(57)【要約】【課題】アクティブマトリクス型の液晶表示装置において、薄膜トランジスタの点欠陥や線欠陥を完全に排除するのは極めて困難であるのが現状である。その原因の１つである薄膜トランジスタのコンタクト不良を低減することを課題とする。【解決手段】薄膜トランジスタの層間絶縁膜に設けられたソース領域又はドレイン領域に達する第一のコンタクトホールと、層間絶縁膜に設けられたゲート電極に達する第二のコンタクトホールと、第一のコンタクトホール及び第二のコンタクトホールにそれぞれ形成された配線とを有し、該配線に第一のチタン膜と、アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする膜と、第二のチタン膜とが積層した構造を用い、且つアルミニウム又はアルミニウムを主成分とする膜がアルミニウム又はアルミニウムを主成分とする膜に流動性を付与する元素を有することにより、コンタクト不良を低減することができる。【選択図】図４
2006191157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁表面上に設けられた結晶性半導体膜と、
前記結晶性半導体膜に設けられたソース領域及びドレイン領域と、
前記結晶性半導体膜上に設けられたゲート絶縁膜と、
前記結晶性半導体膜上に、前記ゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極と、
前記ゲート電極及び前記結晶性半導体膜上に設けられた層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜に設けられ、前記ソース領域又は前記ドレイン領域に達する第一のコンタクトホールと、
前記層間絶縁膜に設けられ、前記ゲート電極に達する第二のコンタクトホールと、
前記第一のコンタクトホールを介して前記ソース領域又は前記ドレイン領域に電気的に接続され、且つ前記第二のコンタクトホールを介してゲート電極に電気的に接続された配線とを有し、
前記配線は、第一のチタン膜と、アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする膜と、第二のチタン膜とが積層した構造からなり、且つ、前記アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする膜は前記アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする膜に流動性を付与する元素を有する
ことを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項２】
絶縁表面上に設けられた結晶性半導体膜と、
前記結晶性半導体膜に設けられたソース領域及びドレイン領域と、
前記結晶性半導体膜上に設けられたゲート絶縁膜と、
前記結晶性半導体膜上に、前記ゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極と、
前記ゲート電極及び前記結晶性半導体膜上に設けられた層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜に設けられ、前記ソース領域又は前記ドレイン領域に達し、前記ソース領域又は前記ドレイン領域をオーバーエッチングして形成された第一のコンタクトホールと、
前記層間絶縁膜に設けられ、前記ゲート電極に達し、えぐれ部を有する第二のコンタクトホールと、
前記第一のコンタクトホールを介して前記ソース領域又は前記ドレイン領域に電気的に接続され、且つ前記第二のコンタクトホールを介してゲート電極に電気的に接続された配線とを有し、
前記配線は、第一のチタン膜と、アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする膜と、第二のチタン膜とが積層した構造からなり、且つ、前記アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする膜は前記アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする膜に流動性を付与する元素を有する
ことを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項３】
絶縁表面上に設けられた結晶性半導体膜と、
前記結晶性半導体膜に設けられたソース領域及びドレイン領域と、
前記結晶性半導体膜上に設けられたゲート絶縁膜と、
前記結晶性半導体膜上に、前記ゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極と、
前記ゲート電極及び前記結晶性半導体膜上に設けられた層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜に設けられ、前記ソース領域又は前記ドレイン領域に達し、えぐれ部を有する第一のコンタクトホールと、
前記層間絶縁膜に設けられ、前記ゲート電極に達し、えぐれ部を有する第二のコンタクトホールと、
前記第一のコンタクトホールを介して前記ソース領域又は前記ドレイン領域に電気的に接続され、且つ前記第二のコンタクトホールを介してゲート電極に電気的に接続された配線とを有し、
前記配線は、第一のチタン膜と、アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする膜と、第二のチタン膜とが積層した構造からなり、且つ、前記アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする膜は前記アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする膜に流動性を付与する元素を有する
ことを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項４】
絶縁表面上に設けられた結晶性半導体膜と、
前記結晶性半導体膜に設けられたソース領域及びドレイン領域と、
前記結晶性半導体膜上に設けられたゲート絶縁膜と、
前記結晶性半導体膜上に、前記ゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極と、
前記ゲート電極及び前記結晶性半導体膜上に設けられた層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜に設けられ、前記ソース領域又は前記ドレイン領域に達し、ブローホールを有する第一のコンタクトホールと、
前記層間絶縁膜に設けられ、前記ゲート電極に達し、ブローホールを有する第二のコンタクトホールと、
前記第一のコンタクトホールを介して前記ソース領域又は前記ドレイン領域に電気的に接続され、且つ前記第二のコンタクトホールを介してゲート電極に電気的に接続された配線とを有し、
前記配線は、第一のチタン膜と、アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする膜と、第二のチタン膜とが積層した構造からなり、且つ、前記アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする膜は前記アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする膜に流動性を付与する元素を有する
ことを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項５】
絶縁表面上に設けられた結晶性半導体膜と、
前記結晶性半導体膜に設けられたソース領域及びドレイン領域と、
前記結晶性半導体膜上に設けられたゲート絶縁膜と、
前記結晶性半導体膜上に、前記ゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極と、
前記ゲート電極及び前記結晶性半導体膜上に設けられた層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜に設けられ、前記ソース領域又は前記ドレイン領域に達し、えぐれ部を有する第一のコンタクトホールと、
前記層間絶縁膜に設けられ、前記ゲート電極に達し、えぐれ部を有する第二のコンタクトホールと、
前記第一のコンタクトホールを介して前記ソース領域又は前記ドレイン領域に電気的に接続され、且つ前記第二のコンタクトホールを介してゲート電極に電気的に接続された配線とを有し、
前記配線は、前記ソース領域、前記ドレイン領域、又は前記ゲート電極とオーミック接触をとるための第一のチタン膜と、アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする膜と、第二のチタン膜とが積層した構造からなり、且つ、前記アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする膜は前記アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする膜に流動性を付与する元素を有する
ことを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項６】
絶縁表面上に設けられた結晶性半導体膜と、
前記結晶性半導体膜に設けられたソース領域及びドレイン領域と、
前記結晶性半導体膜上に設けられたゲート絶縁膜と、
前記結晶性半導体膜上に、前記ゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極と、
前記ゲート電極及び前記結晶性半導体膜上に設けられた層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜に設けられ、前記ソース領域又は前記ドレイン領域に達し、えぐれ部を有する第一のコンタクトホールと、
前記層間絶縁膜に設けられ、前記ゲート電極に達し、えぐれ部を有する第二のコンタクトホールと、
前記第一のコンタクトホールを介して前記ソース領域又は前記ドレイン領域に電気的に接続され、且つ前記第二のコンタクトホールを介してゲート電極に電気的に接続された配線とを有し、
前記配線は、アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする膜の濡れ性を高めるための第一のチタン膜と、前記アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする膜と、第二のチタン膜とが積層した構造からなり、且つ、前記アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする膜は前記アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする膜に流動性を付与する元素を有する
ことを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一において、
前記層間絶縁膜は酸化珪素、又は窒化珪素を有することを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一において、
前記第一のコンタクトホールと、前記第二のコンタクトホールとは同時に形成されたことを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一において、
前記アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする膜に流動性を付与する元素は、１２族〜１５族に属するものから選ばれた１種または複数種の元素であることを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項８のいずれか一において、
前記アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする膜に流動性を付与する元素は、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉛（Ｐｂ）、インジウム（Ｉｎ）、アンチモン（Ｓｂ）から選ばれた１種または複数種の元素であることを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか一において、
前記絶縁表面はガラス基板表面であることを特徴とする薄膜トランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示する発明は、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする電極や配線および薄膜トランジスタの活性層とに対して配線用のコンタクトを形成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、安価なガラス基板上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を作製する技術が急速に発達してきている。その理由は、アクティブマトリクス型液晶表示装置の需要が高まったことにある。
【０００３】
アクティブマトリクス型液晶表示装置は、マトリクス状に配置された数百万個もの各画素のそれぞれにＴＦＴを配置し、各画素電極に出入りする電荷をＴＦＴのスイッチング機能により制御するものである。
【０００４】
また、この画素ＴＦＴを駆動するための回路ＴＦＴを周辺駆動回路に組み込み、液晶と画素ＴＦＴとでなる表示用画素部と、回路ＴＦＴでなる駆動回路部を同一基板上に形成した集積化回路が一般的となってきている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、アクティブマトリクス型液晶表示装置の集積化回路は数百万個もの画素ＴＦＴと数百個以上の回路ＴＦＴから構成されているので、当然のことながら、生産歩留りが悪くなるのを避けられない。
【０００６】
例えば、１個の画素ＴＦＴが動作しなければ、それに接続された画素電極は表示素子としての機能を失うことになる。これはいわゆる点欠陥の原因となる。
ノーマリブラックの液晶表示装置であれば、白色表示した時に点欠陥が黒点として現れ、非常に外観を害する。
【０００７】
また、回路ＴＦＴが動作しなければ、その回路ＴＦＴから駆動電圧を印加される画素ＴＦＴは全てスイッチング素子として機能しなくなる。これは、いわゆる線欠陥の原因となり、液晶表示装置として致命的な障害となる。
【０００８】
従って、アクティブマトリクス型液晶表示装置は、数百万個ものＴＦＴが長期的に正常に、かつ、安定した動作を維持しうるものでなくてはならない。
しかしながら、点欠陥や線欠陥を完全に排除するのは極めて困難であるのが現状である。その原因の１つとして、コンタクト不良がある。
【０００９】
コンタクト不良とは、配線電極とＴＦＴとの電気的な接続箇所（以後、コンタクトと呼ぶ）が、接続不良を起こした時に生じる動作不良のことである。特に、プレーナー型ＴＦＴでは配線電極とＴＦＴとが、細い開孔（コンタクトホール）を介して電気的接続を取るため、コンタクト不良は重大な問題となっている。
【００１０】
コンタクト不良は半導体素子特性の早期劣化の主原因であり、大電流が流れる場合や高温動作によって特に劣化が加速される。従って、コンタクトの信頼性が半導体素子の信頼性を決めるとまで言われている。
【００１１】
一般的に、アクティブマトリクス型液晶表示装置における画素表示領域の場合、ソース電極はそのまま画素表示領域外へ引き出されるためＴＦＴの半導体層とのコンタクトしか存在しない。
【００１２】
また、周辺駆動回路の場合は、数十万〜数百万個のコンタクトが存在する。特にゲイト電極のコンタクトがあること、大電流動作に伴う温度上昇があることは、コンタクトに対して画素表示領域以上の信頼性が要求されることを意味する。
【００１３】
コンタクト不良の原因は、大別して３つを挙げられる。
第１の原因に、配線電極を形成する導電性膜と、ＴＦＴのソース／ドレインを形成する半導体膜とが、オーミック接合により接触していないことが挙げられる。
【００１４】
これは、接合面に絶縁性の被膜、例えば金属酸化物等が形成されたりすることによる。また、半導体膜表面近傍の状態（不純物濃度、欠陥準位密度、清浄度等）が、コンタクトの性能を大きく左右する。
【００１５】
第２の原因は、配線電極を形成する導電性膜のカバレッジが悪く、コンタクトホール内で断線していることを挙げられる。
この場合、配線電極の成膜方法や成膜条件によって改善を図る必要がある。
【００１６】
また、第３の原因は、コンタクトホールの断面形状等に起因する配線電極の断線が挙げられる。コンタクトホールの断面形状は、コンタクト部に覆われた絶縁物（ＳｉＮ、ＳｉＯ2 等）のエッチング条件に強く依存する。
【００１７】
特に、オーバーエッチングにより形成されるえぐれやブローホール（巣）はカバレッジを著しく悪化させるため重大な問題となっている。その例として、ゲイト電極にえぐれが形成される様子を図１４を用いて説明する。
【００１８】
図１４に示されるのは、プレーナ型薄膜トランジスタのゲイト電極と配線をコンタクトさせるためのコンタクトホール部分の拡大図である。
【００１９】
図１４（Ａ）において、１１はゲイト電極であり、ゲイト電極１１は陽極酸化可能な材料からなる金属材料、ここではＡｌ（アルミニウム）を主成分とする材料からなる。なお、ゲイト電極１１の下はゲイト絶縁膜や半導体層等が存在するが、図の簡略化のため省略した。
【００２０】
１２はゲイト電極１１を電解溶液中で陽極酸化することによって形成される陽極酸化膜（Ａｌ2 Ｏ3 を主成分とする）である。
この陽極酸化膜１２は非常に緻密で強固な膜であり、加熱処理の際の熱からゲイト電極１１を保護してヒロックやウィスカーの発生を抑制する役割を持つ。
【００２１】
さらにゲイト電極１１の上には、１３で示される層間絶縁膜が成膜されている。この層間絶縁膜１３としては、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜等の珪化膜を用いることができる。
【００２２】
そして、層間絶縁膜１３をウェットエッチング法もしくはドライエッチング法によってエッチングして、コンタクトホール１４を形成する。このコンタクトホール１４を形成するためには、まず珪化膜である層間絶縁膜１３をエッチングし、次いで、陽極酸化膜１２をエッチングしなければならない。
【００２３】
しかし、陽極酸化膜１２は非常に緻密で強固な膜であるためエッチングにある程度の時間を要してしまう。そのため、等方性エッチングの際には横方向にもかなりエッチングが進行し、図１４（Ｂ）に示されるようなえぐれ部分１５が形成される。
【００２４】
この状態で配線電極１６を形成した時の様子を図１４（Ｃ）に示す。図１４（Ｃ）のようにえぐれ部分は配線電極１６で被覆することができず、断線を引き起こす原因となる。
【００２５】
また、陽極酸化膜のエッチング終了時のオーバーエッチングが長いとゲイト電極１１のエッチングが少しずつ進行してしまい、ブローホールが形成される場合もある。この場合も配線の断線が問題となる。
【００２６】
本明細書で開示する発明の目的は、上記問題を解決して、コンタクト不良によるＴＦＴの動作不良を低減する工程を、良好に行うための装置および方法を提供することにある。
【発明の効果】
【００２７】
本発明により、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする膜のリフロー工程を、良好かつ確実に行うことができる。その結果、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする膜と、その下の活性層やゲイト電極とのコンタクトホールを介してのコンタクトを確実に行うことができる。このため、作製される薄膜トランジスタ及びこれを用いた回路、液晶表示装置等の信頼性を大幅に向上させ、かつ製造歩留りを向上させることが可能になる。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
上記課題を解決するために、本明細書で開示する主要な構成の一つは、
気密性を有し、独立して雰囲気制御が可能な第１および第２の反応室を少なくとも有し、
前記第１および第２の反応室は、気密性を有して連結されており、
前記第１の反応室では、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする膜を基板上に形成し、
前記第２の反応室では、前記アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする膜の少なくとも一部に流動性を付与することを特徴とする半導体装置の作製装置である。
【００２９】
他の構成の一つは、
気密性を有し、独立して雰囲気制御が可能な第１および第２の反応室を少なくとも有し、
前記第１および第２の反応室は、気密性を有して連結されており、
前記第１の反応室では、アルミニウムに流動性を付与する元素を含むアルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする膜を基板上に形成し、
前記第２の反応室では、前記アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする膜の少なくとも一部に流動性を付与することを特徴とする半導体装置の作製装置である。
【００３０】
他の構成の一つは、
気密性を有し、独立して雰囲気制御が可能な第１、第２および第３の反応室を少なくとも有し、
前記第１、第２および第３の反応室は、気密性を有して連結されており、
前記第１の反応室では、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする膜を基板上に形成し、
前記第２の反応室では、前記アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする膜上に、該膜に流動性を付与する元素を含む膜を形成し、
前記第３の反応室では、前記アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする膜の少なくとも一部に流動性を付与することを特徴とする半導体装置の作製装置である。
【００３１】
他の構成の一つは、
気密性を有し、独立して雰囲気制御が可能な第１、第２および第３の反応室を少なくとも有し、
前記第１、第２および第３の反応室は、気密性を有して連結されており、
前記第１の反応室では、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする膜に流動性を付与する元素を含む膜を基板上に形成し、
前記第２の反応室では、前記膜上にアルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする膜を形成し、
前記第３の反応室では、前記アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする膜の少なくとも一部に流動性を付与することを特徴とする半導体装置の作製装置である。
【００３２】
本明細書で開示する他の主要な発明の一つは、
気密性を有し、かつ気密性を有して連結され、独立して雰囲気制御が可能な第１および第２の反応室を用いた半導体装置の作製方法であって、
前記第１の反応室において、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする膜を基板上に形成し、
前記第２の反応室において、前記アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする膜にエネルギーを付与して、前記アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする膜の少なくとも一部に流動性を付与することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
【００３３】
他の構成は、
気密性を有し、かつ気密性を有して連結され、独立して雰囲気制御が可能な第１および第２の反応室を用いた半導体装置の作製方法であって、
前記第１の反応室において、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする膜に流動性を付与する元素を含むアルミニウム膜を基板上に形成し、
前記第２の反応室において、前記アルミニウム膜にエネルギーを付与して、該アルミニウム膜の少なくとも一部に流動性を付与することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
【００３４】
他の構成は、
気密性を有し、かつ気密性を有して連結され、独立して雰囲気制御が可能な第１、第２および第３の反応室を用いた半導体装置の作製方法であって、
前記第１の反応室において、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする膜に流動性を付与する元素を含む膜を基板上に形成し、
前記第２の反応室において、該膜上にアルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする膜を形成し、
前記第３の反応室において、前記アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする膜にエネルギーを付与して、その少なくとも一部に流動性を付与せめしることを特徴とする半導体装置の作製方法である。
【００３５】
他の構成は、
気密性を有し、かつ気密性を有して連結され、独立して雰囲気制御が可能な第１、第２および第３の反応室を用いた半導体装置の作製方法であって、
前記第１の反応室において、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする膜を基板上に形成し、
前記第２の反応室において、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする膜上に、該膜に流動性を付与する元素を含む膜を形成し、
前記第３の反応室において、前記アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする膜にエネルギーを付与し、その少なくとも一部に流動性を付与せめしることを特徴とする半導体装置の作製方法である。
【００３６】
他の構成の一つは、
層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して半導体装置の少なくとも一部と電気的に接続するアルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする膜を形成する成膜工程と、
加熱処理により、前記アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする膜に実質的な流動性をもたらすリフロー工程と、
を有し、
前記成膜工程と前記リフロー工程の実施は、その過程において大気に曝されないことを特徴とする半導体装置の作製方法である。
【００３７】
また、上記各構成を有する装置および方法において、第１および第２の反応室、更に第３の反応室は、気密性を有し、独立して雰囲気制御可能な基板搬送室を介して連結されていることを特徴とする。
この構成において、前記第１反応室から前記第２の反応室へ、及び前記第２の反応室から前記第３の反応室へ前記基板を搬送する際に、基板は基板搬送室を経由して搬送される。
【００３８】
上記装置および方法の各構成において、各膜は、スパッタ法により形成されることを特徴とする。
【００３９】
スパッタ法以外では、蒸着法や、プラズマＣＶＤ法、低圧ＣＶＤ法等を用いることができる。
【００４０】
また、上記各構成において、前記アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする膜に流動性を付与する元素は、１２族〜１５族に属するものから選ばれた１種または複数種の元素が好ましい。
【００４１】
特に、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉛（Ｐｂ）、インジウム（Ｉｎ）、アンチモン（Ｓｂ）から選ばれた１種または複数種の元素を用いると効果的である。
【００４２】
これらの元素は、前記アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする膜に、450 ℃以下の温度で流動性をもたらすことができる。
【００４３】
上記各構成において、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする膜に流動性を付与するためには、該膜に対し、ヒータや、紫外光、赤外光等の強光を照射する手段によりエネルギーを付与する。
【００４４】
リフロー工程とは、加熱処理により配線電極を構成する金属膜に流動性を持たせることを目的とした工程である。４５０℃以下の温度によるリフロー工程によって、配線電極を構成するアルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする膜は、容易に流動性を示すようになり、コンタクトホール内のえぐれ部分やブローホールを断線することなく被覆できる。
【実施例１】
【００４５】
本実施例では、成膜−リフロー工程を連続して実施するためのマルチチャンバー型のスパッタ装置を示す。図１は本実施例のマルチチャンバー型のスパッタ装置の構成図であり、図２は図１のＡ−Ａ’断面構成図である。
【００４６】
マルチチャンバー型のスパッタ装置は、搬送室１０１、ロード室１０２、アンロード室１０３、スパッタ室１０４〜１０７、加熱室１０８、徐冷室１０９からなり、各室１０３〜１０９はそれぞれ、ゲイトバルブ１１０〜１１７により搬送室１０１の周囲に連結されている。
【００４７】
搬送室１０１は基板１００を搬送するための基板搬送手段１１８を備えている。基板搬送手段１１８によって、基板１００は基板搬送室１０１を経由して、各室１０３〜１０９に移送される。
【００４８】
ロード室１０２は外部からスパッタ装置内に処理基板を搬入するための室であり、基板はカセットに収納された状態でロード室１０２に搬入される。
【００４９】
また、ロード室１０２は、処理基板表面に吸着したＨ2ＯやＮ2 等の不純物ガスを除去するための部屋であり、このためロード室１０３にはＡｒガスやＸｅガス等によるプラズマクリーニング手段が設けられており、カセットからこのプラズマクリーニング手段に基板を搬送する手段も備えられている。
【００５０】
アンロード室１０３は処理基板をスパッタ装置外部へ搬出するための室である。またアンロード室１０３には窒素パージ手段が備えられており、成膜・リフロー処理が終了した基板を窒素パージ処理することができるようになっている。
窒素パージ処理後の基板は、アンロード室１０３に設置されたカセットに順次に収納され、カセットごと基板は装置外部に搬出される。
【００５１】
図２に示すように、搬送室１０１、スパッタ室１０４、加熱室１０８にはそれぞれ、ガス導入管１２１〜１２３および真空排気ポンプ１２４〜１２６が備えられている。ゲイトバルブ１１０〜１１７を閉鎖することによって、これらの室毎に独立して雰囲気および圧力の制御が可能となっている。
【００５２】
また、他の室１０２、１０３やスパッタ室１０４〜１０７、除冷室１０９にも、同様にガス導入管、真空排気ポンプが備えられており、室毎に独立して雰囲気および圧力の制御が可能となっている。
【００５３】
更にスパッタ室１０４内には、図２に示すように、基板２００を設置するためのステージ２０１が設けられている。ステージ２０１にはヒータが内蔵されており、基板２００を所望の温度に制御可能である。
【００５４】
また、ステージ２０１に対向して、ターゲット２０２がホルダ２０３に保持されている。ステージ２０１とホルダ２０３の間には、電源２０４により直流または交流の電界が印加され、スパッタを行う。
【００５５】
また、スパッタ室１０４は真空排気ポンプ１２５によって、到達真空度１０-9Torrのオーダに排気可能になっている。このようにスパッタ室１０４を超高真空にするのは、窒素、酸素、炭素等の不純物が成膜される金属膜に混入するを防ぐためである。
【００５６】
１０-9Torrのオーダの超高真空を実現するためには、真空排気ポンプ１２５をターボ分子ポンプ、複合分子ポンプやクライオポンプで構成すればよい。或いは、ターボ分子ポンプ、複合分子ポンプとクライオポンプとを組み合わて構成すればよい。
【００５７】
図１における他のスパッタ室１０５〜１０７も、スパッタ室１０４と同一な構造を有しており、ターゲット２０２を適宜に選択することによって、基板２００表面に所望の膜を成膜することができる。
【００５８】
加熱室１０８はリフロー処理を行うための室であり、複数の基板を同時に加熱可能となっている。
図２に示すように、加熱室１０８には、複数の基板２１０が配置可能な基板ホルダ２１１が設けられており、基板ホルダ２１１はエレベータ２１２により上下に移動可能とされている。
【００５９】
基板２１０は搬送手段１１８によって、搬送室１０１から加熱室１０８に搬送され、基板ホルダ２１１に載置される。基板が搬送されるタイミングに合わせて、エレベータ２１２により基板ホルダ２１１上方または下方に移動して、基板ホルダ２１１内に基板２１９が順次に載置される。
【００６０】
基板ホルダ２１１の周囲を囲んでヒータ２１３が設けられており、これにより基板２１０が所定の温度に加熱される。
【００６１】
図１に示す徐冷室１０９は加熱室１０８と概略同一な構造を有しており、ヒータにより温度制御しながら、少しづつ基板温度を低下させるための室である。
【００６２】
このような構成のスパッタ装置により、Ｔｉなどの下地膜、配線電極を構成する材料を主成分とする膜（例えばＡｌを主成分とする膜）、配線電極を構成する材料に流動性を付与する元素を主成分とする膜等の成膜工程、加熱によるリフロー工程、その後の冷却・徐冷工程、Ｔｉなどのオーミック接触を良好とするための膜の成膜工程などを、同一雰囲気で連続して行うことが可能となる。また、工程の順序も所望のものとすることができる。
【００６３】
言い換えれば、これらの各工程を基板を外気に触れさせることなく実施することができる。その結果、リフロー工程の前に積層膜の最上面を酸化または汚染させることがなく、良好なリフロー工程を実施することが可能となる。
【００６４】
というのは、リフローを行うための加熱をすると、積層膜の最上面から流動性が高まる場合がある。このような場合に積層膜の上面が他の雰囲気、特に酸化雰囲気に触れて酸化されたり、不純物により汚染されたりしてしまうと、良好なリフローが行えなくなるからである。
【００６５】
リフロー前の段階で、積層膜の最上面が酸化しやすいアルミニウムを主成分とする膜である場合、大気に曝さないようにすることは特に重要である。
【００６６】
もちろん、積層膜を構成する各膜の界面も酸化、汚染されていないことが、良好なリフローおよび配線の接続を行う上で極めて有利となる。
【００６７】
特に、アルミニウムを主成分とする膜と、４５０℃以下の加熱時にアルミニウムを主成分とする膜に流動性を付与する元素を主成分とする膜との界面は、どちらの膜が上面となる場合であっても、大気に触れないようにしなければならない。
【００６８】
そのようにしないと、アルミニウムを主成分とする膜に流動性を付与する元素のアルミニウム膜への拡散が阻害され、リフローが行えなくなる。
【００６９】
また加熱室１０８として、ヒータ２１３を用いる構成に変えて、チャンバー内に赤外光や紫外光等の強光を照射するランプ等を配置し、ＲＴＡ（ラピッド・サーマル・アニール）によってリフローを行う構成としてもよい。
【実施例２】
【００７０】
本実施例では、実施例１で示したマルチチャンバー型のスパッタ装置を用いて、薄膜トランジスタの配線電極の作製に際し、リフローを行なう例を示す。本実施例の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の作製工程を図３、図４に示す。
【００７１】
まず、図３（Ａ）に示すように、絶縁表面を有したガラス基板３０１を用意して、下地膜となる酸化窒化珪素（ＳｉＯx Ｎy で示される）３０２を2000Åの厚さに成膜する。他にも酸化珪素膜や窒化珪素膜であってもよい。
【００７２】
その上に、図示しない５００Åの厚さの非晶質珪素膜をプラズマＣＶＤ法や減圧熱ＣＶＤ法により形成し、適当な結晶化方法により結晶化する。この結晶化は加熱によっても、レーザー光の照射によっても良い。また、結晶化の際に結晶化を助長する元素を添加してもよい。
【００７３】
次に、前記非晶質珪素膜を結晶化して得られた結晶性珪素膜をパターニングして、活性層を構成する島状の半導体層３０３を形成する。
【００７４】
その上に、後にゲイト絶縁膜として機能する酸化珪素膜３０４を1500Åの厚さに形成した。この酸化珪素膜３０４の形成方法は、プラズマＣＶＤ法や減圧熱ＣＶＤ法によれば良い。
【００７５】
次に、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする材料からなる金属薄膜３０５を4000Åの厚さに形成する。このアルミニウム膜３０５は、後にゲイト電極として機能する。
【００７６】
次に、電解溶液中でアルミニウム膜３０５を陽極として、陽極酸化を行う。電解溶液としては、３％の酒石酸のエチレングリコール溶液をアンモニア水で中和して、ＰＨ＝６．９２に調整したものを使用した。
また、白金を陰極として化成電流５ｍＡ、到達電圧１０Ｖとして処理する。
【００７７】
こうして、アルミニウム膜３０５の表面に図示しない緻密な陽極酸化膜が形成される。この陽極酸化膜はフォトレジストとの密着性を高める効果がある。なお、電圧印加時間を制御することで陽極酸化膜が形成される厚さを制御できる（図３（Ａ））。
【００７８】
こうして、図３（Ａ）の状態が得られたら、アルミニウム膜３０５をパターニングして、後にゲイト電極と陽極酸化膜を構成する図示しないアルミニウム電極を形成する。
【００７９】
次に、２度目の陽極酸化を行い、多孔質の陽極酸化膜３０６を形成する。電解溶液は３％のシュウ酸水溶液とし、白金を陰極として化成電流２〜３ｍＡ、到達電圧８Ｖとして処理する。
【００８０】
この時陽極酸化は基板に対して平行な方向に進行して、アルミニウム電極の側面に多孔質の陽極酸化膜３０６が形成される。電圧印加時間を制御することで多孔質の陽極酸化膜３０６の長さを制御できる。本実施例では、0.7 μｍの長さに調節した。
【００８１】
専用の剥離液でフォトレジストを除去した後、さらに３度目の陽極酸化を行い、図３（Ｂ）の状態を得る。３回の陽極酸化工程を経て、陽極酸化されずに残存したアルミニウム電極がゲイト電極３０８となる。
【００８２】
３度目の陽極酸化工程では、電解溶液は３％の酒石酸のエチレングリコール溶液をアンモニア水で中和して、ＰＨ＝６．９２に調整したものを使用した。また、白金を陰極として化成電流５〜６ｍＡ、到達電圧１００Ｖとして処理した。
【００８３】
この際形成される陽極酸化膜３０７は、非常に緻密かつ強固である。そのため、この緻密な陽極酸化膜３０７はドーピング工程等の以降の工程で生じるダメージや、加熱処理の熱からゲイト電極３０８を保護する効果を奏する。
【００８４】
次いで、イオンドーピング法により、島状の半導体層３０３に不純物を注入する。例えば、Ｎチャネル型ＴＦＴを作製するならば、不純物としてＰ（リン）を用いれば良い。
【００８５】
まず、図３（Ｂ）の状態で１度目のイオンドーピングを行う。なお、Ｐ（リン）の注入は加速電圧６０〜９０ｋＶ、ドーズ量0.2 〜5 ×１０15原子／ｃｍ2 で行う。
本実施例では、加速電圧８０ｋＶ、ドーズ量１×１０15原子／ｃｍ2 とした。              
【００８６】
すると、ゲイト電極３０８、多孔質の陽極酸化膜３０６がマスクとなり、後にソース／ドレインとなる領域３０９、３１０が自己整合的に形成される。
【００８７】
次に、図３（Ｃ）に示す様に、多孔質の陽極酸化膜３０６を除去した後、２度目のドーピングを行う。なお、２度目のＰ（リン）の注入は加速電圧６０〜９０ｋＶ、ドーズ量0.1 〜5 ×１０14原子／ｃｍ2 で行う。
本実施例では、加速電圧８０ｋＶ、ドーズ量１×１０14原子／ｃｍ2 とした。              
【００８８】
すると、ゲイト電極３０８とその周囲の陽極酸化膜３０７がマスクとなり、ソース領域３０９、ドレイン領域３１０と比較して不純物濃度の低い、低濃度不純物領域３１１、３１２が自己整合的に形成される。
【００８９】
同時に、ゲイト電極３０８の直下は不純物が全く注入されないため、ＴＦＴのチャネルとして機能するチャネル形成領域３１３が自己整合的に形成される。また、陽極酸化膜３０７の膜厚分だけゲイト電圧の印加されないオフセット領域（図示せず）が形成される。
【００９０】
一般に、ドレイン領域３１９側の低濃度不純物領域３１２はＬＤＤ領域と呼ばれ、チャネル形成領域３１３とドレイン領域３１０との間に高電界が形成されるのを抑制する効果を持つ。
【００９１】
次に、ＫｒＦエキシマレーザー光の照射及び熱アニールを行う。レーザー光のエネルギー密度は250 〜300mJ/cm2 とし、熱アニールの温度は300 〜450 ℃で、加熱時間は数時間とする。本実施例では、レーザー光のエネルギー密度は300mJ/cm2 とし、熱アニールは400 ℃で１時間加熱した。
【００９２】
この工程により、イオンドーピング工程で損傷を受けた島状の半導体層３０３の結晶性が改善される。またこの時、350 ℃、１時間の水素化処理を付加することによって、さらに結晶性を改善することができる。
【００９３】
次に、図３（Ｄ）に示す様に、酸化窒化珪素膜からなる第１の層間絶縁膜３１４をプラズマＣＶＤ法により形成した。この層間絶縁膜３１４は、酸化珪素膜や窒化珪素膜でもよい。また、多層構造であっても構わない。
【００９４】
次に、図４（Ａ）に示すように、ソース電極およびゲイト配線とＴＦＴとを電気的に接続させるためのコンタクトホール３２１、３２２を形成する。本実施例では、これらのコンタクトホール３２１、３２２の形成をバファードフッ酸を用いたウェットエッチング法により行った。
【００９５】
この際、ソースコンタクト部３２１とゲイトコンタクト部３２２の開孔を同時に形成した。この手法は、パターニング回数を減らし、工程を簡略化する上で望ましい。
【００９６】
まず、ソースコンタクト部３２１では、第１の層間絶縁膜３１４、ゲイト絶縁膜３０４の順にエッチングされて、島状の半導体層３０３のソース領域３０９が露出される。
【００９７】
他方、ゲイトコンタクト部３２２では陽極酸化膜３０７のエッチングレートが小さいためエッチングはまだ進行中である。
また、陽極酸化膜３０７をフッ酸系のエッチャントでエッチングすると、不均一にエッチングが進むためエッチャントが浸透した箇所からゲイト電極３０８のエッチングも同時に進行してしまう。
【００９８】
従って、陽極酸化膜３０７のエッチングが終了した時にはソース部ではオーバーエッチングが進み、ゲイト部ではゲイト電極３０８が浸食されて、図４（Ａ）のようなえぐれ部分を有したコンタクトホール３２１、３２２が形成されてしまう。
【００９９】
以下、このようなえぐれ部分を有したコンタクトホール３２１、３２２に配線を形成する工程を説明する。
【０１００】
コンタクトホール３２１、３２２を形成した後、図１、図２に示すマルチチャンバー型スパッタ装置を用いて、成膜及びリフローを連続して行う。
【０１０１】
図１に示す装置において、各スパッタ室１０４〜１０７に配置されたターゲットは、次の組成を有する。スパッタ室１０４はチタン（Ｔｉ）、スパッタ室１０５は銅が２％添加されたアルミニウム（Ａｌ）、スパッタ室１０６はスズ（Ｓｎ）、スパッタ室１０７はチタン（Ｔｉ）である。
【０１０２】
まず、図４（Ａ）に示す状態までの工程が終了した基板を複数枚カセットに収納し、図１に示す装置のロード室１０２にカセットを搬入する。
【０１０３】
ロード室１０２において、カセットから基板を順次取り出して、Ａｒガスによりプラズマクリーニングして、これまでの工程で処理基板表面に吸着したＨ2ＯやＮ2等の不純物ガスを除去した。
【０１０４】
プラズマクリーニング終了後、基板搬送手段１１８により基板１００は搬送室１０１を経由して、ロード室１０２からスパッタ室１０４に搬送され、スパッタ室１０４内のステージ２０１に載置される。スパッタ室１０４において下地膜のＴｉ膜４０１を成膜した。
【０１０５】
スパッタ室１０４において、基板をステージ２０１に載置するとゲイトバルブ１１２を閉め、真空排気ポンプ１２５により１０-9Torrのオーダまで排気する。これにより、不純物ガスの分圧が下がるため、成膜される金属膜内の不純物濃度を下げることができる。
【０１０６】
真空到達度が１０-9Torrのオーダになったら、ガス導入管１２２より雰囲気ガスを導入し、電源２０５によりステージ２０１とホルダ２０３に直流電力を供給し、スパッタ成膜を行った。ターゲット２０１にチタン（Ｔｉ）を用いた。
【０１０７】
成膜条件は、以下のようにした。
ターゲット：チタン（Ｔｉ）
雰囲気：アルゴン（Ａｒ）
圧力：０．４Ｐａ
電力：ＤＣ３０００Ｗ
温度：室温
【０１０８】
この結果、下地膜としてのＴｉ膜４０１が約５００Åの膜厚に形成された。チタンは、凹凸に対する被覆性に優れているため、えぐれ部分やブローホールをある程度被覆することができる。
【０１０９】
このＴｉ膜４０１はソース領域３０９において、後に形成される配線の成分であるアルミニウムと、半導体層の成分であるシリコンとが反応してシリサイドを形成するのを防止する効果を持つ。
【０１１０】
したがって、まずＴｉ膜４０１で良好なオーミック接触を取っておき、次いで配線電極となるアルミニウムを主成分とする膜を形成した後に、リフロー工程を行うことで、より確実なコンタクトを実現できる。
【０１１１】
また、この薄く形成された下地膜４０１により、後に形成するアルミニウム膜の成膜面に対する濡れ性が向上する。その結果アルミニウムを成膜した段階で、微細な径を有するコンタクトホールの入口がアルミニウム膜により塞がれてしまっても、リフローしてアルミニウム膜をコンタクトホール内に埋め込むことが可能となる。下地膜４０１の材料としては、ポリシリコンやＴｉが好ましい。
【０１１２】
次に基板は、搬送手段１１８によりスパッタ室１０５に搬送される。スパッタ室１０５では、銅が２％添加されたアルミニウム（Ａｌ）をターゲットとしたスパッタが行われる。銅に代えて、シリコン（Ｓｉ）やスカンジウム（Ｓｃ）を添加したものを用いてもよい。
【０１１３】
アルミニウムを主成分とする膜４０２は２０００〜６０００Åの厚さに形成する。ここでは４０００Åの膜厚に形成した。この状態ではえぐれ部分やブローホールを完全には被覆しきれないため、コンタクトホール内で断線している可能性が高い。（図４（Ｂ））
【０１１４】
成膜条件は、以下のようにした。
ターゲット：アルミニウム（Ａｌ）（銅２％添加）
雰囲気：アルゴン（Ａｒ）
圧力：０．４Ｐａ
電流：ＤＣ４Ａ
温度：室温
【０１１５】
スパッタ室１０５においても、スパッタ成膜する前に１０-9Torrのオーダまで排気する。
【０１１６】
次に、スパッタ室１０６において、アルミニウムを主成分とする膜４０２の上に、後のリフロー工程においてアルミニウム膜に実質的な流動性をもたらす元素を主成分とする膜を形成する。この膜は１２族〜１５族に属するものから選ばれた１種または複数主の元素を主成分とする。
【０１１７】
特に、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉛（Ｐｂ）、インジウム（Ｉｎ）、アンチモン（Ｓｂ）などが好ましい。ここでは、スズ膜を用いる。
【０１１８】
搬送手段１１８によりスパッタ室１０６に基板が搬送される。スパッタ室１０６においてスパッタが行われ、スズ膜４０３が２０〜１００Å、ここでは５０Åの厚さに成膜した。スパッタ室１０６においても、スパッタ成膜する前に室１０６を１０-9Torrのオーダまで排気する（図４（Ｂ））。
【０１１９】
成膜条件は、以下のようにした。
ターゲット：スズ（Ｓｎ）
雰囲気：アルゴン（Ａｒ）
圧力：０．４Ｐａ
電流：ＤＣ０．３Ａ
温度：室温
【０１２０】
アルミニウムを主成分とする膜４０２を成膜する工程と、スズ膜４０３を成膜する工程との間を、大気開放せずに連続的に行うことは、本発明においては極めて重要である。アルミニウムを主成分とする膜４０２の成膜後に大気に触れてしまうと、その上にスズ膜４０３を形成してもスズのアルミニウム膜内への拡散がうまく行われず、リフローが起こらなくなるからである。理由としては、アルミニウム膜表面が大気に触れることで、自然酸化膜が形成されたり、不純物による汚染が生じ、これらによりスズ膜４０３の拡散が阻害されてしまうことが考えられる。
【０１２１】
またこのことは、スズ以外の、アルミニウムに流動性を付与する元素を主成分とする膜を用いた場合も同様である。
【０１２２】
次にリフロー工程を行う。スズ膜４０３が形成された基板は、搬送手段１１８によりスパッタ室１０６から取り出され、加熱室１０８に搬送される。
【０１２３】
このリフロー工程はゲイト電極３０８の耐熱性を考慮して375 〜450 ℃の温度範囲で行う必要がある（本実施例では、ゲイト電極３０８が陽極酸化膜３０７で保護されているため、通常より耐熱性が増している）。
本実施例では、加熱室１０８内において450 ℃、１時間 、大気圧の加熱処理を行う。その際、処理雰囲気は真空中もしくは窒素中、アルゴン中等の不活性雰囲気が良い。ここでは窒素（Ｎ2 ）雰囲気にした。
【０１２４】
この加熱処理により、スズ膜４０３とアルミニウムを主成分とする膜４０２との界面において反応が起こり、スズがアルミニウム膜へ拡散し、アルミニウムと銅とスズを組成に持つ合金層が形成される。
【０１２５】
すると、アルミニウムを主成分とする膜の上層付近はスズを含有した組成を持つようになる。このため、４５０℃以下の温度で流動性を示すようになり、リフロー工程が進行する。
【０１２６】
このリフロー工程により、アルミニウム膜４０２の上層付近は流動性を持ち、えぐれ部分やブローホールのすきまを断線することなく被覆していく。従って、アルミニウムを主成分とする膜４０２の断線箇所はすべて短絡され、完全にソース領域３０９またはゲイト電極３０８と電気的に接続させることができる。
【０１２７】
スズ膜４０３を成膜する工程と、加熱によるリフローを行う工程との間を、大気開放せずに連続的に行うことも、本発明においては極めて重要である。
【０１２８】
また、リフローが行われる膜の表面の状態が、良好なリフローを行う上で極めて重要なことが判明している。
【０１２９】
本実施例の場合、最上面のスズ膜４０３の表面が大気に触れてしまうと、アルミニウムを主成分とする膜４０２の流動性が低下したり、不均質となり、リフローが不十分となって、結果としてコンタクトの不良が生じることがある。
【０１３０】
リフロー工程終了後、基板は搬送手段１１８により加熱室１０８から取り出されて、徐冷室１０９に搬送され、所定の温度まで徐冷される。
【０１３１】
その後、搬送手段１１８により、基板がスパッタ室１０７に搬送される。スパッタ室１０７において、チタン（Ｔｉ）をターゲットとしたスパッタが行われ、Ｔｉ膜４０４が約５００Åの膜厚に形成される。条件は下地膜としてのＴｉ膜４０１の成膜条件と同じとした。
【０１３２】
このＴｉ膜４０４はより上層に形成される配線と電気的な接続を行う場合に、良好なオーミック接続を実現するために有効となる。
【０１３３】
この後搬送手段１１８により、スパッタ室１０７から取り出された基板は、アンロード室１０３に搬送される。アンロード室１０３において、基板は窒素パージされた後、カセットに収納される。窒素パージ処理は基板を清浄にするという効果の他、基板温度を下げる効果を持つ。基板温度を下げておくことで、基板が大気に曝された際に、その表面に酸化膜が形成されることが抑制される。
【０１３４】
全ての基板に対する成膜・リフロー工程が終了した後、カセットに収納された状態で基板をアンロード室１０３から取り出す。
【０１３５】
このようにして、実施例１のスパッタ装置において成膜及びリフロー工程が複数の基板に対して連続して処理される。その間、各膜の表面は外気（大気）に触れることが全くなく、各膜の酸化や汚染を防いで、良好な電気的接触を有する成膜・リフローを行うことができた。
【０１３６】
以上の工程を経た後、図４（Ｃ）に示すように、積層された膜４０１〜４０４をパターニングしてソース電極４１６、ゲイト電極４１７を形成する。次いで、第２の層間絶縁膜４１８を成膜する。
【０１３７】
第２の層間絶縁膜４１８を成膜する前に、まず図示しない窒化珪素膜または酸化窒化珪素膜でソース電極４１６およびゲイト電極４１７を覆う。これは、樹脂材料を密着性よく成膜するための緩衝膜に相当する。
【０１３８】
その上に第２の層間絶縁膜４１８として樹脂でなる材料を積層する。この樹脂材料は酸化珪素や窒化珪素に比較して低い比誘電率を有するものを選択できるので、後に形成される透明電極と、ＴＦＴとの間に形成される容量の影響を低減させることができる。
【０１３９】
最後に、ＩＴＯでなる透明電極４１９を形成して図４（Ｃ）に示すようなＴＦＴが作製される。第２の層間絶縁膜４１８として用いた樹脂からなる材料は、デバイス上に優れた平坦性を実現できるため均一な電圧を透明電極へかけることが出来る。
【０１４０】
このように作製されたＴＦＴはコンタクトホールの形状によらず良好なコンタクトを示すため、配線または電極の断線によるＴＦＴの動作不良といった問題の恐れがない。
【実施例３】
【０１４１】
本実施例では、薄膜トランジスタの電極を構成する積層膜の構造を、実施例２とは異ならせてリフローを行った例を示す。
【０１４２】
実施例２と同様の作製工程により、薄膜トランジスタを作製し、図４（Ａ）のえぐれ部分を有したコンタクトホールが形成された状態とする。
【０１４３】
次に図１に示すマルチチャンバー型スパッタ装置を用いて、成膜及びリフロー工程を連続して行う。本実施例の工程を図５に示す。
【０１４４】
実施例３での、図１に示す装置における各スパッタ室に配置されたターゲットは、次の組成を示す。スパッタ室１０４はチタン（Ｔｉ）、スパッタ室１０５はゲルマニウム（Ｇｅ）、スパッタ室１０６は銅が２％添加されたアルミニウム（Ａｌ）、スパッタ室１０７はチタン（Ｔｉ）である。
【０１４５】
まず、実施例２で説明した図４（Ａ）に示す状態までの工程が終了した基板を複数枚カセットに収納し、図１に示す装置のロード室１０２に搬入する。
【０１４６】
搬送手段１１８により、基板１００はカセットから搬送室１０１を経由して、スパッタ室１０４に搬送される。
【０１４７】
スパッタ室１０４において、チタン（Ｔｉ）をターゲットとしたスパッタが行われ、下地膜としてのＴｉ膜５０１が約５００Åの膜厚に形成される。成膜条件は実施例２と同じにした。
【０１４８】
次に、後のリフロー工程においてアルミニウムを主成分とする膜に実質的な流動性をもたらす元素を主成分とする膜を形成する。この膜を構成する材料は実施例２で示したものを用いることができる。ここではゲルマニウム膜とする。
【０１４９】
次に基板は、搬送手段１１８によりスパッタ室１０５に搬送される。スパッタ室１０５では、ゲルマニウム（Ｇｅ）をターゲットとしたスパッタが行われ、ゲルマニウム膜５０２を２０〜１００Å形成する、本実施例ではゲルマニウム膜５０２を５０Å形成した。
【０１５０】
成膜条件は、以下のようにした。
ターゲット：ゲルマニウム（Ｇｅ）
雰囲気：アルゴン（Ａｒ）
圧力：０．４Ｐａ
電流：ＤＣ１Ａ
温度：室温
【０１５１】
次に基板は、搬送手段１１８によりスパッタ室１０６に搬送される。スパッタ室１０６では、銅が２％添加されたアルミニウム（Ａｌ）をターゲットとしたスパッタが行われる。銅に代えて、シリコン（Ｓｉ）やスカンジウム（Ｓｃ）を添加したものを用いてもよい。成膜条件は実施例２と同じとした。
【０１５２】
アルミニウムを主成分とする膜５０３は、２０００〜６０００Å、ここでは４０００Åの膜厚に形成した。この状態ではえぐれ部分やブローホールを完全には被覆しきれないため、コンタクトホール内で断線している可能性が高い（図５（Ａ））。
【０１５３】
アルミニウムに実質的な流動性をもたらす元素を主成分とする膜５０２を成膜する工程と、アルミニウムを主成分とする膜５０３を成膜する工程とは、実施例２の場合と同様に、大気に開放せずに連続的に行うことが、良好なリフローを行う上では極めて重要である。
【０１５４】
次にリフロー工程を行なう。アルミニウムを主成分とする膜５０３が形成された基板は、搬送手段１１８によりスパッタ室１０６から取り出され、加熱室１０８に搬送される。
【０１５５】
このリフロー工程はゲイト電極３０８の耐熱性を考慮して375 〜450 ℃の温度範囲で行う必要がある（本実施例では、ゲイト電極３０８が陽極酸化膜３０７で保護されているため、通常より耐熱性が増している）。
本実施例では、加熱室１０８内において400 ℃、１時間、大気圧の加熱処理を行う。その際、処理雰囲気は真空中もしくは窒素中、アルゴン中等の不活性雰囲気が良い。ここでは窒素雰囲気とする。
【０１５６】
この加熱処理により、ゲルマニウム膜５０３とアルミニウムを主成分とする膜５０２との界面において反応が起こり、ゲルマニウムがアルミニウムを主成分とする膜５０２へ拡散し、アルミニウムと銅とゲルマニウムを組成に持つ合金層が形成される。
【０１５７】
すると、アルミニウムを主成分とする膜の下層付近はゲルマニウムを含有した組成を持つようになる。このため、４００℃以下の温度で流動性を示すようになり、リフロー工程が進行する。
【０１５８】
このリフロー工程により、アルミニウム膜５０３の下層付近は流動性を持ち、えぐれ部分やブローホールのすきまを断線することなく被覆していく。従って、図５（Ｂ）に示すように、アルミニウムを主成分とする膜５０３の断線箇所はすべて短絡され、完全にソース領域３０９またはゲイト電極３０８と電気的に接続させることができる。
【０１５９】
アルミニウム膜５０３を成膜する工程と、加熱によるリフローを行う工程との間を、大気開放せずに連続的に行うことも、極めて重要である。
【０１６０】
本実施例の場合、アルミニウムを主成分とする膜が大気に触れてしまうと、表面に自然酸化膜が形成され、また不純物が付着したことが原因となって、アルミニウムを主成分とする膜の流動性が低下したり、不均質となり、リフローが不十分となって、結果としてコンタクトの不良が生じることがある。
【０１６１】
リフロー工程終了後、基板は搬送手段１１８により加熱室１０８から取り出されて、徐冷室１０９に搬送され、所定の温度まで徐冷される。
【０１６２】
その後、搬送手段１１８により、基板がスパッタ室１０７に搬送される。スパッタ室１０７において、チタン（Ｔｉ）をターゲットとしたスパッタを行い、Ｔｉ膜５０４が約５００Åの膜厚に形成される。条件は実施例２と同じとした（図５（Ｂ））。
【０１６３】
以下実施例２と同様にして、成膜及びリフロー工程が終了する。このようにして、成膜及びリフロー工程が複数の基板に対して連続して処理される。その間、各膜の表面は全く外気に触れることがなく、各膜の酸化や汚染を防いで良好な電気的接触を有する成膜・リフローを行うことができた。
【０１６４】
以上の工程を経た後、実施例２と同様にして、積層された膜５０１〜５０４をパターニングしてソース電極５１６、ゲイト電極５１７を形成し、その上に第２の層間絶縁膜５１８として樹脂からなる材料を積層する。このようにして、図５（Ｃ）に示すような、良好なコンタクトを有する薄膜トランジスタが完成される。
【実施例４】
【０１６５】
実施例では、薄膜トランジスタの電極を構成する積層膜の構造を、実施例２とは異ならせてリフローを行った他の例を示す。
【０１６６】
実施例２と同様の作製工程により、薄膜トランジスタを作製し、図４（Ａ）のえぐれ部分を有したコンタクトホールが形成された状態とする。
【０１６７】
次に図１に示すマルチチャンバー型スパッタ装置を用いて、成膜及びリフロー工程を連続して行う。本実施例の工程を図６に示す。
【０１６８】
実施例４での、図１に示す装置における各スパッタ室に配置されたターゲットは、次の組成を示す。スパッタ室１０４はチタン（Ｔｉ）、スパッタ室１０５にはゲルマニウム（Ｇｅ）が２０〜４０％例えば２０％、銅が２％含有されたアルミニウム（Ａｌ）、スパッタ室１０６にはチタン（Ｔｉ）である。本実施例では、スパッタ室１０７は使用しない。
【０１６９】
まず、実施例２に示す図４（Ａ）に示す状態までの工程が終了した基板を、複数枚カセットに収納し、図１に示す装置のロード室１０２に搬送する。
【０１７０】
搬送手段１１８により、基板はカセットから搬送室１０１を経由して、スパッタ室１０４に搬送される。
【０１７１】
スパッタ室１０４において、チタン（Ｔｉ）をターゲットとしたスパッタが行われ、下地膜としてのＴｉ膜６０１が約５００Åの膜厚に形成された。成膜条件は実施例２と同じである。
【０１７２】
基板は、搬送手段１１８によりスパッタ室１０５に搬送される。スパッタ室１０５において、後のリフロー工程においてアルミニウムを主成分とする膜に実質的な流動性をもたらす元素として、ゲルマニウム（Ｇｅ）を２０〜４０％、例えば２０％含有するアルミニウムを主成分とする膜６０２を形成する。ターゲットには、ゲルマニウムが２０％、銅が２％含有されたアルミニウムをとした。成膜条件は実施例３と同じにした。
【０１７３】
アルミニウムを主成分とする膜６０２は、２０００〜６０００Å、ここでは４０００Åの膜厚に形成される。この状態ではえぐれ部分やブローホールを完全には被覆しきれないため、コンタクトホール内で断線している可能性が高い。（図６（Ａ））
【０１７４】
この場合、添加したゲルマニウムの含有量によって後のリフロー工程の処理温度が変わってくる。本実施例ではアルミニウムを主成分としているため、450 ℃以下、好ましくは400 ℃以下でリフローできるようにゲルマニウムの含有率を20〜40原子％とした。
【０１７５】
このゲルマニウムの添加濃度は図７に示すようなアルミニウム−ゲルマニウム系の相図において共晶点（４２４℃）が存在するゲルマニウムの含有率（30原子％）を元に求めた値である。実際には、共晶点に満たない温度において流動性を有するようになるので、20〜40原子％という値は妥当であろう。
【０１７６】
アルミニウムを主成分とする膜６０２に含有される元素として、ゲルマニウム（Ｇｅ）以外に、実施例２で示したアルミニウム膜に実質的な流動性をもたらす元素を用いることができる。
【０１７７】
また、銅はヒロック等アルミニウムの異常成長を抑制するために添加されている。銅に代えて、シリコン（Ｓｉ）やスカンジウム（Ｓｃ）を添加したものを用いてもよい。
【０１７８】
次にリフロー工程を行なう。アルミニウムを主成分とする膜６０２が形成された基板は、搬送手段１１８によりスパッタ室１０５から取り出され、加熱室１０８に搬送される。
【０１７９】
このリフロー工程はゲイト電極３０８の耐熱性を考慮して375 〜450 ℃の温度範囲で行う必要がある（本実施例では、ゲイト電極３０８が陽極酸化膜３０７で保護されているため、通常より耐熱性が増している）。本実施例では、加熱室１０８内において400 ℃、１時間の加熱処理を行う。その際、処理雰囲気は真空中もしくは窒素中、アルゴン中等の不活性雰囲気が良い。ここでは窒素雰囲気とする。
【０１８０】
この加熱処理によりアルミニウムを主成分とする膜６０２の、主として上面にて反応が起こって、アルミニウム膜６０２が流動性を示すようになり、リフロー工程が進行する。
【０１８１】
このリフロー工程により、アルミニウムを主成分とする膜６０２の上層付近は流動性を持ち、えぐれ部分やブローホールのすきまを断線することなく被覆していく。従って、図６（Ｂ）に示すように、アルミニウムを主成分とする膜６０２の断線箇所はすべて短絡され、完全にソース領域３０９及びゲイト電極３０８に電気的に接続させることができる。
【０１８２】
アルミニウムを主成分とする膜６０２を成膜する工程と、加熱によるリフローを行う工程との間を、大気開放せずに、両工程を連続的に行うことは、極めて重要である。
【０１８３】
本実施例の場合、アルミニウムを主成分とする膜６０２が大気に触れてしまうと、表面に自然酸化膜が形成され、また不純物が付着したことが原因となって、アルミニウムを主成分とする膜の流動性が低下したり、不均質となり、リフローが不十分となって、結果としてコンタクトの不良が生じることがある。
【０１８４】
リフロー工程終了後、基板は搬送手段１１８により加熱室１０８から取り出されて、徐冷室１０９に搬送され、所定の温度まで徐冷される。
【０１８５】
その後、搬送手段１１８により、基板がスパッタ室１０６に搬送される。スパッタ室１０６において、チタン（Ｔｉ）をターゲットとしたスパッタが行われ、Ｔｉ膜６０３が約５００Åの膜厚に形成される。条件は実施例２と同じにした（図６（Ｂ））。
【０１８６】
以下実施例２と同様にして、成膜及びリフロー工程が終了する。このようにして、成膜及びリフロー工程が複数の基板に対して連続して処理される。その間、各膜の表面は全く外気に触れることがなく、これにより膜の酸化や汚染を防ぐことができる。その結果、アルミニウムを主成分とする膜と、その上下のチタン膜とを良好な電気的接触を有して成膜・リフローを行うことができた。
【０１８７】
以上の工程を経た後、実施例２と同様にして、積層された膜６０１〜６０３をパターニングしてソース電極６１６、ゲイト電極６１７を形成し、その上に第２の層間絶縁膜６１８として樹脂からなる材料を積層する。このようにして、図６（Ｃ）に示すような、良好なコンタクトを有する薄膜トランジスタが完成される。
【実施例５】
【０１８８】
本実施例は、実施例４において配線電極を構成する材料に対しゲルマニウム以外の金属元素を添加した場合の例を示す。特に、その添加濃度について説明する。本実施例における薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の作製工程例は実施例４と同様であるので省略する。
【０１８９】
本実施例ではアルミニウムを主成分としているため、450 ℃以下でリフローできるように添加元素の濃度を調節しなくてはならない。そこで、参考図例として図７〜１３にそれぞれ、アルミニウムと、ゲルマニウム、スズ、ガリウム、亜鉛、鉛、インジウム、アンチモンの各元素とからなる合金の二元系相図を示す。
【０１９０】
各相図によると、各元素がアルミニウムに対して概略以下の濃度で添加されていると、450 ℃でも析出物のない液相状態で存在しうることが判る。
Ｇｅ：25〜32原子％（図７）
Ｓｎ：85原子％以上（図８）
Ｇａ：45原子％以上（図９）
Ｚｎ：65原子％以上（図１０）
Ｐｂ：99原子％以上（図１１）
Ｉｎ：98原子％以上（図１２）
【０１９１】
この各種元素の添加濃度は相図において共晶点が存在する各元素の含有率から求めた値である。実際には、共晶点に満たない温度において流動性を有するようになるので±数十％ぐらいの濃度範囲を持たせることができる。
図１３においてアルミニウムとアンチモンの合金は450 ℃で液相状態とはならないが、上記理由により対象内となる。
【実施例６】
【０１９２】
本実施例は、リフロー工程における加熱処理をＲＴＡ（ラピッド・サーマル・アニール）で行う例を示す。本実施例における薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の作製工程例は実施例２と同様であるので省略する。
【０１９３】
ＲＴＡとは、被処理体に対して赤外光や紫外光等の強光をランプ等により照射するアニール方法である。この特徴として、昇温速度および降温速度が速く、処理時間が数秒〜数十秒と短いため、実質的に最表面の薄膜のみを加熱できることである。即ち、例えばガラス基板上の薄膜のみを1000℃程度の極めて高温でアニールすることが可能である。
【０１９４】
図１に示す装置において、加熱室１０８をチャンバー内に赤外線ランプを配置した構造する。チャンバー内に搬送された基板に対し、ＲＴＡが行われる。
【０１９５】
ＲＴＡ処理は数秒〜数十秒の極めて短時間で行われるため、ヒータを用いて加熱した場合に比較して、リフロー工程に要する時間を大幅に短縮でき、生産性の面からも非常に有効な手段である。
【０１９６】
また、ヒータによる加熱を用いたリフロー工程は、例えばゲイト電極としてアルミニウムを用いた場合、アルミニウムの耐熱性を考慮して、450 ℃以下の低温で行わなければならない。
【０１９７】
しかし、本実施例で示すＲＴＡ技術を応用すれば、ゲイト電極の耐熱性を考慮する必要がないためリフロー温度の許容範囲が拡がる。
即ち、配線電極に添加する元素の種類や濃度範囲をさらに広く選択できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０１９８】
【図１】実施例で用いるマルチチャンバー型スパッタ装置を示す図。
【図２】図１のＡーＡ’断面を示す図。
【図３】実施例２の薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
【図４】実施例２の薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
【図５】実施例３のスパッタ工程・リフロー工程を示す図。
【図６】実施例４のスパッタ工程・リフロー工程を示す図。
【図７】アルミニウムとゲルマニウムでなる合金の二元系相図。
【図８】アルミニウムとスズでなる合金の二元系相図。
【図９】アルミニウムとガリウムでなる合金の二元系相図。
【図１０】アルミニウムと亜鉛でなる合金の二元系相図。
【図１１】アルミニウムと鉛でなる合金の二元系相図。
【図１２】アルミニウムとインジウムでなる合金の二元系相図。
【図１３】アルミニウムとアンチモンでなる合金の二元系相図。
【図１４】従来の薄膜トランジスタの配線接続構造の例を示す図。
【符号の説明】
【０１９９】
１００  基板
１０１  搬送室
１０２  ロード室
１０３  アンロード室
１０４〜１０７  スパッタ室
１０８  加熱室
１０９  徐冷室
１１０〜１１７  ゲイトバルブ
１１８  搬送手段
１２１〜１２３  ガス導入管
１２４〜１２６  真空排気ポンプ
２００  基板
２０１  ステージ
２０２  ターゲット
２０３  ホルダ
２０４  電源
２１０  基板
２１１  基板ホルダ
２１２  エレベータ
２１３  ヒータ
４０１  Ｔｉ膜
４０２  アルミニウムを主成分とする膜
４０３  スズ膜
４０４  Ｔｉ膜
４１６  ソース電極
４１７  ゲイト電極
５０１  Ｔｉ膜
５０２  ゲルマニウム膜
５０３  アルミニウムを主成分とする膜
５０４  Ｔｉ膜
５１６  ソース電極
５１７  ゲイト電極
６０１  Ｔｉ膜
６０２  アルミニウムを主成分とする膜（Ｇｅ添加）
６０３  Ｔｉ膜
６１６  ソース電極
６１７  ゲイト電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006191157.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006191157.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2006191157.tif 000013
【図１２】
2006191157.tif 000014
【図１３】
2006191157.tif 000015
【図１４】
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