(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性基板上に非晶質半導体膜を形成し、
前記非晶質半導体膜に金属元素を添加し、
加熱処理を行うことで、前記非晶質半導体膜を結晶化して結晶半導体膜を形成し、
前記結晶半導体膜上に絶縁膜を介して光吸収性のゲート電極を形成し、
前記ゲート電極をマスクとして前記結晶半導体膜の一部にリンを添加し、
前記透光性基板側からのランプ光源の輻射を用いて前記結晶半導体膜を加熱することにより、リンを添加した前記結晶半導体膜の前記一部に前記金属元素を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】
透光性基板上に非晶質半導体膜を形成し、
前記非晶質半導体膜に金属元素を添加し、
加熱処理を行うことで、前記非晶質半導体膜を結晶化して結晶半導体膜を形成し、
前記結晶半導体膜上に絶縁膜を介して光吸収性のゲート電極を形成し、
前記ゲート電極をマスクとして前記結晶半導体膜の一部にリンを添加し、
前記透光性基板側からランプ光源の輻射を複数回行い、前記結晶半導体膜を加熱することにより、リンを添加した前記結晶半導体膜の前記一部に前記金属元素を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３】
透光性基板上に非晶質半導体膜を形成し、
前記非晶質半導体膜に金属元素を添加し、
加熱処理を行うことで、前記非晶質半導体膜を結晶化して結晶半導体膜を形成し、
前記結晶半導体膜上に絶縁膜を介して光吸収性のゲート電極を形成し、
前記ゲート電極をマスクとして前記結晶半導体膜の一部にリンを添加し、
前記透光性基板側からランプ光源の輻射を断続的に複数回行い、前記結晶半導体膜を加熱することにより、リンを添加した前記結晶半導体膜の前記一部に前記金属元素をゲッタリングし、
前記ランプ光源からの断続的な複数回の輻射は１回当たり０．１〜２０秒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】
透光性基板上に非晶質半導体膜を形成し、
前記非晶質半導体膜に金属元素を添加し、
加熱処理を行うことで、前記非晶質半導体膜を結晶化して結晶半導体膜を形成し、
前記結晶半導体膜上に絶縁膜を介して光吸収性のゲート電極を形成し、
前記ゲート電極をマスクとして前記結晶半導体膜の一部にリンを添加し、
前記透光性基板を冷媒中に保持し、
前記透光性基板側からランプ光源の輻射を断続的に複数回行い、前記結晶半導体膜を加熱することにより、リンを添加した前記結晶半導体膜の前記一部に前記金属元素をゲッタリングし、
前記ランプ光源からの断続的な複数回の輻射は１回当たり０．１〜２０秒であり、
前記ランプ光源の輻射を遮断させると共に前記冷媒の供給量を増加させることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項５】
透光性基板上に非晶質半導体膜を形成し、
前記非晶質半導体膜に金属元素を添加し、
加熱処理を行うことで、前記非晶質半導体膜を結晶化して結晶半導体膜を形成し、
前記結晶半導体膜上に絶縁膜を介して光吸収性のゲート電極を形成し、
前記ゲート電極をマスクとして前記結晶半導体膜の一部にリンを添加し、
前記透光性基板を冷媒中に保持し、
前記透光性基板側からランプ光源の輻射を断続的に複数回行い、前記結晶半導体膜を加熱することにより、リンを添加した前記結晶半導体膜の前記一部に前記金属元素をゲッタリングし、
前記ランプ光源からの断続的な輻射は、前記ランプ光源を点灯させると共に、前記冷媒の供給量を減少させ、前記ランプ光源は１回当たりに０．１〜２０秒間点灯し、前記ランプ光源を消灯させると共に、前記冷媒の供給量を増加させる処理を１サイクルと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１乃至請求項５のいずれか一項において、前記ランプ光源の輻射により、前記ゲッタリングと同時に活性化を行う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、前記光吸収性のゲート電極上に接して、光反射性のゲー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８】
請求項１または請求項７において、前記金属元素はＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕから選ばれた一種または複数種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８のいずれか一項において、前記ランプ光源は、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、高圧水銀ランプ、高圧ナトリウムランプ又はエキシマランプのいずれか一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】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の作製方法並びに熱処理装置及びその装置を使用した熱処理方法に関する。特に、非晶質半導体膜を結晶化、イオン注入またはイオンドープ法により非晶質化した半導体膜の再結晶化及び活性化及び、半導体膜中に残存する金属元素のゲッタリングを行うための熱処理方法とその熱処理装置に関する。さらに本発明は、そのような熱処理方法を用いた半導体装置の作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
６００℃以下のプロセス温度で作製される結晶半導体膜は、シリコンを主原料としていることから低温ポリシリコンとも呼ばれている。この結晶半導体膜の第１の用途は、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと記す）のチャネル形成領域や、ソースまたはドレイン領域などを形成するための活性層として利用するものであり、当該ＴＦＴをガラス基板上に形成し、それを用いて液晶表示装置を製造する技術が特に注目されている。
【０００３】
上記結晶半導体膜を用いたＴＦＴの製造技術は、レーザーアニール法やイオンドープ法などを用いることが特徴であり、これらの技術により大面積のガラス基板上にｎチャネル型及びｐチャネル型のＴＦＴを作製しＣＭＯＳ構造の集積回路を形成することを可能としている。
【０００４】
もっとも、ＴＦＴはソース及びドレイン領域を形成するｎ型またはｐ型の不純物領域のみでなく、リーク電流の低減や特性の安定化を図るためにＬＤＤ（Lightly Doped Drain）を形成する低濃度不純物領域を形成する必要がある。また、しきい値電圧を制御するために一導電型の不純物元素をドーピングする必要もある。これらの制御は、発生したイオン種の全てを質量分離することなく加速注入するイオンドープ法とその後の活性化処理により行われている。
【０００５】
ドーピング後の不純物を活性化する方法は、ファーネスアニール、レーザーアニール、ＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）などを採用することが可能である。ドーズ量として比較的高濃度である１０15／ｃｍ2程度の注入を行うソース及びドレイン領域は、添加した不純物元素を活性化させ、導電率を高めるためにそれなりの温度と時間が必要とされている。レーザーアニール法は半導体膜を溶融させるためその制御性と再現性が問題となり、量産工程に導入することは困難であると考えられている。ファーネスアニールはバッチ処理のため量産工程との相性は良いと考えられるが、処理温度を低温化させると活性化率が低くなり、処理時間が長くなってしまうことが問題となっている。
【０００６】
結晶化技術においてレーザーアニール法はガラス基板上に結晶半導体膜の形成を可能とするが、非平衡状態の反応であるため、その結晶は粒径が小さく多数の欠陥が内在してしまう。レーザーアニール法における直接的な制御因子はレーザー光のエネルギー密度や照射回数、基板加熱温度などごく限られたものであり、その適用範囲も限定されている。例えば、エネルギー密度では２５０〜４００ｍＪ／ｃｍ2が適当な範囲とされ、その範囲を外れると非晶質構造しか得られない。
【０００７】
これに対し、良質な結晶を得る手法として、金属元素を添加して結晶化を行う技術が特開平７−１８３５４０号公報に開示されている。金属元素としてはニッケル、パラジウム、鉛などが用いられる。添加の方法は、プラズマ処理、蒸着法、イオン注入法、溶液塗布法、スパッタ法など様々な方法で行うことができる。結晶化のための熱処理は５００〜６００℃、好ましくは５５０℃にて４時間の熱処理で結晶化を行うことができる。しかしながら、この方法では結晶半導体膜中に金属元素が残存するので、ゲッタリングがしばしば必要となる。金属元素の多くは、半導体中において禁制帯中に深い準位を形成し、ライフタイムキラーとなり、接合におけるリーク電流を増加させる原因として知られている。
【０００８】
リンを用いたゲッタリングは当該金属元素をリン添加領域に偏析させることのできる方法である。ゲッタリングはファーネスアニール炉が用いられ、代表的には４５０〜６００℃で１２時間程度の熱処理が必要とされている。これにより、金属元素をリン添加領域に偏析させることができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このようにして作製されるＴＦＴの応用分野として最も期待されているものに、液晶表示装置に代表されるフラットパネルディスプレイの分野がある。この分野では、生産性の向上のために、製造工程における基板の大型化が要求されている。そのサイズは様々であるが、一例として９６０×１１００ｍｍ2が上げられ、一辺が１０００ｍｍに達するものが考慮されている。このような要求は液晶表示装置に限らず、ガラス基板上にＴＦＴを用いて形成する大面積集積回路において共通の課題となっている。
【００１０】
生産性を向上させるには、ＴＦＴの製造工程数の削減や処理時間の短縮が必要である。その場合、バッチ処理を前提とするファーネスアニール装置では生産効率を向上させることができないと考えられる。ファーネスアニール装置を大型化すれば設置面積の増大のみでなく、大容量の炉内を均一に加熱するために消費電力が増大してしまう。
【００１１】
生産性を考慮するとＲＴＡ法は適した方法と考えられる。ＲＴＡ法は短時間で高温まで加熱することが可能であり、枚葉式であってもファーネスアニール法に比べ潜在的に高い処理能力を有している。しかし、加熱時間を短くする代わりに加熱温度を高くする必要があり、活性化やゲッタリング処理における所望の効果を得るにはガラスの歪み点、さらには軟化点以上に加熱する必要がある。例えば、ゲッタリング処理をするために８００℃にて６０秒の熱処理をしただけで、ガラス基板は自重により湾曲し変形してしまう。
【００１２】
本発明は、上記問題点を解決することを目的とし、ガラスなど耐熱性の低い基板を用いた半導体装置の製造工程において、基板を変形させることなく、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において必要な加熱処理を行う方法と、そのような熱処理を可能とする熱処理装置及び、当該熱処理装置を用いた半導体装置の作製方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述する課題に鑑み、本発明はガラスなどの耐熱性の低い基板上に形成されている半導体膜に対するゲッタリングや活性化を目的とした熱処理において、基板の変形など熱によるダメージを与えることなく、短時間で行うことを可能とする方法と、そのための熱処理装置を提供する。
【００１４】
基板上に形成された半導体膜にイオンドープ法でフォスフィンを用い、質量分離されることなく添加されたリンによる金属元素のゲッタリングのメカニズムは次のように推測可能である。リンを半導体膜に選択的に添加すると、添加された領域（ゲッタリング領域）は非晶質になる。次に、半導体膜を加熱することによって、ゲッタリング領域は非晶質から結晶化する。このとき、ゲッタリング領域に添加されたリンは、半導体膜が作る格子間に位置するようになる。また、加熱処理によりリンが添加されていない領域（被ゲッタリング領域）において、金属元素が作る化合物（金属化合物と呼ぶ）の結合が切れる（この状態を放出と呼ぶ）。続いて、金属元素が移動し（この状態を拡散と呼ぶ）、金属元素とリンが結合する（この状態を捕獲と呼ぶ）。このようにして、被ゲッタリング領域に於いて金属元素の除去または低減することができると考える。
【００１５】
ゲッタリングには被ゲッタリング領域における金属化合物から金属元素の放出、金属元素の拡散、ゲッタリング領域におけるリンによる金属元素の捕獲のプロセスがある。金属元素の放出エネルギーは数百℃程度と見積もられ、５００℃前後の熱処理によって容易に放出さることがわかっている。一方、高温で加熱処理を行うと、金属元素の拡散速度は上がるが、金属元素がゲッタリングされにくい結果が得られている。この理由については、高温にすると、リンが格子間に取り込まれ、金属元素と結合できなくなるためと考えている。
【００１６】
このため、ゲッタリングの効果を向上させるには、低温で熱処理を行いつつも、金属元素の拡散を促進させる必要がある。その方法として、ランプ光源の輻射をパルス状に繰り返すことによって被ゲッタリング領域をゲッタリング領域よりも高温に加熱処理することを特徴とする。そのためにゲッタリング領域及び被ゲッタリング領域の構造に工夫をこらし、被ゲッタリング領域上に光吸収膜を形成する。当該光吸収膜はゲート電極であっても良く、例えばゲート電極の一部として窒化タンタル膜を用いることが可能である。そして、この窒化タンタル膜がランプ光源からの輻射を受けて加熱されるようにする。
【００１７】
被ゲッタリング領域を相対的に高温に加熱することにより金属化合物は容易に放出され、ゲッタリング領域に拡散することが可能となる。そして、リンが添加されたゲッタリング領域に到達しその領域に偏析させることができる。この時、リンがシリコンネットワークの格子間に取り込まれ４配位で結合しないように、すなわち、活性化がさほど進行しない程度に加熱すれば高いゲッタリング効果を得ることができる。
【００１８】
ランプ光源の輻射をパルス状として複数回に分けて照射することによって被処理物となる半導体膜を加熱する理由は、ガラス基板やゲッタリング領域に熱が伝わる前に被ゲッタリング領域を急速加熱と急冷を可能とするためである。勿論、レーザー光を光源とすることも可能であるが、活性化やゲッタリングに最適な照射時間を考慮すると、ハロゲンランプなどを光源とする方が、照射領域の大面積化が容易であり好ましい。本発明は、このようにしてゲッタリングや活性化を行うことを特徴としている。
【００１９】
上述のように、本発明の熱処理方法は、ランプ光源のパルス状の輻射を複数回に分けて照射することにより被処理体を加熱する熱処理方法であって、ランプ光源の１回当たりの輻射は０．１〜２０秒間持続するものであり、当該ランプ光源からの輻射を複数回繰り返すことを特徴としている。または、被処理物の最高温度の保持時間が０．５〜５秒であるようにランプ光源からの輻射をパルス状に繰り返すことを特徴としている。さらに、ランプ光源の点滅に伴って、冷媒の供給量を増減させることで、被処理物となる半導体膜の熱処理効果を高めると共に、熱による基板のダメージを防ぐことを特徴としている。
【００２０】
このような熱処理方法を可能とする本発明の熱処理装置は、ランプ光源と、該ランプ光源をパルス状に点滅させる電源と、基板を載置するステージと、ランプ光源からの輻射を被処理物に照射可能な処理室と、処理室に冷媒を供給し、かつ、その供給量を増減させる手段とを備えていることを特徴としている。
【００２１】
ランプ光源としては、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、高圧水銀ランプ、高圧ナトリウムランプ、エキシマランプなどを適用することができる。
【００２２】
また、本発明の熱処理装置の他の構成は、ランプ光源と、該ランプ光源をパルス状に点滅させる電源と、基板を載置するステージと、ランプ光源からの輻射を被処理物に照射可能な処理室と、ステージを前記処理室内で一方向に移動可能な搬送手段と、ランプ光源の点滅に伴って処理室に冷媒を供給し、かつ、その供給量を増減させる手段とを備えていることを特徴としている。
【００２３】
以上のような熱処理方法を用いた本発明の半導体装置の作製方法は、透光性基板に半導体膜を形成する工程と、半導体膜上に第２絶縁膜を形成する工程と、第２絶縁膜上に光吸収性の第１導電膜を形成する工程と、第１導電膜上に光反射性の第２導電膜を形成する工程と、半導体膜に一導電型の不純物をドーピングして一導電型の半導体領域を形成する工程と、透光性基板側からランプ光源から発するパルス状の輻射を複数回照射して、一導電型の半導体領域を活性化する工程とを有することを特徴としている。
【００２４】
また、他の構成は、透光性基板の一主表面に非晶質半導体膜を形成する第１の工程と、非晶質半導体膜に金属元素を添加した後に結晶化させて結晶半導体膜を形成する第２の工程と、結晶質半導体膜の上方に、該結晶質半導体膜の一部と重畳する導電膜を形成する第３の工程と、結晶質半導体膜にリンが添加された半導体領域を形成する第４の工程と、透光性基板の一主表面と反対側の面からランプ光源からの輻射を断続的に複数回繰り返す第５の工程とを有することを特徴としている。
【００２５】
被処理物を冷媒中に保持し、被処理物の最高温度が６００〜８００℃、その保持時間を３０〜６００秒間となるようにランプ光源からの輻射を複数回繰り返して照射することにより、被処理物を効率よく加熱して熱処理を完遂することができる。この時、ランプ光源から輻射される電磁波の波長を被処理物の吸収帯と合わせることで、被処理物のみを選択的に加熱することが可能となる。具体的には、歪み点が７００℃以下のガラス基板上に形成された半導体膜の加熱処理を行うことができる。
【００２６】
【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概念を図１を用いて説明する。図１は本発明の熱処理装置の構成を示す図であり、処理室１０１は好ましくは石英で形成され、被処理物１０６を加熱する手段としてランプ光源１０２を備えている。ランプ光源１０２はその処理室１０１の外側に設けられ、輻射熱を効率良く被処理物１０６に照射するために反射板１０３が備えられている。また、被処理物１０６を冷却するために冷媒導入口１０４が備えられ、加熱をする場合には冷媒も同時に導入されるようになっている。冷媒１０５は窒素やヘリウムなどの不活性ガス、或いは液体を用いることが可能である。そしてこのような冷媒は高純度化しておくことが望ましい。いずれにしてもランプ光源１０２の輻射熱の吸収率が小さい媒質であることが望ましい。
【００２７】
ランプ光源はその電源と制御回路によりパルス状に点灯させる。図２はランプ光源により加熱される被処理物と、処理室に流す冷媒の流量の制御方法について示す図である。最初、室温に置かれた被処理物はランプ光源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１１００℃）まで加熱する。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、ランプ光源の点灯を遮断する。保持時間は０．５〜５秒とする。従って、ランプ光源の連続点灯時間は０．１秒以上であり、２０秒を超えることはない。冷媒はランプ光源の点灯と共に流量を減少させ、ランプ光源の点灯が遮断された流量を増加させる。この時の流量の制御により降温速度を制御する。降温速度は５０〜１５０℃／秒とする。例えば、１００℃／秒の速度で冷却すると、１１００℃から３００℃まで８秒で冷却することができる。
【００２８】
本発明は、このような加熱と冷却のサイクルを複数回繰り返し行うことに特徴がある。実際の加熱時間を短くし、かつ、半導体膜に選択的に吸収される光をランプ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。図２で示すようなパルス状の輻射は半導体膜を加熱し、その熱が基板側に伝搬する前に加熱を止め、かつ、冷媒で周囲から冷やすことにより、基板の温度はさほど上昇しない。従って、従来のＲＴＡ装置で問題とされていた基板の変形を防ぐことができる。
【００２９】
被処理物の形態は図４に示すようにガラス等の透光性の基板２０１上に半導体膜２０３が形成されたものであり、さらにその上層に導電層が設けられている。この導電層は一層でも良いが、好ましくは光吸収性の第１導電膜２０５と熱伝導性の第２導電膜２０６を設けた構造が望ましい。また、半導体膜２０３の基板側及びその反対側の面には第１の絶縁膜２０２及び第２の絶縁膜２０４が形成されていても良い。
【００３０】
ランプ光源からのパルス状の輻射は基板２０１側から照射する。パルス状の輻射は図２で説明するようにパルス状に間欠的に繰り返し照射する。基板の周囲には窒素ガスなどによる冷媒２０７で充填されている。このようなパルス状の輻射の照射による被処理物の温度分布は図４に挿入したグラフにあるように、ＡとＢの領域で異なる。
【００３１】
パルス状の輻射は各界面において反射されるものを除いて、一部が半導体膜２０３で吸収され熱に変換される。Ｂ領域で光吸収性の第１導電膜２０５に達する光はそこで吸収され熱に変換される。そこで発生する熱の一部は第２絶縁膜２０４を通して半導体膜２０３に伝搬する。一方、Ａ領域は第２絶縁膜２０４から冷媒２０７で満たされた空間に透過する。従ってＡ領域とＢ領域では同じ強度でパルス状の輻射を繰り返しても上昇する温度は異なっている。すなわち、半導体膜において基板表面と平行な方向（便宜上、水平方向と表記する）に温度勾配を生じさせることが可能となる。
【００３２】
このような温度勾配は、Ｂ領域をチャネル形成領域、Ａ領域を不純物半導体領域として、当該チャネル形成領域のゲッタリングを行う場合に有効に利用することができる。具体的には、Ａ領域にリンを添加したｎ型半導体領域としておくと、図２で示すようにパルス状の輻射を繰り返すことにより、Ｂ領域に含まれる金属元素をＡ領域に偏析させるゲッタリングをすることができる。
【００３３】
特に、このゲッタリング作用は金属元素を添加して結晶化を行った場合に、その後チャネル形成領域から当該金属元素を除去する目的において適用することができる。
【００３４】
いずれにしても、半導体膜上に導電膜が形成されることによりその領域（図４におけるＢ領域）が他の領域（図４におけるＡ領域）よりも高温になる。図４に示す形態は、ガラス基板上に形成される半導体膜とゲート絶縁膜（第２絶縁膜２０４）とゲート電極（第１導電膜２０５、第２導電膜２０６）に置き換えて見ることができる。その場合、液晶表示装置のように画素部とその周辺に設けられる駆動回路部が同一の基板に形成されている場合には熱処理の効果が均一に得られない場合がある。画素部と駆動回路部では作り込まれるＴＦＴの密度が異なり、後者の方が遙かに高密度で形成される。その場合、同じ強度のパルス状の輻射を繰り返しても駆動回路部の方が高温になってしまう。
【００３５】
図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、均一に熱処理の効果を得るための方法として、ランプ光源からのパルス状の輻射が入射する側に光強度を部分的に減衰させる手段を用いる。図６（Ａ）は、画素部４０２と駆動回路部４０３が形成された透光性の基板４０１に対し、パルス状の輻射４０６が入射する側にクロムなどの金属薄膜で形成される半透過膜４０５を駆動回路４０３の位置に合わせて設け、パルス状の輻射を減衰させる例を示している。図６（Ｂ）は半透過膜４０５の代わりにスリット部４０７を設けた例であり、同様にパルス状の輻射を減衰させることができる。また、図６（Ｃ）はメタルマスク４０８に、画素部に合わせて開口部４１０と、駆動回路部に合わせてスリット部４０９が形成された例を示している。パルス状の輻射を減衰する割合は適宣設定されるものであり、半透過膜の透過率やスリット部の開口率を調節することにより、容易に調節することができる。
【００３６】
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。
【００３７】
【実施例】
[実施例１]
本発明の熱処理装置の一例として、枚葉式の熱処理装置の構成を図５に示す。処理室３０１は石英で形成され、その周りは水冷による冷却手段３０５が設けられている。ランプ光源３０２には反射板３０３が付加され、効率良く被処理物３１７にパルス状の輻射が拡散するようにしている。棒状のハロゲンランプを用いる場合には、図５に示すように複数本設置して、被処理物３１７に対してパルス状の輻射が均一な強度で照射されるようにする。輻射（例えば、０．５μｍ〜３μｍの波長を含む）は光源制御ユニット３０４によりパルス状に点灯させる。
【００３８】
処理室３０１には冷媒供給源３０６より冷媒として窒素ガスが供給される。窒素ガスは流量制御手段３０７により処理室３０１への供給量を制御できるようになっている。処理室に供給された冷媒は排気口３１１から外部に排出され、処理室内は常に清浄な窒素ガスで充填されるようにしている。温度検知器３０９は放射温度計による温度センサー３０８であり、ランプ光源からのパルス状の輻射で加熱される被処理物の温度をモニターするために設けられている。そのために、温度センサー３０８はステージ３１８の一部に取り付けられている。
【００３９】
制御手段３１０は光源制御ユニット３０４、流量制御手段３０７の動作を制御し、図２で示すようにランプ光源の点滅と冷媒の供給量の増減を同期させることを可能としている。また、制御手段３１０は温度検知器３０９からの信号を入力し、被処理物の温度を検知して異常がないか判断する。
【００４０】
被処理物はロード／アンロード室３１５の基板ホルダー３１６に設置され、搬送室３１３の搬送手段３１４により処理室３０１へ搬送される。搬送室３１３と処理室３０１との間には仕切弁３１２が設けられ、熱処理時に処理室３０１が冷媒で充填されるようになっている。
【００４１】
半導体膜に添加した不純物元素の活性化を行うには以下のような手順で行う。半導体膜はガラス基板の一主表面に形成されているものとする。ロード／アンロード室３１５にセットされた半導体膜が形成された被処理物は搬送室３１３の搬送手段３１４により基板ホルダー３１６から取り出され、処理室３０１のステージ３１８にセットされる。この時、被処理物は半導体膜がランプ光源３０２と反対側の面に位置するようにセットする。すなわち、輻射はガラス基板を通して半導体膜に入射するようにする。
【００４２】
その後、仕切弁３１２を閉じる。容積１８×３０×１．５ｃｍ3の処理室に対し、冷媒は流量制御手段３０７により１〜２リットル／ｍｉｎで常時処理室に供給されており、仕切弁３１２を閉じた後、処理室を冷媒である窒素ガスで置換するために１０〜２０リットル／ｍｉｎの供給量の増加させ一定時間保持する。
【００４３】
窒素ガスの供給量はランプ光源の点灯とほぼ同時に２リットル／ｍｉｎまで低下させる。ランプ光源による加熱は、温度センサー３０８が検出する温度を基準として考え、１００〜２００℃／秒の速度で１１００℃まで加熱する。その後、０．５秒〜５秒間その温度を保持するように制御する。冷却はランプ光源の消灯と窒素ガスの流量を１０リットル／ｍｉｎまで増加させることにより行い、冷却の速度は５０〜１５０℃／秒として３００〜４００℃まで冷却する。さらに、図２において示すようにその状態で５〜６０秒程度保持期間（２）を設けることができる。図３は温度センサーで検出した温度の時間変化をプロットしたグラフを示している。図３のデータには、１１００℃にて４．２秒間保持した場合と０．７５秒間保持した場合の２つのデータを示している。また、表１と表２は図３のグラフに対応する数値データであり、各測定時間の温度とその変化率を示している。
【００４４】
【表１】
0004004765.tif 000002
【００４５】
【表２】
0004004765.tif 000003
【００４６】
半導体膜に添加した不純物元素を活性化する場合も、ゲッタリングする場合も同様であるが、このようなパルス状の輻射を複数回繰り返し照射することにより、基板を湾曲させることなく活性化率を向上させることを可能としている。また、ゲッタリングを可能としている。
【００４７】
[実施例２]
本発明の熱処理装置の他の一例として、大面積基板に対応したインライン式の熱処理装置の構成を図１６に示す。処理室１３０１は石英で形成され、その周りは水冷による冷却手段１３０５が設けられている。ランプ光源１３０２には反射板が付加され、光学レンズ１３２４により集光し被処理物に照射するようにしている。ランプ光源１３０２には棒状のハロゲンランプが用いられ、光学レンズ１３２４としてシリンドリカルレンズを用いることにより線状の光を被処理物に照射することができる。ランプ光源は光源制御ユニット１３０４によりパルス状に点灯させている。
【００４８】
処理室１３０１には冷媒供給源１３０６より冷媒として窒素ガスまたはヘリウムガスが供給される。窒素ガスは流量制御手段１３０７により処理室１３０１への供給量を制御できるようになっている。処理室に供給された冷媒は排気口１３１１から外部に排出され、処理室内は常に清浄な窒素ガスで充填されているようにしている。
【００４９】
制御手段１３１０は光源制御ユニット１３０４、流量制御手段１３０７、処理室における被処理物１３１７とステージ１３１８の搬送手段１３２３の動作を制御し、図２で示すようにランプ光源の点滅と冷媒の供給量の増減を同期させ、さらにステージ１３１８が移動するタイミングを制御している。
【００５０】
被処理物はステージに乗せられ、ロード室１３１５の基板ホルダー１３１６に設置される。そして、搬入室１３１３の搬送手段１３１４により処理室１３０１へ搬送される。搬入室１３１３と処理室１３０１との間には仕切弁１３１２が設けられ、熱処理時に処理室１３０１が冷媒で充填されるようになっている。
【００５１】
ステージ１３１８上に乗せられた被処理物１３１７は、処理室１３０１の搬送手段１３２３により移動しながら、ランプ光源１３０２からのパルス状の輻射が照射されるようになっている。こうして、被処理物の全面を熱処理することを可能としている。熱処理の終わった被処理物１３１７は、搬送手段１３２１によりステージ１３１８ごと搬出室１３２０に移動し、その後、アンロード室１３２２の基板ホルダー１３２６に収納される。
【００５２】
加熱方法は実施例１と同様にして行われるが、図１６に示す構成の装置の場合、被処理物が移動するので、パルス状の輻射とその移動のタイミングを連携させる必要がある。勿論、冷媒として用いる窒素ガスの流量は同様に制御する。被処理物の移動は図２において示す保持期間（２）において成され、段階的に移動するようにする。移動距離は適宣設定すれば良いが、パルス状の輻射が同じ領域を複数回照射されるように移動させる。
【００５３】
このような構成とすると、装置をさほど大型化することなく大面積基板の熱処理を行うことができる。そして、半導体膜に添加した不純物元素を活性化する場合も、ゲッタリングする場合も同様であるが、このようなパルス状の輻射を複数回繰り返し照射することにより、基板を湾曲させることなく活性化率を向上させることを可能としている。また、ゲッタリングを可能としている。
【００５４】
[実施例３]
次に本発明を用いたＴＦＴの作製方法の一例について図７を用いて説明する。図７（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５０１上にシリコンを主成分とする結晶半導体膜を形成する。結晶半導体膜は、非晶質半導体膜をレーザーアニール法で結晶化することで得られる。また、実施例１または実施例２で説明する熱処理装置を用い、パルス状の輻射を照射しても得ることができる。結晶半導体膜の厚さは２５〜８０ｎｍの範囲で形成する。ＴＦＴの作製に当たっては、素子分離のため所定の大きさにエッチングし、島状に分割した半導体膜５０３〜５０５を形成する。また、基板５０１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５０２を５０〜２００ｎｍの厚さで形成する。
【００５５】
第１絶縁膜５０２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。
【００５６】
半導体膜５０３〜５０５上には、１００ｎｍの厚さで酸化シリコン膜５０６をプラズマＣＶＤ法で形成する。さらに、図７（Ａ）に示すようにレジストによるマスク５０７を形成し、イオンドープ法によりｎ型不純物（ドナー）を添加することにより半導体膜５０４に第１ｎ型半導体領域５０８を形成する。ｎ型不純物（ドナー）として代表的にはリンが添加され、第１ｎ型半導体領域５０８のリン濃度の平均値は１×１０17〜１×１０19／ｃｍ3の範囲とする。ここでは、酸化シリコン膜５０６はリン濃度を制御するためのマスクとして利用している。
【００５７】
従って、ドーピング後酸化シリコン膜５０６はフッ酸などで除去し、第２絶縁膜５０９を８０ｎｍの厚さで形成する。第２絶縁膜５０９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５０９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。
【００５８】
そして、第２絶縁膜５０９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導電膜は光吸収性の導電膜で形成する。そのような導電膜の一例は窒化タンタルであり、これを５０〜１００ｎｍの厚さに形成しする。第２導電膜はタングステンやモリブデンなどの高融点金属を用い、１００〜３００ｎｍの厚さに形成する。これらの材料は、窒素雰囲気中における４００〜６００℃の熱処理でも安定であり、抵抗率が著しく増大することがない。
【００５９】
次に図７（Ｂ）に示すように、第１導電膜及び第２導電膜をエッチングし、ゲート電極５１０〜５１２（第１導電膜５１０ａ〜５１２ａと第２導電膜５１０ｂ〜５１２ｂから成る）を形成する。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と良い。この時、エッチング用ガスにはＣＦ4とＣｌ2の混合ガスを用いる。
【００６０】
ゲート電極が形成された後、当該ゲート電極をマスクとしてイオンドープ法により半導体膜５０３〜５０５にｎ型不純物（ドナー）をドーピングする。こうして第２ｎ型半導体領域５１３〜５１５を形成する。第２ｎ型半導体領域５１３〜５１５のリン濃度の平均値は１×１０16〜１×１０18／ｃｍ3の範囲とするが、第１ｎ型半導体領域よりも低濃度で添加する。従って、半導体膜５０４において形成される第１ｎ型半導体領域はそのまま残存する。
【００６１】
続いて、図７（Ｃ）に示すように半導体膜５０３、５０５上にレジストによるマスク５１６、５１７を形成した後、再度イオンドープ法によりｎ型不純物（ドナー）をドーピングする。第３ｎ型半導体領域５１８〜５２０のリン濃度の平均値は１×１０20〜１×１０21／ｃｍ3の範囲とする。この状態で、半導体膜５０４における第１ｎ型半導体領域５０８はゲート電極と重畳する領域で残存している。また、半導体膜５０５における第２ｎ型半導体領域５１５は、マスク５１７と重畳する領域で残存することになる。
【００６２】
そして、図７（Ｄ）に示すように、レジストによるマスク５２１を形成し、ｐチャネル型ＴＦＴを形成する半導体膜５０３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１ｐ型半導体領域５２２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最大値に対して１．５〜３倍のボロンを添加して導電型をｐ型に反転させる。
【００６３】
次に、図７（Ｅ）において、添加した不純物を活性化する熱処理を行う。この熱処理は実施例１または実施例２で説明する熱処理装置を用い、パルス状の輻射を複数回照射して活性化を行う。輻射は基板側から照射するので、ゲート電極と重畳する第１ｎ型半導体領域が形成されていても、その領域を含め確実にｐ型及びｎ型の不純物元素を活性化させることができる。
【００６４】
以上までの工程でそれぞれの半導体膜にソースまたはドレイン領域及び、ＬＤＤ領域を形成する不純物がドーピングされ、さらに活性化までが終了する。その後、図７（Ｆ）に示すように、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜から成る保護絶縁膜５２６をプラズマＣＶＤ法で形成する。そして、３５０〜４５０℃、好ましくは４１０℃の熱処理を行う。この温度で第１の層間絶縁膜中の水素を放出させ半導体膜の水素化を行う。そのために、この熱処理はファーネスアニール炉やクリーンオーブンで行う方が適している。
【００６５】
層間絶縁膜５２７は、ポリイミド、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（Tetraethyl Ortho Silicate）を用いて形成される酸化シリコン膜を適用しても良いが、平坦性を高める観点からは前記有機物材料を用いることが望ましい。
【００６６】
次いで、コンタクトホールを形成し、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）などを用いて、ソースまたはドレイン配線５２８〜５３３を形成する。
【００６７】
以上の工程によって作製されるｐチャネル型ＴＦＴ５４０にはチャネル形成領域５２３、ソースまたはドレイン領域として機能する第１ｐ型半導体領域５２２を有している。ｎチャネル型ＴＦＴ５４１はチャネル形成領域５２４、ゲート電極５１１と重畳する第１ｎ型半導体領域５０８とソースまたはドレイン領域として機能する第３ｎ型半導体領域５１９を有している。第１ｎ型半導体領域はＬＤＤ領域であり、ゲート電極と重畳させて形成することによりドレイン端に形成れる高電界領域を緩和してホットキャリア効果によるＴＦＴの劣化を防止する。ｎチャネル型ＴＦＴ５４２はチャネル形成領域５２５、ゲート電極５１２の外側に第２ｎ型半導体領域５１５とソースまたはドレイン領域として機能する第３ｎ型半導体領域５２０が形成される。第２ｎ型半導体領域５１５はＬＤＤ領域であり、ＴＦＴのオフ電流を低減することができる。本実施例で示す工程では、オフ電流値を低減するために最適な寸法を設定することができる。
【００６８】
以上の工程で、ｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴとを相補的に組み合わせたＣＭＯＳ型のＴＦＴを得ることができる。本実施例で示す工程は、各ＴＦＴに要求される特性を考慮してＬＤＤを設計し、同一基板内において作り分けることができる。このようなＣＭＯＳ型のＴＦＴは、アクティブマトリクス駆動する表示装置の駆動回路を形成することを可能とする。それ以外にも、このようなｎチャネル型ＴＦＴまたはｐチャネル型ＴＦＴは、画素部を形成するトランジスタに応用することができる。さらに、従来の半導体基板にて作製されるＬＳＩに代わる薄膜集積回路を実現するＴＦＴとして用いることができる。尚、ここではＴＦＴをシングルゲートの構造で示したが、勿論、複数のゲート電極を設けたマルチゲート構造を採用することもできる。
【００６９】
このようなＴＦＴの製造工程において本発明の熱処理装置は活性化を行うために用いることができる。また本発明の熱処理方法は、基板にダメージを与えることなく活性化を短時間で行うことができる。
【００７０】
[実施例４]
本実施例では本発明の熱処理装置を用いた半導体装置の作製方法の一例として、ｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴから成る駆動回路と画素部を同一基板上に作製する方法を図１０〜図１２を用いて説明する。
【００７１】
まず、図１０（Ａ）に示すように基板６０１上に第１絶縁膜６０２をプラズマ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層構造で形成する。ここで用いる基板はアルミノホウケイ酸ガラスやバリウムホウケイ酸ガラスなどの無アルカリガラス基板が適当であり、厚さは０．５〜１．１ｍｍ程度のものを使用する。
【００７２】
この上に形成する半導体膜６０３〜６０６は厚さを４０ｎｍとし、プラズマＣＶＤ法或いは減圧ＣＶＤ法で堆積した非晶質シリコンをレーザーアニール法や固相成長法を用いて結晶化させた多結晶シリコンを用いる。或いは、実施例１または実施例２で説明する熱処理装置を用い、パルス状の輻射により結晶化させても同様に得ることができる。そして、光露光工程を経て島状に分割する。以降、本実施例では、半導体膜６０３にｐチャネル型ＴＦＴを形成し、半導体膜６０４、６０５にｎチャネル型ＴＦＴを形成することを前提に説明する。また、半導体膜６０６は補助容量を形成するために設けている。
【００７３】
これら半導体膜を覆って７５ｎｍの厚さで第２絶縁膜６０７を形成しゲート絶縁膜とする。第２絶縁膜はプラズマＣＶＤ法でＴＥＯＳ(Tetraethyl Ortho Silicate)を原料とした酸化シリコン、またはＳｉＨ4とＮ2Ｏを原料とした酸化窒化シリコンで形成する。
【００７４】
次に、図１０（Ｂ）に示すように、第２絶縁膜上に第１導電膜６０８と第２導電膜６０９を形成する。第１導電膜６０８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。
【００７５】
その後、図１０（Ｃ）に示すように光露光工程により、ゲート電極及びデータ線を形成するためのレジストパターン６１０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（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。
【００７６】
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°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の絶縁膜が露出した面は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６１１〜６１４（窒化タンタル６１１ａ〜６１４a、タングステン６１１ｂ〜６１４ｂ）と第１形状配線６１５窒化タンタル（６１５a、タングステン６１５ｂ）を形成する。
【００７７】
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６１１〜６１４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６１６〜６１９を形成する。第１の不純物領域６１６〜６１９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。
【００７８】
続いて、図１１（Ａ）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（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の導電膜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２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６２０〜６２３（窒化タンタル６２０ａ〜６２３a、タングステン６２０ｂ〜６２３ｂ）と第２形状配線６２４窒化タンタル（６２４a、タングステン６２４ｂ）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。
【００７９】
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６２０ａ〜６２３a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６２０ａ〜６２３aと重なる第２不純物領域６２５〜６２８を形成する。この不純物領域は、窒化タンタル６２０ａ〜６２３a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。
【００８０】
次に、図１１（Ｂ）に示すように、光露光工程により第２形状電極６２１を覆うレジストマスク６２９を形成し、露出している第２形状電極の窒化タンタル膜を選択的にエッチングする。エッチングガスにはＣｌ2とＳＦ6の混合ガスを用いて行う。こうしてタングステンと窒化タンタルの端部が一致する第３形状電極６３０〜６３２を形成する。また、同時にデータ線も加工して、同様に第３形状の配線６３３を形成しても良い。
【００８１】
そして図１１（Ｃ）に示すようにレジストによるマスク６３４、６３５を形成し、半導体膜６０３、６０６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型半導体領域６３６、６３７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型にする。
【００８２】
以上までの工程でそれぞれの半導体膜に不純物領域が形成される。第２形状電極６２１及び第３形状電極６３０〜６３２はゲート電極として機能する。また、第３形状の配線６３３はデータ線を形成する。ゲート電極６３２は付加容量を形成する一方の電極となり、半導体膜６０６と重なる部分で容量を形成する。
【００８３】
その後、図１２（Ａ）に示すように、酸化窒化シリコン膜から成る保護絶縁膜６３８をプラズマＣＶＤ法で５０ｎｍの厚さに形成する。そして、添加した不純物を活性化する熱処理を行う。この熱処理は実施例１または実施例２で説明する熱処理装置を用い、パルス状の輻射を複数回照射して活性化を行う。輻射は基板側から照射するので、ゲート電極と重畳する第１ｎ型半導体領域が形成されていても、その領域を含め確実にｐ型及びｎ型の不純物元素を活性化させることができる。
【００８４】
水素化処理はＴＦＴの特性を向上させるために必要な処理であり、水素雰囲気中で加熱処理をする方法やプラズマ処理をする方法で行うことができる。その他にも、図１２（Ｂ）で示すように、窒化シリコン膜６４０を５０〜１００ｎｍの厚さに形成し、３５０〜５００℃の加熱処理を行うことで窒化シリコン膜６４０中の水素が放出され、半導体膜に拡散させることで水素化し、欠陥を補償することができる。
【００８５】
層間絶縁膜６４１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が、平坦性を高める観点からは前記有機物材料を用いることが望ましい。
【００８６】
次いで、層間絶縁膜６４１の表面から各半導体膜の第２ｎ型半導体領域または第１ｐ型半導体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１２（Ｂ）において６４２、６４５はソース線とし、６４３、６４４はドレイン配線とする。６４７は画素電極であり、６４６はデータ線６３３と半導体膜６０５の第２ｎ型半導体領域６６７とを接続する接続電極である。また、６４８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６３１と接続している。
【００８７】
こうして同一基板上に駆動回路６５０と画素部６５１を形成するＴＦＴが形成される。駆動回路６５０にはｐチャネル型ＴＦＴ６５２とｎチャネル型ＴＦＴ６５３の２つを示しているが、これらのＴＦＴ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。また、図１２（Ｂ）で示すＢ−Ｂ'間の断面構造は、図１３で示す画素構造において示すＢ−Ｂ'線に対応している。
【００８８】
駆動回路６５０のｐチャネル型ＴＦＴ６５２にはチャネル形成領域６６０、ソース領域またはドレイン領域として機能する第１のｐ型半導体領域６６１を有している。ｎチャネル型ＴＦＴ６５３はチャネル形成領域６６２、ゲート電極６２１と重なる第１のｎ型半導体領域６６３、ソース領域またはドレイン領域として機能する第２のｎ型半導体領域６６４を有している。
【００８９】
また、画素部６５１のｎチャネル型ＴＦＴ６５４は、チャネル形成領域６６５、ゲート電極６４０の外側に第１のｎ型半導体領域６６６、ソースまたはドレイン領域として機能する第２ｎ型半導体領域６６７〜６６９が形成されている。また、補助容量６５５は半導体膜６０６と第２絶縁膜６０７とゲート電極６３２とで形成される。半導体膜６０６には上記工程により第１のｐ型半導体領域６７１が形成されている。
【００９０】
ｎチャネル型ＴＦＴに形成される第１のｎ型半導体領域はＬＤＤ（Lightly Doped Drain）領域である。ｎチャネル型ＴＦＴ６５３のようにゲート電極と重畳させて形成することにより、ドレイン端に形成される高電界領域が緩和され、ホットキャリア効果による劣化を抑止することができる。一方、ｎチャネル型ＴＦＴ６５４のようにゲート電極の外側にＬＤＤ領域を設けることによりオフ電流を低下させることができる。
【００９１】
ｐチャネル型ＴＦＴ６５２はシングルドレイン構造で形成されるが、第３のエッチング処理の時間を調節することにより、ゲート電極の端部を後退させ、チャネル形成領域と不純物領域との間にオフセット領域を形成することもできる。このような構成はｎチャネル型ＴＦＴ６５４においても可能であり、オフ電流を低減する目的において非常に有効である。
【００９２】
以上のようにして、同一基板上に画素部と駆動回路をＴＦＴで形成した素子基板を形成することができる。本実施例で示す素子基板の作製工程は５枚のフォトマスクでＬＤＤ領域の構成の異なるＴＦＴを同一基板上に形成することを可能としている。
【００９３】
実施例３と同様に、このようなＴＦＴの製造工程において本発明の熱処理装置は活性化を行うために用いることができる。また本発明の熱処理方法は、基板にダメージを与えることなく活性化を短時間で行うことができる。
【００９４】
[実施例５]
本実施例は実施例３または実施例４に適用できる半導体膜の作製方法の他の一例を図８を用いて説明する。図８で説明する半導体膜の作製方法は、非晶質シリコン膜の全面に金属元素を添加して結晶化させる方法である。適用される金属元素はＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕから選ばれた一種または複数種であり、代表的にはＮｉを適用する。これらの元素は、結晶化のための熱処理温度の低温下を可能とし、また、熱処理時間の短縮をも可能とすることが見出されている。
【００９５】
まず、図８（Ａ）において、基板５５１はコーニング社の#１７７３ガラス基板に代表されるガラス基板を用いる。基板５５１の表面には、第１絶縁膜５５２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１００ｎｍの厚さに形成する。第１絶縁膜５５２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。
【００９６】
非晶質シリコン膜５５３はプラズマＣＶＤ法により作製する。ＳｉＨ4を反応室に導入し、間欠放電またはパルス放電により分解して基板５５１に堆積させる。その成膜条件の一例は、２７ＭＨｚの高周波電力を変調し、繰り返し周波数５ｋＨｚ、デューティー比２０％の間欠放電により５４ｎｍの厚さに堆積する。勿論、１３．５６ＭＨｚの連続放電を用いても良い。非晶質シリコン膜５５３の酸素、窒素、炭素などの不純物を極力低減するためには、ＳｉＨ4は純度９９．９９９９％以上のものを用いる。また、プラズマＣＶＤ装置の仕様としては、反応室の容積１３リットルの反応室に対し、一段目に排気速度３００リットル／秒の複合分子ポンプ、二段目に排気速度４０ｍ3／ｈｒのドライポンプを設け、排気系側から有機物の蒸気が逆拡散してくるのを防ぐと共に、反応室の到達真空度を高め、非晶質半導体膜の形成時に不純物元素が膜中に取り込まれることを極力防いでいる。
【００９７】
そして、重量換算で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ニッケル含有層５５４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、非晶質半シリコン膜５５３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。
【００９８】
次に、５００℃にて１時間の加熱処理を行い、非晶質シリコン膜中の水素を放出させる。そして、５８０℃にて４時間に加熱処理を行い結晶化を行う。こうして、図８（Ｂ）に示す結晶シリコン膜５５５が形成される。
【００９９】
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、結晶シリコン膜５５５に対してレーザー光５５６を照射するレーザーアニールを行う。レーザーは波長３０８ｎｍにて３０Ｈｚで発振するエキシマレーザー光を用いる。当該レーザー光は光学系にて１００〜３００ｍＪ／ｃｍ2に集光し、９０〜９５％のオーバーラップ率をもって半導体膜を溶融させることなくレーザー処理を行う。結晶シリコン膜５５７を得ることができる。
【０１００】
結晶シリコン膜５５７を島状に分割して半導体膜５５８が形成される。このような半導体膜はそのまま実施例３及び実施例４に適用することができる。
【０１０１】
[実施例６]
本実施例は実施例５において得られた半導体膜に残留する金属元素をゲッタリングする方法の一例を図９を用いて説明する。ここで説明するゲッタリングは、ＴＦＴのチャネル形成領域から当該金属元素ゲッタリングする方法を前提としている。図９では、基板５６１上に第１絶縁膜５６２、半導体膜５６３、第２絶縁膜５６７、第１導電膜５６８、第２導電膜５６９が形成された状態を示している。半導体膜５６３は実施例５の方法で作製される半導体膜が適用され、ｎ型半導体領域５６５には１×１０20〜１×１０21／ｃｍ3のリンが添加されている。
【０１０２】
半導体膜５６３は、ｎ型半導体領域５６５がＴＦＴにおけるソースまたはドレイン領域、５６４がチャネル形成領域と見なすことができる。ここで、チャネル形成領域には結晶化のために添加した金属元素が１×１０17〜１×１０19／ｃｍ3程度の濃度で残存する。本発明の熱処理方法は、この金属元素をｎ型半導体領域５６５に偏析させる、いわゆるゲッタリングを可能としている。
【０１０３】
この熱処理の方法は実施例１に従い、基板側からパルス状の輻射５７０を照射する。パルス状の輻射は図３のグラフにおいて示す曲線Ａのパルス状の輻射が適している。すなわち、１００〜２００℃／秒の速度で１１００℃まで加熱し、４秒間その温度を保持する。冷却速度は５０〜１５０℃／秒として３００〜４００℃まで冷却する。このような輻射を１回照射するだけでもゲッタリングの効果を確認することができる。さらに好ましくは、２〜１０回のパルス状の輻射を照射すると良い。こうして、結晶化の工程で使用した金属元素の濃度を１×１０17／ｃｍ3未満にまで低減させることができる。
【０１０４】
このようなゲッタリング方法は、実施例３〜４と自由に組み合わせて行うことができる。例えば、実施例４において、活性化のための熱処理に本実施例で説明するゲッタリングを組み合わせることができる。
【０１０５】
[実施例７]
本実施例では実施例４により得られる駆動回路と画素部が形成された基板（素子基板と呼ぶ）から、アクティブマトリクス駆動の液晶表示装置を作製する工程を説明する。図１４は素子基板７００と対向基板７０１とをシール材で貼り合わせた状態を示している。素子基板７００上には柱状のスペーサ７０４を形成する。柱状のスペーサ７０４、７０５は画素電極上に形成されるコンタクト部の窪みに合わせて形成すると良い。柱状スペーサ７０４は用いる液晶材料にも依存するが３〜１０μmの高さで形成する。コンタクト部では、コンタクトホールに対応した凹部が形成されるので、この部分に合わせてスペーサを形成することにより液晶の配向の乱れを防ぐことができる。その後、配向膜７０６を形成しラビング処理を行う。対向基板７０１には透明導電膜７０２、配向膜７０３を形成する。その後、素子基板７００と対向基板７０１とをシール材７０７により貼り合わせ液晶を注入し、液晶層７０８を形成する。以上のようにして作製されるアクティブマトリクス駆動の液晶表示装置を完成させることができる。
【０１０６】
[実施例８]
本実施例では実施例４により得られるＴＦＴから、アクティブマトリクス駆動の発光装置を作製する工程を図１５を用いて説明する。
【０１０７】
基板１６０１はガラス基板を用いる。このガラス基板１６０１上には駆動回路部１６５０にｎチャネル型ＴＦＴ１６５２とｐチャネル型ＴＦＴ１６５３が形成され、画素部１６５１にスイッチング用ＴＦＴ１６５４、電流制御用ＴＦＴ１６５５が形成されている。これらのＴＦＴは、半導体層１６０３〜１６０６、ゲート絶縁膜とする第２絶縁膜１６０７、ゲート電極１６０８〜１６１１などを用いて形成されている。
【０１０８】
基板１６０１上に形成する第１絶縁膜１６０２は酸化窒化シリコン（ＳｉＯxＮyで表される）、窒化シリコン膜などを５０〜２００ｎｍの厚さに形成して設ける。層間絶縁膜は窒化シリコン、酸化窒化シリコンなどで形成される無機絶縁膜１６１８と、アクリルまたはポリイミドなどで形成される有機絶縁膜１６１９とから成っている。
【０１０９】
駆動回路部１６５０の回路構成は、ゲート信号側駆動回路とデータ信号側駆動回路とで異なるがここでは省略する。ｎチャネル型ＴＦＴ１６５２及びｐチャネル型ＴＦＴ１６５３には配線１６１２、１６１３が接続され、これらのＴＦＴを用いて、シフトレジスタやラッチ回路、バッファ回路などが形成される。
【０１１０】
画素部１６５１では、データ配線１６１４がスイッチング用ＴＦＴ１６５４のソース側に接続し、ドレイン側の配線１６１５は電流制御用ＴＦＴ１６５５のゲート電極１６１１と接続している。また、電流制御用ＴＦＴ１６５５のソース側は電源供給配線１６１７と接続し、ドレイン側の電極１６１６がＥＬ素子の陽極と接続するように配線されている。
【０１１１】
陽極、陰極及びその間にエレクトロルミネセンス（Electro Luminescence）が得られる有機化合物を含む層（以下、ＥＬ層と総称する）を有するＥＬ素子は画素部のＴＦＴ上に形成される。尚、有機化合物におけるミネセンスには一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（蛍光）と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（りん光）とがあり、その両者を含むものとする。
【０１１２】
ＥＬ素子は、配線を覆うようにアクリルやポリイミドなどの有機樹脂、好適には感光性の有機樹脂を用いてバンク１６２０、１６２１を形成した後に設ける。本実施例では、ＥＬ素子１６５６は、ＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）で形成される陽極１６２２、ＥＬ層１６２３、ＭｇＡｇやＬｉＦなどのアルカリ金属またはアルカリ土類金属などの材料を用いて形成される陰極１６２４とから成っている。バンク１６２０、１６２１は、陽極１６２２の端部を覆うように形成され、この部分で陰極と陽極とがショートすることを防ぐために設ける。
【０１１３】
ＥＬ層１６２３の上にはＥＬ素子の陰極１６２４が設けられる。陰極１６２４としては、仕事関数の小さいマグネシウム（Ｍｇ）、リチウム（Ｌｉ）若しくはカルシウム（Ｃａ）を含む材料を用いる。好ましくはＭｇＡｇ（ＭｇとＡｇをＭｇ：Ａｇ＝１０：１で混合した材料）でなる電極を用いれば良い。他にもＭｇＡｇＡｌ電極、ＬｉＡｌ電極、また、ＬｉＦＡｌ電極が挙げられる。
【０１１４】
ＥＬ層１６２３と陰極１６２４とでなる積層体は、各画素で個別に形成する必要があるが、ＥＬ層１６２３は水分に極めて弱いため、通常のフォトリソグラフィ技術を用いることができない。また、アルカリ金属を用いて作製される陰極１６２４は容易に酸化されてしまう。従って、メタルマスク等の物理的なマスク材を用い、真空蒸着法、スパッタ法、プラズマＣＶＤ法等の気相法で選択的に形成することが好ましい。また、陰極１６２４上に外部の水分等から保護するための保護電極を積層しても良い。保護電極としては、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）若しくは銀（Ａｇ）を含む低抵抗な材料を用いることが好ましい。
【０１１５】
少ない消費電力で高い輝度を得るためには、ＥＬ層を形成する材料に三重項励起子（トリプレット）により発光する有機化合物（以下、トリプレット化合物という）を用いる。尚、シングレット化合物とは一重項励起のみを経由して発光する化合物を指し、トリプレット化合物とは三重項励起を経由して発光する化合物を指す。
【０１１６】
トリプレット化合物は、としては以下の論文に記載の有機化合物が代表的な材料として挙げられる。（１）T.Tsutsui, C.Adachi, S.Saito, Photochemical Processes in Organized Molecular Systems, ed.K.Honda, (Elsevier Sci.Pub., Tokyo,1991) p.437.（２）M.A.Baldo, D.F.O'Brien, Y.You, A.Shoustikov, S.Sibley, M.E.Thompson, S.R.Forrest, Nature 395 (1998) p.151.この論文には次の式で示される有機化合物が開示されている。（３）M.A.Baldo, S.Lamansky, P.E.Burrrows, M.E.Thompson, S.R.Forrest, Appl.Phys.Lett.,75 (1999) p.4.（４）T.Tsutsui, M.-J.Yang, M.Yahiro, K.Nakamura, T.Watanabe, T.tsuji, Y.Fukuda, T.Wakimoto, S.Mayaguchi, Jpn.Appl.Phys., 38 (12B) (1999) L1502.
【０１１７】
上記トリプレット化合物は、シングレット化合物よりも発光効率が高く、同じ発光輝度を得るにも動作電圧（ＥＬ素子を発光させるに要する電圧）を低くすることが可能である。
【０１１８】
図１５ではスイッチング用ＴＦＴ１６５４をマルチゲート構造とし、電流制御用ＴＦＴ１６５５にはゲート電極とオーバーラップするＬＤＤを設けている。多結晶シリコンを用いたＴＦＴは、高い動作速度を示すが故にホットキャリア注入などの劣化も起こりやすい。そのため、図１５のように、画素内において機能に応じて構造の異なるＴＦＴ（オフ電流の十分に低いスイッチング用ＴＦＴと、ホットキャリア注入に強い電流制御用ＴＦＴ）を形成することは、高い信頼性を有し、且つ、良好な画像表示が可能な（動作性能の高い）表示装置を作製する上で非常に有効である。以上のようにして作製されるアクティブマトリクス駆動の発光装置を完成させることができる。
【０１１９】
[実施例９]
結晶半導体膜にリンをイオンドープ法により添加し、その後の活性化を本発明の熱処理方法を用いて行った試料の顕微鏡写真を図１７（Ａ）〜（Ｃ）に示す。試料は図４と同様な構造を有しており、ガラス基板上に１００ｎｍの窒化酸化シリコン膜、５０ｎｍの半導体膜、８０ｎｍ窒化酸化シリコン膜が積層され、その上にパターン形成された３０ｎｍの窒化タンタル膜と３００ｎｍのタングステン膜が形成されている。
【０１２０】
周知の如く、イオンドープ法により不純物元素が注入された領域は、イオンの衝撃により非晶質化する。その後必要となる熱処理は、非晶質化した領域を再度結晶化させることを目的とし、同時に不純物元素を活性化させるものである。
【０１２１】
照射するパルス状の輻射は図３のグラフ曲線Ａ（保持時間４秒）と曲線Ｂ（保持時間０．７５秒）と同等な輻射をそれぞれ照射した。図１７（Ａ）は曲線Ｂのパルス状の輻射を１回照射した試料であり、半導体膜が露出した領域においてまだら模様が観察され、十分に結晶化が進んでいないことが確認される。この場合、経験則より色の濃い部分は非晶質であり、薄い領域が結晶であると判断している。図１７（Ｂ）は同様のパルス状の輻射を４回繰り返して照射した試料に写真であり、同様にまだら模様が観測されているもののその数は減っているものと確認できる。図１７（Ｃ）は曲線Ａのパルス状の輻射を１回照射した試料であり、殆どが結晶化しているものと判断できる。
【０１２２】
上記結果は、本発明の熱処理方法によって、基板にダメージを与えることなくイオンドープ法により添加したリンを活性化できることを示している。そして、照射する条件にもよるが、１回の照射よりも複数回照射した方がより好ましい結果が得られることを示している。
【０１２３】
[実施例１０]
本発明を用いて各種多様の半導体装置を完成させることができる。本発明が適用される半導体装置として携帯情報端末（電子手帳、モバイルコンピュータ、携帯電話等）、ビデオカメラ、スチルカメラ、パーソナルコンピュータ、テレビ受像器、プロジェクター等が挙げられる。それらの一例を図１８〜図２０に示す。
【０１２４】
図１８（Ａ）は携帯電話であり、表示用パネル２７０１、操作用パネル２７０２、接続部２７０３から成り、表示用パネル２７０１には液晶表示装置またはＥＬ表示装置に代表される表示装置２７０４、音声出力部２７０５、アンテナ２７０９などが設けられている。操作パネル２７０２には操作キー２７０６、電源スイッチ２７０７、音声入力部２７０８などが設けられている。本発明は表示装置２９０４に適用することができ、携帯電話を完成させることができる。
【０１２５】
図１８（Ｂ）はビデオカメラであり、本体９１０１、液晶表示装置またはＥＬ表示装置に代表される表示装置９１０２、音声入力部９１０３、操作スイッチ９１０４、バッテリー９１０５、受像部９１０６から成っている。本発明は表示装置９１０２に適用することができ、ビデオカメラを完成させることができる。
【０１２６】
図１８（Ｃ）はモバイルコンピュータ或いは携帯型情報端末であり、本体９２０１、カメラ部９２０２、受像部９２０３、操作スイッチ９２０４、液晶表示装置またはＥＬ表示装置に代表される表示装置９２０５で構成されている。本発明は表示装置９２０５に適用することができ、携帯型情報端末を完成させることができる。
【０１２７】
図１８（Ｄ）はテレビ受像器であり、本体９４０１、スピーカ９４０２、液晶表示装置またはＥＬ表示装置に代表される表示装置９４０３、受信装置９４０４、増幅装置９４０５等で構成される。本発明は表示装置９４０３に適用することができ、テレビ受像器を完成させることができる。
【０１２８】
図１８（Ｅ）は携帯書籍であり、本体９５０１、液晶表示装置またはＥＬ表示装置に代表される表示装置９５０３、記憶媒体９５０４、操作スイッチ９５０５、アンテナ９５０６から構成されており、ミニディスク（ＭＤ）やＤＶＤに記憶されたデータや、アンテナで受信したデータを表示するものである。本発明は表示装置９５０３に適用することができ、携帯書籍を完成させることができる。
【０１２９】
図１９（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体９６０１、画像入力部９６０２、液晶表示装置またはＥＬ表示装置に代表される表示装置９６０３、キーボード９６０４で構成される。本発明は表示装置９６０１に適用することができ、パーソナルコンピュータを完成させることができる。
【０１３０】
図１９（Ｂ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであり、本体９７０１、液晶表示装置またはＥＬ表示装置に代表される表示装置９７０２、スピーカ部９７０３、記録媒体９７０４、操作スイッチ９７０５で構成される。なお、この装置は記録媒体としてＤＶＤ（Ｄｉｇｔｉａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。本発明は表示装置９７０２に適用することができ、プレーヤーを完成させることができる。
【０１３１】
図１９（Ｃ）はデジタルカメラであり、本体９８０１、液晶表示装置またはＥＬ表示装置に代表される表示装置９８０２、接眼部９８０３、操作スイッチ９８０４、受像部（図示しない）で構成される。本発明は表示装置９８０２に適用することができ、デジタルカメラを完成させることができる。
【０１３２】
図２０（Ａ）はフロント型プロジェクターであり、投射装置３６０１、スクリーン３６０２で構成される。本発明は投射装置３６０１に適用することができ、フロント型プロジェクターを完成させることができる。
【０１３３】
図２０（Ｂ）はリア型プロジェクターであり、本体３７０１、投射装置３７０２、ミラー３７０３、スクリーン３７０４で構成される。本発明は投射装置３７０２に組み込む液晶表示装置に適用することができ、リア型プロジェクターを完成させることができる。
【０１３４】
尚、図２０（Ｃ）は、図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）中における投射装置３６０１、３７０２の構造の一例を示した図である。投射装置３６０１、３７０２は、光源光学系３８０１、ミラー３８０２、３８０４〜３８０６、ダイクロイックミラー３８０３、プリズム３８０７、液晶表示装置３８０８、位相差板３８０９、投射光学系３８１０で構成される。投射光学系３８１０は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単板式であってもよい。また、図２０（Ｃ）中において矢印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１３５】
また、図２０（Ｄ）は、図２０（Ｃ）中における光源光学系３８０１の構造の一例を示した図である。本実施例では、光源光学系３８０１は、リフレクター３８１１、光源３８１２、レンズアレイ３８１３、３８１４、偏光変換素子３８１５、集光レンズ３８１６で構成される。なお、図２０（Ｄ）に示した光源光学系は一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１３６】
ここでは図示しなかったが、本発明はその他にもナビゲーションシステムをはじめ冷蔵庫、洗濯機、電子レンジ、固定電話機、ファクシミリなどに組み込む表示装置にも適用することが可能である。このように本発明の適用範囲はきわめて広く、さまざまな製品に適用することができる。
【０１３７】
[実施例１１]
本実施例では、液晶表示装置の画素部に使用するＴＦＴを逆スタガ型ＴＦＴで構成した例を図２１に示す。図２１（Ａ）は、素子基板に設けられた画素部の画素の一つを拡大した上面図であり、図２１（Ａ）において、点線Ａ−Ａ'で切断した部分が、図２１（Ｂ）の画素部の断面構造に相当する。
【０１３８】
図２１（Ｂ）において、８５１は基板であり、まず、基板上に下地絶縁膜（図示しない）を形成する。
【０１３９】
画素部において、画素ＴＦＴはｎチャネル型ＴＦＴで形成されている。基板８５１上に設けられた下地絶縁膜上にゲート電極８５２が形成され、その上に窒化珪素からなる第１絶縁膜８５３ａ、酸化珪素からなる第２絶縁膜８５３ｂが設けられている。また、第２絶縁膜上には、活性層としてソース領域またはドレイン領域となる第２のｎ型不純物領域８５４〜８５６と、チャネル形成領域８５７、８５８と、前記第２のｎ型不純物領域とチャネル形成領域の間に第１のｎ型不純物領域８５９、８６０が形成される。また、チャネル形成領域８５７、８５８は絶縁層８６１、８６２で保護される。絶縁層８６１、８６２及び活性層を覆う第１の層間絶縁膜８６３にコンタクトホールを形成した後、第２のｎ型不純物領域８５４に接続する配線８６４が形成され、第２のｎ型不純物領域８５６にＡｌあるいはＡｇ等からなる画素電極８６５が接続され、さらにその上にパッシベーション膜８６６が形成される。また、８７０は画素電極８６５と隣接する画素電極である。
【０１４０】
なお、本実施例では、画素部の画素ＴＦＴのゲート配線をダブルゲート構造としているが、オフ電流のバラツキを低減するために、トリプルゲート構造等のマルチゲート構造としても構わない。また、開口率を向上させるためにシングルゲート構造としてもよい。
【０１４１】
また、画素部の容量部は、第１絶縁膜及び第２絶縁膜を誘電体として、容量配線８７１と、第２のｎ型不純物領域８５６とで形成されている。
【０１４２】
なお、図２１で示した画素部はあくまで一例に過ぎず、特に上記構成に限定されないことはいうまでもない。
【０１４３】
本発明の熱処理装置は、図２１に示す画素部のＴＦＴを作製する際の熱処理、例えば第２のｎ型不純物領域に含まれる不純物元素の活性化や、ゲッタリングに適用することができる。この熱処理は実施例１または実施例２で説明する熱処理装置を用い、パルス状の輻射を複数回照射して活性化を行う。パルス状の輻射は基板側から照射してもよいし、その逆側から照射してもよい。
【０１４４】
また、実施例７に従えば、本実施例の素子基板から、液晶表示装置を完成させることが可能である。また、こうして作製される液晶表示装置は実施例１０に示した各種電子機器の表示部として用いることができる。
【０１４５】
[実施例１２]
本実施例は、実施例６で示すゲッタリング処理を施した半導体膜を用いて作製されたｎチャネル型ＴＦＴの特性を示す。ＴＦＴはシングルドレイン構造であり、チャネル長１０μm、チャネル幅８μmである。ゲッタリングによる触媒元素の低減効果は、オフ電流値を代用特性として見ることができ、その値が１ｐＡ以下であれば概ね良好であると言える。
【０１４６】
ゲッタリングの条件は、最高加熱温度を６９０〜７３０℃、３００秒間の保持時間として、それを３回繰り返している。
【０１４７】
図２２は９４個のサンプルのオフ電流値の分布（バラツキ）について、累積度数グラフとして示すものである。同グラフ中には、比較の為にファーネスアニール炉を用い、５５０℃４時間のゲッタリング処理を行ったサンプルのデータも示されているが、両者に有意な差はないことが示されている。本発明の熱処理方法によっても良好なゲッタリングが可能であり、しかも従来のファーネスアニール炉を用いたゲッタリングよりも短時間で済んでいる。
【０１４８】
【発明の効果】
本発明の熱処理方法を用いることにより、基板ダメージを与えず、変形させることなく半導体膜に添加した不純物元素の活性化や、ゲッタリングを短時間で行うことが可能となる。また、本発明の熱処理装置は、このような熱処理を可能とする。さらに、このような熱処理方法を用いることにより、半導体装置の生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の熱処理の方法を説明する図。
【図２】  ランプ光源の点滅と冷媒の供給量のタイミングを説明する図。
【図３】  ランプ光源からのパルス状の輻射による被照射領域の温度変化を示すグラフ。
【図４】  本発明の熱処理のメカニズムを説明する図。
【図５】  本発明の熱処理装置の構成を説明する図。
【図６】  本発明の熱処理の方法を説明する図。
【図７】  ＴＦＴの作製工程を説明する断面図。
【図８】  半導体膜の作製方法を説明する断面図。
【図９】  ゲッタリングの方法を説明する断面図。
【図１０】  駆動回路部及び画素部を備えた半導体装置の作製工程を説明する断面図。
【図１１】  駆動回路部及び画素部を備えた半導体装置の作製工程を説明する断面図。
【図１２】  駆動回路部及び画素部を備えた半導体装置の作製工程を説明する断面図。
【図１３】  画素部の構造を説明する上面図。
【図１４】  本発明により得られる液晶表示装置の構成を説明する図。
【図１５】  本発明により得られる発光装置の構成を説明する図。
【図１６】  本発明の熱処理装置の構成を説明する図。
【図１７】  本発明の熱処理方法により活性化処理を行った半導体膜の顕微鏡写真。
【図１８】  半導体装置の一例を示す図。
【図１９】  半導体装置の一例を示す図。
【図２０】  プロジェクターの構成を説明する図。
【図２１】  画素部の上面図及び断面図。
【図２２】  複数のサンプルにおけるＴＦＴのオフ電流の分布を示す累積度数グラフ。
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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