(57)【要約】【課題】  閾値電圧などの活性領域の特性値の制御をより正確にできて、製品歩留りを大幅に向上させる。【解決手段】  ガラス基板１１上に、閾値電圧制御のためのチャネル領域１３ｃとなる領域へのイオンドーピング状態を評価する評価用薄膜トランジスタ１０Ｂを予め設けておき、チャネル領域１３ｃへのボロンイオンドープ工程後、その評価用薄膜トランジスタ１０Ｂのみを選択的に活性化させて、そのキャリア濃度を測定する。次に、その測定値から予想閾値電圧を算出し、この予想閾値電圧と設定閾値電圧との差異を算出し、この差異に基づいて、設定閾値電圧を得るために必要なリンイオンドープ量を算出して、リンイオンのカウンタードープを行う。これによって、製品として用いられる薄膜トランジスタ１０Ａに損傷を与えることなく、閾値電圧の制御がより正確なものとなり、歩留りが飛躍的に向上する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板上に評価反映用活性領域および評価用活性領域が設けられ、該活性領域の特性値制御用に不純物イオンが該活性領域となる領域に注入された半導体装置を製造する半導体装置の製造方法であって、
該評価用活性領域となる領域への不純物イオンドーピング状態を評価し、該評価結果に基づいて、該評価反映用活性領域となる領域への不純物イオンドーピング状態を、該評価反映用活性領域が所望の設定特性値になるように調整するドーピング状態制御工程を有する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記ドーピング状態制御工程は、
該不純物イオンを、前記評価反映用活性領域となる領域に注入すると共に、該絶縁性基板上に設定され、該評価反映用活性領域となる領域への不純物イオンドーピング状態を評価するための評価用活性領域となる領域にも注入するイオンドープ工程と、
該不純物イオンが注入された評価用活性領域となる領域のみを選択的に活性化させ、該活性化させた評価用活性領域のキャリア濃度を測定し、該キャリア濃度の測定結果から予想特性値を算出して、該予想特性値と所望の設定特性値との差異を算出し、この差異の算出結果に基づいて設定特性値を得るために必要なカウンターイオン量を算出し、少なくとも該評価反映用活性領域に対して、該必要なイオン量のカウンターイオンのカウンタードープを行うカウンタードープ工程とを有する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
絶縁性基板上にチャネル領域およびソース・ドレイン領域を含む活性領域が設けられた評価反映用薄膜トランジスタおよび評価用薄膜トランジスタを有し、該チャネル領域の閾値電圧制御用に不純物イオンが該活性領域となる領域に注入された半導体装置を製造する半導体装置の製造方法であって、
該評価用薄膜トランジスタの評価用活性領域となる領域への不純物イオンドーピング状態を評価し、該評価結果に基づいて、該評価反映用薄膜トランジスタの評価反映用活性領域となる領域への不純物イオンドーピング状態を、該チャネル領域の所望の設定閾値電圧になるように調整するドーピング状態制御工程を有する半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記ドーピング状態制御工程は、
該不純物イオンを、前記評価反映用活性領域となる領域に注入すると共に、該絶縁性基板上に設定され、該評価反映用活性領域となる領域への不純物イオンドーピング状態を評価するための評価用薄膜トランジスタ形成領域の評価用活性領域となる領域にも注入するイオンドープ工程と、
該不純物イオンが注入された評価用活性領域となる領域のみを選択的に活性化させ、該活性化させた評価用活性領域のキャリア濃度を測定し、該キャリア濃度の測定結果から予想閾値電圧を算出して、該予想閾値電圧と所望の設定閾値電圧との差異を算出し、この差異の算出結果に基づいて設定閾値電圧を得るために必要なカウンターイオン量を算出し、少なくとも該評価反映用活性領域に対して、該必要なイオン量のカウンターイオンのカウンタードープを行うカウンタードープ工程とを有する請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記イオンドープ工程は、前記活性領域の所望の特性値または設定閾値電圧よりも所定値だけ高くなるように不純物イオンを過剰に注入する請求項２または４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記評価用活性領域となる領域の選択的な活性化は、レーザ光を用いたアニール処理により局所的に行う請求項２または４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記イオンドープ工程の前に、
該絶縁性基板上にシリコン膜を形成するシリコン膜形成工程と、
該シリコン膜上にゲート絶縁膜を形成する工程とを有し、
前記イオンドープ工程は、該ゲート絶縁膜上から前記活性領域となる領域に前記不純物イオンを注入する請求項２または４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記シリコン膜形成工程は、
該絶縁性基板上にアモルファスシリコン膜を成膜する工程と、
該アモルファスシリコン膜の結晶性を助長する触媒元素を該アモルファスシリコン膜に導入する工程と、
該触媒元素が導入されたアモルファスシリコン膜を熱処理により結晶化させて結晶性シリコン膜を形成する結晶性シリコン膜形成工程とを有する請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記アモルファスシリコン膜の厚みは２５ｎｍ以上８０ｎｍ以下である請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記結晶性シリコン膜形成工程は、炉による熱処理、ランプアニールおよびレーザ照射のうちのいずれかの方法またはそれらの方法の組合わせによって行う請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記触媒元素は、ニッケル、コバルト、パラジウム、白金、銅、銀、金、インジウム、錫、アルミニウム、アンチモン、鉄、ルテニウム、ロジウム、オスミウムおよびイリジウムのうちの一種または複数種の元素である請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記触媒元素には、少なくともニッケルが含まれている請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記触媒元素の濃度は、１×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下である請求項８，１１および１２のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記カウンタードープ工程の後に、
該ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
該ゲート電極をマスクとして前記活性層となる両領域の一方にリンイオンを注入し、該両領域の他方にボロンイオンを注入して前記薄膜トランジスタのソース・ドレイン領域を得るソース・ドレイン領域形成工程とを有する請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記ソース・ドレイン領域形成工程において、前記ソース・ドレイン領域となる領域に対して、結晶性助長用の触媒元素をゲッタリングするゲッタリング材料が導入され、該ゲッタリング材料を活性化させることにより、該ゲッタリング材料によって前記チャネル領域の触媒元素はゲッタリングされる請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記ゲッタリング材料は、リン、酸素、アルゴンおよびハロゲン元素のうちの一種または複数種の元素を含む請求項１５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記ソース・ドレイン領域形成工程後に、前記ゲート電極およびゲート絶縁膜上に層間絶縁膜を形成する工程と、
３００℃以上６００℃以下の温度で、１分間以上２０時間以下の加熱処理を行う工程とを更に有する請求項１４または１５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記加熱処理は、水素、窒素、アルゴンおよびヘリウムのうちの少なくとも一種類のガス雰囲気下で行われる請求項１７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
絶縁性基板上に活性領域が設けられ、該活性領域の特性値制御用に不純物イオンが該活性領域となる領域に注入されている半導体装置であって、
該絶縁性基板上に、該活性領域となる領域への不純物イオンドーピング状態が評価されて不純物イオンドーピング調整に反映された評価用活性領域が残存している半導体装置。
【請求項２０】
絶縁性基板上にチャネル領域およびソース・ドレイン領域を含む活性領域が設けられた薄膜トランジスタを有し、該チャネル領域の閾値電圧制御用に不純物イオンが該活性領域となる領域に注入されている半導体装置であって、
該絶縁性基板上に、該活性領域となる領域への不純物イオンドーピング状態が評価されて不純物イオンドーピング調整に反映された評価用薄膜トランジスタが残存している半導体装置。
【請求項２１】
前記活性領域となる領域には、該活性領域の設定特性値としての所望の設定閾値電圧よりも高くなるように前記不純物イオンが所定量だけ過剰に注入され、その過剰量を相殺するために該不純物イオンのカウンターイオンが注入されている請求項１９または２０に記載の半導体装置。
【請求項２２】
前記カウンターイオンはリンイオンである請求項２１に記載の半導体装置。
【請求項２３】
前記不純物イオンはボロンイオンである請求項１９〜２１のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項２４】
前記活性領域は結晶性シリコン膜である請求項１９〜２１のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項２５】
請求項１９〜２４に記載の半導体装置を、間に液晶層が挟持された一対の基板部のうち少なくとも一方の基板部に設けた液晶表示装置。
【請求項２６】
請求項１９〜２４に記載の半導体装置を薄膜集積回路に用いた密着型イメージセンサ。
【請求項２７】
請求項１９〜２４に記載の半導体装置を薄膜集積回路に用いた三次元ＩＣ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結晶性シリコン膜を活性領域とする薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)などの半導体装置の製造方法、半導体装置、これを用いた液晶表示装置、密着型イメージセンサおよび三次元ＩＣに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大型で高解像度の液晶表示装置や、高速で高解像度の密着型イメージセンサ、三次元ＩＣ(集積回路)などの実現に向けて、ガラス基板などの絶縁性基板上に高性能な半導体素子を形成することが試みられている。通常、上記装置に用いられる半導体素子には、薄膜状のシリコン半導体を用いるのが一般的である。なお、上記薄膜状のシリコン半導体としては、アモルファスシリコン半導体(ａ−Ｓｉ)からなるものと、結晶性を有するシリコン（結晶性シリコン）からなるものとの二つに大別される。
【０００３】
上記アモルファスシリコン半導体は、作製温度が低いために気相法で比較的容易に作製することが可能であり、量産性に富むために最も一般的に用いられている。しかしながら、結晶性を有するシリコン半導体に比べて導電性などの物性が劣るために、今後、上述した装置においてより高速特性を実現するためには、上記結晶性を有するシリコン半導体からなる薄膜状半導体装置の作製方法を確立することが強く求められている。なお、結晶性を有するシリコン半導体としては、多結晶シリコンおよび微結晶シリコンなどが知られている。
【０００４】
上記結晶性を有する薄膜状のシリコン半導体を得る方法として、
（１）成膜時に結晶性を有する膜を直接成膜する方法、
（２）アモルファスな半導体膜を成膜しておき、強光を照射して、そのエネルギーによって結晶性を有せしめる方法、
（３）アモルファスな半導体膜を成膜しておき、熱エネルギーを加えることによって結晶性を有せしめる方法などが知られている。
【０００５】
しかしながら、上記(１)の方法においては、成膜工程と同時に結晶化が進行するので、大粒径の結晶性シリコンを得るためには厚膜化が不可欠であり、良好な半導体物性を有する膜を基板上に全面に渡って成膜することが技術的に困難である。また、成膜温度が６００℃以上と高く、安価なガラス基板を使用できないというコスト上の問題もある。
【０００６】
上記(２)の方法においては、溶融固化過程の結晶化現象を利用するために、小粒径ながら粒界が良好に処理され、高品質な結晶性シリコンが得られる。しかしながら、現在最も一般的に利用されているエキシマーレーザ光を使用する場合を例に取ると、レーザ光の安定性が十分ではないので、大面積基板の全面を均一に処理して均一な結晶性を有するシリコン膜を得ることが容易ではなく、同一基坂上に均一な特性を有する複数の半導体素子を作製することが困難であるという問題がある。さらに、レーザ光の照射面積が小さく、スループットが低いという問題がある。
【０００７】
上記(３)の方法においては、上記(１)および(２)の方法に比べると大面積に対応することができるという利点はあるが、結晶化のために６００℃以上の高温で数十時間にわたる加熱処理が必要である。したがって、安価なガラス基板の使用とスループットの向上のためには、加熱温度を下げて短時間で結晶化させるという相反する問題を同時に解決しなければならない。さらに、上記(３)の方法においては、固相結晶化現象を利用するために、結晶粒は基板面に平行に広がり、数μｍの粒径を持つものさえ現れる。ところが、成長した結晶粒同士がぶつかり合って粒界が形成されるため、その粒界はキャリアに対するトラップ準位として働き、ＴＦＴの移動度を低下させる原因になる。
【０００８】
上記(３)の方法を応用して、より低温かつ短時間の加熱処理によって、高品質で均一な結晶性を有するシリコン膜を作製する方法が、例えば特許文献１〜３において提案されている。これらの公報に開示されている従来技術においては、アモルファスシリコン膜の表面にニッケルなどの金属元素を徴量に導入し、その後で加熱処理を行なうことによって、６００℃以下の低温でかつ数時間程度の処理時間で結晶化を行なっている。
【０００９】
上記結晶化のメカニズムは、先ず、金属元素を核とした結晶核発生が早期に起こり、その後、その金属元素が触媒となって結晶成長を促して、結晶化が急激に進行することによって理解される。その意味で、以下、これらの金属元素を、結晶化を助長する触媒元素と称する。これらの触媒元素によって結晶化が助長されて、結晶成長した結晶性シリコン膜は、通常の固相成長法によって結晶化したシリコン膜が双晶構造であるのに対して、何本もの柱状結晶で構成されており、それぞれの柱状結晶内部は単結晶に近い状態になっている。
【００１０】
上記結晶化を助長する触媒元素がシリコン膜中に残存していると、正常なＴＦＴ特性が得られない。そこで、例えば特許文献１，２および４に開示されているように、リンイオンなどを用いた触媒元素のゲッタリングが行われる。
【００１１】
触媒元素を含有するシリコン膜をパターンニング後、その表面上にゲート絶縁膜を設け、さらにゲート電極を設けて、その上からリンイオンをドーピングする。これにより、ゲート電極直下の領域以外（ソース・ドレイン領域）にリンがドーピングされる。これを熱エネルギーまたはレーザ光により活性化することによって、ゲート電極直下の領域の触媒元素がソース・ドレイン領域にゲッタリングされる。ゲート電極直下の領域がチャネル領域となり、Ｎチャネル型の薄膜トランジスタが形成される。
【００１２】
ここで、ソース・ドレイン領域にボロンイオンを注入してＰチャネル型の薄膜トランジスタを作製する場合には、ゲート電極形成後にボロンイオンが注入され、それと共にゲッタリング材料としてのリンイオンが注入される。さらに、Ｎチャネル型の薄膜トランジスタとＰチャネル型の薄膜トランジスタとを相補的に構成した回路を作製する場合には、不純物の必要な領域がフォトレジストで覆われて、それぞれの元素が選択的にドーピングされる。
【００１３】
さらに、例えば特許文献５には、結晶性シリコン膜のシート抵抗値を測定してその抵抗値から閾値電圧を予め予測し、ゲート電極形成前にチャネル領域に微量のボロンイオンを注入して閾値電圧を制御する方法が開示されている。
【特許文献１】特開平６−３３３８２４号公報
【特許文献２】特開平６−３３３８２５号公報
【特許文献３】特開平８−３３０６０２号公報
【特許文献４】特開平８−２３６４７１号公報
【特許文献５】特開２００２−１３４７５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記ソース・ドレイン領域へのリンイオンやボロンイオンの注入、および閾値電圧制御のためのチャネル領域への微量のボロンイオンの注入は、イオンドーピング装置を用いて、加速電圧およびドーズ量（注入量）を制御して行われる。このときの注入精度により、ソース・ドレイン領域の抵抗、ゲッタリング能力、閾値電圧、信頼性、均一性（特性の均質性）および歩留りなどが大きく影響を受ける。特に、閾値電圧制御についてはより高精度の制御が必要であり、イオンドーピング装置単体の制御性では、イオン種比率および注入量の制御が不十分であり、安定した閾値電圧制御が困難で、歩留り向上を図ることが容易ではない。
【００１５】
これを改善するために、一定期間、例えば、基板５００枚毎に１回、または１日に１回というように、イオンビームの質量スペクトル分析を行なったり、シリコンウェハをモニタリングしてキャリア濃度を測定し、補正する手法が採用されている。これらの手法によれば、閾値電圧を制御することは可能であるが、基板毎にこれらの補正が実施されておらず、抜き取り検査的に行われているため、質量スペクトル分析やウェハによるモニタリングの実施機会と次の実施機会との間でイオンドーピング装置のプラズマ状態が変化した場合などには、補正が行われず、不良品を製造し続けることがある。このようなことから、これらの手法を用いても、高い歩留りを維持することはできない。
【００１６】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、閾値電圧などの活性領域の特性値をより正確に制御できて製品歩留まりを大幅に向上させることができる半導体装置の製造方法、半導体装置、これを用いた液晶表示装置、密着型イメージセンサおよび三次元ＩＣ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】
【００１７】
本発明の半導体装置の製造方法は、絶縁性基板上に評価反映用活性領域および評価用活性領域が設けられ、該活性領域の特性値制御用に不純物イオンが該活性領域となる領域に注入された半導体装置を製造する半導体装置の製造方法であって、該評価用活性領域となる領域への不純物イオンドーピング状態を評価し、該評価結果に基づいて、該評価反映用活性領域となる領域への不純物イオンドーピング状態を、該評価反映用活性領域が所望の設定特性値になるように調整するドーピング状態制御工程を有し、そのことにより上記目的が達成される。
【００１８】
また、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法におけるドーピング状態制御工程は、該不純物イオンを、前記評価反映用活性領域となる領域に注入すると共に、該絶縁性基板上に設定され、該評価反映用活性領域となる領域への不純物イオンドーピング状態を評価するための評価用活性領域となる領域にも注入するイオンドープ工程と、該不純物イオンが注入された評価用活性領域となる領域のみを選択的に活性化させ、該活性化させた評価用活性領域のキャリア濃度を測定し、該キャリア濃度の測定結果から予想特性値を算出して、該予想特性値と所望の設定特性値との差異を算出し、この差異の算出結果に基づいて設定特性値を得るために必要なカウンターイオン量を算出し、少なくとも該評価反映用活性領域に対して、該必要なイオン量のカウンターイオンのカウンタードープを行うカウンタードープ工程とを有する。
【００１９】
本発明の半導体装置の製造方法は、絶縁性基板上にチャネル領域およびソース・ドレイン領域を含む活性領域が設けられた評価反映用薄膜トランジスタおよび評価用薄膜トランジスタを有し、該チャネル領域の閾値電圧制御用に不純物イオンが該活性領域となる領域に注入された半導体装置を製造する半導体装置の製造方法であって、該評価用薄膜トランジスタの評価用活性領域となる領域への不純物イオンドーピング状態を評価し、該評価結果に基づいて、該評価反映用薄膜トランジスタの評価反映用活性領域となる領域への不純物イオンドーピング状態を、該チャネル領域の所望の設定閾値電圧になるように調整するドーピング状態制御工程を有し、そのことにより上記目的が達成される。
【００２０】
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法におけるドーピング状態制御工程は、該不純物イオンを、前記評価反映用活性領域となる領域に注入すると共に、該絶縁性基板上に設定され、該評価反映用活性領域となる領域への不純物イオンドーピング状態を評価するための評価用薄膜トランジスタ形成領域の評価用活性領域となる領域にも注入するイオンドープ工程と、該不純物イオンが注入された評価用活性領域となる領域のみを選択的に活性化させ、該活性化させた評価用活性領域のキャリア濃度を測定し、該キャリア濃度の測定結果から予想閾値電圧を算出して、該予想閾値電圧と所望の設定閾値電圧との差異を算出し、この差異の算出結果に基づいて設定閾値電圧を得るために必要なカウンターイオン量を算出し、少なくとも該評価反映用活性領域に対して、該必要なイオン量のカウンターイオンのカウンタードープを行うカウンタードープ工程とを有する。
【００２１】
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法におけるイオンドープ工程は、前記活性領域の所望の特性値または設定閾値電圧よりも所定値だけ高くなるように不純物イオンを過剰に注入する。
【００２２】
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における評価用活性領域となる領域の選択的な活性化は、レーザ光を用いたアニール処理により局所的に行う。
【００２３】
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法におけるイオンドープ工程の前に、該絶縁性基板上にシリコン膜を形成するシリコン膜形成工程と、該シリコン膜上にゲート絶縁膜を形成する工程とを有し、前記イオンドープ工程は、該ゲート絶縁膜上から前記活性領域となる領域に前記不純物イオンを注入する。
【００２４】
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法におけるシリコン膜形成工程は、該絶縁性基板上にアモルファスシリコン膜を成膜する工程と、該アモルファスシリコン膜の結晶性を助長する触媒元素を該アモルファスシリコン膜に導入する工程と、該触媒元素が導入されたアモルファスシリコン膜を熱処理により結晶化させて結晶性シリコン膜を形成する結晶性シリコン膜形成工程とを有する。
【００２５】
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法におけるアモルファスシリコン膜の厚みは２５ｎｍ以上８０ｎｍ以下である。
【００２６】
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における結晶性シリコン膜形成工程は、炉による熱処理、ランプアニールおよびレーザ照射のうちのいずれかの方法またはそれらの方法の組合わせによって行う。
【００２７】
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における触媒元素は、ニッケル、コバルト、パラジウム、白金、銅、銀、金、インジウム、錫、アルミニウム、アンチモン、鉄、ルテニウム、ロジウム、オスミウムおよびイリジウムのうちの一種または複数種の元素である。
【００２８】
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における触媒元素には、少なくともニッケルが含まれている。
【００２９】
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における触媒元素の濃度は、１×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下である。
【００３０】
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法におけるカウンタードープ工程の後に、該ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、該ゲート電極をマスクとして前記活性層となる両領域の一方にリンイオンを注入し、該両領域の他方にボロンイオンを注入して前記薄膜トランジスタのソース・ドレイン領域を得るソース・ドレイン領域形成工程とを有する。
【００３１】
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法におけるソース・ドレイン領域形成工程において、前記ソース・ドレイン領域となる領域に対して、結晶性助長用の触媒元素をゲッタリングするゲッタリング材料が導入され、該ゲッタリング材料を活性化させることにより、該ゲッタリング材料によって前記チャネル領域の触媒元素はゲッタリングされる。
【００３２】
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法におけるゲッタリング材料は、リン、酸素、アルゴンおよびハロゲン元素のうちの一種または複数種の元素を含む。
【００３３】
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法におけるソース・ドレイン領域形成工程後に、前記ゲート電極およびゲート絶縁膜上に層間絶縁膜を形成する工程と、３００℃以上６００℃以下の温度で、１分間以上２０時間以下の加熱処理を行う工程とを更に有する。
【００３４】
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における加熱処理は、水素、窒素、アルゴンおよびヘリウムのうちの少なくとも一種類のガス雰囲気下で行われる。
【００３５】
本発明の半導体装置は、絶縁性基板上に活性領域が設けられ、該活性領域の特性値制御用に不純物イオンが該活性領域となる領域に注入されている半導体装置であって、該絶縁性基板上に、該活性領域となる領域への不純物イオンドーピング状態が評価されて不純物イオンドーピング調整に反映された評価用活性領域が残存しており、そのことにより上記目的が達成される。
【００３６】
本発明の半導体装置は、絶縁性基板上にチャネル領域およびソース・ドレイン領域を含む活性領域が設けられた薄膜トランジスタを有し、該チャネル領域の閾値電圧制御用に不純物イオンが該活性領域となる領域に注入されている半導体装置であって、該絶縁性基板上に、該活性領域となる領域への不純物イオンドーピング状態が評価されて不純物イオンドーピング調整に反映された評価用薄膜トランジスタが残存しており、そのことにより上記目的が達成される。
【００３７】
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置における活性領域となる領域には、該活性領域の設定特性値としての所望の設定閾値電圧よりも高くなるように前記不純物イオンが所定量だけ過剰に注入され、その過剰量を相殺するために該不純物イオンのカウンターイオンが注入されている。
【００３８】
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置におけるカウンターイオンはリンイオンである。
【００３９】
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置における不純物イオンはボロンイオンである。
【００４０】
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置における活性領域は結晶性シリコン膜である。
【００４１】
本発明の液晶表示装置は、請求項１９〜２４に記載の上記本発明の半導体装置を、間に液晶層が挟持された一対の基板部のうち少なくとも一方の基板部に設けたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００４２】
本発明の密着型イメージセンサは、請求項１９〜２４に記載の上記本発明の半導体装置を薄膜集積回路に用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００４３】
本発明の三次元ＩＣは、請求項１９〜２４に記載の上記本発明の半導体装置を薄膜集積回路に用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００４４】
上記構成により、以下に、本発明の作用について説明する。
【００４５】
本発明においては、基板上に、活性領域の所望の特性値として、例えば閾値電圧制御のためのチャネル領域へのイオンドーピング状態評価用薄膜トランジスタを設けておく。チャネル領域にボロンイオンなどの不純物イオンを注入した後、その評価用薄膜トランジスタのみを選択的に活性化してキャリア濃度測定を行い、測定結果から予想閾値電圧を算出し、該予想閾値電圧と所望の設定閾値電圧との差異を算出して、設定閾値電圧を得るために必要な不純物イオンとして例えばリンイオン量を算出し、リンイオンなどのカウンターイオンを注入する。これにより、基板毎に閾値電圧をより正確に制御することが可能となる。
【００４６】
上記チャネル領域に不純物イオンをドーピングする際に、ドーピング直後の閾値電圧が所望の設定閾値電圧よりも高くなるように過剰に注入する。カウンターイオンをドーピングして設定閾値電圧に合わせるように調整することにより、閾値電圧制御の精度を向上させることができる。特に、ボロンイオンはイオン種比率が圧力やパワーなどの条件の影響を受けやすいことに対して、リンイオンは圧力やパワーなどの条件を受け難く、イオン種比率変動が生じにくい。よって、ボロンイオンをドーピング直後の閾値電圧が所望の設定閾値電圧よりも高くなるように過剰に注入し、リンイオンをドーピングして設定閾値電圧に合わせるように調整することにより、設定閾値電圧への正確な合せ込みが可能となる。
【００４７】
評価用薄膜トランジスタの選択的活性化は、エキシマレーザ光などのレーザ光を用いた局所的なアニール処理により行なうことが好ましい。これにより、製品として用いられる部分の評価反映用薄膜トランジスタに損傷を与えることなく、評価用薄膜トランジスタのみを活性化させて、閾値電圧の評価を行なうことが可能となる。
【００４８】
シリコン膜は、基板上に成膜されたアモルファスシリコン膜にアモルファスシリコン膜の結晶性を助長する触媒元素を導入して結晶化させることにより、低温かつ短時間の加熱処理で高品質で均一な結晶性を有するシリコン膜を作製することができる。このような触媒元素として、ニッケル、コバルト、パラジウム、白金、銅、銀、金、インジウム、錫、アルミニウムおよびアンチモンなどのうちの一種または複数種の元素を用いることにより、微量でアモルファスシリコン膜の結晶化助長効果が得られる。
【００４９】
また、上記触媒元素として、ニッケルが含まれていることが好ましい。通常、上記触媒元素は、シリサイド化することによってアモルファスシリコン膜の結晶成長を助長する。触媒元素ニッケルのシリサイド化合物であるＮｉＳｉ２の結晶構造は、種々の触媒元素のシリサイド化合物うち、最も単結晶シリコンの結晶構造と類似しており、その格子定数も結晶シリコンの格子定数に非常に近い。したがって、上記ＮｉＳｉ２は、アモルファスシリコン膜の結晶化に最高の鋳型として作用し、上記アモルファスシリコン膜の結晶化が大いに促進される。
【００５０】
また、得られる半導体装置において、活性領域中の触媒元素濃度は、１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることが好ましい。活性領域中に残っている触媒元素の濃度が１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であれば、リーク電流の増大や特性劣化などがない半導体装置が得られる。
【００５１】
チャネル領域の触媒元素濃度を低減するために、ソース・ドレイン領域に触媒元素をゲッタリングするゲッタリング材料を導入して活性化することによって、チャネル領域の触媒元素をゲッタリング材料によってゲッタリングすることができる。このようなゲッタリング材料としては、リン、酸素、アルゴンおよびハロゲン元素のうちの一種または複数種の元素を含むものを用いることができる。
【００５２】
上記触媒元素導入後の結晶化は、炉による熱処理、ランプアニールおよびレーザ照射のうちのいずれかの方法またはそれらの組合わせによって行われる。これにより、触媒元素が導入されたアモルファスシリコン層を十分に結晶化させることが可能となる。特に、熱処理とレーザ照射との組み合せ、またはランプアニールとレーザ照射との組み合せなどにより結晶化を行うことが好ましく、この場合、熱処理あるいはランプアニールにおいては上記アモルファスシリコン膜を完全に結晶化させず、その後のレーザ照射により完全結晶化させることが好ましい。これにより、トランジスタ特性を飛躍的に向上させることができる。
【００５３】
また、アモルファスシリコン膜の厚みは、２５ｎｍ以上８０ｎｍ以下であることが好ましい。上記アモルファスシリコン膜の厚みが２５nm以上であれば、上記触媒元素の導入によって十分な結晶成長が得られる。また、上記アモルファスシリコン膜の厚みが８０nm以下であれば、柱状結晶が二層構造にはならず、結晶性の悪化や触媒元素の残留などの問題が生じない。
【００５４】
層間絶縁膜形成後には、３００℃以上６００℃以下の温度で、１分間以上２０時間以下の加熱処理を行うことが好ましい。また、このときの加熱処理は、窒素、アルゴンおよびヘリウムのうちの少なくとも一種類のガス雰囲気下で行うことが好ましい。これにより、水素化の効果が著しく向上し、トランジスタ特性のばらつき、特に、閾値電圧のばらつきがさらに低減される。
【発明の効果】
【００５５】
以上説明したように、本発明によれば、絶縁性基板上に形成された半導体装置において、基板上に、活性領域の所望の特性値制御として、例えばチャネル領域の閾値電圧制御のためのチャネル領域へのイオンドーピング状態評価用薄膜トランジスタ形成領域を設けておき、チャネル領域への例えばボロンイオンドーピング後、その評価用薄膜トランジスタのみを選択的に活性化してキャリア濃度を測定し、その測定値から予想閾値電圧を算出し、その算出した予想閾値電圧と、設定閾値電圧との差異を算出し、この差異に基づいて、設定閾値電圧を得るために必要な不純物イオンとして例えばリンイオンドープ量を算出してリンイオンのカウンタードープを行うことにより、閾値電圧の制御をより正確に行うことができて、歩留まりを飛躍的に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態は、本発明の半導体装置およびその製造方法を、ガラス基板上に形成されたＮチャネル型薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）およびその製造工程に適用したものである。本実施形態におけるＴＦＴは、アクティブマトリックス型液晶表示装置のドライバ回路や画素部分は勿論のこと、薄膜集積回路を構成する各種素子としても利用可能である。なお、本実施形態においては、それらの代表例として、基坂上に数十万から数百万のＮチャネル型薄膜トランジスタを特に均一に作製する必要がある液晶表示装置用アクティブマトリックス基坂上の画素用薄膜トランジスタを例に挙げて説明する。
【００５７】
図１は、本実施形態の半導体装置の構成例を示す断面図である。実際には基板上に数十万個以上の画素用薄膜トランジスタ１０Ａが形成されるのであるが、以下では１個の薄膜トランジスタに簡略化して説明する。また、評価用薄膜トランジスタ１０Ｂについても、画素用薄膜トランジスタ１０Ａを形成した基板と同一の基板上に、１個の薄膜トランジスタが形成されている場合について説明するが、基板上の複数箇所に形成されていてもよい。
【００５８】
図１に示すように、半導体装置は、絶縁性基板としてのガラス基板１１上に、評価反映用薄膜トランジスタとしての画素用薄膜トランジスタ１０Ａと、この画素用薄膜トランジスタ１０Ａの閾値電圧制御のために、チャネル領域１３ｃに注入される不純物イオンのドーピング状態（量および均一性を含む状態）を評価するための評価用薄膜トランジスタ１０Ｂとを有している。
【００５９】
画素用薄膜トランジスタ１０Ａは、絶縁性基板としてのガラス基板１１上に絶縁膜１２が設けられ、その上に、シリコン膜１３によって形成されたソース領域１３ａおよびドレイン領域１３ｂ、これらの間のチャネル領域１３ｃが設けられ、さらにそのチャネル領域１３ｃ上に、チャネル領域１３ｃと重畳するようにゲート絶縁膜１４を介してゲート電極１５が設けられている。これらのソース領域１３ａ、ドレイン領域１３ｂおよびゲート電極１５を覆うように層間絶縁膜１６が設けられ、ソース領域１３ａ上のゲート絶縁膜１４および層間絶縁膜１６に開口したコンタクトホールを介してソース領域１３ａと接続するソース電極１７ａが設けられ、また、ドレイン領域１３ｂ上のゲート絶縁膜１４および層間絶縁膜１６に開口したコンタクトホールを介してドレイン領域１３ｂと接続するドレイン電極１７ｂが設けられている。
【００６０】
評価用薄膜トランジスタ１０Ｂは、画素用薄膜トランジスタ１０Ａの場合と同様に、絶縁性基板としてのガラス基板１１上に絶縁膜１２が設けられ、その上に、シリコン膜１３によって形成されたソース領域１３ａおよびドレイン領域１３ｂ、これらの間のチャネル領域１３ｃが設けられ、さらにそのチャネル領域１３ｃ上に、チャネル領域１３ｃと重畳するようにゲート絶縁膜１４を介してゲート電極１５が設けられている。これらのソース領域１３ａ、ドレイン領域１３ｂおよびゲート電極１５を覆うように層間絶縁膜１６が設けられ、ソース領域１３ａ上のゲート絶縁膜１４および層間絶縁膜１６に開口したコンタクトホールを介してソース領域１３ａと接続するソース電極１７ａが設けられ、また、ドレイン領域１３ｂ上のゲート絶縁膜１４および層間絶縁膜１６に開口したコンタクトホールを介してドレイン領域１３ｂと接続するドレイン電極１７ｂが設けられている。この評価用トランジスタ１０Ｂは、例えば液晶表示装置用アクティブマトリクス基板を作製する場合には、表示に影響を与えないように、複数の画素用薄膜トランジスタ１０Ａが形成される表示領域よりも外側の基板周辺部分（基板端部）に形成される。
【００６１】
上記画素用薄膜トランジスタ１０Ａおよび評価用薄膜トランジスタ１０Ｂにおいて、チャネル領域１３ｃには、閾値電圧制御のための不純物イオンとしてボロンイオンが所望の設定閾値電圧よりも高くなるように過剰に注入され、さらに、その過剰量を相殺するためのカウンターイオンとしてリンイオンが注入されて、画素用薄膜トランジスタ１０Ａの閾値電圧が制御されている。
【００６２】
また、シリコン膜１３は、基板上に成膜されたアモルファスシリコン膜に、そのアモルファスシリコン膜の結晶性を助長する触媒元素を導入しかつ熱処理により結晶化させた結晶化シリコン膜である。また、ソース領域１２ａとドレイン領域１３ｂには触媒元素をゲッタリングするゲッタリング材料が導入され、チャネル領域１３ｃ内の触媒元素はゲッタリング材料によってゲッタリングされている。
【００６３】
このように、本発明の画素用薄膜トランジスタ１０Ａが形成されると共に、評価用薄膜トランジスタ１０Ｂが残存した素子側基板としてのアクティブマトリクス基板と、カラーフィルタなどが形成された対向基板との間に液晶層が挟持されて液晶表示装置が構成される。
【００６４】
上記構成により、以下に、本実施形態の半導体装置としての薄膜トランジスタの製造方法について説明する。
【００６５】
図２（ａ）〜図２（ｄ）、図３（ｅ）〜図３（ｇ）および図４（ｈ）〜図４（ｊ）は、本実施形態の半導体装置としての薄膜トランジスタの各製造工程を工程順に示した要部断面図である。なお、図の左側に評価反映用薄膜トランジスタとしての画素用薄膜トランジスタ１０Ａを示し、図の右側に評価用薄膜トランジスタ１０Ｂを示している。
【００６６】
まず、図２（ａ）に示すように、絶縁性基板であるガラス基板１１上に、プラズマＣＶＤ法によって厚さ１００ｎｍ〜５００ｎｍの酸化シリコンからなる絶縁膜（下地膜）１２を形成する。
【００６７】
次に、図２（ｂ）に示すように、絶縁膜（下地膜）１２上に、プラズマＣＶＤ法によって、厚み２５ｎｍ以上８０ｎｍ以下、例えば４０ｎｍの真性非晶質シリコン膜（アモルファスシリコン膜）１３Ａを成膜する。
【００６８】
さらに、図２（ｃ）に示すように、真性非晶質シリコン膜（アモルファスシリコン膜）１３Ａ上に、スパッタリング法によって、より好ましくは、表面濃度ｌ×ｌ０１３〜ｌ×ｌ０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２（ここでは、例えば７×ｌ０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ２）になるように、結晶化を助長するための触媒元素としてＮｉ（ニッケル）を添加する。なお、この触媒元素は、表面濃度ｌ×ｌ０１３〜１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下でよい。その後、触媒元素が添加された真性非晶質シリコン膜（アモルファスシリコン膜）１３Ａに対して、不活性雰囲気下、摂氏５４０度〜６２０度で数時間の加熱処理を施す。この加熱処理により、シリコン膜１３Ａの結晶化が進行する。なお、本実施形態においては、窒素雰囲気下、５８０℃にて４時間の熱処理を行った。なお、Ｎｉの添加方法はスパッタリング法に限定されず、Ｎｉ化合物からなる塗布液を用いて塗布膜を形成する方法などを用いてもよい。また、触媒元素としては、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト、パラジウム、白金、銅、銀、金、インジウム、錫、アルミニウム、アンチモン、鉄（Ｆｅ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、オスミウム（Ｏｓ）およびイリジウム（Ｉｒ）のうちの一種または複数種の元素を用いることができる。
【００６９】
続いて、図２（ｄ）に示すように、アモルファスシリコン膜１３Ａにレーザ照射を行って更に結晶化させ、結晶化シリコン膜１３とする。このときのレーザ光としては、波長２４８ｎｍでパルス幅２０ｎｓｅｃのＫｒＦエキシマレーザ光を用いるが、他のレーザ光であってもよい。レーザ光の照射条件は、エネルギー密度が２００〜４００ｍＪ／ｃｍ２（ここでは例えば２５０ｍＪ／ｃｍ２）とし、一か所につき２〜１０ショット、例えば２ショットとする。このレーザ光の照射時に基板部を２００〜４５０℃程度に加熱することは、薄膜トランジスタの特性を向上させるために有用である。なお、アモルファスシリコン膜１３Ａの結晶化は、炉による熱処理、ランプアニールおよびレーザ照射のうちのいずれかの方法またはそれらの組合わせによって行うことができる。
【００７０】
その後、図３（ｅ）に示すように、不要な部分のシリコン膜１３を除去して素子間分離を行い、多数の島領域として、後に画素形成用薄膜トランジスタ１０Ａのソース領域１３ａ、ドレイン領域１３ｂおよびチャネル領域１３ｃとなる素子形成領域（活性領域）を形成する。アクティブマトリックス型液晶表示装置に本発明を適用する場合には、マトリックス状に島領域が配置されることになる。このとき同時に、評価用薄膜トランジスタ１０Ｂのソース領域１３ａ、ドレイン領域１３ｂおよびチャネル領域１３ｃとなる素子形成領域（活性領域）も形成される。
【００７１】
その後、絶縁膜（下地膜）１２および結晶化シリコン膜１３上に、プラズマＣＶＤ法によって厚み５０ｎｍ〜２５０ｎｍ、例えば１００ｎｍの酸化シリコン膜をゲート絶縁膜１４として成膜する。
【００７２】
次に、イオンドーピング法によって、閾値電圧制御のための不純物イオンとして、ボロンイオンをチャネル領域１３ｃにドーピングする。その際、必要に応じて基板全面にドーピングしたり、レジストワークにより必要なトランジスタにのみドーピングすることもできる。ドーズ量は、最終的に必要とされる閾値電圧（設定閾値電圧）に対するシフト量よりも０．２Ｖ〜１．５Ｖ高い値になるように過剰にドーピングする。例えば、最終的に必要なシフト量が２Ｖであった場合、２．２Ｖ〜３．５Ｖシフトさせる条件でボロンイオンをドーピングする。
【００７３】
引き続いて、図３（ｆ）に示すように、評価用薄膜トランジスタ１０Ｂをレーザ照射により選択的に活性化させる。本実施形態では、レーザ光として波長２４８ｎｍでパルス幅２０ｎｓｅｃのＫｒＦエキシマレーザ光を用いるが、他のレーザ光であってもよい。レーザ光の照射条件は、エネルギー密度が２００ｍＪ／ｃｍ２〜４００ｍＪ／ｃｍ２、例えば２５０ｍＪ／ｃｍ２とする。
【００７４】
次に、この評価用薄膜トランジスタ１０Ｂの容量−電圧測定（Ｃ−Ｖ測定）を行い、キャリア濃度を求める。予め作成しておいたキャリア濃度−閾値電圧シフト量の検量線を用いて、閾値電圧のシフト量を求める。その閾値電圧シフト量と、設定した最終的な閾値電圧シフト量との差を算出し、最終的な設定閾値電圧に合せ込むために必要なカウンターイオンとしてのリンイオンドープ量を、リンドープ量−閾値電圧シフト量の検量線を用いて算出する。これら一連の測定および計算は、全て計算処理用ソフトウェアを用いてコンピュータにより自動的に行うことができる。
【００７５】
引き続いて、求められたリンイオンドープ量に応じて、図３（ｇ）に示すように、リンイオンをイオンドーピング法によりチャネル領域１３ｃを含むにドーピングする。
【００７６】
次に、図４（ｈ）に示すように、スパッタリング法によって、ゲート絶縁膜１４上に厚み４００ｎｍ〜８００ｎｍ、例えば６００ｎｍのアルミニウム膜を成膜する。このアルミニウム膜を、シリコン膜１３の中央部上方に位置するように所定形状にパターニングしてゲート電極１５を形成する。
【００７７】
さらに、図４（ｉ）に示すように、イオンドーピング法によって、ゲート電極１５をマスクとして結晶化シリコン膜１３の活性領域にリンまたはボロンなどの不純物イオンを注入する。本実施形態ではドーピングガスとしてフォスフィン（ＰＨ３）を用い、加速電圧を６０ｋＶ〜９０ｋＶ、例えば８０ｋＶとし、ドーズ量は１×１０１５〜８×１０１５ｃｍ−２（ここでは例えば２×１０１５ｃｍ−２）とする。この工程により、不純物イオンが注入されたゲート電極１５の両側の両領域は後に画素用薄膜トランジスタ１０Ａ，１０Ｂのソース領域１３ａおよびドレイン領域１３ｂとなり、ゲート電極１５にマスクされて不純物イオンが注入されないゲート電極１５直下の領域は後に画素用薄膜トランジスタ１０Ａ，１０Ｂのチャネル領域１３ｃとなる。なお、Ｎ型薄膜トランジスタとＰ型薄膜トランジスタとを相補的に構成した回路を作製する場合には、不純物イオンのドーピングが必要な領域をフォトレジストで覆うことによって、それぞれの元素を選択的にドーピングし、Ｎ型の不純物領域とＰ型の不純物領域を作り分けることができる。
【００７８】
次に、５５０℃、窒素雰囲気中で４時間加熱処理を行ない、イオン注入された不純物の活性化を行なう。その際、ソース領域１３ａおよびドレイン領域１３ｂに注入されたリンがゲッタリング材料として作用し、チャネル領域１３ｃのＮｉがゲッタリングされる。なお、ゲッタリング材料としては、リン、酸素、アルゴンおよびハロゲン元素のうちの一種または複数種の元素を含む材料を用いることができる。
【００７９】
続いて、図４（ｊ）に示すように、厚み６００ｎｍの酸化シリコン膜を層間絶縁膜１６としてプラズマＣＶＤ法によって形成し、ソース領域１３ａおよびドレイン領域１３ｂ上の層間絶縁膜１６およびゲート絶縁膜１４にコンタクトホールをそれぞれ形成して、金属材料、例えば、窒化チタンとアルミニウムの多層膜によって薄膜トランジスタの電極・配線（ソース電極１７ａおよびドレイン電極１７ｂ）を形成する。さらに、この薄膜トランジスタを液晶表示装置などの画素スイッチング素子として用いる場合には、ドレイン電極１７ｂとして、金属材料の代わりにＩＴＯからなる画素電極を形成する。
【００８０】
最後に、１気圧の水素雰囲気下（窒素、アルゴンおよびヘリウムのうちの少なくとも一種類のガス雰囲気下で行われてもよい）、３００℃以上６００℃以下の温度で１分間以上２０時間以下、例えば３５０℃で３０分の加熱処理を行い、画素用薄膜トランジスタ１０Ａを完成させる。
【００８１】
このようにして作製された本実施形態の半導体装置は、チャネル領域へのボロンイオンドーピング後、評価用薄膜トランジスタ１０Ｂのみを選択的に活性化してキャリア濃度を測定し、測定値から予想閾値電圧を算出し、算出した予想閾値電圧と、設定閾値電圧との差異を算出し、その算出した差異に基づいて、設定閾値電圧を得るために必要なリンイオンドープ量を算出してリンイオンのカウンタードープを行うことにより、画素用薄膜トランジスタ１０Ａの閾値電圧の制御をより正確に行って、歩留まりを飛躍的に向上させることができる。
【００８２】
なお、本実施形態では、画素用薄膜トランジスタ１０Ａを中央部に形成した基板と同一の基板上の周辺部分に評価用薄膜トランジスタ１０Ｂを形成する場合について説明し、評価用薄膜トランジスタ１０Ｂについて、閾値電圧制御のためのイオンドープが行われた後も画素用薄膜トランジスタ１０Ａと同様に形成されるものとして説明したが、これに限らず、評価用薄膜トランジスタ１０Ｂについては、レジストワークなどによりリンイオンのカウンタードープ工程以降の工程を行わずに、画素用薄膜トランジスタ１０Ａのみを作製するようにしてもよいし、画素用薄膜トランジスタ１０Ａを基板中央部に、基板端部に評価用薄膜トランジスタ１０Ｂを形成することに限らなくてもよく、評価用薄膜トランジスタ１０Ｂを画素用薄膜トランジスタ１０Ａとは別々の基板上であっても同時に形成することが可能であればそれでもよい。
【００８３】
また、上記実施形態では、活性領域の所望の特性値制御の具体例として薄膜トランジスタのチャネル領域の所望の閾値電圧制御を例に説明したが、これに限らず、イオン注入精度により、閾値電圧の他の項目として、信頼性、均一性（特性の均質性）および歩留りなどにも大きく影響を与えることから、これらの各項目についての活性領域の特性値制御をより正確に行うようにしてもよい。
【００８４】
さらに、上記実施形態では、本発明の半導体装置を液晶表示装置用アクティブマトリックス基坂上の半導体装置として画素用薄膜トランジスタに適用した場合について説明したが、これに限らず、密着型イメージセンサや三次元ＩＣ内の薄膜トランジスタなどの半導体装置を含む薄膜集積回路に適用してもよい。
【００８５】
以上のように、本発明の好ましい実施形態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】
【００８６】
本発明は、結晶性シリコン膜を活性領域とする薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)などの半導体装置の製造方法、半導体装置、これを用いた液晶表示装置、密着型イメージセンサおよび三次元ＩＣなどの分野において、活性領域の特性値制御、例えば閾値電圧制御をより正確に行って、歩留まりを飛躍的に向上させることができる。本発明は、特に、絶縁性基板上に設けられた薄膜トランジスタを用いた半導体装置に有効であり、このような半導体装置を用いたアクティブマトリクス型の液晶表示装置、密着型イメージセンサおよび三次元ＩＣ（集積回路）などの薄膜集積回路に広く利用できて、高性能で信頼性が高い電子装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の一実施形態である半導体装置の基本構成例を示す要部断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、図１の半導体装置の各製造工程（その１）を示す要部断面図である。
【図３】（ｅ）〜（ｇ）は、図１の半導体装置の各製造工程（その２）を示す要部断面図である。
【図４】（ｈ）〜（ｊ）は、図１の半導体装置の各製造工程（その３）を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００８８】
１０Ａ  画素用薄膜トランジスタ（評価反映用薄膜トランジスタ）
１０Ｂ  評価用薄膜トランジスタ
１１  ガラス基板（絶縁性基板）
１２  絶縁膜
１３  結晶化シリコン膜
１３Ａ  アモルファスシリコン膜
１３ａ  ソース領域
１３ｂ  ドレイン領域
１３ｃ  チャネル領域
１４  ゲート絶縁膜
１５  ゲート電極
１６  層間絶縁膜
１７ａ  ソース電極
１７ｂ  ドレイン電極
【図１】
2005251954.tif 000003
【図２】
2005251954.tif 000004
【図３】
2005251954.tif 000005
【図４】
2005251954.tif 000006