JPH07221017A - 半導体装置およびその作製方法 - Google Patents

半導体装置およびその作製方法

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JPH07221017A JP6031824A JP3182494A JPH07221017A JP H07221017 A JPH07221017 A JP H07221017A JP 6031824 A JP6031824 A JP 6031824A JP 3182494 A JP3182494 A JP 3182494A JP H07221017 A JPH07221017 A JP H07221017A
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昭治 宮永
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 結晶化を助長する触媒元素を用いて、結晶性
を有する珪素膜を形成する。 【構成】 ガラス基板１１上に形成された非晶質珪素膜
１２上に極薄の酸化膜１３を形成し、ニッケル等の触媒
元素を１０〜２００ｐｐｍ（要調整）添加した酢酸塩溶
液等の水溶液１４を滴下する。この状態で所定の時間保
持し、スピナー１５を用いてスピンドライを行なう。そ
して、５５０℃、１時間の加熱処理を行ない非晶質珪素
膜１２の表面に結晶核を形成する。さらにレーザー光を
結晶核が形成された面側から行なうことよって、結晶成
長を行なわせ結晶性珪素膜を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は結晶性を有する半導体を
用いた半導体装置およびその作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】薄膜半導体を用いた薄膜トランジスタ
（以下ＴＦＴと記載する）が知られている。このＴＦＴ
は、基板上に薄膜半導体を形成し、この薄膜半導体を用
いて構成されるものである。このＴＦＴは、各種集積回
路に利用されているが、特に電気光学装置特にアクティ
ブマトリックス型の液晶表示装置の各画素の設けられた
スイッチング素子、さらには周辺回路部分に形成される
ドライバー素子として注目されている。
【０００３】ＴＦＴに利用される薄膜半導体としては、
非晶質珪素膜を用いることが簡便であるが、その電気的
特性が低いという問題がある。ＴＦＴの特性向上を得る
ためには、結晶性を有するシリコン薄膜を利用すればよ
い。結晶性を有するシリコン膜は、多結晶シリコン、ポ
リシリコン、微結晶シリコン等と称されている。この結
晶性を有するシリコン膜を得るためには、まず非晶質珪
素膜を形成し、しかる後に加熱あるいはレーザー光等の
照射によって結晶化さればよい。
【０００４】しかしながら、加熱による結晶化は、加熱
温度が６００℃以上の温度で１０時間以上の時間を掛け
ることが必要であり、基板としてガラス基板を用いるこ
とが困難であるという問題がある。例えば一般にアクテ
ィブ型の液晶表示装置に用いられるコーニング７０５９
ガラスはガラス歪点が５９３℃であり、基板の大面積化
を考慮した場合、６００℃以上の加熱を行うことは工業
的に問題がある。またレーザーを用いた結晶化方法は、
エキシマレーザーの様な短パルスレーザーを用いること
により殆どガラス基板の熱による歪み等を無視すること
ができる優れた方法であるが、素子を形成した際のばら
つきが大きく、次世代技術の感が強い。このばらつきの
原因としては、レーザー光の安定性の不足がその一因で
あり、これについては今後次第に解消されると考えられ
る。しかし、更に大きな要因として、レーザー光照射部
分の温度分布を挙げることができる。これを更に説明す
る。
【０００５】〔発明の背景〕本発明者らは、上記の様な
非晶質珪素の結晶化に付随する問題点を解決するため
に、熱結晶化を促進する方法、及びレーザー結晶化にお
けるばらつきの低減方法の２つの検討を行った。そして
前者に関しては、非晶質珪素膜の表面にニッケルやパラ
ジウム、さらには鉛等の元素を微量に堆積させ、しかる
後に加熱することで、５５０℃、４時間程度の処理時間
で結晶化を行なえることを確認している。
【０００６】上記のような微量な元素（結晶化を助長す
る触媒元素）を導入するには、プラズマ処理や蒸着、さ
らにはイオン注入を利用すればよい。プラズマ処理と
は、平行平板型あるいは陽光柱型のプラズマＣＶＤ装置
において、電極として触媒元素を含んだ材料を用い、窒
素または水素等の雰囲気でプラズマを生じさせることに
よって非晶質珪素膜に触媒元素の添加を行なう方法であ
る。
【０００７】しかしながら、上記のような元素が半導体
中に多量に存在していることは、これら半導体を用いた
装置の信頼性や電気的安定性を阻害するものであり好ま
しいことではない。
【０００８】即ち、上記のニッケル等の結晶化を助長す
る元素（本明細書では、結晶化を助長する元素を触媒元
素という）は、非晶質珪素を結晶化させる際には必要で
あるが、結晶化した珪素中には極力含まれないようにす
ることが望ましい。この目的を達成するには、触媒元素
として結晶性珪素中で不活性な傾向が強いものを選ぶと
同時に、結晶化に必要な触媒元素の量を極力少なくし、
最低限の量で結晶化を行なう必要がある。そしてそのた
めには、上記触媒元素の添加量を精密に制御して導入す
る必要がある。
【０００９】また、ニッケルを触媒元素とした場合にお
いて、非晶質珪素膜を成膜し、ニッケル添加をプラズマ
処理法によって行ない結晶性珪素膜を作製し、その結晶
化過程等を詳細に検討したところ以下の事項が判明し
た。 （１）プラズマ処理によってニッケルを非晶質珪素膜上
に導入した場合、熱処理を行なう以前に既に、ニッケル
は非晶質珪素膜中のかなりの深さの部分まで侵入してい
る。 （２）結晶の初期核発生は、ニッケルを導入した表面か
ら発生している。 （３）蒸着法でニッケルを非晶質珪素膜上に成膜した場
合であっても、プラズマ処理を行なった場合と同様に結
晶化が起こる。
【００１０】上記事項から、プラズマ処理によって導入
されたニッケルが全て効果的に機能していないというこ
とが結論される。即ち、多量のニッケルが導入されても
十分に機能していないニッケルが存在していると考えら
れる。このことから、ニッケルと珪素が接している点
（面）が低温結晶化の際に機能していると考えられる。
そして、可能な限りニッケルは微細に原子状に分散して
いることが必要であることが結論される。即ち、「必要
なのは非晶質珪素膜の表面近傍に低温結晶化が可能な範
囲内で可能な限り低濃度のニッケルが原子状で分散して
導入されればよい」ということが結論される。
【００１１】非晶質珪素膜の表面近傍のみに極微量のニ
ッケルを導入する方法、言い換えるならば、非晶質珪素
膜の表面近傍のみ結晶化を助長する触媒元素を極微量導
入する方法としては、蒸着法を挙げることができるが、
蒸着法は制御性が悪く、触媒元素の導入量を厳密に制御
することが困難であるという問題がある。
【００１２】また、触媒元素の導入量は極力少ないこと
が必要とされるが、この場合、結晶性が不良となる問題
が生じ、適切な量の触媒元素の制御が重要である。
【００１３】次に、レーザー結晶化の際の特性のばらつ
きについては、検討の結果、レーザー照射部内での温度
分布に起因する結晶性の相違及び核発生が偶発的である
ことの２点が主たる原因であるとの認識に到った。この
理由について更に詳細に説明すると、レーザー光の強度
分布は一般的にガウス分布を持っており、この分布に伴
い非晶質珪素膜の温度も分布を有する。その結果、溶融
あるいは一部溶融を経由する結晶化過程において、温度
の低いところあるいは熱の拡散の高いところから非晶質
珪素膜の融点以下となり結晶化が発生する筈であるが、
この部分に必ずしも結晶核が存在するとは限らず、過冷
却液体が結晶核と触れたところで爆発的に結晶化が起こ
ることが予想される。また、その結晶核自身も酸化珪素
との界面の凹凸等であるため均一な結晶化が困難である
と予想されるのである。
【００１４】この現象を回避するためには、溶融部分が
最初に融点以下の温度に下がる部分と、結晶核が存在す
る部分が一致していることが望ましい。その為に発明者
らはレーザー結晶化の前に予め制御された結晶核を導入
し、その後レーザー結晶化を施すことを試みた。その結
果、結晶核が非晶質珪素よりもレーザー光の透過率が高
く、熱伝導率の高い材料を用いた場合、即ち非晶質珪素
よりも早く珪素の融点以下に低下する材料を用いた場合
には、そこから結晶成長が始まり、良好な結晶性珪素薄
膜を得ることが可能であることを見出した。この様な材
料としては多くの結晶性材料をその候補として挙げるこ
とができるが、その中でも特にエピタキシャル成長可能
な材料として、結晶性珪素の微小な結晶粒、あるいは非
晶質珪素にニッケル触媒を添加後加熱して得られるニッ
ケルシリサイド等が特に望ましいことが判明した。
【００１５】そして結晶核を導入する場所であるが、非
晶質珪素膜の全体に均一に導入するのではなく、基板に
対して上側の界面あるいは下地との界面近傍に導入し、
且つレーザー光の照射方向を結晶核が導入された界面側
から照射することにより最も特性の良い結晶性珪素膜が
得られることが判明した。界面に結晶核を導入すこと
は、結晶成長が膜厚方向に十分に可能であることによる
と考えられ、一つの結晶粒を大きくする効果があるもの
と考えられる。またレーザーの照射方向については、結
晶核を通してその界面を特に加熱する効果、あるいは膜
厚方向での温度勾配の効果等に起因することが考えられ
るが、これについては完全には機構は解明できていな
い。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】本発明はガラス上に良
好な結晶性珪素膜を作製する方法を提供することを課題
とする。さらにまた、固相成長法を用いたものと同様の
安定性と、レーザー結晶化を用いた場合と同程度の高い
結晶性を兼ね備えたものを得る方法を提供することを課
題とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明は、非晶質珪素膜
を形成する工程と、前記非晶質珪素膜に結晶核を導入す
る工程と、前記結晶核から結晶成長せしめ結晶性珪素膜
を得る工程と、を有することを基本的な構成とする。
【００１８】非晶質珪素膜に結晶核を導入するには、ニ
ッケル等の結晶化を助長する元素を非晶質珪素膜の表面
に導入し、しかる後に加熱や光照射（赤外線の照射）に
よってエネルギーを供給することによって行われる。
【００１９】そしてこの結晶核から結晶成長を行うに
は、この結晶核が形成された面側からレーザー光を強光
を照射すればよい。
【００２０】本発明は、非晶質珪素膜に接して該非晶質
珪素膜の結晶化を助長するニッケルを代表とする触媒元
素単体または前記触媒元素を含む化合物を保持させ、前
記非晶質珪素膜に前記触媒元素単体または前記触媒元素
を含む化合物が接した状態において、ガラス基板に影響
を与えない程度の低温で加熱処理を施し、前記非晶質珪
素膜を一部結晶化させ、結晶核を形成することを第一の
特徴とする。そして、その後レーザー光または強光を照
射して結晶化を施すことにより、予め形成されていた微
小な結晶性珪素を結晶核とする疑エピタキシャルな結晶
成長を行うことにより良好な結晶性を有する結晶性珪素
薄膜を得ることを第二の特徴とする。
【００２１】結晶化を助長する触媒元素の導入方法とし
ては、触媒元素を含む溶液を非晶質珪素膜表面に塗布す
ることによる方法が有用である。
【００２２】特に本発明においては、非晶質珪素膜の表
面に接して触媒元素が導入されることが特徴である。こ
のことは、触媒元素の量を制御する上で極めて重要であ
る。
【００２３】触媒元素が導入されるのは、非晶質珪素膜
の上面であっても下面であってもよい。非晶質珪素膜の
上面に触媒元素を導入するのであれば、非晶質珪素膜を
形成した後に、触媒元素を含有した溶液を非晶質珪素膜
上に塗布すればよいし、非晶質珪素膜の下面に触媒元素
を導入するのであれば、非晶質珪素膜を形成する前に下
地表面に触媒元素を含有した溶液を塗布し、下地表面に
接して触媒元素を保持する状態とすればよい。
【００２４】本発明を利用した半導体装置において、結
晶化された珪素半導体膜を用いて、ＰＮ、ＰＩ、ＮＩそ
の他の電気的接合を少なくとも１つ有する活性領域を構
成することは有効である。半導体装置としては、薄膜ト
ランジスタ（ＴＦＴ）、ダイオード、光センサを用いる
ことができる。
【００２５】本発明の構成を採用することによって以下
に示すような基本的な有意性を得ることができる。 （ａ）溶液中における触媒元素濃度は、予め厳密に制御
し結晶性をより高めかつその元素の量をより少なくする
ことが可能である。 （ｂ）溶液と非晶質珪素膜の表面とが接触していれば、
触媒元素の非晶質珪素への導入量は、溶液中における触
媒元素の濃度によって決まる。 （ｃ）非晶質珪素膜の表面に吸着する触媒元素が主に結
晶化に寄与することとなるので、必要最小限度の濃度で
触媒元素を導入できる。 （ｄ）高温プロセスを必要としないで、結晶性の良好な
結晶性珪素膜を得ることができる。
【００２６】非晶質珪素膜上に結晶化を助長する元素を
含有させた溶液を塗布する方法としては、溶液として水
溶液、有機溶媒溶液等を用いることができる。ここで含
有とは、化合物として含ませるという意味と、単に分散
させることにより含ませるという意味との両方を含む。
【００２７】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。
【００２８】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。
【００２９】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。
【００３０】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。
【００３１】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。
【００３２】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。
【００３３】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。
【００３４】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。
【００３５】結晶化を助長する触媒元素としてニッケル
を用い、このニッケルを含有させる溶液溶媒として水の
如き極性溶媒を用いた場合において、非晶質珪素膜にこ
れら溶液を直接塗布すると、溶液が弾かれてしまうこと
がある。この場合は、１００Å以下の薄い酸化膜をまず
形成し、その上に触媒元素を含有させた溶液を塗布する
ことで、均一に溶液を塗布することができる。また、界
面活性剤の如き材料を溶液中に添加する方法により濡れ
を改善する方法も有効である。
【００３６】また、溶液として２−エチルヘキサン酸ニ
ッケルのトルエン溶液の如き無極性溶媒を用いること
で、非晶質珪素膜表面に直接塗布することができる。こ
の場合にはレジスト塗布の際に使用されている密着剤の
如き材料を予め塗布することは有効である。しかし塗布
量が多過ぎる場合には逆に非晶質珪素中への触媒元素の
添加を妨害してしまうために注意が必要である。
【００３７】溶液に含ませる触媒元素の量は、その溶液
の種類にも依存するが、概略の傾向としてはニッケル量
として溶液に対して２００ｐｐｍ〜１ｐｐｍ、好ましく
は５０ｐｐｍ〜１ｐｐｍ（重量換算）とすることが望ま
しい。これは、結晶化終了後における膜中のニッケル濃
度に鑑みて決められる値である。
【００３８】触媒元素を添加した非晶質珪素膜を加熱処
理を行って結晶核を形成した後に、レーザー光の照射を
行なうことによって、非晶質珪素膜全面を均一に結晶性
珪素膜へと結晶化させることができる。このレーザーに
よる結晶化工程においては、非常に特異的な現象が観測
されている。結晶核を導入しない場合に全面結晶化を行
うのに必要なレーザーパワーに比較してかなり小さなレ
ーザーパワーで同程度の結晶化が可能なのである。一般
的には、微結晶化した非晶質膜を結晶化するためには、
結晶成分を含んでいない膜を結晶化させるよりも高いレ
ーザーパワーが必要（透過率が異なる為に吸収されるレ
ーザーパワーが小さい為）とされているのに対し、それ
とは逆の傾向であり、このことは今回の発明の大きなメ
リットの一つでもある。ここで、触媒元素の導入量を調
節することにより、結晶化して結晶核となる領域の量を
制御しうる。この状態は、全体として見れば結晶性を有
する成分と非晶質の成分とが混在する状態ということも
できる。ここでレーザー光を照射することによって、こ
の結晶性を有する成分に存在する結晶核から結晶成長を
行なわすことができ、結晶性の高い珪素膜を得ることが
できる。即ち、小さな結晶粒を大きな結晶粒へと成長さ
せることができる。そのため、結晶成長距離、それに付
随する結晶粒の大きさ、また結晶粒の数等も、初期に導
入する触媒元素の量及びレーザーパワーを適宜設定する
ことにより制御可能であるという特徴をも有する。
【００３９】またレーザー光の照射の代わりに、強光特
に赤外光を照射する方法を採用してもよい。赤外光はガ
ラスには吸収されにくく、珪素薄膜に吸収されやすいの
で、ガラス基板上に形成された珪素薄膜を選択的に加熱
することができ有用である。この赤外光を用いる方法
は、ラピッド・サーマス・アニール（ＲＴＡ）またはラ
ピッド・サーマル・プロセス（ＲＴＰ）と呼ばれる。
【００４０】本発明においては、触媒元素としてニッケ
ルを用いた場合に最も顕著な効果を得ることができる
が、その他利用できる触媒元素の種類としては、好まし
くはＮｉ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐ
ｄ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂを利用することができる。また、VI
II族元素、IIIb、IVｂ、Vb元素から選ばれた一種または
複数種類の元素を利用することもできる。
【００４１】また、触媒元素の導入方法は、水溶液やア
ルコール等の溶液を用いることに限定されるものではな
く、触媒元素を含んだ物質を広く用いることができる。
例えば、触媒元素を含んだ金属化合物や酸化物を用いる
ことができる。
【００４２】
【実施例】
〔実施例１〕本実施例では、結晶化を助長する触媒元素
を水溶液に含有させて、非晶質珪素膜上に塗布し、しか
る後に加熱により結晶化させ、さらにレーザー光の照射
により結晶性を高める例である。
【００４３】図１を用いて、触媒元素（ここではニッケ
ルを用いる）を導入するところまでを説明する。本実施
例においては、基板としてコーニング７０５９ガラスを
用いる。またその大きさは１００ｍｍ×１００ｍｍとす
る。
【００４４】まず、非晶質珪素膜をプラズマＣＶＤ法や
ＬＰＣＶＤ法によってアモルファス状のシリコン膜を１
００〜１５００Å形成する。ここでは、プラズマＣＶＤ
法によって非晶質珪素膜１２を１０００Åの厚さに成膜
する。（図１（Ａ））
【００４５】そして、汚れ及び自然酸化膜を取り除くた
めにフッ酸処理を行い、その後酸化膜１３を１０〜５０
Åに成膜する。汚れが無視できる場合には、酸化膜１３
の代わりに自然酸化膜をそのまま用いれば良い。
【００４６】なお、この酸化膜１３は極薄のため正確な
膜厚は不明であるが、２０Å程度であると考えられる。
ここでは酸素雰囲気中でのＵＶ光の照射により酸化膜１
３を成膜する。成膜条件は、酸素雰囲気中においてＵＶ
を５分間照射することにおって行なった。この酸化膜１
３の成膜方法としては、熱酸化法を用いるのでもよい。
また過酸化水素による処理によるものでもよい。
【００４７】この酸化膜１３は、後のニッケルを含んだ
酢酸塩溶液を塗布する工程で、非晶質珪素膜の表面全体
に酢酸塩溶液を行き渡らせるため、即ち濡れ性の改善の
為のものである。例えば、非晶質珪素膜の表面に直接酢
酸塩溶液を塗布した場合、非晶質珪素が酢酸塩溶液を弾
いてしまうので、非晶質珪素膜の表面全体にニッケルを
導入することができない。即ち、均一な結晶化を行うこ
とができない。
【００４８】つぎに、酢酸塩溶液中にニッケルを添加し
た酢酸塩溶液を作る。ニッケルの濃度は２５ｐｐｍとす
る。そしてこの酢酸塩溶液を非晶質珪素膜１２上の酸化
膜１３の表面に２ｍｌ滴下し、この状態を５分間保持す
る。そしてスピナーを用いてスピンドライ（２０００ｒ
ｐｍ、６０秒）を行う。（図１（Ｃ）、（Ｄ））
【００４９】酢酸溶液中におけるニッケルの濃度は、１
ｐｐｍ以上好ましくは１０ｐｐｍ以上であれば実用にな
る。また、溶液として２−エチルヘキサン酸ニッケルの
トルエン溶液の如き無極性溶媒を用いる場合、酸化膜１
３は不要であり、直接非晶質珪素膜上に触媒元素を導入
することができる。
【００５０】このニッケル溶液の塗布工程を、１回〜複
数回行なうことにより、スピンドライ後の非晶質珪素膜
１２の表面に数Å〜数百Åの平均の膜厚を有するニッケ
ルを含む層を形成することができる。この場合、この層
のニッケルがその後の加熱工程において、非晶質珪素膜
に拡散し、結晶化を助長する触媒として作用する。な
お、この層というのは、完全な膜になっているとは限ら
ない。
【００５１】上記溶液の塗布の後、１分間その状態を保
持させる。この保持させる時間によっても、最終的に珪
素膜１２中に含まれるニッケルの濃度を制御することが
できるが、最も大きな制御因子は溶液の濃度である。
【００５２】そして、加熱炉において、窒素雰囲気中に
おいて５５０度、１時間の加熱処理を行う。この結果、
基板１１上に形成された一部結晶性を有する珪素薄膜１
２を得ることができる。即ち、この工程で結晶核を導入
することができる。この状態を模式的に示した図を図２
（Ａ）に示す。図２（Ａ）には、ガラス基板１１上に形
成された非晶質珪素膜１２の表面にニッケルの導入にと
って形成された結晶核２１が形成されている状態が示さ
れている。
【００５３】上記の加熱処理は４５０度以上の温度で行
うことができるが、温度が低いと加熱時間を長くしなけ
らばならず、生産効率が低下する。また、５５０度以上
とすると基板として用いるガラス基板の耐熱性の問題が
表面化してしまう。
【００５４】本実施例においては、非晶質珪素膜上に触
媒元素を導入する方法を示したが、非晶質珪素膜下に触
媒元素を導入する方法を採用してもよい。この場合は、
非晶質珪素膜の成膜前に触媒元素を含有した溶液を用い
て、下地膜上に触媒元素を導入すればよい。
【００５５】加熱処理に処理により一部結晶性を有する
珪素膜１２を得たら、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４
８ｎｍ、パルス幅３０ｎｓｅｃ）を窒素雰囲気中におい
て２００〜３５０ｍＪ／ｃｍ2 のパワー密度で数ショト
照射し、珪素膜１２を完全に結晶化せしめる。この工程
は、前述した赤外光の照射によってもよい。この工程に
おいて、レーザー光を触媒元素が導入され結晶核が形成
された珪素膜１２の上面側から行うことは重要である。
図２（Ａ），（Ｂ）は、レーザー光２０が照射されるこ
とによって、２１で示される結晶核から２２で示される
ように結晶成長が行われていく様子が示されている。結
晶化は図２（Ａ）の矢印で示されるように結晶核２１を
中心として成長していく。この結晶化が進行することに
よって、２３で示されるような多結晶構造を得ることが
できる。図２（Ａ）に示す模式図に対応する珪素薄膜の
断面写真を図６に示す。図６には、ガラス基板上に形成
された非晶質珪素膜の表面にニッケルの導入によって結
晶核が形成され、その結晶核がやや成長した状態を示し
ている。図５においてこのやや成長した結晶成分は黒い
四角で示されている。なおガラス基板表面には酸化珪素
膜が形成されているが、図５に示す写真においてはガラ
ス基板と区別できない。
【００５６】〔実施例２〕本実施例は、実施例１におい
て、触媒元素であるニッケル塩の濃度を１０ｐｐｍとし
たものである。その他の処理は全て実施例１と同様であ
る。熱処理後の薄膜を顕微鏡観察した結果、この様に濃
度を下げた試料は、実施例１の試料よりも非晶質珪素の
部分が多く、また結晶性珪素からなる結晶核の数も半数
程度に低下していた。次にレーザー結晶化後の試料をセ
コエッチ後ＳＥＭにより観察してみた。その結果、今回
の様に溶液濃度を低下することにより、一つの結晶粒の
大きさを、実施例１の場合と比較して大きくすることが
可能であることが判明した。
【００５７】〔実施例３〕本実施例は、本発明の方法を
利用して作製した結晶性珪素膜を用いて、ＴＦＴを得る
例である。本実施例のＴＦＴは、アクティブマトリック
ス型の液晶表示装置のドライバー回路や画素部分に用い
ることができる。なお、ＴＦＴの応用範囲としては、液
晶表示装置のみではなく、一般に言われる薄膜集積回路
に利用できることはいうまでもない。
【００５８】本実施例は、非晶質珪素膜の表面側に結晶
核を導入し、しかる後にその結晶核が導入された側から
レーザー光を照射し、結晶性珪素膜を得る技術を利用し
たＴＦＴの作製方法に関する。本発明者らの知見によれ
ば、このような構成を採用した場合には、結晶性珪素膜
の表面の荒れをレーザー光単独で結晶化を行なう場合と
比較して、非常に小さくできることが判明している。こ
れは、珪素薄膜の表面側が結晶性珪素成分を多く含むた
め、その部分がレーザー光の吸収が小さく、溶融されに
くく、その結果として表面の荒れが固相成長単独の場合
とほぼ同程度であることに起因すると考えられる。この
表面の荒れは、ＴＦＴにおいてはキャリアの散乱等の悪
影響を及ぼす為、本実施例のような構成を採ることは極
めて有用である。
【００５９】図３に本実施例の作製工程の概要を示す。
まずガラス基板上に下地の酸化珪素膜（図示せず）を２
０００Åの厚さに成膜する。この酸化珪素膜は、ガラス
基板からの不純物の拡散を防ぐために設けられる。
【００６０】そして、非晶質珪素膜を実施例１と同様な
方法で５００Åの厚さに成膜する。そして、自然酸化膜
を取り除くためのフッ酸処理の後、薄い酸化膜を２０Å
程度の厚さに酸素雰囲気でのＵＶ光の照射によって成膜
する。この薄い酸化膜の作製方法は、過水処理や熱酸化
による方法でもよい。
【００６１】そして１０ｐｐｍのニッケルを含有した酢
酸塩溶液を塗布し、５分間保持し、スピナーを用いてス
ピンドライを行う。その後バッファフッ酸によって酸化
珪素膜２０と２１を取り除き、５５０度、１時間の加熱
によって、珪素膜を一部結晶化させる。この一部結晶化
した部分が後のレーザー結晶化工程における結晶核とし
て作用する。この加熱処理を行うことによって、非晶質
成分と結晶成分とが混在した珪素膜を得られる。
【００６２】そしてＫｒＦエキシマレーザー光を表面側
より２００〜３００ｍＪで照射することにより、結晶性
珪素膜を得る。このレーザー光の照射工程においては、
基板を４００℃程度に加熱する。この工程よって、結晶
成分に存在している結晶核を核として結晶成長が行なわ
れる。
【００６３】次に、結晶化した珪素膜をパターニングし
て、島状の領域１０４を形成する。この島状の領域１０
４はＴＦＴの活性層を構成する。そして、厚さ２００〜
１５００Å、ここでは１０００Åの酸化珪素１０５を形
成する。この酸化珪素膜はゲイト絶縁膜としても機能す
る。（図３（Ａ））
【００６４】上記酸化珪素膜１０５の作製には注意が必
要である。ここでは、ＴＥＯＳを原料とし、酸素ととも
に基板温度１５０〜６００℃、好ましくは３００〜４５
０℃で、ＲＦプラズマＣＶＤ法で分解・堆積した。ＴＥ
ＯＳと酸素の圧力比は１：１〜１：３、また、圧力は
０．０５〜０．５ｔｏｒｒ、ＲＦパワーは１００〜２５
０Ｗとした。あるいはＴＥＯＳを原料としてオゾンガス
とともに減圧ＣＶＤ法もしくは常圧ＣＶＤ法によって、
基板温度を３５０〜６００℃、好ましくは４００〜５５
０℃として形成した。成膜後、酸素もしくはオゾンの雰
囲気で４００〜６００℃で３０〜６０分アニールした。
【００６５】この状態でＫｒＦエキシマーレーザー（波
長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）あるいはそれと
同等な強光を照射することで、シリコン領域１０４の結
晶化を助長さえてもよい。特に、赤外光を用いたＲＴＡ
（ラピットサーマルアニール）は、ガラス基板を加熱せ
ずに、珪素のみを選択的に加熱することができ、しかも
珪素と酸化珪素膜との界面における界面準位を減少させ
ることができるので、絶縁ゲイト型電界効果半導体装置
の作製においては有用である。
【００６６】その後、厚さ２０００Å〜１μｍのアルミ
ニウム膜を電子ビーム蒸着法によって形成して、これを
パターニングし、ゲイト電極１０６を形成する。アルミ
ニウムにはスカンジウム（Ｓｃ）を０．１５〜０．２重
量％ドーピングしておいてもよい。次に基板を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、このアルミニウムのゲイト電極を陽極
として、陽極酸化を行う。陽極酸化は、最初一定電流で
２２０Ｖまで電圧を上げ、その状態で１時間保持して終
了させる。本実施例では定電流状態では、電圧の上昇速
度は２〜５Ｖ／分が適当である。このようにして、厚さ
１５００〜３５００Å、例えば、２０００Åの陽極酸化
物１０９を形成する。（図３（Ｂ））
【００６７】その後、イオンドーピング法（プラズマド
ーピング法ともいう）によって、各ＴＦＴの島状シリコ
ン膜中に、ゲイト電極部をマスクとして自己整合的に不
純物（燐）を注入した。ドーピングガスとしてはフォス
フィン（ＰＨ3 ）を用いた。ドーズ量は、１〜４×１０
15ｃｍ-2とする。
【００６８】さらに、図３（Ｃ）に示すようにＫｒＦエ
キシマーレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓ
ｅｃ）を照射して、上記不純物領域の導入によって結晶
性の劣化した部分の結晶性を改善させる。レーザーのエ
ネルギー密度は１５０〜４００ｍＪ／ｃｍ2 、好ましく
は２００〜２５０ｍＪ／ｃｍ2 である。こうして、Ｎ型
不純物（燐）領域１０８、１０９を形成する。これらの
領域のシート抵抗は２００〜８００Ω／□であった。
【００６９】この工程において、レーザー光を用いる代
わりに、フラッシュランプを使用して短時間に１０００
〜１２００℃（シリコンモニターの温度）まで上昇さ
せ、試料を加熱する、いわゆるＲＴＡ（ラピッド・サー
マル・アニール）（ＲＴＰ、ラピット・サーマル・プロ
セスともいう）等のいわゆるレーザー光と同等の強光を
用いてもよい。
【００７０】その後、全面に層間絶縁物１１０として、
ＴＥＯＳを原料として、これと酸素とのプラズマＣＶＤ
法、もしくはオゾンとの減圧ＣＶＤ法あるいは常圧ＣＶ
Ｄ法によって酸化珪素膜を厚さ３０００Å形成する。基
板温度は２５０〜４５０℃、例えば、３５０℃とする。
成膜後、表面の平坦性を得るため、この酸化珪素膜を機
械的に研磨する。（図３（Ｄ））
【００７１】そして、層間絶縁物１１０をエッチングし
て、図１（Ｅ）に示すようにＴＦＴのソース／ドレイン
にコンタクトホールを形成し、クロムもしくは窒化チタ
ンの配線１１２、１１３を形成する。
【００７２】従来、プラズマ処理を用いてニッケルを導
入した結晶性珪素膜は、酸化珪素膜に比較してバッファ
フッ酸に対する選択性が低いので、上記コンタクトホー
ルの形成工程において、エッチングされてしまうことが
多かった。
【００７３】しかし、本実施例のように１０ｐｐｍの低
濃度で水溶液を用いてニッケルを導入した場合には、耐
フッ酸性が高いので、上記コンタクトホールの形成が安
定して再現性よく行なうことができる。
【００７４】最後に、水素中で３００〜４００℃で０．
１〜２時間アニールして、シリコンの水素化を完了す
る。このようにして、ＴＦＴが完成する。そして、同時
に作製した多数のＴＦＴをマトリクス状に配列せしめて
アクティブマトリクス型液晶表示装置として完成する。
このＴＦＴは、ソース／ドレイン領域１０８／１０９と
チャネル形成領域１１４を有している。また１１５がＮ
Ｉの電気的接合部分となる。
【００７５】本実施例の構成を採用した場合、活性層中
に存在するニッケルの濃度は、３×１０18ｃｍ-3程度あ
るいはそれ以下の、１×１０16atoms ｃｍ-3〜３×１０
18atoms ｃｍ-3であると考えられる。
【００７６】本実施例で作製されたＴＦＴは、移動度が
Ｎチャネルで２００ｃｍ2 ／Ｖｓ以上のものが得られて
いる。またＶthも小さく良好な特性を有していることが
確認されている。さらに、移動度のバラツキも±１０％
以内であることが確認されている。このバラツキの少な
さは、加熱処理により結晶核を均一に導入し、しかる後
にレーザー光の照射により、結晶化せしめたため、均一
な結晶粒を形成できたことに起因するためと考えられ
る。レーザー光のみを利用した場合には、Ｎチャケル型
で１５０ｃｍ2 ／Ｖｓ以上のものを容易に得ることがで
きるが、バラツキが大きく、本実施例のような均一性を
得ることができない。
【００７７】〔実施例４〕本実施例は、非晶質珪素膜の
下側（基板と接する側）に結晶核を導入し、しかる後に
基板下面側からレーザー光を照射し、基板上に形成され
ている非晶質珪素膜を結晶化させる方法を採用し、ＴＦ
Ｔを作製する例である。
【００７８】ＴＦＴの詳細は図３に示すものと同様であ
る。本実施例においては、基板をレーザーが透過する必
要がある。本実施例においては、レーザー光としてＫｒ
Ｆエキシマレーザーを用いるので、基板としてはＫｒＦ
エキシマレーザー（波長３５３ｎｍ）を透過する石英ガ
ラス基板を用いる。またレーザーとしてＸｅＦエキシマ
レーザー（波長３５３ｎｍ）やそれ以上の波長を有する
レーザーを用いれば、ガラス基板（コーニング７０５
９）を用いることができる。
【００７９】まず自然酸化膜を取り除くためのフッ酸処
理を石英ガラス表面に対して行った後、薄い酸化膜を２
０Å程度の厚さに酸素雰囲気でのＵＶ光の照射によって
成膜する。この薄い酸化膜の作製方法は、過水処理や熱
酸化による方法でもよい。
【００８０】そして１０ｐｐｍのニッケルを含有した酢
酸塩溶液を塗布し、５分間保持し、スピナーを用いてス
ピンドライを行う。その後、非晶質珪素膜をプラズマＣ
ＶＤ法によって５００Åの厚さに成膜する。非晶質珪素
膜の成膜は、減圧熱ＣＶＤ法によるものであってもよ
い。
【００８１】次に、５５０度、１時間の加熱によって、
珪素膜を一部結晶化させる。この工程によって、非晶質
珪素膜の下面（石英基板と接する面側）に結晶核が生成
する。この結晶核が後のレーザー結晶化工程における結
晶核として作用する。この加熱処理を行うことによっ
て、非晶質成分と結晶成分とが混在した珪素膜を得られ
る。
【００８２】そしてＫｒＦエキシマレーザー光を基板側
より２００〜３００ｍＪで照射することにより、結晶性
珪素膜を得る。このレーザー光の照射工程においては、
基板を４００℃程度に赤外線ランプによって加熱する。
この工程よって、結晶成分に存在している結晶核を核と
して結晶成長が行なわれる。
【００８３】こうして結晶性を有する珪素膜を得たら、
実施例３と同様な工程を経て、図３に示すようなＴＦＴ
を完成する。本実施例で得られたＴＦＴは、実施例３で
示す方法で作製したＴＦＴと同様な特性を有するもので
あった。
【００８４】〔比較例〕本比較例は、実施例４に示す構
成において、レーザー光の照射方向を下面に結晶核が導
入された非晶質珪素膜の上面側（表面側）からとした例
である。この場合、結晶核を導入する工程の影響は殆ど
観察されず、単にレーザー光を照射し結晶化を行った場
合と同様の効果が得られたのみであった。本比較例か
ら、非晶質膜の一方の面側に結晶核を導入し、他方の面
からレーザー光を照射しても大きな効果は得られないこ
とが確認される。
【００８５】〔実施例５〕本実施例は、触媒元素を用い
た結晶核の導入工程において、結晶核の生成を加熱によ
るのではなく、強光の照射によって行う例である。本実
施例においては、実施例３に示すように、まず非晶質珪
素膜を成膜し、しかるのちに触媒元素を導入し結晶核を
生成させる方法について説明する。
【００８６】まず実施例３と同様にガラス基板上に非晶
質珪素膜を成膜する。そして極薄い酸化珪素膜を成膜
し、ニッケルを重量換算で２５ｐｐｍ含有した酢酸塩溶
液を実施例１に示した工程と同様にして塗布する。
【００８７】その後、波長１．２μｍの赤外光を非晶質
珪素膜の表面側から照射することによって、非晶質珪素
膜表面に結晶核を生成させる。赤外線の光源としてはハ
ロゲンランプを用いる。赤外光の強度は、モニターの単
結晶シリコンウェハー上の温度が９００〜１２００℃の
間にあるように調整する。具体的には、シリコンウェハ
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る。本実施例では、昇
温は、一定で速度は５０〜２００℃／秒、降温は自然冷
却で２０〜１００℃とする。この赤外光照射は、珪素膜
を選択的に加熱することになるので、ガラス基板への加
熱を最小限に抑えることができる。
【００８８】この工程によって、非晶質珪素膜の表面に
結晶核を生成させることができる。後の工程は実施例３
と同様である。また、実施例４に示したように、非晶質
珪素膜の基板と接する面側に触媒元素を導入し、しかる
後に赤外光を非晶質珪素膜側、あるいは基板裏面側から
照射することによって、非晶質珪素膜の基板と接する面
側に結晶核を生成させることもできる。
【００８９】〔実施例６〕図４に本実施例の作製工程の
断面図を示す。まず、基板（コーニング７０５９）５０
１上にスパッタリング法によって厚さ２０００Åの酸化
珪素の下地膜５０２を形成する。基板は、下地膜の成膜
の前もしくは後に、歪み温度よりも高い温度でアニール
をおこなった後、０．１〜１．０℃／分で歪み温度以下
まで徐冷すると、その後の温度上昇を伴う工程（本発明
の熱酸化工程およびその後の熱アニール工程を含む）で
の基板の収縮が少なく、マスク合わせが用意となる。コ
ーニング７０５９基板では、６２０〜６６０℃で１〜４
時間アニールした後、０．０３〜１．０℃／分、好まし
くは、０．１〜０．３℃／分で徐冷し、４００〜５００
℃まで温度が低下した段階で取り出すとよい。
【００９０】次に、プラズマＣＶＤ法によって、厚さ５
００〜１５００Å、例えば１０００Åの真性（Ｉ型）の
非晶質珪素膜を成膜する。そして、実施例１で示した方
法により非晶質珪素膜の表面に結晶化を助長する触媒元
素としてニッケルを導入する。そして窒素雰囲気（大気
圧）、５５０℃、１時間アニールして、非晶質珪素膜の
表面に結晶核を導入する。さらにＫｒＦエキシマレーザ
ーを照射し、結晶化せしめる。そして、珪素膜を１０〜
１０００μｍ角の大きさにパターニングして、島状の珪
素膜（ＴＦＴの活性層）５０３を形成する。（図４
（Ａ））
【００９１】その後、７０〜９０％の水蒸気を含む１気
圧、５００〜７５０℃、代表的には６００℃の酸素雰囲
気を水素／酸素＝１．５〜１．９の比率でパイロジェニ
ック反応法を用いて形成する。かかる雰囲気中におい
て、３〜５時間放置することによって、珪素膜表面を酸
化させ、厚さ５００〜１５００Å、例えば１０００Åの
酸化珪素膜５０４を形成する。注目すべきは、かかる酸
化により、初期の珪素膜は、その表面が５０Å以上減少
し、結果として、珪素膜の最表面部分の汚染が、珪素−
酸化珪素界面には及ばないようになることである。すな
わち、清浄な珪素−酸化珪素界面が得られることであ
る。酸化珪素膜の厚さは酸化される珪素膜の２倍である
ので、１０００Åの厚さの珪素膜を酸化して、厚さ１０
００Åの酸化珪素膜を得た場合には、残った珪素膜の厚
さは５００Åということになる。
【００９２】一般に酸化珪素膜（ゲイト絶縁膜）と活性
層は薄ければ薄いほど移動度の向上、オフ電流の減少と
いう良好な特性が得られる。一方、初期の非晶質珪素膜
の結晶化はその膜厚が大きいほど結晶化させやすい。さ
らに、この熱酸化においては、再結合中心の存在しやす
い非晶質成分、結晶粒界が酸化されやすく、結果的に活
性層中の再結合中心を減少させるという特徴も有する。
このため製品の歩留りが高まる。
【００９３】熱酸化によって酸化珪素膜５０４を形成し
たのち、基板を一酸化二窒素雰囲気（１気圧、１００
％）、６００℃で２時間アニールする。（図４（Ｂ））
引き続いて、減圧ＣＶＤ法によって、厚さ３０００〜８
０００Å、例えば６０００Åの多結晶珪素（０．０１〜
０．２％の燐を含む）を成膜する。そして、珪素膜をパ
ターニングして、ゲイト電極５０５を形成する。さら
に、この珪素膜をマスクとして自己整合的に、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、５×１０15ｃｍ-2とする。この結果、Ｎ型の不純物
領域５０６と５０７が形成される。
【００９４】その後、レーザー光の照射によってアニー
ル行う。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／ｃｍ2 、
例えば２５０ｍＪ／ｃｍ2 とし、一か所につき２〜１０
ショット、例えば２ショット照射する。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４（Ｃ））
【００９５】また、この工程は、近赤外光によるランプ
アニールによる方法でもよい。近赤外線は非晶質珪素よ
りも結晶化した珪素へは吸収されやすく、１０００℃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（遠赤外光はガラス
基板に吸収されるが、可視・近赤外光（波長０．５〜４
μｍ）は吸収されにくい）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。
【００９６】続いて、厚さ６０００Åの酸化珪素膜５０
８を層間絶縁物としてプラズマＣＶＤ法によって形成す
る。この層間絶縁物としてはポリイミドを利用してもよ
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ＴＦ
Ｔの電極・配線５０９、５１０を形成する。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。（図４（Ｄ））
【００９７】上記に示す方法で得られたＴＦＴの移動度
は１１０〜１５０ｃｍ2 ／Ｖｓ、Ｓ値は０．２〜０．５
Ｖ／桁であった。また、同様な方法によってソース／ド
レインにホウ素をドーピングしたＰチャネル型ＴＦＴも
作製したところ、移動度は９０〜１２０ｃｍ2 ／Ｖｓ、
Ｓ値は０．４〜０．６Ｖ／桁であり、公知のＰＶＤ法や
ＣＶＤ法によってゲイト絶縁膜を形成した場合に比較し
て、移動度は２割以上高く、Ｓ値は２０％以上も減少し
た。また、信頼性の面からも、本実施例で作製されたＴ
ＦＴは１０００℃の高温熱酸化によって作製されたＴＦ
Ｔにひけをとらない良好な結果を示した。
【００９８】〔実施例７〕図７には、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
集積回路を用いた電気光学システムののブロック図を示
す。本実施例は、本発明を利用したＴＦＴを用いて、集
積化された電気工学システム（液晶ディスプレー）を構
成する例に関する。
【００９９】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融資、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、周囲の画素と同じ
明るさとなるようにするものである。画素には、液晶７
３、キャパシタ７２、ＴＦＴ７１が配置されている。
【０１００】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。
【０１０１】
【効果】触媒元素を導入して非晶質珪素膜の表面側に結
晶核を生成させ、しかる後に結晶核を導入した面側にレ
ーザー光または強光を照射することによって、結晶性良
好な結晶性珪素膜を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例の工程を示す
【図２】 実施例の工程を示す。
【図３】 実施例の作製工程を示す。
【図４】 実施例の作製工程を示す。
【図５】 実施例の作製工程を示す。
【図６】 結晶化した珪素薄膜の断面写真を示す。
【符号の説明】
１１・・・・ガラス基板 １２・・・・非晶質珪素膜 １３・・・・酸化珪素膜 １４・・・・ニッケルを含有した酢酸溶液膜 １５・・・・ズピナー １１・・・・ガラス基板 １０４・・・活性層 １０５・・・酸化珪素膜 １０６・・・ゲイト電極 １０９・・・酸化物層 １０８・・・ソース／ドレイン領域 １０９・・・ドレイン／ソース領域 １１０・・・層間絶縁膜（酸化珪素膜） １１２・・・電極 １１３・・・電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 29/786 21/336

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 非晶質珪素膜を形成する工程と、 前記非晶質珪素膜に結晶核を導入する工程と、 前記結晶核から結晶成長せしめ結晶性珪素膜を得る工程
    と、 を有することを特徴とする半導体装置作製方法。
  2. 【請求項２】 絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜
    を形成する工程と、 前記非晶質珪素膜の表面または裏面に結晶核を導入する
    工程と、 前記結晶核から結晶成長せしめ結晶性珪素膜を得る工程
    と、 を有することを特徴とする半導体装置作製方法。
  3. 【請求項３】 絶縁表面を有する基板上に形成された非
    晶質珪素膜に結晶化を助長する触媒元素を導入する工程
    と、 エネルギーを与えることにより前記触媒元素が導入され
    た非晶質珪素膜中に結晶核を形成する工程と、 前記結晶核が形成された非晶質珪素膜にレーザー光また
    は強光を照射し、前記結晶核から結晶成長せしめる工程
    と、 を有する半導体装置作製方法。
  4. 【請求項４】 絶縁表面を有する基板上に形成された非
    晶質珪素膜表面に結晶化を助長する触媒元素を導入する
    工程と、 エネルギーを与えることにより前記触媒元素が導入され
    た非晶質珪素膜表面およびその近傍に結晶核を形成する
    工程と、 前記結晶核が形成された非晶質珪素膜にレーザー光また
    は強光を照射し、前記結晶核から結晶成長せしめる工程
    と、 を有する半導体装置作製方法。
  5. 【請求項５】 絶縁表面を有する基板上に形成された非
    晶質珪素膜裏面に結晶化を助長する触媒元素を導入する
    工程と、 エネルギーを与えることにより前記触媒元素が導入され
    た非晶質珪素膜裏面およびその近傍に結晶核を形成する
    工程と、 前記結晶核が形成された非晶質珪素膜にレーザー光また
    は強光を照射し、前記結晶核から結晶成長せしめる工程
    と、 を有する半導体装置作製方法。
  6. 【請求項６】 請求項３たは請求項４または請求項５に
    おいて、 触媒元素として、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａ
    ｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂから選ばれた一種ま
    たは複数種類の元素が用いられたことを特徴とする半導
    体装置作製方法。
  7. 【請求項７】 請求項３または請求項４または請求項５
    において、 触媒元素として、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が用いられたこと
    を特徴とする半導体装置作製方法。
  8. 【請求項８】 請求項３または請求項４または請求項５
    において、 非晶質珪素膜中における触媒元素の濃度が、１×１０16
    atoms ｃｍ-3〜１×１０19atoms ｃｍ-3であることを特
    徴とする半導体装置作製方法。
  9. 【請求項９】 非晶質珪素膜中に該非晶質珪素膜を構成
    する非晶質珪素より熱伝導率が高い材料を導入する工程
    と、 レーザー光または強光を照射することにより前記材料を
    結晶核として結晶成長を行なう工程と、 を有する半導体装置作製方法。
  10. 【請求項１０】非晶質珪素膜中に該非晶質珪素膜を構成
    する非晶質珪素より熱伝導率が高い領域を形成する工程
    と、 レーザー光または強光を照射することにより前記領域を
    結晶核として結晶成長を行なう工程と、 を有する半導体装置作製方法。
  11. 【請求項１１】非晶質珪素膜の一方の面およびその近傍
    に結晶核を形成する工程と、 前記結晶核が形成された面側からレーザー光または強光
    を照射することにより前記結晶核から結晶成長を行わす
    工程と、 を有する半導体装置作製方法。
  12. 【請求項１２】非晶質珪素膜の一方の面およびその近傍
    に結晶成分を形成する工程と、 前記面側からレーザー光または強光を照射し、前記結晶
    成分を結晶成長させ、前記非晶質珪素膜を結晶化させる
    工程と、 を有する半導体装置作製方法。
  13. 【請求項１３】非晶質珪素膜の一方の面に触媒元素を導
    入する工程と、 前記触媒元素が導入された面およびその近傍に結晶成分
    を形成する工程と、 前記面側からレーザー光または強光を照射し、前記結晶
    成分を結晶成長させ、前記非晶質珪素膜を結晶化させる
    工程と、 を有する半導体作製方法。
  14. 【請求項１４】非晶質珪素膜中にレーザー光または強光
    に対する透過率が前記非晶質珪素より高く、かつ熱伝導
    率が前記非晶質珪素膜より高い領域を形成する工程と、 前記非晶質珪素膜にレーザー光または強光を照射し、前
    記領域より結晶成長を行なう工程と、 を有する半導体作製方法。
  15. 【請求項１５】レーザー光または強光に対する透過率が
    非晶質珪素より高い領域にレーザー光または強光が照射
    されることによって結晶化された結晶性珪素半導体膜を
    有する半導体装置。
  16. 【請求項１６】一方の面の表面およびその近傍に形成さ
    れたレーザー光または強光に対する透過率が非晶質珪素
    より高い領域側よりレーザー光または強光が照射される
    ことによって結晶化された結晶性珪素半導体膜を有する
    半導体装置。
  17. 【請求項１７】非晶質珪素膜の一方の面側に結晶核が導
    入され、該結晶核が導入された面側から結晶成長が行わ
    れたことを特徴とする結晶性珪素膜を有する半導体装
    置。
  18. 【請求項１８】非晶質珪素膜の一方の面側に形成された
    結晶成分から結晶成長が行われたことを特徴とする結晶
    性珪素半導体膜を用いた半導体装置。
  19. 【請求項１９】結晶化を助長する触媒元素を含んだ溶液
    を非晶質珪素膜の表面に接して保持する工程と、 エネルギーを与え前記非晶質珪素膜の表面およびその近
    傍に結晶核を形成する工程と、 前記非晶質珪素膜の表面側からレーザー光または強光を
    照射し、前記結晶核から結晶成長を行なう工程と、 を有する半導体装置の作製方法。
  20. 【請求項２０】非晶質珪素膜の一方の表面に結晶性を助
    長する触媒元素を導入する工程と、 強光を照射することにより前記非晶質珪素膜の一方の表
    面およびその近傍に結晶核を形成する工程と、 前記非晶質珪素膜の一方の表面側よりレーザー光または
    強光を照射することにより前記結晶核から結晶成長を行
    う工程と、 を有する半導体装置の作製方法。
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