(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁表面上に第一の非晶質珪素膜を形成し、
前記第一の非晶質珪素膜に接して、該非晶質珪素膜の結晶化を促進させるニッケル又はニッケル化合物を含む層を形成し、
前記第一の非晶質珪素膜を加熱し、前記第一の非晶質珪素膜を結晶化させ、第一の結晶性珪素膜を作製し、
前記第一の結晶性珪素膜上に、第二の非晶質珪素膜を形成し、
前記第一の結晶性珪素膜および前記第二の非晶質珪素膜を加熱し、前記第一の結晶性珪素膜表面の結晶構造を結晶成長の核として前記第二の非晶質珪素膜を結晶化させ、第二の結晶性珪素膜を作製することを特徴とする半導体装置作製方法。
【請求項２】
絶縁表面上に第一の非晶質珪素膜を形成し、
前記第一の非晶質珪素膜に接して、選択的に、該非晶質珪素膜の結晶化を促進させるニッケル又はニッケル化合物を含む層を形成し、
前記第一の非晶質珪素膜を加熱し、前記第一の非晶質珪素膜を結晶化させ、第一の結晶性珪素膜を作製し、
前記第一の結晶性珪素膜上に、第二の非晶質珪素膜を形成し、
前記第一の結晶性珪素膜および前記第二の非晶質珪素膜を加熱し、前記第一の結晶性珪素膜表面の結晶構造を結晶成長の核として前記第二の非晶質珪素膜を結晶化させ、第二の結晶性珪素膜を作製することを特徴とする半導体装置作製方法。
【請求項３】
前記第一の非晶質珪素膜の加熱及び前記第二の非晶質珪素膜の加熱の温度が４５０℃から５５０℃であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置作製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
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ものとして薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）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、特にアクティブマトリックス型の液晶表示装置等に用いられている。
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。そのため、ＴＦＴの特性向上をはかるためには、結晶性珪素膜を利用すればよい。この結晶性珪素膜を得るためには、まず、非晶質珪素膜を形成し、その後加熱処理を施し結晶化をおこなえばよい。
しかしながら、加熱による結晶化は、加熱温度が６００℃以上の高温プロセスが必要であり、しかも、１０時間以上の時間を掛ける必要があった。そのため、基板として、安価な歪点の低いガラス基板を使用することが困難であるという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らの研究によれば、非晶質珪素膜にニッケルやパラジウム、鉛等の元素を微量添加することによって、５５０℃以下の低温プロセスで、４時間程度の加熱処理で結晶化をおこなえることが判明している。また、レーザーによる結晶化をおこなう場合にも、同様の効果が得られることが判明している。
しかしながら、半導体中にニッケル等の不純物が多量存在していることは、これらの半導体を用いた装置のデバイス特性や信頼性を阻害するものであり、好ましいことではない。つまり、非晶質珪素を結晶化させる際にニッケル等の元素は必要であるが、得られた結晶性珪素中にニッケル等の元素は極力含まれないことを求められる。
また、レーザーによる結晶化を施した場合においては、結晶表面で突起上に結晶成長するリッジが発生する。このリッジは、膜表面の平滑さに影響を及ぼすため、極力存在しないことが望ましい。
故に、本発明は、低温プロセスの熱結晶化を用いて、ニッケル等の元素の含有量が極めて少ない薄膜半導体層を形成することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、非晶質珪素膜を２層に分けて、熱結晶化工程を二度おこなうことにより、低温プロセスで容易に、ニッケル等の元素の含有量が極めて少ない結晶性珪素膜を得ることを特徴とする。
ここで、本発明において、ニッケル元素を用いた場合にもっとも顕著な効果を得ることができたため、以下の記載をニッケル元素とする。しかし、その他利用できる元素として、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂがある。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。
【０００５】
まず、１層目の非晶質珪素膜に、該非晶質珪素膜の結晶化を促進するニッケル元素を導入し、加熱処理を施し、該非晶質珪素膜を結晶化させる。その後、２層目の非晶質珪素膜を形成して、加熱処理を施し、該非晶質珪素膜を結晶化させる。こうして薄膜半導体層に良好な結晶性珪素膜を得る。
結晶化を促進させるニッケル元素の導入方法としては、非晶質珪素膜に接してニッケルもしくはニッケル化合物を含んだ層（ニッケル含有層）を形成すればよい。ここで、ニッケル含有層を形成するには、ニッケルを含有した溶液を塗布したのち、乾燥させる方法（例えば、スピンコーティング法やディッピング法）や、ニッケルもしくはニッケル化合物をスパッタリング法によって成膜する方法、あるいは、ガス状の有機ニッケルを熱・光やプラズマによって分解・堆積させる方法（気相成長法）を用いればよい。いずれの方法も、層の厚さは必要とするニッケルの量によって決定すればよい。一般に、ニッケル含有層の厚さは、極めて薄いものとなる。したがって、実際には膜状とはならない場合もある。
【０００６】
ニッケル含有層をスパッタリング法によって堆積する場合には、スパッタリングターゲットの素材としては、ニッケル単体以外に、珪化ニッケルを用いてもよい。
ニッケル含有層を形成する方法のうち、溶液の塗布・乾燥による方法に関しては、溶液として水溶液、有機溶媒溶液等を用いればよい。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。
【０００７】
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場合、溶質となる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、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ート、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。
また、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が用いる場合は、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ート、２─エチルヘキサン酸ニッケルから選ばれたものをものを用いることができる。もちろん、その他の溶媒・溶質を用いてもよい。
【０００８】
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。
なお、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。
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 ）がある。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。この酸化珪素膜中にニッケルを含有させることにより、アモルファスシリコン膜にニッケルを拡散させることができる。
【０００９】
なお、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、アモルファスシリコン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。
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、アモルファスシリコン膜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と効果的でよい。しかし塗布量が多すぎる場合には逆にアモルファスシリコン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。
【００１０】
溶液に含ませるニッケルの量は、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１００ｐｐｍ〜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。
１層目の非晶質珪素膜に接してニッケル含有層を形成後、４５０〜５５０℃、４〜８時間の熱処理を施し、熱結晶化をおこなう。ここで得られる結晶性珪素膜は、微量のニッケル元素を不純物として含んでいる。
その後、２層目の非晶質珪素膜を前記結晶性珪素膜上に形成する。そして、１層目と同様の熱処理を施し、結晶性珪素膜を得る。ここで、２層目の非晶質珪素膜の結晶成長は、１層目の結晶性珪素膜表面の結晶構造を結晶成長の核として、１層目の結晶性珪素膜表面に接した部分から次々と結晶化していく。また、この２層目の非晶質珪素膜には、ニッケル元素を導入していないので実質的に不純物が含まれず、半導体層として良好な結晶性珪素膜が得られる。
【００１１】
【作用】
本発明のように、結晶性珪素膜を２層に分けて形成することによって、低温プロセスで実質的に不純物を含まない結晶性珪素膜を得ることができる。
このようにして得られた２層の結晶性珪素膜を、ＴＦＴの薄膜半導体層として使用した場合、実質的にチャネルを形成するのは２００〜３００Å程度の深さであるため、２層目に形成された結晶性珪素膜が、実質的な活性層となる。
つまり、実質的にニッケル元素が含まれていない２層目の結晶性珪素膜を、ＴＦＴの半導体層として用いられるため、良好なデバイス特性や信頼性が得られる。
【００１２】
【実施例】
〔実施例１〕
本実施例を図１に示す。本実施例は、結晶化を促進させるニッケル元素を非晶質珪素膜に導入して、その後、熱結晶化により結晶化させる。さらに、この結晶性珪素膜上に非晶質珪素膜を形成し、熱結晶化によって結晶化する例である。
まず、基板１０１（コーニング７０５９、１００ｍｍ×１００ｍｍ）上に下地酸化膜として、酸化珪素膜１０２をスパッタ法により１０００〜５０００Å、例えば、４０００Åに形成した。この酸化珪素膜１０２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。そして、非晶質珪素膜１０３をプラズマＣＶＤ法やＬＰＣＶＤ法により３００〜１５００Åに形成した。ここでは、プラズマＣＶＤ法によって非晶質珪素膜１０３を５００Åの厚さに成膜した。（図１（Ａ））
【００１３】
その後、非晶質珪素膜１０３上に数〜数十Åのニッケルもしくはニッケル化合物を含む層１０４（ニッケル含有層）を形成する。ニッケル含有層を作製するには、ニッケルを含有した溶液を塗布したのち、乾燥させる方法（例えば、スピンコーティング法や、ディッピング法）や、ニッケルもしくはニッケル化合物をスパッタリング法によって成膜する方法、あるいは、ガス状の有機ニッケルを熱・光やプラズマによって分解・堆積させる方法（気相成長法）によって形成すればよい。ここでは、スピンコーティング法によって成膜した。（図１（Ｂ））
まず、非晶質珪素膜１０３上に、酸素雰囲気中でのＵＶ光の照射、熱酸化法、過酸化水素による処理等によって、酸化膜を１０〜５０Åに成膜する。ここでは、酸素雰囲気中でのＵＶ光の照射により酸化膜を２０Åに成膜した。この酸化膜は、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ためのものである。
【００１４】
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製した。ニッケルの濃度は２５ｐｐｍとした。そして、回転させた基板上にこの酢酸塩溶液を基板表面に２ｍｌ滴下し、この状態を５分間保持してこの酢酸ニッケル溶液を均一に基板上に行き渡らせた。その後、基板の回転数を上げてスピンドライ（２０００ｒｐｍ、６０秒）をおこなった。
酢酸溶液中におけるニッケルの濃度は、１ｐｐｍ以上であれば実用になる。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の表面に２０Åの平均の膜厚を有する酢酸ニッケル層１０４を形成することができた。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。他のニッケル化合物を用いても同様にできる。
【００１５】
本実施例においては、非晶質珪素膜上にニッケルもしくはニッケル化合物を導入する方法を示したが、非晶質珪素膜下にニッケルもしくはニッケル化合物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ニッケルもしくはニッケル化合物を導入すればよい。
それから、加熱炉において、窒素雰囲気中において５５０℃、４時間の加熱処理をおこなった。この結果、基板上に１層目の結晶性珪素膜１０５を得ることができた。（図１（Ｃ））
【００１６】
そして、この結晶性珪素膜１０５上に非晶質珪素膜をプラズマＣＶＤ法によって、２００〜８００Å、例えば、５００Åに成膜した。その後、再び加熱炉において、窒素雰囲気中で５５０℃、４時間の加熱処理をおこなった。この結果、１層目の結晶性珪素膜１０５上に２層目の結晶性珪素膜１０６を得ることができた。（図１（Ｄ））
ここで、１層目の結晶性珪素膜１０５には、結晶化をおこなう際に添加したニッケルが不純物として存在しているが、２層目の結晶性珪素膜１０６には不純物が含まれておらず、デバイス特性のよい半導体層が得られる。また、２層目の結晶性珪素膜１０６の結晶成長は、下地層である１層目の結晶性珪素膜１０５の結晶構造に反映した結晶成長が見られる。故に、ここでは、１層目の結晶性珪素膜１０５が縦成長であるため、２層目の結晶性珪素膜１０６もそれに準じた成長が見られた。
【００１７】
〔実施例２〕
本実施例は、非晶質珪素膜上に、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し結晶化させる。その後、酸化珪素膜をエッチングし、実施例１と同様に、２層目の結晶性珪素膜を得る例である。
図２に本実施例における作製工程の概略を示す。まず、基板２０１上に下地酸化膜として、酸化珪素膜２０２をＴＥＯＳをプラズマＣＶＤ法によって、堆積・分解して５０００Åに形成した。そして、非晶質珪素膜２０３をプラズマＣＶＤ法によって５００Åの膜厚に成膜した。
【００１８】
そして、非晶質珪素膜２０３上にマスクとなる酸化珪素膜２０４を１０００Å以上、ここでは１２００Åの厚さに成膜した。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２０４をパーニングした。（図２（Ａ））
その後、非晶質珪素膜２０３上に数〜数十Åのニッケル含有層２０５を形成した。ここでは、スパッタリング法によって２０Åの平均の膜厚を有するニッケル層２０５を形成した。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。（図２（Ｂ））
【００１９】
そして、熱結晶化を施した。ここでは、５５０℃（窒素雰囲気）、８時間の加熱処理を施すことにより、非晶質珪素膜２０３の結晶化をおこなった。この際、酸化珪素膜２０４のパターニングによって形成された開孔部分からニッケルが導入され、このニッケルが導入された領域から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おこなわれた。
その後、結晶性珪素膜２０６上に残存するニッケル含有層２０５を塩素系のエッチャントで除去した。そして、マスクとして用いた酸化珪素膜２０４はバッファフッ酸で除去した。（図２（Ｃ））
【００２０】
そして、前記工程で得られた結晶性珪素膜２０６上に、非晶質珪素膜をプラズマＣＶＤ法によって２００〜８００Å、例えば、３００Åに成膜した。その後、再び加熱炉において、窒素雰囲気中において５５０℃、８時間の熱結晶化をおこなった。この結果、１層目の結晶性珪素膜２０６上に２層目の結晶性珪素膜２０７を得ることができた。この時、実施例１と同様に、１層目の結晶性珪素膜２０６には不純物として微量のニッケルが含まれていたが、２層目の結晶性珪素膜２０７には不純物は含まれていなかった。また、１層目の結晶性珪素膜２０６が横成長であるため、２層目の結晶性珪素膜２０７も下層の結晶構造に反映した結晶成長が見られた。
【００２１】
〔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。
図３に本実施例の作製工程の概要を示す。まず基板３０１上に下地の酸化珪素膜３０２を２０００Åの厚さに成膜した。そして、非晶質珪素膜をプラズマＣＶＤ法によって５００Åの厚さに成膜した。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した。
【００２２】
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おこなった。その後、窒素雰囲気中で５５０℃、４時間の加熱によって、珪素膜を結晶化させた。（図３（Ａ））
その後、塩酸系のエッチャントを用いて、結晶性珪素膜３０３上に残存するニッケル含有層をエッチングし除去した。この時、得られた結晶性珪素膜３０３を２００Å程度残して、エッチングをおこなってもよい。
【００２３】
そして、この結晶性珪素膜３０３上に非晶質珪素膜をプラズマＣＶＤ法によって、４００Åに成膜した。その後、再び加熱炉において、窒素雰囲気中で５５０℃、４時間の加熱処理をおこなった。この結果、１層目の結晶性珪素膜３０３上に２層目の結晶性珪素膜３０４を得ることができた。（図３（Ｂ））
次に、これら２層の結晶性珪素膜をパターニングして、島状領域３０５を形成した。この島状領域３０５はＴＦＴの活性層を構成する。そして、ゲイト絶縁膜３０６として、厚さ２００〜１５００Å、ここでは１０００Åの酸化珪素をプラズマＣＶＤ法によって形成した。
【００２４】
その後、厚さ１０００Å〜３μｍ、例えば、５０００Åのアルミニウム（１ｗｔ％のＳｉ、もしくは０．１〜０．３ｗｔ％のＳｃを含む）膜をスパッタリング法によって形成して、これをパターニングし、ゲイト電極３０７を形成した。次に基板をｐＨ≒７、１〜３％の酒石酸のエチレングリコール溶液に浸し、白金を陰極、このアルミニウムのゲイト電極３０７を陽極として、陽極酸化をおこなった。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た。このようにして、厚さ１５００〜３５００Å、例えば、２０００Åの陽極酸化物を形成した。（図３（Ｃ））
【００２５】
その後、イオンドーピング法によって、島状珪素膜に、ゲイト電極部３０７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。この場合のドーズ量は１×１０14〜５×１０17ｃｍ-2、加速電圧は１０〜９０ｋＶ、例えば、ドーズ量を２×１０15ｃｍ-2、加速電圧を８０ｋＶとした。この結果、Ｎ型不純物領域３０８（ソース／ドレイン領域）が形成された。（図３（Ｄ））
さらに、ＫｒＦエキシマーレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、ドーピングされた不純物領域３０８の活性化をおこなった。レーザーのエネルギー密度は２００〜４００ｍＪ／ｃｍ2 、好ましくは２５０〜３００ｍＪ／ｃｍ2 が適当であった。この工程は熱アニールによっておこなってもよい。
【００２６】
次に、層間絶縁膜３０９として、プラズマＣＶＤ法によって酸化珪素膜３０９を厚さ３０００Åに成膜した。このとき、原料ガスにＴＥＯＳと酸素を用いた。（図３（Ｅ））
そして、層間絶縁膜３０９、ゲイト絶縁膜３０６のエッチングをおこない、ソース／ドレインにコンタクトホールを形成した。その後、アルミニウム膜をスパッタ法によって形成し、パターニングしてソース／ドレイン電極３１０を形成し、ＴＦＴを作製した。（図３（Ｆ））
ＴＦＴ形成後、不純物領域の活性化のために、さらに２００〜４００℃で水素化処理をおこなってもよい。
【００２７】
〔実施例４〕
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、ＣＭＯＳ型のＴＦＴを得る例である。
図４に本実施例の作製工程の概要を示す。まず基板４０１上に下地の酸化珪素膜４０２を３０００Åの厚さに成膜した。そして、非晶質珪素膜をプラズマＣＶＤ法によって５００Åの厚さに成膜した。その後、非晶質珪素膜上にマスクとなる酸化珪素膜を１２００Åの厚さに成膜した。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をパーニングして、ニッケルが導入される開孔部分を形成した。そして、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した。
【００２８】
そして５０ｐｐｍ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おこなった。その後、窒素雰囲気中で５５０℃、８時間の加熱によって、珪素膜を結晶化させた。（図４（Ａ））
その後、結晶性珪素膜４０３上に残存するニッケル含有層を塩素系のエッチャントで除去した。また、マスクとして用いた酸化珪素膜をバッファフッ酸で除去した。この時、得られた結晶性珪素膜４０３を２００Å程度残して、エッチングをおこなってもよい。
そして、この結晶性珪素膜４０３上に非晶質珪素膜をプラズマＣＶＤ法によって、３００Åに成膜した。その後、再び加熱炉において、窒素雰囲気中で５５０℃、８時間の加熱処理をおこなった。この結果、１層目の結晶性珪素膜４０３上に２層目の結晶性珪素膜４０４を得ることができた。（図４（Ｂ））
【００２９】
次に、結晶化した珪素膜をパターニングして、島状領域を形成した。この島状領域はＴＦＴの活性層を構成する。そして、ゲイト絶縁膜４０５として、厚さ２００〜１５００Å、ここでは１０００Åの酸化珪素４０５をプラズマＣＶＤ法によって形成した。
その後、厚さ１０００Å〜３μｍ、例えば、５０００Åのアルミニウム（１ｗｔ％のＳｉ、もしくは０．１〜０．３ｗｔ％のＳｃを含む）膜をスパッタリング法によって形成して、これをパターニングし、ゲイト電極４０６、４０７を形成した。次に基板をｐＨ≒７、１〜３％の酒石酸のエチレングリコール溶液に浸し、白金を陰極、このアルミニウムのゲイト電極４０６、４０７を陽極として、陽極酸化をおこなった。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た。このようにして、厚さ１５００〜３５００Å、例えば、２０００Åの陽極酸化物を形成した。
【００３０】
その後、イオンドーピング法によって、島状珪素膜に、ゲイト電極４０６、４０７部をマスクとして自己整合的に不純物を注入した。ここでは、Ｎ型不純物として燐を、Ｐ型不純物として硼素を用いた。まず、全面に燐を注入した。この場合のドーズ量は１×１０14〜５×１０17ｃｍ-2、加速電圧は１０〜９０ｋＶ、例えば、ドーズ量を１×１０15ｃｍ-2、加速電圧を８０ｋＶとした。この結果、Ｎ型不純物領域４０８、４０９が形成された。（図４（Ｃ））
次に、フォトレジスト４１０でＮチャネル型ＴＦＴの領域を覆って硼素を注入した。この場合、ドーズ量はＮ型不純物領域の数〜数十倍、ここでは、４×１０15ｃｍ-2、加速電圧は６５ｋＶとした。この結果、Ｎ型不純物領域４０９であったところが反転し、Ｐ型不純物領域４１１が形成された。（図４（Ｄ））
【００３１】
さらに、ＫｒＦエキシマーレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、ドーピングされた不純物領域４０８、４１１の活性化をおこなった。レーザーのエネルギー密度は２００〜４００ｍＪ／ｃｍ2 、好ましくは２５０〜３００ｍＪ／ｃｍ2 が適当であった。この工程は熱アニールによっておこなってもよい。
次に、層間絶縁膜４１２として、プラズマＣＶＤ法によって酸化珪素膜４１２を厚さ３０００Åに成膜した。（図４（Ｅ））
そして、層間絶縁膜４１２、ゲイト絶縁膜４０５のエッチングをおこない、ソース／ドレインにコンタクトホールを形成した。その後、アルミニウム膜をスパッタ法によって形成し、パターニングをおこないソース／ドレイン電極４１３、４１４、４１５を形成した。以上のような工程によってＣＭＯＳ型のＴＦＴを作製した。（図４（Ｆ））
【００３２】
【効果】
本発明のように、結晶性を有する珪素膜を２層に分けて形成することにより、従来より低い温度で、不純物の少ない結晶性珪素膜を作製することができる。このようにして得られた結晶性珪素膜を用いて半導体装置を作製することで、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１の工程を示す。
【図２】実施例２の工程を示す。
【図３】実施例３の工程を示す。
【図４】実施例４の工程を示す。
【符号の説明】
１０１・・・・基板
１０２・・・・下地酸化膜
１０３・・・・非晶質珪素膜
１０４・・・・ニッケル含有層
１０５・・・・ニッケルを微量含有する結晶性珪素膜
１０６・・・・ニッケルを含まない結晶性珪素膜
３０５・・・・島状領域
３０６・・・・ゲイト絶縁膜
３０７・・・・ゲイト電極
３０８・・・・Ｎ型不純物領域（ソース／ドレイン領域）
３０９・・・・層間絶縁膜
３１０・・・・ソース／ドレイン電極
【図１】
0003540012.tif 000002
【図２】
0003540012.tif 000003
【図３】
0003540012.tif 000004
【図４】
0003540012.tif 000005