(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
珪素を含む非晶質半導体膜を形成し、
前記非晶質半導体膜表面に酸化膜を形成し、
前記非晶質半導体膜に非晶質珪素の結晶化を助長する元素を添加するために、前記酸化膜表面に前記非晶質珪素の結晶化を助長する元素を含有する溶液を塗布し、
炉を用いて、前記非晶質半導体膜を４５０℃〜６５０℃で熱処理して結晶化させ、結晶性半導体膜を形成し、
前記熱処理により形成された結晶性半導体膜をＲＴＡにより加熱し、
ソース領域およびドレイン領域を形成するために、前記ＲＴＡされた結晶性半導体膜に不純物をドーピングし、
前記結晶性半導体膜にドーピングされた不純物を活性化することを特徴とする集積回路の作製方法。
【請求項２】
珪素を含む非晶質半導体膜を形成し、
前記非晶質半導体膜上に開口を有する絶縁膜を形成し、
前記開口において、前記非晶質半導体膜表面に酸化膜を形成し、
前記非晶質半導体膜に非晶質珪素の結晶化を助長する元素を添加するために、前記開口を有する絶縁膜を残した状態で、前記酸化膜表面に前記非晶質珪素の結晶化を助長する元素を含有する溶液を塗布し、
炉を用いて、前記非晶質半導体膜を４５０℃〜６５０℃の熱処理して結晶化させ、結晶性半導体膜を形成し、
前記熱処理により形成された結晶性半導体膜をＲＴＡにより加熱し、
ソース領域およびドレイン領域を形成するために、前記ＲＴＡされた結晶性半導体膜に不純物をドーピングし、
前記結晶性半導体膜にドーピングされた不純物を活性化することを特徴とする集積回路の作製方法。
【請求項３】
請求項１または２において、前記ＲＴＡの雰囲気は、酸化性雰囲気であることを特徴とする集積回路の作製方法。
【請求項４】
請求項３において、前記ＲＴＡによる加熱で前記結晶性半導体膜に酸化膜を形成し、該酸化膜をゲイト絶縁膜に用いることを特徴とする集積回路の作製方法。
【請求項５】
珪素を含む非晶質半導体膜を形成し、
前記非晶質半導体膜表面に酸化膜を形成し、
前記非晶質半導体膜に非晶質珪素の結晶化を助長する元素を添加するために、前記酸化膜表面に前記非晶質珪素の結晶化を助長する元素を含有する溶液を塗布し、
炉を用いて、前記非晶質半導体膜を４５０℃〜６５０℃で熱処理し、
前記熱処理された半導体膜を第１のＲＴＡにより加熱し、
ソース領域及びドレイン領域を形成するために、前記第１のＲＴＡされた半導体膜に、不純物をドーピングし、
第２のＲＴＡにより、前記半導体膜にドーピングされた不純物を活性化することを特徴とする集積回路の作製方法。
【請求項６】
珪素を含む非晶質半導体膜を形成し、
前記非晶質半導体膜上に開口を有する絶縁膜を形成し、
前記開口において、前記非晶質半導体膜表面に酸化膜を形成し、
前記非晶質半導体膜に非晶質珪素の結晶化を助長する元素を添加するために、前記開口を有する絶縁膜を残した状態で、前記酸化膜表面に前記非晶質珪素の結晶化を助長する元素を含有する溶液を塗布し、
炉を用いて前記非晶質半導体膜を４５０℃〜６５０℃の熱処理し、
前記熱処理された半導体膜を第１のＲＴＡにより加熱し、
ソース領域及びドレイン領域を形成するために、前記第１のＲＴＡされた半導体膜に、不純物をドーピングし、
第２のＲＴＡにより、前記半導体膜にドーピングされた不純物を活性化することを特徴とする集積回路の作製方法。
【請求項７】
請求項５または６において、前記第１のＲＴＡの雰囲気は、酸化性雰囲気であることを特徴とする集積回路の作製方法。
【請求項８】
請求項７において、前記第１のＲＴＡにより、前記半導体膜に酸化膜を形成し、該酸化膜をゲイト絶縁膜に用いることを特徴とする集積回路の作製方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項において、酸素雰囲気中でＵＶ光を照射することにより、前記非晶質半導体膜表面に酸化膜を形成することを特徴とする集積回路の作製方法。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれか１項において、熱酸化法により、前記非晶質半導体膜表面に酸化膜を形成することを特徴とする集積回路の作製方法。
【請求項１１】
請求項１乃至８のいずれか１項において、過酸化水素による処理により、前記非晶質半導体膜表面に酸化膜を形成することを特徴とする集積回路の作製方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項において、前記非晶質半導体膜表面に酸化膜を１０ｎｍ以下の厚さに形成することを特徴とする集積回路の作製方法。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項において、前記結晶化を助長する元素として、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｓｎから選ばれた１種類または複数種類の元素を用いることを特徴とする集積回路の作製方法。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１項において、前記珪素を含む非晶質半導体膜を５０ｎｍ〜１５０ｎｍの厚さに形成することを特徴とする集積回路の作製方法。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか１項において、前記珪素を含む非晶質半導体膜をプラズマＣＶＤ法により形成することを特徴とする集積回路の作製方法。
【請求項１６】
請求項１乃至１４のいずれか１項において、前記珪素を含む非晶質半導体膜を減圧ＣＶＤ法により形成することを特徴とする集積回路の作製方法。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれか１項において、前記集積回路として、アクティブマトリクス回路を作製することを特徴とする集積回路の作製方法。
【請求項１８】
請求項１乃至１６のいずれか１項において、前記集積回路として、アクティブマトリクス回路及びドライバー回路を同一基板上に作製することを特徴とする集積回路の作製方法。
【請求項１９】
請求項１乃至１６のいずれか１項において、前記集積回路として、ＣＰＵ、不揮発性メモリー、ＲＡＭの少なくとも１つを作製することを特徴とする集積回路の作製方法。
【請求項２０】
請求項１乃至１６のいずれか１項において、前記集積回路として、アクティブマトリクス回路及びドライバー回路と共に、ＣＰＵ、不揮発性メモリー、ＲＡＭの少なくとも１つを同一基板上に作製することを特徴とする集積回路の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は結晶性を有する半導体を用いた半導体装置およびその作製方法に関する。
【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。このＴＦＴは、基板上に薄膜半導体を形成し、この薄膜半導体を用いて構成されるものである。このＴＦＴは、各種集積回路に利用されているが、特に電気光学装置特にアクティブマトリックス型の液晶表示装置の各画素の設けられたスイッチング素子、周辺回路部分に形成されるドライバー素子として注目されている。
【０００３】
ＴＦＴに利用される薄膜半導体としては、非晶質珪素膜を用いることが簡便であるが、その電気的特性が低いという問題がある。ＴＦＴの特性向上を得るためには、結晶性を有するシリコン薄膜を利用するばよい。結晶性を有するシリコン膜は、多結晶シリコン、ポリシリコン、微結晶シリコン等と称されている。この結晶性を有するシリコン膜を得るためには、まず非晶質珪素膜を形成し、しかる後に加熱によって結晶化さればよい。
【０００４】
しかしながら、現在行われている方法により加熱により結晶化した結晶性珪素薄膜は、その粒径が比較的小さく、またそのサイズも揃っておらず、それらが特性のバラツキの原因となっていた。また、素子を形成したときの能力の目安となるモビリティに関しても、単結晶珪素に比較して大きく劣っており、それら特性の向上が求められていた。
【０００５】
〔発明の背景〕
本発明者らの研究によれば、非晶質珪素膜の表面にニッケルやパラジウム、さらには鉛等の元素を微量に堆積させ、しかる後に加熱することで、４５０℃〜６５０℃例えば５５０℃程度の温度で、４時間程度の処理時間で結晶化を行なえることが判明している。また得られる結晶粒も、上記結晶化の温度および時間によって制御可能であり、このことは素子に必要とされる活性層を作成することができることを意味する。
【０００６】
上記のような微量な元素（結晶化を助長する触媒元素）を導入するには、プラズマ処理や蒸着、さらにはイオン注入を利用すればよい。プラズマ処理とは、平行平板型あるいは陽光柱型のプラズマＣＶＤ装置において、電極として触媒元素を含んだ材料を用い、窒素または水素等の雰囲気でプラズマを生じさせることによって非晶質珪素膜に触媒元素の添加を行なう方法である。
【０００７】
しかしながら、上記のような元素が半導体中に多量に存在していることは、これら半導体を用いた装置の信頼性や電気的安定性を阻害するものであり好ましいことではない。
【０００８】
即ち、上記のニッケル等の結晶化を助長する元素（本明細書では、結晶化を助長する元素を触媒元素という）は、非晶質珪素を結晶化させる際には必要であるが、結晶化した珪素中には極力含まれないようにすることが望ましい。この目的を達成するには、触媒元素として結晶性珪素中で不活性な傾向が強いものを選ぶと同時に、結晶化に必要な触媒元素の量を極力少なくし、最低限の量で結晶化を行なう必要がある。そしてそのためには、上記触媒元素の添加量を精密に制御して導入する必要がある。
【０００９】
また、ニッケルを触媒元素とした場合、非晶質珪素膜を成膜し、ニッケル添加をプラズマ処理法によって行ない結晶性珪素膜を作製し、その結晶化過程等を詳細に検討したところ以下の事項が判明した。
（１）プラズマ処理によってニッケルを非晶質珪素膜上に導入した場合、熱処理を行なう以前に既に、ニッケルは非晶質珪素膜中のかなりの深さの部分まで侵入している。
（２）結晶の初期核発生は、ニッケルを導入した表面から発生している。
（３）蒸着法でニッケルを非晶質珪素膜上に成膜した場合であっても、プラズマ処理を行なった場合と同様に結晶化が起こる。
【００１０】
上記事項から、プラズマ処理によって導入されたニッケルが全て効果的に機能していないということが結論される。即ち、多量のニッケルが導入されても十分に機能していないニッケルが存在していると考えられる。このことから、ニッケルと珪素が接している点（面）が低温結晶化の際に機能していると考えられる。そして、可能な限りニッケルは微細に原子状に分散していることが必要であることが結論される。即ち、「必要なのは非晶質珪素膜の表面近傍に低温結晶化が可能な範囲内で可能な限り低濃度のニッケルが原子状で分散して導入されればよい」ということが結論される。
【００１１】
非晶質珪素膜の表面近傍のみに極微量のニッケルを導入する方法、言い換えるならば、非晶質珪素膜の表面近傍のみ結晶化を助長する触媒元素を極微量導入する方法としては、蒸着法を挙げることができるが、蒸着法は制御性が悪く、触媒元素の導入量を厳密に制御することが困難であるという問題がある。
【００１２】
また、触媒元素の導入量は極力少ないことが必要とされるが、この場合、結晶性が不足するという問題が生じる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、触媒元素を用いた熱処理による結晶性を有する薄膜珪素半導体の作製において、
（１）触媒元素の量を制御して導入し、その量を最小限の量とする。
（２）生産性の高い方法とする。
（３）熱処理で得られる結晶性よりさらに高い結晶性を得る。
といった要求を満たすことを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を満足するために以下の手段を用いて結晶性を有した珪素膜を得る。
非晶質珪素膜に接して該非晶質珪素膜の結晶化を助長する触媒元素単体または前記触媒元素を含む化合物を保持させ、前記非晶質珪素膜に前記触媒元素単体または前記触媒元素を含む化合物が接した状態において、４５０℃〜６５０℃、例えば５５０℃程度の比較的低温で加熱処理を施し、前記非晶質珪素膜を一部または全部を結晶化させる。そして更に前記結晶化温度よりも高い温度、例えば基板が石英の場合であれば１０００℃程度の温度でアニールを行うことによりさらに結晶化を助長する。こうして極めて結晶性の良好な結晶性珪素膜を得る。
【００１５】
結晶化を助長する触媒元素の導入方法としては、触媒元素を含む溶液を非晶質珪素膜表面に塗布することによる方法が有用である。
【００１６】
特に本発明においては、非晶質珪素膜の表面に接して触媒元素が導入されることが特徴である。このことは、触媒元素の量を制御する上で極めて重要である。
【００１７】
触媒元素が導入されるのは、非晶質珪素膜の上面であっても下面であってもよい。非晶質珪素膜の上面に触媒元素を導入するのであれば、非晶質珪素膜を形成した後に、触媒元素を含有した溶液を非晶質珪素膜上に塗布すればよいし、非晶質珪素膜の下面に触媒元素を導入するのであれば、非晶質珪素膜を形成する前に下地表面に触媒元素を含有した溶液を塗布し、下地表面に接して触媒元素を保持する状態とすればよい。
【００１８】
また発明は、結晶化された結晶性珪素膜を用いて半導体装置のＰＮ、ＰＩ、ＮＩその他の電気的接合を少なくとも１つ有する活性領域を構成することを特徴とする。半導体装置としては、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、ダイオード、光センサを用いることができる。
【００１９】
本発明の構成を採用することによって以下に示すような基本的な有意性を得ることができる。
（ａ）溶液中における触媒元素濃度は、予め厳密に制御し結晶性をより高めかつその元素の量をより少なくすることが可能である。
（ｂ）溶液と非晶質珪素膜の表面とが接触していれば、触媒元素の非晶質珪素への導入量は、溶液中における触媒元素の濃度によって決まる。
（ｃ）非晶質珪素膜の表面に吸着する触媒元素が主に結晶化に寄与することとなるので、必要最小限度の濃度で触媒元素を導入できる。
（ｄ）高温プロセスを必要としないで、結晶性の良好な結晶性珪素膜を得ることができる。
【００２０】
非晶質珪素膜上に結晶化を助長する元素を含有させた溶液を塗布する方法としては、溶液として水溶液、有機溶媒溶液等を用いることができる。ここで含有とは、化合物として含ませるという意味と、単に分散させることにより含ませるという意味との両方を含む。
【００２１】
触媒元素を含む溶媒としては、極性溶媒である水、アルコール、酸、アンモニアから選ばれたものを用いることができる。
【００２２】
触媒としてニッケルを用い、このニッケルを極性溶媒に含ませる場合、ニッケルはニッケル化合物として導入される。このニッケル化合物としては、代表的には臭化ニッケル、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、水酸化ニッケルから選ばれたものが用いられる。
【００２３】
また触媒元素を含む溶媒として、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、エーテルから選ばれたものを用いることができる。
【００２４】
この場合はニッケルはニッケル化合物として導入される。このニッケル化合物としては代表的には、ニッケルアセチルアセトネ−ト、２−エチルヘキサン酸ニッケルから選ばれたものを用いることができる。
【００２５】
また触媒元素を含有させた溶液に界面活性剤を添加することも有用である。これは、被塗布面に対する密着性を高め吸着性を制御するためである。この界面活性剤は予め被塗布面上に塗布するのでもよい。
【００２６】
触媒元素としてニッケル単体を用いる場合には、酸に溶かして溶液とする必要がある。
【００２７】
以上述べたのは、触媒元素であるニッケルが完全に溶解した溶液を用いる例であるが、ニッケルが完全に溶解していなくとも、ニッケル単体あるいはニッケルの化合物からなる粉末が分散媒中に均一に分散したエマルジョンの如き材料を用いてもよい。または酸化膜形成用の溶液を用いるのでもよい。このような溶液としては、東京応化工業株式会社のＯＣＤ（Ｏｈｋａ  Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  Ｓｏｕｒｃｅ）を用いることができる。このＯＣＤ溶液を用いれば、被形成面上に塗布し、２００℃程度でベークすることで、簡単に酸化珪素膜を形成できる。また不純物を添加することも自由であるので、本発明に利用することができる。
【００２８】
なおこれらのことは、触媒元素としてニッケル以外の材料を用いた場合であっても同様である。
【００２９】
結晶化を助長する触媒元素としてニッケルを用い、このニッケルを含有させる溶液溶媒として水の如き極性溶媒を用いた場合において、非晶質珪素膜にこれら溶液を直接塗布すると、溶液が弾かれてしまうことがある。この場合は、１００Å以下の薄い酸化膜をまず形成し、その上に触媒元素を含有させた溶液を塗布することで、均一に溶液を塗布することができる。また、界面活性剤の如き材料を溶液中に添加する方法により濡れを改善する方法も有効である。
【００３０】
また、溶液として２−エチルヘキサン酸ニッケルのトルエン溶液の如き無極性溶媒を用いることで、非晶質珪素膜表面に直接塗布することができる。この場合にはレジスト塗布の際に使用されている密着剤の如き材料を予め塗布することは有効である。しかし塗布量が多過ぎる場合には逆に非晶質珪素中への触媒元素の添加を妨害してしまうために注意が必要である。
【００３１】
溶液に含ませる触媒元素の量は、その溶液の種類にも依存するが、概略の傾向としてはニッケル量として溶液に対して２００ｐｐｍ〜１ｐｐｍ、好ましくは５０ｐｐｍ〜１ｐｐｍ（重量換算）とすることが望ましい。これは、結晶化終了後における膜中のニッケル濃度や耐フッ酸性に鑑みて決められる値である。
【００３２】
また、本発明は、結晶化の際の加熱温度を４５０℃〜６５０℃とする。このことは重要である。本発明においては前述の様に触媒元素と非晶質珪素薄膜と接している部分のみから結晶化を行わせることにより、粒径のそろった結晶性の高い結晶性珪素薄膜を得ることが前提となっており、其以外の部分から核発生あるいは結晶化が進行することは特性のばらつきに直結してしまい望ましいことではない。そして発明者らの実験によると、上記４５０℃〜６５０℃の範囲で短時間であれば、触媒元素と接していない部分の結晶化は無視することができ、本発明の構成が得られることが判明している。上記温度範囲よりも低温では、触媒元素を添加しても充分な結晶成長が行えず、また同様に上記温度範囲よりも高温では触媒に関係なく結晶成長が発生してしまうのである。
また、本発明は、結晶化処理の後に更に高温のアニールを行うことにより、結晶粒の界面の特性を更に良好にし結晶化された珪素膜の結晶性をさらに高くすることができる。また、この工程を加えることにより、条件によっては非晶質部分を全てなくしてしまうことが可能であり、このことは不安定な非晶質部分による経時劣化を防ぐ上で効果がある。
【００３３】
そして前記高温アニールの際の雰囲気であるが、一般的に半導体の熱アニールは窒素等の不活性雰囲気中で行われることが多いが、本発明で使用している触媒を添加して低温で結晶化を行った結晶性珪素膜の場合には、酸素等の酸化性雰囲気中で高温アニールを行うことが特性を安定化させる上で非常に有効であることが見出された。この理由は現状でははっきりしないが、おそらくは非晶質珪素部分に多く存在している触媒元素と珪素との結合が、それぞれ酸素との結合に置き代わり安定化されるのではないかと推測される。このため、本発明における高温アニールの際の雰囲気を酸化性雰囲気にすると、より有効である。
また、酸化性雰囲気中でアニールを行うことにより、結晶性が改善されると共に表面に熱酸化によって生じる酸化珪素膜を作製することができる。この酸化珪素膜は非常に緻密であり、数百Å以上あれば十分にゲート絶縁膜として使用できるだけの信頼性を有していることが判明した。しかしながら、前記熱酸化膜は、結晶性珪素との界面における応力が大きく発生する為、その膜厚は可能な限り薄いことが望ましい。そのため、この様な応力による特性の劣化が問題となる場合には、酸化性雰囲気中で高温アニールを行い、結晶性を改善すると共に熱酸化膜を形成し、その後前記熱酸化膜をエッチングしてしまい、更に新たなゲート絶縁膜を形成する工程としても良い。
【００３４】
この結晶性を改善するために行う高温アニールは、一般的な電気炉中でのアニール以外に、強光特に赤外光を照射する方法を採用してもよい。赤外光はガラスには吸収されにくく、珪素薄膜に吸収されやすいので、ガラス基板上に形成された珪素薄膜を選択的に加熱することができ有用である。この赤外光を用いる方法は、ラピッド・サーマス・アニール（ＲＴＡ）またはラピッド・サーマル・プロセス（ＲＴＰ）と呼ばれる。
【００３５】
また、触媒元素を含んだ溶液を選択的に塗布することにより、結晶成長を選択的に行なうことができる。特にこの場合、溶液が塗布されなかった領域に向かって、溶液が塗布された領域から珪素膜の面に概略平行な方向に結晶成長を行なわすことができる。この珪素膜の面に概略平行な方向に結晶成長が行なわれた領域を本明細書中においては横方向に結晶成長した領域ということとする。
【００３６】
またこの横方向に結晶成長が行なわれた領域は、触媒元素の濃度が低いことが確かめられている。半導体装置の活性層領域として、結晶性珪素膜を利用することは有用であるが、活性層領域中における不純物の濃度は一般に低い方が好ましい。従って、上記横方向に結晶成長が行なわれた領域を用いて半導体装置の活性層領域を形成することはデバイス作製上有用である。
【００３７】
本発明においては、触媒元素としてニッケルを用いた場合に最も顕著な効果を得ることができるが、その他利用できる触媒元素の種類としては、好ましくはＮｉ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂを利用することができる。また、ＶＩＩＩ族元素、ＩＩＩｂ、ＩＶｂ、Ｖｂ元素から選ばれた一種または複数種類の元素を利用することもできる。
【００３８】
また、触媒元素の導入方法は、水溶液やアルコール等の溶液を用いることに限定されるものではなく、触媒元素を含んだ物質を広く用いることができる。例えば、触媒元素を含んだ金属化合物や酸化物を用いることができる。
【００３９】
【実施例】
〔実施例１〕
本実施例では、結晶化を助長する触媒元素を水溶液に含有させて、非晶質珪素膜上に塗布し、しかる後に加熱により結晶化させ、さらに高温のアニールにより結晶性を高める例である。
【００４０】
図１を用いて、触媒元素（ここではニッケルを用いる）を導入するところまでを説明する。本実施例においては、基板として石英ガラスを用いる。またその大きさは１００ｍｍ×１００ｍｍとする。
【００４１】
まず、非晶質珪素膜をプラズマＣＶＤ法やＬＰＣＶＤ法によってアモルファス状のシリコン膜を１００〜１５００Å形成する。ここでは、プラズマＣＶＤ法によって非晶質珪素膜１２を１０００Åの厚さに成膜する。（図１（Ａ））
【００４２】
そして、汚れ及び自然酸化膜を取り除くためにフッ酸処理を行い、その後酸化膜１３を１０〜５０Åに成膜する。汚れが無視できる場合には、酸化膜１３の代わりに自然酸化膜をそのまま用いれば良い。
【００４３】
なお、この酸化膜１３は極薄のため正確な膜厚は不明であるが、２０Å程度であると考えられる。ここでは酸素雰囲気中でのＵＶ光の照射により酸化膜１３を作成する。成膜条件は、酸素雰囲気中においてＵＶを５分間照射することにおって行なった。この酸化膜１３の成膜方法としては、熱酸化法を用いるのでもよい。また過酸化水素による処理によるものでもよい。
【００４４】
この酸化膜１３は、後のニッケルを含んだ酢酸塩溶液を塗布する工程で、非晶質珪素膜の表面全体に酢酸塩溶液を行き渡らせるため、即ち濡れ性の改善の為のものである。例えば、非晶質珪素膜の表面に直接酢酸塩溶液を塗布した場合、非晶質珪素が酢酸塩溶液を弾いてしまうので、非晶質珪素膜の表面全体にニッケルを導入することができない。即ち、均一な結晶化を行うことができない。
【００４５】
つぎに、酢酸塩溶液中にニッケルを添加した酢酸塩溶液を作る。ニッケルの濃度は２５ｐｐｍとする。そしてこの酢酸塩溶液を非晶質珪素膜１２上の酸化膜１３の表面に２ｍｌ滴下し、この状態を５分間保持する。そしてスピナーを用いてスピンドライ（２０００ｒｐｍ、６０秒）を行う。（図１（Ｃ）、（Ｄ））
【００４６】
酢酸溶液中におけるニッケルの濃度は、１ｐｐｍ以上好ましくは１０ｐｐｍ以上であれば実用になる。また、溶液として２−エチルヘキサン酸ニッケルのトルエン溶液の如き無極性溶媒を用いる場合、酸化膜１３は不要であり、直接非晶質珪素膜上に触媒元素を導入することができる。
【００４７】
このニッケル溶液の塗布工程を、１回〜複数回行なうことにより、スピンドライ後の非晶質珪素膜１２の表面に数Å〜数百Åの平均の膜厚を有するニッケルを含む層を形成することができる。この場合、この層のニッケルがその後の加熱工程において、非晶質珪素膜に拡散し、結晶化を助長する触媒として作用する。なお、この層というのは、完全な膜になっているとは限らない。
【００４８】
上記溶液の塗布の後、１分間その状態を保持させる。この保持させる時間によっても、最終的に珪素膜１２中に含まれるニッケルの濃度を制御することができるが、最も大きな制御因子は溶液の濃度である。
【００４９】
そして、加熱炉において、窒素雰囲気中において５５０度、４時間の加熱処理を行う。この結果、基板１１上に形成された結晶性を有する珪素薄膜１２を得ることができる。
【００５０】
上記の加熱処理は４５０度以上の温度で行うことができるが、温度が低いと加熱時間を長くしなけらばならず、生産効率が低下する。また、あまり温度が高すぎても、ニッケルと接した部分以外から結晶成長が始まり、結果として大粒径の珪素粒からなる結晶性珪素膜を作成することができない。
【００５１】
本実施例においては、非晶質珪素膜上に触媒元素を導入する方法を示したが、非晶質珪素膜下に触媒元素を導入する方法を採用してもよい。この場合は、非晶質珪素膜の成膜前に触媒元素を含有した溶液を用いて、下地膜上に触媒元素を導入すればよい。
【００５２】
加熱処理に処理により結晶性を有する珪素膜１２を得た後、汚れ及び自然酸化膜を取り除くためにフッ酸処理を行う。そして更に１０００℃で３０分〜２時間、ここでは１００分間のアニールを酸素中で行い、結晶粒内部の結晶性を高め（この工程を行うことにより結晶内部の欠陥を減らす効果も期待できる）、界面の特性を改善すると共に、約１０００Åの熱酸化膜を形成した。
その後酸化膜を除去しＴＥＭによる観察を行った結果、得られた結晶性珪素膜は、異方性を有する大径の結晶粒からなり、粒の長辺は長いものでは１０μｍ以上あり、その大きさも比較的揃っていることが判明した。
【００５３】
〔実施例２〕
本実施例は、実施例１に示す作製方法において、１２００Åの酸化珪素膜を選択的に設け、この酸化珪素膜をマスクとして選択的にニッケルを導入する例である。
【００５４】
図２に本実施例における作製工程の概略を示す。まず、石英ガラス基板（１０ｃｍ角）上にマスクとなる酸化珪素膜２１を１０００Å以上、ここでは１２００Åの厚さに成膜する。この酸化珪素膜２１の膜厚については、発明者等の実験によると５００Åでも問題がないことを確認しており、膜質が緻密であれば更に薄くても良いと思われる。
【００５５】
そして通常のフォトリソパターニング工程によって、必要とするパターンに酸化珪素膜２１をパーニングする。そして、酸素雰囲気中における紫外線の照射で薄い酸化珪素膜２０を成膜する。この酸化珪素膜２０の作製は、酸素雰囲気中でＵＶ光を５分間照射することによって行なわれる。なおこの酸化珪素膜２０の厚さは２０〜５０Å程度と考えられる（図２（Ａ））。尚、この濡れ性を改善するための酸化珪素膜については、溶液とパターンのサイズが合致した場合には、マスクの酸化珪素膜の親水性のみによっても丁度よく添加される場合がある。しかしながらこの様な例は特殊であり、一般的には酸化珪素膜２０を使用したほうが安全である。
【００５６】
この状態において、実施例１と同様に１００ｐｐｍのニッケルを含有した酢酸塩溶液を５ｍｌ滴下（１０ｃｍ角基板の場合）する。またこの際、スピナーで５０ｒｐｍで１０秒のスピンコートを行い、基板表面全体に均一な水膜を形成させる。さらにこの状態で、５分間保持した後スピナーを用いて２０００ｒｐｍ、６０秒のスピンドライを行う。なおこの保持は、スピナー上において０〜１５０ｒｐｍの回転をさせながら行なってもよい。（図２（Ｂ））
【００５７】
そして５５０度（窒素雰囲気）、４時間の加熱処理を施すことにより、非晶質珪素膜１２の結晶化を行う。この際、ニッケルが導入された部分２２の領域から２３で示されるように、ニッケルが導入されなった領域へと横方向に結晶成長が行われる。図２（Ｃ）において、２４がニッケルが直接導入され結晶化が行われた領域であり、２５が横方向に結晶化が行われた領域である。なお２５の領域は、概略〈１１１〉軸方向に結晶成長が行われていることが確認されている。
【００５８】
この段階でＴＥＭ観察を行うと、得られた結晶性珪素膜は、ニッケルが添加された領域から周囲に向かって放射状に幅の揃った柱状結晶が成長しており、個々の結晶の隙間には非晶質部分が残存していることが判明した。
次に、上記加熱処理による結晶化工程の後、酸化珪素膜を剥し、酸素中で加熱温度を１０００℃でアニールして珪素膜１２の結晶性をさらに向上させる。この工程によって、横方向に結晶成長した領域２５の結晶性を大きく高めることができる。
【００５９】
この結晶性珪素膜をＴＥＭ観察すると、前述の柱状結晶の隙間の部分が結晶化し、しかも柱状結晶を核とした擬似的にエピタキシャルな成長が起こっていることが判明した。またその結果、結晶粒界は非常に判りづらく、あたかも巨大な結晶粒（〜数十μｍ以上）からなる様な結晶性珪素膜が得られた。
【００６０】
本実施例において、溶液濃度、保持時間を変化させることにより、ニッケルが直接導入された領域におけるニッケルの濃度を１×１０１５ａｔｏｍｓ  ｃｍ−３〜１×１０１９ａｔｏｍｓ  ｃｍ−３の範囲で制御可能であり、同様に横成長領域の濃度をそれ以下に制御することが可能である。
【００６１】
本実施例で示したような方法によって形成された結晶珪素膜は、耐フッ酸性が良好であるという特徴がある。本発明者らによる知見によれば、ニッケルをプラズマ処理で導入し、結晶化させた結晶性珪素膜は、耐フッ酸性が低い。
【００６２】
例えば、結晶性珪素膜上にゲイト絶縁膜や層間絶縁膜として機能する酸化珪素膜を形成し、しかる後に電極の形成のために穴開け工程を経て、電極を形成をする作業が必要とされる場合がある。このような場合、酸化珪素膜をバッファフッ酸によって除去する工程が普通採用される。しかしながら、結晶性珪素膜の耐フッ酸性が低い場合、酸化珪素膜のみを取り除くことは困難であり、結晶性珪素膜をもエッチングしてしまうという問題がある。
【００６３】
しかしながら、結晶性珪素膜が耐フッ酸性を有している場合、酸化珪素膜と結晶性珪素膜のエッチングレートの違い（選択比）を大きくとることができるので、酸化珪素膜のみを選択的の除去でき、作製工程上極めて有意なものとなる。
【００６４】
以上述べたように、横方向に結晶が成長した領域は触媒元素の濃度が小さく、しかも結晶性が良好であるので、この領域を半導体装置の活性領域として用いることは有用である。例えば、薄膜トランジスタのチャネル形成領域として利用することは極めて有用である。
【００６５】
〔実施例３〕
本実施例は、本発明の方法を利用して作製した結晶性珪素膜を用いて、ＴＦＴを得る例である。本実施例のＴＦＴは、アクティブマトリックス型の液晶表示装置のドライバー回路や画素部分に用いることができる。なお、ＴＦＴの応用範囲としては、液晶表示装置のみではなく、一般に言われる薄膜集積回路に利用できることはいうまでもない。
【００６６】
図３に本実施例の作製工程の概要を示す。まずＮ０ガラス基板上に下地の窒化珪素膜（図示せず）を成膜し、その上に酸化珪素膜（図示せず）を２０００Åの厚さに成膜する。この窒化珪素膜および酸化珪素膜は、ガラス基板からの不純物の拡散を防ぐために設けられる。
【００６７】
そして、非晶質珪素膜を実施例１と同様な方法で５００Åの厚さに成膜する。成膜方法としては、シランまたはジシランの如きポリシランを用いて、ＬＰＣＶＤによって成膜したものが素子の特性上望ましかった。そして、自然酸化膜を取り除くためのフッ酸処理の後、薄い酸化膜を２０Å程度の厚さに酸素雰囲気でのＵＶ光の照射によって成膜する。この薄い酸化膜の作製方法は、過水処理や熱酸化による方法でもよい。
【００６８】
そして１０ｐｐｍのニッケルを含有した酢酸塩溶液を塗布し、５分間保持し、スピナーを用いてスピンドライを行う。その後バッファフッ酸によって酸化珪素膜２０と２１を取り除き、５５０度、４時間の加熱によって、珪素膜を結晶化させる。（ここまでは実施例１に示した作製方法と同じ）
【００６９】
上記加熱処理を行うことによって、非晶質成分と結晶成分とが混在した珪素膜を得られる。この結晶成分はその後の高温における結晶成長時の結晶核が存在している領域である。
その後８００℃で酸素中で２時間のアニールを行い、全面を結晶化させると共に、珪素膜の結晶性を助長させる。この工程よって、結晶成分に存在している結晶核を核として結晶成長が行なわれる。
【００７０】
次に、結晶化した珪素膜をパターニングして、島状の領域１０４を形成する。この島状の領域１０４はＴＦＴの活性層を構成する。そして、厚さ２００〜１５００Å、ここでは１０００Åの酸化珪素１０５を形成する。この酸化珪素膜はゲイト絶縁膜としても機能する。（図３（Ａ））
【００７１】
上記酸化珪素膜１０５の作製には注意が必要である。ここでは、ＴＥＯＳを原料とし、酸素とともに基板温度１５０〜６００℃、好ましくは３００〜４５０℃で、ＲＦプラズマＣＶＤ法で分解・堆積した。ＴＥＯＳと酸素の圧力比は１：１〜１：３、また、圧力は０．０５〜０．５ｔｏｒｒ、ＲＦパワーは１００〜２５０Ｗとした。あるいはＴＥＯＳを原料としてオゾンガスとともに減圧ＣＶＤ法もしくは常圧ＣＶＤ法によって、基板温度を３５０〜６００℃、好ましくは４００〜５５０℃として形成した。成膜後、酸素もしくはオゾンの雰囲気で４００〜６００℃で３０〜６０分アニールした。
【００７２】
この状態で電気炉中での加熱処理、あるいはＫｒＦエキシマーレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）あるいはそれと同等な強光を照射することで、シリコン領域１０４と酸化珪素膜１０５の界面の状態を改善することは有効である。特に、赤外光を用いたＲＴＡ（ラピットサーマルアニール）は、ガラス基板を加熱せずに、珪素のみを選択的に加熱することができるため、基板の温度をＮ０ガラスの軟化点以下としながらより高温でのアニールを行うことができ、珪素と酸化珪素膜との界面における界面準位を減少させることができるので、絶縁ゲイト型電界効果半導体装置の作製においては有用である。
【００７３】
その後、厚さ２０００Å〜１μｍのタンタル膜を電子ビーム蒸着法によって形成して、これをパターニングし、ゲイト電極１０６を形成する。次に白金を陰極、このタンタルのゲイト電極を陽極として、陽極酸化を行う。陽極酸化は、最初一定電流で２２０Ｖまで電圧を上げ、その状態で１時間保持して終了させる。本実施例では定電流状態では、電圧の上昇速度は２〜５Ｖ／分が適当である。このようにして、厚さ１５００〜３５００Å、例えば、２０００Åの陽極酸化物１０９を形成する。（図３（Ｂ））
【００７４】
その後、イオンドーピング法（プラズマドーピング法ともいう）によって、各ＴＦＴの島状シリコン膜中に、ゲイト電極部をマスクとして自己整合的に不純物（燐）を注入した。ドーピングガスとしてはフォスフィン（ＰＨ３  ）を用いた。ドーズ量は、１〜４×１０１５ｃｍ−２とする。
【００７５】
さらに、図３（Ｃ）に示すようにＫｒＦエキシマーレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、上記不純物領域の導入によって結晶性の劣化した部分の結晶性を改善させる。レーザーのエネルギー密度は１５０〜４００ｍＪ／ｃｍ２  、好ましくは２００〜２５０ｍＪ／ｃｍ２  である。こうして、Ｎ型不純物（燐）領域１０８、１０９を形成する。これらの領域のシート抵抗は２００〜８００Ω／□であった。
【００７６】
この工程において、レーザー光を用いる代わりに、電気炉中での加熱処理を用いても良い。また、フラッシュランプを使用して短時間に１０００〜１２００℃（シリコンモニターの温度）まで上昇させ、試料を加熱する、いわゆるＲＴＡ（ラピッド・サーマル・アニール）（ＲＴＰ、ラピット・サーマル・プロセスともいう）等のいわゆるレーザー光と同等の強光を用いてもよい。
【００７７】
その後、全面に層間絶縁物１１０として、ＴＥＯＳを原料として、これと酸素とのプラズマＣＶＤ法、もしくはオゾンとの減圧ＣＶＤ法あるいは常圧ＣＶＤ法によって酸化珪素膜を厚さ３０００Å形成する。基板温度は２５０〜４５０℃、例えば、３５０℃とする。成膜後、表面の平坦性を得るため、この酸化珪素膜を機械的に研磨する。（図３（Ｄ））
【００７８】
そして、層間絶縁物１１０をエッチングして、図１（Ｅ）に示すようにＴＦＴのソース／ドレインにコンタクトホールを形成し、クロムもしくは窒化チタンの配線１１２、１１３を形成する。
【００７９】
従来、プラズマ処理を用いてニッケルを導入した結晶性珪素膜は、酸化珪素膜に比較してバッファフッ酸に対する選択性が低いので、上記コンタクトホールの形成工程において、エッチングされてしまうことが多かった。
【００８０】
しかし、本実施例のように１０ｐｐｍの低濃度で水溶液を用いてニッケルを導入した場合には、耐フッ酸性が高いので、上記コンタクトホールの形成が安定して再現性よく行なうことができる。
【００８１】
最後に、水素中で３００〜４００℃で０．１〜２時間アニールして、シリコンの水素化を完了する。このようにして、ＴＦＴが完成する。そして、同時に作製した多数のＴＦＴをマトリクス状に配列せしめてアクティブマトリクス型液晶表示装置として完成する。このＴＦＴは、ソース／ドレイン領域１０８／１０９とチャネル形成領域１１４を有している。また１１５がＮＩの電気的接合部分となる。
【００８２】
本実施例の構成を採用した場合、活性層中に存在するニッケルの濃度は、３×１０１８ｃｍ−３程度あるいはそれ以下の、１×１０１５ａｔｏｍｓ  ｃｍ−３〜３×１０１８ａｔｏｍｓ  ｃｍ−３であると考えられる。
【００８３】
本実施例で作製されたＴＦＴは、移動度がＮチャネルで２００ｃｍ２  ／Ｖｓ以上のものが得られている。またＶｔｈも小さく良好な特性を有していることが確認されている。さらに、移動度のバラツキも±１０％以内であることが確認されている。このバラツキの少なさは、加熱処理により不完全な結晶化とレーザー光の照射による結晶性の助長とによる工程によるものと考えられる。レーザー光のみを利用した場合には、Ｎチャケル型で１５０ｃｍ２  ／Ｖｓ以上のものを容易に得ることができるが、バラツキが大きく、本実施例のような均一性を得ることができない。
尚、本実施例においてはタンタルゲートを用いた実施例を示したが、これをＮ型あるいはＰ型のポリシリコンを用いたシリコンゲートとしても良いことは言うまでもない。また、アイランドのパターニングを施した後に高温アニールを行う構成としても良い。その場合には基板の縮みによるマスク合わせの困難が生じるため、基板としては石英を用いることが望ましい。
【００８４】
〔実施例４〕
本実施例においては、実施例２に示すようにニッケルを選択的に導入し、その部分から横方向（基板に平行な方向）に結晶成長した領域を用いて電子デバイスを形成する例を示す。このような構成を採用した場合、デバイスの活性層領域におけるニッケル濃度をさらに低くすることができ、デバイスの電気的安定性や信頼性の上から極めて好ましい構成とすることができる。
【００８５】
図４に本実施例の作製工程を示す。まず、石英基板２０１を洗浄し、ＴＥＯＳ（テトラ・エトキシ・シラン）と酸素を原料ガスとしてプラズマＣＶＤ法によって厚さ２０００Åの酸化珪素の下地膜２０２を形成する。尚、今回の実施例においては念のために下地を形成しているが、汚染等の問題が無視できる場合にはこの工程は無視できる。そして、プラズマＣＶＤ法によって、厚さ５００〜１５００Å、例えば１０００Åの真性（Ｉ型）の非晶質珪素膜２０３を成膜する。次に連続的に厚さ５００〜２０００Å、例えば１０００Åの酸化珪素膜２０５をプラズマＣＶＤ法によって成膜する。そして、酸化珪素膜２０５を選択的にエッチングして、非晶質珪素の露出した領域２０６を形成する。
【００８６】
そして実施例２に示した方法により結晶化を助長する触媒元素であるニッケル元素を含んだ溶液（ここでは酢酸塩溶液）塗布する。酢酸溶液中におけるニッケルの濃度は１００ｐｐｍである。その他、詳細な工程順序や条件は実施例２で示したものと同一である。この工程は、実施例３または実施例４に示した方法によるものであってもよい。
【００８７】
この後、窒素雰囲気下で５００〜６２０℃、例えば５５０℃、４時間の加熱アニールを行い、珪素膜２０３の結晶化を行う。結晶化は、ニッケルと珪素膜が接触した領域２０６を出発点として、矢印で示されるように基板に対して平行な方向に結晶成長が進行する。図においては領域２０４はニッケルが直接導入されて結晶化した部分、領域２０３は横方向に結晶化した部分を示す。この２０３で示される横方向への結晶は、２５μｍ程度である。またその結晶成長方向は概略〈１１１〉軸方向であることが確認されている。（図４（Ａ））
【００８８】
上記加熱処理による結晶化工程の後に、酸化珪素膜２０５を全面エッチングし、その後さらに１０５０℃で６０分程度の高温アニールを酸素中で行い、結晶性を向上させた。この工程において、結晶性の向上と同時に１０００Å程度の熱酸化膜が形成される。応力等が問題とならないときには、この熱酸化膜をゲート絶縁膜として使用しても良い。尚、今回は応力を考慮してこの熱酸化膜を用いない構成について以下に説明を続ける。
【００８９】
次に、熱酸化膜を除去する。そして、珪素膜２０４をパターニング後、ドライエッチングして、島状の活性層領域２０８を形成する。この際、図４（Ａ）で２０６で示された領域は、ニッケルが直接導入された領域であり、ニッケルが高濃度に存在する領域である。
【００９０】
また、結晶成長の先端にも、やはりニッケルが高濃度に存在することが確認されている。これらの領域では、その中間の領域に比較してニッケルの濃度が高いことが判明している。したがって、本実施例においては、活性層２０８において、これらのニッケル濃度の高い領域がチャネル形成領域と重ならないようにした。
【００９１】
その後、ＴＥＯＳを用いたＬＰＣＶＤによって、基板を８００℃〜８５０℃に加熱した状態で高温ＣＶＤ酸化膜を形成する。これがゲート絶縁膜として作用する酸化珪素膜２０９となる。酸化珪素膜の厚さは１０００Åとする。
（図４（Ｂ））
【００９２】
引き続いて、ゲート電極となるＰまたはＢをドープしたポリシリコン膜をＬＰＣＶＤ法により１０００Å〜４０００Åの厚さに成膜し、パターニングして、ゲイト電極２１０を形成する。（図２（Ｃ））
【００９３】
次に、イオンドーピング法（プラズマドーピング法とも言う）によって、活性層領域（ソース／ドレイン、チャネルを構成する）にゲイト電極部、すなわちゲイト電極２１０とその周囲の酸化層２１１をマスクとして、自己整合的にＮ導電型を付与する不純物（ここでは燐）を添加する。ドーピングガスとして、フォスフィン（ＰＨ３  ）を用い、加速電圧を６０〜９０ｋＶ、例えば８０ｋＶとする。ドーズ量は１×１０１５〜８×１０１５ｃｍ−２、例えば、４×１０１５ｃｍ−２とする。この結果、Ｎ型の不純物領域２１２と２１３を形成することができる。
【００９４】
その後、窒素雰囲気中で６００℃、１２時間加熱を行い、不純物の活性化を行った。この活性化工程の後に、必要に応じて水素雰囲気中で４００℃、１時間熱処理することは欠陥準位密度を低下させるのに有効であった。（図４（Ｅ））
【００９５】
続いて、厚さ６０００Åの酸化珪素膜２１４を層間絶縁物としてプラズマＣＶＤ法によって形成する。さらに、スピンコーティング法によって透明なポリイミド膜２１５を形成し、表面を平坦化する。
【００９６】
そして、層間絶縁物２１４、２１５にコンタクトホールを形成して、金属材料、例えば、窒化チタンとアルミニウムの多層膜によってＴＦＴの電極・配線２１７、２１８を形成する。最後に、１気圧の水素雰囲気で３５０℃、３０分のアニールを行い、ＴＦＴを有するアクティブマトリクスの画素回路を完成する。（図４（Ｆ））
【００９７】
本実施例で作製したＴＦＴは高移動度を得ることができるので、アクティブマトリックス型の液晶表示装置のドライバー回路に利用することができる。
【００９８】
〔実施例５〕
図５に本実施例の作製工程の断面図を示す。まず、石英基板５０１上にスパッタリング法によって厚さ２０００Åの酸化珪素の下地膜５０２を形成する。次に、プラズマＣＶＤ法によって、厚さ５００〜１５００Å、例えば１０００Åの真性（Ｉ型）の非晶質珪素膜を成膜する。そして、実施例１で示した方法により非晶質珪素膜の表面に結晶化を助長する触媒元素としてニッケルを導入する。そして窒素雰囲気（大気圧）、５５０℃、４時間アニールして結晶化させる。そして、珪素膜を１０〜１０００μｍ角の大きさにパターニングして、島状の珪素膜（ＴＦＴの活性層）５０３を形成する。（図５（Ａ））
【００９９】
その後、８００〜１１００℃、代表的には１０００℃の酸素雰囲気中で２時間程度アニールを施すことにより、結晶性の向上と界面の特性を改善すると共に、熱酸化膜からなるゲート絶縁膜５０４を厚さ５００〜１５００Å、例えば１０００Åの厚さに形成する。
【０１００】
注目すべきは、かかる酸化により、初期の珪素膜は、その表面が５０Å以上減少し、結果として、珪素膜の最表面部分の汚染が、珪素−酸化珪素界面には及ばないようになることである。すなわち、清浄な珪素−酸化珪素界面が得られることである。酸化珪素膜の厚さは酸化される珪素膜の２倍であるので、１０００Åの厚さの珪素膜を酸化して、厚さ１０００Åの酸化珪素膜を得た場合には、残った珪素膜の厚さは５００Åということになる。
【０１０１】
熱酸化によって酸化珪素膜５０４を形成したのち、基板を一酸化二窒素雰囲気（１気圧、１００％）、６００℃で２時間アニールする。（図５（Ｂ））
引き続いて、減圧ＣＶＤ法によって、厚さ３０００〜８０００Å、例えば６０００Åの多結晶珪素（０．０１〜０．２％の燐を含む）を成膜する。そして、珪素膜をパターニングして、ゲイト電極５０５を形成する。さらに、この珪素膜をマスクとして自己整合的に、イオンドーピング法（プラズマドーピング法とも言う）によって、活性層領域（ソース／ドレイン、チャネルを構成する）にＮ導電型を付与する不純物（ここでは燐）を添加する。ドーピングガスとして、フォスフィン（ＰＨ３  ）を用い、加速電圧を６０〜９０ｋＶ、例えば８０ｋＶとする。ドーズ量は１×１０１５〜８×１０１５ｃｍ−２、例えば、５×１０１５ｃｍ−２とする。この結果、Ｎ型の不純物領域５０６と５０７が形成される。
【０１０２】
その後、窒素中６００℃で１２時間加熱処理を施して、不純物の活性化を行った。尚、この活性化工程はレーザー光の照射によって行っても良い。（図５（Ｃ））
【０１０３】
また、同様にこの不純物の活性化工程は、近赤外光によるランプアニールによる方法でもよい。近赤外線は非晶質珪素よりも結晶化した珪素へは吸収されやすく、１０００℃以上の熱アニールにも匹敵する効果的なアニールを行うことができる。その反面、ガラス基板（遠赤外光はガラス基板に吸収されるが、可視・近赤外光（波長０．５〜４μｍ）は吸収されにくい）へは吸収されにくいので、ガラス基板を高温に加熱することがなく、また短時間の処理ですむので、本実施例においては基板が石英を使用したため問題とはならないが、ガラス基板の縮みが問題となる工程においては最適な方法であるといえる。
【０１０４】
続いて、厚さ６０００Åの酸化珪素膜５０８を層間絶縁物としてプラズマＣＶＤ法によって形成する。この層間絶縁物としてはポリイミドを利用してもよい。さらにコンタクトホールを形成して、金属材料、例えば、窒化チタンとアルミニウムの多層膜によってＴＦＴの電極・配線５０９、５１０を形成する。最後に、１気圧の水素雰囲気で３５０℃、３０分のアニールを行い、ＴＦＴを完成する。（図５（Ｄ））
【０１０５】
〔実施例６〕
本実施例では、図６に示す如く１枚のガラス基板上にディスプレイから、ＣＰＵ、メモリーまで搭載した集積回路を用いた電気光学システムについて示す。本実施例は、各集積回路を本発明を用いた結晶性珪素膜を用いたＴＦＴで作製する例である。
【０１０６】
図６において、入力ポートとは、外部から入力された信号を読み取り、画像用信号に変換し、補正メモリーは、アクティブマトリクスパネルの特性に合わせて入力信号等を補正するためのパネルに固有のメモリーである。特に、この補正メモリーは、各画素固有の情報を不揮発性メモリーとして有し、個別に補正するためのものである。すなわち、電気光学装置の画素に点欠陥のある場合には、その点の周囲の画素にそれに合わせて補正した信号を送り、点欠陥をカバーし、欠陥を目立たなくする。または、画素が周囲の画素に比べて暗い場合には、その画素により大きな信号を送って、周囲の画素同じ明るさとなるようにするものである。
【０１０７】
ＣＰＵとメモリーは通常のコンピュータのものと同様で、特にメモリーは各画素に対応した画像メモリーをＲＡＭとして持っている。また、画像情報に応じて、基板を裏面から照射するバックライトを変化させることもできる。
【０１０８】
本実施例に示す如く、同一基板上に結晶性珪素膜を用いたＴＦＴで必要とする集積回路を形成することで、高度に集積化された液晶表示装置を得ることができる。
【０１０９】
【効果】
触媒元素を導入して比較的低温で大粒径の結晶性珪素膜を作製し、その後更に高温のアニールを行うことにより、非常に結晶性の高い珪素膜とする。そしてこの様な結晶性珪素膜を用いて、半導体装置を作製することで、生産性が高く、特性のよいデバイスを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の工程を示す
【図２】実施例の工程を示す。
【図３】実施例の作製工程を示す。
【図４】実施例の作製工程を示す。
【図５】実施例の作製工程を示す。
【図６】実施例の構成を示す。
【符号の説明】
１１・・・・ガラス基板
１２・・・・非晶質珪素膜
１３・・・・酸化珪素膜
１４・・・・ニッケルを含有した酢酸溶液膜
１５・・・・ズピナー
２１・・・・マスク用酸化珪素膜
２０・・・・酸化珪素膜
１１・・・・ガラス基板
１０４・・・活性層
１０５・・・酸化珪素膜
１０６・・・ゲイト電極
１０９・・・酸化物層
１０８・・・ソース／ドレイン領域
１０９・・・ドレイン／ソース領域
１１０・・・層間絶縁膜（酸化珪素膜）
１１２・・・電極
１１３・・・電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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