JP4176362B2 - 半導体装置の作製方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はゲッタリング技術を用いた半導体装置の作製方法に関する。特に本発明は、半導体膜の結晶化を助長する金属元素を添加して作製される結晶構造を有する半導体膜を用いた半導体装置の作製方法に関する。
【０００２】
なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指し、電気光学装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。
【０００３】
【従来の技術】
結晶構造を有する半導体膜を用いた代表的な半導体素子として薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと記す）が知られている。ＴＦＴはガラスなどの絶縁基板上に集積回路を形成する技術として注目され、駆動回路一体型液晶表示装置などが実用化されつつある。従来の技術において、結晶構造を有する半導体膜は、プラズマＣＶＤ法や減圧ＣＶＤ法で堆積した非晶質半導体膜を、加熱処理やレーザーアニール法（レーザー光の照射により半導体膜を結晶化させる技術）により作製されている。
【０００４】
こうして作製される結晶構造を有する半導体膜は多数の結晶粒の集合体であり、その結晶方位は任意な方向に配向して制御不能であるため、ＴＦＴの特性を制限する要因となっている。このような問題点に対し、特開平７−１８３５４０号公報で開示される技術は、ニッケルなど半導体膜の結晶化を助長する金属元素を添加し、結晶構造を有する半導体膜を作製するものであり、結晶化に必要とする加熱温度を低下させる効果ばかりでなく、結晶方位の配向性を単一方向に高めることが可能である。このような結晶構造を有する半導体膜でＴＦＴを形成すると、電界効果移動度の向上のみでなく、サブスレッショルド係数（Ｓ値）が小さくなり、飛躍的に電気的特性を向上させることが可能となっている。
【０００５】
しかし、結晶化を助長する金属元素を添加する故に、結晶構造を有する半導体膜の膜中或いは膜表面には、当該金属元素が残存し、得られる素子の特性をばらつかせるなどの問題がある。その一例は、ＴＦＴにおいてオフ電流が増加し、個々の素子間でばらつくなどの問題がある。即ち、結晶化を助長する金属元素は、一旦、結晶構造を有する半導体膜が形成されてしまえば、かえって不要な存在となってしまう。
【０００６】
リンを用いたゲッタリングは、結晶構造を有する半導体膜のうち特定の領域から結晶化を助長する金属元素を除去するための手法として有効に活用されている。例えば、ＴＦＴのソース・ドレイン領域にリンを添加して４５０〜７００℃の熱処理を行うことで、チャネル形成領域から当該金属元素を容易に除去することが可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
リンはイオンドープ法（ＰＨ3などをプラズマで解離して、イオンを電界で加速して半導体中に注入する方法であり、基本的にイオンの質量分離を行わない方法を指す）で結晶構造を有する半導体膜に注入するが、ゲッタリングのために必要なリン濃度は１×１０20/cm3以上である。イオンドープ法によるリンの添加は、結晶構造を有する半導体膜の非晶質化をもたらすが、リン濃度の増加はその後のアニールによる再結晶化の妨げとなり問題となっている。また、高濃度のリンの添加は、ドーピングに必要な処理時間の増大をもたらし、ドーピング工程におけるスループットを低下させるので問題となっている。
【０００８】
さらに、ｐチャネル型ＴＦＴのソース・ドレイン領域に添加したリンに対し、その導電型を反転させるために必要な硼素の濃度は１．５〜３倍が必要であり、再結晶化の困難さに伴って、ソース・ドレイン領域の高抵抗化をもたらし問題となっている。
【０００９】
本発明はこのような問題を解決するための手段であり、半導体膜の結晶化を助長する金属元素を用いて結晶構造を有する半導体膜を得た後、該膜中に残存する当該金属元素を効果的に除去する技術を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
ゲッタリング技術は単結晶シリコンウエハーを用いる集積回路の製造技術において主要な技術として位置付けられている。ゲッタリングは半導体中に取り込まれた金属不純物が、何らかのエネルギーでゲッタリングサイトに偏析して、素子の能動領域の不純物濃度を低減させる技術として知られている。それは、エクストリンシックゲッタリング(Extrinsic Gettering)とイントリンシックゲッタリング(Intrinsic Gettering)の二つに大別されている。エクストリンシックゲッタリングは外部から歪場や化学作用を与えてゲッタリング効果をもたらすものである。高濃度のリンを単結晶シリコンウエハーの裏面から拡散させるリンゲッタはこれに当たり、前述のリンを用いたゲッタリングもエクストリンシックゲッタリングの一種と見なすことができる。
【００１１】
一方、イントリンシックゲッタリングは単結晶シリコンウエハーの内部に生成された酸素が関与する格子欠陥の歪場を利用したものとして知られている。本発明は、このような格子欠陥、或いは格子歪みを利用したイントリンシックゲッタリングに着目したものであり、厚さ１０〜１００nm程度の結晶構造を有する半導体膜に適用するために以下の手段を採用するものである。
【００１２】
本発明は、窒化珪素膜上に金属元素を用いて結晶構造を有する第１の半導体膜を形成する工程と、エッチングストッパーとなる膜（バリア層）を形成する工程と、希ガス元素を含む第２の半導体膜（ゲッタリングサイト）を形成する工程と、ゲッタリングサイトに金属元素をゲッタリングさせる工程と、前記第２の半導体膜を除去する工程とを有している。
【００１３】
また、希ガス元素を含む第２の半導体膜（ゲッタリングサイト）を形成する工程は、半導体からなるターゲットを用い、希ガス元素を含む雰囲気中でのグロー放電によるスパッタ法で非晶質構造を有する半導体膜を形成すればよい。また、半導体に対して一導電型を付与する不純物元素（リンや砒素、ボロン等）を含む半導体ターゲット（比抵抗値が０．０１〜１０００Ω・ｃｍ）を用いてもよい。また、この不純物元素（リンや砒素、ボロン等）を含む半導体ターゲットの比抵抗値が０．０１〜１Ω・ｃｍであれば、ＤＣ電源を用いるスパッタ装置での成膜も可能である。
【００１４】
また、希ガス元素はＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅから選ばれた一種または複数種であり、これらのイオンを半導体膜中に含有させることにより、ダングリングボンドや格子歪みを形成してゲッタリングサイトを形成することができる。
【００１５】
また、希ガス元素を含む第２の半導体膜（ゲッタリングサイト）を形成する他の手段としては、希ガス元素を含む原料ガスを用いたプラズマＣＶＤ法や減圧熱ＣＶＤ法で希ガス元素を含む第２の半導体膜を成膜してもよい。ただし、膜剥がれが生じないように成膜条件を調節する。
【００１６】
また、他の手段としては、イオンドープ法またはイオン注入法で希ガス元素を添加させて希ガス元素を含む第２の半導体膜を形成してもよい。
【００１７】
また、スパッタ法やプラズマＣＶＤ法や減圧熱ＣＶＤ法等を用い、成膜段階で希ガス元素を含む第２の半導体膜を得た後、さらに第２の半導体膜に対して希ガス元素、Ｈ、Ｈ2、Ｏ、Ｏ2、Ｐ、Ｂから選ばれた一種または複数種を添加してもよい。このように複数の元素を添加することにより相乗的にゲッタリング効果が得られる。中でもＯ、Ｏ2は効果的であり、成膜条件または成膜後の添加により、第２の半導体膜中におけるＳＩＭＳ分析での酸素濃度を５×１０18／ｃｍ3以上、好ましくは１×１０19／ｃｍ3〜１×１０22／ｃｍ3の濃度範囲とするとゲッタリング効果が増大する。なお、希ガス元素はほとんど拡散しないが、希ガス元素に加えて添加する他の元素が拡散しやすい場合、第２の半導体膜の膜厚を厚めに調節して、添加した他の元素が後の熱処理で第１の半導体膜に拡散しないようにすることが好ましい。また、第２の半導体膜だけでなく、バリア層も他の元素の拡散を防止する機能を有する。
【００１８】
また、本発明は、結晶構造を有する第１の半導体膜と接する下地絶縁膜として、膜厚１０ｎｍ以下の窒化珪素膜からなる絶縁膜を用いてゲッタリング効果を増大させることを特徴としている。なお、この下地絶縁膜はブロッキング効果をも有している。
【００１９】
本明細書で開示する発明の構成は、
絶縁膜上に非晶質構造を有する第１の半導体膜を形成する第１工程と、
前記非晶質構造を有する第１の半導体膜に金属元素を添加する第２工程と、
前記第１の半導体膜を結晶化させて結晶構造を有する第１の半導体膜を形成する第３工程と、
前記結晶構造を有する第１の半導体膜の表面にバリア層を形成する第４の工程と、
前記バリア層上に希ガス元素を含む第２の半導体膜を形成する第５工程と、
前記第２の半導体膜に前記金属元素をゲッタリングして結晶構造を有する第１の半導体膜中の前記金属元素を除去または低減する第６工程と、
前記第２の半導体膜を除去する第７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である。
【００２０】
また、上記構成において、ゲッタリング効果を増大させるために前記下地絶縁膜は、窒化珪素膜とすることが好ましい。
【００２１】
また、上記構成において、ゲッタリング効果を増大させるために前記第１の半導体膜に含まれる酸素濃度を５×１０18／ｃｍ3以下とすることが好ましい。
【００２２】
また、上記構成において、ゲッタリング効果を増大させるために前記第２の半導体膜に含まれる酸素濃度を５×１０18／ｃｍ3よりも高くすることが好ましい。
【００２３】
また、上記構成において、ゲッタリング効果を増大させるために前記第２の半導体膜に含まれる酸素濃度は、前記第１の半導体膜に含まれる酸素濃度より高くすることを特徴としている。
【００２４】
また、上記各構成において、前記第３工程は、加熱処理、強光を照射する処理、またはレーザー光（波長４００nm以下のエキシマレーザー光や、ＹＡＧレーザーの第２高調波、第３高調波）を照射する処理の内、いすれか一の処理、もしくはこれらを組み合わせた処理であることを特徴としている。
【００２５】
また、上記各構成において、前記バリア層を形成する第４の工程は、レーザー光の照射により前記結晶構造を有する半導体膜の表面を酸化した後、さらにオゾンを含む溶液で前記結晶構造を有する半導体膜の表面を酸化する工程とすればよい。または、上記各構成において、前記バリア層を形成する第４の工程は、オゾンを含む溶液で前記結晶構造を有する半導体膜の表面を酸化する工程、もしくは酸素雰囲気下の紫外線の照射で前記結晶構造を有する半導体膜の表面を酸化する工程とすればよい。また、前記バリア層を形成する第４の工程は、酸素プラズマ処理により前記結晶構造を有する半導体膜の表面を酸化する工程としてもよい。
【００２６】
本明細書中、バリア層とは、ゲッタリング工程において金属元素が通過可能な膜質または膜厚を有し、且つ、ゲッタリングサイトとなる層の除去工程においてエッチングストッパーとなる層を指している。
【００２７】
また、上記各構成において、前記第２の半導体膜は、希ガス元素を含む雰囲気中で半導体をターゲットとするスパッタ法により形成することを特徴としている。
【００２８】
また、上記各構成において、前記第２の半導体膜は、希ガス元素を含む雰囲気中でリンまたはボロンを含む半導体をターゲットとするスパッタ法により形成することを特徴としている。
【００２９】
また、上記各構成において、前記第２の半導体膜の内部応力は、圧縮応力であることを特徴としている。
【００３０】
また、上記各構成において、前記第６工程は、熱処理、あるいは前記非晶質構造を有する半導体膜に強光を照射する処理を用いればよい。また、前記第６工程は、熱処理を行い、且つ、前記非晶質構造を有する半導体膜に強光を照射する処理であってもよい。
【００３１】
また、上記各構成において、前記強光は、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、または高圧水銀ランプから射出された光であることを特徴としている。
【００３２】
また、上記各構成において、上記構成において、前記金属元素はＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、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している。
【００３３】
また、本発明は上記構成に限定されず、第２の半導体膜の上層のみに希ガス元素を含むゲッタリングサイトを形成してもよい。また、希ガス元素を含んでいない第２の半導体膜を形成し、該膜上に希ガス元素を含む第３の半導体膜を形成してゲッタリングサイトを形成してもよい。
【００３４】
また、窒化珪素膜からなる絶縁膜上にニッケル元素をスパッタ法等で散布した後、第１の半導体膜を形成し、バリア層を設け、希ガス元素を含む第２の半導体膜を形成した後、熱処理または強光によって第１の半導体膜の結晶化およびゲッタリングを同時に行ってもよい。
【００３５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、以下に説明する。
【００３６】
本発明は、絶縁表面上に結晶化を助長する金属元素を用いて結晶構造を有する半導体膜を形成するプロセスと、結晶構造を有する半導体膜上にバリア層を形成するプロセスと、バリア層上に希ガス元素を含む半導体膜（ゲッタリングサイト）を形成するプロセスと、加熱処理するプロセスとを有しており、該加熱処理により結晶構造を有する半導体膜に含まれる金属元素が移動してバリア層を通り抜け、ゲッタリングサイト（希ガス元素のイオンを含む半導体膜）に捕獲され、結晶構造を有する半導体膜から金属元素を除去または低減することである。なお、加熱処理とは、炉を用いた熱処理であってもよいし、ランプ光源から強光を照射する処理であってもよいし、熱処理と同時に強光を照射してもよい。
【００３７】
また、本発明の特徴の一つは、上記希ガス元素を含む半導体膜（ゲッタリングサイト）における膜中の酸素濃度を５×１０18／ｃｍ3以上としてゲッタリング効果を増大させることである。
【００３８】
また、上記希ガス元素を含む半導体膜は、希ガス元素を含む雰囲気下で半導体ターゲット、或いは半導体に対して一導電型を付与する不純物元素（リンや砒素、ボロン等）を含む半導体ターゲット（比抵抗値が０．０１〜１０００Ω・ｃｍ）を用いたスパッタ法で成膜することが好ましい。例えば、ＲＦ電源を用いたマグネトロンスパッタ装置でボロンを含むシリコンターゲット（比抵抗値が１０Ω）で成膜する。
【００３９】
また、本発明の特徴の一つは、第１の半導体膜と接する下地絶縁膜として、膜厚１０ｎｍ以下の窒化珪素膜からなる絶縁膜を用いてゲッタリング効果を増大させることである。なお、この下地絶縁膜はブロッキング効果をも有している。
【００４０】
また、本発明は、加熱処理により結晶構造を有する半導体膜から金属元素を除去または低減した後、希ガス元素を含む半導体膜とバリア層とを除去する。こうして得られる結晶構造を有する半導体膜を所望の形状にパターニングしてＴＦＴの活性層に用いる。
【００４１】
以下に本発明を用いた代表的なＴＦＴの作製手順を簡略に図１を用いて示す。
【００４２】
図１（Ａ）中、１００は、絶縁表面を有する基板、１０１はブロッキング層となる絶縁膜、１０２は非晶質構造を有する半導体膜である。
【００４３】
図１（Ａ）において、基板１００はガラス基板、石英基板、セラミック基板などを用いることができる。また、シリコン基板、金属基板またはステンレス基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いても良い。また、本工程の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板を用いてもよい。
【００４４】
まず、図１（Ａ）に示すように基板１００上に酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜（ＳｉＯxＮy）等の絶縁膜から成る下地絶縁膜１０１を形成する。代表的な一例は下地絶縁膜１０１として２層構造から成り、ＳｉＨ4、ＮＨ3、及びＮ2Ｏを反応ガスとして成膜される第１酸化窒化シリコン膜を５０〜１００ｎｍ、ＳｉＨ4、及びＮ2Ｏを反応ガスとして成膜される第２酸化窒化シリコン膜を１００〜１５０ｎｍの厚さに積層形成する構造が採用される。また、下地絶縁膜１０１の一層として膜厚１０ｎｍ以下の窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）、或いは第２酸化窒化シリコン膜（ＳｉＮxＯy膜（Ｘ≫Ｙ））を用いることが好ましい。ゲッタリングの際、ニッケルは酸素濃度の高い領域に移動しやすい傾向があるため、半導体膜と接する下地絶縁膜を窒化シリコン膜とすることは極めて有効である。また、第１酸化窒化シリコン膜、第２酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜とを順次積層した３層構造を用いてもよい。
【００４５】
次いで、下地絶縁膜上に非晶質構造を有する第１の半導体膜１０２を形成する。第１の半導体膜１０２は、シリコンを主成分とする半導体材料を用いる。代表的には、非晶質シリコン膜又は非晶質シリコンゲルマニウム膜などが適用され、プラズマＣＶＤ法や減圧ＣＶＤ法、或いはスパッタ法で１０〜１００nmの厚さに形成する。後の結晶化で良質な結晶構造を有する半導体膜を得るためには、非晶質構造を有する第１の半導体膜１０２の膜中に含まれる酸素、窒素などの不純物濃度を５×１０18/cm3（二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）にて測定した原子濃度）以下に低減させておくと良い。これらの不純物は後の結晶化を妨害する要因となり、また、結晶化後においても捕獲中心や再結合中心の密度を増加させる要因となる。そのために、高純度の材料ガスを用いることはもとより、反応室内の鏡面処理（電界研磨処理）やオイルフリーの真空排気系を備えた超高真空対応のＣＶＤ装置を用いることが望ましい。
【００４６】
次いで、非晶質構造を有する第１の半導体膜１０２を結晶化させる技術としてここでは特開平8-78329号公報記載の技術を用いて結晶化させる。同公報記載の技術は、非晶質シリコン膜（アモルファスシリコン膜とも呼ばれる）に対して結晶化を助長する金属元素を選択的に添加し、加熱処理を行うことで添加領域を起点として広がる結晶構造を有する半導体膜を形成するものである。まず、非晶質構造を有する第１の半導体膜１０２の表面に、結晶化を促進する触媒作用のある金属元素（本実施例では、ニッケル）を重量換算で１〜１００ppm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１０３を形成する。（図１（Ｂ））塗布によるニッケル含有層１０３の形成方法以外の他の手段として、スパッタ法、蒸着法、またはプラズマ処理により極薄い膜を形成する手段を用いてもよい。また、ここでは、全面に塗布する例を示したが、マスクを形成して選択的にニッケル含有層を形成してもよい。
【００４７】
次いで、加熱処理を行い、結晶化を行う。この場合、結晶化は半導体の結晶化を助長する金属元素が接した半導体膜の部分でシリサイドが形成され、それを核として結晶化が進行する。こうして、図１（Ｃ）に示す結晶構造を有する第１の半導体膜１０４が形成される。なお、結晶化後での第１の半導体膜１０４に含まれる酸素濃度は、５×１０18／ｃｍ3以下とすることが望ましい。ここでは、脱水素化のための熱処理（４５０℃、１時間）の後、結晶化のための熱処理（５５０℃〜６５０℃で４〜２４時間）を行う。また、強光の照射により結晶化を行う場合は、赤外光、可視光、または紫外光のいずれか一またはそれらの組み合わせを用いることが可能であるが、代表的には、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、または高圧水銀ランプから射出された光を用いる。ランプ光源は、１〜６０秒、好ましくは３０〜６０秒点灯させ、それを１回〜１０回繰り返し、半導体膜が瞬間的に６００〜１０００℃程度にまで加熱すればよい。なお、必要であれば、強光を照射する前に非晶質構造を有する第１の半導体膜１０２に含有する水素を放出させる熱処理を行ってもよい。また、熱処理と強光の照射とを同時に行って結晶化を行ってもよい。生産性を考慮すると、結晶化は強光の照射により結晶化を行うことが望ましい。
【００４８】
このようにして得られる第１の半導体膜１０４には、金属元素（ここではニッケル）が残存している。それは膜中において一様に分布していないにしろ、平均的な濃度とすれば、１×１０19/cm3を越える濃度で残存している。勿論、このような状態でもＴＦＴをはじめ各種半導体素子を形成することが可能であるが、以降に示す方法で当該元素を除去する。
【００４９】
次いで、半導体膜表面の自然酸化膜を希フッ酸等で除去した後、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、結晶構造を有する第１の半導体膜１０４に対してレーザー光を照射することが好ましい。レーザー光を照射した場合、表面に薄い酸化膜（図示しない）が形成される。このレーザー光には波長４００nm以下のエキシマレーザー光や、ＹＡＧレーザーの第２高調波、第３高調波を用いる。また、連続発振の気体レーザもしくは固体レーザを用いてもよい。固体レーザとしては、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｔｉ又はＴｍがドーピングされたＹＡＧ、ＹＶＯ4、ＹＬＦ、ＹＡｌＯ3などの結晶を使ったレーザが適用される。当該レーザの基本波はドーピングする材料によって異なり、１μｍ前後の基本波を有するレーザ光が得られる。基本波に対する高調波は、非線形光学素子を用いることで得ることができる。ここでは、繰り返し周波数１０〜１０００Hz程度のパルスレーザー光を用い、当該レーザ光を光学系にて１００〜４００mJ/cm2に集光し、９０〜９５％のオーバーラップ率をもって結晶質半導体膜に対するレーザ処理を行っても良い。また、レーザー光に代えてランプ光源からの強光を照射してもよいし、同時にレーザー光と強光とを照射してもよい。
【００５０】
なお、連続発振のレーザーを用いる場合には、出力１０Ｗの連続発振のＹＶＯ4レーザから射出されたレーザ光を非線形光学素子により高調波に変換する。代表的には、Ｎｄ:ＹＶＯ4レーザー（基本波１０６４nm）の第２高調波（５３２nm）や第３高調波（３５５ｎｍ）を適用すればよい。また、共振器の中にＹＶＯ4結晶と非線形光学素子を入れて、高調波を射出する方法もある。そして、好ましくは光学系により照射面にて矩形状または楕円形状のレーザ光に成形して、被処理体に照射する。このときのエネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ2程度（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ2）が必要である。そして、１０〜２０００ｃｍ／ｓ程度の速度でレーザ光に対して相対的に半導体膜を移動させて照射すればよい。
【００５１】
上記結晶化後のレーザー光の照射により形成された酸化膜では、不十分であるため、さらに、オゾン含有水溶液（代表的にはオゾン水）で酸化膜（ケミカルオキサイドと呼ばれる）を形成して合計１〜１０ｎｍの酸化膜からなるバリア層１０５を形成し、このバリア層１０５上に希ガス元素を含む第２の半導体膜１０６を形成する。（図１（Ｄ））なお、ここでは、結晶構造を有する第１の半導体膜１０４に対してレーザー光を照射した場合に形成される酸化膜もバリア層の一部と見なしている。このバリア層１０５は、後の工程で第２の半導体膜１０６のみを選択的に除去する際にエッチングストッパーとして機能する。また、オゾン含有水溶液に代えて、硫酸、塩酸、硝酸などと過酸化水素水を混合させた水溶液で処理しても同様にケミカルオキサイドを形成することができる。また、他のバリア層１０５の形成方法としては、酸素雰囲気下の紫外線の照射でオゾンを発生させて前記結晶構造を有する半導体膜の表面を酸化して形成してもよい。また、他のバリア層１０５の形成方法としては、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法や蒸着法などで１〜１０ｎｍ程度の酸化膜を堆積してバリア層としても良い。また、他のバリア層１０５の形成方法としては、クリーンオーブンを用い、２００〜３５０℃程度に加熱して薄い酸化膜を形成しても良い。なお、上記方法のいずれか一の方法、またはそれらの方法を組み合わせて形成されたバリア層１０５は、後のゲッタリングで第１の半導体膜中のニッケルが第２の半導体膜に移動可能な膜質または膜厚とすることが必要である。
【００５２】
ここでは、希ガス元素を含む第２の半導体膜１０６をスパッタ法にて形成し、ゲッタリングサイトを形成する。希ガス元素としてはヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）から選ばれた一種または複数種を用いる。中でも安価なガスであるアルゴン（Ａｒ）が好ましい。ここでは希ガス元素を含む雰囲気でシリコンからなるターゲットを用い、第２の半導体膜を形成する。膜中に不活性気体である希ガス元素イオンを含有させる意味は二つある。一つはダングリングボンドを形成し半導体膜に歪みを与えることであり、他の一つは半導体膜の格子間に歪みを与えることである。半導体膜の格子間に歪みを与えるにはアルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）などシリコンより原子半径の大きな元素を用いた時に顕著に得られる。また、膜中に希ガス元素を含有させることにより、格子歪だけでなく、不対結合手も形成させてゲッタリング作用に寄与する。
【００５３】
図１２に成膜圧力を０．２Ｐａ、０．４Ｐａ、０．６Ｐａ、０．８Ｐａ、１．０Ｐａ、１．２Ｐａで各々０．２μｍの厚さで順に成膜し、成膜された膜中のＡｒの濃度を測定した結果を示す。なお、圧力以外の成膜条件は、Ｂドープシリコンターゲット（比抵抗約１０Ω・ｃｍ、ターゲットサイズ直径３０．５ｃｍ）、ガス（Ａｒ）流量を５０（sccm）、成膜パワーを３ｋＷ、基板温度を１５０℃としている。なお、ここでは円板形状のターゲットを用いた装置の例を示したが、柱状（または円柱状）のターゲットとして基板を移動させながら成膜するスパッタ装置を用いてもよい。
【００５４】
図１２より、成膜圧力が低ければ低いほど、膜中のＡｒ濃度が高くなりゲッタリングサイトとして好適な膜が成膜できることがわかる。この理由として、スパッタの成膜圧力が低い方が反応室内のＡｒガスと反跳原子（ターゲット表面で反射されるＡｒ原子）との衝突確率が小さくなるため、反跳原子が基板に入射しやすくなることがあげられる。従って、以上の実験結果よりＲＦ電源を用いるスパッタ装置を用いた場合、成膜の圧力を０．２〜１．０Ｐａと振って図１２に示した条件を適宜採用すれば、希ガス元素を１×１０19/cm3〜１×１０22/cm3、好ましくは、１×１０20/cm3〜１×１０21/cm3、より好ましくは５×１０20/cm3の濃度で含み、ゲッタリング効果が得られる半導体膜をスパッタ法で成膜することができる。
【００５５】
なお、図１３にＡｒ濃度と第２の半導体膜における内部応力の関係を示した。図１３より、膜中のＡｒの濃度が高ければ高いほど圧縮応力を示している。例えば、スパッタの成膜圧力０．２Ｐａで成膜した非晶質シリコン膜は、原子濃度３×１０20/cm3でＡｒを含んでおり、圧縮応力（約−９.４７×１０9（ｄｙｎｅｓ／ｃｍ2））を示している。従って、後の熱処理によって膜剥がれが生じない範囲でＡｒの濃度を設定し、各膜の応力を調節することが望ましい。
【００５６】
一般的に内部応力は、引張応力と圧縮応力とがある。基板に対して薄膜が収縮しようとするときには、基板はそれを妨げる方向に引っ張るため薄膜を内側にして変形し、これを引張応力と呼んでいる。一方、薄膜が伸張しようとするときには、基板は押し縮められ薄膜を外側にして形成するので、これを圧縮応力と呼んでいる。
【００５７】
また、スパッタ法で成膜した非晶質シリコン膜中の希ガス元素（Ａｒ）の濃度とＲＦ電力（またはＲＦ電力密度）との関係を得た。以下に実験手順を示す。
【００５８】
ＲＦ電源を用いるスパッタ装置でガラス基板上に希ガス元素を含む非晶質シリコン膜を成膜した。シリコンターゲット（抵抗率１０Ωｃｍ）を用い、周波数を１kHz〜３０MHz、好ましくは１０〜２０MHzとし、成膜室にＡｒを５０ｓｃｃｍ流し、成膜圧力を０．１Ｐａ〜５Ｐａここでは０．４Ｐａとし、基板温度を３００℃以下、ここでは１５０℃とし、０．２μｍの厚さで成膜する度にＲＦ電力を順次変えて積層した。なお、電極サイズは、直径３０．５ｃｍである。なお、ＲＦ電力密度は、ＲＦ電力を電極面積で割った値を指している。ガラス基板上にＲＦ電力を、０．４ｋＷ、０．５ｋＷ、１ｋＷ、３ｋＷとし、各条件毎に０．２μｍの厚さで順に成膜し、成膜された膜中のＡｒの原子濃度を二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）にて測定した。
【００５９】
得られた結果を図２８に示す。図２８において縦軸はＡｒの原子濃度、横軸は試料表面からの深さを示している。加えて、図２８には縦軸を二次イオン強度とし、横軸を試料表面からの深さとしたシリコンのイオン強度も示した。
【００６０】
図２８より、ＲＦ電力（またはＲＦ電力密度）が低ければ低いほど、膜中におけるＡｒの原子濃度が高くなりゲッタリングサイトとして好適な膜が成膜できることがわかる。また、ＲＦ電力（またはＲＦ電力密度）を低くすると、内部応力を小さくすることができるため、膜剥がれを生じにくくすることができる。
【００６１】
これらの実験結果より、好適なゲッタリングサイト（希ガス元素を含む非晶質シリコン膜）は、成膜圧力、ＲＦ電力（またはＲＦ電力密度）などを適宜設定して形成すればよい。
【００６２】
また、一導電型の不純物元素であるリンを含むターゲットを用いて第２の半導体膜を形成した場合、希ガス元素によるゲッタリングに加え、リンのクーロン力を利用してゲッタリングを行うことができる。
【００６３】
また、ゲッタリングの際、ニッケルは酸素濃度の高い領域に移動しやすい傾向があるため、第２の半導体膜１０６に含まれる酸素濃度は、第１の半導体膜に含まれる酸素濃度より高い濃度、例えば５×１０18／ｃｍ3以上とすることが望ましい。
【００６４】
また、図１（Ｄ）のスパッタ法による成膜において、第１の半導体膜にも希ガス元素が添加された場合、添加された部分がゲッタリングサイトとして働くため、ゲッタリング効果が低減してしまうことが懸念される。従って、第１の半導体膜には希ガス元素が添加されないようにスパッタ条件を適宜調節することが望ましい。また、スパッタ法による成膜の際、バリア層は、希ガス元素が添加されるのを防ぐ働きをするため、バリア層の膜厚および膜質が重要である。本発明者らの実験により、結晶化率を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修するためにレーザー光を照射した際に形成される酸化膜を形成し、さらにオゾン含有水溶液で酸化膜を形成して得られる合計１０ｎｍ以下の酸化膜がバリア層として好ましい。一方、レーザー光を照射した際に形成される酸化膜を除去した後、オゾン含有水溶液での酸化膜のみでバリア層を形成した場合は、スパッタ法による成膜において希ガス元素が第１の半導体膜にも微量に添加されてしまいバリア層としては不十分であった。
【００６５】
次いで、加熱処理を行い、第１の半導体膜中における金属元素（ニッケル）の濃度を低減、あるいは除去するゲッタリングを行う。（図１（Ｅ））ゲッタリングを行う加熱処理としては、強光を照射する処理または熱処理を行えばよい。このゲッタリングにより、図１（Ｅ）中の矢印の方向（即ち、基板側から第２の半導体膜表面に向かう方向）に金属元素が移動し、バリア層１０５で覆われた第１の半導体膜１０４に含まれる金属元素の除去、または金属元素の濃度の低減が行われる。金属元素がゲッタリングの際に移動する距離は、少なくとも第１の半導体膜の厚さ程度の距離であればよく、比較的短時間でゲッタリングを完遂することができる。ここでは、ニッケルが第１の半導体膜１０４に偏析しないよう全て第２の半導体膜１０６に移動させ、第１の半導体膜１０４に含まれるニッケルがほとんど存在しない、即ち膜中のニッケル濃度が１×１０18／ｃｍ3以下、望ましくは１×１０17／ｃｍ3以下になるように十分ゲッタリングする。
【００６６】
なお、このゲッタリングの加熱処理の条件、或いは第２の半導体膜の膜厚によっては、第２の半導体膜が一部結晶化される場合もある。第２の半導体膜が結晶化してしまうとダングリングボンドや格子歪みや不対結合手が減少してゲッタリング効果の低減を招くことから、好ましくは、第２の半導体膜が結晶化しない加熱処理の条件、或いは第２の半導体膜の膜厚とする。いずれにせよ、第２の半導体膜、即ち希ガス元素を含有する非晶質シリコン膜は、希ガス元素を含まない非晶質シリコン膜と比べて結晶化が生じにくいため、ゲッタリングサイトとして最適である。
【００６７】
また、このゲッタリングの加熱処理の条件によっては、ゲッタリングと同時に第１の半導体膜の結晶化率を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修する、即ち結晶性の改善を行うことができる。
【００６８】
本明細書において、ゲッタリングとは、被ゲッタリング領域（ここでは第１の半導体膜）にある金属元素が熱エネルギーにより放出され、拡散によりゲッタリングサイトに移動することを指している。従って、ゲッタリングは処理温度に依存し、より高温であるほど短時間でゲッタリングが進むことになる。
【００６９】
強光を照射する処理を用いる場合は、加熱用のランプ光源を１〜６０秒、好ましくは３０〜６０秒点灯させ、それを１〜１０回、好ましくは２〜６回繰り返す。ランプ光源の発光強度は任意なものとするが、瞬間的には６００〜１０００℃、好ましくは７００〜７５０℃程度に半導体膜が加熱されるようにする。
【００７０】
図１４にゲッタリングサイト、即ち第２の半導体膜の膜厚と表面のニッケル／シリコン濃度比との関係を示す。ニッケル／シリコン濃度比は、ＴＸＲＦ（Total Refrection X-Ray Fluorescence:全反射蛍光Ｘ線分光）により表面におけるニッケル濃度とシリコン濃度を測定し、シリコン濃度に対するニッケル濃度の比を算出したものである。図１４より第２の半導体膜の膜厚が５０ｎｍ以下だとバラツキが大きく、シリコン濃度に対してニッケル濃度の高い箇所が表面に存在していることを示している。従って、膜厚が５０ｎｍである第１の半導体膜に対して、第２の半導体膜の膜厚は少なくとも５０ｎｍ以上であることが望ましい。ただし、膜厚バラツキの少ない膜が成膜可能であるなら、１０ｎｍ程度であっても十分金属元素を低減することは可能である。また、第２の半導体膜における膜厚の上限は、特に限定されないが、第２の半導体膜の膜厚が厚くなればなるほど、第２の半導体膜の成膜にかかる時間とゲッタリング後に除去する時間が増加することを考慮にいれて適宜決定すればよい。
【００７１】
また、熱処理で行う場合は、窒素雰囲気中で４５０〜８００℃、１〜２４時間、例えば５５０℃にて１４時間の熱処理を行えばよい。また、熱処理に加えて強光を照射してもよい。
【００７２】
次いで、バリア層１０５をエッチングストッパーとして、１０６で示した第２の半導体膜のみを選択的に除去した後、バリア層１０５を除去し、第１の半導体膜１０４を公知のパターニング技術を用いて所望の形状の半導体層１０７を形成する。（図１（Ｆ））第２の半導体膜のみを選択的にエッチングする方法としては、ＣｌＦ3によるプラズマを用いないドライエッチング、或いはヒドラジンや、テトラエチルアンモニウムハイドロオキサイド（化学式 （ＣＨ3）4ＮＯＨ）を含む水溶液などアルカリ溶液によるウエットエッチングで行うことができる。また、第２の半導体膜を除去した後、バリア層の表面をＴＸＲＦでニッケル濃度を測定したところ、ニッケルが高濃度で検出されるため、バリア層は除去することが望ましく、フッ酸を含むエッチャントにより除去すれば良い。また、バリア層を除去した後、レジストからなるマスクを形成する前に、オゾン水で表面に薄い酸化膜を形成することが望ましい。
【００７３】
次いで、半導体層の表面をフッ酸を含むエッチャントで洗浄した後、ゲート絶縁膜１０８となる珪素を主成分とする絶縁膜を形成する。この表面洗浄とゲート絶縁膜の形成は、大気にふれさせずに連続的に行うことが望ましい。
【００７４】
次いで、ゲート絶縁膜１０８の表面を洗浄した後、ゲート電極１０９を形成する。次いで、半導体にｎ型を付与する不純物元素（Ｐ、Ａｓ等）、ここではリンを適宜添加して、ソース領域１１０及びドレイン領域１１１を形成する。添加した後、不純物元素を活性化するために加熱処理、強光の照射、またはレーザー光の照射を行う。また、活性化と同時にゲート絶縁膜へのプラズマダメージやゲート絶縁膜と半導体層との界面へのプラズマダメージを回復することができる。特に、室温〜３００℃の雰囲気中において、表面または裏面からＹＡＧレーザーの第２高調波を照射して不純物元素を活性化させることは非常に有効である。ＹＡＧレーザーはメンテナンスが少ないため好ましい活性化手段である。
【００７５】
以降の工程は、層間絶縁膜１１３を形成し、水素化を行って、ソース領域、ドレイン領域に達するコンタクトホールを形成し、ソース電極１１４、ドレイン電極１１５を形成してＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）を完成させる。（図１（Ｇ））
【００７６】
こうして得られたＴＦＴのチャネル形成領域１１２に含まれる金属元素の濃度は１×１０17／ｃｍ3未満とすることができる。
【００７７】
また、本発明は図１（Ｇ）のＴＦＴ構造に限定されず、必要があればチャネル形成領域とドレイン領域（またはソース領域）との間にＬＤＤ領域を有する低濃度ドレイン（ＬＤＤ：Lightly Doped Drain）構造としてもよい。この構造はチャネル形成領域と、高濃度に不純物元素を添加して形成するソース領域またはドレイン領域との間に低濃度に不純物元素を添加した領域を設けたものであり、この領域をＬＤＤ領域と呼んでいる。さらにゲート絶縁膜を介してＬＤＤ領域をゲート電極と重ねて配置させた、いわゆるＧＯＬＤ（Gate-drain Overlapped LDD）構造としてもよい。
【００７８】
また、ここではｎチャネル型ＴＦＴを用いて説明したが、ｎ型不純物元素に代えてｐ型不純物元素を用いることによってｐチャネル型ＴＦＴを形成することができることは言うまでもない。
【００７９】
また、ここではトップゲート型ＴＦＴを例として説明したが、ＴＦＴ構造に関係なく本発明を適用することが可能であり、例えばボトムゲート型（逆スタガ型）ＴＦＴや順スタガ型ＴＦＴに適用することが可能である。
【００８０】
以上の構成でなる本発明について、以下に示す実施例でもってさらに詳細な説明を行うこととする。
【００８１】
（実施例）
［実施例１］
本発明の実施例を図２〜図４を用いて説明する。ここでは、同一基板上に画素部と、画素部の周辺に設ける駆動回路のＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ及びｐチャネル型ＴＦＴ）を同時に作製する方法について詳細に説明する。
【００８２】
まず、上記実施の形態で示した方法でガラス基板１１００上に下地絶縁膜１１００を形成し、結晶構造を有する第１の半導体膜を得た後、所望の形状にエッチング処理して島状に分離された半導体層１１０２〜１１０６を形成する。
【００８３】
なお、半導体層１１０２〜１１０６を形成するまでの詳細な説明は、上記実施の形態に示してあるので簡略して以下に説明する。
【００８４】
本実施例では、ガラス基板上に設ける下地絶縁膜１１０１として２層構造を用いるが、前記絶縁膜の単層膜または２層以上積層させた構造を用いても良い。下地絶縁膜１１０１の一層目としては、プラズマＣＶＤ法を用い、ＳｉＨ4、ＮＨ3、及びＮ2Ｏを反応ガスとして成膜される第１酸化窒化シリコン膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝２７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）を膜厚５０ｎｍで形成する。次いで、下地絶縁膜１１０１のニ層目としては、プラズマＣＶＤ法を用い、ＳｉＨ4及びＮ2Ｏを反応ガスとして成膜される第２酸化窒化シリコン膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を膜厚１００ｎｍで形成する。
【００８５】
次いで、下地絶縁膜１１０１上にプラズマＣＶＤ法を用いた非晶質シリコン膜を５０ｎｍの膜厚で形成する。次いで、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する。塗布に代えてスパッタ法でニッケル元素を全面に散布する方法を用いてもよい。次いで、合計２１本のタングステンハロゲンランプを用いたマルチタスク型のランプアニール装置で７００℃、１１０秒の強光の照射を行って結晶構造を有するシリコン膜を得た。なお、ランプアニール装置で７００℃以下であれば、半導体膜が瞬間的に加熱されるのみであり、基板１１００の形状における変化量はほとんどない。
【００８６】
次いで、結晶化率を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修するためのレーザー光（ＸｅＣｌ：波長３０８ｎｍ）の照射を行う。レーザー光には波長４００nm以下のエキシマレーザ光や、ＹＡＧレーザの第２高調波、第３高調波を用いる。いずれにしても、繰り返し周波数１０〜１０００Hz程度のパルスレーザー光を用い、当該レーザー光を光学系にて１００〜４００mJ/cm2に集光し、９０〜９５％のオーバーラップ率をもって照射し、シリコン膜表面を走査させればよい。なお、ここでのレーザー光の照射は、酸化膜を形成して後のスパッタ法による成膜の際、結晶構造を有するシリコン膜への希ガス元素の添加を防止する上でも、ゲッタリング効果を増大させる上でも非常に重要である。次いで、レーザー光の照射により形成された酸化膜に加え、オゾン水で表面を１２０秒処理して合計１〜５ｎｍの酸化膜からなるバリア層を形成する。
【００８７】
次いで、バリア層上にスパッタ法にてゲッタリングサイトとなるアルゴン元素を含む非晶質シリコン膜を膜厚１５０ｎｍで形成する。本実施例のスパッタ法による成膜条件は、成膜圧力を０．３Ｐａとし、ガス（Ａｒ）流量を５０（sccm）とし、成膜パワーを３ｋＷとし、基板温度を１５０℃とする。なお、上記条件での非晶質シリコン膜に含まれるアルゴン元素の原子濃度は、３×１０20／ｃｍ3〜６×１０20／ｃｍ3、酸素の原子濃度は１×１０19／ｃｍ3〜３×１０19／ｃｍ3である。その後、ランプアニール装置を用いて６５０℃、３分の熱処理を行いゲッタリングする。
【００８８】
次いで、バリア層をエッチングストッパーとして、ゲッタリングサイトであるアルゴン元素を含む非晶質シリコン膜を選択的に除去した後、バリア層を希フッ酸で選択的に除去する。なお、ゲッタリングの際、ニッケルは酸素濃度の高い領域に移動しやすい傾向があるため、酸化膜からなるバリア層をゲッタリング後に除去することが望ましい。
【００８９】
次いで、得られた結晶構造を有するシリコン膜（ポリシリコン膜とも呼ばれる）の表面にオゾン水で薄い酸化膜を形成した後、レジストからなるマスクを形成し、所望の形状にエッチング処理して島状に分離された半導体層を形成する。半導体層を形成した後、レジストからなるマスクを除去する。
【００９０】
また、半導体層を形成した後、ＴＦＴのしきい値（Ｖｔｈ）を制御するためにｐ型あるいはｎ型を付与する不純物元素を添加してもよい。なお、半導体に対してｐ型を付与する不純物元素には、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）など周期律第１３族元素が知られている。なお、半導体に対してｎ型を付与する不純物元素としては周期律１５族に属する元素、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）が知られている。
【００９１】
次いで、フッ酸を含むエッチャントで酸化膜を除去すると同時にシリコン膜の表面を洗浄した後、ゲート絶縁膜１１０７となる珪素を主成分とする絶縁膜を形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により１１５ｎｍの厚さで酸化窒化シリコン膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）で形成する。
【００９２】
次いで、図２（Ａ）に示すように、ゲート絶縁膜１１０７上に膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導電膜１１０８ａと、膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜１１０８ｂと、膜厚２０〜１００ｎｍの第３の導電膜１１０８ｃを積層形成する。本実施例では、ゲート絶縁膜１１０７上に膜厚５０ｎｍのタングステン膜、膜厚５００ｎｍのアルミニウムとチタンの合金（Ａｌ−Ｔｉ）膜、膜厚３０ｎｍのチタン膜を順次積層した。
【００９３】
第１〜第３の導電膜を形成する導電性材料としてはＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成する。また、第１〜第３の導電膜としてリン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜を用いてもよい。例えば、第１の導電膜のタングステンに代えて窒化タングステンを用いてもよいし、第２の導電膜のアルミニウムとチタンの合金（Ａｌ−Ｔｉ）膜に代えてアルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜を用いてもよいし、第３の導電膜のチタン膜に代えて窒化チタン膜を用いてもよい。また、３層構造に限定されず、例えば、窒化タンタル膜とタングステン膜との２層構造であってもよい。
【００９４】
なお、第１の導電層としては、比較的に電気抵抗値の低い材料であるＷを用い、第２の導電層として、耐熱性の高い２ｗｔ％のＳｉを含むアルミニウム（Ａｌ−Ｓｉ）を用い、第３の導電層としてＴｉを用いて、さらに第２の導電層の耐熱性を高めることが好ましい。ただし、第３の導電層としてＴｉを用いる場合、後の工程（熱活性化処理など）で３５０℃以上の熱処理を行うと、Ｔｉ／Ａｌ−Ｓｉ界面で合金化してしまい、高抵抗となってしまうため、後の工程で３５０℃以上の熱処理を行う場合には、第３の導電層としてＴｉＮを用いることが好ましい。また、後の工程でレーザー光を照射する場合（レーザー活性化処理など）、窒化物はレーザー光を吸収しやすく、照射面にダメージを与えてしまう恐れがあるため、第３の導電層としてＴｉＮを用い、さらに第４の導電層としてＴｉを用いることによってレーザー光によるダメージを保護することができる。
【００９５】
次に、図２（Ｂ）に示すように光露光工程によりレジストからなるマスク１１１０〜１１１５を形成し、ゲート電極及び配線を形成するための第１のエッチング処理を行う。第１のエッチング処理では第１及び第２のエッチング条件で行う。エッチングには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。ＩＣＰエッチング法を用い、エッチング条件（コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印加される電力量、基板側の電極温度等）を適宜調節することによって所望のテーパー形状に膜をエッチングすることができる。なお、エッチング用ガスとしては、Ｃｌ2、ＢＣｌ3、ＳｉＣｌ4、ＣＣｌ4などを代表とする塩素系ガスまたはＣＦ4、ＳＦ6、ＮＦ3などを代表とするフッ素系ガス、またはＯ2を適宜用いることができる。
【００９６】
用いるエッチング用ガスに限定はないが、ここではＢＣｌ3とＣｌ2とＯ2とを用いることが適している。それぞれのガス流量比を６５／１０／５（ｓｃｃｍ）とし、１．２Ｐａの圧力でコイル型の電極に４５０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成して１１７秒のエッチングを行う。基板側（試料ステージ）にも３００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。この第１のエッチング条件によりＡｌ膜及びＴｉ膜をエッチングして第２の導電層および第３の導電層の端部をテーパー形状とする。
【００９７】
この後、第２のエッチング条件に変え、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2とＯ2とを用い、それぞれのガス流量比を２５／２５／１０（ｓｃｃｍ）とし、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約３０秒程度のエッチングを行う。基板側（試料ステージ）にも２０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。ＣＦ4とＣｌ2を混合した第２のエッチング条件ではＡｌ膜、Ｔｉ膜、及びＷ膜とも同程度にエッチングされる。なお、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。
【００９８】
この第１のエッチング処理では、レジストからなるマスクの形状を適したものとすることにより、基板側に印加するバイアス電圧の効果により第１の導電層、第２の導電層、及び第３の導電層の端部がテーパー形状となる。このテーパー部の角度は１５〜４５°となる。こうして、第１のエッチング処理により第１の導電層と第２の導電層と第３の導電層とから成る第１の形状の導電層１１１７〜１１２２（第１の導電層１１１７ａ〜１１２２ａと第２の導電層１１１７ｂ〜１１２２ｂと第３の導電層１１１７ｃ〜１１２２ｃ）を形成する。１１１６はゲート絶縁膜であり、第１の形状の導電層１１１７〜１１２２で覆われない領域は２０〜５０ｎｍ程度エッチングされ薄くなった領域が形成される。
【００９９】
次に、レジストからなるマスク１１１０〜１１１５を除去せずに図２（Ｃ）に示すように第２のエッチング処理を行う。エッチング用ガスにＢＣｌ3とＣｌ2を用い、それぞれのガス流量比を２０／６０（sccm）とし、１．２Ｐａの圧力でコイル型の電極に６００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行う。基板側（試料ステージ）には１００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入する。この第３のエッチング条件により第２導電層及び第３導電層をエッチングする。こうして、上記第３のエッチング条件によりチタンを微量に含むアルミニウム膜及びチタン膜を異方性エッチングして第２の形状の導電層１１２４〜１１２９（第１の導電層１１２４ａ〜１１２９ａと第２の導電層１１２４ｂ〜１１２９ｂと第３の導電層１１２４ｃ〜１１２９ｃ）を形成する。１１２３はゲート絶縁膜であり、第２の形状の導電層１１２４〜１１２９で覆われない領域は若干エッチングされ薄くなった領域が形成される。また、図２（Ｂ）および図２（Ｃ）では、第１の導電層のテーパー部の長さは同一として図示しているが、実際は、配線幅の依存性があるため、配線幅によって第１の導電層のテーパー部の長さが変化する。
【０１００】
また、本実施例では第１のエッチング処理（第１のエッチング条件、第２のエッチング条件）と、第２のエッチング処理（第３のエッチング条件）とを大気に触れることなく連続的に行ってもよいし、特に限定されず、エッチング後にチャンバーから取出し、反応ガスなどを排気した後、再度チャンバーに配置して異なる条件でエッチングを順次行ってもよい。
【０１０１】
そして、レジストからなるマスクを除去せずに第１のドーピング処理を行い、半導体層にｎ型を付与する不純物元素を添加する。ドーピング処理はイオンドープ法、もしくはイオン注入法で行えば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を１．５×１０14atoms/cm2とし、加速電圧を６０〜１００ｋｅＶとして行う。ｎ型を付与する不純物元素として、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）を用いる。この場合、第２形状の導電層１１２４〜１１２８がｎ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に第１の不純物領域１１３０〜１１３４が形成される。第１の不純物領域１１３０〜１１３４には１×１０16〜１×１０17/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加する。
【０１０２】
なお、本実施例ではレジストからなるマスクを除去せずに第１のドーピング処理を行ったが、レジストからなるマスクを除去した後、第１のドーピング処理を行ってもよい。
【０１０３】
次いで、レジストからなるマスクを除去した後、図３（Ａ）に示すようにレジストからなるマスク１１３５、１１３６を形成し第２のドーピング処理を行う。マスク１１３５は駆動回路のｎチャネル型ＴＦＴの一つを形成する半導体層のチャネル形成領域及びその周辺の領域を保護するマスクであり、マスク１１３６は画素部のＴＦＴを形成する半導体層のチャネル形成領域及びその周辺の領域を保護するマスクである。また、図３（Ａ）では、便宜上、第１の導電層のテーパー部の長さは同一として図示しているが、実際は、配線幅によって第１の導電層のテーパー部の長さが変化している。従って、同一基板上に配線幅の異なる配線が複数設けられている場合、ドーピングされる領域の幅もそれぞれ異なる。
【０１０４】
第２のドーピング処理におけるイオンドープ法の条件はドーズ量を１．５×１０15atoms/cm2とし、加速電圧を６０〜１００ｋｅＶとしてリン（Ｐ）をドーピングする。ここでは、第２形状の導電層１１２４〜１１２８及びゲート絶縁膜１１２３の膜厚の差を利用して各半導体層に不純物領域を行う。勿論、マスク１１３５、１１３６で覆われた領域にはリン（Ｐ）は添加されない。こうして、第２の不純物領域１１８０〜１１８２と第３の不純物領域１１３７〜１１４１が形成される。第３の不純物領域１１３７〜１１４１には１×１０20〜１×１０21/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加されている。また、第２の不純物領域はゲート絶縁膜の膜厚差により第３の不純物領域よりも低濃度に形成され、１×１０18〜１×１０19/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加されることになる。
【０１０５】
次いで、レジストからなるマスク１１３５、１１３６を除去した後、新たにレジストからなるマスク１１４２〜１１４４を形成して図３（Ｂ）に示すように第３のドーピング処理を行う。この第３のドーピング処理により、ｐチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層にｐ型の導電型を付与する不純物元素が添加された第４の不純物領域１１４７及び第５の不純物領域１１４５、１１４６を形成する。第４の不純物領域は第２形状の導電層と重なる領域に形成されるものであり、１×１０18〜１×１０20/cm3の濃度範囲でｐ型を付与する不純物元素が添加されるようにする。また、第５の不純物領域１１４５、１１４６には１×１０20〜１×１０21/cm3の濃度範囲でｐ型を付与する不純物元素が添加されるようにする。尚、第５の不純物領域１１４６には先の工程でリン（Ｐ）が添加された領域であるが、ｐ型を付与する不純物元素の濃度がその１．５〜３倍添加されていて導電型はｐ型となっている。
【０１０６】
なお、第５の不純物領域１１４８、１１４９及び第４の不純物領域１１５０は画素部において保持容量を形成する半導体層に形成される。
【０１０７】
以上までの工程でそれぞれの半導体層にｎ型またはｐ型の導電型を有する不純物領域が形成される。第２の形状の導電層１１２４〜１１２７はゲート電極となる。また、第２の形状の導電層１１２８は画素部において保持容量を形成する一方の電極となる。さらに、第２の形状の導電層１１２９は画素部においてソース配線を形成する。
【０１０８】
また、導電層１１２４〜１１２７及び不純物領域（第１の不純物領域〜第５の不純物領域）が形成できるのであれば特に上記工程順序に限定されず、各エッチング順序、各ドーピング順序を適宜変更してもよい。
【０１０９】
次いで、ほぼ全面を覆う絶縁膜（図示しない）を形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により膜厚５０ｎｍの酸化シリコン膜を形成した。勿論、この絶縁膜は酸化シリコン膜に限定されるものでなく、他のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【０１１０】
次いで、それぞれの半導体層に添加された不純物元素を活性化処理する工程を行う。この活性化工程は、ランプ光源を用いたラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）、或いはＹＡＧレーザーまたはエキシマレーザーを裏面から照射する方法、或いは炉を用いた熱処理、或いはこれらの方法のうち、いずれかと組み合わせた方法によって行う。ただし、本実施例では、第２の導電層としてアルミニウムを主成分とする材料を用いているので、活性化工程において第２の導電層が耐え得る熱処理条件とすることが重要である。
【０１１１】
上記活性化処理と同時に、結晶化の際に触媒として使用したニッケルが高濃度のリンを含む第３の不純物領域１１３７、１１３９、１１４０、及び第５の不純物領域１１４６、１１４９ゲッタリングされ、主にチャネル形成領域となる半導体層中のニッケル濃度が低減される。その結果、チャネル形成領域を有するＴＦＴはオフ電流値が下がり、結晶性が良いことから高い電界効果移動度が得られ、良好な特性を達成することができる。なお、本実施例では半導体層を形成する段階で上記実施の形態に示した方法により１度目のゲッタリングが行われているので、ここでのリンによるゲッタリングは２度目のゲッタリングとなる。また、１度目のゲッタリングで十分ゲッタリングができている場合には、特に２度目のゲッタリングを行う必要はない。
【０１１２】
また、本実施例では、上記活性化の前に絶縁膜を形成した例を示したが、上記活性化を行った後、絶縁膜を形成する工程としてもよい。
【０１１３】
次いで、水素を含む酸化窒化シリコン膜または窒化シリコン膜からなる第１の層間絶縁膜１１５１を形成して熱処理（３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理）を行い、半導体層を水素化する工程を行う。（図３（Ｃ））この工程は第１の層間絶縁膜１１５１に含まれる水素により半導体層のダングリングボンドを終端する工程である。層間絶縁膜１１５１と半導体層との間に存在する酸化シリコン膜からなる絶縁膜（図示しない）の存在に関係なく半導体層を水素化することができる。ただし、本実施例では、第２の導電層としてアルミニウムを主成分とする材料を用いているので、水素化する工程において第２の導電層が耐え得る熱処理条件とすることが重要である。水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）を行っても良い。
【０１１４】
次いで、第１の層間絶縁膜１１５１上に有機絶縁物材料から成る第２の層間絶縁膜１１５２を形成する。本実施例では膜厚１．６μｍのアクリル樹脂膜を形成する。次いで、ソース配線１１２９に達するコンタクトホールと各不純物領域に達するコンタクトホールを形成する。本実施例では複数のエッチング処理を順次行う。本実施例では第１の層間絶縁膜をエッチングストッパーとして第２の層間絶縁膜をエッチングした後、絶縁膜（図示しない）をエッチングストッパーとして第１の層間絶縁膜をエッチングしてから絶縁膜（図示しない）をエッチングした。
【０１１５】
その後、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗなどを用いて配線及び画素電極を形成する。これらの電極及び画素電極の材料は、ＡｌまたはＡｇを主成分とする膜、またはそれらの積層膜等の反射性の優れた材料を用いることが望ましい。こうして、ソースまたはドレイン配線１１５３〜１１５８、ゲート配線１１６０、接続配線１１５９、画素電極１１６１が形成される。
【０１１６】
以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ４０１、ｐチャネル型ＴＦＴ４０２、ｎチャネル型ＴＦＴ４０３を有する駆動回路４０６と、ｎチャネル型ＴＦＴ４０４、保持容量４０５とを有する画素部４０７を同一基板上に形成することができる。本明細書中ではこのような基板を便宜上アクティブマトリクス基板と呼ぶ。
【０１１７】
駆動回路４０６のｎチャネル型ＴＦＴ４０１（第２のｎチャネル型ＴＦＴ）はチャネル形成領域１１６２、ゲート電極を形成する第２の形状の導電層１１２４と一部が重なる第２の不純物領域１１６３とソース領域またはドレイン領域として機能する第３の不純物領域１１６４を有している。ｐチャネル型ＴＦＴ４０２にはチャネル形成領域１１６５、ゲート電極を形成する第２の形状の導電層１１２５と一部が重なる第４不純物領域１１６６とソース領域またはドレイン領域として機能する第４の不純物領域１１６７を有している。ｎチャネル型ＴＦＴ４０３（第２のｎチャネル型ＴＦＴ）にはチャネル形成領域１１６８、ゲート電極を形成する第２の形状の導電層１１２６と一部が重なる第２の不純物領域１１６９とソース領域またはドレイン領域として機能する第３の不純物領域１１７０を有している。このようなｎチャネル型ＴＦＴ及びｐチャネル型ＴＦＴによりシフトレジスタ回路、バッファ回路、レベルシフタ回路、ラッチ回路などを形成することができる。特に、駆動電圧が高いバッファ回路には、ホットキャリア効果による劣化を防ぐ目的から、ｎチャネル型ＴＦＴ４０１または４０３の構造が適している。
【０１１８】
画素部４０７の画素ＴＦＴ４０４（第１のｎチャネル型ＴＦＴ）にはチャネル形成領域１１７１、ゲート電極を形成する第２の形状の導電層１１２７の外側に形成される第１の不純物領域１１７２とソース領域またはドレイン領域として機能する第３の不純物領域１１７３を有している。また、保持容量４０５の一方の電極として機能する半導体層には第４の不純物領域１１７６、第５の不純物領域１１７７が形成されている。保持容量４０５は、絶縁膜（ゲート絶縁膜と同一膜）を誘電体として、第２形状の電極１１２９と、半導体層１１０６とで形成されている。
【０１１９】
また、図２９に本実施例を実施して作製した画素ＴＦＴの電気特性（Ｉ−Ｖ特性）を示す。なお、図２９のデータは、第１の不純物領域１１７２のチャネル長方向における長さが２μｍ、ゲート絶縁膜の膜厚１１０ｎｍ、チャネル形成領域１１７１がＬ／Ｗ＝４．５μｍ／４μｍのシングルゲートでの測定結果である。図２９においては、ゲッタリングを行っているため、オフ電流値が１×１０-12（Ａ）以下にまで低減されており、さらにその他の電気特性においてはゲッタリング時の熱処理（または強光の照射）によって優れた値が得られている。一方、図３０には、比較例としてゲッタリングを行わずに同じ構造の画素ＴＦＴを作製し、その電気特性（Ｉ−Ｖ特性）を示した。図３０においては、ゲッタリングを行っていないため、オフ電流値が図２９よりも高い値を示している。また、ゲッタリングを行わない場合には、オフ電流値が高く、さらにオフ電流値のバラツキが生じる。一方、本発明のゲッタリングを行えば、オフ電流値が低く、且つ、バラツキの少ないＴＦＴを得ることができる。
【０１２０】
また、画素電極を透明導電膜で形成すると、フォトマスクは１枚増えるものの、透過型の表示装置を形成することができる。
【０１２１】
［実施例２］
実施例１では、ゲート電極構造を３層構造とした例を示したが、ゲート電極構造を２層構造とした例を示す。なお、本実施例は、ゲート電極以外は実施例１と同一であるため、異なっている点のみを説明する。
【０１２２】
本実施例では、本実施例では、膜厚３０ｎｍのＴａＮ膜からなる第１の導電膜と、膜厚３７０ｎｍのＷ膜からなる第２の導電膜を積層形成する。ＴａＮ膜はスパッタ法で形成し、Ｔａのターゲットを用い、窒素を含む雰囲気内でスパッタする。また、Ｗ膜は、Ｗのターゲットを用いたスパッタ法で形成する。
【０１２３】
本実施例では、実施例１と同様に、ＩＣＰエッチング法を用い、エッチング条件（コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印加される電力量、基板側の電極温度等）を適宜調節することによって所望のテーパー形状に膜をエッチングすることができる。なお、エッチング用ガスとしては、Ｃｌ2、ＢＣｌ3、ＳｉＣｌ4、ＣＣｌ4などを代表とする塩素系ガスまたはＣＦ4、ＳＦ6、ＮＦ3などを代表とするフッ素系ガス、またはＯ2を適宜用いることができる。
【０１２４】
実施例１と同様に第１のエッチング処理では第１及び第２のエッチング条件で行う。第１のエッチング条件として、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2とＯ2とを用い、それぞれのガス流量比を２５／２５／１０（ｓｃｃｍ）とし、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エッチングを行う。基板側（試料ステージ）にも１５０WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。第１のエッチング条件でのＷに対するエッチング速度は２００．３９ｎｍ／ｍｉｎ、ＴａＮに対するエッチング速度は８０．３２ｎｍ／ｍｉｎであり、ＴａＮに対するＷの選択比は約２．５である。また、この第１のエッチング条件によって、Ｗのテーパー角は、約２６°となる。
【０１２５】
この後、レジストからなるマスクを除去せずに第２のエッチング条件に変え、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2とを用い、それぞれのガス流量比を３０／３０（ｓｃｃｍ）とし、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約３０秒程度のエッチングを行う。基板側（試料ステージ）にも２０WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。ＣＦ4とＣｌ2を混合した第２のエッチング条件ではＷ膜及びＴａＮ膜とも同程度にエッチングされる。第２のエッチング条件でのＷに対するエッチング速度は５８．９７ｎｍ／ｍｉｎ、ＴａＮに対するエッチング速度は６６．４３ｎｍ／ｍｉｎである。
【０１２６】
上記第１のエッチング処理では、レジストからなるマスクの形状を適したものとすることにより、基板側に印加するバイアス電圧の効果により第１の導電層及び第２の導電層の端部がテーパー形状となる。このテーパー部の角度は１５〜４５°とすればよい。
【０１２７】
また、実施例１と同様に第２のエッチング処理を行う。ここでは、エッチング用ガスにＳＦ6とＣｌ2とＯ2とを用い、それぞれのガス流量比を２４／１２／２４（ｓｃｃｍ）とし、１．３Paの圧力でコイル型の電極に７００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成してエッチングを２５秒行った。基板側（試料ステージ）にも１０WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。第２のエッチング処理でのＷに対するエッチング速度は２２７．３ｎｍ／ｍｉｎ、ＴａＮに対するエッチング速度は３２．１ｎｍ／ｍｉｎであり、ＴａＮに対するＷの選択比は７．１であり、ゲート絶縁膜である酸化窒シリコン膜（ＳｉＯＮ）に対するエッチング速度は３３．７ｎｍ／ｍｉｎである。この第２のエッチング処理によりＷのテーパー角は７０°となった。
【０１２８】
実施例１に比べ、本実施例により形成されるゲート電極は、Ｗ膜とＴａＮ膜との積層で形成されているため、電気抵抗値が高いものの、耐熱性が高いため、活性化や水素化の処理条件に左右されないという利点を有している。
【０１２９】
［実施例３］
本実施例では、実施例１で作製したアクティブマトリクス基板から、アクティブマトリクス型液晶表示装置を作製する工程を以下に説明する。説明には図５を用いる。
【０１３０】
まず、実施例１に従い、図４の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図４のアクティブマトリクス基板上に配向膜を形成しラビング処理を行う。なお、本実施例では配向膜を形成する前に、アクリル樹脂膜等の有機樹脂膜をパターニングすることによって基板間隔を保持するための柱状のスペーサを所望の位置に形成した。また、柱状のスペーサに代えて、球状のスペーサを基板全面に散布してもよい。
【０１３１】
次いで、対向基板を用意する。この対向基板には、着色層、遮光層が各画素に対応して配置されたカラーフィルタが設けられている。また、駆動回路の部分にも遮光層を設けた。このカラーフィルタと遮光層とを覆う平坦化膜を設けた。次いで、平坦化膜上に透明導電膜からなる対向電極を画素部に形成し、対向基板の全面に配向膜を形成し、ラビング処理を施した。
【０１３２】
そして、画素部と駆動回路が形成されたアクティブマトリクス基板と対向基板とをシール材で貼り合わせる。シール材にはフィラーが混入されていて、このフィラーと柱状スペーサによって均一な間隔を持って２枚の基板が貼り合わせられる。その後、両基板の間に液晶材料を注入し、封止剤（図示せず）によって完全に封止する。液晶材料には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにしてアクティブマトリクス型液晶表示装置が完成する。そして、必要があれば、アクティブマトリクス基板または対向基板を所望の形状に分断する。さらに、公知の技術を用いて偏光板等を適宜設けた。そして、公知の技術を用いてＦＰＣを貼りつけた。
【０１３３】
こうして得られた液晶モジュールの構成を図５の上面図を用いて説明する。
【０１３４】
アクティブマトリクス基板８０１の中央には、画素部８０４が配置されている。画素部８０４の上側には、ソース信号線を駆動するためのソース信号線駆動回路８０２が配置されている。画素部８０４の左右には、ゲート信号線を駆動するためのゲート信号線駆動回路８０３が配置されている。本実施例に示した例では、ゲート信号線駆動回路８０３は画素部に対して左右対称配置としているが、これは片側のみの配置でも良く、液晶モジュールの基板サイズ等を考慮して、設計者が適宜選択すれば良い。ただし、回路の動作信頼性や駆動効率等を考えると、図５に示した左右対称配置が望ましい。
【０１３５】
各駆動回路への信号の入力は、フレキシブルプリント基板（Flexible Print Circuit：ＦＰＣ）８０５から行われる。ＦＰＣ８０５は、基板８０１の所定の場所まで配置された配線に達するように、層間絶縁膜および樹脂膜にコンタクトホールを開口し、接続電極８０９を形成した後、異方性導電膜等を介して圧着される。本実施例においては、接続電極はＩＴＯを用いて形成した。
【０１３６】
駆動回路、画素部の周辺には、基板外周に沿ってシール剤８０７が塗布され、あらかじめアクティブマトリクス基板上に形成されたスペーサ８１０によって一定のギャップ（基板８０１と対向基板８０６との間隔）を保った状態で、対向基板８０６が貼り付けられる。その後、シール剤８０７が塗布されていない部分より液晶素子が注入され、封止剤８０８によって密閉される。以上の工程により、液晶モジュールが完成する。
【０１３７】
また、ここでは全ての駆動回路を基板上に形成した例を示したが、駆動回路の一部に数個のＩＣを用いてもよい。
【０１３８】
［実施例４］
実施例１では画素電極が反射性を有する金属材料で形成された反射型の表示装置の例を示したが、本実施例では画素電極を透光性を有する導電膜で形成した透過型の表示装置の例を示す。
【０１３９】
層間絶縁膜を形成する工程までは実施例１と同じであるので、ここでは省略する。実施例１に従って層間絶縁膜を形成した後、透光性を有する導電膜からなる画素電極６０１を形成する。透光性を有する導電膜としては、ＩＴＯ（酸化インジウム酸化スズ合金）、酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ2Ｏ3―ＺｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等を用いればよい。
【０１４０】
その後、層間絶縁膜６００にコンタクトホールを形成する。次いで、画素電極と重なる接続電極６０２を形成する。この接続電極６０２は、コンタクトホールを通じてドレイン領域と接続されている。また、この接続電極と同時に他のＴＦＴのソース電極またはドレイン電極も形成する。
【０１４１】
また、ここでは全ての駆動回路を基板上に形成した例を示したが、駆動回路の一部に数個のＩＣを用いてもよい。
【０１４２】
以上のようにしてアクティブマトリクス基板が形成される。このアクティブマトリクス基板を用い、実施例３に従って液晶モジュールを作製し、バックライト６０４、導光板６０５を設け、カバー６０６で覆えば、図６にその断面図の一部を示したようなアクティブマトリクス型液晶表示装置が完成する。なお、カバーと液晶モジュールは接着剤や有機樹脂を用いて貼り合わせる。また、基板と対向基板を貼り合わせる際、枠で囲んで有機樹脂を枠と基板との間に充填して接着してもよい。また、透過型であるので偏光板６０３は、アクティブマトリクス基板と対向基板の両方に貼り付ける。
【０１４３】
［実施例５］
本実施例では、ＥＬ（Electro Luminescence）素子を備えた発光表示装置を作製する例を図７に示す。
【０１４４】
図７（Ａ）は、ＥＬモジュールをを示す上面図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。絶縁表面を有する基板９００（例えば、ガラス基板、結晶化ガラス基板、もしくはプラスチック基板等）に、画素部９０２、ソース側駆動回路９０１、及びゲート側駆動回路９０３を形成する。これらの画素部や駆動回路は、上記実施例に従えば得ることができる。また、９１８はシール材、９１９はＤＬＣ膜、窒化珪素膜、または酸化窒化珪素膜などからなる保護膜であり、画素部および駆動回路部はシール材９１８で覆われ、そのシール材は保護膜９１９で覆われている。さらに、接着材を用いてカバー材９２０で封止されている。熱や外力などによる変形に耐えるためカバー材９２０は基板９００と同じ材質のもの、例えばガラス基板を用いることが望ましく、サンドブラスト法などにより図７に示す凹部形状（深さ３〜１０μｍ）に加工する。さらに加工して乾燥剤９２１が設置できる凹部（深さ５０〜２００μｍ）を形成することが望ましい。また、多面取りでＥＬモジュールを製造する場合、基板とカバー材とを貼り合わせた後、ＣＯ2レーザー等を用いて端面が一致するように分断してもよい。
【０１４５】
また、ここでは図示しないが、用いる金属層（ここでは陰極など）の反射により背景が映り込むことを防ぐために、位相差板（λ／４板）や偏光板からなる円偏光板と呼ばれる円偏光手段を基板９００上に設けてもよい。
【０１４６】
なお、９０８はソース側駆動回路９０１及びゲート側駆動回路９０３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）９０９からビデオ信号やクロック信号を受け取る。また、本実施例の発光装置は、デジタル駆動であってもよく、アナログ駆動であってもよく、ビデオ信号はデジタル信号であってもよいし、アナログ信号であってもよい。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。また、これらの画素部や駆動回路と同一基板上に複雑な集積回路（メモリ、ＣＰＵ、コントローラ、Ｄ／Ａコンバータ等）を形成することも可能であるが、少ないマスク数での作製は困難である。従って、メモリ、ＣＰＵ、コントローラ、Ｄ／Ａコンバータ等を備えたＩＣチップを、ＣＯＧ（chip on glass）方式やＴＡＢ（tape automated bonding）方式やワイヤボンディング方法で実装することが好ましい。
【０１４７】
次に、断面構造について図７（Ｂ）を用いて説明する。基板９００上に絶縁膜９１０が設けられ、絶縁膜９１０の上方には画素部９０２、ゲート側駆動回路９０３が形成されており、画素部９０２は電流制御用ＴＦＴ９１１とそのドレインに電気的に接続された画素電極９１２を含む複数の画素により形成される。また、ゲート側駆動回路９０３はｎチャネル型ＴＦＴ９１３とｐチャネル型ＴＦＴ９１４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路を用いて形成される。
【０１４８】
これらのＴＦＴ（９１１、９１３、９１４を含む）は、上記実施例に従って作製すればよい。
【０１４９】
画素電極９１２はＥＬ素子の陽極として機能する。また、画素電極９１２の両端にはバンク９１５が形成され、画素電極９１２上にはＥＬ層９１６およびＥＬ素子の陰極９１７が形成される。
【０１５０】
ＥＬ層９１６としては、発光層、電荷輸送層または電荷注入層を自由に組み合わせてＥＬ層（発光及びそのためのキャリアの移動を行わせるための層）を形成すれば良い。例えば、低分子系有機ＥＬ材料や中分子系有機ＥＬ材料や高分子系有機ＥＬ材料を用いればよい。また、ＥＬ層として一重項励起により発光（蛍光）する発光材料（シングレット化合物）からなる薄膜、または三重項励起により発光（リン光）する発光材料（トリプレット化合物）からなる薄膜を用いることができる。また、電荷輸送層や電荷注入層として炭化珪素等の無機材料を用いることも可能である。これらの有機ＥＬ材料や無機材料は公知の材料を用いることができる。
【０１５１】
陰極９１７は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線９０８を経由してＦＰＣ９０９に電気的に接続されている。さらに、画素部９０２及びゲート側駆動回路９０３に含まれる素子は全て陰極９１７、シール材９１８、及び保護膜９１９で覆われている。
【０１５２】
なお、シール材９１８としては、できるだけ可視光に対して透明もしくは半透明な材料を用いるのが好ましい。また、シール材９１８はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。
【０１５３】
また、シール材９１８を用いて発光素子を完全に覆った後、すくなくとも図７に示すようにＤＬＣ膜等からなる保護膜９１９をシール材９１８の表面（露呈面）に設けることが好ましい。また、基板の裏面を含む全面に保護膜を設けてもよい。ここで、外部入力端子（ＦＰＣ）が設けられる部分に保護膜が成膜されないように注意することが必要である。マスクを用いて保護膜が成膜されないようにしてもよいし、ＣＶＤ装置で用いるマスキングテープなどで外部入力端子部分を覆うことで保護膜が成膜されないようにしてもよい。
【０１５４】
以上のような構造でＥＬ素子をシール材９１８及び保護膜で封入することにより、ＥＬ素子を外部から完全に遮断することができ、外部から水分や酸素等のＥＬ層の酸化による劣化を促す物質が侵入することを防ぐことができる。従って、信頼性の高い発光装置を得ることができる。
【０１５５】
また、画素電極を陰極とし、ＥＬ層と陽極を積層して図７とは逆方向に発光する構成としてもよい。図８にその一例を示す。なお、上面図は同一であるので省略する。
【０１５６】
図８に示した断面構造について以下に説明する。基板１０００としては、ガラス基板や石英基板の他にも、半導体基板または金属基板も使用することができる。基板１０００上に絶縁膜１０１０が設けられ、絶縁膜１０１０の上方には画素部１００２、ゲート側駆動回路１００３が形成されており、画素部１００２はｎチャネル型ＴＦＴである電流制御用ＴＦＴ１０１１とそのドレインに電気的に接続された画素電極１０１２を含む複数の画素により形成される。また、ゲート側駆動回路１００３はｎチャネル型ＴＦＴ１０１３とｐチャネル型ＴＦＴ１０１４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路を用いて形成される。
【０１５７】
画素電極１０１２はＥＬ素子の陰極として機能する。また、画素電極１０１２の両端にはバンク１０１５が形成され、画素電極１０１２上にはＥＬ層１０１６およびＥＬ素子の陽極１０１７が形成される。
【０１５８】
陽極１０１７は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線１００８を経由してＦＰＣ１００９に電気的に接続されている。さらに、画素部１００２及びゲート側駆動回路１００３に含まれる素子は全て陽極１０１７、シール材１０１８、及びＤＬＣ等からなる保護膜１０１９で覆われている。また、カバー材１０２１と基板１０００とを接着剤で貼り合わせた。また、カバー材には凹部を設け、乾燥剤１０２１を設置する。
【０１５９】
なお、シール材１０１８としては、できるだけ可視光に対して透明もしくは半透明な材料を用いるのが好ましい。また、シール材１０１８はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。
【０１６０】
また、図８では、画素電極を陰極とし、ＥＬ層と陽極を積層したため、発光方向は図８に示す矢印の方向となっている。
【０１６１】
また、仕事関数の大きい金属からなる画素電極を陽極とし、有機化合物層と、該有機化合物層上に薄い金属膜（仕事関数の小さい金属、例えば、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｃｓなど）と透明導電膜の積層からなる陰極を積層して図７とは逆方向に発光する構成としてもよい。なお、画素電極を陽極とする場合には、電流制御用ＴＦＴをｐチャネル型ＴＦＴとすることが望ましい。
【０１６２】
なお、本実施例は実施例１または実施の形態と組み合わせることが可能である。
【０１６３】
［実施例６］
本発明を実施して形成された駆動回路や画素部は様々なモジュール（アクティブマトリクス型液晶モジュール、アクティブマトリクス型ＥＬモジュール、アクティブマトリクス型ＥＣモジュール）を完成させることができる。即ち、本発明を実施することによって、それらを組み込んだ全ての電子機器が完成される。
【０１６４】
その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ヘッドマウントディスプレイ（ゴーグル型ディスプレイ）、カーナビゲーション、プロジェクタ、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等）などが挙げられる。それらの一例を図９〜図１１に示す。
【０１６５】
図９（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体２００１、画像入力部２００２、表示部２００３、キーボード２００４等を含む。
【０１６６】
図９（Ｂ）はビデオカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、音声入力部２１０３、操作スイッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１０６等を含む。
【０１６７】
図９（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モービルコンピュータ）であり、本体２２０１、カメラ部２２０２、受像部２２０３、操作スイッチ２２０４、表示部２２０５等を含む。
【０１６８】
図９（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体２３０１、表示部２３０２、アーム部２３０３等を含む。
【０１６９】
図９（Ｅ）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２４０１、表示部２４０２、スピーカ部２４０３、記録媒体２４０４、操作スイッチ２４０５等を含む。なお、このプレーヤーは記録媒体として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。
【０１７０】
図９（Ｆ）はデジタルカメラであり、本体２５０１、表示部２５０２、接眼部２５０３、操作スイッチ２５０４、受像部（図示しない）等を含む。
【０１７１】
図１０（Ａ）はフロント型プロジェクターであり、投射装置２６０１、スクリーン２６０２等を含む。実施例４を投射装置２６０１の一部を構成する液晶モジュール２８０８に適用し、装置全体を完成させることができる。
【０１７２】
図１０（Ｂ）はリア型プロジェクターであり、本体２７０１、投射装置２７０２、ミラー２７０３、スクリーン２７０４等を含む。実施例４を投射装置２７０２の一部を構成する液晶モジュール２８０８に適用し、装置全体を完成させることができる。
【０１７３】
なお、図１０（Ｃ）は、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）中における投射装置２６０１、２７０２の構造の一例を示した図である。投射装置２６０１、２７０２は、光源光学系２８０１、ミラー２８０２、２８０４〜２８０６、ダイクロイックミラー２８０３、プリズム２８０７、液晶モジュール２８０８、位相差板２８０９、投射光学系２８１０で構成される。投射光学系２８１０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１０（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。
【０１７４】
また、図１０（Ｄ）は、図１０（Ｃ）中における光源光学系２８０１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２８０１は、リフレクター２８１１、光源２８１２、レンズアレイ２８１３、２８１４、偏光変換素子２８１５、集光レンズ２８１６で構成される。なお、図１０（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。
【０１７５】
ただし、図１０に示したプロジェクターにおいては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示しており、反射型の電気光学装置及びＥＬモジュールでの適用例は図示していない。
【０１７６】
図１１（Ａ）は携帯電話であり、本体２９０１、音声出力部２９０２、音声入力部２９０３、表示部２９０４、操作スイッチ２９０５、アンテナ２９０６、画像入力部（ＣＣＤ、イメージセンサ等）２９０７等を含む。
【０１７７】
図１１（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であり、本体３００１、表示部３００２、３００３、記憶媒体３００４、操作スイッチ３００５、アンテナ３００６等を含む。
【０１７８】
図１１（Ｃ）はディスプレイであり、本体３１０１、支持台３１０２、表示部３１０３等を含む。
【０１７９】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器の作製方法に適用することが可能である。また、本実施例の電子機器は実施例１〜５のどのような組み合わせからなる構成を用いても実現することができる。
【０１８０】
［実施例７］
本実施例では、以下に示す手順で実験を行い、スパッタ法で成膜した非晶質シリコン膜中の希ガス元素の濃度と成膜圧力の関係を得た。
【０１８１】
ＲＦ電源を用いるスパッタ装置でガラス基板上に希ガス元素を含む非晶質シリコン膜を成膜した。シリコンターゲットを用い、ガス（Ａｒ）流量を５０（sccm）、成膜パワーを３ｋＷ、基板温度を１５０℃とし、０．２μｍの厚さ毎に成膜圧力を変化させた。なお、成膜圧力は排気側のコンダクタンスバルブによって調節する。ガラス基板上に成膜圧力をそれぞれ０．２Ｐａ、０．４Ｐａ、０．６Ｐａ、０．８Ｐａ、１．０Ｐａ、１．２Ｐａとし、各条件毎に０．２μｍの厚さで順に成膜し、成膜された膜中のＡｒの原子濃度を二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）にて測定した。得られた結果を図１２に示す。図１２において縦軸はＡｒの原子濃度、横軸は試料表面からの深さを示している。加えて、図１２には縦軸を二次イオン強度とし、横軸を試料表面からの深さとしたシリコンのイオン強度も示した。
【０１８２】
図１２より、成膜圧力が低ければ低いほど、膜中におけるＡｒの原子濃度が高くなりゲッタリングサイトとして好適な膜が成膜できることがわかる。成膜圧力が低ければ低いほど、膜中におけるＡｒの原子濃度が高くなる理由としては、スパッタの成膜圧力が低い方が反応室内のＡｒガスと反跳原子（ターゲット表面で反射されるＡｒ原子）との衝突確率が小さくなるため、反跳原子が基板に入射しやすくなることがあげられる。
【０１８３】
従って、上記実施の形態におけるゲッタリングサイト（アルゴンを含む非晶質シリコン膜）は、図１２を用いて成膜圧力を適宜設定して形成すればよい。
【０１８４】
なお、本発明者らの実験結果では、膜中におけるＡｒの原子濃度が高く、且つ基板内分布が最も良好な条件は、成膜圧力０．３Ｐａであった。
【０１８５】
〔実施例８〕
本実施例では、実施例７で得られた試料及び図１２を用い、膜の内部応力をそれぞれ測定し、スパッタ法で成膜した膜中の希ガス元素の原子濃度と膜の内部応力との関係を図１３に示した。
【０１８６】
図１２より、成膜圧力０．２Ｐａでの膜中のＡｒの平均原子濃度を算出し、膜中の内部応力を測定してプロットした。以下、同様に成膜圧力０．４Ｐａ、０．８Ｐａ、１．２Ｐａでの膜中のＡｒの平均原子濃度を算出し、膜中の内部応力を測定してプロットした。こうして得られたグラフが図１３である。
【０１８７】
図１３より、膜中におけるＡｒの原子濃度が高ければ高いほど高い圧縮応力を示している。
【０１８８】
従って、上記実施の形態においては図１３を用い、後の熱処理によって膜剥がれが生じない範囲でＡｒの原子濃度を設定し、希ガス元素を含む非晶質シリコン膜の内部応力および該膜上に積層する膜の内部応力を調節することが望ましい。
【０１８９】
〔実施例９〕
本実施例では、以下に示す手順で実験を行い、ゲッタリングサイト、即ち第２の半導体膜の膜厚と表面のニッケル／シリコン濃度比との関係を得た。
【０１９０】
試料は、ガラス基板上に酸化窒化シリコン膜からなる下地絶縁膜（膜厚１５０ｎｍ）と非晶質シリコン膜を大気に触れさせずに積層形成し、ニッケルを用いて結晶化させて結晶構造を有する半導体膜を得たものを用いる。ここでは、膜厚５０ｎｍの非晶質シリコン膜上に重量換算で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た後、炉によって脱水素化のための熱処理（５００℃、１時間）を行い、さらに、５５０℃、４時間の熱処理を行って結晶構造を有するシリコン膜を得た。この段階でＴＸＲＦ（Total Refrection X-Ray Fluorescence:全反射蛍光Ｘ線分光）により表面におけるニッケル濃度とシリコン濃度を測定し、シリコン濃度に対するニッケル濃度の比（ニッケル／シリコン濃度比）を算出したところ、１．５×１０-4〜２×１０-4となった。
【０１９１】
次いで、結晶化率を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修するためのレーザー光（ＸｅＣｌ）の照射を行った。このレーザー光の照射により結晶構造を有するシリコン膜上に薄い酸化膜を形成した。さらに、この段階でもＴＸＲＦによりニッケル／シリコン濃度比を算出したところ、２×１０-3〜８×１０-3となった。これはレーザー光の照射により形成されたリッジなどの表面状態による散乱の効果が大きくなったことと、表面付近にニッケルが偏析したことによるものだと考えられる。
【０１９２】
次いで、レーザー光の照射により形成された酸化膜に加え、オゾン水で表面を１２０秒処理して合計１〜５ｎｍの酸化膜からなるバリア層を形成した。次いで、バリア層上にスパッタ法にてゲッタリングサイトとなる希ガス元素を含むシリコン膜を形成する。ここではＡｒの流量を５０（sccm）、成膜圧力を０．２Ｐａ、パワー３ｋＷ、基板温度１５０℃とし、ゲッタリングサイトの膜厚依存性を調べるため膜厚を５ｎｍ〜１５０ｎｍで条件を振って、それぞれ合計２１本のタングステンハロゲンランプを用いたマルチタスク型のランプアニール装置で６５０℃、３分の光の照射を行ってゲッタリングした。このランプアニール装置は、パイロメーターを用いて基板下部から温度をモニター可能となっており、このパイロメーターに表示される値を、本明細書におけるランプアニール装置での加熱温度としている。なお、上記条件でのゲッタリングサイトに含まれるアルゴン元素の原子濃度は、３×１０20／ｃｍ3〜６×１０20／ｃｍ3、酸素の原子濃度は１×１０19／ｃｍ3〜３×１０19／ｃｍ3である。
【０１９３】
上記各照射条件でゲッタリングを行った後、ゲッタリングサイト及びバリア層を除去してＴＸＲＦによりニッケル／シリコン濃度比を算出し、その値とゲッタリングサイトの膜厚との関係を図１４に示した。
【０１９４】
図１４より、ゲッタリングサイトの膜厚が厚ければ厚いほどニッケル／シリコン濃度比が低く、ゲッタリング効果が増大している。
【０１９５】
従って、上記実施の形態におけるゲッタリングサイトの膜厚は、図１４を用いて適宜設定すればよい。
【０１９６】
また、図１４より、ゲッタリングサイトの膜厚が５０ｎｍより薄いと成膜された膜のバラツキが大きく、シリコン濃度に対してニッケル濃度の高い箇所が表面に存在していることを示している。従って、膜厚が５０ｎｍである結晶構造を有するシリコン膜に対して、ゲッタリングサイト（希ガス元素を含む非晶質シリコン膜）の膜厚は少なくとも５０ｎｍ以上であることが望ましい。
【０１９７】
また、上記ゲッタリングサイトを除去する前のゲッタリングサイトの表面状態を光学顕微鏡で観察した写真図を図１５に示した。なお、図１５（Ａ）はゲッタリングサイトの膜厚を２０ｎｍとした表面状態を示し、図１５（Ｂ）はゲッタリングサイトの膜厚を５０ｎｍとした表面状態を示し、図１５（Ｃ）はゲッタリングサイトの膜厚を１５０ｎｍとした表面状態を示している。図１５に示したように、ゲッタリングの際に行われた光の照射（６５０℃、３分）により、ゲッタリングサイトの表面に結晶核が発生していることが観察された。膜厚が薄いほど結晶核が大きく成長している傾向が見られることから、ゲッタリングサイトの膜厚を増加させることは、単純にゲッタリングサイトの体積が大きくなるだけでなく、結晶化していないゲッタリングサイトの体積が大きくなることがゲッタリング効果の増大に寄与していると考えられる。
【０１９８】
また、ゲッタリングサイトの膜厚を１５０ｎｍとし、ゲッタリングの際に行われる光の照射条件をそれぞれ６５０℃、３分の処理、６５０℃、５分の処理、７００℃、３分の処理で行い、ゲッタリングサイトの表面を比較したところ、処理時間が長く、温度が高いほど結晶核が大きく成長している傾向が見られた。
【０１９９】
〔実施例１０〕
本実施例は、以下に示す手順で実験を行い、ゲッタリング前後での結晶構造を有するシリコン膜の結晶性を調べた。
【０２００】
試料は、実施例９と同一の手順でガラス基板上に下地絶縁膜、結晶構造を有するシリコン膜、酸化膜からなるバリア層、ゲッタリングサイトを順次形成したものを用いる。ゲッタリングサイトを形成した後、ランプアニール装置を用いて５００℃、４０秒の熱処理を行った後、さらにランプアニール装置を用いて６００℃、３分の熱処理、７００℃、３分の熱処理をそれぞれ行いゲッタリングした。その後、ゲッタリングサイト及びバリア層を除去し、それぞれの熱処理における結晶構造を有するシリコン膜のラマン光学特性を測定した。こうして得られたラマンシフトを図１６に示し、ラマン半値半幅を図１７に示す。なお、図１６で０℃の位置にプロットされたデータは、ランプアニール装置を用いて５００℃、４０秒の熱処理のみを行ったものである。図１６及び図１７より、ランプアニール装置を用いてゲッタリングを行った温度が高ければ高いほどラマンシフトが高くなっており、ゲッタリングと同時に結晶構造を有するシリコン膜の結晶性が向上していることが読み取れる。
【０２０１】
従って、上記実施の形態におけるゲッタリングでは、ゲッタリングと同時に結晶構造を有するシリコン膜の結晶性が向上していると考えられる。
【０２０２】
〔実施例１１〕
本実施例では、以下に示す手順で実験を行い、ゲッタリングの加熱処理としてランプアニール装置を用いた場合における最適温度を得た。
【０２０３】
試料は、石英基板上に設けられた膜厚５０ｎｍの非晶質シリコン膜上に重量換算で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た後、合計２１本のタングステンハロゲンランプを用いたマルチタスク型のランプアニール装置で７００℃、１１０秒の光の照射を行って結晶構造を有するシリコン膜を得たものを用いる。次いで、結晶化率を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修するためのレーザー光（ＸｅＣｌ）の照射を行った。次いで、レーザー光の照射により形成された酸化膜に加え、オゾン水で表面を１２０秒処理して合計１〜５ｎｍの酸化膜からなるバリア層を形成した。次いで、バリア層上にスパッタ法にてゲッタリングサイトとなる希ガス元素を含むシリコン膜を形成する。ここではゲッタリングサイトをスパッタ法により成膜圧力０．３Ｐａで得られた膜厚１５０ｎｍを有し、アルゴンを含む非晶質シリコン膜とした。なお、上記条件でのゲッタリングサイトに含まれるアルゴン元素の原子濃度は、３×１０20／ｃｍ3〜６×１０20／ｃｍ3、酸素の原子濃度は１×１０19／ｃｍ3〜３×１０19／ｃｍ3である。その後、ランプアニール装置を用いて５００℃、４０秒の熱処理を行った後、さらに５００〜７５０℃、３分の熱処理を行いゲッタリングした。
【０２０４】
各温度でのゲッタリングの効果は、ゲッタリングサイト及びバリア層を除去した後、結晶構造を有するシリコン膜表面をＦＰＭで処理して形成されたエッチピットの数を光学顕微鏡で見ながらカウントして得たエッチピット密度でそれぞれ比較を行った。図１８にエッチピット密度の実験結果を示す。
【０２０５】
なお、添加したニッケルの大部分はニッケルシリサイドとして結晶構造を有するシリコン膜に残存するが、これはＦＰＭ（フッ酸、過酸化水素水、純水の混合液）によりエッチングされることが知られている。従って、被ゲッタリング領域（ここでは結晶構造を有するシリコン膜）をＦＰＭで処理してエッチピットの有無を確認することにより、ゲッタリングの効果を確認することができる。この場合、エッチピットの数が少ない程、ゲッタリングの効果が高いことを意味する。
【０２０６】
図１８より、最もゲッタリングの効果が高い温度範囲は、６５０℃〜７００℃であることが読みとれる。なお、７００℃以下でゲッタリングを行った試料の基板の形状における変化量はほとんどなかったが、７５０℃で行った試料は、基板の形状における変化量が大きかった。
【０２０７】
従って、上記実施の形態におけるゲッタリングにランプアニール装置を用いる場合、処理温度は、図１８を用いて適宜設定すればよい。
【０２０８】
〔実施例１２〕
本実施例では、以下に示す手順で実験を行い、ゲッタリングにおけるニッケル元素及びアルゴン元素の濃度分布の変化を調べた。
【０２０９】
試料は、ガラス基板上に酸化窒化シリコン膜からなる下地絶縁膜（膜厚１５０ｎｍ）を形成した後、実施例１１と同一の手順で、結晶構造を有するシリコン膜（膜厚５０ｎｍ）と酸化膜からなるバリア層（膜厚１〜５ｎｍ）とを得た後、ゲッタリングサイトをスパッタ法により成膜圧力０．３Ｐａで得られた膜厚１５０ｎｍを有し、アルゴンを含む非晶質シリコン膜としたものを用いる。なお、上記条件でのゲッタリングサイトに含まれるアルゴン元素の原子濃度は、３×１０20／ｃｍ3〜６×１０20／ｃｍ3、酸素の原子濃度は１×１０19／ｃｍ3〜３×１０19／ｃｍ3である。
【０２１０】
ゲッタリングサイトを形成した後、ランプアニール装置を用いて行われる光の照射条件をそれぞれ５５０℃、３分の処理、６５０℃、３分の処理、７５０℃、３分の処理としてゲッタリングを行い、その後、ＳＩＭＳ分析によりニッケルの原子濃度とアルゴンの原子濃度をそれぞれ測定した。
【０２１１】
図１９は、５５０℃、３分の処理を行った後のニッケル原子濃度分布を示し、図２０は、アルゴン原子濃度を示している。図１９より、結晶構造を有するシリコン膜に含まれていたニッケルの一部がゲッタリングサイトに拡散している、即ちゲッタリングが行われていることが見て取れる。しかし、図１９から分かるように５５０℃、３分の処理ではゲッタリングは不十分であり、結晶構造を有するシリコン膜にニッケル原子濃度が１×１０17／ｃｍ3〜１×１０18／ｃｍ3で存在している。
【０２１２】
図２１は、６５０℃、３分の処理を行った後のニッケル原子濃度分布を示し、図２２は、アルゴン原子濃度を示している。図２１より、拡散したニッケルはゲッタリングサイトに濃度範囲１×１０18／ｃｍ3〜３×１０18／ｃｍ3で含有され、結晶構造を有するシリコン膜に含まれていたニッケルが検出下限値５×１０16／ｃｍ3程度にまで低減され、６５０℃、３分の処理では十分ゲッタリングが行われたことが読み取れる。
【０２１３】
図２３は、７５０℃、３分の処理を行った後のニッケル原子濃度分布を示し、図２４は、アルゴン原子濃度を示している。図２３より、６５０℃と同様に十分ゲッタリングが行われたことが読み取れる。また、図２０及び図２２と比較して図２４は、ゲッタリングサイトに含有されていたアルゴンの原子濃度が低減されていることが読み取れる。これは、７５０℃、３分の処理によりゲッタリングサイト中に含まれていたアルゴンが膜の外に放出されたことが原因であると考えられる。
【０２１４】
従って、図１９〜図２４の結果から、上記実施の形態におけるゲッタリングによって、実際に結晶構造を有するシリコン膜中のニッケルがゲッタリングサイトに移動していることが確認できた。
【０２１５】
〔実施例１３〕
本実施例では、ゲッタリングサイトとなるアルゴンを含む非晶質シリコン膜をスパッタ法により形成する際、バリア層をレーザー光による酸化膜に加えオゾン水による酸化膜で形成した場合において、結晶構造を有するシリコン膜にアルゴンが添加されていないことを確認する実験を以下に示す手順で行った。
【０２１６】
試料は、石英基板上に酸化窒化シリコン膜からなる下地絶縁膜（膜厚１５０ｎｍ）を形成した後、実施例１１と同一の手順で、結晶構造を有するシリコン膜を得たものを用いる。次いで、結晶化率を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修するためのレーザー光（ＸｅＣｌ）の照射を行った。次いで、レーザー光の照射により形成された酸化膜に加え、オゾン水で表面を１２０秒処理して合計１〜５ｎｍの酸化膜からなるバリア層を形成した。次いで、スパッタ法により成膜圧力０．３Ｐａでアルゴンを含む非晶質シリコン膜（膜厚５０ｎｍ）を形成した。そして、アルゴンを含む非晶質シリコン膜を除去した段階でバリア層、即ち酸化膜表面のアルゴン／シリコン濃度比とニッケル／シリコン濃度比とをＴＸＲＦにより測定し、さらに希フッ酸（１／１００希釈）で３０秒、１分、２分、４分の処理をそれぞれ行い、その都度ＴＸＲＦにより測定した。これらの測定結果を図２５に示した。なお、希フッ酸で１分処理した段階で酸化膜が除去されていることを確認した。図２５より、酸化膜表面にアルゴンが多く添加されていることが分かる。一方、結晶構造を有するシリコン膜にはアルゴンが検出されなかった。即ち、バリア層は、スパッタ法での成膜の際、結晶構造を有するシリコン膜にアルゴンが添加されることを防止したことが確認できた。
【０２１７】
また、図２５中に示したニッケル／シリコン濃度比は、ほぼ一定の値（１．４×１０-3〜３×１０-3）を示した。これらの試料は、ゲッタリングを行っていないため、結晶構造を有するシリコン膜中に高濃度のニッケルが含まれていることが読み取れる。
【０２１８】
また、比較のため、上記バリア層に代えて、レーザー光で形成された酸化膜を除去した後、オゾン水で表面を１２０秒処理してバリア層を形成した試料を作製し、同様の実験を行い、ＴＸＲＦでアルゴン／シリコン濃度比を測定したところ、僅かに結晶構造を有するシリコン膜にアルゴンが検出された。
【０２１９】
以上の実験結果から、上記実施の形態におけるバリア層をレーザー光による酸化膜とオゾン水で処理した酸化膜とで形成することによって、結晶構造を有するシリコン膜にアルゴンが添加されることを防止でき、最適であると考えられる。
【０２２０】
〔実施例１４〕
本実施例では、ゲッタリングサイトを形成する前にレーザー光を照射する場合と照射しない場合とでゲッタリングを行い、両者を比較する実験を以下に示す手順で行った。
【０２２１】
試料は、実施例１３と同一の手順で、石英基板上に酸化窒化シリコン膜からなる下地絶縁膜（膜厚１５０ｎｍ）を形成した後、結晶構造を有するシリコン膜を得たものを用いる。次いで、結晶化率を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修するためのレーザー光（ＸｅＣｌ）の照射を行った試料とレーザー光の照射を行わなかった試料とを用意した。次いで、両方の試料においてオゾン水で表面を１２０秒処理して酸化膜からなるバリア層を形成した。次いで、両方の試料においてスパッタ法により成膜圧力０．３Ｐａでアルゴンを含む非晶質シリコン膜（膜厚５０ｎｍ）を形成した。ゲッタリングサイトとなるアルゴンを含む非晶質シリコン膜を形成した後、ランプアニール装置を用いて行われる光の照射条件をそれぞれ６５０℃、３分の処理、６５０℃、５分の処理、７５０℃、３分の処理、７５０℃、５分の処理としてゲッタリングを行い、ゲッタリングサイト表面のニッケル／シリコン濃度比をＴＸＲＦによりそれぞれ測定した。測定した実験結果を図２６に示す。図２６よりレーザー有りの試料の方が、レーザー無しの試料よりもニッケル／シリコン濃度比が約一桁高く、結晶構造を有するシリコン膜中のニッケルが多くゲッタリングサイトに移動していることが読み取れる。
【０２２２】
続いて、ゲッタリングサイトとバリア層を除去した後、結晶構造を有するシリコン膜表面のニッケル／シリコン濃度比をＴＸＲＦによりそれぞれ測定した。測定した実験結果を図２７に示す。図２７においてもレーザー有りの試料の方が、レーザー無しの試料よりもニッケル／シリコン濃度比が約一桁以上低く、結晶構造を有するシリコン膜中のニッケルが多くゲッタリングサイトに移動したことが読み取れる。また、ランプアニール装置を用いて行われる温度が高い７００℃のほうが結晶構造を有するシリコン膜表面のニッケル／シリコン濃度比が低減されている。また、ランプアニール装置を用いて行われる処理時間が長い５分のほうが結晶構造を有するシリコン膜表面のニッケル／シリコン濃度比が低減されている。
【０２２３】
これらの実験結果から、レーザー光を照射したほうが、ゲッタリング効果が増大しており、最適であると考えられる。
【０２２４】
また、比較のため、レーザー光の照射しなかった試料に対してゲッタリングサイト除去後にレーザー光を照射して結晶構造を有するシリコン膜表面のニッケル／シリコン濃度比をＴＸＲＦにより測定した。その結果を図２７に示したが、ゲッタリング後にレーザー光を照射した場合、レーザー光の照射する前の試料と比べてさらにニッケル／シリコン濃度比が約一桁高くなってしまった。
【０２２５】
これらの実験結果から、ゲッタリング前にレーザー光を照射したほうが、ゲッタリング効果が増大しており、最適であると考えられる。
【０２２６】
従って、上記実施の形態におけるゲッタリングは、レーザー光（ＸｅＣｌ）を照射して酸化膜を形成し、さらにオゾン水で処理した酸化膜とで形成した後、ゲッタリングサイトを形成してゲッタリングを行う工程順序が最適であると考えられる。
【０２２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明における希ガス元素を含む半導体膜を積層した後に加熱するゲッタリングは、結晶構造を有する半導体膜中に残存する金属元素をゲッタリングさせる効果が極めて高い。これは、触媒作用のある金属元素を用いて作製される結晶構造を有する半導体膜の高純度化に寄与するばかりでなく、結晶構造を有する半導体膜を用いる半導体装置の生産性の向上にも寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態を示す図である。
【図２】 アクティブマトリクス基板の作製工程を示す図である。
【図３】 アクティブマトリクス基板の作製工程を示す図である。
【図４】 アクティブマトリクス基板の作製工程を示す図である。
【図５】 液晶モジュールの外観を示す上面図である。
【図６】 液晶表示装置の断面図の一例を示す図である。
【図７】 ＥＬモジュールの上面および断面を示す図である。
【図８】 ＥＬモジュールの断面を示す図である。
【図９】 電子機器の一例を示す図である。
【図１０】 電子機器の一例を示す図である。
【図１１】 電子機器の一例を示す図である。
【図１２】 スパッタ成膜圧力とＡｒ濃度の関係を示す濃度プロファイルである。
【図１３】 ゲッタリングサイトにおける内部応力とＡｒ濃度の関係を示すグラフである。
【図１４】 ゲッタリングサイトの膜厚依存性を示すグラフである。
【図１５】 ゲッタリング後の表面状態を示す写真図である。
【図１６】 ゲッタリング有無によるラマンシフトの違いを示すグラフである。
【図１７】 ゲッタリング有無による半値半幅の違いを示すグラフである。
【図１８】 ゲッタリング温度とエッチピット密度の関係を示すグラフである。
【図１９】 ゲッタリング（550℃、3分）後のニッケル濃度プロファイルである。
【図２０】 ゲッタリング（550℃、3分）後のアルゴン濃度、酸素濃度プロファイルである。
【図２１】 ゲッタリング（650℃、3分）後のニッケル濃度プロファイルである。
【図２２】 ゲッタリング（650℃、3分）後のアルゴン濃度、酸素濃度プロファイルである。
【図２３】 ゲッタリング（750℃、3分）後のニッケル濃度プロファイルである。
【図２４】 ゲッタリング（750℃、3分）後のアルゴン濃度、酸素濃度プロファイルである。
【図２５】 酸化膜のエッチング時間によるＡｒ濃度およびＮｉ濃度の変化を示すグラフである。
【図２６】 ゲッタリング後のゲッタリングサイトにおける表面濃度比を示すグラフである。
【図２７】 ゲッタリング後の結晶構造を有するシリコン膜における表面濃度比を示すグラフである。
【図２８】 スパッタ法（ＲＦ方式）によって成膜されたシリコン膜中のＡｒ濃度を示すＳＩＭＳデータ（ＲＦ電力依存性）である。
【図２９】 実施例１に従い作製した画素ＴＦＴの電気特性（Ｉ−Ｖ特性）
【図３０】 ゲッタリングを行わずに作製した画素ＴＦＴの電気特性（比較例）
【発明の属する技術分野】
本発明はゲッタリング技術を用いた半導体装置の作製方法に関する。特に本発明は、半導体膜の結晶化を助長する金属元素を添加して作製される結晶構造を有する半導体膜を用いた半導体装置の作製方法に関する。
【０００２】
なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指し、電気光学装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。
【０００３】
【従来の技術】
結晶構造を有する半導体膜を用いた代表的な半導体素子として薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと記す）が知られている。ＴＦＴはガラスなどの絶縁基板上に集積回路を形成する技術として注目され、駆動回路一体型液晶表示装置などが実用化されつつある。従来の技術において、結晶構造を有する半導体膜は、プラズマＣＶＤ法や減圧ＣＶＤ法で堆積した非晶質半導体膜を、加熱処理やレーザーアニール法（レーザー光の照射により半導体膜を結晶化させる技術）により作製されている。
【０００４】
こうして作製される結晶構造を有する半導体膜は多数の結晶粒の集合体であり、その結晶方位は任意な方向に配向して制御不能であるため、ＴＦＴの特性を制限する要因となっている。このような問題点に対し、特開平７−１８３５４０号公報で開示される技術は、ニッケルなど半導体膜の結晶化を助長する金属元素を添加し、結晶構造を有する半導体膜を作製するものであり、結晶化に必要とする加熱温度を低下させる効果ばかりでなく、結晶方位の配向性を単一方向に高めることが可能である。このような結晶構造を有する半導体膜でＴＦＴを形成すると、電界効果移動度の向上のみでなく、サブスレッショルド係数（Ｓ値）が小さくなり、飛躍的に電気的特性を向上させることが可能となっている。
【０００５】
しかし、結晶化を助長する金属元素を添加する故に、結晶構造を有する半導体膜の膜中或いは膜表面には、当該金属元素が残存し、得られる素子の特性をばらつかせるなどの問題がある。その一例は、ＴＦＴにおいてオフ電流が増加し、個々の素子間でばらつくなどの問題がある。即ち、結晶化を助長する金属元素は、一旦、結晶構造を有する半導体膜が形成されてしまえば、かえって不要な存在となってしまう。
【０００６】
リンを用いたゲッタリングは、結晶構造を有する半導体膜のうち特定の領域から結晶化を助長する金属元素を除去するための手法として有効に活用されている。例えば、ＴＦＴのソース・ドレイン領域にリンを添加して４５０〜７００℃の熱処理を行うことで、チャネル形成領域から当該金属元素を容易に除去することが可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
リンはイオンドープ法（ＰＨ3などをプラズマで解離して、イオンを電界で加速して半導体中に注入する方法であり、基本的にイオンの質量分離を行わない方法を指す）で結晶構造を有する半導体膜に注入するが、ゲッタリングのために必要なリン濃度は１×１０20/cm3以上である。イオンドープ法によるリンの添加は、結晶構造を有する半導体膜の非晶質化をもたらすが、リン濃度の増加はその後のアニールによる再結晶化の妨げとなり問題となっている。また、高濃度のリンの添加は、ドーピングに必要な処理時間の増大をもたらし、ドーピング工程におけるスループットを低下させるので問題となっている。
【０００８】
さらに、ｐチャネル型ＴＦＴのソース・ドレイン領域に添加したリンに対し、その導電型を反転させるために必要な硼素の濃度は１．５〜３倍が必要であり、再結晶化の困難さに伴って、ソース・ドレイン領域の高抵抗化をもたらし問題となっている。
【０００９】
本発明はこのような問題を解決するための手段であり、半導体膜の結晶化を助長する金属元素を用いて結晶構造を有する半導体膜を得た後、該膜中に残存する当該金属元素を効果的に除去する技術を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
ゲッタリング技術は単結晶シリコンウエハーを用いる集積回路の製造技術において主要な技術として位置付けられている。ゲッタリングは半導体中に取り込まれた金属不純物が、何らかのエネルギーでゲッタリングサイトに偏析して、素子の能動領域の不純物濃度を低減させる技術として知られている。それは、エクストリンシックゲッタリング(Extrinsic Gettering)とイントリンシックゲッタリング(Intrinsic Gettering)の二つに大別されている。エクストリンシックゲッタリングは外部から歪場や化学作用を与えてゲッタリング効果をもたらすものである。高濃度のリンを単結晶シリコンウエハーの裏面から拡散させるリンゲッタはこれに当たり、前述のリンを用いたゲッタリングもエクストリンシックゲッタリングの一種と見なすことができる。
【００１１】
一方、イントリンシックゲッタリングは単結晶シリコンウエハーの内部に生成された酸素が関与する格子欠陥の歪場を利用したものとして知られている。本発明は、このような格子欠陥、或いは格子歪みを利用したイントリンシックゲッタリングに着目したものであり、厚さ１０〜１００nm程度の結晶構造を有する半導体膜に適用するために以下の手段を採用するものである。
【００１２】
本発明は、窒化珪素膜上に金属元素を用いて結晶構造を有する第１の半導体膜を形成する工程と、エッチングストッパーとなる膜（バリア層）を形成する工程と、希ガス元素を含む第２の半導体膜（ゲッタリングサイト）を形成する工程と、ゲッタリングサイトに金属元素をゲッタリングさせる工程と、前記第２の半導体膜を除去する工程とを有している。
【００１３】
また、希ガス元素を含む第２の半導体膜（ゲッタリングサイト）を形成する工程は、半導体からなるターゲットを用い、希ガス元素を含む雰囲気中でのグロー放電によるスパッタ法で非晶質構造を有する半導体膜を形成すればよい。また、半導体に対して一導電型を付与する不純物元素（リンや砒素、ボロン等）を含む半導体ターゲット（比抵抗値が０．０１〜１０００Ω・ｃｍ）を用いてもよい。また、この不純物元素（リンや砒素、ボロン等）を含む半導体ターゲットの比抵抗値が０．０１〜１Ω・ｃｍであれば、ＤＣ電源を用いるスパッタ装置での成膜も可能である。
【００１４】
また、希ガス元素はＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅから選ばれた一種または複数種であり、これらのイオンを半導体膜中に含有させることにより、ダングリングボンドや格子歪みを形成してゲッタリングサイトを形成することができる。
【００１５】
また、希ガス元素を含む第２の半導体膜（ゲッタリングサイト）を形成する他の手段としては、希ガス元素を含む原料ガスを用いたプラズマＣＶＤ法や減圧熱ＣＶＤ法で希ガス元素を含む第２の半導体膜を成膜してもよい。ただし、膜剥がれが生じないように成膜条件を調節する。
【００１６】
また、他の手段としては、イオンドープ法またはイオン注入法で希ガス元素を添加させて希ガス元素を含む第２の半導体膜を形成してもよい。
【００１７】
また、スパッタ法やプラズマＣＶＤ法や減圧熱ＣＶＤ法等を用い、成膜段階で希ガス元素を含む第２の半導体膜を得た後、さらに第２の半導体膜に対して希ガス元素、Ｈ、Ｈ2、Ｏ、Ｏ2、Ｐ、Ｂから選ばれた一種または複数種を添加してもよい。このように複数の元素を添加することにより相乗的にゲッタリング効果が得られる。中でもＯ、Ｏ2は効果的であり、成膜条件または成膜後の添加により、第２の半導体膜中におけるＳＩＭＳ分析での酸素濃度を５×１０18／ｃｍ3以上、好ましくは１×１０19／ｃｍ3〜１×１０22／ｃｍ3の濃度範囲とするとゲッタリング効果が増大する。なお、希ガス元素はほとんど拡散しないが、希ガス元素に加えて添加する他の元素が拡散しやすい場合、第２の半導体膜の膜厚を厚めに調節して、添加した他の元素が後の熱処理で第１の半導体膜に拡散しないようにすることが好ましい。また、第２の半導体膜だけでなく、バリア層も他の元素の拡散を防止する機能を有する。
【００１８】
また、本発明は、結晶構造を有する第１の半導体膜と接する下地絶縁膜として、膜厚１０ｎｍ以下の窒化珪素膜からなる絶縁膜を用いてゲッタリング効果を増大させることを特徴としている。なお、この下地絶縁膜はブロッキング効果をも有している。
【００１９】
本明細書で開示する発明の構成は、
絶縁膜上に非晶質構造を有する第１の半導体膜を形成する第１工程と、
前記非晶質構造を有する第１の半導体膜に金属元素を添加する第２工程と、
前記第１の半導体膜を結晶化させて結晶構造を有する第１の半導体膜を形成する第３工程と、
前記結晶構造を有する第１の半導体膜の表面にバリア層を形成する第４の工程と、
前記バリア層上に希ガス元素を含む第２の半導体膜を形成する第５工程と、
前記第２の半導体膜に前記金属元素をゲッタリングして結晶構造を有する第１の半導体膜中の前記金属元素を除去または低減する第６工程と、
前記第２の半導体膜を除去する第７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である。
【００２０】
また、上記構成において、ゲッタリング効果を増大させるために前記下地絶縁膜は、窒化珪素膜とすることが好ましい。
【００２１】
また、上記構成において、ゲッタリング効果を増大させるために前記第１の半導体膜に含まれる酸素濃度を５×１０18／ｃｍ3以下とすることが好ましい。
【００２２】
また、上記構成において、ゲッタリング効果を増大させるために前記第２の半導体膜に含まれる酸素濃度を５×１０18／ｃｍ3よりも高くすることが好ましい。
【００２３】
また、上記構成において、ゲッタリング効果を増大させるために前記第２の半導体膜に含まれる酸素濃度は、前記第１の半導体膜に含まれる酸素濃度より高くすることを特徴としている。
【００２４】
また、上記各構成において、前記第３工程は、加熱処理、強光を照射する処理、またはレーザー光（波長４００nm以下のエキシマレーザー光や、ＹＡＧレーザーの第２高調波、第３高調波）を照射する処理の内、いすれか一の処理、もしくはこれらを組み合わせた処理であることを特徴としている。
【００２５】
また、上記各構成において、前記バリア層を形成する第４の工程は、レーザー光の照射により前記結晶構造を有する半導体膜の表面を酸化した後、さらにオゾンを含む溶液で前記結晶構造を有する半導体膜の表面を酸化する工程とすればよい。または、上記各構成において、前記バリア層を形成する第４の工程は、オゾンを含む溶液で前記結晶構造を有する半導体膜の表面を酸化する工程、もしくは酸素雰囲気下の紫外線の照射で前記結晶構造を有する半導体膜の表面を酸化する工程とすればよい。また、前記バリア層を形成する第４の工程は、酸素プラズマ処理により前記結晶構造を有する半導体膜の表面を酸化する工程としてもよい。
【００２６】
本明細書中、バリア層とは、ゲッタリング工程において金属元素が通過可能な膜質または膜厚を有し、且つ、ゲッタリングサイトとなる層の除去工程においてエッチングストッパーとなる層を指している。
【００２７】
また、上記各構成において、前記第２の半導体膜は、希ガス元素を含む雰囲気中で半導体をターゲットとするスパッタ法により形成することを特徴としている。
【００２８】
また、上記各構成において、前記第２の半導体膜は、希ガス元素を含む雰囲気中でリンまたはボロンを含む半導体をターゲットとするスパッタ法により形成することを特徴としている。
【００２９】
また、上記各構成において、前記第２の半導体膜の内部応力は、圧縮応力であることを特徴としている。
【００３０】
また、上記各構成において、前記第６工程は、熱処理、あるいは前記非晶質構造を有する半導体膜に強光を照射する処理を用いればよい。また、前記第６工程は、熱処理を行い、且つ、前記非晶質構造を有する半導体膜に強光を照射する処理であってもよい。
【００３１】
また、上記各構成において、前記強光は、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、または高圧水銀ランプから射出された光であることを特徴としている。
【００３２】
また、上記各構成において、上記構成において、前記金属元素はＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、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している。
【００３３】
また、本発明は上記構成に限定されず、第２の半導体膜の上層のみに希ガス元素を含むゲッタリングサイトを形成してもよい。また、希ガス元素を含んでいない第２の半導体膜を形成し、該膜上に希ガス元素を含む第３の半導体膜を形成してゲッタリングサイトを形成してもよい。
【００３４】
また、窒化珪素膜からなる絶縁膜上にニッケル元素をスパッタ法等で散布した後、第１の半導体膜を形成し、バリア層を設け、希ガス元素を含む第２の半導体膜を形成した後、熱処理または強光によって第１の半導体膜の結晶化およびゲッタリングを同時に行ってもよい。
【００３５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、以下に説明する。
【００３６】
本発明は、絶縁表面上に結晶化を助長する金属元素を用いて結晶構造を有する半導体膜を形成するプロセスと、結晶構造を有する半導体膜上にバリア層を形成するプロセスと、バリア層上に希ガス元素を含む半導体膜（ゲッタリングサイト）を形成するプロセスと、加熱処理するプロセスとを有しており、該加熱処理により結晶構造を有する半導体膜に含まれる金属元素が移動してバリア層を通り抜け、ゲッタリングサイト（希ガス元素のイオンを含む半導体膜）に捕獲され、結晶構造を有する半導体膜から金属元素を除去または低減することである。なお、加熱処理とは、炉を用いた熱処理であってもよいし、ランプ光源から強光を照射する処理であってもよいし、熱処理と同時に強光を照射してもよい。
【００３７】
また、本発明の特徴の一つは、上記希ガス元素を含む半導体膜（ゲッタリングサイト）における膜中の酸素濃度を５×１０18／ｃｍ3以上としてゲッタリング効果を増大させることである。
【００３８】
また、上記希ガス元素を含む半導体膜は、希ガス元素を含む雰囲気下で半導体ターゲット、或いは半導体に対して一導電型を付与する不純物元素（リンや砒素、ボロン等）を含む半導体ターゲット（比抵抗値が０．０１〜１０００Ω・ｃｍ）を用いたスパッタ法で成膜することが好ましい。例えば、ＲＦ電源を用いたマグネトロンスパッタ装置でボロンを含むシリコンターゲット（比抵抗値が１０Ω）で成膜する。
【００３９】
また、本発明の特徴の一つは、第１の半導体膜と接する下地絶縁膜として、膜厚１０ｎｍ以下の窒化珪素膜からなる絶縁膜を用いてゲッタリング効果を増大させることである。なお、この下地絶縁膜はブロッキング効果をも有している。
【００４０】
また、本発明は、加熱処理により結晶構造を有する半導体膜から金属元素を除去または低減した後、希ガス元素を含む半導体膜とバリア層とを除去する。こうして得られる結晶構造を有する半導体膜を所望の形状にパターニングしてＴＦＴの活性層に用いる。
【００４１】
以下に本発明を用いた代表的なＴＦＴの作製手順を簡略に図１を用いて示す。
【００４２】
図１（Ａ）中、１００は、絶縁表面を有する基板、１０１はブロッキング層となる絶縁膜、１０２は非晶質構造を有する半導体膜である。
【００４３】
図１（Ａ）において、基板１００はガラス基板、石英基板、セラミック基板などを用いることができる。また、シリコン基板、金属基板またはステンレス基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いても良い。また、本工程の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板を用いてもよい。
【００４４】
まず、図１（Ａ）に示すように基板１００上に酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜（ＳｉＯxＮy）等の絶縁膜から成る下地絶縁膜１０１を形成する。代表的な一例は下地絶縁膜１０１として２層構造から成り、ＳｉＨ4、ＮＨ3、及びＮ2Ｏを反応ガスとして成膜される第１酸化窒化シリコン膜を５０〜１００ｎｍ、ＳｉＨ4、及びＮ2Ｏを反応ガスとして成膜される第２酸化窒化シリコン膜を１００〜１５０ｎｍの厚さに積層形成する構造が採用される。また、下地絶縁膜１０１の一層として膜厚１０ｎｍ以下の窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）、或いは第２酸化窒化シリコン膜（ＳｉＮxＯy膜（Ｘ≫Ｙ））を用いることが好ましい。ゲッタリングの際、ニッケルは酸素濃度の高い領域に移動しやすい傾向があるため、半導体膜と接する下地絶縁膜を窒化シリコン膜とすることは極めて有効である。また、第１酸化窒化シリコン膜、第２酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜とを順次積層した３層構造を用いてもよい。
【００４５】
次いで、下地絶縁膜上に非晶質構造を有する第１の半導体膜１０２を形成する。第１の半導体膜１０２は、シリコンを主成分とする半導体材料を用いる。代表的には、非晶質シリコン膜又は非晶質シリコンゲルマニウム膜などが適用され、プラズマＣＶＤ法や減圧ＣＶＤ法、或いはスパッタ法で１０〜１００nmの厚さに形成する。後の結晶化で良質な結晶構造を有する半導体膜を得るためには、非晶質構造を有する第１の半導体膜１０２の膜中に含まれる酸素、窒素などの不純物濃度を５×１０18/cm3（二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）にて測定した原子濃度）以下に低減させておくと良い。これらの不純物は後の結晶化を妨害する要因となり、また、結晶化後においても捕獲中心や再結合中心の密度を増加させる要因となる。そのために、高純度の材料ガスを用いることはもとより、反応室内の鏡面処理（電界研磨処理）やオイルフリーの真空排気系を備えた超高真空対応のＣＶＤ装置を用いることが望ましい。
【００４６】
次いで、非晶質構造を有する第１の半導体膜１０２を結晶化させる技術としてここでは特開平8-78329号公報記載の技術を用いて結晶化させる。同公報記載の技術は、非晶質シリコン膜（アモルファスシリコン膜とも呼ばれる）に対して結晶化を助長する金属元素を選択的に添加し、加熱処理を行うことで添加領域を起点として広がる結晶構造を有する半導体膜を形成するものである。まず、非晶質構造を有する第１の半導体膜１０２の表面に、結晶化を促進する触媒作用のある金属元素（本実施例では、ニッケル）を重量換算で１〜１００ppm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１０３を形成する。（図１（Ｂ））塗布によるニッケル含有層１０３の形成方法以外の他の手段として、スパッタ法、蒸着法、またはプラズマ処理により極薄い膜を形成する手段を用いてもよい。また、ここでは、全面に塗布する例を示したが、マスクを形成して選択的にニッケル含有層を形成してもよい。
【００４７】
次いで、加熱処理を行い、結晶化を行う。この場合、結晶化は半導体の結晶化を助長する金属元素が接した半導体膜の部分でシリサイドが形成され、それを核として結晶化が進行する。こうして、図１（Ｃ）に示す結晶構造を有する第１の半導体膜１０４が形成される。なお、結晶化後での第１の半導体膜１０４に含まれる酸素濃度は、５×１０18／ｃｍ3以下とすることが望ましい。ここでは、脱水素化のための熱処理（４５０℃、１時間）の後、結晶化のための熱処理（５５０℃〜６５０℃で４〜２４時間）を行う。また、強光の照射により結晶化を行う場合は、赤外光、可視光、または紫外光のいずれか一またはそれらの組み合わせを用いることが可能であるが、代表的には、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、または高圧水銀ランプから射出された光を用いる。ランプ光源は、１〜６０秒、好ましくは３０〜６０秒点灯させ、それを１回〜１０回繰り返し、半導体膜が瞬間的に６００〜１０００℃程度にまで加熱すればよい。なお、必要であれば、強光を照射する前に非晶質構造を有する第１の半導体膜１０２に含有する水素を放出させる熱処理を行ってもよい。また、熱処理と強光の照射とを同時に行って結晶化を行ってもよい。生産性を考慮すると、結晶化は強光の照射により結晶化を行うことが望ましい。
【００４８】
このようにして得られる第１の半導体膜１０４には、金属元素（ここではニッケル）が残存している。それは膜中において一様に分布していないにしろ、平均的な濃度とすれば、１×１０19/cm3を越える濃度で残存している。勿論、このような状態でもＴＦＴをはじめ各種半導体素子を形成することが可能であるが、以降に示す方法で当該元素を除去する。
【００４９】
次いで、半導体膜表面の自然酸化膜を希フッ酸等で除去した後、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、結晶構造を有する第１の半導体膜１０４に対してレーザー光を照射することが好ましい。レーザー光を照射した場合、表面に薄い酸化膜（図示しない）が形成される。このレーザー光には波長４００nm以下のエキシマレーザー光や、ＹＡＧレーザーの第２高調波、第３高調波を用いる。また、連続発振の気体レーザもしくは固体レーザを用いてもよい。固体レーザとしては、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｔｉ又はＴｍがドーピングされたＹＡＧ、ＹＶＯ4、ＹＬＦ、ＹＡｌＯ3などの結晶を使ったレーザが適用される。当該レーザの基本波はドーピングする材料によって異なり、１μｍ前後の基本波を有するレーザ光が得られる。基本波に対する高調波は、非線形光学素子を用いることで得ることができる。ここでは、繰り返し周波数１０〜１０００Hz程度のパルスレーザー光を用い、当該レーザ光を光学系にて１００〜４００mJ/cm2に集光し、９０〜９５％のオーバーラップ率をもって結晶質半導体膜に対するレーザ処理を行っても良い。また、レーザー光に代えてランプ光源からの強光を照射してもよいし、同時にレーザー光と強光とを照射してもよい。
【００５０】
なお、連続発振のレーザーを用いる場合には、出力１０Ｗの連続発振のＹＶＯ4レーザから射出されたレーザ光を非線形光学素子により高調波に変換する。代表的には、Ｎｄ:ＹＶＯ4レーザー（基本波１０６４nm）の第２高調波（５３２nm）や第３高調波（３５５ｎｍ）を適用すればよい。また、共振器の中にＹＶＯ4結晶と非線形光学素子を入れて、高調波を射出する方法もある。そして、好ましくは光学系により照射面にて矩形状または楕円形状のレーザ光に成形して、被処理体に照射する。このときのエネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ2程度（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ2）が必要である。そして、１０〜２０００ｃｍ／ｓ程度の速度でレーザ光に対して相対的に半導体膜を移動させて照射すればよい。
【００５１】
上記結晶化後のレーザー光の照射により形成された酸化膜では、不十分であるため、さらに、オゾン含有水溶液（代表的にはオゾン水）で酸化膜（ケミカルオキサイドと呼ばれる）を形成して合計１〜１０ｎｍの酸化膜からなるバリア層１０５を形成し、このバリア層１０５上に希ガス元素を含む第２の半導体膜１０６を形成する。（図１（Ｄ））なお、ここでは、結晶構造を有する第１の半導体膜１０４に対してレーザー光を照射した場合に形成される酸化膜もバリア層の一部と見なしている。このバリア層１０５は、後の工程で第２の半導体膜１０６のみを選択的に除去する際にエッチングストッパーとして機能する。また、オゾン含有水溶液に代えて、硫酸、塩酸、硝酸などと過酸化水素水を混合させた水溶液で処理しても同様にケミカルオキサイドを形成することができる。また、他のバリア層１０５の形成方法としては、酸素雰囲気下の紫外線の照射でオゾンを発生させて前記結晶構造を有する半導体膜の表面を酸化して形成してもよい。また、他のバリア層１０５の形成方法としては、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法や蒸着法などで１〜１０ｎｍ程度の酸化膜を堆積してバリア層としても良い。また、他のバリア層１０５の形成方法としては、クリーンオーブンを用い、２００〜３５０℃程度に加熱して薄い酸化膜を形成しても良い。なお、上記方法のいずれか一の方法、またはそれらの方法を組み合わせて形成されたバリア層１０５は、後のゲッタリングで第１の半導体膜中のニッケルが第２の半導体膜に移動可能な膜質または膜厚とすることが必要である。
【００５２】
ここでは、希ガス元素を含む第２の半導体膜１０６をスパッタ法にて形成し、ゲッタリングサイトを形成する。希ガス元素としてはヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）から選ばれた一種または複数種を用いる。中でも安価なガスであるアルゴン（Ａｒ）が好ましい。ここでは希ガス元素を含む雰囲気でシリコンからなるターゲットを用い、第２の半導体膜を形成する。膜中に不活性気体である希ガス元素イオンを含有させる意味は二つある。一つはダングリングボンドを形成し半導体膜に歪みを与えることであり、他の一つは半導体膜の格子間に歪みを与えることである。半導体膜の格子間に歪みを与えるにはアルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）などシリコンより原子半径の大きな元素を用いた時に顕著に得られる。また、膜中に希ガス元素を含有させることにより、格子歪だけでなく、不対結合手も形成させてゲッタリング作用に寄与する。
【００５３】
図１２に成膜圧力を０．２Ｐａ、０．４Ｐａ、０．６Ｐａ、０．８Ｐａ、１．０Ｐａ、１．２Ｐａで各々０．２μｍの厚さで順に成膜し、成膜された膜中のＡｒの濃度を測定した結果を示す。なお、圧力以外の成膜条件は、Ｂドープシリコンターゲット（比抵抗約１０Ω・ｃｍ、ターゲットサイズ直径３０．５ｃｍ）、ガス（Ａｒ）流量を５０（sccm）、成膜パワーを３ｋＷ、基板温度を１５０℃としている。なお、ここでは円板形状のターゲットを用いた装置の例を示したが、柱状（または円柱状）のターゲットとして基板を移動させながら成膜するスパッタ装置を用いてもよい。
【００５４】
図１２より、成膜圧力が低ければ低いほど、膜中のＡｒ濃度が高くなりゲッタリングサイトとして好適な膜が成膜できることがわかる。この理由として、スパッタの成膜圧力が低い方が反応室内のＡｒガスと反跳原子（ターゲット表面で反射されるＡｒ原子）との衝突確率が小さくなるため、反跳原子が基板に入射しやすくなることがあげられる。従って、以上の実験結果よりＲＦ電源を用いるスパッタ装置を用いた場合、成膜の圧力を０．２〜１．０Ｐａと振って図１２に示した条件を適宜採用すれば、希ガス元素を１×１０19/cm3〜１×１０22/cm3、好ましくは、１×１０20/cm3〜１×１０21/cm3、より好ましくは５×１０20/cm3の濃度で含み、ゲッタリング効果が得られる半導体膜をスパッタ法で成膜することができる。
【００５５】
なお、図１３にＡｒ濃度と第２の半導体膜における内部応力の関係を示した。図１３より、膜中のＡｒの濃度が高ければ高いほど圧縮応力を示している。例えば、スパッタの成膜圧力０．２Ｐａで成膜した非晶質シリコン膜は、原子濃度３×１０20/cm3でＡｒを含んでおり、圧縮応力（約−９.４７×１０9（ｄｙｎｅｓ／ｃｍ2））を示している。従って、後の熱処理によって膜剥がれが生じない範囲でＡｒの濃度を設定し、各膜の応力を調節することが望ましい。
【００５６】
一般的に内部応力は、引張応力と圧縮応力とがある。基板に対して薄膜が収縮しようとするときには、基板はそれを妨げる方向に引っ張るため薄膜を内側にして変形し、これを引張応力と呼んでいる。一方、薄膜が伸張しようとするときには、基板は押し縮められ薄膜を外側にして形成するので、これを圧縮応力と呼んでいる。
【００５７】
また、スパッタ法で成膜した非晶質シリコン膜中の希ガス元素（Ａｒ）の濃度とＲＦ電力（またはＲＦ電力密度）との関係を得た。以下に実験手順を示す。
【００５８】
ＲＦ電源を用いるスパッタ装置でガラス基板上に希ガス元素を含む非晶質シリコン膜を成膜した。シリコンターゲット（抵抗率１０Ωｃｍ）を用い、周波数を１kHz〜３０MHz、好ましくは１０〜２０MHzとし、成膜室にＡｒを５０ｓｃｃｍ流し、成膜圧力を０．１Ｐａ〜５Ｐａここでは０．４Ｐａとし、基板温度を３００℃以下、ここでは１５０℃とし、０．２μｍの厚さで成膜する度にＲＦ電力を順次変えて積層した。なお、電極サイズは、直径３０．５ｃｍである。なお、ＲＦ電力密度は、ＲＦ電力を電極面積で割った値を指している。ガラス基板上にＲＦ電力を、０．４ｋＷ、０．５ｋＷ、１ｋＷ、３ｋＷとし、各条件毎に０．２μｍの厚さで順に成膜し、成膜された膜中のＡｒの原子濃度を二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）にて測定した。
【００５９】
得られた結果を図２８に示す。図２８において縦軸はＡｒの原子濃度、横軸は試料表面からの深さを示している。加えて、図２８には縦軸を二次イオン強度とし、横軸を試料表面からの深さとしたシリコンのイオン強度も示した。
【００６０】
図２８より、ＲＦ電力（またはＲＦ電力密度）が低ければ低いほど、膜中におけるＡｒの原子濃度が高くなりゲッタリングサイトとして好適な膜が成膜できることがわかる。また、ＲＦ電力（またはＲＦ電力密度）を低くすると、内部応力を小さくすることができるため、膜剥がれを生じにくくすることができる。
【００６１】
これらの実験結果より、好適なゲッタリングサイト（希ガス元素を含む非晶質シリコン膜）は、成膜圧力、ＲＦ電力（またはＲＦ電力密度）などを適宜設定して形成すればよい。
【００６２】
また、一導電型の不純物元素であるリンを含むターゲットを用いて第２の半導体膜を形成した場合、希ガス元素によるゲッタリングに加え、リンのクーロン力を利用してゲッタリングを行うことができる。
【００６３】
また、ゲッタリングの際、ニッケルは酸素濃度の高い領域に移動しやすい傾向があるため、第２の半導体膜１０６に含まれる酸素濃度は、第１の半導体膜に含まれる酸素濃度より高い濃度、例えば５×１０18／ｃｍ3以上とすることが望ましい。
【００６４】
また、図１（Ｄ）のスパッタ法による成膜において、第１の半導体膜にも希ガス元素が添加された場合、添加された部分がゲッタリングサイトとして働くため、ゲッタリング効果が低減してしまうことが懸念される。従って、第１の半導体膜には希ガス元素が添加されないようにスパッタ条件を適宜調節することが望ましい。また、スパッタ法による成膜の際、バリア層は、希ガス元素が添加されるのを防ぐ働きをするため、バリア層の膜厚および膜質が重要である。本発明者らの実験により、結晶化率を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修するためにレーザー光を照射した際に形成される酸化膜を形成し、さらにオゾン含有水溶液で酸化膜を形成して得られる合計１０ｎｍ以下の酸化膜がバリア層として好ましい。一方、レーザー光を照射した際に形成される酸化膜を除去した後、オゾン含有水溶液での酸化膜のみでバリア層を形成した場合は、スパッタ法による成膜において希ガス元素が第１の半導体膜にも微量に添加されてしまいバリア層としては不十分であった。
【００６５】
次いで、加熱処理を行い、第１の半導体膜中における金属元素（ニッケル）の濃度を低減、あるいは除去するゲッタリングを行う。（図１（Ｅ））ゲッタリングを行う加熱処理としては、強光を照射する処理または熱処理を行えばよい。このゲッタリングにより、図１（Ｅ）中の矢印の方向（即ち、基板側から第２の半導体膜表面に向かう方向）に金属元素が移動し、バリア層１０５で覆われた第１の半導体膜１０４に含まれる金属元素の除去、または金属元素の濃度の低減が行われる。金属元素がゲッタリングの際に移動する距離は、少なくとも第１の半導体膜の厚さ程度の距離であればよく、比較的短時間でゲッタリングを完遂することができる。ここでは、ニッケルが第１の半導体膜１０４に偏析しないよう全て第２の半導体膜１０６に移動させ、第１の半導体膜１０４に含まれるニッケルがほとんど存在しない、即ち膜中のニッケル濃度が１×１０18／ｃｍ3以下、望ましくは１×１０17／ｃｍ3以下になるように十分ゲッタリングする。
【００６６】
なお、このゲッタリングの加熱処理の条件、或いは第２の半導体膜の膜厚によっては、第２の半導体膜が一部結晶化される場合もある。第２の半導体膜が結晶化してしまうとダングリングボンドや格子歪みや不対結合手が減少してゲッタリング効果の低減を招くことから、好ましくは、第２の半導体膜が結晶化しない加熱処理の条件、或いは第２の半導体膜の膜厚とする。いずれにせよ、第２の半導体膜、即ち希ガス元素を含有する非晶質シリコン膜は、希ガス元素を含まない非晶質シリコン膜と比べて結晶化が生じにくいため、ゲッタリングサイトとして最適である。
【００６７】
また、このゲッタリングの加熱処理の条件によっては、ゲッタリングと同時に第１の半導体膜の結晶化率を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修する、即ち結晶性の改善を行うことができる。
【００６８】
本明細書において、ゲッタリングとは、被ゲッタリング領域（ここでは第１の半導体膜）にある金属元素が熱エネルギーにより放出され、拡散によりゲッタリングサイトに移動することを指している。従って、ゲッタリングは処理温度に依存し、より高温であるほど短時間でゲッタリングが進むことになる。
【００６９】
強光を照射する処理を用いる場合は、加熱用のランプ光源を１〜６０秒、好ましくは３０〜６０秒点灯させ、それを１〜１０回、好ましくは２〜６回繰り返す。ランプ光源の発光強度は任意なものとするが、瞬間的には６００〜１０００℃、好ましくは７００〜７５０℃程度に半導体膜が加熱されるようにする。
【００７０】
図１４にゲッタリングサイト、即ち第２の半導体膜の膜厚と表面のニッケル／シリコン濃度比との関係を示す。ニッケル／シリコン濃度比は、ＴＸＲＦ（Total Refrection X-Ray Fluorescence:全反射蛍光Ｘ線分光）により表面におけるニッケル濃度とシリコン濃度を測定し、シリコン濃度に対するニッケル濃度の比を算出したものである。図１４より第２の半導体膜の膜厚が５０ｎｍ以下だとバラツキが大きく、シリコン濃度に対してニッケル濃度の高い箇所が表面に存在していることを示している。従って、膜厚が５０ｎｍである第１の半導体膜に対して、第２の半導体膜の膜厚は少なくとも５０ｎｍ以上であることが望ましい。ただし、膜厚バラツキの少ない膜が成膜可能であるなら、１０ｎｍ程度であっても十分金属元素を低減することは可能である。また、第２の半導体膜における膜厚の上限は、特に限定されないが、第２の半導体膜の膜厚が厚くなればなるほど、第２の半導体膜の成膜にかかる時間とゲッタリング後に除去する時間が増加することを考慮にいれて適宜決定すればよい。
【００７１】
また、熱処理で行う場合は、窒素雰囲気中で４５０〜８００℃、１〜２４時間、例えば５５０℃にて１４時間の熱処理を行えばよい。また、熱処理に加えて強光を照射してもよい。
【００７２】
次いで、バリア層１０５をエッチングストッパーとして、１０６で示した第２の半導体膜のみを選択的に除去した後、バリア層１０５を除去し、第１の半導体膜１０４を公知のパターニング技術を用いて所望の形状の半導体層１０７を形成する。（図１（Ｆ））第２の半導体膜のみを選択的にエッチングする方法としては、ＣｌＦ3によるプラズマを用いないドライエッチング、或いはヒドラジンや、テトラエチルアンモニウムハイドロオキサイド（化学式 （ＣＨ3）4ＮＯＨ）を含む水溶液などアルカリ溶液によるウエットエッチングで行うことができる。また、第２の半導体膜を除去した後、バリア層の表面をＴＸＲＦでニッケル濃度を測定したところ、ニッケルが高濃度で検出されるため、バリア層は除去することが望ましく、フッ酸を含むエッチャントにより除去すれば良い。また、バリア層を除去した後、レジストからなるマスクを形成する前に、オゾン水で表面に薄い酸化膜を形成することが望ましい。
【００７３】
次いで、半導体層の表面をフッ酸を含むエッチャントで洗浄した後、ゲート絶縁膜１０８となる珪素を主成分とする絶縁膜を形成する。この表面洗浄とゲート絶縁膜の形成は、大気にふれさせずに連続的に行うことが望ましい。
【００７４】
次いで、ゲート絶縁膜１０８の表面を洗浄した後、ゲート電極１０９を形成する。次いで、半導体にｎ型を付与する不純物元素（Ｐ、Ａｓ等）、ここではリンを適宜添加して、ソース領域１１０及びドレイン領域１１１を形成する。添加した後、不純物元素を活性化するために加熱処理、強光の照射、またはレーザー光の照射を行う。また、活性化と同時にゲート絶縁膜へのプラズマダメージやゲート絶縁膜と半導体層との界面へのプラズマダメージを回復することができる。特に、室温〜３００℃の雰囲気中において、表面または裏面からＹＡＧレーザーの第２高調波を照射して不純物元素を活性化させることは非常に有効である。ＹＡＧレーザーはメンテナンスが少ないため好ましい活性化手段である。
【００７５】
以降の工程は、層間絶縁膜１１３を形成し、水素化を行って、ソース領域、ドレイン領域に達するコンタクトホールを形成し、ソース電極１１４、ドレイン電極１１５を形成してＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）を完成させる。（図１（Ｇ））
【００７６】
こうして得られたＴＦＴのチャネル形成領域１１２に含まれる金属元素の濃度は１×１０17／ｃｍ3未満とすることができる。
【００７７】
また、本発明は図１（Ｇ）のＴＦＴ構造に限定されず、必要があればチャネル形成領域とドレイン領域（またはソース領域）との間にＬＤＤ領域を有する低濃度ドレイン（ＬＤＤ：Lightly Doped Drain）構造としてもよい。この構造はチャネル形成領域と、高濃度に不純物元素を添加して形成するソース領域またはドレイン領域との間に低濃度に不純物元素を添加した領域を設けたものであり、この領域をＬＤＤ領域と呼んでいる。さらにゲート絶縁膜を介してＬＤＤ領域をゲート電極と重ねて配置させた、いわゆるＧＯＬＤ（Gate-drain Overlapped LDD）構造としてもよい。
【００７８】
また、ここではｎチャネル型ＴＦＴを用いて説明したが、ｎ型不純物元素に代えてｐ型不純物元素を用いることによってｐチャネル型ＴＦＴを形成することができることは言うまでもない。
【００７９】
また、ここではトップゲート型ＴＦＴを例として説明したが、ＴＦＴ構造に関係なく本発明を適用することが可能であり、例えばボトムゲート型（逆スタガ型）ＴＦＴや順スタガ型ＴＦＴに適用することが可能である。
【００８０】
以上の構成でなる本発明について、以下に示す実施例でもってさらに詳細な説明を行うこととする。
【００８１】
（実施例）
［実施例１］
本発明の実施例を図２〜図４を用いて説明する。ここでは、同一基板上に画素部と、画素部の周辺に設ける駆動回路のＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ及びｐチャネル型ＴＦＴ）を同時に作製する方法について詳細に説明する。
【００８２】
まず、上記実施の形態で示した方法でガラス基板１１００上に下地絶縁膜１１００を形成し、結晶構造を有する第１の半導体膜を得た後、所望の形状にエッチング処理して島状に分離された半導体層１１０２〜１１０６を形成する。
【００８３】
なお、半導体層１１０２〜１１０６を形成するまでの詳細な説明は、上記実施の形態に示してあるので簡略して以下に説明する。
【００８４】
本実施例では、ガラス基板上に設ける下地絶縁膜１１０１として２層構造を用いるが、前記絶縁膜の単層膜または２層以上積層させた構造を用いても良い。下地絶縁膜１１０１の一層目としては、プラズマＣＶＤ法を用い、ＳｉＨ4、ＮＨ3、及びＮ2Ｏを反応ガスとして成膜される第１酸化窒化シリコン膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝２７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）を膜厚５０ｎｍで形成する。次いで、下地絶縁膜１１０１のニ層目としては、プラズマＣＶＤ法を用い、ＳｉＨ4及びＮ2Ｏを反応ガスとして成膜される第２酸化窒化シリコン膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を膜厚１００ｎｍで形成する。
【００８５】
次いで、下地絶縁膜１１０１上にプラズマＣＶＤ法を用いた非晶質シリコン膜を５０ｎｍの膜厚で形成する。次いで、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する。塗布に代えてスパッタ法でニッケル元素を全面に散布する方法を用いてもよい。次いで、合計２１本のタングステンハロゲンランプを用いたマルチタスク型のランプアニール装置で７００℃、１１０秒の強光の照射を行って結晶構造を有するシリコン膜を得た。なお、ランプアニール装置で７００℃以下であれば、半導体膜が瞬間的に加熱されるのみであり、基板１１００の形状における変化量はほとんどない。
【００８６】
次いで、結晶化率を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修するためのレーザー光（ＸｅＣｌ：波長３０８ｎｍ）の照射を行う。レーザー光には波長４００nm以下のエキシマレーザ光や、ＹＡＧレーザの第２高調波、第３高調波を用いる。いずれにしても、繰り返し周波数１０〜１０００Hz程度のパルスレーザー光を用い、当該レーザー光を光学系にて１００〜４００mJ/cm2に集光し、９０〜９５％のオーバーラップ率をもって照射し、シリコン膜表面を走査させればよい。なお、ここでのレーザー光の照射は、酸化膜を形成して後のスパッタ法による成膜の際、結晶構造を有するシリコン膜への希ガス元素の添加を防止する上でも、ゲッタリング効果を増大させる上でも非常に重要である。次いで、レーザー光の照射により形成された酸化膜に加え、オゾン水で表面を１２０秒処理して合計１〜５ｎｍの酸化膜からなるバリア層を形成する。
【００８７】
次いで、バリア層上にスパッタ法にてゲッタリングサイトとなるアルゴン元素を含む非晶質シリコン膜を膜厚１５０ｎｍで形成する。本実施例のスパッタ法による成膜条件は、成膜圧力を０．３Ｐａとし、ガス（Ａｒ）流量を５０（sccm）とし、成膜パワーを３ｋＷとし、基板温度を１５０℃とする。なお、上記条件での非晶質シリコン膜に含まれるアルゴン元素の原子濃度は、３×１０20／ｃｍ3〜６×１０20／ｃｍ3、酸素の原子濃度は１×１０19／ｃｍ3〜３×１０19／ｃｍ3である。その後、ランプアニール装置を用いて６５０℃、３分の熱処理を行いゲッタリングする。
【００８８】
次いで、バリア層をエッチングストッパーとして、ゲッタリングサイトであるアルゴン元素を含む非晶質シリコン膜を選択的に除去した後、バリア層を希フッ酸で選択的に除去する。なお、ゲッタリングの際、ニッケルは酸素濃度の高い領域に移動しやすい傾向があるため、酸化膜からなるバリア層をゲッタリング後に除去することが望ましい。
【００８９】
次いで、得られた結晶構造を有するシリコン膜（ポリシリコン膜とも呼ばれる）の表面にオゾン水で薄い酸化膜を形成した後、レジストからなるマスクを形成し、所望の形状にエッチング処理して島状に分離された半導体層を形成する。半導体層を形成した後、レジストからなるマスクを除去する。
【００９０】
また、半導体層を形成した後、ＴＦＴのしきい値（Ｖｔｈ）を制御するためにｐ型あるいはｎ型を付与する不純物元素を添加してもよい。なお、半導体に対してｐ型を付与する不純物元素には、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）など周期律第１３族元素が知られている。なお、半導体に対してｎ型を付与する不純物元素としては周期律１５族に属する元素、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）が知られている。
【００９１】
次いで、フッ酸を含むエッチャントで酸化膜を除去すると同時にシリコン膜の表面を洗浄した後、ゲート絶縁膜１１０７となる珪素を主成分とする絶縁膜を形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により１１５ｎｍの厚さで酸化窒化シリコン膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）で形成する。
【００９２】
次いで、図２（Ａ）に示すように、ゲート絶縁膜１１０７上に膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導電膜１１０８ａと、膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜１１０８ｂと、膜厚２０〜１００ｎｍの第３の導電膜１１０８ｃを積層形成する。本実施例では、ゲート絶縁膜１１０７上に膜厚５０ｎｍのタングステン膜、膜厚５００ｎｍのアルミニウムとチタンの合金（Ａｌ−Ｔｉ）膜、膜厚３０ｎｍのチタン膜を順次積層した。
【００９３】
第１〜第３の導電膜を形成する導電性材料としてはＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成する。また、第１〜第３の導電膜としてリン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜を用いてもよい。例えば、第１の導電膜のタングステンに代えて窒化タングステンを用いてもよいし、第２の導電膜のアルミニウムとチタンの合金（Ａｌ−Ｔｉ）膜に代えてアルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜を用いてもよいし、第３の導電膜のチタン膜に代えて窒化チタン膜を用いてもよい。また、３層構造に限定されず、例えば、窒化タンタル膜とタングステン膜との２層構造であってもよい。
【００９４】
なお、第１の導電層としては、比較的に電気抵抗値の低い材料であるＷを用い、第２の導電層として、耐熱性の高い２ｗｔ％のＳｉを含むアルミニウム（Ａｌ−Ｓｉ）を用い、第３の導電層としてＴｉを用いて、さらに第２の導電層の耐熱性を高めることが好ましい。ただし、第３の導電層としてＴｉを用いる場合、後の工程（熱活性化処理など）で３５０℃以上の熱処理を行うと、Ｔｉ／Ａｌ−Ｓｉ界面で合金化してしまい、高抵抗となってしまうため、後の工程で３５０℃以上の熱処理を行う場合には、第３の導電層としてＴｉＮを用いることが好ましい。また、後の工程でレーザー光を照射する場合（レーザー活性化処理など）、窒化物はレーザー光を吸収しやすく、照射面にダメージを与えてしまう恐れがあるため、第３の導電層としてＴｉＮを用い、さらに第４の導電層としてＴｉを用いることによってレーザー光によるダメージを保護することができる。
【００９５】
次に、図２（Ｂ）に示すように光露光工程によりレジストからなるマスク１１１０〜１１１５を形成し、ゲート電極及び配線を形成するための第１のエッチング処理を行う。第１のエッチング処理では第１及び第２のエッチング条件で行う。エッチングには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。ＩＣＰエッチング法を用い、エッチング条件（コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印加される電力量、基板側の電極温度等）を適宜調節することによって所望のテーパー形状に膜をエッチングすることができる。なお、エッチング用ガスとしては、Ｃｌ2、ＢＣｌ3、ＳｉＣｌ4、ＣＣｌ4などを代表とする塩素系ガスまたはＣＦ4、ＳＦ6、ＮＦ3などを代表とするフッ素系ガス、またはＯ2を適宜用いることができる。
【００９６】
用いるエッチング用ガスに限定はないが、ここではＢＣｌ3とＣｌ2とＯ2とを用いることが適している。それぞれのガス流量比を６５／１０／５（ｓｃｃｍ）とし、１．２Ｐａの圧力でコイル型の電極に４５０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成して１１７秒のエッチングを行う。基板側（試料ステージ）にも３００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。この第１のエッチング条件によりＡｌ膜及びＴｉ膜をエッチングして第２の導電層および第３の導電層の端部をテーパー形状とする。
【００９７】
この後、第２のエッチング条件に変え、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2とＯ2とを用い、それぞれのガス流量比を２５／２５／１０（ｓｃｃｍ）とし、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約３０秒程度のエッチングを行う。基板側（試料ステージ）にも２０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。ＣＦ4とＣｌ2を混合した第２のエッチング条件ではＡｌ膜、Ｔｉ膜、及びＷ膜とも同程度にエッチングされる。なお、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。
【００９８】
この第１のエッチング処理では、レジストからなるマスクの形状を適したものとすることにより、基板側に印加するバイアス電圧の効果により第１の導電層、第２の導電層、及び第３の導電層の端部がテーパー形状となる。このテーパー部の角度は１５〜４５°となる。こうして、第１のエッチング処理により第１の導電層と第２の導電層と第３の導電層とから成る第１の形状の導電層１１１７〜１１２２（第１の導電層１１１７ａ〜１１２２ａと第２の導電層１１１７ｂ〜１１２２ｂと第３の導電層１１１７ｃ〜１１２２ｃ）を形成する。１１１６はゲート絶縁膜であり、第１の形状の導電層１１１７〜１１２２で覆われない領域は２０〜５０ｎｍ程度エッチングされ薄くなった領域が形成される。
【００９９】
次に、レジストからなるマスク１１１０〜１１１５を除去せずに図２（Ｃ）に示すように第２のエッチング処理を行う。エッチング用ガスにＢＣｌ3とＣｌ2を用い、それぞれのガス流量比を２０／６０（sccm）とし、１．２Ｐａの圧力でコイル型の電極に６００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行う。基板側（試料ステージ）には１００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入する。この第３のエッチング条件により第２導電層及び第３導電層をエッチングする。こうして、上記第３のエッチング条件によりチタンを微量に含むアルミニウム膜及びチタン膜を異方性エッチングして第２の形状の導電層１１２４〜１１２９（第１の導電層１１２４ａ〜１１２９ａと第２の導電層１１２４ｂ〜１１２９ｂと第３の導電層１１２４ｃ〜１１２９ｃ）を形成する。１１２３はゲート絶縁膜であり、第２の形状の導電層１１２４〜１１２９で覆われない領域は若干エッチングされ薄くなった領域が形成される。また、図２（Ｂ）および図２（Ｃ）では、第１の導電層のテーパー部の長さは同一として図示しているが、実際は、配線幅の依存性があるため、配線幅によって第１の導電層のテーパー部の長さが変化する。
【０１００】
また、本実施例では第１のエッチング処理（第１のエッチング条件、第２のエッチング条件）と、第２のエッチング処理（第３のエッチング条件）とを大気に触れることなく連続的に行ってもよいし、特に限定されず、エッチング後にチャンバーから取出し、反応ガスなどを排気した後、再度チャンバーに配置して異なる条件でエッチングを順次行ってもよい。
【０１０１】
そして、レジストからなるマスクを除去せずに第１のドーピング処理を行い、半導体層にｎ型を付与する不純物元素を添加する。ドーピング処理はイオンドープ法、もしくはイオン注入法で行えば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を１．５×１０14atoms/cm2とし、加速電圧を６０〜１００ｋｅＶとして行う。ｎ型を付与する不純物元素として、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）を用いる。この場合、第２形状の導電層１１２４〜１１２８がｎ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に第１の不純物領域１１３０〜１１３４が形成される。第１の不純物領域１１３０〜１１３４には１×１０16〜１×１０17/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加する。
【０１０２】
なお、本実施例ではレジストからなるマスクを除去せずに第１のドーピング処理を行ったが、レジストからなるマスクを除去した後、第１のドーピング処理を行ってもよい。
【０１０３】
次いで、レジストからなるマスクを除去した後、図３（Ａ）に示すようにレジストからなるマスク１１３５、１１３６を形成し第２のドーピング処理を行う。マスク１１３５は駆動回路のｎチャネル型ＴＦＴの一つを形成する半導体層のチャネル形成領域及びその周辺の領域を保護するマスクであり、マスク１１３６は画素部のＴＦＴを形成する半導体層のチャネル形成領域及びその周辺の領域を保護するマスクである。また、図３（Ａ）では、便宜上、第１の導電層のテーパー部の長さは同一として図示しているが、実際は、配線幅によって第１の導電層のテーパー部の長さが変化している。従って、同一基板上に配線幅の異なる配線が複数設けられている場合、ドーピングされる領域の幅もそれぞれ異なる。
【０１０４】
第２のドーピング処理におけるイオンドープ法の条件はドーズ量を１．５×１０15atoms/cm2とし、加速電圧を６０〜１００ｋｅＶとしてリン（Ｐ）をドーピングする。ここでは、第２形状の導電層１１２４〜１１２８及びゲート絶縁膜１１２３の膜厚の差を利用して各半導体層に不純物領域を行う。勿論、マスク１１３５、１１３６で覆われた領域にはリン（Ｐ）は添加されない。こうして、第２の不純物領域１１８０〜１１８２と第３の不純物領域１１３７〜１１４１が形成される。第３の不純物領域１１３７〜１１４１には１×１０20〜１×１０21/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加されている。また、第２の不純物領域はゲート絶縁膜の膜厚差により第３の不純物領域よりも低濃度に形成され、１×１０18〜１×１０19/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加されることになる。
【０１０５】
次いで、レジストからなるマスク１１３５、１１３６を除去した後、新たにレジストからなるマスク１１４２〜１１４４を形成して図３（Ｂ）に示すように第３のドーピング処理を行う。この第３のドーピング処理により、ｐチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層にｐ型の導電型を付与する不純物元素が添加された第４の不純物領域１１４７及び第５の不純物領域１１４５、１１４６を形成する。第４の不純物領域は第２形状の導電層と重なる領域に形成されるものであり、１×１０18〜１×１０20/cm3の濃度範囲でｐ型を付与する不純物元素が添加されるようにする。また、第５の不純物領域１１４５、１１４６には１×１０20〜１×１０21/cm3の濃度範囲でｐ型を付与する不純物元素が添加されるようにする。尚、第５の不純物領域１１４６には先の工程でリン（Ｐ）が添加された領域であるが、ｐ型を付与する不純物元素の濃度がその１．５〜３倍添加されていて導電型はｐ型となっている。
【０１０６】
なお、第５の不純物領域１１４８、１１４９及び第４の不純物領域１１５０は画素部において保持容量を形成する半導体層に形成される。
【０１０７】
以上までの工程でそれぞれの半導体層にｎ型またはｐ型の導電型を有する不純物領域が形成される。第２の形状の導電層１１２４〜１１２７はゲート電極となる。また、第２の形状の導電層１１２８は画素部において保持容量を形成する一方の電極となる。さらに、第２の形状の導電層１１２９は画素部においてソース配線を形成する。
【０１０８】
また、導電層１１２４〜１１２７及び不純物領域（第１の不純物領域〜第５の不純物領域）が形成できるのであれば特に上記工程順序に限定されず、各エッチング順序、各ドーピング順序を適宜変更してもよい。
【０１０９】
次いで、ほぼ全面を覆う絶縁膜（図示しない）を形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により膜厚５０ｎｍの酸化シリコン膜を形成した。勿論、この絶縁膜は酸化シリコン膜に限定されるものでなく、他のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【０１１０】
次いで、それぞれの半導体層に添加された不純物元素を活性化処理する工程を行う。この活性化工程は、ランプ光源を用いたラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）、或いはＹＡＧレーザーまたはエキシマレーザーを裏面から照射する方法、或いは炉を用いた熱処理、或いはこれらの方法のうち、いずれかと組み合わせた方法によって行う。ただし、本実施例では、第２の導電層としてアルミニウムを主成分とする材料を用いているので、活性化工程において第２の導電層が耐え得る熱処理条件とすることが重要である。
【０１１１】
上記活性化処理と同時に、結晶化の際に触媒として使用したニッケルが高濃度のリンを含む第３の不純物領域１１３７、１１３９、１１４０、及び第５の不純物領域１１４６、１１４９ゲッタリングされ、主にチャネル形成領域となる半導体層中のニッケル濃度が低減される。その結果、チャネル形成領域を有するＴＦＴはオフ電流値が下がり、結晶性が良いことから高い電界効果移動度が得られ、良好な特性を達成することができる。なお、本実施例では半導体層を形成する段階で上記実施の形態に示した方法により１度目のゲッタリングが行われているので、ここでのリンによるゲッタリングは２度目のゲッタリングとなる。また、１度目のゲッタリングで十分ゲッタリングができている場合には、特に２度目のゲッタリングを行う必要はない。
【０１１２】
また、本実施例では、上記活性化の前に絶縁膜を形成した例を示したが、上記活性化を行った後、絶縁膜を形成する工程としてもよい。
【０１１３】
次いで、水素を含む酸化窒化シリコン膜または窒化シリコン膜からなる第１の層間絶縁膜１１５１を形成して熱処理（３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理）を行い、半導体層を水素化する工程を行う。（図３（Ｃ））この工程は第１の層間絶縁膜１１５１に含まれる水素により半導体層のダングリングボンドを終端する工程である。層間絶縁膜１１５１と半導体層との間に存在する酸化シリコン膜からなる絶縁膜（図示しない）の存在に関係なく半導体層を水素化することができる。ただし、本実施例では、第２の導電層としてアルミニウムを主成分とする材料を用いているので、水素化する工程において第２の導電層が耐え得る熱処理条件とすることが重要である。水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）を行っても良い。
【０１１４】
次いで、第１の層間絶縁膜１１５１上に有機絶縁物材料から成る第２の層間絶縁膜１１５２を形成する。本実施例では膜厚１．６μｍのアクリル樹脂膜を形成する。次いで、ソース配線１１２９に達するコンタクトホールと各不純物領域に達するコンタクトホールを形成する。本実施例では複数のエッチング処理を順次行う。本実施例では第１の層間絶縁膜をエッチングストッパーとして第２の層間絶縁膜をエッチングした後、絶縁膜（図示しない）をエッチングストッパーとして第１の層間絶縁膜をエッチングしてから絶縁膜（図示しない）をエッチングした。
【０１１５】
その後、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗなどを用いて配線及び画素電極を形成する。これらの電極及び画素電極の材料は、ＡｌまたはＡｇを主成分とする膜、またはそれらの積層膜等の反射性の優れた材料を用いることが望ましい。こうして、ソースまたはドレイン配線１１５３〜１１５８、ゲート配線１１６０、接続配線１１５９、画素電極１１６１が形成される。
【０１１６】
以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ４０１、ｐチャネル型ＴＦＴ４０２、ｎチャネル型ＴＦＴ４０３を有する駆動回路４０６と、ｎチャネル型ＴＦＴ４０４、保持容量４０５とを有する画素部４０７を同一基板上に形成することができる。本明細書中ではこのような基板を便宜上アクティブマトリクス基板と呼ぶ。
【０１１７】
駆動回路４０６のｎチャネル型ＴＦＴ４０１（第２のｎチャネル型ＴＦＴ）はチャネル形成領域１１６２、ゲート電極を形成する第２の形状の導電層１１２４と一部が重なる第２の不純物領域１１６３とソース領域またはドレイン領域として機能する第３の不純物領域１１６４を有している。ｐチャネル型ＴＦＴ４０２にはチャネル形成領域１１６５、ゲート電極を形成する第２の形状の導電層１１２５と一部が重なる第４不純物領域１１６６とソース領域またはドレイン領域として機能する第４の不純物領域１１６７を有している。ｎチャネル型ＴＦＴ４０３（第２のｎチャネル型ＴＦＴ）にはチャネル形成領域１１６８、ゲート電極を形成する第２の形状の導電層１１２６と一部が重なる第２の不純物領域１１６９とソース領域またはドレイン領域として機能する第３の不純物領域１１７０を有している。このようなｎチャネル型ＴＦＴ及びｐチャネル型ＴＦＴによりシフトレジスタ回路、バッファ回路、レベルシフタ回路、ラッチ回路などを形成することができる。特に、駆動電圧が高いバッファ回路には、ホットキャリア効果による劣化を防ぐ目的から、ｎチャネル型ＴＦＴ４０１または４０３の構造が適している。
【０１１８】
画素部４０７の画素ＴＦＴ４０４（第１のｎチャネル型ＴＦＴ）にはチャネル形成領域１１７１、ゲート電極を形成する第２の形状の導電層１１２７の外側に形成される第１の不純物領域１１７２とソース領域またはドレイン領域として機能する第３の不純物領域１１７３を有している。また、保持容量４０５の一方の電極として機能する半導体層には第４の不純物領域１１７６、第５の不純物領域１１７７が形成されている。保持容量４０５は、絶縁膜（ゲート絶縁膜と同一膜）を誘電体として、第２形状の電極１１２９と、半導体層１１０６とで形成されている。
【０１１９】
また、図２９に本実施例を実施して作製した画素ＴＦＴの電気特性（Ｉ−Ｖ特性）を示す。なお、図２９のデータは、第１の不純物領域１１７２のチャネル長方向における長さが２μｍ、ゲート絶縁膜の膜厚１１０ｎｍ、チャネル形成領域１１７１がＬ／Ｗ＝４．５μｍ／４μｍのシングルゲートでの測定結果である。図２９においては、ゲッタリングを行っているため、オフ電流値が１×１０-12（Ａ）以下にまで低減されており、さらにその他の電気特性においてはゲッタリング時の熱処理（または強光の照射）によって優れた値が得られている。一方、図３０には、比較例としてゲッタリングを行わずに同じ構造の画素ＴＦＴを作製し、その電気特性（Ｉ−Ｖ特性）を示した。図３０においては、ゲッタリングを行っていないため、オフ電流値が図２９よりも高い値を示している。また、ゲッタリングを行わない場合には、オフ電流値が高く、さらにオフ電流値のバラツキが生じる。一方、本発明のゲッタリングを行えば、オフ電流値が低く、且つ、バラツキの少ないＴＦＴを得ることができる。
【０１２０】
また、画素電極を透明導電膜で形成すると、フォトマスクは１枚増えるものの、透過型の表示装置を形成することができる。
【０１２１】
［実施例２］
実施例１では、ゲート電極構造を３層構造とした例を示したが、ゲート電極構造を２層構造とした例を示す。なお、本実施例は、ゲート電極以外は実施例１と同一であるため、異なっている点のみを説明する。
【０１２２】
本実施例では、本実施例では、膜厚３０ｎｍのＴａＮ膜からなる第１の導電膜と、膜厚３７０ｎｍのＷ膜からなる第２の導電膜を積層形成する。ＴａＮ膜はスパッタ法で形成し、Ｔａのターゲットを用い、窒素を含む雰囲気内でスパッタする。また、Ｗ膜は、Ｗのターゲットを用いたスパッタ法で形成する。
【０１２３】
本実施例では、実施例１と同様に、ＩＣＰエッチング法を用い、エッチング条件（コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印加される電力量、基板側の電極温度等）を適宜調節することによって所望のテーパー形状に膜をエッチングすることができる。なお、エッチング用ガスとしては、Ｃｌ2、ＢＣｌ3、ＳｉＣｌ4、ＣＣｌ4などを代表とする塩素系ガスまたはＣＦ4、ＳＦ6、ＮＦ3などを代表とするフッ素系ガス、またはＯ2を適宜用いることができる。
【０１２４】
実施例１と同様に第１のエッチング処理では第１及び第２のエッチング条件で行う。第１のエッチング条件として、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2とＯ2とを用い、それぞれのガス流量比を２５／２５／１０（ｓｃｃｍ）とし、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エッチングを行う。基板側（試料ステージ）にも１５０WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。第１のエッチング条件でのＷに対するエッチング速度は２００．３９ｎｍ／ｍｉｎ、ＴａＮに対するエッチング速度は８０．３２ｎｍ／ｍｉｎであり、ＴａＮに対するＷの選択比は約２．５である。また、この第１のエッチング条件によって、Ｗのテーパー角は、約２６°となる。
【０１２５】
この後、レジストからなるマスクを除去せずに第２のエッチング条件に変え、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2とを用い、それぞれのガス流量比を３０／３０（ｓｃｃｍ）とし、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約３０秒程度のエッチングを行う。基板側（試料ステージ）にも２０WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。ＣＦ4とＣｌ2を混合した第２のエッチング条件ではＷ膜及びＴａＮ膜とも同程度にエッチングされる。第２のエッチング条件でのＷに対するエッチング速度は５８．９７ｎｍ／ｍｉｎ、ＴａＮに対するエッチング速度は６６．４３ｎｍ／ｍｉｎである。
【０１２６】
上記第１のエッチング処理では、レジストからなるマスクの形状を適したものとすることにより、基板側に印加するバイアス電圧の効果により第１の導電層及び第２の導電層の端部がテーパー形状となる。このテーパー部の角度は１５〜４５°とすればよい。
【０１２７】
また、実施例１と同様に第２のエッチング処理を行う。ここでは、エッチング用ガスにＳＦ6とＣｌ2とＯ2とを用い、それぞれのガス流量比を２４／１２／２４（ｓｃｃｍ）とし、１．３Paの圧力でコイル型の電極に７００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成してエッチングを２５秒行った。基板側（試料ステージ）にも１０WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。第２のエッチング処理でのＷに対するエッチング速度は２２７．３ｎｍ／ｍｉｎ、ＴａＮに対するエッチング速度は３２．１ｎｍ／ｍｉｎであり、ＴａＮに対するＷの選択比は７．１であり、ゲート絶縁膜である酸化窒シリコン膜（ＳｉＯＮ）に対するエッチング速度は３３．７ｎｍ／ｍｉｎである。この第２のエッチング処理によりＷのテーパー角は７０°となった。
【０１２８】
実施例１に比べ、本実施例により形成されるゲート電極は、Ｗ膜とＴａＮ膜との積層で形成されているため、電気抵抗値が高いものの、耐熱性が高いため、活性化や水素化の処理条件に左右されないという利点を有している。
【０１２９】
［実施例３］
本実施例では、実施例１で作製したアクティブマトリクス基板から、アクティブマトリクス型液晶表示装置を作製する工程を以下に説明する。説明には図５を用いる。
【０１３０】
まず、実施例１に従い、図４の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図４のアクティブマトリクス基板上に配向膜を形成しラビング処理を行う。なお、本実施例では配向膜を形成する前に、アクリル樹脂膜等の有機樹脂膜をパターニングすることによって基板間隔を保持するための柱状のスペーサを所望の位置に形成した。また、柱状のスペーサに代えて、球状のスペーサを基板全面に散布してもよい。
【０１３１】
次いで、対向基板を用意する。この対向基板には、着色層、遮光層が各画素に対応して配置されたカラーフィルタが設けられている。また、駆動回路の部分にも遮光層を設けた。このカラーフィルタと遮光層とを覆う平坦化膜を設けた。次いで、平坦化膜上に透明導電膜からなる対向電極を画素部に形成し、対向基板の全面に配向膜を形成し、ラビング処理を施した。
【０１３２】
そして、画素部と駆動回路が形成されたアクティブマトリクス基板と対向基板とをシール材で貼り合わせる。シール材にはフィラーが混入されていて、このフィラーと柱状スペーサによって均一な間隔を持って２枚の基板が貼り合わせられる。その後、両基板の間に液晶材料を注入し、封止剤（図示せず）によって完全に封止する。液晶材料には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにしてアクティブマトリクス型液晶表示装置が完成する。そして、必要があれば、アクティブマトリクス基板または対向基板を所望の形状に分断する。さらに、公知の技術を用いて偏光板等を適宜設けた。そして、公知の技術を用いてＦＰＣを貼りつけた。
【０１３３】
こうして得られた液晶モジュールの構成を図５の上面図を用いて説明する。
【０１３４】
アクティブマトリクス基板８０１の中央には、画素部８０４が配置されている。画素部８０４の上側には、ソース信号線を駆動するためのソース信号線駆動回路８０２が配置されている。画素部８０４の左右には、ゲート信号線を駆動するためのゲート信号線駆動回路８０３が配置されている。本実施例に示した例では、ゲート信号線駆動回路８０３は画素部に対して左右対称配置としているが、これは片側のみの配置でも良く、液晶モジュールの基板サイズ等を考慮して、設計者が適宜選択すれば良い。ただし、回路の動作信頼性や駆動効率等を考えると、図５に示した左右対称配置が望ましい。
【０１３５】
各駆動回路への信号の入力は、フレキシブルプリント基板（Flexible Print Circuit：ＦＰＣ）８０５から行われる。ＦＰＣ８０５は、基板８０１の所定の場所まで配置された配線に達するように、層間絶縁膜および樹脂膜にコンタクトホールを開口し、接続電極８０９を形成した後、異方性導電膜等を介して圧着される。本実施例においては、接続電極はＩＴＯを用いて形成した。
【０１３６】
駆動回路、画素部の周辺には、基板外周に沿ってシール剤８０７が塗布され、あらかじめアクティブマトリクス基板上に形成されたスペーサ８１０によって一定のギャップ（基板８０１と対向基板８０６との間隔）を保った状態で、対向基板８０６が貼り付けられる。その後、シール剤８０７が塗布されていない部分より液晶素子が注入され、封止剤８０８によって密閉される。以上の工程により、液晶モジュールが完成する。
【０１３７】
また、ここでは全ての駆動回路を基板上に形成した例を示したが、駆動回路の一部に数個のＩＣを用いてもよい。
【０１３８】
［実施例４］
実施例１では画素電極が反射性を有する金属材料で形成された反射型の表示装置の例を示したが、本実施例では画素電極を透光性を有する導電膜で形成した透過型の表示装置の例を示す。
【０１３９】
層間絶縁膜を形成する工程までは実施例１と同じであるので、ここでは省略する。実施例１に従って層間絶縁膜を形成した後、透光性を有する導電膜からなる画素電極６０１を形成する。透光性を有する導電膜としては、ＩＴＯ（酸化インジウム酸化スズ合金）、酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ2Ｏ3―ＺｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等を用いればよい。
【０１４０】
その後、層間絶縁膜６００にコンタクトホールを形成する。次いで、画素電極と重なる接続電極６０２を形成する。この接続電極６０２は、コンタクトホールを通じてドレイン領域と接続されている。また、この接続電極と同時に他のＴＦＴのソース電極またはドレイン電極も形成する。
【０１４１】
また、ここでは全ての駆動回路を基板上に形成した例を示したが、駆動回路の一部に数個のＩＣを用いてもよい。
【０１４２】
以上のようにしてアクティブマトリクス基板が形成される。このアクティブマトリクス基板を用い、実施例３に従って液晶モジュールを作製し、バックライト６０４、導光板６０５を設け、カバー６０６で覆えば、図６にその断面図の一部を示したようなアクティブマトリクス型液晶表示装置が完成する。なお、カバーと液晶モジュールは接着剤や有機樹脂を用いて貼り合わせる。また、基板と対向基板を貼り合わせる際、枠で囲んで有機樹脂を枠と基板との間に充填して接着してもよい。また、透過型であるので偏光板６０３は、アクティブマトリクス基板と対向基板の両方に貼り付ける。
【０１４３】
［実施例５］
本実施例では、ＥＬ（Electro Luminescence）素子を備えた発光表示装置を作製する例を図７に示す。
【０１４４】
図７（Ａ）は、ＥＬモジュールをを示す上面図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。絶縁表面を有する基板９００（例えば、ガラス基板、結晶化ガラス基板、もしくはプラスチック基板等）に、画素部９０２、ソース側駆動回路９０１、及びゲート側駆動回路９０３を形成する。これらの画素部や駆動回路は、上記実施例に従えば得ることができる。また、９１８はシール材、９１９はＤＬＣ膜、窒化珪素膜、または酸化窒化珪素膜などからなる保護膜であり、画素部および駆動回路部はシール材９１８で覆われ、そのシール材は保護膜９１９で覆われている。さらに、接着材を用いてカバー材９２０で封止されている。熱や外力などによる変形に耐えるためカバー材９２０は基板９００と同じ材質のもの、例えばガラス基板を用いることが望ましく、サンドブラスト法などにより図７に示す凹部形状（深さ３〜１０μｍ）に加工する。さらに加工して乾燥剤９２１が設置できる凹部（深さ５０〜２００μｍ）を形成することが望ましい。また、多面取りでＥＬモジュールを製造する場合、基板とカバー材とを貼り合わせた後、ＣＯ2レーザー等を用いて端面が一致するように分断してもよい。
【０１４５】
また、ここでは図示しないが、用いる金属層（ここでは陰極など）の反射により背景が映り込むことを防ぐために、位相差板（λ／４板）や偏光板からなる円偏光板と呼ばれる円偏光手段を基板９００上に設けてもよい。
【０１４６】
なお、９０８はソース側駆動回路９０１及びゲート側駆動回路９０３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）９０９からビデオ信号やクロック信号を受け取る。また、本実施例の発光装置は、デジタル駆動であってもよく、アナログ駆動であってもよく、ビデオ信号はデジタル信号であってもよいし、アナログ信号であってもよい。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。また、これらの画素部や駆動回路と同一基板上に複雑な集積回路（メモリ、ＣＰＵ、コントローラ、Ｄ／Ａコンバータ等）を形成することも可能であるが、少ないマスク数での作製は困難である。従って、メモリ、ＣＰＵ、コントローラ、Ｄ／Ａコンバータ等を備えたＩＣチップを、ＣＯＧ（chip on glass）方式やＴＡＢ（tape automated bonding）方式やワイヤボンディング方法で実装することが好ましい。
【０１４７】
次に、断面構造について図７（Ｂ）を用いて説明する。基板９００上に絶縁膜９１０が設けられ、絶縁膜９１０の上方には画素部９０２、ゲート側駆動回路９０３が形成されており、画素部９０２は電流制御用ＴＦＴ９１１とそのドレインに電気的に接続された画素電極９１２を含む複数の画素により形成される。また、ゲート側駆動回路９０３はｎチャネル型ＴＦＴ９１３とｐチャネル型ＴＦＴ９１４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路を用いて形成される。
【０１４８】
これらのＴＦＴ（９１１、９１３、９１４を含む）は、上記実施例に従って作製すればよい。
【０１４９】
画素電極９１２はＥＬ素子の陽極として機能する。また、画素電極９１２の両端にはバンク９１５が形成され、画素電極９１２上にはＥＬ層９１６およびＥＬ素子の陰極９１７が形成される。
【０１５０】
ＥＬ層９１６としては、発光層、電荷輸送層または電荷注入層を自由に組み合わせてＥＬ層（発光及びそのためのキャリアの移動を行わせるための層）を形成すれば良い。例えば、低分子系有機ＥＬ材料や中分子系有機ＥＬ材料や高分子系有機ＥＬ材料を用いればよい。また、ＥＬ層として一重項励起により発光（蛍光）する発光材料（シングレット化合物）からなる薄膜、または三重項励起により発光（リン光）する発光材料（トリプレット化合物）からなる薄膜を用いることができる。また、電荷輸送層や電荷注入層として炭化珪素等の無機材料を用いることも可能である。これらの有機ＥＬ材料や無機材料は公知の材料を用いることができる。
【０１５１】
陰極９１７は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線９０８を経由してＦＰＣ９０９に電気的に接続されている。さらに、画素部９０２及びゲート側駆動回路９０３に含まれる素子は全て陰極９１７、シール材９１８、及び保護膜９１９で覆われている。
【０１５２】
なお、シール材９１８としては、できるだけ可視光に対して透明もしくは半透明な材料を用いるのが好ましい。また、シール材９１８はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。
【０１５３】
また、シール材９１８を用いて発光素子を完全に覆った後、すくなくとも図７に示すようにＤＬＣ膜等からなる保護膜９１９をシール材９１８の表面（露呈面）に設けることが好ましい。また、基板の裏面を含む全面に保護膜を設けてもよい。ここで、外部入力端子（ＦＰＣ）が設けられる部分に保護膜が成膜されないように注意することが必要である。マスクを用いて保護膜が成膜されないようにしてもよいし、ＣＶＤ装置で用いるマスキングテープなどで外部入力端子部分を覆うことで保護膜が成膜されないようにしてもよい。
【０１５４】
以上のような構造でＥＬ素子をシール材９１８及び保護膜で封入することにより、ＥＬ素子を外部から完全に遮断することができ、外部から水分や酸素等のＥＬ層の酸化による劣化を促す物質が侵入することを防ぐことができる。従って、信頼性の高い発光装置を得ることができる。
【０１５５】
また、画素電極を陰極とし、ＥＬ層と陽極を積層して図７とは逆方向に発光する構成としてもよい。図８にその一例を示す。なお、上面図は同一であるので省略する。
【０１５６】
図８に示した断面構造について以下に説明する。基板１０００としては、ガラス基板や石英基板の他にも、半導体基板または金属基板も使用することができる。基板１０００上に絶縁膜１０１０が設けられ、絶縁膜１０１０の上方には画素部１００２、ゲート側駆動回路１００３が形成されており、画素部１００２はｎチャネル型ＴＦＴである電流制御用ＴＦＴ１０１１とそのドレインに電気的に接続された画素電極１０１２を含む複数の画素により形成される。また、ゲート側駆動回路１００３はｎチャネル型ＴＦＴ１０１３とｐチャネル型ＴＦＴ１０１４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路を用いて形成される。
【０１５７】
画素電極１０１２はＥＬ素子の陰極として機能する。また、画素電極１０１２の両端にはバンク１０１５が形成され、画素電極１０１２上にはＥＬ層１０１６およびＥＬ素子の陽極１０１７が形成される。
【０１５８】
陽極１０１７は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線１００８を経由してＦＰＣ１００９に電気的に接続されている。さらに、画素部１００２及びゲート側駆動回路１００３に含まれる素子は全て陽極１０１７、シール材１０１８、及びＤＬＣ等からなる保護膜１０１９で覆われている。また、カバー材１０２１と基板１０００とを接着剤で貼り合わせた。また、カバー材には凹部を設け、乾燥剤１０２１を設置する。
【０１５９】
なお、シール材１０１８としては、できるだけ可視光に対して透明もしくは半透明な材料を用いるのが好ましい。また、シール材１０１８はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。
【０１６０】
また、図８では、画素電極を陰極とし、ＥＬ層と陽極を積層したため、発光方向は図８に示す矢印の方向となっている。
【０１６１】
また、仕事関数の大きい金属からなる画素電極を陽極とし、有機化合物層と、該有機化合物層上に薄い金属膜（仕事関数の小さい金属、例えば、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｃｓなど）と透明導電膜の積層からなる陰極を積層して図７とは逆方向に発光する構成としてもよい。なお、画素電極を陽極とする場合には、電流制御用ＴＦＴをｐチャネル型ＴＦＴとすることが望ましい。
【０１６２】
なお、本実施例は実施例１または実施の形態と組み合わせることが可能である。
【０１６３】
［実施例６］
本発明を実施して形成された駆動回路や画素部は様々なモジュール（アクティブマトリクス型液晶モジュール、アクティブマトリクス型ＥＬモジュール、アクティブマトリクス型ＥＣモジュール）を完成させることができる。即ち、本発明を実施することによって、それらを組み込んだ全ての電子機器が完成される。
【０１６４】
その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ヘッドマウントディスプレイ（ゴーグル型ディスプレイ）、カーナビゲーション、プロジェクタ、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等）などが挙げられる。それらの一例を図９〜図１１に示す。
【０１６５】
図９（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体２００１、画像入力部２００２、表示部２００３、キーボード２００４等を含む。
【０１６６】
図９（Ｂ）はビデオカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、音声入力部２１０３、操作スイッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１０６等を含む。
【０１６７】
図９（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モービルコンピュータ）であり、本体２２０１、カメラ部２２０２、受像部２２０３、操作スイッチ２２０４、表示部２２０５等を含む。
【０１６８】
図９（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体２３０１、表示部２３０２、アーム部２３０３等を含む。
【０１６９】
図９（Ｅ）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２４０１、表示部２４０２、スピーカ部２４０３、記録媒体２４０４、操作スイッチ２４０５等を含む。なお、このプレーヤーは記録媒体として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。
【０１７０】
図９（Ｆ）はデジタルカメラであり、本体２５０１、表示部２５０２、接眼部２５０３、操作スイッチ２５０４、受像部（図示しない）等を含む。
【０１７１】
図１０（Ａ）はフロント型プロジェクターであり、投射装置２６０１、スクリーン２６０２等を含む。実施例４を投射装置２６０１の一部を構成する液晶モジュール２８０８に適用し、装置全体を完成させることができる。
【０１７２】
図１０（Ｂ）はリア型プロジェクターであり、本体２７０１、投射装置２７０２、ミラー２７０３、スクリーン２７０４等を含む。実施例４を投射装置２７０２の一部を構成する液晶モジュール２８０８に適用し、装置全体を完成させることができる。
【０１７３】
なお、図１０（Ｃ）は、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）中における投射装置２６０１、２７０２の構造の一例を示した図である。投射装置２６０１、２７０２は、光源光学系２８０１、ミラー２８０２、２８０４〜２８０６、ダイクロイックミラー２８０３、プリズム２８０７、液晶モジュール２８０８、位相差板２８０９、投射光学系２８１０で構成される。投射光学系２８１０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１０（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。
【０１７４】
また、図１０（Ｄ）は、図１０（Ｃ）中における光源光学系２８０１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２８０１は、リフレクター２８１１、光源２８１２、レンズアレイ２８１３、２８１４、偏光変換素子２８１５、集光レンズ２８１６で構成される。なお、図１０（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。
【０１７５】
ただし、図１０に示したプロジェクターにおいては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示しており、反射型の電気光学装置及びＥＬモジュールでの適用例は図示していない。
【０１７６】
図１１（Ａ）は携帯電話であり、本体２９０１、音声出力部２９０２、音声入力部２９０３、表示部２９０４、操作スイッチ２９０５、アンテナ２９０６、画像入力部（ＣＣＤ、イメージセンサ等）２９０７等を含む。
【０１７７】
図１１（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であり、本体３００１、表示部３００２、３００３、記憶媒体３００４、操作スイッチ３００５、アンテナ３００６等を含む。
【０１７８】
図１１（Ｃ）はディスプレイであり、本体３１０１、支持台３１０２、表示部３１０３等を含む。
【０１７９】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器の作製方法に適用することが可能である。また、本実施例の電子機器は実施例１〜５のどのような組み合わせからなる構成を用いても実現することができる。
【０１８０】
［実施例７］
本実施例では、以下に示す手順で実験を行い、スパッタ法で成膜した非晶質シリコン膜中の希ガス元素の濃度と成膜圧力の関係を得た。
【０１８１】
ＲＦ電源を用いるスパッタ装置でガラス基板上に希ガス元素を含む非晶質シリコン膜を成膜した。シリコンターゲットを用い、ガス（Ａｒ）流量を５０（sccm）、成膜パワーを３ｋＷ、基板温度を１５０℃とし、０．２μｍの厚さ毎に成膜圧力を変化させた。なお、成膜圧力は排気側のコンダクタンスバルブによって調節する。ガラス基板上に成膜圧力をそれぞれ０．２Ｐａ、０．４Ｐａ、０．６Ｐａ、０．８Ｐａ、１．０Ｐａ、１．２Ｐａとし、各条件毎に０．２μｍの厚さで順に成膜し、成膜された膜中のＡｒの原子濃度を二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）にて測定した。得られた結果を図１２に示す。図１２において縦軸はＡｒの原子濃度、横軸は試料表面からの深さを示している。加えて、図１２には縦軸を二次イオン強度とし、横軸を試料表面からの深さとしたシリコンのイオン強度も示した。
【０１８２】
図１２より、成膜圧力が低ければ低いほど、膜中におけるＡｒの原子濃度が高くなりゲッタリングサイトとして好適な膜が成膜できることがわかる。成膜圧力が低ければ低いほど、膜中におけるＡｒの原子濃度が高くなる理由としては、スパッタの成膜圧力が低い方が反応室内のＡｒガスと反跳原子（ターゲット表面で反射されるＡｒ原子）との衝突確率が小さくなるため、反跳原子が基板に入射しやすくなることがあげられる。
【０１８３】
従って、上記実施の形態におけるゲッタリングサイト（アルゴンを含む非晶質シリコン膜）は、図１２を用いて成膜圧力を適宜設定して形成すればよい。
【０１８４】
なお、本発明者らの実験結果では、膜中におけるＡｒの原子濃度が高く、且つ基板内分布が最も良好な条件は、成膜圧力０．３Ｐａであった。
【０１８５】
〔実施例８〕
本実施例では、実施例７で得られた試料及び図１２を用い、膜の内部応力をそれぞれ測定し、スパッタ法で成膜した膜中の希ガス元素の原子濃度と膜の内部応力との関係を図１３に示した。
【０１８６】
図１２より、成膜圧力０．２Ｐａでの膜中のＡｒの平均原子濃度を算出し、膜中の内部応力を測定してプロットした。以下、同様に成膜圧力０．４Ｐａ、０．８Ｐａ、１．２Ｐａでの膜中のＡｒの平均原子濃度を算出し、膜中の内部応力を測定してプロットした。こうして得られたグラフが図１３である。
【０１８７】
図１３より、膜中におけるＡｒの原子濃度が高ければ高いほど高い圧縮応力を示している。
【０１８８】
従って、上記実施の形態においては図１３を用い、後の熱処理によって膜剥がれが生じない範囲でＡｒの原子濃度を設定し、希ガス元素を含む非晶質シリコン膜の内部応力および該膜上に積層する膜の内部応力を調節することが望ましい。
【０１８９】
〔実施例９〕
本実施例では、以下に示す手順で実験を行い、ゲッタリングサイト、即ち第２の半導体膜の膜厚と表面のニッケル／シリコン濃度比との関係を得た。
【０１９０】
試料は、ガラス基板上に酸化窒化シリコン膜からなる下地絶縁膜（膜厚１５０ｎｍ）と非晶質シリコン膜を大気に触れさせずに積層形成し、ニッケルを用いて結晶化させて結晶構造を有する半導体膜を得たものを用いる。ここでは、膜厚５０ｎｍの非晶質シリコン膜上に重量換算で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た後、炉によって脱水素化のための熱処理（５００℃、１時間）を行い、さらに、５５０℃、４時間の熱処理を行って結晶構造を有するシリコン膜を得た。この段階でＴＸＲＦ（Total Refrection X-Ray Fluorescence:全反射蛍光Ｘ線分光）により表面におけるニッケル濃度とシリコン濃度を測定し、シリコン濃度に対するニッケル濃度の比（ニッケル／シリコン濃度比）を算出したところ、１．５×１０-4〜２×１０-4となった。
【０１９１】
次いで、結晶化率を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修するためのレーザー光（ＸｅＣｌ）の照射を行った。このレーザー光の照射により結晶構造を有するシリコン膜上に薄い酸化膜を形成した。さらに、この段階でもＴＸＲＦによりニッケル／シリコン濃度比を算出したところ、２×１０-3〜８×１０-3となった。これはレーザー光の照射により形成されたリッジなどの表面状態による散乱の効果が大きくなったことと、表面付近にニッケルが偏析したことによるものだと考えられる。
【０１９２】
次いで、レーザー光の照射により形成された酸化膜に加え、オゾン水で表面を１２０秒処理して合計１〜５ｎｍの酸化膜からなるバリア層を形成した。次いで、バリア層上にスパッタ法にてゲッタリングサイトとなる希ガス元素を含むシリコン膜を形成する。ここではＡｒの流量を５０（sccm）、成膜圧力を０．２Ｐａ、パワー３ｋＷ、基板温度１５０℃とし、ゲッタリングサイトの膜厚依存性を調べるため膜厚を５ｎｍ〜１５０ｎｍで条件を振って、それぞれ合計２１本のタングステンハロゲンランプを用いたマルチタスク型のランプアニール装置で６５０℃、３分の光の照射を行ってゲッタリングした。このランプアニール装置は、パイロメーターを用いて基板下部から温度をモニター可能となっており、このパイロメーターに表示される値を、本明細書におけるランプアニール装置での加熱温度としている。なお、上記条件でのゲッタリングサイトに含まれるアルゴン元素の原子濃度は、３×１０20／ｃｍ3〜６×１０20／ｃｍ3、酸素の原子濃度は１×１０19／ｃｍ3〜３×１０19／ｃｍ3である。
【０１９３】
上記各照射条件でゲッタリングを行った後、ゲッタリングサイト及びバリア層を除去してＴＸＲＦによりニッケル／シリコン濃度比を算出し、その値とゲッタリングサイトの膜厚との関係を図１４に示した。
【０１９４】
図１４より、ゲッタリングサイトの膜厚が厚ければ厚いほどニッケル／シリコン濃度比が低く、ゲッタリング効果が増大している。
【０１９５】
従って、上記実施の形態におけるゲッタリングサイトの膜厚は、図１４を用いて適宜設定すればよい。
【０１９６】
また、図１４より、ゲッタリングサイトの膜厚が５０ｎｍより薄いと成膜された膜のバラツキが大きく、シリコン濃度に対してニッケル濃度の高い箇所が表面に存在していることを示している。従って、膜厚が５０ｎｍである結晶構造を有するシリコン膜に対して、ゲッタリングサイト（希ガス元素を含む非晶質シリコン膜）の膜厚は少なくとも５０ｎｍ以上であることが望ましい。
【０１９７】
また、上記ゲッタリングサイトを除去する前のゲッタリングサイトの表面状態を光学顕微鏡で観察した写真図を図１５に示した。なお、図１５（Ａ）はゲッタリングサイトの膜厚を２０ｎｍとした表面状態を示し、図１５（Ｂ）はゲッタリングサイトの膜厚を５０ｎｍとした表面状態を示し、図１５（Ｃ）はゲッタリングサイトの膜厚を１５０ｎｍとした表面状態を示している。図１５に示したように、ゲッタリングの際に行われた光の照射（６５０℃、３分）により、ゲッタリングサイトの表面に結晶核が発生していることが観察された。膜厚が薄いほど結晶核が大きく成長している傾向が見られることから、ゲッタリングサイトの膜厚を増加させることは、単純にゲッタリングサイトの体積が大きくなるだけでなく、結晶化していないゲッタリングサイトの体積が大きくなることがゲッタリング効果の増大に寄与していると考えられる。
【０１９８】
また、ゲッタリングサイトの膜厚を１５０ｎｍとし、ゲッタリングの際に行われる光の照射条件をそれぞれ６５０℃、３分の処理、６５０℃、５分の処理、７００℃、３分の処理で行い、ゲッタリングサイトの表面を比較したところ、処理時間が長く、温度が高いほど結晶核が大きく成長している傾向が見られた。
【０１９９】
〔実施例１０〕
本実施例は、以下に示す手順で実験を行い、ゲッタリング前後での結晶構造を有するシリコン膜の結晶性を調べた。
【０２００】
試料は、実施例９と同一の手順でガラス基板上に下地絶縁膜、結晶構造を有するシリコン膜、酸化膜からなるバリア層、ゲッタリングサイトを順次形成したものを用いる。ゲッタリングサイトを形成した後、ランプアニール装置を用いて５００℃、４０秒の熱処理を行った後、さらにランプアニール装置を用いて６００℃、３分の熱処理、７００℃、３分の熱処理をそれぞれ行いゲッタリングした。その後、ゲッタリングサイト及びバリア層を除去し、それぞれの熱処理における結晶構造を有するシリコン膜のラマン光学特性を測定した。こうして得られたラマンシフトを図１６に示し、ラマン半値半幅を図１７に示す。なお、図１６で０℃の位置にプロットされたデータは、ランプアニール装置を用いて５００℃、４０秒の熱処理のみを行ったものである。図１６及び図１７より、ランプアニール装置を用いてゲッタリングを行った温度が高ければ高いほどラマンシフトが高くなっており、ゲッタリングと同時に結晶構造を有するシリコン膜の結晶性が向上していることが読み取れる。
【０２０１】
従って、上記実施の形態におけるゲッタリングでは、ゲッタリングと同時に結晶構造を有するシリコン膜の結晶性が向上していると考えられる。
【０２０２】
〔実施例１１〕
本実施例では、以下に示す手順で実験を行い、ゲッタリングの加熱処理としてランプアニール装置を用いた場合における最適温度を得た。
【０２０３】
試料は、石英基板上に設けられた膜厚５０ｎｍの非晶質シリコン膜上に重量換算で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た後、合計２１本のタングステンハロゲンランプを用いたマルチタスク型のランプアニール装置で７００℃、１１０秒の光の照射を行って結晶構造を有するシリコン膜を得たものを用いる。次いで、結晶化率を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修するためのレーザー光（ＸｅＣｌ）の照射を行った。次いで、レーザー光の照射により形成された酸化膜に加え、オゾン水で表面を１２０秒処理して合計１〜５ｎｍの酸化膜からなるバリア層を形成した。次いで、バリア層上にスパッタ法にてゲッタリングサイトとなる希ガス元素を含むシリコン膜を形成する。ここではゲッタリングサイトをスパッタ法により成膜圧力０．３Ｐａで得られた膜厚１５０ｎｍを有し、アルゴンを含む非晶質シリコン膜とした。なお、上記条件でのゲッタリングサイトに含まれるアルゴン元素の原子濃度は、３×１０20／ｃｍ3〜６×１０20／ｃｍ3、酸素の原子濃度は１×１０19／ｃｍ3〜３×１０19／ｃｍ3である。その後、ランプアニール装置を用いて５００℃、４０秒の熱処理を行った後、さらに５００〜７５０℃、３分の熱処理を行いゲッタリングした。
【０２０４】
各温度でのゲッタリングの効果は、ゲッタリングサイト及びバリア層を除去した後、結晶構造を有するシリコン膜表面をＦＰＭで処理して形成されたエッチピットの数を光学顕微鏡で見ながらカウントして得たエッチピット密度でそれぞれ比較を行った。図１８にエッチピット密度の実験結果を示す。
【０２０５】
なお、添加したニッケルの大部分はニッケルシリサイドとして結晶構造を有するシリコン膜に残存するが、これはＦＰＭ（フッ酸、過酸化水素水、純水の混合液）によりエッチングされることが知られている。従って、被ゲッタリング領域（ここでは結晶構造を有するシリコン膜）をＦＰＭで処理してエッチピットの有無を確認することにより、ゲッタリングの効果を確認することができる。この場合、エッチピットの数が少ない程、ゲッタリングの効果が高いことを意味する。
【０２０６】
図１８より、最もゲッタリングの効果が高い温度範囲は、６５０℃〜７００℃であることが読みとれる。なお、７００℃以下でゲッタリングを行った試料の基板の形状における変化量はほとんどなかったが、７５０℃で行った試料は、基板の形状における変化量が大きかった。
【０２０７】
従って、上記実施の形態におけるゲッタリングにランプアニール装置を用いる場合、処理温度は、図１８を用いて適宜設定すればよい。
【０２０８】
〔実施例１２〕
本実施例では、以下に示す手順で実験を行い、ゲッタリングにおけるニッケル元素及びアルゴン元素の濃度分布の変化を調べた。
【０２０９】
試料は、ガラス基板上に酸化窒化シリコン膜からなる下地絶縁膜（膜厚１５０ｎｍ）を形成した後、実施例１１と同一の手順で、結晶構造を有するシリコン膜（膜厚５０ｎｍ）と酸化膜からなるバリア層（膜厚１〜５ｎｍ）とを得た後、ゲッタリングサイトをスパッタ法により成膜圧力０．３Ｐａで得られた膜厚１５０ｎｍを有し、アルゴンを含む非晶質シリコン膜としたものを用いる。なお、上記条件でのゲッタリングサイトに含まれるアルゴン元素の原子濃度は、３×１０20／ｃｍ3〜６×１０20／ｃｍ3、酸素の原子濃度は１×１０19／ｃｍ3〜３×１０19／ｃｍ3である。
【０２１０】
ゲッタリングサイトを形成した後、ランプアニール装置を用いて行われる光の照射条件をそれぞれ５５０℃、３分の処理、６５０℃、３分の処理、７５０℃、３分の処理としてゲッタリングを行い、その後、ＳＩＭＳ分析によりニッケルの原子濃度とアルゴンの原子濃度をそれぞれ測定した。
【０２１１】
図１９は、５５０℃、３分の処理を行った後のニッケル原子濃度分布を示し、図２０は、アルゴン原子濃度を示している。図１９より、結晶構造を有するシリコン膜に含まれていたニッケルの一部がゲッタリングサイトに拡散している、即ちゲッタリングが行われていることが見て取れる。しかし、図１９から分かるように５５０℃、３分の処理ではゲッタリングは不十分であり、結晶構造を有するシリコン膜にニッケル原子濃度が１×１０17／ｃｍ3〜１×１０18／ｃｍ3で存在している。
【０２１２】
図２１は、６５０℃、３分の処理を行った後のニッケル原子濃度分布を示し、図２２は、アルゴン原子濃度を示している。図２１より、拡散したニッケルはゲッタリングサイトに濃度範囲１×１０18／ｃｍ3〜３×１０18／ｃｍ3で含有され、結晶構造を有するシリコン膜に含まれていたニッケルが検出下限値５×１０16／ｃｍ3程度にまで低減され、６５０℃、３分の処理では十分ゲッタリングが行われたことが読み取れる。
【０２１３】
図２３は、７５０℃、３分の処理を行った後のニッケル原子濃度分布を示し、図２４は、アルゴン原子濃度を示している。図２３より、６５０℃と同様に十分ゲッタリングが行われたことが読み取れる。また、図２０及び図２２と比較して図２４は、ゲッタリングサイトに含有されていたアルゴンの原子濃度が低減されていることが読み取れる。これは、７５０℃、３分の処理によりゲッタリングサイト中に含まれていたアルゴンが膜の外に放出されたことが原因であると考えられる。
【０２１４】
従って、図１９〜図２４の結果から、上記実施の形態におけるゲッタリングによって、実際に結晶構造を有するシリコン膜中のニッケルがゲッタリングサイトに移動していることが確認できた。
【０２１５】
〔実施例１３〕
本実施例では、ゲッタリングサイトとなるアルゴンを含む非晶質シリコン膜をスパッタ法により形成する際、バリア層をレーザー光による酸化膜に加えオゾン水による酸化膜で形成した場合において、結晶構造を有するシリコン膜にアルゴンが添加されていないことを確認する実験を以下に示す手順で行った。
【０２１６】
試料は、石英基板上に酸化窒化シリコン膜からなる下地絶縁膜（膜厚１５０ｎｍ）を形成した後、実施例１１と同一の手順で、結晶構造を有するシリコン膜を得たものを用いる。次いで、結晶化率を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修するためのレーザー光（ＸｅＣｌ）の照射を行った。次いで、レーザー光の照射により形成された酸化膜に加え、オゾン水で表面を１２０秒処理して合計１〜５ｎｍの酸化膜からなるバリア層を形成した。次いで、スパッタ法により成膜圧力０．３Ｐａでアルゴンを含む非晶質シリコン膜（膜厚５０ｎｍ）を形成した。そして、アルゴンを含む非晶質シリコン膜を除去した段階でバリア層、即ち酸化膜表面のアルゴン／シリコン濃度比とニッケル／シリコン濃度比とをＴＸＲＦにより測定し、さらに希フッ酸（１／１００希釈）で３０秒、１分、２分、４分の処理をそれぞれ行い、その都度ＴＸＲＦにより測定した。これらの測定結果を図２５に示した。なお、希フッ酸で１分処理した段階で酸化膜が除去されていることを確認した。図２５より、酸化膜表面にアルゴンが多く添加されていることが分かる。一方、結晶構造を有するシリコン膜にはアルゴンが検出されなかった。即ち、バリア層は、スパッタ法での成膜の際、結晶構造を有するシリコン膜にアルゴンが添加されることを防止したことが確認できた。
【０２１７】
また、図２５中に示したニッケル／シリコン濃度比は、ほぼ一定の値（１．４×１０-3〜３×１０-3）を示した。これらの試料は、ゲッタリングを行っていないため、結晶構造を有するシリコン膜中に高濃度のニッケルが含まれていることが読み取れる。
【０２１８】
また、比較のため、上記バリア層に代えて、レーザー光で形成された酸化膜を除去した後、オゾン水で表面を１２０秒処理してバリア層を形成した試料を作製し、同様の実験を行い、ＴＸＲＦでアルゴン／シリコン濃度比を測定したところ、僅かに結晶構造を有するシリコン膜にアルゴンが検出された。
【０２１９】
以上の実験結果から、上記実施の形態におけるバリア層をレーザー光による酸化膜とオゾン水で処理した酸化膜とで形成することによって、結晶構造を有するシリコン膜にアルゴンが添加されることを防止でき、最適であると考えられる。
【０２２０】
〔実施例１４〕
本実施例では、ゲッタリングサイトを形成する前にレーザー光を照射する場合と照射しない場合とでゲッタリングを行い、両者を比較する実験を以下に示す手順で行った。
【０２２１】
試料は、実施例１３と同一の手順で、石英基板上に酸化窒化シリコン膜からなる下地絶縁膜（膜厚１５０ｎｍ）を形成した後、結晶構造を有するシリコン膜を得たものを用いる。次いで、結晶化率を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修するためのレーザー光（ＸｅＣｌ）の照射を行った試料とレーザー光の照射を行わなかった試料とを用意した。次いで、両方の試料においてオゾン水で表面を１２０秒処理して酸化膜からなるバリア層を形成した。次いで、両方の試料においてスパッタ法により成膜圧力０．３Ｐａでアルゴンを含む非晶質シリコン膜（膜厚５０ｎｍ）を形成した。ゲッタリングサイトとなるアルゴンを含む非晶質シリコン膜を形成した後、ランプアニール装置を用いて行われる光の照射条件をそれぞれ６５０℃、３分の処理、６５０℃、５分の処理、７５０℃、３分の処理、７５０℃、５分の処理としてゲッタリングを行い、ゲッタリングサイト表面のニッケル／シリコン濃度比をＴＸＲＦによりそれぞれ測定した。測定した実験結果を図２６に示す。図２６よりレーザー有りの試料の方が、レーザー無しの試料よりもニッケル／シリコン濃度比が約一桁高く、結晶構造を有するシリコン膜中のニッケルが多くゲッタリングサイトに移動していることが読み取れる。
【０２２２】
続いて、ゲッタリングサイトとバリア層を除去した後、結晶構造を有するシリコン膜表面のニッケル／シリコン濃度比をＴＸＲＦによりそれぞれ測定した。測定した実験結果を図２７に示す。図２７においてもレーザー有りの試料の方が、レーザー無しの試料よりもニッケル／シリコン濃度比が約一桁以上低く、結晶構造を有するシリコン膜中のニッケルが多くゲッタリングサイトに移動したことが読み取れる。また、ランプアニール装置を用いて行われる温度が高い７００℃のほうが結晶構造を有するシリコン膜表面のニッケル／シリコン濃度比が低減されている。また、ランプアニール装置を用いて行われる処理時間が長い５分のほうが結晶構造を有するシリコン膜表面のニッケル／シリコン濃度比が低減されている。
【０２２３】
これらの実験結果から、レーザー光を照射したほうが、ゲッタリング効果が増大しており、最適であると考えられる。
【０２２４】
また、比較のため、レーザー光の照射しなかった試料に対してゲッタリングサイト除去後にレーザー光を照射して結晶構造を有するシリコン膜表面のニッケル／シリコン濃度比をＴＸＲＦにより測定した。その結果を図２７に示したが、ゲッタリング後にレーザー光を照射した場合、レーザー光の照射する前の試料と比べてさらにニッケル／シリコン濃度比が約一桁高くなってしまった。
【０２２５】
これらの実験結果から、ゲッタリング前にレーザー光を照射したほうが、ゲッタリング効果が増大しており、最適であると考えられる。
【０２２６】
従って、上記実施の形態におけるゲッタリングは、レーザー光（ＸｅＣｌ）を照射して酸化膜を形成し、さらにオゾン水で処理した酸化膜とで形成した後、ゲッタリングサイトを形成してゲッタリングを行う工程順序が最適であると考えられる。
【０２２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明における希ガス元素を含む半導体膜を積層した後に加熱するゲッタリングは、結晶構造を有する半導体膜中に残存する金属元素をゲッタリングさせる効果が極めて高い。これは、触媒作用のある金属元素を用いて作製される結晶構造を有する半導体膜の高純度化に寄与するばかりでなく、結晶構造を有する半導体膜を用いる半導体装置の生産性の向上にも寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態を示す図である。
【図２】 アクティブマトリクス基板の作製工程を示す図である。
【図３】 アクティブマトリクス基板の作製工程を示す図である。
【図４】 アクティブマトリクス基板の作製工程を示す図である。
【図５】 液晶モジュールの外観を示す上面図である。
【図６】 液晶表示装置の断面図の一例を示す図である。
【図７】 ＥＬモジュールの上面および断面を示す図である。
【図８】 ＥＬモジュールの断面を示す図である。
【図９】 電子機器の一例を示す図である。
【図１０】 電子機器の一例を示す図である。
【図１１】 電子機器の一例を示す図である。
【図１２】 スパッタ成膜圧力とＡｒ濃度の関係を示す濃度プロファイルである。
【図１３】 ゲッタリングサイトにおける内部応力とＡｒ濃度の関係を示すグラフである。
【図１４】 ゲッタリングサイトの膜厚依存性を示すグラフである。
【図１５】 ゲッタリング後の表面状態を示す写真図である。
【図１６】 ゲッタリング有無によるラマンシフトの違いを示すグラフである。
【図１７】 ゲッタリング有無による半値半幅の違いを示すグラフである。
【図１８】 ゲッタリング温度とエッチピット密度の関係を示すグラフである。
【図１９】 ゲッタリング（550℃、3分）後のニッケル濃度プロファイルである。
【図２０】 ゲッタリング（550℃、3分）後のアルゴン濃度、酸素濃度プロファイルである。
【図２１】 ゲッタリング（650℃、3分）後のニッケル濃度プロファイルである。
【図２２】 ゲッタリング（650℃、3分）後のアルゴン濃度、酸素濃度プロファイルである。
【図２３】 ゲッタリング（750℃、3分）後のニッケル濃度プロファイルである。
【図２４】 ゲッタリング（750℃、3分）後のアルゴン濃度、酸素濃度プロファイルである。
【図２５】 酸化膜のエッチング時間によるＡｒ濃度およびＮｉ濃度の変化を示すグラフである。
【図２６】 ゲッタリング後のゲッタリングサイトにおける表面濃度比を示すグラフである。
【図２７】 ゲッタリング後の結晶構造を有するシリコン膜における表面濃度比を示すグラフである。
【図２８】 スパッタ法（ＲＦ方式）によって成膜されたシリコン膜中のＡｒ濃度を示すＳＩＭＳデータ（ＲＦ電力依存性）である。
【図２９】 実施例１に従い作製した画素ＴＦＴの電気特性（Ｉ−Ｖ特性）
【図３０】 ゲッタリングを行わずに作製した画素ＴＦＴの電気特性（比較例）
Claims (14)
- 絶縁膜上に非晶質シリコンにより第１の半導体膜を形成し、
前記第１の半導体膜にニッケルを添加し、
前記第１の半導体膜を結晶化させて結晶構造を有する第１の半導体膜を形成し、
前記結晶構造を有する第１の半導体膜の表面にバリア層を形成し、
前記バリア層上にアルゴンを含む非晶質シリコンにより第２の半導体膜を形成し、
前記第２の半導体膜に前記ニッケルをゲッタリングして結晶構造を有する第１の半導体膜中の前記ニッケルを除去または低減し、
前記第２の半導体膜を除去することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項１において、前記絶縁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１または請求項２において、前記第２の半導体膜に含まれる酸素濃度は、前記第１の半導体膜に含まれる酸素濃度より高いことを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 請求項３において、前記第１の半導体膜に含まれる酸素濃度は、５×１０１８／ｃｍ３ 未満とすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 請求項３または４において、前記第２の半導体膜に含まれる酸素濃度は、５×１０１８／ｃｍ３ 以上とすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 請求項１乃至５のいずれか一において、前記第２の半導体膜は、アルゴンを含む雰囲気中で半導体をターゲットとするスパッタ法により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１乃至５のいずれか一において、前記第２の半導体膜は、アルゴンを含む雰囲気中でリンまたはボロンを含む半導体をターゲットとするスパッタ法により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１乃至７のいずれか一において、加熱処理により、前記第２の半導体膜に前記ニッケルをゲッタリングして結晶構造を有する第１の半導体膜中の前記ニッケルを除去または低減することを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 請求項１乃至７のいずれか一において、前記半導体膜に強光を照射する処理により、前記第２の半導体膜に前記ニッケルをゲッタリングして結晶構造を有する第１の半導体膜中の前記ニッケルを除去または低減することを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 請求項１乃至７のいずれか一において、加熱処理を行い、且つ、前記半導体膜に強光を照射する処理により、前記第２の半導体膜に前記ニッケルをゲッタリングして結晶構造を有する第１の半導体膜中の前記ニッケルを除去または低減することを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 請求項９または請求項１０において、前記強光は、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、または高圧水銀ランプから射出された光であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 請求項１乃至１１のいずれか一において、前記バリア層は、オゾンを含む溶液で前記結晶構造を有する半導体膜の表面を酸化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１乃至１１のいずれか一において、前記バリア層は、酸素雰囲気下の紫外線の照射で前記結晶構造を有する半導体膜の表面を酸化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１乃至１１のいずれか一において、前記バリア層は、レーザー光の照射により前記結晶構造を有する半導体膜の表面を酸化した後、さらにオゾンを含む溶液で前記結晶構造を有する半導体膜の表面を酸化して形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
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