(57)【要約】【課題】基板に対する熱負荷を低減できる半導体装置の製造方法等を提供する。また、半導体素子の特性を向上させることができる半導体装置の製造方法等を提供する。【解決手段】ノズル２２に設けられた開口部から放出される過熱水蒸気を基板１００上に走査し、基板１００上のシリコン層を熱処理する。この熱処理によって、シリコン層が再結晶化される。この際、シリコン層の表面に酸化膜が形成される。この酸化膜をゲート絶縁膜や容量絶縁膜として使用することができる。かかる処理によれば、過熱水蒸気によりシリコン層の再結晶化を行なうことができる。また、過熱水蒸気によりシリコン層の改質を行うことができる。また、ノズル２２と基板１００との距離や走査速度を調整することにより基板１００に対する熱負荷を低減することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置の製造方法であって、過熱水蒸気を導気管に設けられた開口部から放出することにより基板上に成膜された半導体層を熱処理する工程を有し、
前記熱処理によって、前記半導体層が再結晶化されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記過熱水蒸気の温度は、５００℃以上であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記熱処理によって、前記半導体層が再結晶化されるとともにその表面に酸化膜が形成されることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記酸化膜の上部に導電性膜を形成する工程を有することを特徴とする請求項３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記酸化膜上に絶縁膜を形成する工程を有することを特徴とする請求項４記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記酸化膜はゲート絶縁膜であり、前記導電性膜は、ゲート電極であることを特徴とする請求項４又は５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記半導体層はシリコン層であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記開口部は、略矩形状であり、前記開口部から過熱水蒸気を直線状に放出し、前記半導体層を相対的に走査することによって熱処理が行われることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記開口部と前記基板との距離を調整して前記半導体層の温度を調整することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法を有することを特徴とする電子機器の製造方法。
【請求項１１】
水蒸気生成部と、
水蒸気過熱部と、
開口部から過熱水蒸気を放出する導気管と、
基板を前記導気管から放出される過熱水蒸気に対して直交する方向に相対的に移動する移動手段と、
を含むことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項１２】
前記水蒸気過熱部は、誘導コイル部を有し、当該誘導コイル部内に水蒸気を導入し過熱することを特徴とする請求項１１記載の半導体製造装置。
【請求項１３】
前記水蒸気過熱部と前記導気管との間には、温度制御部が設けられ、前記誘導コイル部を通過した水蒸気の温度を測定し、当該温度に基づいて前記誘導コイル部に印加する電流を制御することを特徴とする請求項１２記載の半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
ＣＶＤ（chemical vapor deposition、化学気相成長）法などによって基板上に成膜したシリコンの再結晶化を図る結晶化方法には、６００〜１０００℃の高温熱処理による固相成長法、エキシマレーザ照射を行うレーザアニール法、熱プラズマを熱源とする熱プラズマジェット法（特許文献１、非特許文献１）等がある。
【０００２】
また、再結晶化されたシリコン膜上に絶縁膜として酸化膜を形成する方法としては、熱酸化膜法（ドライ酸素酸化、ウェット酸化、スチーム酸化、水素燃焼酸化）、ＣＶＤ法（ＴＥＯＳ法、ＰＥＣＶＤ法）、スパッタ法等が用いられている。
【０００３】
形成された酸化膜の膜質を向上させる方法としては、酸化膜を高圧水蒸気アニール法で処理する方法が知られている（例えば、特許文献２〜４等を参照）。
【特許文献１】特開平１１−１４５１４８号公報
【特許文献２】特開平６−１３４０７号公報
【特許文献３】特開平１１−１３５４９２号公報
【特許文献４】特開平４−２８４６３０号公報
【非特許文献１】Crystallization of Si Thin Film Using Thermal Plasma Jet and Its Application to Thin-Film Transistor Fabrication, S.Higashi, AM-LCD '04 Technical Digest Papers, p.179
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した熱処理による固相成長法では、基板が６００〜１０００℃の高温に加熱されるため、基板に対する熱負荷が大きく、基板の歪みや割れが生じやすい。また、結晶化に長時間を必要とし、生産性に乏しい。また、レーザアニール法によれば、耐熱性の低いガラス基板を用いることができるものの、高価な設備が必要とされるとともに、素子特性のばらつきが大きくなる傾向がある。また熱プラズマジェット法もコストがかかる。
【０００５】
よって、本発明は、基板に対する熱負荷を低減できる半導体装置の製造方法等を提供することを目的とする。また、本発明は、半導体素子の特性を向上させることができる半導体装置の製造方法等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明の半導体装置の製造方法は、過熱水蒸気を導気管に設けられた開口部から放出することにより基板上に成膜された半導体層を熱処理する工程を有し、上記熱処理によって、上記半導体層が再結晶化されることを特徴とする。
【０００７】
かかる方法によれば、過熱水蒸気により半導体層の再結晶化を行なうことができる。また、過熱水蒸気により半導体層の改質を行うことができる。また、導気管と基板との距離や走査速度を調整することにより基板に対する熱負荷を低減することができる。
【０００８】
例えば、上記過熱水蒸気の温度は、５００℃以上である。このように、半導体層に対し
５００℃以上の熱処理を施すことができる。
【０００９】
例えば、上記熱処理によって、上記半導体層が再結晶化されるとともにその表面に酸化膜が形成される。かかる方法によれば、酸化膜を素子の一部として利用できる。また、酸化膜の改質を行うことができる。また、半導体層と酸化膜との界面準位の低減を図ることができる。
【００１０】
例えば、上記酸化膜の上部に導電性膜を形成する工程を有する。このように、酸化膜および導電性膜を素子の一部として利用できる。
【００１１】
例えば、上記酸化膜上に絶縁膜を形成する工程を有する。このように、酸化膜のみでは、半導体素子を構成する酸化膜として薄い場合には、さらに、絶縁膜を形成してもよい。
【００１２】
例えば、上記酸化膜はゲート絶縁膜であり、上記導電性膜は、ゲート電極である。かかる方法によれば、トランジスタの製造工程を簡略化でき、また、トランジスタの特性を向上させることができる。
【００１３】
例えば、上記半導体層はシリコン層である。かかる方法によれば、良好なシリコン層の再結晶膜を得ることができる。
【００１４】
例えば、上記開口部は、略矩形状であり、上記開口部から過熱水蒸気を直線状に放出し、上記半導体層を相対的に走査することによって熱処理が行われる。かかる方法によれば、一の走査で大面積の処理を行える。
【００１５】
例えば、上記開口部と上記基板との距離を調整して上記半導体層の温度を調整する。かかる方法によれば、処理に必要な熱量を調整できる。また、基板に対する熱負荷を低減できる。
【００１６】
（２）本発明の電子機器の製造方法は、上記半導体装置の製造方法を有する。電子機器とは、本発明にかかる半導体装置を備えた一定の機能を奏する機器一般をいい、その構成に特に限定はないが、例えば、上記半導体装置を備えたコンピュータ装置一般、携帯電話、ＰＨＳ、ＰＤＡ、電子手帳、ＩＣカードなど、半導体装置を必要とするあらゆる装置が含まれる。
【００１７】
（３）本発明の半導体製造装置は、水蒸気生成部と、水蒸気過熱部と、開口部から過熱水蒸気を放出する導気管と、基板を上記導気管から放出される過熱水蒸気に対して直交する方向に相対的に移動する移動手段と、を含む。
【００１８】
かかる装置によれば、基板上の膜に対し、過熱水蒸気による熱処理を施すことができる。
【００１９】
例えば、上記水蒸気過熱部は、誘導コイル部を有し、当該誘導コイル部内に水蒸気を導入し過熱する。かかる構成によれば、簡易な構成で過熱水蒸気を生成することができる。
【００２０】
例えば、上記水蒸気過熱部と上記導気管との間には、温度制御部が設けられ、上記誘導コイル部を通過した水蒸気の温度を測定し、当該温度に基づいて上記誘導コイル部に印加する電流を制御する。かかる構成によれば、過熱水蒸気の温度制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本実施の形態では、過熱水蒸気を基板に吹き付けることにより基板上の膜に対して熱処理を行なう。以下、この熱処理を「過熱水蒸気走査処理」と言うことがある。この熱処理には、例えば、シリコン膜（半導体膜、半導体層）の再結晶化の熱処理がある。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同一の機能を有するものには同一もしくは関連の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。
【００２３】
１）半導体製造装置
まず、本実施の形態の半導体装置の製造に用いられる半導体製造装置について図１〜図４を参照しながら説明する。
【００２４】
図１は、本実施の形態の半導体装置の製造に用いられる半導体製造装置（半導体素子の製造装置）の構成例を示す図である。図１の飽和水蒸気生成器１１においては、原料の水を水蒸気とし、飽和させる。水蒸気は、飽和水蒸気生成器１１から過熱部１３に導入され、過熱（加熱）される。ここでは、誘導コイルを用いて過熱している。過熱部１３から過熱水蒸気がノズル２２に導入されその開口部から基板１００上に放出される。過熱部１３とノズル２２との間には、温度センサ１４が設けられ、過熱水蒸気の温度を測定する。その結果に基づきコントローラ１５によって過熱部１３が制御される。温度センサ１４としては、例えば、熱電対が用いられ、測定温度によって誘導コイルに印加される電流を増減することにより、過熱水蒸気の温度を調整する。
【００２５】
ノズル２２は、チャンバ（処理室）２１内に配置されている。また、チャンバ２１には、処理対象の基板１００および基板１００が搭載されるステージ部（載置台）５１が配置される。このステージ部５１は、ノズル２２に対して相対的に移動可能である。また、急激な温度差等による基板１００のヒートショックを防止するため、ステージ部５１には加熱や冷却を行う機構（温度調節機構５２）が接続されている。加熱には電気ヒーター機構、冷却には冷却ガスや冷却水を用いる冷却機構などが用いられる。
【００２６】
チャンバ２１内の雰囲気は、これに限定されないが、例えば、内部圧力が大気圧〜０．５ＭＰａ程度、内部温度が室温〜１００℃程度に設定可能なよう構成されている。チャンバ２１内の気圧を所望状態に保つために、アルゴン（Ａｒ）などの不活性ガスをチャンバ２１内に導入できる構成となっている。
【００２７】
図２は、半導体製造装置のノズル２２の構成例を示す平面図である。図２に示すように、図１の半導体製造装置のノズル２２はステージ部５１の幅（図示の上下方向）よりも大きい長手部材によって形成され、ステージ部５１の幅より広い幅の過熱水蒸気を放射（放出）できる。ノズル２２の長手方向と直交する方向（図中の矢印方向）にステージ部５１を移動することにより、ノズル２２が基板１００を走査するように構成されている。ノズル２２を移動させる構成としてもよい。
【００２８】
図３は、半導体製造装置のノズルの構成例を示す断面図である。図３に示すように、ノズル２２は、過熱水蒸気を放出するための開口部２２ｅが設けられた導気管２２ａと、この導気管２２ａを囲む遮蔽器２２ｂを有する。遮蔽器２２ｂには過熱水蒸気の出口となるノズル開口（開口部）２２ｄが設けられている。
【００２９】
図３においては、開口部２２ｅおよびノズル開口（開口部）２２ｄの形状は略矩形のライン状である。よって、これらの開口部からライン状に過熱水蒸気が放出され、一の走査で大面積の処理を行える。
【００３０】
図４は、半導体製造装置のノズルの他の構成例を示す断面図である。ここでは、導気管２２ａに複数の孔（開口部２２ｅ）が直線状に配置されている。他の構成は、図３に示すノズルと同様である。このノズルによっても、ノズル開口２２ｄからライン状に過熱水蒸気が放出され、一の走査で大面積の処理を行える。
【００３１】
以上説明した半導体製造装置においては、基板を横切るような長尺のノズルを備えるので、窓ガラスのような大面積の基板の熱処理を行うことができる。また、水蒸気圧や温度を調整することが可能であり、高精度の熱処理を行うことができる。また、燃料が水であるため、原料の入手が容易でランニングコストが安価である。また、原料がクリーンであるため、環境負荷（環境破壊）を低減できる。
【００３２】
また、上記半導体製造装置においては、ノズル２２に遮蔽器２２ｂを設けたが、遮蔽器２２ｂを用いず、ノズル２２を外気にさらした状態で処理を行ってもよい。
【００３３】
２）半導体装置の製造方法
（製造方法１）
次に、前述した半導体製造装置を使用した半導体装置（ＴＦＴ：薄膜トランジスタ、Thin Film Transistor）の製造方法１について図５〜図９を参照しながら説明する。図５は、製造方法１による半導体装置（ＴＦＴ）の製造方法を示す工程断面図である（図９も同じ）。
【００３４】
まず、図５（Ａ）に示すように、ガラス基板（基板、透明基板、絶縁性基板）１００を準備する。ガラス基板は、液晶表示装置等に用いられ、装置によっては大面積の基板が用いられる。この基板１００上に、下地保護膜（下地酸化膜、下地絶縁膜）１０１として例えば酸化シリコン膜を形成する。この酸化シリコン膜は、ＴＥＯＳ（tetra ethyl ortho silicate、テトラエトキシシラン）および酸素ガスなどを原料ガスとして、例えばプラズマＣＶＤ（chemical vapor deposition、化学気相成長）法を用いて形成する。
【００３５】
次いで、下地保護膜１０１上に半導体膜として例えばアモルファス状のシリコン膜１０２を形成する。このシリコン膜は、例えば、ＳｉＨ4（モノシラン）ガスを用いたＣＶＤ法で形成する。
【００３６】
次に、シリコン膜１０２上に、図示しないフォトレジスト膜（以下、単に「レジスト膜」という）を形成し、露光および現像（フォトリソグラフィー）することにより、島状にレジスト膜（マスク膜、レジストマスク）を残存させる。次いで、かかるレジスト膜をマスクに、シリコン膜１０２をエッチングし、半導体素子領域（島状領域）を形成する。次いで、レジスト膜を除去する。以下、このフォトリソグラフィー、エッチングおよびレジスト膜の除去の処理をパターニングと言う。
【００３７】
次いで、図５（Ｂ）に示すように、シリコン膜１０２に過熱水蒸気走査処理を施し、シリコン膜１０２を再結晶化する。即ち、基板１００をステージ部５１（図１等参照）に搭載し、ノズル２２から放出される過熱水蒸気を基板１００（シリコン膜１０２）上に走査することによって熱処理を施しシリコン膜１０２を再結晶化する。この際、図５（Ｂ）に示すように、水素火炎の走査に伴って、シリコン膜１０２が多結晶シリコン１０２ａに変化するとともに、その表面に酸化シリコン膜１０２ｂが形成される。
【００３８】
例えば、チャンバ内を常圧とし、過熱水蒸気温度５００℃〜１０００℃、ノズル２２から流出する過熱水蒸気の走査方向における幅を１０ｍｍとして、シリコン膜１０２を１放出面積当り１ｍ秒〜１００ｍ秒程度暴露する。この際、基板の走査速度は、１０ｍ／ｓ〜０．１ｍ／ｓ程度である。
【００３９】
このような短時間の加熱であるため、基板に対する熱負荷が軽減できる。また、このような短時間の加熱により、基板温度が６００〜７５０℃程度となる熱処理であれば、耐熱性の低い液晶表示器用ガラス（例えば、ソーダガラス）等も上記基板として使用できる。もちろん、走査速度やノズル２２の先端と基板との距離（ギャップ、Ｇａｐ）等を調整し、基板温度が７５０〜９００℃、もしくはそれ以上となる熱処理を行なうこともできる。この場合は、耐熱性の高い基板（例えば、石英基板）を使用すればよい。
【００４０】
また、上記工程によれば、多結晶シリコン膜１０２ａ上に酸化シリコン膜１０２ｂが形成されるため、この酸化シリコン膜１０２ｂをゲート絶縁膜として使用することができる。よって、ＴＦＴの製造工程の簡略化を図ることができる。
【００４１】
また、過熱水蒸気走査処理によれば、水蒸気中もしくは水蒸気の周囲には、Ｈ2Ｏ（水蒸気）の他、酸素ラジカル（Ｏ*）、水素ラジカル（Ｈ*）、水酸基ラジカル（ＯＨ*）等が存在する。また、水蒸気の解離によって水素や酸素が存在する。よって、いわゆる水素アニールや水蒸気アニールの効果をも奏する。
【００４２】
（１）即ち、図６（Ａ）に示すように、シリコンの再結晶化の際には、結晶粒界ＧＢや結晶粒の内部にシリコンのタングリングボンドや欠陥（Ｄｅｆｅｃｔ）が生じる。かかるタングリングボンドによって、キャリアの移動度が低減する。しかしながら、上記工程（製造方法１）によれば、過熱水蒸気走査処理を施すことにより、このタングリングボンドと水素を結合させることができる（図６（Ｂ））。よって、図７に示すように、キャリアｃの移動度を向上させることができる。図６および図７は、製造方法１による効果を説明するための断面図である。なお、３００は、基板、３０１は、下地保護膜、３０２ａは、多結晶シリコン膜、３０４ａ、３０４ｂはソース、ドレイン領域、３０３は、ゲート絶縁膜、Ｇは、ゲート電極、３０５は、層間絶縁膜、３０６ａ、３０６ｂは、ソース、ドレイン電極を示す。
【００４３】
（２）また、多結晶シリコン膜１０２ａと酸化シリコン膜１０２ｂとの界面には、欠陥が生じやすい。かかる欠陥によって、界面準位が生じ、ＴＦＴの特性が低下する。具体的には、チャネル電流の急峻な立ち上がりの阻害、ＴＦＴのスイッチング速度の低下や閾値電位の上昇をもたらす。しかしながら、上記工程（製造方法１）によれば、過熱水蒸気走査処理を施すことにより、この欠陥（タングリングボンド）と水素や酸素を結合させることができる。よって、図８（Ａ）に示すような、欠陥ｄによるキャリアｃのトラップを低減でき、チャネル電流の急峻な立ち上がりの確保、ＴＦＴのスイッチング速度の向上や閾値電位の低電圧化を図ることができる。
【００４４】
また、図８（Ｂ）に示すように、プラズマＣＶＤによる酸化シリコン（ＳｉＯ2）の堆積によれば、堆積初期のプラズマダメージにより多結晶シリコン膜３０２ａと堆積酸化膜との界面に欠陥ｄが生じ易い。即ち、プラズマ（Ｐｌａｓｍａ）によって生じた荷電粒子ｑが、多結晶シリコン膜３０２ａの表面に衝突し、欠陥ｄを生じさせる。その欠陥ｄの上に順次酸化シリコン粒子（ＳｉＯ2）が堆積する。しかしながら、上記工程によれば、過熱水蒸気走査処理を施すことにより、酸化シリコン膜１０２ｂの成膜時のプラズマダメージを回避することができ、さらに、欠陥を低減することができる。図８は、製造方法１による効果を説明するための断面図である。
【００４５】
また、（３）過熱水蒸気走査処理を行なうことにより、酸化膜の成長を促進させることができる。過熱水蒸気走査処理によれば、通常の熱酸化より酸化レートが高い。
【００４６】
以上、詳細に説明したように、過熱水蒸気走査処理によれば、多結晶シリコン膜１０２ａおよび酸化シリコン膜１０２ｂの特性を向上させることができる。また、これらの界面準位密度を低減することができ、ＴＦＴの特性を向上させることができる。
【００４７】
引き続き、ＴＦＴの製造工程を説明する。シリコン膜１０２の再結晶化後、図９（Ａ）に示すように、酸化シリコン膜（ゲート絶縁膜）１０２ｂ上に、導電性膜１０４として例えばＡｌ（アルミニウム）等の金属材料を例えばスパッタ法により形成する。次に、導電性膜を所望の形状にパターニングし、ゲート電極（ゲート電極配線）Ｇを形成する。導電性膜としては、Ａｌの他、Ｔａ（タンタル）等の高融点金属を用いてもよい。また、ゾルゲル法やＭＯＤ（Metal-organic decomposition 、有機金属堆積法)法を用いて導電性膜を形成してもよい。即ち、金属化合物溶液を塗布および焼成することで、導電性膜を形成してもよい。この際、液滴吐出法により、ゲート電極のパターンに応じて上記溶液を塗布し、焼成することができる。この場合、パターニング工程を省略できる。
【００４８】
次いで、ゲート電極Ｇをマスクとしてシリコン膜１０２ａ中に、不純物イオンを打ち込む（ドープする、注入する）ことにより、ソース、ドレイン領域１０４ａ、１０４ｂを形成する。なお、１０４ａ、１０４ｂのうち、いずれか一方がソース領域となり、他方がドレイン領域となる。また、不純物イオンは、ｎ型半導体層を形成する場合には、例えば、ＰＨ3（リン化水素、Phosphine）を、ｐ型半導体層を形成する場合には、例えば、Ｂ2Ｈ6（ジボラン）をイオン打ち込みする。その後、熱処理を行ない、不純物イオンを活性化する。
【００４９】
次いで、図９（Ｂ）に示すように、ゲート電極Ｇ上に、層間絶縁膜１０５を形成する。この層間絶縁膜１０５は、例えば、ＴＥＯＳおよび酸素ガスなどを原料ガスとしたプラズマＣＶＤにより形成することができる。また、ポリシラザン溶液などの絶縁性の液体材料を塗布し、熱処理を施す（焼成する）ことにより形成してもよい。ポリシラザン溶液を用いた場合、その焼成により酸化シリコン膜が形成される。ポリシラザン溶液とは、ポリシラザンを有機溶媒（例えばキシレン溶液）に溶かしたものである。
【００５０】
ここで、層間絶縁膜１０５を介して過熱水蒸気走査処理を施してもよい。即ち、層間絶縁膜１０５上に水素火炎を走査する。前述したように、火炎中もしくは火炎の周囲には、原料ガス（Ｏ2、Ｈ2）や燃焼による生成物であるＨ2Ｏ（水蒸気）の他、酸素ラジカル（Ｏ*）、水素ラジカル（Ｈ*）、水酸基ラジカル（ＯＨ*）等が存在する。かかる反応活性種、原子および分子は、層間絶縁膜１０５等を介して進入可能である。よって、ゲート電極Ｇの形成時のエッチングや不純物イオン打ち込みの際に生じたゲート絶縁膜１０３中やその境界のダメージ（欠陥）を修復することができる。
【００５１】
次いで、層間絶縁膜１０５をパターニングすることにより、ソース、ドレイン領域１０４ａ、１０４ｂ上にコンタクトホールを形成する。
【００５２】
次いで、このコンタクトホールの内部を含む層間絶縁膜１０５上に、導電性膜１０６として例えばＩＴＯ（インジウム・スズ酸化膜）をスパッタリング法を用いて形成する。導電性膜１０６としては、ＩＴＯの他、例えばＡｌ、Ｍｏ（モリブデン）もしくはＣｕ（銅）等の金属材料を用いてもよい。また、ゾルゲル法やＭＯＤ法を用いて導電性膜１０６を形成してもよい。
【００５３】
次いで、導電性膜１０６を所望の形状にパターニングし、ソース、ドレイン電極（ソース、ドレイン引き出し電極、引き出し配線）１０６ａ、１０６ｂを形成する。なお、１０６ａ、１０６ｂのうち、いずれか一方がソース電極となり、他方がドレイン電極となる。
【００５４】
以上の工程によって、ＴＦＴがほぼ完成する。当該ＴＦＴは、例えば、液晶表示装置、電気泳動装置や有機ＥＬ装置などの画素電極の駆動素子、また、画素領域周辺の論理回路として使用される。また、メモリを構成する素子として、また、メモリを駆動する論理回路等として使用される。
【００５５】
なお、本製造方法においては、シリコン膜１０２をパターニングした後、過熱水蒸気走査処理を施したが、シリコン膜１０２に過熱水蒸気走査処理を施した後、パターニングを行なってもよい。但し、シリコン膜１０２をパターニングした後、過熱水蒸気走査処理を施した場合、シリコン膜１０２の側壁にも過熱水蒸気走査処理による熱酸化膜（ゲート絶縁膜１０２ｂ）が形成されるため、より好適である（図５（Ｃ）参照）。
【００５６】
このように、本製造方法１によれば、半導体層を再結晶化するのと同時に半導体層表面に酸化膜を形成することが可能となる。よって、工程の簡略化を図ることができる。さらに、前述したように、再結晶化後の膜、酸化膜およびこれらの界面の特性を向上させることができる。
（製造方法２）
製造方法１においては、再結晶化の際に形成された酸化シリコン膜１０２ｂをゲート絶縁膜として利用したが、この酸化シリコン膜１０２ｂ上にさらにＣＶＤ法などで酸化シリコン膜を堆積し、熱酸化膜と堆積膜の積層膜でゲート絶縁膜を構成してもよい。
【００５７】
図１０および図１１は、製造方法２による半導体装置（ＴＦＴ）の製造方法を示す工程断面図である。
【００５８】
図１０（Ａ）に示すように、製造方法１と同様に、ガラス基板１００上に下地保護膜１０１を形成し、さらに、その上部に半導体膜として例えばシリコン膜１０２を形成した後、シリコン膜１０２をパターニングする。
【００５９】
次いで、シリコン膜１０２に過熱水蒸気走査処理を施し、シリコンを再結晶化し、多結晶シリコン膜１０２ａとする。この際、多結晶シリコン膜１０２ａ上に酸化シリコン膜１０２ｂが形成される（図１０（Ｂ））。
【００６０】
次いで、図１０（Ｃ）に示すように、酸化シリコン膜１０２ｂ上に、絶縁膜として例えば酸化シリコン膜１０３を形成する。この酸化シリコン膜１０３は、例えばＴＥＯＳおよび酸素ガスなどを原料ガスとして、プラズマＣＶＤ法を用いて形成する。熱酸化膜である酸化シリコン膜１０２ｂと堆積膜である酸化シリコン膜１０３との積層膜でゲート絶縁膜ＧＯを構成する。
【００６１】
このように、上記工程によれば、ゲート絶縁膜ＧＯを過熱水蒸気走査処理により形成された熱酸化膜と、堆積膜（追加絶縁膜）との積層膜で構成したので、ゲート絶縁膜の膜厚を容易に調整することができる。走査速度やギャップの制御によりこの熱酸化膜の厚膜化を図ることは可能である。しかしながら、その厚膜化には限界があるため、所望のゲート絶縁膜の膜厚に満たない場合には、堆積膜を追加することが好ましい。
【００６２】
かかる場合においても、製造方法１において詳細に説明したように、多結晶シリコン膜１０２ａと酸化シリコン膜１０２ｂとの界面の欠陥が低減され、さらに、界面準位密度の低減が図られているため、ＴＦＴ特性の向上を図ることができる。
【００６３】
次いで、図１１（Ａ）に示すように、製造方法１と同様に、ゲート絶縁膜ＧＯ上にゲート電極Ｇを形成する。次いで、ゲート電極Ｇをマスクとしてシリコン膜１０２中に、不純物イオンを打ち込むことにより、ソース、ドレイン領域１０４ａ、１０４ｂを形成する。次いで、ゲート電極Ｇ上に、層間絶縁膜１０５を形成する。
【００６４】
ここで、製造方法１と同様に、層間絶縁膜１０５を介して過熱水蒸気走査処理を施してもよい（図１１（Ａ））。即ち、層間絶縁膜１０５上に水素火炎を走査する。前述したように、火炎中もしくは火炎の周囲には、原料ガス（Ｏ2、Ｈ2）や燃焼による生成物であるＨ2Ｏ（水蒸気）の他、酸素ラジカル（Ｏ*）、水素ラジカル（Ｈ*）、水酸基ラジカル（ＯＨ*）等が存在する。かかる反応活性種、原子および分子は、層間絶縁膜１０５等を介して進入可能である。よって、ゲート電極Ｇの形成時のエッチングや不純物イオン打ち込みの際に生じたゲート絶縁ＧＯに対するダメージ（欠陥）を修復することができる。
【００６５】
特に、水素原子、水素ラジカル、水素分子等は、分子（原子）サイズが小さいため、拡散係数が大きい。従って、ゲート絶縁膜ＧＯ近傍まで拡散し易く、欠陥修復に寄与する。
【００６６】
また、このような欠陥修復のための過熱水蒸気走査処理は、欠陥が生じ易いエッチング工程や不純物イオン打ち込み工程の後、適宜行なうことができる。よって、不純物イオン打ち込みの後に、過熱水蒸気走査処理を行なってもよい。また、このような欠陥修復のための過熱水蒸気走査処理を、複数回行なってもよい。例えば、後述するソース、ドレイン電極１０６ａ、１０６ｂ上に絶縁膜を形成した後、もしくは、さらに上層の配線を覆う絶縁膜を形成した後など、種々のタイミングで行なってもよい。このように、絶縁膜の形成工程の後に、絶縁膜を介して過熱水蒸気走査処理を行なうことにより、下層の配線がゲート電極に対する酸化や熱負荷を低減することができる。
【００６７】
次いで、図１１（Ｂ）に示すように、層間絶縁膜１０５をパターニングすることにより、ソース、ドレイン領域１０４ａ、１０４ｂ上にコンタクトホールを形成する。次いで、製造工程１と同様に、ソース、ドレイン電極１０６ａ、１０６ｂを形成する。この後、さらに、層間絶縁膜および配線の形成工程を繰り返し、多層の配線を形成してもよい。以上の工程によって、ＴＦＴがほぼ完成する。
【００６８】
このように、本工程によれば、製造工程１の効果に加え、ゲート絶縁膜ＧＯの膜厚を調整し易くなるという効果を奏する。
（製造方法３）
製造方法２においては、シリコン膜１０２をパターニングした後、過熱水蒸気走査処理を施したが、シリコン膜１０２に過熱水蒸気走査処理を施した後、パターニングを行なってもよい。
【００６９】
図１２および図１３は、製造方法３による半導体装置（ＴＦＴ）の製造方法を示す工程断面図である。
【００７０】
図１２（Ａ）に示すように、製造方法２と同様に、ガラス基板１００上に下地保護膜１０１を形成し、さらに、その上部に半導体膜として例えばシリコン膜１０２を形成する。
【００７１】
次いで、シリコン膜１０２に過熱水蒸気走査処理を施し、シリコンを再結晶化し、多結晶シリコン膜１０２ａとする。この際、多結晶シリコン膜１０２ａ上に酸化シリコン膜１０２ｂが形成される。
【００７２】
次いで、図１２（Ｂ）に示すように、多結晶シリコン膜１０２ａおよび酸化シリコン膜１０２ｂをパターニングする。次いで、図１２（Ｃ）に示すように、酸化シリコン膜１０２ｂ上に、絶縁膜として例えば酸化シリコン膜１０３を形成する。この酸化シリコン膜１０３は、例えばＴＥＯＳおよび酸素ガスなどを原料ガスとして、プラズマＣＶＤ法を用いて形成する。熱酸化膜である酸化シリコン膜１０２ｂと堆積膜である酸化シリコン膜１０３との積層膜でゲート絶縁膜ＧＯを構成する。
【００７３】
このように、上記工程によれば、製造方法２と同様に、ゲート絶縁膜ＧＯの膜厚を容易に調整することができる。また、過熱水蒸気走査処理により、多結晶シリコン膜１０２ａと酸化シリコン膜１０２ｂとの界面の欠陥が低減され、ＴＦＴ特性の向上を図ることができる。また、多結晶シリコン膜１０２ａのパターニングの際に露出した多結晶シリコン膜１０２ａの側壁を酸化シリコン膜１０３で覆うことができる。
【００７４】
次いで、図１３に示すように、製造方法１と同様に、ゲート絶縁膜ＧＯ上にゲート電極Ｇを形成する。次いで、ゲート電極Ｇをマスクとしてシリコン膜１０２中に、不純物イオンを打ち込むことにより、ソース、ドレイン領域１０４ａ、１０４ｂを形成する。次いで、ゲート電極Ｇ上に、層間絶縁膜１０５を形成し、ソース、ドレイン電極１０６ａ、１０６ｂを形成する。この後、さらに、層間絶縁膜および配線の形成工程を繰り返し、多層の配線を形成してもよい。以上の工程によって、ＴＦＴがほぼ完成する。
【００７５】
このように、本工程によれば、製造工程１の効果に加え、ゲート絶縁膜ＧＯの膜厚を調整し易くなるという効果を奏する。また、パターニング後の多結晶シリコン膜１０２ａの側壁が、酸化シリコン膜１０３で覆われるため、側壁部をゲート電極が横切っても、ゲート電極と多結晶シリコン１０２ａがショートしない。
【００７６】
なお、本製造方法においても、製造方法１と同様に、層間絶縁膜１０５を介して欠陥修復のための過熱水蒸気走査処理を施してもよい。
（製造方法４）
製造方法１〜３においては、シリコン膜の過熱水蒸気走査処理の際に形成された熱酸化膜を、ＴＦＴのゲート絶縁膜として利用したが、他の素子の一部として利用してもよい。本製造方法においては、上記熱酸化膜を容量絶縁膜として利用する。
【００７７】
図１４は、製造方法４による半導体装置（容量）の製造方法を示す工程断面図である。
【００７８】
図１４（Ａ）に示すように、製造方法１等と同様に、ガラス基板１００上に下地保護膜１０１を形成し、さらに、その上部に半導体膜として例えばシリコン膜１０２を形成する。次いで、シリコン膜１０２を所望の形状にパターニングした後、過熱水蒸気走査処理を施し、シリコンを再結晶化し、多結晶シリコン膜１０２ａとする。この際、多結晶シリコン膜１０２ａ上に酸化シリコン膜１０２ｂが形成される。多結晶シリコン１０２ａは、容量の下部電極となる。また、酸化シリコン膜１０２ｂは、容量絶縁膜となる。
【００７９】
次いで、図１４（Ｂ）に示すように、酸化シリコン膜１０２ｂ上に導電性膜１１１として例えばＡｌ等の金属材料を例えばスパッタ法により形成する。次に、導電性膜を所望の形状にパターニングし、容量の上部電極（１１１）を形成する。
【００８０】
この後、必要に応じて、層間絶縁膜や配線を形成する。このように、シリコン膜の過熱水蒸気走査処理の際に形成された熱酸化膜を、容量絶縁膜として利用してもよい。
【００８１】
また、上記工程においては、熱酸化膜のみを容量絶縁膜としたが、当該膜上に堆積絶縁膜を形成し、これらの積層膜で容量絶縁膜を構成してもよい。
【００８２】
また、上記工程においては、シリコン膜をパターニングした後、過熱水蒸気走査処理を行なったが、シリコン膜の過熱水蒸気走査処理を行なった後、パターニングしてもよい。さらに、上部電極を構成する金属材料を堆積した後に、パターニングしてもよい。
【００８３】
なお、製造方法１〜４においては、シリコン膜１０２の再結晶化の際に形成された熱酸化膜（１０２ｂ）をゲート絶縁膜もしくは容量絶縁膜として用いたが、当該熱酸化膜等をエッチングなどにより除去し、多結晶シリコン膜１０２ａの表面に再度過熱水蒸気走査処理を施し、熱酸化膜（１０２ｂ）等を形成してもよい。また、ＣＶＤ法などにより堆積絶縁膜を形成してもよい。
【００８４】
また、製造方法１〜４においては、半導体装置としてＴＦＴや容量を例に説明したが、本発明に係る過熱水蒸気走査処理は、広く他の半導体素子の形成にも適用可能である。また、本発明に係る過熱水蒸気走査処理は、シリコン膜の再結晶化の際の熱処理以外の熱処理（例えば、熱酸化膜の形成、機能液の焼成など）にも適用可能である。
【００８５】
また、上記発明の実施の形態を通じて説明された実施例や応用例は、用途に応じて適宜に組み合わせて、又は変更若しくは改良を加えて用いることができ、本発明は上述した実施の形態の記載に限定されるものではない。
【００８６】
３）電気光学装置および電子機器の説明
次に、前述の実施の形態で説明した方法で形成される半導体装置（例えばＴＦＴ）が使用される電気光学装置（電子機器）について説明する。
【００８７】
前述の半導体装置（例えばＴＦＴ）は、例えば、電気光学装置（表示装置）の駆動素子として用いられる。図１５に、電気光学装置を用いた電子機器の例を示す。図１５（Ａ）は携帯電話への適用例であり、図１５（Ｂ）は、ビデオカメラへの適用例である。また、図１５（Ｃ）は、テレビジョンへ（ＴＶ）の適用例であり、図１５（Ｄ）は、ロールアップ式テレビジョンへの適用例である。
【００８８】
図１５（Ａ）に示すように、携帯電話５３０には、アンテナ部５３１、音声出力部５３２、音声入力部５３３、操作部５３４および電気光学装置（表示部）５００を備えている。この電気光学装置に、本発明により形成された半導体装置を使用する（組み込む）ことができる。
【００８９】
図１５（Ｂ）に示すように、ビデオカメラ５４０には、受像部５４１、操作部５４２、音声入力部５４３および電気光学装置（表示部）５００を備えている。この電気光学装置に、本発明により形成された半導体装置を使用する（組み込む）ことができる。
【００９０】
図１５（Ｃ）に示すように、テレビジョン５５０は、電気光学装置（表示部）５００を備えている。この電気光学装置に、本発明により形成された半導体装置を使用する（組み込む）ことができる。なお、パーソナルコンピュータ等に用いられるモニタ装置（電気光学装置）にも、本発明により形成された半導体装置を使用する（組み込む）ことができる。
【００９１】
図１５（Ｄ）に示すように、ロールアップ式テレビジョン５６０は、電気光学装置（表示部）５００を備えている。この電気光学装置に、本発明により形成された半導体装置を使用する（組み込む）ことができる。
【００９２】
なお、電気光学装置を有する電子機器には、上記の他、大型スクリーン、パーソナルコンピュータ、携帯型情報機器（いわゆるＰＤＡ、電子手帳）等、さらには、表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、電光掲示板、宣伝広告用ディスプレイなど、各種のものが含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本実施の形態の半導体装置の製造に用いられる半導体製造装置の構成例を示す図である。
【図２】半導体製造装置のノズル２２の構成例を示す平面図である。
【図３】半導体製造装置のノズルの構成例を示す断面図である。
【図４】半導体製造装置のノズルの他の構成例を示す断面図である。
【図５】製造方法１による半導体装置（ＴＦＴ）の製造方法を示す工程断面図である。
【図６】製造方法１による効果を説明するための断面図である。
【図７】製造方法１による効果を説明するための断面図である。
【図８】製造方法１による効果を説明するための断面図である。
【図９】製造方法１による半導体装置（ＴＦＴ）の製造方法を示す工程断面図である。
【図１０】製造方法２による半導体装置（ＴＦＴ）の製造方法を示す工程断面図である。
【図１１】製造方法２による半導体装置（ＴＦＴ）の製造方法を示す工程断面図である。
【図１２】製造方法３による半導体装置（ＴＦＴ）の製造方法を示す工程断面図である。
【図１３】製造方法３による半導体装置（ＴＦＴ）の製造方法を示す工程断面図である。
【図１４】製造方法５による半導体装置（容量）の製造方法を示す工程断面図である。
【図１５】電気光学装置を用いた電子機器の例を示す図である。
【符号の説明】
【００９４】
１１…飽和水蒸気生成器、１３…過熱部、１４…熱電対、１５…コントローラ、２１…チャンバ（処理室）、２２…ノズル、２２ａ…導気管、２２ｂ…遮蔽器、２２ｄ…ノズル開口部、２２ｅ…開口部、５１…ステージ部、１００…ガラス基板（基板）、１０１…下地保護膜、１０２…シリコン膜、１０２ａ…多結晶シリコン膜、１０２ｂ…酸化シリコン膜、１０３…酸化シリコン膜、１０４…導電性膜、１０４ａ、１０４ｂ…ソース、ドレイン領域、１０５…層間絶縁膜、１０６…導電性膜、１０６ａ、１０６ｂ…ソース、ドレイン電極、１１１…導電性膜、３００…ガラス基板（基板）、３０１…下地保護膜、３０２ａ…多結晶シリコン膜、３０３…ゲート絶縁膜、３０４ａ、３０４ｂ…ソース、ドレイン領域、３０５…層間絶縁膜、３０６ａ、３０６ｂ…ソース、ドレイン電極、５００…電気光学装置、５３０…携帯電話、５３１…アンテナ部、５３２…音声出力部、５３３…音声入力部、５３４…操作部、５４０…ビデオカメラ、５４１…受像部、５４２…操作部、５４３…音声入力部、５５０…テレビジョン、５６０…ロールアップ式テレビジョン、ｃ…キャリア、ｄ…ダメージ、Ｇ…ゲート電極、ＧＯ…ゲート絶縁膜
【図１】
2008098375.tif 000003
【図２】
2008098375.tif 000004
【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】
2008098375.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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