JPH10135476A - Thin film transistor and its manufacture - Google Patents

Thin film transistor and its manufacture

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JPH10135476A
JPH10135476A JP30744696A JP30744696A JPH10135476A JP H10135476 A JPH10135476 A JP H10135476A JP 30744696 A JP30744696 A JP 30744696A JP 30744696 A JP30744696 A JP 30744696A JP H10135476 A JPH10135476 A JP H10135476A
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JP
Japan
Prior art keywords
thin film
film transistor
silicon film
manufacturing
catalytic element
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Application number
JP30744696A
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Japanese (ja)
Inventor
Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
Hisashi Otani
久 大谷
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a TFT having a high reliability and characteristics by removing a catalytic element for accelerating the crystallizing to form a grain boundary approximately perpendicular to a carrier traveling direction at substantially the center of a channel forming region. SOLUTION: A catalytic element is removed from an active layer, and resulting marks 32 at granular parts contg. the catalytic element at a high concn. again form new grain boundaries perpendicular to the carrier running direction to provide a pinning effect for suppressing a depletion layer from expanding. On a substrate 10 active regions of a crystalline Si film 12 exist and have channel forming regions self-alignedly formed by gate electrodes 15. The channel forming regions have grain boundaries approximately parallel to the carrier running direction and center grain boundaries obtained by removing the crystallization accelerating catalytic element.

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、薄膜トランジスタ(T
FT)およびその作製方法に関するものである。本発明
によって作製される薄膜トランジスタは、ガラス等の絶
縁基板上、単結晶シリコン等の半導体基板上、いずれに
も形成される。特に本発明は、熱アニールによるアモル
ファスシリコン膜の結晶化工程を経て作製される薄膜ト
ランジスタに関する。
The present invention relates to a thin film transistor (T
FT) and its manufacturing method. The thin film transistor manufactured by the present invention is formed on an insulating substrate such as glass and a semiconductor substrate such as single crystal silicon. In particular, the present invention relates to a thin film transistor manufactured through a step of crystallizing an amorphous silicon film by thermal annealing.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、絶縁基板上に、薄膜状の活性層
(活性領域ともいう)を有する絶縁ゲイト型の半導体装
置の研究がなされている。特に、薄膜状の絶縁ゲイトト
ランジスタ、いわゆる薄膜トランジスタ(TFT)が熱
心に研究されている。これらは、透明な絶縁基板上に形
成され、マトリクス構造を有する液晶等の表示装置にお
いて、各画素の制御用に利用することや駆動回路に利用
することが目的であり、利用する半導体の材料・結晶状
態によって、アモルファスシリコンTFTや結晶性シリ
コンTFTというように区別されている。
2. Description of the Related Art In recent years, studies have been made on an insulating gate type semiconductor device having a thin-film active layer (also called an active region) on an insulating substrate. In particular, a thin film insulated gate transistor, a so-called thin film transistor (TFT), has been enthusiastically studied. These are formed on a transparent insulating substrate and are used for controlling each pixel or for a driving circuit in a display device such as a liquid crystal having a matrix structure. The amorphous silicon TFT and the crystalline silicon TFT are distinguished according to the crystalline state.

【0003】一般にアモルファス状態の半導体の電界移
動度は小さく、したがって、高速動作が要求されるTF
Tには利用できない。また、アモルファスシリコンで
は、P型の電界移動度は著しく小さいので、Pチャネル
型のTFT(PMOSのTFT)を作製することができ
ず、したがって、Nチャネル型TFT(NMOSのTF
T)と組み合わせて、相補型のMOS回路(CMOS)
を形成することができない。
Generally, the electric field mobility of a semiconductor in an amorphous state is small, and therefore, a TF which requires high-speed operation is required.
Not available for T. Further, in the case of amorphous silicon, the P-type electric field mobility is extremely small, so that a P-channel TFT (PMOS TFT) cannot be manufactured.
T) and complementary MOS circuit (CMOS)
Cannot be formed.

【0004】一方、結晶半導体は、アモルファス半導体
よりも電界移動度が大きく、したがって、高速動作が可
能である。結晶性シリコンでは、NMOSのTFTだけ
でなく、PMOSのTFTも同様に得られるのでCMO
S回路を形成することが可能で、例えば、アクティブマ
トリクス方式の液晶表示装置においては、アクティブマ
トリクス部分のみならず、周辺回路(ドライバー等)を
もCMOSの結晶性TFTで構成する、いわゆるモノリ
シック構造を有するものが知られている。このような理
由から、最近は結晶性シリコンを使用したTFTの研究
開発が盛んである。
On the other hand, a crystalline semiconductor has a higher electric field mobility than an amorphous semiconductor, and therefore can operate at high speed. In crystalline silicon, not only NMOS TFTs but also PMOS TFTs can be obtained in the same manner.
An S circuit can be formed. For example, in an active matrix type liquid crystal display device, a so-called monolithic structure in which not only the active matrix portion but also peripheral circuits (drivers and the like) are formed of CMOS crystalline TFTs is used. Are known. For these reasons, research and development of TFTs using crystalline silicon have recently been active.

【0005】結晶性シリコンを得る方法の1つとして、
レーザーもしくはそれと同等な強光を照射することによ
ってアモルファスシリコンを結晶化させる方法が挙げら
れるが、レーザーの出力の不安定性や極めて短時間のプ
ロセスであることに由来する不安定性のために量産実用
化の目処がついていない。
One of the methods for obtaining crystalline silicon is as follows.
There is a method to crystallize amorphous silicon by irradiating a laser or strong light equivalent to it.However, mass production due to instability of laser output and instability due to extremely short process time There is no prospect.

【0006】現在、実用的に採用できる考えられる方法
は、熱によってアモルファスシリコンを結晶化させる方
法(熱アニール法)である。この方法では、バッチ間の
ばらつきが少ない結晶シリコンを得ることができる。通
常、熱アニール法は、600℃程度の温度での長時間の
アニールか、もしくは1000℃以上の高温でのアニー
ルが採用される。あるいは、特開平6−244104に
開示されるように、結晶化を促進する触媒元素を用いる
場合には、より低温・短時間で結晶化が達成される。
At present, a possible method that can be practically used is a method of crystallizing amorphous silicon by heat (thermal annealing method). According to this method, crystalline silicon with less variation between batches can be obtained. Usually, as the thermal annealing method, long-time annealing at a temperature of about 600 ° C. or annealing at a high temperature of 1000 ° C. or more is employed. Alternatively, as disclosed in JP-A-6-244104, when a catalyst element that promotes crystallization is used, crystallization can be achieved at a lower temperature and in a shorter time.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従来は、アモルファス
シリコン膜を熱アニール法により結晶化させた後に、不
純物のドーピングをおこない、再度、熱アニール法によ
り不純物の活性化をおこなうということがなされてい
た。しかし、この工程を同時におこなうことも考えられ
る。特に結晶化促進触媒元素を用いると、結晶化が横方
向に進行し、特性の良い結晶性シリコン膜を用いたTF
Tが得られることが期待できる。その例を図1(A)〜
(D)に示す。
Heretofore, it has been conventionally practiced that an amorphous silicon film is crystallized by a thermal annealing method, then doped with impurities, and activated again by a thermal annealing method. . However, it is also conceivable to carry out this step simultaneously. In particular, when a crystallization promoting catalyst element is used, crystallization proceeds in the lateral direction, and TF using a crystalline silicon film having excellent characteristics is used.
T can be expected to be obtained. An example is shown in FIGS.
It is shown in (D).

【0008】まず、ガラスや石英の基板10上に下地の
絶縁膜(通常は酸化珪素膜)11、アモルファスシリコ
ン膜12を堆積する(図1(A)) 次いで、アモルファスシリコン膜12をエッチングして
島状の領域(活性層)13を形成する。さらに、ゲイト
絶縁膜14、ゲイト電極15を形成する。(図1
(B))
First, a base insulating film (usually a silicon oxide film) 11 and an amorphous silicon film 12 are deposited on a glass or quartz substrate 10 (FIG. 1A). Then, the amorphous silicon film 12 is etched. An island-shaped region (active layer) 13 is formed. Further, a gate insulating film 14 and a gate electrode 15 are formed. (Figure 1
(B))

【0009】さらに、イオン注入法(もしくはイオンド
ーピング法)により、アモルファスシリコンの活性層1
3に不純物(例えば、燐)を導入する。その際にはゲイ
ト電極15がマスクとなり、不純物領域(ソース、ドレ
イン)16a、16bを形成される。(図1(C)およ
び図3(A))
Further, the active layer 1 of amorphous silicon is formed by ion implantation (or ion doping).
An impurity (for example, phosphorus) is introduced into 3. At this time, the gate electrode 15 serves as a mask, and impurity regions (source and drain) 16a and 16b are formed. (FIG. 1 (C) and FIG. 3 (A))

【0010】次にゲイト電極をマスクとしてゲイト絶縁
膜14をエッチングし、不純物領域16a、16bを露
呈せしめる。そして、触媒元素を有する膜17でコーテ
ィングする。この状態で適切な熱処理をおこなうと、触
媒元素は、まず、不純物領域(ソース、ドレイン)に侵
入し、この部分の結晶化をおこなう。次に、触媒元素は
不純物領域から、該領域に挟まれたチャネル形成領域に
移動し、この部分も結晶化する。かくして、活性層13
は全面的に結晶化する。この際の熱アニール温度は60
0℃以下である必要はなく、基板やTFTの構成材料
(ゲイト電極等)が許せば、より高温(例えば、700
〜1000℃でもよい)(図1(D))
Next, the gate insulating film 14 is etched by using the gate electrode as a mask to expose the impurity regions 16a and 16b. Then, it is coated with a film 17 containing a catalyst element. When an appropriate heat treatment is performed in this state, the catalytic element first penetrates into the impurity regions (source and drain) and crystallizes this portion. Next, the catalyst element moves from the impurity region to a channel formation region sandwiched between the impurity regions, and this portion also crystallizes. Thus, the active layer 13
Crystallizes entirely. The thermal annealing temperature at this time is 60
The temperature does not need to be 0 ° C. or lower, and if a constituent material of the substrate or the TFT (gate electrode or the like) permits, a higher temperature (eg, 700
To 1000 ° C.) (FIG. 1 (D))

【0011】しかしながら、上記の方法で作製されたT
FTでは、結晶化促進触媒元素の存在が問題となる。上
記に示すように、結晶化・活性化の工程で結晶が不純物
領域(ソース、ドレイン)から中央のチャネル形成領域
内に進行するが、触媒元素は結晶成長の先端に移動して
ゆくので、最終的にはチャネル形成領域のほぼ中央部に
終結してしまう。
[0011] However, the T
In FT, the presence of a crystallization promoting catalyst element poses a problem. As described above, in the crystallization / activation process, the crystal proceeds from the impurity region (source, drain) into the central channel formation region, but the catalyst element moves to the tip of crystal growth, so that the final Actually, it ends almost at the center of the channel forming region.

【0012】触媒元素は図3(B)および図4(A)に
示すように粒状になる。多くの場合、それはシリサイド
となり、高い導電性を示す。他方、シリコンは結晶化の
進行方向に長い結晶34となり、粒界33はソースとド
レインを結ぶ方向(キャリヤの進行方向)に概略平行で
ある。(図3(B)(断面概念図)および図4(B)
(上面概念図)) 信頼性と特性を高めるためには、触媒元素を除去するこ
とが求められる。
The catalytic element becomes granular as shown in FIGS. 3B and 4A. In many cases, it will be silicide and show high conductivity. On the other hand, silicon becomes a crystal 34 which is long in the direction of crystallization, and the grain boundary 33 is substantially parallel to the direction connecting the source and the drain (the direction of travel of the carrier). (FIG. 3 (B) (conceptual sectional view) and FIG. 4 (B)
(Conceptual diagram of top surface)) In order to enhance reliability and characteristics, it is necessary to remove a catalytic element.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明人の研究の結果、
上記目的を満足するためには、熱アニール後、ハロゲン
化合物(例えば、塩化水素)を有し、かつ、シリコン表
面に触媒元素は透過させるが、ハロゲン化合物によりシ
リコン膜がエッチングされない厚さの酸化シリコン膜が
形成されるような雰囲気・温度において加熱処理をおこ
なうことにより、触媒元素をシリコン膜中から除去でき
ることが明らかになった。
As a result of the research by the present inventors,
In order to satisfy the above object, after thermal annealing, a silicon oxide having a thickness that has a halogen compound (for example, hydrogen chloride) and allows the catalyst element to pass through the silicon surface but does not etch the silicon film by the halogen compound It has been clarified that the catalyst element can be removed from the silicon film by performing the heat treatment in an atmosphere and a temperature at which the film is formed.

【0014】当然、上記の目的のための適切な厚さの酸
化シリコン膜を得るには、温度により雰囲気の適切な酸
素分圧が変動する。また、雰囲気中には水素や水が含有
されていてもよいが、これらはシリコン膜のエッチング
を促進するので、低濃度の方が好ましい。本発明では、
熱処理の温度として、450〜700℃、好ましくは5
50〜600℃を前提とするが、該温度範囲では、窒素
および希ガスの分圧が20〜95%、好ましくは50〜
70%、かつ、酸素の分圧が5〜40%であれば、上記
の条件を満たす。
Naturally, in order to obtain a silicon oxide film having an appropriate thickness for the above purpose, an appropriate oxygen partial pressure of the atmosphere varies depending on the temperature. Further, hydrogen or water may be contained in the atmosphere, but since these promote the etching of the silicon film, a lower concentration is preferable. In the present invention,
As the temperature of the heat treatment, 450 to 700 ° C., preferably 5
Although it is assumed that the temperature is 50 to 600 ° C., in this temperature range, the partial pressures of nitrogen and a rare gas are 20 to 95%, preferably 50 to 95%.
If 70% and the partial pressure of oxygen is 5 to 40%, the above condition is satisfied.

【0015】もちろん、温度範囲が上記のものと異なれ
ば、最適な気体の分圧も上記のものと異なるが、一般に
上記温度より高温ではシリコンのエッチングが進行し、
低温では反応が進行しない。また、ハロゲン化合物の濃
度についても、物質によって異なるが、一般に使用しや
すい塩化水素の場合には、0.5%以上含有していれば
十分な効果がある。
Of course, if the temperature range is different from the above range, the optimum partial pressure of the gas is also different from the above range. However, in general, if the temperature is higher than the above temperature, the etching of silicon proceeds,
The reaction does not proceed at low temperatures. Also, the concentration of the halogen compound varies depending on the substance. However, in the case of hydrogen chloride which is generally easy to use, a sufficient effect is obtained if the content is 0.5% or more.

【0016】上記処理により、触媒元素(例えば、ニッ
ケル)は活性層(ソース、ドレイン、チャネル形成領域
を含めて)から除去され(図1(E))、チャネル形成
領域に存在した触媒元素を高濃度に含有する粒状の部分
の跡32は新たな粒界となる。この粒界はキャリヤの進
行方向に対して垂直に存在し、空乏層の拡大を抑制する
ためのピンニング効果を有する。そのため、触媒元素の
除去工程を有しないTFTのみならず、同じく触媒元素
を用いて方向性を有せしめた結晶を用いて得られるTF
T(例えば、特界平7−66425)に比較しても、よ
り高い信頼性と特性が得られる。(図1(E)、図3
(C)および図4(B))
By the above treatment, the catalyst element (for example, nickel) is removed from the active layer (including the source, drain, and channel formation region) (FIG. 1E), and the catalyst element existing in the channel formation region is reduced. The trace 32 of the granular portion included in the density becomes a new grain boundary. This grain boundary exists perpendicular to the carrier traveling direction, and has a pinning effect for suppressing the expansion of the depletion layer. Therefore, not only a TFT having no catalytic element removal step but also a TF obtained by using a crystal which is similarly oriented using a catalytic element.
Compared with T (for example, Japanese Patent Publication No. 7-66425), higher reliability and characteristics can be obtained. (FIG. 1 (E), FIG. 3
(C) and FIG. 4 (B))

【0017】上記処理により得られるTFTは以下の構
成を有する。すなわち、基板上に形成された結晶性シリ
コン膜の活性領域を有し、該活性領域はゲイト電極によ
って自己整合的に形成されたチャネル形成領域を有し、
該チャネル形成領域は、キャリヤの進行方向に概略平行
な粒界と、その概略中央部に粒界を有し、前記中央部の
粒界は、結晶化を促進する触媒元素が除去されたことに
よって得られたものである。
The TFT obtained by the above processing has the following configuration. That is, it has an active region of a crystalline silicon film formed on a substrate, the active region has a channel forming region formed in a self-aligned manner by a gate electrode,
The channel forming region has a grain boundary substantially parallel to the carrier traveling direction and a grain boundary at a substantially central portion thereof, and the grain boundary at the central portion is formed by removing a catalytic element that promotes crystallization. It is obtained.

【0018】上記構成において 触媒元素は、Ni(ニ
ッケル)、Pd(パラジウム)、Pt(白金)、Cu
(銅)、Ag(銀)、Au(金)、In(インジウ
ム)、Sn(錫)、P(燐)、As(砒素)、Sb(ア
ンチモン)から一種または複数種類を選べばよい。ま
た、触媒元素は、VIII族、IIIb族、IVb族、Vb族元素か
ら選んでもよい。
In the above structure, the catalyst elements are Ni (nickel), Pd (palladium), Pt (platinum), Cu
One or more types may be selected from (copper), Ag (silver), Au (gold), In (indium), Sn (tin), P (phosphorus), As (arsenic), and Sb (antimony). Further, the catalyst element may be selected from Group VIII, IIIb, IVb and Vb elements.

【0019】さらに、上記構成のTFTを作製するに
は、以下の工程を経ればよい。すなわち、 (1)基板上に触媒元素の濃度が、1×1017原子/c
3 未満のアモルファスシリコン膜を形成する (2)アモルファスシリコン中にN型もしくはP型の不
純物をイオン注入する (3)アモルファスシリコン膜に密着して、該アモルフ
ァスシリコン膜およびゲイト電極を覆って、結晶化を促
進する触媒元素を有する物質の被膜を形成する (4)シリコン膜を熱アニールすることによって、アモ
ルファスシリコン膜に導入された不純物の活性化とゲイ
ト電極の下に形成されたチャネル形成領域の結晶化をお
こなう (5)ハロゲン化合物と酸素を有する気体を導入して4
50〜700℃で加熱処理することにより、前記触媒元
素をシリコン膜から除去する第5の工程と、を有するこ
とを特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。
Further, in order to fabricate the TFT having the above structure, the following steps may be performed. (1) The concentration of the catalyst element on the substrate is 1 × 10 17 atoms / c
forming an amorphous silicon film less than m 3 (2) ion-implanting N-type or P-type impurities into the amorphous silicon (3) closely contacting the amorphous silicon film and covering the amorphous silicon film and the gate electrode; Forming a film of a substance having a catalytic element that promotes crystallization. (4) Activating impurities introduced into the amorphous silicon film by thermally annealing the silicon film, and forming a channel forming region below the gate electrode. (5) Introduction of a gas containing a halogen compound and oxygen
A fifth step of removing the catalyst element from the silicon film by performing heat treatment at 50 to 700 ° C.

【0020】上記工程(3)の代わりに、触媒元素のイ
オンを注入する方法を採用してもよい。その場合に限れ
ば、工程(2)と(3)は入れ替えてもよい。また、上
記工程(1)と(2)の間に、ゲイト電極を形成する工
程を設ければ、不純物注入を自己整合的におこなうこと
ができる。上記工程(3)において、触媒元素を有する
物質の被膜はスパッタリング法(特開平7−6−244
104他)を用いても、気相成長法(特開平7−335
548)を用いても、あるいはスピンコーティング法
(特開平7−130652)を用いてもよい。
Instead of the step (3), a method of implanting ions of a catalytic element may be adopted. In that case only, steps (2) and (3) may be interchanged. If a step of forming a gate electrode is provided between the steps (1) and (2), the impurity can be implanted in a self-aligned manner. In the above step (3), the coating of the substance having a catalytic element is formed by a sputtering method (Japanese Patent Laid-Open No.
104, etc.), a vapor phase growth method (JP-A-7-335).
548) or a spin coating method (JP-A-7-130652).

【0021】[0021]

【実施例】【Example】

〔実施例1〕 図1に本実施例の作製工程の断面図を示
す。まず、基板(石英)10上にプラズマCVD法によ
って厚さ2000Åの酸化珪素の下地膜11を形成し
た。さらに、プラズマCVD法によって、厚さ500〜
1500Å、例えば500Åの真性(I型)のアモルフ
ァスシリコン膜12を堆積した。このアモルファスシリ
コン膜中の触媒元素の濃度は1×1017原子/cm3
満であることを2次イオン質量分析法により確認した。
(図1(A))
Embodiment 1 FIG. 1 shows a cross-sectional view of a manufacturing process of this embodiment. First, a 2000-nm-thick silicon oxide base film 11 was formed on a substrate (quartz) 10 by a plasma CVD method. Further, by a plasma CVD method, a thickness of 500 to
An intrinsic (I-type) amorphous silicon film 12 of 1500 °, for example, 500 ° was deposited. It was confirmed by secondary ion mass spectrometry that the concentration of the catalytic element in the amorphous silicon film was less than 1 × 10 17 atoms / cm 3 .
(Fig. 1 (A))

【0022】これをエッチングして、島状シリコン領域
13を形成し、さらに、プラズマCVD法によって厚さ
1000Åの酸化珪素膜14をゲイト絶縁膜として堆積
した。引き続いて、減圧CVD法によって、厚さ300
0〜8000Å、例えば6000Åのシリコン膜(0.
1〜2%の燐を含む)を堆積した。なお、この酸化珪素
とシリコン膜の成膜工程は連続的におこなうことが望ま
しい。そして、シリコン膜をエッチングして、ゲイト電
極15を形成した。(図1(B))
This is etched to form an island-shaped silicon region 13, and a silicon oxide film 14 having a thickness of 1000 ° is deposited as a gate insulating film by a plasma CVD method. Subsequently, a thickness of 300 mm is formed by a low pressure CVD method.
0 to 8000 °, for example, 6000 ° silicon film (0.
Containing 1-2% phosphorus). It is desirable that the step of forming the silicon oxide and the silicon film be performed continuously. Then, the gate electrode 15 was formed by etching the silicon film. (FIG. 1 (B))

【0023】次に、プラズマドーピング法によって、シ
リコン領域にゲイト電極をマスクとして不純物(燐)を
注入した。ドーピングガスとして、フォスフィン(PH
3 )を用い、加速電圧を60〜90kV、例えば80k
Vとした。ドーズ量は1×1015〜8×1015cm-2
例えば、2×1015cm-2とした。この結果、N型の不
純物領域16a、16bが形成された。(図1(C))
Next, impurities (phosphorus) were implanted into the silicon region by a plasma doping method using the gate electrode as a mask. Phosphine (PH) as doping gas
3 ) using an acceleration voltage of 60 to 90 kV, for example, 80 kV.
V. The dose amount is 1 × 10 15 to 8 × 10 15 cm −2 ,
For example, it was set to 2 × 10 15 cm −2 . As a result, N-type impurity regions 16a and 16b were formed. (Fig. 1 (C))

【0024】次に、不純物領域上の酸化珪素膜14をエ
ッチングして、不純物領域16を露出させ、スパッタリ
ング法によって、平均的に厚さ5〜200Å、例えば2
0Åのニッケルシリサイド膜(化学式NiSix 、0.
4≦x≦2.5、例えば、x=2.0)17を図に示す
ように全面に形成した。20Å程度の厚さでは膜は連続
的なものではなく、どちらかというと粒子の集合体の様
相を呈していたが、本実施例では問題はない。(図1
(D))
Next, the silicon oxide film 14 on the impurity region is etched to expose the impurity region 16, and the thickness is 5 to 200 °, for example, 2
0Å nickel silicide film (chemical formula NiSi x, 0.
4 ≦ x ≦ 2.5, for example, x = 2.0) 17 was formed on the entire surface as shown in the figure. At a thickness of about 20 °, the film was not continuous and rather appeared as an aggregate of particles, but there is no problem in this embodiment. (Figure 1
(D))

【0025】その後、窒素雰囲気中、550℃で4時間
アニールすることによって、不純物を活性化させた。こ
のとき、先にN型不純物領域16aおよび16bにはそ
の上に被着したニッケルシリサイド膜からニッケルが拡
散するので、このアニールによって再結晶化が容易に進
行した。こうして不純物領域16a、16bを活性化し
た。さらに、ニッケルはチャネル形成領域にも拡がり、
最終的には島状シリコン領域12は全面的に結晶化し
た。次に、温度を900℃まで上昇させ、その状態を1
時間保持した。
After that, the impurities were activated by annealing at 550 ° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere. At this time, nickel diffuses from the nickel silicide film deposited on the N-type impurity regions 16a and 16b first, so that the recrystallization easily progressed by this annealing. Thus, the impurity regions 16a and 16b were activated. In addition, nickel spreads to the channel formation region,
Finally, the island-shaped silicon region 12 was entirely crystallized. Next, the temperature is raised to 900 ° C.,
Hold for hours.

【0026】次に基板温度を600℃に低下させた。そ
して、窒素の分圧が88%、酸素の分圧が10%、塩化
水素の分圧を2%となるように雰囲気を調整した。この
状態で10〜60分放置することにより、ニッケルの除
去をおこなった。(図1(E)) 最後に、厚さ6000Åの酸化珪素膜18を層間絶縁物
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
とアルミニウムの多層膜によってTFTのソース領域、
ドレイン領域の電極・配線19a、19bを形成した。
最後に、1気圧の水素雰囲気で350℃、30分のアニ
ールをおこなった。以上の工程によって薄膜トランジス
タが完成した。(図1(F))
Next, the substrate temperature was lowered to 600.degree. The atmosphere was adjusted so that the partial pressure of nitrogen was 88%, the partial pressure of oxygen was 10%, and the partial pressure of hydrogen chloride was 2%. The nickel was removed by leaving it in this state for 10 to 60 minutes. (FIG. 1E) Finally, a silicon oxide film 18 having a thickness of 6000.degree. Is formed as an interlayer insulator by a plasma CVD method, and a contact hole is formed in the silicon oxide film 18 to form a metal material, for example, a multilayer of titanium nitride and aluminum. Depending on the film, the source region of the TFT,
Drain region electrodes / wirings 19a and 19b were formed.
Finally, annealing was performed at 350 ° C. for 30 minutes in a hydrogen atmosphere at 1 atm. Through the above steps, a thin film transistor was completed. (FIG. 1 (F))

【0027】〔実施例2〕 図2に本実施例の作製工程
の断面図を示す。まず、基板(コーニング7059)2
0上にスパッタリング法によって厚さ2000Åの酸化
珪素の下地膜21を形成した。さらに、プラズマCVD
法によって、厚さ200〜1500Å、例えば、800
Åの真性(I型)のアモルファスシリコン膜22を堆積
した。このアモルファスシリコン膜中の触媒元素に該当
する元素の濃度は、いずれも、1×1017原子/cm3
未満であることを2次イオン質量分析法により確認し
た。(図2(A))
[Embodiment 2] FIG. 2 is a sectional view showing a manufacturing process of this embodiment. First, the substrate (Corning 7059) 2
A base film 21 made of silicon oxide and having a thickness of 2000 ° was formed on the substrate 0 by sputtering. Furthermore, plasma CVD
Depending on the method, the thickness may be 200 to 1500 °, for example, 800
An intrinsic (I-type) amorphous silicon film 22 of Å was deposited. The concentration of the element corresponding to the catalyst element in this amorphous silicon film was 1 × 10 17 atoms / cm 3.
Was confirmed by secondary ion mass spectrometry. (Fig. 2 (A))

【0028】次に、このシリコン膜をパターニングし
て、島状シリコン領域23を形成した。さらに、テトラ
・エトキシ・シラン(Si(OC2 5 4 、TEO
S)と酸素を原料として、プラズマCVD法によって結
晶シリコンTFTのゲイト絶縁膜として、厚さ1000
Åの酸化珪素24を形成した。原料には、上記ガスに加
えて、トリクロロエチレン(C2 HCl3 )を用いた。
成膜前にチャンバーに酸素を400SCCM流し、基板
温度300℃、全圧5Pa、RFパワー150Wでプラ
ズマを発生させ、この状態を10分保った。その後、チ
ャンバーに酸素300SCCM、TEOSを15SCC
M、トリクロロエチレンを2SCCMを導入して、酸化
珪素膜の成膜をおこなった。基板温度、RFパワー、全
圧は、それぞれ300℃、75W、5Paであった。成
膜完了後、チャンバーに100Torrの水素を導入
し、350℃で35分の水素アニールをおこなった。
Next, the silicon film was patterned to form an island-like silicon region 23. Further, tetraethoxysilane (Si (OC 2 H 5 ) 4 , TEO
Using S) and oxygen as raw materials, a gate insulating film having a thickness of 1000
The silicon oxide 24 of Å was formed. As a raw material, trichloroethylene (C 2 HCl 3 ) was used in addition to the above gas.
Before film formation, oxygen was supplied to the chamber at 400 SCCM, plasma was generated at a substrate temperature of 300 ° C., a total pressure of 5 Pa, and an RF power of 150 W, and this state was maintained for 10 minutes. After that, 300 SCCM of oxygen and 15 SCC of TEOS were put in the chamber.
M and trichlorethylene were introduced at 2 SCCM to form a silicon oxide film. The substrate temperature, RF power, and total pressure were 300 ° C., 75 W, and 5 Pa, respectively. After the film formation was completed, 100 Torr of hydrogen was introduced into the chamber, and hydrogen annealing was performed at 350 ° C. for 35 minutes.

【0029】引き続いて、スパッタリング法によって、
厚さ3000〜8000Å、例えば6000Åのタンタ
ル膜を堆積した。タンタルの代わりにチタンやタングス
テン、モリブテン、シリコンでもよい。但し、後の活性
化に耐えられるだけの耐熱性が必要である。なお、この
酸化珪素24とタンタル膜の成膜工程は連続的におこな
うことが望ましい。そして、タンタル膜をパターニング
して、TFTのゲイト電極25を形成した。(図2
(B))
Subsequently, by a sputtering method,
A tantalum film having a thickness of 3000 to 8000, for example, 6000, was deposited. Instead of tantalum, titanium, tungsten, molybdenum, or silicon may be used. However, heat resistance enough to withstand subsequent activation is required. It is desirable that the step of forming the silicon oxide 24 and the tantalum film be performed continuously. Then, the tantalum film was patterned to form a gate electrode 25 of the TFT. (Figure 2
(B))

【0030】次に、プラズマドーピング法によって、シ
リコン領域にゲイト電極をマスクとして不純物(燐)を
注入した。ドーピングガスとして、フォスフィン(PH
3 )を用い、加速電圧を80kVとした。ドーズ量は2
×1015cm-2とした。この結果、N型の不純物領域2
6a、26bが形成された。(図2(C)) さらに、今度はイオン注入によって、シリコン領域にゲ
イト電極をマスクとしてニッケルイオンを注入した。ド
ーズ量は1×1014〜2×1015原子/cm2、例えば
5×1014原子/cm2 とした。この結果、N型の不純
物領域26a、26bのニッケルの濃度は、5×1019
原子/cm3 程度になった。(図2(D))
Next, impurities (phosphorus) were implanted into the silicon region using the gate electrode as a mask by a plasma doping method. Phosphine (PH) as doping gas
The acceleration voltage was set to 80 kV using 3 ). The dose is 2
× 10 15 cm -2 . As a result, the N-type impurity region 2
6a and 26b were formed. (FIG. 2 (C)) Furthermore, nickel ions were implanted into the silicon region by ion implantation using the gate electrode as a mask. The dose was 1 × 10 14 to 2 × 10 15 atoms / cm 2 , for example, 5 × 10 14 atoms / cm 2 . As a result, the concentration of nickel in the N-type impurity regions 26a and 26b is 5 × 10 19
It became about atoms / cm 3 . (FIG. 2 (D))

【0031】その後、窒素雰囲気中、550℃で4時間
アニールすることによって、不純物を活性化させた。こ
のとき、N型不純物領域26aおよび26bにはニッケ
ルイオンが注入されているので、このアニールによって
再結晶化が容易に進行した。こうして不純物領域26
a、26bを活性化した。ニッケルはチャネル形成領域
にも到達し、最終的には島状シリコン領域23は全面的
に結晶化した。
Thereafter, the impurities were activated by annealing in a nitrogen atmosphere at 550 ° C. for 4 hours. At this time, since the N-type impurity regions 26a and 26b have been implanted with nickel ions, the recrystallization easily proceeded by this annealing. Thus, impurity region 26
a, 26b were activated. Nickel also reached the channel formation region, and eventually the entire island-like silicon region 23 was crystallized.

【0032】基板を取り出して、酸化珪素膜24をゲイ
ト電極25をマスクとしてエッチングし、不純物領域2
6a、26を露呈せしめた。エッチングはドライエッチ
ング法を用いた。次に基板温度を550℃にし、窒素の
分圧が88%、酸素の分圧が10%、塩化水素の分圧を
2%となるように雰囲気を調整した。この状態で10〜
60分放置することにより、ニッケルの除去をおこなっ
た。(図2(E))
The substrate is taken out, the silicon oxide film 24 is etched using the gate electrode 25 as a mask, and the impurity region 2 is removed.
6a and 26 were exposed. For the etching, a dry etching method was used. Next, the substrate temperature was set to 550 ° C., and the atmosphere was adjusted so that the partial pressure of nitrogen was 88%, the partial pressure of oxygen was 10%, and the partial pressure of hydrogen chloride was 2%. In this state
The nickel was removed by standing for 60 minutes. (FIG. 2 (E))

【0033】最後に、層間絶縁物として厚さ2000Å
の酸化珪素膜28をTEOSを原料とするプラズマCV
D法によって形成し、これにコンタクトホールを形成し
て、金属材料、例えば、窒化チタンとアルミニウムの多
層膜によってソース、ドレイン電極・配線29a、29
bを形成した。以上の工程によってTFTが完成した。
(図2(F))
Finally, as an interlayer insulator, a thickness of 2000 mm
CV using TEOS as a raw material for silicon oxide film 28
D, a contact hole is formed therein, and source and drain electrodes / wirings 29a and 29a are formed by a metal material, for example, a multilayer film of titanium nitride and aluminum.
b was formed. Through the above steps, a TFT was completed.
(FIG. 2 (F))

【0034】〔実施例3〕 図5に本実施例の作製工程
の断面図を示す。まず、基板(石英)40上にプラズマ
CVD法によって厚さ2000Åの酸化珪素の下地膜4
1を形成した。さらに、他の実施例と同様に、厚さ20
0〜1500Å、例えば、800Åの真性(I型)のア
モルファスシリコン膜の島状領域42a、42bと、そ
れらを覆う酸化珪素のゲイト絶縁膜43、燐のドープさ
れたアモルファスシリコンのゲイト電極44a、44b
を形成した。酸素を原料として、プラズマCVD法によ
って結晶シリコンTFTのゲイト絶縁(図5(A))
[Embodiment 3] FIG. 5 is a sectional view showing a manufacturing process of this embodiment. First, a 2000-mm-thick silicon oxide base film 4 is formed on a substrate (quartz) 40 by plasma CVD.
1 was formed. Further, as in the other embodiments, the thickness 20
Island regions 42a and 42b of an intrinsic (I-type) amorphous silicon film of 0 to 1500 °, for example, 800 °, a gate insulating film 43 of silicon oxide covering them, and gate electrodes 44a and 44b of amorphous silicon doped with phosphorus.
Was formed. Gate insulation of a crystalline silicon TFT by a plasma CVD method using oxygen as a raw material (FIG. 5A)

【0035】次に、プラズマドーピング法によって、シ
リコン領域にゲイト電極をマスクとして不純物(燐と硼
素)を注入した。ドーピングガスとして、フォスフィン
(PH3 )とジボラン(B2 6 )を用い、公知のCM
OS形成技術を採用した。加速電圧は前者は80kV、
後者は65kVとし、ドーズ量は前者は1×1013原子
/cm3 、後者は5×1015原子/cm3 とした。この
結果、N型の低濃度不純物領域45a、45bおよびP
型の高濃度不純物領域46a、46bが形成された。
(図5(B))
Next, impurities (phosphorus and boron) were implanted into the silicon region using the gate electrode as a mask by a plasma doping method. As a doping gas, phosphine (PH 3 ) and diborane (B 2 H 6 ) are used, and a known CM is used.
OS forming technology was adopted. The acceleration voltage is 80 kV for the former,
The latter was 65 kV, and the dose was 1 × 10 13 atoms / cm 3 for the former and 5 × 10 15 atoms / cm 3 for the latter. As a result, the N-type low concentration impurity regions 45a, 45b and P
Mold high concentration impurity regions 46a and 46b were formed.
(FIG. 5 (B))

【0036】そして、公知の側壁形成技術(例えば、特
開平8−18055)を用いて、ゲイト電極44a、4
4bの側面に酸化珪素の側壁47を形成した。そして、
スピンコーティング法により、酢酸ニッケルの極めて薄
い膜48を形成した。(図5(C)) 次に、再度、プラズマドーピング法によって、シリコン
領域42aにゲイト電極44aおよび側壁47をマスク
として不純物(燐)を注入した。ドーピングガスとし
て、フォスフィン(PH3 )を用い、加速電圧は10k
V、ドーズ量は2×1015原子/cm3 とした。この結
果、N型の高濃度不純物領域49a、49bが形成され
た。一方、側壁47の下の低濃度不純物領域45cはそ
のまま残存した。結局、島状シリコン領域42aにおい
ては、二重ドレイン構造が得られた。(図5(D))
Then, the gate electrodes 44a, 4a are formed by using a known side wall forming technique (for example, JP-A-8-18055).
A side wall 47 of silicon oxide was formed on the side surface of 4b. And
An extremely thin film 48 of nickel acetate was formed by spin coating. (FIG. 5C) Next, an impurity (phosphorus) was again implanted into the silicon region 42a by the plasma doping method using the gate electrode 44a and the side wall 47 as a mask. Phosphine (PH 3 ) is used as the doping gas, and the acceleration voltage is 10 k.
V and the dose amount were 2 × 10 15 atoms / cm 3 . As a result, N-type high concentration impurity regions 49a and 49b were formed. On the other hand, the low-concentration impurity region 45c under the side wall 47 remains as it is. As a result, a double drain structure was obtained in the island-shaped silicon region 42a. (FIG. 5 (D))

【0037】その後、窒素雰囲気中、900℃で1時間
アニールすることによって、不純物を活性化させた。こ
のとき、N型およびP型の不純物領域は酢酸ニッケルが
分解して得られたニッケル膜と接しているので、まず最
初に、アニールによって再結晶化し、次に、ニッケルは
チャネル形成領域にも到達し、最終的には島状シリコン
領域42a、42bは全面的に結晶化した。次に、温度
を600℃まで低下させ、窒素の分圧が88%、酸素の
分圧が10%、塩化水素の分圧を2%となるように雰囲
気を調整した。この状態で10〜60分放置することに
より、ニッケルの除去をおこなった。(図5(E))
Thereafter, the impurities were activated by annealing in a nitrogen atmosphere at 900 ° C. for 1 hour. At this time, since the N-type and P-type impurity regions are in contact with the nickel film obtained by decomposition of nickel acetate, first, they are recrystallized by annealing, and then nickel reaches the channel formation region. Finally, the island-like silicon regions 42a and 42b were entirely crystallized. Next, the temperature was lowered to 600 ° C., and the atmosphere was adjusted so that the partial pressure of nitrogen was 88%, the partial pressure of oxygen was 10%, and the partial pressure of hydrogen chloride was 2%. The nickel was removed by leaving it in this state for 10 to 60 minutes. (FIG. 5E)

【0038】最後に、層間絶縁物として厚さ6000Å
の酸化珪素膜50をプラズマCVD法によって形成し、
これにコンタクトホールを形成して、金属材料、例え
ば、窒化チタンとアルミニウムの多層膜によってソー
ス、ドレイン電極・配線51a〜51dを形成した。以
上の工程によってNチャネル型TFT52nとPチャネ
ル型TFT52pが完成した。(図5(F))
Finally, as an interlayer insulating material, a thickness of 6000Å
Silicon oxide film 50 is formed by a plasma CVD method,
A contact hole was formed in this, and source / drain electrodes / wirings 51a to 51d were formed using a metal material, for example, a multilayer film of titanium nitride and aluminum. Through the above steps, the N-channel TFT 52n and the P-channel TFT 52p are completed. (FIG. 5 (F))

【0039】[0039]

【発明の効果】アモルファスシリコンの結晶化を促進す
る触媒元素を不純物領域に導入することにより、チャネ
ル結晶領域に特定の方向(キャリヤの進行方向に平行)
に長いシリコン結晶粒を形成し、次に、触媒元素を除去
することにより、チャネル形成領域のほぼ中央に、キャ
リヤの進行方向にほぼ垂直な粒界を形成し、このように
人為的に結晶の方向等が決定されたシリコン膜を用いる
ことにより高い信頼性と特性を有するTFTを得ること
ができる。このように本発明は工業上有益な発明であ
る。
According to the present invention, by introducing a catalytic element for promoting crystallization of amorphous silicon into an impurity region, a specific direction (parallel to a traveling direction of carriers) is applied to a channel crystal region.
A long silicon crystal grain is formed on the substrate, and then a catalyst element is removed, thereby forming a grain boundary almost perpendicular to the carrier traveling direction almost at the center of the channel forming region. By using a silicon film whose direction and the like are determined, a TFT having high reliability and characteristics can be obtained. Thus, the present invention is an industrially useful invention.

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

【図1】 実施例1の作製工程断面図を示す。FIG. 1 shows a cross-sectional view of a manufacturing process in Example 1.

【図2】 実施例2の作製工程断面図を示す。FIG. 2 shows a cross-sectional view of a manufacturing process in Example 2.

【図3】 触媒元素の導入と除去の概念図を示す(断
面図)
FIG. 3 shows a conceptual diagram of introduction and removal of a catalytic element (cross-sectional view).

【図4】 触媒元素の導入と除去の概念図を示す(上
面図)
FIG. 4 shows a conceptual diagram of introduction and removal of a catalytic element (top view).

【図5】 実施例3の作製工程断面図を示す。FIG. 5 shows a cross-sectional view of a manufacturing process in Example 3.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10・・・基板 11・・・下地絶縁膜(酸化珪素) 12・・・アモルファスシリコン膜 13・・・島状シリコン領域 14・・・ゲイト絶縁膜(酸化珪素) 15・・・ゲイト電極(燐ドープされたシリコン) 16・・・不純物領域(ソース、ドレイン領域) 17・・・触媒元素を含んだ被膜(ニッケルシリサイ
ド) 18・・・層間絶縁物(酸化珪素) 19・・・金属配線・電極(窒化チタン/アルミニウ
ム) 20・・・基板 21・・・下地絶縁膜(酸化珪素) 22・・・アモルファスシリコン膜 23・・・島状シリコン領域 24・・・ゲイト絶縁膜(酸化珪素) 25・・・ゲイト電極(タンタル) 26・・・不純物領域(ソース、ドレイン領域) 28・・・層間絶縁物(酸化珪素) 29・・・金属配線・電極(窒化チタン/アルミニウ
ム) 31・・・触媒元素(ニッケル)の析出した部分 32・・・触媒元素(ニッケル)の除去された痕跡 33・・・キャリヤの流れる方向に平行な粒界 34・・・シリコン結晶粒 40・・・基板 41・・・下地絶縁膜(酸化珪素) 42・・・島状シリコン領域 43・・・ゲイト絶縁膜(酸化珪素) 44・・・ゲイト電極(燐ドープされたシリコン) 45・・・低濃度N型不純物領域 46・・・高濃度P型不純物領域 47・・・側壁(酸化珪素) 48・・・触媒元素を含んだ被膜(酢酸ニッケル) 49・・・高濃度N型不純物領域 50・・・層間絶縁物(酸化珪素) 51・・・金属配線・電極(窒化チタン/アルミニウ
ム) 52・・・N型およびP型TFT
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Substrate 11 ... Base insulating film (silicon oxide) 12 ... Amorphous silicon film 13 ... Island-shaped silicon region 14 ... Gate insulating film (silicon oxide) 15 ... Gate electrode (phosphorus) Doped silicon 16 Impurity region (source / drain region) 17 Coating containing catalyst element (nickel silicide) 18 Interlayer insulator (silicon oxide) 19 Metal wiring / electrode (Titanium nitride / aluminum) 20 ... substrate 21 ... underlying insulating film (silicon oxide) 22 ... amorphous silicon film 23 ... island silicon region 24 ... gate insulating film (silicon oxide) 25. ..Gate electrode (tantalum) 26 ... impurity region (source / drain region) 28 ... interlayer insulator (silicon oxide) 29 ... metal wiring / electrode (titanium nitride / aluminum) 31) A portion where the catalytic element (nickel) is deposited 32 ... A trace from which the catalytic element (nickel) is removed 33 ... A grain boundary parallel to the carrier flowing direction 34 ... A silicon crystal grain 40 ... Substrate 41 ... Base insulating film (silicon oxide) 42 ... Silicon-shaped silicon region 43 ... Gate insulating film (silicon oxide) 44 ... Gate electrode (phosphorus-doped silicon) 45 ... -Low-concentration N-type impurity region 46-High-concentration P-type impurity region 47-Side wall (silicon oxide) 48-Coating containing nickel (nickel acetate) 49-High-concentration N-type impurity region 50 ... interlayer insulator (silicon oxide) 51 ... metal wiring / electrode (titanium nitride / aluminum) 52 ... N-type and P-type TFT

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に形成された結晶性シリコン膜の
活性領域を有し、 該活性領域はゲイト電極によって自己整合的に形成され
たチャネル形成領域を有し、 該チャネル形成領域は、キャリヤの進行方向に概略平行
な粒界と、その概略中央部に粒界を有し、 前記中央部の粒界は、結晶化を促進する触媒元素が除去
されたことによって得られたものであることを特徴とす
る薄膜トランジスタ。
An active region of a crystalline silicon film formed on a substrate has a channel forming region formed in a self-aligned manner by a gate electrode, and the channel forming region has a carrier. Having a grain boundary substantially parallel to the direction of travel and a grain boundary at a substantially central portion thereof, wherein the grain boundary at the central portion is obtained by removing a catalytic element that promotes crystallization. A thin film transistor characterized by the above-mentioned.
【請求項2】 請求項1において、触媒元素は、Ni、
Pd、Pt、Cu、Ag、Au、In、Sn、P、A
s、Sbから選ばれた一種または複数種類の元素である
ことを特徴とする薄膜トランジスタ。
2. The method according to claim 1, wherein the catalyst element is Ni,
Pd, Pt, Cu, Ag, Au, In, Sn, P, A
A thin film transistor, which is one or more elements selected from s and Sb.
【請求項3】 請求項1において、触媒元素は、VIII
族、IIIb族、IVb族、Vb族元素から選ばれた一種または
複数種類の元素であることを特徴とする薄膜トランジス
タ。
3. The method according to claim 1, wherein the catalyst element is VIII.
A thin film transistor, which is one or more elements selected from Group III, Group IIIb, Group IVb, and Group Vb elements.
【請求項4】 基板上に触媒元素の濃度が、1×1017
原子/cm3 未満のアモルファスシリコン膜を形成する
第1の工程と、 前記アモルファスシリコン膜にN型もしくはP型の不純
物をイオン注入する第2の工程と、 前記アモルファスシリコン膜に密着して、該アモルファ
スシリコン膜およびゲイト電極を覆って、結晶化を促進
する触媒元素を有する物質の被膜を形成する第3の工程
と、 前記シリコン膜を熱アニールすることによって、アモル
ファスシリコン膜に導入された不純物の活性化とゲイト
電極の下に形成されたチャネル形成領域の結晶化をおこ
なう第4の工程とハロゲン化合物と酸素を有する気体を
導入して450〜700℃で加熱処理することにより、
前記触媒元素をシリコン膜から除去する第5の工程と、 を有することを特徴とする薄膜トランジスタの作製方
法。
4. A catalyst element having a concentration of 1 × 10 17 on a substrate.
A first step of forming an amorphous silicon film of less than atoms / cm 3, a second step of ion-implanting N-type or P-type impurities into the amorphous silicon film, A third step of forming a film of a substance having a catalytic element that promotes crystallization by covering the amorphous silicon film and the gate electrode; and thermally annealing the silicon film to remove impurities introduced into the amorphous silicon film. A fourth step of activating and crystallizing a channel formation region formed under the gate electrode, and introducing a gas containing a halogen compound and oxygen and performing heat treatment at 450 to 700 ° C.
A fifth step of removing the catalyst element from the silicon film.
【請求項5】 基板上に触媒元素の濃度が、1×1017
原子/cm3 未満のアモルファスシリコン膜を形成する
第1の工程と、 前記アモルファスシリコン膜にN型もしくはP型の不純
物をイオン注入する第2の工程と、 前記シリコン膜に結晶化を促進する触媒元素のイオンを
注入する第3の工程と、 前記シリコン膜を熱アニールすることによって、アモル
ファスシリコン膜に導入された不純物の活性化とゲイト
電極の下に形成されたチャネル形成領域の結晶化をおこ
なう第4の工程とハロゲン化合物と酸素を有する気体を
導入して450〜700℃で加熱処理することにより、
前記触媒元素をシリコン膜から除去する第5の工程と、
を有することを特徴とする薄膜トランジスタの作製方
法。
5. The method according to claim 1, wherein the concentration of the catalytic element is 1 × 10 17 on the substrate.
A first step of forming an amorphous silicon film of less than atoms / cm 3, a second step of ion-implanting N-type or P-type impurities into the amorphous silicon film, and a catalyst for promoting crystallization in the silicon film A third step of implanting elemental ions, and thermal annealing of the silicon film to activate impurities introduced into the amorphous silicon film and to crystallize a channel forming region formed below the gate electrode. By introducing a gas containing a halogen compound and oxygen in the fourth step and performing heat treatment at 450 to 700 ° C.,
A fifth step of removing the catalyst element from the silicon film;
A method for manufacturing a thin film transistor, comprising:
【請求項6】 請求項4もしくは5において、触媒元素
として、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、In、
Sn、P、As、Sbから選ばれた一種または複数種類
の元素を用いることを特徴とする薄膜トランジスタの作
製方法。
6. The method according to claim 4, wherein Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, In,
A method for manufacturing a thin film transistor, comprising using one or more elements selected from Sn, P, As, and Sb.
【請求項7】 請求項4もしくは5において、触媒元素
として、VIII族、IIIb族、IVb族、Vb族元素から選ばれ
た一種または複数種類の元素を利用することを特徴とす
る薄膜トランジスタの作製方法。
7. The method for manufacturing a thin film transistor according to claim 4, wherein one or more elements selected from Group VIII, IIIb, IVb, and Vb elements are used as the catalyst element. .
【請求項8】 請求項4もしくは5において、第1の工
程と第2の工程の間にゲイト電極を形成する工程を有す
ることを特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。
8. The method for manufacturing a thin film transistor according to claim 4, further comprising a step of forming a gate electrode between the first step and the second step.
【請求項9】 請求項4もしくは5において、第5の工
程に導入される気体は、窒素および希ガスの分圧が20
〜95%でかつ、酸素の分圧が5〜40%であることを
特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。
9. The gas according to claim 4, wherein the gas introduced into the fifth step has a partial pressure of nitrogen and a rare gas of 20.
A method for manufacturing a thin film transistor, wherein the partial pressure of oxygen is 5 to 40%.
【請求項10】 請求項4もしくは5において、第5の
工程に導入される気体は、塩化水素を0.5%以上含有
していることを特徴とする薄膜トランジスタの作製方
法。
10. The method for manufacturing a thin film transistor according to claim 4, wherein the gas introduced in the fifth step contains 0.5% or more of hydrogen chloride.
【請求項11】 請求項4において、触媒元素を有する
物質の被膜はスパッタリング法により形成されることを
特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。
11. The method for manufacturing a thin film transistor according to claim 4, wherein the coating of the substance having a catalytic element is formed by a sputtering method.
【請求項12】 請求項4において、触媒元素を有する
物質の被膜は気相成長法により形成されることを特徴と
する薄膜トランジスタの作製方法。
12. The method for manufacturing a thin film transistor according to claim 4, wherein the film of the substance having a catalytic element is formed by a vapor deposition method.
【請求項13】 請求項4において、触媒元素を有する
物質の被膜はスピンコーティング法により形成されるこ
とを特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。
13. The method for manufacturing a thin film transistor according to claim 4, wherein the film of the substance having a catalytic element is formed by a spin coating method.
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