JP4014169B2 - 半導体装置の作製方法 - Google Patents
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る。
前記アニールの後、結晶性シリコン膜をパターニングして、島状結晶性シリコン領域を形成し、この島状領域を用いてTFT、ダイオードまたは抵抗を形成することができる。
℃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。
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、450℃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。
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。
また、本発明は、従来の結晶性シリコンTFTの作製プロセスにおいて、TFTの活性層の結晶化の条件をカバー膜の有無という最小の変更によって、課題を解決するものである。
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。
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50〜90cm2 /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。
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39A、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、41B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。
そして、窒素雰囲気中で250〜450℃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706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))
s、画素TFT(NMOS)で5〜30cm2 /Vsであった。
Claims (10)
- 基板上に形成された島状のシリコン膜を活性層とするNチャネル型薄膜トランジスタ及びPチャネル型薄膜トランジスタを有する半導体装置の作製方法であって、
前記基板上に非晶質シリコン膜を形成し、前記非晶質シリコン膜に珪素の結晶化を促進する金属元素を選択的に導入し、
前記珪素の結晶化を促進する金属元素によって金属珪化物を形成し、
加熱処理を行うことにより、金属珪化物が前記非晶質シリコン膜中を前記基板に対して平行に移動することによって前記非晶質シリコン膜を結晶化させて結晶性シリコン膜を形成し、
移動後の前記金属珪化物を除去するように前記結晶性シリコン膜をパターニングして前記島状のシリコン膜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1において、
前記半導体装置はイメージセンサであることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項1において、
前記半導体装置はメモリー装置であることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 同一の基板上に周辺回路領域及び画素領域を有し、
前記周辺回路領域は、前記基板上に形成された島状のシリコン膜を活性層とするNチャネル型薄膜トランジスタ及びPチャネル型薄膜トランジスタを有する半導体装置の作製方法であって、
前記基板上に非晶質シリコン膜を形成し、前記非晶質シリコン膜に珪素の結晶化を促進する金属元素を選択的に導入し、
前記珪素の結晶化を促進する金属元素によって金属珪化物を形成し、
加熱処理を行うことにより、金属珪化物が前記非晶質シリコン膜中を前記基板に対して平行に移動することによって前記非晶質シリコン膜を結晶化させて結晶性シリコン膜を形成し、
移動後の前記金属珪化物を除去するように前記結晶性シリコン膜をパターニングして前記島状のシリコン膜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1又は請求項4において、
前記半導体装置は液晶表示装置であ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5のいずれか一において、
前記珪素の結晶化を促進する金属元素は、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、金及び銀から選択された少なくとも1つの元素であ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6のいずれか一において、
前記Nチャネル型薄膜トランジスタと前記Pチャネル型薄膜トランジスタに接続された配線を有し、
前記配線は、クロムとアルミニウムとの多層配線であ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6のいずれか一において、
前記Nチャネル型薄膜トランジスタと前記Pチャネル型薄膜トランジスタに接続された配線を有し、
前記配線は、窒化チタンとアルミニウムとの多層配線であ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8のいずれか一において、
前記Nチャネル型薄膜トランジスタと前記Pチャネル型薄膜トランジスタ上に層間絶縁物を有し、
前記層間絶縁物は、酸化珪素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9において、
前記層間絶縁物の厚さは、300〜1000nmであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
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