【手続補正書】
【提出日】平成17年1月17日(2005.1.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】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】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】
非晶質半導体膜を形成し、
前記非晶質半導体膜に金属元素を添加し、
前記半導体膜を結晶化させて結晶質半導体膜を形成し、
前記結晶質半導体膜に希ガス元素を選択的に添加して不純物領域を形成し、
前記不純物領域に前記金属元素をゲッタリングすることによって前記結晶質半導体膜中の前記金属元素を選択的に除去または低減し、
前記不純物領域を除去することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２】
非晶質半導体膜を形成し、
前記非晶質半導体膜に金属元素を添加し、
前記半導体膜を加熱して結晶質半導体膜を形成し、
前記結晶質半導体膜に強光を照射し、
前記結晶質半導体膜にレーザー光を照射し、
前記結晶質半導体膜に希ガス元素を選択的に添加して不純物領域を形成し、
前記結晶質半導体膜に含まれる前記金属元素を前記不純物領域にゲッタリングすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３】
非晶質半導体膜を形成し、
前記非晶質半導体膜に金属元素を添加し、
前記半導体膜を加熱して結晶質半導体膜を形成し、
前記結晶質半導体膜に強光を照射し、
前記結晶質半導体膜に希ガス元素を選択的に添加して不純物領域を形成し、
前記結晶質半導体膜に含まれる前記金属元素を前記不純物領域にゲッタリングし、
前記結晶質半導体膜にレーザー光を照射することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項４】
非晶質半導体膜を形成し、
前記非晶質半導体膜に金属元素を添加し、
前記半導体膜を加熱して結晶質半導体膜を形成し、
前記結晶質半導体膜に強光またはレーザー光を照射し、
前記結晶質半導体膜上に珪素を主成分とする絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜を通過させて前記結晶質半導体膜に一導電型を付与する不純物元素を添加し、
前記絶縁膜をパターニングしてマスクを形成し、
前記マスクで覆われていない前記結晶質半導体膜に、希ガス元素を添加して不純物領域を選択的に形成し、
前記結晶質半導体膜に含まれる前記金属元素を前記不純物領域にゲッタリングし、
前記マスクで前記半導体膜をパターニングすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項５】
非晶質半導体膜を形成し、
前記非晶質半導体膜に金属元素を添加し、
前記半導体膜に強光を照射して結晶質半導体膜を形成し、
前記結晶質半導体膜に強光またはレーザー光を照射し、
前記結晶質半導体膜上に珪素を主成分とする絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜を通過させて前記結晶質半導体膜に一導電型を付与する不純物元素を添加し、
前記絶縁膜をパターニングしてマスクを形成し、
前記マスクで覆われていない前記結晶質半導体膜に、希ガス元素を添加して不純物領域を選択的に形成し、
前記結晶質半導体膜に含まれる前記金属元素を前記不純物領域にゲッタリングし、
前記マスクで前記半導体膜をパターニングす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４または請求項５において、前記結晶質半導体膜に１×１０15〜５×１０17／ｃｍ3の濃度で一導電型を付与する不純物元素を添加するチャネルドープを行う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のいずれか一において、前記結晶質半導体膜に一導電型を付与する不純物元素を添加した後、前記半導体膜に強光またはレーザー光を照射して前記不純物元素を活性化す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乃至請求項７のいずれか一において、前記マスクはレジスト膜を上層とし、珪素を主成分とする絶縁膜を下層とする積層構造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２乃至請求項８のいずれか一において、前記強光は、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、または高圧水銀ランプから射出された光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２または請求項３において、前記結晶質半導体膜に強光を照射した後にフッ酸を含むエッチャントで前記結晶質半導体膜の表面を処理す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４または請求項５において、前記結晶質半導体膜に強光またはレーザー光を照射した後にフッ酸を含むエッチャントで前記結晶質半導体膜の表面を処理す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１１のいずれか一において、前記結晶質半導体膜を形成した後、フッ酸を含むエッチャントで前記結晶質半導体膜の表面を処理す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１０乃至請求項１２において、フッ酸を含むエッチャントで前記結晶質半導体膜の表面を処理した後、前記結晶質半導体膜に強光を照射す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のいずれか一において、加熱処理によって前記金属元素を前記不純物領域にゲッタリングする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のいずれか一において、前記結晶質半導体膜に強光を照射することによって、前記金属元素を前記不純物領域にゲッタリングする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１３のいずれか一において、加熱処理と同時に、前記結晶質半導体膜に強光を照射することによって、前記金属元素を前記不純物領域にゲッタリングす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のいずれか一において、前記金属元素を前記不純物領域にゲッタリングする前に、前記不純物領域に一導電型の不純物元素を添加することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１８】
請求項１乃至請求項１６のいずれか一において、前記希ガス元素と同時に一導電型の不純物元素を添加することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１９】
非晶質半導体膜を形成し、
前記非晶質半導体膜に金属元素を添加し、
前記非晶質半導体膜上にマスクを形成し、
前記非晶質半導体膜に希ガス元素を選択的に添加して不純物領域を形成し、
前記半導体膜のうち、前記マスクと重なる領域を結晶化すると同時に、前記マスクと重なる領域に含まれる前記金属元素を前記不純物領域にゲッタリングすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２０】
請求項１９において、加熱処理によって前記マスクと重なる領域を結晶化すると同時に、前記マスクと重なる領域に含まれる金属元素を前記不純物領域にゲッタリングすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２１】
請求項１９において、前記非晶質半導体膜に強光を照射することによって前記マスクと重なる領域を結晶化すると同時に、前記マスクと重なる領域に含まれる金属元素を前記不純物領域にゲッタリングすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２２】
請求項１９において、加熱処理と同時に前記非晶質半導体膜に強光を照射することによって、前記マスクと重なる領域を結晶化すると同時に、前記マスクと重なる領域に含まれる金属元素を前記不純物領域にゲッタリングすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２３】
請求項１９乃至請求項２２のいずれか一において、前記ゲッタリングを行う前に、前記不純物領域に一導電型の不純物元素を添加することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２４】
請求項１９乃至請求項２２のいずれか一において、前記希ガス元素と同時に一導電型の不純物元素を添加することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２５】
非晶質半導体膜を形成し、
前記非晶質半導体膜上にマスクを形成し、
前記非晶質半導体膜の前記マスクで覆われていない領域に金属元素を添加し、
前記半導体膜を結晶化させて結晶質半導体膜を形成し、
前記結晶質半導体膜に希ガス元素を選択的に添加して不純物領域を形成し、
前記不純物領域に前記金属元素をゲッタリングすることによって前記結晶質半導体膜中の前記金属元素を選択的に除去または低減し、
前記不純物領域を除去することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２６】
請求項１乃至請求項２５のいずれか一において、前記希ガス元素はＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ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２７】
請求項１乃至請求項２６のいずれか一において、前記金属元素はＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕ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。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
また、本発明の特徴の一つは、結晶質半導体薄膜に希ガス元素を添加してゲッタリングサイトを形成するプロセスと、加熱処理するプロセスとを有しており、該加熱処理により結晶質半導体薄膜に含まれる金属が移動してゲッタリングサイト（希ガス元素のイオンが添加された領域）に捕獲され、ゲッタリングサイト以外の結晶質半導体薄膜から金属を除去または低減することである。なお、加熱処理に代えて強光を照射してもよいし、加熱処理と同時に強光を照射してもよい。また、このゲッタリングの際、チャネルドープにより添加された不純物元素を活性化させてもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
次いで、下地膜上に半導体層２０２〜２０６を形成する。半導体層２０２〜２０６は、非晶質構造を有する半導体膜を公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により成膜した後、公知の結晶化処理（レーザー結晶化法、熱結晶化法、またはニッケルなどの触媒を用いた熱結晶化法等）を行って得られた結晶質半導体膜を所望の形状にパターニングして形成する。この半導体層２０２〜２０６の厚さは２５〜８０ｎｍ（好ましくは３０〜６０ｎｍ）の厚さで形成する。結晶質半導体膜の材料に限定はないが、好ましくはシリコンまたはシリコンゲルマニウム（ＳｉXＧｅ1-X（Ｘ＝０．０００１〜０．０２））合金などで形成すると良い。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、５５ｎｍの非晶質シリコン膜を成膜した後、ニッケルを含む溶液を非晶質シリコン膜上に保持させた。この非晶質シリコン膜に脱水素化（５００℃、１時間）を行った後、熱結晶化（５５０℃、４時間）を行い、さらに結晶化を改善するためのレーザーアニ―ル処理を行って結晶質シリコン膜を形成した。そして、実施の形態に示したように、酸化シリコン膜からなるマスクを形成した後、結晶質シリコン膜に希ガス元素をマスクを用いて添加して、ゲッタリングを行った後、結晶質シリコン膜のパターニングを行い、その後、マスクを除去した。こうして、結晶質シリコン膜からなる半導体層２０２〜２０６を形成した。この半導体層２０２〜２０６のパターニングが終了した状態は、実施の形態における図２（Ｃ）に相当する。なお、酸化シリコン膜を形成した後、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）のドーピングを適宜行ってもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
こうして、第１のエッチング処理により第１の導電層と第２の導電層から成る第１の形状の導電層２１６〜２２１（第１の導電層２１６ａ〜２２１ａと第２の導電層２１６ｂ〜２２１ｂ）を形成する。図示しないが、ゲート絶縁膜となる絶縁膜２０７のうち、第１の形状の導電層２１６〜２２１で覆われない領域は１０〜２０nm程度エッチングされ薄くなった領域が形成される。