(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁体上に非晶質シリコン膜を形成し、
前記非晶質シリコン膜に結晶化を促進する触媒元素を添加した後、第１の加熱処理を行って結晶質シリコン膜を形成し、
前記結晶質シリコン膜にリンを選択的に添加し、
酸素濃度が５ｐｐｍ以下の雰囲気中で第２の加熱処理を行って、前記リンが選択的に添加された領域に前記触媒元素を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。
【請求項２】
絶縁体上に非晶質シリコン膜を形成し、
前記非晶質シリコン膜に結晶化を促進する触媒元素を添加した後、第１の加熱処理を行って結晶質シリコン膜を形成し、
前記結晶質シリコン膜にリンを選択的に添加し、
真空ポンプにより排気を行って圧力を１３３Ｐａ以下とし、酸素濃度を２ｐｐｍ以下とした雰囲気中で第２の加熱処理を行って、前記リンが選択的に添加された領域に前記触媒元素を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。
【請求項３】
絶縁体上に非晶質シリコン膜を形成し、
前記非晶質シリコン膜上に開口部を有するマスク絶縁膜を形成し、前記非晶質シリコン膜に選択的に結晶化を促進する触媒元素を添加した後、第１の加熱処理を行って結晶質シリコン膜を形成し、
前記結晶質シリコン膜にリンを選択的に添加し、
酸素濃度が５ｐｐｍ以下の雰囲気中で第２の加熱処理を行って、前記リンが選択的に添加された領域に前記触媒元素を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。
【請求項４】
絶縁体上に非晶質シリコン膜を形成し、
前記非晶質シリコン膜上に開口部を有するマスク絶縁膜を形成し、前記非晶質シリコン膜に選択的に結晶化を促進する触媒元素を添加した後、第１の加熱処理を行って結晶質シリコン膜を形成し、
前記結晶質シリコン膜にリンを選択的に添加し、
真空ポンプにより排気を行って圧力を１３３Ｐａ以下とし、酸素濃度を２ｐｐｍ以下とした雰囲気中で第２の加熱処理を行って、前記リンが選択的に添加された領域に前記触媒元素を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。
【請求項５】
絶縁体上に非晶質シリコン膜を形成し、
前記非晶質シリコン膜に結晶化を促進する触媒元素を添加した後、第１の加熱処理を行って結晶質シリコン膜を形成し、
前記結晶質シリコン膜にリンを選択的に添加して、ソース領域およびドレイン領域を形成し、
酸素濃度が５ｐｐｍ以下の雰囲気中で第２の加熱処理を行って、前記リンを活性化すると共に、前記リンが選択的に添加された領域に前記触媒元素を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。
【請求項６】
絶縁体上に非晶質シリコン膜を形成し、
前記非晶質シリコン膜に結晶化を促進する触媒元素を添加した後、第１の加熱処理を行って結晶質シリコン膜を形成し、
前記結晶質シリコン膜にリンを選択的に添加して、ソース領域およびドレイン領域を形成し、
真空ポンプにより排気を行って圧力を１３３Ｐａ以下とし、酸素濃度を２ｐｐｍ以下とした雰囲気中で第２の加熱処理を行って、前記リンを活性化すると共に、前記リンが選択的に添加された領域に前記触媒元素を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。
【請求項７】
請求項２、４、または６において、前記真空ポンプとして、ロータリーポンプおよびメカニカルブースターポンプを用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一において、前記リンが選択的に添加された領域には１×１０１９〜１×１０２２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の濃度のリンが添加されていることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一において、前記第２の加熱処理における雰囲気は、窒素雰囲気、不活性気体雰囲気、または水素雰囲気であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一において、前記第２の加熱処理における加熱温度を４５０〜９５０℃とすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一において、前記結晶化を促進する触媒元素として、ニッケル、コバルト、鉄、スズ、パラジウム、鉛、白金、銅、金から選ばれた金属元素を用い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、絶縁表面に作製された非晶質半導体膜を結晶化して結晶質半導体膜を作製する方法、およびこの結晶質半導体膜を用いて作製された半導体装置の作製方法に関する。なお、本明細書において半導体装置とは、トランジスタ、特に電界効果型トランジスタ、代表的にはＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタや薄膜トランジスタ（Thin film transistor:ＴＦＴ）といった装置を指すこととする。
また、本発明を用いて作製された半導体装置を画素部とその周辺に設けられる駆動回路に用い、同一基板上に設けた表示装置（代表的には、アクティブマトリクス型液晶表示装置）およびこの表示装置を表示部に用いた電気器具に関する。
【０００２】
【従来技術】
近年、電界効果移動度の問題から基板（例えば、ガラス基板、石英基板、ＳＵＳ基板等）上に設けられた絶縁表面上に形成された非晶質半導体膜（以下、アモルファスシリコン膜という）を結晶化させて、多結晶状態になった多結晶半導体膜（以下、ポリシリコン膜または結晶質シリコン膜という）を用いた薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）の開発が盛んになってきている。
【０００３】
この結晶質シリコン膜を得るプロセスとしては、加熱処理による結晶化、レーザーによる結晶化、結晶化を促進する触媒元素をアモルファスシリコン膜に添加した後加熱処理する結晶化等が挙げられる。なお、結晶化を促進する触媒元素をアモルファスシリコン膜に添加して加熱処理する結晶化技術に関して、本出願人より特開平７−１３０６５２号公報によって開示されている。
【０００４】
この技術は、触媒元素の作用によりアモルファスシリコン膜の結晶化の温度を５０〜１００℃も引き下げることが可能であり、結晶化に要する時間も１／５〜１／１０にまで低減することができるため、耐熱性の低いガラス基板やプラスチック基板上に大面積の結晶質シリコン膜を形成することが可能となった。また、この技術により得られた結晶質シリコン膜は優れた結晶性を有することが確認されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特開平７−１３０６５２号公報において開示された結晶化技術は、結晶化を促進する触媒元素としてニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）といった金属元素が用いられている。これらの触媒元素は、半導体膜（シリコン膜）中に深いエネルギー準位を形成してキャリアを捕獲し、再結合してしまうため、得られる結晶質シリコン膜を用いてＴＦＴを形成すると、ＴＦＴの電気特性や信頼性に悪影響を及ぼすことが予想される。
【０００６】
また、シリコン膜中に残存した触媒元素が不規則に、特に結晶粒界に集中して偏析することが確認されており、この偏析が微弱な電流の逃げ道（リークパス）となり、オフ電流（ＴＦＴがオフ状態にある時の電流）の突発的な増加の原因になっていると考えられている。
【０００７】
そこで、結晶化の工程が終了したら、速やかに触媒元素を半導体膜から除去する、または、電気的な影響を及ぼさない程度の濃度にまで低減させる必要がある。この手段として、リン（Ｐ）などの１５族元素を高濃度にドーピングして、触媒元素をゲッタリングする方法があげられる。
【０００８】
例えば、リン（Ｐ）などの１５族元素を高濃度にドーピングしたゲッタリング領域を形成し、触媒元素を捕獲させてゲッタリング工程終了後に、このゲッタリング領域を除去する方法や、不純物元素（リン）が添加されたソース領域またはドレイン領域を活性化する工程と同一の工程で、半導体層中の触媒元素をソース領域またはドレイン領域にゲッタリングする方法などである。
【０００９】
しかし、近年、より高精細な表示が望まれており、これを可能にするために画素数を増加させて対応している。画素数が増えることで一つの画素の大きさが小さくなり、同時にゲッタリング作用を有する周期表の１５族に属する元素が添加される領域（ゲッタリング領域）が狭くなってしまい、ゲッタリングの効率が悪くなるという問題が生じる。ゲッタリングの効率が下がれば、作業工程時間が延びる、半導体膜中に触媒元素が残留し偏析することで、上述したような問題が生じるなど、様々な問題に発展する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、触媒元素が添加されたシリコン膜に、選択的にゲッタリングの作用を有するリン（Ｐ）を添加して、ゲッタリング領域を形成したとき、雰囲気の酸素濃度が高いと、ゲッタリング領域に添加されたリンと酸素が結合して、リンのゲッタリング効率が低下すると考えた。
【００１１】
そこで、本発明では、結晶化を促進する触媒元素を半導体膜から周期表の１５族に属する不純物元素が添加された領域にゲッタリングさせる工程を、酸素濃度が５ppm以下の雰囲気で行うことを特徴としている。
【００１２】
また、本発明は、結晶化を促進する触媒元素を半導体膜から周期表の１５族に属する不純物元素が添加された領域にゲッタリングさせる工程を、真空ポンプにより排気を行って１３３Pa以下にし、酸素濃度が２ppm以下の雰囲気で行うことを特徴としている。
【００１３】
また、加熱処理温度が４５０〜９５０℃で、好ましくは、７００〜９００℃で、窒素（Ｎ2）、不活性気体、水素（Ｈ2）など、酸素を含まない気体であって、熱によって分解され半導体膜と反応したり、成分が堆積されたりしない気体の雰囲気で行うことを特徴としている。
【００１４】
さらに、ゲッタリング領域に周期表の１５族に属する不純物元素に加えて周期表の１３族に属する不純物元素が含まれていることを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本実施形態では、ＴＦＴの半導体層（能動層）となる半導体膜の結晶化する工程について図９、１０を用いて説明する。
【００１６】
まず、基板（本実施形態では、石英基板）１０上に２００nm厚の窒化酸素シリコン膜でなる下地膜１１と２００nm厚の非晶質半導体膜（本実施形態ではアモルファスシリコン膜）１２を形成する。この工程は、下地膜およびアモルファスシリコン膜は大気解放しないで連続的に形成してもかまわない。
【００１７】
次に、酸化シリコン膜でなるマスク絶縁膜１３を２００nm厚で形成し、開口部１４を形成する。
【００１８】
次に重量換算で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１５をアモルファスシリコン膜１２上に形成する。触媒元素含有層１５は、開口部１４が形成された領域において、選択的にアモルファスシリコン膜１２に接触する。ここで使用可能な触媒元素としては、ニッケル以外にパラジウム（Ｐｄ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、コバルト（Ｃｏ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）といった元素がある。
【００１９】
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示したが、蒸着法やスパッタ法といった方法で触媒元素を添加してもよい。
【００２０】
次に、結晶化の工程に先立ち、４００〜５００℃で１時間程度の加熱処理を行い、水素を膜中から脱離させたのち、５００〜６５０℃で４〜１２時間の加熱処理を行ってアモルファスシリコンの結晶化を行い、結晶質シリコン膜１６を得た。なお、このあと、レーザ−を照射して形成された結晶質シリコン膜の結晶性を高めてもよい。
【００２１】
次いで、結晶化の工程で用いたニッケルを結晶質シリコン膜１６から除去するゲッタリング工程を行う。先程の工程で使用したマスク絶縁膜１３をそのままマスクとして、この開口部１５から露出した結晶質シリコン膜１６に対して、周期表の１５族に属する元素（本実施形態ではリン）を添加する工程を行う。この工程により、１×１０19〜１×１０22atoms/cm3の濃度でリンを含むゲッタリング領域１７が形成される。
【００２２】
次いで、ロータリーポンプ、メカニカルブースターポンプで真空引きを行い、高い純度（窒素中に含まれるＣＨ4、ＣＯ、ＣＯ2、Ｈ2、Ｈ2Ｏ及びＯ2の濃度が１ppb以下である）の窒素を５l／minで流して本実施形態では圧力１３．３〜２６．７Paを保ち、酸素濃度が５ppm以下（本実施形態では２ppm以下）の窒素雰囲気を作る。この窒素雰囲気中で４５０℃〜９５０℃、４〜２４時間の加熱処理工程を行う。なお、本実施形態においては、窒素雰囲気としたが、酸素濃度が５ppm以下にできれば雰囲気は、酸素を含まない気体、例えばヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）といった不活性気体でもよい。また、熱による分解で堆積したり、半導体膜と反応しないような気体、例えば水素（Ｈ2）でもよい。
【００２３】
この加熱処理工程により結晶質シリコン膜１６中のニッケルが矢印の方向に移動し、リンのゲッタリング作用によって、ゲッタリング領域１７に捕獲される。即ち、結晶質シリコン膜１６中からニッケルが除去され、結晶質シリコン膜１６に含まれるニッケルの濃度は１×１０17 atoms/cm3以下、好ましくは１×１０16atoms/cm3以下にまで低減することができる。
【００２４】
以上のようにして形成された結晶質シリコン膜１６は、結晶化を促進する触媒元素を用い、さらに結晶化のあとに、触媒元素をリンのゲッタリング作用により除去しており、結晶質シリコン膜１６中に残存する触媒元素の濃度を低減しているため、良好な結晶質シリコン膜を得ることができる。
【００２５】
次いで、結晶質シリコン膜１６を島状にパターニングして島状半導体層１８を形成する。島状半導体層１８を覆うようにプラズマＣＶＤ法または減圧熱ＣＶＤ法により酸化シリコン膜でゲート絶縁膜１９を形成する。次に、ゲート絶縁膜１９上にポリシリコン膜（リンが添加されたポリシリコン膜）およびＷＳｉ膜を形成し、所望の形状にパターニングして、ゲート電極２０を形成する。なお、ゲート絶縁膜を形成する前もしくはゲート絶縁膜を形成したあとにＴＦＴのしきい値を制御するために微量の不純物元素（ボロンまたはリン）を島状半導体層１８にドーピングしてもよい。
【００２６】
次いで、ゲート電極２０をマスクにして一導電型を付与する不純物元素を添加して、ソース領域２２ａ、ドレイン領域２２ａおよび低濃度不純物領域（以下、ＬＤＤ領域という）２２ｂをする。この後、層間絶縁膜２３を形成し、半導体層に添加された不純物を活性化するための加熱処理を行い、コンタクトホールを形成して、各ＴＦＴを電気的に接続するための配線２４を形成する。
【００２７】
また、ボトムゲート型ＴＦＴの作製工程に本発明を適応することも可能である。図１９、２０を用いてボトムゲート型ＴＦＴの作製工程について簡単に説明する。
【００２８】
基板５０上に、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜等の絶縁膜を形成し（図示せず）、ゲート電極を形成するために導電膜を形成し、所望の形状にパターニングしてゲート電極５１を得る。導電膜には、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、ＣｒまたはＡｌから選ばれた元素またはいずれかの元素を主成分とする導電膜を用いればよい。
【００２９】
次いで、ゲート絶縁膜５２を形成する。ゲート絶縁膜は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜の単層、もしくはいずれかの膜の積層構造にしてもよい。
【００３０】
次いで、非晶質半導体膜としてアモルファスシリコン膜５３を熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法、蒸着法またはスパッタリング法により１０〜１１５０nm厚に形成する。なお、ゲート絶縁膜５２とアモルファスシリコン膜５３とは、同じ成膜法で形成することが可能であるため、両者を連続形成してもよい。連続形成することで、一旦大気に曝すことがなくなり、表面の汚染を防ぐことができ、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することができる。
【００３１】
次いで、アモルファスシリコン膜５３に結晶化を促進する触媒元素を塗布して、触媒元素含有層５４を形成する。この後、加熱処理を行い、結晶質シリコン膜を形成する。
【００３２】
結晶化工程が終わったら、後の不純物添加工程において結晶質シリコン膜（チャネル形成領域）を保護する絶縁膜５５を１００〜４００nm厚で形成する。この絶縁膜は、不純物元素を添加する時に結晶質シリコン膜が直接プラズマに曝されないようにするためと、さらに、微妙な濃度制御を可能にするために形成される。
【００３３】
次いで、レジストからなるマスクを用いて、後のｎチャネル型ＴＦＴの活性層となる結晶質シリコン膜にｎ型を付与する不純物元素、後のｐチャネル型ＴＦＴの活性層となる結晶質シリコン膜にｐ型不純物元素を添加して、ソース領域、ドレイン領域、ＬＤＤ領域を形成する。
【００３４】
次いで、結晶質シリコン膜に添加された不純物元素を活性化する工程を行う。活性化と同時に、結晶化工程でシリコン膜に塗布した触媒元素の捕獲（ゲッタリング）も行う。加熱処理条件として、酸素濃度が５ppmの雰囲気で、４５０〜９５０℃で処理を行えばよい。
【００３５】
次いで、結晶質シリコン膜上の絶縁膜を除去し、結晶質シリコン膜を所望の形状にパターニングした後、層間絶縁膜５６を形成する。層間絶縁膜は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜等の絶縁膜から５００〜１５００nm厚で形成する。
【００３６】
その後、それぞれのＴＦＴの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して、各ＴＦＴを電気的に接続するための配線５７を形成する。
【００３７】
以上のように本発明を適応してＴＦＴを作製することができる。
【００３８】
（実施形態２）
実施形態１の条件（炉内の圧力が１３．３〜２６．６Pa、酸素濃度が２ppm以下に保たれた雰囲気下）で加熱処理（ゲッタリング）を行った試料について、ゲッタリング後の様子を観察してゲッタリングの効率について調べた結果を示す。なお、比較のために雰囲気に通常の条件（酸素濃度を低減させていない）で加熱処理（ゲッタリング）を行った試料についても、同様に観察を行った。
【００３９】
金属元素（本実施形態ではニッケル）を結晶化を促進する触媒元素として用いる結晶化方法の場合、結晶化のための加熱処理をすると、結晶化工程後は、半導体膜から捕獲したい触媒元素（Ｎｉ）が半導体元素（Ｓｉ）と結合してＮｉＳｉxが生成され、偏析してしまう。そこで、本実施形態では、このＮｉＳｉxを選択的に除去することで発生する孔の数でゲッタリングの効率を評価した。
【００４０】
ＮｉＳｉxは、酸化シリコン膜をＬＡＬ５００液にて除去し、ＨＦとＨ2Ｏ2をモル比で０．５：０．５に混合した薬液（以下、ＦＰＭ液という）に４０分間、ＬＡＬ５００液に室温にて２０分間試料を浸漬することで除去され、孔が発生する。この孔の発生する割合が高いほど高濃度にニッケル（Ｎｉ）が残留しているといえる。
【００４１】
ＮｉＳｉxが除去された後の孔は、試料を光学顕微鏡の透過モードで黒点として観察することができる。この黒点のことをエッチピットという。なお、ゲッタリングが十分になされている場合には、ＮｉＳｉxは形成されないため、エッチピットは観察されない。以下で、実際にエッチピットを観察した様子を示す。
【００４２】
図１８（Ａ）は、本発明の開示する加熱処理条件（雰囲気：酸素濃度２ppm以下の窒素雰囲気、処理温度：６００℃、処理時間：１２時間）でゲッタリングを行ったもの、図１８（Ｂ）は通常の加熱処理条件（雰囲気：窒素雰囲気、処理温度：６００℃、処理時間：１２時間）でゲッタリングを行ったものの観察結果である。また、３種類の加熱処理条件でゲッタリングを行って、それぞれの条件での１画素あたりのエッチピットの個数を表１と図２１に示した。本実施形態では、１２０００画素中のエッチピットを数えており、表中の１画素あたりのエッチピット数とは、総エッチピット数を画素数で割って算出している。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
通常の加熱処理条件において観察されるエッチピットの個数と本明細書において開示する加熱処理条件において観察されるエッチピットの個数とを比較すると、明らかに本発明が開示する低酸素濃度の条件での結果の方がエッチピットの個数が少なくなっている。このことから、低酸素濃度雰囲気でゲッタリングのための加熱処理を行うと、触媒元素の偏析を効果的に減らすことができ、触媒元素がゲッタリングされて少なくなっていると考えられる。
【００４５】
したがって、本発明をＴＦＴの作製工程に適応することで、Ｉoffが低下し、動作不良の少ない信頼性の高いＴＦＴを作製することができ、またこのＴＦＴを用いたアクティブマトリクス基板を適応すれば、高品質な半導体装置を提供することができる。
【００４６】
【実施例】
（実施例１）
本実施例では、実施形態で示した結晶化の方法を用いてアクティブマトリクス基板を形成する工程について説明する。なお、本明細書において、アクティブマトリクス基板とは、ｎチャネル型ＴＦＴおよびｐチャネル型ＴＦＴを有する駆動回路と、画素ＴＦＴおよび保持容量を有する画素部が同一基板上に設けられている基板のことをいう。
【００４７】
基板１００は、石英基板、ガラス基板、セラミック基板などを用いることができる。また、シリコン基板、金属基板またはステンレス基板の表面に絶縁膜を形成した基板を用いてもよい。なお、ガラス基板を用いる場合には、ガラス歪み点よりも１０〜２０℃低い温度であらかじめ加熱処理しておいてもよい。
【００４８】
基板１００上にポリシリコン膜、ＷＳｉ膜を成膜し、これらの膜に対してパターニングを施し、下部遮光膜１０１を形成する。下部遮光膜１０１としては、ポリシリコン膜やＷＳｉX（Ｘ＝２．０〜２．８）膜、Ａｌ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ等の導電性材料からなる膜及びその積層構造を用いることができる。本実施例では、ＷＳｉX（膜厚：１００ｎｍ）膜１０１ｂおよびポリシリコン膜（膜厚：５０ｎｍ）１０１ａの積層構造で高い遮光性を持つ下部遮光膜１０１を所定の間隔で形成した。なお、下部遮光膜１０１はゲート線としての機能を有しているため、以下、下部遮光膜にあたる部分はゲート線と称する。
【００４９】
ゲート線１０１を覆うように第１の絶縁膜１０２を形成する。第１の絶縁膜１０２は１００ｎｍ程度の膜厚を有する。この第１の絶縁膜１０２は、プラズマＣＶＤ法、またはスパッタ法等で形成されるシリコンを含む絶縁膜を用いる。また、第１の絶縁膜１０２は、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜、またはこれらを組み合わせた積層膜で形成すれば良い。
【００５０】
次いで、第１の絶縁膜１０２上に、減圧ＣＶＤ法により非晶質半導体膜を形成する。非晶質半導体膜の材料に特に限定はないが、好ましくはシリコンまたはシリコンゲルマニウム（ＳｉxＧｅ1-x：０＜x＜１、代表的には、x＝０．００１〜０．０５）合金などで形成するとよい。なお、本実施例では非晶質半導体膜として、６５nm厚のアモルファスシリコン膜１０３を形成した。
【００５１】
次いで、アモルファスシリコン膜１０３を結晶化して結晶質シリコン膜１０４を形成する。結晶化の方法としては、実施形態１で示した結晶成長を促進する触媒元素を用いる方法を適応する。
【００５２】
なお、結晶化工程の後、結晶質シリコン膜にレーザー照射を行って、結晶質シリコン膜の結晶性を改善してもよい。
【００５３】
以上のように結晶化を行った結晶質シリコン膜１０４上に、ＬＰＣＶＤ法によって、酸化シリコン膜からなる５０nm厚のマスク絶縁膜１０５を形成し、その後、図２で示すような結晶質シリコン膜１０４が露出されるような開口部（窓）１０６を作るためのパターニングを行う。
【００５４】
次いで、結晶化工程で用いた触媒元素を結晶質シリコン膜１０４からゲッタリングを行うために、開口部１０６から周期表の１５族に属する不純物元素（本実施例ではリン）を１×１０19〜１×１０22atoms/cm3の濃度で結晶質シリコン膜１０４に添加してゲッタリング領域（図示せず）を形成する。また、ゲッタリング領域には、周期表の１５族に属する不純物元素だけでなく、周期表の１３族に属する不純物元素（代表的には、ボロン）が２×１０19〜２×１０22atoms/cm3の濃度で含まれていてもよい。
【００５５】
次に、ロータリーポンプ（ポンプの排気量：４０m3/hr.）およびメカニカルブースターポンプ（ポンプの排気量：２５０m3/hr.）で真空引きを行い１３．３×Paとした後、窒素を流して炉内の酸素濃度を下げ、処理温度７００℃で１２時間の加熱処理を行う。この加熱処理により、結晶質シリコン膜１０４中のニッケルがゲッタリング領域へ移動し、リンのゲッタリング作用によってゲッタリング領域に捕獲される。すなわち、結晶質シリコン膜１０４中からニッケルが除去され、結晶質シリコン膜１０４に含まれるニッケル濃度を１×１０17atoms/cm3以下、好ましくは、１×１０16atoms/cm3以下にまで低減することができる。
【００５６】
次いで、結晶質シリコン膜１０４の結晶性を向上させることを目的として、酸化処理を行う。減圧ＣＶＤ装置で２０nm厚の酸化シリコン膜１０７を成膜し、９５０℃で熱酸化処理を行って、酸化シリコン膜１０７／酸化シリコン膜が酸化された部分＝２０：６０（nm）の比率で熱酸化膜１０８が形成された。
【００５７】
熱酸化膜１０８をエッチングした後、熱酸化処理によって３５nm厚になった結晶質シリコン膜１０４をパターニングし、所望の形状の島状半導体層１０９ａ〜ｄを形成する。
【００５８】
次いで、島状半導体層１０９ａ〜ｄを覆って、第２の絶縁膜（ゲート絶縁膜）１１０ａとして３０nm厚の酸化シリコン膜を形成する。次いで、後に保持容量２０４となる領域の島状半導体層１０９ｄを保持容量の下部電極とするために、島状半導体層１０９ｄの真上の領域のゲート絶縁膜を選択的にエッチングするためのレジストからなるマスク１１１を形成し、ゲート絶縁膜を除去してリンを添加する。
【００５９】
この後、レジストからなるマスク１１１を除去して、２層目のゲート絶縁膜１１０ｂとして５０nm厚の酸化シリコン膜を形成する。
【００６０】
半導体層１０９ａ〜ｄを形成した後、ＴＦＴのしきい値を制御するために微量な不純物元素（ボロンまたはリン）のドーピングを行ってもよい。この不純物添加工程は、半導体膜の結晶化工程の前、半導体膜の結晶化工程の後、または、ゲート絶縁膜１１０を形成する工程の後のいずれかに行えばよい。
【００６１】
ついで、島状半導体層１０９ａ〜ｄを活性層としたＴＦＴを形成するため、半導体層に選択的にｎ型またはｐ型を付与する不純物元素（以下、ｎ型不純物元素またはｐ型不純物元素という）を添加して、低抵抗のソース領域およびドレイン領域、さらに、ＬＤＤ領域を形成する。このＬＤＤ領域はソース領域及びドレイン領域と同様に不純物元素が添加されている。
【００６２】
こうして島状半導体層１０９ａ〜ｄにソース領域とドレイン領域とに挟まれたチャネル形成領域が形成される。
【００６３】
この後、第１の絶縁膜１０２およびゲート絶縁膜１１０に選択的なエッチングを行って、ゲート線１０１に到達するコンタクトホールを形成する。次いで、ゲート絶縁膜１１０上に導電膜を形成し、パターニングして各画素のチャネル形成領域上にゲート電極１１２ａ〜ｃ、容量配線（保持容量の上部電極）１１２ｄを形成する。容量配線１１２ｄが形成される領域のゲート絶縁膜１１０は、２層目のゲート絶縁膜のみであるため他の領域より薄くしてあり、保持容量の増大が図られている。また、ゲート電極１１２ｃは、ゲート線１０１とコンタクトホールを通じて電気的に接続している。
【００６４】
ゲート電極および容量配線を形成するための導電膜は、導電型を付与する不純物元素が添加されたポリシリコン膜やＷＳｉx膜（x＝２．０〜２．８）、Ａｌ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ等の導電性材料およびその積層構造により３００nm程度の膜厚で形成しているが、上記の導電性材料の単層でもよい。
【００６５】
次いで、ゲート電極１１２ａ〜ｃおよび容量配線１１２ｄを覆う第３の絶縁膜（第１の層間絶縁膜）１１３を形成する。この第３の絶縁膜１１３は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、またはこれらの膜を組み合わせた積層膜で７０nm厚程度に形成すればよい。
【００６６】
次いで、第４の絶縁膜（第２の層間絶縁膜）１１４を形成する。第４の絶縁膜は、有機絶縁物材料膜、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜のいずれかを材料として、８００nm厚で形成する。
【００６７】
次いで、ゲート絶縁膜１１０、第３の絶縁膜１１３および第４の絶縁膜１１４に、島状半導体層１０９に通じるコンタクトホールを形成する。そして第４の絶縁膜１１４上にコンタクトホールを通じて島状半導体層１０９に接する導電膜を形成し、所望の形状にパターニングすることでそれぞれのＴＦＴを電気的に接続するための接続配線およびソース線１１５ａ〜ｅを形成する。これらの配線を形成するための導電膜はＡｌ、Ｗ、Ｔｉ、ＴｉＮを主成分とする膜、またはそれらの積層構造（本実施例では、Ｔｉを含むＡｌ膜をＴｉで挟み込んだ３層構造としている）を有する導電膜を厚さ５００nmとなるように形成し、パターニングしている。なお、ソース線１１５ｄは保持容量上部を通って、島状半導体層１０９ｃと電気的に接続されている。
【００６８】
図８は、ここまで形成された状態の上面図を示したものであり、図中のＡ−Ａ'線に沿った概略断面図が図７（Ｂ）のＡ−Ａ'線部分に相当し、Ｂ−Ｂ'線に沿った概略断面図が図７（Ｂ）のＢ−Ｂ'線部分に相当する。
【００６９】
次いで、接続配線を覆う第５の絶縁膜１１６をアクリル等の有機絶縁膜から１０００nm厚に形成する。第５の絶縁膜１１６上にＡｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、または黒色樹脂等の高い遮光性を持つ膜を所望の形状にパターニングして遮光膜１１５を形成する。この遮光膜１１７は画素の開口部以外を遮光するように網目状に配置する。さらに、この遮光膜１１７を覆うように第５の絶縁膜１１６と同じ材料からなる第６の絶縁膜１１８を形成し、接続配線１１５ｅに通じるコンタクトホールを第５の絶縁膜１１６および第６の絶縁膜１１８に形成する。
【００７０】
次いで、ＩＴＯ等の透明導電膜を１００nm厚形成し、所望の形状にパターニングすることで画素電極１１９を形成する。
【００７１】
こうして形成されたアクティブマトリクス基板に液晶層を配向させる配向膜を形成し、公知のセル組み技術を用いて対向電極および配向膜が形成された対向基板とアクティブマトリクス基板とを貼り合わせた後、液晶を注入して封止することでアクティブマトリクス型液晶表示装置を完成させた。
【００７２】
（実施例２）
本実施例では、実施例１で作製されたアクティブマトリクス型液晶表示装置の構成を説明する。
【００７３】
図１７において、アクティブマトリクス基板は基板１００上に形成された画素部と駆動回路２０５とその他の信号処理回路とで構成される。画素部には画素ＴＦＴ２０３と保持容量２０４とが設けられ、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。
【００７４】
容量配線１１２ｄは、図８の上面図で示すようにソース線１１５ｄと平行な方向に設けられ、保持容量２０４の上部電極として機能している。
【００７５】
駆動回路２０５からは、それぞれゲート線１０１、ソース線１１５ｄが画素部に延在し、画素ＴＦＴ２０３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）５０１が外部入力端子５０２に接続していて画像信号などを入力するのに用いる。ＦＰＣ５０１は補強樹脂によって強固に接着されており、接続配線で、それぞれの駆動回路に接続している。また、対向基板５００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。
【００７６】
（実施例３）
実施例１のアクティブマトリクス基板の作製工程において、結晶化の工程を以下で説明する方法で行ってもよい。
【００７７】
まず、図１１で示すように、基板（本実施例では、石英基板）３００上の窒化酸化シリコン膜でなる下地膜３０１と、下地膜３０１上にアモルファスシリコン膜３０２を形成する。この工程は、下地膜３０１とアモルファスシリコン膜３０２を大気解放しないで連続的に形成しても構わない。
【００７８】
次に、重量換算で１００ppmの触媒元素（本実施例ではニッケル）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３０３をアモルファスシリコン膜３０２の全面に形成する。ここで使用可能な触媒元素はニッケル（Ｎｉ）以外にも鉄（Ｆｅ）、パラジウム（Ｐｄ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、コバルト（Ｃｏ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）といった金属元素がある。
【００７９】
また、本実施例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、蒸気法やスパッタ法などにより触媒元素でなる薄膜（本実施例の場合はニッケル膜）をアモルファスシリコン膜３０２上に形成する手段をとってもよい。
【００８０】
次に、結晶化の工程に先立って４００〜５００℃で１時間程度の加熱処理工程を行い、水素を膜中から離脱させた後、５００〜６５０℃で６〜１６時間の加熱処理を行う。本実施例では、６００℃で１２時間の加熱処理を行う。その結果、結晶質シリコン膜３０４が形成される。
【００８１】
次いで、結晶化の工程で用いたニッケルを結晶質シリコン膜から除去するゲッタリング工程を行う。本実施例では、酸化シリコン膜からなるマスク絶縁膜３０５およびレジストからなるマスク（図示せず）を用いて開口部３０６を形成し、周期表の１５族に属する元素（本実施例ではリン）を添加する工程を行う。開口部３０６から露出した結晶質シリコン膜に対して、１×１０19〜１×１０20atoms/cm3の濃度でリンを含むゲッタリング領域３０７を形成する。
【００８２】
次に、レジストからなるマスクを除去した後、真空ポンプ（ロータリーポンプおよびメカニカルブースターポンプ）により排気を行って酸素濃度を２ppm以下に低減し、圧力を１３．３〜２６．６Paに保った窒素雰囲気中で６００〜８００℃で４〜２４時間の加熱処理工程を行う。この加熱処理工程により、結晶質シリコン膜３０４中のニッケルが矢印の方向に移動し、リンのゲッタリング作用によってゲッタリング領域３０７に捕獲される。すなわち、結晶質シリコン膜３０４中からニッケルが除去されるため、結晶質シリコン膜３０４に含まれるニッケル濃度は、１×１０17atoms/cm3以下、好ましくは１×１０16atoms/cm3以下にまで低減することができる。ここで、ゲッタリング領域に、リンに加えて周期表の１３族に属する不純物元素、代表的にはボロンが添加されているとゲッタリングの効果を高めるのに好ましい。
【００８３】
以上のようにして形成された結晶質シリコン膜３０４が結晶化を促進する触媒元素（本実施例ではニッケル）を選択的に除去して結晶化することによって、非常に結晶性のよい結晶質シリコン膜を得ることができる。具体的には、棒状または柱状の結晶が特定の方向性をもって並んだ結晶構造を有している。また、結晶化のあとは触媒元素をリンのゲッタリング作用により除去しており、結晶質シリコン膜３０４中に残存する触媒元素の濃度は１×１０17atoms/cm3以下、好ましくは１×１０16atoms/cm3以下である。
【００８４】
本実施例で開示する結晶化工程および触媒元素のゲッタリング工程を実施例１に適応して、アクティブマトリクス基板を得ることができる。また、本実施例を適応して作製されたアクティブマトリクス基板を用いて、実施例２に示すアクティブマトリクス型液晶表示装置を作製することができる。
【００８５】
（実施例４）
周期表の１５族に属する不純物元素による結晶化を促進する触媒元素をゲッタリングする工程について、実施例１とは異なる実施例について図１２、１３を用いて説明する。
【００８６】
基板４００上に酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、または酸化窒化シリコン膜からなる下地膜４０１を形成し、その上に非晶質半導体膜としてアモルファスシリコン膜４０２を形成する。非晶質半導体膜として、アモルファスシリコン膜以外にも、シリコンを含む非晶質半導体膜のＳｉxＧｅ1-x（０＜x＜１）を用いてもよい。
【００８７】
次いで、アモルファスシリコン膜４０２を結晶化して、結晶質シリコン膜４０３を得る。結晶化の方法は、実施形態１、実施例１または実施例３で示した方法のうちいずれかを適応すればよい。本実施例は、実施例３で示した結晶化方法を用いる。
【００８８】
次いで、結晶質シリコン膜４０４を所望の島状にパターニングして島状半導体層４０５を得る。また、この島状半導体層上にゲート絶縁膜４０６を形成する。ゲート絶縁膜４０６は、プラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用いて１０〜１５０nmの厚さでシリコンを含む絶縁膜で形成する。本実施例においては、酸化窒化シリコン膜で１２０nm厚のゲート絶縁膜４０６を形成した。
【００８９】
ゲート絶縁膜が形成されたら、ＴＦＴのしきい値を制御するために微量な不純物元素（ボロンまたはリン）のドーピングを行ってもよい。この不純物添加工程は、半導体膜の結晶化工程の前または半導体膜の結晶化工程の後に行ってもよい。
【００９０】
次いで、島状半導体層４０５にイオンドーピング法もしくはイオン注入法によってｎ型不純物元素（代表的にはリン）、およびｐ型不純物元素（代表的にはボロン）を選択的に添加して、ＴＦＴのソース領域、ドレイン領域、ＬＤＤ領域を形成する。なお、これらのソース領域、ドレイン領域、ＬＤＤ領域の形成にあたって、必要に応じてレジストからなるマスクを用いればよい。または、ゲート電極を形成する工程において、自己整合的にソース領域、ドレイン領域、ＬＤＤ領域を形成してもよい。
【００９１】
次いで、ゲート電極を形成するために、導電膜を形成し、所望の形状にパターニングし、ゲート電極４０７を形成した。その後、ゲート電極４０７を覆う第１層間絶縁膜４０８を形成した。第１層間絶縁膜４０８としては、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜を５０〜５００nmの厚さで形成する。
【００９２】
次いで、島状半導体層４０５に添加されたｎ型不純物元素およびｐ型不純物元素を活性化する工程を行う。なお、本実施例ではこの活性化工程と同時に結晶化工程の際に半導体層に塗布した触媒元素を周期表の１５族に属する不純物元素（本実施例ではｎ型不純物元素であるリン）が添加された領域にゲッタリングさせる工程も含んでいる。そこで、熱アニール法の条件として、真空ポンプ（ロータリーポンプおよびメカニカルブースターポンプ）により排気を行い、酸素濃度が５ppm以下の減圧雰囲気（１３３Pa以下）において、４５０〜９５０℃で処理を行った。
なお、熱アニール法の他にも、レーザーアニール法、またはラピッドサーマルアニール（ＲＴＡ）法を適応することができる。
【００９３】
この結果、半導体層に残存する触媒元素の濃度は１×１０17atoms/cm3以下、好ましくは、１×１０16atoms/cm3以下にすることができる。
【００９４】
本実施例を適応すると、半導体層に添加された不純物元素の活性化と、結晶化を促進する触媒元素のゲッタリングとを同一工程で行うことができるため、スループットの向上が図れる。
【００９５】
（実施例５）
本実施例においては、本発明を用いて反射型のアクティブマトリクス型液晶表示装置を作製する方法の他の一例について、図22〜26を用いて説明する。
【００９６】
基板600上に酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜などの絶縁膜からなる下地絶縁膜601を形成する。ここで、基板600としてはガラス基板、石英基板、セラミックス基板などを用いることができる。また、シリコン基板、金属基板、またはステンレス基板などの表面に絶縁膜を形成したものを用いてもよい。本実施例では、１層目の下地絶縁膜601ａとして、窒化酸化シリコン膜を50nm、２層目の下地絶縁膜601ｂとして、酸化窒化シリコン膜を100nm積層した下地絶縁膜601とした。
【００９７】
次いで、下地絶縁膜601上に非晶質半導体膜602を形成する。非晶質半導体膜としては、特に材料に限定はないのもののシリコン膜もしくはシリコンゲルマニウム（SixGe1-x；0＜x＜1、代表的にはx=0.001〜0.05）合金からなる膜などで形成するとよい。本実施例では、アモルファスシリコン膜を30〜60nmの膜厚で形成した。
【００９８】
なお、下地絶縁膜601ｂとアモルファスシリコン膜602とは成膜方法が同じであるため、大気解放せずに連続的に成膜することが可能である。そうすることにより汚染を防ぐことが可能となり、この半導体膜を活性層とするＴＦＴの特性のバラツキを低減させることができる（図２２（Ｂ））。
【００９９】
次いで、アモルファスシリコン膜602を結晶化する。結晶化のための処理として、アモルファスシリコン膜602表面全面に結晶化を促進する作用を有する金属元素（以下、触媒元素とする）を塗布し、触媒元素含有層603を形成する。典型的な触媒元素としては、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、パラジウム（Ｐｄ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、コバルト（Ｃｏ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）といった元素を用いればよい。本実施例では、重量換算でＮｉを10ppm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た。スピンコート法以外にも蒸気法もしくはスパッタ法などにより触媒元素からなるごく薄い膜（触媒元素含有層）を形成してもよい（図２２（Ｃ））。
【０１００】
次いで、アモルファスシリコン膜602中から水素を離脱させるために、本実施例では５００℃で１時間の加熱処理を行った。この時、含有水素量は5atomic％以下とすることが好ましい。続いて、結晶化のための加熱処理を行う。本実施例では５００℃で４時間の加熱処理を行い、結晶質シリコン膜604を得た。
【０１０１】
さらに加熱処理による結晶化工程の後、得られた結晶質シリコン膜にレーザーを照射して結晶性を高める工程を行ってもよい。ここで、パルス発振型のレーザー、例えばＫｒＦエキシマレーザー（波長248nm）、短波長（紫外線領域）のＸｅＣｌエキシマレーザー、もしくは長波長のＹＡＧレーザーのいずれかのレーザーを照射すればよい。
【０１０２】
次いで結晶質シリコン膜604上に酸化シリコン膜からなるマスク絶縁膜605を膜厚130nmで形成する。その後、このマスク絶縁膜605を介して結晶質シリコン膜604に不純物元素を添加する。ここで結晶質シリコン膜604に添加する不純物元素は、ｐ型不純物元素、代表的には周期表の１３族に属する元素、典型的にはボロンまたはガリウムを用いる。この工程は、ＴＦＴのしきい値電圧を制御するための工程であって、本明細書中ではチャネルドープ工程という。この工程により、１×１０15〜１×１０18atoms/cm3（代表的には、５×１０16〜５×１０17atoms/cm3）の濃度のボロンが結晶質シリコン膜604中に添加された。
【０１０３】
マスク絶縁膜605を除去した後、結晶質シリコン膜604を所望の形状にパターニングして半導体層606〜609を形成する。この半導体層は、後のＴＦＴの活性層となる。
【０１０４】
次いで、シリコンを含む絶縁膜からゲート絶縁膜610を形成する。本実施例では、115nmのゲート絶縁膜610を形成した。
【０１０５】
次いで、ゲート電極を形成するための導電膜を成膜する。本実施例では、膜厚20〜100nmの導電膜（Ａ）611および膜厚100〜400nmの導電膜（Ｂ）612を積層で形成した。導電膜（Ａ）および導電膜（Ｂ）は、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｓｉ（リンなどの不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜）またはＣｕから選ばれた元素を主成分とする導電膜から形成する。本実施例では、導電膜（Ａ）611としてＴａＮ、導電膜（Ｂ）612としてＷを用いた（図２３（Ａ））。
【０１０６】
続いて、レジストからなるマスク613〜617を形成し、ゲート電極および保持容量の電極となる容量配線を形成するための第１のエッチング処理を行う。エッチング方法は、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用い、エッチングガスにはＣＦ4、Ｃｌ2およびＯ2をそれぞれ流量25/25/10（sccm）で用い、1.0Paの圧力でコイル型の電極に500WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行う。基板側（試料ステージ）にも150WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。
【０１０７】
この後、レジストからなるマスク613〜617を除去せずに第2のエッチング条件に変え、エッチング用ガスにＣＦ4およびＣｌ2を流量30/30（sccm）で用い、1.0Paの圧力でコイル型の電極に500WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行う。基板側（試料ステージ）にも20WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。第2のエッチング条件により、Ｗ膜およびＴａＮ膜が同程度にエッチングされて第1の形状のゲート電極、容量配線およびソース線618〜622が形成される
【０１０８】
続いて、レジストからなるマスク613〜617を除去せずに第１の形状のゲート電極および容量配線をマスクにしてｎ型不純物元素（典型的に、周期表の１５族に属する元素）を添加する。本実施例では、リンを１×１０20〜１×１０22atoms/cm3の濃度になるようにドーピングを行った。これにより、ｎ型不純物領域（ｎ+）623〜626が形成される（図２３（Ｂ））。
【０１０９】
続いて、レジストからなるマスク６１３〜６１７を除去せず、エッチング処理を行う。エッチングガスには、ＳＦ6、Ｃｌ2およびＯ2を流量24/12/24（sccm）で用い、1.3Paの圧力でコイル型の電極に700WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行う。基板側（試料ステージ）にも10WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。第2のエッチング条件により、Ｗ膜およびＴａＮ膜が同程度にエッチングされて第2の形状のゲート電極、容量配線およびソース線627〜631が形成される
【０１１０】
次いで、第2の形状のゲート電極および容量配線627〜630をマスクとして用い半導体層にｎ型不純物元素を添加する。ここで、ｎ型不純物領域（ｎ+）よりチャネル形成領域側にｎ型不純物濃度が１×１０18〜１×１０19atoms/cm3の濃度のｎ型不純物領域（ｎ-）632〜635が形成される（図２３（Ｃ））。
【０１１１】
次いで、レジストからなるマスク636で後のｐチャネル型ＴＦＴの活性層となる半導体層を覆い、第3のエッチング処理を行う。エッチング用ガスには、Ｃｌ2を流量60（sccm）で用い、1.0Paの圧力でコイル型の電極に350WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行う。基板側（試料ステージ）にも20WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。第3のエッチング条件により、Ｗ膜およびＴａＮ膜が同程度にエッチングされて第3の形状のゲート電極、容量配線およびソース線637〜640が形成される
【０１１２】
次いで、ゲート電極および容量配線が形成されていない領域のゲート絶縁膜の残りの膜圧が15〜30 nm（本実施例では20nm）になるようにエッチング用ガスにＣＨＦ3を流量35（sccm）でエッチングを行う。
【０１１３】
次いで、レジストからなるマスク641、642で、図２４（Ｂ）のように後の駆動回路のｎチャネル型ＴＦＴおよび画素ＴＦＴの一部の領域に選択的に不純物元素が添加されるように覆った後、後のｐチャネル型ＴＦＴの活性層となる半導体層およびマスク641、642から露出した領域にｐ型不純物元素（典型的には、周期表の１３族に属する元素）、本実施例ではボロンを２×１０20〜２×１０22atoms/cm3の濃度となるように添加し、ｐ型不純物領域643およびゲッタリング領域、644、645が形成される。この工程においてｐ型不純物元素が添加された領域は、後の加熱処理において、半導体膜の結晶化の工程で用いた触媒元素をゲッタリングするための領域（ゲッタリング領域という）となる。ｐ型不純物領域643およびゲッタリング領域644、645には、本実施例では、リンが１×１０20〜１×１０22atoms/cm3、ボロンが２×１０20〜２×１０22atoms/cm3の濃度で含まれることになる（図２４（Ｂ））。
【０１１４】
次いで、レジストからなるマスク641、642を除去した後、第1層間絶縁膜647として、プラズマＣＶＤ法により窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、または窒化酸化シリコン膜で50〜500nm（本実施例では、150nm）の厚さで形成する。
【０１１５】
続いて、半導体層にそれぞれの濃度で添加されたｎ型およびｐ型不純物元素の活性化のための加熱処理を行う。この工程は、電気炉を用いるアニール法、レーザーアニール法、ランプアニール法もしくは、それらを併用しても行うことができる。本実施例では、ロータリーポンプおよびメカニカルブースターポンプといった真空ポンプを用いて処理炉の中の排気を行い、減圧雰囲気（圧力1.0×10-5〜133Pa、本実施例では、13.3Pa）にしてから窒素を5l/min注入した雰囲気において550℃で4時間の加熱処理を行う。
【０１１６】
なお、本実施例では減圧雰囲気における不純物元素の活性化のための加熱処理と同一の工程において、結晶化の工程で用いた触媒元素をゲッタリング領域にゲッタリング（捕獲）する処理も行っている。図２５（Ｂ）に画素ＴＦＴの半導体層の簡略化した上面図を示す。減圧雰囲気における加熱処理により、リンが１×１０20〜１×１０22atoms/cm3、ボロンが２×１０20〜２×１０22atoms/cm3の濃度で含まれるゲッタリング領域にニッケルが移動して（矢印で示す）、チャネル形成領域に残留するニッケルの濃度を１×１０17atoms/cm3以下、好ましくは１×１０16atoms/cm3以下にまで低減することができる。
【０１１７】
以上のようにして、本実施例では、真空ポンプを用いて排気を行い減圧の雰囲気で不純物の活性化のための加熱処理と同一の工程において、半導体膜の結晶化工程で用いた触媒元素をゲッタリングし、良好な結晶質シリコン膜にすることができる。
【０１１８】
水素を含む窒素雰囲気において、410℃で1時間の加熱処理を行う。この処理は、熱的に励起された水素により活性層中のダングリングボンドを終端するために行う。水素化の他の手段としては、プラズマにより励起された水素を用いるプラズマ水素化を行ってもよい。
【０１１９】
次いで、有機樹脂からなる第2層間絶縁膜648を約1.5〜2μmの厚さに形成する。有機樹脂膜としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）などを用いることができる。本実施例では、アクリルを塗布し、250℃で焼成して、1.6μmの第２層間絶縁膜648を得る（図２６（Ａ））。
【０１２０】
続いて、各ＴＦＴを電気的に接続するための配線649〜654を形成する。これらの配線は、膜圧50〜250nmのＴｉ膜および300〜500nmの合金膜（本実施例ではＴｉとＡｌとの合金膜）を積層して、所望の形状にパターニングする。
【０１２１】
また、画素部においては、画素電極655を形成する。画素電極655は、画素ＴＦＴのドレイン領域と電気的に接続され、さらに、保持容量を形成する一方の電極として機能する半導体層とも電気的に接続される。画素電極を形成する材料としては、反射型の液晶表示装置を作製する場合にはＡｌまたはＡｇを主成分とする膜、もしくはそれらの積層膜のような反射性の優れた材料を用いることが望ましい（図２６（Ｂ））。
【０１２２】
以上のように、本発明はＴＦＴの構造に関わることなく適応することができ、アクティブマトリクス基板を作製することができる。また、本実施例を用いて、アクティブマトリクス型液晶表示装置を作製することができる。
【０１２３】
（実施例６）
本発明を実施して形成された様々な半導体装置（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、それら半導体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。
【０１２４】
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）、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１４、図１５及び図１６に示す。
【０１２５】
図１４（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やその他の信号制御回路に適用することができる。
【０１２６】
図１４（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やその他の信号制御回路に適用することができる。
【０１２７】
図１４（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やその他の信号制御回路に適用できる。
【０１２８】
図１４（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やその他の信号制御回路に適用することができる。
【０１２９】
図１４（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やその他の信号制御回路に適用することができる。
【０１３０】
図１４（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。本願発明を表示部２５０２やその他の信号制御回路に適用することができる。
【０１３１】
図１５（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の一部を構成する液晶表示装置２８０８やその他の信号制御回路に適用することができる。
【０１３２】
図１５（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の一部を構成する液晶表示装置２８０８やその他の信号制御回路に適用することができる。
【０１３３】
なお、図１５（Ｃ）は、図１５（Ａ）及び図１５（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１５（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。
【０１３４】
また、図１５（Ｄ）は、図１５（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１５（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。
【０１３５】
ただし、図１５に示したプロジェクターにおいては、透過型の液晶表示装置を用いた場合を示しており、反射型の液晶表示装置及びＥＬ表示装置での適用例は図示していない。
【０１３６】
図１６（Ａ）は携帯電話であり、３００１は表示用パネル、３００２は操作用パネルである。表示用パネル３００１と操作用パネル３００２とは接続部３００３において接続されている。接続部３００３における、表示用パネル３００１の表示部３００４が設けられている面と操作用パネル３００２の操作キー３００６が設けられている面との角度θは、任意に変えることができる。
さらに、音声出力部３００５、操作キー３００６、電源スイッチ３００７、音声入力部３００８を有している。本発明は、表示部３００４に適用することができる。
【０１３７】
図１６（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やその他の信号回路に適用することができる。
【０１３８】
図１６（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。
【０１３９】
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。また、本実施例の電子機器は実施形態１〜２および実施例１〜４のいずれかを組み合わせて実現することができる。
【０１４０】
【発明の効果】
本発明を適応することで、結晶化に用いた触媒元素の半導体層中での偏析を減らすこと（半導体層中の触媒元素の濃度を低減すること）ができ、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。また、この半導体装置を画素部と駆動回路が同一基板上に設けられた半導体装置に適応すると、精細な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の一例を示す図。
【図２】  本発明の実施の一例を示す上面図。
【図３】  本発明の実施の一例を示す上面図。
【図４】  本発明の実施の一例を示す図。
【図５】  本発明の実施の一例を示す上面図。
【図６】  本発明の実施の一例を示す図。
【図７】  本発明の実施の一例を示す図。
【図８】  本発明の実施の一例を示す上面図。
【図９】  本発明の実施の形態を示す図。
【図１０】  本発明の実施の形態を示す図。
【図１１】  本発明の実施の一例を示す図。
【図１２】  本発明の実施の一例を示す図。
【図１３】  本発明の実施の一例を示す図。
【図１４】  電気器具の一例を示す図。
【図１５】  電気器具の一例を示す図。
【図１６】  電気器具の一例を示す図。
【図１７】  本発明の実施の一例を示す図。
【図１８】  本発明の実施の形態を示す図。
【図１９】  本発明の実施の形態を示す図。
【図２０】  本発明の実施の形態を示す図。
【図２１】  本発明の実施の形態を示す図。
【図２２】  本発明の実施の一例を示す図。
【図２３】  本発明の実施の一例を示す図。
【図２４】  本発明の実施の一例を示す図。
【図２５】  本発明の実施の一例を示す図。
【図２６】  本発明の実施の一例を示す図。
【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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