JPH11214308A - 半導体装置の作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い結晶性を有する結晶性珪素膜を得る。 【解決手段】絶縁表面を有する基板上に成膜された非晶
質珪素から構成される半導体膜上に半導体膜の結晶化を
助長する触媒元素を接して保持させる工程と、８００℃
〜１１００℃の温度で加熱処理を施し、前記半導体膜を
結晶化させる工程とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本明細書で開示する発明は、絶縁
表面を有する基板上に結晶性珪素膜を形成する技術に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ガラス基板上に形成された珪素薄
膜を用いて薄膜トランジスタを構成する技術が注目され
ている。この薄膜トランジスタは、主にアクティブマト
リクス型の液晶電気光学装置に利用されている。また、
この薄膜トランジスタは、各種薄膜集積回路に利用され
ている。

【０００３】液晶電気光学装置は、一対のガラス基板間
に液晶を封入し、液晶に電界を加えることによって、液
晶の光学特性を変化させ、画像表示を行わせるものであ
る。

【０００４】薄膜トランジスタが用いられるアクティブ
マトリクス型の液晶表示装置は、各画素に薄膜トランジ
スタを配置し、画素電極に保持される電荷を薄膜トラン
ジスタをスイッチとして制御することを特徴とする。ア
クティブマトリクス型の液晶表示装置は、微細な画像を
高速で表示できるため、各種電子機器（例えば携帯型の
ワードプロセッサーや携帯型のコンピュータ、さらには
携帯型のビデオカメラ）のディスプレーに利用されてい
る。

【０００５】アクティブマトリクス型の液晶表示装置に
利用される薄膜トランジスタとしては、非晶質珪素薄膜
（アモルファスシリコン薄膜）を利用したものが一般的
である。しかし、非晶質珪素薄膜を用いた薄膜トランジ
スタでは、 （１）特性が低く、より高品質な画像表示を行うことが
できない。 （２）画素に配置された薄膜トランジスタを駆動するた
めの周辺回路を構成することができない。 といった問題がある。

【０００６】上記（２）の問題は、非晶質珪素薄膜を用
いた薄膜トランジスタではＰチャネル型の薄膜トランジ
スタが実用にならないので、ＣＭＯＳ回路が構成できな
いという問題と、非晶質珪素薄膜を用いた薄膜トランジ
スタでは高速動作ができず、また大電流を流すことがで
きないので、周辺駆動回路を組むことができないという
問題とに分けて考えることができる。

【０００７】上記のような問題を解決する方法として
は、結晶性珪素薄膜を用いて薄膜トランジスタを形成す
る技術を挙げることができる。結晶性珪素薄膜を得る方
法としては、非晶質珪素膜に対して加熱処理を加える方
法と非晶質珪素膜に対してレーザー光を照射する方法と
を挙げることができる。

【０００８】しかしながら、現状においては、優れた結
晶性を有する結晶性薄膜が得られていないのが現状であ
る。

【０００９】この問題を解決する方法として、特開平６
─２３２０６９号公報に記載された構成が公知である。
この方法は、ニッケル等で代表される珪素の結晶化を助
長する金属元素を利用することによって、５５０℃、４
時間というような加熱処理条件でもって結晶性珪素膜を
得るものである。

【００１０】しかしながら、上記公報に記載された技術
では、得られる結晶性珪素膜の結晶性に不満足な点があ
る。即ち、得られる結晶性珪素膜は結晶性が低く、非晶
質成分が多く残存したものとなってしまう。また、用い
られる金属元素が局所的に集中して存在してしまうとい
う現象が観察される。このような現象は、デバイスを構
成した時に動作不良を招く要因となる。またこのこと
は、生産歩留りを低下させることになる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本明細書で開示する発
明は、絶縁表面を有する基板上に高い結晶性を有する結
晶性珪素膜を得る技術を提供することを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するために手段】本明細書で開示する発明
の一つは、石英基板上に成膜された珪素膜上に珪素の結
晶化を助長する金属元素を接して保持させる工程と、８
００℃〜１１００℃の温度で加熱処理を施し、前記珪素
膜を結晶性珪素膜に変成するまたは前記珪素膜の結晶性
を助長する工程と、を有することを特徴とする。

【００１３】他の発明の構成は、石英基板上に成膜され
た珪素膜上に珪素の結晶化を助長する金属元素を含んだ
溶液を塗布する工程と、８００℃〜１１００℃の温度で
加熱処理を施し、前記珪素膜を結晶性珪素膜に変成する
または前記珪素膜の結晶性を助長する工程と、を有する
ことを特徴とする。

【００１４】他の発明の構成は、石英基板上に成膜され
た非晶質珪素膜上に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、前記非晶質珪素膜の結晶化温
度より２００℃以上高い温度で加熱処理を行い、前記非
晶質珪素膜を結晶性珪素膜に変成する工程と、を有する
ことを特徴とする。

【００１５】他の発明の構成は、石英基板上に成膜され
た非晶質珪素膜をパターニングし、直径が２００μｍ以
下の島状の領域を形成する工程と、前記島状の領域の表
面に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、８００℃〜１１００℃の温度で加熱処理を行
い、前記島状の領域を結晶化させる工程と、を有するこ
とを特徴とする。

【００１６】基板とては、石英基板の代わりに、単結晶
珪素ウエハーに代表される半導体基板を用いることがで
きる。ただし半導体基板を用いた場合、光の透過性が確
保できないという問題と、半導体基板の表面に絶縁膜を
形成する必要があるという問題がある。

【００１７】また本明細書で開示する発明においては、
石英基板上に酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜
から選ばれた単層膜やそれらの多層膜が形成されている
ものも基板と称する。一般的に石英基板と半導体膜との
間に働く応力を緩和するために、酸化珪素膜等の下地膜
を形成することが好ましい。

【００１８】また、本明細書で開示する発明は、珪素ウ
エハーを用いた集積回路（一般にＩＣ回路と総称され
る）上に絶縁膜を形成し、その絶縁膜を下地膜としてそ
の上に薄膜トランジスタを形成する技術に応用すること
ができる。即ち、基板として必要とする集積回路が形成
された珪素ウエハー（または単結晶珪素珪素の基体）を
基体として利用することができる。

【００１９】珪素膜としては、非晶質珪素膜、微結晶珪
素膜を用いることができる。特に、水素の含有量を極力
減らした非晶質珪素膜を用いることは有効である。ま
た、非晶質珪素膜中の水素を人為的に減らすために、非
晶質珪素膜に対して３００〜５００℃の温度で３０分〜
２時間程度の加熱処理を施し、膜中からの水素の離脱を
促進させることは非常に有効である。結晶化の加熱処理
は、この水素出しの加熱処理の後に行えばよい。

【００２０】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、Ｉ
ｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕから選ばれた一種または複数種類
の元素を用いることができる。

【００２１】上記金属元素の中で特にＮｉ（ニッケル）
を用いることがその効果の大きさと再現性の高さから好
ましい。

【００２２】本明細書で開示する発明においては、珪素
膜を結晶化またはその結晶性を助長させる加熱処理の温
度として、８００℃〜１１００℃の温度を用いることが
好ましい。また、出発膜として非晶質珪素膜を用いた場
合には、この加熱処理の温度を、出発膜である非晶質珪
素膜の結晶化温度の２００℃以上とすることが好まし
い。

【００２３】非晶質珪素膜の結晶化温度は、珪素膜の成
膜方法や成膜条件によって異なる。なお、低い温度でも
加熱時間を長くすれば結晶化するので、この結晶化の始
まる温度の明確な境界が存在する訳でない。例えば、６
００℃、２４時間の加熱によってようやく結晶化する非
晶質珪素膜でも、５９０℃、９６時間の加熱処理を行え
ば、完全な結晶性珪素膜に変成することができる。

【００２４】そこで、本明細書においては、１２時間の
加熱処理において全体が結晶化する温度を結晶化温度と
定義するものとする。またここでいう全体が結晶化する
とは、全体の８０％以上が結晶成分に変成した状態のこ
とをいう。また、この全体が結晶化した状態として、ラ
マン分光法による計測で、非晶質成分のスペクトルがほ
とんど見られなくなり、結晶成分のスペクトルが顕著に
なった状態を挙げることもできる。

【００２５】成膜法や成膜条件にもよるが、一般的に
は、非晶質珪素膜の結晶化温度は５８０℃〜６２０℃と
なる。

【００２６】本明細書で開示する発明において、珪素の
結晶化を助長する金属元素を非晶質珪素膜に接して保持
させる方法としては、この金属元素を含んだ溶液を非晶
質珪素膜の表面に塗布する方法が最適である。

【００２７】この方法を用いると、溶液中における金属
元素の濃度を調整することで、最終的に珪素膜中に存在
する金属元素の濃度を調整することができる。珪素膜中
に存在する金属元素の濃度は、１×１０¹⁵〜５×１０¹⁹
原子ｃｍ^-3、好ましくは、１×１０¹⁶〜５×１０¹⁷原子
ｃｍ^-3程度の濃度にすることが必要である。このために
は、上記溶液を用いた方法は非常に有用なものとなる。
なお、金属元素の濃度は、ＳＩＭＳ（２次イオン分析方
法）で計測された最小値として定義される。

【００２８】また、この溶液を用いた方法を用いると、
非晶質珪素膜の表面に均一に金属元素を接して保持させ
得ることが判明している。これは、金属元素の層または
金属元素を含んだ層を均一に非晶質珪素膜に接して存在
させることができることを意味する。このことは、局部
的に金属元素が集中して存在することを防ぐ意味で非常
に重要なこととなる。

【００２９】金属元素としてニッケルを利用する場合
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種類のものを主成分とする溶液を用いることができ
る。

【００３０】また、ニッケル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、フロンに含ませた
ものを用いることもできる。

【００３１】また金属元素としてＦｅ（鉄）を用いる場
合、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 ６Ｈ
₂ Ｏ）、酢酸第２鉄（Ｆｅ（Ｃ₂ Ｈ₃ Ｏ₂)₃xＨ₂ Ｏ）、
塩化第１鉄（ＦｅＣｌ₂ ４Ｈ₂Ｏ）、塩化第２鉄（Ｆｅ
Ｃｌ₃ ６Ｈ₂ Ｏ）、フッ化第２鉄（ＦｅＦ₃ ３Ｈ
₂ 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）から選ばれた少なくとも一種類
のものを主成分として用いることができる。

【００３２】また金属元素としてＣｏ（コバルト）を用
いる場合、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 ６Ｈ₂Ｏ）、フッ化コバルト（Ｃ
ｏＦ₂ xＨ₂ Ｏ）、硝酸コバルト（Ｃｏ（Ｎｏ₃)₂ ６Ｈ
₂ Ｏ）から選ばれたものを主成分として用いることがで
きる。

【００３３】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。

【００３４】金属元素して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。

【００３５】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 ２Ｈ
₂ Ｏ）を用いることができる。

【００３６】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。

【００３７】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
料を主成分としたものを用いることができる。

【００３８】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（ＰｔＣｌ₄ ５Ｈ₂ Ｏ）を用いるこ
とができる。

【００３９】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 ＣＯ
Ｏ）₂ ）、塩化第二銅（ＣｕＣｌ₂ 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。

【００４０】金属元素として金を用いる場合、その化合
物として三塩化金（ＡｕＣｌ₃ xＨ ₂ Ｏ）、塩化金塩
（ＡｕＨＣｌ₄ ４Ｈ₂ Ｏ）から選ばれた材料を用いるこ
とができる。

【００４１】またこれら金属元素の濃度を調整するため
に、以上示した材料を適当な溶媒で希釈することは有効
である。また以上のような溶液に界面活性剤を含ませる
ことは有効である。界面活性剤を利用すると非晶質珪素
膜の表面に金属元素を分散させて存在させる効果を高め
ることができる。

【００４２】

【作用】珪素の結晶化を助長する金属元素を用い、さら
に結晶性珪素膜を得るための加熱処理を８００℃〜１１
００℃という高温で行うことで、短い加熱処理におい
て、高い結晶性を有した結晶性珪素膜を得ることができ
る。また、このような高温で加熱処理を行うことで、金
属元素が珪素膜中において局部的に集中して存在してし
まうことを防ぐことができる。

【００４３】

【実施例】〔実施例１〕図１に本実施例の作製工程を示
す。本実施例は、石英基板上に結晶性珪素膜を形成する
ものである。まず、石英基板１０１上に下地膜として酸
化珪素膜１０２を３０００Åの厚さに成膜する。この酸
化珪素膜１０２は、後に石英基板中から珪素膜中に不純
物が拡散しないようにするために成膜される。次に減圧
熱ＣＶＤ法により、非晶質珪素膜１０３を５００Åの厚
さに成膜する。（図１（Ａ））

【００４４】次に非晶質珪素膜の表面に所定の濃度に調
整したニッケル酢酸塩溶液を塗布する。そしてニッケル
酢酸塩溶液の水膜１０５を形成する。（図１（Ｂ））

【００４５】その後スピナー１０４を用いてスピンコー
トを行う。また同時に余分なニッケル酢酸塩溶液を吹き
飛ばす。こうして、非晶質珪素膜１０３の表面にニッケ
ル元素が接して保持された状態とする。なお、ニッケル
酢酸塩溶液中におけるニッケル元素の濃度は、最終的に
珪素膜中に存在するニッケル元素の濃度が１×１０¹⁵〜
５×１０¹⁹原子ｃｍ^-3以下となるようにする必要があ
る。

【００４６】こうして図１（Ｃ）に示す状態を得る。こ
の状態において、非晶質珪素膜１０３の表面には、ニッ
ケル元素が接して保持された状態となっている。そして
９５０℃の温度で４時間の加熱処理を行う。加熱処理の
終了後、７００℃の温度まで０．５℃／分の冷却速度で
徐冷する。ここで徐冷を行うのは、珪素膜中に応力が残
留することを抑制するためである。

【００４７】この加熱処理を行うことによって、非晶質
珪素膜１０３を結晶性珪素膜１０６に変成することがで
きる。（図１（Ｄ））

【００４８】ここで行われる加熱処理温度は、非晶質珪
素膜１０３の結晶化温度よりもはるかに高い温度である
ことが重要である。このような高い温度とすることで、
４時間程度の短い時間で結晶性珪素膜を得ることがで
き、またその結晶性を極めて高いものとすることができ
る。また、結晶化の助長に寄与したニッケル元素を膜中
に分散させることができ、局部的に高密度のトラップ準
位が形成されることを防ぐことができる。なお、実験に
よれば、本実施例に示す非晶質珪素膜の結晶化温度は約
５９０度であることが判明している。

【００４９】このような高い温度で加熱処理を加えるこ
とによって、非常に高い結晶性を有する結晶性珪素膜を
得ることができる。一般に石英基板上に形成された非晶
質珪素膜を９００℃程度の加熱によって結晶化する技術
が知られている。本実施例において得られる結晶性珪素
膜１０６は、上記公知の石英基板を用いる技術によって
得られる結晶性珪素膜に比較して高い結晶性を有してい
る。これは、珪素の結晶化を助長する金属元素を利用す
ることの効果である。

【００５０】〔実施例２〕本実施例は、実施例１に示す
工程において、ニッケル元素の代わりに銅元素を用いた
場合の例である。ここでは、酢酸第二銅（Ｃｕ（ＣＨ₃
ＣＯＯ）₂ ）を用いて非晶質珪素膜の表面にニッケル元
素を接して保持させた状態とする。実施例１と同様の加
熱処理を行い結晶性珪素膜を得る。なお、溶液中におけ
る銅元素の濃度は、実施例１のニッケル元素の場合と同
様なものとすればよい。

【００５１】〔実施例３〕本実施例では、本明細書に開
示する発明を利用してＮチャネル型の薄膜トンジスタを
作製する例を示す。まず実施例１に示す工程に従って、
ガラス基板上に結晶性珪素膜を形成する。そして、この
結晶性珪素膜をパターニングすることにより、図２
（Ａ）に示すような状態を得る。

【００５２】図２（Ａ）に示す状態においては、石英基
板２０１上に下地膜２０２として酸化珪素膜が３０００
Åの厚さに成膜されており、さらに薄膜トランジスタの
活性層を構成する結晶性珪素膜でなる島状の半導体層２
０３が形成されている。

【００５３】図２（Ａ）に示す状態を得たら、ゲイト絶
縁膜を構成する酸化珪素膜２０４を１０００Åの厚さに
成膜する。成膜方法は、プラズマＣＶＤ法による方法を
用いればよい。そして、Ｐ（リン）を含んだＮ型の微結
晶珪素膜を減圧熱ＣＶＤ法で成膜する。そしてこのＮ型
の微結晶珪素膜をパターニングすることにより、ゲイト
電極２０５を形成する。こうして図２（Ｂ）に示す状態
を得る。

【００５４】ここでは珪素を用いてゲイト電極２０５を
構成したが、耐熱性の高い金属材料やそのシリサイドを
用いてもよい。また金属と半導体の多層構造を採用して
もよい。

【００５５】次に活性層中にソース領域とドレイン領域
とを形成するために、図２（Ｃ）に示すようにＰ（リ
ン）イオンの注入を行う。ここでは、Ｐイオンを注入す
るが、Ｐチャネル型の薄膜トランジスタを得るのであれ
ば、Ｂ（ボロン）イオンを注入すればよい。

【００５６】ここでは、Ｐイオンをプラズマドーピング
法で注入する。この工程において、ゲイト電極がマスク
となって、２０６と２０８に示される領域にＰイオンが
注入される。またチャネル形成領域２０７が自己整合的
に形成される。その後、注入されたイオンの衝撃で非晶
質化した２０６と２０８に示される領域の結晶化と注入
されたＰイオンの活性化のために９５０℃、２時間の加
熱処理を行う。

【００５７】この加熱処理の代わりにレーザー光の照射
を行ってもよい。また８００〜１１０℃の温度で加熱し
ながらのレーザー光の照射を行ってもよい。またレーザ
ー光を照射する代わりに強光（例えば赤外光）を照射す
るのでもよい。

【００５８】次に図２（Ｄ）に示すように、層間絶縁膜
として酸化珪素膜２０９をプラズマＣＶＤ法で成膜す
る。そして、コンタクトホールの形成を行い、ソース電
極２１０とドレイン電極２１１を形成する。この電極は
チタンで構成される。こうして、Ｎチャネル型の薄膜ト
ランジスタが完成される。

【００５９】本実施例で作製される薄膜トランジスタ
は、ガラス基板上に６００℃程度の温度で形成される結
晶性珪素膜を用いた薄膜トランジスタに比較して、大き
な移動度と小さなＯＦＦ電流特性を有している。

【００６０】移動度が大きいのは、高い結晶性を得られ
ることによって、キャリアの移動度が高くなるからであ
る。また、小さなＯＦＦ電流特性が得られるのは、トラ
ップ準位の密度が小さくなることによって、トラップ準
位を経由して移動するキャリアの数が少なくなることに
よる。

【００６１】薄膜トランジスタにおけるＯＦＦ電流は、
薄膜トランジスタのＯＦＦ動作時（ゲイト電極に逆バイ
アスが加えられた状態）において、ソース／ドレイン間
に流れてしまう電流のことをいう。

【００６２】ＯＦＦ電流が流れてしまう原因は、特公平
３─３８７５５号公報に記載されているように、チャネ
ル形成領域とドレイン領域の界面近傍において、トラッ
プ準位を介して、キャリアが移動してしまうことに起因
する。従って、活性層を構成する結晶性珪素膜の結晶性
を高め、トラップ準位密度を下げることによって、ＯＦ
Ｆ電流の値を小さくすることができる。

【００６３】〔比較例〕ここで示す比較例の作製工程
は、実施例１に示す工程において、基板としてガラス基
板を用い、結晶化のための加熱処理を５５０℃の温度で
行うことにより結晶性珪素膜を得、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する例である。

【００６４】図１及び図２を用いて本比較例の作製工程
を説明する。ここでは、基板１０１としてガラス基板を
用いる。そしてまずこのガラス基板１０１上に下地膜と
して酸化珪素膜１０２を３０００Åの厚さに成膜する。
さらに非晶質珪素膜１０３を減圧熱ＣＶＤ法で５００Å
の厚さに成膜する。こうして図１（Ａ）に示す状態を得
る。

【００６５】次に実施例１と同様の条件で酢酸ニケッル
塩溶液を塗布し、スピナー１０４を用いてスピンコート
を行う。（図１（Ｂ））

【００６６】こうして図１（Ｃ）に示す状態を得る。こ
の状態において、非晶質珪素膜１０３の表面に接してニ
ッケル元素が保持された状態となる。

【００６７】図１（Ｃ）に示す状態で、５５０℃、４時
間の加熱処理を行う。この工程におおて、ニッケル元素
の作用によって、結晶性珪素膜１０６を得ることができ
る。（図１（Ｄ））

【００６８】次に結晶性珪素膜をパターニングすること
により、薄膜トランジスタの活性層を構成する。この状
態を図２（Ａ）に示す。図２（Ａ）に示す状態におい
て、２０１がガラス基板であり、２０２が下地膜の酸化
珪素膜であり、２０３が薄膜トランジスタの活性層であ
る。

【００６９】次にゲイト絶縁膜を構成するＮ型の微結晶
珪素膜を成膜し、パターニングを施すことにより、ゲイ
ト電極２０５を形成する。こうして図２（Ｂ）に示す状
態を得る。

【００７０】次にＰ（リン）イオンの注入をプラズマド
ーピング法でもって行い、ソース領域２０６とドレイン
領域２０８、さらにチャネル形成領域２０７を自己整合
的に形成する。さらにレーザー光の照射を行うことによ
り、ソース領域とドレイン領域の再結晶化と活性化とを
行う。（図２（Ｃ））

【００７１】さらに層間絶縁膜２０９をプラズマＣＶＤ
法で成膜し、コンタクトホールの形成を行った後にソー
ス電極２１０とドレイン電極２１１とを形成し、薄膜ト
ランジスタを完成させる。

【００７２】この比較例の薄膜トランジスタの移動度
は、実施例１に示す薄膜トランジスタの６０〜７０％程
度を有している。しかし、ＯＦＦ電流特性に関しては、
実施例１に示す薄膜トランジスタに対して問題とならな
い程度に悪いものとなる。このＯＦＦ電流特性を改善す
るためには、オフセットゲイト構造やＬＤＤ構造といっ
た特殊な構造が必要とされる。

【００７３】また、本比較例に示す薄膜トランジスタ
は、素子毎の特性のバラツキが著しく大きいという問題
がある。この原因は以下のような理由によるものである
と考えられる。本実施例に示す薄膜トランジスタの活性
層をＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）で観察すると、ニッケ
ル元素が集中して存在していることが確認される。周知
のように、半導体中に金属元素が局所的に集中して存在
していれば、そこで高密度のトラップ準位を形成する。
そしてこのような高密度のトラップ準位の存在は、デバ
イスの劣化や動作の不安定さの要因となる。このような
理由で本実施例に示す薄膜トランジスタは、素子間の特
性に大きなバラツキがあるものとなってします。

【００７４】これに対して、実施例１に示す工程で作製
された薄膜トランジスタは、素子毎のバラツキが非常に
小さいという特徴を有している。また、実施例１に示す
工程で作製された薄膜トランジスタの活性層をＴＥＭ
（透過型電子顕微鏡）によって観察すると、ニッケル元
素の局所的な集中がほとんど見られない。このことは、
素子毎のバラツキが小さいことを裏付ける。このニッケ
ル元素の局所的な集中がほとんど見られないのは、９５
０℃という高い加熱によって、ニッケル元素が珪素膜中
において分散してしまうためであると考えられる。

【００７５】〔実施例４〕本実施例は実施例１に示す工
程によって、図１（Ｄ）に示す結晶性珪素膜１０６を
得、さらにレーザー光の照射を行い、その結晶性を高め
る構成に関する。図１（Ｄ）に示す状態における結晶性
珪素膜１０７は、その膜中に少しではあるが非晶質成分
を含んでいる。

【００７６】この非晶質成分は、さらに加熱処理を加え
ることにより消滅させることができる。即ち、さらに加
熱処理を加えることで、より結晶性を高めたものとする
ことができる。しかし、この加熱処理はさらに数時間を
要するものでり、生産性を考慮した場合、好ましい手段
とはいえない。

【００７７】そこで本実施例においては、実施例１に示
す工程において、図１（Ｄ）に示す状態を得た後、さら
にレーザー光の照射を行い、その結晶性を高めることを
特徴とする。

【００７８】照射するレーザー光としては、紫外領域の
波長を有するエキシマレーザー光を用いることが好まし
い。ここでは、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ
ーを用いる。また照射エネルギー密度は３００〜４００
ｍＪ／ｃｍ² とする。

【００７９】本実施例に示すように、加熱によって一端
結晶化された結晶性珪素膜に対して、レーザー光を照射
することで、その結晶性を高めることができる。そして
その効果は、高い再現性でもって得ることができる。

【００８０】ここでは、レーザー光を用いる例を示した
が、赤外光等の強光を照射するのでもよい。

【００８１】〔実施例５〕本実施例は、１枚の石英基板
上に周辺回路をも一体化した構造を有するアクティブマ
トリクス型の液晶表示装置に関する。以下、本実施例の
アクティブマトリクス回路を得る作製工程について、図
３を用いて説明する。

【００８２】図において、左側に周辺論理回路の薄膜ト
ランジスタ（周辺回路ＴＦＴと記す）の作製工程を、右
側にアクティブマトリクス回路の薄膜トランジスタ（画
素ＴＦＴと記す）の作製工程を、それぞれ示す。

【００８３】まず、石英基板３０１上に下地酸化膜３０
２として厚さ１０００〜３０００Åの酸化珪素膜を形成
する。この酸化珪素膜の形成方法としては、酸素雰囲気
中でのスパッタ法やプラズマＣＶＤ法を用いればよい。

【００８４】その後、プラズマＣＶＤ法や減圧熱ＣＶＤ
法によって非晶質珪素膜を５００Åの厚さに成膜する。
さらに実施例１に示した方法と同様の方法により、非晶
質珪素膜の表面に珪素の結晶化を助長する金属元素であ
るニッケルを接して保持させる。

【００８５】次に９００℃、４時間の加熱処理を行うこ
とにより、非晶質珪素膜を結晶性珪素膜に変成する。こ
の加熱処理の後に、レーザー光の照射や強光の照射によ
って、さらに結晶性を高めてもよい。

【００８６】次に得られた結晶性珪素膜をエッチングし
て、島状の周辺駆動回路の薄膜トランジスタ（図では周
辺回路ＴＦＴと記す）の活性層３０３（Ｐチャネル型Ｔ
ＦＴ用）、３０４（Ｎチャネル型ＴＦＴ用）と、マトリ
クス回路の薄膜トランジスタ（図では画素ＴＦＴと記
す）の活性層３０５を形成する。

【００８７】さらに、酸素雰囲気中でのスパッタ法によ
って、厚さ５００〜２０００Åの酸化珪素膜でなるゲイ
ト絶縁膜３０６を形成する。ゲイト絶縁膜の形成方法と
しては、プラズマＣＶＤ法を用いてもよい。プラズマＣ
ＶＤ法によって酸化珪素膜を形成する場合には、原料ガ
スとして、一酸化二窒素（Ｎ₂ Ｏ）もしくは酸素
（Ｏ ₂ ）とモンシラン（ＳｉＨ₄ ）を用いることが好ま
しい。

【００８８】その後、厚さ２０００Å〜５μｍ、好まし
くは２０００〜６０００Åの多結晶シリコン膜（導電性
を高めるためＰ（リン）を含有する）を減圧熱ＣＶＤ法
によって基板全面に形成する。そして、これをエッチン
グして、ゲイト電極３０７、３０８、３０９を形成す
る。（図３（Ａ））

【００８９】その後、イオンドーピング法によって、全
ての島状活性層に、ゲイト電極をマスクとして自己整合
的にフォスフィン（ＰＨ₃ ）をドーピングガスとしてＰ
（リン）を注入する。ドーズ量は１×１０¹²〜５×１０
¹³原子／ｃｍ² とする。この結果、弱いＮ型領域３１
０、３１１、３１２が形成される。（図３（Ｂ））

【００９０】次に、Ｐチャネル型薄膜トランジスタの活
性層３０３を覆うフォトレジストのマスク３１３を形成
する。また同時に画素薄膜トランジスタの活性層３０５
のうち、ゲイト電極に平行にゲイト電極３０９の端から
３μｍ離れた部分までを覆うフォトレジストのマスク３
１４を形成する。

【００９１】そして、再び、イオンドーピング法によっ
て、フォスフィンをドーピングガスとしてＰ（リン）イ
オンを注入する。この時、レジストマスク３１３と３１
４の下にはＰ（リン）イオンは注入されない。

【００９２】この結果、強いＮ型領域（ソース／ドレイ
ン）３１５、３１６が形成される。この工程において、
画素薄膜トランジスタの活性層３０５の弱いＮ型領域３
１２のうち、マスク３１４に覆われていた領域３１７
（図３（Ｄ）参照）はＰ（リン）が注入されず、弱いＮ
型のままとなる。（図３（Ｃ））

【００９３】次に、Ｎチャネル型薄膜トランジスタの活
性層３０４、３０５をフォトレジストのマスク３１８で
覆い、ジボラン（Ｂ₂ Ｈ₆ ）をドーピングガスとして、
イオンドーピング法により、島状領域１０３にＢ（ボロ
ン）を注入する。ドーズ量は５×１０¹⁴〜８×１０¹⁵原
子／ｃｍ² とする。このドーピングでは、Ｂのドーズ量
が図３（Ｃ）におけるＰのドーズ量を上回るため、先に
形成されていた弱いＮ型領域３１０は強いＰ型領域３１
９に反転する。

【００９４】以上のドーピングにより、強いＮ型領域
（ソース／ドレイン）３１５、３１６、強いＰ型領域
（ソース／ドレイン）３１９、弱いＮ型領域（低濃度不
純物領域）３１７が形成される。本実施例では、低濃度
不純物領域３１７の幅ｘは、フォトレジストのマスク１
１４の大きさより約３μｍとなる。この低濃度不純物領
域３１７のドレイン領域側はＬＤＤ領域として機能す
る。（図３（Ｄ））

【００９５】その後、９００℃の温度で２時間の加熱処
理を施すことにより、ドーピングによるダメージを回復
させる。また同時にドーピング不純物を活性化させる。
その後、全面に層間絶縁物３２０として、プラズマＣＶ
Ｄ法によって酸化珪素膜を厚さ５０００Åの厚さに成膜
する。これは、窒化珪素膜あるいは酸化珪素膜と窒化珪
素膜の多層膜であってもよい。そして、層間絶縁物３２
０をウェットエッチング法によってエッチングして、ソ
ース／ドレインにコンタクトホールを形成する。

【００９６】そして、スパッタ法によって、厚さ４００
０Åのチタン膜を形成し、これをエッチングして、周辺
回路の電極・配線３２１、３２２、３２３を形成する。
また同時に画素薄膜トランジスタの電極・配線３２４、
３２５を形成する。さらに、プラズマＣＶＤ法によっ
て、厚さ２０００Åの窒化珪素膜３２６をパッシベーシ
ョン膜として形成する。そしてこれをエッチングして、
画素薄膜トランジスタの電極３２５に達するコンタクト
ホールを形成する。最後に、スパッタ法で成膜した厚さ
１５００ÅのＩＴＯ（インディウム錫酸化物）膜をエッ
チングして、画素電極３２７を形成する。このようにし
て、周辺回路とアクティブマトリクス回路を一体化して
形成することができる。（図３（Ｅ））

【００９７】〔実施例６〕本実施例は、実施例１に示す
工程において、非晶質珪素膜１０３の代わりに微結晶珪
素膜を用いることを特徴とする。微結晶珪素膜を成膜す
るには、原料ガスとしてジシランを用いた減圧熱ＣＶＤ
法を用いればよい。本実施例の場合、加熱処理によって
非晶質珪素膜を結晶性珪素膜に変成するのではなく、加
熱処理によって、微結晶珪素膜の結晶性を助長させ、さ
らに結晶性の高い結晶性珪素膜を得ることになる。

【００９８】〔実施例７〕本実施例は、オフセットゲイ
ト領域を設けることによって低ＯＦＦ電流特性を実現し
た実用性の高いＮチャネル型の薄膜トランジスタに関す
る。図４に本実施例の薄膜トランジスタの概略の作製工
程を示す。

【００９９】まず、石英ガラス基板４０１上に下地膜と
して酸化珪素膜４０２を５０００Åの厚さに成膜する。
この酸化珪素膜は石英基板とその上に形成される珪素膜
との間に働く応力を緩和させる機能を有する。またその
厚さは少なくとも３０００Å以上の厚さに形成すること
が好ましい。

【０１００】そして酸化珪素膜４０２上に後に薄膜トラ
ンジスタの活性層を構成する珪素膜の出発膜となる非晶
質珪素膜を減圧熱ＣＶＤ法で形成する。ここでは成膜ガ
スとしてジシランを用い、１０００Åの厚さに成膜す
る。なお、本実施例においては、得られる薄膜トランジ
スタのＶ_thの値を制御するために、ジシラン中にジボラ
ンを微量に含有させる。（図４（Ａ））

【０１０１】非晶質珪素膜４０３を形成したら、スピン
コート法により、ニッケル酢酸塩溶液を塗布する。この
工程でニッケル元素が非晶質珪素膜４０３の表面に接し
て保持された状態が実現される。

【０１０２】そして８００℃、４時間の加熱処理を行
い、非晶質珪素膜４０３を結晶化させる。加熱処理の後
は２℃／分以下温度で行い珪素膜中の応力の緩和を行わ
せる。

【０１０３】この加熱処理はより高い温度で行う法が効
果的であるが、徐冷時間や装置への負担等を考えると８
００〜９００℃程度で行うことが好ましい。

【０１０４】次にパターニングを行い、薄膜トランジス
タの活性層４０４を形成する。（図４（Ｂ））

【０１０５】さらに熱酸化法を用いて５００Åの酸化珪
素膜４０６を形成する。この際、加熱温度は９５０℃と
する。熱酸化法によって酸化珪素膜４０６を５００Åの
厚さに形成することによって、活性層４０４の厚さは約
７５０Åとなる。（図４（Ｃ））

【０１０６】次にゲイト電極を構成するためのモリブデ
ンシリサイドを５０００Åの厚さに形成する。この電極
を構成するための材料は極力低抵抗を有するものを用い
ることが好ましい。モリブデンシリサイドの他には例え
ばタングステンシリサイド等を用いることができる。

【０１０７】そしてレジストマスク４０８を配置し、こ
のモリブデンシリサイドでなる５０００Å厚の膜をパタ
ーニングする。こうしてゲイト電極となる領域４０７を
形成する。（図４（Ｄ））

【０１０８】次にモリブデンシリサイドを選択的にエッ
チングできる等方性のエッチング方法を用いて、エッチ
ング処理を行う。このエッチング処理において、図４
（Ｅ）の矢印で示されるようなエッチングが進行し、モ
リブデンシリサイドでなるゲイト電極となる領域４０７
の大きさが目減りする。ここではエッチングされる幅を
５０００Åとする。こうしてゲイト電極４０９が形成さ
れる。（図４（Ｅ））

【０１０９】そしてこの状態で図５（Ａ）に示すように
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。このドーピングの結果、４１０と４１３の領域
にＰイオンの注入が行われる。この４１０と４１３の領
域がソース領域とドレイン領域となる。そして、ゲイト
電極４０９の直下の活性層の領域がチャネル形成領域４
１２となる。そして、Ｐイオンの注入されなかった領域
４１１がオフセットゲイト領域となる。なお、オフセッ
トゲイト領域４１１の幅は５０００Åとなる。（図５
（Ａ））

【０１１０】図５（Ａ）に示すＰイオンの注入の終了
後、８００℃、２時間の加熱処理を行う。この工程でソ
ース／ドレイン領域の活性化とイオンの注入より生じた
損傷のアニールを行う。

【０１１１】次に層間絶縁膜として酸化珪素膜４１４を
プラズマＣＶＤ法により６０００Åの厚さに形成する。
そしてコンタクトホールの形成後、チタン膜とアルミニ
ウム膜との積層でなる層を形成する。そしてこれをパタ
ーニングすることにより、ソース電極４１５とゲイト電
極４１６を形成する。このアルミニウムには、ヒロック
の発生を防止するためにスカンジスムを0.2wt ％含有さ
せる。さらに図示しないがゲイト電極４０９にコンタク
トする電極を形成する。さらに４００℃の水素雰囲気中
において、水素熱処理を行い、活性層中の不対結合手を
中和させ薄膜トランジスタを完成させる。このようにし
て図５（Ｂ）に示す薄膜トランジスタを完成させる。

【０１１２】図６に図５（Ｂ）にその断面の概要を示す
薄膜トランジスタの特性の一例を示す。（特性には少な
からずバラツキがある）

【０１１３】図６にその特性を示す薄膜トランジスタ
は、移動度が247.57ｃｍ² ／Ｖｓであり、Ｖ_thが0.11Ｖ
であり、Ｓ値が0.09Ｖ／Dec である。得られた薄膜トラ
ンジスタの特性のバラツキは、移動度が180 〜250 ｃｍ
² ／Ｖｓ程度の範囲内であり、Ｓ値が0.09〜0.12Ｖ／De
c 程度の範囲内である。

【０１１４】このような特性を有する薄膜トランジスタ
は数十ＭＨｚの高速動作を行わすことができる。従っ
て、そのバラツキを抑制すれば、石英基板上に画像信号
を扱えるような集積回路を形成することができる。

【０１１５】図７に比較のために作製した薄膜トランジ
スタの特徴とする作製方法および特性についてまとめた
もの示す。

【０１１６】図７に示す比較例１及び比較例２は、基本
的に図４及び図５に示す作製工程に従って作製される。

【０１１７】比較例１は珪素の結晶化を助長する金属元
素を利用しないで、結晶性珪素膜を得ることを特徴とす
る。この比較例１は一般の高温ポリシリコンＴＦＴと呼
ばれる薄膜トランジスタに相当する。従って、本実施例
と比較例１とを比較することによって、金属元素を利用
したことによる効果を確認することができる。

【０１１８】比較例２は珪素の結晶化を助長する金属元
素は利用するが、図４（Ａ）に示す工程で行われる非晶
質珪素膜４０３の結晶化のための加熱処理を５５０℃、
４時間の条件で行うことを特徴とする。従って、本実施
例と比較例２とを比較することによって、非晶質珪素膜
の結晶化のための加熱の温度の違いに起因する薄膜トラ
ンジスタの特性に与える影響を確認することができる。

【０１１９】なお比較例２は、ソース／ドレイン領域の
活性化を加熱ではなく、レーザー光の照射によって行
う。

【０１２０】図７を見れば明らかなように、本実施例の
作製工程を採用することにより、比較例１のニッケルを
用いない場合、さらには比較例２に示すニッケルは用い
たが結晶化のための加熱の温度を５５０℃に下げた場合
に比較して顕著に有意な特性を有する薄膜トランジスタ
が得られることが分かる。

【０１２１】なお比較例１及び比較例２に示すような薄
膜トランジスタは数ＭＨｚの範囲でしか動作させること
ができない。即ち、本実施例に示す薄膜トランジスタの
１／１０程度の速度でしか動作させることができない。

【０１２２】〔実施例８〕本実施例は、図４に示す薄膜
トランジスタの作製工程の一部を工夫したものである。
図４（Ａ）に示すように非晶質珪素膜４０３を成膜した
後にニッケルを用いた結晶化を行った場合、見かけ上数
百μｍの粒径を有する結晶粒が多数形成された結晶性珪
素膜が得られる。

【０１２３】この結晶性珪素膜を用いると、実施例７に
示すように顕著に高い特性を有する薄膜トランジスタを
得ることができる。しかし、石英基板上に形成された結
晶性珪素膜を用いて多数の薄膜トランジスタを形成した
場合、一定の割合で活性層中に結晶粒界が位置してしま
うような状況が実現されてしまう。

【０１２４】結晶粒界には、結晶化の助長に寄与した金
属元素や不純物が析出している。このような存在はキャ
リの移動を阻害する要因となる。従って、活性層の特に
チャネル形成領域に結晶粒界が存在してしまう場合、得
られる薄膜トランジスタの特性は低いものとなってしま
う。そして、このことが得られる薄膜トランジスタの特
性のバラツキを招いてしまう。

【０１２５】このような問題を解決するには、活性層内
に結晶粒界が存在しないようにすればよい。活性層の大
きさは小さくて１０μｍ角程度、大きくて１００μｍ角
程度である。前述したように得られる結晶粒の大きさは
数百μｍ（実験によれば３００μｍ程度のものは得られ
る）である。

【０１２６】そこで、本実施例に示す構成においては、
非晶質珪素膜をパターニングすることによって、非晶質
珪素膜でなる活性層をまず得て、それからニッケル元素
を用いた結晶化を行う。即ち、図４（Ｂ）に示す状態を
得た後にニッケル元素の導入を行い、その後に８００
℃、４時間の加熱処理を行い、活性層の形状を有する非
晶質珪素膜を結晶化させる。

【０１２７】前述のように活性層の大きさは大きくて１
００μｍ程度であるので、その程度の大きさにパターニ
ングされた島状の非晶質珪素膜はほぼ一つの結晶粒とな
る。

【０１２８】このような構成とすることによって、活性
層内に結晶粒界が存在してしまうことを抑制することが
できる。そして得られる薄膜トランジスタの特性のバラ
ツキを抑えることができる。即ち、実施例７で示したよ
うな移動度が250 ｃｍ² ／Ｖｓ近く得られ、さらにＳ値
が0.1 Ｖ／Dec を切るような顕著に高い特性を有した薄
膜トランジスタを特性のバラツキを抑えて得ることがで
きる。

【０１２９】〔実施例９〕本実施例は実施例８に示す構
成において、珪素の結晶化を助長する金属元素の影響を
抑制する構成に関する。実施例８に示すように出発膜で
ある非晶質珪素膜を活性層の形状にパーニングし、しか
る後にニッケルを利用した加熱処理により結晶状態を有
する活性層を得る場合、以下に示すような問題が生じ
る。

【０１３０】即ち、非晶質珪素膜でなるパターン（活性
層のパターン）を形成した後に結晶化を行った場合、活
性層のパターンの周辺部、即ちパターンの縁に結晶化に
寄与した金属元素が偏在してしまう。この金属元素の偏
在は、活性層の側面や縁部分にトラップ準位が形成され
てしまう要因となる。そしてこのような状態は、薄膜ト
ランジスタの動作に悪影響を与えることが懸念される。

【０１３１】本実施例は、上記のような金属元素の偏在
した領域が存在しない活性層を得る技術を提供するもの
である。図８に本実施例に示す活性層の作製工程を示
す。

【０１３２】図８（Ａ）において８０１で示されるの
は、石英基板上に下地の酸化珪素膜を介して形成された
非晶質珪素膜の特定の領域である。まずこの領域におい
て８０２〜８０４で示される３つの矩形パターンを形成
する。即ち、非晶質珪素膜でなる８０２〜８０４で示さ
れる３つの島状の領域を形成する。

【０１３３】このパターンの大きさは１０μｍ角〜２０
０μｍ角、好ましくは２０μｍ角〜１００μｍ角とす
る。即ち、得られる結晶粒の面積の７割程度以下の面積
となるようにする。またその形状は正方形でも長方形で
も多角形形状でも円形でも楕円形でもよい。即ち、利用
しやすい任意の形状とすればよい。ただし複雑な形状は
結晶化の進行を阻害するので好ましくない。

【０１３４】またこのパターンの大きさは、円形に換算
して概略２００μｍ以下の大きさとすることが好まし
い。これは、ニッケルを用いた加熱よる結晶化によって
形成される結晶粒の大きさが２００μｍ〜３００μｍと
なることに起因する。

【０１３５】図８（Ａ）に示すような非晶質珪素膜のパ
ターンを形成したら、ニッケル酢酸塩溶液をスピンコー
ト法で塗布し、矩形状に形成された非晶質珪素膜のパタ
ーン８０２〜８０４の露呈した表面にニッケル元素が接
して保持された状態とする。

【０１３６】ニッケル酢酸塩溶液中におけるニッケル元
素の濃度は、最終的に膜中に残留するニッケル濃度が１
×１０¹⁵ｃｍ^-3〜５×１０¹⁹ｃｍ^-3の範囲に収まるよう
に調整する必要がある。これは、この濃度以上の濃度で
あると、ニッケル元素の影響で半導体としての性質が阻
害されてしまうからである。またこの濃度以下の濃度で
あると、ニッケル元素の結晶化に際する助長作用が得ら
れないからである。なお、ニッケル以外に金属元素を利
用する場合も上記濃度範囲を目安とすることができる。

【０１３７】ニッケル酢酸塩溶液の塗布を行った後、８
００℃、４時間の加熱処理を行い、図８（Ａ）の８０２
〜８０４で示されるパターンの結晶化を行う。その結
果、図８（Ｂ）の８０５〜８０７で示される結晶性を有
する矩形状のパターンを得ることができる。このパター
ンは実質的に単一の結晶粒で構成されたものとなる。

【０１３８】この８０５〜８０７で示されるパターンの
縁には、ニッケル元素が偏在した状態となっている。そ
こで、さらに８０５〜８０７で示されるパターンに対し
てパターニングを施す。そして８０８〜８１０で示され
る薄膜トランジスタの活性層のパターンを形成する。
（図８（Ｃ））

【０１３９】この活性層のパターンは実質的に単一の結
晶粒で構成されたものとすることができる。またニッケ
ル元素の偏在している部分が除去されるので、活性層中
にニッケル元素の偏在がない状態とすることができる。

【０１４０】ここでは、８０５で示される矩形状のパタ
ーンから８０８で示される薄膜トランジスタの活性層の
パターンを一つ得る構成を示した。しかし、２つまたは
それ以上の活性層のパターンを得るのでもよい。

【０１４１】このようにして、結晶粒界や結晶化を助長
する金属元素の影響を抑制した状態で活性層を得ること
ができる。

【０１４２】

【発明の効果】本明細書で開示する発明を利用すること
で、非常に結晶性の優れた結晶性珪素膜を得ることがで
きる。特に、・珪素の結晶化を助長する金属元素を利用
することで、高い結晶性を得ることができる。・珪素の
結晶化を助長する金属元素を利用することで、結晶化の
時間を短いものとすることができる。・８００℃〜１１
００℃という高温で加熱処理を行うことによって、金属
元素が局部的に集中して存在してしまうことを防ぐこと
ができる。・高い結晶性を有しているが故に高い移動度
を有する薄膜トランジスタを構成することができる。・
高い結晶性を有しており、かつ金属元素の集中がないの
で、ＯＦＦ電流値の低い薄膜トランジスタを構成するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例における結晶性珪素膜の作製工程を示
す。

【図２】 実施例における薄膜トランジスタの作製工程
を示す。

【図３】 実施例における薄膜トランジスタの作製工程
を示す。

【図４】 実施例における薄膜トランジスタの作製工程
を示す。

【図５】 実施例における薄膜トランジスタの作製工程
を示す。

【図６】 実施例における薄膜トランジスタの特性の一
例を示す。

【図７】 実施例と比較例の作製条件と特性の一覧を示
す。

【図８】 実施例の作製工程を示す。

【符号の説明】

１０１、２０１ 石英基板（ま
たはガラス基板） ３０１ 石英基板 １０２、２０２、３０２ 下地膜（酸化
珪素膜） １０３ 非晶質珪素膜 １０４ スピナー １０５ ニッケル酢酸
塩溶液の水膜 １０７ 結晶性珪素膜 ２０３、３０３、３０４、３０５ 活性層 ２０４、３０６ ゲイト絶縁膜 ２０５、３０７、３０８、３０９ ゲイト電極 ２０６ ソース領域 ２０７ チャネル形成
領域 ２０８ ドレイン領域 ２０９、３２０ 層間絶縁膜 ２１０ ソース電極 ２１１ ドレイン電極 ３１ 実施例の薄膜ト
ランジスタの特性 ３２ 比較例た薄膜ト
ランジスタの特性 ３１０、３１５、３１６ ソース／ドレ
イン領域 ３１７ 低濃度不純物
領域 ３１３ レジストマス
ク ３１４ レジストマス
ク ３１８ レジストマス
ク ３２１、３２２、３２３、３２４ 電極 ３２５ 電極 ３２６ パッシベーシ
ョン膜 ３２７ ＩＴＯ電極
（画素電極）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁表面を有する基板上に成膜された非晶
   質珪素から構成される半導体膜上に半導体膜の結晶化を
   助長する触媒元素を接して保持させる工程と、 ８００℃〜１１００℃の温度で加熱処理を施し、前記半
   導体膜を結晶化させる工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
2. 【請求項２】絶縁表面を有する基板上に成膜された非晶
   質珪素から構成される半導体膜上に半導体膜の結晶化を
   助長する触媒元素を接して保持させる工程と、 ８００℃〜１１００℃の温度で加熱処理を施し、前記半
   導体膜を結晶化させる工程を有し、 結晶化後の前記半導体膜中の触媒元素の濃度はSIMSで測
   定すると５x １０¹⁹より低いことを特徴とする半導体装
   置の作製方法。
3. 【請求項３】絶縁表面を有する基板上に成膜された非晶
   質珪素から構成される半導体膜上に半導体膜の結晶化を
   助長する触媒元素を接して保持させる工程と、 前記半導体膜の結晶化温度より２００℃以上高い温度で
   加熱処理を行い、前記半導体膜を結晶化させる工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
4. 【請求項４】絶縁表面を有する基板上に成膜された非晶
   質珪素を含む半導体膜上に半導体膜の結晶化を助長する
   触媒元素を接して保持させる工程と、 ８００℃〜１１００℃の温度で加熱処理を行い、前記半
   導体膜を結晶化させる工程と、 結晶化後に活性層中の前記半導体膜をパターニングする
   工程と、 前記活性層中にリンを注入する工程と、 前記活性層を加熱し、前記活性層中に注入されたリンを
   活性化する工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
5. 【請求項５】絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素から
   構成される半導体膜上に半導体膜の結晶化を助長する触
   媒元素を接して保持する工程と、 ８００℃〜１１００℃の温度で加熱処理を行い、前記半
   導体膜を結晶化させる工程と、 結晶化後に前記半導体膜を活性層にパターニングする工
   程と、 前記活性層中に弱いＮ型領域を形成するためにリンを注
   入する工程と、 前記活性層中に強いＮ型領域を形成するためにリンを注
   入する工程と、 前記リンを活性化するために前記活性層を加熱する工程
   と、 を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。