(57)【要約】【課題】  光アニールを用いた場合でも、ゲート電極に熱的ダメージを与えることなく、不純物を十分に活性化することのできる半導体装置の製造方法を提案すること。【解決手段】  多結晶シリコンＴＦＴ１を製造するにあたって、熱伝導率が２Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高熱伝導率材料、例えば、窒化シリコン、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム膜、酸化ベリリウム等で層間絶縁膜８を形成した後、層間絶縁膜８の表面から高強度の光を照射して多結晶シリコン膜４中の不純物を活性化させる。【選択図】    図１
2005197451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板とゲート電極との間に能動層となる半導体膜およびゲート絶縁膜を有し、前記ゲート電極および前記ゲート絶縁膜を覆うように層間絶縁膜が形成された半導体装置の製造方法であって、
前記基板上に能動層となる前記半導体膜を形成する半導体膜形成工程と、
前記半導体膜の表面側にゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と、
前記ゲート絶縁膜の表面側の所定位置にゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、
前記ゲート絶縁膜を介して前記半導体膜に不純物を導入してソース・ドレイン領域を形成する不純物導入工程と、
熱伝導率が２Ｗ／ｍ・Ｋ以上の絶縁材料を用いて、前記ゲート電極および前記ゲート絶縁膜を覆うように層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成工程と、
前記半導体膜に高強度光を照射し、前記半導体膜に導入した前記不純物を活性化させる不純物活性化工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、前記層間絶縁膜を、単位幅あたりの熱伝導率が０．２μＷ／Ｋ〜４０μＷ／Ｋになる膜厚に形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２において、前記層間絶縁膜は、窒化シリコン、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ベリリウムのうちのいずれかを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記ゲート電極の少なくとも最表層をバリアメタル層で形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記不純物活性化工程において、前記高強度光の光源は、エキシマレーザ、フラッシュランプ、固体レーザのうちのいずれかであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかの項に記載の製造方法で形成されたことを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
基板とゲート電極との間に能動層となる半導体膜およびゲート絶縁膜を有し、前記ゲート電極および前記ゲート絶縁膜を覆うように層間絶縁膜が形成された半導体装置であって、
前記層間絶縁膜は、熱伝導率が２Ｗ／ｍ・Ｋ以上の絶縁材料からなることを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
請求項７において、前記層間絶縁膜は、単位幅あたりの熱伝導率が０．２μＷ／Ｋ〜４０μＷ／Ｋとなる膜厚を備えていることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
請求項７または８において、前記層間絶縁膜は、窒化シリコン、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ベリリウムのうちのいずれかを含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
請求項７ないし９のいずれかにおいて、前記ゲート電極の少なくとも最表層は、バリアメタル層からなることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法、および半導体装置に関するものである。更に詳しくは、半導体膜に導入した不純物を高強度光の照射により活性化する工程を含む半導体装置の製造技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶装置（ＬＣＤ）やエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）装置等の表示装置としては、マトリクス状に配置された多数の画素を画素毎に駆動するために、各画素毎に薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）を設けたアクティブマトリクス型の表示装置が知られている。かかる用途に用いられるＴＦＴとしては、半導体層に多結晶シリコン膜を用いた多結晶シリコンＴＦＴが広く用いられている。また、多結晶シリコンＴＦＴの製造プロセスとして、能動層を比較的低温にて製造することが可能な低温プロセスが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような低温プロセスを採用した多結晶シリコンＴＦＴの製造方法では、一般に、ガラス基板の表面側に非晶質シリコン膜を成膜した後、この非晶質シリコン膜にレーザ光を照射し、レーザアニールを施し、このレーザアニールにより、非晶質シリコン膜を多結晶シリコン膜とする。次に、多結晶シリコン膜を所定形状にパターニングした後、この多結晶シリコン膜を含むガラス基板全面にゲート絶縁膜を形成する。次に、アルミニウム膜やアルミニウム合金膜等の導電膜を形成した後、この導電膜をパターングし、ゲート電極を形成する。次に、ゲート電極などをマスクとして多結晶シリコン膜に不純物を打ち込んでソース・ドレイン領域を形成した後、エキシマレーザなどの高強度の光を多結晶シリコン膜に照射して多結晶シリコン膜に導入した不純物を活性化させる。このような製造方法によれば、処理温度が６００℃以下の比較的低温で済むため、非晶質シリコンＴＦＴと同様、比較的安価なガラス基板を用いながら、高性能のＴＦＴを得ることができる。
【０００４】
また、近年、微細化に伴いマイグレーションやヒロック等による断線防止を目的に、アルミニウムやアルミニウム合金等の導電膜の上層側および下層側にチタンや窒化チタン等の薄膜、いわゆるバリアメタルを積層した構造の導電膜が用いられることがある。
【特許文献１】特開昭５９−７５６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、高強度光の照射により光アニールを行って多結晶シリコン膜に導入した不純物を活性化させる際、ゲート電極も光を吸収して高温となり、融解等の損傷が発生すると言う問題がある。特にアルミニウム等の、融点が低い材料を用いていた場合には、影響が大きい。
【０００６】
さらには、ゲート電極に前記バリアメタルを積層した導電膜を用いた場合には、高強度光の照射により光アニールを行った際、前記バリアメタル層であるチタン膜や窒化チタン膜等が光を吸収し易くより高温になり易い。このため、よりゲート電極に損傷が発生し易い。かといって、ゲート電極の損傷を防止することを目的に、光アニールの光の強度を下げると、不純物を十分に活性化できないという問題点がある。
【０００７】
以上の問題に鑑みて、本発明の課題は、光アニールを用いた場合でも、ゲート電極に熱的ダメージを与えることなく、不純物を十分に活性化することのできる半導体装置の製造方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明では、基板とゲート電極との間に能動層となる半導体膜およびゲート絶縁膜を有し、前記ゲート電極および前記ゲート絶縁膜を覆うように層間絶縁膜が形成された半導体装置の製造方法であって、前記基板上に能動層となる前記半導体膜を形成する半導体膜形成工程と、前記半導体膜の表面側にゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と、前記ゲート絶縁膜の表面側の所定位置にゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、前記ゲート絶縁膜を介して前記半導体膜に不純物を導入してソース・ドレイン領域を形成する不純物導入工程と、熱伝導率が２Ｗ／ｍ・Ｋ以上の絶縁材料を用いて、前記ゲート電極および前記ゲート絶縁膜を覆うように層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成工程と、前記半導体膜に高強度光を照射し、前記半導体膜に導入した前記不純物を活性化させる不純物活性化工程とを有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明では、基板とゲート電極との間に能動層となる半導体膜およびゲート絶縁膜を有し、前記ゲート電極および前記ゲート絶縁膜を覆うように層間絶縁膜が形成された半導体装置であって、前記層間絶縁膜は、熱伝導率が２Ｗ／ｍ・Ｋ以上の絶縁材料からなることを特徴とする。
【００１０】
本発明では、ゲート絶縁膜およびゲート電極を覆う層間絶縁膜が高熱伝導率材料で構成されているため、この層間絶縁膜を形成した状態で、半導体薄膜に高強度の光を用いて瞬間的アニール（不純物活性化工程）を行った際、層間絶縁膜が効率的に熱を放出する。このため、ゲート電極や基板が高温になることがないので、熱的ダメージを受けるのを防止することができる。また、より高いエネルギーで光照射できるので、不純物の活性化率を高くすることができる。従って、不純物を十分、活性できる高強度の光を照射することができるので、低温プロセスを採用した場合でも、良好なトランジスタ特性を備えたＴＦＴを製造することができる。前記層間絶縁膜層に熱伝導率が２Ｗ／ｍ・Ｋ未満の材料を用いた場合には、十分な熱を放出する効果が得られない。熱伝導率が２〜５０Ｗ／ｍ・Ｋの材料を用いれば不純物活性化時のダメージ防止に一定の効果が得ることが出来る。また、熱伝導率が５０〜１００Ｗ／ｍ・Ｋの材料を用いた場合には、高温炉アニールにより不純物の活性化を行った場合に近い活性化率を得ることが可能となる。更に熱伝導率が、金属に近い１００〜３００Ｗ／ｍ・Ｋの材料を用いた場合には、膜厚を薄くしても十分なダメージ防止の効果が得られ、配線工程との整合性が取り易い。
【００１１】
本発明において、前記層間絶縁膜を、単位幅あたりの熱伝導率が０．２μＷ／Ｋ〜４０μＷ／Ｋになる膜厚に形成することが好ましい。前記単位幅あたりの熱伝導率とは、熱伝導率に膜厚を掛け合わせた量のことである。単位幅あたりの熱伝導率が前記範囲未満の層間絶縁膜の膜厚である場合は、十分な放熱効果が得られない。一方、単位幅あたりの熱伝導率が前記範囲を超える層間絶縁膜の膜厚である場合は、層間絶縁膜が分厚くなるので、配線工程等との整合性が悪くなり好ましくない。また、高い不純物の活性化率を得ることが難しくなる。特に、単位幅あたりの熱伝導率が５μＷ／Ｋ〜２０μＷ／Ｋの場合には、高い不純物活性化率を得ることが可能である。
【００１２】
本発明において、前記層間絶縁膜は、窒化シリコン、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ベリリウムのうちのいずれかを含むものであり、主にこれらの材料により構成するものである。これらの材料のうち、窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）は、高温強度、耐熱衝撃性、高温耐磨耗性、耐食性に優れており、さらに、後工程での加工が容易である。また、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）は、窒化物のうちで最も酸化に対して安定であり、高熱伝導性で、絶縁性、耐熱性、耐食性に優れている。酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）は、絶縁性に優れ、耐熱性、高硬度で、化学的安定性がよいので取り扱いやすく、経済性にも優れている。酸化ベリリウム（ＢｅＯ）は、化学的に安定で、金属と同等の非常に高い熱伝導性を有し、高温においても熱伝導性や電気抵抗性が優れている。
【００１３】
本発明において、前記ゲート電極の少なくとも最表層をバリアメタル層で形成するものとする。このような構成を用いても不純物活性化工程での光アニールの際、層間絶縁膜の放熱作用によりゲート電極が昇温せずダメージを受けることはない。このため、良好な薄膜トランジスタの特性と、ゲート電極の配線部分の高い信頼性を両立することが出来る。バリアメタルとしては、チタンおよび窒化チタンの他にも、タングステン、チタンタングステン等を用いることも出来る。
【００１４】
本発明において、前記不純物活性化工程で用いる前記高強度光の光源は、例えば、エキシマレーザ、フラッシュランプ、あるいは固体レーザである。このような光源のうち、エキシマレーザは、レーザ光が半導体層に効率良く選択的に吸収されるので、局所的に温度を上げることが可能である。このため、基板にダメージを与えること無く活性化率を上げることができるという利点がある。また、フラッシュランプは、装置が比較的安価で、かつ処理能力が高いという利点がある。固体レーザは、直線性と波面精度が良く、安定しているので、不純物の活性化を効率よく、かつ、確実に行えるという利点がある。
【００１５】
本発明に係る製造方法で形成した半導体装置は、基板上に多数のＴＦＴを形成するアクティブマトリクス型の液晶装置やエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）装置等の表示装置を作製する場合に好適に適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した半導体装置の製造方法の例を説明する。
【００１７】
（半導体装置の構成および製造方法）
図１は、本発明の実施形態１に係るＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ）構造のｎチャネル型の多結晶シリコンＴＦＴの構成を示す断面図である。
【００１８】
図１に示すように、本形態の半導体装置では、ガラス基板２の全面に、シリコン酸化膜等の絶縁膜からなる下地保護膜３が形成され、この下地保護膜３上に多結晶シリコンＴＦＴ１が形成されている。すなわち、下地絶縁膜３上のＴＦＴ形成領域に多結晶シリコン膜４（半導体膜）が形成され、下地保護膜３、および多結晶シリコン膜４の表面側には、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜等からなるゲート絶縁膜５が形成されている。
【００１９】
多結晶シリコン膜４には、不純物イオンが導入されていないチャネル領域４ａと、このチャネル領域４ａの両側の低濃度ソース領域４ｂおよび低濃度ドレイン領域４ｃと、これらの低濃度ソース領域４ｂおよび低濃度ドレイン領域４ｃの両側の高濃度ソース領域４ｄおよび高濃度ドレイン領域４ｅとが形成されている。ゲート絶縁膜５の上層側には、チャネル領域４ａとゲート絶縁膜５を介して対向する領域にゲート電極６が形成されている。
【００２０】
本形態において、ゲート電極６は、下層側から上層側に向かって、チタン膜６ａと、アルミニウム−銅合金膜６ｂと、窒化チタン膜６ｃとが積層された３層構造を備えている。ここで、最表層を構成する窒化チタン膜６ｃは、バリアメタル層であり、アルミニウム−銅合金膜６ｂのマイグレーションを防止するという効果を有する。なお、アルミニウム−銅合金膜６ｂのかわりに、アルミニウム単体、または他のアルミニウム合金等を用いてもよい。
【００２１】
ゲート電極６の上層側には、ゲート電極６およびゲート絶縁膜５を覆うように層間絶縁膜８が形成され、この層間絶縁膜８の高濃度ソース領域４ｄおよび高濃度ドレイン領域４ｅに対応する部分にはコンタクトホール１１、１２がそれぞれ形成されている。層間絶縁膜８の上層にはソース電極１３およびドレイン電極１４が形成されており、ソース電極１３およびドレイン電極１４は各々、コンタクトホール１１、１２を介して高濃度ソース領域４ｄおよび高濃度ドレイン領域４ｄに接続されている。
【００２２】
本形態において、層間絶縁膜８は、熱伝導率が２Ｗ／ｍ・Ｋ以上の絶縁材料、例えば、窒化シリコン、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ベリリウムなどから構成されている。ここで、層間絶縁膜８を、単位幅あたりの熱伝導率が０．２μＷ／Ｋ〜４０μＷ／Ｋになる膜厚に形成されている。これらの材料のうち、窒化シリコンは、高温強度、耐熱衝撃性、高温耐磨耗性、耐食性に優れており、さらに、後工程での加工が容易である。また、窒化アルミニウムは、窒化物のうちで最も酸化に対して安定であり、高熱伝導性で、絶縁性、耐熱性、耐食性に優れている。酸化アルミニウムは、絶縁性に優れ、耐熱性、高硬度で、化学的安定性がよいので取り扱いやすく、経済性にも優れている。酸化ベリリウムは、化学的に安定で、金属と同等の非常に高い熱伝導性を有し、高温においても熱伝導性や電気抵抗性が優れている。
【００２３】
図２〜図４を参照して、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。図２〜図４は、いずれも、本発明の実施形態１に係る半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【００２４】
本形態の半導体装置の製造方法では、まず、図２（ａ）に示すように、超音波洗浄等により清浄化したガラス基板２を用意し、基板温度が１５０〜４５０℃の条件下で、プラズマＣＶＤ法等により、このガラス基板２の全面にシリコン酸化膜等の絶縁膜からなる下地保護膜３を、例えば５００ｎｍ程度の厚さに形成する（下地保護膜形成工程）。この下地保護膜形成工程において用いられる原料ガスとしては、モノシラン（ＳｉＨ4）と一酸化二窒素（Ｎ2Ｏ）との混合ガス、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン；Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4）と酸素との混合ガス、ジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）とアンモニア（ＮＨ3）との混合ガス等が好適である。
【００２５】
次に、図２（ｂ）に示すように、基板温度が１５０〜４５０℃となる条件下で、下地保護膜３を形成したガラス基板２の全面に、プラズマＣＶＤ法等により、厚さが２０〜１０００ｎｍの非晶質シリコン膜２１を成膜する（半導体膜形成工程）。この半導体膜形成工程において用いる原料ガスとしては、ジシランやモノシランが好適である。
【００２６】
次に、図２（ｃ）に示すように、非晶質シリコン膜２１に、ＸｅＣｌエキシマレーザ（波長：３０８ｎｍ）あるいはＫｒＦエキシマレーザ（波長：２４９ｎｍ）等のレーザ装置を用いてレーザ光２２を照射し、レーザアニールを行う。このレーザアニールにより、非晶質シリコン膜２１は多結晶シリコン膜２３となる。なお、非晶質シリコン膜２１をパターニングしてからレーザアニールを行うことにより、多結晶シリコン膜２３を形成しても良い。
【００２７】
次に、図２（ｄ）に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いて、多結晶シリコン膜２３をパターニングし、島状の多結晶シリコン膜４を形成する。それには、図示を省略するが、多結晶シリコン膜２３上にフォトレジストを塗布した後、フォトレジストを露光、現像してレジストマスクを形成し、しかる後に、多結晶シリコン膜２３のエッチング、レジストマスクの除去を順次行う。
【００２８】
次に、図３（ａ）に示すように、３５０℃以下の温度条件下で、多結晶シリコン膜４および下地保護膜３の表面側、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜等からなるゲート絶縁膜５を５０〜１５０ｎｍの厚さに形成する（ゲート絶縁膜形成工程）。このゲート絶縁膜形成工程において用いる原料ガスとしては、ＴＥＯＳと酸素ガスとの混合ガス等が好適である。
【００２９】
次に、図３（ｂ）に示すように、ゲート絶縁膜５の全面に、スパッタリング法等により、チタン膜２４、アルミニウム−銅合金膜２５、および窒化チタン膜２６を順次形成した後、フォトリソグラフィ技術によりパターニングし、チタン膜６ａとアルミニウム−銅合金膜６ｂと窒化チタン膜６ｃとからなる３００〜１０００ｎｍの厚さのゲート電極６を形成する（ゲート電極形成工程）。それには、チタン膜２４、アルミニウム−銅合金膜２５、および窒化チタン膜２６を積層した後、その最上層の窒化チタン膜２６の表面にフォトレジストを塗布した後、フォトレジストを露光、現像してレジストマスクを形成し、しかる後に、チタン膜２４、アルミニウム−銅合金膜２５、および窒化チタン膜２６をパターニングする。
【００３０】
ここで、窒化チタン膜２６は、バリアメタル層として構成されている。バリアメタル層をゲート電極６の最表面に備えることで、アルミニウム−銅合金膜６ｂのマイグレーションを防止する。また、ゲート電極６をパターニング形成するのに用いるレジストマスクを露光、現像により形成する際、アルミニウム−銅合金膜６ｂからの反射光の影響を受けることがない。すなわち、レジストマスクを形成する際、フォトレジストに照射される紫外線の下層側からの乱反射や、反射光の干渉等のトラブルを防止することができる。それ故、レジストマスクを高い精度で形成することができるので、ゲート電極６を高い精度で形成することができる。
【００３１】
次に、図３（ｃ）に示すように、ゲート電極６をマスクとして多結晶シリコン膜４に、約０．１×１０13〜約１０×１０１３／ｃｍ2のドーズ量で低濃度の不純物イオンを打ち込み、ゲート電極６に対して自己整合的に低濃度ソース領域４ｂ、および低濃度ドレイン領域４ｃを形成する（不純物導入工程）。ここで、ｎチャネル型の多結晶シリコンＴＦＴを作製する場合には、前記不純物イオンとして、リンなどのドナー型の不純物イオンを用い、ｐチャネル型の多結晶シリコンＴＦＴを作製する場合には、前記不純物イオンとして、ボロンなどのアクセプター型の不純物イオンを用いる。また、ゲート電極６の直下に位置し、かつ不純物イオンが導入されなかった領域はチャネル領域４ａとなる。
【００３２】
次に、図３（ｄ）に示すように、ゲート電極６より幅広のレジストマスク６２０を形成し、この状態で、多結晶シリコン膜４に高濃度の不純物イオン（Ｐイオン）を約０．１×１０15〜約１０×１０15／ｃｍ2のドーズ量で打ち込み、高濃度ソース領域４ｄ、および高濃度ドレイン領域４ｅを形成する（不純物導入工程）。しかる後に、レジストマスク６２０を除去する。なお、ＬＤＤ構造のソース領域およびドレイン領域を形成する代わり、低濃度の不純物の打ち込みを行わずにゲート電極６より幅広のレジストマスクを形成した状態で高濃度の不純物（Ｐイオン）を打ち込み、オフセット構造のソース領域およびドレイン領域を形成しても良い。また、ゲート電極６をマスクとして高濃度の不純物を打ち込み、セルフアライン構造のソース領域およびドレイン領域を形成しても良い。
【００３３】
次に、図４（ａ）に示すように、スパッタ法、ＣＶＤ法等により、ゲート電極６の表面側に、ゲート電極６およびゲート絶縁膜５を覆うように、窒化シリコン、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ベリリウム等からなる層間絶縁膜８を１００〜８００ｎｍの厚さに形成する（層間絶縁膜形成工程）。いずれも場合も、層間絶縁膜８は、熱伝導率が２Ｗ／ｍ・Ｋ以上の絶縁材料で構成する。また、層間絶縁膜８については、単位幅あたりの熱伝導率が０．２μＷ／Ｋ〜４０μＷ／Ｋになる膜厚に形成する。
【００３４】
次に、図４（ｂ）に示すように、ゲート電極６をマスクとして、多結晶シリコン膜４に瞬間強光アニールを施し、多結晶シリコン膜４の低濃度ソース領域４ｂ、低濃度ドレイン領域４ｃ、高濃度ソース領域４ｄ、および高濃度ドレイン領域４ｅ中の不純物（Ｐイオン）を活性化する（不純物活性化工程）。
【００３５】
ここで、瞬間強光アニールとは、高強度のレーザ光を発光するエキシマレーザ、フラッシュランプや固体レーザを用いて、ゲート電極６の側からゲート絶縁膜５を介して多結晶シリコン膜４に高強度の光３１を照射することにより、多結晶シリコン膜４を瞬間的に高温とし、多結晶シリコン膜４中の不純物（Ｐイオン）を活性化する方法である。その際、ガラス基板２は光３１を透過するため、多結晶シリコン膜４のみが高温にアニールされるので、ガラス基板２は熱的ダメージを受けることがない。
【００３６】
また、高強度の瞬間光３１を多結晶シリコン膜４に照射する代わりに、固体ＣＷ（continuous wave）レーザからの高強度の光３１０に対してガラス基板２を相対的に瞬間的に走査し、多結晶シリコン膜４に瞬間強光アニールを施してもよい。このような方法においても、多結晶シリコン膜４中の不純物（Ｐイオン）は活性化される。
【００３７】
このような光源のうち、エキシマレーザは、レーザ光が半導体層に効率良く選択的に吸収されるので、局所的に温度を上げることが可能である。このため、基板にダメージを与えること無く活性化率を上げることができるという利点がある。また、フラッシュランプは、装置が比較的安価で、かつ処理能力が高いという利点がある。固体レーザは、直線性と波面精度が良く、安定しているので、不純物の活性を効率よく、かつ、面内で均一に行えるという利点がある。
【００３８】
次に、図４（ｃ）に示すように、層間絶縁膜８上に所定のパターンのレジストマスク（図示略）を形成した後、このレジストマスクを介して層間絶縁膜８にドライエッチングを施し、高濃度ソース領域４ｄに対応する領域にコンタクトホール１１を形成し、高濃度ドレイン領域４ｅに対応する領域にコンタクトホール１２を形成する。
【００３９】
次に、スパッタ法等により、層間絶縁膜８の全面に、アルミニウム、チタン、窒化チタン、タンタル、モリブデン等の金属を主成分とする導電材料３２を成膜した後、この導電材料３２をフォトリソグラフィ技術によりパターニング化し、４００〜８００ｎｍの厚さのソース電極１３およびドレイン電極１４を形成する。それには、図示を省略するが、導電材料３２上にフォトレジストを塗布した後、フォトレジストを露光、現像してレジストマスクを形成し、しかる後に、導電材料３２のエッチング、レジストマスクの除去を順次行うことにより、導電材料３２をパターニングし、ソース電極１３およびドレイン電極１４を形成する。以上により、ｎチャネル型の多結晶シリコンＴＦＴ１を備えた半導体装置を製造することができる。
【００４０】
なお、各層を形成した後、水素化処理を行うと（水素イオン導入工程）、ＴＦＴのチャネル領域４ａを構成するシリコン膜のグレインバウンダリーに存在するダングリング・ボンド（ｄａｎｇｌｉｎｎｇ  ｂｏｎｄ）を補償することができる。但し、窒化シリコンは水素の透過度が著しく低いため、層間絶縁膜８を窒化シリコンで構成する場合、層間絶縁膜８を形成する前に水素化処理を行えばよい。
【００４１】
（本実施形態の効果）
以上説明したように、本実施形態では、高い熱伝導率を持つ窒化シリコン、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ベリリウム等からなる層間絶縁膜８でゲート電極６およびゲート絶縁膜５を覆った状態で、多結晶シリコン膜４に瞬間強光アニールを施すので、照射される光３１に伴う高熱を層間絶縁膜８が効率的に放出する。従って、ゲート電極６が瞬間的に高温となることがなく、熱的ダメージを受けることがない。また、より高いエネルギーで光照射できるので、不純物の活性化率を高くすることができる。従って、不純物を十分、活性できる高強度の光を照射することができるので、低温プロセスを採用した場合でも、良好なトランジスタ特性を備えた多結晶シリコンＴＦＴ１を製造することができる。
【００４２】
［その他の実施形態］
なお、層間絶縁膜８は、熱伝導率が２Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高熱伝導率材料を用いて形成するが、これらの材料は単体、または複数を材料を組み合わせてもよい。また、層間絶縁膜８の膜厚は、単位幅あたりの熱伝導率が０．２μＷ／Ｋ未満となる場合は十分な放熱効果が得られない一方、０．８μＷ／Ｋを超える場合は、分厚くなるので好ましくない。
【００４３】
また、上記形態では、層間絶縁膜８全体を窒化シリコン、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ベリリウム等から構成したが、多結晶シリコン膜４に瞬間強光アニールを施す際、これらの絶縁膜がゲート電極６およびゲート絶縁膜５を覆っておればよい。従って、層間絶縁膜８については、下層側に窒化シリコン、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ベリリウム等の高熱伝導率材料からなる絶縁膜を備え、その上層側に他の絶縁膜が積層されている構成であってもよい。
【００４４】
また、上記の各実施形態では、ゲート電極を、アルミニウム−銅合金膜をチタン膜および窒化チタン膜により挟み込んだ３層構造としたが、ゲート電極の最表面がバリアメタル層を備える構成であれば、それぞれの膜の材質および積層する膜数は必要に応じて適宜変更可能である。
【００４５】
［本発明を適用可能な電気光学装置の構成］
本発明を適用した半導体装置の製造方法は、図５および図６を参照して説明するように、特に基板上に多数のＴＦＴを形成するアクティブマトリクス型の液晶装置やエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）装置等の表示装置を作製する場合に好適に適用することができる。
【００４６】
図５は、画素スイッチング素子としてＴＦＴを用いたアクティブマトリクス型液晶装置からなる電気光学装置の構成を模式的に示すブロック図である。図６は、電気光学物質として電荷注入型の有機薄膜を用いたエレクトロルミネセンス素子を備えたアクティブマトリクス型電気光学装置のブロック図である。
【００４７】
図５に示すように、画素スイッチング素子としてＴＦＴを用いたアクティブマトリクス型液晶装置からなる電気光学装置１０１ｂでは、ＴＦＴ素子基板（電気光学装置用基板）において、マトリクス状に形成された複数の画素の各々に、画素電極１０９ａ、および画素電極１０９ａを制御するための画素スイッチング用のＴＦＴ１３０ｂが形成されており、画素信号を供給するデータ線１０６ｂが当該ＴＦＴ１３０ｂのソースに電気的に接続されている。データ線１０６ｂに書き込む画素信号は、データ線駆動回路１０２ｂから供給される。また、ＴＦＴ１３０ｂのゲートには走査線１３１ｂが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線１３１ｂにパルス的に走査信号が走査線駆動回路１０３ｂから供給される。画素電極１０９ａは、ＴＦＴ１３０ｂのドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ１３０ｂを一定期間だけそのオン状態とすることにより、データ線１０６ｂから供給される画素信号を各画素に所定のタイミングで書き込む。このようにして画素電極１０９ａを介して液晶に書き込まれた所定レベルの画素信号は、対向基板に形成された対向電極との間で一定期間保持される。
【００４８】
ここで、保持された画素信号がリークするのを防ぐことを目的に、画素電極１０９ａと対向電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量１７０ｂ（キャパシタ）を付加することがある。この蓄積容量１７０ｂによって、画素電極９ａの電圧は、例えば、ソース電圧が印加された時間よりも３桁も長い時間だけ保持される。これにより、電荷の保持特性は改善され、コントラスト比の高い表示を行うことのできる電気光学装置が実現できる。なお、蓄積容量１７０ｂを形成する方法としては、容量を形成するための配線である容量線１３２ｂとの間に形成する場合、あるいは前段の走査線１３１ｂとの間に形成する場合もいずれであってもよい。
【００４９】
図６に示すように、電荷注入型有機薄膜を用いたエレクトロルミネセンス素子を備えたアクティブマトリクス型電気光学装置は、有機半導体膜に駆動電流が流れることによって発光するＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子、またはＬＥＤ（発光ダイオード）素子などの発光素子をＴＦＴで駆動制御するアクティブマトリクス型の表示装置であり、このタイプの表示装置に用いられる発光素子はいずれも自己発光するため、バックライトを必要とせず、また、視野角依存性が少ないなどの利点がある。
【００５０】
ここに示す電気光学装置２００ｐでは、素子基板（電気光学装置用基板）上に、複数の走査線２０３ｐと、この走査線２０３ｐの延設方向に対して交差する方向に延設された複数のデータ線２０６ｐと、これらのデータ線２０６ｐに並列する複数の共通給電線２２３ｐと、データ線２０６ｐと走査線２０３ｐとの交差点に対応する画素２１５ｐとが構成されている。データ線２０６ｐに対しては、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン、アナログスイッチを備えるデータ線駆動回路２０１ｐが構成されている。走査線２０３ｐに対しては、シフトレジスタおよびレベルシフタを備える走査線駆動回路２０４ｐが構成されている。
【００５１】
また、画素２１５ｐの各々には、走査線２０３ｐを介して走査信号がゲート電極に供給される第１のＴＦＴ２３１ｐと、この第１のＴＦＴ２３１ｐを介してデータ線２０６ｐから供給される画像信号を保持する保持容量２３３ｐと、この保持容量２３３ｐによって保持された画像信号がゲート電極に供給される第２のＴＦＴ２３２ｐと、第２のＴＦＴ２３２ｐを介して共通給電線２２３ｐに電気的に接続したときに共通給電線２２３ｐから駆動電流が流れ込む発光素子２４０ｐとが構成されている。
【００５２】
ここで、発光素子２４０ｐは、画素電極の上層側には、正孔注入層、有機エレクトロルミネッセンス材料層としての有機半導体膜、リチウム含有アルミニウム、カルシウムなどの金属膜からなる対向電極が積層された構成になっており、対向電極は、データ線２０６ｐなどを跨いで複数の画素２１５ｐにわたって形成されている。
【００５３】
また、上述した電気光学装置として、プラズマディスプレイ装置、ＦＥＤ（フィールドエミッションディスプレイ）装置、ＬＥＤ（発光ダイオード）表示装置、電気泳動表示装置、薄型のブラウン管、液晶シャッター等を用いた小型テレビ、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を用いた装置などの各種の電気光学装置に適用できる。
【００５４】
また、上記の電気光学装置は、携帯電話機やモバイルコンピュータなどといった各種の電子機器において表示部として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明を適用した半導体装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明を適用した半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図３】本発明を適用した半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図４】本発明を適用した半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図５】画素スイッチング素子としてＴＦＴを用いたアクティブマトリクス型液晶装置からなる電気光学装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図６】電気光学物質として電荷注入型の有機薄膜を用いたエレクトロルミネセンス素子を備えたアクティブマトリクス型表示装置のブロック図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  多結晶シリコンＴＦＴ、２  ガラス基板、３  下地保護膜、４、２３  多結晶シリコン膜、５  ゲート絶縁膜、６  ゲート電極、８  層間絶縁膜、１３  ソース電極、１４  ドレイン電極、２１  非晶質シリコン膜、３１  高強度の光
【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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