JPH02140915A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH02140915A JPH02140915A JP29506588A JP29506588A JPH02140915A JP H02140915 A JPH02140915 A JP H02140915A JP 29506588 A JP29506588 A JP 29506588A JP 29506588 A JP29506588 A JP 29506588A JP H02140915 A JPH02140915 A JP H02140915A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野]
本発明は、半導体装置の製造方法に係わり、特に、絶縁
性非晶質材料上に選択的に単結晶半導休校を形成する半
導体装置の製造方法に関する。
性非晶質材料上に選択的に単結晶半導休校を形成する半
導体装置の製造方法に関する。
[従来の技術1
ガラス、石英等の絶縁性非晶質基板や、5i01等の絶
縁性非晶質層上に、高性能な半導体素子を形成する試み
が成されている。
縁性非晶質層上に、高性能な半導体素子を形成する試み
が成されている。
近年、大型で高解像度の液晶表示パネルや、高速で高解
像度の密着型イメージセンサや三次元IC等へのニーズ
が高まるにつれて、上述のような絶縁性非晶質材料上の
高性能な半導体素子の実現が待望されている。
像度の密着型イメージセンサや三次元IC等へのニーズ
が高まるにつれて、上述のような絶縁性非晶質材料上の
高性能な半導体素子の実現が待望されている。
絶縁性非晶質材料上に薄膜トランジスタ(TPT)を形
成する場合を例にとると、(1)プラズマCVD法等に
より形成した非晶質シリコンを素子材としたTPT、(
2)CVD法等で形成した多結晶シリコンを素子材とし
たTPT、(3)溶融再結晶化法等により形成した単結
晶シリコンを素子材としたTPT等が検討されている。
成する場合を例にとると、(1)プラズマCVD法等に
より形成した非晶質シリコンを素子材としたTPT、(
2)CVD法等で形成した多結晶シリコンを素子材とし
たTPT、(3)溶融再結晶化法等により形成した単結
晶シリコンを素子材としたTPT等が検討されている。
ところが、これらのTPTのうち非晶質シリコンもしく
は多結晶シリコンを素子材としたTPTは、単結晶シリ
コンを素子材とした場合に比べてTPTの電界効果移動
度が大幅に低く(非晶質シリコンTPT<1cm″/V
−sec、多結晶シリコンTF丁〜10cm”/V−s
ec)、高性能なTPTの実現は困難であった。
は多結晶シリコンを素子材としたTPTは、単結晶シリ
コンを素子材とした場合に比べてTPTの電界効果移動
度が大幅に低く(非晶質シリコンTPT<1cm″/V
−sec、多結晶シリコンTF丁〜10cm”/V−s
ec)、高性能なTPTの実現は困難であった。
一方、レーザビーム等による溶融再結晶化法は、未だに
十分に完成した技術とは言^ず、また、液晶表示パネル
の様に、大面積に素子を形成する必要がある場合には技
術的困難が特に大きい。
十分に完成した技術とは言^ず、また、液晶表示パネル
の様に、大面積に素子を形成する必要がある場合には技
術的困難が特に大きい。
そこで、絶縁性非晶質材料上に高性能な半導体素子を形
成する簡便かつ実用豹な方法として、大粒径の多結晶シ
リコンを固相成長させる方法が注目され、研究が進めら
れている。 (Thin SolidFilms
100 (19831p、227.JJAP Vo
l、25 No、2 f19861 p、L121
1 【発明が解決しようとする課H1 しかし、従来の技術では、多結晶シリコンの粒径、結晶
粒界の存在する位置を十分に制御することが困難であっ
た。従って5仮に大粒径の多結晶シリコンが形成できた
としても、結晶粒の内部に形成されたTPTと結晶粒界
部にTPTのチャンネル領域が位置したTPTの間で特
性が大幅に異なることから、TPTで構成した走査回路
の動作速度が、結晶粒界部に位置する特性の悪いTPT
の特性で制限されたり、最悪の場合は1回路が動作しな
い等の重大な問題が発生した。
成する簡便かつ実用豹な方法として、大粒径の多結晶シ
リコンを固相成長させる方法が注目され、研究が進めら
れている。 (Thin SolidFilms
100 (19831p、227.JJAP Vo
l、25 No、2 f19861 p、L121
1 【発明が解決しようとする課H1 しかし、従来の技術では、多結晶シリコンの粒径、結晶
粒界の存在する位置を十分に制御することが困難であっ
た。従って5仮に大粒径の多結晶シリコンが形成できた
としても、結晶粒の内部に形成されたTPTと結晶粒界
部にTPTのチャンネル領域が位置したTPTの間で特
性が大幅に異なることから、TPTで構成した走査回路
の動作速度が、結晶粒界部に位置する特性の悪いTPT
の特性で制限されたり、最悪の場合は1回路が動作しな
い等の重大な問題が発生した。
そこで1本発明は結晶粒界の位置を制御し、半導体素子
を結晶領域に選択的に形成する製造方法を提供するもの
である6 〔課題を解決するための手段] 本発明の半導体装置の製造方法は、 (a)絶縁性非晶質材料上にシリコンを主体とする非晶
質材料層を形成する工程、 (b)該非晶質材料層上に金属層を形成しパターン形成
する工程。
を結晶領域に選択的に形成する製造方法を提供するもの
である6 〔課題を解決するための手段] 本発明の半導体装置の製造方法は、 (a)絶縁性非晶質材料上にシリコンを主体とする非晶
質材料層を形成する工程、 (b)該非晶質材料層上に金属層を形成しパターン形成
する工程。
(c)熱処理等により、該非晶質材I4Nと該金属層が
接触している領域に結晶核を生成させる工程。
接触している領域に結晶核を生成させる工程。
(d)該非晶質材料層を前記結晶核をシードとして、熱
処理等により結晶成長させる工程。
処理等により結晶成長させる工程。
(e)結晶成長させたシリコン層に半導体素子を形成す
る工程を少なくとも有することを特徴とする。
る工程を少なくとも有することを特徴とする。
[実 施 例]
第1図は1本発明の実施例における半導体装置の製造工
程図の一例である。尚、Fj4を図では半導体素子とし
て薄膜トランジスタ(TPT)を形成する場合を例とし
ている。
程図の一例である。尚、Fj4を図では半導体素子とし
て薄膜トランジスタ(TPT)を形成する場合を例とし
ている。
第1図において、(A)は1.ガラス、石英等の絶縁性
非晶質基板、もしくはS i O*等の絶縁性非晶質材
料層等の絶縁性非晶質材料101上にシリコンを主体と
する非晶質材料層102を形成する工程である。該非晶
質材料層の形成方法としては、プラズマCVD法、蒸着
法、EB蒸1i法。
非晶質基板、もしくはS i O*等の絶縁性非晶質材
料層等の絶縁性非晶質材料101上にシリコンを主体と
する非晶質材料層102を形成する工程である。該非晶
質材料層の形成方法としては、プラズマCVD法、蒸着
法、EB蒸1i法。
MBE法、スパッタ法、CVD法等で非晶質シリコンを
成膜する方法と、微結晶シリコンもしくは多結晶シリコ
ン等をプラズマCVD法、CVD法、蒸着法、EB蒸看
法、MBE法、スパック法等で形成後、Si、Ar、B
、P、He、Ne、Kr、H等の元素をイオン打ち込み
して、該微結晶シリコンもしくは多結晶シリコン等を非
晶質化する等の方法がある。
成膜する方法と、微結晶シリコンもしくは多結晶シリコ
ン等をプラズマCVD法、CVD法、蒸着法、EB蒸看
法、MBE法、スパック法等で形成後、Si、Ar、B
、P、He、Ne、Kr、H等の元素をイオン打ち込み
して、該微結晶シリコンもしくは多結晶シリコン等を非
晶質化する等の方法がある。
(B)は、該非晶質材料層102上に金属層103を形
成し該金属層をシード領域104となる部分を残して除
去し、熱処理等によって、該非晶質材料層102と金属
層103が接触している部分にシードとなる結晶核を生
成させる工程である。金属層としてAIを用いた場合を
例にすると、該金属層103と接触している非晶質シリ
コンは他の部分と比べてより低温でしかも短時間で結晶
核が発生し易い、そこで、金属層と接触していない部分
からは結晶核が発生しない温度及び時間で熱処理を行う
と、シード領域+04から選択的に結晶成長を誘起する
ことかできる。具体的には、蒸着法等でAIを形成しパ
ターン形成した後で、200℃〜450℃程度で15分
〜2時間程度の熱処理を行うと、金属層と非晶質シリコ
ン層の界面付近に結晶核が生成し結晶成長が始まる。
成し該金属層をシード領域104となる部分を残して除
去し、熱処理等によって、該非晶質材料層102と金属
層103が接触している部分にシードとなる結晶核を生
成させる工程である。金属層としてAIを用いた場合を
例にすると、該金属層103と接触している非晶質シリ
コンは他の部分と比べてより低温でしかも短時間で結晶
核が発生し易い、そこで、金属層と接触していない部分
からは結晶核が発生しない温度及び時間で熱処理を行う
と、シード領域+04から選択的に結晶成長を誘起する
ことかできる。具体的には、蒸着法等でAIを形成しパ
ターン形成した後で、200℃〜450℃程度で15分
〜2時間程度の熱処理を行うと、金属層と非晶質シリコ
ン層の界面付近に結晶核が生成し結晶成長が始まる。
続いて、金属層(AI)103をリン酸等でエツチング
除去する。金属層を除去する理由は、続いて行うより高
い温度での熱処理の際、金属の非晶質シリコン中(特に
素子形成領域まで)への異常拡散を防止するためである
。又、A1等の金属層の膜厚を非晶質シリコン層の膜厚
と比べて少なくとも同程度以下にすることも、−ヒ述の
異常拡散を防止する対策となる0例えば、非晶質シリコ
ン層200人〜1000人に対して、金属層100A〜
500人程度かこれよりも薄い金属層を用いたほうが異
常拡散が低減される。
除去する。金属層を除去する理由は、続いて行うより高
い温度での熱処理の際、金属の非晶質シリコン中(特に
素子形成領域まで)への異常拡散を防止するためである
。又、A1等の金属層の膜厚を非晶質シリコン層の膜厚
と比べて少なくとも同程度以下にすることも、−ヒ述の
異常拡散を防止する対策となる0例えば、非晶質シリコ
ン層200人〜1000人に対して、金属層100A〜
500人程度かこれよりも薄い金属層を用いたほうが異
常拡散が低減される。
尚、結晶核が生成する熱処理温度は非晶質シリコンの成
膜方法によって最適値が異なる0例λば、プラズマCV
D法で形成した非晶質シリコンの場合は200℃〜35
0℃程度の比較的低温で結晶核が形成される。そのため
、シード領域以外から結晶核が生成されにくい低i=の
熱処理でシード領域に結晶核を生成できるメリットがあ
る。
膜方法によって最適値が異なる0例λば、プラズマCV
D法で形成した非晶質シリコンの場合は200℃〜35
0℃程度の比較的低温で結晶核が形成される。そのため
、シード領域以外から結晶核が生成されにくい低i=の
熱処理でシード領域に結晶核を生成できるメリットがあ
る。
(]は、該非晶質材料層102を該シード領FJ、l
04を起点として、熱処理等により選択的に結晶成長さ
せる工程である。熱処理温度は550°C〜650℃程
度で20時間〜30時間程度の熱処理を行う。
04を起点として、熱処理等により選択的に結晶成長さ
せる工程である。熱処理温度は550°C〜650℃程
度で20時間〜30時間程度の熱処理を行う。
(D)は、結晶成長させたシリコン層105に半導体素
子を形成する工程である。尚、第1図(D)では、半導
体素子としてTPTを形成する場合を例としている0図
において、106はゲート電極、107はソース・ドレ
イン領[,108はゲート絶縁膜、109は層間絶縁膜
、110はコンタクト穴、111は配線を示す、TPT
形成法の一例としては、シリコン層105をパターン形
成し、ゲート絶縁膜を形成する。該ゲート絶縁膜は熱酸
化法で形成する方法(高温プロセス)とCVD法もしく
はプラズマCVD法等で600上程度以下の低温で形成
する方法(低温プロセス)がある、低温プロセスでは、
基板として安価なガラス基板を使用できるため、大型な
液晶表示パネルや密着型イメージセンサ等の半導体装置
を低コストで作成できるほか、三次元IC等を形成する
場合においても、下層部の素子に悪影響(例えば、不純
物の拡散等)を与えずに、上層部に半導体素子を形成す
ることが出来る。続いて、ゲート電極を形成後、ソース
・ドレイン領域をイオン注入法、熱拡散法、プラズマド
ーピング法等で形成し、眉間絶縁膜をCVD法、スパッ
タ法、プラズマCVD法等で形成する。さらに、該眉間
絶縁膜にコンタクト穴を開け、配線を形成することでT
PTが形成される。
子を形成する工程である。尚、第1図(D)では、半導
体素子としてTPTを形成する場合を例としている0図
において、106はゲート電極、107はソース・ドレ
イン領[,108はゲート絶縁膜、109は層間絶縁膜
、110はコンタクト穴、111は配線を示す、TPT
形成法の一例としては、シリコン層105をパターン形
成し、ゲート絶縁膜を形成する。該ゲート絶縁膜は熱酸
化法で形成する方法(高温プロセス)とCVD法もしく
はプラズマCVD法等で600上程度以下の低温で形成
する方法(低温プロセス)がある、低温プロセスでは、
基板として安価なガラス基板を使用できるため、大型な
液晶表示パネルや密着型イメージセンサ等の半導体装置
を低コストで作成できるほか、三次元IC等を形成する
場合においても、下層部の素子に悪影響(例えば、不純
物の拡散等)を与えずに、上層部に半導体素子を形成す
ることが出来る。続いて、ゲート電極を形成後、ソース
・ドレイン領域をイオン注入法、熱拡散法、プラズマド
ーピング法等で形成し、眉間絶縁膜をCVD法、スパッ
タ法、プラズマCVD法等で形成する。さらに、該眉間
絶縁膜にコンタクト穴を開け、配線を形成することでT
PTが形成される。
本発明に基づく半導体装置の製造方法で作製した低温プ
ロセスTPT (Nチャンネル)の電界効果移動度は、
200〜350cm” /V−secであり、ガラス基
板上に高性能なTPTを形成することが出来た。これは
、本発明の製造方法により、選択的な結晶成長が再現性
良くできるようになった結果可能となった。さらに、前
記TPT製造工程に水素ガスもしくはアンモ−ニアガス
を少なくとも含む気体のプラズマ雰囲気に半導体素子を
さらす工程を設けると、欠陥密度が低減され、前記電界
効果移動度はさらに向上する。
ロセスTPT (Nチャンネル)の電界効果移動度は、
200〜350cm” /V−secであり、ガラス基
板上に高性能なTPTを形成することが出来た。これは
、本発明の製造方法により、選択的な結晶成長が再現性
良くできるようになった結果可能となった。さらに、前
記TPT製造工程に水素ガスもしくはアンモ−ニアガス
を少なくとも含む気体のプラズマ雰囲気に半導体素子を
さらす工程を設けると、欠陥密度が低減され、前記電界
効果移動度はさらに向上する。
第2図及び第3図は、本発明の実施例における半導体装
置の製造工程図の別の一例である。第2図は断面図、第
3図は平面図である。
置の製造工程図の別の一例である。第2図は断面図、第
3図は平面図である。
第2図及び第3図において、(A3は、ガラス、石英等
の絶縁性非晶質基板、もしくは5i02等の絶縁性非晶
質材料層等の絶縁性非晶質材料201上にシリコンを主
体とする非晶質材料層202を形成する工程である。該
非晶質材料層の形成方法としては、プラズマCVD法、
蒸着法。
の絶縁性非晶質基板、もしくは5i02等の絶縁性非晶
質材料層等の絶縁性非晶質材料201上にシリコンを主
体とする非晶質材料層202を形成する工程である。該
非晶質材料層の形成方法としては、プラズマCVD法、
蒸着法。
EBB着法、MBE法、スパッタ法、CVD法等で非晶
質シリコンを成膜する方法と、微結晶シリコンもしくは
多結晶シリコン等をプラズマCVD法、CVD法、蒸着
法、EB蒸貴石法MBE法。
質シリコンを成膜する方法と、微結晶シリコンもしくは
多結晶シリコン等をプラズマCVD法、CVD法、蒸着
法、EB蒸貴石法MBE法。
スパッタ法等で形成後、Si、Ar、B、P。
He、Ne、Kr’、H等の元素をイオン打ち込みして
、該微結晶シリコンもしくは多結晶シリコン等を非晶質
化する等の方法がある。
、該微結晶シリコンもしくは多結晶シリコン等を非晶質
化する等の方法がある。
(B)は、該非晶質材料層202上に金属層203を形
成し該金属層をシード領域204となる部分を残して除
去し、熱処理等によって、金属層203と該非晶質材料
層202が接触している部分にシードとなる結晶核を生
成させ、続いて、該非晶質材料層202を所定の形状に
パターン形成する工程である。尚、シード領域を結晶化
させる前に非晶質材料層のパターン形成を行ってもよい
、金属層としてAIを用いた場合を例にすると、前述の
通り該金属層203と接触している非晶質シリコンは他
の部分と比べてより低温でしかも短時間で結晶核が発生
し易い、そこで、金属層と接触していない部分からは結
晶核が発生しない温度及び時間の熱処理を行うと、シー
ド領域から選択的に結晶成長を誘起することができる。
成し該金属層をシード領域204となる部分を残して除
去し、熱処理等によって、金属層203と該非晶質材料
層202が接触している部分にシードとなる結晶核を生
成させ、続いて、該非晶質材料層202を所定の形状に
パターン形成する工程である。尚、シード領域を結晶化
させる前に非晶質材料層のパターン形成を行ってもよい
、金属層としてAIを用いた場合を例にすると、前述の
通り該金属層203と接触している非晶質シリコンは他
の部分と比べてより低温でしかも短時間で結晶核が発生
し易い、そこで、金属層と接触していない部分からは結
晶核が発生しない温度及び時間の熱処理を行うと、シー
ド領域から選択的に結晶成長を誘起することができる。
具体的には温度200℃〜450℃程度で15分〜2時
間程度の熱処理を行うと、金属層と非晶質シリコン層の
界面付近に結晶核が生成し結晶成長か始まる。続いて、
金属層(AI)203をリン酸等でエツチング除去する
。金属層を除去する理由は、前述の通り続いて行うより
高い温度での熱処理の際、金属の非晶質シリコン中〔特
に素子形成領域まで)への異常拡散を防止するためであ
る。
間程度の熱処理を行うと、金属層と非晶質シリコン層の
界面付近に結晶核が生成し結晶成長か始まる。続いて、
金属層(AI)203をリン酸等でエツチング除去する
。金属層を除去する理由は、前述の通り続いて行うより
高い温度での熱処理の際、金属の非晶質シリコン中〔特
に素子形成領域まで)への異常拡散を防止するためであ
る。
尚、結晶核が生成する熱処理温度は非晶質シリコンの成
膜方法によって最適値が異なる0例えば。
膜方法によって最適値が異なる0例えば。
プラズマCVD法で形成した非晶質シリコンの場合は2
00℃〜350℃程度の比較的低温で結晶核が形成され
る。そのため、シード領域以外から結晶核が生成されに
くい低温の熱処理でシード領域に結晶核を生成できるメ
リットがある。
00℃〜350℃程度の比較的低温で結晶核が形成され
る。そのため、シード領域以外から結晶核が生成されに
くい低温の熱処理でシード領域に結晶核を生成できるメ
リットがある。
続いて、非晶質シリコン層を所定の形状にパターン形成
する。第2図では該非晶質シリコン層を素子を形成する
領域となる島状領域205と該島状領域205と該シー
ド領域204を結ぶ連結領域206を少なくとも有する
形状にパターン形成する場合を例としている。
する。第2図では該非晶質シリコン層を素子を形成する
領域となる島状領域205と該島状領域205と該シー
ド領域204を結ぶ連結領域206を少なくとも有する
形状にパターン形成する場合を例としている。
(C)は、該非晶質材料層202を該シード領域204
を起点として、熱処理等により選択的に結晶成長させる
工程である。熱処理温度は550℃〜650℃程度で2
0時間〜30時間程度の熱処理を行う。
を起点として、熱処理等により選択的に結晶成長させる
工程である。熱処理温度は550℃〜650℃程度で2
0時間〜30時間程度の熱処理を行う。
非晶質シリコン層を前述の如く島状領域205と連結領
域206を有する形状にパターン形成しておくと、シー
ド領域で複数の結晶核が生成した場合でも、どちらか一
方の優勢な(結晶成長速度が速い、又は、結晶核が早く
発生した等の)結晶成長が細い連結領域で選択され、島
状領域は単結晶化される。第4図にその結晶成長の模式
図を示す、第4図において、401は島状領域、402
は連結領域、403はシード領域、404及び405は
結晶粒を示す。
域206を有する形状にパターン形成しておくと、シー
ド領域で複数の結晶核が生成した場合でも、どちらか一
方の優勢な(結晶成長速度が速い、又は、結晶核が早く
発生した等の)結晶成長が細い連結領域で選択され、島
状領域は単結晶化される。第4図にその結晶成長の模式
図を示す、第4図において、401は島状領域、402
は連結領域、403はシード領域、404及び405は
結晶粒を示す。
又、連結領域で単一の結晶成長に選択されない場合でも
第5図の結晶成長の模式図に示すように結晶粒界が存在
する位置は大幅に制限される。第5図において、501
は島状領域、502は連結領域、503はシード領域、
504は結晶粒界が存在する確立が高い位置であり、5
05は結晶粒界の存在する確立がほぼ零の領域である。
第5図の結晶成長の模式図に示すように結晶粒界が存在
する位置は大幅に制限される。第5図において、501
は島状領域、502は連結領域、503はシード領域、
504は結晶粒界が存在する確立が高い位置であり、5
05は結晶粒界の存在する確立がほぼ零の領域である。
506は両者の中間の領域(グレーゾーン)である、従
って、半導体素子として、MOS型トランジスタやTP
Tを例とするならば、該素子のチャンネル領域が領域4
05に入るように素子を配置すれば、結晶粒界による素
子特性の大幅なばらつきを無くすことができる。
って、半導体素子として、MOS型トランジスタやTP
Tを例とするならば、該素子のチャンネル領域が領域4
05に入るように素子を配置すれば、結晶粒界による素
子特性の大幅なばらつきを無くすことができる。
(D)は、結晶成長させた島状領域205に半導体素子
を形成する工程である。尚、第2図(D)では、半導体
素子としてTPTを形成する場合を例としている1図に
おいて、207はゲート電極、208はソース・ドレイ
ン領域、209はゲート絶縁膜、210は層間絶縁膜、
211はコンタクト穴、212は配線を示す、TPT形
成の形成方法は第1図の実施例と同様の方法で形成でき
る。前述のようにTPTのチャンネル領域213を結晶
粒界の存在する確立がほぼ零のf+i域、に配置するこ
とで結晶粒界による素子特性のばらつきを皆無にし1歩
留りを大幅に向上させることができた。
を形成する工程である。尚、第2図(D)では、半導体
素子としてTPTを形成する場合を例としている1図に
おいて、207はゲート電極、208はソース・ドレイ
ン領域、209はゲート絶縁膜、210は層間絶縁膜、
211はコンタクト穴、212は配線を示す、TPT形
成の形成方法は第1図の実施例と同様の方法で形成でき
る。前述のようにTPTのチャンネル領域213を結晶
粒界の存在する確立がほぼ零のf+i域、に配置するこ
とで結晶粒界による素子特性のばらつきを皆無にし1歩
留りを大幅に向上させることができた。
非晶質シリコン層のパターン形状は第2図に示した形状
の他にも様々な形状が考えられる0例えば、第6図〜第
8図は本発明の実施例における連結領域の平面図の例を
示す、第6図〜第8図において、601,701.80
1はシード領域、602.702.802は島状領域、
603.703.803は連結領域、604.605,
704,705,804,805は結晶粒を示す。連結
領域の幅にテーパをつけたり、幅の狭い領域706を設
ける等連結領域の形状を工夫することで、結晶成長の選
択をより完全に行うことができる。特に1本発明に基づ
く金属層を用いたシード形成方法ではシード領域に多結
晶核が発生し易いため、上述のような結晶成長の選択が
歩留りの大幅な向上に対して有効となる。又、連結領域
等にP(リン)等の不純物を10” 〜l O”cm−
”程度ドープして結晶成長速度をlO(@程度に上げる
ことは、熱処理時間の短縮となり、素子形成領域である
島状領域をより広く結晶化することができ特に有効であ
る。
の他にも様々な形状が考えられる0例えば、第6図〜第
8図は本発明の実施例における連結領域の平面図の例を
示す、第6図〜第8図において、601,701.80
1はシード領域、602.702.802は島状領域、
603.703.803は連結領域、604.605,
704,705,804,805は結晶粒を示す。連結
領域の幅にテーパをつけたり、幅の狭い領域706を設
ける等連結領域の形状を工夫することで、結晶成長の選
択をより完全に行うことができる。特に1本発明に基づ
く金属層を用いたシード形成方法ではシード領域に多結
晶核が発生し易いため、上述のような結晶成長の選択が
歩留りの大幅な向上に対して有効となる。又、連結領域
等にP(リン)等の不純物を10” 〜l O”cm−
”程度ドープして結晶成長速度をlO(@程度に上げる
ことは、熱処理時間の短縮となり、素子形成領域である
島状領域をより広く結晶化することができ特に有効であ
る。
尚、第1図〜第3図の実施例では金属層としてA1を用
いる場合を例としたが1本発明はこれに限定されるもの
ではない0例えば、Al−5i等のA1合金、Cr、N
t、Mo、W、Au。
いる場合を例としたが1本発明はこれに限定されるもの
ではない0例えば、Al−5i等のA1合金、Cr、N
t、Mo、W、Au。
Pt、Ti等の金属もしくはそれらの合金を該金属層と
して用いることもできる。Al−5i等のSiと金属と
の合金を用いると結晶核が生成し易くなる場合がある。
して用いることもできる。Al−5i等のSiと金属と
の合金を用いると結晶核が生成し易くなる場合がある。
Al−5iの場合を例にとると、Siの含有量を0゜5
wt%程度以下にすると結晶核が均一に発生し易くなる
。(Stの含有量JJS上述の値より大きくなると、よ
り高温の熱処理を行わないと結晶核が生成し難くなる。
wt%程度以下にすると結晶核が均一に発生し易くなる
。(Stの含有量JJS上述の値より大きくなると、よ
り高温の熱処理を行わないと結晶核が生成し難くなる。
)又1本実施例では非晶質シリコン層の上に金属層を形
成する場合を例としたが、fa層順はこの逆でもよい、
但し、金属層上に非晶質シリコン層を形成した場合は熱
処理前に金rf、層を除去することができない、金属層
の段差部を非晶質シリコン層がステップカバーしなけれ
ばならない等の問題が生ずる。
成する場合を例としたが、fa層順はこの逆でもよい、
但し、金属層上に非晶質シリコン層を形成した場合は熱
処理前に金rf、層を除去することができない、金属層
の段差部を非晶質シリコン層がステップカバーしなけれ
ばならない等の問題が生ずる。
又、本発明は、実施例に示したTPT以外にも、絶縁ゲ
ート型半導体素子全99に応用できるほか、バイポーラ
トランジスタ、静電誘導型トランジスタ、太陽電池・光
センサをはじめとする光電変換素子等の半導体素子全般
に応用でき、陽めで有効な製造方法となる。
ート型半導体素子全99に応用できるほか、バイポーラ
トランジスタ、静電誘導型トランジスタ、太陽電池・光
センサをはじめとする光電変換素子等の半導体素子全般
に応用でき、陽めで有効な製造方法となる。
以上述べたように、本発明によればガラス、石英等の絶
縁性非晶質基板、もしくは5iO−等の絶縁性非晶質材
料層等の絶縁性非晶質材料上に単結晶シリコン等を選択
的に結晶成長させ、結晶粒界が存在する位置を制御でき
るようになった。その結果、結晶化された領域に選択的
に半導体素子を形成することが可能となった6本発明に
よれば、絶縁性非晶質材料上にSiウェハー上に形成し
た半導体素子に匹敵する高性能な半導体素子を形成でき
るようになった。大型で高解像度の液晶表示パネルや高
速で高解像度の密着型イメージセンサや三次元IC等を
容易に形成できるようになった。
縁性非晶質基板、もしくは5iO−等の絶縁性非晶質材
料層等の絶縁性非晶質材料上に単結晶シリコン等を選択
的に結晶成長させ、結晶粒界が存在する位置を制御でき
るようになった。その結果、結晶化された領域に選択的
に半導体素子を形成することが可能となった6本発明に
よれば、絶縁性非晶質材料上にSiウェハー上に形成し
た半導体素子に匹敵する高性能な半導体素子を形成でき
るようになった。大型で高解像度の液晶表示パネルや高
速で高解像度の密着型イメージセンサや三次元IC等を
容易に形成できるようになった。
さらに、溶融再結晶化法等とは異なり、本発明はせいぜ
い650℃程度の低温の熱処理が加わるだけであるため
、(1)基板として安価なガラス水板を使用できる。(
2)三次元ICでは、下層部の素子に悪影響(例えば、
不純物の拡散等)を与えずに上層部に半導体素子を形成
することが出来る。等のメリットもある。
い650℃程度の低温の熱処理が加わるだけであるため
、(1)基板として安価なガラス水板を使用できる。(
2)三次元ICでは、下層部の素子に悪影響(例えば、
不純物の拡散等)を与えずに上層部に半導体素子を形成
することが出来る。等のメリットもある。
また、本発明は、実施例に示したTPT以外にも、絶縁
ゲート型半導体素子全能に応用できるほか、バイポーラ
トランジスタ、静電誘導型トランジスタ、太陽電池・光
センサをはじめとする光電変換素子等の半導体素子を絶
縁材料上に形成する場合に極めて有効な製造方法となる
。
ゲート型半導体素子全能に応用できるほか、バイポーラ
トランジスタ、静電誘導型トランジスタ、太陽電池・光
センサをはじめとする光電変換素子等の半導体素子を絶
縁材料上に形成する場合に極めて有効な製造方法となる
。
第1図(a)〜(d)は本発明の実施例における半導体
装置の製造工程図である。 第2図(a)〜(d)及び第3図(a)〜(d)は本発
明の実施例における半導体装置の製造方法であり、第2
図は断面図、第3図は平面図である。 第4図及び第5図は結晶成長の模式図である。 第6図〜第8図は本発明の実施例における連結領域の平
面図である。 101.201・・・絶縁性非晶質材料102.202
・・・非晶質材料層 103゜ 104゜ 106゜ 107゜ 108゜ 109゜ 110. 111゜ 401. 402. 403. 203・・・金属層 204・・・シード領域 207・・・ゲート電極 208・・・ソース・ドレイン領域 209・・・ゲート絶縁膜 210・・・層間絶縁膜 211・・・コンタクト穴 212・・・配線 501.602,702,802 ・・・島状領域 502.603,703,803 ・・・連結領域 503.601,701.801 ・ ・ ・シード叩域 以上 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人 弁理士 上 柳 雅 誉(他1名)第 図 (a) (b) (a) (b) 第2図 第2図 (o) 第3図 (a) 第3図 第4図 第5図 第6図
装置の製造工程図である。 第2図(a)〜(d)及び第3図(a)〜(d)は本発
明の実施例における半導体装置の製造方法であり、第2
図は断面図、第3図は平面図である。 第4図及び第5図は結晶成長の模式図である。 第6図〜第8図は本発明の実施例における連結領域の平
面図である。 101.201・・・絶縁性非晶質材料102.202
・・・非晶質材料層 103゜ 104゜ 106゜ 107゜ 108゜ 109゜ 110. 111゜ 401. 402. 403. 203・・・金属層 204・・・シード領域 207・・・ゲート電極 208・・・ソース・ドレイン領域 209・・・ゲート絶縁膜 210・・・層間絶縁膜 211・・・コンタクト穴 212・・・配線 501.602,702,802 ・・・島状領域 502.603,703,803 ・・・連結領域 503.601,701.801 ・ ・ ・シード叩域 以上 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人 弁理士 上 柳 雅 誉(他1名)第 図 (a) (b) (a) (b) 第2図 第2図 (o) 第3図 (a) 第3図 第4図 第5図 第6図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)(a)絶縁性非晶質材料上にシリコンを主体とする
非晶質材料層を形成する工程、 (b)該非晶質材料層上に金属層を形成しパターン形成
する工程、 (c)熱処理等により、該非晶質材料層と該金属層が接
触している領域に結晶核を生成させる工程、 (d)該非晶質材料層を前記結晶核をシードとして、熱
処理等により結晶成長させる工程、 (e)結晶成長させたシリコン層に半導体素子を形成す
る工程を少なくとも有することを特徴とする半導体装置
の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29506588A JPH02140915A (ja) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29506588A JPH02140915A (ja) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02140915A true JPH02140915A (ja) | 1990-05-30 |
Family
ID=17815862
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29506588A Pending JPH02140915A (ja) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02140915A (ja) |
Cited By (78)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06275806A (ja) * | 1993-03-22 | 1994-09-30 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体回路およびその作製方法 |
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