JP3067949B2 - 電子装置および液晶表示装置 - Google Patents
電子装置および液晶表示装置Info
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
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- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特性の異なる少なくと
も２つのトランジスタが設けられた電子装置、および、
ガラス等の絶縁基板上にマトリックス状に設けられた画
素電極をオンオフ制御すべく画素用トランジスタを備え
たアクティブマトリックス型の液晶表示装置に関する。
特に、上記画素電極および画素用トランジスタを有する
表示部と、この表示部を駆動する周辺駆動回路用トラン
ジスタを有する周辺駆動回路とが同一基板上に形成され
たドライバーモノリシック型アクティブマトリックス型
液晶表示装置に関する。
も２つのトランジスタが設けられた電子装置、および、
ガラス等の絶縁基板上にマトリックス状に設けられた画
素電極をオンオフ制御すべく画素用トランジスタを備え
たアクティブマトリックス型の液晶表示装置に関する。
特に、上記画素電極および画素用トランジスタを有する
表示部と、この表示部を駆動する周辺駆動回路用トラン
ジスタを有する周辺駆動回路とが同一基板上に形成され
たドライバーモノリシック型アクティブマトリックス型
液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記液晶表示装置として、マトリックス
状に並べられた表示画素のスイッチング素子として薄膜
トランジスタ（以下、ＴＦＴと略す。）を用いるアクテ
ィブマトリックス型の液晶表示装置（以下、ＬＣＤと略
す。）が知られている。このＬＣＤは、近年、テレビを
始め情報機器端末や計測器のディスプレイとして広く活
用されている。
状に並べられた表示画素のスイッチング素子として薄膜
トランジスタ（以下、ＴＦＴと略す。）を用いるアクテ
ィブマトリックス型の液晶表示装置（以下、ＬＣＤと略
す。）が知られている。このＬＣＤは、近年、テレビを
始め情報機器端末や計測器のディスプレイとして広く活
用されている。
【０００３】上記ＴＦＴは、その一部である活性層に、
一般に薄い珪素半導体膜が用いられている。その珪素半
導体膜としては、非晶質珪素半導体（アモルファスシリ
コン）からなる膜と、結晶性を有する珪素半導体からな
る膜との２つに大別される。前者の非晶質珪素半導体膜
は、作製温度が低く気相法で比較的容易に作製すること
が可能で量産性に富むため、最も一般的に用いられてい
る。一方、後者の結晶性を有する珪素半導体膜からなる
ＴＦＴの場合は、電流駆動能力が大きく高速動作が可能
で、しかもＬＣＤの周辺駆動回路も同一基板上に表示部
と一体形成できるため現在注目を集めている。
一般に薄い珪素半導体膜が用いられている。その珪素半
導体膜としては、非晶質珪素半導体（アモルファスシリ
コン）からなる膜と、結晶性を有する珪素半導体からな
る膜との２つに大別される。前者の非晶質珪素半導体膜
は、作製温度が低く気相法で比較的容易に作製すること
が可能で量産性に富むため、最も一般的に用いられてい
る。一方、後者の結晶性を有する珪素半導体膜からなる
ＴＦＴの場合は、電流駆動能力が大きく高速動作が可能
で、しかもＬＣＤの周辺駆動回路も同一基板上に表示部
と一体形成できるため現在注目を集めている。
【０００４】さて、アクティブマトリックス型のＬＣＤ
に利用されている結晶性を有する珪素半導体としては、
多結晶珪素、微結晶珪素を含む非晶質珪素を変質させた
もの、結晶性と非晶質性との中間の状態を有するセミア
モルファス珪素等が知られている。
に利用されている結晶性を有する珪素半導体としては、
多結晶珪素、微結晶珪素を含む非晶質珪素を変質させた
もの、結晶性と非晶質性との中間の状態を有するセミア
モルファス珪素等が知られている。
【０００５】このような結晶性珪素半導体膜の作製方法
としては、予め形成した非晶質珪素膜に、結晶成長の核
としてニッケル等の結晶化を助長する不純物元素（本明
細書では結晶化を助長する元素を触媒元素という）を導
入し、安価なガラス基板の使用を可能とする６００℃以
下の温度において、４時間程度の熱処理（アニール）で
十分な結晶性珪素膜を形成する方法が提案されている
（特願平５−２１８１５６号）。この提案方法による場
合には、結晶化初期の核生成速度とその後の核成長速度
とを飛躍的に向上できるので、固相結晶化に必要な温度
の低温化と加熱処理時間の短縮化とを両立させ得る。ま
た、結晶粒界の影響を最小限に抑えることができる。な
お、この結晶化のメカニズムは現状では明らかではない
が、ニッケル等の触媒元素を核とした結晶核発生が早期
に起こり、その後ニッケル等の元素が触媒となって結晶
成長が急激に進行するものと推測される。
としては、予め形成した非晶質珪素膜に、結晶成長の核
としてニッケル等の結晶化を助長する不純物元素（本明
細書では結晶化を助長する元素を触媒元素という）を導
入し、安価なガラス基板の使用を可能とする６００℃以
下の温度において、４時間程度の熱処理（アニール）で
十分な結晶性珪素膜を形成する方法が提案されている
（特願平５−２１８１５６号）。この提案方法による場
合には、結晶化初期の核生成速度とその後の核成長速度
とを飛躍的に向上できるので、固相結晶化に必要な温度
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た、結晶粒界の影響を最小限に抑えることができる。な
お、この結晶化のメカニズムは現状では明らかではない
が、ニッケル等の触媒元素を核とした結晶核発生が早期
に起こり、その後ニッケル等の元素が触媒となって結晶
成長が急激に進行するものと推測される。
【０００６】この提案方法においては、基板上の一部に
選択的に触媒元素を導入することにより、特公平２−６
１０３２号において提案されているレーザー結晶化のよ
うに、同一基板内に選択的に結晶性珪素膜と非晶質珪素
膜とを形成することが可能となる。さらに、選択的に触
媒元素を導入した後、熱処理を継続させて行うと、選択
的に触媒元素が導入され結晶化している部分から、その
周辺部の非晶質部分へと横方向（基板面に平行な方向）
に結晶成長部分が延び、結晶化領域が拡張する現象が起
きる。以下、この横方向へ延びた結晶成長部をラテラル
成長部と呼ぶことにする。このラテラル成長部は、基板
表面と平行に針状あるいは柱状の結晶が成長方向に沿っ
て延びており、その成長方向においては結晶粒界が存在
しない。それ故に、このラテラル成長部を利用してＴＦ
Ｔのチャネル部を形成することにより、高移動度、高性
能のＴＦＴの作製が可能となる。
選択的に触媒元素を導入することにより、特公平２−６
１０３２号において提案されているレーザー結晶化のよ
うに、同一基板内に選択的に結晶性珪素膜と非晶質珪素
膜とを形成することが可能となる。さらに、選択的に触
媒元素を導入した後、熱処理を継続させて行うと、選択
的に触媒元素が導入され結晶化している部分から、その
周辺部の非晶質部分へと横方向（基板面に平行な方向）
に結晶成長部分が延び、結晶化領域が拡張する現象が起
きる。以下、この横方向へ延びた結晶成長部をラテラル
成長部と呼ぶことにする。このラテラル成長部は、基板
表面と平行に針状あるいは柱状の結晶が成長方向に沿っ
て延びており、その成長方向においては結晶粒界が存在
しない。それ故に、このラテラル成長部を利用してＴＦ
Ｔのチャネル部を形成することにより、高移動度、高性
能のＴＦＴの作製が可能となる。
【０００７】上記提案方法によりラテラル成長部を作製
し、更にそのラテラル成長部を利用してＴＦＴを作製す
る内容を図８に基づいて詳細に説明する。図８は、上記
ラテラル成長部を利用して作製されたＴＦＴを基板の上
面方向から見た場合の平面図である。
し、更にそのラテラル成長部を利用してＴＦＴを作製す
る内容を図８に基づいて詳細に説明する。図８は、上記
ラテラル成長部を利用して作製されたＴＦＴを基板の上
面方向から見た場合の平面図である。
【０００８】先ず、基板全面に非晶質珪素膜を形成し、
その非晶質珪素膜上に二酸化珪素膜などからなるマスク
膜を堆積し、該マスク膜のＮｉ等の触媒元素添加領域３
００に穴を開け、その穴から触媒元素を非晶質珪素膜に
導入する。
その非晶質珪素膜上に二酸化珪素膜などからなるマスク
膜を堆積し、該マスク膜のＮｉ等の触媒元素添加領域３
００に穴を開け、その穴から触媒元素を非晶質珪素膜に
導入する。
【０００９】次に、約５５０℃の温度で４時間程度の熱
処理を行う。すると、触媒元素添加領域３００が結晶化
し、それ以外の領域が非晶質珪素膜のままで残る。
処理を行う。すると、触媒元素添加領域３００が結晶化
し、それ以外の領域が非晶質珪素膜のままで残る。
【００１０】さらに、同一温度で８時間程度熱処理を継
続すると、触媒元素添加領域３００を中心として、図中
３０１で示す結晶成長方向で横方向に結晶成長が拡が
り、ラテラル成長部３０２が形成される。
続すると、触媒元素添加領域３００を中心として、図中
３０１で示す結晶成長方向で横方向に結晶成長が拡が
り、ラテラル成長部３０２が形成される。
【００１１】次に、従来から知られたＴＦＴ作製方法に
より、上記ラテラル成長部３０２を利用してＴＦＴを作
製する。その際、ラテラル成長部３０２に対しソース領
域３０３、チャネル領域３０４およびドレイン領域３０
５を図８のような配置で設ける。これにより、キャリア
が移動する方向と結晶成長方向３０１とが同一方向とな
り、キャリアの移動方向に結晶粒界が存在しない高移動
度のＴＦＴが実現できる。
より、上記ラテラル成長部３０２を利用してＴＦＴを作
製する。その際、ラテラル成長部３０２に対しソース領
域３０３、チャネル領域３０４およびドレイン領域３０
５を図８のような配置で設ける。これにより、キャリア
が移動する方向と結晶成長方向３０１とが同一方向とな
り、キャリアの移動方向に結晶粒界が存在しない高移動
度のＴＦＴが実現できる。
【００１２】得られた高移動度かつ高性能のＴＦＴを表
示部外側の周辺駆動回路の駆動素子として利用すること
により、周辺駆動回路に要求される高周波動作を実現す
ることができる。具体的には、ガラス等の絶縁基板上に
非晶質珪素膜を主構成部材とするアクティブマトリック
ス表示部回路を形成し、かつ、同一基板上に前記アクテ
ィブマトリックス表示部回路を囲む形で、前記ラテラル
成長部を利用したＴＦＴ等の素子によって構成される周
辺駆動回路を配置させ、更に該周辺駆動回路の領域を、
基板上の非晶質珪素膜内に選択的にＮｉ等の触媒元素を
導入して作製することにより実現することができる。
示部外側の周辺駆動回路の駆動素子として利用すること
により、周辺駆動回路に要求される高周波動作を実現す
ることができる。具体的には、ガラス等の絶縁基板上に
非晶質珪素膜を主構成部材とするアクティブマトリック
ス表示部回路を形成し、かつ、同一基板上に前記アクテ
ィブマトリックス表示部回路を囲む形で、前記ラテラル
成長部を利用したＴＦＴ等の素子によって構成される周
辺駆動回路を配置させ、更に該周辺駆動回路の領域を、
基板上の非晶質珪素膜内に選択的にＮｉ等の触媒元素を
導入して作製することにより実現することができる。
【００１３】更に、アクティブマトリックス型ＬＣＤの
周辺駆動回路用ＴＦＴにラテラル成長部を用いて、その
結晶成長方向と平行な方向にソース領域／ドレイン領域
を構成し、また、画素用ＴＦＴにおいて、結晶成長方向
と垂直な方向にソース領域／ドレイン領域を構成させる
と、周辺駆動回路用ＴＦＴと画素用ＴＦＴとを作り分け
ることが可能である。
周辺駆動回路用ＴＦＴにラテラル成長部を用いて、その
結晶成長方向と平行な方向にソース領域／ドレイン領域
を構成し、また、画素用ＴＦＴにおいて、結晶成長方向
と垂直な方向にソース領域／ドレイン領域を構成させる
と、周辺駆動回路用ＴＦＴと画素用ＴＦＴとを作り分け
ることが可能である。
【００１４】このように両ＴＦＴを作り分ける理由は、
以下のとおりである。即ち、周辺駆動回路用ＴＦＴは、
高周波動作を実現するために高移動度が要求され、大き
なオン電流を流すことのできる特性が必要とされる。一
方、画素用ＴＦＴは、電荷保持率を高めるため移動度は
それほど必要とはされないが、代わりにオフ電流が小さ
いことが要求されるからである。
以下のとおりである。即ち、周辺駆動回路用ＴＦＴは、
高周波動作を実現するために高移動度が要求され、大き
なオン電流を流すことのできる特性が必要とされる。一
方、画素用ＴＦＴは、電荷保持率を高めるため移動度は
それほど必要とはされないが、代わりにオフ電流が小さ
いことが要求されるからである。
【００１５】そのため、周辺駆動回路用ＴＦＴにおいて
は、キャリアがソース領域／ドレイン領域間を移動する
際に結晶粒界の影響を極力受けない構成とする必要があ
る。このようにすると、高移動度のＴＦＴが実現され
る。一方、画素用ＴＦＴにおいては、キャリアがソース
領域／ドレイン領域間を移動する際に結晶粒界を横切る
ような構成とする必要がある。このようにすると、ソー
ス領域／ドレイン領域間を高抵抗となし得、結果とし
て、オフ電流（ゲートに逆バイアスをかけたときのソー
ス領域／ドレイン領域間を流れるリーク電流）を下げる
ことが可能となるからである。このことは、特願平５−
２１８１５６号に記載されている。
は、キャリアがソース領域／ドレイン領域間を移動する
際に結晶粒界の影響を極力受けない構成とする必要があ
る。このようにすると、高移動度のＴＦＴが実現され
る。一方、画素用ＴＦＴにおいては、キャリアがソース
領域／ドレイン領域間を移動する際に結晶粒界を横切る
ような構成とする必要がある。このようにすると、ソー
ス領域／ドレイン領域間を高抵抗となし得、結果とし
て、オフ電流（ゲートに逆バイアスをかけたときのソー
ス領域／ドレイン領域間を流れるリーク電流）を下げる
ことが可能となるからである。このことは、特願平５−
２１８１５６号に記載されている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た提案方法により非晶質珪素膜に微量の触媒元素を選択
的に添加して得られた結晶性珪素膜を用いて周辺駆動回
路用ＴＦＴを作製した場合には、以下の問題があった。
即ち、そのＴＦＴのソース領域／ドレイン領域間の結晶
成長領域において、結晶成長を助長するために添加した
Ｎｉ等の触媒元素が結晶粒界に偏在し、その触媒元素の
存在によりキャリアに対してトラップ準位が形成され
る。このため、ソース領域とドレイン領域との近傍に偏
在している触媒元素を介して生じるリーク電流が相当大
きく、無視できなくなるという問題があった。一方、画
素用ＴＦＴでは、そのソース領域／ドレイン領域間を、
結晶粒界を横切るような構成にしても、著しいオフ電流
の低減が得られないという問題があった。
た提案方法により非晶質珪素膜に微量の触媒元素を選択
的に添加して得られた結晶性珪素膜を用いて周辺駆動回
路用ＴＦＴを作製した場合には、以下の問題があった。
即ち、そのＴＦＴのソース領域／ドレイン領域間の結晶
成長領域において、結晶成長を助長するために添加した
Ｎｉ等の触媒元素が結晶粒界に偏在し、その触媒元素の
存在によりキャリアに対してトラップ準位が形成され
る。このため、ソース領域とドレイン領域との近傍に偏
在している触媒元素を介して生じるリーク電流が相当大
きく、無視できなくなるという問題があった。一方、画
素用ＴＦＴでは、そのソース領域／ドレイン領域間を、
結晶粒界を横切るような構成にしても、著しいオフ電流
の低減が得られないという問題があった。
【００１７】図９は、オフ電流の低減が得られない理由
を説明するための図であり、ソース領域／ドレイン領域
間を従来の固相成長法によって作製したＴＦＴにおける
ドレイン電流のゲート電圧依存性を示す図である。な
お、図９の実線はソース領域／ドレイン領域間を従来の
固相成長法によって作製したＴＦＴのものであり、破線
はソース領域／ドレイン領域間を、結晶粒界を横切るよ
うに作製したものである。
を説明するための図であり、ソース領域／ドレイン領域
間を従来の固相成長法によって作製したＴＦＴにおける
ドレイン電流のゲート電圧依存性を示す図である。な
お、図９の実線はソース領域／ドレイン領域間を従来の
固相成長法によって作製したＴＦＴのものであり、破線
はソース領域／ドレイン領域間を、結晶粒界を横切るよ
うに作製したものである。
【００１８】この図９より理解されるように、後者のＴ
ＦＴのオフ電流値は前者のＴＦＴのオフ電流値よりも１
桁以上高くなっている。
ＦＴのオフ電流値は前者のＴＦＴのオフ電流値よりも１
桁以上高くなっている。
【００１９】本発明は、このような従来技術の課題を解
決すべくなされたものであり、リーク電流やオフ電流が
低減され、基板全面にわたって高性能で、かつ安定した
特性を持つ状態に、アクティブマトリックス型ＬＣＤの
画素用ＴＦＴおよび周辺駆動回路用ＴＦＴが同一基板上
に形成されている液晶表示装置を提供することを目的と
する。
決すべくなされたものであり、リーク電流やオフ電流が
低減され、基板全面にわたって高性能で、かつ安定した
特性を持つ状態に、アクティブマトリックス型ＬＣＤの
画素用ＴＦＴおよび周辺駆動回路用ＴＦＴが同一基板上
に形成されている液晶表示装置を提供することを目的と
する。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明の電子装置は、マ
トリックス状に配列された画素電極および該画素電極に
接続された画素用トランジスタを有する表示部と、該表
示部の外側に設けられた周辺駆動回路用トランジスタを
有する周辺駆動回路と、を有する電子装置において、該
画素用トランジスタは、触媒元素が導入されることなし
に結晶化された第１の結晶性珪素膜を有し、該周辺駆動
回路用トランジスタは、選択的に触媒元素が導入された
非晶質珪素膜を加熱することにより該基板表面に概略平
行な方向に結晶成長させた第２の結晶性珪素膜を有して
なり、そのことにより、上記目的が達成される。
トリックス状に配列された画素電極および該画素電極に
接続された画素用トランジスタを有する表示部と、該表
示部の外側に設けられた周辺駆動回路用トランジスタを
有する周辺駆動回路と、を有する電子装置において、該
画素用トランジスタは、触媒元素が導入されることなし
に結晶化された第１の結晶性珪素膜を有し、該周辺駆動
回路用トランジスタは、選択的に触媒元素が導入された
非晶質珪素膜を加熱することにより該基板表面に概略平
行な方向に結晶成長させた第２の結晶性珪素膜を有して
なり、そのことにより、上記目的が達成される。
【００２１】また、本発明の電子装置は、第１の結晶性
珪素膜からなる第１のチャネル形成領域を有する第１の
薄膜トランジスタと第２の結晶性珪素膜からなる第２の
チャネル形成領域を有する第２の薄膜トランジスタを有
する電子装置であって、該第１の結晶性珪素膜および第
２の結晶性珪素膜は、同一基板上に形成されており、該
第１の結晶性珪素膜は、触媒元素を導入することなしに
結晶化されることによって形成され、該第２結晶性珪素
膜は、選択的に触媒元素が導入された非晶質珪素膜を加
熱することにより該基板表面に概略平行な方向に結晶成
長させることによって形成され、かつ、第２の薄膜トラ
ンジスタの移動度は、該第１の薄膜トランジスタの移動
度よりも高くなっており、そのことにより、上記目的が
達成される。さらに、本発明の液晶表示装置は、第１の
基板および第２の基板と、該第１の基板と該第２の基板
との間に挟まれた液晶層と、を有する液晶表示装置であ
って、該第１の基板上には、マトリックス状に配列され
た画素電極および画素電極に接続された第１のトランジ
スタを有する表示部と、該表示部の外側に設けられた第
２のトランジスタを有する周辺駆動回路とが形成され、
該第１の薄膜トランジスタは、第１の結晶性珪素膜を有
し、該第１の結晶性珪素膜は、触媒元素を導入すること
なしに結晶化されることによって形成され、該第２の薄
膜トランジスタは、第２の結晶性珪素膜を有し、該第２
結晶性珪素膜は、選択的に触媒元素が導入された非晶質
珪素膜を加熱することにより該基板表面に概略平行な方
向に結晶成長させることによって形成され、かつ、第２
の薄膜トランジスタの移動度は、該第１の薄膜トランジ
スタの移動度よりも高くなっており、そのことにより、
上記目的が達成される。
珪素膜からなる第１のチャネル形成領域を有する第１の
薄膜トランジスタと第２の結晶性珪素膜からなる第２の
チャネル形成領域を有する第２の薄膜トランジスタを有
する電子装置であって、該第１の結晶性珪素膜および第
２の結晶性珪素膜は、同一基板上に形成されており、該
第１の結晶性珪素膜は、触媒元素を導入することなしに
結晶化されることによって形成され、該第２結晶性珪素
膜は、選択的に触媒元素が導入された非晶質珪素膜を加
熱することにより該基板表面に概略平行な方向に結晶成
長させることによって形成され、かつ、第２の薄膜トラ
ンジスタの移動度は、該第１の薄膜トランジスタの移動
度よりも高くなっており、そのことにより、上記目的が
達成される。さらに、本発明の液晶表示装置は、第１の
基板および第２の基板と、該第１の基板と該第２の基板
との間に挟まれた液晶層と、を有する液晶表示装置であ
って、該第１の基板上には、マトリックス状に配列され
た画素電極および画素電極に接続された第１のトランジ
スタを有する表示部と、該表示部の外側に設けられた第
２のトランジスタを有する周辺駆動回路とが形成され、
該第１の薄膜トランジスタは、第１の結晶性珪素膜を有
し、該第１の結晶性珪素膜は、触媒元素を導入すること
なしに結晶化されることによって形成され、該第２の薄
膜トランジスタは、第２の結晶性珪素膜を有し、該第２
結晶性珪素膜は、選択的に触媒元素が導入された非晶質
珪素膜を加熱することにより該基板表面に概略平行な方
向に結晶成長させることによって形成され、かつ、第２
の薄膜トランジスタの移動度は、該第１の薄膜トランジ
スタの移動度よりも高くなっており、そのことにより、
上記目的が達成される。
【００２２】本発明の電子装置および液晶表示装置で
は、前記周辺駆動回路用トランジスタまたは第２の薄膜
トランジスタは、前記第２の結晶性珪素膜中のキャリア
の移動する方向と結晶成長の方向とを概略平行にして形
成されることがある。
は、前記周辺駆動回路用トランジスタまたは第２の薄膜
トランジスタは、前記第２の結晶性珪素膜中のキャリア
の移動する方向と結晶成長の方向とを概略平行にして形
成されることがある。
【００２３】本発明の電子装置および液晶表示装置で
は、前記第２の結晶性珪素膜は、主たる結晶化を６００
℃以下の温度で行って形成され、前記第１の結晶性珪素
膜は、結晶化を６００℃以上の温度で行って形成される
ことがある。
は、前記第２の結晶性珪素膜は、主たる結晶化を６００
℃以下の温度で行って形成され、前記第１の結晶性珪素
膜は、結晶化を６００℃以上の温度で行って形成される
ことがある。
【００２４】本発明の電子装置および液晶表示装置で
は、前記触媒元素は、ニッケル、鉄、コバルト、パラジ
ウム、白金、錫、インジウム、アルミニウム、金、銀、
アンチモン、銅、砒素、燐の中から選ばれた少なくとも
一つの材料であることがある。
は、前記触媒元素は、ニッケル、鉄、コバルト、パラジ
ウム、白金、錫、インジウム、アルミニウム、金、銀、
アンチモン、銅、砒素、燐の中から選ばれた少なくとも
一つの材料であることがある。
【００２５】本発明の電子装置および液晶表示装置で
は、前記第２の結晶性珪素膜は、前記触媒元素が５．０
×１０ 13 atom/cm 2 以下の面密度で導入された非晶質珪素
膜によって形成されることがある。
は、前記第２の結晶性珪素膜は、前記触媒元素が５．０
×１０ 13 atom/cm 2 以下の面密度で導入された非晶質珪素
膜によって形成されることがある。
【００２６】
【作用】本願出願人は、以下の知見を得た。即ち、Ｎｉ
等の触媒元素を添加していない非晶質珪素膜部分は６０
０℃未満の温度でアニールを行っても全く結晶核の発生
がなく、その後、６００℃以上の温度でアニールするこ
とにより核部分が初めて結晶化される。そのため、Ｎｉ
等の触媒元素を添加して結晶化を行った結果、リーク電
流は大きくなってしまうけれども、高移動度のＴＦＴが
形成される結晶性を有する珪素膜と、触媒元素の添加無
しに結晶化され、移動度は低いが低リーク電流である結
晶性を有する珪素膜とを同一基板上に形成できるという
知見を得た。
等の触媒元素を添加していない非晶質珪素膜部分は６０
０℃未満の温度でアニールを行っても全く結晶核の発生
がなく、その後、６００℃以上の温度でアニールするこ
とにより核部分が初めて結晶化される。そのため、Ｎｉ
等の触媒元素を添加して結晶化を行った結果、リーク電
流は大きくなってしまうけれども、高移動度のＴＦＴが
形成される結晶性を有する珪素膜と、触媒元素の添加無
しに結晶化され、移動度は低いが低リーク電流である結
晶性を有する珪素膜とを同一基板上に形成できるという
知見を得た。
【００２７】かかる知見により、非晶質珪素からなる薄
膜を結晶化温度を２段階に分けた加熱により結晶化させ
る。このとき、Ｎｉ等の触媒元素を用いることによっ
て、非晶質珪素膜上の周辺駆動回路を設ける領域を選択
的に、かつ結晶成長方向が完全に揃った一様な結晶性珪
素膜に結晶化し、基板全面にわたって高性能で、かつ安
定した特性のＴＦＴ等の半導体素子が実現される。
膜を結晶化温度を２段階に分けた加熱により結晶化させ
る。このとき、Ｎｉ等の触媒元素を用いることによっ
て、非晶質珪素膜上の周辺駆動回路を設ける領域を選択
的に、かつ結晶成長方向が完全に揃った一様な結晶性珪
素膜に結晶化し、基板全面にわたって高性能で、かつ安
定した特性のＴＦＴ等の半導体素子が実現される。
【００２８】さらに、結晶化温度を２段階に分けること
により、周辺駆動回路用ＴＦＴと画素用ＴＦＴとの各々
に要求される異なるＴＦＴ特性を同時に満足させること
ができる。
により、周辺駆動回路用ＴＦＴと画素用ＴＦＴとの各々
に要求される異なるＴＦＴ特性を同時に満足させること
ができる。
【００２９】次に、本発明をより詳細に説明する。本発
明においては、触媒元素添加領域３００を使用せずに行
ってもよく、或は触媒元素添加領域３００を使用して行
ってもよい。
明においては、触媒元素添加領域３００を使用せずに行
ってもよく、或は触媒元素添加領域３００を使用して行
ってもよい。
【００３０】先ず始めに、Ｎｉ等の触媒元素を添加する
ための窓である触媒元素添加領域３００（図８参照）に
相当するものを使用することなく、非晶質珪素膜の周辺
駆動回路用ＴＦＴを構成する全領域に触媒元素を添加し
た場合について述べる。この場合において、結晶化され
た結晶性珪素膜の結晶構造と、その構造によって及ぼさ
れるＴＦＴ特性とは以下の通りである。
ための窓である触媒元素添加領域３００（図８参照）に
相当するものを使用することなく、非晶質珪素膜の周辺
駆動回路用ＴＦＴを構成する全領域に触媒元素を添加し
た場合について述べる。この場合において、結晶化され
た結晶性珪素膜の結晶構造と、その構造によって及ぼさ
れるＴＦＴ特性とは以下の通りである。
【００３１】この結晶性珪素膜の結晶構造は、約１００
ｎｍの幅の複数の柱状結晶を有する結晶粒から構成され
ており、結晶粒全体としては１０度前後の角度分布を持
っている。したがって、個々の柱状結晶の結晶性が比較
的良好でも、粒全体としてはかなり高密度の結晶欠陥
（転位）を含んでいる。
ｎｍの幅の複数の柱状結晶を有する結晶粒から構成され
ており、結晶粒全体としては１０度前後の角度分布を持
っている。したがって、個々の柱状結晶の結晶性が比較
的良好でも、粒全体としてはかなり高密度の結晶欠陥
（転位）を含んでいる。
【００３２】また、結晶粒径は３０〜４０μｍであり、
Ｎｉ等の触媒元素添加を伴わない通常の固相成長ポリシ
リコンと比べて大きい。しかしながら、このサイズだ
と、例えばＬ（チャネル長）／Ｗ（チャネル幅）＝１０
μｍ／１０μｍのＴＦＴの場合、チャネル内が概略一つ
の結晶方位であるために比較的高い移動度が得られる
が、欠陥密度が高いためにＴＦＴのしきい値電圧やリー
ク電流が下がり難いということになる。
Ｎｉ等の触媒元素添加を伴わない通常の固相成長ポリシ
リコンと比べて大きい。しかしながら、このサイズだ
と、例えばＬ（チャネル長）／Ｗ（チャネル幅）＝１０
μｍ／１０μｍのＴＦＴの場合、チャネル内が概略一つ
の結晶方位であるために比較的高い移動度が得られる
が、欠陥密度が高いためにＴＦＴのしきい値電圧やリー
ク電流が下がり難いということになる。
【００３３】そこで、上記しきい値やリーク電流を、更
に低くするためには、上記触媒元素添加領域３００に相
当するもの（後述する領域１００）を使用して触媒元素
を選択的に添加する方式を用いるのが好ましい。この方
式を用いる場合には、従来の固相成長法では得ることの
できない非常に高品質な結晶状態、つまり結晶成長方向
が一方向（基板面に対して概略平行な向き）に完全に揃
った、結晶欠陥（転位）密度がかなり低い結晶状態を有
する結晶性珪素膜を得ることができる。
に低くするためには、上記触媒元素添加領域３００に相
当するもの（後述する領域１００）を使用して触媒元素
を選択的に添加する方式を用いるのが好ましい。この方
式を用いる場合には、従来の固相成長法では得ることの
できない非常に高品質な結晶状態、つまり結晶成長方向
が一方向（基板面に対して概略平行な向き）に完全に揃
った、結晶欠陥（転位）密度がかなり低い結晶状態を有
する結晶性珪素膜を得ることができる。
【００３４】一方、画素用ＴＦＴを、Ｎｉ等の触媒元素
を添加しない従来の固相成長法で作製した結晶性珪素膜
で形成することにより、オフ電流を低くすることができ
る。さらに、固相成長過程において、結晶化温度を第１
段階として６００℃未満で行うと、微量のＮｉ等の触媒
元素を添加した領域では触媒元素の触媒作用によっての
み結晶核が発生し、従来の固相成長法における自然核発
生過程が全く起こらない。それゆえに、非常に高品質な
結晶状態を得ることができる。
を添加しない従来の固相成長法で作製した結晶性珪素膜
で形成することにより、オフ電流を低くすることができ
る。さらに、固相成長過程において、結晶化温度を第１
段階として６００℃未満で行うと、微量のＮｉ等の触媒
元素を添加した領域では触媒元素の触媒作用によっての
み結晶核が発生し、従来の固相成長法における自然核発
生過程が全く起こらない。それゆえに、非常に高品質な
結晶状態を得ることができる。
【００３５】続いて、第２段階として、結晶化温度を６
００℃以上にすることにより、先のＮｉ等の触媒元素を
添加した領域は、この焼成により結晶性がさらに向上す
る。一方、画素部の非晶質珪素膜は、この６００℃以上
の温度による焼成によって自然核発生が起こり、基板全
領域が結晶性を有する珪素膜に変化する。
００℃以上にすることにより、先のＮｉ等の触媒元素を
添加した領域は、この焼成により結晶性がさらに向上す
る。一方、画素部の非晶質珪素膜は、この６００℃以上
の温度による焼成によって自然核発生が起こり、基板全
領域が結晶性を有する珪素膜に変化する。
【００３６】尚、触媒元素の添加量を５．０×１０13at
om/cm2以下にすることによって、触媒元素が不純物とし
て周辺駆動回路用ＴＦＴに与える影響を極力押さえるこ
とができる。その理由は以下の通りである。図１０は、
触媒元素にＮｉを使用した場合における、ラテラル成長
距離（縦軸）とＮｉ面密度（横軸）との関係を示すラテ
ラル成長距離のＮｉ面密度依存性の図である。この図か
ら理解されるように、Ｎｉ添加を５．０×１０13atom/c
m2を超えるようにしても、ラテラル成長距離が９０μｍ
以上にならないからである。
om/cm2以下にすることによって、触媒元素が不純物とし
て周辺駆動回路用ＴＦＴに与える影響を極力押さえるこ
とができる。その理由は以下の通りである。図１０は、
触媒元素にＮｉを使用した場合における、ラテラル成長
距離（縦軸）とＮｉ面密度（横軸）との関係を示すラテ
ラル成長距離のＮｉ面密度依存性の図である。この図か
ら理解されるように、Ｎｉ添加を５．０×１０13atom/c
m2を超えるようにしても、ラテラル成長距離が９０μｍ
以上にならないからである。
【００３７】したがって、同一基板上に、周辺駆動回路
に要求される高移動度の周辺駆動回路用ＴＦＴと、画素
電極の駆動用に要求される低リーク電流の画素用ＴＦＴ
との２種類を作製することができる。特に、キャリアの
流れに対し平行な方向に結晶成長させた結晶性珪素膜で
ＴＦＴを構成することにより、ＴＦＴの移動度を著しく
向上でき非常に有効である。
に要求される高移動度の周辺駆動回路用ＴＦＴと、画素
電極の駆動用に要求される低リーク電流の画素用ＴＦＴ
との２種類を作製することができる。特に、キャリアの
流れに対し平行な方向に結晶成長させた結晶性珪素膜で
ＴＦＴを構成することにより、ＴＦＴの移動度を著しく
向上でき非常に有効である。
【００３８】さらに、触媒元素としては、ニッケルや
鉄、コバルト、パラジウム、白金、錫、インジウム、ア
ルミニウム、金、銀、アンチモン、銅、砒素、燐の中か
ら選ばれた少なくとも一つの材料を使用するのが好まし
い。これによって、非晶質珪素膜から結晶性を有する珪
素膜に変化させる手法の一つであるレーザーアニール法
で問題になる結晶性の均一性、大面積化およびスループ
ットの向上を実現することが可能となる。即ち、本発明
における触媒元素による結晶性珪素膜の低温結晶化技術
は、レーザーアニール法を代表とする従来の結晶化技術
とは全く異なる画期的な手段と言ってもよいであろう。
鉄、コバルト、パラジウム、白金、錫、インジウム、ア
ルミニウム、金、銀、アンチモン、銅、砒素、燐の中か
ら選ばれた少なくとも一つの材料を使用するのが好まし
い。これによって、非晶質珪素膜から結晶性を有する珪
素膜に変化させる手法の一つであるレーザーアニール法
で問題になる結晶性の均一性、大面積化およびスループ
ットの向上を実現することが可能となる。即ち、本発明
における触媒元素による結晶性珪素膜の低温結晶化技術
は、レーザーアニール法を代表とする従来の結晶化技術
とは全く異なる画期的な手段と言ってもよいであろう。
【００３９】
【実施例】本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。
る。
【００４０】図１は、絶縁基板上に液晶表示装置と電気
光学システムとが搭載された電子装置を示すブロック図
である。この電子装置は、表示部を有する液晶表示装置
１０を備え、その周辺には、中央演算処理装置２０と、
メモリー２１と、補助メモリー２２と、電気信号を入力
する入力ポート２３、バックライト２４と、ＸＹ分岐回
路２５等の薄膜集積回路が設けられている。上記液晶表
示装置１０は、その表示部には、画素容量２、補助容量
３および画素容量２のオンオフを制御する画素スイッチ
ング素子４がマトリックス状に設けられ、その表示部の
周辺にはＸデコーダ／ドライバー６およびＹデコーダ／
ドライバー７が設けられている。以下では液晶表示装置
について実施例を記すことにする。
光学システムとが搭載された電子装置を示すブロック図
である。この電子装置は、表示部を有する液晶表示装置
１０を備え、その周辺には、中央演算処理装置２０と、
メモリー２１と、補助メモリー２２と、電気信号を入力
する入力ポート２３、バックライト２４と、ＸＹ分岐回
路２５等の薄膜集積回路が設けられている。上記液晶表
示装置１０は、その表示部には、画素容量２、補助容量
３および画素容量２のオンオフを制御する画素スイッチ
ング素子４がマトリックス状に設けられ、その表示部の
周辺にはＸデコーダ／ドライバー６およびＹデコーダ／
ドライバー７が設けられている。以下では液晶表示装置
について実施例を記すことにする。
【００４１】本実施例において、ＴＦＴを構成する半導
体膜として、先ず、基板全面に非晶質珪素を成膜し、次
に、画素部を構成する領域をフォトレジストで覆い、駆
動素子等の周辺回路を配置する領域のみ選択的にＮｉ等
の触媒元素を添加して、その領域のみ結晶化の第１段階
として、６００℃未満の温度かつ２４時間以内の加熱に
よって結晶成長を行う。この結果として駆動素子等の周
辺回路を配置する領域は結晶性珪素膜化しており、その
領域以外の領域、即ち、画素スイッチング素子を配置す
る領域は非晶質珪素膜の状態である。続いて、結晶化の
第２段階として、６００℃以上の温度かつ２４時間以上
の加熱によって、画素部の非晶質珪素膜を結晶性珪素化
させる。
体膜として、先ず、基板全面に非晶質珪素を成膜し、次
に、画素部を構成する領域をフォトレジストで覆い、駆
動素子等の周辺回路を配置する領域のみ選択的にＮｉ等
の触媒元素を添加して、その領域のみ結晶化の第１段階
として、６００℃未満の温度かつ２４時間以内の加熱に
よって結晶成長を行う。この結果として駆動素子等の周
辺回路を配置する領域は結晶性珪素膜化しており、その
領域以外の領域、即ち、画素スイッチング素子を配置す
る領域は非晶質珪素膜の状態である。続いて、結晶化の
第２段階として、６００℃以上の温度かつ２４時間以上
の加熱によって、画素部の非晶質珪素膜を結晶性珪素化
させる。
【００４２】以下において、図２および図３に示すの
が、駆動素子等の周辺回路を構成するＮＴＦＴとＰＴＦ
Ｔとを相補型に構成した回路の作製工程についてであ
り、図４および図５に示すのが画素部に形成されるＮＴ
ＦＴの作製工程についてである。また、両工程は同じ基
板上において行われるものであり、共通する工程は同時
に行われる。
が、駆動素子等の周辺回路を構成するＮＴＦＴとＰＴＦ
Ｔとを相補型に構成した回路の作製工程についてであ
り、図４および図５に示すのが画素部に形成されるＮＴ
ＦＴの作製工程についてである。また、両工程は同じ基
板上において行われるものであり、共通する工程は同時
に行われる。
【００４３】即ち、図２（ａ）〜（ｄ）と図４（ａ）〜
（ｂ）とは対応し、図２（ｅ）〜図３（ｇ）と図４
（ｃ）〜図５（ｅ）とは対応し、図３（ｈ）〜（ｉ）と
図５（ｆ）〜（ｇ）とは対応するものであり、図２
（ａ）〜（ｄ）の工程と図４（ａ）〜（ｂ）の工程は同
時に進行し、図２（ｅ）〜図３（ｇ）の工程と図４
（ｃ）〜図５（ｅ）の工程は同時に進行し、という様に
なる。
（ｂ）とは対応し、図２（ｅ）〜図３（ｇ）と図４
（ｃ）〜図５（ｅ）とは対応し、図３（ｈ）〜（ｉ）と
図５（ｆ）〜（ｇ）とは対応するものであり、図２
（ａ）〜（ｄ）の工程と図４（ａ）〜（ｂ）の工程は同
時に進行し、図２（ｅ）〜図３（ｇ）の工程と図４
（ｃ）〜図５（ｅ）の工程は同時に進行し、という様に
なる。
【００４４】先ず、図２（ａ）および図４（ａ）に示す
ように、ガラス基板等（例えばコーニング７０５９）の
絶縁基板１０１上に、スパッタリング法によって厚さ２
００〜１０００オングストロームの酸化珪素の下地膜１
０２を形成する。
ように、ガラス基板等（例えばコーニング７０５９）の
絶縁基板１０１上に、スパッタリング法によって厚さ２
００〜１０００オングストロームの酸化珪素の下地膜１
０２を形成する。
【００４５】次に、下地膜１０２の上に、メタルマスク
または酸化珪素膜等によって形成されたマスク１０３を
設ける。このマスク１０３によって、スリット状に下地
膜１０２が露呈される。即ち、図２（ａ）の状態を上面
から見ると、スリット状に下地膜１０２が露呈してお
り、他の部分はマスクされている状態となっている。
または酸化珪素膜等によって形成されたマスク１０３を
設ける。このマスク１０３によって、スリット状に下地
膜１０２が露呈される。即ち、図２（ａ）の状態を上面
から見ると、スリット状に下地膜１０２が露呈してお
り、他の部分はマスクされている状態となっている。
【００４６】次に、上記マスク１０３の上に、図２
（ｂ）に示すように、スパッタリング法によって、厚さ
１〜２００オングストローム、例えば２０オングストロ
ームのニッケル膜を成膜する。
（ｂ）に示すように、スパッタリング法によって、厚さ
１〜２００オングストローム、例えば２０オングストロ
ームのニッケル膜を成膜する。
【００４７】次に、図２（ｃ）に示すように、マスク１
０３を取り除くことによって、領域１００の部分に選択
的にニッケル膜が成膜されることになる。即ち、領域１
００の部分に選択的に微量のニッケルが選択的に添加さ
れたことになる。
０３を取り除くことによって、領域１００の部分に選択
的にニッケル膜が成膜されることになる。即ち、領域１
００の部分に選択的に微量のニッケルが選択的に添加さ
れたことになる。
【００４８】次に、図２（ｄ）および図４（ｂ）に示す
ように、プラズマＣＶＤ法あるいは減圧ＣＶＤ法によっ
て、厚さ３００〜２０００オングストローム、例えば１
０００オングストロームの真性半導体の非晶質珪素膜
（アモルファスシリコン膜）１０４を成膜する。
ように、プラズマＣＶＤ法あるいは減圧ＣＶＤ法によっ
て、厚さ３００〜２０００オングストローム、例えば１
０００オングストロームの真性半導体の非晶質珪素膜
（アモルファスシリコン膜）１０４を成膜する。
【００４９】次に、この基板を水素還元還元雰囲気下
（好ましくは、水素の分圧が０．１〜１気圧）または、
不活性ガス雰囲気下（大気圧）、６００℃以下の温度で
２４時間以内のアニール、例えば５５０℃、１６時間の
アニールによって結晶化させる。この際、ニッケル膜が
選択的に形成された領域１００においては、基板１０１
に対して垂直方向に非晶質珪素膜１０４の結晶化が起こ
り、そして、領域１００の周辺領域では、矢印で示す結
晶成長方向１０５に、つまり領域１００から横方向（基
板と平行な方向）に結晶成長が行われる。この結果とし
て結晶成長方向が完全に揃った高品質の結晶性珪素膜１
０４が得られる。そして、後の工程で明らかになるよう
に、図２に示す周辺回路部分のＴＦＴにおいては、ソー
ス／ドレイン領域がこの結晶成長方向に形成される。
尚、上記結晶成長に際し、図２（ｄ）において矢印で示
す結晶成長方向１０５の結晶成長距離は４０〜９０μｍ
程度である。
（好ましくは、水素の分圧が０．１〜１気圧）または、
不活性ガス雰囲気下（大気圧）、６００℃以下の温度で
２４時間以内のアニール、例えば５５０℃、１６時間の
アニールによって結晶化させる。この際、ニッケル膜が
選択的に形成された領域１００においては、基板１０１
に対して垂直方向に非晶質珪素膜１０４の結晶化が起こ
り、そして、領域１００の周辺領域では、矢印で示す結
晶成長方向１０５に、つまり領域１００から横方向（基
板と平行な方向）に結晶成長が行われる。この結果とし
て結晶成長方向が完全に揃った高品質の結晶性珪素膜１
０４が得られる。そして、後の工程で明らかになるよう
に、図２に示す周辺回路部分のＴＦＴにおいては、ソー
ス／ドレイン領域がこの結晶成長方向に形成される。
尚、上記結晶成長に際し、図２（ｄ）において矢印で示
す結晶成長方向１０５の結晶成長距離は４０〜９０μｍ
程度である。
【００５０】なお、非晶質珪素膜１０４の結晶化の際
に、領域１００の部分に選択的にニッケルを添加した後
に、即ち結晶化の前にマスク１０３を取り除いたが、こ
のマスク１０３を取り除かない状態で結晶化を行っても
同じ結晶化が起こる。ただし、５００℃以上６００℃以
下の温度でかつ１０時間以上のアニールを行う場合に
は、マスク１０３の膜厚を５００オングストローム以上
にしたほうがよい。なぜならマスク１０３の膜厚が５０
０オングストローム以下のときに、例えば、５５０℃、
１６時間以上のアニールを行うと、マスク１０３上のニ
ッケルがマスク１０３内に熱拡散され、さらにマスク１
０３から非晶質珪素膜１０４内にも拡散してしまい、領
域１００以外の領域でニッケルによる非晶質珪素膜１０
４の結晶化が起こってしまうからである。
に、領域１００の部分に選択的にニッケルを添加した後
に、即ち結晶化の前にマスク１０３を取り除いたが、こ
のマスク１０３を取り除かない状態で結晶化を行っても
同じ結晶化が起こる。ただし、５００℃以上６００℃以
下の温度でかつ１０時間以上のアニールを行う場合に
は、マスク１０３の膜厚を５００オングストローム以上
にしたほうがよい。なぜならマスク１０３の膜厚が５０
０オングストローム以下のときに、例えば、５５０℃、
１６時間以上のアニールを行うと、マスク１０３上のニ
ッケルがマスク１０３内に熱拡散され、さらにマスク１
０３から非晶質珪素膜１０４内にも拡散してしまい、領
域１００以外の領域でニッケルによる非晶質珪素膜１０
４の結晶化が起こってしまうからである。
【００５１】先にも述べたが、上述の５５０℃、１６時
間のアニールによる結晶化では画素部用ＴＦＴを作製す
る領域はまだ非晶質珪素の状態である。
間のアニールによる結晶化では画素部用ＴＦＴを作製す
る領域はまだ非晶質珪素の状態である。
【００５２】次に、加熱温度を６００℃以上の温度に上
げ２４時間以上の結晶化を行う。これによって、基板内
に残っていた非晶質珪素膜がすべて結晶性を有する珪素
膜に変化する。
げ２４時間以上の結晶化を行う。これによって、基板内
に残っていた非晶質珪素膜がすべて結晶性を有する珪素
膜に変化する。
【００５３】次に、図２（ｅ）に示すように、素子間分
離を行うと共に不要な部分の結晶性珪素膜１０４を除去
し、ＰＴＦＴ用とＮＴＦＴ用の素子領域を形成する。ま
た、このとき、図４（ｃ）に示すように、不要な部分の
結晶性珪素膜１０４を除去し、ＮＴＦＴ用の素子領域を
形成する。なお、上記素子間分離が行われた、ＰＴＦＴ
用素子領域とＮＴＦＴ用素子領域との間に、微量のニッ
ケルが選択的に添加された領域１００が存在しないよう
にするのが好ましい。このようにすることにより、ラテ
ラル成長部のみを使用でき、オフ電流の低減をより効率
化できるという利点がある。
離を行うと共に不要な部分の結晶性珪素膜１０４を除去
し、ＰＴＦＴ用とＮＴＦＴ用の素子領域を形成する。ま
た、このとき、図４（ｃ）に示すように、不要な部分の
結晶性珪素膜１０４を除去し、ＮＴＦＴ用の素子領域を
形成する。なお、上記素子間分離が行われた、ＰＴＦＴ
用素子領域とＮＴＦＴ用素子領域との間に、微量のニッ
ケルが選択的に添加された領域１００が存在しないよう
にするのが好ましい。このようにすることにより、ラテ
ラル成長部のみを使用でき、オフ電流の低減をより効率
化できるという利点がある。
【００５４】次に、図３（ｆ）および図４（ｄ）に示す
ように、スパッタリング法によって、厚さ１０００オン
グストロームの酸化珪素膜１０６をゲート絶縁膜として
成膜する。スパッタリングにはターゲットとして酸化珪
素を用い、スパッタリング時の基板温度は２００〜４０
０℃（例えば３５０℃）、スパッタリング雰囲気は酸素
とアルゴンで、アルゴン／酸素＝０〜０．５（例えば
０．１）以下とする。
ように、スパッタリング法によって、厚さ１０００オン
グストロームの酸化珪素膜１０６をゲート絶縁膜として
成膜する。スパッタリングにはターゲットとして酸化珪
素を用い、スパッタリング時の基板温度は２００〜４０
０℃（例えば３５０℃）、スパッタリング雰囲気は酸素
とアルゴンで、アルゴン／酸素＝０〜０．５（例えば
０．１）以下とする。
【００５５】次に、図３（ｇ）および図５（ｅ）に示す
ように、スパッタリング法によって、厚さ６０００〜８
０００オングストローム（例えば６０００オングストロ
ーム）のアルミニウム膜（０．１〜２％のシリコンを含
む）を成膜する。尚、上記酸化珪素膜１０６とこのアル
ミニウム膜との成膜工程は連続的に行うことが望まし
い。続いて、アルミニウム膜をパターニングして、ゲー
ト電極１０７、１０９を形成する。
ように、スパッタリング法によって、厚さ６０００〜８
０００オングストローム（例えば６０００オングストロ
ーム）のアルミニウム膜（０．１〜２％のシリコンを含
む）を成膜する。尚、上記酸化珪素膜１０６とこのアル
ミニウム膜との成膜工程は連続的に行うことが望まし
い。続いて、アルミニウム膜をパターニングして、ゲー
ト電極１０７、１０９を形成する。
【００５６】次に、このアルミニウムのゲート電極１０
７、１０９の表面を陽極酸化して、表面に酸化物層１０
８、１１０を形成する。この陽極酸化は、酒石酸が１〜
５％含まれたエチレングリコール溶液中で行う。得られ
た酸化物層１０８と１１０の厚さは２０００オングスト
ロームである。尚、得られた酸化物層１０８と１１０と
は、後のイオンドーピング工程において、オフセットゲ
ート領域を形成する厚さとなるのでオフセットゲート領
域の長さを上記陽極酸化工程で決めることができる。
７、１０９の表面を陽極酸化して、表面に酸化物層１０
８、１１０を形成する。この陽極酸化は、酒石酸が１〜
５％含まれたエチレングリコール溶液中で行う。得られ
た酸化物層１０８と１１０の厚さは２０００オングスト
ロームである。尚、得られた酸化物層１０８と１１０と
は、後のイオンドーピング工程において、オフセットゲ
ート領域を形成する厚さとなるのでオフセットゲート領
域の長さを上記陽極酸化工程で決めることができる。
【００５７】次に、図３（ｈ）に示すように、イオンド
ーピング法によって、活性層領域にゲート電極１０７と
その周囲の酸化層１０８、ゲート電極１０９とその周囲
の酸化層１１０をマスクとして不純物金属元素（燐およ
びホウ素）を注入する。ドーピングガスとして、フォス
フィン（ＰＨ3）およびジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用い、前
者の場合は加速電圧を６０〜９０ｋＶ（例えば８０ｋ
Ｖ）、後者の場合は４０〜８０ｋＶ（例えば６５ｋＶ）
とし、ドーズ量は１×１０15〜８×１０15ｃｍ-2（例え
ば燐を２×１０15ｃｍ-2、ホウ素を５×１０15ｃｍ-2）
とする。なお、ドーピングの際、ドーピングが不要な領
域をフォトレジストで覆うことによって、それぞれの元
素を選択的にドーピングを行う。この結果、Ｎ型の不純
物領域（ソース／ドレイン領域又はドレイン／ソース領
域）１１４と１１６、Ｐ型の不純物領域（ソース／ドレ
イン領域又はドレイン／ソース領域）１１１と１１３が
形成され、さらに、Ｎ型の不純物領域１１４と１１６に
挟まれた領域１１５およびＰ型の不純物領域１１１と１
１３に挟まれた領域１１２は後にＴＦＴのチャネル領域
となる。
ーピング法によって、活性層領域にゲート電極１０７と
その周囲の酸化層１０８、ゲート電極１０９とその周囲
の酸化層１１０をマスクとして不純物金属元素（燐およ
びホウ素）を注入する。ドーピングガスとして、フォス
フィン（ＰＨ3）およびジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用い、前
者の場合は加速電圧を６０〜９０ｋＶ（例えば８０ｋ
Ｖ）、後者の場合は４０〜８０ｋＶ（例えば６５ｋＶ）
とし、ドーズ量は１×１０15〜８×１０15ｃｍ-2（例え
ば燐を２×１０15ｃｍ-2、ホウ素を５×１０15ｃｍ-2）
とする。なお、ドーピングの際、ドーピングが不要な領
域をフォトレジストで覆うことによって、それぞれの元
素を選択的にドーピングを行う。この結果、Ｎ型の不純
物領域（ソース／ドレイン領域又はドレイン／ソース領
域）１１４と１１６、Ｐ型の不純物領域（ソース／ドレ
イン領域又はドレイン／ソース領域）１１１と１１３が
形成され、さらに、Ｎ型の不純物領域１１４と１１６に
挟まれた領域１１５およびＰ型の不純物領域１１１と１
１３に挟まれた領域１１２は後にＴＦＴのチャネル領域
となる。
【００５８】その結果、図３（ｈ）に示すようにＰチャ
ネル型ＴＦＴ（ＰＴＦＴ）とＮチャネル型ＴＦＴ（ＮＴ
ＦＴ）とを形成することができる。また、同時に図５
（ｆ）に示すようにＮチャネル型ＴＦＴを形成すること
ができる。
ネル型ＴＦＴ（ＰＴＦＴ）とＮチャネル型ＴＦＴ（ＮＴ
ＦＴ）とを形成することができる。また、同時に図５
（ｆ）に示すようにＮチャネル型ＴＦＴを形成すること
ができる。
【００５９】次に、レーザー光の照射によってアニール
を行い、イオン注入した不純物の活性化を行う。レーザ
ー光としては、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎ
ｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を用いるが、他のレーザー
であってもよい。レーザー光の照射条件はエネルギー密
度が２００〜４００ｍＪ／ｃｍ2（例えば２５０ｍＪ／
ｃｍ2）とし、一カ所につき２〜１０ショット（例えば
２ショット）とする。尚、このレーザー光の照射時に基
板を２００〜４５０℃程度に加熱しておくことは有要で
ある。また、このレーザーアニール工程において、先に
結晶化された領域にはニッケルが拡散しているので、こ
のレーザー光の照射によって再結晶化が容易に進行し、
Ｐ型を付与する不純物がドープされた不純物領域１１１
と１１３、さらにＮ型を付与する不純物がドープされた
不純物領域１１４と１１６は容易に活性化され得る。
を行い、イオン注入した不純物の活性化を行う。レーザ
ー光としては、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎ
ｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を用いるが、他のレーザー
であってもよい。レーザー光の照射条件はエネルギー密
度が２００〜４００ｍＪ／ｃｍ2（例えば２５０ｍＪ／
ｃｍ2）とし、一カ所につき２〜１０ショット（例えば
２ショット）とする。尚、このレーザー光の照射時に基
板を２００〜４５０℃程度に加熱しておくことは有要で
ある。また、このレーザーアニール工程において、先に
結晶化された領域にはニッケルが拡散しているので、こ
のレーザー光の照射によって再結晶化が容易に進行し、
Ｐ型を付与する不純物がドープされた不純物領域１１１
と１１３、さらにＮ型を付与する不純物がドープされた
不純物領域１１４と１１６は容易に活性化され得る。
【００６０】次に、周辺回路部分においては、図３
（ｉ）に示すように、厚さ６０００オングストロームの
酸化珪素膜１１８を層間絶縁膜としてプラズマＣＶＤ法
によって形成し、これ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１１７、１１９、１２０、１
２１を形成する。一方、画素部分では図５（ｇ）に示す
ように、層間絶縁物２１１を酸化珪素膜によって形成
し、コンタクトホールの形成後、画素電極となるＩＴＯ
電極２１２を形成し、さらに金属配線２１３、２１４を
形成する。
（ｉ）に示すように、厚さ６０００オングストロームの
酸化珪素膜１１８を層間絶縁膜としてプラズマＣＶＤ法
によって形成し、これ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１１７、１１９、１２０、１
２１を形成する。一方、画素部分では図５（ｇ）に示す
ように、層間絶縁物２１１を酸化珪素膜によって形成
し、コンタクトホールの形成後、画素電極となるＩＴＯ
電極２１２を形成し、さらに金属配線２１３、２１４を
形成する。
【００６１】最後に、１気圧の水素雰囲気中で３５０
℃、３０分のアニールを行い、ＴＦＴ回路またはＴＦＴ
を完成させる。
℃、３０分のアニールを行い、ＴＦＴ回路またはＴＦＴ
を完成させる。
【００６２】図６は、ニッケルが選択的に導入された領
域とＴＦＴとの位置関係を示すために、図３（ｉ）を上
面から見た概要を示す。図６において、１００で示され
る領域に選択的に微量のニッケルが添加され、前述の熱
アニールによって、領域１００から矢印で示す結晶成長
方向１０５である横方向（紙面左右方向）に結晶成長が
なされる。そして、この横方向の結晶成長が行われた領
域において、ソース／ドレイン領域１１１と１１３、チ
ャネル形成領域１１２がＰＴＦＴとして形成される。同
様にソース／ドレイン領域１１４と１１６、チャネル形
成領域１１５がＮＴＦＴとして形成される。即ち、周辺
回路部分においては、ソース／ドレイン領域間におい
て、キャリアの移動する方向が、結晶の成長方向１０５
と同一の方向となっている。したがって、キャリアが移
動に際して結晶粒界を横切ることがほとんどないので、
特に、移動度を高くさせることができる。
域とＴＦＴとの位置関係を示すために、図３（ｉ）を上
面から見た概要を示す。図６において、１００で示され
る領域に選択的に微量のニッケルが添加され、前述の熱
アニールによって、領域１００から矢印で示す結晶成長
方向１０５である横方向（紙面左右方向）に結晶成長が
なされる。そして、この横方向の結晶成長が行われた領
域において、ソース／ドレイン領域１１１と１１３、チ
ャネル形成領域１１２がＰＴＦＴとして形成される。同
様にソース／ドレイン領域１１４と１１６、チャネル形
成領域１１５がＮＴＦＴとして形成される。即ち、周辺
回路部分においては、ソース／ドレイン領域間におい
て、キャリアの移動する方向が、結晶の成長方向１０５
と同一の方向となっている。したがって、キャリアが移
動に際して結晶粒界を横切ることがほとんどないので、
特に、移動度を高くさせることができる。
【００６３】本実施例において、先に詳しく述べたが、
ニッケルを導入する方法として、非晶質珪素膜１０４下
の下地膜１０２表面に選択的にニッケルを薄膜（極めて
薄い膜なので、膜として観察することは困難である。）
として形成し、この部分から結晶成長を行う方法を採用
した。この方法とは別に、非晶質珪素膜１０４を形成し
た後に、その上面に選択的に微量のニッケルを添加する
方法でもよい。即ち、結晶成長は非晶質珪素膜１０４の
上面側から行ってもよいし、下面側から行ってもよい。
ニッケルを導入する方法として、非晶質珪素膜１０４下
の下地膜１０２表面に選択的にニッケルを薄膜（極めて
薄い膜なので、膜として観察することは困難である。）
として形成し、この部分から結晶成長を行う方法を採用
した。この方法とは別に、非晶質珪素膜１０４を形成し
た後に、その上面に選択的に微量のニッケルを添加する
方法でもよい。即ち、結晶成長は非晶質珪素膜１０４の
上面側から行ってもよいし、下面側から行ってもよい。
【００６４】非晶質珪素膜１０４の上面側から行う場合
について、図７（ａ），（ｂ）に基づいて説明する。先
ず、図７（ａ）に示すように、ガラス基板等（例えばコ
ーニング７０５９）の絶縁基板１０１上にスパッタリン
グ法によって厚さ２００〜１０００オングストロームの
酸化珪素からなる下地膜１０２を形成する。
について、図７（ａ），（ｂ）に基づいて説明する。先
ず、図７（ａ）に示すように、ガラス基板等（例えばコ
ーニング７０５９）の絶縁基板１０１上にスパッタリン
グ法によって厚さ２００〜１０００オングストロームの
酸化珪素からなる下地膜１０２を形成する。
【００６５】次に、プラズマＣＶＤ法あるいは減圧ＣＶ
Ｄ法によって、厚さ３００〜２０００オングストロー
ム、例えば１０００オングストロームの真性半導体の非
晶質珪素膜１０４を成膜する。
Ｄ法によって、厚さ３００〜２０００オングストロー
ム、例えば１０００オングストロームの真性半導体の非
晶質珪素膜１０４を成膜する。
【００６６】続いて、メタルマスクまたは酸化珪素膜等
によって形成されたマスク１０３を設ける。このマスク
１０３によって、スリット状に非晶質珪素膜１０４が露
呈される。即ち、図７（ａ）の状態を上面から見ると、
スリット状に非晶質珪素膜１０４が露呈しており、他の
部分はマスクされている状態となっている。
によって形成されたマスク１０３を設ける。このマスク
１０３によって、スリット状に非晶質珪素膜１０４が露
呈される。即ち、図７（ａ）の状態を上面から見ると、
スリット状に非晶質珪素膜１０４が露呈しており、他の
部分はマスクされている状態となっている。
【００６７】次に、上記マスク１０３を設けた後、スパ
ッタリング法によって、厚さ５〜２００オングストロー
ム、例えば２０オングストロームのニッケル膜（図示せ
ず）を成膜する。
ッタリング法によって、厚さ５〜２００オングストロー
ム、例えば２０オングストロームのニッケル膜（図示せ
ず）を成膜する。
【００６８】次に、この基板を水素還元雰囲気下（好ま
しくは、水素の分圧が０．１〜１気圧）または、不活性
ガス雰囲気下（大気圧）、６００℃以下の温度で、例え
ば５５０℃で、２４時間以内のアニールで、例えば１６
時間アニールによって結晶化させる。この際、ニッケル
膜が選択的に形成された領域１００においては、図７
（ｂ）に示すように、基板１０１に対して垂直方向に非
晶質珪素膜１０４の結晶化が起こり、そして、領域１０
０の周辺領域では、矢印の結晶成長方向１０５で示すよ
うに領域１００から横方向（基板と平行な方向）に結晶
成長が行われる。この結果として結晶成長方向が完全に
揃った高品質の結晶性珪素膜１０４が得られる。
しくは、水素の分圧が０．１〜１気圧）または、不活性
ガス雰囲気下（大気圧）、６００℃以下の温度で、例え
ば５５０℃で、２４時間以内のアニールで、例えば１６
時間アニールによって結晶化させる。この際、ニッケル
膜が選択的に形成された領域１００においては、図７
（ｂ）に示すように、基板１０１に対して垂直方向に非
晶質珪素膜１０４の結晶化が起こり、そして、領域１０
０の周辺領域では、矢印の結晶成長方向１０５で示すよ
うに領域１００から横方向（基板と平行な方向）に結晶
成長が行われる。この結果として結晶成長方向が完全に
揃った高品質の結晶性珪素膜１０４が得られる。
【００６９】上記実施例では非晶質珪素膜１０４の結晶
化により結晶性を有する薄膜状の珪素半導体を得る方法
として、アニールすることにより行うようにしている
が、本発明はこれに限らず、レーザー光のエネルギーに
より非晶質半導体膜を結晶性を有する珪素半導体に変質
させる方法を採用することができる。この場合におい
て、非晶質珪素膜がレーザー光のエネルギーにより加熱
される温度を、６００℃未満と６００℃以上の２状態を
確保する必要がある。
化により結晶性を有する薄膜状の珪素半導体を得る方法
として、アニールすることにより行うようにしている
が、本発明はこれに限らず、レーザー光のエネルギーに
より非晶質半導体膜を結晶性を有する珪素半導体に変質
させる方法を採用することができる。この場合におい
て、非晶質珪素膜がレーザー光のエネルギーにより加熱
される温度を、６００℃未満と６００℃以上の２状態を
確保する必要がある。
【００７０】また、本発明は、予め非晶質珪素膜１０４
を成膜し、さらにイオンドーピング法を用いて、ニッケ
ルイオンを非晶質珪素膜１０４に選択的に注入する方法
を採用してもよい。この場合には、ニッケル元素の濃度
を制御することができるという特徴を有する。
を成膜し、さらにイオンドーピング法を用いて、ニッケ
ルイオンを非晶質珪素膜１０４に選択的に注入する方法
を採用してもよい。この場合には、ニッケル元素の濃度
を制御することができるという特徴を有する。
【００７１】また、本発明は、ニッケルの薄膜を成膜す
る代わりにニッケル電極を用いてプラズマ処理により、
微量のニッケルを添加してもよい。あるいは、硝酸ニッ
ケルや酢酸ニッケルの水溶液またはアルコール溶液を基
板表面に塗布する方法で微量のニッケルを添加してもよ
い。
る代わりにニッケル電極を用いてプラズマ処理により、
微量のニッケルを添加してもよい。あるいは、硝酸ニッ
ケルや酢酸ニッケルの水溶液またはアルコール溶液を基
板表面に塗布する方法で微量のニッケルを添加してもよ
い。
【００７２】さらに、本発明においては、結晶化を助長
する触媒元素としては、ニッケル以外に鉄（Ｆｅ）、コ
バルト（Ｃｏ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、
錫（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、アルミニウム（Ａ
ｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アンチモン（Ｓｂ）、
銅（Ｃｕ）、砒素（Ａｓ）、燐（Ｐ）を用いても同様の
効果が得られる。また、これらの材料を一つずつ単独で
使用する必要はなく、２つ以上を組み合わせて使用して
もよいことはもちろんである。
する触媒元素としては、ニッケル以外に鉄（Ｆｅ）、コ
バルト（Ｃｏ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、
錫（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、アルミニウム（Ａ
ｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アンチモン（Ｓｂ）、
銅（Ｃｕ）、砒素（Ａｓ）、燐（Ｐ）を用いても同様の
効果が得られる。また、これらの材料を一つずつ単独で
使用する必要はなく、２つ以上を組み合わせて使用して
もよいことはもちろんである。
【００７３】上記実施例では触媒元素を領域１００を介
して非晶質珪素膜に選択的に導入しているが、本発明は
これに限らない。例えば、周辺駆動回路用ＴＦＴの形成
領域の全域に触媒元素を導入するようにしてもよい。
して非晶質珪素膜に選択的に導入しているが、本発明は
これに限らない。例えば、周辺駆動回路用ＴＦＴの形成
領域の全域に触媒元素を導入するようにしてもよい。
【００７４】以上、本発明に基づく実施例について具体
的に説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるも
のではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が
可能である。
的に説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるも
のではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が
可能である。
【００７５】本発明の応用としては、液晶表示用のアク
ティブマトリックス型基板以外に、例えば、密着型イメ
ージセンサー、ドライバー内蔵型のサーマルヘッド、有
機系ＥＬ等を発光素子としたドライバー内蔵型の光書き
込み素子や表示素子、三次元ＩＣ等が考えられる。
ティブマトリックス型基板以外に、例えば、密着型イメ
ージセンサー、ドライバー内蔵型のサーマルヘッド、有
機系ＥＬ等を発光素子としたドライバー内蔵型の光書き
込み素子や表示素子、三次元ＩＣ等が考えられる。
【００７６】本発明を用いることで、これらの素子の高
速、高解像度化等の高性能化が実現される、さらに、本
発明は上述の実施例で説明したＭＯＳ型トランジスタに
限らず、結晶性半導体を素子材としたバイポーラトラン
ジスタや静電誘導トランジスタをはじめとして幅広く半
導体プロセス全般に応用することができる。
速、高解像度化等の高性能化が実現される、さらに、本
発明は上述の実施例で説明したＭＯＳ型トランジスタに
限らず、結晶性半導体を素子材としたバイポーラトラン
ジスタや静電誘導トランジスタをはじめとして幅広く半
導体プロセス全般に応用することができる。
【００７７】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明による場合
には、Ｎｉ等の触媒元素を使用し、かつ、２段階の加熱
を行うので、ガラス等の絶縁基板上にそれぞれ異なる電
気特性を有する２種類のＴＦＴを形成することが可能と
なる。それゆえに、同一基板上に、画像表示部分と周辺
駆動回路とが組み込まれたドライバーモノリシック型ア
クティブマトリックスＬＣＤの実現が可能となる。
には、Ｎｉ等の触媒元素を使用し、かつ、２段階の加熱
を行うので、ガラス等の絶縁基板上にそれぞれ異なる電
気特性を有する２種類のＴＦＴを形成することが可能と
なる。それゆえに、同一基板上に、画像表示部分と周辺
駆動回路とが組み込まれたドライバーモノリシック型ア
クティブマトリックスＬＣＤの実現が可能となる。
【００７８】また、非晶質珪素膜に選択的にＮｉ等の触
媒元素を導入して結晶性珪素膜とした部分のみを周辺駆
動回路用ＴＦＴに使用することにより、従来にはない高
品質な、即ち結晶成長方向が完全にそろった、結晶欠陥
（転位）密度がかなり低い結晶性珪素膜にて周辺駆動回
路用ＴＦＴを作製でき、その周辺駆動回路用ＴＦＴの移
動度は非常に高い値となり、また、リーク電流を低減で
きる。一方、画素用ＴＦＴが形成される領域には、触媒
元素の導入が無いのでオフ電流を低くすることが可能と
なる。また、Ｎｉ等の触媒元素の導入領域と非導入領域
とは二酸化珪素などのマスクを使用することにより容易
に作り分けることが可能である。さらに、このマスクの
パターンによりＮｉ導入領域の結晶成長方向を任意に決
定することができるので、周辺駆動回路として設けられ
るあらゆるＴＦＴ構造に容易に対応が可能となる。
媒元素を導入して結晶性珪素膜とした部分のみを周辺駆
動回路用ＴＦＴに使用することにより、従来にはない高
品質な、即ち結晶成長方向が完全にそろった、結晶欠陥
（転位）密度がかなり低い結晶性珪素膜にて周辺駆動回
路用ＴＦＴを作製でき、その周辺駆動回路用ＴＦＴの移
動度は非常に高い値となり、また、リーク電流を低減で
きる。一方、画素用ＴＦＴが形成される領域には、触媒
元素の導入が無いのでオフ電流を低くすることが可能と
なる。また、Ｎｉ等の触媒元素の導入領域と非導入領域
とは二酸化珪素などのマスクを使用することにより容易
に作り分けることが可能である。さらに、このマスクの
パターンによりＮｉ導入領域の結晶成長方向を任意に決
定することができるので、周辺駆動回路として設けられ
るあらゆるＴＦＴ構造に容易に対応が可能となる。
【図１】本発明の液晶表示装置と電気光学システムとが
搭載された電子装置を示すブロック図である。
搭載された電子装置を示すブロック図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は本発明の液晶表示装置に使用
されるアクティブマトリックス型基板上の周辺駆動回路
用ＴＦＴの製造工程図（断面図）である。
されるアクティブマトリックス型基板上の周辺駆動回路
用ＴＦＴの製造工程図（断面図）である。
【図３】図２の続きであり、（ｆ）〜（ｉ）は本発明の
液晶表示装置に使用されるアクティブマトリックス型基
板上の周辺駆動回路用ＴＦＴの製造工程図（断面図）で
ある。
液晶表示装置に使用されるアクティブマトリックス型基
板上の周辺駆動回路用ＴＦＴの製造工程図（断面図）で
ある。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は本発明の液晶表示装置に使用
されるアクティブマトリックス型基板上の画素用ＴＦＴ
の製造工程図（断面図）である。
されるアクティブマトリックス型基板上の画素用ＴＦＴ
の製造工程図（断面図）である。
【図５】図４の続きであり、（ｅ）〜（ｇ）は本発明の
液晶表示装置に使用されるアクティブマトリックス型基
板上の画素用ＴＦＴの製造工程図（断面図）である。
液晶表示装置に使用されるアクティブマトリックス型基
板上の画素用ＴＦＴの製造工程図（断面図）である。
【図６】本発明の液晶表示装置に使用されるアクティブ
マトリックス型基板上の周辺駆動回路用ＴＦＴであるＮ
ＴＦＴ、ＰＴＦＴを上から見た状態を示す平面図であ
る。
マトリックス型基板上の周辺駆動回路用ＴＦＴであるＮ
ＴＦＴ、ＰＴＦＴを上から見た状態を示す平面図であ
る。
【図７】（ａ），（ｂ）は本発明の他の実施例であり、
アクティブマトリックス型基板上の周辺駆動回路用ＴＦ
Ｔの製造工程途中を示す断面図である。
アクティブマトリックス型基板上の周辺駆動回路用ＴＦ
Ｔの製造工程途中を示す断面図である。
【図８】従来の提案方法（特願平５−２１８１５６号）
による場合における、微量ニッケル添加およびラテラル
成長の説明図（平面図）である。
による場合における、微量ニッケル添加およびラテラル
成長の説明図（平面図）である。
【図９】従来の固相成長法によって作製したＴＦＴにお
けるドレイン電流のゲート電圧依存性を示す図である。
けるドレイン電流のゲート電圧依存性を示す図である。
【図１０】本発明において非晶質珪素膜に導入する触媒
元素の量を決定する際に用いられる図であり、ラテラル
成長距離とＮｉ面密度との関係を示す図である。
元素の量を決定する際に用いられる図であり、ラテラル
成長距離とＮｉ面密度との関係を示す図である。
１００ 領域 １０１ 絶縁基板 １０２ 下地膜 １０３ マスク １０４ 非晶質珪素膜あるいは結晶性珪素膜 １０５ 結晶成長方向 １０６ ゲート絶縁膜（酸化珪素膜） １０７ ゲート電極 １０８ 酸化物層 １０９ ゲート電極 １１０ 酸化物層 １１１ ソース／ドレイン領域（不純物領域） １１２ チャネル形成領域 １１３ ドレイン／ソース領域（不純物領域） １１４ ソース／ドレイン領域（不純物領域） １１５ チャネル形成領域 １１６ ドレイン／ソース領域（不純物領域） １１７ 電極・配線 １１８ 酸化珪素膜 １１９ 電極・配線 １２０ 電極・配線 １２１ 電極・配線 ２１１ 層間絶縁物 ２１２ ＩＴＯ電極 ２１３ 金属配線 ２１４ 金属配線 ３００ 触媒元素添加領域 ３０１ 結晶成長方向 ３０２ ラテラル成長部 ３０３ ソース領域 ３０４ チャネル領域 ３０５ ドレイン領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高山 徹 神奈川県厚木市長谷398 株式会社半導 体エネルギー研究所内 (56)参考文献 特開 平７−335905（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−125084（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−104432（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−45607（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−148686（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−318701（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−84944（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−139728（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−349735（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−45518（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−106591（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−106592（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−153689（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−176479（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−183535（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−221017（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−273027（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−283135（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−297122（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−321335（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−335546（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−321339（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/1368 G09G 3/36 H01L 21/336 H01L 29/786
Claims (15)
- 【請求項１】 マトリックス状に配列された画素電極お
よび該画素電極に接続された画素用トランジスタを有す
る表示部と、 該表示部の外側に設けられた周辺駆動回路用トランジス
タを有する周辺駆動回路と、を有する電子装置におい
て、 該画素用トランジスタは、触媒元素が導入されることな
しに結晶化された第１の結晶性珪素膜を有し、 該周辺駆動回路用トランジスタは、選択的に触媒元素が
導入された非晶質珪素膜を加熱することにより該基板表
面に概略平行な方向に結晶成長させた第２の結晶性珪素
膜を有する電子装置。 - 【請求項２】 前記周辺駆動回路用トランジスタは、前
記第２の結晶性珪素膜中のキャリアの移動する方向と結
晶成長の方向とを概略平行にして形成される請求項１に
記載の電子装置。 - 【請求項３】 前記第２の結晶性珪素膜は、主たる結晶
化を６００℃以下の温度で行って形成され、前記第１の
結晶性珪素膜は、結晶化を６００℃以上の温度で行って
形成された請求項１または２に記載の電子装置。 - 【請求項４】 前記触媒元素は、ニッケル、鉄、コバル
ト、パラジウム、白金、錫、インジウム、アルミニウ
ム、金、銀、アンチモン、銅、砒素、燐の中から選ばれ
た少なくとも一つの材料である請求項１乃至３のいずれ
か１つに記載の電子装置。 - 【請求項５】 前記第２の結晶性珪素膜は、前記触媒元
素が５．０×１０ 13 atom/cm 2 以下の面密度で導入された
非晶質珪素膜によって形成される請求項１乃至４のいず
れか１つに記載の電子装置。 - 【請求項６】 第１の結晶性珪素膜からなる第１のチャ
ネル形成領域を有する第１の薄膜トランジスタと第２の
結晶性珪素膜からなる第２のチャネル形成領域を有する
第２の薄膜トランジスタを有する電子装置であって、 該第１の結晶性珪素膜および第２の結晶性珪素膜は、同
一基板上に形成されており、 該第１の結晶性珪素膜は、触媒元素を導入することなし
に結晶化されることに よって形成され、 該第２結晶性珪素膜は、選択的に触媒元素が導入された
非晶質珪素膜を加熱することにより該基板表面に概略平
行な方向に結晶成長させることによって形成され、 かつ、第２の薄膜トランジスタの移動度は、該第１の薄
膜トランジスタの移動度よりも高くなっている電子装
置。 - 【請求項７】 前記第２の薄膜トランジスタは、前記第
２の結晶性珪素膜中のキャリアの移動する方向と結晶成
長の方向とを概略平行にして形成される請求項６に記載
の電子装置。 - 【請求項８】 前記第２の結晶性珪素膜は、主たる結晶
化を６００℃以下の温度で行って形成され、前記第１の
結晶性珪素膜は、結晶化を６００℃以上の温度で行って
形成された請求項６または７に記載の電子装置。 - 【請求項９】 前記触媒元素は、ニッケル、鉄、コバル
ト、パラジウム、白金、錫、インジウム、アルミニウ
ム、金、銀、アンチモン、銅、砒素、燐の中から選ばれ
た少なくとも一つの材料である請求項６乃至８のいずれ
か１つに記載の電子装置。 - 【請求項１０】 前記第２の結晶性珪素膜は、前記触媒
元素が５．０×１０ 13 atom/cm 2 以下の面密度で導入され
た非晶質珪素膜によって形成される請求項６乃至９のい
ずれか１つに記載の電子装置。 - 【請求項１１】 第１の基板および第２の基板と、 該第１の基板と該第２の基板との間に挟まれた液晶層
と、を有する液晶表示装置であって、 該第１の基板上には、マトリックス状に配列された画素
電極および画素電極に接続された第１のトランジスタを
有する表示部と、該表示部の外側に設けられた第２のト
ランジスタを有する周辺駆動回路とが形成され、 該第１の薄膜トランジスタは、第１の結晶性珪素膜を有
し、 該第１の結晶性珪素膜は、触媒元素を導入することなし
に結晶化されることによって形成され、 該第２の薄膜トランジスタは、第２の結晶性珪素膜を有
し、 該第２結晶性珪素膜は、選択的に触媒元素が導入された
非晶質珪素膜を加熱することにより該基板表面に概略平
行な方向に結晶成長させることによって形成され、 かつ、該第２の薄膜トランジスタの移動度は、該第１の
薄膜トランジスタの移動度よりも高くなっている液晶表
示装置。 - 【請求項１２】 前記第２の薄膜トランジスタは、前記
第２の結晶性珪素膜中のキャリアの移動する方向と結晶
成長の方向とを概略平行にして形成される請求項１１に
記載の液晶表示装置。 - 【請求項１３】 前記第２の結晶性珪素膜は、主たる結
晶化を６００℃以下の温度で行って形成され、前記第１
の結晶性珪素膜は、結晶化を６００℃以上の温度で行っ
て形成された請求項１１または１２に記載の液晶表示装
置。 - 【請求項１４】 前記触媒元素は、ニッケル、鉄、コバ
ルト、パラジウム、白金、錫、インジウム、アルミニウ
ム、金、銀、アンチモン、銅、砒素、燐の中から選ばれ
た少なくとも一つの材料である請求項１１乃至１３のい
ずれか１つに記載の液晶表示装置。 - 【請求項１５】 前記第２の結晶性珪素膜は、前記触媒
元素が５．０×１０ 13 atom/cm 2 以下の面密度で導入され
た非晶質珪素膜によって形成される請求項１１乃至１４
のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13297394A JP3067949B2 (ja) | 1994-06-15 | 1994-06-15 | 電子装置および液晶表示装置 |
| TW084105692A TW270223B (ja) | 1994-06-15 | 1995-06-06 | |
| KR1019950016315A KR100254600B1 (ko) | 1994-06-15 | 1995-06-15 | 반도체장치,그의 제조 방법,및 그를 포함하는 액정 표시 장치 |
| CN95108329A CN1043703C (zh) | 1994-06-15 | 1995-06-15 | 半导体器件、其生产方法及其在液晶显示器的应用 |
| US08/863,272 US5744824A (en) | 1994-06-15 | 1997-05-27 | Semiconductor device method for producing the same and liquid crystal display including the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13297394A JP3067949B2 (ja) | 1994-06-15 | 1994-06-15 | 電子装置および液晶表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH086053A JPH086053A (ja) | 1996-01-12 |
| JP3067949B2 true JP3067949B2 (ja) | 2000-07-24 |
Family
ID=15093828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13297394A Expired - Fee Related JP3067949B2 (ja) | 1994-06-15 | 1994-06-15 | 電子装置および液晶表示装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5744824A (ja) |
| JP (1) | JP3067949B2 (ja) |
| KR (1) | KR100254600B1 (ja) |
| CN (1) | CN1043703C (ja) |
| TW (1) | TW270223B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101141034B1 (ko) * | 2005-01-28 | 2012-05-03 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 표시 장치 및 발광 장치 |
| US8487436B2 (en) | 2005-01-28 | 2013-07-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device, electronic device, and method of manufacturing semiconductor device |
Families Citing this family (202)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5849601A (en) | 1990-12-25 | 1998-12-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electro-optical device and method for manufacturing the same |
| KR950013784B1 (ko) | 1990-11-20 | 1995-11-16 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 겐큐쇼 | 반도체 전계효과 트랜지스터 및 그 제조방법과 박막트랜지스터 |
| US7576360B2 (en) * | 1990-12-25 | 2009-08-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electro-optical device which comprises thin film transistors and method for manufacturing the same |
| JP2814049B2 (ja) | 1993-08-27 | 1998-10-22 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置およびその作製方法 |
| US7081938B1 (en) * | 1993-12-03 | 2006-07-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electro-optical device and method for manufacturing the same |
| KR100319332B1 (ko) * | 1993-12-22 | 2002-04-22 | 야마자끼 순페이 | 반도체장치및전자광학장치 |
| TW280037B (en) * | 1994-04-22 | 1996-07-01 | Handotai Energy Kenkyusho Kk | Drive circuit of active matrix type display device and manufacturing method |
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