JPH1168113A - 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

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JPH1168113A
JPH1168113A JP24606497A JP24606497A JPH1168113A JP H1168113 A JPH1168113 A JP H1168113A JP 24606497 A JP24606497 A JP 24606497A JP 24606497 A JP24606497 A JP 24606497A JP H1168113 A JPH1168113 A JP H1168113A
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film
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nickel
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Shunpei Yamazaki
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 結晶化に利用した触媒元素を活性層中から徹
底的に排除する技術を提供する。 【解決手段】 下地となる絶縁基板101上に意図的に
凹部102〜104を形成する。そして、その上に非晶
質珪素膜105を設け、結晶化する。さらに、ハロゲン
元素を含む雰囲気中で加熱処理を行い、結晶化に利用し
た触媒元素を気相中に除去すると同時に、凹部102〜
104に偏析させることで徹底的に触媒元素が除去され
た珪素膜114を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本明細書で開示する発明は、
結晶性珪素膜を用いた薄膜トランジスタの作製方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来より、非晶質珪素膜を用いた薄膜ト
ランジスタ(以下TFTと称する)が知られている。こ
れは、主にアクティブマトリクス型の液晶表示装置のア
クティブマトリクス回路を構成するために利用されてい
る。
【0003】しかし、非晶質珪素膜を用いたTFTは、
動作速度が遅く、またPチャネル型が実用化できないと
いう問題がある。
【0004】このような問題もあり、周辺駆動回路を一
体型したアクティブマトリクス型液晶表示装置に利用し
たり、TFTを用いて各種集積回路を構成したりするこ
とはできなかった。
【0005】この問題を解決するための手段として、結
晶性珪素膜を用いる構成が知られている。
【0006】結晶性珪素膜を作製する方法としては、加
熱による方法とレーザー光の照射による方法とに大別さ
れる。
【0007】加熱による方法は、再現性や生産性に優れ
るという特徴を有するが、結晶性に問題がある。
【0008】他方、レーザー光の照射による方法は、基
板に熱ダメージを与えることがないプロセスを実現でき
るが、結晶性の均一性や再現性、さらには結晶性の程度
といった点で満足できるものではない。また生産性にも
問題がある。
【0009】このような問題を解決するための一つの手
段として、本出願人らの発明である所定の金属元素を用
いて結晶化を促進させる方法がある。
【0010】これは、非晶質珪素膜にニッケルに代表さ
れる金属元素を導入し、その後に加熱処理により結晶性
珪素膜を得る方法である。(本出願人による特願平8−
335152号参照)
【0011】この方法では、従来の結晶化技術では得ら
れなかったような良好な結晶性を有した結晶性珪素膜を
得ることができる。
【0012】しかしながら、得られる結晶性珪素膜中に
ニッケル元素が残留するという問題がある。
【0013】上記出願にも詳細に記載されているよう
に、ゲッタリング技術を用いることにより、ある程度ニ
ッケル元素を除去することは可能である。しかし、上記
出願に記載されているような方法では、時としてニッケ
ル元素の除去が不完全にな場合がある。
【0014】具体的には、得られたTFTの活性層中に
ニッケル元素の塊(主にニッケルシリサイド成分でな
る)が存在する場合が観察される。
【0015】一般的にニッケルに代表されるような金属
元素は、活性層中から極力排除するに越したことはな
い。
【0016】特にデバイスの実用性を高めるには、活性
層中から金属元素を極力排除することが求められる。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】上述した金属元素を用
いて結晶性珪素膜を得る技術は、高い結晶性を得るため
には有用である。しかし、デバイスを作製する場合には
金属元素の存在が邪魔となる。
【0018】そこで、本明細書で開示する発明は、珪素
の結晶化を助長する金属元素を利用して得られる結晶性
珪素膜を用いてTFTに代表される半導体装置を作製す
る際に、当該金属元素を半導体装置の活性層中からより
徹底的に排除する技術を提供することを課題とする。
【0019】
【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、絶縁表面を有する基体の表面に意図的にエッ
ジ部が形成され、前記エッジ部を避けて前記絶縁表面上
に結晶性珪素膜でなる活性層が形成されている構成を有
する半導体装置である。
【0020】他の発明の構成は、絶縁表面を有する基体
の表面に意図的に凹部が形成され、前記凹部の底部には
結晶性珪素膜でなる活性層が形成されている構成を有す
る半導体装置である。
【0021】他の発明の構成は、絶縁表面を有する基体
の表面に意図的に凸部が形成され、前記凸部の頂上部に
は結晶性珪素膜でなる活性層が形成されている構成を有
する半導体装置である。
【0022】上記3つの発明に構成においては、結晶性
珪素膜の代わりに珪素を主成分とする結晶性半導体膜が
用いることができる。例えば、Six Ge1-x (0.5 <
x<1)で示される膜を用いることができる。またその他
珪素成分が半分以上を占める珪化物を用いることができ
る。
【0023】他の発明の構成は、絶縁表面を有する基体
の表面に意図的にエッジ部を形成する工程と、前記絶縁
表面上に非晶質珪素膜を成膜する工程と、前記非晶質珪
素膜の少なくとも一部に珪素の結晶化を助長する金属元
素を導入する工程と、加熱処理を施し、前記非晶質珪素
膜の少なくとも一部を結晶化させる工程と、前記基体の
表面に形成されたエッジ部の近傍に当該金属元素を集中
させる工程と、を有することを特徴とする半導体装置の
作製方法である。
【0024】他の発明の構成は、絶縁表面を有する基体
の表面に意図的に凹部を形成する工程と、前記絶縁表面
上に非晶質珪素膜を成膜する工程と、前記非晶質珪素膜
の少なくとも一部に珪素の結晶化を助長する金属元素を
導入する工程と、加熱処理を施し、前記非晶質珪素膜の
少なくとも一部を結晶化させる工程と、前記基体の表面
に形成されたエッジ部の近傍に当該金属元素を集中させ
る工程と、得られた珪素膜をパターニングし、前記凹部
の底部に活性層を形成する工程と、を有することを特徴
とする半導体装置の作製方法である。
【0025】他の発明の構成は、絶縁表面を有する基体
の表面に意図的に凸部を形成する工程と、前記絶縁表面
上に非晶質珪素膜を成膜する工程と、前記非晶質珪素膜
の少なくとも一部に珪素の結晶化を助長する金属元素を
導入する工程と、加熱処理を施し、前記非晶質珪素膜の
少なくとも一部を結晶化させる工程と、前記基体の表面
に形成されたエッジ部の近傍に当該金属元素を集中させ
る工程と、得られた珪素膜をパターニングし、前記凸部
の頂上部に活性層を形成する工程と、を有することを特
徴とする半導体装置の作製方法である。
【0026】上記3つの構成において、金属元素とし
て、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、I
r、Pt、Cu、Au、Ge、Pd、In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。特に
Ni(ニッケル)を用いることが望ましい。
【0027】また、非晶質珪素膜の代わりに珪素を主成
分とする非晶質半導体膜が用いることができる。例え
ば、Six Ge1-x (0.05<x<1)で示される非晶質半
導体膜を用いることができる。
【0028】
【発明の実施の形態】本発明の実施する場合の1形態を
以下に示す。本明細書で開示する発明では、結晶性珪素
膜の出発膜となる非晶質珪素膜の下地(絶縁膜やガラス
基板)の表面に意図的にエッジ部を形成する。例えば、
長細い溝状の凹部を形成する。
【0029】この凹部は、予め後に形成されるTFTの
活性層パターンの周辺部に形成するようにする。
【0030】凹部の形成は、物理的に傷を形成する方法
や、エッチングによる方法、レーザー光の照射による方
法等によって行う。
【0031】そして、非晶質珪素膜を成膜し、さらにニ
ッケル元素を非晶質珪素膜の少なくとも一部に接して保
持させる。そしてさらに加熱処理を施すことにより結晶
性珪素膜を得る。
【0032】また、必要に応じてさらに加熱処理を加え
る。こうすると、先に凹部を形成した部分の珪素膜内に
ニッケルシリサイドの固まりが形成される。
【0033】これは、凹部のエッジ部分には応力が集中
しており、また欠陥が局所的に集中していることに起因
する。
【0034】即ち、意図的に形成された応力が集中し、
また欠陥が集中した領域に動き回ったニッケル元素がト
ラップされ、そこで安定化される。そして安定な状態の
一つとしてニッケルシリサイド成分となる。
【0035】この状態は、部分的にニッケルが集中した
領域が形成されたことを意味している。
【0036】そして、ニッケルシリサイドの固まりが形
成された部分を避けて活性層を形成することで、ニッケ
ルの存在が排除された結晶性珪素膜でなる活性層を形成
することができる。
【0037】
【実施例】
〔実施例1〕図1及び図2を用いて本実施例の作製工程
を示す。本実施例では、 (1)ニッケル元素を用いた横成長と呼ばれる結晶成長
手段 (2)ハロゲンゲッタリングと呼ばれるハロゲン元素を
含んだ雰囲気中での加熱処理によりニッケル除去手段 (3)基板の一部に凹部を形成することにより、その領
域にニッケルを集中させる手段 を用いてPチャネル型のTFTとNチャネル型のTFT
とを同時に作製する工程を示す。
【0038】ここでは、図1(A)に示すように石英基
板101を用意する。石英基板はその表面の状態がなる
べく平滑であることが好ましい。具体的には、基板表面
に存在する微小な穴(ピットと呼ぶ)が後に成膜される
非晶質珪素膜の膜厚の寸法以下であることが好ましい。
より好ましくは、後に成膜される非晶質珪素膜の膜厚の
1/2以下(好ましくは1/5以下)の段差を有する凹
部であることが望まれる。
【0039】まず、石英基板の表面に公知のエッチング
技術を用いて、凹部102、103、104を形成す
る。
【0040】凹部を形成する方法としては、公知のエッ
チング技術以外に機械的に傷を形成する方法、レーザー
光の照射による方法等を採用することができる。
【0041】凹部の形状は、凹部内部の側面がなるべく
垂直になるようにし、エッジ部分の角度が90°になる
ようにする。これは、後に成膜される珪素膜において、
凹部を形成してエッジ部を形成することにより、その部
分における応力集中を助長し、さらにその部分における
欠陥密度を局所的に高めるためである。
【0042】なお、凹部の形状としては、単なる矩形形
状以外に内部を広くした台形型のものとした方がより応
力集中を高めることができる。
【0043】図1に示す凹部は、紙面の手前側と向こう
側に長手形状を有するスリット形状を有したものとす
る。その寸法は、深さを200nm、幅を250nmと
する。またスリット形状の長さは、最終的に形成するT
FTの寸法よりも大きなものとする。
【0044】図3に後に形成される活性層パターン11
9、120と凹部102、103、104との位置関係
を示す。なお、図3のA−A’で切った断面が図1及び
図2に示す断面作製工程図に対応する。
【0045】図1(A)に示す状態を得たら、図1
(B)に示すように非晶質珪素膜105を50nmの厚
さに成膜する。ここでは、減圧熱CVD法により、非晶
質珪素膜105を成膜する。
【0046】非晶質珪素膜の膜厚は、30nm〜150
nm程度の範囲から選択することができる。
【0047】非晶質珪素膜の成膜方法としては、プラズ
マCVD法やスパッタ法を用いることができる。しか
し、膜質の点からは減圧熱CVD法を用いることが好ま
しい。
【0048】非晶質珪素膜105を成膜したら、プラズ
マCVD法を用いて150nm厚の図示しない酸化珪素
膜を成膜する。そしてこの酸化珪素膜をパターニングす
ることにより、マスク106を形成する。(図1
(B))
【0049】このマスク106は、開口部107を有し
ている。この開口107は、紙面の手前側から向こう側
へと延在した細長いスリット形状を有している。
【0050】マスク106を形成したら、10ppmの
ニッケル濃度(重量換算)に調整したニッケル酢酸塩溶
液をスピンコート法を用いて塗布する。この状態で、ニ
ッケル元素が108で示されるように表面に接して保持
された状態が得られる。
【0051】この状態では、マスク106に形成された
開口107の部分において、ニッケル元素が非晶質珪素
膜105の表面に一部に接して保持された状態が得られ
る。
【0052】ニッケル元素の導入方法としては、上記の
溶液を用いる方法が最も簡便であるが、他にCVD法、
スパッタ法、蒸着法、プラズマ処理、ガス吸着法、イオ
ン注入法等を用いることができる。このことは、他の金
属元素を用いる場合でも同様である。
【0053】次に570℃、14時間の加熱処理を窒素
雰囲気中において行う。この工程では、開口部107の
部分から非晶質珪素膜中へのニッケル元素が拡散し、そ
れに従って、109、110で示されるような結晶成長
が進行する。この結晶成長は、100μm以上に渡って
行わすことができる。(図1(C))
【0054】この結晶成長は、膜面に平行は方向に向か
って進行する特異なものとなる。この結晶成長形態を横
成長と称する。
【0055】この結晶成長工程における加熱の温度は、
500℃〜580℃程度の範囲から選択することが好ま
しい。これは、この温度以下では結晶成長速度が低過
ぎ、生産性が低下するからである。また、この温度以上
では自然各発生(ニッケルの作用によらない結晶成長)
が顕著になり、109で示されるような結晶成長が阻害
されるからである。
【0056】この結晶成長のための加熱処理において、
基板に凹部を形成した領域において、111、112、
113で示されるようにニッケル元素が集中する。ニッ
ケルの一部はニッケルシリサイドとして存在している。
(図1(C))
【0057】上記の現象は、111、112、113の
領域においては、基板に形成された凹部が存在する関係
上、膜中に応力が手中し、また欠陥が集中していること
に起因する。
【0058】即ち、応力集中や高密度欠陥が存在するこ
とで、ニッケルをトラップする、あるいは、ニッケルが
安定して存在するような状態が実現されているからであ
る。
【0059】ただし、この状態では、111、112、
113の部分におけるニッケルの集中はそれ程顕著でな
く、未だ膜中にはニッケル元素が分散して存在してい
る。
【0060】次にハロゲン元素を含んだ酸化性雰囲気中
での加熱処理を行う。ここでは、HClを3体積%含ん
だ酸素雰囲気中において、950℃、30分に加熱処理
を行う。
【0061】この工程では、熱酸化膜115が30nm
の厚さに成膜される。30nm厚の熱酸化膜115が成
膜されることで、珪素膜114の膜厚は50nmから3
5nmへと15nm減少する。(図1(D))
【0062】この工程では、Clとニッケルとが結合し
て塩化ニッケルとして雰囲気中に気化する。そして、珪
素膜114の全面において、珪素膜中のニッケル元素濃
度が減少する。
【0063】そして、それと同時に116、117、1
18の部分においてニッケルシリサイドが成長し、これ
らの部分にニッケル成分がより集中する。(図1
(D))
【0064】即ち、珪素膜114中においては、全面か
ら膜該へのニッケル元素の除去が行われるのと同時に膜
中の一部にニッケル元素が集中する状態が実現される。
【0065】なお、この工程において成膜される熱酸化
膜115は、塩素(Cl)のエッチング作用による珪素
膜表面の荒れを防ぐために作用する。
【0066】上記の加熱処理の温度は、800℃〜11
00℃の範囲から選択することができる。また、HCl
ガスの代わりに他のハロゲン元素を含んだガスを用いて
もよい。例えば、ハロゲン元素を含んだガスとして、P
OCl3 ガスを用いることができる。
【0067】次に熱酸化膜115を選択的にエッチング
する。そして珪素膜114を露呈させる。
【0068】次に珪素膜114をパターニングし、図1
(E)に示すように活性層パターン119及び120を
形成する。活性層パターン119及び120は、図3に
示すようなパターン形状を有している。
【0069】この活性層パターンは、116、117、
118のようなニッケルを集中させた場所を避けて形成
することが重要でなる。即ち、最初に基板にエッジを形
成した部分を避けて活性層パターンの位置取りを設定す
ることが重要である。
【0070】次に後にその一部がゲイト絶縁膜となる酸
化珪素膜121をプラズマCVD法によって成膜する。
(図1(E))
【0071】次にゲイト電極の基のパターンとなる図示
しないアルミニウム膜を400nmの厚さにスパッタ法
によって成膜する。
【0072】そしてレジストマスク200、201を用
いてこのアルミニウム膜をパターニングする。こうして
図2(A)に示す201と202のパターンを形成す
る。
【0073】次にレジストマスク200と201を残存
させた状態でアルミニウムパターン202と203とを
陽極とした陽極酸化を行う。この工程では、電解溶液と
して、3体積%の蓚酸を含んだ水溶液を用い、アルミニ
ウムパターンを陽極、白金を陰極として陽極酸化が行わ
れる。
【0074】この陽極酸化工程において、多孔質状の陽
極酸化膜204、205を400nmの厚さに成膜す
る。この陽極酸化膜は、上面にレジストマスクが存在す
る関係から、アルミニウムパターンの側面に形成され
る。(図2(B)参照)
【0075】次にレジストマスク200、201を除去
する。そして、再度の陽極酸化を行う。この工程では、
電解溶液として、3体積%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。
【0076】この工程では、最終的に残存するアルミニ
ウムパターン208及び209の周囲表面に206や2
07で示されるように陽極酸化膜(酸化アルミニウム
膜)が成膜される。(図2(B))
【0077】この工程で成膜される陽極酸化膜は緻密な
膜質を有したものとなる。
【0078】また、残存したアルミニウムパターン20
8と209がTFTのゲイト電極となる。ここでは、2
08がPチャネル型TFTのゲイト電極、209がNチ
ャネル型TFTのゲイト電極となる。(図2(B))
【0079】次に露呈した酸化珪素膜121を垂直異方
性を有するドライエッチング法によって除去する。こう
して図2(C)に示すように210、211で示される
酸化珪素膜が残存した状態が得られる。
【0080】この状態でそれぞれの活性層にP及びN型
を付与する不純物のドーピングを行う。ここでは、左側
の活性層にボロンのドーピングを、右側の活性層に燐の
ドーピングをプラズマドーピング法でもって行う。
【0081】本実施例では、ドーピングを行う際には、
ドーピングを行わない領域をレジストマスクでマスクし
ておく。
【0082】こうして、212、213の領域にボロン
のドーピングが行われる。また、214、215の領域
に燐のドーピングが行われる。(図2(C))
【0083】この工程におけるドーピング条件は、通常
のソース及びドレイン領域を形成する場合の条件でもっ
て行えばよい。
【0084】次に多孔質状の陽極酸化膜204、205
を除去する。そして再度のドーピングを行う。このドー
ピングも必要とする箇所に選択的に行う。
【0085】またこのドーピングは、先のドーピングよ
りもドーズ量を1桁程度下げた条件でもって行う。
【0086】この工程では、216、218の領域にボ
ロンのライトドーピングが行われ、219、221の領
域にリンのライトドーピングが行われる。また、21
7、220の領域には、ドーピングは行われない。(図
2(D))
【0087】こうして、Pチャネル型TFTのソース領
域212、ドレイン領域213、さらにチャネル領域2
17、低濃度不純物領域216と218とが形成され
る。
【0088】また、Nチャネル型TFTのソース領域2
15、ドレイン領域214、さらにチャネル領域22
0、低濃度不純物領域220と221とが形成される。
【0089】ドーピングの終了後にレーザー光または赤
外光の照射を行い、被ドーピング領域における結晶構造
の改善と、ドーンパントの活性化とを行う。
【0090】次に層間絶縁膜として、窒化珪素膜222
を250nmの厚さにプラズマCVD法でもって行い、
さらにアクリル樹脂膜223をスピンコート法でもって
成膜する。アクリル樹脂膜223の膜厚は、最小の部分
で700nmとなるようにする。(図2(E))
【0091】ここで樹脂膜を層間絶縁膜として用いるこ
とにより、図1に示す凹部によって発生する凹凸を吸収
することができる。
【0092】そしてコンタクトホールの形成を行い、P
チャネル型TFTのソース電極224とドレイン電極2
25とを形成する。また同時にNチャネル型TFTのソ
ース領域227とドレイン電極226とを形成する。
(図2(E))
【0093】本実施例では、チャネル領域になにもドー
ピングを行わない場合の例を示したが、TFTのしきい
値を制御するためにNまたはP型を付与する不純物を活
性層中の特にチャネル領域にドーピングする構成として
もよい。
【0094】また、本実施例では、ゲイト電極としてア
ルミニウムを用いる場合の例を示したが、他の金属材料
や珪素材料、さらにはシリサイド材料を用いた構成とし
てもよい。
【0095】〔実施例2〕本実施例では、非晶質珪素膜
表面の全面にニッケルを元素を導入し、全体を一斉に結
晶化させる場合の例を示す。なお、特に断らない部分
は、実施例1に示すのと同じ作製工程に従う。
【0096】まず、図4(A)に示すように、石英基板
101上に開口102、103、104を形成する。開
口の形状は図3に示すのと同様なものとする。
【0097】次に非晶質珪素膜105を50nmの厚さ
に成膜する。(図4(B))
【0098】そして、600℃、8時間の加熱処理を行
い、非晶質珪素膜の全面を結晶化させ、結晶性珪素膜1
05を得る。この際、部分的に基板に開口が形成されて
いた部分111、112、113の領域にニッケル元素
が集中する。(図4(C))
【0099】上記の加熱処理は、500℃〜700℃の
温度範囲から選択された温度で行えばよい。
【0100】さらにHClガスを3体積%含有した酸素
雰囲気中での加熱処理を950℃、30分の条件で行
う。この際、熱酸化膜115が30nmの厚さに成膜す
る。
【0101】またこの際、ニッケルシリサイドの固まり
116、117、118が形成される。このニッケルシ
リサイドの固まりは、石英基板101に開口102、1
03、104が形成された部分に形成される。(図4
(D))
【0102】上記加熱処理工程は、塩化ニッケルとして
ニッケル元素を膜外に除去する工程と、116、11
7、118で示されるように所定の部分にニッケル元素
を集中させる工程とを同時に行うものである。
【0103】次に熱酸化膜115を除去し、さらにニッ
ケルシリサイドが形成された領域を避けて活性層パター
ン119、120を形成する。さらにゲイト絶縁膜とし
て機能する酸化珪素膜121を成膜する。(図4
(E))
【0104】その後は、図2に示す作製工程に従って、
Pチャネル型TFTとNチャネル型TFTとを作製す
る。
【0105】〔実施例3〕図5及び図6に本実施例の作
製工程を示す。本実施例では、石英基板に活性層の寸法
よりも大きい凹部を形成し、そのエッジの部分にニッケ
ル元素を集中させる構成に関する。
【0106】本実施例では、Nチャネル型のTFTを作
製する例を示す。
【0107】まず、図5(A)に示すように石英基板5
01の表面に公知のフォトリソグラフィーを用いたエッ
チング手段により、開口502を形成する。この開口の
底部には、後にTFTの活性層が形成される。
【0108】開口502を形成するのは、その端部(周
辺部)にエッジ503、504を形成するためである。
このエッジの部分で後に珪素膜中に局所的に応力が集中
し、さらに欠陥密度の高い部分を形成する。
【0109】ここでは、開口の深さは150nmとする。
また、基板表面の平滑性としては、この開口のエッジ5
03、504の段差(即ち150nm)よりも小さいピッ
トを有していることが要求される。より好ましくは、開
口のエッジの段差の1/3以下、即ち50nmよりも小さ
いことが要求される。さらにより好ましくは開口のエッ
ジの段差の1/10以下、即ち15nmよりも小さいこと
が要求される。
【0110】具体的には凹部の深さが30nm以下(好ま
しくは10nm以下)であることが要求される。これは、
この開口のエッジの段差部分における珪素膜中における
応力の集中や欠陥密度の高さを発明が利用しているから
である。
【0111】即ち、石英基板の表面のいたる部分に開口
のエッジに相当するような凹凸が存在していては、開口
502を設けることも意味がなくなってしまうので、上
記のような関係を満足する必要がある。
【0112】一般的に開口のエッジ503、504の段
差は、100nm〜500nmの範囲から選択すること
ができる。
【0113】また図11(B)に示されるような開口の
エッジ部の角度θは、90°〜30°の範囲から選択す
るとよい。なお、dで示される1102が段差部の寸法
(エッジ部の寸法)となる。
【0114】図5(A)に示す開口502を形成した
ら、プラズマCVD法により非晶質珪素膜505を50
nmの厚さに成膜する。(図5(B))
【0115】本実施例で示す結晶成長形態においては、
非晶質珪素膜の成膜方法としてプラズマCVD法を選択
しても特に問題はない。
【0116】次に重量換算で10ppmの濃度にニッケ
ル濃度を調整したニッケル酢酸塩溶液をスピンコート法
で塗布し、506で示される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。(図5(B))
【0117】次に600℃、8時間の加熱処理を加える
ことにより、非晶質珪素膜505を結晶化させ、結晶性
珪素膜510を得る。
【0118】この結晶性珪素膜510においては、51
2、513で示す開口502のエッジの部分において応
力が集中したものとなる。またその部分には欠陥が高密
度で存在した状態となる。
【0119】結晶化が終了したら、HClガスを3体積
%含んだ酸素雰囲気中において、950℃、30分の加
熱処理を行う。
【0120】この工程では、熱酸化膜511が形成され
る。この工程においては、ニッケル元素が塩化ニッケル
として膜外に除去されるのと同時に、512、513の
領域にニッケルシリサイドとしてニッケル元素が集中す
る。また、珪素膜510の膜厚は、50nmから35n
mに減少する。(図5(C))
【0121】次に熱酸化膜511を除去する。そして、
レジストマスク514を形成する。このレジストマスク
によって、TFTの活性層のパターンが決定される。
(図5(D))
【0122】レジストマスク514は、開口502の内
部(底部)に形成されるようにすることが重要である。
これは、開口502のエッジ503や504が活性層パ
ターンの周囲に存在するようにするためである。
【0123】こうすることで、活性層の内部からニッケ
ル元素を排除することができる。
【0124】次にレジストマスク514を用いて珪素膜
511をパターニングする。こうして活性層のパターン
515を形成する。(図5(E))
【0125】この際、活性層パターンの外側(エッチン
グで除去される領域)に512や513で示されるニッ
ケルが集中した領域が存在するので、結果として活性層
パターン内にニッケル元素が残留することを抑制するこ
とができる。
【0126】即ち、図5(A)の石英基板に形成された
凹部周辺のエッジ503、504が、活性層パターン5
15の外側(活性層パターンが形成されない領域)に存
在するようにすることで、活性層内にニッケル元素に残
留するがニッケル元素の量を低減することができる。
【0127】また、活性層を形成した後にフッ素系エッ
チャントによるウェットエッチング処理を行うことも有
効である。エッチャントとしてはLAL500(NH4:17
〜20% 、HF:0〜10% 、界面活性剤を混合した溶液、橋本
化成(株)製)、FPM(H2O2:HF:H2O =0.5:0.5:99で
混合した溶液)などの溶液を用いることができる。これ
によりエッジ部に集中したニッケル元素(ニッケルシリ
サイドの形態で存在すると考えられる)を溶去する(溶
液を利用して除去する)ことができる。
【0128】活性層パターン515を形成したら、ゲイ
ト絶縁膜となる酸化珪素膜516をプラズマCVD法に
より、30nmの厚さに成膜する。さらにHClガスを
3体積%含んだ酸素雰囲気中における加熱処理により、
図示しない熱酸化膜を20nmの厚さに成膜する。
【0129】図示しないが、この熱酸化膜はプラズマC
VD法で成膜された酸化珪素膜の内側(活性層の最表
面)に形成される。また、熱酸化膜を成膜する結果とし
て、活性層515の厚さは、35nmから25nmに減
少する。(図5(E))
【0130】次に図示しないアルミニウム膜をスパッタ
法で成膜し、さらにレジストマスク518を用いてそれ
をパターニングすることにより、517で示すパターン
を得る。(図5(F))
【0131】次にレジストマスク518を残存させた状
態で陽極酸化法により、多孔質状の陽極酸化膜601を
400nmの厚さに形成する。多孔質状の陽極酸化膜の
形成方法は実施例1に示したのと同じである。(図6
(A)参照)
【0132】さらにレジストマスク518を除去し、再
度の陽極酸化法により、緻密な膜質を有する陽極酸化膜
602を70nmの厚さに形成する。(図6(A))
【0133】この状態において、残存するアルミニウム
パターン603がTFTのゲイト電極となる。
【0134】次に図6(B)に示すように露呈した酸化
珪素膜516をエッチングする。こうして604で示さ
れる酸化珪素膜が残存する。
【0135】さらに燐のドーピングをプラズマドーピン
グ法でもって行う。この工程で605、606の領域に
燐のドーピングが自己整合的に行われえる。
【0136】次に図6(C)に示すように多孔質状の陽
極酸化膜601を除去する。そして、再度燐のドーピン
グを行う。ここでは、先のドーピングよりもドーズ量を
1桁下げた条件でドーピングを行う。
【0137】この工程では、607、609の領域にラ
イトドーピングが行われる。なお、ドーピングが行われ
なかった608の領域がTFTのチャネル領域となる。
【0138】次に層間絶縁膜として、窒化珪素膜610
をプラズマCVD法により、250nmの厚さに成膜す
る。さらにアクリル樹脂膜611をスピンコート法でも
って成膜する。アクリル樹脂膜611の膜厚は、その最
小の部分の膜厚が700nmとなるようにする。(図6
(D))
【0139】本実施例では、Nチャネル型のTFTを作
製する例を示したが、ドーパント元素を変更することで
Pチャネル型のTFTを作製することもできる。
【0140】また、本実施例では、ゲイト電極としてア
ルミニウムを用いる場合の例を示したが、他の金属材料
や珪素材料、さらにはシリサイド材料を用いた構成とし
てもよい。
【0141】〔実施例4〕図7及び図8に本実施例の作
製工程を示す。本実施例では、その上部が石英基板に活
性層の寸法よりも大きい凸部を形成し、そのエッジの部
分にニッケル元素を集中させる構成に関する。
【0142】本実施例では、Nチャネル型のTFTを作
製する例を示す。
【0143】まず、石英基板を用意し、その表面を平滑
にする。これは、CMP法を利用して行う。なお、基板
表面のピットの深さは実施例3で示した様に、後に形成
するエッジ部703、704の高さの1/3以下(好ま
しくは1/10以下)、代表的には30nm以下(好まし
くは10nm以下)となる様にする。
【0144】次にマスクを用いて図7(A)に示すよう
に石英基板701の表面に凸部702を形成する。この
際、ドライエッチング法を用いることで、凸部の上部は
平滑性を残存させ、エッチングした部分は荒れた表面と
することができる。この凸部の上部に後にTFTの活性
層が形成される。
【0145】凸部の端部(周辺部)にはエッジ703、
704が形成される。後にこの部分を利用して、珪素膜
中に局所的に応力が集中し、さらに欠陥密度の高い部分
を形成する。そしてその部分にニッケル元素を集中させ
る。
【0146】ここでは、凸部の高さは150nmとす
る。
【0147】図11(A)に凸部の形状を拡大したもの
を示す。ここで、θの値は、90°〜30°の範囲から
選択することができる。またdで示される1101が凸
部の高さとなる。
【0148】また、図11(C)に示すのは、(A)に
示す形状において、θ<90°となった場合を誇張して
示したものである。この様な形状の方が応力集中の度合
いが高いのでより効果的にニッケル元素を集中させるこ
とができる。
【0149】また、エッジ部の丸み(曲率半径r)は、
(D)に示すように、rt 及び/又はrd が、dの1/
3以下、好ましくは1/10以下であることが望まし
い。理想的にはrt =rd =0となる条件(エッジ部が
全く丸みを持たない状態)が望ましく、これに可能な限
り近づけるのが有効である。
【0150】また、特に(A)に示す構成においては、
t の寸法が上記条件を満足していることが望ましい。
これは、エッジ部を急峻にするほど、発明の効果が得ら
れるからである。
【0151】なお、上記構成は実施例3に示した凹部を
形成する場合にも適用される。即ち、図11(B)の各
エッジ部においてもrt 及びrd の最適条件は本実施例
と同様である。
【0152】こうして図7(A)に示す状態を得たら、
非晶質珪素膜705をプラズマCVD法でもって50n
mの厚さに成膜する。(図7(B))
【0153】さらにニッケル酢酸塩溶液を塗布し、70
6で示される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。
【0154】次に600℃、8時間の加熱処理を加える
ことにより、非晶質珪素膜705を結晶化させ、結晶性
珪素膜707を得る。(図7(C))
【0155】次にHClガスを3体積%含有した酸素雰
囲気中において、950℃、30分の加熱処理を加える
ことにより、熱酸化膜708を30nmの厚さに成膜す
る。
【0156】この際、結晶性珪素膜707の膜厚は50
nmから35nmに減少する。
【0157】またこの際、ニッケルシリサイドの固まり
709と710とが形成される。即ち、ニッケル元素が
709と710の部分に集中する。(図7(C))
【0158】これは、石英基板701に形成された凸部
のエッジ部703、704の部分において、珪素膜中に
応力の集中し、またその部分に欠陥が集中するからであ
る。
【0159】次に熱酸化膜708を除去する。そしてレ
ジストマスク711を形成する。(図7(D))
【0160】次にレジストマスク711を利用して活性
層パターン712を形成する。この活性層パターンの位
置取りをその外側に709や710の部分が存在してい
た状態とすることで、その内部における残留ニッケル元
素の濃度を低減させることができる。(図7(E))
【0161】次にゲイト絶縁膜となる酸化珪素膜713
をプラズマCVD法により、50nmの厚さに成膜す
る。
【0162】さらに熱酸化法により、酸化珪素膜713
の内側に図示しない熱酸化膜を20nmの厚さに成膜す
る。こうすることで、活性層の厚さは35nmから25
nmとなる。
【0163】次に400nmの厚さのアルミニウム膜を
スパッタ法で成膜し、それをレジストマスク714でパ
ターニングすることにより、715で示されるアルミニ
ウムパターンを形成する。
【0164】次にレジストマスク714を残存させた状
態で陽極酸化を行う。この工程では、多孔質状の陽極酸
化膜801を400nmの厚さに成膜する。(図8
(A)参照)
【0165】次にレジストマスク714を除去し、再度
の陽極酸化を行う。この工程では、緻密な膜質を有する
陽極酸化膜802を70nmの厚さに成膜する。この状
態で残存したアルミニウムパターン803がゲイト電極
となる。(図8(A))
【0166】次にドライエッチング法により、酸化珪素
膜713をエッチングし、図8(B)に示す状態を得
る。ここで、804が残存した酸化珪素膜でなある。
【0167】この状態で燐のヘビードーピングを行い、
805と806の領域に燐のヘビードーピングを行う。
(図8(B))
【0168】次に多孔質状の陽極酸化膜801を除去す
る。そして再度、燐のドーピングを行う。ここでは、先
のドーピングよりもライトドーピングの条件でもって行
う。
【0169】この工程では、807、809の領域にラ
イトドーピングが行われる。こうして、低濃度不純物領
域807と809とが形成される。ここで、ドーピング
が行われなかった808の領域が後にチャネル領域とな
る。
【0170】次にレーザー光または赤外光を照射するこ
とにより、ドーピングが行われた領域のアニールを行
う。
【0171】さらに層間絶縁膜として、窒化珪素膜81
0をプラズマCVD法で200nmの厚さに成膜する。
さらにアクリル樹脂膜811をスピンコート法でもって
成膜する。アクリル樹脂膜の膜厚は、最小の部分におけ
る膜厚が700nmとなるようにする。(図8(D))
【0172】層間絶縁膜として、樹脂膜を形成すること
で、基板の表面に形成された凸部の凹凸はならされる。
即ち、最終的な表面を平坦化することができる。
【0173】次にコンタクトホールの形成を行い、ソー
ス電極812とドレイン電極813とを形成する。こう
してNチャネル型のTFTが完成する。
【0174】〔実施例5〕本実施例では、石英基板上に
形成された凸部の上部において横成長を行わせた結晶性
珪素膜の領域を形成し、そこを用いてTFTを作製する
場合の例を示す。なお、本実施例は実施例4と結晶成長
方法が異なるだけであり、その他の構成は実施例4と同
様である。
【0175】図9に本実施例の作製工程を示す。まず、
石英基板701の表面に凸部702を形成する。(図9
(A))
【0176】石英基板の表面は予め研磨しておき、その
表面が平滑になるようにしておく。平滑性は極力高い方
が好ましい。詳細な条件は実施例3、4に示した条件に
従えば良い。
【0177】凸部702を形成する際には、被エッチン
グ面が荒れるようなエッチング手段を利用する。こうす
ると、基板表面の901、903の領域700は、荒れ
ており、また902の領域(凸部上部の領域)は平滑な
表面を有している状態とすることができる。
【0178】また凸部702を形成することで、段差を
有するエッジ部分703、704を形成することができ
る。
【0179】次に減圧熱CVD法を用いて、厚さ50n
m厚の非晶質珪素膜900を成膜する。さらに図示しな
い酸化珪素膜を150nmの厚さに成膜し、それをパタ
ーニングすることにより、マスクパターン904を形成
する。(図9(B))
【0180】このマスクパターン904には、開口90
5が形成されている。この開口は、図面の手前側から向
こう側へと長手形状を有するスリット形状を有してい
る。そしてこの開口部において、非晶質珪素膜900が
露呈した状態となっている。
【0181】マスクパターン904を形成したら、ニッ
ケル酢酸塩溶液を塗布し、906で示されるようにニッ
ケル元素が表面に接して保持された状態を得る。
【0182】次に570℃、14時間の加熱処理を窒素
雰囲気中で行うことにより、907で示されるような結
晶成長を行わせる。この結晶成長を横成長と称する。
【0183】この結晶成長の結果、908や909の部
分にニッケル元素が集中する。これは、これらの部分に
は応力や欠陥が集中しているからである。
【0184】なお、上述のようにニッケル元素を集中さ
せるには、907で示される結晶成長の距離と凸部70
2の寸法との関係を考慮する必要がある。
【0185】即ち、凸部のエッジとエッジとの間の距
離、換言すれば703の部分と704の部分との間の距
離を最大結晶成長距離の2倍以下に設定することで、意
図的に908や909の部分にニッケル元素を集中させ
ることができる。
【0186】次に酸化珪素膜でなるマスク904を除去
する。そしてHClガスを3体積%含有した酸素雰囲気
中において、950℃、30分の加熱処理を行うことに
より、熱酸化膜910を30nmの厚さに成膜する。
(図9(D))
【0187】この際、911、912の領域にニッケル
シリサイド成分は形成される。そしてニッケルこの部分
にニッケル元素がさらに集中した状態が得られる。(図
98D))
【0188】次に熱酸化膜910を除去し、さらに露呈
した珪素膜をパターニングすることにより、913、9
14で示されるパターンを形成する。
【0189】913、914で示されるパターンは、そ
れぞれTFTの活性層となる。後は、913、914で
示される活性層パターンを利用して、他の実施例に示す
ような作製工程に従ってTFTを作製すればよい。
【0190】本実施例では、凸部702の上部が平滑で
あるので、(C)に示す横成長を効果的に行わすことが
できる。
【0191】他方、凸部702の上部以外の領域では、
表面の平滑性が損なわれているので、その表面に形成さ
れる珪素膜中に欠陥が形成されやすく、そのことで91
1や912で示される領域や凸部上部以外の領域におけ
る珪素膜中にニッケル元素が集中しやすくすることがで
きる。
【0192】即ち、得られる珪素膜において、活性層と
して利用する部分以外に領域にニッケル元素を追いやる
構成をより効果的に実現することができる。
【0193】〔実施例6〕本実施例は、図7及び図8に
その作製工程を示す例において、ゲイト電極としてモリ
ブデンシリサイド(MoSiX )を用いた場合の例であ
る。
【0194】図10に本実施例の作製工程を示す。まず
図7に示す作製工程に従って、石英基板701上に結晶
性珪素膜でなる活性層712を形成する。
【0195】次にモリブデンシリサイドでもってゲイト
電極1001を形成する。(図10(A))
【0196】モリブデンシリサイド以外には、タングス
テンシリサイド(WSix )、チタンシリサイド(Ti
Six )を用いることもできる。
【0197】ゲイト電極1001を形成したら、層間絶
縁膜として窒化珪素膜1002をプラズマCVD法で成
膜する。さらにアクリル樹脂膜103をスピンコート法
でもって成膜する。こうして、図10(B)に示すシリ
サイドゲイトを用いたTFTを完成させる。
【0198】なお、本実施例は実施例1〜5に示した全
ての構成と組み合わせることが可能である。
【0199】〔実施例7〕本実施例では、基板に直接凹
部や凸部を形成するのではなく、基板上に絶縁膜を成膜
し、その膜に他の実施例で示すような加工を施す場合の
例を示す。
【0200】絶縁膜としては、酸化珪素膜、窒化珪素
膜、酸化窒化珪素膜等を挙げることができる。
【0201】具体的な例としては、基板として単結晶珪
素ウエハーを用い、その表面に熱酸化膜を形成し、その
熱酸化膜に他の実施例で示すように加工を施す例を挙げ
ることができる。
【0202】なお、本実施例は実施例1〜6に示した全
ての構成と組み合わせることが可能である。
【0203】〔実施例8〕本実施例は、図9に示すよう
な作製工程において、基板の表面を平滑する技術に関す
る。
【0204】図9に示す作製工程においては、最初に石
英基板の表面を平滑することが必要となる。
【0205】本実施例では、石英基板の表面を直接平滑
にするのではなく、まず石英基板上に膜厚分布を良好に
する条件で(即ち、平坦性の高い条件で)非晶質珪素膜
を成膜し、その後に熱酸化法により、この非晶質珪素膜
を熱酸化膜に変成する。
【0206】こうすることで、石英基板上に平滑性の高
い絶縁膜を形成することができる。
【0207】後はこの熱酸化膜を加工することにより、
他の実施例に示すような構成を実現すればよい。
【0208】なお、本実施例は実施例1〜7に示した全
ての構成と組み合わせることが可能である。
【0209】〔実施例9〕本実施例では、発明を利用し
て作製される各種装置の例を示す。本明細書で開示する
発明は、TFTでもって集積回路を構成した回路を備え
た各種装置に利用することができる。
【0210】本実施例は、TFTを利用して集積回路を
構成した場合の例を示す。集積回路としては、CPU回
路、メモリー回路等を挙げることができる。図12にT
FTを利用した集積回路の概要を示す。
【0211】図13(A)に示すのは、携帯型の情報処
理端末である。この情報処理端末は、本体2001に表
示装置2005として、アクティブマトリクス型の液晶
ディスプレイまたはアクティブマトリクス型のELディ
スプレイを備え、さらに内部に集積化回路2006を備
え、また外部から情報を取り込むためのカメラ部200
2を備えている。
【0212】カメラ部2002には、受像部2003と
操作スイッチ2004が配置されている。
【0213】情報処理端末は、今後益々その携帯性を向
上させるために薄く、また軽くなるもと考えられてい
る。
【0214】このような構成においては、アクティブマ
トリクス型のディスプレイ2005が形成された基板上
周辺駆動回路や演算回路や記憶回路がTFTでもって集
積化されることが好ましい。
【0215】図13(B)に示すのは、ヘッドマウント
ディスプレイである。この装置は、アクティブマトリク
ス型の液晶ディスプレイやELディスプレイ2102を
本体2101に備えている。また、本体2101は、バ
ンド2103で頭に装着できるようになっている。
【0216】図13(C)に示すのは、カーナビゲーシ
ョン装置である。この装置は、本体2201に液晶表示
装置2202と操作スイッチ2203を備え、アンテナ
2204で受診した信号によって、地理情報等を表示す
る機能を有している。
【0217】図13(D)に示すのは、携帯電話であ
る。この装置は、本体2301にアクティブマトリクス
型の液晶表示装置2304、操作スイッチ2305、音
声入力部2303、音声出力部2302、アンテナ23
06を備えている。
【0218】また、最近は、(A)に示す携帯型情報処
理端末と(D)に示す携帯電話とを組み合わせたような
構成も商品化されている。このような構成においてもア
クティブマトリクス型のディスプレイとその他の回路を
同一基板上にTFTでもって集積化する構成が有用とな
る。
【0219】図13(E)に示すのは、携帯型のビデオ
カメラである。これは、本体2401に受像部240
6、音声入力部2403、操作スイッチ2404、アク
ティブマトリクス型の液晶ディスプレイ2402、バッ
テリー2405を備えている。
【0220】図13(F)に示すのは、プロジェクシン
型の液晶表示装置である。この構成は、本体2501に
光源2502、アクティブマトリクス型の液晶表示装置
2503、光学系2504を備え、装置の外部に配置さ
れたスクリーン2505に画像を表示する機能を有して
いる。
【0221】ここでは、液晶表示装置としては、透過型
ものもでも反射型のものでも利用することができる。
【0222】また、図13(A)〜(E)に示す装置で
は、液晶表示装置の代わりにEL素子を利用したアクテ
ィブマトリクス型のディスプレイを用いることもでき
る。
【0223】
【発明の効果】本明細書で開示する発明を利用すること
で、珪素の結晶化を助長する金属元素を利用して得られ
る結晶性珪素膜を用いてTFTに代表される半導体装置
を作製する際に、当該金属元素を半導体装置の活性層中
からより徹底的に排除する技術を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 発明を利用してTFTを作製する工程を示
す図。
【図2】 発明を利用してTFTを作製する工程を示
す図。
【図3】 TFTの活性層の位置取りの状態を示す
図。
【図4】 発明を利用してTFTを作製する工程を示
す図。
【図5】 発明を利用してTFTを作製する工程を示
す図。
【図6】 発明を利用してTFTを作製する工程を示
す図。
【図7】 発明を利用してTFTを作製する工程を示
す図。
【図8】 発明を利用してTFTを作製する工程を示
す図。
【図10】 発明を利用してTFTを作製する工程を示
す図。
【図11】 基板表面に形成される凸部及び凹部の形状
を説明する図。
【図12】 TFTを利用した集積回路の概要を示す
図。
【図13】 TFTを利用した装置の概要を示す図。
【符号の説明】
101 石英基板 102 凹部(溝) 103 凹部(溝) 104 凹部(溝) 105 非晶質珪素膜 106 酸化珪素膜でなるマスク 107 開口部 108 表面に接して保持されたニッケル 109 結晶成長方向 110 結晶成長方向 111 ニッケルが集中する領域 112 ニッケルが集中する領域 113 ニッケルが集中する領域 114 珪素膜 115 熱酸化膜 116 ニッケルシリサイドを主とするニッケル
が集中した領域 117 ニッケルシリサイドを主とするニッケル
が集中した領域 118 ニッケルシリサイドを主とするニッケル
が集中した領域 119 活性層パターン 120 活性層パターン 121 酸化珪素膜
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成9年12月11日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】 発明を利用してTFTを作製する工程を示
す図。
【図2】 発明を利用してTFTを作製する工程を示
す図。
【図3】 TFTの活性層の位置取りの状態を示す
図。
【図4】 発明を利用してTFTを作製する工程を示
す図。
【図5】 発明を利用してTFTを作製する工程を示
す図。
【図6】 発明を利用してTFTを作製する工程を示
す図。
【図7】 発明を利用してTFTを作製する工程を示
す図。
【図8】 発明を利用してTFTを作製する工程を示
す図。
【図9】 発明を利用してTFTを作製する工程を示
す図。
【図10】 発明を利用してTFTを作製する工程を示
す図。
【図11】 基板表面に形成される凸部及び凹部の形状
を説明する図。
【図12】 TFTを利用した集積回路の概要を示す
図。
【図13】 TFTを利用した装置の概要を示す図。
【符号の説明】 101 石英基板 102 凹部(溝) 103 凹部(溝) 104 凹部(溝) 105 非晶質珪素膜 106 酸化珪素膜でなるマスク 107 開口部 108 表面に接して保持されたニッケル 109 結晶成長方向 110 結晶成長方向 111 ニッケルが集中する領域 112 ニッケルが集中する領域 113 ニッケルが集中する領域 114 珪素膜 115 熱酸化膜 116 ニッケルシリサイドを主とするニッケル
が集中した領域 117 ニッケルシリサイドを主とするニッケル
が集中した領域 118 ニッケルシリサイドを主とするニッケル
が集中した領域 119 活性層パターン 120 活性層パターン 121 酸化珪素膜

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁表面を有する基体の表面に意図的にエ
    ッジ部が形成され、 前記エッジ部を避けて前記絶縁表面上に結晶性珪素膜で
    なる活性層が形成されている構成を有する半導体装置。
  2. 【請求項2】絶縁表面を有する基体の表面に意図的に凹
    部が形成され、 前記凹部の底部には結晶性珪素膜でなる活性層が形成さ
    れている構成を有する半導体装置。
  3. 【請求項3】絶縁表面を有する基体の表面に意図的に凸
    部が形成され、 前記凸部の頂上部には結晶性珪素膜でなる活性層が形成
    されている構成を有する半導体装置。
  4. 【請求項4】請求項1乃至請求項3において、 結晶性珪素膜の代わりに珪素を主成分とする結晶性半導
    体膜が用いられることを特徴とする半導体装置。
  5. 【請求項5】請求項2において、 凹部に形成されるエッジ部の曲率半径rt 及び/又はr
    d は、凹部の深さdの1/3以下であることを特徴とす
    る半導体装置。
  6. 【請求項6】請求項3において、 凸部に形成されるエッジ部の曲率半径rt 及び/又はr
    d は、凸部の高さdの1/3以下であることを特徴とす
    る半導体装置。
  7. 【請求項7】請求項2において、 絶縁表面上のピットの深さは、前記凹部の深さdに対し
    て、1/3以下であることを特徴とする半導体装置。
  8. 【請求項8】請求項3において、 絶縁表面上のピットの深さは、前記凸部の高さdに対し
    て、1/3以下であることを特徴とする半導体装置。
  9. 【請求項9】請求項2または請求項3において、 凹部または凸部に形成されるエッジ部の角度は、90°
    〜30°であることを特徴とする半導体装置。
  10. 【請求項10】絶縁表面を有する基体の表面に意図的に
    エッジ部を形成する工程と、 前記絶縁表面上に非晶質珪素膜を成膜する工程と、 前記非晶質珪素膜の少なくとも一部に珪素の結晶化を助
    長する金属元素を導入する工程と、 加熱処理を施し、前記非晶質珪素膜の少なくとも一部を
    結晶化させる工程と、 前記基体の表面に形成されたエッジ部の近傍に当該金属
    元素を集中させる工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
  11. 【請求項11】絶縁表面を有する基体の表面に意図的に
    凹部を形成する工程と、 前記絶縁表面上に非晶質珪素膜を成膜する工程と、 前記非晶質珪素膜の少なくとも一部に珪素の結晶化を助
    長する金属元素を導入する工程と、 加熱処理を施し、前記非晶質珪素膜の少なくとも一部を
    結晶化させる工程と、 前記基体の表面に形成されたエッジ部の近傍に当該金属
    元素を集中させる工程と、 得られた珪素膜をパターニングし、前記凹部の底部に活
    性層を形成する工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
  12. 【請求項12】絶縁表面を有する基体の表面に意図的に
    凸部を形成する工程と、 前記絶縁表面上に非晶質珪素膜を成膜する工程と、 前記非晶質珪素膜の少なくとも一部に珪素の結晶化を助
    長する金属元素を導入する工程と、 加熱処理を施し、前記非晶質珪素膜の少なくとも一部を
    結晶化させる工程と、 前記基体の表面に形成されたエッジ部の近傍に当該金属
    元素を集中させる工程と、 得られた珪素膜をパターニングし、前記凸部の頂上部に
    活性層を形成する工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
  13. 【請求項13】請求項10乃至請求項12において、 金属元素として、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、P
    d、Os、Ir、Pt、Cu、Au、Ge、Pd、In
    から選ばれた一種または複数種類の元素が用いられるこ
    とを特徴とする半導体装置の作製方法。
  14. 【請求項14】請求項10乃至請求項12において、 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。
  15. 【請求項15】請求項10乃至請求項12において、 当該金属元素を集中させる工程は、ハロゲン元素を含有
    する雰囲気中での加熱処理により行われることを特徴と
    する半導体装置の作製方法。
  16. 【請求項16】請求項10乃至請求項12において、 金属元素としてNiが用いられ、 当該金属元素を集中させる工程は、ハロゲン元素を含有
    する雰囲気中での加熱処理により行われ、 該工程においては、珪素膜中から雰囲気中へとNi元素
    の除去も行われることを特徴とする半導体装置の作製方
    法。
  17. 【請求項17】請求項10乃至請求項12において、 非晶質珪素膜の代わりに珪素を主成分とした非晶質半導
    体膜が用いられることを特徴とする半導体装置の作製方
    法。
  18. 【請求項18】請求項11において、 凹部に形成されるエッジ部の曲率半径rt 及び/又はr
    d は、凹部の深さdの1/3以下であることを特徴とす
    る半導体装置の作製方法。
  19. 【請求項19】請求項12において、 凸部に形成されるエッジ部の曲率半径rt 及び/又はr
    d は、凸部の高さdの1/3以下であることを特徴とす
    る半導体装置の作製方法。
  20. 【請求項20】請求項11において、 絶縁表面上のピットの深さは、凹部の深さdに対して、
    1/3以下であることを特徴とする半導体装置の作製方
    法。
  21. 【請求項21】請求項12において、 絶縁表面上のピットの深さは、凸部の高さdに対して、
    1/3以下であることを特徴とする半導体装置の作製方
    法。
  22. 【請求項22】請求項11または請求項12において、 凹部または凸部に形成されるエッジ部の角度は、90°
    〜30°であることを特徴とする半導体装置の作製方
    法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004006712A (ja) * 2002-03-15 2004-01-08 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体素子及びそれを用いた半導体装置
US7312473B2 (en) 2001-12-28 2007-12-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and electronic device using the same

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