【手続補正書】
【提出日】平成19年10月17日(2007.10.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体膜を結晶化を助長する金属元素を利用して結晶化し、
前記半導体膜に接して引張応力を有する膜を形成することによって、前記半導体膜中に含有された前記金属元素を、前記引張応力を有する膜中にゲッタリングすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２】
半導体膜を結晶化を助長する金属元素を利用して結晶化し、
前記半導体膜上に絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜上に第１のマスクを形成し、
前記第１のマスクを用いて前記絶縁膜をエッチングすることによって、前記絶縁膜からなる第２のマスクを形成するとともに、前記半導体膜の一部を露呈させ、
前記第１のマスクを除去し、
前記露呈した前記半導体膜上に引張応力を有する膜を形成することによって、前記半導体膜中に含有された前記金属元素を、前記引張応力を有する膜中にゲッタリングし、
前記引張応力を有する膜を除去し、
前記第２のマスクを用いて前記半導体膜をエッチングすることによって、複数の島状半導体膜を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記絶縁膜は、酸化珪素膜であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記引張応力を有する膜の引張応力は、８×１０８Ｎ／ｍ２以上であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記引張応力を有する膜の引張応力は、９．５×１０８Ｎ／ｍ２以上であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
前記引張応力を有する膜は、窒化珪素膜であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、
前記引張応力を有する膜を、ＬＰＣＶＤ法を用いて５００℃〜９００℃の温度範囲で形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項において、
前記引張応力を有する膜を、塩素を含むガスを原料ガスに用いて形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一項において、
前記金属元素は、ニッケル、鉄、コバルト、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスニウム、イリジウム、白金、銅、金から選ばれた元素であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明（１）は、引張応力が所定の値以上である物質を基板上の半導体に接して形成することにより、前記半導体中の不純物元素を前記物質中にゲッタリングさせることを特徴とする半導体装置の作製方法を提供する。なお、前記物質の引張応力が、８×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（８×１０８Ｎ／ｍ２）以上、好ましくは９．５×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（９．５×１０８Ｎ／ｍ２）以上であれば、半導体中の不純物元素を極めて有効に除去または低減させることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
また、本発明（１１）乃至（１４）のいずれか一の本発明において、前記第２の加熱処理は、前記窒化珪素膜の引張応力を８×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（８×１０８Ｎ／ｍ２）以上、好ましくは９．５×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（９．５×１０８Ｎ／ｍ２）以上にすることが重要である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
本発明は、基板上の半導体中に含まれる不純物元素（金属元素等）を８×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（８×１０８Ｎ／ｍ２）以上、好ましくは９．５×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（９．５×１０８Ｎ／ｍ２）以上の引張応力を有する物質（ＳｉＮやＳｉ２Ｎ３などで代表されるＳｉＸＮＹ膜、ＳｉＸＮＹＯＺ膜）にゲッタリングさせて、不純物元素が膜中から除去または低減された半導体を得る方法を提供する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
なお、高い引張応力を有するＬＰＣＶＤ法で成膜した窒化珪素膜（９．５×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（９．５×１０８Ｎ／ｍ２））、またはプラズマＣＶＤ法で成膜した窒化珪素膜を熱処理（６００℃〜９００℃、１時間〜１２時間）することにより引張応力を増加させた窒化珪素膜（１×１０１０ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（１×１０９Ｎ／ｍ２））を積層形成して半導体膜（結晶質珪素膜）中の不純物元素（ここではニッケル）の捕獲能力を調べたところ、ゲッタリング効果があることが実験結果から分かったため今回の発明が生まれた。図１（ａ）は、本発明によって得られたゲッタリング効果を示す顕微鏡写真（光学顕微鏡、倍率５０倍の拡大写真）である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
また、プラズマＣＶＤ法による窒化珪素（膜厚２００ｎｍ）の成膜直後における引張応力は、５×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（５×１０８Ｎ／ｍ２）であった。また、６００℃での第２の加熱処理後の引張応力は、１．０５×１０１０ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（１．０５×１０９Ｎ／ｍ２）であり、９５０℃での第２の加熱処理後の引張応力は、１．５６×１０１０ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（１．５６×１０９Ｎ／ｍ２）以上であった。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８０】
なお、上記実験で用いたＬＰＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ装置）による窒化珪素膜は、７７５℃の成膜温度、０．３Ｔｏｒｒの成膜圧力、４ｎｍ／ｍｉｎの成膜速度で、ＮＨ３／ＳｉＨ２Ｃｌ２＝２４０ｓｃｃｍ／８０ｓｃｃｍの成膜ガスを用い成膜したものである。また、成膜後の面内均一性は±１．５％である。また、窒化珪素膜（膜厚２００ｎｍ）の成膜直後における引張応力は、９．５７×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（９．５７×１０８Ｎ／ｍ２）であった。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
半導体と接する物質の引張応力値が８×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（８×１０８Ｎ／ｍ２）、好ましくは９．５×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（９．５×１０８Ｎ／ｍ２）を越えると、ゲッタリングシンクが供給される。この引張応力によるゲッタリングシンクは、転位と積層欠陥である。これは、引張応力を利用したゲッタリング機構である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９８】
また、上記実施の形態１において、得られた結晶質半導体膜上に接する膜（引張応力を有する物質）を形成した後、加熱処理するが、この時、応力の作用により膜中に金属元素がゲッタリングされる。なお、この加熱処理を本明細書中では「第２の加熱処理」と呼ぶ。この第２の加熱処理によって引張応力を有する物質の引張応力を増大させ、８×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（８×１０８Ｎ／ｍ２）以上、好ましくは９．５×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（９．５×１０８Ｎ／ｍ２）以上とする。この第２の加熱処理の加熱温度が結晶化で適用した温度（第１の加熱処理の温度）より高い温度である場合、結晶質半導体膜の結晶性の改善が行われるため好ましい。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９９】
また、上記実施の形態２においては、得られた結晶質半導体膜上に接する膜（引張応力を有する物質）を形成するのみで膜中に金属元素をゲッタリングできる。これは、引張応力を有する物質の応力値（８×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（８×１０８Ｎ／ｍ２）以上、好ましくは９．５×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（９．５×１０８Ｎ／ｍ２）以上）及び成膜温度が高く、膜の形成と同時に膜中に金属元素がゲッタリングされるためと考えられる。なお、引張応力を有する物質の成膜温度は、６００℃結晶化で適用した温度（第１の加熱処理の温度）より高い温度であることが望ましい。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２０】
本実施例では、７７５℃の成膜温度、０．３Ｔｏｒｒの成膜圧力、４ｎｍ／ｍｉｎの成膜速度で、ＮＨ３／ＳｉＨ２Ｃｌ２＝２４０ｓｃｃｍ／８０ｓｃｃｍの成膜ガスを用い成膜した。また、成膜後の面内均一性は±１．５％であった。この時、窒化珪素膜５０９の成膜と同時に金属元素が図６（Ａ）中の矢印で示した方向に移行し窒化珪素膜にゲッタリングされる。実施の形態で記述したようにＬＰＣＶＤ装置で成膜した窒化珪素膜５０９については成膜温度が約７７５℃と高いことと、引張応力が成膜直後の時点で８×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（８×１０８Ｎ／ｍ２）を越えていることから加熱処理等の応力を増大させるための処理を行わずして結晶質珪素膜５０４から金属元素の除去ができる。このゲッタリング機構は大きく分類すると偏析誘起ゲッタリング（Ｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎ  ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｇｅｔｔｅｒｉｎｇ）に属する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２８】
次いで、窒化珪素膜６０１の成膜後、第２の加熱処理を行う。このときの加熱処理は窒素雰囲気で６００℃〜９５０℃、１〜１２時間行う。本実施例では９５０℃、２時間の加熱処理を行った。（（図７（Ｂ））この加熱処理により８×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（８×１０８Ｎ／ｍ２）以上、好ましくは９．５×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（９．５×１０８Ｎ／ｍ２）以上に増大した引張応力を有する窒化珪素膜６０２とすることが重要である。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２７４】
【発明の効果】
以上のとおり本発明によれば、珪素の結晶化を助長する金属元素を利用して得られた結晶質珪素膜中における金属元素を除去し、またその濃度を減少させることができ、引張応力が８×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（８×１０８Ｎ／ｍ２）以上、好ましくは９．５×１０９ｄｙｎｅｓ／ｃｍ２（９．５×１０８Ｎ／ｍ２）以上の窒化珪素膜で金属元素をゲッタリングすることにより、優れた結晶質珪素膜が得られる。