【手続補正書】
【提出日】平成19年8月15日(2007.8.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】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】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】
透光性基板の表側に島状の熱伝導層を形成する工程と、
前記島状の熱伝導層を覆って、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜でなる絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に形成され、前記島状の熱伝導層と重なる領域と重ならない領域とを有する島状半導体層を形成する工程と、
前記透光性基板の前記表側と裏側とから、前記島状半導体層にレーザー光を照射して、該島状半導体層を結晶化させる工程とを有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２】
透光性基板の表側に島状の熱伝導層を形成する工程と、
前記島状の熱伝導層を覆って下地膜を形成する工程と、
前記下地膜上に形成され、前記島状の熱伝導層と重なる領域と重ならない領域とを有する島状半導体層を形成する工程と、
前記透光性基板の前記表側と裏側とから、前記島状半導体層にレーザー光を照射して、該島状半導体層を結晶化させる工程とを有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３】
透光性基板の表側に島状の熱伝導層を形成する工程と、
前記島状の熱伝導層を覆って、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜でなる絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に形成され、前記島状の熱伝導層と重なる領域と重ならない領域とを有する島状半導体層を形成する工程と、
前記透光性基板の前記表側からレーザー光を照射し、前記レーザー光のうち前記透光性基板を透過したレーザー光を反射板にて反射させることにより、前記透光性基板の前記裏側と前記裏側とから、前記島状半導体層にレーザー光を照射して、該島状半導体層を結晶化させる工程とを有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項４】
透光性基板の表側に島状の熱伝導層を形成する工程と、
前記島状の熱伝導層を覆って下地膜を形成する工程と、
前記下地膜上に形成され、前記島状の熱伝導層と重なる領域と重ならない領域とを有する島状半導体層を形成する工程と、
前記透光性基板の前記表側からレーザー光を照射し、前記レーザー光のうち前記透光性基板を透過したレーザー光を反射板にて反射させることにより、前記透光性基板の前記裏側と前記裏側とから、前記島状半導体層にレーザー光を照射して、該島状半導体層を結晶化させる工程とを有す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３または請求項４において、前記反射板の反射率が２０〜９０％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のいずれか一において、前記島状の熱伝導層は、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウムから選ばれた一種または複数種を成分とし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７】
請求項１乃至請求項５のいずれか一において、前記島状の熱伝導層は、Ｓｉ、Ｎ、Ｏ、Ｍ（ＭはＡｌまたは希土類元素から選ばれた少なくとも一種）を含む化合物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５のいずれか一において、前記島状の熱伝導層は、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、またはＷであ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５のいずれか一において、前記島状の熱伝導層は熱伝導率が１０Ｗｍ−１Ｋ−１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１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一において、前記島状半導体層のうち、前記島状の熱伝導層と重なる前記領域をチャネル形成領域として薄膜トランジスタを形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
図３は図２（Ａ）で示したレーザーアニール装置の光学系１１００の構成を説明する図である。レーザー発振器１１０１にはエキシマレーザーやアルゴンレーザーなどを適用する。図３（Ａ）は光学系１１００を側面から見た図であり、レーザー発振器１１０１から出たレーザー光はシリンドリカルレンズアレイ１１０２により縦方向に分割される。この分割されたレーザー光はシリンドリカルレンズ１１０４により、一旦集光された後広がって、ミラー１１０７で反射され、その後、シリンドリカルレンズ１１０８により照射面１１０９で線状レーザー光となるようにする。これにより、線状レーザー光の幅方向のエネルギー分布の均一化を図ることができる。また、図３（Ｂ）は光学系１１００を上面から見た図であり、レーザー発振器１１０１から出たレーザー光はシリンドリカルレンズアレイ１１０３により横方向に分割される。その後、シリンドリカルレンズ１１０５により、レーザー光は照射面１１０９で一つに合成される。これにより、線状レーザー光の長手方向におけるエネルギー分布の均一化を図ることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
その過渡的な現象において、島状半導体層に温度分布をもたせ、温度変化の緩やかな領域を設け核生成速度と核生成密度を制御することにより、結晶粒の大粒形化を図る。具体的には、図１で示すように、島状半導体層１００３と下地膜１００２が重なる領域において、下地膜１００２に膜厚の厚い部分を形成する。この部分は体積が増え熱容量が大きくなるので、島状半導体層のパルスレーザー光の照射による温度変化のサイクルは（他の膜厚の薄い部分と比較して）緩やかなものとなる。本発明はこのように、基板の表面側と裏面側からレーザー光を照射して半導体層を直接加熱すると同時に、半導体層から基板側への熱伝導制御と、半導体層の基板と水平方向への熱伝導（温度勾配に起因するもの）を利用することにより、結晶粒の大粒形化を実現している。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
次に、図５（Ｃ）に示すように、デュアルビームレーザーアニール法により結晶化を行う。その装置の構成および概念は、前述の様に図２〜図４で説明したものと同様なものを適用する。結晶化のためにはまず、非晶質半導体層が含有する水素を放出させておくことが望ましく、４００〜５００℃で１時間程度の熱処理を行い含有する水素量を５ａｔｏｍｉｃ％以下にしておくと良い。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
次に、添加した不純物元素を活性化させる工程を行う。活性化は、窒素雰囲気中にて５００〜６００℃で１〜４時間の熱処理や、レーザー活性化の方法により行うことができる。また、両者を併用して行っても良い。レーザー活性化の方法による場合、ＫｒＦエキシマレーザー光（波長２４８ｎｍ）を用い、線状ビームを形成して、発振周波数５〜５０Ｈｚ、エネルギー密度１００〜５００ｍＪ／ｃｍ２として線状ビームのオーバーラップ割合を８０〜９８％として走査して、島状半導体層が形成された基板全面を処理した。尚、レーザー光の照射条件には何ら限定される事項はなく、実施者が適宣決定すれば良い。マスク層１１６はこの段階でフッ酸などの溶液でエッチング除去する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
そして、フォトリソグラフィーの技術を使用してレジストマスク１２２〜１２７を形成し、導電層（Ａ）１２０と導電層（Ｂ）１２１とを一括でエッチングしてゲート電極１２８〜１３２と容量配線１３３を形成する。ゲート電極１２８〜１３２と容量配線１３３は、導電層（Ａ）から成る１２８ａ〜１３３ａと、導電層（Ｂ）から成る１２８ｂ〜１３３ｂとが一体として形成されている（図１１（Ａ））。また、この状態における島状半導体層１０４、１０５とゲート電極１２８、１２９との位置関係を図１３（Ｃ）に上面図として示す。同様に島状半導体層１０８とゲート電極１３２、容量配線１３３の関係を図１４（Ｃ）に示す。図１３（Ｃ）および図１４（Ｃ）において、ゲート絶縁膜１７０は省略して示す。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
その後、図１２（Ａ）に示すように、ゲート電極およびゲート絶縁膜上に第１の層間絶縁膜１５５を形成する。第１の層間絶縁膜は酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜、またはこれらを組み合わせた積層膜で形成すれば良い。いずれにしても第１の層間絶縁膜１５５は無機絶縁物材料から形成する。第１の層間絶縁膜１５５の膜厚は１００〜２００ｎｍとする。ここで、酸化シリコン膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法で、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で放電させて形成することができる。酸化窒化シリコン膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ４、Ｎ２Ｏ、ＮＨ３から作製される酸化窒化シリコン膜、またはＳｉＨ４、Ｎ２Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜で形成すれば良い。この場合の作製条件は反応圧力２０〜２００Ｐａ、基板温度３００〜４００℃とし、高周波（６０ＭＨｚ）電力密度０．１〜１．０Ｗ／ｃｍ２で形成することができる。また、ＳｉＨ４、Ｎ２Ｏ、Ｈ２から作製される酸化窒化水素化シリコン膜を適用しても良い。窒化シリコン膜も同様にプラズマＣＶＤ法でＳｉＨ４、ＮＨ３から作製することが可能である。このような第１の層間絶縁膜は、基板を中心に考えて圧縮応力となるように形成する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2001127305.tif 000001