(57)【要約】【課題】ゲッタリングを行っても基板の縮みを抑制できる半導体装置の作製方法及びゲッタリング装置を提供する。【解決手段】本発明に係る半導体装置の作製方法は、基板１１０上に下地膜１０９を形成する工程と、前記下地膜上に不純物が含まれている結晶性珪素膜１１４を形成する工程と、連続発振のレーザ光１１２を前記結晶性珪素膜に照射することにより、該照射された領域１１３の結晶性珪素膜を溶融し、前記連続発振のレーザ光を前記結晶性珪素膜に対して相対的に移動させることにより、結晶性珪素膜の溶融した領域１１３を移動させてゲッタリングを行う工程と、を具備するものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
不純物が含まれている半導体膜を形成する工程と、
連続発振のレーザ光を前記半導体膜に照射することにより、該照射された領域の半導体膜を溶融し、前記連続発振のレーザ光を前記半導体膜に対して相対的に移動させることにより、半導体膜の溶融した領域を移動させてゲッタリングを行う工程と、
を具備することを特徴とする半導体膜の作製方法。
【請求項２】
不純物が含まれている半導体膜を形成する工程と、
第１の連続発振のレーザ光を前記半導体膜に照射することにより、該照射された第１領域の半導体膜を溶融し、前記第１の連続発振のレーザ光を前記半導体膜に対して相対的に移動させることにより、半導体膜の溶融した第１領域を移動させ、前記第１の連続発振のレーザ光が照射された後の半導体膜に第２の連続発振のレーザ光を照射することにより、該照射された第２領域の半導体膜を溶融し、前記第２の連続発振のレーザ光を前記半導体膜に対して相対的に移動させることにより、半導体膜の溶融した第２領域を移動させてゲッタリングを行う工程と、
を具備することを特徴とする半導体膜の作製方法。
【請求項３】
不純物が含まれている半導体膜を形成する工程と、
第１の連続発振のレーザ光を前記半導体膜に照射することにより、該照射された第１領域の半導体膜を溶融し、前記第１の連続発振のレーザ光を前記半導体膜に対して相対的に移動させることにより、半導体膜の溶融した第１領域を移動させ、
前記第１の連続発振のレーザ光が照射された後の半導体膜に第２の連続発振のレーザ光を照射することにより、該照射された第２領域の半導体膜を溶融し、前記第２の連続発振のレーザ光を前記半導体膜に対して相対的に移動させることにより、半導体膜の溶融した第２領域を移動させ、
さらに第３以降の連続発振のレーザ光を、前記第２の連続発振のレーザ光の照射と同様の方法で前記半導体膜に照射することを繰り返し行い、
前記第ｎ−１の連続発振のレーザ光が照射された後の半導体膜に第ｎの連続発振のレーザ光を照射することにより、該照射された第ｎ領域の半導体膜を溶融し、前記第ｎの連続発振のレーザ光を前記半導体膜に対して相対的に移動させることにより、半導体膜の溶融した第ｎ領域を移動させることによりゲッタリングを行う工程と、
を具備することを特徴とする半導体膜の作製方法。
【請求項４】
基板上に下地膜を形成する工程と、
前記下地膜上に不純物が含まれている半導体膜を形成する工程と、
連続発振のレーザ光を前記半導体膜に照射することにより、該照射された領域の半導体膜を溶融し、前記連続発振のレーザ光を前記半導体膜に対して相対的に移動させることにより、半導体膜の溶融した領域を移動させてゲッタリングを行う工程と、
を具備することを特徴とする半導体膜の作製方法。
【請求項５】
基板上に下地膜を形成する工程と、
前記下地膜上に不純物が含まれている半導体膜を形成する工程と、
第１の連続発振のレーザ光を前記半導体膜に照射することにより、該照射された第１領域の半導体膜を溶融し、前記第１の連続発振のレーザ光を前記半導体膜に対して相対的に移動させることにより、半導体膜の溶融した第１領域を移動させ、前記第１の連続発振のレーザ光が照射された後の半導体膜に第２の連続発振のレーザ光を照射することにより、該照射された第２領域の半導体膜を溶融し、前記第２の連続発振のレーザ光を前記半導体膜に対して相対的に移動させることにより、半導体膜の溶融した第２領域を移動させてゲッタリングを行う工程と、
を具備することを特徴とする半導体膜の作製方法。
【請求項６】
基板上に下地膜を形成する工程と、
前記下地膜上に不純物が含まれている半導体膜を形成する工程と、
第１の連続発振のレーザ光を前記半導体膜に照射することにより、該照射された第１領域の半導体膜を溶融し、前記第１の連続発振のレーザ光を前記半導体膜に対して相対的に移動させることにより、半導体膜の溶融した第１領域を移動させ、
前記第１の連続発振のレーザ光が照射された後の半導体膜に第２の連続発振のレーザ光を照射することにより、該照射された第２領域の半導体膜を溶融し、前記第２の連続発振のレーザ光を前記半導体膜に対して相対的に移動させることにより、半導体膜の溶融した第２領域を移動させ、
さらに第３以降の連続発振のレーザ光を、前記第２の連続発振のレーザ光の照射と同様の方法で前記半導体膜に照射することを繰り返し行い、
前記第ｎ−１の連続発振のレーザ光が照射された後の半導体膜に第ｎの連続発振のレーザ光を照射することにより、該照射された第ｎ領域の半導体膜を溶融し、前記第ｎの連続発振のレーザ光を前記半導体膜に対して相対的に移動させることにより、半導体膜の溶融した第ｎ領域を移動させることによりゲッタリングを行う工程と、
を具備することを特徴とする半導体膜の作製方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちのいずれか一項において、前記不純物は、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐａ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）の群より選ばれた１種又は複数種の金属元素であることを特徴とする半導体膜の作製方法。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のうちのいずれか一項に記載の半導体膜の作製方法により作製されたことを特徴とする半導体膜。
【請求項９】
請求項１乃至請求項７のうちのいずれか一項に記載の半導体膜の作製方法により作製された半導体膜を、活性領域あるいは能動領域として有することを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
連続発振のレーザ光を発振するレーザ発振装置と、
前記レーザ発振装置から発振された連続発振のレーザ光を基板に導く光学系と、
前記基板を載置するステージと、
前記ステージを移動させる機構と、
を具備し、
前記基板の表面には不純物が含まれている半導体膜が形成されており、
前記連続発振のレーザ光を前記半導体膜に照射することにより、該照射された領域の半導体膜を溶融し、
前記連続発振のレーザ光が前記半導体膜に対して相対的に移動するように前記ステージを前記機構によって移動させることにより、半導体膜の溶融した領域を移動させてゲッタリングを行うことを特徴とするゲッタリング装置。
【請求項１１】
請求項１０において、前記レーザ発振装置として、固体レーザ発振装置又は気体レーザ発振装置を用いることを特徴とするゲッタリング装置。
【請求項１２】
請求項１１において、前記固体レーザ発振装置として、ＹＡＧ、ＹＶＯ4、ＹＬＦ及びＹＡｌＯ3のうちのいずれかの結晶にＣｒ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｔｉ及びＴｍのうちのいずれかをドープした結晶を用いたレーザ発振装置を使用することを特徴とするゲッタリング装置。
【請求項１３】
請求項１１において、前記気体レーザ発振装置として、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ及びＣＯ2レーザのうちのいずれかを用いたレーザ発振装置を使用することを特徴とするゲッタリング装置。
【請求項１４】
第１の連続発振のレーザ光を発振する第１のレーザ発振装置と、
第２の連続発振のレーザ光を発振する第２のレーザ発振装置と、
前記第１のレーザ発振装置から発振された第１の連続発振のレーザ光を基板に導く第１の光学系と、
前記第２のレーザ発振装置から発振された第２の連続発振のレーザ光を基板に導く第２の光学系と、
前記基板を載置するステージと、
前記ステージを移動させる機構と、
を具備し、
前記基板の表面には不純物が含まれている半導体膜が形成されており、
前記第１の連続発振のレーザ光を前記半導体膜に照射することにより、該照射された第１領域の半導体膜を溶融し、
前記第１の連続発振のレーザ光が前記半導体膜に対して相対的に移動するように前記ステージを前記機構によって移動させることにより、半導体膜の溶融した第１領域を移動させ、
前記第１の連続発振のレーザ光が照射開始された後の半導体膜に前記第２の連続発振のレーザ光を照射することにより、該照射された第２領域の半導体膜を溶融し、
前記第２の連続発振のレーザ光が前記半導体膜に対して相対的に移動するように前記ステージを前記機構によって移動させることにより、半導体膜の溶融した第２領域を移動させてゲッタリングを行うことを特徴とするゲッタリング装置。
【請求項１５】
連続発振のレーザ光を発振する第１から第ｎの複数のレーザ発振装置と、
前記第１から第ｎのレーザ発振装置から発振された第１から第ｎの連続発振のレーザ光を基板に導く第１から第ｎの光学系と、
前記基板を載置するステージと、
前記ステージを移動させる機構と、
を具備し、
前記基板の表面には不純物が含まれている半導体膜が形成されており、
前記第１の連続発振のレーザ光を前記半導体膜に照射することにより、該照射された第１領域の半導体膜を溶融し、
前記第１の連続発振のレーザ光が前記半導体膜に対して相対的に移動するように前記ステージを前記機構によって移動させることにより、半導体膜の溶融した第１領域を移動させ、
前記第１の連続発振のレーザ光が照射開始された後の半導体膜に前記第２の連続発振のレーザ光を照射することにより、該照射された第２領域の半導体膜を溶融し、
前記第２の連続発振のレーザ光が前記半導体膜に対して相対的に移動するように前記ステージを前記機構によって移動させることにより、半導体膜の溶融した第２領域を移動させ、
さらに第３以降の連続発振レーザ光を、前記第２の連続発振のレーザ光の照射と同様の方法で前記半導体膜に照射することを繰り返し行い、
第ｎ−１の連続発振のレーザ光が照射開始された後の半導体膜に第ｎの連続発振のレーザ光を照射することにより、該照射された第ｎ領域の半導体膜を溶融し、
前記第ｎの連続発振のレーザ光が前記半導体膜に対して相対的に移動するように前記ステージを前記機構によって移動させることにより、半導体膜の溶融した第ｎ領域を移動させてゲッタリングを行うことを特徴とするゲッタリング装置。
【請求項１６】
基板上に下地膜を形成する工程と、
前記下地膜上に非晶質珪素膜を形成する工程と、
前記非晶質珪素膜上に金属を含む溶液を塗布し、熱処理を行うことにより、前記下地膜上に不純物金属を含む結晶性珪素膜を形成する工程と、
連続発振のレーザ光を前記結晶性珪素膜に照射することにより、該照射された領域の結晶性珪素膜を溶融し、前記連続発振のレーザ光を前記結晶性珪素膜に対して相対的に移動させることにより、結晶性珪素膜の溶融した領域を移動させてゲッタリングを行う工程と、
前記結晶性珪素膜を用いてＴＦＴを形成する工程と、
を具備することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１７】
基板上に下地膜を形成する工程と、
前記下地膜上に非晶質珪素膜を形成する工程と、
前記非晶質珪素膜上に金属を含む溶液を塗布し、熱処理を行うことにより、前記下地膜上に不純物金属を含む結晶性珪素膜を形成する工程と、
第１の連続発振のレーザ光を前記結晶性珪素膜に照射することにより、該照射された第１領域の結晶性珪素膜を溶融し、前記第１の連続発振のレーザ光を前記結晶性珪素膜に対して相対的に移動させることにより、結晶性珪素膜の溶融した第１領域を移動させ、前記第１の連続発振のレーザ光が照射された後の結晶性珪素膜に第２の連続発振のレーザ光を照射することにより、該照射された第２領域の結晶性珪素膜を溶融し、前記第２の連続発振のレーザ光を前記結晶性珪素膜に対して相対的に移動させることにより、結晶性珪素膜の溶融した第２領域を移動させてゲッタリングを行う工程と、
前記結晶性珪素膜を用いてＴＦＴを形成する工程と、
を具備することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１８】
基板上に下地膜を形成する工程と、
前記下地膜上に非晶質珪素膜を形成する工程と、
前記非晶質珪素膜上に金属を含む溶液を塗布し、熱処理を行うことにより、前記下地膜上に不純物金属を含む結晶性珪素膜を形成する工程と、
第１の連続発振のレーザ光を前記結晶性珪素膜に照射することにより、該照射された第１領域の結晶性珪素膜を溶融し、前記第１の連続発振のレーザ光を前記結晶性珪素膜に対して相対的に移動させることにより、結晶性珪素膜の溶融した第１領域を移動させ、
前記第１の連続発振のレーザ光が照射された後の結晶性珪素膜に第２の連続発振のレーザ光を照射することにより、該照射された第２領域の結晶性珪素膜を溶融し、前記第２の連続発振のレーザ光を前記結晶性珪素膜に対して相対的に移動させることにより、結晶性珪素膜の溶融した第２領域を移動させ、
さらに第３以降の連続発振のレーザ光を、前記第２の連続発振のレーザ光の照射と同様の方法で前記結晶性珪素膜に照射することを繰り返し行い、
前記第ｎ−１の連続発振のレーザ光が照射された後の結晶性珪素膜に第ｎの連続発振のレーザ光を照射することにより、該照射された第ｎ領域の結晶性珪素膜を溶融し、前記第ｎの連続発振のレーザ光を前記結晶性珪素膜に対して相対的に移動させることにより、結晶性珪素膜の溶融した第ｎ領域を移動させることによりゲッタリングを行う工程と、
前記結晶性珪素膜を用いてＴＦＴを形成する工程と、
を具備することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１９】
請求項１６乃至１８のうちのいずれか一項において、前記ＴＦＴを形成する工程は、前記結晶性珪素膜上にゲイト絶縁膜を形成し、該ゲイト絶縁膜上にゲイト電極を形成し、前記結晶性珪素膜に不純物を導入することによりＴＦＴを形成する工程であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２０】
請求項１６乃至１９のうちのいずれか一項において、前記ＴＦＴを形成する工程の後に、配線を形成する工程及び画素電極を形成する工程をさらに含むことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２１】
請求項１６乃至２０のうちのいずれか一項に記載の半導体装置の作製方法により作製された半導体装置。
【請求項２２】
請求項９又は請求項２１に記載の半導体装置を有す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、半導体膜及びその作製方法、半導体装置及びその作製方法、ゲッタリング装置に係わり、特にゲッタリングを行っても基板の縮みを抑制できる技術に関する。また、ゲッタリング工程においてスループットを向上できる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９（Ａ）〜（Ｇ）は、従来のゲッタリング方法を用いた半導体装置の作製方法を示す断面図である。シリコンなどの結晶質半導体を用いた電子デバイスを作製する場合、意図的若しくは非意図的に結晶質半導体に混入した金属不純物を低減する必要がある。この方法として、従来よりゲッタリング方法が知られている。
【０００３】
まず、図９（Ａ）に示すように、基板１０の表面に下地膜１１を形成し、下地膜１１上にプラズマＣＶＤ（chemical vapor deposition）等の気相法で非晶質半導体膜１２を成膜する。
【０００４】
次に、図９（Ｂ）に示すように、非晶質半導体膜１２に触媒元素を導入するために、非晶質半導体膜１２に接して金属元素を含む膜、例えばＮｉ膜１３を形成する。次いで、図９（Ｃ）に示すように、非晶質半導体膜１２を４５０〜６５０℃の温度、４〜１２時間の加熱時間で加熱して金属元素、例えばＮｉを拡散させた結晶性半導体薄膜１５を形成する。
【０００５】
次いで、結晶性半導体膜１５にレーザ光又は強光を照射して、結晶性半導体膜１５中においてシリサイド状態で局在しているニッケルを拡散しやすい状態にする。
【０００６】
次に、図９（Ｅ）に示すように、結晶性半導体膜１５上にマスク絶縁膜１６を形成する。そして、マスク絶縁膜１６をマスクとして選択的に１５族元素を添加することにより、結晶性半導体膜１５に１５族添加領域１５ａを形成する。１５族元素が添加されなかった領域１５ｂを便宜上、被ゲッタリング領域と呼ぶ。
【０００７】
この後、図９（Ｆ）に示すように、５００〜８５０℃で加熱することにより、被ゲッタリング領域１５ｂに残存した触媒元素が１５族元素添加領域１５ａへ拡散し、そこに吸い取られる。次いで、図９（Ｇ）に示すように、領域１５ｂを島状にパターニングすることにより、下地１１上には島状半導体層１７が形成される。この半導体層１７を用いてＴＦＴ(thin film transistor)等の半導体素子を作製すればよい。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−１３３５９４号公報（８頁、図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のゲッタリング方法では、５００℃以上で数時間の加熱処理を必要とするため、この加熱処理によって基板が縮むことがある。これにより、次の工程でＴＦＴ等の半導体素子を作製する際、ソース領域及びドレイン領域に不純物を添加するためのマスクをアライメント制御することが困難になるという問題がある。
【００１０】
また、前述したゲッタリング方法では、高濃度の１５族元素（最も濃度の高い領域では３×１０20／ｃｍ3以上）を添加したのち、数時間の加熱処理を必要とするため、ゲッタリングに要する時間が長くなり、スループットが低下する原因になる。
【００１１】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、ゲッタリングを行っても基板の縮みを抑制できる半導体膜及びその作製方法、半導体装置及びその作製方法、ゲッタリング装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、ゲッタリング工程においてスループットを向上できる半導体膜及びその作製方法、半導体装置及びその作製方法、ゲッタリング装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る半導体膜の作製方法は、不純物が含まれている半導体膜を形成する工程と、連続発振のレーザ光を前記半導体膜に照射することにより、該照射された領域の半導体膜を溶融し、前記連続発振のレーザ光を前記半導体膜に対して相対的に移動させることにより、半導体膜の溶融した領域を移動させてゲッタリングを行う工程と、を具備することを特徴とする。
なお、前記半導体膜は結晶質半導体膜、非晶質半導体膜又は結晶性珪素膜であることも可能である。
また、連続発振のレーザ光は、紫外域〜可視域までの波長帯の連続発振のレーザ光を含む意味である。
【００１３】
上記半導体膜の作製方法によれば、連続発振のレーザ光を半導体膜に照射することにより、半導体膜を溶融して該半導体膜に液相と固相の固液界面を形成し、半導体膜の溶融した領域を移動させることにより、半導体膜の固液界面を移動させることができる。不純物は液相で濃度が高くなるので、溶融している領域の近傍の半導体膜は不純物濃度が低くなる。連続発振のレーザ光を半導体膜に対して相対的に移動させた場合、レーザ光が照射されて溶融した領域の不純物濃度は高くなるが、溶融後に凝固した領域の隣接している溶融領域に不純物が拡散するので、凝固した領域の不純物濃度は低くなる。つまり、レーザ光の相対的な移動に伴って溶融領域が不純物濃度を高めながら移動し、溶融後に凝固した領域はレーザ光照射前に比べて不純物濃度が低くなる。また、従来技術に比べてゲッタリング工程におけるスループットを向上することができる。
【００１４】
本発明に係る半導体膜の作製方法は、不純物が含まれている半導体膜を形成する工程と、第１の連続発振のレーザ光を前記半導体膜に照射することにより、該照射された第１領域の半導体膜を溶融し、前記第１の連続発振のレーザ光を前記半導体膜に対して相対的に移動させることにより、半導体膜の溶融した第１領域を移動させ、前記第１の連続発振のレーザ光が照射された後の半導体膜に第２の連続発振のレーザ光を照射することにより、該照射された第２領域の半導体膜を溶融し、前記第２の連続発振のレーザ光を前記半導体膜に対して相対的に移動させることにより、半導体膜の溶融した第２領域を移動させてゲッタリングを行う工程と、を具備することを特徴とする。
【００１５】
上記半導体膜の作製方法によれば、不純物が含まれている半導体膜に連続発振のレーザ光を複数回照射しているため、１回のレーザ光の照射に比べて、より効果的に半導体膜中の不純物の濃度を低減させることができる。
【００１６】
本発明に係る半導体膜の作製方法は、不純物が含まれている半導体膜を形成する工程と、第１の連続発振のレーザ光を前記半導体膜に照射することにより、該照射された第１領域の半導体膜を溶融し、前記第１の連続発振のレーザ光を前記半導体膜に対して相対的に移動させることにより、半導体膜の溶融した第１領域を移動させ、前記第１の連続発振のレーザ光が照射された後の半導体膜に第２の連続発振のレーザ光を照射することにより、該照射された第２領域の半導体膜を溶融し、前記第２の連続発振のレーザ光を前記半導体膜に対して相対的に移動させることにより、半導体膜の溶融した第２領域を移動させ、さらに第３以降の連続発振のレーザ光を、前記第２の連続発振のレーザ光の照射と同様の方法で前記半導体膜に照射することを繰り返し行い、前記第ｎ−１の連続発振のレーザ光が照射された後の半導体膜に第ｎの連続発振のレーザ光を照射することにより、該照射された第ｎ領域の半導体膜を溶融し、前記第ｎの連続発振のレーザ光を前記半導体膜に対して相対的に移動させることにより、半導体膜の溶融した第ｎ領域を移動させることによりゲッタリングを行う工程と、を具備することを特徴とする。
本発明に係る半導体膜の作製方法は、基板上に下地膜を形成する工程と、前記下地膜上に不純物が含まれている半導体膜を形成する工程と、連続発振のレーザ光を前記半導体膜に照射することにより、該照射された領域の半導体膜を溶融し、前記連続発振のレーザ光を前記半導体膜に対して相対的に移動させることにより、半導体膜の溶融した領域を移動させてゲッタリングを行う工程と、を具備することを特徴とする。
【００１７】
上記半導体膜の作製方法によれば、ゲッタリングを行う工程で用いているレーザ光は、半導体膜を部分的に加熱するだけであって基板に強い熱が加えられることはない。即ち、上記ゲッタリングを行う工程は、従来のゲッタリング方法に比べて基板に加えられる熱を少なくすることができきる。その結果、従来のゲッタリング方法のような基板の縮みを抑制できる。
【００１８】
本発明に係る半導体膜の作製方法は、基板上に下地膜を形成する工程と、前記下地膜上に不純物が含まれている半導体膜を形成する工程と、第１の連続発振のレーザ光を前記半導体膜に照射することにより、該照射された第１領域の半導体膜を溶融し、前記第１の連続発振のレーザ光を前記半導体膜に対して相対的に移動させることにより、半導体膜の溶融した第１領域を移動させ、前記第１の連続発振のレーザ光が照射された後の半導体膜に第２の連続発振のレーザ光を照射することにより、該照射された第２領域の半導体膜を溶融し、前記第２の連続発振のレーザ光を前記半導体膜に対して相対的に移動させることにより、半導体膜の溶融した第２領域を移動させてゲッタリングを行う工程と、を具備することを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る半導体膜の作製方法は、基板上に下地膜を形成する工程と、前記下地膜上に不純物が含まれている半導体膜を形成する工程と、第１の連続発振のレーザ光を前記半導体膜に照射することにより、該照射された第１領域の半導体膜を溶融し、前記第１の連続発振のレーザ光を前記半導体膜に対して相対的に移動させることにより、半導体膜の溶融した第１領域を移動させ、前記第１の連続発振のレーザ光が照射された後の半導体膜に第２の連続発振のレーザ光を照射することにより、該照射された第２領域の半導体膜を溶融し、前記第２の連続発振のレーザ光を前記半導体膜に対して相対的に移動させることにより、半導体膜の溶融した第２領域を移動させ、さらに第３以降の連続発振のレーザ光を、前記第２の連続発振のレーザ光の照射と同様の方法で前記半導体膜に照射することを繰り返し行い、前記第ｎ−１の連続発振のレーザ光が照射された後の半導体膜に第ｎの連続発振のレーザ光を照射することにより、該照射された第ｎ領域の半導体膜を溶融し、前記第ｎの連続発振のレーザ光を前記半導体膜に対して相対的に移動させることにより、半導体膜の溶融した第ｎ領域を移動させることによりゲッタリングを行う工程と、を具備することを特徴とする。
また、本発明に係る半導体膜の作製方法において、前記不純物は、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐａ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）の群より選ばれた１種又は複数種の金属元素であることも可能である。
また、本発明に係る半導体膜は、前記半導体膜の作製方法により作製されたものであることも可能である。
また、本発明に係る半導体装置は、前記半導体膜の作製方法により作製された半導体膜を、活性領域あるいは能動領域として有することも可能である。
なお、活性領域とは、半導体素子領域のことであり、能動領域とは、活性領域内で素子特性を規定する領域である。
【００２０】
本発明に係るゲッタリング装置は、連続発振のレーザ光を発振するレーザ発振装置と、前記レーザ発振装置から発振された連続発振のレーザ光を基板に導く光学系と、前記基板を載置するステージと、前記ステージを移動させる機構と、を具備し、前記基板の表面には不純物が含まれている半導体膜が形成されており、前記連続発振のレーザ光を前記半導体膜に照射することにより、該照射された領域の半導体膜を溶融し、前記連続発振のレーザ光が前記半導体膜に対して相対的に移動するように前記ステージを前記機構によって移動させることにより、半導体膜の溶融した領域を移動させてゲッタリングを行うことを特徴とする。
【００２１】
連続発振のレーザ光を発振するレーザ発振装置は、紫外域〜可視域までの波長帯の連続発振のレーザ光を発振するレーザ発振装置を含む意味である。
また、本発明に係るゲッタリング装置においては、前記レーザ発振装置として、固体レーザ発振装置又は気体レーザ発振装置を用いることも可能である。
【００２２】
また、本発明に係るゲッタリング装置においては、前記固体レーザ発振装置として、ＹＡＧ、ＹＶＯ4、ＹＬＦ及びＹＡｌＯ3のうちのいずれかの結晶にＣｒ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｔｉ及びＴｍのうちのいずれかをドープした結晶を用いたレーザ発振装置を使用することも可能である。
【００２３】
また、本発明に係るゲッタリング装置においては、前記気体レーザ発振装置として、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ及びＣＯ2レーザのうちのいずれかを用いたレーザ発振装置を使用することも可能である。
【００２４】
本発明に係るゲッタリング装置は、第１の連続発振のレーザ光を発振する第１のレーザ発振装置と、第２の連続発振のレーザ光を発振する第２のレーザ発振装置と、前記第１のレーザ発振装置から発振された第１の連続発振のレーザ光を基板に導く第１の光学系と、前記第２のレーザ発振装置から発振された第２の連続発振のレーザ光を基板に導く第２の光学系と、前記基板を載置するステージと、前記ステージを移動させる機構と、を具備し、前記基板の表面には不純物が含まれている半導体膜が形成されており、前記第１の連続発振のレーザ光を前記半導体膜に照射することにより、該照射された第１領域の半導体膜を溶融し、前記第１の連続発振のレーザ光が前記半導体膜に対して相対的に移動するように前記ステージを前記機構によって移動させることにより、半導体膜の溶融した第１領域を移動させ、前記第１の連続発振のレーザ光が照射開始された後の半導体膜に前記第２の連続発振のレーザ光を照射することにより、該照射された第２領域の半導体膜を溶融し、前記第２の連続発振のレーザ光が前記半導体膜に対して相対的に移動するように前記ステージを前記機構によって移動させることにより、半導体膜の溶融した第２領域を移動させてゲッタリングを行うことを特徴とする。
【００２５】
本発明に係るゲッタリング装置は、連続発振のレーザ光を発振する第１から第ｎの複数のレーザ発振装置と、前記第１から第ｎのレーザ発振装置から発振された第１から第ｎの連続発振のレーザ光を基板に導く第１から第ｎの光学系と、前記基板を載置するステージと、前記ステージを移動させる機構と、を具備し、前記基板の表面には不純物が含まれている半導体膜が形成されており、前記第１の連続発振のレーザ光を前記半導体膜に照射することにより、該照射された第１領域の半導体膜を溶融し、前記第１の連続発振のレーザ光が前記半導体膜に対して相対的に移動するように前記ステージを前記機構によって移動させることにより、半導体膜の溶融した第１領域を移動させ、前記第１の連続発振のレーザ光が照射開始された後の半導体膜に前記第２の連続発振のレーザ光を照射することにより、該照射された第２領域の半導体膜を溶融し、前記第２の連続発振のレーザ光が前記半導体膜に対して相対的に移動するように前記ステージを前記機構によって移動させることにより、半導体膜の溶融した第２領域を移動させ、さらに第３以降の連続発振レーザ光を、前記第２の連続発振のレーザ光の照射と同様の方法で前記半導体膜に照射することを繰り返し行い、第ｎ−１の連続発振のレーザ光が照射開始された後の半導体膜に第ｎの連続発振のレーザ光を照射することにより、該照射された第ｎ領域の半導体膜を溶融し、前記第ｎの連続発振のレーザ光が前記半導体膜に対して相対的に移動するように前記ステージを前記機構によって移動させることにより、半導体膜の溶融した第ｎ領域を移動させてゲッタリングを行うことを特徴とする。
本発明に係る半導体装置の作製方法は、基板上に下地膜を形成する工程と、前記下地膜上に非晶質珪素膜を形成する工程と、前記非晶質珪素膜上に金属を含む溶液を塗布し、熱処理を行うことにより、前記下地膜上に不純物金属を含む結晶性珪素膜を形成する工程と、連続発振のレーザ光を前記結晶性珪素膜に照射することにより、該照射された領域の結晶性珪素膜を溶融し、前記連続発振のレーザ光を前記結晶性珪素膜に対して相対的に移動させることにより、結晶性珪素膜の溶融した領域を移動させてゲッタリングを行う工程と、前記結晶性珪素膜を用いてＴＦＴを形成する工程と、を具備することを特徴とする。
【００２６】
本発明に係る半導体装置の作製方法は、基板上に下地膜を形成する工程と、前記下地膜上に非晶質珪素膜を形成する工程と、前記非晶質珪素膜上に金属を含む溶液を塗布し、熱処理を行うことにより、前記下地膜上に不純物金属を含む結晶性珪素膜を形成する工程と、第１の連続発振のレーザ光を前記結晶性珪素膜に照射することにより、該照射された第１領域の結晶性珪素膜を溶融し、前記第１の連続発振のレーザ光を前記結晶性珪素膜に対して相対的に移動させることにより、結晶性珪素膜の溶融した第１領域を移動させ、前記第１の連続発振のレーザ光が照射された後の結晶性珪素膜に第２の連続発振のレーザ光を照射することにより、該照射された第２領域の結晶性珪素膜を溶融し、前記第２の連続発振のレーザ光を前記結晶性珪素膜に対して相対的に移動させることにより、結晶性珪素膜の溶融した第２領域を移動させてゲッタリングを行う工程と、前記結晶性珪素膜を用いてＴＦＴを形成する工程と、を具備することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【００２７】
本発明に係る半導体装置の作製方法は、基板上に下地膜を形成する工程と、前記下地膜上に非晶質珪素膜を形成する工程と、前記非晶質珪素膜上に金属を含む溶液を塗布し、熱処理を行うことにより、前記下地膜上に不純物金属を含む結晶性珪素膜を形成する工程と、第１の連続発振のレーザ光を前記結晶性珪素膜に照射することにより、該照射された第１領域の結晶性珪素膜を溶融し、前記第１の連続発振のレーザ光を前記結晶性珪素膜に対して相対的に移動させることにより、結晶性珪素膜の溶融した第１領域を移動させ、前記第１の連続発振のレーザ光が照射された後の結晶性珪素膜に第２の連続発振のレーザ光を照射することにより、該照射された第２領域の結晶性珪素膜を溶融し、前記第２の連続発振のレーザ光を前記結晶性珪素膜に対して相対的に移動させることにより、結晶性珪素膜の溶融した第２領域を移動させ、さらに第３以降の連続発振のレーザ光を、前記第２の連続発振のレーザ光の照射と同様の方法で前記結晶性珪素膜に照射することを繰り返し行い、前記第ｎ−１の連続発振のレーザ光が照射された後の結晶性珪素膜に第ｎの連続発振のレーザ光を照射することにより、該照射された第ｎ領域の結晶性珪素膜を溶融し、前記第ｎの連続発振のレーザ光を前記結晶性珪素膜に対して相対的に移動させることにより、結晶性珪素膜の溶融した第ｎ領域を移動させることによりゲッタリングを行う工程と、前記結晶性珪素膜を用いてＴＦＴを形成する工程と、を具備することを特徴とする。
また、本発明に係る半導体装置の作製方法において、前記ＴＦＴを形成する工程は、前記結晶性珪素膜上にゲイト絶縁膜を形成し、該ゲイト絶縁膜上にゲイト電極を形成し、前記結晶性珪素膜に不純物を導入することによりＴＦＴを形成する工程であることも可能である。
【００２８】
また、本発明に係る半導体装置の作製方法においては、前記ＴＦＴを形成する工程の後に、配線を形成する工程及び画素電極を形成する工程をさらに含むことも可能である。
また、本発明に係る半導体装置は、前記半導体装置の作製方法により作製されたものであることも可能である。
また、本発明に係る電子機器は、前記半導体装置を有することを特徴とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明に係る実施の形態１によるゲッタリング方法を示す構成図であり、（１），（２）は断面図であり、（１）’，（２）’は（１），（２）それぞれの対応する位置の結晶性珪素膜中の不純物金属濃度を示す図である。
【００３０】
まず、図１（１）に示すように、基板１１０の表面に下地膜１０９を形成し、下地膜１０９上に公知の手法、例えばプラズマＣＶＤ等の気相法で結晶性珪素膜１１４を成膜する。この結晶性珪素膜１１４中には意図的若しくは非意図的に混入した不純物金属元素が含まれており、この不純物金属元素の濃度を低減する必要がある。
【００３１】
次いで、レーザ発振装置（図示せず）から連続発振させたレーザ光１１２を、結晶性珪素膜１１４に対して一方向に移動させながら照射する。つまり、連続発振のレーザ光１１２を結晶性珪素膜１１４に照射することにより、該照射された領域１１３の結晶性珪素膜を溶融し、前記レーザ光１１２を結晶性珪素膜に対して一方向に移動させることにより、結晶性珪素膜の溶融領域１１３を移動させ、液相と固相の固液界面を移動させる。なお、図１（１）において、参照符号１１１はレーザ光の照射後の結晶性珪素膜を示しており、参照符号１１３はレーザ光の照射中の結晶性珪素膜を示しており、参照符号１１４はレーザ光の照射前の結晶性珪素膜を示している。また、連続発振させたレーザ光には、紫外域〜可視域までの波長帯で連続発振させたレーザ光を含む意味であり、他の実施の形態及び他の実施例においても同様である。
【００３２】
図１（１）’に示すように、連続発振のレーザ光を照射している結晶性珪素膜１１３の不純物金属元素の濃度は、照射前及び照射後の結晶性珪素膜１１１，１１４に比べて高濃度となっている。連続発振のレーザ光が照射されている結晶性珪素膜１１３は加熱されて溶融する。不純物金属濃度は液相で高くなるため、溶融している結晶性珪素膜１１３中の不純物金属濃度は高くなり、溶融している結晶性珪素膜１１３の近傍の結晶性珪素膜１１１，１１４中の不純物金属濃度は低くなる。つまり、結晶性珪素膜に対して連続発振のレーザ光を走査させた場合、レーザ光が照射されて溶融している領域１１３の不純物濃度は高くなるが、溶融後に凝固した領域１１１は隣接している溶融領域１１３に不純物が拡散するので、凝固した領域１１１の不純物金属濃度は低くなる。即ち、レーザ光の走査に伴って溶融領域１１３が不純物金属濃度を高めながら移動し、レーザ光の軌跡はレーザ光照射前の領域１１４に比べて不純物金属濃度が低くなる。
【００３３】
また、前記レーザ発振装置としては、固体レーザ発振装置、気体レーザ発振装置などを用いることができる。固体レーザ発振装置の種類としては、ＹＡＧ、ＹＶＯ4、ＹＬＦ、ＹＡｌＯ3などの結晶にＣｒ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｔｉ又はＴｍをドープした結晶等を用いることができる。気体レーザ発振装置の種類としては、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ2等を用いることができる。
【００３４】
また、レーザ発振装置には、紫外域〜可視域までの波長帯の連続発振のレーザ光を発振するレーザ発振装置を含む意味であり、他の実施の形態及び他の実施例においても同様である。
【００３５】
図１（２）は、連続発振のレーザ光１１２を、結晶性珪素膜１１４の一端から他端まで照射した後の状態を示す図である。図１（２）’に示すように、結晶性珪素膜に相対的に連続発振のレーザ光１１２を照射することで、結晶性珪素膜の不純物金属元素を結晶性珪素膜の端部１２３に偏析させることができる。つまり、レーザ光が最後に照射された結晶性珪素膜の端部１２３に不純物金属元素を掃きだすようにして集めることができる。この不純物金属元素の高濃度領域である端部１２３を除去するか、又はデバイス領域に用いないことによって、デバイス領域の不純物金属元素の濃度は低くなる。
【００３６】
上記実施の形態１によれば、結晶性珪素膜に相対的に連続発振のレーザ光を照射することにより、結晶性珪素膜の不純物金属元素を結晶性珪素膜の端部に偏析させ、結晶性珪素膜中の不純物金属元素の濃度を低減させることができる。このようなゲッタリング方法を用いることにより、従来のゲッタリング方法に比べて大幅に処理時間を短縮することができ、スループットを向上させることができる。
【００３７】
また、上記ゲッタリング方法で用いているレーザ光は、結晶性半導体膜を部分的に加熱するだけであって基板１１０に強い熱が加えられることはない。即ち、上記ゲッタリング方法は、従来のゲッタリング方法に比べて基板１１０に加えられる熱を少なくすることができきる。その結果、従来のゲッタリング方法のような基板の縮みを抑制できる。このため、後の工程でＴＦＴ等の半導体素子を作製する際、例えばソース領域及びドレイン領域に不純物を添加するためのマスク等をアライメント制御することも容易になる。
【００３８】
尚、上記実施の形態１では、連続発振させたレーザ光１１２を、結晶性珪素膜１１４に対して一方向に移動させながら照射しているが、連続発振させたレーザ光を固定し、結晶性珪素膜を一方向に移動させながら該レーザ光を該結晶性珪素膜に照射することも可能である。即ち、連続発振のレーザ光を結晶性珪素膜に対して相対的に移動させながら照射すれば良い。
【００３９】
また、上記実施の形態１では、結晶性珪素膜中に混入した不純物金属元素を上記ゲッタリング方法によって低減しているが、このゲッタリング方法が適用できる不純物は金属元素に限定されるものではなく、金属元素以外の低濃度不純物を結晶質半導体膜又は非晶質半導体膜から除去することも可能である。
【００４０】
（実施の形態２）
図２（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明に係る実施の形態２によるゲッタリング方法を示す断面図である。本実施の形態では、非晶質半導体膜の結晶化を促進するために用いた金属元素を低減する工程を挙げて説明する。
【００４１】
まず、図２（Ａ）に示すように、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス又は石英等からなる基板２０１を用意し、この基板２０１の上に無機絶縁膜からなる下地膜２０２を１０〜２００ｎｍの厚さで形成する。次いで、下地膜２０２の上にシリコンやシリコンゲルマニウム等からなる非晶質半導体膜２０３を成膜する。この成膜の方法は公知の方法を用いる。次いで、非晶質半導体膜２０３の上にニッケル（Ｎｉ）を含む溶液２０４を塗布する。なお、ここでは、ニッケルを含む溶液を用いているが、他の金属元素を含む溶液を用いることも可能である。他の金属元素としては、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐａ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）などの群より選ばれた１種又は複数種を用いることも可能である。
【００４２】
この後、図２（Ｂ）に示すように、例えば５５０℃の温度、４時間の加熱時間で基板２０１を加熱することにより、下地膜２０２上に結晶性珪素膜２０６を形成する。なお、基板２０１を加熱した後、結晶性を高めるために、結晶性珪素膜にレーザ光を照射して結晶粒内に残る欠陥を補修する工程を行っても良い。レーザ光には、波長４００ｎｍ以下のエキシマレーザやＹＡＧレーザの第２高調波、第３高調波の光を用いることが可能である。いずれのレーザ光でも、繰り返し周波数１０〜１０００Ｈｚ程度のパルスレーザ光を用い、当該レーザ光を光学系にて１００〜４００ｍＪ／ｃｍ2に集光して結晶質半導体膜に対してレーザ光照射を行えばよい。
【００４３】
次に、図２（Ｃ）に示すように、レーザ光２０８を結晶性珪素膜２０６に対して一方向に移動させながら照射する。つまり、連続発振のレーザ光２０８を結晶性珪素膜２０６に照射することにより、該照射された領域の結晶性珪素膜を溶融させ、前記レーザ光２０８を結晶性珪素膜に対して一方向に移動させることにより、結晶性珪素膜の溶融領域を移動させ、液相と固相の固液界面を移動させる。
【００４４】
前記レーザ光２０８は、Ｎｄ：ＹＶＯ4レーザ発振装置から連続発振により放射される連続光であり、波長変換素子により得られる第２高調波（５３２ｎｍ）を用いる。連続発振のレーザ光は光学系により長楕円形状に集光され、基板２０１とレーザ光２０８の照射位置を相対的に移動させながら一方向に照射する。光学系としてはＦ２０のシリンドリカルレンズが適用され、これによりΦ２．５ｍｍのレーザ光を照射面において長軸２．５ｍｍ、短軸２０μｍの長楕円形状とすることができる。連続発振のレーザ光のエネルギー密度は、結晶性珪素膜が溶融する程度であれば良く、代表的には０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ2程度であり、好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ2である。連続発振のレーザ光の照射速度は１０〜２０００ｃｍ／ｓ程度である。
【００４５】
図２（Ｄ）に示すように、レーザ光２０８を結晶性珪素膜２０６の一端から他端まで照射したことにより、不純物金属元素を領域２０９に偏析させることができ、その結果、不純物金属元素の濃度の低い結晶性珪素膜２０７を作製することができる。
【００４６】
上記実施の形態２によれば、結晶性珪素膜２０６に連続発振のレーザ光２０８を照射するため、結晶性珪素膜において照射されている部分のみが溶融し、その部分に不純物金属元素が偏析する。このため、結晶性珪素膜中の不純物金属元素の濃度を低下させることができる。このようなゲッタリング方法を用いることにより、従来のゲッタリング方法に比べて大幅に処理時間を短縮することができ、スループットを向上させることができる。
【００４７】
また、上記ゲッタリング方法で用いているレーザ光は、結晶性半導体膜を部分的に加熱するだけであって基板に強い熱が加えられることはない。その結果、従来のゲッタリング方法のような基板の縮みを抑制できる。このため、後の工程でＴＦＴ等の半導体素子を作製する際、マスク等のアライメント制御が容易になる。
【００４８】
（実施の形態３）
図３（１）〜（３）は、本発明に係る実施の形態３によるゲッタリング方法を示す構成図であり、レーザ発振装置の配置とレーザ光の照射状態を時系列的に示す断面図である。本実施の形態では、結晶性珪素膜に数回の連続発振のレーザ光を照射することにより、より効果的に不純物金属元素の濃度を低減するものであり、また、結晶性珪素膜の移動方向に複数のレーザ発振装置を配置したものである。
【００４９】
まず、図３（１）に示すように、基板３１０の上に下地膜３０９を形成し、この下地膜３０９の上に結晶性珪素膜３１２を形成する。ここまでの形成方法は実施の形態２と同様である。
【００５０】
次に、基板３１０を一方向に移動させながら、第１のレーザ発振装置３００から発振された連続発振のレーザ光Ｌ１を照射する。これにより、結晶性珪素膜に溶融領域３１１が形成され、照射前の領域３１２よりも照射後の領域３１３の方が不純物金属元素の濃度を低減させることができる。
【００５１】
次いで、図３（２）に示すように、第１の連続発振のレーザ光Ｌ１を照射開始した後、所定時間経過後に、レーザ光Ｌ１を照射しながら、第２のレーザ発振装置３０１から発振された連続発振のレーザ光Ｌ２を結晶性珪素膜に照射する。これにより、結晶性珪素膜にレーザ光Ｌ１による溶融領域３２１及びレーザ光Ｌ２による溶融領域３２２が形成され、不純物金属元素の濃度は溶融領域３２１より溶融領域３２２の方が低くなり、また、固体領域３２３、固体領域３２４、固体領域３２５の順に不純物金属元素の濃度が低くなる。
【００５２】
この後、図３（３）に示すように、第２の連続発振のレーザ光Ｌ２を照射開始した後、所定時間経過後に、レーザ光Ｌ１、Ｌ２を照射しながら、第３のレーザ発振装置３０２から発振された連続発振のレーザ光Ｌ３を結晶性珪素膜に照射する。これにより、結晶性珪素膜にレーザ光Ｌ１による溶融領域３３１、レーザ光Ｌ２による溶融領域３３２及びレーザ光Ｌ３による溶融領域３３３が形成され、溶融領域３３１、溶融領域３３２、溶融領域３３３の順に不純物金属元素の濃度が低くなり、また、固体領域３３４、固体領域３３５、固体領域３３６の順に不純物金属元素の濃度が低くなる。
【００５３】
このようにして第１の連続発振のレーザ光Ｌ１、第２の連続発振のレーザ光Ｌ２、第３の連続発振のレーザ光Ｌ３を結晶性珪素膜の一端から他端まで照射する。これにより、不純物金属元素を結晶性珪素膜の一端から他端へ掃きだすようにして結晶性珪素膜の端部に不純物金属元素を偏析させ、効果的に不純物金属元素の濃度を減少させ、不純物金属元素の濃度の低い結晶性珪素膜３３６を作製することができる。
【００５４】
上記実施の形態３においても実施の形態２と同様の効果を得ることができる。また、実施の形態３では、結晶性珪素膜に連続発振のレーザ光を複数回照射しているため、１回のレーザ光の照射に比べて、より効果的に結晶性珪素膜中の不純物金属元素の濃度を低減させることができる。
【００５５】
尚、上記実施の形態３では、結晶性珪素膜に連続発振のレーザ光を３回照射しているが、結晶性珪素膜に連続発振のレーザ光を２回照射することも可能であり、また、結晶性珪素膜に連続発振のレーザ光を４回以上照射することも可能である。
【００５６】
（実施の形態４）
図４は、本発明に係る実施の形態４によるゲッタリング装置の構成を示す断面図である。図５は、図４に示すゲッタリング装置の上面図である。このゲッタリング装置は、基板に対して複数の連続発振のレーザ光を同時に照射できる装置であり、実施の形態３によるゲッタリング方法を実施できる装置である。
【００５７】
図４及び図５に示すように、このゲッタリング装置は、レーザ光４０１ａ〜４０１ｃを透過させる窓４０２ａ〜４０２ｃを備えたチャンバー４０３を有している。チャンバー４０３内には基板４０４を載置するステージ４０５が配置されており、このステージ４０５は移動台４０６上に具設されている。この移動台４０６はレール４０７に設置されており、このレール４０６によって該移動台４０６は矢印の方向にスムーズに移動できるようになっている。
【００５８】
チャンバー４０３には、その内部にガスを導入するガス導入口４０８が設けられている。また、チャンバー４０３には、その内部を真空引きするための排気ポンプ４０９が接続されている。チャンバー４０３の外部には第１〜第３のレーザ発振装置４１０〜４１２、第１〜第３の光学系４１３〜４１５、第１〜第３のミラー４１６〜４１８が配置されている。第１〜第３のレーザ発振装置４１０〜４１２から発振されたレーザ光４０１ａ〜４０１ｃは、第１〜第３の光学系４１３〜４１５を通過し、第１〜第３のミラー４１６〜４１８によって反射され、窓４０２ａ〜４０２ｃを通って基板上に照射されるようになっている。また、本装置は制御部（図示せず）を有しており、この制御部によって本装置が後述するような動作を行うように制御するものである。また、第１〜第３のレーザ発振装置４１０〜４１２は、実施の形態１のレーザ発振装置と同様のものを用いることが好ましい。また、第１〜第３の光学系４１３〜４１５は、第１〜第３のレーザ発振装置４１０〜４１２から発振されたレーザ光を、照射面において細長い楕円状または長方形状に加工するものである。
【００５９】
次に、上記ゲッタリング装置を用いて結晶性珪素膜にゲッタリングを行う方法について説明する。
【００６０】
まず、不純物金属元素が含まれている結晶性珪素膜が表面に形成された基板４０４を準備する。次いで、この基板４０４をチャンバー４０３内のステージ４０５の上に載置する。次いで、チャンバー４０３の内部を排気ポンプ４０９で真空引きし、ガス導入口４０８から所定のガスをチャンバー内に導入し、チャンバー内を所定の雰囲気にする。
【００６１】
次に、移動台４０６をレール４０７によって矢印の方向にスムーズに移動させて基板４０４を矢印の方向に移動させる。このようにして基板上の結晶性珪素膜を一方向に移動させながら、第１のレーザ発振装置４１０から発振した連続発振のレーザ光４０１ａを、第１の光学系４１３を通し、第１のミラー４１６で反射させ、窓４０２ａを通して結晶性珪素膜に照射する。これにより、結晶性珪素膜に第１溶融領域が形成され、照射前の領域よりも照射後の領域の方が不純物金属元素の濃度を低減させることができる。
【００６２】
次いで、レーザ光４０１ａを照射開始した後、所定時間経過後（即ち、基板の端部がレーザ光４０１ｂの照射領域に位置した時）に、レーザ光４０１ａを照射しながら、第２のレーザ発振装置４１１から発振した連続発振のレーザ光４０１ｂを、第２の光学系４１４を通し、第２のミラー４１７で反射させ、窓４０２ｂを通して結晶性珪素膜に照射する。これにより、結晶性珪素膜にレーザ光４０１ａによる第１溶融領域及びレーザ光４０１ｂによる第２溶融領域が形成され、不純物金属元素の濃度は第１溶融領域より第２溶融領域の方が低くなる。
【００６３】
この後、レーザ光４０１ｂを照射開始した後、所定時間経過後（即ち、基板の端部がレーザ光４０１ｃの照射領域に位置した時）に、レーザ光４０１ａ、４０１ｂを照射しながら、第３のレーザ発振装置４１２から発振した連続発振のレーザ光４０１ｃを、第３の光学系４１５を通し、第３のミラー４１８で反射させ、窓４０２ｃを通して結晶性珪素膜に照射する。これにより、結晶性珪素膜にレーザ光４０１ａによる第１溶融領域、レーザ光４０１ｂによる第２溶融領域及びレーザ光４０１ｃによる第３溶融領域が形成され、第１溶融領域、第２溶融領域、第３溶融領域の順に不純物金属元素の濃度が低くなる。
【００６４】
このようにして連続発振のレーザ光４０１ａ、連続発振のレーザ光４０１ｂ、連続発振のレーザ光４０１ｃを結晶性珪素膜の一端から他端まで照射する。これにより、不純物金属元素を結晶性珪素膜の一端から他端へ掃きだすようにして結晶性珪素膜の端部に不純物金属元素を偏析させ、効果的に不純物金属元素の濃度を減少させ、不純物金属元素の濃度の低い結晶性珪素膜を作製することができる。
【００６５】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。
【００６６】
【実施例】
（実施例１）
図６（１）〜（３）及び図７（１）〜（３）は、本発明の実施例１によるＬＣＤ(liquid crystal display)基板の作製方法を示す断面図である。
【００６７】
まず、図６（１）に示すように、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス又は石英等からなる基板５１１を用意し、この基板５１１上に酸化窒化シリコン膜５１２ａ，５１２ｂを積層した下地絶縁膜５１２を形成する。即ち、基板５１１の上にＳｉＨ4、ＮＨ3、Ｎ2Ｏから形成される酸化窒化シリコン膜５１２ａを５０ｎｍの膜厚で成膜し、この酸化窒化シリコン膜５１２ａの上にＳｉＨ4、Ｎ2Ｏから形成される酸化窒化シリコン膜５１２ｂを１００ｎｍの膜厚で成膜する。なお、下地絶縁膜５１２は、ガラス基板中に含まれるアルカリ金属が半導体層中に拡散しないようにバリア膜として形成するものであるため、石英を用いる場合には下地絶縁膜を形成する工程を省略することも可能である。
【００６８】
次に、下地絶縁膜５１２の上に厚さ１０〜１００ｎｍの非晶質半導体膜５１３をプラズマＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法もしくはスパッタ法を用いて成膜する。次いで、非晶質シリコン膜５１３の上に、重量換算で１〜１００ｐｐｍのニッケルを含む酢酸ニッケル塩溶液をスピナーでスピンコート法により塗布して触媒元素含有層５１４を形成する。なお、ここでは、ニッケルを含む溶液を用いているが、他の金属元素を含む溶液を用いることも可能である。他の金属元素としては、鉄、コバルト、ルテニウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、銅、金などの群より選ばれた１種又は複数種を用いることも可能である。
【００６９】
この後、図６（２）に示すように、例えば５００℃の温度、１時間の加熱時間で基板５１１を加熱処理することにより、非晶質シリコン膜が含有する水素を放出させた後、基板５１１を５００℃の温度、４時間の加熱時間で加熱することにより、下地膜５１２上に結晶性珪素膜５２１を形成する。
【００７０】
次に、図６（３）に示すように、レーザ光５３１を結晶性珪素膜に対して一方向に移動させながら照射する。つまり、連続発振のレーザ光５３１を結晶性珪素膜に照射することにより、該照射された領域の結晶性珪素膜を溶融させ、前記レーザ光５３１を結晶性珪素膜に対して一方向に移動させることにより、結晶性珪素膜の溶融領域を移動させ、液相と固相の固液界面を移動させる。このようにレーザ光５３１を結晶性珪素膜の一端から他端まで照射したことにより、不純物金属元素を領域５３２に偏析させることができ、その結果、不純物金属元素の濃度の低い結晶性珪素膜５３３を形成することができる。
【００７１】
前記レーザ光５３１は、Ｎｄ：ＹＶＯ4レーザ発振装置から連続発振により放射される連続光であり、波長変換素子により得られる第２高調波（５３２ｎｍ）を用いる。連続発振のレーザ光は光学系により長楕円形状に集光され、基板５１１とレーザ光５３１の照射位置を相対的に移動させながら一方向に照射する。光学系としてはＦ２０のシリンドリカルレンズが適用され、これによりΦ２．５ｍｍのレーザ光を照射面において長軸２．５ｍｍ、短軸２０μｍの長楕円形状とすることができる。連続発振のレーザ光のエネルギー密度は、結晶性珪素膜が溶融する程度であれば良く、代表的には０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ2程度であり、好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ2である。連続発振のレーザ光の照射速度は１０〜２０００ｃｍ／ｓ程度である。
【００７２】
次に、図７（１）に示すように、不純物金属元素の濃度を低くした結晶性珪素膜５３３を所望の形状にエッチングすることにより、下地絶縁膜５１２上には該結晶性珪素膜からなる活性領域６１３〜６１６が形成される。次いで、活性領域６１３〜６１６及び下地絶縁膜５１２の上にプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法によりゲイト絶縁膜６１７を形成する。この後、ｎチャネル型ＴＦＴとなる半導体膜（図７（１）に示す領域６１３，６１５）のチャネル形成領域（能動領域）以外の領域に、ｎ型を付与する不純物を選択的に添加する。次いで、ゲイト絶縁膜６１７の上に膜厚が３０ｎｍ程度の窒化タンタル膜からなる第１の導電膜６１８を成膜する。次いで、第１の導電膜６１８の上に膜厚が３７０ｎｍ程度のタングステン膜からなる第２の導電膜６１９を成膜する。
【００７３】
なお、ここでは第１の導電膜６１８に窒化タンタル膜を用い、第２の導電膜６１９にタングステン膜を用いているが、これに限定されるものではなく、第１及び第２の導電膜６１８，６１９それぞれに、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、ネオジム（Ｎｄ）からなる群から選ばれた元素からなる膜、前記群から選ばれた１又は複数の元素を少なくとも主成分とする合金材料若しくは化合物材料からなる膜、又は、銀−銅−パラジウム合金（ＡｇＰｄＣｕ合金）膜を用いることも可能である。
【００７４】
この後、特開２０００−２４３９７５号公報の実施例１に示されているような公知の手法を用いることによりアクティブマトリクス基板を作製する。
すなわち、図７（２）に示すように、第１及び第２の導電膜６１８，６１９をパターニングすることにより、ゲイト絶縁膜６１７上には第１及び第２の導電膜６２１ａ，６２１ｂからなる第１のゲイト電極６２１、第１及び第２の導電膜６２２ａ，６２２ｂからなる第２のゲイト電極６２２、第１及び第２の導電膜６２３ａ，６２３ｂからなる第３のゲイト電極６２３、第１及び第２の導電膜６２４ａ，６２４ｂからなる第４のゲイト電極６２４が形成される。なお、ここでは第１及び第２の導電膜からなるゲイト電極を形成しているが、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）等の１層の導電膜からなるゲイト電極を形成することも可能である。
次いで、Ｎ−ＴＦＴ及びＰ−ＴＦＴそれぞれにＶ族及びIII族の不純物元素をドーピングする。これにより、Ｎ−ＴＦＴの活性領域には低濃度不純物領域６２１，６２２及びソース領域又はドレイン領域６２３，６２４が形成され、Ｐ−ＴＦＴの活性領域にはソース領域又はドレイン領域６２５，６２６が形成される。次いで、ゲイト電極を含む全面上にプラズマＣＶＤ法による膜厚５０ｎｍ程度の窒化シリコン膜等からなる無機絶縁膜である第１の層間絶縁膜６３０を形成する。
【００７５】
次に、図７（３）に示すように、第１の層間絶縁膜６３０の上にプラズマＣＶＤ法による膜厚５３０ｎｍ程度の酸化シリコン膜等からなる無機絶縁膜である第２の層間絶縁膜６４１を形成する。次いで、第１、第２の層間絶縁膜６３０，６４１及びゲイト絶縁膜６１７にコンタクトホールを形成する。次いで、このコンタクトホール内及び第２の層間絶縁膜６４１上にチタン膜とアルミニウム膜を積層した導電膜を形成し、この導電膜を所望の形状にエッチングすることにより、第２の層間絶縁膜６４１上には配線６４２〜６４９が形成される。
【００７６】
次いで、膜厚が５３０ｎｍ程度のアクリル樹脂を塗布し、２５０℃にて１時間焼成することにより、配線６４２〜６４９を含む全面上には有機樹脂絶縁膜からなる第３の層間絶縁膜６５０を形成する。次いで、第３の層間絶縁膜６５０にコンタクトホールを形成する。次いで、このコンタクトホール内及び第３の層間絶縁膜６５０上に膜厚が１００ｎｍのＩＴＯ（酸化インジウム酸化スズ合金)からなる導電膜を形成し、この導電膜を所望の形状にエッチングすることにより、第３の層間絶縁膜６５０上にはＩＴＯからなる画素電極６５１が形成される。
【００７７】
なお、ここでは画素電極６５１の材料にＩＴＯを用いているが、これに限定されるものではなく、画素電極に他の材料を用いることも可能である。例えば、反射型の液晶表示装置の場合、光反射率の高い金属膜、代表的にはアルミニウム又は銀を主成分とする材料膜、又はそれらの積層膜等を用いることが可能であり、透過型の液晶表示装置の場合、透光性を有する導電膜、代表的にはＩＴＯ、酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ2Ｏ3−ＺｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等を用いることが可能である。
【００７８】
このようにしてｎチャネルＴＦＴ６６１及びｐチャネルＴＦＴ６６２を有する駆動回路６６５と画素ＴＦＴ６６３及び容量素子６６４を有する画素部６６６を同一基板上に備えたアクティブマトリクス基板を作製することができる。
【００７９】
上記実施例１によれば、結晶性珪素膜に連続発振のレーザ光５３１を照射するため、結晶性珪素膜において照射されている部分のみが溶融し、その部分に不純物金属元素が偏析する。そして、連続発振のレーザ光を結晶性珪素膜に対して一方向に移動させながら照射して結晶性珪素膜の溶融領域を移動させることにより、結晶性珪素膜の領域５３２に不純物金属元素を偏析させることができる。その結果、結晶性珪素膜中の不純物金属元素の濃度を低下させることができる。このようなゲッタリング方法を用いることにより、従来のゲッタリング方法に比べて大幅に処理時間を短縮することができ、スループットを向上させることができる。
【００８０】
また、上記ゲッタリング方法で用いているレーザ光は、結晶性半導体膜を部分的に加熱するだけであって基板に強い熱が加えられることはない。その結果、従来のゲッタリング方法のような基板の縮みを抑制できる。このため、後の工程でＴＦＴ等の半導体素子を作製する際、マスク等のアライメント制御が容易になる。
【００８１】
（実施例２）
図８は、本発明の実施例２によるアクティブマトリクス型液晶表示装置（液晶表示パネル）の作製方法を説明する断面図である。
本実施例では、実施例１で作製したアクティブマトリクス基板から、アクティブマトリクス型液晶表示装置を作製する工程を、図８を参照しつつ以下に説明する。
【００８２】
まず、実施例１に従い、図７（３）に示す状態のアクティブマトリクス基板を得た後、このアクティブマトリクス基板上に配向膜を形成し、ラビング処理を行う。なお、本実施例では配向膜を形成する前に、アクリル樹脂膜等の有機樹脂膜をパターニングすることによって基板間隔を保持するための柱状のスペーサを所望の位置に形成した。また、柱状のスペーサに代えて、球状のスペーサを基板全面に散布しても良い。
【００８３】
次いで、対向基板を用意する。この対向基板には、着色層、遮光層が各画素に対応して配置されたカラーフィルタが設けられている。また、駆動回路の部分にも遮光層を設けた。このカラーフィルタと遮光層とを覆う平坦化膜を設けた。次いで、平坦化膜上に透明導電膜からなる対向電極を画素部に形成し、対向基板の全面に配向膜を形成し、ラビング処理を施した。
【００８４】
そして、画素部と駆動回路が形成されたアクティブマトリクス基板と対向基板とをシール材で貼り合わせる。シール材にはフィラーが混入されていて、このフィラーと柱状スペーサによって均一な間隔を持って２枚の基板が貼り合わせられる。その後、両基板の間に液晶材料を注入し、封止剤（図示せず）によって完全に封止する。液晶材料には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにしてアクティブマトリクス型液晶表示装置が完成する。そして、必要があれば、アクティブマトリクス基板または対向基板を所望の形状に分断する。さらに、公知の技術を用いて偏光板８０３等を適宜設けた。そして、公知の技術を用いてＦＰＣを貼りつけた。このようにしてアクティブ型液晶モジュールを形成する。
【００８５】
次に、バックライト８０４、導光板８０５を設け、カバー８０６で覆うことにより、アクティブマトリクス型液晶表示装置が完成する。なお、カバー８０６と液晶モジュールは接着剤や有機樹脂を用いて貼り合わせる。また、基板と対向基板を貼り合わせる際、枠で囲んで有機樹脂を枠と基板との間に充填して接着してもよい。また、透過型であるので偏光板８０３は、アクティブマトリクス基板と対向基板の両方に貼り付ける。
【００８６】
尚、本発明は前述した実施例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、ＬＣＤ基板以外の基板に本発明を適用することも可能であり、また液晶表示装置以外の電気光学装置、半導体装置に本発明を適用することも可能である。
【００８７】
前記実施例に示した液晶表示装置は、様々な電子機器のディスプレイとして利用される。なお、電子機器とは、液晶表示装置を搭載した製品と定義する。その様な電子機器としては、ビデオカメラ、スチルカメラ、プロジェクター、プロジェクションＴＶ、ヘッドマウントディスプレイ、カーナビゲーション、パーソナルコンピュータ（ノート型を含む）、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話等）などが挙げられる。
【００８８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ゲッタリングを行っても基板の縮みを抑制できる半導体膜及びその作製方法、半導体装置及びその作製方法、ゲッタリング装置を提供することができる。また、ゲッタリング工程においてスループットを向上できる半導体膜及びその作製方法、半導体装置及びその作製方法、ゲッタリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態１によるゲッタリング方法を示す構成図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明に係る実施の形態２によるゲッタリング方法を示す断面図である。
【図３】（１）〜（３）は、本発明に係る実施の形態３によるゲッタリング方法を示す構成図である。
【図４】本発明に係る実施の形態４によるゲッタリング装置の構成を示す断面図である。
【図５】図４に示すゲッタリング装置の上面図である。
【図６】（１）〜（３）は、本発明の実施例１によるＬＣＤ基板の作製方法を示す断面図である。
【図７】（１）〜（３）は、本発明の実施例１によるＬＣＤ基板の作製方法を示すものであり、図６（３）の次の工程を示す断面図である。
【図８】本発明の実施例２によるアクティブマトリクス型液晶表示装置（液晶表示パネル）の作製方法を説明する断面図である。
【図９】（Ａ）〜（Ｇ）は、従来のゲッタリング方法を用いた半導体装置の作製方法を示す断面図である。
【符号の説明】
１０，１１０，２０１，３１０，５１１…基板
１１，１０９，２０２，３０９…下地膜
１２…非晶質半導体膜                １３…Ｎｉ膜
１５…結晶性半導体薄膜
１５ａ…１５族添加領域
１５ｂ…１５族元素が添加されなかった領域
１６…マスク絶縁膜                  １７…島状半導体層
１１１，３１２…レーザ光照射前の結晶性珪素膜
１１２，５３１…連続発振のレーザ光
１１３，３１１，３２１，３２２，３３１，３３２，３３３…結晶性珪素膜の溶融領域
１１４…レーザ光照射後の結晶性珪素膜
１２３…結晶性珪素膜の端部        ２０３，５１３…非晶質半導体膜
２０４…ニッケルを含む溶液        ２０６，３１３，５２１…結晶性珪素膜
２０７，５３３…不純物金属濃度の低い結晶性珪素膜
２０９，５３２…領域
３２３〜３２５，３３４〜３３６…固体領域
４０１ａ〜４０１ｃ…連続発振のレーザ光
４０２ａ〜４０２ｃ…窓            ４０３…チャンバー
４０４…基板                      ４０５…ステージ
４０６…移動台                    ４０７…レール
４０８…ガス導入口                ４０９…排気ポンプ
４１０…第１レーザ発振装置        ４１１…第２レーザ発振装置
４１２…第３レーザ発振装置        ４１３…第１の光学系
４１４…第２の光学系              ４１５…第３の光学系
４１６…第１のミラー              ４１７…第２のミラー
４１８…第３のミラー              ５１２…下地絶縁膜
５１２ａ，５１２ｂ…酸化窒化シリコン膜
５１４…触媒元素含有層            ６１３〜６１６…活性領域
６１７…ゲイト絶縁膜
６１８，６２１ａ〜６２４ａ…第１の導電膜
６１９，６２１ｂ〜６２４ｂ…第２の導電膜
６２１〜６２４…ゲイト電極        ６３０…第１の層間絶縁膜
６４１…第２の層間絶縁膜          ６４２〜６４９…配線
６５０…第３の層間絶縁膜          ６５１…画素電極
６６１…ｎチャネル型ＴＦＴ        ６６２…ｐチャネル型ＴＦＴ
６６３…画素ＴＦＴ                ６６４…容量素子
６６５…駆動回路                  ６６６…画素部
８０３…偏光板                    ８０４…バックライト
８０５…導光板                    ８０６…カバー
【図１】
2004200285.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】
2004200285.tif 000009
【図８】
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【図９】
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