(57)【要約】【課題】  薄膜が形成されていない薄膜の欠陥部を一つ一つ探すことなく、ＨＦ溶液などの洗浄によって欠陥部からＨＦ溶液が侵食し、下層の絶縁膜や基板までエッチングされないように欠陥部を修正する。【解決手段】  局所的に非晶質珪素膜３に薄膜が形成されていない非晶質珪素膜３の欠陥部４を光ＣＶＤ法により修正する際に、基板１による吸収係数が小さく、非晶質珪素膜３による吸収係数が大きな光５を基板１側（基板部の裏面）から照射し、非晶質珪素膜３が形成されていない非晶質珪素膜３の欠陥部４のみ光が透過して、非晶質珪素膜３の表面側で光ＣＶＤ反応を起こさせることにより、非晶質珪素膜３の欠陥部４にセルフアライン的に欠陥修正用の修復膜として珪素膜７を形成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板または基板部上に形成された薄膜に対して、該薄膜が局所的に形成されていない該薄膜の欠陥部を光ＣＶＤ法により修正する薄膜欠陥修正方法であって、
該薄膜の表面側に反応ガスを供給しながら、該基板または基板部による吸収係数が小さく、該薄膜による吸収係数が大きい波長の光を該基板側から照射して、該薄膜が形成されていない該薄膜の欠陥部のみ光を透過させて該反応ガスに光ＣＶＤ反応を起こさせることにより、該欠陥部に選択的に修復膜を形成する薄膜欠陥修正方法。
【請求項２】
前記薄膜は半導体薄膜である請求項１に記載の薄膜欠陥修正方法。
【請求項３】
前記半導体薄膜は珪素膜である請求項２に記載の薄膜欠陥修正方法。
【請求項４】
前記欠陥部に形成される修復膜は珪素化合物膜である請求項１に記載の薄膜欠陥修正方法。
【請求項５】
前記欠陥部に形成される修復膜は、珪素、酸化珪素化合物、窒化珪素化合物および酸窒化珪素化合物のうち少なくともいずれか一つを含む請求項１または４に記載の薄膜欠陥修正方法。
【請求項６】
前記光として紫外光を用いる請求項１に記載の薄膜欠陥修正方法。
【請求項７】
前記紫外光は、２５０ｎｍ〜４００ｎｍの波長の光を含む請求項６に記載の薄膜欠陥修正方法。
【請求項８】
前記紫外光は、ＸｅＣｌエキシマレーザ光またはＸｅＦエキシマレーザ光である請求項６に記載の薄膜欠陥修正方法。
【請求項９】
前記紫外光は、重水素ランプによる光である請求項６に記載の薄膜欠陥修正方法。
【請求項１０】
前記基板は、酸化珪素を主成分とする材料からなる請求項１に記載の薄膜欠陥修正方法。
【請求項１１】
前記基板部は、前記基板上に少なくとも絶縁性膜が形成されている請求項１または１０に記載の薄膜欠陥修正方法。
【請求項１２】
前記絶縁性膜は、珪素化合物膜である請求項１１に記載の薄膜欠陥修正方法。
【請求項１３】
前記反応ガスとして、有機珪素化合物を含むガスを用いる請求項１に記載の薄膜欠陥修正方法。
【請求項１４】
前記反応ガスとして、ＤＭＳ（ジメチルシラン）ガス、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）ガス、ＤＭＤＭＯＳ（ジメチルジメトキシシラン）ガス、ＤＭＳガスとアンモニアガスＮＨ３との混合ガス、ＤＭＳガスとＮ２Ｈ４ガスとの混合ガス、ＴＥＯＳガスとアンモニアガスＮＨ３との混合ガスおよび、ＴＥＯＳガスとＮ２Ｈ４ガスとの混合ガスのいずれかを用いる請求項１または１３に記載の薄膜欠陥修正方法。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれかに記載の薄膜欠陥修正方法を用いて前記修復膜により欠陥修正された欠陥修正薄膜。
【請求項１６】
請求項１〜１４のいずれかに記載の薄膜欠陥修正方法を用いて前記修復膜により欠陥修正された薄膜にエネルギーを付与して結晶性薄膜を形成する結晶性薄膜の形成方法。
【請求項１７】
前記エネルギーとして光を用いる請求項１６に記載の結晶性薄膜の形成方法。
【請求項１８】
前記光としてレーザ光を用いる請求項１７に記載の結晶性薄膜の形成方法。
【請求項１９】
請求項１〜１４のいずれかに記載の薄膜欠陥修正方法を用いて前記修復膜により欠陥修正された欠陥修正薄膜を、請求項１６〜１８のいずれかに記載の結晶性薄膜の形成方法を用いて結晶化された結晶性薄膜。
【請求項２０】
請求項１９に記載の結晶性薄膜を用いた薄膜半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板または基板部上に形成された薄膜に対して、該薄膜が局所的に形成されていない該薄膜の欠陥部を光ＣＶＤ法により修正する薄膜欠陥修正方法およびその方法を用いて欠陥修正された欠陥修正薄膜に関し、さらに、欠陥部を修正した後、その薄膜にエネルギー付与を行うことによって良好な結晶性薄膜を形成する結晶性薄膜形成方法、この方法を用いて形成された結晶性薄膜およびこれを用いた薄膜半導体素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）に代表される薄膜半導体素子が注目されており、その中でも、キャリア移動度が高い結晶性半導体薄膜を用いた半導体素子が注目されている。このような結晶性半導体薄膜を形成する方法としては、従来から、基板上に形成された非晶質珪素膜を熱処理したり、非晶質珪素膜にエネルギービームを照射したりすることにより結晶化させる結晶化方法などが知られている。
【０００３】
非晶質珪素膜は、一般にＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などによって基板上に成膜されるが、その製造工程において種々の欠落部分（欠陥部）が発生する場合がある。これは、デポジション時に発生するダストやパーティクルなどの影響により、成膜された非晶質珪素膜に局所的に膜が形成されない欠陥部が発生するものである。
【０００４】
このような局所的な欠陥部を修正する方法として、レーザ光を用いたＬＣＶＤ（Ｌａｓｅｒ  ａｓｓｉｓｔｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などが挙げられる。
【０００５】
例えば特許文献１には、欠陥部位をエキシマレーザ光の照射または光分解反応性エッチングにより除去し、その後、ＬＣＶＤ法にて多層構造の金属・絶縁膜などを順次欠陥部に形成する方法が記載されている。
【０００６】
特許文献２には、パターンの欠落部分にレーザ光を用いた光ＣＶＤ法によって選択的にＳｉＯ２膜を堆積させて欠陥部を修正する方法が記載されている。
【特許文献１】特開平９−１５２５６８号公報
【特許文献２】特開平５−１３４３９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記レーザ光を用いたＬＣＶＤ法により欠陥部を修正する方法では、欠陥部が多数ある場合には、各々の欠陥部を全て個々に特定して、それら一つ一つを全て修正するために膨大な時間がかかる。また、基板または絶縁膜上に形成される非晶質珪素膜の微小な欠落部分を修正した先行技術はなく、例えば微小な欠落部分がある場合に、非晶質珪素膜を熱処理またはレーザ光を照射して結晶化させた後でも、微小な欠落部分は残存する。その後、ゲート絶縁膜として例えばＳｉＯ２膜などを堆積する前にＨＦ溶液などで洗浄を行うが、上記欠落部分からＨＦ溶液が侵食させて下層の絶縁膜または基板までエッチングされてしまうことがある。その後でゲート絶縁膜を堆積しても、ゲート電極と結晶性珪素膜とを完全に絶縁させることができず、ゲート電極と結晶性珪素膜とでリーク不良を生じてしまう。これによって、従来の欠陥修正方法では、非晶質珪素膜の微少な欠陥部の各々を探して、その部分を修正する必要がある。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、薄膜が形成されていない薄膜の欠陥部を一つ一つ探すことなく、その欠陥部にセルフアライン的に修正用の修復膜を選択的かつ確実に形成できる薄膜欠陥修正方法、この方法を用いて欠陥修正された欠陥修正薄膜、結晶性薄膜の形成方法、この方法を用いて形成された結晶性薄膜およびこれを用いた薄膜半導体素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の薄膜欠陥修正方法は、基板または基板部上に形成された薄膜に対して、該薄膜が局所的に形成されていない該薄膜の欠陥部を光ＣＶＤ法により修正する薄膜欠陥修正方法であって、該薄膜の表面側に反応ガスを供給しながら、該基板または基板部による吸収係数が小さく、該薄膜による吸収係数が大きい波長の光を該基板側から照射して、該薄膜が形成されていない該薄膜の欠陥部のみ光を透過させて該反応ガスに光ＣＶＤ反応を起こさせることにより、該欠陥部に選択的に修復膜を形成するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１０】
また、好ましくは、本発明の薄膜欠陥修正方法における薄膜は半導体薄膜である。
【００１１】
さらに、好ましくは、本発明の薄膜欠陥修正方法における半導体薄膜は珪素膜である。
【００１２】
さらに、好ましくは、本発明の薄膜欠陥修正方法において、欠陥部に形成される修復膜は珪素化合物膜である。
【００１３】
さらに、好ましくは、本発明の薄膜欠陥修正方法において、欠陥部に形成される修復膜は、珪素、酸化珪素化合物、窒化珪素化合物および酸窒化珪素化合物のうち少なくともいずれか一つを含む。
【００１４】
さらに、好ましくは、本発明の薄膜欠陥修正方法における光として紫外光を用いる。
【００１５】
さらに、好ましくは、本発明の薄膜欠陥修正方法における紫外光は、２５０ｎｍ〜４００ｎｍの波長の光を含む。
【００１６】
さらに、好ましくは、本発明の薄膜欠陥修正方法における紫外光は、ＸｅＣｌエキシマレーザ光またはＸｅＦエキシマレーザ光である。
【００１７】
さらに、好ましくは、本発明の薄膜欠陥修正方法における紫外光は、重水素ランプによる光である。
【００１８】
さらに、好ましくは、本発明の薄膜欠陥修正方法における基板は、酸化珪素を主成分とする材料からなる。
【００１９】
さらに、好ましくは、本発明の薄膜欠陥修正方法における基板部は、前記基板上に少なくとも絶縁性膜が形成されている。
【００２０】
さらに、好ましくは、本発明の薄膜欠陥修正方法における絶縁性膜は、珪素化合物膜である。
【００２１】
さらに、好ましくは、本発明の薄膜欠陥修正方法における反応ガスとして、有機珪素化合物を含むガスを用いる。
【００２２】
さらに、好ましくは、本発明の薄膜欠陥修正方法における反応ガスとして、ＤＭＳ（ジメチルシラン）ガス、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）ガス、ＤＭＤＭＯＳ（ジメチルジメトキシシラン）ガス、ＤＭＳガスとアンモニアガスＮＨ３との混合ガス、ＤＭＳガスとＮ２Ｈ４ガスとの混合ガス、ＴＥＯＳガスとアンモニアガスＮＨ３との混合ガスおよび、ＴＥＯＳガスとＮ２Ｈ４ガスとの混合ガスのいずれかを用いる。
【００２３】
本発明の欠陥修正薄膜は、請求項１〜１４のいずれかに記載の薄膜欠陥修正方法を用いて前記修復膜により欠陥修正されたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２４】
本発明の結晶性薄膜の形成方法は、請求項１〜１４のいずれかに記載の薄膜欠陥修正方法を用いて前記修復膜により欠陥修正された薄膜にエネルギーを付与して結晶性薄膜を形成するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２５】
また、好ましくは、本発明の結晶性薄膜の形成方法におけるエネルギーとして光を用いる。
【００２６】
さらに、好ましくは、本発明の結晶性薄膜の形成方法における光としてレーザ光を用いる。
【００２７】
本発明の結晶性薄膜は、請求項１〜１４のいずれかに記載の薄膜欠陥修正方法を用いて前記修復膜により欠陥修正された欠陥修正薄膜を、請求項１６〜１８のいずれかに記載の結晶性薄膜の形成方法を用いて結晶化されたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２８】
本発明の薄膜半導体素子は、請求項１９に記載の結晶性薄膜を用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２９】
上記構成により、以下に、本発明の作用について説明する。
【００３０】
本発明にあっては、基板上に形成された薄膜に対して、局所的に薄膜が形成されていない薄膜の欠陥部を光ＣＶＤ法により修正するのに際して、基板または基板部による吸収係数が小さく、薄膜による吸収係数が大きな光を基板側から照射することにより、その薄膜が形成されていない薄膜の欠陥部のみ光が透過してそこで光ＣＶＤ反応を起こすため、その薄膜の欠陥部にセルフアライン的に修正用の修復膜を選択的かつ確実に形成することができる。
【００３１】
その後で、ＨＦ洗浄などのプロセスを実施しても、欠陥部からＨＦ溶液が侵入して下層の絶縁膜や基板がエッチングされることを防止または抑制することができる。また、結晶性薄膜を作製する場合でも、同様に、結晶化された薄膜からＨＦ溶液が侵入して下層の絶縁膜や基板がエッチングされることを防止または抑制することができる。さらに、基板側から光を照射するため、所望の膜厚が形成されている部分では薄膜により光が吸収されて透過されないため、非晶質珪素膜への再堆積を防止することができる。
【００３２】
基板側から照射される光として紫外光を用いることによって、例えば酸化珪素を主成分とする基板や基板上に形成された珪素化合物膜による吸収が少なく、珪素膜などの半導体薄膜による吸収が大きいため、薄膜が形成されていない欠陥部のみを透過した光によって光ＣＶＤ反応を起こすことができる。また、光照射部に存在する全ての欠陥部に同時に修正用の修復膜を形成することができるため、欠陥修正に長時間を要しない。
【００３３】
波長が２５０ｎｍより小さい場合には光が基板を透過することができない。また、波長が４００ｎｍよりも大きいと光子エネルギーにより反応ガスを解離させることができず、非晶質珪素膜によって光が吸収されにくい。これによって、波長２５０ｎｍ〜４００ｎｍの紫外光を用いることが好ましく、これにより、非晶質珪素膜に光が吸収され、薄膜が形成されていない欠陥部を透過した光によって反応ガスを十分に解離させて光ＣＶＤ反応を起こすことができる。
【００３４】
この反応ガスとして、有機珪素化合物を含むガスを用いることにより、紫外光の光子エネルギーにより反応ガスの結合が切断されて解離されるため、光ＣＶＤ反応により修正用の修復膜を形成することができる。修正用の修復膜としては、例えば、珪素、酸化珪素化合物、窒化珪素化合物および酸窒化珪素化合物のうち、少なくともいずれか一つを含むものとすることができる。
【発明の効果】
【００３５】
以上説明したように、本発明によれば、酸化珪素を主成分とする絶縁性基板または珪素化合物膜などの絶縁膜が形成された基板上に非晶質珪素膜などの薄膜を形成した後、基板側から紫外光などの光を照射して、薄膜が形成されていない薄膜の欠陥部を透過した光によって光ＣＶＤ反応を起こさせることによって、従来のようにデポジション時のダストやパーティクルによる微小欠陥ピットを探す必要がなく、膜が形成されていない薄膜の欠陥部にセルフアライン的に修正用の修復膜を選択的かつ確実に形成することができる。また、その後の膜形成プロセスで不可欠なＨＦ洗浄を行っても、下層の絶縁膜や基板がエッチングされることなく、絶縁不良が生じない良好な膜質の結晶性薄膜を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下に、本発明の薄膜およびその薄膜欠陥修正方法の実施形態１〜４および、本発明の結晶性薄膜とその結晶性薄膜形成方法の実施形態５を、半導体素子の製造方法に適用した場合について、図面を参照しながら詳細に説明する。
（実施形態１）
図１（ａ）〜図１（ｄ）は、本発明の実施形態１の薄膜欠陥修正方法について説明するための各工程における基板部の要部断面図である。
【００３７】
まず、図１（ａ）に示すように、基板１上に絶縁性膜２を形成する。基板１としては、ガラスまたは石英などの酸化珪素を主成分とする材料からなり、絶縁性の表面を有する基板を用いることができる。また、絶縁性膜２としては、例えばＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）ガスとＯ３ガスとを用いたプラズマＣＶＤ法により、ＳｉＯ２膜などの珪素化合物膜を厚み２００ｎｍに形成する。
【００３８】
次に、絶縁性膜２上に半導体薄膜３を形成する。この半導体薄膜３としては、例えばＳｉＨ４ガスとＨ２ガスとを用いたプラズマＣＶＤ法により、非晶質珪素膜３を厚み５０ｎｍに形成する。図１（ｂ）は、非晶質珪素膜３の薄膜を堆積後、局所的に薄膜が形成されていない欠陥が発生した非晶質珪素膜３の欠陥部４を示している。
【００３９】
このように、局所的に薄膜が形成されていない非晶質珪素膜３の欠陥部４を光ＣＶＤ法により修正するために、図１（ｃ）に示すように、薄膜３の表面側から反応ガスを供給しながら、基板１による吸収係数が小さく、薄膜３による吸収係数が大きな波長の光５を基板１の裏面側から照射する。例えば、２５０ｎｍ〜４００ｎｍの波長の光を含む紫外光として、波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザ光を基板１の裏面側から照射し、非晶質珪素膜３の表面側に有機珪素化合物を含む反応ガス６としてＤＭＳ（ジメチルシラン）ガスを流す。
【００４０】
このＤＭＳガスは、Ｓｉに二つの水素と二つのメチル基ＣＨ３が結合されたガスである。このＤＭＳにおいて、ＳｉとＣとの結合エネルギーは約７０ｋｃａｌ／ｍｏｌ、ＳｉとＨとの結合エネルギーは約７６ｋｃａｌ／ｍｏｌである。波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザ光の光子エネルギーは約９２ｋｃａｌ／ｍｏｌであるため、ＳｉとＣとの結合およびＳｉとＨとの結合を解離させることができる。
【００４１】
このため、非晶質珪素膜３が形成されていない欠陥部４を透過したＸｅＣｌエキシマレーザ光とＤＭＳガスとが光ＣＶＤ反応を起こすことになり、その結果、図１（ｄ）に示すように、非晶質珪素膜３の欠陥部４を修正するための薄膜（修復膜）としての珪素膜７をセルフアライン的に形成して、非晶質珪素膜３の欠陥部４に珪素膜７を選択的に堆積させることができる。
【００４２】
このときの光５としては、波長３５１ｎｍのＸｅＦエキシマレーザ光を用いてもよい。波長３５１ｎｍのＸｅＦエキシマレーザ光の光子エネルギーは約８１ｋｃａｌ／ｍｏｌであるため、この光を用いてもＳｉとＣとの結合およびＳｉとＨとの結合を解離させて光ＣＶＤ反応を起こさせることができる。その結果、図１（ｄ）に示すように、非晶質珪素膜３の欠陥部４を修正するための珪素膜７をその欠陥部４に選択的に堆積させて欠陥を珪素膜７で修正することができる。
【００４３】
なお、基板側１から照射される光５は、上記二つのエキシマレーザ光に限らず、例えば重水素ランプなどのように反応ガス６の結合を解離させることができるものであれば、いずれも用いることができる。
（実施形態２）
本実施形態２では、上記実施形態１の場合（反応ガス６としてＤＭＳガス）と異なる反応ガス６としてＴＥＯＳガスを用いて、基板１上に非晶質珪素膜３の形成工程までを行った基板部に対して、図１（ｂ）に示すように局所的に薄膜が形成されていない非晶質珪素膜３の欠陥部４を光ＣＶＤ法により修正する場合である。
【００４４】
例えば２５０ｎｍ〜４００ｎｍの波長の光を含む紫外光として、波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザ光を基板１側（基板部裏面側）から照射し、非晶質珪素膜３の表面側に有機珪素化合物を含む反応ガス６としてＴＥＯＳガスを流す。
【００４５】
ＴＥＯＳガスは、Ｓｉに四つの酸素Ｏが結合され、そのＯの先にＣ２Ｈ５が結合されたガスであり、ＯとＣ２Ｈ５との結合エネルギーは約７６ｋｃａｌ／ｍｏｌである。波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザ光の光子エネルギーは約９２ｋｃａｌ／ｍｏｌであるため、ＯとＣ２Ｈ５との結合を解離させることができる。なお、ＳｉとＯとの結合エネルギーは約２００ｋｃａｌ／ｍｏｌであるため、この結合は切断されないことになる。
【００４６】
このため、非晶質珪素膜３が形成されていない欠陥部４を透過したＸｅＣｌエキシマレーザ光とＴＥＯＳガスとが光ＣＶＤ反応を起こすことになり、その結果、図１（ｄ）に示すように、非晶質珪素膜３の欠陥部４を修正するための薄膜（修復膜）としての酸化珪素膜７Ａをセルフアライン的に形成して、非晶質珪素膜３の欠陥部４に酸化珪素膜７Ａを選択的に堆積させることができる。
【００４７】
このときの光５としては、波長３５１ｎｍのＸｅＦエキシマレーザ光を用いてもよい。波長３５１ｎｍのＸｅＦエキシマレーザ光の光子エネルギーは約８１ｋｃａｌ／ｍｏｌであるため、この光を用いてもＯとＣ２Ｈ５との結合を解離させて光ＣＶＤ反応を起こさせることができる。その結果、図１（ｄ）に示すように、非晶質珪素膜３の欠陥部４を修正するための酸化珪素膜７Ａを欠陥部４に選択的に堆積させて欠陥を修正することができる。
【００４８】
なお、反応ガス６としては、ＤＭＳガスやＴＥＯＳガスの他に、ＤＭＤＭＯＳ（ジメチルジメトキシシラン）ガスを用いてもよい。このＤＭＤＭＯＳガスは、Ｓｉに二つのメチル基ＣＨ３と、二つのメトキシ基ＯＣＨ３とが結合したガスである。ＤＭＤＭＯＳにおいて、ＯとＣとの結合エネルギーは約７６ｋｃａｌ／ｍｏｌであり、ＳｉとＣとの結合エネルギーは約７０ｋｃａｌ／ｍｏｌであるため、ＸｅＣｌエキシマレーザ光およびＸｅＦエキシマレーザ光のいずれを用いてもこれらの結合を解離させることができる。その結果、図１（ｄ）に示すように、非晶質珪素膜３の欠陥部４を修正するための薄膜（修復膜）としての酸化珪素膜７Ａをセルフアライン的に形成して、非晶質珪素膜３の欠陥部４に酸化珪素膜７Ａを選択的に堆積させることができる。
【００４９】
また、基板１側から照射される光５は、上記二つのエキシマレーザ光に限らず、例えば重水素ランプなどのように反応ガスの結合を解離させることができるものであれば、いずれも用いることができる。
（実施形態３）
本実施形態３では、上記実施形態１，２の場合と異なる反応ガス６としてＤＭＳガスおよびアンモニアガスＮＨ３の混合ガスを用いて、基板１上に非晶質珪素膜３の形成工程までを行った基板部に対して、局所的に薄膜が形成されていない非晶質珪素膜３の欠陥部４を光ＣＶＤ法により修正する場合である。
【００５０】
例えば２５０ｎｍ〜４００ｎｍの波長の光を含む紫外光として、波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザ光を基板１側（裏面側）から照射し、非晶質珪素膜３の表面側に有機珪素化合物を含む反応ガス６としてＤＭＳガスとアンモニアガスＮＨ３との混合ガスを流す。ＤＭＳガスにおいて、ＳｉとＣとの結合エネルギーは約７０ｋｃａｌ／ｍｏｌ、ＳｉとＨとの結合エネルギーは約７６ｋｃａｌ／ｍｏｌであり、アンモニアガスにおいてＮとＨとの結合エネルギーは約９２ｋｃａｌ／ｍｏｌである。波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザ光の光子エネルギーは約９２ｋｃａｌ／ｍｏｌであるため、ＸｅＣｌエキシマレーザ光の光子エネルギーによってＤＭＳガスのＳｉとＣとの結合およびアンモニアのＮとＨとの結合を解離させることができる。
【００５１】
このため、非晶質珪素膜３の薄膜が形成されていない非晶質珪素膜３の欠陥部４を透過したＸｅＣｌエキシマレーザ光と、非晶質珪素膜３の表面側にあるＤＭＳガスおよびアンモニアガスＮＨ３とが光ＣＶＤ反応を起こすことになり、この結果、図１（ｄ）に示すように、欠陥部４を修正するための薄膜（修復膜）としての窒化珪素膜７Ｂをセルフアライン的に形成して、欠陥部４に窒化珪素膜７Ｂを選択的に堆積させることができる。
【００５２】
なお、反応ガス６としては、ＤＭＳガスおよびアンモニアガスＮＨ３の混合ガスの他にＤＭＳガスとＮ２Ｈ４ガスとの混合ガスを用いてもよい。
【００５３】
また、基板１側から照射される光５は、上記エキシマレーザ光に限らず、例えば重水素ランプなどのように反応ガスの結合を解離させることができるものであれば、いずれでも用いることができる。
（実施形態４）
本実施形態４では、上記実施形態１〜３の場合と異なる反応ガス６を用いて、基板１上に非晶質珪素膜３の形成工程までを行った基板部に対して、局所的に薄膜が形成されていない非晶質珪素膜３の欠陥部４を光ＣＶＤ法により修正する場合である。
【００５４】
例えば２５０ｎｍ〜４００ｎｍの波長光を含む紫外光として、波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザ光を基板１側（裏面側）から照射し、非晶質珪素膜３の表面側から有機珪素化合物を含む反応ガス６としてＴＥＯＳガスとアンモニアガスＮＨ３との混合ガスを流す。ＴＥＯＳガスにおいて酸素ＯとＣ２Ｈ５との結合エネルギーは約７６ｋｃａｌ／ｍｏｌであり、アンモニアガスにおいてＮとＨとの結合エネルギーは約９２ｋｃａｌ／ｍｏｌである。波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザ光の光子エネルギーは約９２ｋｃａｌ／ｍｏｌであるため、ＸｅＣｌエキシマレーザ光の光子エネルギーによってＴＥＯＳガスのＯとＣ２Ｈ５との結合およびアンモニアのＮとＨとの結合を解離させることができる。
【００５５】
このため、非晶質珪素膜３の薄膜が形成されていない非晶質珪素膜３の欠陥部４を透過したＸｅＣｌエキシマレーザ光と、非晶質珪素膜３の表面にあるＴＥＯＳガスとが光ＣＶＤ反応を起こすことになり、この結果、図１（ｄ）に示すように、非晶質珪素膜３の欠陥部４を修正するための薄膜（修復膜）としての酸窒化珪素膜７Ｃをセルフアライン的に形成して、非晶質珪素膜３の欠陥部４に酸窒化珪素膜７Ｃを選択的に堆積させることができる。
【００５６】
なお、反応ガス６としては、ＴＥＯＳガスとアンモニアガスＮＨ３との混合ガスの他に、ＴＥＯＳガスとＮ２Ｈ４ガスとの混合ガスを用いてもよい。
【００５７】
また、基板１側（裏面側）から照射される光５は、上記エキシマレーザ光などのレーザ光に限らず、例えば重水素ランプなどのように反応ガスの結合を解離させることができるものであれば、いずれも用いることができる。
（実施形態５）
本実施形態５では、本発明の薄膜欠陥修正方法を用いて欠陥修正された非晶質珪素膜３の薄膜にエネルギーを付与（熱処理）して結晶性薄膜を形成する場合である。
【００５８】
図２は本実施形態５の結晶性薄膜形成方法について説明するための基板部の斜視図であり、図３は本実施形態５の結晶性薄膜形成後の要部断面図である。
【００５９】
まず、上記実施形態１において欠陥修正薄膜として、珪素膜７で欠陥修正された非晶質珪素膜３に対して、エネルギーとしてレーザ光を照射する。例えば図２に示すように、幅が２μｍでエネルギー密度が４００ｍＪ／ｃｍ２のエキシマレーザ光８を移動方向９（走査方向）に移動させながら繰り返し照射すると、非晶質珪素膜３が横方向（レーザ光の移動方向９）に結晶成長して、図３に示すように非晶質珪素膜３全体に結晶性珪素薄膜１０が形成される。
【００６０】
このようにして、結晶性珪素薄膜１０が形成された基板部に対して、ＨＦ洗浄を数分間実施したところ、修正された欠陥部４のみが僅かにエッチングされるだけであり、絶縁膜２および基板１がエッチングされることはなかった。
【００６１】
さらに、上記実施形態２〜４で欠陥修正された薄膜を用いて形成した結晶性薄膜についても、同様の効果が得られた。
【００６２】
以上の実施形態１〜４で欠陥修正された欠陥修正薄膜を用いて結晶化された欠陥のない高品質な結晶性薄膜が得られ、この結晶性薄膜を用いてキャリア移動度が高い薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などの薄膜半導体素子を製造することができる。この薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は液晶表示装置においてマトリクス状に配列された画素スイッチング用素子として用いることができる。なお、このように、薄膜半導体素子の例として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の他に、薄膜ダイオードがある。
【００６３】
以上により、本実施形態１〜５によれば、局所的に非晶質珪素膜３に薄膜が形成されていない非晶質珪素膜３の欠陥部４を光ＣＶＤ法により修正する際に、基板１による吸収係数が小さく、非晶質珪素膜３による吸収係数が大きな光５を基板１側（基板部の裏面）から照射し、非晶質珪素膜３が形成されていない非晶質珪素膜３の欠陥部４のみ光が透過して、非晶質珪素膜３の表面側で光ＣＶＤ反応を起こさせることにより、非晶質珪素膜３の欠陥部４にセルフアライン的に欠陥修正用の修復膜として例えば珪素膜７、酸化珪素膜７Ａ、窒化珪素膜７Ｂまたは酸窒化珪素膜７Ｃなどを形成する。このように、デポジション時に発生するダストやパーティクルなどの影響で、薄膜に局所的に膜が形成されない欠陥部が非晶質珪素膜３にある場合に、薄膜が形成されていない非晶質珪素膜３の欠陥部４を従来のように一つ一つ探すことなく、ＨＦ溶液などの洗浄によって欠陥部４からＨＦ溶液が侵食し、下層の絶縁膜や基板までエッチングされないように、欠陥部４を修復膜にて選択的かつ確実に修正することができる。
【００６４】
なお、上記実施形態１〜５では非晶質珪素薄膜３を用いたが、これに限らず、半導体薄膜であればよい。
【００６５】
また、上記実施形態１〜５では、欠陥部４に形成される修復膜として、珪素膜７、酸化珪素化合物膜７Ａ、窒化珪素化合物７Ｂまたは酸窒化珪素化合物７Ｃなどの珪素化合物膜を用いたが、これに限らず、他の珪素化合物膜であってもよい。
【００６６】
さらに、上記実施形態１〜５では、光ＣＶＤ法に用いる光として、２５０ｎｍ〜４００ｎｍの波長の紫外光であるエキシマレーザ光を用いたが、これに限らず、エキシマレーザ光以外のレーザ光であってもよい。
【００６７】
さらに、上記実施形態１〜５では、反応ガス６として、ＤＭＳ（ジメチルシラン）ガス、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）ガス、ＤＭＤＭＯＳ（ジメチルジメトキシシラン）ガス、ＤＭＳガスとアンモニアガスＮＨ３との混合ガス、ＤＭＳガスとＮ２Ｈ４ガスとの混合ガス、ＴＥＯＳガスとアンモニアガスＮＨ３との混合ガスおよび、ＴＥＯＳガスとＮ２Ｈ４ガスとの混合ガスのいずれかを用いたが、これに限らず、有機珪素化合物を含むガスであればよい。
【００６８】
以上のように、本発明の好ましい実施形態１〜５を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１〜５に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１〜５の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、基板上に形成された薄膜の欠陥修正方法、その方法を用いて欠陥修正された欠陥修正薄膜、さらに、欠陥部を修正した後、その薄膜にエネルギー付与を行うことによって良好な結晶性薄膜を形成する結晶性薄膜の形成方法、この方法を用いて形成された結晶性薄膜およびこれを用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などの薄膜半導体素子の分野において、基板上に形成された薄膜に対して、デポジション時のダストやパーティクルによる微小欠陥ピットを探すことなく、薄膜が形成されていない薄膜の欠陥部にセルフアライン的に修正用の修復膜を形成し、良好な半導体薄膜や結晶性半導体薄膜を作製することができる。このようにして形成された結晶性半導体薄膜を用いて、キャリア移動度が高いＴＦＴなどの薄膜半導体素子を有する半導体装置を実現することができ、これを用いて様々な液晶表示装置を含む各種の電子機器に利用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、本発明の実施形態１の薄膜欠陥修正方法について説明するための各工程における基板部の要部断面図である。
【図２】本発明の実施形態５の結晶性薄膜形成方法について説明するための基板部の斜視図である。
【図３】図２の基板部に対する結晶性薄膜形成後の要部断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１  基板
２  絶縁性膜（ＳｉＯ２膜）
３  非晶質珪素膜（非晶質薄膜）
４  欠陥部
５  光（紫外光）
６  反応ガス
７  珪素膜（欠陥修正用の修復膜）
７Ａ  酸化珪素膜（欠陥修正用の修復膜）
７Ｂ  窒化珪素膜（欠陥修正用の修復膜）
７Ｃ  酸窒化珪素膜（欠陥修正用の修復膜）
８  エキシマレーザ光
９  エキシマレーザ光の走査方向（移動方向）
１０  結晶性珪素薄膜（結晶性薄膜）
【図１】
2005252209.tif 000003
【図２】
2005252209.tif 000004
【図３】
2005252209.tif 000005