(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁表面を有する基板上に珪素膜を形成し、
紫外光の照射によって活性化された一酸化窒素又は二酸化窒素を含む雰囲気において、４００〜７００℃の温度に加熱して前記珪素膜を酸化し、熱酸化膜を形成し、
前記熱酸化膜を窒化水素雰囲気において４００〜７００℃で熱アニールすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２】
絶縁表面を有する基板上に珪素膜を形成し、
前記珪素膜を選択的にエッチングして、島状の領域を形成し、
紫外光の照射によって活性化された一酸化窒素又は二酸化窒素を含む雰囲気において、４００〜７００℃の温度に加熱して前記島状の領域を酸化し、熱酸化膜を形成し、
前記熱酸化膜を窒化水素雰囲気において４００〜７００℃で熱アニールし、
前記窒化水素雰囲気の熱アニールの後、前記熱酸化膜上にゲイト電極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】
絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を形成し、
前記非晶質珪素膜にニッケルを添加した後に、前記非晶質珪素膜を加熱して、前記ニッケルを添加した領域から結晶化することで結晶性珪素膜を形成し、
紫外光の照射によって活性化された一酸化窒素又は二酸化窒素を含む雰囲気において４００〜７００℃の温度に加熱して前記結晶性珪素膜を酸化し、熱酸化膜を形成し、
前記熱酸化膜を窒化水素雰囲気において４００〜７００℃で熱アニールすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項４】
絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を形成し、
前記非晶質珪素膜にニッケルを添加した後に、前記非晶質珪素膜を加熱して、前記ニッケルを添加した領域から結晶化することで結晶性珪素膜を形成し、
前記結晶性珪素膜を選択的にエッチングして、島状の領域を形成し、
紫外光の照射によって活性化された一酸化窒素又は二酸化窒素を含む雰囲気において４００〜７００℃の温度に加熱して前記島状の領域を酸化して、熱酸化膜を形成し、
前記熱酸化膜を窒化水素雰囲気において４００〜７００℃で熱アニールし、
前記窒化水素雰囲気の加熱の後、前記熱酸化膜上にゲイト電極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５】
請求項４において、
前記非晶質珪素膜を窒素雰囲気中で加熱す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４又は５において、
前記結晶性珪素膜を形成後、レーザーアニール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６において、
前記レーザーアニールは、前記熱酸化膜を形成前に行う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７において、
前記島状の領域は、チャネル形成領域が実質的に１つの結晶方位を示す珪素よりな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４乃至８のいずれか一項おいて、
前記島状の領域にはニッケルが含まれており、
前記ニッケルの濃度は、２次イオン質量分析法による測定で、前記島状の領域における濃度の最小値が１×１０１５〜３×１０１９原子／ｃｍ３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】
絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を形成し、
前記非晶質珪素膜にレーザーを照射して結晶性珪素膜を形成し、
紫外光の照射によって活性化された一酸化窒素又は二酸化窒素を含む雰囲気において４００〜７００℃の温度に加熱して前記結晶性珪素膜を酸化し、熱酸化膜を形成し、
前記熱酸化膜を窒化水素雰囲気において４００〜７００℃で熱アニールすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１１】
絶縁表面を有する基板上に非晶質珪素膜を形成し、
前記非晶質珪素膜をレーザーを照射して結晶性珪素膜を形成し、
前記結晶性珪素膜を選択的にエッチングして、島状の領域を形成し、
紫外光の照射によって活性化された一酸化窒素又は二酸化窒素を含む雰囲気において４００〜７００℃の温度に加熱して前記島状の領域を酸化して、熱酸化膜を形成し、
前記熱酸化膜を窒化水素雰囲気において４００〜７００℃で熱アニールし、
前記熱酸化膜上にゲイト電極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１２】
絶縁表面を有する基板上に珪素膜を形成し、
前記珪素膜を選択的にエッチングして、島状の領域を形成し、
紫外光の照射によって活性化された一酸化窒素又は二酸化窒素を含む雰囲気において、４００〜７００℃の温度に加熱して前記島状の領域を酸化し、酸化珪素膜を形成し、
前記酸化珪素膜を窒化水素雰囲気において４００〜７００℃で熱アニールし、
前記窒化水素雰囲気の加熱の後、前記酸化珪素膜上にプラズマＣＶＤ法又は減圧ＣＶＤ法によって酸化珪素を主成分とする絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜上にゲイト電極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１３】
請求項１２において、
前記酸化珪素を主成分とする絶縁膜は、モノシランと窒素酸化物とが主たる原料であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１４】
請求項１２又は１３において、
前記酸化珪素を主成分とする絶縁膜を形成後、一酸化二窒素雰囲気で熱アニールすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１５】
請求項１４において、
前記一酸化二窒素雰囲気の熱アニールの際に酸化珪素を主成分とする絶縁膜に紫外光を照射することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１６】
請求項１２又は１３において、
前記酸化珪素を主成分とする絶縁膜を形成後、前記酸化珪素を主成分とする絶縁膜を一酸化二窒素を有する雰囲気でプラズマ処理することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１７】
請求項１６において、
前記プラズマ処理した後、４００〜７００℃の一酸化二窒素を有する雰囲気において熱アニールすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１８】
請求項１乃至１７のいずれか一項において、
前記窒化水素は、アンモニア、ヒドラジンであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１９】
請求項１乃至１８のいずれか一項において、
前記一酸化窒素又は二酸化窒素を含む雰囲気は、１気圧以上１５気圧以下であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２０】
請求項１乃至１９のいずれか一項において、
前記一酸化窒素又は二酸化窒素を含む雰囲気の水および炭酸ガスの濃度は、それぞれ１ｐｐｍ以下であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ガラス等の絶縁基板、あるいは各種基板上に形成された絶縁性被膜上に設けられた珪素膜を用いた絶縁ゲイト構造を有する半導体装置、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や薄膜ダイオード（ＴＦＤ）、またはそれらを応用した薄膜集積回路、特にアクティブ型液晶表示装置（液晶ディスプレー）用薄膜集積回路の作製方法に関するものであり、特に、最高プロセス温度が７００℃以下、好ましくは６５０℃以下の低温プロセスによって上記半導体装置を形成するためのゲイト絶縁膜の作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ガラス等の絶縁基板上にＴＦＴを有する半導体装置、例えば、ＴＦＴを画素の駆動に用いるアクティブ型液晶表示装置やイメージセンサー等が開発されている。これらの基板としては、量産性・価格の面から歪点が７５０℃以下、典型的には、５５０〜６８０℃のガラス基板が一般に用いられている。したがって、このようなガラス基板を用いる場合には、最高プロセス温度が７００℃以下とすることが要求された。
【０００３】
これらの装置に用いられるＴＦＴには、薄膜状の珪素半導体を用いるのが一般的である。薄膜状の珪素半導体としては、非晶質珪素半導体（ａ−Ｓｉ）からなるものと結晶性を有する珪素半導体からなるものの２つに大別される。非晶質珪素半導体は作製温度が低く、気相法で比較的容易に作製することが可能で量産性に富むため、最も一般的に用いられているが、電界効果移動度、導電率等の物性が結晶性を有する珪素半導体に比べて劣るため、今後、より高速特性を得るためには、結晶性を有する珪素半導体からなるＴＦＴの作製方法の確立が強く求められている。
【０００４】
移動度の小さな非晶質珪素を用いたＴＦＴの場合には、ゲイト絶縁膜の特性はあまり問題とならなかった。例えば、非晶質珪素を用いたＴＦＴでは、ゲイト絶縁膜として酸化珪素よりも電気的特性に劣る窒化珪素膜が用いられる。しかし、移動度の高い結晶性の珪素膜を用いたＴＦＴでは、珪素膜自体の特性と同じくらいにゲイト絶縁膜の特性も大きな問題であった。
【０００５】
特に結晶性珪素膜を得る技術が向上するにつれ、良質なゲイト絶縁膜に対する需要は非常に大きくなった。なかでも、チャネル形成領域が実質的に１つの単結晶もしくは複数の結晶からなっていても、全ての結晶の方位が同じである結晶珪素被膜（このような結晶状態をモノドメインという）よりなるＴＦＴでは、通常の多結晶珪素を用いたＴＦＴと異なり、粒界の特性悪化に対する寄与は非常に小さく、ほとんどゲイト絶縁膜の特性によって、その電気特性が決定される。
【０００６】
すなわち、通常の多結晶構造においては粒界を構成する２つの結晶の結晶方位は互いに異なるものであり、その結果、高い粒界障壁（バリヤー）が生じる。しかし、モノドメイン構造においては、たとえ複数の結晶からなっていたとしても、通常の多結晶における粒界に相当する境界をはさむ２つの結晶の結晶方位が同じであるため、このような境界においてはバリヤーは非常に低く、単結晶とほとんど差がない。そのため、モノドメイン構造においては、ＴＦＴの特性に対する粒界の寄与は小さく、はほぼゲイト絶縁膜によって決定される。
【０００７】
このような目的に適した優れたゲイト絶縁膜として、熱酸化膜が知られている。例えば、石英基板のように高温に耐える基板上であれば、熱酸化法を用いてゲイト絶縁膜を得ることができた。（例えば、特公平３−７１７９３）
熱酸化膜は、ホットエレクトロン等の電荷が注入された際に、トラップするような欠陥が極めて少ないため、特性の劣化が少なく、信頼性の高い素子が作製できた。
【０００８】
熱酸化法によって、ゲイト絶縁膜として使用できる酸化珪素膜を得るには、９５０℃以上の高温が必要であり、このような高温処理に耐えうる基板材料は石英の他にはなかった。上述のような歪点の低いガラス基板を使用するには、最高プロセス温度を７００℃以下、好ましくは６５０℃以下とする必要があったのだが、従来の熱酸化による方法はこの要請を満足できなかった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このような問題から、ゲイト絶縁膜はスパッタ法等の物理的気相成長（ＰＶＤ）法、あるいはプラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法等の化学的気相成長（ＣＶＤ）法を用いて作製せざるを得なかった。これらの方法では最高プロセス温度は６５０℃以下とすることができた。
【００１０】
しかしながら、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法によって作製した絶縁膜は不対結合手や水素の濃度が高く、また、界面特性も良くなかった。そのため、ホットエレクトロン等の注入に対しても弱く、不対結合手や水素が原因となって、電荷捕獲中心が形成されやすかった。このため、ＴＦＴのゲイト絶縁膜として用いた場合に、電界移動度やサブスレシュホールド特性値（Ｓ値）が、良くないという問題点、あるいはゲイト電極のリーク電流が多く、オン電流の低下（劣化・経時変化）が大きいという問題点があった。このため、低温で熱酸化膜を作製する技術が求められていた。
【００１１】
本発明は、上記の問題を解決する手段を提供するものである。すなわち、結晶性珪素膜を用いて、最高プロセス温度７００℃以下で熱酸化法によってゲイト絶縁膜を作製する方法を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明では、珪素膜を特殊な雰囲気において熱処理することにより、４００〜７００℃、典型的には５５０〜６５０℃の低温で珪素膜表面に熱酸化膜を形成する。本発明においては、酸素やオゾン、窒素酸化物（一般式でＮＯＸ：０．５≦ｘ≦２．５で表される）を有する気体に紫外光を照射することによって生じせしめた原子状酸素やオゾン、あるいは励起された分子状の酸素、窒素酸化物等を有する反応性の高い雰囲気で４００〜７００℃の熱アニールをおこなうことによって、珪素膜を熱酸化し、酸化珪素膜を得る。本発明で熱酸化の際に使用する窒素酸化物としては、一酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）、一酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ２）のいずれか、あるいはその混合気体が好ましい。
以下においては、上記のような反応性の高い成分を有する気体を反応性気体といい、また、主たる気体の成分に因んで、反応性酸素、反応性オゾン、反応性窒素酸化物と称することとする。本発明においては、反応性酸素（反応性窒素酸化物）は酸素（窒素酸化物）のみからなっていてもよいし、アルゴンやその他の不活性な気体が混入されていてもよい。
【００１３】
ただし、これらの雰囲気には水（Ｈ2 Ｏ）等の水素化物が含有されていることは、得られる熱酸化膜中に水素が含有されることとなるので好ましくなかった。同様に炭酸ガス（ＣＯ、ＣＯ2 等）も含まれることは好ましくなかった。雰囲気における水や炭酸ガスの濃度は１ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｂ以下とすることが望ましい。
酸化の温度は使用する基板の種類によって上限値が決定される。当然のことながら、熱酸化の温度が高いほど酸化作用は進行しやすい。代表的なガラス基板であるコーニング社７０５９番基板では、５５０〜６５０℃が適当であった。本発明では、基板は、コーニング社７０５９番ガラス（無アルカリ、ホウ珪酸ガラス）に代表されるような歪温度（歪点）が７５０℃以下、代表的には５５０〜６８０℃の各種ガラス基板を用いればよい。
【００１４】
本発明を実施するための装置の例を図１に示す。本発明を実施するには最初に酸素、オゾン、窒素酸化物を紫外光によって反応性の高いものとするための第１の反応室１と、第１の反応室によって得られた反応性の酸素、オゾン、窒素酸化物を導入し、４００〜７００℃の温度で珪素膜を酸化するための第２の反応室が必要である。図１（Ａ）においては、１が第１の反応室であり、２が第２の反応室である。そして、これらの反応室やその間の配管は適切な温度に保たれることが望ましい。図１（Ａ）には、第２の反応室２を加熱するためのヒーター３のみを示したが、第１の反応室１や配管にも加熱するためのヒーターを設けてもよい。
【００１５】
第１の反応室においては、酸素、オゾン、窒素酸化物を反応性とするために可能な限り紫外光が照射される構造とするとよい。図１（Ｂ）には第１の反応室の概念図を示すが、酸素、オゾン、窒素酸化物を導入するための紫外光を透過する配管６（これは合成石英が好ましい）を折り曲げ、その間に紫外光源（例えば、低圧水銀ランプ）を配置するような構造とするとよい。図１（Ｃ）は同図（Ｂ）の点線における断面を示したもので、配管６の間に低圧水銀ランプ７が配置されている。第１の反応室の温度は室温でもよいが、４００〜７００℃に保たれると、なお好ましい。また、第２の反応室における温度分布や変動を避ける目的からは、第１の反応室の温度は第２の反応室の温度と同じ保たれることが理想的である。
【００１６】
第１の反応室と第２の反応室の間の配管の温度が極めて低い場合には、第１の反応室で励起された気体分子が基底状態に戻り、反応性が低下する。したがって、反応性を維持するためには、配管においても適切な温度に保たれることが望ましい。また、配管の内壁は反応性の気体分子が反応しないように、石英を主成分とする材料によって構成することが望ましい。好ましくは、９０ｍｏｌ％以上の酸化珪素よりなる高純度石英を用いると良い。
【００１７】
内壁が金属の場合には、励起状態または原子状の原子・分子が再結合して安定化してしまう。しかし、石英の場合には、そのような効果が小さく、例えば、第１の反応室から５０〜１００ｃｍ離れていても多くの原子・分子が活性化状態にあった。
第２の反応室２にはサセプター４に多数の基板５を乗せ、一度に多数の基板が処理できるようにするとよい。また、第２の反応室の雰囲気の圧力を大気圧より低くすることも有効である。
【００１８】
より酸化速度を向上させるには、１気圧（大気圧）のみでなく、加圧して１気圧を越え、１５気圧以下の加圧雰囲気での酸化も有効である。例えば、１０気圧の雰囲気では、１気圧の雰囲気での酸化に比較して、１０倍の酸化速度が得られる。また、酸化温度を下げることもできる。
図５には図１の装置を用いて得られる熱酸化膜の厚さと酸化時間の関係を示す。酸化雰囲気としては一酸化二窒素を用いた。温度が高く、圧力が高いほど、酸化作用が進行しやすいことがわかる。
【００１９】
本発明において活性層となる結晶性珪素を形成するには、プラズマＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法等のＣＶＤ法によって得られる非晶質珪素膜を出発材料として用いるが、結晶化方法として大きく分けて２通りの方法がある。第１は、非晶質珪素膜を形成した後、５００〜６５０℃の温度で適切な時間の熱アニールを実施することにより、結晶化せしめる方法である。その結晶化の際に、ニッケル、鉄、白金、パラジウム、コバルト等の非晶質珪素の結晶化を促進する元素を添加してもよい。これらの元素を添加すると、結晶化温度を低下させ、また、結晶化時間を短縮することができる。
【００２０】
これらの元素は高濃度に含有されていると珪素の半導体特性を損なうので、結晶化に十分で、かつ、半導体特性にほとんど影響のない低濃度であることが望まれる。すなわち、２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）によって測定した珪素膜における最小値が１×１０15〜３×１０19原子／ｃｍ3 の濃度であることが好ましい。このような結晶化を促進する元素の濃度分布は珪素膜の処理方法によって変わるので、最小値は界面において得られる場合もあるし、膜の中央付近において得られる場合もある。
【００２１】
第２の方法は、非晶質珪素膜にレーザー等の強光を照射することによって結晶化させる、いわゆるレーザーアニール法である。上記、第１、第２の方法のうち、いずれの方法を選択するかは本発明を実施するものが必要とするＴＦＴの特性、利用できる装置、設備投資額等を勘案して決定すればよい。
また、第１の方法と第２の方法を組み合わせてもよい。例えば、熱アニールによって結晶化させた後、レーザーアニール法によってさらに結晶性を高める方法を用いてもよい。特に、ニッケル等の結晶化促進元素を添加して熱アニールをおこなった場合には、結晶粒界等に非晶質部分が残されることが観察されたが、このような非晶質部分を結晶化させるにはレーザーアニール法が有効である。
【００２２】
逆に、レーザーアニール法によって結晶化させた珪素膜を、熱アニールすることにより、レーザーアニールによって生じた膜の応力歪みを緩和させることができる。
本発明によって得られる熱酸化膜はそのままでもゲイト絶縁膜として用いることが可能であるが、より特性を向上せしめるには、得られた熱酸化膜をアンモニア（ＮＨ3 ）、ヒドラジン（Ｎ2 Ｈ4 ）等の窒化水素雰囲気において、４００〜７００℃で熱アニールすると良い。この熱アニール工程によって、熱酸化膜の不対結合手が完全に窒素によって埋められ、また、一部は酸素が窒素に置換され、電気的に安定な酸化窒化珪素膜とすることができる。
【００２３】
また、ゲイト絶縁膜には、本発明によって得られた熱酸化膜のみを用いてもよいが、熱酸化膜が目的とする厚さに達しないならば、その上にさらにＰＶＤ法、ＣＶＤ法等によって酸化珪素を主成分とする絶縁膜を重ねて、多層構造の絶縁膜をゲイト絶縁膜として用いてもよい。ＰＶＤ法、ＣＶＤ法等によって得られる絶縁膜は熱酸化膜に比較すると著しく特性の悪いものであるが、少なくとも活性層の表面を２００Å以上の熱酸化膜が覆っておれば、ＴＦＴの特性に対する影響は十分に小さい。
【００２４】
このような絶縁膜の作製方法としては、例えば、ＰＶＤ法としてはスパッタ法、ＣＶＤ法としては、プラズマＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法、大気圧ＣＶＤ法を用いればよい。その他の成膜方法を用いることも可能である。プラズマＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法としては、ＴＥＯＳを原料とする方法を用いてもよい。プラズマＣＶＤ法によってＴＥＯＳと酸素を原料として酸化珪素膜を堆積するには、基板温度は２００〜５００℃とすることが望ましい。また、減圧ＣＶＤ法においてＴＥＯＳとオゾンを用いた反応は比較的低温（例えば、３７５℃±２０℃）で進行し、プラズマによるダメージが無い酸化珪素膜を得ることができる。
【００２５】
同様に、減圧ＣＶＤ法によってモノシラン（ＳｉＨ4 ）と酸素（Ｏ2 ）、あるいはモノシランと一酸化二窒素等の窒素酸化物を主たる原料として反応させてもプラズマによるダメージが無い酸化珪素膜を得られる。
モノシランと窒素酸化物の組合せはプラズマＣＶＤ法に用いてもよい。また、プラズマＣＶＤ法のうち、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）条件の放電を用いるＥＣＲ−ＣＶＤ法は、プラズマによるダメージが小さいので、より良好なゲイト絶縁膜を形成することができる。
本発明者の知見では、ある程度固い酸化珪素を主成分とする絶縁膜がＴＦＴのゲイト絶縁膜として適していた。具体的な指標としては、フッ化水素酸１、フッ化アンモニウム５０、酢酸５０の比率で混合された２３℃の緩衝フッ酸によるエッチングレートが１０００Å／分以下、典型的には３００〜８００Å／分である酸化珪素膜が好ましいことが明らかになった。平均して１×１０17〜１×１０21原子／ｃｍ3 の窒素が含有されて酸化珪素膜では、このようなエッチングレートの条件を満たすものが多かった。
【００２６】
このように熱酸化膜に重ねて形成された絶縁膜は、より特性を向上させるために、一酸化二窒素等の雰囲気での熱アニールをおこなうとよい。その際には３００〜７００℃とするとよい。また、熱アニールの際には絶縁膜に紫外光を照射するとアニールの効果が増進でき、また、より低温でも同じ効果を上げることができる。これは、紫外光によって一酸化二窒素を活性な状態とすることによって、ＣＶＤもしくはＰＶＤ法によって堆積された絶縁膜とよりよく反応させることができるからである。
【００２７】
同様に、絶縁膜を一酸化二窒素を有する雰囲気でプラズマを発生させることによって処理してもよい。この場合もプラズマによって一酸化二窒素が励起して、活性化させて、絶縁膜と反応させることができる。また、このプラズマによる処理では、プラズマを発生させるために一酸化二窒素の圧力を低くする必要があるので、より反応を完全にするために、プラズマ処理の後、０．１気圧以上の一酸化二窒素雰囲気において４００〜７００℃で熱アニールしてもよい。
【００２８】
【作用】
珪素の酸化反応を進行させるには、酸化作用を有する原子状酸素、もしくはそれと同等な反応性の高い酸化性分子が雰囲気に形成されることが必要であった。しかしながら、酸素分子から原子状酸素等を得るには非常に高い温度が必要であった。このため、乾燥した酸素雰囲気では１０００℃以上の高温でないと熱酸化が進行しなかった。
【００２９】
本発明は酸素に紫外光を照射し、これを励起、分解、反応させて得られた原子状の酸素やオゾン、励起状態の酸素分子や窒素酸化物分子が、適切な条件の下では、その寿命が十分に長く、空間的移動が可能であることに着目したものである。すなわち、紫外光の照射によって反応性とした酸素、オゾン、窒素酸化物の分子・原子をより温度の低い反応室に導き、これを熱酸化に利用するため、従来の熱酸化法に比較して、低温でも熱酸化が進行する。
【００３０】
本発明において、熱アニールによって結晶化させた珪素膜を用いた場合には、以下のような効果が付随する。一般にゲイト絶縁膜と活性層は薄ければ薄いほど移動度の向上、オフ電流の減少という良好な特性が得られる。一方、初期の非晶質珪素膜の結晶化はその膜厚が大きいほど結晶化させやすい。したがって、従来は、活性層の厚さに関して、特性とプロセスの面で矛盾が存在していた。本発明はこの矛盾を初めて解決したものであり、すなわち、結晶化前には非晶質珪素膜を厚く形成し、良好な結晶性を有する珪素膜を得て、次にはこの珪素膜を酸化することによって珪素膜を薄くし、ＴＦＴとしての特性を向上させるものである。さらに、この熱酸化においては、再結合中心の存在しやすい非晶質成分、結晶粒界が酸化されやすく、結果的に活性層中の再結合中心を減少させるという特徴も有する。このため製品の歩留りが高まる。
【００３１】
本発明を、ニッケル、コバルト、鉄、白金、パラジウム等の非晶質珪素膜の結晶化を促進する元素を添加して結晶化させた結晶性珪素膜からなる活性層に適用した場合には格別の効果を有する。このような結晶化促進元素を添加して結晶化させた珪素膜の結晶性はことのほか良好であり、電界効果移動度も非常に高いものが得られたが、それだけにゲイト絶縁膜としても特性のよいものが望まれていた。本発明によるゲイト絶縁膜はそれにふさわしいものである。また、本発明の熱酸化の工程において、結晶粒界等に残存する非晶質領域も結晶化でき、さらに結晶性を改善できる。
【００３２】
本発明をレーザーアニールを施した珪素膜を用いる活性層に対して適用した場合には、本発明の熱酸化の工程の際に、ゲイト絶縁膜の特性が改善される効果に加えて、レーザーアニールによって発生した珪素膜に対する歪みを該熱酸化工程において同時に緩和できるという効果も有する。
また、モノドメイン構造のように極めて結晶性のよい珪素膜に用いた場合には、ゲイト絶縁膜として熱酸化膜と同等の特性が要求されるが、本発明によって得られる熱酸化膜はその目的に適合するものである。
【００３３】
【実施例】
〔実施例１〕
図２に本実施例の作製工程の断面図を示す。まず、基板（コーニング７０５９）２０１上にスパッタリング法によって厚さ２０００Åの酸化珪素の下地膜２０２を形成した。基板は、下地膜の成膜の前もしくは後に、歪点よりも高い温度でアニールをおこなった後、０．１〜１．０℃／分の降温速度で歪点以下の温度まで徐冷すると、その後の温度上昇を伴う工程（本発明の熱酸化工程およびその後の熱アニール工程を含む）での基板の収縮が少なく、マスク合わせが容易となる。コーニング７０５９基板の歪点は５９３℃なので、６２０〜６６０℃で１〜４時間アニールした後、０．０３〜１．０℃／分、好ましくは、０．１〜０．３℃／分で徐冷し、４００〜５００℃まで温度が低下した段階で取り出すとよい。
【００３４】
次に、プラズマＣＶＤ法によって、厚さ５００〜１５００Å、例えば１０００Åの真性（Ｉ型）の非晶質珪素膜を成膜した。そして、窒素雰囲気（大気圧）、６００℃で４８時間熱アニールして結晶化させ、珪素膜を１０〜１０００μｍ角の大きさにパターニングして、島状の珪素膜（ＴＦＴの活性層）２０３を形成した。（図１（Ａ））
【００３５】
その後、本発明の熱酸化処理をおこなって活性層２０３の表面に熱酸化膜２０４を形成した。本実施例においては、図１に示す装置を用いた。本実施例においては、第１の反応室１の温度は５００〜６５０℃、第２の反応室５の温度Ｔは５００〜６５０℃が好ましかった。本実施例では、どちらも５５０℃とした。また、その間の配管の温度も５５０℃とした。各反応室の圧力は大気圧とした。本実施例では酸化雰囲気として１００％の一酸化二窒素を用い、また、酸素の流量は５リットル／分とした。さらに、熱酸化時間は、本実施例では０．５〜６時間、例えば、２時間とした。第１の反応室１における紫外光源としては、低圧水銀ランプの中心波長２４６ｎｍのものを用いた。この結果、厚さ約１０００Åの熱酸化膜２０４が形成された。（図２（Ｂ））
【００３６】
注目すべきは、かかる熱酸化により、初期の珪素膜は、その表面が５０Å以上減少し、結果として、珪素膜の最表面部分の汚染が、珪素−酸化珪素界面には及ばないようになったことである。すなわち、清浄な珪素−酸化珪素界面が得られた。酸化珪素膜の厚さは酸化される珪素膜の２倍であるので、１０００Åの厚さの珪素膜を酸化して、厚さ１０００Åの酸化珪素膜を得た場合には、残った珪素膜の厚さは５００Åだった。
【００３７】
熱酸化によってゲイト絶縁膜を形成した後、減圧ＣＶＤ法によって、厚さ３０００〜８０００Å、例えば６０００Åの多結晶珪素（０．０１〜０．２％の燐を含む）を成膜した。そして、該珪素膜をエッチングして、ゲイト電極２０５を形成した。さらに、この珪素膜をマスクとして自己整合的に、イオンドーピング法（プラズマドーピング法とも言う）によって、活性層２０３にＮ導電型を付与する不純物（ここでは燐）を添加した。ドーピングガスとして、フォスフィン（ＰＨ3 ）を用い、加速電圧を６０〜９０ｋＶ、例えば８０ｋＶとした。ドーズ量は１×１０14〜８×１０15原子／ｃｍ2 、例えば、１×１０15原子／ｃｍ2 とした。この結果、Ｎ型の不純物領域（ソース、ドレイン）２０６と２０７が形成された。
【００３８】
その後、レーザー光の照射によって光アニールをおこなった。レーザー光としては、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を用いたが、他のレーザーであってもよい。レーザー光の照射条件は、エネルギー密度が２００〜４００ｍＪ／ｃｍ2 、例えば２５０ｍＪ／ｃｍ2 とし、一か所につき２〜１０ショット、例えば２ショット照射した。このレーザー光の照射時に基板を２００〜４５０℃程度に加熱することによって、効果を増大せしめてもよい。（図２（Ｃ））
【００３９】
また、この光アニール工程は、近赤外光によるランプアニールによる方法でもよい。近赤外線は非晶質珪素よりも結晶化した珪素へは吸収されやすく、１０００℃以上の熱アニールにも匹敵する効果的なアニールをおこなうことができる。その反面、ガラス基板（遠赤外光はガラス基板に吸収されるが、可視・近赤外光（波長０．５〜４μｍ）は吸収されにくい）へは吸収されにくいので、ガラス基板を高温に加熱することがなく、また短時間の処理ですむので、ガラス基板の熱による縮みが問題となる工程においては最適な方法であるといえる。
【００４０】
続いて、厚さ６０００Åの酸化珪素膜２０８を層間絶縁物としてプラズマＣＶＤ法によって形成した。さらにコンタクトホールを形成して、金属材料、例えば、窒化チタンとアルミニウムの多層膜によってＴＦＴの電極・配線２０９、２１０を形成した。以上の工程によってＴＦＴが完成した。（図２（Ｄ））
【００４１】
上記に示す方法で得られたＴＦＴの移動度は１１０〜１５０ｃｍ2 ／Ｖｓ、Ｓ値は０．２〜０．５Ｖ／桁であった。また、同様な方法によってソース／ドレインにホウ素をドーピングしたＰチャネル型ＴＦＴも作製したところ、移動度は９０〜１２０ｃｍ2 ／Ｖｓ、Ｓ値は０．４〜０．６Ｖ／桁であり、公知のＰＶＤ法やＣＶＤ法によってゲイト絶縁膜を形成した場合に比較して、移動度は２割以上高く、Ｓ値は２０％以上も減少した。
また、信頼性の面からも、本実施例で作製されたＴＦＴは１０００℃の高温熱酸化によって作製されたＴＦＴにひけをとらない良好な結果を示した。
【００４２】
〔実施例２〕  本実施例は、アクティブマトリクスの画素の制御に用いられるＴＦＴの作製工程に関するものである。図３に本実施例の作製工程を示す。まず、実施例１と同様に、ガラス基板（コーニング７０５９）を歪点（５９３℃）よりも高い６２０〜６６０℃、例えば６４０℃で１〜４時間、例えば１時間アニールし、その後、０．０３〜１℃／分、例えば０．２℃／分で徐冷し、４００〜５００℃、例えば４５０℃まで温度が低下した段階で取り出した。
【００４３】
このような処理を施した基板３０１を洗浄し、ＴＥＯＳ（テトラ・エトキシ・シラン）と酸素を原料ガスとしてプラズマＣＶＤ法によって厚さ２０００Åの酸化珪素の下地膜３０２を形成した。そして、プラズマＣＶＤ法によって、厚さ５００〜１５００Å、例えば１０００Åの真性（Ｉ型）の非晶質珪素膜３０３を成膜した。次に連続的に厚さ５００〜２０００Å、例えば１０００Åの酸化珪素膜３０５をプラズマＣＶＤ法によって成膜した。そして、酸化珪素膜３０５を選択的にエッチングして、非晶質珪素の露出した領域３０６を形成した。そして、全面に平均厚さ２０〜５０Åのニッケル膜３０７をスパッタ法で成膜した。ニッケル膜は連続した膜状でなくともよい。また、スパッタ法の代わりにスピンコーティング法を用いてもよい。
【００４４】
ここで、ニッケルは非晶質珪素の結晶化を助長せしめる作用を有する。ニッケルを用いることにより、通常の固相成長温度よりも低温・短時間で結晶化をおこなうことができる。
この後、窒素雰囲気下で５００〜６２０℃、例えば５５０℃、８時間の加熱アニールをおこない、珪素膜３０３の結晶化をおこなった。結晶化は、ニッケルと珪素膜が接触した領域３０６を出発点として、矢印で示されるように基板に対して平行な方向に進行した。図においては領域３０４は結晶化した部分、領域３０３は未結晶化（非晶質）の部分を示す。（図３（Ａ））
【００４５】
次に、酸化珪素膜３０５を除去し、珪素膜３０４をパターニング後、ドライエッチングして、島状の活性層領域３０８を形成した。この際、図３（Ａ）で３０６で示された領域は、ニッケルが直接導入された領域であり、ニッケルが高濃度に存在する領域である。また、結晶成長の先端にも、やはりニッケルが高濃度に存在することが確認されている。これらの領域では、その中間の領域に比較してニッケルの濃度が１桁近く高いことが判明している。したがって、本実施例においては、活性層３０８において、これらのニッケル濃度の高い領域がチャネル形成領域と重ならないようにした。本実施例の活性層中でのニッケル濃度は、ＳＩＭＳ（２次イオン質量分析）法による測定で１×１０17〜１×１０19原子ｃｍ-3程度であった。
【００４６】
活性層を形成した後、本発明の熱酸化処理をおこなってゲイト絶縁膜３０９を形成した。本実施例においても図１の熱酸化装置を用いた。熱酸化には一酸化二窒素とアルゴンの混合気体（一酸化二窒素：アルゴン＝１：１）を用い、第２の反応室の温度は６００℃とした。反応室の圧力は１気圧、反応ガスの流量は８リットル／分、熱酸化時間は２時間とした。このようにして、厚さ約１０００Åの酸化珪素膜３０９を得た。（図３（Ｂ））
引き続いて、スパッタリング法によって、厚さ３０００〜８０００Å、例えば６０００Åのアルミニウム膜（０．０１〜０．２％のスカンジウムを含む）を成膜した。そして、アルミニウム膜をエッチングして、ゲイト電極３１０を形成した。（図３（Ｃ））
【００４７】
さらに、このアルミニウムの電極の表面を陽極酸化して、表面に酸化物層３１１を形成した。この陽極酸化は、酒石酸が１〜５％含まれたエチレングリコール溶液中でおこなった。溶液はアンモニアを用いて、ｐＨ＝６．８〜７．２に調整した。得られた酸化物層３１１の厚さは２０００Åであった。なお、この酸化物３１１は、後のイオンドーピング工程において、オフセットゲイト領域を形成する厚さとなるので、オフセットゲイト領域の長さを上記陽極酸化工程で決めることができる。（図３（Ｄ））
【００４８】
次に、イオンドーピング法によって、活性層３０８にゲイト電極部、すなわちゲイト電極３１０とその周囲の酸化層３１１をマスクとして、自己整合的にＮ導電型を付与する不純物（ここでは燐）を添加した。ドーピングガスとして、フォスフィン（ＰＨ3 ）を用い、加速電圧を６０〜９０ｋＶ、例えば８０ｋＶとした。ドーズ量は１×１０14〜８×１０15原子／ｃｍ2 、例えば、４×１０15原子／ｃｍ2 とした。この結果、Ｎ型の不純物領域３１２と３１３を形成することができた。図からも明らかなように不純物領域とゲイト電極とは距離ｘだけ離れたオフセット状態となった。このようなオフセット状態は、特にゲイト電極に逆電圧（ＮチャネルＴＦＴの場合はマイナス）を印加した際のリーク電流（オフ電流ともいう）を低減する上で有効であった。特に、本実施例のようにアクティブマトリクスの画素を制御するＴＦＴにおいては良好な画像を得るために画素電極に蓄積された電荷が逃げないようにリーク電流が低いことが望まれるので、オフセットを設けることは有効であった。
【００４９】
その後、レーザー光の照射によって光アニールをおこなった。レーザー光としては、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を用いた。レーザー光の照射条件は、エネルギー密度が２００〜４００ｍＪ／ｃｍ2 、例えば２５０ｍＪ／ｃｍ2 とし、一か所につき２〜１０ショット、例えば２ショット照射した。このレーザー光の照射時に基板を２００〜４５０℃程度に加熱することによって、効果を増大せしめてもよい。（図３（Ｅ））
続いて、厚さ６０００Åの酸化珪素膜３１４を層間絶縁物としてプラズマＣＶＤ法によって形成した。さらに、酸化珪素膜３１４上にスパッタ法によって厚さ８００Åの透明導電性膜（ＩＴＯ膜）を成膜し、これをエッチングして画素電極３１５を形成した。
【００５０】
そして、層間絶縁物３１４、ゲイト絶縁膜３０９にコンタクトホールを形成して、金属材料、例えば、窒化チタンとアルミニウムの多層膜によってＴＦＴの電極・配線３１６、３１７を形成した。最後に、１気圧の水素雰囲気で３５０℃、３０分のアニールをおこない、ＴＦＴを有するアクティブマトリクスの画素回路を完成した。（図３（Ｆ））
以上のようにして、アクティブマトリクス回路が形成された。回路の保護のために、さらに、ＴＦＴを覆って、窒化珪素等の保護膜（パッシベーション膜）を形成してもよい。
【００５１】
〔実施例３〕
図４に本実施例の作製工程の断面図を示す。まず、基板４０１は、実施例１と同様にコーニング７０５９を用い、ＴＥＯＳを原料とするプラズマＣＶＤ法によって厚さ２０００Åの酸化珪素の下地膜４０２を形成した。そして、プラズマＣＶＤ法によって、厚さ１００〜１０００Å、例えば８００Åの真性（Ｉ型）の非晶質珪素膜を成膜した。
【００５２】
そして、ニッケル、鉄、白金、パラジウム、コバルト等の非晶質珪素の結晶化を促進させる元素を非晶質珪素膜に微量添加して熱アニールし、結晶性珪素膜１３を得た。本実施例においては、酢酸ニッケル溶液を非晶質珪素膜上に滴下して、スピンドライ法によって、非晶質珪素膜上に酢酸ニッケルの極めて薄い膜を形成した。そして、窒素雰囲気中において、５５０℃、４時間の熱アニールを施すことによってニッケルを非晶質珪素膜に導入し、結晶化せしめた。
【００５３】
その後、さらに結晶性を向上させるためにＫｒＦエキシマーレーザー（波長２４８ｎｍ）を用いて、レーザーアニールを施した。レーザーのエネルギー密度は２５０〜３５０ｍＪ／ｃｍ2 が適当であった。本実施例では３００ｍＪ／ｃｍ2 とした。以上のようにして、結晶性珪素膜を得ることができた。このようにして得られた結晶性珪素膜は、比較的大きな（〜１０μｍ□）結晶粒であり、かつ、その数倍〜１０数倍の範囲において同一の結晶方位を示す、モノドメイン構造を有していた。
【００５４】
次に、窒化珪素膜を成膜し、これをエッチングして、窒化珪素のマスク４０５を形成した。そして、マスク４０５を用いて、珪素膜を３００Åドライエッチング法によってエッチングし、珪素膜の厚い領域４０３と薄い領域４０４を形成した。珪素膜の厚い領域４０５はＴＦＴの活性層となるものである。本実施例では、ランダムにこのような活性層を形成したが、その中には、ＴＦＴのチャネル形成領域がモノドメイン構造であるものも多く観察された。（図４（Ａ））
【００５５】
さらに、マスク４０５をつけたまま、本発明の熱酸化処理をおこなって、薄い領域４０４を酸化させ、酸化珪素膜４０７を形成した。本実施例においては、図１（Ａ）の構造の反応炉を用いたが、本実施例では、第１の反応室１の構造は図６（Ａ）（断面図）および同図（Ｂ）（上面図）に示すものを用いた。本装置においては、図１（Ｂ）に示されるような細かい配管を設けず、反応気体のチャンバー８の中に紫外光源９を配置した構造とした。
本実施例においては１気圧、１００％の酸素を５リットル／分の流量で流した。反応室２の温度は５００〜６５０℃が好ましかった。本実施例では５５０℃とした。上記の条件で、４時間の熱酸化を施した。この結果、厚さ約１０００Åの酸化珪素膜４０７が形成できた。この結果、厚い珪素膜領域４０３は酸化珪素４０７に囲まれて、互いに絶縁された。
【００５６】
この後、マスク４０５を除去して、厚い珪素膜領域４０３の表面を露呈させた。そして、この表面に前記した酸化珪素４０７の熱酸化と同様な方法で酸化珪素膜４０８を形成した。ただし、このときは酸化時間を１時間としたため、酸化珪素膜４０８の厚さは５００Åであった。このようにして、活性層４０６を形成した。（図４（Ｂ））
引き続いて、スパッタリング法によって、厚さ３０００〜８０００Å、例えば６０００Åのアルミニウム（０．０１〜０．２％のスカンジウムを含む）を成膜した。そして、アルミニウム膜をエッチングして、ゲイト電極４０９を形成した。（図４（Ｃ））
【００５７】
さらに、このアルミニウムの電極の表面を陽極酸化して、表面に酸化物層４１０を形成した。この陽極酸化は、実施例２と同様におこなった。得られた酸化物層４１０の厚さは２０００Åであった。（図４（Ｄ））
次に、イオンドーピング法によって、活性層４０６にゲイト電極部、すなわちゲイト電極４０９とその周囲の酸化層４１０をマスクとして、自己整合的にＮ導電型を付与する不純物（ここでは燐）を添加した。ドーピングガスとして、フォスフィン（ＰＨ3 ）を用い、加速電圧を６０〜９０ｋＶ、例えば８０ｋＶとした。ドーズ量は１×１０14〜８×１０15原子／ｃｍ2 、例えば、４×１０14原子／ｃｍ2 とした。この結果、Ｎ型の不純物領域４１１と４１２を形成することができた。
【００５８】
その後、レーザー光の照射によって光アニールをおこなった。レーザー光としては、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を用いた。レーザー光の照射条件は、エネルギー密度が２００〜４００ｍＪ／ｃｍ2 、例えば２５０ｍＪ／ｃｍ2 とし、一か所につき２〜１０ショット、例えば２ショット照射した。（図４（Ｅ））
【００５９】
続いて、層感絶縁物としてプラズマＣＶＤ法によって窒化珪素膜４１３を形成した。そして、窒化珪素の層感絶縁物４１３および酸化珪素膜４０８をエッチングして、コンタクトホール４１４を形成した。コンタクトホールのエッチングには緩衝フッ酸（例えば、フッ化水素酸とフッ化アンモニウムの混合液）を用いた。プラズマＣＶＤによって形成された窒化珪素膜は、ＰＶＤ法やＣＶＤ法によって成膜された酸化珪素膜に比較するとエッチングレートが小さいのであるが、本実施例では酸化珪素膜４０８は熱酸化によって得られたので、エッチングレートは窒化珪素の層感絶縁物４１３と同じ程度であった。
【００６０】
このため、得られたコンタクトホールも上から下までほぼ同じ径であった。このような構造はコンタクトホール部での配線の断線を防止するうえで有効である。逆に、コンタクトホールの下の部分の径が上の部分よりも大きくなると、配線の断線が発生しやすい。なお、本実施例では、窒化珪素の層間絶縁物４１３は、外部から水や可動イオンがＴＦＴに侵入するのを防止する保護膜をも兼ねている。
【００６１】
コンタクトホール形成後、スパッタ法によってアルミニウム膜を形成し、これをエッチングしてソース電極・配線４１５を形成した。さらに、スピンコーティング法によって、ポリイミドの膜４１６を厚さ２０００Å形成した。そして、ポリイミド膜４１６、窒化珪素の層間絶縁物４１３、ゲイト絶縁膜４０８をエッチングして、コンタクトホール４１７を形成した。
そして、透明導電性膜（ＩＴＯ膜）を成膜し、これをエッチングして画素電極４１８を形成した。以上によってアクティブマトリクス回路が形成できた。（図４（Ｆ））
【００６２】
本実施例ではゲイト絶縁膜の厚さは５００Åと他の実施例のものより薄いが、従来のＰＶＤ法、ＣＶＤ法を用いて形成されたものに比較するとピンホールは皆無であり、また、耐圧も高いので実用上問題はなかった。また、本実施例のようにモノドメイン構造のＴＦＴを有する場合には、ゲイト絶縁膜が必要以上に厚いと特性を抑制することとなるのである。その点で、本実施例のように５００Å程度であれば、モノドメイン構造の特色を十分に発揮できた。
また、実施例１および２においては、活性層の段差が、ゲイト絶縁膜も含めて１５００Åにもなり、ゲイト電極の段差被覆性が不十分であると、ゲイト電極・配線の断線が発生することもあった。この点で、本実施例では段差被覆性が極めて小さいので有利であった。
【００６３】
〔実施例４〕
図７に本実施例の作製工程の断面図を示す。まず、ガラス基板４０１上に下地の酸化珪素膜７０２（厚さ２０００Å）、厚さ７５０Åの結晶性の島状珪素膜７０３を形成した。本発明の熱酸化処理をおこなって、珪素膜７０３を酸化させ、酸化珪素膜７０４を形成した。本実施例においては、実施例３と同様に、図１（Ａ）の構造の反応炉で、第１の反応室１の構造が図６（Ａ）（断面図）および同図（Ｂ）（上面図）に示すものを用いた。
本実施例においては１気圧、１００％の一酸化二窒素を５リットル／分の流量で流した。反応室２の温度は５００〜６５０℃が好ましかった。本実施例では５５０℃とした。上記の条件で、１時間の熱酸化を施した。この結果、厚さ約５００Åの酸化珪素膜７０４が形成できた。（図７（Ａ））
【００６４】
この後、プラズマＣＶＤ法によって厚さ５００Åの酸化珪素膜領域７０５を形成した。原料としては、モノシランと一酸化二窒素を用いた。基板温度は４００〜５００℃、例えば、４３０℃とした。引き続いて、スパッタリング法によって、厚さ３０００〜８０００Å、例えば６０００Åのアルミニウム（０．０１〜０．２％のスカンジウムを含む）を成膜した。そして、アルミニウム膜をエッチングして、ゲイト電極７０６を形成した。（図７（Ｂ））
【００６５】
さらに、このアルミニウムの電極の表面を陽極酸化して、表面に酸化物層７０７を形成した。この陽極酸化は、実施例２と同様におこなった。得られた酸化物層７０７の厚さは２０００Åであった。
次に、イオンドーピング法によって、活性層７０４にゲイト電極部、すなわちゲイト電極７０６とその周囲の酸化層７０７をマスクとして、自己整合的にＮ導電型を付与する不純物（ここでは燐）を添加した。ドーピングガスとして、フォスフィン（ＰＨ3 ）を用い、加速電圧を８０ｋＶとした。ドーズ量は４×１０14原子／ｃｍ2 とした。この結果、Ｎ型の不純物領域７０８を形成することができた。（図７（Ｃ））
【００６６】
その後、レーザー光の照射によって光アニールをおこなった。レーザー光としては、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を用いた。
続いて、層感絶縁物としてプラズマＣＶＤ法によって窒化珪素膜７０９を形成した。そして、窒化珪素の層感絶縁物７０９をエッチングして、コンタクトホール７１０を形成した。
【００６７】
コンタクトホール形成後、スパッタ法によってアルミニウム膜を形成し、これをエッチングしてソース電極・配線７１１を形成した。さらに、プラズマＣＶＤ法によって、酸化珪素膜７１２を厚さ２０００Å形成した。そして、酸化珪素膜７１２、窒化珪素の層間絶縁物７０９をエッチングして、コンタクトホール７１３を形成した。
そして、透明導電性膜（ＩＴＯ膜）を成膜し、これをエッチングして画素電極７１４を形成した。以上によってアクティブマトリクス回路が形成できた。（図７（Ｄ））
本実施例ではゲイト絶縁膜を熱酸化膜とプラズマＣＶＤ法による酸化珪素膜で２重に形成することによって、短時間で十分な厚さのものとすることができた。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によって、ＴＦＴの特性が大幅に改善された。本発明によって得られたゲイト絶縁膜では、特にホットエレクトロン等が注入された際に電子がトラップされるような欠陥が少ないため、特性の劣化が防止でき、素子の信頼性が高まった。また、本発明による熱酸化膜は薄くてもピンホールが皆無であるので、歩留りも向上させることができた。特に、従来は各種ＰＶＤ法、ＣＶＤ法を用いてゲイト絶縁膜の成膜をおこなっていたが、このような成膜方法ではフレークやパーティクルが発生し、そのため、装置のメンテナンスに多くの時間がかかり、量産性が低下したが、本発明では、このようなフレークやパーティクルはほとんど発生しない。そのため、装置のメンテナンスの時間が短縮され、量産性が向上した。また、本発明を実施する際の初期投資も、従来のＰＶＤ法、ＣＶＤ法の場合と同等もしくはそれ以下である。このように本発明は工業上有益な発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】    本発明を実施するための熱酸化装置の概念図を示す。
【図２】    本発明のＴＦＴの作製工程例を示す。（実施例１参照）
【図３】    本発明のＴＦＴの作製工程例を示す。（実施例２参照）
【図４】    本発明のＴＦＴの作製工程例を示す。（実施例３参照）
【図５】    本発明を用いた低温（６００℃以下）熱酸化の様子を示す。
【図６】    本発明を実施するための熱酸化装置の概念図を示す。
【図７】    本発明のＴＦＴの作製工程例を示す。（実施例４参照）
【符号の説明】
１・・・・第１の反応室
２・・・・第２の反応室
３・・・・第２の反応室のヒーター
４・・・・サセプター
５・・・・基板
６・・・・配管
７・・・・紫外光源（低圧水銀ランプ）
【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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