JP3488360B2 - 半導体装置の作製方法 - Google Patents
半導体装置の作製方法Info
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Description
あるいは各種基板上に形成された半導体装置、例えば、
薄膜トランジスタ(TFT)や薄膜ダイオード(TF
D)、またはそれらを応用した薄膜集積回路、特にアク
ティブ型液晶表示装置(液晶ディスプレー)用薄膜集積
回路の作製方法に関するものである。
有する半導体装置、例えば、TFTを画素の駆動に用い
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。ガラス基板としては、ガラス基板中から
の不純物の析出の問題、価格の問題等からコーニング7
059ガラスが一般に用いられる。この7059ガラス
の転移点温度は、628℃であり、歪み点は593℃で
ある。他の、歪み点が550〜650℃の実用的な工業
用ガラス材料としては表1に示されるものが知られてい
る。
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。尚、結晶性を有する珪素半導体としては、多結晶
珪素、微結晶珪素、結晶成分を含む非晶質珪素、結晶性
と非晶質性の中間の状態を有するセミアモルファス珪素
等が知られている。
を得る方法としては、非晶質の半導体膜を成膜してお
き、長時間、熱エネルギーを印加(熱アニール)するこ
とにより結晶性を有せしめるという方法が知られてい
る。しかしながら、加熱温度として600℃以上の高温
にすることが必要であり、そのため、基板が不可逆的に
収縮することが問題となっていた。特にパターニング工
程後において、かような高温での処理をおこなうことは
不可能であった。また、結晶化に要する加熱時間が数十
時間以上にも及ぶので、その時間を短くすることも必要
である。
促進する触媒としての効果を有するある種の金属元素を
添加することによって、結晶化温度を低下させ、また、
結晶化時間を短縮できることがわかった。このような目
的に用いられる結晶化を助長させる金属元素(触媒性金
属元素)としてはFe、Co、Ni、Ru、Rh、P
d、Os、Ir、Pt、Sc、Ti、V、Cr、Mn、
Cu、Zn、Au、Agがその効果を確かめられてい
る。
均等に導入すると、結晶成長が膜に対して垂直、すなわ
ち膜厚の方向に生じるのに対し、珪素膜の特定の部分に
導入して、結晶化をおこなうと導入された部分を出発点
として周囲に結晶化領域が拡大する特性(横方向成長
性)があり、このようにして結晶化した珪素膜は、触媒
性金属元素を均等に導入したものに比較して高い電界効
果移動度を示した。
性金属元素を導入するには、結晶化の熱アニール工程の
前にパターニングをおこなわなければならず、上述の基
板の収縮によって触媒性金属元素の導入のパターンが他
の素子・回路のパターンと著しくずれてしまうことがあ
った。図4には、このような手段を用いてTFTを作製
する場合の例を示す。図4(A)の点線で書かれた領域
402、403はそれぞれ、活性層(珪素膜)とゲイト
電極が本来パターニングされるべき位置を示す。実線で
示された長方形の領域401は触媒性金属元素の導入さ
れるパターンである。
した後、熱アニールをおこなうと、図4(B)の楕円で
示された領域404が結晶化する。すなわち領域404
は横方向結晶領域である。この楕円の大きさは触媒性金
属元素の濃度や熱アニール時間・温度に依存する。図4
(B)に示すように、ゲイト電極や活性層が本来あるべ
き位置に形成されれば、TFTのチャネル形成領域は横
方向結晶領域内に形成されるので何ら問題はなかった。
しかしながら、実際には熱アニール工程によって基板が
収縮するために、ゲイト電極と活性層は、それぞれ40
5、406に示されるように形成され、領域404とチ
ャネル形成領域が重ならない。すなわち、チャネル形成
領域のうち、斜線部407で示した領域が非晶質のまま
となる。当然の結果としてTFTの特性は著しく悪くな
る。
での処理をおこなう前にパターニングをおこなうことは
非常な困難を極めた。この場合の高い温度は基板の種類
によって異なるが、比較的、良く用いられるコーニング
社製7059番のガラスでは500℃以上の温度であ
る。
を解決する手段を提供するものである。より具体的には
基板の収縮を抑制する手段を開示するとともに、より歩
留りが高く特性の良い半導体回路・素子を得る手段を提
供する。
に下地膜として、プラズマCVD法によって酸化珪素
膜、窒化珪素膜、窒化アルミニウムまたはこれらを2層
以上重ねた多層膜を形成したのち、基板をその歪み点
(歪み温度)以上、好ましくはガラス転移点以上の温度
において熱アニールし、その後、2℃/分以下、好まし
くは、0.5℃/分以下、より好ましくは0.3℃/分
以下の速度で、歪み点以下の温度まで徐冷することによ
って、ガラス基板自体のその後の熱処理における収縮を
抑制する。降温速度は基板の種類によって変動する。一
般に降温速度が低いほど良好な特性が得られるが、降温
速度を遅くすると、処理時間が長くなり、量産性が低下
する。したがって、降温速度の選択にあたっては、処理
時間と必要とする特性を考慮しなければならない。この
熱処理は酸化性もしくは窒化性の雰囲気でおこなうとよ
い。
の窒化性の気体を用いれば、これらのガスによって下地
膜の表面近傍を窒化させることができる。すると、ガラ
スの不純物であるホウ素、バリウム、ナトリウム等が後
工程で形成される半導体中に析出することを防ぐことが
でき、信頼性の高い半導体デバイスを形成するうえで有
効である。
む、特に加熱終了後にゆっくりと冷却すると、極めて大
きく縮むと同時にガラス基板内での局所的な応力が緩和
される。その結果、大きく縮ませれば縮ませる程、後の
加熱工程における基板の縮みは小さくなる。また、この
加熱処理温度が高い程、その効果も大きくなる。したが
って、その後、再び熱処理をおこなっても、ガラス基板
の応力が緩和されているので、それ以上、縮んだり、そ
ったりする余地は小さい。さらに、結晶化アニール等の
後の熱処理工程において、加熱温度から急冷した場合、
本発明の熱アニール処理を施したガラス基板はほとんど
縮まないことが判明した。
593℃、ガラス転移点628℃)では、640℃、4
時間の熱アニール後に、0.2℃/分の速度で550℃
まで徐冷してから取り出した基板は、この熱アニールと
徐冷の前後で1900ppmも収縮するが、その後は収
縮することはほとんどなく、例えば、550℃、8時間
の熱処理をおこなっても20ppmの収縮しか発生せ
ず、600℃、4時間の熱処理によっても70ppmし
か収縮しなかった。最初の熱アニール温度(この場合は
640℃)を越えない温度で、その後に熱処理をおこな
う範囲では使用に差し支えるような収縮はなかったが、
好ましくは歪み点以下の温度での使用がよい。すなわ
ち、コーニング7059基板では593℃以下の温度で
熱処理(結晶化アニール等)をおこなうことが好まし
い。また、熱アニールの温度は珪素膜の結晶化の温度の
±30℃の温度でおこなうことが好ましい。
0℃、8時間の熱処理1000ppm以上も収縮し、熱
処理前と後にパターニングの工程が存在すると、マスク
合わせが不可能となった。また、600℃、4時間の熱
処理後の冷却速度の違いによる基板の縮みは表2のよう
になり、通常冷却以上の速度で急冷することによって実
用的な縮みに抑えることができた。
下に示すような方法によればよい。図9に示すのは、本
発明に用いる加熱炉の例を示すものであり、石英製の反
応管11、基板保持手段(基板ホルダー)12、水平に
配置された基板13が示されている。また、図には示さ
れていないが、この装置は外部から反応管11を加熱す
るためのヒーターが備えられている。また、反応管内に
所定のガスを供給する手段、基板保持手段を反応管から
外部に移動させる手段を備えている。
13が水平に保持されている状態が示されている。ここ
では、ガラス基板を水平に保持すると、基板が撓み、そ
の平面性が損なわれることを防ぐ上で効果があった。こ
のような構成は、ガラス基板に歪点以上の温度が加わる
工程が必要とされる場合に有用である。また、その後の
珪素膜の結晶化、活性化等の熱アニール工程において
も、上記のような構成とするとよい。
結晶成長、酸化、活性化等に必要な加熱処理において
は、加熱後10℃/分〜300℃/分の速度で急冷する
ことが重要である。特にガラス材料の歪み点付近の±1
00℃においては、上記の速度で急冷するとガラス材料
の伸縮を抑制することができた。例えば、コーニング7
059ガラスでは493〜693℃での処理温度が必要
なプロセスにおいては、493℃までは、少なくとも急
冷することが、さらなる縮み(場合によっては伸び)を
30ppm以下に抑える上で有効である。
上の温度で熱アニールした後、徐冷する工程を経ると、
その後の熱処理工程(結晶化熱アニール等)においても
基板の収縮等が生じることは少なく、熱処理工程の前後
にパターニングが必要な場合にとって都合が良い。さら
に、より歩留り良く、また特性の優れた半導体回路等を
形成するには、下地膜は上述のような基板の熱アニール
および徐冷の工程の前に形成することが好ましかった。
例えば、珪素膜に触媒性金属元素(ニッケル等) を選択
的に導入し、横方向成長をおこなうと、上記のように歪
み点以上の温度で熱アニールされる際に下地膜の応力が
緩和され、結晶成長を促進する効果があることが明らか
になった。
その上に珪素膜が形成される)下地膜として用いた場合
には、上記の如き高温での熱アニールによって、熱酸化
膜に近い特性を示すようになり、特性を改善することが
可能であった。通常、下地膜の上に密着して珪素膜が形
成されるが、この珪素膜と下地膜の界面には多くの界面
準位が発生する。特にプラズマCVD法によって成膜さ
れた場合には著しい。これは下地膜の膜質自体が良好で
ないためである。膜質の改善には高温での熱アニールが
好ましいが、従来は600℃を越えるような温度での熱
アニールは行われず、したがって、膜質の改善はほとん
ど見られなかった。しかし、本発明では基板の歪み点以
上の高温でアニールされるので膜質の改善が進み、半導
体素子の特性も改善される。また、膜のエッチングレー
トも低下する。膜のエッチングレートの低下は半導体素
子を歩留り良く作製するうえで欠かせないことでもあ
る。
を高める上で障害となっているのが、下地膜のオーバー
エッチングの問題であった。従来、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5に示す。基
板51上に、酸化珪素等の材料で下地膜52を形成し、
その上に珪素膜53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54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。
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55が残される。(図2(A)) 保護膜54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TFT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。
トエッチングによって保護膜54と珪素膜53をエッチ
ングし、島状の珪素膜56を形成する。この島状の珪素
膜の上面には保護膜57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))
レジスト55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5(D)に示すような空孔5
8が形成される。このエッチングの程度x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。
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、xの大きさは保護膜の厚さよりも大き
くなる。x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、量産性を考
慮すると、どちらもプラズマCVD法によって形成され
る酸化珪素を用いることが望まれ、そのままでは保護膜
よりも下地膜のエッチングレートを小さくすることは困
難であった。
ができるため、その上に形成されるゲイト絶縁膜59や
ゲイト電極60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。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58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。
によって、エッチングレートの問題は解決された。例え
ば、TEOS(テトラ・エトキシ・シラン、Si(OC
2 H5 )4 )を原料ガスとして、プラズマCVD法によ
って成膜される酸化珪素膜に関しては、550〜600
℃で4時間アニールをおこなっても、エッチングレート
は930Å/分程度であったが、640℃で4時間アニ
ールをおこなえば、820Å/分にまで改善される。こ
の値は熱酸化膜やスパッタ法によって形成される酸化珪
素膜よりも10%程度大きいだけで、このことからオー
バーエッチングが防止され、また、オーバーエッチング
に起因する上記の不良も改善される。そして、下地膜と
して、プラズマCVD法による酸化珪素膜を用いること
ができるので、量産性が向上する。特に酸素、酸化窒
素、オゾン等の酸化性の雰囲気で熱処理した場合には、
酸化珪素中の炭素や水素の除去ができ、また、珪素の不
対結合手を酸素によって埋めることができたので、より
膜質を向上させることができた。
ス基板はその後のより低温での熱処理によっても収縮す
ることがないので、半導体素子・回路を形成するうえで
非常に都合がよい。加えて、下地膜を上記の熱アニール
と徐冷処理の前に形成することによって、下地膜の特性
を高め、半導体素子の特性や歩留りを上げることができ
る。また、選択的に触媒性金属元素を添加しなければな
らない結晶化方式を採用する場合には、500〜600
℃の熱アニール工程(結晶化工程)をはさんで、パター
ニング工程が存在したために従来であれば、基板の収縮
が大きな問題であったが、本発明によって、安定してパ
ターニングでき、歩留り高く素子を形成することができ
た。
CVD法による酸化珪素膜を用いることは、量産性の点
で大いにメリットがある。従来は、下地膜の特性やエッ
チングレートを考慮するとスパッタ法による酸化珪素が
最も適していたが、生産性(スルプット)が低いことが
問題であった。本発明によって、プラズマCVDによっ
ても、スパッタ法に匹敵する酸化珪素膜を下地膜として
用いることができるようになった。
性珪素膜を用いたPチャネル型TFT(PTFTとい
う)とNチャネル型TFT(NTFTという)とを相補
型に組み合わせた回路を形成する例である。本実施例の
構成は、アクティブ型の液晶表示装置の画素電極のスイ
ッチング素子や周辺ドライバー回路、さらにはイメージ
センサや集積回路に利用することができる。
す。本実施例におけるパターニング工程と主な熱処理工
程(基板の熱アニール/徐冷工程を除く)は以下のよう
になる。 ニッケルドーピングマスクのパターニング(図1
(A)参照) 結晶化アニール(550℃もしくは600℃、図1
(B)参照) 活性層パターニング(図1(C)参照) ゲイト電極パターニング コンタクトホールのパターニング ソース/ドレイン電極・配線のパターニング(図1
(D)参照) このうち、の熱アニール工程の前後にパターニング工
程が存在するため基板が該熱アニール工程で収縮しない
ことが求められる。
を洗浄し、TEOSと酸素を原料とするプラズマCVD
法によって厚さ2000Åの酸化珪素の下地膜102を
形成した。次に図9の熱アニール炉を用いて、基板10
1を歪み点(593℃)よりも高い600〜660℃、
例えば640℃で1〜4時間、例えば4時間アニール
し、その後、0.1〜0.5℃/分、例えば0.2℃/
分で徐冷し、450〜590℃、例えば550℃まで温
度が低下した段階で取り出した。この冷却速度の制御
は、雰囲気ガスの流入量を変化させることによって行っ
た。この取り出し温度は、この後の熱処理工程の最高温
度以下であることが望ましい。すなわち、本実施例で
は、結晶化アニール温度が、その後の最高温度となるの
で、結晶化アニール温度が600℃であれば、600℃
以下の温度で取り出すことが望ましい。また、上記の熱
アニール処理は酸素気流中でおこなった。この熱アニー
ルは、基板の湾曲を防ぐために、水平から±30度以下
の角度で行うことが望ましい。
レジスト、あるいはエッチングのできるポリイミドや感
光性ポリイミド(フォトニース)によってマスク103
を形成し、それをパターニングして、選択的に下地膜を
露出させた領域100を形成した。(図1(A)) そして、スパッタ法によって、厚さ5〜20Å、例えば
10Åのニッケル膜を形成した。このニッケル膜は、極
めて薄いので厳密には膜としての形状を示さない。上記
の膜厚の数字は平均的なものである。この際には基板を
150〜300℃に加熱することが好ましかったので、
マスク103はそれなりの耐熱性があることが好ましか
った。その後、マスク103を取り除いた。そして、プ
ラズマCVD法によって、厚さ300〜1500Å、例
えば800Åの真性(I型)の非晶質珪素膜104、お
よびプラズマCVD法によって厚さ200Åの保護膜1
06を成膜した。
550℃で8時間、または600℃で4時間、熱アニー
ルして結晶化させた。この際、ニッケル膜が選択的に成
膜された100の領域においては、基板101に対して
垂直方向に結晶性珪素膜104の結晶化が進行した。そ
して、領域100以外の領域では、矢印で示すように、
領域100から横方向(基板と平行な方向)に結晶成長
が進行した。ニッケルが直接形成された領域100の周
辺、および結晶成長の先端の領域はニッケルの濃度の大
きな領域105であった。(図1(B))
て、TFTの島状の活性層104’を形成した。この
際、チャネル形成領域となる部分に結晶成長の先端部
(すなわち、結晶珪素領域と非晶質珪素領域の境界で、
ニッケルの濃度が大きい)が存在しないようにすること
が重要である。こうすることで、ソース/ドレイン間を
移動するキャリアがチャネル形成領域において、ニッケ
ル元素の影響を受けないようにすることができる。この
工程における結晶成長距離、すなわち、ニッケル添加領
域100から結晶成長の先端まではせいぜい100μm
であった。
のパターニングと活性層104’のパターニングの間に
結晶化アニール工程が存在するために、1000pp
m、すなわち、100mm角の基板においては上下で5
0μmもの基板収縮があったために、このような微妙な
パターニングが実施できなかった。しかしながら、本実
施例では基板の収縮が70ppm以下、すなわち、上下
4μm以下に抑えられているので、十分可能である。
ル長とチャネル幅を考慮して決定される。小さなもので
は、50μm×20μm、大きなものでは100μm×
1000μmであった。このような活性層を基板上に多
く形成した。そして、TEOSと酸素を原料としてプラ
ズマCVD法によって厚さ1200Åの酸化珪素膜10
7を成膜し、ゲイト絶縁膜とした。(図1(C))
厚さ6000〜8000Å、例えば6000Åのアルミ
ニウム(0.01〜0.2%のスカンジウムを含む)を
成膜した。そして、アルミニウム膜をパターニングし
て、ゲイト電極108、110を形成した。さらに、こ
のアルミニウムの電極の表面を陽極酸化して、表面に酸
化物層109、111を形成した。この陽極酸化は、酒
石酸が1〜5%含まれたエチレングリコール溶液中でお
こなった。得られた酸化物層109、111の厚さは2
000Åであった。なお、この酸化物109と111
は、後のイオンドーピング工程において、オフセットゲ
イト領域を形成する厚さとなるので、オフセットゲイト
領域の長さを上記陽極酸化工程で決めることができる。
ピング法とも言う)によって、活性層領域(ソース/ド
レイン、チャネルを構成する)にゲイト電極部(ゲイト
電極108とその周囲の酸化層109、ゲイト電極11
0とその周囲の酸化層111)をマスクとして、自己整
合的にPもしくはN導電型を付与する不純物を添加し
た。ドーピングガスとして、フォスフィン(PH3 )お
よびジボラン(B2 H6)を用い、前者の場合は、加速
電圧を60〜90kV、例えば80kV、後者の場合
は、40〜80kV、例えば65kVとした。ドース量
は1×1015〜8×1015cm-2、例えば、燐を2×1
015cm-2、ホウ素を5×1015とした。ドーピングに
際しては、一方の領域をフォトレジストで覆うことによ
って、それぞれの元素を選択的にドーピングした。この
結果、N型の不純物領域115と117、P型の不純物
領域112と114が形成され、Pチャネル型TFT
(PTFT)の領域とNチャネル型TFT(NTFT)
との領域を形成することができた。
ルをおこなった。レーザー光としては、KrFエキシマ
レーザー(波長248nm、パルス幅20nsec)を
用いたが、他のレーザーであってもよい。レーザー光の
照射条件は、エネルギー密度が200〜400mJ/c
m2 、例えば250mJ/cm2 とし、一か所につき2
〜10ショット、例えば2ショット照射した。このレー
ザー光の照射時に基板を200〜450℃程度に加熱す
ることによって、効果を増大せしめてもよい。(図1
(D))
8を層間絶縁物としてプラズマCVD法によって形成し
た。この層間絶縁物としてはポリイミドまたは酸化珪素
とポリイミドの2層膜を利用してもよい。さらにコンタ
クトホールを形成して、金属材料、例えば、窒化チタン
とアルミニウムの多層膜によってTFTの電極・配線1
19、120、121を形成した。最後に、1気圧の水
素雰囲気で350℃、30分のアニールを行い、TFT
を相補型に構成した半導体回路を完成した。(図1
(E)) 上記に示す回路は、PTFTとNTFTとを相補型に設
けたCMOS構造であるが、上記工程において、2つの
TFTを同時に作り、中央で切断することにより、独立
したTFTを2つ同時に作製することも可能である。
方法として、非晶質珪素膜104下の下地膜102上に
選択的にニッケルを薄膜(極めて薄いので、膜として観
察することは困難である)として形成し、この部分から
結晶成長を行なう方法を採用したが、非晶質珪素膜10
4を形成後に、選択的にニッケル膜を成膜する方法でも
よい。即ち、結晶成長は非晶質珪素膜の上面からおこな
ってもよいし、下面からおこなってもよい。また、予め
非晶質珪素膜を成膜し、さらにイオンドーピング法を用
いて、ニッケルイオンをこの非晶質珪素膜104中に選
択的に注入する方法を採用してもよい。この場合は、ニ
ッケル元素の濃度を細かく制御することができるという
特徴を有する。またプラズマ処理やCVD法による方法
でもよい。
液晶表示装置において、Nチャネル型TFTをスイッチ
ング素子として各画素に設けた例である。以下において
は、一つの画素について説明するが、他に多数(一般に
は数十万)の画素が同様な構造で形成される。また、N
チャネル型TFTだけではなくPチャネル型TFTでも
よいことはいうまでもない。また、液晶表示装置の画素
部分に設けるのではなく、周辺回路部分にも利用でき
る。また、イメージセンサや他の装置に利用することが
できる。即ち薄膜トランジタと利用するのであれば、特
にその用途が限定されるものではない。
本実施例において、基板201としては日本電気硝子社
製OA−2基板(歪み点635℃、厚さ1.1mm、3
00×400mm)を使用した。まず、基板201に下
地膜202(酸化珪素)をプラズマCVD法で2000
Åの厚さに形成した。CVDの原料ガスとしてはTEO
Sと酸素を用いた。このような熱処理を施した基板を歪
み点以上の温度の700℃で2時間アニールした後、
0.2℃/分で600℃まで徐冷した。熱アニールおよ
び徐冷は酸素気流中でおこなった。以上の熱処理によっ
て基板の収縮は大幅に低減された。例えば600℃、4
時間のアニールでは20ppm、550℃、4時間のア
ニールでは10ppmの収縮しか観察されなかった。
に、ポリイミドにより、マスク203を形成した。そし
て、スパッタリング法によりニッケル膜を成膜した。こ
のニッケル膜は、スパッタリング法によって、厚さ5〜
200Å、例えば20Åの厚さに形成した。このように
して、選択的に領域204にニッケル膜が形成された。
(図2(A))
VD法で非晶質珪素膜205を1000Åの厚さに形成
し、また、プラズマCVD法によって厚さ200Åの酸
化珪素膜206を保護膜として形成した。そして、45
0℃で1時間脱水素化をおこなった後、加熱アニールに
よって結晶化をおこなった。このアニール工程は、窒素
雰囲気下、600℃で4時間おこなった。このアニール
工程において、非晶質珪素膜205下の204の領域に
は、ニッケル膜が形成されているので、この部分から結
晶化が起こった。この結晶化の際、ニッケルが成膜され
ている領域204では、基板201に垂直方向に珪素の
結晶成長が進行した。また、矢印で示されるように、ニ
ッケルが成膜されいていない領域(領域205以外の領
域)においては、基板に対し、平行な方向に結晶成長が
進行した。(図2(B))
膜をパターニングしてTFTの島状活性層205’のみ
を残存させ、その他を除去した。この際、結晶成長した
結晶の先端部が活性層、なかでもチャネル形成領域に存
在しないようにすることが重要である。具体的には、図
2(B)の珪素膜205のうち、少なくとも結晶化の先
端部とニッケルが導入された204の部分をエッチング
で除去し、結晶性珪素膜205の基板に平行な方向に結
晶成長した中間部分を活性層として利用することが好ま
しい。これは、ニッケルが結晶成長先端部および導入部
に集中して存在している事実を踏まえ、この先端部に集
中したニッケルがTFTの特性に悪影響を及ぼすことを
防ぐためである。
気中のプラズマCVD法によって、酸化珪素のゲイト絶
縁膜(厚さ70〜120nm、典型的には120nm)
207を形成した。基板温度は350℃とした。(図2
(C)) 次に公知の多結晶珪素を主成分とした膜をCVD法で形
成し、パターニングを行うことによって、ゲイト電極2
08を形成した。多結晶珪素には導電性を向上させるた
めに不純物として燐を0.1〜5%導入した。
ドーピング法で注入し、自己整合的にソース領域/ドレ
イン領域210、チャネル形成領域209を形成した。
そして、550℃で4時間のアニールをおこなうことに
よって、イオン注入のために結晶性の劣化した珪素膜の
結晶性を改善させた。もともと結晶化を助長させる効果
のあるニッケルを含有していたため、活性層の結晶化は
容易であった。この熱アニールによって、このTFTの
ソース/ドレインのシート抵抗は300〜800Ω/c
m2 となった。(図2(D))
て層間絶縁物211を形成し、さらに、画素電極212
をITOによって形成した。そして、コンタクトホール
を形成して、TFTのソース/ドレイン領域にクロム/
アルミニウム多層膜で電極213、214を形成し、こ
のうち一方の電極214はITO212にも接続するよ
うにした。最後に、水素中で200〜400℃で2時間
アニールして、水素化をおこなった。このようにして、
TFTを完成した。この工程は、同時に他の多数の画素
領域においても同時におこなわれる。また、より耐湿性
を向上させるために、全面に窒化珪素等でパッシベーシ
ョン膜を形成してもよい。(図2(E))
域、チャネル形成領域、ドレイン領域を構成する活性層
として、キャリアの流れる方向に結晶成長させた結晶性
珪素膜を用いているので、結晶粒界をキャリアが横切る
ことがなく、即ちキャリアが針状の結晶の結晶粒界に沿
って移動することになるから、キャリアの移動度の高い
TFTを得ることができる。本実施例で作製したTFT
はNチャネル型であり、その移動度は、90〜130
(cm2 /Vs)であった。従来の600℃、48時間
の熱アニールによる結晶化によって得られた結晶珪素膜
を用いたNチャネル型TFTの移動が、50〜70(c
m2 /Vs)であったことと比較すると、これは大きな
特性の向上である。
性化に熱アニールの手段を用いているが、これは、実施
例1のようなレーザー光を用いる場合に比べて、穏やか
な反応であり、特に、レーザーアニールにおいては、ゲ
イト電極部の影の部分とレーザー照射される部分の境界
の結晶性の不連続性が信頼性低下の原因となっていた
が、本実施例ではチャネル形成領域もソース/ドレイン
領域も同様に加熱されるので、特に信頼性の点で優れて
いた。
明する。基板としては、コーニング社製1733番ガラ
ス(歪み点640℃)を用いた。ガラス基板301上に
プラズマCVD法によって下地膜302を形成し、さら
に、基板を歪み点以上の700℃の一酸化二窒素(N2
O)雰囲気中で1時間アニールした後、0.2℃/分で
600℃まで徐冷した。そして、プラズマCVD法によ
って厚さ300〜800Åの非晶質珪素膜304を成膜
した。さらに、厚さ1000Åの酸化珪素のマスク30
3を用いて300で示される領域にニッケル膜を実施例
1と同様にして成膜した。次に550℃、8時間の加熱
アニールを行い、珪素膜304の結晶化を行った。この
際、矢印305で示されるように、基板に対して平行な
方向に結晶成長が進行した。(図3(A))
の保護膜でもある)を除去し、珪素膜304をパターニ
ングして、島状の活性層領域306および307を形成
した。この際、図3(A)で300で示された領域が、
ニッケルが直接導入された領域であり、ニッケルが高濃
度に存在する領域である。また、実施例1および2で示
したように結晶成長の終点にも、やはりニッケルが高濃
度に存在する。これらの領域は、その間の結晶化してい
る領域に比較してニッケルの濃度が1桁近く高いことが
判明している。したがって、本実施例においては、アク
ティブ素子、例えばTFTを形成するための領域である
活性層領域306、307はこれらのニッケル濃度の高
い領域を避けてパターニングし、ニッケルの高濃度領域
を意図的に除去した。活性層のエッチングは垂直方向に
異方性を有するRIE法によって行った。(図3
(B))
利用して相補型に構成されたTFT回路を得る。すなわ
ち、本実施例の回路はPTFTとNTFTが分断されて
いる点で、実施例1の図1(D)に示す構成と異なる。
すなわち、図1(D)に示す構造においては、2つのT
FTの活性層が連続してつながっており、その中間領域
においてニッケル濃度が高いが、本実施例では、どの部
分を取ってみてもニッケル濃度は低いという特色を有す
る。このため動作の安定性を高めることができる。
酸化珪素または窒化珪素膜308をプラズマCVD法に
よって形成した。そして、可視・近赤外光のランプアニ
ールをおこなった。赤外線の光源としてはハロゲンラン
プを用いた。波長は結晶性珪素によく吸収される0.5
〜4μm、好ましくは0.8〜1.3μmを用いた。可
視・近赤外光の強度は、モニターの単結晶珪素ウェハー
上の温度が800〜1300℃、代表的には900〜1
200℃の間にあるように調整した。具体的には、珪素
ウェハーに埋め込んだ熱電対の温度をモニターして、こ
れを赤外線の光源にフィードバックさせた。なお、赤外
光照射は、H2 雰囲気中にておこなった。H2 雰囲気に
0.1〜10%のHCl、その他ハロゲン化水素やフッ
素や塩素、臭素の化合物を混入してもよい。
酸化珪素または窒化珪素の保護膜が活性層の表面に形成
されており、このため、赤外光照射の際の表面の荒れや
汚染を防止することができた。このようなランプアニー
ル工程を併用することによって、熱アニールによる結晶
化だけでは不十分であった結晶性を向上させることがで
きた。(図3(C)) 可視・近赤外光照射後、保護膜308を除去した。その
後は実施例1と同様にゲイト絶縁膜309、ゲイト電極
310、311を形成した。ゲイト電極としてはタンタ
ルを用い、ゲイト電極の表面には陽極酸化法によって、
酸化タンタルの被膜を1000〜3000Å、例えば3
000Å形成した。そして、実施例1と同様にイオンド
ーピング法によって不純物元素を導入し、ソース/ドレ
イン領域を形成した。
を用いた。赤外線の光源としてはハロゲンランプを用い
た。波長が0.5〜4μm、好ましくは0.8〜1.3
μmの可視・赤外光を30〜180秒照射した。上記波
長の可視・近赤外線は燐またはホウ素が1019〜1021
cm-3添加された非晶質珪素へは吸収されやすく、10
00℃以上の熱アニールにも匹敵する効果的なアニール
を行うことができる。その反面、ガラス基板へは吸収さ
れにくいので、ガラス基板を高温に加熱することがな
く、また短時間の処理ですむので、ガラス基板の縮みが
問題となる工程においては最適な方法であるといえる。
特に本実施例では事前に基板の収縮が起こらないような
処理が施してあるのでなおさらである。
晶珪素ウェハー上の温度が800〜1300℃、代表的
には900〜1200℃の間にあるように調整した。具
体的には、珪素ウェハーに埋め込んだ熱電対の温度をモ
ニターして、これを赤外線の光源にフィードバックさせ
た。なお、赤外光照射は、H2 雰囲気中にておこなっ
た。H2 雰囲気に0.1〜10%のHCl、その他ハロ
ゲン化水素やフッ素や塩素、臭素の化合物を混入しても
よい。(図3(D))
れにコンタクトホールを形成し、メタル配線313、3
14、315を形成した。さらに、1気圧の水素雰囲気
中で250〜400℃、例えば350℃でアニールする
ことによって、水素化をおこなった。(図3(E)) このようにして、相補型TFT回路を形成した。本実施
例ではランプアニール(可視・近赤外光照射)の際に活
性層の表面に保護膜が形成されており、表面の荒れや汚
染が防止される。このため、本実施例のTFTの特性
(電界移動度やしきい値電圧)および信頼性は極めて良
好であった。
明する。基板としては、NHテクノグラス社製のNA4
5ガラス(歪み点610℃)を用いた。ガラス基板60
1上にプラズマCVD法によって2層の下地膜を形成し
た。まず、基板上に窒化珪素膜602を1000Å成膜
し、さらに酸化珪素膜603を1000Å成膜した。以
上の成膜は連続的におこなった。窒化珪素膜602を形
成する理由は、ガラス基板からの可動イオン等による汚
染をなくすためである。
酸化二窒素(N2 O)雰囲気中で1時間アニールした
後、0.2℃/分で500℃まで徐冷した。そして、プ
ラズマCVD法によって厚さ300〜800Å、例え
ば、500Åの非晶質珪素膜604を成膜した。さら
に、厚さ1000Åの酸化珪素のマスク605を形成し
た。そして、酢酸ニッケル水溶液を用いたスピンコーテ
ィング法によって、酢酸ニッケル膜606を形成した。
ニッケルの濃度は50〜300ppm、例えば、100
ppmとした。このとき、酢酸ニッケル膜606は数〜
数十Å程度と極めて薄いため膜になってるとは限らな
い。(図6(A))
こない、非晶質珪素膜604を結晶化せしめた。この
際、矢印で示されるように、基板に対して平行な方向に
結晶成長が進行した。次に、マスク605(結晶化アニ
ールの際の保護膜でもある)を除去した後、結晶性の向
上のためにレーザー結晶化を施した。KrFエキシマレ
ーザー光(波長248nm)を200〜300mJ/c
m2 で照射することによって、結晶性珪素膜607が得
られた。(図6(B))
グして、島状の活性層領域611を形成した。この際、
図6(B)で608で示された領域が、ニッケルが直接
導入された領域であり、ニッケルが高濃度に存在する領
域である。また、実施例1および2で示したように結晶
成長の終点609、610にも、やはりニッケルが高濃
度に存在する。これらの領域は、その間の結晶化してい
る領域に比較してニッケルの濃度が1桁近く高いことが
判明している。したがって、本実施例においては、アク
ティブ素子、例えば画素TFTを形成するための領域で
ある活性層領域はこれらのニッケル濃度の高い領域を避
けてパターニングし、ニッケルの高濃度領域を意図的に
除去した。活性層のエッチングは垂直方向に異方性を有
するRIE法によっておこなった。
200〜3000Å、例えば、1000Åの酸化珪素膜
をプラズマCVD法によって形成した。その後、厚さ1
000Å〜3μm、例えば、5000Åのアルミニウム
(1wt%のSi、もしくは、0.1〜0.3wt%の
Scを含む)膜をスパッタリング法によって形成した。
そして、フォトレジストをスピンコーティング法によっ
て形成した。フォトレジスト形成前に、陽極酸化法によ
って厚さ100〜1000Åの酸化アルミニウム膜を表
面に形成しておくと、フォトレジストの密着性が良くな
る。その後、フォトレジストとアルミニウム膜をパター
ニングして、ゲイト電極613を形成した。エッチング
終了後も、フォトレジストは剥離せず、ゲイト電極61
3上にマスク膜614として残存せしめた。
ポーラス陽極酸化し、厚さ3000〜6000Å、例え
ば、厚さ5000Åのポーラス型陽極酸化物615を形
成した。ポーラス陽極酸化は、3〜20%のクエン酸も
しくはショウ酸、燐酸、クロム酸、硫酸等の酸性水溶液
を用いておこない、5〜30Vの一定電流をゲイト電極
に印加すればよい。本実施例においてはショウ酸溶液
(30℃)中で、電圧を10Vとし、20〜40分、陽
極酸化した。ポーラス型陽極酸化物の厚さは陽極酸化を
おこなう時間によって制御した。(図6(C))
極酸化をおこなった。この際には、基板をpH≒7、1
〜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、アルミニウムの電極を陽極として、徐々に電圧
を上げて陽極酸化を進行させた。このようにして、緻密
で耐圧の高いバリヤ型陽極酸化物616が形成された。
そして、ゲイト絶縁膜612をドライエッチング法によ
ってエッチングした。このとき、陽極酸化物615、6
16はエッチングされず、ゲイト絶縁膜612のみがエ
ッチングされ、島状の活性層611が現れた時点でエッ
チングを終了した。その結果、ポーラス型陽極酸化物6
15の下のゲイト絶縁膜612’はエッチングされずに
残った。(図6(D))
ッチングして、除去した。そして、イオンドーピング法
によって、島状の活性層611にゲイト電極部(ゲイト
電極、バリヤ型陽極酸化物、酸化珪素膜)をマスクとし
て、自己整合的に不純物として硼素を注入て、P型不純
物領域617が形成された。ここでは、ドーピングガス
にジボラン(B2 H6 )を使用した。このとき、硼素の
ドーズ量は1〜4×1015原子/cm2 、加速電圧を1
0kVとした。ここで、加速電圧が低いため、ゲイト絶
縁膜の下部にはドーピングされず硼素は導入されず、オ
フセット領域が形成された。(図6(E))
ば、500℃、4時間の熱アニールをおこない、ドーピ
ングされた不純物の活性化をおこなった。さらに、より
活性化を進めるためにKrFエキシマレーザー(波長2
48nm、パルス幅20nsec)を照射した。レーザ
ーのエネルギー密度は200〜400mJ/cm2 、好
ましくは250〜300mJ/cm2 が適当であった。
この際、ゲイト絶縁膜612’の下に存在するPI接合
は、レーザー照射によって十分に活性化された。ここ
で、熱アニールによって活性化をおこなっても構わな
い。つぎに、層間絶縁膜619として酸化珪素膜を、プ
ラズマCVD法によって3000Åに成膜した。
おこない、ソース領域にコンタクトホールを形成した。
その後、アルミニウム膜をスパッタリング法によって形
成し、パターニングをおこないソース電極619を形成
した。(図6(F)) 最後にパッシベーション膜620として厚さ1000〜
6000Å、例えば、3000Åの窒化珪素膜をプラズ
マCVD法によって形成し、これと層間絶縁膜618を
エッチングしてドレインにコンタクトホールを形成し
た。その後、インディウム錫酸化物膜(ITO膜)を形
成して、これをエッチングして画素電極621を形成し
た。(図6(G)) 以上のようにして、Pチャネル型のオフセット領域を有
する画素TFTが形成された。
明する。基板としては、コーニング社製1733番ガラ
スを用いた。まず、ガラス基板701上に下地膜を形成
した。ここでは、基板上にスパッタリング法によって窒
化アルミニウム膜702を1000Å成膜し、さらにプ
ラズマCVD法によって酸化珪素膜703を1000Å
成膜し、2層から成る下地膜を形成した。窒化アルミニ
ウム膜702を形成する理由は、ガラス基板からの可動
イオン等による汚染をなくすためである。
素(N2 )雰囲気中で1時間アニールした後、0.2℃
/分で600℃まで徐冷した。そして、プラズマCVD
法によって厚さ300〜800Å、例えば、500Åの
非晶質珪素膜704を成膜した。さらに、厚さ1000
Åの酸化珪素のマスク705を形成した。そして、酢酸
ニッケル溶液を用いたスピンコーティング法によって、
酢酸ニッケル膜706を形成した。(図7(A))
こない、非晶質珪素膜704の結晶化をおこなった。こ
の際、矢印で示されるように、基板に対して平行な方向
に結晶成長が進行した。次に、マスクを除去した後、結
晶性の向上のためにレーザー結晶化を施した。KrFエ
キシマレーザー光を200〜300mJ/cm2 で照射
することによって、結晶性珪素膜707が得られた。
(図7(B)) その後、結晶性珪素膜707をパターニングして、島状
の活性層領域711を形成した。この際、実施例4と同
様に、ニッケルの濃度が高い領域を避けて活性層を形成
した。
200〜3000Å、例えば、1200Åの酸化珪素膜
をプラズマCVD法によって形成した。その後、厚さ1
000Å〜3μm、例えば、6000Åのアルミニウム
膜をスパッタリング法によって形成した。そして、実施
例4と同様な方法で、ゲイト電極713、フォトレジス
トのマスク714、ポーラス陽極酸化物715を形成し
た。(図7(C)
極酸化をおこない,バリヤ型陽極酸化物716を形成し
た。そして、ゲイト絶縁膜をドライエッチング法によっ
てエッチングしたその結果、ポーラス型陽極酸化物71
6の下のゲイト絶縁膜712’が残った。(図7
(D)) その後、ポーラス型陽極酸化物715をエッチングし
て、除去し、イオンドーピング法によって、島状の活性
層領域711にゲイト電極部(ゲイト電極、バリヤ型陽
極酸化物、酸化珪素膜)をマスクとして、自己整合的に
不純物として硼素を注入して、P型不純物領域717が
形成された。(図7(E))
48nm、パルス幅20nsec)を照射して、不純物
領域717の活性化をおこなった。さらに、ソース/チ
ャネル、ドレイン/チャネル間の接合を良くするため
に、350〜550℃、例えば、500℃で4時間の熱
アニールをおこなった。つぎに、層間絶縁膜718とし
て酸化珪素膜を、プラズマCVD法によって3000Å
に成膜した。そして、層間絶縁膜718のエッチングを
おこない、ソース領域にコンタクトホールを形成した。
その後、アルミニウム膜をスパッタリング法によって形
成し、パターニングをおこないソース電極719を形成
した。(図7(F)) 最後にパッシベーション膜720として厚さ2000〜
6000Å、例えば、3000Åの窒化珪素膜をプラズ
マCVD法によって形成し、これと層間絶縁膜718を
エッチングしてドレインにコンタクトホールを形成し
た。その後、インディウム錫酸化物膜(ITO膜)を形
成して、これをエッチングして画素電極721を形成し
た。(図7(G)) 以上のようにして、Pチャネル型のオフセット領域を有
する画素TFTが形成された。
明する。基板としては、コーニング社製7059番ガラ
スを用いた。まず、ガラス基板801上に下地膜を形成
した。ここでは、基板上にプラズマCVD法によって酸
化珪素膜802を1000Å成膜し、さらにプラズマC
VD法によって窒化酸化珪素膜803を1000Å成膜
し、2層から成る下地膜を形成した。
ンモニア(NH3 )雰囲気中で1時間アニールした後、
0.2℃/分で400℃まで徐冷した。そして、プラズ
マCVD法によって厚さ300〜800Å、例えば、5
00Åの非晶質珪素膜804を成膜した。さらに、厚さ
1000Åの酸化珪素のマスク805を形成した。そし
て、酢酸ニッケル溶液を用いたスピンコーティング法に
よって、酢酸ニッケル膜806を形成した。(図8
(A)) 次に550℃、8時間の加熱アニールをおこない、非晶
質珪素膜804の結晶化をおこなった。この際、矢印で
示されるように、基板に対して平行な方向に結晶成長が
進行した。
のためにレーザー結晶化を施した。KrFエキシマレー
ザー光を200〜300mJ/cm2 で照射することに
よって、結晶性珪素膜807が得られた。(図8
(B)) その後、結晶性珪素膜807をパターニングして、島状
の活性層領域811を形成した。この際、実施例4と同
様に、ニッケルの濃度が高い領域を避けて活性層を形成
した。この際、RIE法によって、エッチングをおこな
ったが、窒化酸化珪素膜803のエッチングレートは珪
素膜に比較して非常に小さかったので、下地膜のオーバ
ーエッチは少なかった。
200〜3000Å、例えば、1200Åの酸化珪素膜
をプラズマCVD法によって形成した。その後、厚さ1
000Å〜3μm、例えば、6000Åのアルミニウム
膜をスパッタリング法によって形成した。そして、実施
例4と同様な方法で、ゲイト電極813、フォトレジス
トのマスク814、ポーラス陽極酸化物815を形成し
た。(図8(C))
極酸化をおこない,バリヤ型陽極酸化物816を形成し
た。そして、ゲイト絶縁膜をドライエッチング法によっ
てエッチングしたその結果、ポーラス型陽極酸化物81
6の下のゲイト絶縁膜812’が残った。(図8
(D))
ッチングして、除去し、イオンドーピング法によって、
島状の活性層領域811にゲイト電極部(ゲイト電極、
バリヤ型陽極酸化物、酸化珪素膜)をマスクとして、自
己整合的に不純物として硼素を注入して、P型不純物領
域817が形成された。(図8(E)) さらに、350〜550℃、例えば、500℃、4時間
の熱アニールをおこない、ドーピングされた不純物の活
性化をおこなった。そして、より活性化を好ましくおこ
なうために、KrFエキシマレーザー(波長248n
m、パルス幅20nsec)を照射した。その後、ソー
ス/チャネル接合、およびドレイン/チャネル接合の特
性を改善させるために、350〜550℃、例えば、4
80℃、1時間のアニールをおこなった。つぎに、層間
絶縁膜818として酸化珪素膜を、プラズマCVD法に
よって3000Åに成膜した。
おこない、ソース領域にコンタクトホールを形成した。
その後、アルミニウム膜をスパッタリング法によって形
成し、パターニングをおこないソース電極819を形成
した。(図8(F)) 最後にパッシベーション膜820として厚さ2000〜
6000Å、例えば、3000Åの窒化珪素膜をプラズ
マCVD法によって形成し、これと層間絶縁膜718を
エッチングしてドレインにコンタクトホールを形成し
た。その後、インディウム錫酸化物膜(ITO膜)を形
成して、これをエッチングして画素電極821を形成し
た。(図8(G)) 以上のようにして、Pチャネル型のオフセット領域を有
する画素TFTが形成された。
熱アニールして、徐冷することによって以後の熱処理に
よる基板の収縮が非常に小さくなった。一般には、実施
例に示したようなニッケルを導入するパターニング工程
(マスク合わせ工程)は、他のパターニング工程に比べ
ると、それほどの精度は要求されない。一方、コンタク
トホールの開孔やゲイト電極の形成のパターニングは数
μm以下の精度が要求される。このため、従来はドーピ
ング不純物の活性化は実質的に熱的なプロセスを伴わな
いレーザーアニールが中心であった。
温度まで基板収縮を抑制できるようになったため、実施
例2に示したような熱アニールや実施例3に示したよう
なランプアニールという、より量産に適した手段を用い
ることができるようになった。このように、本発明は絶
縁基板上の半導体装置の形成に極めて効果がある。
例を示す。
チングの例を示す。
す。
Claims (15)
- 【請求項1】ガラス基板の上に下地膜を形成する第1の
工程と、 該ガラス基板を歪み点以上の温度で加熱した後、前記歪
み点以下の温度まで2℃/分以下の速度で冷却する第2
の工程と、 前記下地膜の上に非晶質珪素膜を形成する第3の工程
と、 前記非晶質珪素膜に結晶化を助長させる金属元素を導入
する第4の工程と、 前記非晶質珪素膜を、前記金属元素を用いて、前記歪み
点を超えない温度で加熱してすることによって結晶化す
る第5の工程と、 前記非晶質珪素膜の加熱後、10〜300℃/分の速度
で冷却する第6の工程と、 を有し、 前記結晶化された珪素膜を用いて 半導体装置を作製する
ことを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項2】ガラス基板の上に下地膜を形成する第1の
工程と、 該ガラス基板を歪み点以上の温度で加熱した後、前記歪
み点以下の温度まで0.5℃/分以下の速度で冷却する
第2の工程と、 前記下地膜の上に非晶質珪素膜を形成する第3の工程
と、 前記非晶質珪素膜に結晶化を助長させる金属元素を導入
する第4の工程と、 前記非晶質珪素膜を、前記金属元素を用いて、前記歪み
点を超えない温度で加熱してすることによって結晶化す
る第5の工程と、 前記非晶質珪素膜の加熱後、10〜300℃/分の速度
で冷却する第6の工程と、 を有し、 前記結晶化された珪素膜を用いて 半導体装置を作製する
ことを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項3】ガラス基板の上に下地膜を形成する第1の
工程と、 該ガラス基板を歪み点以上の温度で加熱した後、前記歪
み点以下の温度まで0.3℃/分以下の速度で冷却する
第2の工程と、 前記下地膜の上に非晶質珪素膜を形成する第3の工程
と、 前記非晶質珪素膜に結晶化を助長させる金属元素を導入
する第4の工程と、 前記非晶質珪素膜を、前記金属元素を用いて、前記歪み
点を超えない温度で加熱してすることによって結晶化す
る第5の工程と、 前記非晶質珪素膜の加熱後、10〜300℃/分の速度
で冷却する第6の工程と、 を有し、 前記結晶化された珪素膜を用いて 半導体装置を作製する
ことを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項4】ガラス基板の上に下地膜を形成する第1の
工程と、 該ガラス基板を歪み点以上の温度で加熱した後、前記歪
み点以下の温度まで2℃/分以下の速度で冷却する第2
の工程と、 前記下地膜の上に非晶質珪素膜を形成する第3の工程
と、前記非晶質珪素膜に結晶化を助長させる金属元素を選択
的に導入する第4の工程と、 前記非晶質珪素膜を、前記歪み点を超えない温度で加熱
することによって結晶化する第5の工程と、 を有し、 前記結晶化は、前記金属元素が選択的に導入された領域
から横方向に結晶成長が行われ、 前記 結晶化された珪素膜を用いて半導体装置を作成する
ことを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項5】ガラス基板の上に下地膜を形成する第1の
工程と、 該ガラス基板を歪み点以上の温度で加熱した後、前記歪
み点以下の温度まで0.5℃/分以下の速度で冷却する
第2の工程と、 前記下地膜の上に非晶質珪素膜を形成する第3の工程
と、前記非晶質珪素膜に結晶化を助長させる金属元素を選択
的に導入する第4の工程と、 前記非晶質珪素膜を、前記歪み点を超えない温度で加熱
して結晶化する第5の工程と、を有し、 前記結晶化は、前記金属元素が選択的に導入された領域
から横方向に結晶成長が行われ、 前記 結晶化された珪素膜を用いて半導体装置を作成する
ことを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項6】ガラス基板の上に下地膜を形成する第1の
工程と、 該ガラス基板を歪み点以上の温度で加熱した後、前記歪
み点以下の温度まで0.3℃/分以下の速度で冷却する
第2の工程と、 前記下地膜の上に非晶質珪素膜を形成する第3の工程
と、前記非晶質珪素膜に結晶化を助長させる金属元素を選択
的に導入する第4の工程と、 前記非晶質珪素膜を前記歪み点を超えない温度で加熱し
て結晶化する第5の工程と、を有し、 前記結晶化は、前記金属元素が選択的に導入された領域
から横方向に結晶成長が行われ、 前記 結晶化された珪素膜を用いて半導体装置を作成する
ことを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項7】請求項4乃至請求項6のいずれか1項にお
いて、 前記非晶質珪素膜の加熱後、10〜300℃/分の速度
で冷却することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項8】請求項1乃至請求項6のいずれか1項にお
いて、 前記結晶化された珪素膜の上に酸化珪素膜もしくは窒化
珪素膜を形成した後、該結晶化された珪素膜に可視光も
しくは赤外光を照射することを特徴とする半導体装置の
作製方法。 - 【請求項9】請求項1乃至請求項6のいずれか項におい
て、 前記結晶化された珪素膜にエキシマレーザー光を照射す
ることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項10】請求項1乃至請求項9のいずれか1項に
おいて、 前記歪み点以上の温度は、600〜660℃であること
を特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項11】請求項1乃至請求項10のいずれか1項
において、 前記下地膜は、酸化珪素膜、窒化珪素膜、窒化アルミニ
ウム膜、またはこれらを2層以上重ねた多層膜であるこ
とを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項12】請求項1乃至請求項11のいずれか1項
に記載の作製方法を用いて形成されたことを特徴とする
半導体装置。 - 【請求項13】請求項12において、 前記半導体装置は、前記結晶化された珪素膜を活性層と
して有する薄膜トランジスタであることを特徴とする半
導体装置。 - 【請求項14】請求項12において、 前記半導体装置は、前記結晶化された珪素膜を活性層と
して有する薄膜トランジスタを用いた薄膜集積回路であ
ることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項15】請求項12において、 前記半導体装置は、液晶表示装置であり、 前記液晶表示装置は、複数の画素を有する画素領域及び
周辺回路を有し、 前記複数の画素の各画素にはスイッチング素子が設けら
れており、 前記スイッチング素子は、前記結晶化された珪素膜を活
性層として有する薄膜トランジスタである ことを特徴と
する半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13609097A JP3488360B2 (ja) | 1997-05-09 | 1997-05-09 | 半導体装置の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP13609097A JP3488360B2 (ja) | 1997-05-09 | 1997-05-09 | 半導体装置の作製方法 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP19751394A Division JP2753954B2 (ja) | 1993-07-31 | 1994-07-30 | ガラス基板処理方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1064820A JPH1064820A (ja) | 1998-03-06 |
JP3488360B2 true JP3488360B2 (ja) | 2004-01-19 |
Family
ID=15167032
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP13609097A Expired - Lifetime JP3488360B2 (ja) | 1997-05-09 | 1997-05-09 | 半導体装置の作製方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3488360B2 (ja) |
-
1997
- 1997-05-09 JP JP13609097A patent/JP3488360B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH1064820A (ja) | 1998-03-06 |
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