(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体膜を結晶化を助長する金属元素を利用して結晶化し、
前記半導体膜上に絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜上に第１のマスクを形成し、
前記第１のマスクを用いて前記絶縁膜をエッチングすることによって、前記絶縁膜からなる第２のマスクを形成するとともに、前記半導体膜の一部を露呈させ、
前記第１のマスクを除去し、
前記露呈した前記半導体膜上に窒化珪素膜を形成することによって、前記半導体膜中に含有された前記金属元素を、前記窒化珪素膜中にゲッタリングし、
前記窒化珪素膜を除去し、
前記第２のマスクを用いて前記半導体膜をエッチングすることによって、複数の島状半導体膜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２】
請求項１において、
前記絶縁膜は、酸化珪素膜であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記窒化珪素膜の引張応力は、８×１０８Ｎ／ｍ２以上であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項４】
請求項１又は請求項２において、
前記窒化珪素膜の引張応力は、９．５×１０８Ｎ／ｍ２以上であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記窒化珪素膜を、ＬＰＣＶＤ法を用いて５００℃〜９００℃の温度範囲で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６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
前記窒化珪素膜を、塩素を含むガスを原料ガスに用いて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７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、
前記金属元素は、ニッケル、鉄、コバルト、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスニウム、イリジウム、白金、銅、金から選ばれた元素であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は基板上に形成された結晶質半導体膜の作製方法に関し、より具体的には結晶質半導体膜を活性層として用いた薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）で構成された回路を有する半導体装置およびその作製方法に関する。例えば、液晶表示パネルに代表される電気光学装置およびその様な電気光学装置を部品として搭載した電子機器に関する。
【０００２】
なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指し、電気光学装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。
【０００３】
【従来の技術】
シリコンウェーハ等の半導体基板を用いた半導体装置の作製方法において、プロセス汚染で導入される重金属元素などの不純物がデバイス特性を劣化させ、歩留まりを低下させるため、これらの不純物を根元から排除する技術としてウルトラクリ−ンテクノロジ−が提唱され、その有用性が実証されている。一方、半導体プロセス技術では、不純物をデバイス活性領域から除去、捕獲するゲッタリング技術が比較的コストも安く、歩留まり向上に着実な実績をあげてきた。
【０００４】
従来のゲッタリング技術は、便宜的に（１）エクストリンシックゲッタリング(Extrinsic Gettering:ＥＧ)法、（２）イントリンシックゲッタリング(Intrinsic Gettering:ＩＧ)法、（３）化学ゲッタリング(chemical gettering:ＣＧ)法の３つに大別されている。
【０００５】
エクストリンシックゲッタリング(ＥＧ)法は、ゲッタリングシンクを外的手段(Extrinsic means)によってウェーハ裏面に供給するものである。このため、ＥＧ法は裏面ゲッタリング(backside gettering)とも呼ばれる。ＥＧ法におけるゲッタリングシンクは、ウェーハ裏面に外的手段（ＳｉＯ2砥粒などを用いたサンドブラスティング(Sand blasting)に代表される機械的ダメージ、燐の高濃度拡散、Ｓｉ3Ｎ4膜あるいはポリシリコン膜のＣＶＤ成長など）によって与えられる。
【０００６】
上記外的手段によりウェーハ裏面に導入された歪み、応力場、欠陥、あるいは化学的に活性な場がゲッタリングシンクとして働き、ウェーハ表面からの厚さに相当する距離を拡散してきた不純物を捕獲する。従って、ゲッタリングシンクは、最初の酸化処理以前にウェーハ裏面に供給されていなければならない。ＥＧ法の一つの欠点は、ＥＧ法を用いたプロセスそのものがウェーハ表面に新たに不純物を導入する可能性があることである。しかし、ウェーハ裏面に機械的ダメージを施したＥＧ法は、その簡易さと低コストゆえにデバイス製造において広く一般的に使われている。
【０００７】
また、イントリンシックゲッタリング（ＩＧ）法は、熱処理でシリコンウェーハ内部に誘起されるバルク欠陥をゲッタリングに利用する。つまり、ＩＧ法は、ウェーハ内部のシンクを用いるので内部ゲッタリングとも呼ばれる。
【０００８】
また、化学ゲッタリング（ＣＧ）法は、塩素ガスを含有した雰囲気中で熱処理する事により蒸発しやすい金属の塩化物を形成し、ウェーハ表面から汚染物質を除去するものである。また、ＣＧ法は上記ＥＧ法や上記ＩＧ法と異なり、ゲッタリングシンクを供給しない。なお、ＣＧ法は、ＥＧ法やＩＧ法と比べれば使用頻度が少ない。
【０００９】
上記ゲッタリング技術を用いることでデバイス特性が向上することは多くが認めることであって、量産技術として適しているＥＧ法が積極的に取り入れられるとともに、より優れたゲッタリング手法の開発やより簡便な方法が検討されてきた。さらにＩＧ効果が見出され、学問的にもゲッタリング技術への関心が高まり、ゲッタリング現象のモデルも提唱されたが、工業的な応用が先行していた。重金属元素からなる不純物のシリコン結晶中での個飽和度、拡散係数、固溶度、偏析係数等の物理定数及び化学定数を考慮したゲッタリングのメカニズムが明らかにされたのはごく最近のことである。
【００１０】
ところで、近年、絶縁表面を有する基板上に形成された半導体薄膜（厚さ数〜数百ｎｍ程度）を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を構成する技術が注目されている。薄膜トランジスタはＩＣや電気光学装置のような電子デバイスに広く応用され、特に画像表示装置のスイッチング素子として開発が急がれている。
【００１１】
また、従来では非晶質珪素膜（アモルファスシリコン膜）を用いてＴＦＴが形成されてきたが、より高性能を求めるために結晶質珪素膜（多結晶シリコン膜、若しくはポリシリコン膜ともいう）を利用してＴＦＴを作製することが試みられている。
【００１２】
この結晶質珪素膜をガラス基板上に得る一つの技術として特開平8-78329号公報記載の技術が開示されている。同公報記載の技術は、非晶質珪素膜に対して結晶化を助長する金属元素を選択的に添加し、加熱処理を行うことで添加領域を起点として広がる結晶質珪素膜を形成するものである。
【００１３】
この技術は、非晶質珪素膜に対して結晶化を助長する金属元素（Ｎｉ等）を選択的に添加し加熱処理を行うことで添加領域を起点として広がる結晶質珪素膜を形成するものである。また、この技術は、金属元素を用いないで結晶化を行う場合と比べて金属元素の作用により非晶質珪素膜の結晶化温度を５０〜１００℃程度下げることが可能であり、結晶化に要する時間も金属元素を用いないで結晶化を行う場合と比べ１／５〜１／１０に低減することができる。
【００１４】
しかしながら、この技術は結晶化プロセスの低温化及び時間短縮に優れた利点がある一方で、結晶化に用いた金属元素（Ｎｉ等）が珪素膜中に深い準位を形成してキャリアを捕獲するため、ＴＦＴの電気特性や信頼性に悪影響を及ぼすことが懸念されている。従って、珪素の結晶化後に、上記半導体基板を用いた半導体装置の作製方法と同様にゲッタリングを行ない金属元素を速やかに除去するか、電気特性に影響しない程度にまで低減することが望ましい。
【００１５】
そこで、金属元素（Ｎｉ）のゲッタリング方法の一つとして、絶縁表面上に形成された非晶質珪素膜に金属元素を添加した後、熱処理を行なって形成された結晶質珪素膜中の一部に燐（Ｐ）を添加し、熱処理を行うことでＴＦＴの活性層とする領域からＮｉをゲッタリングするプロセスが考え出された。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記ゲッタリングプロセスにおいては２×１０15（ａｔｏｍｓ／ｃｍ3）のド−ズ量で燐を非晶質珪素膜にドープしているため、クリ−ンル−ム内においてケミカル汚染という新たな問題を引き起こしている可能性が極めて高い。また、燐がド−ピングされた基板を炉に投入することで生じる炉の燐汚染も問題になっている。実際には、クリ−ンル−ム中ではド−ピング装置付近のみならず、他の場所でもかなりの高濃度の燐が検出された。この燐は、ＴＦＴのしきい値制御を困難なものとしている主な原因の一つと考えられている。
【００１７】
上記諸問題を解決すべく、各種多方面から数多くの実験、検討を重ねたところ、結晶質珪素膜に残存している金属元素を、極めて有効に除去または低減させることができることを見い出し、本発明に至ったものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明（１）は、引張応力が所定の値以上である物質を基板上の半導体に接して形成することにより、前記半導体中の不純物元素を前記物質中にゲッタリングさせることを特徴とする半導体装置の作製方法を提供する。なお、前記物質の引張応力が、８×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（８×１０８Ｎ／ｍ２）以上、好ましくは９．５×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（９．５×１０８Ｎ／ｍ２）以上であれば、半導体中の不純物元素を極めて有効に除去または低減させることができる。
【００１９】
また、前記物質は、ＬＰＣＶＤ法により５００℃〜９００℃の温度範囲内、０．１〜３Ｔｏｒｒの圧力範囲内、または塩素を含むガスを原料ガスとして形成することで半導体中の不純物元素を極めて有効に除去または低減させることができる。
【００２０】
また、前記物質は、ＬＰＣＶＤ法で形成された窒化珪素膜であった場合に特にゲッタリング効果を有している。加えて、前記窒化珪素膜におけるＮ／Ｓｉの組成比は、１．２〜１．４であることが望ましい。
【００２１】
本発明（２）は、ＬＰＣＶＤ法により５００〜９００℃の温度範囲内で形成された物質を基板上の半導体に接して形成することにより、前記半導体中の不純物元素を前記物質中にゲッタリングさせることを特徴とする半導体装置の作製方法を提供する。このことによって、半導体中の不純物元素を極めて有効に除去または低減させることができる。
【００２２】
本発明（３）は、ＬＰＣＶＤ法により０．１〜３Ｔｏｒｒの圧力範囲内で形成された物質を基板上の半導体に接して形成することにより、前記半導体中の不純物元素を前記物質中にゲッタリングさせることを特徴とする半導体装置の作製方法を提供する。このことによって、半導体中の不純物元素を極めて有効に除去または低減させることができる。
【００２３】
本発明（４）は、ＬＰＣＶＤ法により塩素を含むガスを原料ガスとして形成された物質を基板上の半導体に接して形成することにより、前記半導体中の不純物元素を前記物質中にゲッタリングさせることを特徴とする半導体装置の作製方法を提供する。このことによって、半導体中の不純物元素を極めて有効に除去または低減させることができる。
【００２４】
本発明（５）は、Ｎ／Ｓｉの組成比が１．２〜１．４である窒化珪素膜を基板上の半導体に接して形成し、前記半導体中の不純物元素を前記窒化珪素膜中にゲッタリングすることを特徴とする半導体装置の作製方法を提供する。このことによって、半導体中の不純物元素を極めて有効に除去または低減させることができる。
【００２５】
本発明（６）は、ＬＰＣＶＤ法で形成された窒化珪素膜を基板上の半導体に接して形成することにより、前記半導体中の不純物元素を前記窒化珪素膜中にゲッタリングさせることを特徴とする半導体装置の作製方法を提供する。このことによって、半導体中の不純物元素を極めて有効に除去または低減させることができる。
【００２６】
また、前記窒化珪素膜は、ＬＰＣＶＤ法により５００℃〜９００℃の温度範囲内、０．１〜３Ｔｏｒｒの圧力範囲内、または塩素を含むガスを原料ガスとして形成することで半導体中の不純物元素を極めて有効に除去または低減させることができる。
【００２７】
また、前記窒化珪素膜におけるＮ／Ｓｉの組成比が１．２〜１．４である場合、特にゲッタリング効果を有している。
【００２８】
なお、上記半導体中の不純物元素とは、主に金属元素を指しており、ニッケル、鉄、コバルト、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスニウム、イリジウム、白金、銅、金から選ばれた元素である。
【００２９】
また、前記半導体とは、基板等に形成された非単結晶半導体膜であり、特に結晶質珪素膜である場合に本発明は有効である。
【００３０】
なお、上記塩素を含むガスとは、ＳｉＣｌ4、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＣｌ3、Ｓｉ2Ｃｌ6のいずれか一を含む混合ガスを指している。
【００３１】
本発明（７）は、基板上の半導体に接して物質を形成した後、前記物質の引張応力を８×１０9ｄｙｎｅｓ／ｃｍ2以上とする加熱処理を行うと同時に、前記半導体中の不純物元素を前記物質中にゲッタリングすることを特徴とする半導体装置の作製方法を提供する。
【００３２】
また、前記加熱処理は、５００〜１１００℃の温度、０．１〜１０Ｔｏｒｒの圧力下、または不活性ガスの雰囲気下で形成することで半導体中の不純物元素を極めて有効に除去または低減させることができる。また、不活性ガスとして窒素を用いた場合に特に有効であった。
【００３３】
また、前記物質は、プラズマＣＶＤ法あるいはスパッタ法で形成された窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、またはこれらの積層膜であった場合に特にゲッタリング効果を有している。
【００３４】
また、窒化珪素膜において前記加熱処理前のＮ／Ｓｉの組成比が０．８〜１．４であることを特徴としている。
【００３５】
また、窒化珪素膜において前記加熱処理後のＮ／Ｓｉの組成比が１．２〜１．４であることを特徴としている。
【００３６】
本発明（８）は、物質を基板上の半導体に接して形成した後、前記物質のＮ／Ｓｉの組成比が１．２〜１．４となる加熱処理を行うと同時に、前記半導体中の不純物元素を前記物質中にゲッタリングすることを特徴とする半導体装置の作製方法を提供する。このことによって、半導体中の不純物元素を極めて有効に除去または低減させることができる。なお、前記物質は、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、またはこれらの積層膜である。
【００３７】
本発明（９）は、非晶質半導体膜に珪素の結晶化を助長する金属元素を意図的に導入し、第１の加熱処理により前記非晶質半導体膜を結晶化させて結晶質半導体膜を得た後、前記結晶質半導体膜に接して窒化珪素膜を形成すると同時に、前記窒化珪素膜に前記金属元素をゲッタリングさせることにより、前記結晶質半導体膜中の金属元素を除去または低減させることを特徴とする半導体装置の作製方法を提供する。このことによって、半導体膜中の金属元素を極めて有効に除去または低減させることができる。
【００３８】
本発明（１０）は、非晶質半導体膜に珪素の結晶化を助長する金属元素を選択的に導入し、第１の加熱処理により前記非晶質半導体膜を結晶化させて結晶質半導体膜を得た後、前記結晶質半導体膜に接して窒化珪素膜を形成すると同時に、前記窒化珪素膜に前記金属元素をゲッタリングさせることにより、前記結晶質半導体膜中の金属元素を除去または低減させることを特徴とする半導体装置の作製方法を提供する。このことによって、半導体膜中の金属元素を極めて有効に除去または低減させることができる。
【００３９】
また、本発明（９）または本発明（１０）において、前記窒化珪素膜はＬＰＣＶＤ法により成膜されることを特徴としている。
【００４０】
また、本発明（９）または本発明（１０）において、前記窒化珪素膜の成膜後、前記窒化珪素膜を除去することで半導体膜中の金属元素を極めて有効に除去または低減させることができる。
【００４１】
本発明（１１）は、非晶質半導体膜に珪素の結晶化を助長する金属元素を意図的に導入し、第１の加熱処理により前記非晶質半導体膜を結晶化させて結晶質半導体膜を得た後、前記結晶質半導体膜に接して窒化珪素膜を形成し、第２の加熱処理を行ない、前記窒化珪素膜に前記金属元素をゲッタリングさせることにより、前記結晶質半導体膜中の金属元素を除去または低減させることを特徴とする半導体装置の作製方法を提供する。このことによって、半導体膜中の金属元素を極めて有効に除去または低減させることができる。
【００４２】
本発明（１２）は、非晶質半導体膜に珪素の結晶化を助長する金属元素を選択的に導入し、第１の加熱処理により前記非晶質半導体膜を結晶化させて結晶質半導体膜を得た後、前記結晶質半導体膜に接して窒化珪素膜を形成し、第２の加熱処理を行ない、前記窒化珪素膜に前記金属元素をゲッタリングさせることにより、前記結晶質半導体膜中の金属元素を除去または低減させることを特徴とする半導体装置の作製方法を提供する。このことによって、半導体膜中の金属元素を極めて有効に除去または低減させることができる。
【００４３】
本発明（１３）は、非晶質半導体膜に珪素の結晶化を助長する金属元素を意図的に導入し、第１の加熱処理により前記非晶質半導体膜を結晶化させて結晶質半導体膜を得た後、前記結晶質半導体膜に接して開口部を有する酸化珪素膜を形成し、前記開口部に接する窒化珪素膜を形成し、第２の加熱処理を行ない、前記窒化珪素膜に前記金属元素をゲッタリングさせることにより、前記結晶質半導体膜中の金属元素を除去または低減させ、前記酸化珪素膜をマスクとして結晶質半導体膜をパターニングすることを特徴とする半導体装置の作製方法を提供する。このことによって、半導体膜中の金属元素を極めて有効に除去または低減させることができる。
【００４４】
本発明（１４）は、非晶質半導体膜に接して開口部を有する酸化珪素膜を形成し、前記酸化珪素膜をマスクとして非晶質半導体膜に珪素の結晶化を助長する金属元素を選択的に導入し、第１の加熱処理により前記非晶質半導体膜を結晶化させて結晶質半導体膜を得た後、前記開口部に接する窒化珪素膜を形成し、第２の加熱処理を行ない、前記窒化珪素膜に前記金属元素をゲッタリングさせることにより、前記結晶質半導体膜中の金属元素を除去または低減させ、前記酸化珪素膜をマスクとして結晶質半導体膜をパターニングすることを特徴とする半導体装置の作製方法である。
【００４５】
また、本発明（１１）乃至（１４）のいずれか一において、前記第２の加熱処理を行った後、前記窒化珪素膜を除去することが好ましい。
【００４６】
また、本発明（１１）乃至（１４）のいずれか一の本発明において、前記第２の加熱処理は、前記窒化珪素膜の引張応力を８×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（８×１０８Ｎ／ｍ２）以上、好ましくは９．５×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（９．５×１０８Ｎ／ｍ２）以上にすることが重要である。
【００４７】
なお、本明細書中で「プラズマＣＶＤ法」とは、化学的気相成長法において、ある低圧下に保持されたガスに高電界を印加することにより発生したプラズマを利用し、気相中から化学反応によって固体物質を堆積する方法である。
【００４８】
また、「ＬＰＣＶＤ法」とは、化学的気相成長法において、反応容器内部のガスの圧力を大気圧より下げて行う方法であり、ガスの圧力を下げることで被覆性の良い膜を均一に形成できるものである。
【００４９】
また、上記各本発明の作製方法によって得られた結晶質半導体膜も本発明であり、上記各本発明の作製方法によって得られた結晶質半導体膜を用いた半導体装置も本発明であることは言うまでもない。
【００５０】
ところで、ＣＶＤ法（化学的気相成長法）やスパッタ法などの公知の成膜技術で作成される薄膜は、内部応力があることが知られている。内部応力には真性応力と、薄膜と基板との熱膨張係数の差に起因する熱応力とが含まれている。
【００５１】
熱応力は、基板の材質やプロセス温度を考慮することにより、その影響を無視することができるが、真性応力の発生メカニズムは必ずしも明確にはされておらず、むしろ膜の成長過程やその後の熱処理などによる相変化や組成変化が複雑に絡みあって発生しているものと考えられていた。
【００５２】
一般的に内部応力は、引張応力と圧縮応力とがある。図１８（Ａ）に示すように、基板４０２に対して薄膜４０１が収縮しようとするときには、基板４０２はそれを妨げる方向に引っ張るため薄膜を内側にして変形し、これを引張応力と呼んでいる。一方、図１８（Ｂ）に示すように、薄膜４０１が伸張しようとするときには、基板４０２は押し縮められ薄膜４０１を外側にして形成するので、これを圧縮応力と呼んでいる。
【００５３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、以下に説明する。
【００５４】
本発明は、基板上の半導体中に含まれる不純物元素（金属元素等）を８×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（８×１０８Ｎ／ｍ２）以上、好ましくは９．５×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（９．５×１０８Ｎ／ｍ２）以上の引張応力を有する物質（ＳｉＮやＳｉ２Ｎ３などで代表されるＳｉＸＮＹ膜、ＳｉＸＮＹＯＺ膜）にゲッタリングさせて、不純物元素が膜中から除去または低減された半導体を得る方法を提供する。
【００５５】
また、従来のＥＧ法の一つとして、ウェーハ裏面にＳｉ3Ｎ4膜を形成してゲッタリングを行う方法が知られているが、本発明は、基板上の半導体と接した物質（ただし、所定の値以上の引張応力を有する物質）に不純物元素をゲッタリングさせる点で大きく異なっている。特に、珪素の結晶化を助長する金属元素を用いて結晶性を向上させた結晶質珪素膜から金属元素をゲッタリングする場合において有効な技術である。
【００５６】
なお、高い引張応力を有するＬＰＣＶＤ法で成膜した窒化珪素膜（９．５×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（９．５×１０８Ｎ／ｍ２））、またはプラズマＣＶＤ法で成膜した窒化珪素膜を熱処理（６００℃〜９００℃、１時間〜１２時間）することにより引張応力を増加させた窒化珪素膜（１×１０１０ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（１×１０９Ｎ／ｍ２））を積層形成して半導体膜（結晶質珪素膜）中の不純物元素（ここではニッケル）の捕獲能力を調べたところ、ゲッタリング効果があることが実験結果から分かったため今回の発明が生まれた。図１（ａ）は、本発明によって得られたゲッタリング効果を示す顕微鏡写真（光学顕微鏡、倍率５０倍の拡大写真）である。
【００５７】
本発明によるゲッタリング効果の有無を調べた実験について以下に示す。
【００５８】
まず、石英基板２０１上に非晶質珪素膜を成膜した後、非晶質珪素膜全面に珪素の結晶化を助長する金属元素（ここではニッケル）を導入し、第１の加熱処理（４００〜１０５０℃、１〜２４時間）により結晶化させた。この状態においては、結晶質珪素膜２０２中にＮｉＳｉX２０３がニッケルと珪素との反応形成物として多量に含まれている。（図２（Ａ））
【００５９】
次いで、結晶化により得られた結晶質珪素膜上に石英のブロック（２〜３ｃｍ×２〜３ｃｍ）２０４を数個置いた。（図２（Ｂ））
【００６０】
次いで、石英ブロック２０４を置いた状態でプラズマＣＶＤ法（条件１〜９）またはＬＰＣＶＤ法（条件１０、１１）により窒化珪素膜２０５を成膜し、窒化珪素膜と接しない半導体領域を意図的に形成した。次いで、石英ブロック２０４を取り除いた。このように、石英ブロックを用いることで窒化珪素膜と接する半導体領域と窒化珪素膜と接しない半導体領域とを形成する。（図２（Ｃ））
【００６１】
次いで、窒化珪素膜と接している半導体領域と窒化珪素膜と接しない半導体領域とが混在して形成された基板を第２の加熱処理（条件２、３、５、６、８、９、１１）した。この第２の加熱処理により窒化珪素膜の応力を増加させた。また、この第２の加熱処理を加えない条件（条件１、５、７、１０）でも実験を行った。（図２（Ｄ））
【００６２】
次いで、ゲッタリング効果の有無を調べるためにＮｉＳｉXの除去を行った。具体的には基板をＦＰＭ溶液に３０分間浸漬させた後、フッ化水素アンモニウム（ＮＨ4ＨＦ2）を７．１３％とフッ化アンモニウム（ＮＨ4Ｆ）を１５．４％含む混合溶液（ステラケミファ社製、商品名ＬＡＬ５００）に浸漬させた後、流水洗浄した。（図２（Ｅ））なお、ＬＡＬ５００は、窒化珪素膜も同時にほとんど除去してしまうが、窒化珪素膜と接していた半導体領域には跡（ひび割れのような模様）が残る。ＬＡＬ５００によるエッチングの前に加熱した燐酸（モル濃度８５％以上、和光純薬工業製）等で窒化珪素膜を除去してもよいが、ここでは窒化珪素膜と接していた半導体領域の位置を明確にするために意図的に用いた。
【００６３】
この後、光学顕微鏡にて基板を観察した。Ｎｉがゲッタリングされていない領域では、ＦＰＭ溶液及びＬＡＬ５００によりＮｉＳｉX２０３が除去され、その際に形成される穴（直径０．７〜１μｍ程度）が観察できる。
【００６４】
上記実験方法で成膜方法（プラズマＣＶＤ法またはＬＰＣＶＤ法）や第２の加熱処理条件を変え、光学顕微鏡で観察した実験結果を表１に示した。
【００６５】
【表１】
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【００６６】
図１（ａ）に示した写真は条件３のものである。また、図１（ａ）は図２（Ｅ）を上面から観察した写真図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の模式図である。
また、図４は、拡大写真図である。
【００６７】
また、窒化珪素膜と接していた半導体領域には跡（ひび割れのような模様）が残らないように、ＬＡＬ５００によるエッチングの前に加熱した燐酸等で窒化珪素膜を除去した場合の写真を図１４に示す。
【００６８】
図１（ａ）、図１（ｂ）、及び図４から明らかな通り、窒化珪素膜と接していた半導体領域１０１にはＮｉＳｉXの穴がほとんどない。これらのことから窒化珪素膜と接していた半導体領域１０１では、Ｎｉが窒化珪素膜の引張応力で基板面に垂直な方向に吸い出された、即ち縦方向にゲッタリングされた効果が確認できた。
【００６９】
一方、石英ブロックがあったため窒化珪素膜と接していない半導体領域１０２にはＮｉＳｉXの穴が多数見られる。ただし、窒化珪素膜と接していない半導体領域１０２においても、窒化珪素膜と接していた半導体領域１０１との境界部（境界から幅２００μｍ程度の領域）１０３では、窒化珪素膜と接していた半導体領域１０１と同様に穴の数が少ない。これらのことから境界部１０３においてはＮｉが窒化珪素膜の引張応力で基板面と平行な方向に吸い出された、即ち横方向にゲッタリングされた効果が確認できた。
【００７０】
従って、最終的にＮｉＳｉXがゲッタリングされた領域１０４は、窒化珪素膜と接していた半導体領域１０１と境界部１０３とを合わせた領域である。
【００７１】
また、第２の加熱処理を行ったプラズマＣＶＤ法によるサンプル（条件２、５、６、８、９）においては、図１に示した状態と同様な状態を観察することができた。
【００７２】
また、６００℃の第２の加熱処理を行ったプラズマＣＶＤ法によるサンプル（条件２、５、８）においては、窒化珪素膜と接していた半導体領域１０１と窒化珪素膜と接していない半導体領域領域１０２との境界に向かう方向にＮｉＳｉXの穴が集中していた。これは全体的に分散していたＮｉが窒化珪素膜に近い方に引っ張られる効果であると考えられる。
【００７３】
対して、９５０℃の第２の加熱処理を行ったサンプル（条件３、６、９）は、６００℃の第２の加熱処理を行ったサンプル（条件２、５、８）より更に窒化珪素膜に近いところに局所的にＮｉＳｉXの穴が集まる傾向が見られた。また、穴が集まっている外側でＮｉＳｉXの穴がない部分の境界は、６００℃のサンプルと比較して９５０℃のサンプルの方がはっきり見えた。この結果から第２の加熱処理温度が高いほどＮｉをゲッタリングする効果が大きいと考えられる。この現象は窒化珪素膜の引張応力が温度上昇に伴い増加するためであると考えられる。
【００７４】
一方、熱処理を行っていないプラズマＣＶＤ法による窒化珪素膜（条件１、５、７）においてはＮｉＳｉXの穴の分布がほぼ均一であることからＮｉはゲッタリングされていないと考えられる。
【００７５】
これらの結果より、プラズマＣＶＤ法による窒化珪素膜（１５０ｎｍ〜４７０ｎｍの膜厚範囲）の引張応力を増加させる第２の加熱処理は、金属元素を除去または低減できる効果（ゲッタリング効果）を有していることを確認できた。
【００７６】
なお、上記実験で用いたプラズマＣＶＤ法(ＰＣＶＤ装置)による窒化珪素膜は、３２５℃の成膜温度、０．７Ｔｏｒｒの成膜圧力、５０ｎｍ／ｍｉｎの成膜速度で、ＳｉＨ4／ＮＨ3／Ｎ2＝５ｓｃｃｍ／３８ｓｃｃｍ／８７ｓｃｃｍの成膜ガス（流量）を用い成膜したものである。また、成膜後の面内均一性は±２％である。
【００７７】
また、プラズマＣＶＤ法による窒化珪素（膜厚２００ｎｍ）の成膜直後における引張応力は、５×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（５×１０８Ｎ／ｍ２）であった。また、６００℃での第２の加熱処理後の引張応力は、１．０５×１０１０ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（１．０５×１０９Ｎ／ｍ２）であり、９５０℃での第２の加熱処理後の引張応力は、１．５６×１０１０ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（１．５６×１０９Ｎ／ｍ２）以上であった。
【００７８】
図３に第２の加熱処理温度と引張応力の関係を示す。
【００７９】
また、ＬＰＣＶＤ法による窒化珪素膜においては、熱処理を行わなかった条件１０及び熱処理を行った条件１１のどちらにおいても上記条件（２、３、５、６、８、９）と同様の結果が得られた。これは、ＬＰＣＶＤ法による窒化珪素膜が高温（７７５℃）で成膜されることと、成膜直後の引張応力が８×１０9（ｄｙｎｅｓ／ｃｍ2）以上であることが原因と考えられる。
【００８０】
なお、上記実験で用いたＬＰＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ装置）による窒化珪素膜は、７７５℃の成膜温度、０．３Ｔｏｒｒの成膜圧力、４ｎｍ／ｍｉｎの成膜速度で、ＮＨ３／ＳｉＨ２Ｃｌ２＝２４０ｓｃｃｍ／８０ｓｃｃｍの成膜ガスを用い成膜したものである。また、成膜後の面内均一性は±１．５％である。また、窒化珪素膜（膜厚２００ｎｍ）の成膜直後における引張応力は、９．５７×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（９．５７×１０８Ｎ／ｍ２）であった。
【００８１】
これらの結果より、ＬＰＣＶＤ法による窒化珪素膜を成膜する工程は、金属元素を除去または低減できる効果（ゲッタリング効果）を有していることを確認できた。
【００８２】
また、プラズマＣＶＤ法あるいはＬＰＣＶＤ法による窒化珪素膜を利用してゲッタリング効果を得るためには、窒化珪素膜の引張応力を８×１０9（ｄｙｎｅｓ／ｃｍ2）以上、好ましくは９．５×１０9（ｄｙｎｅｓ／ｃｍ2）以上とし、窒化珪素膜の膜厚を１００ｎｍ以上、好ましくは１５０ｎｍ以上とすることが重要である。また、窒化珪素膜の膜厚が増加するに従いゲッタリング能力の向上が確認された。これは表面微小欠陥が低減されたためであると言える。
【００８３】
以下に、本発明における様々なゲッタリング機構についての考察を述べる。
【００８４】
半導体と接する物質の引張応力値が８×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（８×１０８Ｎ／ｍ２）、好ましくは９．５×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（９．５×１０８Ｎ／ｍ２）を越えると、ゲッタリングシンクが供給される。この引張応力によるゲッタリングシンクは、転位と積層欠陥である。これは、引張応力を利用したゲッタリング機構である。
【００８５】
また、窒化珪素膜で供給されるゲッタリングシンクは、基本的に転位と積層欠陥である。さらに窒化珪素膜そのものが金属元素を捕獲するシンクになる。プラズマＣＶＤ法及びＬＰＣＶＤ方による窒化珪素膜は、完全な化学量論的Ｓｉ3Ｎ4になっておらず、Ｓｉ原子が不足している。例えば、本発明の窒化珪素膜におけるＮ／Ｓｉの組成比は０．８〜１．４、好ましくは１．２〜１．４である。そのために、過剰な格子間シリコン原子が化学量論Ｓｉ3Ｎ4を形成するのでＳｉ／Ｓｉ3Ｎ4膜界面に向かって拡散する。つまり、結果的に表面微小積層欠陥の源となるＩSi密度（格子間Ｓｉ密度）を低下させることになる。これは、窒化珪素膜におけるＮ／Ｓｉの組成比を利用したゲッタリング機構である。
【００８６】
また、この窒化珪素膜におけるＮ／Ｓｉの組成比を利用したゲッタリングの効果は窒化珪素膜の膜厚に依存する。それは、膜厚増加に伴い２５０ｎｍ以上で表面微小欠陥が低下するためと考えられる。
【００８７】
なお、引張応力によるゲッタリング機構に加え、窒化珪素膜の組成比を利用したゲッタリング機構を用いると相乗効果が得られ、有効である。
【００８８】
上記ゲッタリング機構は偏析誘起ゲッタリング(Segregation  induced Gettering)でゲッタリングサイトとなる窒化珪素膜と金属元素の結合エネルギ−と熱エネルギ−の相対的な大きさが重要である。ゲッタリングサイトで両者が結合して金属元素の偏析が進行する。
【００８９】
また、ＬＰＣＶＤ法を用いた窒化珪素膜については、原料ガスとしてＮＨ3とＳｉＨ2Ｃｌ2との混合ガスを用いている。混合ガスに含まれる塩素は、窒化種の拡散と界面（窒化珪素膜／半導体膜）での窒化反応を促進する役目を果たしている。加えて、成膜初期段階においては原料ガスに含まれる塩素による化学ゲッタリングで金属元素と結合しガス化されることによって金属元素が低減される。成膜初期段階後では、膜厚の増加に伴い塩素によるゲッタリング機構が変化して、上記引張応力または窒化珪素膜の組成比によるゲッタリング機構が支配的になる。
【００９０】
上記実験及び考察に基づく本発明の典型的な一形態を示す。
【００９１】
実施の形態１においては、まず、予め基板上に形成した非晶質半導体膜の表面に珪素の結晶化を助長する金属元素を導入し、該金属元素を利用して結晶質半導体膜を形成する。次いで、この結晶質半導体膜全面もしくは一部に接して引張応力を有する物質を形成し、加熱処理を施すことによって引張応力を有する物質の応力値を増大させることにより、該引張応力を有する物質へ金属元素を移行ないしゲッタリングさせ、該結晶質半導体膜中における金属元素の濃度を低下または除去する。
【００９２】
また、他の形態（実施の形態２）においては、まず、予め基板上に形成した非晶質半導体膜の表面に珪素の結晶化を助長する金属元素を導入し、該金属元素を利用して結晶質半導体膜を形成する。次いで、この結晶質半導体膜全面もしくは一部に接する高い引張応力を有する物質（代表的にはＬＰＣＶＤ法による窒化珪素膜）を形成することにより、該引張応力を有する物質へ金属元素を移行ないしゲッタリングさせ、該結晶質珪素膜中における金属元素の濃度を低下または除去する。
【００９３】
上記実施の形態１及び２における非晶質半導体膜の形成は、プラズマＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法、スパッタ法、その他適宜の手法により行うことができる。該非晶質半導体膜は適宜の絶縁性表面を有する面上に形成される。基板としては特に限定されることはなく、ガラス基板や石英基板のほか、セラミックス基板その他の基板が使用される。
【００９４】
また、上記実施の形態１及び２において、珪素の結晶化を助長する金属元素としては、ニッケル以外に、鉄、コバルト、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスニウム、イリジウム、白金、銅、金から選ばれた一種または複数種の元素を用いることができる。加えて、非晶質半導体膜への金属元素の導入方法は、金属元素を非晶質半導体膜に表面または内部に存在させ得る手法であれば、特に限定はなく、例えばスパッタ法、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、吸着法、金属塩の溶液を塗布する方法を使用することができる。
【００９５】
また、上記実施の形態１及び２において、基板上に非晶質半導体膜を成膜した後、非晶質半導体膜の全面または一部に珪素の結晶化を助長する金属元素（ここではニッケル）を導入し、加熱処理により結晶化させる。なお、この加熱処理を本明細書中では「第１の加熱処理」と呼ぶ。また、加熱処理に代えて、レーザー光または紫外線、赤外線等の強光の照射によって行ってもよく、あるいは加熱処理後にレーザー光または紫外線、赤外線等の強光の照射を行ってもよい。非晶質半導体膜の全面に珪素の結晶化を助長する金属元素を導入する場合の利点は、工程数が少ない点である。また、非晶質半導体膜上にマスク等を形成し、珪素の結晶化を助長する金属元素を一部に導入する場合の利点は、導入する金属元素の量を結晶化に必要最低限な量にすることができる点である。加えて、金属元素を一部に導入するためのマスクを後の工程、例えば結晶質半導体膜のパターニングに使用するマスクとして工程数を低減してもよい。
【００９６】
上記結晶化は、水素や酸素を含む雰囲気でも進行するが、窒素やアルゴン等の不活性雰囲気で行うことが好ましい。また、結晶化として第１の加熱処理を用いる場合、その加熱温度は、４００〜１０５０℃の範囲で行うことができる。ただし、４００℃では結晶化速度が遅く、長時間を要するため５５０℃以上が好ましい。なお、ガラス基板を用いる場合は、歪点との関係で６００〜６５０℃が限度であり、石英基板を用いる場合は９８０〜１０５０℃が限度である。
【００９７】
また、上記実施の形態１及び実施の形態２において、引張応力を有する物質としては、ＳｉＮ、Ｓｉ2Ｎ3、Ｓｉ3Ｎ4などで代表されるＳｉXＮY膜、ＳｉXＮYＯZ膜（ただしＸ≪Ｙ、Ｚ≪Ｙ、具体的には膜中のＳｉの濃度に対するＮの濃度比が０．３〜１．６、Ｓｉの濃度に対するＯの濃度比が０．１〜０．８）等を用いることができるが、結晶質半導体膜とのエッチング比や結晶質半導体膜への不純物元素拡散の影響の観点から窒化珪素膜（ＳｉXＮY膜）を用いることが最も好ましい。
【００９８】
また、上記実施の形態１において、得られた結晶質半導体膜上に接する膜（引張応力を有する物質）を形成した後、加熱処理するが、この時、応力の作用により膜中に金属元素がゲッタリングされる。なお、この加熱処理を本明細書中では「第２の加熱処理」と呼ぶ。この第２の加熱処理によって引張応力を有する物質の引張応力を増大させ、８×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（８×１０８Ｎ／ｍ２）以上、好ましくは９．５×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（９．５×１０８Ｎ／ｍ２）以上とする。この第２の加熱処理の加熱温度が結晶化で適用した温度（第１の加熱処理の温度）より高い温度である場合、結晶質半導体膜の結晶性の改善が行われるため好ましい。
【００９９】
また、上記実施の形態２においては、得られた結晶質半導体膜上に接する膜（引張応力を有する物質）を形成するのみで膜中に金属元素をゲッタリングできる。これは、引張応力を有する物質の応力値（８×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（８×１０８Ｎ／ｍ２）以上、好ましくは９．５×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（９．５×１０８Ｎ／ｍ２）以上）及び成膜温度が高く、膜の形成と同時に膜中に金属元素がゲッタリングされるためと考えられる。なお、引張応力を有する物質の成膜温度は、６００℃結晶化で適用した温度（第１の加熱処理の温度）より高い温度であることが望ましい。
【０１００】
得られた結晶質半導体膜の全面に接して引張応力を有する物質を形成してもよいし、選択的に結晶質半導体膜の一部と接して形成してもよい。選択的に一部と接して形成する手段としては、石英ブロックを用いてもよいし、結晶質半導体膜上にＳｉＯ2膜（酸化珪素膜）を形成後、ＳｉＯ2膜にパターニングを施してマスクを形成することによって引張応力を有する物質が成膜されない領域を意図的に形成してもよい。選択的に一部と接して形成する場合、工程数は全面と接して形成する場合と比べて増加するものの、後でＴＦＴのチャネル形成領域となる領域をマスクによって保護することができるため有効である。また、引張応力を有する物質を選択的に一部と接して形成するためのマスクを後の工程、例えば結晶質半導体膜のパターニングに使用するマスクとして工程数を低減してもよい。また、金属元素を一部に導入する場合に用いたマスクをそのまま引張応力を有する物質を選択的に一部と接して形成するためのマスクとして使用してもよい。また、結晶質半導体膜をパターニングした後、全面または一部と接して引張応力を有する物質を形成してもよい。
【０１０１】
また、金属元素を膜中にゲッタリングした膜は、膜中に多量の金属元素を含んでいるため、引張応力を有する物質を除去することが望ましい。引張応力を有する物質を除去する工程の際、後でＴＦＴのチャネル形成領域となる領域の表面が汚染される恐れがあるため、その領域を酸化珪素膜からなるマスクで保護した後、引張応力を有する物質を形成することが好ましく、さらにはゲート絶縁膜の一部として用いてもよい。
【０１０２】
また、上記本願のゲッタリング方法と公知のゲッタリング方法、例えば、ハロゲン元素を含む酸化性雰囲気下での熱酸化を利用したゲッタリング方法（特開平９−３１２２６０号公報）や、ドーピングした燐によるゲッタリング方法（特開平１０−２４７７３５号公報、特開平１０−２７０３６３号公報）とを適宜組み合わせ、さらなる金属元素の低減を図ってもよい。
【０１０３】
また、上記実施の形態１及び実施の形態２における非晶質半導体膜としては、非晶質半導体膜、微結晶半導体膜があり、さらに非晶質シリコンゲルマニウム膜などの非晶質構造を含む化合物半導体膜を用いることが可能である。
【０１０４】
また、上記実施の形態１及び実施の形態２においては、基板上に結晶質半導体膜を用いたトップゲート型ＴＦＴに適用した例を示したが、特にＴＦＴ構造に限定されず、例えばボトムゲート型ＴＦＴに適用することも可能である。
【０１０５】
以上の構成でなる本発明について、以下に示す実施例でもって、さらに詳細な説明を行うこととする。
【０１０６】
【実施例】
［実施例１］
本発明を利用して島状にパターニングされた結晶質珪素膜を作製する工程について説明する。なお、珪素の結晶化を助長する金属元素としてはニッケルを用いた。以下に図５及び図６を用いて本実施例を示す。
【０１０７】
まず、石英基板５０１上に、ＬＰＣＶＤ法を用いて非晶質珪素膜５０２を５３ｎｍの厚さに形成した。また、非晶質半導体膜であれば非晶質珪素膜に限定されず、例えば微結晶半導体膜、非晶質シリコンゲルマニウム膜などの非晶質構造を含む化合物半導体膜を用いてもよい。
【０１０８】
ＬＰＣＶＤ法を用いるのは、膜質が緻密であり、後の結晶化後に得られる結晶質珪素膜の膜質が優れたものとなるからである。なお、ＬＰＣＶＤ装置で成膜すると、基板５０１の両面に非晶質珪素膜５０２が成膜された。また、ＬＰＣＶＤ法以外の方法としてはプラズマＣＶＤ法やスパッタ法を用いることができる。
【０１０９】
また、基板として石英基板に代えてガラス基板を用いた場合には、非晶質珪素膜を成膜する前に予め珪素を含む絶縁膜、例えば酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化珪素膜等を成膜し、基板からの不純物をブロッキングする下地膜とすることが望ましい。
【０１１０】
次いで、ニッケル酢酸水溶液を塗布する前に、濡れ性を改善するために、非晶質珪素膜表面にオゾン水で薄い酸化膜を形成した。
【０１１１】
次いで、この非晶質珪素膜に対してニッケル酢酸塩の水溶液を用いてニッケル元素を導入した。ここでは、５ｐｐｍ（重量換算）のニッケルを含んだニッケル酢酸塩水溶液を滴下し、スピンコ−ト法により薄いニッケル含有層５０３を形成した。（（図５（Ａ））また、本実施例においては、図示しないスピンコーターを用いて１５０ｒｐｍの回転数でニッケル酢酸塩水溶液をスピンコートし、４０秒間その回転数で保持した後、２０００ｒｐｍの回転数でニッケル酢酸塩水溶液の振り切り乾燥を行った。また、非晶質珪素膜に対してニッケル元素を導入する他の方法としてスパッタ法、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法などがあるが、金属元素の濃度調整が比較的容易であるため最も好ましいのは溶液を用いる方法である。
【０１１２】
次いで、窒素雰囲気中で５５０℃〜６００℃の温度で１５時間の第１の加熱処理を行い、非晶質珪素膜の結晶化を行い結晶質珪素膜５０４を得た。（（図５（Ｂ））非晶質珪素膜の全面にニッケル元素を導入して結晶化させたため、無数の点中心から放射状に結晶成長している。本実施例で用いた結晶化方法は、縦成長方法と呼ばれている。また、意図的に非晶質珪素膜の一部にニッケル元素を導入した後で結晶化を行う横成長方法（具体的には酸化珪素膜をマスク絶縁膜とし、パターニングして後に金属元素を添加する領域に開口部を設け金属元素溶液を添加した後、熱結晶化を行う方法）もあるが、縦成長方法と比べて工程が複雑となりマスク数が増えるため、縦成長方法のほうが好ましい。
【０１１３】
非晶質珪素膜の結晶化後、ＬＰＣＶＤ法により基板の裏面側に形成された珪素膜５０５を除去した。本実施例では、基板の表面側に成膜された結晶質珪素膜５０４上にレジストを全面塗布し、基板の裏面側の非晶質珪素膜をドライエッチング装置（ＳＦ6／Ｈｅ＝２０／２０、３００Ｗ）で除去した。その後、表面側に形成したレジストの剥離を行った。
【０１１４】
次いで、結晶化した結晶質珪素膜５０４上にＬＰＣＶＤ法を用いて酸化珪素膜からなるマスク絶縁膜５０６を４００℃で１５０ｎｍの厚さに成膜した。（（図５（Ｃ））また、ＬＰＣＶＤ法以外の方法としてはプラズマＣＶＤ法を用いることができる。
【０１１５】
次いで、マスク絶縁膜５０６上にレジストを全面塗布した後、パターニングを行い、レジストマスク５０７を形成した。（（図５（Ｄ））
【０１１６】
次いで、レジストマスク５０７を用いＬＡＬ５００溶液を用いてマスクとなる酸化珪素膜の一部を除去した。酸化珪素膜からなるマスク５０８は開口部５００が形成されており、開口部５００が形成されている領域においては、結晶質珪素膜５０４が露呈している。なお、この開口部の形状および寸法は実施者が任意に決定すればよい。この際、基板の裏面側に形成されてしまった酸化珪素膜の除去もできた。その後、レジスト剥離液でレジストマスク５０７の剥離を行った。（（図５（Ｅ））
【０１１７】
このレジストマスクにより形成される酸化珪素膜からなるマスク５０８は、本発明のゲッタリングを行うため結晶質珪素膜５０４の一部を露呈させるマスクであると同時に、後に結晶化した珪素膜を島状化するためのマスクでもある。また、このマスク５０８は、後でＴＦＴのチャネル形成領域となる結晶質珪素膜５０４を保護する効果を有している。このようにゲッタリングのためのパターニングマスクと結晶質珪素膜のパターニングマスクを同一化することで工程の簡略化とマスク数削減を行うことができる。
【０１１８】
次いで、ＴＦＴの活性層として利用する結晶質珪素膜５０４から金属元素（主にニッケル元素）を除去または低減させるため、ＬＰＣＶＤ法により窒化珪素膜５０９を１００ｎｍ以上、好ましくは１５０ｎｍ〜４００ｎｍの厚さに形成する。本実施例では、結晶質珪素膜に開口部５００で接する膜厚３００ｎｍの窒化珪素膜５０９を成膜した。（（図６（Ａ））
【０１１９】
ＬＰＣＶＤ法により窒化珪素膜を成膜する場合の原料ガスは、
（１）ＳｉＨ2Ｃｌ2とＮＨ3との混合ガス（成膜温度７００℃以上）
（２）ＳｉＨ2Ｃｌ2とＮＨ3とＨ2との混合ガス（成膜温度７００℃以上）
（３）ＳｉＣｌ4とＮＨ3とＨ2との混合ガス（成膜温度９００℃以上）
（４）ＳｉＨ4とＮＨ3とＨ2との混合ガス（成膜温度６００℃以上）
（５）ＳｉＨ4とＮＨ3との混合ガス（成膜温度６００℃以上）
（６）ＳｉＣｌ3とＮＨ3とＨ2との混合ガス
（７）Ｓｉ2Ｃｌ6とＮＨ3とＨ2との混合ガス
（８）Ｓｉ（ＣＨ3）4とＮＨ3との混合ガス
（９）ＳｉＣｌ4とＮ2Ｈ4とＨ2との混合ガス（成膜温度８００℃以上）
が代表的なものとして挙げられ、このうち、いずれか一を用いればよい。
【０１２０】
本実施例では、７７５℃の成膜温度、０．３Ｔｏｒｒの成膜圧力、４ｎｍ／ｍｉｎの成膜速度で、ＮＨ３／ＳｉＨ２Ｃｌ２＝２４０ｓｃｃｍ／８０ｓｃｃｍの成膜ガスを用い成膜した。また、成膜後の面内均一性は±１．５％であった。この時、窒化珪素膜５０９の成膜と同時に金属元素が図６（Ａ）中の矢印で示した方向に移行し窒化珪素膜にゲッタリングされる。実施の形態で記述したようにＬＰＣＶＤ装置で成膜した窒化珪素膜５０９については成膜温度が約７７５℃と高いことと、引張応力が成膜直後の時点で８×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（８×１０８Ｎ／ｍ２）を越えていることから加熱処理等の応力を増大させるための処理を行わずして結晶質珪素膜５０４から金属元素の除去ができる。このゲッタリング機構は大きく分類すると偏析誘起ゲッタリング（Ｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎ  ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｇｅｔｔｅｒｉｎｇ）に属する。
【０１２１】
次いで、金属元素がゲッタリングされ、高い濃度でニッケル元素を含む窒化珪素膜５０９を除去した。この窒化珪素膜５０９を除去する方法としては、特に限定はないが、本実施例ではエッチャントとして燐酸溶液（モル濃度８５％以上、和光純薬工業製）を用い、燐酸溶液をホットプレート上で１００〜１５０℃に加熱し窒化珪素膜５０９の除去を行った。加熱した燐酸溶液に対して窒化珪素膜５０９と酸化絶縁膜５０８とは５５／２の選択比があり、加熱した燐酸溶液に対して窒化珪素膜５０９と結晶質珪素膜５０４とは５５／１の選択比があるため窒化珪素膜５０９のみを除去することが可能である。また、ドライエッチングにおいても同様に窒化珪素膜と酸化絶縁膜の選択比があり、窒化珪素膜と結晶質珪素膜の選択比もあるため、ドライエッチングを用いてもよい。（（図６（Ｂ））
【０１２２】
次いで、酸化珪素膜からなるマスク５０８を用いてエッチングを行ない、島状の結晶質珪素膜５１０を得た。（図６（Ｃ））本実施例ではドライエッチング（反応ガス：ＣＦ4／Ｏ2＝５０／４５、ｏｖｅｒ２０秒）を用いた。
【０１２３】
次いで、ＬＡＬ５００溶液によって酸化珪素膜からなるマスク５０８を除去した。（図６（Ｄ））
【０１２４】
以上のようにして珪素の結晶化を助長する金属元素を非晶質珪素膜に導入した後、結晶化させ、得られた結晶質珪素膜と選択的に接する窒化珪素膜を成膜することにより結晶質珪素膜中における金属元素のゲッタリングを行った。
【０１２５】
［実施例２］
本実施例は、実施例１とは異なる成膜方法による窒化珪素膜を用いてゲッタリングを行った例を図７に示す。
【０１２６】
まず、実施例１に従い、図５（Ｅ）と同じ状態を得た。次いで、ＴＦＴの活性層として利用する結晶質珪素膜から金属元素を除去または低減するため、プラズマＣＶＤ法により窒化珪素膜６０１を１００〜４００ｎｍの厚さに形成する。本実施例では、膜厚３３０ｎｍの窒化珪素膜を形成した。（（図７（Ａ））また、プラズマＣＶＤ法以外ではスパッタ法を用いることができ、窒化珪素膜以外としては窒素を多く含むＳｉXＮYＯZ膜（ただしＸ≪Ｙ、Ｚ≪Ｙ）を用いることもできる。
【０１２７】
プラズマＣＶＤ法により窒化珪素膜を成膜する場合においては、原料ガスとして、ＳｉＨ4とＮＨ3とＮ2の混合ガス、ＳｉＨ4とＮ2の混合ガス、ＳｉＦ4とＮ2の混合ガスのいずれかを用いればよい。また、プラズマＣＶＤ法により窒素を多く含むＳｉXＮYＯZ膜（ただしＸ≪Ｙ、Ｚ≪Ｙ）を成膜する場合にはＳｉＨ4とＮＨ3とＮ2Ｏの混合ガスを用いればよい。
【０１２８】
次いで、窒化珪素膜６０１の成膜後、第２の加熱処理を行う。このときの加熱処理は窒素雰囲気で６００℃〜９５０℃、１〜１２時間行う。本実施例では９５０℃、２時間の加熱処理を行った。（（図７（Ｂ））この加熱処理により８×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（８×１０８Ｎ／ｍ２）以上、好ましくは９．５×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（９．５×１０８Ｎ／ｍ２）以上に増大した引張応力を有する窒化珪素膜６０２とすることが重要である。
【０１２９】
第２の加熱処理を行うことによって、実施の形態で記述したように窒化珪素膜の引張応力を増大させ、窒化珪素膜６０２をゲッタリングサイトとして金属元素を図７（Ｂ）中の矢印で示した方向に移行させ窒化珪素膜にゲッタリングさせることができた。このゲッタリング機構は分類すると偏析誘起ゲッタリング(Segregation  induced Gettering)に属する。
【０１３０】
次いで、金属元素をゲッタリングした窒化珪素膜６０２を除去する。この窒化珪素膜を除去する方法としては、特に限定はないが、本実施例ではエッチャントとして燐酸溶液を用い、燐酸溶液をホットプレート上で１００〜１５０℃に加熱し窒化珪素膜の除去を行った。加熱した燐酸溶液に対して窒化珪素膜と酸化絶縁膜とは５５／２の選択比があり、加熱した燐酸溶液に対して窒化珪素膜と結晶質珪素膜とは５５／１の選択比があるため窒化珪素膜のみを除去することが可能である。また、ドライエッチングにおいても同様に窒化珪素膜と酸化絶縁膜の選択比があり、窒化珪素膜と結晶質珪素膜の選択比もあるため、ドライエッチングを用いてもよい。（（図７（Ｃ））
【０１３１】
次いで、酸化珪素膜からなるマスクを用いてエッチングを行ない、島状の結晶質珪素膜を得た。（図７（Ｄ））本実施例ではドライエッチング（反応ガス：ＣＦ4／Ｏ2＝５０／４５、ｏｖｅｒ２０秒）を用いた。
【０１３２】
次いで、ＬＡＬ５００溶液によって酸化珪素膜からなるマスクを除去した。（図７（Ｅ））
【０１３３】
以上のようにして珪素の結晶化を助長する金属元素を非晶質珪素膜に導入した後、結晶化させ、得られた結晶質珪素膜と選択的に接する窒化珪素膜を成膜した後、第２の加熱処理をすることにより結晶質珪素膜中の金属元素のゲッタリングを行った。
【０１３４】
［実施例３］
実施例１及び実施例２においては、結晶化方法として縦成長方法を用いた例を示したが、本実施例では横成長方法の例を図８に示す。
【０１３５】
実施例１と同様にして基板７０１上に非晶質珪素膜７０２を形成した。次いで、酸化珪素膜を成膜後、パターニングして開口部７００を有するマスク７０３を形成した。次いで、開口部７００、即ちニッケル元素を添加する領域にニッケル元素溶液を添加し、薄いニッケル含有層７０４を形成した。（図８（Ａ））
【０１３６】
その後、熱結晶化を行い結晶質珪素膜７０５を得た。この結晶化により珪素の結晶が金属元素の添加領域から結晶格子が連続的に連なり、線状に、しかも基板面と平行、またはほぼ平行な方向に成長が行われる。（図８（Ｂ））
【０１３７】
次いで、実施例２に示したようにプラズマＣＶＤ法により窒化珪素膜７０６を形成した。窒化珪素膜７０６は、結晶質珪素膜に開口部７００で接している。次いで、実施例２と同様に第２の加熱処理を施しゲッタリングを行なった。（図８（Ｃ））また、実施例１のようにＬＰＣＶＤ法により窒化珪素膜を形成しゲッタリングを行ってもよい。
【０１３８】
次いで、窒化珪素膜７０６の除去を行なった。次いで、ドライエッチングにより結晶質珪素膜のパターニングを行った。（図８（Ｄ））なお、本実施例では、金属元素を導入する際に使用したマスクを結晶質珪素膜のパターニングマスクとして用いマスク数の低減を図った。なお、窒化珪素膜の除去後、マスクを除去して再度、結晶質珪素膜のパターニングマスクを形成し、結晶質珪素膜のパターニングを行ってもよい。
【０１３９】
次いで、酸化珪素膜からなるマスク７０３を除去した。（図８（Ｅ））
【０１４０】
以上のように、金属元素を導入する際に使用したマスク７０３を選択的に窒化珪素膜を形成するためのマスクと兼用し、さらに結晶質珪素膜のパターニングするためのマスクと兼用することにより工程数及びマスク数の低減が可能となった。また、本実施例で示した横成長方法は、後でチャネル形成領域となる界面がマスク７０３により保護できるため好ましい。
【０１４１】
［実施例４］
実施例１、実施例２、実施例３においては、酸化珪素膜からなるマスクを形成した後、結晶質珪素膜の一部に接する窒化珪素膜を成膜した例を示したが、本実施例では、マスクを使用せずに結晶質珪素膜の全面と接する窒化珪素膜を成膜あるいは成膜後に加熱処理する例を示す。
【０１４２】
実施例１においては、図５（Ｂ）の状態を得た直後に結晶質珪素膜の全面と接する窒化珪素膜をＬＰＣＶＤ法により成膜すればよい。
【０１４３】
また、実施例２においては、図５（Ｂ）の状態を得た直後に結晶質珪素膜の全面と接する窒化珪素膜をプラズマＣＶＤ法により成膜した後に加熱処理すればよい。
【０１４４】
また、実施例３においては、結晶化後、金属元素を添加する際に使用したマスクを除去した後で結晶質珪素膜の全面と接する窒化珪素膜を、ＬＰＣＶＤ法により成膜すればよく、またはプラズマＣＶＤ法により成膜した後に加熱処理すればよい。
【０１４５】
本実施例は、実施例１、実施例２、及び実施例３と比較した場合、結晶質珪素膜と接する面積が大きいため効率よくゲッタリングできる。
【０１４６】
［実施例５］
本実施例では、実施例１乃至４のいずれか一によって得られる島状の半導体層（ここでは結晶質珪素膜）をＴＦＴの活性層として用いたアクティブマトリクス基板の作製例を図９〜図１１に示す。
【０１４７】
まず、実施例１乃至４のいずれか一に従って、島状の半導体層８０４〜８０８を形成した。（図９（Ａ））なお、図９（Ａ）は、図６（Ｄ）、図７（Ｅ）、図８（Ｅ）の島状の結晶質半導体膜に相当する。
【０１４８】
次いで、プラズマＣＶＤ法またはスパッタ法により５０〜１００ｎｍの厚さの酸化珪素膜によるマスク層８９４を形成した。この状態で島状半導体層に対し、ＴＦＴのしきい値電圧（Ｖth）を制御する目的でｐ型を付与する不純物元素、ここではボロンを１×１０16〜５×１０17atoms／cm3程度の濃度で島状半導体層の全面に添加した。本実施例ではマスク層形成後にボロンの添加を行ったが、特に工程順序は限定されず、例えば、島状半導体層を形成する前に行っても良い。
【０１４９】
半導体に対してｐ型を付与する不純物元素には、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）など周期律表第１３族の元素が知られている。その方法として、イオン注入法やイオンドープ法を用いることができるが、大面積基板を処理するにはイオンドープ法が適している。イオンドープ法ではジボラン（Ｂ2Ｈ6）をソースガスとして用いボロン（Ｂ）を添加する。このような不純物元素の注入は必ずしも必要でなく省略しても差し支えないが、特にｎチャネル型ＴＦＴのしきい値電圧を所定の範囲内に収めるために好適に用いる手法である。省略した場合、マスク層８９４の形成は必要でない。
【０１５０】
次いで、マスク層８９４をフッ酸などの溶液でエッチング除去した。
【０１５１】
次いで、プラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、膜厚を１０〜１００ｎｍとして珪素を含む絶縁膜でゲート絶縁膜８０９を形成する。本実施例では、後の工程で熱酸化工程を行うため３０ｎｍの厚さで酸化窒化珪素膜を形成した。また、後の工程で熱酸化工程を行わず、１００〜１５０ｎｍの厚さでゲート絶縁膜８０９を形成してもよい。勿論、ゲート絶縁膜はこのような酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の珪素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。
【０１５２】
次いで、ハロゲン元素を含んだ酸化性雰囲気下で８００〜１１５０℃の温度、１５分〜８時間の熱酸化処理工程を行う。（図９（Ｃ））本実施例では酸化雰囲気中に３％のＨＣｌ（塩化水素）を添加した雰囲気で９５０℃、８０分の熱酸化工程を行った。この熱酸化工程の間、珪素を含む絶縁膜とその下の島状半導体層との界面においても酸化反応が進行する。本実施例ではそれを考慮して、最終的に形成されるゲート絶縁膜の膜厚が１００〜１５０ｎｍとなるように調整した。本実施例の熱酸化工程では、膜厚５３ｎｍの島状半導体層のうち２５ｎｍが酸化されて島状半導体層の膜厚は２５ｎｍとなる。また、膜厚３０ｎｍの珪素を含む絶縁膜に対して膜厚５０ｎｍの熱酸化膜が加わるので、最終的なゲート絶縁膜の膜厚は１１０ｎｍとなった。
【０１５３】
また、この熱酸化工程はゲッタリング効果を有しており、島状半導体層中におけるニッケル元素の低減を行うことができる。このゲッタリングにおいては、酸素雰囲気のほか、結晶質珪素膜中に存在する酸素が重要な役割を果たす。即ち、酸素とニッケルが結合することによって酸化ニッケルが形成され、この形でニッケル元素が熱酸化膜中にゲッタリングされる。また、ニッケル元素がゲッタリングされた熱酸化膜を除去した後、膜厚１００〜１５０ｎｍのゲート絶縁膜を形成してもよい。なお、ハロゲン元素を含んだ酸化性雰囲気下での熱酸化工程によるゲッタリングについての詳細は、特開平９−３１２２６０号公報に開示されている。
【０１５４】
次いで、駆動回路のｎチャネル型ＴＦＴのＬＤＤ領域を形成するために、ｎ型を付与する不純物元素を島状半導体層８０５、８０７に選択的に添加する。そのため、あらかじめレジストマスク８９５ａ〜８９５ｅを形成した。ｎ型を付与する不純物元素としては、燐（Ｐ）や砒素（Ａｓ）を用いれば良く、ここでは燐（Ｐ）を添加すべく、フォスフィン（ＰＨ3）を用いたイオンドープ法を適用した。形成された不純物領域は低濃度ｎ型不純物領域８９６、８９７とし、含まれる燐（Ｐ）濃度は２×１０16〜５×１０19atoms／cm3の範囲とすれば良い。本明細書中では、ここで形成された不純物領域８９６、８９７に含まれるｎ型を付与する不純物元素の濃度を（ｎ-）と表す。また、不純物領域８９８は、画素部の保持容量を形成するための半導体層であり、この領域にも同じ濃度で燐（Ｐ）を添加した。（図９（Ｄ））
【０１５５】
次いで、添加した不純物元素を活性化させる工程を行う。活性化は、窒素雰囲気中で６００〜９００℃で１〜４時間の熱処理や、レーザー活性化の方法により行うことができる。また、両者を併用しても良い。本実施例では８００℃、１時間の不活性雰囲気中で活性化を行った。
【０１５６】
そして、図９（Ｅ）に示すように、ゲート絶縁膜８０９上にゲート電極を形成するための耐熱性導電層を形成する。耐熱性導電層は単層で形成しても良いが、必要に応じて二層あるいは三層といった複数の層から成る積層構造としても良い。このような耐熱性導電性材料を用い、例えば、導電性の窒化物金属膜から成る導電層（Ａ）８１０と金属膜から成る導電層（Ｂ）８１１とを積層した構造とすると良い。導電層（Ｂ）８１１はタンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）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）で形成すれば良く、導電層（Ａ）８１０は窒化タンタル（ＴａＮ）、窒化タングステン（ＷＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）膜、窒化モリブデン（ＭｏＮ）などで形成する。また、導電層（Ａ）８１０は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。
【０１５７】
導電層（Ａ）８１０は１０〜５０ｎｍ（好ましくは２０〜３０ｎｍ）とし、導電層（Ｂ）８１１は２００〜４００ｎｍ（好ましくは２５０〜３５０ｎｍ）とすれば良い。本実施例では、Ｗターゲット（純度９９．９９９９％）を用いたスパッタ法で、アルゴン（Ａｒ）ガスと窒素（Ｎ2）ガスを導入して導電層（Ａ）８１１を窒化タングステン（ＷＮ）で５０ｎｍの厚さに形成し、導電層（Ｂ）８１０をタングステン（Ｗ）で２５０ｎｍの厚さに形成した。その他の方法として、熱ＣＶＤ法でＷ膜を形成することもできる。
【０１５８】
尚、図示しないが、導電層（Ａ）８１０の下に２〜２０ｎｍ程度の厚さで燐（Ｐ）をドープした珪素膜を形成しておくことは有効である。ドープした珪素膜上に形成される導電膜の密着性向上と酸化防止を図ると同時に、導電層（Ａ）８１０または導電層（Ｂ）８１１が微量に含有するアルカリ金属元素がゲート絶縁膜８０９に拡散するのを防ぐことができる。いずれにしても、（Ａ）８１０及び導電層（Ｂ）８１１の抵抗率を１０〜５０μΩcmの範囲とすることが好ましい。
【０１５９】
次いで、フォトマスクを用いレジストマスク８１２〜８１７を形成し、導電層（Ａ）８１０と導電層（Ｂ）８１１とをエッチングしてゲート電極８１８〜８２２と容量配線８２３を形成した。ゲート電極８１８〜８２２と容量配線８２３は、導電層（Ａ）から成る８１８ａ〜８２２ａと、導電層（Ｂ）から成る８１８ｂ〜８２２ｂとが一体として形成されている（図１０（Ａ））。
【０１６０】
次いで、画素ＴＦＴのｎチャネル型ＴＦＴにＬＤＤ領域を形成するために、ｎ型を付与する不純物元素添加の工程（ｎ--ドープ工程）を行う。ゲート電極８１８〜８２２をマスクとして自己整合的にｎ型を付与する不純物元素をイオンドープ法で添加した。ｎ型を付与する不純物元素として添加する燐（Ｐ）の濃度は１×１０16〜５×１０19atoms／cm3の濃度範囲で添加した。このようにして、図１０（Ｂ）に示すように島状半導体層に低濃度ｎ型不純物領域８２４〜８２９を形成した。
【０１６１】
次いで、ｎチャネル型ＴＦＴにおいて、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度ｎ型不純物領域の形成を行った（ｎ+ドープ工程）。まず、フォトマスクを用い、レジストのマスク８３０〜８３４を形成し、ｎ型を付与する不純物元素を添加して高濃度ｎ型不純物領域８３５〜８４０を形成した。ｎ型を付与する不純物元素には燐（Ｐ）を用い、その濃度が１×１０20〜１×１０21atoms／cm3の濃度範囲となるようにフォスフィン（ＰＨ3）を用いたイオンドープ法で行った（図１０（Ｃ））。
【０１６２】
次いで、ｐチャネル型ＴＦＴを形成する島状半導体層８０４、８０６にソース領域およびドレイン領域とする高濃度ｐ型不純物領域８４４、８４５を形成する。本実施例では、ゲート電極８１８、８２０をマスクとしてｐ型を付与する不純物元素を添加し、自己整合的に高濃度ｐ型不純物領域を形成した。このとき、ｎチャネル型ＴＦＴを形成する島状半導体膜８０５、８０７、８０８は、第４のフォトマスクを用いてレジストマスク８４１〜８４３を形成し全面を被覆しておく。高濃度ｐ型不純物領域８４４、８４５はジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いたイオンドープ法で形成した。この領域のボロン（Ｂ）濃度は３×１０20〜３×１０21atoms／cm3となるようにする（図１０（Ｄ））。
【０１６３】
この高濃度ｐ型不純物領域８４４、８４５には、前工程において燐（Ｐ）が添加されていて、高濃度ｐ型不純物領域８４４ａ、８４５ａには１×１０20〜１×１０21atoms／cm3の濃度で含有し、高濃度ｐ型不純物領域８４４ｂ、８４５ｂには１×１０16〜５×１０19atoms／cm3の濃度で含有しているが、この工程で添加するボロン（Ｂ）の濃度を１．５から３倍となるようにすることにより、ｐチャネル型ＴＦＴのソース領域およびドレイン領域として機能する上で何ら問題はなかった。
【０１６４】
その後、図１１（Ａ）に示すように、ゲート電極およびゲート絶縁膜上から保護絶縁膜８４６を形成した。保護絶縁膜は酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化珪素膜、またはこれらを組み合わせた積層膜で形成すれば良い。いずれにしても保護絶縁膜８４６は無機絶縁物材料から形成する。保護絶縁膜８４６の膜厚は１００〜２００ｎｍとする。
【０１６５】
その後、それぞれの濃度で添加されたｎ型またはｐ型を付与する不純物元素を活性化する工程を行う。この工程はファーネスアニール炉を用いる熱アニール法で行う。その他に、レーザーアニール法、またはラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）を適用することができる。本実施例では５５０℃で４時間の熱処理を行った。（図１１（Ｂ））。
【０１６６】
活性化の工程の後、さらに、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で、３００〜４５０℃、１〜１２時間の熱処理を行い、島状半導体膜を水素化する工程を行った。この工程は熱的に励起された水素により島状半導体膜にある１０16〜１０18/cm3のダングリングボンドを終端する工程である。水素化の他の手段として、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）を行っても良い。
【０１６７】
活性化および水素化の工程が終了したら、有機絶縁物材料からなる層間絶縁膜８４７を１．０〜２．０μｍの平均厚を有して形成する。有機樹脂材料としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等を使用することができる。
【０１６８】
このようにして層間絶縁膜を有機絶縁物材料で形成することにより、表面を良好に平坦化させることができる。また、有機樹脂材料は一般に誘電率が低いので、寄生容量を低減するできる。しかし、吸湿性があり保護膜としては適さないので、本実施例のように、保護絶縁膜８４６として形成した酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化珪素膜などと組み合わせて用いる必要がある。
【０１６９】
その後、フォトマスクを用い、所定のパターンのレジストマスクを形成し、それぞれの島状半導体膜に形成されたソース領域またはドレイン領域に達するコンタクトホールを形成する。本実施例では、エッチングガスにＣＦ4、Ｏ2、Ｈｅの混合ガスを用いたドライエッチング法により有機樹脂材料から成る層間絶縁膜をエッチングし、その後、エッチングガスをＣＦ4、Ｏ2として保護絶縁膜８４６をエッチングした。
【０１７０】
次いで、導電性の金属膜をスパッタ法や真空蒸着法で形成し、フォトマスクによりレジストマスクパターンを形成し、エッチングによってソース配線８４８〜８５２とドレイン配線８５３〜８５８を形成する。ここで、ドレイン配線８５７は画素電極として機能するものである。図示していないが、本実施例ではこの電極を、Ｔｉ膜を５０〜１５０ｎｍの厚さで形成し、島状半導体層のソースまたはドレイン領域を形成する半導体膜とコンタクトを形成し、そのＴｉ膜上に重ねてアルミニウム（Ａｌ）を３００〜４００ｎｍの厚さで形成して配線とした。
【０１７１】
この状態で水素化処理を行うとＴＦＴの特性向上に対して好ましい結果が得られた。例えば、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で、３００〜４５０℃で１〜１２時間の熱処理を行うと良く、あるいはプラズマ水素化法を用いても同様の効果が得られた。（図１１（Ｃ））。
【０１７２】
こうして、同一の基板上に、駆動回路のＴＦＴと画素部の画素ＴＦＴとを有した基板を完成させることができた。駆動回路には第１のｐチャネル型ＴＦＴ９００、第１のｎチャネル型ＴＦＴ９０１、第２のｐチャネル型ＴＦＴ９０２、第２のｎチャネル型ＴＦＴ９０３、画素部には画素ＴＦＴ９０４、保持容量９０５が形成されている。本明細書では便宜上このような基板をアクティブマトリクス基板と呼ぶ。
【０１７３】
駆動回路の第１のｐチャネル型ＴＦＴ９００には、島状半導体膜８０４にチャネル形成領域９０６、高濃度ｐ型不純物領域から成るソース領域９０７ａ、９０７ｂ、ドレイン領域９０８ａ，９０８ｂを有したシングルドレインの構造を有している。第１のｎチャネル型ＴＦＴ９０１には、島状半導体膜８０５にチャネル形成領域９０９、ゲート電極８１９と重なるＬＤＤ領域９１０、ソース領域９１２、ドレイン領域９１１を有している。
【０１７４】
このＬＤＤ領域において、ゲート電極８１９と重なるＬＤＤ領域をＬovとしてそのチャネル長方向の長さは０．５〜３．０μｍ、好ましくは１．０〜２．０μｍとした。ｎチャネル型ＴＦＴにおけるＬＤＤ領域の長さをこのようにすることにより、ドレイン領域近傍に発生する高電界を緩和して、ホットキャリアの発生を防ぎ、ＴＦＴの劣化を防止することができる。駆動回路の第２のｐチャネル型ＴＦＴ９０２は同様に、島状半導体膜８０６にチャネル形成領域９１３、高濃度ｐ型不純物領域から成るソース領域９１４ａ、９１４ｂ、ドレイン領域９１５ａ，９１５ｂを有したシングルドレインの構造を有している。第２のｎチャネル型ＴＦＴ９０３には、島状半導体膜８０７にチャネル形成領域９１６、ゲート電極８２１と一部が重なるＬＤＤ領域９１７、９１８、ソース領域９２０、ドレイン領域９１９が形成されている。このＴＦＴのゲート電極と重なるＬovの長さも０．５〜３．０μｍ、好ましくは１．０〜２．０μｍとした。また、ゲート電極と重ならないＬＤＤ領域をＬoffとして、このチャネル長方向の長さは０．５〜４．０μｍ、好ましくは１．０〜２．０μｍとした。画素ＴＦＴ９０４には、島状半導体膜８０８にチャネル形成領域９２１、９２２、ＬＤＤ領域９２３〜９２５、ソースまたはドレイン領域９２６〜９２８を有している。ＬＤＤ領域（Ｌoff）のチャネル長方向の長さは０．５〜４．０μｍ、好ましくは１．５〜２．５μｍである。さらに、容量配線８２３と、ゲート絶縁膜と同じ材料から成る絶縁膜と、画素ＴＦＴ９０４のドレイン領域９２８に接続する半導体層９２９とから保持容量９０５が形成されている。図１１（Ｃ）では画素ＴＦＴ９０４をダブルゲート構造としたが、シングルゲート構造でも良いし、複数のゲート電極を設けたマルチゲート構造としても差し支えない。
【０１７５】
以上の様なＴＦＴ構成は、画素ＴＦＴおよび駆動回路が要求する仕様に応じて各回路を構成するＴＦＴの構造を最適化し、半導体装置の動作性能と信頼性を向上させることを可能としている。
【０１７６】
このアクティブマトリクス基板はそのまま反射型の液晶表示装置に適用することができる。一方、透過型の液晶表示装置とする場合には画素部の各画素に設ける画素電極を透明電極で形成すれば良い。
【０１７７】
［実施例６］
本実施例では、実施例５で得られたアクティブマトリクス基板から、アクティブマトリクス型液晶表示装置を作製する工程を説明する。まず、図１２（Ａ）に示すように、図１１（Ｃ）の状態のアクティブマトリクス基板にスペーサを形成する。スペーサは数μｍの粒子を散布して設ける方法でも良いが、ここでは基板全面に樹脂膜を形成した後、樹脂膜をパターニングして柱状スペーサを形成する方法を採用した。
【０１７８】
柱状スペーサの配置は任意に決定すれば良いが、好ましくは、図１２（Ａ）で示すように、画素部においてはドレイン配線８６１（画素電極）のコンタクト部と重ねてその部分を覆うように柱状スペーサ８６８を形成すると良い。コンタクト部は平坦性が損なわれ、この部分では液晶がうまく配向しなくなるので、このようにしてコンタクト部にスペーサ用の樹脂を充填する形で柱状スペーサ８６８を形成することでディスクリネーションなどを防止することができる。
【０１７９】
その後、配向膜８７４を形成した。通常、液晶表示素子の配向膜にはポリイミド樹脂を用いる。配向膜を形成した後、ラビング処理を施して液晶分子がある一定のプレチルト角を持って配向するようにした。また、ラビング処理では静電気の発生がしばしば問題となるが、駆動回路のＴＦＴ上にもスペーサ８７２を形成しておくと、スペーサとしての本来の役割と、静電気からＴＦＴを保護する効果を得ることができる。
【０１８０】
対向側の対向基板８７５には、遮光膜８７６、透明導電膜８７７および配向膜８７８を形成する。遮光膜８７６はＴｉ、Ｃｒ、Ａｌなどを１５０〜３００ｎｍの厚さで形成する。そして、画素部と駆動回路が形成されたアクティブマトリクス基板と対向基板とをシール剤８７９で貼り合わせる。シール剤８７９にはフィラー８８０が混入されていて、このフィラー８８０とスペーサ８７２、８７３によって均一な間隔を保ちつつ、２枚の基板が貼り合わせられる。その後、両基板の間に液晶材料８８１を注入し、封止剤（図示せず）によって完全に封止する。液晶材料には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして図１２（Ｂ）に示すアクティブマトリクス型液晶表示装置が完成する。
【０１８１】
このようなアクティブマトリクス型液晶表示装置の構成を図１３の斜視図を用いて説明する。図１３においてアクティブマトリクス基板は、基板８０１上に形成された、画素部８８８と、走査信号駆動回路８８５と、画像信号駆動回路８８６とその他の信号処理回路８８７とで構成される。画素部８８８には画素ＴＦＴ９０４と保持容量９０５が設けられ、画素部の周辺に設けられる駆動回路はＣＭＯＳ回路を基本として構成されている。走査信号駆動回路８８５と、画像信号駆動回路８８６はそれぞれゲート配線８２２とソース配線８５２で画素ＴＦＴ９０４に接続している。また、フレキシブルプリント配線板（Flexible Printed Circuit：ＦＰＣ）８９１が外部入力端子８８２に接続していて画像信号などを入力するのに用いる。そして接続配線８８３でそれぞれの駆動回路に接続している。また、対向基板８７５には図示していないが、遮光膜や透明電極が設けられている。
【０１８２】
［実施例７］
本実施例は実施例２に示す構成において、加熱処理に関する実施例である。実施例２においては、結晶質珪素膜の全面と接する窒化珪素膜をプラズマＣＶＤ法により成膜した後に加熱処理した例を示したが、本実施例では、加熱処理に代えて、レーザー光または紫外線、赤外線等の強光の照射を用いる。レーザー光または紫外線、赤外線等の強光の照射を用いた場合、結晶質珪素膜の結晶性の向上させることができるとともに、工程の短縮が図れるという利点がある。
【０１８３】
また、窒化珪素膜の加熱処理後にレーザー光または紫外線、赤外線等の強光の照射を行ってもよい。
【０１８４】
なお、本実施例は、実施例３乃至６のいずれか一と自由に組み合わせることが可能である。
【０１８５】
［実施例８］
本発明を実施して形成されたＣＭＯＳ回路や画素部は様々な電気光学装置（アクティブマトリクス型液晶ディスプレイ、アクティブマトリクス型ＥＬディスプレイ、アクティブマトリクス型ＥＣディスプレイ）に用いることができる。即ち、それら電気光学装置を表示部に組み込んだ電子機器全てに本発明を実施できる。
【０１８６】
その様な電子機器としては、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）、カーナビゲーション、カーステレオ、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。それらの一例を図１５、図１６及び図１７に示す。
【０１８７】
図１５（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体２００１、画像入力部２００２、表示部２００３、キーボード２００４等を含む。本発明を画像入力部２００２、表示部２００３やその他の駆動回路に適用することができる。
【０１８８】
図１５（Ｂ）はビデオカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、音声入力部２１０３、操作スイッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１０６等を含む。本発明を表示部２１０２やその他の駆動回路に適用することができる。
【０１８９】
図１５（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モービルコンピュータ）であり、本体２２０１、カメラ部２２０２、受像部２２０３、操作スイッチ２２０４、表示部２２０５等を含む。本発明は表示部２２０５やその他の駆動回路に適用できる。
【０１９０】
図１５（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体２３０１、表示部２３０２、アーム部２３０３等を含む。本発明は表示部２３０２やその他の駆動回路に適用することができる。
【０１９１】
図１５（Ｅ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであり、本体２４０１、表示部２４０２、スピーカ部２４０３、記録媒体２４０４、操作スイッチ２４０５等を含む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてＤＶＤ（Ｄｉｇｔｉａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。本発明は表示部２４０２やその他の駆動回路に適用することができる。
【０１９２】
図１５（Ｆ）はデジタルカメラであり、本体２５０１、表示部２５０２、接眼部２５０３、操作スイッチ２５０４、受像部（図示しない）等を含む。本発明を表示部２５０２やその他の駆動回路に適用することができる。
【０１９３】
図１６（Ａ）はフロント型プロジェクターであり、投射装置２６０１、スクリーン２６０２等を含む。本発明は投射装置２６０１やその他の駆動回路に適用することができる。
【０１９４】
図１６（Ｂ）はリア型プロジェクターであり、本体２７０１、投射装置２７０２、ミラー２７０３、スクリーン２７０４等を含む。本発明は投射装置２７０２やその他の駆動回路に適用することができる。
【０１９５】
なお、図１６（Ｃ）は、図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）中における投射装置２６０１、２７０２の構造の一例を示した図である。投射装置２６０１、２７０２は、光源光学系２８０１、ミラー２８０２、２８０４〜２８０６、ダイクロイックミラー２８０３、プリズム２８０７、液晶表示装置２８０８、位相差板２８０９、投射光学系２８１０で構成される。投射光学系２８１０は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単板式であってもよい。また、図１６（Ｃ）中において矢印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１９６】
また、図１６（Ｄ）は、図１６（Ｃ）中における光源光学系２８０１の構造の一例を示した図である。本実施例では、光源光学系２８０１は、リフレクター２８１１、光源２８１２、レンズアレイ２８１３、２８１４、偏光変換素子２８１５、集光レンズ２８１６で構成される。なお、図１６（Ｄ）に示した光源光学系は一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１９７】
ただし、図１６に示したプロジェクターにおいては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示しており、反射型の電気光学装置及びＥＬ表示装置での適用例は図示していない。
【０１９８】
図１７（Ａ）は携帯電話であり、本体２９０１、音声出力部２９０２、音声入力部２９０３、表示部２９０４、操作スイッチ２９０５、アンテナ２９０６等を含む。本発明を音声出力部２９０２、音声入力部２９０３、表示部２９０４やその他の駆動回路に適用することができる。
【０１９９】
図１７（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であり、本体３００１、表示部３００２、３００３、記憶媒体３００４、操作スイッチ３００５、アンテナ３００６等を含む。本発明は表示部３００２、３００３やその他の駆動回路に適用することができる。
【０２００】
図１７（Ｃ）はディスプレイであり、本体３１０１、支持台３１０２、表示部３１０３等を含む。本発明は表示部３１０３に適用することができる。本発明のディスプレイは特に大画面化した場合において有利であり、対角１０インチ以上（特に３０インチ以上）のディスプレイには有利である。
【０２０１】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。なお、本実施例の電子機器は実施例１〜７と適宜、自由に組み合わせることが可能である。
【０２０２】
［実施例９］
本実施例では、本発明を用いてＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置を作製した例について説明する。
【０２０３】
図１９（Ａ）は本発明を用いて形成される結晶質珪素膜をＴＦＴに用いて形成したＥＬ表示装置の上面図、図１９（Ｂ）は図１９（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。点線で示された４００１は画素部、４００２はソース側駆動回路、４００３はゲート側駆動回路である。また、４００４はカバー材、４００５は第１シール材、４００６は第２シール材である。
【０２０４】
なお、４００８はソース側駆動回路４００２及びゲート側駆動回路４００３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）４００８からビデオ信号やクロック信号を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。
【０２０５】
次に、断面構造について図１９（Ｂ）を用いて説明する。絶縁表面を有する基板４０００の上方には画素部、ソース側駆動回路４００９が形成されており、画素部は電流制御ＴＦＴ４０１０とそのドレインに電気的に接続された画素電極４０１１を含む複数の画素により形成される。ただし、ここではソース側駆動回路４００９として、ｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴとを組み合わせたＣＭＯＳ回路を代表例として示している。なお、絶縁表面を有する基板４０００には偏光板（代表的には円偏光板）を貼り付けても良い。
【０２０６】
本発明は、ソース側駆動回路４００９、画素部における電流制御ＴＦＴ４０１０の活性層の作製方法に際して用いることができる。
【０２０７】
また、画素電極４０１１の両端にはバンク４０１２が形成され、画素電極４０１１上にはＥＬ層４０１３およびＥＬ素子の陽極４０１４が形成される。陽極４０１４は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線４０１５を経由してＦＰＣ４０１６に電気的に接続されている。さらに、画素部及びソース側駆動回路４００９に含まれる素子は全てパッシベーション膜４０１８で覆われている。
【０２０８】
ＥＬ層４０１３は公知のＥＬ材料（正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層または電子注入層）を自由に組み合わせて積層構造または単層構造とすれば良い。どのような構造とするかは公知の技術を用いれば良い。また、ＥＬ材料には低分子系材料と高分子系（ポリマー系）材料がある。低分子系材料を用いる場合は蒸着法を用いるが、高分子系材料を用いる場合には、スピンコート法、印刷法またはインクジェット法等の簡易な方法を用いることが可能である。
【０２０９】
なお、ＥＬ層として一重項励起子（シングレット）により発光する有機化合物（以下、シングレット化合物という）および三重項励起子（トリプレット）により発光する有機化合物（以下、トリプレット化合物という）を併用してもよい。なお、シングレット化合物とは一重項励起のみを経由して発光する化合物を指し、トリプレット化合物とは三重項励起を経由して発光する化合物を指す。トリプレット化合物は、シングレット化合物よりも発光効率が高く、同じ発光輝度を得るにも動作電圧（ＥＬ素子を発光させるに要する電圧）を低くすることが可能である。
【０２１０】
また、第１シール材４００５によりカバー材４００４が貼り合わされている。そして、第１シール材４００５の内側には充填材４０１７が形成されている。また、第１シール材４００５の内側を空隙としてもよい。なお、第１シール材４００５は水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。
【０２１１】
このとき、この充填材４０１７は、カバー材４００４を接着するための接着剤としても機能する。充填材４０１７としては、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）またはＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）を用いることができる。さらに、充填材４０１７の内部に吸湿効果をもつ物質や酸化防止効果をもつ物質を設けることは有効である。
【０２１２】
また、カバー材４００４とＥＬ素子との間隔を確保するために充填材４０１７の中にスペーサを設けても良い。このとき、スペーサーをＢａＯなどからなる粒状物質とし、スペーサー自体に吸湿性をもたせてもよい。
【０２１３】
スペーサーを設けた場合、パッシベーション膜４０１８はスペーサー圧を緩和することができる。また、パッシベーション膜とは別に、スペーサー圧を緩和する樹脂膜などを設けてもよい。
【０２１４】
また、カバー材４００４としては、ガラス板、アルミニウム板、ステンレス板、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）板、ＰＶＦ（ポリビニルフルオライド）フィルム、マイラーフィルム、ポリエステルフィルムまたはアクリルフィルムを用いることができる。なお、充填材４０１７としてＰＶＢやＥＶＡを用いる場合、数十μｍのアルミニウムホイルをＰＶＦフィルムやマイラーフィルムで挟んだ構造のシートを用いることが好ましい。但し、ＥＬ素子からの発光方向（光の放射方向）によっては、カバー材４００４が透光性を有する必要がある。
【０２１５】
また、カバー材４００４の表面および裏面には保護膜として炭素膜（具体的にはダイヤモンドライクカーボン膜）を２〜３０ｎｍの厚さに設けると良い。このような炭素膜（ここでは図示しない）は、酸素および水の侵入を防ぐとともにカバー材４００４の表面を機械的に保護する役割をもつ。
【０２１６】
また、カバー材４００４を接着した後、第１シール材４００５の露呈面を覆うように第２シール材４００６を設けている。第２シール材４００６は第１シール材４００５と同じ材料を用いることができる。
【０２１７】
以上のような構造でＥＬ素子を封入することにより、ＥＬ素子を外部から完全に遮断することができ、外部から水分や酸素等のＥＬ層の酸化による劣化を促す物質が侵入することを防ぐことができる。従って、信頼性の高いＥＬ表示装置が得られる。
【０２１８】
なお、本実施例は、実施例１乃至５のいずれか一と適宜、自由に組み合わせることが可能である。また、実施例８の電子機器の表示部として本実施例のＥＬ表示パネルを用いることは有効である。
【０２１９】
［実施例１０］
本実施例では、ＥＬ表示装置において、画素部の詳細な上面構造を図２０（Ａ）に、回路図を図２０（Ｂ）に示す。図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）では共通の符号を用いるので互いに参照すれば良い。
【０２２０】
スイッチング用ＴＦＴ４１０２のソースはソース配線４１１５に接続され、ドレインはドレイン配線４１０５に接続される。また、ドレイン配線４１０５は電流制御用ＴＦＴ４１０６のゲート電極４１０７に電気的に接続される。また、電流制御用ＴＦＴ４１０６のソースは電流供給線４１１６に電気的に接続され、ドレインはドレイン配線４１１７に電気的に接続される。また、ドレイン配線４１１７は点線で示される画素電極（陰極）４１１８に電気的に接続される。なお、スイッチング用ＴＦＴ４１０２や電流制御用ＴＦＴ４１０６は、実施例５に従って作製すればよい。
【０２２１】
このとき、４１１９で示される領域には保持容量が形成される。保持容量４１１９は、電流供給線４１１６と電気的に接続された半導体膜４１２０、ゲート絶縁膜と同一層の絶縁膜（図示せず）及びゲート電極４１０７との間で形成される。また、ゲート電極４１０７、第１層間絶縁膜と同一の層（図示せず）及び電流供給線４１１６で形成される容量も保持容量として用いることが可能である。
【０２２２】
なお、本実施例ではダブルゲート構造としているが、シングルゲート構造でも構わないし、トリプルゲート構造やそれ以上のゲート本数を持つマルチゲート構造でも構わない。
【０２２３】
以上のように本実施例のＥＬ表示パネルは図２０（Ａ）のような構造の画素からなる画素部を有し、オフ電流値の十分に低いスイッチング用ＴＦＴと、ホットキャリア注入に強い電流制御用ＴＦＴとを有する。従って、高い信頼性を有し、且つ、良好な画像表示が可能なＥＬ表示パネルが得られる。
【０２２４】
なお、本実施例の構成は、実施例１〜５、または実施例９の構成と自由に組み合わせて実施することが可能である。また、実施例８の電子機器の表示部として本実施例のＥＬ表示パネルを用いることは有効である。
【０２２５】
［実施例１１］
本実施例では、非晶質珪素膜に結晶化を助長する金属元素（ここではニッケル）を添加して６００℃、１２時間の加熱処理で結晶化させた結晶質珪素膜を用意し、チャネル形成領域となる領域を挟むように、マスク絶縁膜（酸化珪素膜）を用いて開口部（ウィンドウ）を２つ形成し、その開口部に接して窒化珪素膜を形成してゲッタリングを行った。このウィンドウの幅と２つ配置したウィンドウ間の距離との関係を調べた。
【０２２６】
なお、比較例として、２つのウィンドウで露呈した結晶質珪素膜にリン（ドーズ量２×１０14（ａｔｏｍｓ／ｃｍ3）を添加した後、６００℃、２時間で熱処理したものも示した。
【０２２７】
図２１では、条件として、成膜温度７７５℃、窒化珪素膜の膜厚をそれぞれ１００ｎｍ、２００ｎｍ、３００ｎｍとした。また、それぞれの膜厚の窒化珪素膜の成膜後に加熱処理（９５０℃、２時間）を行ったものとの比較も行った。
【０２２８】
なお、図２１に示したグラフの見方を簡単に説明する。例えば、ウィンドウ間距離が１５０μｍである場合、ウィンドウ幅は２００μｍ以下にすれば、そのウィンドウ間における結晶質珪素領域に含まれていたニッケルはゲッタリング可能である。また、ウィンドウ幅を１００μｍとした場合、ウィンドウ間距離は５０μｍ以上にすれば、そのウィンドウ間における結晶質珪素領域に含まれていたニッケルはゲッタリング可能である。
【０２２９】
本実施例に示したグラフ（図２１）に基づき、実施者がウィンドウの幅またはウィンドウ間距離を適宜設計し、本発明の窒化珪素膜を用いて所望の領域に存在する結晶化を助長する金属元素をゲッタリングすればよい。
【０２３０】
［実施例１２］
本実施例では、本発明のゲッタリング方法と、他のゲッタリング方法（選択的にリンを添加して熱処理を行う技術（特開平１０−２４７７３５号公報））と組み合わせた例を図２２に示す。リンを添加するゲッタリング技術を用いる場合、クリーンルーム内でケミカル汚染を引き起こす恐れがあるが、さらなるゲッタリング効果を得ることができる。
【０２３１】
本実施例では、結晶化を助長する金属元素としてニッケルを用い、マスクを使用して非晶質珪素膜に添加し、熱処理を行って結晶質珪素膜を得た後、そのマスクを覆って本発明の窒化珪素膜の成膜、あるいは成膜後に加熱処理を行うことによってゲッタリングを行う。
【０２３２】
まず、実施例３に従って図８（Ｂ）と同じ状態を得る。図２２（Ａ）は、図８（Ｂ）と同一であるので同じ符号を用いた。
【０２３３】
次いで、マスク７０３を用いて結晶質珪素膜に高濃度のリンをドープしてゲッタリング領域１００１を形成する。（図２２（Ｂ））
【０２３４】
次いで、マスク７０３を覆ってＬＰＣＶＤ法により窒化珪素膜１００２を形成し、窒化珪素膜中にニッケルをゲッタリングさせる。（図２２（Ｃ））この時、成膜時の温度（７７５℃）によって結晶質珪素膜中に含まれるニッケルをゲッタリング領域１００１に移動させることができる。また、さらなるゲッタリング効果を得るために加熱処理（窒素雰囲気中で４５０〜６５０℃（好ましくは５００〜５５０℃）、４〜２４時間（好ましくは６〜１２時間））を行ってもよい。本実施例により窒化珪素膜によるゲッタリング作用と、リンのゲッタリング作用とにより効率よく結晶質珪素膜内のニッケルがゲッタリングされる。
【０２３５】
また、ＰＣＶＤ法により窒化珪素膜を形成した後、加熱処理を行うことによって、リンのゲッタリング作用と、窒化珪素膜によるゲッタリング作用とにより効率よく結晶質珪素膜内のニッケルをゲッタリングしてもよい。
【０２３６】
次いで、窒化珪素膜１００２を除去した後、マスク７０３をマスクとしてパターニングを行い、ゲッタリング領域１００１を除去するとともに裏面の珪素膜も除去する。（図２２（Ｄ））
【０２３７】
次いで、マスク７０３を除去する。（図２２（Ｅ））
【０２３８】
以降の工程は、実施例５に従えばＴＦＴが得られる。
【０２３９】
なお、本実施例は、実施例６乃至１０のいずれか一と自由に組み合わせることが可能である。
【０２４０】
［実施例１３］
本実施例では、本発明のゲッタリング方法と、他のゲッタリング方法（選択的にリンを添加して熱処理を行う）と組み合わせた例を図２３に示す。リンを添加するゲッタリング技術を用いる場合、クリーンルーム内でケミカル汚染を引き起こす恐れがあるが、さらなるゲッタリング効果を得ることができる。
【０２４１】
本実施例はＴＦＴの作製工程において、ソース領域またはドレイン領域となる領域に添加された不純物元素を活性化させる際、本発明の窒化珪素膜を形成してゲッタリングを行うと同時にチャネル形成領域となる領域に含まれるニッケルを高濃度にリンを含む領域（ソース領域またはドレイン領域）にゲッタリングさせる。
【０２４２】
まず、実施例５に従って、図１０（Ｃ）の状態を得る。図２３（Ａ）は、図１０（Ｃ）中の駆動回路におけるｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴを示しており、同じ符号を用いた。この時、高濃度にドープされた領域はソース領域またはドレイン領域となる。なお、ｎチャネル型ＴＦＴに限らず、ｐチャネル型ＴＦＴのソース領域及びドレイン領域となる領域にも高濃度のリンドープを行う。
【０２４３】
次いで、実施例５と同様に高濃度のボロンのドーピングを行い、図１０（Ｄ）の状態を得る。図２３（Ｂ）は、図１０（Ｄ）に対応しており、同じ符号を用いた。
【０２４４】
次いで、ゲート電極をマスクとしてエッチングを行い、絶縁膜１１００を形成するとともに半導体層の一部を露呈させる。（図２３（Ｃ））
【０２４５】
その後、本発明の窒化珪素膜１１０１を成膜してゲッタリングを行う。（図２３（Ｄ））この時、成膜時の温度（７７５℃）によって結晶質珪素膜中に含まれるニッケルを高濃度領域８３６、８４５ａ、８４５ｂに移動させることができる。また、さらなるゲッタリング効果を得るために加熱処理（窒素雰囲気中で４５０〜６５０℃（好ましくは５００〜５５０℃）、４〜２４時間（好ましくは６〜１２時間））を行ってもよい。本実施例により窒化珪素膜によるゲッタリング作用と、リンのゲッタリング作用とにより効率よく結晶質珪素膜内のニッケルがゲッタリングされる。また、この熱処理で不純物領域の不純物元素も活性化させれば、工程数が低減する。
【０２４６】
また、ＰＣＶＤ法により窒化珪素膜を形成した後、加熱処理を行うことによって、リンのゲッタリング作用と、窒化珪素膜によるゲッタリング作用とにより効率よく結晶質珪素膜内のニッケルをゲッタリングしてもよい。
【０２４７】
次いで、窒化珪素膜１１０１を除去する。（図２３（Ｅ））
【０２４８】
以降の工程は、実施例５に従って、水素化や層間絶縁膜の形成等を行えば図１１（Ｃ）と同様の構造を形成することができる。
【０２４９】
なお、本実施例は、実施例６乃至１０のいずれか一と自由に組み合わせることが可能である。
【０２５０】
［実施例１４］
本実施例では、本発明のゲッタリング方法と、他のゲッタリング方法（ハロゲン元素を含む雰囲気中で高温の熱処理を行う（特開平９−３１２２６０号公報））と組み合わせた例を図２４に示す。
【０２５１】
本実施例では、結晶化を助長する金属元素としてニッケルを非晶質珪素膜に添加し、熱処理を行って結晶質珪素膜を得た後、マスクを形成し、該マスクを覆って本発明の窒化珪素膜の成膜、あるいは成膜後に加熱処理を行うことによってゲッタリングを行った後、窒化珪素膜及びマスクを除去し、ハロゲン元素を含む雰囲気中で高温の熱処理を施して熱酸化膜を形成し、この熱酸化膜にニッケル元素をゲッタリングする。
【０２５２】
まず、実施例２に従って、図７（Ａ）と同様の状態を得る。図２４（Ａ）は、図７（Ａ）と同一であるので同じ符号を用いた。
【０２５３】
次いで、実施例２と同様に加熱処理を行い、ゲッタリングを行う。図２４（Ｂ）は、図７（Ｂ）と同一であるので同じ符号を用いた。
【０２５４】
次いで、マスク及び窒化珪素膜６０２を除去して結晶質珪素膜を露呈させて図２４（Ｃ）の状態を得る。
【０２５５】
次いで、８００〜１１５０℃（好ましくは９００〜１０００℃）の温度で１５分〜８時間（好ましくは３０分〜２時間）の熱処理工程を、酸素雰囲気中にハロゲン元素を含ませた雰囲気下で行う。この熱酸化工程によって、酸化反応が進行して熱酸化膜が形成され、この熱酸化膜にニッケル元素をゲッタリングさせる。
（図２４（Ｄ））
【０２５６】
次いで、熱酸化膜を除去し、膜中に含まれていたニッケルが低減された結晶質珪素膜を得ることができる。（図２４（Ｅ））
【０２５７】
以降の工程は、実施例５に従ってＴＦＴを作製すればよい。
【０２５８】
なお、本実施例は、実施例６乃至１０のいずれか一と自由に組み合わせることが可能である。
【０２５９】
［実施例１５］
本実施例では、膜厚の厚い酸化珪素膜からなるマスクを利用することによって、応力の大きな領域を形成し、それを利用してゲッタリングを形成する例を示す。
【０２６０】
実施例３において形成されるマスク７０３の膜厚をそれぞれ１００ｎｍと２００ｎｍとで比較実験を行った。
【０２６１】
結果として、２００ｎｍの膜厚のマスクを形成した後、窒化珪素膜を形成してゲッタリングするほうが１００ｎｍの膜厚とした場合よりも効率よくゲッタリングされていた。これは、マスクの膜厚を厚くすることによって、部分的に応力の大きい窒化珪素膜が形成されたためと推測される。これらのことから、膜厚は厚いほどゲッタリング効果が得られる。
【０２６２】
なお、本実施例は、実施例１乃至１３のいずれか一と自由に組み合わせることが可能である。
【０２６３】
［実施例１６］
実施例５に示した例はトップゲート型ＴＦＴに本発明を適用した例であるが、本実施例ではボトムゲートに適用した例を図２５に示す。
【０２６４】
まず、絶縁表面を有する基板１３００上にゲート電極１３０１を形成した後、ゲート絶縁膜１３０２を形成する。次いで、非晶質珪素膜を形成した後、結晶化を助長する金属元素を用いて結晶化を行い、結晶質珪素膜をパターニング形成する。次いで、チャネル形成領域１３０５となる領域を酸化珪素膜からなるマスク１３０６で覆った後、そのマスクを用いてリンを結晶質珪素膜に添加し、ソース領域またはドレイン領域となる不純物領域１３０４を形成する。（図２５（Ａ））ここではリンを添加してｎチャネル型ＴＦＴの例を示した。
【０２６５】
次いで、不純物領域１３０４及びマスク１３０６を覆う本発明の窒化珪素膜１３０５を成膜する。
【０２６６】
次いで、層間絶縁膜１３０８を形成した後、不純物領域に達するコンタクトホールを形成し、ソース配線またはドレイン配線となる電極１３０９を形成する。こうしてボトムゲート型のｎチャネル型ＴＦＴが形成することができる。
【０２６７】
なお、実施例５に示したトップゲート型ＴＦＴに代えて本実施例のボトムゲート型ＴＦＴを適用することは可能である。また、本実施例は、実施例６乃至１０のいずれか一と自由に組み合わせることも可能である。
【０２６８】
なお、本実施例では典型的なボトムゲート型ＴＦＴの例を示したが、本発明は、様々なボトムゲート型ＴＦＴの構造に利用することができることは言うまでもない。
【０２６９】
［実施例１７］
本実施例では、実施例１または実施例２に従って得られた結晶質珪素膜における膜中のニッケル濃度を図２６に示す。
【０２７０】
まず、基板上に非晶質珪素膜（膜厚６９ｎｍ）を形成した後、ニッケル酢酸塩の水溶液（５ｐｐｍ）を用いてニッケル元素を導入し、熱処理（ＳＰＣ）を行って結晶化させた。次いで、開口部を有するマスク絶縁膜を形成した後、ＬＰＣＶＤ法により窒化珪素膜を２００ｎｍの厚さに形成する。次いで、窒素雰囲気中で９５０℃、２時間の加熱処理を行い、ニッケル元素を窒化珪素膜中にゲッタリングさせた。
【０２７１】
次いで、窒化珪素膜を除去した後の結晶質珪素膜の膜中のニッケル濃度をＳＩＭＳ分析により測定した。その結果を図２６に示した。
【０２７２】
また、比較例として熱処理（ＳＰＣ）後、即ち窒化珪素膜を形成する前の結晶質珪素膜中のニッケル濃度をＳＩＭＳ分析により測定した。その結果を図２７に示した。
【０２７３】
図２６、及び図２７から本発明によってニッケル濃度が低減されたことが読み取れる。例えば、深さ０．０４μｍ〜０．０５μｍの箇所では、約１．５×１０18／ｃｍ3であったニッケル濃度が、本発明により約１．０×１０17／ｃｍ3に低減された。
【０２７４】
【発明の効果】
以上のとおり本発明によれば、珪素の結晶化を助長する金属元素を利用して得られた結晶質珪素膜中における金属元素を除去し、またその濃度を減少させることができ、引張応力が８×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（８×１０８Ｎ／ｍ２）以上、好ましくは９．５×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（９．５×１０８Ｎ／ｍ２）以上の窒化珪素膜で金属元素をゲッタリングすることにより、優れた結晶質珪素膜が得られる。
【０２７５】
また、燐を用いる工程を最低限度とすることができるため、クリ−ンル−ム内において従来問題となっていた燐によるケミカル汚染を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】    本発明のゲッタリング効果を示す顕微鏡写真および模式図である。
【図２】    ゲッタリング効果の有無を確認するための実験工程図である。
【図３】    プラズマＣＶＤ法による窒化珪素膜の応力と熱処理温度との関係を示す図である。
【図４】    本発明のゲッタリング効果を示す顕微鏡写真を示す図である。
【図５】    島状にパターニングされた結晶質珪素膜の作製工程を示す図である。
【図６】    島状にパターニングされた結晶質珪素膜の作製工程を示す図である。
【図７】    島状にパターニングされた結晶質珪素膜の作製工程を示す図である。（実施例２）
【図８】    島状にパターニングされた結晶質珪素膜の作製工程を示す図である。（実施例３）
【図９】    ＡＭ−ＬＣＤの作製工程を示す図である。
【図１０】    ＡＭ−ＬＣＤの作製工程を示す図である。
【図１１】    ＡＭ−ＬＣＤの作製工程を示す図である。
【図１２】    アクティブマトリクス型液晶表示装置の断面構造図である。
【図１３】    ＡＭ−ＬＣＤの外観を示す図である。
【図１４】    本発明のゲッタリング効果を示す顕微鏡写真を示す図である。
【図１５】    電子機器の一例を示す図である。
【図１６】    電子機器の一例を示す図である。
【図１７】    電子機器の一例を示す図である。
【図１８】    引張応力と圧縮応力を示す図である。
【図１９】    アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の構成を示す図である。
【図２０】    アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の上面図及び回路図を示す図である。
【図２１】    ｗｉｎｄｏｗ幅とｗｉｎｄｏｗ間隔によるゲッタリング領域の関係を示す図である。
【図２２】    結晶質珪素膜の作製工程を示す図である（実施例１２）
【図２３】    ＴＦＴの作製工程を示す図である（実施例１３）
【図２４】    結晶質珪素膜の作製工程を示す図である（実施例１４）
【図２５】    ＴＦＴの作製工程を示す図である（実施例１６）
【図２６】    ゲッタリング処理後における結晶質珪素膜中のニッケル濃度を示す図。（本発明）
【図２７】    ゲッタリング処理前における結晶質珪素膜中のニッケル濃度を示す図。（比較例）
【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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【図２７】
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