JPH07321335A - 半導体装置の作成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ニッケルを用いて、通常よりも低温、短時間
の加熱処理で結晶性珪素を得る方法において、加熱処理
とレーザー光の照射を併用する。 【構成】 ガラス基板１０１上に形成された酸化珪素膜
１０２上に非晶質珪素膜１０３を形成する。さらに、前
記非晶質珪素膜１０３上にニッケル含有層１０４を設け
５５０℃、４時間程度の加熱処理をおこない結晶性珪素
膜１０５を得る。その後、島状領域１０６を形成し、該
島状領域上にゲイト絶縁膜１０７を成膜する。そして、
レーザーアニールをおこない、結晶性珪素膜の結晶性
と、ゲイト絶縁膜の膜質を高める。以上のようにして作
成した、結晶性の良い珪素膜と膜質のよいゲイト絶縁膜
を用いることにより、高い特性を有する半導体装置を作
成することができる。

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、
特に薄膜状シリコン半導体とそれを用いた半導体装置の
作成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】薄膜トランジスタ（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。しかし、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。従来、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６００℃以上の温度で１０時間以上の加
熱によって結晶化させる方法（固相成長法）が用いられ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
加熱による結晶化は、高い温度で長時間の熱アニールが
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った。例えば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℃以上の加熱には問題がある。また、固相成
長法のみを施した結晶性珪素膜は、膜内に結晶性を有す
る部分と非晶質の部分が混在した状態にあり、必ずしも
結晶性が優れた珪素膜を得られるものではない。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、研究の結
果、非晶質珪素膜にニッケルを微量に添加させることに
よって結晶化が促進され、しかる後に加熱することで５
８０℃以下の低い温度で、かつ、短時間で結晶化をおこ
なえることを見いだした。本発明は、非晶質珪素膜に接
して非晶質珪素膜の結晶化を促進させるニッケルもしく
はニッケルを含む化合物を保持させ、その状態において
加熱処理を施し、非晶質珪素膜を一部または全部を結晶
化させる。そして、レーザー光またはそれに準じた強い
光を照射することによりさらに結晶化を促進する。こう
して極めて結晶性の良好な結晶性珪素膜を得ることを特
徴とする。

【０００５】また、レーザー照射の前にゲイト絶縁膜を
形成しておけば、レーザー照射の際に、珪素膜の結晶性
を高めることに加えて、ゲイト絶縁膜の物性をも改善す
ることができる。以下に本発明によるＴＦＴの半導体領
域の結晶化の工程を示す。まず、非晶質珪素膜をスパッ
タ法やプラズマＣＶＤ法等によって形成する。その後、
結晶化を促進するニッケルもしくはニッケルを含む化合
物を導入する。この方法としては、ニッケルを含む溶液
を非晶質珪素膜表面に塗布する方法や、ニッケルもしく
はニッケル化合物をスパッタ法等の物理的気相法によっ
て成膜する方法、あるいは、ガス状の有機ニッケルを熱
・光やプラズマによって分解・堆積させる方法（化学的
気相法）を用いればよい。

【０００６】また、この際には、後の熱アニールにおい
て、ニッケルの拡散を妨げない程度の厚さの被膜が間に
存在していてもよい。この場合は実質的にニッケル含有
層と非晶質珪素膜は接している。ニッケルが導入される
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ニッケルを導入するのであれ
ば、非晶質珪素膜を形成した後に、ニッケルもしくはニ
ッケル化合物を含む層（ニッケル含有層）を非晶質珪素
膜上に形成すればよい。その際、非晶質珪素膜とニッケ
ル含有層の間に酸化珪素等の薄い膜を設けてもよい。ま
た、非晶質珪素膜の下面にニッケル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ニッケル含
有層を形成し、その上に直接、もしくは間接に非晶質珪
素膜を堆積すればよい。

【０００７】非晶質珪素膜上に結晶化を促進するニッケ
ルおよびニッケル化合物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。ニッケルを含む溶媒として
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。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。

【０００８】またニッケルを含む溶媒として、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。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。ま
た、ニッケル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。

【０００９】以上述べたのは、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。

【００１０】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、その上にニッケル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。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
珪素中へのニッケルの添加を妨害してしまうために注意
が必要である。

【００１１】溶液に含ませるニッケルの量は、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
度や耐フッ酸性に鑑みて決められる値である。ニッケル
含有層形成後、４００〜５８０℃、好ましくは、４５０
〜５５０℃で熱アニールをおこなう。この工程により、
ニッケルが非晶質珪素膜に拡散し、非晶質珪素膜が結晶
化する。その後、結晶性珪素膜をエッチングし、半導体
領域となる島状領域を形成する。さらにこの上に、ゲイ
ト絶縁膜として酸化珪素膜をプラズマＣＶＤ等によって
形成する。

【００１２】この状態でレーザー光の照射をおこなうこ
とによって、加熱処理によって結晶化された珪素膜の結
晶性をさらに高くすることができる。また、加熱処理に
よって部分的に結晶化を生じせしめた場合には、レーザ
ー光の照射によってその部分からさらに結晶成長をおこ
なわせ、より結晶性の高い状態を実現することができ
る。例えば、ニッケルの導入量が少ない場合、結晶化は
微小な点々とした領域において発生する。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おこなわすことができ、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。この
ように、レーザー光の照射による結晶性の助長の効果
は、結晶化が不完全な珪素膜の場合に特に顕著となる。

【００１３】なお、上記の工程において、ゲイト絶縁膜
上からレーザー光を照射することにより、ゲイト絶縁膜
である酸化珪素膜の膜質を向上せしめることができる。
例えば、膜中に含まれる炭素や炭化水素基を排除するこ
とができる。これらのものはゲイト絶縁膜中でトラップ
センターとなり、ＴＦＴの特性に悪影響を及ぼす。特
に、テトラ・エトキシ・シラン（ＴＥＯＳ）等の有機シ
ランを用いてゲイト絶縁膜を成膜した場合には、これら
を除去することが必要とされた。これらを効果的に除去
するには、酸素等の酸化性の気体中でレーザー照射をお
こなえばよい。また、ゲイト絶縁膜の表面に吸着した水
分等を除去する上でも効果的である。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（Ｒ
ＴＰ）と呼ばれる。

【００１４】また、ニッケルもしくはニッケル化合物を
を選択的に導入することにより、結晶成長を選択的に行
なうことができる。特にこの場合、ニッケルが導入され
なかった領域に向かって、ニッケルが導入され領域から
珪素膜の面に概略平行な方向に結晶成長をおこなわせし
めることができる。この珪素膜の面に概略平行な方向に
結晶成長がおこなわれた領域を本明細書中においては横
方向に結晶成長した領域ということとする。横方向に結
晶成長が行なわれた領域は、ニッケルの濃度が低いこと
が確かめられている。半導体装置の活性層領域として、
結晶性珪素膜を利用することは有用であるが、活性層領
域中におけるニッケル等の不純物の濃度は一般に低い方
が好ましい。従って、上記横方向に結晶成長が行なわれ
た領域を用いて半導体装置の活性層領域を形成すること
はデバイス作製上有用である。

【００１５】

【実施例】

〔実施例１〕図１に本実施例を示す。まず、基板１０１
（コーニング７０５９、３００ｍｍ×４００ｍｍもしく
は１００ｍｍ×１００ｍｍ）に下地酸化膜として厚さ１
０００〜５０００Å、例えば、２０００Åの酸化珪素膜
１０２を形成した。この酸化膜の形成方法としては、酸
素雰囲気中でのスパッタ法を使用した。しかし、より量
産性を高めるには、ＴＥＯＳをプラズマＣＶＤ法で分解
・堆積して形成してもよい。また、このように形成した
酸化珪素膜１０２を４００〜６５０℃でアニールしても
よい。

【００１６】つぎに、実質的真性な非晶質珪素膜をプラ
ズマＣＶＤ法やＬＰＣＶＤ法によって１００〜１５００
Å形成する。ここでは、プラズマＣＶＤ法によって非晶
質珪素膜１０３を１０００Åの厚さに成膜した。その
後、非晶質珪素膜上に数〜数十Åのニッケルもしくはニ
ッケル化合物を含む層（ニッケル含有層）を形成する。
ニッケル含有層を作製するにはニッケルを含有した溶液
を塗布したのち、乾燥させる方法（例えば、スピンコー
ティング法や、ディッピング法）や、ニッケルもしくは
ニッケル化合物をスパッタリング法によって成膜する方
法、あるいは、ガス状の有機ニッケルを熱・光やプラズ
マによって分解・堆積させる方法（気相成長法）によっ
て形成すればよい。ここでは、スピンコーティング法に
よって成膜した。

【００１７】まず、非晶質珪素膜上に、酸素雰囲気中で
のＵＶ光の照射、熱酸化法、過酸化水素による処理等に
よって、酸化膜を１０〜５０Åに成膜する。ここでは、
酸素雰囲気中でのＵＶ光の照射により酸化膜を２０Åに
成膜した。この酸化膜は、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。つぎに、酢酸塩溶液中にニッケルを添加した
酢酸塩溶液を作った。ニッケルの濃度は２５ｐｐｍとし
た。そして、回転させた基板上にこの酢酸塩溶液を基板
表面上に２ｍｌ滴下し、この状態を５分間保持してこの
酢酸ニッケル溶液を均一に基板上に行き渡らせた。その
後、基板の回転数を上げてスピンドライ（２０００ｒｐ
ｍ、６０秒）をおこなった。

【００１８】酢酸溶液中におけるニッケルの濃度は、１
ｐｐｍ以上であれば実用になる。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の表面に２０Åの平均の膜厚を有す
る酢酸ニッケル層１０４を形成することができる。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。他のニッケル化合物を用いても同様にできる。
（図１（Ａ）） 本実施例においては、非晶質珪素膜上にニッケルもしく
はニッケル化合物を導入する方法を示したが、非晶質珪
素膜下にニッケルもしくはニッケル化合物を導入する方
法を採用してもよい。この場合は、非晶質珪素膜の成膜
前にニッケルもしくはニッケル化合物を含有した溶液を
用いて、下地膜上にニッケルもしくはニッケル化合物を
導入すればよい。

【００１９】それから、加熱炉において、窒素雰囲気中
において５５０℃、４時間の加熱処理をおこなった。こ
の結果、基板上に形成された結晶性を有する珪素薄膜１
０５を得ることができた。（図１（Ｂ）） その後、このようにして結晶化させた珪素膜１０５をエ
ッチングして島状領域１０６を形成した。さらに、この
上にゲイト絶縁膜として、プラズマＣＶＤ法によって厚
さ７００〜１５００Å、例えば、１２００Åの酸化珪素
膜１０７を形成した。

【００２０】そして、より結晶性の良い珪素膜を得るた
めにレーザーアニールをおこなった。このとき用いられ
るレーザーとしては、各種エキシマレーザーのごとき紫
外線レーザーや、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー、Ｎｄ：ガラス
レーザー、ルビーレーザーのごとき赤外線レーザー、可
視光線レーザーがよい。いずれもパルスレーザーである
ことが好ましい。本実施例では、ＫｒＦエキシマレーザ
（波長２４８ｎｍ、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１〜５０ショト、好ましくは１〜１０ショット照射
し、珪素膜の結晶性をさらに向上させた。また、この工
程において、酸化珪素膜の膜質の向上もおこなわれた。
（図１（Ｃ）） その後、厚さ１０００Å〜３μｍ、例えば、５０００Å
の燐をドープした多結晶珪素膜をＬＰＣＶＤ法によって
形成して、これをエッチングし、ゲイト電極１０８を形
成した。

【００２１】そして、イオンドーピング法によって、島
状珪素膜に、ゲイト電極部をマスクとして自己整合的に
不純物（ここでは燐）を注入した。この場合のドーズ量
は１×１０¹⁴〜５×１０¹⁷原子／ｃｍ² 、加速電圧は１
０〜９０ｋＶ、例えば、２×１０¹⁵原子／ｃｍ² 、加速
電圧は８０ｋＶとした。この結果、燐が導入された領域
１０９（ソース／ドレイン）が形成さた。さらに、Ｋｒ
Ｆエキシマーレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０
ｎｓｅｃ）を照射して、ドーピングされた不純物の活性
化をおこなった。レーザーのエネルギー密度は２００〜
４００ｍＪ／ｃｍ² 、好ましくは２５０〜３００ｍＪ／
ｃｍ² が適当であった。この工程は熱アニールによって
おこなってもよい。（図１（Ｄ））

【００２２】次に、層間絶縁膜として、プラズマＣＶＤ
法により酸化珪素膜１１０を３０００Åの膜厚で成膜し
た。このとき、原料ガスにＴＥＯＳと酸素、もしくはモ
ノシランと亜酸化窒素を用いた。そして、層間絶縁膜１
１０、ゲイト絶縁膜１０７のエッチングをおこない、ソ
ース／ドレインにコンタクトホールを形成した。その
後、アルミニウム膜をスパッタ法によって形成して、こ
れをエッチングし、ソース／ドレイン電極１１１を形成
し、ＴＦＴを作成した。ＴＦＴ形成後、不純物領域の活
性化のために、さらに２００〜４００℃で水素アニール
をおこなってもよい。

【００２３】〔実施例２〕図２に本実施例を示す。ま
ず、基板２０１に下地酸化膜として厚さ１０００〜５０
００Å、例えば、２０００Åの酸化珪素膜２０２を形成
した。ここでは、ＴＥＯＳをプラズマＣＶＤ法で分解・
堆積して形成した。また、このように形成した酸化珪素
膜を４００〜６５０℃でアニールしてもよい。つぎに、
実質的真性な非晶質珪素膜２０３をプラズマＣＶＤ法や
ＬＰＣＶＤ法によって１００〜１５００Å形成する。こ
こでは、プラズマＣＶＤ法によって非晶質珪素膜２０３
を５００Åの厚さに成膜した。

【００２４】その後、非晶質珪素膜２０３上に数〜数十
Åのニッケルもしくはニッケル化合物を含む層２０４
（ニッケル含有層）を形成する。本実施例においては、
スパッタ法によってニッケル層２０４を２０Åの膜厚に
成膜した。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。（図２（Ａ）） 本実施例においては、非晶質珪素膜上にニッケルを導入
する方法を示したが、非晶質珪素膜下にニッケルを導入
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、下地膜上にニッケルをスパッタ法等によっ
て導入すればよい。そして、加熱炉において、窒素雰囲
気中において５５０℃、４時間の加熱処理をおこなっ
た。この結果、基板上に形成された結晶性を有する珪素
薄膜２０５を得ることができた。（図２（Ｂ））

【００２５】その後、このようにして結晶化させた珪素
膜２０５をエッチングして島状領域２０６、２０７を形
成した。島状領域形成後、珪素膜表面の改善のため、熱
酸化もしくは熱窒化を施し、珪素膜表面に酸化珪素膜も
しくは窒化珪素膜を５〜１００Å形成してもよい。この
時、熱酸化であれば酸素雰囲気中で５３０〜６００℃、
０．５〜３時間、例えば、５５０℃、１時間の熱処理を
おこなう。また、熱窒化の場合は、窒素雰囲気中もしく
はアンモニア雰囲気中において、熱酸化と同様の熱処理
をおこなえばよい。さらに、この上にゲイト絶縁膜とし
て、プラズマＣＶＤ法によって厚さ７００〜１５００
Å、例えば、１２００Åの酸化珪素膜２０８を形成し
た。ゲイト絶縁膜形成後、ゲイト絶縁膜表面の改善のた
め、島状領域形成後と同様に熱酸化もしくは熱窒化をお
こなってもよい。

【００２６】そして、より結晶性の良い珪素膜を得るた
めにレーザーアニールをおこなった。本実施例では、Ｋ
ｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ、パルス幅３０ｎ
ｓｅｃ）を窒素雰囲気中において２００〜３５０ｍＪ／
ｃｍ² のパワー密度で１〜５０ショト、好ましくは１〜
１０ショット照射し、島状珪素膜２０６、２０７の結晶
性をさらに向上させた。また、この工程において、酸化
珪素膜の膜質の向上もおこなわれた。（図２（Ｃ）） その後、厚さ１０００Å〜３μｍ、例えば、５０００Å
のアルミニウム（１ｗｔ％のＳｉ、もしくは０．１〜
０．３ｗｔ％のＳｃ（スカンジウム）を含む）膜をスパ
ッタ法によって形成して、これをエッチングし、ゲイト
電極２０９、２１０を形成した。

【００２７】つぎに、イオンドーピング法によって、島
状珪素膜２０６、２０７に、ゲイト電極部をマスクとし
て自己整合的に不純物を注入した。ここでは、Ｎ型不純
物として燐を、Ｐ型不純物としてホウ素を用いた。ま
ず、全面に燐を注入した。この場合のドーズ量は１×１
０¹⁴〜５×１０¹⁷原子／ｃｍ² 、加速電圧は１０〜９０
ｋＶ、例えば、１×１０¹⁵原子／ｃｍ² 、加速電圧は８
０ｋＶとした。この結果、燐が導入された領域２１１、
２１２が形成さた。（図２（Ｄ）） つぎに、フォトレジスト２１３でＮチャネル型ＴＦＴの
領域を覆ってホウ素を注入した。この結果、ホウ素が導
入された領域２１４が形成さた。この場合のドーズ量
は、Ｎ型不純物の数〜数十倍、ここでは、４×１０¹⁵原
子／ｃｍ² とした。（図２（Ｅ））

【００２８】さらに、ＫｒＦエキシマーレーザー（波長
２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、ドー
ピングされた不純物の活性化をおこなった。レーザーの
エネルギー密度は２００〜４００ｍＪ／ｃｍ² 、好まし
くは２５０〜３００ｍＪ／ｃｍ² が適当であった。な
お、本実施例ではゲイト電極２０９、２１０にアルミニ
ウムを用いたため、耐熱性の点で問題があり、実施する
ことが困難であるが、耐熱性の良い材料でゲイト電極を
構成した場合には、レーザー照射による代わりに、熱ア
ニールによっておこなってもよい。次に、層間絶縁膜と
して、プラズマＣＶＤ法により酸化珪素膜２１５を３０
００Åの膜厚で成膜した。このとき、原料ガスにＴＥＯ
Ｓと酸素、もしくはモノシランと亜酸化窒素を用いた。

【００２９】そして、層間絶縁膜、ゲイト絶縁膜のエッ
チングをおこない、ソース／ドレインにコンタクトホー
ルを形成た。その後、アルミニウム膜をスパッタ法によ
って形成して、これをエッチングし、ソース／ドレイン
電極２１６〜２１９を形成し、ＣＭＯＳ型のＴＦＴを作
成した。ＴＦＴ形成後、不純物領域の活性化のために、
さらに２００〜４００℃で水素アニールをおこなっても
よい。

【００３０】〔実施例３〕図３に本実施例を示す。ま
ず、基板３０１に下地酸化膜として厚さ１０００〜５０
００Å、例えば、２０００Åの酸化珪素膜３０２を形成
した。ここでは、ＴＥＯＳをプラズマＣＶＤ法で分解・
堆積して形成した。つぎに、実質的真性な非晶質珪素膜
３０３をプラズマＣＶＤ法によって１００〜１５００
Å、例えば、８００Åの厚さに成膜した。その後、非晶
質珪素膜３０３上に、プラズマＣＶＤ法によって５００
〜２０００Å、例えば、１０００Åの酸化珪素膜３０４
を成膜した。そして、酸化珪素膜３０４を選択的にエッ
チングして、非晶質珪素膜３０３の露出した領域を形成
した。

【００３１】そして、実施例１に示した方法によりニッ
ケル酢酸塩溶液を塗布して、２０Åの平均の膜厚を有す
る酢酸ニッケル層３０５を形成した。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。他のニッ
ケル化合物を用いても同様にできる。ここで、スパッタ
法などによってニッケルを導入してもかまわない。（図
３（Ａ）） それから、加熱炉において、窒素雰囲気中において５５
０℃、８時間の加熱処理をおこなった。この際、非晶質
珪素膜３０３上に選択的に設けられた酸化珪素膜３０４
をマスクとして、非晶質珪素膜３０３にニッケルが選択
的に導入され、該部分から非晶質珪素が横方向に結晶化
した。

【００３２】その後、酸化珪素膜３０４を除去し、さら
に、先の工程で結晶化させた珪素膜をエッチングして島
状領域３０６を形成した。島状領域形成後、珪素膜表面
の改善のため、熱酸化（酸素雰囲気中で５５０℃、１時
間）を施し、珪素膜表面に酸化珪素膜を４０Å形成し
た。（図においては省略） さらに、この上にゲイト絶縁膜として、プラズマＣＶＤ
法によって厚さ７００〜１５００Å、例えば、１２００
Åの酸化珪素膜３０７を形成した。ゲイト絶縁膜形成
後、ゲイト膜表面の改善のため、島状領域形成後と同様
に熱酸化をおこなった。

【００３３】そして、より結晶性の良い珪素膜を得るた
めにレーザーアニールをおこなった。本実施例では、Ｋ
ｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ、パルス幅３０ｎ
ｓｅｃ）を窒素雰囲気中において２００〜３５０ｍＪ／
ｃｍ² のパワー密度で１〜５０ショト、好ましくは１〜
１０ショット照射し、珪素膜の結晶性をさらに向上させ
た。また、この工程において、酸化珪素膜の膜質の向上
もおこなわれた。（図３（Ｂ）） その後、厚さ１０００Å〜３μｍ、例えば、５０００Å
のアルミニウム（１ｗｔ％のＳｉ、もしくは０．１〜
０．３ｗｔ％のＳｃ（スカンジウム）を含む）膜をスパ
ッタ法によって形成して、これをエッチングし、ゲイト
電極３０８およびゲイト配線３０９を形成した。

【００３４】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、陽極酸化を行っ
た。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た。本実施例に
おいては、陽極酸化膜３１０、３１１の厚さを５００Å
とした。その後、イオンドーピング法によって、島状シ
リコン膜に、ゲイト電極部をマスクとして自己整合的に
不純物（ここでは燐）を注入し、低濃度不純物領域３１
２（ＬＤＤ）を形成した。ドーズ量は１×１０¹³〜５×
１０¹⁴原子／ｃｍ² 、加速電圧は１０〜９０ｋＶ、例え
ば、、ドーズ量を５×１０¹³原子／ｃｍ² 、加速電圧は
８０ｋＶとした。（図３（Ｃ））

【００３５】そして、プラズマＣＶＤ法によって、酸化
珪素膜３１３を堆積した。ここでは、原料ガスにＴＥＯ
Ｓと酸素、もしくはモノシランと亜酸化窒素を用いた。
酸化珪素膜の厚さはゲイト電極・配線の高さによって最
適な値が異なる。例えば、本実施例のごとく、ゲイト電
極３０８およびゲイト配線３０８の高さが陽極酸化膜３
１０、３１１も含めて約５０００Åの場合には、その１
／３〜２倍の２０００Å〜１．２μｍが好ましい。ここ
では、６０００Åとした。この成膜工程においては、平
坦部での膜厚の均一性とともに、ステップカバレージが
良好であることも要求される。（図３（Ｄ）） 次に、公知のＲＩＥ法による異方性ドライエッチングを
おこなうことによって、この酸化珪素膜３１３のエッチ
ングをおこなった。このエッチングはゲイト絶縁膜３０
７までエッチングが達した時点で終了した。以上の工程
によって、ゲイト電極・配線の側面には概略三角形状の
絶縁物３１４、３１５（サイドウォール）が残った。

【００３６】その後、再び、イオンドーピング法によっ
て、燐を導入した。この場合のドーズ量は、先の工程の
ドーズ量より１〜３桁多いことが好ましい。本実施例で
は、最初の燐のドーピングのドーズ量の４０倍の２×１
０¹⁵原子／ｃｍ² とした。加速電圧は８０ｋＶとした。
この結果、高濃度の燐が導入された領域３１６（ソース
／ドレイン）が形成され、また、サイドウォール３１４
の下部には低濃度領域３１７（ＬＤＤ）が残された。
（図３（Ｅ）） さらに、ＫｒＦエキシマーレーザー（波長２４８ｎｍ、
パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、ドーピングされた
不純物の活性化をおこなった。レーザーのエネルギー密
度は２００〜４００ｍＪ／ｃｍ² 、好ましくは２５０〜
３００ｍＪ／ｃｍ² が適当であった。

【００３７】最後に、全面に層間絶縁物として、ＣＶＤ
法によって酸化珪素膜３１８を厚さ５０００Å形成し
た。そして、ＴＦＴのソース／ドレインにコンタクトホ
ールを形成し、２層目のアルミニウム配線・電極３１
８、３１９を形成した。アルミニウム配線の厚さはゲイ
ト電極・配線とほぼ同じ、４０００〜６０００Åとし
た。（図３（Ｆ）） 以上の工程によって、Ｎチャネル型のＬＤＤを有するＴ
ＦＴが完成された。不純物領域の活性化のために、さら
に２００〜４００℃で水素アニールをおこなってもよ
い。２層目配線はゲイト配線を乗り越える部分での段差
が、サイドウォールの存在によって緩やかになっている
ため、２層目の配線の厚さがゲイト電極・配線とほぼ同
じであるにも関わらず、段切れはほとんど観察されなか
った。

【００３８】

【発明の効果】本発明は、非晶質珪素膜にニッケルを添
加することにより、従来の固相成長法よりも、低温かつ
短時間で結晶化させることができ、さらにレーザー光も
しくは強光を照射することによって、より珪素膜の結晶
性を高めるという意味で画期的なもので、産業にもたら
す利益は図りしえないものである。このように本発明は
工業上、有益であり、特許されるにふさわしいものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１の工程を示す。

【図２】 実施例２の工程を示す。

【図３】 実施例３の工程を示す。

【符号の説明】

１０１・・・・・ガラス基板 １０２・・・・・酸化珪素膜 １０３・・・・・非晶質珪素膜 １０４・・・・・ニッケル含有層 １０５・・・・・結晶性珪素膜 １０６・・・・・島状領域 １０７・・・・・ゲイト絶縁膜 １０８・・・・・ゲイト電極 １０９・・・・・ソース／ドレイン領域 １１０・・・・・層間絶縁膜 １１１・・・・・ソース／ドレイン電極

───────────────────────────────────────────────────── 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 21/26 21/324 Ｄ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非晶質珪素膜に実質的に接して、ニッケ
   ルもしくはニッケル化合物層を形成する工程と、 熱アニールを施し、前記非晶質珪素膜を結晶化させる工
   程と、 結晶化した珪素膜をエッチングし、島状珪素領域を形成
   する工程と、 該島状珪素領域上にゲイト絶縁膜である酸化珪素膜を成
   膜する工程と、 該工程の後にレーザー光またはそれと同等な強光を照射
   し、前記珪素膜の結晶性と前記酸化珪素膜の膜質を向上
   せしめる工程と、を有することを特徴とする半導体装置
   の作成方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、非晶質珪素に実質的
   に接して、ニッケルもしくはニッケル化合物層を形成す
   る工程は、物理的もしくは化学的気相法によっておこな
   われることを特徴とする半導体装置の作成方法。
3. 【請求項３】 請求項１において、非晶質珪素に実質的
   に接して、ニッケルもしくはニッケル化合物層を形成す
   る工程は、ニッケルもしくはニッケル化合物を含有する
   溶液を塗布することによっておこなわれることを特徴と
   する半導体装置の作成方法。
4. 【請求項４】 請求項１において、ゲイト絶縁膜である
   酸化珪素膜は有機シランを用いた気相成長法によって形
   成されることを特徴とする半導体装置の作成方法。
5. 【請求項５】 請求項１において、ゲイト絶縁膜を形成
   する前に、珪素膜表面を酸化もしくは窒化する工程を有
   することを特徴とする半導体装置の作成方法。