JP3522381B2

JP3522381B2 - 薄膜半導体デバイス及び薄膜半導体デバイスの作製方法

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Publication number: JP3522381B2
Application number: JP06675095A
Authority: JP
Inventors: 幸一郎田中
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1995-03-01
Filing date: 1995-03-01
Publication date: 2004-04-26
Anticipated expiration: 2019-04-26
Also published as: JPH08236471A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本明細書で開示する発明は、結晶
性珪素薄膜を用いた半導体装置およびその作製方法に関
する。特に結晶性珪素薄膜を用いた薄膜トランジスタお
よびその作製方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体素子プロセスの低温化に関
して盛んに研究が進められている。その大きな理由は、
安価で加工性に富んだガラス等の絶縁基板上に半導体素
子を形成する必要が生じたからである。これは、アクテ
ィブマトリクス型の液晶表示装置に利用される薄膜トラ
ンジスタをガラス基板上に形成する必要が生じたことが
大きな要因である。その他にも素子の微小化や素子の多
層化に伴う要請もある。

【０００３】半導体プロセスにおいては、半導体材料に
含まれる非晶質成分もしくは非晶質半導体材料を結晶化
させることや、結晶性であるのだが、より結晶性を向上
させることが必要とされることがある。従来、このよう
な目的のためには熱的なアニールが用いられていた。半
導体材料として珪素を用いる場合には、６００℃から１
１００℃の温度で０．１〜４８時間、もしくはそれ以上
の時間のアニールをおこなうことによって、非晶質の結
晶化、結晶性の向上等がなされてきた。

【０００４】このような、熱アニールは、一般に温度が
高いほど処理時間は短くても良かった。しかし、５００
℃以下の温度ではほとんど効果はなかった。例えば、Ｃ
ＶＤ法で成膜された非晶質珪素膜を加熱により結晶化さ
せる場合、加熱処理温度が６００℃の場合は、１０時間
以上の時間が必要とされていた。また、５５０℃の加熱
処理温度では、１００時間以上の加熱処理時間が必要と
されていた。しかし、一般にガラス基板は、６００℃の
加熱処理を１０時間以上加えた場合、基板の歪みや変形
が顕在化してしまう。この基板の歪みや変形は、基板が
小型の場合（一般に１０ｃｍ角以下）であればそれほど
大きな問題とはならない。しかし、基板を大型化した場
合、大きな問題となる。また、５５０℃程度の温度でも
１００時間以上の加熱処理を施した場合は、この歪みや
変形の問題は大きなものとなる。

【０００５】この問題を解決するには、熱に耐える特殊
なガラス基板や石英基板を用いればよい。しかし、この
ような基板は単価が高く、低コスト化を目指す液晶ディ
スプレイの生産には適さない。即ち、産業上利用するこ
とは困難である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ガラス基板上に形成さ
れた非晶質珪素膜を加熱によって結晶化させる技術に関
しては、本出願人による（特開平６─２４４１０３号公
報）に記載された技術がある。この技術では、珪素の結
晶化を助長する金属元素を利用することにより、非晶質
珪素膜を５５０度、４時間程度の加熱処理により、結晶
化させる技術である。この技術を利用すれば、安価なガ
ラス基板を利用した場合であっても、問題なく結晶性珪
素膜を得ることができる。

【０００７】しかし、この技術を用いて形成された結晶
性珪素膜を用いて薄膜トランジスタを構成した場合、こ
の珪素の結晶化を助長する金属元素の影響によって、薄
膜トランジスタの電気特性が影響を受けることが懸念さ
れる。

【０００８】また、この金属元素の影響と見られる薄膜
トランジスタの特性のバラツキが観察されている。アク
ティブマトリクス型の液晶表示装置においては、数百×
数百のマトリクス状に配置された画素のそれぞれに薄膜
トランジスタが配置される構成を有している。従って、
個々の薄膜トランジスタの特性のバラツキは、表示画像
のムラや不自然さの原因となる。

【０００９】そこで、本明細書で開示する発明において
は、この珪素の結晶化を助長する金属元素の影響を排除
した薄膜トランジスタを得る技術を提供することを課題
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
では、珪素の結晶化を助長する金属元素を用いて得られ
た結晶性珪素膜を用いて薄膜トランジスタ等の素子を形
成する際に、当該素子を構成する領域（金属元素を含ん
だ珪素でなる領域）の近傍に前記金属元素を移動させ、
当該素子領域または当該素子領域の一部における前記金
属元素の濃度を低下させることを特徴とする。

【００１１】珪素の結晶化を助長する金属元素として
は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉ
ｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、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。この元素の中で、特にＮ
ｉを用いることが、その効果や再現性の点で非常に有用
である。またＮｉの次に利用できるのが、ＰｄやＰｔ、
さらにはＣｕである。

【００１２】当該素子領域の近傍に前記金属元素を移動
させるには、当該素子を構成する領域に接して、格子欠
陥領域を有する酸化珪素膜や窒化珪素膜を存在させ、加
熱処理を加えることで実現することができる。また、こ
の加熱処理は、当該素子領域を結晶化させる工程を兼ね
ている。

【００１３】格子欠陥領域は、アニールされにくい欠陥
や不対結合手を高濃度に有しており、上記珪素の結晶化
を助長する金属元素を強くトラップする性質を有してい
る。従って、加熱処理を加えることにより、当該素子領
域中に存在している金属元素は、この格子欠陥領域に拡
散していき、強くトラップされることとなる。

【００１４】格子欠陥領域は、酸化珪素膜等のこの格子
欠陥領域を形成しようとする領域に、酸素、アルゴン、
塩素、弗素、リン、ボロンから選ばれた１種または複数
種類の元素のイオンをイオン注入法やプラズマドーピン
グ法で打ち込み、イオンの衝撃を与えることによって形
成することができる。

【００１５】以下に本明細書で開示する発明の概要を示
す。本明細書で開示する発明の一つは、珪素の結晶化を
助長する金属元素をトラップする格子欠陥領域を形成す
る工程と、前記格子欠陥領域に接して非晶質珪素膜で構
成される素子領域を形成する工程と、前記素子領域を構
成する非晶質珪素膜に接して前記金属元素を接して保持
させる工程と、加熱処理を施し前記素子領域を結晶化さ
せる工程と、を有することを特徴とする。

【００１６】上記構成の具体的な例を図２に示す。図２
において（Ｄ）の２０７が薄膜トランジスタを構成する
活性層（素子領域）である。図２に示す例においては、
（Ａ）で示される工程において、２０２で示される酸化
珪素膜にリンイオンを注入することにより、酸化珪素膜
２０２を格子欠陥領域とする。そしてその上に（Ｃ）で
示されるように非晶質珪素膜でなる活性層２０４を形成
する。

【００１７】そして、スピナー２０６を用いて酢酸ニッ
ケル塩溶液２０５を塗布し、スピンドライを行うことに
よって、珪素の結晶化を助長する金属元素であるニッケ
ル元素を活性層２０４に接して保持させた状態とする。

【００１８】次に（Ｄ）に示されるように、加熱処理を
施すことにより、活性層２０４を結晶化させ、結晶性珪
素膜でなる活性層２０７を得る。この際、活性層中から
格子欠陥領域となっている酸化珪素膜２０２中にニッケ
ル元素が拡散していき、トラップされる。

【００１９】他の発明の構成は、基板上に絶縁膜を形成
する工程と、前記絶縁膜に酸素、アルゴン、ハロゲン元
素、リンから選ばれた少なくとの一種類の元素のイオン
を注入することによって、格子欠陥領域を形成する工程
と、前記絶縁膜上に非晶質珪素膜を形成する工程と、前
記非晶質珪素膜に接して珪素の結晶化を助長する金属元
素を保持させる工程と、加熱処理を施し前記非晶質珪素
膜を結晶化させる工程と、を有することを特徴とする。

【００２０】他の発明の構成は、絶縁膜上に結晶性珪素
薄膜が形成された構成を有し、前記結晶性珪素膜中に
は、珪素の結晶化を助長する金属元素が１×１０¹⁶原子
／ｃｍ³ 〜５×１０¹⁹原子／ｃｍ³ の濃度で含まれてお
り、前記絶縁膜膜中には、酸素、アルゴン、ハロゲン元
素、リンから選ばれた少なくとも１種類の元素が含まれ
ており、前記絶縁膜は、全体が格子欠陥領域となってお
り、前記絶縁膜中には、前記結晶性珪素膜中に含まれて
いるより高い濃度で前記金属元素が含まれていることを
特徴とする。

【００２１】上記構成において、結晶性珪素膜中に含ま
れる金属元素の濃度が１×１０¹⁶原子／ｃｍ³ 〜５×１
０¹⁹原子／ｃｍ³ の濃度に限定される。これは、金属元
素の濃度がこの濃度以下であると、そもそも本明細書で
開示する発明の特徴の一つとするところである５５０℃
程度の加熱処理で結晶性珪素膜を得ることができないか
らである。（即ち、上記濃度以下の濃度で金属元素を含
んでいる結晶性珪素膜は、上記発明の構成要件とはなら
ない）

【００２２】また上記濃度以上の濃度で金属元素を含ん
でいる場合には、金属元素の影響が強すぎ、半導体とし
ての特性が損なわれてしまうからである。

【００２３】上記構成に具体的な例を図２（Ｄ）に示
す。図２（Ｄ）に示す構成においては、リンイオンの注
入によって格子欠陥領域が形成された酸化珪素膜２０
２、さらにこの酸化珪素膜２０２上に形成された結晶性
珪素膜でなる活性層２０７、が示されている。

【００２４】図２（Ｄ）に示す構成においては、酸化珪
素膜２０２の全体を格子欠陥領域と見なすことができ、
さらにこの酸化珪素膜２０２中には、珪素の結晶化を助
長する金属元素をゲッタリングする元素でるリンが含ま
れているので、活性層２０７を形成する際の加熱処理工
程において、活性層中の当該金属元素は酸化珪素膜２０
２の格子欠陥領域さらには酸化珪素膜２０２中のリン元
素にトラップあるいはゲッタリングされる。そして、最
終的な状態において、活性層２０２中の当該金属元素の
濃度よりも、酸化珪素膜２０２中の当該金属元素の濃度
の方が高い状態となる。これは、酸化珪素膜中に、当該
金属元素を留め置くためのトラップや元素が存在してい
るからである。

【００２５】なお、酸化珪素膜２０２による当該金属元
素のトラップ作用やゲッタリング作用が極めて効果的に
進行した場合、活性層２０７中における当該金属元素の
濃度が、１×１０¹⁶原子／ｃｍ³ 以下となる場合も考え
られるが、効果的に結晶化を行った場合には、一般に上
記値以上の濃度が活性層中に観察される。

【００２６】なお、本明細書中で示す元素の濃度は、Ｓ
ＩＭＳ（２次イオン分析法）で得られる最大値として定
義される。

【００２７】

【実施例】

〔実施例１〕本実施例では、非晶質珪素薄膜に珪素の結
晶を化助する金属元素を導入し、加熱処理により前記珪
素膜に結晶性を与えると同時に、結晶化後は不要となる
当該金属元素を当該結晶性珪素膜の外に除去する技術を
示す。

【００２８】ここでは、珪素の結晶化を助長する金属元
素として、Ｎｉを用いる。まず、ガラス基板（例えばコ
ーニング７９５９ガラス基板）１０１上に下地膜とし
て、酸化珪素膜１０２を３０００Åの厚さに成膜する。
この酸化珪素膜は、ＴＥＯＳを原料としたプラズマＣＶ
Ｄ法により成膜する。

【００２９】次に、イオンドーピング法、またはプラズ
マドーピング法により、酸化珪素膜１０２に酸素もしく
はアルゴンのイオンを打ち込む。ドーズ量は、１０¹⁶〜
１０²¹個／ｃｍ² の間で選ぶ。このようにすると、酸化
珪素膜１０２中に格子欠陥領域が形成され、酸化珪素膜
１０２は主に格子欠陥領域で構成されることとなる。こ
の工程において、できる限り、酸化珪素膜１０２を格子
欠陥領域として構成することが重要である。また、多量
のドーズ量（一般に１０¹⁸個／ｃｍ² 以上）でもってイ
オンを打ち込むことによって、アニールによって修復さ
れにくい格子欠陥領域とすることができる。（図１
（Ａ））

【００３０】次にプラズマＣＶＤ法によって、非晶質珪
素膜（アモルファスシリコン膜）１０３の成膜を行う。
ここでは、プラズマＣＶＤ法を用いるが、減圧熱ＣＶＤ
法を用いるのでもよい。また、非晶質珪素膜１０３の厚
さは、５００Åとする。勿論この厚さは、必要とする厚
さとすればよい。しかし、後述するように、レーザー光
の照射を併用し、さらに膜中の金属元素（ここではＮｉ
元素）濃度を低下させ、また同時にその結晶性を向上さ
せる場合には、非晶質珪素膜の膜厚を５００Å以下とす
る必要がある。

【００３１】次に過水アンモニアに基板を浸し、７０℃
に５分間保つことにより、非晶質珪素膜１０３の表面に
酸化膜（図示せず）を形成する。この酸化膜は、後のニ
ッケル酢酸塩溶液の塗布工程において、その濡れ性を改
善させるために形成される。さらにニッケル酢酸塩溶液
をスピンコート法により非晶質珪素膜の表面に塗布す
る。Ｎｉ元素は、非晶質珪素膜が結晶化する際に結晶化
を助長する元素として機能する。

【００３２】次に窒素雰囲気中において、４５０℃の温
度で１時間保持することにより、非晶質珪素膜中の水素
を離脱させる。これは、非晶質珪素膜中に不対結合手を
意図的に形成することにより、後の結晶化に際してのし
きい値エネルギーを下げるためである。そして窒素雰囲
気中において、５５０℃、４〜８時間の加熱処理を施す
ことにより、非晶質珪素膜１０３を結晶化させる。この
結晶化の際の温度を５５０℃とすることができたのは、
Ｎｉ元素の作用によるものである。

【００３３】またこの結晶化された珪素膜中には、水素
が０．００１原子％〜５原子％の割合で含まれている。
上記加熱処理中、Ｎｉ元素は珪素膜中を移動しながら、
該珪素膜の結晶化を促進する。さらに、該Ｎｉ元素は前
記非晶質珪素膜１０２中に形成された格子損傷領域に向
かって１０４で示されるように移動していく。

【００３４】また、５５０℃程度の温度の加熱処理で
は、酸化珪素膜中に形成された格子欠陥領域は修復され
ない。また、格子欠陥領域が多量に存在している関係
で、最終的な濃度分布は、珪素膜１０３中よりも酸化珪
素膜１０２中の方が高いものとなる。

【００３５】こうして、ガラス基板上に結晶性を有し、
かつＮｉ元素の濃度の少ない結晶性珪素膜を得ることが
できる。（図１（Ｂ））

【００３６】次にパターニングを行うことにより、薄膜
トランジスタの活性層１０５を形成する。さらにゲイト
絶縁膜として機能する酸化珪素膜１０６を１０００Åの
厚さに成膜する。さらにスカンジウムを微量に含有させ
たアルミニウムの膜を６０００Åの厚さに成膜し、パタ
ーニングを施すことにより、ゲイト電極１０７を形成す
る。そしてこのゲイト電極１０７を陽極として電解溶液
中において陽極酸化を行うことにより、アルミニウムの
酸化物層１０８を２０００Åの厚さに形成する。この酸
化物層１０８は、後の不純物イオンの注入工程におい
て、オフセットゲイト領域を形成するためのマスクとし
て機能する。（図１（Ｃ））

【００３７】この状態において、Ｐ（リン）イオンの打
ち込みをプラズマドーピング法またはイオン注入法によ
って行う。すると、ゲイト電極１０７とその周囲の酸化
物層１０８とがマスクとなって、活性層の１０９と１１
２とにＰイオンの注入が行われる。そして、１１０と１
１１との領域には、Ｐイオンの注入が行われない。この
結果、１０９と１１２の領域がソース／ドレイン領域と
して構成される。また１１０の領域がオフセットゲイト
領域として構成される。また、１１１の領域がチャネル
形成領域として構成される。（図１（Ｄ））

【００３８】図１（Ｄ）に示す工程を経た後、層間絶縁
膜を形成し、さらにコンタクトホールを形成する。そし
て、ソース／ドレイン領域へのコンタクト電極、さらに
はゲイト電極へのコンタクト電極を形成する。最後に、
３５０℃の水素雰囲気中において、１時間の加熱処理を
行うことにより、薄膜トランジスタを完成させる。

【００３９】本実施例で作製した薄膜トランジスタで
は、低温（ガラス基板が耐え得ると意味で）の加熱処理
で結晶性珪素膜が得ることができる。さらに加えて、得
られる薄膜トランジスタの活性層中におけるニッケル元
素の濃度を低くすることができる。こうして、生産コス
トが低く、しかも特性の劣化や変化の無い薄膜トランジ
スタを得ることができる。

【００４０】〔実施例２〕本実施例では、実施例１で作
製した珪素膜をさらに結晶性の良い物とし、さらに珪素
の結晶化を助長するための金属元素の濃度をさらに低い
ものとするための構成に関する。

【００４１】まず、図１（Ｂ）で示される工程で示され
るような加熱処理を行うことにより、結晶性珪素膜を得
る。そして、２段階に渡るレーザー光の照射を行う。こ
こでは、線状に加工されたレーザービームを操作しなが
ら照射することにより、レーザー光の照射を行う。レー
ザー光としては、ＫｒＦエキシマレーザーを用いる。レ
ーザー光の照射条件は、まず予備照射として１００ー３
００ｍＪ／ｃｍ² 、次に本照射として２００〜５００ｍ
Ｊ／ｃｍ² の２段階照射とする。また、パルス数を30パ
ルス/sとする。ここで、２段階照射とするのはレーザー
光の照射による膜表面の均一性悪化を極力抑さえる為で
ある。

【００４２】実施例１で示した加熱処理のみで結晶化し
た結晶性珪素膜においては、その膜中に非晶質成分が多
く残っている。このような場合、膜の全体において均一
なレーザーエネルギーの吸収が行われれず、レーザー光
の照射に従って、膜の表面が荒れたものとなってしま
う。そこで、１回目の照射で膜に残っている非晶質部分
を結晶化して、さらに２回目の照射では全体的な結晶化
を促進させる。こうすることで、全体の結晶性が高く、
また膜表面の荒れの少ない結晶性珪素膜を得ることがで
きる。

【００４３】この２段階照射の効果は大変高く、完成す
る半導体デバイスの特性を著しく向上させることができ
る。特に１０００Å以下というような薄膜デバイスを作
製する場合は、利用する薄膜半導体の表面の状態が、デ
バイスの特性に非常に大きく影響するので、上記２段階
照射によって表面の荒れの生じない処理を行えることは
非常に有効である。

【００４４】また、このレーザー光の照射は、基板温度
を５００℃に保って行う。これは、レーザー光の照射に
よる基板表面温度の上昇と下降の速度を和らげるために
行われる。一般に環境の急激な変化は、物質の均一性を
損なわれることが知られている。そこで、基板温度を高
く保つことでレーザー光の照射による基板表面の均一性
の劣化を極力抑えることができる。この実施例では基板
温度を５００℃に設定しているが、この温度は、４５０
℃から基板の歪み点までの間で選択することができる。
例えばコーニング７０５９ガラス基板を用いた場合に
は、その歪み点が５９３℃であるので、この温度以下で
あってかつ４５０℃以上の温度から選択することができ
る。

【００４５】珪素膜の厚さが５００Å程度以下である場
合において、上記のレーザー光の照射を行うと、ニッケ
ル元素が下地の酸化珪素膜１０２中にさらに拡散するこ
とになるので、さらに珪素膜中のニッケル元素濃度を下
げることが可能となる。珪素膜の厚さが薄い方がこの効
果が大きいが、１００Å以下となると、一般のＣＶＤ方
ではその成膜が困難となるので、注意が必要である。従
って、一般的には、珪素膜の膜厚を１００〜５００Å程
度とすることが適当である。また、レーザー光の照射
は、膜の結晶性を高めることになるので、その意味にお
いても非常に有用なものとなる。

【００４６】〔実施例３〕本実施例は、薄膜トランジス
タの活性層（素子領域ということもできる）を構成する
領域に隣接して、格子欠陥領域を人為的に形成すること
により、この格子欠陥領域に活性層中の金属元素をトラ
ップさせ、活性層中における金属元素の濃度を下げるこ
とを特徴とする。

【００４７】図２に本実施例に示す半導体装置の作製工
程の一部を示す。まずガラス基板２０１上に下地膜とし
て酸化珪素膜２０２を３０００Åの厚さにプラズマＣＶ
Ｄ法またはスパッタ法で成膜する。

【００４８】そしてリンイオンをプラズマドーピング
法、またはイオン注入法で酸化珪素膜２０２中に注入す
る。ドーズ量は、１０¹⁶〜１０²¹個／cm² とする。この
工程で酸化珪素膜２０２はＰＳＧ膜のようなリンガラス
の状態となる。またその膜全体が格子欠陥領域として形
成される。この工程では、酸化珪素膜全体において、高
い密度で欠陥が形成されるように工夫する必要がある。
（図２（Ａ））

【００４９】なお、上記イオンの注入を行った結果、酸
化珪素膜２０２の表面が荒れてしまう。そこで、バッフ
ァフッ酸を用いたウエットエッチングを行い、その表面
を数十〜数百Å程度の厚さで除去し、平坦化する。

【００５０】次に非晶質珪素膜２０３をプラズマＣＶＤ
法または減圧熱ＣＶＤ法で５００Åの厚さに成膜する。
（図２（Ｂ））

【００５１】次に非晶質珪素膜２０３を所定のパターン
にパターニングすることにより、薄膜トランジスタの活
性層２０４を形成する。そして、珪素の結晶化を助長す
る金属元素であるＮｉを導入する。ここでは、スピナー
２０６上に試料を配置し、所定のＮｉ濃度に調整された
ニッケル酢酸塩溶液をまず塗布する。この状態で、図２
（Ｃ）に示されるように水膜２０５が形成される。（図
２（Ｃ））

【００５２】そしてスピナー２０６を回転させてスピン
ドライを行うことにより、余分やニッケル酢酸塩溶液を
吹き飛ばす。こうして、ニッケル元素が活性層の形状に
パターニングされた非晶質珪素膜２０４上に接して保持
された状態が実現される。

【００５３】ここでは、ニッケル元素を含んだ溶液を用
いて、ニッケル元素を導入する例を示したが、例えば、
蒸着法やスパッタ法、さらにはプラズマＣＶＤ法でニッ
ケルの薄膜、またはニッケル元素を含む薄膜を非晶質珪
素膜の表面に形成するのでもよい。

【００５４】次に図２（Ｄ）に示すように、５５０℃、
４時間の加熱処理を行うことにより、非晶質珪素膜でな
る活性層２０４を結晶化させる。この結果、結晶性珪素
膜でなる活性層２０７が形成される。この際、矢印２０
８で示されるように、全体が格子欠陥領域となっている
酸化珪素膜２０２中に活性層中からニッケル元素が拡散
していく。（図２（Ｄ））

【００５５】一般にガラス基板の歪点は、６００℃程度
であるので、５５０℃、４時間の加熱処理によって、そ
の変形や歪みが問題となることはない。また、本実施例
に示す構成においては、酸化珪素膜２０２中にニッケル
が拡散し、トラップされるので、活性層中におけるニッ
ケル元素の濃度を下げることができる。特に、本実施例
においては、酸化珪素膜中にニッケル元素トラップさせ
るための格子欠陥領域に加えて、ニッケルをゲッタリン
グする作用を有するリンが含まれているので、効果的に
ニッケル元素を酸化珪素膜２０２中に移動させることが
できる。

【００５６】また実施例２に示したように、加熱処理の
後にさらにレーザー光を照射するこは、活性層２０７の
結晶化を向上させ、さらに活性層２０７中に含まれてい
るニッケル元素の濃度を下げることができる。

【００５７】

【発明の効果】本明細書で開示する技術を利用すること
によって、ガラス基板が利用できるような温度における
加熱処理において、結晶性珪素膜を得ることができる。
さらに加えて、当該結晶性珪素膜中における金属元素の
濃度を下げることができるので、得られる薄膜半導体デ
バイスにおいて、特性の劣化や特性の変化のないものを
得ることができる。

【００５８】特に本明細書で開示する発明を利用して、
アクティブマトリクス型の液晶表示装置に利用される薄
膜トランジスタアレイを作製した場合、各薄膜トランジ
スタの特性のバラツキを抑えることができるので、表示
特性の高いＴＦＴ液晶パネルを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例で示す薄膜トランジスタの作製工程を
示す。

【図２】実施例で示す薄膜トランジスタの作製工程を
示す。

【符号の説明】

１０１、２０１ガラス基板１０２、２０２酸化珪素膜１０３、２０３非晶質珪素膜１０５、２０７活性層１０６ゲイト絶縁膜（酸化珪
素膜）１０７アルミニウムを主成分
とするゲイト絶縁膜１０８アルミニウムの陽極酸
化物層１０９ソース領域１１０オフセットゲイト領域１１１チャネル形成領域１１２ドレイン領域２０５ニッケル酢酸塩溶液の
水膜２０６スピナー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/322 H01L 21/20 H01L 21/336 H01L 29/786

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】珪素の結晶化を助長する金属元素を含む半
導体膜および前記半導体膜に接して格子欠陥領域を有す
る被膜を積層して形成し、前記半導体膜および前記被膜に加熱処理を施すことによ
って前記半導体膜中の前記珪素の結晶化を助長する金属
元素を前記格子欠陥領域を有する被膜中へ移動させ、前記加熱後の半導体膜を用いて活性層を形成する薄膜半
導体デバイスの作製方法であって、前記格子欠陥領域を有する被膜には、イオンドーピング
法もしくはプラズマドーピング法により、アルゴンが添
加されていることを特徴とする薄膜半導体デバイスの作
製方法。
【請求項２】格子欠陥領域を有する被膜上に接して非晶
質半導体膜を形成し、前記非晶質半導体膜上に珪素の結晶化を助長する金属元
素を保持させた後、加熱して結晶性半導体膜を形成し、前記結晶性半導体膜を用いて活性層を形成する薄膜半導
体デバイスの作製方法であって、前記格子欠陥領域を有する被膜には、イオンドーピング
法もしくはプラズマドーピング法により、アルゴンが添
加されていることを特徴とする薄膜半導体デバイスの作
製方法。
【請求項３】請求項１または２において、前記格子欠陥領域を有する被膜は絶縁膜であることを特
徴とする薄膜半導体デバイスの作製方法。
【請求項４】請求項２または３において、前記半導体膜は、膜厚１０ｎｍ〜５０ｎｍの珪素膜であ
り、前記加熱後の前記珪素膜にレーザー光照射を行うことを
特徴とする薄膜半導体デバイスの作製方法。
【請求項５】請求項４において、前記レーザー光照射
は、２段階のレーザー光照射であることを特徴とする薄
膜半導体デバイスの作製方法。
【請求項６】請求項１乃至請求項５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、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔ、ＣｕもしくはＡｕである
ことを特徴とする薄膜半導体デバイスの作製方法。
【請求項７】請求項１乃至請求項６のいずれか一におい
て、前記薄膜半導体デバイスは、薄膜トランジスタであ
ることを特徴とする薄膜半導体デバイスの作製方法。
【請求項８】請求項１乃至請求項７のいずれか一におい
て、前記作製方法によって形成されたことを特徴とする
薄膜半導体デバイス。