JPH10223531A

JPH10223531A - 半導体装置の作製方法

Info

Publication number: JPH10223531A
Application number: JP4014297A
Authority: JP
Inventors: Shunpei Yamazaki; 舜平山崎; Hisashi Otani; 久大谷
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1997-02-07
Filing date: 1997-02-07
Publication date: 1998-08-21

Abstract

(57)【要約】【課題】結晶性珪素膜中から結晶化を助長する触媒元
素のみを選択的に除去するための技術を提供する。【解決手段】結晶化を助長する触媒元素を添加した非
晶質珪素膜１０３に加熱処理を施し結晶性珪素膜１０５
を得る。次に、前記触媒元素と反応して有機化合物を形
成するガス（代表的に一酸化炭素）を含む雰囲気中で加
熱処理を行う。この時、触媒元素はガス成分と反応して
揮発性の有機化合物を形成し、気相中へと離脱するた
め、膜内部に残存する触媒元素は選択的に除去又は低減
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本明細書で開示する発明は、
結晶性を有する薄膜半導体を用いた半導体装置の作製方
法に関する。特に、薄膜半導体の結晶化を助長する触媒
元素（特に金属元素）の除去方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明者らは非晶質珪素膜（アモルファ
スシリコン膜）の結晶化方法として特開平7-130652号公
報に記載される技術を開示している。同公報記載の技術
は非晶質珪素膜に対して結晶化を助長する触媒元素（代
表的にはニッケル）を導入し、結晶化時間の短縮、結晶
化温度の低減および良好な結晶性を有する結晶性珪素膜
（ポリシリコン膜）の実現を提供するものである。

【０００３】一方で、本発明者らは結晶性珪素膜の内部
に残存する触媒元素が半導体装置の信頼性に悪影響を及
ぼす可能性を考慮して、触媒元素の除去方法に関する技
術を特開平7-94757 号公報に開示している。同公報記載
の技術はハロゲン元素（代表的には塩素またはフッ素）
を含む雰囲気中において加熱処理を行い、ハロゲン元素
による金属元素のゲッタリング効果を利用して結晶性珪
素膜中に残存する触媒元素を除去又は低減するものであ
る。

【０００４】具体的な一例としては、触媒元素としてニ
ッケル（Ｎｉ）を用いて非晶質珪素膜の結晶化を行い、
ハロゲン元素として塩素（Ｃｌ）を含む雰囲気中で得ら
れた結晶性珪素膜の加熱処理を行う。すると、ニッケル
は塩素と反応して揮発性の塩化ニッケル（ＮｉＣｌ₂ ）
となり、気相中へと離脱して結晶性珪素膜中から除去ま
たは低減される。

【０００５】しかしながら、塩化ニッケルは700 ℃を超
える温度範囲では容易に気化（ベーパライズ）するが、
それ以下の温度範囲での気化は困難である。そのため、
加熱処理の温度は 800〜1000℃程度で行われる。当然、
この温度範囲では耐熱性の低いガラス基板を用いること
はできず、高価な石英基板等の耐熱性の高い基板を用い
る必要がある。

【０００６】また、加熱処理の際には必然的に熱酸化膜
が珪素膜表面に形成されるが、この熱酸化膜が塩化ニッ
ケルの離脱を妨げるブロッキング層として機能すること
が実験的に確かめられている。しかし、酸化膜が形成さ
れにくい条件で加熱処理をしても結晶性珪素膜に局所的
に穴があくといった問題が生じる。これは、活性なニッ
ケルシリサイド表面では優先的に揮発性の高いジクロロ
シラン（ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ ）が発生し、シリコン原子の離
脱が激しくなるためと推察される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
鑑みて成されたものであり、結晶性珪素膜中から触媒元
素のみを選択的に除去するための方法を提供することを
課題とする。また、同時にガラス基板の耐熱性以下の温
度でゲッタリング効果を得るための方法を提供すること
を課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本明細書で開示する発明
の構成は、絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を形
成する工程と、前記非晶質珪素膜に対して該非晶質珪素
膜の結晶化を助長する触媒元素を保持させる工程と、加
熱処理により前記非晶質珪素膜を結晶性珪素膜に変成さ
せる工程と、前記触媒元素と反応して有機化合物を形成
するガスを含む雰囲気中で加熱処理を行い、前記結晶性
珪素膜中の前記触媒元素を除去又は低減する工程と、を
少なくとも有することを特徴とする。

【０００９】なお、上記構成において非晶質珪素膜を結
晶性珪素膜に変成させる工程と結晶性珪素膜中の触媒元
素を除去又は低減する工程との間に、結晶性珪素膜に対
してレーザー光又は該レーザー光と同等の強度を持つ強
光を照射する工程を行う構成としても良い。

【００１０】また、他の発明の構成は、絶縁表面を有す
る基板上に非晶質珪素膜を形成する工程と、前記非晶質
珪素膜上に開口を有する絶縁膜を形成する工程と、前記
非晶質珪素膜に対して該非晶質珪素膜の結晶化を助長す
る触媒元素を選択的に保持させる工程と、加熱処理によ
り前記非晶質珪素膜の少なくとも一部を結晶性珪素膜に
変成させる工程と、前記絶縁膜を除去する工程と、前記
触媒元素と反応して有機化合物を形成するガスを含む雰
囲気中で加熱処理を行い、前記結晶性珪素膜中の前記触
媒元素を除去又は低減する工程と、を少なくとも有する
ことを特徴とする。

【００１１】この構成は非晶質珪素膜の結晶化に方向性
を持たせるものである。具体的には触媒元素の添加領域
から針状または柱状の結晶が基板面とほぼ平行に結晶成
長する。これにより結晶性に優れた結晶性珪素膜を得る
ことができる。

【００１２】また、前述の様に非晶質珪素膜の結晶化工
程と触媒元素の除去工程との間にレーザー光または強光
の照射工程を入れても構わない。

【００１３】なお、上記全ての構成において触媒元素と
反応して有機化合物を形成するガスとしては代表的には
一酸化炭素が挙げられる。一酸化炭素は触媒元素と反応
してカルボニル化合物を形成する。

【００１４】また、その場合、触媒元素としては非晶質
珪素膜の結晶化を助長する効果を有し、かつ、揮発性の
カルボニル化合物を生成する物質を用いることができ
る。その様な物質としてはニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆ
ｅ）、コバルト（Ｃｏ）が触媒元素として機能し、か
つ、一酸化炭素（ＣＯ）と化合して揮発性のカルボニル
化合物を形成する。また、パラジウム（Ｐｄ）、白金
（Ｐｔ）等の触媒元素もカルボニル化合物を形成するこ
とが報告されているが、物性的には未だ不明瞭な部分が
多い。本発明者らの知見では、その中でも特にニッケル
が本発明に最も適していることが判明している。

【００１５】例えば、ニッケルと一酸化炭素とは40〜10
0 ℃で容易に反応してニッケルカルボニル（Ｎｉ（Ｃ
Ｏ）₄ ）を形成する。ニッケルカルボニルは揮発性が非
常に高いため、結晶性珪素膜中で生成されたニッケルカ
ルボニルはただちに気相中へと離脱する。なお、ニッケ
ルカルボニルは200 ℃でニッケルと一酸化炭素に分解し
てしまうので、処理雰囲気の温度は40〜200 ℃とするこ
とが望ましい。

【００１６】他の触媒元素を用いる場合、触媒元素によ
ってカルボニル化合物の性質が異なるため、条件を適宜
最適化する必要がある。ただ基本的には触媒元素と一酸
化炭素とが結合し、カルボニル化合物が分解しない条件
を設定することで本発明の効果を得ることが可能であ
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１に示す様に、非晶質珪素膜１
０３に対して結晶化を助長する触媒元素を添加し、結晶
性珪素膜１０５を得る。この時、結晶性珪素膜１０５の
内部には結晶化に利用した触媒元素が残存している。

【００１８】本発明はこの様な結晶性珪素膜１０５に対
して触媒元素と反応して有機化合物を形成するガス（代
表的に一酸化炭素）を含む雰囲気中における加熱処理を
施し、内部に残存する触媒元素のみを選択的に除去又は
低減することを目的とするものである。

【００１９】

【実施例】

〔実施例１〕本発明を用いて結晶化を助長する触媒元素
を除去又は低減するまでの工程例を図１を用いて説明す
る。なお、本実施例はあくまで本発明の一実施例であ
り、本発明をこれに限定するものではない。

【００２０】まず、ガラス基板１０１を準備する。ガラ
ス基板以外に石英基板、セラミックス基板、シリコン基
板等を用いることもできるが、本発明は耐熱性の低いガ
ラス基板上に半導体装置（代表的には薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ））を形成する場合にその効果を発揮するもの
である。

【００２１】そして、ガラス基板１０１上には下地と膜
として酸化珪素膜１０２を成膜する。さらにその上には
非晶質珪素膜１０３を成膜する。非晶質珪素膜１０３の
成膜方法は減圧熱ＣＶＤ法またはプラズマＣＶＤ法によ
れば良い。また、その膜厚は最終的な膜厚（ＴＦＴ形成
時の膜厚）が10〜75nm（好ましくは15〜45nm）となる様
に調節しておく。（図１（Ａ））

【００２２】次に、非晶質珪素膜１０３上に薄い酸化膜
（図示せず）をＵＶ酸化やオゾンを含む溶液による酸化
等により形成する。この酸化膜は次に塗布する溶液の濡
れ性を高める効果がある。

【００２３】そして、結晶化を助長する触媒元素として
ニッケルを含む溶液（重量換算でニッケルを10ppm 含む
様に調節された酢酸ニッケル塩または硝酸ニッケル塩
等）をスピンコート法により塗布する。この工程により
非晶質珪素膜１０３の表面にはニッケル含有層１０４が
形成される。なお、触媒元素としてはニッケル以外に
も、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、パラジウム（Ｐ
ｄ）、白金（Ｐｔ）等を用いることができる。（図１
（Ｂ））

【００２４】触媒元素の添加工程が終了したら、不活性
雰囲気または水素を含む雰囲気中において 500〜700
℃、代表的には 550〜650 ℃の温度で 4〜8 時間の加熱
処理を加えて非晶質珪素膜１０３の結晶化を行う。この
結晶化工程により非晶質珪素膜１０３は結晶性珪素膜１
０５に変成する。なお、この結晶化の際に使用されたニ
ッケルは得られた結晶性珪素膜１０５中に 1×10¹⁹〜 1
×10²⁰atoms/cm³ の濃度で残存する。（図１（Ｃ））

【００２５】次に、一酸化炭素（ＣＯ）を含む雰囲気中
で加熱処理を行う。処理雰囲気の温度は40〜200 ℃（好
ましくは40〜100 ℃）とし、処理時間は0.5 〜4 時間程
度で十分である。この温度範囲であれば結晶性珪素膜１
０５中のニッケルは一酸化炭素と容易に結合して揮発性
のニッケルカルボニルを生成する。また、200 ℃を超え
ないのでニッケルカルボニルの分解反応は起こらない。
（図１（Ｄ））

【００２６】なお、処理雰囲気中では一酸化炭素を単独
で使用しても良いし、他の不活性気体（例えばＮ₂ 、Ａ
ｒ等）と混合させても良い。ただし、一酸化炭素の爆発
限界は12.5〜74.0％の間であるので、この範囲を避ける
様な混合比（好ましくは一酸化炭素が 0.1〜10％）とす
る様に注意する必要がある。

【００２７】この工程は結晶化を助長する触媒元素（こ
こではニッケル）のゲッタリング工程であり、結晶性珪
素膜１０５中のニッケルは揮発性のニッケルカルボニル
となって気相中（雰囲気中）へと離脱していく。即ち、
本実施例の様にニッケルを触媒元素とした場合、ニッケ
ルカルボニル（Ｎｉ（ＣＯ）₄ ）としてニッケルのみが
選択的に除去又は低減される。

【００２８】なお、ニッケルカルボニルは非常に有害な
物質であるので取り扱いには十分な注意が必要である。
例えば、日本産業衛生学会の定めた許容濃度は0.007mg/
m³となっている（化学物質安全性データブック：化学物
質安全情報研究会編，pp770 〜771 ，オーム社，1994
参照）。そのため、ゲッタリング工程を行う加熱炉には
十分な排気設備を備えておくことが望ましい。

【００２９】そして、以上の様なゲッタリング工程を施
すことで、結晶性珪素膜１０６中に残存するニッケルの
濃度は 1×10¹⁷atoms/cm³ 以下（好ましくはスピン密度
以下）にまで除去又は低減される。

【００３０】以上の様にして、デバイス（ＴＦＴ等）に
影響を及ぼさない程度（ 1×10¹⁷atoms/cm³ 以下）にま
でニッケルの濃度を低減した結晶性珪素膜１０６を得る
ことができる。この様にして得た結晶性珪素膜１０６を
用いたＴＦＴは高い信頼性を得ることができる。

【００３１】また、ニッケルのゲッタリング工程を40〜
200 ℃と比較的低温で行うため、基板１０１としてガラ
ス基板を用いても問題はない。後述するがＴＦＴの全作
製工程に渡ってガラス基板の耐熱温度以上での工程がな
くなるので、安価なガラス基板上にＴＦＴを作製するこ
とができる。

【００３２】〔実施例２〕本実施例は実施例１に示す結
晶化方法とは異なる手段を用いた場合の例である。具体
的には、非晶質珪素膜の結晶化を特開平8-78329 号公報
記載の技術を用いて行う場合の例について図２を用いて
説明する。

【００３３】図２（Ａ）において、２０１はガラス基
板、２０２は下地膜となる酸化珪素膜、２０３は非晶質
珪素膜である。非晶質珪素膜の成膜条件等は実施例１と
同様である。本実施例ではその上にマスク絶縁膜２０４
を形成する。マスク絶縁膜２０４としては酸化珪素膜や
窒化珪素膜等を用いることが可能である。

【００３４】また、フォトリソグラフィ工程により触媒
元素（本実施例でもニッケルを例にとる）の添加領域と
なる開口２０５、２０６を形成する。開口２０５、２０
６は紙面と垂直な方向に長手方向を有する様に形成され
ている。なお、本実施例ではスピンコート法によって溶
液を塗布するので、溶液の表面張力を考慮して開口の短
辺の長さを20μｍ以上とすることが好ましい。

【００３５】次に、ニッケルを含む溶液（重量換算でニ
ッケルを100ppm含む酢酸ニッケル塩等）をスピンコート
法により塗布する。この工程によりニッケル含有層２０
７が形成される。なお、実際に非晶質珪素膜２０３とニ
ッケル含有層２０７とが接するのは開口２０５、２０６
の内部においてのみである。（図２（Ｂ））

【００３６】次に、非晶質珪素膜２０３を結晶化するた
めの加熱処理を行う。加熱処理の条件は実施例１と同様
で良い。非晶質珪素膜２０３の結晶化はニッケルを添加
した添加領域２０８、２０９から優先的に進行し、マス
ク絶縁膜２０４の下部においては基板２０１の基板面と
ほぼ平行に針状または柱状の結晶が成長する。

【００３７】そして、針状または柱状結晶が複数集合し
た横成長領域２１０、２１１が形成される。この領域は
結晶の方向性が概略揃っているので非常に良好な結晶性
を有するという特徴を持つ。なお、結晶成長が成されな
かった領域２１２は非晶質成分のまま残存する。（図２
（Ｃ））

【００３８】次に、マスク絶縁膜２０４を除去した後、
一酸化炭素を含む雰囲気中における加熱処理を施す。こ
の加熱処理に条件は実施例１と同様である。こうしてデ
バイス特性に影響を与えないまでにニッケル濃度が低減
された結晶領域２１３、２１４を得ることができる。

【００３９】〔実施例３〕本実施例では実施例１または
実施例２に示す工程で得られた結晶性珪素膜を用いてＴ
ＦＴを作製する例を示す。特に、本実施例では透過型ま
たは反射型のアクティブマトリクス型液晶表示装置を構
成するアクティブマトリクス基板の作製工程を説明す
る。

【００４０】なお、アクティブマトリクス基板としては
Ｎチャネル型ＴＦＴとＰチャネル型ＴＦＴとを相補的に
組み合わせたＣＭＯＳ回路および画素マトリクス回路を
構成する画素ＴＦＴを同一基板上に集積化した構成を示
す。

【００４１】まず、実施例１または実施例２に示した工
程によって得られた結晶性珪素膜（または結晶領域）を
パターニングして島状半導体層（活性層）３０１〜３０
３を形成する。実施例２の結晶領域（横成長領域）２１
３、２１４を用いる場合、他の領域２０８、２０９、２
１２等は完全に除去する。

【００４２】活性層３０１〜３０３が形成されたら、Ｃ
ＶＤ法により後にゲイト絶縁膜となる酸化珪素膜３０４
を形成する。酸化珪素膜３０４の膜厚は 50 〜150 nmと
すれば良い。（図３（Ａ））

【００４３】次に、図示しないアルミニウムを主成分と
する金属膜を成膜し、パターニングによって後のゲイト
電極の原型を形成する。なお、アルミニウム膜の代わり
にタンタル、タングステン、モリブデン等を用いること
もできる。ここで本発明者らによる特開平7-135318号公
報記載の技術を利用する。同公報記載の技術を利用する
ことで多孔質状の陽極酸化膜３０５〜３０７、緻密な陽
極酸化膜３０８〜３１０、ゲイト電極３１１〜３１３が
形成される。

【００４４】次に、ゲイト電極３１１〜３１３、多孔質
状の陽極酸化膜３０５〜３０７をマスクとして酸化珪素
膜３０４をドライエッチング法でエッチングし、ゲイト
絶縁膜３１４〜３１６を形成する。そしてその後、多孔
質状の陽極酸化膜３０５〜３０７を除去する。こうして
ゲイト絶縁膜３１４〜３１６の端部が露出した状態とな
る。（図３（Ｂ））

【００４５】次に、Ｎ型を付与する不純物イオンを２回
に分けて添加する。本実施例では、まず１回目の不純物
添加を高加速電圧で行い、ｎ^-領域を形成する。この
時、加速電圧が高いので不純物イオンは露出した活性層
表面だけでなく露出したゲイト絶縁膜の端部の下にも添
加される。さらに、２回目の不純物添加を低加速電圧で
行い、ｎ⁺領域を形成する。この時は加速電圧が低いの
でゲイト絶縁膜がマスクとして機能する。

【００４６】以上の工程を経て、ＣＭＯＳ回路を構成す
るＮチャネル型ＴＦＴのソース領域３１７、ドレイン領
域３１８、低濃度不純物領域３１９、チャネル形成領域
３２０が形成される。また、画素ＴＦＴを構成するＮチ
ャネル型ＴＦＴのソース領域３２１、ドレイン領域３２
２、低濃度不純物領域３２３、チャネル形成領域３２４
が画定する。（図３（Ｃ））

【００４７】なお、図３（Ｃ）に示す状態ではＣＭＯＳ
回路を構成するＰチャネル型ＴＦＴとなる領域もＮチャ
ネル型ＴＦＴと同じ構成となっている。

【００４８】次に、Ｎチャネル型ＴＦＴを覆ってレジス
トマスク３２５を設け、Ｐ型を付与する不純物イオンの
添加を行う。この工程も前述の不純物添加工程と同様に
２回に分けて行い、ＣＭＯＳ回路を構成するＰチャネル
型ＴＦＴのソース領域３２６、ドレイン領域３２７、低
濃度不純物領域３２８、チャネル形成領域３２９を形成
する。（図３（Ｄ））

【００４９】以上の様にして活性層が完成したら、ファ
ーネスアニール、レーザーアニール、ランプアニール等
の手段による加熱処理を施し、添加した不純物イオンの
活性化およびイオン添加時に活性層に与えられた損傷の
回復を図る。

【００５０】次に、第１の層間絶縁膜３３０として酸化
珪素膜を 0.3〜1 μｍの厚さに成膜し、コンタクトホー
ルを形成してソース配線３３１〜３３３、ドレイン配線
３３４、３３５を形成する。こうして図４（Ａ）に示す
状態が得られる。

【００５１】図４（Ａ）に示す状態が得られたら、有機
性樹脂膜でなる第２の層間絶縁膜３３６を 0.5〜3 μｍ
の厚さに形成する。有機性樹脂膜としてはポリイミド、
アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド等が用いられ
る。そして、層間絶縁膜３３６上に遮光性を有する金属
膜（チタン膜やクロム膜）でなるブラックマスク３３７
を 100nmの厚さに形成する。

【００５２】ブラックマスク３３７を形成したら、第３
の層間絶縁膜３３８として酸化珪素膜、窒化珪素膜、有
機性樹脂膜のいずれかまたはそれらの積層膜を 0.1〜0.
3 μｍの厚さに形成する。そして、第２の層間絶縁膜３
３６および第３の層間絶縁膜３３８にコンタクトホール
を形成し、画素電極３３９を 120nmの厚さに形成する。
画素電極３３９は透過型表示装置を作製するのであれば
ＩＴＯ等の透明導電膜を用い、反射型表示装置を作製す
るのであれば反射性の高いアルミニウム膜を用いる。
（図４（Ｂ））

【００５３】また、この時ブラックマスク３３７と画素
電極３３９が重畳する領域では補助容量が形成される。
本実施例では補助容量を構成する絶縁体として第３の層
間絶縁膜３３８を用いるので、第３の層間絶縁膜３３８
の比誘電率や膜厚を調節することで所望の容量を得られ
る。

【００５４】次に、基板全体を水素雰囲気で加熱し、素
子全体の水素化を行うことで膜中（特に活性層中）のダ
ングリングボンド（不対結合手）を補償する。以上の工
程を経て同一基板上にＣＭＯＳ回路および画素ＴＦＴを
集積化したアクティブマトリクス基板が完成する。

【００５５】〔実施例４〕実施例１または実施例２にお
いて、結晶性珪素膜中に含まれる触媒元素（ニッケル）
は珪素（シリコン）と結合してニッケルシリサイドとし
て存在していると考えられる。この様なニッケルシリサ
イドは偏析する傾向にあるので、ゲッタリングの際、一
酸化炭素はその領域を集中的に攻撃する。その結果、ニ
ッケルシリサイドが大量に分解されてその跡が孔となっ
て残ってしまうことがありうる。

【００５６】そこで、本実施例では実施例１に示すゲッ
タリング工程を行う前に結晶性珪素膜中のニッケルシリ
サイドを分散させ、ゲッタリング後に孔を生じさせない
ための構成を示す。

【００５７】まず、図５（Ａ）において、ガラス基板１
０１、酸化珪素膜（下地膜）１０２、結晶性珪素膜１０
５である。なお、図５（Ａ）は実施例１の工程に従って
作製した結晶性珪素膜であり、符号は実施例１と同じも
のを使用している。また、この状態は図１（Ｃ）に示す
様な結晶化のための加熱処理を終了した時点の状態であ
り、局部的にニッケルシリサイド５０１が偏析してい
る。

【００５８】本実施例ではニッケルシリサイド５０１を
分散させるための手段として図５（Ｂ）に示す様にエキ
シマレーザー光５０２を照射する。なお、エキシマレー
ザーと同等のエネルギー強度を有するレーザー光または
強光を用いても良い。このレーザー照射によって瞬間的
にニッケルシリサイド５０１は分散し、ニッケルシリサ
イド成分を含む領域５０３が形成される。

【００５９】ニッケルシリサイド成分を含む領域５０３
は図５（Ａ）のニッケルシリサイド５０１よりもニッケ
ルシリサイドが広範囲に分布しているので、一酸化炭素
により攻撃を分散させることができる。即ち、ニッケル
のゲッタリング工程を終了しても結晶性珪素膜５０４に
孔が空く様なことを防ぐことができる。

【００６０】また、結晶性珪素膜５０４を構成している
個々の結晶粒の内部はレーザー光の照射によって大幅に
結晶性が改善される。さらに、結晶化のための加熱処理
後に残存していた非晶質成分もレーザー光を照射するこ
とで完全に結晶化するため、結晶性珪素膜５０４全体の
結晶性が大幅に向上する。

【００６１】〔実施例５〕本実施例は実施例４に示した
レーザー光照射工程と一酸化炭素による触媒元素のゲッ
タリング工程とを兼ねる場合の例である。構成は図６に
示す様にレーザー光を照射する際に処理雰囲気を一酸化
炭素を含む雰囲気とする。

【００６２】図６において、１０１はガラス基板、１０
２は酸化珪素膜（下地膜）、６０１はレーザー光であ
る。本発明ではレーザー光６０１の照射によりニッケル
シリサイド５０１が分散されると同時に、処理雰囲気中
の一酸化炭素がニッケルシリサイドを攻撃してニッケル
のみを除去又は低減する（６０２はニッケルシリサイド
が分散した領域であり、ゲッタリングによってニッケル
が除去されたことを示すため点線で表している）。

【００６３】この際、結晶性珪素膜の膜面温度はレーザ
ー光のエネルギーによって珪素を溶融するに足る温度に
まで上がるのでニッケルカルボニルが容易に生成され
る。しかし、処理雰囲気の環境温度を200 ℃以下として
おくことで揮発したニッケルカルボニルが分解するのを
防ぐことができる。

【００６４】本発明を実施するにあたって、本実施例に
示す様な構成とすることで製造工程を大幅に簡略化する
ことができる。これによりスループットの向上および歩
留りの向上を図ることができる。

【００６５】〔実施例６〕実施例３ではゲイト電極とし
てアルミニウムを主成分とする材料を用いた例を示した
が、一導電性を付与した結晶性珪素膜（多結晶珪素膜）
を用いたシリコンゲイト構造としても良い。

【００６６】また、ＴＦＴ構造の一例としてプレーナ型
トランジスタの例を示したが、逆スタガ型、スタガ型、
逆プレーナ型などに適用することもできる。

【００６７】また、シングルゲイト型ＴＦＴのみなら
ず、ダブルゲイト型やトリプルゲイト型といったマルチ
ゲイト構造とすることも可能である。

【００６８】〔実施例７〕本発明を適用しうる半導体装
置は、結晶性珪素膜を用いた半導体装置全般（ＴＦＴや
光電変換素子等）に適用することができる。また、本発
明はその様な半導体装置を利用した電気光学装置（半導
体装置の範疇に含まれるが便宜上電気光学装置と呼ぶ）
に適用することも可能である。

【００６９】その様な電気光学装置としては、アクティ
ブマトリクス型液晶表示装置、アクティブマトリクス型
ＥＬ表示装置およびアクティブマトリクス型ＥＬ表示装
置等が挙げられる。

【００７０】また、アクティブマトリクス型表示装置は
画素マトリクス回路とドライバー回路とを集積化した構
成のみならず、さらにＤ／Ａ（またはＡ／Ｄ）コンバー
タ回路、メモリ回路、クロック制回路等の各種信号処理
回路を搭載したシステム・オン・パネルとしても良い。

【００７１】本実施例に示す様な電気光学装置に対して
本発明を適用することで電気光学装置の信頼性を高める
ことができる。

【００７２】〔実施例８〕本実施例では、本発明を適用
しうる半導体装置の一例として実施例７で示した様な電
気光学装置を用いた応用製品について図７を用いて説明
する。なお、本明細書中において「半導体装置」とは半
導体を利用する装置全般を指しており、本実施例に示す
様な応用製品もその範疇に含むものとする。

【００７３】本発明を利用した半導体装置としては（デ
ジタル）ビデオカメラ、（デジタル）スチルカメラ、ヘ
ッドマウントディスプレイ、カーナビゲーション、パー
ソナルコンピュータ、携帯情報端末（モバイルコンピュ
ータ、携帯電話等）などが挙げられる。

【００７４】図７（Ａ）はモバイルコンピュータ（モー
ビルコンピュータ）であり、本体２００１、カメラ部２
００２、受像部２００３、操作スイッチ２００４、表示
装置２００５で構成される。本発明は表示装置２００５
や内部回路に適用することができる。

【００７５】図７（Ｂ）はヘッドマウントディスプレイ
であり、本体２１０１、表示装置２１０２、バンド部２
１０３で構成される。本発明を表示装置２１０２に適用
することで大幅に装置の低価格化が図れる。

【００７６】図７（Ｃ）はカーナビゲーションシステム
であり、本体２２０１、表示装置２２０２、操作スイッ
チ２２０３、アンテナ２２０４で構成される。本発明は
表示装置２２０２や内部回路に適用することができる。

【００７７】図７（Ｄ）は携帯電話であり、本体２３０
１、音声出力部２３０２、音声入力部２３０３、表示装
置２３０４、操作スイッチ２３０５、アンテナ２３０６
で構成される。本発明は表示装置２３０４や通信用の高
周波回路などに適用することができる。

【００７８】図７（Ｅ）はビデオカメラであり、本体２
４０１、表示装置２４０２、音声入力部２４０３、操作
スイッチ２４０４、バッテリー２４０５、受像部２４０
６で構成される。本発明を表示装置２４０２に適用する
ことで、視認性に優れたモニタを有するす製品を低コス
トで製造することができる。

【００７９】以上の様に、本発明の応用範囲は極めて広
く、あらゆる分野の表示媒体に適用することが可能であ
る。

【００８０】

【発明の効果】本発明を実施することで、ガラス基板の
耐熱温度以下で珪素の結晶化を助長する触媒元素のみを
容易に除去又は低減することができる。これにより、結
晶性珪素膜の内部に残存する触媒元素を半導体装置に影
響を与えない程度にまで低減し、高い信頼性を有する半
導体装置を得ることが可能となる。

【００８１】また、ニッケルシリサイドを予め分散させ
る構成とすることで、結晶性珪素膜に孔が空く様なこと
を防ぎ、半導体装置の異常動作を防ぐことができる。

【００８２】さらに、レーザー光照射工程を一酸化炭素
を含む雰囲気中で行うことで結晶化を助長する触媒元素
のゲッタリング工程を兼ねることができる。その結果、
製造工程が簡略化され、スループットおよび歩留りが向
上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】結晶性珪素膜の形成工程を示す図。

【図２】結晶性珪素膜の形成工程を示す図。

【図３】半導体装置の作製工程を示す図。

【図４】半導体装置の作製工程を示す図。

【図５】ニッケルシリサイドの分散工程を示す図。

【図６】ニッケルシリサイドのゲッタリング工程を
示す図。

【図７】本発明を適用しうる応用製品を説明するた
めの図。

【符号の説明】

１０１ガラス基板１０２酸化珪素膜（下地膜）１０３非晶質珪素膜１０４ニッケル含有層１０５結晶性珪素膜（結晶化工程後）１０６結晶性珪素膜（ゲッタリング後）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０１Ｌ 29/78 ６２７Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を
形成する工程と、前記非晶質珪素膜に対して該非晶質珪素膜の結晶化を助
長する触媒元素を保持させる工程と、加熱処理により前記非晶質珪素膜を結晶性珪素膜に変成
させる工程と、前記触媒元素と反応して有機化合物を形成するガスを含
む雰囲気中で加熱処理を行い、前記結晶性珪素膜中の前
記触媒元素を除去又は低減する工程と、を少なくとも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】絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を
形成する工程と、前記非晶質珪素膜に対して該非晶質珪素膜の結晶化を助
長する触媒元素を保持させる工程と、加熱処理により前記非晶質珪素膜を結晶性珪素膜に変成
させる工程と、前記結晶性珪素膜に対してレーザー光又は該レーザー光
と同等の強度を持つ強光を照射する工程と、前記触媒元素と反応して有機化合物を形成するガスを含
む雰囲気中で加熱処理を行い、前記結晶性珪素膜中の前
記触媒元素を除去又は低減する工程と、を少なくとも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】絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を
形成する工程と、前記非晶質珪素膜上に開口を有する絶縁膜を形成する工
程と、前記非晶質珪素膜に対して該非晶質珪素膜の結晶化を助
長する触媒元素を選択的に保持させる工程と、加熱処理により前記非晶質珪素膜の少なくとも一部を結
晶性珪素膜に変成させる工程と、前記絶縁膜を除去する工程と、前記触媒元素と反応して有機化合物を形成するガスを含
む雰囲気中で加熱処理を行い、前記結晶性珪素膜中の前
記触媒元素を除去又は低減する工程と、を少なくとも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】絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を
形成する工程と、前記非晶質珪素膜上に開口を有する絶縁膜を形成する工
程と、前記非晶質珪素膜に対して該非晶質珪素膜の結晶化を助
長する触媒元素を選択的に保持させる工程と、加熱処理により前記非晶質珪素膜の少なくとも一部を結
晶性珪素膜に変成させる工程と、前記絶縁膜を除去する工程と、前記結晶性珪素膜に対してレーザー光又は該レーザー光
と同等の強度を持つ強光を照射する工程と、前記触媒元素と反応して有機化合物を形成するガスを含
む雰囲気中で加熱処理を行い、前記結晶性珪素膜中の前
記触媒元素を除去又は低減する工程と、を少なくとも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、前記触媒
元素と反応して有機化合物を形成するガスとは一酸化炭
素であ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、前記触媒
元素としてＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｐｔから選ばれた
一種または複数種の元素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７】請求項１乃至請求項４において、前記触媒
元素と反応して有機化合物を形成するガスを含む雰囲気
中における加熱処理は40〜200 ℃の温度範囲で行われる
ことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項８】絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を
形成する工程と、前記非晶質珪素膜に対して該非晶質珪素膜の結晶化を助
長する触媒元素を保持させる工程と、加熱処理により前記非晶質珪素膜を結晶性珪素膜に変成
させる工程と、触媒元素と反応して有機化合物を形成するガスを含む雰
囲気中で前記結晶性珪素膜に対してレーザー光又は該レ
ーザー光と同等の強度を持つ強光を照射し、前記結晶性
珪素膜中の前記触媒元素を除去又は低減する工程と、を少なくとも有することを特徴とする半導体装置の作製
方法。
【請求項９】絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を
形成する工程と、前記非晶質珪素膜上に開口を有する絶縁膜を形成する工
程と、前記非晶質珪素膜に対して該非晶質珪素膜の結晶化を助
長する触媒元素を選択的に保持させる工程と、加熱処理により前記非晶質珪素膜の少なくとも一部を結
晶性珪素膜に変成させる工程と、前記絶縁膜を除去する工程と、触媒元素と反応して有機化合物を形成するガスを含む雰
囲気中で前記結晶性珪素膜に対してレーザー光又は該レ
ーザー光と同等の強度を持つ強光を照射し、前記結晶性
珪素膜中の前記触媒元素を除去又は低減する工程と、を少なくとも有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または請求項９において、前記
触媒元素と反応して有機化合物を形成するガスとは一酸
化炭素であ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８または請求項９において、前記
触媒元素としてＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｐｔから選ば
れた一種または複数種の元素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１２】請求項８または請求項９において、前記
レーザー光又は該レーザー光と同等の強度を持つ強光を
照射する工程は、処理雰囲気の温度を40〜200 ℃として
行われることを特徴とする半導体装置の作製方法。