(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体装置において、ガラス基板等からの不純物の回り込み活性層に進入するのを抑制して、半導体装置の信頼性を向上させる。【解決手段】活性層となる結晶性珪素膜を、第１の酸化珪素膜、第２の酸化珪素膜、それらを覆う第３の酸化珪素膜と、さらに第３の酸化珪素膜を覆う窒化珪素膜、前記窒化珪素膜を樹脂膜で覆う。これにより不純物が活性層に侵入することを抑制することができる。そのため信頼性の高い半導体装置を得ることができる。【選択図】図１
2004260202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の酸化珪素膜上に結晶性珪素膜と、
前記結晶性珪素膜上の第２の酸化珪素膜と、
前記結晶性珪素膜上に、前記第２の酸化珪素膜を介して形成された電極と、
前記結晶性珪素膜、前記電極と前記第２の酸化珪素膜を覆う第３の酸化珪素膜と、
前記第３の酸化珪素膜を覆う窒化珪素膜と、
前記窒化珪素膜を覆う樹脂膜と、
を有し、
前記第３の酸化珪素膜は、前記第１の酸化珪素膜、前記結晶性珪素膜、前記第２の酸化珪素膜及び前記電極に接し、
前記樹脂膜は、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、アクリルまたはエポキシを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１及び第２の酸化膜それぞれの中には５原子％以内のハロゲン元素が含有されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記ハロゲンは塩素であることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項において、
前記結晶性半導体膜は、結晶化を助長する金属元素を含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項において、
前記結晶性珪素膜は、活性層であり、
前記第２の酸化珪素膜は、ゲイト絶縁膜であり、
前記電極は、ゲイト電極であることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項において、
前記樹脂膜上に、前記結晶性珪素膜のソース領域またはドレイン領域に達する電極が形成されることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項において、
前記第２の酸化膜には、エネルギー分散型Ｘ線マイクロ分析（ＥＤＸ）で検出して、バリウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ）がコンマ数パーセント以上は存在していないことを特徴とする半導体装置。
【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、ガラス基板上に形成される半導体装置に関する。またその作製方法に関する。具体的な技術分野としては、ガラス基板上に形成される薄膜トランジスタ及びその作製方法を挙げることができる。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板上に薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴと称する）を形成する技術が知られている。
【０００３】
この技術は、アクティブマトリクス型の液晶表示装置を実現する過程で発展してきたものである。
【０００４】
現状において主流なのは、非晶質珪素膜を用いたａ−ＳｉＴＦＴが主流である。
【０００５】
しかし、ａ−ＳｉＴＦＴは、その動作速度が遅く、アクティブマトリクス回路を構成する以外には適用できない。
【０００６】
近年、アクティブマトリクス回路以外に周辺駆動回路やその他の回路を１枚のガラス基板上に集積化する構成が提案されている。この構成は、システムオンパネルと称されている。
【０００７】
このシステムオンパネルと呼ばれるような構成は、液晶表示装置が搭載される装置が、今後益々小型軽量化されていく上で必要とされる形態である。
【０００８】
また、１枚の基板上に色々な機能を有した回路を集積化することは、作製工程や動作チェックを簡略化する上でも有用である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ガラス基板上にＴＦＴを作製した場合、その特性の低さと特性のバラツキとが問題となる。
【００１０】
特性が低ければ、構成する回路の特性も低いものとなる。また、特性のバラツキが大きければ、構成する回路の特性のバラツキや特性の低さが問題となる。
【００１１】
特性の低さは、利用する半導体膜の物性に主に関係する。ＴＦＴの特性は、結晶性の高い珪素膜を利用することで高めることができる。
【００１２】
他方、ＴＦＴの特性のバラツキについては、
（１）プロセスの不安定性に起因するもの。
（２）得られる薄膜半導体の電気的な不安定性に起因するもの。
等が考えられている。しかし、根本的な解決手段は見出されていないのが現状である。
【００１３】
本発明者らは、ＴＦＴの特性を大きく左右するゲイト絶縁膜に関して、その膜質や不純物の計測を行い、上述したＴＦＴの特性のバラツキとの関係について考察した。
【００１４】
図３に示すのは、コーニング１７３７ガラス基板上に形成されたＴＦＴのゲイト絶縁膜とゲイト電極との界面における不純物の存在に関するデータである。
【００１５】
このデータは、ＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線マイクロ分析）によって計測した結果である。
【００１６】
ＥＤＸは、存在割合がコンマ％オーダー以上で存在している元素に関して感度を有している。従って、ＥＤＸ分析で検出された元素は、その存在割合（元素数比率）がコンマ％オーダー以上であることを示している。
【００１７】
このサンプルは、ゲイト絶縁膜として、プラズマＣＶＤ法で成膜された酸化珪素膜を利用し、ゲイト電極としてスパッタ法で成膜したアルミニウムを利用している。
【００１８】
従って、図４には珪素（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）、アルミニウム（Ａｌ）のピークが現れている。しかし、微量にバリウム（Ｂａ）やカルシウム（Ｃａ）のピークも現れている。
【００１９】
図４に示す計測値の縦軸は、原子の存在比率を正確に反映したものではない。しかし、その相対的な存在密度の関係は示されている。
【００２０】
図４において、バリウムやカリシウムのカウント数は、アルミニウムや珪素のそれに比較すれば少ないが、電気的な影響を考えた場合、その密度は高いものであるといえる。（少なくともコンマ数％以上存在する）
【００２１】
バリウムやカルシウムはイオン化傾向が高い。従って、ゲイト絶縁膜とゲイト電極との界面にこのような元素がコンマ％以上の濃度で存在していることは、ＴＦＴの動作を不安定にする大きな要因となる。
【００２２】
図５に示すのは、基板として利用したコーニング１７３７ガラス基板を図３に示すのと同様な計測方法により分析した結果である。
【００２３】
図５から明らかなように、このガラス基板には、バリウムやカルシウムが比較的高濃度に含まれている。
【００２４】
このことから、図４に示されるバリウムやカルシウムは、利用したガラス基板から回り込んだものであると考えることができる。
【００２５】
このガラス基板からの不純物の回り込みは、ゲイト電極の成膜時に基板がスパッタリングされ、その際に当該不純物が雰囲気中に飛び散ることにより発生するものであると考えられる。
【００２６】
本明細書で開示する発明は、上述したような認識に立ち、ガラス基板（またはその他適当な基板）から不純物がＴＦＴ中に回り込むことを防ぐ構成を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本明細書で開示する発明の一つは、ガラス基板または石英基板の露呈した外周表面に減圧熱ＣＶＤ法によりブロッキング層を形成する工程と、前記絶縁膜を覆って減圧熱ＣＶＤ法により非晶質珪化膜を成膜する工程と、前記絶縁膜と同じ膜質の絶縁膜を前記珪化膜を覆って減圧熱ＣＶＤ法で成膜する工程と、該工程において珪化膜を覆って成膜された絶縁膜をゲイト絶縁膜として薄膜トランジスタを完成させる工程と、を有することを特徴とする。
【００２８】
他の発明の構成は、ガラス基板または石英基板の露呈した上面及び裏面及び側面に減圧熱ＣＶＤ法により絶縁膜を成膜する工程と、前記絶縁膜を覆って減圧熱ＣＶＤ法により非晶質珪化膜を成膜する工程と、前記絶縁膜と同じ膜質の絶縁膜を前記珪化膜を覆って減圧熱ＣＶＤ法で成膜する工程と、該工程において珪化膜を覆って成膜された絶縁膜をゲイト絶縁膜として薄膜トランジスタを完成させる工程と、を有することを特徴とする。
【００２９】
ガラス基板としては、コーニング１７３７ガラス基板、７０５９ガラス基板、またネオセラムＮ０ガラス基板、Ｎ１１ガラス基板等を利用することができる。
【００３０】
非晶質珪化膜としては、非晶質珪素膜または非晶質状態のＳｉxＧｅ1-x（０≦Ｘ≦１）で示される膜を利用することができる。
【００３１】
ブロッキング層としては、酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化珪素膜を挙げることができる。
【００３２】
酸化珪素膜の成膜方法としては、シランと酸素、またはジクロールシランと酸素とを原料ガスとした減圧熱ＣＶＤ法を利用することができる。
【００３３】
窒化珪素膜及び酸化窒化珪素膜の成膜方法としては、原料ガスとして、シランとＮ2Ｏ、またはシランとＮＯ2とを用いた減圧ＣＶＤ法を用いることができる。また窒化珪素膜を成膜するのであれば、ジクロールシランとアンモニアとを用いた減圧熱ＣＶＤ法を用いることができる。
【００３４】
特にジクロールシランとアンモニアとを用いたプラズマＣＶＤ法では、成膜される膜中の欠陥が塩素でターミネイトされるので、欠陥の少ない膜を成膜するのに効果がある。
【００３５】
他の発明の構成は、ガラス基板の一方の面に薄膜トランジスタが形成されており、前記薄膜トランジスタのゲイト絶縁膜を構成する絶縁膜は前記ガラス基板を包んで設けられていることを特徴とする。
【００３６】
他の発明の構成は、ガラス基板の一方の面に薄膜トランジスタが形成されており、前記薄膜トランジスタのゲイト絶縁膜を構成する絶縁膜は前記ガラス基板の裏面側にも成膜されていることを特徴とする。
【００３７】
他の発明の構成は、ガラス基板の一方の面に薄膜トランジスタを利用した半導体装置であって、前記薄膜トランジスタのゲイト絶縁膜を構成する絶縁膜は前記ガラス基板の裏面側にも成膜されていることを特徴とする半導体装置。
【００３８】
また上記３つの発明の構成において、薄膜トランジスタを構成する活性層の下面には絶縁膜が成膜されており、該絶縁膜はガラス基板の裏面側にも成膜されていることを特徴とする。
【００３９】
他の発明の構成は、ガラス基板の一方の面に薄膜トランジスタを利用した半導体装置であって、前記薄膜トランジスタのゲイト絶縁膜を構成する絶縁膜と前記薄膜トランジスタの活性層の下地に成膜されている絶縁膜とは同一成分を有し、前記絶縁膜は、前記ガラス基板の裏面側にも成膜されていることを特徴とする。
【００４０】
他の発明の構成は、ガラス基板の一方の面に薄膜トランジスタを利用した半導体装置であって、前記薄膜トランジスタのゲイト絶縁膜を構成する絶縁膜と前記薄膜トランジスタの活性層の下地に成膜されている絶縁膜とは同一成分を有し、前記下地に成膜されている絶縁膜は、ガラス基板を包んで成膜されていることを特徴とする。
【００４１】
上記の発明において、絶縁膜中にハロゲン元素を含有させることは有効である。例えば、絶縁膜の成膜をジクロールシランを用いた方法によれば、膜中に塩素を含有させることができる。この際のハロゲン元素の濃度は、５原子％以内とすることが望ましい。
【発明の効果】
【００４２】
本明細書で開示する発明を利用することで、ガラス基板（または適当な基板）から不純物がＴＦＴ中に回り込むことを防ぐ構成を提供することはできる。
【００４３】
そして高い信頼性を有したＴＦＴを作製することができる。さらにＴＦＴを利用した装置（半導体装置）をより高性能にまた高信頼性を有したものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
図２（Ｃ）に示すように、ガラス基板を酸化珪素膜１０２で包む構造とする。こうすることで、ガラス基板からの不純物の拡散を抑制することができる。
【００４５】
また、活性層の下地膜１０２とゲイト電極１１５、１１６とを同じ膜質を有する絶縁膜とする。
【００４６】
こうすることで、活性層の上面と下面とにおける電気的な状態（界面特性の違い）に起因する動作への悪影響を抑制することができる。
【実施例】
【００４７】
［実施例１］
図１〜図３に本実施例の作製工程を示す。まずコーニング１７３７ガラス基板１０１を用意する。（図１（Ａ））
【００４８】
ガラス基板としては、コーニング７０５９ガラス基板や石英基板、その他適当なガラス基板を利用することができる。
【００４９】
特に不純物の含有率が高い低級は石英ガラスを利用する場合には、本実施例に示す構成は有用なものとなる。
【００５０】
次に減圧熱ＣＶＤ法により、ガラス基板１０１の露呈した面に酸化窒化珪素膜１０２を２００ｎｍの厚さに成膜する。（図１（Ｂ））
【００５１】
ここでは、原料ガスとしてＳｉＨ4とＮＯ2とを利用して、酸化珪素膜１０２（厳密には窒素が含まれたものとなる）を３００ｎｍの厚さのに成膜する。
【００５２】
この際の加熱温度は、６００℃とする。この加熱温度は、６００℃±５０℃の範囲から選択することが好ましい。
【００５３】
また基板として石英基板を利用する場合は、原料ガスとしてシランとＮ2Ｏとを利用して、８５０℃程度の加熱温度で成膜を行うことができる。また、ジクロールシランとアンモニアとを用いて窒化珪素膜を成膜してもよい。
【００５４】
この酸化珪素膜１０２は、基板の表面及び裏面、及び側面に成膜される。なお基板を保持するために成膜中において、基板の縁の部分は、基板ホルダーに接しいるため成膜されない。
【００５５】
この基板ホルダーに接して成膜がされない領域の面積は全体の表面積の５％以内とすることが重要である。
【００５６】
次に原料ガスとしてＳｉ2Ｈ6を利用した減圧熱ＣＶＤ法により、非晶質珪素膜１０３を５０ｎｍの厚さに成膜する。（図１（Ｃ））
【００５７】
次に加熱処理を施し、非晶質珪素膜１０３を結晶化させる。こうして、結晶性珪素膜を得る。
【００５８】
結晶化のための手段としては、加熱処理以外にレーザー光の照射や加熱とレーザー光の照射の併用、さらには強光の照射等の手段を利用することができる。
【００５９】
次に図示しないレジストマスクを配置し、ウェットエッチング法により、先に得られた結晶性珪素膜をパターニングする。
【００６０】
このパターニングを施すことにより、１０４、１０５で示されるパターンを得る。（図１（Ｄ））
【００６１】
次に図２（Ａ）に示すようにゲイト絶縁膜を構成する酸化珪素膜１０６を減圧熱ＣＶＤ法により５０ｎｍの厚さに成膜する。
【００６２】
この酸化珪素膜１０６の成膜も原料ガスとしてＳｉＨ4とＮＯ2とを利用した減圧熱ＣＶＤ法でもって行う。
【００６３】
これまでの工程においては、高周波電力を利用したプラズマプロセスは利用されていない。ガラス基板は、酸化珪素膜１０２でもってその露呈した面が覆われている。（ホルダーに接した領域は除外するとして）
【００６４】
プラズマプロセスを利用しないことで、加速されたイオンの衝突による、ガラス基板中からの不純物の放出を抑制することができる。またそれに加えて、ガラス基板を酸化珪素膜でもって覆うことで、ガラス基板中からの不純物の放出をさらに抑制することができる。
【００６５】
従って、基板からの不純物が珪素膜パターン１０４や１０５の表面、さらには酸化珪素膜１０６の表面に回り込んでしまうことを抑制することができる。
【００６６】
図２（Ａ）に示す状態を得たら、図示しないアルミニウム膜をスパッタ法で４００ｎｍの厚さに成膜する。そしてレジストマスク２０、２１を利用してこのアルミニウム膜をパターニングすることにより、１０７と１０８で示されるパターンを得る。（図２（Ｂ））
【００６７】
１０７と１０８で示されるパターンは、ＴＦＴのゲイト電極を構成する基のパターンとなる。
【００６８】
図２（Ｂ）に示す状態を得たら、レジストマスク２０、２１を残存させた状態において陽極酸化を行う。ここでは、３％の蓚酸を含んだ水溶液を電解溶液として用いた陽極酸化法により、多孔質状の陽極酸化膜１０９、１１２を成膜する。ここでは、その成長距離を４００ｎｍとする。
【００６９】
この際、アルミニウムのパターン上にレジストマスクが残存している関係上、陽極酸化がアルミニウムパターンの側面において選択的に進行する。
【００７０】
次にレジストマスク２０、２１を取り除き、再度の陽極酸化を行う。ここでは、３％の酒石酸を含んだエチレングリコール溶液をアンモニア水で中和した溶液を電解液として用いた陽極酸化を行う。この工程では、電解溶液が多孔質状の陽極酸化膜中に侵入する関係から１１０と１１３で示される陽極酸化膜が形成される。
【００７１】
この陽極酸化膜１１０、１１３は、緻密な膜質を有したものとなる。なお、この緻密な膜質を有する陽極酸化膜１１０、１１３の膜厚は７０ｎｍとする。
【００７２】
こうして図２（Ｃ）に示す状態を得る。次に上面において露呈した酸化珪素膜１０６を垂直異方性を有するドライエッチング法によって除去する。
【００７３】
さらに多孔質状の陽極酸化膜１０９と１１２とを除去する。こうして図２（Ｄ）に示す状態を得る。
【００７４】
こうして図２（Ｄ）に示す状態を得る。図２（Ｄ）に示す状態においては、１１７で示されるようにゲイト絶縁膜を構成する酸化珪素膜が基板の裏面側に残存した状態となる。
【００７５】
また、１１５と１１６で示されるようにゲイト電極を構成する酸化珪素膜が残存する。
【００７６】
次にソース及びドレイン領域を形成するための不純物元素のドーピングをプラズマドーピング法でもって行う。（図３（Ａ））
【００７７】
ここでは、２つのＴＦＴの領域を交互にレジストマスクでマスクし、それぞれにＰ（リン）とＢ（ボロン）のドーピングを行う。
【００７８】
このドーピングを行うことによって、ＰＴＦＴ（Ｐチャネル型の薄膜トランジスタ）のソース領域１１８、ドレイン領域１２２が自己整合的に形成される。
【００７９】
他方、ＮＴＦＴ（Ｎチャネル型の薄膜トランジスタ）のソース領域１２７、ドレイン領域１２３とが自己整合的に形成される。（図３（Ａ））
【００８０】
この際、残存した酸化珪素膜１１５、１１６が存在する関係上、ライトドーピングがされた領域１１９、１２１、１２４、１２６が自己整合的に形成される。（図３（Ａ））
【００８１】
１１９、１２１の領域は、１１８、１２２で示される領域よりもＢ（ボロン）のドーピング濃度が少ない低濃度不純物領域となる。（図３（Ａ））
【００８２】
また、１２４、１２６の領域は、１２３、１２７で示される領域よりもＰ（リン）のドーピング濃度が少ない低濃度不純物領域となる。
【００８３】
ドーピングの終了後、レーザー光の照射を行いドーピングがされた領域の活性化を行う。この工程は、赤外光や紫外光等の強光の照射によって行ってもよい。
【００８４】
図３（Ａ）に示す状態を得たら、酸化珪素膜１２８をプラズマＣＶＤ法でもって３００ｎｍの厚さに成膜する。さらに窒化珪素膜１２９を５０ｎｍの厚さに成膜する。さらにポリイミド樹脂膜１３０をスピンコート法によって成膜する。こうして、図３（Ｂ）に示す状態を得る。
【００８５】
ポリイミド以外には、ポリアミド、ポリイミドアミド、アクリル、エポキシ等を利用することができる。
【００８６】
図３（Ｂ）に示す状態を得たら、コンタクトホールの形成を行い、さらにＰＴＦＴのソース電極１３１、ドレイン電極１３２、ＮＴＦＴのソース電極１３４、ドレイン電極１３３を形成する。
【００８７】
こうして図３（Ｃ）に示す状態を得る。ここで、ドレイン電極１３２と１３３とを接続すれば、ＣＭＯＳ構造が得られる。
【００８８】
本実施例に示すような作製工程を採用すれば、ゲイト絶縁膜とゲイト電極との間にガラス基板からの不純物が回り込むことを抑制することができ、得られるＴＦＴの特性のバラツキを小さくすることができる。
【００８９】
また、活性層とゲイト絶縁膜との間にガラス基板からの不純物が回り込むことを抑制することができる。
【００９０】
このようにすることで、得られる装置の信頼性を高くすることができる。
【００９１】
本実施例においては、ゲイト電極を構成する材料として、アルミニウムを用いる場合を示した。しかし、ゲイト電極を構成する材料としては、各種シリサイドや導電型を有した珪素、さらには各種金属材料を利用することができる。
【００９２】
［実施例２］
本実施例は、実施例１に示す作製工程において、ゲイト絶縁膜として機能する酸化珪素膜１０３（図１（Ｃ）参照）を減圧熱ＣＶＤ法でなはく、プラズマＣＶＤ法でもって成膜する場合の例である。
【００９３】
図６に作製工程を示す。まず実施例１に示した作製工程に従って、図６（Ａ）に示すように、ガラス基板１０１の表面（上面、下面、側面）に減圧熱ＣＶＤ法により酸化珪素膜を成膜する。そして結晶性珪素膜でなるパターン１０４と１０５を形成する。
【００９４】
この状態において、プラズマＣＶＤ法によりゲイト絶縁膜として機能する酸化珪素膜６０１を２０〜１５０ｎｍ（例えば１００ｎｍ）の厚さに成膜する。（図６（Ａ））
【００９５】
ここでプラズマＣＶＤ法により、酸化珪素膜６０１を成膜する場合、実施例１の場合に比較して、プラズマダメージによるガラス基板からの不純物の回り込みが懸念される。
【００９６】
しかし、本実施例の場合もガラス基板が酸化珪素膜１０２によってくるまれるように覆われているので、実用上は基板からの不純物の回り込みを大きく抑制することができる。
【００９７】
図６（Ａ）に示す状態を得たら、レジストマスク２０、２１を利用してアルミニウム膜をパターニングし、アルミニウムパターン１０７、１０８を得る。（図６（Ｂ））
【００９８】
次にレジストマスク２０、２１を残存させた状態で陽極酸化法により、多孔質状の陽極酸化膜１０９、１１２を形成する。そしてレジストマスク２０、２１を除去し、さらに緻密な膜質を有する陽極酸化膜１１０、１１３で形成する。（図６（Ｃ））
【００９９】
次に露呈した酸化珪素膜６０１を除去し、さらに多孔質状の陽極酸化膜１０９、１１２を除去する。こうして、図６（Ｄ）に示す状態を得る。
【０１００】
後は、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示す工程と同様な工程に従って、ＰＴＦＴ（Ｐチャネル型の薄膜トランジスタ）及びＮＴＦＴ（Ｎチャネル型の薄膜トランジスタ）を作製する。
【０１０１】
［実施例３］
本実施例は、本明細書に開示する発明を利用して、逆スタガー型のＴＦＴを作製する場合の例を示す。
【０１０２】
図７に本実施例の作製工程を示す。まず、図７（Ａ）に示すように、ガラス基板７０１の露呈した表面の全てに減圧ＣＶＤ法により、酸化珪素膜７０２を成膜する。
【０１０３】
次にシリサイド材料でなるゲイト電極７０３を形成する。ここでは、スパッタ法で成膜されたタングステンシリサイドを用いてゲイト電極７０３を形成する。こうして図７（Ａ）に示す状態を得る。
【０１０４】
このゲイト電極を形成する際、スパッタ法を利用するのであるが、基板は酸化珪素膜で覆われているので、基板がスパッタされることによる不純物の拡散を抑制することができる。
【０１０５】
次にゲイト電極として機能する酸化珪素膜７０４を減圧熱ＣＶＤ法でもって成膜する。（図７（Ｂ））
【０１０６】
さらに減圧熱ＣＶＤ法により、非晶質珪素膜７０５を減圧熱ＣＶＤ法で成膜し、加熱処理により結晶化させる。（図７（Ｂ））
【０１０７】
図７（Ｂ）に示す状態を得たら、珪素膜に対してパターニングを施し、図７（Ｃ）の７０６で示すパターンを得る。このパターンは、ＴＦＴの活性層となる。
【０１０８】
次に窒化珪素膜をプラズマＣＶＤ法でもって成膜し、それをパターニングすることにより、７０７で示すマスクパターンを形成する。（図７（Ｃ））
【０１０９】
次にプラズマドーピング法により、燐イオンをドーピングすることにより、ソース領域７０８、ドレイン領域７１０、チャネル領域７０９を自己整合的に形成する。（図７（Ｄ））
【０１１０】
ドーピングが終了したら、レーザー光の照射を行いドーピングされた燐の活性化とドーピング時の結晶構造の損傷のアニールとを行う。
【０１１１】
次にチタン膜とアルミニウム膜とチタン膜との積層膜でもってソース電極７１１とドレイン電極７１２とを形成する。（図７（Ｅ））
【０１１２】
こうしてボトムゲイト型のＴＦＴを完成させる。
【０１１３】
以上の作製工程でポイントとなるのは、
（１）下地膜７０２でもってガラス基板７０１を覆う構成とすることにより、後の工程においてガラス基板７０１からの不純物の放出を抑制する。
（２）下地膜７０２、ゲイト絶縁膜として機能する酸化珪素膜７０４、後に活性層を構成する出発膜となる非晶質珪素膜７０５のそれぞれを減圧熱ＣＶＤ法で成膜し、それらの成膜時におけるプラズマダメージを低減させる。
点にある。
【０１１４】
このような構成とすることにより、ガラス基板中の不純物がＴＦＴの活性領域に新入し、ＴＦＴの動作に悪影響を与えることを抑制することができる。
【０１１５】
なお、ここでいう活性領域とは、活性層の表面やゲイト絶縁膜中、さらにゲイト電極とゲイト絶縁膜の界面等の電気的に見てＴＦＴの動作に敏感に関係する領域のことをいう。
【０１１６】
［実施例４］
本実施例は、結晶成長の方法に関するものである。図８に本実施例に示す作製工程の概略を示す。
【０１１７】
まず、ガラス基板１０１を用意する。（図８（Ａ））
【０１１８】
そして、ガラス基板１０１の露呈した表面に減圧熱ＣＶＤ法により酸化珪素膜１０２を３００ｎｍの厚さに成膜する。ここでは、原料ガスとして、ＳｉＨ4とＮ2Ｏとの混合ガスを用いる。（図８（Ｂ））
【０１１９】
次にＳｉ2Ｈ6を原料ガスとした減圧熱ＣＶＤ法により、非晶質珪素膜１０３を５０ｎｍの厚さに成膜する。（図８（Ｃ））
【０１２０】
次に厚さ１００ｎｍの厚さに酸化珪素膜を成膜し、それに開口８０３を形成することにより、マスク８０１を形成する。（図８（Ｄ））
【０１２１】
開口８０３は、図面の手前から奥行き方向に長手形状を有するスリット形状を有したものとする。（図８（Ｄ））
【０１２２】
この状態において、ニッケル元素を１０ｐｐｍ含有させたニッケル酢酸塩溶液を塗布し、さらにスピンコーターを利用して余分な溶液を除去する。
【０１２３】
こうして、８０４で示されるようにニッケルが表面に接して保持された状態を得る。この状態においては、開口８０３の領域において、非晶質珪素膜１０３の表面にニッケル元素が接して保持された状態ちなる。（図８（Ｄ））
【０１２４】
次に５６０℃、１８時間の加熱処理を窒素雰囲気中において行う。この工程において、開口８０３の領域から８０５で示されるように基板に平行な方向（膜面に平行な方向）に結晶成長が進行する。この結晶成長形態を横成長と称する。（図９（Ａ））
【０１２５】
この結晶成長は、数十μｍ以上に渡って行わすことができる。こうして横成長を行わした珪素膜８０６を得る。
【０１２６】
次に酸化珪素膜でなるマスク８０１を除去する。そして図示しないレジストマスクを配置し、珪素膜をパターニングする。
【０１２７】
こうして、８０７、８０８で示される珪素膜のパターンを得る。（図９（Ｂ））
【０１２８】
後は、図１（Ｄ）以下に示す作製工程に従って、ＮＴＦＴとＰＴＦＴとを作製する。
【０１２９】
本実施例では、ニッケルを利用する例を示した。他にＦｅ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕから選ばれた一種または複数種類の元素を利用することができる。
【０１３０】
［実施例５］
本実施例の作製工程を図１０に示す。まずガラス基板１０１を用意する。（図１０（Ａ））
【０１３１】
次に減圧熱ＣＶＤ法により酸化珪素膜１０２を成膜する。（図１０（Ｂ））
【０１３２】
次に減圧熱ＣＶＤ法により、非晶質珪素膜１０３を成膜する。そしてニッケル酢酸塩溶液を塗布し、ニッケル元素が１００１で示されるように非晶質珪素膜の表面に接して保持された状態を得る。（図１０（Ｃ））
【０１３３】
次に６００℃、８時間の加熱処理を行うことにより、非晶質珪素膜１０３を結晶化させ、結晶性珪素膜１００２を得る。（図１０（Ｄ））
【０１３４】
この後、この結晶性珪素膜１００２をパターニングし、ＴＦＴの活性層を形成する。
【０１３５】
［実施例６］
本実施例は、基本的に実施例４に示す作製工程を改良し、さらに高い結晶性を有する結晶性珪素膜を得る作製工程に関する。
【０１３６】
本実施例の作製工程を図８及び図９を用いて説明する。まず、石英基板１０１を用意する。（図８（Ａ））
【０１３７】
本実施例では、石英基板として低級なものを用いることができる。即ち、不純物の濃度が比較的高い石英基板を利用することができる。これは、基板からの不純物の汚染を抑制するような作製工程を採用するからである。
【０１３８】
石英基板１０１を用意したら、図８（Ｂ）に示すように下地膜として酸化珪素膜１０２を減圧熱ＣＶＤ法により、３００ｎｍの厚さに成膜する。
【０１３９】
次に図８（Ｃ）に示すように非晶質珪素膜１０３を減圧熱ＣＶＤ法により５０ｎｍの厚さに成膜する。
【０１４０】
次に酸化珪素膜でなるマスク８０１を形成する。このマスクには、開口８０３を設ける。
【０１４１】
次に重量換算で１００ｐｐｍのニッケル濃度に調整したニッケル酢酸塩溶液を塗布し、さらにスピンコート法により、余分な溶液を除去する。こうして、８０４で示されるようにニッケル元素が試料の表面に接して保持された状態を得る。
【０１４２】
次に５６０℃、１８時間の加熱処理を窒素雰囲気中において行う。この工程において、開口８０３の領域から８０５で示されるように基板に平行な方向（膜面に平行な方向）に結晶成長が進行する。この結晶成長形態を横成長と称する。（図９（Ａ））
【０１４３】
次に酸化珪素膜でなるマスク８０１を除去する。そして、３体積％のＨＣｌを含有させた常圧の酸素雰囲気中において、９５０℃、３０分の加熱処理を行い、熱酸化膜を３０ｎｍの厚さに成膜する。
【０１４４】
この工程において、珪素膜中のニッケル元素が塩化ニッケルとして、気化し膜該に除去される。
【０１４５】
また熱酸化膜の成膜にともない、珪素膜の膜厚は５０ｎｍから３５ｎｍに減少する。
【０１４６】
この熱酸化膜を成膜する工程は、ニッケル元素の除去と、結晶性の改善に絶大な効果がある。
【０１４７】
熱酸化膜の成膜後、これを除去し、得られた珪素膜を利用してＴＦＴを作製する。
【０１４８】
本実施例に示す作製工程においては、熱酸化膜を成膜する工程で９５０℃（最低でも９００℃程度は必要）という温度が必要とされるので、基板として石英基板を利用しなければならない問題があるが、高い特性を有したＴＦＴを得ることができる。
【０１４９】
例えば、実施例４に示す作製工程に従って得られたＴＦＴでは、リングオシレータの発振で５０ＭＨｚ程度の発振を行わすできるレベルであるが、本実施例に示す工程を利用して得られたＴＦＴでは、１０倍以上の発振を行わすことができる。
【０１５０】
［減圧熱ＣＶＤ装置の説明］
ここでは、本明細書で開示する発明を実施する場合に利用する減圧熱ＣＶＤ装置の概略を示す。
【０１５１】
図１１に概略の側面図を示す。ここで示す構成は、石英で構成された２つの減圧チャンバー１２０８、１２０９を備えている。
【０１５２】
１２１０、１２１１は、それぞれ減圧チャンバーを加熱するための加熱炉である。
【０１５３】
１２０１は、基板の搬入室である。１２０２は減圧チャンバー１２０９に基板を搬入し、さらに減圧チャンバー１２０９で処理された基板を搬出するための室である。
【０１５４】
１２０３は減圧チャンバー１２０８に基板を搬入し、さらに減圧チャンバー１２０８で処理された基板を搬出するための室である。
【０１５５】
１２０４は、基板を搬出するための室である。
【０１５６】
１２０１、１２０２、１２０３、１２０４は、全て気密室であり、外部の雰囲気からは隔離された構造となっている。ここでは、各室は不活性ガス（窒素ガス）で充填される構造となっている。気密性を高めるには、減圧雰囲気を実現できる構成としてもよい。
【０１５７】
この装置は、一方のチャンバーで酸化珪素膜を成膜し、他方のチャンバーで非晶質珪素膜を成膜する機能を有している。
【０１５８】
また、ガスの供給系１２１２、１２１３が配置されている。また、排気系１２１４、１２１５が配置されている。
【０１５９】
１２０７は、基板は納められたカセットであり、基板の搬送や成膜はこのカセットに基板が収納された状態で行われる。
【０１６０】
［実施例７］
本実施例は、他の実施例において利用された減圧熱ＣＶＤ法により酸化珪素膜の代わりに酸化窒化珪素膜を利用するものである。
【０１６１】
減圧熱ＣＶＤ法で酸化窒化珪素膜を成膜するには、原料ガスとして、ＳｉＨ4、Ｎ2Ｏ、ＮＨ4を用いればよい。
【０１６２】
［実施例８］
本実施例では、発明を利用して得られたＴＦＴを利用した各種半導体装置の例を示す。
【０１６３】
本実施例では、本明細書で開示する発明を利用して作製したＴＦＴを利用して構成された装置の概略を示す。図１２に各装置の概要を示す。
【０１６４】
図１２（Ａ）に示すのは、携帯型の情報処理端末であり、電話回線を利用した通信機能を有している。
【０１６５】
この電子装置は、ＴＦＴを利用した集積化回路２００６を本体２００１の内部に備えている。そして、ＴＦＴをスイッチング素子として配置したアクティブマトリクス型の液晶ディスプレイ２００５、画像を取り込むカメラ部２００２、さらに操作スイッチ２００４を備えている。
【０１６６】
図１２（Ａ）に示すような携帯型の情報端末は、今後ますます小型薄型化してゆく傾向にある。小型薄型化していった場合、１枚の基板上に表示用のアクティブマトリクス回路以外に情報処理を行うための各種回路や発振回路等を集積化する構成（システムオンパネルと称される）が必要とされる。
【０１６７】
このような構成には、本明細書に開示する発明を利用してＴＦＴを作製することが有用である。
【０１６８】
図１２（Ｂ）に示すのは、ヘッドマウントディスプレイと呼ばれる電子装置である。この装置は、バンド２１０３によって頭に本体２１２０１を装着して、疑似的に目の前に画像を表示する機能を有している。画像は、左右の目に対応したアクティブマトクス型の液晶表示装置２１０２によって作成される。
【０１６９】
アクティブマトリクス部には、ＴＦＴがスイッチング素子として配置されている。
【０１７０】
図１２（Ｃ）に示すのは、人工衛星からの信号を基に地図情報や各種情報を表示する機能を有している。アンテナ２２０４で捉えた衛星からの情報は、本体２２０１内部に備えた電子回路で処理され、アクティブマトリクス型の液晶表示装置２２０２に必要な情報が表示される。
【０１７１】
装置の操作は、操作スイッチ２２０３によって行われる。このような装置においてもＴＦＴを利用した回路が利用される。
【０１７２】
図１２（Ｄ）に示すのは、携帯電話である。この電子装置は、本体２３０１にアンテナ２３０６、音声出力部２３０２、液晶表示装置２３０４、操作スイッチ２３０５、音声入力部２３０３を備えている。
【０１７３】
図１２（Ｅ）に示す電子装置は、ビデオカメラと称される携帯型の撮像装置である。この電子装置は、本体２４０１に開閉部材に取り付けられた液晶ディスプレイ２４０２、開閉部材に取り付けられた操作スイッチ２４０４を備えている。
【０１７４】
さらにまた、本体２４０１には、画像の受像部２４０６、集積化回路２４０７、音声入力部２４０３、操作スイッチ２４０４、バッテリー２４０５が備えられている。
【０１７５】
図１２（Ｆ）に示す電子装置は、投射型の液晶表示装置である。この装置は、本体２５０１に光源２５０２、液晶表示装置２５０３、光学系２５０４備え、スクリンー２５０５に画像を投影する機能を有している。
【０１７６】
また、以上示した電子装置における液晶表示装置としては、透過型または反射型のいずれでも利用することができる。表示特性の面では透過型が有利であり、低消費電力や小型軽量化を追求する場合には、反射型が有利である。
【０１７７】
また、表示装置として、アクティブマトリクス型のＥＬディスプレイやプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイを利用することができる。
【０１７８】
［実施例９］
本実施例は、ニッケル元素を利用して結晶性珪素膜を得る場合において、ガラス基板を利用した場合でもニッケル元素を除去できる作製工程に関する。
【０１７９】
図１３に作製工程を示す。
【０１８０】
まず図８（Ａ）〜図９（Ａ）に示す作製工程に従って、図１３（Ａ）に示す状態を得る。ここでは、基板としてガラス基板を利用している。
【０１８１】
図１３（Ａ）には、マスク８０１に形成された開口８０３の領域から８０５で示されるような結晶成長が進行している状態が示されている。
【０１８２】
横成長が終了後、酸化珪素膜でなるマスク８０１を除去し、さらに酸化珪素膜でなるマスク１４０１、１４０２を配置する。
【０１８３】
そして燐イオンをプラズマドーピング装置でもって加速注入する。この工程において、図１３（Ｂ）に示されるように１４０３、１４０４、１４０５の領域に燐のドーピングが行われる。そしてこれらの領域は結晶構造が破壊され、高密度に欠陥が形成された状態となる。
【０１８４】
図１３（Ｂ）に示す状態を得たら、窒素雰囲気中において、６００℃、２時間の加熱処理を行う。
【０１８５】
この工程においては、図１３（Ｄ）に示すように１４０６、１４０７の領域から１４０３、１４０４、１４０５の領域にニッケルが移動する。即ち、１４０６、１４０７の領域に存在するニッケルは、１４０３、１４０４、１４０５の領域にゲッタリングされる。
【０１８６】
そして、１４０３、１４０４、１４０５の領域を除去する。残存した珪素膜を利用して８０７と８０８のパターンを形成する。
【０１８７】
こうして、ニッケル元素が除去された活性層が得られる。
【０１８８】
本実施例に示す作製工程においては、ニッケルの除去のために９００℃以上というような高温が必要とされない。そのためにガラス基板を利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１８９】
【図１】ＴＦＴの作製工程を示す図。
【図２】ＴＦＴの作製工程を示す図。
【図３】ＴＦＴの作製工程を示す図。
【図４】ＴＦＴ中における不純物の割合を示す図。
【図５】ガラス基板中における不純物の割合を示す図。
【図６】ＴＦＴの作製工程を示す図。
【図７】ＴＦＴの作製工程を示す図。
【図８】ＴＦＴの作製工程を示す図。
【図９】ＴＦＴの作製工程を示す図。
【図１０】ＴＦＴの作製工程を示す図。
【図１１】減圧熱ＣＶＤ装置の概要を示す図。
【図１２】ＴＦＴを利用した装置の概要を示す図。
【図１３】ＴＦＴの作製工程を示す図。
【符号の説明】
【０１９０】
１０１          ガラス基板または石英基板
１０２          酸化珪素膜（減圧熱ＣＶＤ膜）
１０３          非晶質珪素膜（減圧熱ＣＶＤ膜）
１０４          ＴＦＴの活性層
１０５          ＴＦＴの活性層
１０６          酸化珪素膜
１０７、１０８  アルミニウム膜でなるパターン
２１、２２    レジストマスク
１０９          多孔質状の陽極酸化膜
１１０          緻密な膜質を有する陽極酸化膜
１１１          酸化珪素膜（ゲイト電極）
１１２          多孔質状の陽極酸化膜
１１３          緻密な膜質な陽極酸化膜
１１４          ゲイト電極
１１５、１１６  残存した酸化珪素膜（ゲイト電極）
１１７          残存した酸化珪素膜（ゲイト電極）
１１８          ソース領域
１１９          低濃度不純物領域
１２０          チャネル領域
１２１          低濃度不純物領域
１２２          ドレイン領域
１２３          ドレイン領域
１２４          低濃度不純物領域
１２５          チャネル領域
１２６          低濃度不純物領域
１２７          ソース領域
１２８          酸化珪素膜
１２９          窒化珪素膜
１３０          ポリイミド樹脂膜
１３１          ソース電極
１３２          ドレイン電極
１３３          ドレイン電極
１３４          ソース電極
【図１】
2004260202.tif 000003
【図２】
2004260202.tif 000004
【図３】
2004260202.tif 000005
【図４】
2004260202.tif 000006
【図５】
2004260202.tif 000007
【図６】
2004260202.tif 000008
【図７】
2004260202.tif 000009
【図８】
2004260202.tif 000010
【図９】
2004260202.tif 000011
【図１０】
2004260202.tif 000012
【図１１】
2004260202.tif 000013
【図１２】
2004260202.tif 000014
【図１３】
2004260202.tif 000015