周囲の酸化物層１１４がマスクとなり、１０７と１１１
で示される領域に不純物イオンが注入される。そして不
純物イオンが注入された１０７の領域はソース領域に、
また１１１の領域はドレイン領域として形成される。ま
たゲイト電極１１３の周囲の酸化物層１１４がマスクと
なり、オフセットゲイト領域１０８と１１０とが同時に
形成される。またチャネル形成領域１０９も自己整合的
に形成される。（図１（Ｃ））
【００４９】不純物イオンの注入工程の終了後、レーザ
ー光を照射し、不純物イオンの注入によって損傷した活
性層のアニールと注入された不純物の活性化を行う。こ
の工程は、赤外光等の強光を照射することによって行っ
てもよい。
ー光を照射し、不純物イオンの注入によって損傷した活
性層のアニールと注入された不純物の活性化を行う。こ
の工程は、赤外光等の強光を照射することによって行っ
てもよい。
【００５０】さらに層間絶縁膜として酸化珪素膜１１５
をプラズマＣＶＤ法で７０００Åの厚さに成膜する。さ
らに穴開け工程を経て、ソース電極１１６とドレイン電
極１１７を形成する。さらに３５０℃の水素雰囲気中に
おいて加熱処理を行うことにより、薄膜トランジスタを
完成させる。（図１（Ｄ））
をプラズマＣＶＤ法で７０００Åの厚さに成膜する。さ
らに穴開け工程を経て、ソース電極１１６とドレイン電
極１１７を形成する。さらに３５０℃の水素雰囲気中に
おいて加熱処理を行うことにより、薄膜トランジスタを
完成させる。（図１（Ｄ））
【００５１】本実施例で示す薄膜トランジスタは、活性
層が単結晶と見なせる構造を有した領域（モノドメイン
領域）で構成されているので、結晶粒界に起因する耐圧
の低さの問題やリーク電流が大きいという問題を解決す
ることができる。
層が単結晶と見なせる構造を有した領域（モノドメイン
領域）で構成されているので、結晶粒界に起因する耐圧
の低さの問題やリーク電流が大きいという問題を解決す
ることができる。
【００５２】本実施例では、１つの薄膜トランジスタを
設けた例を示したが、複数のモノドメイン領域を用いて
複数の薄膜トランジスタを形成することは当然可能であ
る。
設けた例を示したが、複数のモノドメイン領域を用いて
複数の薄膜トランジスタを形成することは当然可能であ
る。
【００５３】〔実施例２〕本実施例は、結晶化を助長す
る金属元素を非晶質珪素膜に導入することにより、単結
晶と見なせる結晶領域を形成し、この結晶性を有する領
域を用いて薄膜トランジスタを構成した例を示す。
る金属元素を非晶質珪素膜に導入することにより、単結
晶と見なせる結晶領域を形成し、この結晶性を有する領
域を用いて薄膜トランジスタを構成した例を示す。
【００５４】本実施例の作製工程は、結晶化を助長する
金属元素を導入する工程以外は実施例１に示すものと同
様である。本実施例においては、まず非晶質珪素膜の形
成後に、非晶質珪素膜の表面にＵＶ酸化法によって、極
薄い酸化膜（図示せず）を形成する。この酸化膜は後の
溶液塗布工程において、溶液の濡れ性を良くするための
ものである。ここで行うＵＶ酸化工程は、酸化性雰囲気
中においてＵＶ光を照射することによって、被照射面の
表面に極薄い酸化膜を形成するものである。
金属元素を導入する工程以外は実施例１に示すものと同
様である。本実施例においては、まず非晶質珪素膜の形
成後に、非晶質珪素膜の表面にＵＶ酸化法によって、極
薄い酸化膜（図示せず）を形成する。この酸化膜は後の
溶液塗布工程において、溶液の濡れ性を良くするための
ものである。ここで行うＵＶ酸化工程は、酸化性雰囲気
中においてＵＶ光を照射することによって、被照射面の
表面に極薄い酸化膜を形成するものである。
【００５５】次にニッケル酢酸塩溶液を極薄い酸化膜が
形成された非晶質珪素膜の表面にスピンコート法によっ
てコーティングし、ニッケルを含有した被膜を形成す
る。この被膜が存在することで、極薄い酸化膜を介して
ニッケル元素が非晶質珪素膜に接して配置された状態と
なる。
形成された非晶質珪素膜の表面にスピンコート法によっ
てコーティングし、ニッケルを含有した被膜を形成す
る。この被膜が存在することで、極薄い酸化膜を介して
ニッケル元素が非晶質珪素膜に接して配置された状態と
なる。
【００５６】この状態で５５０℃、４時間の加熱処理を
施し、非晶質珪素膜を結晶性珪素膜に変成させる。ここ
では、結晶化を助長する金属元素であるニッケルが導入
されているので、５５０℃、４時間程度の加熱処理で結
晶性珪素膜を得ることができる。
施し、非晶質珪素膜を結晶性珪素膜に変成させる。ここ
では、結晶化を助長する金属元素であるニッケルが導入
されているので、５５０℃、４時間程度の加熱処理で結
晶性珪素膜を得ることができる。
【００５７】加熱処理によって結晶性珪素膜に変成され
た珪素膜を得たら、レーザー光を照射することによっ
て、図１の１０３〜１０４で示されるようなモノドメイ
ン領域を形成する。本実施例の場合は、結晶化を助長す
る金属元素であるニッケルが導入されているので、より
大きなモノドメイン領域を得ることができる。モノドメ
イン領域を得た後は、実施例１と同様にして薄膜トラン
ジスタを形成する。
た珪素膜を得たら、レーザー光を照射することによっ
て、図１の１０３〜１０４で示されるようなモノドメイ
ン領域を形成する。本実施例の場合は、結晶化を助長す
る金属元素であるニッケルが導入されているので、より
大きなモノドメイン領域を得ることができる。モノドメ
イン領域を得た後は、実施例１と同様にして薄膜トラン
ジスタを形成する。
【００５８】〔実施例３〕本実施例は、一つのモノドメ
インを用いて、薄膜トランジスタのチャネル形成領域を
形成した例を示す。図３に本実施例で示す薄膜トランジ
スタの作製工程を示す。
インを用いて、薄膜トランジスタのチャネル形成領域を
形成した例を示す。図３に本実施例で示す薄膜トランジ
スタの作製工程を示す。
【００５９】まずガラス基板１０１上に下地膜として酸
化珪素膜１０２を３０００Åの厚さにスパッタ法で形成
する。そしてプラズマＣＶＤ法または減圧熱ＣＶＤ法を
用いて、非晶質珪素膜を５００Åの厚さに形成する。そ
して試料を５５０℃の温度に加熱した状態でレーザー光
（ＫｒＦエキシマレーザー）を照射し、複数のモノデメ
イン領域１０３〜１０５を形成する。（図３（Ａ））
化珪素膜１０２を３０００Åの厚さにスパッタ法で形成
する。そしてプラズマＣＶＤ法または減圧熱ＣＶＤ法を
用いて、非晶質珪素膜を５００Åの厚さに形成する。そ
して試料を５５０℃の温度に加熱した状態でレーザー光
（ＫｒＦエキシマレーザー）を照射し、複数のモノデメ
イン領域１０３〜１０５を形成する。（図３（Ａ））
【００６０】図３（Ａ）の状態を上面から見た様子を図
４（Ａ）に示す。各モノドメイン１０３〜１０５は、結
晶粒界１００のよって互い接している。結晶粒界１００
で仕切られる内部が単結晶と見なせる領域、即ちモノド
メイン領域である。
４（Ａ）に示す。各モノドメイン１０３〜１０５は、結
晶粒界１００のよって互い接している。結晶粒界１００
で仕切られる内部が単結晶と見なせる領域、即ちモノド
メイン領域である。
【００６１】そして、チャネル形成領域（図３（Ｃ）の
１０９で示される領域）がモノデメイン領域１０４の内
部に含まれるように、活性層１０６を形成する。（図３
（Ｂ））
１０９で示される領域）がモノデメイン領域１０４の内
部に含まれるように、活性層１０６を形成する。（図３
（Ｂ））
【００６２】活性層１０６を形成したら、ゲイト絶縁膜
として酸化珪素膜１１２を１０００Åの厚さにプラズマ
ＣＶＤ法で成膜する。そして、スカンジウムが0.2 ％含
まれたアルミニウムを主成分とする膜を６０００Åの厚
さに成膜する。次にこのアルミニウムを主成分とする膜
をパターニングすることにより、ゲイト電極１１３を得
る。
として酸化珪素膜１１２を１０００Åの厚さにプラズマ
ＣＶＤ法で成膜する。そして、スカンジウムが0.2 ％含
まれたアルミニウムを主成分とする膜を６０００Åの厚
さに成膜する。次にこのアルミニウムを主成分とする膜
をパターニングすることにより、ゲイト電極１１３を得
る。
【００６３】そして酒石酸を１０％含んだエチレングル
コール溶液中でゲイト電極１１３を陽極として陽極酸化
を行うことで、酸化物層１１４を形成する。この酸化物
層１１４の厚さは２０００Å程度とする。この酸化物層
１１４が存在することで、後の不純物イオン注入の工程
において、オフセットゲイト領域を形成することができ
る。
コール溶液中でゲイト電極１１３を陽極として陽極酸化
を行うことで、酸化物層１１４を形成する。この酸化物
層１１４の厚さは２０００Å程度とする。この酸化物層
１１４が存在することで、後の不純物イオン注入の工程
において、オフセットゲイト領域を形成することができ
る。
【００６４】次にＮチャネル型の薄膜トランジスタであ
ればリンのイオンを、Ｐチャネル型の薄膜トランジスタ
であればボロンのイオンを不純物イオンとして活性層に
注入する。この工程において、ゲイト電極１１３とその
周囲の酸化物層１１４がマスクとなり、１０７と１１１
で示される領域に不純物イオンが注入される。そして不
純物イオンが注入された１０７の領域はソース領域に、
また１１１の領域はドレイン領域として形成される。ま
たゲイト電極１１３の周囲の酸化物層１１４がマスクと
なり、オフセットゲイト領域１０８と１１０とが同時に
形成される。またチャネル形成領域１０９も自己整合的
に形成される。（図３（Ｃ））
ればリンのイオンを、Ｐチャネル型の薄膜トランジスタ
であればボロンのイオンを不純物イオンとして活性層に
注入する。この工程において、ゲイト電極１１３とその
周囲の酸化物層１１４がマスクとなり、１０７と１１１
で示される領域に不純物イオンが注入される。そして不
純物イオンが注入された１０７の領域はソース領域に、
また１１１の領域はドレイン領域として形成される。ま
たゲイト電極１１３の周囲の酸化物層１１４がマスクと
なり、オフセットゲイト領域１０８と１１０とが同時に
形成される。またチャネル形成領域１０９も自己整合的
に形成される。（図３（Ｃ））
【００６５】不純物イオンの注入工程の終了後、レーザ
ー光を照射し、不純物イオンの注入によって損傷した活
性層のアニールと注入された不純物の活性化を行う。こ
の工程は、赤外光等の強光を照射することによって行っ
てもよい。
ー光を照射し、不純物イオンの注入によって損傷した活
性層のアニールと注入された不純物の活性化を行う。こ
の工程は、赤外光等の強光を照射することによって行っ
てもよい。
【００６６】さらに層間絶縁膜として酸化珪素膜１１５
をプラズマＣＶＤ法で７０００Åの厚さに成膜する。さ
らに穴開け工程を経て、ソース電極１１６とドレイン電
極１１７を形成する。さらに３５０℃の水素雰囲気中に
おいて加熱処理を行うことにより、薄膜トランジスタを
完成させる。（図３（Ｄ））
をプラズマＣＶＤ法で７０００Åの厚さに成膜する。さ
らに穴開け工程を経て、ソース電極１１６とドレイン電
極１１７を形成する。さらに３５０℃の水素雰囲気中に
おいて加熱処理を行うことにより、薄膜トランジスタを
完成させる。（図３（Ｄ））
【００６７】本実施例で示す薄膜トランジスタは、チャ
ネル形成領域が単結晶と見なせる構造を有した領域（モ
ノドメイン領域）で構成されているので、キャリアの移
動に際して、障害となる存在が少なく、高い特性を得る
ことができる。
ネル形成領域が単結晶と見なせる構造を有した領域（モ
ノドメイン領域）で構成されているので、キャリアの移
動に際して、障害となる存在が少なく、高い特性を得る
ことができる。
【００６８】本実施例の構成を採用した場合、モノドメ
インの領域は、最低限チャネル形成領域の大きさがあれ
ばよいので、薄膜トランジスタを作製する際の自由度を
高めることができる。
インの領域は、最低限チャネル形成領域の大きさがあれ
ばよいので、薄膜トランジスタを作製する際の自由度を
高めることができる。
【００６９】本実施例では、１つの薄膜トランジスタを
設けた例を示したが、複数のモノドメイン領域を用いて
複数の薄膜トランジスタを形成することは当然可能であ
る。
設けた例を示したが、複数のモノドメイン領域を用いて
複数の薄膜トランジスタを形成することは当然可能であ
る。
【００７０】
【発明の効果】本明細書で開示する発明を利用すること
で、結晶粒界の影響を受けない薄膜トタンジスタを得る
ことができる。そして耐圧が高く、特性の変動がなく、
さらに大電流を扱うことのできる薄膜トランジスタを得
ることができる。また薄膜トランジスタの動作が結晶粒
界の影響を受けないものとすることができるので、ＯＦ
Ｆ電流の小さな特性とすることができる。
で、結晶粒界の影響を受けない薄膜トタンジスタを得る
ことができる。そして耐圧が高く、特性の変動がなく、
さらに大電流を扱うことのできる薄膜トランジスタを得
ることができる。また薄膜トランジスタの動作が結晶粒
界の影響を受けないものとすることができるので、ＯＦ
Ｆ電流の小さな特性とすることができる。
【図１】 実施例の薄膜トランジスタの作製工程を示す
図。
図。
【図２】 モノドメインの形状と活性層を示す図。
【図３】 実施例の薄膜トランジスタの構成を示す図。
【図４】 モノドメインの形状と活性層を示す図。
【図５】 単結晶薄膜トランジスタとモノドメイン薄膜
トランジスタとの比較表を示す図。
トランジスタとの比較表を示す図。
【図６】 単結晶薄膜トランジスタとモノドメイン薄膜
トランジスタとの比較表を示す図。
トランジスタとの比較表を示す図。
【図７】 薄膜珪素半導体膜の結晶構造を示す写真。
１０１ ガラス基板 １０２ 下地膜（酸化珪素膜） １０３〜１０４ モノドメイン領域（単結晶と見な
せる領域） １０６ 活性層 １０７ ソース領域 １０８ オフセットゲイト領域 １０９ チャネル形成領域 １１０ オフセットゲイト領域 １１１ ドレイン領域 １１２ ゲイト絶縁膜 １１３ ゲイト電極 １１４ 酸化物層 １１５ 層間絶縁膜 １１６ ソース電極 １１７ ドレイン電極 １００ 結晶粒界（グレインバンダリ）
せる領域） １０６ 活性層 １０７ ソース領域 １０８ オフセットゲイト領域 １０９ チャネル形成領域 １１０ オフセットゲイト領域 １１１ ドレイン領域 １１２ ゲイト絶縁膜 １１３ ゲイト電極 １１４ 酸化物層 １１５ 層間絶縁膜 １１６ ソース電極 １１７ ドレイン電極 １００ 結晶粒界（グレインバンダリ）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−275699（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−373171（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−276615（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−246973（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−299339（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−216156（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−55140（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−320346（ＪＰ，Ａ) 欧州特許出願公開612102（ＥＰ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 29/786 H01L 21/336 H01L 21/20
Claims (9)
- 【請求項１】絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を
形成する工程と、 該非晶質珪素膜に珪素の結晶化を助長する金属元素を導
入する工程と、 ４５０℃〜７５０℃の温度に加熱した状態で、前記金属
元素を導入した非晶質珪素膜にレーザー光を照射する工
程と、 該レーザー光が照射された領域を４５０℃〜６００℃の
温度で加熱して単結晶と見なせる領域を形成する工程
と、 を有し、 前記単結晶と見なせる領域をチャネル形成領域に用いる
ことを特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。 - 【請求項２】絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を
形成する工程と、 該非晶質珪素膜に珪素の結晶化を助長する金属元素を導
入する工程と、 該金属元素を導入した非晶質珪素膜を加熱して結晶化す
る工程と、 ４５０℃〜７５０℃の温度に加熱した状態で、前記結晶
化により形成した結晶性珪素膜にレーザー光を照射する
工程と、 該レーザー光が照射された領域を４５０℃〜６００℃の
温度で加熱して単結晶と見なせる領域を形成する工程
と、を有し、 前記単結晶と見なせる領域をチャネル形成領域に用いる
ことを特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。 - 【請求項３】絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を
形成する工程と、 該非晶質珪素膜に珪素の結晶化を助長する金属元素を導
入する工程と、 該金属元素を導入した非晶質珪素膜を加熱して結晶核を
形成する工程と、 ４５０℃〜７５０℃の温度に加熱した状態で、前記結晶
核を形成した非晶質珪素膜にレーザー光を照射する工程
と、 該レーザー光が照射された領域を４５０℃〜６００℃の
温度で加熱して単結晶と見なせる領域を形成する工程
と、を有し、 前記単結晶と見なせる領域をチャネル形成領域に用いる
ことを特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。 - 【請求項４】絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を
形成する工程と、 該非晶質珪素膜に珪素の結晶化を助長する金属元素を導
入する工程と、 ４５０℃〜７５０℃の温度に加熱した状態で、前記金属
元素を導入した非晶質珪素膜に赤外光を照射する工程
と、 該赤外光が照射された領域を４５０℃〜６００℃の温度
で加熱して単結晶と見なせる領域を形成する工程と、 を有し、 前記単結晶と見なせる領域をチャネル形成領域に用いる
ことを特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。 - 【請求項５】絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を
形成する工程と、 該非晶質珪素膜に珪素の結晶化を助長する金属元素を導
入する工程と、 該金属元素を導入した非晶質珪素膜を加熱して結晶化す
る工程と、 ４５０℃〜７５０℃の温度に加熱した状態で、前記結晶
化により形成した結晶性珪素膜に赤外光を照射する工程
と、 該赤外光が照射された領域を４５０℃〜６００℃の温度
で加熱して単結晶と見なせる領域を形成する工程と、を
有し、 前記単結晶と見なせる領域をチャネル形成領域に用いる
ことを特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。 - 【請求項６】絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を
形成する工程と、 該非晶質珪素膜に珪素の結晶化を助長する金属元素を導
入する工程と、 該金属元素を導入した非晶質珪素膜を加熱して結晶核を
形成する工程と、 ４５０℃〜７５０℃の温度に加熱した状態で、前記結晶
核を形成した非晶質珪素膜に赤外光を照射する工程と、 該赤外光が照射された領域を４５０℃〜６００℃の温度
で加熱して単結晶と見なせる領域を形成する工程と、を
有し、 前記単結晶と見なせる領域をチャネル形成領域に用いる
ことを特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。 - 【請求項７】請求項１乃至請求項６のいずれか一におい
て、前記珪素の結晶化を助長する金属元素は、ニッケル
であることを特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。 - 【請求項８】請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載
の方法を用いて作製されたことを特徴とする薄膜トラン
ジスタ。 - 【請求項９】請求項８に記載の薄膜トランジスタを用い
たことを特徴とする液晶表示装置。
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