JPH0745519A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 実質的にアモルファス状態のシリコン膜を通
常のアモルファスシリコンの結晶化温度より低い温度で
のアニールによって結晶化させ、薄膜トランジスタ等の
半導体素子を作製する方法を提供する。 【構成】 アモルファスシリコン膜の上もしく下に選択
的に島状、線状、ストライプ状、ドット状、膜状のニッ
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、
銀もしくはそれらの珪化物等を有する被膜、粒子、クラ
スター等を形成し、通常のアモルファスシリコンの結晶
化温度より低い温度でアニールすることによって、これ
を出発点として結晶化を進展させ、結晶シリコン膜を得
る。さらに、この結晶シリコン膜を用いて薄膜トランジ
スタ等の半導体素子を形成する。
常のアモルファスシリコンの結晶化温度より低い温度で
のアニールによって結晶化させ、薄膜トランジスタ等の
半導体素子を作製する方法を提供する。 【構成】 アモルファスシリコン膜の上もしく下に選択
的に島状、線状、ストライプ状、ドット状、膜状のニッ
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、
銀もしくはそれらの珪化物等を有する被膜、粒子、クラ
スター等を形成し、通常のアモルファスシリコンの結晶
化温度より低い温度でアニールすることによって、これ
を出発点として結晶化を進展させ、結晶シリコン膜を得
る。さらに、この結晶シリコン膜を用いて薄膜トランジ
スタ等の半導体素子を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜状の絶縁ゲイト型
電界効果トランジスタ（薄膜トランジスタもしくはＴＦ
Ｔ）等の薄膜デバイスに用いられる結晶性半導体を得る
方法に関するものである。
電界効果トランジスタ（薄膜トランジスタもしくはＴＦ
Ｔ）等の薄膜デバイスに用いられる結晶性半導体を得る
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、薄膜状の絶縁ゲイト型電界効果ト
ランジスタ（ＴＦＴ）等の薄膜デバイスに用いられる結
晶性シリコン半導体薄膜は、プラズマＣＶＤ法や熱ＣＶ
Ｄ法で形成されたアモルファスシリコン膜を電気炉等の
装置の中で６００℃以上の温度で２４時間以上の長時間
にわたって結晶化させて作製された。特に十分な特性
（高い電界効果移動度や高い信頼性）を得るためにはよ
り長時間の熱処理が求められていた。
ランジスタ（ＴＦＴ）等の薄膜デバイスに用いられる結
晶性シリコン半導体薄膜は、プラズマＣＶＤ法や熱ＣＶ
Ｄ法で形成されたアモルファスシリコン膜を電気炉等の
装置の中で６００℃以上の温度で２４時間以上の長時間
にわたって結晶化させて作製された。特に十分な特性
（高い電界効果移動度や高い信頼性）を得るためにはよ
り長時間の熱処理が求められていた。
【０００３】
【発明が解決しようする課題】しかしながら、このよう
な従来の方法は多くの課題を抱えていた。１つはスルー
プットが低く、したがって、コストが高くなることであ
る。例えば、この結晶化工程に２４時間の時間を要する
ものとすると、基板１枚当たりの処理時間を２分とすれ
ば７２０枚の基板を同時に処理しなければならなかっ
た。しかしながら、例えば、通常使用される管状炉で
は、１度に処理できる基板の枚数は５０枚がせいぜい
で、１つの装置（反応管）だけを使用した場合には１枚
当たり３０分も時間がかかってしまった。すなわち、１
枚当たりの処理時間を２分とするには、反応管を１５本
も使用しなければならなかった。このことは投資規模が
拡大することと、その投資の減価償却が大きく、製品の
コストに跳ね返ることを意味していた。
な従来の方法は多くの課題を抱えていた。１つはスルー
プットが低く、したがって、コストが高くなることであ
る。例えば、この結晶化工程に２４時間の時間を要する
ものとすると、基板１枚当たりの処理時間を２分とすれ
ば７２０枚の基板を同時に処理しなければならなかっ
た。しかしながら、例えば、通常使用される管状炉で
は、１度に処理できる基板の枚数は５０枚がせいぜい
で、１つの装置（反応管）だけを使用した場合には１枚
当たり３０分も時間がかかってしまった。すなわち、１
枚当たりの処理時間を２分とするには、反応管を１５本
も使用しなければならなかった。このことは投資規模が
拡大することと、その投資の減価償却が大きく、製品の
コストに跳ね返ることを意味していた。
【０００４】もう１つの問題は、熱処理の温度であっ
た。通常、ＴＦＴの作製に用いられる基板は石英ガラス
のような純粋な酸化珪素からなるものと、コーニング社
７０５９番（以下、コーニング７０５９という）のよう
な無アルカリのホウ珪酸ガラスに大別される。このう
ち、前者は、耐熱性が優れており、通常の半導体集積回
路のウェファープロセスと同じ取扱いができるため、温
度に関しては何ら問題がない。しかしながら、そのコス
トが高く、基板面積の増加と共に指数関数的に急激に増
大する。したがって、現在のところ、比較的小面積のＴ
ＦＴ集積回路にのみ使用されている。
た。通常、ＴＦＴの作製に用いられる基板は石英ガラス
のような純粋な酸化珪素からなるものと、コーニング社
７０５９番（以下、コーニング７０５９という）のよう
な無アルカリのホウ珪酸ガラスに大別される。このう
ち、前者は、耐熱性が優れており、通常の半導体集積回
路のウェファープロセスと同じ取扱いができるため、温
度に関しては何ら問題がない。しかしながら、そのコス
トが高く、基板面積の増加と共に指数関数的に急激に増
大する。したがって、現在のところ、比較的小面積のＴ
ＦＴ集積回路にのみ使用されている。
【０００５】一方、無アルカリガラスは、石英に比べれ
ばコストは十分に低いが、耐熱性の点で問題があり、一
般に歪み点が５５０〜６５０℃程度、特に入手しやすい
材料では６００℃以下であるので、６００℃の熱処理で
は基板に不可逆的な収縮やソリという問題が生じた。特
に基板が対角１０インチを越えるような大きなものでは
顕著であった。以上のような理由から、シリコン半導体
膜の結晶化に関しては、５５０℃以下、４時間以内とい
う熱処理条件がコスト削減に不可欠とされていた。本発
明はこのような条件をクリアする半導体の作製方法およ
び、そのような半導体を用いた半導体装置の作製方法を
提供することを目的とする。
ばコストは十分に低いが、耐熱性の点で問題があり、一
般に歪み点が５５０〜６５０℃程度、特に入手しやすい
材料では６００℃以下であるので、６００℃の熱処理で
は基板に不可逆的な収縮やソリという問題が生じた。特
に基板が対角１０インチを越えるような大きなものでは
顕著であった。以上のような理由から、シリコン半導体
膜の結晶化に関しては、５５０℃以下、４時間以内とい
う熱処理条件がコスト削減に不可欠とされていた。本発
明はこのような条件をクリアする半導体の作製方法およ
び、そのような半導体を用いた半導体装置の作製方法を
提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、アモルファス
状態、もしくは実質的にアモルファス状態と言えるよう
な乱雑な結晶状態（例えば、結晶性のよい部分とアモル
ファスの部分が混在しているような状態）にあるシリコ
ン膜の上もしくば下にニッケル、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、銀を含有する島状の膜や
ドット、粒子、クラスター、線等を形成し、これを通常
のアモルファスシリコンの単なる熱処理による結晶化温
度よりも低い温度で、また、より短時間のアニールをす
ることによって結晶性シリコン膜を得ることを特徴とす
る。
状態、もしくは実質的にアモルファス状態と言えるよう
な乱雑な結晶状態（例えば、結晶性のよい部分とアモル
ファスの部分が混在しているような状態）にあるシリコ
ン膜の上もしくば下にニッケル、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、銀を含有する島状の膜や
ドット、粒子、クラスター、線等を形成し、これを通常
のアモルファスシリコンの単なる熱処理による結晶化温
度よりも低い温度で、また、より短時間のアニールをす
ることによって結晶性シリコン膜を得ることを特徴とす
る。
【０００７】従来のシリコン膜の結晶化に関しては、結
晶性の島状の膜を核として、これを種結晶として固相エ
ピタキシャル成長させる方法（例えば、特開平１−２１
４１１０等）が提案されている。しかしながら、このよ
うな方法では、６００℃以下の温度ではほとんど結晶成
長が進行しなかった。シリコン系においては、一般にア
モルファス状態から結晶状態に移行するには、アモルフ
ァス状態にある分子鎖を分断し、しかもその分断された
分子が、再び他の分子と結合しないような状態としたう
えで、何らかの結晶性の分子に合わせて、分子を結晶の
一部に組み換えるという過程を経る。しかしながら、こ
の過程のなかで、最初の分子鎖を分断して、他の分子と
結合しない状態に保持するためのエネルギーが大きく、
結晶化反応においてはここが障壁となっている。このエ
ネルギーを与えるには、１０００℃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。
晶性の島状の膜を核として、これを種結晶として固相エ
ピタキシャル成長させる方法（例えば、特開平１−２１
４１１０等）が提案されている。しかしながら、このよ
うな方法では、６００℃以下の温度ではほとんど結晶成
長が進行しなかった。シリコン系においては、一般にア
モルファス状態から結晶状態に移行するには、アモルフ
ァス状態にある分子鎖を分断し、しかもその分断された
分子が、再び他の分子と結合しないような状態としたう
えで、何らかの結晶性の分子に合わせて、分子を結晶の
一部に組み換えるという過程を経る。しかしながら、こ
の過程のなかで、最初の分子鎖を分断して、他の分子と
結合しない状態に保持するためのエネルギーが大きく、
結晶化反応においてはここが障壁となっている。このエ
ネルギーを与えるには、１０００℃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。
【０００８】本発明人は、従来の固相結晶化の考えとは
全く別に、何らかの触媒作用によって、前記の過程の障
壁エネルギーを低下させることを考えた。本発明人はニ
ッケル（元素記号Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃ
ｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジ
ウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉ
ｒ）、白金（Ｐｔ）、スカンジウム（Ｓｃ）、チタン
（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガ
ン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、金（Ａｕ）、
銀（Ａｇ）がシリコンと結合しやすい。
全く別に、何らかの触媒作用によって、前記の過程の障
壁エネルギーを低下させることを考えた。本発明人はニ
ッケル（元素記号Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃ
ｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジ
ウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉ
ｒ）、白金（Ｐｔ）、スカンジウム（Ｓｃ）、チタン
（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガ
ン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、金（Ａｕ）、
銀（Ａｇ）がシリコンと結合しやすい。
【０００９】例えば、ニッケルの場合、容易に珪化ニッ
ケル（化学式ＮｉＳｉx 、０．４≦ｘ≦２．５）とな
り、かつ、珪化ニッケルの格子定数がシリコン結晶のも
のに近いことに着目した。そこで、結晶シリコン−珪化
ニッケル−アモルファスシリコンという３元系のエネル
ギー等をシミュレーションした結果、アモルファスシリ
コンは珪化ニッケルとの界面で容易に反応して、 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、４５
０℃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。
ケル（化学式ＮｉＳｉx 、０．４≦ｘ≦２．５）とな
り、かつ、珪化ニッケルの格子定数がシリコン結晶のも
のに近いことに着目した。そこで、結晶シリコン−珪化
ニッケル−アモルファスシリコンという３元系のエネル
ギー等をシミュレーションした結果、アモルファスシリ
コンは珪化ニッケルとの界面で容易に反応して、 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、４５
０℃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。
【００１０】本発明では、島状、ストライプ状、線状、
ドット状、膜状のニッケルを始めとする上記金属単体や
それらの珪化物など、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、
Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍ
ｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｕ、Ａｇの少なくとも１つを含有す
る膜、粒子、クラスター等を出発点として、ここからこ
れらの金属元素が上記の反応を伴って周囲に展開してゆ
くことによって、結晶シリコンの領域を拡げてゆく。な
お、これらの金属元素を含有する材料としては、酸化物
は好ましくない。これは、酸化物は安定な化合物で、上
記反応を開始することができないからである。
ドット状、膜状のニッケルを始めとする上記金属単体や
それらの珪化物など、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、
Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍ
ｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｕ、Ａｇの少なくとも１つを含有す
る膜、粒子、クラスター等を出発点として、ここからこ
れらの金属元素が上記の反応を伴って周囲に展開してゆ
くことによって、結晶シリコンの領域を拡げてゆく。な
お、これらの金属元素を含有する材料としては、酸化物
は好ましくない。これは、酸化物は安定な化合物で、上
記反応を開始することができないからである。
【００１１】このように特定の場所から拡がった結晶シ
リコンは、従来の固相エピタキシャル成長とは異なる
が、結晶性の連続性のよい、単結晶に近い構造を有する
ものであるので、ＴＦＴ等の半導体素子に利用するうえ
では都合がよい。しかし、基板上に均一にニッケル他の
結晶化を促進する上記金属を含む材料を設けた場合に
は、結晶化の出発点が無数に存在して、そのため結晶性
の良好な膜を得ることは難しかった。
リコンは、従来の固相エピタキシャル成長とは異なる
が、結晶性の連続性のよい、単結晶に近い構造を有する
ものであるので、ＴＦＴ等の半導体素子に利用するうえ
では都合がよい。しかし、基板上に均一にニッケル他の
結晶化を促進する上記金属を含む材料を設けた場合に
は、結晶化の出発点が無数に存在して、そのため結晶性
の良好な膜を得ることは難しかった。
【００１２】また、この結晶化の出発材料としてのアモ
ルファスシリコン膜は水素濃度が少ないほど良好な結果
が得られた。ただし、結晶化の進行にしたがって、水素
が放出されるので、得られたシリコン膜中の水素濃度
は、出発材料のアモルファスシリコン膜の水素濃度とは
それほど明確な相関は見られなかった。本発明による結
晶シリコン中の水素濃度は、典型的には０．０１原子％
以上５原子％以下であった。
ルファスシリコン膜は水素濃度が少ないほど良好な結果
が得られた。ただし、結晶化の進行にしたがって、水素
が放出されるので、得られたシリコン膜中の水素濃度
は、出発材料のアモルファスシリコン膜の水素濃度とは
それほど明確な相関は見られなかった。本発明による結
晶シリコン中の水素濃度は、典型的には０．０１原子％
以上５原子％以下であった。
【００１３】本発明ではＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｒ
ｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、
Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｕ、Ａｇを用いるが、一般にこれ
らの材料は半導体材料としてのシリコンにとっては好ま
しくない。そこで、これを除去することが必要である
が、ニッケルに関しては、上記の反応の結果、結晶化の
終端に達した珪化ニッケルはフッ酸もしくは塩酸または
これらの希釈液に容易に溶解するので、これらの酸によ
る処理によって基板からニッケルを減らすことができ
る。さらに、積極的にこれらの金属元素を減らすには、
結晶化工程の終了した後、塩化水素、各種塩化メタン
（ＣＨ3 Ｃｌ、ＣＨ2 Ｃｌ2 、ＣＨＣｌ3 ）、各種塩化
エタン（Ｃ2 Ｈ5 Ｃｌ、Ｃ2 Ｈ4 Ｃｌ2 、Ｃ2 Ｈ3 Ｃｌ
3 、Ｃ2 Ｈ2 Ｃｌ4 、Ｃ2 ＨＣｌ5 ）あるいは各種塩化
エチレン（Ｃ2 Ｈ3 Ｃｌ、Ｃ2 Ｈ2 Ｃｌ2、Ｃ2 ＨＣｌ
3 ）等の塩素を含む雰囲気中で、４００〜６００℃で処
理すればよい。特に、トリクロロエチレン（Ｃ2 ＨＣｌ
3 ）は使用しやすい材料である。本発明によるシリコン
膜中のＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉ
ｒ、Ｐｔ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、
Ａｕ、Ａｇの濃度は、典型的には０．００５原子％以上
１原子％以下であった。
ｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、
Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｕ、Ａｇを用いるが、一般にこれ
らの材料は半導体材料としてのシリコンにとっては好ま
しくない。そこで、これを除去することが必要である
が、ニッケルに関しては、上記の反応の結果、結晶化の
終端に達した珪化ニッケルはフッ酸もしくは塩酸または
これらの希釈液に容易に溶解するので、これらの酸によ
る処理によって基板からニッケルを減らすことができ
る。さらに、積極的にこれらの金属元素を減らすには、
結晶化工程の終了した後、塩化水素、各種塩化メタン
（ＣＨ3 Ｃｌ、ＣＨ2 Ｃｌ2 、ＣＨＣｌ3 ）、各種塩化
エタン（Ｃ2 Ｈ5 Ｃｌ、Ｃ2 Ｈ4 Ｃｌ2 、Ｃ2 Ｈ3 Ｃｌ
3 、Ｃ2 Ｈ2 Ｃｌ4 、Ｃ2 ＨＣｌ5 ）あるいは各種塩化
エチレン（Ｃ2 Ｈ3 Ｃｌ、Ｃ2 Ｈ2 Ｃｌ2、Ｃ2 ＨＣｌ
3 ）等の塩素を含む雰囲気中で、４００〜６００℃で処
理すればよい。特に、トリクロロエチレン（Ｃ2 ＨＣｌ
3 ）は使用しやすい材料である。本発明によるシリコン
膜中のＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉ
ｒ、Ｐｔ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、
Ａｕ、Ａｇの濃度は、典型的には０．００５原子％以上
１原子％以下であった。
【００１４】本発明によって作製した結晶シリコン膜を
ＴＦＴ等の半導体素子に利用する上で、上記の説明から
明らかなように、結晶化の終端（ここは、複数の出発点
から開始された結晶化がぶつかる部分であるが）では、
大きな粒界（結晶性の不連続な部分）が存在し、また、
ニッケル他の結晶化を促進する金属元素の濃度が高いの
で、半導体素子を設けることは好ましくない。したがっ
て、本発明を利用して半導体素子を形成するにあたって
は、結晶化の出発点となるニッケル他の結晶化を促進す
る金属元素含有物被膜のパターンと半導体素子のパター
ンとを最適化しなければならない。
ＴＦＴ等の半導体素子に利用する上で、上記の説明から
明らかなように、結晶化の終端（ここは、複数の出発点
から開始された結晶化がぶつかる部分であるが）では、
大きな粒界（結晶性の不連続な部分）が存在し、また、
ニッケル他の結晶化を促進する金属元素の濃度が高いの
で、半導体素子を設けることは好ましくない。したがっ
て、本発明を利用して半導体素子を形成するにあたって
は、結晶化の出発点となるニッケル他の結晶化を促進す
る金属元素含有物被膜のパターンと半導体素子のパター
ンとを最適化しなければならない。
【００１５】本発明において、結晶化を促進する金属元
素のパターニングには、大きく分けて２つの方法があ
る。第１の方法はアモルファスシリコン膜の成膜の前に
これらの金属膜等を選択的に形成する方法である。第２
の方法は、アモルファスシリコン膜成膜後にこれらの金
属膜等を選択的に形成する方法である。
素のパターニングには、大きく分けて２つの方法があ
る。第１の方法はアモルファスシリコン膜の成膜の前に
これらの金属膜等を選択的に形成する方法である。第２
の方法は、アモルファスシリコン膜成膜後にこれらの金
属膜等を選択的に形成する方法である。
【００１６】第１の方法においては、通常のフォトリソ
グラフィーの手段あるいはリフトオフの手段を用いれば
よい。第２の方法はやや複雑である。この場合、アモル
ファスシリコン膜に密着して結晶化促進の金属膜等を形
成するとその成膜時に金属とアモルファスシリコンが一
部反応して、珪化物が形成されてしまう。したがって、
金属膜等を形成した後にパターニングをおこなう場合に
は、このような珪化物層も十分にエッチングすることが
必要である。
グラフィーの手段あるいはリフトオフの手段を用いれば
よい。第２の方法はやや複雑である。この場合、アモル
ファスシリコン膜に密着して結晶化促進の金属膜等を形
成するとその成膜時に金属とアモルファスシリコンが一
部反応して、珪化物が形成されてしまう。したがって、
金属膜等を形成した後にパターニングをおこなう場合に
は、このような珪化物層も十分にエッチングすることが
必要である。
【００１７】第２の方法において、リフトオフ的な手法
は比較的容易である。この場合、マスク材としてフォト
レジスト等の有機材料や酸化珪素、窒化珪素等の無機材
料を用いればよい。マスク材料の選択にはプロセス温度
を考慮しなければならない。また、マスク作用は材料に
よって異なるので、十分に注意しなければならない。特
に各種ＣＶＤ法によって形成される酸化珪素、窒化珪素
等の膜はピンホールが多く、膜厚が十分でないと、意図
しない部分から結晶化が進行することがある。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。
は比較的容易である。この場合、マスク材としてフォト
レジスト等の有機材料や酸化珪素、窒化珪素等の無機材
料を用いればよい。マスク材料の選択にはプロセス温度
を考慮しなければならない。また、マスク作用は材料に
よって異なるので、十分に注意しなければならない。特
に各種ＣＶＤ法によって形成される酸化珪素、窒化珪素
等の膜はピンホールが多く、膜厚が十分でないと、意図
しない部分から結晶化が進行することがある。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。
【００１８】本発明において、注意しなければならない
ことはシリコン膜中の金属元素の濃度である。量が少な
いことに越したことはないが、それ以上に、常に量が一
定に保たれることも重要である。すなわち、金属元素の
量の変動が多ければ、製造現場でロットごとに結晶化の
度合いに大きな変動が生じるからである。特に、金属元
素の量が少ないことが要求されると、量の変動を小さく
することはますます困難となる。
ことはシリコン膜中の金属元素の濃度である。量が少な
いことに越したことはないが、それ以上に、常に量が一
定に保たれることも重要である。すなわち、金属元素の
量の変動が多ければ、製造現場でロットごとに結晶化の
度合いに大きな変動が生じるからである。特に、金属元
素の量が少ないことが要求されると、量の変動を小さく
することはますます困難となる。
【００１９】第１の方法においては、選択的に形成され
た金属膜等はアモルファスシリコン膜に覆われているの
で、後で、それを取り出して量を加減することはできな
い。特に、本発明で必要とされる金属元素の量から換算
すると、金属膜等の厚さは数〜数１０Åという小さなも
ので、再現性良く成膜することは難しい。
た金属膜等はアモルファスシリコン膜に覆われているの
で、後で、それを取り出して量を加減することはできな
い。特に、本発明で必要とされる金属元素の量から換算
すると、金属膜等の厚さは数〜数１０Åという小さなも
ので、再現性良く成膜することは難しい。
【００２０】第２の方法においても同様である。しか
し、第２の方法においては結晶化を促進する金属膜等は
表面に存在するので、第１の方法に比べればまだ、改善
の余地はある。すなわち、十分に厚い金属膜を成膜し、
アニールの前にアニール温度よりも低い温度で熱処理
（プレアニール）をおこなうことによってアモルファス
シリコン膜の一部と金属膜を反応させて珪化物を形成す
る。その後、反応しなかった金属膜をエッチングする。
用いる金属の種類によるが、特にＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｔ
ｉ、Ｃｒは金属膜と珪化物のエッチングレートが十分に
大きいエッチャントがあるので、問題はない。
し、第２の方法においては結晶化を促進する金属膜等は
表面に存在するので、第１の方法に比べればまだ、改善
の余地はある。すなわち、十分に厚い金属膜を成膜し、
アニールの前にアニール温度よりも低い温度で熱処理
（プレアニール）をおこなうことによってアモルファス
シリコン膜の一部と金属膜を反応させて珪化物を形成す
る。その後、反応しなかった金属膜をエッチングする。
用いる金属の種類によるが、特にＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｔ
ｉ、Ｃｒは金属膜と珪化物のエッチングレートが十分に
大きいエッチャントがあるので、問題はない。
【００２１】この場合には、熱処理（プレアニール）の
温度と時間によって、得られる珪化物層の厚さが決定さ
れる。金属膜の厚さはほとんど関係ない。このため、ア
モルファスシリコン膜中に導入される非常に微量な金属
元素の量を制御することができる。以下に実施例を示
し、より詳細に本発明を説明する。
温度と時間によって、得られる珪化物層の厚さが決定さ
れる。金属膜の厚さはほとんど関係ない。このため、ア
モルファスシリコン膜中に導入される非常に微量な金属
元素の量を制御することができる。以下に実施例を示
し、より詳細に本発明を説明する。
【００２２】
〔実施例１〕 本実施例は、コーニング７０５９ガラス
基板上の島状の複数のニッケル膜を形成し、これらを出
発点としてアモルファスシリコン膜の結晶化をおこな
い、得られた結晶シリコン膜を用いてＴＦＴを作製する
方法について記述する。島状のニッケル膜を形成する方
法には、それをアモルファスシリコン膜の上に設ける
か、下に設けるかという点で２つの方法がある。図２
（Ａ−１）は下に設ける方法であり、図２（Ａ−２）は
上に設ける方法である。特に後者について注意しなけれ
ばならないことは、アモルファスシリコン膜の全面にニ
ッケルが形成された後にこれを選択的にエッチングする
という工程となるので、ニッケルとアモルファスシリコ
ンが少量ではあるが反応して、珪化ニッケルが形成され
てしまう。これを残存させたままでは、本発明が目的と
するような良好な結晶性のシリコン膜は得られないの
で、塩酸やフッ酸等で、この珪化ニッケルを十分に除去
してしまうことが求められる。また、そのため、アモル
ファスシリコンは初期より薄くなる。
基板上の島状の複数のニッケル膜を形成し、これらを出
発点としてアモルファスシリコン膜の結晶化をおこな
い、得られた結晶シリコン膜を用いてＴＦＴを作製する
方法について記述する。島状のニッケル膜を形成する方
法には、それをアモルファスシリコン膜の上に設ける
か、下に設けるかという点で２つの方法がある。図２
（Ａ−１）は下に設ける方法であり、図２（Ａ−２）は
上に設ける方法である。特に後者について注意しなけれ
ばならないことは、アモルファスシリコン膜の全面にニ
ッケルが形成された後にこれを選択的にエッチングする
という工程となるので、ニッケルとアモルファスシリコ
ンが少量ではあるが反応して、珪化ニッケルが形成され
てしまう。これを残存させたままでは、本発明が目的と
するような良好な結晶性のシリコン膜は得られないの
で、塩酸やフッ酸等で、この珪化ニッケルを十分に除去
してしまうことが求められる。また、そのため、アモル
ファスシリコンは初期より薄くなる。
【００２３】一方、前者についてはそのような問題は生
じないが、この場合もエッチングによって、島状部分２
以外のニッケル膜は完全に除去されることが望まれる。
さらに、残存ニッケルの影響を抑えるためには、基板を
酸素プラズマやオゾン等によって処理して、島状領域以
外のニッケルを酸化させてしまえばよい。
じないが、この場合もエッチングによって、島状部分２
以外のニッケル膜は完全に除去されることが望まれる。
さらに、残存ニッケルの影響を抑えるためには、基板を
酸素プラズマやオゾン等によって処理して、島状領域以
外のニッケルを酸化させてしまえばよい。
【００２４】いずれの場合も、基板（コーニング７０５
９）１Ａ上には、厚さ２０００Åの下地酸化珪素膜１Ｂ
をプラズマＣＶＤ法によって形成した。また、アモルフ
ァスシリコン膜１は厚さ２００〜３０００Å、好ましく
は５００〜１５００Åとし、プラズマＣＶＤ法もしくは
減圧ＣＶＤ法によって作製した。アモルファスシリコン
膜は３５０〜４５０℃で０．１〜２時間アニールするこ
とによって水素出しをおこなって、膜中の水素濃度を５
原子％以下にしておくと結晶化しやすかった。図２（Ａ
−１）の場合には、アモルファスシリコン膜１の形成の
前にスパッタ法によってニッケル膜を厚さ５０〜１００
０Å、好ましくは１００〜５００Å堆積し、これをパタ
ーニングして島状ニッケル領域２を形成した。
９）１Ａ上には、厚さ２０００Åの下地酸化珪素膜１Ｂ
をプラズマＣＶＤ法によって形成した。また、アモルフ
ァスシリコン膜１は厚さ２００〜３０００Å、好ましく
は５００〜１５００Åとし、プラズマＣＶＤ法もしくは
減圧ＣＶＤ法によって作製した。アモルファスシリコン
膜は３５０〜４５０℃で０．１〜２時間アニールするこ
とによって水素出しをおこなって、膜中の水素濃度を５
原子％以下にしておくと結晶化しやすかった。図２（Ａ
−１）の場合には、アモルファスシリコン膜１の形成の
前にスパッタ法によってニッケル膜を厚さ５０〜１００
０Å、好ましくは１００〜５００Å堆積し、これをパタ
ーニングして島状ニッケル領域２を形成した。
【００２５】一方、図２（Ａ−２）の場合には、アモル
ファスシリコン膜１の形成の後にスパッタ法によってニ
ッケル膜を厚さ５０〜１０００Å、好ましくは１００〜
５００Å堆積し、これをパターニングして島状ニッケル
領域２を形成した。この様子を上方から見た図面を図１
（Ａ）に示す。
ファスシリコン膜１の形成の後にスパッタ法によってニ
ッケル膜を厚さ５０〜１０００Å、好ましくは１００〜
５００Å堆積し、これをパターニングして島状ニッケル
領域２を形成した。この様子を上方から見た図面を図１
（Ａ）に示す。
【００２６】島状ニッケルは一辺２μｍの正方形で、そ
の間隔は、５〜５０μｍ、例えば２０μｍとした。ニッ
ケルの代わりに珪化ニッケルを用いても同様な効果が得
られる。また、ニッケルの成膜時には基板を１００〜５
００℃、好ましくは１８０〜２５０℃に加熱しておくと
良好な結果が得られた。これは下地の酸化珪素膜とニッ
ケル膜とも密着性が向上することと、酸化珪素とニッケ
ルが反応して、珪化ニッケルが生成するためである。酸
化珪素のかわりに窒化珪素、炭化珪素、珪素を用いても
同様な効果が得られる。
の間隔は、５〜５０μｍ、例えば２０μｍとした。ニッ
ケルの代わりに珪化ニッケルを用いても同様な効果が得
られる。また、ニッケルの成膜時には基板を１００〜５
００℃、好ましくは１８０〜２５０℃に加熱しておくと
良好な結果が得られた。これは下地の酸化珪素膜とニッ
ケル膜とも密着性が向上することと、酸化珪素とニッケ
ルが反応して、珪化ニッケルが生成するためである。酸
化珪素のかわりに窒化珪素、炭化珪素、珪素を用いても
同様な効果が得られる。
【００２７】次に、これを４５０〜５８０℃、例えば５
５０℃で８時間窒素雰囲気中でアニールした。図２
（Ｂ）は、その中間状態で、図２（Ａ）において、端の
ほうにあった島状ニッケル膜からニッケルが珪化ニッケ
ル３Ａとして中央部に進行し、また、ニッケルが通過し
た部分３は結晶シリコンとなっている。やがて、図２
（Ｃ）に示すように２つの島状ニッケル膜から出発した
結晶化がぶつかって、中間に珪化ニッケル３Ａが残っ
て、結晶化が終了する。
５０℃で８時間窒素雰囲気中でアニールした。図２
（Ｂ）は、その中間状態で、図２（Ａ）において、端の
ほうにあった島状ニッケル膜からニッケルが珪化ニッケ
ル３Ａとして中央部に進行し、また、ニッケルが通過し
た部分３は結晶シリコンとなっている。やがて、図２
（Ｃ）に示すように２つの島状ニッケル膜から出発した
結晶化がぶつかって、中間に珪化ニッケル３Ａが残っ
て、結晶化が終了する。
【００２８】図１（Ｂ）は、この状態の基板を上方から
見た様子を示したもので、図２（Ｃ）の珪化ニッケル３
Ａとは、粒界４のことである。さらにアニールを続けれ
ば、ニッケルは粒界４に沿って移動して、これらの島状
ニッケル領域（この段階では原形を留めていることはな
いが）の中間領域５に集まる。
見た様子を示したもので、図２（Ｃ）の珪化ニッケル３
Ａとは、粒界４のことである。さらにアニールを続けれ
ば、ニッケルは粒界４に沿って移動して、これらの島状
ニッケル領域（この段階では原形を留めていることはな
いが）の中間領域５に集まる。
【００２９】以上の工程で結晶シリコンを得ることがで
きるが、このときに生じる珪化ニッケル３Ａからニッケ
ルが半導体被膜中に拡散することは好ましくない。した
がって、フッ酸もしくは塩酸でニッケルの集中している
高濃度領域をエッチング除去することが望まれる。な
お、フッ酸、塩酸によるエッチングでは、ニッケルおよ
び珪化ニッケルのエッチングレートは十分に大きいの
で、シリコン膜には影響を与えない。同時にニッケルの
成長点があった領域をも合わせて除去した。エッチング
した様子を図２（Ｄ）に示す。粒界のあった部分は溝４
Ａとなる。この溝を挟むようにＴＦＴの半導体領域（活
性層等）を形成することは好ましくない。ＴＦＴの配置
に関しては、その例を図１（Ｃ）に示すが、半導体領域
６は粒界４を横切らないように配置した。すなわち、ニ
ッケルの左右により、被膜の厚さ方向ではなく、基板に
平行な方向に横方向の結晶成長の領域にＴＦＴを形成す
ることである。すると、結晶の成長方向も一様に揃い、
また、残存ニッケルも極めて少なくできる。結果として
高いＴＦＴ特性を得ることができる。一方、ゲイト配線
７は粒界４を横切ってもよい。
きるが、このときに生じる珪化ニッケル３Ａからニッケ
ルが半導体被膜中に拡散することは好ましくない。した
がって、フッ酸もしくは塩酸でニッケルの集中している
高濃度領域をエッチング除去することが望まれる。な
お、フッ酸、塩酸によるエッチングでは、ニッケルおよ
び珪化ニッケルのエッチングレートは十分に大きいの
で、シリコン膜には影響を与えない。同時にニッケルの
成長点があった領域をも合わせて除去した。エッチング
した様子を図２（Ｄ）に示す。粒界のあった部分は溝４
Ａとなる。この溝を挟むようにＴＦＴの半導体領域（活
性層等）を形成することは好ましくない。ＴＦＴの配置
に関しては、その例を図１（Ｃ）に示すが、半導体領域
６は粒界４を横切らないように配置した。すなわち、ニ
ッケルの左右により、被膜の厚さ方向ではなく、基板に
平行な方向に横方向の結晶成長の領域にＴＦＴを形成す
ることである。すると、結晶の成長方向も一様に揃い、
また、残存ニッケルも極めて少なくできる。結果として
高いＴＦＴ特性を得ることができる。一方、ゲイト配線
７は粒界４を横切ってもよい。
【００３０】以上の工程で得られた結晶シリコンを用い
てＴＦＴを作製する例を図３および図４に示す。図３
（Ａ）において、中央部のＸは、図２の溝４Ａのあった
場所を意味する。図面に示すように、このＸの部分には
ＴＦＴの半導体領域が横切らないように配置した。すな
わち、図２に示した工程で得られた結晶シリコン膜３を
パターニングして、島状半導体領域１１ａ、１１ｂを形
成した。そして、ＲＦプラズマＣＶＤ法、ＥＣＲプラズ
マＣＶＤ法、スパッタリング法等の方法によってゲイト
絶縁膜として機能する酸化珪素膜１２を形成した。
てＴＦＴを作製する例を図３および図４に示す。図３
（Ａ）において、中央部のＸは、図２の溝４Ａのあった
場所を意味する。図面に示すように、このＸの部分には
ＴＦＴの半導体領域が横切らないように配置した。すな
わち、図２に示した工程で得られた結晶シリコン膜３を
パターニングして、島状半導体領域１１ａ、１１ｂを形
成した。そして、ＲＦプラズマＣＶＤ法、ＥＣＲプラズ
マＣＶＤ法、スパッタリング法等の方法によってゲイト
絶縁膜として機能する酸化珪素膜１２を形成した。
【００３１】さらに、減圧ＣＶＤ法によって、燐が１×
１０20〜５×１０20ｃｍ-3ドープされた厚さ３０００〜
６０００Åの多結晶シリコン膜を形成し、これをパター
ニングして、ゲイト電極１３ａ、１３ｂを形成した。
（図３（Ａ））
１０20〜５×１０20ｃｍ-3ドープされた厚さ３０００〜
６０００Åの多結晶シリコン膜を形成し、これをパター
ニングして、ゲイト電極１３ａ、１３ｂを形成した。
（図３（Ａ））
【００３２】次に、プラズマドーピング法によって不純
物ドープをおこなった。ドーピングガスとしては、例え
ば、Ｎ型にはフォスフィン（ＰＨ3 ）を、Ｐ型にはジボ
ラン（Ｂ2 Ｈ6 ）を用いた。図ではＮ型ＴＦＴを示す。
加速電圧は、フォスフィンは８０ｋｅＶ、ジボランは６
５ｋｅＶとした。さらに５５０℃で４時間アニールする
ことによって、不純物の活性化をおこない、不純物領域
１４ａ〜１４ｄを形成した。活性化にはレーザーアニー
ルもしくはフラッシュランプアニールのような光エネル
ギーを使用する方法も用いることができる。（図３
（Ｂ））
物ドープをおこなった。ドーピングガスとしては、例え
ば、Ｎ型にはフォスフィン（ＰＨ3 ）を、Ｐ型にはジボ
ラン（Ｂ2 Ｈ6 ）を用いた。図ではＮ型ＴＦＴを示す。
加速電圧は、フォスフィンは８０ｋｅＶ、ジボランは６
５ｋｅＶとした。さらに５５０℃で４時間アニールする
ことによって、不純物の活性化をおこない、不純物領域
１４ａ〜１４ｄを形成した。活性化にはレーザーアニー
ルもしくはフラッシュランプアニールのような光エネル
ギーを使用する方法も用いることができる。（図３
（Ｂ））
【００３３】最後に、通常のＴＦＴ作製と同様に層間絶
縁物１５として、厚さ５０００Åの酸化珪素膜を堆積
し、これにコンタクトホールを形成してソース領域、ド
レイン領域に配線・電極１６ａ〜１６ｄを形成した。
（図３（Ｃ））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。
縁物１５として、厚さ５０００Åの酸化珪素膜を堆積
し、これにコンタクトホールを形成してソース領域、ド
レイン領域に配線・電極１６ａ〜１６ｄを形成した。
（図３（Ｃ））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。
【００３４】図４には、アルミニウムゲイトのＴＦＴ作
製をおこなった場合を示す。図４（Ａ）において、中央
部のＸは、図２の溝４Ａのあった場所を意味する。図面
に示すように、このＸの部分にはＴＦＴの半導体領域が
横切らないように配置した。すなわち、図２に示した工
程で得られた結晶シリコン膜３をパターニングして、島
状半導体領域２１ａ、２１ｂを形成した。そして、ＲＦ
プラズマＣＶＤ法、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法、スパッタ
リング法等の方法によってゲイト絶縁膜として機能する
酸化珪素膜２２を形成した。プラズマＣＶＤ法を採用す
る場合には、原料ガスはＴＥＯＳ（テトラ・エトキシ・
シラン）と酸素を用いると好ましい結果が得られた。そ
して、１％のシリコンを含むアルミニウム膜（厚さ５０
００Å）をスパッタ法によって堆積し、これをパターニ
ングしてゲイト配線・電極２３ａ、２３ｂを形成した。
製をおこなった場合を示す。図４（Ａ）において、中央
部のＸは、図２の溝４Ａのあった場所を意味する。図面
に示すように、このＸの部分にはＴＦＴの半導体領域が
横切らないように配置した。すなわち、図２に示した工
程で得られた結晶シリコン膜３をパターニングして、島
状半導体領域２１ａ、２１ｂを形成した。そして、ＲＦ
プラズマＣＶＤ法、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法、スパッタ
リング法等の方法によってゲイト絶縁膜として機能する
酸化珪素膜２２を形成した。プラズマＣＶＤ法を採用す
る場合には、原料ガスはＴＥＯＳ（テトラ・エトキシ・
シラン）と酸素を用いると好ましい結果が得られた。そ
して、１％のシリコンを含むアルミニウム膜（厚さ５０
００Å）をスパッタ法によって堆積し、これをパターニ
ングしてゲイト配線・電極２３ａ、２３ｂを形成した。
【００３５】次に、基板を３％の酒石酸のエチレングリ
コール溶液に浸し、白金を陰極として、アルミニウム配
線を陽極とし、これに電流を流して陽極酸化をおこなっ
た。電流は最初は、２Ｖ／分で電圧が上昇するように印
加し、２２０Ｖに達したところで電圧を一定とし、電流
が１０μＡ／ｍ2 以下になったところで電流を停止し
た。この結果、厚さ２０００Åの陽極酸化物２４ａ、２
４ｂが形成された。（図４（Ａ））
コール溶液に浸し、白金を陰極として、アルミニウム配
線を陽極とし、これに電流を流して陽極酸化をおこなっ
た。電流は最初は、２Ｖ／分で電圧が上昇するように印
加し、２２０Ｖに達したところで電圧を一定とし、電流
が１０μＡ／ｍ2 以下になったところで電流を停止し
た。この結果、厚さ２０００Åの陽極酸化物２４ａ、２
４ｂが形成された。（図４（Ａ））
【００３６】次に、プラズマドーピング法によって不純
物ドープをおこなった。ドーピングガスとしては、Ｎ型
にはフォスフィン（ＰＨ3 ）を、Ｐ型にはジボラン（Ｂ
2 Ｈ6 ）を用いた。図にはＮチャネル型ＴＦＴを示す。
加速電圧は、フォスフィンは８０ｋｅＶ、ジボランは６
５ｋｅＶとした。さらにこれをレーザーアニールするこ
とによって、不純物の活性化をおこない、不純物領域２
５ａ〜２５ｄを形成した。使用したレーザーは、ＫｒＦ
レーザー（波長２４８ｎｍ）で、２５０〜３００ｍＪ／
ｃｍ2 のエネルギー密度のレーザー光を５ショット照射
した。（図４（Ｂ））
物ドープをおこなった。ドーピングガスとしては、Ｎ型
にはフォスフィン（ＰＨ3 ）を、Ｐ型にはジボラン（Ｂ
2 Ｈ6 ）を用いた。図にはＮチャネル型ＴＦＴを示す。
加速電圧は、フォスフィンは８０ｋｅＶ、ジボランは６
５ｋｅＶとした。さらにこれをレーザーアニールするこ
とによって、不純物の活性化をおこない、不純物領域２
５ａ〜２５ｄを形成した。使用したレーザーは、ＫｒＦ
レーザー（波長２４８ｎｍ）で、２５０〜３００ｍＪ／
ｃｍ2 のエネルギー密度のレーザー光を５ショット照射
した。（図４（Ｂ））
【００３７】最後に、通常のＴＦＴ作製と同様に層間絶
縁物２６として、厚さ５０００Åの酸化珪素膜を堆積
し、これにコンタクトホールを形成してソース領域、ド
レイン領域に配線・電極２７ａ〜２７ｄを形成した。
（図４（Ｃ）） 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５０〜９０ｃｍ
2 ／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。
縁物２６として、厚さ５０００Åの酸化珪素膜を堆積
し、これにコンタクトホールを形成してソース領域、ド
レイン領域に配線・電極２７ａ〜２７ｄを形成した。
（図４（Ｃ）） 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５０〜９０ｃｍ
2 ／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。
【００３８】〔実施例２〕 図５には、図４と同様にア
ルミニウムゲイトのＴＦＴ作製をおこなった場合を示
す。ただし、ここではアモルファスシリコンを活性層と
して用いた。図５（Ａ）に示すように、基板３１上に下
地酸化珪素膜３２を堆積し、さらに厚さ２０００〜３０
００Åのアモルファスシリコン膜３３を堆積した。アモ
ルファスシリコン膜には適当な量のＰ型もしくはＮ型不
純物を混入させておいてもよい。そして、上記に示した
ように島状のニッケルもしくは珪化ニッケル被膜３４
Ａ、３４Ｂを形成し、この状態で５５０℃、８時間また
は６００℃、４時間アニールすることによってアモルフ
ァスシリコン膜を横成長により結晶化させた。
ルミニウムゲイトのＴＦＴ作製をおこなった場合を示
す。ただし、ここではアモルファスシリコンを活性層と
して用いた。図５（Ａ）に示すように、基板３１上に下
地酸化珪素膜３２を堆積し、さらに厚さ２０００〜３０
００Åのアモルファスシリコン膜３３を堆積した。アモ
ルファスシリコン膜には適当な量のＰ型もしくはＮ型不
純物を混入させておいてもよい。そして、上記に示した
ように島状のニッケルもしくは珪化ニッケル被膜３４
Ａ、３４Ｂを形成し、この状態で５５０℃、８時間また
は６００℃、４時間アニールすることによってアモルフ
ァスシリコン膜を横成長により結晶化させた。
【００３９】次に、このようにして得られた結晶シリコ
ン膜を図５（Ｂ）に示すようにパターニングした。この
とき、図の中央部（ニッケルもしくは珪化ニッケル被膜
３４Ａ、３４Ｂの中間部）のシリコン膜にはニッケルが
多量に含まれているので、これを除くようにパターニン
グして、島状シリコン領域３５Ａ、３５Ｂを形成した。
さらに、その上に実質真性なアモルファスシリコン膜３
６を堆積した。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３９
Ａ、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、４１
Ｂ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。
ン膜を図５（Ｂ）に示すようにパターニングした。この
とき、図の中央部（ニッケルもしくは珪化ニッケル被膜
３４Ａ、３４Ｂの中間部）のシリコン膜にはニッケルが
多量に含まれているので、これを除くようにパターニン
グして、島状シリコン領域３５Ａ、３５Ｂを形成した。
さらに、その上に実質真性なアモルファスシリコン膜３
６を堆積した。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３９
Ａ、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、４１
Ｂ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。
【００４０】〔実施例３〕 図６には、ＣＭＯＳ型のＴ
ＦＴ作製をおこなった場合を示す。図６（Ａ）に示すよ
うに、基板５１上に下地酸化珪素膜５２を堆積し、さら
に厚さ１０００〜１５００Åのアモルファスシリコン膜
５３を堆積した。そして、上記に示したように島状のニ
ッケルもしくは珪化ニッケル被膜５４を形成し、この状
態で５５０℃でアニールする。この工程によって、珪化
シリコン領域５５が被膜の厚さ方向ではなく、平面方向
に移動し、結晶化が進行する。４時間のアニールによっ
て、図６（Ｂ）に示すように、アモルファスシリコン膜
は結晶シリコンに変化する。また、結晶化の進行によっ
て珪化シリコン５９Ａ、５９Ｂは端に追いやられる。
ＦＴ作製をおこなった場合を示す。図６（Ａ）に示すよ
うに、基板５１上に下地酸化珪素膜５２を堆積し、さら
に厚さ１０００〜１５００Åのアモルファスシリコン膜
５３を堆積した。そして、上記に示したように島状のニ
ッケルもしくは珪化ニッケル被膜５４を形成し、この状
態で５５０℃でアニールする。この工程によって、珪化
シリコン領域５５が被膜の厚さ方向ではなく、平面方向
に移動し、結晶化が進行する。４時間のアニールによっ
て、図６（Ｂ）に示すように、アモルファスシリコン膜
は結晶シリコンに変化する。また、結晶化の進行によっ
て珪化シリコン５９Ａ、５９Ｂは端に追いやられる。
【００４１】次に、このようにして得られた結晶シリコ
ン膜を図６（Ｂ）に示すようにパターニングして島状シ
リコン領域５６を形成した。このとき、島状領域の両端
はニッケルの濃度が大きいことに注意すべきである。島
状シリコン領域形成後、ゲイト絶縁膜５７、ゲイト電極
５８Ａ、５８Ｂを形成した。
ン膜を図６（Ｂ）に示すようにパターニングして島状シ
リコン領域５６を形成した。このとき、島状領域の両端
はニッケルの濃度が大きいことに注意すべきである。島
状シリコン領域形成後、ゲイト絶縁膜５７、ゲイト電極
５８Ａ、５８Ｂを形成した。
【００４２】その後、図５（Ｃ）に示すように、イオン
ドーピング法によって不純物を拡散させてＮ型の不純物
領域６０ＡとＰ型の不純物領域６０Ｂを形成する。この
際には、例えば、Ｎ型不純物として燐（ドーピングガス
はフォスフィンＰＨ3 ）を用い、６０〜１１０ｋＶの加
速電圧で全面にドーピングをおこない、次に、フォトレ
ジストでＮチャネル型ＴＦＴの領域を覆って、Ｐ型不純
物、例えばホウ素（ドーピングガスはジボランＢ
2 Ｈ6 ）を用い、４０〜８０ｋＶの加速電圧でドーピン
グすればよい。
ドーピング法によって不純物を拡散させてＮ型の不純物
領域６０ＡとＰ型の不純物領域６０Ｂを形成する。この
際には、例えば、Ｎ型不純物として燐（ドーピングガス
はフォスフィンＰＨ3 ）を用い、６０〜１１０ｋＶの加
速電圧で全面にドーピングをおこない、次に、フォトレ
ジストでＮチャネル型ＴＦＴの領域を覆って、Ｐ型不純
物、例えばホウ素（ドーピングガスはジボランＢ
2 Ｈ6 ）を用い、４０〜８０ｋＶの加速電圧でドーピン
グすればよい。
【００４３】ドーピング終了後、図４の場合と同様にレ
ーザー光の照射によって、ソース、ドレインの活性化を
おこない、さらに、層間絶縁物６１を堆積し、コンタク
トホールを形成し、金属電極６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃを
ソース、ドレインに形成してＴＦＴが完成する。
ーザー光の照射によって、ソース、ドレインの活性化を
おこない、さらに、層間絶縁物６１を堆積し、コンタク
トホールを形成し、金属電極６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃを
ソース、ドレインに形成してＴＦＴが完成する。
【００４４】〔実施例４〕 図７に本実施例を示す。本
実施例は、ニッケル膜とアモルファスシリコン膜の一部
を最初の熱処理（プレアニール）によって反応させて珪
化物を得て、さらに未反応のニッケル膜を除去してか
ら、アニールをおこなって、結晶化させる方法に関する
ものである。
実施例は、ニッケル膜とアモルファスシリコン膜の一部
を最初の熱処理（プレアニール）によって反応させて珪
化物を得て、さらに未反応のニッケル膜を除去してか
ら、アニールをおこなって、結晶化させる方法に関する
ものである。
【００４５】基板（コーニング７０５９番）７０１上
に、下地の酸化珪素膜（厚さ２０００Å）をスパッタ法
によって形成した。そして、プラズマＣＶＤ法によっ
て、厚さ３００〜８００Å、例えば５００Åのシリコン
膜７０３を成膜した。さらに、プラズマＣＶＤ法によっ
て酸化珪素膜７０４を形成した。この酸化珪素膜７０４
はマスク材となる。厚さは５００〜２０００Åが好まし
かった。あまりに薄いとピンホールによって意図しない
箇所から結晶化が進行し、また、厚すぎると成膜に時間
がかかり、量産に適さない。ここでは１０００Åとし
た。
に、下地の酸化珪素膜（厚さ２０００Å）をスパッタ法
によって形成した。そして、プラズマＣＶＤ法によっ
て、厚さ３００〜８００Å、例えば５００Åのシリコン
膜７０３を成膜した。さらに、プラズマＣＶＤ法によっ
て酸化珪素膜７０４を形成した。この酸化珪素膜７０４
はマスク材となる。厚さは５００〜２０００Åが好まし
かった。あまりに薄いとピンホールによって意図しない
箇所から結晶化が進行し、また、厚すぎると成膜に時間
がかかり、量産に適さない。ここでは１０００Åとし
た。
【００４６】その後、公知のフォトリソグラフィー工程
によって酸化珪素膜７０４をパターニングした。そし
て、スパッタ法によってニッケル膜（厚さ５００Å）７
０５を形成した。ニッケル膜の厚さは１００Å以上が好
ましかった。（図７（Ａ））そして、窒素雰囲気中で２
５０〜４５０℃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７
０６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））
によって酸化珪素膜７０４をパターニングした。そし
て、スパッタ法によってニッケル膜（厚さ５００Å）７
０５を形成した。ニッケル膜の厚さは１００Å以上が好
ましかった。（図７（Ａ））そして、窒素雰囲気中で２
５０〜４５０℃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７
０６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））
【００４７】その後、ニッケル膜をエッチングした。エ
ッチングには硝酸系もしくは塩酸系の溶液が適してい
た。これらのエッチャントでは、ニッケル膜のエッチン
グ中には、珪化ニッケル層はほとんどエッチングされな
かった。本実施例では硝酸に緩衝剤として酢酸を加えた
エッチャントを用いた。比率は硝酸：酢酸：水＝１：１
０：１０とした。ニッケル膜を除去した後、５５０℃、
４〜８時間アニールした（結晶化アニール工程）。
ッチングには硝酸系もしくは塩酸系の溶液が適してい
た。これらのエッチャントでは、ニッケル膜のエッチン
グ中には、珪化ニッケル層はほとんどエッチングされな
かった。本実施例では硝酸に緩衝剤として酢酸を加えた
エッチャントを用いた。比率は硝酸：酢酸：水＝１：１
０：１０とした。ニッケル膜を除去した後、５５０℃、
４〜８時間アニールした（結晶化アニール工程）。
【００４８】結晶化アニール工程においてはいくつかの
方法を試みた。第１の方法は、図７（Ｃ）のようにマス
ク材７０４を残したままおこなう方法である。結晶化は
図７（Ｃ）の矢印のように進行する。第２は、マスク材
を全て除去して、シリコン膜を露出させてアニールをお
こなう方法である。第３は、図７（Ｄ）のようにマスク
材を除去したのち、新たに酸化珪素や窒化珪素の被膜７
０７を保護膜としてシリコン膜表面に形成したのちアニ
ールをおこなう方法である。
方法を試みた。第１の方法は、図７（Ｃ）のようにマス
ク材７０４を残したままおこなう方法である。結晶化は
図７（Ｃ）の矢印のように進行する。第２は、マスク材
を全て除去して、シリコン膜を露出させてアニールをお
こなう方法である。第３は、図７（Ｄ）のようにマスク
材を除去したのち、新たに酸化珪素や窒化珪素の被膜７
０７を保護膜としてシリコン膜表面に形成したのちアニ
ールをおこなう方法である。
【００４９】第１の方法は簡単な方法であるが、プレア
ニールの段階でマスク材７０４の表面がニッケルと反応
しており、これがより高温の結晶化アニール工程で珪酸
塩となり、エッチングがしづらくなる。すなわち、シリ
コン膜とマスク材７０４のエッチングレートがほぼ同じ
程度になるため後のマスク材の除去の際に、シリコン膜
の露出された部分も大きくエッチングされ、基板上に段
差が生じる。
ニールの段階でマスク材７０４の表面がニッケルと反応
しており、これがより高温の結晶化アニール工程で珪酸
塩となり、エッチングがしづらくなる。すなわち、シリ
コン膜とマスク材７０４のエッチングレートがほぼ同じ
程度になるため後のマスク材の除去の際に、シリコン膜
の露出された部分も大きくエッチングされ、基板上に段
差が生じる。
【００５０】第２の方法は極めて簡単であり、結晶化ア
ニール工程前であれば、ニッケルとマスク材の反応が緩
やかであるのでエッチングも容易である。しかし、結晶
化アニールの際にシリコン表面が全面的に露出されてい
るので、後にＴＦＴ等を作製した場合の特性が悪化し
た。
ニール工程前であれば、ニッケルとマスク材の反応が緩
やかであるのでエッチングも容易である。しかし、結晶
化アニールの際にシリコン表面が全面的に露出されてい
るので、後にＴＦＴ等を作製した場合の特性が悪化し
た。
【００５１】第３の工程は確実に良質の結晶シリコン膜
が得られるであるが、工程が増えて複雑であった。第３
の方法の改良した第４の方法として、シリコン表面を露
出した状態で炉に投入し、最初に５００〜５５０℃で１
時間程度、酸素気流中で加熱することによって表面に２
０〜６０Åの薄い酸化珪素膜を形成し、そのまま、窒素
気流に切り換えて結晶化アニール条件とする方法を検討
した。この方法では、結晶化の初期段階に酸化膜が形成
され、しかも、この酸化の段階では珪化ニッケル層のご
く近傍が結晶化されているだけで、後にＴＦＴに使用す
る領域（図の右の部分）では結晶化が起こっていなかっ
た。このため、特に珪化ニッケル層７０６から遠い領域
ではシリコン膜の表面が非常に平坦であった。特性は、
第２の方法よりも向上し、ほぼ第３の方法と同じであっ
た。
が得られるであるが、工程が増えて複雑であった。第３
の方法の改良した第４の方法として、シリコン表面を露
出した状態で炉に投入し、最初に５００〜５５０℃で１
時間程度、酸素気流中で加熱することによって表面に２
０〜６０Åの薄い酸化珪素膜を形成し、そのまま、窒素
気流に切り換えて結晶化アニール条件とする方法を検討
した。この方法では、結晶化の初期段階に酸化膜が形成
され、しかも、この酸化の段階では珪化ニッケル層のご
く近傍が結晶化されているだけで、後にＴＦＴに使用す
る領域（図の右の部分）では結晶化が起こっていなかっ
た。このため、特に珪化ニッケル層７０６から遠い領域
ではシリコン膜の表面が非常に平坦であった。特性は、
第２の方法よりも向上し、ほぼ第３の方法と同じであっ
た。
【００５２】このようにして結晶シリコン膜を得た。そ
の後、シリコン膜７０３をパターニングした。かくし
て、ニッケルの高濃度の値の部分（成長元のある領
域）、および成長点（図の矢印の先端の斜線部）を除去
して、ニッケルの低濃度領域のみを残存させた。かくし
て、ＴＦＴの活性層に用いる島状のシリコン領域７０８
を形成した。そして、これを覆って、厚さ１２００Åの
酸化珪素のゲイト絶縁膜７０９をプラズマＣＶＤ法によ
って形成した。さらに、燐ドープシリコン膜（厚さ６０
００Å）によってゲイト電極７１０と第１層の配線７１
１を形成し、ゲイト電極７１０をマスクとして自己整合
的に不純物を活性層７０８に注入し、ソース／ドレイン
領域７１２を形成した。この後、可視・近赤外の強光を
照射し、さらに結晶性を高めることは有効である。さら
に、酸化珪素膜（厚さ６０００Å）をプラズマＣＶＤ法
によって形成し、層間絶縁物７１３とした。最後に、こ
の層間絶縁物にコンタクトホールを形成し、アルミニウ
ム膜（厚さ６０００Å）によって第２層配線７１４、ソ
ース／ドレイン電極・配線７１５を形成した。以上の工
程によって、ＴＦＴが完成された。（図７（Ｅ））
の後、シリコン膜７０３をパターニングした。かくし
て、ニッケルの高濃度の値の部分（成長元のある領
域）、および成長点（図の矢印の先端の斜線部）を除去
して、ニッケルの低濃度領域のみを残存させた。かくし
て、ＴＦＴの活性層に用いる島状のシリコン領域７０８
を形成した。そして、これを覆って、厚さ１２００Åの
酸化珪素のゲイト絶縁膜７０９をプラズマＣＶＤ法によ
って形成した。さらに、燐ドープシリコン膜（厚さ６０
００Å）によってゲイト電極７１０と第１層の配線７１
１を形成し、ゲイト電極７１０をマスクとして自己整合
的に不純物を活性層７０８に注入し、ソース／ドレイン
領域７１２を形成した。この後、可視・近赤外の強光を
照射し、さらに結晶性を高めることは有効である。さら
に、酸化珪素膜（厚さ６０００Å）をプラズマＣＶＤ法
によって形成し、層間絶縁物７１３とした。最後に、こ
の層間絶縁物にコンタクトホールを形成し、アルミニウ
ム膜（厚さ６０００Å）によって第２層配線７１４、ソ
ース／ドレイン電極・配線７１５を形成した。以上の工
程によって、ＴＦＴが完成された。（図７（Ｅ））
【００５３】
【発明の効果】以上、述べたように、本発明はアモルフ
ァスシリコン結晶化の低温化、短時間化を促進するとい
う意味で画期的なものであり、また、そのための設備、
装置、手法は極めて一般的で、かつ量産性に優れたもの
であるので、産業にもたらす利益は図りしえないもので
ある。実施例ではニッケルを中心に説明をおこなった
が、同様な工程は、その他の結晶化促進金属元素、すな
わち、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐ
ｔ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｕ、
Ａｇのいずれにも適用できるものである。
ァスシリコン結晶化の低温化、短時間化を促進するとい
う意味で画期的なものであり、また、そのための設備、
装置、手法は極めて一般的で、かつ量産性に優れたもの
であるので、産業にもたらす利益は図りしえないもので
ある。実施例ではニッケルを中心に説明をおこなった
が、同様な工程は、その他の結晶化促進金属元素、すな
わち、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐ
ｔ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｕ、
Ａｇのいずれにも適用できるものである。
【００５４】例えば、従来の固相成長法においては、少
なくとも２４時間のアニールが必要とされたために、１
枚当たりの基板処理時間を２分とすれば、アニール炉は
１５本も必要とされたのであるが、本発明によって、４
時間以内に短縮することができたので、アニール炉の数
を１／６以下に削減することができる。このことによる
生産性の向上、設備投資額の削減は、基板処理コストの
低下につながり、ひいてはＴＦＴ価格の低下とそれによ
る新規需要の喚起につながるものである。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。
なくとも２４時間のアニールが必要とされたために、１
枚当たりの基板処理時間を２分とすれば、アニール炉は
１５本も必要とされたのであるが、本発明によって、４
時間以内に短縮することができたので、アニール炉の数
を１／６以下に削減することができる。このことによる
生産性の向上、設備投資額の削減は、基板処理コストの
低下につながり、ひいてはＴＦＴ価格の低下とそれによ
る新規需要の喚起につながるものである。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１】 実施例の工程の上面図を示す。（結晶化と
ＴＦＴの配置）
ＴＦＴの配置）
【図２】 実施例の工程の断面図を示す。（選択的に
結晶化する工程）
結晶化する工程）
【図３】 実施例の工程の断面図を示す。（実施例１
参照）
参照）
【図４】 実施例の工程の断面図を示す。（実施例１
参照）
参照）
【図５】 実施例の工程の断面図を示す。（実施例２
参照）
参照）
【図６】 実施例の工程の断面図を示す。（実施例３
参照）
参照）
【図７】 実施例の工程の断面図を示す。（実施例４
参照）
参照）
１ ・・・アモルファスシリコン ２ ・・・島状ニッケル膜 ３ ・・・結晶シリコン ４ ・・・粒界 ５ ・・・結晶化の進行していない領域 ６ ・・・半導体領域 ７ ・・・ゲイト配線
───────────────────────────────────────────────────── 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 21/336 (72)発明者 福永 健司 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内 (72)発明者 竹村 保彦 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内
Claims (13)
- 【請求項１】 基板上に選択的にニッケル、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、銀の少なくとも
１つを含有する物体を形成する第１の工程と、 前記工程後、実質的にアモルファス状態のシリコン膜を
形成する第２の工程と、 第２の工程の後に基板をアニールする第３の工程と、 前記シリコン膜を島状にパターニングする第４の工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１において、第３の工程の以後に
基板をフッ酸もしくは塩酸を含有する酸によって処理す
る第４の工程を有することを特徴とする半導体装置の製
造方法。 - 【請求項３】 請求項１において、基板をアニールする
ことにより、選択的に物体のある領域より横方向に結晶
化を２０〜２００μｍの幅に成長せしめることを特徴と
する半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 基板上に実質的にアモルファス状態のシ
リコン膜を形成する第１の工程と、 前記工程後、選択的にニッケル、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、銀の少なくとも１つを含
有する物体を形成する第２の工程と、 第２の工程の後に基板をアニールする第３の工程と、 前記シリコン膜を島状にパターニングする第４の工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 請求項４において、第３の工程の以後に
基板をフッ酸、硝酸もしくは塩酸を含有する酸によって
処理する第４の工程を有することを特徴とする半導体装
置の製造方法。 - 【請求項６】 請求項４において、基板をアニールする
ことにより、選択的に物体のある領域より横方向に結晶
化を２０〜２００μｍの幅に成長せしめることを特徴と
する半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 ０．０１原子％以上５原子％以下の水素
と、０．０００５原子％以上１原子％以下のニッケル、
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、銀を有
するシリコン膜上に、絶縁膜を介してゲイト電極が設け
られていることを特徴とする薄膜トランジスタ。 - 【請求項８】 ０．０１原子％以上５原子％以下の水素
と、０．０００５原子％以上１原子％以下のニッケル、
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、銀を有
するシリコン半導体によって構成されたソースおよび／
またはドレインを有することを特徴とする薄膜トランジ
スタ。 - 【請求項９】 基板上に実質的にアモルファス状態のシ
リコン膜を形成する第１の工程と、 マスク作用を示す厚さのマスク被膜を形成する第２の工
程と、 前記マスク被膜をパターニングして、シリコン膜表面を
露出せしめる第３の工程と、 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、銀の少なくとも１つを含有する被膜を形成する
第４の工程と、 第４の工程の後に基板を熱アニールすることによって第
４の工程によって形成された被膜とシリコン膜を反応さ
せて珪化物層を形成する第５の工程と、 第４の工程で形成された被膜を除去する第６の工程とア
ニールすることによって前記珪化物層に隣接したシリコ
ン膜を横方向に結晶化させる第７の工程とを有すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項１０】 基板上に選択的にニッケル、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、銀の少なくと
も１つを含有する物体を選択的に形成する第１の工程
と、 前記工程後、実質的にアモルファス状態のシリコン膜を
形成する第２の工程と、 第２の工程の後に基板をアニールする第３の工程と、 前記シリコン膜のうち、第１の工程において、選択的に
物体が形成された領域上の部分をエッチング除去する第
４の工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造
方法。 - 【請求項１１】 請求項１０において、第４の工程と同
時に、もしくは前後に結晶成長の成長点を含む領域をエ
ッチングすることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項１２】 基板上に実質的にアモルファス状態の
シリコン膜を形成する第１の工程と、 前記工程後、選択的にニッケル、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、銀の少なくとも１つを含
有する物体を選択的に形成する第２の工程と、 第２の工程の後に基板をアニールする第３の工程と、 前記シリコン膜のうち、第２の工程において、選択的に
物体が形成された領域上の部分をエッチング除去する第
４の工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造
方法。 - 【請求項１３】 請求項１２において、第４の工程と同
時に、もしくは前後に結晶成長の成長点を含む領域をエ
ッチングすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (21)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5204775A JP2852853B2 (ja) | 1993-07-27 | 1993-07-27 | 半導体装置の製造方法 |
| TW082110093A TW226478B (en) | 1992-12-04 | 1993-11-30 | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
| US08/160,908 US5403772A (en) | 1992-12-04 | 1993-12-03 | Method for manufacturing semiconductor device |
| CN2005100094014A CN1658389B (zh) | 1992-12-04 | 1993-12-04 | 半导体器件及其制造方法 |
| KR93026648A KR970004450B1 (en) | 1992-12-04 | 1993-12-04 | Method for manufacturing semiconductor device |
| CNB2004100696546A CN100437907C (zh) | 1992-12-04 | 1993-12-04 | 半导体器件及其制造方法 |
| CN93121667A CN1052570C (zh) | 1992-12-04 | 1993-12-04 | 半导体器件及其制造方法 |
| US08/248,220 US5604360A (en) | 1992-12-04 | 1994-05-24 | Semiconductor device including a plurality of thin film transistors at least some of which have a crystalline silicon film crystal-grown substantially in parallel to the surface of a substrate for the transistor |
| US08/341,106 US5563426A (en) | 1992-12-04 | 1994-11-18 | Thin film transistor |
| US08/661,013 US5888857A (en) | 1992-12-04 | 1996-06-10 | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
| CN96114412A CN1091943C (zh) | 1992-12-04 | 1996-11-01 | 制造半导体器件的方法 |
| US09/233,146 US6323071B1 (en) | 1992-12-04 | 1999-01-19 | Method for forming a semiconductor device |
| US09/439,997 US6338991B1 (en) | 1992-12-04 | 1999-11-15 | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
| CNB001038338A CN1149634C (zh) | 1992-12-04 | 2000-02-28 | 半导体器件的制造方法 |
| JP2000250453A JP3455721B2 (ja) | 1993-07-27 | 2000-08-22 | 半導体装置の作製方法 |
| CNB011330945A CN1299331C (zh) | 1992-12-04 | 2001-09-13 | 半导体器件及其制造方法 |
| US09/993,492 US6806125B2 (en) | 1992-12-04 | 2001-11-27 | Method of manufacturing a thin film transistor device |
| US10/254,546 US6872605B2 (en) | 1992-12-04 | 2002-09-26 | Semiconductor device and method of fabricating the same |
| US10/926,059 US7622335B2 (en) | 1992-12-04 | 2004-08-26 | Method for manufacturing a thin film transistor device |
| US12/579,642 US8062935B2 (en) | 1992-12-04 | 2009-10-15 | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
| US13/282,515 US8278660B2 (en) | 1992-12-04 | 2011-10-27 | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
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|---|---|---|---|
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