JPH0945616A - 半導体装置の作製方法 - Google Patents
半導体装置の作製方法Info
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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-
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-
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- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 珪素の結晶化を助長する金属元素を利用して
結晶性珪素膜を得る方法において、金属元素の影響を抑
制する。 【構成】 所定のパターニングがされた非晶質珪素膜１
０３の表面にニッケル元素１０４を接して保持させる。
次に加熱処理を加えるころにより、結晶性珪素膜１０５
を得る。この時、パターンの縁の領域１０６にニッケル
元素が偏析する。そしてさらにマスク１０７を用いてパ
ターニングを行うことによって、金属元素の集中した領
域のない結晶性珪素膜１００を得る。そしてこの結晶性
珪素膜１００を活性層として薄膜トランジスタを作製す
る。
結晶性珪素膜を得る方法において、金属元素の影響を抑
制する。 【構成】 所定のパターニングがされた非晶質珪素膜１
０３の表面にニッケル元素１０４を接して保持させる。
次に加熱処理を加えるころにより、結晶性珪素膜１０５
を得る。この時、パターンの縁の領域１０６にニッケル
元素が偏析する。そしてさらにマスク１０７を用いてパ
ターニングを行うことによって、金属元素の集中した領
域のない結晶性珪素膜１００を得る。そしてこの結晶性
珪素膜１００を活性層として薄膜トランジスタを作製す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本明細書で開示する発明は、結晶
性を有する珪素薄膜の作製方法を示す。またこの結晶性
を有する珪素薄膜を用いた半導体装置の作製方法を示
す。
性を有する珪素薄膜の作製方法を示す。またこの結晶性
を有する珪素薄膜を用いた半導体装置の作製方法を示
す。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ガラス基板や石英基板上に形
成された非晶質珪素膜を結晶化させて結晶性珪素膜を形
成し、この結晶性珪素膜を用いて薄膜トランジスタを構
成する技術が知られている。
成された非晶質珪素膜を結晶化させて結晶性珪素膜を形
成し、この結晶性珪素膜を用いて薄膜トランジスタを構
成する技術が知られている。
【０００３】この結晶性珪素膜を得る方法としては、プ
ラズマＣＶＤ法等で成膜された非晶質珪素膜にレーザー
光を照射し、結晶性珪素膜に変成する方法と、プラズマ
ＣＶＤ法等で成膜された非晶質珪素膜に加熱処理を加
え、結晶性珪素膜に変成する方法とに大別することがで
きる。
ラズマＣＶＤ法等で成膜された非晶質珪素膜にレーザー
光を照射し、結晶性珪素膜に変成する方法と、プラズマ
ＣＶＤ法等で成膜された非晶質珪素膜に加熱処理を加
え、結晶性珪素膜に変成する方法とに大別することがで
きる。
【０００４】このような結晶性珪素膜を得る方法として
は、特開平０６−２３２０５９号公報に記載された技術
が公知である。この技術は、珪素の結晶化を助長する金
属元素を利用することにより、非晶質珪素膜をより低温
で結晶化させるものである。
は、特開平０６−２３２０５９号公報に記載された技術
が公知である。この技術は、珪素の結晶化を助長する金
属元素を利用することにより、非晶質珪素膜をより低温
で結晶化させるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本出願人らの研究によ
れば、上記珪素の結晶化を助長する金属元素を用いて結
晶性珪素膜を得、さらにこの結晶性珪素膜を用いて薄膜
トランジスタを作製した場合、その特性にバラツキが生
じやすい傾向が確認されている。
れば、上記珪素の結晶化を助長する金属元素を用いて結
晶性珪素膜を得、さらにこの結晶性珪素膜を用いて薄膜
トランジスタを作製した場合、その特性にバラツキが生
じやすい傾向が確認されている。
【０００６】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用いることによって結晶性珪素膜
を得る技術において、局所的に金属元素が集中して存在
してしまうことがないような技術を提供することを課題
とする。
を助長する金属元素を用いることによって結晶性珪素膜
を得る技術において、局所的に金属元素が集中して存在
してしまうことがないような技術を提供することを課題
とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の金属元素が結晶性
珪素膜中において集中して存在してしまうという問題に
ついて鋭意研究を重ねた結果、以下に示す事項が確認さ
れるに至った。
珪素膜中において集中して存在してしまうという問題に
ついて鋭意研究を重ねた結果、以下に示す事項が確認さ
れるに至った。
【０００８】図２に示すのは、ニッケル元素を用いるこ
とによって結晶化された結晶性珪素膜の１μｍ角におけ
るニッケル元素の固まりを観察した結果である。
とによって結晶化された結晶性珪素膜の１μｍ角におけ
るニッケル元素の固まりを観察した結果である。
【０００９】図２に示すデータを得た結晶性珪素膜の作
製方法について以下に説明する。まずガラス基板上に５
００Å厚の非晶質珪素膜をプラズマＣＶＤ法で成膜す
る。そしてその表面にニッケル酢酸塩溶液を塗布する。
この状態で非晶質珪素膜の表面にニッケル元素が接して
保持された状態が実現される。そして図２中に記載され
ている加熱温度（図にはＳＰＣ温度と記載）で４時間の
加熱処理を加える。こうしてガラス基板上の結晶性珪素
膜を得る。
製方法について以下に説明する。まずガラス基板上に５
００Å厚の非晶質珪素膜をプラズマＣＶＤ法で成膜す
る。そしてその表面にニッケル酢酸塩溶液を塗布する。
この状態で非晶質珪素膜の表面にニッケル元素が接して
保持された状態が実現される。そして図２中に記載され
ている加熱温度（図にはＳＰＣ温度と記載）で４時間の
加熱処理を加える。こうしてガラス基板上の結晶性珪素
膜を得る。
【００１０】図２に示す３種類のデータを得た試料の違
いは、結晶性珪素膜を得るための加熱の温度である。
いは、結晶性珪素膜を得るための加熱の温度である。
【００１１】図２に示すニッケル元素の固まりの観察方
法は、得られた結晶性珪素膜をＦＰＭ（過水とフッ酸の
混合溶液）でエッチングすることによって、ニッケルの
固めっている領域（この領域はニッケルシリサイド化し
ている）を除去し、この除去された孔の数を電子顕微鏡
によって数えることによって行った。
法は、得られた結晶性珪素膜をＦＰＭ（過水とフッ酸の
混合溶液）でエッチングすることによって、ニッケルの
固めっている領域（この領域はニッケルシリサイド化し
ている）を除去し、この除去された孔の数を電子顕微鏡
によって数えることによって行った。
【００１２】このニッケルが固まっている領域を示す孔
の状況を図３に示す。図３に示すのは、結晶性珪素膜の
表面をＦＰＭによってエッチングした後の状況を電子顕
微鏡によって写した写真である。
の状況を図３に示す。図３に示すのは、結晶性珪素膜の
表面をＦＰＭによってエッチングした後の状況を電子顕
微鏡によって写した写真である。
【００１３】この観察方法は、ニッケル元素の固まりの
数の絶対値を計測できるものではないが、その相対的な
数の評価を行うことができる。
数の絶対値を計測できるものではないが、その相対的な
数の評価を行うことができる。
【００１４】図２に示すように、加熱処理の温度を高く
する程、検出されるニッケルの固まりの数は少なくな
る。しかし、ＳＩＭＳ（２次イオン分析方法）で計測し
たところ、ニッケル元素の濃度は加熱処理時（ＳＰＣ
時）の温度の違いによらずほとんど同じであることが確
認されている。このことから、ニッケル元素の偏析は、
加熱処理時の温度が高くなる程、一つ一つの固まりが大
きなものであることが予想される。
する程、検出されるニッケルの固まりの数は少なくな
る。しかし、ＳＩＭＳ（２次イオン分析方法）で計測し
たところ、ニッケル元素の濃度は加熱処理時（ＳＰＣ
時）の温度の違いによらずほとんど同じであることが確
認されている。このことから、ニッケル元素の偏析は、
加熱処理時の温度が高くなる程、一つ一つの固まりが大
きなものであることが予想される。
【００１５】また、加熱処理の温度が高くなる程、ニッ
ケル元素の拡散距離は大きくなることが判明している。
この拡散距離Ｄは、概略D0ｔexp(- ΔE/kT) によって表
される。ここでD0は適当な定数、ｔは加熱時間、ΔE は
適当な定数、k はボルツマン定数、T は加熱温度（ＳＰ
Ｃ温度）である。この式で示される傾向は、ニッケル元
素だけではなく、他の金属元素についてもいえることで
ある。
ケル元素の拡散距離は大きくなることが判明している。
この拡散距離Ｄは、概略D0ｔexp(- ΔE/kT) によって表
される。ここでD0は適当な定数、ｔは加熱時間、ΔE は
適当な定数、k はボルツマン定数、T は加熱温度（ＳＰ
Ｃ温度）である。この式で示される傾向は、ニッケル元
素だけではなく、他の金属元素についてもいえることで
ある。
【００１６】上式から明らかなように、加熱温度を高く
すると指数関数的にニッケル元素の拡散距離は大きくな
る。一方、加熱温度が高くなる程ニッケル元素の固まり
は大きくなる。
すると指数関数的にニッケル元素の拡散距離は大きくな
る。一方、加熱温度が高くなる程ニッケル元素の固まり
は大きくなる。
【００１７】また本出願人らの研究によれば、応力歪が
集中している領域には、ニッケル元素が集中しやすいこ
とが判明している。
集中している領域には、ニッケル元素が集中しやすいこ
とが判明している。
【００１８】以上述べた知見に基づいて本明細書に開示
する発明はなされたものである。本明細書で開示する発
明の一つは、絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を
成膜する工程と、前記非晶質珪素膜を所定のパターンに
パターニングする工程と、前記非晶質珪素膜に接して珪
素の結晶化を助長する金属元素を接して保持させる工程
と、加熱処理を加え前記非晶質珪素膜を結晶化させ結晶
性珪素膜に変成する工程と、前記結晶性珪素膜のパター
ンの周囲をエッチングする工程と、を有することを特徴
とする。
する発明はなされたものである。本明細書で開示する発
明の一つは、絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を
成膜する工程と、前記非晶質珪素膜を所定のパターンに
パターニングする工程と、前記非晶質珪素膜に接して珪
素の結晶化を助長する金属元素を接して保持させる工程
と、加熱処理を加え前記非晶質珪素膜を結晶化させ結晶
性珪素膜に変成する工程と、前記結晶性珪素膜のパター
ンの周囲をエッチングする工程と、を有することを特徴
とする。
【００１９】また他の発明の構成は、非晶質珪素膜の所
定の領域に欠陥及び／または応力が集中した領域を形成
する工程と、前記非晶質珪素膜に接して珪素の結晶化を
助長する金属元素を接して保持させる工程と、加熱処理
を加え前記非晶質珪素膜を結晶化させる工程と、前記所
定の領域をエッチングする工程と、を有することを特徴
とする。
定の領域に欠陥及び／または応力が集中した領域を形成
する工程と、前記非晶質珪素膜に接して珪素の結晶化を
助長する金属元素を接して保持させる工程と、加熱処理
を加え前記非晶質珪素膜を結晶化させる工程と、前記所
定の領域をエッチングする工程と、を有することを特徴
とする。
【００２０】また他の発明の構成は、非晶質珪素膜の所
定の領域に欠陥及び／または応力が集中した領域を形成
する工程と、前記非晶質珪素膜に接して珪素の結晶化を
助長する金属元素を接して保持させる工程と、加熱処理
を加え前記非晶質珪素膜を結晶化させると同時に前記所
定の領域に前記金属元素を偏析させる工程と、前記所定
の領域をエッチングする工程と、を有することを特徴と
する。
定の領域に欠陥及び／または応力が集中した領域を形成
する工程と、前記非晶質珪素膜に接して珪素の結晶化を
助長する金属元素を接して保持させる工程と、加熱処理
を加え前記非晶質珪素膜を結晶化させると同時に前記所
定の領域に前記金属元素を偏析させる工程と、前記所定
の領域をエッチングする工程と、を有することを特徴と
する。
【００２１】上記書く発明において、一般にガラス基板
が用いられる場合は、加熱処理の温度を４５０℃〜７０
０℃の温度とすることが好ましい。
が用いられる場合は、加熱処理の温度を４５０℃〜７０
０℃の温度とすることが好ましい。
【００２２】また基板として石英基板を用いた場合に
は、加熱処理温度を８００℃〜１１００℃とすることが
好ましい。特にこのように高い温度とすることは高い結
晶性を得る上で非常に好ましい。
は、加熱処理温度を８００℃〜１１００℃とすることが
好ましい。特にこのように高い温度とすることは高い結
晶性を得る上で非常に好ましい。
【００２３】本明細書で開示する発明において利用でき
る珪素の結晶化を助長する金属元素としては、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃ
ｕ、Ａｕ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。
る珪素の結晶化を助長する金属元素としては、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃ
ｕ、Ａｕ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。
【００２４】この金属元素の導入方法としては、金属元
素を含んだ溶液を用いることが好ましい。この溶液を用
いる方法は、当該金属元素を膜状に設けることができる
ので、非晶質珪素膜に表面に均一に接して保持させるこ
とができるという有用性がある。
素を含んだ溶液を用いることが好ましい。この溶液を用
いる方法は、当該金属元素を膜状に設けることができる
ので、非晶質珪素膜に表面に均一に接して保持させるこ
とができるという有用性がある。
【００２５】また、当該金属元素の濃度を調整すること
が容易であるという顕著な特徴を有する。珪素の結晶化
を助長する金属元素は、珪素膜中におけるその濃度を極
力小さくすることが望まれる。従って、導入される金属
元素の量を調整することは非常に重要な技術となる。
が容易であるという顕著な特徴を有する。珪素の結晶化
を助長する金属元素は、珪素膜中におけるその濃度を極
力小さくすることが望まれる。従って、導入される金属
元素の量を調整することは非常に重要な技術となる。
【００２６】このような溶液を用いた方法について以下
に示す。まず珪素の結晶化を助長する金属元素としてＮ
ｉを利用する場合には、ニッケル化合物である臭化ニッ
ケル、酢酸ニッケル、蓚酸ニッケル、炭酸ニッケル、塩
化ニッケル、沃化ニッケル、硝酸ニッケル、硫酸ニッケ
ル、蟻酸ニッケル、ニッケルアセチルアセトネ−ト、４
−シクロヘキシル酪酸ニッケル、酸化ニッケル、水酸化
ニッケル、２−エチルヘキサン酸ニッケルからから選ば
れた少なくとも１種類の溶液を用いることができる。
に示す。まず珪素の結晶化を助長する金属元素としてＮ
ｉを利用する場合には、ニッケル化合物である臭化ニッ
ケル、酢酸ニッケル、蓚酸ニッケル、炭酸ニッケル、塩
化ニッケル、沃化ニッケル、硝酸ニッケル、硫酸ニッケ
ル、蟻酸ニッケル、ニッケルアセチルアセトネ−ト、４
−シクロヘキシル酪酸ニッケル、酸化ニッケル、水酸化
ニッケル、２−エチルヘキサン酸ニッケルからから選ば
れた少なくとも１種類の溶液を用いることができる。
【００２７】また、Ｎｉを無極性溶媒である、ベンゼ
ン、トルエン、キシレン、四塩化炭素、クロロホルム、
エ−テル、トリクロロエチレン、フロンから選ばれた少
なくとも一つに含有させたものを用いることができる。
ン、トルエン、キシレン、四塩化炭素、クロロホルム、
エ−テル、トリクロロエチレン、フロンから選ばれた少
なくとも一つに含有させたものを用いることができる。
【００２８】珪素の結晶化を助長する金属元素としてＦ
ｅ（鉄）を用いる場合には、鉄塩として知られている材
料、例えば臭化第１鉄（ＦｅＢｒ2 ６Ｈ2 Ｏ）、臭化第
２鉄（ＦｅＢｒ3 ６Ｈ2 Ｏ）、酢酸第２鉄（Ｆｅ（Ｃ2
Ｈ3 Ｏ2)3xＨ2 Ｏ）、塩化第１鉄（ＦｅＣｌ2 ４Ｈ2
Ｏ）、塩化第２鉄（ＦｅＣｌ3 ６Ｈ2 Ｏ）、フッ化第２
鉄（ＦｅＦ3 ３Ｈ2 Ｏ）、硝酸第２鉄（Ｆｅ（ＮＯ3)3
９Ｈ2 Ｏ）、リン酸第１鉄（Ｆｅ3 （ＰＯ4)2 ８Ｈ2
Ｏ）、リン酸第２鉄（ＦｅＰＯ4 ２Ｈ2 Ｏ）から選ばれ
たものを用いることができる。
ｅ（鉄）を用いる場合には、鉄塩として知られている材
料、例えば臭化第１鉄（ＦｅＢｒ2 ６Ｈ2 Ｏ）、臭化第
２鉄（ＦｅＢｒ3 ６Ｈ2 Ｏ）、酢酸第２鉄（Ｆｅ（Ｃ2
Ｈ3 Ｏ2)3xＨ2 Ｏ）、塩化第１鉄（ＦｅＣｌ2 ４Ｈ2
Ｏ）、塩化第２鉄（ＦｅＣｌ3 ６Ｈ2 Ｏ）、フッ化第２
鉄（ＦｅＦ3 ３Ｈ2 Ｏ）、硝酸第２鉄（Ｆｅ（ＮＯ3)3
９Ｈ2 Ｏ）、リン酸第１鉄（Ｆｅ3 （ＰＯ4)2 ８Ｈ2
Ｏ）、リン酸第２鉄（ＦｅＰＯ4 ２Ｈ2 Ｏ）から選ばれ
たものを用いることができる。
【００２９】また珪素の結晶化を助長する金属元素とし
てＣｏ（コバルト）を用いる場合には、その化合物とし
てコバルト塩として知られている材料、例えば臭化コバ
ルト（ＣｏＢｒ６Ｈ2 Ｏ）、酢酸コバルト（Ｃｏ（Ｃ2
Ｈ3 Ｏ2)2 ４Ｈ2 Ｏ）、塩化コバルト（ＣｏＣｌ2 ６Ｈ
2 Ｏ）、フッ化コバルト（ＣｏＦ2 xＨ2 Ｏ）、硝酸コ
バルト（Ｃｏ（Ｎｏ3)2 ６Ｈ2 Ｏ）から選ばれたものを
用いることができる。
てＣｏ（コバルト）を用いる場合には、その化合物とし
てコバルト塩として知られている材料、例えば臭化コバ
ルト（ＣｏＢｒ６Ｈ2 Ｏ）、酢酸コバルト（Ｃｏ（Ｃ2
Ｈ3 Ｏ2)2 ４Ｈ2 Ｏ）、塩化コバルト（ＣｏＣｌ2 ６Ｈ
2 Ｏ）、フッ化コバルト（ＣｏＦ2 xＨ2 Ｏ）、硝酸コ
バルト（Ｃｏ（Ｎｏ3)2 ６Ｈ2 Ｏ）から選ばれたものを
用いることができる。
【００３０】また珪素の結晶化を助長する金属元素とし
てＲｕ（ルテニウム）を用いる場合、その化合物として
ルテニウム塩として知られている材料、例えば塩化ルテ
ニウム（ＲｕＣｌ3 Ｈ2 Ｏ）を用いることができる。
てＲｕ（ルテニウム）を用いる場合、その化合物として
ルテニウム塩として知られている材料、例えば塩化ルテ
ニウム（ＲｕＣｌ3 Ｈ2 Ｏ）を用いることができる。
【００３１】また珪素の結晶化を助長する金属元素とし
てＲｈ（ロジウム）を用いる場合、その化合物としてロ
ジウム塩として知られている材料、例えば塩化ロジウム
（ＲｈＣｌ3 ３Ｈ2 Ｏ）を用いることができる。
てＲｈ（ロジウム）を用いる場合、その化合物としてロ
ジウム塩として知られている材料、例えば塩化ロジウム
（ＲｈＣｌ3 ３Ｈ2 Ｏ）を用いることができる。
【００３２】また珪素の結晶化を助長する金属元素とし
てＰｄ（パラジウム）を用いる場合、その化合物として
パラジウム塩として知られている材料、例えば塩化パラ
ジウム（ＰｄＣｌ2 ２Ｈ2 Ｏ）を用いることができる。
てＰｄ（パラジウム）を用いる場合、その化合物として
パラジウム塩として知られている材料、例えば塩化パラ
ジウム（ＰｄＣｌ2 ２Ｈ2 Ｏ）を用いることができる。
【００３３】また珪素の結晶化を助長する金属元素とし
てＯｓ（オスニウム）を用いる場合、その化合物として
オスニウム塩として知られている材料、例えば塩化オス
ニウム（ＯｓＣｌ3 ）を用いることができる。
てＯｓ（オスニウム）を用いる場合、その化合物として
オスニウム塩として知られている材料、例えば塩化オス
ニウム（ＯｓＣｌ3 ）を用いることができる。
【００３４】また珪素の結晶化を助長する金属元素とし
てＩｒ（イリジウム）を用いる場合、その化合物として
イリジウム塩として知られている材料、例えば三塩化イ
リジウム（ＩｒＣｌ3 ３Ｈ2 Ｏ）、四塩化イリジウム
（ＩｒＣｌ4 ）から選ばれた材料を用いることができ
る。
てＩｒ（イリジウム）を用いる場合、その化合物として
イリジウム塩として知られている材料、例えば三塩化イ
リジウム（ＩｒＣｌ3 ３Ｈ2 Ｏ）、四塩化イリジウム
（ＩｒＣｌ4 ）から選ばれた材料を用いることができ
る。
【００３５】また珪素の結晶化を助長する金属元素とし
てＰｔ（白金）を用いる場合、その化合物として白金塩
として知られている材料、例えば塩化第二白金（ＰｔＣ
ｌ4５Ｈ2 Ｏ）を用いることができる。
てＰｔ（白金）を用いる場合、その化合物として白金塩
として知られている材料、例えば塩化第二白金（ＰｔＣ
ｌ4５Ｈ2 Ｏ）を用いることができる。
【００３６】また珪素の結晶化を助長する金属元素とし
てＣｕ（銅）を用いる場合、その化合物として酢酸第二
銅（Ｃｕ（ＣＨ3 ＣＯＯ）2 ）、塩化第二銅（ＣｕＣｌ
2 ２Ｈ2 Ｏ）、硝酸第二銅（Ｃｕ（ＮＯ3)2 ３Ｈ2 Ｏ）
から選ばれた材料を用いることができる。
てＣｕ（銅）を用いる場合、その化合物として酢酸第二
銅（Ｃｕ（ＣＨ3 ＣＯＯ）2 ）、塩化第二銅（ＣｕＣｌ
2 ２Ｈ2 Ｏ）、硝酸第二銅（Ｃｕ（ＮＯ3)2 ３Ｈ2 Ｏ）
から選ばれた材料を用いることができる。
【００３７】また珪素の結晶化を助長する金属元素とし
て金（Ａｕ）を用いる場合、その化合物として三塩化金
（ＡｕＣｌ3 xＨ2 Ｏ）、塩化金塩（ＡｕＨＣｌ4 ４Ｈ
2 Ｏ）から選ばれた材料を用いることができる。
て金（Ａｕ）を用いる場合、その化合物として三塩化金
（ＡｕＣｌ3 xＨ2 Ｏ）、塩化金塩（ＡｕＨＣｌ4 ４Ｈ
2 Ｏ）から選ばれた材料を用いることができる。
【００３８】
【作用】例えば図６に示すように、得ようとする結晶性
珪素膜のパターン１００の周辺部１０８を除去する。こ
の１０８の領域には、パターン１０３を得た場合に形成
される応力歪みや欠陥がその周辺部１０６に集中してい
る。そして１０６の領域には高い濃度で珪素の結晶化を
助長する金属元素が存在する。従って、この領域を除去
することで、当該金属元素の影響を排除した結晶性珪素
膜１００を得ることができる。
珪素膜のパターン１００の周辺部１０８を除去する。こ
の１０８の領域には、パターン１０３を得た場合に形成
される応力歪みや欠陥がその周辺部１０６に集中してい
る。そして１０６の領域には高い濃度で珪素の結晶化を
助長する金属元素が存在する。従って、この領域を除去
することで、当該金属元素の影響を排除した結晶性珪素
膜１００を得ることができる。
【００３９】また人為的に欠陥や応力が集中した領域を
形成する場合に、当該金属元素の拡散距離Ｄを考慮す
る。具体的には、最終的に得られるパターンの中心部と
欠陥や応力が集中した領域との距離ｄをｄ＝Ｄ／３０〜
Ｄとすることによって、効果的に金属元素を前記欠陥や
応力が集中した領域に追いやることができる。特に薄膜
トランジスタのチャネル形成領域から前記金属元素を除
去することができ、安定した動作をする薄膜トランジス
タを得ることができる。
形成する場合に、当該金属元素の拡散距離Ｄを考慮す
る。具体的には、最終的に得られるパターンの中心部と
欠陥や応力が集中した領域との距離ｄをｄ＝Ｄ／３０〜
Ｄとすることによって、効果的に金属元素を前記欠陥や
応力が集中した領域に追いやることができる。特に薄膜
トランジスタのチャネル形成領域から前記金属元素を除
去することができ、安定した動作をする薄膜トランジス
タを得ることができる。
【００４０】このように欠陥や応力が集中した領域を珪
素の結晶化を助長する金属元素のゲッタリング領域とす
ることによって、結晶性珪素膜を用いた半導体装置の信
頼性を高めることができる。
素の結晶化を助長する金属元素のゲッタリング領域とす
ることによって、結晶性珪素膜を用いた半導体装置の信
頼性を高めることができる。
【００４１】
〔実施例１〕以下の実施例においては、珪素の結晶化を
助長する金属元素として、ニッケルを用いる例を主に示
す。これは、ニッケルを用いた場合に最もその効果を安
定して得られるからである。また、ニッケル以外に好ま
しい元素としては、パラジウム、白金、胴を挙げること
ができる。これらの元素を用いた場合には、ニッケルを
用いる場合と同様な効果を得ることができる。
助長する金属元素として、ニッケルを用いる例を主に示
す。これは、ニッケルを用いた場合に最もその効果を安
定して得られるからである。また、ニッケル以外に好ま
しい元素としては、パラジウム、白金、胴を挙げること
ができる。これらの元素を用いた場合には、ニッケルを
用いる場合と同様な効果を得ることができる。
【００４２】図１の本実施例の作製工程の概略を示す。
まずガラス基板１０１上に下地膜として酸化珪素膜１０
２を３０００Åの厚さにプラズマＣＶＤ法またはスパッ
タ法で成膜する。この酸化珪素膜１０２は、ガラス基板
１０１からの不純物の拡散を防止する機能を有する。ま
たガラス基板１０１と後に形成される珪素薄膜との間に
生じる応力を緩和させる機能を有する。
まずガラス基板１０１上に下地膜として酸化珪素膜１０
２を３０００Åの厚さにプラズマＣＶＤ法またはスパッ
タ法で成膜する。この酸化珪素膜１０２は、ガラス基板
１０１からの不純物の拡散を防止する機能を有する。ま
たガラス基板１０１と後に形成される珪素薄膜との間に
生じる応力を緩和させる機能を有する。
【００４３】次に酸化珪素膜上に図示しない非晶質珪素
膜を５００Åの厚さにプラズマＣＶＤ法でもって成膜す
る。次に最終的に得る薄膜トランジスタの活性層より大
きめのパターンにパターンニングを行い、非晶質珪素膜
でなる島状のパターン１０３を形成する。（図１
（Ａ））
膜を５００Åの厚さにプラズマＣＶＤ法でもって成膜す
る。次に最終的に得る薄膜トランジスタの活性層より大
きめのパターンにパターンニングを行い、非晶質珪素膜
でなる島状のパターン１０３を形成する。（図１
（Ａ））
【００４４】本実施例で用いた５００Å厚のプラズマＣ
ＶＤ膜においては、５５０℃、４時間の条件におけるニ
ッケル元素の最大の拡散距離はおよそ２μｍであること
が判明している。そこで図１を上面から見た状態を示す
図６に示すｄの距離を２μｍとする。なお、ａで示され
る距離は0.5 μｍとする。
ＶＤ膜においては、５５０℃、４時間の条件におけるニ
ッケル元素の最大の拡散距離はおよそ２μｍであること
が判明している。そこで図１を上面から見た状態を示す
図６に示すｄの距離を２μｍとする。なお、ａで示され
る距離は0.5 μｍとする。
【００４５】このパターンの形成は垂直異方性を有する
プラズマエッチングによって行うことが好ましい。これ
はプラズマエッチングを行うと、島状に形成されるパタ
ーンの縁の領域にプラズマダメージにより応力歪みや欠
陥が生じやすくなるからである。
プラズマエッチングによって行うことが好ましい。これ
はプラズマエッチングを行うと、島状に形成されるパタ
ーンの縁の領域にプラズマダメージにより応力歪みや欠
陥が生じやすくなるからである。
【００４６】そして所定の濃度に調整されたニッケル酢
酸溶液をスピンコート法で塗布し、ニッケル元素１０４
がパターニングされた非晶質珪素膜１０３の露呈した表
面に接して保持された状態とする。（図１（Ａ））
酸溶液をスピンコート法で塗布し、ニッケル元素１０４
がパターニングされた非晶質珪素膜１０３の露呈した表
面に接して保持された状態とする。（図１（Ａ））
【００４７】この状態で６００℃、４時間の加熱処理を
行う。この加熱処理は、ガラス基板の耐えられる温度の
範囲内においてなるべく高い温度とすることが望まし
い。従って、石英基板を用いた場合には、加熱の温度を
８００〜１１００℃として結晶化を行わすことが望まし
い。
行う。この加熱処理は、ガラス基板の耐えられる温度の
範囲内においてなるべく高い温度とすることが望まし
い。従って、石英基板を用いた場合には、加熱の温度を
８００〜１１００℃として結晶化を行わすことが望まし
い。
【００４８】この加熱処理を行うことにより、非晶質珪
素膜のパターン１０３は結晶化される。またこの時、パ
ターン１０３の周辺部にニッケル元素は拡散していき、
その周辺部に集中することになる。このニッケル元素が
パターン１０３の周辺部に集中する傾向は、加熱処理の
温度が高くなる程顕著なのとなる。
素膜のパターン１０３は結晶化される。またこの時、パ
ターン１０３の周辺部にニッケル元素は拡散していき、
その周辺部に集中することになる。このニッケル元素が
パターン１０３の周辺部に集中する傾向は、加熱処理の
温度が高くなる程顕著なのとなる。
【００４９】このニッケル元素の拡散に従って、非晶質
珪素膜の結晶化が進行し、パターン１０３は結晶性珪素
膜１０５に変成される。
珪素膜の結晶化が進行し、パターン１０３は結晶性珪素
膜１０５に変成される。
【００５０】またこの時、プラズマダメージや応力歪み
が集中しているパターンの縁の領域１０６には、ニッケ
ル元素が集中することになる。（図１（Ｂ））
が集中しているパターンの縁の領域１０６には、ニッケ
ル元素が集中することになる。（図１（Ｂ））
【００５１】次にレジストマスク１０７を用いて露呈し
た１０８の領域をエッチング除去する。即ち、ニッケル
元素が集中している領域をエッチング除去する。このエ
ッチング工程によって、薄膜トランジスタの活性層１０
０が完成する。（図１（Ｃ））
た１０８の領域をエッチング除去する。即ち、ニッケル
元素が集中している領域をエッチング除去する。このエ
ッチング工程によって、薄膜トランジスタの活性層１０
０が完成する。（図１（Ｃ））
【００５２】ここで、図６に示すように除去される１０
８の領域はａで示される寸法を２０μとする。本実施例
においては、ｄで示される寸法を２０μｍとし、図に示
されるように１５μｍ×３０μｍの矩形パターン１００
を得る。このパターン１００が薄膜トランジスタを構成
する活性層となる。
８の領域はａで示される寸法を２０μとする。本実施例
においては、ｄで示される寸法を２０μｍとし、図に示
されるように１５μｍ×３０μｍの矩形パターン１００
を得る。このパターン１００が薄膜トランジスタを構成
する活性層となる。
【００５３】本実施例に示す構成においては、除去され
る１０８の領域にニッケルの集中している領域１０６が
存在するので、結果として１００で示される活性層中に
はほとんどニッケル元素の固まりが存在しない状態とす
ることができる。
る１０８の領域にニッケルの集中している領域１０６が
存在するので、結果として１００で示される活性層中に
はほとんどニッケル元素の固まりが存在しない状態とす
ることができる。
【００５４】さらにスカンジウムを0.2 ｗｔ％を含有さ
せたアルミニウム膜をスパッタ法または電子ビーム蒸着
法で成膜する。ここでスカンジウムを含有させるのは、
後の工程においてアルミニウムの異常成長によるヒロッ
ク（刺状あるいは針状の突起）の発生を抑制するためで
ある。
せたアルミニウム膜をスパッタ法または電子ビーム蒸着
法で成膜する。ここでスカンジウムを含有させるのは、
後の工程においてアルミニウムの異常成長によるヒロッ
ク（刺状あるいは針状の突起）の発生を抑制するためで
ある。
【００５５】そしてこのアルミニウム膜をパーニングす
ることによって、ゲイト電極１１１を形成する。次に電
解溶液中においてゲイト電極１１１を陽極とした陽極酸
化を行うことにより、陽極酸化膜１１２を形成する。こ
の陽極酸化膜１１２の膜厚は５００Åとする。この陽極
酸化膜１１２は、ヒロックを発生を抑制するために非常
に効果がある。またこの陽極酸化膜１１２を厚く形成す
ることにより、後の不純物イオンの注入工程において、
オフセットゲイト領域を形成することができる。（図１
（Ｄ））
ることによって、ゲイト電極１１１を形成する。次に電
解溶液中においてゲイト電極１１１を陽極とした陽極酸
化を行うことにより、陽極酸化膜１１２を形成する。こ
の陽極酸化膜１１２の膜厚は５００Åとする。この陽極
酸化膜１１２は、ヒロックを発生を抑制するために非常
に効果がある。またこの陽極酸化膜１１２を厚く形成す
ることにより、後の不純物イオンの注入工程において、
オフセットゲイト領域を形成することができる。（図１
（Ｄ））
【００５６】図１（Ｄ）の状態を得たら、Ｐ（リン）イ
オンの注入をプラズマドーピング法を用いて行う。この
工程ではゲイト電極１０８がマスクとなることによっ
て、自己整合的にソース領域１１３とチャネル形成領域
１１４とドレイン領域１１５が形成される。（図１
（Ｄ））
オンの注入をプラズマドーピング法を用いて行う。この
工程ではゲイト電極１０８がマスクとなることによっ
て、自己整合的にソース領域１１３とチャネル形成領域
１１４とドレイン領域１１５が形成される。（図１
（Ｄ））
【００５７】ここではＰイオンを注入することによっ
て、Ｎチャネル型の薄膜トランジスタを作製する例を示
す。しかし、Ｂイオンの注入を行えば、Ｐチャネル型の
薄膜トランジスタを作製することができる。
て、Ｎチャネル型の薄膜トランジスタを作製する例を示
す。しかし、Ｂイオンの注入を行えば、Ｐチャネル型の
薄膜トランジスタを作製することができる。
【００５８】次に層間絶縁膜として酸化珪素膜１１６を
７０００Åの厚さいプラズマＣＶＤ法で成膜する。さら
にコンタクトホールの形成を行い、チタン膜とアルミニ
ウム膜とチタン膜との積層膜でもって、ソース電極１１
７とドレイン電極１１８とを形成する。こうして図１
（Ｅ）に示す薄膜トランジスタを完成させる。
７０００Åの厚さいプラズマＣＶＤ法で成膜する。さら
にコンタクトホールの形成を行い、チタン膜とアルミニ
ウム膜とチタン膜との積層膜でもって、ソース電極１１
７とドレイン電極１１８とを形成する。こうして図１
（Ｅ）に示す薄膜トランジスタを完成させる。
【００５９】本実施例の作製工程を採用した場合、活性
層１００にニッケル元素が集中して存在する領域が形成
されることを抑制することができるので、ニッケル元素
の存在による不都合を抑えることができる。
層１００にニッケル元素が集中して存在する領域が形成
されることを抑制することができるので、ニッケル元素
の存在による不都合を抑えることができる。
【００６０】〔実施例２〕本実施例は、実施例１に示す
工程に組み合わせて、さらにレーザー光の照射を行い、
より高い結晶性を得る構成に関する。また本実施例では
石英基板を用いる例を示す。
工程に組み合わせて、さらにレーザー光の照射を行い、
より高い結晶性を得る構成に関する。また本実施例では
石英基板を用いる例を示す。
【００６１】図４に本実施例の作製工程を示す。まず図
１に示す工程と同様にして、石英基板４０１上に下地膜
として酸化珪素膜１０２を成膜する。ここでは、石英基
板と後に形成される珪素膜との間に働く応力の緩和を行
うために酸化珪素膜１０２を５０００Åの厚さに成膜す
る。
１に示す工程と同様にして、石英基板４０１上に下地膜
として酸化珪素膜１０２を成膜する。ここでは、石英基
板と後に形成される珪素膜との間に働く応力の緩和を行
うために酸化珪素膜１０２を５０００Åの厚さに成膜す
る。
【００６２】次に非晶質珪素膜を減圧熱ＣＶＤ法で１０
００Åの厚さに成膜する。次にパターニングを行うこと
によって、島状のパターン１０３を形成する。（図４
（Ａ））
００Åの厚さに成膜する。次にパターニングを行うこと
によって、島状のパターン１０３を形成する。（図４
（Ａ））
【００６３】そしてニッケル酢酸塩溶液をスピンコート
法によって塗布し、１０４で示されるようにニッケル元
素が膜状に非晶質珪素膜でなる島状のパターン１０３の
表面に接して保持された状態とする。（図４（Ａ））
法によって塗布し、１０４で示されるようにニッケル元
素が膜状に非晶質珪素膜でなる島状のパターン１０３の
表面に接して保持された状態とする。（図４（Ａ））
【００６４】そして８５０℃、４時間の加熱処理を行
い、非晶質珪素膜でなる島状のパターン１０３を結晶性
珪素膜に変成する。この工程においては、加熱の温度が
高いので、実施例１の場合に比較して、ニッケル元素が
パターンの周辺部により集中する。（図４（Ｂ））
い、非晶質珪素膜でなる島状のパターン１０３を結晶性
珪素膜に変成する。この工程においては、加熱の温度が
高いので、実施例１の場合に比較して、ニッケル元素が
パターンの周辺部により集中する。（図４（Ｂ））
【００６５】こうして結晶性珪素膜１０５とニッケル元
素が集中して存在している領域１０６を得ることができ
る。そして、レジストマスク１０７を用いて、パターン
の周辺部１０６をエッチング除去する。この工程でニッ
ケル元素が集中的に存在している領域が選択的に除去さ
れる。（図４（Ｃ））
素が集中して存在している領域１０６を得ることができ
る。そして、レジストマスク１０７を用いて、パターン
の周辺部１０６をエッチング除去する。この工程でニッ
ケル元素が集中的に存在している領域が選択的に除去さ
れる。（図４（Ｃ））
【００６６】そしてレジストマスク１０７を取り除くこ
とによって、薄膜トランジスタの活性層を構成する島状
のパターンを有した結晶性珪素膜４０２を得る。この４
０２で示される領域は図４（Ｂ）の１０９で示される領
域に相当する。
とによって、薄膜トランジスタの活性層を構成する島状
のパターンを有した結晶性珪素膜４０２を得る。この４
０２で示される領域は図４（Ｂ）の１０９で示される領
域に相当する。
【００６７】次に図４（Ｄ）に示すようにレーザー光の
照射を行う。このレーザー光の照射を行うことで、島状
のパターンを有した結晶性珪素膜４０２の結晶性をさら
に高くすることができる。
照射を行う。このレーザー光の照射を行うことで、島状
のパターンを有した結晶性珪素膜４０２の結晶性をさら
に高くすることができる。
【００６８】また本実施例においては、レーザー光の照
射を行った後にさらに８００℃、２時間の加熱処理を行
う。この加熱処理を行うことで、レーザー光の照射に際
して生じた膜中の欠陥を減少させることができる。（図
４（Ｅ））
射を行った後にさらに８００℃、２時間の加熱処理を行
う。この加熱処理を行うことで、レーザー光の照射に際
して生じた膜中の欠陥を減少させることができる。（図
４（Ｅ））
【００６９】なお、この再度の加熱処理を行わなくても
十分に結晶性の高い結晶性珪素膜を得ることができる。
従って、作製工程を簡略化させたい場合には、この加熱
処理工程を省略してもよい。
十分に結晶性の高い結晶性珪素膜を得ることができる。
従って、作製工程を簡略化させたい場合には、この加熱
処理工程を省略してもよい。
【００７０】このように結晶性珪素膜でなる活性層４０
２を得た後、図１に示した工程に示すような工程に従っ
て、活性層４０２を用いた薄膜トランジスタを作製す
る。
２を得た後、図１に示した工程に示すような工程に従っ
て、活性層４０２を用いた薄膜トランジスタを作製す
る。
【００７１】〔実施例３〕本実施例は、図４に示す工程
において、レーザー光の照射の代わりに加熱処理を行う
構成に関する。図５に本実施例の作製工程を示す。まず
石英基板４０１上に下地膜として酸化珪素膜１０２を５
０００Åの厚さにプラズマＣＶＤ法で成膜する。次に図
示しない非晶質珪素膜を１０００Åの厚さに減圧熱ＣＶ
Ｄ法で成膜する。
において、レーザー光の照射の代わりに加熱処理を行う
構成に関する。図５に本実施例の作製工程を示す。まず
石英基板４０１上に下地膜として酸化珪素膜１０２を５
０００Åの厚さにプラズマＣＶＤ法で成膜する。次に図
示しない非晶質珪素膜を１０００Åの厚さに減圧熱ＣＶ
Ｄ法で成膜する。
【００７２】次にこの非晶質珪素膜をパターニングして
図５（Ａ）に示すように島状のパターン１０３を形成す
る。さらにニッケル酢酸塩溶液をスピンコート法で塗布
して１０４で示されるようにニッケル元素を膜状に設け
る。（図５（Ａ））
図５（Ａ）に示すように島状のパターン１０３を形成す
る。さらにニッケル酢酸塩溶液をスピンコート法で塗布
して１０４で示されるようにニッケル元素を膜状に設け
る。（図５（Ａ））
【００７３】そして８５０℃、４時間の加熱処理を加え
ることにより、結晶性珪素膜１０９を得る。この状態に
おいては、結晶性珪素膜１０９の周辺にニッケル元素が
集中して存在している。（図５（Ｂ））
ることにより、結晶性珪素膜１０９を得る。この状態に
おいては、結晶性珪素膜１０９の周辺にニッケル元素が
集中して存在している。（図５（Ｂ））
【００７４】次にレジストマスク１０７を配置して図５
（Ｃ）に示すように１０８の領域をエッチング除去す
る。この際、多少の余裕をみて１０９の領域も少しエッ
チングする。
（Ｃ）に示すように１０８の領域をエッチング除去す
る。この際、多少の余裕をみて１０９の領域も少しエッ
チングする。
【００７５】こうして図５（Ｄ）に示すように結晶性を
有する珪素膜でなる島状のパターン１１０を得る。この
パターン１１０は後に薄膜トランジスタの活性層とな
る。
有する珪素膜でなる島状のパターン１１０を得る。この
パターン１１０は後に薄膜トランジスタの活性層とな
る。
【００７６】本実施例では図５に示す状態において、再
度の加熱処理を行う。この加熱処理によって、島状のパ
ターン１１０の結晶性をさらに高めることができる。な
お、この加熱処理の後にさらにレーザー光や強光の照射
を行ってもよい。
度の加熱処理を行う。この加熱処理によって、島状のパ
ターン１１０の結晶性をさらに高めることができる。な
お、この加熱処理の後にさらにレーザー光や強光の照射
を行ってもよい。
【００７７】〔実施例４〕本実施例は、最終的に薄膜ト
ランジスタの活性層７０１となる領域の周囲の非晶質珪
素膜に開口を形成し、この開口が形成された領域に珪素
の結晶化を助長する金属元素を偏析させることを特徴と
する。
ランジスタの活性層７０１となる領域の周囲の非晶質珪
素膜に開口を形成し、この開口が形成された領域に珪素
の結晶化を助長する金属元素を偏析させることを特徴と
する。
【００７８】本実施例を実施するには、まずプラズマＣ
ＶＤ法や減圧熱ＣＶＤ法でもって、適当な絶縁表面を有
する基板上に非晶質珪素膜７００を成膜する。次いで非
晶質珪素膜の一部を７０２で示されるようにエッチング
除去し、開口を形成する。この開口の計上は矩形状に限
らず、円形形状やスリット状であってもよい。
ＶＤ法や減圧熱ＣＶＤ法でもって、適当な絶縁表面を有
する基板上に非晶質珪素膜７００を成膜する。次いで非
晶質珪素膜の一部を７０２で示されるようにエッチング
除去し、開口を形成する。この開口の計上は矩形状に限
らず、円形形状やスリット状であってもよい。
【００７９】ここでは珪素の結晶化を助長する金属元素
としてニッケルを用いる例を説明する。上記の開口を形
成したら、所定の濃度に調整したニッケル酢酸塩溶液を
塗布し、ニッケル元素が膜状に非晶質珪素膜７００に接
して保持された状態とする。
としてニッケルを用いる例を説明する。上記の開口を形
成したら、所定の濃度に調整したニッケル酢酸塩溶液を
塗布し、ニッケル元素が膜状に非晶質珪素膜７００に接
して保持された状態とする。
【００８０】そして、加熱処理を施すことにより、非晶
質珪素膜７００を結晶化させる。この時、７０２で示さ
れる開口部分にニッケル元素が集中することになる。こ
れは、開口７０２の領域に欠陥や応力歪が集中して存在
しているからである。
質珪素膜７００を結晶化させる。この時、７０２で示さ
れる開口部分にニッケル元素が集中することになる。こ
れは、開口７０２の領域に欠陥や応力歪が集中して存在
しているからである。
【００８１】本実施例に示すような構成は、金属元素の
拡散距離を大きくでき、しかもパターンの寸法の小さい
場合に有効である。例えば、石英基板を用いて、微細な
集積回路を構成する場合に利用することが有効である。
拡散距離を大きくでき、しかもパターンの寸法の小さい
場合に有効である。例えば、石英基板を用いて、微細な
集積回路を構成する場合に利用することが有効である。
【００８２】図７においてｃに示す距離も ｃ＝Ｄ／３０〜Ｄ Ｄ＝Ｄ0 ｔexp(ΔE/kt) で示される条件を満足する必要がある。ただし一般には
Ｄに示す金属元素の拡散距離を実測で求めることが簡便
である。
Ｄに示す金属元素の拡散距離を実測で求めることが簡便
である。
【００８３】ここでＤは最大の拡散距離であるが、最低
の拡散距離はこの数十分の１程度となる。この最低の拡
散距離よりも上記ｃで示される距離を小さくとると、ニ
ッケル元素を完全に排除した構成とすることができる。
具体的にはｃの値を５μｍ以下にすると、ニッケル濃度
を非常に小さくすることができる。上記Ｄの値は、出発
膜の成膜条件や成膜方法、さらには加熱方法によって大
きくことなる。一般的にはＤの値として１μｍ〜５μｍ
となる。よってｄの値としては、２μｍ以下、好ましく
は１μｍ以下とすることが好ましい。
の拡散距離はこの数十分の１程度となる。この最低の拡
散距離よりも上記ｃで示される距離を小さくとると、ニ
ッケル元素を完全に排除した構成とすることができる。
具体的にはｃの値を５μｍ以下にすると、ニッケル濃度
を非常に小さくすることができる。上記Ｄの値は、出発
膜の成膜条件や成膜方法、さらには加熱方法によって大
きくことなる。一般的にはＤの値として１μｍ〜５μｍ
となる。よってｄの値としては、２μｍ以下、好ましく
は１μｍ以下とすることが好ましい。
【００８４】〔実施例５〕本実施例の作製工程の概略を
図８に示す。図８に示す作製工程においては、基板とし
て石英基板を用いる例を示す。まず石英基板８０１上に
下地膜として酸化珪素膜８０２を５０００Åの厚さにプ
ラズマＣＶＤ法で成膜する。次に図示しない非晶質珪素
膜を７０００Åの厚さに成膜する。そしてパターニング
を行うことにより、図８（Ａ）の８０３に示すパターン
を形成する。
図８に示す。図８に示す作製工程においては、基板とし
て石英基板を用いる例を示す。まず石英基板８０１上に
下地膜として酸化珪素膜８０２を５０００Åの厚さにプ
ラズマＣＶＤ法で成膜する。次に図示しない非晶質珪素
膜を７０００Åの厚さに成膜する。そしてパターニング
を行うことにより、図８（Ａ）の８０３に示すパターン
を形成する。
【００８５】次に所定の濃度に調整したニッケル酢酸塩
溶液を塗布し、ニッケル元素が８０３で示されるように
膜状に設けられた状態とする。（図８（Ａ））
溶液を塗布し、ニッケル元素が８０３で示されるように
膜状に設けられた状態とする。（図８（Ａ））
【００８６】次に９５０℃、４時間の加熱処理を加える
ことにより、結晶性珪素膜８０４を得る。（図８
（Ｂ））
ことにより、結晶性珪素膜８０４を得る。（図８
（Ｂ））
【００８７】次に等方性のエッチング手段を利用して、
８０５で示す島状の形状を有した結晶性珪素膜の表面を
エッチングする。この工程で厚さが１５００Åの結晶性
珪素膜８０６を得る。（図８（Ｃ））
８０５で示す島状の形状を有した結晶性珪素膜の表面を
エッチングする。この工程で厚さが１５００Åの結晶性
珪素膜８０６を得る。（図８（Ｃ））
【００８８】次に９５０℃の温度で熱酸化を行い、島状
の結晶性珪素膜８０６の露呈した表面に厚さ５００Åの
熱酸化膜を形成する。こうして、薄膜トランジスタに利
用できる結晶性珪素膜で構成される活性層８０６を得
る。（図８（Ｄ））
の結晶性珪素膜８０６の露呈した表面に厚さ５００Åの
熱酸化膜を形成する。こうして、薄膜トランジスタに利
用できる結晶性珪素膜で構成される活性層８０６を得
る。（図８（Ｄ））
【００８９】〔実施例６〕本実施例は、珪素の結晶化を
助長する金属元素の除去効果をさらに高めた構成に関す
る。図９に本実施例の作製工程を示す。まずガラス基板
９０１上に下地膜として酸化珪素膜９０２を３０００Å
の厚さに成膜する。
助長する金属元素の除去効果をさらに高めた構成に関す
る。図９に本実施例の作製工程を示す。まずガラス基板
９０１上に下地膜として酸化珪素膜９０２を３０００Å
の厚さに成膜する。
【００９０】次に非晶質珪素膜をプラズマＣＶＤ法で５
００Åの厚さに成膜する。さらにこれをパターニングす
ることにより、９０３で示される島状の領域を形成す
る。そして所定の濃度に調整されたニッケル酢酸塩溶液
をスピンコート法で塗布し、ニッケル元素を９０４で示
されるように膜状に設ける。（図９（Ａ））
００Åの厚さに成膜する。さらにこれをパターニングす
ることにより、９０３で示される島状の領域を形成す
る。そして所定の濃度に調整されたニッケル酢酸塩溶液
をスピンコート法で塗布し、ニッケル元素を９０４で示
されるように膜状に設ける。（図９（Ａ））
【００９１】次にレジストマスク９０５を配置し、Ｐ
（リン）イオンの注入を行う。この工程において、Ｐイ
オンは９０６で示される領域に注入される。このＰイオ
ンの注入によって９０６で示される領域には欠陥が高い
密度で形成される。また９０７で示される領域にはＰイ
オンは注入されない。（図９（Ｂ））
（リン）イオンの注入を行う。この工程において、Ｐイ
オンは９０６で示される領域に注入される。このＰイオ
ンの注入によって９０６で示される領域には欠陥が高い
密度で形成される。また９０７で示される領域にはＰイ
オンは注入されない。（図９（Ｂ））
【００９２】次にレジストマスク９０５を取り除き、５
５０℃、４時間の加熱処理を行う。この工程で非晶質珪
素膜の全体は結晶化する。この時、９０３で示されるパ
ターンの縁周辺部に存在する９０６の領域にニッケル元
素は集中する。この作用は、パターンの縁であること、
９０６の領域に金属元素のゲッタリング作用を有するＰ
（リン）が注入されていること、さらにＰイオンの注入
によって、９０６の領域に欠陥が高密度に形成されてい
ること、によって生じる。
５０℃、４時間の加熱処理を行う。この工程で非晶質珪
素膜の全体は結晶化する。この時、９０３で示されるパ
ターンの縁周辺部に存在する９０６の領域にニッケル元
素は集中する。この作用は、パターンの縁であること、
９０６の領域に金属元素のゲッタリング作用を有するＰ
（リン）が注入されていること、さらにＰイオンの注入
によって、９０６の領域に欠陥が高密度に形成されてい
ること、によって生じる。
【００９３】次に図９（Ｃ）に示すように新たなレジス
トマスク９０８を配置し、露呈した珪素の膜の領域をエ
ッチングする。こうしてニッケル元素を除去した島状の
結晶性珪素膜でなる領域９０９を得ることができる。な
おここではリンイオンを用いたが、酸素イオンを用いて
もよい。（図９（Ｄ））
トマスク９０８を配置し、露呈した珪素の膜の領域をエ
ッチングする。こうしてニッケル元素を除去した島状の
結晶性珪素膜でなる領域９０９を得ることができる。な
おここではリンイオンを用いたが、酸素イオンを用いて
もよい。（図９（Ｄ））
【００９４】
【発明の効果】予めパターニングされた非晶質珪素膜の
パターンを珪素の結晶化を助長する金属元素を利用した
加熱処理によって結晶化させ、さらに当該金属元素の集
中しているパターンの周辺領域を除去することにより、
当該金属元素の集中した部分の少ないまたはない結晶性
珪素膜のパターンを得ることができる。
パターンを珪素の結晶化を助長する金属元素を利用した
加熱処理によって結晶化させ、さらに当該金属元素の集
中しているパターンの周辺領域を除去することにより、
当該金属元素の集中した部分の少ないまたはない結晶性
珪素膜のパターンを得ることができる。
【００９５】即ち、珪素の結晶化を助長する金属元素を
用いることによって結晶性珪素膜を得る技術において、
局所的に金属元素が集中して存在してしまうことがない
ような技術を得ることができる。
用いることによって結晶性珪素膜を得る技術において、
局所的に金属元素が集中して存在してしまうことがない
ような技術を得ることができる。
【００９６】そして、本明細書で開示する発明を利用す
ることにより、薄膜トランジスタの特性を向上させるこ
とができる。また得られる薄膜トランジスタの作製歩留
りを高めることができる。また得られる薄膜トランジス
タの特性を安定させることができる。
ることにより、薄膜トランジスタの特性を向上させるこ
とができる。また得られる薄膜トランジスタの作製歩留
りを高めることができる。また得られる薄膜トランジス
タの特性を安定させることができる。
【図１】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
【図２】 結晶性珪素膜中の単位面積中に含まれるニッ
ケル元素の固まりの数を示すグラフ図。
ケル元素の固まりの数を示すグラフ図。
【図３】 結晶性珪素膜を示す写真。
【図４】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
【図５】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
【図６】 結晶性珪素膜のパターニングの状態を示す上
面図。
面図。
【図７】 結晶性珪素膜のパターニングの状態を示す上
面図。
面図。
【図８】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
１０１ ガラス基板 １０２ 下地膜（酸化珪素膜） １０３ 島状にパターニングされた非晶質珪素膜の
パターン １０４ 膜状に設けられたニッケル元素 １０５ 島状の形状を有した結晶性珪素膜のパター
ン １０６ ニッケル元素が偏析した領域 １０７ レジストマスク １０８ エッチング除去される領域 １００ 結晶性珪素膜でなる活性層 １１０ ゲイト絶縁膜（酸化珪素膜） １１１ ゲイト電極 １１２ 陽極酸化膜 １１３ ソース領域 １１４ チャネル形成領域 １１５ ドレイン領域 １１６ 層間絶縁膜（酸化珪素膜） １１７ ソース電極 １１８ ドレイン電極 ４０１ 石英基板 ４０２ 結晶性珪素膜でなる活性層 ７００ 非晶質珪素膜 ７０１ 活性層となるべき領域 ７０２ 非晶質珪素膜に形成された開口 ８０１ 石英基板 ８０２ 酸化珪素膜 ８０３ 非晶質珪素膜 ８０４ 膜状に設けられたニッケル元素 ８０５ 結晶性珪素膜 ８０６ エッチングされる領域 ８０７ 活性層 ８０８ ゲイト絶縁膜
パターン １０４ 膜状に設けられたニッケル元素 １０５ 島状の形状を有した結晶性珪素膜のパター
ン １０６ ニッケル元素が偏析した領域 １０７ レジストマスク １０８ エッチング除去される領域 １００ 結晶性珪素膜でなる活性層 １１０ ゲイト絶縁膜（酸化珪素膜） １１１ ゲイト電極 １１２ 陽極酸化膜 １１３ ソース領域 １１４ チャネル形成領域 １１５ ドレイン領域 １１６ 層間絶縁膜（酸化珪素膜） １１７ ソース電極 １１８ ドレイン電極 ４０１ 石英基板 ４０２ 結晶性珪素膜でなる活性層 ７００ 非晶質珪素膜 ７０１ 活性層となるべき領域 ７０２ 非晶質珪素膜に形成された開口 ８０１ 石英基板 ８０２ 酸化珪素膜 ８０３ 非晶質珪素膜 ８０４ 膜状に設けられたニッケル元素 ８０５ 結晶性珪素膜 ８０６ エッチングされる領域 ８０７ 活性層 ８０８ ゲイト絶縁膜
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年１２月２２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
【図２】 結晶性珪素膜中の単位面積中に含まれるニッ
ケル元素の固まりの数を示すグラフ図。
ケル元素の固まりの数を示すグラフ図。
【図３】 結晶性珪素膜を示す写真。
【図４】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
【図５】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
【図６】 結晶性珪素膜のパターニングの状態を示す上
面図。
面図。
【図７】 結晶性珪素膜のパターニングの状態を示す上
面図。
面図。
【図８】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
【図９】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
【符号の説明】 １０１ ガラス基板 １０２ 下地膜（酸化珪素膜） １０３ 島状にパターニングされた非晶質珪素膜の
パターン １０４ 膜状に設けられたニッケル元素 １０５ 島状の形状を有した結晶性珪素膜のパター
ン １０６ ニッケル元素が偏析した領域 １０７ レジストマスク １０８ エッチング除去される領域 １００ 結晶性珪素膜でなる活性層 １１０ ゲイト絶縁膜（酸化珪素膜） １１１ ゲイト電極 １１２ 陽極酸化膜 １１３ ソース領域 １１４ チャネル形成領域 １１５ ドレイン領域 １１６ 層間絶縁膜（酸化珪素膜） １１７ ソース電極 １１８ ドレイン電極 ４０１ 石英基板 ４０２ 結晶性珪素膜でなる活性層 ７００ 非晶質珪素膜 ７０１ 活性層となるべき領域 ７０２ 非晶質珪素膜に形成された開口 ８０１ 石英基板 ８０２ 酸化珪素膜 ８０３ 非晶質珪素膜 ８０４ 膜状に設けられたニッケル元素 ８０５ 結晶性珪素膜 ８０６ エッチングされる領域 ８０７ 活性層 ８０８ ゲイト絶縁膜 ９０３ 非晶質珪素膜 ９０４ 膜状に設けられたニッケル元素 ９０５ レジストマスク ９０９ 結晶性珪素膜 ─────────────────────────────────────────────────────
パターン １０４ 膜状に設けられたニッケル元素 １０５ 島状の形状を有した結晶性珪素膜のパター
ン １０６ ニッケル元素が偏析した領域 １０７ レジストマスク １０８ エッチング除去される領域 １００ 結晶性珪素膜でなる活性層 １１０ ゲイト絶縁膜（酸化珪素膜） １１１ ゲイト電極 １１２ 陽極酸化膜 １１３ ソース領域 １１４ チャネル形成領域 １１５ ドレイン領域 １１６ 層間絶縁膜（酸化珪素膜） １１７ ソース電極 １１８ ドレイン電極 ４０１ 石英基板 ４０２ 結晶性珪素膜でなる活性層 ７００ 非晶質珪素膜 ７０１ 活性層となるべき領域 ７０２ 非晶質珪素膜に形成された開口 ８０１ 石英基板 ８０２ 酸化珪素膜 ８０３ 非晶質珪素膜 ８０４ 膜状に設けられたニッケル元素 ８０５ 結晶性珪素膜 ８０６ エッチングされる領域 ８０７ 活性層 ８０８ ゲイト絶縁膜 ９０３ 非晶質珪素膜 ９０４ 膜状に設けられたニッケル元素 ９０５ レジストマスク ９０９ 結晶性珪素膜 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年４月１８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
【図２】 結晶性珪素膜中の単位面積中に含まれるニッ
ケル元素の固まりの数を示すグラフ図。
ケル元素の固まりの数を示すグラフ図。
【図３】 結晶性珪素膜表面の結晶構造を示す顕微鏡写
真。
真。
【図４】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
【図５】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
【図６】 結晶性珪素膜のパターニングの状態を示す上
面図。
面図。
【図７】 結晶性珪素膜のパターニングの状態を示す上
面図。
面図。
【図８】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
【図９】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
【符号の説明】 １０１ ガラス基板 １０２ 下地膜（酸化珪素膜） １０３ 島状にパターニングされた非晶質珪素膜の
パターン １０４ 膜状に設けられたニッケル元素 １０５ 島状の形状を有した結晶性珪素膜のパター
ン １０６ ニッケル元素が偏析した領域 １０７ レジストマスク １０８ エッチング除去される領域 １００ 結晶性珪素膜でなる活性層 １１０ ゲイト絶縁膜（酸化珪素膜） １１１ ゲイト電極 １１２ 陽極酸化膜 １１３ ソース領域 １１４ チャネル形成領域 １１５ ドレイン領域 １１６ 層間絶縁膜（酸化珪素膜） １１７ ソース電極 １１８ ドレイン電極 ４０１ 石英基板 ４０２ 結晶性珪素膜でなる活性層 ７００ 非晶質珪素膜 ７０１ 活性層となるべき領域 ７０２ 非晶質珪素膜に形成された開口 ８０１ 石英基板 ８０２ 酸化珪素膜 ８０３ 非晶質珪素膜 ８０４ 膜状に設けられたニッケル元素 ８０５ 結晶性珪素膜 ８０６ エッチングされる領域 ８０７ 活性層 ８０８ ゲイト絶縁膜 ９０３ 非晶質珪素膜 ９０４ 膜状に設けられたニッケル元素 ９０５ レジストマスク ９０９ 結晶性珪素膜
パターン １０４ 膜状に設けられたニッケル元素 １０５ 島状の形状を有した結晶性珪素膜のパター
ン １０６ ニッケル元素が偏析した領域 １０７ レジストマスク １０８ エッチング除去される領域 １００ 結晶性珪素膜でなる活性層 １１０ ゲイト絶縁膜（酸化珪素膜） １１１ ゲイト電極 １１２ 陽極酸化膜 １１３ ソース領域 １１４ チャネル形成領域 １１５ ドレイン領域 １１６ 層間絶縁膜（酸化珪素膜） １１７ ソース電極 １１８ ドレイン電極 ４０１ 石英基板 ４０２ 結晶性珪素膜でなる活性層 ７００ 非晶質珪素膜 ７０１ 活性層となるべき領域 ７０２ 非晶質珪素膜に形成された開口 ８０１ 石英基板 ８０２ 酸化珪素膜 ８０３ 非晶質珪素膜 ８０４ 膜状に設けられたニッケル元素 ８０５ 結晶性珪素膜 ８０６ エッチングされる領域 ８０７ 活性層 ８０８ ゲイト絶縁膜 ９０３ 非晶質珪素膜 ９０４ 膜状に設けられたニッケル元素 ９０５ レジストマスク ９０９ 結晶性珪素膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 舜平 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 (11)
- 【請求項１】絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を
成膜する工程と、 前記非晶質珪素膜を所定のパターンにパターニングする
工程と、 前記非晶質珪素膜に接して珪素の結晶化を助長する金属
元素を接して保持させる工程と、 加熱処理を加え前記非晶質珪素膜を結晶化させ結晶性珪
素膜に変成する工程と、 前記結晶性珪素膜のパターンの周囲をエッチングする工
程と、を有することを特徴とする半導体装置の作製方
法。 - 【請求項２】非晶質珪素膜の所定の領域に欠陥及び／ま
たは応力が集中した領域を形成する工程と、 前記非晶質珪素膜に接して珪素の結晶化を助長する金属
元素を接して保持させる工程と、 加熱処理を加え前記非晶質珪素膜を結晶化させる工程
と、 前記所定の領域をエッチングする工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項３】非晶質珪素膜の所定の領域に欠陥及び／ま
たは応力が集中した領域を形成する工程と、 前記非晶質珪素膜に接して珪素の結晶化を助長する金属
元素を接して保持させる工程と、 加熱処理を加え前記非晶質珪素膜を結晶化させると同時
に前記所定の領域に前記金属元素を偏析させる工程と、 前記所定の領域をエッチングする工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項４】非晶質珪素膜の所定の領域に欠陥及び／ま
たは応力が集中した領域を形成する工程と、 前記非晶質珪素膜に接して珪素の結晶化を助長する金属
元素を接して保持させる工程と、 加熱処理を加え前記非晶質珪素膜を結晶化させると同時
に前記所定の領域に前記金属元素を偏析させ半導体装置
の活性層となるべき領域またはチャネル形成領域となる
べき領域から前記金属元素を除去する工程と、 前記所定の領域をエッチングする工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【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、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐ
ｔ、Ｃｕ、Ａｕから選ばれた一種または複数種類のもの
を用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項６】請求項１乃至請求項４において、加熱処理
は４５０℃〜７００℃の温度で行われることを特徴とす
る半導体装置の作製方法。 - 【請求項７】請求項１乃至請求項４において、 非晶質珪素膜は石英基板上に成膜されており、 加熱処理は８００℃〜１１００℃の温度で行われること
を特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項８】請求項２乃至請求項４において、 金属元素の拡散距離をＤとして、 得られる結晶性珪素膜の中心部から所定の領域までの距
離ｄがｄ＝Ｄ／３０〜Ｄで示されることを特徴とする半
導体装置の作製方法。 - 【請求項９】請求項８において、ｄ＝0.2 μｍ〜２μｍ
とすることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項１０】請求項８において、ＤはＤ＝Ｄ0 ｔexp
(ΔE/kt) で示されることを特徴とする半導体装置の作
製方法。 - 【請求項１１】請求項２乃至請求項４において、 所定の領域にリンイオンまたは酸素イオンを注入するこ
とにより、欠陥及び／または応力が集中した領域を形成
することを特徴とする半導体装置の作製方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21660895A JP4056571B2 (ja) | 1995-08-02 | 1995-08-02 | 半導体装置の作製方法 |
| US08/690,747 US6830617B1 (en) | 1995-08-02 | 1996-08-01 | Method for manufacturing semiconductor device |
| US10/946,072 US7837792B2 (en) | 1995-08-02 | 2004-09-22 | Method for manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21660895A JP4056571B2 (ja) | 1995-08-02 | 1995-08-02 | 半導体装置の作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0945616A true JPH0945616A (ja) | 1997-02-14 |
| JP4056571B2 JP4056571B2 (ja) | 2008-03-05 |
Family
ID=16691101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21660895A Expired - Fee Related JP4056571B2 (ja) | 1995-08-02 | 1995-08-02 | 半導体装置の作製方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6830617B1 (ja) |
| JP (1) | JP4056571B2 (ja) |
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| JP2010212702A (ja) * | 1998-05-16 | 2010-09-24 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体表示装置の作製方法 |
Families Citing this family (14)
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|---|---|---|---|---|
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| TW556263B (en) | 1996-07-11 | 2003-10-01 | Semiconductor Energy Lab | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
| JP3942683B2 (ja) * | 1997-02-12 | 2007-07-11 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置作製方法 |
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