JP3455721B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP3455721B2
JP3455721B2 JP2000250453A JP2000250453A JP3455721B2 JP 3455721 B2 JP3455721 B2 JP 3455721B2 JP 2000250453 A JP2000250453 A JP 2000250453A JP 2000250453 A JP2000250453 A JP 2000250453A JP 3455721 B2 JP3455721 B2 JP 3455721B2
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silicon
semiconductor film
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crystallization
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜状の絶縁ゲイ
ト型電界効果トランジスタ(薄膜トランジスタもしくは
TFT)等の薄膜デバイスに用いられる結晶性半導体を
得る方法に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for obtaining a crystalline semiconductor used in a thin film device such as a thin film insulating gate type field effect transistor (thin film transistor or TFT).

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、薄膜状の絶縁ゲイト型電界効果ト
ランジスタ(TFT)等の薄膜デバイスに用いられる結
晶性シリコン半導体薄膜は、プラズマCVD法や熱CV
D法で形成されたアモルファスシリコン膜を電気炉等の
装置の中で600℃以上の温度で24時間以上の長時間
にわたって結晶化させて作製された。特に十分な特性
(高い電界効果移動度や高い信頼性)を得るためにはよ
り長時間の熱処理が求められていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, crystalline silicon semiconductor thin films used for thin film devices such as thin film insulating gate type field effect transistors (TFTs) are plasma CVD or thermal CV.
The amorphous silicon film formed by the method D was crystallized in a device such as an electric furnace at a temperature of 600 ° C. or higher for a long time of 24 hours or more. In particular, a longer heat treatment was required in order to obtain sufficient characteristics (high field effect mobility and high reliability).

【0003】[0003]

【発明が解決しようする課題】しかしながら、このよう
な従来の方法は多くの課題を抱えていた。1つはスルー
プットが低く、したがって、コストが高くなることであ
る。例えば、この結晶化工程に24時間の時間を要する
ものとすると、基板1枚当たりの処理時間を2分とすれ
ば720枚の基板を同時に処理しなければならなかっ
た。しかしながら、例えば、通常使用される管状炉で
は、1度に処理できる基板の枚数は50枚がせいぜい
で、1つの装置(反応管)だけを使用した場合には1枚
当たり30分も時間がかかってしまった。すなわち、1
枚当たりの処理時間を2分とするには、反応管を15本
も使用しなければならなかった。このことは投資規模が
拡大することと、その投資の減価償却が大きく、製品の
コストに跳ね返ることを意味していた。
However, such a conventional method has many problems. One is low throughput and therefore high cost. For example, if it takes 24 hours for this crystallization step, 720 substrates must be processed at the same time if the processing time per substrate is 2 minutes. However, for example, in a commonly used tubular furnace, the number of substrates that can be processed at one time is 50 at most, and when only one apparatus (reaction tube) is used, it takes as long as 30 minutes per substrate. I got it. Ie 1
To achieve a processing time of 2 minutes per sheet, 15 reaction tubes had to be used. This meant that the scale of the investment increased and that the depreciation of the investment was large, and that it was reflected in the cost of the product.

【0004】もう1つの問題は、熱処理の温度であっ
た。通常、TFTの作製に用いられる基板は石英ガラス
のような純粋な酸化珪素からなるものと、コーニング社
7059番(以下、コーニング7059という)のよう
な無アルカリのホウ珪酸ガラスに大別される。このう
ち、前者は、耐熱性が優れており、通常の半導体集積回
路のウェファープロセスと同じ取扱いができるため、温
度に関しては何ら問題がない。しかしながら、そのコス
トが高く、基板面積の増加と共に指数関数的に急激に増
大する。したがって、現在のところ、比較的小面積のT
FT集積回路にのみ使用されている。
Another problem was the temperature of the heat treatment. In general, substrates used for manufacturing TFTs are roughly classified into those made of pure silicon oxide such as quartz glass, and non-alkali borosilicate glass such as Corning No. 7059 (hereinafter, Corning 7059). Of these, the former has excellent heat resistance and can be handled in the same manner as a normal semiconductor integrated circuit wafer process, and therefore has no problem with temperature. However, its cost is high, and it exponentially increases exponentially as the substrate area increases. Therefore, at present, T
Used only in FT integrated circuits.

【0005】一方、無アルカリガラスは、石英に比べれ
ばコストは十分に低いが、耐熱性の点で問題があり、一
般に歪み点が550〜650℃程度、特に入手しやすい
材料では600℃以下であるので、600℃の熱処理で
は基板に不可逆的な収縮やソリという問題が生じた。特
に基板が対角10インチを越えるような大きなものでは
顕著であった。以上のような理由から、シリコン半導体
膜の結晶化に関しては、550℃以下、4時間以内とい
う熱処理条件がコスト削減に不可欠とされていた。本発
明はこのような条件をクリアする半導体の作製方法およ
び、そのような半導体を用いた半導体装置の作製方法を
提供することを目的とする。
On the other hand, alkali-free glass has a sufficiently low cost as compared with quartz, but has a problem in heat resistance, and generally has a strain point of about 550 to 650 ° C., and particularly easily available materials at 600 ° C. or lower. Therefore, the heat treatment at 600 ° C. causes irreversible shrinkage and warpage of the substrate. In particular, it was remarkable in a large substrate having a diagonal of more than 10 inches. For the above reasons, regarding the crystallization of the silicon semiconductor film, the heat treatment condition of 550 ° C. or lower and within 4 hours has been indispensable for cost reduction. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor that satisfies such conditions and a method for manufacturing a semiconductor device using such a semiconductor.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の構成は、基板上
に選択的にニッケル、鉄、コバルト、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、ス
カンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、
銅、亜鉛、金、銀の少なくとも1つを含有する物体を形
成する第1の工程と、前記工程後、実質的にアモルファ
ス状態のシリコン膜を形成する第2の工程と、第2の工
程の後に基板をアニールする第3の工程と、前記シリコ
ン膜を島状にパターニングする第4の工程とを有するこ
とを特徴とする。
The structure of the present invention is provided on a substrate selectively with nickel, iron, cobalt, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium, platinum, scandium, titanium, vanadium, chromium, manganese,
A first step of forming an object containing at least one of copper, zinc, gold and silver; a second step of forming a silicon film in a substantially amorphous state after the step; and a second step of It is characterized by including a third step of annealing the substrate later and a fourth step of patterning the silicon film in an island shape.

【0007】また、上記の構成において、第3の工程の
以後に基板をフッ酸もしくは塩酸を含有する酸によって
処理する第4の工程を有することを特徴とする。
Further, in the above structure, after the third step, there is a fourth step of treating the substrate with an acid containing hydrofluoric acid or hydrochloric acid.

【0008】また、上記の構成において、基板をアニー
ルすることにより、選択的に物体のある領域より横方向
に結晶化を20〜200μmの幅に成長せしめることを
特徴とする。
In the above structure, the substrate is annealed to selectively grow crystallization in a width of 20 to 200 μm in a lateral direction from a region where an object exists.

【0009】また、本発明の他の構成は、基板上に実質
的にアモルファス状態のシリコン膜を形成する第1の工
程と、前記工程後、選択的にニッケル、鉄、コバルト、
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、スカンジウム、チタン、バナジウム、ク
ロム、マンガン、銅、亜鉛、金、銀の少なくとも1つを
含有する物体を形成する第2の工程と、第2の工程の後
に基板をアニールする第3の工程と、前記シリコン膜を
島状にパターニングする第4の工程とを有することを特
徴とする。
According to another structure of the present invention, the first step of forming a silicon film in a substantially amorphous state on the substrate and, after the step, nickel, iron, cobalt,
Second step of forming an object containing at least one of ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium, platinum, scandium, titanium, vanadium, chromium, manganese, copper, zinc, gold, silver, and second step After that, a third step of annealing the substrate and a fourth step of patterning the silicon film into an island shape are included.

【0010】上記の構成において、第3の工程の以後に
基板をフッ酸、硝酸もしくは塩酸を含有する酸によって
処理する第4の工程を有することを特徴とする。
In the above structure, after the third step, there is a fourth step of treating the substrate with an acid containing hydrofluoric acid, nitric acid or hydrochloric acid.

【0011】上記の構成において、基板をアニールする
ことにより、選択的に物体のある領域より横方向に結晶
化を20〜200μmの幅に成長せしめることを特徴と
する。
The above structure is characterized in that by annealing the substrate, crystallization is selectively grown laterally from the region where the object is present to a width of 20 to 200 μm.

【0012】また、本発明の他の構成は、0.01原子
%以上5原子%以下の水素と、0.0005原子%以上
1原子%以下のニッケル、鉄、コバルト、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、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マン
ガン、銅、亜鉛、金、銀を有するシリコン膜上に、絶縁
膜を介してゲイト電極が設けられていることを特徴とす
る。
Another structure of the present invention is: 0.01 atomic% or more and 5 atomic% or less of hydrogen; and 0.0005 atomic% or more and 1 atomic% or less of nickel, iron, cobalt, ruthenium,
A gate electrode is provided on a silicon film containing rhodium, palladium, osmium, iridium, platinum, scandium, titanium, vanadium, chromium, manganese, copper, zinc, gold, and silver via an insulating film. To do.

【0013】また、本発明の他の構成は、0.01原子
%以上5原子%以下の水素と、0.0005原子%以上
1原子%以下のニッケル、鉄、コバルト、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、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マン
ガン、銅、亜鉛、金、銀を有するシリコン半導体によっ
て構成されたソースおよび/またはドレインを有するこ
とを特徴とする。
Another structure of the present invention is: 0.01 atomic% to 5 atomic% of hydrogen; 0.0005 atomic% to 1 atomic% of nickel, iron, cobalt, ruthenium,
It is characterized by having a source and / or a drain composed of a silicon semiconductor containing rhodium, palladium, osmium, iridium, platinum, scandium, titanium, vanadium, chromium, manganese, copper, zinc, gold and silver.

【0014】また、本発明の他の構成は、基板上に実質
的にアモルファス状態のシリコン膜を形成する第1の工
程と、マスク作用を示す厚さのマスク被膜を形成する第
2の工程と、前記マスク被膜をパターニングして、シリ
コン膜表面を露出せしめる第3の工程と、ニッケル、
鉄、コバルト、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、スカンジウム、チタン、
バナジウム、クロム、マンガン、銅、亜鉛、金、銀の少
なくとも1つを含有する被膜を形成する第4の工程と、
第4の工程の後に基板を熱アニールすることによって第
4の工程によって形成された被膜とシリコン膜を反応さ
せて珪化物層を形成する第5の工程と、第4の工程で形
成された被膜を除去する第6の工程とアニールすること
によって前記珪化物層に隣接したシリコン膜を横方向に
結晶化させる第7の工程とを有することを特徴とする。
Further, according to another structure of the present invention, a first step of forming a substantially amorphous silicon film on a substrate and a second step of forming a mask film having a thickness exhibiting a masking action. A third step of patterning the mask coating to expose the surface of the silicon film, nickel,
Iron, cobalt, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium, platinum, scandium, titanium,
A fourth step of forming a film containing at least one of vanadium, chromium, manganese, copper, zinc, gold and silver;
A fifth step of forming a silicide layer by reacting the film formed in the fourth step with the silicon film by thermally annealing the substrate after the fourth step, and the film formed in the fourth step And a seventh step of crystallizing the silicon film adjacent to the silicide layer in the lateral direction by annealing.

【0015】また、本発明の他の構成は、基板上に選択
的にニッケル、鉄、コバルト、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、スカンジ
ウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、銅、亜
鉛、金、銀の少なくとも1つを含有する物体を選択的に
形成する第1の工程と、前記工程後、実質的にアモルフ
ァス状態のシリコン膜を形成する第2の工程と、第2の
工程の後に基板をアニールする第3の工程と、前記シリ
コン膜のうち、第1の工程において、選択的に物体が形
成された領域上の部分をエッチング除去する第4の工程
とを有することを特徴とする。
Further, according to another structure of the present invention, nickel, iron, cobalt, ruthenium, rhodium,
A first step of selectively forming an object containing at least one of palladium, osmium, iridium, platinum, scandium, titanium, vanadium, chromium, manganese, copper, zinc, gold, silver; A second step of forming a silicon film in an amorphous state, a third step of annealing the substrate after the second step, and a first step of the silicon film in which the object is selectively formed A fourth step of etching away a portion on the exposed region.

【0016】上記の構成において、第4の工程と同時
に、もしくは前後に結晶成長の成長点を含む領域をエッ
チングすることを特徴とする。
The above structure is characterized in that a region including a growth point of crystal growth is etched at the same time as or after the fourth step.

【0017】また、本発明の他の構成は、基板上に実質
的にアモルファス状態のシリコン膜を形成する第1の工
程と、前記工程後、選択的にニッケル、鉄、コバルト、
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、スカンジウム、チタン、バナジウム、ク
ロム、マンガン、銅、亜鉛、金、銀の少なくとも1つを
含有する物体を選択的に形成する第2の工程と、第2の
工程の後に基板をアニールする第3の工程と、前記シリ
コン膜のうち、第2の工程において、選択的に物体が形
成された領域上の部分をエッチング除去する第4の工程
とを有することを特徴とする。
Further, according to another structure of the present invention, a first step of forming a silicon film in a substantially amorphous state on a substrate, and after the step, nickel, iron, cobalt,
A second step of selectively forming an object containing at least one of ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium, platinum, scandium, titanium, vanadium, chromium, manganese, copper, zinc, gold, silver; After the step 2, there is a third step of annealing the substrate, and a fourth step of etching and removing a portion of the silicon film on the region where the object is selectively formed in the second step. It is characterized by

【0018】また、上記の構成において、第4の工程と
同時に、もしくは前後に結晶成長の成長点を含む領域を
エッチングすることを特徴とする。
Further, in the above structure, a region including a growth point of crystal growth is etched at the same time as, or before and after the fourth step.

【0019】本発明は、アモルファス状態、もしくは実
質的にアモルファス状態と言えるような乱雑な結晶状態
(例えば、結晶性のよい部分とアモルファスの部分が混
在しているような状態)にあるシリコン膜の上もしくば
下にニッケル、鉄、コバルト、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、スカンジ
ウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、銅、亜
鉛、金、銀を含有する島状の膜やドット、粒子、クラス
ター、線等を形成し、これを通常のアモルファスシリコ
ンの単なる熱処理による結晶化温度よりも低い温度で、
また、より短時間のアニールをすることによって結晶性
シリコン膜を得ることを特徴とする。
According to the present invention, a silicon film in an amorphous state or a disordered crystalline state that can be said to be substantially amorphous (for example, a state where a portion having good crystallinity and an amorphous portion are mixed) is used. Above and below nickel, iron, cobalt, ruthenium, rhodium,
Palladium, osmium, iridium, platinum, scandium, titanium, vanadium, chromium, manganese, copper, zinc, gold, silver island-shaped films or dots, particles, clusters, lines, etc. are formed, and these are formed into ordinary amorphous materials. At a temperature lower than the crystallization temperature of mere heat treatment of silicon,
Further, it is characterized in that a crystalline silicon film is obtained by annealing for a shorter time.

【0020】従来のシリコン膜の結晶化に関しては、結
晶性の島状の膜を核として、これを種結晶として固相エ
ピタキシャル成長させる方法(例えば、特開平1−21
4110等)が提案されている。しかしながら、このよ
うな方法では、600℃以下の温度ではほとんど結晶成
長が進行しなかった。シリコン系においては、一般にア
モルファス状態から結晶状態に移行するには、アモルフ
ァス状態にある分子鎖を分断し、しかもその分断された
分子が、再び他の分子と結合しないような状態としたう
えで、何らかの結晶性の分子に合わせて、分子を結晶の
一部に組み換えるという過程を経る。しかしながら、こ
の過程のなかで、最初の分子鎖を分断して、他の分子と
結合しない状態に保持するためのエネルギーが大きく、
結晶化反応においてはここが障壁となっている。このエ
ネルギーを与えるには、1000℃程度の温度で数分、
もしくは600℃程度の温度では数10時間が必要であ
り、時間は温度(=エネルギー)に指数関数的に依存す
るので、600℃以下、例えば、550℃では、結晶化
反応が進行することはほとんど観測できなかった。従来
の固相エピタキシャル結晶化の考えも、この問題に対す
る解答を与えたものではなかった。
Regarding conventional crystallization of a silicon film, a method of performing solid phase epitaxial growth using a crystalline island-shaped film as a nucleus and using this as a seed crystal (for example, JP-A 1-21).
4110) has been proposed. However, with such a method, crystal growth hardly proceeded at a temperature of 600 ° C. or lower. In a silicon system, in general, in order to shift from an amorphous state to a crystalline state, the molecular chain in the amorphous state is divided, and the divided molecule is made into a state in which it does not bond with other molecules again, It goes through the process of recombining a molecule with a part of the crystal according to some crystalline molecule. However, in this process, the energy for breaking the first molecular chain and holding it in a state where it does not bind to other molecules is large,
This is a barrier in the crystallization reaction. To give this energy, at a temperature of about 1000 ° C for a few minutes,
Alternatively, at a temperature of about 600 ° C., several tens of hours are required, and the time exponentially depends on the temperature (= energy). Therefore, at 600 ° C. or lower, for example, 550 ° C., the crystallization reaction hardly progresses. I could not observe it. The conventional idea of solid phase epitaxial crystallization did not give a solution to this problem.

【0021】本発明人は、従来の固相結晶化の考えとは
全く別に、何らかの触媒作用によって、前記の過程の障
壁エネルギーを低下させることを考えた。本発明人はニ
ッケル(元素記号Ni)、鉄(Fe)、コバルト(C
o)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジ
ウム(Pd)、オスミウム(Os)、イリジウム(I
r)、白金(Pt)、スカンジウム(Sc)、チタン
(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、マンガ
ン(Mn)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、金(Au)、
銀(Ag)がシリコンと結合しやすい。
The present inventor has considered that the barrier energy of the above process is lowered by some catalytic action, in addition to the conventional idea of solid phase crystallization. The present inventor has found that nickel (elemental symbol Ni), iron (Fe), cobalt (C
o), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), osmium (Os), iridium (I
r), platinum (Pt), scandium (Sc), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), manganese (Mn), copper (Cu), zinc (Zn), gold (Au),
Silver (Ag) easily bonds with silicon.

【0022】例えば、ニッケルの場合、容易に珪化ニッ
ケル(化学式NiSix 、0.4≦x≦2.5)とな
り、かつ、珪化ニッケルの格子定数がシリコン結晶のも
のに近いことに着目した。そこで、結晶シリコン−珪化
ニッケル−アモルファスシリコンという3元系のエネル
ギー等をシミュレーションした結果、アモルファスシリ
コンは珪化ニッケルとの界面で容易に反応して、 アモルファスシリコン(シリコンA)+珪化ニッケル
(シリコンB)→珪化ニッケル(シリコンA)+結晶シ
リコン(シリコンB) (シリコンA、Bはシリコンの位置を示す) という反応が生じることが明らかになった。この反応の
ポテンシャル障壁は十分に低く、反応の温度も低い。こ
の反応式は、ニッケルがアモルファスシリコンを結晶シ
リコンに造り変えながら進行してゆくことを示してい
る。実際には、580℃以下で、反応が開始され、45
0℃でも反応が観測されることが明らかになった。当然
のことであるが、温度が高いほど反応の進行する速度が
速い。また、同様な効果は、上記に示した他の金属元素
でも認められた。
For example, in the case of nickel, it has been noted that nickel silicide is easily obtained (chemical formula NiSi x , 0.4 ≦ x ≦ 2.5), and the lattice constant of nickel silicide is close to that of silicon crystal. Therefore, as a result of simulating the energy of the ternary system of crystalline silicon-nickel silicide-amorphous silicon, amorphous silicon easily reacts at the interface with nickel silicide, and amorphous silicon (silicon A) + nickel silicide (silicon B) → It became clear that the reaction of nickel silicide (silicon A) + crystalline silicon (silicon B) (silicon A and B indicate the position of silicon) occurs. The potential barrier of this reaction is sufficiently low and the reaction temperature is also low. This reaction formula shows that nickel proceeds while converting amorphous silicon into crystalline silicon. Actually, at 580 ° C. or lower, the reaction starts and
It became clear that the reaction was observed even at 0 ° C. As a matter of course, the higher the temperature, the faster the reaction proceeds. Similar effects were also observed with the other metal elements shown above.

【0023】本発明では、島状、ストライプ状、線状、
ドット状、膜状のニッケルを始めとする上記金属単体や
それらの珪化物など、Ni、Fe、Co、Ru、Rh、
Pd、Os、Ir、Pt、Sc、Ti、V、Cr、M
n、Cu、Zn、Au、Agの少なくとも1つを含有す
る膜、粒子、クラスター等を出発点として、ここからこ
れらの金属元素が上記の反応を伴って周囲に展開してゆ
くことによって、結晶シリコンの領域を拡げてゆく。な
お、これらの金属元素を含有する材料としては、酸化物
は好ましくない。これは、酸化物は安定な化合物で、上
記反応を開始することができないからである。
In the present invention, islands, stripes, lines,
Dot-shaped and film-shaped nickel and other metal elements and their silicides, such as Ni, Fe, Co, Ru, Rh,
Pd, Os, Ir, Pt, Sc, Ti, V, Cr, M
Starting from a film, particles, clusters, etc. containing at least one of n, Cu, Zn, Au, and Ag, these metal elements develop from here to the surroundings with the above-mentioned reaction, whereby crystals are obtained. Expand the silicon area. Note that oxide is not preferable as the material containing these metal elements. This is because the oxide is a stable compound and cannot initiate the above reaction.

【0024】このように特定の場所から拡がった結晶シ
リコンは、従来の固相エピタキシャル成長とは異なる
が、結晶性の連続性のよい、単結晶に近い構造を有する
ものであるので、TFT等の半導体素子に利用するうえ
では都合がよい。しかし、基板上に均一にニッケル他の
結晶化を促進する上記金属を含む材料を設けた場合に
は、結晶化の出発点が無数に存在して、そのため結晶性
の良好な膜を得ることは難しかった。
The crystalline silicon thus spread from a specific place has a structure close to a single crystal with good continuity of crystallinity, which is different from the conventional solid phase epitaxial growth. It is convenient for use in devices. However, when a material containing nickel or another metal that promotes crystallization is uniformly provided on the substrate, there are innumerable starting points for crystallization, so that a film with good crystallinity cannot be obtained. was difficult.

【0025】また、この結晶化の出発材料としてのアモ
ルファスシリコン膜は水素濃度が少ないほど良好な結果
が得られた。ただし、結晶化の進行にしたがって、水素
が放出されるので、得られたシリコン膜中の水素濃度
は、出発材料のアモルファスシリコン膜の水素濃度とは
それほど明確な相関は見られなかった。本発明による結
晶シリコン中の水素濃度は、典型的には0.01原子%
以上5原子%以下であった。
Further, the amorphous silicon film as the starting material for this crystallization had better results as the hydrogen concentration was lower. However, since hydrogen is released as the crystallization progresses, the hydrogen concentration in the obtained silicon film was not so clearly correlated with the hydrogen concentration in the starting amorphous silicon film. The hydrogen concentration in crystalline silicon according to the present invention is typically 0.01 atomic%.
It was 5 atomic% or less.

【0026】本発明ではNi、Fe、Co、Ru、R
h、Pd、Os、Ir、Pt、Sc、Ti、V、Cr、
Mn、Cu、Zn、Au、Agを用いるが、一般にこれ
らの材料は半導体材料としてのシリコンにとっては好ま
しくない。そこで、これを除去することが必要である
が、ニッケルに関しては、上記の反応の結果、結晶化の
終端に達した珪化ニッケルはフッ酸もしくは塩酸または
これらの希釈液に容易に溶解するので、これらの酸によ
る処理によって基板からニッケルを減らすことができ
る。さらに、積極的にこれらの金属元素を減らすには、
結晶化工程の終了した後、塩化水素、各種塩化メタン
(CH3 Cl、CH2 Cl2 、CHCl3 )、各種塩化
エタン(C25 Cl、C24 Cl2 、C23 Cl
3 、C22 Cl 4 、C2 HCl5 )あるいは各種塩化
エチレン(C23 Cl、C22 Cl2、C2 HCl3
)等の塩素を含む雰囲気中で、400〜600℃で処
理すればよい。特に、トリクロロエチレン(C2 HCl
3 )は使用しやすい材料である。本発明によるシリコン
膜中のNi、Fe、Co、Ru、Rh、Pd、Os、I
r、Pt、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Cu、Zn、
Au、Agの濃度は、典型的には0.0005原子%以
上1原子%以下であった。
In the present invention, Ni, Fe, Co, Ru, R
h, Pd, Os, Ir, Pt, Sc, Ti, V, Cr,
Mn, Cu, Zn, Au and Ag are used, which are generally used.
These materials are preferred for silicon as a semiconductor material.
Not good. So it is necessary to remove this
However, regarding nickel, as a result of the above reaction,
When the nickel silicide reaches the end, hydrofluoric acid or hydrochloric acid or
It dissolves easily in these diluents, so
Processing can reduce nickel from the substrate
It Furthermore, in order to actively reduce these metal elements,
After completion of the crystallization process, hydrogen chloride, various methane chlorides
(CH3 Cl, CH2 Cl2 , CHCl3 ), Various chlorides
Ethane (C2 HFive Cl, C2 HFour Cl2 , C2 H3 Cl
3 , C2 H2 Cl Four , C2 HClFive ) Or various chlorides
Ethylene (C2 H3 Cl, C2 H2 Cl2, C2 HCl3
 ) In a chlorine-containing atmosphere at 400 to 600 ° C.
Just make sense. In particular, trichlorethylene (C2 HCl
3 ) Is a material that is easy to use. Silicon according to the invention
Ni, Fe, Co, Ru, Rh, Pd, Os, I in the film
r, Pt, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Cu, Zn,
The concentration of Au and Ag is typically 0.0005 atomic% or less.
The upper limit was 1 atomic% or less.

【0027】本発明によって作製した結晶シリコン膜を
TFT等の半導体素子に利用する上で、上記の説明から
明らかなように、結晶化の終端(ここは、複数の出発点
から開始された結晶化がぶつかる部分であるが)では、
大きな粒界(結晶性の不連続な部分)が存在し、また、
ニッケル他の結晶化を促進する金属元素の濃度が高いの
で、半導体素子を設けることは好ましくない。したがっ
て、本発明を利用して半導体素子を形成するにあたって
は、結晶化の出発点となるニッケル他の結晶化を促進す
る金属元素含有物被膜のパターンと半導体素子のパター
ンとを最適化しなければならない。
When the crystalline silicon film produced according to the present invention is used in a semiconductor element such as a TFT, as is apparent from the above description, the end of crystallization (here, the crystallization started from a plurality of starting points is used). Is the part where
There are large grain boundaries (discontinuous portions of crystallinity), and
It is not preferable to provide a semiconductor element because the concentration of nickel and other metal elements that promote crystallization is high. Therefore, in forming a semiconductor device using the present invention, the pattern of the metal element-containing material coating film that promotes crystallization such as nickel, which is the starting point of crystallization, and the pattern of the semiconductor device must be optimized. .

【0028】本発明において、結晶化を促進する金属元
素のパターニングには、大きく分けて2つの方法があ
る。第1の方法はアモルファスシリコン膜の成膜の前に
これらの金属膜等を選択的に形成する方法である。第2
の方法は、アモルファスシリコン膜成膜後にこれらの金
属膜等を選択的に形成する方法である。
In the present invention, there are roughly two methods for patterning a metal element that promotes crystallization. The first method is a method of selectively forming these metal films and the like before forming the amorphous silicon film. Second
The above method is a method of selectively forming these metal films and the like after forming the amorphous silicon film.

【0029】第1の方法においては、通常のフォトリソ
グラフィーの手段あるいはリフトオフの手段を用いれば
よい。第2の方法はやや複雑である。この場合、アモル
ファスシリコン膜に密着して結晶化促進の金属膜等を形
成するとその成膜時に金属とアモルファスシリコンが一
部反応して、珪化物が形成されてしまう。したがって、
金属膜等を形成した後にパターニングをおこなう場合に
は、このような珪化物層も十分にエッチングすることが
必要である。
In the first method, ordinary photolithography means or lift-off means may be used. The second method is rather complicated. In this case, if a metal film or the like that promotes crystallization is formed in close contact with the amorphous silicon film, the metal partially reacts with the amorphous silicon during the film formation to form a silicide. Therefore,
When patterning is performed after forming a metal film or the like, it is necessary to sufficiently etch such a silicide layer.

【0030】第2の方法において、リフトオフ的な手法
は比較的容易である。この場合、マスク材としてフォト
レジスト等の有機材料や酸化珪素、窒化珪素等の無機材
料を用いればよい。マスク材料の選択にはプロセス温度
を考慮しなければならない。また、マスク作用は材料に
よって異なるので、十分に注意しなければならない。特
に各種CVD法によって形成される酸化珪素、窒化珪素
等の膜はピンホールが多く、膜厚が十分でないと、意図
しない部分から結晶化が進行することがある。一般的に
はこれらのマスク材料を用いて、被膜を形成した後、パ
ターニングを施して、選択的にアモルファスシリコンの
表面を露出させる。そして、結晶化を促進する金属膜等
を成膜する。
In the second method, the lift-off method is relatively easy. In this case, an organic material such as photoresist or an inorganic material such as silicon oxide or silicon nitride may be used as the mask material. Process temperature must be taken into account when selecting the mask material. In addition, the masking action differs depending on the material, so care must be taken. In particular, a film of silicon oxide, silicon nitride, or the like formed by various CVD methods has many pinholes, and if the film thickness is not sufficient, crystallization may proceed from an unintended portion. Generally, after using these mask materials to form a film, patterning is performed to selectively expose the surface of the amorphous silicon. Then, a metal film or the like that promotes crystallization is formed.

【0031】本発明において、注意しなければならない
ことはシリコン膜中の金属元素の濃度である。量が少な
いことに越したことはないが、それ以上に、常に量が一
定に保たれることも重要である。すなわち、金属元素の
量の変動が多ければ、製造現場でロットごとに結晶化の
度合いに大きな変動が生じるからである。特に、金属元
素の量が少ないことが要求されると、量の変動を小さく
することはますます困難となる。
In the present invention, what must be noted is the concentration of the metal element in the silicon film. It is good to have a small amount, but more importantly, it is important to always keep the amount constant. That is, if there is a large variation in the amount of metal element, the degree of crystallization will vary greatly from lot to lot at the manufacturing site. In particular, when a small amount of metal element is required, it becomes more and more difficult to reduce the fluctuation of the amount.

【0032】第1の方法においては、選択的に形成され
た金属膜等はアモルファスシリコン膜に覆われているの
で、後で、それを取り出して量を加減することはできな
い。特に、本発明で必要とされる金属元素の量から換算
すると、金属膜等の厚さは数〜数10Åという小さなも
ので、再現性良く成膜することは難しい。
In the first method, since the selectively formed metal film or the like is covered with the amorphous silicon film, it is not possible to take out the metal film and adjust its amount later. In particular, when calculated from the amount of the metal element required in the present invention, the thickness of the metal film or the like is as small as several to several 10Å, and it is difficult to form the film with good reproducibility.

【0033】第2の方法においても同様である。しか
し、第2の方法においては結晶化を促進する金属膜等は
表面に存在するので、第1の方法に比べればまだ、改善
の余地はある。すなわち、十分に厚い金属膜を成膜し、
アニールの前にアニール温度よりも低い温度で熱処理
(プレアニール)をおこなうことによってアモルファス
シリコン膜の一部と金属膜を反応させて珪化物を形成す
る。その後、反応しなかった金属膜をエッチングする。
用いる金属の種類によるが、特にNi、Fe、Co、T
i、Crは金属膜と珪化物のエッチングレートが十分に
大きいエッチャントがあるので、問題はない。
The same applies to the second method. However, in the second method, since the metal film or the like that promotes crystallization exists on the surface, there is still room for improvement as compared with the first method. That is, a sufficiently thick metal film is formed,
Before annealing, heat treatment (pre-annealing) is performed at a temperature lower than the annealing temperature to react a part of the amorphous silicon film with the metal film to form a silicide. After that, the metal film that has not reacted is etched.
Depending on the type of metal used, especially Ni, Fe, Co, T
Since i and Cr have an etchant having a sufficiently high etching rate for the metal film and the silicide, there is no problem.

【0034】この場合には、熱処理(プレアニール)の
温度と時間によって、得られる珪化物層の厚さが決定さ
れる。金属膜の厚さはほとんど関係ない。このため、ア
モルファスシリコン膜中に導入される非常に微量な金属
元素の量を制御することができる。
In this case, the thickness of the silicide layer obtained is determined by the temperature and time of the heat treatment (pre-annealing). The thickness of the metal film is almost irrelevant. Therefore, it is possible to control the amount of a very small amount of metal element introduced into the amorphous silicon film.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】以下に実施例及び参考例を示し、
より詳細に本発明を説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Examples and reference examples are shown below,
The present invention will be described in more detail.

【0036】[0036]

【実施例】〔参考例1〕 本参考例は、コーニング70
59ガラス基板上の島状の複数のニッケル膜を形成し、
これらを出発点としてアモルファスシリコン膜の結晶化
をおこない、得られた結晶シリコン膜を用いてTFTを
作製する方法について記述する。島状のニッケル膜を形
成する方法には、それをアモルファスシリコン膜の上に
設けるか、下に設けるかという点で2つの方法がある。
図2(A−1)は下に設ける方法であり、図2(A−
2)は上に設ける方法である。特に後者について注意し
なければならないことは、アモルファスシリコン膜の全
面にニッケルが形成された後にこれを選択的にエッチン
グするという工程となるので、ニッケルとアモルファス
シリコンが少量ではあるが反応して、珪化ニッケルが形
成されてしまう。これを残存させたままでは、本発明が
目的とするような良好な結晶性のシリコン膜は得られな
いので、塩酸やフッ酸等で、この珪化ニッケルを十分に
除去してしまうことが求められる。また、そのため、ア
モルファスシリコンは初期より薄くなる。
EXAMPLES Reference Example 1 This reference example is Corning 70
59 forming a plurality of island-shaped nickel films on a glass substrate,
A method of crystallizing an amorphous silicon film using these as a starting point and using the obtained crystalline silicon film to manufacture a TFT will be described. There are two methods for forming the island-shaped nickel film, depending on whether it is provided on the amorphous silicon film or below it.
FIG. 2A-1 shows a method provided below, and FIG.
2) is a method provided above. Especially, regarding the latter, it is necessary to pay attention to the step of selectively etching nickel after the nickel is formed on the entire surface of the amorphous silicon film. Nickel is formed. If this is left as it is, a good crystalline silicon film intended by the present invention cannot be obtained, so it is required to sufficiently remove the nickel silicide with hydrochloric acid, hydrofluoric acid or the like. . Also, because of this, the amorphous silicon becomes thinner than it was initially.

【0037】一方、前者についてはそのような問題は生
じないが、この場合もエッチングによって、島状部分2
以外のニッケル膜は完全に除去されることが望まれる。
さらに、残存ニッケルの影響を抑えるためには、基板を
酸素プラズマやオゾン等によって処理して、島状領域以
外のニッケルを酸化させてしまえばよい。
On the other hand, in the former case, such a problem does not occur, but in this case as well, the island portion 2 is formed by etching.
It is desired that the nickel film other than the above is completely removed.
Further, in order to suppress the influence of residual nickel, the substrate may be treated with oxygen plasma, ozone or the like to oxidize nickel other than the island region.

【0038】いずれの場合も、基板(コーニング705
9)1A上には、厚さ2000Åの下地酸化珪素膜1B
をプラズマCVD法によって形成した。また、アモルフ
ァスシリコン膜1は厚さ200〜3000Å、好ましく
は500〜1500Åとし、プラズマCVD法もしくは
減圧CVD法によって作製した。アモルファスシリコン
膜は350〜450℃で0.1〜2時間アニールするこ
とによって水素出しをおこなって、膜中の水素濃度を5
原子%以下にしておくと結晶化しやすかった。図2(A
−1)の場合には、アモルファスシリコン膜1の形成の
前にスパッタ法によってニッケル膜を厚さ50〜100
0Å、好ましくは100〜500Å堆積し、これをパタ
ーニングして島状ニッケル領域2を形成した。
In either case, the substrate (Corning 705
9) On top of 1A, a base silicon oxide film 1B having a thickness of 2000Å
Was formed by the plasma CVD method. The amorphous silicon film 1 has a thickness of 200 to 3000 Å, preferably 500 to 1500 Å, and was produced by a plasma CVD method or a low pressure CVD method. The amorphous silicon film is annealed at 350 to 450 ° C. for 0.1 to 2 hours to release hydrogen, and the hydrogen concentration in the film is adjusted to 5
It was easy to crystallize when the atomic percentage was kept below. Figure 2 (A
In the case of -1), a nickel film having a thickness of 50 to 100 is formed by sputtering before the formation of the amorphous silicon film 1.
0 Å, preferably 100 to 500 Å was deposited and patterned to form the island-shaped nickel region 2.

【0039】一方、図2(A−2)の場合には、アモル
ファスシリコン膜1の形成の後にスパッタ法によってニ
ッケル膜を厚さ50〜1000Å、好ましくは100〜
500Å堆積し、これをパターニングして島状ニッケル
領域2を形成した。この様子を上方から見た図面を図1
(A)に示す。
On the other hand, in the case of FIG. 2A-2, a nickel film having a thickness of 50 to 1000 Å, preferably 100 to 100, is formed by sputtering after the formation of the amorphous silicon film 1.
500 Å was deposited and patterned to form island-shaped nickel regions 2. A drawing of this situation viewed from above is shown in FIG.
It shows in (A).

【0040】島状ニッケルは一辺2μmの正方形で、そ
の間隔は、5〜50μm、例えば20μmとした。ニッ
ケルの代わりに珪化ニッケルを用いても同様な効果が得
られる。また、ニッケルの成膜時には基板を100〜5
00℃、好ましくは180〜250℃に加熱しておくと
良好な結果が得られた。これは下地の酸化珪素膜とニッ
ケル膜とも密着性が向上することと、酸化珪素とニッケ
ルが反応して、珪化ニッケルが生成するためである。酸
化珪素のかわりに窒化珪素、炭化珪素、珪素を用いても
同様な効果が得られる。
The island-shaped nickel is a square having a side length of 2 μm, and its interval is 5 to 50 μm, for example, 20 μm. The same effect can be obtained by using nickel silicide instead of nickel. Also, the substrate is 100 to 5 when the nickel film is formed.
Good results were obtained by heating to 00 ° C, preferably 180 to 250 ° C. This is because the adhesion between the underlying silicon oxide film and the nickel film is improved, and the reaction between silicon oxide and nickel produces nickel silicide. Similar effects can be obtained by using silicon nitride, silicon carbide, or silicon instead of silicon oxide.

【0041】次に、これを450〜580℃、例えば5
50℃で8時間窒素雰囲気中でアニールした。図2
(B)は、その中間状態で、図2(A)において、端の
ほうにあった島状ニッケル膜からニッケルが珪化ニッケ
ル3Aとして中央部に進行し、また、ニッケルが通過し
た部分3は結晶シリコンとなっている。やがて、図2
(C)に示すように2つの島状ニッケル膜から出発した
結晶化がぶつかって、中間に珪化ニッケル3Aが残っ
て、結晶化が終了する。
Next, this is heated at 450 to 580 ° C., for example, 5
Annealing was performed at 50 ° C. for 8 hours in a nitrogen atmosphere. Figure 2
2B is an intermediate state thereof, in FIG. 2A, nickel proceeds from the island-shaped nickel film near the end to the central portion as nickel silicide 3A, and the portion 3 through which nickel has passed is crystallized. It is silicon. Eventually, Figure 2
As shown in (C), the crystallization starting from two island-shaped nickel films collides with each other, leaving nickel silicide 3A in the middle, and the crystallization is completed.

【0042】図1(B)は、この状態の基板を上方から
見た様子を示したもので、図2(C)の珪化ニッケル3
Aとは、粒界4のことである。さらにアニールを続けれ
ば、ニッケルは粒界4に沿って移動して、これらの島状
ニッケル領域(この段階では原形を留めていることはな
いが)の中間領域5に集まる。
FIG. 1 (B) shows a state of the substrate in this state viewed from above. The nickel silicide 3 shown in FIG. 2 (C) is used.
A is the grain boundary 4. If annealing is further continued, nickel moves along the grain boundaries 4 and collects in the intermediate region 5 of these island-shaped nickel regions (although the original shape is not fixed at this stage).

【0043】以上の工程で結晶シリコンを得ることがで
きるが、このときに生じる珪化ニッケル3Aからニッケ
ルが半導体被膜中に拡散することは好ましくない。した
がって、フッ酸もしくは塩酸でニッケルの集中している
高濃度領域をエッチング除去することが望まれる。な
お、フッ酸、塩酸によるエッチングでは、ニッケルおよ
び珪化ニッケルのエッチングレートは十分に大きいの
で、シリコン膜には影響を与えない。同時にニッケルの
成長点があった領域をも合わせて除去した。エッチング
した様子を図2(D)に示す。粒界のあった部分は溝4
Aとなる。この溝を挟むようにTFTの半導体領域(活
性層等)を形成することは好ましくない。TFTの配置
に関しては、その例を図1(C)に示すが、半導体領域
6は粒界4を横切らないように配置した。すなわち、ニ
ッケルの左右により、被膜の厚さ方向ではなく、基板に
平行な方向に横方向の結晶成長の領域にTFTを形成す
ることである。すると、結晶の成長方向も一様に揃い、
また、残存ニッケルも極めて少なくできる。結果として
高いTFT特性を得ることができる。一方、ゲイト配線
7は粒界4を横切ってもよい。
Although crystalline silicon can be obtained by the above steps, it is not preferable that nickel diffuses into the semiconductor film from the nickel silicide 3A produced at this time. Therefore, it is desired to remove the high concentration region where nickel is concentrated by etching with hydrofluoric acid or hydrochloric acid. Note that etching with hydrofluoric acid or hydrochloric acid does not affect the silicon film because the etching rates of nickel and nickel silicide are sufficiently high. At the same time, the region where the nickel growth point was present was also removed. The state of etching is shown in FIG. Groove 4 was the part where there was a grain boundary
It becomes A. It is not preferable to form the semiconductor region (active layer or the like) of the TFT so as to sandwich this groove. An example of the arrangement of the TFTs is shown in FIG. 1C, but the semiconductor region 6 is arranged so as not to cross the grain boundaries 4. That is, the TFT is formed in the lateral crystal growth region in the direction parallel to the substrate, not in the thickness direction of the film, due to the left and right sides of nickel. Then, the crystal growth directions are also uniform,
Further, the amount of residual nickel can be extremely reduced. As a result, high TFT characteristics can be obtained. On the other hand, the gate wiring 7 may cross the grain boundary 4.

【0044】以上の工程で得られた結晶シリコンを用い
てTFTを作製する例を図3および図4に示す。図3
(A)において、中央部のXは、図2の溝4Aのあった
場所を意味する。図面に示すように、このXの部分には
TFTの半導体領域が横切らないように配置した。すな
わち、図2に示した工程で得られた結晶シリコン膜3を
パターニングして、島状半導体領域11a、11bを形
成した。そして、RFプラズマCVD法、ECRプラズ
マCVD法、スパッタリング法等の方法によってゲイト
絶縁膜として機能する酸化珪素膜12を形成した。
An example of manufacturing a TFT using the crystalline silicon obtained in the above steps is shown in FIGS. Figure 3
In (A), the X at the center means the place where the groove 4A in FIG. 2 was. As shown in the drawing, the semiconductor region of the TFT was arranged so as not to cross the X portion. That is, the crystalline silicon film 3 obtained in the step shown in FIG. 2 was patterned to form the island-shaped semiconductor regions 11a and 11b. Then, the silicon oxide film 12 functioning as a gate insulating film was formed by a method such as an RF plasma CVD method, an ECR plasma CVD method, and a sputtering method.

【0045】さらに、減圧CVD法によって、燐が1×
1020〜5×1020cm-3ドープされた厚さ3000〜
6000Åの多結晶シリコン膜を形成し、これをパター
ニングして、ゲイト電極13a、13bを形成した。
(図3(A))
Further, phosphorus was added to 1 × by the low pressure CVD method.
10 20 -5 × 10 20 cm -3 Doped thickness 3000-
A 6000 Å polycrystalline silicon film was formed and patterned to form gate electrodes 13a and 13b.
(Fig. 3 (A))

【0046】次に、プラズマドーピング法によって不純
物ドープをおこなった。ドーピングガスとしては、例え
ば、N型にはフォスフィン(PH3 )を、P型にはジボ
ラン(B26 )を用いた。図ではN型TFTを示す。
加速電圧は、フォスフィンは80keV、ジボランは6
5keVとした。さらに550℃で4時間アニールする
ことによって、不純物の活性化をおこない、不純物領域
14a〜14dを形成した。活性化にはレーザーアニー
ルもしくはフラッシュランプアニールのような光エネル
ギーを使用する方法も用いることができる。(図3
(B))
Next, impurity doping was performed by the plasma doping method. As the doping gas, for example, phosphine (PH 3 ) was used for the N type and diborane (B 2 H 6 ) was used for the P type. In the figure, an N-type TFT is shown.
The acceleration voltage is 80 keV for phosphine and 6 for diborane.
It was set to 5 keV. Further, annealing was performed at 550 ° C. for 4 hours to activate the impurities and form the impurity regions 14a to 14d. A method using light energy such as laser annealing or flash lamp annealing can also be used for activation. (Fig. 3
(B))

【0047】最後に、通常のTFT作製と同様に層間絶
縁物15として、厚さ5000Åの酸化珪素膜を堆積
し、これにコンタクトホールを形成してソース領域、ド
レイン領域に配線・電極16a〜16dを形成した。
(図3(C)) 以上の工程によってTFT(図ではNチャネル型)が作
製された。得られたTFTの電界効果移動度はNチャネ
ル型で40〜60cm2 /Vs、Pチャネル型で30〜
50cm2 /Vsであった。
Finally, a silicon oxide film having a thickness of 5000 Å is deposited as an inter-layer insulator 15 and contact holes are formed in the film to form wirings / electrodes 16a to 16d in the source region and the drain region in the same manner as in normal TFT fabrication. Was formed.
(FIG. 3 (C)) A TFT (N-channel type in the figure) was manufactured through the above steps. The field effect mobility of the obtained TFT is 40 to 60 cm 2 / Vs for N-channel type and 30 to 30 for P-channel type.
It was 50 cm 2 / Vs.

【0048】図4には、アルミニウムゲイトのTFT作
製をおこなった場合を示す。図4(A)において、中央
部のXは、図2の溝4Aのあった場所を意味する。図面
に示すように、このXの部分にはTFTの半導体領域が
横切らないように配置した。すなわち、図2に示した工
程で得られた結晶シリコン膜3をパターニングして、島
状半導体領域21a、21bを形成した。そして、RF
プラズマCVD法、ECRプラズマCVD法、スパッタ
リング法等の方法によってゲイト絶縁膜として機能する
酸化珪素膜22を形成した。プラズマCVD法を採用す
る場合には、原料ガスはTEOS(テトラ・エトキシ・
シラン)と酸素を用いると好ましい結果が得られた。そ
して、1%のシリコンを含むアルミニウム膜(厚さ50
00Å)をスパッタ法によって堆積し、これをパターニ
ングしてゲイト配線・電極23a、23bを形成した。
FIG. 4 shows a case where an aluminum gate TFT is manufactured. In FIG. 4A, the X in the center means the place where the groove 4A in FIG. 2 was. As shown in the drawing, the semiconductor region of the TFT was arranged so as not to cross the X portion. That is, the crystalline silicon film 3 obtained in the step shown in FIG. 2 was patterned to form the island-shaped semiconductor regions 21a and 21b. And RF
A silicon oxide film 22 functioning as a gate insulating film was formed by a method such as plasma CVD method, ECR plasma CVD method, or sputtering method. When the plasma CVD method is adopted, the source gas is TEOS (tetra-ethoxy-
Preferred results have been obtained with (silane) and oxygen. Then, an aluminum film (thickness 50
00Å) was deposited by a sputtering method and patterned to form the gate wiring / electrodes 23a and 23b.

【0049】次に、基板を3%の酒石酸のエチレングリ
コール溶液に浸し、白金を陰極として、アルミニウム配
線を陽極とし、これに電流を流して陽極酸化をおこなっ
た。電流は最初は、2V/分で電圧が上昇するように印
加し、220Vに達したところで電圧を一定とし、電流
が10μA/m2 以下になったところで電流を停止し
た。この結果、厚さ2000Åの陽極酸化物24a、2
4bが形成された。(図4(A))
Next, the substrate was immersed in a 3% ethylene glycol solution of tartaric acid, platinum was used as a cathode, and aluminum wiring was used as an anode. A current was passed through this to carry out anodization. The current was initially applied so that the voltage was increased at 2 V / min, the voltage was kept constant when 220 V was reached, and the current was stopped when the current became 10 μA / m 2 or less. As a result, the thickness of the anodic oxide 24a of 2000 Å, 2
4b was formed. (Fig. 4 (A))

【0050】次に、プラズマドーピング法によって不純
物ドープをおこなった。ドーピングガスとしては、N型
にはフォスフィン(PH3 )を、P型にはジボラン(B
2 6 )を用いた。図にはNチャネル型TFTを示す。
加速電圧は、フォスフィンは80keV、ジボランは6
5keVとした。さらにこれをレーザーアニールするこ
とによって、不純物の活性化をおこない、不純物領域2
5a〜25dを形成した。使用したレーザーは、KrF
レーザー(波長248nm)で、250〜300mJ/
cm2 のエネルギー密度のレーザー光を5ショット照射
した。(図4(B))
Next, the impurities are impure by the plasma doping method.
The thing dope was done. N-type doping gas
Phosphine (PH3 ), And P-type for diborane (B
2 H 6 ) Was used. The figure shows an N-channel TFT.
The acceleration voltage is 80 keV for phosphine and 6 for diborane.
It was set to 5 keV. This may be laser annealed.
By the activation of impurities, the impurity region 2
5a-25d were formed. The laser used is KrF
Laser (wavelength 248nm), 250-300mJ /
cm2 5 shots of laser light with energy density
did. (Fig. 4 (B))

【0051】最後に、通常のTFT作製と同様に層間絶
縁物26として、厚さ5000Åの酸化珪素膜を堆積
し、これにコンタクトホールを形成してソース領域、ド
レイン領域に配線・電極27a〜27dを形成した。
(図4(C)) 得られたTFTの電界効果移動度はNチャネル型で60
〜120cm2 /Vs、Pチャネル型で50〜90cm
2 /Vsであった。また、このTFTを用いて作製され
たシフトレジスタではドレイン電圧17Vで6MHz、
20Vで11MHzでの動作が確認された。
Finally, a silicon oxide film having a thickness of 5000 Å is deposited as an inter-layer insulator 26, and contact holes are formed in it to form wirings / electrodes 27a to 27d in the source region and the drain region, as in the normal TFT fabrication. Was formed.
(FIG. 4C) The field-effect mobility of the obtained TFT is 60 for the N-channel type.
~ 120cm 2 / Vs, P-channel type 50 ~ 90cm
It was 2 / Vs. In addition, a shift register manufactured using this TFT has a drain voltage of 17 V and 6 MHz,
Operation at 11 V at 20 V was confirmed.

【0052】〔参考例2〕 図5には、図4と同様にア
ルミニウムゲイトのTFT作製をおこなった場合を示
す。ただし、ここではアモルファスシリコンを活性層と
して用いた。図5(A)に示すように、基板31上に下
地酸化珪素膜32を堆積し、さらに厚さ2000〜30
00Åのアモルファスシリコン膜33を堆積した。アモ
ルファスシリコン膜には適当な量のP型もしくはN型不
純物を混入させておいてもよい。そして、上記に示した
ように島状のニッケルもしくは珪化ニッケル被膜34
A、34Bを形成し、この状態で550℃、8時間また
は600℃、4時間アニールすることによってアモルフ
ァスシリコン膜を横成長により結晶化させた。
Reference Example 2 FIG. 5 shows a case in which an aluminum gate TFT is manufactured similarly to FIG. However, here, amorphous silicon was used as the active layer. As shown in FIG. 5A, a base silicon oxide film 32 is deposited on the substrate 31, and the thickness of 2000 to 30 is further increased.
A 00Å amorphous silicon film 33 was deposited. An appropriate amount of P-type or N-type impurities may be mixed in the amorphous silicon film. Then, as described above, the island-shaped nickel or nickel silicide coating 34 is formed.
A and 34B were formed and an amorphous silicon film was crystallized by lateral growth by annealing in this state at 550 ° C. for 8 hours or 600 ° C. for 4 hours.

【0053】次に、このようにして得られた結晶シリコ
ン膜を図5(B)に示すようにパターニングした。この
とき、図の中央部(ニッケルもしくは珪化ニッケル被膜
34A、34Bの中間部)のシリコン膜にはニッケルが
多量に含まれているので、これを除くようにパターニン
グして、島状シリコン領域35A、35Bを形成した。
さらに、その上に実質真性なアモルファスシリコン膜3
6を堆積した。その後、図5(C)に示すようにゲイト
絶縁膜37として窒化珪素、酸化珪素等の材料で被膜を
形成し、ゲイト電極38をアルミニウムによって形成
し、図4の場合と同様に陽極酸化をおこない、イオンド
ーピング法によって不純物を拡散させて不純物領域39
A、39Bを形成する。さらに、層間絶縁物40を堆積
し、コンタクトホールを形成し、金属電極41A、41
Bをソース、ドレインに形成してTFTが完成する。こ
のTFTでは活性層の厚さに比べて、ソース、ドレイン
の部分の半導体膜が厚く、また、抵抗率が小さいことが
特徴で、この結果、ソース、ドレイン領域の抵抗が減少
し、TFTの特性が向上する。また、コンタクトの形成
も容易である。
Next, the crystalline silicon film thus obtained was patterned as shown in FIG. 5 (B). At this time, since a large amount of nickel is contained in the silicon film in the center portion (intermediate portion of nickel or nickel silicide coatings 34A, 34B) in the drawing, patterning is performed so as to remove it, and the island-shaped silicon region 35A, 35B was formed.
Furthermore, a substantially intrinsic amorphous silicon film 3 is formed thereon.
6 was deposited. After that, as shown in FIG. 5C, a film is formed as the gate insulating film 37 with a material such as silicon nitride or silicon oxide, and the gate electrode 38 is formed with aluminum, and anodization is performed as in the case of FIG. The impurity region 39 by diffusing the impurities by the ion doping method.
A and 39B are formed. Further, an interlayer insulator 40 is deposited, contact holes are formed, and metal electrodes 41A, 41
The TFT is completed by forming B on the source and drain. This TFT is characterized in that the semiconductor film in the source and drain portions is thicker and the resistivity is smaller than the thickness of the active layer. As a result, the resistance in the source and drain regions is reduced, and the TFT characteristics Is improved. Moreover, the formation of contacts is easy.

【0054】〔参考例3〕 図6には、CMOS型のT
FT作製をおこなった場合を示す。図6(A)に示すよ
うに、基板51上に下地酸化珪素膜52を堆積し、さら
に厚さ1000〜1500Åのアモルファスシリコン膜
53を堆積した。そして、上記に示したように島状のニ
ッケルもしくは珪化ニッケル被膜54を形成し、この状
態で550℃でアニールする。この工程によって、珪化
シリコン領域55が被膜の厚さ方向ではなく、平面方向
に移動し、結晶化が進行する。4時間のアニールによっ
て、図6(B)に示すように、アモルファスシリコン膜
は結晶シリコンに変化する。また、結晶化の進行によっ
て珪化シリコン59A、59Bは端に追いやられる。
Reference Example 3 FIG. 6 shows a CMOS type T
The case where FT fabrication is performed is shown. As shown in FIG. 6A, a base silicon oxide film 52 was deposited on a substrate 51, and an amorphous silicon film 53 having a thickness of 1000 to 1500Å was further deposited. Then, as described above, the island-shaped nickel or nickel silicide film 54 is formed and annealed at 550 ° C. in this state. By this step, the silicon silicide region 55 moves not in the thickness direction of the film but in the plane direction, and crystallization proceeds. By the annealing for 4 hours, the amorphous silicon film is changed to crystalline silicon as shown in FIG. Further, the silicon silicides 59A and 59B are driven to the edge due to the progress of crystallization.

【0055】次に、このようにして得られた結晶シリコ
ン膜を図6(B)に示すようにパターニングして島状シ
リコン領域56を形成した。このとき、島状領域の両端
はニッケルの濃度が大きいことに注意すべきである。島
状シリコン領域形成後、ゲイト絶縁膜57、ゲイト電極
58A、58Bを形成した。
Next, the crystalline silicon film thus obtained was patterned as shown in FIG. 6B to form island-shaped silicon regions 56. At this time, it should be noted that both ends of the island region have a high nickel concentration. After forming the island-shaped silicon region, the gate insulating film 57 and the gate electrodes 58A and 58B were formed.

【0056】その後、図5(C)に示すように、イオン
ドーピング法によって不純物を拡散させてN型の不純物
領域60AとP型の不純物領域60Bを形成する。この
際には、例えば、N型不純物として燐(ドーピングガス
はフォスフィンPH3 )を用い、60〜110kVの加
速電圧で全面にドーピングをおこない、次に、フォトレ
ジストでNチャネル型TFTの領域を覆って、P型不純
物、例えばホウ素(ドーピングガスはジボランB2
6 )を用い、40〜80kVの加速電圧でドーピングす
ればよい。
After that, as shown in FIG. 5C, impurities are diffused by an ion doping method to form N-type impurity regions 60A and P-type impurity regions 60B. At this time, for example, phosphorus (doping gas is phosphine PH 3 ) is used as an N-type impurity, the entire surface is doped with an accelerating voltage of 60 to 110 kV, and then a photoresist is used to cover the N-channel TFT region. P-type impurities such as boron (the doping gas is diborane B 2 H
6 ) may be used for doping with an acceleration voltage of 40 to 80 kV.

【0057】ドーピング終了後、図4の場合と同様にレ
ーザー光の照射によって、ソース、ドレインの活性化を
おこない、さらに、層間絶縁物61を堆積し、コンタク
トホールを形成し、金属電極62A、62B、62Cを
ソース、ドレインに形成してTFTが完成する。
After the doping is completed, the source and drain are activated by laser beam irradiation as in the case of FIG. 4, and further an interlayer insulator 61 is deposited, contact holes are formed, and metal electrodes 62A and 62B are formed. , 62C are formed on the source and drain to complete the TFT.

【0058】[実施例] 図7に本実施例を示す。本実
施例は、ニッケル膜とアモルファスシリコン膜の一部を
最初の熱処理(プレアニール)によって反応させて珪化
物を得て、さらに未反応のニッケル膜を除去してから、
アニールをおこなって、結晶化させる方法に関するもの
である。
[Embodiment ] This embodiment is shown in FIG. In this embodiment, the nickel film and a part of the amorphous silicon film are reacted by the first heat treatment (pre-annealing) to obtain a silicide, and the unreacted nickel film is removed.
The present invention relates to a method of crystallizing by annealing.

【0059】基板(コーニング7059番)701上
に、下地の酸化珪素膜(厚さ2000Å)をスパッタ法
によって形成した。そして、プラズマCVD法によっ
て、厚さ300〜800Å、例えば500Åのシリコン
膜703を成膜した。さらに、プラズマCVD法によっ
て酸化珪素膜704を形成した。この酸化珪素膜704
はマスク材となる。厚さは500〜2000Åが好まし
かった。あまりに薄いとピンホールによって意図しない
箇所から結晶化が進行し、また、厚すぎると成膜に時間
がかかり、量産に適さない。ここでは1000Åとし
た。
An underlying silicon oxide film (thickness 2000Å) was formed on a substrate (Corning No. 7059) 701 by a sputtering method. Then, a silicon film 703 having a thickness of 300 to 800 Å, for example, 500 Å was formed by the plasma CVD method. Further, a silicon oxide film 704 was formed by the plasma CVD method. This silicon oxide film 704
Is a mask material. The preferred thickness is 500-2000Å. If it is too thin, crystallization will proceed from unintended locations due to pinholes, and if it is too thick, film formation will take time, which is not suitable for mass production. Here, it is set to 1000Å.

【0060】その後、公知のフォトリソグラフィー工程
によって酸化珪素膜704をパターニングした。そし
て、スパッタ法によってニッケル膜(厚さ500Å)7
05を形成した。ニッケル膜の厚さは100Å以上が好
ましかった。(図7(A))そして、窒素雰囲気中で2
50〜450℃で10〜60分アニールした(プレアニ
ール工程)。例えば、450℃で20分アニールした。
この結果、アモルファスシリコン中に珪化ニッケル層7
06が形成された。この層の厚さは、プレアニールの温
度と時間によって決定され、ニッケル膜705の厚さは
ほとんど関与しなかった。(図7(B))
After that, the silicon oxide film 704 was patterned by a known photolithography process. Then, a nickel film (thickness 500Å) 7 is formed by the sputtering method.
05 was formed. The thickness of the nickel film was preferably 100Å or more. (FIG. 7 (A)) and 2 in a nitrogen atmosphere.
Annealing was performed at 50 to 450 ° C. for 10 to 60 minutes (pre-annealing step). For example, it was annealed at 450 ° C. for 20 minutes.
As a result, the nickel silicide layer 7 is formed in the amorphous silicon.
06 was formed. The thickness of this layer was determined by the temperature and time of the pre-annealing, and the thickness of the nickel film 705 had almost no influence. (Fig. 7 (B))

【0061】その後、ニッケル膜をエッチングした。エ
ッチングには硝酸系もしくは塩酸系の溶液が適してい
た。これらのエッチャントでは、ニッケル膜のエッチン
グ中には、珪化ニッケル層はほとんどエッチングされな
かった。本実施例では硝酸に緩衝剤として酢酸を加えた
エッチャントを用いた。比率は硝酸:酢酸:水=1:1
0:10とした。ニッケル膜を除去した後、550℃、
4〜8時間アニールした(結晶化アニール工程)。
After that, the nickel film was etched. A nitric acid-based or hydrochloric acid-based solution was suitable for etching. With these etchants, the nickel silicide layer was barely etched during the etching of the nickel film. In this example, an etchant obtained by adding acetic acid as a buffer to nitric acid was used. Ratio is nitric acid: acetic acid: water = 1: 1
It was set to 0:10. After removing the nickel film,
Annealed for 4 to 8 hours (crystallization annealing step).

【0062】結晶化アニール工程においてはいくつかの
方法を試みた。第1の方法は、図7(C)のようにマス
ク材704を残したままおこなう方法である。結晶化は
図7(C)の矢印のように進行する。第2は、マスク材
を全て除去して、シリコン膜を露出させてアニールをお
こなう方法である。第3は、図7(D)のようにマスク
材を除去したのち、新たに酸化珪素や窒化珪素の被膜7
07を保護膜としてシリコン膜表面に形成したのちアニ
ールをおこなう方法である。
Several methods were tried in the crystallization annealing process. The first method is a method in which the mask material 704 is left as shown in FIG. 7C. Crystallization proceeds as shown by the arrow in FIG. The second is a method in which all the mask material is removed, the silicon film is exposed, and annealing is performed. Third, after removing the mask material as shown in FIG. 7D, a new film 7 of silicon oxide or silicon nitride is newly formed.
This is a method of performing annealing after forming 07 as a protective film on the surface of the silicon film.

【0063】第1の方法は簡単な方法であるが、プレア
ニールの段階でマスク材704の表面がニッケルと反応
しており、これがより高温の結晶化アニール工程で珪酸
塩となり、エッチングがしづらくなる。すなわち、シリ
コン膜とマスク材704のエッチングレートがほぼ同じ
程度になるため後のマスク材の除去の際に、シリコン膜
の露出された部分も大きくエッチングされ、基板上に段
差が生じる。
The first method is a simple method, but the surface of the mask material 704 reacts with nickel in the pre-annealing step, and this becomes silicate in the crystallization annealing step at a higher temperature, which makes etching difficult. . That is, since the etching rates of the silicon film and the mask material 704 are almost the same, the exposed portion of the silicon film is also largely etched when the mask material is subsequently removed, and a step is formed on the substrate.

【0064】第2の方法は極めて簡単であり、結晶化ア
ニール工程前であれば、ニッケルとマスク材の反応が緩
やかであるのでエッチングも容易である。しかし、結晶
化アニールの際にシリコン表面が全面的に露出されてい
るので、後にTFT等を作製した場合の特性が悪化し
た。
The second method is extremely simple, and etching is easy before the crystallization annealing step because the reaction between nickel and the mask material is gradual. However, since the silicon surface is entirely exposed during the crystallization annealing, the characteristics when a TFT or the like is manufactured later are deteriorated.

【0065】第3の工程は確実に良質の結晶シリコン膜
が得られるであるが、工程が増えて複雑であった。第3
の方法の改良した第4の方法として、シリコン表面を露
出した状態で炉に投入し、最初に500〜550℃で1
時間程度、酸素気流中で加熱することによって表面に2
0〜60Åの薄い酸化珪素膜を形成し、そのまま、窒素
気流に切り換えて結晶化アニール条件とする方法を検討
した。この方法では、結晶化の初期段階に酸化膜が形成
され、しかも、この酸化の段階では珪化ニッケル層のご
く近傍が結晶化されているだけで、後にTFTに使用す
る領域(図の右の部分)では結晶化が起こっていなかっ
た。このため、特に珪化ニッケル層706から遠い領域
ではシリコン膜の表面が非常に平坦であった。特性は、
第2の方法よりも向上し、ほぼ第3の方法と同じであっ
た。
In the third step, a good quality crystalline silicon film can be surely obtained, but the number of steps is increased and it is complicated. Third
As a fourth improved method of the above method, the silicon surface is exposed to the furnace and exposed to the furnace at 500-550 ° C. for 1 hour.
By heating in an oxygen stream for about 2 hours, 2
A method of forming a thin silicon oxide film having a thickness of 0 to 60 Å, and then switching to a nitrogen stream and setting the crystallization annealing condition as it was was examined. In this method, an oxide film is formed in the initial stage of crystallization, and moreover, only the vicinity of the nickel silicide layer is crystallized in this stage of oxidation, the area used later for the TFT (the right part of the figure). ), Crystallization did not occur. For this reason, the surface of the silicon film was very flat, especially in the region far from the nickel silicide layer 706. The characteristics are
It was improved over the second method and was almost the same as the third method.

【0066】このようにして結晶シリコン膜を得た。そ
の後、シリコン膜703をパターニングした。かくし
て、ニッケルの高濃度の値の部分(成長元のある領
域)、および成長点(図の矢印の先端の斜線部)を除去
して、ニッケルの低濃度領域のみを残存させた。かくし
て、TFTの活性層に用いる島状のシリコン領域708
を形成した。そして、これを覆って、厚さ1200Åの
酸化珪素のゲイト絶縁膜709をプラズマCVD法によ
って形成した。さらに、燐ドープシリコン膜(厚さ60
00Å)によってゲイト電極710と第1層の配線71
1を形成し、ゲイト電極710をマスクとして自己整合
的に不純物を活性層708に注入し、ソース/ドレイン
領域712を形成した。この後、可視・近赤外の強光を
照射し、さらに結晶性を高めることは有効である。さら
に、酸化珪素膜(厚さ6000Å)をプラズマCVD法
によって形成し、層間絶縁物713とした。最後に、こ
の層間絶縁物にコンタクトホールを形成し、アルミニウ
ム膜(厚さ6000Å)によって第2層配線714、ソ
ース/ドレイン電極・配線715を形成した。以上の工
程によって、TFTが完成された。(図7(E))
Thus, a crystalline silicon film was obtained. Then, the silicon film 703 was patterned. Thus, the high-concentration value portion of nickel (the area where the growth was made) and the growth point (the hatched portion at the tip of the arrow in the figure) were removed to leave only the low-concentration nickel area. Thus, the island-shaped silicon region 708 used for the active layer of the TFT is formed.
Was formed. Then, a gate insulating film 709 of silicon oxide having a thickness of 1200 Å was formed so as to cover this by a plasma CVD method. Furthermore, a phosphorus-doped silicon film (thickness 60
00 Å) the gate electrode 710 and the wiring 71 of the first layer
1 was formed and impurities were self-alignedly injected into the active layer 708 using the gate electrode 710 as a mask to form source / drain regions 712. After that, it is effective to irradiate visible / near-infrared strong light to further enhance the crystallinity. Further, a silicon oxide film (having a thickness of 6000 Å) was formed by a plasma CVD method to form an interlayer insulator 713. Finally, a contact hole was formed in this interlayer insulator, and a second layer wiring 714 and a source / drain electrode / wiring 715 were formed with an aluminum film (thickness 6000Å). The TFT was completed by the above steps. (Fig. 7 (E))

【0067】[0067]

【発明の効果】以上、述べたように、本発明はアモルフ
ァスシリコン結晶化の低温化、短時間化を促進するとい
う意味で画期的なものであり、また、そのための設備、
装置、手法は極めて一般的で、かつ量産性に優れたもの
であるので、産業にもたらす利益は図りしえないもので
ある。実施例ではニッケルを中心に説明をおこなった
が、同様な工程は、その他の結晶化促進金属元素、すな
わち、Fe、Co、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、P
t、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Cu、Zn、Au、
Agのいずれにも適用できるものである。
INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the present invention is epoch-making in the sense that it accelerates the crystallization of amorphous silicon at a low temperature and in a short time.
Since the devices and methods are extremely general and are excellent in mass productivity, the benefits to the industry are immeasurable. Although the description has been made mainly about nickel in the examples, similar steps are performed in the same manner as in other crystallization promoting metal elements, that is, Fe, Co, Ru, Rh, Pd, Os, Ir and P.
t, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Cu, Zn, Au,
It can be applied to any of Ag.

【0068】例えば、従来の固相成長法においては、少
なくとも24時間のアニールが必要とされたために、1
枚当たりの基板処理時間を2分とすれば、アニール炉は
15本も必要とされたのであるが、本発明によって、4
時間以内に短縮することができたので、アニール炉の数
を1/6以下に削減することができる。このことによる
生産性の向上、設備投資額の削減は、基板処理コストの
低下につながり、ひいてはTFT価格の低下とそれによ
る新規需要の喚起につながるものである。このように本
発明は工業上、有益であり、特許されるにふさわしいも
のである。
For example, since the conventional solid phase growth method requires annealing for at least 24 hours,
If the substrate processing time per sheet was 2 minutes, 15 annealing furnaces were required.
Since it can be shortened within the time, the number of annealing furnaces can be reduced to 1/6 or less. The improvement in productivity and the reduction in capital investment resulting from this result in a reduction in the substrate processing cost, which in turn leads to a reduction in the TFT price and thereby a new demand. As described above, the present invention is industrially useful and is suitable for patent.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 参考例の工程の上面図を示す。(結晶化と
TFTの配置)
FIG. 1 shows a top view of a process of a reference example. (Crystallization and placement of TFT)

【図2】 参考例の工程の断面図を示す。(選択的に
結晶化する工程)
FIG. 2 is a sectional view of a process of a reference example. (Step of selectively crystallizing)

【図3】 参考例の工程の断面図を示す。(参考例1
参照)
FIG. 3 shows a cross-sectional view of steps of a reference example. ( Reference example 1
reference)

【図4】 参考例の工程の断面図を示す。(参考例1
参照)
FIG. 4 shows a cross-sectional view of steps of a reference example. ( Reference example 1
reference)

【図5】 参考例の工程の断面図を示す。(参考例2
参照)
5A to 5C are sectional views showing steps of a reference example. ( Reference example 2
reference)

【図6】 参考例の工程の断面図を示す。(参考例3
参照)
FIG. 6 shows a cross-sectional view of steps of a reference example. ( Reference example 3
reference)

【図7】 実施例の工程の断面図を示す。(実施例参
照)
FIG. 7 shows a cross-sectional view of a process of an example. (See Examples )

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ・・・アモルファスシリコン 2 ・・・島状ニッケル膜 3 ・・・結晶シリコン 4 ・・・粒界 5 ・・・結晶化の進行していない領域 6 ・・・半導体領域 7 ・・・ゲイト配線 1 ... Amorphous silicon 2 ... Island nickel film 3 ... Crystalline silicon 4 ... Grain boundary 5: Area where crystallization has not progressed 6 ... Semiconductor area 7: Gate wiring

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 29/786 (72)発明者 福永 健司 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社 半導体エネルギー研究所内 (72)発明者 竹村 保彦 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社 半導体エネルギー研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−142807(JP,A) 特開 昭63−56912(JP,A) 特開 平2−228043(JP,A) 特開 平2−140915(JP,A) 特開 平2−27320(JP,A) 特公 昭45−22173(JP,B1) 特許3186621(JP,B2) Gang Liu and Step hen J. Fonash,Poly crystalline silico n thin film transi stors on Corning 7059 glass substrate s using short tim e,,Appl. Phys. Let t.,米国,1993年 5月17日,62 (20),2554−2556 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/786 H01L 21/336 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI H01L 29/786 (72) Inventor Kenji Fukunaga 398 Hase, Atsugi, Kanagawa Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. (72) Inventor Yasuhiko Takemura Kanagawa 398, Hase, Atsugi, Japan (56) References: Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. (56) Reference JP-A-63-142807 (JP, A) JP-A-63-56912 (JP, A) JP-A-2-228043 (JP, A) JP-A-2-140915 (JP, A) JP-A-2-27320 (JP, A) JP-B-45-22173 (JP, B1) JP3186621 (JP, B2) Gang Liu and Stephen J. Fonash, Poly crystalline silicon thin film transistors on Corning 7059 glass substrates using short time ,, Appl. Phys. Let t. , USA, May 17, 1993, 62 (20), 2554-2556 (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 29/786 H01L 21/336

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 アモルファスシリコンでなる半導体膜を
形成し、 前記半導体膜上に開口部を有するマスクを形成し、 前記マスク上及び前記開口部の半導体膜上にシリコンの
結晶化を促進させる金属元素を含む膜を形成し、 前記マスクの開口部において前記半導体膜のシリコンと
前記金属元素を反応させて、当該金属元素の珪化物を形
成し、 前記マスクを除去し、 前記半導体膜上に、酸化珪素または窒化珪素でなる保護
膜を形成し、 前記保護膜を残したまま前記半導体膜を加熱して、結晶
化させ、 前記結晶化後、前記半導体膜を塩素を含む雰囲気中で加
熱し、前記半導体膜中の前記金属元素の濃度を減少させ
ることを特徴とする半導体装置の作製方法。
1. A metal element that forms a semiconductor film made of amorphous silicon, forms a mask having an opening on the semiconductor film, and promotes crystallization of silicon on the mask and the semiconductor film in the opening. A film containing a metal element is formed in the opening of the mask by reacting silicon of the semiconductor film with the metal element to form a silicide of the metal element, the mask is removed, and oxidation is performed on the semiconductor film. Forming a protective film made of silicon or silicon nitride, heating the semiconductor film with the protective film left to crystallize, and after the crystallization, heating the semiconductor film in an atmosphere containing chlorine, A method for manufacturing a semiconductor device, which comprises reducing the concentration of the metal element in a semiconductor film.
【請求項2】 アモルファスシリコンでなる半導体膜を
形成し、 前記半導体膜上に開口部を有するマスクを形成し、 前記マスク上及び前記開口部の半導体膜上にシリコンの
結晶化を促進させる金属元素を含む膜を形成し、 前記マスクの開口部において前記半導体膜のシリコンと
前記金属元素を反応させて、当該金属元素の珪化物を形
成し、 前記マスクを除去し、 前記半導体膜の表面を酸化し、 前記表面が酸化された半導体膜を加熱して、結晶化さ
せ、 前記結晶化後、前記半導体膜を塩素を含む雰囲気中で加
熱し、前記半導体膜中の前記金属元素の濃度を減少させ
ることを特徴とする半導体装置の作製方法。
2. A metal element for forming a semiconductor film made of amorphous silicon, forming a mask having an opening on the semiconductor film, and promoting crystallization of silicon on the mask and the semiconductor film in the opening. And forming a film containing, reacting silicon of the semiconductor film with the metal element in the opening of the mask to form a silicide of the metal element, removing the mask, and oxidizing the surface of the semiconductor film. Then, the semiconductor film whose surface is oxidized is heated to be crystallized, and after the crystallization, the semiconductor film is heated in an atmosphere containing chlorine to reduce the concentration of the metal element in the semiconductor film. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項3】 前記シリコンの結晶化を促進させる金属
元素は、ニッケル、鉄、コバルト、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、スカ
ンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、
銅、亜鉛、金又は銀のいずれかである請求項1又は2に
記載の半導体装置の作製方法。
3. The metal element for promoting the crystallization of silicon is nickel, iron, cobalt, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium, platinum, scandium, titanium, vanadium, chromium, manganese,
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is made of copper, zinc, gold, or silver.
【請求項4】 前記塩素を含む雰囲気は、塩化水素、塩
化メタン、塩化エタン又は塩化エチレンを用いた雰囲気
である請求項1、2又は3に記載の半導体装置の作製方
法。
4. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the atmosphere containing chlorine is an atmosphere using hydrogen chloride, methane chloride, ethane chloride, or ethylene chloride.
【請求項5】 前記濃度減少後の前記半導体膜中におけ
る前記金属元素の濃度は、1原子%以下である請求項1
ないし4のいずれか1項に記載の半導体装置の作製方
法。
5. The concentration of the metal element in the semiconductor film after the concentration reduction is 1 atomic% or less.
5. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of items 4 to 4.
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