JPH08148425A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JPH08148425A
JPH08148425A JP6288134A JP28813494A JPH08148425A JP H08148425 A JPH08148425 A JP H08148425A JP 6288134 A JP6288134 A JP 6288134A JP 28813494 A JP28813494 A JP 28813494A JP H08148425 A JPH08148425 A JP H08148425A
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JP
Japan
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film
silicon film
amorphous silicon
semiconductor device
metal silicide
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Application number
JP6288134A
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Japanese (ja)
Inventor
Naoki Makita
直樹 牧田
Tadayoshi Miyamoto
忠芳 宮本
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH08148425A publication Critical patent/JPH08148425A/en
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Abstract

PURPOSE: To simultaneously enhance the performance of a semiconductor element and the reduction of metallic element amount in its active region by crystallizing amorphous silicon film by heat treating with the metal silicide film in contact with the amorphous silicon film as the catalyst of crystalline growth. CONSTITUTION: An insular crystalline silicon film 103i for forming a TFT is formed on an insulating base film 102. The center of the film 103i becomes a channel region 110. Its both side parts become source and drain regions 111, 112. The film 103i is crystallized at the amorphous silicon film by heat treating with the metal silicide film 105 in contact with amorphous silicon film 103 as the catalyst of crystalline grown.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置およびその
製造方法に関し、さらに詳しく言えば、非晶質ケイ素膜
を結晶化した結晶性ケイ素膜を活性領域とする半導体装
置およびその製造方法に関する。特に、本発明は、絶縁
基板上に設けられたTFT(薄膜トランジスタ)を有す
る半導体装置に有効であり、アクティブマトリクス型の
液晶表示装置、密着型イメージセンサー、三次元ICな
どに適用できるものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device having a crystalline silicon film obtained by crystallizing an amorphous silicon film as an active region and a manufacturing method thereof. In particular, the present invention is effective for a semiconductor device having a TFT (thin film transistor) provided on an insulating substrate, and can be applied to an active matrix type liquid crystal display device, a contact image sensor, a three-dimensional IC and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、大型で高解像度の液晶表示装置、
高速で高解像度の密着型イメージセンサー、三次元IC
などへの実現に向けて、ガラス等の絶縁基板上や、絶縁
膜上に高性能な半導体素子を形成する試みがなされてい
る。これらの装置に用いられる半導体素子には、薄膜状
のケイ素半導体層を用いるのが一般的である。
2. Description of the Related Art In recent years, large-sized, high-resolution liquid crystal display devices,
High-speed, high-resolution contact image sensor, three-dimensional IC
In order to realize the above, an attempt has been made to form a high-performance semiconductor element on an insulating substrate such as glass or on an insulating film. A thin film silicon semiconductor layer is generally used for a semiconductor element used in these devices.

【0003】この薄膜状のケイ素半導体層としては、非
晶質ケイ素半導体(a−Si)からなるものと、結晶性
を有するケイ素半導体からなるものの2つに大別され
る。非晶質ケイ素半導体は作製温度が低く、気相法で比
較的容易に作製することが可能で量産性に富むため、最
も一般的に用いられているが、導電性等の物性が結晶性
を有するケイ素半導体に比べて劣る。このため今後より
高速特性を得るためには、結晶性を有するケイ素半導体
からなる半導体装置の作製方法の確立が強く求められて
いる。なお、結晶性を有するケイ素半導体としては、多
結晶ケイ素、微結晶ケイ素、結晶成分を含む非晶質ケイ
素、結晶性と非晶質の中間の状態を有するセミアモルフ
ァスケイ素等が知られている。
The thin-film silicon semiconductor layer is roughly classified into two, that is, an amorphous silicon semiconductor (a-Si) and a crystalline silicon semiconductor. Amorphous silicon semiconductors are the most commonly used because they have a low fabrication temperature, can be fabricated relatively easily by the vapor phase method, and have high mass productivity. It is inferior to the silicon semiconductors it has. Therefore, in order to obtain higher speed characteristics in the future, there is a strong demand for establishment of a method for manufacturing a semiconductor device made of a crystalline silicon semiconductor. Known crystalline silicon semiconductors include polycrystalline silicon, microcrystalline silicon, amorphous silicon containing a crystalline component, and semi-amorphous silicon having an intermediate state between crystalline and amorphous.

【0004】これら結晶性を有する薄膜状のケイ素半導
体層を得る方法としては、(1)半導体膜の成膜を、該
半導体膜に結晶性を持たせつつ行う、(2)非晶質の半
導体膜を成膜し、その後レーザー光のエネルギーによ
り、該半導体膜を結晶性を有するものにする、(3)非
晶質の半導体膜を成膜し、その後熱エネルギーを加える
ことにより、該半導体膜を結晶性を有するものとする、
といった方法が知られている。
As a method for obtaining these thin film silicon semiconductor layers having crystallinity, (1) a semiconductor film is formed while the semiconductor film has crystallinity (2) an amorphous semiconductor A film is formed, and then the semiconductor film is made crystalline by the energy of laser light. (3) An amorphous semiconductor film is formed, and then thermal energy is applied to the semiconductor film. To have crystallinity,
Such methods are known.

【0005】しかしながら、(1)の方法では、成膜工
程と同時に結晶化が進行するので、大粒径の結晶性ケイ
素を得るにはケイ素膜の厚膜化が不可欠であり、良好な
半導体物性を有する膜を基板上に全面に渡って均一に成
膜することが技術上困難である。またこの方法では成膜
温度が600℃以上と高いので、安価なガラス基板が使
用できないというコスト面での問題があった。
However, in the method (1), crystallization progresses at the same time as the film forming step. Therefore, in order to obtain crystalline silicon having a large grain size, it is indispensable to increase the thickness of the silicon film. It is technically difficult to uniformly form a film having a film on the entire surface of the substrate. Further, in this method, since the film forming temperature is as high as 600 ° C. or higher, there is a cost problem that an inexpensive glass substrate cannot be used.

【0006】また、(2)の方法では、溶融固化過程の
結晶化現象を利用するため、小粒径ながら粒界が良好に
処理され、高品質な結晶性ケイ素膜が得られるが、現在
レーザーとして最も一般的に使用されているエキシマレ
ーザーを例にとると、レーザー光の照射面積が小さくス
ループットが低いという問題がまず有る。またレーザー
光による結晶化処理は、大面積基板の全面を均一に処理
するにはレーザーの安定性が充分ではなく、次世代の技
術という感が強い。
Further, in the method (2), since the crystallization phenomenon in the melting and solidification process is utilized, the grain boundaries are favorably processed with a small grain size, and a high quality crystalline silicon film can be obtained. Taking the most commonly used excimer laser as an example, there is a problem that the irradiation area of laser light is small and throughput is low. In addition, the crystallization treatment with laser light is not sufficient in the stability of the laser for uniformly treating the entire surface of a large-area substrate, and is strongly regarded as a next-generation technology.

【0007】(3)の方法は、(1)、(2)の方法と
比較すると大面積に対応できるという利点はあるが、結
晶化に際し600℃以上の高温にて数十時間にわたる加
熱処理が必要である。一方、安価なガラス基板の使用と
スループットの向上を考えると、加熱温度を下げ、さら
に短時間で結晶化させなければならない。このため
(3)の方法では、上記のような相反する問題点を同時
に解決する必要がある。
The method (3) has an advantage that it can be applied to a large area as compared with the methods (1) and (2), but heat treatment for several tens of hours at a high temperature of 600 ° C. or more is required for crystallization. is necessary. On the other hand, considering the use of an inexpensive glass substrate and the improvement of throughput, it is necessary to lower the heating temperature and crystallize it in a shorter time. Therefore, in the method (3), it is necessary to simultaneously solve the above-mentioned conflicting problems.

【0008】また、(3)の方法では、固相結晶化現象
を利用するため、結晶粒は基板面に平行に拡がり数μm
の粒径を持つものさえ現れるが、成長した結晶粒同士が
ぶつかり合って粒界が形成されるため、その粒界がキャ
リアに対するトラップ準位として働き、TFTの移動度
を低下させる大きな原因となってしまう。
Further, in the method (3), since the solid phase crystallization phenomenon is utilized, the crystal grains spread parallel to the substrate surface and are several μm.
Although even those with a grain size of 1 appear, the grown crystal grains collide with each other to form a grain boundary, and the grain boundary acts as a trap level for carriers, which is a major cause of lowering the mobility of the TFT. Will end up.

【0009】上記(3)の方法を利用して、前述の結晶
粒界の問題点を解決する方法が、特開平5−55142
号公報あるいは特開平5−136048号公報で提案さ
れている。これらの方法では、結晶成長の核となる異物
を非晶質ケイ素膜中に導入して、その後熱処理をするこ
とで、その異物を核とした大粒径の結晶性ケイ素膜を得
ている。
A method for solving the above-mentioned problem of grain boundaries by utilizing the method (3) is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-55142.
Japanese Patent Laid-Open Publication No. 5-136048. In these methods, a foreign particle serving as a nucleus for crystal growth is introduced into the amorphous silicon film, and then a heat treatment is performed to obtain a large-grain crystalline silicon film having the foreign particle as a nucleus.

【0010】前者では、シリコン(Si+)をイオン注
入法によって非晶質ケイ素膜に導入し、その後熱処理に
より粒径数μmの結晶粒をもつ多結晶ケイ素膜を得る。
後者では、粒径10〜100nmのSi粒子を高圧の窒
素ガスとともに非晶質ケイ素膜に吹きつけて成長核を形
成している。両者とも非晶質ケイ素膜に選択的に異物を
導入し、それを核として結晶成長させた高品質な結晶性
ケイ素膜を利用して半導体素子を形成しているのは同様
である。
In the former case, silicon (Si + ) is introduced into the amorphous silicon film by an ion implantation method, and then a heat treatment is performed to obtain a polycrystalline silicon film having crystal grains with a grain size of several μm.
In the latter, Si particles having a particle diameter of 10 to 100 nm are blown onto the amorphous silicon film together with a high pressure nitrogen gas to form a growth nucleus. It is the same in both cases that a semiconductor element is formed using a high-quality crystalline silicon film in which a foreign substance is selectively introduced into an amorphous silicon film and crystal growth is performed using the foreign substance as a nucleus.

【0011】しかしながら、特開平5−55142号公
報あるいは特開平5−136048号公報で提案されて
いるこれらの技術では、導入された異物は成長核として
のみ作用する訳であり、結晶成長の際の核発生や結晶成
長方向の制御には有効であるが、結晶化のための加熱処
理工程における上述の問題はなお残る。
However, in these techniques proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-55142 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-136048, the introduced foreign matter acts only as growth nuclei, so that the crystal grows. Although it is effective for controlling nucleation and crystal growth direction, the above-mentioned problems in the heat treatment step for crystallization still remain.

【0012】特開平5−55142号公報では、温度6
00℃で40時間の加熱処理により結晶化を行ってい
る。また、特開平5−136048号公報では、加熱温
度650℃以上の熱処理を行っている。ゆえに、これら
の技術はSOI(Silicon-On-Insulator)基板やSOS
(Silicon-On-Sapphire)基板には有効な技術である
が、これらの技術を用いて安価なガラス基板に結晶性ケ
イ素膜を作製し半導体素子を形成することは困難であ
る。例えば、アクティブマトリクス型の液晶表示装置に
用いられるコーニング7059(コーニング社商品名)
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。
In JP-A-5-55142, a temperature of 6
Crystallization is performed by heat treatment at 00 ° C. for 40 hours. Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 5-136048, heat treatment is performed at a heating temperature of 650 ° C. or higher. Therefore, these technologies are applied to SOI (Silicon-On-Insulator) substrates and SOS.
Although this is an effective technique for a (Silicon-On-Sapphire) substrate, it is difficult to form a crystalline silicon film on an inexpensive glass substrate to form a semiconductor device using these techniques. For example, Corning 7059 (trade name of Corning Incorporated) used for an active matrix type liquid crystal display device.
Glass has a glass strain point of 593 ° C., and there is a problem in heating at 600 ° C. or higher in consideration of increasing the area of the substrate.

【0013】そこで、本発明者らは、上述のような様々
な問題を解決するために、結晶化に必要な温度の低温化
と処理時間の短縮を両立し、さらには粒界の影響を最小
限に留めた結晶性ケイ素薄膜の作製方法を見いだした。
In order to solve the above-mentioned various problems, the present inventors have made it possible to lower the temperature required for crystallization and shorten the processing time, and to minimize the influence of grain boundaries. We have found a method for producing a crystalline silicon thin film that is limited to the above.

【0014】本発明者らの研究によれば、非晶質ケイ素
膜の表面にニッケルやパラジウム等の金属元素を微量に
導入させ、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えることが判明してい
る。このメカニズムは、まず金属元素を核とした結晶核
発生が加熱処理の早期に起こり、その後その金属元素が
触媒となって結晶成長を助長し、結晶化が急激に進行す
ると理解される。これらの金属元素により結晶化が助長
されて結晶成長した結晶性ケイ素膜は、通常の固相成長
法で結晶化した非晶質ケイ素膜が双晶構造であるのに対
して、何本もの針状結晶あるいは柱状結晶で構成されて
おり、それぞれの針状結晶あるいは柱状結晶内部は理想
的な単結晶状態となっている。
According to the research conducted by the present inventors, a trace amount of a metal element such as nickel or palladium is introduced into the surface of the amorphous silicon film, and then heating is performed at 550 ° C. for about 4 hours. It has been found that crystallization can be performed by. It is understood that this mechanism is that crystal nucleation with a metal element as a nucleus occurs at an early stage of the heat treatment, and then the metal element serves as a catalyst to promote crystal growth and crystallization rapidly progresses. The crystalline silicon film, which is crystallized by the crystallization promoted by these metal elements, has a twin structure while the amorphous silicon film crystallized by the usual solid phase growth method has a twin crystal structure. Each of the needle-shaped crystals or the columnar crystals is in an ideal single crystal state.

【0015】このような結晶性ケイ素膜を活性領域に用
いてTFTを作製すると、通常の固相成長法で形成した
結晶性ケイ素膜を用いた場合に比べ、電界効果移動度が
1.2倍程度向上するのを本発明者らは確認している。
When a TFT is manufactured by using such a crystalline silicon film in the active region, the field effect mobility is 1.2 times that in the case of using the crystalline silicon film formed by the usual solid phase growth method. The present inventors have confirmed that the degree of improvement is improved.

【0016】また、本発明者らは、非晶質ケイ素膜の一
部に選択的に金属元素を導入して加熱処理することによ
り、金属元素が導入されていない部分を非晶質ケイ素膜
の状態として残したまま、金属元素が導入された領域の
みを選択的に結晶化できることを見い出した。さらに、
加熱処理時間を延長することにより、該金属元素が選択
的に導入された領域から横方向、つまり基板表面に対し
て概略平行な方向に結晶成長が行われるという現象を発
見した。
Further, the present inventors selectively introduce a metal element into a part of the amorphous silicon film and heat-treat it, so that the part where the metal element is not introduced becomes a part of the amorphous silicon film. It was found that only the region where the metal element was introduced can be selectively crystallized while remaining as a state. further,
It has been discovered that, by extending the heat treatment time, crystal growth is performed in the lateral direction, that is, in the direction substantially parallel to the substrate surface, from the region where the metal element is selectively introduced.

【0017】この横方向結晶成長領域の内部では、成長
方向がほぼ一方向に揃った針状結晶あるいは柱状結晶が
ひしめき合っており、金属元素が直接導入されランダム
に結晶核の発生が起こった領域に比べて、結晶性が良好
な領域となっている。このとき、結晶化に寄与する金属
元素は、針状結晶あるいは柱状結晶の先端部、即ち結晶
成長の先端部に存在している。
Inside this lateral crystal growth region, needle-like crystals or columnar crystals whose growth directions are substantially aligned in one direction are crowded together, and metal nuclei are directly introduced into regions where crystal nuclei are randomly generated. In comparison, the crystallinity is good. At this time, the metal element that contributes to crystallization exists at the tip of the needle crystal or the columnar crystal, that is, the tip of crystal growth.

【0018】すなわち、金属元素が結晶化に効率良く機
能していれば、金属元素は結晶化が行われる結晶成長先
端部のみに存在し、既に結晶化された横方向結晶成長領
域にはほぼ存在しないことになる。従って、横方向に成
長した結晶性ケイ素膜中の金属元素の濃度は、金属元素
が直接導入され結晶化した領域に比べ、約一桁以上小さ
い値となっている。そういう意味からも、この横方向結
晶成長領域を半導体素子の活性領域に用いるメリットは
大きい。
That is, if the metal element functions efficiently for crystallization, the metal element exists only in the crystal growth tip portion where crystallization is performed, and almost exists in the already crystallized lateral crystal growth region. Will not do. Therefore, the concentration of the metal element in the laterally grown crystalline silicon film is about one digit or more smaller than that in the region where the metal element is directly introduced and crystallized. From this point of view, the merit of using this lateral crystal growth region as the active region of the semiconductor element is great.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】本発明者らが発見した
上述のような結晶成長方法は、非常に有効な技術である
反面、2つの問題点を有している。
The above-mentioned crystal growth method discovered by the present inventors is a very effective technique, but has two problems.

【0020】一つ目の問題点としては、上記の結晶成長
技術により形成された結晶性ケイ素膜は、従来の固相結
晶化により形成された結晶性ケイ素膜よりは格段に優れ
た結晶性を持ち合わせているが、薄膜集積回路に応用す
るには未だ十分な結晶性を有しているとは言い難い。
The first problem is that the crystalline silicon film formed by the above-mentioned crystal growth technique has significantly better crystallinity than the crystalline silicon film formed by the conventional solid phase crystallization. Although it is available, it is hard to say that it has sufficient crystallinity for application to thin film integrated circuits.

【0021】図5に、上記結晶成長技術の一つの応用例
として、ディスプレーからCPU、メモリーまでを含め
た液晶表示装置の電気光学システムのブロック図を示
す。
FIG. 5 shows a block diagram of an electro-optical system of a liquid crystal display device including a display, a CPU and a memory as one application example of the crystal growth technique.

【0022】図中、50は液晶表示装置で、液晶により
画像表示を行う表示部51、該表示部を駆動するXデコ
ーダー/ドライバー52やYデコーダー/ドライバー5
3などの周辺駆動回路を有している。また、該液晶表示
装置50には、画像情報を記憶するメモリ56及び補助
メモリ57、さらにこれらのメモリや上記Xデコーダー
/ドライバ52及びYデコーダー/ドライバー53を制
御するCPU54等が搭載されている。なお、58はC
PU54からの画像信号を分岐するXY分岐器、55は
外部からの信号の入力ポート、59はバックライトであ
る。
In the figure, reference numeral 50 denotes a liquid crystal display device, which is a display section 51 for displaying an image by liquid crystal, an X decoder / driver 52 and a Y decoder / driver 5 for driving the display section.
3 and other peripheral drive circuits. Further, the liquid crystal display device 50 is equipped with a memory 56 for storing image information and an auxiliary memory 57, and a CPU 54 for controlling these memories and the X decoder / driver 52 and the Y decoder / driver 53. In addition, 58 is C
An XY branching device for branching the image signal from the PU 54, 55 is an input port for an external signal, and 59 is a backlight.

【0023】ところで、金属元素を選択的に導入し横方
向に結晶成長させて形成した結晶性ケイ素膜領域を、T
FTの活性領域に用いた場合、Nチャネル型で80〜1
00cm2/Vs程度、Pチャネル型で60〜80cm2
/Vs程度の移動度が得られている。
By the way, a crystalline silicon film region formed by selectively introducing a metal element and growing crystals in the lateral direction is referred to as T
When used in the active region of FT, N-channel type is 80 to 1
00 cm 2 / Vs, P-channel type 60 to 80 cm 2
A mobility of about / Vs is obtained.

【0024】このTFTを図5の液晶表示装置50に用
いると、表示部であるアクティブマトリクス領域のスイ
ッチング素子以外にXデコーダー/ドライバーやYデコ
ーダー/ドライバーなどの周辺駆動回路の素子、すなわ
ち図5において一点鎖線内に示す領域の素子を、同一基
板上に同工程で作製することが可能となる。
When this TFT is used in the liquid crystal display device 50 of FIG. 5, in addition to the switching elements in the active matrix region which is the display section, elements of the peripheral drive circuit such as the X decoder / driver and the Y decoder / driver, that is, in FIG. It becomes possible to fabricate the element in the region shown by the alternate long and short dash line on the same substrate in the same step.

【0025】しかしながら、より高度な集積化を実現
し、図5に示す電気光学システム全てを1枚の基板上に
構成できれば、製品の低コスト化、モジュールのコンパ
クト化、実装工程の簡略化が行える訳であるが、CPU
54を構成する半導体素子は、周辺駆動回路を構成する
半導体素子に比べ、さらなる高速化が必要であるため、
上記の技術ではCPUをアクティブマトリクス領域とと
もに同一基板上に形成することはできない。
However, if a higher degree of integration is realized and all the electro-optical system shown in FIG. 5 can be constructed on one substrate, the cost of the product can be reduced, the module can be made compact, and the mounting process can be simplified. By the way, the CPU
The semiconductor element forming 54 requires higher speed than the semiconductor element forming the peripheral drive circuit.
In the above technique, the CPU cannot be formed on the same substrate together with the active matrix region.

【0026】このため現在は、単結晶シリコン基板によ
り形成されたICチップをアクティブマトリクス基板に
実装して対応している。すなわち、ガラスなどの透明絶
縁性基板上にさらに高移動度をもつ結晶性ケイ素膜を作
製することができれば、アクティブマトリクス部を駆動
する周辺駆動回路の性能を格段に向上できるだけでな
く、1枚の基板上にディスプレイから、CPU、メモリ
ーまでを含めた表示装置を形成し、さらにイメージセン
サー、タッチオペレーションなどの機能を付加すること
も可能となるが、従来法ではこのような高移動度TFT
を構成できるような良好な結晶性を示す結晶性ケイ素膜
は得られていない。
Therefore, at present, an IC chip formed of a single crystal silicon substrate is mounted on an active matrix substrate to deal with it. That is, if a crystalline silicon film having a higher mobility can be formed on a transparent insulating substrate such as glass, not only can the performance of the peripheral drive circuit for driving the active matrix portion be significantly improved, but also one sheet It is possible to form a display device including a display, a CPU, and a memory on a substrate, and to add functions such as an image sensor and a touch operation, but in the conventional method, such a high mobility TFT is used.
No crystalline silicon film having good crystallinity capable of constituting the above has been obtained.

【0027】もう一つの問題点としては、結晶成長の触
媒として用いた金属元素が半導体素子に及ぼす作用であ
る。当然のこととして、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
いことでない。即ち、上記の結晶化を助長する金属元素
は、非晶質ケイ素を結晶化させる際には必要であるが、
結晶化したケイ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ためには、金属元素と
して結晶性ケイ素中で不活性な傾向が強いものを選ぶと
同時に、結晶化に必要な金属元素の量を極力少なくし、
最低限の量で結晶化を行う必要があるが、実際には、極
微量の低濃度制御は非常に難しい。また、これらの金属
元素は、それぞれの針状結晶あるいは柱状結晶内部には
ほとんど存在しておらず、その結晶粒界に遍在してい
る。したがって、TFTのオフ領域でのリーク電流の増
大、TFT間の特性のばらつきなどの現象が現れる。
Another problem is the action of the metal element used as a catalyst for crystal growth on the semiconductor element. As a matter of course, the presence of a large amount of the above-mentioned elements in the semiconductor impairs the reliability and electrical stability of the device using these semiconductors and is not preferable. That is, the above metal element that promotes crystallization is necessary when crystallizing amorphous silicon,
It is desirable that the crystallized silicon be contained as little as possible. In order to achieve this purpose, a metal element having a strong tendency to be inactive in crystalline silicon is selected, and at the same time, the amount of the metal element necessary for crystallization is reduced as much as possible.
Although it is necessary to perform crystallization with a minimum amount, it is actually very difficult to control a very small amount of low concentration. Further, these metal elements hardly exist inside the needle-like crystals or columnar crystals, but are ubiquitous in the crystal grain boundaries. Therefore, phenomena such as an increase in leak current in the off region of the TFT and variations in characteristics between the TFTs appear.

【0028】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、その結晶化を助長する金属元素を用いた
600℃以下の低温熱処理による非晶質ケイ素膜の結晶
化を、基板面内での均一性及び基板間での再現性よく行
うことができ、しかも通常の熱処理により得られる結晶
性よりさらに良好な結晶性を有する結晶性ケイ素膜を形
成して、半導体素子の高性能化及びその活性領域におけ
る金属元素量の低減を同時に図ることができる半導体装
置及びその製造方法を得ることが本発明の目的である。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and the crystallization of an amorphous silicon film by a low temperature heat treatment at 600 ° C. or lower using a metal element that promotes the crystallization is performed on the substrate surface. It is possible to improve the performance of semiconductor devices by forming a crystalline silicon film that can be performed with good uniformity within the substrate and reproducibility between substrates, and that has crystallinity better than that obtained by ordinary heat treatment. It is an object of the present invention to obtain a semiconductor device and a method for manufacturing the same, which can simultaneously reduce the amount of metal elements in the active region.

【0029】[0029]

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の問題点
を解決し、上記の目的を満足する手段を提供するもので
あり、ガラスなどの絶縁表面を有する基板上に均一性よ
く安定した特性を有する高性能半導体装置を実現するも
のである。より具体的には、本発明は以下の特徴を有す
る。
The present invention solves the above-mentioned problems and provides a means for satisfying the above-mentioned object, and is stable and uniform on a substrate having an insulating surface such as glass. A high-performance semiconductor device having characteristics is realized. More specifically, the present invention has the following features.

【0030】(1)この発明に係る半導体装置は、絶縁
性表面を有する基板と、該基板の絶縁性表面上に設けら
れ、非晶質ケイ素膜に接するケイ化金属膜を結晶成長の
触媒として、該非晶質ケイ素膜を加熱処理により結晶化
してなる活性領域とを備えたものであり、そのことによ
り上記目的が達成される。
(1) In the semiconductor device according to the present invention, a substrate having an insulating surface and a metal silicide film provided on the insulating surface of the substrate and in contact with the amorphous silicon film are used as a catalyst for crystal growth. And an active region formed by crystallizing the amorphous silicon film by heat treatment, whereby the above object is achieved.

【0031】(2)この発明に係る半導体装置は、絶縁
性表面を有する基板と、該基板の絶縁性表面上に設けら
れ、非晶質ケイ素膜の、その結晶化を助長するケイ化金
属膜と接する部分からその周辺領域への加熱処理による
結晶成長を行って形成した活性領域とを備えたものであ
り、そのことにより上記目的が達成される。
(2) A semiconductor device according to the present invention includes a substrate having an insulating surface, and a metal silicide film provided on the insulating surface of the substrate to promote crystallization of an amorphous silicon film. And an active region formed by performing crystal growth by heat treatment from a portion in contact with the peripheral region, thereby achieving the above object.

【0032】(3)この発明は上記半導体装置におい
て、前記ケイ化金属膜が、その構成金属元素として、N
i、Co、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、In、S
n、Al、Sbから選ばれた一種または複数種類の元素
を含むものであることが好ましい。
(3) In the semiconductor device according to the present invention, the metal silicide film contains N as a constituent metal element.
i, Co, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, In, S
It is preferable to contain one or more kinds of elements selected from n, Al and Sb.

【0033】(4)この発明は上記半導体装置におい
て、前記ケイ化金属膜が、その結晶構造として蛍石型構
造を有するものであることが好ましい。
(4) In the above semiconductor device according to the present invention, it is preferable that the metal silicide film has a fluorite structure as its crystal structure.

【0034】(5)この発明は上記半導体装置におい
て、前記ケイ化金属膜が、NiSi2からなるものであ
ることが好ましい。
(5) In the above semiconductor device according to the present invention, it is preferable that the metal silicide film is made of NiSi 2 .

【0035】(6)この発明に係る半導体装置の製造方
法は、基板上に非晶質ケイ素膜、及び該非晶質ケイ素膜
の結晶化を助長するケイ化金属膜を、これらが接するよ
う形成する工程と、加熱によって該非晶質ケイ素膜を結
晶化させる工程とを含むものであり、そのことにより上
記目的が達成される。
(6) In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, an amorphous silicon film and a metal silicide film for promoting crystallization of the amorphous silicon film are formed on the substrate so that they are in contact with each other. It includes a step and a step of crystallizing the amorphous silicon film by heating, whereby the above object is achieved.

【0036】(7)この発明に係る半導体装置の製造方
法は、基板上に非晶質ケイ素膜、及び該非晶質ケイ素膜
の結晶化を助長するケイ化金属膜を、該非晶質ケイ素膜
の一部に該ケイ化金属膜が接するよう形成する工程と、
加熱処理により、該非晶質ケイ素膜の、該ケイ化金属膜
と接している領域を選択的に結晶化させる工程と、加熱
処理をさらに継続して、該非晶質ケイ素膜を、その選択
的に結晶化された領域からその周辺領域へと基板表面に
対し概略平行な方向に結晶成長させる工程とを含むもの
であり、そのことにより上記目的が達成される。
(7) In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, an amorphous silicon film and a metal silicide film for promoting crystallization of the amorphous silicon film are formed on the substrate. A step of forming the metal silicide film in contact with a part thereof;
A step of selectively crystallizing a region of the amorphous silicon film in contact with the metal silicide film by heat treatment, and continuing the heat treatment to selectively crystallize the amorphous silicon film. The step of growing a crystal from the crystallized region to its peripheral region in a direction substantially parallel to the substrate surface, thereby achieving the above object.

【0037】(8)この発明は上記半導体装置の製造方
法において、前記ケイ化金属膜が、構成金属元素とし
て、Ni、Co、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、I
n、Sn、Al、Sbから選ばれた一種または複数種類
の元素を含むものであることが好ましい。
(8) In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the metal silicide film contains Ni, Co, Pd, Pt, Cu, Ag, Au and I as constituent metal elements.
It is preferable to contain one or more kinds of elements selected from n, Sn, Al, and Sb.

【0038】(9)この発明は上記半導体装置の製造方
法において、前記ケイ化金属膜が、その結晶構造として
蛍石型構造を有するものであることが好ましい。
(9) In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, it is preferable that the metal silicide film has a fluorite structure as its crystal structure.

【0039】(10)この発明は上記半導体装置の製造
方法において、前記ケイ化金属膜がNiSi2からなる
ものであることが好ましい。
(10) In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, it is preferable that the metal silicide film is made of NiSi 2 .

【0040】[0040]

【作用】この発明の半導体装置においては、基板の絶縁
性表面に形成された活性領域を、非晶質ケイ素膜をケイ
化金属を触媒として結晶化した領域としたから、上記活
性領域を構成する結晶性ケイ素膜が、通常の固相成長法
で得られる結晶性よりさらに高い結晶性を有するものと
なる。
In the semiconductor device of the present invention, since the active region formed on the insulating surface of the substrate is a region obtained by crystallizing the amorphous silicon film using the metal silicide as a catalyst, the active region is formed. The crystalline silicon film has a crystallinity higher than that obtained by a usual solid phase growth method.

【0041】また、上記ケイ化金属は、薄膜状態で非晶
質ケイ素膜に接しているため、非晶質ケイ素膜の結晶化
は、上記ケイ化金属と接している部分から均一に行われ
ることなり、上記活性領域を構成する結晶性ケイ素膜の
結晶性は非常に良好なものとなる。
Further, since the metal silicide is in contact with the amorphous silicon film in a thin film state, the crystallization of the amorphous silicon film should be performed uniformly from the part in contact with the metal silicide. Therefore, the crystallinity of the crystalline silicon film forming the active region becomes very good.

【0042】また、非晶質ケイ素膜の加熱による結晶化
は、ケイ化金属により助長されるため、高品質な結晶性
ケイ素膜を生産性よく形成できる。しかもこの際、結晶
化に要する加熱温度が600℃以下に抑えられるため、
安価なガラス基板を使用可能となる。
Since crystallization of the amorphous silicon film by heating is promoted by the metal silicide, a high quality crystalline silicon film can be formed with high productivity. Moreover, at this time, since the heating temperature required for crystallization can be suppressed to 600 ° C. or lower,
Inexpensive glass substrates can be used.

【0043】この発明においては、上記ケイ化金属膜と
して、その結晶構造として蛍石型構造を有するものを用
いることにより、活性領域を構成する結晶性ケイ素膜の
結晶構造が、理想的なダイヤモンド構造に近いものとな
る。
In the present invention, by using a metal silicide film having a fluorite structure as its crystal structure, the crystalline silicon film forming the active region has an ideal diamond structure. Will be close to.

【0044】この発明においては、上記ケイ化金属膜と
して、NiSi2からなるものを用いることにより、活
性領域を構成する結晶性ケイ素膜の結晶構造が、理想的
なダイヤモンド構造に近いものとなるとともに、その格
子定数もダイヤモンド構造の格子定数に非常に近いもの
となる。
In the present invention, by using a NiSi 2 film as the metal silicide film, the crystalline structure of the crystalline silicon film forming the active region becomes close to an ideal diamond structure. , Its lattice constant is also very close to that of diamond structure.

【0045】この発明の半導体装置の製造方法において
は、非晶質ケイ素膜の結晶化を助長するケイ化金属を、
該非晶質ケイ素膜に接するよう直接成膜するので、非晶
質ケイ素膜の結晶化の触媒となる領域を、簡単にしかも
その組成が均一になるよう形成することができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a metal silicide that promotes crystallization of the amorphous silicon film is added.
Since the film is directly formed so as to be in contact with the amorphous silicon film, the region serving as a catalyst for crystallization of the amorphous silicon film can be formed easily and with a uniform composition.

【0046】さらに、非晶質ケイ素膜の結晶化を助長す
るために金属元素を非晶質ケイ素膜に導入する方法で
は、金属元素のシリサイド化を経て、このシリサイドに
より非晶質ケイ素膜の結晶化が助長されるのに対し、本
発明では、シリサイド膜を直接非晶質ケイ素膜に接する
よう成膜することから、金属元素のシリサイド化のステ
ップが省略されることとなり、また、シリサイド領域の
組成のばらつきの問題もなくなる。これによって、その
後の結晶成長が安定したものとなり、結晶粒径も従来法
に比べ大きくなり、その粒内も転位や結晶欠陥がなくな
る。この結果として高品質な結晶性ケイ素膜が得られ
る。このような結晶性の向上により、結晶粒界が少なく
なって、結晶粒界に集中して存在する金属元素の量が少
なくなり、活性領域中での金属元素量の低減を図ること
ができる。
Further, in the method of introducing the metal element into the amorphous silicon film in order to promote the crystallization of the amorphous silicon film, after the silicidation of the metal element is performed, the crystal of the amorphous silicon film is formed by this silicide. In the present invention, since the silicide film is formed so as to be in direct contact with the amorphous silicon film, the step of silicidation of the metal element is omitted, and the silicide region The problem of compositional variation is eliminated. As a result, the subsequent crystal growth becomes stable, the crystal grain size becomes larger than in the conventional method, and dislocations and crystal defects are eliminated in the grains. As a result, a high quality crystalline silicon film is obtained. Due to such improvement in crystallinity, the number of crystal grain boundaries is reduced, the amount of metal elements concentrated in the crystal grain boundaries is reduced, and the amount of metal elements in the active region can be reduced.

【0047】また、このようなケイ化金属として、この
構成金属元素としてNi、Co、Pd、Pt、Cu、A
g、Au、In、Sn、AlおよびSbから選択された
一種または複数種類の元素を含むものを用いることによ
り、微量で結晶化助長の効果が得られる。
Further, as such a metal silicide, Ni, Co, Pd, Pt, Cu, A as its constituent metal elements are used.
By using a material containing one or more kinds of elements selected from g, Au, In, Sn, Al and Sb, the effect of promoting crystallization can be obtained in a small amount.

【0048】この発明の半導体装置の製造方法において
は、基板の絶縁性表面に、非晶質ケイ素膜の、その結晶
化を助長するケイ化金属膜と接する部分からその周辺領
域へと加熱処理により結晶成長を行って活性領域を形成
するので、該活性領域が、結晶成長方向が一方向に揃っ
た、格段に結晶性が良好な領域となり、さらに上記活性
領域に含まれる金属元素量も一段と少なくなる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the insulating surface of the substrate is heated by heat treatment from a portion of the amorphous silicon film in contact with the metal silicide film that promotes crystallization thereof to a peripheral region thereof. Since the active region is formed by crystal growth, the active region becomes a region in which the crystal growth direction is aligned in one direction and the crystallinity is remarkably good, and the amount of metal element contained in the active region is further reduced. Become.

【0049】[0049]

【実施例】以下、本発明の基本原理について説明する。EXAMPLES The basic principle of the present invention will be described below.

【0050】従来法では金属元素を微量導入する方法と
して、真空蒸着法やスパッタリング法により所望の金属
元素を非晶質ケイ素膜表面に極薄膜(膜厚〜1nm以
下)として形成する方法や、イオン注入法により非晶質
ケイ素膜中に導入する方法、さらには金属元素を含む溶
液を塗布する方法を用いている。何れも金属元素そのも
のを非晶質ケイ素膜に導入している訳であるが、本発明
者らが日々実験を重ね研究した結果、非晶質ケイ素膜の
結晶化に寄与しているのは金属元素そのものではなく、
非晶質ケイ素膜と金属元素が結晶化のための加熱処理工
程の際に反応して生じたケイ化金属(シリサイド)であ
ることが判明した。
In the conventional method, as a method of introducing a trace amount of a metal element, a method of forming a desired metal element as an extremely thin film (film thickness of 1 nm or less) on the surface of an amorphous silicon film by a vacuum deposition method or a sputtering method, or an ion method The method of introducing into the amorphous silicon film by the injection method and the method of applying a solution containing a metal element are used. In each case, the metal element itself is introduced into the amorphous silicon film. However, as a result of repeated experiments conducted by the present inventors on a daily basis, it is found that the metal contributing to the crystallization of the amorphous silicon film is metal. Not the element itself,
It has been found that the amorphous silicon film and the metal element are metal silicide (silicide) generated by the reaction during the heat treatment step for crystallization.

【0051】すなわち、金属元素を導入することによる
非晶質ケイ素膜の結晶化工程は、金属元素と非晶質ケイ
素膜との反応によるシリサイドの形成と、形成されたシ
リサイドによる非晶質ケイ素膜の結晶成長作用との2ス
テップに分けられる。特に、結晶性を決定するのは第1
ステップのシリサイド形成工程であり、非晶質ケイ素膜
面に斑にシリサイドが形成されるようでは、その後結晶
成長される結晶性ケイ素膜において良好な結晶性は望め
ない。従来法では、シリサイドの形成を加熱処理により
形成していたため、M2SiやMSi、MSi2(M;金
属元素)のように様々な組成のシリサイドが混在してお
り、また局所的にシリサイド化されていない領域がある
などシリサイドの形成としては非常にばらつきが大きか
った。このシリサイドのばらつきが結晶性に大きく影響
し、転位などの結晶欠陥を引き起こし、また結晶粒径を
限定する原因となっていた。
That is, in the crystallization process of the amorphous silicon film by introducing the metal element, the silicide is formed by the reaction between the metal element and the amorphous silicon film, and the amorphous silicon film is formed by the formed silicide. It is divided into two steps with the crystal growth action. In particular, determining the crystallinity is the first
In the step of forming the silicide in the step, if the silicide is unevenly formed on the surface of the amorphous silicon film, good crystallinity cannot be expected in the crystalline silicon film to be crystal-grown thereafter. In the conventional method, since silicide is formed by heat treatment, silicides having various compositions such as M 2 Si, MSi, and MSi 2 (M; metal element) are mixed, and the silicide is locally formed. There was a great variation in the formation of the silicide, such as a region that was not formed. This variation in silicide has a great influence on the crystallinity, causing crystal defects such as dislocations and limiting the crystal grain size.

【0052】本発明では、ケイ化金属(シリサイド)を
薄膜として直接成膜法により形成することに大きな特徴
がある。すなわち、従来2ステップであった金属元素に
よる結晶成長工程を、直接シリサイドを成膜形成するこ
とで1ステップに簡略化し、従来法では非常に問題とな
っていたシリサイドのばらつきをなくしてしまう訳であ
る。この際の成膜法としては、真空蒸着法やスパッタリ
ング法などを用いることができるが、何れにしても成膜
のソースマテリアルによりシリサイドの組成が決定され
るので従来法のように様々な組成のシリサイドが混在す
る状態にはならない。このため、その後の結晶成長が安
定したものとなる。また、基板全面にわたって均一に連
続的なシリサイド膜が形成されることから結晶粒径も従
来法に比べ大きくなり、その粒内も転位や結晶欠陥がな
くなる。この結果として高品質な結晶性ケイ素膜が得ら
れる。
The present invention is characterized in that the metal silicide (silicide) is formed as a thin film by the direct film forming method. That is, the crystal growth process using a metal element, which has conventionally been two steps, can be simplified to one step by directly forming a silicide film, and the variation of the silicide, which has been a serious problem in the conventional method, can be eliminated. is there. As the film forming method at this time, a vacuum vapor deposition method, a sputtering method, or the like can be used, but in any case, since the composition of the silicide is determined by the source material of the film formation, various compositions such as the conventional method can be used. Silicide is not mixed. Therefore, the subsequent crystal growth becomes stable. In addition, since a continuous silicide film is formed uniformly over the entire surface of the substrate, the crystal grain size becomes larger than in the conventional method, and dislocations and crystal defects are eliminated in the grains. As a result, a high quality crystalline silicon film is obtained.

【0053】本発明においては、金属元素としてNi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
の他利用できる金属元素の種類としては、Co、Pd、
Pt、Cu、Ag、Au、In、Sn、Al、Sbが挙
げられる。これらから選ばれた一種または複数種類の元
素であれば、微量で結晶化助長の効果があるため、半導
体素子への影響はあまりない。
In the present invention, the most remarkable effect can be obtained when Ni is used as the metal element, but other types of metal elements that can be used include Co, Pd,
Examples thereof include Pt, Cu, Ag, Au, In, Sn, Al and Sb. A single element or a plurality of elements selected from these elements have a small amount of the effect of promoting crystallization, and therefore have little effect on the semiconductor element.

【0054】さらに、本発明で使用するシリサイド膜と
しては、その結晶構造が螢石型構造を示すものがより好
ましい。この理由は、非晶質ケイ素膜の結晶成長過程に
大きく関係がある。そのメカニズムについては未だによ
くわかっていないが、シリサイドが非晶質ケイ素膜を結
晶化させる際、シリサイドは非晶質ケイ素膜結晶化のた
めの一種の鋳型のように作用しているものと推測してい
る。実際、シリサイドの結晶構造によって結晶成長後の
結晶性ケイ素膜の結晶性は大きく変わってしまう。結晶
性ケイ素膜の理想的な結晶構造は図4(a)に示すよう
なダイヤモンド構造であり、そのような結晶構造に成長
させるためには、その鋳型としてもダイヤモンド構造に
近い結晶構造をもつシリサイドが必要である。現在考え
られるシリサイドが有する結晶構造で、ダイヤモンド構
造に最も近い結晶構造は、図4(b)に示す螢石型構造
であり、その結晶構造をもつシリサイドとしてはNiS
2やCoSi2などがある。よって、このような結晶構
造をもつシリサイドを用いて非晶質ケイ素膜を結晶化し
た場合、他の結晶構造のシリサイドを用いた場合より高
い結晶性を示す結晶性ケイ素膜を得ることができる。
Further, as the silicide film used in the present invention, one having a fluorite type crystal structure is more preferable. The reason for this is largely related to the crystal growth process of the amorphous silicon film. Although the mechanism is still not well understood, it is speculated that when the silicide crystallizes the amorphous silicon film, the silicide acts as a kind of template for crystallization of the amorphous silicon film. ing. In fact, the crystal structure of the crystalline silicon film after crystal growth greatly changes depending on the crystal structure of the silicide. The ideal crystal structure of the crystalline silicon film is a diamond structure as shown in FIG. 4A, and in order to grow such a crystal structure, a silicide having a crystal structure close to the diamond structure is used as a template. is necessary. The crystal structure of the silicide considered at present, which is the closest to the diamond structure, is the fluorite structure shown in FIG. 4B, and NiS is used as the silicide having the crystal structure.
i 2 and CoSi 2 . Therefore, when an amorphous silicon film is crystallized using a silicide having such a crystal structure, a crystalline silicon film exhibiting higher crystallinity than when a silicide having another crystal structure is used can be obtained.

【0055】螢石型の結晶構造を示すシリサイドの中で
も、特にNiSi2はその格子定数aが5.406オン
グストロームであり、結晶シリコンのダイヤモンド構造
での格子定数(a=5.430オングストローム)に非
常に近い値をもつ。よって、NiSi2は、非晶質ケイ
素膜を結晶化させるための鋳型としては最高のものであ
り、特にNiSi2により結晶化した結晶性ケイ素膜
は、他のシリサイドを用いた場合より高い結晶性を示す
結晶性ケイ素膜を得ることができる。
Among the silicides having a fluorite type crystal structure, NiSi 2 has a lattice constant a of 5.406 angstroms, which is very high in the lattice constant (a = 5.430 angstrom) in the diamond structure of crystalline silicon. Has a value close to. Therefore, NiSi 2 is the best template for crystallizing the amorphous silicon film, and the crystalline silicon film crystallized by NiSi 2 has a higher crystallinity than that of other silicides. It is possible to obtain a crystalline silicon film having

【0056】〔実施例1〕図1は本発明の第1の実施例
による半導体装置及びその製造方法を説明するための断
面図であり、図1(a)ないし図1(e)は、本実施例
のTFTの製造方法を工程順に示している。
[Embodiment 1] FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to a first embodiment of the present invention, and FIGS. The manufacturing method of the TFT of the example is shown in the order of steps.

【0057】図において、100はN型薄膜トランジス
タ(TFT)10を有する半導体装置で、該TFT10
は、ガラス基板101上に酸化ケイ素膜等の絶縁性下地
膜102を介して形成されている。該絶縁性下地膜10
2上には、上記TFTを構成する島状の結晶性ケイ素膜
103iが形成されている。この結晶性ケイ素膜103
iの中央部分は、チャネル領域110となっており、そ
の両側部分は、ソース,ドレイン領域111,112と
なっている。上記チャネル領域110上には、ゲート絶
縁膜107を介してアルミニウムゲート電極108が設
けられている。このゲート電極108の表面は酸化物層
109により被覆されている。上記TFT10はその全
面が層間絶縁膜113により覆われており、該層間絶縁
膜113の、ソース,ドレイン領域111,112に対
応する部分には、コンタクトホール113aが形成され
ている。上記ソース,ドレイン領域111,112はこ
のコンタクトホール113aを介して電極配線114,
115に接続されている。
In the figure, reference numeral 100 denotes a semiconductor device having an N-type thin film transistor (TFT) 10.
Is formed on a glass substrate 101 with an insulating base film 102 such as a silicon oxide film interposed therebetween. The insulating base film 10
An island-shaped crystalline silicon film 103i forming the above TFT is formed on the TFT 2. This crystalline silicon film 103
A central portion of i is a channel region 110, and both side portions thereof are source and drain regions 111 and 112. An aluminum gate electrode 108 is provided on the channel region 110 via a gate insulating film 107. The surface of the gate electrode 108 is covered with the oxide layer 109. The entire surface of the TFT 10 is covered with an interlayer insulating film 113, and a contact hole 113a is formed in a portion of the interlayer insulating film 113 corresponding to the source / drain regions 111 and 112. The source / drain regions 111 and 112 are provided with electrode wirings 114, through the contact holes 113a.
It is connected to 115.

【0058】そしてこの実施例では、上記結晶性ケイ素
膜103iは、非晶質ケイ素膜103に接するケイ化金
属膜105を結晶成長の触媒として、該非晶質ケイ素膜
を加熱処理により結晶化してなるもので、この膜中の結
晶粒がほぼ単結晶状態の針状結晶あるいは柱状結晶から
なっているものである。
In this embodiment, the crystalline silicon film 103i is formed by crystallizing the amorphous silicon film by heat treatment using the metal silicide film 105 in contact with the amorphous silicon film 103 as a catalyst for crystal growth. The crystal grains in this film are needle crystals or columnar crystals in a substantially single crystal state.

【0059】この実施例のTFT10は、アクティブマ
トリクス型の液晶表示装置のドライバー回路や画素部分
を構成する素子として用いることができることは勿論、
これらの回路や画素部分と同一基板上に搭載したCPU
を構成する素子としても用いることができる。なお、T
FT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言うま
でもない。
Of course, the TFT 10 of this embodiment can be used as an element forming a driver circuit or a pixel portion of an active matrix type liquid crystal display device.
CPU mounted on the same substrate as these circuits and pixel parts
It can also be used as an element constituting the. In addition, T
The application range of FT is not limited to liquid crystal display devices,
It goes without saying that it can be applied to a thin film integrated circuit generally called.

【0060】次に製造方法について説明する。まず、ガ
ラス基板101上に例えばスパッタリング法によって厚
さ200nm程度の酸化ケイ素からなる下地膜102を
形成する。この酸化ケイ素膜は、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。次に減圧CVD法あ
るいはプラズマCVD法によって、厚さ25〜100n
m、例えば80nmの真性(I型)の非晶質ケイ素膜
(a−Si膜)103を成膜する。
Next, the manufacturing method will be described. First, a base film 102 made of silicon oxide and having a thickness of about 200 nm is formed on a glass substrate 101 by, for example, a sputtering method. This silicon oxide film is provided to prevent the diffusion of impurities from the glass substrate. Next, a thickness of 25 to 100 n is obtained by a low pressure CVD method or a plasma CVD method
An intrinsic (I-type) amorphous silicon film (a-Si film) 103 having a thickness of, for example, 80 nm is formed.

【0061】次に図1(a)に示すように、a−Si膜
103表面に例えば真空蒸着法によって、NiSi2
薄膜105を成膜する。この際の適度な膜厚は1nm〜
10nm程度であり、本実施例では3nmとした。
Next, as shown in FIG. 1A, a thin film 105 of NiSi 2 is formed on the surface of the a-Si film 103 by, for example, a vacuum evaporation method. The appropriate film thickness at this time is 1 nm to
It is about 10 nm, and is 3 nm in this embodiment.

【0062】そして、これを水素還元雰囲気下または不
活性雰囲気下、加熱温度520〜580℃で数時間から
数十時間、例えば550℃で4時間アニールして結晶化
させる。この際、図1(b)に示すように、該非晶質ケ
イ素膜103の表面に蒸着されたNiSi2膜105が
核となり、基板101に対して垂直方向106に非晶質
ケイ素膜103の結晶化が起こり、結晶性ケイ素膜10
3aが形成される。
Then, this is annealed in a hydrogen reducing atmosphere or an inert atmosphere at a heating temperature of 520 to 580 ° C. for several hours to several tens of hours, for example, at 550 ° C. for 4 hours to be crystallized. At this time, as shown in FIG. 1B, the NiSi 2 film 105 deposited on the surface of the amorphous silicon film 103 serves as nuclei, and the crystal of the amorphous silicon film 103 is perpendicular to the substrate 101 in the direction 106. Of the crystalline silicon film 10
3a is formed.

【0063】次に、図1(c)に示すように、不要な部
分の結晶性ケイ素膜103aを除去して素子間分離を行
い、後にTFTの活性領域(ソース/ドレイン領域、チ
ャネル領域)となる島状の結晶性ケイ素膜103iを形
成する。
Next, as shown in FIG. 1C, unnecessary portions of the crystalline silicon film 103a are removed to perform element isolation, and then the active regions (source / drain regions, channel regions) of the TFT are formed. The island-shaped crystalline silicon film 103i is formed.

【0064】次に、上記の活性領域となる結晶性ケイ素
膜103iを覆うように厚さ20〜150nm、ここで
は100nmの酸化ケイ素膜をゲート絶縁膜107とし
て成膜する。ここで、酸化ケイ素膜の形成は、TEOS
(Tetra EthoxyOrtho Silica
te)を原料とし、これを酸素とともに基板温度150
〜600℃、好ましくは300〜450℃で、RFプラ
ズマCVD法により、分解,堆積して行った。なお、上
記酸化ケイ素膜は、TEOSを原料とし、これをオゾン
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350〜650℃、好ましくは400〜
550℃で処理して形成してもよい。この成膜後、ゲー
ト絶縁膜自身のバルク特性および結晶性ケイ素膜/ゲー
ト絶縁膜の界面特性を向上するために、不活性ガス雰囲
気下で400〜600℃で30〜60分アニールを行
う。
Next, a silicon oxide film having a thickness of 20 to 150 nm, here 100 nm, is formed as the gate insulating film 107 so as to cover the crystalline silicon film 103i to be the active region. Here, the silicon oxide film is formed by TEOS.
(Tetra Ethoxy Ortho Silica
te) as a raw material and this is used together with oxygen at a substrate temperature of
Decomposition and deposition were performed by RF plasma CVD at ˜600 ° C., preferably 300-450 ° C. The silicon oxide film is made of TEOS as a raw material, and this is used together with ozone gas by a low pressure CVD method or a normal pressure CVD method at a substrate temperature of 350 to 650 ° C., preferably 400 to 650 ° C.
It may be formed by processing at 550 ° C. After this film formation, in order to improve the bulk characteristics of the gate insulating film itself and the interface characteristics of the crystalline silicon film / gate insulating film, annealing is performed at 400 to 600 ° C. for 30 to 60 minutes in an inert gas atmosphere.

【0065】引き続いて、スパッタリング法によって、
厚さ400〜800nm、例えば600nmのアルミニ
ウムを成膜する。そして、アルミニウム膜をパターニン
グして、ゲート電極108を形成する。さらに、このア
ルミニウムの電極の表面を陽極酸化して、表面に酸化物
層109を形成する(図1(d))。ここで陽極酸化
は、酒石酸が1〜5%含まれたエチレングリコール溶液
中で行い、最初一定電流で220Vまで電圧を上げ、そ
の状態を1時間保持して処理を終了させる。得られた酸
化物層109の厚さは200nmである。なお、この酸
化物層109の膜厚は、後のイオンドーピング工程にお
いて、オフセットゲート領域を規定する長さとなるの
で、オフセットゲート領域の長さを上記陽極酸化工程で
決めることができる。
Subsequently, by the sputtering method,
An aluminum film having a thickness of 400 to 800 nm, for example 600 nm, is formed. Then, the aluminum film is patterned to form the gate electrode 108. Further, the surface of this aluminum electrode is anodized to form an oxide layer 109 on the surface (FIG. 1 (d)). Here, the anodic oxidation is performed in an ethylene glycol solution containing tartaric acid in an amount of 1 to 5%, the voltage is first increased to 220 V with a constant current, and the state is maintained for 1 hour to complete the treatment. The thickness of the obtained oxide layer 109 is 200 nm. Since the thickness of the oxide layer 109 has a length that defines the offset gate region in the subsequent ion doping process, the length of the offset gate region can be determined in the anodizing process.

【0066】次に、イオンドーピング法によって、ゲー
ト電極108とその周囲の酸化物層109をマスクとし
て活性領域に不純物(リン)を注入する。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、ドーズ量を1×10
15〜8×1015cm-2、例えば2×1015cm-2とす
る。この工程により、不純物が注入された領域111と
112は後にTFTのソース,ドレイン領域となり、ゲ
ート電極108およびその周囲の酸化層109にマスク
され不純物が注入されない領域110は、後にTFTの
チャネル領域となる。
Next, an impurity (phosphorus) is implanted into the active region by ion doping using the gate electrode 108 and the oxide layer 109 around it as a mask. Phosphine (PH 3 ) is used as the doping gas, the acceleration voltage is 60 to 90 kV, for example, 80 kV, and the dose amount is 1 × 10.
It is set to 15 to 8 × 10 15 cm -2 , for example, 2 × 10 15 cm -2 . By this step, the regions 111 and 112 into which the impurities are implanted will later become the source and drain regions of the TFT, and the region 110 which is masked by the gate electrode 108 and the oxide layer 109 around the gate electrode and into which the impurities are not implanted will later become the channel region of the TFT. Become.

【0067】その後、図1(d)に示すように、レーザ
ー光の照射によってアニールを行い、イオン注入した不
純物の活性化を行うと同時に、上記の不純物導入工程で
結晶性が劣化した部分の結晶性を改善させる。この際、
使用するレーザーとしてはXeClエキシマレーザー
(波長308nm、パルス幅40nsec)を用い、エ
ネルギー密度150〜400mJ/cm2、好ましくは
200〜250mJ/cm2で照射を行う。こうして形
成されたN型不純物(リン)領域111、112のシー
ト抵抗は、200〜800Ω/□である。
Thereafter, as shown in FIG. 1D, annealing is performed by laser light irradiation to activate the ion-implanted impurities, and at the same time, the crystal of the portion where the crystallinity is deteriorated in the above-mentioned impurity introduction step is performed. Improve sex. On this occasion,
As a laser used, a XeCl excimer laser (wavelength 308 nm, pulse width 40 nsec) is used, and irradiation is performed at an energy density of 150 to 400 mJ / cm 2 , preferably 200 to 250 mJ / cm 2 . The sheet resistance of the N-type impurity (phosphorus) regions 111 and 112 thus formed is 200 to 800 Ω / □.

【0068】続いて、厚さ600nm程度の酸化ケイ素
膜あるいは窒化ケイ素膜を層間絶縁膜113として形成
する。酸化ケイ素膜を用いる場合には、TEOSを原料
として、これと酸素とを用いたプラズマCVD法、もし
くはこれとオゾンとを用いた減圧CVD法あるいは常圧
CVD法によって該酸化ケイ素を形成すれば、段差被覆
性に優れた良好な層間絶縁膜が得られる。また、SiH
4とNH3を原料ガスとしてプラズマCVD法で成膜され
た窒化ケイ素膜を用いれば、活性領域/ゲート絶縁膜の
界面へ水素原子を供給し、TFT特性を劣化させる不対
結合手を低減する効果がある。
Subsequently, a silicon oxide film or a silicon nitride film having a thickness of about 600 nm is formed as the interlayer insulating film 113. When a silicon oxide film is used, if TEOS is used as a raw material and the silicon oxide is formed by a plasma CVD method using this and oxygen, or a low pressure CVD method or an atmospheric pressure CVD method using this and ozone, A good interlayer insulating film having excellent step coverage can be obtained. Also, SiH
If a silicon nitride film formed by plasma CVD using 4 and NH 3 as source gases is used, hydrogen atoms are supplied to the interface of the active region / gate insulating film, reducing dangling bonds that deteriorate TFT characteristics. effective.

【0069】次に、層間絶縁膜113にコンタクトホー
ル113aを形成して、金属材料、例えば、窒化チタン
とアルミニウムの二層膜によってTFTの電極配線11
4、115を形成する。この際、窒化チタン膜は、アル
ミニウムが半導体層に拡散するのを防止するためのバリ
ア膜として設けられる。そして最後に、1気圧の水素雰
囲気で350℃、30分のアニールを行い、図1(e)
に示すTFT10を完成させる。
Next, a contact hole 113a is formed in the interlayer insulating film 113, and the electrode wiring 11 of the TFT is formed by a two-layer film of a metal material such as titanium nitride and aluminum.
4 and 115 are formed. At this time, the titanium nitride film is provided as a barrier film for preventing aluminum from diffusing into the semiconductor layer. And finally, annealing is performed at 350 ° C. for 30 minutes in a hydrogen atmosphere of 1 atm, and then, as shown in FIG.
The TFT 10 shown in is completed.

【0070】本TFTを、画素電極をスイッチングする
素子として用いる場合には電極114または115をI
TOなど透明導電膜からなる画素電極に接続し、もう一
方の電極より信号を入力する。また、本TFTを薄膜集
積回路に用いる場合には、ゲート電極108上にもコン
タクトホールを形成し、必要とする配線を施せばよい。
When the present TFT is used as an element for switching the pixel electrode, the electrode 114 or 115 is I
It is connected to a pixel electrode made of a transparent conductive film such as TO, and a signal is input from the other electrode. When the present TFT is used in a thin film integrated circuit, a contact hole may be formed also on the gate electrode 108 and necessary wiring may be provided.

【0071】この実施例で作製したN型TFT10は、
電界効果移動度が90〜120cm2/Vs、閾値電圧
が2〜3Vという良好な特性を示した。
The N-type TFT 10 manufactured in this example is
The field-effect mobility was 90 to 120 cm 2 / Vs, and the threshold voltage was 2 to 3 V, which are good characteristics.

【0072】このように本実施例では、基板の絶縁性表
面に形成された活性領域103iを、非晶質ケイ素膜1
03をケイ化金属を触媒として結晶化した領域としたの
で、上記活性領域を構成する結晶性ケイ素膜103a
が、通常の固相成長法で得られる結晶性よりさらに高い
結晶性を有するものとなる。
As described above, in this embodiment, the active region 103i formed on the insulating surface of the substrate is covered with the amorphous silicon film 1.
Since 03 is a region crystallized using a metal silicide as a catalyst, the crystalline silicon film 103a forming the active region is formed.
However, the crystallinity is higher than that obtained by the usual solid phase growth method.

【0073】また、上記ケイ化金属は、薄膜状態で非晶
質ケイ素膜103に接しているため、非晶質ケイ素膜1
03の結晶化は、上記ケイ化金属と接している部分から
均一に行われることなり、上記活性領域を構成する結晶
性ケイ素膜の結晶性は非常に良好なものとなる。
Since the metal silicide is in contact with the amorphous silicon film 103 in a thin film state, the amorphous silicon film 1
The crystallization of No. 03 is performed uniformly from the portion in contact with the metal silicide, and the crystallinity of the crystalline silicon film forming the active region becomes very good.

【0074】また、非晶質ケイ素膜の加熱による結晶化
は、ケイ化金属により助長されるため、高品質な結晶性
ケイ素膜103aを生産性よく形成できる。しかもこの
際、結晶化に要する加熱温度が600℃以下に抑えられ
るため、安価なガラス基板を使用可能となる。
Further, since the crystallization of the amorphous silicon film by heating is promoted by the metal silicide, the high quality crystalline silicon film 103a can be formed with high productivity. Moreover, at this time, since the heating temperature required for crystallization can be suppressed to 600 ° C. or lower, an inexpensive glass substrate can be used.

【0075】また、上記ケイ化金属膜105として、N
iSi2からなるものを用いるので、活性領域103i
を構成する結晶性ケイ素膜の結晶構造が、理想的なダイ
ヤモンド構造に近いものとなるとともに、その格子定数
もダイヤモンド構造の格子定数に非常に近いものとな
る。
Further, as the metal silicide film 105, N
Since iSi 2 is used, the active region 103i
The crystalline structure of the crystalline silicon film that constitutes the crystal structure is close to the ideal diamond structure, and the lattice constant is very close to the lattice constant of the diamond structure.

【0076】この実施例では、非晶質ケイ素膜103の
結晶化を助長するケイ化金属を、該非晶質ケイ素膜10
3に接するよう直接成膜するので、非晶質ケイ素膜の結
晶化の触媒となる領域を、簡単にしかもその組成が均一
になるよう形成することができる。
In this embodiment, a metal silicide that promotes crystallization of the amorphous silicon film 103 is added to the amorphous silicon film 10.
Since the film is directly formed so as to be in contact with No. 3, it is possible to easily form the region that serves as a catalyst for crystallization of the amorphous silicon film and to make its composition uniform.

【0077】さらに、ケイ化金属膜105を直接成膜す
ることから、金属元素のシリサイド化のステップが省略
されることとなり、また、シリサイド領域の組成のばら
つきの問題もなくなる。これによって、その後の結晶成
長が安定したものとなり、結晶粒径も従来法に比べ大き
くなり、その粒内も転位や結晶欠陥がなくなる。この結
果として高品質な結晶性ケイ素膜103aが得られる。
そしてこのような結晶性の向上により結晶粒界が少なく
なって、結晶粒界に集中して存在する金属元素の量が少
なくなり、活性領域中での金属元素量の低減を図ること
ができる。
Further, since the metal silicide film 105 is directly formed, the step of silicidation of the metal element is omitted, and the problem of variation in composition of the silicide region is eliminated. As a result, the subsequent crystal growth becomes stable, the crystal grain size becomes larger than in the conventional method, and dislocations and crystal defects are eliminated in the grains. As a result, a high quality crystalline silicon film 103a is obtained.
Further, due to such improvement in crystallinity, the number of crystal grain boundaries is reduced, the amount of metal elements concentrated in the crystal grain boundaries is reduced, and the amount of metal elements in the active region can be reduced.

【0078】〔実施例2〕図2は本発明の第2の実施例
による半導体装置及びその製造方法を説明するための平
面図、図3は図2のA−A’線部分に対応する断面図で
あり、図3(a)ないし図3(e)は、本実施例のTF
Tの製造方法を工程順に示している。
[Embodiment 2] FIG. 2 is a plan view for explaining a semiconductor device and a method for manufacturing the same according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view corresponding to a portion taken along the line AA ′ of FIG. 3 (a) to 3 (e) are TF of this embodiment.
The manufacturing method of T is shown in the order of steps.

【0079】図において、200は本実施例の半導体装
置で、アクティブマトリクス型の液晶表示装置の周辺駆
動回路や、一般の薄膜集積回路を構成するCMOS構成
の回路20を有している。このCMOS構成の回路は、
N型TFT21とP型TFT22とをこれらが相補的な
動作を行うよう接続したもので、ガラス基板201上に
構成されている。
In the figure, reference numeral 200 denotes a semiconductor device of this embodiment, which has a peripheral drive circuit of an active matrix type liquid crystal display device and a circuit 20 of CMOS structure which constitutes a general thin film integrated circuit. This CMOS circuit is
The N-type TFT 21 and the P-type TFT 22 are connected so that they perform complementary operations, and are formed on the glass substrate 201.

【0080】該N型TFT21とP型TFT22とはそ
れぞれガラス基板201上に酸化ケイ素膜等の絶縁性下
地膜202を介して形成されている。該絶縁性下地膜2
02上には、上記各TFT21,22を構成する島状の
結晶性ケイ素膜203n,203pが隣接して形成され
ている。この結晶性ケイ素膜203n,203pの中央
部分は、それぞれNチャネル領域210,Pチャネル領
域211となっている。上記結晶性ケイ素膜203nの
両側部分はN型TFTのN型ソース,ドレイン領域21
2,213、上記結晶性ケイ素膜203pの両側部分は
P型TFTのP型ソース,ドレイン領域214,215
となっている。
The N-type TFT 21 and the P-type TFT 22 are formed on a glass substrate 201 with an insulating base film 202 such as a silicon oxide film interposed therebetween. The insulating base film 2
On 02, island-shaped crystalline silicon films 203n and 203p forming the TFTs 21 and 22 are formed adjacent to each other. Central portions of the crystalline silicon films 203n and 203p are an N channel region 210 and a P channel region 211, respectively. Both sides of the crystalline silicon film 203n are N-type source / drain regions 21 of an N-type TFT.
2, 213, both side portions of the crystalline silicon film 203p are P-type source / drain regions 214, 215 of a P-type TFT.
Has become.

【0081】上記Nチャネル領域210及びPチャネル
領域211上には、ゲート絶縁膜207を介してアルミ
ニウムゲート電極208及び209が配設されている。
また上記TFT21及び22は全面が層間絶縁膜216
により覆われており、該層間絶縁膜216の、N型TF
T21のソース,ドレイン領域212,213に対応す
る部分にはコンタクトホール216nが、また該層間絶
縁膜216の、P型TFT22のソース,ドレイン領域
214,215に対応する部分には、コンタクトホール
216pが形成されている。そして上記N型TFT21
のソース,ドレイン領域212,213はこのコンタク
トホール216nを介して電極配線217,218に接
続されている。また上記P型TFT22のソース,ドレ
イン領域214,215は上記コンタクトホール216
pを介して電極配線218,219に接続されている。
Aluminum gate electrodes 208 and 209 are provided on the N-channel region 210 and the P-channel region 211 with a gate insulating film 207 interposed therebetween.
The entire surfaces of the TFTs 21 and 22 are the interlayer insulating film 216.
N-type TF of the interlayer insulating film 216
A contact hole 216n is formed in a portion corresponding to the source / drain regions 212 and 213 of T21, and a contact hole 216p is formed in a portion of the interlayer insulating film 216 corresponding to the source / drain regions 214 and 215 of the P-type TFT 22. Has been formed. The N-type TFT 21
The source / drain regions 212 and 213 are connected to the electrode wirings 217 and 218 through the contact holes 216n. The source / drain regions 214 and 215 of the P-type TFT 22 have the contact holes 216.
It is connected to the electrode wirings 218 and 219 via p.

【0082】そして本実施例では、上記結晶性ケイ素膜
203n,203pは、非晶質ケイ素膜203を、その
結晶化を助長するケイ化金属膜205と接する部分20
0aからその周辺領域へと加熱処理により横方向に結晶
成長してなる横成長結晶性ケイ素膜203bの一部であ
る。
In this embodiment, the crystalline silicon films 203n and 203p are the portions 20 in contact with the amorphous silicon film 203 and the metal silicide film 205 which promotes the crystallization thereof.
It is a part of the laterally grown crystalline silicon film 203b formed by laterally growing crystals from 0a to its peripheral region by heat treatment.

【0083】次に製造方法について説明する。まず、ガ
ラス基板201上に例えばスパッタリング法によって厚
さ100nm程度の酸化ケイ素からなる下地膜202を
形成する。次に減圧CVD法によって、厚さ25〜10
0nm、例えば50nmの真性(I型)の非晶質ケイ素
膜(a−Si膜)203を成膜する。
Next, the manufacturing method will be described. First, a base film 202 made of silicon oxide and having a thickness of about 100 nm is formed on the glass substrate 201 by, for example, a sputtering method. Next, a thickness of 25 to 10
An intrinsic (I-type) amorphous silicon film (a-Si film) 203 having a thickness of 0 nm, for example, 50 nm is formed.

【0084】次に、該非晶質ケイ素膜203上に酸化ケ
イ素膜または窒化ケイ素膜等からなる、所定位置にマス
ク開口204aを有するマスク層204を形成する。こ
のマスク204の開口204a内には、スリット状にa
−Si層203が露呈する。即ち、図3(a)の状態を
上面から見ると、a−Si層203が領域200aでス
リット状に露呈しており、他の部分はマスクされている
状態となっている。
Next, a mask layer 204 made of a silicon oxide film, a silicon nitride film or the like and having a mask opening 204a at a predetermined position is formed on the amorphous silicon film 203. In the opening 204a of the mask 204, a slit-like a
-Si layer 203 is exposed. That is, when the state of FIG. 3A is viewed from the top, the a-Si layer 203 is exposed in a slit shape in the region 200a, and the other portions are masked.

【0085】このようにマスク204を形成した後、図
3(b)に示すように、NiSi2膜205を真空蒸着
法により蒸着形成する。この工程により、a−Si膜2
03はその表面が露呈している領域200aにてNiS
2膜205と選択的に接することになる。上記NiS
2膜の厚さは、1nm〜10nmとなるようにする。
本実施例では、例えば5nm程度となるようにした。そ
して、不活性雰囲気下、例えば加熱温度550℃で16
時間アニール処理を行う。
After forming the mask 204 in this way, a NiSi 2 film 205 is formed by vacuum evaporation, as shown in FIG. 3B. By this step, the a-Si film 2
03 is NiS in the area 200a where the surface is exposed.
It comes into selective contact with the i 2 film 205. NiS above
The i 2 film has a thickness of 1 nm to 10 nm.
In this embodiment, the thickness is, for example, about 5 nm. Then, under an inert atmosphere, for example, at a heating temperature of 550 ° C., 16
Perform time annealing.

【0086】この際、領域200aにおいては、a−S
i膜203表面に接したNiSi膜205を核として
基板201に対して垂直方向に非晶質ケイ素膜203の
結晶化が起こり、結晶性ケイ素膜203aが形成され
る。そして、領域200aの周辺領域では図3(b)に
おいて、矢印206で示すように、領域200aから横
方向(基板と平行な方向)に結晶成長が行われ、横方向
結晶成長した結晶性ケイ素膜203bが形成される。そ
れ以外の非晶質ケイ素膜203の領域は、そのまま非晶
質ケイ素膜領域203cとして残る。この横方向結晶成
長した結晶性ケイ素膜203b中のニッケル濃度は1×
1016atoms/cm3程度以下で、従来のニッケ
ルを添加する方法に比べ小さな値となっており、素子特
性にほぼ問題を起こさないレバルになっている。ニッケ
ル濃度が低減した理由は、従来法に比べ結晶性ケイ素膜
203bの結晶性が向上したことによる。なお、上記結
晶成長に際し、矢印206で示される基板と平行な方向
の結晶成長の距離は、80μm程度である。
At this time, in the area 200a, a-S
With the NiSi 2 film 205 in contact with the surface of the i film 203 as a nucleus, the amorphous silicon film 203 is crystallized in the direction perpendicular to the substrate 201 to form a crystalline silicon film 203a. Then, in the peripheral region of the region 200a, crystal growth is performed in the lateral direction (direction parallel to the substrate) from the region 200a as indicated by an arrow 206 in FIG. 203b is formed. The other regions of the amorphous silicon film 203 remain as the amorphous silicon film regions 203c. The concentration of nickel in the crystalline silicon film 203b that has grown laterally is 1 ×
The value is about 10 16 atoms / cm 3 or less, which is a small value as compared with the conventional method of adding nickel, and is a level that causes almost no problem in device characteristics. The reason why the nickel concentration is reduced is that the crystallinity of the crystalline silicon film 203b is improved as compared with the conventional method. In the crystal growth, the distance of crystal growth in the direction parallel to the substrate indicated by arrow 206 is about 80 μm.

【0087】引き続いて、マスク204を除去し、図3
(c)に示すように、横方向に成長した結晶性ケイ素膜
203bの領域をパターニングして、後にTFTの活性
領域(素子領域)となる島状のケイ素膜203n、20
3pを形成する。
Subsequently, the mask 204 is removed, and FIG.
As shown in (c), the region of the crystalline silicon film 203b grown in the lateral direction is patterned to form island-shaped silicon films 203n and 20n which will become active regions (device regions) of TFTs later.
Form 3p.

【0088】次に、上記の活性領域となる結晶性ケイ素
膜203nおよび203pを覆うように厚さ100nm
の酸化ケイ素膜をゲート絶縁膜207として成膜する。
本実施例では、ゲート絶縁膜207の成膜は、TEOS
を原料とし、これを酸素とともに基板温度350℃で、
RFプラズマCVD法により分解,堆積して行ってい
る。
Next, a 100 nm-thickness is formed so as to cover the crystalline silicon films 203n and 203p which will be the active regions.
Is formed as the gate insulating film 207.
In this embodiment, the gate insulating film 207 is formed by TEOS.
As a raw material, and with oxygen at a substrate temperature of 350 ° C.,
Decomposition and deposition are performed by the RF plasma CVD method.

【0089】引き続いて、図3(d)に示すように、ス
パッタリング法によって厚さ400〜800nm、例え
ば500nmのアルミニウム(0.1〜2%のシリコン
を含む)を成膜し、アルミニウム膜をパターニングし
て、ゲート電極208、209を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 3D, an aluminum film (containing 0.1 to 2% of silicon) having a thickness of 400 to 800 nm, for example 500 nm, is formed by a sputtering method, and the aluminum film is patterned. Then, the gate electrodes 208 and 209 are formed.

【0090】次に、イオンドーピング法によって、活性
領域203n、203pにゲート電極208、209を
マスクとして不純物(リン、およびホウ素)を注入す
る。ドーピングガスとして、フォスフィン(PH3)お
よびジボラン(B26)を用い、前者の場合は、加速電
圧を60〜90kV、例えば80kV、後者の場合は、
40kV〜80kV、例えば65kVとし、ドーズ量は
1×1015〜8×1015cm-2、例えばリンを2×10
15cm-2、ホウ素を5×1015cm-2とする。この工程
により、ゲート電極208、209にマスクされ不純物
が注入されない領域は後にTFTのチャネル領域21
0、211となる。ドーピングに際しては、ドーピング
が不要な領域をフォトレジストで覆うことによって、そ
れぞれの元素の選択的なドーピングを行う。この結果、
N型の不純物領域212と213、P型の不純物領域2
14と215が形成され、図3(d)に示すようにNチ
ャネル型TFT(N型TFT)21とPチャネル型TF
T(P型TFT)22とを形成することができる。
Next, impurities (phosphorus and boron) are implanted into the active regions 203n and 203p by ion doping using the gate electrodes 208 and 209 as masks. Phosphine (PH 3 ) and diborane (B 2 H 6 ) are used as the doping gas. In the former case, the acceleration voltage is 60 to 90 kV, for example, 80 kV, and in the latter case,
The dose is 1 × 10 15 to 8 × 10 15 cm −2 , and phosphorus is 2 × 10, for example.
15 cm -2 and boron is 5 x 10 15 cm -2 . By this step, the regions which are masked by the gate electrodes 208 and 209 and into which the impurities are not implanted will be the channel region 21 of the TFT later.
0 and 211. At the time of doping, a region where doping is unnecessary is covered with a photoresist, thereby selectively doping each element. As a result,
N-type impurity regions 212 and 213, P-type impurity region 2
14 and 215 are formed, and as shown in FIG. 3D, an N channel type TFT (N type TFT) 21 and a P channel type TF are formed.
T (P-type TFT) 22 can be formed.

【0091】その後、図3(d)に示すように、レーザ
ー光の照射によってアニールを行い、イオン注入した不
純物の活性化を行う。レーザー光としては、XeClエ
キシマレーザー(波長308nm、パルス幅40nse
c)を用い、レーザー光の照射条件としては、エネルギ
ー密度250mJ/cm2で一か所につき2ショット照
射するものとした。
Thereafter, as shown in FIG. 3D, annealing is performed by irradiation with laser light to activate the ion-implanted impurities. As the laser light, an XeCl excimer laser (wavelength 308 nm, pulse width 40 nse
Using c), the laser beam was irradiated under the condition of energy density of 250 mJ / cm 2 for 2 shots at one place.

【0092】続いて、図3(e)に示すように、厚さ6
00nmの酸化ケイ素膜を層間絶縁膜216としてプラ
ズマCVD法によって形成し、これにコンタクトホール
216n,216p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二層膜によってTFTの電極
配線217、218、219を形成する。そして最後
に、1気圧の水素雰囲気下で350℃、30分のアニー
ルを行い、TFT21,22を完成させる。
Subsequently, as shown in FIG. 3E, the thickness 6
A silicon oxide film having a thickness of 00 nm is formed as an interlayer insulating film 216 by a plasma CVD method, contact holes 216n and 216p are formed in the film, and a two-layer film of a metal material such as titanium nitride and aluminum is used to form a TFT electrode wiring 217. 218 and 219 are formed. Finally, annealing is performed at 350 ° C. for 30 minutes in a hydrogen atmosphere of 1 atm to complete the TFTs 21 and 22.

【0093】この実施例で作製したCMOS構成の回路
において、それぞれのTFTの電界効果移動度はN型T
FT21では130〜160cm2/Vs、P型TFT
22では90〜110cm2/Vsと高く、閾値電圧は
N型TFT21では1.5〜2V、P型TFT22では
−3〜−4Vとなっており、上記CMOS構成の回路は
非常に良好な特性を示す。
In the circuit having the CMOS structure manufactured in this embodiment, the field effect mobility of each TFT is N type T.
In FT21, 130-160 cm 2 / Vs, P-type TFT
22 is as high as 90 to 110 cm 2 / Vs, the threshold voltage is 1.5 to 2 V for the N-type TFT 21 and -3 to -4 V for the P-type TFT 22, and the circuit having the above-mentioned CMOS configuration has very good characteristics. Show.

【0094】この実施例では、上記実施例の効果に加え
て、基板の絶縁性下地層202表面に、非晶質ケイ素膜
203の、その結晶化を助長するケイ化金属膜205と
接する部分からその周辺領域へと加熱処理により結晶成
長を行って活性領域を形成したので、該活性領域203
n及び203pが、結晶成長方向が一方向に揃った、格
段に結晶性が良好な領域となり、さらに上記活性領域に
含まれる金属元素量も一段と少なくなる。
In this embodiment, in addition to the effects of the above-described embodiment, from the portion of the amorphous silicon film 203, which is in contact with the metal silicide film 205 that promotes its crystallization, on the surface of the insulating base layer 202 of the substrate. Since crystal growth was performed on the peripheral region by heat treatment to form an active region, the active region 203
n and 203p are regions in which the crystal growth directions are aligned in one direction and have extremely good crystallinity, and the amount of metal element contained in the active region is further reduced.

【0095】以上、本発明に基づく実施例2例につき具
体的に説明したが、本発明は上述の実施例に限定される
ものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形
が可能である。
Although the second embodiment of the present invention has been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention. is there.

【0096】例えば、前述の2例の実施例においては、
ニッケルを導入する方法として、非晶質ケイ素膜表面に
NiSi2膜を真空蒸着法により成膜し、結晶成長を行
わす方法を採用した。しかし、非晶質ケイ素膜成膜前
に、下地膜上にNiSi2膜を成膜し、下層よりニッケ
ルを拡散させ結晶成長を行わせる方法でもよい。即ち、
結晶成長は非晶質ケイ素膜の上面側から行ってもよい
し、下面側から行ってもよい。また、NiSi2膜の成
膜法も真空蒸着法だけではなく、スパッタリング法など
その他の堆積法も使用可能である。さらに、結晶化を助
長する不純物金属元素としては、ニッケル以外にコバル
ト、パラジウム、白金、銅、銀、金、インジウム、ス
ズ、アルミニウム、アンチモンを用いても低温結晶化と
しては同様の効果が得られる。また、NiSi2以外
の、螢石型結晶構造をもつシリサイド膜として、CoS
2膜を用いても良質な結晶性ケイ素膜が得られる。
For example, in the above two examples,
As a method of introducing nickel, a method of forming a NiSi 2 film on the surface of the amorphous silicon film by vacuum vapor deposition and performing crystal growth was adopted. However, a method of forming a NiSi 2 film on the base film and diffusing nickel from the lower layer to perform crystal growth may be used before forming the amorphous silicon film. That is,
Crystal growth may be performed from the upper surface side or the lower surface side of the amorphous silicon film. Further, the deposition method of the NiSi 2 film is not limited to the vacuum vapor deposition method, and other deposition methods such as the sputtering method can be used. Further, as the impurity metal element that promotes crystallization, cobalt, palladium, platinum, copper, silver, gold, indium, tin, aluminum, or antimony can be used in addition to nickel, and similar effects can be obtained as low-temperature crystallization. . In addition, as a silicide film having a fluorite type crystal structure other than NiSi 2 , CoS is used.
Even if the i 2 film is used, a good quality crystalline silicon film can be obtained.

【0097】また、さらに高性能なTFTが必要な場合
には、本実施例のように結晶成長を行った後にレーザー
光あるいは強光を照射し、結晶性ケイ素膜の結晶性をさ
らに助長してもよい。その手段としては、XeClやK
rFを発振源としてエキシマレーザーや、連続発振Ar
レーザーを用いることができる。また、レーザー光の代
わりに赤外光、フラッシユランプ(いわゆるレーザ光と
同等な強光)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)
あるいはRTP(ラピッド・サーマル・プロセス)とも
言われる加熱処理を用いてもよい。
When a TFT with higher performance is required, the crystallinity of the crystalline silicon film is further promoted by irradiating laser light or intense light after performing crystal growth as in this embodiment. Good. As a means, XeCl or K
Excimer laser or continuous wave Ar using rF as an oscillation source
A laser can be used. Also, instead of laser light, infrared light or a flash lamp (strong light equivalent to so-called laser light) is used in a short time at 1000 to 1200 ° C.
So-called RTA (Rapid Thermal Annealing) to heat the sample by raising it to (silicon monitor temperature)
Alternatively, a heat treatment called RTP (Rapid Thermal Process) may be used.

【0098】さらに、本発明の応用としては、液晶表示
用のアクティブマトリクス型基板以外に、例えば、密着
型イメージセンサー、ドライバー内蔵型のサーマルヘッ
ド、有機系EL(Electroluminescence)素子等を発光
素子としたドライバー内蔵型の光書き込み素子や表示素
子、三次元IC等が考えられる。ここで、有機系EL素
子は、有機材料を発光素材とした電界発光素子である。
そして本発明を用いることで、これらの素子の高速、高
解像度化等の高性能化が実現できる。
Further, as an application of the present invention, in addition to the active matrix type substrate for liquid crystal display, for example, a contact type image sensor, a thermal head having a built-in driver, an organic EL (Electroluminescence) element or the like is used as a light emitting element. A driver-incorporated optical writing element, a display element, a three-dimensional IC, or the like can be considered. Here, the organic EL element is an electroluminescent element using an organic material as a light emitting material.
Further, by using the present invention, high performance such as high speed and high resolution of these elements can be realized.

【0099】またさらに本発明は、上述の実施例で説明
したMOS型トランジスタに限らず、結晶性半導体を素
子材としたバイポーラトランジスタや静電誘導トランジ
スタをはじめとする素子の半導体プロセス全般に幅広く
応用することができる。
Furthermore, the present invention is not limited to the MOS type transistors described in the above embodiments, but is widely applied to all semiconductor processes for devices such as bipolar transistors and static induction transistors using a crystalline semiconductor as an element material. can do.

【0100】[0100]

【発明の効果】以上のようにこの発明に係る半導体装置
によれば、基板の絶縁性表面に形成された活性領域を、
非晶質ケイ素膜をケイ化金属を触媒として結晶化した領
域としたので、上記活性領域を構成する結晶性ケイ素膜
を、通常の固相成長法で得られる結晶性よりさらに高い
結晶性を有するものとできる。
As described above, according to the semiconductor device of the present invention, the active region formed on the insulating surface of the substrate is
Since the amorphous silicon film is a region crystallized using a metal silicide as a catalyst, the crystalline silicon film forming the active region has a crystallinity higher than that obtained by a usual solid phase growth method. Can be something.

【0101】また、上記ケイ化金属は、薄膜状態で非晶
質ケイ素膜に接しているため、非晶質ケイ素膜の結晶化
は、上記ケイ化金属と接している部分から均一に行われ
ることなり、上記活性領域を構成する結晶性ケイ素膜の
結晶性は非常に良好なものとなる。
Further, since the metal silicide is in contact with the amorphous silicon film in a thin film state, the crystallization of the amorphous silicon film should be performed uniformly from the part in contact with the metal silicide. Therefore, the crystallinity of the crystalline silicon film forming the active region becomes very good.

【0102】また、非晶質ケイ素膜の加熱による結晶化
は、ケイ化金属により助長されるため、高品質な結晶性
ケイ素膜を生産性よく形成できる。しかもこの際、結晶
化に要する加熱温度が600℃以下に抑えられるため、
安価なガラス基板を使用可能となる。
Further, since the crystallization of the amorphous silicon film by heating is promoted by the metal silicide, a high quality crystalline silicon film can be formed with good productivity. Moreover, at this time, since the heating temperature required for crystallization can be suppressed to 600 ° C. or lower,
Inexpensive glass substrates can be used.

【0103】この発明に係る半導体装置の製造方法によ
れば、非晶質ケイ素膜の結晶化を助長するケイ化金属
を、該非晶質ケイ素膜に接するよう直接成膜するので、
非晶質ケイ素膜の結晶化の触媒となる領域を、簡単にし
かもその組成が均一になるよう形成することができる。
According to the semiconductor device manufacturing method of the present invention, the metal silicide which promotes crystallization of the amorphous silicon film is directly formed so as to be in contact with the amorphous silicon film.
The region that serves as a catalyst for crystallization of the amorphous silicon film can be formed easily and with a uniform composition.

【0104】さらに、シリサイド膜を直接成膜すること
から、金属元素のシリサイド化のステップが省略される
こととなり、また、シリサイド領域の組成のばらつきの
問題もなくなる。これによって、その後の結晶成長が安
定したものとなり、結晶粒径も従来法に比べ大きくな
り、その粒内も転位や結晶欠陥がなくなる。この結果と
して高品質な結晶性ケイ素膜が得られる。そしてこのよ
うな結晶性の向上により活性領域中での金属元素量を低
減できる。
Further, since the silicide film is directly formed, the step of siliciding the metal element is omitted, and the problem of variation in composition of the silicide region is eliminated. As a result, the subsequent crystal growth becomes stable, the crystal grain size becomes larger than in the conventional method, and dislocations and crystal defects are eliminated in the grains. As a result, a high quality crystalline silicon film is obtained. Further, such improvement in crystallinity can reduce the amount of metal element in the active region.

【0105】この発明に係る半導体装置の製造方法によ
れば、基板の絶縁性表面に活性領域を、非晶質ケイ素膜
の、その結晶化を助長するケイ化金属膜と接する部分か
らその周辺領域へと加熱処理により結晶成長を行って形
成したので、該活性領域が、結晶成長方向が一方向に揃
った、格段に結晶性が良好な領域となり、また一段と活
性領域中での金属元素量が低減される効果がある。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the active region is formed on the insulating surface of the substrate from the portion of the amorphous silicon film that is in contact with the metal silicide film that promotes its crystallization to the peripheral region thereof. Since the active region is formed by crystal growth by heat treatment, the crystal growth direction is aligned in one direction and the crystallinity is significantly good. Further, the amount of metal element in the active region is further increased. There is a reduction effect.

【0106】このように本発明を用いることにより、結
晶性ケイ素膜を活性領域として用いる半導体装置におい
て、従来より高品質な結晶性ケイ素膜が簡便な製造プロ
セスにて得られ、その結果低コストにて高性能半導体装
置が得られる。
As described above, by using the present invention, in a semiconductor device using a crystalline silicon film as an active region, a crystalline silicon film of higher quality than in the past can be obtained by a simple manufacturing process, resulting in low cost. And a high-performance semiconductor device can be obtained.

【0107】また、大面積基板にわたって均一で安定し
た特性の高性能薄膜トランジスタを有する半導体装置を
作製可能となる。特に液晶表示装置においては、アクテ
ィブマトリクス基板に要求される画素スイッチングTF
Tの特性の均一化、周辺駆動回路部を構成するTFTに
要求される高性能化を同時に満足し、同一基板上にアク
ティブマトリクス部と周辺駆動回路部を構成するドライ
バモノリシック型アクティブマトリクス基板が実現でき
るだけでなく、CPUなどの薄膜集積回路もこれらと同
一基板上に作製可能となり、モジュールのコンパクト
化、高性能化、低コスト化、そしてシステム化を図るこ
とができる。
Further, it is possible to manufacture a semiconductor device having a high-performance thin film transistor having uniform and stable characteristics over a large area substrate. Especially in a liquid crystal display device, pixel switching TF required for an active matrix substrate
Realization of a driver monolithic active matrix substrate that configures the active matrix section and the peripheral drive circuit section on the same substrate while simultaneously satisfying the uniform characteristics of T and the high performance required for the TFT that constitutes the peripheral drive circuit section. Not only this, thin film integrated circuits such as CPUs can be manufactured on the same substrate as these, so that the modules can be made compact, high performance, low cost, and systematized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例による半導体装置及びそ
の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device and a manufacturing method thereof according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例による半導体装置及びそ
の製造方法を説明するための平面図である。
FIG. 2 is a plan view illustrating a semiconductor device and a manufacturing method thereof according to a second embodiment of the present invention.

【図3】上記第2の実施例の半導体装置の製造方法を工
程順に示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device of the second embodiment in the order of steps.

【図4】本発明の基本原理を説明するための図であり、
図4(a)は、結晶性ケイ素膜の理想的な結晶構造であ
るダイヤモンド構造を示し、図4(b)は、シリサイド
の結晶構造として、ダイヤモンド構造に最も近い蛍石型
構造を示す。
FIG. 4 is a diagram for explaining the basic principle of the present invention,
FIG. 4A shows a diamond structure which is an ideal crystal structure of the crystalline silicon film, and FIG. 4B shows a fluorite structure which is the closest to the diamond structure as a silicide crystal structure.

【図5】本発明に係る半導体装置及びその製造方法が適
用される応用例として、ディスプレイ、CPU、メモリ
等を1枚の基板上に構成した液晶表示装置を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing a liquid crystal display device in which a display, a CPU, a memory, and the like are formed on one substrate as an application example to which the semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present invention are applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、21 N型TFT 20 CMOS回路 22 P型TFT 100、200 半導体装置 200a 非晶質ケイ素膜の露呈領域 101、201 ガラス基板 102、202 下地絶縁膜 103、203 非晶質ケイ素膜 103a、203a 結晶性ケイ素膜 103i、203n、203p 活性領域 105、205 NiSi2薄膜 106、206 結晶成長方向 107、207 ゲート絶縁膜 108、208、209 ゲート電極 109 陽極酸化層 110、210、211 チャネル領域 111、112、212、213、214、215 ソ
ース,ドレイン領域 113、216 層間絶縁物 113a、216n、216p コンタクトホール 114、115、217、218、219 電極配線 203b 横方向結晶成長領域 204 マスク層
10, 21 N-type TFT 20 CMOS circuit 22 P-type TFT 100, 200 Semiconductor device 200a Exposed region of amorphous silicon film 101, 201 Glass substrate 102, 202 Base insulating film 103, 203 Amorphous silicon film 103a, 203a Crystal Silicon film 103i, 203n, 203p active region 105, 205 NiSi 2 thin film 106, 206 crystal growth direction 107, 207 gate insulating film 108, 208, 209 gate electrode 109 anodic oxide layer 110, 210, 211 channel region 111, 112, 212, 213, 214, 215 Source / drain regions 113, 216 Interlayer insulators 113a, 216n, 216p Contact holes 114, 115, 217, 218, 219 Electrode wiring 203b Lateral crystal growth region 204 Mask layer

───────────────────────────────────────────────────── 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 9056−4M H01L 29/78 627 G ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location H01L 29/786 21/336 9056-4M H01L 29/78 627 G

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 絶縁性表面を有する基板と、 該基板の絶縁性表面上に設けられ、非晶質ケイ素膜に接
するケイ化金属膜を結晶成長の触媒として、該非晶質ケ
イ素膜を加熱処理により結晶化してなる活性領域とを備
えた半導体装置。
1. A substrate having an insulating surface, and a heat treatment of the amorphous silicon film using a metal silicide film provided on the insulating surface of the substrate and in contact with the amorphous silicon film as a catalyst for crystal growth. A semiconductor device having an active region that is crystallized by.
【請求項2】 絶縁性表面を有する基板と、 該基板の絶縁性表面上に設けられ、非晶質ケイ素膜の、
その結晶化を助長するケイ化金属膜と接する部分からそ
の周辺領域への加熱処理による結晶成長を行って形成し
た活性領域とを備えた半導体装置。
2. A substrate having an insulating surface, and an amorphous silicon film provided on the insulating surface of the substrate,
A semiconductor device comprising: an active region formed by performing crystal growth by heat treatment from a portion in contact with a metal silicide film that promotes crystallization to a peripheral region thereof.
【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の半導体
装置において、 前記ケイ化金属膜は、その構成金属元素として、Ni、
Co、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、In、Sn、A
l、Sbから選ばれた一種または複数種類の元素を含む
ものである半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the metal silicide film comprises Ni, as a constituent metal element thereof.
Co, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, In, Sn, A
A semiconductor device containing one or more kinds of elements selected from l and Sb.
【請求項4】 請求項1または請求項2に記載の半導体
装置において、 前記ケイ化金属膜は、その結晶構造として蛍石型構造を
有するものである半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the metal silicide film has a fluorite structure as its crystal structure.
【請求項5】 請求項1または請求項2に記載の半導体
装置において、 前記ケイ化金属膜は、NiSi2からなるものである半
導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the metal silicide film is made of NiSi 2 .
【請求項6】 基板上に非晶質ケイ素膜、及び該非晶質
ケイ素膜の結晶化を助長するケイ化金属膜を、これらが
接するよう形成する工程と、 加熱によって該非晶質ケイ素膜を結晶化させる工程とを
含む半導体装置の製造方法。
6. A step of forming an amorphous silicon film and a metal silicide film for promoting crystallization of the amorphous silicon film on a substrate so that they are in contact with each other, and the amorphous silicon film is crystallized by heating. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項7】 基板上に非晶質ケイ素膜、及び該非晶質
ケイ素膜の結晶化を助長するケイ化金属膜を、該非晶質
ケイ素膜の一部に該ケイ化金属膜が接するよう形成する
工程と、 加熱処理により、該非晶質ケイ素膜の、該ケイ化金属膜
と接している領域を選択的に結晶化させる工程と、 加熱処理をさらに継続して、該非晶質ケイ素膜を、その
選択的に結晶化された領域からその周辺領域へと基板表
面に対し概略平行な方向に結晶成長させる工程とを含む
半導体装置の製造方法。
7. An amorphous silicon film and a metal silicide film for promoting crystallization of the amorphous silicon film are formed on a substrate such that the metal silicide film is in contact with a part of the amorphous silicon film. And a step of selectively crystallizing a region of the amorphous silicon film in contact with the metal silicide film by heat treatment, and further continuing the heat treatment to form the amorphous silicon film, A step of growing a crystal from the selectively crystallized region to its peripheral region in a direction substantially parallel to the substrate surface.
【請求項8】 請求項6または請求項7に記載の半導体
装置の製造方法において、 前記ケイ化金属膜は、構成金属元素として、Ni、C
o、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、In、Sn、A
l、Sbから選ばれた一種または複数種類の元素を含む
ものである半導体装置の製造方法。
8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6 or 7, wherein the metal silicide film contains Ni and C as constituent metal elements.
o, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, In, Sn, A
1. A method of manufacturing a semiconductor device, which contains one or more kinds of elements selected from l and Sb.
【請求項9】 請求項6あるいは請求項7に記載の半導
体装置の製造方法において、 前記ケイ化金属膜は、その結晶構造として蛍石型構造を
有するものである半導体装置の製造方法。
9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the metal silicide film has a fluorite structure as its crystal structure.
【請求項10】 請求項6または請求項7に記載の半導
体装置の製造方法において、 前記ケイ化金属膜はNiSi2からなるものである半導
体装置の製造方法。
10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6 or 7, wherein the metal silicide film is made of NiSi 2 .
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