【手続補正書】
【提出日】平成15年11月26日(2003.11.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に絶縁膜を有する基体上に形成され、
前記基体と概略平行な柱状または針状結晶が複数集合して形成されるモノドメイン領域を有し、
前記絶縁膜には凹または凸パターンが設けられていることを特徴とする半導体薄膜。
【請求項２】
請求項１において、モノドメイン領域には実質的に結晶粒界が存在しないことを特徴とする半導体薄膜。
【請求項３】
表面に絶縁膜を有する基体上に形成され、
実質的に結晶粒界が存在しないモノドメイン領域を有し、
前記モノドメイン領域は前記基体と概略平行な柱状または針状結晶が複数集合して形成され、
前記絶縁膜には凹または凸パターンが設けられていることを特徴とする半導体薄膜。
【請求項４】
表面に絶縁膜を有する基体上に形成され、
前記基体と概略平行な柱状または針状結晶が複数集合して形成される実質的に結晶粒界が存在しないモノドメイン領域を有し、
前記絶縁膜には凹または凸パターンが設けられており、
前記モノドメイン領域には水素およびハロゲン元素が５原子％以下の濃度で含まれ、
前記ハロゲン元素は塩素、臭素、弗素から選ばれた元素であることを特徴とする半導体薄膜。
【請求項５】
請求項４において、ハロゲン元素は半導体薄膜表面近傍において高い濃度分布を有していることを特徴とする半導体薄膜。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、モノドメイン領域の膜厚は１５〜４５ｎｍであることを特徴とする半導体薄膜。
【請求項７】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、モノドメイン領域を構成する半導体薄膜中には水素が１×１０１５〜１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の濃度で添加されていることを特徴とする半導体薄膜。
【請求項８】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、モノドメイン領域は二つの領域からなり、
一方は凹または凸パターンの上に形成された縦成長領域であり、
他方は前記縦成長領域を起点に珪素膜面に対して概略平行な方向に結晶成長した横成長領域であり、
前記縦成長領域は前記横成長領域と比較して高い濃度で金属元素が含まれることを特徴とする半導体薄膜。
【請求項９】
絶縁表面を有する基体上にスパッタ法により酸化珪素膜を成膜し、
前記酸化珪素膜をパターニングして凹または凸パターンを形成し、
前記酸化珪素膜上に減圧熱ＣＶＤ法により非晶質珪素膜を成膜し、
前記酸化珪素膜および前記非晶質珪素膜に対して結晶化を助長する金属元素を保持させ、
第１の加熱処理により前記非晶質珪素膜を結晶性珪素膜にし、
ハロゲン元素を含む雰囲気中において第２の加熱処理を行うことにより前記結晶性珪素膜をモノドメイン領域にするとともに前記結晶性珪素膜上にハロゲン元素を含有した熱酸化膜を形成し、
前記熱酸化膜を除去することを特徴とする半導体薄膜の作製方法。
【請求項１０】
絶縁表面を有する基体上にスパッタ法により酸化珪素膜を成膜し、
前記酸化珪素膜をパターニングして凹または凸パターンを形成し、
前記酸化珪素膜上に減圧熱ＣＶＤ法により非晶質珪素膜を成膜し、
前記酸化珪素膜または前記非晶質珪素膜に対して結晶化を助長する金属元素を保持させ、
第１の加熱処理により前記非晶質珪素膜を結晶性珪素膜にし、
ハロゲン元素を含む雰囲気中において第２の加熱処理を行うことにより前記結晶性珪素膜をモノドメイン領域にするとともに前記結晶性珪素膜上にハロゲン元素を含有した熱酸化膜を形成し、
前記熱酸化膜を除去することを特徴とする半導体薄膜の作製方法。
【請求項１１】
請求項９または１０において、結晶化を助長する金属元素を保持させる際、
前記凹または凸パターンの周辺領域には表面張力により前記金属元素が他の領域よりも高濃度に集中することを特徴とする半導体薄膜の作製方法。
【請求項１２】
請求項９または１０において、第１の加熱処理により形成される結晶性珪素膜は前記基体と概略平行な柱状または針状結晶が複数集合して形成されることを特徴とする半導体薄膜の作製方法。
【請求項１３】
請求項９または１０において、酸化珪素膜の成膜は人工石英ターゲットを用いたスパッタ法により行われることを特徴とする半導体薄膜の作製方法。
【請求項１４】
請求項９または１０において、結晶化を助長する金属元素はＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕから選ばれた一種または複数種類のものが用いられることを特徴とする半導体薄膜の作製方法。
【請求項１５】
請求項９または１０において、ハロゲン元素を含む雰囲気はＯ２雰囲気中にＨＣｌ、ＨＦ、ＨＢｒ、Ｃｌ２、ＮＦ３、Ｆ２、Ｂｒ２から選ばれた一種または複数種類のガスが添加されたものであることを特徴とする半導体薄膜の作製方法。
【請求項１６】
請求項９または１０において、第１の加熱処理は５００〜７００℃の温度範囲で行われ、
第２の加熱処理は７００℃〜１１００℃の温度範囲で行われることを特徴とする半導体薄膜の作製方法。
【請求項１７】
表面に絶縁膜を有する基体上に形成された半導体薄膜でなる活性層を有し、
前記半導体薄膜は前記基体と概略平行な柱状または針状結晶が複数集合して形成されるモノドメイン領域を有し、
前記モノドメイン領域のみで構成される前記活性層の下面に接する前記絶縁膜には凹または凸パターンが設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１８】
請求項１７において、活性層には実質的に結晶粒界が存在しないことを特徴とする半導体装置。
【請求項１９】
表面に絶縁膜を有する基体上に形成された半導体薄膜でなる活性層を有し、
前記半導体薄膜は前記基体と概略平行な柱状または針状結晶が複数集合して形成される実質的に結晶粒界が存在しないモノドメイン領域を有し、
前記モノドメイン領域のみで構成される前記活性層の下面に接する前記絶縁膜には凹または凸パターンが設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２０】
表面に絶縁膜を有する基体上に形成された半導体薄膜でなる活性層を有し、
前記半導体薄膜は前記基体と概略平行な柱状または針状結晶が複数集合して形成される実質的に結晶粒界が存在しないモノドメイン領域を有し、
前記モノドメイン領域のみで構成される前記活性層の下面に接する前記絶縁膜には凹または凸パターンが設けられており、
前記活性層の内部には水素およびハロゲン元素が５原子％以下の濃度で含まれ、
前記ハロゲン元素は塩素、臭素、弗素から選ばれた元素であることを特徴とする半導体装置。
【請求項２１】
請求項２０において、ハロゲン元素は半導体薄膜表面近傍において高い濃度分布を有していることを特徴とする半導体装置。
【請求項２２】
請求項１７乃至請求項２０のいずれか一項において、活性層の膜厚は１５ｎｍ〜４５ｎｍであることを特徴とする半導体装置。
【請求項２３】
請求項１７乃至請求項２０のいずれか一項、活性層の内部には水素が１×１０１５〜１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の濃度で添加されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２４】
シリコン基板上に集積化されたＩＣの上方に形成された絶縁膜上の半導体薄膜でなる活性層を有し、
前記半導体薄膜は前記基体と概略平行な柱状または針状結晶が複数集合して形成されるモノドメイン領域を有し、
前記モノドメイン領域のみで構成される前記活性層の下面に接する前記絶縁膜には凹または凸パターンが設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２５】
請求項２４において、活性層の内部には水素およびハロゲン元素が５原子％以下の濃度で含まれ、
前記ハロゲン元素は塩素、臭素、弗素から選ばれた元素であることを特徴とする半導体装置。
【請求項２６】
請求項１乃至請求項８、請求項１７乃至請求項２３のいずれか一項に記載の半導体薄膜を有する薄膜トランジスタを用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置を表示部に利用した半導体装置であって、モバイルコンピュータ、ヘッドマウントディスプレイ、カーナビゲーション、携帯電話、ビデオカメラ又はプロジェクションのいずれかである。
【請求項２７】
請求項１乃至請求項８、請求項１７乃至請求項２３のいずれか一項に記載の半導体薄膜を有する薄膜トランジスタを用いたアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置を表示部に利用した半導体装置であって、モバイルコンピュータ、ヘッドマウントディスプレイ、カーナビゲーション、携帯電話、ビデオカメラ又はプロジェクションのいずれかである。
【請求項２８】
絶縁表面を有する基体上にスパッタ法により酸化珪素膜を成膜し、
前記酸化珪素膜をパターニングして凹または凸パターンを形成し、
前記酸化珪素膜上に減圧熱ＣＶＤ法により非晶質珪素膜を成膜し、
前記酸化珪素膜および前記非晶質珪素膜に対して結晶化を助長する金属元素を保持させ、
第１の加熱処理により前記非晶質珪素膜を結晶性珪素膜にし、
前記結晶性珪素膜をハロゲン元素を含む雰囲気中において第２の加熱処理を行うことによりハロゲン元素を含有した熱酸化膜を形成するとともに前記結晶性珪素膜をモノドメイン領域にし、
前記熱酸化膜を除去し、
前記モノドメイン領域のみを用いて活性層を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２９】
絶縁表面を有する基体上にスパッタ法により酸化珪素膜を成膜し、
前記酸化珪素膜をパターニングして凹または凸パターンを形成し、
前記酸化珪素膜上に減圧熱ＣＶＤ法により非晶質珪素膜を成膜し、
前記酸化珪素膜または前記非晶質珪素膜に対して結晶化を助長する金属元素を保持させ、
第１の加熱処理により前記非晶質珪素膜を結晶性珪素膜にし、
前記結晶性珪素膜をハロゲン元素を含む雰囲気中において第２の加熱処理を行うことによりハロゲン元素を含有した熱酸化膜を形成するとともに前記結晶性珪素膜をモノドメイン領域にし、
前記熱酸化膜を除去し、
前記モノドメイン領域のみを用いて活性層を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３０】
絶縁表面を有する基体上にスパッタ法により酸化珪素膜を成膜し、
前記酸化珪素膜をパターニングして凹または凸パターンを形成し、
前記酸化珪素膜上に減圧熱ＣＶＤ法により非晶質珪素膜を成膜し、
前記酸化珪素膜および前記非晶質珪素膜に対して結晶化を助長する金属元素を保持させ、
加熱処理により前記非晶質珪素膜を結晶性珪素膜にし、
前記結晶性珪素膜をパターニングして活性層を形成し、
前記活性層を覆って珪素を主成分とする絶縁膜を気相法により成膜し、
ハロゲン元素を含む雰囲気における加熱処理によって、前記活性層と前記珪素を主成分とする絶縁膜との界面に熱酸化膜を形成して前記活性層中から前記結晶化を助長する金属元素をゲッタリング除去するとともに前記活性層はモノドメイン領域にし、
窒素雰囲気中における加熱処理により前記熱酸化膜を含めた前記珪素を主成分とする絶縁膜の膜質を改善することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３１】
絶縁表面を有する基体上にスパッタ法により酸化珪素膜を成膜し、
前記酸化珪素膜をパターニングして凹または凸パターンを形成し、
前記酸化珪素膜上に減圧熱ＣＶＤ法により非晶質珪素膜を成膜し、
前記酸化珪素膜または前記非晶質珪素膜に対して結晶化を助長する金属元素を保持させ、
加熱処理により前記非晶質珪素膜を結晶性珪素膜にし、
前記結晶性珪素膜をパターニングして活性層を形成し、
前記活性層を覆って珪素を主成分とする絶縁膜を気相法により成膜し、
ハロゲン元素を含む雰囲気における加熱処理によって、前記活性層と前記珪素を主成分とする絶縁膜との界面に熱酸化膜を形成して前記活性層中から前記結晶化を助長する金属元素をゲッタリング除去するとともに前記活性層はモノドメイン領域にし、
窒素雰囲気中における加熱処理により前記熱酸化膜を含めた前記珪素を主成分とする絶縁膜の膜質を改善することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３２】
請求項２８乃至請求項３１のいずれか一項において、結晶化を助長する金属元素を保持させる際、
前記凹または凸パターンの周辺領域には表面張力により前記金属元素が他の領域よりも高濃度に集中することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３３】
請求項２８乃至請求項３１のいずれか一項において、結晶性珪素膜は前記基体と概略平行な柱状または針状結晶が複数集合して形成されることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３４】
請求項２８乃至請求項３１のいずれか一項において、酸化珪素膜を成膜する工程は人工石英ターゲットを用いたスパッタ法により行われることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３５】
請求項２８乃至請求項３１のいずれか一項において、結晶化を助長する金属元素はＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕから選ばれた一種または複数種類のものが用いられることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３６】
請求項２８乃至請求項３１のいずれか一項において、ハロゲン元素を含む雰囲気はＯ２雰囲気中にＨＣｌ、ＨＦ、ＨＢｒ、Ｃｌ２、ＮＦ３、Ｆ２、Ｂｒ２から選ばれた一種または複数種類のガスが添加されたものであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３７】
請求項２８または２９において、第１の加熱処理は５００〜７００℃の温度範囲で行われ、第２の加熱処理は７００℃〜１１００℃の温度範囲で行われることを特徴とする半導体装置の作製方法。