(57)【要約】      （修正有）【課題】ポリシリコン型ＴＦＴを有する半導体装置用基板を製造する際に、所望の品質を有するポリシリコン膜を生産性良く形成できる半導体装置用基板の製造方法を提供する。【解決手段】半導体装置用基板の製造方法は、基板２００上に導電性を有する材料膜２０４ｂを形成する工程と、基板上にアモルファスシリコン膜１を形成する工程と、材料膜を高周波誘導加熱することによって、アモルファスシリコン膜を加熱して、アモルファスシリコン膜を結晶化して、基板上にポリシリコン膜を形成する工程と、を含む。【選択図】図３
2008066577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜トランジスタを備えた半導体装置用基板の製造方法であって、
基板上に導電性を有する材料膜を形成する工程と、
前記基板上にアモルファスシリコン膜を形成する工程と、
前記材料膜を高周波誘導加熱することによって、前記アモルファスシリコン膜を加熱して、前記アモルファスシリコン膜を結晶化して前記基板上にポリシリコン膜を形成する工程と、を含む製造方法。
【請求項２】
前記ポリシリコン膜は、前記薄膜トランジスタのチャネル領域を含む半導体層を形成し、
前記材料膜は、前記ポリシリコン膜との間で第１絶縁膜を挟むように形成された遮光膜を含む請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
前記遮光膜は、前記チャネル領域への光の入射を抑制する請求項２記載の製造方法。
【請求項４】
前記遮光膜は、前記基板上に該基板との間で第２絶縁膜を挟むように形成され、
前記アモルファスシリコン膜は、前記遮光膜上に該遮光膜との間で前記第１絶縁膜を挟むように形成され、
前記第１絶縁膜は、前記第２絶縁膜よりも高い熱伝導率を有する請求項２又は３記載の製造方法。
【請求項５】
前記遮光膜は、前記アモルファスシリコン膜よりも高い融点を有する請求項２〜４のいずれか一項記載の製造方法。
【請求項６】
前記アモルファスシリコン膜が溶融する直前まで、前記アモルファスシリコン膜を加熱する請求項１〜５のいずれか一項記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置用基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶装置の素子基板（ＴＦＴアレイ基板）、有機ＥＬ装置の素子基板（ＴＦＴアレイ基板）等、半導体装置用基板に形成される薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）として、従来より、アモルファスシリコン型ＴＦＴが知られている。アモルファスシリコン型ＴＦＴは、半導体層がアモルファスシリコン膜で形成されたＴＦＴである。近時においては、高機能化、高精細化等を目的として、ポリシリコン型ＴＦＴが用いられる場合が多い。ポリシリコン型ＴＦＴは、半導体層がポリシリコン膜で形成されたＴＦＴである。ポリシリコンは、アモルファスシリコンを多結晶化することで形成される。アモルファスシリコンを多結晶化する方法として、従来より、固相成長法、エネルギービーム照射法等が知られている。エネルギービーム照射法としては、電子ビームアニール法、フラッシュビームアニール法、ランプアニール法、ＲＴＡ(Rapid Thermal Anneal)法、エキシマレーザアニール（ＥＬＡ：Excimer-LaserAnneal）法等が挙げられる。このうち、ＥＬＡ法は、低温プロセスが可能であることから、アモルファスシリコンを多結晶化する方法として汎用されている。下記特許文献１には、ＥＬＡ法によってアモルファスシリコンを多結晶化してポリシリコンを形成する技術の一例が開示されている。ＥＬＡ法は、基板上に形成されたアモルファスシリコン膜にレーザ光を照射し、そのレーザ光のエネルギーによってアモルファスシリコン膜を溶融し、その溶融したシリコンが固化する際に結晶化することを利用して、ポリシリコン膜を形成する。
【特許文献１】特開２００４−３２７５３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のＥＬＡ法は、アモルファスシリコン膜が形成された基板とレーザ光とを所定の走査方向に相対的に移動しつつ、アモルファスシリコン膜にレーザ光を照射する。この場合、形成される結晶（ポリシリコン）の品質（例えば結晶粒の大きさ）が、基板の面方向において不均一になる可能性がある。例えば、照射するレーザ光の光強度（照度）の経時的な変化によって、形成される結晶（ポリシリコン）の品質が不均一になる可能性がある。また、一回の走査でレーザ光を照射できる基板上の領域は限られるため、基板が大型である場合、基板とレーザ光との相対的な移動を複数回繰り返す必要がある。その場合、複数の移動毎に形成される結晶の品質が変化する可能性があり、その場合においても、形成される結晶（ポリシリコン）の品質が基板の面方向において不均一になる可能性がある。結晶の品質が不均一になると、液晶装置、有機ＥＬ装置等の表示装置の表示品質が劣化する可能性がある。
【０００４】
また、従来のＥＬＡ法のように、基板とレーザ光とを所定の走査方向に相対的に移動しつつ、アモルファスシリコン膜にレーザ光を照射したり、基板とレーザ光との相対的な移動を複数回繰り返したりする場合、生産性が低下する可能性がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ポリシリコン型ＴＦＴを有する半導体装置用基板を製造する際に、所望の品質を有するポリシリコン膜を生産性良く形成できる半導体装置用基板の製造方法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】
上記の課題を解決するため、本発明は以下の構成を採用する。
本発明の一態様によると、薄膜トランジスタを備えた半導体装置用基板の製造方法であって、基板上に導電性を有する材料膜を形成する工程と、前記基板上にアモルファスシリコン膜を形成する工程と、前記材料膜を高周波誘導加熱することによって、前記アモルファスシリコン膜を加熱して、前記アモルファスシリコン膜を結晶化して前記基板上にポリシリコン膜を形成する工程と、を含む製造方法が提供される。
【０００７】
本発明の一態様によれば、基板上に導電性を有する材料膜を設け、その材料膜を高周波誘導加熱することによってアモルファスシリコン膜を加熱することで、アモルファスシリコン膜を効率良く良好に多結晶化して、所望の品質を有するポリシリコン膜を形成できる。例えば、材料膜を基板上の広い領域に形成し、その材料膜に一括して高周波を与えることによって、基板上の広い領域において、アモルファスシリコン膜を、高い均一性で一括して多結晶化し、ポリシリコン膜に変換することができる。広い領域に一括して高周波を与えることは、例えば広い領域に一括してレーザ光を照射することに比べて容易であり、所望の品質を有するポリシリコン膜を生産性良く形成できる。また、所望の物性（融点、電気抵抗値等）を有する材料膜を基板上に形成することによって、高周波誘導加熱によって、その材料膜自体を溶融させることなく材料膜を効率良く加熱でき、その材料膜から発生した熱によって、アモルファスシリコン膜を加熱して、ポリシリコン膜を良好に効率良く形成できる。
【０００８】
上記態様の製造方法において、前記ポリシリコン膜は、前記薄膜トランジスタのチャネル領域を含む半導体層を形成し、前記材料膜は、前記ポリシリコン膜との間で第１絶縁膜を挟むように形成された遮光膜を含む構成を採用できる。
【０００９】
これによれば、遮光膜を高周波誘導加熱することによって、遮光膜で発生した熱を、第１絶縁膜を介して、アモルファスシリコン膜に良好に与えることができる。また、アモルファスシリコン膜を加熱するための新たな材料膜を形成することなく、光を遮るために形成された遮光膜を用いて、アモルファスシリコン膜を良好に加熱できる。
【００１０】
上記態様の製造方法において、前記遮光膜は、前記チャネル領域への光の入射を抑制する構成を採用できる。
【００１１】
これによれば、薄膜トランジスタのチャネル領域への光の入射を抑制するために、チャネル領域近傍の所定領域に形成された遮光膜を用いて、そのチャネル領域近傍に効率良くポリシリコン膜を形成できる。そして、光がチャネル領域に入射することによって薄膜トランジスタの性能が変化してしまう不具合の発生を、遮光膜によって抑制できる。
【００１２】
上記態様の製造方法において、前記遮光膜は、前記基板上に該基板との間で第２絶縁膜を挟むように形成され、前記アモルファスシリコン膜は、前記遮光膜上に該遮光膜との間で前記第１絶縁膜を挟むように形成され、前記第１絶縁膜は、前記第２絶縁膜よりも高い熱伝導率を有する構成を採用できる。
【００１３】
これによれば、遮光膜を高周波誘導加熱することによって、遮光膜で発生した熱を、高い熱伝導率を有する第１絶縁膜を介して、アモルファスシリコン膜に効率良く与えることができる。また、低い熱伝導率を有する第２絶縁膜によって、遮光膜で発生した熱が基板に供給されることを抑制できる。したがって、基板が過剰に加熱したり、熱変形することを抑制できる。
【００１４】
上記態様の製造方法において、前記遮光膜は、前記アモルファスシリコン膜よりも高い融点を有する構成を採用できる。
【００１５】
これによれば、例えば遮光膜が溶融することなく、アモルファスシリコン膜を良好に加熱できる。
【００１６】
上記態様の製造方法において、前記アモルファスシリコン膜が溶融する直前まで、前記アモルファスシリコン膜を加熱する構成を採用できる。
【００１７】
これによれば、例えばシリコン膜の一部が凝集してしまう不具合の発生を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１９】
＜第１実施形態＞
本実施形態に係る半導体装置用基板について図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る半導体装置用基板ＳＰの画素部ＰＸを示す平面図、図２は、本実施形態に係る半導体装置用基板ＳＰの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）３０ｂ近傍を示す断面図であって、図１のＡ−Ａ線断面図に相当する。
【００２０】
図１及び図２において、半導体装置用基板ＳＰは、ガラス等の基板２００と、基板２００上に形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３０ｂとを備えている。また、半導体装置用基板ＳＰは、画素電位側容量電極３０１を有する蓄積容量７０と、容量線３００とを有する。
【００２１】
図２に示すように、半導体装置用基板ＳＰは、基板２００上に形成された下地絶縁膜２０２と、下地絶縁膜２０２上に形成された導電性を有する遮光膜２０４ｂと、遮光膜２０４ｂ上において遮光膜２０４ｂを覆うように形成された第１層間絶縁膜２０６ｂと、第１層間絶縁膜２０６ｂ上に形成されたチャネル領域２５０ｂを含む半導体層１ｂと、半導体層１ｂ及び第１層間絶縁膜２０６ｂ上において半導体層１ｂを覆うように形成されたゲート絶縁膜２０８ｂと、ゲート絶縁膜２０８ｂ上に形成されたゲート電極２１０ｂと、ゲート電極２１０ｂ上に形成された第２層間絶縁膜２１２ｂと、第２層間絶縁膜２１２ｂ上に形成された第３層間絶縁膜２１８ｂと、第３層間絶縁膜２１８ｂ上に形成された透明な画素電極９ａとを備えている。半導体層１ｂは、ポリシリコン膜で形成されている。
【００２２】
ＴＦＴ３０ｂは、チャネル領域２５０ｂを含む半導体層１ｂと、ゲート電極２１０ｂと、ソース電極２１６ｂと、ドレイン電極とを備える。ソース電極２１６ｂは、コンタクトホール２１４ｂを介して、半導体層１ｂの一端側に接続されている。画素電極９ａは、コンタクトホール２２０ｂを介して、半導体層１ｂの他端側に接続されている。
【００２３】
遮光膜２０４ｂは、導電性を有する。遮光膜２０４ｂは、半導体層１ｂのチャネル領域２５０ｂ、ポリシリコン膜への光の入射を抑制するためのものであって、ポリシリコン膜で形成された半導体層１ｂとの間で、第１層間絶縁膜２０６ｂを挟むように形成されている。また、遮光膜２０４ｂは、基板２００との間で下地絶縁膜２０２を挟むように形成されている。遮光膜２０４ｂは、基板２００からの光がチャネル領域２５０ｂへ入射することを抑制するために、基板２００の面方向において、チャネル領域２５０ｂの全てを覆うように、チャネル領域２５０ｂよりも大きく形成されている。
【００２４】
例えば、本実施形態の半導体装置用基板ＳＰが液晶装置に用いられる場合、その液晶装置において、バックライトからの外部照射光、裏面反射光等の戻り光等の光がＴＦＴ３０ｂに照射されると、その光による励起によって光リーク電流が発生して、ＴＦＴ３０ｂの特性が変化したり、ＴＦＴ３０ｂが誤作動する不具合が発生する可能性がある。本実施形態においては、画素部ＰＸに遮光膜２０４ｂが形成されるので、画素スイッチング用のＴＦＴ３０ｂのチャネル領域２５０ｂに光が入射することを抑制でき、上述の不具合の発生を抑制できる。
【００２５】
次に、図３を参照しながら、本実施形態に係る半導体装置用基板ＳＰの製造方法について説明する。図３は、本実施形態に係る半導体装置用基板ＳＰの製造方法を説明するための模式図である。
【００２６】
まず、図３に示すように、工程（１）では、例えばガラス等からなる基板２００が用意される。
【００２７】
次に、工程（２）では、基板２００上に、下地絶縁膜２０２が形成される。下地絶縁膜２０２は、ＮＳＧ（ノンシリケートガラス）、ＰＳＧ（リンシリケートガラス）、ＢＳＧ（ボロンシリケートガラス）、ＢＰＳＧ（ボロンリンシリケートガラス）等のシリケートガラス膜、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜等によって形成可能である。
【００２８】
本実施形態においては、基板２００と遮光膜２０４との間に配置される下地絶縁膜２０２は、熱伝導率が低い材料、例えば二酸化珪素（ＳｉＯ２）で形成される。
【００２９】
下地絶縁膜２０２は、例えば、ＴＥＯＳ（テトラ・エチル・オルソ・シリケート）ガス、ＴＥＢ（テトラ・エチル・ボートレート）ガス、ＴＭＯＰ（テトラ・メチル・オキシ・フォスレート）ガス等を用いた、約４５０〜５５０℃（好ましくは約５００℃）の比較的低温環境下における減圧ＣＶＤ法によって形成可能である。
【００３０】
下地絶縁膜２０２は、後述の遮光膜２０４をエッチング処理する際（工程（３）参照）、例えば、エッチングガス（或いは、エッチング液）とガラスからの不純物が反応することを抑制する機能を有する。
【００３１】
次に、下地絶縁膜２０２上に、遮光膜２０４が形成される。遮光膜２０４は、基板２００上に、基板２００との間で下地絶縁膜２０２を挟むように形成される。
【００３２】
遮光膜２０４は、高い融点を有し、高い電気抵抗値を有する導電性材料によって形成される。遮光膜２０４は、Ｔｉ（チタン）、Ｃｒ（クロム）、Ｗ（タングステン）、Ｔａ（タンタル）、Ｍｏ（モリブデン）、Ａｌ（アルミニウム）、Ａｇ（銀）等の金属、またはこれらの合金、またはグラファイト等で形成可能である。
【００３３】
本実施形態においては、遮光膜２０４は、高い融点、及び高い電気抵抗値を有し、良好な遮光性を有する、Ｍｏ（モリブデン）で形成される。
【００３４】
遮光膜２０４は、上述の金属をターゲット材料として、スパッタ法によって形成可能である。なお、遮光膜２０４は、例えば１００〜５００ｎｍ程度の膜厚、好ましくは２００ｎｍの膜厚で形成される。
【００３５】
次に、工程（３）では、露光処理、現像処理、及びエッチング処理を含むフォトリソグラフィの手法によって、図１及び図２に示したような所定のパターンを有する遮光膜２０４ｂが形成される。
【００３６】
次に、工程（４）では、上述の工程（２）において下地絶縁膜２０２を形成した方法と同様の方法で、シリケートガラス膜、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜等からなる第１層間絶縁膜２０６ｂが形成される。第１層間絶縁膜２０６ｂの膜厚は、例えば約１００〜２０００ｎｍ程度である。
【００３７】
次に、下地絶縁膜２０２、遮光膜２０４ｂ、及び第１層間絶縁膜２０６ｂが形成された基板２００上に、アモルファスシリコン膜１が形成される。アモルファスシリコン膜１（後のポリシリコン膜）は、遮光膜２０４ｂ上に、遮光膜２０４ｂとの間で第１層間絶縁膜２０６ｂを挟むように形成される。
【００３８】
本実施形態においては、遮光膜２０４ｂとアモルファスシリコン膜１との間に配置される第１層間絶縁膜２０６ｂは、遮光膜２０４ｂと基板２００との間に配置される下地絶縁膜２０２よりも、高い熱伝導率を有する。本実施形態においては、第１層間絶縁膜２０６ｂは、例えば窒化珪素（ＳｉＮ）で形成される。
【００３９】
アモルファスシリコン膜１は、例えば、流量約４００〜６００ｃｃ／ｍｉｎのモノシランガス、ジシランガス等を用いた、約２００〜５５０℃（好ましくは約３００℃）の比較的低温環境中における減圧ＣＶＤ法によって形成可能である。
【００４０】
アモルファスシリコン膜１が形成された後、そのアモルファスシリコン膜１を結晶化して、ポリシリコン膜を形成する処理が実行される。
【００４１】
本実施形態においては、遮光膜２０４ｂを高周波誘導加熱することによって、基板２００上のアモルファスシリコン膜１を加熱して、アモルファスシリコン膜１を結晶化してポリシリコン膜を形成する。
【００４２】
図４は、遮光膜２０４ｂを高周波誘導加熱している状態を示す模式図である。本実施形態においては、遮光膜２０４ｂを高周波誘導加熱することによって、基板２００上のアモルファスシリコン膜１を加熱して、アモルファスシリコン膜１を結晶化してポリシリコン膜を形成する。
【００４３】
図４において、遮光膜２０４ｂは、アモルファスシリコン膜１（後のポリシリコン膜）との間で第１層間絶縁膜２０６ｂを挟むように形成されている。換言すれば、第１層間絶縁膜２０６ｂは、遮光膜２０４ｂとアモルファスシリコン膜１（後のポリシリコン膜）との間に挟まれるように配置されている。遮光膜２０４ｂを高周波誘電加熱することによって、その遮光膜２０４ｂで熱が発生する。遮光膜２０４ｂで発生した熱は、第１層間絶縁膜２０６ｂを介して、アモルファスシリコン膜１に供給される。これにより、アモルファスシリコン膜１が加熱される。
【００４４】
本実施形態においては、遮光膜２０４ｂは、金属製であって導電性を有しており、高周波発振器（高周波電源）に接続されたコイルから与えられる高周波（高周波エネルギー）によって、高い効率（加熱効率）で加熱される。すなわち、本実施形態における高周波誘導加熱方式は、被加熱物体（ここでは遮光膜２０４ｂ）が導電体であることを前提とした直接加熱方式であって、その非加熱物体（遮光膜２０４ｂ）を効率良く加熱可能である。
【００４５】
本実施形態においては、基板２００の近傍に配置されたコイルより、遮光膜２０４ｂを貫くように、例えば０．５ｋＨｚ〜１００ＭＨｚの周波数を有する交番磁界が遮光膜２０４ｂに印加される。印可された磁界によって、遮光膜２０４ｂの膜中に誘導電流が生じ、抵抗損失により、遮光膜２０４ｂが発熱する。
【００４６】
本実施形態においては、遮光膜２０４ｂは、Ｍｏ（モリブデン）等、高い電気抵抗値を有する材料によって形成されており、効率良く熱（ジュール熱）を発することができる。遮光膜２０４ｂで発生した熱は、第１層間絶縁膜２０６ｂを介して、アモルファスシリコン膜１に供給され、アモルファスシリコン膜１は、遮光膜２０４ｂからの熱によって加熱される。
【００４７】
上述のように、本実施形態においては、遮光膜２０４ｂとアモルファスシリコン膜１との間に配置される第１層間絶縁膜２０６ｂは、例えばＳｉＮで形成されており、遮光膜２０４ｂと基板２００との間に配置される下地絶縁膜２０２は、例えばＳｉＯ２で形成されており、第１層間絶縁膜２０６ｂは、下地絶縁膜２０２よりも高い熱伝導率を有する。したがって、遮光膜２０４ｂで発生した熱は、高い熱伝導率を有する第１層間絶縁膜２０６ｂを介して、アモルファスシリコン膜１に効率良く供給される。また、低い熱伝導率を有する下地絶縁膜２０２によって、遮光膜２０４ｂで発生した熱が基板２００に供給されることを抑制できる。したがって、基板２００が過剰に加熱したり、熱変形することを抑制できる。
【００４８】
また、遮光膜２０４ｂは、高い融点を有する材料で形成されていることが望ましく、本実施形態においては、遮光膜２０４ｂは、少なくともアモルファスシリコン膜１の融点よりも高い融点を有する材料で形成されている。遮光膜２０４ｂの融点がアモルファスシリコン膜１の融点よりも低い場合、アモルファスシリコン膜１を加熱する際に、遮光膜２０４ｂ自体が溶融してしまう不具合が生じる可能性がある。本実施形態においては、導電性遮光膜２０４ｂは、Ｍｏ（モリブデン）など、少なくともアモルファスシリコン膜１よりも高い融点を有する材料で形成されているので、上述の不具合の発生を抑制できる。
【００４９】
本実施形態においては、アモルファスシリコン膜１が溶融する直前まで、アモルファスシリコン膜１を加熱する。例えば、アモルファスシリコン膜１が溶融する温度が約１３００℃である場合、アモルファスシリコン膜１は、遮光膜２０４ｂからの熱によって、約１０００℃まで加熱される。そして、約１０００℃までアモルファスシリコン膜１が加熱された後、徐々に冷却されることによって、そのアモルファスシリコン膜１が多結晶化され、ポリシリコン膜が形成される。シリコンの結晶化は、約６００℃で生じるので、アモルファスシリコン膜１を完全に溶融させなくても（１３００℃以上に加熱しなくても）、溶融する直前の温度（例えば１０００℃）まで加熱し、その温度より徐々に冷却することによって、アモルファスシリコン膜１を結晶化して、ポリシリコン膜を形成することができる。
【００５０】
アモルファスシリコン膜１を完全に溶融させ（１３００℃以上に加熱し）、その後、冷却した場合、アモルファスシリコン膜１の一部が固化する際に凝集する現象が生じたり、例えば図４に示す段差の部分が凝集等に起因して切れる現象（いわゆる、段切れ現象）が生じたりする可能性が高い。また、凝集部分が発生した場合、後にエッチング処理が実行されても、その凝集部分が十分に除去されず、異物（残渣）として残留する可能性がある。
【００５１】
本実施形態においては、アモルファスシリコン膜１を完全に溶融させず、アモルファスシリコン膜１が溶融する直前まで、そのアモルファスシリコン膜１を加熱しているので、凝集部分が発生したり、段切れ現象が発生したりする等の不具合の発生を抑制することができる。
【００５２】
本実施形態においては、アモルファスシリコン膜１を所望の温度に設定可能（加熱可能）なように、例えば使用される遮光膜２０４ｂの材料特性（種類）及び膜厚、第１層間絶縁膜２０６ｂの材料特性及び膜厚、アモルファスシリコン膜１の材料特性及び膜厚等に応じて、印加する高周波条件が最適化されている。高周波条件は、例えば高周波の周波数、高周波のエネルギー等を含む。また、高周波条件の最適化は、上述の各膜の材料特性及び膜厚等に応じて、予備実験及びシミュレーションの少なくとも一方を用いて、予め実行可能である。したがって、アモルファスシリコン膜１を所望の温度に設定可能（加熱可能）である。
【００５３】
また、例えば印加する高周波の周波数を低くすることによって、遮光膜２０４ｂ全体を加熱できるので、顕熱を大きくすることができる。また、印加する高周波の周波数を高くすることによって、遮光膜２０４ｂの表層のみ加熱されるので、顕熱を小さくすることができる。したがって、高周波条件を調整して、遮光膜２０４ｂの加熱状態を調整することによって、アモルファスシリコン膜１の結晶性を調整することも可能である。
【００５４】
以上により、アモルファスシリコン膜１が結晶化され、ポリシリコン膜が形成される。また、本実施形態においては、結晶化される領域（アモルファスシリコンがポリシリコンに変換される領域）は、遮光膜２０４ｂの近傍のみとなり、ポリシリコン膜を選択的に形成可能である。
【００５５】
ここで、シリコン膜の結晶化の後、リン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）等のドーパント（不純物）をイオン打ち込み法あるいはイオンドーピング法等により導入してもよい。好ましくは、イオンドーピング法を用いることにより、約３００℃の比較的低温環境中でドーパントの活性化が行われる。
【００５６】
次に、工程（５）では、露光処理、現像処理、及びエッチング処理を含むフォトリソグラフィの手法によって、図１及び図２に示したように、ＴＦＴ３０ｂのソース領域、チャネル領域及びドレイン領域を含む所定パターンを有する半導体層１ｂが形成される。
【００５７】
次に、約４５０〜５５０℃（好ましくは約５００℃）の比較的低温環境中における減圧ＣＶＤ法等によって、ゲート絶縁膜２０８ｂが形成される。ゲート絶縁膜２０８ｂは、シリケートガラス膜、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜等で形成可能である。
【００５８】
次に、ゲート絶縁膜２０８ｂ上に、ゲート電極２１０ｂが形成される。ゲート電極２１０ｂは、上述の減圧ＣＶＤ法等により、導電性のポリシリコン膜を堆積した後、フォトリソグラフィの手法によって、所定のパターンで形成される。なお、本実施形態のように、比較的低温環境下の製造工程においては、例えば、Ｃｒ、Ｔａ、Ａｌ等の低抵抗金属からなるゲート電極２１０を、スパッタリング等により形成することも可能である。
【００５９】
なお、工程（５）において、ゲート電極２１０ｂをマスクとして半導体層１ｂに対する不純物の注入を実施することで、半導体層１ｂにおけるソース領域、チャネル領域及びドレイン領域を形成可能である。注入されるドーパント（不純物）がボロン（Ｂ）等のＶ族元素のイオンである場合には、最終的に形成されるＴＦＴはＰチャネル型となる。注入されるドーパント（不純物）がリン（Ｐ）等のＩＩＩ族元素のイオンである場合には、最終的に形成されるＴＦＴはＮチャネル型となる。
【００６０】
次に、工程（６）では、例えば、シリコン酸化膜等からなる第２層間絶縁膜２１２ｂが形成された後、第２層間絶縁膜２１２ｂをドライエッチングすることで、半導体層１ｂのソース領域に通ずるコンタクトホール２１４ｂ及び半導体層１ｂのドレイン領域に通ずるコンタクトホール２２０ｂが形成される。そして、第２層間絶縁膜２１２ｂ上及びコンタクトホール２１４ｂ及びコンタクトホール２２０ｂの内部を含めて、例えばアルミニウム等からなるソース電極２１６ｂ及びドレイン電極が形成される。ソース電極２１６ｂの形成の後、第３層間絶縁膜２１８ｂ、画素電極９ａが形成される。
【００６１】
以上の工程（１）〜（６）により、基板２００上にＴＦＴ３０ｂが形成される。
【００６２】
以上説明したように、ＴＦＴ３０ｂのチャネル領域２５０ｂに光が入射することを抑制するために、そのチャネル領域２５０ｂの近傍に形成される遮光膜２０４ｂを高周波誘導加熱することによって、アモルファスシリコン膜１を加熱することで、アモルファスシリコン膜１を効率良く良好に多結晶化して、ポリシリコン膜を形成できる。本実施形態においては、遮光膜２０４ｂは、基板２００上の広い領域に形成されており、遮光膜２０４ｂに一括して高周波を印加することによって、基板２００上の広い領域において、アモルファスシリコン膜１を、高い均一性で一括して、ポリシリコン膜に変換することができる。広い領域に一括して高周波を印加することは、例えば広い領域に一括してレーザ光を照射することに比べて容易であり、基板２００が大型であっても、所望の品質を有するポリシリコン膜を生産性良く形成できる。
【００６３】
また、例えばＥＬＡ法においては、レーザ照射装置、光学系等、ＥＬＡ法を実行するための各種装置が複雑、高価であり、メンテナンス等のランニングコストも高い。本実施形態においては、装置構成上、メンテナンス等にかかるコストを低く抑えることができる。
【００６４】
また、本実施形態においては、遮光膜２０４ｂは、少なくともアモルファスシリコン膜１よりも高い融点、及び高い電気抵抗値を有しているので、高周波誘導加熱によって、その遮光膜２０４ｂを溶融させることなく、遮光膜２０４ｂを効率良く加熱できる。そして、その遮光膜２０４ｂから発生した熱によって、アモルファスシリコン膜１を良好に加熱できる。
【００６５】
そして、本実施形態においては、アモルファスシリコン膜１を加熱するための新たな材料膜を形成することなく、チャネル領域２５０ｂへの光の入射を遮るために基板２００上の所定領域に形成された遮光膜２０４ｂを用いているので、アモルファスシリコン膜１をポリシリコン膜にしたい領域を効率良く加熱することができる。
【００６６】
また、本実施形態においては、遮光膜２０４ｂとアモルファスシリコン膜１との間に配置される第１層間絶縁膜２０６ｂは、遮光膜２０４ｂと基板２００との間に配置される下地絶縁膜２０２よりも高い熱伝導率を有する。したがって、遮光膜２０４ｂで発生した熱は、高い熱伝導率を有する第１層間絶縁膜２０６ｂを介して、アモルファスシリコン膜１に効率良く供給される。また、低い熱伝導率を有する下地絶縁膜２０２によって、遮光膜２０４ｂで発生した熱が基板２００に供給されることを抑制できる。したがって、基板２００が過剰に加熱したり、熱変形することを抑制できる。
【００６７】
また、本実施形態においては、アモルファスシリコン膜１が溶融する直前まで、アモルファスシリコン膜１を加熱するので、上述のように、アモルファスシリコン膜１の一部が固化する際に凝集する現象が生じたり、凝集等に起因する段切れ現象が生じたりすることを抑制できる。したがって、段切れ現象による半導体装置用基板ＳＰの性能の劣化、エッチング処理後における凝集部分に起因する異物（残渣）の発生等の不具合の発生を抑制できる。また、段切れ現象の発生を抑制できるので、遮光膜２０４ｂの形状を調整する必要性も少なくなる。
【００６８】
なお、本実施形態においては、遮光膜２０４ｂを高周波誘導加熱しており、その遮光膜２０４ｂを用いて、液晶装置等のバックライトからの光がチャネル領域２５０ｂ等に入射することが抑制されるが、本実施形態の半導体用基板ＳＰは、液晶装置の素子基板に限られず、例えば有機ＥＬ装置等の素子基板に適用することも可能である。例えば、有機ＥＬ装置に設けられる素子基板のＴＦＴのチャネル領域に光が入射するのを抑制するための遮光膜が設けられている場合には、その遮光膜を高周波誘導加熱することができる。
【００６９】
なお、本実施形態においては、遮光膜２０４ｂを高周波誘導加熱しており、アモルファスシリコン膜１を加熱するための新たな材料膜を形成することなく、アモルファスシリコン膜１を加熱できるが、遮光膜２０４ｂ以外の導電性を有する材料膜が形成されている場合には、その材料膜を用いて、アモルファスシリコン膜１を加熱するようにしてもよい。また、アモルファスシリコン膜１を加熱するための新たな材料膜を形成してもよい。
【００７０】
＜第２実施形態＞
次に、図５から図７を参照して、本実施形態に係る半導体装置用基板を備えた電気光学装置の一例について説明する。本実施形態は、上述した半導体装置用基板をＴＦＴアレイ基板として備えたものであり、そのＴＦＴアレイ基板と対向基板とを対向配置して、両者間に液晶等の電気光学物質を挟持してなる電気光学装置に係る実施形態である。
【００７１】
まず、本発明の電気光学装置の全体構成について、図５及び図６を参照して説明する。ここに、図５は、ＴＦＴアレイ基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た電気光学装置の平面図であり、図６は、図５のＨ−Ｈ´断面図である。ここでは、電気光学装置の一例である駆動回路内蔵型のＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置を例にとる。
【００７２】
図５及び図６において、本発明に係る電気光学装置では、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とが対向配置されている。ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間に液晶層５０が封入されており、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とは、画像表示領域１０ａの周囲に位置するシール領域に設けられたシール材５２により相互に接着されている。
【００７３】
シール材５２は、両基板を貼り合わせるための、例えば紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂等からなり、製造プロセスにおいてＴＦＴアレイ基板１０上に塗布された後、紫外線照射、加熱等により硬化させられたものである。また、シール材５２中には、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間隔（基板間ギャップ）を所定値とするためのグラスファイバ或いはガラスビーズ等のギャップ材が散布されている。即ち、本実施形態の電気光学装置は、プロジェクタのライトバルブ用として小型で拡大表示を行うのに適している。
【００７４】
シール材５２が配置されたシール領域の内側に並行して、画像表示領域１０ａの額縁領域を規定する遮光性の額縁遮光膜５３が、対向基板２０側に設けられている。但し、このような額縁遮光膜５３の一部又は全部は、ＴＦＴアレイ基板１０側に内蔵遮光膜として設けられてもよい。尚、本実施形態においては、前記の画像表示領域１０ａの周辺を規定する周辺領域が存在する。言い換えれば、本実施形態においては特に、ＴＦＴアレイ基板１０の中心から見て、この額縁遮光膜５３より以遠が周辺領域として規定されている。
【００７５】
周辺領域のうち、シール材５２が配置されたシール領域の外側に位置する領域には特に、上述した本発明の半導体装置の第１実施形態及び第２実施形態における周辺回路の一例たるデータ線駆動回路１０１、並びに外部回路接続端子１０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って設けられている。また、この一辺に隣接する２辺に沿い、且つ、前記額縁遮光膜５３に覆われる領域には、本発明の半導体装置の第１実施形態及び第２実施形態における周辺回路の他の一例たる走査線駆動回路１０４が設けられている。更に、このように画像表示領域１０ａの両側に設けられた二つの走査線駆動回路１０４間をつなぐため、ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺に沿い、且つ、前記額縁遮光膜５３に覆われるようにして複数の配線１０５が設けられている。
【００７６】
また、対向基板２０の４つのコーナー部には、両基板間の上下導通端子として機能する上下導通材１０６が配置されている。他方、ＴＦＴアレイ基板１０にはこれらのコーナーに対向する領域において上下導通端子が設けられている。これらにより、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的な導通をとることができる。
【００７７】
図６において、ＴＦＴアレイ基板１０上には、画素スイッチング用のＴＦＴや走査線、データ線等の配線が形成された後の画素電極９ａ上に、配向膜が形成されている。他方、対向基板２０上には、対向電極２１の他、格子状又はストライプ状の遮光膜２３、更には最上層部分に配向膜が形成されている。また、液晶層５０は、例えば一種又は数種類のネマティック液晶を混合した液晶からなり、これら一対の配向膜間で、所定の配向状態をとる。
【００７８】
次に、本実施形態に係る電気光学装置の画像表示領域１０ａ内の構成について、図７を参照しながら説明する。図７は、電気光学装置の画像表示領域１０ａを構成するマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路である。
【００７９】
図７において、マトリクス状に形成された複数の画素には、それぞれ、画素電極９ａと当該画素電極９ａをスイッチング制御するためのＴＦＴ３０とが形成されており、画像信号が供給されるデータ線６ａが当該ＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数のデータ線６ａ同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。
【００８０】
また、ＴＦＴ３０のゲートに走査線３ａが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線３ａにパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍを、この順に線順次で印加するように構成されている。画素電極９ａは、ＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ３０を一定期間だけそのスイッチを閉じることにより、データ線６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを所定のタイミングで書き込む。
【００８１】
画素電極９ａを介して電気光学物質の一例としての液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、対向基板２０に形成された対向電極２１（図６参照）との間で一定期間保持される。液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能とする。ノーマリーホワイトモードであれば、各画素の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が減少し、ノーマリーブラックモードであれば、各画素の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が増加され、全体として電気光学装置からは画像信号に応じたコントラストをもつ光が出射する。ここで保持された画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極９ａと対向電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量７０が付加される。この蓄積容量７０は、走査線３ａに並んで設けられ、定電位に固定された固定電位側容量電極としての容量線３００を含んで構成されている。
【００８２】
以上図５から図７を参照して説明した電気光学装置においては、ＴＦＴアレイ基板１０として、上述の第１実施形態で説明した半導体装置用基板が用いられているので、データ線駆動回路１０１及び走査線駆動回路１０４を構成するポリシリコン型のＴＦＴは、トランジスタ特性に優れる。しかも、画素スイッチング用のＴＦＴ３０についても、導電性遮光膜で遮光されること並びに、これに加えて又は代えて、ポリシリコン膜の結晶性を向上したことにより、オフ電流特性の向上が顕著に図られている。従って、本実施形態に係る電気光学装置は、高品位の画像表示が可能となる。
【００８３】
なお、図５及び図６に示したＴＦＴアレイ基板１０上には、これらのデータ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４等に加えて、画像信号線上の画像信号をサンプリングしてデータ線に供給するサンプリング回路、複数のデータ線に所定電圧レベルのプリチャージ信号を画像信号に先行して各々供給するプリチャージ回路、製造途中や出荷時の当該電気光学装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等を形成してもよい。いずれの回路を構成するＴＦＴについても、前述した実施形態の如く結晶性に優れたポリシリコン膜を利用してＴＦＴとして構築することにより、そのトランジスタ特性を顕著に向上させられる。
【００８４】
このように構成された電気光学装置は、各種の電子機器の表示部として用いることができるが、その一例を、図８〜図１０を参照しつつ具体的に説明する。
【００８５】
図８は、本発明に係る電気光学装置を表示装置として用いた電子機器の回路構成を示すブロック図である。
【００８６】
図８において、電子機器は、表示情報出力源７７、表示情報処理回路７１、電源回路７２、タイミングジェネレータ７３及び液晶表示装置７４を有する。また、液晶表示装置７４は、液晶表示パネル７５及び駆動回路７６を有する。液晶装置７４としては、前述した電気光学装置を用いることができる。
【００８７】
表示情報出力源７７は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等のようなメモリ、各種ディスク等のストレージユニット、デジタル画像信号を同調出力する同調回路等を備え、タイミングジェネレータ７３によって生成された各種のクロック信号に基づいて、所定フォーマットの画像信号等のような表示情報を、表示情報処理回路７１に供給する。
【００８８】
表示情報処理回路７１は、シリアル−パラレル変換回路や、増幅・反転回路、ローテーション回路、ガンマ補正回路、クランプ回路等のような周知の各種回路を備え、入力した表示情報の処理を実行して、その画像信号をクロック信号ＣＬＫとともに駆動回路７６へ供給する。電源回路７２は、各構成要素に所定の電圧を供給する。
【００８９】
図９は、本発明に係る電子機器の一実施形態であるモバイル型のパーソナルコンピュータを示している。ここに示すパーソナルコンピュータ８０は、キーボード８１を備えた本体部８２と、液晶表示ユニット８３とを有する。液晶表示ユニット８３は、前述した電気光学装置１００を含んで構成される。
【００９０】
図１０は、他の電子機器である携帯電話機を示している。ここに示す携帯電話機９０は、複数の操作ボタン９１と、前述した電気光学装置１００からなる表示部とを有している。
【００９１】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う半導体装置の製造方法、及び半導体装置の製造方法によって製造される半導体装置、並びに、半導体装置を備える電気光学装置及び電子機器もまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本実施形態に係る半導体装置用基板の一部を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本実施形態に係る半導体装置用基板の製造方法を説明するための模式図である。
【図４】本実施形態に係る半導体装置用基板の製造方法を説明するための模式図である。
【図５】本実施形態に係る液晶装置の全体構成を示す平面図である。
【図６】図５の、Ｈ−Ｈ´断面図である。
【図７】本実施形態に係る液晶装置の画像表示領域を構成する複数の画素における各種素子、配線等の等価回路である。
【図８】本実施形態に係る液晶装置を表示装置として用いた電子機器の回路構成を示すブロック図である。
【図９】本実施形態に係る電子機器の一例を示す斜視図である。
【図１０】本実施形態に係る電子機器の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００９３】
１ｂ…半導体層、９ａ…画素電極、３０ｂ…ＴＦＴ、２００…基板、２０２ｂ…下地絶縁膜、２０４ｂ…遮光膜、２０６ｂ…第１層間絶縁膜、ＳＰ…半導体装置用基板
【図１】
2008066577.tif 000003
【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】
2008066577.tif 000009
【図８】
2008066577.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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