【事件の表示】
　特許第３３５７０３８号「薄膜トランジスタの製造方法と液晶表示装置の製造方法」の請求項１、３ないし６に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３３５７０３８号の請求項１、３ないし６に係る特許を維持する。
【理　由】
第１．手続の経緯
　本件特許第３３５７０３８号に係る手続の主な経緯は次のとおりである。
　特許出願（特願２００１−１４５７６５号）　　平成１３年　５月１６日
    （原出願　特願平８−５８９１７号（出願日：平成８年３月１５日））
　特許権設定登録　　　　　　　　　　　　　　　平成１４年１０月　４日
　特許異議申立（特許異議申立人：セイコーエプソン株式会社）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　平成１５年　６月１６日
　取消理由通知　　　　　　　　　　　　　　　　平成１６年　４月１５日（起案日）
　特許異議意見書・訂正請求書　　　　　　　　　平成１６年　６月２２日
　第２．訂正の適否についての判断
　１．訂正の内容
（１）訂正事項１                    
   特許請求の範囲の請求項１を
　「透光性基板の上に多結晶シリコン薄膜を形成する多結晶シリコン薄膜形成工程と、
　前記多結晶シリコン薄膜上にゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と、
　前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、
　前記多結晶シリコン薄膜にソース・ドレイン領域を形成するための不純物を導入する際に、前記ゲート絶縁膜と前記ゲート電極との界面付近で水素濃度が最も大きくなるように、前記ゲート絶縁膜およびゲート電極に水素を導入する水素導入工程と、
　前記水素導入工程後、窒化シリコン膜からなる絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
　前記絶縁膜形成工程後、前記ゲート絶縁膜およびゲート電極に導入された前記水素を前記多結晶シリコン薄膜に拡散させるために、３００℃以上５００℃以下の処理温度で熱処理を行う熱処理工程と、を備える薄膜トランジスタの製造方法。」と訂正する。
（２）訂正事項２
　特許請求の範囲の請求項２を
　「透光性基板の上に多結晶シリコン薄膜を形成する多結晶シリコン薄膜形成工程と、
　前記多結晶シリコン薄膜上にゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と、
　前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、
　前記ゲート絶縁膜およびゲート電極に水素を導入する水素導入工程と、
　前記水素導入工程後、水素、窒素、アンモニアおよびシランの混合ガスを用いたプラズマＣＶＤ法にて形成した窒化シリコン膜からなる絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
　前記絶縁膜形成工程後、前記ゲート絶縁膜およびゲート電極に導入された前記水素を前記多結晶シリコン薄膜に拡散させるために、３００℃以上５００℃以下の処理温度で熱処理を行う熱処理工程と、を備える薄膜トランジスタの製造方法。」と訂正する。
（３）訂正事項３
　特許請求の範囲の請求項４を
　「前記不純物の水素希釈ガスをプラズマ分解して形成したイオンを質量分離せず注入することにより、前記多結晶シリコン薄膜への前記不純物の導入と前記ゲート絶縁膜および前記ゲート電極への水素の導入を行う請求項１に記載の薄膜トランジスタの製造方法。」と訂正する。
（４）訂正事項４
　特許明細書の段落番号【００１７】を
　「【００１７】     
　【課題を解決するための手段】
　請求項１記載の薄膜トランジスタの製造方法は、透光性基板の上に多結晶シリコン薄膜を形成する多結晶シリコン薄膜形成工程と、前記多結晶シリコン薄膜上にゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、前記多結晶シリコン薄膜にソース・ドレイン領域を形成するための不純物を導入する際に、前記ゲート絶縁膜と前記ゲート電極との界面付近で水素濃度が最も大きくなるように、前記ゲート絶縁膜およびゲート電極に水素を導入する水素導入工程と、前記水素導入工程後、窒化シリコン膜からなる絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、前記絶縁膜形成工程後、前記ゲート絶縁膜およびゲート電極に導入された前記水素を前記多結晶シリコン薄膜に拡散させるために、３００℃以上５００℃以下の処理温度で熱処理を行う熱処理工程と、を備える。」と訂正する。
（５）訂正事項５
　特許明細書の段落番号【００２３】を
　「 【００２３】
　請求項２記載の薄膜トランジスタの製造方法は、透光性基板の上に多結晶シリコン薄膜を形成する多結晶シリコン薄膜形成工程と、
　前記多結晶シリコン薄膜上にゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と、
　前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、
　前記ゲート絶縁膜およびゲート電極に水素を導入する水素導入工程と、
　前記水素導入工程後、水素、窒素、アンモニアおよびシランの混合ガスを用いたプラズマＣＶＤ法にて形成した窒化シリコン膜からなる絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
　前記絶縁膜形成工程後、前記ゲート絶縁膜およびゲート電極に導入された前記水素を前記多結晶シリコン薄膜に拡散させるために、３００℃以上５００℃以下の処理温度で熱処理を行う熱処理工程と、を備える。」と訂正する。
（６）訂正事項６
　特許明細書の段落番号【００２５】を
　「 【００２５】
　請求項４記載の薄膜トランジスタの製造方法は、請求項１に記載の薄膜トランジスタの製造方法において、前記不純物の水素希釈ガスをプラズマ分解して形成したイオンを質量分離せず注入することにより、前記多結晶シリコン薄膜への前記不純物の導入と前記ゲート絶縁膜および前記ゲート電極への水素の導入を行う。
　このように、ゲート絶縁膜およびゲート電極への水素の導入を、多結晶シリコン薄膜への不純物の導入と同時に行うことにより、製造時間をより短縮することができる。」と訂正する。
           　　　
　２．訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
　（１）訂正事項１
　訂正事項１は、訂正前の請求項１に記載された「前記ゲート絶縁膜およびゲート電極に水素を導入する水素導入工程」を技術的に限定するものであって、薄膜トランジスタの製造方法に本来含まれる、多結晶シリコン薄膜へのソース・ドレイン領域を形成するための不純物を導入する工程を追加するとともに、前記「ソース・ドレイン領域を形成するための不純物を導入する」工程と同時に「前記ゲート絶縁膜と前記ゲート電極との界面付近で水素濃度が最も大きくなるように」、「前記ゲート絶縁膜およびゲート電極に水素を導入する水素導入工程」とするものであって、「前記ゲート絶縁膜と前記ゲート電極との界面付近で水素濃度が最も大きくなるように」なる限定により、導入された水素の濃度分布を限定しようとするものであるから、訂正前の請求項１に係る発明の構成を限定しようとするものであって、特許請求の範囲の減縮を目的とするものに相当する。
　
　さらに、訂正事項１については、図２及び特許明細書の段落【００３７】、【００４１】〜【００４２】の記載、「【００３７】Ａｌ−Ｚｒ合金にてゲート電極１５を形成後、多結晶シリコン薄膜１３にソース・ドレイン領域を形成するためにゲート電極１５をマスクとして燐イオンを注入する。この燐イオンの注入には、イオンドーピング法を用い、水素ベース１０％のホスフィン（ＰＨ3 ）を高周波プラズマにより分解・イオン化したものを加速電圧８０ｋＶ，ドーズ量１×１０15ｃｍ-2にて注入した。イオンドーピング法は、水素ベース１０％のホスフィン（ＰＨ3 ）を高周波プラズマにより分解したイオンを、質量分離を行わずに加速して注入するため、燐（Ｐ）イオン以外に、水素（Ｈx ；ｘ＝１，２）イオンと燐の水素化（ＰＨx ；ｘ＝１〜３）イオンとが同時に生成され注入される。また、薄膜トランジスタのソース・ドレイン領域以外にもマスクとなるゲート電極１５およびゲート絶縁膜１４中にも同様にＨx （ｘ＝１，２）イオンとＰＨx （ｘ＝０〜３）イオンとが注入されるが、水素イオンは燐イオンに比較して質量数が小さいため、同一の加速電圧にて注入した場合にはより深い領域まで注入され、ゲート電極１５の下部およびゲート絶縁膜１４中に多量の水素イオンが注入される。」（第３７段落参照）及び、「【００４１】図２はイオンドーピング法にてソース・ドレイン領域に燐イオンを注入した後のゲート電極１５／ゲート絶縁膜１４／多結晶シリコン薄膜１３中における水素濃度を二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により測定した結果であり、図１（ａ）のＡ−Ｂ線上の水素濃度を示す。
【００４２】この実施の形態のように、イオンドーピング法にて水素ベース１０％のホスフィン（ＰＨ3 ）をプラズマ分解したイオンを質量分離することなく注入することにより、図２に示すように、イオンドーピング後のゲート絶縁膜１４あるいはゲート電極１５中の水素濃度が１０20ｃｍ-3以上となる。」（第４１段落及び第４２段落参照）から明らかであり、新規事項には当たらない。
　したがって、訂正事項１は、願書に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内の訂正であり、かつ実質的に特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものではない。　
　
（２）訂正事項２
　訂正事項２は、訂正事項１に関し、訂正前の請求項１を訂正することに伴い、訂正前の請求項１を引用する訂正前の請求項２について、訂正前の請求項１に記載された発明を特定するために必要と認める事項を含めて独立請求項として記載することに伴ってなされたものである。
　訂正前の請求項２は、特許異議申立の対象となっていない請求項であり、明りょうでない記載の釈明に該当する。
　
（３）訂正事項３     
　訂正事項３は、訂正前の請求項１に記載される「前記ゲート絶縁膜およびゲート電極に水素を導入する水素導入工程」に技術的限定として「前記多結晶シリコン薄膜にソース・ドレイン領域を形成するための不純物を導入する際に、前記ゲート絶縁膜と前記ゲート電極との界面付近で水素濃度が最も大きくなるように、」を付加することに伴ってなされたものであるところ、訂正前の請求項４に記載される、「多結晶シリコン薄膜に不純物を導入する不純物導入工程」が訂正後に請求項１に付加された技術的限定に含まれており、また、前記「多結晶シリコン薄膜に不純物を導入する不純物導入工程」を受けた「前記不純物導入工程」に、訂正により「前記多結晶シリコン薄膜」なる技術的限定を付加することは、訂正前の請求項４における「前記不純物導入工程」を訂正前の本来の技術的意味を明りょうにするためのものであり、また、訂正後の請求項４の「前記ゲート絶縁膜および前記ゲート電極への水素の導入を行う」なる記載は、訂正前の請求項４の「ゲート絶縁膜およびゲート電極への水素導入工程」を単に言い換えたものに過ぎず、訂正後の請求項４に記載される「前記多結晶シリコン薄膜への前記不純物の導入と前記ゲート絶縁膜および前記ゲート電極への水素の導入を行う」なる構成は、その前に記載される「前記不純物の水素希釈ガスをプラズマ分解して形成したイオンを質量分離せず注入することにより、」という技術的前提を考慮すると、訂正後の請求項４に記載される工程と、訂正前の請求項４の「この不純物導入工程において、前記不純物の水素希釈ガスをプラズマ分解して形成したイオンを質量分離せず注入することにより、前記不純物導入工程とゲート絶縁膜およびゲート電極への水素導入工程とを同時に行う」工程とは、多少は技術用語の記載順序は異なるものの、訂正後の請求項１の記載（「前記多結晶シリコン薄膜にソース・ドレイン領域を形成するための不純物を導入する」）をも考慮すると、訂正後の請求項４に係る発明は、訂正前の請求項４に係る発明と実質的に同一であり、訂正事項３は、明りょうでない記載の釈明に相当する。
　また、訂正後において引用する請求項を、訂正前の「請求項１〜３のいずれか」から「請求項１」としており、この点は、特許請求の範囲の減縮を目的としたものに相当する。
　また、訂正事項３は、願書に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内の訂正であり、かつ実質的に特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものではない。
（４）訂正事項４ないし６
  訂正事項４ないし６は、特許請求の範囲の訂正に対応して、これと整合するように発明の詳細な説明の欄を訂正するものであるから、明りょうでない記載の釈明を目的とするものに当たる。
　さらに、訂正事項４ないし６は、願書に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内の訂正であり、かつ実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものではない。
　
　３．訂正の適否のむすび
　以上のとおりであるから、上記訂正は、特許法第１２０条の４第２項及び同条第３項において準用する同法第１２６条第２項から第４項までの規定に適合するから、当該訂正を認める。  
　
第３　特許異議申立についての判断
　１．本件発明
　上記第２　２．で示したように上記訂正は認められるから、本件請求項１ないし６に係る発明（以下、「本件発明１」ないし「本件発明６」という。）は、上記訂正請求に係る訂正明細書の特許請求の範囲の請求項１ないし６に記載された事項により特定される次のとおりのものである。
　「【請求項１】
　透光性基板の上に多結晶シリコン薄膜を形成する多結晶シリコン薄膜形成工程と、
　前記多結晶シリコン薄膜上にゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と、
　前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、
　前記多結晶シリコン薄膜にソース・ドレイン領域を形成するための不純物を導入する際に、前記ゲート絶縁膜と前記ゲート電極との界面付近で水素濃度が最も大きくなるように、前記ゲート絶縁膜およびゲート電極に水素を導入する水素導入工程と、
　前記水素導入工程後、窒化シリコン膜からなる絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
　前記絶縁膜形成工程後、前記ゲート絶縁膜およびゲート電極に導入された前記水素を前記多結晶シリコン薄膜に拡散させるために、３００℃以上５００℃以下の処理温度で熱処理を行う熱処理工程と、を備える薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２】
　透光性基板の上に多結晶シリコン薄膜を形成する多結晶シリコン薄膜形成工程と、
　前記多結晶シリコン薄膜上にゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と、
　前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、
　前記ゲート絶縁膜およびゲート電極に水素を導入する水素導入工程と、
　前記水素導入工程後、水素、窒素、アンモニアおよびシランの混合ガスを用いたプラズマＣＶＤ法にて形成した窒化シリコン膜からなる絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
　前記絶縁膜形成工程後、前記ゲート絶縁膜およびゲート電極に導入された前記水素を前記多結晶シリコン薄膜に拡散させるために、３００℃以上５００℃以下の処理温度で熱処理を行う熱処理工程と、を備える薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項３】
　前記熱処理工程を、水素および窒素のうち少なくとも一方を含む雰囲気で行う請求項１または２に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項４】
　前記不純物の水素希釈ガスをプラズマ分解して形成したイオンを質量分離せず注入することにより、前記多結晶シリコン薄膜への前記不純物の導入と前記ゲート絶縁膜および前記ゲート電極への水素の導入を行う請求項１に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項５】　
　前記水素導入工程は、ゲート絶縁膜およびゲート電極のうち少なくとも一方の水素濃度が１０19ｃｍ-3となるように水素を導入する請求項１〜４のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項６】
　請求項１〜５のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法を備える液晶表示装置の製造方法。」
　
　２．特許異議申立の理由及び取消理由の概要
（１）　特許異議申立の理由
　特許異議申立人セイコーエプソン株式会社は、証拠として、
刊行物１．（特許異議申立人セイコーエプソン株式会社提出の甲第１号証）特開昭６３−１１９２６９号公報
刊行物２．（同甲第２号証）特開平３−１８１１１９号公報
刊行物３．（同甲第３号証）特開平８−　４５８６７号公報
刊行物４．（同参考資料１）特開平８−　３２０７７号公報
刊行物５．（同参考資料２）特開平６−２４４２０９号公報
刊行物６．（同参考資料３）特開平７−３２６７６８号公報
刊行物７．（同参考資料４）特開平５−３１５３５８号公報
刊行物８．（同参考資料５）特開平７−１４２７４３号公報
を提出して、本件訂正前の請求項１、３、５及び６に係る発明は、その出願前日本国内において頒布された刊行物１に記載された発明であり、また、本件訂正前の請求項１，３ないし６に係る発明は、刊行物１ないし３に記載された発明に基づいて、その出願前にその発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に発明をすることができたものであるから、本件訂正前の請求項１、３ないし６に係る発明についての特許は、特許法第２９条第１項第３号又は同第２９条第２項の規定に違反してなされたものであり、特許を取り消すべき旨の主張をしている。
　
　（２）　取消理由の概要
　取消理由の概要は以下のとおりである。
　１）本件訂正前の発明１、３ないし６は、その出願前日本国内において頒布された下記の刊行物１ないし８に記載された発明から、当業者が容易に発明することができたものである。
　よって、本件訂正前の発明１、３ないし６の特許は、特許法第２９条第２項の規定に違反してされたものである。
　
　さらに、特許異議申立人セイコーエプソン株式会社が提出した特許異議申立書の「４．申立ての理由」を参照されたい。なお、甲第１号証ないし甲第３号証は、それぞれ刊行物１ないし刊行物３と、参考資料１ないし５は、それぞれ刊行物４ないし８と読み替えるものとする。
　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　記
　
刊行物１．特開昭６３−１１９２６９号公報（特許異議申立人セイコーエプソン株式会社提出の甲第１号証）
刊行物２．特開平３−１８１１１９号公報（同甲第２号証）
刊行物３．特開平８−　４５８６７号公報（同甲第３号証）
刊行物４．特開平８−　３２０７７号公報（同参考資料１）
刊行物５．特開平６−２４４２０９号公報（同参考資料２）
刊行物６．特開平７−３２６７６８号公報（同参考資料３）
刊行物７．特開平５−３１５３５８号公報（同参考資料４）
刊行物８．特開平７−１４２７４３号公報（同参考資料５）
　   　
  ３．刊行物に記載された発明
　（１）刊行物１に記載された発明　
　刊行物１は、「薄膜トランジスタの製造方法」（発明の名称）に関するものであり、第１図及び第２図ともに以下の事項が記載されている。
・「薄膜トランジスタ中に取り込まれて結晶欠陥等をターミネートする水素がプラズマＣＶＤ法によるＳｉＮｘ膜からの熱拡散なので、その水素量等の制御が困難で電気特性の改善を最適化しにくいし、そのバラツキも大きい。・・・電気特性が良くて信頼性、安定性のある多結晶シリコン薄膜トランジスタの実現は困難であると言う問題点があった。
・・・
　水素放電により生成した水素イオンを・・・加速して照射を行うので大面積に渡って制御性良くしかも照射ダメージが少なくて水素化が可能となり、その後に保護膜を形成するので保護膜は水素を含む必要がなく単なる保護膜として十分なものを自由に形成できる。」（第１頁右下欄第１７行〜第２頁右上欄第１行）
・「第１図に本発明による薄膜トランジスタの実施例を示す。
　実施例１
　石英基板１上に減圧化学気相成長法（ＬＰＣＶＤ）により・・・多結晶シリコン薄膜２を堆積し、・・・ゲート絶縁膜３を熱酸化で・・・成長させ、ゲート多結晶シリコン膜４を堆積し、ゲート電極のパターニングを行った後にセルファライメントでソース・ドレインのイオン注入を行い、常圧ＣＶＤで層間絶縁膜５のＳｉＯ２を堆積し・・・コンタクトホールを開けて、アルミ配線６を行い多結晶シリコン薄膜トランジスタの形成を行った。・・・その後、水素化を水素の放電により生成した水素イオンで・・・行った。」（第２頁右上欄第３行〜左下欄第２行）　
・「以上のように本発明によれば薄膜トランジスタの水素化と保護膜の形成が独立にできるため水素化、保護膜の各々に最適な条件で薄膜トランジスタの作製が可能となり電気特性、信頼性、安定性の良い薄膜トランジスタができた。」（第３頁右上欄第９行〜第１３行）
　
　（２）刊行物２に記載された発明
　刊行物２は、「半導体装置の製造方法」（発明の名称）に関するものであり、第５図とともに以下の事項が記載されている。
　「第５図は、本発明を用いて作成したＭＯＳＦＥＴの断面図である。
　（実施例１）
　ガラス基板上５１に、・・・窒化シリコン膜５２を・・・堆積した。・・・
　次に、ＦＲプラズマＣＶＤ法により、・・・窒化シリコン膜５２上に、多結晶シリコン薄膜５３を・・・堆積した。・・・
　次に、スパッタ法により、ゲート絶縁膜としてＳｉＯ２膜５４を・・・堆積した後、ゲート電極５５を形成した。
　次に、イオン注入法により、水素を、・・・多結晶シリコン薄膜５３全面に連続して注入した。
　次に、イオン注入法により、Ｐ+を注入し、ソース・ドレイン領域５６を形成した。」（第６頁右下欄第３１行〜第７頁右上欄第３行）　　
　
　（３）刊行物３に記載された発明
　  刊行物３は、「半導体装置の製造方法および表示装置」（発明の名称）に関するものであり、図１及び図２とともに以下の事項が記載されている。
・「【００１３】本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、以下の目的を有するものである。
　１）低温プロセスによる半導体層への不純物のドーピングに際して、スループットを向上させることが可能な半導体装置の製造方法を提供する。」（第１３段落）
・「【００４８】また、金属シリサイド，ポリサイド，高融点金属単体，その他の金属によってゲート電極４を形成する場合には、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法が用いられる。
　工程３（図１（ｃ）参照）；自己整合技術により、ゲート電極４をマスクとして多結晶シリコン膜２にソース・ドレイン領域５を形成する。ソース・ドレイン領域５の形成には、水素ガスおよびヘリウムで希釈したホスフィンガスによるイオンシャワーを用いる。すなわち、多結晶シリコン膜２に、リンイオンのドーピングを行うのと同時に、水素イオンビームおよびヘリウムイオンビームを照射する。具体的には、非質量分析型イオンシャワー装置を用い、水素とヘリウムとホスフィンとの混合ガスに高周波エネルギーを印加してプラズマを発生させる。すると、水素イオンおよびヘリウムイオンが発生すると共に、ホスフィンが分解されてリンイオンが発生する。その結果、特別な熱処理工程を設けなくても、多結晶シリコン膜２に不純物を拡散させて活性化させることが可能になり、ソース・ドレイン領域５を形成することができる。また、不純物の拡散をより確実にするために熱処理を行うとしても、その温度は300 ℃程度以下で十分となる。さらに、イオンシャワーを用いれば、ソース・ドレイン領域５がイオン注入の場合のように非晶質化することはないため、非晶質化した領域を多結晶化させるための熱処理も不要になる。従って、絶縁基板１に通常のガラス（高耐熱ガラス）を使用することができる。」（第４８段落）
・「【００５５】また、多結晶シリコン膜２に水素イオンビームを照射することで、多結晶シリコン膜２の水素化処理も同時に行われる。
　工程４（図２参照）；デバイスの全面に層間絶縁膜６を形成する。層間絶縁膜６としては、ＣＶＤ法やＰＶＤ法によって形成されたシリコン酸化膜，各種シリケートガラス，シリコン窒化膜などが用いられる。」（第５５段落）
・「【００５８】さらに、イオンシャワーを用いることで、ソース・ドレイン領域５の形成に熱処理工程を設ける必要がなくなる。そして、ソース・ドレイン領域５の形成時に水素化処理も同時に行われるため、水素化処理のための特別な工程を設ける必要もなくなる。その結果、本実施例によれば、製造工程を簡略化することが可能になり、スループットを向上させることができる。尚、ソース・ドレイン領域５の形成に熱処理工程を設ける場合でも、300 ℃程度の低温の処理で十分となるため、昇温および降温に要する時間は短いものとなり、スループットを低下させることはない。」（第５８段落）
　
（４）刊行物４に記載された発明
  刊行物４は、「薄膜トランジスタの水素化方法」（発明の名称）に関するものであり、図１とともに以下の事項が記載されている。
・「【請求項１】　水素プラズマドーピング法によって、薄膜トランジスタの多結晶シリコン層内に水素をドーピングして、該多結晶シリコン層内の大部分の欠陥を消滅させる第１工程と、
　前記多結晶シリコン層上に設けた酸化シリコンからなるストッパ層上または前記多結晶シリコン層上に水素を含む非晶質窒化シリコン膜を堆積した後、アニール処理によって、前記水素を含む非晶質窒化シリコン膜中から水素を放出させ、放出した水素を前記多結晶シリコン層内に拡散して該多結晶シリコン層内の残りの欠陥を消滅させる第２工程とからなることを特徴とする薄膜トランジスタの水素化方法。」（特許請求の範囲請求項１）
・「【００２５】次いで図１の（３）に示す第２工程を行う。この工程では、多結晶シリコン層１６上のストッパ層１７上に水素を含む非晶質窒化シリコン（以下ａ−ＳｉＮx ：Ｈと記す）膜２３を形成する。このａ−ＳｉＮx ：Ｈ膜２３は数％〜４０％の範囲内のうちの所定の濃度の水素を含んでいる。そして上記ａ−ＳｉＮx ：Ｈ膜２３はパッシベーション膜としての機能を持つ。その後、アニール処理によって、ａ−ＳｉＮx ：Ｈ膜２３から水素Ｈを外部に放出させ、ａ−ＳｉＮx ：Ｈ膜２３の界面からストッパ層１７を通して水素Ｈを多結晶シリコン層１６内に拡散する。その結果、多結晶シリコン層１６内は水素化される。上記アニール処理は、例えばレーザ光を照射するレーザアニール処理によって行う。」（第２５段落）
　
（５）刊行物５に記載された発明
  刊行物５は、「半導体装置の製造方法」（発明の名称）に関するものであり、図２とともに以下の事項が記載されている。
・「【００２１】次に、ゲート電極膜１６のパターニングを行い、各島状半導体層１４上にゲート電極１７を形成する。ドーピング・マスク（図示せず）でｐチャネルの薄膜トランジスタ側となる部分を覆い、上方よりシャワー・ドーピングによりリン（Ｐ）を注入し、自己整合型ｎチャネルの薄膜トランジスタ側のソース電極１８及びドレイン電極１９を形成する。注入条件は、５％ＰＨ3／Ｈ2を用い１１０ｋｅＶのエネルギーでドーズ量を４．０×１０15（リン原子）／ｃｍ2とした。
【００２２】次に、前記ドーピング・マスクを剥離し、ｎチャネルの薄膜トランジスタ側となる部分をドーピング・マスク（図示せず）で覆い、上方よりシャワー・ドーピングによりボロン（Ｂ）を注入し、自己整合型ｐチャネルの薄膜トランジスタ側のソース電極１８及びドレイン電極１９を形成する。注入条件は、５％Ｂ2Ｈ6／Ｈ2を用い４０〜８０ｋｅＶのエネルギーでドーズ量を４．０×１０15（ボロン原子）／ｃｍ2とした。
【００２３】続いて、ドーパントの活性化アニールとして、窒素雰囲気中で３５０〜４００℃で２〜５時間の熱処理を行なう。この時、Ｔａで形成されたゲート電極１７、ＳｉＯ2で形成されたゲート絶縁層１５、ポリシリコンから成る島状半導体層１４中に取り込まれた前記未結合水素原子が拡散し、島状半導体層１４中のＳｉダングリング・ボンドを終端させるとともに、島状半導体層１４とゲート絶縁層１５の界面準位を低減させる。
【００２４】その後、層間絶縁膜２０としてプラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ2膜を７０００オングストローム〜１ミクロンの膜厚に堆積し、コンタクトホール２１の形成、配線材料であるＡｌ−Ｃｕを１．２μｍの膜厚にスパッタリング法により堆積及びパターニングして配線電極２２の形成、パッシベーション膜としてのＳｉ3Ｎ4膜の着膜及びパターニングを行ない（図示せず）、ＣＭＯＳ薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を完成させる。」（第２１段落〜第２４段落）
　
（６）刊行物６に記載された発明
  刊行物６は、「半導体装置作製方法」（発明の名称）に関するものであり、図１−２とともに以下の事項が記載されている。
・「【００４４】上記水素イオンの注入工程において注入された水素イオンは、窒化珪素膜２３が存在するために活性層中に閉じ込められることになる。即ち、注入されたイオンが後に外部に放出されたりすることがない状態とすることができる。また、上記のようにして水素イオンが注入されることによって、活性層中の水素元素の濃度は、０．００１原子％〜５原子％程度となる。勿論この数値は、上記のドーピングの条件等で制御することができる。」（第４４段落）
・「【００６７】そして最後に、常圧の窒素雰囲気中において、２００〜４５０度の温度で１時間の水素化アニールを行い、ＴＦＴを完成する。この水素化アニールは、（Ｂ）の工程でイオン注入された水素を活性層内に閉じ込めるとともに、さらに徹底して活性層内の不対結合手や欠陥を減少させるためのものである。」（第６７段落）
　
（７）刊行物７に記載された発明
  刊行物７は、「半導体装置の製造方法」（発明の名称）に関するものであり、図１とともに以下の事項が記載されている。
・「【請求項１】　基板（１）上に多結晶Ｓｉ層または非晶質Ｓｉ層を活性層（２）として堆積する工程と、
　当該活性層（２）上にゲート絶縁膜（３）を介してゲート電極（４）を形成する工程と、
　Ｓｉの未結合手終端元素と不純物元素との化合物を含むソースガス（５）をイオン化し、質量分離を行なわずに未結合手終端元素の深いピークがゲート電極（４）下の活性層（２）に到達する加速エネルギで活性層（２）にイオン注入する工程とを含むＳｉＭＯＳ型半導体装置の製造方法。」（特許請求の範囲請求項１）
・「【００１７】未結合手終端元素の深いほうのピークがゲート電極下の活性層に到達するように加速エネルギを選択すると、ゲート電極下のチャネル領域には未結合手終端元素がイオン注入され、ゲート電極両側のソース・ドレイン領域には不純物元素と未結合手終端元素の両方がイオン注入される。」（第１７段落）
・「【００２２】図１（Ａ）から不純物燐（Ｐ）のピークは表面近傍に１つしか現れないが、水素（Ｈ）のピークは表面近傍と深さ０．２５μｍ付近とに２つ現れている。表面近傍のピークを第１のピーク、より深い位置のピークを第２のピークと呼ぶ。
【００２３】このうち、第１のピークはＰＨ3 ガスのイオン化過程でＰの他に燐化水素化合物Ｐ1 Ｈx 、Ｐ2 Ｈx 等が形成され、それがそのままイオン打込みされたために生じたものと考えられる。さらに、第２のピークは、ＰＨ3 ガスから分離したＨ、Ｈ2 や希釈ガスの水素がイオン化してそのまま注入された結果生じたものと考えられる。」（第２２段落〜第２３段落）
　
（８）刊行物８に記載された発明
  刊行物８は、「薄膜トランジスタの製造方法」（発明の名称）に関するものであり、図４〜６とともに以下の事項が記載されている。
・「【００５２】次に、これらゲート電極配線５、ゲート電極５ａ，５ｂを作るためのアルミニウム薄膜上に、図５（ｂ）に斜線を施した領域で示すパターンでポジ型レジスト膜３１を塗布して露光、現像を行う。このレジスト膜３１はポジ型とし、非露光部、即ち半導体層２の表面中央部および半導体層３全面を覆う形状のレジストパターンを形成する。さらに、露光領域の金属膜をエッチングすることにより一方のゲート電極５ａを形成する。
【００５３】さらに、レジスト膜３１を残した状態、またはレジスト膜３１を除去し、新たに半導体層３全面を覆うレジスト膜（図示せず）を形成した状態でＮ型不純物の例えばＰ（リン）と水素イオンから成る混合ガス３２を、前記した自己活性化のイオンシャワードーピング法により自己整合的にドーピングし、レジスト膜３１およびゲート電極５ａで分け隔てられた半導体層２の両側部にＮ型の半導体層ソース２ａと半導体層ドレイン２ｂを活性化アニールなしに形成することができる。このとき同時に、注入されるチャネル部２ｃ，３ｃの水素イオン濃度を、ゲート電極５ａ，５ｂの膜厚またはゲート電極５ａ，５ｂ形成時に用いるゲート電極５ａ，５ｂ上のレジストパターン３１の膜厚により、１×１０19個／ｃｍ3以上１×１０20個／ｃｍ3以下に制御する。
【００５４】したがって、このようにして不純物注入時のチャネル部２ｃへの過剰水素の注入を制御することにより、アニール工程を必要とせず、ソース・ドレイン製造プロセスが６００℃以下の温度条件で行えるというイオンシャワードーピング法が信頼性高く利用できる。」（第５２段落〜第５４段落）
　
４．本件発明と刊行物に記載された発明との対比・判断
　（１）本件発明１について
　本件発明１と刊行物１ないし８に記載された発明とを対比すると、刊行物１ないし８には、本件発明１の発明を特定する事項である、「前記多結晶シリコン薄膜にソース・ドレイン領域を形成するための不純物を導入する際に、前記ゲート絶縁膜と前記ゲート電極との界面付近で水素濃度が最も大きくなるように、前記ゲート絶縁膜およびゲート電極に水素を導入する水素導入工程」及び、「前記絶縁膜形成工程後、前記ゲート絶縁膜およびゲート電極に導入された前記水素を前記多結晶シリコン薄膜に拡散させるために、３００℃以上５００℃以下の処理温度で熱処理を行う熱処理工程」とを備えた「薄膜トランジスタの製造方法」が記載されていない。
　本件発明１は、上記発明を特定する事項を備えることにより、「この発明の薄膜トランジスタの製造方法によれば、多結晶シリコン薄膜のチャネル領域の未結合手を補償するのに必要な水素の拡散距離を短くして水素化の効率を向上させ、薄膜トランジスタの特性の向上を図るとともに、従来の数時間〜十数時間を要した水素プラズマ処理に比べ、水素を拡散させるための熱処理は２時間程度ですみ、製造時間を短縮し、生産性を向上することができる。」（第５４段落参照）及び、「この発明の薄膜トランジスタアレイの製造方法及び液晶表示装置の製造方法は、この発明の薄膜トランジスタの製造方法を用いることにより、薄膜トランジスタの多結晶シリコン薄膜の未結合手を補償して特性の向上を図るとともに、製造時間を短縮し生産性を向上することができる。」（第５５段落参照）という特許明細書に記載された顕著な効果を奏する。　
　
　なお、刊行物１には、「石英基板１上に減圧化学気相成長法（ＬＰＣＶＤ）により・・・多結晶シリコン薄膜２を堆積し、・・・ゲート絶縁膜３を熱酸化で・・・成長させ、ゲート多結晶シリコン膜４を堆積し、ゲート電極のパターニングを行った後にセルファライメントでソース・ドレインのイオン注入を行い、常圧ＣＶＤで層間絶縁膜５のＳｉＯ２を堆積し・・・コンタクトホールを開けて、アルミ配線６を行い多結晶シリコン薄膜トランジスタの形成を行った。・・・その後、水素化を水素の放電により生成した水素イオンで・・・行った。」（第２頁右上欄第６行〜左下欄第２行）こと、即ち、ソース・ドレイン領域への不純物のイオン注入の後、別工程で水素の放電により生成した水素イオンを利用した水素化工程を行っていることは記載されているが、刊行物１には、少なくとも、本件発明１の「前記多結晶シリコン薄膜にソース・ドレイン領域を形成するための不純物を導入する際に、前記ゲート絶縁膜と前記ゲート電極との界面付近で水素濃度が最も大きくなるように、前記ゲート絶縁膜およびゲート電極に水素を導入する水素導入工程」については、記載も示唆もされていない。
　
　刊行物２には、「次に、イオン注入法により、水素を、・・・多結晶シリコン薄膜５３全面に連続して注入した。　次に、イオン注入法により、Ｐ+を注入し、ソース・ドレイン領域５６を形成した。」（第７頁左上欄１８行〜第７頁右上欄第３行参照）と水素を多結晶シリコン薄膜へ導入するイオン注入と、ソース・ドレイン領域へ不純物を導入するイオン注入を別工程で行うことは記載されているが、刊行物２には、少なくとも、本件発明１の「前記多結晶シリコン薄膜にソース・ドレイン領域を形成するための不純物を導入する際に、前記ゲート絶縁膜と前記ゲート電極との界面付近で水素濃度が最も大きくなるように、前記ゲート絶縁膜およびゲート電極に水素を導入する水素導入工程」については、記載も示唆もされていない。
　
　刊行物３には、「金属シリサイド，ポリサイド，高融点金属単体，その他の金属によってゲート電極４を形成する場合には、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法が用いられる。　工程３（図１（ｃ）参照）；自己整合技術により、ゲート電極４をマスクとして多結晶シリコン膜２にソース・ドレイン領域５を形成する。ソース・ドレイン領域５の形成には、水素ガスおよびヘリウムで希釈したホスフィンガスによるイオンシャワーを用いる。すなわち、多結晶シリコン膜２に、リンイオンのドーピングを行うのと同時に、水素イオンビームおよびヘリウムイオンビームを照射する。」（第４８段落参照）、「多結晶シリコン膜２に水素イオンビームを照射することで、多結晶シリコン膜２の水素化処理も同時に行われる。」（第５５段落参照）、及び、「イオンシャワーを用いることで、ソース・ドレイン領域５の形成に熱処理工程を設ける必要がなくなる。そして、ソース・ドレイン領域５の形成時に水素化処理も同時に行われるため、水素化処理のための特別な工程を設ける必要もなくなる。」（第５８段落参照）ことが記載されているが、刊行物３においては、「ソース・ドレイン領域５の形成時に水素化処理も同時に行われるため、水素化処理のための特別な工程を設ける必要もなくなる。」（第５８段落参照）なる記載より、不純物イオンと水素イオンの注入のためのイオンシャワーの工程とは別の工程として、水素化処理するため熱処理工程を備えていないから、水素イオンはイオンシャワーによる水素イオン導入時に、多結晶シリコン膜に導入されていると考えるのが妥当であり、刊行物３には、少なくとも、本件発明１の「前記多結晶シリコン薄膜にソース・ドレイン領域を形成するための不純物を導入する際に、前記ゲート絶縁膜と前記ゲート電極との界面付近で水素濃度が最も大きくなるように、前記ゲート絶縁膜およびゲート電極に水素を導入する水素導入工程」については、記載も示唆もされていない。
　さらに、刊行物４ないし８においても、少なくとも、「前記多結晶シリコン薄膜にソース・ドレイン領域を形成するための不純物を導入する際に、前記ゲート絶縁膜と前記ゲート電極との界面付近で水素濃度が最も大きくなるように、前記ゲート絶縁膜およびゲート電極に水素を導入する水素導入工程」については、記載も示唆もされていない。
　したがって、本件発明１は、刊行物１ないし８に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものとすることはできない。
　さらに、本件発明１の発明を特定する事項である、「前記多結晶シリコン薄膜にソース・ドレイン領域を形成するための不純物を導入する際に、前記ゲート絶縁膜と前記ゲート電極との界面付近で水素濃度が最も大きくなるように、前記ゲート絶縁膜およびゲート電極に水素を導入する水素導入工程」又は、「前記絶縁膜形成工程後、前記ゲート絶縁膜およびゲート電極に導入された前記水素を前記多結晶シリコン薄膜に拡散させるために、３００℃以上５００℃以下の処理温度で熱処理を行う熱処理工程」とのいずれもが記載も示唆もされていない刊行物１ないし８に記載された発明をどのように組み合わせたとしても、本件発明１の発明を特定する事項である、「前記多結晶シリコン薄膜にソース・ドレイン領域を形成するための不純物を導入する際に、前記ゲート絶縁膜と前記ゲート電極との界面付近で水素濃度が最も大きくなるように、前記ゲート絶縁膜およびゲート電極に水素を導入する水素導入工程」及び、その後の工程において、「前記絶縁膜形成工程後、前記ゲート絶縁膜およびゲート電極に導入された前記水素を前記多結晶シリコン薄膜に拡散させるために、３００℃以上５００℃以下の処理温度で熱処理を行う熱処理工程」を行う「薄膜トランジスタの製造方法」を、当業者が困難性なく発明をすることができたものとすることはできない。
　
（２）本件発明３について
  本件発明３は、本件発明１又は２に「前記熱処理工程を、水素および窒素のうち少なくとも一方を含む雰囲気で行う」なる限定構成を付したものであるから、「本件発明１について」において検討したとおりである。
（３）本件発明４について
　本件発明４は、本件発明１に「前記不純物の水素希釈ガスをプラズマ分解して形成したイオンを質量分離せず注入することにより、前記多結晶シリコン薄膜への前記不純物の導入と前記ゲート絶縁膜および前記ゲート電極への水素の導入を行う」なる限定構成を付したものであるから、「本件発明１について」において検討したとおりである。　　
（４）本件発明５について
  本件発明５は、本件発明１ないし４に「前記水素導入工程は、ゲート絶縁膜およびゲート電極のうち少なくとも一方の水素濃度が１０19ｃｍ-3となるように水素を導入する」なる限定構成を付したものであるから、「本件発明１について」において検討したとおりである。
（５）本件発明６について
　  本件発明６は、本件発明１ないし５に「薄膜トランジスタの製造方法を備える液晶表示装置の製造方法」なる限定構成を付したものであるから、「本件発明１について」において検討したとおりである。
　
５．　特許異議申立についての判断のむすび
　以上のとおりであるから、特許異議の申立の理由及び取消理由によっては本件発明１、本件発明３ないし６についての特許を取り消すことはできない。
　また、他に本件発明１、３ないし６についての特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１６年９月１０日（２００４．９．１０）
【訂正の要旨】
審決（決定）の【理由】欄参照。
（５４）【発明の名称】
薄膜トランジスタの製造方法と液晶表示装置の製造方法
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】
　透光性基板の上に多結晶シリコン薄膜を形成する多結晶シリコン薄膜形成工程と、
　前記多結晶シリコン薄膜上にゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と、
　前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、
　
前記多結晶シリコン薄膜にソース・ドレイン領域を形成するための不純物を導入する際に、前記ゲート絶縁膜と前記ゲート電極との界面付近で水素濃度が最も大きくなるように、
　前記水素導入工程後、窒化シリコン膜からなる絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
　前記絶縁膜形成工程後、前記ゲート絶縁膜およびゲート電極に導入された前記水素を前記多結晶シリコン薄膜に拡散させるために、３００℃以上５００℃以下の処理温度で熱処理を行う熱処理工程と、を備える薄膜トランジスタの製造方法。
　【請求項２】
　透光性基板の上に多結晶シリコン薄膜を形成する多結晶シリコン薄膜形成工程と、
　前記多結晶シリコン薄膜上にゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と、
　前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、
　前記ゲート絶縁膜およびゲート電極に水素を導入する水素導入工程と、
　前記水素導入工程後、
窒化シリコン膜からなる絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
　前記絶縁膜形成工程後、前記ゲート絶縁膜およびゲート電極に導入された前記水素を前記多結晶シリコン薄膜に拡散させるために、３００℃以上５００℃以下の処理温度で熱処理を行う熱処理工程と、を備える
　【請求項３】
　前記熱処理工程を、水素および窒素のうち少なくとも一方を含む雰囲気で行う請求項１または２に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
　【請求項４】
　前記
前記多結晶シリコン薄膜への前記不純物の導入と前記ゲート絶縁膜および前記ゲート電極への水素の導入を行う請求項１に
　【請求項５】
　前記水素導入工程は、ゲート絶縁膜およびゲート電極のうち少なくとも一方の水素濃度が１０１９ｃｍ−３以上となるように水素を導入する請求項１〜４のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。
　【請求項６】
　請求項１〜５のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法を備える液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【発明の属する技術分野】
　この発明は、アクティブマトリックス型液晶表示装置等に用いられ、多結晶シリコン薄膜を活性層に用いた薄膜トランジスタの製造方法と液晶表示装置の製造方法に関するものである。
　【０００２】
　【従来の技術】
　近年、薄膜トランジスタを集積化した液晶表示装置やイメージセンサでは、高密度化の技術トレンドとともに低コスト化への要望が強く、従来の非晶質シリコン薄膜を活性層に用いた薄膜トランジスタから、多結晶シリコン薄膜を活性層に用いた薄膜トランジスタの開発が活発化している。多結晶シリコン薄膜トランジスタは、非晶質シリコン薄膜トランジスタに比べて電子移動度が２桁以上大きく、素子の微細化や駆動回路を同一基板上に集積可能である等の利点を有している。
　【０００３】
　以下、図４を参照しながら従来の薄膜トランジスタの製造方法について説明する。図４は従来の薄膜トランジスタの製造方法を示す工程断面図であり、ここではアクティブマトリックス型液晶表示装置に用いられているトップゲート型多結晶シリコン薄膜トランジスタアレイの１画素部の工程断面図を示す。
　【０００４】
　まず、図４（ａ）に示すように、ガラス基板等の透光性基板１１上に多結晶シリコン薄膜１３を形成し、多結晶シリコン薄膜１３を島状に加工した後、酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜１４を形成する。つぎに、ゲート絶縁膜１４上にゲート電極１５を形成する。その後、ソース・ドレイン領域形成のため不純物のイオン注入を行い、導入した不純物の活性化処理を行う。
　【０００５】
　つぎに、図４（ｂ）に示すように、酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜１８を形成し、ソース・ドレイン領域上の層間絶縁膜１８を部分的に除去してコンタクトホール１９を開口する。その後、活性層の多結晶シリコン薄膜１３中の未結合手（ダングリングボンド）を補償して薄膜トランジスタの特性を向上するための水素プラズマ処理を行う。
　【０００６】
　水素プラズマ処理後、図４（ｃ）に示すように、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　ｏｘｉｄｅ）膜からなる表示電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂを形成する。その後、Ｔｉ膜とＡｌ膜の積層膜からなるソース電極配線２１を形成する。
　【０００７】
　つぎに、図４（ｄ）に示すように、窒化シリコン膜からなる保護絶縁膜２２を形成して薄膜トランジスタが完成する。なお、この後、図示しないが、画素電極２０ａ上を開口するように保護絶縁膜２２の一部を除去して、液晶表示装置の薄膜トランジスタアレイが完成する。
　【０００８】
　この従来の製造方法では、活性層の多結晶シリコン薄膜１３中に多数の未結合手を有すると、その未結合手がシリコンの価電子帯と伝導帯との間に準位を生成し、薄膜トランジスタの特性を劣化させるため、多結晶シリコン薄膜１３中の未結合手を補償する手法として、一般的な水素プラズマ処理を行っている。
　【０００９】
　この水素プラズマ処理により多結晶シリコン薄膜１３の未結合手を補償した水素は、４００℃以上の熱処理により再脱離するため、水素プラズマ処理工程は、不純物注入後の活性化処理等の高温プロセスの後に実施しなければならない。
　【００１０】
　さらに、保護絶縁膜２２である窒化シリコン膜は、水素の透過率が小さいため、保護絶縁膜２２の形成後に水素プラズマ処理を行うと、プラズマ中の水素ラジカルの窒化シリコン中での拡散係数が小さく、水素プラズマ処理工程に多大な時間がかかるため、保護絶縁膜２２の形成前に水素プラズマ処理を行わなければならない。
　【００１１】
　さらに、この図４のように液晶表示装置の薄膜トランジスタアレイに用いた場合、表示電極２０ａとなるＩＴＯ膜が露出した状態で水素プラズマ処理を行うと、ＩＴＯ膜表面が還元・黒化されるため、水素プラズマ処理工程はＩＴＯ膜の形成前に実施しなければならない。
　【００１２】
　【発明が解決しようとする課題】
　上記従来の製造方法では、水素プラズマ処理により、多結晶シリコン薄膜１３中の未結合手を補償して、薄膜トランジスタの特性を向上させているが、水素プラズマ処理は、薄膜トランジスタ特性が安定化するまでには数時間〜数十時間を要し、薄膜トランジスタの製造工程の中では極めて処理時間が長く、スループットを低下させる最大要因となっている。
　【００１３】
　さらに、一般的に水素プラズマ処理には平行平板型プラズマ装置が用いられることが多いが、平行平板型プラズマ装置ではバッチ方式への対応が困難であり、１枚当たりの処理時間の短縮が困難である。
　【００１４】
　このように水素プラズマ処理を用いて薄膜トランジスタの特性の向上を図る従来の製造方法では、製造時間が長くなり、生産性が悪いという問題があった。
　【００１５】
　この発明の目的は、多結晶シリコン薄膜の未結合手を補償して特性の向上を図るとともに、製造時間を短縮し生産性を向上することのできる薄膜トランジスタの製造方法を提供することである。
　【００１６】
　また、この発明の他の目的は、薄膜トランジスタの多結晶シリコン薄膜の未結合手を補償して特性の向上を図るとともに、製造時間を短縮し生産性を向上することのできる液晶表示装置の製造方法を提供することである。
　【００１７】
　【課題を解決するための手段】
　請求項１記載の薄膜トランジスタの製造方法は、透光性基板の上に多結晶シリコン薄膜を形成する多結晶シリコン薄膜形成工程と、前記多結晶シリコン薄膜上にゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、
前記多結晶シリコン薄膜にソース・ドレイン領域を形成するための不純物を導入する際に、前記ゲート絶縁膜と前記ゲート電極との界面付近で水素濃度が最も大きくなるように、
　【００１８】
　この製造方法によれば、ゲート絶縁膜およびゲート電極に水素を導入し、熱処理で多結晶シリコン薄膜に拡散させることにより、多結晶シリコン薄膜のチャネル領域の未結合手を補償するのに必要な水素の拡散距離を短くし、水素化の効率を向上することができる。また、従来の数時間〜十数時間を要した水素プラズマ処理に比べ、水素を拡散させるための熱処理は２時間程度ですみ、製造時間を短縮し、生産性を向上することができる。
　【００１９】
　また熱処理工程での熱処理温度を、３００℃以上５００℃以下とすることにより水素化の効率をより向上することができる。
　【００２０】〜【００２１】
　【００２２】
　また絶縁膜に窒化シリコン膜を用いることにより、窒化シリコン膜は水素の透過率が小さいため、水素が絶縁膜の方へは拡散しにくく多結晶シリコン薄膜の方へ拡散し、水素化の効率を向上することができる。
　【００２３】
　請求項２記載の薄膜トランジスタの製造方法は、
透光性基板の上に多結晶シリコン薄膜を形成する多結晶シリコン薄膜形成工程と、
　前記多結晶シリコン薄膜上にゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と、
　前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、
　前記ゲート絶縁膜およびゲート電極に水素を導入する水素導入工程と、
　前記水素導入工程後、
窒化シリコン膜からなる絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
　前記絶縁膜形成工程後、前記ゲート絶縁膜およびゲート電極に導入された前記水素を前記多結晶シリコン薄膜に拡散させるために、３００℃以上５００℃以下の処理温度で熱処理を行う熱処理工程と、を備える。
　このようなプラズマＣＶＤ法にて形成した窒化シリコン膜は、多くの水素を膜中に含有しているため、水素が絶縁膜の方へはより拡散しにくくなり、多結晶シリコン薄膜の方へより拡散し、水素化の効率をより向上することができる。
　【００２４】
　請求項３記載の薄膜トランジスタの製造方法は、請求項１または２に記載の薄膜トランジスタの製造方法において、熱処理工程を、水素および窒素のうち少なくとも一方を含む雰囲気で行う。
　【００２５】
　請求項４記載の薄膜トランジスタの製造方法は、
請求項１
前記
前記多結晶シリコン薄膜への前記不純物の導入と前記ゲート絶縁膜および前記ゲート電極への水素の導入を
　このように、ゲート絶縁膜およびゲート電極への水素の導入を、多結晶シリコン薄膜への不純物の導入と同時に行うことにより、製造時間をより短縮することができる。
　【００２６】
　請求項５記載の薄膜トランジスタの製造方法は、請求項１〜４のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法において、水素導入工程は、ゲート絶縁膜およびゲート電極のうち少なくとも一方の水素濃度が１０１９ｃｍ−３以上となるように水素を導入する。
　これにより、多結晶シリコン薄膜の未結合手を補償するのに十分な水素がゲート絶縁膜およびゲート電極へ導入される。
　請求項６記載の液晶表示装置の製造方法は、請求項１〜５のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法を備える。
　【００２７】〜【００３３】
　【００３４】
　【発明の実施の形態】
　以下、この発明の実施の形態について説明する。図１はこの発明の実施の形態における薄膜トランジスタの製造方法を示す工程断面図であり、ここでは、従来例同様、アクティブマトリックス型液晶表示装置に用いられているトップゲート型多結晶シリコン薄膜トランジスタアレイの１画素部の工程断面図を示す。
　【００３５】
　まず、図１（ａ）に示すように、透光性基板であるガラス基板１１上にバッファ層１２となる酸化シリコン膜を３０００Å形成する。このバッファ層１２上にプラズマＣＶＤ法を用いて非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）薄膜を８５０Å堆積する。この後、ａ−Ｓｉ薄膜中の水素を低減するため、１Ｔｏｒｒの減圧窒素雰囲気下で４５０℃，９０分の熱処理を行う。この熱処理の後、エキシマレーザアニールにてａ−Ｓｉ薄膜を結晶化して多結晶シリコン薄膜１３を形成する。エキシマレーザアニールは、波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザを用い、照射は真空中で行い、エネルギー密度は第１ステップ２６０ｍＪ／ｃｍ２、第２ステップ３９０ｍＪ／ｃｍ２の２ステップ照射にて結晶化を行った。平均照射数は第１，第２ステップとも１６ｓｈｏｔ／ｐｏｉｎｔである。
　【００３６】
　このようにａ−Ｓｉ薄膜を結晶化して多結晶シリコン薄膜１３を形成した後、多結晶シリコン薄膜１３を島状に加工し、つぎに、ゲート絶縁膜１４となる酸化シリコン膜を８５０Å形成する。この酸化シリコン膜（ゲート絶縁膜１４）は、シラン（ＳｉＨ４）および酸素の混合ガスを用いた常圧ＣＶＤ法により基板温度４５０℃にて形成した。このゲート絶縁膜１４の形成温度が本プロセス中での最高温度である。ゲート絶縁膜１４の形成後、Ａｌ−Ｚｒ合金（Ｚｒ濃度１０％）を３０００Å堆積してゲート電極１５の形状に加工する。
　【００３７】
　Ａｌ−Ｚｒ合金にてゲート電極１５を形成後、多結晶シリコン薄膜１３にソース・ドレイン領域を形成するためにゲート電極１５をマスクとして燐イオンを注入する。この燐イオンの注入には、イオンドーピング法を用い、水素ベース１０％のホスフィン（ＰＨ３）を高周波プラズマにより分解・イオン化したものを加速電圧８０ｋＶ，ドーズ量１×１０１５ｃｍ−２にて注入した。イオンドーピング法は、水素ベース１０％のホスフィン（ＰＨ３）を高周波プラズマにより分解したイオンを、質量分離を行わずに加速して注入するため、燐（Ｐ）イオン以外に、水素（Ｈｘ；ｘ＝１，２）イオンと燐の水素化（ＰＨｘ；ｘ＝１〜３）イオンとが同時に生成され注入される。また、薄膜トランジスタのソース・ドレイン領域以外にもマスクとなるゲート電極１５およびゲート絶縁膜１４中にも同様にＨｘ（ｘ＝１，２）イオンとＰＨｘ（ｘ＝０〜３）イオンとが注入されるが、水素イオンは燐イオンに比較して質量数が小さいため、同一の加速電圧にて注入した場合にはより深い領域まで注入され、ゲート電極１５の下部およびゲート絶縁膜１４中に多量の水素イオンが注入される。
　【００３８】
　不純物注入後、図１（ｂ）に示すように、４０００Åの酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜１８を形成する。層間絶縁膜１８はシラン（ＳｉＨ４）および酸素の混合ガスを用いた常圧ＣＶＤにより基板温度４０００℃にて形成した。この層間絶縁膜１８の形成時に、４００℃，３０分程度の熱履歴が加わるため、この熱工程により先に注入した燐イオンの活性化処理を同時に行っている。層間絶縁膜１８の形成後、ソース・ドレイン領域上の層間絶縁膜１８を部分的に除去してコンタクトホール１９を開口する。
　【００３９】
　つぎに、図１（ｃ）に示すように、ＩＴＯ膜からなる表示電極である画素電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂを形成し、その後、１０００ÅのＴｉ膜および７０００ÅのＡｌ膜の積層膜からなるソース電極配線２１を形成する。
　【００４０】
　つぎに、図１（ｄ）に示すように、水素，窒素，アンモニアおよびシランの混合ガスを用いたプラズマＣＶＤ法により窒化シリコン膜を形成して保護絶縁膜２２とする。その後、水素雰囲気（１Ｔｏｒｒ）にて３５０℃，１２０分のアニール処理を行い、薄膜トランジスタが完成する。なお、この後、図示しないが、画素電極２０ａ上を開口するように保護絶縁膜２２の一部を除去して、液晶表示装置の薄膜トランジスタアレイが完成する。
　【００４１】
　図２はイオンドーピング法にてソース・ドレイン領域に燐イオンを注入した後のゲート電極１５／ゲート絶縁膜１４／多結晶シリコン薄膜１３中における水素濃度を二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により測定した結果であり、図１（ａ）のＡ−Ｂ線上の水素濃度を示す。
　【００４２】
　この実施の形態のように、イオンドーピング法にて水素ベース１０％のホスフィン（ＰＨ３）をプラズマ分解したイオンを質量分離することなく注入することにより、図２に示すように、イオンドーピング後のゲート絶縁膜１４あるいはゲート電極１５中の水素濃度が１０２０ｃｍ−３以上となる。
　【００４３】
　なお、不純物注入にイオン注入法を用いた場合には、注入不純物の質量分離を行っているため、所定のイオン以外の不純物はゲート電極１５およびゲート絶縁膜１４中に注入されないが、この実施の形態のようにイオンドーピング法を用いる場合には、所定のイオン（燐イオン）以外に多量の水素イオンを同時にゲート電極１５およびゲート絶縁膜１４中に注入できる（図２）。この水素イオンが、保護絶縁膜２２を形成した後の熱処理により、多結晶シリコン薄膜１３のチャネル領域（ゲート電極１５がマスクとなり燐イオンが注入されていない多結晶シリコン薄膜１３の領域）に拡散し、このチャネル領域の未結合手を効果的に補償する。なお、この実施の形態では、図２に示すように、ゲート絶縁膜１４あるいはゲート電極１５中の水素濃度が１０２０ｃｍ−３以上となるようにしたが、これはゲート絶縁膜１４あるいはゲート電極１５中の水素濃度が１０１９ｃｍ−３以上であれば、チャネル領域の未結合手を効果的に補償することができる。
　【００４４】
　図３（ａ）は保護絶縁膜２２形成後の水素雰囲気下での熱処理（アニール）のＴＦＴ特性に与える効果を示す図であり、縦軸をＴＦＴのドレイン電流Ｉｄとし、横軸をゲート電圧Ｖｇとして、Ｉｄ−Ｖｇ特性を示している。なお、図３（ａ）の縦軸の目盛りの例えば「１Ｅ−０８」は、１×１０−８を示す。測定系の概略図を図３（ｂ）に示す。測定したＴＦＴのサイズはチャネル幅Ｗ＝１２μｍ、チャネル長Ｌ＝１２μｍである。ドレイン電流Ｉｄの測定は、ドレイン電圧Ｖｄを１０Ｖで一定にして、ゲート電圧Ｖｇを変化させて行った。
　【００４５】
　図３（ａ）の破線で示すように、保護絶縁膜２２を形成した熱処理前の状態では、ＴＦＴ特性は不十分であり、Ｉｄ−Ｖｇ特性の立ち上がり領域の傾きも小さく、移動度は４０ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ、しきい値電圧は１２Ｖであった。これに対し、図３（ａ）の実線で示すように、熱処理後の状態では、Ｉｄ−Ｖｇ特性の立ち上がり領域の傾きは急峻となり、移動度は１００ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ、しきい値電圧は１．８Ｖとなり、大幅にＴＦＴ特性が向上した。
　【００４６】
　以上のようにこの実施の形態によれば、従来のように水素プラズマ処理を行うことなく、イオンドーピング法により不純物導入と同時にゲート絶縁膜１４およびゲート電極１５に水素を導入し、熱処理により多結晶シリコン薄膜１３のチャネル領域に拡散させることにより、チャネル領域の未結合手を補償するのに必要な水素の拡散距離を短くし、水素化の効率を向上し、薄膜トランジスタの特性の向上を図るとともに、従来の数時間〜十数時間を要した水素プラズマ処理に比べ、この実施の形態における水素を拡散させるための熱処理は２時間程度ですみ、製造時間を短縮し、生産性を向上することができる。延いては、この実施の形態のように液晶表示装置に用いる薄膜トランジスタアレイの生産性を向上することができる。
　【００４７】
　また、保護絶縁膜２２として窒化シリコン膜を用いることにより、窒化シリコン膜は水素の透過率が小さく、さらに、窒化シリコン膜をプラズマＣＶＤ法にて形成することにより膜中に多くの水素を含むため、ゲート絶縁膜１４およびゲート電極１５中の水素が保護絶縁膜２２の方へは拡散しにくく、多結晶シリコン薄膜１３の方へ優先的に拡散し、水素化の効率がより向上し、多結晶シリコン薄膜１３のチャネル領域の未結合手を効果的に補償でき、薄膜トランジスタの特性向上をより図ることができる。
　【００４８】
　また、従来必要であった水素プラズマ処理装置の代わりに、アニール装置を用いればよく、装置コストを大幅に低減可能となる。また、アニール装置では多数枚を同一処理できるため、１枚当たりの処理時間が大幅に短縮され、製造工程のスループットを大幅に増大することができる。
　【００４９】
　なお、この実施の形態では、質量分離工程を行わないイオンドーピング法により、不純物の導入と同時にゲート絶縁膜１４およびゲート電極１５への水素を導入しているため、製造時間を短縮する上で大きな効果が得られるが、質量分離工程を含み特定のイオンのみを注入するイオン注入法により不純物の導入と水素の導入とを別々に行っても効果はある。
　【００５０】
　なお、この実施の形態では、保護絶縁膜２２形成後の熱処理として、水素雰囲気でのアニールを実施したが、窒素雰囲気・常圧下でのアニールを実施すれば、生産性をより向上させることができる。これは、窒素雰囲気・常圧下で行うことにより、アニール装置に真空排気系が不要となり、装置コストを大幅に低減し、真空排気・大気開放サイクルが不要となるためより生産性が向上する。また、水素雰囲気の場合、安全性の点から大気圧で使用するとしても、防爆構造が必要となるが、窒素雰囲気の場合には不要である。
　【００５１】
　また、保護絶縁膜２２形成後の熱処理は、水素および窒素のうち少なくとも一方を含む熱処理雰囲気で、処理温度３００℃以上５００℃以下で行う。これは、ゲート絶縁膜１４あるいはゲート電極１５中の水素がチャネル領域に拡散するためには３００℃以上の温度が必要であり、また、５００℃を超えればチャネル領域の未結合手を補償していた水素が再脱離して特性が劣化するためである。
　【００５２】
　なお、この実施の形態では、ゲート絶縁膜１４として常圧ＣＶＤ法にて形成した酸化シリコン膜を用いたが、プラズマＣＶＤ法にて形成した酸化シリコン膜を用いてもよい。また、多結晶シリコン薄膜１３上に常圧ＣＶＤ法またはプラズマＣＶＤ法にて形成した酸化シリコン膜と、プラズマＣＶＤ法にて形成した窒化シリコン膜またはスパッタ法にて形成した酸化タンタル膜とを積層した積層膜を、ゲート絶縁膜１４として用いることにより、より効果的に多結晶シリコン薄膜１３の未結合手を補償することが可能となる。これは、プラズマＣＶＤ法にて形成した酸化シリコン膜，窒化シリコン膜は膜中に多くの水素を含んでいるためである。なお、多結晶シリコン薄膜１３と接して配置する絶縁膜としては、酸化シリコン膜が界面準位が少なく良好な特性を示す。
　【００５３】
　なお、上記実施の形態では、ソース・ドレイン領域形成のための不純物として燐を導入したが、これはｎチャネルの薄膜トランジスタを作製する場合には砒素などドナーとして働くものなら何でもよく、ｐチャネルの薄膜トランジスタを作製する場合にはほう素などアクセプタとして働くものならば何でもよい。
　【００５４】
　【発明の効果】
　この発明の薄膜トランジスタの製造方法によれば、多結晶シリコン薄膜のチャネル領域の未結合手を補償するのに必要な水素の拡散距離を短くして水素化の効率を向上させ、薄膜トランジスタの特性の向上を図るとともに、従来の水素プラズマ処理の処理時間に比べ、水素を拡散させるための熱処理時間を短縮し、生産性を向上することができる。
　【００５５】
　また、この発明の液晶表示装置の製造方法は、この発明の薄膜トランジスタの製造方法を用いることにより、薄膜トランジスタの多結晶シリコン薄膜の未結合手を補償して特性の向上を図るとともに、製造時間を短縮し生産性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
　【図１】
　この発明の実施の形態における薄膜トランジスタの製造方法を示す工程断面図である。
　【図２】
　この発明の実施の形態におけるイオンドーピングにて燐を注入した場合のゲート電極下での水素の深さ方向プロファイルを示す図である。
　【図３】
　この発明の実施の形態における薄膜トランジスタの電流−電圧特性およびその測定系を示す図である。
　【図４】
　従来の薄膜トランジスタの製造方法を示す工程断面図である。
　【符号の説明】
　１１　ガラス基板
　１２　バッファ層
　１３　多結晶シリコン薄膜
　１４　ゲート絶縁膜
　１５　ゲート電極
　１８　層間絶縁膜
　１９　コンタクトホール
　２０ａ　画素電極
　２０ｂ　ドレイン電極
　２１　ソース電極配線
　２２　保護絶縁膜