JP2000058847A

JP2000058847A - 半導体素子からなる半導体回路を備えた半導体装置およびその作製方法

Info

Publication number: JP2000058847A
Application number: JP10229990A
Authority: JP
Inventors: Shunpei Yamazaki; 舜平山崎; Hideaki Kuwabara; 秀明桑原
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1998-07-31
Filing date: 1998-07-31
Publication date: 2000-02-25

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、活性層、特にチャネル形成領域を
構成する領域とゲート絶縁膜との界面を良好なものとす
ることにより、ＴＦＴの特性を向上させるとともに均一
な特性を有する半導体素子からなる半導体回路を備えた
半導体装置およびその作製方法を提供するものである。【解決手段】上記目的を解決するため、本発明は、
絶縁表面上に初期半導体膜と第１のゲート絶縁膜を連続
的に形成し、次いで第１のゲート絶縁膜を介して赤外光
または紫外光（レーザー光）の照射による初期半導体膜
の結晶化を行った後、パターニングを行い所望の形状を
有する活性層及び第１のゲート絶縁膜を得た後、第２の
ゲート絶縁膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、絶縁ゲート型トラ
ンジスタ等の半導体素子からなる半導体回路を備えた半
導体装置の構造およびその作製方法に関する。特に、バ
ルブ金属膜で形成された配線を有する半導体素子からな
る半導体回路を備えた半導体装置の構造およびその作製
方法に関する。本発明の半導体装置は、薄膜トランジス
タ（ＴＦＴ）やＭＯＳトランジスタ等の素子だけでな
く、これら絶縁ゲート型トランジスタで構成された半導
体回路を有する表示装置やイメージセンサ等の電気光学
装置をも含むものである。加えて、本発明の半導体装置
は、これらの表示装置および電気光学装置を搭載した電
子機器をも含むものである。

【０００２】

【従来の技術】絶縁性を有する基板上に形成された薄膜
トランジスタ（ＴＦＴ）により画素マトリクス回路およ
び駆動回路を構成したアクティブマトリクス型液晶ディ
スプレイが注目を浴びている。液晶ディスプレイは０．
５〜２０インチ程度のものまで表示ディスプレイとして
利用されている。

【０００３】現在、高精細な表示が可能な液晶ディスプ
レイを実現するために、ポリシリコンで代表される結晶
性半導体膜を活性層とするＴＦＴが注目されている。結
晶性半導体膜を活性層とするＴＦＴは、アモルファスシ
リコンで代表される非晶質を有する半導体膜を活性層と
するＴＦＴと比較して動作速度や駆動能力が高い一方、
個々のＴＦＴの電気特性のバラツキが大きいという問題
があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】現在、ＴＦＴには高移
動度が求められており、ＴＦＴの活性層としては、非晶
質を有する半導体膜よりも移動度の高い結晶性半導体膜
を用いることが有力視されている。従来のＴＦＴは、以
下に概略説明するように作製される。

【０００５】まず、絶縁基板上にアモルファスシリコン
膜を成膜し、このアモルファスシリコン膜（非晶質珪素
膜）を加熱、またはレーザー光の照射等の結晶化処理を
施してポリシリコン膜（多結晶珪素膜）を形成する。次
いで、このポリシリコン膜を所望の形状にパターニング
した後、その上にゲート絶縁膜とゲート電極形成材料層
を堆積し、これらをパターニングしてゲート電極を形成
する。次いで、導電性を付与する不純物をポリシリコン
膜に選択的に導入してソース領域、ドレイン領域となる
不純物領域を形成する。続いて、層間絶縁膜を堆積し、
ソース領域、ドレイン領域上を露出させるコンタクトホ
ールを形成した後、金属膜を形成し、これをパターニン
グして、ソース領域、ドレイン領域と接触する金属配線
を形成する。こうして、ＴＦＴの作製工程を完了する。

【０００６】このように従来では、非晶質を有する半導
体膜の成膜後、幾つかの工程（例えば、結晶化工程、パ
ターニング工程）を施した後、ゲート絶縁膜を形成して
いる。

【０００７】そのため、ゲート絶縁膜の形成前に活性層
となる結晶性半導体膜の表面が大気中の不純物（酸素、
水分等）、またはゲート絶縁膜の形成前の工程で生じる
不純物により汚染または酸化されてしまっていた。この
汚染または酸化された表面を有する結晶性半導体膜上に
ゲート絶縁膜を形成すると、活性層、特にチャネル形成
領域とゲート絶縁膜との界面特性が低下し、ＴＦＴの電
気的特性のバラツキや低下を引き起こす原因となってい
た。

【０００８】本発明は、活性層、特にチャネル形成領域
を構成する領域とゲート絶縁膜との界面を良好なものと
することにより、ＴＦＴの特性を向上させるとともに均
一な特性を有する半導体素子からなる半導体回路を備え
た半導体装置およびその作製方法を提供するものであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するた
め、本発明は、絶縁表面上に初期半導体膜と第１のゲー
ト絶縁膜を連続的に形成し、次いで第１のゲート絶縁膜
を介して赤外光または紫外光（レーザー光）の照射によ
る非晶質を有する半導体膜の結晶化を行った後、パター
ニングを行い所望の形状を有する活性層及び第１のゲー
ト絶縁膜を得た後、第２のゲート絶縁膜を形成すること
を一つの特徴としている。

【００１０】また、本発明は、絶縁表面上に下地膜と初
期半導体膜と第１のゲート絶縁膜とを連続的に形成し、
次いで赤外光または紫外光（レーザー光）の照射による
結晶化を行った後、パターニングを行い所望の形状を有
する活性層及び第１のゲート絶縁膜を得た後、第２のゲ
ート絶縁膜を形成することも一つの特徴としている。

【００１１】本明細書中で膜を連続的に形成するとは、
高真空を維持したまま、大気にさらすことなく順次、膜
を形成することを指しており、例えば、大気にさらすこ
となくチャンバー間を移動させて連続的に膜の形成を行
う、または同一チャンバー内で大気にさらすことなく反
応ガスを変更させて連続的に膜の形成を行うことを指し
ている。

【００１２】本発明で開示する本発明の第１の構成は、
絶縁性を有する表面上の結晶性半導体膜からなる活性層
と、前記活性層上の第１の絶縁膜と、前記第１の絶縁膜
上の第２の絶縁膜と、前記第２の絶縁膜上のゲート配線
とを有することを特徴とする半導体素子からなる半導体
回路を備えた半導体装置である。

【００１３】また、本発明の他の構成（第２の構成）
は、絶縁性を有する表面上の結晶性半導体膜からなる活
性層と、前記活性層上の第１の絶縁膜と、前記第１の絶
縁膜上に第１の絶縁膜と比較して膜厚が厚い第２の絶縁
膜と、前記第２の絶縁膜上のゲート配線とを有すること
を特徴とする半導体素子からなる半導体回路を備えた半
導体装置である。

【００１４】また、本発明の他の構成（第３の構成）
は、絶縁性を有する表面上に結晶性半導体膜からなる活
性層と、前記活性層上の第１の絶縁膜と、前記第１の絶
縁膜と同じパターン形状を有する第２の絶縁膜と、前記
第２の絶縁膜上にゲート配線とを有することを特徴とす
る半導体素子からなる半導体回路を備えた半導体装置で
ある。

【００１５】上記各構成において、前記結晶性半導体膜
は、絶縁性を有する表面上の初期半導体膜と第１の絶縁
膜とを連続的に形成する工程と、前記第１の絶縁膜を介
して赤外光または紫外光を照射することにより前記初期
半導体膜を溶融させることなく結晶化する工程とを少な
くとも経て形成された結晶性半導体膜であることを特徴
としている。

【００１６】また、上記各構成において、前記第１の絶
縁膜と前記活性層との界面における不純物濃度は、第１
の絶縁膜と第２の絶縁膜との界面における不純物濃度よ
りも低いことを特徴としている。

【００１７】また、上記各構成において、前記ゲート配
線は、単層または積層構造を有しており、アルミニウ
ム、タンタル、モリブデン、チタン、クロム、シリコン
から選ばれた一種の元素を主成分とする材料からなる層
を有することを特徴している。

【００１８】また、上記各構成において、前記活性層
は、ソース領域と、ドレイン領域と、前記ソース領域と
前記ドレイン領域の間に形成されたチャネル形成領域と
を有することを特徴としている。

【００１９】また、上記各構成において、前記第１の絶
縁膜は、少なくともチャネル形成領域と接していること
を特徴としている。

【００２０】また、上記各構成において、前記第１の絶
縁膜の膜厚は、１〜５０ｎｍであることを特徴としてい
る。また、上記各構成において、前記第２の絶縁膜の膜
厚は、１００〜２００ｎｍであることを特徴とする半導
体素子からなる半導体回路を備えた半導体装置。

【００２１】上記各構成において、前記ソース領域およ
びドレイン領域の少なくとも一部は、シリサイドである
ことを特徴としている。

【００２２】また、本発明で開示する本発明の作製方法
の第１の構成は、絶縁性を有する表面上に初期半導体膜
と第１の絶縁膜とを連続形成する工程と、前記第１の絶
縁膜を介して赤外光または紫外光を照射することにより
前記初期半導体膜を結晶化して結晶性半導体膜を形成す
る工程と、前記結晶性半導体膜及び前記第１の絶縁膜を
パターニングして、前記結晶性半導体膜の端面と前記第
１の絶縁膜の端面を一致させる工程と、前記結晶性半導
体膜及び第１の絶縁膜を覆って第２の絶縁膜を形成する
工程と、前記絶縁膜上にゲート配線を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜と第２の絶縁膜とを同じパターン形状
にする工程と、を有する半導体素子からなる半導体回路
を備えた半導体装置の作製方法である。

【００２３】また、本発明で開示する本発明の作製方法
の第２の構成は、絶縁基板上に、下地膜と初期半導体膜
と第１の絶縁膜とを連続形成する工程と、前記第１の絶
縁膜を介して赤外光または紫外光を照射することにより
前記初期半導体膜を結晶化して結晶性半導体膜を形成す
る工程と、前記結晶性半導体膜及び前記第１の絶縁膜を
パターニングして、前記結晶性半導体膜の端面と前記第
１の絶縁膜の端面を一致させる工程と、前記結晶性半導
体膜及び第１の絶縁膜を覆って第２の絶縁膜を形成する
工程と、前記絶縁膜上にゲート配線を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜と第２の絶縁膜とを同じパターン形状
にする工程と、を有する半導体素子からなる半導体回路
を備えた半導体装置の作製方法である。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の半導体装置およびその作
製方法の実施形態を示す簡略断面図である図１〜図４を
用いて簡略に説明する。

【００２５】まず、基板１００を用意する。基板１００
としては、ガラス基板、石英基板、結晶性ガラス、セラ
ミックス基板、プラスチック基板などの絶縁性基板、ま
たは下地膜を有する半導体基板（シリコン基板等）、金
属基板（ステンレス基板等）等を用いることができる。
なお、基板１００上に絶縁表面を有する下地膜を形成す
ることが好ましい。下地膜としては、酸化珪素膜、窒化
珪素膜、窒化酸化珪素膜（ＳｉＯ_XＮ_y）、またはこれ
らの積層膜等を用いることができる。ただし、簡略化の
ため、図１〜図４では下地膜を図示しない。

【００２６】次いで、基板上または下地膜上に、初期半
導体膜１０１と第１のゲート絶縁膜１０２ａを連続的に
形成する。（図１（Ａ））また、好ましくは下地膜と初
期半導体膜１０１と第１のゲート絶縁膜１０２ａを連続
的に形成する。

【００２７】なお、本明細書で初期半導体膜とは、半導
体膜を総称しており、非晶質を有する半導体膜、代表的
には、非晶質半導体膜（非晶質珪素等）、微結晶を有す
る非晶質半導体膜、微結晶半導体膜を指し、これら半導
体膜は、Ｓｉ膜、Ｇｅ膜、化合物半導体膜〔例えば、Ｓ
ｉ_XＧｅ _1-X（０＜Ｘ＜１）で示される非晶質シリコン
ゲルマニウム膜等）からなる膜である。

【００２８】この初期半導体膜の成膜方法は、公知の技
術、例えば減圧ＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ＰＣＶＤ法等を
用いることができる。第１のゲート絶縁膜１０２ａとし
ては、酸化珪素膜、窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜（Ｓｉ
Ｏ_XＮ_y）、またはこれらの積層膜等を１ｎｍ〜５０ｎ
ｍの膜厚範囲で用いることができる。第１のゲート絶縁
膜の形成方法は、公知の技術、例えば減圧ＣＶＤ法、熱
ＣＶＤ法、ＰＣＶＤ法、スパッタ法等を用いることがで
きる。加えて、第１のゲート絶縁膜として、初期半導体
膜１０１をプラズマ酸化や熱酸化等により得られる酸化
膜、或いはプラズマ窒化等により得られる窒化膜を用い
ることも可能である。

【００２９】本発明においては、初期半導体膜を形成
後、大気にさらすことなく連続的に第１のゲート絶縁膜
を形成することにより優れた界面特性を得ることができ
た。また、形成時の温度を同一にすることで、積層膜間
での応力を緩和することが好ましい。加えて、上記の連
続的な形成の際、初期半導体膜の膜中における水素濃度
を低減させるために、成膜温度を４００〜５００℃で成
膜する工程、または、上記の連続的な形成後、熱処理を
加える工程とすることが好ましい。

【００３０】次に、第１のゲート絶縁膜１０２ａを透過
させて赤外光または紫外光の照射による結晶化（以下、
レーザー結晶化と呼ぶ）を行ない、非晶質を有する半導
体膜１０１を結晶化させて結晶性半導体膜１０３を形成
する。（図１（Ｂ））

【００３１】本明細書で結晶性半導体膜とは、構造に秩
序性をゆうしている半導体膜を総称しており、単結晶半
導体膜、多結晶半導体膜（多結晶珪素膜等）、微結晶半
導体膜、さらには部分的に秩序性を有した構造を有して
いる半導体膜を指している。

【００３２】結晶化技術として紫外光を用いる場合はエ
キシマレーザー光または紫外光ランプから発生する強光
を用いればよく、赤外光を用いる場合は赤外線レーザー
光または赤外線ランプから発生する強光を用いればよ
い。ここでは、基板（または下地膜）と非晶質を有する
半導体膜との界面または非晶質を有する半導体膜と第１
のゲート絶縁膜との界面から核成長が起こり、結晶成長
が進行して結晶性半導体膜が得られる。また、レーザー
結晶化の条件によっては、非晶質を有する半導体膜が溶
融状態を経過して結晶化する場合や、非晶質を有する半
導体膜が溶融せずに固相状態、もしくは固相と液相の中
間状態で結晶化する場合がある。なお、第１のゲート絶
縁膜の膜厚、非晶質を有する半導体膜の膜厚、基板温度
等を考慮して、レーザー結晶化の条件（レーザー光の波
長、照射強度、パルス幅、繰り返し周波数、照射時間
等）を適宜調節する。加えて、レーザー結晶化後、公知
の方法を用いて水素化処理を加える工程を加えてもよ
い。

【００３３】次に、第１のゲート絶縁膜及び結晶性半導
体膜を所望の形状とするためパターニングを施して、第
１のゲート絶縁膜１０２ｂと結晶性半導体膜からなる活
性層１０４を得る。（図１（Ｃ））

【００３４】次に、基板全面を覆って、第２のゲート絶
縁膜１０２ｃを形成する。（図１（Ｄ））第２のゲート
絶縁膜としては、酸化珪素膜、窒化珪素膜、窒化酸化珪
素膜（ＳｉＯ_XＮ_y）、またはこれらの積層膜等を１０
０ｎｍ〜１７０ｎｍの膜厚範囲で用いることができる。

【００３５】次いで、導電膜１０５を形成する。（図２
（Ａ））導電膜１０５としては、アルミニウム、または
アルミニウムを主成分とする材料を２００〜５００ｎｍ
の膜厚範囲で用いることができる。また、バルブ金属を
主成分とする材料、例えば、タンタル（Ｔａ）、ニオブ
（Ｎｂ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚ
ｒ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）等を主成分とす
る材料を用いることができる。ここでは、導電膜として
アルミニウム膜を用いた例を示して具体的に説明する。

【００３６】本明細書中でバルブ金属とは、アノード的
に生成したバリア型陽極酸化膜がカソード電流は流すが
アノード電流は通さない、即ち弁作用を示すような金属
を指す。（電気化学便覧第４版；電気化学協会編，Ｐ
３７０，丸善，１９８５）

【００３７】次に、レジストマスク１０６を形成して導
電膜１０５をパターニングし、配線層１０７ａを形成す
る。（図２（Ｂ））なお、この第２の配線層１０７ａ
は、ゲート配線の上層を構成する。

【００３８】次に、レジストマスク１０６を残したまま
陽極酸化装置のプローブを導電膜１０５に接触させて、
第１の陽極酸化を行う。（図２（Ｃ））この第１の陽極
酸化では、配線層１０７ｂの側面にポーラス型の陽極酸
化物（多孔質アルミナ）１０８が形成される。

【００３９】次に、レジストマスク１０６を除去した
後、再び陽極酸化装置のプローブを導電膜に接触させ
て、第２の陽極酸化を行う。（図２（Ｄ））この第２の
陽極酸化では、配線層１０７ｃの表面にバリア型の陽極
酸化物（無孔質アルミナ）１０９が形成される。

【００４０】次に配線層およびその陽極酸化物をマスク
として、第１および第２のゲート絶縁膜をエッチングし
て、第１のゲート絶縁層１１０、第２のゲート絶縁層を
形成する。（図３（Ａ））

【００４１】次に、ポーラス型の陽極酸化物１０９を除
去し、活性層１０４の表面を露出させた状態で、導電性
を付与する不純物イオンを活性層に添加して、ソース領
域またはドレイン領域となるＰ型またはＮ型の高濃度不
純物領域１１５、１１６及びＬＤＤ領域となるＰ型また
はＮ型の低濃度不純物領域１１７、１１８を形成する。
（図３（Ｂ））イオンの添加は、イオン注入法、プラズ
マドーピング法、レーザードーピング法等の公知の手段
を用いればよい。ここでは、Ｐ型の導電性を付与する不
純物としてボロン、Ｎ型の導電性を付与する不純物とし
てリンを用いた例を示して具体的に説明する。

【００４２】次に、アニール処理またはレーザーアニー
ルを施す。この処理によって、ソース領域およびドレイ
ン領域における不純物の活性化効果、ドーピング工程で
損傷した活性層の結晶構造の回復効果が得られる。

【００４３】最後に、層間絶縁膜１２０を成膜し、ソー
ス領域、ドレイン領域上を露出させるコンタクトホール
を形成した後、金属膜を形成し、これをパターニングし
て、ソース領域、ドレイン領域と接触する金属配線１２
１、１２２を形成する。（図３（Ｃ））こうして、本発
明の実施の形態におけるＴＦＴの作製を完了する。

【００４４】なお、図４に図３（Ｃ）における断面図を
示す。図３（Ｃ）は、図４（Ｂ）と同一であり、図４
（Ｂ）におけるＺ−Ｚ’面での断面構造図は図４（Ａ）
に相当する。なお、図４（Ａ）で示される平面形状は、
矩形状として簡略化した。また、図４（Ａ）におけるＸ
−Ｘ’面での断面構造図は図４（Ｂ）に相当し、図４
（Ａ）におけるＹ−Ｙ’面での断面構造図は図４（Ｃ）
に相当する。

【００４５】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明するが、特にこ
れらの実施例に限定されないことは勿論である。

【００４６】〔実施例１〕本願発明を利用した半導体素
子からなる半導体回路を備えた半導体装置について、図
７を用いてその構造の一例を説明する。なお、本発明に
かかる半導体装置は、同一基板上に周辺駆動回路部と画
素マトリクス回路部とを備えている。本実施例では図示
を容易にするため、同一基板上に周辺駆動回路部の一部
を構成するＣＭＯＳ回路と、画素マトリクス回路部の一
部を構成する画素ＴＦＴ（Ｎチャネル型ＴＦＴ）とが示
されている。

【００４７】また、図８は図７の上面図に相当する図で
あり、図８において、太線Ａ−Ａ’で切断した部分が、
図７の画素マトリクス回路の断面構造に相当し、太線Ｂ
−Ｂ’で切断した部分が、図７のＣＭＯＳ回路の断面構
造に相当する。なお、図９が、同一基板上に周辺駆動回
路部と画素マトリクス回路部とを備えたアクティブマト
リクス基板の概略斜視図である。アクティブマトリクス
基板は、基板３００上に形成された、画素マトリクス回
路６０１、走査線駆動回路６０２、信号線駆動回路６０
３とを備え、走査線駆動回路６０２、信号線駆動回路６
０３はそれぞれ走査線５２０、信号線５３０によって画
素マトリクス回路６０１に接続されている。走査線、信
号線の交差部近傍には、各配線に接続された画素ＴＦＴ
５００が形成され、画素ＴＦＴには画素電極５５０、付
加容量５６０が接続されている。

【００４８】図７において、いずれのＴＦＴ（薄膜トラ
ンジスタ）も基板３００上に設けられた下地膜３０１上
に形成されている。ＣＭＯＳ回路のＰチャネル型ＴＦＴ
の場合には、活性層としてＰ型の高濃度不純物領域（ソ
ース領域又はドレイン領域）４２１、４２２と、チャネ
ル形成領域４２３と、前記高濃度不純物領域と前記チャ
ネル形成領域の間に低濃度不純物領域４２４、４２５が
形成されている。そして前記チャネル形成領域上には、
第１のゲート絶縁膜４０５と第２のゲート絶縁膜４０８
の積層膜を介してゲート配線４０７が形成されている。
ゲート配線は、バリア型の陽極酸化物４０９で保護され
ている。その上を覆う第１の層間絶縁膜３１０にコンタ
クトホールを形成して高濃度不純物領域に配線４３２、
４３３が接続され、さらにその上に第２の層間絶縁膜３
２０が形成され、配線４３２に引き出し配線４４２が接
続されて、その上を覆って第３の層間絶縁膜３３０が形
成されている。

【００４９】一方、Ｎチャネル型のＴＦＴは、活性層と
してＮ型の高濃度不純物領域（ソース領域又はドレイン
領域）４１１、４１２と、チャネル形成領域４１３と、
前記高濃度不純物領域と前記チャネル形成領域の間に低
濃度不純物領域４１４、４１５が形成されている。高濃
度不純物領域には配線４３１、４３３が接続され、さら
に配線４３１には引き出し配線４４１が接続されてい
る。活性層以外の部分は、上記Ｐチャネル型ＴＦＴと同
一構造である。

【００５０】画素マトリクス回路に形成されたＮチャネ
ル型ＴＦＴについては、第１の層間絶縁膜を形成する部
分まで、ＣＭＯＳ回路のＮチャネル型ＴＦＴと同一構造
である。そして、高濃度不純物領域５１１、５１２には
配線５３０、５３２が接続される一方、高濃度不純物領
域５１２には配線５３２が接続され、その上に第２の層
間絶縁膜を形成し、ブラックマスク５４１を形成する。
このブラックマスクは画素ＴＦＴを覆い、且つ配線５３
２と補助容量を形成している。さらに、その上に第３の
層間絶縁膜３３０を形成し、ＩＴＯ等の透明導電膜から
なる画素電極５５０が接続される。なお、本実施例で
は、画素マトリクス回路の画素ＴＦＴのゲート電極をダ
ブルゲート構造としているが、オフ電流のバラツキを低
減するために、トリプルゲート構造等のマルチゲート構
造としても構わない。また、開口率を向上させるために
シングルゲート構造としてもよい。

【００５１】本発明の構造において、チャネル形成領域
と第１のゲート絶縁膜との界面における（炭素、窒素、
酸素、Ｎａ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔａ等）不純物濃度
は、第１のゲート絶縁膜と第２のゲート絶縁膜との界面
における不純物濃度と比較して低いことを特徴としてい
る。特に、各ＴＦＴのチャネル形成領域４１３、４２
３、５１４、５１５と第１のゲート絶縁膜４０５、５０
５との界面における炭素、窒素、酸素等の不純物の濃度
を１×１０¹⁹atoms/cm³ 以下、好ましくは１×１０¹⁶at
oms/cm³ となるように不純物濃度を制御することができ
た。なお、アルカリ金属不純物（Ｎａ等）および金属不
純物（Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ等）の濃度は１×１０¹⁵atoms/
cm³ 以下に制御することができた。ここでの不純物の濃
度はＳＩＭＳデータの最低値で定義する。

【００５２】以下に、図５〜７を参照して、本発明の半
導体装置の作製方法の一例を詳細に説明する。

【００５３】まず、絶縁表面を有する基板３００を用意
する。本実施例においては基板３００としてガラス基板
（コーニング１７３７；歪点６６７℃）を用いた。その
基板表面に下地膜３０１と非晶質珪素膜３０２と第１の
ゲート絶縁膜３０３を連続的に形成した。（図５
（Ａ））実施例では、下地膜の形成専用のチャンバー
と、非晶質珪素膜の形成専用のチャンバーと、第１のゲ
ート絶縁膜の形成専用のチャンバーとを用意し、高真空
状態として大気にさらすことなく、基板を各チャンバー
へ移動させて連続的に下地膜３０１と非晶質珪素膜３０
２と第１のゲート絶縁膜３０３とを形成した。本実施例
では、ＣＶＤ法により酸化珪素膜からなる膜厚２００ｎ
ｍの下地膜と、減圧熱ＣＶＤ法により成膜ガスとしてジ
シラン（Ｓｉ₂ Ｈ₆ ）を用いた非晶質珪素膜からなる膜
厚５０ｎｍの非晶質を有する半導体膜と、ＣＶＤ法によ
り酸化珪素膜からなる膜厚２０ｎｍの第１のゲート絶縁
膜とを連続的に形成した。なお、非晶質珪素膜３０２の
膜中における炭素、窒素、酸素等の不純物の濃度は５×
１０¹⁸atoms/cm³ 以下となるように不純物濃度を制御す
る。

【００５４】続いて、第１のゲート絶縁膜３０３を上面
に有したまま、非晶質珪素膜３０２を紫外光または赤外
光の照射により結晶化して結晶性珪素膜３０４を得た。
（図６（Ｂ））本実施例では、ＸｅＣｌレーザー光（λ
＝３０８ｎｍ）を用いた。本実施例では、非晶質を有す
る半導体膜が溶融しない結晶化条件でパルスレーザー光
を照射して、結晶成長させることにより結晶性半導体膜
を得た。この結晶化工程では、まず非晶質珪素膜と第１
のゲート絶縁膜との界面または下地膜と非晶質珪素膜と
の界面から核生成が起こり、次第に核が成長して膜全体
が結晶化する。なお、非晶質珪素膜と第１のゲート絶縁
膜との界面における（炭素、窒素、酸素、Ｎａ、Ｆｅ、
Ｃｒ等）の不純物濃度は、第１のゲート絶縁膜と第２の
ゲート絶縁膜との界面における不純物濃度と比較して低
い。

【００５５】次に、図６（Ｃ）に示すように結晶性珪素
膜と第１のゲート絶縁膜をドライエッチング法を用いて
パターニングを施し、活性層３０５ａ、３０５ｂ、３０
５ｃ、第１のゲート絶縁膜３０３ａ、３０３ｂ、３０３
ｃを形成した。

【００５６】次に、膜厚１００ｎｍの第２のゲート絶縁
膜３０６を基板全面を覆って形成した後、導電膜として
２ｗｔ％のスカンジウムを含有した厚さ４０ｎｍのＡｌ
膜を形成する。そして、レジストマスク３０８を形成し
てＡｌ膜をパターニングし、配線層３０７を形成した。
（図６（Ｄ））

【００５７】次に、レジストマスク３０８を残したま
ま、陽極酸化装置のプローブをＴａ膜に接触させて、第
１の陽極酸化を行った。陽極酸化条件は、電解溶液に３
％のシュウ酸水溶液（温度１０℃）を用い、到達電圧８
Ｖ、電圧印加時間４０分、供給電流２０ｍＡ／１基板と
した。この工程によりポーラス型の陽極酸化物３０９が
形成された。次いで、レジストマスク３０８を除去した
後、再度、陽極酸化装置のプローブをＴａ膜に接触させ
て、第２の陽極酸化を行った。陽極酸化条件は、電解溶
液に３％の酒石酸を含むエチレングリコール溶液を用
い、電解溶液温度１０℃、到達電圧８０Ｖ、電圧印加時
間３０分、供給電圧３０ｍＡ／１基板とした。この工程
により、バリア型の陽極酸化物４０９、５０９が形成さ
れた。（図６（Ａ））

【００５８】次に、配線層およびその陽極酸化物をマス
クとして、３０３ａ〜ｃと３０６を選択的に除去して、
第１のゲート絶縁膜４０５、５０５及び第２のゲート絶
縁膜４０８、５０８を形成するとともに、ソース、ドレ
イン領域となる活性層の表面を露出させる。（図６
（Ｂ））

【００５９】次に、ポーラス型の陽極酸化物３０９を公
知の方法によりエッチングして除去し、Ｐチャネル型Ｔ
ＦＴをレジスト（図示しない）で覆って、イオン注入法
によりＮ型の導電性を付与する不純物イオンの一種であ
るリンを活性層に添加する。Ｎ型の高濃度不純物領域５
１１〜５１３、４１１、４１２に、リン濃度が、１×１
０²⁰〜８×１０²¹atoms ／ｃｍ³ 、Ｎ型の低濃度不純物
領域５１６〜５１９、４１４、４１５のリン濃度が、１
×１０¹⁵〜１×１０¹⁷atoms ／ｃｍ³ になるように調節
する。次にＮチャネル型ＴＦＴをレジスト（図示しな
い）で覆って、イオン注入法によりＰ型の導電性を付与
する不純物イオンの一種であるボロンを同様にして活性
層（４２１、４２２、４２４、４２５で示される領域）
に添加した。（図６（Ｃ））

【００６０】また、リンイオン、ボロンイオンが注入さ
れなかった領域が後にキャリアの移動経路となる真性ま
たは実質的に真性なチャネル形成領域４１３、４２３、
５１４、５１５となる。

【００６１】なお、本明細書中で真性とは、シリコンの
フェルミレベルを変化させうる不純物を一切含まない領
域を指し、実質的に真性な領域とは、電子と正孔が完全
に釣り合って導電型を相殺させた領域、即ち、しきい値
制御が可能な濃度範囲（１×１０¹⁵〜１×１０¹⁷atoms
／ｃｍ³ ）でＮ型またはＰ型を付与する不純物を含む領
域、または意図的に逆導電型不純物を添加することによ
り導電型を相殺させた領域を示す。

【００６２】その後、公知の方法、例えばレーザーアニ
ールまたは熱アニールを行って、不純物イオンを活性化
させる。なお、シリサイド化するための金属膜を設け、
加熱処理を施し、４１１〜４１２、４２１、４２２、５
１１〜５１３で示された領域をシリサイド化させた後、
金属膜だけを除去する工程とすることが好ましい。この
工程を加えるとソース領域およびドレイン領域の低抵抗
化を図り、数ＧＨｚレベルの動作周波数を実現すること
が可能となる。シリサイド化するための金属膜として
は、コバルト、チタン、タンタル、タングステン、モリ
ブデン等を主成分とする材料からなる膜を用いることが
可能である。

【００６３】そして、基板全面に第１の層間絶縁膜を酸
化珪素膜でもって形成する。ここでは、ＣＶＰ法でもっ
て膜厚１μｍの第１の層間絶縁膜３１０を形成する。ま
た、他の層間絶縁膜の材料としては、窒化珪素膜、酸化
窒化珪素膜、透明性有機樹脂膜、例えばアクリル樹脂、
ポリイミド、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）を用いるこ
とができる。

【００６４】そして、コンタクトホールの形成を行い、
コンタクト電極を構成するための図示しない金属膜を成
膜する。ここでは、この金属膜としてチタン膜とアルミ
ニウム膜とチタン膜との３層膜をスパッタ法により成膜
する。そしてこの金属膜をパターニングすることにより
５３０、５３２、４３１〜４３３で示される配線を形成
する。

【００６５】次に第２の層間絶縁膜３２０として有機樹
脂膜を膜厚１μｍの厚さにスピンコート法でもって形成
する。そして、付加容量を形成するために、所定の箇所
５４０だけエッチングを施し薄くする。そして、Ｔｉか
らなる金属膜３００ｎｍを成膜した。そして、この金属
膜にパターニングを施してブラックマスク５４１と引出
し配線４４１、４４２を形成した。

【００６６】そして、第３の層間絶縁膜３３０をアクリ
ル樹脂でもって形成する。ここでは、スピンコート法で
もって膜厚１μｍの第３の層間絶縁膜３３０を形成す
る。樹脂膜を利用した場合には、図示されるようにその
表面を平坦にすることができる。

【００６７】次にコンタクトホールの形成を行い、画素
電極５５０を形成する。ここでは、まずＩＴＯ膜を１０
０ｎｍの厚さにスパッタ法でもって成膜し、これをパタ
ーニングすることにより、５５０で示される画素電極を
形成する。

【００６８】最後に３５０℃の水素雰囲気中において、
１時間の加熱処理を行い、半導体層中の欠陥を減少させ
る。こうして図７に示す状態を得る。

【００６９】本実施例に示したＴＦＴ構造は、トップゲ
ート型の一例であり、特に本実施例の構造に限定される
ものではない。また、本実施例では透過型ＬＣＤを作製
した例を示したが、半導体装置の一例を示したにすぎな
い。なお、ＩＴＯに代えて画素電極を反射性の高い金属
膜で構成し、画素電極のパターニングの変更を実施者が
適宜行うことによって反射型ＬＣＤを作製することは容
易にできる。また、反射型ＬＣＤを作製する場合、下地
膜として耐熱性金属膜上に絶縁膜を積層する構造または
窒化アルミニウム上に絶縁膜を積層する構造を用いる
と、絶縁膜下の金属膜が放熱層として働き有効である。
なお、上記工程順序を実施者が適宜変更することは可能
である。

【００７０】〔実施例２〕本実施例は、実施例１とは
異なる方法により結晶性珪素膜を得る例である。本実施
例では、連続的に下地膜と非晶質珪素膜と第１のゲート
絶縁膜を形成する工程において、形成温度を４００〜５
００℃として第１のゲート絶縁膜を形成後、レーザー結
晶化処理により結晶性珪素膜を得る方法に関する。基本
的な構成は実施例１とほぼ同様であるので、相違点のみ
に着目して説明する。

【００７１】本実施例は、下地膜と非晶質を有する半導
体膜（ＲＦ─ＰＣＶＤを用いた膜厚５０ｎｍの非晶質珪
素膜）と第１のゲート絶縁膜を連続的に形成した。この
際、各膜の形成温度を４００〜５００℃、本実施例では
４５０℃として全ての形成温度を同一に制御した。この
ような形成温度とすることで、下地膜の熱処理及び非晶
質を有する半導体膜中の水素濃度の低減処理（脱水素
化）を形成と同時に行った。さらに、第１のゲート絶縁
膜の形成と同時に、非晶質を有する半導体膜中で核成長
させた。また、同じ形成温度にすることで、各積層膜間
における応力の緩和を図ることができた。

【００７２】その後、第１のゲート絶縁膜を介してレー
ザー光を照射すると、速やかに膜全体の結晶化が行わ
れ、結晶性珪素膜を得ることができた。また、レーザー
光の照射に代えて強光の照射、例えばＲＴＡ、ＲＴＰを
用いてもよい。本実施例では、波長３０８ｎｍのエキシ
マレーザー光を用いて結晶性珪素膜を得た。実施例１に
おいては、非晶質半導体膜が溶融しない条件でパルスレ
ーザー光を照射して、結晶成長させることにより結晶性
半導体膜を得た。

【００７３】以降の工程は同一であるため、省略する。
こうすることにより、ＴＦＴ特性が良好なＴＦＴを作製
することができた。

【００７４】〔実施例３〕本実施例は、実施例１とは
異なる方法により結晶性珪素膜を得る例である。本実施
例では、レーザービーム形状を長方形または正方形に成
形し、一度の照射で数ｃｍ² 〜数百ｃｍ² の領域に均一
なレーザー結晶化処理により結晶性珪素膜を得る方法に
関する。基本的な構成は実施例１とほぼ同様であるの
で、相違点のみに着目して説明する。

【００７５】本実施例は、下地膜の形成後、連続して非
晶質珪素膜と第１のゲート絶縁膜を形成する。その後、
不活性または酸化性雰囲気中においてエキシマレーザー
光（波長２４８〜３０８ｎｍ）を照射することによって
結晶性珪素膜を得た。なお、加熱処理と同時におこなっ
てもよい。また、レーザー光の照射に代えて強光の照
射、例えばＲＴＡ、ＲＴＰを用いてもよい。

【００７６】本実施例では、波長２４８ｎｍのレーザー
ビーム形状を長方形または正方形に成形し、一度の照射
で数ｃｍ² 〜数百ｃｍ² の領域に均一なレーザー装置
（ソプラ社製のＳＡＥＬＣ）を用いて、結晶性珪素膜を
得た。このレーザー装置は、シングルショットで大面積
をアニール処理することが可能であり、且つ大出力エネ
ルギーをもっているため、核成長及び膜全体の結晶化を
行うことができる。

【００７７】以降の工程は同一であるため、省略する。
こうすることにより、ＴＦＴ特性が良好なＴＦＴを作製
することができた。

【００７８】なお、本実施例を実施例２と組み合わせる
ことは可能である。

【００７９】〔実施例４〕本実施例は、実施例１とは
異なる方法により結晶性珪素膜および第１のゲート絶縁
膜を得る例である。本実施例では、連続的に下地膜と、
微結晶半導体膜とを成膜し、連続的に第１のゲート絶縁
膜（Ｈｅを添加した酸素ガスを用いてプラズマ酸化）を
形成する。この工程において、形成温度を４００〜５０
０℃として第１のゲート絶縁膜を形成後、レーザー結晶
化処理により結晶性珪素膜を得る方法に関する。基本的
な構成は実施例１とほぼ同様であるので、相違点のみに
着目して説明する。

【００８０】本実施例は、下地膜と微結晶を有した非晶
質を有する珪素膜と第１のゲート絶縁膜（ＨｅとＯ₂ を
用いてプラズマ酸化した酸化珪素膜）を連続的に形成し
た。なお、プラズマ窒化を用いて形成された酸化窒化珪
素膜を用いてもよい。

【００８１】その後、第１のゲート絶縁膜を介してレー
ザー光を照射すると、膜中の微結晶から速やかに膜全体
の結晶化が行われ、結晶性珪素膜を得ることができた。
また、レーザー光の照射に代えて強光の照射、例えばＲ
ＴＡ、ＲＴＰを用いてもよい。本実施例では、波長３０
８ｎｍのエキシマレーザー光を用いて結晶性珪素膜を得
た。実施例１においては、非晶質半導体膜が溶融しない
条件でパルスレーザー光を照射して、結晶成長させるこ
とにより結晶性半導体膜を得た。

【００８２】以降の工程は同一であるため、省略する。
こうすることにより、ＴＦＴ特性が良好なＴＦＴを作製
することができた。

【００８３】なお、本実施例を実施例２または３と組み
合わせることは可能である。

【００８４】〔実施例５〕本実施例は、実施例１とは
異なる方法により結晶性珪素膜および第１のゲート絶縁
膜を得る例である。本実施例では、連続的に下地膜と、
微結晶半導体膜とを成膜し、連続的に第１のゲート絶縁
膜（Ｈｅを添加した酸素ガスを用いてプラズマ酸化）を
形成する。この工程において、形成温度を４００〜５０
０℃として第１のゲート絶縁膜を形成後、レーザー結晶
化処理により結晶性珪素膜を得る方法に関する。基本的
な構成は実施例１とほぼ同様であるので、相違点のみに
着目して説明する。

【００８５】本実施例は、下地膜と微結晶を有した非晶
質を有する珪素膜と第１のゲート絶縁膜（ＨｅとＯ₂ を
用いてプラズマ酸化した酸化珪素膜）を連続的に形成し
た。なお、プラズマ窒化を行ない酸化窒化珪素膜を用い
てもよい。

【００８６】その後、第１のゲート絶縁膜を介してレー
ザー光を照射すると、膜中の微結晶から速やかに膜全体
の結晶化が行われ、結晶性珪素膜を得ることができた。
また、レーザー光の照射に代えて強光の照射、例えばＲ
ＴＡ、ＲＴＰを用いてもよい。本実施例では、波長３０
８ｎｍのエキシマレーザー光を用いて結晶性珪素膜を得
た。実施例１においては、非晶質半導体膜が溶融しない
条件でパルスレーザー光を照射して、結晶成長させるこ
とにより結晶性半導体膜を得た。

【００８７】以降の工程は同一であるため、省略する。
こうすることにより、ＴＦＴ特性が良好なＴＦＴを作製
することができた。

【００８８】なお、本実施例を実施例２〜４と組み合わ
せることは可能である。

【００８９】〔実施例６〕本実施例は、実施例１とは
異なる方法により第１のゲート絶縁膜および第２のゲー
ト絶縁膜を得る例である。基本的な構成は実施例１とほ
ぼ同様であるので、相違点のみに着目して説明する。

【００９０】本実施例では、連続的に下地膜と、非晶質
を有する半導体膜と、第１のゲート絶縁膜（窒化珪素
膜）を形成する。そして、レーザー結晶化処理により結
晶性珪素膜を得た後、第２のゲート絶縁膜（酸化珪素
膜）を形成する。本実施例においては、ＰＣＶＤ法を用
い、ＳｉＨ₄ 、ＮＨ₃ 、Ｎ₂ を反応ガスとして成膜した
窒化珪素膜（ＳｉＮｘ）からなる第１のゲート絶縁膜を
形成し、ＰＣＶＤ法を用い、ＴＥＯＳと酸素を反応ガス
として成膜した第２のゲート絶縁膜を形成した。なお、
酸化窒化珪素膜（ＳｉＯｘＮ_y）を形成してもよい。な
お、さらに３層以上の積層からなるゲート絶縁膜として
もよい。

【００９１】第２のゲート絶縁膜の成膜後、高速駆動を
優先する回路の領域においては、第２のゲート絶縁膜を
選択的に除去し、第１のゲート絶縁膜のみとした。この
時、第１のゲ─ト絶縁膜と第２のゲート絶縁膜とのエッ
チング比が異なるため、第１のゲート絶縁膜をエッチン
グストッパーとして容易に選択的に除去ができる。な
お、高耐圧を優先する回路の領域においては、第１のゲ
ート絶縁膜と第２のゲート絶縁膜が積層されている。

【００９２】このように異なる膜質の積層からなるゲー
ト絶縁膜を構成とすることで、結晶性珪素膜と第１のゲ
ート絶縁膜との界面特性を良好なものとするとともに選
択的にＴＦＴのゲート絶縁膜の電気耐圧を向上させるこ
とができる。

【００９３】以降の工程は概略同一であるため省略す
る。こうすることにより、ゲート絶縁膜の膜厚が異なる
ＴＦＴを同一基板上に作製することができた。

【００９４】なお、本実施例を実施例２〜５と組み合わ
せることは可能である。

【００９５】〔実施例７〕実施例１〜６に示したアク
ティブマトリクス基板を、公知の技術により液晶を介し
て対向基板と貼り合わせて作製されたＡＭＬＣＤは、様
々な電子機器のディスプレイとして利用される。なお、
本実施例に挙げる電子機器とは、半導体回路を搭載した
半導体装置と定義する。

【００９６】その様な電子機器としては、ビデオカメ
ラ、スチルカメラ、プロジェクター、プロジェクション
ＴＶ、ヘッドマウントディスプレイ、カーナビゲーショ
ン、パーソナルコンピュータ（ノート型を含む）、携帯
情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話等）などが
挙げられる。それらの一例を図１０に示す。

【００９７】図１０（Ａ）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２００１、カメラ部
２００２、受像部２００３、操作スイッチ２００４、表
示装置２００５で構成される。本願発明は受像部２００
３、表示装置２００５等に適用できる。

【００９８】図１０（Ｂ）はヘッドマウントディスプレ
イであり、本体２１０１、表示装置２１０２、バンド部
２１０３で構成される。本発明は表示装置２１０２に適
用することができる。

【００９９】図１０（Ｃ）は携帯電話であり、本体２２
０１、音声出力部２２０２、音声入力部２２０３、表示
装置２２０４、操作スイッチ２２０５、アンテナ２２０
６で構成される。本願発明は音声出力部２２０２、音声
入力部２２０３、表示装置２２０４等に適用することが
できる。

【０１００】図１０（Ｄ）はビデオカメラであり、本体
２３０１、表示装置２３０２、音声入力部２３０３、操
作スイッチ２３０４、バッテリー２３０５、受像部２３
０６で構成される。本願発明は表示装置２３０２、音声
入力部２３０３、受像部２３０６に適用することができ
る。

【０１０１】図１０（Ｅ）はリア型プロジェクターであ
り、本体２４０１、光源２４０２、表示装置２４０３、
ミラー（偏光ビームスプリッタ等）２４０４、２４０
５、スクリーン２４０６で構成される。本発明は表示装
置２４０３に適用することができる。

【０１０２】図１０（Ｆ）は携帯書籍であり、本体２５
０１、表示装置２５０２、２５０３、記憶媒体２５０
４、操作スイッチ２５０５、アンテナ２５０６で構成さ
れる。記憶媒体（ＭＤ、ＤＶＤ等）に記憶されたデータ
またはアンテナ（たとえば衛星アンテナ等）から得られ
るデータを表示する。本発明は表示装置２５０２、２５
０３に適用することができる。

【０１０３】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に適用することが可能であ
る。また、他にも電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイ
などにも活用することができる。

【０１０４】〔実施例７〕上記実施例１〜５に示した
ＴＦＴは、ＡＭＬＣＤに適用した例を示したが、ＡＭＬ
ＣＤ以外にも他の様々な電気光学装置や半導体回路に適
用できる。

【０１０５】ＡＭＬＣＤ以外の電気光学装置としては、
ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置やイメージ
センサ等を挙げることができる。

【０１０６】また、半導体回路としては、ＩＣチップで
構成されるマイクロプロセッサのような演算処理回路、
携帯機器の入出力信号を扱う高周波モジュール（ＭＭＩ
Ｃ等）が挙げられる。

【０１０７】このように、本発明は絶縁ゲート型ＴＦＴ
からなる回路によって機能する全ての半導体装置に対し
て適用することが可能である。

【０１０８】

【発明の効果】本発明を利用した半導体装置は、活性
層、特にチャネル形成領域と第１のゲート絶縁膜との界
面特性を良好なものとすることができるため、電気特性
の高い半導体装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の作製工程の一例を示す断面図（実
施の形態）

【図２】本発明の作製工程の一例を示す断面図（実
施の形態）

【図３】本発明の作製工程の一例を示す断面図（実
施の形態）

【図４】本発明の作製工程の一例を示す断面拡大図
（実施の形態）

【図５】本発明の作製工程の一例を示す上面図及び
断面図（実施例１）

【図６】本発明の作製工程の一例を示す断面図（実
施例１）

【図７】本発明の作製工程の一例を示す断面図（実
施例１）

【図８】本発明の作製工程の一例を示す断面図（実
施例１）

【図９】アクティブマトリクス基板の外観図

【図１０】電気機器

【符号の説明】

１００基板１０１初期半導体膜１０２ａ第１のゲート絶縁膜１０２ｂ第１のゲート絶縁膜（パターニング
後）１０２ｃ第２のゲート絶縁膜１０３結晶性半導体膜１０４活性層１０５導電膜１０６レジスト１０７ａ〜ｃ配線層１０８ポーラス型の陽極酸化物１０９バリア型の陽極酸化物１１０第１のゲート絶縁膜（パターニング
後）１１１第２のゲート絶縁膜（パターニング
後）１１５、１１６高濃度不純物領域１１７、１１８低濃度不純物領域１１９チャネル形成領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性を有する表面上の結晶性半導体膜か
らなる活性層と、前記活性層上の第１の絶縁膜と、前記
第１の絶縁膜上の第２の絶縁膜と、前記第２の絶縁膜上
のゲート配線とを有することを特徴とする半導体素子か
らなる半導体回路を備えた半導体装置。
【請求項２】絶縁性を有する表面上の結晶性半導体膜か
らなる活性層と、前記活性層上の第１の絶縁膜と、前記
第１の絶縁膜上に第１の絶縁膜と比較して膜厚が厚い第
２の絶縁膜と、前記第２の絶縁膜上のゲート配線とを有
することを特徴とする半導体素子からなる半導体回路を
備えた半導体装置。
【請求項３】絶縁性を有する表面上に結晶性半導体膜か
らなる活性層と、前記活性層上の第１の絶縁膜と、前記
第１の絶縁膜と同じパターン形状を有する第２の絶縁膜
と、前記第２の絶縁膜上にゲート配線とを有することを
特徴とする半導体素子からなる半導体回路を備えた半導
体装置。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれか一において、前
記結晶性半導体膜は、絶縁性を有する表面上の初期半導
体膜と第１の絶縁膜とを連続的に形成する工程と、前記
第１の絶縁膜を介して赤外光または紫外光を照射するこ
とにより前記初期半導体膜を溶融させることなく結晶化
する工程とを少なくとも経て形成された結晶性半導体膜
であることを特徴とする半導体素子からなる半導体回路
を備えた半導体装置。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれか一において、前
記第１の絶縁膜と前記活性層との界面における不純物濃
度は、第１の絶縁膜と第２の絶縁膜との界面における不
純物濃度よりも低いことを特徴とする半導体素子からな
る半導体回路を備えた半導体装置。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれか一において、前
記ゲート配線は、単層または積層構造を有しており、ア
ルミニウム、タンタル、モリブデン、チタン、クロム、
シリコンから選ばれた一種の元素を主成分とする材料か
らなる層を有することを特徴とする半導体素子からなる
半導体回路を備えた半導体装置。
【請求項７】請求項１乃至６のいずれか一において、前
記活性層は、ソース領域と、ドレイン領域と、前記ソー
ス領域と前記ドレイン領域の間に形成されたチャネル形
成領域とを有することを特徴とする半導体素子からなる
半導体回路を備えた半導体装置。
【請求項８】請求項１乃至７のいずれか一において、前
記第１の絶縁膜は、少なくともチャネル形成領域と接し
ていることを特徴とする半導体素子からなる半導体回路
を備えた半導体装置。
【請求項９】請求項１乃至８のいずれか一において、前
記第１の絶縁膜の膜厚は、１〜５０ｎｍであることを特
徴とする半導体素子からなる半導体回路を備えた半導体
装置。
【請求項１０】請求項１乃至９のいずれか一において、
前記第２の絶縁膜の膜厚は、１００〜２００ｎｍである
ことを特徴とする半導体素子からなる半導体回路を備え
た半導体装置。
【請求項１１】請求項１乃至１０のいずれか一におい
て、前記ソース領域およびドレイン領域の少なくとも一
部は、シリサイドであることを特徴とする半導体素子か
らなる半導体回路を備えた半導体装置。
【請求項１２】絶縁性を有する表面上に初期半導体膜と
第１の絶縁膜とを連続形成する工程と、前記第１の絶縁
膜を介して赤外光または紫外光を照射することにより前
記初期半導体膜を結晶化して結晶性半導体膜を形成する
工程と、前記結晶性半導体膜及び前記第１の絶縁膜をパ
ターニングして、前記結晶性半導体膜の端面と前記第１
の絶縁膜の端面を一致させる工程と、前記結晶性半導体
膜及び第１の絶縁膜を覆って第２の絶縁膜を形成する工
程と、前記絶縁膜上にゲート配線を形成する工程と、前
記第１の絶縁膜と第２の絶縁膜とを同じパターン形状に
する工程と、を有する半導体素子からなる半導体回路を
備えた半導体装置の作製方法。
【請求項１３】絶縁基板上に、下地膜と初期半導体膜と
第１の絶縁膜とを連続形成する工程と、前記第１の絶縁
膜を介して赤外光または紫外光を照射することにより前
記初期半導体膜を結晶化して結晶性半導体膜を形成する
工程と、前記結晶性半導体膜及び前記第１の絶縁膜をパ
ターニングして、前記結晶性半導体膜の端面と前記第１
の絶縁膜の端面を一致させる工程と、前記結晶性半導体
膜及び第１の絶縁膜を覆って第２の絶縁膜を形成する工
程と、前記絶縁膜上にゲート配線を形成する工程と、前
記第１の絶縁膜と第２の絶縁膜とを同じパターン形状に
する工程と、を有する半導体素子からなる半導体回路を
備えた半導体装置の作製方法。
【請求項１４】請求項１２または請求項１３において、
結晶性半導体膜を得る工程は、前記初期半導体膜を溶融
させることなく前記初期半導体膜を結晶化させることを
特徴とする半導体素子からなる半導体回路を備えた半導
体装置の作製方法。