(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に挿入されている被処理体を加熱する反応管と、
前記反応管内に供給する気体を加熱する第１の加熱手段と、
前記反応管内を高圧にする第１の加圧手段と、
前記被処理体を覆うように前記反応管内に設けられ、複数の細孔が穿設された内管と、
前記反応管を密閉するように覆う容器と、
前記容器内に供給する気体を加熱する第２の加熱手段と、
前記容器内を高圧にする第２の加圧手段と、
前記容器の外側に設けられ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、高圧ナトリウムランプ、キセノンランプから選ばれた一つの光源と、
を有することを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
請求項１において、前記容器および前記反応管に導入する気体は、同一であることを特徴とする熱処理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記反応管は、石英から構成され、前記容器は、光を透過させる部分が石英で、かつ、その他の部分がステンレスから構成されていることを特徴とする熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱処理装置に関する。特に本発明は、ランプなど光源からの輻射により被処理物を加熱する熱処理装置に関し、結晶構造を有する半導体膜を用いる半導体装置に適用される。尚、本明細書において半導体装置とは半導体特性を利用して機能しうる装置全般を指していう。
【０００２】
【従来の技術】
近年、集積回路はシリコンウエハーなどの半導体基板を用いて作製されるものばかりでなく、ガラスや石英などの基板上に形成した薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）を用いる方法も開発されている。半導体装置の製造工程においてファーネスアニール炉による熱アニール法に代表される熱処理は必須の工程であり、特に半導体膜の結晶化、ドーピング処理後等には欠かすことができない。
【０００３】
なぜなら、半導体装置を製造するために用いる半導体膜を非晶質半導体膜で形成するより、該非晶質半導体膜を熱処理によって結晶化させた結晶構造を有する半導体膜（以下、結晶質半導体膜と記す）で形成する方が良好な電気的特性を得ることができるからである。
【０００４】
また、ドーピング処理において、半導体膜へ打ち込まれるイオンのエネルギーは、半導体膜を形成する元素の結合エネルギーと比較して非常に大きい。そのため、前記半導体膜へ打ち込まれるイオンは前記半導体膜を形成する元素を格子点から弾き飛ばして結晶に欠陥を生じさせる。したがって、ドーピング処理後は前記欠陥の回復を行い、同時に打ち込んだ不純物元素を活性化させるために加熱処理を行う。また、不純物元素を活性化させることは、不純物元素が添加された領域を低抵抗領域にしてＬＤＤ領域、ソース領域およびドレイン領域として機能させるために重要なプロセスである。
【０００５】
さらに、結晶化を促進する金属元素を用いて半導体膜の結晶化を行うと、形成される結晶質半導体膜の結晶性は良好なものとなる。しかしながら、結晶質半導体膜の膜中或いは膜表面には、前記金属元素が残存し、得られる素子の特性をばらつかせるなどの問題がある。即ち、結晶化を促進する作用のある金属元素は、一旦、結晶質半導体膜が形成されてしまえば、かえって不要な存在となってしまう。そのため、結晶質半導体膜から金属元素を除去する技術（ゲッタリング技術）が開発され、特開平１０−２７０３６３号公報に開示している。前記ゲッタリング技術とは、まず、結晶質半導体膜に１５族に属する元素を選択的に添加して熱処理を行う。前記熱処理により、前記１５族に属する元素が添加されていない領域（被ゲッタリング領域）の前記金属元素は前記被ゲッタリング領域から放出され、拡散し、前記１５族に属する元素の添加領域（ゲッタリング領域）に捕獲される。その結果、前記被ゲッタリング領域において前記金属元素の除去または低減することができる。また、１５族に属する元素だけでなく１３族に属する元素も併せて導入しても、金属元素をゲッタリングできることは確認されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
半導体装置の高性能化が進むにつれ、ゲート電極がメタル化するなど、比較的耐熱温度の低い層の形成が増えてきている。特に、ドーピング処理後の熱処理はゲート電極や配線形成後に行われることが多いため、低温でしかも短時間で処理することが望まれており、ファーネスアニール炉のように加熱及び冷却にかなりの時間を必要とする方法は必ずしも適切ではないと考えられている。
【０００７】
また、既に述べたように、半導体装置の製造工程において熱処理は複数の工程において必須の工程となっている。そのため、少しでも低温、かつ、短時間で熱処理を行うことができれば、加熱のための消費電力を大幅に低減することが可能となる。これは、製造コストの低減のために非常に重要になっている。
【０００８】
本発明はこのような問題点を解決するための技術であり、ＴＦＴを用いて作製するアクティブマトリクス型の液晶表示装置に代表される半導体装置において、該半導体装置の動作特性および信頼性を向上させると共に、製造コストの低減を実現する熱処理装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、本発明は、急速加熱及び急速冷却を行う熱処理技術として、瞬間熱アニール（Rapid Thermal Anneal:以下、ＲＴＡと記す）を適用する。ＲＴＡは主に赤外線ランプを用いて基板を急速に加熱し、短時間で熱処理を行う方法である。
【００１０】
そして、本発明の熱処理装置の構成は、反応管と、反応管内を高圧にする加圧手段と、反応管内に設置される被処理体を加熱するための光源とを備えている。
【００１１】
そして、本発明の熱処理装置の他の構成は、反応管と、反応管内を高圧にする加圧手段と、反応管内に設置される被処理体を加熱または冷却する気体を導入する手段と、反応管内に設置される被処理体を加熱するための光源とを備えている。
【００１２】
光源にはハロゲンランプ、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、高圧ナトリウムランプ、キセノンランプなどが採用されるが、いずれにしても放射光として被処理体が吸収する波長帯を含むものを用いる。例えば、シリコン膜であれば０．５〜１．５μmの波長帯の光を放射するハロゲンランプやメタルハライドランプなどが適している。
【００１３】
また、反応管内に導入する気体は窒素、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、キセノンなどの不活性気体を用い、加熱された被処理体と反応することを防ぐ。もちろん、水素などの還元ガスや、酸素などを導入して、故意に被処理体と反応させることもできる。
【００１４】
また、このような構成を用いた本発明の半導体装置の作製方法は、反応管内を高圧に保持し、前記反応管の外側に備えられた光源から射出された光により、前記反応管内に置かれた被処理体を加熱することを特徴としている。
【００１５】
被処理体の熱処理の方法は、光源から射出した光を被処理体に照射して加熱する方法である。この熱処理は結晶化、不純物元素の活性化、ゲッタリングなど所望の熱処理を行うためのものである。
【００１６】
また、このような構成を用いた本発明の他の半導体装置の作製方法は、反応管内を高圧に保持すると共に、前記反応管内に加熱された気体を供給し、前記反応管の外側に備えられた光源から射出された光により、前記反応管内に置かれた被処理体を加熱することを特徴としている。また、加熱を終了した後には、反応管内に気体を供給し前記被処理体を冷却することによりスループットを向上させることもできる。
【００１７】
被処理体の熱処理の方法は、加熱した不活性気体を被処理体に吹き付けて行う他に、光源を点灯して被処理体を加熱することにより行う方法も採用される。この熱処理は結晶化、不純物元素の活性化、ゲッタリングなど所望の熱処理を行うためのものである。
【００１８】
また、被処理体の熱処理の方法は、加熱した不活性気体を被処理体に吹き付けて行う他に、光源を周期１秒以下でパルス状に点滅して被処理体を加熱する第１の段階と、前記光源を周期１秒以上でパルス状に点滅して被処理体を加熱する第２の段階により行う方法も採用される。この第１の段階は所定の温度まで被処理体を予熱するために行い、第２の熱処理は結晶化、不純物元素の活性化、ゲッタリングなど所望の熱処理を行うためのものである。
【００１９】
被処理体としては、ガラスまたは石英などの基板上に形成された半導体膜などであり、半導体膜には一導電型の不純物が添加された不純物領域が形成されていても良い。また、ゲート絶縁膜、ゲート電極などが形成されていても良い。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。本発明の熱処理装置の構成を図１により説明する。図１に示す熱処理装置は、基板を移動させる搬送手段１０８を備えた搬送室１０１の周りに、ロード室１０２、アンロード室１０３、予備加熱室１０４、熱処理室１０５、レーザー処理室１０６を備えた構成となっている。これらの部屋は、加圧手段１２７により高圧に保持することが可能となっている。また、ゲート１０７ａ〜１０７ｅを介して搬送室１０１と連結されている。
【００２１】
熱処理室１０５には光源１１８が備えられ、電源ユニット１１９により点灯させる。
【００２２】
反応管１６０内を高圧にする際に導入する気体は窒素やヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンなどの不活性気体を用いる。いずれにしても光源１１８の輻射熱に対し吸収率の小さい媒質であることが望ましい。この気体はシリンダー１１６ｂから供給されるが、このような気体を供給する手段として、反応管１６０に導入する前に気体の加熱手段１１２ｂ及び冷却手段１１３ｂが設けられている。これは反応管１６０に設置される被処理体の加熱又は冷却をするためのものであり、気体はこのいずれか一方の経路により反応管１６０に導入される。反応管１６０に供給した気体は、サーキュレータ１１５ｂにより循環させて基板を冷却する。この場合、気体の純度を維持するために精製器１１４ｂを途中に設けておくことが望ましい。精製器１１４ｂはゲッター材を用いても良いし、液体窒素によるコールドトラップを用いても良い。また、高圧にする前に排気手段により真空にした後、所望のガスを用いて高圧にすることもできる。排気手段１１１としてターボ分子ポンプ１０９とドライポンプ１１０が備えられている。勿論、排気手段には、その他の真空ポンプを用いることが可能である。また、高圧から大気圧に減圧する排気手段１３１として自動制御弁１２８およびドライポンプ１１０が備えられている。さらに、排気の流量を調節するために、自動制御弁とドライポンプの間にマスフローメータ等を用いてもよい。もちろん、手動式の開閉弁を設置してもよいし、他の排気ポンプを用いても良い。
【００２３】
光源１１８はその電源ユニット１１９により点灯する。光源１１８の点灯及び消灯と、熱処理室１０５に流す気体の流量は連動して変化させている。被処理体は光源１１８の点灯により急速に加熱される。昇温期間は１００〜２００℃／秒という昇温速度で設定温度（例えば１１５０℃）まで加熱する。設定温度は、被処理基板近傍に置かれた温度検出手段により検知される温度である。温度検知手段としてはサーモパイルや熱電対などを用いる。
【００２４】
例えば、１５０℃／秒の昇温速度で加熱すれば、１１００℃まで７秒弱で加熱できる。その後、ある一定時間設定温度に保持し、光源の点灯を遮断する。
【００２５】
光源にはハロゲンランプ、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、高圧ナトリウムランプ、キセノンランプなどを用いることができる。光源１１８は所望の時間点灯し続けてもよいし、周期１秒以下でパルス状に点滅して被処理体を加熱する第１の段階と、周期１秒以上でパルス状に点滅して被処理体を加熱する第２の段階とに分けて行ってもよい。第１の段階は被処理体を予備加熱するために行い、２００〜４００℃程度までの加熱を行う。第２の段階は、熱処理を目的とした加熱であり、光源１１８の点灯時間を長くして所望の温度まで基板を加熱する。
【００２６】
光源１１８のパルス状の点灯は、被処理体の所定の領域を選択的に加熱するために行っている。例えば、被処理体としてガラス基板上の半導体膜がある場合、赤外領域に強いスペクトル分布を持つハロゲンランプを用いれば、ガラス基板を変形させることなく実質的に半導体膜を６００℃以上に加熱することができる。
【００２７】
周期１秒以下でパルス状に点滅して被処理体を加熱する第１の段階のように、短い周期でパルス状の放電を可能とする回路の一例は図６に示されている。図６（Ａ）の回路はパルスフォーミングネットワーク(Pulse Forming Network)回路であり、Ｌ１、Ｃ１、Ｒによる臨界制動放電に、Ｌ２、Ｃ２、Ｒによる３倍の周期の減衰振動を加えることでパルス波形を方形波としている。このような放電回路によりパルス幅１０ナノ秒〜１００ミリ秒で、１０ＭＡ程度の出力が可能となる。放電の持続時間はＬとＣの値や接続段数により可変可能である。その出力は図６（Ｂ）に示すように光源Ｈ１〜Ｈｎに供給される。一方、周期１秒以上でパルス状に点滅して被処理体を加熱する第２の段階は、バッテリーを用やフライホイール発電機などにより行う。
【００２８】
熱処理は、大気圧下に保持された熱処理室１０５内に被処理体を設置し、第１の段階として加圧手段１２７および加熱手段１１２ｂにより加熱された気体を導入し、１．１×１０5〜２．５×１０5Ｐａに保つ。同時に、導入された気体により被処理体は２００〜４００程度まで加熱される。この気体は精製器１１４ｂ、循環器１１５ｂ、加熱手段１１２ｂの経路により循環させても良い。この第１の段階として光源１１８を周期１秒以下の短い間隔で点滅させる加熱を加えても良い。その後、第２の段階として光源１１８より１〜６０秒の点灯時間のパルス光を複数回照射する熱処理を行う。所定の熱処理が終わった後、気体の流入経路を変更し、冷却手段１１３ｂを介して導入する。これは、被処理体を冷却するために行うものであり、冷却される気体の温度は室温〜液体窒素温度程度までとする。
【００２９】
このように、本発明の熱処理装置は、被処理体の加熱と冷却にかかる時間を短縮するために室温以上の温度に加熱、又は室温からそれ以下の温度に冷却した気体を用いることを特徴としている。また、導入する気体を用いて、反応管内を高圧にすることを特徴としている。導入する気体が媒体となって熱を伝えるため、反応管内の雰囲気および被処理体において均熱性の向上が可能となる。また、反応管内を排気したのち（好ましくは真空状態にする。）、気体を導入して前記反応管内を加圧すると、大気中やＣＲ内に存在する不純物元素が前記反応管内において著しく低減されるため、熱処理を好適に行うことができる。特に、前記反応管内の酸素濃度を著しく低下することができるため、被処理体の酸化が抑制されて不純物の活性化を促進し、再現性の高い熱処理を行うことができる。このように、半導体膜に選択的に吸収される光を光源から照射することにより、基板自体はそれ程加熱することなく、半導体膜のみを選択的に加熱することが可能となる。
【００３０】
予備加熱室１０４は被処理体の加熱及び冷却をより積極的に行うものであり、シリンダー１１６ａから供給される不活性気体を加熱手段１１２ａ又は冷却手段１１３aにより加熱又は冷却し、被処理体に吹き付ける構成となっている。予備加熱室１０４は同様に排気手段１１１により高圧に保持され、導入された気体は精製器１１４ａ、循環器１１５aにより循環させることも可能である。
【００３１】
また、付属するレーザー処理室１０６はレーザー光により被処理体の熱処理を行う処理室であり、レーザー発振器１２１及びレーザー光を被処理体に所定のエネルギー密度で照射するための光学系１２２などが備えられている。
【００３２】
図２は熱処理室１０５の詳細を説明する図である。熱処理室１０５には石英で形成された反応管１６０があり、その外側に光源１１８が設けられている。反応管１６０内に被処理体が設置されるが、温度分布を均一なものとするために被処理基板はピン上に乗せられる。加圧手段１２７は、反応管内の気体を供給し高圧に保持するために用いる。また、排気手段１１１は、好ましくはターボ分子ポンプ１０９とドライポンプ１１１とからなり、反応管内の気体を排気するために用いる。また、排気手段１３１は、高圧から大気圧に減圧するために用い、排気手段１１１は、大気圧から減圧するために用いる。光源１１８により加熱される温度の測定は、熱電対を用いた温度検出手段１２４により行う。反応管１６０内にはサーモパイルなどのセンサー１２５が設けられ、間接的に被処理体の加熱温度をモニターしている。
【００３３】
高圧下での熱処理においても、光源からの輻射が被処理体に吸収される波長帯を用いることにより、効率良く加熱することが可能である。
【００３４】
光源１１８は電源ユニット１１９により点灯と消灯の動作をする。コンピュータ１２０はこの電源ユニット１１９と、気体の加熱手段１１２ｂ及び冷却手段１１３ｂ、精製器１１４ｂ、循環器１１５ｂの動作を集中して制御している。
【００３５】
反応管１６０は二重構造になっており、内管１６１の内側に被処理体が設置されている。加熱手段１１２ｂ又は冷却手段１１３ｂを介して供給される不活性気体は反応管（外管）１６０と内管１６１との間に供給され、内管１６１に設けられた細孔から内管１６１の内側に供給されるようになっている。
【００３６】
反応管１６０内を高圧にするため、該反応管１６０は高圧に耐え得る材質や厚みにする必要がある。必要に応じて、１２９および１３０からなる高圧容器で反応管１６０を密閉してもよい。前記高圧容器を用い、該高圧容器内を大気圧より高く、かつ、反応管より少し高圧または低圧とすれば、実質的な反応管に対する加圧が小さくなるので、前記反応管の材質や厚みの制約が少なくなる。また、光源１１８からの光を被処理体に照射するため、少なくとも被処理体への照射する領域に対応する高圧容器部分は前記光に対する透過材料であるとする。例えば、前記光が可視光であるなら、１２９を合成石英で形成し、１３０をステンレスで形成すれば、光源からの光を遮ることなく被処理体に照射することができる。また、反応管と同様に、高圧容器にも加圧手段および加熱手段１２７と、排気手段１１１、１３１を設置する。また、高圧容器および反応管に導入する気体は同じものが望ましい。
【００３７】
図３は熱処理室１０５における他の構成例であり、反応管１６０内に供給する不活性気体を加熱及び冷却する手段としてラジエター１６２を用い、反応管１６０に直結した構成を示している。ラジエター１６２は熱交換器１２６に接続し加熱又は冷却を行う。その他の構成は図２と同様なものとする。
【００３８】
図４は予備加熱室１０４の構成を示し、シリンダー１１６ａから加熱手段１１２ａ又は冷却手段１１３ａを介して供給される不活性気体は多孔質材１０７を通して予備加熱室１０４内に供給される。細孔を多数設けたシャワー板などを用いても良いが、基板１００により均一に不活性気体を吹き付けるにはセラミックなどで形成される多孔質材を用いて行うことが望ましい。その他排気手段１１１などの構成は図１の説明に従うものとする。
【００３９】
本発明の熱処理装置に適した不活性気体の加熱手段及び冷却手段の構成の一例を図５に示す。図５（Ａ）は加熱手段の一例を示し、気体を通過させるシリンダー１５０の内側に高純度のチタンやタングステンで形成されたフィン１５２が設けられている。シリンダー１５０は透光性の石英などで形成され、その外側に設けられた光源１５０の輻射によりフィン１５２を加熱する。気体はフィン１５２に接触して加熱されるが、熱源をシリンダー１５０の外部に設けることにより汚染が防止され、通過させる気体の純度を維持することができる。
【００４０】
図５（Ｂ）は冷却手段の一例を示し、気体を通過させるシリンダー１５３内に高純度のチタンやタングステンで形成されたフィン１５４が設けられ、ヒートパイプにより熱交換器１５５と接続している。気体はフィン１５４に接触して加熱される。
【００４１】
以上、本発明を用いることにより、ガラス等の耐熱性の低い基板を用いた場合においても、短時間の熱処理で半導体膜に添加した不純物元素の活性化や、半導体膜のゲッタリング処理をする方法及びそのような熱処理を可能とすることができる。そしてこのような熱処理は半導体装置の製造工程に組み入れることができる。本実施例において示す熱処理装置の構成は一例であり、ここで示す構成に限定されるものではない。本発明の熱処理装置は、被処理基板を冷却する手段と、高圧下でパルス状に光源からの光を照射して半導体膜を加熱させる構成に特徴があり、このような構成が満足されれば、その他の構成は特に限定されるものではない。
【００４２】
勿論、本発明の熱処装置はＴＦＴのみならず半導体基板を用いた集積回路の熱処理工程に用いることができる。
【００４３】
【実施例】
［実施例１］
本発明の熱処理装置を用いて、非晶質半導体膜を結晶化させる実施例を図７により説明する。
【００４４】
図７において、基板２０１はアルミノホウケイ酸ガラスまたはバリウムホウケイ酸ガラスなどによる透光性の基板である。厚さは０．３〜１．１ｍｍのものを用いる。この基板２０１上に非晶質シリコン膜２０３をプラズマＣＶＤ法で形成する。また、基板２０１から非晶質シリコン膜に熱処理などにより不純物元素が混入しないようにブロッキング層２０１を形成する。通常はシリコンを成分とする絶縁膜を用いて形成するが、本実施例では、ＳｉＨ4、Ｎ2Ｏ、ＮＨ3からプラズマＣＶＤ法で作製される第１酸化窒化シリコン膜を５０nm、ＳｉＨ4、Ｎ2ＯからプラズマＣＶＤ法で作製される第２酸化窒化シリコン膜を１００nmの厚さに形成し、これらを積層させてブロッキング層２０２としている。
【００４５】
非晶質シリコン膜２０３上には、シリコンの結晶化に必要な加熱温度を低温化することが可能な金属元素を添加する。このような触媒作用のある金属元素としては鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）などであり、これらから選ばれた一種または複数種を用いることができる。
【００４６】
重量換算で０．１〜１００ｐｐｍ、好ましくは１〜５ｐｐｍのニッケルを含む酢酸ニッケル塩溶液をスピナーで塗布してニッケル含有層２０４を形成する。この場合、当該溶液の馴染みをよくするために、非晶質シリコン膜２０４の表面処理として、オゾン含有水溶液で極薄い酸化膜を形成し、その酸化膜をフッ酸と過酸化水素水の混合液でエッチングして清浄な表面を形成した後、再度オゾン含有水溶液で処理して極薄い酸化膜を形成しておくと良い。シリコンの表面は本来疎水性なので、このように酸化膜を形成しておくことにより酢酸ニッケル塩溶液を均一に塗布することができる。
【００４７】
このような形態の被処理体を、大気圧下に保持された熱処理室１０５内に設置する。第１の段階として加圧手段１２７および加熱手段１１２ｂにより２５０℃に加熱された不活性気体を導入し、１．１×１０5〜２．５×１０5Ｐａに保つ。同時に、導入された不活性気体により被処理体には予備加熱が行なわれる。予備加熱の時間は任意なものとするが、一例として５分間のその状態で保持する。或いは、他に設けられた予備加熱室であらかじめ加熱されている場合には、１分間の予備加熱とすることもできる。
【００４８】
この第１の段階として光源１１８を点灯させる加熱を加えても良い。その後、第２の段階として光源１１８より所望の点灯時間照射する熱処理を行う。所定の熱処理が終わった後、気体の流入経路を変更し、冷却手段１１３ｂを介して導入する。これは、被処理体を冷却するために行うものであり、冷却される気体の温度は室温〜液体窒素温度程度までとする。
【００４９】
光源から射出された光により加熱される半導体膜の温度は直接的に測定されないが、熱電対を用いた温度センサーの測定値として１２５０℃となるように輻射強度を調節する。この熱処理により非晶質シリコン膜を結晶化させることができる。その後、不活性気体の導入経路を切り換え、冷却手段により室温またはそれ以下の温度に冷却した不活性気体により冷却を行う。
【００５０】
また、プラズマＣＶＤ法で作製された非晶質シリコン膜は膜中に水素が１０〜３０原子％程度残留しており、この水素を加熱により脱離させてから結晶化を行うことが通常行われる。そのための熱処理として、点灯時間０．１秒程度のパルス光を複数回照射して半導体膜を５００℃程度まで加熱し、脱水素処理を行っても良い。この脱水素処理は高圧下で行うことにより、より促進させることができる。
【００５１】
こうして、実質的には数秒十秒〜数分の加熱時間で非晶質シリコン膜を結晶化することができ、歪み点が６６０℃のガラス基板を用いても、基板を歪ませること無く結晶化を行うことができる。
【００５２】
［実施例２］
このようにして作製される結晶質半導体膜を用いてＴＦＴを作製する方法を図８を用いて説明する。
【００５３】
まず、図８（Ａ）において、アルミノホウケイ酸ガラスまたはバリウムホウケイ酸ガラスなどによる透光性の基板３０１上に島状に分離された結晶質半導体膜３０３、３０４を形成する。また、基板３０１と半導体膜との間には、窒化シリコン、酸化シリコン、窒化酸化シリコンから選ばれた一つまたは複数種を組み合わせた第１絶縁膜３０２を５０〜２００nmの厚さで形成する。
【００５４】
第１絶縁膜３０２の一例として、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ4とＮ2Ｏを用い酸化窒化シリコン膜を５０〜２００nmの厚さに形成する。その他の形態として、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ4とＮＨ3とＮ2Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜を５０nm、ＳｉＨ4とＮ2Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜を１００nm積層させた２層構造や、或いは、窒化シリコン膜とＴＥＯＳ（Tetraethyl Ortho Silicate）を用いて作製される酸化シリコン膜を積層させた２層構造としても良い。
【００５５】
そして、第２絶縁膜３０５を８０nmの厚さで形成する。第２絶縁膜３０５はゲート絶縁膜として利用するものであり、プラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用いて形成する。第２絶縁膜３０５として、ＳｉＨ4とＮ2ＯにＯ2を添加させて作製する酸化窒化シリコン膜は膜中の固定電荷密度を低減させることが可能となり、ゲート絶縁膜として好ましい材料である。勿論、ゲート絶縁膜はこのような酸化窒化シリコン膜に限定されるものでなく、酸化シリコン膜や酸化タンタル膜などの絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【００５６】
その後、図８（Ｂ）に示すように、第２絶縁膜３０５上にゲート電極を形成するための第１導電膜と第２導電膜とを形成する。第１導電膜は窒化タンタルであり、第２導電膜はタングステンを用いて形成する。この導電膜はゲート電極を形成する為のものであり、それぞれの厚さは３０nm及び３００nmとする。
【００５７】
その後、光露光工程により、ゲート電極を形成するためのレジストパターン３０８を形成する。このレジストパターンを用いて第１のエッチング処理を行う。エッチング方法に限定はないが、好適にはＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用いる。タングステン及び窒化タンタルのエッチング用ガスとしてＣＦ4とＣｌ2を用い、０．５〜２Pa、好ましくは１Pa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行う。この時、基板側（試料ステージ）にも１００WのＲＦ（１３．５６MHz）電力を投入して、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。ＣＦ4とＣｌ2を混合した場合にはタングステン、窒化タンタルをそれぞれ同程度の速度でエッチングすることができる。
【００５８】
上記エッチング条件では、レジストによるマスクの形状と、基板側に印加するバイアス電圧の効果により端部をテーパー形状とすることができる。テーパー部の角度は１５〜４５度となるようにする。また、ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチングするためには、１０〜２０％程度の割合でエッチング時間を増加させると良い。Ｗ膜に対する酸化窒化シリコン膜の選択比は２〜４（代表的には３）であるので、オーバーエッチング処理により第２の絶縁層が露出した面は２０〜４０nm程度エッチングされる。こうして、第１のエッチング処理により窒化タンタルとタングステンから成る第１形状電極３０６、３０７を形成することができる。
【００５９】
そして、第１のドーピング処理を行いｎ型の不純物（ドナー）を半導体膜にドーピングする。その方法に限定はないが、好ましくは、イオンドープ法またはイオン注入法で行う。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０13〜５×１０14/cm2として行う。ｎ型を付与する不純物元素として１５族に属する元素、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）を用いる。この場合、第１形状電極３０６、３０７はドーピングする元素に対してマスクとなり、加速電圧を適宣調節（例えば、２０〜６０keV）して、第２絶縁膜を通過した不純物元素により第１不純物領域３０９、３１０を形成する。第１の不純物領域３０９、３１０おけるリン（Ｐ）濃度は１×１０20〜１×１０21/cm3の範囲となるようにする。
【００６０】
続いて、図８（Ｃ）に示すように第２のエッチング処理を行う。エッチングはＩＣＰエッチング法を用い、エッチングガスにＣＦ4とＣｌ2とＯ2を混合して、１Paの圧力でコイル型の電極に５００WのＲＦ電力(１３．５６MHz)を供給してプラズマを生成する。基板側（試料ステージ）には５０WのＲＦ（１３．５６MHz）電力を投入し、第１のエッチング処理に比べ低い自己バイアス電圧を印加する。このような条件によりタングステン膜を異方性エッチングし、第１の導電層である窒化タンタル膜を残存させるようにする。こうして、第１のエッチング処理により窒化タンタルとタングステンから成る第２形状電極３１１、３１２を形成する。第２絶縁膜はこのエッチング処理により窒化タンタルで覆われていない部分が１０〜３０nm程度エッチングされ薄くなる。
【００６１】
第２のドーピング処理におけるドーズ量は第１のドーピング処理よりも少なくし、かつ高加速電圧の条件でｎ型不純物（ドナー）をドーピングする。例えば、加速電圧を７０〜１２０keVとし、１×１０13/cm2のドーズ量で行い、第１の不純物領域の内側に第２の不純物領域を形成する。ドーピングは露出した窒化タンタルを通過させ、その下側の半導体膜に不純物元素を添加する。こうして、窒化タンタルと重なる第２不純物領域３１３、３１４を形成する。この不純物領域は、窒化タンタルの膜厚によって変化するが、そのピーク濃度は１×１０17〜１×１０19/cm3の範囲で変化する。この領域のｎ型不純物の深さ分布は一様ではなくある分布をもって形成される。
【００６２】
そして図８（Ｄ）に示すようにレジストによるマスク３１５を形成し、半導体膜３０３、３０４にｐ型不純物（アクセプタ）をドーピングする。典型的にはボロン（Ｂ）を用いる。第１のｐ型不純物添加領域３１６、３１７の不純物濃度は２×１０20〜２×１０21/cm3となるようにし、含有するリン濃度の１．５〜３倍のボロンを添加して導電型をｐ型になっている。
【００６３】
その後、図９に示すように、半導体膜の結晶性の回復および添加した不純物を活性化する熱処理を行う。この熱処理は実施形態において説明する熱処理装置を用い、高圧状態に保持された反応管内に被処理体を導入し、光源から射出された光の照射により行う。前記光はタングステンハロゲンランプ３１９を光源として基板の片面または両面から照射する。高圧下とし酸素濃度を１０ppm以下に低減した状態で行う熱処理は、この段階で露出しているゲート電極の表面を酸化させることなく行うことができる。
【００６４】
この熱処理によって、不純物が活性化すると共に、第２形状の電極と重なる半導体膜の領域、即ちチャネル形成領域から結晶化に用いた触媒元素を燐とボロンが添加された不純物領域にゲッタリングすることができる。ここでは、ボロンが添加された領域にはイオンドーピング時に同時に水素が取り込まれ、その水素がこの熱処理により再放出することにより一時的にダングリングボンドが多量に生成され、それがゲッタリングサイトとして作用するものと考えられる。
【００６５】
その後、図１０に示すように酸化窒化シリコン膜または窒化シリコン膜から成る保護絶縁膜３１８をプラズマＣＶＤ法で５０nmの厚さに形成する。クリーンオーブンを用いる４１０℃の熱処理はこの保護絶縁膜３１８からの水素放出をもたらし、半導体膜の水素化を行い欠陥を補償することができる。
【００６６】
層間絶縁膜３２１は、ポリイミドまたはアクリルなどの有機絶縁物材料で形成し表面を平坦化する。勿論、プラズマＣＶＤ法でＴＥＯＳを用いて形成される酸化シリコンを適用しても良い。
【００６７】
次いで、層間絶縁膜３２１の表面から各半導体膜の不純物領域に達するコンタクトホールを形成し、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａなどを用いて配線を形成する。図８（Ｄ）において３２２〜３２３はソース線またはドレイン電極となる。こうしてｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴを形成することがでぃる。ここではそれぞれのＴＦＴを単体として示しているが、これらのＴＦＴを使ってＣＭＯＳ回路やＮＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路を形成することができる。
【００６８】
［実施例３］
図１１（Ａ）は、実施例２の工程により、同一基板上にｐチャネル型ＴＦＴ４０３、ｎチャネル型ＴＦＴ４０４から成る駆動回路４０１と、ｎチャネル型ＴＦＴ４０５から成る画素部４０２が形成された構成を示している。ｎチャネル型ＴＦＴ４０５はマルチゲート構造を有しているが、作製工程は同様にして行われる。また、画素部４０２には半導体膜４１４、第２絶縁膜、ゲート電極と同じ工程で作られる容量電極４０９からなる保持容量が形成されている。４１２は画素電極であり、４１０はデータ線４０８と半導体膜４１３の不純物領域とを接続する接続電極である。また、４１１はゲート線であり、図中には示されていないが、ゲート電極として機能する第３形状電極４０７と接続している。この第３形状電極４０７は、第２形状電極の窒化タンタルをエッチングすることにより形成されるものである。
【００６９】
駆動回路４０１のｐチャネル型ＴＦＴ４０３、ｎチャネル型ＴＦＴ４０４を用いてシフトレジスタ、レベルシフタ、ラッチ、バッファ回路など様々な機能回路を形成することができる。図１１（Ａ）で示すＡ−Ａ'間の断面構造は、図１２で示す画素の上面図において示すＡ−Ａ'線に対応している。また、図１１（Ｂ）で示すＢ−Ｂ'間の断面構造は、図１２で示す画素の上面図において示すＢ−Ｂ'線に対応している。
【００７０】
このような基板から液晶表示装置や、発光素子で画素部を形成する発光装置を形成することができる。図１３はＴＦＴによって駆動回路と画素部が形成されている基板の外観図である。基板５０１上には画素部５０６、駆動回路５０４、５０５が形成されている。また、基板の一方の端部には入力端子５０２が形成され、各駆動回路に接続する配線５０３が引き回されている。
【００７１】
液晶表示装置を作製するには対向基板をシール材を用い間隙をもって貼り合わせ、その間隙に液晶を注入する。また、発光装置は有機発光素子を画素部に形成する。このように、本実施例によれば各種の半導体装置を作製することができる。
【００７２】
［実施例４］
実施例１において示すように、非晶質半導体膜の全面に触媒作用のある金属元素を全面に添加して結晶化する方法は、本発明の熱処理装置を用いて行うことが可能であるが、より好ましくはその後金属元素をゲッタリングして除去することが望ましい。
【００７３】
図１４はその一実施例を説明する図であり、非晶質半導体膜の全面に触媒作用のある金属元素を全面に添加して結晶化した後、ゲッタリングを行う方法である。図１４（Ａ）において、基板６０１はバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラス、或いは石英などを用いることができる。基板６０１の表面には、ブロッキング層６０２として無機絶縁膜を１０〜２００nmの厚さで形成する。ブロッキング層６０２はガラス基板に含まれるアルカリ金属がこの上層に形成する半導体膜中に拡散しないために設けるものであり、石英を基板とする場合には省略することも可能である。
【００７４】
ブロッキング層６０２の上に形成する非晶質構造を有する半導体膜６０３は、シリコンを主成分とする半導体材料を用いる。代表的には、非晶質シリコン膜又は非晶質シリコンゲルマニウム膜などが適用され、プラズマＣＶＤ法や減圧ＣＶＤ法、或いはスパッタ法で１０〜１００nmの厚さに形成する。良質な結晶を得るためには、非晶質構造を有する半導体膜６０３に含まれる酸素、窒素、炭素などの不純物濃度を極力低減する必要があり、高純度の材料ガスを用いることはもとより、超高真空対応のＣＶＤ装置を用いることが望ましい。
【００７５】
その後、非晶質構造を有する半導体膜６０３の表面に、結晶化を促進する触媒作用のある金属元素を添加する。重量換算で１〜１０ｐｐｍのニッケルを含む酢酸ニッケル塩溶液をスピナーで塗布して触媒含有層６０４を形成する。この場合、当該溶液の馴染みをよくするために、非晶質構造を有する半導体膜６０３の表面処理として、オゾン含有水溶液で極薄い酸化膜を形成し、その酸化膜をフッ酸と過酸化水素水の混合液でエッチングして清浄な表面を形成した後、再度オゾン含有水溶液で処理して極薄い酸化膜を形成しておく。シリコンなど半導体膜の表面は本来疎水性なので、このように酸化膜を形成しておくことにより酢酸ニッケル塩溶液を均一に塗布することができる。
【００７６】
勿論、触媒含有層６０４はこのような方法に限定されず、スパッタ法、蒸着法、プラズマ処理などにより形成しても良い。
【００７７】
その後、実施例１と同様にして本発明の熱処理装置を用い、１．１×１０5〜２．５×１０5Paの高圧下にてパルス光の照射により図１４（Ｂ）に示す結晶質半導体膜６０５を形成することができる。
【００７８】
さらに結晶化率（膜の全体積における結晶成分の割合）を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修するためには、結晶質半導体膜６０５に対してレーザー光を照射することも有効である。レーザーには波長４００nm以下のエキシマレーザー光や、ＹＡＧレーザーの第２高調波、第３高調波を用いる。いずれにしても、繰り返し周波数１０〜１０００Hz程度のパルスレーザー光を用い、当該レーザー光を光学系にて１００〜８００mJ/cm2に集光し、５０〜９８％のオーバーラップ率をもって結晶質半導体膜６０５に対するレーザー処理を行っても良い。
【００７９】
こうして得られる結晶質半導体膜６０５には、金属元素（ここではニッケル）が残存している。それは膜中において一様に分布していないにしろ、平均的な濃度とすれば、１×１０19/cm3を越える濃度で残存している。勿論、このような状態でもＴＦＴをはじめ各種半導体素子を形成することが可能であるが、より好ましくはゲッタリングにより当該元素を除去することが望ましい。
【００８０】
図１４（Ｂ）はゲッタリングサイト６０８を形成するために、イオンドープ法で希ガス元素、或いは希ガス元素と一導電型の不純物元素を結晶質半導体膜６０５に添加する工程を示している。結晶質半導体膜６０５の表面には、マスク用の酸化シリコン膜６０６が１００〜２００nmの厚さに形成され、開孔部６０７が設けられ結晶質半導体膜が露出した領域に希ガス元素、或いは希ガス元素と一導電型の不純物元素を添加する。希ガス元素の結晶質半導体膜中における濃度は１×１０19〜１×１０21/cm3とする。
【００８１】
このドーピングは、水素で１〜１０％、好ましくは３〜５％に希釈したフォスフィン（ＰＨ3）またはジボラン（Ｂ2Ｈ6）を添加した後に希ガス元素を添加する。または、希ガスで１〜１０％、好ましくは３〜５％に希釈したＰＨ3またはＢ2Ｈ6を添加する。しかし、より好ましくは、希ガス元素のみをイオンドープ法で添加してゲッタリングサイトを形成する。
【００８２】
希ガス元素としてはヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）から選ばれた一種または複数種を用いる。代表的にはアルゴンを用いる。本発明はゲッタリングサイトを形成するためにこれら不活性気体をイオンソースとして用い、イオンドープ法或いはイオン注入法で半導体膜に注入することに特徴を有している。これら不活性気体のイオンを注入する意味は二つある。一つは注入によりダングリングボンドを形成し半導体膜に歪みを与えることであり、他の一つは半導体膜の格子間に当該イオンを注入することで歪みを与えることである。不活性気体のイオンを注入はこの両者を同時に満たすことができるが、特に後者はアルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）などシリコンより原子半径の大きな元素を用いた時に顕著に得られる。
【００８３】
ゲッタリングは窒素雰囲気中で４５０〜８００℃、１〜２４時間、例えば５５０℃にて１４時間の熱処理を行うと、ゲッタリングサイト６０８に金属元素を偏析させることができる。或いは、実施例１と同様にして本発明の熱処理装置を用い、１．１×１０5〜２．５×１０5Ｐａの高圧下にて光源から射出された光の照射により行うこともできる。その場合、ゲッタリングを効果的に成し遂げる為には、前記光により加熱される半導体膜の温度は格子を緩和して歪みを除去しない程度の温度とする。
【００８４】
その後、エッチングによりゲッタリングサイトを除去すると、図１４（Ｃ）に示すように金属元素の濃度が低減された結晶質半導体膜６０９が得られる。こうして形成された結晶質シリコン膜６０８は棒状または針状の結晶が集合して成り、その各々の結晶は巨視的に見ればある特定の方向性をもって成長している。特に、希ガス元素のみを用いてゲッタリングサイトを形成した場合には、この結晶質半導体膜６０９をそのまま用いて実施例２または３で示すＴＦＴを形成することができる。
【００８５】
［実施例５］
半導体膜の結晶化を助長する元素を選択的に導入する方法を図１５により説明する。図１５（Ａ）において、基板６０１としてガラス基板を用いる場合にはブロッキング層６０２を設ける。また、非晶質構造を有する半導体膜６０３も実施例１と同様に形成する。
【００８６】
そして、非晶質構造を有する半導体膜６０３上に上に１００〜２００nmの厚さの酸化シリコン膜６１０を形成する。酸化シリコン膜の作製方法は限定されないが、例えば、オルトケイ酸テトラエチル（Tetraethyl Ortho Silicate：ＴＥＯＳ）とＯ2とを混合し、反応圧力４０Pa、基板温度３００〜４００℃とし、高周波（１３．５６MHz）電力密度０．５〜０．８W/cm2で放電させ形成する。
【００８７】
次に、酸化シリコン膜６１０に開口部６１１を形成し、重量換算で１〜１０ppmのニッケルを含む酢酸ニッケル塩溶液を塗布する。これにより、触媒金属含有層６１２が形成され、それは開口部６１１の底部のみで半導体膜６０３と接触する。
【００８８】
実施例１と同様にして本発明の熱処理装置を用い、１．１×１０5〜２．５×１０5Ｐａの高圧下にて光源から射出された光の照射により図１５（Ｂ）に示す結晶質半導体膜６０５を形成することができる。この場合、結晶化は触媒となる金属元素が接した半導体膜の部分でシリサイドが形成され、それを核として基板の表面と平行な方向に結晶化が進行する。こうして形成された結晶質シリコン膜６１４は棒状または針状の結晶が集合して成り、その各々の結晶は巨視的に見ればある特定の方向性をもって成長している。
【００８９】
次いで、開口部６１１を利用して、同様にイオンドープ法で希ガス元素のみ、或いは希ガス元素と一導電型の不純物元素を添加してゲッタリングサイト６１５を形成する。ゲッタリングは窒素雰囲気中で４５０〜８００℃、１〜２４時間、例えば５５０℃にて１４時間の熱処理を行うと、ゲッタリングサイト６１５に金属元素を偏析させることができる。或いは、実施例１と同様にして本発明の熱処理装置を用い、１．１×１０5〜２．５×１０5Ｐａの高圧下にて光源から射出された光の照射により行うことができる。その場合にも、ゲッタリングを効果的に成し遂げる為には、前記光により加熱される半導体膜の温度は格子を緩和して歪みを除去しない程度の温度とする。
【００９０】
その後、エッチングによりゲッタリングサイトを除去すると、図１５（Ｄ）に示すように金属元素の濃度が低減された結晶質半導体膜６１６が得られる。この結晶質半導体膜６０９をそのまま用いて実施例２または３で示すＴＦＴを形成することができる。
【００９１】
［実施例６］
実施例４または実施例５で示すような希ガス元素を用いたゲッタリングは、実施例２で示すＴＦＴの製造工程において、ソース領域およびドレイン領域を形成するための不純物領域に希ガス元素を添加することで、同様な効果を得ることができる。即ち、当該不純物領域の抵抗率を下げるために行う活性化のための熱処理を行うことで、チャネル形成領域に残存する金属元素の濃度を低減させることができる。
【００９２】
［実施例７］
本発明を用いることにより様々な半導体装置を製造することができる。その様な半導体装置として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型表示装置（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置などが挙げられる。それら半導体装置の具体例を図１６および図１７に示す。
【００９３】
図１６（Ａ）はディスクトップ型パーソナルコンピュータなどのモニターであり、筐体３３０１、支持台３３０２、表示部３３０３などから成っている。本発明を用いることにより、表示部３３０３やその他集積回路を製造することができる。
【００９４】
図１６（Ｂ）はビデオカメラであり、本体３３１１、表示部３３１２、音声入力部３３１３、操作スイッチ３３１４、バッテリー３３１５、受像部３３１６等を含む。本発明を用いることにより、表示部３３１２やその他集積回路を製造することができる。
【００９５】
図１６（Ｃ）はヘッドマウントＥＬディスプレイの一部（右片側）であり、本体３３２１、信号ケーブル３３２２、頭部固定バンド３３２３、投影部３３２４、光学系３３２５、表示部３３２６等を含む。本発明を用いることにより、表示部３３２６やその他集積回路を製造することができる。
【００９６】
図１６（Ｄ）は記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）であり、本体３３３１、記録媒体（ＤＶＤ等）３３３２、操作スイッチ３３３３、表示部（ａ）３３３４、表示部（ｂ）３３３５などから成っている。表示部（ａ）３３３４は主として画像情報を表示し、表示部（ｂ）３３３５は主として文字情報を表示するが、本発明を用いることにより、表示部（ａ）３３３４、表示部（ｂ）３３３５やその他集積回路を製造することができる。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども含まれる。
【００９７】
図１６（Ｅ）はゴーグル型表示装置（ヘッドマウントディスプレイ）であり、本体３３４１、表示部３３４２、アーム部３３４３を含む。本発明を用いることにより、表示部３３４２やその他集積回路を製造することができる。
【００９８】
図１６（Ｆ）はノート型パーソナルコンピュータであり、本体３３５１、筐体３３５２、表示部３３５３、キーボード３３５４等を含む。本発明を用いることにより、表示部３３５３やその他集積回路を製造することができる。
【００９９】
図１７（Ａ）は携帯電話であり、本体３４０１、音声出力部３４０２、音声入力部３４０３、表示部３４０４、操作スイッチ３４０５、アンテナ３４０６を含む。本発明を用いることにより、表示部３４０４やその他集積回路を製造することができる。
【０１００】
図１７（Ｂ）は音響再生装置、具体的にはカーオーディオであり、本体３４１１、表示部３４１２、操作スイッチ３４１３、３４１４を含む。本発明の発光装置は表示部３４１２にて用いることが出来る。また、本実施例では車載用オーディオを示すが、携帯型や家庭用の音響再生装置に用いても良い。
【０１０１】
図１７（Ｃ）はデジタルカメラであり、本体３５０１、表示部（Ａ）３５０２、接眼部３５０３、操作スイッチ３５０４、表示部（Ｂ）３５０５、バッテリー３５０６を含む。本発明を用いることにより、表示部（Ａ）３５０２表示部（Ｂ）３５０５やその他集積回路を製造することができる。
【０１０２】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、様々な電子装置に適用することが可能である。また、本実施例の電子装置は実施例１〜６のどのような組み合わせからなる構成を用いても実現することができる。
【０１０３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の熱処理装置により、短時間で非晶質半導体膜の結晶化や、半導体膜に添加した不純物元素の活性化などを目的とした熱処理をすることができる。
【０１０４】
また、熱処理時間を短くすることで、耐熱性の低いガラス基板を用いても熱処理効果を高め、半導体基板に形成された耐熱性の低い層のダメージを防ぐことができる。
【０１０５】
また、導入する気体が媒体となって熱を伝えるため、反応管内の雰囲気および被処理体において均熱性の向上が可能となる。また、反応管内を排気した後、高圧状態にすれば、大気中やＣＲ内に存在する不純物元素が前記反応管内において著しく低減されるため、熱処理を好適に行うことができる。特に、前記反応管内の酸素濃度が低減され、半導体膜の表面の酸化が抑制されて不純物の活性化を促進し、再現性の高い熱処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱処理装置の構成を説明する図。
【図２】本発明の熱処理装置の構成を説明する図。
【図３】本発明の熱処理装置の構成を説明する図。
【図４】本発明の熱処理装置の構成を説明する図。
【図５】加熱手段及び冷却手段の一例を説明する図。
【図６】ハロゲンランプなどを光源とし、該光源をパルス状に点滅させるのに適した制御回路の一例を示す図。
【図７】本発明の熱処理装置による半導体膜の熱処理方法を説明する図。
【図８】半導体装置の作製工程を説明する図。
【図９】本発明の熱処理装置による半導体膜の熱処理方法を説明する図。
【図１０】半導体装置の作製工程を説明する図。
【図１１】駆動回路、画素部を同一基板上に形成した基板の構成を説明する図。
【図１２】画素部の構成を説明する図。
【図１３】表示装置の素子基板の外観を説明する図。
【図１４】本発明の結晶質半導体膜の作製方法を説明する図。
【図１５】本発明の結晶質半導体膜の作製方法を説明する図。
【図１６】半導体装置の一例を示す図。
【図１７】半導体装置の一例を示す図。
【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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