JPH09289326A

JPH09289326A - 半導体装置の作製方法

Info

Publication number: JPH09289326A
Application number: JP4966797A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Otani; 久大谷
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1996-02-20
Filing date: 1997-02-18
Publication date: 1997-11-04

Abstract

(57)【要約】【課題】水素プラズマ処理を使用しないで、非晶質珪
素膜が結晶された結晶性珪素膜の結晶粒界の欠陥をパッ
シベーションする。【解決手段】ガラス基板１０１上には、下地膜１０
２、非晶質珪素膜１０３が結晶化された結晶性珪素膜１
０５が形成される。ＮＦ₃ガスが添加された酸素雰囲気
において加熱することにより、結晶性珪素膜１０５の表
面に熱酸化膜１０６を成長させる。熱酸化膜１０６が成
長されるに従って、未結合状態のＳｉが生成されて、こ
の余剰のＳｉにより結晶性珪素膜１０５の結晶粒界の欠
陥がパッシベーションされる。そして、熱酸化膜１０６
を除去して、結晶性珪素膜１０５を島状にパターニング
してＴＦＴの活性層１０７を形成して、ゲイト絶縁膜１
０８、ゲイト電極１０９等を順次に形成して、ＴＦＴを
完成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄膜トランジスタ等の
絶縁ゲイト型の半導体装置の作製方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】アクティブマトリクス型の液晶表示装置
は、小型軽量であり、しかも微細で高速動画を表示する
ことができるので、今後のディスプレイの主力として期
待されている。液晶表示装置を構成する基板は透光性を
有するという制約があるため、その種類は制限され、例
えばガラス基板、石英基板、プラスチック基板を挙げる
ことができる。しかしプラスチック基板は耐熱性に欠け
ており、石英基板は１００℃程度の高温に耐え得るが、
極めて高価で、特に大面積化した場合ガラス基板の１０
倍以上となり、コストパフォーマンスに欠ける。従っ
て、一般的には、耐熱性・経済性のため、ガラス基板が
広く使用されている。

【０００３】現在、液晶表示装置に求められる性能は益
々高くなっており、スイチッング素子として使用されて
いる薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称する。）に求
められる性能・特性に対する要求も高まっている。その
ため、ガラス基板上に結晶性を有する結晶性珪素膜を形
成する研究が盛んに行われている。現在、ガラス基板上
に結晶性珪素膜を形成するには、非晶質珪素膜を形成
し、これを加熱して結晶化させる方法が採用されてい
る。

【０００４】ガラス基板の耐熱温度は６００℃程度であ
るので、結晶性珪素膜を形成する工程にはガラス基板の
耐熱温度を越えるプロセスを採用することはできないた
め、従来、ガラス基板上に結晶性珪素膜を形成するに
は、プラズマＣＶＤ法又は減圧ＣＶＤ法により非晶質珪
素膜を形成し、加熱して結晶化させる方法が採用されて
いる。

【０００５】また、レーザー光を照射することにより、
珪素膜を結晶化させる技術が知られており、ガラス基板
にも結晶性の優れた結晶性珪素膜を形成することが可能
であり、また、レーザー光はガラス基板に熱的なダメー
ジを与えないという利点を有する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、非晶質
珪素膜を結晶化させた結晶性珪素膜には、ダングリング
ボンド等に由来する多数の欠陥が存在する。欠陥はＴＦ
Ｔの特性を低下させる要因であるため、このような結晶
性珪素膜を利用してＴＦＴを作製した場合には、活性層
とゲイト絶縁膜との界面の欠陥や、活性層の珪素の結晶
粒内や結晶粒界の欠陥をパッシベーションする必要があ
る。特に結晶粒界の欠陥は電荷を散乱する最大の要因で
あるが、結晶粒界の欠陥をパッシベーションすることは
非常に困難である。

【０００７】石英基板上にＴＦＴを作製する場合には、
１０００℃程度の高温の加熱処理が可能なため、結晶性
珪素膜の結晶粒界の欠陥をＳｉで補償することが可能で
ある。他方、ガラス基板にＴＦＴを作製する場合には、
高温での加熱処理が困難であり、一般に工程の最終段階
に、３００〜４００℃程度雰囲気で水素プラズマ処理す
ることにより、結晶性珪素膜の結晶粒界の欠陥を水素で
パッシベーションしている。ｎチャネル型ＴＦＴは水素
プラズマ処理を実施することによって、実用可能な電界
効果移動度を呈する。

【０００８】他方ｐチャネル型ＴＦＴでは水素プラズマ
処理の効果は余り顕著ではない。これは、結晶欠陥に起
因する準位が伝導電子帯の下の比較的浅い領域に形成さ
れるためと解釈される。

【０００９】水素プラズマ処理により、結晶性珪素膜の
粒界の欠陥を補償することが可能であるが、欠陥を補償
している水素は離脱し易いので、水素プラズマ処理され
たＴＦＴの、特にｎ型チャネルＴＦＴの経時的な信頼性
は安定ではない。例えば、ｎチャネル型ＴＦＴを９０℃
の雰囲気で４８時間通電すると、その移動度が半減して
しまう。

【００１０】また、レーザー光を照射して得られる結晶
性珪素膜の膜質は良好であるが、膜厚が１０００Å以下
であると、結晶性珪素膜表面にリッジ（凹凸）が形成さ
れてしまう。珪素膜にレーザー光を照射すると、珪素膜
は瞬間的に溶解されて、局所的に膨張して、膨張によっ
て生ずる内部応力を緩和するために、結晶性珪素膜表面
にリッジ（凹凸）が形成される。このリッジの高低差は
膜厚の１／２〜１倍程度である。例えば、膜厚が７００
Å程度の非晶質珪素膜を加熱して珪素化した後に、レー
ザーアニールを実施すると、その表面には１００〜３０
０Å程度高さを有するリッジが形成される。

【００１１】絶縁ゲイト型の半導体装置において、結晶
性珪素膜表面のリッジには、ダングリングボンドや格子
の歪み等に起因するポテンシャル障壁やトラップ準位が
形成されるため、活性層とゲイト絶縁膜との界面準位を
高くしてしまう。また、リッジの頂上部は急峻であるた
めに、電界が集中しやすいために、リーク電流の発生源
となり、最終的には絶縁破壊を生ずる慮れがある。ま
た、結晶性珪素膜表面のリッジは、スパッタ法やＣＶＤ
法により堆積されるゲイト絶縁膜の被覆性を損なうもの
であり、絶縁不良等の信頼性を低下させる。

【００１２】本発明の目的は、上述の問題点を解消し
て、水素プラズマ処理を使用せずに、非晶質珪素膜を結
晶化された珪素膜の結晶粒界の欠陥をパッシベーション
し得る半導体装置の作製方法を提供することにある。

【００１３】更に、本発明の他の目的は、高信頼性、高
移動度を有する半導体装置の作製方法を提供することに
あり、特に、堆積膜から成るゲイト絶縁膜を有し、ガラ
ス基板の半導体装置の信頼性、特性を向上し得る半導体
装置の作製方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上述の問題点を解消する
ために、本発明に係る半導体装置の作製方法の構成は、
非晶質珪素膜を形成する工程と、前記非晶質珪素膜を結
晶化して、結晶性珪素膜を形成する工程と、フッ素化合
物気体が添加された酸化性雰囲気中で加熱して、前記結
晶性珪素膜の表面に熱酸化膜を形成する工程と、前記結
晶性珪素膜の表面の熱酸化膜を除去する工程と、前記結
晶性珪素膜の表面に絶縁膜を堆積する工程とを有する。

【００１５】更に、他の発明に係る半導体装置の作製方
法の構成は、絶縁表面を有する基板上に薄膜トランジス
タを作製する方法において、非晶質珪素膜を形成する工
程と、前記非晶質珪素膜を結晶化して、結晶性珪素膜を
形成する工程と、フッ素化合物気体が添加された酸化性
雰囲気中で加熱して、前記結晶性珪素膜の表面に熱酸化
膜を形成する工程と、前記結晶性珪素膜の表面の熱酸化
膜を除去する工程と、前記結晶性珪素膜を整形して、薄
膜トランジスタの活性層を形成する工程と、前記活性層
の表面に絶縁膜を堆積して、少なくともチャネル領域の
表面にゲイト絶縁膜を形成する工程と、前記ゲイト絶縁
膜の表面に、ゲイト電極を形成する工程と、前記ゲイト
電極をマスクにして前記活性層に導電型を付与する不純
物イオンを注入して、ソース、ドレインを自己整合的に
形成する工程とを有する。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１、図２
に従って説明する。図１、図２は薄膜トランジスタ（Ｔ
ＦＴ）の作製工程の説明図であり、図１（Ａ）には、ガ
ラス基板１０１上に、下地膜１０２、非晶質珪素膜１０
３が順次に積層され、非晶質珪素膜１０３の表面にはニ
ッケル（Ｎｉ）層１０４が形成されている。

【００１７】この状態で、加熱処理することにより、図
１（Ｂ）に示すように非晶質珪素膜１０３が結晶化され
て、結晶性珪素膜１０５が形成される。ニッケル層１０
４を形成する工程は必須の工程では無いが、ニッケルは
結晶化に必要な熱エネルギを下げる触媒として機能する
ため、結晶化処理の加熱温度を下げ、かつ処理時間を短
縮することが可能になる。このような触媒元素として、
ニッケル（Ｎｉ）の他に、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐ
ｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｃｕ、Ａｕを使用することができる
が、ニッケルがその触媒効果が最も顕著である。

【００１８】なお、ニッケル元素を使用せずに、公知の
技術等を使用して結晶性珪素膜を形成することも可能で
ある。また、結晶化工程としては、加熱処理の代わり
に、レーザー光を照射するようにしてもよい。更に、結
晶性珪素膜を形成した後に、レーザー光や赤外光等によ
る光アニールや、熱アニールを実施してもよい。

【００１９】図１（Ｃ）は熱酸化工程が図示されてい
る。結晶性珪素膜１０５の表面に熱酸化膜１０６が成長
されるに従って、即ちＳｉ−Ｏ結合が形成されるに従っ
て、未結合状態のＳｉが生成される。この余剰のＳｉは
熱酸化膜１０６と結晶性珪素膜１０５との界面から、結
晶性珪素膜１０５内部に拡散して、結晶粒界に存在する
Ｓｉのダングリングボンドと結合して、結晶性珪素膜１
０５の結晶粒界の欠陥がパッシベーションされる。これ
により、結晶性珪素膜１０５により構成されるＴＦＴの
移動度を向上することができる。また以降の加熱を伴う
作製工程において、欠陥をパッシベーションしているＳ
ｉはＨのように容易に結晶性珪素膜１０５から離脱する
ことがないため、水素プラズマ処理を不要にすることが
できる。

【００２０】例えば、本発明に係る半導体装置の作製方
法に従って作製されたｎチャネルＴＦＴに関して、水素
プラズマ処理した後の移動度は水素プラズマ処理前の移
動度よりも１０〜２０％のみ増加する。これは、熱酸化
工程において結晶性珪素膜１０５の欠陥が十分にパッシ
ベーションされていることを示唆しており、また作製工
程間に、欠陥をパッシベーションしているＳｉが離脱し
ないことも示唆している。

【００２１】本発明における熱酸化工程の目的は、結晶
性珪素膜の粒界の欠陥をパッシベーションするためのＳ
ｉを供給するためであり、結晶性珪素膜１０５がＴＦＴ
の活性層を構成することを考慮すると、熱酸化膜１０６
は耐圧性等の膜質を考慮せずに、２００〜５００Å程度
の膜に成長させれば良い。また、本発明では、ガラス基
板にＴＦＴを作製することを意図としているため、熱酸
化工程は加熱によって生ずる基板の歪みや、変形等が許
容可能な条件下で実施する必要がある。例えば、加熱温
度の上限はガラス基板の歪点を目安にすればよい。

【００２２】本発明においては、熱酸化工程はフッ素化
合物が添加された酸化性雰囲気中で実施する。具体的に
は、酸素ガスにＮＦ₃ ガス等を添加した雰囲気中で熱酸
化する。ＮＦ₃ ガスの濃度を適宜に調節することによ
り、ガラス基板の歪み点以下の温度で、数時間〜１０数
時間加熱することで、数１００Åの膜厚に熱酸化膜を成
長させることが可能である。

【００２３】従来ＮＦ₃ ガスのようにフッ素ラジカルを
供給するガスの他に、ＨＣｌのようにＣｌラジカルを供
給するガスを酸化性雰囲気に添加することにより、熱酸
化膜の成長が促進されることが知られているが、ガラス
基板の歪点以下の温度、６００〜５００℃程度の加熱
で、数１００Åの膜厚に熱酸化膜を形成するのは時間を
要するため不適当である。酸素ガスにＮＦ₃ ガスが４５
０ｐｐｍ添加された酸化性雰囲気中では、６００℃で４
時間加熱することにより、２００Å程度の熱酸化膜を形
成することが可能である。

【００２４】また、熱酸化工程おいてフッ素ラジカルは
結晶性珪素膜１０５の表面の凸部に、集中して供給され
るため、凸部が熱酸化が最も進行して、凹部の熱酸化は
抑制される。また、熱酸化膜１０６は高濃度にフッ素を
含有するため、応力が緩和されるので、結晶性珪素膜１
０５表面には、凸部が丸められた状態で熱酸化膜１０６
が均一の厚さで形成される。

【００２５】熱酸化工程は基板の歪みや変形等が許容範
囲となるにように、加熱温度、加熱時間を決定する必要
があるため、熱酸化雰囲気中のフッ素化合物の濃度が増
大してしまう場合もある。この結果、熱酸化膜１０８に
多量のフッ素が含有されて、Ｓｉ−Ｆ結合が形成される
てしまう慮れがあるが、熱酸化膜１０６は結晶性珪素膜
の粒界の欠陥をパッシベーションするＳｉを供給するた
めに成長された膜であり、後に除去されるべき膜として
形成されているため、その特性はゲイト絶縁膜のような
高機能・高信頼性は要求されず、熱酸化膜１０６に存在
するＳｉ−Ｆ結合等の不安定性や、耐圧性問われない。

【００２６】図１（Ｄ）には、熱酸化膜１０６を除去し
た後に、結晶性珪素膜１０５をパターニングして形成さ
れた活性層１０７と、ゲイト絶縁膜１０８が図示されて
いる。

【００２７】本発明では、ゲイト絶縁膜１０８はプラズ
マＣＶＤ法やスパッタリング法等の堆積法で成膜された
膜とする。ゲイト絶縁膜を形成するには熱酸化法を採用
することも可能であるが、ガラス基板の変形が許容でき
る程度の低温度で熱酸化して得られる熱酸化膜は膜質が
優れないためである。このため、本発明では、所定の特
性を有するゲイト絶縁膜を安定的に得るために、プラズ
マＣＶＤ法やスパッタリング法等の堆積法でゲイト絶縁
膜を成膜する。

【００２８】本発明では、熱酸化工程を経ることによっ
て、活性層１０７（結晶性珪素膜１０５）の表面は平坦
化されているため、堆積法でゲイト絶縁膜を成膜して
も、ゲイト絶縁膜を被覆性を良好にして形成することが
できる。このため、ゲイト絶縁膜と活性層との界面準位
を低下させることが可能になる。

【００２９】従来例で述べたように、レーザー光を照射
して得られた結晶性珪素膜は結晶性に優れるが、その表
面には急峻な凸部を有するリッジが形成され、例えば、
膜厚が７００Å程度の非晶質珪素膜を加熱して珪素化し
た後に、レーザーアニールを実施すると、その表面には
１００〜３００Å程度高さを有するリッジが形成され
る。酸素ガスにＮＦ₃ ガスを４５０ｐｐｍ程度添加した
雰囲気中で、１２時間熱酸化して、膜厚５００Å程度の
熱酸化膜を形成することによって、結晶性珪素膜表面の
高低差を数１０Å程度にすることも可能である。従っ
て、レーザー光により結晶化された結晶性珪素膜の表面
にも、ＣＶＤ法により絶縁膜を被覆性の良好に堆積する
ことができる。

【００３０】図２（Ａ）には、不純物イオンをドーピン
グする工程が図示されている。ゲイト電極１０９はマス
クとして機能して、ソース／ドレイン１１１、１１２、
チャネル１１３が自己整合的に形成される。更に、図２
（Ｂ）に示すように、層間絶縁膜１１４、電極１１５、
１１６が形成されて、ＴＦＴが完成される。

【００３１】

【実施例】

〔実施例１〕図１、２は、本実施例のＴＦＴの作製工
程の説明図であり、工程毎の断面図である。本実施例に
おいては、珪素の結晶化を助長する金属元素の触媒作用
を利用して結晶化した珪素膜を使用して、ＴＦＴを作製
する。本実施例では、金属元素としてニッケルを採用す
る。

【００３２】図１（Ａ）に示すように、ガラス基板１０
１（コーニング１７３７、歪点６６７℃）上に、下地膜
１０２として酸化珪素膜を３０００Åの厚さにプラズマ
ＣＶＤ法又は減圧熱ＣＶＤ法で成膜する。次にプラズマ
ＣＶＤ法又は減圧熱ＣＶＤ法により、実質的に真性（Ｉ
型）な非晶質珪素膜１０３を７００Å〜１０００Åの厚
さに成膜する。ここでは非晶質珪素膜１０３の膜厚を７
００Åとする。

【００３３】酸化性雰囲気中において、ＵＶ光を非晶質
珪素膜１０３の表面に照射して、その表面に図示しない
酸化膜を数２０Åの厚さに形成した後に、その酸化膜の
表面にニッケル元素を含有する溶液を塗布する。酸化膜
は非晶質珪素膜１０３表面の濡れ性を改善して、溶液が
弾かれるのを抑制するためのものである。本実施例で
は、ニッケル元素を含有する溶液として、ニッケルの含
有量が１〜１００ｐｐｍ程度のニッケル酢酸塩溶液を用
いる。スピナ等によって、ニッケル酢酸塩溶液を塗布し
て、乾燥して、ニッケル層１０４を形成する。ニッケル
層１０４は完全な膜を成しているとは限らないが、この
状態で図示しない酸化膜を介して、ニッケル元素が非晶
質珪素膜２０３の表面に接して保持されている。

【００３４】ただし、珪素膜中におけるニッケル濃度が
１×１０¹⁶原子・ｃｍ^-3以下であると、結晶化を助長す
る効果を得ることが困難である。他方ニッケル濃度が５
×１０¹⁹原子／ｃｍ³ 以上であると、得られた珪素膜の
半導体としての特性が損なわれて、金属としての特性が
表れてしまうので、最終的に得られる珪素膜中における
平均ニッケル濃度が１×１０¹⁶〜５×１０¹⁹原子／ｃｍ
³ となるように、予めニッケル酢酸溶液中のニッケルの
濃度や、塗布回数、塗布量等の工程条件を設定する。な
お、ニッケルの濃度はＳＩＭＳ（２次イオン質量分析方
法）で計測すればよい。

【００３５】非晶質珪素膜１０３表面にニッケル元素が
保持された状態において、図１（Ｂ）に示すように、窒
素雰囲気中において加熱処理して、非晶質珪素膜１０３
を結晶化させて、結晶性珪素膜１０５を形成する。珪素
を結晶化させるには、４５０℃以上の温度で加熱する必
要があるが、４５０℃〜５００℃程度の温度では、非晶
質珪素膜を結晶化させるのに数１０時間以上要するの
で、５５０℃以上の温度で加熱することが望ましい。な
お、図１（Ｂ）に示す結晶化工程に限らず、加熱温度は
加熱によって生ずるガラス基板の変形や縮みが許容でき
る範囲とする必要がある。加熱温度の上限の基準は、例
えば、基板の歪み点とすればよい。本実施例は、歪点が
６６７℃のガラス基板１０１を使用しているため、加熱
温度を６２０℃として、４時間加熱する。

【００３６】加熱により、ニッケルが非晶質珪素膜１０
３の表面から下地膜１０２との界面向かって、ガラス基
板１０１に略直交する方向に沿って拡散するのに伴っ
て、珪素の結晶成長が進行して、結晶性珪素膜１０５が
形成される。この結晶成長はガラス基板１０１に垂直な
方向に、かつ無秩序に進行する。このような結晶過程を
ここでは縦成長と称することとする。なお、必要であれ
ば、結晶化工程後に、レーザー光や赤外光による光アニ
ールや、熱アニールを実施して、結晶性珪素膜１０５の
結晶性をより向上させてもよい。また光アニールと熱ア
ニールとを併用してもよい。

【００３７】ただし、レーザーアニールを実施する場合
には、レーザー光によって、熱エネルギを結晶性珪素膜
１０５に効果的に供与するために、結晶性珪素膜１０５
の出発膜となる非晶質珪素膜１０３の膜厚は１０００Å
以下、７００Å〜８００Å程度とすることが好ましい。

【００３８】次にフッ素原子を含有する酸化雰囲気中で
加熱することにより、結晶性珪素膜１０５の表面に熱酸
化膜１０６を２００〜５００Åの膜厚に形成する。本実
施例では、酸素ガス中にＮＦ₃ を４００ｐｐｍ添加した
雰囲気中で、６００℃の温度で４時間加熱して、熱酸化
膜１０６を２００Å程度の膜厚に形成する。この結果、
結晶性珪素膜１０５の膜厚は７００Å程度であったもの
が、６００Å程度となる。結晶性珪素膜１０５は最終的
にＴＦＴの活性層を構成するため、必要な厚さの活性層
を得ることができるように、酸化膜１０６の膜厚を考慮
して、非晶質珪素膜１０３の膜厚を決定する必要があ
る。

【００３９】結晶性珪素膜１０５の表面に熱酸化膜１０
６が形成されるに従って、未結合状態のＳｉが生成され
る。この余剰のＳｉは熱酸化膜１０６と結晶性珪素膜１
０５との界面から、結晶性珪素膜１０５内部に拡散し
て、結晶粒界に存在するＳｉのダングリングボンドと結
合して、結晶性珪素膜１０５の結晶粒界の欠陥密度が減
少される。また、以降の加熱を伴う作製工程において、
欠陥をパッシベーションしているＳｉは、Ｈのように容
易に結晶性珪素膜１０５から離脱することがないため、
結晶性珪素膜１０５はＴＦＴ等の半導体装置の材料に好
適である。

【００４０】また、結晶性珪素膜１０５の表面は、凸部
と凹部の酸化速度の違いのために、凸部が丸められ、平
坦化される。なお、結晶性珪素膜１０５にレーザー光を
照射した場合には、その表面にリッジが形成されている
ため、そのリッジが可能な限り平坦化・除去できるよう
に、熱酸化工程後の結晶性珪素膜１０５の膜厚を考慮し
て、熱酸化膜１０６の膜厚やＮＦ₃ ガス濃度等の熱酸化
の工程条件を設定すればよい。

【００４１】図１（Ｄ）に示すように、エッチングによ
って熱酸化膜１０６を除去する。この際には、酸化珪素
と珪素とのエッチングレートの高いエッチング液、エッ
チングガスを使用する。本実施例では、バッファーフッ
酸等のフッ酸系のエッチャントを使用して、ウェットエ
ッチングにより熱酸化膜１０６を除去する。

【００４２】そして、結晶性珪素膜１０５を島状にパタ
ーニングして、ＴＦＴの活性層１０７を形成する。そし
てゲイト絶縁膜１０８として酸化珪素膜を１０００Åの
厚さにプラズマＣＶＤ法で成膜する。活性層１０７の表
面は熱酸化工程において、平坦化されているため、ゲイ
ト絶縁膜１０８を被覆性を良好に堆積することできる。

【００４３】次に、ゲイト絶縁膜１０８の表面に、図示
しないスカンジウムを微量に含有したアルミニウム膜を
６０００Åの厚さに電子ビーム蒸着法で成膜して、図１
（Ｅ）に示すようにパターニングして、ゲイト電極１０
９を形成する。そして電解溶液中において、ゲイト電極
１０９を陽極として陽極酸化を行うことにより、酸化物
層１１０を形成する。この場合には、３％の酒石酸を含
有するエチレングリコール溶液中で、ゲイト電極１０９
を陽極とし、白金を陰極として、電圧を印加することに
より、緻密な構造を有する陽極酸化物層１１０を２００
０Åの厚さに形成する。なお、陽極酸化物１１０の膜厚
は電圧の印加時間で制御可能である。

【００４４】次に、図２（Ａ）に示すように、ソース／
ドレイン領域１１１、１１２を形成するために、イオン
注入法或いはプラズマイオン注入法等により、活性層１
０７に一導電型を付与する不純物イオンを注入する。ｎ
チャネル型のＴＦＴを形成する場合には、Ｈ₂ ガスによ
り１〜１０％に希釈されたフォスフィンを使用して、リ
ン（Ｐ）オンを活性層１０６に注入する。他方、ｐチャ
ネル型ＴＦＴを作製する場合には、１〜１０％に希釈さ
れたジボランを使用して、硼素（Ｂ）イオンを注入す
る。

【００４５】不純物イオンが活性層１０７に注入される
と、ゲイト電極１０９とその周囲の陽極酸化物１１０が
マスクとして機能して、不純物イオンが注入された領域
がソース／ドレイン１１１、１１２として画定され、不
純物イオンが注入されない領域がチャネル１１３として
画定される。なお、ソース／ドレイン１１１、１１２の
不純物イオンの濃度が３×１０¹⁹〜１×１０²¹原子／ｃ
ｍ³ となるように、ドーズ量、加速電圧等のドーピング
条件を制御する。ドーピング後に、レーザー光を照射し
て、ソース／ドレイン１１１、１１２に注入された不純
物イオンを活性化させる。

【００４６】次に層間絶縁膜１１４として酸化珪素膜を
７０００Åの厚さにプラズマＣＶＤ法で成膜する。そし
てコンタクトホールを形成して、アルミニウムを主成分
とする材料でソース／ドレイン１１１、１１２と接続さ
れる電極１１５、１１６が形成される。最後に３００℃
で水素プラズマ処理を行うことにより、図２（Ｂ）に示
す薄膜トランジスタを完成させる。なお、この水素プラ
ズマ処理は活性層１０７の欠陥をパッシベーションする
のではなく、活性層１０７とアルミニウムから成る電極
１１５、１１６との界面のパッシベーションを主な目的
とする。

【００４７】本実施例の作製工程に従って作製されたｐ
チャネル型のＴＦＴの電界効果移動度は、水素プラズマ
処理を実施する前と、水素プラズマ処理を実施した後と
で大きなきな変化は無かった。これは、図１（Ｃ）に示
す熱酸化工程にパッシベーションの効果が無いのではな
く、上述したように、水素プラズマ処理のみのパッシベ
ーションでは、ｐチャネル型ＴＦＴの電界効果移動度が
顕著に改善されないのことから予想されるように、ｐチ
ャネル型ＴＦＴにおいては、活性層１０７の結晶粒界の
欠陥をパッシベーションすることは、電界効果移動度を
改善する最良の手段ではないためであると考えられる。

【００４８】他方、本実施例の作製工程に従って作製さ
れたｎチャネル型のＴＦＴは、水素プラズマ処理を実施
する前では、電界効果移動度は２００ｃｍ² ・Ｖ^-1・ｓ
^-1であったが、水素プラズマ処理を実施した後では、電
界効果移動度は１０〜２０％程度の増加下のみであっ
た。これは、従来、ｎチャネル型ＴＦＴは水素プラズマ
処理をしないと、実用にならないが、本実施例のよう
に、ＮＦ₃ を添加して熱酸化処理のみで、実用可能なｎ
チャネル型ＴＦＴを作製することが可能であることを示
唆している。

【００４９】即ち、水素プラズマ処理において、水素に
よってパッシベーションされた活性層１０７の結晶粒界
の欠陥は余り多くなく、結晶粒界の欠陥の多くは、図１
（Ｃ）に示す熱酸化工程において、パッシベーションさ
れていることを示している。従って、本実施例の水素プ
ラズマ処理によりパッシベーションされる欠陥の殆どは
熱酸化工程以降に生ずる欠陥であり、主に、電極１１
５、１１６を形成した際に生じた欠陥である。

【００５０】また、本実施例では、活性層１０７の結晶
粒界の欠陥はＳｉでパッシベーションされている。Ｓｉ
はＨのように熱的な影響によって容易に活性層から離脱
しないので、耐熱性に優れた高信頼性のＴＦＴを形成す
ることが可能になる。

【００５１】〔実施例２〕図３、４は、本実施例のＴ
ＦＴの作製工程の説明図であり、工程毎の断面図であ
る。本実施例においては、珪素の結晶化を助長する金属
元素の触媒作用を利用して結晶化した珪素膜を使用し
て、ＴＦＴを作製する。本実施例では、金属元素として
ニッケルを採用する。

【００５２】図３（Ａ）に示すように、ガラス基板２０
１（コーニング１７３７、歪点６６７℃）上に、下地膜
２０２として酸化珪素膜を３０００Åの厚さにプラズマ
ＣＶＤ法又は減圧熱ＣＶＤ法で成膜する。次にプラズマ
ＣＶＤ法又は減圧熱ＣＶＤ法により、実質的に真性な非
晶質珪素膜２０３を７００Å〜１０００Åの厚さに成膜
する。ここでは非晶質珪素膜１０３の膜厚を１０００Å
とする。

【００５３】酸化性雰囲気中においてＵＶ光を非晶質珪
素膜２０３の表面に照射して、その表面に、図示しない
酸化膜を数２０Åの厚さに形成する。酸化膜の表面にニ
ッケル元素を含有する溶液を塗布する。酸化膜は非晶質
珪素膜２０３表面の濡れ性を改善して、溶液が弾かれる
のを抑制するためのものである。

【００５４】図示しない酸化膜の表面に、１５００Åの
膜厚の酸化珪素膜から成る開孔部２０４ａを有するマス
ク膜２０４を形成する。開孔部２０４ａは紙面に垂直な
方向に長手を有するスリット状の形状を有する。開孔部
２０４ａの幅は２０μｍ以上とするのが適当であり、他
方、長手方向の寸法は基板寸法等に合わせて適宜に決定
する。

【００５５】次に、スピナーによって、ニッケル元素を
１〜１００ｐｐｍ程度含有するニッケル酢酸塩溶液をニ
ッケル酢酸塩溶液を塗布して、乾燥して、ニッケル層２
０５を形成する。ニッケル層２０５は完全な膜を成して
いるとは限らないが、この状態では、マスク膜２０４の
開孔部２０４ａにおいて図示しない酸化膜を介して、ニ
ッケル元素が非晶質珪素膜２０３の表面に接して保持さ
れている。

【００５６】次に６２０℃で４時間加熱して、非晶質珪
素膜２０３を結晶化して、結晶性珪素膜２０６を形成す
る。加熱することにより、非晶質珪素膜２０３におい
て、マスク膜２０４の開孔部２０４ａにおいて露出され
た領域２０６ａの表面から下地膜２０２に向かって、結
晶が縦成長するため、領域２０６ａは縦成長領域とな
る。やがて、領域２０６ｂにおいて、縦成長領２０６ａ
を起点にして、矢印で指示するように結晶性珪素膜２０
６表面に平行に結晶成長が進行する。このように１方向
に結晶成長する結晶化過程を横成長と称する。従って、
結晶珪素膜２０６の領域２０６ｂは横成長領域である。

【００５７】次に図３（Ｃ）に示すように、酸化珪素膜
から成るマスク膜２０４を除去した後に、フッ素原子を
含有する酸化雰囲気中で加熱することにより、結晶性珪
素膜２０６の表面に熱酸化膜２０７を２００〜５００Å
の膜厚に形成する。なお、必要であれば、熱酸化工程前
に、レーザー光や赤外光による光アニールや、熱アニー
ルを実施して、結晶性珪素膜１０５の結晶性をより向上
させてもよい。また光アニールと熱アニールとを併用し
てもよい。

【００５８】熱酸化工程を実施するには、酸素雰囲気中
にＮＦ₃ ガスを４５０ｐｐｍ添加した雰囲気で、６００
℃の温度で１２時間加熱して、熱酸化膜２０７を５００
Å程度の膜厚に形成する。この結果、結晶性珪素膜２０
６の膜厚は１０００Å程度であったものが、７５０Å程
度となる。

【００５９】結晶性珪素膜２０６の表面に熱酸化膜２０
７が形成されるに従って、未結合状態のＳｉが生成され
る。このＳｉ原子は結晶性珪素膜２０６の結晶粒界にお
いて、Ｓｉのダングリングボンドと結合して、結晶性珪
素膜２０６の欠陥がパッシベーションされる。１０００
Åの膜厚の結晶性珪素膜２０６に対して、酸化珪素膜１
０６を５００Å程度形成することで、結晶性珪素膜２０
６の結晶粒界の欠陥密度を十分に減少させることでき
る。

【００６０】次に、図３（Ｄ）に示すように、エッチン
グによって熱酸化膜２０７を除去する。この際には、酸
化珪素と珪素とのエッチングレートの高いエッチング
液、エッチングガスを使用する。本実施例では、バッフ
ァーフッ酸等のフッ酸系のエッチャントを使用して、ウ
ェットエッチングにより熱酸化膜１０６を除去する。

【００６１】次に、図３（Ｅ）に示すように、結晶性珪
素膜２０６を島状にエッチングして、ＴＦＴの活性層２
０８を形成する。この際に、活性層２０８は横成長領域
２０６ｂのみで構成されるようにすると良い。活性層２
０８の表面にゲイト絶縁膜を構成する酸化珪素膜２０９
をプラズマＣＶＤ法又は減圧ＣＶＤによって、成膜す
る。更に酸化珪素膜２０９の表面に、ゲイト電極２１０
を構成するアルミニウム膜をスパッタ法により５０００
Åの厚さに堆積する。アルミニウムには、予め、スカン
ジウムを０．２重量％含有させておくと、後の加熱工程
等において、ヒロックやウィスカーが発生するのを抑制
することがてきる。

【００６２】次に、アルミニウム膜の表面を陽極酸化し
て、図示しない緻密な陽極酸化物を極薄く形成する。次
に、アルミニウム膜の表面にレジストのマスク２１１を
形成する。この際に、アルミニウム膜の表面に図示しな
い緻密な陽極酸化物が形成されているため、マスク２１
１を密着させて形成することができる。次にレジストの
マスク２１１を使用して、アルミニウム膜をエッチング
して、図３（Ｅ）に示すようにゲイト電極２１０を形成
する。

【００６３】図４（Ａ）に示すように、レジストのマス
ク２１１を残したまま、ゲイト電極２１０を陽極酸化し
て、多孔質の陽極酸化物２１２を４０００Åの厚さに形
成する。この際に、ゲイト電極２１０の表面にレジスト
のマスク２０８が密着しているため、多孔質の陽極酸化
物２１２はゲイト電極２１０の側面のみに形成される。

【００６４】次に、図４（Ｂ）に示すように、レジスト
のマスク２１１を剥離した後に、ゲイト電極２１０を電
解溶液中で再び陽極酸化して、緻密な陽極酸化物２１３
を１０００Åの厚さに形成する。

【００６５】陽極酸化物の作り分けは使用する電解溶液
を変えればよく、多孔質の陽極酸化物２１２を形成する
場合には、クエン酸、シュウ酸、クロム酸又は硫酸を３
〜２０％含有した酸性溶液を使用すればよい。他方、緻
密な陽極酸化物２１３を形成する場合には、酒石酸、ほ
う酸、又は硝酸を３〜１０％含有するエチレングリコー
ル溶液をＰＨを７程度に調整した電解溶液を使用すれば
よい。

【００６６】図４（Ｃ）に示すように、ゲイト電極２１
０及びその周囲の多孔質の陽極酸化物２１２、緻密な陽
極酸化物２１３をマスクにして、酸化珪素膜２０９をエ
ッチングして、ゲイト絶縁膜２１４を形成する。

【００６７】図４（Ｄ）に示すように、多孔質の陽極酸
化物２１２を除去した後に、イオンドーピング法によ
り、ゲイト電極２１０、緻密な陽極酸化物２１３、及び
ゲイト絶縁膜２１４をマスクにして、活性層２０８に導
電型を付与する不純物を注入する。本実施例では、ｎチ
ャネル型ＴＦＴを形成するために、ドーピングガスにフ
ォスフィンを使用して、燐（Ｐ）イオンをドーピングす
る。なおドーピングの際に、ゲイト絶縁膜２１２は半透
過なマスクとして機能するように、ドーズ量、加速電圧
等の条件を制御する。

【００６８】ドーピングの結果、ゲイト絶縁膜２１２に
覆われていない領域は高濃度に燐イオンが注入されて、
ソース／ドレイン２１５、２１６が形成される。また、
ゲイト絶縁膜２１４のみに覆われている領域には、低濃
度に燐イオンが注入されて、低濃度不純物領域２１７、
２１８が形成される。ゲイト電極２１０の直下の領域に
は不純物が注入されないため、チャネル２１９が形成さ
れる。ドーピイング工程の後に、熱アニール、レーザア
ニール等を実施して、ドーピイングされた燐イオンを活
性化する。

【００６９】低濃度不純物領域２１７、２１８は高抵抗
領域として機能するため、オフ電流の低減に寄与する。
特に、ドレイン２１６側の低濃度不純物領域２１８はＬ
ＤＤと呼ばれている。また、緻密な陽極酸化物２１２を
十分に厚くすることにより、ゲイト電極２１０の端面か
ら不純物領域がずれているオフセット構造とすることが
できため、オフ電流をより低減することができる。

【００７０】図４（Ｅ）に示すように、プラズマＣＶＤ
法により、層間絶縁物２２０として酸化珪素膜を５００
０Åの厚さに成膜する。なお、層間絶縁物２２０とし
て、酸化珪素膜の単層膜の代わりに、窒化珪素膜の単層
膜、又は酸化珪素膜と窒化珪素膜の積層膜を形成しても
よい。次に、公知のエッチング法によって酸化珪素膜か
ら成る層間絶縁物２２０をエッチングして、ソース／ド
レイン２１５、２１６それぞれにコンタクトホールを形
成する。次に、アルミニウム膜を４０００Åの厚さにス
パッタリング法により成膜し、これをパターニングし
て、ソース／ドレイン２１５、２１６のコンタクトホー
ルに電極２２１、２２２を形成する。

【００７１】最後に、水素雰囲気中で３００℃の温度で
加熱処理する。以上の工程を経て、ＬＤＤ構造を有する
ＴＦＴが作製される。なお、この水素プラズマ処理は活
性層２０８の欠陥をパッシベーションするのではなく、
活性層１０７とアルミニウムから成る電極２１３、２１
４との界面のパッシベーションを主な目的とする。

【００７２】本実施例の作製工程に従って作製されたｎ
チャネル型のＴＦＴは、水素プラズマ処理を実施した後
の電界効果移動度は水素プラズマ処理を実施する前の１
０〜２０％程度の増加下のみであった。これは、従来、
ｎチャネル型ＴＦＴは水素プラズマ処理をしないと、実
用にならないが、ＮＦ₃ を添加する熱酸化処理のみで、
活性層２０８の結晶粒界の欠陥が効果的にパッシベーシ
ョンされていることを示唆している。

【００７３】〔実施例３〕本実施例では、ｎチャネル
型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴとを相補的に組み合わせ
たＣＭＯＳ型のＴＦＴを作製する例を示す。図５は本実
施例のＴＦＴの作製工程の説明図であり、図５（Ａ）に
示すように、ガラス基板（コ−ニング１７３７）３０１
上に、２０００Åの膜厚の酸化珪素膜から成る下地膜３
０２を形成したプラズマＣＶＤ法又は減圧熱ＣＶＤ法に
より真性（Ｉ型）の非晶質珪素膜を７００Åの厚さに形
成する。そして、実施例１、２に示す方法や、加熱処
理、レーザー照射等の適当な結晶化方法によって非晶質
珪素膜を結晶化して、結晶性珪素膜３０３を形成する。

【００７４】図５（Ｂ）に示すように、ＮＦ₃ の濃度が
４００ｐｐｍである酸素雰囲気中で、６００℃の温度で
２時間熱酸化して、熱酸化膜３０４を２００Å程度の膜
厚に形成して、結晶性珪素膜３０３の結晶粒界の欠陥を
Ｓｉでパッシベーションする。この結果、結晶性珪素膜
３０３はＴＦＴ等の半導体材料に好適になる。

【００７５】次に、バッファーフッ酸等のフッ酸系のエ
ッチャントを使用して、熱酸化膜１０６を除去した後
に、結晶性珪素膜３０３を島状にパターニングして、活
性層３０５、３０６をそれぞれ形成する。さらに、プラ
ズマＣＶＤ法により、ゲイト絶縁膜を構成する酸化珪素
膜３０７厚さ１５００Åに堆積する。なお、活性層３０
５はｎチャネル型ＴＦＴを構成するものであり、活性層
３０６はｐチャネル型ＴＦＴを構成するものである。

【００７６】次に、スパッタ法により、ゲイト電極３０
８、３０９を構成するアルミニウム膜を４０００Åの厚
さに堆積する。アルミニウム膜には、予めスカンジウム
を０．２ｗｔ含有させてヒロックやウィスカ−が発生す
るのを抑制する。次に、アルミニウム膜を電解液中で陽
極酸化して、表面に１００Å程度の緻密な陽極酸化膜３
００を形成する。その陽極酸化膜表面ににフォトレジス
トのマスク３１０を形成して、アルミニウム膜をパタ−
ニングして、ゲイト電極３０８、３０９をそれぞれ形成
する。

【００７７】更に、フォトレジストのマスク３１０を着
けたままで、ゲイト電極３０８、３０９を再度陽極酸化
して、陽極酸化物３１１、３１２を形成する。電解溶液
には、クエン酸、シュウ酸、クロム酸又は硫酸を３〜２
０％含有した酸性溶液を使用すればよい。本実施例では
３％シュウ酸水溶液を使用する。ゲイト電極９０５、９
０６の表面にはフォトレジストのマスク３１０と陽極酸
化膜３００が存在する状態では、ゲイト電極３０８、３
０９の側面のみに多孔質の陽極酸化物３１１、３１２が
形成される。この多孔質の陽極酸化物３１１、３１２の
成長距離は、陽極酸化の処理時間で制御することがで
き、この成長距離は低濃度不純物領域（ＬＤＤ領域）の
長さを決定する。本実施例では、多孔質の陽極酸化物３
１１、３１２を７０００Åの長さに成長させる。

【００７８】次に、フォトレジストのマスク３１０を除
去した後に、再びゲイト電極３０８、３０９を陽極酸化
して、図５（Ｅ）に示すように、緻密で強固な陽極酸化
膜３１３、３１４を形成する。本実施例では、電解溶液
として、３％酒石酸のエチレングリコ−ル溶液を、アン
モニア水でＰＨ６．９に中和して使用する。

【００７９】次に、ゲイト電極３０８、３０９及び多孔
質の陽極酸化物３１１、３１２をマスクにして、イオン
ド−ピング法により、島状の活性層３０５、３０６に燐
イオンを注入する。ド−ピングガスとして、水素で１〜
１０％に希釈したフォスフィンを用いる。ド−ピング
は、加速電圧を６０〜９０ｋＶとし、ド−ズ量を１×１
０¹⁴〜８×１０¹⁵原子／ｃｍ² となるようにする。本実
施例では、加速電圧を８０ｋＶとし、ド−ズ量を１×１
０¹⁵原子／ｃｍ² とする。

【００８０】この際には、燐イオンはゲイト電極３０
８、３０９、多孔質の陽極酸化物３１１、３１２を透過
しないが、ゲイト絶縁膜３０７を透過して、島状シリコ
ン３０５、３０６に注入される。この結果、図５（Ｅ）
に示すようにｎ型の不純物領域３１５〜３１８がそれぞ
れ形成される。

【００８１】図５（Ｆ）に示すように、緻密な陽極酸化
膜３００をバッファ−フッ酸で除去した後に、燐酸、酢
酸及び硝酸を混合した混酸で、多孔質の陽極酸化物３１
１、３１２を除去する。多孔質の陽極酸化物３１１、３
１２は容易に除去できるため、緻密で強固な陽極酸化物
３１３、３１４がエッチングされることはない。

【００８２】次に、再び燐イオンをド−ピングする。加
速電圧は６０〜９０ｋＶとし、ド−ズ量は１×１０¹²〜
１×１０¹⁴原子／ｃｍ² とする。本実施例では、加速電
圧を８０ｋＶとし、ド−ズ量を１×１０¹⁴原子／ｃｍ²
とする。この際には、燐イオンはゲイト電極３０８、３
０９を透過しないが、ゲイト絶縁膜３０７を透過して、
活性層３０５、３０６に注入される。従って、燐イオン
が２度注入される領域はｎ型の高濃度不純物領域３１９
〜３２２となり、燐イオンが１度注入される領域は、ｎ
型の低濃度不純物領域３２３〜３２６となる。

【００８３】図５（Ｇ）に示すように、ポリイミド又は
耐熱性レジスト３２７でｎチャネルＴＦＴとなる領域を
被覆した後に、活性層３０６の導電型をｎ型をｐ型に反
転させるために、硼素イオンをイオンド−ピングする。
ドーピングガスには水素により１〜１０％程度に希釈さ
れたジボランを使用し、加速電圧を８０ｋＶとし、硼素
のド−ズ量は２×１０¹⁵原子／ｃｍ² とする。ポリイミ
ド又は耐熱性レジスト３２７で被覆された領域は、硼素
が注入されないためｎ型のまま残存する。従って、活性
層３０５において、高濃度不純物領域３１９、３２０は
それぞれｎチャネル型ＴＦＴのソース、ドレインに相当
し、またゲイト電極３０８の直下の領域３２８は燐イオ
ンおよび硼素イオンが注入されず、真性のままであり、
ＴＦＴのチャネルに相当する。

【００８４】硼素イオンのドーピングでは、硼素の注入
量が多いため、低濃度不純物領域（ＬＤＤ領域）は形成
されず、ｐ型の高濃度不純物領域３２９、３３０のみが
形成される。高濃度不純物領域３２９、３３０はｐチャ
ネル型ＴＦＴのソース、ドレインにそれぞれ相当する。
また、ゲイト電極３０９の直下の領域３３１は、燐イオ
ン及び硼素イオンが注入されないために、真性のままと
されて、チャネルとなる。

【００８５】続いて、レジスト３２７を除去して、図５
（Ｈ）に示すように、厚さ１μｍの酸化珪素膜を層間絶
縁膜３３２としてプラズマＣＶＤ法により形成し、これ
にコンタクトホ−ルを形成する。このコンタクトホ−ル
に、金属材料、例えばチタンとアルミニウムの多層膜に
より、ソ−ス／ドレインの電極、配線３３３〜３３５を
形成する。最後に、３５０℃の水素雰囲気中において、
２時間の加熱処理を行う。以上の工程を経て、ＣＭＯＳ
薄膜トランジスタが完成される。

【００８６】本実施例では、ｎ型ＴＦＴとｐ型トランジ
スタを相補的に組み合わせたＣＭＯＳ構造を形成するた
め、ＴＦＴを駆動する際に、低電力化が図れる。また、
ｎチャネル型ＴＦＴのチャネル３２８とドレイン３２０
の間に低濃度不純物領域３２１を配置する構成としたた
め、チャネル３２８とドレイン３２０の間に高電界が発
生することを防止することができる。

【００８７】なお、ＮＦ₃ を添加した熱酸化工程の条件
は、上記の実施例１〜３の記載に限定されるものではな
く、熱酸化工程で生ずるＴＦＴが形成される基板の歪み
や変形等が許容範囲とするために、ガラス基板の歪み点
以下の温度で、数時間加熱して、数１００Åの膜厚に熱
酸化膜が成長するように、酸素雰囲気中のＮＦ₃ の濃度
等を決定すればよい。

【００８８】また、実施例１〜３においてガラス基板に
は、歪み点が６６７℃であるコーニング１７３７ガラス
を使用するようにしたため、熱酸化工程での加熱温度を
６００℃したが、例えば、コーニング７０５９ガラスを
使用した場合には、その歪み点は５９３℃であるため、
熱酸化工程での加熱温度は５００〜５５０℃程度にすれ
ばよい。

【００８９】

【発明の効果】本発明に係る半導体装置の作製方法にお
いて、フッ素化合物が添加された酸化性雰囲気中で熱酸
化膜を成長させるようにしたため、ガラス基板の歪み点
以下の温度で、数時間〜１０数時間加熱することで、数
１００Åの膜厚に熱酸化膜を成長させることが可能であ
る。また、熱酸化膜を成長させることにより、余剰のＳ
ｉが生成され、結晶性珪素膜の結晶粒界の欠陥をＳｉで
パッシベーションすることができるため、水素プラズマ
処理を不要にすることが可能になる。

【００９０】また、熱酸化工程により、結晶性珪素膜の
表面を平坦化することが可能であるため、レーザー光を
照射して結晶性珪素膜を得る工程を採用しても、堆積膜
から成るゲイト絶縁膜とを被覆性良く成膜することが可
能であるので、ゲイト絶縁膜と活性層との界面準位を低
くすることができる。レーザー光を照射して結晶性珪素
膜は結晶性に優れるため、半導体装置の移動度をより向
上させることもできる。

【００９１】従って、ガラス基板のように、１０００℃
程度の高温での処理が困難な基板上に、高移動度、高信
頼性のＴＦＴ等の絶縁ゲイト型の半導体装置を作製する
ことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のＴＦＴの作製工程の説明図であ
る。

【図２】実施例１のＴＦＴの作製工程の説明図であ
る。

【図３】実施例２のＴＦＴの作製工程の説明図であ
る。

【図４】実施例２のＴＦＴの作製工程の説明図であ
る。

【図５】実施例３のＴＦＴの作製工程の説明図であ
る。

【符号の説明】

１０１、２０１、３０１・・・・・・・ガラス基板１０２、２０２、３０２・・・・・・・下地膜１０３、２０３・・・・・・・・・・・非晶質珪素膜１０４、２０５・・・・・・・・・・・ニッケル層１０５、２０６、３０３・・・・・・・結晶性珪素膜１０６、２０７、３０４・・・・・・・熱酸化膜１０７、２０８、３０５、３０６・・・活性層１０８、２１４、３０７・・・・・・・ゲイト絶縁膜１０９、２１０、３０８、３０９・・・ゲイト電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非晶質珪素膜を形成する工程と、前記非晶質珪素膜を結晶化して、結晶性珪素膜を形成す
る工程と、フッ素化合物気体が添加された酸化性雰囲気中で加熱し
て、前記結晶性珪素膜の表面に熱酸化膜を成長させる工
程と、前記結晶性珪素膜表面の熱酸化膜を除去する工程と、前記結晶性珪素膜の表面に絶縁膜を堆積する工程と、を
有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２】非晶質珪素膜を形成する工程と、レーザー光を照射して前記非晶質珪素膜を結晶化して、
結晶性珪素膜を形成する工程と、フッ素化合物気体が添加された酸化性雰囲気中で加熱し
て、前記結晶性珪素膜の表面に熱酸化膜を成長させる工
程と、前記結晶性珪素膜表面の熱酸化膜を除去する工程と、前記結晶性珪素膜の表面に絶縁膜を堆積する工程と、を
有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３】絶縁表面を有する基板上に薄膜トランジ
スタを作製する方法において、非晶質珪素膜を形成する工程と、前記非晶質珪素膜を結晶化して、結晶性珪素膜を形成す
る工程と、フッ素化合物気体が添加された酸化性雰囲気中で加熱し
て、前記結晶性珪素膜の表面に熱酸化膜を成長させる工
程と、前記結晶性珪素膜表面の熱酸化膜を除去する工程と、前記結晶性珪素膜を整形して、薄膜トランジスタの活性
層を形成する工程と、前記活性層の表面に絶縁膜を堆積して、少なくともチャ
ネル領域の表面にゲイト絶縁膜を形成する工程と、前記ゲイト絶縁膜の表面にゲイト電極を形成する工程
と、前記ゲイト電極をマスクにして前記活性層に導電型を付
与する不純物イオンを注入して、ソース、ドレインを自
己整合的に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。
【請求項４】絶縁表面を有する基板上に薄膜トランジ
スタを作製する方法において、非晶質珪素膜を形成する工程と、前記非晶質珪素膜を結晶化して、結晶性珪素膜を形成す
る工程と、前記結晶性珪素膜にレーザー光を照射する工程と、フッ素化合物気体が添加された酸化性雰囲気中で加熱し
て、前記結晶性珪素膜の表面に熱酸化膜を成長させる工
程と、前記結晶性珪素膜表面の熱酸化膜を除去する工程と、前記結晶性珪素膜を整形して、薄膜トランジスタの活性
層を形成する工程と、前記活性層の表面に絶縁膜を堆積して、少なくともチャ
ネル領域の表面にゲイト絶縁膜を形成する工程と、前記ゲイト絶縁膜の表面にゲイト電極を形成する工程
と、前記ゲイト電極をマスクにして前記活性層に導電型を付
与する不純物イオンを注入して、ソース、ドレインを自
己整合的に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。
【請求項５】請求項１〜４において、前記熱酸化膜の膜
厚は２００〜５００Åであ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１〜４において、前記非晶質珪素膜
を形成する工程の後に、前記非晶質珪素膜に金属元素を
１×１０¹⁶〜５×１０¹⁹原子／ｃｍ³ の濃度で添加する
工程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７】請求項６において、前記金属元素は、Ｆ
ｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｃ
ｕ、Ａｕから選ばれた少なくとも１種類以上の元素であ
ることを特徴とする半導体装置の作製方法。