(57)【要約】【課題】良質な結晶質半導体膜およびその製造する方法を提供する。【解決手段】絶縁性表面上に希ガス元素を含む非晶質半導体層を形成する工程と、非晶質半導体層に結晶化を促進する触媒元素を付与した後、第１の加熱処理を行うことにより、非晶質半導体層を結晶化し、結晶質半導体層を得る工程と、結晶質半導体層中に残存する前記触媒元素の少なくとも一部を移動させることによって、結晶質半導体層に触媒元素の濃度が他の領域よりも低い低触媒領域を形成する工程とを包含する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性表面上に形成された半導体膜であって、
結晶質を有し、前記半導体膜の結晶化を促進する触媒元素を含む少なくとも１つの領域を含み、且つ、ほぼ全体に亘って希ガス元素を含む、半導体膜。
【請求項２】
前記少なくとも１つの領域の前記半導体膜は、前記触媒元素の半導体化合物を実質的に含まず、前記触媒元素は前記結晶質半導体層中に固溶している、請求項１に記載に半導体膜。
【請求項３】
前記半導体膜は実質的にシリコンから構成されており、前記触媒元素の前記半導体化合物はシリサイドである、請求項２に記載の半導体膜。
【請求項４】
前記少なくとも１つの領域の前記半導体膜における前記触媒元素の濃度は、１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下である、請求項１から３のいずれかに記載の半導体膜。
【請求項５】
前記希ガス元素の濃度は５×１０１６〜５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の範囲内にある、請求項１から４のいずれかに記載の半導体膜。
【請求項６】
前記少なくとも１つの領域がほぼ全体に亘って形成されている、請求項１から５のいずれかに記載の半導体膜。
【請求項７】
絶縁性表面上に形成された半導体膜であって、
結晶質半導体層からなり、前記半導体膜の結晶化を促進する触媒元素と、希ガス元素とを含む活性領域を有し、
前記活性領域は、第１領域と、前記第１領域の両側に隣接して形成された一対の第２領域を含み、
前記第１領域は、前記触媒元素の半導体化合物を実質的に含まず、前記触媒元素は前記結晶質半導体層中に固溶している、半導体膜。
【請求項８】
前記半導体膜は実質的にシリコンから構成されており、前記触媒元素の前記半導体化合物はシリサイドである、請求項７に記載の半導体膜。
【請求項９】
前記第１領域の前記結晶質半導体層における前記触媒元素の濃度は、１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下である、請求項７または８に記載の半導体膜。
【請求項１０】
前記一対の第２領域は前記第１領域よりも前記触媒元素の濃度が高い、請求項７から９のいずれかに記載の半導体膜。
【請求項１１】
前記一対の第２領域における前記触媒元素の濃度は、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の範囲内にある、請求項１０に記載の半導体膜。
【請求項１２】
前記一対の第２領域の前記結晶質半導体層は、実質的に前記触媒元素の半導体化合物を含まず、前記触媒元素は前記結晶質半導体層中に固溶している、請求項７から９のいずれかに記載の半導体膜。
【請求項１３】
前記半導体膜は実質的にシリコンから構成されており、前記触媒元素の前記半導体化合物はシリサイドである、請求項１２に記載の半導体膜。
【請求項１４】
前記一対の第２領域はｎ型導電性を付与する周期表第５族Ｂに属する不純物元素を含む、請求項７から１３のいずれかに記載の半導体膜。
【請求項１５】
前記活性領域は、前記第１領域、前記一対の第２領域、および、前記触媒元素を引き寄せる作用を有するゲッタリング領域を含む、請求項７から１４のいずれかに記載の半導体膜。
【請求項１６】
前記ゲッタリング領域は、前記第１領域よりも前記触媒元素の濃度が高い、請求項１５に記載の半導体膜。
【請求項１７】
前記ゲッタリング領域における前記触媒元素の濃度は、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の範囲内にある、請求項１６に記載の半導体膜。
【請求項１８】
前記ゲッタリング領域は、前記第１領域および前記一対の第２領域よりも前記触媒元素の濃度が高い、請求項１５または１６に記載の半導体膜。
【請求項１９】
前記ゲッタリング領域は、前記第１領域および前記一対の第２領域よりも多くの非晶質成分を含む、請求項１５から１８のいずれかに記載の半導体膜。
【請求項２０】
前記ゲッタリング領域は、ｎ型導電性を付与する周期表第５族Ｂに属する不純物元素と、ｐ型導電性を付与する周期表第３族Ｂに属する不純物元素とを含む、請求項１５から１９のいずれかに記載の半導体膜。
【請求項２１】
前記ゲッタリング領域は、Ａｒ、ＫｒおよびＸｅからなる群から選択された少なくとも一種の希ガス元素を他の領域よりも高濃度で含む、請求項１５から２０のいずれかに記載の半導体膜。
【請求項２２】
前記ゲッタリング領域は、前記活性領域に含まれる前記希ガス元素よりも原子番号が大きな希ガス元素を含む、請求項１５から２１のいずれかに記載の半導体膜。
【請求項２３】
少なくとも前記第１領域の前記結晶質半導体層は、その結晶の面配向が主に〈１１１〉晶帯面で構成されている、請求項７から２２のいずれかに記載の半導体膜。
【請求項２４】
前記面配向を主に構成する〈１１１〉晶帯面の内、（１１０）面および（２１１）面が５０％以上を占める、請求項２３に記載の半導体膜。
【請求項２５】
前記少なくとも第１領域の前記結晶質半導体層が有する結晶粒の粒径は２μｍ以上１０μｍ以下の範囲内にある、請求項７から２４のいずれかに記載の半導体膜。
【請求項２６】
少なくとも前記第１領域の前記結晶質半導体層の平均表面粗さＲａは、４ｎｍ以上９ｎｍ以下の範囲内にある、請求項７から２５のいずれかに記載の半導体膜。
【請求項２７】
前記触媒元素は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐｄ、ＦｅおよびＣｕからなる群から選択される少なくとも一種の金属元素である、請求項７から２６のいずれかに記載の半導体膜。
【請求項２８】
（ａ）絶縁性表面上に希ガス元素を含む非晶質半導体層を形成する工程と、
（ｂ）前記非晶質半導体層に結晶化を促進する触媒元素を付与した後、第１の加熱処理を行うことにより、前記非晶質半導体層を結晶化し、結晶質半導体層を得る工程と、
（ｃ）前記結晶質半導体層中に残存する前記触媒元素の少なくとも一部を移動させることによって、前記結晶質半導体層に前記触媒元素の濃度が他の領域よりも低い低触媒濃度領域を形成する工程と、
を包含する、半導体膜の製造方法。
【請求項２９】
前記工程（ｂ）は、前記触媒元素の半導体化合物を結晶核として結晶成長する過程を含み、
前記工程（ｃ）は、前記低触媒濃度領域において、前記触媒元素の前記半導体化合物を前記結晶質半導体層中に固溶させる工程を含む、請求項２８に記載の半導体膜の製造方法。
【請求項３０】
前記工程（ｃ）は、前記低触媒濃度領域において、前記触媒元素の前記半導体化合物を実質的に消滅させる工程を含む、請求項２９に記載の半導体膜の製造方法。
【請求項３１】
前記結晶質半導体層は実質的にＳｉから構成され、前記触媒元素の前記半導体化合物はシリサイドである、請求項３０に記載の半導体膜の製造方法。
【請求項３２】
前記工程（ａ）において、前記非晶質半導体層は、プラズマＣＶＤ法を用いて非晶質半導体層を堆積しながら、前記希ガス元素を該非晶質半導体層に導入することによって形成される、請求項２８から３１のいずれかに記載の半導体膜の製造方法。
【請求項３３】
前記工程（ａ）において、前記非晶質半導体層は、非晶質半導体層を成膜した後、該非晶質半導体層に前記希ガス元素をイオンドーピングすることによって形成される、請求項２８から３１のいずれかに記載の半導体膜の製造方法。
【請求項３４】
前記工程（ａ）におけるプラズマＣＶＤプロセスは、ＣＶＤ電極に第１電力を供給すると共に、前記絶縁性表面を有する基板に前記第１電力と異なる第２電力を供給する工程を包含する、請求項３２に記載の半導体膜の製造方法。
【請求項３５】
前記第１電力および前記第２電力は、周波数が互いに異なるＲＦ電力である、請求項３４に記載の半導体膜の製造方法。
【請求項３６】
前記第２電力の周波数は、前記第１電力の周波数よりも低い、半導体膜の製造方法。
【請求項３７】
前記工程（ｃ）は、前記触媒元素を引き寄せる作用を有するゲッタリング領域またはゲッタリング層を形成する工程と、この工程に後に第２の加熱処理を行うことにより、前記結晶質半導体膜に残存する触媒元素を前記ゲッタリング領域または前記ゲッタリング層へ移動させる工程とを包含する、請求項２８から３６のいずれかに記載の半導体膜の製造方法。
【請求項３８】
前記工程（ｃ）の前に、前記結晶質半導体層を所望の形状にパターニングする工程をさらに包含する、請求項３７に記載の半導体膜の製造方法。
【請求項３９】
前記ゲッタリング領域または前記ゲッタリング層は、前記結晶質半導体膜の他の領域よりも多くの非晶質成分を含む、請求項３７または３８に記載の半導体膜の製造方法。
【請求項４０】
前記ゲッタリング領域または前記ゲッタリング層は、ｎ型導電性を付与する周期表第５族Ｂに属する不純物元素を含む、請求項３７から３９のいずれかに記載の半導体膜の製造方法。
【請求項４１】
前記不純物元素は、Ｐ、ＡｓおよびＳｂからなる群から選択された少なくとも一種の元素を含む、請求項４０に記載の半導体膜の製造方法。
【請求項４２】
前記ゲッタリング領域または前記ゲッタリング層は、ｐ型導電性を付与する周期表第３族Ｂに属する不純物元素を含む、請求項３７から４１のいずれかに記載の半導体膜の製造方法。
【請求項４３】
前記不純物元素は、ＢおよびＡｌの少なくとも一方を含む、請求項４２に記載の半導体膜の製造方法。
【請求項４４】
前記ゲッタリング領域または前記ゲッタリング層は、Ａｒ、ＫｒおよびＸｅからなる群から選択された少なくとも一種の希ガス元素を、前記非晶質半導体層が含む前記希ガス元素の濃度よりも高濃度で含む、請求項３７から４３のいずれかに記載の半導体膜の製造方法。
【請求項４５】
前記ゲッタリング領域または前記ゲッタリング層は、前記非晶質半導体層が含む前記希ガス元素よりも原子番号が大きい少なくとも一種の希ガス元素を含む、請求項３７から４４のいずれかに記載の半導体膜の製造方法。
【請求項４６】
前記ゲッタリング領域または前記ゲッタリング層が含む前記不純物元素および／または前記少なくとも一種の希ガス元素は、イオンドーピング法によって導入される、請求項４０から４５のいずれかに記載の半導体膜の製造方法。
【請求項４７】
前記工程（ｃ）の後で、前記ゲッタリング領域または前記ゲッタリング層を除去する工程をさらに包含する請求項３７から４６のいずれかに記載に半導体膜の製造方法。
【請求項４８】
前記工程（ｂ）は、前記非晶質半導体膜の一部の領域に選択的に前記触媒元素を付与した後、前記第１の加熱処理を行うことにより、前記触媒元素が選択的に付与された前記一部の領域からその周辺部へと横方向に結晶成長させる工程を包含する、請求項２８から４７のいずれかに記載の半導体膜の製造方法。
【請求項４９】
前記工程（ｂ）は、前記第１の加熱処理の後に、前記結晶質半導体膜にレーザー光を照射する工程を含む、請求項２８から４８のいずれかに記載の半導体膜の製造方法。
【請求項５０】
前記触媒元素は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐｄ、ＦｅおよびＣｕからなる群から選択される少なくとも一種の金属元素である、請求項２８から４９のいずれかに記載の半導体膜の製造方法。
【請求項５１】
請求項２８から４９のいずれかに記載に半導体膜の製造方法によって製造された半導体膜を用意する工程と、
前記半導体膜を活性領域に有する薄膜トランジスタを作製する工程と、
を包含する半導体装置の製造方法。
【請求項５２】
前記活性領域は、チャネル領域と、ソース領域と、ドレイン領域とを含み、
前記薄膜トランジスタを作製する工程は、前記低触媒濃度領域に少なくとも前記チャネル領域を形成する工程を包含する、請求項５１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５３】
前記薄膜トランジスタを作製する工程は、前記低触媒濃度領域に、前記チャネル領域、前記ソース領域および前記ドレイン領域を形成する工程を包含する、請求項５２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５４】
前記活性領域は、チャネル領域と、ソース領域と、ドレイン領域と、ＬＤＤ領域とを含み、
前記薄膜トランジスタを作製する工程は、前記低触媒濃度領域に少なくとも前記チャネル領域と前記ＬＤＤ領域とを形成する工程を包含する、請求項５１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５５】
前記薄膜トランジスタを作製する工程は、前記低触媒濃度領域に、前記チャネル領域、前記ソース領域、前記ドレイン領域および前記ＬＤＤ領域を形成する工程を包含する、請求項５４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５６】
請求項７から２７のいずれかに記載の半導体膜を活性領域に有する薄膜トランジスタを備える半導体装置。
【請求項５７】
前記活性領域は、チャネル領域と、ソース領域と、ドレイン領域とを含み、少なくとも前記チャネル領域は前記第１領域に形成されている、請求項５６に記載の半導体装置。
【請求項５８】
前記チャネル領域、前記チャネル領域と前記ソース領域との接合領域、および前記チャネル領域と前記ドレイン領域との接合領域は、前記第１領域に形成されている、請求項５７に記載の半導体装置。
【請求項５９】
前記チャネル領域と前記ソース領域との前記接合領域および前記チャネル領域と前記ドレイン領域との前記接合領域は、それぞれの接合境界から２μｍ以下の範囲内にある、請求項５８に記載の半導体装置。
【請求項６０】
前記活性領域は、チャネル領域と、ソース領域と、ドレイン領域と、ＬＤＤ領域とを含み、少なくとも前記チャネル領域およびＬＤＤ領域は、前記第１領域に形成されている、請求項５６に記載の半導体装置。
【請求項６１】
前記活性領域は、チャネル領域と、ソース領域と、ドレイン領域とを含み、前記チャネル領域は前記第１領域に形成されており、前記ソース領域および前記ドレイン領域は、前記一対の第２領域に形成されている、請求項５６に記載の半導体装置。
【請求項６２】
前記活性領域は、チャネル領域と、ソース領域と、ドレイン領域と、ＬＤＤ領域とを含み、前記チャネル領域およびＬＤＤ領域は前記第１領域に形成されており、前記ソール領域および前記ドレイン領域は、前記一対の第２領域に形成されている、請求項５６に記載の半導体装置。
【請求項６３】
前記半導体膜の前記チャネル領域上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜を介して前記チャネル領域に対向するように形成されたゲート電極とをさらに有し、
前記ゲート電極は、Ｗ、Ｔａ、ＴｉおよびＭｏからなる群から選択された少なくとも一種の元素を含む金属膜から形成されている、請求項５６から６２のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項６４】
請求項５６から６３のいずれかに記載の半導体装置を備える電子機器。
【請求項６５】
複数の画素で構成される表示部を有し、前記複数の画素に前記半導体装置を介して表示信号が供給される、請求項６４に記載の電子機器。
【請求項６６】
チャンバーと、
前記チャンバー内に半導体材料ガスおよび希ガスを供給するためのガス導入ポートと、
前記チャンバー内に設けられたプラズマを発生させるためのＣＶＤ電極と、
前記チャンバー内に設けられ、基板を受容する基板ホルダーと、
前記ＣＶＤ電極に電力を供給する第１電源と、
前記基板ホルダーに電力を供給する第２電源と、
を有し、
前記チャンバーは接地されており、前記ＣＶＤ電極および前記基板ホルダーは前記チャンバーと電気的に独立しており、且つ、前記ＣＶＤ電極と前記基板ホルダーとに、互いに独立に電力が供給される、半導体製造装置。
【請求項６７】
前記第１電源および前記第２電源は、それぞれ、前記ＣＶＤ電極と前記基板ホルダーとに互いに異なるＲＦ電力を供給する、請求項６６に記載の半導体製造装置。
【請求項６８】
前記第１電源の電力容量は、前記第２電源の電力容量以上である、請求項６６または６７に記載の半導体製造装置。
【請求項６９】
前記第１電源のＲＦ周波数は、前記第２電源のＲＦ周波数よりも高い、請求項６７に記載の半導体製造装置。
【請求項７０】
前記チャンバーに直接または真空チャンバーを介して接続された更なるチャンバーを備える、請求項６６から６９のいずれかに記載の半導体製造装置。
【請求項７１】
前記更なるチャンバーは絶縁膜を堆積するために用いられる、請求項７０に記載の半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）により構成される半導体装置及びその製造方法及び半導体製造装置に関し、さらに詳しく言えば、非晶質半導体層を結晶化した結晶質半導体層を活性領域とする半導体装置およびその製造方法に関する。特に、本発明は、アクティブマトリクス型の液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置、密着型イメージセンサー、三次元ＩＣなどに利用できる。
【０００２】
【従来技術】
近年、大型で高解像度の液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置、高速で高解像度の密着型イメージセンサー、三次元ＩＣなどへの実現に向けて、ガラス等の絶縁基板上や、絶縁膜上に高性能な半導体素子を形成する試みがなされている。特に、同一基板上に画素部と駆動回路が設けられた液晶表示装置はパーソナルコンピュータ（ＰＣ）向けのモニターとしてだけでなく、一般家庭の中に進出し始めている。例えば、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ−ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）のかわりにテレビジョンとして液晶ディスプレイが、また、娯楽として映画を観たりゲームをしたりするためのフロントプロジェクターが、一般家庭に導入されるようになり、液晶表示装置の市場規模はかなりの勢いで大きくなってきている。さらに、ガラス基板上にメモリ回路やクロック発生回路等のロジック回路を内蔵したシステムオンパネルの開発もさかんに進められている。
【０００３】
高解像度な画像表示を行うために画素に書き込む情報量が増え、さらにその情報は短時間で書き込まれなければ、高精細な表示のための膨大な情報量を有する画像を動画表示したりすることは不可能である。そこで、駆動回路に用いられるＴＦＴには、高速動作が求められている。高速動作を可能にするためには、高い電界効果移動度を得られる良質な結晶性を有する結晶質半導体層を用いてＴＦＴを実現することが求められている。
【０００４】
ガラス基板上に良好な結晶質半導体層を得る方法として、本発明者は、非晶質半導体層に結晶化を促進する作用を有する金属元素を添加した後、加熱処理を施すことにより、従来より低温・短時間の加熱処理で、結晶の配向性が揃った良好な半導体膜が得られる技術を開発している。
【０００５】
しかし、触媒元素を用いて得られた結晶質ケイ素膜をそのまま半導体層として用いて作製されたＴＦＴには、オフ電流が突発的に増加してしまうという問題がある。触媒元素が半導体膜中で不規則に偏析すること、特に結晶粒界においてこの偏析が顕著に確認され、この触媒元素の偏析が、電流の逃げ道（リークパス）となり、これが原因でオフ電流の突発的な増加を引き起こしているのではないかと考えられる。そこで、結晶質ケイ素膜の作製工程の後、触媒元素を半導体膜中から移動させて、半導体膜中の触媒元素濃度を低減させる必要がある。以後、この触媒元素を取り除く工程を「ゲッタリング工程」と称する。
【０００６】
このゲッタリング工程・ゲッタリング方法に関しては、様々な工程・方法が提案されている。
【０００７】
例えば、特許文献１では、触媒元素により結晶化されたケイ素に対して、その一部に非晶質化した領域を形成し、加熱処理を行うことで、非晶質化された領域の格子欠陥を利用して、そこに触媒元素を移動（ゲッタリング）させる技術を開示している。このときの非晶質領域（ゲッタリング領域）としては、半導体素子領域外に形成する方法と、ＴＦＴのソース／ドレイン領域を利用する方法とが開示されている。ソース／ドレイン領域をゲッタリング領域として用いた場合には、製造工程が簡略化できるが、非晶質領域のままではソース／ドレイン領域として機能しないためレーザー光などを用いて活性化する付加工程が必要となる。
【０００８】
また、特許文献２では、リンのもつゲッタリング作用に注目し、触媒元素による結晶化されたケイ素により形成されたＴＦＴの活性領域（半導体層）に対して、Ｎチャネル型ＴＦＴでは、ソース／ドレイン領域にリンをドーピングし、Ｐチャネル型ＴＦＴでは、ソース／ドレインにリンとそれ以上の濃度のホウ素とをドーピングし、加熱処理することでソース／ドレイン領域へと触媒元素をゲッタリングしている。
【０００９】
特許文献３では、触媒元素により結晶化されたケイ素に対して、その一部にリンなど５族Ｂ元素を選択的に導入し、基板の歪点を超えない温度範囲で加熱処理を行うことで、５族Ｂの元素が導入された領域（ゲッタリング領域）に、触媒元素を移動（ゲッタリング）させる技術を開示している。５族Ｂ元素が導入された領域に触媒元素がゲッタリングされた結果、触媒元素の濃度が低下した領域（「低濃度領域」といこうもともある。）を使用して半導体素子（ＴＦＴ）の活性領域を形成している。
【００１０】
【特許文献１】
特開平８−２１３３１７公報
【特許文献２】
特開平８−３３０６０２公報
【特許文献３】
特開平１０−２７０３６３公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記３つの特許文献に開示されている技術も含め、従来のゲッタリング工程における問題点としては、ゲッタリングのための工程付加によるプロセスの複雑化や製造装置の負荷増大による高コスト化等もあるが、最も大きな問題としては、これらの従来法ではゲッタリング効果が十分ではなく、ＴＦＴのチャネル領域における触媒元素の残留量をまだ十分には低減できていない点である。
【００１２】
上記特許文献１から３に記載されているように、非晶質状態やリン等のゲッタリング元素（「触媒元素を引き寄せる作用を有する元素を「ゲッタリング元素」ということにする。）を導入したゲッタリング領域を形成し、そこにケイ素膜中の触媒元素を移動させる方法を用いると、触媒元素の量を一桁以上低減することが可能である。しかしながら、これらの特許文献の方法を用いＴＦＴを作製したところ、ゲッタリング領域の形成方法の違いによりそれぞれ若干の効果の違いは見られるが、０．数％〜数％程度の確率でＴＦＴオフ時のリーク電流が非常に大きい不良ＴＦＴが出現した。リファレンスとして作製した全くゲッタリングを行っていないＴＦＴでは、リーク電流不良ＴＦＴの発生確率が１０％〜２０％程度であったから、これらの特許文献の方法ではゲッタリング効果が素子特性上からも確実に見られるが、それでも、まだ数％のリーク電流不良ＴＦＴが残る。すなわち、１００万個のＴＦＴを有するアクティブマトリクス基板においては、数万のＴＦＴが不良ＴＦＴとなる。
【００１３】
したがって、公知のゲッタリング技術では、得られたチャンピオンデータでも、まだ０．数％程度のＴＦＴ不良を覚悟せざるを得ない。このような状態で、液晶や有機ＥＬ表示用のアクティブマトリクス基板を作製した場合、一部の画素ＴＦＴではオフ動作時のリーク電流により輝点（点欠陥）が発生し、また、ドライバー（駆動回路）部においては、サンプリングＴＦＴ部でのリーク電流により、ライン欠陥が生じる。その結果、パネルの歩留まりを大きく低下させることになってしまっている。
【００１４】
オフ動作時のリーク電流が大きい不良ＴＦＴを解析すると、やはりチャネル領域とドレイン領域との接合部に、触媒元素によるシリサイドが存在していることが確認されており、一次原因は触媒元素の偏析、二次原因はゲッタリングが未だ不十分であることが上げられる。よって、前記特許文献の技術では、十分に触媒元素をゲッタリングできておらず、高性能なＴＦＴは一部確率的に作製できても、不良率が高く、また信頼性も悪く、量産に適用できる技術とは言えない。
【００１５】
本発明は、上記諸点に鑑みてなされたものであり、その目的は、良質な結晶質半導体層を作製し、この結晶質半導体層を用いて良好な特性を有するＴＦＴ（半導体素子）を備える半導体装置を提供することにある。また、このような半導体装置を、製造工程を増やさずに低コストな製造工程にて実現する製造方法および半導体製造装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体膜は、絶縁性表面上に形成された半導体膜であって、結晶質を有し、前記半導体膜の結晶化を促進する触媒元素を含む少なくとも１つの領域を含み、且つ、ほぼ全体に亘って希ガス元素を含むことを特徴とする。
【００１７】
前記少なくとも１つの領域の前記半導体膜は、前記触媒元素の半導体化合物を実質的に含まず、前記触媒元素は前記結晶質半導体層中に固溶していることが好ましい。
【００１８】
ある実施形態において、前記半導体膜は実質的にシリコンから構成されており、前記触媒元素の前記半導体化合物はシリサイドである。
【００１９】
前記少なくとも１つの領域の前記半導体膜における前記触媒元素の濃度は、１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることが好ましい。
【００２０】
前記希ガス元素の濃度は５×１０１６〜５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の範囲内にあることが好ましい。
【００２１】
ある実施形態において、前記少なくとも１つの領域がほぼ全体に亘って形成されている。
【００２２】
本発明の他の半導体膜は、絶縁性表面上に形成された半導体膜であって、結晶質半導体層からなり、前記半導体膜の結晶化を促進する触媒元素と、希ガス元素とを含む活性領域を有し、前記活性領域は、第１領域と、前記第１領域の両側に隣接して形成された一対の第２領域を含み、前記第１領域は、前記触媒元素の半導体化合物を実質的に含まず、前記触媒元素は前記結晶質半導体層中に固溶していることを特徴とする。
【００２３】
ある実施形態において、前記半導体膜は実質的にシリコンから構成されており、前記触媒元素の前記半導体化合物はシリサイドである。
【００２４】
前記第１領域の前記結晶質半導体層における前記触媒元素の濃度は、１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることが好ましい。
【００２５】
前記一対の第２領域は前記第１領域よりも前記触媒元素の濃度が高いことが好ましい。
【００２６】
前記一対の第２領域における前記触媒元素の濃度は、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の範囲内にあることが好ましい。
【００２７】
前記一対の第２領域の前記結晶質半導体層は、実質的に前記触媒元素の半導体化合物を含まず、前記触媒元素は前記結晶質半導体層中に固溶していることが好ましい。
【００２８】
ある実施形態において、前記半導体膜は実質的にシリコンから構成されており、前記触媒元素の前記半導体化合物はシリサイドである。
【００２９】
ある実施形態において、前記一対の第２領域はｎ型導電性を付与する周期表第５族Ｂに属する不純物元素を含む。
【００３０】
ある実施形態において、前記活性領域は、前記第１領域、前記一対の第２領域、および、前記触媒元素を引き寄せる作用を有するゲッタリング領域を含む。
【００３１】
ある実施形態において、前記ゲッタリング領域は、前記第１領域よりも前記触媒元素の濃度が高い。
【００３２】
ある実施形態において、前記ゲッタリング領域における前記触媒元素の濃度は、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の範囲内にある。
【００３３】
ある実施形態において、前記ゲッタリング領域は、前記第１領域および前記一対の第２領域よりも前記触媒元素の濃度が高い。
【００３４】
ある実施形態において、前記ゲッタリング領域は、前記第１領域および前記一対の第２領域よりも多くの非晶質成分を含む。
【００３５】
ある実施形態において、前記ゲッタリング領域は、ｎ型導電性を付与する周期表第５族Ｂに属する不純物元素と、ｐ型導電性を付与する周期表第３族Ｂに属する不純物元素とを含む。
【００３６】
ある実施形態において、前記ゲッタリング領域は、Ａｒ、ＫｒおよびＸｅからなる群から選択された少なくとも一種の希ガス元素を他の領域よりも高濃度で含む。
【００３７】
ある実施形態において、前記ゲッタリング領域は、前記活性領域に含まれる前記希ガス元素よりも原子番号が大きな希ガス元素を含む。
【００３８】
ある実施形態において、少なくとも前記第１領域の前記結晶質半導体層は、その結晶の面配向が主に〈１１１〉晶帯面で構成されている。
【００３９】
ある実施形態において、前記面配向を主に構成する〈１１１〉晶帯面の内、（１１０）面および（２１１）面が５０％以上を占める。
【００４０】
ある実施形態において、前記少なくとも第１領域の前記結晶質半導体層が有する結晶粒の粒径は２μｍ以上１０μｍ以下の範囲内にある。
【００４１】
ある実施形態において、少なくとも前記第１領域の前記結晶質半導体層の平均表面粗さＲａは、４ｎｍ以上９ｎｍ以下の範囲内にある。
【００４２】
前記触媒元素は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐｄ、ＦｅおよびＣｕからなる群から選択される少なくとも一種の金属元素であることが好ましい。
【００４３】
本発明の半導体膜の製造方法は、（ａ）絶縁性表面上に希ガス元素を含む非晶質半導体層を形成する工程と、（ｂ）前記非晶質半導体層に結晶化を促進する触媒元素を付与した後、第１の加熱処理を行うことにより、前記非晶質半導体層を結晶化し、結晶質半導体層を得る工程と、（ｃ）前記結晶質半導体層中に残存する前記触媒元素の少なくとも一部を移動させることによって、前記結晶質半導体層に前記触媒元素の濃度が他の領域よりも低い低触媒濃度領域を形成する工程とを包含することを特徴とする。
【００４４】
ある実施形態において、前記工程（ｂ）は、前記触媒元素の半導体化合物を結晶核として結晶成長する過程を含み、前記工程（ｃ）は、前記低触媒濃度領域において、前記触媒元素の前記半導体化合物を前記結晶質半導体層中に固溶させる工程を含む。
【００４５】
ある実施形態において、前記工程（ｃ）は、前記低触媒濃度領域において、前記触媒元素の前記半導体化合物を実質的に消滅させる工程を含む。
【００４６】
ある実施形態において、前記結晶質半導体層は実質的にＳｉから構成され、前記触媒元素の前記半導体化合物はシリサイドである。
【００４７】
ある実施形態において、前記工程（ａ）において、前記非晶質半導体層は、プラズマＣＶＤ法を用いて非晶質半導体層を堆積しながら、前記希ガス元素を該非晶質半導体層に導入することによって形成される。
【００４８】
ある実施形態において、前記工程（ａ）において、前記非晶質半導体層は、非晶質半導体層を成膜した後、該非晶質半導体層に前記希ガス元素をイオンドーピングすることによって形成される。
【００４９】
ある実施形態において、前記工程（ａ）におけるプラズマＣＶＤプロセスは、ＣＶＤ電極に第１電力を供給すると共に、前記絶縁性表面を有する基板に前記第１電力と異なる第２電力を供給する工程を包含する。
【００５０】
ある実施形態において、前記第１電力および前記第２電力は、周波数が互いに異なるＲＦ電力である。
【００５１】
ある実施形態において、前記第２電力の周波数は、前記第１電力の周波数よりも低い。
【００５２】
ある実施形態において、前記工程（ｃ）は、前記触媒元素を引き寄せる作用を有するゲッタリング領域またはゲッタリング層を形成する工程と、この工程に後に第２の加熱処理を行うことにより、前記結晶質半導体膜に残存する触媒元素を前記ゲッタリング領域または前記ゲッタリング層へ移動させる工程とを包含する。
【００５３】
ある実施形態において、前記工程（ｃ）の前に、前記結晶質半導体層を所望の形状にパターニングする工程をさらに包含する。所望の形状は、例えば、後に形成するＴＦＴの活性領域（半導体層）に対応する形状である。
【００５４】
ある実施形態において、前記ゲッタリング領域または前記ゲッタリング層は、前記結晶質半導体膜の他の領域よりも多くの非晶質成分を含む。
【００５５】
ある実施形態において、前記ゲッタリング領域または前記ゲッタリング層は、ｎ型導電性を付与する周期表第５族Ｂに属する不純物元素を含む。
【００５６】
ある実施形態において、前記不純物元素は、Ｐ、ＡｓおよびＳｂからなる群から選択された少なくとも一種の元素を含む。
【００５７】
ある実施形態において、前記ゲッタリング領域または前記ゲッタリング層は、ｐ型導電性を付与する周期表第３族Ｂに属する不純物元素を含む。
【００５８】
ある実施形態において、前記不純物元素は、ＢおよびＡｌの少なくとも一方を含む。
【００５９】
ある実施形態において、前記ゲッタリング領域または前記ゲッタリング層は、Ａｒ、ＫｒおよびＸｅからなる群から選択された少なくとも一種の希ガス元素を、前記非晶質半導体層が含む前記希ガス元素の濃度よりも高濃度で含む。
【００６０】
ある実施形態において、前記ゲッタリング領域または前記ゲッタリング層は、前記非晶質半導体層が含む前記希ガス元素よりも原子番号が大きい少なくとも一種の希ガス元素を含む。
【００６１】
ある実施形態において、前記ゲッタリング領域または前記ゲッタリング層が含む前記不純物元素および／または前記少なくとも一種の希ガス元素はイオンドーピング法によって導入される。
【００６２】
ある実施形態において、前記工程（ｃ）の後で、前記ゲッタリング領域または前記ゲッタリング層を除去する工程をさらに包含する。
【００６３】
ある実施形態において、前記工程（ｂ）は、前記非晶質半導体膜の一部の領域に選択的に前記触媒元素を付与した後、前記第１の加熱処理を行うことにより、前記触媒元素が選択的に付与された前記一部の領域からその周辺部へと横方向に結晶成長させる工程を包含する。
【００６４】
ある実施形態において、前記工程（ｂ）は、前記第１の加熱処理の後に、前記結晶質半導体膜にレーザー光を照射する工程を含む。
【００６５】
前記触媒元素は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐｄ、ＦｅおよびＣｕからなる群から選択される少なくとも一種の金属元素であることが好ましい。
【００６６】
本発明の半導体装置の製造方法は、上記のいずれかにの半導体膜の製造方法によって製造された半導体膜を用意する工程と、前記半導体膜を活性領域に有する薄膜トランジスタを作製する工程とを包含することを特徴とする。
【００６７】
ある実施形態において、前記活性領域は、チャネル領域と、ソース領域と、ドレイン領域とを含み、前記薄膜トランジスタを作製する工程は、前記低触媒濃度領域に少なくとも前記チャネル領域を形成する工程を包含する。
【００６８】
ある実施形態において、前記薄膜トランジスタを作製する工程は、前記低触媒濃度領域に、前記チャネル領域、前記ソース領域および前記ドレイン領域を形成する工程を包含する。
【００６９】
ある実施形態において、前記活性領域は、チャネル領域と、ソース領域と、ドレイン領域と、ＬＤＤ領域（低濃度不純物領域）とを含み、前記薄膜トランジスタを作製する工程は、前記低触媒濃度領域に少なくとも前記チャネル領域および前記ＬＤＤ領域を形成する工程を包含する。
【００７０】
ある実施形態において、前記薄膜トランジスタを作製する工程は、前記低触媒濃度領域に、前記チャネル領域、前記ソース領域、前記ドレイン領域、および前記ＬＤＤ領域を形成する工程を包含する。
【００７１】
本発明の半導体装置は、上記のいずれかの半導体膜を活性領域に有する薄膜トランジスタを備えることを特徴とする。
【００７２】
ある実施形態において、前記活性領域は、チャネル領域と、ソース領域と、ドレイン領域とを含み、少なくとも前記チャネル領域は前記第１領域に形成されている。
【００７３】
ある実施形態において、前記チャネル領域、前記チャネル領域と前記ソース領域との接合領域、および前記チャネル領域と前記ドレイン領域との接合領域は、前記第１領域に形成されている。
【００７４】
ある実施形態において、前記チャネル領域と前記ソース領域との前記接合領域および前記チャネル領域と前記ドレイン領域との前記接合領域は、それぞれの接合境界から２μｍ以下の範囲内にある。
【００７５】
ある実施形態において、前記活性領域は、チャネル領域と、ソース領域と、ドレイン領域と、ＬＤＤ領域（低濃度不純物領域）とを含み、少なくとも前記チャネル領域およびＬＤＤ領域は、前記第１領域に形成されている。
【００７６】
ある実施形態において、前記活性領域は、チャネル領域と、ソース領域と、ドレイン領域とを含み、前記チャネル領域は前記第１領域に形成されており、前記ソース領域および前記ドレイン領域は、前記一対の第２領域に形成されている。
【００７７】
ある実施形態において、前記活性領域は、チャネル領域と、ソース領域と、ドレイン領域と、ＬＤＤ領域（低濃度不純物領域）とを含み、前記チャネル領域およびＬＤＤ領域は前記第１領域に形成されており、前記ソール領域および前記ドレイン領域は、前記一対の第２領域に形成されている。
【００７８】
ある実施形態において、前記半導体膜の前記チャネル領域上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜を介して前記チャネル領域に対向するように形成されたゲート電極とをさらに有し、前記ゲート電極は、Ｗ、Ｔａ、ＴｉおよびＭｏからなる群から選択された少なくとも一種の元素を含む金属膜から形成されている。
【００７９】
本発明の電子機器は、上記のいずれかの半導体装置を備えることを特徴とする。
【００８０】
ある実施形態において、電子機器は、複数の画素で構成される表示部を有し、前記複数の画素に前記半導体装置を介して表示信号が供給される。
【００８１】
本発明の半導体製造装置は、チャンバーと、前記チャンバー内に半導体材料ガスおよび希ガスを供給するためのガス導入ポートと、前記チャンバー内に設けられたプラズマを発生させるためのＣＶＤ電極と、前記チャンバー内に設けられ、基板を受容する基板ホルダーと、前記ＣＶＤ電極に電力を供給する第１電源と、前記基板ホルダーに電力を供給する第２電源とを有し、前記チャンバーは接地されており、前記ＣＶＤ電極および前記基板ホルダーは前記チャンバーと電気的に独立しており、且つ、前記ＣＶＤ電極と前記基板ホルダーとに、互いに独立に電力が供給されることを特徴とする。
【００８２】
ある実施形態において、前記第１電源および前記第２電源は、それぞれ、前記ＣＶＤ電極と前記基板ホルダーとに互いに異なるＲＦ電力を供給する。
【００８３】
ある実施形態において、前記第１電源の電力容量は、前記第２電源の電力容量以上である。
【００８４】
ある実施形態において、前記第１電源のＲＦ周波数は、前記第２電源のＲＦ周波数よりも高い。
【００８５】
ある実施形態において、前記半導体製造装置は、前記チャンバーに直接または真空チャンバーを介して接続された更なるチャンバーを備える。
【００８６】
ある実施形態において、前記更なるチャンバーは絶縁膜を堆積するために用いられる。
【００８７】
【発明の実施の形態】
本発明者は、何故、上記特許文献１から３などの開示されているゲッタリング技術ではゲッタリングが不十分となり、完全に触媒元素を除去することができないのか、という根本的な疑問をもち、そのメカニズムと原因を詳細に検討した。その結果、ついにその原因をつきとめ、本発明に想到した。その原因解明プロセス、結果、及び本発明の実施形態を以下に説明する。
【００８８】
触媒元素としてニッケルを用い、ゲッタリング領域にケイ素膜中の触媒元素を移動させる上記特許文献１から３のような方法を考える。ニッケルの移動は、ニッケルの拡散移動で考えられるが、単純にニッケルのケイ素膜中の拡散係数から考えると、その移動時間はほんの短時間の熱処理で済むことになる。しかし、実際には、高温で長時間のアニール工程が必要であり、拡散係数から算出した値とは全く合わない。これに対して、実際にニッケルは、全てがケイ素膜中に固溶した状態で存在しているのではなく、大部分は析出して存在していることから、これをモデルに取り入れ、ケイ素膜中でのニッケルの固溶度以下においてのみニッケルの拡散移動が行われるというモデルが考えられる。図１７を参照しながらこのモデルを説明する。
【００８９】
図１７のように、局在したＮｉシリサイドが、シリサイド形態からまず固溶し、格子間Ｎｉとしてケイ素膜中を移動するモデルである。図１７において、ライン１７１はＮｉのケイ素膜中の濃度を示すラインであり、ライン１７２はＮｉの固溶度を示すラインである。領域１７６はまだゲッタリングされていない領域で、固溶度１７２以上の濃度のＮｉ１７３がＮｉシリサイドとして析出している。領域１７７は、ゲッタリングが行われた領域で、Ｎｉ濃度１７１が固溶度１７２以下となっている。領域１７８はゲッタリングサイト（ゲッタリング領域）で、そのゲッタリング能力を無限大とし、ゲッタリングサイトでのＮｉ濃度を０と仮定している。すなわち、図１７のように、ゲッタリングのための熱処理温度における固溶度１７２以下の濃度でＮｉの濃度勾配１７４が生じ、ゲッタリングサイト１７８へと１７５の方向にＮｉの拡散移動が行われ、Ｎｉシリサイドが消失していく。その結果、ゲッタリングサイトからのゲッタリング距離（領域１７７の幅）が順次延びていくものであり、現象として実際の実験結果とよく合っている。
【００９０】
この理論を元にすると、ゲッタリング距離（領域１７７の幅）は以下の式で表され、時間ｔにしたがってゲッタリング距離Ｌが延びていくことになる。ここで、Ｃ０はケイ素膜中のＮｉの固溶度、Ｄはケイ素膜中のＮｉの拡散係数で、それぞれ温度Ｔの関数となる。Ｃ１は、ケイ素膜中の元のＮｉ濃度である。
Ｌ＝√（２Ｃ０・Ｄ・ｔ／Ｃ１）
【００９１】
この式を解いた計算結果を図１８に示す。図１８では、ゲッタリングの熱処理を５５０℃として計算を行っている。曲線１８１は、前記計算式に基づいて計算した結果を示しており、ゲッタリングの熱処理時間にしたがってゲッタリング距離は延びていく。これに対して、点１８２は実験から得られたゲッタリング距離を同時にプロットしてある。実験は、Ｎｉシリサイドの残留をフッ化水素酸でエッチングし、そのエッチング穴が存在するかどうかでゲッタリング距離を確認した。ゲッタリング領域には、リンに加えボロンもドーピングすることで、そのゲッタリング能力を高めている。また、ゲッタリングの熱処理は勿論５５０℃で行っている。図１８からわかるように、実験値１８２と理論値１８１は非常によく一致しており、Ｎｉのゲッタリング移動に関して、前記の理論的考察がほぼ正しいと考えられる。
【００９２】
ところが、実際に色々な条件において、ゲッタリング距離を調べていると、理論値に合わない場合も多い。一つは、ゲッタリング領域の能力が不十分な場合で、ゲッタリング能力を無限大と仮定している前記理論値からの乖離が生じる。しかしながら、問題は十分なゲッタリング能力を有するゲッタリング領域を形成しても、ゲッタリング距離が理論値に比べ著しく短い場合があることである。これが、前記課題である従来の技術では十分に触媒元素をゲッタリングできず、部分的にＴＦＴオフ時のリーク電流の異常を完全に抑えることができていない根本原因である。
【００９３】
本発明者は、この原因を調査し、特に触媒元素の添加し結晶成長させる際の温度の違いで、大きな差が見られることを見つけた。その実験結果を図１９に示す。ゲッタリングの熱処理は５５０℃、４Ｈとし、その時のゲッタリング距離を前記方法で調べたものである。横軸は、触媒元素を用い結晶化させるとき（第１の加熱処理）の熱処理温度を示す。このときの熱処理時間は４時間で一定としている。前記理論により計算したこのときのゲッタリング距離１９１は約２０μｍで、結晶化温度によらず一定値であるが、実際の実験値１９２は結晶化の熱処理温度に大きく依存し、結晶化時の加熱処理温度が上がると著しく低下する。
【００９４】
これは、結晶成長後のＮｉシリサイドの偏析状態が、結晶時の加熱処理温度によって異なっていることが原因と考えられる。図２０に、結晶化の加熱処理後、フッ化水素酸でＮｉシリサイドをエッチングし顕在化させたときの光学顕微鏡写真を示す。写真に見られる黒い点は、Ｎｉシリサイドがエッチングされ下地層に大きなダメージが加わることにより顕在化されたエッチピット（微細なあな）である。結晶化時のアニール温度が、５５０℃、５７５℃、６００℃の場合を示しているが、このときの温度が高いほど、個々のＮｉシリサイドのエッチピットが大きくなっているような傾向が見られる。すなわち、結晶化時の熱処理温度が高いほど、全体的に個々のＮｉシリサイドの大きさが大きくなっていると考えられる。
【００９５】
実際には、このように結晶成長後に局在しているＮｉシリサイド（触媒元素の半導体化合物）は、膜中において様々な大きさのものが分布している。特に大きなものもあれば、比較的小さなものもある。前述の結晶成長時の温度は、この全体的な大きさ（平均値）に影響している。従来の技術では５５０℃以下の温度で結晶化を行っても実際に０．数％程度のＴＦＴ不良が発生し十分な製造歩留まりが得られない。本発明は結晶化時の温度に言及するものではないが、上述の結晶化温度の実験は、前記従来の課題を解決するための大きなヒントを与えてくれた。
【００９６】
すなわち、ゲッタリングが見かけ上、ほぼ完全に行われるような条件でも、未だＮｉ起因のＴＦＴ不良が発生する原因は、膜中でばらついて存在しているＮｉシリサイドの大きさにある。このメカニズムを図２１を参照しながら説明する。図２１の円２５１に示すのが大きな塊のＮｉシリサイドを模式的に示し、円２５２は小さな塊のＮｉシリサイドを模式的に示している。ゲッタリング移動のメカニズムを図１７を用いて説明したが、これは、局在したＮｉシリサイドがシリサイド形態からまず固溶し、格子間Ｎｉとしてケイ素膜中を移動するモデルである。すなわち、ゲッタリングのためには、まずＮｉシリサイドをケイ素膜格子間に固溶させなくてはならない。このモデルに基づいた前記式では、このときのＮｉシリサイドを固溶させるために必要な時間は初期のニッケル濃度だけで考えているが、実際には図２１の矢印２５３に示すように二次元的な固溶が生じている。したがって、その固溶時間はシリサイドの大きさ（半径２５４）により異なり、その半径２５４が大きいほど固溶させるためにより長時間の熱処理が必要である。よって、実際のゲッタリングに必要な時間は、さらにシリサイドの半径２５４に依存した固溶時間に関する項が加算される必要がある。
【００９７】
従来技術の根本的な原因としては、特に大きなＮｉシリサイドの塊が存在すると、その塊を固溶させるために長時間を費やし、ゲッタリングの熱処理時間内でその大きさは徐々に小さくはなるが、所定の熱処理時間が終了しても未だＮｉシリサイドとして残り、見かけ上ゲッタリングされていないことであることがわかった。結晶成長後のＮｉシリサイド（触媒元素化合物）の大きさは膜中でばらついて存在しており、特に半径が大きなシリサイドが従来法では十分にゲッタリングできずに残り、それが０．数％程度の確率で未だＴＦＴ不良を引き起こしている原因となっているのである。
【００９８】
本発明者は、このような実験結果に基づき、ゲッタリング工程そのものではなく、その前の結晶化工程を改善することによって、十分なゲッタリング効果を得ることができるのでは無いかと考えた。すなわち、ゲッタリング工程前に、どれだけ触媒元素の半導体化合物（上記の例ではシリサイド）の析出物やその塊を小さく分散させられるかということに注目した。なぜなら、以上のモデルから考えると、半導体膜に析出している触媒元素の半導体化合物の塊を如何に小さくできるかが、後のゲッタリング工程でのゲッタリング効果に大きく影響するからである。結晶成長工程における触媒元素の半導体化合物の析出を小さく分散させ、個々の触媒元素の半導体化合物の塊の大きさをできる限り小さく抑えることによって、ゲッタリング効果を高めることができるはずであると考えた。
【００９９】
しかしながら、触媒元素の半導体化合物の析出物が小さく分散された状態を実際に作り出すのは非常に難しい。図１９に示したように、結晶化時の加熱処理温度を下げて、加熱時間を延ばすことによって、ゲッタリング効果を高めることができるが、スループットが低下するので、量産に適用することは難しい。そこで、本発明者は、種々の実験を試み、結晶化温度以外のプロセスパラメータで、前述の触媒元素の半導体化合物の析出物を小さく分散させ、個々の塊を小さくできる方法を見出した。その結果、触媒元素を従来よりも効率良くゲッタリングし、従来よりも触媒濃度の低い結晶質半導体層を製造することに成功した。この方法を用いて作製された結晶質半導体層を活性領域（少なくともチャネル領域）に有するＴＦＴを備えるアクティブマトリクス基板を作製し、液晶表示パネルに適用したところ、触媒元素起因の不良は従来よりも一桁以上低下し、今までに無い高い歩留まりを達成できた。
【０１００】
本発明の半導体膜の製造方法は、（ａ）絶縁性表面上に希ガス元素を含む非晶質半導体層を形成する工程と、（ｂ）非晶質半導体層に結晶化を促進する触媒元素を付与した後、第１の加熱処理を行うことにより、非晶質半導体層を結晶化し、結晶質半導体層を得る工程と、（ｃ）結晶質半導体層中に存在する触媒元素の残存する触媒元素の少なくとも一部を移動させることによって、結晶質半導体層に触媒元素の濃度が他の領域よりも低い低触媒領域を形成する工程（「ゲッタリング工程」ということもある。）とを包含する。工程（ｂ）において、触媒元素は半導体化合物を形成し、この半導体化合物が結晶核となって半導体の結晶が成長する。本発明の半導体装置の製造方法は、上記の触媒元素の濃度が低減された結晶質半導体膜を用いて、ＴＦＴの少なくともチャネル領域を形成することを特徴とする。
【０１０１】
本発明の半導体膜の製造方法において、非晶質半導体層は希ガス元素を含んでいるので、触媒元素を付与することによって形成される触媒元素の半導体化合物の塊は、希ガス元素を含んでいない非晶質半導体層において形成される触媒元素の半導体化合物の塊よりも小さく、容易に半導体膜中に固溶し、ゲッタリング領域またはゲッタリング層に効率的に移動させることができる。その結果、残存する触媒元素の濃度が従来よりも低い結晶質半導体層を製造することができる。結晶質半導体層の触媒元素の濃度が低下された領域は、触媒元素の半導体化合物を実質的に含まず、ほほ全ての触媒元素が半導体層中に固溶した状態となり得る。
【０１０２】
工程（ｃ）は、半導体膜の一部の領域に触媒元素を引き寄せる作用を有するゲッタリング領域を設け、半導体膜に含まれる触媒元素をゲッタリング領域に移動させることによって、ゲッタリング領域に隣接する領域の触媒元素の濃度を低下させる方法を採用しても良い。あるいは、工程（ｃ）は、半導体膜上にゲッタリング層を設け、半導体膜に含まれる触媒元素をゲッタリング層に移動させることによって、ゲッタリング層に接触する領域の触媒元素の濃度を低下させる方法を採用しても良い。ゲッタリング領域およびゲッタリング層は、必要に応じて除去してもよい。例えば、半導体膜のほぼ全体にゲッタリング層を設け、触媒元素をゲッタリング層へ移動させた後、ゲッタリング層を除去すると、ほほ全ての領域に亘って触媒濃度が従来よりも低下された結晶質半導体層を得ることができる。すなわち、結晶質半導体層の一部を低触媒濃度領域とすることもできるし、結晶質半導体層のほぼ全面を低触媒濃度領域とすることもできる。
【０１０３】
上述の方法によって製造される本発明の半導体膜は、絶縁性表面上に形成された半導体膜であって、ほぼ全体に亘って希ガス元素を含み、その少なくとも一部に、結晶質を有し、且つ、半導体の結晶化を促進する触媒元素を含む少なくとも１つの領域を含む。上記少なくとも１つの領域における触媒濃度は従来よりも低く、従来の結晶質半導体層より優れた特性を有しており、これを活性領域（半導体層：少なくともチャネル領域）としてＴＦＴを作製することによって、従来よりも特性の優れたＴＦＴを得ることができる。
【０１０４】
本発明では、希ガス元素を含む非晶質半導体層を形成し、これに触媒元素を添加して結晶化する。本発明者は、希ガス元素を含ませることによって、結晶化後の触媒元素の半導体化合物の析出物をより小さく分散させ、個々の塊を小さくできることを見出した。このようにして得られた結晶質半導体層に対してゲッタリング工程を行うことよって、これらの小さく分散した触媒元素の半導体化合物は容易に半導体膜中に固溶し、塊は消失する。すなわち、従来の結晶質半導体層に見られていた局所的な触媒元素の半導体化合物（例えば、ＮｉＳｉ２やＮｉＳｉ、Ｎｉ２Ｓｉ）の残留は、ほぼ皆無となる。その結果、本発明による結晶質半導体層（低触媒濃度領域）を少なくともチャネル領域に用いると、ＴＦＴにおけるオフ動作時のリーク電流不良も大きく改善することができる。本発明の結晶質半導体層（低触媒濃度領域）はチャネル領域およびチャネル領域とソース領域／ドレイン領域との接合部近傍を含む領域に用いることが好ましい。さらに、ＴＦＴの活性領域（チャネル領域、ソース領域およびドレイン領域を含む）の全体を本発明の結晶質半導体層（低触媒濃度領域）を用いて形成しても良い。
【０１０５】
次に、図２２を参照しながら本発明者が行った実験結果を説明する。
【０１０６】
図２２は、触媒元素としてＮｉを用いた際のＮｉ濃度と結晶核発生密度との関係を示すグラフである。ここでは半導体膜としてはケイ素膜を用いている。横軸は、Ｎｉ添加後に全反射蛍光Ｘ線分析（ＴＲＸＲＦ）により測定されたケイ素膜表面上のＮｉの面密度で、Ｎｉの添加量を示している。縦軸は、Ｎｉが添加された非晶質ケイ素膜を加熱し結晶化させる際の核発生密度であり、１μｍ２当りの結晶核の発生数を表す。結晶核発生密度は、結晶化途中の状態（ここでは、５５０℃、１０分）で加熱処理を止め、そのときに生成している結晶核を光学顕微鏡で観察し、一定の範囲内でその数を数えて算出した。図２２において、ライン２６１は従来の希ガス元素が含まれていない非晶質ケイ素膜を用いた場合の結果を示し、ライン２６２は希ガス元素を含む非晶質ケイ素膜を用いた場合の結果を示している。希ガス元素としてはアルゴンを用い、ケイ素膜中の濃度は２．３×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３である。
【０１０７】
図２２からわかるように、Ｎｉの添加量を上げると、結晶核の発生密度は上昇する。これは、Ｎｉがケイ素膜と反応してＮｉシリサイドを形成し、それを核として結晶成長する訳であるから、Ｎｉ量が多いほど結晶核も増えるのは当然のことである。ここで注目すべき点は、同一のＮｉ添加量で比較すると、Ａｒが含まれる非晶質ケイ素膜の方が、希ガス元素を含まない非晶質ケイ素膜よりも格段に結晶核の発生密度が高く、その値は約３倍にもなっていることである。
【０１０８】
Ｎｉの添加量は少ないほど良いが、限界があり、結晶核の発生密度がライン２６３で示す値を下回ると結晶成長の不良が発生し始める。この結晶成長の不良というのは、結晶核の発生密度が低すぎるため、結晶核から成長した結晶粒が互いにぶつかり合って膜全体を結晶質領域とすることができなくなり、結晶領域（結晶粒）の間に非晶質領域が残存することを示している。このような状態では、半導体膜内におけける結晶性の程度のバラツキが大きく、到底半導体装置に使用できるものではない。
【０１０９】
ライン２６３で示した値（１×１０−２個／μｍ２）以上の密度で結晶核を生成させるために必要なＮｉ添加量の限界最小値は、希ガス元素を含まない非晶質ケイ素膜では、ライン２６１と２６３の交わった点で、約５．５×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ２であるのに対し、希ガス元素を含む非晶質ケイ素膜では、ライン２６２と２６２との交点で、１．８×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ２程度となる。すなわち、希ガス元素を含む非晶質ケイ素膜では、従来の希ガス元素を含まない場合に比べて、実に１／３にまで、触媒元素量を低減することが可能となる。
【０１１０】
このように、希ガス元素を導入することによって、所定の密度の結晶核を生成させるのに必要な触媒元素の添加量を大きく低減できるので、このことだけでも、最終的に結晶質半導体層に残存する触媒量を低減できるという利点が得られる。
【０１１１】
非晶質半導体膜に希ガス元素を導入することによって、上記利点に加えて、さらに、以下に説明する利点を得ることもできる。すなわち、非晶質半導体層を結晶化し得られた結晶質半導体層中に凝集し析出している触媒元素の半導体化合物の状態が、後のゲッタリング工程において移動されやすい（ゲッタリングされやすい）状態にあるということである。
【０１１２】
希ガス元素を導入することによって、希ガス元素を導入していない場合に比べ、同一の触媒元素添加量で核発生密度が３倍になるということは、個々の結晶核を形成するＮｉ量が１／３の量になっているということである。個々の結晶核は、従来の１／３の量の触媒元素によって発生される結果、最終的に結晶粒境界に凝集析出する触媒元素の量も１／３となり、析出している触媒元素の半導体化合物の大きさも１／３となる。従って、結晶質半導体層に残存する触媒は、後のゲッタリング工程においてゲッタリングされ易い状態にあるわけである。
【０１１３】
結晶化工程後に半導体膜中に凝集析出している触媒元素の半導体化合物の配置分布や大きさに関しては、半導体膜をフッ化水素酸に晒すことで簡易的に確認できる。触媒元素の半導体化合物は、フッ化水素酸により選択的に除去されるため、結晶化させた半導体膜をフッ化水素酸に晒すことで、触媒元素の半導体化合物がエッチングされた微小穴（エッチピット）として顕在化され、そのエッチピットにより触媒元素の半導体化合物の分布及び大きさを確認できる。但し、このときのフッ化水素による処理時間が長いと、半導体膜下の層の絶縁体へのエッチングダメージが深刻となり、エッチピットが大きくなるので注意が必要である。
【０１１４】
図２３に、フッ化水素酸で顕在化した後の結晶質半導体層の表面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像写真を示す。図２３（Ａ）は、希ガス元素を含まない非晶質ケイ素膜にＮｉを添加し結晶化した結晶質ケイ素膜のもので、比較的大きなエッチピット、すなわちＮｉシリサイドの凝集が生じているのがわかる。これに対して、図２３（Ｂ）は、希ガス元素としてＡｒを含む非晶質ケイ素膜にＮｉを添加し結晶化した結晶質ケイ素膜のもので、図２３（Ａ）に比べて大きなエッチピット（Ｎｉシリサイドの凝集）は見られず、個々のＮｉシリサイドがより小さな塊で細かく分散していることがわかる。このＳＥＭ写真は一例であるが、本発明者はより広範囲の領域に亘って観測し、同様の結果を得ている。
【０１１５】
希ガス元素を含む非晶質半導体層に触媒元素を添加し結晶化させる際、希ガス元素がどのように作用し、このような状態を作り出しているかは、今のところよくわかっていないが、本発明者は次のようなモデルを考えている。
【０１１６】
非晶質ケイ素膜に添加された触媒元素は、結晶化時の加熱処理（典型的にはレーザービーム照射）において、初期の段階（昇温過程も含め）で非晶質半導体層中を拡散し、ある程度の集まり（クラスター）を形成して半導体化合物となり、結晶核を生成する。この加熱処理の初期段階で触媒元素がケイ素膜中を十分に拡散できれば、大きなクラスターを形成し、それぞれが大きな結晶核となり、その結果、核発生密度は低下する。逆に、触媒元素が十分に拡散できなければ、小さなクラスターしか形成できず、その代わりに小さな結晶核が多数形成され、核発生密度は上昇する。すなわち、非晶質半導体層中に含まれる希ガス元素は、この結晶化の加熱処理の初期の段階で、触媒元素の半導体膜中での拡散を阻害するように作用しているのではないかと考えられる。
【０１１７】
本発明の実施形態において、ＴＦＴの活性領域（少なくともチャネル領域）を構成する結晶質半導体層としては、ケイ素を主成分とする半導体膜が好ましい。本発明の実施形態の製造方法においては、絶縁性表面上に形成する希ガス元素を含む非晶質半導体層として非晶質ケイ素膜を用い、触媒元素の半導体化合物はシリサイド化合物であることが好ましい。勿論、ケイ素膜以外にもゲルマニウム膜やシリコン−ゲルマニウム膜等も利用可能であるが、直接遷移型のゲルマニウムよりも間接遷移型のケイ素膜の方が、ＴＦＴのオフ特性が優れており、また材料としても取り扱いが容易である。
【０１１８】
また、ゲッタリング工程では、析出している触媒元素の半導体化合物を結晶質半導体層中に一旦固溶させ、移動させる方法をとることで、半導体膜中において細かく分散し析出している小さな塊の触媒元素の半導体化合物を効率的に消滅させることができる。また、半導体膜中に希ガス元素を導入することによって、触媒元素の半導体化合物に加えて、結晶質半導体層中に固溶した状態で存在する触媒元素の濃度を低下させることができる。半導体膜中に固溶した状態で存在している触媒元素は、化合物状態の触媒元素に比べてＴＦＴ特性に対する影響は小さいが、ＴＦＴ駆動時において化合物状態となり再析出する場合もあるため、固溶状態の触媒元素の濃度を低下させることが好ましく、半導体膜中の固溶度（溶解限界濃度）よりも一桁以上は低下させておくことが好ましい。
【０１１９】
本発明の好ましい実施形態による半導体装置の製造方法は、絶縁性表面上に希ガス元素を含む非晶質半導体層を形成する第１の工程と、非晶質半導体層にその結晶化を促進する触媒元素を添加する第２の工程と、第１の加熱処理を行うことにより非晶質半導体層を結晶化し結晶質半導体層とする第３の工程と、結晶質半導体層の一部に触媒元素を引き寄せる効果をもつゲッタリング元素を添加する第４の工程と、第２の加熱処理を行い結晶質半導体層に存在する触媒元素をゲッタリング元素が添加されたゲッタリング領域へと移動させる第５の工程と、ゲッタリング元素が添加された領域以外の領域の結晶質半導体層を用いてＴＦＴの活性領域（半導体層）あるいは活性領域内のチャネル領域を形成する第６の工程とを包含する。
【０１２０】
あるいは、絶縁性表面上に希ガス元素を含む非晶質半導体層を形成する第１の工程と、非晶質半導体層にその結晶化を促進する触媒元素を添加する第２の工程と、第１の加熱処理を行い非晶質半導体層を結晶化し結晶質半導体層とする第３の工程と、結晶質半導体層の上に触媒元素を引き寄せる効果をもつゲッタリング層を形成する第４の工程と、第２の加熱処理を行い結晶質半導体層に存在する触媒元素を前記ゲッタリング層へと移動させる第５の工程と、結晶質半導体層を用いてＴＦＴの活性層（少なくともチャネル領域）を形成する第６の工程とを包含する。
【０１２１】
これらの方法により得られた半導体装置は、絶縁性表面上に形成された結晶質半導体層を活性領域（少なくともチャネル領域）としたＴＦＴで構成される半導体装置であって、ＴＦＴは、絶縁性表面上にチャネル領域、ソース領域およびドレイン領域を含む活性領域（半導体層）と、活性領域上のゲート絶縁膜およびゲート絶縁膜上のゲート電極とを含む。活性領域（少なくともチャネル領域）は、希ガス元素と非晶質半導体層の結晶化を促進する触媒元素とを含む結晶質の半導体層である。少なくともチャネル領域を構成する結晶質半導体層は、実質的に全ての触媒元素が半導体膜中に固溶した状態で存在していることが好ましい。
【０１２２】
ここで、非晶質半導体層に触媒元素を添加する第２の工程は、触媒元素として、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｆｅ、Ｃｕから選ばれた一種または複数種の元素を用いることが望ましい。これらから選ばれた一種または複数種類の元素であれば、微量で結晶化助長の効果がある。それらの中でも、特にＮｉを用いた場合に最も顕著な効果を得ることができる。触媒元素は単独では作用せず、ケイ素膜と結合しシリサイド化することで結晶成長に作用する。そのときの結晶構造が、非晶質ケイ素膜の結晶化時に一種の鋳型のように作用し、非晶質ケイ素膜の結晶化を促す。Ｎｉは２つのＳｉとＮｉＳｉ２を形成する。ＮｉＳｉ２は螢石型の結晶構造を示し、その結晶構造は、単結晶ケイ素のダイヤモンド構造と非常に類似したものである。しかも、ＮｉＳｉ２はその格子定数が５．４０６Å（０．５４０６ｎｍ）であり、結晶シリコンのダイヤモンド構造での格子定数５．４３０Å（０．５４３０ｎｍ）に非常に近い値をもつ。よって、ＮｉＳｉ２は、非晶質ケイ素膜を結晶化させるための鋳型としては最適なものであり、本発明における触媒元素としては、特にＮｉを用いるのが最も望ましい。
【０１２３】
このような触媒元素を用いて本発明の半導体装置を作製した結果として、本発明の半導体装置では、活性領域には非晶質半導体層の結晶化を促進する触媒元素として、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｆｅ、Ｃｕから選ばれた一種または複数種の元素が存在している。また、そのときの活性領域中の触媒元素濃度は、１×１０１４〜１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度の範囲内にまで低減されており、その結果としてゲッタリング領域あるいはゲッタリング層の触媒元素濃度が２〜４桁上昇している。
【０１２４】
また、本発明における他の製造方法は、絶縁性表面上に希ガス元素を含む非晶質半導体層を形成する第１の工程と、非晶質半導体層にその結晶化を促進する触媒元素を添加する第２の工程と、第１の加熱処理を行うことにより非晶質半導体層を結晶化し結晶質半導体層とする第３の工程と、（例えばエッチング法を用いて）結晶質半導体層をパターニングして後のＴＦＴの活性領域（半導体層）を形成する第４の工程と、活性領域のソース領域およびドレイン領域に触媒元素を引き寄せる効果をもつゲッタリング元素を添加する第５の工程と、第２の加熱処理を行い活性領域中の触媒元素をチャネル領域からゲッタリング元素が添加されたソース領域およびドレイン領域へと移動させる第６の工程とを少なくとも有する。この方法の場合、上記の製造方法に比べて、活性領域のソース・ドレイン領域を利用してゲッタリングを行うため、ゲッタリング工程に対して、専用の余分な負荷工程を設ける必要が無く、プロセスの簡略化及び短縮化が行える。なぜなら、この方法では、第２の加熱処理を利用して、ゲッタリングとソース・ドレイン領域の活性化を同時に行うことができるからである。
【０１２５】
この方法により得られる半導体装置は、絶縁性表面上に形成された結晶質半導体層を活性領域としたＴＦＴで構成される半導体装置であって、ＴＦＴは、絶縁性表面上にチャネル領域、ソース領域およびドレイン領域を含む活性領域（半導体層）、活性領域上のゲート絶縁膜およびゲート絶縁膜上のゲート電極を含み、且つ、活性領域には希ガス元素と非晶質半導体層の結晶化を促進する触媒元素とを含み、活性領域の少なくともチャネル領域においては、実質的に全ての触媒元素が半導体膜中に固溶していることが好ましい。このとき、触媒元素の濃度は、結晶質半導体層の固溶度よりも１桁以上低いことが更に好ましい。
【０１２６】
さらに他の実施形態の半導体装置は、絶縁性表面上に形成された結晶質半導体層を活性領域としたＴＦＴで構成される半導体装置であって、ＴＦＴは、絶縁性表面上にチャネル領域、ソース領域およびドレイン領域を含む活性領域（半導体層）、活性領域上のゲート絶縁膜およびゲート絶縁膜上のゲート電極を含み、活性領域には希ガス元素と非晶質半導体層の結晶化を促進する触媒元素とを含み、活性領域の少なくともチャネル領域とソース領域およびドレイン領域との接合部近傍においては、実質的に全ての触媒元素が半導体膜中に固溶している状態で存在している。
【０１２７】
他の実施形態の半導体装置は、絶縁性表面上に形成された結晶質半導体層を活性領域としたＴＦＴで構成される半導体装置であって、ＴＦＴは、絶縁性表面上にチャネル領域、ソース領域およびドレイン領域を含む活性領域（半導体層）、活性領域上のゲート絶縁膜およびゲート絶縁膜上のゲート電極を含み、活性領域は、希ガス元素と非晶質半導体層の結晶化を促進する触媒元素とを含み、活性領域のソース領域およびドレイン領域は、チャネル領域よりも触媒元素が高濃度で存在している。
【０１２８】
また、さらに他の実施形態の半導体装置は、絶縁性表面上に形成された結晶質半導体層を活性領域としたＴＦＴで構成される半導体装置であって、ＴＦＴは、絶縁性表面上にチャネル領域、ソース領域およびドレイン領域を含む活性領域（半導体層）、活性領域上のゲート絶縁膜およびゲート絶縁膜上のゲート電極を含み、活性領域は希ガス元素と非晶質半導体層の結晶化を促進する触媒元素とを含み、活性領域のソース領域およびドレイン領域は、チャネル領域とソース領域およびドレイン領域との接合部近傍よりも触媒元素が高濃度で存在している。
【０１２９】
すなわち、ソース・ドレイン領域にゲッタリング元素を添加し、第２の加熱処理により活性領域中の触媒元素を後のチャネル領域からソース・ドレイン領域へと移動させる方法を用いた場合、得られる半導体装置では、その活性領域のソース領域およびドレイン領域には、触媒元素が１×１０１８〜１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の濃度で存在している。これに対して、このときのチャネル領域中あるいはチャネル領域とソース領域およびドレイン領域との接合部近傍の触媒元素濃度は、１×１０１４〜１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度の範囲内にまで低減されている。ここで、活性領域のチャネル領域とソース領域およびドレイン領域との接合部近傍とは、チャネル領域とソース領域およびドレイン領域との接合境界よりそれぞれ２μｍの範囲内の領域であることが好ましい。これは、接合部での電界集中の影響が、接合部より２μｍの範囲内では生じているからである。
【０１３０】
また、さらに他の実施形態の半導体装置は、活性領域のソース領域およびドレイン領域には、ｎ型を付与する周期表第５族Ｂに属する不純物元素が含まれている。あるいは、活性領域のソース領域およびドレイン領域には、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）から選ばれた一種または複数種類の希ガス元素が、活性領域内の他の領域よりも高濃度で含まれている。あるいは、活性領域のソース領域およびドレイン領域には、活性領域内に含まれる希ガス元素よりも、原子番号が大きい一種または複数種類の希ガス元素が含まれている。これは、周期表第５族Ｂに属する不純物元素やＡｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等の希ガス元素がゲッタリング元素として機能するからである。ゲッタリング元素として希ガス元素を用いる場合、本発明による半導体層は活性領域内のチャネル領域にも希ガス元素を含むため、チャネル領域からソース・ドレイン領域へと触媒元素を移動させるためには、チャネル領域に含まれる希ガス元素濃度よりもソース・ドレイン領域の希ガス元素濃度を高くしておくことが好ましい。また、希ガス元素をゲッタリング元素として用いた際のゲッタリング効率は原子番号（原子量）が大きいほど高いので、活性領域にもともと含まれている希ガス元素よりも、原子番号の大きい希ガス元素をゲッタリング元素としてソース・ドレイン領域に導入するのも効果的である。ゲッタリング元素についての詳細は後述する。
【０１３１】
また、本発明による他の実施形態の製造方法は、絶縁性表面上に希ガス元素を含む非晶質半導体層を形成する第１の工程と、非晶質半導体層にその結晶化を促進する触媒元素を添加する第２の工程と、第１の加熱処理を行うことにより前記非晶質半導体層を結晶化し結晶質半導体層とする第３の工程と、結晶質半導体層をパターニング（例えばエッチング）して後のＴＦＴの活性領域（半導体層）を形成する第４の工程と、活性領域内のチャネル領域、ソース領域及びドレイン領域以外の領域に、触媒元素を引き寄せる効果をもつゲッタリング元素を添加しゲッタリング領域を形成する第５の工程と、第２の加熱処理を行い、活性領域中の触媒元素をチャネル領域及びソース領域、ドレイン領域からゲッタリング領域へと移動させる第６の工程とを少なくとも有する。
【０１３２】
ここでさらに、第５の工程におけるゲッタリング領域の形成は、ゲッタリング領域がソース領域および／あるいはドレイン領域と隣接し、活性領域において電子または正孔が移動する領域以外で行われ、この工程後、ソース領域およびドレイン領域において各ＴＦＴを電気的に接続する配線を形成する工程を含み、配線形成工程は配線がソース領域およびドレイン領域の少なくとも一部の領域を含むようにして接続されるよう行われる。この方法でも、第２の加熱処理を利用して、ゲッタリングとソース・ドレイン領域の活性化を同時に行うことができ、ゲッタリング工程に対して、専用の余分な負荷工程を設ける必要が無く、プロセスの簡略化及び短縮化が行える。さらに、活性領域内にソース・ドレイン領域とは別に専用のゲッタリング領域を設けるため、ソース・ドレイン領域をそのままゲッタリング領域と兼用する前述の方法と比べて、ゲッタリング領域を最適化することができる。なぜなら、ソース・ドレイン領域をゲッタリング領域と兼用する前述の方法では、ソース・ドレイン領域としての機能（特に低抵抗）を保つ必要があり、これによる制約が大きいからである。但し、ゲッタリング領域の配置は、前述のように少なくとも活性領域においてキャリア（電子または正孔）の移動を妨げないように配置されることが好ましい。
【０１３３】
この製造方法により得られる半導体装置は、絶縁性表面上に形成された結晶質半導体層を活性領域としたＴＦＴで構成される半導体装置であって、ＴＦＴは、絶縁性表面上にチャネル領域、ソース領域およびドレイン領域、ゲッタリング領域を含む活性領域（半導体層）、活性領域上のゲート絶縁膜およびゲート絶縁膜上のゲート電極を含み、活性領域には希ガス元素と非晶質半導体層の結晶化を促進する触媒元素とを含み、活性領域の少なくともチャネル領域においては、実質的に全ての触媒元素が半導体膜中に固溶している状態で存在していることが好ましい。
【０１３４】
あるいは、絶縁性表面上に形成された結晶質半導体層を活性領域としたＴＦＴで構成される半導体装置であって、ＴＦＴは、絶縁性表面上にチャネル領域、ソース領域およびドレイン領域、ゲッタリング領域を含む活性領域（半導体層）、活性領域上のゲート絶縁膜およびゲート絶縁膜上のゲート電極を含み、活性領域には希ガス元素と非晶質半導体層の結晶化を促進する触媒元素とを含み、活性領域の少なくともチャネル領域とソース領域およびドレイン領域との接合部近傍においては、実質的に全ての触媒元素が半導体膜中に固溶している状態で存在する構成としてもよい。
【０１３５】
あるいは、絶縁性表面上に形成された結晶質半導体層を活性領域としたＴＦＴで構成される半導体装置であって、ＴＦＴは、絶縁性表面上にチャネル領域、ソース領域およびドレイン領域、ゲッタリング領域を含む活性領域（半導体層）、活性領域上のゲート絶縁膜およびゲート絶縁膜上のゲート電極を含み、活性領域には希ガス元素と非晶質半導体層の結晶化を促進する触媒元素とを含み、活性領域の少なくともチャネル領域とソース領域およびドレイン領域においては、実質的に全ての触媒元素が半導体膜中に固溶している状態で存在していることが好ましい。
【０１３６】
また、別の視点から、ゲッタリング領域との位置関係に注目して見ると、本発明のある実施形態の半導体装置は、絶縁性表面上に形成された結晶質半導体層を活性領域としたＴＦＴで構成される半導体装置であって、ＴＦＴは、絶縁性表面上にチャネル領域、ソース領域およびドレイン領域、ゲッタリング領域を含む活性領域（半導体層）、活性領域上のゲート絶縁膜およびゲート絶縁膜上のゲート電極を含み、活性領域には希ガス元素と非晶質半導体層の結晶化を促進する触媒元素とを含み、活性領域のゲッタリング領域は、チャネル領域よりも触媒元素が高濃度で存在している。
【０１３７】
あるいは、絶縁性表面上に形成された結晶質半導体層を活性領域としたＴＦＴで構成される半導体装置であって、ＴＦＴは、絶縁性表面上にチャネル領域、ソース領域およびドレイン領域、ゲッタリング領域を含む活性領域（半導体層）、活性領域上のゲート絶縁膜およびゲート絶縁膜上のゲート電極を含み、活性領域には希ガス元素と非晶質半導体層の結晶化を促進する触媒元素とを含み、活性領域のゲッタリング領域は、チャネル領域とソース領域およびドレイン領域との接合部近傍よりも触媒元素が高濃度で存在している。
【０１３８】
あるいは、絶縁性表面上に形成された結晶質半導体層を活性領域としたＴＦＴで構成される半導体装置であって、ＴＦＴは、絶縁性表面上にチャネル領域、ソース領域およびドレイン領域、ゲッタリング領域を含む活性領域（半導体層）、活性領域上のゲート絶縁膜およびゲート絶縁膜上のゲート電極を含み、活性領域には希ガス元素と非晶質半導体層の結晶化を促進する触媒元素とを含み、前記活性領域のゲッタリング領域は、チャネル領域とソース領域およびドレイン領域よりも触媒元素が高濃度で存在している。
【０１３９】
さらに、これらの半導体装置においては、活性領域におけるゲッタリング領域は、ソース領域および／あるいはドレイン領域と隣接し、活性領域において電子または正孔が移動する領域以外に形成されており、ソース領域およびドレイン領域において各ＴＦＴを電気的に接続する配線が、ソース領域およびドレイン領域の少なくとも一部の領域を含むようにして接続されている。
【０１４０】
すなわち、活性領域内にソース・ドレイン領域とは別に専用のゲッタリング領域が設けられ、その領域はＴＦＴ完成後も維持されている。これは、前記製造方法の結果として得られる構造というだけでなく、素子内に常にゲッタリング領域を設けておくこと自体が優位性をもつ。すなわち、素子内にゲッタリング領域を有しない場合は、ＴＦＴの駆動で少なからず熱が発生し、まれに、残留している固溶度以下の濃度の触媒元素から新たに半導体化合物の析出を生じる場合があるからである。この点で、半導体装置完成後も、活性領域内に強力なゲッタリング領域を有する構造とすることは、ＴＦＴ駆動時にもゲッタリング能力を有し、このような析出を生じさせにくい。さらに、そのゲッタリング領域は、専用として最適化できるため、強力なゲッタリング能力を持たせることができる。その結果、ＴＦＴの信頼性をより高めることができる。但し、ゲッタリング領域は抵抗等の特性を無視してゲッタリングのために最適化するため、ゲッタリング領域の配置は、前述のように少なくとも活性領域においてキャリア（電子または正孔）の移動を妨げないように配置されることが望ましい。
【０１４１】
このように、ゲッタリング領域にゲッタリング元素を添加し、第２の加熱処理により活性領域中の触媒元素をゲッタリング領域へと移動させる方法を用いた場合、得られる半導体装置では、その活性領域のゲッタリング領域には、触媒元素が１×１０１８〜１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の濃度で存在している。これに対して、このときのチャネル領域中、あるいはチャネル領域とソース・ドレイン領域との接合部近傍、あるいはチャネル領域とソース・ドレイン領域全域の触媒元素濃度は、１×１０１４〜１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度の範囲内にまで低減されている。
【０１４２】
また、活性領域のゲッタリング領域は、活性領域内の他の領域に比べて非晶質成分をより多く含むことが望ましい。この非晶質成分の含有度合いは、各領域に対して顕微レーザーラマン分光測定を行うことで判別でき、ゲッタリング領域は、活性領域内の他の領域に比べて、このラマン分光スペクトルにおける非晶質ＳｉのＴＯフォノンピークＰａと結晶ＳｉのＴＯフォノンピークＰｃとの比Ｐａ／Ｐｃが大きいことが好ましい。
【０１４３】
ゲッタリング領域のメカニズムとしては、その領域での触媒元素に対する固溶度を他の領域より上げて、そこへ触媒元素を移動させる作用（第１のゲッタリング作用）と、触媒元素をトラップするような欠陥あるいは局所的な偏析サイトを形成し、そこに触媒元素を移動させトラップさせる作用（第２のゲッタリング作用）とがある。すなわち、前記活性領域のゲッタリング領域を、前記活性領域内の他の領域に比べて非晶質成分をより多く含むよう構成することで、前記第２のゲッタリング作用の効果を引き出すことができる。この状態は、ＴＦＴ完成後も維持することがポイントで、非晶質状態となっているゲッタリング領域を工程途中で結晶化してしまうと、その後のゲッタリング作用は小さくなり、加熱処理で一旦移動させた触媒元素が、その後の工程で逆流することがある。また、製造工程内でこのような触媒元素の逆流がないようにしたとしても、ＴＦＴの駆動で少なからず熱が発生し、一旦ゲッタリング領域に移動させた触媒元素が、ＴＦＴ駆動時にチャネル領域へと逆流し、信頼性において問題が生じる場合が見られる。したがって、ＴＦＴの活性領域においてゲッタリング領域を設ける場合には、その領域はＴＦＴ完成時においても非晶質状態として維持し、常にゲッタリング工程時と同レベルのゲッタリング能力を保つようにしておくことが望ましい。
【０１４４】
また、このような半導体装置構成及びその製造方法では、ＴＦＴ活性領域中にソース領域およびドレイン領域とは別にゲッタリング領域を有し、そのゲッタリング領域はＴＦＴのキャリア（電子または正孔）の移動を妨げないように、それらが移動する領域以外に形成されているため、ソース・ドレイン領域はゲッタリングに左右されず、分離した工程としてｎ型不純物やｐ型不純物の添加量を最適に設定することができる。すなわち、ゲッタリング領域を非晶質成分を含んだまま構成しても、それに伴う高抵抗の影響をＴＦＴとしては全く受けない。その結果、プロセスマージンが拡がると共に、ドーピング装置のスループットを大きく向上することができ、さらにはソース・ドレイン部を低抵抗化でき、ＴＦＴのオン特性を向上できる。
【０１４５】
また、活性領域中のゲッタリング領域には、ｎ型を付与する周期表第５族Ｂに属する不純物元素と、ｐ型を付与する周期表第３族Ｂに属する不純物元素と、が含まれていることが好ましい。あるいは、活性領域のゲッタリング領域には、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅから選ばれた一種または複数種類の希ガス元素が、活性領域内の他の領域よりも高濃度で含まれていることが好ましい。あるいは、活性領域のゲッタリング領域には、活性領域内に含まれる希ガス元素よりも、原子番号が大きい一種または複数種類の希ガス元素が含まれていることが好ましい。これは、前述のように、周期表第５族Ｂに属する不純物元素やＡｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等の希ガス元素がゲッタリング元素としての機能を有するからであり、希ガス元素に関しては原子番号（原子量）が大きいほどそのゲッタリング効果が高いからである。
【０１４６】
また、以上述べた半導体装置構成の内、活性領域のソース・ドレイン領域にゲッタリング元素を添加し、その領域に触媒元素を熱的に移動させる方法と、活性領域中に専用のゲッタリング領域を形成し、その領域に触媒元素を熱的に移動させる方法では、ソース・ドレイン領域の活性化を兼ねて、ゲッタリングのための第２の加熱処理が行われる。すなわち、ゲート電極が形成された後に第２の加熱処理が行われるため、ゲート電極の材料としては、耐熱性の高い高融点金属であるＷ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏから選ばれた元素、または前記元素の合金材料の一種または複数種から選別されることが望ましい。
【０１４７】
さて、本発明の半導体装置の活性領域に存在する希ガス元素、すなわち本発明の半導体膜の製造方法において、非晶質半導体層が含む希ガス元素は、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）から選ばれた一種または複数種類の元素であることが望ましい。これらの希ガス元素であれば、前述のような本発明の効果は特に高く、結晶化時の結晶核の発生密度を高め、触媒元素の添加量を大きく低減でき、さらに結晶化後に凝集し析出している触媒元素の半導体化合物を細かく分散させ、個々の塊の大きさを小さくでき、後のゲッタリング工程で非常にゲッタリングされ易い状態を形成することができる。
【０１４８】
また、本発明において、半導体装置の活性領域（少なくともチャネル領域）における希ガス元素の濃度としては、５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の範囲内であることが望ましい。図２４に示す本発明者が希ガス元素の濃度に対して行った実験データを参照しながら、希ガス元素の好ましい濃度範囲を説明する。ここでは、半導体膜としてケイ素膜を用い、触媒元素としてはニッケルを用い、希ガス元素としてはアルゴンを用いている。
【０１４９】
図２４（Ａ）は、ケイ素膜中のＡｒ濃度と結晶化時の結晶核発生密度との関係を示している。なお、縦軸の結晶核発生密度については、図２２と同じ方法で測定した。また、図２４（Ｂ）は、ケイ素膜中のＡｒ濃度と結晶化後に析出している触媒元素化合物（Ｎｉシリサイド）の大きさとの関係を示している。Ｎｉシリサイドの大きさに関しては、顕在化するためのフッ化水素酸処理を施し、図２３に示すようなＳＥＭ観察を行い、エッチピットとして個々の大きさを計測した。図２４（Ａ）及び図２４（Ｂ）において、左端のデータ点は、希ガス元素を含んでいないケイ素膜の結果をプロットしており、Ａｒ濃度は測定下限以下であった。
【０１５０】
図２４（Ａ）から、ケイ素膜中にＡｒを添加しても、その濃度が５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ライン２７１）よりも低いと核発生密度を高めるような作用が認められないことがわかる。Ａｒ濃度が、５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ライン２７１）以上になると、核発生密度の顕著な増大が認められる。すなわち、非結晶ケイ素膜に導入する希ガス元素の濃度は５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上であることが好ましいことがわかる。
【０１５１】
図２４（Ｂ）からわかるように、Ｎｉシリサイドの大きさは、同一条件でも小さなものから大きなものまで非常にばらついているが（図中のエラーバー）、ライン２７１の濃度を超えると、Ｎｉシリサイドの大きさが全体的に小さくなる傾向が現れ、特に大きな塊のＮｉシリサイドが見られなくなっていく。さらにＡｒ濃度を上げると、図２４（Ａ）では核発生密度が高まり、図２４（Ｂ）でもＮｉシリサイドの大きさは小さくなっていくが、ほぼ飽和した状態となっていき、極端にＡｒ濃度を上げるメリットはない。それどころか、図２４（Ａ）及び図２４（Ｂ）に示す濃度５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ライン２７２）を超え出すと、非晶質ケイ素膜中に含まれているＡｒがその結晶状態に悪影響を与え出し、触媒元素を添加したことで得られる高品質な結晶性のメリットが損なわれ、かえって半導体層の移動度が低下することがあるので、活性領域に含まれる希ガス元素の濃度は、５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の範囲内であることが好ましい。
【０１５２】
触媒元素を導入する前の非晶質半導体層に含まれる希ガス元素の濃度が大きくなると、逆に結晶成長に悪影響を与え、触媒元素による高品質な結晶質半導体層が実現できないことを述べたが、次に、本発明において活性領域を構成する結晶質半導体層の結晶状態・結晶性を説明する。
【０１５３】
本発明による結晶質半導体膜（活性領域、あるいは活性領域の少なくともチャネル領域の形成に用いられる）は、その結晶の面配向が主に〈１１１〉晶帯面で構成されている。さらに具体的には、結晶質半導体膜の面配向の割合は、〈１１１〉晶帯面の中でも、特に（１１０）面配向と（２１１）面配向とで全体の５０％以上の領域が占められている。一般的に触媒元素を用いない結晶化では、半導体膜下地の絶縁体の影響（特に非晶質二酸化ケイ素の場合）の影響で、結晶質半導体膜の面配向は、（１１１）に向きやすい。これに対して、非晶質半導体膜に触媒元素を添加し結晶化させた場合に得られる結晶質半導体膜の面配向が主に〈１１１〉晶帯面で構成される様子を模式的に図２５（Ａ）に示す。図２５（Ａ）において、２８１は下地絶縁体、２８２は未結晶化領域の非晶質半導体層、２８３は結晶質半導体層、２８４は結晶成長のドライビングフォースとなっている触媒元素の半導体化合物である。
【０１５４】
図２５（Ａ）に示すように、触媒元素化合物２８４が結晶成長の最前線に存在し、隣接する非晶質領域２８２を紙面右方向に向かって次々と結晶化していくのであるが、このとき触媒元素化合物２８４は、〈１１１〉方向に向かって強く成長する性質がある。その結果、得られる結晶質半導体膜の面方位としては、図２５（Ａ）に示すように〈１１１〉晶帯面が現れる。
【０１５５】
図２５（Ｂ）には、〈１１１〉晶帯面を示す。図２５（Ｂ）において、横軸は（−１００）面からの傾斜角度で、縦軸は表面エネルギーを表す。グループ２８５は、〈１１１〉晶帯面となる結晶面である。（１００）面と（１１１）面は〈１１１〉晶帯面ではないが、比較のために示してある。
【０１５６】
また、図２５（Ｃ）には、結晶方位の標準三角形を示す。ここで、〈１１１〉晶帯面の分布は、破線のようになる。数字は代表的な極点の指数である。これらの〈１１１〉晶帯面の中でも、本発明で得られる結晶質半導体膜では、特に（１１０）面あるいは（２１１）面が優勢配向となり、これらの面が全体の５０％以上を占めるときに優位性が得られる。これらの２つの結晶面は他の面に比べてホール移動度が非常に高く、Ｎチャネル型ＴＦＴに比べ性能の劣るＰチャネル型ＴＦＴの性能を特に向上でき、半導体回路においてもバランスがとり易いというメリットがある。
【０１５７】
前述のように非晶質半導体膜に含まれる希ガス元素濃度が高過ぎるとき、すなわち図２４における上限ライン２７２を超えたときには、このような面配向が崩れ、その面配向は、図２５（Ｃ）の標準三角形において破線で示す〈１１１〉晶帯面上の分布から１１１点の方向にずれ始める。すなわち、触媒元素を用いない場合のランダム配向の結晶状態に近づく傾向がある。
【０１５８】
本発明により得られた結晶質半導体膜の面方位分布の例を図２６に示す。図２６は後方散乱電子回折像（ＥＢＳＰ）の測定結果で、個々の微小領域に分けてその結晶方位を特定し、それをつなぎ合わせてマッピングしたものである。図２６（Ａ）に示すのは、本発明の結晶質半導体層における面方位分布であり、図２６（Ｂ）は、図２６（Ａ）のデータに基づいて、隣接する各マッピング点間の面方位の傾角が一定値以下（ここでは５°以下）のものを同色で塗り分け、個々の結晶粒（結晶粒：ほぼ同一の面方位を有する領域）の分布を浮かび上がらせたものである。また、図２６（Ｃ）には、図２５（Ｃ）で説明した結晶方位の標準三角形を示す。
【０１５９】
図２６（Ｃ）からわかるように、本発明による結晶質半導体層は、概ね〈１１１〉晶帯面に乗った面配向を示しており、特に（１１０）と（２１１）に強く配向しているのがわかる。また、本発明では、半導体膜に含まれる希ガス元素の作用で核発生密度が増大し、図２６（Ｂ）に示される個々の結晶粒のサイズは、２μｍ〜１０μｍの範囲に分布している。したがって、本発明の半導体装置は、その活性領域、あるいは少なくともチャネル領域として、結晶粒の粒径が２μｍ〜１０μｍの範囲内にある結晶質半導体層を有している。なお、本発明による結晶質半導体層の結晶状態（すなわち、面配向および面配向の割合、結晶粒の粒径）は、ＥＢＳＰ測定により特徴付けられる。
【０１６０】
次に、本発明の半導体膜の製造方法における、希ガス元素を含む非晶質半導体層を形成する工程を説明する。
【０１６１】
本発明の製造方法においては、希ガス元素を含む非晶質半導体層を形成する工程は、プラズマＣＶＤ法を用い、成膜時に希ガス元素を導入することで行うことが最も好ましい。上記の方法に代えて、まず非晶質半導体層を成膜した後、該非晶質半導体膜に希ガス元素をイオンドーピングしてもよい。後者の方法は、希ガス元素の濃度制御性の点では優れるが、成膜装置以外に高価なドーピング装置が必要であり、また成膜とドーピングをそれぞれ別工程で行うため、生産性が悪く高コスト化するデメリットがある。また、上記の２つの方法以外には、希ガスをスパッタリングガスとし半導体ターゲットを用いてスパッタリング法により非晶質半導体層を成膜する方法があるが、この方法では、ＲＦかパルスＤＣによる放電が必須であり、特に基板サイズが大きい場合には安定した放電を得るのは難しく、またスパッタリング特有のパーティクルが非常に多いという問題がある。
【０１６２】
これに対して、プラズマＣＶＤ法では、メートルサイズの大型ガラス基板に対する量産装置も一般に市販されており、クリーニングガスによるチャンバークリーニングも行えるので、パーティクル対策も良好である。しかしながら、化学的な反応による成膜のため、化学反応に不活性な希ガス元素は成膜ガスとして単純に導入しても、単なるキャリアガスとして作用するだけで成膜される半導体膜の膜中には含まれ難い。
【０１６３】
そこで、好ましい実施形態においては、基板の絶縁性表面上に希ガス元素を含む非晶質半導体層を形成する工程は、プラズマＣＶＤ法を用い、成膜時に希ガス元素をチャンバー（ＣＶＤ反応室）内に導入し、プラズマを発生させるためのＣＶＤ電極に加えて、非晶質半導体層が形成される絶縁性表面を有する基板側（基板を受容する基板ホルダー）にも単独で別バイアスを印加するデュアルバイアスで行う。さらに、他の好ましい実施形態では、希ガス元素を含む非晶質半導体層を形成する工程は、プラズマＣＶＤ法を用い、成膜時に希ガス元素を導入し、ＣＶＤ電極にＲＦバイアスを印加し、基板側にもＣＶＤ電極側のＲＦバイアスと異なる周波数のＲＦバイアスを印加する二周波方式で行う。
【０１６４】
本発明者は、このように、プラズマＣＶＤ工程において、半導体材料ガスと希ガス元素とを少なくともソースガスとして用い、ＣＶＤ電極に加えて基板側にも単独で別バイアスを印加するデュアルバイアスで成膜を行うことによって、希ガス元素が多量に含まれた非晶質半導体層を成膜できることを見出した。
【０１６５】
このときのバイアスとしては、ＣＶＤ電極にＲＦバイアスを印加し、基板側にも単独でＲＦバイアスを印加する方法が最も効果が高く、基板側にＤＣバイアスをかけた場合よりも、得られた非晶質半導体膜（例えば非晶質ケイ素膜）における希ガス元素の含有量がより高かった。但し、基板側にＤＣ電圧をかけた場合でも、全く何のバイアスもかけない場合よりは勿論効果は見られた。また、このときのＣＶＤ電極に印加されるＲＦバイアスと基板（絶縁体）側に印加されるＲＦバイアスの周波数はそれぞれ異なり、ＣＶＤ電極に印加されるＲＦバイアスの周波数よりも基板側に印加するＲＦバイアスの周波数の方が小さいことが望ましい。このような構成にすることにより、プラズマのマッチングが良く安定した放電が得られる。
【０１６６】
次に、本発明による上記製造方法を実行するために好適に用いられる半導体製造装置の構成を説明する。
【０１６７】
本発明による半導体製造装置は、希ガス元素を含む非晶質半導体層を成膜するためのプラズマＣＶＤ装置であって、プラズマＣＶＤ装置は、ＣＶＤ反応室（チャンバー）内にＣＶＤ電極と非晶質半導体層を成膜する基板に接触する基板ホルダーと有し、さらに外部にパワー供給電源を有し、ＣＶＤチャンバーの電位は接地（アース）され、ＣＶＤ電極側の電位及び非晶質半導体層を成膜する基板と接触する基板ホルダー側の電位はＣＶＤチャンバーからそれぞれ独立しており、ＣＶＤ電極に接続されるパワー供給電源と非晶質半導体層を成膜する基板と接触する基板ホルダーに接続されるパワー供給電源とは異なるものであり、ＣＶＤチャンバーには半導体成膜材料ガスと希ガスのガス導入ポートが少なくとも設けられている。さらには、ＣＶＤ電極に接続されるパワー供給電源と非晶質半導体層を成膜する基板と接触する基板ホルダーに接続されるパワー供給電源は、それぞれＲＦパワー供給電源（ＲＦ発振源）であることが好ましい。
【０１６８】
また、ここで、ＣＶＤ電極に接続されるパワー供給電源あるいはＲＦパワー供給電源は、非晶質半導体層を成膜する基板と接触する基板ホルダーに接続されるパワー供給電源あるいはＲＦパワー供給電源に比べ、電力容量が同等かそれ以上であることが好ましい。さらに、ＣＶＤ電極に接続されるＲＦパワー供給電源のＲＦ周波数は、非晶質半導体層を成膜する基板と接触する基板ホルダーに接続されるＲＦパワー供給電源のＲＦ周波数に比べて大きいことが好ましい。
【０１６９】
本発明による半導体膜の製造に好適に用いられるプラズマＣＶＤ装置の構成を図１５（Ａ）および（Ｂ）を参照しながら説明する。図１５（Ａ）は公知のプラズマＣＶＤ装置の構成を模式的に示す図であり、図１５（Ｂ）は本発明の実施形態で用いられるプラズマＣＶＤ装置の構成の一例を模式的に示している。
【０１７０】
図１５（Ａ）に示す通常のプラズマＣＶＤにおいては、基板１５１はチャンバー１５３と同様グラウンドに接地され、同電位となっている。そして、ＣＶＤ電極１５２にＲＦパワー１５４が供給され、成膜がなされる。これに対して図１５（Ｂ）に示したＣＶＤ装置では、基板１５１の電位はＣＶＤチャンバー１５３から独立しており、ＣＶＤ電極１５２に供給されるＲＦパワー１５４とは、全く別のＲＦ電源よりＲＦパワー１５５が供給される。ＣＶＤチャンバー１５３はグラウンドに接地されている。このような構成として希ガスを成膜ガスとして用いると、前述のように希ガス元素が膜中に含まれる非晶質半導体膜が容易に得られる。ここで、パワー供給電源としては、特に基板１５１側はＤＣでも効果は得られるが、希ガス元素の含有量を上げるためにはＲＦの方がより効果的である。また、ＣＶＤ電極１５２に供給されるＲＦパワー１５４は、基板１５１側に供給されるＲＦパワー１５５より大きいほど、また、ＣＶＤ電極１５２に供給されるＲＦ周波数は、基板１５１側に供給されるＲＦ周波数より高いほど、プラズマの安定性は高まるので、好ましい。
【０１７１】
本発明の半導体膜の製造方法に好適に用いられる他の半導体製造装置は、複数のＣＶＤチャンバーが直接に、あるいは間に真空チャンバーを介して間接に、互いに接続された構成（いわゆるマルチチャンバー型構成）を有している。複数のＣＶＤチャンバーの内の少なくとも１つのＣＶＤチャンバーが、図１５（Ｂ）を参照しながら前述した構成を有するデュアルバイアスあるいは二周波式のプラズマＣＶＤチャンバーで構成されており、他のＣＶＤチャンバーの少なくとも１つのＣＶＤチャンバーが、絶縁膜（保護膜）を成膜するためのチャンバーとして構成されている。
【０１７２】
本発明によるこのような構成のマルチチャンバー型プラズマＣＶＤ装置のチャンバー構成を模式的に図１６に示す。図１６に示した本発明の実施形態による半導体製造装置は、カセットステーション１６１と、ロードロックチャンバー１６２および１６３と、４室のプラズマＣＶＤチャンバー１６４〜１６７と、クラスターチャンバー１６８とを有している。
【０１７３】
まず、カセットステーション１６１に基板を収納したカセットがセットされる。基板は、ロボットによりロードロックチャンバー１６２および１６３に送られ、ここで真空引きされ、減圧状態となる。ロードロックチャンバーは１室でもよいが、図１６のように２室構成とすることで、作業効率が向上する。４室のプラズマＣＶＤチャンバー１６４〜１６７は、ロッドロックチャンバー１６２および１６３とクラスターチャンバー１６８で接続されており、これらの全てのチャンバーは減圧状態が保持されている。ロードロックチャンバー１６２および１６３内の雰囲気を減圧置換した後、基板は、クラスターチャンバー１６８内のロボットによって、各プラズマＣＶＤチャンバー１６４〜１６７に送られる。なお、図１６では、プラズマＣＶＤチャンバーを４室としたが、１室を基板の予備加熱を行うためのプレヒートチャンバーとしてもよい。このような構成をとることで、基板上に異なる膜種を連続して成膜する際、基板を大気中に出すことなく、別のＣＶＤチャンバーへと移送でき、真空（あるいは減圧雰囲気）中で連続して成膜が可能となる。このような装置を用いることで、本発明においては、希ガス元素を含む非晶質半導体と下層の絶縁膜を連続して形成できる。これらの界面は、ＴＦＴにおいてバックチャネルとなり、ＴＦＴ特性や信頼性に大きく影響するため、清浄に保つことが望ましく、本発明の半導体製造装置では簡易にそれを実現することができる。
【０１７４】
以上述べたような本発明の半導体膜の製造方法の全般において、希ガス元素を含む非晶質半導体層に触媒元素を添加し、第１の加熱処理を行い非晶質半導体層を結晶化させる結晶化工程は、非晶質半導体層の一部に選択的に触媒元素を添加し、第１の加熱処理を行うことにより、触媒元素が選択的に添加された領域からその周辺部へと横方向に結晶成長させることにより行われることが好ましい。このようにすることで、横方向に結晶成長した領域では、結晶成長方向がほぼ一方向にそろった（典型的には〈１１１〉晶帯面が成長方向にそろった）良好な結晶質半導体層を得ることができ、ＴＦＴの電流駆動能力をより高めることが可能である。また、この横方向に結晶成長した領域では、触媒元素が直接添加された領域よりも結晶成長後における触媒元素の膜中濃度が１〜２桁低減できるため、後のゲッタリング工程の負荷を小さくすることができる。
【０１７５】
さらに、本発明のある好ましい実施形態においては、結晶化のための（第１の）加熱処理の後、結晶質半導体層にレーザー光を照射する工程を含む。結晶質半導体層にレーザー光を照射した場合、結晶質部分と非晶質と部分の融点の相違から結晶粒界部や微小な残留非晶質領域（未結晶化領域）が集中的に処理される。触媒元素を導入し結晶化した結晶質ケイ素膜は、柱状結晶で形成されており、その内部は単結晶状態であるため、レーザー光の照射により結晶粒界部が処理されると基板全面に亘って単結晶状態に近い良質の結晶質ケイ素膜が得られ、結晶性が大きく改善される。この結果、ＴＦＴのオン特性は大きく向上し、電流駆動能力により優れた半導体装置が実現できる。
【０１７６】
本発明による実施形態の結晶質半導体膜（低濃度領域）は、４ｎｍ以上９ｎｍ以下の範囲内の平均表面粗さＲａを有することが好ましい。図２３のＳＥＭ写真からもわかるが、結晶質半導体膜の表面に凹凸が生じている。これは、レーザー光を照射し、半導体膜を溶融固化し再結晶化したときに、その体積膨張率の違いから境界部に生じるもので、一般にリッジと呼ばれている。このときの平均表面粗さが４ｎｍ未満であればレーザーパワーが不十分なために、結晶性を十分に改善できていない可能性がある。また平均表面粗さＲａが９ｎｍ超であれば、レーザーパワーが過剰なために、局所的に結晶性が悪化しばらつきが大きくなると共に信頼性（ゲート絶縁膜耐圧）への影響が懸念される。
【０１７７】
本発明のある実施形態の半導体膜の製造方法において、結晶質半導体層の一部に触媒元素を引き寄せる効果をもつゲッタリング元素を添加する第４の工程は、イオンドーピング法により行われ、ゲッタリング元素が添加された領域（ゲッタリング領域）は、他の領域に比べ非晶質化が進行している。すなわち、ゲッタリング領域を非晶質化させることで、触媒元素をトラップするような結晶欠陥あるいは局所的な偏析サイトを積極的に形成し、前述の第２のゲッタリング作用を利用することができる。この製造方法では、例えば、ゲッタリング領域は活性領域外に形成すれば、第２のゲッタリング工程後、ゲッタリング領域は活性領域には残らず、そこが非晶質化していても問題とはならない。
【０１７８】
また、活性領域のソース・ドレイン領域にゲッタリング元素を添加し、そこへ触媒元素を移動させる方法を採用すると、活性領域のソース領域及びドレイン領域にゲッタリング元素を添加する第５の工程は、イオンドーピング法により行われ、ゲッタリング元素が添加されたソースおよびドレイン領域は、チャネル領域に比べ非晶質化が進行する。この場合も、ソース・ドレイン領域の非晶質化を進行させることで、第２のゲッタリング作用を引き出すことができる。但し、ソース・ドレイン領域は、ＴＦＴとして機能するため、最終的には低抵抗化していなくてはならない。よって、一旦、非晶質化を進行させた後、ゲッタリグのための第２の加熱処理時間中に、結晶性をある程度回復させることが好ましい。
【０１７９】
また、活性領域内にソース・ドレイン領域とは別に専用のゲッタリング領域を形成する製造方法を採用すると、活性領域内のチャネル領域及びソース領域、ドレイン領域以外の領域にゲッタリング元素を添加しゲッタリング領域を形成する第５の工程は、イオンドーピング法により行われ、ゲッタリング元素が添加されたゲッタリング領域は、チャネル領域及びソース領域、ドレイン領域に比べ非晶質化が進行する。この場合も、ゲッタリング領域の非晶質化を進行させることで、第２のゲッタリング作用を引き出すことができる。この場合、ゲッタリング領域は、ＴＦＴ完成後も非晶質状態で残っていてもよく、プロセスの自由度が高い。半導体装置としては、前述のように、むしろ、活性領域内にゲッタリング領域を有し、ゲッタリング領域が多くの非晶質成分を含んでいる方が好ましい。
【０１８０】
本発明の半導体膜の製造方法で用いるゲッタリング元素としては、まず第１に、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂから選ばれた一種または複数種類の周期表第５族Ｂに属する元素を用いることが好ましい。これらの周期表第５族Ｂに属する元素をケイ素膜に導入した場合には、その領域での触媒元素に対する固溶度が上がり、すなわち前述の第１のゲッタリング作用を利用してゲッタリングの移動が行われる。これらの元素の中でも特にその効果が高いのはリンである。また、これらの元素であれば、Ｎチャネル型ＴＦＴにおいては、ソース・ドレイン領域として、そのまま用いることができる。
【０１８１】
さらには、ゲッタリング元素として、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂから選ばれた一種または複数種類の周期表第５族Ｂに属する元素に加えて、Ｂ、Ａｌから選ばれた一種または複数種類の周期表第３族Ｂに属する元素とを共に用いることがより望ましい。５族Ｂ元素だけでもゲッタリング能力を有するが、これに加えて３族Ｂ元素も導入した場合、より大きなゲッタリング効果が得られることがわかっている。ゲッタリング領域のケイ素膜に、リンだけでなく、ホウ素をドープすると、ゲッタリングメカニズムが変わる。リンのみの場合には、ノンドープの非ゲッタリング領域との触媒元素の固溶度の差を利用した拡散移動型ゲッタリング（前述の第１のゲッタリング作用）であるが、加えてホウ素を含ませることで、逆にゲッタリング領域で触媒元素が析出し易くなり、欠陥あるいは偏析サイトへのゲッタリング（前述の第２のゲッタリング作用）が優勢になり、その効果は相乗的に高められる。但し、Ｎ型を付与する元素に対してＰ型を付与する元素を重ねてドープするため、これらの元素が導入されたゲッタリング領域は高抵抗になり易く、ソース・ドレイン領域以外に専用のゲッタリング領域を設ける方法においてより効果的である。このときのゲッタリング領域に含まれる不純物元素の濃度としては、周期表第５族Ｂに属する元素は１×１０１９〜１×１０２１／ｃｍ３の濃度範囲にあることが好ましく、周期表第３族Ｂに属する元素は１．５×１０１９〜３×１０２１／ｃｍ３の濃度範囲にあることが好ましい。何れの場合も、この範囲内の濃度であれば、十分なゲッタリング効率が得られる。
【０１８２】
本発明の半導体膜の製造方法に用いられる他のゲッタリング元素として、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅから選ばれた一種または複数種類の希ガス元素を用いることもできる。ゲッタリング領域にこれらの希ガス元素が存在すると、そこで大きな格子間歪みが生じ、欠陥・偏析サイトによる第２のゲッタリング作用が非常に強力に働く。このときにゲッタリング領域に含まれる希ガス元素の濃度としては、１×１０１９〜３×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の範囲内であれば、十分なゲッタリング効率が得られる。
【０１８３】
さらに、本発明の半導体膜の製造方法において、このような希ガス元素をゲッタリング元素として用いる場合、非晶質半導体層に含まれている希ガス元素種よりも原子番号の大きい、一種または複数種類の希ガス元素を用いることが望ましい。希ガス元素をゲッタリング元素として用いた際のゲッタリング効率は原子番号（原子量）が大きいほど高い。本発明では、結晶性半導体膜（低濃度領域）のほぼ全体に希ガス元素を含むため、ゲッタリング領域へと触媒元素を移動させるためには、活性領域にもともと含まれている希ガス元素種よりも、原子番号の大きい希ガス元素種をゲッタリング元素として用いるのが効果的である。
【０１８４】
本発明のある好ましい実施形態の半導体膜の製造方法は、結晶質半導体層の上に触媒元素を引き寄せる効果をもつゲッタリング層を形成し、第２の加熱処理を行い、結晶質半導体層に残存する触媒元素をゲッタリング層へと移動させる工程を含む。この方法においては、第２の加熱処理を行い、結晶質半導体層に残存する触媒元素をゲッタリング層へと移動させる第５の工程（ゲッタリング工程）の後、ゲッタリング層を除去する工程をさらに包含しても良い。このようにすることで、他の方法と異なり、基板全面に触媒元素が集められた領域（ゲッタリング領域）の無い、ほぼ全面に亘って触媒濃度の低い結晶質半導体層が得られ、その後の工程の自由度や設計レイアウトの自由度が高められる。
【０１８５】
ここで、ゲッタリング層としては、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂから選ばれた一種または複数種類の周期表第５族Ｂに属する元素を含有する非晶質半導体層を用いることが望ましい。あるいは、ゲッタリング層として、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂから選ばれた一種または複数種類の周期表第５族Ｂに属する元素と、Ｂ、Ａｌから選ばれた一種または複数種類の周期表第３族Ｂに属する元素とを共に含有する非晶質半導体層を用いることが望ましい。非晶質状態の半導体膜を用いる理由は、前述のように、結晶欠陥・偏析サイトを利用した第２のゲッタリング作用を引き出せるからである。また、元素種を含有させる理由は、前述のように、元素種がゲッタリング元素として機能するからである。
【０１８６】
また、上記以外に利用可能なゲッタリング層としては、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅから選ばれた一種または複数種類の希ガス元素を、結晶質半導体層に含まれている希ガス濃度よりも高濃度で含有する非晶質半導体層を用いることが望ましい。あるいは、ゲッタリング層として、結晶質半導体層に含まれている希ガス元素種よりも原子番号の大きい希ガス元素種を含有する非晶質半導体層を用いることが望ましい。希ガス元素を含む非晶質半導体層をゲッタリング層として利用する場合には、下層の結晶質半導体層に含まれる希ガス元素とのバランスが重要である。したがって、ゲッタリング層の条件としては、希ガス元素濃度が下層の結晶質半導体層に含まれる希ガス元素濃度よりも高い必要があり、またゲッタリング効率の高い原子番号が大きい希ガス元素をゲッタリング層に用いることが好ましい。
【０１８７】
（第１実施形態）
本発明における第１の実施の形態を図１（Ａ）〜（Ｈ）を用いて説明する。ここでは、ｎチャネル型ＴＦＴガラス基板上に作製する方法について説明する。本実施形態のＴＦＴはアクティブマトリクス型の液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置のドライバー回路や画素部分は勿論、薄膜集積回路を構成する素子としても利用することができる。図１は、ここで説明するｎチャネル型ＴＦＴの作製工程を示す断面図であり、（Ａ）→（Ｈ）の順にしたがって作製工程が順次進行する。
【０１８８】
まず、図１（Ａ）に示すように、ガラス基板１０１上に例えばプラズマＣＶＤ法によって厚さ３００〜５００ｎｍ程度の酸化ケイ素からなる下地膜１０３を形成する。この酸化ケイ素膜は、ガラス基板からの不純物の拡散を防ぐために設けられる。次に、厚さ２０〜８０ｎｍ程度、例えば４０ｎｍの真性（Ｉ型）の非晶質ケイ素膜（ａ−Ｓｉ膜）１０４を成膜する。
【０１８９】
ａ−Ｓｉ膜１０４の成膜は、シラン系ガスと希ガスとを材料ガスとしてプラズマＣＶＤ法で行う。このとき、図１５（Ｂ）に示すようなデュアルバイアスや二周波方式のプラズマＣＶＤ装置を用いると、容易にａ−Ｓｉ膜１０４中に希ガス元素を含ませることができる。また、図１５（Ａ）に示すような通常のプラズマＣＶＤ装置でも、基板加熱温度を低くし、成膜時のガス圧力を小さくし、シラン系ガス／希ガスのガス流量比を小さくするような方向で、成膜されるａ−Ｓｉ膜１０４中に含まれる希ガス元素濃度を、ある程度までは高めることができる。このようにして、膜中の希ガス元素濃度が、５×１０１６〜５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３となるａ−Ｓｉ膜１０４を得る。
【０１９０】
ここで利用できる希ガス元素種としては、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）がある。本実施形態では、ＳｉＨ４ガスとＡｒガスを材料ガスとして、図１５（Ｂ）に示す二周波方式の平行平板プラズマＣＶＤ装置でａ−Ｓｉ膜１０４の成膜を行った。このときの基板加熱温度は３５０℃とし、ガス流量は、ＳｉＨ４ガスが１００ｓｃｃｍ、Ａｒガスが１０００ｓｃｃｍとした。また、ガス圧力は０．７Ｔｏｒｒとし、ＣＶＤ電極に供給されるＲＦ周波数を２７．１ＭＨｚ、ＲＦパワーを１００Ｗとし、基板側に供給されるＲＦ周波数を１．６ＭＨｚ、ＲＦパワーを５０Ｗとした。このようにして得られたａ−Ｓｉ膜１０４中のＡｒ濃度は、約５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度であった。尚、希ガス元素を含むａ−Ｓｉ膜１０４の成膜方法、成膜条件については、上記方法、条件にとらわれず、実施者が適宜選択、設定すればよい。
【０１９１】
次に、ａ−Ｓｉ膜１０４表面上にニッケル１０６の微量添加を行う。ここで使用可能な触媒元素は、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、パラジウム（Ｐｄ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、から選ばれた一種または複数種の元素が好適である。それ以外にも、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）等が利用できる。ニッケル１０６の微量添加は、ニッケルを溶かせた溶液をａ−Ｓｉ膜１０４上に保持し、スピナーにより溶液を基板１０１上に均一に延ばし乾燥させることにより行った。本実施形態では、溶質としては酢酸ニッケルを用い、溶媒としては水を用い、溶液中のニッケル濃度は１０ｐｐｍとなるようにした。この状態が図１（Ａ）の状態に相当する。このとき、添加する触媒元素の量は極微量であり、ａ−Ｓｉ膜１０４表面上の触媒元素濃度は、全反射蛍光Ｘ線分析（ＴＲＸＲＦ）法により、管理される。本実施形態では、４×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ２程度であった。尚、本工程に先立って、スピン塗布時のａ−Ｓｉ膜１０４表面の濡れ性向上のため、オゾン水等でａ−Ｓｉ膜１０４表面をわずかに酸化させてもよい。
【０１９２】
そして、これを不活性雰囲気下、例えば窒素雰囲気にて第１の加熱処理を行う。このときのアニール条件としては、５３０〜６００℃で３０分〜８時間のアニール処理を行う。本実施形態では、一例として、５５０℃で４時間の加熱処理を行った。この加熱処理において、ａ−Ｓｉ膜１０４表面に添加されたニッケル１０５がａ−Ｓｉ膜１０４中に拡散すると共に、シリサイド化が起こり、それを核としてａ−Ｓｉ膜１０４の結晶化が進行する。その結果、ａ−Ｓｉ膜１０４は結晶化され、結晶質ケイ素膜１０４ａとなる。なお、ここでは炉を用いた加熱処理により結晶化を行ったが、ランプ等を熱源として用いるＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）装置で結晶化を行ってもよい。
【０１９３】
このようにして得られた結晶質ケイ素膜１０４ａの結晶面配向をＥＢＳＰ測定により調べると、主に〈１１１〉晶帯面で構成され、その中でも特に（１１０）面配向と（２１１）面配向とで全体の５０％以上の領域が占められている。また、その結晶粒（ほぼ同一の面方位領域）の粒径は、２〜１０μｍとなっている。
【０１９４】
続いて、図１（Ｂ）に示すように、加熱処理により得られた結晶質ケイ素膜１０４ａにレーザー光１０７を照射することで、この結晶質ケイ素膜１０４ａをさらに再結晶化し、結晶性を向上させた結晶質ケイ素膜１０４ｂを形成する。このときのレーザー光としては、ＸｅＣｌエキシマレーザー（波長３０８ｎｍ、パルス幅４０ｎｓｅｃ）やＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）が適用できる。このときのレーザー光のビームサイズは、基板１０１表面で長尺形状となるように成型されており、長尺方向に対して垂直方向に順次走査を行うことで、基板全面の再結晶化を行う。このとき、ビームの一部が重なるようにして走査することで、結晶質ケイ素膜１０４ａの任意の一点において、複数回のレーザー照射が行われ、均一性の向上が図れる。このときのレーザー光のエネルギーは、低すぎると結晶性改善効果が小さく、高すぎると前工程で得られた結晶質ケイ素膜１０４ａの結晶状態がリセットされてしまうため、適切な範囲に設定する必要がある。このようにして、固相結晶化により得られた結晶質ケイ素膜１０４ａは、レーザー照射による溶融固化過程により結晶欠陥が低減され、より高品質な結晶質ケイ素膜１０４ｂとなる。尚、このレーザー照射工程後においても、レーザー照射前の結晶面配向及び結晶粒状態はそのまま維持され、ＥＢＳＰ測定において大きな変化は見られない。但し、結晶質ケイ素膜１０４ｂ表面にはリッジが発生しており、その平均表面粗さＲａは４〜９ｎｍとなっている。
【０１９５】
次に、図１（Ｃ）に示すように、結晶質ケイ素膜１０４ｂ上にフォトレジストによるマスク１０８を形成する。このときのマスク１０８の配置としては、結晶質ケイ素膜１０４ｂの一部がマスク１０８により島状にマスクされた状態となっており、このマスクに覆われている領域の結晶質ケイ素膜が後のＴＦＴの活性領域（半導体層）を構成するようになっている。
【０１９６】
次に、この状態で、図１（Ｃ）に示すように、基板１０１上方よりリン１０９を全面にイオンドーピングする。このときのリン１０９のドーピング条件としては、ドーピングガスとしてはフォスフィン（ＰＨ３）を用い、加速電圧を例えば５〜１５ｋＶとし、ドーズ量としては５×１０１５〜２×１０１６ｃｍ−２とした。この工程により、露呈している領域の結晶質ケイ素膜１０４ｂにリン１０９が注入され、リンドープされた領域１１０が形成される。この領域１１０は、前記イオンドーピング工程により幾分か結晶が破壊され、非晶質化した領域となっている。マスク１０８によって覆われている領域の結晶質ケイ素膜１０４ｂには、リン１０９はドーピングされず、勿論結晶状態も破壊されない。
【０１９７】
そして、フォトレジストによるマスク１０８をアッシング（酸素プラズマ処理）と剥離液により除去した後、不活性雰囲気下、例えば窒素雰囲気にて第２の加熱処理を行う。本実施形態では、窒素雰囲気中にて５００℃から６００℃で３０分から８時間、例えば５５０℃で４時間の熱処理を行った。この際、リンドープされ非晶質化した領域１１０がゲッタリング領域として作用し、ゲッタリング工程が行われる。領域１１０ではニッケルをトラップするような欠陥や偏析サイト等が形成されており、さらにリンドープによりニッケルに対するケイ素膜の固溶度が大きく上昇している。これらの力を利用して、図１（Ｄ）に示すように、マスク１０８に覆われていた領域の結晶質ケイ素膜中に残存しているニッケル１０６を、矢印１１３に示すような方向にゲッタリング領域１１０へと移動させる。このゲッタリング工程により、まず、結晶質ケイ素膜中に固溶して存在しているニッケルがゲッタリング領域１１０に移動する。その結果、ケイ素膜中のニッケル濃度が下がり、析出しているＮｉシリサイドが、ケイ素膜中に溶け出す。そして、それらも固溶状態となってゲッタリング領域１１０に移動していき、最終的にＮｉシリサイドは消失し、固溶状態のニッケルの濃度も低減される。その結果、マスク１０８に覆われていた領域の結晶質ケイ素膜１０４ｂにおけるニッケル濃度は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により測定したところ５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度にまで低減されており、ほぼ測定下限レベルであった。また、この領域で残留しているニッケルは、シリサイド状態では無く、格子間ニッケルとして固溶した状態で存在している。
【０１９８】
その後、結晶質ケイ素膜１０４ｂの不要な部分を除去して素子間分離を行う。この工程により、図１（Ｅ）に示すように、後にＴＦＴの活性領域（ソース／ドレイン領域、チャネル領域）となる島状の結晶質ケイ素膜１１４が形成される。次に、上記の活性領域となる結晶質ケイ素膜１１４を覆うように厚さ２０〜１５０ｎｍ、ここでは１００ｎｍの酸化ケイ素膜をゲート絶縁膜１１５として成膜する。酸化ケイ素膜の形成には、ここではＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ  Ｅｔｈｏｘｙ  Ｏｒｔｈｏ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ）を原料とし、酸素とともに基板温度１５０〜６００℃、好ましくは３００〜４５０℃で、ＲＦプラズマＣＶＤ法で分解・堆積した。あるいはＴＥＯＳを原料としてオゾンガスとともに減圧ＣＶＤ法もしくは常圧ＣＶＤ法によって、基板温度を３５０〜６００℃、好ましくは４００〜５５０℃として形成してもよい。また、成膜後、ゲート絶縁膜自身のバルク特性および結晶質ケイ素膜＼ゲート絶縁膜の界面特性を向上するために、不活性ガス雰囲気下で５００〜６００℃で１〜４時間のアニールを行ってもよい。
【０１９９】
引き続いて、スパッタリング法によって、厚さ４００〜８００ｎｍ、例えば６００ｎｍのアルミニウムを成膜する。そして、アルミニウム膜をパターニングして、ゲート電極１１６を形成する。さらに、このアルミニウムの電極の表面を陽極酸化して、表面に酸化物層１１７を形成する。この状態が図１（Ｆ）に相当する。ここで、本実施形態が液晶表示装置等の画素ＴＦＴとして適用される場合は、ゲート電極１１６は、平面的にはゲートバスラインを同時構成している。陽極酸化は、酒石酸が１〜５％含まれたエチレングリコール溶液中で行い、最初一定電流で２２０Ｖまで電圧を上げ、その状態で１時間保持して終了させる。得られた酸化物層１１７の厚さは３００ｎｍである。なお、この酸化物層１１７は、後のイオンドーピング工程において、オフセットゲート領域を形成する厚さとなるので、オフセットゲート領域の長さを上記陽極酸化工程で決めることができる。
【０２００】
次に、図１（Ｇ）に示すように、イオンドーピング法によって、ゲート電極１１６とその周囲の酸化物層１１７をマスクとして活性領域にＮ型不純物（リン）１２２を注入する。ドーピングガスとして、フォスフィン（ＰＨ３）を用い、加速電圧を６０〜９０ｋＶ、例えば８０ｋＶ、ドーズ量を１×１０１５〜８×１０１５ｃｍ−２、例えば２×１０１５ｃｍ−２とする。この工程により、不純物が注入された領域は後にＴＦＴのソース／ドレイン領域１３０となり、ゲート電極１１６およびその周囲の酸化層１１７にマスクされ不純物が注入されない領域は、後にＴＦＴのチャネル領域１１９となる。その後、基板上方よりレーザー光の照射によってアニールを行い、イオン注入したＮ型不純物の活性化を行うと同時に、上記の不純物導入工程で結晶性が劣化した部分の結晶性を改善させる。この際、使用するレーザーとしてはＸｅＣｌエキシマレーザー（波長３０８ｎｍ、パルス幅４０ｎｓｅｃ）を用い、エネルギー密度１５０〜４００ｍＪ／ｃｍ２、好ましくは２００〜２５０ｍＪ／ｃｍ２で照射を行った。このとき、チャネル領域１１９には、上層のゲート電極１１６がマスクとなってレーザー光を遮るため、レーザー光は照射されない。こうして形成されたＮ型不純物（リン）領域１３０のシート抵抗は、２００〜５００Ω／□であった。
【０２０１】
続いて、図１（Ｈ）に示すように、厚さ６００ｎｍ程度の酸化ケイ素膜あるいは窒化ケイ素膜を層間絶縁膜１３４として形成する。酸化ケイ素膜を用いる場合には、ＴＥＯＳを原料として、これと酸素とのプラズマＣＶＤ法、もしくはオゾンとの減圧ＣＶＤ法あるいは常圧ＣＶＤ法によって形成すれば、段差被覆性に優れた良好な層間絶縁膜が得られる。また、ＳｉＨ４とＮＨ３を原料ガスとしてプラズマＣＶＤ法で成膜された窒化ケイ素膜を用いれば、活性領域／ゲート絶縁膜の界面へ水素原子を供給し、ＴＦＴ特性を劣化させる不対結合手を低減する効果がある。
【０２０２】
次に、層間絶縁膜１３４にコンタクトホールを形成して、金属材料、例えば、窒化チタンとアルミニウムの二層膜によってＴＦＴの電極・配線１３５を形成する。窒化チタン膜は、アルミニウムが半導体層に拡散するのを防止する目的のバリア膜として設けられる。本ＴＦＴ１３６を画素ＴＦＴとして用いる場合には、画素電極をスイッチングする素子であるので、もう一方のドレイン電極には、ＩＴＯなど透明導電膜からなる画素電極を設ける。この場合、他方の電極は、ソースバスラインを構成することになり、ソースバスラインを介してビデオ信号が供給され、ゲートバスライン１１６のゲート信号に基づいて画素電極に必要な電荷が書き込まれる。また、本ＴＦＴは薄膜集積回路などにも簡単に応用でき、その場合にはゲート電極１１６上にもコンタクトホールを形成し、必要とする配線を施せばよい。
【０２０３】
そして最後に、窒素雰囲気あるいは水素雰囲気で３５０℃、１時間のアニールを行い、図１（Ｈ）に示すＴＦＴ１３６を完成させる。さらに必要に応じて、ＴＦＴ１３６を保護する目的で、ＴＦＴ１３６上に窒化ケイ素膜などからなる保護膜を設けてもよい。
【０２０４】
以上の実施形態にしたがって作製したＴＦＴは、電界効果移動度が３００ｃｍ２／Ｖｓ程度、閾値電圧が１．５Ｖ程度と非常に高性能であるにもかかわらず、従来例で頻繁に見られたＴＦＴオフ動作時のリーク電流の異常な増大が全く無く、単位Ｗ当たり０．数ｐＡ以下と非常に低い値を安定して示した。この値は、触媒元素を用いずに作製した従来のＴＦＴと比べても全く差が無いものであり、ＴＦＴの不良発生率は１／１００００個以下であり、製造歩留まりを大きく向上することができた。また、繰り返し測定やバイアスや温度ストレスによる耐久性試験を行っても、ほとんど特性劣化は見られず、従来のものと比べて非常に信頼性が高かった。
【０２０５】
（第２実施形態）
本発明を用いた第２の実施の形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態と同様に、ガラス基板上にＮチャネル型ＴＦＴを作製する際の工程において、本発明を利用した場合についての説明を行う。
【０２０６】
以下において、図２（Ａ）〜（Ｈ）に示すのが、本実施形態で説明するＮ型ＴＦＴの作製工程を示す断面図であり、（Ａ）→（Ｈ）の順にしたがって作製工程が順次進行する。
【０２０７】
図２（Ａ）において、基板２０１には低アルカリガラス基板や石英基板を用いることができる。本実施形態では低アルカリガラス基板を用いた。この場合、ガラス歪み点よりも１０〜２０℃程度低い温度であらかじめ熱処理しておいても良い。この基板２０１のＴＦＴを形成する表面には、基板２０１からの不純物拡散を防ぐために、酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜または酸化窒化ケイ素膜などの下地膜を形成する。本実施形態では、例えば、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ４、ＮＨ３、Ｎ２Ｏの材料ガスから作製される酸化窒化ケイ素膜を、下層の第１下地膜２０２として成膜し、その上に同様にプラズマＣＶＤ法によりＳｉＨ４、Ｎ２Ｏを材料ガスとして第２の下地膜２０３を積層形成した。このときの第１下地膜２０２の酸化窒化ケイ素膜の膜厚は、２５〜２００ｎｍ、例えば１００ｎｍとし、第２下地膜３０３の酸化窒化ケイ素膜の膜厚としては、２５〜３００ｎｍ、例えば１００ｎｍとした。次にプラズマＣＶＤ法によって、厚さ２０〜８０ｎｍ、例えば５０ｎｍの希ガス元素を含有する真性（Ｉ型）の非晶質ケイ素膜（ａ−Ｓｉ膜）２０４を成膜する。
【０２０８】
本実施形態では、図１６に示すようなマルチチャンバー型の平行平板式プラズマＣＶＤ装置を用い、第１下地膜２０２、第２下地膜２０３、そしてａ−Ｓｉ膜２０４の３層を大気中に出すことなく連続して成膜した。このときのａ−Ｓｉ膜２０４の成膜は、第１実施形態と同様の方法を用いることができる。本実施形態では、一例として、希ガス元素としてＡｒを用い、シラン系ガスとＡｒガスとを材料ガスとして図１５（Ａ）に示すような通常のプラズマＣＶＤ法で成膜を行った。このときの基板加熱温度は２５０℃とし、ガス流量は、ＳｉＨ４ガスが１００ｓｃｃｍ、Ａｒガスが５０００ｓｃｃｍとした。また、ガス圧力は０．５Ｔｏｒｒとし、ＣＶＤ電極に供給されるＲＦ周波数を２７．１ＭＨｚ、ＲＦパワーを１００Ｗとし、基板側はアースされている。このようにして得られたａ−Ｓｉ膜２０４中のＡｒ濃度は、約１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度であった。
【０２０９】
続いて、ａ−Ｓｉ膜２０４に触媒元素を添加し、加熱処理を行う。ａ−Ｓｉ膜に対して、重量換算で例えば１０ｐｐｍの触媒元素（本実施形態ではニッケル）を含む水溶液（酢酸ニッケル水溶液）をスピンコート法で塗布して、触媒元素含有層２０６を形成する。なお、本実施形態ではスピンコート法でニッケルを添加する方法を用いたが、蒸着法やスパッタ法などにより触媒元素でなる薄膜（本実施形態の場合はニッケル膜）を非晶質シリコン膜２０４上に形成する手段をとっても良い。この状態が図２（Ａ）の状態に相当する。このようにして添加された図２（Ａ）の状態におけるａ−Ｓｉ２０４表面上のニッケル濃度を全反射蛍光Ｘ線分析（ＴＲＸＲＦ）法により測定すると、４×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ２程度であった。
【０２１０】
そして、これを不活性雰囲気下、例えば窒素雰囲気にて第１の加熱処理を行う。この加熱処理は、５５０〜６００℃で３０分〜４時間のアニール処理を行うことが好ましい。本実施形態では、一例として５８０℃にて１時間の加熱処理を行った。この加熱処理において、ａ−Ｓｉ膜表面に添加されたニッケル２０６がａ−Ｓｉ膜２０４中に拡散すると共に、シリサイド化が起こり、それを核としてａ−Ｓｉ膜２０４の結晶化が進行する。その結果、ａ−Ｓｉ膜２０４は結晶化され、結晶質ケイ素膜２０４ａとなる。このようにして得られた結晶質ケイ素膜２０４ａの結晶面配向は、主に〈１１１〉晶帯面で構成され、その中でも特に（１１０）面配向と（２１１）面配向とで全体の５０％以上の領域が占められている。また、その結晶粒（ほぼ同一の面方位領域）の粒径は、２〜１０μｍとなっている。
【０２１１】
続いて、図２（Ｂ）に示すように、加熱処理により得られた結晶質ケイ素膜２０４ａにレーザー光２０７を照射することで、この結晶質ケイ素膜２０４ａをさらに再結晶化し、結晶性を向上させた結晶質ケイ素膜２０４ｂを形成する。このときのレーザー光としては、ＸｅＣｌエキシマレーザー（波長３０８ｎｍ、パルス幅４０ｎｓｅｃ）を用いた。レーザー光の照射条件は、照射時に基板を２００〜４５０℃、例えば４００℃に加熱し、エネルギー密度２５０〜４５０ｍＪ／ｃｍ２、例えば３５０ｍＪ／ｃｍ２で照射した。また、本実施形態では、ビームサイズは基板２０１表面で１５０ｍｍ×１ｍｍの長尺形状となるように成型されており、長尺方向に対して垂直方向に０．０５ｍｍのステップ幅で順次走査を行った。すなわち、結晶質ケイ素膜２０４ａの任意の一点において、計２０回のレーザー照射が行われることになる。このようにして、固相結晶化により得られた結晶質ケイ素膜２０４ａは、レーザー照射による溶融固化過程により結晶欠陥が低減され、より高品質な結晶質ケイ素膜２０４ｂとなる。このようにして得られた結晶質ケイ素膜２０４ｂの結晶面配向は、レーザー照射前の結晶質ケイ素膜２０４ａの状態を維持しているが、その平均表面粗さＲａは４〜９ｎｍとなっている。
【０２１２】
次に、結晶質ケイ素膜２０４ｂ表面を薄膜酸化することで、エッチングストッパーとなる酸化ケイ素薄膜２１１を形成する。酸化ケイ素膜２１１の形成は、結晶質ケイ素膜２０４ｂ表面にオゾン水を保持することで行った。このときのオゾン水中のオゾン濃度は、５ｍｇ／Ｌ以上であることが望ましく、本実施形態では８ｍｇ／Ｌとした。結晶性ケイ素膜２０４ｂ表面におけるオゾン水の保持時間は、１分とした。より緻密な酸化ケイ素膜２１１を形成するには、オゾン水処理の前に、結晶質ケイ素膜２０４ｂ表面の自然酸化膜を取っておくことが望ましい。このようにして形成された酸化ケイ素膜２１１の膜厚を分光エリプソで測定したところ、約３０Å（約３ｎｍ）であった。
【０２１３】
次に、酸化膜２１１を覆うように、プラズマＣＶＤ法により、リンを含むａ−Ｓｉ膜２１２を形成する。このリンを含むａ−Ｓｉ膜は、ゲッタリング層をして機能する。このときのリンを含んだａ−Ｓｉ膜２１２の形成は、プラズマＣＶＤ法を用い、シラン（ＳｉＨ４）とフォスフィン（ＰＨ３）を材料ガスとして行った。この際、ａ−Ｓｉ膜２１２中のリンの濃度は、フォスフィンガスの流量比で任意に変更することが可能である。本実施形態では、ＰＨ３／ＳｉＨ４流量比を３／１００として行った。このときのａ−Ｓｉ膜２１２膜中のリン濃度は１％程度であった。本実施形態では、ゲッタリング層に含まれるゲッタリング元素としてリンを用いたが、リンに加えてホウ素を含ませることで、よりゲッタリング能力は高められる。このときは、成膜材料ガスとして、上記２種にジボラン（Ｂ２Ｈ６）を加えればよい。また、リンの代わりに、Ａｒ等の希ガス元素を成膜時に導入し、これらの希ガスが含まれる状態のａ−Ｓｉ膜としても高いゲッタリング効果が得られる。この場合は、ゲッタリング層２１２に含まれる希ガス元素の濃度を結晶質ケイ素膜２０４ｂに含まれる希ガス元素の濃度以上にする必要がある。この状態が図２（Ｃ）に相当する。
【０２１４】
そして、これを不活性雰囲気下にて第２の加熱処理を行う。本実施形態では、例えば窒素雰囲気にて高速熱アニール処理を施した。このときの高速熱アニールの条件としては、基板を４００℃程度に余熱した状態から、５０℃／分から３００℃／分の昇温速度で昇温し、アニール温度および処理時間としては、６００〜７５０℃の温度で３０秒〜１５分、より好ましくは６５０〜７００℃の温度で１分〜１０分であることが望ましい。本実施形態においては、抵抗性加熱炉を用いて炉内で温度勾配を持たせ、基板を炉内に挿入する速度をコントロールすることで、上記の温度プロファイルの高速熱アニール処理を実現した。このとき、基板は一枚ずつ処理し、処理中において、基板２０１表面に高温加熱された窒素ガスを均一に吹き付けることで、熱輻射のみでは得られない高速の昇温速度と昇温途中での基板面内の均熱性を得ている。
【０２１５】
該高速熱アニール処理により、リンを含むａ−Ｓｉ膜２１２が下層の結晶質ケイ素膜２０４ｂ中のニッケル２０６を、図２（Ｄ）の矢印２１３に示すように上方向に向かって移動させる。このときニッケルは薄膜の酸化ケイ素膜２１１を通過して移動するが、本実施形態のような膜厚の酸化ケイ素膜では、その移動の妨げとはならない。リンによりａ−Ｓｉ膜２１２は、ニッケルの固溶度が大きく上昇しており、また欠陥等がニッケルに対する偏析トラップとなってゲッタリング作用を引き出すことで、ゲッタリング工程が行なわれる。このゲッタリング工程では、まず、結晶質ケイ素膜２０４ｂ中に固溶しているニッケルがゲッタリング層２１２に移動することで、ケイ素膜中のニッケル濃度が下がり、膜中に析出しているＮｉシリサイドが、ケイ素膜中に溶けることで行われる。そして、これらも固溶状態でゲッタリング層２１２に移動していき、結晶質ケイ素２０４ｂ中のＮｉシリサイドは消失し、固溶状態のニッケルの濃度も低減される。その結果、結晶質ケイ素膜２０４ｂのニッケル濃度は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により測定したところ５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度にまで低減されており、ほぼ測定下限レベルであった。また、ここで結晶質ケイ素膜２０４ｂ中に残留しているニッケルは、シリサイド状態では無く、格子間ニッケルとして固溶した状態で存在している。
【０２１６】
次に、ゲッタリング層であるａ−Ｓｉ膜２１２を全面的にエッチング除去する。このときのエッチングとしては、下層の酸化ケイ素膜２１１がエッチングストッパーとして十分作用するように、酸化ケイ素膜と十分エッチング選択比のあるエッチャントが求められる。本実施形態では、現像液のような強アルカリ溶液を用いた。そして、ゲッタリング層のａ−Ｓｉ層２１２を除去した後、酸化ケイ素膜２１１をエッチング除去する。このときのエッチャントとしては、十分に下層のケイ素膜２０４ｂと選択性のある１：１００バッファードフッ酸（ＢＨＦ）を用い、ウェットエッチングにより行った。
【０２１７】
その後、結晶質ケイ素膜２０４ｂの不要な部分を除去して素子間分離を行う。該工程により、図２（Ｅ）に示すように、後にＴＦＴの活性領域（ソース／ドレイン領域、チャネル領域）となる島状の結晶質ケイ素膜２１４が形成される。続いて、これらの島状の結晶質ケイ素膜２１４を覆うゲート絶縁膜２１５を形成する。ゲート絶縁膜２１５としては、厚さ２０〜１５０ｎｍの酸化ケイ素膜が好ましく、ここでは１００ｎｍの酸化ケイ素膜をＴＥＯＳと酸素ガスを材料としてプラズマＣＶＤ法により形成した。成膜後、ゲート絶縁膜自身のバルク特性および結晶性ケイ素膜＼ゲート絶縁膜の界面特性を向上するために、不活性ガス雰囲気下で５００〜６００℃で１〜４時間のアニールを行った。
【０２１８】
続いて、ゲート絶縁膜２１５上に導電膜をスパッタ法またはＣＶＤ法などを用いて堆積し、これをパターニング形成して、ゲート電極２１６とする。本実施形態では、スパッタリング法によって、厚さ４００〜８００ｎｍ、例えば５００ｎｍのアルミニウム（スカンジウム１％含有）を成膜し、パターニングしてゲート電極２１６を形成する。アルミニウム膜にはスカンジウムやチタン、シリコン等の元素を微量に混ぜることにより高温耐性が向上する。
【０２１９】
次に、図２（Ｆ）に示すように、イオンドーピング法によって、ゲート電極２１６をマスクとして活性領域に低濃度の不純物（リン）２１８を注入する。ドーピングガスとして、フォスフィン（ＰＨ３）を用い、加速電圧を６０〜９０ｋＶ、例えば８０ｋＶ、ドーズ量を１×１０１２〜１×１０１４ｃｍ−２、例えば８×１０１２ｃｍ−２とする。この工程により島状のケイ素膜２１４において、ゲート電極２１６に覆われていない領域２２０には低濃度のリン２１８が注入され、ゲート電極２１６にマスクされリン２１８が注入されない領域は、後にＴＦＴのチャネル領域２１９となる。
【０２２０】
続いて、図２（Ｇ）に示すように、ゲート電極２１６を一回り大きく覆うようにフォトレジストによるドーピングマスク２２１を設ける。その後、イオンドーピング法によって、レジストマスク２２１をマスクとして活性領域に不純物（リン）２２２を高濃度に注入する。ドーピングガスとして、フォスフィン（ＰＨ３）を用い、加速電圧を６０〜９０ｋＶ、例えば８０ｋＶ、ドーズ量を１×１０１５〜８×１０１５ｃｍ−２、例えば２×１０１５ｃｍ−２とする。この工程により、高濃度に不純物（リン）２２２が注入された領域は、後にＴＦＴのソース／ドレイン領域２３０となる。そして、活性領域２１４において、レジストマスク２２１に覆われ、高濃度のリン２２２がドーピングされなかった領域は、低濃度にリンが注入された領域として残り、ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ）領域２２３を形成する。このように、ＬＤＤ領域２２３を形成することで、チャネル領域とソース／ドレイン領域との接合部における電界集中を緩和でき、ＴＦＴオフ動作時のリーク電流を低減できると共に、ホットキャリアによる劣化を抑えることができＴＦＴの信頼性を向上できる。
【０２２１】
そして、ドーピングのためのマスクとして用いたフォトレジスト２２１を除去した後、基板上方よりレーザー光照射によってアニールを行い、イオン注入した不純物の活性化を行うと同時に、上記の不純物導入工程で結晶性が劣化した部分の結晶性を改善させる。この際、使用するレーザーとしてはＸｅＣｌエキシマレーザー（波長３０８ｎｍ、パルス幅４０ｎｓｅｃ）を用い、エネルギー密度１５０〜４００ｍＪ／ｃｍ２、好ましくは２００〜２５０ｍＪ／ｃｍ２で照射を行った。こうして形成されたＮ型不純物（リン）領域２３０のシート抵抗は、２００〜５００Ω／□であり、低濃度にリンが注入されたＬＤＤ領域２２３のシート抵抗は、３０〜５０ｋΩ／□であった。
【０２２２】
続いて、図２（Ｈ）に示すように、厚さ４００〜１０００ｎｍ程度の酸化ケイ素膜あるいは窒化ケイ素膜を層間絶縁膜２３４として形成し、これにコンタクトホールを形成して、金属材料、例えば、窒化チタンとアルミニウムの二層膜によってＴＦＴの電極・配線２３５を形成する。窒化チタン膜は、アルミニウムが半導体層に拡散するのを防止する目的のバリア膜として設けられる。本ＴＦＴ２３６を画素ＴＦＴとして用いる場合には、もう一方のドレイン電極には、ＩＴＯなど透明導電膜からなる画素電極を設ける。そして最後に、窒素雰囲気あるいは水素雰囲気等で３５０℃、１時間のアニールを行い、図２（Ｈ）に示すＴＦＴ２３６を完成させる。さらに必要に応じて、ＴＦＴ２３６を保護する目的で、ＴＦＴ上に窒化ケイ素膜などからなる保護膜を設けてもよい。
【０２２３】
以上の実施形態にしたがって作製したＴＦＴは、第１実施形態で作製したＴＦＴと同様の非常に良好な電気特性を示した。そして、本実施形態に基づいて作製されたＴＦＴをデュアルゲート構造として液晶表示用アクティブマトリクス基板の画素ＴＦＴに適用したところ、従来法により作製したものに比べて表示むらが明らかに少なく、ＴＦＴリークによる画素欠陥も極めて少なく、コントラスト比の高い高表示品位の液晶パネルが得られた。
【０２２４】
（第３実施形態）
本発明を用いた第３の実施の形態について説明する。本実施形態では、アクティブマトリクス型の液晶表示装置の周辺駆動回路や、一般の薄膜集積回路を形成するｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴを相補型に構成したＣＭＯＳ構造の回路をガラス基板上に作製する工程について、説明を行う。
【０２２５】
図３および図４は、本実施形態で説明するＴＦＴの作製工程を示す断面図であり、図３（Ａ）から（Ｅ）、図４（Ａ）から（Ｃ）の順にしたがって工程が順次進行する。
【０２２６】
図３（Ａ）において、基板３０１には低アルカリガラス基板を用いた。この場合、ガラス歪み点よりも１０〜２０℃程度低い温度であらかじめ熱処理しておいても良い。この基板３０１のＴＦＴを形成する表面には、基板３０１からの不純物拡散を防ぐために、酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜または酸化窒化ケイ素膜などの下地膜を形成する。本実施形態では、例えば、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ４、ＮＨ３、Ｎ２Ｏの材料ガスから作製される酸化窒化ケイ素膜を、下層の第１下地膜３０２として成膜し、その上に同様にプラズマＣＶＤ法によりＳｉＨ４、Ｎ２Ｏを材料ガスとして第２の下地膜３０３を積層形成した。このときの第１下地膜３０２の酸化窒化ケイ素膜の膜厚は、２５〜２００ｎｍ、例えば５０ｎｍとし、第２下地膜３０３の酸化窒化ケイ素膜の膜厚としては、２５〜３００ｎｍ、例えば１００ｎｍとした。本実施形態では、２層の下地膜を使用したが、例えば酸化ケイ素膜の単層でも問題ない。
【０２２７】
次に、２０〜１５０ｎｍ（好ましくは３０〜８０ｎｍ）の厚さで希ガス元素を含有し非晶質構造を有するケイ素膜（ａ−Ｓｉ膜）３０４を、シラン系ガスと希ガスとを材料ガスとしてプラズマＣＶＤ法で形成する。本実施形態では、非晶質ケイ素膜を５０ｎｍの厚さに形成した。また、下地膜３０２、３０３と非晶質ケイ素膜３０４とは両者を連続形成しても良い。図１６に示すようなマルチチャンバー型のプラズマＣＶＤ装置を使用することで、下地膜を形成した後、一旦大気雰囲気に晒さないことでその表面の汚染を防ぐことが可能となり、作製するＴＦＴの特性バラツキやしきい値電圧の変動を低減させることができる。ａ−Ｓｉ膜３０４の成膜は、希ガス元素としてＡｒを用い、図１５（Ｂ）に示すような二周波方式のプラズマＣＶＤ装置を用いて行った。このときの基板加熱温度は３５０℃とし、ガス流量は、ＳｉＨ４ガスが１００ｓｃｃｍ、Ａｒガスが３０００ｓｃｃｍとした。また、ガス圧力は０．７Ｔｏｒｒとし、ＣＶＤ電極に供給されるＲＦ周波数を２７．１ＭＨｚ、ＲＦパワーを１００Ｗとし、基板側に供給されるＲＦ周波数を１．６ＭＨｚ、ＲＦパワーを８０Ｗとした。ａ−Ｓｉ膜中の希ガス元素濃度は、５×１０１６〜５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であることが望ましく、本実施形態では、ａ−Ｓｉ膜３０４中のＡｒ濃度は、約１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度であった。また、本実施形態では希ガス元素としてアルゴン（Ａｒ）を用いたが、それ以外にクリプトン（Ｋｒ）やキセノン（Ｘｅ）も利用できる。
【０２２８】
そして、ａ−Ｓｉ膜３０４表面上に触媒元素（本実施形態ではニッケル）３０６の微量添加を行う。このニッケル３０６の微量添加は、ニッケルを溶かせた溶液をａ−Ｓｉ膜３０４上に保持し、スピナーにより溶液を基板３０１上に均一に延ばし乾燥させることにより行った。本実施形態では、溶質としては酢酸ニッケルを用い、溶媒としては水を用い、溶液中のニッケル濃度は８ｐｐｍとなるようにした。この状態が図３（Ａ）の状態に相当する。このようにして添加された図３（Ａ）の状態におけるａ−Ｓｉ膜３０４表面上のニッケル濃度を全反射蛍光Ｘ線分析（ＴＲＸＲＦ）法により測定すると、３×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ２程度であった。触媒元素をアモルファスシリコン膜に添加する方法としては、触媒元素を含有する溶液を塗布する方法以外に、プラズマドーピング法、蒸着法もしくはスパッタ法等の気相法なども利用することができる。溶液を用いる方法は、触媒元素の添加量の制御が容易であり、ごく微量な添加を行うのも容易である。
【０２２９】
そして、これを不活性雰囲気下、例えば窒素雰囲気にて第１の加熱処理を行う。このときの加熱処理としては５２０〜６００℃で１〜８時間のアニール処理を行う。本実施形態では、一例として５８０℃にて１時間の加熱処理を行った。この加熱処理において、ａ−Ｓｉ膜表面に添加されたニッケル３０６がａ−Ｓｉ膜３０４中に拡散すると共に、シリサイド化が起こり、それを核としてａ−Ｓｉ膜３０４の結晶化が進行する。その結果、図３（Ｂ）に示すように、ａ−Ｓｉ膜３０４は結晶化され、結晶質ケイ素膜３０４ａとなる。このようにして得られた結晶質ケイ素膜３０４ａの結晶面配向は、主に〈１１１〉晶帯面で構成され、その中でも特に（１１０）面配向と（２１１）面配向とで全体の５０％以上の領域が占められている。また、その結晶粒（ほぼ同一の面方位領域）の粒径は、２〜１０μｍとなっている。
【０２３０】
次に、図３（Ｃ）に示すように、レーザー光３０７を照射することで、この結晶質ケイ素膜３０４ａをさらに再結晶化し、その結晶性を向上させる。このときのレーザー光としては、ＸｅＣｌエキシマレーザー（波長３０８ｎｍ、パルス幅４０ｎｓｅｃ）を用いた。レーザー光の照射条件は、基板加熱はせず、エネルギー密度２５０〜５００ｍＪ／ｃｍ２、例えば４００ｍＪ／ｃｍ２で照射した。ビーム形状は、基板３０１表面で１５０ｍｍ×１ｍｍの長尺形状となるように成型されており、長尺方向に対して垂直方向に０．０５ｍｍのステップ幅で順次走査を行った。すなわち、結晶質ケイ素膜３０４ａの任意の一点において、計２０回のレーザー照射が行われることになる。このようにして、固相結晶化により得られた結晶質ケイ素膜３０４ａは、レーザー照射による溶融固化過程により結晶欠陥が低減され、より高品質な結晶性ケイ素膜３０４ｂとなる。このようにして得られた結晶質ケイ素膜３０４ｂの結晶面配向は、レーザー照射前の結晶質ケイ素膜３０４ａの状態を維持しているが、その平均表面粗さＲａは４〜９ｎｍとなっている。また、この時使用できるレーザーとしては、パルス発振型または連続発光型のＫｒＦエキシマレーザー、ＸｅＣｌエキシマレーザー、ＹＡＧレーザーまたはＹＶＯ４レーザーを用いることができる。結晶化の条件は、実施者が適宜選択すればよい。
【０２３１】
その後、結晶質ケイ素膜３０４ｂの不要な部分を除去して素子間分離を行う。該工程により、図３（Ｄ）に示すように、後にｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴの活性領域（ソース／ドレイン領域、チャネル領域）となる島状の結晶質ケイ素膜３１４ｎと３１４ｐとが形成される。
【０２３２】
ここで、ｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴの活性領域の全面に、しきい値電圧を制御する目的で１×１０１６〜５×１０１７／ｃｍ３程度の濃度でｐ型を付与する不純物元素としてボロン（Ｂ）を添加してもよい。ボロン（Ｂ）の添加はイオンドープ法で実施しても良いし、非晶質シリコン膜を成膜するときに同時に添加しておくこともできる。
【０２３３】
次に、上記の活性領域となる結晶質ケイ素膜３１４ｎ、３１４ｐを覆うように厚さ２０〜１５０ｎｍ、ここでは１００ｎｍの酸化ケイ素膜をゲート絶縁膜３１５として成膜する。酸化ケイ素膜の形成には、ここではＴＥＯＳを原料とし、酸素とともに基板温度３００〜４５０℃で、ＲＦプラズマＣＶＤ法で分解・堆積した。ゲート絶縁膜３１５には、他のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【０２３４】
引き続いて、スパッタリング法によって高融点メタルを堆積し、これをパターニング形成して、ゲート電極３１６ｎと３１６ｐを形成する。このときの高融点メタルとしては、タンタル（Ｔａ）あるいはタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）チタン（Ｔｉ）から選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金か、前記元素を組み合わせた合金膜（代表的にはＭｏ−Ｗ合金膜、Ｍｏ−Ｔａ合金膜）で形成すれば良い。また、その他の代替材料として、タングステンシリサイド、チタンシリサイド、モリブデンシリサイドを適用しても良い。本実施形態では、タングステン（Ｗ）を用い、厚さが３００〜６００ｎｍ、例えば４５０ｎｍとした。このとき、低抵抗化を図るために含有する不純物濃度を低減させると良く、酸素濃度を３０ｐｐｍ以下とすることで２０μΩｃｍ以下の比抵抗値を実現することができた。
【０２３５】
次に、図３（Ｅ）に示すように、イオンドーピング法によって、ゲート電極３１６ｎと３１６ｐをマスクとして活性領域にＮ型不純物（リン）３２２を注入する。ドーピングガスとして、フォスフィン（ＰＨ３）を用い、加速電圧を６０〜９０ｋＶ、例えば８０ｋＶ、ドーズ量を１×１０１５〜１×１０１６ｃｍ−２、例えば６×１０１５ｃｍ−２とする。この工程により、後のＮチャネル型ＴＦＴの活性領域３１４ｎと後のＰチャネル型ＴＦＴの活性領域３１４ｐとにおいて、共にゲート電極３１６ｎ、３１６ｐに覆われていない領域は、高濃度にリン３２２が注入された領域３２４となる。後のＮチャネル型ＴＦＴの活性領域３１４ｎにおいては、この高濃度にリンが注入された領域３２４は、後のソース／ドレイン領域３３０となり、ゲート電極３１６ｎにマスクされリン３２２が注入されない領域は、後にチャネル領域３１９ｎとなる。この工程で、後のＰチャネル型ＴＦＴの活性領域３１４ｐにも同様にリンを注入する理由は、この高濃度に注入されたリンをゲッタリング元素として利用し、後の第２の加熱処理工程でソース及びドレイン領域へとゲッタリングを行うためである。
【０２３６】
次に、図４（Ａ）に示すように、後のｎチャネル型ＴＦＴの活性領域３１４ｎ全体を覆うようにフォトレジストによるドーピングマスク３２５を設ける。この状態で、イオンドーピング法によって、レジストマスク３２５と後のｐチャネル型ＴＦＴのゲート電極３１６ｐをマスクとして、ｐチャネル型ＴＦＴの活性領域３１４ｐにｐ型を付与する不純物（ホウ素）３２６を注入する。ドーピングガスとして、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）を用い、加速電圧を４０ｋＶ〜８０ｋＶ、例えば６５ｋＶとし、ドーズ量は５×１０１５〜２×１０１６ｃｍ−２、例えば１×１０１６ｃｍ−２とする。この工程により、高濃度にホウ素３２６が注入された領域は、所謂カウンタードーピングにより、Ｎ型からＰ型に極性を反転させ、後にｐチャネル型ＴＦＴのソース／ドレイン領域３３１となり、ゲート電極３１７ｐにマスクされ不純物が注入されない領域は、後のｐチャネル型ＴＦＴのチャネル領域３１９ｐとなる。該工程において、後のｎチャネル型ＴＦＴの活性領域３１４ｎは、マスク３２５で全面覆われているため、ホウ素３２６は全くドーピングされず、後のｎチャネル型ＴＦＴのソース／ドレイン領域３３０を作り分けることができる。ｎ型不純物とｐ型不純物のドーピングに際しては、このようにドーピングが不要な領域をフォトレジストで覆うことによって、それぞれの元素を選択的にドーピングを行い、ｎ型の高濃度不純物領域３３０とｐ型の不純物領域３３１とが形成される。なお、本実施形態において、半導体層にｎ型不純物元素から添加したが、工程順は本実施形態に限定されることはなく、実施者が適宜決定すればよい。
【０２３７】
次いで、レジストマスク３２５を除去した後、これを不活性雰囲気下、例えば窒素雰囲気にて第２の熱処理を行う。本実施形態では、５２０〜６００℃の範囲で３０分から８時間程度の加熱処理を行った。この熱処理工程で、図４（Ｂ）に示すように、後のｎチャネル型ＴＦＴの活性領域３１４ｎ及びＰチャネル型ＴＦＴの活性領域３１４ｐにおいて、ソース・ドレイン領域にドーピングされているリンが、その領域でのニッケルに対する固溶度を高め、チャネル領域に存在しているニッケルを、チャネル領域３１９ｎ、３１９ｐからソース・ドレイン領域３３０、３３１へと、矢印３１３で示される方向に移動させることで、ゲッタリング工程が行なわれる。
【０２３８】
このゲッタリング工程では、まず、チャネル領域３１９ｎ、３１９ｐ中に固溶しているニッケルがソース・ドレイン領域３３０、３３１に移動することで、チャネル領域中のニッケル濃度が下がり、そこに析出しているＮｉシリサイドが、チャネル領域中に固溶することで行われる。そして、これらも固溶状態でソース・ドレイン領域３３０、３３１に移動していき、最終的に、チャネル領域中のＮｉシリサイドは消失し、固溶状態のニッケルの濃度も低減される。その結果、チャネル領域３１９ｎ、３１９ｐのニッケル濃度は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により測定したところ５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度にまで低減されており、ほぼ測定下限レベルであった。また、ここでチャネル領域中に残留しているニッケルは、シリサイド状態では無く、格子間ニッケルとして固溶した状態で存在している。また、逆にソース・ドレイン領域にはニッケルが移動してくるため、ソース・ドレイン領域３３０、３３１におけるニッケル濃度は、１×１０１９／ｃｍ３以上となっている。
【０２３９】
また、この加熱処理工程で、ｎチャネル型ＴＦＴのソース・ドレイン領域３３０にドーピングされたｎ型不純物（リン）３２２と、ｐチャネル型ＴＦＴのソース・ドレイン領域３３１にドーピングされたｐ型不純物（ホウ素）３２６の活性化も同時に行われる。その結果、ｎチャネル型ＴＦＴのソース・ドレイン領域３３０のシート抵抗値は、４００〜７００Ω／□程度となり、ｐチャネル型ＴＦＴのソース・ドレイン領域３３１のシート抵抗値は、１〜１．５ｋΩ／□程度であった。
【０２４０】
次いで、図４（Ｃ）に示すように、無機層間絶縁膜を形成する。窒化ケイ素膜、酸化ケイ素膜、または窒化酸化ケイ素膜を４００〜１５００ｎｍ（代表的には６００〜１０００ｎｍ）の厚さで形成する。本実施形態では、膜厚２００ｎｍの窒化ケイ素膜３３３と膜厚７００ｎｍの酸化ケイ素膜３３４とを積層形成し、２層構造とした。このときの成膜方法としては、プラズマＣＶＤ法を用い、窒化ケイ素膜はＳｉＨ４とＮＨ３を原料ガスとして、酸化ケイ素膜はＴＥＯＳとＯ２を原料として、連続形成した。もちろん、無機層間絶縁膜としては、これに限定されるものではなく、他のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造としてよい。
【０２４１】
さらに、３００〜５００℃で１〜数時間の熱処理を行い、半導体層を水素化する工程を行う。この工程は、活性領域／ゲート絶縁膜の界面へ水素原子を供給し、ＴＦＴ特性を劣化させる不対結合手（ダングリングボンド）を終端化し不活性化する工程である。本実施形態では、水素を約３％含む窒素雰囲気下で４１０℃、１時間の熱処理を行った。前記層間絶縁膜（特に窒化ケイ素膜３３３）に含まれる水素の量が十分である場合には、窒素雰囲気で熱処理を行っても効果が得られる。水素化の他の手段としては、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）を行ってもよい。
【０２４２】
次に、層間絶縁膜にコンタクトホールを形成して、金属材料、例えば、窒化チタンとアルミニウムの二層膜によってＴＦＴの電極・配線３３５を形成する。窒化チタン膜は、アルミニウムが半導体層に拡散するのを防止する目的のバリア膜として設けられる。そして最後に、３５０℃、１時間のアニールを行い、図４（Ｈ）に示すｎチャネル型ＴＦＴ３３６とｐチャネル型ＴＦＴ３３７とを完成させる。さらに必要に応じて、ゲート電極３１６ｎおよび３１６ｐの上にもコンタクトホールを設けて、配線３３５により必要な電極間を接続する。また、ＴＦＴを保護する目的で、それぞれのＴＦＴ上に窒化ケイ素膜などからなる保護膜を設けてもよい。
【０２４３】
以上の実施形態にしたがって作製したそれぞれのＴＦＴの電界効果移動度はｎチャネル型ＴＦＴで２５０〜３００ｃｍ２／Ｖｓ、ｐチャネル型ＴＦＴで１２０〜１５０ｃｍ２／Ｖｓと高く、閾値電圧はＮ型ＴＦＴで１Ｖ程度、Ｐ型ＴＦＴで−１．５Ｖ程度と非常に良好な特性を示す。しかも、従来例で頻繁に見られたＴＦＴオフ動作時のリーク電流の異常な増大が全く無く、繰り返し測定やバイアスや温度ストレスによる耐久性試験を行っても、ほとんど特性劣化は見られなかった。また、本実施形態で作製したｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴとを相補的に構成したＣＭＯＳ構造回路で、インバーターチェーンやリングオシレーター等の回路を形成した場合、従来のものと比べて非常に信頼性が高く、安定した回路特性を示した。
【０２４４】
（第４実施形態）
本発明を用いた第４の実施の形態について説明する。本実施形態でも、ｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴを相補型に構成したＣＭＯＳ構造の回路をガラス基板上に作製する工程について、説明を行う。
【０２４５】
図５および図６は、本実施形態で説明するＴＦＴの作製工程を示す断面図であり、図５（Ａ）から（Ｆ）、図６（Ａ）から（Ｄ）の順にしたがって工程が順次進行する。
【０２４６】
図５（Ａ）において、低アルカリガラス基板４０１のＴＦＴを形成する表面に、基板４０１からの不純物拡散を防ぐために、酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜または酸化窒化ケイ素膜などの下地膜を形成する。本実施形態では、窒化ケイ素膜を下層の第１下地膜４０２として成膜し、その上に酸化ケイ素膜を第２の下地膜４０３を積層形成した。第１下地膜４０２の酸化窒化ケイ素膜の膜厚は、例えば１００ｎｍとし、第２下地膜４０３の酸化窒化ケイ素膜の膜厚としては、例えば１００ｎｍとして、共にプラズマＣＶＤ法で連続形成した。
【０２４７】
次に、２０〜１５０ｎｍ（好ましくは３０〜８０ｎｍ）の厚さの非晶質構造を有するケイ素膜（ａ−Ｓｉ膜）４０４を形成する。ここでａ−Ｓｉ膜４０４は、図１５（Ａ）に示すような一般的なプラズマＣＶＤ法によりシラン系ガスを材料ガスとして形成する。この段階では、まだａ−Ｓｉ膜４０４には希ガス元素は含まれていない。本実施形態では、このときのａ−Ｓｉ膜の厚さを５０ｎｍとした。また、下地膜４０２、４０３と非晶質ケイ素膜４０４とは両者を連続形成しても良い。
【０２４８】
そして、図５（Ａ）に示すように、基板上方よりａ−Ｓｉ膜４０４に希ガス元素（本実施形態ではＡｒ）４０５をイオンドーピングする。このときのアルゴン４０５のドーピング条件としては、ドーピングガスとして１００％のＡｒを用い、加速電圧を５〜１５ｋＶとし、ドーズ量としては１×１０１３〜１×１０１５ｃｍ−２、例えば１×１０１４ｃｍ−２とした。このときの希ガス元素としては、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅから選ばれた一種または複数種類の希ガス元素が利用できる。また、この工程において、ａ−Ｓｉ膜中の希ガス元素の濃度は、５×１０１６〜５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３とすることが望ましく、本実施形態では、ａ−Ｓｉ膜４０４中のＡｒ濃度は、約１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度であった。
【０２４９】
引き続いて、ａ−Ｓｉ膜４０４表面上に触媒元素（本実施形態ではニッケル）４０６の微量添加を行う。このニッケル４０６の微量添加は、ニッケルを溶かせた溶液をａ−Ｓｉ膜４０４上に保持し、スピナーにより溶液を基板４０１上に均一に延ばし乾燥させることにより行った。本実施形態では、溶質としては酢酸ニッケルを用い、溶媒としては水を用い、溶液中のニッケル濃度は８ｐｐｍとなるようにした。この状態が図５（Ｂ）の状態に相当する。このようにして添加された図５（Ｂ）の状態におけるａ−Ｓｉ膜４０４表面上のニッケル濃度を全反射蛍光Ｘ線分析（ＴＲＸＲＦ）法により測定すると、３×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ２程度であった。
【０２５０】
そして、これを不活性雰囲気下、例えば窒素雰囲気にて加熱処理を行う。このときの加熱処理としては５２０〜６００℃で１〜８時間のアニール処理を行う。本実施形態では、一例として５５０℃にて４時間の加熱処理を行った。この加熱処理において、ａ−Ｓｉ膜表面に添加されたニッケル４０６がａ−Ｓｉ膜４０４中に拡散すると共に、シリサイド化が起こり、それを核としてａ−Ｓｉ膜４０４の結晶化が進行する。その結果、図５（Ｃ）に示すように、ａ−Ｓｉ膜４０４は結晶化され、結晶質ケイ素膜４０４ａとなる。このようにして得られた結晶質ケイ素膜４０４ａの結晶面配向は、主に〈１１１〉晶帯面で構成され、その中でも特に（１１０）面配向と（２１１）面配向とで全体の５０％以上の領域が占められている。また、その結晶粒（ほぼ同一の面方位領域）の粒径は、２〜１０μｍとなっている。
【０２５１】
次に、図５（Ｄ）に示すように、レーザー光４０７を照射することで、この結晶質ケイ素膜４０４ａをさらに再結晶化し、その結晶性を向上させる。このときのレーザー光としては、ＸｅＣｌエキシマレーザー（波長３０８ｎｍ、パルス幅４０ｎｓｅｃ）を用いた。レーザー光の照射条件は、エネルギー密度を例えば４００ｍＪ／ｃｍ２とし、１５０ｍｍ×１ｍｍの長尺形状となるように成型されたビームにて、長尺方向に対して垂直方向に０．０５ｍｍのステップ幅で順次走査を行った。すなわち、結晶質ケイ素膜４０４ａの任意の一点において、計２０回のレーザー照射が行われることになる。このようにして、固相結晶化により得られた結晶質ケイ素膜４０４ａは、レーザー照射による溶融固化過程により結晶欠陥が低減され、より高品質な結晶質ケイ素膜４０４ｂとなる。このようにして得られた結晶質ケイ素膜４０４ｂの結晶面配向は、レーザー照射前の結晶質ケイ素膜４０４ａの状態を維持しているが、その平均表面粗さＲａは４〜９ｎｍとなっている。
【０２５２】
その後、結晶質ケイ素膜４０４ｂの不要な部分を除去して素子間分離を行う。該工程により、図５（Ｅ）に示すように、後にｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴの活性領域（ソース／ドレイン領域、チャネル領域）となる島状の結晶質ケイ素膜４１４ｎと４１４ｐとが形成される。
【０２５３】
ここで、ｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴの活性領域の全面に、しきい値電圧を制御する目的で１×１０１６〜５×１０１７／ｃｍ３程度の濃度でｐ型を付与する不純物元素としてボロン（Ｂ）を添加してもよい。ボロン（Ｂ）の添加はイオンドープ法で実施しても良いし、非晶質シリコン膜を成膜するときに同時に添加しておくこともできる。
【０２５４】
次に、上記の活性領域となる結晶質ケイ素膜４１４ｎ、４１４ｐを覆うように厚さ２０〜１５０ｎｍ、ここでは１００ｎｍの酸化ケイ素膜をゲート絶縁膜４１４として成膜する。酸化ケイ素膜の形成には、ここではＴＥＯＳを原料とし、酸素とともに基板温度１５０〜６００℃、好ましくは３００〜４５０℃で、ＲＦプラズマＣＶＤ法で分解・堆積した。
【０２５５】
引き続いて、図５（Ｆ）に示すように、スパッタリング法によって高融点メタルを堆積し、これをパターニング形成して、ゲート電極４１６ｎと４１６ｐを形成する。本実施形態では、このときの高融点メタルとして、窒素が微量にドープされたタンタル（Ｔａ）を用い、厚さが３００〜６００ｎｍ、例えば４５０ｎｍとした。
【０２５６】
次に、イオンドーピング法によって、ゲート電極４１６ｎと４１６ｐをマスクとして活性領域に低濃度の不純物（リン）４１８を注入する。ドーピングガスとして、フォスフィン（ＰＨ３）を用い、加速電圧を６０〜９０ｋＶ、例えば８０ｋＶ、ドーズ量を１×１０１２〜１×１０１４ｃｍ−２、例えば２×１０１３ｃｍ−２とする。この工程により島状のケイ素膜４１４ｎと４１４ｐにおいて、ゲート電極４１６ｎと４１６ｐに覆われていない領域は低濃度のリン４１８が注入された領域４２０となり、ゲート電極４１６ｎ、４１６ｐにマスクされ不純物４１８が注入されない領域は、後にｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴのチャネル領域４１９ｎと４１９ｐとなる。この状態が図５（Ｆ）に相当する。
【０２５７】
次いで、図６（Ａ）に示すように、後のｎチャネル型ＴＦＴにおいては、ゲート電極４１６ｎを一回り大きく覆うようにフォトレジストによるドーピングマスク４２１ｎを設け、後のｐチャネル型ＴＦＴにおいては、活性領域４１４ｐ全体を覆うようにフォトレジストによるドーピングマスク４２１ｐを設ける。その後、イオンドーピング法によって、レジストマスク４２１ｎ、４２１ｐをマスクとして活性領域に不純物（リン）４２２を高濃度に注入する。このとき、ドーピングガスとしてフォスフィン（ＰＨ３）を用い、加速電圧を６０〜９０ｋＶ、例えば８０ｋＶ、ドーズ量を２×１０１５〜１×１０１６ｃｍ−２、例えば５×１０１５ｃｍ−２とする。この工程により、後のｎチャネル型ＴＦＴの活性領域４１４ｎにおいては、高濃度に不純物（リン）４２２が注入された領域は、後にｎチャネル型ＴＦＴのソース／ドレイン領域４３０となり、レジストマスク４２１ｎに覆われ、高濃度のリン４２２がドーピングされなかった領域は、低濃度にリンが注入された領域として残り、ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ）領域４２３を形成する。また、後にｐチャネル型ＴＦＴにおいては、その活性領域全域がマスク４２１ｐにより覆われているため、この工程で高濃度不純物（リン）４２２は注入されない。このときの領域４３０におけるｎ型不純物元素（リン）４２２の膜中濃度は１×１０１９〜１×１０２１／ｃｍ３となっている。また、ｎチャネル型ＴＦＴのＬＤＤ領域４２３におけるｎ型不純物元素（リン）４１８の膜中濃度は、１×１０１７〜１×１０２０／ｃｍ３となっており、このような範囲であるときにＬＤＤ領域として機能する。
【０２５８】
次に、レジストマスク４２１ｎ、４２１ｐを除去した後、図６（Ｂ）に示すように、また新たに、後のｎチャネル型ＴＦＴの活性領域４１４ｎ全体を覆うようにフォトレジストによるドーピングマスク４２５を設ける。このとき、後のｐチャネル型ＴＦＴの上方にはマスクは設けられず、ＴＦＴ全体が露呈されている。この状態で、イオンドーピング法によって、レジストマスク４２５と後のｐチャネル型ＴＦＴのゲート電極４１６ｐをマスクとして、活性領域にｐ型を付与する不純物（ホウ素）４２６を注入する。ドーピングガスとして、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）を用い、加速電圧を４０ｋＶ〜８０ｋＶ、例えば６５ｋＶとし、ドーズ量は１×１０１５〜１×１０１６ｃｍ−２、例えば７×１０１６ｃｍ−２とする。さらに、続けて、イオンドーピング法によって、レジストマスク４２５と後のｐチャネル型ＴＦＴのゲート電極４１６ｐをマスクとして、ｐチャネル型ＴＦＴの活性領域４１４ｐに希ガス元素（本実施形態ではＡｒ）４２９を注入する。このときのアルゴン４２９のドーピング条件としては、ドーピングガスとしては１００％のＡｒを用い、加速電圧を６０〜９０ｋＶ、例えば８０ｋＶとし、ドーズ量としては１×１０１５〜１×１０１６ｃｍ−２、例えば１×１０１５ｃｍ−２とした。このときの希ガス元素としては、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅから選ばれた一種または複数種類の希ガス元素が利用できる。本実施形態では、これら２つのドーピングを別々に行ったが、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）ガスと希ガス（Ａｒ）との混合ガスをドーピングガスとして用い、一回のドーピング工程により、これら２種の元素（４２６と４２９）の注入を同時に行ってもよい。
【０２５９】
この工程により、後にｐチャネル型ＴＦＴの活性領域４１４ｐにおいては、ゲート電極４１６ｐ下部のチャネル領域４１９ｐ以外に高濃度にホウ素４２６とアルゴン４２９とが注入される。注入されたホウ素４２６は、先の工程で低濃度に注入されているｎ型不純物のリン４１８を反転させｐ型となり、後のｐチャネル型ＴＦＴのソース／ドレイン領域４３１が形成される。アルゴンは不活性元素であるので、半導体のキャリア分布には影響は与えない。ここで、ｐチャネル型ＴＦＴのソース／ドレイン領域４３１に希ガス元素を注入する理由は、希ガス元素をゲッタリング元素として利用し、後の第２の加熱処理工程でソース及びドレイン領域へとゲッタリングを行うためである。すなわち、ｎチャネル型ＴＦＴではソース／ドレイン領域４３０に注入されたリン４２２そのものがゲッタリング元素として機能するが、ｐチャネル型ＴＦＴにおいては、ホウ素４２６だけではゲッタリング元素として機能しないため、ホウ素の注入のみでソース／ドレイン領域を形成してもゲッタリングは行われない。したがって、本実施形態では、ｐチャネル型ＴＦＴにおいては、アルゴンをゲッタリング元素としてソース／ドレイン領域に導入し、ゲッタリング作用を生じさせている訳である。このときの領域４３１におけるｐ型不純物元素（ホウ素）４２６の膜中濃度は１．５×１０１９〜３×１０２１／ｃｍ３であり、希ガス元素（Ａｒ）の濃度は、１×１０１９〜１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３となっている。
【０２６０】
ｎ型不純物とｐ型不純物のドーピングに際しては、このようにドーピングが不要な領域をフォトレジストで覆うことによって、それぞれの元素を選択的にドーピングを行い、ｎ型の高濃度不純物領域４３０とｐ型の不純物領域４３１とが形成され、ｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴとを形成することができる。なお、本実施形態において、半導体層にｎ型不純物元素から添加したが、工程順は本実施形態に限定されることはなく、実施者が適宜決定すればよい。
【０２６１】
次いで、レジストマスク４２５を除去した後、これを不活性雰囲気下、例えば窒素雰囲気にて第２の熱処理を行う。本実施形態では、５５０℃で４時間の加熱処理を行った。この熱処理工程で、後のｎチャネル型ＴＦＴの活性領域４１４ｎにおいては、ソース・ドレイン領域４３０に高濃度にドーピングされているリンが、その領域でのニッケルに対する固溶度を高め、チャネル領域に存在しているニッケルを、チャネル領域４１９ｎからソース・ドレイン領域４３０へと、図６（Ｃ）に示す矢印４１３で示される方向に移動させる。また、後のｐチャネル型ＴＦＴの活性領域４１４ｐにおいては、ソース・ドレイン領域４３１にドーピングされているアルゴンがニッケルに対する偏析サイトを形成しゲッタリング作用を生じさせ、チャネル領域に存在しているニッケルを、チャネル領域４１９ｐからソース・ドレイン領域４３１へと、矢印４１３で示される方向に移動させる。このようにして、ｎチャネル型ＴＦＴ、ｐチャネル型ＴＦＴ共にゲッタリング工程が行なわれる。
【０２６２】
このゲッタリング工程では、まず、チャネル領域４１９ｎ、４１９ｐ中に固溶しているニッケルがソース・ドレイン領域４３０、４３１に移動することで、チャネル領域中のニッケル濃度が下がり、そこに析出しているＮｉシリサイドが、チャネル領域中に固溶することで行われる。そして、これらも固溶状態でソース・ドレイン領域４３０、４３１に移動していき、最終的に、チャネル領域中のＮｉシリサイドは消失し、固溶状態のニッケルの濃度も低減される。その結果、チャネル領域４１９ｎ、４１９ｐのニッケル濃度は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により測定したところ５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度にまで低減されており、ほぼ測定下限レベルであった。また、ここでチャネル領域中に残留しているニッケルは、シリサイド状態では無く、格子間ニッケルとして固溶した状態で存在している。また、逆にソース・ドレイン領域にはニッケルが移動してくるため、ソース・ドレイン領域４３０、４３１におけるニッケル濃度は、１×１０１９／ｃｍ３以上となっている。
【０２６３】
また、この加熱処理工程で、ｎチャネル型ＴＦＴのソース・ドレイン領域４３０とＬＤＤ領域４２３にドーピングされたｎ型不純物（リン）４２２と、ｐチャネル型ＴＦＴのソース・ドレイン領域４３１にドーピングされたｐ型不純物（ホウ素）４２６の活性化も同時に行われる。その結果、ｎチャネル型ＴＦＴのソース・ドレイン領域４３０のシート抵抗値は、４００〜７００Ω／□程度となり、ＬＤＤ領域４２３のシート抵抗値は、３０〜６０ｋΩ／□であった。また、ｐチャネル型ＴＦＴのソース・ドレイン領域４３１のシート抵抗値は、１〜１．５ｋΩ／□程度であった。
【０２６４】
次いで、図６（Ｄ）に示すように、層間絶縁膜を形成する。窒化ケイ素膜、酸化ケイ素膜、または窒化酸化ケイ素膜を４００〜１５００ｎｍ（代表的には６００〜１０００ｎｍ）の厚さで形成する。本実施形態では、膜厚２００ｎｍの窒化ケイ素膜４３３と膜厚７００ｎｍの酸化ケイ素膜４３４とを積層形成し、２層構造とした。もちろん、無機層間絶縁膜としては、これに限定されるものではなく、他のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造としてよい。
【０２６５】
さらに、３００〜５００℃で１時間程度の熱処理を行う。これにより、前記層間絶縁膜（特に窒化ケイ素膜４３３）から、活性領域およびゲート絶縁膜の界面へ水素原子が供給され、ＴＦＴ特性を劣化させる不対結合手（ダングリングボンド）を終端化し不活性化する。本実施形態では、窒素雰囲気下で４１０℃、１時間の熱処理を行った。
【０２６６】
次に、層間絶縁膜にコンタクトホールを形成して、金属材料、例えば、窒化チタンとアルミニウムの二層膜によってＴＦＴの電極・配線４３５を形成する。窒化チタン膜は、アルミニウムが半導体層に拡散するのを防止する目的のバリア膜として設けられる。そして最後に、３５０℃、１時間のアニールを行い、図６（Ｄ）に示すｎチャネル型ＴＦＴ４３６とｐチャネル型ＴＦＴ４３７とを完成させる。さらに必要に応じて、ゲート電極４１６ｎおよび４１６ｐの上にもコンタクトホールを設けて、配線４３５により必要な電極間を接続する。また、ＴＦＴを保護する目的で、それぞれのＴＦＴ上に窒化ケイ素膜などからなる保護膜を設けてもよい。
【０２６７】
以上の実施形態にしたがって作製したそれぞれのＴＦＴの電界効果移動度は、第３実施形態と同様の良好な特性を示す。
【０２６８】
さらに、本実施形態では、第１あるいは第２実施形態に比べ、ｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴとにおいて、それぞれのソース・ドレイン領域形成工程を利用して、同時にゲッタリング領域を形成することができる。したがって、ゲッタリングのための付加工程（デポ工程、フォトリソ工程、ドーピング工程、アニール工程）が全くなくなる。その結果、製造工程を簡略化でき、半導体装置の製造コストを低減と良品率の向上が図れた。
【０２６９】
（第５実施形態）
本発明を用いた第５の実施の形態について説明する。本実施形態でも、ｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴを相補型に構成したＣＭＯＳ構造の回路をガラス基板上に作製する工程について、説明を行う。
【０２７０】
図７および図８は、本実施形態で説明するＴＦＴの作製工程を示す断面図であり、図７（Ａ）から（Ｅ）、図８（Ａ）から（Ｄ）の順にしたがって工程が順次進行する。
【０２７１】
図７（Ａ）において、ガラス基板５０１のＴＦＴを形成する表面に、基板５０１からの不純物拡散を防ぐために、酸化窒化ケイ素膜からなる下層の第１下地膜５０２と、酸化ケイ素膜からなる第２の下地膜５０３を積層形成した。このときの第１下地膜５０２の酸化窒化ケイ素膜の膜厚は、例えば５０ｎｍとし、第２下地膜５０３の酸化ケイ素膜の膜厚としては、例えば１００ｎｍとした。
【０２７２】
次に、３０〜８０ｎｍの厚さの希ガス元素を含有する非晶質ケイ素膜（ａ−Ｓｉ膜）５０４を形成する。本実施形態では、シラン系ガスと希ガスとを材料ガスとして、図１５（Ｂ）に示すようなデュアルバイアス二周波方式のプラズマＣＶＤ法により厚さ５０ｎｍのａ−Ｓｉ膜を成膜した。希ガス元素としてＡｒを用い、基板加熱温度は３５０℃とし、ガス流量は、ＳｉＨ４ガスが１００ｓｃｃｍ、Ａｒガスが１０００ｓｃｃｍとした。また、ガス圧力は０．７Ｔｏｒｒとし、ＣＶＤ電極に供給されるＲＦ周波数を２７．１ＭＨｚ、ＲＦパワーを１００Ｗとし、基板側に供給されるＲＦ周波数を１．６ＭＨｚ、ＲＦパワーを５０Ｗとした。ａ−Ｓｉ膜５０４中の希ガス元素濃度は、５×１０１６〜５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であることが望ましく、本実施形態では、約５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度であった。また、下地膜５０２、５０３とａ−Ｓｉ膜５０４とは共にプラズマＣＶＤ法で形成することが可能であるので、両者を連続形成しても良い。
【０２７３】
そして、ａ−Ｓｉ膜５０４表面上に触媒元素（本実施形態ではニッケル）５０６の微量添加を行う。このニッケル５０６の微量添加は、ニッケルを溶かせた溶液をａ−Ｓｉ膜５０４上に保持し、スピナーにより溶液を基板５０１上に均一に延ばし乾燥させることにより行った。本実施形態では、溶質としては酢酸ニッケルを用い、溶媒としては水を用い、溶液中のニッケル濃度は８ｐｐｍとなるようにした。この状態が図７（Ａ）の状態に相当する。このようにして添加された図７（Ａ）の状態におけるａ−Ｓｉ膜５０４表面上のニッケル濃度を全反射蛍光Ｘ線分析（ＴＲＸＲＦ）法により測定すると、５×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ２程度であった。
【０２７４】
そして、これを不活性雰囲気下、例えば窒素雰囲気にて加熱処理を行う。本実施形態では、一例として５８０℃にて１時間の加熱処理を行った。この加熱処理において、ａ−Ｓｉ膜表面に添加されたニッケル５０６がａ−Ｓｉ膜５０４中に拡散すると共に、シリサイド化が起こり、それを核としてａ−Ｓｉ膜５０４の結晶化が進行する。その結果、図５（Ｂ）に示すように、ａ−Ｓｉ膜５０４は結晶化され、結晶質ケイ素膜５０４ａとなる。このようにして得られた結晶質ケイ素膜５０４ａの結晶面配向は、主に〈１１１〉晶帯面で構成され、その中でも特に（１１０）面配向と（２１１）面配向とで全体の５０％以上の領域が占められている。また、その結晶粒（ほぼ同一の面方位領域）の粒径は、２〜１０μｍとなっている。
【０２７５】
次に、図７（Ｃ）に示すように、レーザー光５０７を照射することで、この結晶質ケイ素膜５０４ａをさらに再結晶化し、その結晶性を向上させる。このようにして、固相結晶化により得られた結晶質ケイ素膜５０４ａは、レーザー照射による溶融固化過程により結晶欠陥が低減され、より高品質な結晶質ケイ素膜５０４ｂとなる。このようにして得られた結晶質ケイ素膜５０４ｂの結晶面配向は、レーザー照射前の結晶質ケイ素膜５０４ａの状態を維持しているが、その平均表面粗さＲａは４〜９ｎｍとなっている。
【０２７６】
その後、結晶質ケイ素膜５０４ｂの不要な部分を除去して素子間分離を行う。該工程により、図７（Ｄ）に示すように、後にｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴの活性領域（ソース／ドレイン領域、チャネル領域）となる島状の結晶質ケイ素膜５１４ｎと５１４ｐとが形成される。
【０２７７】
ここで、ｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴの活性領域の全面に、しきい値電圧を制御する目的で１×１０１６〜５×１０１７／ｃｍ３程度の濃度でｐ型を付与する不純物元素としてボロン（Ｂ）を添加してもよい。ボロン（Ｂ）の添加はイオンドープ法で実施しても良いし、非晶質シリコン膜を成膜するときに同時に添加しておくこともできる。
【０２７８】
次に、上記の活性領域となる結晶質ケイ素膜５１４ｎ、５１４ｐを覆うように例えば厚さ１００ｎｍの酸化ケイ素膜をゲート絶縁膜５１５として成膜する。酸化ケイ素膜の形成には、ここではＴＥＯＳを原料とし、酸素とともにＲＦプラズマＣＶＤ法で分解・堆積した。
【０２７９】
引き続いて、図７（Ｅ）に示すように、スパッタリング法によって高融点メタルを堆積し、これをパターニング形成して、ゲート電極５１６ｎと５１６ｐを形成する。本実施形態では、このときの高融点メタルとして、タングステン（Ｗ）を用い、例えば厚さを４５０ｎｍとした。
【０２８０】
次に、イオンドーピング法によって、ゲート電極５１６ｎと５１６ｐをマスクとして活性領域に低濃度の不純物（リン）５１８を注入する。ドーピングガスとして、フォスフィン（ＰＨ３）を用い、加速電圧を８０ｋＶ、ドーズ量を２×１０１３ｃｍ−２とした。この工程により島状のケイ素膜５１４ｎと５１４ｐにおいて、ゲート電極５１６ｎと５１６ｐに覆われていない領域は低濃度のリン５１８が注入された領域５２０となり、ゲート電極５１６ｎ、５１６ｐにマスクされ不純物５１８が注入されない領域は、後にｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴのチャネル領域５１９ｎと５１９ｐとなる。この状態が図７（Ｅ）に相当する。
【０２８１】
次いで、図８（Ａ）に示すように、後のｎチャネル型ＴＦＴにおいては、ゲート電極５１６ｎを一回り大きく覆うようにフォトレジストによるドーピングマスク５２１ｎを設け、後のｐチャネル型ＴＦＴにおいては、ゲート電極５１６ｐをさらに一回り大きく覆い、活性領域５１４ｐの外縁部を露出させるようにフォトレジストによるドーピングマスク５２１ｐを設ける。その後、イオンドーピング法によって、レジストマスク５２１ｎ、５２１ｐをマスクとして活性領域に不純物（リン）５２２を高濃度に注入する。このとき、ドーピングガスとしてフォスフィン（ＰＨ３）を用い、加速電圧を６０〜９０ｋＶ、例えば８０ｋＶ、ドーズ量を２×１０１５〜１×１０１６ｃｍ−２、例えば５×１０１５ｃｍ−２とする。この工程により、後のｎチャネル型ＴＦＴにおいては、高濃度に不純物（リン）５２２が注入された領域５２４の一部は、後にｎチャネル型ＴＦＴのソース／ドレイン領域を構成する。そして、活性領域５１４ｎにおいて、レジストマスク５２１ｎに覆われ、高濃度のリン５２２がドーピングされなかった領域は、低濃度にリンが注入された領域として残り、ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ）領域５２３を形成する。また、この工程により、後にｐチャネル型ＴＦＴにおいては、高濃度に不純物（リン）５２２が注入された領域５２４は、後にｐチャネル型ＴＦＴのゲッタリング領域を形成することになる。このときの領域５２４におけるｎ型不純物元素（リン）５２２の膜中濃度は１×１０１９〜１×１０２１／ｃｍ３となっている。また、ｎチャネル型ＴＦＴのＬＤＤ領域５２３におけるｎ型不純物元素（リン）５１８の膜中濃度は、１×１０１７〜１×１０２０／ｃｍ３となっており、このような範囲であるときにＬＤＤ領域として機能する。
【０２８２】
次に、レジストマスク５２１ｎ、５２１ｐを除去した後、図８（Ｂ）に示すように、また新たに、後のｎチャネル型ＴＦＴの活性領域５１４ｎにおいて、先ほど形成されたＬＤＤ領域５２３を一回り大きく覆い、活性領域５１４ｎの外縁部を露出させるようにフォトレジストによるドーピングマスク５２５を設ける。このとき、後のｐチャネル型ＴＦＴの上方にはマスクは設けられず、ＴＦＴ全体が露呈されている。この状態で、イオンドーピング法によって、レジストマスク５２５と後のｐチャネル型ＴＦＴのゲート電極５１６ｐをマスクとして、活性領域にｐ型を付与する不純物（ホウ素）５２６を注入する。ドーピングガスとして、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）を用い、加速電圧を４０ｋＶ〜８０ｋＶ、例えば６５ｋＶとし、ドーズ量は１×１０１５〜１×１０１６ｃｍ−２、例えば７×１０１６ｃｍ−２とする。この工程により、後にｎチャネル型ＴＦＴにおいては、高濃度にホウ素５２６が注入された領域は、後にｎチャネル型ＴＦＴのゲッタリング領域５３２ｎとして機能する。そして、後にｐチャネル型ＴＦＴの活性領域５１４ｐにおいては、ゲート電極５１６ｐ下部のチャネル領域５１９ｐ以外に高濃度にホウ素５２６が注入され、先の工程で低濃度に注入されているｎ型不純物のリン５１８を反転させｐ型となり、後にｐチャネル型ＴＦＴのソース／ドレイン領域５３１となる。また、高濃度のリン５２２が注入されている領域５２４には、さらに高濃度のホウ素５２６が注入され、ｐチャネル型ＴＦＴのゲッタリング領域５３２ｐが形成される。このときの領域５３１と領域５３２ｎおよび５３２ｐとにおけるｐ型不純物元素（ホウ素）５２６の膜中濃度は１．５×１０１９〜３×１０２１／ｃｍ３となっている。また、ｎ型不純物元素（リン）に対して１〜２倍の濃度となっている。この工程により、ｎチャネル型ＴＦＴのゲッタリング領域５３２ｎとｐチャネル型ＴＦＴのゲッタリング領域５３２ｐは、前工程でのリン５２２とこの工程でのホウ素５２６とが合わせてドーピングされた領域となっている。
【０２８３】
ｎ型不純物とｐ型不純物のドーピングに際しては、このようにドーピングが不要な領域をフォトレジストで覆うことによって、それぞれの元素を選択的にドーピングを行い、ｎ型の高濃度不純物領域５３０とｐ型の不純物領域５３１、そしてゲッタリング領域５３２ｎ、５３２ｐとが形成され、ｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴとを形成することができる。なお、本実施形態において、半導体層にｎ型不純物元素から添加したが、工程順は本実施形態に限定されることはなく、実施者が適宜決定すればよい。
【０２８４】
次いで、レジストマスク５２５を除去した後、これを不活性雰囲気下、例えば窒素雰囲気にて第２の熱処理を行う。本実施形態では、５５０℃で４時間の加熱処理を行った。この熱処理工程で、後のｎチャネル型ＴＦＴの活性領域５１４ｎにおいては、ソース・ドレイン領域の外側に形成されたゲッタリング領域５３２ｎに高濃度にドーピングされているリンとホウ素が、その領域でのニッケルに対する固溶度を高め、さらにニッケルに対する偏析サイトを形成し、またドーピング時に生じた結晶欠陥もニッケルの偏析サイトとして機能する。そして、チャネル領域５１９ｎ、ＬＤＤ領域５２３およびソース・ドレイン領域５３０に存在しているニッケルを、チャネル領域からＬＤＤ領域、さらにソース・ドレイン領域、そしてゲッタリング領域５３２ｎへと、図８（Ｃ）の矢印５１３で示される方向に移動させる。リンのみがドーピングされたソース／ドレイン領域５３０もゲッタリング効果を有するが、リンとホウ素がドーピングされたゲッタリング領域５３２ｎの能力が圧倒的に高いので、ゲッタリング領域５３２ｎにニッケルが集められる。また、後のｐチャネル型ＴＦＴの活性領域５１４ｐにおいても、ソース・ドレイン領域の外側に形成されたゲッタリング領域５３２ｐに高濃度にドーピングされているリンおよびホウ素が同様の機能を果たし、チャネル領域５１９ｐ、ソース・ドレイン領域５３１に存在しているニッケルを、チャネル領域からソース・ドレイン領域、そしてゲッタリング領域５３２ｐへと、同様に矢印５１３で示される方向に移動させる。以上の工程により、ゲッタリング工程が行なわれる。
【０２８５】
このゲッタリング工程では、まず、チャネル領域５１９ｎ、５１９ｐやＬＤＤ領域５２３、ソース・ドレイン領域５３０、５３１に固溶しているニッケルがゲッタリング領域５３２ｎ、５３２ｐに移動することで、これらの領域中のニッケル濃度が下がり、そこに析出していたＮｉシリサイドが、ケイ素膜中に溶け出すことで行われる。そして、これらも固溶状態でゲッタリング領域５３２ｎ、５３２ｐに移動していき、Ｎｉシリサイドは消失し、固溶状態のニッケルの濃度も低減される。この加熱処理工程により、ゲッタリング領域５３２ｎおよび５３２ｐにはニッケルが移動してくるため、ゲッタリング領域５３２ｎ、５３２ｐにおけるニッケル濃度は、１×１０１９／ｃｍ３以上となる。これに対して、ＴＦＴ活性領域のチャネル領域や、チャネル領域とソース・ドレイン領域との接合部、またＬＤＤ領域との接合部においては、ニッケル濃度は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により測定したところ５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度であり、ほぼ測定下限レベルであった。また、ここでこれらの領域中に残留しているニッケルは、勿論シリサイド状態では無く、格子間ニッケルとして固溶した状態で存在している。
【０２８６】
また、この加熱処理工程で、ｎチャネル型ＴＦＴのソース・ドレイン領域５３０とＬＤＤ領域５２３にドーピングされたｎ型不純物（リン）と、ｐチャネル型ＴＦＴのソース・ドレイン領域５３１にドーピングされたｐ型不純物（リン）の活性化も同時に行われる。その結果、ｎチャネル型ＴＦＴのソース・ドレイン領域５３０のシート抵抗値は、４００〜７００Ω／□程度となり、ＬＤＤ領域５２３のシート抵抗値は、３０〜６０ｋΩ／□であった。また、ｐチャネル型ＴＦＴのソース・ドレイン領域５３１のシート抵抗値は、１〜１．５ｋΩ／□程度であった。
【０２８７】
次いで、図８（Ｄ）に示すように、層間絶縁膜を形成する。膜厚２００ｎｍの窒化ケイ素膜５３３と膜厚７００ｎｍの酸化ケイ素膜５３４とを積層形成し、２層構造とした。もちろん、無機層間絶縁膜としては、これに限定されるものではなく、他のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造としてよい。
【０２８８】
さらに、３００〜５００℃で１時間程度の熱処理を行う。これにより、前記層間絶縁膜（特に窒化ケイ素膜５３３）から、活性領域およびゲート絶縁膜の界面へ水素原子が供給され、ＴＦＴ特性を劣化させる不対結合手（ダングリングボンド）を終端化し不活性化する。
【０２８９】
次に、層間絶縁膜にコンタクトホールを形成して、金属材料、例えば、窒化チタンとアルミニウムの二層膜によってＴＦＴの電極・配線５３５を形成する。窒化チタン膜は、アルミニウムが半導体層に拡散するのを防止する目的のバリア膜として設けられる。そして最後に、３５０℃、１時間のアニールを行い、図８（Ｉ）に示すｎチャネル型ＴＦＴ５３６とｐチャネル型ＴＦＴ５３７とを完成させる。さらに必要に応じて、ゲート電極５１６ｎおよび５１６ｐの上にもコンタクトホールを設けて、配線５３５により必要な電極間を接続する。また、ＴＦＴを保護する目的で、それぞれのＴＦＴ上に窒化ケイ素膜などからなる保護膜を設けてもよい。
【０２９０】
以上の実施形態にしたがって作製したそれぞれのＴＦＴの電界効果移動度は、第３実施形態及び第４実施形態と同様の良好な特性を示す。
【０２９１】
さらに、本実施形態でも、ｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴとにおいて、それぞれのソース・ドレイン領域形成工程を利用して、同時にゲッタリング領域を形成することができる。したがって、ゲッタリングのための付加工程（フォトリソ工程、ドーピング工程、アニール工程）が全くなくなる。その結果、製造工程を簡略化でき、半導体装置の製造コストを低減と良品率の向上が図れた。
【０２９２】
（第６実施形態）
本発明の第６の実施の形態を図９および図１０を用いて説明する。本実施形態でも、ｎチャネル型ＴＦＴおよびｐチャネル型ＴＦＴを同一基板上に作製する方法について説明する。
【０２９３】
ガラス基板６０１上に膜厚５０ｎｍの窒化ケイ素膜からなる第１下地絶縁膜６０２を形成し、続けて膜厚１００ｎｍの酸化ケイ素膜からなる第２下地絶縁膜６０３を形成する。さらに膜厚２０〜１００ｎｍ、例えば５０ｎｍのａ−Ｓｉ膜６０４を形成する。このときのａ−Ｓｉ膜６０４の成膜は、前述の第１〜第５の実施形態と同様の方法を用いることができる。本実施形態では、図１５（Ａ）に示すような通常のプラズマＣＶＤ法を用い、基板加熱温度は２５０℃とし、ガス流量は、ＳｉＨ４ガスが１００ｓｃｃｍ、Ａｒガスが５０００ｓｃｃｍとし、ガス圧力は０．５Ｔｏｒｒとし、ＣＶＤ電極に供給されるＲＦ周波数を２７．１ＭＨｚ、ＲＦパワーを１００Ｗとして、Ａｒを含有するａ−Ｓｉ膜６０４を成膜した。このようにして得られたａ−Ｓｉ膜６０４中のＡｒ濃度は、約１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度であった。
【０２９４】
続いて、ａ−Ｓｉ膜６０４に触媒元素を添加し、加熱処理を行う。非晶質ケイ素膜に対して、重量換算で１０ｐｐｍの触媒元素（本実施形態ではニッケル）を含む水溶液（酢酸ニッケル水溶液）をスピンコート法で塗布して、触媒元素含有層６０６を形成する。この状態が図９（Ａ）に相当する。
【０２９５】
そして、これを不活性雰囲気下、例えば窒素雰囲気にて第１の加熱処理を行う。このときの加熱処理としては５２０〜６００℃で１〜８時間のアニール処理を行う。本実施形態では、一例として５５０℃にて４時間の加熱処理を行った。この加熱処理において、ａ−Ｓｉ膜表面に添加されたニッケル６０６のシリサイド化が起こり、それを核としてａ−Ｓｉ膜６０４の結晶化が進行する。その結果、図９（Ｂ）に示すように、ａ−Ｓｉ膜６０４は結晶化され、結晶質ケイ素膜６０４ａとなる。このようにして得られた結晶質ケイ素膜６０４ａの結晶面配向は、主に〈１１１〉晶帯面で構成され、その中でも特に（１１０）面配向と（２１１）面配向とで全体の５０％以上の領域が占められている。また、その結晶粒（ほぼ同一の面方位領域）の粒径は、２〜１０μｍとなっている。
【０２９６】
続いて、図９（Ｃ）に示すように、加熱処理により得られた結晶質ケイ素膜６０４ａにレーザー光を照射して、結晶性を向上させた結晶質ケイ素膜６０４ｂを形成する。このレーザー光照射により結晶質シリコン膜６０４ｂの結晶性は大幅に改善されている。本実施形態でも、レーザー光は、パルス発振型のＸｅＣｌエキシマレーザー（波長３０８ｎｍ）を適用した。このようにして得られた結晶質ケイ素膜６０４ｂの結晶面配向は、レーザー照射前の結晶質ケイ素膜６０４ａの状態を維持しているが、その平均表面粗さＲａは４〜９ｎｍとなっている。
【０２９７】
続いて、図９（Ｄ）に示すように、結晶質ケイ素膜を所定の形状にエッチングして、後のｎチャネル型ＴＦＴの活性領域６１４ｎとｐチャネル型ＴＦＴの活性領域６１４ｐとを形成する。
【０２９８】
次に、これらの活性領域６１４ｎ、６１４ｐを覆うゲート絶縁膜６１５を形成する。続いて、ゲート絶縁膜６１５上に導電膜をスパッタ法またはＣＶＤ法などを用いて形成する。導電膜としては高融点金属のＷ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏまたはその合金材料のいずれかを用いればよい。そして、図９（Ｅ）に示すように、導電膜をエッチングしてゲート電極６１６ｎと６１６ｐとを形成する。
【０２９９】
次に、イオンドーピング法によって、ゲート電極６１６ｎと６１６ｐをマスクとして活性領域に低濃度のｎ型不純物（リン）６１８を注入する。本実施形態では、ドーピングガスとしてフォスフィン（ＰＨ３）を用い、加速電圧を８０ｋＶ、ドーズ量を２×１０１３ｃｍ−２とした。この工程により島状のケイ素膜６１４ｎと６１４ｐにおいて、ゲート電極６１６ｎと６１６ｐに覆われていない領域は低濃度のリン６１８が注入された領域６２０となり、ゲート電極６１６ｎ、６１６ｐにマスクされ不純物６１８が注入されない領域は、後にｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴのチャネル領域６１９ｎと６１９ｐとなる。この状態が図９（Ｅ）に相当する。
【０３００】
次いで、図９（Ｆ）に示すように、ｎチャネル型ＴＦＴの活性領域６１４ｎにおいてはゲート電極６１６ｎを一回り大きく覆うように、フォトレジストによるドーピングマスク６２１ｎを設け、またｐチャネル型ＴＦＴの活性領域６１４ｐにおいてはその活性領域全体を覆うように、フォトレジストによるドーピングマスク６２１ｐを設ける。その後、イオンドーピング法によって、レジストマスク６２１ｎ、６２１ｐをマスクとして活性領域に不純物（リン）６２２を高濃度に注入する。本実施形態では、ドーピングガスとしてフォスフィン（ＰＨ３）を用い、加速電圧を８０ｋＶ、ドーズ量を５×１０１５ｃｍ−２とした。この工程により、後のｎチャネル型ＴＦＴにおいては、高濃度（１×１０１９〜１×１０２１／ｃｍ３の濃度）にリン６２２が注入された領域６２４の一部は、後にｎチャネル型ＴＦＴのソース／ドレイン領域となる。そして、活性領域６１４ｎにおいて、レジストマスク６２１ｎに覆われ、高濃度のリン６２２がドーピングされなかった領域は、低濃度にリンが注入された領域として残り、ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ）領域６２３を形成する。後のｐチャネル型ＴＦＴにおいては、その活性領域６１４ｐにリンの注入は全く行なわれない。
【０３０１】
次に、レジストマスク６２１ｎ、６２１ｐを除去した後、図１０（Ａ）に示すように、後のｎチャネル型ＴＦＴの活性領域６１４ｎ全体を覆うようにフォトレジストによるドーピングマスク６２５を設ける。このとき、後のｐチャネル型ＴＦＴの活性領域６１４ｐ上にはマスクは設けられず、ＴＦＴ全体が露呈されている。この状態で、イオンドーピング法によって、レジストマスク６２５と後のｐチャネル型ＴＦＴのゲート電極６１６ｐをマスクとして、活性領域にｐ型を付与する不純物（ホウ素）６２６を注入する。ドーピングガスとして、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）を用い、加速電圧を６５ｋＶとし、ドーズ量は７×１０１６ｃｍ−２とした。この工程により、後にｐチャネル型ＴＦＴの活性領域６１４ｐにおいては、ゲート電極６１６ｐ下部のチャネル領域６１９ｐ以外に高濃度にホウ素６２６が注入され、先の工程で低濃度に注入されているｎ型不純物のリン６１８を反転させｐ型不純物領域６２７となる。
【０３０２】
次いで、レジストマスク６２５を除去した後、図１０（Ｂ）に示すように、また新たに、後のｎチャネル型ＴＦＴのゲート電極６１６ｎと後のｐチャネル型ＴＦＴのゲート電極６１６ｐを覆うように、レジストからなるマスク６２８ｎ、６２８ｐを形成する。このときのマスク６２８ｎ、６２８ｐにより、後のｎチャネル型ＴＦＴおよびｐチャネル型ＴＦＴの活性領域６１４ｎ、６１４ｐの一部（外縁部）が露呈される。この状態で、基板上方より希ガス元素（本実施形態ではＫｒ）６２９を全面にイオンドーピングする。この工程により、ＴＦＴ活性領域の露呈している領域に希ガス元素６２９が注入され、ｎチャネル型ＴＦＴおよびｐチャネル型ＴＦＴの活性領域６１４ｎ、６１４ｐの外縁部にゲッタリング領域６３２ｎ、６３２ｐが形成される。このときのクリプトン６２９のドーピング条件としては、ドーピングガスとしては１００％のＫｒを用い、加速電圧を６０〜９０ｋＶ、例えば８０ｋＶとし、ドーズ量としては１×１０１５〜１×１０１６ｃｍ−２、例えば３×１０１５ｃｍ−２とした。マスク６２８ｎ、６２８ｐによって覆われている領域には、希ガス元素はドーピングされない。このときの希ガス元素としては、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅから選ばれた一種または複数種類の希ガス元素が利用できるが、活性領域に元々含まれている希ガス元素（本実施形態ではＡｒ）よりも、原子番号が大きい元素が好ましい。また、この工程において、ゲッタリング領域６３２ｎ、６３２ｐ中の希ガス元素の濃度は、１×１０１９〜３×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３となるようにする。また、この工程により、ゲッタリング領域６３２ｎ、６３２ｐの結晶性は破壊され、非晶質化される。
【０３０３】
そして、レジストマスク６２８ｎ、６２８ｐを除去した後、これを不活性雰囲気下、例えば窒素雰囲気にて第２の加熱処理を行う。本実施形態では、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）により行った。窒素雰囲気中にて、基板表面に高温の窒素ガスを吹き付け、瞬時に昇降温を行う方式のＲＴＡ装置を用いた。具体的な処理条件としては、保持温度５５０〜７５０℃の範囲で、保持時間３０秒〜１５分程度、より好ましくは保持温度６００〜７００℃の範囲で、保持時間１分〜１０分程度である。本実施形態では、６７０℃で５分のＲＴＡ処理を行った。昇温速度および降温速度としては、共に１００℃／分以上で行うことが好ましく、実施形態では、２００℃／分程度とした。各ＴＦＴの活性領域において、ソース・ドレイン領域の外側に形成されたゲッタリング領域６３２ｎ、６３２ｐに高濃度にドーピングされているクリプトン６２９とそのドーピング時に非晶質化されたことにより生じた結晶欠陥とが、ニッケルに対する偏析サイトを形成しゲッタリング作用を生じさせる。その結果、この熱処理工程で、図１０（Ｃ）に示すように、後のｎチャネル型ＴＦＴの活性領域６１４ｎにおいては、チャネル領域６１９ｎ、ＬＤＤ領域６２３およびソース・ドレイン領域６３０に存在しているニッケルを、チャネル領域からＬＤＤ領域、さらにソース・ドレイン領域、そしてゲッタリング領域６３２ｎへと、矢印６１３で示される方向に移動させる。また、後のｐチャネル型ＴＦＴの活性領域６１４ｐにおいても、チャネル領域６１９ｐ、ソース・ドレイン領域６３１に存在しているニッケルを、チャネル領域からソース・ドレイン領域、そしてゲッタリング領域６３２ｐへと、同様に矢印６１３で示される方向に移動させる。
【０３０４】
このゲッタリング工程では、まず、チャネル領域６１９ｎ、６１９ｐやＬＤＤ領域６２３、ソース・ドレイン領域６３０、６３１に固溶しているニッケルがゲッタリング領域６３２ｎ、６３２ｐに移動することで、これらの領域中のニッケル濃度が下がり、そこに析出しているＮｉシリサイドがケイ素膜中に固溶し出す。そして、これらも固溶状態でゲッタリング領域６３２ｎ、６３２ｐに移動していき、最終的に、Ｎｉシリサイドは消失し、固溶状態のニッケルの濃度も低減される。この加熱処理工程により、ゲッタリング領域にはニッケルが移動してくるため、ゲッタリング領域６３２ｎ、６３２ｐにおけるニッケル濃度は、１×１０１９／ｃｍ３以上となる。ＴＦＴ活性領域のチャネル領域や、チャネル領域とソース・ドレイン領域との接合部、またＬＤＤ領域との接合部においては、ニッケル濃度は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により測定したところ５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度であり、ほぼ測定下限レベルであった。また、ここでこれらの領域中に残留しているニッケルは、勿論シリサイド状態では無く、格子間ニッケルとして固溶した状態で存在している。
【０３０５】
また、この加熱処理工程で、ｎチャネル型ＴＦＴのソース・ドレイン領域６３０とＬＤＤ領域６２３にドーピングされたｎ型不純物（リン）と、ｐチャネル型ＴＦＴのソース・ドレイン領域６３１にドーピングされたｐ型不純物（ホウ素）の活性化も同時に行われる。その結果、ｎチャネル型ＴＦＴのソース・ドレイン領域６３０のシート抵抗値は、４００〜７００Ω／□程度となり、ＬＤＤ領域６２３のシート抵抗値は、３０〜６０ｋΩ／□であった。また、ｐチャネル型ＴＦＴのソース・ドレイン領域６３１のシート抵抗値は、１〜１．５ｋΩ／□程度であった。本実施形態では、ｎチャネル型ＴＦＴおよびｐチャネル型ＴＦＴの活性領域において、ソース領域またはドレイン領域とは別の領域にゲッタリング領域を形成するため、希ガス元素の導入に伴う非晶質化によりＴＦＴのソース領域またはドレイン領域において抵抗が上がっても問題とならない。
【０３０６】
この工程後に、レーザーラマン分光法により、それぞれのＴＦＴのチャネル領域とゲッタリング領域のラマン分光スペクトルにおける非晶質ＳｉのＴＯフォノンピークＰａと結晶ＳｉのＴＯフォノンピークＰｃとの比Ｐａ／Ｐｃを測定すると、ゲッタリング領域の方がチャネル領域より大きくなっている。この測定は、本実施形態のように透光性のあるガラス基板などを用いる場合には、基板裏面側より行うことができる。また、この加熱処理工程後、これ以上の高温工程は行わないため、この状態はＴＦＴ完成後も維持される。
【０３０７】
次いで、図１０（Ｄ）に示すように、層間絶縁膜を形成する。本実施形態では、膜厚２００ｎｍの窒化ケイ素膜６３３と膜厚７００ｎｍの酸化ケイ素膜６３４とを積層形成し、２層構造とした。
【０３０８】
さらに、３００〜５００℃で１時間程度の熱処理を行う。これにより、前記層間絶縁膜（特に窒化ケイ素膜６３３）から、活性領域およびゲート絶縁膜の界面へ水素原子が供給され、ＴＦＴ特性を劣化させる不対結合手（ダングリングボンド）を終端化し不活性化する。
【０３０９】
次に、層間絶縁膜にコンタクトホールを形成して、金属材料によってＴＦＴの電極・配線６３５を形成し、図１０（Ｄ）に示すｎチャネル型ＴＦＴ６３６とｐチャネル型ＴＦＴ６３７とを完成させる。さらに必要に応じて、ゲート電極６１６ｎ、６１６ｐの上にもコンタクトホールを設けて、配線６３５により必要な電極間を接続する。
【０３１０】
以上の実施形態にしたがって作製したそれぞれのＴＦＴの電界効果移動度は、第３〜第５実施形態と同様の良好な特性を示した。
【０３１１】
（第７実施形態）
本実施形態では、第１〜第６の実施形態とは異なる結晶化方法について説明する。説明には図１１を用いる。図１１は、本実施形態での作製工程を示す断面図であり、図１１（Ａ）から（Ｅ）にしたがって作製工程が順次進行する。
【０３１２】
まず、第１〜第６の実施形態と同様に、基板（本実施形態ではガラス基板）７０１上に、基板からの不純物拡散を防ぐために、酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜または酸化窒化ケイ素膜などの下地膜を形成する。本実施形態では、窒化ケイ素膜を下層の第１下地膜７０２として成膜し、その上に酸化ケイ素膜を第２の下地膜７０３を積層形成した。このときの第１下地膜７０２の酸化窒化ケイ素膜の膜厚は、例えば１００ｎｍとし、第２下地膜７０３の酸化窒化ケイ素膜の膜厚としては、例えば１００ｎｍとした。次に、３０〜８０ｎｍの厚さでａ−Ｓｉ膜７０４を、第１〜第６実施形態と同様の方法で形成する。本実施形態では、プラズマＣＶＤ法で非晶質ケイ素膜を５０ｎｍの厚さに形成した。この工程は下地絶縁膜と非晶質半導体層を大気解放しないで連続的に形成しても構わない。
【０３１３】
次に、酸化ケイ素膜でなるマスク絶縁膜７０５を２００ｎｍの厚さに形成する。マスク絶縁膜は、図１１（Ａ）に示すように、半導体膜に触媒元素を添加するための開口部７００を有している。
【０３１４】
次に、図１１（Ｂ）に示すように、重量換算で１００ｐｐｍの触媒元素（本実施形態ではニッケル）を含む水溶液（酢酸ニッケル水溶液）をスピンコート法で塗布して、触媒元素層７０６を形成する。この時、触媒元素７０６は、マスク絶縁膜７０５の開口部７００において、選択的にａ−Ｓｉ膜７０４に接触して、触媒元素添加領域が形成される。ここで使用可能な触媒元素は、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）から選ばれた一種または複数の元素である。
【０３１５】
また、本実施形態ではスピンコート法でニッケルを添加する方法を用いたが、蒸着法やスパッタ法などにより触媒元素でなる薄膜（本実施形態の場合はニッケル膜）をａ−Ｓｉ膜上に形成する手段をとっても良い。
【０３１６】
次に、５００〜６５０℃（好ましくは５５０〜６００℃）で６〜２０時間（好ましくは８〜１５時間）の加熱処理を行う。本実施形態では、５７０℃で１４時間の加熱処理を行う。その結果、図１１（Ｃ）に示すように、触媒元素添加領域７００に結晶核が発生し、領域７００のａ−Ｓｉ膜がまず結晶化され、結晶質ケイ素膜７０４ａとなる。さらに結晶化領域を起点として概略基板と平行な方向（矢印７０７で示した方向）に結晶化が進行し、巨視的な結晶成長方向が揃った結晶質ケイ素膜７０４ｂが形成される。このとき、マスク７０５上に存在するニッケル７０６は、マスク膜７０５に阻まれ、下層のａ−Ｓｉ膜へは到達せず、領域７００において導入されたニッケルのみによりａ−Ｓｉ膜７０４の結晶化が行われる。また、横方向への結晶成長が到達しない領域は非晶質領域７０４ｃとして残る。但し、レイアウトによっては、隣接した開口部より横方向に結晶成長した領域とぶつかり合って境界が生じる場合もあり、この場合は非晶質領域とはならない。
【０３１７】
マスクとして用いた酸化ケイ素膜７０５を除去した後、得られた結晶質シリコン膜には、図１１（Ｄ）で示すようにレーザー光を照射して、第１〜第５の実施形態と同様に、結晶性の改善を行ってもよい。これにより、横方向に結晶成長した領域７０４ｂの結晶質ケイ素膜は、より高品質化され、結晶質ケイ素膜７０４ｄとなる。
【０３１８】
続いて、横方向に結晶成長した領域７０４ｄの結晶質ケイ素膜を所定の形状にエッチングして、後のＴＦＴの活性領域７０９を形成する。
【０３１９】
このような本実施形態で示した結晶化方法を第１〜第５の実施形態における結晶化工程に適応することで、より電流駆動能力の高い高性能なＴＦＴを実現することができる。
【０３２０】
（第８実施形態）
本実施形態では、図１２および図１３を用いて、第５あるいは第６の実施形態で示した半導体膜の結晶化に用いた触媒元素を移動させるためのゲッタリング領域の活性領域中での配置例を示す。
【０３２１】
本実施形態を第５あるいは第６実施形態のＴＦＴ作製工程に適用することにより、ｎチャネル型ＴＦＴおよびｐチャネル型ＴＦＴの活性領域に様々な形状のゲッタリング領域を形成することが可能である。また、ｎチャネル型ＴＦＴの活性領域におけるゲッタリング領域とｐチャネル型ＴＦＴの活性領域におけるゲッタリング領域との面積を概略等しくし、ゲッタリング領域からチャネル領域までの距離を概略等しくすることで、さらに、ｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴとの触媒元素に対するゲッタリングの効率を揃えるという効果を向上させることができる。以下に、活性領域に形成されるゲッタリング領域の形状の例を示す。なお、ｎチャネル型ＴＦＴの活性領域におけるゲッタリング領域とｐチャネル型ＴＦＴの活性領域におけるゲッタリング領域との面積を概略等しくするとは、それぞれのＴＦＴにおいて、活性領域（チャネル領域）の幅をＷ、ゲッタリング領域の面積Ｓとしたとき、活性領域（チャネル領域）の幅Ｗおよびゲッタリング領域の面積Ｓの比Ｓ／Ｗがｎチャネル型ＴＦＴおよびｐチャネル型ＴＦＴにおいて概略等しくすることである。
【０３２２】
図１２（Ａ）は、ゲッタリング領域８３ａ、８４ａが、ゲート電極８５ａ下部の活性領域に形成されるチャネル領域から離れた位置（活性領域の外縁部）に、ゲート電極８５ａと平行方向を長辺とする長方形状で、当該長方形のコーナー部が活性領域のコーナー部に掛かる様に配置された例である。
【０３２３】
また、図１２（Ｂ）は、ゲッタリング領域８３ｂ、８４ｂがゲート電極８５ｂ下部の活性領域に形成されるチャネル領域から離れた位置（半活性領域の外縁部）に、ゲート電極８５ｂと垂直方向を長辺とする長方形状で、当該長方形のコーナー部が活性領域のコーナー部に掛かる様に配置された例である。
【０３２４】
また、図１２（Ｃ）は、ゲッタリング領域８３ｃ、８４ｃがゲート電極８５ｃ下部の活性領域に形成されるチャネル領域から離れた位置に（活性領域の外縁部）、ゲート電極８５ｃと平行方向を長辺とする長方形と垂直方向を長辺とする長方形を組み合わせてできた複雑な形状で、当該形状のコーナー部が活性領域のコーナー部に掛かる様に配置された例である。この場合は、図１２（Ａ）または図１２（Ｂ）と比較して、ゲッタリング領域の面積を大きくすることができ、触媒元素に対するゲッタリング効率をより高められる。
【０３２５】
上記の何れの配置例に於いても、ゲッタリング領域は、ソース領域またはドレイン領域にそれぞれ形成されるコンタクト部（各ＴＦＴを電気的に接続する配線が活性領域と接続される部分を本明細書において、コンタクト部という）の間を流れる電流を妨げない位置に配置されている。即ち、図１２（Ａ）のゲッタリング領域８３ａ、８４ａは、ソース領域８１ａに形成されているコンタクト部８６ａとドレイン領域８２ａに形成されているコンタクト部８７ａの間を流れる電流を妨げない位置に配置されている。
【０３２６】
また、図１２（Ｂ）のゲッタリング領域８３ｂ、８４ｂは、ソース領域８１ｂに接続しているコンタクト部８６ｂとドレイン領域８２ｂに形成されているコンタクト部８７ｂの間を流れる電流を妨げない位置に配置されている。
【０３２７】
また、図１２（Ｃ）のゲッタリング領域８３ｃ、８４ｃは、ソース領域８１ｃに形成されているコンタクト部８６ｃとドレイン領域８２ｃに形成されているコンタクト部８７ｃの間を流れる電流を妨げない位置に配置されている。
【０３２８】
また、図１２（Ｄ）は、基本的に図１２（Ｃ）と同じ配置例であるが、ゲッタリング領域８３ｄ、８４ｄのゲッタリング効率拡大の為、ゲッタリング領域８３ｄ、８４ｄの更なる面積拡大が図られ、ゲッタリング領域８３ｄがコンタクト部８６ｄの一部に掛かった例である。基本的に、ゲッタリング領域８３ｄ、８４ｄがコンタクト部８６ｄ、８７ｄの一部に掛かっても問題ないが、重なる面積が最大でもコンタクト部８６ｄ、８７ｄの半分以下になる様に、留意する必要がある。従って、コンタクト部８６ｄ、８７ｄとゲッタリング領域８３ｄ、８４ｄとの間の設計距離は、各々の領域形成に対応するフォトリソグラフィ工程で使用する露光装置のアライメント精度を考慮して、好適な設計距離を決める必要がある。尚、ゲッタリング領域を設ける位置は、本実施形態の構成に限定されるものではなく、ソース領域とドレイン領域の間を流れる電流に影響を与えない（阻害しない）位置であれば任意の場所に設けても良い。
【０３２９】
また、図１３（Ａ）は、活性領域を複数のゲート電極８５ｅが横切り、その下部に複数のチャネル領域が形成される。また、複数のゲート電極の間には、ソース領域８１ｅ（またはドレイン領域８２ｅ）、ゲッタリング領域８８ｅ、コンタクト部８９ｅが形成されている。なお、活性領域の外縁部には図１２（Ａ）〜（Ｄ）と同様にゲッタリング領域８３ｅ、８４ｅが形成され、その内側にソース領域８１ｅまたはドレイン領域８２ｅおよびコンタクト部８６ｅ、８７ｅが形成されている。図１３（Ａ）に示した場合も、ゲッタリング領域８３ｅがコンタクト部８６ｅの一部に掛かっても構わないが、基本的に、重なる面積が最大でもコンタクト部８６ｅ、８７ｅの半分以下になる様に、留意する必要がある。
【０３３０】
また、図１３（Ｂ）も、活性領域を複数のゲート電極８５ｆが横切り、その下部に複数のチャネル領域が形成される例である。図１３（Ｂ）では、２つのＴＦＴが活性領域を共有して直列に連結されており、その連結部においてコンタクト部を有しない、すなわち、連結部から電気信号を取り出す必要が無い場合の配置である。このような構成のＴＦＴは、クロックトインバータやラッチ回路等の回路で実際に使用される。複数のゲート電極の間には、ソース領域８１ｆ（またはドレイン領域８２ｆ）、ゲッタリング領域８８ｆが形成されている。なお、活性領域の外縁部には図１２（Ａ）〜（Ｄ）と同様にゲッタリング領域８３ｆ、８４ｆが形成され、その内側にソース領域８１ｆまたはドレイン領域８２ｆおよびコンタクト部８６ｆ、８７ｆが形成されている。連結部の領域において、ゲッタリング領域８８ｆが、コンタクト部８６ｆからコンタクト部８７ｆへと流れる電流を少なくとも妨げない位置に配置されている。
【０３３１】
なお、ＴＦＴの活性領域の形状は、そのＴＦＴに要求される電流量により異なる。図１２及び図１３のようにソース・ドレイン領域とチャネル領域の幅が同一であるずん胴形となっている場合と、ソース・ドレイン領域よりもチャネル領域の幅が狭められ、くさび形となっている場合とがあるが、どちらの場合も同様に本発明を適用できる。
【０３３２】
また、どのような形状のゲッタリング領域を適用しても、ゲッタリングのための加熱処理により、ゲッタリング領域には触媒元素が移動してくるため、触媒元素が、１×１０１９／ｃｍ３以上の濃度となる。
【０３３３】
本実施形態は、第５実施形態あるいは第６実施形態に組み合わせて適用することができる。
【０３３４】
（第９実施形態）
本発明を用いて作製された半導体装置におけるブロック図を図１４に示す。なお、図１４（Ａ）には、アナログ駆動を行うための回路構成が示されている。本実施形態は、ソース側駆動回路９０、画素部９１およびゲート側駆動回路９２を有している半導体装置について示している。なお、本明細書中において、駆動回路とはソース側処理回路およびゲート側駆動回路を含めた総称を指している。
【０３３５】
ソース側駆動回路９０は、シフトレジスタ９０ａ、バッファ９０ｂ、サンプリング回路（トランスファゲート）９０ｃを設けている。また、ゲート側駆動回路９２は、シフトレジスタ９２ａ、レベルシフタ９２ｂ、バッファ９２ｃを設けている。また、必要であればサンプリング回路とシフトレジスタとの間にレベルシフタ回路を設けてもよい。
【０３３６】
また、本実施形態において、画素部９１は複数の画素からなり、その複数の画素各々がＴＦＴを含んでいる。
【０３３７】
なお、図示していないが、画素部９１を挟んでゲート側駆動回路９２の反対側にさらにゲート側駆動回路を設けても良い。
【０３３８】
また、図１４（Ｂ）には、デジタル駆動を行うための回路構成が示されている。本実施形態は、ソース側駆動回路９３、画素部９４およびゲート側駆動回路９５を有している半導体装置について示している。デジタル駆動させる場合は、図１４（Ｂ）に示すように、サンプリング回路の代わりにラッチ（Ａ）９３ｂ、ラッチ（Ｂ）９３ｃを設ければよい。ソース側駆動回路９３は、シフトレジスタ９３ａ、ラッチ（Ａ）９３ｂ、ラッチ（Ｂ）９３ｃ、Ｄ／Ａコンバータ９３ｄ、バッファ９３ｅを設けている。また、ゲート側駆動回路９５は、シフトレジスタ９５ａ、レベルシフタ９５ｂ、バッファ９５ｃを設けている。また、必要であればラッチ（Ｂ）９３ｃとＤ／Ａコンバータ９３ｄとの間にレベルシフタ回路を設けてもよい。
【０３３９】
なお、上記構成は、前述の実施形態１〜８に示した製造工程に従って実現することができる。また、本実施形態では画素部と駆動回路の構成のみ示しているが、本発明の製造工程に従えば、メモリやマイクロプロセッサをも形成しうる。
【０３４０】
（第１０実施形態）
本発明を実施して形成されたＣＭＯＳ回路や画素部はアクティブマトリクス型液晶表示装置に用いることができる。即ち、それら液晶表示装置を表示部に組み込んだ電気器具全てに本発明を実施できる。
【０３４１】
その様な電気器具としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、プロジェクター（リア型またはフロント型）、ヘッドマウントディスプレイ（ゴーグル型ディスプレイ）、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等）などが挙げられる。
【０３４２】
本発明を適用することにより、触媒元素を用いた良好な結晶性を有する結晶質ケイ素膜を形成することができ、さらに十分に触媒元素をゲッタリングできるため、ｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴとの特性を向上させ、信頼性の高い、安定した回路特性の、良好なＣＭＯＳ駆動回路を実現することができる。また、オフ動作時のリーク電流が問題となる画素におけるスイッチングＴＦＴや、アナログスイッチ部のサンプリング回路のＴＦＴ等でも、触媒元素の偏析によると考えられるリーク電流の発生を十分に抑制することができる。その結果、表示ムラのない良好な表示が可能になる。また表示ムラがない良好な表示であるため、光源を必要以上に使用する必要がなく無駄な消費電力を低減することができ、低消費電力化も可能な電気器具（携帯電話、携帯書籍、ディスプレイ）を実現することができる。
【０３４３】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電気器具に適用することが可能である。また、本実施形態の電気器具は実施形態、実施形態を組み合わせて作製された表示装置を用いて実現することができる。
【０３４４】
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【０３４５】
例えば、希ガス元素を含有する非晶質ケイ素膜を形成する方法としては、前述のプラズマＣＶＤ法や非晶質ケイ素膜に希ガス元素をイオンドーピング法以外に、スパッタリングガスとして希ガスを用いたスパッタリング法や、非晶質ケイ素膜に希ガス元素をプラズマドーピングする法も適用できる。また、本発明で対象となる半導体膜としては、上述の前記実施形態で示した純粋なケイ素膜以外に、ゲルマニウムとケイ素との混成膜（シリコン・ゲルマニウム膜）や純粋なゲルマニウム膜も利用できる。
【０３４６】
また、ニッケルを導入する方法としては、非晶質ケイ素膜表面をニッケル塩を溶かせた溶液を塗布する方法を採用したが、非晶質ケイ素膜成膜前に下地膜表面にニッケルを導入し、非晶質ケイ素膜下層よりニッケルを拡散させ結晶成長を行わせる方法でもよい。また、ニッケルの導入方法としても、その他、様々な手法を用いることができる。例えば、ニッケル塩を溶かせる溶媒としてＳＯＧ（スピンオングラス）材料を用い、ＳｉＯ２膜より拡散させる方法もある。また、スパッタリング法や蒸着法、メッキ法により薄膜形成する方法や、イオンドーピング法により直接導入する方法なども利用できる。
【０３４７】
また、上述の実施形態では、ゲッタリング工程でリンを用いたが、それ以外にヒ素、アンチモンを利用しても良い。また、ゲッタリングのための希ガス元素としてもアルゴンやクリプトン以外にキセノンでも大きな効果がある。
【０３４８】
【発明の効果】
本発明を用いることにより、触媒元素を用いて作製された良好な結晶性を有する結晶質半導体層の素子領域、特にチャネル領域やチャネル領域とソース領域またはドレイン領域との接合部に残留する触媒元素を十分に低減することが可能になる。このような半導体膜を用いたＴＦＴを用いれば、リーク電流の発生を抑制することができ、且つ信頼性も向上することができ、さらに、特性ばらつきも少ない安定した特性の高性能半導体素子が実現できる。さらには、ゲッタリングのための付加工程を低減することができ、製造工程の簡略化が図れる。その結果、また、その製造工程において良品率を大きく向上できると共に、半導体装置の製造コストを低減することができる。
【０３４９】
したがって、本発明を用いることにより、高性能半導体素子が実現でき、さらに、集積度の高い高性能半導体装置が、簡便な製造プロセスにて得られる。特に液晶表示装置においては、アクティブマトリクス基板に要求される画素スイッチングＴＦＴのスイッチング特性の向上、周辺駆動回路部を構成するＴＦＴに要求される高性能化・高集積化を同時に満足し、同一基板上にアクティブマトリクス部と周辺駆動回路部を構成するドライバモノリシック型アクティブマトリクス基板において、モジュールのコンパクト化、高性能化、低コスト化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）から（Ｈ）は、本発明の実施形態１による半導体装置の製造工程を示す模式的な断面図である。
【図２】（Ａ）から（Ｈ）は、本発明の実施形態２による半導体装置の製造工程を示す模式的な断面図である。
【図３】（Ａ）から（Ｅ）は、本発明の実施形態３による半導体装置の製造工程を示す模式的な断面図である。
【図４】（Ａ）から（Ｃ）は、本発明の実施形態３による半導体装置の製造工程を示す模式的な断面図である（図３の続き）。
【図５】（Ａ）から（Ｆ）は、本発明の実施形態４による半導体装置の製造工程を示す模式的な断面図である。
【図６】（Ａ）から（Ｄ）は、本発明の実施形態４による半導体装置の製造工程を示す模式的な断面図である（図５の続き）。
【図７】（Ａ）から（Ｅ）は、本発明の実施形態５による半導体装置の製造工程を示す模式的な断面図である。
【図８】（Ａ）から（Ｄ）は、本発明の実施形態５による半導体装置の製造工程を示す模式的な断面図である（図７の続き）。
【図９】（Ａ）から（Ｆ）は、本発明の実施形態６による半導体装置の製造工程を示す模式的な断面図である。
【図１０】（Ａ）から（Ｄ）は、本発明の実施形態６による半導体装置の製造工程を示す模式的な断面図である（図９の続き）。
【図１１】（Ａ）から（Ｅ）は、本発明の実施形態による結晶質半導体膜の製造に用いられる他の結晶化方法を示す模式的な断面図である。
【図１２】（Ａ）から（Ｄ）は、本発明の実施形態８におけるゲッタリング領域の配置例を模式的示す図である。
【図１３】（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の実施形態８におけるゲッタリング領域の他の配置例を模式的示す図である。
【図１４】（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の実施形態８の半導体装置の構成を模式的に示す図である。
【図１５】非晶質半導体膜の堆積に用いられるプラズマＣＶＤ装置を模式的に示す図であり、（Ａ）は公知のＣＶＤ装置を示し、（Ｂ）は本発明の実施形態で好適に用いられるＣＶＤ装置を示す。
【図１６】本発明の実施形態で好適に用いられる他のプラズマＣＶＤ装置を示す模式図である。
【図１７】本発明の半導体膜の製造方法におけるゲッタリングのメカニズムを説明するための模式図である。
【図１８】ゲッタリングアニール時間とゲッタリング可能距離との関係を示すグラフである。
【図１９】結晶化時の加熱処理温度とゲッタリング可能距離との関係を示すグラフである。
【図２０】結晶化の加熱処理後、フッ化水素酸でＮｉシリサイドをエッチングし顕在化させた結晶質ケイ素膜の光学顕微鏡写真である。
【図２１】Ｎｉシリサイドが固溶するメカニズムを説明するための模式図である。
【図２２】触媒元素としてＮｉを用い非晶質ケイ素膜を結晶化した際のＮｉ濃度と結晶核発生密度との関係を示すグラフである。
【図２３】Ｎｉを用いて結晶化したケイ素膜のＮｉシリサイドがエッチングされた後の状態を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真であり、（Ａ）は希ガス元素を含まない非晶質ケイ素膜を結晶化したもの、（Ｂ）は希ガス元素としてＡｒを含む非晶質ケイ素膜を結晶化したものをそれぞれ示している。
【図２４】（Ａ）は、ケイ素膜中のＡｒ濃度と結晶化時の結晶核発生密度との関係を示すグラフであり、（Ｂ）はケイ素膜中のＡｒ濃度と結晶化後に析出している触媒元素化合物（Ｎｉシリサイド）の大きさとの関係を示すグラフである。
【図２５】（Ａ）から（Ｃ）は、本発明によって得られる結晶質半導体膜における結晶配向の状態を説明するための図である。
【図２６】（Ａ）から（Ｃ）は、本発明によって得られる結晶質半導体膜における結晶配向の状態を示す図であり、後方散乱電子回折像（ＥＢＳＰ）の測定結果を画像処理した図である。
【符号の説明】
１０１  ガラス基板
１０３  下地膜
１０４  希土類元素を含む非晶質半導体膜（ａ−Ｓｉ膜）
１０４ａ  結晶質半導体膜（結晶質ケイ素膜）
１０４ｂ  高品質な結晶質半導体膜（結晶質ケイ素膜）
１０６  触媒元素（ニッケル）
１０７  レーザー光
１０８  マスク
１０９  ゲッタリング元素（リン）
１１０  ゲッタリング領域（リンがドープされた領域）
１１３  触媒元素の移動方向示す矢印
１１４  結晶質ケイ素膜
１１５  ゲート絶縁膜
１１６  ゲート電極
１１７  酸化物層
１１９  不純物が注入されない領域
１２２  Ｎ型不純物（リン）
１３０  不純物が注入された領域
１３４  層間絶縁膜
１３５  電極・配線
１３６  ＴＦＴ（半導体素子）
【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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【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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