JP3824898B2 - 半導体装置の作製方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクティブマトリックス型の液晶表示装置や薄膜トランジスタを用いた集積回路の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より薄膜トランジスタ（一般にＴＦＴと呼ばれる）を用いて画素電極の駆動を行なうアクティブマトリックス型の液晶表示装置が知られている。一般にアクティブマトリックス型の液晶表示装置は、周辺回路部分をＩＣで構成し、外付けによって画素のマトリックスと配線が接続された構成を有している。またさらに、ガラス基板上にマトリックス構成された画素部分に配置されるＴＦＴとともに周辺回路部分に配置されるＴＦＴとをも同時に形成する構成も提案されている。
【０００３】
周辺回路部分に配置されるＴＦＴは、マトリックス状に配置された画素部分のＴＦＴを駆動するためのものである。従って、大電流を流すことのできる機能が要求される。具体的には、大きなＯＮ電流を流すことができ、移動度（モビリティー）の大きなＴＦＴが必要とされる。
【０００４】
一方、画素部分に配置されるＴＦＴは、画素電極に電荷を保持させる機能が必要とされるので、移動度は小さくてもよいがＯＦＦ電流（リーク電流）が小さいことが要求される。
【０００５】
即ち、画素部分に配置されるＴＦＴと周辺回路部分に配置されるＴＦＴとでは、必要とされる特性が異なる。
【０００６】
一方、ＴＦＴとしては非晶質珪素薄膜を用いたものが良く知られているが、特性的に満足できるもではない。そこで、結晶性の珪素膜を用いたＴＦＴを用いることが検討されているが、その作製方法に問題があった。結晶性の珪素膜は、非晶質珪素膜を加熱アニールすることにより得ることができる。しかし、この加熱アニールは６００℃以上、２４時間以上で行わなくてはならなかった。液晶表示装置は、基板としてガラス基板を用いるのがコストの点から一般的である。ガラス基板としてコーニング７０５９ガラスが一般に用いられるが、コーニング７０５９ガラスは歪点が５９３℃であり、６００度の加熱処理に耐えることができない。特に熱による歪みが問題となるので、大面積化を計ることは不可能である。
【０００７】
〔発明の背景〕
本発明者らの実験によれば、ニッケルや白金等の元素を微量にアモルファスシコン膜表面に接触させ、しかる後に５５０℃、４時間程度の加熱処理を施すことにより、６００℃、２４時間の加熱処理を行った場合と同様の効果が得られることが確認されている。これは、ニッケルや白金が非晶質珪素膜の結晶化を助長する触媒元素として機能しているものと考えられる。
【０００８】
またこの触媒元素を利用した非晶質珪素膜の結晶化は以下の２通りの形態があることが確認されている。
（１）触媒元素が導入された領域において生じる結晶化であり、基板に垂直な方向に結晶成長が行われる。
（２）触媒元素が導入された領域から触媒元素が導入されなかった領域へと基板に平行な方向に結晶成長が行われる。
【０００９】
特に（２）の結晶形態は、基板に平行な方向に柱状の結晶が成長している形態がＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）を用いた観察によって確認されている。また（１）の結晶成長を生じさせるのに必要なニッケルの導入量と、（２）の結晶成長を生じさせるのに必要とされるニッケルの導入量とは異なることも確認されている。例えば（２）の結晶成長を３０μｍ程度行わせたい場合に必要とされるニッケルの導入量は、（１）の結晶成長を行わすのに必要とされるニッケルの導入量の約１０倍となる。
【００１０】
以下において、（１）の結晶成長が行われる領域を縦成長領域と称し、（２）の結晶成長が行われた領域を横成長領域と称することとする。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、アクティブマトリックス型の液晶表示装置において、画素部分に配置されるＴＦＴと周辺回路部分に配置されるＴＦＴとをそれぞれ必要とされる特性でもって同時に作製する技術を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、縦成長領域の結晶性珪素膜を用いたＴＦＴが画素部分に配置されるＴＦＴとして適しており、横成長領域の結晶性珪素膜を用いたＴＦＴが周辺回路部分に配置されるＴＦＴとして適しているとの知見に基づき、異なるニッケルの添加量でもって、画素部分のＴＦＴと周辺回路部分のＴＦＴとを作り分けることを特徴とする。
【００１３】
本発明は、縦成長領域を形成するのに必要とするニッケルの添加量と横成長領域を形成するのに必要とされるニッケルの添加量とが異なるという事実に基づくものである。
【００１４】
以下に縦成長領域の作製方法と横成長領域の作製方法について説明する。縦成長領域を作製するには、結晶化をさせんとする非晶質珪素膜に接して触媒元素を接触させればよい。こうすることによって、触媒元素を非晶質珪素膜に添加することができる。
【００１５】
例えば非晶質珪素膜の表面にニッケルの極薄い薄膜（数十Å程度）をスパッタ法や蒸着法で成膜し、しかる後に加熱アニールを行なえばよい。この加熱アニールは、４５０℃〜７００℃の範囲で可能であるが、６００℃以上となっては従来の加熱アニール法と同じになる。また５００℃以下であると良好な結晶性が得られない。またその時間も短い程よい。一般には５５０℃、４時間程度の加熱アニールで必要とする結晶化を行なうことができる。なおこの結晶化のための加熱アニールは、横成長を行わす場合であっても同様である。
【００１６】
一方、横成長を行なわす場合には、横成長によって結晶化させんとする領域に隣接して選択的にニッケルの極薄い薄膜を形成し、しかる後に縦成長の場合と同様の加熱アニールを行なえばよい。この場合、ニッケルが添加された領域から基板に平行な方向に結晶成長が進行し、横成長が行なわれる。
【００１７】
上述したように縦成長および横成長は上記の方法で実現することができるが、そのニッケルの添加量が同じではないという問題がある。そこで本発明では、ニッケルの添加量を自由に制御できる方法として液相でニッケルを導入する方法を用いることを特徴とする。
【００１８】
これは、溶液にニッケルを含有させ、この溶液を非晶質珪素膜に接して保持させ、しかる後に加熱アニールを行なうものである。この方法においては、溶液中にニッケル濃度を制御することによって非晶質珪素に導入されるニッケル量を制御することが容易となる。そしてニッケルの導入量を制御することによって結晶性を制御することができる。
【００１９】
縦成長および横成長において、それぞれのニッケルの導入量を制御することによって、その結晶性を制御することができる。例えば横成長において、ニッケルの導入量を多くすることによって、その横成長距離を大きくすることができる。従って、本発明のように縦成長および横成長の結晶状態を独立に制御することは、必要な領域に必要とする特性を有するＴＦＴを形成せんとする場合には極めて有用である。
【００２０】
本発明において用いることのできる触媒元素は、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、ＰｄＰ、Ａｓ、Ｓｂから選ばれた一種または複数種類の元素である。またVIII族、IIIb族、IVｂ族、Vb族元素から選ばれた一種または複数種類の元素を用いられたことができる。
【００２１】
【実施例】
〔実施例１〕
本実施例は、ガラス基板上に一体化して形成された画素領域用のＴＦＴと周辺回路用のＴＦＴとを同時に作製する工程に関する。まず図１に液晶表示装置が構成される基板上に構成される回路の概要を示す。図１において画素領域が画素がマトリックス状に構成された領域であり、その画素の一つ一つにスイッチング用のＴＦＴが配置されている。また、周辺領域は各画素を駆動するためのものである。図１には、周辺回路領域Ａ、Ｂおよにその冗長回路領域Ａ’、Ｂ’が示されている。冗長回路領域Ａ’、Ｂ’は、周辺回路領域Ａ、Ｂに欠陥が存在する場合に用いられる。
【００２２】
本実施例は、画素領域のＴＦＴを基板に概略垂直な方向に結晶成長した結晶性珪素膜で構成し、周辺回路領域のＴＦＴを基板に概略平行な方向に結晶成長した結晶性珪素膜で構成したことを特徴とする。
【００２３】
ここで、画素領域のＴＦＴを構成する結晶性珪素膜は、結晶化させんとする領域に結晶化を助長する元素を添加し、加熱処理することによってその全面を結晶化させることによって得るものである。
【００２４】
また周辺回路領域を構成する結晶性珪素膜は、結晶化させんとする領域の近傍あるいはその近くの領域に結晶化を助長する元素を添加し、加熱処理することによって該元素が添加された領域から基板に平行な方向に結晶成長させることによって得るものである。
【００２５】
本実施例は、上記それぞれの領域において触媒元素の導入を異ならせたことを特徴とする。これは、それぞれの結晶化の形態において最適とする触媒元素の必要量が異なるからである。なお本実施例においてはそれぞれの領域において触媒元素の添加量は異なるが、結晶化された領域の触媒元素の濃度は概略同一なものとなっている。これは、触媒元素が添加された領域から基板に平行な方向に結晶成長した部分の結晶性珪素膜における触媒元素の濃度は、触媒元素が添加された領域よりその濃度は少なくなるからである。
【００２６】
以下において、図２には画素領域に形成されるＴＦＴの作製工程断面図を示し、図３には周辺回路領域に形成されるＴＦＴの作製工程断面図を示す。図２と図３とは対応している。即ち、図２（Ａ）は図３（Ａ）に対応し、図２（Ｂ）は図３（Ｂ）に対応している。また同じ符号は同じ箇所を示す。
【００２７】
本実施例においては、画素領域に形成されるＴＦＴと周辺領域に形成されるＴＦＴとを、それぞれ異なる結晶成長方法によって結晶化した結晶性珪素薄膜を用いて作製することを特徴とする。即ち、画素領域に形成されるＴＦＴを基板に垂直な方向に結晶成長（縦成長）した結晶性珪素膜を用いて作製し、周辺領域に形成されるＴＦＴを基板に平行な方向に結晶成長（横成長）した結晶性珪素膜を用いて作製することを特徴とする。
【００２８】
以下に作製工程を示す。まず、基板２０１を洗浄し、ＴＥＯＳ（テトラ・エトキシ・シラン）と酸素を原料ガスとしてプラズマＣＶＤ法によって厚さ２０００Åの酸化珪素の下地膜２０２を形成する。そして、プラズマＣＶＤ法またはＬＰＣＶＤ法によって、厚さ５００〜１５００Å、例えば１０００Åの真性（Ｉ型）の非晶質珪素膜２０３を成膜する。次に連続的に厚さ５００〜２０００Å、例えば１０００Åの酸化珪素膜２０４をプラズマＣＶＤ法によって成膜する。そして、この酸化珪素膜２０４を選択的にエッチングして、非晶質珪素膜２０３の露出した領域を形成する。この工程において、図２に示す画素領域用のＴＦＴにおいては、酸化珪素膜２０４が全面的に取り除かれて、非晶質珪素膜２０３の表面全体が露呈する。また図３に示す周辺回路用のＴＦＴの領域においては、酸化珪素膜２０４を残存させ、非晶質珪素膜２０３の表面がマスクされた状態となる。
【００２９】
次に露呈した非晶質珪素膜２０３の表面に極薄い酸化膜（厚さ数十Å）を形成する。これは、後の溶液塗布工程において、非晶質珪素膜２０３の表面の濡れ性を向上させるためである。この酸化膜の形成は、熱酸化法や酸素雰囲気中でのＵＶ光の照射によって行なえばよい。
【００３０】
そして結晶化を助長する触媒元素であるニッケル元素を含んだ酢酸塩溶液２０５を塗布し、露呈した非晶質珪素膜２０３の表面にニッケルを導入する。この工程において、露呈した部分の非晶質珪素膜２０３に結晶化を助長する元素である触媒元素が導入されることとなる。
【００３１】
ここで、酢酸溶液中におけるニッケルの濃度（重量換算）は１０ｐｐｍとする。その後２００〜５００℃、ここでは３００℃で加熱処理を行い、ニッケルを含有した酢酸塩溶液と接触している非晶質珪素膜の表面に珪化ニッケルを生成させる。この際珪化ニッケルは図２で示される画素用ＴＦＴの領域のみに形成され、周辺回路領域のＴＦＴ部分においては、酸化珪素膜２０４がマスクとなり形成されない。
【００３２】
次に酸化珪素膜２０４を取り除き、新たに酸化珪素膜２０６を成膜する。この酸化珪素膜２０６と酸化珪素膜２０４とは同じ条件で成膜すればよい。そして所定のパターニングを行なうことにより、図３（Ｂ）に示す状態を得る。この際、図２に示す画素領域用のＴＦＴにおいては、非晶質珪素膜２０３の表面が酸化珪素膜２０６で覆われた状態となる。
【００３３】
ここで、結晶化を助長する触媒元素であるニッケル元素を含んだ酢酸塩溶液２０７を塗布し、露呈した非晶質珪素膜２０３の表面にニッケルを導入する。この工程で、この露呈した非晶質珪素膜２０３に触媒元素が導入されることとなる。
【００３４】
ここで、酢酸溶液中におけるニッケルの濃度（重量換算）は１００ｐｐｍとする。即ち、図２（Ａ）で示される非晶質珪素膜２０３への添加量の１０倍の濃度で結晶化を助長する触媒元素を添加することとなる。
【００３５】
その後２００〜５００℃、ここでは３００℃で加熱処理を行い、ニッケルを含有した酢酸塩溶液と接触している非晶質珪素膜の表面に珪化ニッケルを生成させる。この際珪化ニッケルは図３の斜線２０４で示される領域の表面のみに形成される。
【００３６】
以上の工程によって、画素用ＴＦＴを構成する非晶質珪素膜の表面に比較して、周辺回路用ＴＦＴを構成する非晶質珪素膜の表面には、１０倍の濃度でニッケルが導入されたことになる。即ち、必要とする特性のＴＦＴを形成するために選択的にニッケルを導入したことになる。
【００３７】
この後、窒素雰囲気下で５００〜６２０℃、ここでは５５０℃、４時間の加熱アニールを行い、珪素膜２０３の結晶化を行う。この結晶化の工程において、結晶化の形態は図２に示す画素領域用のＴＦＴの領域と図３に示す周辺回路用のＴＦＴの領域とでは異なる。即ち、図２に示す領域においては、非晶質珪素膜２０３の表面全体にニッケルが導入されているので、非晶質珪素膜２０３においては基板に垂直な方向に結晶成長（縦成長）が行なわれる。一方、図３に示す領域においては、２０９で示す特定の領域のみの表面にニッケルが導入されているので、この領域から矢印２０８で示されるような基板に平行な方向に結晶化（横成長）が進行する。
【００３８】
図３の矢印２０８で示される横方向への結晶成長距離は、３０μｍ程度である。勿論、ニッケルの添加量を多くするか、加熱処理温度を高くするか、加熱処理時間を長くするか、またはそれらを同時に行なうかでその長さを長くすることができる。なお、２０８で示される横方向への結晶成長方向は概略〈１１１〉軸方向であることが確認されている。
【００３９】
このようにして結晶化された結晶珪素膜中のニッケル濃度は、図２に示す領域において１×１０18／ｃｍ-3レベル、図３の２０９で示されるニッケルが直接導入された領域において１×１０19／ｃｍ-3レベル、図３の矢印２０８で示される横方向へ結晶成長した領域において１×１０18／ｃｍ-3レベルであった。即ち、本実施例においては、ＴＦＴの活性層として用いようとする領域のニッケル濃度を１×１０18／ｃｍ-3レベルとなるように、ニッケルを添加したことになる。勿論ニッケルの添加量を変化させることによって、この結晶化が終了した段階での結晶性珪素膜中のニッケル濃度を制御することができる。例えば、図２に示す画素領域用のＴＦＴに用いる結晶性珪素膜の結晶性が低くてよいのならば、酢酸塩溶液２０５中のニッケル濃度をさらに下げればよい。また、図３の２０８に示す横方向への結晶成長距離をさらに大きくしたいのならば、酢酸塩溶液２０７中のニッケル濃度をさらに高めればよい。
【００４０】
上記加熱処理による結晶化工程の後にさらに強光の照射により珪素膜２０３の結晶性を助長させるのも効果的である。この場合は、波長１．２μｍの赤外光を照射することによって行えばよい。また、赤外光ではなく、レーザー光を照射するのでもよい。また、図３に示す周辺回路領域のみにレーザー光または強光を照射し、その結晶性を高めるのでもよい。これは周辺回路領域を構成する結晶性珪素膜の結晶性をさらに高め、高移動度を有するＴＦＴを構成するためである。
【００４１】
結晶化工程の終了後、酸化珪素膜２０６を除去する。そして、珪素膜２０４をパターニング後、ドライエッチングして、島状の活性層領域３００、３０１を形成する。ここで、図２（Ｃ）において示される活性層領域３００は基板に垂直な方向に結晶成長（縦成長）した結晶性珪素膜で構成されている。また図３（Ｃ）において示される活性層領域３０１はニッケルが導入された領域２０９から基板に平行に横方向に結晶成長（横成長）した結晶性珪素膜で構成されている。
【００４２】
なお図３において、２０９で示された領域は、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、結晶成長の先端３０２にも、やはりニッケルが高濃度に存在することが確認されている。したがって、本実施例においては、これらのニッケル濃度の高い領域がチャネル形成領域と重ならないようにした。
【００４３】
その後、ＬＰＣＶＤ法を用いてゲイト絶縁膜として機能する酸化珪素膜３０３を１０００Åの厚さに形成する。引き続いて、スパッタリング法によって、厚さ３０００〜８０００Å、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）を成膜する。そして、アルミニウム膜をパターニングして、ゲイト電極２１０を形成する。（図２（Ｃ））（図３（Ｃ））
【００４４】
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２１１を形成する。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行う。得られる酸化物層２１１の厚さは２０００Åである。なお、この酸化物２１１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。なおこれらの行程は図２と図３において共通である。（図２（Ｄ））（図３（Ｄ））
【００４５】
次に、イオンドーピング法（プラズマドーピング法とも言う）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、すなわちゲイト電極２１０とその周囲の酸化層２１１をマスクとして、自己整合的にＮ導電型を付与する不純物（ここでは燐）を添加する。ドーピングガスとして、フォスフィン（ＰＨ3 ）を用い、加速電圧を６０〜９０ｋＶ、例えば８０ｋＶとする。ドーズ量は１×１０15〜８×１０15ｃｍ-2、例えば、４×１０15ｃｍ-2とする。この結果、Ｎ型の不純物領域２１２と２１３を形成することができる。図からも明らかなように不純物領域とゲイト電極とは距離ｘだけ放れたオフセット状態となる。このようなオフセット状態は、特にゲイト電極に逆電圧（ＮチャネルＴＦＴの場合はマイナス）を印加した際のリーク電流（オフ電流ともいう）を低減する上で有効である。
【００４６】
特に、図２に示すアクティブマトリクスの画素を制御するＴＦＴにおいては良好な画像を得るために画素電極に蓄積された電荷が逃げないようにリーク電流が低いことが望まれるので、オフセットを設けることは有効である。
【００４７】
また図３に示される周辺回路領域に形成されるＴＦＴは、ＣＭＯＳ構成を採用する必要性から選択的にＰ型を付与する不純物をドーピングする必要がある。この工程はマスクを設けて選択的にイオンドーピングを行うことで行うことができる。
【００４８】
その後、レーザー光の照射によってアニールを行う。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）を用いるが、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／ｃｍ2 、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２（Ｅ））（図３（Ｅ））
【００４９】
続いて、厚さ６０００Åの酸化珪素膜２１４を層間絶縁物としてプラズマＣＶＤ法によって形成する。さらに、スピンコーティング法によって透明なポリイミド膜２１５を形成し、表面を平坦化する。
【００５０】
そして、図２（Ｆ）に示すように画素電極となるＩＴＯ膜２１９を形成する。さらに層間絶縁物２１４、２１５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２１７、２１８を形成する。この際、図２（Ｆ）の配線２１８は画素電極であるＩＴＯ電極２１９に接続させる。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を完成する。こうしてアクティブマトリクス液晶表示装置のおける画素部分のＴＦＴ（図２（Ｆ））と周辺回路部分のＴＦＴ（図３（Ｆ））とを同時にガラス基板上に形成することができる。
【００５１】
図２で示すＴＦＴは基板に垂直な方向に結晶成長した結晶性珪素膜を用いるので、キャリアが結晶粒界を横切って移動しなければならない。従ってＯＮ電流や移動度は結晶粒界の影響で小さなものとなるが、ＯＦＦ電流をも小さなものとすることができる。
【００５２】
また図３に示すＴＦＴは、キャリアの移動する方向に結晶成長した結晶性珪素膜を用いるので、ＯＮ電流を多く流せる移動度の大きなＴＦＴとすることができる。これは平均的に見ると、結晶粒界がキャリアの移動する概略の方向に存在しているので、キャリアの移動に際しての粒界の影響が低減されるからである。
【００５３】
以上述べたように、結晶化を助長する触媒元素の導入量を選択的に制御することで、所望の領域に必要とする結晶性あるいは結晶状態を有した結晶性珪素膜を得ることができる。
【００５４】
〔実施例２〕
本実施例は、所望の領域に所望の結晶性、あるいは所望の結晶形態（縦成長あるいは横成長）を選択的に形成する技術を応用して、１枚のガラス基板上にディスプレーから、ＣＰＵ、メモリーまで搭載した集積回路を形成するものである。
【００５５】
図４の本実施例の電気光学システムのブロック図を示す。ここで、入力ポートとは、外部から入力された信号を読み取り、画像用信号に変換し、補正メモリーは、アクティブマトリクスパネルの特性に合わせて入力信号等を補正するためのパネルに固有のメモリーである。特に、この補正メモリーは、各画素固有の情報を不揮発性メモリーとして有し、個別に補正するためのものである。すなわち、電気光学装置の画素に点欠陥のある場合には、その点の周囲の画素にそれに合わせて補正した信号を送り、点欠陥をカバーし、欠陥を目立たなくする。または、画素が周囲の画素に比べて暗い場合には、その画素により大きな信号を送って、周囲の画素同じ明るさとなるようにするものである。
【００５６】
ＣＰＵとメモリーは通常のコンピュータのものと同様で、特にメモリーは各画素に対応した画像メモリーをＲＡＭとして持っている。また、画像情報に応じて、基板を裏面から照射するバックライトを変化させることもできる。
【００５７】
７４で示される領域には、周辺回路であるデコーダー／ドライバー回路、アクティブマトリックスの画素に配置されたＴＦＴ７１、キャパシタ７２が配置されている。また７３は液晶である。本実施例は、１枚のガラス基板７５にさらに上述した各回路を形成するものである。そして、その必要とする結成性や結晶形態に合わせて選択的に結晶性珪素膜を形成することを特徴とする。
【００５８】
〔実施例４〕
本実施例においては、液相法によって触媒元素を導入する方法についてさらに説明を加える。
【００５９】
触媒元素を含む溶媒としては、極性溶媒である水、アルコール、酸、アンモニアから選ばれたものを用いることができる。
【００６０】
触媒としてニッケルを用い、このニッケルを極性溶媒に含ませる場合、ニッケルはニッケル化合物として導入される。このニッケル化合物としては、代表的には臭化ニッケル、酢酸ニッケル、蓚酸ニッケル、炭酸ニッケル、塩化ニッケル、沃化ニッケル、硝酸ニッケル、硫酸ニッケル、蟻酸ニッケル、ニッケルアセチルアセトネ−ト、４−シクロヘキシル酪酸ニッケル、酸化ニッケル、水酸化ニッケルから選ばれたものが用いられる。
【００６１】
また触媒元素を含む溶媒として、無極性溶媒であるベンゼン、トルエン、キシレン、四塩化炭素、クロロホルム、エーテルから選ばれたものを用いることができる。
【００６２】
この場合はニッケルはニッケル化合物として導入される。このニッケル化合物としては代表的には、ニッケルアセチルアセトネ−ト、２−エチルヘキサン酸ニッケルから選ばれたものを用いることができる。
【００６３】
また触媒元素を含有させた溶液に界面活性剤を添加することも有用である。これは、被塗布面に対する密着性を高め吸着性を制御するためである。この界面活性剤は予め被塗布面上に塗布するのでもよい。
【００６４】
触媒元素としてニッケル単体を用いる場合には、酸に溶かして溶液とする必要がある。
【００６５】
以上述べたのは、触媒元素であるニッケルが完全に溶解した溶液を用いる例であるが、ニッケルが完全に溶解していなくとも、ニッケル単体あるいはニッケルの化合物からなる粉末が分散媒中に均一に分散したエマルジョンの如き材料を用いてもよい。または酸化膜形成用の溶液を用いるのでもよい。このような溶液としては、東京応化工業株式会社のＯＣＤ(Ohka Diffusion Source）を用いることができる。このＯＣＤ溶液を用いれば、被形成面上に塗布し、２００℃程度でベークすることで、簡単に酸化珪素膜を形成できる。また不純物を添加することも自由であるので、本発明に利用することができる。
【００６６】
なおこれらのことは、触媒元素としてニッケル以外の材料を用いた場合であっても同様である。
【００６７】
【発明の効果】
本発明の構成である、触媒元素の添加量を選択的に変化させることによって、必要とする結晶性や結晶形態を選択することができ、異なる特性を有するＴＦＴを集積化して形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例のアクティブマトリクス型の液晶表示装置の概要を示す。
【図２】 実施例のＴＦＴの作製工程を示す。
【図３】 実施例のＴＦＴの作製工程を示す。
【図４】 実施例のアクティブマトリクス型の液晶表示装置の概要を示す。
【符号の説明】
２０１・・・ガラス基板
２０２・・・下地膜（酸化珪素膜）
２０３・・・珪素膜
２０４・・・酸化珪素膜
２０５・・・ニッケルを含有した酢酸塩溶液（ニッケルを１０ｐｐｍ含有）
２０６・・・酸化珪素膜
２０７・・・ニッケルを含有した酢酸塩溶液（ニッケルを１００ｐｐｍ含有）
２１０・・・ゲイト電極
２１１・・・陽極酸化物
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクティブマトリックス型の液晶表示装置や薄膜トランジスタを用いた集積回路の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より薄膜トランジスタ（一般にＴＦＴと呼ばれる）を用いて画素電極の駆動を行なうアクティブマトリックス型の液晶表示装置が知られている。一般にアクティブマトリックス型の液晶表示装置は、周辺回路部分をＩＣで構成し、外付けによって画素のマトリックスと配線が接続された構成を有している。またさらに、ガラス基板上にマトリックス構成された画素部分に配置されるＴＦＴとともに周辺回路部分に配置されるＴＦＴとをも同時に形成する構成も提案されている。
【０００３】
周辺回路部分に配置されるＴＦＴは、マトリックス状に配置された画素部分のＴＦＴを駆動するためのものである。従って、大電流を流すことのできる機能が要求される。具体的には、大きなＯＮ電流を流すことができ、移動度（モビリティー）の大きなＴＦＴが必要とされる。
【０００４】
一方、画素部分に配置されるＴＦＴは、画素電極に電荷を保持させる機能が必要とされるので、移動度は小さくてもよいがＯＦＦ電流（リーク電流）が小さいことが要求される。
【０００５】
即ち、画素部分に配置されるＴＦＴと周辺回路部分に配置されるＴＦＴとでは、必要とされる特性が異なる。
【０００６】
一方、ＴＦＴとしては非晶質珪素薄膜を用いたものが良く知られているが、特性的に満足できるもではない。そこで、結晶性の珪素膜を用いたＴＦＴを用いることが検討されているが、その作製方法に問題があった。結晶性の珪素膜は、非晶質珪素膜を加熱アニールすることにより得ることができる。しかし、この加熱アニールは６００℃以上、２４時間以上で行わなくてはならなかった。液晶表示装置は、基板としてガラス基板を用いるのがコストの点から一般的である。ガラス基板としてコーニング７０５９ガラスが一般に用いられるが、コーニング７０５９ガラスは歪点が５９３℃であり、６００度の加熱処理に耐えることができない。特に熱による歪みが問題となるので、大面積化を計ることは不可能である。
【０００７】
〔発明の背景〕
本発明者らの実験によれば、ニッケルや白金等の元素を微量にアモルファスシコン膜表面に接触させ、しかる後に５５０℃、４時間程度の加熱処理を施すことにより、６００℃、２４時間の加熱処理を行った場合と同様の効果が得られることが確認されている。これは、ニッケルや白金が非晶質珪素膜の結晶化を助長する触媒元素として機能しているものと考えられる。
【０００８】
またこの触媒元素を利用した非晶質珪素膜の結晶化は以下の２通りの形態があることが確認されている。
（１）触媒元素が導入された領域において生じる結晶化であり、基板に垂直な方向に結晶成長が行われる。
（２）触媒元素が導入された領域から触媒元素が導入されなかった領域へと基板に平行な方向に結晶成長が行われる。
【０００９】
特に（２）の結晶形態は、基板に平行な方向に柱状の結晶が成長している形態がＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）を用いた観察によって確認されている。また（１）の結晶成長を生じさせるのに必要なニッケルの導入量と、（２）の結晶成長を生じさせるのに必要とされるニッケルの導入量とは異なることも確認されている。例えば（２）の結晶成長を３０μｍ程度行わせたい場合に必要とされるニッケルの導入量は、（１）の結晶成長を行わすのに必要とされるニッケルの導入量の約１０倍となる。
【００１０】
以下において、（１）の結晶成長が行われる領域を縦成長領域と称し、（２）の結晶成長が行われた領域を横成長領域と称することとする。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、アクティブマトリックス型の液晶表示装置において、画素部分に配置されるＴＦＴと周辺回路部分に配置されるＴＦＴとをそれぞれ必要とされる特性でもって同時に作製する技術を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、縦成長領域の結晶性珪素膜を用いたＴＦＴが画素部分に配置されるＴＦＴとして適しており、横成長領域の結晶性珪素膜を用いたＴＦＴが周辺回路部分に配置されるＴＦＴとして適しているとの知見に基づき、異なるニッケルの添加量でもって、画素部分のＴＦＴと周辺回路部分のＴＦＴとを作り分けることを特徴とする。
【００１３】
本発明は、縦成長領域を形成するのに必要とするニッケルの添加量と横成長領域を形成するのに必要とされるニッケルの添加量とが異なるという事実に基づくものである。
【００１４】
以下に縦成長領域の作製方法と横成長領域の作製方法について説明する。縦成長領域を作製するには、結晶化をさせんとする非晶質珪素膜に接して触媒元素を接触させればよい。こうすることによって、触媒元素を非晶質珪素膜に添加することができる。
【００１５】
例えば非晶質珪素膜の表面にニッケルの極薄い薄膜（数十Å程度）をスパッタ法や蒸着法で成膜し、しかる後に加熱アニールを行なえばよい。この加熱アニールは、４５０℃〜７００℃の範囲で可能であるが、６００℃以上となっては従来の加熱アニール法と同じになる。また５００℃以下であると良好な結晶性が得られない。またその時間も短い程よい。一般には５５０℃、４時間程度の加熱アニールで必要とする結晶化を行なうことができる。なおこの結晶化のための加熱アニールは、横成長を行わす場合であっても同様である。
【００１６】
一方、横成長を行なわす場合には、横成長によって結晶化させんとする領域に隣接して選択的にニッケルの極薄い薄膜を形成し、しかる後に縦成長の場合と同様の加熱アニールを行なえばよい。この場合、ニッケルが添加された領域から基板に平行な方向に結晶成長が進行し、横成長が行なわれる。
【００１７】
上述したように縦成長および横成長は上記の方法で実現することができるが、そのニッケルの添加量が同じではないという問題がある。そこで本発明では、ニッケルの添加量を自由に制御できる方法として液相でニッケルを導入する方法を用いることを特徴とする。
【００１８】
これは、溶液にニッケルを含有させ、この溶液を非晶質珪素膜に接して保持させ、しかる後に加熱アニールを行なうものである。この方法においては、溶液中にニッケル濃度を制御することによって非晶質珪素に導入されるニッケル量を制御することが容易となる。そしてニッケルの導入量を制御することによって結晶性を制御することができる。
【００１９】
縦成長および横成長において、それぞれのニッケルの導入量を制御することによって、その結晶性を制御することができる。例えば横成長において、ニッケルの導入量を多くすることによって、その横成長距離を大きくすることができる。従って、本発明のように縦成長および横成長の結晶状態を独立に制御することは、必要な領域に必要とする特性を有するＴＦＴを形成せんとする場合には極めて有用である。
【００２０】
本発明において用いることのできる触媒元素は、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、ＰｄＰ、Ａｓ、Ｓｂから選ばれた一種または複数種類の元素である。またVIII族、IIIb族、IVｂ族、Vb族元素から選ばれた一種または複数種類の元素を用いられたことができる。
【００２１】
【実施例】
〔実施例１〕
本実施例は、ガラス基板上に一体化して形成された画素領域用のＴＦＴと周辺回路用のＴＦＴとを同時に作製する工程に関する。まず図１に液晶表示装置が構成される基板上に構成される回路の概要を示す。図１において画素領域が画素がマトリックス状に構成された領域であり、その画素の一つ一つにスイッチング用のＴＦＴが配置されている。また、周辺領域は各画素を駆動するためのものである。図１には、周辺回路領域Ａ、Ｂおよにその冗長回路領域Ａ’、Ｂ’が示されている。冗長回路領域Ａ’、Ｂ’は、周辺回路領域Ａ、Ｂに欠陥が存在する場合に用いられる。
【００２２】
本実施例は、画素領域のＴＦＴを基板に概略垂直な方向に結晶成長した結晶性珪素膜で構成し、周辺回路領域のＴＦＴを基板に概略平行な方向に結晶成長した結晶性珪素膜で構成したことを特徴とする。
【００２３】
ここで、画素領域のＴＦＴを構成する結晶性珪素膜は、結晶化させんとする領域に結晶化を助長する元素を添加し、加熱処理することによってその全面を結晶化させることによって得るものである。
【００２４】
また周辺回路領域を構成する結晶性珪素膜は、結晶化させんとする領域の近傍あるいはその近くの領域に結晶化を助長する元素を添加し、加熱処理することによって該元素が添加された領域から基板に平行な方向に結晶成長させることによって得るものである。
【００２５】
本実施例は、上記それぞれの領域において触媒元素の導入を異ならせたことを特徴とする。これは、それぞれの結晶化の形態において最適とする触媒元素の必要量が異なるからである。なお本実施例においてはそれぞれの領域において触媒元素の添加量は異なるが、結晶化された領域の触媒元素の濃度は概略同一なものとなっている。これは、触媒元素が添加された領域から基板に平行な方向に結晶成長した部分の結晶性珪素膜における触媒元素の濃度は、触媒元素が添加された領域よりその濃度は少なくなるからである。
【００２６】
以下において、図２には画素領域に形成されるＴＦＴの作製工程断面図を示し、図３には周辺回路領域に形成されるＴＦＴの作製工程断面図を示す。図２と図３とは対応している。即ち、図２（Ａ）は図３（Ａ）に対応し、図２（Ｂ）は図３（Ｂ）に対応している。また同じ符号は同じ箇所を示す。
【００２７】
本実施例においては、画素領域に形成されるＴＦＴと周辺領域に形成されるＴＦＴとを、それぞれ異なる結晶成長方法によって結晶化した結晶性珪素薄膜を用いて作製することを特徴とする。即ち、画素領域に形成されるＴＦＴを基板に垂直な方向に結晶成長（縦成長）した結晶性珪素膜を用いて作製し、周辺領域に形成されるＴＦＴを基板に平行な方向に結晶成長（横成長）した結晶性珪素膜を用いて作製することを特徴とする。
【００２８】
以下に作製工程を示す。まず、基板２０１を洗浄し、ＴＥＯＳ（テトラ・エトキシ・シラン）と酸素を原料ガスとしてプラズマＣＶＤ法によって厚さ２０００Åの酸化珪素の下地膜２０２を形成する。そして、プラズマＣＶＤ法またはＬＰＣＶＤ法によって、厚さ５００〜１５００Å、例えば１０００Åの真性（Ｉ型）の非晶質珪素膜２０３を成膜する。次に連続的に厚さ５００〜２０００Å、例えば１０００Åの酸化珪素膜２０４をプラズマＣＶＤ法によって成膜する。そして、この酸化珪素膜２０４を選択的にエッチングして、非晶質珪素膜２０３の露出した領域を形成する。この工程において、図２に示す画素領域用のＴＦＴにおいては、酸化珪素膜２０４が全面的に取り除かれて、非晶質珪素膜２０３の表面全体が露呈する。また図３に示す周辺回路用のＴＦＴの領域においては、酸化珪素膜２０４を残存させ、非晶質珪素膜２０３の表面がマスクされた状態となる。
【００２９】
次に露呈した非晶質珪素膜２０３の表面に極薄い酸化膜（厚さ数十Å）を形成する。これは、後の溶液塗布工程において、非晶質珪素膜２０３の表面の濡れ性を向上させるためである。この酸化膜の形成は、熱酸化法や酸素雰囲気中でのＵＶ光の照射によって行なえばよい。
【００３０】
そして結晶化を助長する触媒元素であるニッケル元素を含んだ酢酸塩溶液２０５を塗布し、露呈した非晶質珪素膜２０３の表面にニッケルを導入する。この工程において、露呈した部分の非晶質珪素膜２０３に結晶化を助長する元素である触媒元素が導入されることとなる。
【００３１】
ここで、酢酸溶液中におけるニッケルの濃度（重量換算）は１０ｐｐｍとする。その後２００〜５００℃、ここでは３００℃で加熱処理を行い、ニッケルを含有した酢酸塩溶液と接触している非晶質珪素膜の表面に珪化ニッケルを生成させる。この際珪化ニッケルは図２で示される画素用ＴＦＴの領域のみに形成され、周辺回路領域のＴＦＴ部分においては、酸化珪素膜２０４がマスクとなり形成されない。
【００３２】
次に酸化珪素膜２０４を取り除き、新たに酸化珪素膜２０６を成膜する。この酸化珪素膜２０６と酸化珪素膜２０４とは同じ条件で成膜すればよい。そして所定のパターニングを行なうことにより、図３（Ｂ）に示す状態を得る。この際、図２に示す画素領域用のＴＦＴにおいては、非晶質珪素膜２０３の表面が酸化珪素膜２０６で覆われた状態となる。
【００３３】
ここで、結晶化を助長する触媒元素であるニッケル元素を含んだ酢酸塩溶液２０７を塗布し、露呈した非晶質珪素膜２０３の表面にニッケルを導入する。この工程で、この露呈した非晶質珪素膜２０３に触媒元素が導入されることとなる。
【００３４】
ここで、酢酸溶液中におけるニッケルの濃度（重量換算）は１００ｐｐｍとする。即ち、図２（Ａ）で示される非晶質珪素膜２０３への添加量の１０倍の濃度で結晶化を助長する触媒元素を添加することとなる。
【００３５】
その後２００〜５００℃、ここでは３００℃で加熱処理を行い、ニッケルを含有した酢酸塩溶液と接触している非晶質珪素膜の表面に珪化ニッケルを生成させる。この際珪化ニッケルは図３の斜線２０４で示される領域の表面のみに形成される。
【００３６】
以上の工程によって、画素用ＴＦＴを構成する非晶質珪素膜の表面に比較して、周辺回路用ＴＦＴを構成する非晶質珪素膜の表面には、１０倍の濃度でニッケルが導入されたことになる。即ち、必要とする特性のＴＦＴを形成するために選択的にニッケルを導入したことになる。
【００３７】
この後、窒素雰囲気下で５００〜６２０℃、ここでは５５０℃、４時間の加熱アニールを行い、珪素膜２０３の結晶化を行う。この結晶化の工程において、結晶化の形態は図２に示す画素領域用のＴＦＴの領域と図３に示す周辺回路用のＴＦＴの領域とでは異なる。即ち、図２に示す領域においては、非晶質珪素膜２０３の表面全体にニッケルが導入されているので、非晶質珪素膜２０３においては基板に垂直な方向に結晶成長（縦成長）が行なわれる。一方、図３に示す領域においては、２０９で示す特定の領域のみの表面にニッケルが導入されているので、この領域から矢印２０８で示されるような基板に平行な方向に結晶化（横成長）が進行する。
【００３８】
図３の矢印２０８で示される横方向への結晶成長距離は、３０μｍ程度である。勿論、ニッケルの添加量を多くするか、加熱処理温度を高くするか、加熱処理時間を長くするか、またはそれらを同時に行なうかでその長さを長くすることができる。なお、２０８で示される横方向への結晶成長方向は概略〈１１１〉軸方向であることが確認されている。
【００３９】
このようにして結晶化された結晶珪素膜中のニッケル濃度は、図２に示す領域において１×１０18／ｃｍ-3レベル、図３の２０９で示されるニッケルが直接導入された領域において１×１０19／ｃｍ-3レベル、図３の矢印２０８で示される横方向へ結晶成長した領域において１×１０18／ｃｍ-3レベルであった。即ち、本実施例においては、ＴＦＴの活性層として用いようとする領域のニッケル濃度を１×１０18／ｃｍ-3レベルとなるように、ニッケルを添加したことになる。勿論ニッケルの添加量を変化させることによって、この結晶化が終了した段階での結晶性珪素膜中のニッケル濃度を制御することができる。例えば、図２に示す画素領域用のＴＦＴに用いる結晶性珪素膜の結晶性が低くてよいのならば、酢酸塩溶液２０５中のニッケル濃度をさらに下げればよい。また、図３の２０８に示す横方向への結晶成長距離をさらに大きくしたいのならば、酢酸塩溶液２０７中のニッケル濃度をさらに高めればよい。
【００４０】
上記加熱処理による結晶化工程の後にさらに強光の照射により珪素膜２０３の結晶性を助長させるのも効果的である。この場合は、波長１．２μｍの赤外光を照射することによって行えばよい。また、赤外光ではなく、レーザー光を照射するのでもよい。また、図３に示す周辺回路領域のみにレーザー光または強光を照射し、その結晶性を高めるのでもよい。これは周辺回路領域を構成する結晶性珪素膜の結晶性をさらに高め、高移動度を有するＴＦＴを構成するためである。
【００４１】
結晶化工程の終了後、酸化珪素膜２０６を除去する。そして、珪素膜２０４をパターニング後、ドライエッチングして、島状の活性層領域３００、３０１を形成する。ここで、図２（Ｃ）において示される活性層領域３００は基板に垂直な方向に結晶成長（縦成長）した結晶性珪素膜で構成されている。また図３（Ｃ）において示される活性層領域３０１はニッケルが導入された領域２０９から基板に平行に横方向に結晶成長（横成長）した結晶性珪素膜で構成されている。
【００４２】
なお図３において、２０９で示された領域は、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、結晶成長の先端３０２にも、やはりニッケルが高濃度に存在することが確認されている。したがって、本実施例においては、これらのニッケル濃度の高い領域がチャネル形成領域と重ならないようにした。
【００４３】
その後、ＬＰＣＶＤ法を用いてゲイト絶縁膜として機能する酸化珪素膜３０３を１０００Åの厚さに形成する。引き続いて、スパッタリング法によって、厚さ３０００〜８０００Å、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）を成膜する。そして、アルミニウム膜をパターニングして、ゲイト電極２１０を形成する。（図２（Ｃ））（図３（Ｃ））
【００４４】
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２１１を形成する。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行う。得られる酸化物層２１１の厚さは２０００Åである。なお、この酸化物２１１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。なおこれらの行程は図２と図３において共通である。（図２（Ｄ））（図３（Ｄ））
【００４５】
次に、イオンドーピング法（プラズマドーピング法とも言う）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、すなわちゲイト電極２１０とその周囲の酸化層２１１をマスクとして、自己整合的にＮ導電型を付与する不純物（ここでは燐）を添加する。ドーピングガスとして、フォスフィン（ＰＨ3 ）を用い、加速電圧を６０〜９０ｋＶ、例えば８０ｋＶとする。ドーズ量は１×１０15〜８×１０15ｃｍ-2、例えば、４×１０15ｃｍ-2とする。この結果、Ｎ型の不純物領域２１２と２１３を形成することができる。図からも明らかなように不純物領域とゲイト電極とは距離ｘだけ放れたオフセット状態となる。このようなオフセット状態は、特にゲイト電極に逆電圧（ＮチャネルＴＦＴの場合はマイナス）を印加した際のリーク電流（オフ電流ともいう）を低減する上で有効である。
【００４６】
特に、図２に示すアクティブマトリクスの画素を制御するＴＦＴにおいては良好な画像を得るために画素電極に蓄積された電荷が逃げないようにリーク電流が低いことが望まれるので、オフセットを設けることは有効である。
【００４７】
また図３に示される周辺回路領域に形成されるＴＦＴは、ＣＭＯＳ構成を採用する必要性から選択的にＰ型を付与する不純物をドーピングする必要がある。この工程はマスクを設けて選択的にイオンドーピングを行うことで行うことができる。
【００４８】
その後、レーザー光の照射によってアニールを行う。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）を用いるが、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／ｃｍ2 、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２（Ｅ））（図３（Ｅ））
【００４９】
続いて、厚さ６０００Åの酸化珪素膜２１４を層間絶縁物としてプラズマＣＶＤ法によって形成する。さらに、スピンコーティング法によって透明なポリイミド膜２１５を形成し、表面を平坦化する。
【００５０】
そして、図２（Ｆ）に示すように画素電極となるＩＴＯ膜２１９を形成する。さらに層間絶縁物２１４、２１５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２１７、２１８を形成する。この際、図２（Ｆ）の配線２１８は画素電極であるＩＴＯ電極２１９に接続させる。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を完成する。こうしてアクティブマトリクス液晶表示装置のおける画素部分のＴＦＴ（図２（Ｆ））と周辺回路部分のＴＦＴ（図３（Ｆ））とを同時にガラス基板上に形成することができる。
【００５１】
図２で示すＴＦＴは基板に垂直な方向に結晶成長した結晶性珪素膜を用いるので、キャリアが結晶粒界を横切って移動しなければならない。従ってＯＮ電流や移動度は結晶粒界の影響で小さなものとなるが、ＯＦＦ電流をも小さなものとすることができる。
【００５２】
また図３に示すＴＦＴは、キャリアの移動する方向に結晶成長した結晶性珪素膜を用いるので、ＯＮ電流を多く流せる移動度の大きなＴＦＴとすることができる。これは平均的に見ると、結晶粒界がキャリアの移動する概略の方向に存在しているので、キャリアの移動に際しての粒界の影響が低減されるからである。
【００５３】
以上述べたように、結晶化を助長する触媒元素の導入量を選択的に制御することで、所望の領域に必要とする結晶性あるいは結晶状態を有した結晶性珪素膜を得ることができる。
【００５４】
〔実施例２〕
本実施例は、所望の領域に所望の結晶性、あるいは所望の結晶形態（縦成長あるいは横成長）を選択的に形成する技術を応用して、１枚のガラス基板上にディスプレーから、ＣＰＵ、メモリーまで搭載した集積回路を形成するものである。
【００５５】
図４の本実施例の電気光学システムのブロック図を示す。ここで、入力ポートとは、外部から入力された信号を読み取り、画像用信号に変換し、補正メモリーは、アクティブマトリクスパネルの特性に合わせて入力信号等を補正するためのパネルに固有のメモリーである。特に、この補正メモリーは、各画素固有の情報を不揮発性メモリーとして有し、個別に補正するためのものである。すなわち、電気光学装置の画素に点欠陥のある場合には、その点の周囲の画素にそれに合わせて補正した信号を送り、点欠陥をカバーし、欠陥を目立たなくする。または、画素が周囲の画素に比べて暗い場合には、その画素により大きな信号を送って、周囲の画素同じ明るさとなるようにするものである。
【００５６】
ＣＰＵとメモリーは通常のコンピュータのものと同様で、特にメモリーは各画素に対応した画像メモリーをＲＡＭとして持っている。また、画像情報に応じて、基板を裏面から照射するバックライトを変化させることもできる。
【００５７】
７４で示される領域には、周辺回路であるデコーダー／ドライバー回路、アクティブマトリックスの画素に配置されたＴＦＴ７１、キャパシタ７２が配置されている。また７３は液晶である。本実施例は、１枚のガラス基板７５にさらに上述した各回路を形成するものである。そして、その必要とする結成性や結晶形態に合わせて選択的に結晶性珪素膜を形成することを特徴とする。
【００５８】
〔実施例４〕
本実施例においては、液相法によって触媒元素を導入する方法についてさらに説明を加える。
【００５９】
触媒元素を含む溶媒としては、極性溶媒である水、アルコール、酸、アンモニアから選ばれたものを用いることができる。
【００６０】
触媒としてニッケルを用い、このニッケルを極性溶媒に含ませる場合、ニッケルはニッケル化合物として導入される。このニッケル化合物としては、代表的には臭化ニッケル、酢酸ニッケル、蓚酸ニッケル、炭酸ニッケル、塩化ニッケル、沃化ニッケル、硝酸ニッケル、硫酸ニッケル、蟻酸ニッケル、ニッケルアセチルアセトネ−ト、４−シクロヘキシル酪酸ニッケル、酸化ニッケル、水酸化ニッケルから選ばれたものが用いられる。
【００６１】
また触媒元素を含む溶媒として、無極性溶媒であるベンゼン、トルエン、キシレン、四塩化炭素、クロロホルム、エーテルから選ばれたものを用いることができる。
【００６２】
この場合はニッケルはニッケル化合物として導入される。このニッケル化合物としては代表的には、ニッケルアセチルアセトネ−ト、２−エチルヘキサン酸ニッケルから選ばれたものを用いることができる。
【００６３】
また触媒元素を含有させた溶液に界面活性剤を添加することも有用である。これは、被塗布面に対する密着性を高め吸着性を制御するためである。この界面活性剤は予め被塗布面上に塗布するのでもよい。
【００６４】
触媒元素としてニッケル単体を用いる場合には、酸に溶かして溶液とする必要がある。
【００６５】
以上述べたのは、触媒元素であるニッケルが完全に溶解した溶液を用いる例であるが、ニッケルが完全に溶解していなくとも、ニッケル単体あるいはニッケルの化合物からなる粉末が分散媒中に均一に分散したエマルジョンの如き材料を用いてもよい。または酸化膜形成用の溶液を用いるのでもよい。このような溶液としては、東京応化工業株式会社のＯＣＤ(Ohka Diffusion Source）を用いることができる。このＯＣＤ溶液を用いれば、被形成面上に塗布し、２００℃程度でベークすることで、簡単に酸化珪素膜を形成できる。また不純物を添加することも自由であるので、本発明に利用することができる。
【００６６】
なおこれらのことは、触媒元素としてニッケル以外の材料を用いた場合であっても同様である。
【００６７】
【発明の効果】
本発明の構成である、触媒元素の添加量を選択的に変化させることによって、必要とする結晶性や結晶形態を選択することができ、異なる特性を有するＴＦＴを集積化して形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例のアクティブマトリクス型の液晶表示装置の概要を示す。
【図２】 実施例のＴＦＴの作製工程を示す。
【図３】 実施例のＴＦＴの作製工程を示す。
【図４】 実施例のアクティブマトリクス型の液晶表示装置の概要を示す。
【符号の説明】
２０１・・・ガラス基板
２０２・・・下地膜（酸化珪素膜）
２０３・・・珪素膜
２０４・・・酸化珪素膜
２０５・・・ニッケルを含有した酢酸塩溶液（ニッケルを１０ｐｐｍ含有）
２０６・・・酸化珪素膜
２０７・・・ニッケルを含有した酢酸塩溶液（ニッケルを１００ｐｐｍ含有）
２１０・・・ゲイト電極
２１１・・・陽極酸化物
Claims (14)
- 絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を形成し、
結晶化させんとする前記非晶質珪素膜の表面全体に、前記非晶質珪素膜の結晶化を助長する触媒元素としてＮｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕのうち一種または複数種を含む溶液を塗布し、
加熱処理により前記触媒元素と前記非晶質珪素膜とを反応させて前記非晶質珪素膜の表面全体をシリサイド化し、
アニールにより、前記シリサイド化された表面から基板に向かって縦方向に結晶成長させることによって結晶性珪素膜を形成し、
前記結晶性珪素膜を用いて薄膜トランジスタを形成し、
前記薄膜トランジスタを用いてＣＰＵを形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を形成し、
結晶化させんとする前記非晶質珪素膜の表面全体に、前記非晶質珪素膜の結晶化を助長する触媒元素であるＮｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕのうち、一種または複数種の元素の化合物を含む溶液を塗布し、
加熱処理により前記触媒元素と前記非晶質珪素膜とを反応させて前記非晶質珪素膜の表面全体をシリサイド化し、
アニールにより、前記シリサイド化された表面から基板に向かって縦方向に結晶成長させることによって結晶性珪素膜を形成し、
前記結晶性珪素膜を用いて薄膜トランジスタを形成し、
前記薄膜トランジスタを用いてＣＰＵを形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を形成し、
前記非晶質珪素膜の表面全体に酸化膜を形成し、
前記酸化膜を介して、結晶化させんとする前記非晶質珪素膜の表面全体に、前記非晶質珪素膜の結晶化を助長する触媒元素としてＮｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕのうち一種または複数種を含む溶液を塗布し、
加熱処理により前記触媒元素と前記非晶質珪素膜とを反応させて前記非晶質珪素膜の表面全体をシリサイド化し、
アニールにより、前記シリサイド化された表面から基板に向かって縦方向に結晶成長させることによって結晶性珪素膜を形成し、
前記結晶性珪素膜を用いて薄膜トランジスタを形成し、
前記薄膜トランジスタを用いてＣＰＵを形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を形成し、
前記非晶質珪素膜の表面全体に酸化膜を形成し、
前記酸化膜を介して、結晶化させんとする前記非晶質珪素膜の表面全体に、前記非晶質珪素膜の結晶化を助長する触媒元素であるＮｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕのうち、一種または複数種の元素の化合物を含む溶液を塗布し、
加熱処理により前記触媒元素と前記非晶質珪素膜とを反応させて前記非晶質珪素膜の表面全体をシリサイド化し、
アニールにより、前記シリサイド化された表面から基板に向かって縦方向に結晶成長させることによって結晶性珪素膜を形成し、
前記結晶性珪素膜を用いて薄膜トランジスタを形成し、
前記薄膜トランジスタを用いてＣＰＵを形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を形成し、
結晶化させんとする前記非晶質珪素膜の表面全体に、前記非晶質珪素膜の結晶化を助長する触媒元素としてＮｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕのうち一種または複数種を含む溶液を塗布し、
加熱処理により前記触媒元素と前記非晶質珪素膜とを反応させて前記非晶質珪素膜の表面全体をシリサイド化し、
アニールにより、前記シリサイド化された表面から基板に向かって縦方向に結晶成長させることによって結晶性珪素膜を形成し、
前記結晶性珪素膜を用いて薄膜トランジスタを形成し、
前記薄膜トランジスタを用いて前記基板上にＣＰＵとメモリを形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を形成し、
結晶化させんとする前記非晶質珪素膜の表面全体に、前記非晶質珪素膜の結晶化を助長する触媒元素であるＮｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕのうち、一種または複数種の元素の化合物を含む溶液を塗布し、
加熱処理により前記触媒元素と前記非晶質珪素膜とを反応させて前記非晶質珪素膜の表面全体をシリサイド化し、
アニールにより、前記シリサイド化された表面から基板に向かって縦方向に結晶成長させることによって結晶性珪素膜を形成し、
前記結晶性珪素膜を用いて薄膜トランジスタを形成し、
前記薄膜トランジスタを用いて前記基板上にＣＰＵとメモリを形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を形成し、
前記非晶質珪素膜の表面全体に酸化膜を形成し、
前記酸化膜を介して、結晶化させんとする前記非晶質珪素膜の表面全体に、前記非晶質珪素膜の結晶化を助長する触媒元素としてＮｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕのうち一種または複数種を含む溶液を塗布し、
加熱処理により前記触媒元素と前記非晶質珪素膜とを反応させて前記非晶質珪素膜の表面全体をシリサイド化し、
アニールにより、前記シリサイド化された表面から基板に向かって縦方向に結晶成長させることによって結晶性珪素膜を形成し、
前記結晶性珪素膜を用いて薄膜トランジスタを形成し、
前記薄膜トランジスタを用いて前記基板上にＣＰＵとメモリを形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を形成し、
前記非晶質珪素膜の表面全体に酸化膜を形成し、
前記酸化膜を介して、結晶化させんとする前記非晶質珪素膜の表面全体に、前記非晶質珪素膜の結晶化を助長する触媒元素であるＮｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕのうち、一種または複数種の元素の化合物を含む溶液を塗布し、
加熱処理により前記触媒元素と前記非晶質珪素膜とを反応させて前記非晶質珪素膜の表面全体をシリサイド化し、
アニールにより、前記シリサイド化された表面から基板に向かって縦方向に結晶成長させることによって結晶性珪素膜を形成し、
前記結晶性珪素膜を用いて薄膜トランジスタを形成し、
前記薄膜トランジスタを用いて前記基板上にＣＰＵとメモリを形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を形成し、
結晶化させんとする前記非晶質珪素膜の表面全体に、前記非晶質珪素膜の結晶化を助長する触媒元素としてＮｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕのうち一種または複数種を含む溶液を塗布し、
加熱処理により前記触媒元素と前記非晶質珪素膜とを反応させて前記非晶質珪素膜の表面全体をシリサイド化し、
アニールにより、前記シリサイド化された表面から基板に向かって縦方向に結晶成長させることによって結晶性珪素膜を形成し、
前記結晶性珪素膜を用いて薄膜トランジスタを形成し、
前記薄膜トランジスタを用いて前記基板上にＣＰＵと入力ポートを形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を形成し、
結晶化させんとする前記非晶質珪素膜の表面全体に、前記非晶質珪素膜の結晶化を助長する触媒元素であるＮｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕのうち、一種または複数種の元素の化合物を含む溶液を塗布し、
加熱処理により前記触媒元素と前記非晶質珪素膜とを反応させて前記非晶質珪素膜の表面全体をシリサイド化し、
アニールにより、前記シリサイド化された表面から基板に向かって縦方向に結晶成長させることによって結晶性珪素膜を形成し、
前記結晶性珪素膜を用いて薄膜トランジスタを形成し、
前記薄膜トランジスタを用いて前記基板上にＣＰＵと入力ポートを形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を形成し、
前記非晶質珪素膜の表面全体に酸化膜を形成し、
前記酸化膜を介して、結晶化させんとする前記非晶質珪素膜の表面全体に、前記非晶質珪素膜の結晶化を助長する触媒元素としてＮｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕのうち一種または複数種を含む溶液を塗布し、
加熱処理により前記触媒元素と前記非晶質珪素膜とを反応させて前記非晶質珪素膜の表面全体をシリサイド化し、
アニールにより、前記シリサイド化された表面から基板に向かって縦方向に結晶成長させることによって結晶性珪素膜を形成し、
前記結晶性珪素膜を用いて薄膜トランジスタを形成し、
前記薄膜トランジスタを用いて前記基板上にＣＰＵと入力ポートを形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を形成し、
前記非晶質珪素膜の表面全体に酸化膜を形成し、
前記酸化膜を介して、結晶化させんとする前記非晶質珪素膜の表面全体に、前記非晶質珪素膜の結晶化を助長する触媒元素であるＮｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕのうち、一種または複数種の元素の化合物を含む溶液を塗布し、
加熱処理により前記触媒元素と前記非晶質珪素膜とを反応させて前記非晶質珪素膜の表面全体をシリサイド化し、
アニールにより、前記シリサイド化された表面から基板に向かって縦方向に結晶成長させることによって結晶性珪素膜を形成し、
前記結晶性珪素膜を用いて薄膜トランジスタを形成し、
前記薄膜トランジスタを用いて前記基板上にＣＰＵと入力ポートを形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項３、請求項４、請求項７、請求項８、請求項１１または請求項１２において、
前記酸化膜は熱酸化法または酸素雰囲気中のＵＶ光の照射によって形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項１乃至請求項１３のいずれか一項において、
前記絶縁表面を有する基板として酸化珪素膜が形成されたガラス基板を用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。
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