(57)【要約】【課題】不純物を含む半導体層の均一な熱処理を可能とする熱処理装置、熱処理方法、及びこの熱処理装置を用いた半導体装置の製造方法を提供すること。【解決手段】発熱体と、この発熱体に光を照射する手段とを具備する、前記発熱体からの伝熱により被処理体を熱処理する熱処理装置であって、  前記発熱体が、透明基板と、この透明基板上に設けられ、多数の空孔を有する金属膜と、前記空孔内に充填され、その一部が前記空孔外に突出し、前記被処理体と接触する溶融金属塊とを含み、前記金属膜を構成する材料が前記発熱体の使用上限温度よりも高い融点を有し、前記溶融金属塊を構成する材料が被処理体の歪点よりも低い融点及び前記発熱体の使用上限温度よりも高い沸点を有し、前記光を照射する手段により前記発熱体を加熱し、その熱を前記溶融金属塊を伝熱媒体として前記被処理体に伝熱して前記被処理体を熱処理する。【選択図】図１
2009252902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体と、この発熱体に光を照射する手段とを具備する、前記発熱体からの伝熱により被処理体を熱処理する熱処理装置であって、
前記発熱体が、透明基板と、この透明基板上に設けられ、多数の空孔を有する金属膜と、前記空孔内に充填され、その一部が前記空孔外に突出し、前記被処理体と接触する溶融金属塊とを含み、前記金属膜を構成する材料が前記発熱体の使用上限温度よりも高い融点を有し、前記溶融金属塊を構成する材料が被処理体の歪点よりも低い融点及び前記発熱体の使用上限温度よりも高い沸点を有し、
前記光を照射する手段により前記発熱体を加熱し、その熱を前記溶融金属塊を伝熱媒体として前記被処理体に伝熱して前記被処理体を熱処理することを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
前記空孔が２μｍ以内の間隔で配列されていることを特徴とする請求項１に記載の熱処理装置。
【請求項３】
前記金属塊を構成する材料が、６７０℃以下の融点、１４００℃以上の沸点を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の熱処理装置。
【請求項４】
前記金属塊を構成する材料が、アルミニウム、ガリウム、インジウム、スズ、アンチモン、タリウム、鉛、ビスマス、及び少なくともそれらのいずれかを含む合金からなる群から選ばれた金属であることを特徴とする請求項３に記載の熱処理装置。
【請求項５】
前記金属膜を構成する材料が、モリブデン、ルテニウム、タンタル、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、及び少なくともそれらのいずれかを含む合金からなる群から選ばれた金属であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の熱処理装置。
【請求項６】
前記光を照射する手段がフラッシュランプであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の熱処理装置。
【請求項７】
前記金属塊を溶融する手段として、加熱ヒーター又は加熱ランプを更に具備することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の熱処理装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の熱処理装置を用い、前記発熱体に光を照射して前記発熱体を加熱し、前記発熱体の一部を成し前記被処理体と接触する前記溶融金属塊を伝熱媒体として前記被処理体を熱処理することを特徴とする熱処理方法。
【請求項９】
基板上に半導体膜を形成する工程、
前記半導体膜を含む前記基板上にゲート絶縁膜を形成する工程、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程、
前記ゲート電極をマスクとして前記半導体膜に不純物を注入する工程、及び
請求項１〜７のいずれかに記載の熱処理装置を用いて前記半導体膜に熱処理を施し、前記半導体膜中の不純物を活性化する工程を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱処理装置、熱処理方法及び半導体装置の製造方法に係り、特に、シリコン基板又はガラス基板上に形成した半導体装置の熱処理装置、熱処理方法及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置等の表示装置として、マトリクス状に配置された多数の画素を、画素毎に駆動するために、各画素に薄膜半導体装置である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を設けたアクティブマトリクス型の表示装置が知られている。かかる用途に用いられるＴＦＴの製造プロセスは、以下の通りである。
【０００３】
まず、ガラス基板上に所定のパターンの能動層として機能する半導体層を形成する。次いで、この半導体層上に、ゲート絶縁膜及びパターニングしたゲート電極を順次形成し、このゲート電極をマスクとして、半導体層に対し不純物イオンを注入し、ソース領域、ドレイン領域を形成する。
【０００４】
不純物イオンの注入後、層間絶縁膜を形成し、炉アニールにより、ソース領域、ドレイン領域の不純物の活性化を行う。次に、層間絶縁膜を貫通して半導体層に達するコンタクトホールを形成し、このコンタクトホール内及び層間絶縁膜上に、ソース領域及びドレイン領域に接続するソース電極及びドレイン電極を形成して、ＴＦＴが完成する。
【０００５】
以上のような方法で製造される液晶表示装置のＴＦＴでは、素子の微細化が進んでいる。素子を微細化すると、電流が流れる各部の断面積が小さくなり、結果として抵抗の上昇をもたらす。そのため、特にソースおよびドレイン領域は活性化の状態によって抵抗率に差が生じるため、特に上記ＴＦＴでは効率のよい活性化のための熱処理を行うことが求められている。
【０００６】
しかし、上述したようなソース領域、ドレイン領域の不純物の活性化のための炉アニールでは、ガラス基板の歪点が６７０℃程度であることが制約となり、活性化及び不純物の注入で損傷したソース領域、ドレイン領域の再結晶化の促進に有効な温度例えば１０００℃以上での熱処理ができない。そのためソースおよびドレイン領域の抵抗率が十分に下がらないという問題が生じている。
【０００７】
上記点に対処して活性化率を向上するひとつの方法として本発明者は、フラッシュランプを光源に用いて、このランプ光を被照射物に瞬時に照射し、光を吸収する半導体層を局所的に１０００℃以上の高温まで昇温する方法を開発している。
【０００８】
この方法によると、光を吸収する半導体層を約１４００℃に加熱することができるので、短時間で効果的にポリシリコン層に含まれる不純物の活性化を行うことができる。この工程では、半導体層がほとんど入射光を吸収し、ガラス基板は光を吸収しないため、加熱されず、歪みを生ずる６００℃には到達しないことがわかった。
【０００９】
しかし、上記ＴＦＴのフラッシュランプ光の照射による活性化工程では、ガラス基板だけでなく、半導体層に隣接するＳｉＯ２からなる下地絶縁膜及びゲート絶縁膜も上記ランプ光を吸収しないため加熱されず、その結果、半導体層と絶縁膜との間の温度勾配が大きくなって、半導体層の周辺部から絶縁膜への熱の移動により、半導体層の周辺部の温度がその内側よりも低くなり、均一な熱処理ができないという問題が生ずる。即ち、上記フラッシュランプ光の照射による活性化工程では、比較的低温となるソース・ドレイン領域周辺部の充分な活性化処理を実施できない課題があった。
【００１０】
この問題を解決するため、ゲート電極を覆う層間絶縁膜上に光吸収層を設け、光照射による半導体層の加熱を均一に行う方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
しかし、この方法によると、半導体装置の機能上不要な光吸収層を形成する成膜工程及び剥離工程が余分に必要となり、製造コストの増加を招いてしまう。
【特許文献１】特開２０００−１３８１７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、以上のような事情の下になされたもので、不純物を含む半導体層の均一な熱処理を可能とする熱処理装置、熱処理方法、及びこの熱処理装置を用いた半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、発熱体と、この発熱体に光を照射する手段とを具備する、前記発熱体からの伝熱により被処理体を熱処理する熱処理装置であって、前記発熱体が、透明基板と、この透明基板上に設けられ、多数の空孔を有する金属膜と、前記空孔内に充填され、その一部が前記空孔外に突出し、前記被処理体と接触する溶融金属塊とを含み、前記金属膜を構成する材料が前記発熱体の使用上限温度よりも高い融点を有し、前記溶融金属塊を構成する材料が被処理体の歪点よりも低い融点及び前記発熱体の使用上限温度よりも高い沸点を有し、前記光を照射する手段により加熱された前記金属膜からの伝熱によって加熱された前記溶融金属塊を伝熱媒体として前記被処理体を熱処理することを特徴とする熱処理装置を提供する。
【００１４】
かかる熱処理装置において、前記空孔を２μｍ以内の間隔で配列することが出来る。
【００１５】
金属塊を構成する材料として、６７０℃以下の融点、１４００℃以上の沸点を有するものを用いることが出来る。そのような材料として、アルミニウム、ガリウム、インジウム、スズ、アンチモン、タリウム、鉛、ビスマス、及び少なくともそのいずれかを含む合金からなる群から選ばれた金属を挙げることが出来る。
【００１６】
また、金属膜を構成する材料としては前記発熱体の使用上限温度以下で前記溶融金属塊の材料と合金化を生じにくい材料が望ましく、そのような材料として、モリブデン、ルテニウム、タンタル、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、及び少なくともそれらのいずれかを含む合金からなる群から選ばれた金属を挙げることが出来る。
【００１７】
光を照射する手段として、フラッシュランプを用いることが出来る。
【００１８】
金属塊を溶融する手段として、更に加熱ヒーター又は加熱ランプを具備することが出来る。
【００１９】
本発明の第２の態様は、上述した熱処理装置を用い、前記発熱体に光を照射して、前記金属膜を加熱し、前記金属膜からの伝熱によって加熱された前記溶融金属塊を伝熱媒体として前記被処理体を熱処理することを特徴とする熱処理方法を提供する。
【００２０】
本発明の第３の態様は、基板上に半導体膜を形成する工程、前記半導体膜を含む前記基板上にゲート絶縁膜を形成する工程、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程、前記ゲート電極をマスクとして前記半導体膜に不純物を注入する工程、及び上述の熱処理装置を用いて前記半導体膜に熱処理を施し、前記半導体膜中の不純物を活性化する工程を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の熱処理装置、熱処理方法及び半導体装置の製造方法によれば、発熱体に光を照射して発熱体を加熱し、発熱体を構成する金属膜に設けられた多数の空孔内に保持された溶融金属塊を伝熱媒体として、それに接触する被処理体を熱処理することにより、半導体層のみならず半導体層に隣接するＳｉＯ２からなる下地絶縁膜及びゲート絶縁膜も同時に効率良く加熱することが可能となり、被処理体の均一な熱処理を行うことができる。その結果、半導体層に導入された不純物の活性化を効率よく行うことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００２３】
本発明の一態様に係る熱処理装置は、発熱体に光を照射して加熱し、発熱体からの伝熱により被処理体を熱処理する熱処理装置であって、前記発熱体が、透明基板と、この透明基板上に設けられ、多数の空孔を有する金属膜と、前記空孔内に充填され、その一部が前記空孔外に突出し、前記被処理体と接触する溶融金属塊とを含み、前記金属膜を構成する材料が前記発熱体の使用上限温度よりも高い融点を有し、前記溶融金属塊を構成する材料が被処理体の歪点よりも低い融点及び前記発熱体の使用上限温度よりも高い沸点を有し、前記光を照射する手段により加熱された前記金属膜からの伝熱によって加熱された前記溶融金属塊を伝熱媒体として前記被処理体を熱処理することを特徴とする。
【００２４】
この熱処理装置によると、発熱体に光を照射して発熱体を加熱し、発熱体を構成する金属膜に設けられた多数の空孔内に保持された溶融金属を伝熱媒体として、それに接触する被処理体を熱処理することにより、半導体層のみならず半導体層に隣接するＳｉＯ２からなる下地絶縁膜及びゲート絶縁膜も同時に効率良く加熱することが可能となり、被処理体の均一な熱処理を行うことができる。すなわち、何ら被処理体上に光吸収膜を形成する必要がなく、溶融金属と被処理体は接触しているだけであり、従って光吸収膜を剥離する工程を必要とすることもなく、簡単な装置及び簡単な工程での均一な熱処理が可能である。
【００２５】
なお、本発明の明細書における発熱体とはランプからの光を受光および吸収して発熱することにより発熱体として機能する構造体を指し、本発明の熱処理装置は発熱体の少なくとも一部分を被処理体と接触させて、発熱体の熱を被処理体に伝熱して熱処理を行うものである。
【００２６】
このような熱処理装置を用いて、次のようにして熱処理工程を実施することが出来る。
【００２７】
まず、発熱体を構成する金属膜に設けられた多数の空孔内に、溶融金属を充填した後、溶融金属側が下向きになるように発熱体を水平に配置する。溶融金属の充填は、例えば、空孔内を減圧にした状態で溶融金属を空孔内に圧入することにより行うことが出来る。
【００２８】
次いで、被処理体の裏面の少なくとも一部分を基板ホルダーに密着させて保持し、基板ホルダーを上昇させて、被処理体の表面を、空孔内に充填された溶融金属塊と接触させる。
【００２９】
その後、フラッシュランプ光を照射すると、発熱体を構成する金属膜が瞬時に熱処理温度に加熱され、金属膜からの伝熱によって金属膜の温度変化にほぼ追従して加熱された溶融金属塊を伝熱媒体として、被処理体が熱処理される。
【００３０】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る熱処理装置の概略を示す図である。図１において、処理室１内には、被処理体２を保持する基板ホルダー３、発熱体４、フラッシュランプ５、及びリフレクター６が配置されている。
【００３１】
処理室１は、熱処理工程により、被処理体２である薄膜トランジスタ回路基板の露出部及び発熱体を構成する金属膜と溶融金属塊が酸化するのを防止するために非酸化雰囲気を形成すべく非酸化ガス例えば窒素ガスのパージ雰囲気を形成できる気密構造のチャンバーである。このチャンバーには、例えばパージガス流入口７、排出口８、被処理体のローディング（図示せず）、アンローディング口（図示せず）などが設けられている。
【００３２】
基板ホルダー３は、被処理体２を発熱体４からの伝熱により加熱される位置に保持するものであり、上下動を可能とする機構が設けられている。
【００３３】
発熱体４は、上面にヒーター９を備えており、このヒーター９には、ヒーター電源１０から電流が供給される。
【００３４】
図２及び図３は、発熱体４の一部を拡大して示す断面図であり、ヒーター９は省略されている。
【００３５】
図２に示すように、発熱体４は、例えば、石英からなる透明基板４ａ、この透明基板４ａ上に設けられた高融点金属からなる金属膜４ｂ、保護膜４ｃ、及び低融点金属からなる金属塊４ｄにより構成される。金属塊４ｄは、金属膜４ｂと保護膜４ｃに設けられた空孔内に保持されており、その一部は保護膜４ｃの空孔から下方に突出している。
【００３６】
金属膜４ｂを構成する材料は、発熱体４の使用上限温度よりも高い融点を持つことが必要であり、そのような材料として、例えば、モリブデン、ルテニウム、タンタル、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、又はこれらの少なくとも１種の金属を含む合金を用いることができる。また、金属膜４ｂを構成する材料は、発熱体の使用上限温度以下の温度域で後述する金属塊４ｄを構成する材料と合金化を生じにくい材料であることが望ましい。金属膜４ｂの膜厚はフラッシュランプ光による加熱効率を高めるには薄い方がよいが、一方で金属膜４ｂに形成される空孔の直径と同等以上の膜厚が求められる。そのため、金属膜４ｂの膜厚は０．５μｍから２μｍの範囲で選択することが望ましい。ただし、充分な照射エネルギー密度のフラッシュランプが備えられており、加熱効率の低下が許容できる場合には、より厚くても熱処理は可能である。
【００３７】
保護膜４ｃを構成する材料としては、酸化珪素、窒化珪素など、金属塊４ｄが溶融した場合に、その溶融金属に対する濡れ性が小さい材料を用いることが望ましい。保護膜４ｃを材料溶融金属に対する濡れ性が小さい材料で構成することにより、金属膜４ｂの空孔内に充填され、保持された金属塊４ｄの下端が、保護膜４ｃの表面に広がることなく、下方に突出し、被処理体との接触を容易にすることが出来る。
【００３８】
空孔は、図２に示すように、金属膜４ｂの片側のみに開口を有していても、或いは、図３に示すように、金属膜４ｂを貫通してもよい。空孔の形成はフォトリソグラフィを用いて行えば良く、その開口部の形状はほぼ円形であることが望ましい。金属塊４ｄを安定して保持するためには、開口部の直径は概ね金属膜４ｂの膜厚を超えない範囲で決めればよいが、その一方で、小さすぎると加工が困難となるため、０．５μｍ〜２μｍ程度であることが望ましい。隣接する開口部間の距離については後述する。空孔を形成する目的は、溶融した金属塊４ｄを金属膜４ｂの内壁面と金属塊４ｄの良好な濡れ性により、発熱体４の一部として安定して保持し、かつ金属塊４ｄと被処理体２とが接触して熱を伝えられるように金属塊４ｄの一部を発熱体４の表面に突出させることにある。
【００３９】
金属塊４ｄを構成する材料は、被処理体の歪点よりも低い融点と、発熱体４の使用上限温度よりも高い沸点を持つことが必要である。その一例として、無アルカリガラス基板上のシリコン薄膜パターンの熱処理に用いる場合には、融点が６７０℃以下で、沸点が１４００℃以上の材料を選択すれば良く、例えば、アルミニウム、ガリウム、インジウム、スズ、アンチモン、タリウム、鉛、ビスマス、又はれこれらの少なくとも１種の金属を含む合金を用いることができる。
【００４０】
隣接する空孔、即ち、隣接する金属塊４ｄ間の間隔は、被処理体の均一な熱処理を可能とするように、フラッシュランプ光の照射により発熱体が加熱される数ミリ秒の間に被処理体の表面付近を熱が伝導し被処理体の隣接する加熱領域間で熱的な結合が形成されるような値である必要がある。そのような隣接する金属塊４ｄ間の間隔は、被処理体がガラス基板である場合、２μｍ以内、好ましくは１μｍ以内である。本発明者による計算結果は、隣接する加熱領域間で熱的な結合が形成される最大の間隔が２μｍであることを示している。最小の間隔は、加工上の制約から、０．２μｍ程度であり、好ましくは０．５μｍである。
【００４１】
金属膜４ｂに形成される空孔の配列（金属塊４ｄの配列）は、平面方向の伝熱が均一となるように、同一の間隔の格子状であることが望ましい。
【００４２】
以上のように、金属膜４ｂに空孔を多数、格子状に、０．２〜２μｍの間隔で配置し、それらの中に溶融金属塊４ｄを充填し、これを被処理体と接触させると金属膜からの伝熱によって加熱された溶融金属塊４ｄの群は、熱的に結合した平面状の伝熱媒体として機能し、被処理体への均一な熱処理を行うことが出来る。即ち、伝熱媒体は、被処理体全体を隙間無く覆っている必要はなく、ドット状に配置されたものであっても、その間隔が０．２〜２μｍであるならば、被処理体全体を隙間無く覆った場合と同様の均一な熱処理を行うことが出来る。
【００４３】
溶融金属からなる伝熱媒体で被処理体全体を上方から隙間無く覆うことは困難であるため、溶融金属浴に被処理体を浸漬して熱処理を行うことが考えられるが、そうした場合、加熱効率に影響を与える金属膜の厚さ、すなわち、この場合の溶融金属浴の浴槽底面と被処理体表面との間に挟まれた溶融金属層の厚さを数μｍのレベルで精密に制御することは難しい。本発明の方法では金属膜はあらかじめ成膜されているため、膜厚を正確に制御できる。さらに、溶融金属を、溶融金属との濡れ性の良好な金属からなる金属膜にドット状の配列に形成された空孔内に充填することにより、溶融金属は空孔内に確実に保持され、空孔の開口を下にしても溶融金属が空孔から脱落することはなく、被処理体の上面から溶融金属を接触さることが出来る。そのため、発熱体への光の照射を、被処理体を保持する基板ホルダーと干渉しない上方から行うことが可能であり、装置を構成のするうえで好適である。
【００４４】
処理室１内の雰囲気は金属塊４ｄの酸化を防ぐため、常圧の窒素などを用いればよい。排気系８を排気ポンプ（図示せず）に接続すれば減圧された雰囲気での処理が可能であり、そのようにすれば酸化防止効果が更に高まる。また、フラッシュランプ５、リフレクター６は、図１に示す例では処理室１内に配置されているが、処理室１の外に配置し、処理室１の天面に設けた光導入窓（図示せず）を通して発熱体４に光を照射しても良い。
【００４５】
金属塊４ｄは、ヒーター電源１０より電力を供給されたヒーター９の発熱によって溶融状態が維持されている。
【００４６】
加熱処理は、次のように進められる。
【００４７】
発熱体４の上面には、基板の歪点以下の温度で溶融する金属を溶融する温度例えば３００℃で発熱するヒーター９が配置されており、ヒーター電源１０より電力を供給されたヒーター９の発熱によって、発熱体４の空孔内に充填された溶融金属塊４ｄは、溶融状態が維持されている。溶融金属塊４ｄは、融点が被処理体２の歪点以下であり、沸点が被処理体２の融点以上であることが望ましい。溶融金属塊４ｄがこのような物性を備えることで、被処理体２に歪を生じさせることなく溶融金属塊４ｄを溶融状態に保つことができ、また、溶融金属塊４ｄを蒸発させることなく被処理体２の熱処理に必要な温度まで溶融金属塊４ｄの温度を高めることができる。
【００４８】
このように、あらかじめヒーター９による加熱によって溶融状態に保たれた溶融金属塊４ｄの下端は、空孔から下方に突出していて、溶融表面の下端が被処理体２の表面に接触している。その後、フラッシュランプ５を発光させ、発熱体４へ光を照射する。発熱体４の金属膜４ｂは照射された光を吸収して発熱する。その熱は溶融金属塊４ｄと被処理体２の接触面を通して被処理体２の表面付近を加熱する。
【００４９】
フラッシュランプ５は、金属膜４ｂが吸収特性を示す波長の光を瞬時に発光するランプであり、発熱体４を照射する位置に設けられている。
【００５０】
リフレクター６は、フラッシュランプ５から放射されたランプ光を被処理体方向に反射するように形状加工された指向性を持った反射板である。
【００５１】
図４は、本発明の第２の実施形態に係る熱処理装置を示す断面図である。図１に示す熱処理装置では、溶融金属塊５ｄの溶融状態を維持するための加熱手段としてヒーター１０を用いたが、本実施形態に係る熱処理装置では、溶融金属塊５ｄの溶融状態を維持するための加熱手段としてハロゲンランプ１１を用いている。ハロゲンランプ１１は、フラッシュランプ５からの光を照射を妨げないように、隣接するフラッシュランプ５の間隙に配置することができる。
【００５２】
図２に示す熱処理装置によっても、被処理体２の加熱処理は同様にして進められる。即ち、あらかじめハロゲンランプ１１の照射による加熱によって溶融状態に保たれた溶融金属塊４ｄに被処理体２を接触させ、被処理体２を溶融金属塊４ｄと同じ温度になるまで予熱する。次いで、その後、フラッシュランプ５を発光させ、金属膜４ｂへ光を照射する。金属膜４ｂは照射された光を吸収して発熱し、その熱は溶融金属塊４ｄと被処理体２の接触面を通して被処理体２の表面付近を加熱し、被処理体２を熱処理温度、例えば１４００℃まで上昇させる。
【００５３】
このように、図２に示す熱処理装置を用いることによっても、被処理体２へ熱が溶融金属塊４ｄを介して均一に供給されるので、被処理体２の処理面内において光照射による極短時間の均一な熱処理が可能となる。
【００５４】
次に、以上説明した熱処理装置を用いて多結晶半導体薄膜３５に含まれる不純物の活性化を行った、液晶表示装置を駆動する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の製造方法について説明する。図５及び図６は、この薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の製造方法を工程順に示す断面図である。
【００５５】
まず、被処理基板３１を用意する。この実施形態では、被処理基板３１としてガラス基板３２上にＳｉＯ２からなる下地絶縁層３３が形成された基板を用いている。このガラス基板３１上（下地絶縁層３３上）の略全面に層厚が例えば５０ｎｍとなるようにアモルファスシリコン層３４を形成する。その後、温度５００℃の雰囲気中でアニール処理を施し、このアモルファスシリコン層３４中の水素を離脱させる（図５（ａ））。
【００５６】
次いで、例えばＥＬＡ（Excimer Laser Anneal）法により、このアモルファスシリコン層３４を結晶化して、ポリシリコン層３５とする（図５（ｂ））。
【００５７】
次に、ＰＥＰ（Photo Engraving Process、いわゆるフォトリソグラフィー）によりポリシリコン層３５上に所定の形状のレジストマスクを形成し、このレジストマスクをマスクとして、ＣＤＥ（Chemical Dry Etching）法によりポリシリコン層３５にエッチングを施すことによって、ポリシリコン層３５を島形状に加工する（図５（ｃ））。
【００５８】
その後、ＰＥ−ＣＶＤ（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）法を用いて、島形状に加工されたポリシリコン層（島状多結晶半導体薄膜）３５及び下地絶縁層３３を覆うように、ＳｉＯ２からなるゲート絶縁膜３６を形成する（図５（ｄ））。
【００５９】
次に、ゲート絶縁膜３６上の略全面に金属層、例えばモリブデンタングステン層３７形成する（図６（ａ））。そして、モリブデンタングステン層３７上にＰＥＰにより所定の形状のレジストマスクを形成した後、このレジストマスクをマスクとして反応性イオンエッチング法により、モリブデンタングステン層の不要部分を除去し、ゲート電極３８を形成する（図６（ｂ））。
【００６０】
次に、ゲート電極層３８をマスクとして、ポリシリコン層３５に不純物領域、例えばソース領域及びドレイン領域形成のために不純物イオン（リンもしくはボロン等）を注入する（図６（ｃ））。次いで、全面にＳｉＯ２からなる層間絶縁膜３９を形成する（図６（ｄ））。
【００６１】
その後、図１に示す熱処理装置を用いて、図６（ｄ）に示す構造を、フラッシュランプ５により光加熱された発熱体４の金属膜４ｂからの熱を溶融金属塊４ｄと層間絶縁膜３９の接触面を通してポリシリコン層３５に与えて熱処理し、ポリシリコン層３５に含まれる不純物を活性化し、ソース領域及びドレイン領域を形成する。
【００６２】
その後は、通常の薄膜トランジスタの製造工程に従って、ソース領域の一部及びドレイン領域の一部を露出させるように、コンタクトホールを形成し、次いで、コンタクトホールを埋めるように金属の配線層を形成しパターニングすることにより、ソース電極及びドレイン電極を形成して、ＴＦＴが完成する。
【００６３】
以上のようにして製造された液晶表示装置駆動用ＴＦＴでは、光を照射することによりドット状に配置された溶融金属塊を加熱し、この加熱された溶融金属塊を、熱的に結合された平面状伝熱媒体として用いているため、ポリシリコン層３５の加熱を均一に行うことができ、ポリシリコン層３５中の不純物を効率よく活性化することが可能である。
【００６４】
なお、以上の実施形態では、光を照射する手段としてフラッシュランプを用いたが、フラッシュランプによる光の照射の代わりにＣＷ−ＹＡＧレーザー光を照射、例えば走査してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る熱処理装置を示す断面図。
【図２】図１に示す熱処理装置の発熱体を示す断面図。
【図３】図１に示す熱処理装置の発熱体の他の例を示す断面図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る熱処理装置を示す断面図。
【図５】薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の製造方法を工程順に示す断面図。
【図６】薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の製造方法を工程順に示す断面図。
【符号の説明】
【００６６】
１…処理室、２…被処理体、３…基板ホルダー、４…発熱体、４ａ…透明基板、４ｂ…金属膜、４ｃ…保護膜、４ｄ…金属塊、５…フラッシュランプ、６…リフレクター、７…パージガス流入口、８…パージガス排出口、９…ヒーター、１０…ヒーター電源、１１…ハロゲンランプ、３２…ガラス基板、３３…下地絶縁膜、３６…ゲート絶縁膜、３８…ゲート電極、３９…層間絶縁層、３５…ポリシリコン層。
【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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