(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の非晶質珪素膜にニッケルを導入し、
前記非晶質珪素膜を結晶化させて結晶性珪素膜を形成し、
前記結晶性珪素膜にP2O5またはHxPO3を含有した溶液を選択的に塗布し、
前記結晶性珪素膜を加熱処理することにより、前記溶液を選択的に塗布した領域に前記ニッケルをゲッタリングさせることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２】
基板上の非晶質珪素膜上に、前記非晶質珪素膜の一部を露呈させる開口部を有するマスクを形成し、
前記マスクを用いて、前記非晶質珪素膜に選択的にニッケルを導入し、
前記非晶質珪素膜を結晶化させて結晶性珪素膜を形成し、
前記マスクを用いて、前記結晶性珪素膜にP2O5またはHxPO3を含有した溶液を選択的に塗布し、
前記結晶性珪素膜を加熱処理することにより、前記溶液を選択的に塗布した領域に前記ニッケルをゲッタリングさせることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３】
基板上の非晶質珪素膜にニッケルを導入し、
前記非晶質珪素膜を結晶化させて結晶性珪素膜を形成し、
前記結晶性珪素膜にP2O5またはHxPO3を含有した溶液を選択的に塗布し、
前記結晶性珪素膜を加熱処理することにより、前記溶液を選択的に塗布した領域に前記ニッケルをゲッタリングさせ、
前記ゲッタリング後、前記溶液を選択的に塗布した領域を避けて、前記結晶性珪素膜からなる活性層を形成し、
前記活性層上にゲイト絶縁膜を介してゲイト電極を形成し、
前記ゲイト電極をマスクとして前記活性層に燐をドーピングすることで、前記活性層にソース領域、ドレイン領域及びチャネル形成領域を形成し、
前記活性層を加熱処理することにより、前記ソース領域及び前記ドレイン領域に前記ニッケルをゲッタリングさせることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項４】
基板上の非晶質珪素膜上に、前記非晶質珪素膜の一部を露呈させる開口部を有するマスクを形成し、
前記マスクを用いて、前記非晶質珪素膜に選択的にニッケルを導入し、
前記非晶質珪素膜を結晶化させて結晶性珪素膜を形成し、
前記マスクを用いて、前記結晶性珪素膜にP2O5またはHxPO3を含有した溶液を選択的に塗布し、
前記結晶性珪素膜を加熱処理することにより、前記溶液を選択的に塗布した領域に前記ニッケルをゲッタリングさせ、
前記ゲッタリング後、前記溶液を選択的に塗布した領域を避けて、前記結晶性珪素膜からなる活性層を形成し、
前記活性層上にゲイト絶縁膜を介してゲイト電極を形成し、
前記ゲイト電極をマスクとして前記活性層に燐をドーピングすることで、前記活性層にソース領域、ドレイン領域及びチャネル形成領域を形成し、
前記活性層を加熱処理することにより、前記ソース領域及び前記ドレイン領域に前記ニッケルをゲッタリングさせ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２又は請求項４において、前記結晶性珪素膜を形成する際には、前記選択的にニッケルを導入した領域から他の領域へと前記ニッケルを拡散させて前記基板に平行な方向に結晶成長を行わせ、前記溶液を選択的に塗布した領域に前記ニッケルをゲッタリングさせる際には、前記拡散と逆の経路を辿って前記ニッケルを移動させ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５のいずれか一項において、前記溶液を選択的に塗布した後で且つ前記溶液を選択的に塗布した領域に前記ニッケルをゲッタリングさせる前に、前記溶液を固相化させ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６のいずれか一項において、前記溶液を選択的に塗布した領域に前記ニッケルをゲッタリングさせるための加熱処理をＲＴＡにより行う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1乃至請求項７のいずれか一項において、前記溶液を選択的に塗布した領域に前記ニッケルをゲッタリングさせるための加熱処理は、５５０℃〜８００℃の温度で行う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1乃至請求項８のいずれか一項において、前記P2O5またはHxPO3を含有した溶液の代わりに、燐酸化合物を溶かした溶液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１０】
請求項９において、前記燐酸化合物を溶かした溶液は、燐酸と燐酸塩とを混合した溶液であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【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、ニッケルに代表される珪素の結晶化を助長する金属元素を利用して作製した薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴと称する）の作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス基板や石英基板上に形成された珪素膜を用いたＴＦＴが知られている。現在主に商品化されているのは、非晶質珪素膜を活性層に用いた非晶質珪素ＴＦＴである。
【０００３】
またＴＦＴが主に利用されているのは、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である。
【０００４】
非晶質珪素膜を活性層に利用したＴＦＴは、Ｎチャネル型しか実用化されておらず、またその動作速度が非常に小さいという欠点がる。（これらの欠点があるが故にアクティブマトリクス回路にしか利用されていないとも言える）
【０００５】
この問題を解決するための技術としては、活性層を構成する珪素膜として結晶性珪素膜を用いる方法がある。
【０００６】
結晶性珪素膜を得る方法としては、レーザー光の照射による方法と、加熱による方法とがある。
【０００７】
レーザー光の照射による方法は、ＣＶＤ法等で成膜された非晶質珪素膜にレーザー光を照射することにより結晶化させるものである。
【０００８】
加熱による方法は、ＣＶＤ法等で成膜された非晶質珪素膜を加熱することにより結晶化させるものである。
【０００９】
レーザー光の照射による結晶化方法は、商業用のレーザー発振装置が実用化の域に達しておらず、主に発振の安定性に問題がある。そのため、得られる結晶性珪素膜の膜質の均一性や生産性に問題がある。
【００１０】
他方、加熱による方法は、安定した膜質が得られるが、加熱温度が高いため、ガラス基板を利用することが困難であるという問題がある。また、明確な多結晶状態となってしまう関係から、結晶粒界の存在が不安定要素として存在する。
【００１１】
このような状況においては、加熱による結晶化において、加熱処理温度をいかに下げることができるかが課題となる。また、明確な結晶粒界が形成されないような作製工程を得ることが課題となる。
【００１２】
この課題を解決する技術として、本出願人はニッケル元素に代表される金属元素を利用して非晶質珪素膜を従来よりも低温での加熱により結晶化させる技術を開発した。
【００１３】
この技術は、非晶質珪素膜にニッケルに代表される所定の金属元素を導入し、さらに加熱処理を施すことにより結晶性珪素膜を得る技術である。
【００１４】
この技術によれば、ガラス基板が耐える温度である６００℃前後の加熱処理によって、高い結晶性を有した結晶性珪素膜を得ることができる。
【００１５】
また、得られる膜質の明確な結晶粒界が目立たず、従来の明確な多結晶珪素膜よりも好ましいものを得ることができる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した金属元素を用いる方法は、得られる結晶性珪素膜中に当該金属元素が残留するという問題がある。
【００１７】
金属元素は、半導体膜中においてトラップセンターとなり、得られるＴＦＴの特性に悪影響を与える。よって、ＴＦＴの活性層を構成する半導体膜中においてはその残留濃度を極力低減することが望ましい。
【００１８】
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用いて得られた結晶性珪素膜を活性層として作製されるＴＦＴにおいて、活性層中に残留する金属元素の濃度を低減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、
珪素の結晶化を助長する金属元素の作用を利用し結晶性珪素膜を形成する工程と、
前記結晶性珪素膜の表面の一部に燐を含有した溶液を選択的に塗布する工程と、
加熱処理を施し、前記溶液を選択的に塗布した領域に当該金属元素をゲッタリングさせる工程と、
を有することを特徴とする。
【００２０】
上記構成において、珪素の結晶化を助長する金属元素としてニッケルが利用することが最も好ましい。これは、結晶化及びゲッタリングの効果がニッケルの場合に最も顕著に得られるからである。特にゲッタリングの効果は、ニッケルと燐との組み合わせにおいて最も大きく得ることができる。
【００２１】
なお、金属元素としては、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｇｅ、Ｐｂ、Ｉｎ、Ｓｂから選ばれた一種または複数種類のものを用いることもできる。
【００２２】
加熱処理の方法としては、ヒーターを用いた普通の加熱炉において行う方法が一般的である。しかし、ＲＴＡ法と呼ばれる強光の照射による方法を用いてもよい。
【００２３】
燐を含有した溶液としてＰ2 Ｏ5 および／またはＨx ＰＯ3 を含んだ溶液を用いることができる。
【００２４】
また、燐を含有した溶液として燐を含有した酸化珪素系被膜形成用の塗布液を用いることができる。この溶液として代表的なものは、東京応化工業株式会社のＯＣＤ溶液である。
【００２５】
この溶液は、塗布後にベークすることにより固化し酸化珪素系の被膜となる。この場合、燐を含有した溶液を固相化する工程が必要とされる。
【００２６】
また、燐を含有した溶液としては、燐酸化合物を溶かした溶液を用いることができる。
【００２７】
溶液を導入した後は、
（１）スピンドライによって、余分な溶液を吹き飛ばし、燐が表面に接した状態とする。
（２）加熱乾燥させて、液体成分を飛ばし、燐が表面に接した状態とする。
（３）ベークし固相化させ、膜（例えば酸化珪素膜）とする。
【００２８】
といった方法により、燐が非晶質珪素膜の表面の一部に接して保持された状態とする。そして、加熱処理を施すことにより、燐を非晶質珪素膜中に僅かに拡散させ（しみださせ）、ニッケルのゲッタリングを行わせる。
【００２９】
他の発明の構成は、
非晶質珪素膜の表面の一部の領域に珪素の結晶化を助長する金属元素を含む溶液を選択的に接して保持させる工程と、
加熱処理を施し前記一部の領域から他の領域へと当該金属元素を拡散させ膜面に平行な方向に結晶成長を行わす工程と、
前記一部の領域に燐を含有した溶液を選択的に接して保持させる工程と、
加熱処理を施し、前記一部の領域に当該金属元素をゲッタリングさせる工程と、
を有することを特徴とする。
【００３０】
他の発明の構成は、
非晶質珪素膜の表面の一部の領域に珪素の結晶化を助長する金属元素を含む溶液を選択的に接して保持させる工程と、
加熱処理を施し前記一部の領域から他の領域へと当該金属元素を拡散させ膜面に平行な方向に結晶成長を行わす工程と、
前記一部の領域に燐を含有した溶液を選択的に接して保持させる工程と、
加熱処理を施し、前記拡散と逆の経路を辿って金属元素を移動させる工程と、
を有することを特徴とする。
【００３１】
他の発明の構成は、
珪素の結晶化を助長する金属元素の作用を利用し結晶性珪素膜を形成する工程と、
前記結晶性珪素膜の一部の領域の表面に燐を含有した材料を選択的に接して保持させる工程と、
加熱処理を施し、前記一部の領域に当該金属元素をゲッタリングさせる工程と、
を有することを特徴とする。
【００３２】
上記構成において、
燐を含有した材料は、
燐を含有した酸化珪素系被膜形成用の塗布液を塗布し、
しかる後に加熱処理を施し酸化珪素系被膜を形成することにより得られることを特徴とする。
【００３３】
この構成の例としては、ＰＳＧ膜や東京応化工業株式会社のＯＣＤ溶液を用いた酸化珪素系被膜を形成する場合の例を挙げることができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
図１に示すように非晶質珪素膜１０２の上にマスク１０４を配置し、その状態でニッケルを含んだ溶液を塗布する。
【００３５】
そしてマスクの開口部１０３においてニッケル元素が非晶質珪素膜の表面に接して保持された状態とする。
【００３６】
次に加熱処理を施し非晶質珪素膜を結晶化させる。さらに燐を含んだ溶液を塗布し、開口１０３が形成された領域において燐が珪素膜に接して保持させた状態とする。
【００３７】
次に加熱処理を施し、燐が導入された領域にニッケル元素をゲッタリングさせる。この際、ニッケル元素は図１（Ｃ）の結晶成長の段階における拡散経路の逆を辿って燐が接して保持された領域に集まる。こうして、珪素膜中のニッケル元素を低減させる。
【００３８】
【実施例】
〔実施例１〕
図１〜図２に本実施例の作製工程を示す。ここでは、横成長という結晶成長形態を用いてＮチャネル型のＴＦＴを作製する場合の例を示す。
【００３９】
まず、図１（Ａ）に示すようにガラス基板１０１上に非晶質珪素膜１０２を減圧熱ＣＶＤ法でもって５０ｎｍの厚さに成膜する。
【００４０】
非晶質珪素膜の成膜方法はプラズマＣＶＤ法でもよいが、減圧熱ＣＶＤ法で成膜した非晶質珪素膜の方が結晶性珪素膜を得る目的のためには適している。
【００４１】
ガラス基板は、その表面に下地膜として酸化珪素膜や酸化窒化珪素膜が成膜されているものを用いてもよい。
【００４２】
また、ガラス基板以外に石英基板や絶縁膜が成膜された半導体基板を利用してもよい。
【００４３】
非晶質珪素膜１０２を成膜したら、１２０ｎｍ厚の酸化珪素膜をプラズマＣＶＤ法で成膜する。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１０４を形成する。このマスク１０４は、後に珪素の結晶化を助長する金属元素であるニッケルを選択的に導入する際に利用される。（図１（Ａ））
【００４４】
このマスク１０４には、１０３で示されるように開口部が設けられており、この部分で非晶質珪素膜１０２が露呈している。この開口部１０３は、図面の手前側から奥行き方向へと細長い長手形状を有している。即ち、図１（Ａ）に示す状態において、非晶質珪素膜１０２は、開口部１０３の部分で細長くその表面が露呈している。
【００４５】
次にニッケル酢酸塩溶液を塗布し、図１（Ｂ）の１０５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。
【００４６】
この状態においては、開口部１０３の部分でニッケル元素が非晶質珪素膜１０２の表面に接して保持された状態となる。即ち、ニッケル元素が非晶質珪素膜に対して選択的に導入された状態となる。
【００４７】
次に５７０℃、１４時間の加熱処理を施す。この工程においては、図１（Ｃ）の１０６で示されるような基板に平行な方向への結晶成長、即ち膜面に平行な方向への結晶成長が進行する。（この結晶成長を横成長と称する）
【００４８】
この結晶成長の距離は１００μｍ以上にも渡って行わすことができる。上記加熱処理の温度が５８０℃以上となると、自然核発生（ニッケルの作用によらない結晶成長）が横成長を阻害するので注意が必要である。
【００４９】
即ち、上記加熱処理の工程は、自然核発生が生じない程度の温度で行わすことが重要となる。
【００５０】
次に燐を含有した溶液を塗布し、自然乾燥させる。こうして図１（Ｄ）の１０７で示されるように燐が表面に接して保持された状態が得られる。
【００５１】
ここでは、燐を含有した溶液として燐酸と燐酸塩とを混合した溶液を用いる。
【００５２】
この状態においては、マスク１０４に形成された開口１０３の底部において露呈した非晶質珪素膜１０２の表面に選択的に燐が接して保持された状態が得られる。
【００５３】
この図１（Ｅ）に示す工程においては、塗布後において単位面積あたりに存在する燐の密度が（Ｂ）の工程におけるニッケルの密度よりも多くなるように溶液の濃度を調整する。
【００５４】
後のニッケルのゲッタリング工程をより高い効率で行うことを考えると、上記燐の密度はニッケルの密度の１０倍以上となるようにすることが好ましい。具体的には、溶液中における燐の濃度が１×１０20原子／ｃｍ3 以上となる条件とすることが好ましい。
【００５５】
このような燐の導入量の変更は、燐の導入に溶液を用いることで容易に行うことができる。
【００５６】
次に再度の加熱処理を加える。ここでは、窒素雰囲気中における６００℃、２時間の加熱処理を加熱炉において行う。この工程では、膜中に拡散していたニッケル元素が１０８で示される経路で移動し、開口１０３が設けられた領域にゲッタリングされる。
【００５７】
このニッケルの経路１０８は、（Ｃ）で示す結晶化工程におけるニッケル元素の拡散経路と丁度逆なものとなる。
【００５８】
この工程において、燐化ニッケルとして燐が導入された領域（開口１０３が設けられた領域）にニッケルが固定化される。
【００５９】
燐とニッケルとの結合状態は、ＮｉＰやＮｉＰ2 というように多用な状態を有し、またその結合は非常に安定している。
【００６０】
一般に６００℃程度の温度では燐はほとんど移動しない。他方、６００℃程度の温度では、ニッケルは盛んに移動する。
【００６１】
よって、燐化ニッケルは燐が導入された領域に集中的に存在することになる。この状態は、燐にニッケルがゲッタリングされた状態であるといえる。
【００６２】
こうして、膜中のニッケル元素濃度が低減された横成長領域を得ることができる。
【００６３】
上記ニッケルのゲッタリングのための加熱処理温度は、５５０℃〜８００℃、好ましくは６００℃〜７５０℃の範囲から選択すればよい。
【００６４】
この温度範囲以上だと燐の拡散も顕在化するのでニッケルを所定の領域に集中させるという目的を達成できない。
【００６５】
他方、この温度範囲以下だとニッケルの拡散距離が短くなるのでやはりニッケルを所定の領域に集中させるという目的を達成できない。
【００６６】
このゲッタリングのための加熱処理はＲＴＡと称される強光の照射による方法により行ってもよい。また、この際レーザー光の照射を併用してもよい。
【００６７】
図１（Ｅ）に示す工程が終了したら、燐化ニッケル成分、及び燐シリサイド成分を除去する。この工程では、開口部１０３の領域で露呈している珪素膜が選択的に除去される。
【００６８】
次に開口部１０３が設けられていた領域で露呈していた領域と結晶成長の先端部分の領域を避けて、珪素膜のパターン２０１を形成する。（図２（Ａ））
【００６９】
このパターンは後にＴＦＴの活性層となる。このパターンは、ＴＦＴの動作時においてチャネルを移動するキャリアの移動方向に延長する軸と先の結晶成長方向（横成長方向）に延長する軸とを合わせるように設定する。
【００７０】
本実施例において得られる珪素膜においては、結晶粒界の延在方向が結晶成長の方向と概略一致している。即ち、横成長方向において結晶粒界が横切って存在する割合は非常に小さいものとなっている。
【００７１】
よって、キャリアの移動方向軸と横成長方向軸とをそろえることにより、キャリアの移動が阻害されにくいものとすることができる。そして高い特性を有するＴＦＴを得ることができる。
【００７２】
活性層のパターン２０１を形成したら、次にプラズマＣＶＤ法によりゲイト絶縁膜として機能する酸化珪素膜２０２を１００ｎｍの厚さに成膜する。（図２（Ａ））
【００７３】
次にスパッタリング法により４００ｎｍの厚さにアルミニウム膜を成膜する。そしてレジストマスク２００を配置する。このレジストマスク２００を用いて先のアルミニウム膜をパターニングし、アルミニウムパターン２０３を得る。
【００７４】
こうして図２（Ａ）に示す状態を得る。次に陽極酸化法を用いて、多孔質状の陽極酸化膜２０４を４００ｎｍの厚さに成膜する。この工程は、レジストマスク２００を配置した状態で行い、アルミニウムパターンの側面のみにおいて陽極酸化が進行するようにする。（図２（Ｂ））
【００７５】
次にレジストマスク２００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２０５を７０ｎｍの厚さに成膜する。この工程では、多孔質状の陽極酸化膜２０４の内部にまで電解溶液が浸透する関係から、緻密な膜質を有する陽極酸化膜２０５は多孔質状の陽極酸化膜２０４の内側に成膜される。（図２（Ｂ））
【００７６】
こうして図２（Ｂ）に示す状態を得る。次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。
【００７７】
この工程では、図２（Ｃ）に示すように２０７と２０９の領域に燐がドーピングされる。また、２０８の領域には燐がドーピングされない。
【００７８】
このドーピングは、普通のソース及びドレイン領域を形成するためのドーピング条件でよい。
【００７９】
この工程における燐のドーピングは、ソース／ドレイン領域を決定するための役割と、２０８の領域からにニッケル元素の除去の役割とがある。
【００８０】
なお、２０７の領域が後にソース領域になる。また２０８が後にドレイン領域になる。また、２１１の領域にチャネル領域とそれに隣接する低濃度不純物領域が形成される。
【００８１】
次に４５０℃、２時間の加熱処理を施す。この工程において、２０８の領域から２０７及び２０９の領域に向かって残留するニッケル元素が移動する。
【００８２】
この工程では、２０７及び２０９の領域にドーピングされた燐にニッケルがゲッタリングされる。即ち、２０７及び２０９の領域にニッケルがゲッタリングされる。
【００８３】
次に多孔質状の陽極酸化膜２０４を選択的に除去する。そして再度燐のドーピングを行う。この工程は、先の図２（Ｃ）の工程におけるドーピングに比較してライトドーピング（低ドーズ量）の条件でもって行う。
【００８４】
この工程において、２１０、２１２の領域に低ドーズ量でもってドーピングが行われる。そして、これらの領域は低濃度不純物領域となる。（図２（Ｄ））
【００８５】
低濃度不純物領域というのは、２０７や２０９の領域に比較してより低濃度に不純物が含まれている領域という意味である。この意味で２０７や２０９の領域は高濃度不純物領域ということができる。
【００８６】
この低濃度不純物領域２１０、２１２の寸法は、多孔質状の陽極酸化膜２０４の成長距離によって決定される。
【００８７】
ここでドーピングの行われなかった２１１の領域はＴＦＴのチャネル領域となる。なお、緻密な膜質を有する陽極酸化膜２０５の膜厚分でもってチャネル領域に隣接してオフセット領域が形成されるが、ここでは陽極酸化膜２０５の膜厚が７０ｎｍと薄いのでその存在は省略する。
【００８８】
ドーピングの終了後、レーザー光を照射してドーピング時に生じた結晶構造の損傷のアニールとドーパントの活性化とを行う。この工程は、強光の照射によって行ってもよい。
【００８９】
こうしてソース領域２０７、ドレイン領域２０９、低濃度不純物領域２１０及び２１２、チャネル領域２１１を得る。
【００９０】
図２（Ｄ）に示す状態を得たら、図２（Ｅ）に示すように層間絶縁膜として窒化珪素膜２１３を２００ｎｍの厚さに成膜する。さらにアクリル樹脂膜２１４をスピンコート法でもって成膜する。アクリル樹脂膜はその最小の膜厚が６００ｎｍとなるようにする。こうして図２（Ｅ）に示すＮチャネル型のＴＦＴを完成させる。
【００９１】
図１（Ｅ）における燐の導入方法としては、溶液を用いる方法以外にＰＳＧ膜を利用した方法を用いるこもできる。また、ＰＨ3 のような燐を含んだガスを少なくとも含んだ雰囲気に試料を曝す方法を採用してもよい。
【００９２】
これらの方法を実行するには、図１（Ｅ）に示す状態において、ＰＳＧ膜を成膜する、あるいはＰＨ3 を含有した雰囲気に曝すという工程を実行すればよい。
【００９３】
〔実施例２〕
本実施例では、実施例１に示す作製工程において、ゲイト電極として導電型を付与した珪素膜を用いた場合の例を示す。
【００９４】
ゲイト電極に珪素膜を用いた場合には、図２（Ｃ）に示す工程における加熱処理をガラス基板の耐える温度（例えば６５０℃程度）まで高めることができる。この場合、ニッケルの２０７及び２０９の領域へのゲッタリング効果をさらに高いものとすることができる。
【００９５】
ゲイト電極の材料としては、各種シリサイド材料や各種金属材料を用いることができる。例えば、タンタルや窒化タンタル等の材料を用いることができる。
【００９６】
〔実施例３〕
本実施例では、実施例１に示す作製工程を基礎としてＰチャネル型のＴＦＴを作製する場合の例を示す。
【００９７】
Ｐチャネル型のＴＦＴを作製する場合には、図２（Ｃ）及び図２（Ｄ）に示すドーピング時にボロンのドーピングを行う。この場合、図２（Ｃ）に示すゲッタリング効果は得ることができない。
【００９８】
これは、ボロンにはニッケルをゲッタリングする作用がないからである。即ち、ボロンには燐と同様な効果が期待できないからである。
【００９９】
〔実施例４〕
本実施例では、Ｐチャネル型のＴＦＴを作製する場合において、さらに図２（Ｃ）に示すようなゲッタリングを行う場合の例を示す。
【０１００】
この場合は、図２（Ｃ）に示す工程まで実施例１に示す作製工程に従う。即ち、図２（Ｃ）に示す段階までＮチャネル型のＴＦＴを作製する工程に従う。その後にボロンのドーピングを行い、燐に影響を打ち消す。
【０１０１】
即ち、まず燐のドーピングを２０７及び２０９の対して行い、その後に加熱処理を施すことにより図２（Ｃ）に示すように２０７及び２０９の領域へのニッケルのゲッタリングを行う。（この段階まではＮチャネル型のＴＦＴの作製工程である）
【０１０２】
その後にボロンのドーピングを燐の影響を打ち消す条件で行う。次に多孔質状の陽極酸化膜２０４を除去する。
【０１０３】
そして（Ｄ）に示す工程において２１０、２１２の領域にボロンのライトドーピングを行う。
【０１０４】
そしてレーザー光の照射によるアニールを行い、Ｐ型を有する領域２０７、２１０、２１２、２０９を得る。ここで、２０７がソース領域、２０９がドレイン領域、２１０及び２１２が低濃度不純物領域となる。
【０１０５】
本実施例では、ゲッタリング用の燐のドーピングを行った後にソース／ドレイン領域と低濃度不純物領域を形成するためのボロンのドーピングを行う。本実施例は、ドーピングの回数が増えるという欠点はあるが、ソース／ドレインとなる領域へのゲッタリングを行うことができる優位性がある。
【０１０６】
〔実施例５〕
本実施例では、Ｐチャネル型のＴＦＴとＮチャネル型のＴＦＴとを相補型に組み合わせた構造を提供する場合の例を示す。
【０１０７】
図３に本実施例の作製工程を示す。まず図１（Ａ）〜図１（Ｅ）に示す作製工程に従って横成長させた結晶性珪素膜を得る。そして横成長した領域を用いて図３（Ａ）に示す活性層パターン３０２、３０３を得る。なお、図３（Ａ）において、３０１はガラス基板である。
【０１０８】
また、３０２のパターンはＰチャネル型ＴＦＴの活性層となるパターンであり、３０３はＮチャネル型ＴＦＴの活性層となるパターンである。
【０１０９】
活性層パターンを形成したら、ゲイト絶縁膜３０４を成膜する。そして図示しないアルミニウム膜を成膜し、レジストマスク３００を用いてアルミニウムパターン３０５、３０６を形成する。アルミニウムに代わる材料としては、タンタルを利用することができる。タンタルもまた陽極酸化が可能であり、アルミニウムと同じように利用することができる。
【０１１０】
こうして図３（Ａ）に示す状態を得る。図３（Ａ）に示す状態を得たら、陽極酸化を行うことにより、多孔質状の陽極酸化膜３０７、３０８を形成する。この工程では、図示しないがレジストマスク３００を残存させた状態で陽極酸化を行い、アルミニウムパターンの側面に多孔質状の陽極酸化を進行させる。（図３（Ｂ））
【０１１１】
次にレジストマスクを除去し、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３０９、３１０が形成される。（図３（Ｂ））
【０１１２】
この状態において、陽極酸化されずに残存したアルミニウムパターン３１１、３１２がゲイト電極となる。（図３（Ｂ））
【０１１３】
次に露呈した酸化珪素膜を垂直異方性を有するドライエッチング法を用いてエッチングし、図３（Ｃ）に示す状態を得る。この状態においては、３１３及び３１４で示される酸化珪素膜のパターンが得られる。
【０１１４】
次に多孔質状の陽極酸化膜３０７、３０８を除去する。そして図示しないが片方のＴＦＴ部分をレジストマスクでマスクし、片方づつ燐及びボロンのドーピングを行う。
【０１１５】
この際、残存した酸化珪素膜３０３及び３１４の一部がマスクとなり、３１６、３１８、３２１、３２３の領域には、３１５、３１９、３２０、３２４の領域に比較してより低ドーズ量でもってドーピングが行われる。（図３（Ｄ））
【０１１６】
こうして、高濃度にドーピングされた領域３１５、３１９、３２０、３２４が自己整合的に形成され、低濃度にドーピングされた領域３１６、３１８、３２１、３２３が自己整合的に形成される。（図３（Ｄ））
【０１１７】
ここで、３１５がＰチャネル型ＴＦＴのソース領域、３１９がＰチャネル型ＴＦＴのドレイン領域、３２４がＮチャネル型ＴＦＴのソース領域、３２０がＮチャネル型ＴＦＴのドレイン領域となる。（図３（Ｄ））
【０１１８】
また、３１７及び３２２の領域は、ドーピングが行われず、チャネル領域となる。また、３１６と３１８はＰチャネル型ＴＦＴの低濃度不純物領域となる。さらに３２１と３２３はＮチャネル型ＴＦＴの低濃度不純物領域となる。
【０１１９】
図３（Ｄ）に示す状態が得られたら、層間絶縁膜として窒化珪素膜３２５を成膜し、さらにアクリル樹脂膜３２６を成膜する。
【０１２０】
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３２７、Ｎチャネル型ＴＦＴのソース電極３２９、両ＴＦＴに共通なドレイン電極３２８を形成する。こうして相補型に構成されたＴＦＴ回路が完成する。
【０１２１】
この回路は、シフトレジスタ回路やバッファー回路、その他集積回路の基礎となる回路となる。
【０１２２】
〔実施例６〕
本実施例では、ニッケル元素を非晶質珪素膜の表面の全体に導入して結晶化を行わせる場合の例である。
【０１２３】
図４に本実施例の作製工程を示す。本実施例では、結晶性珪素膜を得る工程と、その後のニッケル元素のゲッタリング工程とを示す。
【０１２４】
まず図４（Ａ）に示すようにガラス基板１０１上に非晶質珪素膜１０２を成膜する。
【０１２５】
次にニッケル酢酸塩溶液を非晶質珪素膜１０２の表面の全体に塗布し、非晶質珪素膜１０２の表面の全体にニッケル元素の導入を行う。（図４（Ｂ））
【０１２６】
次に加熱処理を行い非晶質珪素膜を結晶化させ結晶性珪素膜４０２を得る。ここでは、６００℃、８時間の加熱処理を行う。この工程では、横成長を行わせないので、自然核発生が生じる温度での加熱処理を行ってもよい。（図４（Ｂ））
【０１２７】
この工程における結晶化は、全面において、点々と存在する核発生点から放射状に花が咲くように結晶成長が進行する。この結晶成長部分を拡大して見ると、図１に示す横成長と同じ結晶成長形態が観察される。
【０１２８】
こうして図４（Ｃ）に示すように結晶性珪素膜４０２が得られる。次に酸化珪素膜でなるマスク４０３を形成する。このマスク４０３には、開口４０５が形成されている。（図４（Ｄ））
【０１２９】
次に燐含有溶液を塗布することにより、４０４で示されるように燐が表面に接して保持された状態が得られる。（図４（Ｄ））
【０１３０】
この状態においては、結晶性珪素膜４０２の一部の領域（開口４０５が形成されている領域）においてのみ燐が結晶性珪素膜に接している。
【０１３１】
次に加熱処理を行うことにより、開口４０５が設けられた領域（即ち、燐が接して保持された領域）に向かって、膜全体に分布しているニッケル元素が移動する。即ち、燐にニッケル元素がゲッタリングされる。（図４（Ｅ））
【０１３２】
図４（Ｄ）に示す作製工程が終了したら、４０６で示すゲッタリングが終了した領域を用いてＴＦＴの活性層を形成する。そして実施例１に示すようにしてＴＦＴを作製する。
【０１３３】
ここでは、ＴＦＴを作製する例を示すが、得られた結晶性珪素膜を用いて、抵抗体、ダイオード、キャパシタ、半導体センサー等を形成してもよい。
【０１３４】
〔実施例７〕
本実施例では、逆スタガー型のＴＦＴを作製する場合の例を示す。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５０２を成膜する。
【０１３５】
ガラス基板の表面が平滑であり、またガラス基板中の不純物の拡散が問題とならなければこの下地膜は特に必要ない。
【０１３６】
次にタンタルを用いてゲイト電極５０３を形成する。ゲイト電極５０３の表面には陽極酸化膜を形成してもよい。
【０１３７】
ゲイト電極としては、タンタルと窒化タンタルの積層体、さらには一導電型の珪素、各種シリサイド、各種金属等を用いることができる。
【０１３８】
ゲイト電極５０３の側面はテーパー形状とすることが好ましい。これは、後の結晶化やゲッタリングの工程に際に重要な事項となる。
【０１３９】
ゲイト電極５０３を形成したら、ゲイト絶縁膜として酸化珪素膜５０４を成膜する。さらに非晶質珪素膜５０５を成膜する。
【０１４０】
そして酸化珪素膜でなるマスク５０６を形成する。この酸化珪素膜でなるマスク５０６には、開口５０７が形成されている。この開口は、図面の手前方向から奥行き方向へと延在する細長い長手形状を有している。
【０１４１】
次にニッケルを含んだ溶液を塗布し、５０８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（Ａ））
【０１４２】
この状態においては、マスク５０６に形成された開口５０７の部分でニッケル元素が非晶質珪素膜５０５に接して保持されている状態が得られる。
【０１４３】
次に加熱処理を施すことにより、５０９で示されるようにニッケル元素の拡散に従う結晶成長を行わせる。（図５（Ａ））
【０１４４】
この際、ゲイト電極５０３の側面がテーパー形状となっていないと、結晶成長の順調に進行しない。これは、ゲイト電極５０３の側面がテーパー形状となっていないと、非晶質珪素膜が段差を乗り越える部分で結晶成長が阻害されてしまうからである。
【０１４５】
次に燐を含んだ溶液を塗布し、５００で示されるように燐が表面に接して保持された状態を得る。（図５（Ｂ））
【０１４６】
この状態においては、開口部５０７の部分で燐が珪素膜の表面に接して保持された状態となる。
【０１４７】
次に再度の加熱処理を行う。この工程では、珪素膜中に拡散したニッケル元素が５０８で示すような経路でもって開口部５０７の領域に移動する。即ち、燐が導入された領域にニッケル元素がゲッタリングされる。（図５（Ｂ））
【０１４８】
次に酸化珪素膜でなるマスク５０６を除去し、さらに横成長した珪素膜の領域を用いてＴＦＴの活性層を形成する。この活性層は、図５（Ｃ）の５１０、５１１、５１２で示される各領域でなる島状のパターンである。
【０１４９】
次に酸化珪素膜でなるマスク５０９を形成する。そしてプラズマドーピング法（またはイオン注入法）を用いて燐のドーピングを行う。こうしてソース領域５１０、ドレイン領域５１２、チャネル領域５１１を形成する。（図５（Ｃ））
【０１５０】
ドーピングの終了後、レーザー光の照射を行うことにより、被ドーピング領域に生じた結晶構造のアニールとドーパントの活性化とを行う。（図５（Ｃ））
【０１５１】
次にチタン膜とアルミニウム膜とチタン膜とを積層した膜でもって、ソース電極５１４、ドレイン電極５１５とを形成する。こうして図５（Ｄ）に示す逆スタガー型のＴＦＴを完成させる。
【０１５２】
〔実施例８〕
本実施例は、実施例７に示す構成の変形例である。図６に本実施例の作製工程を示す。
【０１５３】
まず、実施例７に示す作製工程に従って、図６（Ｂ）に示す状態を得る。
【０１５４】
次に図６（Ｃ）に示すように活性層６０１を形成する。そして酸化珪素膜６０２でなるマスク６０２を配置する。
【０１５５】
次にＮ型微結晶珪素膜を成膜し、それをパターニングすることにより、６０３、６０４で示すパターンを得る。ここで、６０３がソース領域、６０４がドレイン領域となる。こうしてＮチャネル型のＴＦＴが完成する。
【０１５６】
ここでは導電率の高い微結晶膜を利用したが、非晶質珪素膜であってもよい。なお、Ｎ型微結晶膜の代わりにＰ型微結晶性膜を用いれば、Ｐチャネル型のＴＦＴを得ることができる。
【０１５７】
〔実施例９〕
本実施例は、本明細書中で示したＴＦＴを用いた半導体装置の例を示す。図７（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、さらに外部から情報を取り込むためのカメラ部２００２を備えている。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
図７（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。
【０１６２】
図７（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。
【０１６３】
図７（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２３０６を備えている。
【０１６４】
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。
【０１６５】
図７（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２４０６、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。
【０１６６】
図７（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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
また、（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。
【０１６９】
【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用いて得られた結晶性珪素膜を活性層として作製されるＴＦＴにおいて、活性層中に残留する金属元素の濃度を低減できる技術を提供することができる。そして、高い特性と信頼性を有した半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  結晶性珪素膜を得る工程を示す図。
【図２】  ＴＦＴの作製工程を示す図。
【図３】  ＴＦＴの作製工程を示す図。
【図４】  結晶性珪素膜を得る工程を示す図。
【図５】  ＴＦＴの作製工程を示す図。
【図６】  ＴＦＴの作製工程を示す図。
【図７】  ＴＦＴを利用した半導体装置の概要を示す図。
【符号の説明】
１０１      ガラス基板
１０２      非晶質珪素膜
１０３      開口
１０４      酸化珪素膜でなるマスク
１０５      表面に接して保持されたニッケル元素
１０６      結晶成長方向
１０７      表面に接して保持された燐元素
１０８      ゲッタリングされるニッケルの移動方向
２０１      横成長領域でなる活性層パターン
２０２      ゲイト絶縁膜（酸化珪素膜）
２０３      アルミニウムパターン
２００      レジストマスク
２０４      多孔質状の陽極酸化膜
２０５      緻密な膜質を有する陽極酸化膜
２０６      アルミニウムでなるゲイト電極
２０７      ソース領域（高濃度不純物領域）
２０８      燐のドーピングが行われなかった領域
２０９      ドレイン領域（高濃度不純物領域）
２１０      低濃度不純物領域
２１１      チャネル形成領域
２１２      低濃度不純物領域
２１３      層間絶縁膜（窒化珪素膜）
２１４      層間絶縁膜（アクリル樹脂膜）
２１５      ソース電極
２１６      ドレイン電極
【図１】
0003717634.tif 000002
【図２】
0003717634.tif 000003
【図３】
0003717634.tif 000004
【図４】
0003717634.tif 000005
【図５】
0003717634.tif 000006
【図６】
0003717634.tif 000007
【図７】
0003717634.tif 000008