(57)【要約】【課題】高品質なシリコン酸化膜を低温で形成する方法を提供する。【解決手段】絶縁膜をオゾン酸化膜と塗布絶縁膜の積層構造とする。オゾン酸化膜は基板を２００〜５００℃に加熱するとともに、基板が配置される空間に光を照射し、酸素ラジカルを基板上に発生させる。酸素ラジカルにより、基板表面のシリコンを酸化させてシリコン酸化膜を形成する。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面のシリコン膜上に絶縁膜を形成する方法であって、
前記基板を２００〜５００℃に加熱するとともに、前記基板が配置される空間にオゾンを含むガスを導入することにより、シリコン膜を酸化してシリコン酸化膜を形成する第１の絶縁膜形成工程と、前記第１の絶縁膜上に塗布法により絶縁膜を形成する工程と、を有することを特徴とする絶縁膜の形成方法。
【請求項２】
前記オゾンを含むガスを導入する工程は、前記基板が配置される空間に酸化性ガスを導入する工程と、前記基板にＵＶ光を照射する工程とからなることを特徴とする請求項１記載の絶縁膜の形成方法。
【請求項３】
前記ＵＶ光は、波長が３００ｎｍ以下の波長を含むことを特徴とする請求項２記載の絶縁膜の形成方法。
【請求項４】
前記ＵＶ光は、波長が１７２ｎｍ付近に光強度のピークを有し、前記基板に該ＵＶ光を照射するときの雰囲気圧力を制御することを特徴とする請求項２記載の絶縁膜の形成方法。
【請求項５】
前記ＵＶ光は、波長が１７２ｎｍ付近に光強度のピークを有し、前記基板に該ＵＶ光を照射するときの酸化性ガスの濃度を制御することを特徴とする請求項２記載の絶縁膜の形成方法。
【請求項６】
半導体層とゲート電極との間に配されるゲート絶縁膜を備えるトランジスタを製造する方法であって、
前記ゲート絶縁膜を、請求項１から請求項５のいずれかに記載の絶縁膜の形成方法を用いて形成することを特徴とするトランジスタの製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法により製造されるトランジスタを用いたことを特徴とする集積回路。
【請求項８】
トランジスタと、前記トランジスタにより駆動される電気光学層とを含んでなり、
前記トランジスタが請求項６に記載の方法により製造されるトランジスタであることを特徴とする電気光学装置。
【請求項９】
表示部を備えた電子機器において、
請求項８に記載の電気光学装置を前記表示部として備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置、エレクトロルミネッセンス表示装置、電気泳動表示装置等の電気光学装置、またはＬＳＩ等に好適に利用できる絶縁膜の形成方法、並びにトランジスタの製造方法に関する。さらには、本発明の製造方法によって得られたトランジスタを搭載した電気光学装置、集積回路、並びに電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
代表的なトランジスタの一つに、半導体層とゲート電極との間に、ゲート絶縁膜が形成されるものがある。ゲート絶縁膜には、良質な絶縁膜であるシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）が一般的に用いられる。
【０００３】
シリコン酸化膜を形成する方法としては、従来より、ＣＶＤ法やスパッタ法、あるいは熱酸化法が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
その他の方法として、基板を加熱した状態でオゾン供給して、酸化膜を形成する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
また、上記の組み合わせと考えられる方法として、オゾンを用いることによってシリコン酸化膜を形成し、その上にＣＶＤ法やスパッタ法によって絶縁膜を形成し、２層構造の絶縁膜形成方法が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−３２３３７号公報
【特許文献２】
特開昭６３−４１０２８号公報
【特許文献３】
特開平８−１９５４９４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、液晶表示装置などの表示装置の高精細化や大画面化、あるいは電子機器の高機能化などに伴い、それらに用いられるトランジスタのさらなる品質の向上が課題となっている。また、それらの装置や機器の普及に伴ない、それらの価格を左右するトランジスタの製造コストの低減も強く求められている。
【０００６】
ＣＶＤ法やスパッタ法を用いた絶縁膜の形成では、処理に伴いプラズマエネルギーが基板に照射されるため、シリコンと絶縁膜との界面にプラズマエネルギーによるダメージが生じやすい。こうした界面のダメージは、トランジスタの電気的、物性的安定性の低下を招きやすい。また、ＣＶＤ法やスパッタ法は、真空を用いる装置なので装置構成が複雑で、高価な装置で装置であり、従って、コストが高い成膜方法でもある。
【０００７】
また、熱酸化法を用いたシリコン酸化膜の形成では、８００℃を超える高温プロセスを伴うことから、安価なガラス基板などが使用できないないことや、その高温プロセス中に意図しない反応が生じるなどにより、トランジスタの動作性能の劣化を招くおそれがあるなどの問題がある。
【０００８】
また、オゾンを用いる従来の絶縁膜形成方法においては、基板の温度、オゾン濃度やオゾンを含む雰囲気条件などが必ずしも明確でなく、従って、低温で良質な絶縁膜の形成方法として普及していないという状況であった。
【０００９】
本発明は、上述する事情に鑑みてなされたものであり、低コストで且つ高品質な絶縁膜を低温で形成する方法、並びに高品質なトランジスタを製造する方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、低コストで且つ品質や性能の向上を図ることが可能な集積回路、電気光学装置、並びに電子機器を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の絶縁膜の形成方法は、基板表面のシリコンを酸化させてシリコン酸化膜を形成する方法であって、前記基板を２００〜５００℃に加熱するとともに、前記基板が配置される空間にオゾンを含むガスを導入することにより、シリコン膜を酸化してシリコン酸化膜を形成する第１の絶縁膜形成工程と、前記第１の絶縁膜上に塗布法により絶縁膜を形成する工程とを有することを特徴としている。
前記第１の絶縁膜形成工程では、まず、基板が配置される空間に導入されたオゾンが、加熱された基板周辺で分解し、酸素ラジカルが発生する。そして、活性状態の酸素ラジカルにより、加熱された基板表面のシリコンが酸化され、シリコン酸化膜が形成される。この方法によれば、膜面のダメージが少なく、高品質なシリコン酸化膜が形成される。特に、シリコンとシリコン酸化膜との界面の品質の安定化が図られる。また、この方法ではプラズマ発生のための高周波電源や減圧装置が不要なため、プラズマによって酸素ラジカルを発生させる場合に比べて、装置の簡素化と処理時間の短縮化が図られる。
【００１１】
前記第２の絶縁膜形成工程では、前記第１の絶縁膜として形成されたシリコン酸化膜上に、塗布法により絶縁膜を形成する。塗布法による絶縁膜の形成は、液体材料を基板上にスピンコート法などにより塗布膜を形成し、次に熱処理を行うことにより塗布膜を絶縁膜とする。この方法も、前記第１の絶縁膜形成工程と同様に、高周波電源や減圧装置が不要であり、ＣＶＤ法やスパッタ法に比べて、装置の簡素化と処理時間の短縮化が図られる。また、塗布法では下地の凹凸形状を平坦化する作用を有しているので、電極や配線などの形成において、断線などの欠陥発生を低減することができる。
【００１２】
前記第１の絶縁膜形成工程では、高品質の絶縁膜が得られるものの、膜厚は数ｎｍから１０ｎｍ程度であるが、第２の絶縁膜を積層することにより、所望の膜厚を有する高品質な絶縁膜を容易に得ることができる。
【００１３】
また、前記のオゾンによるシリコン酸化膜の形成において、オゾンに基板表面の有機物汚染を除去する作用があり、酸化膜形成前の洗浄工程が不要になるという効果も奏する。
【００１４】
本発明において、前記オゾンを含むガスを導入する工程は、前記基板が配置される空間に酸化性ガスを導入する工程と、前記基板にＵＶ光を照射する工程とからなることを特徴とする。オゾンを含むガスの導入は、オゾン発生器により生成したオゾンを用いることも可能であるが、オゾン発生器の代わりに、酸素などの酸化性ガスを基板周辺に導入し、該酸化性ガスにＵＶ光を照射することによりオゾンを発生させる。オゾン発生器も用いると高濃度のオゾンを導入することができるが、ＵＶ光を照射する方法は、オゾン発生器が不要になり、装置をよりコンパクトにすることができる。
【００１５】
本発明における前記ＵＶ光は、波長が３００ｎｍ以下の波長を含むことを特徴とする。このようなＵＶ光としては、例えば低圧水銀ランプが利用できる。通常の低圧水銀ランプは２５４ｎｍ付近にピークを有しており、酸化性ガスからオゾンを発生するのに有効である。
【００１６】
本発明における前記ＵＶ光は、波長が１７２ｎｍ付近に光強度のピークを有し、基板に該ＵＶ光を照射するときの雰囲気圧力を制御することを特徴とする。このようなＵＶ光としては、例えばエキシマランプが利用できる。このような波長を有するＵＶ光は、酸素などの酸化性ガスによく吸収され、効率よくオゾンを発生することができる。しかし、ＵＶ光の到達距離が短くなるので、ＵＶ光を基板まで到達させるためには、ＵＶ光源と基板の間を数ｍｍ程度にするか、圧力を低くする必要がある。本発明では雰囲気圧力を制御することができるので、ＵＶ光を基板表面まで到達させると同時に、効率よくオゾンを生成することが可能となり、シリコン膜表面にシリコン酸化膜を形成することができる。
【００１７】
本発明において、前記ＵＶ光は、波長が１７２ｎｍ付近に光強度のピークを有し、基板に該ＵＶ光を照射するときの酸化性ガスの濃度を制御することを特徴とする。このようなＵＶ光としては、例えばエキシマランプが利用できる。このような波長を有するＵＶ光は、酸素などの酸化性ガスによく吸収され、効率よくオゾンを発生することができる。しかし、ＵＶ光の到達距離が短くなるので、ＵＶ光を基板まで到達させるためには、ＵＶ光源と基板の間を数ｍｍ程度にするか、酸化性ガスの分圧を低くする必要がある。本発明では、酸化性ガスの分圧を低減するため、酸化性ガスと窒素ガスなどの流量比を変えることができるような構成になっている。従って、本発明の構成により、ＵＶ光を基板表面まで到達させると同時に、効率よくオゾンを生成することが可能となり、シリコン膜表面にシリコン酸化膜を形成することができる。
【００１８】
なお、波長が１７２ｎｍ付近に光強度のピークを有するＵＶ光は、基板上の有機不純物を効率よく分解する作用を有している。従って、前述のように本発明では、前記ＵＶ光が基板表面まで到達するような条件を作り出すことが可能なので、クリーンで高品質なシリコン酸化膜を形成することができる。
【００１９】
本発明のトランジスタの製造方法は、半導体層とゲート電極との間に配されるゲート絶縁膜を備えるトランジスタを製造する方法であって、前記ゲート絶縁膜を、上記の絶縁膜の形成方法を用いて形成することを特徴としている。
このトランジスタの製造方法によれば、ゲート絶縁膜におけるシリコンとシリコン酸化膜との界面品質の向上により、製造されるトランジスタの電気的、物性的な品質の向上が図られる。また、製造装置の簡素化などにより、低コスト化が図られる。
【００２０】
本発明の集積回路は、上記の方法により製造されるトランジスタを用いたことを特徴としている。
この集積回路によれば、トランジスタの品質が向上することことから、性能や品質の向上を図ることができる。
【００２１】
本発明の電気光学装置は、トランジスタと、前記トランジスタにより駆動される電気光学層とを含んでなり、前記トランジスタが上記の方法により製造されるトランジスタであることを特徴としている。
この電気光学装置によれば、トランジスタの品質が向上することから、性能や品質の向上が図られる。
【００２２】
本発明の電子機器は、本発明の電気光学装置を表示部として備えることを特徴としている。
この電子機器によれば、電気光学装置の性能や品質の向上により、表示性能や品質が向上する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面を参照して説明する。
図１は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の基本的な構造例を模式的に示す断面図である。図１において、基板１１上に下地絶縁膜１２が形成され、その上に多結晶シリコン膜（ポリシリコン膜）１３が形成されている。多結晶シリコン膜１３は、それぞれ不純物が高濃度にドープされたソース領域２０及びドレイン領域２１と、ソース領域２０とドレイン領域２１との間に配されるチャネル領域２２とを含む。なお、下地絶縁膜１２は、基板１１からの汚染を防ぎ、シリコン膜１３が形成される表面状態を整えることを目的としているが、省略されることもある。
【００２４】
シリコン膜１３上には、シリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜２３と、導電膜からなるゲート電極２４とが形成されている。ゲート電極２４は、ゲート絶縁膜２３上に積層され、ゲート絶縁膜２３を挟んで、チャネル領域２２と対峙した位置関係にある。このゲート電極２４により、ソース領域２０とドレイン領域２１との間を流れる電流が制御される。また、本例では、ゲート絶縁膜２３は、島状のシリコン膜１３を覆う第１シリコン酸化膜４１と、その上に積層される第２シリコン酸化膜４２との２層構造からなる。
【００２５】
また、ゲート電極２４を覆うように、層間絶縁膜３３が形成されている。層間絶縁膜３３及びゲート絶縁膜２３には、コンタクトホールが形成され、このコンタクトホールを介してソース領域２０に接続されるソース電極３７と、ドレイン領域２１に接続されるドレイン電極３８がそれぞれ形成されている。なお、図１に示すＴＦＴは基本構造を示すものであり、そのバリエーションは多岐にわたる。
【００２６】
図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の絶縁膜の形成方法を、上述したＴＦＴのゲート絶縁膜２３を形成するプロセスに適用した実施例を示す図である。
【００２７】
まず、図２（ａ）において、基板１１の表面を光洗浄する。すなわち、基板１１上には、酸化対象となるシリコン膜１３が形成されており、このシリコン膜１３に到達するように、基板１１が配置された空間にＵＶ光を照射する。そして、このＵＶ光の照射により、基板１１（シリコン膜１３）の表面に存在する汚染物（有機物など）を分解除去する。
【００２８】
ここで、照射するＵＶ光は、波長２５４ｎｍにピーク強度を有する低圧水銀ランプや、波長１７２ｎｍにピーク強度を有するエキシマランプを用いる。酸素分子（Ｏ２）は、波長１８５ｎｍ以下の光によりオゾン（Ｏ３）に分解される。また、オゾンは、波長２５４ｎｍ以下の光により酸素ラジカル（Ｏ＊）に分解される。基板１１の表面に付着した有機物は、波長２５４ｎｍ以下の光のエネルギーにより直接分解される。あるいは活性度の高いオゾンや酸素ラジカルにより、酸化分解される。光エネルギーによる有機物の直接分解においては、波長が短い方が分解能力が高いため、基板洗浄の効果は、低圧水銀ランプよりエキシマランプの方が望ましい。
【００２９】
この光洗浄の際、基板１１が配置される空間は、酸素濃度などの内部のガス雰囲気が適切に制御される。すなわち、波長２００ｎｍ程度以下のＵＶ光は、酸素分子や水分子、二酸化炭素分子などの光吸収物質にエネルギーが吸収されるため、上記空間内をエネルギー吸収の少ないガスに置換し、光吸収物質を基板１１が配置される空間からなるべく排除するとともに、基板１１の表面近傍に、酸素分子あるいはオゾンを局所的に供給する。置換ガスとしては、例えば、窒素ガス、ヘリウムガスなどが挙げられる。基板１１から離れた位置の酸素濃度などの吸光物質濃度が低くなることにより、ＵＶ光が基板１１の近傍まで確実に到達するようになる。また、基板１１の近傍に、酸素分子あるいはオゾンを局所的に供給することにより、上述した汚染物の分解が促進する。
【００３０】
次に、図２（ｂ）において、基板１１を２００〜５００℃に加熱するとともに、基板１１が配置される空間にＵＶ光を照射し、基板１１上に酸素ラジカル（Ｏ＊）を発生させる。そして、酸素ラジカルにより、シリコン膜１３の表面を酸化し、第１シリコン酸化膜４１を形成する。
【００３１】
照射するＵＶ光は、波長２５４ｎｍ以下のピークを有するものが用いられる。上述したように、酸素分子（Ｏ２）は、波長１８５ｎｍ以下の光によりオゾン（Ｏ３）に分解され、オゾンは、波長２５４ｎｍ以下の光により酸素ラジカル（Ｏ＊）に分解される。また、波長１７５ｎｍ以下の光は、酸素分子（Ｏ２）を直接分解し、酸素ラジカル（Ｏ＊）を生成する。波長１７５ｎｍ以下のピークを有する光を用いることにより、酸素ラジカルの生成能力が高まる。
【００３２】
ここで、上記ＵＶ光を発する光源としては、上記波長成分を有する光を発することが可能なものであればよく、例えば、低圧水銀ランプのように複数の線スペクトルを有するもの、エキシマランプやエキシマレーザなどの単色スペクトルを有するもの、キセノンフラッシュランプなどの連続スペクトルを有するものが用いられる。エキシマレーザとしては、例えば、中心波長２４８ｎｍのフッ化クリプトンレーザ、中心波長１９３ｎｍのフッ化アルゴンレーザなどがある。
【００３３】
また、基板１１の加熱は、ホットプレートなどの抵抗加熱方式でもよく、照射する光のエネルギーを用いた加熱でもよい。光のエネルギーを用いて基板１１を加熱する場合、基板１１の加熱に適した波長成分を有する光が好ましい。照射する光のエネルギーを用いて基板１１の加熱を行うことにより、エネルギー利用の効率化が図られる。すなわち、酸素ラジカルの生成に使われなかった光のエネルギーを、基板１１の加熱のために効率的に利用することができる。また、抵抗加熱などを用いた他の加熱手段が不要となり、装置の簡素化が図られる。なお、抵抗加熱方式と光エネルギー加熱方式とを組み合わせて基板を加熱してもよい。
【００３４】
また、上述した光洗浄時と同様に、酸素ラジカルによる酸化処理の際にも、基板１１が配置される空間は、酸素濃度などの内部のガス雰囲気が適切に制御される。すなわち、波長２００ｎｍ程度以下の光は、上述した光吸収物質にエネルギーが吸収されるため、上記空間内をエネルギー吸収の少ないガスに置換し、光吸収物質を基板１１が配置される空間からなるべく排除するとともに、基板１１の表面近傍に、酸素分子あるいはオゾンを局所的に供給する。置換ガスとしては、例えば、窒素ガス、ヘリウムガスなどが挙げられる。なお、波長１５０ｎｍ程度以下の光を用いる場合には、ヘリウムガスのほうが好ましい。基板１１から離れた位置の吸光物質濃度が低くなることにより、光が基板１１の近傍まで確実に到達するようになる。また、基板１１の近傍に、酸素分子あるいはオゾンを局所的に供給することにより、酸素ラジカルの生成が促進される。
【００３５】
高温に加熱された基板１１の表面上に、活性状態の酸素ラジカルが生成されることにより、シリコン膜１３の表面が酸化され、第１シリコン酸化膜４１が形成される。このプロセスでは、プラズマを用いることなく酸素ラジカルを発生させることから、膜面のダメージが少なく、高品質なシリコン酸化膜が形成される。特に、シリコンとシリコン酸化膜との界面の品質の安定化が図られる。また、光照射によって酸素ラジカルを発生させることから、プラズマによって酸素ラジカルを発生させる場合に比べて、装置の簡素化が図られる。しかも、この方法では、基板が配置される空間を真空圧にする必要がなく、処理時間の短縮化が図られる。
【００３６】
次に、図２（ｃ）において、第１シリコン酸化膜４１上に、第２シリコン酸化膜４２を形成する。この第２シリコン酸化膜４２の形成は、上述した第１シリコン酸化膜４１の形成プロセスとは別のプロセスにより行う。
【００３７】
第２シリコン酸化膜４２の形成方法としては、例えば、ＣＶＤ法またはスパッタ法が挙げられる。ＣＶＤ法またはスパッタ法を用いることにより、酸化膜の厚膜化が図られる。ＣＶＤ法やスパッタ法では、処理に伴ってプラズマエネルギーが基板１１に照射されるものの、シリコン膜１３の表面は、第１シリコン酸化膜４１によって被覆されており、界面が受けるダメージは極めて少ない。すなわち、界面特性が良好に形成された第１シリコン酸化膜４１上に、第２シリコン酸化膜４２を積層することで、シリコン膜とシリコン酸化膜との界面の品質を維持したまま、厚膜化が図られる。
【００３８】
ここで、第２シリコン酸化膜４２を、液体材料を基板１１上に配置した後、熱処理することにより形成してもよい。液体材料の配置は、例えば、スピンコート法、ディップコート法、ロールコート法、カーテンコート法、スプレー法、あるいは液滴吐出法等を用いるとよい。液体材料を用いて第２シリコン酸化膜４２を形成することで、装置の簡素化などによる低コスト化が図られる。
【００３９】
上記液体材料としては、例えば、ポリシラザン、あるいはＳＯＧ（Ｓｐｉｎ−Ｏｎ−Ｇｌａｓｓ）を挙げることができる。ポリシラザンは、Ｓｉ−Ｎ結合を有する高分子の総称である。ポリシラザンのひとつは、［ＳｉＨ２ＮＨ］ｎ（ｎは正の整数）であり、ポリペルヒドロシラザンと言われる。ポリシラザンをキシレンなどの液体に混合した液体材料は、水蒸気または酸素を含む雰囲気で熱処理することにより、酸化シリコンに転化する。ポリシラザンはクラック耐性が高く、また耐酸素プラズマ性があり、単層でもある程度厚い絶縁膜として使用可能である。
【００４０】
また、ＳＯＧは、シロキサン結合を基本構造とするポリマーである。また、アルキル基を有する有機ＳＯＧとアルキル基を持たない無機ＳＯＧとがあり、アルコールなどが溶媒として使用される。
【００４１】
液体材料を用いたシリコン酸化膜の形成では、例えば、基板上にポリシラザンを配置し、膜厚が約１００ｎｍの塗布膜を形成する。その後、水蒸気雰囲気で温度３００〜４５０℃、１０〜６０分間熱処理することにより、シリコン酸化膜が形成される。
【００４２】
以上の一連のプロセスによりシリコン膜１３上に、第１シリコン酸化膜４１及び第２シリコン酸化膜４２からなるゲート絶縁膜２３が形成される。このゲート絶縁膜２３は、界面特性が良好であり、トランジスタの電気的、物性的安定性に寄与する。
【００４３】
また、上記プロセスにより形成されるゲート絶縁膜２３は、界面特性に優れた第１シリコン酸化膜４１とその上に積層される第２シリコン酸化膜４２との２層構造からなるが、ゲート絶縁膜２３は、２層に限らず、単層、あるいは３層以上としてもよい。いずれの場合も、シリコン膜に最も近い側の酸化膜は、光照射による酸素ラジカルを用いて形成するのがよい。
【００４４】
なお、上記例において、光洗浄に用いる光をそのまま、酸素ラジカルの生成に用いてもよい。すなわち、この場合、所定波長の光を基板に照射してその表面を光洗浄するとともに、その光を照射したままで、基板を加熱して酸素ラジカルによるシリコンの酸化を行う。これにより、光のエネルギーが、光洗浄及びシリコンの酸化のために効果的に利用される。また、光源を共通化できたり、同じ一つのチャンバ内で基板表面の洗浄とシリコンの酸化とが容易に行えたりすることから、装置の簡素化が図られる。
【００４５】
次に、上述した絶縁膜の形成方法が好ましく適用される本発明のトランジスタの製造方法の実施例について、図３及び図４を参照して説明する。なお、本例では、液晶表示装置などの表示装置に好ましく適用されるプロセスであり、Ｎ型の画素電極用トランジスタ、Ｎ型の駆動回路用トランジスタ、及びＰ型の駆動回路用トランジスタを同時に製造するプロセスについて説明する。
【００４６】
まず、図３（ａ）に示すように、基板１１に対し、必要に応じてＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）や酸素ガスなどを原料としてプラズマＣＶＤ法により厚さ約２００〜５００ｎｍのシリコン酸化膜からなる下地保護膜２０１を形成する。なお、下地保護膜として、シリコン酸化膜の他に、シリコン窒化膜やシリコン酸化窒化膜を設けてもよい。こうした絶縁膜を設けることにより、ガラス基板からの汚染を防止することが可能となる。
【００４７】
次に、基板１１の温度を約３５０℃に設定して、下地保護膜の表面に、プラズマＣＶＤ法などを用いて厚さ約３０〜７０ｎｍのアモルファスシリコン膜からなる半導体膜２００を形成する。半導体膜２００としては、アモルファスシリコン膜に限定されず、微結晶半導体膜などのアモルファス構造を含む半導体膜であればよい。また、アモルファスシリコンゲルマニウム膜などの非晶質構造を含む化合物半導体膜でもよい。
【００４８】
続いて、この半導体膜２００に対してレーザアニール法や、急速加熱法（ランプアニール法や熱アニール法など）などの結晶化工程を行い、半導体膜２００をポリシリコン膜に結晶化する。レーザアニール法では、例えばエキシマレーザでビームの長寸が４００ｍｍのラインビームを用い、その出力強度は例えば４００ｍＪ／ｃｍ２とする。なお、ＹＡＧレーザーの第２高調波或いは第３高調波を用いてもよい。ラインビームについては、その短寸方向におけるレーザ強度のピーク値の９０％に相当する部分が各領域毎に重なるようにラインビームを走査するのがよい。
【００４９】
次に、図３（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ法等を用いたパターニングにより、半導体膜（ポリシリコン膜）２００の不要な部分を除去して、薄膜トランジスタの各形成領域に対応して、島状の半導体膜２０２、２０３、２０４、２０５を形成する。
続いて、上述したシリコン酸化膜の形成方法に基づき、半導体膜を覆うように、ゲート絶縁膜２２０を形成する。すなわち、ゲート絶縁膜２２０は、２つのシリコン酸化膜を積層した２層構造からなり、１層目のシリコン酸化膜は、光照射により発生させた酸素ラジカルを用いて形成し、２層目のシリコン酸化膜は、他のＣＶＤ法、スパッタ法、あるいは上述した液体材料を用いた方法を用いて形成する。
【００５０】
次に、図３（ｃ）に示すように、ゲート絶縁膜２２０の全表面に、ドープドシリコン、シリサイド膜や、アルミニウム、タンタル、モリブデン、チタン、タングステンなどの金属を含むゲート電極形成用導電膜２２１を形成する。この導電膜２２１の厚さは例えば４００ｎｍ程度である。
続いて、ゲート電極形成用導電膜２２１の表面にパターニング用マスク２２２を形成し、この状態でパターニングを行なって、図３（ｄ）に示すように、Ｐ型の駆動回路用トランジスタを形成する側にゲート電極２２３を形成する。このとき、Ｎ型の画素電極用トランジスタ及びＮ型の駆動回路用トランジスタの側では、ゲート電極形成用導電膜２２１がパターニング用マスク２２２で覆われているので、ゲート電極形成用導電膜２２１はパターニングされることはない。また、ゲート電極は単層の導電膜で形成してもよく、積層構造としてもよい。
【００５１】
次に、図３（ｅ）に示すように、Ｐ型の駆動回路用トランジスタのゲート電極２２３と、Ｎ型の画素電極用トランジスタが形成される領域とＮ型の駆動回路用トランジスタが形成される領域とに残したゲート電極形成用導電膜２２１をマスクとして、ｐ型不純物元素（本例ではボロン）をイオン注入する。ドーズ量は例えば約１×１０１５ｃｍ−２である。その結果、不純物濃度が例えば１×１０２０ｃｍ−３の高濃度のソース・ドレイン領域２２４、２２５がゲート電極２２３に対して自己整合的に形成される。ここで、ゲート電極２２３で覆われ、不純物が導入されなかった部分がチャネル領域２２６となる。
【００５２】
次に、図４（ａ）に示すように、Ｐ型の駆動回路用トランジスタの側を完全に覆い、かつ、Ｎ型の画素電極用トランジスタおよびＮ型の駆動回路用トランジスタの側のゲート電極形成領域を覆うレジストマスク等からなるパターニング用マスク２２７を形成する。
【００５３】
次に、図４（ｂ）に示すように、パターニング用マスク２２７を使用してゲート電極形成用導電膜２２１をパターニングし、Ｎ型の画素電極用トランジスタおよびＮ型の駆動回路用トランジスタのゲート電極２２８、２２９、２３０を形成する。
続いて、パターニング用マスク２２７を残したまま、ｎ型不純物元素（本例ではリン）をイオン注入する。ドーズ量は例えば１×１０１５ｃｍ−２である。その結果、パターニング用マスク２２７に対して自己整合的的に不純物が導入され、半導体膜２０３、２０４、２０５中に高濃度ソース・ドレイン領域２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６が形成される。ここで、半導体膜２０３、２０４、２０５のうち、高濃度のリンが導入されない領域は、ゲート電極２２８、２２９、２３０で覆われていた領域よりも広い。すなわち、半導体膜２０３、２０４、２０５のうち、ゲート電極２２８、２２９、２３０と対向する領域の両側には高濃度ソース・ドレイン領域２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６との間に高濃度のリンが導入されない領域（後述する低濃度ソース・ドレイン領域）が形成される。
【００５４】
次に、パターニング用マスク２２７を除去し、この状態でｎ型不純物元素（本例ではリン）をイオン注入する。ドーズ量は例えば１×１０１３ｃｍ−２である。その結果、図４（ｃ）に示すように、半導体膜２０３、２０４、２０５にはゲート電極２２８、２２９、２３０に対して自己整合的に低濃度の不純物が導入され、低濃度ソース・ドレイン領域２３７、２３８、２３９、２４０、２４１、２４２が形成される。なお、ゲート電極２２８、２２９、２３０と重なる領域には不純物が導入されず、チャネル領域２４５、２４６、２４７が形成される。
【００５５】
次に、図４（ｄ）に示すように、ゲート電極２２８、２２９、２３０の表面側に第１層間絶縁膜２５０を形成し、フォトリソグラフィ法等によってパターニングして所定のソース電極位置、ドレイン電極位置にコンタクトホールを形成する。第１層間絶縁膜２５０としては、例えば、シリコン酸化窒化膜やシリコン酸化膜等のシリコンを含む絶縁膜を用いるとよい。また、単層でもよく積層膜でもよい。さらに、水素を含む雰囲気中で、熱処理を行い半導体膜の不対結合手を水素終端（水素化）する。なお、プラズマにより励起された水素を用いて水素化を行ってもよい。
続いて、この上からアルミニウム膜、クロム膜やタンタル膜などの金属膜を用いてソース電極、ドレイン電極となる導電膜２５１を形成する。導電膜２５１の厚さは例えば２００ｎｍ〜３００ｎｍ程度である。導電膜は単層でもよく積層膜でもよい。
続いて、ソース電極、ドレイン電極の位置にパターニング用マスク２５２を形成するとともに、パターニングを行って、図４（ｅ）に示すソース電極２６０、２６１、２６２、２６３、及びドレイン電極２６４、２６５、２６６を同時に形成する。なお、ソース電極あるいはドレイン電極として、異種の金属を多層形成したものを用いてもよい。例えば、Ａｇ等の卑金属は比較的空気中で酸化され易いので、その上に空気中で酸化されにくいＡｌやＣｕなどの貴金属を形成するとよい。また、上記電極の形成後、最上層に保護膜（保護用絶縁層）を形成してもよい。
【００５６】
以上のプロセスにより、基板１１上に、Ｐ型の駆動回路用トランジスタ２９０、Ｎ型の駆動回路用トランジスタ２９１、及びＮ型の画素電極用トランジスタ２９２，２９３が形成される。これらのトランジスタ（ＴＦＴ）は、ゲート絶縁膜がシリコンとシリコン酸化膜との界面品質の向上により、電気的、物性的な品質の向上が図られる。
【００５７】
図５は、液晶表示装置用のアクティブマトリクス基板に区画形成されている画素領域の一部を拡大して示す平面図である。
図５において、液晶表示装置用のアクティブマトリクス基板４００は、絶縁基板４１０上がデータ線Ｓｎ，Ｓｎ＋１…と走査線Ｇｍ，Ｇｍ＋１とによって複数の画素領域４０２に区画形成され、各画素領域４０２の各々に対して、本発明が適用されたトランジスタ４０４が形成されている。そのため、この基板４００を用いた液晶表示装置では、トランジスタの品質の向上により、性能や品質の向上が図られる。
【００５８】
上述の液晶表示装置を用いて構成される電子機器は、図６に示す表示情報出力源１０００、表示情報処理回路１００２、表示駆動回路１００４、液晶パネルなどの表示パネル１００６、クロック発生回路１００８及び電源回路１０１０を含んで構成される。
【００５９】
表示情報出力源１０００は、ＲＯＭ、ＲＡＭなどのメモリ、テレビ信号を同調して出力する同調回路などを含んで構成され、クロック発生回路１００８からのクロックに基づいて、ビデオ信号などの表示情報を出力する。表示情報処理回路１００２は、クロック発生回路１００８からのクロックに基づいて表示情報を処理して出力する。この表示情報処理回路１００２は、例えば増幅・極性反転回路、相展開回路、ローテーション回路、ガンマ補正回路あるいはクランプ回路等を含む。表示駆動回路１００４は、走査側駆動回路及びデータ側駆動回路を含んで構成され、液晶パネル１００６を表示駆動する。電源回路１０１０は、上述の各回路に電力を供給する。
【００６０】
このような構成の電子機器として、図７に示すマルチメディア対応のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）及びエンジニアリング・ワークステーション（ＥＷＳ）の他に、液晶プロジェクタ、ページャ、あるいは携帯電話、ワードプロセッサ、テレビ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、電子手帳、電子卓上計算機、カーナビゲーション装置、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた装置などを挙げることができる。
図７に示すパーソナルコンピュータ１２００は、キーボード１２０２を備えた本体部１２０４と、上述した液晶表示装置を含む液晶表示画面１２０６とを有する。上述した液晶表示装置を用いて構成されることから、表示性能や品質の向上が図られる。
【００６１】
なお、これらに代えて、図８に示すように、液晶表示基板１３０４を構成する２枚の透明基板１３０４ａ，１３０４ｂの一方に、金属の導電膜が形成されたポリイミドテープ１３２２にＩＣチップ１３２４を実装したＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）１３２０を接続して、電子機器用の一部品である液晶表示装置として使用することもできる。また、集積回路としてのＩＣチップを、本発明の製造方法により製造されたトランジスタを用いて構成することにより、トランジスタの品質向上により、性能や品質の向上を図ることができる。
【００６２】
また、上記例では、アクティブマトリクス基板であるＴＦＴ基板を例に挙げたが、同じアクティブマトリクス基板としてＭＩＭ（金属−絶縁−金属）、ＭＩＳ（金属−絶縁−シリコン）などの他の２端子、３端子素子を画素スイッチング素子とするものにも同様に適用できる。例えばＭＩＭを用いたアクティブマトリクス基板の薄膜積層構造は半導体層を含まず、導電層と絶縁層のみで構成されるが、この場合にも本発明を適用できる。さらには、本発明はアクティブマトリクス基板にのみでなく、表示要素としても液晶によらずに、例えば、ＥＬ（エレクトロ  ルミネッセンス）などを用いるものでも良い。さらには、ＴＦＴを含む半導体デバイス、ＤＭＤ（デジタル  ミラー  デバイス）など、導電層と絶縁層を含み、さらには半導体層を含む種々の薄膜積層構造を有するデバイスに本発明を適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＴＦＴの基本的な構造例を模式的に示す断面図。
【図２】本発明のシリコン酸化膜の形成方法を、ＴＦＴのゲート絶縁膜を形成するプロセスに適用した実施例を示す図。
【図３】トランジスタの製造過程を示す図。
【図４】トランジスタの製造過程を示す図。
【図５】本発明の液晶表示装置用アクティブマトリクス基板に区画形成されている画素領域の一部を拡大して示す平面図。
【図６】本発明の電子機器に含まれる液晶表示装置を示すブロック図。
【図７】図６の液晶表示装置を用いた電子機器の一例であるパーソナルコンピュータの概略説明図。
【図８】ＴＣＰを有する液晶表示装置を示す概略説明図。
【符号の説明】
１１…基板（基板）、１３…シリコン膜、２０…ソース領域、２１…ドレイン領域、２２…チャネル領域、２３…ゲート絶縁膜、２４…ゲート電極、４１…第１シリコン酸化膜（絶縁膜）、４２…第２シリコン酸化膜（絶縁膜）。
【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】
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【図８】
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