JPH10242475A - 半導体装置及びその作製方法 - Google Patents
半導体装置及びその作製方法Info
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- JPH10242475A JPH10242475A JP9055632A JP5563297A JPH10242475A JP H10242475 A JPH10242475 A JP H10242475A JP 9055632 A JP9055632 A JP 9055632A JP 5563297 A JP5563297 A JP 5563297A JP H10242475 A JPH10242475 A JP H10242475A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ニッケルを利用して結晶化させた結晶性珪素
膜も用いたＴＦＴの特性のバラツキを無くす。また、そ
の信頼性を向上させる。 【解決手段】 ソース及びドレイン領域となるなるべき
領域２２１〜２２４に燐をドーピングし、その後に加熱
処理を施すことにより、２２７〜２３０の領域に存在す
る金属元素を優先的に２２１〜２２４の領域に移動させ
る。そして、２２７〜２３０の領域に低濃度不純物領域
を形成する。こうすることでＴＦＴの特性のバラツキを
減らし、またその信頼性を高めることができる。
膜も用いたＴＦＴの特性のバラツキを無くす。また、そ
の信頼性を向上させる。 【解決手段】 ソース及びドレイン領域となるなるべき
領域２２１〜２２４に燐をドーピングし、その後に加熱
処理を施すことにより、２２７〜２３０の領域に存在す
る金属元素を優先的に２２１〜２２４の領域に移動させ
る。そして、２２７〜２３０の領域に低濃度不純物領域
を形成する。こうすることでＴＦＴの特性のバラツキを
減らし、またその信頼性を高めることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本明細書で開示する発明は、
薄膜トランジスタ及びその作製方法に関する。または薄
膜トランジスタを用いて構成された回路や装置に関す
る。
薄膜トランジスタ及びその作製方法に関する。または薄
膜トランジスタを用いて構成された回路や装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】薄膜半導体を用いた薄膜トランジスタ
（以下ＴＦＴ等）が知られている。これは、基板上に薄
膜半導体、特に珪素半導体膜を形成し、この薄膜半導体
を用いて構成されるものである。
（以下ＴＦＴ等）が知られている。これは、基板上に薄
膜半導体、特に珪素半導体膜を形成し、この薄膜半導体
を用いて構成されるものである。
【０００３】ＴＦＴは、各種集積回路に利用されている
が、特にアクティブマトリックス型の液晶表示装置に利
用されている。
が、特にアクティブマトリックス型の液晶表示装置に利
用されている。
【０００４】アクティブマトリクス型の液晶表示装置
は、マトリクス状に配置された画素電極のそれぞれにス
イッチング素子としてＴＦＴを配置した構造を有してい
る。
は、マトリクス状に配置された画素電極のそれぞれにス
イッチング素子としてＴＦＴを配置した構造を有してい
る。
【０００５】また、マトリクス回路以外に周辺駆動回路
をもまでＴＦＴで構成したもの（周辺駆動回路一体型と
称される）も知られている。
をもまでＴＦＴで構成したもの（周辺駆動回路一体型と
称される）も知られている。
【０００６】ＴＦＴの他の用途としては、各種集積回路
や多層構造集積回路（立体型ＩＣ）を挙げることができ
る。
や多層構造集積回路（立体型ＩＣ）を挙げることができ
る。
【０００７】ＴＦＴに利用される珪素膜としては、プラ
ズマＣＶＤ法等の気相法で成膜された非晶質珪素膜を用
いることが簡便である。この技術は、ほぼ確立されてい
るといってよい。
ズマＣＶＤ法等の気相法で成膜された非晶質珪素膜を用
いることが簡便である。この技術は、ほぼ確立されてい
るといってよい。
【０００８】しかしながら、非晶質珪素膜を用いたＴＦ
Ｔは、その電気的特性が一般の半導体集積回路に用いら
れる単結晶半導体のものに比較するとはるかに低い。こ
のため、アクティブマトリクス回路のスイッチング素子
のような限られた用途にしか用いることができないのが
現状である。
Ｔは、その電気的特性が一般の半導体集積回路に用いら
れる単結晶半導体のものに比較するとはるかに低い。こ
のため、アクティブマトリクス回路のスイッチング素子
のような限られた用途にしか用いることができないのが
現状である。
【０００９】非晶質珪素膜を用いたＴＦＴの特性を向上
させるには、非晶質珪素膜ではなく、結晶性珪素膜を用
いれば良い。
させるには、非晶質珪素膜ではなく、結晶性珪素膜を用
いれば良い。
【００１０】単結晶珪素以外で、結晶性を有する珪素膜
は、多結晶珪素、ポリシリコン、微結晶珪素等と称され
ている。
は、多結晶珪素、ポリシリコン、微結晶珪素等と称され
ている。
【００１１】このような結晶性を有する珪素膜を得るた
めには、まず非晶質珪素膜を形成し、しかる後に加熱
（熱アニール）によって結晶化させればよい。この方法
は、固体の状態を保ちつつ非晶質状態が結晶状態に変化
するので、固相成長法と呼ばれる。
めには、まず非晶質珪素膜を形成し、しかる後に加熱
（熱アニール）によって結晶化させればよい。この方法
は、固体の状態を保ちつつ非晶質状態が結晶状態に変化
するので、固相成長法と呼ばれる。
【００１２】しかしながら、珪素の固相成長において
は、加熱温度が６００℃以上、時間は１０時間以上が必
要であり、基板として安価なガラス基板を用いることが
困難であるという問題がある。
は、加熱温度が６００℃以上、時間は１０時間以上が必
要であり、基板として安価なガラス基板を用いることが
困難であるという問題がある。
【００１３】例えばアクティブ型の液晶表示装置に用い
られるコーニング７０５９ガラスはガラス歪点が５９３
℃であり、基板の大面積化を考慮した場合、６００℃以
上の熱アニールを長時間行うことには問題がある。
られるコーニング７０５９ガラスはガラス歪点が５９３
℃であり、基板の大面積化を考慮した場合、６００℃以
上の熱アニールを長時間行うことには問題がある。
【００１４】また、結晶化を行わすための加熱処理の時
間が１０時間以上もかかるというのは、生産性の点で問
題がある。
間が１０時間以上もかかるというのは、生産性の点で問
題がある。
【００１５】このような問題に対して、本発明者らは以
下に示すような技術を開発した。これは、非晶質珪素膜
の表面にニッケルやパラジウム等のある種の金属元素を
微量に堆積させ、しかる後に加熱することで、５５０
℃、４時間程度の処理時間で結晶化を行なえるというも
のである。（特開平６−２４４１０３）
下に示すような技術を開発した。これは、非晶質珪素膜
の表面にニッケルやパラジウム等のある種の金属元素を
微量に堆積させ、しかる後に加熱することで、５５０
℃、４時間程度の処理時間で結晶化を行なえるというも
のである。（特開平６−２４４１０３）
【００１６】もちろん、６００℃、４時間のアニールで
あれば、より結晶性の優れた珪素膜が得られる。
あれば、より結晶性の優れた珪素膜が得られる。
【００１７】この技術によれば、安価なガラス基板上に
高い生産性でもって、しかも大面積を有する結晶性珪素
膜を得ることができる。
高い生産性でもって、しかも大面積を有する結晶性珪素
膜を得ることができる。
【００１８】上記のような微量な金属元素（結晶化を助
長する金属元素）を導入するには、スパッタリング法に
よって、金属元素もしくはその化合物の被膜を堆積する
方法（特開平６−２４４１０４）、スピンコーティング
のごとき手段によって金属元素もしくはその化合物の被
膜を形成する方法（特開平７−１３０６５２）、金属元
素を含有する気体を熱分解、プラズマ分解等の手段で分
解して、被膜を形成する方法（特開平７−３３５５４
８）等の方法がある。
長する金属元素）を導入するには、スパッタリング法に
よって、金属元素もしくはその化合物の被膜を堆積する
方法（特開平６−２４４１０４）、スピンコーティング
のごとき手段によって金属元素もしくはその化合物の被
膜を形成する方法（特開平７−１３０６５２）、金属元
素を含有する気体を熱分解、プラズマ分解等の手段で分
解して、被膜を形成する方法（特開平７−３３５５４
８）等の方法がある。
【００１９】また、金属元素の導入を特定の部分に対し
て選択的におこない、その後、加熱することにより、金
属元素の導入された部分から周囲へ、結晶成長を広げる
こと（ラテラル成長法もしくは横成長法）もできる。こ
のような方法で得られた結晶珪素は、結晶構造に方向性
があり、方向性に応じて極めて優れた特性を示す。
て選択的におこない、その後、加熱することにより、金
属元素の導入された部分から周囲へ、結晶成長を広げる
こと（ラテラル成長法もしくは横成長法）もできる。こ
のような方法で得られた結晶珪素は、結晶構造に方向性
があり、方向性に応じて極めて優れた特性を示す。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】上述したようにある種
の金属元素（例えばニッケル）を用いた結晶性珪素膜の
作製方法は、非常に優れたものである。しかし、その結
晶性珪素膜を用いてＴＦＴを作製した場合に後述するよ
うな問題が存在することが判明している。
の金属元素（例えばニッケル）を用いた結晶性珪素膜の
作製方法は、非常に優れたものである。しかし、その結
晶性珪素膜を用いてＴＦＴを作製した場合に後述するよ
うな問題が存在することが判明している。
【００２１】まず、一般的なＴＦＴの構造について説明
する。図１に示すのは、代表的なＮチャネル型にＴＦＴ
の構造を示すものである。
する。図１に示すのは、代表的なＮチャネル型にＴＦＴ
の構造を示すものである。
【００２２】図１に示す構造は、ガラス基板１０１上に
ソース領域１０２、低濃度不純物領域１０３、チャネル
領域１０４、低濃度不純物領域（ＬＤＤ領域）１０５、
ドレイン領域１０６を活性層が設けられている。１１１
は層間絶縁膜であり、１１２はソース電極、１１４はド
レイン電極である。
ソース領域１０２、低濃度不純物領域１０３、チャネル
領域１０４、低濃度不純物領域（ＬＤＤ領域）１０５、
ドレイン領域１０６を活性層が設けられている。１１１
は層間絶縁膜であり、１１２はソース電極、１１４はド
レイン電極である。
【００２３】一般にＴＦＴの構造としては、図１に示す
ようなドレイン側にドレイン領域１０６よりも導電型の
弱い低濃度不純物領域１０５を配置したものとする。特
にＮチャネル型の場合には、このような構造を採用す
る。
ようなドレイン側にドレイン領域１０６よりも導電型の
弱い低濃度不純物領域１０５を配置したものとする。特
にＮチャネル型の場合には、このような構造を採用す
る。
【００２４】この領域はＬＤＤ領域（ライトドープドド
レイン領域）と称されている。この領域は、チャネル領
域とドレイン領域の間に加わる高電界を緩和し、リーク
電流の低減、ホットキャリア効果の抑制、といった作用
を有している。
レイン領域）と称されている。この領域は、チャネル領
域とドレイン領域の間に加わる高電界を緩和し、リーク
電流の低減、ホットキャリア効果の抑制、といった作用
を有している。
【００２５】このような構造を有するＴＦＴを前述した
特定の金属元素を利用して結晶化させた結晶性珪素膜で
もって構成した場合、以下に示すような問題が生じる。
特定の金属元素を利用して結晶化させた結晶性珪素膜で
もって構成した場合、以下に示すような問題が生じる。
【００２６】金属元素を利用した結晶性珪素膜を用いて
ＴＦＴを構成した場合、全体として極めて高い特性を得
ることができる。
ＴＦＴを構成した場合、全体として極めて高い特性を得
ることができる。
【００２７】例えば、レーザー光の照射により結晶化さ
せた結晶性珪素膜を用いたＴＦＴよりも高い特性を得る
ことができる。
せた結晶性珪素膜を用いたＴＦＴよりも高い特性を得る
ことができる。
【００２８】しかし、多数のＴＦＴを作製した場合に特
性のばらつきが大きいという問題がある。また、特性の
劣化が目立つＴＦＴが散見される。この特性の劣化も集
団的に見た場合の素子特性のバラツキを助長する。
性のばらつきが大きいという問題がある。また、特性の
劣化が目立つＴＦＴが散見される。この特性の劣化も集
団的に見た場合の素子特性のバラツキを助長する。
【００２９】集積回路を構成する場合、素子特性のばら
つきは重要な問題である。一般に集積回路を構成する場
合、一つ一つの素子特性が優れていることに加えて、各
素子の特性がそろっていることが重要となる。
つきは重要な問題である。一般に集積回路を構成する場
合、一つ一つの素子特性が優れていることに加えて、各
素子の特性がそろっていることが重要となる。
【００３０】本明細書で開示する発明は、金属元素を利
用して得た結晶性珪素膜を用いて、ＴＦＴを得る場合に
おいて、素子特性にばらつきの少ないＴＦＴを得る技術
を提供することを課題とする。
用して得た結晶性珪素膜を用いて、ＴＦＴを得る場合に
おいて、素子特性にばらつきの少ないＴＦＴを得る技術
を提供することを課題とする。
【００３１】
【発明に到る過程】本発明者等の知見によれば、素子特
性のばらつきは結晶化の際に利用した金属元素が原因で
ることが判明している。
性のばらつきは結晶化の際に利用した金属元素が原因で
ることが判明している。
【００３２】上記知見によれば、得られる結晶性珪素膜
中から金属元素を選択的に除去することができれば、素
子特性のばらつきの問題は解決できることになる。
中から金属元素を選択的に除去することができれば、素
子特性のばらつきの問題は解決できることになる。
【００３３】本発明者等の研究によれば、ニッケル元素
を利用した場合において、得られた結晶性珪素膜に対し
て塩素を数％含有させた酸素雰囲気中において９００℃
程度以上の温度で加熱処理を行うことにより、ニッケル
元素を除去できる（またはその影響を排除できる）こと
が判明している。
を利用した場合において、得られた結晶性珪素膜に対し
て塩素を数％含有させた酸素雰囲気中において９００℃
程度以上の温度で加熱処理を行うことにより、ニッケル
元素を除去できる（またはその影響を排除できる）こと
が判明している。
【００３４】この技術を利用することにより、高い特性
を有し、かつ非常に特性のばらつきが少ないＴＦＴを得
ることができる。なお、この技術については、特願平８
−３３５１５２号として既に出願されている。
を有し、かつ非常に特性のばらつきが少ないＴＦＴを得
ることができる。なお、この技術については、特願平８
−３３５１５２号として既に出願されている。
【００３５】しかしこの技術は、ニッケル元素を除去す
る際に９００℃以上の加熱が必要であることから、基板
として安価なガラス基板を利用できないという問題があ
る。
る際に９００℃以上の加熱が必要であることから、基板
として安価なガラス基板を利用できないという問題があ
る。
【００３６】安価なガラス基板（例えばコーニング７０
５９ガラス基板や１７３７ガラス基板）の利用を考えた
場合、処理温度（プロセス温度）は６００℃以下である
ことが望ましい。
５９ガラス基板や１７３７ガラス基板）の利用を考えた
場合、処理温度（プロセス温度）は６００℃以下である
ことが望ましい。
【００３７】本発明者らの実験によれば、６００℃程度
というような低温（９００℃に比較すれば低温である）
での加熱処理により、金属元素を除去には、以下の方法
が有効である。
というような低温（９００℃に比較すれば低温である）
での加熱処理により、金属元素を除去には、以下の方法
が有効である。
【００３８】（１）まず、金属元素の作用により得られ
た結晶性珪素膜の一部を残して他部に燐のイオンを加速
注入する。 （２）その後に６００℃程度の加熱処理を施す。こうす
ると、燐イオンを加速注入した領域に金属元素が吸い取
られるようにして移動する。
た結晶性珪素膜の一部を残して他部に燐のイオンを加速
注入する。 （２）その後に６００℃程度の加熱処理を施す。こうす
ると、燐イオンを加速注入した領域に金属元素が吸い取
られるようにして移動する。
【００３９】しかし、この方法による金属元素の除去
は、膜の表面から面に垂直な方向に金属元素が除去され
るのではなく、膜の面に平行な方向に金属元素が移動す
る現象を利用しているので、パターンの周辺から徐々に
金属元素が周辺領域（燐イオンが加速注入された領域）
に移動する状態となる。
は、膜の表面から面に垂直な方向に金属元素が除去され
るのではなく、膜の面に平行な方向に金属元素が移動す
る現象を利用しているので、パターンの周辺から徐々に
金属元素が周辺領域（燐イオンが加速注入された領域）
に移動する状態となる。
【００４０】従って、パターンの面積が大きくなる場
合、膜全体から金属元素を除去することにはあまり向か
ない。
合、膜全体から金属元素を除去することにはあまり向か
ない。
【００４１】他方、金属元素がＴＦＴの特性に与える影
響を鋭意研究した結果、以下の知見を得るに至った。
響を鋭意研究した結果、以下の知見を得るに至った。
【００４２】この知見とは、「金属元素を利用して結晶
化させた結晶性珪素膜を用いて構成したＴＦＴの素子特
性のばらつきや劣化には、高電界が加わる領域に残存す
る金属元素が大きく影響する」というものである。
化させた結晶性珪素膜を用いて構成したＴＦＴの素子特
性のばらつきや劣化には、高電界が加わる領域に残存す
る金属元素が大きく影響する」というものである。
【００４３】図１に示すようなＴＦＴにおいて、最も高
電界が加わる領域は、ドレイン側の低濃度不純物領域１
０５である。従って、この領域における金属元素の濃度
を低減することにより、ＴＦＴの特性のばらつきや劣化
を抑制することができる。
電界が加わる領域は、ドレイン側の低濃度不純物領域１
０５である。従って、この領域における金属元素の濃度
を低減することにより、ＴＦＴの特性のばらつきや劣化
を抑制することができる。
【００４４】本明細書に開示する発明においては、ドレ
イン側の低濃度不純物領域１０５における金属元素の濃
度を低減させる技術として、上述した燐イオンを加速注
入する技術を利用する。
イン側の低濃度不純物領域１０５における金属元素の濃
度を低減させる技術として、上述した燐イオンを加速注
入する技術を利用する。
【００４５】
【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、図４に具体的な例を示すように、珪素の結晶
化を助長する金属元素を用いて結晶化された結晶性珪素
膜でもって構成された活性層を有し、該活性層中には、
チャネル領域２３８とドレイン領域２３６と低濃度不純
物領域２３７とが形成されており、前記低濃度不純物領
域２３７は、チャネル領域２３８とドレイン領域２３６
との間に形成されており、かつドレイン領域２３６より
も導電型を付与する不純物が低濃度にドーピングされて
おり、低濃度不純物領域２３７中における前記金属元素
の濃度は、ドレイン領域２３６中におけるそれの１／５
以下であることを特徴とする。
の一つは、図４に具体的な例を示すように、珪素の結晶
化を助長する金属元素を用いて結晶化された結晶性珪素
膜でもって構成された活性層を有し、該活性層中には、
チャネル領域２３８とドレイン領域２３６と低濃度不純
物領域２３７とが形成されており、前記低濃度不純物領
域２３７は、チャネル領域２３８とドレイン領域２３６
との間に形成されており、かつドレイン領域２３６より
も導電型を付与する不純物が低濃度にドーピングされて
おり、低濃度不純物領域２３７中における前記金属元素
の濃度は、ドレイン領域２３６中におけるそれの１／５
以下であることを特徴とする。
【００４６】上記構成において、Ｐチャネル型のＴＦＴ
を構成する場合は、ドレイン領域はＰ型、低濃度不純物
領域はドレイン領域よりも弱いＰ型であって、ドレイン
領域には、燐がドーピングされたものとなる。
を構成する場合は、ドレイン領域はＰ型、低濃度不純物
領域はドレイン領域よりも弱いＰ型であって、ドレイン
領域には、燐がドーピングされたものとなる。
【００４７】即ち、この場合、ドレイン領域はＰ型では
あるが、金属元素のゲッタリングのために燐がドーピン
グされた領域となる。
あるが、金属元素のゲッタリングのために燐がドーピン
グされた領域となる。
【００４８】珪素の結晶化を助長する金属元素として
は、Ｎｉを利用することが望ましい。これは、その効果
が優れており。またその再現性に優れているからであ
る。
は、Ｎｉを利用することが望ましい。これは、その効果
が優れており。またその再現性に優れているからであ
る。
【００４９】また、珪素の結晶化を助長する金属元素と
しては、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、
Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕから選ばれた一種または複数種
類のものを用いることができる。
しては、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、
Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕから選ばれた一種または複数種
類のものを用いることができる。
【００５０】他の発明の構成は、図２〜図４にその作製
工程を示すように、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作製する工程（図２（Ａ）〜
（Ｂ））と、薄膜トランジスタの少なくともドレイン領
域となるべき領域に燐元素のドーピングを行う工程（図
３（Ｇ））と、加熱処理を施し前記ドレイン領域となる
べき領域２２１〜２２４に該領域に隣接する領域（２２
７〜２３０）に存在する前記金属元素をゲッタリングさ
せる工程（図３（Ｈ））と、前記隣接する領域にドレイ
ン領域よりも低濃度に導電型を付与する不純物をドーピ
ングし、低濃度不純物領域を形成する工程（図４（Ｉ）
及び／又は図４（Ｊ））と、を有することを特徴とす
る。
工程を示すように、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作製する工程（図２（Ａ）〜
（Ｂ））と、薄膜トランジスタの少なくともドレイン領
域となるべき領域に燐元素のドーピングを行う工程（図
３（Ｇ））と、加熱処理を施し前記ドレイン領域となる
べき領域２２１〜２２４に該領域に隣接する領域（２２
７〜２３０）に存在する前記金属元素をゲッタリングさ
せる工程（図３（Ｈ））と、前記隣接する領域にドレイ
ン領域よりも低濃度に導電型を付与する不純物をドーピ
ングし、低濃度不純物領域を形成する工程（図４（Ｉ）
及び／又は図４（Ｊ））と、を有することを特徴とす
る。
【００５１】このような作製工程を採用した場合、低濃
度不純物領域における金属元素の濃度は、ドレイン領域
におけるそれの１／５以下とすることで、発明の目的を
達成することができる。
度不純物領域における金属元素の濃度は、ドレイン領域
におけるそれの１／５以下とすることで、発明の目的を
達成することができる。
【００５２】ドーピングの方法としては、ドーパント元
素のイオンを加速注入するプラズマドーピング方やイオ
ン注入法を利用することが一般的である。
素のイオンを加速注入するプラズマドーピング方やイオ
ン注入法を利用することが一般的である。
【００５３】また、ドーパンド元素の薄膜を被ドーピン
グ領域の表面に形成する方法、ドーパンド元素を含んだ
プラズマ雰囲気中に試料をさらし、所定の領域ドーピン
グする方法、ドーパンド元素を含んだ雰囲気中でのレー
ザー光の照射による方法、ドーパンド元素を含んだ溶液
を塗布し膜の特定の領域にドーパント元素を拡散させる
方法等を採用することができる。
グ領域の表面に形成する方法、ドーパンド元素を含んだ
プラズマ雰囲気中に試料をさらし、所定の領域ドーピン
グする方法、ドーパンド元素を含んだ雰囲気中でのレー
ザー光の照射による方法、ドーパンド元素を含んだ溶液
を塗布し膜の特定の領域にドーパント元素を拡散させる
方法等を採用することができる。
【００５４】
〔実施例１〕図２〜図４に本実施例の作製工程を示す。
本実施例では、Ｐチャネル型のＴＦＴ（ＰＴＦＴ）とＮ
チャネル型のＴＦＴ（ＮＴＦＴ）とを同時に作製する工
程を示す。一般に集積回路においては、ＰＴＦＴとＮＴ
ＦＴとを相補型に組み合わせた構成が基本素子として利
用される。
本実施例では、Ｐチャネル型のＴＦＴ（ＰＴＦＴ）とＮ
チャネル型のＴＦＴ（ＮＴＦＴ）とを同時に作製する工
程を示す。一般に集積回路においては、ＰＴＦＴとＮＴ
ＦＴとを相補型に組み合わせた構成が基本素子として利
用される。
【００５５】まず、図２（Ａ）に示すようにガラス基板
２０１上に下地膜として酸化珪素膜２０３を３０００Å
の厚さにスパッタ法によって成膜する。
２０１上に下地膜として酸化珪素膜２０３を３０００Å
の厚さにスパッタ法によって成膜する。
【００５６】ガラス基板としては、例えばコーニング１
７３７基板（歪点６６７℃）を利用する。
７３７基板（歪点６６７℃）を利用する。
【００５７】下地膜を成膜したら、プラズマＣＶＤ法
（または減圧熱ＣＶＤ法）により、非晶質珪素膜２０４
を７００Åの厚さに成膜する。
（または減圧熱ＣＶＤ法）により、非晶質珪素膜２０４
を７００Åの厚さに成膜する。
【００５８】非晶質珪素膜以外には、Ｓｉx Ｇｅ1-x で
示される非晶質膜を利用することができる。
示される非晶質膜を利用することができる。
【００５９】次に酸化珪素膜をプラズマＣＶＤ法により
１５００Åの厚さに成膜し、それをパターニングするこ
とにより、２０５で示されるマスクを形成する。このマ
スクは、２０６で示される開口部を有し、この部分で非
晶質珪素膜２０４の一部が露呈している形状を有してい
る。
１５００Åの厚さに成膜し、それをパターニングするこ
とにより、２０５で示されるマスクを形成する。このマ
スクは、２０６で示される開口部を有し、この部分で非
晶質珪素膜２０４の一部が露呈している形状を有してい
る。
【００６０】この開口２０６は、図面の手前方向から奥
行き方向へと延在する細長いスリット形状を有してい
る。
行き方向へと延在する細長いスリット形状を有してい
る。
【００６１】マスク２０５を形成したら、Ｎｉ元素を１
０ｐｐｍ（重量換算）の濃度に調整したニッケル酢酸塩
溶液を塗布する。そして、スピンーコータにより余分な
溶液を除去する。
０ｐｐｍ（重量換算）の濃度に調整したニッケル酢酸塩
溶液を塗布する。そして、スピンーコータにより余分な
溶液を除去する。
【００６２】この状態で図２（Ａ）の２０７で示すよう
にニッケル元素が表面に接して保持された状態を得る。
にニッケル元素が表面に接して保持された状態を得る。
【００６３】この状態においては、マスク２０５に形成
された開口２０６の領域において、非晶質珪素膜２０４
の表面にニッケル元素が導入された状態となる。
された開口２０６の領域において、非晶質珪素膜２０４
の表面にニッケル元素が導入された状態となる。
【００６４】金属元素の導入方法としては、イオン注入
法を利用することもできる。
法を利用することもできる。
【００６５】次に６００℃、４時間の加熱処理を窒素雰
囲気中において行う。この加熱処理を行うことにより、
開口２０６が設けられた領域から２０７で示されるよう
な結晶成長が進行する。（図２（Ｂ））
囲気中において行う。この加熱処理を行うことにより、
開口２０６が設けられた領域から２０７で示されるよう
な結晶成長が進行する。（図２（Ｂ））
【００６６】この結晶成長は、基板に平行な方向への方
向へと行われる。この結晶成長をラテラル成長あるいは
横成長とする称する。この結晶成長は、ニッケル元素が
拡散して行くのに従って進行するものと考えられる。
向へと行われる。この結晶成長をラテラル成長あるいは
横成長とする称する。この結晶成長は、ニッケル元素が
拡散して行くのに従って進行するものと考えられる。
【００６７】図２（Ｂ）に示す結晶化が終了したら、図
２（Ｃ）に示すように結晶成長した領域を用いて２０８
と２０９で示されるパターンを形成する。このパターン
は、後にＴＦＴの活性層となる。ここで、２０８がＰＴ
ＦＴの活性層となる。また、２０９がＮＴＦＴの活性層
となる。
２（Ｃ）に示すように結晶成長した領域を用いて２０８
と２０９で示されるパターンを形成する。このパターン
は、後にＴＦＴの活性層となる。ここで、２０８がＰＴ
ＦＴの活性層となる。また、２０９がＮＴＦＴの活性層
となる。
【００６８】次にゲイト絶縁膜として機能する酸化珪素
膜２１０を１３００Åの厚さに成膜する。（図２
（Ｄ））
膜２１０を１３００Åの厚さに成膜する。（図２
（Ｄ））
【００６９】次にスパッタ法により、図示しないアルミ
ニウム膜を４０００Åの厚さに成膜する。そしてこのア
ルミニウム膜をパターニングすることにより、２１１、
２１２で示されるパターンを形成する。（図３（Ｅ））
ニウム膜を４０００Åの厚さに成膜する。そしてこのア
ルミニウム膜をパターニングすることにより、２１１、
２１２で示されるパターンを形成する。（図３（Ｅ））
【００７０】次にアルミニウムパターン２１１、２１２
を陽極とした陽極酸化を行い、多孔質上の陽極酸化膜２
１３、２１４を形成する。この陽極酸化膜２１３、２１
４の成長距離は、５０００Åとする。
を陽極とした陽極酸化を行い、多孔質上の陽極酸化膜２
１３、２１４を形成する。この陽極酸化膜２１３、２１
４の成長距離は、５０００Åとする。
【００７１】なお、この陽極酸化時には先にアルミニウ
ムパターンを形成する際に利用したレジストマスクを残
存させた状態で行う。こうすることにより、２１３、２
１４で示されるようなパターンの側面方向への選択的な
陽極酸化膜の成長を行わせることができる。
ムパターンを形成する際に利用したレジストマスクを残
存させた状態で行う。こうすることにより、２１３、２
１４で示されるようなパターンの側面方向への選択的な
陽極酸化膜の成長を行わせることができる。
【００７２】この多孔質状の陽極酸化膜の成長は、電解
溶液として、３％の蓚酸を含んだ水溶液を用いることに
より行うことができる。
溶液として、３％の蓚酸を含んだ水溶液を用いることに
より行うことができる。
【００７３】次に図示しないレジストマスクを除去し、
再度の陽極酸化を行い陽極酸化膜２１６、２１８を形成
する。この陽極酸化膜の膜厚は、８００Åとする。
再度の陽極酸化を行い陽極酸化膜２１６、２１８を形成
する。この陽極酸化膜の膜厚は、８００Åとする。
【００７４】この工程では、電解溶液として、３％の酒
石酸を含んだエチレングリコール溶液をアンモニア水で
中和したものを用いる。この工程で形成される陽極酸化
膜は、緻密なバリア型の膜質を有している。
石酸を含んだエチレングリコール溶液をアンモニア水で
中和したものを用いる。この工程で形成される陽極酸化
膜は、緻密なバリア型の膜質を有している。
【００７５】この工程では、多孔質状の陽極酸化膜２１
３、２１４中に電解溶液が侵入する関係から、アルミニ
ウムパターン２１５、２１７の表面に緻密な膜質を有す
る陽極酸化膜２１６、２１８が形成される。（図３
（Ｆ））
３、２１４中に電解溶液が侵入する関係から、アルミニ
ウムパターン２１５、２１７の表面に緻密な膜質を有す
る陽極酸化膜２１６、２１８が形成される。（図３
（Ｆ））
【００７６】また、残存したアルミニウムパターン２１
５と２１７とが、後にＴＦＴのゲイト電極となる。ここ
で、２１５がＰＴＦＴのゲイト電極、２１７がＮＴＦＴ
のゲイト電極となる。こうして図３（Ｆ）に示す状態を
得る。
５と２１７とが、後にＴＦＴのゲイト電極となる。ここ
で、２１５がＰＴＦＴのゲイト電極、２１７がＮＴＦＴ
のゲイト電極となる。こうして図３（Ｆ）に示す状態を
得る。
【００７７】次に露呈した酸化珪素膜２１０をドライエ
ッチング法によって除去する。この結果、図３（Ｇ）に
示すように一部に酸化珪素膜２１９、２２０が残存す
る。
ッチング法によって除去する。この結果、図３（Ｇ）に
示すように一部に酸化珪素膜２１９、２２０が残存す
る。
【００７８】ここで、燐のドーピングをプラズマドーピ
ング法（イオンドーピング法でもよい）でもって行う。
このドーピングは、ドーピングされる総量が膜中に残留
するニッケル元素の総量よりも多くなるように設定す
る。
ング法（イオンドーピング法でもよい）でもって行う。
このドーピングは、ドーピングされる総量が膜中に残留
するニッケル元素の総量よりも多くなるように設定す
る。
【００７９】現実的には、膜中に存在するニッケル元素
の濃度を予め計測し、その濃度の１０倍以上の濃度とな
るようにドーピング条件を設定すればよい。
の濃度を予め計測し、その濃度の１０倍以上の濃度とな
るようにドーピング条件を設定すればよい。
【００８０】この工程において、２２１、２２２、２２
３、２２４の領域に対して燐元素が加速注入される。ま
た、２２５、２２６の領域には、燐がドーピングされな
い。
３、２２４の領域に対して燐元素が加速注入される。ま
た、２２５、２２６の領域には、燐がドーピングされな
い。
【００８１】次に窒素雰囲気中において、６００℃、２
時間の加熱処理を加える。この工程において、図３
（Ｈ）の矢印で示されようにニッケル元素が２２５の領
域から２２１、２２２の領域へと移動する。また、２２
６の領域から２２３、２２４の領域へとニッケル元素は
移動する。
時間の加熱処理を加える。この工程において、図３
（Ｈ）の矢印で示されようにニッケル元素が２２５の領
域から２２１、２２２の領域へと移動する。また、２２
６の領域から２２３、２２４の領域へとニッケル元素は
移動する。
【００８２】この熱処理の温度は、３００℃以上、好ま
しくは４５０℃以上の温度から選択することができる。
また加熱温度の上限は、基板の歪点程度となる。
しくは４５０℃以上の温度から選択することができる。
また加熱温度の上限は、基板の歪点程度となる。
【００８３】この工程においては、特に２７７、２２
８、２２９、２３０の領域からニッケル元素が集中的に
除去される。
８、２２９、２３０の領域からニッケル元素が集中的に
除去される。
【００８４】例えば、２２５で示される領域において
は、２２１と２２２に隣接した領域（２２７、２２８で
示される）からまずニッケル元素の移動が開始する。そ
して、最終的にニッケルが２２１と２２２の領域へと吸
い取られる割合は、この領域からのものが最も大きなも
のとなる。
は、２２１と２２２に隣接した領域（２２７、２２８で
示される）からまずニッケル元素の移動が開始する。そ
して、最終的にニッケルが２２１と２２２の領域へと吸
い取られる割合は、この領域からのものが最も大きなも
のとなる。
【００８５】こうして、２２５の領域から２２１、２２
２の領域へとニッケル元素がゲッタリングされる。ま
た、２２６の領域から２２３、２２４の領域へとニッケ
ル元素がゲッタリングされる。
２の領域へとニッケル元素がゲッタリングされる。ま
た、２２６の領域から２２３、２２４の領域へとニッケ
ル元素がゲッタリングされる。
【００８６】このゲッタリングの効果を図８を用いて説
明する。図８は、ＳＩＭＳ（２次イオン分析方法）によ
って計測した結果を示すものである。
明する。図８は、ＳＩＭＳ（２次イオン分析方法）によ
って計測した結果を示すものである。
【００８７】図８において（Ａ）は、工程終了後におけ
る燐がドーピングされた領域のニッケル元素の濃度を示
し、（Ｂ）は、工程終了後における燐がドーピングされ
なかった領域のニッケル元素の濃度を示す。
る燐がドーピングされた領域のニッケル元素の濃度を示
し、（Ｂ）は、工程終了後における燐がドーピングされ
なかった領域のニッケル元素の濃度を示す。
【００８８】図８から明らかなように、ニッケルは燐が
ドーピングされた領域に向かって、燐がドーピングされ
なかった領域から移動する。そして平均してその差は５
倍程度以上となっている。本発明者らの知見によれば、
この程度のニッケル元素の移動が見られる場合に、その
効果が素子特性に顕著に現れてくる。
ドーピングされた領域に向かって、燐がドーピングされ
なかった領域から移動する。そして平均してその差は５
倍程度以上となっている。本発明者らの知見によれば、
この程度のニッケル元素の移動が見られる場合に、その
効果が素子特性に顕著に現れてくる。
【００８９】図３（Ｈ）に示す工程が終了したら、図４
（Ｉ）に示す状態において、再度燐のドーピングを行
う。この工程は、ＮＴＦＴのソース及びドレイン領域を
形成するために行われる。
（Ｉ）に示す状態において、再度燐のドーピングを行
う。この工程は、ＮＴＦＴのソース及びドレイン領域を
形成するために行われる。
【００９０】この工程においては、２３１、２３５、２
３６、２４０の領域にヘビードーピングが行われる。ま
た、２３２、２３４、２３７、２３９の領域にライトド
ーピングが行われる。即ち、２３１、２３５、２３６、
２４０の領域がＮ+ 型となり、２３２、２３４、２３
７、２３９の領域がＮ- 型となる。
３６、２４０の領域にヘビードーピングが行われる。ま
た、２３２、２３４、２３７、２３９の領域にライトド
ーピングが行われる。即ち、２３１、２３５、２３６、
２４０の領域がＮ+ 型となり、２３２、２３４、２３
７、２３９の領域がＮ- 型となる。
【００９１】ライトドーピングが行われるのは、酸化珪
素膜２１９、２２０が存在するためである。即ち、イオ
ンが加速注入される際に一部のイオンが酸化珪素膜２１
９、２２０によって遮蔽されるからである。
素膜２１９、２２０が存在するためである。即ち、イオ
ンが加速注入される際に一部のイオンが酸化珪素膜２１
９、２２０によって遮蔽されるからである。
【００９２】次に図４（Ｊ）に示すようにレジストマス
ク２４１を形成する。そして、今度はボロンのドーピン
グを行う。この工程において、２３１、２３５の領域は
Ｐ+型に、２３２、２３４の領域はＰ- 型に反転する。
ク２４１を形成する。そして、今度はボロンのドーピン
グを行う。この工程において、２３１、２３５の領域は
Ｐ+型に、２３２、２３４の領域はＰ- 型に反転する。
【００９３】次にレーザー光の照射を行うことにより、
ドーピングがされた領域を活性化する。
ドーピングがされた領域を活性化する。
【００９４】こうして、ＰＴＦＴのソース領域２３１、
ドレイン領域２３５、チャネル領域２３３、低濃度不純
物領域２３２、２３４が得られる。
ドレイン領域２３５、チャネル領域２３３、低濃度不純
物領域２３２、２３４が得られる。
【００９５】さらにＮＴＦＴのソース領域２４０、ドレ
イン領域２３６、チャネル領域２３８、低濃度不純物領
域２３７、２３９が得られる。
イン領域２３６、チャネル領域２３８、低濃度不純物領
域２３７、２３９が得られる。
【００９６】この構成においては、２３２、２３４、２
３７、２３９で示される低濃度不純物領域に残留したニ
ッケル元素が最も徹底的に除去されたものとなってい
る。
３７、２３９で示される低濃度不純物領域に残留したニ
ッケル元素が最も徹底的に除去されたものとなってい
る。
【００９７】これらの低濃度不純物領域の中で、ドレイ
ン側の２３４と２３７の領域には、特に電界が集中す
る。
ン側の２３４と２３７の領域には、特に電界が集中す
る。
【００９８】従って、低濃度不純物領域におけるニッケ
ル元素の除去が優先的に行われる本実施例の構成は、素
子の動作にニッケル元素の存在が影響することを抑制す
る上で非常に好ましいものとなる。
ル元素の除去が優先的に行われる本実施例の構成は、素
子の動作にニッケル元素の存在が影響することを抑制す
る上で非常に好ましいものとなる。
【００９９】ドーピング終了後におけるレーザーアニー
ルが終了したら、図４（Ｋ）に示すように酸化珪素膜２
４２、窒化珪素膜２４３、ポリイミド樹脂膜２４４を成
膜し層間絶縁膜とする。
ルが終了したら、図４（Ｋ）に示すように酸化珪素膜２
４２、窒化珪素膜２４３、ポリイミド樹脂膜２４４を成
膜し層間絶縁膜とする。
【０１００】ポリイミド樹脂以外には、ポリアミド、ポ
リイミドアミド、アクリル、エポキシ等の材料を利用す
ることができる。
リイミドアミド、アクリル、エポキシ等の材料を利用す
ることができる。
【０１０１】そしてコンタクトホールの形成を行い、Ｐ
ＴＦＴのソース電極２４５、ドレイン電極２４６を形成
する。また、ＮＴＦＴのソース電極２４８、ドレイン電
極２４７を形成する。
ＴＦＴのソース電極２４５、ドレイン電極２４６を形成
する。また、ＮＴＦＴのソース電極２４８、ドレイン電
極２４７を形成する。
【０１０２】ここで、ＰＴＦＴのドレイン電極２４５と
ＮＴＦＴのドレイン電極２４７とを接続すれば、ＣＭＯ
Ｓ構造となる。
ＮＴＦＴのドレイン電極２４７とを接続すれば、ＣＭＯ
Ｓ構造となる。
【０１０３】本実施例に示す作製工程を採用することに
より、ガラス基板上に素子特性が優れ、また素子特性が
安定し、さらに素子特性のバラツキの少ないＴＦＴを作
製することができる。
より、ガラス基板上に素子特性が優れ、また素子特性が
安定し、さらに素子特性のバラツキの少ないＴＦＴを作
製することができる。
【０１０４】本実施例に示す作製工程に従って作製した
ＮＴＦＴの特性の一例を図７（Ａ）に示す。図７（Ａ）
に示すように特性のばらつきの少ないものを得ることが
できる。
ＮＴＦＴの特性の一例を図７（Ａ）に示す。図７（Ａ）
に示すように特性のばらつきの少ないものを得ることが
できる。
【０１０５】他方、図７（Ｂ）に示すのは、図３（Ｇ）
及び図３（Ｈ）に示す工程を省いた作製工程を採用した
場合に得られるＮＴＦＴの特性例である。
及び図３（Ｈ）に示す工程を省いた作製工程を採用した
場合に得られるＮＴＦＴの特性例である。
【０１０６】図から明らかなようにこの場合、特性（特
にＯＦＦ特性）が大きくばらつく。これは、ドレイン側
の低濃度不純物領域にニッケル元素が高濃度で残留して
いるためであると考えられる。
にＯＦＦ特性）が大きくばらつく。これは、ドレイン側
の低濃度不純物領域にニッケル元素が高濃度で残留して
いるためであると考えられる。
【０１０７】〔実施例２〕本実施例では、実施例１とは
異なる作製工程で結晶性珪素膜を得る工程について示
す。本実施例で示す結晶成長方法は、便宜上縦成長（横
成長に対して）と呼ばれる結晶成長方法に関する。
異なる作製工程で結晶性珪素膜を得る工程について示
す。本実施例で示す結晶成長方法は、便宜上縦成長（横
成長に対して）と呼ばれる結晶成長方法に関する。
【０１０８】図５に本実施例の作製工程を示す。まず、
図５（Ａ）に示すようにガラス基板５０１上に下地膜と
して酸化珪素膜５０３を成膜する。そして、非晶質珪素
膜５０４を成膜する。
図５（Ａ）に示すようにガラス基板５０１上に下地膜と
して酸化珪素膜５０３を成膜する。そして、非晶質珪素
膜５０４を成膜する。
【０１０９】次に所定の濃度に調整したニッケル酢酸塩
溶液を非晶質珪素膜の表面全体に塗布する。そして、ス
ピンコーターによって余分な溶液を除去する。
溶液を非晶質珪素膜の表面全体に塗布する。そして、ス
ピンコーターによって余分な溶液を除去する。
【０１１０】こうして、非晶質珪素膜５０４の表面全体
にニッケル元素が５０５で示される接して保持された状
態を得る。（図５（Ａ））
にニッケル元素が５０５で示される接して保持された状
態を得る。（図５（Ａ））
【０１１１】次に加熱処理を行う。ここでは、窒素雰囲
気中において、６００℃、４時間の加熱処理を行う。
気中において、６００℃、４時間の加熱処理を行う。
【０１１２】この工程において、非晶質珪素膜５０４は
結晶化し、結晶性珪素膜５０６を得る。（図５（Ｂ））
結晶化し、結晶性珪素膜５０６を得る。（図５（Ｂ））
【０１１３】この結晶化は、非晶質珪素膜の全面におい
て同時に進行する。この結晶化方法は、実施例１に示す
方法に比較すると簡便であるが、得られる素子の特性
は、実施例１に示す方法（横成長）の方が優れている。
て同時に進行する。この結晶化方法は、実施例１に示す
方法に比較すると簡便であるが、得られる素子の特性
は、実施例１に示す方法（横成長）の方が優れている。
【０１１４】図５（Ｂ）に示す状態を得たら、図２
（Ｃ）に示すようにＰＴＦＴの活性層となるパターン２
０８とＮＴＦＴの活性層となるパターン２０９を得る。
後は、実施例１に示すのと同様な工程を経てＴＦＴを完
成させる。
（Ｃ）に示すようにＰＴＦＴの活性層となるパターン２
０８とＮＴＦＴの活性層となるパターン２０９を得る。
後は、実施例１に示すのと同様な工程を経てＴＦＴを完
成させる。
【０１１５】〔実施例３〕本実施例は、実施例１または
実施例２に示す構成において、得られた結晶性珪素膜に
対してレーザー光の照射を行う場合の例である。レーザ
ー光としては、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎ
ｍ）、ＸｅＣｌエキシマレーザー（波長３０８ｎｍ）等
を用いることができる。
実施例２に示す構成において、得られた結晶性珪素膜に
対してレーザー光の照射を行う場合の例である。レーザ
ー光としては、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎ
ｍ）、ＸｅＣｌエキシマレーザー（波長３０８ｎｍ）等
を用いることができる。
【０１１６】加熱処理に加えてレーザー光の照射を併用
した場合、工程の再現性のマージンを稼ぐことができ
る。
した場合、工程の再現性のマージンを稼ぐことができ
る。
【０１１７】また、加熱結晶化後にレーザー光の照射を
行うことにより、ニッケル元素を膜中に分散させ、移動
しやすい状態とすることができる。このようにすること
は、後のゲッタリング工程に好ましい影響を与える。
行うことにより、ニッケル元素を膜中に分散させ、移動
しやすい状態とすることができる。このようにすること
は、後のゲッタリング工程に好ましい影響を与える。
【０１１８】また、レーザー光の照射に代えて、赤外光
等の強光を照射するのでもよい。例えば、ＲＴＡ（ラピ
ッドサーマルアニール）等の手段を利用することもでき
る。
等の強光を照射するのでもよい。例えば、ＲＴＡ（ラピ
ッドサーマルアニール）等の手段を利用することもでき
る。
【０１１９】〔実施例４〕本実施例では、実施例１また
は実施例２に示す工程とは異なる手法により、結晶性珪
素膜を得る構成を示す。
は実施例２に示す工程とは異なる手法により、結晶性珪
素膜を得る構成を示す。
【０１２０】本実施例では、特願平８−３３５１５２号
に記載されている金属元素の除去手段と本明細書に開示
する発明を組み合えせた構成に関する。
に記載されている金属元素の除去手段と本明細書に開示
する発明を組み合えせた構成に関する。
【０１２１】上記の出願に記載されている構成は、９０
０℃以上というような高温での加熱処理により、金属元
素を珪素膜中から除去する手法である。この方法は、基
板として、石英に代表される耐熱性の高い基板を利用す
る必要はあるが、高性能、高信頼性を有したデバイスを
作製することができる。
０℃以上というような高温での加熱処理により、金属元
素を珪素膜中から除去する手法である。この方法は、基
板として、石英に代表される耐熱性の高い基板を利用す
る必要はあるが、高性能、高信頼性を有したデバイスを
作製することができる。
【０１２２】上記の手法に本明細書で開示する発明を併
用することで、素子の信頼性を向上させ、また特性のバ
ラツキをさらに是正することができる。
用することで、素子の信頼性を向上させ、また特性のバ
ラツキをさらに是正することができる。
【０１２３】以下に作製工程の概略を示す。まず、石英
基板上に非晶質珪素膜を減圧ＣＶＤ法で５００Åの厚さ
に成膜する。次に実施例２の（Ａ）及び（Ｂ）に示す工
程に従って、非晶質珪素膜を結晶化させ、結晶性珪素膜
を得る。
基板上に非晶質珪素膜を減圧ＣＶＤ法で５００Åの厚さ
に成膜する。次に実施例２の（Ａ）及び（Ｂ）に示す工
程に従って、非晶質珪素膜を結晶化させ、結晶性珪素膜
を得る。
【０１２４】次に得られた結晶性珪素膜の表面を露呈さ
せ、ＨＣｌを３体積％含んだ酸素雰囲気中において加熱
処理を施す。この加熱処理は、９５０℃の温度雰囲気中
において、３０分行う。
せ、ＨＣｌを３体積％含んだ酸素雰囲気中において加熱
処理を施す。この加熱処理は、９５０℃の温度雰囲気中
において、３０分行う。
【０１２５】この加熱処理において、ニッケルと塩素と
は結合し、塩化ニッケルとして気化し、膜外に除去され
る。また、熱酸化膜が３００Åの厚さに成膜される。そ
して、熱酸化膜の成膜に伴い、珪素膜の膜厚は３５０Å
に減少する。
は結合し、塩化ニッケルとして気化し、膜外に除去され
る。また、熱酸化膜が３００Åの厚さに成膜される。そ
して、熱酸化膜の成膜に伴い、珪素膜の膜厚は３５０Å
に減少する。
【０１２６】また、熱酸化膜の成膜に伴い、膜の結晶性
が飛躍的に改善される。これは、不安定な珪素原子が優
先的に熱酸化膜の形成に利用されことにより、格子間原
子の減少、欠陥の減少といったことが行われるためであ
ると考えられる。
が飛躍的に改善される。これは、不安定な珪素原子が優
先的に熱酸化膜の形成に利用されことにより、格子間原
子の減少、欠陥の減少といったことが行われるためであ
ると考えられる。
【０１２７】さらに得られた熱酸化膜を除去する。こう
してニッケル元素の減少された結晶性珪素膜を得る。後
は、図２（Ｃ）以下の作製工程に従って、薄膜トランジ
スタを作製する。
してニッケル元素の減少された結晶性珪素膜を得る。後
は、図２（Ｃ）以下の作製工程に従って、薄膜トランジ
スタを作製する。
【０１２８】上述したような作製工程は、珪素膜中のニ
ッケル元素を十分に除去することができるが、それでも
素子の微細化を進めた場合には、問題となる程度のニッ
ケル元素の残留が懸念される。
ッケル元素を十分に除去することができるが、それでも
素子の微細化を進めた場合には、問題となる程度のニッ
ケル元素の残留が懸念される。
【０１２９】これは、素子の大きさがμｍオーダー以下
となると、微量な不純物元素（特に金属元素）の存在が
素子特性に影響が大きくなるからである。
となると、微量な不純物元素（特に金属元素）の存在が
素子特性に影響が大きくなるからである。
【０１３０】このような場合、さらに図３（Ｈ）に示す
処理を施すことが有用となる。即ち、金属元素の存在が
問題となる領域からのニッケル元素の除去を行うこと
は、有用となる。
処理を施すことが有用となる。即ち、金属元素の存在が
問題となる領域からのニッケル元素の除去を行うこと
は、有用となる。
【０１３１】なお、本実施例においては、基板として石
英基板を利用しているので、ゲイト絶縁膜の少なくとも
一部を熱酸化膜でもって構成できる。ゲイト絶縁膜とし
て、熱酸化を利用することは、素子特性を追及する上で
有用である。
英基板を利用しているので、ゲイト絶縁膜の少なくとも
一部を熱酸化膜でもって構成できる。ゲイト絶縁膜とし
て、熱酸化を利用することは、素子特性を追及する上で
有用である。
【０１３２】〔実施例５〕本実施例は、図５に示す工程
に、熱酸化膜の形成により、ニッケル元素の除去工程を
組み合わせた例である。
に、熱酸化膜の形成により、ニッケル元素の除去工程を
組み合わせた例である。
【０１３３】この場合、基板５０１として石英基板を利
用し、ニッケル元素を利用した熱結晶化が終了した後に
ＨＣｌを３体積％含有させた酸素雰囲気中にでの加熱処
理を行う。
用し、ニッケル元素を利用した熱結晶化が終了した後に
ＨＣｌを３体積％含有させた酸素雰囲気中にでの加熱処
理を行う。
【０１３４】本実施例においては、熱結晶化後における
珪素膜の全面からの金属元素の除去、さらに図３（Ｈ）
に示すようなＴＦＴの作製工程における金属元素が存在
していては不都合な領域からの金属元素の除去、が行わ
れ、素子の特性や信頼性の向上、さらにバラツキの低減
といった効果を得ることができる。
珪素膜の全面からの金属元素の除去、さらに図３（Ｈ）
に示すようなＴＦＴの作製工程における金属元素が存在
していては不都合な領域からの金属元素の除去、が行わ
れ、素子の特性や信頼性の向上、さらにバラツキの低減
といった効果を得ることができる。
【０１３５】〔実施例６〕本実施例では、本明細書で開
示する発明を利用した装置の概略を示す。図６に各装置
の概要を示す。
示する発明を利用した装置の概略を示す。図６に各装置
の概要を示す。
【０１３６】図６（Ａ）に示すのは、携帯型の情報処理
端末であり、電話回線を利用した通信機能を有してい
る。
端末であり、電話回線を利用した通信機能を有してい
る。
【０１３７】この電子装置は、薄膜トランジスタを利用
した集積化回路２００６を本体２００１の内部に備えて
いる。そして、アクティブマトリクス型の液晶ディスプ
レイ２００５、画像を取り込むカメラ部２００２、さら
に操作スイッチ２００４を備えている。
した集積化回路２００６を本体２００１の内部に備えて
いる。そして、アクティブマトリクス型の液晶ディスプ
レイ２００５、画像を取り込むカメラ部２００２、さら
に操作スイッチ２００４を備えている。
【０１３８】図６（Ｂ）に示すのは、ヘッドマウントデ
ィスプレイと呼ばれる電子装置である。この装置は、バ
ンド２１０３によって頭に本体２１２０１を装着して、
疑似的に目の前に画像を表示する機能を有している。画
像は、左右の目に対応した液晶表示装置２１０２によっ
て作成される。
ィスプレイと呼ばれる電子装置である。この装置は、バ
ンド２１０３によって頭に本体２１２０１を装着して、
疑似的に目の前に画像を表示する機能を有している。画
像は、左右の目に対応した液晶表示装置２１０２によっ
て作成される。
【０１３９】このような電子装置は、小型軽量なものと
するために薄膜トランジスタを利用した回路が利用され
る。
するために薄膜トランジスタを利用した回路が利用され
る。
【０１４０】図６（Ｃ）に示すのは、人工衛星からの信
号を基に地図情報や各種情報を表示する機能を有してい
る。アンテナ２２０４で捉えた衛星からの情報は、本体
２２０１内部に備えた電子回路で処理され、液晶表示装
置２２０２に必要な情報が表示される。
号を基に地図情報や各種情報を表示する機能を有してい
る。アンテナ２２０４で捉えた衛星からの情報は、本体
２２０１内部に備えた電子回路で処理され、液晶表示装
置２２０２に必要な情報が表示される。
【０１４１】装置の操作は、操作スイッチ２２０３によ
って行われる。このような装置においても全体の構成を
小型化するために薄膜トランジスタを利用した回路が利
用される。
って行われる。このような装置においても全体の構成を
小型化するために薄膜トランジスタを利用した回路が利
用される。
【０１４２】図６（Ｄ）に示すのは、携帯電話である。
この電子装置は、本体２３０１にアンテナ２３０６、音
声出力部２３０２、液晶表示装置２３０４、操作スイッ
チ２３０５、音声入力部２３０３を備えている。
この電子装置は、本体２３０１にアンテナ２３０６、音
声出力部２３０２、液晶表示装置２３０４、操作スイッ
チ２３０５、音声入力部２３０３を備えている。
【０１４３】図６（Ｅ）に示す電子装置は、ビデオカメ
ラと称される携帯型の撮像装置である。この電子装置
は、本体２４０１に開閉部材に取り付けられた液晶ディ
スプレイ２４０２、開閉部材に取り付けられた操作スイ
ッチ２４０４を備えている。
ラと称される携帯型の撮像装置である。この電子装置
は、本体２４０１に開閉部材に取り付けられた液晶ディ
スプレイ２４０２、開閉部材に取り付けられた操作スイ
ッチ２４０４を備えている。
【０１４４】さらにまた、本体２４０１には、画像の受
像部２４０６、集積化回路２４０７、音声入力部２４０
３、操作スイッチ２４０４、バッテリー２４０５が備え
られている。
像部２４０６、集積化回路２４０７、音声入力部２４０
３、操作スイッチ２４０４、バッテリー２４０５が備え
られている。
【０１４５】図６（Ｆ）に示す電子装置は、投射型の液
晶表示装置である。この装置は、本体２５０１に光源２
５０２、液晶表示装置２５０３、光学系２５０４備え、
スクリンー２５０５に画像を投影する機能を有してい
る。
晶表示装置である。この装置は、本体２５０１に光源２
５０２、液晶表示装置２５０３、光学系２５０４備え、
スクリンー２５０５に画像を投影する機能を有してい
る。
【０１４６】また、以上示した電子装置における液晶表
示装置としては、透過型または反射型のいずれでも利用
することができる。表示特性の面では透過型が有利であ
り、低消費電力や小型軽量化を追求する場合には、反射
型が有利である。
示装置としては、透過型または反射型のいずれでも利用
することができる。表示特性の面では透過型が有利であ
り、低消費電力や小型軽量化を追求する場合には、反射
型が有利である。
【０１４７】また、表示装置として、アクティブマトリ
クス型のＥＬディスプレイやプラズマディスプレイ等の
フラットパネルディスプレイを利用することができる。
クス型のＥＬディスプレイやプラズマディスプレイ等の
フラットパネルディスプレイを利用することができる。
【０１４８】
【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、金属元素を利用して得た結晶性珪素膜を用い
て、素子特性にばらつきの少ないＴＦＴを得ることがで
きる。
により、金属元素を利用して得た結晶性珪素膜を用い
て、素子特性にばらつきの少ないＴＦＴを得ることがで
きる。
【図１】 従来の薄膜トランジスタの構成を示す図。
【図２】 発明を利用した薄膜トランジスタの作製工程
を示す図。
を示す図。
【図３】 発明を利用した薄膜トランジスタの作製工程
を示す図。
を示す図。
【図４】 発明を利用した薄膜トランジスタの作製工程
を示す図。
を示す図。
【図５】 発明を利用した薄膜トランジスタの作製工程
を示す図。
を示す図。
【図６】 発明を利用した装置の概略を示す図。
【図７】 得られたＴＦＴの特性を示す図。
【図８】 燐がドーピングされた領域とそうでない領域
におけるニッケル元素の濃度を示す図。
におけるニッケル元素の濃度を示す図。
１０１ ガラス基板 １０２ ソース領域 １０３ 低濃度不純物領域 １０４ チャネル領域 １０５ 低濃度不純物領域（ＬＤＤ領域） １０６ ドレイン領域 １０７ ゲイト絶縁膜 １０８ ゲイト電極 １０９ 陽極酸化膜（酸化アルミニウム膜） １１１ 層間絶縁膜 １１２ ソース電極 １１４ ドレイン電極 ２０１ ガラス ２０３ 下味膜（酸化珪素膜） ２０４ 非晶質珪素膜 ２０５ 酸化珪素膜でなるマスク ２０６ マスクに形成された開口 ２０７ 結晶成長方向 ２０８ 活性層となるパターン ２０９ 活性層となるパターン ２１０ ゲイト絶縁膜（酸化珪素膜） ２１１ アルミニウムパターン ２１２ アルミニウムパターン ２１３ 多孔質状の陽極酸化膜 ２１４ 多孔質状の陽極酸化膜 ２１５ ゲイト電極 ２１６ 緻密な膜質の陽極酸化膜 ２１７ ゲイト電極 ２１８ 緻密な膜質の陽極酸化膜 ２１９ 残存したゲイト絶縁膜 ２２０ 残存したゲイト絶縁膜 ２２１ ソース領域 ２２２ ドレイン領域 ２２３ ドレイン領域 ２２４ ソース領域 ２２５、２２６ 燐イオンが加速注入されない領域 ２２７、２２８ 優先的にニッケル元素の除去が行わ
れる領域 ２２９、２３０ 優先的にニッケル元素の除去が行わ
れる領域 ２３１ ソース領域となる領域 ２３２ 低濃度不純物領域となる領域 ２３３ チャネル領域 ２３４ 低濃度不純物領域（ＬＤＤ領域）と
なる領域 ２３５ ドレイン領域となる領域 ２３６ ドレイン領域 ２３７ 低濃度不純物領域（ＬＤＤ領域）と
なる領域 ２３８ チャネル領域 ２３９ 低濃度不純物領域 ２４０ ソース領域 ２４１ レジストマスク ２４２ 酸化珪素膜 ２４３ 窒化珪素膜 ２４４ ポリイミド樹脂膜 ２４５ ソース電極 ２４６ ドレイン電極 ２４７ ドレイン電極 ２４８ ソース電極
れる領域 ２２９、２３０ 優先的にニッケル元素の除去が行わ
れる領域 ２３１ ソース領域となる領域 ２３２ 低濃度不純物領域となる領域 ２３３ チャネル領域 ２３４ 低濃度不純物領域（ＬＤＤ領域）と
なる領域 ２３５ ドレイン領域となる領域 ２３６ ドレイン領域 ２３７ 低濃度不純物領域（ＬＤＤ領域）と
なる領域 ２３８ チャネル領域 ２３９ 低濃度不純物領域 ２４０ ソース領域 ２４１ レジストマスク ２４２ 酸化珪素膜 ２４３ 窒化珪素膜 ２４４ ポリイミド樹脂膜 ２４５ ソース電極 ２４６ ドレイン電極 ２４７ ドレイン電極 ２４８ ソース電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 29/78 ６１８Ｇ ６１８Ｂ (72)発明者 寺本 聡 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】珪素の結晶化を助長する金属元素を用いて
結晶化された結晶性珪素膜でもって構成された活性層を
有し、 該活性層中には、チャネル領域とドレイン領域と低濃度
不純物領域とが形成されており、 前記低濃度不純物領域は、チャネル領域とドレイン領域
との間に形成されており、かつドレイン領域よりも導電
型を付与する不純物が低濃度にドーピングされており、 低濃度不純物領域中における前記金属元素の濃度は、ド
レイン領域中におけるそれの１／５以下であることを特
徴とする半導体装置。 - 【請求項２】請求項１において、 ドレイン領域はＰ型、低濃度不純物領域はドレイン領域
よりも弱いＰ型であって、 ドレイン領域には、燐がドーピングされていることを特
徴とする半導体装置。 - 【請求項３】請求項１において、珪素の結晶化を助長す
る金属元素として、Ｎｉが用いられることを特徴とする
半導体装置。 - 【請求項４】請求項１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、Ｐ
ｄ、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。 - 【請求項５】請求項１において、珪素膜の代わりにＳｉ
x Ｇｅ1-x （０＜ｘ＜１）で示される半導体膜が用いら
れることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項６】珪素の結晶化を助長する金属元素を利用し
て結晶性珪素膜を作製する工程と、 薄膜トランジスタの少なくともドレイン領域となるべき
領域に燐元素のドーピングを行う工程と、 加熱処理を施し前記ドレイン領域となるべき領域に該領
域に隣接する領域に存在する前記金属元素をゲッタリン
グさせる工程と、 前記隣接する領域にドレイン領域よりも低濃度に導電型
を付与する不純物をドーピングし、低濃度不純物領域を
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。 - 【請求項７】請求項６において、 低濃度不純物領域における金属元素の濃度は、ドレイン
領域におけるそれの１／５以下であ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６において、珪素の結晶化を助長す
る金属元素として、Ｎｉが用いら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６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、Ｐ
ｄ、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。 - 【請求項１０】請求項６において、 低濃度不純物領域の形成は、ドレイン領域の形成と同時
に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１１】請求項６において、 ドレイン領域にドーピングする不純物としてＰ型を付与
する不純物が選択されることを特徴とする半導体装置の
作製方法。
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| JP3144032B2 (ja) * | 1992-03-30 | 2001-03-07 | ソニー株式会社 | 薄膜トランジスタ及びその製造方法 |
| US5604360A (en) | 1992-12-04 | 1997-02-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device including a plurality of thin film transistors at least some of which have a crystalline silicon film crystal-grown substantially in parallel to the surface of a substrate for the transistor |
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| US5843225A (en) | 1993-02-03 | 1998-12-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Process for fabricating semiconductor and process for fabricating semiconductor device |
| US5639698A (en) | 1993-02-15 | 1997-06-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor, semiconductor device, and method for fabricating the same |
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| US5663077A (en) | 1993-07-27 | 1997-09-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing a thin film transistor in which the gate insulator comprises two oxide films |
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| US5492843A (en) | 1993-07-31 | 1996-02-20 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of fabricating semiconductor device and method of processing substrate |
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| JP2762215B2 (ja) | 1993-08-12 | 1998-06-04 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 薄膜トランジスタおよび半導体装置の作製方法 |
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| JP2860869B2 (ja) | 1993-12-02 | 1999-02-24 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置およびその作製方法 |
| JP3378078B2 (ja) | 1994-02-23 | 2003-02-17 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
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- 1998-02-23 US US09/030,727 patent/US6433363B1/en not_active Expired - Lifetime
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