JPH09260288A - 半導体装置及びその作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 珪素の結晶化を助長する金属元素を利用した
結晶性珪素膜中の金属元素の濃度を減少させる。 【解決手段】 非晶質珪素膜１０３に対してニッケル元
素を導入した後、結晶化のための第１の加熱処理を行
う。そして結晶性珪素膜が得られた後に先の加熱処理よ
りも高い温度で酸化性雰囲気中での再度の加熱処理を行
う。この時、雰囲気中にＨＣｌ等を添加する。この工程
において熱酸化膜１０６が形成される。この際、熱酸化
膜１０６中にニッケル元素のゲッタリングが行なわれ
る。次に熱酸化膜１０６を除去する。こうすることで、
低い金属元素の濃度で高い結晶性を有する結晶性珪素膜
１０７を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本明細書で開示する発明は、
薄膜トランジスタに代表される半導体装置の作製方法に
関する。特に、ガラス基板や石英基板上に形成された結
晶性を有する珪素薄膜を用いた半導体装置の作製方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、珪素膜を用いた薄膜トランジ
スタが知られている。これは、ガラス基板や石英基板上
に形成された珪素膜を用いて、薄膜トランジスタを構成
する技術である。

【０００３】ガラス基板や石英基板が利用されるのは、
アクティブマトリクス型の液晶表示に上記薄膜トランジ
スタを利用するためである。従来は、非晶質珪素膜を用
いて薄膜トランジスタが形成されてきたが、より高性能
を求めるために結晶性を有する珪素膜（結晶性珪素膜と
いう）を利用して薄膜トランジスタを作製することが試
みられている。

【０００４】結晶性珪素膜を用いた薄膜トランジスタ
は、非晶質珪素膜を用いたものに比較して、２桁以上の
高速動作を行わすことができる。従って、これまで外付
けのＩＣ回路によって構成されていたアクティブマトリ
クス型の液晶表示装置の周辺駆動回路をガラス基板また
は石英基板上にアクティブマトリクス回路と同様に作り
込むことができる。

【０００５】このような構成は、装置全体の小型化や作
製工程の簡略化に非常に有利なものとなる。また作製コ
ストの低減にもつながる構成となる。

【０００６】一般に結晶性珪素膜は、非晶質珪素膜をプ
ラズマＣＶＤ法や減圧熱ＣＶＤ法で成膜した後、加熱処
理、またはレーザー光の照射を行うことにより、結晶化
させることにより得ている。

【０００７】しかし、加熱処理の場合、結晶化にむらが
できたりし、なかなか必要とするような結晶性を広い面
積にわたって得ることが困難であるのが現状である。

【０００８】また、レーザー光の照射による方法も部分
的には高い結晶性を得ることができるが、広い面積にわ
たり、良好なアニール効果を得ることが困難である。特
に、良好な結晶性を得るような条件でのレーザー光の照
射は、不安定になりやすい。

【０００９】一方、特開平６−２３２０５９号に記載さ
れた技術は公知である。この技術は、非晶質珪素膜に珪
素の結晶化を助長する金属元素（例えばニッケル）を導
入し、従来よりもより低い温度での加熱処理で結晶性珪
素膜を得る技術である。

【００１０】本発明人らの研究によれば、この方法で得
られた結晶性珪素膜は、広い面積にわたって実用に耐え
る結晶性を有していることが判明している。

【００１１】しかし、膜中に金属元素を含有しているた
めん、その導入量の制御が微妙であり、再現席や安定性
（得られたデバイスの電気的な安定性）に問題があるこ
とが明らかになっている。

【００１２】また、残留する金属元素の影響によって、
例えば、得られる半導体装置の特性の経時変化や、薄膜
トランジスタの場合であればＯＦＦ値が大きいといった
問題が存在する。

【００１３】即ち、珪素の結晶化を助長する金属元素
は、結晶性珪素膜を得るためには有用な役割を有する
が、一方で一端結晶性珪素膜を得た後においては、その
存在が数々の問題を引き起こすマイナス要因となってし
まう。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本明細書で開示する発
明は、珪素の結晶化を助長する金属元素を利用して得ら
れた結晶性珪素膜における金属の濃度元素の濃度を減少
させる技術を提供することを課題とする。

【００１５】そして得られる半導体装置の特性や信頼性
を高くすることができる技術を提供することを課題とす
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本明細書で開示する発明
の一つは、非晶質珪素膜に珪素の結晶化を助長する金属
元素を意図的に導入し第１の加熱処理により前記非晶質
珪素膜を結晶化させ結晶性珪素膜を得る工程と、ハロゲ
ン元素を含んだ酸化性雰囲気中で第２の加熱処理を行い
前記結晶性珪素膜中に存在する当該金属元素を除去また
は減少させる工程と、前記工程で形成された熱酸化膜を
除去する工程と、前記熱酸化膜を除去した領域の表面上
に再度の熱酸化により熱酸化膜を形成する工程と、を有
することを特徴とする。

【００１７】他の発明の構成は、非晶質珪素膜に珪素の
結晶化を助長する金属元素を意図的に導入し第１の加熱
処理により前記非晶質珪素膜を結晶化させ結晶性珪素膜
を得る工程と、ハロゲン元素を含んだ酸化性雰囲気中で
第２の加熱酸化処理を行い前記結晶性珪素膜の表面に熱
酸化膜を形成し、該熱酸化膜に当該金属元素をゲッタリ
ングさせることにより前記結晶性珪素膜中に存在する当
該金属元素を除去または減少させる工程と、該工程で形
成された熱酸化膜を除去する工程と、前記熱酸化膜を除
去した領域の表面上に再度の熱酸化により熱酸化膜を形
成する工程と、を有することを特徴とする。

【００１８】他の発明の構成は、非晶質珪素膜に珪素の
結晶化を助長する金属元素を意図的に導入し第１の加熱
処理により前記非晶質珪素膜を結晶化させ結晶性珪素膜
を得る工程と、ハロゲン元素を含んだ酸化性雰囲気中で
第２の加熱酸化処理を行い前記結晶性珪素膜中に存在す
る当該金属元素を除去または減少させる工程と、前記工
程で形成された熱酸化膜を除去する工程と、パターニン
グを施し薄膜トランジスタの活性層を形成する工程と、
熱酸化によりゲイト絶縁膜の少なくとも一部を構成する
熱酸化膜を前記活性層の表面に形成する工程と、を有す
ることを特徴とする。

【００１９】他の発明の構成は、非晶質珪素膜に珪素の
結晶化を助長する金属元素を選択的に導入する工程と、
第１の加熱処理により前記金属元素が選択的に導入され
た領域から膜に平行な方向に結晶成長を行なわす工程
と、ハロゲン元素を含んだ酸化性雰囲気中で第２の加熱
処理を行い前記結晶成長が行なわれた領域の表面に熱酸
化膜を形成する工程と、前記熱酸化膜を除去する工程
と、前記熱酸化膜を除去した領域を用いて半導体装置の
活性層を形成する工程と、を有することを特徴とする。

【００２０】本明細書で開示する発明においては、珪素
の結晶化を助長する金属元素として、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎ
ｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕ
から選ばれた一種または複数種類のものが用いることが
できる。

【００２１】また、ハロゲン元素を含んだ酸化性雰囲気
としては、Ｏ₂ 雰囲気、またはＯ₂を含んだ雰囲気中に
ＨＣｌ、ＨＦ、ＨＢｒ、Ｃｌ₂ 、Ｆ₂ 、Ｂｒ₂ から選ば
れた一種または複数種類のガスが添加されたものを選択
することができる。

【００２２】他の発明の構成は、第１及び第２の酸化膜
に挟まれた結晶性珪素膜であって、前記結晶性珪素膜は
珪素の結晶化を助長する金属元素を含有しており、前記
結晶性珪素膜中において、前記金属元素は前記第１およ
び／または第２の酸化膜との界面近傍において高い濃度
分布を有していることを特徴とする。

【００２３】上記の構成において、第１の酸化膜中およ
び／または第１の酸化膜と結晶性珪素膜との界面近傍に
は、高い濃度分布でもってハロゲン元素が含有されてい
ることを特徴とする。

【００２４】また、上記の構成において、結晶性珪素膜
中における第２の酸化膜との界面近傍には、高い濃度分
布でもってハロゲン元素が含有されていることを特徴と
する。

【００２５】また上記構成において、第１の酸化膜はガ
ラス基板または石英基板上に形成された酸化珪素膜また
は酸化窒化珪素膜であって、結晶性珪素膜は薄膜トラン
ジスタの活性層を構成し、第２の酸化膜はゲイト絶縁膜
を構成する酸化珪素膜または酸化窒化珪素膜であること
を特徴とする。

【００２６】他の発明の構成は、酸化膜でなる下地膜
と、該下地膜上に形成された結晶性珪素膜と、該結晶性
珪素膜上に形成された熱酸化膜と、を有し、前記結晶性
珪素膜中には珪素の結晶化を助長する金属元素および水
素およびハロゲン元素が含まれ、前記珪素の結晶化を助
長する金属元素は下地および／または熱酸化膜との界面
近傍において高い濃度分布を有し、前記ハロゲン元素は
下地および／または熱酸化膜との界面近傍において高い
濃度分布を有し、前記熱酸化膜は薄膜トランジスタのゲ
イト絶縁膜の少なくとも一部を構成することを特徴とす
る。

【００２７】本明細書における不純物濃度は、ＳＩＭＳ
（２次イオン分析法）で計測された計測値の最小値とし
て定義される。

【００２８】

【発明の実施の形態】本明細書で開示する発明の好まし
実施の形態としては、まず非晶質珪素膜を成膜し、この
非晶質珪素膜をニッケルで代表される珪素の結晶化を助
長する金属元素の作用により結晶化させ、結晶性珪素膜
を得る。この結晶化は加熱処理によって行なう。

【００２９】この状態において、結晶性珪素膜中には当
該金属元素が含まれている。ここでＨＣｌを添加した酸
化性雰囲気中において加熱処理を行い、結晶性珪素膜の
表面に熱酸化膜を形成する。

【００３０】この時、熱酸化膜中に塩素の作用によって
当該金属元素がゲッタリングされ、結晶性珪素膜中の当
該金属元素濃度が低下する。またこの際、塩素の作用に
より、ニッケル元素が外部に気化除去される。

【００３１】さらに当該元素をゲッタリングした熱酸化
膜を除去することにより、高い結晶性を有し、かつ当該
金属元素の濃度が低い結晶性珪素膜を得ることができ
る。

【００３２】

【実施例】

〔実施例１〕本実施例では、ガラス基板上にニッケル元
素を利用して結晶性珪素膜を得る構成について示す。

【００３３】本実施例では、まずニッケル元素の作用に
より高い結晶性を有する結晶性珪素膜を得る。

【００３４】そして、ハロゲン元素を含んだ酸化膜を熱
酸化法によってこの結晶性珪素膜上に形成する。この
時、得られた結晶性珪素膜中に残存したニッケル元素が
ハロゲン元素の作用により熱酸化膜中にゲッタリングさ
れる。

【００３５】さらにゲッタリングの結果高濃度にニッケ
ル元素を含有した熱酸化膜を除去する。このようにする
ことにより、ガラス基板上に高い結晶性を有していなが
ら、かつニッケル元素の濃度の低い結晶性珪素膜を得る
ことができる。

【００３６】以下に図１を用いて本実施例の作製工程を
示す。まず、コーニング１７３７ガラス基板（歪点６６
７℃）１０１上に下地膜として酸化窒化珪素膜１０２を
３０００Åの厚さに成膜する。

【００３７】酸化窒化珪素膜の成膜は、原料ガスとして
シランとＮ₂ Ｏガスと酸素とを用いたプラズマＣＶＤ法
を用いて行う。または、ＴＥＯＳガスとＮ₂ Ｏガスとを
用いたプラズマＣＶＤ法を用いて行う。

【００３８】酸化窒化珪素膜は、後の工程においてガラ
ス基板からの不純物（ガラス基板中には半導体の作製レ
ベルで見て多量の不純物が含まれている）の拡散を抑制
する機能を有している。

【００３９】なお、この不純物の拡散を抑制する機能を
最大限に得るためには、窒化珪素膜が最適である。しか
し、窒化珪素膜は応力の関係でガラス基板からはがれて
しまうので実用的ではない。また、下地膜として酸化珪
素膜を用いることもできる。

【００４０】また、この下地膜１０２は、可能な限りな
るべく高い硬度とすることが重要なポイントとなる。こ
れは、最終的に得られた薄膜トランジスタの耐久試験に
おいて、下地膜の硬さが硬い方が（即ち、そのエッチン
グレートが小さい方が）信頼性が高いことから結論され
る。なお、その理由は、薄膜トランジスタの作製工程中
におけるガラス基板からの不純物の遮蔽効果に依るもの
と考えられる。

【００４１】また、この下地膜１０２中に塩素で代表さ
れるハロゲン元素を微量に含有させておくことは有効で
ある。このようにすると、後の工程において、半導体層
中に存在する珪素の結晶化を助長する金属元素をハロゲ
ン元素によってゲッタリングすることができる。

【００４２】また、下地膜の成膜後に水素プラズマ処理
を加えることは有効である。また、酸素と水素とを混合
した雰囲気でのプラズマ処理を行うことは有効である。
これは、下地膜の表面に吸着している炭素成分を除去
し、後に形成される半導体膜との界面特性を向上させる
ことに効果がある。

【００４３】次に後に結晶性珪素膜となる非晶質珪素膜
１０３を５００Åの厚さに減圧熱ＣＶＤ法で成膜する。
減圧熱ＣＶＤ法を用いるのは、その方が後に得られる結
晶性珪素膜の膜質が優れているからである。具体的に
は、膜質が緻密であるからである。なお、減圧熱ＣＶＤ
法以外の方法としては、プラズマＣＶＤ法を用いること
ができる。

【００４４】ここで作製する非晶質珪素膜は、膜中の酸
素濃度が５×１０¹⁷ｃｍ^-3〜２×１０¹⁹ｃｍ^-3 である
ことが望ましい。これは、後の金属元素（珪素の結晶化
を助長する金属元素）のゲッタリング工程において、酸
素が重要な役割を果たすからである。

【００４５】ただし、酸素濃度が上記濃度範囲より高い
場合は、非晶質珪素膜の結晶化が阻害されるので注意が
必要である。

【００４６】また他の不純物濃度、例えば、窒素や炭素
の不純物濃度は極力低い方がよい。具体的には、２×１
０¹⁹ｃｍ^-3以下の濃度とすることが必要である。

【００４７】この非晶質珪素膜１０３の膜厚は１６００
Åとする。この非晶質膜の膜厚は、後述するように最終
的に必要とするされる膜厚より厚くすることが必要であ
る。

【００４８】この非晶質珪素膜１０３を加熱のみよって
結晶化させる場合は、この出発膜（非晶質珪素膜）１０
３の膜厚を８００Å〜５０００μｍ、好ましく１５００
〜３０００Åとする。この膜厚範囲より厚い場合は、成
膜時間が長くなるので生産コストの点から不経済とな
る。またこの膜厚範囲より薄い場合は、結晶化が不均一
になったり、工程の再現性が悪くなる。

【００４９】こうして図１（Ａ）に示す状態を得る。

【００５０】次に非晶質珪素膜１０３を結晶化させるた
めにニッケル元素を導入する。ここでは、１０ｐｐｍ
（重量換算）のニッケルを含んだニッケル酢酸塩溶液を
非晶質珪素膜１０３の表面に塗布することによってニッ
ケル元素を導入する。

【００５１】ニッケル元素の導入方法としては、上記の
溶液を用いる方法の他に、スパッタ法やＣＶＤ法、さら
にプラズマ処理や吸着法を用いることができる。

【００５２】上記の溶液を用いる方法は、簡便であり、
また金属元素の濃度調整が簡単であるという点で有用で
ある。

【００５３】ニッケル酢酸塩溶液を塗布することによ
り、図１（Ｂ）に示すように水膜１０４が形成される。
この状態において、図示しないスピンコーターを用いて
余分な溶液を吹き飛ばす。このようにして、ニッケル元
素が非晶質珪素膜１０３の表面に接して保持された状態
とする。

【００５４】なお、後の加熱工程における不純物の残留
を考慮すると、酢酸ニッケル塩溶液を用いる代わりに硫
酸ニッケルを用いることが好ましい。これは、酢酸ニッ
ケル塩溶液は炭素を含んでおり、これが後の加熱工程に
おいて炭化して膜中に残留することが懸念されるからで
ある。

【００５５】ニッケル元素の導入量の調整は、溶液中に
おけるニッケル元素の濃度を調整することにより、行う
ことができる。

【００５６】そして、図１（Ｃ）に示す状態において、
４５０℃〜６５０℃の温度での加熱処理を行い、非晶質
珪素膜１０３を結晶化させ、結晶性珪素膜１０５を得
る。この加熱処理は、還元雰囲気中で行う。

【００５７】ここでは、水素を３％含んだ窒素雰囲気中
で６２０℃、４時間の加熱処理を行う。

【００５８】上記の加熱処理による結晶化の工程におい
て、雰囲気を還元雰囲気とするのは、加熱処理工程中に
おいて、酸化物が形成されてしまうことを防止するため
である。具体的には、ニッケルと酸素とが反応して、Ｎ
ｉＯ_X が膜の表面や膜中に形成されてしまうことを抑制
するためである。

【００５９】酸素は、後のゲッタリング工程において、
ニッケルと結合して、ニッケルのゲッタリングに多大な
貢献をすることとなる。しかしながら、この結晶化の段
階で酸素とニッケルとが結合することは、結晶化を阻害
するものであることが判明している。従って、この加熱
による結晶化の工程においては、酸化物の形成を極力抑
制することが重要となる。

【００６０】上記の結晶化のための加熱処理を行う雰囲
気中の酸素濃度は、ｐｐｍオーダー、好ましくは１ｐｐ
ｍ以下とすることが必要である。

【００６１】また、上記の結晶化のための加熱処理を行
う雰囲気をほとんどを占める気体としては、窒素以外に
アルゴン等の不活性ガスを利用することができる。

【００６２】上記の結晶化のための加熱処理温度の下限
は、その効果および再現性から見て４５０℃以上とする
ことが好ましい。またその上限は、使用するガラス基板
の歪点以下とすることが好ましい。ここでは、歪点が６
６７℃のコーニング１７３７ガラス基板を用いているの
で、多少の余裕をみてその上限は６５０℃とする。

【００６３】また、基板として石英基板を用いれば、さ
らに９００℃程度まで加熱温度を高くすることが可能で
ある。この場合、より高い結晶性を有する結晶性珪素膜
を得ることができる。またより短時間で結晶性珪素膜を
得ることができる。

【００６４】このようにして図１（Ｃ）に示すように結
晶性珪素膜１０５を得る。

【００６５】結晶性結晶性珪素膜１０５を得たら、再度
の加熱処理を行う。この加熱処理は、ハロゲン元素を含
有した熱酸化膜を形成するために行われる。そこでここ
ではこの加熱処理をハロゲン元素を含んだ雰囲気中で行
う。（図１（Ｄ））

【００６６】この工程は、結晶化のために初期の段階で
意図的に混入させたニッケル元素（その他珪素の結晶化
を助長する金属元素）を結晶性珪素膜１０５中から除去
するための工程である。この加熱処理は、前述の結晶化
を行うために行った加熱処理よりも高い温度で行う。こ
れは、ニッケル元素のゲッタリングを効果的に行うため
に重要な条件である。

【００６７】この加熱処理は、上記の条件を満たした上
で５５０℃〜１０５０℃、好ましくは６００℃〜９８０
℃の温度で行う。

【００６８】これは、６００℃以下でがその効果が得ら
れず、１０５０℃を越えることは、石英で形成された治
具が歪んでしまったり、装置に負担がかかるからであ
る。（この意味では９８０℃以下とすることが好まし
い）

【００６９】また、この加熱処理温度の上限は、使用す
るガラス基板の歪点によって制限される。使用するガラ
ス基板の歪点以上の温度で加熱処理を行うと、基板が変
形するので注意が必要である。

【００７０】ここでは、歪点が６６７℃のコーニング１
７３７ガラス基板を利用しているので、加熱温度を６５
０℃とする。ここでは、この２度目の加熱処理の雰囲気
は、酸素にＨＣｌを５％含有させた雰囲気中で行う。

【００７１】ＨＣｌは酸素に対して0.5 ％〜１０％（体
積％）の割合で混合することが好ましい。なお、この濃
度以上に混合すると、膜の表面が膜厚と同程度上の凹凸
に荒れてしまうので注意が必要である。

【００７２】このような条件で加熱処理を行うと、図１
（Ｄ）に示されるように塩素が含まれる熱酸化膜１０６
が形成される。ここでは１２時間の加熱処理を行い、２
００Å厚の熱酸化膜１０６を成膜する。

【００７３】熱酸化膜１０６が形成されることで、結晶
性珪素膜１０３の膜厚は約１５００Å程度となる。

【００７４】この加熱処理においては、加熱温度が６０
０℃〜７５０℃の場合は処理時間（加熱時間）を１０時
間〜４８時間、代表的には２４時間とする。

【００７５】なお加熱温度が７５０℃〜９００℃の場合
は処理時間を５時間〜２４時間、代表的には１２時間と
する。

【００７６】また加熱温度が９００℃〜１０５０℃の場
合は処理時間を１時間〜１２時間、代表的には６時間と
する。

【００７７】勿論これらの処理時間は、得ようとする酸
化膜の膜厚によって適時設定がなされる。

【００７８】この工程においては、ハロゲン元素の作用
により、ニッケル元素が珪素膜外にゲッタリングされ
る。ここでは、塩素の作用により、形成される自然酸化
膜１０６中にニッケル元素がゲッタリングされる。

【００７９】このゲッタリングにおいては、結晶性珪素
膜中に存在する酸素が重要な役割を果たす。即ち、酸素
とニッケルが結合することによって形成される酸化ニッ
ケルに塩素によるゲッタリング効果が作用して、効果的
にニッケル元素のゲッタリングが進行する。

【００８０】前述したように、酸素は、その濃度が多過
ぎると、図１（Ｃ）に示す結晶化工程において、非晶質
珪素膜１０３の結晶化を阻害する要素となる。しかしな
がら、上述のようにその存在はニッケルのゲッタリング
過程においては重要な役割を果たす。従って、出発膜と
なる非晶質珪素膜中に存在する酸素濃度の制御は重要な
ものとなる。

【００８１】ここではハロゲン元素としてＣｌを選択
し、またその導入方法としてＨＣｌを用いる例を示し
た。ＨＣｌ以外のガスとしては、ＨＦ、ＨＢｒ、Ｃｌ
₂ 、Ｆ₂ 、Ｂｒ₂ から選ばれた一種または複数種類のも
のを用いることができる。また一般にハロゲンの水素化
物を用いることができる。

【００８２】これらのガスは、雰囲気中での含有量（体
積含有量）をＨＦであれば0.25〜５％、ＨＢｒであれば
１〜１５％、Ｃｌ₂ であれば0.25〜５％、Ｆ₂ であれば
0.125 〜2.5 ％、Ｂｒ₂ であれば0.5 〜１０％とするこ
とが好ましい。

【００８３】上記の範囲以下の濃度とすると、有意な効
果が得られるなくなる。また、上記の範囲以上の濃度と
すると、珪素膜の表面が荒れてしまう。

【００８４】この工程を経ることにより、ニッケル元素
の濃度を最大で初期の１／１０以下とすることができ
る。これは、何らハロゲン元素によるゲッタリングを行
わない場合に比較して、ニッケル元素を１／１０以下に
できることを意味する。この効果は、他の金属元素を用
いた場合でも同様に得られる。

【００８５】また上記の工程においては、形成される酸
化膜中にニッケル元素がゲッタリングされるので、酸化
膜中におけるニッケル濃度が他の領域に比較して当然高
くなる。

【００８６】また、珪素膜１０５の酸化膜１０６との界
面近傍においてニッケル元素が高くなる傾向が観察され
る。これは、ゲッタリングが主に行われる領域が、珪素
膜と酸化膜との界面近傍の酸化膜側であることが要因で
あると考えられる。また、界面近傍においてゲッタリン
グが進行するのは、界面近傍の応力や欠陥の存在が要因
であると考えられる。

【００８７】そして、ニッケルを高濃度に含んだ酸化膜
１０６を除去する。この酸化膜１０６の除去はバッファ
ーフッ酸（その他フッ酸系のエッチャント）を用いたウ
ェットエッチングや、ドライエッチングを用いて行う。

【００８８】こうして、図１（Ｅ）に示すように、含有
ニッケル濃度を低減した結晶性珪素膜１０７を得ること
ができる。

【００８９】また得られた結晶性珪素膜１０７の表面近
傍には、比較的ニッケル元素が高濃度に含まれるので、
上記の酸化膜１０６のエッチングをさらに進めて、結晶
性珪素膜１０７の表面を少しオーバーエッチングするこ
とは有効である。

【００９０】〔実施例２〕本実施例は、実施例１に示す
構成において、図１（Ｂ）に示す加熱処理により結晶性
珪素膜を得た後、さらにレーザー光の照射を行い、その
結晶性を助長させる場合の例を示す。

【００９１】図１（Ｂ）に示す加熱処理の温度が低かっ
たり、処理時間が短い場合、即ち、作製工程上の理由
で、加熱温度が制限されたり、加熱時間が制限されてし
まう場合、必要とする結晶性が得られないことがある。
このような場合は、レーザー光の照射によるアニールを
施すことにより、必要とする高い結晶性を得ることがで
きる。

【００９２】この場合のレーザー光の照射は、非晶質珪
素膜を直接結晶化させる場合に比較して、許容されるレ
ーザー照射条件の幅は広い。また、その高い再現性も高
いものとすることができる。

【００９３】レーザー光の照射は、図１（Ｃ）に示す工
程の後に行えばよい。また、図１（Ａ）において成膜さ
れる出発膜となる非晶質珪素膜１０３の膜厚を２００Å
〜２０００Åとすることが重要である。これは、非晶質
珪素膜の膜厚が薄い方がレーーザー光の照射によるアニ
ール効果が高いものとなるからである。

【００９４】使用するレーザー光としては、紫外領域の
エキシマレーザーを使用することが好ましい。具体的に
は、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）やＸｅ
Ｃｌエキシマレーザー（波長３０８ｎｍ）を用いること
ができる。またレーザー光ではなく、紫外線ランプを用
いた強光の照射を行いアニールを行うこともできる。

【００９５】〔実施例３〕本実施例は、実施例２におけ
るレーザー光の代わりに赤外線ランプを利用した場合の
例である。赤外線を用いた場合、ガラス基板をあまり加
熱せずに珪素膜を選択的に加熱することができる。従っ
て、ガラス基板に対して熱ダメージを与えずに効果的な
加熱処理を行うことができる。

【００９６】〔実施例４〕本実施例は、実施例１に示す
構成において、珪素の結晶化を助長する金属元素とし
て、Ｃｕを用いた場合の例である。この場合、Ｃｕを導
入するための溶液として、酢酸第２銅（Ｃｕ（ＣＨ₃ Ｃ
ＯＯ）₂ ）や塩化第２銅（ＣｕＣｌ₂ ２Ｈ₂Ｏ）を用い
ればよい。

【００９７】〔実施例５〕本実施例は、実施例１に示す
構成において、基板１０１として石英基板を用いた例で
ある。本実施例においては、出発膜となる非晶質珪素膜
１０３の膜厚を２０００Åとする。また、図１（Ｃ）で
示す加熱処理による熱酸化膜の形成時における加熱温度
を９５０℃とする。

【００９８】この場合、酸化膜の形成が速く、ゲッタリ
ングの効果が充分に得られないので、雰囲気中の酸素濃
度を低くする。具体的には、窒素雰囲気中における酸素
濃度を１０％とし、さらに酸素に対するるＨＣｌの濃度
（体積濃度）を３％とした雰囲気で加熱酸化を行う。

【００９９】この場合、処理時間は３００分とする。こ
のような条件とすると、約５００Åの膜厚を有する熱酸
化膜を得ることができる。また、同時にゲッタリングに
必要な時間を稼ぐことができる。

【０１００】なお酸素９７％、ＨＣｌを３％とした雰囲
気中で９５０℃の加熱処理を行った場合、約３０分で５
００Åの厚さを有する熱酸化膜が得られてしまう。この
場合、ニッケルのゲッタリングを充分に行うことができ
ないので、結晶性珪素膜１０７内には、比較的高濃度に
ニッケル元素が残留してしまう。

【０１０１】従って、本実施例に示すように酸素濃度を
調整し、充分なゲッタリング効果が得れる時間を稼い
で、熱酸化膜を形成することが好ましい。

【０１０２】この方法を利用することにより、熱酸化膜
の厚さや形成温度を変化させた場合に、雰囲気の酸素濃
度を調整することで、ゲッタリングに必要とされる時間
を設定することができる。

【０１０３】〔実施例６〕本実施例では、実施例１とは
異なる形態の結晶成長を行わせる例に関する。本実施例
は、珪素の結晶化を助長する金属元素を利用して、横成
長と呼ばれる基板に平行な方向への結晶成長を行わす方
法に関する。

【０１０４】図２に本実施例の作製工程を示す。まず、
コーニング１７３７ガラス基板（石英基板でもよい）２
０１上に下地膜２０２として酸化窒化珪素膜を３０００
Åの厚さに成膜する。

【０１０５】次に結晶性珪素膜の出発膜となる非晶質珪
素膜２０３を減圧熱ＣＶＤ法でもって、２０００Åの厚
さに成膜する。この非晶質珪素膜の厚さは、前述したよ
うに２０００Å以下とすることが好ましい。

【０１０６】なお、減圧熱ＣＶＤ法の代わりにプラズマ
ＣＶＤ法を用いてもよい。

【０１０７】次に図示しない酸化珪素膜を１５００Åの
厚さに成膜し、それをパターニングすることにより、２
０４で示されるマスクを形成する。このマスクは２０５
で示される領域で開口が形成されている。この開口２０
５が形成されている領域においては、非晶質珪素膜２０
３が露呈している。

【０１０８】開口２０５は、図面の奥行及び手前方向に
長手方向を有する細長い長方形を有している。この開口
２０３の幅は２０μｍ以上とするのが適当である。また
その長手方向の長さは任意に決めればよい。

【０１０９】そして実施例１で示した重量換算で１０ｐ
ｐｍのニッケル元素を含んだ酢酸ニッケル溶液を塗布す
る。そして図示しないスピナーを用いてスピンドライを
行い余分な溶液を除去する。

【０１１０】こうして、ニッケル元素が図２（Ａ）の点
線２０６で示されるように、非晶質珪素膜２０３の露呈
した表面に接して保持された状態が実現される。

【０１１１】次に水素を３％含有した極力酸素を含まな
い窒素雰囲気中において、６４０℃、４時間の加熱処理
を行う。すると、図２（Ｂ）の２０７で示されるような
基板に平行な方向への結晶成長が進行する。この結晶成
長は、ニッケル元素が導入された開口２０５の領域から
周囲に向かって進行する。この基板に平行な方向への結
晶成長を横成長またはラテラル成長と称する。

【０１１２】本実施例に示すような条件においては、こ
の横成長を１００μｍ以上にわたって行わすことができ
る。こうして横成長した領域を有する珪素膜２０８を得
る。なお、開口２０５が形成されている領域において
は、珪素膜の表面から下地界面に向かって縦成長とよば
る垂直方向への結晶成長が進行する。

【０１１３】そしてニッケル元素を選択的に導入するた
めの酸化珪素膜でなるマスク２０４を除去する。こうし
て、図２（Ｃ）に示す状態を得る。この状態では、縦成
長領域、横成長領域、結晶成長が及ばなかった領域（非
晶質状態を有している）が珪素膜２０８中には存在して
いる。

【０１１４】そしてこの状態で、ＨＣｌを３％含んだ酸
素雰囲気中において、６５０℃の加熱処理を１２時間行
う。この工程において、ニッケル元素を膜中に高濃度に
含んだ酸化膜２０９が形成される。そして同時に珪素膜
２０８中のニッケル元素濃度を相対的に減少させること
ができる。

【０１１５】ここでは、２０９で示される熱酸化膜が２
００Åの厚さに成膜される。この熱酸化膜中には、塩素
の作用によりゲッタリングされたニッケル元素が高濃度
に含まれることになる。また、熱酸化膜２０９が成膜さ
れることで、結晶性珪素膜２０８は１９００Å程度の膜
厚となる。

【０１１６】次にニッケル元素を高い濃度で含んだ熱酸
化膜２０９を除去する。

【０１１７】この状態における結晶性珪素膜において
は、ニッケル元素が結晶性珪素膜の表面に向かって高濃
度に存在するような濃度分布を有している。

【０１１８】従って、この熱酸化膜２０９を除去した後
に、さらに結晶性珪素膜の表面をエッチングし、このニ
ッケル元素が高濃度に存在している領域を除去すること
は有用である。即ち、高濃度にニッケル元素が存在して
いる結晶性珪素膜の表面をエッチングすることで、より
ニッケル元素濃度を低減した結晶性珪素膜を得ることが
できる。

【０１１９】次にパターニングを行うことにより、横成
長領域でなるパターン２１０を形成する。ここで、パタ
ーン２１０には、縦成長領域と非晶質領域、さらに横成
長の先端領域が存在しないようにすることが重要であ
る。

【０１２０】これは、縦成長と横成長の先端領域におい
ては、ニッケル元素の濃度が相対的に高いからである。
また、非晶質領域はその電気的な特性が劣るからであ
る。

【０１２１】このようにして得られた横成長領域でなる
パターン２１０中に残留するニッケル元素の濃度は、実
施例１で示した場合に比較してさらに低いものとするこ
とができる。

【０１２２】これは、横成長領域中に含まれる金属元素
の濃度がそもそも低いことにも起因する。具体的には、
横成長領域でなるパターン２０９中のニッケル元素の濃
度を１０¹⁷ｃｍ^-3以下のオーダーにすることが容易に可
能となる。

【０１２３】また横成長領域を利用して薄膜トランジス
タを形成した場合、実施例１に示したような縦成長（実
施例１の場合は全面が縦成長する）領域を利用した場合
に比較して、より高移動度を有するものを得ることがで
きる。

【０１２４】なお、図２（Ｅ）に示すパターンを形成後
にさらにエッチング処理を行い、パターン表面に存在し
ているニッケル元素を除去することは有用である。

【０１２５】なお、結晶性珪素膜を島状の形状にパター
ニングした後にハロゲン元素を含んだ酸化性雰囲気中に
おける熱酸化を行い、その後に熱酸化膜を除去すること
は有用ではない。

【０１２６】この構成においては、熱酸化膜によるゲッ
タリング効果は確かに得られるのであるが、熱酸化膜の
除去時に下地膜のエッチングも進行するので、島状に形
成された結晶性珪素膜の下側までエッチングがえぐれる
ように進行してしまうからである。このような状態は後
に配線の断線や素子の動作不良の要因となる。

【０１２７】そして、２１０でなるパターンを形成後に
熱酸化膜２１０を形成するこの熱酸化膜は、薄膜トラン
ジスタを構成するのであれば、後にゲイト絶縁膜の一部
となる。

【０１２８】〔実施例７〕本実施例は、本明細書に開示
する発明を利用して、アクティブマトリクス型の液晶表
示装置やアクティブマトリクス型のＥＬ表示装置の画素
領域に配置される薄膜トランジスタを作製する例を示
す。

【０１２９】図３に本実施例の作製工程を示す。まず、
実施例１または実施例６に示した工程によりガラス基板
上に結晶性珪素膜を形成する。実施例１に示した構成で
結晶性珪素膜を得る場合には、それをパターニングする
ことにより、図３（Ａ）に示す状態を得る。

【０１３０】図３（Ａ）に示す状態において、３０１が
ガラス基板、３０２が下地膜、３０３が結晶性珪素膜で
構成された活性層である。図３（Ａ）に示す状態を得た
ら、酸素と水素を混合した減圧雰囲気でのプラズマ処理
を施す。このプラズマは、高周波放電によって生成す
る。

【０１３１】このプラズマ処理によって、活性層３０３
の露呈した表面に存在している有機物が除去される。正
確には、酸素プラズマによって活性層の表面に吸着して
いる有機物が酸化され、さらに水素プラズマによってこ
の酸化した有機物が還元気化される。こうして活性層３
０３の露呈した表面に存在する有機物が除去される。

【０１３２】この有機物の除去は、活性層３０３の表面
における固定電荷の存在を抑制する上で非常に効果があ
る。有機物の存在に起因する固定電荷は、デバイスの動
作を阻害したり、特性の不安定性の要因となるものであ
り、その存在を少なくすることは非常に有用である。

【０１３３】有機物の除去を行ったら、６４０℃の酸素
雰囲気中において熱酸化を行い、１００Åの熱酸化膜３
００を形成する。この熱酸化膜は、半導体層との界面特
性が高く、後にゲイト絶縁膜の一部を構成することとな
る。こうして図３（Ａ）に示す状態を得る。

【０１３４】図３（Ａ）に示す状態を得たら、ゲイト絶
縁膜を構成する酸化窒化珪素膜３０４を１０００Åの厚
さに成膜する。成膜方法は、酸素とシランとＮ₂ Ｏとの
混合ガスを用いたプラズマＣＶＤ法、またはＴＥＯＳと
Ｎ₂ Ｏとの混合ガスを用いたプラズマＣＶＤ法を用い
る。

【０１３５】この酸化窒化珪素膜３０４は熱酸化膜３０
０と合わせてゲイト絶縁膜として機能する。

【０１３６】また酸化窒化珪素膜中にハロゲン元素を含
有させることは有効である。即ち、ハロゲン元素の作用
によりニッケル元素を固定化することで、活性層中に存
在するニッケル元素（その他珪素の結晶化を助長する金
属元素）の影響で、ゲイト絶縁膜の絶縁膜としての機能
が低下してしまうことを防ぐことができる。

【０１３７】酸化窒化珪素膜とすることは、その緻密な
膜質から、ゲイト絶縁膜中に金属元素が進入しくくなる
という有意性がある。ゲイト絶縁膜中に金属元素が進入
すると、絶縁膜として機能が低下し、薄膜トランシスタ
の特性の不安定性やバラツキの原因となる。

【０１３８】なおゲイト絶縁膜としては、通常利用され
ている酸化珪素膜を用いることもできる。

【０１３９】ゲイト絶縁膜として機能する酸化窒化珪素
膜３０４を成膜したら、後にゲイト電極として機能する
図示しないアルミニウム膜をスパッタ法で成膜する。こ
のアルミニウム膜中には、スカンジウムを0.2 重量％含
有させる。

【０１４０】アルミニウム膜中にスカンジウムを含有さ
せるのは、後の工程において、ヒロックやウィスカーが
発生することを抑制するためである。ヒロックやウィス
カーは、加熱が行われることによって、アルミニウムの
異常成長が発生し、針状あるいは刺状の突起部が形成さ
れてしまうことをいう。

【０１４１】アルミニウム膜を成膜したら、図示しない
緻密な陽極酸化膜を形成する。この陽極酸化膜は、３％
の酒石酸を含んだエチレングルコール溶液を電解溶液と
して行う。即ち、この電解溶液中において、アルミニウ
ム膜を陽極、白金を陰極として陽極酸化を行うことで、
アルミニウム膜の表面に緻密な膜質を有する陽極酸化膜
が形成される。

【０１４２】この図示しない緻密な膜質を有する陽極酸
化膜の膜厚は１００Å程度とする。この陽極酸化膜が後
に形成されるレジストマスクとの密着性を向上させる役
割を有している。

【０１４３】なお、この陽極酸化膜の膜厚は、陽極酸化
時の印加電圧によって制御することができる。

【０１４４】次にレジストマスク３０６を形成する。そ
してアルミニウム膜を３０５で示されるパターンにパタ
ーニングを行う。こうして図３（Ｂ）に示す状態を得
る。

【０１４５】ここで再度の陽極酸化を行う。ここでは、
３％のシュウ酸水溶液を電解溶液として用いる。この電
解溶液中において、アルミニウムのパターン３０５を陽
極とした陽極酸化を行うことにより、３０８で示される
多孔質状の陽極酸化膜が形成される。

【０１４６】この工程においては、上部に密着性の高い
レジストマスク３０６が存在する関係で、アルミニウム
パターンの側面に選択的に陽極酸化膜３０８が形成され
る。

【０１４７】この陽極酸化膜は、その膜厚を数μｍまで
成長させることができる。ここでは、その膜厚を６００
０Åとする。なお、その成長距離は、陽極酸化時間によ
って制御することができる。

【０１４８】そしてレジストマスク３０６を除去する。
さらに、再度の緻密な陽極酸化膜の形成を行う。即ち、
前述した３％の酒石酸を含んだエチレングルコール溶液
を電解溶液として用いた陽極酸化を再び行う。すると、
多孔質状の陽極酸化膜３０８中に電解溶液が進入する関
係から、３０９で示されるように緻密な膜質を有する陽
極酸化膜が形成される。

【０１４９】この緻密な陽極酸化膜３０９の膜厚は１０
００Åとする。この膜厚の制御は印加電圧によって行
う。

【０１５０】ここで、露呈した酸化窒化珪素膜３０４と
熱酸化膜３００をエッチングする。このエッチングはド
ライエッチングを利用する。そして酢酸と硝酸とリン酸
とを混合した混酸を用いて多孔質状の陽極酸化膜３０８
を除去する。こうして図３（Ｄ）に示す状態を得る。

【０１５１】図３（Ｄ）に示す状態を得たら、不純物イ
オンの注入を行う。ここでは、Ｎチャネル型の薄膜トラ
ンジスタを作製するためにＰ（リン）イオンの注入をプ
ラズマドーピング法でもって行う。

【０１５２】この工程においては、ヘビードープがされ
る３１１と３１５の領域とライトドープがされる３１２
と３１４の領域が形成される。これは、残存した酸化珪
素膜３１０の一部が半透過なマスクとして機能し、注入
されたイオンの一部がそこで遮蔽されるからである。

【０１５３】そしてレーザー光または強光の照射を行う
ことにより、不純物イオンが注入された領域の活性化を
行う。こうして、ソース領域３１１、チャネル形成領域
３１３、ドレイン領域３１５、低濃度不純物領域３１２
と３１４が自己整合的に形成される。

【０１５４】ここで、３１４で示されるのが、ＬＤＤ
（ライトドープドレイン）領域と称される領域である。
（図３（Ｄ））

【０１５５】なお、緻密な陽極酸化膜３０９の膜厚を２
０００Å以上というように厚くした場合、その膜厚でも
ってチャネル形成領域３１３の外側にオフセットゲイト
領域を形成することができる。

【０１５６】本実施例においてもオフットゲイト領域は
形成されているが、その寸法が小さいのでその存在によ
る寄与が小さく、また図面が煩雑になるので図中には記
載していない。

【０１５７】次に層間絶縁膜３１６として酸化珪素膜、
または窒化珪素膜、またはその積層膜を形成する。層間
絶縁膜としては、酸化珪素膜または窒化珪素膜上に樹脂
材料でなる層を形成して構成してもよい。

【０１５８】そしてコンタクトホールの形成を行い、ソ
ース電極３１７とドレイン電極３１８の形成を行う。こ
うして図３（Ｅ）に示す薄膜トランジスタが完成する。

【０１５９】〔実施例８〕本実施例は、実際例７に示す
構成において、ゲイト絶縁膜３０４の形成方法に関す
る。基板として石英基板や耐熱性の高いガラス基板を用
いた場合、ゲイト絶縁膜の形成方法として、熱酸化法を
用いることができる。

【０１６０】熱酸化法は、その膜質を緻密なものとする
ことができ、安定した特性を有する薄膜トランジスタを
得る上では有用なものとなる。

【０１６１】即ち、熱酸化法で成膜されや酸化膜は、絶
縁膜として緻密で内部に存在する可動電荷を少なくする
ことができるので、ゲイト絶縁膜として最適なものの一
つとなる。

【０１６２】熱酸化膜の形成方法としては、９５０℃の
温度の酸化性雰囲気中において、加熱処理を行う例を挙
げることができる。

【０１６３】この際、酸化性雰囲気中にＨＣｌ等を混合
させることは有効となる。このようにすることで、熱酸
化膜の形成と同時に活性層中に存在する金属元素を固定
化することができる。

【０１６４】また、酸化性雰囲気中にＮ₂ Ｏガスを混合
し、窒素成分を含有した熱酸化膜を形成することも有効
である。ここでＮ₂ Ｏガスの混合比を最適化すれば、熱
酸化法による酸化窒化珪素膜を得ることも可能である。

【０１６５】なお本実施例においては、特に熱酸化膜３
００を形成する必要はない。

【０１６６】〔実施例８〕本実施例は、図３に示すのと
は異なる工程で薄膜トランジスタを作製する例を示す。

【０１６７】図４に本実施例の作製工程を示す。まず、
実施例１または実施例２に示した工程によりガラス基板
上に結晶性珪素膜を形成する。そしてそれをパターニン
グすることにより、図４（Ａ）に示す状態を得る。

【０１６８】図４（Ａ）に示す状態を得たら、酸素と水
素の混合減圧雰囲気中においてプラズマ処理を行う。

【０１６９】図４（Ａ）に示す状態において、４０１が
ガラス基板、４０２が下地膜、４０３が結晶性珪素膜で
構成された活性層である。また４００はゲッタリングの
ための熱酸化膜の除去後に再度形成された熱酸化膜であ
る。

【０１７０】図４（Ａ）に示す状態を得たら、ゲイト絶
縁膜を構成する酸化窒化珪素膜４０４を１０００Åの厚
さに成膜する。成膜方法は、酸素とシランとＮ₂ Ｏとの
混合ガスを用いたプラズマＣＶＤ法、またはＴＥＯＳと
Ｎ₂ Ｏとの混合ガスを用いたプラズマＣＶＤ法を用い
る。

【０１７１】酸化窒化珪素膜４０４は熱酸化膜４００と
ともにゲイト絶縁膜を構成する。なお、酸化窒化珪素膜
の他に酸化珪素膜を用いることもできる。

【０１７２】ゲイト絶縁膜として機能する酸化窒化珪素
膜４０４を成膜したら、後にゲイト電極として機能する
図示しないアルミニウム膜をスパッタ法で成膜する。こ
のアルミニウム膜中には、スカンジウムを0.2 重量％含
有させる。

【０１７３】アルミニウム膜を成膜したら、図示しない
緻密な陽極酸化膜を形成する。この陽極酸化膜は、３％
の酒石酸を含んだエチレングルコール溶液を電解溶液と
して行う。即ち、この電解溶液中において、アルミニウ
ム膜を陽極、白金を陰極として陽極酸化を行うことで、
アルミニウム膜の表面に緻密な膜質を有する陽極酸化膜
が形成される。

【０１７４】この図示しない緻密な膜質を有する陽極酸
化膜の膜厚は１００Å程度とする。この陽極酸化膜が後
に形成されるレジストマスクとの密着性を向上させる役
割を有している。

【０１７５】なお、この陽極酸化膜の膜厚は、陽極酸化
時の印加電圧によって制御することができる。

【０１７６】次にレジストマスク４０５を形成する。そ
してアルミニウム膜を４０６で示されるパターンにパタ
ーニングする。

【０１７７】ここで再度の陽極酸化を行う。ここでは、
３％のシュウ酸水溶液を電解溶液として用いる。この電
解溶液中において、アルミニウムのパターン４０６を陽
極とした陽極酸化を行うことにより、４０７で示される
多孔質状の陽極酸化膜が形成される。

【０１７８】この工程においては、上部に密着性の高い
レジストマスク４０５が存在する関係で、アルミニウム
パターンの側面に選択的に陽極酸化膜４０７が形成され
る。

【０１７９】この陽極酸化膜は、その膜厚を数μｍまで
成長させることができる。ここでは、その膜厚を６００
０Åとする。なお、その成長距離は、陽極酸化時間によ
って制御することができる。

【０１８０】そしてレジストマスク４０５を除去する。
さらに、再度の緻密な陽極酸化膜の形成を行う。即ち、
前述した３％の酒石酸を含んだエチレングルコール溶液
を電解溶液として用いた陽極酸化を再び行う。すると、
多孔質状の陽極酸化膜４０７中に電解溶液が進入する関
係から、４０８で示されるように緻密な膜質を有する陽
極酸化膜が形成される。（図２（Ｃ））

【０１８１】ここで、最初の不純物イオンの注入を行
う。この工程は、レジストマスク４０５を除去してから
行ってもよい。

【０１８２】この不純物イオンの注入によって、ソース
領域４０９とドレイン領域４１１が形成される。また４
１０の領域には不純物イオンが注入されない。

【０１８３】次に酢酸と硝酸とリン酸とを混合した混酸
を用いて多孔質状の陽極酸化膜３０７を除去する。こう
して図４（Ｄ）に示す状態を得る。

【０１８４】図４（Ｄ）に示す状態を得たら、再度不純
物イオンの注入を行う。この不純物イオンは最初の不純
物イオンの注入条件よりライトドーピングの条件で行
う。

【０１８５】この工程において、ライトドープ領域４１
２と４１３が形成される。そして４１４で示される領域
がチャネル形成領域となる。（図４（Ｄ））

【０１８６】そしてレーザー光または強光の照射を行う
ことにより、不純物イオンが注入された領域の活性化を
行う。こうして、ソース領域４０９、チャネル形成領域
４１４、ドレイン領域４１１、低濃度不純物領域４１２
と４１３が自己整合的に形成される。

【０１８７】ここで、４１３で示されるのが、ＬＤＤ
（ライトドープドレイン）領域と称される領域である。
（図４（Ｄ））

【０１８８】次に層間絶縁膜４１４として酸化珪素膜、
または窒化珪素膜、またはその積層膜を形成する。層間
絶縁膜としては、酸化珪素膜または窒化珪素膜上に樹脂
材料でなる層を形成して構成してもよい。

【０１８９】そしてコンタクトホールの形成を行い、ソ
ース電極４１６とドレイン電極４１７の形成を行う。こ
うして図４（Ｅ）に示す薄膜トランジスタが完成する。

【０１９０】〔実施例９〕本実施例は、Ｎチャネル型の
薄膜トランジスタとＰチャネル型の薄膜トランジスタと
を相補型に構成した例に関する。

【０１９１】本実施例に示す構成は、例えば、絶縁表面
上に集積化された各種薄膜集積回路に利用することがで
きる。また、例えば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に利用することができる。

【０１９２】まず図５（Ａ）に示すようにガラス基板５
０１上に下地膜５０２として酸化珪素膜または酸化窒化
珪素膜を成膜する。好ましくは酸化窒化珪素膜を用いる
ことがよい。

【０１９３】さらに図示しない非晶質珪素膜をプラズマ
ＣＶＤ法または減圧熱ＣＶＤ法でもって成膜する。さら
に実施例１に示した方法により、この非晶質珪素膜を結
晶性珪素膜に変成する。

【０１９４】そして酸素と水素の混合雰囲気中において
プラズマ処理を行う。さらに得られた結晶性珪素膜をパ
ターニングして、活性層５０３と５０４を得る。こうし
て図５（Ａ）に示す状態を得る。

【０１９５】なおここでは、活性層の側面を移動するキ
ャリアの影響を抑制するために、図５（Ａ）に示した状
態において、ＨＣｌを３％含んだ窒素雰囲気中にて６５
０℃、１０時間の加熱処理を行う。

【０１９６】活性層の側面に金属元素の存在によるトラ
ップ準位が存在すると、ＯＦＦ電流特性の悪化を招くの
で、ここで示すような処理を行い、活性層の側面におけ
る準位の密度を低下させておくことは有用である。

【０１９７】さらにゲイト絶縁膜を構成する熱酸化膜５
００と酸化窒化珪素膜５０５を成膜する。ここで、基板
として石英を用いるならば、前述の熱酸化法を用いて熱
酸化膜のみでもってゲイト絶縁膜を構成することが望ま
しい。

【０１９８】そして後にゲイト電極を構成するための図
示しないアルミニウム膜を４０００Åの厚さに成膜す
る。アルミニウム膜以外には、陽極酸化可能な金属（例
えばタンタル）を利用することができる。

【０１９９】アルミニウム膜を形成したら、前述した方
法により、その表面に極薄い緻密な陽極酸化膜を形成す
る。

【０２００】次にアルミニウム膜上に図示しないレジス
トマスクを配置し、アルミニウム膜のパターニングを行
う。そして、得られたアルミニウムパターンを陽極とし
て陽極酸化を行い、多孔質状の陽極酸化膜５０８と５０
９を形成する。この多孔質状の陽極酸化膜の膜厚は例え
ば５０００Åとする。

【０２０１】さらに再度緻密な陽極酸化膜を形成する条
件で陽極酸化を行い、緻密な陽極酸化膜５１０と５１１
を形成する。ここで緻密な陽極酸化膜５１０と５１１の
膜厚は８００Åとする。こうして図５（Ｂ）に示す状態
を得る。

【０２０２】さらに露呈した酸化珪素膜５０５と熱酸化
膜５００をドライエッチングによって除去し、図５
（Ｃ）に示す状態を得る。

【０２０３】図５（Ｃ）に示す状態を得たら、酢酸と硝
酸とリン酸を混合した混酸を用いて、多孔質状の陽極酸
化膜５０８と５０９を除去する。こうして図５（Ｄ）に
示す状態を得る。

【０２０４】ここで、交互にレジストマスクを配置し
て、左側の薄膜トランジスタにＰイオンが、右側の薄膜
トランジスタにＢイオンが注入されるようにする。

【０２０５】この不純物イオンの注入によって、高濃度
のＮ型を有するソース領域５１４とドレイン領域５１７
が自己整合的に形成される。

【０２０６】また、低濃度にＰイオンがドープされた弱
いＮ型を有する領域５１５が同時に形成される。また、
チャネル形成領域５１６が同時に形成される。

【０２０７】５１５で示される弱いＮ型を有する領域が
形成されるのは、残存したゲイト絶縁膜５１２が存在す
るからである。即ち、ゲイト絶縁膜５１２を透過したＰ
イオンがゲイト絶縁膜５１２によって一部遮蔽されるか
らである。

【０２０８】また同様な原理により、強いＰ型を有する
ソース領域５２１とドレイン領域５１８が自己整合的に
形成される。また、低濃度不純物領域５２０が同時に形
成される。また、チャネル形成領域５１９が同時に形成
される。

【０２０９】なお、緻密な陽極酸化膜５１０と５１１の
膜厚が２０００Åというように厚い場合には、その厚さ
でチャネル形成領域に接してオフセットゲイト領域を形
成することができる。

【０２１０】本実施例の場合は、緻密な陽極酸化膜５１
０と５１１の膜厚が１０００Å以下と薄いので、その存
在は無視することができる。

【０２１１】そして、レーザー光または強光の照射を行
い、不純物イオンが注入された領域のアニールを行う。

【０２１２】そして図５（Ｅ）に示すように層間絶縁膜
として窒化珪素膜５２２と酸化珪素膜５２３を成膜す
る。それぞれの膜厚は１０００Åとする。なお、酸化珪
素膜５２３は成膜しなくてもよい。

【０２１３】ここで、窒化珪素膜によって、薄膜トラン
ジスタが覆われることになる。窒化珪素膜は緻密であ
り、また界面特性がよいので、このような構成とするこ
とで、薄膜トランジスタの信頼性を高めることができ
る。

【０２１４】さらに樹脂材料でなる層間絶縁膜５２４を
スピンコート法を用いて形成する。ここでは、層間絶縁
膜５２４の厚さは１μｍとする。（図５（Ｅ））

【０２１５】そしてコンタクトホールの形成を行い、左
側のＮチャネル型の薄膜トランジスタのソース電極５２
５とドレイン電極５２６を形成する。また同時に右側の
薄膜トランジスタのソース電極５２７とドレイン電極５
２６を形成する。ここで、５２６は共通に配置されたも
のとなる。

【０２１６】こうして、相補型に構成されたＣＭＯＳ構
造を有する薄膜トランジスタ回路を構成することができ
る。

【０２１７】本実施例に示す構成においては、薄膜トラ
ンジスタを窒化膜で覆い、さらに樹脂材料によって覆っ
た構成が得られる。この構成は、可動イオンや水分の侵
入しにくい耐久性の高いものとすることができる。

【０２１８】また、さらに多層配線を形成したような場
合に、薄膜トランジスタと配線との間に容量が形成され
てしまうことを防ぐことができる。

【０２１９】〔実施例１０〕本実施例は、実施例１また
は実施例２で得た結晶性珪素膜に対して、さらにレーザ
ー光の照射を行うことにより、単結晶または実質的に単
結晶と見なせる領域を形成する構成に関する。

【０２２０】まず実施例１に示したようにニッケル元素
の作用を利用して結晶性珪素膜を得る。そして、その膜
に対してエキシマレーザー（例えばＫｒＦエキシマレー
ザー）を照射して、さらにその結晶性を助長させる。こ
の際、４５０℃以上の温度での加熱処理を併用し、さら
にレーザー光の照射条件を最適化することで単結晶また
は実質的に単結晶と見なせる領域を形成する。

【０２２１】このような方法で結晶化を大きく助長させ
た膜は、ＥＳＲで計測した電子スピン密度が３×１０¹⁷
個ｃｍ^-3以下であり、またＳＩＭＳで計測した最低値と
して当該ニッケル元素濃度を３×１０¹⁷ｃｍ^-3以下で有
し、さらに単結晶と見なすことができる領域を有するも
のとなる。

【０２２２】この領域には、実質的に結晶粒界が存在し
ておらず、単結晶珪素ウエハーに匹敵する高い電気的な
特性を得ることができる。

【０２２３】またこの単結晶と見なせる領域は、水素を
５原子％以下〜１×１０¹⁵ｃｍ^-3程度含んでいる。この
値は、ＳＩＭＳ（２次イオン分析方法）による計測より
明らかにされる。

【０２２４】このような単結晶または単結晶と見なせる
領域を利用して薄膜トランジスタを作製することで、単
結晶ウエハーを利用して作製したＭＯＳ型トランジスタ
に匹敵するものを得ることができる。

【０２２５】〔実施例１１〕本実施例は、実施例１に示
す工程において、下地膜の表面に直接ニッケル元素を導
入する例を示す。この場合、ニッケル元素は非晶質珪素
膜の下面に接して保持されることになる。

【０２２６】この場合は、下地膜の形成後にニッケル元
素の導入を行いまず下地膜の表面にニッケル元素（当該
金属元素）が接して保持された状態とする。このニッケ
ル元素の導入方法としては、溶液を用いる方法の他にス
パッタ法やＣＶＤ法、さらに吸着法を用いることができ
る。

【０２２７】〔実施例１２〕本実施例は、ニッケルの作
用によって結晶化された結晶性珪素膜の膜中から塩素の
作用によってニッケルをゲッタリングする効果について
実験データに基づいて説明する。

【０２２８】図６に示すのは、ニッケルを利用すること
によって得られた結晶性珪素膜の断面方向におけるニッ
ケル元素の濃度分布を計測した結果である。この計測値
は、ＳＩＭＳ（２次イオン分析方法）によって得られた
ものである。

【０２２９】なお、表面付近の測定データは、表面の凹
凸や吸着物の影響を受けるために有意なものではない。
また同様な理由で界面付近のデータについても多少の誤
差が含まれている。

【０２３０】この計測値が得られた試料の作製方法につ
いて簡単に説明する。まず、石英基板上に下地膜として
酸化珪素膜を４０００Åの厚さに成膜し、さらに減圧熱
ＣＶＤ法により非晶質珪素膜を５００Åの厚さに成膜す
る。

【０２３１】そして、この非晶質珪素膜に対して実施例
１に示すようなニッケル酢酸塩溶液を用いた方法により
ニッケル元素を導入する。さらにこれを６５０℃、４時
間の加熱処理により結晶化させ、結晶性珪素膜を得る。

【０２３２】さらに９５０℃の酸素雰囲気中において加
熱処理を行い５００Å厚の熱酸化膜を形成する。

【０２３３】図６を見れば明らかなように、ニッケル元
素は結晶性珪素膜（Poly-Si)中に高濃度（他の領域に比
較すれば）で存在している。なお、熱酸化膜の表面にお
いて、ニッケル元素の濃度が高くなっているのは、表面
状態の影響を受けた計測誤差であり、有意なものではな
い。

【０２３４】次に熱酸化膜の形成方法を３％のＨＣｌを
含んだ９５０℃の酸素雰囲気中におけるものとした場合
のサンプルの測定データを図７に示す。

【０２３５】図７から明らかなように、結晶性珪素膜
（Poly-Si)中におけるニッケル濃度は低下し、代わりに
酸化膜中におけるニッケル濃度が相対的に増加する。こ
れは、酸化膜中にニッケル元素が吸い出された（ゲッタ
リングされた）ことを意味している。

【０２３６】図６と図７の違いは、酸化膜の形成の際に
雰囲気中にＨＣｌを含有させた点のみである。従って、
上記のゲッタリングの効果は、ＨＣｌによるものである
と結論することができる。またＨによるゲッタリング効
果は確認されていないから、より正確にはＣｌ（塩素）
の作用によって、図６と図７の違いに示されるようなゲ
ッタリング効果が得られることが結論される。

【０２３７】また、このニッケル元素をゲッタリングし
た熱酸化膜を除去することにより、ニッケル濃度を低く
した結晶性珪素膜を得ることができも理解される。

【０２３８】図８に図７のデータが得られた試料と同じ
条件で作製された試料におけるＣｌ元素の濃度分布を示
す。図８から明らかなようにＣｌ元素は結晶性珪素膜と
熱酸化膜の界面近傍に集中している。

【０２３９】〔実施例１３〕本実施例は、実施例１２に
示すデータが得られた結晶性珪素膜の出発膜としてプラ
ズマＣＶＤ法で成膜された非晶質珪素膜を利用する場合
の例を示す。プラズマＣＶＤ法で成膜された非晶質珪素
膜は減圧熱ＣＶＤ法で成膜された非晶質珪素膜とは、そ
の膜質が異なるので、後述するようにゲッタリングの作
用も異なるものとなる。

【０２４０】まず比較のためのデータを図９に示す。図
９に示すのは、熱酸化膜を９５０℃の酸素雰囲気中で形
成した場合のサンプルの測定データである。図９から明
らかなように結晶性珪素膜（Poly-Si)中には高濃度にニ
ッケル元素が存在している。

【０２４１】なお、ニッケルの導入条件は同じであるの
に、図６に比較すると、結晶性珪素膜（Poly-Si)中にお
けるニッケル濃度は高い。これは、プラズマＣＶＤ法で
成膜された非晶質珪素膜の膜質が緻密でなく欠陥が多い
ために、ニッケル元素がより膜中に拡散し易いためであ
ると考えられる。

【０２４２】また別の観点からは次のような見方をする
ことができる。即ち、ニッケル酢酸溶液を塗布する前に
非晶質珪素膜の表面にＵＶ酸化法によって極薄い酸化膜
を形成するのであるが、この酸化膜の膜厚が下地の非晶
質珪素膜の膜質の違いの影響を受けて異なっている可能
性がある。この場合、その膜厚の違いによって、珪素膜
中に拡散するニッケル元素の量が異なるので、その影響
が図６と図９の違いに現れたと見ることもできる。

【０２４３】図１０に示すのは、熱酸化膜の形成に際し
て雰囲気を酸素に対してＨＣｌを１％含有させたものと
した場合のデータである。図１０を見れば明らかよう
に、結晶性珪素膜（Poly-Si)中におけるニッケル濃度は
図９に示すデータに比較して低下している。また、代わ
りに熱酸化膜中のニッケル濃度が高くなっている。

【０２４４】これは、熱酸化膜中に塩素の作用によって
ニッケル元素がゲッタリングされたことを意味してい
る。このように、塩素を含んだ酸化性雰囲気中における
熱酸化膜を形成することにより、その熱酸化膜中に珪素
膜中に存在するニッケル元素を効果的にゲッタリングさ
せることができる。

【０２４５】従って、このニッケル元素をゲッタリング
した熱酸化膜を除去することにより、ニッケル濃度を低
くした結晶性珪素膜を得ることができる。

【０２４６】図１１に示すのは、図１０に示すデータが
得られた試料と同じ作製条件によって得られた試料にお
ける塩素濃度を調べた結果である。図１１を見れば明ら
かなように、塩素は下地膜と結晶性珪素膜、さらに結晶
性珪素膜と熱酸化膜の界面近傍に高濃度に存在してい
る。

【０２４７】図１１は図８と対比されるものであるが、
図１１のような塩素濃度の分布が形成されてしまうの
は、出発膜である非晶質珪素膜がプラズマＣＶＤ法によ
るものであり、その膜質が緻密でないことによるものと
考えられる。

【０２４８】また図１０からその傾向が明らかである
が、この場合は下地膜と結晶性珪素膜との界面近傍にお
いてもニッケル濃度が高くなる。これは、下地膜との界
面近傍（または下地膜中）に存在する塩素の作用によっ
て、下地膜に向かってニッケルのゲッタリングが行われ
た結果であると理解される。

【０２４９】また、このような現象は、下地膜にハロゲ
ン元素を添加した場合にも得られるものと考えられる。

【０２５０】

【発明の効果】本明細書で開示する発明を利用すること
により、珪素の結晶化を助長する金属元素を利用して得
られた結晶性珪素膜における金属の濃度元素の濃度を減
少させる技術を提供することができる。

【０２５１】またこの技術を利用し、より信頼性が高
く、性能の優れた薄膜半導体装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 結晶性珪素膜を得る工程を示す図。

【図２】 結晶性珪素膜を得る工程を示す図。

【図３】 薄膜トランジスタを作製する工程を示す
図。

【図４】 薄膜トランジスタを作製する工程を示す
図。

【図５】 薄膜トランジスタを作製する工程を示す
図。

【図６】 ニッケル元素の濃度分布を示す図。

【図７】 ニッケル元素の濃度分布を示す図。

【図８】 塩素元素の濃度分布を示す図。

【図９】 ニッケル元素の濃度分布を示す図。

【図１０】 ニッケル元素の濃度分布を示す図。

【図１１】 塩素元素の濃度分布を示す図。

【符号の説明】

１０１ ガラス基板または石英基板 １０２ 下地膜（酸化珪素膜または酸化窒化珪素
膜） １０３ 非晶質珪素膜 １０４ ニッケルを含んだ溶液の水膜 １０５ 結晶性珪素膜 １０６ 熱酸化膜 １０７ ニッケル元素の濃度が低減された結晶性
珪素膜 ２０１ ガラス基板または石英基板 ２０２ 下地膜（酸化珪素膜または酸化窒化珪素
膜） ２０３ 非晶質珪素膜 ２０４ 酸化珪素膜でなるマスク ２０５ 開口部 ２０６ 接して保持されたニッケル ２０７ 基板に平行な方向への結晶成長の方向 ２０８ 珪素膜 ２０９ 熱酸化膜 ２１０ パターニングされた珪素膜

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６１７Ｖ ６２７Ｇ (72)発明者 尾形 靖 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 早川 昌彦 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 (72)発明者 納 光明 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 (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】非晶質珪素膜に珪素の結晶化を助長する金
   属元素を意図的に導入し第１の加熱処理により前記非晶
   質珪素膜を結晶化させ結晶性珪素膜を得る工程と、 ハロゲン元素を含んだ酸化性雰囲気中で第２の加熱処理
   を行い前記結晶性珪素膜中に存在する当該金属元素を除
   去または減少させる工程と、 前記工程で形成された熱酸化膜を除去する工程と、 前記熱酸化膜を除去した領域の表面上に再度の熱酸化に
   より熱酸化膜を形成する工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
2. 【請求項２】非晶質珪素膜に珪素の結晶化を助長する金
   属元素を意図的に導入し第１の加熱処理により前記非晶
   質珪素膜を結晶化させ結晶性珪素膜を得る工程と、 ハロゲン元素を含んだ酸化性雰囲気中で第２の加熱酸化
   処理を行い前記結晶性珪素膜の表面に熱酸化膜を形成
   し、該熱酸化膜に当該金属元素をゲッタリングさせるこ
   とにより前記結晶性珪素膜中に存在する当該金属元素を
   除去または減少させる工程と、 該工程で形成された熱酸化膜を除去する工程と、 前記熱酸化膜を除去した領域の表面上に再度の熱酸化に
   より熱酸化膜を形成する工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
3. 【請求項３】非晶質珪素膜に珪素の結晶化を助長する金
   属元素を意図的に導入し第１の加熱処理により前記非晶
   質珪素膜を結晶化させ結晶性珪素膜を得る工程と、 ハロゲン元素を含んだ酸化性雰囲気中で第２の加熱酸化
   処理を行い前記結晶性珪素膜中に存在する当該金属元素
   を除去または減少させる工程と、 前記工程で形成された熱酸化膜を除去する工程と、 パターニングを施し薄膜トランジスタの活性層を形成す
   る工程と、 熱酸化によりゲイト絶縁膜の少なくとも一部を構成する
   熱酸化膜を前記活性層の表面に形成する工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
4. 【請求項４】非晶質珪素膜に珪素の結晶化を助長する金
   属元素を選択的に導入する工程と、 第１の加熱処理により前記金属元素が選択的に導入され
   た領域から膜に平行な方向に結晶成長を行なわす工程
   と、 ハロゲン元素を含んだ酸化性雰囲気中で第２の加熱処理
   を行い前記結晶成長が行なわれた領域の表面に熱酸化膜
   を形成する工程と、 前記熱酸化膜を除去する工程と、 前記熱酸化膜を除去した領域を用いて半導体装置の活性
   層を形成する工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
5. 【請求項５】請求項１乃至請求項４において、 珪素の結晶化を助長する金属元素としてＦｅ、Ｃｏ、Ｎ
   ｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕ
   から選ばれた一種または複数種類のものが用いられるこ
   とを特徴とする半導体装置の作製方法。
6. 【請求項６】請求項１乃至請求項４において、ハロゲン
   元素を含んだ酸化性雰囲気は、Ｏ₂雰囲気中にＨＣｌ、
   ＨＦ、ＨＢｒ、Ｃｌ₂ 、Ｆ₂ 、Ｂｒ₂ から選ばれた一種
   または複数種類のガスが添加されたものであることを特
   徴とする半導体装置の作製方法。
7. 【請求項７】請求項１乃至請求項４において、ハロゲン
   元素を含んだ酸化性雰囲気は、Ｏ₂を含んだ雰囲気中に
   ＨＣｌ、ＨＦ、ＨＢｒ、Ｃｌ₂ 、Ｆ₂ 、Ｂｒ₂ から選ば
   れた一種または複数種類のガスが添加されたものである
   ことを特徴とする半導体装置の作製方法。
8. 【請求項８】請求項１乃至請求項４において、ハロゲン
   元素を含んだ酸化性雰囲気には、酸素とハロゲン元素の
   水素化物のガスが添加されていることを特徴する半導体
   装置の作製方法。
9. 【請求項９】請求項１乃至請求項４において、第１の加
   熱処理温度よりも第２の加熱処理温度の方が高いことを
   特徴とする半導体装置の作製方法。
10. 【請求項１０】請求項１乃至請求項４において、熱酸化
    膜の除去後に酸素と水素とを含むプラズマ雰囲気でのア
    ニールを行なうことを特徴とする半導体装置の作製方
    法。
11. 【請求項１１】請求項１乃至請求項４において、 非晶質珪素膜中に含まれる酸素濃度が５×１０¹⁷ｃｍ^-3
    〜２×１０¹⁹ｃｍ^-3であることを特徴とする半導体装置
    の作製方法。
12. 【請求項１２】第１及び第２の酸化膜に挟まれた結晶性
    珪素膜を有し、 前記結晶性珪素膜は水素およびハロゲン元素を含み、か
    つ珪素の結晶化を助長する金属元素を含有しており、 前記結晶性珪素膜中において、前記金属元素は前記第１
    および／または第２の酸化膜との界面近傍において高い
    濃度分布を有していることを特徴とする半導体装置。
13. 【請求項１３】請求項１２において、 第１の酸化膜中および／または第１の酸化膜と結晶性珪
    素膜との界面近傍には、高い濃度分布でもってハロゲン
    元素が含有されていることを特徴とする半導体装置。
14. 【請求項１４】請求項１２において、 結晶性珪素膜中における第２の酸化膜との界面近傍に
    は、高い濃度分布でもってハロゲン元素が含有されてい
    ることを特徴とする半導体装置。
15. 【請求項１５】請求項１２において、 第１の酸化膜はガラス基板または石英基板上に形成され
    た酸化珪素膜または酸化窒化珪素膜であって、 結晶性珪素膜は薄膜トランジスタの活性層を構成し、 第２の酸化膜はゲイト絶縁膜を構成する酸化珪素膜また
    は酸化窒化珪素膜であることを特徴とする半導体装置。
16. 【請求項１６】酸化膜でなる下地膜と、 該下地膜上に形成された結晶性珪素膜と、 該結晶性珪素膜上に形成された熱酸化膜と、 を有し、 前記結晶性珪素膜中には珪素の結晶化を助長する金属元
    素および水素およびハロゲン元素が含まれ、 前記珪素の結晶化を助長する金属元素は下地および／ま
    たは熱酸化膜との界面近傍において高い濃度分布を有
    し、 前記ハロゲン元素は下地および／または熱酸化膜との界
    面近傍において高い濃度分布を有し、 前記熱酸化膜は薄膜トランジスタのゲイト絶縁膜の少な
    くとも一部を構成することを特徴とする半導体装置。
17. 【請求項１７】請求項１６において、 珪素の結晶化を助長する金属元素としてＦｅ、Ｃｏ、Ｎ
    ｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕ
    から選ばれた一種または複数種類のものが用いられるこ
    とを特徴とする半導体装置。