(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素原子を含むガスと、酸素ガスと、を少なくとも含む混合ガスを燃焼させて得られる
燃焼ガスを、半導体の結晶化を促進する金属元素を有する部材に吹き付けた後に表面が絶
縁性である基板上に配置されている非結晶半導体膜に吹き付けて、前記非結晶半導体膜の
少なくとも表面近傍に前記金属元素を添加する第１の工程を含む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に記載の半導体装置の製造方法であって、前記第１の工程後、前記金属元素が
添加された前記非結晶半導体膜を加熱することにより、前記非結晶半導体膜を変成して多
結晶半導体膜にする第２の工程をさらに含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記混合ガスは、水素ガスと酸素ガスとが略２対１の比率で混合されているガスである
ことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記金属元素はニッケルであることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１項に
記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記部材の形状は網状であることを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか１項に記
載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第２の工程は、燃焼ガスを前記非結晶半導体膜に吹き付ける工程であることを特徴
とする請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記金属元素が添加された前記多結晶半導体膜の表面を酸化して、前記金属元素を含む
半導体酸化膜を形成する第３の工程と、前記半導体酸化膜を選択的に除去する第４の工程
と、をさらに含むことを特徴とする請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載の半導体装
置の製造方法。
【請求項８】
前記第３の工程は、燃焼ガスを前記非結晶半導体膜に吹き付ける工程であることを特徴
とする請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記燃焼ガスは、水素ガスと酸素ガスとを、酸素ガスが水素ガスの二分の一よりも多く
なる比率で混合して燃焼させることにより得られるガスであることを特徴とする請求項８
に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記燃焼ガスを吹き付ける方向は重力方向と略同一であることを特徴とする請求項１〜
９のうちのいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記燃焼ガスは、吹き付ける方向に垂直な面において、長手方向の長さが前記基板の幅
よりも長い長尺の方形内に略均一に分布するように吹き付けられ、前記基板は前記面の上
に位置し、前記基板と前記燃焼ガスとは一定の速度で相対的に移動することを特徴とする
請求項１〜１０のうちのいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記半導体は、シリコンであることを特徴とする請求項１〜１１のうちのいずれか１項
に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体薄膜および当該半導体薄膜を用いた半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置等の、薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」と称する。）をスイッチング
素子として用いて画像を形成する表示装置においては、ＴＦＴの高性能化が課題となる。
ＴＦＴの高性能化は、能動層に多結晶シリコンを用いた、いわゆるポリシリコンＴＦＴに
より達成できる。そして、表示装置の低コスト化のためには、安価なガラス基板上に積層
された非結晶シリコン層を、ガラス基板の歪点以下の低い温度で再結晶化（変成）する手
法が一般的である。
【０００３】
非結晶シリコン層を低温で再結晶化する手法として、非結晶シリコン層をレーザーでア
ニーリングして溶融再結晶化するレーザーアニール法が、特許文献１に開示されている。
また、シリコンの結晶化を助長する金属元素を含む材料からなる電極を用いたＣＶＤ装置
により、非結晶シリコン層に金属元素を添加して再結晶化に要する温度を下げる手法が、
特許文献２に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２９３６８７号公報
【特許文献２】特開平９−１５６９１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし上述する２つの手法のうち、前者はレーザー発振装置が高価であるため低コスト
化が困難である。また後者は、装置が高価であるだけでなく、再結晶化されたシリコン膜
に残留する金属元素がシリコン膜の移動度を低下させるため、ＴＦＴの高性能化が困難で
あるという課題を有している。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の半導体装置の製造方法は、水素原子を含むガスと
、酸素ガスと、を少なくとも含む混合ガスを燃焼させて得られる燃焼ガスを、半導体の結
晶化を促進する金属元素からなる部材に吹き付けた後に表面が絶縁性である基板上に配置
されている非結晶半導体膜に吹き付けて、上記非結晶半導体膜の少なくとも表面近傍に上
記金属元素を添加する第１の工程を含む。
【０００７】
上記製造方法によれば、燃焼ガスは、上記部材に吹き付けられることにより上記金属元
素を、水酸化物の形で含有する。そして、上記水酸化物は水蒸気に溶解し、当該水蒸気の
流れに乗って非結晶半導体膜表面に運ばれる。その結果、上記非結晶半導体膜の少なくと
も表面近傍には、半導体の結晶化を促進する金属元素が添加され、当該非結晶半導体膜を
加熱により多結晶半導体膜へと変成（結晶化）する際に必要な温度および加熱時間が低減
される。したがって、かかる製造方法により、ガラス等の歪点が低い材質からなる基板上
に多結晶半導体膜を形成でき、大面積の基板上に半導体装置を低コストで形成することが
可能となる。
【０００８】
また、上記課題を解決するために、本発明の半導体装置の製造方法は、上記第１の工程
を含む半導体装置の製造方法であって、上記第１の工程後、上記金属元素が添加された上
記非結晶半導体膜を加熱することにより、上記非結晶半導体膜を変成して多結晶半導体膜
にする第２の工程をさらに含む。
【０００９】
上記第１の工程においては、非結晶半導体膜に火炎を吹き付けるため、多結晶半導体膜
への変成も若干は進行する。しかし、金属元素の添加と多結晶半導体膜への変成とでは、
必要とされる火炎の温度等の条件が異なる。したがって、非結晶半導体膜を加熱して多結
晶半導体膜に変成する工程を第２の工程として別途行うことにより、金属元素の添加工程
と非結晶半導体膜の変成工程とをそれぞれ最適な条件で実施可能となる。
【００１０】
好ましくは、上記の混合ガスは、水素ガスと酸素ガスとが略２対１の比率で混合されて
いるガスである。
【００１１】
かかる構成によれば、上記混合ガスの燃焼により得られる燃焼ガスの成分は、殆んどが
水蒸気となるため、金属元素の添加を効率的に実施できる。そのため、上記混合ガスの供
給量等を低減でき、上記基板の温度の上昇および当該上昇による基板の変形等を抑制でき
る。
【００１２】
また、好ましくは、上記金属元素はニッケルである。
【００１３】
ニッケルは半導体の結晶化を促進する効果が特に高い。したがって、かかる構成により
、上記非結晶半導体膜を結晶化する際の温度を低減でき、上記基板の温度の上昇および当
該上昇による基板の変形等を抑制できる。
【００１４】
また、好ましくは、上記部材の形状は網状である。
【００１５】
上記部材を網状とすることにより、当該網状の部材を介して燃焼ガスを非結晶半導体膜
に吹き付けることができる。そして網状であれば、燃焼ガスの流れを妨げずに、当該燃焼
ガスと上記部材との接触面積を増大させることができる。したがって、かかる製造方法に
より、金属元素を非結晶半導体膜に効率よく添加でき、大面積の多結晶半導体膜を低コス
トで得ることが可能となる。
【００１６】
また、好ましくは、上記第２の工程は、燃焼ガスを上記非結晶半導体膜に吹き付ける工
程である。
【００１７】
上記第１の工程は燃焼ガスを非結晶半導体膜に吹き付ける工程である。したがって、か
かる製造方法により、上記第１の工程と上記第２の工程とを、同一、あるいは類似する装
置を用いて連続的に実施することが可能となる。その結果、大面積の多結晶半導体膜を低
コストで得ることが可能となる。
【００１８】
また、好ましくは、上記金属元素が添加された上記多結晶半導体膜の表面を酸化して、
上記金属元素を含む半導体酸化膜を形成する第３の工程と、上記半導体酸化膜を選択的に
除去する第４の工程と、をさらに含む。
【００１９】
上記金属元素は、非結晶半導体膜が多結晶半導体膜へ変成することを促進するが、変成
により得られた多結晶半導体膜を用いて半導体装置を製造した場合には、移動度の低下等
の悪影響を及ぼす。そして、上記金属元素は変成後の多結晶半導体膜に残留し、その残留
濃度は表面に近いほど高くなる。一方、半導体酸化膜は多結晶半導体膜に対して選択的に
エッチング可能である。したがって、変成後の多結晶半導体膜の表面を酸化して半導体酸
化膜とした後、当該半導体酸化膜を選択的に除去することにより、上記金属元素をあまり
含まない多結晶半導体膜を基板上に残すことができる。したがって、かかる製造方法によ
り、性能および信頼性の高い半導体装置を、大面積の基板上に低コストで形成することが
可能となる。
【００２０】
また、好ましくは、上記第３の工程は、燃焼ガスを上記非結晶半導体膜に吹き付ける工
程である。
【００２１】
上記第１の工程は燃焼ガスを非結晶半導体膜に吹き付ける工程であり、また、上記第２
の工程も燃焼ガスを非結晶半導体膜に吹き付けることにより実施可能である。したがって
、かかる製造方法により、上記第１の工程と上記第３の工程、または上記第１〜３の工程
を、同一、あるいは類似する装置を用いて連続的に実施することが可能となる。その結果
、大面積の多結晶半導体膜を低コストで得ることが可能となる。
【００２２】
また、好ましくは、上記燃焼ガスは、水素ガスと酸素ガスとを、酸素ガスが水素ガスの
二分の一よりも多くなる比率で混合して燃焼させることにより得られるガスである。
【００２３】
水素ガスと酸素ガスとを上述の比率で混合したガスを燃焼させると、水蒸気と同時に酸
素ラジカルが発生するため、酸化速度が向上する。したがってかかる製造方法により、上
記多結晶半導体膜の表面酸化をより一層低温、かつ短時間で行うことができ、上記基板に
歪み等が発生することをより一層抑制できる。
【００２４】
また、好ましくは、上記燃焼ガスを吹き付ける方向は重力方向と略同一である。
【００２５】
かかる製造方法によれば、非結晶半導体膜が形成された基板を平面上に載置した状態で
上記燃焼ガスを吹き付けることができる。したがって、他の方向から吹き付ける態様と比
べて、基板を保持し搬送するための機構を簡略化でき、大面積の多結晶半導体膜をより一
層低コストで得ることが可能となる。
【００２６】
また、好ましくは、上記燃焼ガスは、吹き付ける方向に垂直な面において、長手方向の
長さが上記基板の幅よりも長い長尺の方形内に略均一に分布するように吹き付けられ、上
記基板は上記面の上に位置し、上記基板と上記燃焼ガスとは一定の速度で相対的に移動す
る。
【００２７】
かかる製造方法によれば、カーテン状に分布する燃焼ガスで基板表面を一定速度で走査
でき、基板全面にわたり均一に燃焼ガスを吹き付けることができる。したがって、大面積
の基板上に、より一層均一な多結晶半導体膜を形成できる。
【００２８】
また、好ましくは、上記半導体はシリコンである。
【００２９】
表示装置の駆動用素子として一般的に用いられる、シリコンを用いる半導体装置を、大
面積の基板上に低コストで形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。本発明の実施形態
は、基板に混合ガスを燃焼させて得られる燃焼ガス（以下、「火炎」と称する。）を吹き
付けることに特徴がある。そこで、まず図１および図２を用いて、後述する各実施形態で
用いるガスバーナーの概要、および当該ガスバーナーと、基板を保持する保持台等からな
る加熱装置の概要について述べる。
【００３１】
図１は、各実施形態で用いるガスバーナーの概要を示す図である。ガスバーナー１は筐
体１０と、酸素ガスを供給する第１のガス供給源１０２と、水素ガスを供給する第２のガ
ス供給源１０４と、酸素ガスを筐体１０内に導入する第１の配管１０６と、水素ガスを筐
体１０内に導入する第２の配管１０８と、ガス流量を調節可能なガスコントローラ１１０
と、を具備している。
【００３２】
筐体１０は、その内部に、図示しない点火手段と水素と酸素の混合ガスを燃焼させる図
示しない燃焼室とを備えている。そして、混合ガスの燃焼により得られる火炎を一方向に
吹き出す複数のノズル１２を備えている。各々のノズル１２の形状は同一であるため、各
々のノズル１２から噴出される火炎の形状は略同一である。したがって、各々のノズル１
２を同一間隔で直線状に配置することで、カーテン状の火炎、すなわち当該火炎が吹き出
す方向に垂直な平面上における形状が長尺の方形の火炎を形成できる。
【００３３】
ガスコントローラ１１０は、ガス流量を調節することにより、火炎１４の形状や温度等
を任意に調整できる。また、水素ガスと酸素ガスの流量比率を変更することにより、火炎
１４を水蒸気だけでなく、例えば水蒸気＋酸素ガス（具体的にはラジカル化した酸素原子
）で構成することも可能である。また、ガス供給源を３以上接続することや、水素ガス以
外のガスを燃焼させることも可能である。
【００３４】
図２は、上述のガスバーナーを用いた加熱装置の概要を示す図である。加熱装置２は、
ガスバーナー１と、半導体の結晶化を促進する金属からなる部材を網状に成形した金属部
材（以下、「網」と称する。）２４と、ノズル１２と基板２０の間に網２４を保持可能な
網保持部２５と、表面に非結晶半導体膜としての非結晶シリコン膜２２が形成された基板
２０を保持して、矢印の方向に一定の速度で移動可能な基板保持台２６と、で構成されて
いる。網２４を保持させた状態で混合ガスを燃焼させると、火炎１４は、網２４を介して
基板２０の表面に形成された非結晶シリコン膜２２に吹き付けられる。網２４を介するこ
とで、火炎１４は半導体の結晶化を促進する金属からなる網２４に一旦吹き付けられた後
に、非結晶半導体膜２２に吹き付けられることになる。なお、図２では、ガスコントロー
ラ１１０等の一部の構成要素を省略して図示してある。
【００３５】
図示するように、ガスバーナー１の幅（図中の矢印および重力方向に対して直交する方
向の長さ）は基板２０の幅よりも充分に広いため、基板２０の幅方向には均一に火炎１４
を吹き付けることができる。そして、基板２０を保持する基板保持台２６を一定の速度で
移動させることにより、基板２０の全面にわたって均一に火炎１４を吹き付けることがで
きる。
【００３６】
なお、図２にはガスバーナー１は１つのみ描かれているが、複数のガスバーナー１を矢
印の方向に配置して、基板２０を一回移動させることで複数回火炎１４を吹き付けること
も可能である。また、網２４を具備せずに基板２０を移動させて、火炎１４を、網２４を
介さずに非結晶半導体膜２２に対して吹き付けることもできる。
【００３７】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、後述する各
実施形態において、半導体としてシリコン（珪素）を用い、半導体としてのシリコンの結
晶化を助長する金属元素としてニッケルを用いる。
【００３８】
（第１の実施形態）
図３（ａ）〜（ｃ）、図４、および図５は、本発明の第１の実施形態を示す図である。
バリウムホウケイ酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラスから成る基板
（以下、「基板」と称する。）上に形成した非結晶シリコン膜を結晶化して、多結晶シリ
コン膜に変成する態様を示すものである。
【００３９】
図３（ａ）は、第１の工程、すなわち非結晶半導体膜の表面近傍に半導体の結晶化を助
長する金属元素を添加する工程の態様を示す図である。表面に非結晶シリコン膜２２が形
成された基板２０は基板保持台２６上に保持され、基板保持台２６は図中の矢印の方向に
一定の速度で移動している。基板保持台２６の上方には、第１のガスバーナー３１が配置
されている。第１のガスバーナー３１には、図示しないガス供給源から図示しない配管を
経て水素ガス、および酸素ガスが供給され、筐体１０の内部で燃焼して水蒸気となってい
る。第１のガスバーナー３１と基板保持台２６との間にはニッケルからなる網２４が配置
されている。燃焼によりノズル１２から下向きに（重力方向に）吹き出す火炎１４は、ま
ず網２４に当たり、その後に非結晶シリコン膜２２に吹き付けられる。火炎１４が吹き付
けられることにより、ニッケルは下記の式（１）の反応を経て水酸化ニッケルに変化する
。
【００４０】
Ｎｉ＋２Ｈ2Ｏ→Ｎｉ（ＯＨ）2＋Ｈ2…（１）
水酸化ニッケルは、火炎１４に含まれる水蒸気に溶解して、非結晶シリコン膜２２の表
面に運ばれ、当該表面に添加される。ここで、上記水酸化ニッケルは、非結晶シリコン膜
２２にイオンインプランテーション法によるように打ち込まれるのではないため、非結晶
シリコン膜２２の内部にはあまり浸透しない。したがって、ニッケル元素は非結晶シリコ
ン膜２２の表面では濃い密度となり、内部（基板２０との界面の方向）に向かうにしたが
って急激に低い密度となるように分布する。当該添加により非結晶シリコン膜２２は結晶
化が進み易い状態となり、以下に述べる第２の工程で多結晶シリコン膜２８（図３（ｂ）
参照）へと変成する。
【００４１】
図３（ａ）では第１のガスバーナー３１は１台で、網２４も１枚である。しかし、第１
の工程の実施形態は上記態様に限定されるものではなく、１台のガスバーナーに対して網
２４を複数枚重ねて、あるいは複数枚を間隔をおいて配置することもできる。また第１の
ガスバーナー３１を複数台並列に配置して、基板２０に複数回火炎１４が吹き付けられる
ようにもできる。ただし、ガスバーナーの台数あるいは、基板２０の温度は火炎１４の温
度、および基板保持台２６の移動速度等は、処理中の基板２０の温度に当然影響する。し
たがって、基板２０の耐熱性によって、設定条件は左右される。例えば液晶表示装置等に
用いられるコーニング７０５９ガラスは、ガラス歪点が５９３度であるため、最大温度は
５５０度以下が好ましく、５００度以下がより好ましい。したがって、基板２０の温度が
５００度を超えない範囲内で、ガスバーナーの台数等を設定して効率的にニッケル元素を
添加することが好ましい。
【００４２】
なお、第１の工程は、非結晶シリコン膜２２にニッケル元素を添加する工程であるが、
後述する第２、第３の工程のどちらか一方又は双方を火炎１４を用いずに実施する形態も
、本発明の実施形態の１つである。上述したように非結晶シリコン膜２２はニッケル元素
により、何も添加されていない状態に比べて低い温度で結晶化する性質が付与されている
ため、半導体装置の製造過程で一般的に用いられる手段、例えば拡散炉による加熱、ラン
プアニール、レーザーアニール等を用いてもより一層低温で、あるいはより一層短時間で
結晶化させられる。したがって、上記第１の工程に従来の手法を組み合わせても、ガラス
基板上に大面積の多結晶シリコン膜２８を低コストで形成することは可能である。
【００４３】
図３（ｂ）は、第２の工程、すなわちニッケル元素が添加された非結晶シリコン膜２２
を加熱して、多結晶シリコン膜２８に変成する工程の態様を示す図である。第１の工程と
同様に、図中の矢印の方向に一定の速度で移動する基板保持台２６上に基板２０が保持さ
れ、基板保持台２６の上方には第２のガスバーナー３２が配置されている。そして、第２
のガスバーナー３２から吹き出す火炎１４が基板２０上に形成されたニッケル元素が添加
されている非結晶シリコン膜２２を加熱している。ただし第１の工程とは異なり、網２４
は配置されていない。
【００４４】
上述したようにニッケル元素は、非結晶シリコン膜２２の表面が濃い密度となるように
添加されているため、表面の変成は低い温度で開始される。一旦、一部が結晶化され結晶
粒ができると、それを種結晶として最初の結晶化を引き起こす温度よりも低い温度状態で
も結晶化が進行する。そのため、添加密度が薄い内部すなわち基板２０との界面まで多結
晶化し、非結晶シリコン膜２２は多結晶シリコン膜２８に変成する。なお、火炎１４によ
る基板２０の加熱温度がガラス歪点に左右される点は、第１の工程と同様である。
【００４５】
図３（ｃ）および図５は、第３の工程、すなわち変成により得られた多結晶シリコン膜
２８を火炎１４で加熱して、表面に酸化膜３０形成する工程の態様を示す図である。第１
、第２の工程と同様に、図中の矢印の方向に一定の速度で移動する基板保持台２６上に基
板２０が保持され、基板保持台２６の上方には第３のガスバーナー３３が配置されている
。そして、ノズル１２から吹き出す火炎１４が基板２０上に形成されている非結晶シリコ
ン膜２２を加熱し、表面から所定の深さまでを酸化して、残留しているニッケル元素を取
り込む酸化膜３０を形成する。
【００４６】
図３（ｃ）のＡで示す円内を拡大したものが図５である。多結晶シリコン膜２８は、火
炎１４を構成している水蒸気および酸素ラジカルにより表面から所定の深さまでが酸化さ
れてニッケル元素を含む酸化膜３０となり、その下層に多結晶シリコン膜２８が、形成さ
れたときの厚さよりも薄く残る。
【００４７】
非結晶シリコン膜２２に添加されていたニッケル元素はシリコンの結晶化を促進する触
媒として機能するため、変成後の多結晶シリコン膜２８には当該ニッケル元素が残留して
おり、特に表面近傍は（残留）密度が高い。しかし上述したように、多結晶シリコン膜２
８に残留するニッケル元素は、移動度の低下等の悪影響を及ぼす。そこで、まず基板２０
上に半導体装置を形成するために必要な厚さ以上の膜厚になるように、多結晶シリコン膜
２８を形成する。そして次に、表面に上述の残留するニッケル元素を取り込む酸化膜３０
を形成し、その後に酸化膜３０を選択的に除去することで、残留するニッケル濃度が許容
できる範囲内である多結晶シリコン膜２８を得る。
【００４８】
図４は、第４の工程、すなわち酸化膜３０を選択的に除去し、酸化膜３０の下層の多結
晶シリコン膜２８を露出させる工程の態様を示す図である。液槽４２内にフッ酸、あるい
はフッ酸を主成分とするエッチング液４６を注入する。そして、液槽４２内にテフロン（
登録商標）製のキャリア４４で保持された基板２０を浸漬し、表面の酸化膜３０を選択的
にエッチングして除去する。その後は、水洗、乾燥等を行い、基板２０の表面に大面積の
多結晶シリコン膜２８を得る。
【００４９】
次に、多結晶シリコン膜２８と酸化膜３０の所要膜厚について述べる。ニッケル元素が
シリコンの結晶化に要する温度を効果的に低下させるためには、およそ１×１０18ｃｍ-3
以上の濃度が必要とされる。この濃度のニッケル元素を含有する層が表層に存在した状態
で、ｔ秒間熱処理を行うとニッケルが多結晶シリコン膜の膜厚方向に拡散する。そのとき
の濃度分布は下記の式（２）によって算出できる。
【００５０】
Ｃ／Ｃ0＝１−ｅｒｆ（ｘ／（２×（Ｄｔ）0.5））…（２）
ここに、Ｃ0は表面層の濃度、ｘは表面からの距離、Ｄは熱処理温度におけるニッケル
の拡散係数である。５００度において、シリコン中のニッケルの拡散係数は、およそ３．
５×１０-14ｃｍ2×ｓ-1である。一方、トランジスタの能動層であるシリコン中に許容で
きるニッケルの濃度を、例えば１×１０-15ｃｍ-3（１ｐｐｍ未満）とすると、Ｃ／Ｃ0＜
１×１０-3であることが必要となる。これらを元に、許容濃度以下になる多結晶シリコン
膜の表面からの距離を見積もると、例えば３０秒間の熱処理時間では、およそ５０ｎｍで
ある。したがって、熱処理時間を３０秒以下とし、かつ表層を少なくともの５０ｎｍを酸
化した後に選択的に除去することにより、残りの多結晶シリコン膜のニッケル濃度を許容
値以下に抑えることができる。例えば、多結晶シリコン膜を１００ｎｍ堆積し、表層の５
０ｎｍを酸化した後に除去することで、残りの５０ｎｍを高純度の多結晶シリコン膜とし
て得ることができる。
【００５１】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について図６に従って説明する。第１の実施形態と同様
に、加熱装置２を、基板２０の進行方向および重力方向に対して垂直の方向から見た状態
を示す図である。
【００５２】
図６に示すように、加熱装置２には、第１のガスバーナー３１と第２のガスバーナー３
２と第３のガスバーナー３３とが、順に配置されている。そして、第１のガスバーナー３
１と基板保持台２６の間にはニッケルで形成された網２４が配置されている。各々のガス
バーナーが行う工程の内容は第１の実施形態と同様である。したがって、非結晶シリコン
膜２２にニッケル元素を添加する第１の工程と、非結晶シリコン膜２２を結晶化して多結
晶シリコン膜２８を得る第２の工程と、多結晶シリコン膜２８の表層の、ニッケル元素の
濃度が高い部分を酸化して酸化膜３０を形成する第３の工程と、を、基板２０を１回搬送
することで実施できる。
【００５３】
第３の工程で形成された酸化膜３０をエッチングして除去する工程、及び装置は別途必
要である。第１の実施形態で用いた、基板２０を液槽４２内に満たしたエッチング液４６
に浸漬する手法で酸化膜３０を除去し、基板２０の表面に、大面積の多結晶シリコン膜２
８を得ることができる。上記３種のガスバーナーの配置は、図示するような同一の高さの
配置には限定されず、各々の工程の必要に応じて設定できる。また、台数についても各工
程につき１台に限定はされず、１つの工程に複数用いることも可能である。したがって、
基板２０の温度がガラス歪点を超えない範囲内で、上記のガスバーナーの高さや台数を自
由に設定し、効率的に大面積の多結晶シリコン膜２８を得ることができる。
【００５４】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について図７に従って説明する。第１の実施形態と同様
に、加熱装置２を、基板２０の進行方向および重力方向に対して垂直の方向から見た状態
を示す図である。図７に示すように、加熱装置２には、第１のガスバーナー３１と第３の
ガスバーナー３３が、順に配置されている。そして、第１のガスバーナー３１と基板保持
台２６の間にはニッケルで形成された網２４が配置されている。再結晶化を行う第２のガ
スバーナー３２は配置されず、第１のガスバーナー３１で、非結晶シリコン膜２２にニッ
ケル元素を添加する第１の工程と、非結晶シリコン膜２２を変成（結晶化）して多結晶シ
リコン膜２８を得る第２の工程を同時に行っている。
【００５５】
第１の工程と第２の工程は、網２４の有無は異なるが、火炎１４で非結晶シリコン膜２
２を加熱する点は同じである。そして、非結晶シリコン膜２２は、表面温度と表面のニッ
ケル元素の添加量とが、所定の条件を満たせば、添加中にも多結晶化を開始する。したが
って、ニッケル元素の添加量は網２４の形状や重ねる枚数等、および火炎１４の温度等の
設定によって、非結晶シリコン膜２２にニッケル元素を添加しつつ多結晶化させることが
できる。なお、第３の工程で形成された酸化膜３０を選択的にエッチングして除去する工
程が別途必要となる点は、第２の実施形態と同様である。
【００５６】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について図８に従って説明する。第１の実施形態と同様
に、加熱装置２を、基板２０の進行方向および重力方向に対して垂直の方向から見た状態
を示す図である。図８に示すように、加熱装置２には、第１のガスバーナー３１と網２４
のみが配置され、第１のガスバーナー３１で、第１〜第３の工程を同時に行っている。
【００５７】
第１、第２の工程と同様、第３の工程も火炎１４を基板２０に吹き付けて加熱する工程
である。非結晶シリコン膜２２の多結晶化と、多結晶化によって得られた多結晶シリコン
膜２８の表面の酸化とは、加熱によってなされるという点で共通している。そして、非結
晶シリコン膜２２の多結晶化は、一旦始まると、表面に酸化膜が形成されても、それに余
り左右されずに進行する。つまり非結晶シリコン膜２２の、基板２０との界面に向かって
の多結晶化と、表面の酸化は両立し得る。したがって、ニッケルからなる網２４の形状や
重ねる枚数等、火炎１４の温度等、さらに基板上に形成する非結晶シリコン膜２２の膜厚
を適切に選択することにより、１台のガスバーナーで基板２０の上面に、半導体装置を形
成するために必要な膜厚を持ち、ニッケル元素濃度が許容できる範囲内である多結晶シリ
コン膜２８を形成できる。なお、多結晶シリコン膜２８の上層の酸化膜３０をエッチング
して除去する工程が別途必要となる点は第３の実施形態と同様である。
【００５８】
（半導体装置）
次に、半導体装置としてのＴＦＴの製造方法について、図９を用いて説明する。まず、
図９（ａ）に示すように、上記の各実施形態によって基板２０上に形成された多結晶シリ
コン膜２８をパターニングして、ＴＦＴ素子領域（島状の領域）を形成する。次に、図９
（ｂ）に示すように、ゲート絶縁膜９１を形成する。例えば、ＴＥＯＳを原料とするＣＶ
Ｄ法によってシリコン酸化膜を成膜し、ゲート絶縁膜９１とする。次に、図９（ｃ）に示
すように、基板２０の全面にスパッタ法によってアルミニウム等の金属薄膜を形成し、そ
れをパターニングして、チャネル領域９５上にゲート電極９２を形成する。そして、この
ゲート電極９２をマスクとして、ＴＦＴ素子領域に高濃度の不純物をイオンインプランテ
ーション法により注入し、ソース領域９３およびドレイン領域９４を形成する。
【００５９】
そして最後に、図９（ｄ）に示すように、電極等を形成する。具体的には、ＴＦＴ素子
領域の上面に、ＣＶＤ法でシリコン酸化膜を成膜して、層間絶縁膜９６を形成する。次に
ソース領域９３およびドレイン領域９４上の層間絶縁膜９６にコンタクトホールを開口す
る。そして、基板２０の全面にスパッタ法等でアルミニウム層を成膜後、パターニングし
て電極９７を形成する。これによりはＴＦＴ素子が外部回路、あるいは他のＴＦＴ素子と
、電気的に接続可能となる。なお、コンタクトホールに導電材料を埋設後に上記アルミニ
ウム層を成膜してもよい。
【００６０】
（変形例１）
上記各実施形態では、バリウムホウケイ酸ガラス、あるいはアルミノホウケイ酸ガラス
等からなる基板を用いているが、石英ガラス等の耐熱性が高い基板にも本発明は適用可能
である。比較的低価格の装置を用いて多結晶シリコン膜を得られるので、上記各実施形態
と同様に製造コストを抑制できる。
【００６１】
（変形例２）
上記各実施形態では、多結晶シリコン膜を得るための出発点として非結晶シリコン膜を
用いたが、非結晶ではなく微結晶のシリコン膜を用いることも可能である。非結晶シリコ
ン膜を用いた場合と同様に、再結晶化して多結晶シリコン膜とすることにより、移動度の
向上等の効果を得ることができる。
【００６２】
（変形例３）
上記各実施形態では、火炎をニッケルからなる網を介して非結晶シリコン膜に吹き当て
ているが、第１の工程に用いるガスバーナーのノズルをニッケルで形成してもよい。網を
用いなくともニッケルの添加が可能となり、あるいは網と併用することで添加効率を向上
できる。
【００６３】
（変形例４）
上記各実施形態では、ノズルは一列に形成されているが、２列以上でもよく、千鳥状に
配置しても良い。またノズルの形状を細長いスリット上に形成してもよい。火炎の密度が
高まり、添加効率、酸化効率等を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】各実施形態で用いるガスバーナーの概要を示す図。
【図２】ガスバーナーを用いた加熱装置の概要を示す図。
【図３】本発明の第１の実施形態を示す図。
【図４】本発明の第１の実施形態を示す図。
【図５】本発明の第１の実施形態を示す図。
【図６】本発明の第２の実施形態を示す図。
【図７】本発明の第３の実施形態を示す図。
【図８】本発明の第４の実施形態を示す図。
【図９】半導体装置の製造方法を示す図。
【符号の説明】
【００６５】
１…ガスバーナー、２…加熱装置、１０…筐体、１２…ノズル、１４…火炎、２０…基
板、２２…非結晶半導体膜としての非結晶シリコン膜、２４…網、２５…網保持部、２６
…基板保持台、２８…多結晶半導体膜としての多結晶シリコン膜、３０…酸化膜、９１…
ゲート絶縁膜、９２…ゲート電極、９３…ソース領域、９４…ドレイン領域、９５…チャ
ネル領域、９６…層間絶縁膜、９７…電極、１０２…第１のガス供給源、１０４…第２の
ガス供給源、１０６…第１の配管、１０８…第２の配管、１１０…ガスコントローラ。
【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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