【手続補正書】
【提出日】平成16年12月24日(2004.12.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁体上に非晶質半導体膜を形成する第１の工程と、
前記非晶質半導体膜上に絶対値が３×１０9dynes/cm2以上の応力を有する絶縁膜を成膜し、開口部を設けてマスク絶縁膜を形成する第２の工程と、
前記非晶質半導体膜の選択的領域に触媒元素を添加する第３の工程と、
加熱処理を行い、結晶質半導体膜を形成する第４の工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２】
絶縁体上に非晶質半導体膜を形成する第１の工程と、
前記非晶質半導体膜の一方の表面から、絶対値が３×１０9dynes/cm2以上の応力を加える第２の工程と、
前記非晶質半導体膜に触媒元素を添加する第３の工程と、
加熱処理を行い、結晶質半導体膜を形成する第４の工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３】
絶縁体上に非晶質半導体膜を形成する第１の工程と、
前記非晶質半導体膜上に絶対値が３×１０9dynes/cm2以上の応力を有する絶縁膜を成膜し、開口部を設けてマスク絶縁膜を形成する第２の工程と、
前記非晶質半導体膜の選択的領域に触媒元素を添加する第３の工程と、
第１の加熱処理を行い、結晶質半導体膜を形成する第４の工程と、
前記結晶質半導体膜に前記マスク絶縁膜開口部から選択的に不純物元素を添加して加熱処理を施し、前記不純物元素が添加された領域に触媒元素を移動させる第５の工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項４】
絶縁体上に非晶質半導体膜を形成する第１の工程と、
前記非晶質半導体膜上に絶対値が３×１０9dynes/cm2以上の応力を有する絶縁膜を成膜し、開口部を設けてマスク絶縁膜を形成する第２の工程と、
前記非晶質半導体膜の選択的領域に触媒元素を添加する第３の工程と、
第１の加熱処理を行い、結晶質半導体膜を形成する第４の工程と、
前記マスク絶縁膜を除去し、前記結晶質半導体膜上にバリア層を形成する第５の工程と、
前記バリア層上に希ガス元素を含む半導体膜を形成する第６の工程と、
第２の加熱処理を行い、前記結晶質半導体膜に含まれる触媒元素を前記半導体膜に移動させる第７の工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項５】
基板上にゲート線を形成する工程と、
前記ゲート線を覆うように下地絶縁膜を形成する工程と、
前記下地絶縁膜上に非晶質半導体膜を形成する工程と、
前記非晶質半導体膜上に絶対値が３×１０9dynes/cm2以上の応力を有する絶縁膜を成膜し、開口部を設けてマスク絶縁膜を形成する工程と、
前記マスク絶縁膜を用いて前記非晶質半導体膜に選択的に触媒元素を添加し、第１の加熱処理を行い、前記非晶質半導体膜を結晶化させ結晶質半導体膜にする工程と、
前記結晶質半導体膜にレーザ照射を行う工程と、
前記マスク絶縁膜を除去し、前記結晶質半導体膜上にバリア層を形成する工程と、
前記バリア層上に希ガス元素を含む非晶質半導体膜を形成する工程と、
第２の加熱処理を行い、前記結晶質半導体膜中の触媒元素を前記希ガス元素を含む半導体膜に移動させ、前記結晶質半導体膜に含まれる触媒元素の濃度を１×１０18／ｃｍ3以下にする工程と、
前記バリア層をエッチングストッパーとして希ガス元素を含む半導体膜を除去する工程と、
前記バリア層を除去する工程と、
を含む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５において、前記バリア層を除去した後
前記結晶質半導体膜に熱酸化処理を行い、結晶性を向上させる工程と、
前記熱酸化処理によりできた熱酸化膜を除去する工程と、
を含む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４乃至請求項６のいずれか一項において、前記バリア層は、前記結晶質半導体膜にオゾン水を塗布することにより作製されたケミカルオキサイド膜であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項８】
請求項４至請求項６のいずれか一項において、前記バリア層は、前記結晶質半導体膜表面にプラズマ処理を行い、酸化させて作製される膜であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項９】
請求項４至請求項６のいずれか一項において、前記バリア層は、膜厚１〜１０ｎｍで、多孔質であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１０】
請求項４至請求項６のいずれか一項において、前記希ガス元素は、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、キセノン（Ｘｅ）、クリプトン（Ｋｒ）から選ばれた一種または複数種であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか一項において、前記絶縁膜の応力は、引張応力であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１０のいずれか一項において、前記絶縁膜の応力は、圧縮応力であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１２のいずれか一項において、前記触媒元素は、ニッケル、鉄、コバルト、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、銅、金から選ばれた一種または複数種の元素であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１３のいずれか一項において、前記触媒元素の添加は、前記触媒元素を１５ｐｐｍ以下の濃度で含む水溶液を前記非晶質半導体膜に塗布して行うことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１３のいずれか一項において、前記触媒元素の添加は、前記触媒元素を１０ｐｐｍ以下の濃度で含む水溶液を前記非晶質半導体膜に塗布して行うことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１６】
請求項１乃至請求項１５のいずれか一項において、前記非晶質半導体膜は、非晶質シリコン膜であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１７】
請求項１乃至請求項１６のいずれか一項において、絶対値が３×１０9dynes/cm2以上の応力を有する絶縁膜は窒化酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
本発明のように、応力を有するマスク絶縁膜を用いると応力によって結晶核の発生が制御され、さらにマスク絶縁膜の開口部から半導体膜の選択的領域に触媒元素が添加され加熱処理されることにより、結晶核の発生が制御され、加熱処理による熱エネルギーにより、結晶成長を進めることができる。以上により、触媒元素の添加濃度を高くすることなく、十分に結晶化させることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
続いて、非晶質シリコン膜１３に触媒元素として、ニッケルを添加し、ニッケル含有層１５を形成する（図１（Ｂ））。なお、本実施形態においては、触媒元素を５、１０、１５ｐｐｍの濃度で含む水溶液（酢酸ニッケル水溶液）をスピンコート法により塗布して触媒元素を添加したが、この方法以外に、スパッタ法や蒸着法を用いて触媒元素を添加することも可能である。以上のようにして、触媒元素が添加された１５種類の試料に対して加熱処理を行う。この加熱処理の前に、非晶質シリコン膜１３中の含有水素濃度を低減させるために、水素出しの加熱処理を行ってもよい。本実施形態では、４５０℃、１時間の加熱処理を行い、続いて結晶化のための加熱処理を炉を用いて５７０℃で１４時間行い結晶質シリコン膜を形成した（図１（Ｃ））。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
次いで、半導体層１１０ａ〜ｄを覆って、ゲート絶縁膜１１１を形成する。なお、ゲート絶縁膜１１１を形成する前に、保持容量２０４となる領域の半導体層１１０ｄに導電性を持たせ保持容量の下部電極とするために、半導体層１１０ｄにリンを添加してもよい。また、ゲート絶縁膜１１１を形成した後、半導体層１１０ｄ上のゲート絶縁膜１１１を選択的に除去して、半導体層１１０ｄに不純物元素を添加してもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
半導体層１１０ａ〜ｄを形成した後、ＴＦＴのしきい値を制御するために微量な不純物元素（ボロンまたはリン）のドーピングを行ってもよい。この不純物添加工程は、半導体膜の結晶化工程の前、半導体膜の結晶化工程の後、または、ゲート絶縁膜１１１を形成する工程の後のいずれかに行えばよい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2003151905.tif 000001
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
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【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
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【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
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【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2003151905.tif 000005
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2003151905.tif 000006