(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非結晶珪素膜に結晶化を助長する金属元素であるＮｉを導入し、前記非晶質珪素膜を結晶化させ、薄膜トランジスタに用いる結晶性珪素膜を作製する第１の工程と、
前記結晶性珪素膜において、ソース領域およびドレイン領域となるべき領域のみに燐元素のドーピングを行う第２の工程と、
加熱処理を施し前記ソース領域およびドレイン領域となるべき領域にドープされた前記燐元素により、該領域に隣接する領域に存在する前記金属元素をゲッタリングさせる第３の工程と、
前記ソース領域およびドレイン領域となるべき領域に、高濃度に導電型を付与する不純物をドーピングして、ソース領域およびドレイン領域を形成するとともに、前記ソース領域およびドレイン領域となるべき領域とチャネル領域となるべき領域との間に、前記ソース領域およびドレイン領域よりも低濃度に前記導電型を付与する不純物をドーピングして低濃度不純物領域を形成する第４の工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２】
非晶質珪素膜に結晶化を助長する金属元素であるＮｉを選択的に導入し、前記非晶質珪素膜を結晶化させ、薄膜トランジスタに用いる結晶性珪素膜を作製する第１の工程と、
前記結晶性珪素膜において、ソース領域およびドレイン領域となるべき領域のみに燐元素のドーピングを行う第２の工程と、
加熱処理を施し前記ソース領域およびドレイン領域となるべき領域にドープされた前記燐元素により、該領域に隣接する領域に存在する前記金属元素をゲッタリングさせる第３の工程と、
前記ソース領域およびドレイン領域となるべき領域に、高濃度に導電型を付与する不純物をドーピングして、ソース領域およびドレイン領域を形成するとともに、前記ソース領域およびドレイン領域となるべき領域とチャネル領域となるべき領域との間に、前記ソース領域およびドレイン領域よりも低濃度に前記導電型を付与する不純物をドーピングして低濃度不純物領域を形成する第４の工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記導電型を付与する不純物としてＰ型を付与する不純物が選択され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、薄膜トランジスタ及びその作製方法に関する。または薄膜トランジスタを用いて構成された回路や装置に関する。
【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。これは、基板上に薄膜半導体、特に珪素半導体膜を形成し、この薄膜半導体を用いて構成されるものである。
【０００３】
ＴＦＴは、各種集積回路に利用されているが、特にアクティブマトリックス型の液晶表示装置に利用されている。
【０００４】
アクティブマトリクス型の液晶表示装置は、マトリクス状に配置された画素電極のそれぞれにスイッチング素子としてＴＦＴを配置した構造を有している。
【０００５】
また、マトリクス回路以外に周辺駆動回路をもまでＴＦＴで構成したもの（周辺駆動回路一体型と称される）も知られている。
【０００６】
ＴＦＴの他の用途としては、各種集積回路や多層構造集積回路（立体型ＩＣ）を挙げることができる。
【０００７】
ＴＦＴに利用される珪素膜としては、プラズマＣＶＤ法等の気相法で成膜された非晶質珪素膜を用いることが簡便である。この技術は、ほぼ確立されているといってよい。
【０００８】
しかしながら、非晶質珪素膜を用いたＴＦＴは、その電気的特性が一般の半導体集積回路に用いられる単結晶半導体のものに比較するとはるかに低い。このため、アクティブマトリクス回路のスイッチング素子のような限られた用途にしか用いることができないのが現状である。
【０００９】
非晶質珪素膜を用いたＴＦＴの特性を向上させるには、非晶質珪素膜ではなく、結晶性珪素膜を用いれば良い。
【００１０】
単結晶珪素以外で、結晶性を有する珪素膜は、多結晶珪素、ポリシリコン、微結晶珪素等と称されている。
【００１１】
このような結晶性を有する珪素膜を得るためには、まず非晶質珪素膜を形成し、しかる後に加熱（熱アニール）によって結晶化させればよい。この方法は、固体の状態を保ちつつ非晶質状態が結晶状態に変化するので、固相成長法と呼ばれる。
【００１２】
しかしながら、珪素の固相成長においては、加熱温度が６００℃以上、時間は１０時間以上が必要であり、基板として安価なガラス基板を用いることが困難であるという問題がある。
【００１３】
例えばアクティブ型の液晶表示装置に用いられるコーニング７０５９ガラスはガラス歪点が５９３℃であり、基板の大面積化を考慮した場合、６００℃以上の熱アニールを長時間行うことには問題がある。
【００１４】
また、結晶化を行わすための加熱処理の時間が１０時間以上もかかるというのは、生産性の点で問題がある。
【００１５】
このような問題に対して、本発明者らは以下に示すような技術を開発した。これは、非晶質珪素膜の表面にニッケルやパラジウム等のある種の金属元素を微量に堆積させ、しかる後に加熱することで、５５０℃、４時間程度の処理時間で結晶化を行なえるというものである。（特開平６−２４４１０３）
【００１６】
もちろん、６００℃、４時間のアニールであれば、より結晶性の優れた珪素膜が得られる。
【００１７】
この技術によれば、安価なガラス基板上に高い生産性でもって、しかも大面積を有する結晶性珪素膜を得ることができる。
【００１８】
上記のような微量な金属元素（結晶化を助長する金属元素）を導入するには、スパッタリング法によって、金属元素もしくはその化合物の被膜を堆積する方法（特開平６−２４４１０４）、スピンコーティングのごとき手段によって金属元素もしくはその化合物の被膜を形成する方法（特開平７−１３０６５２）、金属元素を含有する気体を熱分解、プラズマ分解等の手段で分解して、被膜を形成する方法（特開平７−３３５５４８）等の方法がある。
【００１９】
また、金属元素の導入を特定の部分に対して選択的におこない、その後、加熱することにより、金属元素の導入された部分から周囲へ、結晶成長を広げること（ラテラル成長法もしくは横成長法）もできる。このような方法で得られた結晶珪素は、結晶構造に方向性があり、方向性に応じて極めて優れた特性を示す。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
上述したようにある種の金属元素（例えばニッケル）を用いた結晶性珪素膜の作製方法は、非常に優れたものである。しかし、その結晶性珪素膜を用いてＴＦＴを作製した場合に後述するような問題が存在することが判明している。
【００２１】
まず、一般的なＴＦＴの構造について説明する。図１に示すのは、代表的なＮチャネル型にＴＦＴの構造を示すものである。
【００２２】
図１に示す構造は、ガラス基板１０１上にソース領域１０２、低濃度不純物領域１０３、チャネル領域１０４、低濃度不純物領域（ＬＤＤ領域）１０５、ドレイン領域１０６を活性層が設けられている。１１１は層間絶縁膜であり、１１２はソース電極、１１４はドレイン電極である。
【００２３】
一般にＴＦＴの構造としては、図１に示すようなドレイン側にドレイン領域１０６よりも導電型の弱い低濃度不純物領域１０５を配置したものとする。特にＮチャネル型の場合には、このような構造を採用する。
【００２４】
この領域はＬＤＤ領域（ライトドープドドレイン領域）と称されている。この領域は、チャネル領域とドレイン領域の間に加わる高電界を緩和し、リーク電流の低減、ホットキャリア効果の抑制、といった作用を有している。
【００２５】
このような構造を有するＴＦＴを前述した特定の金属元素を利用して結晶化させた結晶性珪素膜でもって構成した場合、以下に示すような問題が生じる。
【００２６】
金属元素を利用した結晶性珪素膜を用いてＴＦＴを構成した場合、全体として極めて高い特性を得ることができる。
【００２７】
例えば、レーザー光の照射により結晶化させた結晶性珪素膜を用いたＴＦＴよりも高い特性を得ることができる。
【００２８】
しかし、多数のＴＦＴを作製した場合に特性のばらつきが大きいという問題がある。また、特性の劣化が目立つＴＦＴが散見される。この特性の劣化も集団的に見た場合の素子特性のバラツキを助長する。
【００２９】
集積回路を構成する場合、素子特性のばらつきは重要な問題である。一般に集積回路を構成する場合、一つ一つの素子特性が優れていることに加えて、各素子の特性がそろっていることが重要となる。
【００３０】
本明細書で開示する発明は、金属元素を利用して得た結晶性珪素膜を用いて、ＴＦＴを得る場合において、素子特性にばらつきの少ないＴＦＴを得る技術を提供することを課題とする。
【００３１】
【発明に到る過程】
本発明者等の知見によれば、素子特性のばらつきは結晶化の際に利用した金属元素が原因でることが判明している。
【００３２】
上記知見によれば、得られる結晶性珪素膜中から金属元素を選択的に除去することができれば、素子特性のばらつきの問題は解決できることになる。
【００３３】
本発明者等の研究によれば、ニッケル元素を利用した場合において、得られた結晶性珪素膜に対して塩素を数％含有させた酸素雰囲気中において９００℃程度以上の温度で加熱処理を行うことにより、ニッケル元素を除去できる（またはその影響を排除できる）ことが判明している。
【００３４】
この技術を利用することにより、高い特性を有し、かつ非常に特性のばらつきが少ないＴＦＴを得ることができる。なお、この技術については、特願平８−３３５１５２号として既に出願されている。
【００３５】
しかしこの技術は、ニッケル元素を除去する際に９００℃以上の加熱が必要であることから、基板として安価なガラス基板を利用できないという問題がある。
【００３６】
安価なガラス基板（例えばコーニング７０５９ガラス基板や１７３７ガラス基板）の利用を考えた場合、処理温度（プロセス温度）は６００℃以下であることが望ましい。
【００３７】
本発明者らの実験によれば、６００℃程度というような低温（９００℃に比較すれば低温である）での加熱処理により、金属元素を除去には、以下の方法が有効である。
【００３８】
（１）まず、金属元素の作用により得られた結晶性珪素膜の一部を残して他部に燐のイオンを加速注入する。
（２）その後に６００℃程度の加熱処理を施す。こうすると、燐イオンを加速注入した領域に金属元素が吸い取られるようにして移動する。
【００３９】
しかし、この方法による金属元素の除去は、膜の表面から面に垂直な方向に金属元素が除去されるのではなく、膜の面に平行な方向に金属元素が移動する現象を利用しているので、パターンの周辺から徐々に金属元素が周辺領域（燐イオンが加速注入された領域）に移動する状態となる。
【００４０】
従って、パターンの面積が大きくなる場合、膜全体から金属元素を除去することにはあまり向かない。
【００４１】
他方、金属元素がＴＦＴの特性に与える影響を鋭意研究した結果、以下の知見を得るに至った。
【００４２】
この知見とは、「金属元素を利用して結晶化させた結晶性珪素膜を用いて構成したＴＦＴの素子特性のばらつきや劣化には、高電界が加わる領域に残存する金属元素が大きく影響する」というものである。
【００４３】
図１に示すようなＴＦＴにおいて、最も高電界が加わる領域は、ドレイン側の低濃度不純物領域１０５である。従って、この領域における金属元素の濃度を低減することにより、ＴＦＴの特性のばらつきや劣化を抑制することができる。
【００４４】
本明細書に開示する発明においては、ドレイン側の低濃度不純物領域１０５における金属元素の濃度を低減させる技術として、上述した燐イオンを加速注入する技術を利用する。
【００４５】
【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、非結晶珪素膜に結晶化を助長する金属元素であるＮｉを導入し、前記非晶質珪素膜を結晶化させ、薄膜トランジスタに用いる結晶性珪素膜を作製する第１の工程と、前記結晶性珪素膜において、ソース領域およびドレイン領域となるべき領域のみに燐元素のドーピングを行う第２の工程と、加熱処理を施し前記ソース領域およびドレイン領域となるべき領域にドープされた前記燐元素により、該領域に隣接する領域に存在する前記金属元素をゲッタリングさせる第３の工程と、前記ソース領域およびドレイン領域となるべき領域に、高濃度に導電型を付与する不純物をドーピングして、ソース領域およびドレイン領域を形成するとともに、前記ソース領域およびドレイン領域となるべき領域とチャネル領域となるべき領域との間に、前記ソース領域およびドレイン領域よりも低濃度に前記導電型を付与する不純物をドーピングして低濃度不純物領域を形成する第４の工程と、を有することを特徴とする。
【００４６】
本明細書で開示する発明の一つは、非晶質珪素膜に結晶化を助長する金属元素であるＮｉを選択的に導入し、前記非晶質珪素膜を結晶化させ、薄膜トランジスタに用いる結晶性珪素膜を作製する第１の工程と、前記結晶性珪素膜において、ソース領域およびドレイン領域となるべき領域のみに燐元素のドーピングを行う第２の工程と、加熱処理を施し前記ソース領域およびドレイン領域となるべき領域にドープされた前記燐元素により、該領域に隣接する領域に存在する前記金属元素をゲッタリングさせる第３の工程と、前記ソース領域およびドレイン領域となるべき領域に、高濃度に導電型を付与する不純物をドーピングして、ソース領域およびドレイン領域を形成するとともに、前記ソース領域およびドレイン領域となるべき領域とチャネル領域となるべき領域との間に、前記ソース領域およびドレイン領域よりも低濃度に前記導電型を付与する不純物をドーピングして低濃度不純物領域を形成する第４の工程と、を有することを特徴とする。
【００４７】
また、上記作製方法において、前記導電型を付与する不純物としてＰ型を付与する不純物が選択されることを特徴とする。
【００４８】
本明細書で開示する発明の一つは、図４に具体的な例を示すように、珪素の結晶化を助長する金属元素を用いて結晶化された結晶性珪素膜でもって構成された活性層を有し、該活性層中には、チャネル領域２３８とドレイン領域２３６と低濃度不純物領域２３７とが形成されており、前記低濃度不純物領域２３７は、チャネル領域２３８とドレイン領域２３６との間に形成されており、かつドレイン領域２３６よりも導電型を付与する不純物が低濃度にドーピングされており、低濃度不純物領域２３７中における前記金属元素の濃度は、ドレイン領域２３６中におけるそれの１／５以下であることを特徴とする。
【００４９】
上記構成において、Ｐチャネル型のＴＦＴを構成する場合は、ドレイン領域はＰ型、低濃度不純物領域はドレイン領域よりも弱いＰ型であって、ドレイン領域には、燐がドーピングされたものとなる。
【００５０】
即ち、この場合、ドレイン領域はＰ型ではあるが、金属元素のゲッタリングのために燐がドーピングされた領域となる。
【００５１】
珪素の結晶化を助長する金属元素としては、Ｎｉを利用することが望ましい。これは、その効果が優れており。またその再現性に優れているからである。
【００５２】
また、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、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕから選ばれた一種または複数種類のものを用いることができる。
【００５３】
他の発明の構成は、図２〜図４にその作製工程を示すように、珪素の結晶化を助長する金属元素を利用して結晶性珪素膜を作製する工程（図２（Ａ）〜（Ｂ））と、薄膜トランジスタの少なくともドレイン領域となるべき領域に燐元素のドーピングを行う工程（図３（Ｇ））と、加熱処理を施し前記ドレイン領域となるべき領域２２１〜２２４に該領域に隣接する領域（２２７〜２３０）に存在する前記金属元素をゲッタリングさせる工程（図３（Ｈ））と、前記隣接する領域にドレイン領域よりも低濃度に導電型を付与する不純物をドーピングし、低濃度不純物領域を形成する工程（図４（Ｉ）及び／又は図４（Ｊ））と、を有することを特徴とする。
【００５４】
このような作製工程を採用した場合、低濃度不純物領域における金属元素の濃度は、ドレイン領域におけるそれの１／５以下とすることで、発明の目的を達成することができる。
【００５５】
ドーピングの方法としては、ドーパント元素のイオンを加速注入するプラズマドーピング方やイオン注入法を利用することが一般的である。
【００５６】
また、ドーパンド元素の薄膜を被ドーピング領域の表面に形成する方法、ドーパンド元素を含んだプラズマ雰囲気中に試料をさらし、所定の領域ドーピングする方法、ドーパンド元素を含んだ雰囲気中でのレーザー光の照射による方法、ドーパンド元素を含んだ溶液を塗布し膜の特定の領域にドーパント元素を拡散させる方法等を採用することができる。
【００５７】
【実施例】
〔実施例１〕
図２〜図４に本実施例の作製工程を示す。本実施例では、Ｐチャネル型のＴＦＴ（ＰＴＦＴ）とＮチャネル型のＴＦＴ（ＮＴＦＴ）とを同時に作製する工程を示す。一般に集積回路においては、ＰＴＦＴとＮＴＦＴとを相補型に組み合わせた構成が基本素子として利用される。
【００５８】
まず、図２（Ａ）に示すようにガラス基板２０１上に下地膜として酸化珪素膜２０３を３０００Åの厚さにスパッタ法によって成膜する。
【００５９】
ガラス基板としては、例えばコーニング１７３７基板（歪点６６７℃）を利用する。
【００６０】
下地膜を成膜したら、プラズマＣＶＤ法（または減圧熱ＣＶＤ法）により、非晶質珪素膜２０４を７００Åの厚さに成膜する。
【００６１】
非晶質珪素膜以外には、Ｓｉ＿（ｘ  ）Ｇｅ＿（１−ｘ  ）で示される非晶質膜を利用することができる。
【００６２】
次に酸化珪素膜をプラズマＣＶＤ法により１５００Åの厚さに成膜し、それをパターニングすることにより、２０５で示されるマスクを形成する。このマスクは、２０６で示される開口部を有し、この部分で非晶質珪素膜２０４の一部が露呈している形状を有している。
【００６３】
この開口２０６は、図面の手前方向から奥行き方向へと延在する細長いスリット形状を有している。
【００６４】
マスク２０５を形成したら、Ｎｉ元素を１０ｐｐｍ（重量換算）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、スピンーコータにより余分な溶液を除去する。
【００６５】
この状態で図２（Ａ）の２０７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。
【００６６】
この状態においては、マスク２０５に形成された開口２０６の領域において、非晶質珪素膜２０４の表面にニッケル元素が導入された状態となる。
【００６７】
金属元素の導入方法としては、イオン注入法を利用することもできる。
【００６８】
次に６００℃、４時間の加熱処理を窒素雰囲気中において行う。この加熱処理を行うことにより、開口２０６が設けられた領域から２０７で示されるような結晶成長が進行する。（図２（Ｂ））
【００６９】
この結晶成長は、基板に平行な方向への方向へと行われる。この結晶成長をラテラル成長あるいは横成長とする称する。この結晶成長は、ニッケル元素が拡散して行くのに従って進行するものと考えられる。
【００７０】
図２（Ｂ）に示す結晶化が終了したら、図２（Ｃ）に示すように結晶成長した領域を用いて２０８と２０９で示されるパターンを形成する。このパターンは、後にＴＦＴの活性層となる。ここで、２０８がＰＴＦＴの活性層となる。また、２０９がＮＴＦＴの活性層となる。
【００７１】
次にゲイト絶縁膜として機能する酸化珪素膜２１０を１３００Åの厚さに成膜する。（図２（Ｄ））
【００７２】
次にスパッタ法により、図示しないアルミニウム膜を４０００Åの厚さに成膜する。そしてこのアルミニウム膜をパターニングすることにより、２１１、２１２で示されるパターンを形成する。（図３（Ｅ））
【００７３】
次にアルミニウムパターン２１１、２１２を陽極とした陽極酸化を行い、多孔質上の陽極酸化膜２１３、２１４を形成する。この陽極酸化膜２１３、２１４の成長距離は、５０００Åとする。
【００７４】
なお、この陽極酸化時には先にアルミニウムパターンを形成する際に利用したレジストマスクを残存させた状態で行う。こうすることにより、２１３、２１４で示されるようなパターンの側面方向への選択的な陽極酸化膜の成長を行わせることができる。
【００７５】
この多孔質状の陽極酸化膜の成長は、電解溶液として、３％の蓚酸を含んだ水溶液を用いることにより行うことができる。
【００７６】
次に図示しないレジストマスクを除去し、再度の陽極酸化を行い陽極酸化膜２１６、２１８を形成する。この陽極酸化膜の膜厚は、８００Åとする。
【００７７】
この工程では、電解溶液として、３％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。この工程で形成される陽極酸化膜は、緻密なバリア型の膜質を有している。
【００７８】
この工程では、多孔質状の陽極酸化膜２１３、２１４中に電解溶液が侵入する関係から、アルミニウムパターン２１５、２１７の表面に緻密な膜質を有する陽極酸化膜２１６、２１８が形成される。（図３（Ｆ））
【００７９】
また、残存したアルミニウムパターン２１５と２１７とが、後にＴＦＴのゲイト電極となる。ここで、２１５がＰＴＦＴのゲイト電極、２１７がＮＴＦＴのゲイト電極となる。こうして図３（Ｆ）に示す状態を得る。
【００８０】
次に露呈した酸化珪素膜２１０をドライエッチング法によって除去する。この結果、図３（Ｇ）に示すように一部に酸化珪素膜２１９、２２０が残存する。
【００８１】
ここで、燐のドーピングをプラズマドーピング法（イオンドーピング法でもよい）でもって行う。このドーピングは、ドーピングされる総量が膜中に残留するニッケル元素の総量よりも多くなるように設定する。
【００８２】
現実的には、膜中に存在するニッケル元素の濃度を予め計測し、その濃度の１０倍以上の濃度となるようにドーピング条件を設定すればよい。
【００８３】
この工程において、２２１、２２２、２２３、２２４の領域に対して燐元素が加速注入される。また、２２５、２２６の領域には、燐がドーピングされない。
【００８４】
次に窒素雰囲気中において、６００℃、２時間の加熱処理を加える。この工程において、図３（Ｈ）の矢印で示されようにニッケル元素が２２５の領域から２２１、２２２の領域へと移動する。また、２２６の領域から２２３、２２４の領域へとニッケル元素は移動する。
【００８５】
この熱処理の温度は、３００℃以上、好ましくは４５０℃以上の温度から選択することができる。また加熱温度の上限は、基板の歪点程度となる。
【００８６】
この工程においては、特に２２７、２２８、２２９、２３０の領域からニッケル元素が集中的に除去される。
【００８７】
例えば、２２５で示される領域においては、２２１と２２２に隣接した領域（２２７、２２８で示される）からまずニッケル元素の移動が開始する。そして、最終的にニッケルが２２１と２２２の領域へと吸い取られる割合は、この領域からのものが最も大きなものとなる。
【００８８】
こうして、２２５の領域から２２１、２２２の領域へとニッケル元素がゲッタリングされる。また、２２６の領域から２２３、２２４の領域へとニッケル元素がゲッタリングされる。
【００８９】
このゲッタリングの効果を図８を用いて説明する。図８は、ＳＩＭＳ（２次イオン分析方法）によって計測した結果を示すものである。
【００９０】
図８において（Ａ）は、工程終了後における燐がドーピングされた領域のニッケル元素の濃度を示し、（Ｂ）は、工程終了後における燐がドーピングされなかった領域のニッケル元素の濃度を示す。
【００９１】
図８から明らかなように、ニッケルは燐がドーピングされた領域に向かって、燐がドーピングされなかった領域から移動する。そして平均してその差は５倍程度以上となっている。本発明者らの知見によれば、この程度のニッケル元素の移動が見られる場合に、その効果が素子特性に顕著に現れてくる。
【００９２】
図３（Ｈ）に示す工程が終了したら、図４（Ｉ）に示す状態において、再度燐のドーピングを行う。この工程は、ＮＴＦＴのソース及びドレイン領域を形成するために行われる。
【００９３】
この工程においては、２３１、２３５、２３６、２４０の領域にヘビードーピングが行われる。また、２３２、２３４、２３７、２３９の領域にライトドーピングが行われる。即ち、２３１、２３５、２３６、２４０の領域がＮ＾（＋  ）型となり、２３２、２３４、２３７、２３９の領域がＮ＾（−  ）型となる。
【００９４】
ライトドーピングが行われるのは、酸化珪素膜２１９、２２０が存在するためである。即ち、イオンが加速注入される際に一部のイオンが酸化珪素膜２１９、２２０によって遮蔽されるからである。
【００９５】
次に図４（Ｊ）に示すようにレジストマスク２４１を形成する。そして、今度はボロンのドーピングを行う。この工程において、２３１、２３５の領域はＰ＾（＋）型に、２３２、２３４の領域はＰ＾（−  ）型に反転する。
【００９６】
次にレーザー光の照射を行うことにより、ドーピングがされた領域を活性化する。
【００９７】
こうして、ＰＴＦＴのソース領域２３１、ドレイン領域２３５、チャネル領域２３３、低濃度不純物領域２３２、２３４が得られる。
【００９８】
さらにＮＴＦＴのソース領域２４０、ドレイン領域２３６、チャネル領域２３８、低濃度不純物領域２３７、２３９が得られる。
【００９９】
この構成においては、２３２、２３４、２３７、２３９で示される低濃度不純物領域に残留したニッケル元素が最も徹底的に除去されたものとなっている。
【０１００】
これらの低濃度不純物領域の中で、ドレイン側の２３４と２３７の領域には、特に電界が集中する。
【０１０１】
従って、低濃度不純物領域におけるニッケル元素の除去が優先的に行われる本実施例の構成は、素子の動作にニッケル元素の存在が影響することを抑制する上で非常に好ましいものとなる。
【０１０２】
ドーピング終了後におけるレーザーアニールが終了したら、図４（Ｋ）に示すように酸化珪素膜２４２、窒化珪素膜２４３、ポリイミド樹脂膜２４４を成膜し層間絶縁膜とする。
【０１０３】
ポリイミド樹脂以外には、ポリアミド、ポリイミドアミド、アクリル、エポキシ等の材料を利用することができる。
【０１０４】
そしてコンタクトホールの形成を行い、ＰＴＦＴのソース電極２４５、ドレイン電極２４６を形成する。また、ＮＴＦＴのソース電極２４８、ドレイン電極２４７を形成する。
【０１０５】
ここで、ＰＴＦＴのドレイン電極２４５とＮＴＦＴのドレイン電極２４７とを接続すれば、ＣＭＯＳ構造となる。
【０１０６】
本実施例に示す作製工程を採用することにより、ガラス基板上に素子特性が優れ、また素子特性が安定し、さらに素子特性のバラツキの少ないＴＦＴを作製することができる。
【０１０７】
本実施例に示す作製工程に従って作製したＮＴＦＴの特性の一例を図７（Ａ）に示す。図７（Ａ）に示すように特性のばらつきの少ないものを得ることができる。
【０１０８】
他方、図７（Ｂ）に示すのは、図３（Ｇ）及び図３（Ｈ）に示す工程を省いた作製工程を採用した場合に得られるＮＴＦＴの特性例である。
【０１０９】
図から明らかなようにこの場合、特性（特にＯＦＦ特性）が大きくばらつく。これは、ドレイン側の低濃度不純物領域にニッケル元素が高濃度で残留しているためであると考えられる。
【０１１０】
〔実施例２〕
本実施例では、実施例１とは異なる作製工程で結晶性珪素膜を得る工程について示す。本実施例で示す結晶成長方法は、便宜上縦成長（横成長に対して）と呼ばれる結晶成長方法に関する。
【０１１１】
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５０３を成膜する。そして、非晶質珪素膜５０４を成膜する。
【０１１２】
次に所定の濃度に調整したニッケル酢酸塩溶液を非晶質珪素膜の表面全体に塗布する。そして、スピンコーターによって余分な溶液を除去する。
【０１１３】
こうして、非晶質珪素膜５０４の表面全体にニッケル元素が５０５で示される接して保持された状態を得る。（図５（Ａ））
【０１１４】
次に加熱処理を行う。ここでは、窒素雰囲気中において、６００℃、４時間の加熱処理を行う。
【０１１５】
この工程において、非晶質珪素膜５０４は結晶化し、結晶性珪素膜５０６を得る。（図５（Ｂ））
【０１１６】
この結晶化は、非晶質珪素膜の全面において同時に進行する。この結晶化方法は、実施例１に示す方法に比較すると簡便であるが、得られる素子の特性は、実施例１に示す方法（横成長）の方が優れている。
【０１１７】
図５（Ｂ）に示す状態を得たら、図２（Ｃ）に示すようにＰＴＦＴの活性層となるパターン２０８とＮＴＦＴの活性層となるパターン２０９を得る。後は、実施例１に示すのと同様な工程を経てＴＦＴを完成させる。
【０１１８】
〔実施例３〕
本実施例は、実施例１または実施例２に示す構成において、得られた結晶性珪素膜に対してレーザー光の照射を行う場合の例である。レーザー光としては、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）、ＸｅＣｌエキシマレーザー（波長３０８ｎｍ）等を用いることができる。
【０１１９】
加熱処理に加えてレーザー光の照射を併用した場合、工程の再現性のマージンを稼ぐことができる。
【０１２０】
また、加熱結晶化後にレーザー光の照射を行うことにより、ニッケル元素を膜中に分散させ、移動しやすい状態とすることができる。このようにすることは、後のゲッタリング工程に好ましい影響を与える。
【０１２１】
また、レーザー光の照射に代えて、赤外光等の強光を照射するのでもよい。例えば、ＲＴＡ（ラピッドサーマルアニール）等の手段を利用することもできる。
【０１２２】
〔実施例４〕
本実施例では、実施例１または実施例２に示す工程とは異なる手法により、結晶性珪素膜を得る構成を示す。
【０１２３】
本実施例では、特願平８−３３５１５２号に記載されている金属元素の除去手段と本明細書に開示する発明を組み合えせた構成に関する。
【０１２４】
上記の出願に記載されている構成は、９００℃以上というような高温での加熱処理により、金属元素を珪素膜中から除去する手法である。この方法は、基板として、石英に代表される耐熱性の高い基板を利用する必要はあるが、高性能、高信頼性を有したデバイスを作製することができる。
【０１２５】
上記の手法に本明細書で開示する発明を併用することで、素子の信頼性を向上させ、また特性のバラツキをさらに是正することができる。
【０１２６】
以下に作製工程の概略を示す。まず、石英基板上に非晶質珪素膜を減圧ＣＶＤ法で５００Åの厚さに成膜する。次に実施例２の（Ａ）及び（Ｂ）に示す工程に従って、非晶質珪素膜を結晶化させ、結晶性珪素膜を得る。
【０１２７】
次に得られた結晶性珪素膜の表面を露呈させ、ＨＣｌを３体積％含んだ酸素雰囲気中において加熱処理を施す。この加熱処理は、９５０℃の温度雰囲気中において、３０分行う。
【０１２８】
この加熱処理において、ニッケルと塩素とは結合し、塩化ニッケルとして気化し、膜外に除去される。また、熱酸化膜が３００Åの厚さに成膜される。そして、熱酸化膜の成膜に伴い、珪素膜の膜厚は３５０Åに減少する。
【０１２９】
また、熱酸化膜の成膜に伴い、膜の結晶性が飛躍的に改善される。これは、不安定な珪素原子が優先的に熱酸化膜の形成に利用されことにより、格子間原子の減少、欠陥の減少といったことが行われるためであると考えられる。
【０１３０】
さらに得られた熱酸化膜を除去する。こうしてニッケル元素の減少された結晶性珪素膜を得る。後は、図２（Ｃ）以下の作製工程に従って、薄膜トランジスタを作製する。
【０１３１】
上述したような作製工程は、珪素膜中のニッケル元素を十分に除去することができるが、それでも素子の微細化を進めた場合には、問題となる程度のニッケル元素の残留が懸念される。
【０１３２】
これは、素子の大きさがμｍオーダー以下となると、微量な不純物元素（特に金属元素）の存在が素子特性に影響が大きくなるからである。
【０１３３】
このような場合、さらに図３（Ｈ）に示す処理を施すことが有用となる。即ち、金属元素の存在が問題となる領域からのニッケル元素の除去を行うことは、有用となる。
【０１３４】
なお、本実施例においては、基板として石英基板を利用しているので、ゲイト絶縁膜の少なくとも一部を熱酸化膜でもって構成できる。ゲイト絶縁膜として、熱酸化を利用することは、素子特性を追及する上で有用である。
【０１３５】
〔実施例５〕
本実施例は、図５に示す工程に、熱酸化膜の形成により、ニッケル元素の除去工程を組み合わせた例である。
【０１３６】
この場合、基板５０１として石英基板を利用し、ニッケル元素を利用した熱結晶化が終了した後にＨＣｌを３体積％含有させた酸素雰囲気中にでの加熱処理を行う。
【０１３７】
本実施例においては、熱結晶化後における珪素膜の全面からの金属元素の除去、さらに図３（Ｈ）に示すようなＴＦＴの作製工程における金属元素が存在していては不都合な領域からの金属元素の除去、が行われ、素子の特性や信頼性の向上、さらにバラツキの低減といった効果を得ることができる。
【０１３８】
〔実施例６〕
本実施例では、本明細書で開示する発明を利用した装置の概略を示す。図６に各装置の概要を示す。
【０１３９】
図６（Ａ）に示すのは、携帯型の情報処理端末であり、電話回線を利用した通信機能を有している。
【０１４０】
この電子装置は、薄膜トランジスタを利用した集積化回路２００６を本体２００１の内部に備えている。そして、アクティブマトリクス型の液晶ディスプレイ２００５、画像を取り込むカメラ部２００２、さらに操作スイッチ２００４を備えている。
【０１４１】
図６（Ｂ）に示すのは、ヘッドマウントディスプレイと呼ばれる電子装置である。この装置は、バンド２１０３によって頭に本体２１２０１を装着して、疑似的に目の前に画像を表示する機能を有している。画像は、左右の目に対応した液晶表示装置２１０２によって作成される。
【０１４２】
このような電子装置は、小型軽量なものとするために薄膜トランジスタを利用した回路が利用される。
【０１４３】
図６（Ｃ）に示すのは、人工衛星からの信号を基に地図情報や各種情報を表示する機能を有している。アンテナ２２０４で捉えた衛星からの情報は、本体２２０１内部に備えた電子回路で処理され、液晶表示装置２２０２に必要な情報が表示される。
【０１４４】
装置の操作は、操作スイッチ２２０３によって行われる。このような装置においても全体の構成を小型化するために薄膜トランジスタを利用した回路が利用される。
【０１４５】
図６（Ｄ）に示すのは、携帯電話である。この電子装置は、本体２３０１にアンテナ２３０６、音声出力部２３０２、液晶表示装置２３０４、操作スイッチ２３０５、音声入力部２３０３を備えている。
【０１４６】
図６（Ｅ）に示す電子装置は、ビデオカメラと称される携帯型の撮像装置である。この電子装置は、本体２４０１に開閉部材に取り付けられた液晶ディスプレイ２４０２、開閉部材に取り付けられた操作スイッチ２４０４を備えている。
【０１４７】
さらにまた、本体２４０１には、画像の受像部２４０６、集積化回路２４０７、音声入力部２４０３、操作スイッチ２４０４、バッテリー２４０５が備えられている。
【０１４８】
図６（Ｆ）に示す電子装置は、投射型の液晶表示装置である。この装置は、本体２５０１に光源２５０２、液晶表示装置２５０３、光学系２５０４備え、スクリンー２５０５に画像を投影する機能を有している。
【０１４９】
また、以上示した電子装置における液晶表示装置としては、透過型または反射型のいずれでも利用することができる。表示特性の面では透過型が有利であり、低消費電力や小型軽量化を追求する場合には、反射型が有利である。
【０１５０】
また、表示装置として、アクティブマトリクス型のＥＬディスプレイやプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイを利用することができる。
【０１５１】
【発明の効果】
本明細書で開示する発明を利用することにより、金属元素を利用して得た結晶性珪素膜を用いて、素子特性にばらつきの少ないＴＦＴを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の薄膜トランジスタの構成を示す図。
【図２】  発明を利用した薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
【図３】  発明を利用した薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
【図４】  発明を利用した薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
【図５】  発明を利用した薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
【図６】  発明を利用した装置の概略を示す図。
【図７】  得られたＴＦＴの特性を示す図。
【図８】  燐がドーピングされた領域とそうでない領域におけるニッケル元素の濃度を示す図。
【符号の説明】
１０１            ガラス基板
１０２            ソース領域
１０３            低濃度不純物領域
１０４            チャネル領域
１０５            低濃度不純物領域（ＬＤＤ領域）
１０６            ドレイン領域
１０７            ゲイト絶縁膜
１０８            ゲイト電極
１０９            陽極酸化膜（酸化アルミニウム膜）
１１１            層間絶縁膜
１１２            ソース電極
１１４            ドレイン電極
２０１            ガラス
２０３            下味膜（酸化珪素膜）
２０４            非晶質珪素膜
２０５            酸化珪素膜でなるマスク
２０６            マスクに形成された開口
２０７            結晶成長方向
２０８            活性層となるパターン
２０９            活性層となるパターン
２１０            ゲイト絶縁膜（酸化珪素膜）
２１１            アルミニウムパターン
２１２            アルミニウムパターン
２１３            多孔質状の陽極酸化膜
２１４            多孔質状の陽極酸化膜
２１５            ゲイト電極
２１６            緻密な膜質の陽極酸化膜
２１７            ゲイト電極
２１８            緻密な膜質の陽極酸化膜
２１９            残存したゲイト絶縁膜
２２０            残存したゲイト絶縁膜
２２１            ソース領域
２２２            ドレイン領域
２２３            ドレイン領域
２２４            ソース領域
２２５、２２６    燐イオンが加速注入されない領域
２２７、２２８    優先的にニッケル元素の除去が行われる領域
２２９、２３０    優先的にニッケル元素の除去が行われる領域
２３１            ソース領域となる領域
２３２            低濃度不純物領域となる領域
２３３            チャネル領域
２３４            低濃度不純物領域（ＬＤＤ領域）となる領域
２３５            ドレイン領域となる領域
２３６            ドレイン領域
２３７            低濃度不純物領域（ＬＤＤ領域）となる領域
２３８            チャネル領域
２３９            低濃度不純物領域
２４０            ソース領域
２４１            レジストマスク
２４２            酸化珪素膜
２４３            窒化珪素膜
２４４            ポリイミド樹脂膜
２４５            ソース電極
２４６            ドレイン電極
２４７            ドレイン電極
２４８            ソース電極
【図１】
0004242461.tif 000002
【図２】
0004242461.tif 000003
【図３】
0004242461.tif 000004
【図４】
0004242461.tif 000005
【図５】
0004242461.tif 000006
【図６】
0004242461.tif 000007
【図７】
0004242461.tif 000008
【図８】
0004242461.tif 000009