JP2001185734A - 半導体装置の作製方法 - Google Patents
半導体装置の作製方法Info
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- JP2001185734A JP2001185734A JP2000321792A JP2000321792A JP2001185734A JP 2001185734 A JP2001185734 A JP 2001185734A JP 2000321792 A JP2000321792 A JP 2000321792A JP 2000321792 A JP2000321792 A JP 2000321792A JP 2001185734 A JP2001185734 A JP 2001185734A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 生産性の良い薄膜トランジスタの作製方法を
提供する。 【解決手段】 薄膜トランジスタにおいて、下地膜、ゲ
ート絶縁膜、層間絶縁膜を酸化珪素膜で形成する。その
際にＴＥＯＳと酸素を用いたＣＶＤ法により、酸化珪素
膜を形成する。
提供する。 【解決手段】 薄膜トランジスタにおいて、下地膜、ゲ
ート絶縁膜、層間絶縁膜を酸化珪素膜で形成する。その
際にＴＥＯＳと酸素を用いたＣＶＤ法により、酸化珪素
膜を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に絶縁ゲイ
ト型半導体装置およびそれらが多数形成された集積回路
の信頼性を向上させる方法に関する。本発明による半導
体装置は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いた液晶デ
ィスプレー等のアクティブマトリクスやイメージセンサ
ー等の駆動回路、あるいはＳＯＩ集積回路や従来の半導
体集積回路（マイクロプロセッサーやマイクロコントロ
ーラ、マイクロコンピュータ、あるいは半導体メモリー
等）に使用されるものである。
ト型半導体装置およびそれらが多数形成された集積回路
の信頼性を向上させる方法に関する。本発明による半導
体装置は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いた液晶デ
ィスプレー等のアクティブマトリクスやイメージセンサ
ー等の駆動回路、あるいはＳＯＩ集積回路や従来の半導
体集積回路（マイクロプロセッサーやマイクロコントロ
ーラ、マイクロコンピュータ、あるいは半導体メモリー
等）に使用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、絶縁基板上、もしくは半導体基板
上であっても厚い絶縁膜によって半導体基板と隔てられ
た表面（絶縁表面）上に絶縁ゲイト型半導体装置（ＭＩ
ＳＦＥＴ）を形成する研究が盛んに成されている。特に
半導体層（活性層）が薄膜状である半導体装置を薄膜ト
ランジスタ（ＴＦＴ）という。このような半導体装置に
おいては、単結晶の半導体のような良好な結晶性を有す
る素子を得ることは困難で、通常は結晶性は有するが単
結晶でない、非単結晶の半導体を用いている。
上であっても厚い絶縁膜によって半導体基板と隔てられ
た表面（絶縁表面）上に絶縁ゲイト型半導体装置（ＭＩ
ＳＦＥＴ）を形成する研究が盛んに成されている。特に
半導体層（活性層）が薄膜状である半導体装置を薄膜ト
ランジスタ（ＴＦＴ）という。このような半導体装置に
おいては、単結晶の半導体のような良好な結晶性を有す
る素子を得ることは困難で、通常は結晶性は有するが単
結晶でない、非単結晶の半導体を用いている。
【０００３】このような非単結晶半導体では、欠陥密度
が大きく、その欠陥を水素、フッ素のような元素によっ
て中和することによって埋めることとなり、例えば、水
素化によって、このような工程が実現された。しかし、
水素と半導体元素（シリコン等）の結合は弱く、百数十
℃の熱エネルギーによって分解してしまうものであっ
た。このため、長時間にわたって、電圧、電流が印加さ
れ、半導体が局所的にも発熱すると容易に水素が離脱
し、そのために特性が著しく劣化した。特に、大きな電
流を制御するＴＦＴ、例えば、アクティブマトリクス回
路とそれを駆動するための周辺回路とを有するモノリシ
ック型アクティブマトリクス回路において、周辺回路の
ドライバーＴＦＴはチャネル幅が２００μｍ以上もあ
り、大きな電流をオン／オフすることから大きな熱源と
なっていた。
が大きく、その欠陥を水素、フッ素のような元素によっ
て中和することによって埋めることとなり、例えば、水
素化によって、このような工程が実現された。しかし、
水素と半導体元素（シリコン等）の結合は弱く、百数十
℃の熱エネルギーによって分解してしまうものであっ
た。このため、長時間にわたって、電圧、電流が印加さ
れ、半導体が局所的にも発熱すると容易に水素が離脱
し、そのために特性が著しく劣化した。特に、大きな電
流を制御するＴＦＴ、例えば、アクティブマトリクス回
路とそれを駆動するための周辺回路とを有するモノリシ
ック型アクティブマトリクス回路において、周辺回路の
ドライバーＴＦＴはチャネル幅が２００μｍ以上もあ
り、大きな電流をオン／オフすることから大きな熱源と
なっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、この課題に
鑑みてなされたもので、装置使用時に発生する局所的な
熱を迅速に放散して、該薄膜回路装置全体を均熱化すべ
き半導体装置の構造およびそのような半導体装置を製造
する方法を提供することを目的とする。
鑑みてなされたもので、装置使用時に発生する局所的な
熱を迅速に放散して、該薄膜回路装置全体を均熱化すべ
き半導体装置の構造およびそのような半導体装置を製造
する方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の第１は、薄膜状
半導体装置において、基板上に窒化アルミニウムを主成
分とする被膜と、その上に直接もしくは間接にシリコン
を主成分とする半導体被膜と、その上に直接もしくは間
接に金属、半導体等の配線とを有することを特徴とす
る。また、本発明はこのような構成を有する薄膜状半導
体装置を作製するための方法にも関し、本発明の第２
は、基板上、特に熱伝導の悪い、保温性のよいガラス基
板上に、窒化アルミニウムを主成分とする被膜を形成す
る工程と、その上に直接もしくは間接にシリコンを主成
分とする半導体被膜を形成する工程と、その上に直接も
しくは間接に金属、半導体等の配線を形成する工程とを
有することを特徴とする。
半導体装置において、基板上に窒化アルミニウムを主成
分とする被膜と、その上に直接もしくは間接にシリコン
を主成分とする半導体被膜と、その上に直接もしくは間
接に金属、半導体等の配線とを有することを特徴とす
る。また、本発明はこのような構成を有する薄膜状半導
体装置を作製するための方法にも関し、本発明の第２
は、基板上、特に熱伝導の悪い、保温性のよいガラス基
板上に、窒化アルミニウムを主成分とする被膜を形成す
る工程と、その上に直接もしくは間接にシリコンを主成
分とする半導体被膜を形成する工程と、その上に直接も
しくは間接に金属、半導体等の配線を形成する工程とを
有することを特徴とする。
【０００６】窒化アルミニウムは極めて熱伝導性に優
れ、また、可視光や近紫外線に対して透明（光学バンド
ギャップ６．２ｅＶ）であるので、透明度を要求される
目的にも適している。窒化アルミニウムはスパッタ法や
反応性スパッタ法、ＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）
法、プラズマＣＶＤ法によって堆積される。反応性スパ
ッタ法によって窒化アルミニウム膜を得るには、アルミ
ニウムをターゲットとして、窒素雰囲気中でおこなうと
よい。本発明のごとく、十分な放熱をおこなう目的に
は、窒化アルミニウムの膜厚は、５００・〜５μｍ、代
表的には、１０００〜〜５０００・が好ましかった。５
μｍ以上の厚い窒化アルミニウムは剥がれやすく使用に
適さなかった。
れ、また、可視光や近紫外線に対して透明（光学バンド
ギャップ６．２ｅＶ）であるので、透明度を要求される
目的にも適している。窒化アルミニウムはスパッタ法や
反応性スパッタ法、ＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）
法、プラズマＣＶＤ法によって堆積される。反応性スパ
ッタ法によって窒化アルミニウム膜を得るには、アルミ
ニウムをターゲットとして、窒素雰囲気中でおこなうと
よい。本発明のごとく、十分な放熱をおこなう目的に
は、窒化アルミニウムの膜厚は、５００・〜５μｍ、代
表的には、１０００〜〜５０００・が好ましかった。５
μｍ以上の厚い窒化アルミニウムは剥がれやすく使用に
適さなかった。
【０００７】さらに、窒化アルミニウム膜はナトリウム
等の可動イオンに対してブロッキング効果を有するの
で、基板からこれらのイオンが半導体装置中に侵入する
ことを防止する効果も有していた。また、窒化アルミニ
ウム被膜の窒素とアルミニウムの比率は、熱伝導に問題
のない範囲で化学量論比でも、非化学量論比でもよい。
典型的には、窒素とアルミニウムの比率は、（アルミニ
ウム／窒素）＝０．９〜１．４が好ましく、また、熱伝
導度が０．６Ｗ／ｃｍＫ以上（窒化アルミニウム単結晶
の熱伝導度は２Ｗ／ｃｍＫ）であると好ましい結果が得
られた。
等の可動イオンに対してブロッキング効果を有するの
で、基板からこれらのイオンが半導体装置中に侵入する
ことを防止する効果も有していた。また、窒化アルミニ
ウム被膜の窒素とアルミニウムの比率は、熱伝導に問題
のない範囲で化学量論比でも、非化学量論比でもよい。
典型的には、窒素とアルミニウムの比率は、（アルミニ
ウム／窒素）＝０．９〜１．４が好ましく、また、熱伝
導度が０．６Ｗ／ｃｍＫ以上（窒化アルミニウム単結晶
の熱伝導度は２Ｗ／ｃｍＫ）であると好ましい結果が得
られた。
【０００８】また、窒素とアルミニウムの比率を変える
ことによって、被膜の応力を最適化してもよい。さら
に、窒素とアルミニウム以外に、微量のホウ素、シリコ
ン、炭素、酸素等を０．０１〜２０原子％、添加するこ
とによっても基板との応力のマッチング、最適化、応力
歪みの最小化が可能である。また、この窒化アルミニウ
ムを主成分とする被膜は結晶性でも非晶質でもよい。
ことによって、被膜の応力を最適化してもよい。さら
に、窒素とアルミニウム以外に、微量のホウ素、シリコ
ン、炭素、酸素等を０．０１〜２０原子％、添加するこ
とによっても基板との応力のマッチング、最適化、応力
歪みの最小化が可能である。また、この窒化アルミニウ
ムを主成分とする被膜は結晶性でも非晶質でもよい。
【０００９】熱伝導度を向上させる目的には、ダイヤモ
ンド系の材料（例えば、多結晶ダイヤモンド薄膜、硬質
炭素膜、ダイヤモンド状炭素膜等）を用いることが通
常、考えられるが、本発明の目的とするような微小な領
域では、ダイヤモンド系材料は一般に酸化珪素系の材料
との密着性が良くないので十分な効果が得られない。ま
た、ブロッキング層、パッシベーション層として通常の
半導体プロセスで良く用いられる窒化珪素膜は熱伝導度
が低いので本発明を実施するには適当でない。以下表１
に、主要な薄膜材料の特性を比較した。（○は優れてい
る。△は中程度、×は劣っていることを示す。）
ンド系の材料（例えば、多結晶ダイヤモンド薄膜、硬質
炭素膜、ダイヤモンド状炭素膜等）を用いることが通
常、考えられるが、本発明の目的とするような微小な領
域では、ダイヤモンド系材料は一般に酸化珪素系の材料
との密着性が良くないので十分な効果が得られない。ま
た、ブロッキング層、パッシベーション層として通常の
半導体プロセスで良く用いられる窒化珪素膜は熱伝導度
が低いので本発明を実施するには適当でない。以下表１
に、主要な薄膜材料の特性を比較した。（○は優れてい
る。△は中程度、×は劣っていることを示す。）
【００１０】
【表１】
【００１１】本発明においては、金属や半導体の配線
（ゲイト配線等）から発生する熱はその下に存在する半
導体被膜（活性層等）に伝達し、また、半導体被膜に電
流が通じることによっても発熱し、半導体被膜の温度が
上昇するが、そこに滞留することなく、速やかにその下
にある窒化アルミニウム被膜に伝達され、よって、上記
配線および半導体被膜の温度は低く抑えられ、半導体被
膜からの水素離脱が減少する。特に、ＴＦＴのドレイン
−チャネル間での高い逆バイアス電圧の印加によるホッ
トキャリヤの発生による局所的発熱による局所的な劣化
を均熱化によって抑えることができる。
（ゲイト配線等）から発生する熱はその下に存在する半
導体被膜（活性層等）に伝達し、また、半導体被膜に電
流が通じることによっても発熱し、半導体被膜の温度が
上昇するが、そこに滞留することなく、速やかにその下
にある窒化アルミニウム被膜に伝達され、よって、上記
配線および半導体被膜の温度は低く抑えられ、半導体被
膜からの水素離脱が減少する。特に、ＴＦＴのドレイン
−チャネル間での高い逆バイアス電圧の印加によるホッ
トキャリヤの発生による局所的発熱による局所的な劣化
を均熱化によって抑えることができる。
【００１２】本発明において、半導体被膜を窒化アルミ
ニウム被膜上に直接堆積することは、密着性は良いもの
の、半導体のキャリヤが窒化アルミニウム中に捕獲さ
れ、この捕獲されたキャリヤ（捕獲中心）による寄生チ
ャネルが発生しやすく、結果として、半導体被膜の電気
特性に悪影響を与えるため好ましくなかった。かかる捕
獲中心を除去できるのであれば問題はないが、容易に除
去できないのであれば、、酸化珪素被膜のように半導体
被膜に対して、電気的、化学的に好ましい材料（酸化珪
素膜は窒化アルミニウム膜に比較して捕獲中心の密度は
数十分の１しかない）を両被膜の間に設けることが好ま
しかった。さらに、酸化珪素膜においては、応力緩和の
効果も期待できる。
ニウム被膜上に直接堆積することは、密着性は良いもの
の、半導体のキャリヤが窒化アルミニウム中に捕獲さ
れ、この捕獲されたキャリヤ（捕獲中心）による寄生チ
ャネルが発生しやすく、結果として、半導体被膜の電気
特性に悪影響を与えるため好ましくなかった。かかる捕
獲中心を除去できるのであれば問題はないが、容易に除
去できないのであれば、、酸化珪素被膜のように半導体
被膜に対して、電気的、化学的に好ましい材料（酸化珪
素膜は窒化アルミニウム膜に比較して捕獲中心の密度は
数十分の１しかない）を両被膜の間に設けることが好ま
しかった。さらに、酸化珪素膜においては、応力緩和の
効果も期待できる。
【００１３】また、窒化アルミニウムの上に窒化珪素膜
を１００〜１０００・、例えば、２００・形成し、その
上に酸化珪素膜を１００〜２０００・、例えば、２００
・形成してもよかった。本発明においては、ゲイト電極
の材料としては、シリコン（不純物がドーピングされて
導電性が高められたものを含む）、アルミニウム、タン
タル、クロム、タングステン、モリブテン等の単体、あ
るいはそれらの合金、もしくは多層膜を用いればよい。
また、実施例に示すように、その表面を酸化してもよ
い。
を１００〜１０００・、例えば、２００・形成し、その
上に酸化珪素膜を１００〜２０００・、例えば、２００
・形成してもよかった。本発明においては、ゲイト電極
の材料としては、シリコン（不純物がドーピングされて
導電性が高められたものを含む）、アルミニウム、タン
タル、クロム、タングステン、モリブテン等の単体、あ
るいはそれらの合金、もしくは多層膜を用いればよい。
また、実施例に示すように、その表面を酸化してもよ
い。
【００１４】さらに、窒化アルミニウムはフッ素系のエ
ッチャントではエッチングされず、したがって、酸化珪
素やシリコン、アルミニウム等の通常の半導体プロセス
で用いられる材料をエッチングする方法ではエッチング
されないので、これを積極的にエッチングストッパーと
して用いてもよい。すなわち、ＴＦＴのソース、ドレイ
ンのコンタクトとしては、ソース、ドレインの上面のみ
ならず、側面をもコンタクトとして用いることができ
る。例えば、コンタクトホールをソース、ドレインから
はみ出して形成しても、窒化アルミニウムがエッチング
ストッパーとなって、基板がエッチングされることがな
い。
ッチャントではエッチングされず、したがって、酸化珪
素やシリコン、アルミニウム等の通常の半導体プロセス
で用いられる材料をエッチングする方法ではエッチング
されないので、これを積極的にエッチングストッパーと
して用いてもよい。すなわち、ＴＦＴのソース、ドレイ
ンのコンタクトとしては、ソース、ドレインの上面のみ
ならず、側面をもコンタクトとして用いることができ
る。例えば、コンタクトホールをソース、ドレインから
はみ出して形成しても、窒化アルミニウムがエッチング
ストッパーとなって、基板がエッチングされることがな
い。
【００１５】結果として、従来よりもソース、ドレイン
領域を小さく形成できるので、回路の集積化にとって有
利である。また、このことは、逆に、コンタクトホール
を大きくすることが可能であることをも意味し、より確
実なコンタクトを得ることができるので、量産性、信頼
性にとっても有利である。
領域を小さく形成できるので、回路の集積化にとって有
利である。また、このことは、逆に、コンタクトホール
を大きくすることが可能であることをも意味し、より確
実なコンタクトを得ることができるので、量産性、信頼
性にとっても有利である。
【００１６】
【実施例】〔実施例１〕 本発明によって、ＴＦＴを作
製する例を図１に示す。まず、基板（コーニング７０５
９ガラス基板、大きさは３００ｍｍ×３００ｍｍもしく
は１００ｍｍ×１００ｍｍ）１０１上に、厚さ２０００
〜５０００・の窒化アルミニウム膜１０２を反応性スパ
ッタ法によって堆積した。アルミニウムをターゲットと
して、窒素とアルゴンの雰囲気でスパッタリングをおこ
なった。窒素の割合は２０％以上とすると良好な熱伝導
性を有する被膜が得られた。スパッタ時の圧力は、１×
１０−４〜１×１０−２Ｔｏｒｒで好ましい結果が得ら
れた。成膜速度は２０〜２００・／分だった。また、成
膜の際には基板温度を１００〜５００℃に上昇させても
よい。
製する例を図１に示す。まず、基板（コーニング７０５
９ガラス基板、大きさは３００ｍｍ×３００ｍｍもしく
は１００ｍｍ×１００ｍｍ）１０１上に、厚さ２０００
〜５０００・の窒化アルミニウム膜１０２を反応性スパ
ッタ法によって堆積した。アルミニウムをターゲットと
して、窒素とアルゴンの雰囲気でスパッタリングをおこ
なった。窒素の割合は２０％以上とすると良好な熱伝導
性を有する被膜が得られた。スパッタ時の圧力は、１×
１０−４〜１×１０−２Ｔｏｒｒで好ましい結果が得ら
れた。成膜速度は２０〜２００・／分だった。また、成
膜の際には基板温度を１００〜５００℃に上昇させても
よい。
【００１７】窒化アルミニウム膜１０２は基板の両面に
形成した。これは、基板中に含有されている、あるいは
出荷後に表面に付着したナトリウム等の異元素がＴＦＴ
の特性を劣化させないように封じ込める意味とともに、
基板を強化して表面に傷が付きにくくする効果がある。
特に、ＴＦＴをアクティブマトリクス方式の液晶表示装
置に使用すると、ＴＦＴの設けられていない面は外部環
境と接するのであるが、この面には微細な傷が付きやす
く、このような傷は光を乱反射して、画面を暗くする。
形成した。これは、基板中に含有されている、あるいは
出荷後に表面に付着したナトリウム等の異元素がＴＦＴ
の特性を劣化させないように封じ込める意味とともに、
基板を強化して表面に傷が付きにくくする効果がある。
特に、ＴＦＴをアクティブマトリクス方式の液晶表示装
置に使用すると、ＴＦＴの設けられていない面は外部環
境と接するのであるが、この面には微細な傷が付きやす
く、このような傷は光を乱反射して、画面を暗くする。
【００１８】次に、窒化アルミニウムが形成されたガラ
ス基板を６００〜６８０℃、例えば、６４０℃で４〜１
２時間、窒素、アンモニア（ＮＨ３ ）、もしくは亜酸
化窒素（Ｎ２ Ｏ）の雰囲気中でアニールした。そし
て、０．０１〜０．５℃／分、例えば、０．２℃／分で
徐冷し、３５０〜４５０℃まで温度が低下したところで
取り出した。この工程によって、反応性スパッタ直後に
は黄色く着色していた基板が透明になり、また、電気的
な絶縁性も向上した。さらに、このアニール工程では、
ガラス基板の熱的な収縮が発生し、応力が緩和した結
果、不可逆的な収縮が減少した。そのため、その後の熱
処理工程において基板の縮みがなくなり、マスクずれが
著しく減少した。
ス基板を６００〜６８０℃、例えば、６４０℃で４〜１
２時間、窒素、アンモニア（ＮＨ３ ）、もしくは亜酸
化窒素（Ｎ２ Ｏ）の雰囲気中でアニールした。そし
て、０．０１〜０．５℃／分、例えば、０．２℃／分で
徐冷し、３５０〜４５０℃まで温度が低下したところで
取り出した。この工程によって、反応性スパッタ直後に
は黄色く着色していた基板が透明になり、また、電気的
な絶縁性も向上した。さらに、このアニール工程では、
ガラス基板の熱的な収縮が発生し、応力が緩和した結
果、不可逆的な収縮が減少した。そのため、その後の熱
処理工程において基板の縮みがなくなり、マスクずれが
著しく減少した。
【００１９】上記アニール終了後、ＴＦＴを形成する面
に下地酸化膜１０３として厚さ２０００〜５００・の酸
化珪素膜を形成した。この酸化膜の形成方法としては、
酸素雰囲気中でのスパッタ法やＴＥＯＳを酸素雰囲気の
プラズマＣＶＤ法で分解・堆積した。さらに、このよう
にして形成した膜を４５０〜６５０℃でアニールしても
よい。
に下地酸化膜１０３として厚さ２０００〜５００・の酸
化珪素膜を形成した。この酸化膜の形成方法としては、
酸素雰囲気中でのスパッタ法やＴＥＯＳを酸素雰囲気の
プラズマＣＶＤ法で分解・堆積した。さらに、このよう
にして形成した膜を４５０〜６５０℃でアニールしても
よい。
【００２０】その後、図１（Ａ）において、プラズマＣ
ＶＤ法やＬＰＣＶＤ法によってアモルファス状のシリコ
ン膜を１００〜１５００・、好ましくは３００〜８００
・堆積し、これをパターニングして、島状シリコン領域
１０４を形成した。そして、厚さ２００〜１５００・、
好ましくは５００〜１０００・の酸化珪素１０５を形成
した。この酸化珪素膜はゲイト絶縁膜としても機能す
る。そのためその作製には十分な注意が必要である。こ
こでは、ＴＥＯＳを原料とし、酸素とともに基板温度１
５０〜６００℃、好ましくは３００〜４５０℃で、ＲＦ
プラズマＣＶＤ法で分解・堆積した。ＴＥＯＳと酸素の
圧力比は１：１〜１：３、また、圧力は０．０５〜０．
５ｔｏｒｒ、ＲＦパワーは１００〜２５０Ｗとした。あ
るいはＴＥＯＳを原料としてオゾンガスとともに減圧Ｃ
ＶＤ法もしくは常圧ＣＶＤ法によって、基板温度を３５
０〜６００℃、好ましくは４００〜５５０℃として形成
した。成膜後、酸素もしくはオゾンの雰囲気で４００〜
６００℃で３０〜６０分アニールした。
ＶＤ法やＬＰＣＶＤ法によってアモルファス状のシリコ
ン膜を１００〜１５００・、好ましくは３００〜８００
・堆積し、これをパターニングして、島状シリコン領域
１０４を形成した。そして、厚さ２００〜１５００・、
好ましくは５００〜１０００・の酸化珪素１０５を形成
した。この酸化珪素膜はゲイト絶縁膜としても機能す
る。そのためその作製には十分な注意が必要である。こ
こでは、ＴＥＯＳを原料とし、酸素とともに基板温度１
５０〜６００℃、好ましくは３００〜４５０℃で、ＲＦ
プラズマＣＶＤ法で分解・堆積した。ＴＥＯＳと酸素の
圧力比は１：１〜１：３、また、圧力は０．０５〜０．
５ｔｏｒｒ、ＲＦパワーは１００〜２５０Ｗとした。あ
るいはＴＥＯＳを原料としてオゾンガスとともに減圧Ｃ
ＶＤ法もしくは常圧ＣＶＤ法によって、基板温度を３５
０〜６００℃、好ましくは４００〜５５０℃として形成
した。成膜後、酸素もしくはオゾンの雰囲気で４００〜
６００℃で３０〜６０分アニールした。
【００２１】そして、図１（Ａ）に示すようにＫｒＦエ
キシマーレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓ
ｅｃ）を照射して、シリコン領域１０４を結晶化させ
た。レーザーのエネルギー密度は２００〜４００ｍＪ／
ｃｍ２ 、好ましくは２５０〜３００ｍＪ／ｃｍ２ と
し、また、レーザー照射の際には基板を３００〜５００
℃に加熱した。このようにして形成されたシリコン膜１
０４の結晶性をラマン散乱分光法によって調べたとこ
ろ、単結晶シリコンのピーク（５２１ｃｍ−１）とは異
なって、５１５ｃｍ−１付近に比較的ブロードなピーク
が観測された。その後、水素中で３５０℃で２時間アニ
ールした。
キシマーレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓ
ｅｃ）を照射して、シリコン領域１０４を結晶化させ
た。レーザーのエネルギー密度は２００〜４００ｍＪ／
ｃｍ２ 、好ましくは２５０〜３００ｍＪ／ｃｍ２ と
し、また、レーザー照射の際には基板を３００〜５００
℃に加熱した。このようにして形成されたシリコン膜１
０４の結晶性をラマン散乱分光法によって調べたとこ
ろ、単結晶シリコンのピーク（５２１ｃｍ−１）とは異
なって、５１５ｃｍ−１付近に比較的ブロードなピーク
が観測された。その後、水素中で３５０℃で２時間アニ
ールした。
【００２２】その後、厚さ２０００・〜１μｍのアルミ
ニウム膜を電子ビーム蒸着法によって形成して、これを
パターニングし、ゲイト電極１０６を形成した。アルミ
ニウムにはスカンジウム（Ｓｃ）を０．１５〜０．２重
量％ドーピングしておいてもよい。次に基板をｐＨ・
７、１〜３％の酒石酸のエチレングリコール溶液に浸
し、白金を陰極、このアルミニウムのゲイト電極を陽極
として、陽極酸化をおこなった。陽極酸化は、最初一定
電流で２２０Ｖまで電圧を上げ、その状態で１時間保持
して終了した。本実施例では定電流状態では、電圧の上
昇速度は２〜５Ｖ／分が適当であった。このようにし
て、厚さ１５００〜３５００・、例えば、２０００・の
陽極酸化物１０７を形成した。（図１（Ｂ））
ニウム膜を電子ビーム蒸着法によって形成して、これを
パターニングし、ゲイト電極１０６を形成した。アルミ
ニウムにはスカンジウム（Ｓｃ）を０．１５〜０．２重
量％ドーピングしておいてもよい。次に基板をｐＨ・
７、１〜３％の酒石酸のエチレングリコール溶液に浸
し、白金を陰極、このアルミニウムのゲイト電極を陽極
として、陽極酸化をおこなった。陽極酸化は、最初一定
電流で２２０Ｖまで電圧を上げ、その状態で１時間保持
して終了した。本実施例では定電流状態では、電圧の上
昇速度は２〜５Ｖ／分が適当であった。このようにし
て、厚さ１５００〜３５００・、例えば、２０００・の
陽極酸化物１０７を形成した。（図１（Ｂ））
【００２３】その後、イオンドーピング法（プラズマド
ーピング法ともいう）によって、各ＴＦＴの島状シリコ
ン膜中に、ゲイト電極部をマスクとして自己整合的に不
純物（燐）を注入した。ドーピングガスとしてはフォス
フィン（ＰＨ３ ）を用いた。ドーズ量は、１〜４×１
０１５ｃｍ−２とした。
ーピング法ともいう）によって、各ＴＦＴの島状シリコ
ン膜中に、ゲイト電極部をマスクとして自己整合的に不
純物（燐）を注入した。ドーピングガスとしてはフォス
フィン（ＰＨ３ ）を用いた。ドーズ量は、１〜４×１
０１５ｃｍ−２とした。
【００２４】さらに、図１（Ｃ）に示すようにＫｒＦエ
キシマーレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓ
ｅｃ）を照射して、上記不純物領域の導入によって結晶
性の劣化した部分の結晶性を改善させた。レーザーのエ
ネルギー密度は１５０〜４００ｍＪ／ｃｍ２ 、好まし
くは２００〜２５０ｍＪ／ｃｍ２ であった。こうし
て、Ｎ型不純物（燐）領域１０８、１０９を形成した。
これらの領域のシート抵抗は２００〜８００Ω／□であ
った。本工程において、レーザーを用いるかわりに、フ
ラッシュランプを使用して短時間に１０００〜１２００
℃（シリコンモニターの温度）まで上昇させ、試料を加
熱する、いわゆるＲＴＰ（ラピッド・サーマル・プロセ
ス）を用いてもよい。
キシマーレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓ
ｅｃ）を照射して、上記不純物領域の導入によって結晶
性の劣化した部分の結晶性を改善させた。レーザーのエ
ネルギー密度は１５０〜４００ｍＪ／ｃｍ２ 、好まし
くは２００〜２５０ｍＪ／ｃｍ２ であった。こうし
て、Ｎ型不純物（燐）領域１０８、１０９を形成した。
これらの領域のシート抵抗は２００〜８００Ω／□であ
った。本工程において、レーザーを用いるかわりに、フ
ラッシュランプを使用して短時間に１０００〜１２００
℃（シリコンモニターの温度）まで上昇させ、試料を加
熱する、いわゆるＲＴＰ（ラピッド・サーマル・プロセ
ス）を用いてもよい。
【００２５】その後、全面に層間絶縁物１１０として、
ＴＥＯＳを原料として、これと酸素とのプラズマＣＶＤ
法、もしくはオゾンとの減圧ＣＶＤ法あるいは常圧ＣＶ
Ｄ法によって酸化珪素膜を厚さ３０００・形成した。基
板温度は２５０〜４５０℃、例えば、３５０℃とした。
成膜後、表面の平坦性を得るため、この酸化珪素膜を機
械的に研磨した。さらに、スパッタ法によってＩＴＯ被
膜を堆積し、これをパターニングして画素電極１１１と
した。（図１（Ｄ））
ＴＥＯＳを原料として、これと酸素とのプラズマＣＶＤ
法、もしくはオゾンとの減圧ＣＶＤ法あるいは常圧ＣＶ
Ｄ法によって酸化珪素膜を厚さ３０００・形成した。基
板温度は２５０〜４５０℃、例えば、３５０℃とした。
成膜後、表面の平坦性を得るため、この酸化珪素膜を機
械的に研磨した。さらに、スパッタ法によってＩＴＯ被
膜を堆積し、これをパターニングして画素電極１１１と
した。（図１（Ｄ））
【００２６】そして、層間絶縁物１１０をエッチングし
て、図１（Ｅ）に示すようにＴＦＴのソース／ドレイン
にコンタクトホールを形成し、クロムもしくは窒化チタ
ンの配線１１２、１１３を形成し、配線１１３は画素電
極１１１に接続させた。なお、この際には、図１（Ｆ）
に示すようにソース／ドレイン領域（島状シリコン）を
はみだしてコンタクトホールを形成してもよい。この場
合にはコンタクトホールのうち、島状シリコンをはみだ
した面積は３０〜７０％であった。この場合には、ソー
ス／ドレインの上面のみならず、側面においてもコンタ
クトが形成される。以下、このようなコンタクトをトッ
プサイドコンタクトと称する。従来の構造において、ト
ップサイドコンタクトを形成しようとすれば、層間絶縁
物のエッチング工程によって、島状シリコン以外の部分
の下地の酸化珪素膜、さらには、基板までエッチングさ
れたが、本実施例では、窒化アルミニウム膜１０２がエ
ッチングストッパーとなって、ここでエッチングが止ま
る。
て、図１（Ｅ）に示すようにＴＦＴのソース／ドレイン
にコンタクトホールを形成し、クロムもしくは窒化チタ
ンの配線１１２、１１３を形成し、配線１１３は画素電
極１１１に接続させた。なお、この際には、図１（Ｆ）
に示すようにソース／ドレイン領域（島状シリコン）を
はみだしてコンタクトホールを形成してもよい。この場
合にはコンタクトホールのうち、島状シリコンをはみだ
した面積は３０〜７０％であった。この場合には、ソー
ス／ドレインの上面のみならず、側面においてもコンタ
クトが形成される。以下、このようなコンタクトをトッ
プサイドコンタクトと称する。従来の構造において、ト
ップサイドコンタクトを形成しようとすれば、層間絶縁
物のエッチング工程によって、島状シリコン以外の部分
の下地の酸化珪素膜、さらには、基板までエッチングさ
れたが、本実施例では、窒化アルミニウム膜１０２がエ
ッチングストッパーとなって、ここでエッチングが止ま
る。
【００２７】通常の場合には、コンタクトホールの大き
さは、ソース／ドレインよりも小さくする必要があった
が、トップサイドコンタクトにおいては、逆にアイラン
ドの大きさをコンタクトホールのよりも小さくでき、結
果として、アイランドの微細化できる。また、逆にコン
タクホールを大きくすることができるので、量産性、信
頼性を高めることができた。最後に、水素中で３００〜
４００℃で０．１〜２時間アニールして、シリコンの水
素化を完了した。このようにして、ＴＦＴが完成した。
同時に作製した多数のＴＦＴをマトリクス状に配列せし
めてアクティブマトリクス型液晶表示装置とした。
さは、ソース／ドレインよりも小さくする必要があった
が、トップサイドコンタクトにおいては、逆にアイラン
ドの大きさをコンタクトホールのよりも小さくでき、結
果として、アイランドの微細化できる。また、逆にコン
タクホールを大きくすることができるので、量産性、信
頼性を高めることができた。最後に、水素中で３００〜
４００℃で０．１〜２時間アニールして、シリコンの水
素化を完了した。このようにして、ＴＦＴが完成した。
同時に作製した多数のＴＦＴをマトリクス状に配列せし
めてアクティブマトリクス型液晶表示装置とした。
【００２８】〔実施例２〕 本発明によって、ＴＦＴを
作製する例を図２に示す。まず、基板（ＮＨテクノグラ
ス社製ＮＡ３５ガラス）２０１上に、厚さ１０００・〜
５μｍの窒化アルミニウム膜２０２を反応性スパッタ法
によって堆積した。アルミニウムをターゲットとして、
窒素とアルゴンの雰囲気でスパッタリングをおこなっ
た。窒素の割合は２０％以上とすると良好な熱伝導性を
有する被膜が得られた。スパッタ時の圧力は、１×１０
−４〜１×１０−２Ｔｏｒｒで好ましい結果が得られ
た。成膜速度は２０〜２００・／分だった。また、成膜
の際には基板温度を１００〜５００℃に上昇させてもよ
い。
作製する例を図２に示す。まず、基板（ＮＨテクノグラ
ス社製ＮＡ３５ガラス）２０１上に、厚さ１０００・〜
５μｍの窒化アルミニウム膜２０２を反応性スパッタ法
によって堆積した。アルミニウムをターゲットとして、
窒素とアルゴンの雰囲気でスパッタリングをおこなっ
た。窒素の割合は２０％以上とすると良好な熱伝導性を
有する被膜が得られた。スパッタ時の圧力は、１×１０
−４〜１×１０−２Ｔｏｒｒで好ましい結果が得られ
た。成膜速度は２０〜２００・／分だった。また、成膜
の際には基板温度を１００〜５００℃に上昇させてもよ
い。
【００２９】次に、下地酸化膜２０３として厚さ１００
〜１０００・、例えば、５００・の酸化珪素膜を形成し
た。この酸化膜の形成方法としては、酸素雰囲気中での
スパッタ法やＴＥＯＳを酸素雰囲気のプラズマＣＶＤ法
で分解・堆積した。その後、この膜を５５０〜７００
℃、例えば、６５０℃で４時間、亜酸化窒素（Ｎ２
Ｏ）を２０％含む窒素雰囲気中でアニールした。かくす
ると、窒化アルミニウム膜は透明になり、かつ、その上
の酸化珪素膜を高密度化することができた。
〜１０００・、例えば、５００・の酸化珪素膜を形成し
た。この酸化膜の形成方法としては、酸素雰囲気中での
スパッタ法やＴＥＯＳを酸素雰囲気のプラズマＣＶＤ法
で分解・堆積した。その後、この膜を５５０〜７００
℃、例えば、６５０℃で４時間、亜酸化窒素（Ｎ２
Ｏ）を２０％含む窒素雰囲気中でアニールした。かくす
ると、窒化アルミニウム膜は透明になり、かつ、その上
の酸化珪素膜を高密度化することができた。
【００３０】その後、プラズマＣＶＤ法やＬＰＣＶＤ法
によってアモルファス状のシリコン膜を２００〜１５０
０・、好ましくは３００〜８００・堆積し、６００℃の
窒素雰囲気中で４８時間アニールした。こうして得られ
た結晶性シリコン膜をパターニングして、島状シリコン
領域２０４を形成した。そして、ゲイト絶縁膜２０７と
して、厚さ２００〜１５００・、好ましくは５００〜１
０００・の酸化珪素を形成した。
によってアモルファス状のシリコン膜を２００〜１５０
０・、好ましくは３００〜８００・堆積し、６００℃の
窒素雰囲気中で４８時間アニールした。こうして得られ
た結晶性シリコン膜をパターニングして、島状シリコン
領域２０４を形成した。そして、ゲイト絶縁膜２０７と
して、厚さ２００〜１５００・、好ましくは５００〜１
０００・の酸化珪素を形成した。
【００３１】そして、厚さ２０００・〜５μｍの燐が添
加されたシリコン膜を減圧ＣＶＤ法によって形成して、
これをパターニングし、ゲイト電極２０９、および配線
２０８を形成した。その後、イオンドーピング法（プラ
ズマドーピング法ともいう）によって、ＴＦＴの島状シ
リコン膜中に、ゲイト電極部をマスクとして自己整合的
に不純物（燐）を注入した。ドーピングガスとしてはフ
ォスフィン（ＰＨ３）を用いた。ドーズ量は、１〜８×
１０１５ｃｍ−２とした。
加されたシリコン膜を減圧ＣＶＤ法によって形成して、
これをパターニングし、ゲイト電極２０９、および配線
２０８を形成した。その後、イオンドーピング法（プラ
ズマドーピング法ともいう）によって、ＴＦＴの島状シ
リコン膜中に、ゲイト電極部をマスクとして自己整合的
に不純物（燐）を注入した。ドーピングガスとしてはフ
ォスフィン（ＰＨ３）を用いた。ドーズ量は、１〜８×
１０１５ｃｍ−２とした。
【００３２】さらに、ＫｒＦエキシマーレーザー（波長
２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、上記
不純物領域の導入によって、結晶性の劣化した部分の結
晶性を改善させた。レーザーのエネルギー密度は１５０
〜４００ｍＪ／ｃｍ２ 、好ましくは２００〜２５０ｍ
Ｊ／ｃｍ２ であった。こうして、Ｎ型不純物（燐）領
域２０５、２０６を形成した。これらの領域のシート抵
抗は２００〜８００Ω／□であった。（図２（Ａ））
２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、上記
不純物領域の導入によって、結晶性の劣化した部分の結
晶性を改善させた。レーザーのエネルギー密度は１５０
〜４００ｍＪ／ｃｍ２ 、好ましくは２００〜２５０ｍ
Ｊ／ｃｍ２ であった。こうして、Ｎ型不純物（燐）領
域２０５、２０６を形成した。これらの領域のシート抵
抗は２００〜８００Ω／□であった。（図２（Ａ））
【００３３】その後、全面に層間絶縁物２１０としてプ
ラズマＣＶＤ法、もしくは減圧ＣＶＤ法あるいは常圧Ｃ
ＶＤ法によって酸化珪素膜を厚さ３０００・形成した。
さらに、フォトレジスト２１１を選択的に形成した。こ
のようなフォトレジストは、配線の交差する部分もしく
は配線にコンタクトが設けられる部分に形成すると良
い。（図２（Ｂ）） そして、図２（Ｃ）に示すように、フォトレジスト２１
１をマスクとして、層間絶縁物２１０、ゲイト絶縁物２
０７、さらに下地酸化珪素膜２０３をエッチングした。
下地酸化珪素膜はエッチングされたが、窒化アルミニウ
ム膜がストッパーとなって基板はエッチングされなかっ
た。このため、平坦な表面が得られた。（図２（Ｃ））
ラズマＣＶＤ法、もしくは減圧ＣＶＤ法あるいは常圧Ｃ
ＶＤ法によって酸化珪素膜を厚さ３０００・形成した。
さらに、フォトレジスト２１１を選択的に形成した。こ
のようなフォトレジストは、配線の交差する部分もしく
は配線にコンタクトが設けられる部分に形成すると良
い。（図２（Ｂ）） そして、図２（Ｃ）に示すように、フォトレジスト２１
１をマスクとして、層間絶縁物２１０、ゲイト絶縁物２
０７、さらに下地酸化珪素膜２０３をエッチングした。
下地酸化珪素膜はエッチングされたが、窒化アルミニウ
ム膜がストッパーとなって基板はエッチングされなかっ
た。このため、平坦な表面が得られた。（図２（Ｃ））
【００３４】そして、配線材料としてチタン膜（厚さ２
０００・〜５μｍ）を形成し、これをパターニングし
て、ＴＦＴのソース、ドレインに接続する配線２１２、
２１３を形成した。さらに、ＩＴＯを選択的に形成して
画素電極２１４とした。最後に、このようにして処理し
た基板を１気圧、３５０℃の水素中で３０分間アニール
して、水素化を完了した。このようにして、ＴＦＴが完
成した。同時に作製した多数のＴＦＴをマトリクス状に
配列せしめてアクティブマトリクス型液晶表示装置とし
た。
０００・〜５μｍ）を形成し、これをパターニングし
て、ＴＦＴのソース、ドレインに接続する配線２１２、
２１３を形成した。さらに、ＩＴＯを選択的に形成して
画素電極２１４とした。最後に、このようにして処理し
た基板を１気圧、３５０℃の水素中で３０分間アニール
して、水素化を完了した。このようにして、ＴＦＴが完
成した。同時に作製した多数のＴＦＴをマトリクス状に
配列せしめてアクティブマトリクス型液晶表示装置とし
た。
【００３５】〔実施例３〕 本発明によって、ＴＦＴを
作製する例を図３に示す。本実施例のＴＦＴは、アクテ
ィブマトリクス回路とそれを駆動するための周辺回路を
有するモノリシック型アクティブマトリクス回路におけ
る周辺回路のＴＦＴ、特にチャネル幅が２００〜８００
μｍのドライバーＴＦＴに関するものである。このよう
なドライバーＴＦＴは大きな電流を制御することから発
熱量が大きい。そのため、本発明の下地膜による迅速な
熱の放散が望まれる。
作製する例を図３に示す。本実施例のＴＦＴは、アクテ
ィブマトリクス回路とそれを駆動するための周辺回路を
有するモノリシック型アクティブマトリクス回路におけ
る周辺回路のＴＦＴ、特にチャネル幅が２００〜８００
μｍのドライバーＴＦＴに関するものである。このよう
なドライバーＴＦＴは大きな電流を制御することから発
熱量が大きい。そのため、本発明の下地膜による迅速な
熱の放散が望まれる。
【００３６】まず、基板（コーニング７０５９）３０１
上に、厚さ２０００〜５０００・の窒化アルミニウム膜
３０２を反応性スパッタ法によって堆積した。アルミニ
ウムをターゲットとして、窒素とアルゴンの雰囲気でス
パッタリングをおこなった。窒素の割合は２０％以上と
すると良好な熱伝導性を有する被膜が得られた。スパッ
タ時の圧力は、１×１０−４〜１×１０−２Ｔｏｒｒで
好ましい結果が得られた。成膜速度は２０〜２００・／
分だった。また、成膜の際には基板温度を１００〜５０
０℃に上昇させてもよい。
上に、厚さ２０００〜５０００・の窒化アルミニウム膜
３０２を反応性スパッタ法によって堆積した。アルミニ
ウムをターゲットとして、窒素とアルゴンの雰囲気でス
パッタリングをおこなった。窒素の割合は２０％以上と
すると良好な熱伝導性を有する被膜が得られた。スパッ
タ時の圧力は、１×１０−４〜１×１０−２Ｔｏｒｒで
好ましい結果が得られた。成膜速度は２０〜２００・／
分だった。また、成膜の際には基板温度を１００〜５０
０℃に上昇させてもよい。
【００３７】次に、下地酸化膜３０３として厚さ１００
０〜２０００・の酸化珪素膜を形成した。この酸化膜の
形成方法としては、酸素雰囲気中でのスパッタ法やＴＥ
ＯＳを酸素雰囲気のプラズマＣＶＤ法を用いればよい。
その後、プラズマＣＶＤ法やＬＰＣＶＤ法によってアモ
ルファス状のシリコン膜を１０００〜３０００・、好ま
しくは１０００〜１５００・堆積し、６００℃の窒素雰
囲気中で４８時間アニールした。こうして得られた結晶
性シリコン膜をパターニングして、島状シリコン領域３
０４を形成した。そして、ゲイト絶縁膜３０５として、
厚さ２００〜１５００・、好ましくは５００〜１０００
・の酸化珪素を形成した。
０〜２０００・の酸化珪素膜を形成した。この酸化膜の
形成方法としては、酸素雰囲気中でのスパッタ法やＴＥ
ＯＳを酸素雰囲気のプラズマＣＶＤ法を用いればよい。
その後、プラズマＣＶＤ法やＬＰＣＶＤ法によってアモ
ルファス状のシリコン膜を１０００〜３０００・、好ま
しくは１０００〜１５００・堆積し、６００℃の窒素雰
囲気中で４８時間アニールした。こうして得られた結晶
性シリコン膜をパターニングして、島状シリコン領域３
０４を形成した。そして、ゲイト絶縁膜３０５として、
厚さ２００〜１５００・、好ましくは５００〜１０００
・の酸化珪素を形成した。
【００３８】そして、厚さ２０００・〜５μｍのアルミ
ニウム膜を電子ビーム蒸着法によって形成して、これを
パターニングし、さらに、実施例１と同様の条件で陽極
酸化処理を施して、ゲイト電極３０６、および配線３０
７を形成した。（図３（Ａ）） その後、イオンドーピング法（プラズマドーピング法と
もいう）によって、ＴＦＴの島状シリコン膜中に、ゲイ
ト電極部をマスクとして自己整合的に不純物（燐）を注
入した。ドーピングガスとしてはフォスフィン（ＰＨ３
）を用いた。ドーズ量は、２〜８×１０１５ｃｍ−２
とした。（図３（Ｂ））
ニウム膜を電子ビーム蒸着法によって形成して、これを
パターニングし、さらに、実施例１と同様の条件で陽極
酸化処理を施して、ゲイト電極３０６、および配線３０
７を形成した。（図３（Ａ）） その後、イオンドーピング法（プラズマドーピング法と
もいう）によって、ＴＦＴの島状シリコン膜中に、ゲイ
ト電極部をマスクとして自己整合的に不純物（燐）を注
入した。ドーピングガスとしてはフォスフィン（ＰＨ３
）を用いた。ドーズ量は、２〜８×１０１５ｃｍ−２
とした。（図３（Ｂ））
【００３９】そして、下地酸化珪素膜３０３をエッチン
グした。エッチングは窒化アルミニウム膜３０２がスト
ッパーとなって止まった。この状態で、ＫｒＦエキシマ
ーレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）
を照射して、上記不純物領域の導入によって、結晶性の
劣化した部分の結晶性を改善させた。レーザーのエネル
ギー密度は１００〜４００ｍＪ／ｃｍ２ 、好ましくは
１００〜１５０ｍＪ／ｃｍ２ であった。燐やホウ素を
含有する酸化珪素膜は紫外光を吸収するので、実施例１
のように、スルードーピング後に、引き続いてレーザー
アニールをおこなうには強力なレーザー光が必要であっ
た。しかし、本実施例では、ドーピング後に酸化珪素膜
（ゲイト絶縁膜）が除去されていると、レーザーのエネ
ルギーは少なくても良かった。このためレーザー処理の
スループットを向上させることができた。こうして、Ｎ
型不純物（燐）領域３０８、３０９を形成した。これら
の領域のシート抵抗は２００〜８００Ω／□であった。
（図３（Ｃ））
グした。エッチングは窒化アルミニウム膜３０２がスト
ッパーとなって止まった。この状態で、ＫｒＦエキシマ
ーレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）
を照射して、上記不純物領域の導入によって、結晶性の
劣化した部分の結晶性を改善させた。レーザーのエネル
ギー密度は１００〜４００ｍＪ／ｃｍ２ 、好ましくは
１００〜１５０ｍＪ／ｃｍ２ であった。燐やホウ素を
含有する酸化珪素膜は紫外光を吸収するので、実施例１
のように、スルードーピング後に、引き続いてレーザー
アニールをおこなうには強力なレーザー光が必要であっ
た。しかし、本実施例では、ドーピング後に酸化珪素膜
（ゲイト絶縁膜）が除去されていると、レーザーのエネ
ルギーは少なくても良かった。このためレーザー処理の
スループットを向上させることができた。こうして、Ｎ
型不純物（燐）領域３０８、３０９を形成した。これら
の領域のシート抵抗は２００〜８００Ω／□であった。
（図３（Ｃ））
【００４０】その後、全面に層間絶縁物３１０としてプ
ラズマＣＶＤ法、もしくは減圧ＣＶＤ法あるいは常圧Ｃ
ＶＤ法によって酸化珪素膜を厚さ２０００〜３０００・
形成し、配線材料としてアルミニウム膜（厚さ２０００
・〜５μｍ）を形成し、これをパターニングして、ＴＦ
Ｔのソース、ドレインに接続する配線３１１、３１２を
形成した。配線３１２と配線３０７は図に示すように交
差する。（図３（Ｃ））
ラズマＣＶＤ法、もしくは減圧ＣＶＤ法あるいは常圧Ｃ
ＶＤ法によって酸化珪素膜を厚さ２０００〜３０００・
形成し、配線材料としてアルミニウム膜（厚さ２０００
・〜５μｍ）を形成し、これをパターニングして、ＴＦ
Ｔのソース、ドレインに接続する配線３１１、３１２を
形成した。配線３１２と配線３０７は図に示すように交
差する。（図３（Ｃ））
【００４１】最後に、このようにして処理した基板を１
気圧、３５０℃の水素中で３０分間アニールして、水素
化を完了した。このようにして、ＴＦＴが完成した。同
様に不純物領域にホウ素をドーピングしてＰチャネル型
のＴＦＴも作製し、ＣＭＯＳ回路を作製した。Ｎチャネ
ル型、Ｐチャネル型の典型的な電界効果移動度は、それ
ぞれ、８０〜１５０ｃｍ２ ／Ｖｓ、４０〜１００ｃｍ
２ ／Ｖｓであった。また、このＴＦＴで作製したシフ
トレジスタは、ドレイン電圧１７Ｖにおいて、１１ＭＨ
ｚで動作することが確認された。
気圧、３５０℃の水素中で３０分間アニールして、水素
化を完了した。このようにして、ＴＦＴが完成した。同
様に不純物領域にホウ素をドーピングしてＰチャネル型
のＴＦＴも作製し、ＣＭＯＳ回路を作製した。Ｎチャネ
ル型、Ｐチャネル型の典型的な電界効果移動度は、それ
ぞれ、８０〜１５０ｃｍ２ ／Ｖｓ、４０〜１００ｃｍ
２ ／Ｖｓであった。また、このＴＦＴで作製したシフ
トレジスタは、ドレイン電圧１７Ｖにおいて、１１ＭＨ
ｚで動作することが確認された。
【００４２】さらに、ゲイトやドレインに長時間（〜９
６時間）にわたって高電圧（＞２０Ｖ）を印加しても特
性の劣化は少なかった。これは、ＴＦＴで局所的に発生
した熱が速やかに放散され、半導体被膜やゲイト絶縁膜
との界面からの水素の離脱が抑制されたためである。実
際に、長時間のバイアス印加状態（ゲイト電圧１１Ｖ、
ドレイン電圧１４Ｖ）における発熱の状態をサーモグラ
フィー（日本アビオニクス社製）によって確かめたとこ
ろ、本実施例によるＴＦＴでは恒常的な温度上昇は見ら
れず、せいぜい、５０℃程度の温度までしか上昇しなか
った。しかしながら、従来のＴＦＴ（下地膜として窒化
アルミニウム膜を有しない）では、同条件では、短時間
のうちに１００℃以上にまで加熱され、素子特性が著し
く劣化した。このように、本発明の効果は顕著に確かめ
られた。
６時間）にわたって高電圧（＞２０Ｖ）を印加しても特
性の劣化は少なかった。これは、ＴＦＴで局所的に発生
した熱が速やかに放散され、半導体被膜やゲイト絶縁膜
との界面からの水素の離脱が抑制されたためである。実
際に、長時間のバイアス印加状態（ゲイト電圧１１Ｖ、
ドレイン電圧１４Ｖ）における発熱の状態をサーモグラ
フィー（日本アビオニクス社製）によって確かめたとこ
ろ、本実施例によるＴＦＴでは恒常的な温度上昇は見ら
れず、せいぜい、５０℃程度の温度までしか上昇しなか
った。しかしながら、従来のＴＦＴ（下地膜として窒化
アルミニウム膜を有しない）では、同条件では、短時間
のうちに１００℃以上にまで加熱され、素子特性が著し
く劣化した。このように、本発明の効果は顕著に確かめ
られた。
【００４３】〔実施例４〕本実施例はアクティブマトリ
クス型液晶ディスプレーの画素部分の形成方法を示す。
図４および図５に本実施例を示す。まず、基板４０１と
しては、コーニング７０５９を用いた。基板は、下地膜
の成膜の前もしくは後に、歪み温度よりも高い温度でア
ニールをおこなった後、０．１〜１．０℃／分で歪み温
度以下まで徐冷すると、その後の温度上昇を伴う工程で
の基板の収縮が少なく、マスク合わせが用意となる。コ
ーニング７０５９基板では、６２０〜６６０℃で１〜４
時間アニールした後、０．０３〜１．０℃／分、好まし
くは、０．１〜０．３℃／分で徐冷し、４５０〜５９０
℃まで温度が低下した段階で取り出すとよい。本実施例
では、６３０℃で４時間アニールしたのち、０．２℃／
分で徐冷した。
クス型液晶ディスプレーの画素部分の形成方法を示す。
図４および図５に本実施例を示す。まず、基板４０１と
しては、コーニング７０５９を用いた。基板は、下地膜
の成膜の前もしくは後に、歪み温度よりも高い温度でア
ニールをおこなった後、０．１〜１．０℃／分で歪み温
度以下まで徐冷すると、その後の温度上昇を伴う工程で
の基板の収縮が少なく、マスク合わせが用意となる。コ
ーニング７０５９基板では、６２０〜６６０℃で１〜４
時間アニールした後、０．０３〜１．０℃／分、好まし
くは、０．１〜０．３℃／分で徐冷し、４５０〜５９０
℃まで温度が低下した段階で取り出すとよい。本実施例
では、６３０℃で４時間アニールしたのち、０．２℃／
分で徐冷した。
【００４４】そして、基板４０１上に厚さ０．１〜２μ
ｍ、好ましくは０．２〜０．５μｍ例えば０．３μｍの
窒化アルミニウム膜４０２を反応性スパッタ法によって
堆積した。アルミニウムをターゲットとして、窒素とア
ルゴンの雰囲気でスパッタリングをおこなった。窒素の
割合は２０％以上とすると良好な熱伝導性を有する被膜
が得られた。スパッタ時の圧力は、１×１０−４〜１×
１０−２Ｔｏｒｒで好ましい結果が得られた。成膜速度
は２０〜２００・／分だった。また、成膜の際には基板
温度を１００〜５００℃に上昇させてもよい。この窒化
アルミニウム膜４０２の成膜は、前記の基板アニール処
理の前でもよかった。その後、スパッタリング法によっ
て厚さ０〜１０００・、好ましくは２０〜５００・、例
えば２００・の非常に薄い酸化珪素の下地膜４０３を形
成した。
ｍ、好ましくは０．２〜０．５μｍ例えば０．３μｍの
窒化アルミニウム膜４０２を反応性スパッタ法によって
堆積した。アルミニウムをターゲットとして、窒素とア
ルゴンの雰囲気でスパッタリングをおこなった。窒素の
割合は２０％以上とすると良好な熱伝導性を有する被膜
が得られた。スパッタ時の圧力は、１×１０−４〜１×
１０−２Ｔｏｒｒで好ましい結果が得られた。成膜速度
は２０〜２００・／分だった。また、成膜の際には基板
温度を１００〜５００℃に上昇させてもよい。この窒化
アルミニウム膜４０２の成膜は、前記の基板アニール処
理の前でもよかった。その後、スパッタリング法によっ
て厚さ０〜１０００・、好ましくは２０〜５００・、例
えば２００・の非常に薄い酸化珪素の下地膜４０３を形
成した。
【００４５】下地膜成膜後、プラズマＣＶＤ法によっ
て、厚さ３００〜１５００・、例えば１０００・の真性
（Ｉ型）のアモルファスシリコン膜４０４を成膜した。
さらに、プラズマＣＶＤ法によって、厚さ２００〜２０
００・、例えば５００・の酸化珪素もしくは窒化珪素の
マスク膜４０５を成膜した。そして、このマスク膜４０
５に選択的に孔４０６を形成した。さらに、スパッタリ
ング法によって、厚さ５〜２００・、例えば２０・のニ
ッケル膜４０７を成膜した。ニッケル膜の代わりに珪化
ニッケル膜（化学式ＮｉＳｉｘ 、０．４≦ｘ≦２．
５、例えば、ｘ＝２．０）を用いてもよい。また、ニッ
ケル以外にも銅、パラジウム等にも同様にアモルファス
シリコンを結晶化させる触媒作用があるので、これらを
用いてもよい。（図４（Ａ））
て、厚さ３００〜１５００・、例えば１０００・の真性
（Ｉ型）のアモルファスシリコン膜４０４を成膜した。
さらに、プラズマＣＶＤ法によって、厚さ２００〜２０
００・、例えば５００・の酸化珪素もしくは窒化珪素の
マスク膜４０５を成膜した。そして、このマスク膜４０
５に選択的に孔４０６を形成した。さらに、スパッタリ
ング法によって、厚さ５〜２００・、例えば２０・のニ
ッケル膜４０７を成膜した。ニッケル膜の代わりに珪化
ニッケル膜（化学式ＮｉＳｉｘ 、０．４≦ｘ≦２．
５、例えば、ｘ＝２．０）を用いてもよい。また、ニッ
ケル以外にも銅、パラジウム等にも同様にアモルファス
シリコンを結晶化させる触媒作用があるので、これらを
用いてもよい。（図４（Ａ））
【００４６】そして、不活性雰囲気下（窒素もしくはア
ルゴン、大気圧），５５０℃、で４〜８時間、例えば８
時間アニールして結晶化させた。この工程で、ニッケル
が孔４０６の部分からシリコン膜中に導入された。ニッ
ケルは、アモルファスシリコンに対しては、触媒的に作
用して結晶化を促進させるため、最初に孔４０６の直下
の領域４１０が結晶化した。しかし、この領域では結晶
性はランダムであった。その後、ニッケルの拡散ととも
に結晶化は、孔４０６から周囲に広がり、図の矢印の方
向に結晶化が進行し、領域４０９が結晶化した。領域４
０９では、結晶化が一方向に進行するため、良好な結晶
性が得られた。領域４０８は未結晶化領域である。結晶
化領域の大きさはアニール時間に依存した。マスク膜４
０５が薄いと、ニッケルが孔４０６以外から侵入して、
結晶化が開始されるので、良好な結晶性を得る目的上、
好ましくなかった。したがって、マスク膜４０５は、本
実施例のように少なくとも５００・は必要であった。
（図４（Ｂ））
ルゴン、大気圧），５５０℃、で４〜８時間、例えば８
時間アニールして結晶化させた。この工程で、ニッケル
が孔４０６の部分からシリコン膜中に導入された。ニッ
ケルは、アモルファスシリコンに対しては、触媒的に作
用して結晶化を促進させるため、最初に孔４０６の直下
の領域４１０が結晶化した。しかし、この領域では結晶
性はランダムであった。その後、ニッケルの拡散ととも
に結晶化は、孔４０６から周囲に広がり、図の矢印の方
向に結晶化が進行し、領域４０９が結晶化した。領域４
０９では、結晶化が一方向に進行するため、良好な結晶
性が得られた。領域４０８は未結晶化領域である。結晶
化領域の大きさはアニール時間に依存した。マスク膜４
０５が薄いと、ニッケルが孔４０６以外から侵入して、
結晶化が開始されるので、良好な結晶性を得る目的上、
好ましくなかった。したがって、マスク膜４０５は、本
実施例のように少なくとも５００・は必要であった。
（図４（Ｂ））
【００４７】この工程の後に、公知のフォトリソグラフ
ィー法によって、シリコン膜４０４をパターニングし
て、ＴＦＴの島状の活性層４１１を形成した。この際、
チャネル形成領域となる部分に横方向の結晶成長の先端
部（すなわち、結晶化領域４０９と未結晶化領域４０８
の境界）、およびニッケルが直接、導入された領域４１
０（いずれも、ニッケルの濃度が大きい）が存在しない
ようにすることが重要である。このようにすることで、
ソース／ドレイン間を移動するキャリアがチャネル形成
領域において、ニッケル元素の影響を受けないようにす
ることができる。本実施例では選択的にニッケルをシリ
コン膜に導入し、横方向の結晶化領域４０９のみをＴＦ
Ｔの活性層に用いたが、このような選択的なニッケルの
導入をおこなわずに、ニッケルを一様に導入して、結晶
化させたシリコン膜を用いてもよい。ただし、その場合
のＴＦＴの特性は、前者に比較してやや劣る。
ィー法によって、シリコン膜４０４をパターニングし
て、ＴＦＴの島状の活性層４１１を形成した。この際、
チャネル形成領域となる部分に横方向の結晶成長の先端
部（すなわち、結晶化領域４０９と未結晶化領域４０８
の境界）、およびニッケルが直接、導入された領域４１
０（いずれも、ニッケルの濃度が大きい）が存在しない
ようにすることが重要である。このようにすることで、
ソース／ドレイン間を移動するキャリアがチャネル形成
領域において、ニッケル元素の影響を受けないようにす
ることができる。本実施例では選択的にニッケルをシリ
コン膜に導入し、横方向の結晶化領域４０９のみをＴＦ
Ｔの活性層に用いたが、このような選択的なニッケルの
導入をおこなわずに、ニッケルを一様に導入して、結晶
化させたシリコン膜を用いてもよい。ただし、その場合
のＴＦＴの特性は、前者に比較してやや劣る。
【００４８】図４（（Ｃ）は、シリコン膜４０４のエッ
チングの途中の様子が示されている。すなわち、島状活
性層４１１上には、マスク膜およびフォトレジスト４１
２が存在する。このエッチング工程では下地の酸化珪素
膜４０３もエッチングされた。（図４（Ｃ）） 本工程の後、フォトレジストを剥離し、さらに、活性層
４１１上のマスク膜をもエッチングする必要がある。こ
れは通常、フッ化水素酸系のエッチャントを用いておこ
なわれるが、従来のＴＦＴプロセスにおいては、下地膜
として、酸化珪素膜のみを用いていたので、マスク膜の
エッチングの際に、下地膜も同様にエッチングされる
（この場合には、少なくともマスク膜の厚さ５００・だ
け、下地膜がエッチングされる）ことが問題であった。
５００・もの段差は、あとでゲイト電極を形成した場合
において、ゲイト電極の断線の大きな原因であった。こ
のため、マスク膜を薄くすることが必要とされたが、マ
スク膜があまりに薄いと、上述のように選択的な結晶化
をおこなうに際して不都合があった。
チングの途中の様子が示されている。すなわち、島状活
性層４１１上には、マスク膜およびフォトレジスト４１
２が存在する。このエッチング工程では下地の酸化珪素
膜４０３もエッチングされた。（図４（Ｃ）） 本工程の後、フォトレジストを剥離し、さらに、活性層
４１１上のマスク膜をもエッチングする必要がある。こ
れは通常、フッ化水素酸系のエッチャントを用いておこ
なわれるが、従来のＴＦＴプロセスにおいては、下地膜
として、酸化珪素膜のみを用いていたので、マスク膜の
エッチングの際に、下地膜も同様にエッチングされる
（この場合には、少なくともマスク膜の厚さ５００・だ
け、下地膜がエッチングされる）ことが問題であった。
５００・もの段差は、あとでゲイト電極を形成した場合
において、ゲイト電極の断線の大きな原因であった。こ
のため、マスク膜を薄くすることが必要とされたが、マ
スク膜があまりに薄いと、上述のように選択的な結晶化
をおこなうに際して不都合があった。
【００４９】しかしながら、本実施例では、下地膜とし
て、フッ化水素酸によってほとんどエッチングされない
窒化アルミニウム膜を用いていたので、マスク膜のみを
選択的にエッチングできた。問題の段差も、シリコン膜
の厚さ（１０００・）に下地の酸化珪素膜４０３の厚さ
ｔ（＝２００・）を加えただけでおさまり、その後のゲ
イト電極の断線の問題は生じなかった。
て、フッ化水素酸によってほとんどエッチングされない
窒化アルミニウム膜を用いていたので、マスク膜のみを
選択的にエッチングできた。問題の段差も、シリコン膜
の厚さ（１０００・）に下地の酸化珪素膜４０３の厚さ
ｔ（＝２００・）を加えただけでおさまり、その後のゲ
イト電極の断線の問題は生じなかった。
【００５０】このように活性層を形成した後、０．５〜
４μｍここでは０．８〜１．４μｍにピークをもつ赤外
光を３０〜１８０秒照射し、活性層の結晶化をさらに助
長させた（光アニール（ランプアニール）工程、もしく
はＲＴＰ）。温度は８００〜１３００℃、代表的には９
００〜１２００℃、例えば１１００℃とした。この温度
は、同時にモニターとしてセットされた単結晶シリコン
基板内の熱電対の温度であり、実際の基板表面の温度で
はない。活性層の表面の状態を良くするために、照射は
Ｈ２ 雰囲気中でおこなった。本工程は、活性層を選択
的に加熱することになるので、ガラス基板への加熱を最
小限に抑えることができる。そして、活性層中の欠陥や
不体結合手を減少させるのに非常に効果がある。このと
きに問題になることは、本実施例では、選択的な結晶化
工程を用いているので、赤外線の吸収がシリコン膜の場
所によって異なることであった。例えば、活性層４１１
内においても、図の右側では結晶成分が多いために上記
の赤外線を吸収しやすく、一方、左側ではアモルファス
成分が多いために、赤外線を吸収しにくいというような
現象が観察された。
４μｍここでは０．８〜１．４μｍにピークをもつ赤外
光を３０〜１８０秒照射し、活性層の結晶化をさらに助
長させた（光アニール（ランプアニール）工程、もしく
はＲＴＰ）。温度は８００〜１３００℃、代表的には９
００〜１２００℃、例えば１１００℃とした。この温度
は、同時にモニターとしてセットされた単結晶シリコン
基板内の熱電対の温度であり、実際の基板表面の温度で
はない。活性層の表面の状態を良くするために、照射は
Ｈ２ 雰囲気中でおこなった。本工程は、活性層を選択
的に加熱することになるので、ガラス基板への加熱を最
小限に抑えることができる。そして、活性層中の欠陥や
不体結合手を減少させるのに非常に効果がある。このと
きに問題になることは、本実施例では、選択的な結晶化
工程を用いているので、赤外線の吸収がシリコン膜の場
所によって異なることであった。例えば、活性層４１１
内においても、図の右側では結晶成分が多いために上記
の赤外線を吸収しやすく、一方、左側ではアモルファス
成分が多いために、赤外線を吸収しにくいというような
現象が観察された。
【００５１】しかし、本実施例では、下地膜に熱伝導率
のよい、窒化アルミニウム膜を用いているので、上記の
赤外線の照射によって、シリコン膜が吸収した熱は、シ
リコン膜の特定の場所に蓄積されることなく、下地膜を
通じてただちに拡散するため、シリコン膜が均一に加熱
され、熱的な歪みが生じることがなく、シリコン膜の均
一性を高めることができた。その後、プラズマＣＶＤ法
によって厚さ１０００・の酸化珪素膜４１３をゲイト絶
縁膜として成膜した。ＣＶＤの原料ガスとしてはＴＥＯ
Ｓ（テトラ・エトキシ・シラン、Ｓｉ（ＯＣ２ Ｈ５ ）
４ ）と酸素を用い、成膜時の基板温度は３００〜５５
０℃、例えば４００℃とした。
のよい、窒化アルミニウム膜を用いているので、上記の
赤外線の照射によって、シリコン膜が吸収した熱は、シ
リコン膜の特定の場所に蓄積されることなく、下地膜を
通じてただちに拡散するため、シリコン膜が均一に加熱
され、熱的な歪みが生じることがなく、シリコン膜の均
一性を高めることができた。その後、プラズマＣＶＤ法
によって厚さ１０００・の酸化珪素膜４１３をゲイト絶
縁膜として成膜した。ＣＶＤの原料ガスとしてはＴＥＯ
Ｓ（テトラ・エトキシ・シラン、Ｓｉ（ＯＣ２ Ｈ５ ）
４ ）と酸素を用い、成膜時の基板温度は３００〜５５
０℃、例えば４００℃とした。
【００５２】このゲイト絶縁膜となる酸化珪素膜４１３
の成膜後に、可視・近赤外光の照射による光アニールを
再度行なった。このアニールによって、主に酸化珪素膜
４１３とシリコン活性層４１１との界面及びその近傍に
おける準位を消滅させることができた。これは、ゲイト
絶縁膜とチャネル形成領域との界面特性が極めて重要で
ある絶縁ゲイト型電界効果半導体装置にとっては極めて
有用である。
の成膜後に、可視・近赤外光の照射による光アニールを
再度行なった。このアニールによって、主に酸化珪素膜
４１３とシリコン活性層４１１との界面及びその近傍に
おける準位を消滅させることができた。これは、ゲイト
絶縁膜とチャネル形成領域との界面特性が極めて重要で
ある絶縁ゲイト型電界効果半導体装置にとっては極めて
有用である。
【００５３】引き続いて、スパッタリング法によって、
厚さ３０００〜８０００・、例えば５０００・のアルミ
ニウム（０．０１〜０．２％のスカンジウムを含む）を
成膜した。そして、アルミニウム膜をパターニングし
て、ゲイト電極と配線を形成した。さらに、このアルミ
ニウムの電極および配線の表面を陽極酸化して、表面に
酸化物層を形成した。この陽極酸化は、酒石酸が１〜５
％含まれたエチレングリコール溶液中で行った。得られ
た酸化物層の厚さは２０００・であった。このようにし
て、ゲイト電極部（すなわち、ゲイト電極とその周囲の
酸化物層）４１４および配線部４１５形成した。ゲイト
電極はこの他にも、多結晶シリコンやチタン、タングス
テン、タンタル等の金属、あるいはそれらの金属のシリ
サイドを単層、あるいは多層にして用いてもよい。（図
４（Ｄ））
厚さ３０００〜８０００・、例えば５０００・のアルミ
ニウム（０．０１〜０．２％のスカンジウムを含む）を
成膜した。そして、アルミニウム膜をパターニングし
て、ゲイト電極と配線を形成した。さらに、このアルミ
ニウムの電極および配線の表面を陽極酸化して、表面に
酸化物層を形成した。この陽極酸化は、酒石酸が１〜５
％含まれたエチレングリコール溶液中で行った。得られ
た酸化物層の厚さは２０００・であった。このようにし
て、ゲイト電極部（すなわち、ゲイト電極とその周囲の
酸化物層）４１４および配線部４１５形成した。ゲイト
電極はこの他にも、多結晶シリコンやチタン、タングス
テン、タンタル等の金属、あるいはそれらの金属のシリ
サイドを単層、あるいは多層にして用いてもよい。（図
４（Ｄ））
【００５４】次に、イオンドーピング法（プラズマドー
ピング法とも言う）によって、活性層領域（ソース／ド
レイン、チャネルを構成する）にゲイト電極部４１４を
マスクとして、自己整合的にＮ導電型を付与する不純物
を添加した。ドーピングガスとしてはフォスフィン（Ｐ
Ｈ３ ）を用い、加速電圧を６０〜９０ｋＶ、例えば８
０ｋＶとした。ドース量は１×１０１５〜８×１０１５
ｃｍ−２、例えば、２×１０１５ｃｍ−２とした。この
結果、Ｎ型の不純物領域４１６と４１７が形成された。
この不純物領域４１６、４１７には、チタン等のシリサ
イドを形成してもよい。
ピング法とも言う）によって、活性層領域（ソース／ド
レイン、チャネルを構成する）にゲイト電極部４１４を
マスクとして、自己整合的にＮ導電型を付与する不純物
を添加した。ドーピングガスとしてはフォスフィン（Ｐ
Ｈ３ ）を用い、加速電圧を６０〜９０ｋＶ、例えば８
０ｋＶとした。ドース量は１×１０１５〜８×１０１５
ｃｍ−２、例えば、２×１０１５ｃｍ−２とした。この
結果、Ｎ型の不純物領域４１６と４１７が形成された。
この不純物領域４１６、４１７には、チタン等のシリサ
イドを形成してもよい。
【００５５】その後、レーザー光の照射によってアニー
ル行った。レーザー光としては、ＫｒＦエキシマレーザ
ー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を用いた
が、他のレーザーであってもよい。レーザー光の照射条
件は、エネルギー密度が２００〜４００ｍＪ／ｃｍ２
、例えば２５０ｍＪ／ｃｍ２ とし、一か所につき２〜
１０ショット、例えば２ショット照射した。このレーザ
ー光の照射時に基板を２００〜４５０℃程度に加熱する
ことによって、効果を増大せしめてもよい。
ル行った。レーザー光としては、ＫｒＦエキシマレーザ
ー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を用いた
が、他のレーザーであってもよい。レーザー光の照射条
件は、エネルギー密度が２００〜４００ｍＪ／ｃｍ２
、例えば２５０ｍＪ／ｃｍ２ とし、一か所につき２〜
１０ショット、例えば２ショット照射した。このレーザ
ー光の照射時に基板を２００〜４５０℃程度に加熱する
ことによって、効果を増大せしめてもよい。
【００５６】また、この工程は、可視・近赤外光による
ランプアニールによる方法でもよい。可視・近赤外線は
結晶化した珪素、または燐またはホウ素が１０１９〜１
０２１ｃｍ−３添加された非晶質珪素へは吸収されやす
く、１０００℃以上の熱アニールにも匹敵する効果的な
アニールを行うことができる。燐またはホウ素が添加さ
れていると、その不純物散乱により、近赤外線でも十分
光が吸収される。このことは肉眼による観察でも黒色で
あることから十分に推測がつく。その反面、ガラス基板
へは吸収されにくいので、ガラス基板を高温に加熱する
ことがなく、また短時間の処理ですむので、ガラス基板
の縮みが問題となる工程においては最適な方法であると
いえる。本実施例においては下地膜として熱伝導度の高
い窒化アルミニウム膜を用いているので、このようなア
ニール工程においても、１か所に熱が蓄積された熱的な
破壊をもたらすことはなかった。特に、熱的に弱いアル
ミニウムをゲイト電極を用いるだけに、下地膜として窒
化アルミニウム膜を用いることは好ましかった。
ランプアニールによる方法でもよい。可視・近赤外線は
結晶化した珪素、または燐またはホウ素が１０１９〜１
０２１ｃｍ−３添加された非晶質珪素へは吸収されやす
く、１０００℃以上の熱アニールにも匹敵する効果的な
アニールを行うことができる。燐またはホウ素が添加さ
れていると、その不純物散乱により、近赤外線でも十分
光が吸収される。このことは肉眼による観察でも黒色で
あることから十分に推測がつく。その反面、ガラス基板
へは吸収されにくいので、ガラス基板を高温に加熱する
ことがなく、また短時間の処理ですむので、ガラス基板
の縮みが問題となる工程においては最適な方法であると
いえる。本実施例においては下地膜として熱伝導度の高
い窒化アルミニウム膜を用いているので、このようなア
ニール工程においても、１か所に熱が蓄積された熱的な
破壊をもたらすことはなかった。特に、熱的に弱いアル
ミニウムをゲイト電極を用いるだけに、下地膜として窒
化アルミニウム膜を用いることは好ましかった。
【００５７】その後、厚さ３０００〜８０００・、例え
ば、６０００・の酸化珪素膜４１８を層間絶縁物として
プラズマＣＶＤ法によって形成した。この層間絶縁物と
してはポリイミドまたは酸化珪素とポリイミドの２層膜
を利用してもよい。さらに、スパッタ法によって、厚さ
８００・のＩＴＯ膜を成膜し、これパターニングして画
素電極４１９を形成した。そして、層間絶縁物を緩衝フ
ッ化水素酸（ＨＦ／ＮＨ４ Ｆ＝０．０１〜０．２、例
えば、０．１）でエッチングしてコンタクトホール４２
２、４２３を形成して、金属材料、例えば、窒化チタン
とアルミニウムの多層膜によってＴＦＴの電極・配線４
２０、４２１を形成した。最後に、１気圧の水素雰囲気
で３５０℃、３０分のアニールを行い、ＴＦＴを相補型
に構成した半導体回路を完成した。（図４（Ｅ））
ば、６０００・の酸化珪素膜４１８を層間絶縁物として
プラズマＣＶＤ法によって形成した。この層間絶縁物と
してはポリイミドまたは酸化珪素とポリイミドの２層膜
を利用してもよい。さらに、スパッタ法によって、厚さ
８００・のＩＴＯ膜を成膜し、これパターニングして画
素電極４１９を形成した。そして、層間絶縁物を緩衝フ
ッ化水素酸（ＨＦ／ＮＨ４ Ｆ＝０．０１〜０．２、例
えば、０．１）でエッチングしてコンタクトホール４２
２、４２３を形成して、金属材料、例えば、窒化チタン
とアルミニウムの多層膜によってＴＦＴの電極・配線４
２０、４２１を形成した。最後に、１気圧の水素雰囲気
で３５０℃、３０分のアニールを行い、ＴＦＴを相補型
に構成した半導体回路を完成した。（図４（Ｅ））
【００５８】本実施例では特に、コンタクトホール４２
２、４２３は活性層の端部に形成し、一部は活性層から
はみ出すような形状とした。このような形状としても、
本実施例では下地膜として窒化アルミニウム膜を用いて
いるので、基板へのオーバーエッチはほとんどなく、再
現性良くＴＦＴを形成することができた。図５（Ａ）に
本発明によって作製した。ＴＦＴを上から見た図を示す
が、活性層４１１は直線状とし、その両端にコンタクト
ホール４２２、４２３を活性層からはみ出す形状に形成
した。活性層とゲイト配線４１５の間隔はｘ１ の距離
に、また、活性層と画素電極４１９の距離はｘ２ を保
つように配置した。これはミスアライメントによる線の
重なりを防止するためである。本実施例では活性層の面
積が小さいので、画素電極の面積を大きく、また、配線
の専有する面積を小さくできる。
２、４２３は活性層の端部に形成し、一部は活性層から
はみ出すような形状とした。このような形状としても、
本実施例では下地膜として窒化アルミニウム膜を用いて
いるので、基板へのオーバーエッチはほとんどなく、再
現性良くＴＦＴを形成することができた。図５（Ａ）に
本発明によって作製した。ＴＦＴを上から見た図を示す
が、活性層４１１は直線状とし、その両端にコンタクト
ホール４２２、４２３を活性層からはみ出す形状に形成
した。活性層とゲイト配線４１５の間隔はｘ１ の距離
に、また、活性層と画素電極４１９の距離はｘ２ を保
つように配置した。これはミスアライメントによる線の
重なりを防止するためである。本実施例では活性層の面
積が小さいので、画素電極の面積を大きく、また、配線
の専有する面積を小さくできる。
【００５９】図５（Ｂ）には、従来のＴＦＴを上から見
た様子を、また、図５（Ｃ）にはその断面を示したもの
で、図５（Ｂ）から明らかなように、活性層はゲイト電
極部分ではくびれて細く、ソース、ドレインの領域では
太くなっている。これは、コンタクトホール５２２、５
２３を活性層のソース５１６、ドレイン５１７に確実に
形成するためであり、オーバーエッチの心配からコント
タクトホールがミスアライメントがあっても、活性層の
部分に形成されるようにするためである。
た様子を、また、図５（Ｃ）にはその断面を示したもの
で、図５（Ｂ）から明らかなように、活性層はゲイト電
極部分ではくびれて細く、ソース、ドレインの領域では
太くなっている。これは、コンタクトホール５２２、５
２３を活性層のソース５１６、ドレイン５１７に確実に
形成するためであり、オーバーエッチの心配からコント
タクトホールがミスアライメントがあっても、活性層の
部分に形成されるようにするためである。
【００６０】しかしながら、このような構造では活性層
面積が大きくなり、ゲイト配線５１５や画素電極５１９
との重なりを防止するために、それぞれｘ１ 、ｘ２ だ
け活性層から離して形成すると、図からも明らかなよう
に、配線は大回りとなり、画素電極の面積は削減され
る。図５（Ａ）および図５（Ｂ）の点線の長方形は同じ
面積を示すが、このことからも、従来の方法では、ＴＦ
Ｔとそれに接続する配線の占める面積が大きく、画素の
面積が小さく、逆に本実施例では、ＴＦＴとその配線の
占める面積が小さく、画素の面積が大きくなっているこ
とが分かる。このように、本実施例により、画素／配線
の比率を向上させ、ひいては液晶表示装置の開口率向上
や画素の微小化が実現できる。これらは、いずれも液晶
表示装置の品質の向上につながるものである。
面積が大きくなり、ゲイト配線５１５や画素電極５１９
との重なりを防止するために、それぞれｘ１ 、ｘ２ だ
け活性層から離して形成すると、図からも明らかなよう
に、配線は大回りとなり、画素電極の面積は削減され
る。図５（Ａ）および図５（Ｂ）の点線の長方形は同じ
面積を示すが、このことからも、従来の方法では、ＴＦ
Ｔとそれに接続する配線の占める面積が大きく、画素の
面積が小さく、逆に本実施例では、ＴＦＴとその配線の
占める面積が小さく、画素の面積が大きくなっているこ
とが分かる。このように、本実施例により、画素／配線
の比率を向上させ、ひいては液晶表示装置の開口率向上
や画素の微小化が実現できる。これらは、いずれも液晶
表示装置の品質の向上につながるものである。
【００６１】〔実施例５〕本実施例はアクティブマトリ
クス型液晶ディスプレーの画素部分の形成方法を示す。
図６に本実施例を示す。まず、基板６０１としては、コ
ーニング７０５９を用いた。最初に、基板６０１上に厚
さ０．１〜２μｍ、好ましくは０．２〜０．５μｍ、例
えば、０．３μｍの窒化アルミニウム膜６０２を実施例
４と同様に反応性スパッタ法によって堆積した。その
後、スパッタリング法によって厚さ０〜１０００・、好
ましくは２０〜５００・、例えば２００・の非常に薄い
酸化珪素の下地膜６０３を形成した。下地膜成膜後、厚
さ３００〜１５００・、例えば８００・の島状の結晶性
シリコン領域６０４を形成した。さらに、プラズマＣＶ
Ｄ法によって厚さ１０００・の酸化珪素膜６０５をゲイ
ト絶縁膜として成膜した。ＣＶＤの原料ガスとしてはＴ
ＥＯＳと酸素を用いた。
クス型液晶ディスプレーの画素部分の形成方法を示す。
図６に本実施例を示す。まず、基板６０１としては、コ
ーニング７０５９を用いた。最初に、基板６０１上に厚
さ０．１〜２μｍ、好ましくは０．２〜０．５μｍ、例
えば、０．３μｍの窒化アルミニウム膜６０２を実施例
４と同様に反応性スパッタ法によって堆積した。その
後、スパッタリング法によって厚さ０〜１０００・、好
ましくは２０〜５００・、例えば２００・の非常に薄い
酸化珪素の下地膜６０３を形成した。下地膜成膜後、厚
さ３００〜１５００・、例えば８００・の島状の結晶性
シリコン領域６０４を形成した。さらに、プラズマＣＶ
Ｄ法によって厚さ１０００・の酸化珪素膜６０５をゲイ
ト絶縁膜として成膜した。ＣＶＤの原料ガスとしてはＴ
ＥＯＳと酸素を用いた。
【００６２】その後、厚さ１０００・〜３μｍ、例え
ば、６０００・のアルミニウム膜（１ｗｔ％のＳｉ、も
しくは０．１〜０．３ｗｔ％のＳｃを含む）を電子ビー
ム蒸着法もしくはスパッタ法によって形成した。そし
て、フォトレジスト（例えば、東京応化製、ＯＦＰＲ８
００／３０ｃｐ）をスピンコート法によって形成した。
フォトレジストの形成前に、アルミニウム膜の全表面に
陽極酸化法によって厚さ１００〜１０００・の酸化アル
ミニウム膜を表面に形成しておくと、フォトレジストと
の密着性が良く、また、フォトレジストからの電流のリ
ークを抑制することにより、後の陽極酸化工程におい
て、多孔質陽極酸化物を側面のみに形成するうえで有効
であった。その後、フォトレジストとアルミニウム膜を
パターニングして、アルミニウム膜と一緒にエッチング
し、配線６０６、ゲイト電極６０７を形成した。これら
の配線、ゲイト電極の上には前記のフォトレジスト６０
８、６０９が残されており、これは後の陽極酸化工程に
おいて陽極酸化防止のマスクとして機能する。（図６
（Ａ））
ば、６０００・のアルミニウム膜（１ｗｔ％のＳｉ、も
しくは０．１〜０．３ｗｔ％のＳｃを含む）を電子ビー
ム蒸着法もしくはスパッタ法によって形成した。そし
て、フォトレジスト（例えば、東京応化製、ＯＦＰＲ８
００／３０ｃｐ）をスピンコート法によって形成した。
フォトレジストの形成前に、アルミニウム膜の全表面に
陽極酸化法によって厚さ１００〜１０００・の酸化アル
ミニウム膜を表面に形成しておくと、フォトレジストと
の密着性が良く、また、フォトレジストからの電流のリ
ークを抑制することにより、後の陽極酸化工程におい
て、多孔質陽極酸化物を側面のみに形成するうえで有効
であった。その後、フォトレジストとアルミニウム膜を
パターニングして、アルミニウム膜と一緒にエッチング
し、配線６０６、ゲイト電極６０７を形成した。これら
の配線、ゲイト電極の上には前記のフォトレジスト６０
８、６０９が残されており、これは後の陽極酸化工程に
おいて陽極酸化防止のマスクとして機能する。（図６
（Ａ））
【００６３】そして、上記の配線、ゲイト電極に電解液
中で電流を通じて陽極酸化し、厚さ３０００・〜２５μ
ｍ、例えば、厚さ０．５μｍの陽極酸化物６１０、６１
１を配線、ゲイト電極の側面に形成した。陽極酸化は、
３〜２０％のクエン酸もしくはショウ酸、燐酸、クロム
酸、硫酸等の酸性水溶液を用いておこない、５〜３０
Ｖ、例えば、８Ｖの一定電流をゲイト電極に印加してお
こなった。このようにして形成された陽極酸化物は多孔
質なものであった。本実施例では、シュウ酸溶液（３０
〜８０℃）中で電圧を８Ｖとし、２０〜２４０分、陽極
酸化した。陽極酸化物の厚さは陽極酸化時間および温度
によって制御した。（図６（Ｂ））
中で電流を通じて陽極酸化し、厚さ３０００・〜２５μ
ｍ、例えば、厚さ０．５μｍの陽極酸化物６１０、６１
１を配線、ゲイト電極の側面に形成した。陽極酸化は、
３〜２０％のクエン酸もしくはショウ酸、燐酸、クロム
酸、硫酸等の酸性水溶液を用いておこない、５〜３０
Ｖ、例えば、８Ｖの一定電流をゲイト電極に印加してお
こなった。このようにして形成された陽極酸化物は多孔
質なものであった。本実施例では、シュウ酸溶液（３０
〜８０℃）中で電圧を８Ｖとし、２０〜２４０分、陽極
酸化した。陽極酸化物の厚さは陽極酸化時間および温度
によって制御した。（図６（Ｂ））
【００６４】次に、マスク６０８、６０９を除去し、再
び電解溶液中において、ゲイト電極・配線に電流を印加
した。今回は、３〜１０％の酒石液、硼酸、硝酸が含ま
れたＰＨ・７のエチレングルコール溶液を用いた。溶液
の温度は１０℃前後の室温より低い方が良好な酸化膜が
得られた。このため、ゲイト電極・配線６０６、６０７
の上面および側面にバリヤ型の陽極酸化物６１２、６１
３が形成された。バリヤ型陽極酸化物の厚さは印加電圧
に比例し、例えば、印加電圧が１００Ｖで１２００・の
陽極酸化物が形成された。本実施例では、電圧は１００
Ｖまで上昇させたので、得られたバリヤ型陽極酸化物の
厚さは１２００・であった。バリヤ型の陽極酸化物の厚
さは任意であるが、あまり薄いと、後で多孔質陽極酸化
物をエッチングする際に、アルミニウムを溶出させてし
まう危険があるので、５００・以上が好ましかった。
び電解溶液中において、ゲイト電極・配線に電流を印加
した。今回は、３〜１０％の酒石液、硼酸、硝酸が含ま
れたＰＨ・７のエチレングルコール溶液を用いた。溶液
の温度は１０℃前後の室温より低い方が良好な酸化膜が
得られた。このため、ゲイト電極・配線６０６、６０７
の上面および側面にバリヤ型の陽極酸化物６１２、６１
３が形成された。バリヤ型陽極酸化物の厚さは印加電圧
に比例し、例えば、印加電圧が１００Ｖで１２００・の
陽極酸化物が形成された。本実施例では、電圧は１００
Ｖまで上昇させたので、得られたバリヤ型陽極酸化物の
厚さは１２００・であった。バリヤ型の陽極酸化物の厚
さは任意であるが、あまり薄いと、後で多孔質陽極酸化
物をエッチングする際に、アルミニウムを溶出させてし
まう危険があるので、５００・以上が好ましかった。
【００６５】注目すべきは、バリヤ型の陽極酸化物は後
の工程で得られるにもかかわらず、多孔質の陽極酸化物
の外側にバリヤ型の陽極酸化物ができるのではなく、多
孔質陽極酸化物とゲイト電極の間にバリヤ型の陽極酸化
物が形成されることである。（図６（Ｃ）） その後、ドライエッチング法によって酸化珪素膜６０５
をエッチングした。このエッチングにおいては、等方性
エッチングのプラズマモードでも、あるいは異方性エッ
チングの反応性イオンエッチングモードでもよい。ただ
し、珪素と酸化珪素の選択比を十分に大きくすることに
よって、活性層を深くエッチングしないようにすること
が重要である。例えば、エッチングガスとしてＣＦ４
を使用すれば陽極酸化物はエッチングされず、したがっ
て、ゲイト電極・配線の下に存在する酸化珪素膜６１
４、６１５はエッチングされずに残った。また、このエ
ッチング工程においても、窒化アルミニウム膜６０２が
ストッパーなるため、これ以上のエッチングは進行せ
ず、段差を最小限に食い止めることができた。
の工程で得られるにもかかわらず、多孔質の陽極酸化物
の外側にバリヤ型の陽極酸化物ができるのではなく、多
孔質陽極酸化物とゲイト電極の間にバリヤ型の陽極酸化
物が形成されることである。（図６（Ｃ）） その後、ドライエッチング法によって酸化珪素膜６０５
をエッチングした。このエッチングにおいては、等方性
エッチングのプラズマモードでも、あるいは異方性エッ
チングの反応性イオンエッチングモードでもよい。ただ
し、珪素と酸化珪素の選択比を十分に大きくすることに
よって、活性層を深くエッチングしないようにすること
が重要である。例えば、エッチングガスとしてＣＦ４
を使用すれば陽極酸化物はエッチングされず、したがっ
て、ゲイト電極・配線の下に存在する酸化珪素膜６１
４、６１５はエッチングされずに残った。また、このエ
ッチング工程においても、窒化アルミニウム膜６０２が
ストッパーなるため、これ以上のエッチングは進行せ
ず、段差を最小限に食い止めることができた。
【００６６】その後、燐酸、酢酸、硝酸の混酸を用いて
多孔質陽極酸化物６１２，６１３をエッチングした。そ
して、イオンドーピング法によって、ＴＦＴの活性層６
０４に、ゲイト電極部（すなわちゲイト電極とその周囲
の陽極酸化膜）およびゲイト絶縁膜６１５をマスクとし
て自己整合的に不純物を注入した。この際には、イオン
の加速電圧とドーズ量によって、不純物領域にさまざま
な組み合わせが考えられる。例えば、加速電圧を５０〜
９０ｋＶと高めに設定し、ドーズ量を１×１０１３〜５
×１０１４ｃｍ−２と低めにすれば、領域６１６、６１
７には、ほとんどの不純物イオンは活性層を通過し、下
地膜で最大の濃度を示す。このため、領域６１６、６１
７は極めて低濃度の不純物領域となる。一方、上にゲイ
ト絶縁膜６１５の存在する領域６１８では、ゲイト絶縁
膜によって高速のイオンが減速されて、ちょうど、不純
物濃度が最大となり、低濃度の不純物領域を形成するこ
とができる。
多孔質陽極酸化物６１２，６１３をエッチングした。そ
して、イオンドーピング法によって、ＴＦＴの活性層６
０４に、ゲイト電極部（すなわちゲイト電極とその周囲
の陽極酸化膜）およびゲイト絶縁膜６１５をマスクとし
て自己整合的に不純物を注入した。この際には、イオン
の加速電圧とドーズ量によって、不純物領域にさまざま
な組み合わせが考えられる。例えば、加速電圧を５０〜
９０ｋＶと高めに設定し、ドーズ量を１×１０１３〜５
×１０１４ｃｍ−２と低めにすれば、領域６１６、６１
７には、ほとんどの不純物イオンは活性層を通過し、下
地膜で最大の濃度を示す。このため、領域６１６、６１
７は極めて低濃度の不純物領域となる。一方、上にゲイ
ト絶縁膜６１５の存在する領域６１８では、ゲイト絶縁
膜によって高速のイオンが減速されて、ちょうど、不純
物濃度が最大となり、低濃度の不純物領域を形成するこ
とができる。
【００６７】逆に、加速電圧を５〜３０ｋＶと低めに設
定し、ドーズ量を５×１０１４〜５×１０１５ｃｍ−２
と多めにすれば、領域６１６、６１７には、多くの不純
物イオンが注入され、高濃度の不純物領域となる。一
方、上にゲイト絶縁膜６１５の存在する領域６１８で
は、ゲイト絶縁膜によって低速のイオンが妨げられて、
不純物イオンの注入量は低く、低濃度の不純物領域を形
成することができる。このように、いずれの方法を用い
ても、領域６１８は低濃度の不純物領域となり、本実施
例では、いずれの方法を採用してもよい。このようにし
て、イオンドーピングをおこない、Ｎ型の低濃度不純物
領域６１８を形成した後、ＫｒＦエキシマーレーザー
（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射し
て、活性層中に導入された不純物イオンの活性化をおこ
なった。（図６（Ｄ））
定し、ドーズ量を５×１０１４〜５×１０１５ｃｍ−２
と多めにすれば、領域６１６、６１７には、多くの不純
物イオンが注入され、高濃度の不純物領域となる。一
方、上にゲイト絶縁膜６１５の存在する領域６１８で
は、ゲイト絶縁膜によって低速のイオンが妨げられて、
不純物イオンの注入量は低く、低濃度の不純物領域を形
成することができる。このように、いずれの方法を用い
ても、領域６１８は低濃度の不純物領域となり、本実施
例では、いずれの方法を採用してもよい。このようにし
て、イオンドーピングをおこない、Ｎ型の低濃度不純物
領域６１８を形成した後、ＫｒＦエキシマーレーザー
（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射し
て、活性層中に導入された不純物イオンの活性化をおこ
なった。（図６（Ｄ））
【００６８】さらに、全面に適当な金属、例えば、チタ
ン、ニッケル、モリブテン、タングステン、白金、パラ
ジウム等の被膜、例えば、厚さ５０〜５００・のチタン
膜６１９をスパッタ法によって全面に形成した。この結
果、金属膜（ここではチタン膜）６１９は高濃度（もし
くは極低濃度）不純物領域６１６、６１７に密着して形
成された。（図６（Ｅ））
ン、ニッケル、モリブテン、タングステン、白金、パラ
ジウム等の被膜、例えば、厚さ５０〜５００・のチタン
膜６１９をスパッタ法によって全面に形成した。この結
果、金属膜（ここではチタン膜）６１９は高濃度（もし
くは極低濃度）不純物領域６１６、６１７に密着して形
成された。（図６（Ｅ））
【００６９】そして、ＫｒＦエキシマーレーザー（波長
２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、金属
膜（ここではチタン）と活性層のシリコンを反応させ、
金属珪化物（ここでは珪化チタン）の領域６２０，６２
１を形成した。レーザーのエネルギー密度は２００〜４
００ｍＪ／ｃｍ２ 、好ましくは２５０〜３００ｍＪ／
ｃｍ２ が適当であった。また、レーザー照射時には基
板を２００〜５００℃に加熱しておくと、チタン膜の剥
離を抑制することはできた。
２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、金属
膜（ここではチタン）と活性層のシリコンを反応させ、
金属珪化物（ここでは珪化チタン）の領域６２０，６２
１を形成した。レーザーのエネルギー密度は２００〜４
００ｍＪ／ｃｍ２ 、好ましくは２５０〜３００ｍＪ／
ｃｍ２ が適当であった。また、レーザー照射時には基
板を２００〜５００℃に加熱しておくと、チタン膜の剥
離を抑制することはできた。
【００７０】この後、過酸化水素とアンモニアと水とを
５：２：２で混合したエッチング液で未反応のチタン膜
のエッチングした。露出した活性層と接触した部分以外
のチタン膜（例えば、ゲイト絶縁膜や陽極酸化膜上に存
在したチタン膜）はそのまま金属状態で残っているが、
このエッチングで除去できる。一方、金属珪化物である
珪化チタン６２０，６２１はエッチングされないので、
残存させることができた。本実施例では、珪化物領域６
２０，６２１のシート抵抗は１０〜５０Ω／□となっ
た。一方、低濃度不純物領域６１８では１０〜１００ｋ
Ω／□であった。
５：２：２で混合したエッチング液で未反応のチタン膜
のエッチングした。露出した活性層と接触した部分以外
のチタン膜（例えば、ゲイト絶縁膜や陽極酸化膜上に存
在したチタン膜）はそのまま金属状態で残っているが、
このエッチングで除去できる。一方、金属珪化物である
珪化チタン６２０，６２１はエッチングされないので、
残存させることができた。本実施例では、珪化物領域６
２０，６２１のシート抵抗は１０〜５０Ω／□となっ
た。一方、低濃度不純物領域６１８では１０〜１００ｋ
Ω／□であった。
【００７１】その後、全面に層間絶縁物６２２として、
ＣＶＤ法によって酸化珪素膜を厚さ２０００・〜１μ
ｍ、例えば、５０００・形成した。そして、スパッタ法
によってＩＴＯ膜を形成し、これをパターニング・エッ
チングして、画素電極６２３を形成した。さらに、層間
絶縁物６２２をエッチングし、コンタクトホールを形成
した、この際にも、実施例１および実施例４と同様に、
コンタクトホールがソス／ドレインからはみ出すような
パターンとした。このようなパターンがＴＦＴの量産
性、信頼性を向上させることは先に述べた通りである。
そして、２０００・〜１μｍ、例えば５０００・の厚さ
の窒化チタンとアルミニウムの多層膜による配線・電極
６２４、６２５を形成した。（図６（Ｆ））
ＣＶＤ法によって酸化珪素膜を厚さ２０００・〜１μ
ｍ、例えば、５０００・形成した。そして、スパッタ法
によってＩＴＯ膜を形成し、これをパターニング・エッ
チングして、画素電極６２３を形成した。さらに、層間
絶縁物６２２をエッチングし、コンタクトホールを形成
した、この際にも、実施例１および実施例４と同様に、
コンタクトホールがソス／ドレインからはみ出すような
パターンとした。このようなパターンがＴＦＴの量産
性、信頼性を向上させることは先に述べた通りである。
そして、２０００・〜１μｍ、例えば５０００・の厚さ
の窒化チタンとアルミニウムの多層膜による配線・電極
６２４、６２５を形成した。（図６（Ｆ））
【００７２】
【発明の効果】本発明によって、長時間の電圧印加に対
しても十分な信頼性を示す、信頼性の高いＴＦＴを作製
することが出来た。また、活性層やコンタクトの配置に
おいても従来にない自由度を得ることができ、素子の微
細化が実現できた。このように本発明は工業的価値が大
きな発明であるが、特に大面積基板上にＴＦＴを形成
し、これをアクティブマトリクスや駆動回路に利用する
ことによる産業上のインパクトは大きい。
しても十分な信頼性を示す、信頼性の高いＴＦＴを作製
することが出来た。また、活性層やコンタクトの配置に
おいても従来にない自由度を得ることができ、素子の微
細化が実現できた。このように本発明は工業的価値が大
きな発明であるが、特に大面積基板上にＴＦＴを形成
し、これをアクティブマトリクスや駆動回路に利用する
ことによる産業上のインパクトは大きい。
【００７３】実施例では示さなかったが、本発明を単結
晶結晶ＩＣやその他のＩＣの上にさらに半導体回路を積
み重ねるといういわゆる立体ＩＣを形成することに用い
てもよい。また、実施例では主として各種ＬＣＤに本発
明を使用する例を示したが、その他の絶縁基板上に形成
することが要求される回路、例えばイメージセンサー等
においても本発明が実施できることは言うまでもない。
晶結晶ＩＣやその他のＩＣの上にさらに半導体回路を積
み重ねるといういわゆる立体ＩＣを形成することに用い
てもよい。また、実施例では主として各種ＬＣＤに本発
明を使用する例を示したが、その他の絶縁基板上に形成
することが要求される回路、例えばイメージセンサー等
においても本発明が実施できることは言うまでもない。
【図１】 本発明によるＴＦＴの作製方法を示す。（実
施例１）
施例１）
【図２】 本発明によるＴＦＴの作製方法を示す。（実
施例２）
施例２）
【図３】 本発明によるＴＦＴの作製方法を示す。（実
施例３）
施例３）
【図４】 本発明によるＴＦＴの作製方法を示す。（実
施例４）
施例４）
【図５】 本発明によるＴＦＴおよび従来のＴＦＴの対
比をしめす。（実施例４）
比をしめす。（実施例４）
【図６】 本発明によるＴＦＴの作製方法を示す。（実
施例５）
施例５）
１０１ 基板 １０２ 窒化アルミニウムを主成分とする被膜 １０３ 酸化珪素を主成分とする被膜 １０４ 島状半導体領域（シリコン） １０５ ゲイト絶縁膜（酸化珪素） １０６ ゲイト電極（アルミニウム） １０７ 陽極酸化物（酸化アルミニウム） １０８、１０９ Ｎ型不純物領域 １１０ 層間絶縁物（酸化珪素） １１１ 画素電極（ＩＴＯ） １１２、１１３ 金属配線（クロムもしくは窒化チタ
ン）
ン）
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年１１月２０日（２０００．１１．
２０）
２０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に絶縁ゲイ
ト型半導体装置およびそれらが多数形成された集積回路
の信頼性を向上させる方法に関する。本発明による半導
体装置は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いた液晶デ
ィスプレー等のアクティブマトリクスやイメージセンサ
ー等の駆動回路、あるいはＳＯＩ集積回路や従来の半導
体集積回路（マイクロプロセッサーやマイクロコントロ
ーラ、マイクロコンピュータ、あるいは半導体メモリー
等）に使用されるものである。
ト型半導体装置およびそれらが多数形成された集積回路
の信頼性を向上させる方法に関する。本発明による半導
体装置は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いた液晶デ
ィスプレー等のアクティブマトリクスやイメージセンサ
ー等の駆動回路、あるいはＳＯＩ集積回路や従来の半導
体集積回路（マイクロプロセッサーやマイクロコントロ
ーラ、マイクロコンピュータ、あるいは半導体メモリー
等）に使用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、絶縁基板上、もしくは半導体基板
上であっても厚い絶縁膜によって半導体基板と隔てられ
た表面（絶縁表面）上に絶縁ゲイト型半導体装置（ＭＩ
ＳＦＥＴ）を形成する研究が盛んに成されている。特に
半導体層（活性層）が薄膜状である半導体装置を薄膜ト
ランジスタ（ＴＦＴ）という。このような半導体装置に
おいては、単結晶の半導体のような良好な結晶性を有す
る素子を得ることは困難で、通常は結晶性は有するが単
結晶でない、非単結晶の半導体を用いている。
上であっても厚い絶縁膜によって半導体基板と隔てられ
た表面（絶縁表面）上に絶縁ゲイト型半導体装置（ＭＩ
ＳＦＥＴ）を形成する研究が盛んに成されている。特に
半導体層（活性層）が薄膜状である半導体装置を薄膜ト
ランジスタ（ＴＦＴ）という。このような半導体装置に
おいては、単結晶の半導体のような良好な結晶性を有す
る素子を得ることは困難で、通常は結晶性は有するが単
結晶でない、非単結晶の半導体を用いている。
【０００３】このような非単結晶半導体では、欠陥密度
が大きく、その欠陥を水素、フッ素のような元素によっ
て中和することによって埋めることとなり、例えば、水
素化によって、このような工程が実現された。しかし、
水素と半導体元素（シリコン等）の結合は弱く、百数十
℃の熱エネルギーによって分解してしまうものであっ
た。このため、長時間にわたって、電圧、電流が印加さ
れ、半導体が局所的にも発熱すると容易に水素が離脱
し、そのために特性が著しく劣化した。特に、大きな電
流を制御するＴＦＴ、例えば、アクティブマトリクス回
路とそれを駆動するための周辺回路とを有するモノリシ
ック型アクティブマトリクス回路において、周辺回路の
ドライバーＴＦＴはチャネル幅が２００μｍ以上もあ
り、大きな電流をオン／オフすることから大きな熱源と
なっていた。
が大きく、その欠陥を水素、フッ素のような元素によっ
て中和することによって埋めることとなり、例えば、水
素化によって、このような工程が実現された。しかし、
水素と半導体元素（シリコン等）の結合は弱く、百数十
℃の熱エネルギーによって分解してしまうものであっ
た。このため、長時間にわたって、電圧、電流が印加さ
れ、半導体が局所的にも発熱すると容易に水素が離脱
し、そのために特性が著しく劣化した。特に、大きな電
流を制御するＴＦＴ、例えば、アクティブマトリクス回
路とそれを駆動するための周辺回路とを有するモノリシ
ック型アクティブマトリクス回路において、周辺回路の
ドライバーＴＦＴはチャネル幅が２００μｍ以上もあ
り、大きな電流をオン／オフすることから大きな熱源と
なっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、この課題に
鑑みてなされたもので、装置使用時に発生する局所的な
熱を迅速に放散して、該薄膜回路装置全体を均熱化すべ
き半導体装置の構造およびそのような半導体装置を製造
する方法を提供することを目的とする。
鑑みてなされたもので、装置使用時に発生する局所的な
熱を迅速に放散して、該薄膜回路装置全体を均熱化すべ
き半導体装置の構造およびそのような半導体装置を製造
する方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の第１は、薄膜状
半導体装置において、基板上に窒化アルミニウムを主成
分とする被膜と、その上に直接もしくは間接にシリコン
を主成分とする半導体被膜と、その上に直接もしくは間
接に金属、半導体等の配線とを有することを特徴とす
る。また、本発明はこのような構成を有する薄膜状半導
体装置を作製するための方法にも関し、本発明の第２
は、基板上、特に熱伝導の悪い、保温性のよいガラス基
板上に、窒化アルミニウムを主成分とする被膜を形成す
る工程と、その上に直接もしくは間接にシリコンを主成
分とする半導体被膜を形成する工程と、その上に直接も
しくは間接に金属、半導体等の配線を形成する工程とを
有することを特徴とする。
半導体装置において、基板上に窒化アルミニウムを主成
分とする被膜と、その上に直接もしくは間接にシリコン
を主成分とする半導体被膜と、その上に直接もしくは間
接に金属、半導体等の配線とを有することを特徴とす
る。また、本発明はこのような構成を有する薄膜状半導
体装置を作製するための方法にも関し、本発明の第２
は、基板上、特に熱伝導の悪い、保温性のよいガラス基
板上に、窒化アルミニウムを主成分とする被膜を形成す
る工程と、その上に直接もしくは間接にシリコンを主成
分とする半導体被膜を形成する工程と、その上に直接も
しくは間接に金属、半導体等の配線を形成する工程とを
有することを特徴とする。
【０００６】窒化アルミニウムは極めて熱伝導性に優
れ、また、可視光や近紫外線に対して透明（光学バンド
ギャップ６．２ｅＶ）であるので、透明度を要求される
目的にも適している。窒化アルミニウムはスパッタ法や
反応性スパッタ法、ＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）
法、プラズマＣＶＤ法によって堆積される。反応性スパ
ッタ法によって窒化アルミニウム膜を得るには、アルミ
ニウムをターゲットとして、窒素雰囲気中でおこなうと
よい。本発明のごとく、十分な放熱をおこなう目的に
は、窒化アルミニウムの膜厚は、５００Å〜５μｍ、代
表的には、１０００〜〜５０００Åが好ましかった。５
μｍ以上の厚い窒化アルミニウムは剥がれやすく使用に
適さなかった。
れ、また、可視光や近紫外線に対して透明（光学バンド
ギャップ６．２ｅＶ）であるので、透明度を要求される
目的にも適している。窒化アルミニウムはスパッタ法や
反応性スパッタ法、ＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）
法、プラズマＣＶＤ法によって堆積される。反応性スパ
ッタ法によって窒化アルミニウム膜を得るには、アルミ
ニウムをターゲットとして、窒素雰囲気中でおこなうと
よい。本発明のごとく、十分な放熱をおこなう目的に
は、窒化アルミニウムの膜厚は、５００Å〜５μｍ、代
表的には、１０００〜〜５０００Åが好ましかった。５
μｍ以上の厚い窒化アルミニウムは剥がれやすく使用に
適さなかった。
【０００７】さらに、窒化アルミニウム膜はナトリウム
等の可動イオンに対してブロッキング効果を有するの
で、基板からこれらのイオンが半導体装置中に侵入する
ことを防止する効果も有していた。また、窒化アルミニ
ウム被膜の窒素とアルミニウムの比率は、熱伝導に問題
のない範囲で化学量論比でも、非化学量論比でもよい。
典型的には、窒素とアルミニウムの比率は、（アルミニ
ウム／窒素）＝０．９〜１．４が好ましく、また、熱伝
導度が０．６Ｗ／ｃｍＫ以上（窒化アルミニウム単結晶
の熱伝導度は２Ｗ／ｃｍＫ）であると好ましい結果が得
られた。
等の可動イオンに対してブロッキング効果を有するの
で、基板からこれらのイオンが半導体装置中に侵入する
ことを防止する効果も有していた。また、窒化アルミニ
ウム被膜の窒素とアルミニウムの比率は、熱伝導に問題
のない範囲で化学量論比でも、非化学量論比でもよい。
典型的には、窒素とアルミニウムの比率は、（アルミニ
ウム／窒素）＝０．９〜１．４が好ましく、また、熱伝
導度が０．６Ｗ／ｃｍＫ以上（窒化アルミニウム単結晶
の熱伝導度は２Ｗ／ｃｍＫ）であると好ましい結果が得
られた。
【０００８】また、窒素とアルミニウムの比率を変える
ことによって、被膜の応力を最適化してもよい。さら
に、窒素とアルミニウム以外に、微量のホウ素、シリコ
ン、炭素、酸素等を０．０１〜２０原子％、添加するこ
とによっても基板との応力のマッチング、最適化、応力
歪みの最小化が可能である。また、この窒化アルミニウ
ムを主成分とする被膜は結晶性でも非晶質でもよい。
ことによって、被膜の応力を最適化してもよい。さら
に、窒素とアルミニウム以外に、微量のホウ素、シリコ
ン、炭素、酸素等を０．０１〜２０原子％、添加するこ
とによっても基板との応力のマッチング、最適化、応力
歪みの最小化が可能である。また、この窒化アルミニウ
ムを主成分とする被膜は結晶性でも非晶質でもよい。
【０００９】熱伝導度を向上させる目的には、ダイヤモ
ンド系の材料（例えば、多結晶ダイヤモンド薄膜、硬質
炭素膜、ダイヤモンド状炭素膜等）を用いることが通
常、考えられるが、本発明の目的とするような微小な領
域では、ダイヤモンド系材料は一般に酸化珪素系の材料
との密着性が良くないので十分な効果が得られない。ま
た、ブロッキング層、パッシベーション層として通常の
半導体プロセスで良く用いられる窒化珪素膜は熱伝導度
が低いので本発明を実施するには適当でない。以下表１
に、主要な薄膜材料の特性を比較した。（○は優れてい
る。△は中程度、×は劣っていることを示す。）
ンド系の材料（例えば、多結晶ダイヤモンド薄膜、硬質
炭素膜、ダイヤモンド状炭素膜等）を用いることが通
常、考えられるが、本発明の目的とするような微小な領
域では、ダイヤモンド系材料は一般に酸化珪素系の材料
との密着性が良くないので十分な効果が得られない。ま
た、ブロッキング層、パッシベーション層として通常の
半導体プロセスで良く用いられる窒化珪素膜は熱伝導度
が低いので本発明を実施するには適当でない。以下表１
に、主要な薄膜材料の特性を比較した。（○は優れてい
る。△は中程度、×は劣っていることを示す。）
【００１０】
【表１】
【００１１】本発明においては、金属や半導体の配線
（ゲイト配線等）から発生する熱はその下に存在する半
導体被膜（活性層等）に伝達し、また、半導体被膜に電
流が通じることによっても発熱し、半導体被膜の温度が
上昇するが、そこに滞留することなく、速やかにその下
にある窒化アルミニウム被膜に伝達され、よって、上記
配線および半導体被膜の温度は低く抑えられ、半導体被
膜からの水素離脱が減少する。特に、ＴＦＴのドレイン
−チャネル間での高い逆バイアス電圧の印加によるホッ
トキャリヤの発生による局所的発熱による局所的な劣化
を均熱化によって抑えることができる。
（ゲイト配線等）から発生する熱はその下に存在する半
導体被膜（活性層等）に伝達し、また、半導体被膜に電
流が通じることによっても発熱し、半導体被膜の温度が
上昇するが、そこに滞留することなく、速やかにその下
にある窒化アルミニウム被膜に伝達され、よって、上記
配線および半導体被膜の温度は低く抑えられ、半導体被
膜からの水素離脱が減少する。特に、ＴＦＴのドレイン
−チャネル間での高い逆バイアス電圧の印加によるホッ
トキャリヤの発生による局所的発熱による局所的な劣化
を均熱化によって抑えることができる。
【００１２】本発明において、半導体被膜を窒化アルミ
ニウム被膜上に直接堆積することは、密着性は良いもの
の、半導体のキャリヤが窒化アルミニウム中に捕獲さ
れ、この捕獲されたキャリヤ（捕獲中心）による寄生チ
ャネルが発生しやすく、結果として、半導体被膜の電気
特性に悪影響を与えるため好ましくなかった。かかる捕
獲中心を除去できるのであれば問題はないが、容易に除
去できないのであれば、酸化珪素被膜のように半導体被
膜に対して、電気的、化学的に好ましい材料（酸化珪素
膜は窒化アルミニウム膜に比較して捕獲中心の密度は数
十分の１しかない）を両被膜の間に設けることが好まし
かった。さらに、酸化珪素膜においては、応力緩和の効
果も期待できる。
ニウム被膜上に直接堆積することは、密着性は良いもの
の、半導体のキャリヤが窒化アルミニウム中に捕獲さ
れ、この捕獲されたキャリヤ（捕獲中心）による寄生チ
ャネルが発生しやすく、結果として、半導体被膜の電気
特性に悪影響を与えるため好ましくなかった。かかる捕
獲中心を除去できるのであれば問題はないが、容易に除
去できないのであれば、酸化珪素被膜のように半導体被
膜に対して、電気的、化学的に好ましい材料（酸化珪素
膜は窒化アルミニウム膜に比較して捕獲中心の密度は数
十分の１しかない）を両被膜の間に設けることが好まし
かった。さらに、酸化珪素膜においては、応力緩和の効
果も期待できる。
【００１３】また、窒化アルミニウムの上に窒化珪素膜
を１００〜１０００Å、例えば、２００Å形成し、その
上に酸化珪素膜を１００〜２０００Å、例えば、２００
Å形成してもよかった。本発明においては、ゲイト電極
の材料としては、シリコン（不純物がドーピングされて
導電性が高められたものを含む）、アルミニウム、タン
タル、クロム、タングステン、モリブテン等の単体、あ
るいはそれらの合金、もしくは多層膜を用いればよい。
また、実施例に示すように、その表面を酸化してもよ
い。
を１００〜１０００Å、例えば、２００Å形成し、その
上に酸化珪素膜を１００〜２０００Å、例えば、２００
Å形成してもよかった。本発明においては、ゲイト電極
の材料としては、シリコン（不純物がドーピングされて
導電性が高められたものを含む）、アルミニウム、タン
タル、クロム、タングステン、モリブテン等の単体、あ
るいはそれらの合金、もしくは多層膜を用いればよい。
また、実施例に示すように、その表面を酸化してもよ
い。
【００１４】さらに、窒化アルミニウムはフッ素系のエ
ッチャントではエッチングされず、したがって、酸化珪
素やシリコン、アルミニウム等の通常の半導体プロセス
で用いられる材料をエッチングする方法ではエッチング
されないので、これを積極的にエッチングストッパーと
して用いてもよい。すなわち、ＴＦＴのソース、ドレイ
ンのコンタクトとしては、ソース、ドレインの上面のみ
ならず、側面をもコンタクトとして用いることができ
る。例えば、コンタクトホールをソース、ドレインから
はみ出して形成しても、窒化アルミニウムがエッチング
ストッパーとなって、基板がエッチングされることがな
い。
ッチャントではエッチングされず、したがって、酸化珪
素やシリコン、アルミニウム等の通常の半導体プロセス
で用いられる材料をエッチングする方法ではエッチング
されないので、これを積極的にエッチングストッパーと
して用いてもよい。すなわち、ＴＦＴのソース、ドレイ
ンのコンタクトとしては、ソース、ドレインの上面のみ
ならず、側面をもコンタクトとして用いることができ
る。例えば、コンタクトホールをソース、ドレインから
はみ出して形成しても、窒化アルミニウムがエッチング
ストッパーとなって、基板がエッチングされることがな
い。
【００１５】結果として、従来よりもソース、ドレイン
領域を小さく形成できるので、回路の集積化にとって有
利である。また、このことは、逆に、コンタクトホール
を大きくすることが可能であることをも意味し、より確
実なコンタクトを得ることができるので、量産性、信頼
性にとっても有利である。
領域を小さく形成できるので、回路の集積化にとって有
利である。また、このことは、逆に、コンタクトホール
を大きくすることが可能であることをも意味し、より確
実なコンタクトを得ることができるので、量産性、信頼
性にとっても有利である。
【００１６】
【実施例】〔実施例１〕 本発明によって、ＴＦＴを作
製する例を図１に示す。まず、基板（コーニング７０５
９ガラス基板、大きさは３００ｍｍ×３００ｍｍもしく
は１００ｍｍ×１００ｍｍ）１０１上に、厚さ２０００
〜５０００Åの窒化アルミニウム膜１０２を反応性スパ
ッタ法によって堆積した。アルミニウムをターゲットと
して、窒素とアルゴンの雰囲気でスパッタリングをおこ
なった。窒素の割合は２０％以上とすると良好な熱伝導
性を有する被膜が得られた。スパッタ時の圧力は、１×
１０-4〜１×１０-2Ｔｏｒｒで好ましい結果が得られ
た。成膜速度は２０〜２００Å／分だった。また、成膜
の際には基板温度を１００〜５００℃に上昇させてもよ
い。
製する例を図１に示す。まず、基板（コーニング７０５
９ガラス基板、大きさは３００ｍｍ×３００ｍｍもしく
は１００ｍｍ×１００ｍｍ）１０１上に、厚さ２０００
〜５０００Åの窒化アルミニウム膜１０２を反応性スパ
ッタ法によって堆積した。アルミニウムをターゲットと
して、窒素とアルゴンの雰囲気でスパッタリングをおこ
なった。窒素の割合は２０％以上とすると良好な熱伝導
性を有する被膜が得られた。スパッタ時の圧力は、１×
１０-4〜１×１０-2Ｔｏｒｒで好ましい結果が得られ
た。成膜速度は２０〜２００Å／分だった。また、成膜
の際には基板温度を１００〜５００℃に上昇させてもよ
い。
【００１７】窒化アルミニウム膜１０２は基板の両面に
形成した。これは、基板中に含有されている、あるいは
出荷後に表面に付着したナトリウム等の異元素がＴＦＴ
の特性を劣化させないように封じ込める意味とともに、
基板を強化して表面に傷が付きにくくする効果がある。
特に、ＴＦＴをアクティブマトリクス方式の液晶表示装
置に使用すると、ＴＦＴの設けられていない面は外部環
境と接するのであるが、この面には微細な傷が付きやす
く、このような傷は光を乱反射して、画面を暗くする。
形成した。これは、基板中に含有されている、あるいは
出荷後に表面に付着したナトリウム等の異元素がＴＦＴ
の特性を劣化させないように封じ込める意味とともに、
基板を強化して表面に傷が付きにくくする効果がある。
特に、ＴＦＴをアクティブマトリクス方式の液晶表示装
置に使用すると、ＴＦＴの設けられていない面は外部環
境と接するのであるが、この面には微細な傷が付きやす
く、このような傷は光を乱反射して、画面を暗くする。
【００１８】次に、窒化アルミニウムが形成されたガラ
ス基板を６００〜６８０℃、例えば、６４０℃で４〜１
２時間、窒素、アンモニア（ＮＨ3 ）、もしくは亜酸化
窒素（Ｎ2 Ｏ）の雰囲気中でアニールした。そして、
０．０１〜０．５℃／分、例えば、０．２℃／分で徐冷
し、３５０〜４５０℃まで温度が低下したところで取り
出した。この工程によって、反応性スパッタ直後には黄
色く着色していた基板が透明になり、また、電気的な絶
縁性も向上した。さらに、このアニール工程では、ガラ
ス基板の熱的な収縮が発生し、応力が緩和した結果、不
可逆的な収縮が減少した。そのため、その後の熱処理工
程において基板の縮みがなくなり、マスクずれが著しく
減少した。
ス基板を６００〜６８０℃、例えば、６４０℃で４〜１
２時間、窒素、アンモニア（ＮＨ3 ）、もしくは亜酸化
窒素（Ｎ2 Ｏ）の雰囲気中でアニールした。そして、
０．０１〜０．５℃／分、例えば、０．２℃／分で徐冷
し、３５０〜４５０℃まで温度が低下したところで取り
出した。この工程によって、反応性スパッタ直後には黄
色く着色していた基板が透明になり、また、電気的な絶
縁性も向上した。さらに、このアニール工程では、ガラ
ス基板の熱的な収縮が発生し、応力が緩和した結果、不
可逆的な収縮が減少した。そのため、その後の熱処理工
程において基板の縮みがなくなり、マスクずれが著しく
減少した。
【００１９】上記アニール終了後、ＴＦＴを形成する面
に下地酸化膜１０３として厚さ２０００〜５００Åの酸
化珪素膜を形成した。この酸化膜の形成方法としては、
酸素雰囲気中でのスパッタ法やＴＥＯＳを酸素雰囲気の
プラズマＣＶＤ法で分解・堆積した。さらに、このよう
にして形成した膜を４５０〜６５０℃でアニールしても
よい。
に下地酸化膜１０３として厚さ２０００〜５００Åの酸
化珪素膜を形成した。この酸化膜の形成方法としては、
酸素雰囲気中でのスパッタ法やＴＥＯＳを酸素雰囲気の
プラズマＣＶＤ法で分解・堆積した。さらに、このよう
にして形成した膜を４５０〜６５０℃でアニールしても
よい。
【００２０】その後、図１（Ａ）において、プラズマＣ
ＶＤ法やＬＰＣＶＤ法によってアモルファス状のシリコ
ン膜を１００〜１５００Å、好ましくは３００〜８００
Å堆積し、これをパターニングして、島状シリコン領域
１０４を形成した。そして、厚さ２００〜１５００Å、
好ましくは５００〜１０００Åの酸化珪素１０５を形成
した。この酸化珪素膜はゲイト絶縁膜としても機能す
る。そのためその作製には十分な注意が必要である。こ
こでは、ＴＥＯＳを原料とし、酸素とともに基板温度１
５０〜６００℃、好ましくは３００〜４５０℃で、ＲＦ
プラズマＣＶＤ法で分解・堆積した。ＴＥＯＳと酸素の
圧力比は１：１〜１：３、また、圧力は０．０５〜０．
５ｔｏｒｒ、ＲＦパワーは１００〜２５０Ｗとした。あ
るいはＴＥＯＳを原料としてオゾンガスとともに減圧Ｃ
ＶＤ法もしくは常圧ＣＶＤ法によって、基板温度を３５
０〜６００℃、好ましくは４００〜５５０℃として形成
した。成膜後、酸素もしくはオゾンの雰囲気で４００〜
６００℃で３０〜６０分アニールした。
ＶＤ法やＬＰＣＶＤ法によってアモルファス状のシリコ
ン膜を１００〜１５００Å、好ましくは３００〜８００
Å堆積し、これをパターニングして、島状シリコン領域
１０４を形成した。そして、厚さ２００〜１５００Å、
好ましくは５００〜１０００Åの酸化珪素１０５を形成
した。この酸化珪素膜はゲイト絶縁膜としても機能す
る。そのためその作製には十分な注意が必要である。こ
こでは、ＴＥＯＳを原料とし、酸素とともに基板温度１
５０〜６００℃、好ましくは３００〜４５０℃で、ＲＦ
プラズマＣＶＤ法で分解・堆積した。ＴＥＯＳと酸素の
圧力比は１：１〜１：３、また、圧力は０．０５〜０．
５ｔｏｒｒ、ＲＦパワーは１００〜２５０Ｗとした。あ
るいはＴＥＯＳを原料としてオゾンガスとともに減圧Ｃ
ＶＤ法もしくは常圧ＣＶＤ法によって、基板温度を３５
０〜６００℃、好ましくは４００〜５５０℃として形成
した。成膜後、酸素もしくはオゾンの雰囲気で４００〜
６００℃で３０〜６０分アニールした。
【００２１】そして、図１（Ａ）に示すようにＫｒＦエ
キシマーレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓ
ｅｃ）を照射して、シリコン領域１０４を結晶化させ
た。レーザーのエネルギー密度は２００〜４００ｍＪ／
ｃｍ2 、好ましくは２５０〜３００ｍＪ／ｃｍ2 とし、
また、レーザー照射の際には基板を３００〜５００℃に
加熱した。このようにして形成されたシリコン膜１０４
の結晶性をラマン散乱分光法によって調べたところ、単
結晶シリコンのピーク（５２１ｃｍ-1）とは異なって、
５１５ｃｍ-1付近に比較的ブロードなピークが観測され
た。その後、水素中で３５０℃で２時間アニールした。
キシマーレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓ
ｅｃ）を照射して、シリコン領域１０４を結晶化させ
た。レーザーのエネルギー密度は２００〜４００ｍＪ／
ｃｍ2 、好ましくは２５０〜３００ｍＪ／ｃｍ2 とし、
また、レーザー照射の際には基板を３００〜５００℃に
加熱した。このようにして形成されたシリコン膜１０４
の結晶性をラマン散乱分光法によって調べたところ、単
結晶シリコンのピーク（５２１ｃｍ-1）とは異なって、
５１５ｃｍ-1付近に比較的ブロードなピークが観測され
た。その後、水素中で３５０℃で２時間アニールした。
【００２２】その後、厚さ２０００Å〜１μｍのアルミ
ニウム膜を電子ビーム蒸着法によって形成して、これを
パターニングし、ゲイト電極１０６を形成した。アルミ
ニウムにはスカンジウム（Ｓｃ）を０．１５〜０．２重
量％ドーピングしておいてもよい。次に基板をｐＨ≒
７、１〜３％の酒石酸のエチレングリコール溶液に浸
し、白金を陰極、このアルミニウムのゲイト電極を陽極
として、陽極酸化をおこなった。陽極酸化は、最初一定
電流で２２０Ｖまで電圧を上げ、その状態で１時間保持
して終了した。本実施例では定電流状態では、電圧の上
昇速度は２〜５Ｖ／分が適当であった。このようにし
て、厚さ１５００〜３５００Å、例えば、２０００Åの
陽極酸化物１０７を形成した。（図１（Ｂ））
ニウム膜を電子ビーム蒸着法によって形成して、これを
パターニングし、ゲイト電極１０６を形成した。アルミ
ニウムにはスカンジウム（Ｓｃ）を０．１５〜０．２重
量％ドーピングしておいてもよい。次に基板をｐＨ≒
７、１〜３％の酒石酸のエチレングリコール溶液に浸
し、白金を陰極、このアルミニウムのゲイト電極を陽極
として、陽極酸化をおこなった。陽極酸化は、最初一定
電流で２２０Ｖまで電圧を上げ、その状態で１時間保持
して終了した。本実施例では定電流状態では、電圧の上
昇速度は２〜５Ｖ／分が適当であった。このようにし
て、厚さ１５００〜３５００Å、例えば、２０００Åの
陽極酸化物１０７を形成した。（図１（Ｂ））
【００２３】その後、イオンドーピング法（プラズマド
ーピング法ともいう）によって、各ＴＦＴの島状シリコ
ン膜中に、ゲイト電極部をマスクとして自己整合的に不
純物（燐）を注入した。ドーピングガスとしてはフォス
フィン（ＰＨ3 ）を用いた。ドーズ量は、１〜４×１０
15ｃｍ-2とした。
ーピング法ともいう）によって、各ＴＦＴの島状シリコ
ン膜中に、ゲイト電極部をマスクとして自己整合的に不
純物（燐）を注入した。ドーピングガスとしてはフォス
フィン（ＰＨ3 ）を用いた。ドーズ量は、１〜４×１０
15ｃｍ-2とした。
【００２４】さらに、図１（Ｃ）に示すようにＫｒＦエ
キシマーレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓ
ｅｃ）を照射して、上記不純物領域の導入によって結晶
性の劣化した部分の結晶性を改善させた。レーザーのエ
ネルギー密度は１５０〜４００ｍＪ／ｃｍ2 、好ましく
は２００〜２５０ｍＪ／ｃｍ2 であった。こうして、Ｎ
型不純物（燐）領域１０８、１０９を形成した。これら
の領域のシート抵抗は２００〜８００Ω／□であった。
本工程において、レーザーを用いるかわりに、フラッシ
ュランプを使用して短時間に１０００〜１２００℃（シ
リコンモニターの温度）まで上昇させ、試料を加熱す
る、いわゆるＲＴＰ（ラピッド・サーマル・プロセス）
を用いてもよい。
キシマーレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓ
ｅｃ）を照射して、上記不純物領域の導入によって結晶
性の劣化した部分の結晶性を改善させた。レーザーのエ
ネルギー密度は１５０〜４００ｍＪ／ｃｍ2 、好ましく
は２００〜２５０ｍＪ／ｃｍ2 であった。こうして、Ｎ
型不純物（燐）領域１０８、１０９を形成した。これら
の領域のシート抵抗は２００〜８００Ω／□であった。
本工程において、レーザーを用いるかわりに、フラッシ
ュランプを使用して短時間に１０００〜１２００℃（シ
リコンモニターの温度）まで上昇させ、試料を加熱す
る、いわゆるＲＴＰ（ラピッド・サーマル・プロセス）
を用いてもよい。
【００２５】その後、全面に層間絶縁物１１０として、
ＴＥＯＳを原料として、これと酸素とのプラズマＣＶＤ
法、もしくはオゾンとの減圧ＣＶＤ法あるいは常圧ＣＶ
Ｄ法によって酸化珪素膜を厚さ３０００Å形成した。基
板温度は２５０〜４５０℃、例えば、３５０℃とした。
成膜後、表面の平坦性を得るため、この酸化珪素膜を機
械的に研磨した。さらに、スパッタ法によってＩＴＯ被
膜を堆積し、これをパターニングして画素電極１１１と
した。（図１（Ｄ））
ＴＥＯＳを原料として、これと酸素とのプラズマＣＶＤ
法、もしくはオゾンとの減圧ＣＶＤ法あるいは常圧ＣＶ
Ｄ法によって酸化珪素膜を厚さ３０００Å形成した。基
板温度は２５０〜４５０℃、例えば、３５０℃とした。
成膜後、表面の平坦性を得るため、この酸化珪素膜を機
械的に研磨した。さらに、スパッタ法によってＩＴＯ被
膜を堆積し、これをパターニングして画素電極１１１と
した。（図１（Ｄ））
【００２６】そして、層間絶縁物１１０をエッチングし
て、図１（Ｅ）に示すようにＴＦＴのソース／ドレイン
にコンタクトホールを形成し、クロムもしくは窒化チタ
ンの配線１１２、１１３を形成し、配線１１３は画素電
極１１１に接続させた。なお、この際には、図１（Ｆ）
に示すようにソース／ドレイン領域（島状シリコン）を
はみだしてコンタクトホールを形成してもよい。この場
合にはコンタクトホールのうち、島状シリコンをはみだ
した面積は３０〜７０％であった。この場合には、ソー
ス／ドレインの上面のみならず、側面においてもコンタ
クトが形成される。以下、このようなコンタクトをトッ
プサイドコンタクトと称する。従来の構造において、ト
ップサイドコンタクトを形成しようとすれば、層間絶縁
物のエッチング工程によって、島状シリコン以外の部分
の下地の酸化珪素膜、さらには、基板までエッチングさ
れたが、本実施例では、窒化アルミニウム膜１０２がエ
ッチングストッパーとなって、ここでエッチングが止ま
る。
て、図１（Ｅ）に示すようにＴＦＴのソース／ドレイン
にコンタクトホールを形成し、クロムもしくは窒化チタ
ンの配線１１２、１１３を形成し、配線１１３は画素電
極１１１に接続させた。なお、この際には、図１（Ｆ）
に示すようにソース／ドレイン領域（島状シリコン）を
はみだしてコンタクトホールを形成してもよい。この場
合にはコンタクトホールのうち、島状シリコンをはみだ
した面積は３０〜７０％であった。この場合には、ソー
ス／ドレインの上面のみならず、側面においてもコンタ
クトが形成される。以下、このようなコンタクトをトッ
プサイドコンタクトと称する。従来の構造において、ト
ップサイドコンタクトを形成しようとすれば、層間絶縁
物のエッチング工程によって、島状シリコン以外の部分
の下地の酸化珪素膜、さらには、基板までエッチングさ
れたが、本実施例では、窒化アルミニウム膜１０２がエ
ッチングストッパーとなって、ここでエッチングが止ま
る。
【００２７】通常の場合には、コンタクトホールの大き
さは、ソース／ドレインよりも小さくする必要があった
が、トップサイドコンタクトにおいては、逆にアイラン
ドの大きさをコンタクトホールのよりも小さくでき、結
果として、アイランドの微細化できる。また、逆にコン
タクホールを大きくすることができるので、量産性、信
頼性を高めることができた。最後に、水素中で３００〜
４００℃で０．１〜２時間アニールして、シリコンの水
素化を完了した。このようにして、ＴＦＴが完成した。
同時に作製した多数のＴＦＴをマトリクス状に配列せし
めてアクティブマトリクス型液晶表示装置とした。
さは、ソース／ドレインよりも小さくする必要があった
が、トップサイドコンタクトにおいては、逆にアイラン
ドの大きさをコンタクトホールのよりも小さくでき、結
果として、アイランドの微細化できる。また、逆にコン
タクホールを大きくすることができるので、量産性、信
頼性を高めることができた。最後に、水素中で３００〜
４００℃で０．１〜２時間アニールして、シリコンの水
素化を完了した。このようにして、ＴＦＴが完成した。
同時に作製した多数のＴＦＴをマトリクス状に配列せし
めてアクティブマトリクス型液晶表示装置とした。
【００２８】〔実施例２〕 本発明によって、ＴＦＴを
作製する例を図２に示す。まず、基板（ＮＨテクノグラ
ス社製ＮＡ３５ガラス）２０１上に、厚さ１０００Å〜
５μｍの窒化アルミニウム膜２０２を反応性スパッタ法
によって堆積した。アルミニウムをターゲットとして、
窒素とアルゴンの雰囲気でスパッタリングをおこなっ
た。窒素の割合は２０％以上とすると良好な熱伝導性を
有する被膜が得られた。スパッタ時の圧力は、１×１０
-4〜１×１０-2Ｔｏｒｒで好ましい結果が得られた。成
膜速度は２０〜２００Å／分だった。また、成膜の際に
は基板温度を１００〜５００℃に上昇させてもよい。
作製する例を図２に示す。まず、基板（ＮＨテクノグラ
ス社製ＮＡ３５ガラス）２０１上に、厚さ１０００Å〜
５μｍの窒化アルミニウム膜２０２を反応性スパッタ法
によって堆積した。アルミニウムをターゲットとして、
窒素とアルゴンの雰囲気でスパッタリングをおこなっ
た。窒素の割合は２０％以上とすると良好な熱伝導性を
有する被膜が得られた。スパッタ時の圧力は、１×１０
-4〜１×１０-2Ｔｏｒｒで好ましい結果が得られた。成
膜速度は２０〜２００Å／分だった。また、成膜の際に
は基板温度を１００〜５００℃に上昇させてもよい。
【００２９】次に、下地酸化膜２０３として厚さ１００
〜１０００Å、例えば、５００Åの酸化珪素膜を形成し
た。この酸化膜の形成方法としては、酸素雰囲気中での
スパッタ法やＴＥＯＳを酸素雰囲気のプラズマＣＶＤ法
で分解・堆積した。その後、この膜を５５０〜７００
℃、例えば、６５０℃で４時間、亜酸化窒素（Ｎ2 Ｏ）
を２０％含む窒素雰囲気中でアニールした。かくする
と、窒化アルミニウム膜は透明になり、かつ、その上の
酸化珪素膜を高密度化することができた。
〜１０００Å、例えば、５００Åの酸化珪素膜を形成し
た。この酸化膜の形成方法としては、酸素雰囲気中での
スパッタ法やＴＥＯＳを酸素雰囲気のプラズマＣＶＤ法
で分解・堆積した。その後、この膜を５５０〜７００
℃、例えば、６５０℃で４時間、亜酸化窒素（Ｎ2 Ｏ）
を２０％含む窒素雰囲気中でアニールした。かくする
と、窒化アルミニウム膜は透明になり、かつ、その上の
酸化珪素膜を高密度化することができた。
【００３０】その後、プラズマＣＶＤ法やＬＰＣＶＤ法
によってアモルファス状のシリコン膜を２００〜１５０
０Å、好ましくは３００〜８００Å堆積し、６００℃の
窒素雰囲気中で４８時間アニールした。こうして得られ
た結晶性シリコン膜をパターニングして、島状シリコン
領域２０４を形成した。そして、ゲイト絶縁膜２０７と
して、厚さ２００〜１５００Å、好ましくは５００〜１
０００Åの酸化珪素を形成した。
によってアモルファス状のシリコン膜を２００〜１５０
０Å、好ましくは３００〜８００Å堆積し、６００℃の
窒素雰囲気中で４８時間アニールした。こうして得られ
た結晶性シリコン膜をパターニングして、島状シリコン
領域２０４を形成した。そして、ゲイト絶縁膜２０７と
して、厚さ２００〜１５００Å、好ましくは５００〜１
０００Åの酸化珪素を形成した。
【００３１】そして、厚さ２０００Å〜５μｍの燐が添
加されたシリコン膜を減圧ＣＶＤ法によって形成して、
これをパターニングし、ゲイト電極２０９、および配線
２０８を形成した。その後、イオンドーピング法（プラ
ズマドーピング法ともいう）によって、ＴＦＴの島状シ
リコン膜中に、ゲイト電極部をマスクとして自己整合的
に不純物（燐）を注入した。ドーピングガスとしてはフ
ォスフィン（ＰＨ3 ）を用いた。ドーズ量は、１〜８×
１０15ｃｍ-2とした。
加されたシリコン膜を減圧ＣＶＤ法によって形成して、
これをパターニングし、ゲイト電極２０９、および配線
２０８を形成した。その後、イオンドーピング法（プラ
ズマドーピング法ともいう）によって、ＴＦＴの島状シ
リコン膜中に、ゲイト電極部をマスクとして自己整合的
に不純物（燐）を注入した。ドーピングガスとしてはフ
ォスフィン（ＰＨ3 ）を用いた。ドーズ量は、１〜８×
１０15ｃｍ-2とした。
【００３２】さらに、ＫｒＦエキシマーレーザー（波長
２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、上記
不純物領域の導入によって、結晶性の劣化した部分の結
晶性を改善させた。レーザーのエネルギー密度は１５０
〜４００ｍＪ／ｃｍ2 、好ましくは２００〜２５０ｍＪ
／ｃｍ2 であった。こうして、Ｎ型不純物（燐）領域２
０５、２０６を形成した。これらの領域のシート抵抗は
２００〜８００Ω／□であった。（図２（Ａ））
２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、上記
不純物領域の導入によって、結晶性の劣化した部分の結
晶性を改善させた。レーザーのエネルギー密度は１５０
〜４００ｍＪ／ｃｍ2 、好ましくは２００〜２５０ｍＪ
／ｃｍ2 であった。こうして、Ｎ型不純物（燐）領域２
０５、２０６を形成した。これらの領域のシート抵抗は
２００〜８００Ω／□であった。（図２（Ａ））
【００３３】その後、全面に層間絶縁物２１０としてプ
ラズマＣＶＤ法、もしくは減圧ＣＶＤ法あるいは常圧Ｃ
ＶＤ法によって酸化珪素膜を厚さ３０００Å形成した。
さらに、フォトレジスト２１１を選択的に形成した。こ
のようなフォトレジストは、配線の交差する部分もしく
は配線にコンタクトが設けられる部分に形成すると良
い。（図２（Ｂ）） そして、図２（Ｃ）に示すように、フォトレジスト２１
１をマスクとして、層間絶縁物２１０、ゲイト絶縁物２
０７、さらに下地酸化珪素膜２０３をエッチングした。
下地酸化珪素膜はエッチングされたが、窒化アルミニウ
ム膜がストッパーとなって基板はエッチングされなかっ
た。このため、平坦な表面が得られた。（図２（Ｃ））
ラズマＣＶＤ法、もしくは減圧ＣＶＤ法あるいは常圧Ｃ
ＶＤ法によって酸化珪素膜を厚さ３０００Å形成した。
さらに、フォトレジスト２１１を選択的に形成した。こ
のようなフォトレジストは、配線の交差する部分もしく
は配線にコンタクトが設けられる部分に形成すると良
い。（図２（Ｂ）） そして、図２（Ｃ）に示すように、フォトレジスト２１
１をマスクとして、層間絶縁物２１０、ゲイト絶縁物２
０７、さらに下地酸化珪素膜２０３をエッチングした。
下地酸化珪素膜はエッチングされたが、窒化アルミニウ
ム膜がストッパーとなって基板はエッチングされなかっ
た。このため、平坦な表面が得られた。（図２（Ｃ））
【００３４】そして、配線材料としてチタン膜（厚さ２
０００Å〜５μｍ）を形成し、これをパターニングし
て、ＴＦＴのソース、ドレインに接続する配線２１２、
２１３を形成した。さらに、ＩＴＯを選択的に形成して
画素電極２１４とした。最後に、このようにして処理し
た基板を１気圧、３５０℃の水素中で３０分間アニール
して、水素化を完了した。このようにして、ＴＦＴが完
成した。同時に作製した多数のＴＦＴをマトリクス状に
配列せしめてアクティブマトリクス型液晶表示装置とし
た。
０００Å〜５μｍ）を形成し、これをパターニングし
て、ＴＦＴのソース、ドレインに接続する配線２１２、
２１３を形成した。さらに、ＩＴＯを選択的に形成して
画素電極２１４とした。最後に、このようにして処理し
た基板を１気圧、３５０℃の水素中で３０分間アニール
して、水素化を完了した。このようにして、ＴＦＴが完
成した。同時に作製した多数のＴＦＴをマトリクス状に
配列せしめてアクティブマトリクス型液晶表示装置とし
た。
【００３５】〔実施例３〕 本発明によって、ＴＦＴを
作製する例を図３に示す。本実施例のＴＦＴは、アクテ
ィブマトリクス回路とそれを駆動するための周辺回路を
有するモノリシック型アクティブマトリクス回路におけ
る周辺回路のＴＦＴ、特にチャネル幅が２００〜８００
μｍのドライバーＴＦＴに関するものである。このよう
なドライバーＴＦＴは大きな電流を制御することから発
熱量が大きい。そのため、本発明の下地膜による迅速な
熱の放散が望まれる。
作製する例を図３に示す。本実施例のＴＦＴは、アクテ
ィブマトリクス回路とそれを駆動するための周辺回路を
有するモノリシック型アクティブマトリクス回路におけ
る周辺回路のＴＦＴ、特にチャネル幅が２００〜８００
μｍのドライバーＴＦＴに関するものである。このよう
なドライバーＴＦＴは大きな電流を制御することから発
熱量が大きい。そのため、本発明の下地膜による迅速な
熱の放散が望まれる。
【００３６】まず、基板（コーニング７０５９）３０１
上に、厚さ２０００〜５０００Åの窒化アルミニウム膜
３０２を反応性スパッタ法によって堆積した。アルミニ
ウムをターゲットとして、窒素とアルゴンの雰囲気でス
パッタリングをおこなった。窒素の割合は２０％以上と
すると良好な熱伝導性を有する被膜が得られた。スパッ
タ時の圧力は、１×１０-4〜１×１０-2Ｔｏｒｒで好ま
しい結果が得られた。成膜速度は２０〜２００Å／分だ
った。また、成膜の際には基板温度を１００〜５００℃
に上昇させてもよい。
上に、厚さ２０００〜５０００Åの窒化アルミニウム膜
３０２を反応性スパッタ法によって堆積した。アルミニ
ウムをターゲットとして、窒素とアルゴンの雰囲気でス
パッタリングをおこなった。窒素の割合は２０％以上と
すると良好な熱伝導性を有する被膜が得られた。スパッ
タ時の圧力は、１×１０-4〜１×１０-2Ｔｏｒｒで好ま
しい結果が得られた。成膜速度は２０〜２００Å／分だ
った。また、成膜の際には基板温度を１００〜５００℃
に上昇させてもよい。
【００３７】次に、下地酸化膜３０３として厚さ１００
０〜２０００Åの酸化珪素膜を形成した。この酸化膜の
形成方法としては、酸素雰囲気中でのスパッタ法やＴＥ
ＯＳを酸素雰囲気のプラズマＣＶＤ法を用いればよい。
その後、プラズマＣＶＤ法やＬＰＣＶＤ法によってアモ
ルファス状のシリコン膜を１０００〜３０００Å、好ま
しくは１０００〜１５００Å堆積し、６００℃の窒素雰
囲気中で４８時間アニールした。こうして得られた結晶
性シリコン膜をパターニングして、島状シリコン領域３
０４を形成した。そして、ゲイト絶縁膜３０５として、
厚さ２００〜１５００Å、好ましくは５００〜１０００
Åの酸化珪素を形成した。
０〜２０００Åの酸化珪素膜を形成した。この酸化膜の
形成方法としては、酸素雰囲気中でのスパッタ法やＴＥ
ＯＳを酸素雰囲気のプラズマＣＶＤ法を用いればよい。
その後、プラズマＣＶＤ法やＬＰＣＶＤ法によってアモ
ルファス状のシリコン膜を１０００〜３０００Å、好ま
しくは１０００〜１５００Å堆積し、６００℃の窒素雰
囲気中で４８時間アニールした。こうして得られた結晶
性シリコン膜をパターニングして、島状シリコン領域３
０４を形成した。そして、ゲイト絶縁膜３０５として、
厚さ２００〜１５００Å、好ましくは５００〜１０００
Åの酸化珪素を形成した。
【００３８】そして、厚さ２０００Å〜５μｍのアルミ
ニウム膜を電子ビーム蒸着法によって形成して、これを
パターニングし、さらに、実施例１と同様の条件で陽極
酸化処理を施して、ゲイト電極３０６、および配線３０
７を形成した。（図３（Ａ）） その後、イオンドーピング法（プラズマドーピング法と
もいう）によって、ＴＦＴの島状シリコン膜中に、ゲイ
ト電極部をマスクとして自己整合的に不純物（燐）を注
入した。ドーピングガスとしてはフォスフィン（ＰＨ
3 ）を用いた。ドーズ量は、２〜８×１０１５ｃｍ-2と
した。（図３（Ｂ））
ニウム膜を電子ビーム蒸着法によって形成して、これを
パターニングし、さらに、実施例１と同様の条件で陽極
酸化処理を施して、ゲイト電極３０６、および配線３０
７を形成した。（図３（Ａ）） その後、イオンドーピング法（プラズマドーピング法と
もいう）によって、ＴＦＴの島状シリコン膜中に、ゲイ
ト電極部をマスクとして自己整合的に不純物（燐）を注
入した。ドーピングガスとしてはフォスフィン（ＰＨ
3 ）を用いた。ドーズ量は、２〜８×１０１５ｃｍ-2と
した。（図３（Ｂ））
【００３９】そして、下地酸化珪素膜３０３をエッチン
グした。エッチングは窒化アルミニウム膜３０２がスト
ッパーとなって止まった。この状態で、ＫｒＦエキシマ
ーレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）
を照射して、上記不純物領域の導入によって、結晶性の
劣化した部分の結晶性を改善させた。レーザーのエネル
ギー密度は１００〜４００ｍＪ／ｃｍ2 、好ましくは１
００〜１５０ｍＪ／ｃｍ2 であった。燐やホウ素を含有
する酸化珪素膜は紫外光を吸収するので、実施例１のよ
うに、スルードーピング後に、引き続いてレーザーアニ
ールをおこなうには強力なレーザー光が必要であった。
しかし、本実施例では、ドーピング後に酸化珪素膜（ゲ
イト絶縁膜）が除去されていると、レーザーのエネルギ
ーは少なくても良かった。このためレーザー処理のスル
ープットを向上させることができた。こうして、Ｎ型不
純物（燐）領域３０８、３０９を形成した。これらの領
域のシート抵抗は２００〜８００Ω／□であった。（図
３（Ｃ））
グした。エッチングは窒化アルミニウム膜３０２がスト
ッパーとなって止まった。この状態で、ＫｒＦエキシマ
ーレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）
を照射して、上記不純物領域の導入によって、結晶性の
劣化した部分の結晶性を改善させた。レーザーのエネル
ギー密度は１００〜４００ｍＪ／ｃｍ2 、好ましくは１
００〜１５０ｍＪ／ｃｍ2 であった。燐やホウ素を含有
する酸化珪素膜は紫外光を吸収するので、実施例１のよ
うに、スルードーピング後に、引き続いてレーザーアニ
ールをおこなうには強力なレーザー光が必要であった。
しかし、本実施例では、ドーピング後に酸化珪素膜（ゲ
イト絶縁膜）が除去されていると、レーザーのエネルギ
ーは少なくても良かった。このためレーザー処理のスル
ープットを向上させることができた。こうして、Ｎ型不
純物（燐）領域３０８、３０９を形成した。これらの領
域のシート抵抗は２００〜８００Ω／□であった。（図
３（Ｃ））
【００４０】その後、全面に層間絶縁物３１０としてプ
ラズマＣＶＤ法、もしくは減圧ＣＶＤ法あるいは常圧Ｃ
ＶＤ法によって酸化珪素膜を厚さ２０００〜３０００Å
形成し、配線材料としてアルミニウム膜（厚さ２０００
Å〜５μｍ）を形成し、これをパターニングして、ＴＦ
Ｔのソース、ドレインに接続する配線３１１、３１２を
形成した。配線３１２と配線３０７は図に示すように交
差する。（図３（Ｃ））
ラズマＣＶＤ法、もしくは減圧ＣＶＤ法あるいは常圧Ｃ
ＶＤ法によって酸化珪素膜を厚さ２０００〜３０００Å
形成し、配線材料としてアルミニウム膜（厚さ２０００
Å〜５μｍ）を形成し、これをパターニングして、ＴＦ
Ｔのソース、ドレインに接続する配線３１１、３１２を
形成した。配線３１２と配線３０７は図に示すように交
差する。（図３（Ｃ））
【００４１】最後に、このようにして処理した基板を１
気圧、３５０℃の水素中で３０分間アニールして、水素
化を完了した。このようにして、ＴＦＴが完成した。同
様に不純物領域にホウ素をドーピングしてＰチャネル型
のＴＦＴも作製し、ＣＭＯＳ回路を作製した。Ｎチャネ
ル型、Ｐチャネル型の典型的な電界効果移動度は、それ
ぞれ、８０〜１５０ｃｍ2 ／Ｖｓ、４０〜１００ｃｍ2
／Ｖｓであった。また、このＴＦＴで作製したシフトレ
ジスタは、ドレイン電圧１７Ｖにおいて、１１ＭＨｚで
動作することが確認された。
気圧、３５０℃の水素中で３０分間アニールして、水素
化を完了した。このようにして、ＴＦＴが完成した。同
様に不純物領域にホウ素をドーピングしてＰチャネル型
のＴＦＴも作製し、ＣＭＯＳ回路を作製した。Ｎチャネ
ル型、Ｐチャネル型の典型的な電界効果移動度は、それ
ぞれ、８０〜１５０ｃｍ2 ／Ｖｓ、４０〜１００ｃｍ2
／Ｖｓであった。また、このＴＦＴで作製したシフトレ
ジスタは、ドレイン電圧１７Ｖにおいて、１１ＭＨｚで
動作することが確認された。
【００４２】さらに、ゲイトやドレインに長時間（〜９
６時間）にわたって高電圧（＞２０Ｖ）を印加しても特
性の劣化は少なかった。これは、ＴＦＴで局所的に発生
した熱が速やかに放散され、半導体被膜やゲイト絶縁膜
との界面からの水素の離脱が抑制されたためである。実
際に、長時間のバイアス印加状態（ゲイト電圧１１Ｖ、
ドレイン電圧１４Ｖ）における発熱の状態をサーモグラ
フィー（日本アビオニクス社製）によって確かめたとこ
ろ、本実施例によるＴＦＴでは恒常的な温度上昇は見ら
れず、せいぜい、５０℃程度の温度までしか上昇しなか
った。しかしながら、従来のＴＦＴ（下地膜として窒化
アルミニウム膜を有しない）では、同条件では、短時間
のうちに１００℃以上にまで加熱され、素子特性が著し
く劣化した。このように、本発明の効果は顕著に確かめ
られた。
６時間）にわたって高電圧（＞２０Ｖ）を印加しても特
性の劣化は少なかった。これは、ＴＦＴで局所的に発生
した熱が速やかに放散され、半導体被膜やゲイト絶縁膜
との界面からの水素の離脱が抑制されたためである。実
際に、長時間のバイアス印加状態（ゲイト電圧１１Ｖ、
ドレイン電圧１４Ｖ）における発熱の状態をサーモグラ
フィー（日本アビオニクス社製）によって確かめたとこ
ろ、本実施例によるＴＦＴでは恒常的な温度上昇は見ら
れず、せいぜい、５０℃程度の温度までしか上昇しなか
った。しかしながら、従来のＴＦＴ（下地膜として窒化
アルミニウム膜を有しない）では、同条件では、短時間
のうちに１００℃以上にまで加熱され、素子特性が著し
く劣化した。このように、本発明の効果は顕著に確かめ
られた。
【００４３】〔実施例４〕本実施例はアクティブマトリ
クス型液晶ディスプレーの画素部分の形成方法を示す。
図４および図５に本実施例を示す。まず、基板４０１と
しては、コーニング７０５９を用いた。基板は、下地膜
の成膜の前もしくは後に、歪み温度よりも高い温度でア
ニールをおこなった後、０．１〜１．０℃／分で歪み温
度以下まで徐冷すると、その後の温度上昇を伴う工程で
の基板の収縮が少なく、マスク合わせが用意となる。コ
ーニング７０５９基板では、６２０〜６６０℃で１〜４
時間アニールした後、０．０３〜１．０℃／分、好まし
くは、０．１〜０．３℃／分で徐冷し、４５０〜５９０
℃まで温度が低下した段階で取り出すとよい。本実施例
では、６３０℃で４時間アニールしたのち、０．２℃／
分で徐冷した。
クス型液晶ディスプレーの画素部分の形成方法を示す。
図４および図５に本実施例を示す。まず、基板４０１と
しては、コーニング７０５９を用いた。基板は、下地膜
の成膜の前もしくは後に、歪み温度よりも高い温度でア
ニールをおこなった後、０．１〜１．０℃／分で歪み温
度以下まで徐冷すると、その後の温度上昇を伴う工程で
の基板の収縮が少なく、マスク合わせが用意となる。コ
ーニング７０５９基板では、６２０〜６６０℃で１〜４
時間アニールした後、０．０３〜１．０℃／分、好まし
くは、０．１〜０．３℃／分で徐冷し、４５０〜５９０
℃まで温度が低下した段階で取り出すとよい。本実施例
では、６３０℃で４時間アニールしたのち、０．２℃／
分で徐冷した。
【００４４】そして、基板４０１上に厚さ０．１〜２μ
ｍ、好ましくは０．２〜０．５μｍ例えば０．３μｍの
窒化アルミニウム膜４０２を反応性スパッタ法によって
堆積した。アルミニウムをターゲットとして、窒素とア
ルゴンの雰囲気でスパッタリングをおこなった。窒素の
割合は２０％以上とすると良好な熱伝導性を有する被膜
が得られた。スパッタ時の圧力は、１×１０-4〜１×１
０-2Ｔｏｒｒで好ましい結果が得られた。成膜速度は２
０〜２００Å／分だった。また、成膜の際には基板温度
を１００〜５００℃に上昇させてもよい。この窒化アル
ミニウム膜４０２の成膜は、前記の基板アニール処理の
前でもよかった。その後、スパッタリング法によって厚
さ０〜１０００Å、好ましくは２０〜５００Å、例えば
２００Åの非常に薄い酸化珪素の下地膜４０３を形成し
た。
ｍ、好ましくは０．２〜０．５μｍ例えば０．３μｍの
窒化アルミニウム膜４０２を反応性スパッタ法によって
堆積した。アルミニウムをターゲットとして、窒素とア
ルゴンの雰囲気でスパッタリングをおこなった。窒素の
割合は２０％以上とすると良好な熱伝導性を有する被膜
が得られた。スパッタ時の圧力は、１×１０-4〜１×１
０-2Ｔｏｒｒで好ましい結果が得られた。成膜速度は２
０〜２００Å／分だった。また、成膜の際には基板温度
を１００〜５００℃に上昇させてもよい。この窒化アル
ミニウム膜４０２の成膜は、前記の基板アニール処理の
前でもよかった。その後、スパッタリング法によって厚
さ０〜１０００Å、好ましくは２０〜５００Å、例えば
２００Åの非常に薄い酸化珪素の下地膜４０３を形成し
た。
【００４５】下地膜成膜後、プラズマＣＶＤ法によっ
て、厚さ３００〜１５００Å、例えば１０００Åの真性
（Ｉ型）のアモルファスシリコン膜４０４を成膜した。
さらに、プラズマＣＶＤ法によって、厚さ２００〜２０
００Å、例えば５００Åの酸化珪素もしくは窒化珪素の
マスク膜４０５を成膜した。そして、このマスク膜４０
５に選択的に孔４０６を形成した。さらに、スパッタリ
ング法によって、厚さ５〜２００Å、例えば２０Åのニ
ッケル膜４０７を成膜した。ニッケル膜の代わりに珪化
ニッケル膜（化学式ＮｉＳｉｘ 、０．４≦ｘ≦２．
５、例えば、ｘ＝２．０）を用いてもよい。また、ニッ
ケル以外にも銅、パラジウム等にも同様にアモルファス
シリコンを結晶化させる触媒作用があるので、これらを
用いてもよい。（図４（Ａ））
て、厚さ３００〜１５００Å、例えば１０００Åの真性
（Ｉ型）のアモルファスシリコン膜４０４を成膜した。
さらに、プラズマＣＶＤ法によって、厚さ２００〜２０
００Å、例えば５００Åの酸化珪素もしくは窒化珪素の
マスク膜４０５を成膜した。そして、このマスク膜４０
５に選択的に孔４０６を形成した。さらに、スパッタリ
ング法によって、厚さ５〜２００Å、例えば２０Åのニ
ッケル膜４０７を成膜した。ニッケル膜の代わりに珪化
ニッケル膜（化学式ＮｉＳｉｘ 、０．４≦ｘ≦２．
５、例えば、ｘ＝２．０）を用いてもよい。また、ニッ
ケル以外にも銅、パラジウム等にも同様にアモルファス
シリコンを結晶化させる触媒作用があるので、これらを
用いてもよい。（図４（Ａ））
【００４６】そして、不活性雰囲気下（窒素もしくはア
ルゴン、大気圧），５５０℃、で４〜８時間、例えば８
時間アニールして結晶化させた。この工程で、ニッケル
が孔４０６の部分からシリコン膜中に導入された。ニッ
ケルは、アモルファスシリコンに対しては、触媒的に作
用して結晶化を促進させるため、最初に孔４０６の直下
の領域４１０が結晶化した。しかし、この領域では結晶
性はランダムであった。その後、ニッケルの拡散ととも
に結晶化は、孔４０６から周囲に広がり、図の矢印の方
向に結晶化が進行し、領域４０９が結晶化した。領域４
０９では、結晶化が一方向に進行するため、良好な結晶
性が得られた。領域４０８は未結晶化領域である。結晶
化領域の大きさはアニール時間に依存した。マスク膜４
０５が薄いと、ニッケルが孔４０６以外から侵入して、
結晶化が開始されるので、良好な結晶性を得る目的上、
好ましくなかった。したがって、マスク膜４０５は、本
実施例のように少なくとも５００Åは必要であった。
（図４（Ｂ））
ルゴン、大気圧），５５０℃、で４〜８時間、例えば８
時間アニールして結晶化させた。この工程で、ニッケル
が孔４０６の部分からシリコン膜中に導入された。ニッ
ケルは、アモルファスシリコンに対しては、触媒的に作
用して結晶化を促進させるため、最初に孔４０６の直下
の領域４１０が結晶化した。しかし、この領域では結晶
性はランダムであった。その後、ニッケルの拡散ととも
に結晶化は、孔４０６から周囲に広がり、図の矢印の方
向に結晶化が進行し、領域４０９が結晶化した。領域４
０９では、結晶化が一方向に進行するため、良好な結晶
性が得られた。領域４０８は未結晶化領域である。結晶
化領域の大きさはアニール時間に依存した。マスク膜４
０５が薄いと、ニッケルが孔４０６以外から侵入して、
結晶化が開始されるので、良好な結晶性を得る目的上、
好ましくなかった。したがって、マスク膜４０５は、本
実施例のように少なくとも５００Åは必要であった。
（図４（Ｂ））
【００４７】この工程の後に、公知のフォトリソグラフ
ィー法によって、シリコン膜４０４をパターニングし
て、ＴＦＴの島状の活性層４１１を形成した。この際、
チャネル形成領域となる部分に横方向の結晶成長の先端
部（すなわち、結晶化領域４０９と未結晶化領域４０８
の境界）、およびニッケルが直接、導入された領域４１
０（いずれも、ニッケルの濃度が大きい）が存在しない
ようにすることが重要である。このようにすることで、
ソース／ドレイン間を移動するキャリアがチャネル形成
領域において、ニッケル元素の影響を受けないようにす
ることができる。本実施例では選択的にニッケルをシリ
コン膜に導入し、横方向の結晶化領域４０９のみをＴＦ
Ｔの活性層に用いたが、このような選択的なニッケルの
導入をおこなわずに、ニッケルを一様に導入して、結晶
化させたシリコン膜を用いてもよい。ただし、その場合
のＴＦＴの特性は、前者に比較してやや劣る。
ィー法によって、シリコン膜４０４をパターニングし
て、ＴＦＴの島状の活性層４１１を形成した。この際、
チャネル形成領域となる部分に横方向の結晶成長の先端
部（すなわち、結晶化領域４０９と未結晶化領域４０８
の境界）、およびニッケルが直接、導入された領域４１
０（いずれも、ニッケルの濃度が大きい）が存在しない
ようにすることが重要である。このようにすることで、
ソース／ドレイン間を移動するキャリアがチャネル形成
領域において、ニッケル元素の影響を受けないようにす
ることができる。本実施例では選択的にニッケルをシリ
コン膜に導入し、横方向の結晶化領域４０９のみをＴＦ
Ｔの活性層に用いたが、このような選択的なニッケルの
導入をおこなわずに、ニッケルを一様に導入して、結晶
化させたシリコン膜を用いてもよい。ただし、その場合
のＴＦＴの特性は、前者に比較してやや劣る。
【００４８】図４（（Ｃ）は、シリコン膜４０４のエッ
チングの途中の様子が示されている。すなわち、島状活
性層４１１上には、マスク膜およびフォトレジスト４１
２が存在する。このエッチング工程では下地の酸化珪素
膜４０３もエッチングされた。（図４（Ｃ）） 本工程の後、フォトレジストを剥離し、さらに、活性層
４１１上のマスク膜をもエッチングする必要がある。こ
れは通常、フッ化水素酸系のエッチャントを用いておこ
なわれるが、従来のＴＦＴプロセスにおいては、下地膜
として、酸化珪素膜のみを用いていたので、マスク膜の
エッチングの際に、下地膜も同様にエッチングされる
（この場合には、少なくともマスク膜の厚さ５００Åだ
け、下地膜がエッチングされる）ことが問題であった。
５００Åもの段差は、あとでゲイト電極を形成した場合
において、ゲイト電極の断線の大きな原因であった。こ
のため、マスク膜を薄くすることが必要とされたが、マ
スク膜があまりに薄いと、上述のように選択的な結晶化
をおこなうに際して不都合があった。
チングの途中の様子が示されている。すなわち、島状活
性層４１１上には、マスク膜およびフォトレジスト４１
２が存在する。このエッチング工程では下地の酸化珪素
膜４０３もエッチングされた。（図４（Ｃ）） 本工程の後、フォトレジストを剥離し、さらに、活性層
４１１上のマスク膜をもエッチングする必要がある。こ
れは通常、フッ化水素酸系のエッチャントを用いておこ
なわれるが、従来のＴＦＴプロセスにおいては、下地膜
として、酸化珪素膜のみを用いていたので、マスク膜の
エッチングの際に、下地膜も同様にエッチングされる
（この場合には、少なくともマスク膜の厚さ５００Åだ
け、下地膜がエッチングされる）ことが問題であった。
５００Åもの段差は、あとでゲイト電極を形成した場合
において、ゲイト電極の断線の大きな原因であった。こ
のため、マスク膜を薄くすることが必要とされたが、マ
スク膜があまりに薄いと、上述のように選択的な結晶化
をおこなうに際して不都合があった。
【００４９】しかしながら、本実施例では、下地膜とし
て、フッ化水素酸によってほとんどエッチングされない
窒化アルミニウム膜を用いていたので、マスク膜のみを
選択的にエッチングできた。問題の段差も、シリコン膜
の厚さ（１０００Å）に下地の酸化珪素膜４０３の厚さ
ｔ（＝２００Å）を加えただけでおさまり、その後のゲ
イト電極の断線の問題は生じなかった。
て、フッ化水素酸によってほとんどエッチングされない
窒化アルミニウム膜を用いていたので、マスク膜のみを
選択的にエッチングできた。問題の段差も、シリコン膜
の厚さ（１０００Å）に下地の酸化珪素膜４０３の厚さ
ｔ（＝２００Å）を加えただけでおさまり、その後のゲ
イト電極の断線の問題は生じなかった。
【００５０】このように活性層を形成した後、０．５〜
４μｍここでは０．８〜１．４μｍにピークをもつ赤外
光を３０〜１８０秒照射し、活性層の結晶化をさらに助
長させた（光アニール（ランプアニール）工程、もしく
はＲＴＰ）。温度は８００〜１３００℃、代表的には９
００〜１２００℃、例えば１１００℃とした。この温度
は、同時にモニターとしてセットされた単結晶シリコン
基板内の熱電対の温度であり、実際の基板表面の温度で
はない。活性層の表面の状態を良くするために、照射は
Ｈ２ 雰囲気中でおこなった。本工程は、活性層を選択
的に加熱することになるので、ガラス基板への加熱を最
小限に抑えることができる。そして、活性層中の欠陥や
不体結合手を減少させるのに非常に効果がある。このと
きに問題になることは、本実施例では、選択的な結晶化
工程を用いているので、赤外線の吸収がシリコン膜の場
所によって異なることであった。例えば、活性層４１１
内においても、図の右側では結晶成分が多いために上記
の赤外線を吸収しやすく、一方、左側ではアモルファス
成分が多いために、赤外線を吸収しにくいというような
現象が観察された。
４μｍここでは０．８〜１．４μｍにピークをもつ赤外
光を３０〜１８０秒照射し、活性層の結晶化をさらに助
長させた（光アニール（ランプアニール）工程、もしく
はＲＴＰ）。温度は８００〜１３００℃、代表的には９
００〜１２００℃、例えば１１００℃とした。この温度
は、同時にモニターとしてセットされた単結晶シリコン
基板内の熱電対の温度であり、実際の基板表面の温度で
はない。活性層の表面の状態を良くするために、照射は
Ｈ２ 雰囲気中でおこなった。本工程は、活性層を選択
的に加熱することになるので、ガラス基板への加熱を最
小限に抑えることができる。そして、活性層中の欠陥や
不体結合手を減少させるのに非常に効果がある。このと
きに問題になることは、本実施例では、選択的な結晶化
工程を用いているので、赤外線の吸収がシリコン膜の場
所によって異なることであった。例えば、活性層４１１
内においても、図の右側では結晶成分が多いために上記
の赤外線を吸収しやすく、一方、左側ではアモルファス
成分が多いために、赤外線を吸収しにくいというような
現象が観察された。
【００５１】しかし、本実施例では、下地膜に熱伝導率
のよい、窒化アルミニウム膜を用いているので、上記の
赤外線の照射によって、シリコン膜が吸収した熱は、シ
リコン膜の特定の場所に蓄積されることなく、下地膜を
通じてただちに拡散するため、シリコン膜が均一に加熱
され、熱的な歪みが生じることがなく、シリコン膜の均
一性を高めることができた。その後、プラズマＣＶＤ法
によって厚さ１０００Åの酸化珪素膜４１３をゲイト絶
縁膜として成膜した。ＣＶＤの原料ガスとしてはＴＥＯ
Ｓ（テトラ・エトキシ・シラン、Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）
4 ）と酸素を用い、成膜時の基板温度は３００〜５５０
℃、例えば４００℃とした。
のよい、窒化アルミニウム膜を用いているので、上記の
赤外線の照射によって、シリコン膜が吸収した熱は、シ
リコン膜の特定の場所に蓄積されることなく、下地膜を
通じてただちに拡散するため、シリコン膜が均一に加熱
され、熱的な歪みが生じることがなく、シリコン膜の均
一性を高めることができた。その後、プラズマＣＶＤ法
によって厚さ１０００Åの酸化珪素膜４１３をゲイト絶
縁膜として成膜した。ＣＶＤの原料ガスとしてはＴＥＯ
Ｓ（テトラ・エトキシ・シラン、Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）
4 ）と酸素を用い、成膜時の基板温度は３００〜５５０
℃、例えば４００℃とした。
【００５２】このゲイト絶縁膜となる酸化珪素膜４１３
の成膜後に、可視・近赤外光の照射による光アニールを
再度行なった。このアニールによって、主に酸化珪素膜
４１３とシリコン活性層４１１との界面及びその近傍に
おける準位を消滅させることができた。これは、ゲイト
絶縁膜とチャネル形成領域との界面特性が極めて重要で
ある絶縁ゲイト型電界効果半導体装置にとっては極めて
有用である。
の成膜後に、可視・近赤外光の照射による光アニールを
再度行なった。このアニールによって、主に酸化珪素膜
４１３とシリコン活性層４１１との界面及びその近傍に
おける準位を消滅させることができた。これは、ゲイト
絶縁膜とチャネル形成領域との界面特性が極めて重要で
ある絶縁ゲイト型電界効果半導体装置にとっては極めて
有用である。
【００５３】引き続いて、スパッタリング法によって、
厚さ３０００〜８０００Å、例えば５０００Åのアルミ
ニウム（０．０１〜０．２％のスカンジウムを含む）を
成膜した。そして、アルミニウム膜をパターニングし
て、ゲイト電極と配線を形成した。さらに、このアルミ
ニウムの電極および配線の表面を陽極酸化して、表面に
酸化物層を形成した。この陽極酸化は、酒石酸が１〜５
％含まれたエチレングリコール溶液中で行った。得られ
た酸化物層の厚さは２０００Åであった。このようにし
て、ゲイト電極部（すなわち、ゲイト電極とその周囲の
酸化物層）４１４および配線部４１５形成した。ゲイト
電極はこの他にも、多結晶シリコンやチタン、タングス
テン、タンタル等の金属、あるいはそれらの金属のシリ
サイドを単層、あるいは多層にして用いてもよい。（図
４（Ｄ））
厚さ３０００〜８０００Å、例えば５０００Åのアルミ
ニウム（０．０１〜０．２％のスカンジウムを含む）を
成膜した。そして、アルミニウム膜をパターニングし
て、ゲイト電極と配線を形成した。さらに、このアルミ
ニウムの電極および配線の表面を陽極酸化して、表面に
酸化物層を形成した。この陽極酸化は、酒石酸が１〜５
％含まれたエチレングリコール溶液中で行った。得られ
た酸化物層の厚さは２０００Åであった。このようにし
て、ゲイト電極部（すなわち、ゲイト電極とその周囲の
酸化物層）４１４および配線部４１５形成した。ゲイト
電極はこの他にも、多結晶シリコンやチタン、タングス
テン、タンタル等の金属、あるいはそれらの金属のシリ
サイドを単層、あるいは多層にして用いてもよい。（図
４（Ｄ））
【００５４】次に、イオンドーピング法（プラズマドー
ピング法とも言う）によって、活性層領域（ソース／ド
レイン、チャネルを構成する）にゲイト電極部４１４を
マスクとして、自己整合的にＮ導電型を付与する不純物
を添加した。ドーピングガスとしてはフォスフィン（Ｐ
Ｈ3 ）を用い、加速電圧を６０〜９０ｋＶ、例えば８０
ｋＶとした。ドース量は１×１０15〜８×１０15ｃ
ｍ-2、例えば、２×１０15ｃｍ-2とした。この結果、Ｎ
型の不純物領域４１６と４１７が形成された。この不純
物領域４１６、４１７には、チタン等のシリサイドを形
成してもよい。
ピング法とも言う）によって、活性層領域（ソース／ド
レイン、チャネルを構成する）にゲイト電極部４１４を
マスクとして、自己整合的にＮ導電型を付与する不純物
を添加した。ドーピングガスとしてはフォスフィン（Ｐ
Ｈ3 ）を用い、加速電圧を６０〜９０ｋＶ、例えば８０
ｋＶとした。ドース量は１×１０15〜８×１０15ｃ
ｍ-2、例えば、２×１０15ｃｍ-2とした。この結果、Ｎ
型の不純物領域４１６と４１７が形成された。この不純
物領域４１６、４１７には、チタン等のシリサイドを形
成してもよい。
【００５５】その後、レーザー光の照射によってアニー
ル行った。レーザー光としては、ＫｒＦエキシマレーザ
ー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を用いた
が、他のレーザーであってもよい。レーザー光の照射条
件は、エネルギー密度が２００〜４００ｍＪ／ｃｍ2 、
例えば２５０ｍＪ／ｃｍ2 とし、一か所につき２〜１０
ショット、例えば２ショット照射した。このレーザー光
の照射時に基板を２００〜４５０℃程度に加熱すること
によって、効果を増大せしめてもよい。
ル行った。レーザー光としては、ＫｒＦエキシマレーザ
ー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を用いた
が、他のレーザーであってもよい。レーザー光の照射条
件は、エネルギー密度が２００〜４００ｍＪ／ｃｍ2 、
例えば２５０ｍＪ／ｃｍ2 とし、一か所につき２〜１０
ショット、例えば２ショット照射した。このレーザー光
の照射時に基板を２００〜４５０℃程度に加熱すること
によって、効果を増大せしめてもよい。
【００５６】また、この工程は、可視・近赤外光による
ランプアニールによる方法でもよい。可視・近赤外線は
結晶化した珪素、または燐またはホウ素が１０19〜１０
21ｃｍ-3添加された非晶質珪素へは吸収されやすく、１
０００℃以上の熱アニールにも匹敵する効果的なアニー
ルを行うことができる。燐またはホウ素が添加されてい
ると、その不純物散乱により、近赤外線でも十分光が吸
収される。このことは肉眼による観察でも黒色であるこ
とから十分に推測がつく。その反面、ガラス基板へは吸
収されにくいので、ガラス基板を高温に加熱することが
なく、また短時間の処理ですむので、ガラス基板の縮み
が問題となる工程においては最適な方法であるといえ
る。本実施例においては下地膜として熱伝導度の高い窒
化アルミニウム膜を用いているので、このようなアニー
ル工程においても、１か所に熱が蓄積された熱的な破壊
をもたらすことはなかった。特に、熱的に弱いアルミニ
ウムをゲイト電極を用いるだけに、下地膜として窒化ア
ルミニウム膜を用いることは好ましかった。
ランプアニールによる方法でもよい。可視・近赤外線は
結晶化した珪素、または燐またはホウ素が１０19〜１０
21ｃｍ-3添加された非晶質珪素へは吸収されやすく、１
０００℃以上の熱アニールにも匹敵する効果的なアニー
ルを行うことができる。燐またはホウ素が添加されてい
ると、その不純物散乱により、近赤外線でも十分光が吸
収される。このことは肉眼による観察でも黒色であるこ
とから十分に推測がつく。その反面、ガラス基板へは吸
収されにくいので、ガラス基板を高温に加熱することが
なく、また短時間の処理ですむので、ガラス基板の縮み
が問題となる工程においては最適な方法であるといえ
る。本実施例においては下地膜として熱伝導度の高い窒
化アルミニウム膜を用いているので、このようなアニー
ル工程においても、１か所に熱が蓄積された熱的な破壊
をもたらすことはなかった。特に、熱的に弱いアルミニ
ウムをゲイト電極を用いるだけに、下地膜として窒化ア
ルミニウム膜を用いることは好ましかった。
【００５７】その後、厚さ３０００〜８０００Å、例え
ば、６０００Åの酸化珪素膜４１８を層間絶縁物として
プラズマＣＶＤ法によって形成した。この層間絶縁物と
してはポリイミドまたは酸化珪素とポリイミドの２層膜
を利用してもよい。さらに、スパッタ法によって、厚さ
８００ÅのＩＴＯ膜を成膜し、これパターニングして画
素電極４１９を形成した。そして、層間絶縁物を緩衝フ
ッ化水素酸（ＨＦ／ＮＨ4 Ｆ＝０．０１〜０．２、例え
ば、０．１）でエッチングしてコンタクトホール４２
２、４２３を形成して、金属材料、例えば、窒化チタン
とアルミニウムの多層膜によってＴＦＴの電極・配線４
２０、４２１を形成した。最後に、１気圧の水素雰囲気
で３５０℃、３０分のアニールを行い、ＴＦＴを相補型
に構成した半導体回路を完成した。（図４（Ｅ））
ば、６０００Åの酸化珪素膜４１８を層間絶縁物として
プラズマＣＶＤ法によって形成した。この層間絶縁物と
してはポリイミドまたは酸化珪素とポリイミドの２層膜
を利用してもよい。さらに、スパッタ法によって、厚さ
８００ÅのＩＴＯ膜を成膜し、これパターニングして画
素電極４１９を形成した。そして、層間絶縁物を緩衝フ
ッ化水素酸（ＨＦ／ＮＨ4 Ｆ＝０．０１〜０．２、例え
ば、０．１）でエッチングしてコンタクトホール４２
２、４２３を形成して、金属材料、例えば、窒化チタン
とアルミニウムの多層膜によってＴＦＴの電極・配線４
２０、４２１を形成した。最後に、１気圧の水素雰囲気
で３５０℃、３０分のアニールを行い、ＴＦＴを相補型
に構成した半導体回路を完成した。（図４（Ｅ））
【００５８】本実施例では特に、コンタクトホール４２
２、４２３は活性層の端部に形成し、一部は活性層から
はみ出すような形状とした。このような形状としても、
本実施例では下地膜として窒化アルミニウム膜を用いて
いるので、基板へのオーバーエッチはほとんどなく、再
現性良くＴＦＴを形成することができた。図５（Ａ）に
本発明によって作製した。ＴＦＴを上から見た図を示す
が、活性層４１１は直線状とし、その両端にコンタクト
ホール４２２、４２３を活性層からはみ出す形状に形成
した。活性層とゲイト配線４１５の間隔はｘ1 の距離
に、また、活性層と画素電極４１９の距離はｘ2 を保つ
ように配置した。これはミスアライメントによる線の重
なりを防止するためである。本実施例では活性層の面積
が小さいので、画素電極の面積を大きく、また、配線の
専有する面積を小さくできる。
２、４２３は活性層の端部に形成し、一部は活性層から
はみ出すような形状とした。このような形状としても、
本実施例では下地膜として窒化アルミニウム膜を用いて
いるので、基板へのオーバーエッチはほとんどなく、再
現性良くＴＦＴを形成することができた。図５（Ａ）に
本発明によって作製した。ＴＦＴを上から見た図を示す
が、活性層４１１は直線状とし、その両端にコンタクト
ホール４２２、４２３を活性層からはみ出す形状に形成
した。活性層とゲイト配線４１５の間隔はｘ1 の距離
に、また、活性層と画素電極４１９の距離はｘ2 を保つ
ように配置した。これはミスアライメントによる線の重
なりを防止するためである。本実施例では活性層の面積
が小さいので、画素電極の面積を大きく、また、配線の
専有する面積を小さくできる。
【００５９】図５（Ｂ）には、従来のＴＦＴを上から見
た様子を、また、図５（Ｃ）にはその断面を示したもの
で、図５（Ｂ）から明らかなように、活性層はゲイト電
極部分ではくびれて細く、ソース、ドレインの領域では
太くなっている。これは、コンタクトホール５２２、５
２３を活性層のソース５１６、ドレイン５１７に確実に
形成するためであり、オーバーエッチの心配からコント
タクトホールがミスアライメントがあっても、活性層の
部分に形成されるようにするためである。
た様子を、また、図５（Ｃ）にはその断面を示したもの
で、図５（Ｂ）から明らかなように、活性層はゲイト電
極部分ではくびれて細く、ソース、ドレインの領域では
太くなっている。これは、コンタクトホール５２２、５
２３を活性層のソース５１６、ドレイン５１７に確実に
形成するためであり、オーバーエッチの心配からコント
タクトホールがミスアライメントがあっても、活性層の
部分に形成されるようにするためである。
【００６０】しかしながら、このような構造では活性層
面積が大きくなり、ゲイト配線５１５や画素電極５１９
との重なりを防止するために、それぞれｘ1 、ｘ2 だけ
活性層から離して形成すると、図からも明らかなよう
に、配線は大回りとなり、画素電極の面積は削減され
る。図５（Ａ）および図５（Ｂ）の点線の長方形は同じ
面積を示すが、このことからも、従来の方法では、ＴＦ
Ｔとそれに接続する配線の占める面積が大きく、画素の
面積が小さく、逆に本実施例では、ＴＦＴとその配線の
占める面積が小さく、画素の面積が大きくなっているこ
とが分かる。このように、本実施例により、画素／配線
の比率を向上させ、ひいては液晶表示装置の開口率向上
や画素の微小化が実現できる。これらは、いずれも液晶
表示装置の品質の向上につながるものである。
面積が大きくなり、ゲイト配線５１５や画素電極５１９
との重なりを防止するために、それぞれｘ1 、ｘ2 だけ
活性層から離して形成すると、図からも明らかなよう
に、配線は大回りとなり、画素電極の面積は削減され
る。図５（Ａ）および図５（Ｂ）の点線の長方形は同じ
面積を示すが、このことからも、従来の方法では、ＴＦ
Ｔとそれに接続する配線の占める面積が大きく、画素の
面積が小さく、逆に本実施例では、ＴＦＴとその配線の
占める面積が小さく、画素の面積が大きくなっているこ
とが分かる。このように、本実施例により、画素／配線
の比率を向上させ、ひいては液晶表示装置の開口率向上
や画素の微小化が実現できる。これらは、いずれも液晶
表示装置の品質の向上につながるものである。
【００６１】〔実施例５〕本実施例はアクティブマトリ
クス型液晶ディスプレーの画素部分の形成方法を示す。
図６に本実施例を示す。まず、基板６０１としては、コ
ーニング７０５９を用いた。最初に、基板６０１上に厚
さ０．１〜２μｍ、好ましくは０．２〜０．５μｍ、例
えば、０．３μｍの窒化アルミニウム膜６０２を実施例
４と同様に反応性スパッタ法によって堆積した。その
後、スパッタリング法によって厚さ０〜１０００Å、好
ましくは２０〜５００Å、例えば２００Åの非常に薄い
酸化珪素の下地膜６０３を形成した。下地膜成膜後、厚
さ３００〜１５００Å、例えば８００Åの島状の結晶性
シリコン領域６０４を形成した。さらに、プラズマＣＶ
Ｄ法によって厚さ１０００Åの酸化珪素膜６０５をゲイ
ト絶縁膜として成膜した。ＣＶＤの原料ガスとしてはＴ
ＥＯＳと酸素を用いた。
クス型液晶ディスプレーの画素部分の形成方法を示す。
図６に本実施例を示す。まず、基板６０１としては、コ
ーニング７０５９を用いた。最初に、基板６０１上に厚
さ０．１〜２μｍ、好ましくは０．２〜０．５μｍ、例
えば、０．３μｍの窒化アルミニウム膜６０２を実施例
４と同様に反応性スパッタ法によって堆積した。その
後、スパッタリング法によって厚さ０〜１０００Å、好
ましくは２０〜５００Å、例えば２００Åの非常に薄い
酸化珪素の下地膜６０３を形成した。下地膜成膜後、厚
さ３００〜１５００Å、例えば８００Åの島状の結晶性
シリコン領域６０４を形成した。さらに、プラズマＣＶ
Ｄ法によって厚さ１０００Åの酸化珪素膜６０５をゲイ
ト絶縁膜として成膜した。ＣＶＤの原料ガスとしてはＴ
ＥＯＳと酸素を用いた。
【００６２】その後、厚さ１０００Å〜３μｍ、例え
ば、６０００Åのアルミニウム膜（１ｗｔ％のＳｉ、も
しくは０．１〜０．３ｗｔ％のＳｃを含む）を電子ビー
ム蒸着法もしくはスパッタ法によって形成した。そし
て、フォトレジスト（例えば、東京応化製、ＯＦＰＲ８
００／３０ｃｐ）をスピンコート法によって形成した。
フォトレジストの形成前に、アルミニウム膜の全表面に
陽極酸化法によって厚さ１００〜１０００Åの酸化アル
ミニウム膜を表面に形成しておくと、フォトレジストと
の密着性が良く、また、フォトレジストからの電流のリ
ークを抑制することにより、後の陽極酸化工程におい
て、多孔質陽極酸化物を側面のみに形成するうえで有効
であった。その後、フォトレジストとアルミニウム膜を
パターニングして、アルミニウム膜と一緒にエッチング
し、配線６０６、ゲイト電極６０７を形成した。これら
の配線、ゲイト電極の上には前記のフォトレジスト６０
８、６０９が残されており、これは後の陽極酸化工程に
おいて陽極酸化防止のマスクとして機能する。（図６
（Ａ））
ば、６０００Åのアルミニウム膜（１ｗｔ％のＳｉ、も
しくは０．１〜０．３ｗｔ％のＳｃを含む）を電子ビー
ム蒸着法もしくはスパッタ法によって形成した。そし
て、フォトレジスト（例えば、東京応化製、ＯＦＰＲ８
００／３０ｃｐ）をスピンコート法によって形成した。
フォトレジストの形成前に、アルミニウム膜の全表面に
陽極酸化法によって厚さ１００〜１０００Åの酸化アル
ミニウム膜を表面に形成しておくと、フォトレジストと
の密着性が良く、また、フォトレジストからの電流のリ
ークを抑制することにより、後の陽極酸化工程におい
て、多孔質陽極酸化物を側面のみに形成するうえで有効
であった。その後、フォトレジストとアルミニウム膜を
パターニングして、アルミニウム膜と一緒にエッチング
し、配線６０６、ゲイト電極６０７を形成した。これら
の配線、ゲイト電極の上には前記のフォトレジスト６０
８、６０９が残されており、これは後の陽極酸化工程に
おいて陽極酸化防止のマスクとして機能する。（図６
（Ａ））
【００６３】そして、上記の配線、ゲイト電極に電解液
中で電流を通じて陽極酸化し、厚さ３０００Å〜２５μ
ｍ、例えば、厚さ０．５μｍの陽極酸化物６１０、６１
１を配線、ゲイト電極の側面に形成した。陽極酸化は、
３〜２０％のクエン酸もしくはショウ酸、燐酸、クロム
酸、硫酸等の酸性水溶液を用いておこない、５〜３０
Ｖ、例えば、８Ｖの一定電流をゲイト電極に印加してお
こなった。このようにして形成された陽極酸化物は多孔
質なものであった。本実施例では、シュウ酸溶液（３０
〜８０℃）中で電圧を８Ｖとし、２０〜２４０分、陽極
酸化した。陽極酸化物の厚さは陽極酸化時間および温度
によって制御した。（図６（Ｂ））
中で電流を通じて陽極酸化し、厚さ３０００Å〜２５μ
ｍ、例えば、厚さ０．５μｍの陽極酸化物６１０、６１
１を配線、ゲイト電極の側面に形成した。陽極酸化は、
３〜２０％のクエン酸もしくはショウ酸、燐酸、クロム
酸、硫酸等の酸性水溶液を用いておこない、５〜３０
Ｖ、例えば、８Ｖの一定電流をゲイト電極に印加してお
こなった。このようにして形成された陽極酸化物は多孔
質なものであった。本実施例では、シュウ酸溶液（３０
〜８０℃）中で電圧を８Ｖとし、２０〜２４０分、陽極
酸化した。陽極酸化物の厚さは陽極酸化時間および温度
によって制御した。（図６（Ｂ））
【００６４】次に、マスク６０８、６０９を除去し、再
び電解溶液中において、ゲイト電極・配線に電流を印加
した。今回は、３〜１０％の酒石液、硼酸、硝酸が含ま
れたＰＨ≒７のエチレングルコール溶液を用いた。溶液
の温度は１０℃前後の室温より低い方が良好な酸化膜が
得られた。このため、ゲイト電極・配線６０６、６０７
の上面および側面にバリヤ型の陽極酸化物６１２、６１
３が形成された。バリヤ型陽極酸化物の厚さは印加電圧
に比例し、例えば、印加電圧が１００Ｖで１２００Åの
陽極酸化物が形成された。本実施例では、電圧は１００
Ｖまで上昇させたので、得られたバリヤ型陽極酸化物の
厚さは１２００Åであった。バリヤ型の陽極酸化物の厚
さは任意であるが、あまり薄いと、後で多孔質陽極酸化
物をエッチングする際に、アルミニウムを溶出させてし
まう危険があるので、５００Å以上が好ましかった。
び電解溶液中において、ゲイト電極・配線に電流を印加
した。今回は、３〜１０％の酒石液、硼酸、硝酸が含ま
れたＰＨ≒７のエチレングルコール溶液を用いた。溶液
の温度は１０℃前後の室温より低い方が良好な酸化膜が
得られた。このため、ゲイト電極・配線６０６、６０７
の上面および側面にバリヤ型の陽極酸化物６１２、６１
３が形成された。バリヤ型陽極酸化物の厚さは印加電圧
に比例し、例えば、印加電圧が１００Ｖで１２００Åの
陽極酸化物が形成された。本実施例では、電圧は１００
Ｖまで上昇させたので、得られたバリヤ型陽極酸化物の
厚さは１２００Åであった。バリヤ型の陽極酸化物の厚
さは任意であるが、あまり薄いと、後で多孔質陽極酸化
物をエッチングする際に、アルミニウムを溶出させてし
まう危険があるので、５００Å以上が好ましかった。
【００６５】注目すべきは、バリヤ型の陽極酸化物は後
の工程で得られるにもかかわらず、多孔質の陽極酸化物
の外側にバリヤ型の陽極酸化物ができるのではなく、多
孔質陽極酸化物とゲイト電極の間にバリヤ型の陽極酸化
物が形成されることである。（図６（Ｃ）） その後、ドライエッチング法によって酸化珪素膜６０５
をエッチングした。このエッチングにおいては、等方性
エッチングのプラズマモードでも、あるいは異方性エッ
チングの反応性イオンエッチングモードでもよい。ただ
し、珪素と酸化珪素の選択比を十分に大きくすることに
よって、活性層を深くエッチングしないようにすること
が重要である。例えば、エッチングガスとしてＣＦ4 を
使用すれば陽極酸化物はエッチングされず、したがっ
て、ゲイト電極・配線の下に存在する酸化珪素膜６１
４、６１５はエッチングされずに残った。また、このエ
ッチング工程においても、窒化アルミニウム膜６０２が
ストッパーなるため、これ以上のエッチングは進行せ
ず、段差を最小限に食い止めることができた。
の工程で得られるにもかかわらず、多孔質の陽極酸化物
の外側にバリヤ型の陽極酸化物ができるのではなく、多
孔質陽極酸化物とゲイト電極の間にバリヤ型の陽極酸化
物が形成されることである。（図６（Ｃ）） その後、ドライエッチング法によって酸化珪素膜６０５
をエッチングした。このエッチングにおいては、等方性
エッチングのプラズマモードでも、あるいは異方性エッ
チングの反応性イオンエッチングモードでもよい。ただ
し、珪素と酸化珪素の選択比を十分に大きくすることに
よって、活性層を深くエッチングしないようにすること
が重要である。例えば、エッチングガスとしてＣＦ4 を
使用すれば陽極酸化物はエッチングされず、したがっ
て、ゲイト電極・配線の下に存在する酸化珪素膜６１
４、６１５はエッチングされずに残った。また、このエ
ッチング工程においても、窒化アルミニウム膜６０２が
ストッパーなるため、これ以上のエッチングは進行せ
ず、段差を最小限に食い止めることができた。
【００６６】その後、燐酸、酢酸、硝酸の混酸を用いて
多孔質陽極酸化物６１２，６１３をエッチングした。そ
して、イオンドーピング法によって、ＴＦＴの活性層６
０４に、ゲイト電極部（すなわちゲイト電極とその周囲
の陽極酸化膜）およびゲイト絶縁膜６１５をマスクとし
て自己整合的に不純物を注入した。この際には、イオン
の加速電圧とドーズ量によって、不純物領域にさまざま
な組み合わせが考えられる。例えば、加速電圧を５０〜
９０ｋＶと高めに設定し、ドーズ量を１×１０ 13〜５×
１０14ｃｍ-2と低めにすれば、領域６１６、６１７に
は、ほとんどの不純物イオンは活性層を通過し、下地膜
で最大の濃度を示す。このため、領域６１６、６１７は
極めて低濃度の不純物領域となる。一方、上にゲイト絶
縁膜６１５の存在する領域６１８では、ゲイト絶縁膜に
よって高速のイオンが減速されて、ちょうど、不純物濃
度が最大となり、低濃度の不純物領域を形成することが
できる。
多孔質陽極酸化物６１２，６１３をエッチングした。そ
して、イオンドーピング法によって、ＴＦＴの活性層６
０４に、ゲイト電極部（すなわちゲイト電極とその周囲
の陽極酸化膜）およびゲイト絶縁膜６１５をマスクとし
て自己整合的に不純物を注入した。この際には、イオン
の加速電圧とドーズ量によって、不純物領域にさまざま
な組み合わせが考えられる。例えば、加速電圧を５０〜
９０ｋＶと高めに設定し、ドーズ量を１×１０ 13〜５×
１０14ｃｍ-2と低めにすれば、領域６１６、６１７に
は、ほとんどの不純物イオンは活性層を通過し、下地膜
で最大の濃度を示す。このため、領域６１６、６１７は
極めて低濃度の不純物領域となる。一方、上にゲイト絶
縁膜６１５の存在する領域６１８では、ゲイト絶縁膜に
よって高速のイオンが減速されて、ちょうど、不純物濃
度が最大となり、低濃度の不純物領域を形成することが
できる。
【００６７】逆に、加速電圧を５〜３０ｋＶと低めに設
定し、ドーズ量を５×１０14〜５×１０15ｃｍ-2と多め
にすれば、領域６１６、６１７には、多くの不純物イオ
ンが注入され、高濃度の不純物領域となる。一方、上に
ゲイト絶縁膜６１５の存在する領域６１８では、ゲイト
絶縁膜によって低速のイオンが妨げられて、不純物イオ
ンの注入量は低く、低濃度の不純物領域を形成すること
ができる。このように、いずれの方法を用いても、領域
６１８は低濃度の不純物領域となり、本実施例では、い
ずれの方法を採用してもよい。このようにして、イオン
ドーピングをおこない、Ｎ型の低濃度不純物領域６１８
を形成した後、ＫｒＦエキシマーレーザー（波長２４８
ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、活性層中に
導入された不純物イオンの活性化をおこなった。（図６
（Ｄ））
定し、ドーズ量を５×１０14〜５×１０15ｃｍ-2と多め
にすれば、領域６１６、６１７には、多くの不純物イオ
ンが注入され、高濃度の不純物領域となる。一方、上に
ゲイト絶縁膜６１５の存在する領域６１８では、ゲイト
絶縁膜によって低速のイオンが妨げられて、不純物イオ
ンの注入量は低く、低濃度の不純物領域を形成すること
ができる。このように、いずれの方法を用いても、領域
６１８は低濃度の不純物領域となり、本実施例では、い
ずれの方法を採用してもよい。このようにして、イオン
ドーピングをおこない、Ｎ型の低濃度不純物領域６１８
を形成した後、ＫｒＦエキシマーレーザー（波長２４８
ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、活性層中に
導入された不純物イオンの活性化をおこなった。（図６
（Ｄ））
【００６８】さらに、全面に適当な金属、例えば、チタ
ン、ニッケル、モリブテン、タングステン、白金、パラ
ジウム等の被膜、例えば、厚さ５０〜５００Åのチタン
膜６１９をスパッタ法によって全面に形成した。この結
果、金属膜（ここではチタン膜）６１９は高濃度（もし
くは極低濃度）不純物領域６１６、６１７に密着して形
成された。（図６（Ｅ））
ン、ニッケル、モリブテン、タングステン、白金、パラ
ジウム等の被膜、例えば、厚さ５０〜５００Åのチタン
膜６１９をスパッタ法によって全面に形成した。この結
果、金属膜（ここではチタン膜）６１９は高濃度（もし
くは極低濃度）不純物領域６１６、６１７に密着して形
成された。（図６（Ｅ））
【００６９】そして、ＫｒＦエキシマーレーザー（波長
２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、金属
膜（ここではチタン）と活性層のシリコンを反応させ、
金属珪化物（ここでは珪化チタン）の領域６２０，６２
１を形成した。レーザーのエネルギー密度は２００〜４
００ｍＪ／ｃｍ2 、好ましくは２５０〜３００ｍＪ／ｃ
ｍ2 が適当であった。また、レーザー照射時には基板を
２００〜５００℃に加熱しておくと、チタン膜の剥離を
抑制することはできた。
２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、金属
膜（ここではチタン）と活性層のシリコンを反応させ、
金属珪化物（ここでは珪化チタン）の領域６２０，６２
１を形成した。レーザーのエネルギー密度は２００〜４
００ｍＪ／ｃｍ2 、好ましくは２５０〜３００ｍＪ／ｃ
ｍ2 が適当であった。また、レーザー照射時には基板を
２００〜５００℃に加熱しておくと、チタン膜の剥離を
抑制することはできた。
【００７０】この後、過酸化水素とアンモニアと水とを
５：２：２で混合したエッチング液で未反応のチタン膜
のエッチングした。露出した活性層と接触した部分以外
のチタン膜（例えば、ゲイト絶縁膜や陽極酸化膜上に存
在したチタン膜）はそのまま金属状態で残っているが、
このエッチングで除去できる。一方、金属珪化物である
珪化チタン６２０，６２１はエッチングされないので、
残存させることができた。本実施例では、珪化物領域６
２０，６２１のシート抵抗は１０〜５０Ω／□となっ
た。一方、低濃度不純物領域６１８では１０〜１００ｋ
Ω／□であった。
５：２：２で混合したエッチング液で未反応のチタン膜
のエッチングした。露出した活性層と接触した部分以外
のチタン膜（例えば、ゲイト絶縁膜や陽極酸化膜上に存
在したチタン膜）はそのまま金属状態で残っているが、
このエッチングで除去できる。一方、金属珪化物である
珪化チタン６２０，６２１はエッチングされないので、
残存させることができた。本実施例では、珪化物領域６
２０，６２１のシート抵抗は１０〜５０Ω／□となっ
た。一方、低濃度不純物領域６１８では１０〜１００ｋ
Ω／□であった。
【００７１】その後、全面に層間絶縁物６２２として、
ＣＶＤ法によって酸化珪素膜を厚さ２０００Å〜１μ
ｍ、例えば、５０００Å形成した。そして、スパッタ法
によってＩＴＯ膜を形成し、これをパターニング・エッ
チングして、画素電極６２３を形成した。さらに、層間
絶縁物６２２をエッチングし、コンタクトホールを形成
した、この際にも、実施例１および実施例４と同様に、
コンタクトホールがソース／ドレインからはみ出すよう
なパターンとした。このようなパターンがＴＦＴの量産
性、信頼性を向上させることは先に述べた通りである。
そして、２０００Å〜１μｍ、例えば５０００Åの厚さ
の窒化チタンとアルミニウムの多層膜による配線・電極
６２４、６２５を形成した。（図６（Ｆ））
ＣＶＤ法によって酸化珪素膜を厚さ２０００Å〜１μ
ｍ、例えば、５０００Å形成した。そして、スパッタ法
によってＩＴＯ膜を形成し、これをパターニング・エッ
チングして、画素電極６２３を形成した。さらに、層間
絶縁物６２２をエッチングし、コンタクトホールを形成
した、この際にも、実施例１および実施例４と同様に、
コンタクトホールがソース／ドレインからはみ出すよう
なパターンとした。このようなパターンがＴＦＴの量産
性、信頼性を向上させることは先に述べた通りである。
そして、２０００Å〜１μｍ、例えば５０００Åの厚さ
の窒化チタンとアルミニウムの多層膜による配線・電極
６２４、６２５を形成した。（図６（Ｆ））
【００７２】
【発明の効果】本発明によって、長時間の電圧印加に対
しても十分な信頼性を示す、信頼性の高いＴＦＴを作製
することが出来た。また、活性層やコンタクトの配置に
おいても従来にない自由度を得ることができ、素子の微
細化が実現できた。このように本発明は工業的価値が大
きな発明であるが、特に大面積基板上にＴＦＴを形成
し、これをアクティブマトリクスや駆動回路に利用する
ことによる産業上のインパクトは大きい。
しても十分な信頼性を示す、信頼性の高いＴＦＴを作製
することが出来た。また、活性層やコンタクトの配置に
おいても従来にない自由度を得ることができ、素子の微
細化が実現できた。このように本発明は工業的価値が大
きな発明であるが、特に大面積基板上にＴＦＴを形成
し、これをアクティブマトリクスや駆動回路に利用する
ことによる産業上のインパクトは大きい。
【００７３】実施例では示さなかったが、本発明を単結
晶結晶ＩＣやその他のＩＣの上にさらに半導体回路を積
み重ねるといういわゆる立体ＩＣを形成することに用い
てもよい。また、実施例では主として各種ＬＣＤに本発
明を使用する例を示したが、その他の絶縁基板上に形成
することが要求される回路、例えばイメージセンサー等
においても本発明が実施できることは言うまでもない。
晶結晶ＩＣやその他のＩＣの上にさらに半導体回路を積
み重ねるといういわゆる立体ＩＣを形成することに用い
てもよい。また、実施例では主として各種ＬＣＤに本発
明を使用する例を示したが、その他の絶縁基板上に形成
することが要求される回路、例えばイメージセンサー等
においても本発明が実施できることは言うまでもない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 29/78 ６２７Ｅ ６２７Ｇ
Claims (8)
- 【請求項１】 絶縁表面上にアモルファス半導体膜を形
成し、前記アモルファス半導体膜をパターニングし、チ
ャネル形成領域を設ける島状アモルファス半導体膜を形
成し、前記チャネル形成領域上に酸素またはオゾンとＴ
ＥＯＳとの混合ガスを用いてＣＶＤ法によりゲイト絶縁
膜を形成し、 前記ゲイト絶縁膜上にゲイト電極を形成することを特徴
とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項２】 基板上に酸素とＴＥＯＳの混合ガスを用
いてＣＶＤ法により酸化珪素膜を形成し、前記酸化珪素
膜上にアモルファス半導体膜を形成し、前記アモルファ
ス半導体膜をパターニングし、チャネル形成領域を設け
る島状アモルファス半導体膜を形成し、前記チャネル形
成領域上に酸素またはオゾンとＴＥＯＳの混合ガスを用
いてＣＶＤ法によりゲイト絶縁膜を形成し、 前記ゲイト絶縁膜上にゲイト電極を形成することを特徴
とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項３】 基板上に酸素とＴＥＯＳの混合ガスを用
いてＣＶＤ法により酸化珪素膜を形成し、前記酸化珪素
膜上にアモルファス半導体膜を形成し、前記アモルファ
ス半導体膜をパターニングし、チャネル形成領域を設け
る島状アモルファス半導体膜を形成し、前記チャネル形
成領域上に酸素またはオゾンとＴＥＯＳの混合ガスを用
いてＣＶＤ法によりゲイト絶縁膜を形成し、 前記ゲイト絶縁膜上にゲイト電極を形成し、 層間絶縁膜を酸素もしくはオゾンとＴＥＯＳの混合ガス
を用いてＣＶＤ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４】 前記ゲイト絶縁膜は基板温度が１５０〜
６００℃で形成することを特徴とする請求項１乃至３の
いずれか一に記載の半導体装置の作製方法。 - 【請求項５】 前記ゲイト絶縁膜はＲＦプラズマＣＶＤ
法によって形成することを特徴とする請求項１乃至４の
いずれか一に記載の半導体装置の作製方法。 - 【請求項６】 前記ＴＥＯＳと前記酸素の混合ガスで前
記ゲイト絶縁膜を形成する際の前記ＴＥＯＳと前記酸素
の圧力比は１：１から１：３であることを特徴とする請
求項１乃至５のいずれか一に記載の半導体装置の作製方
法。 - 【請求項７】 前記ゲイト絶縁膜を形成した後に前記基
板を水素雰囲気で加熱することを特徴とする請求項１乃
至６のいずれか一に記載の半導体装置の作製方法。 - 【請求項８】 前記ゲイト絶縁膜を形成した後に前記チ
ャネル形成領域を設ける島状アモルファス半導体膜にレ
ーザーを照射することによって、前記半導体膜を結晶化
することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一に記
載の半導体装置の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000321792A JP3383280B2 (ja) | 1993-02-10 | 2000-10-20 | 半導体装置の作製方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-45786 | 1993-02-10 | ||
| JP4578693 | 1993-02-10 | ||
| JP2000321792A JP3383280B2 (ja) | 1993-02-10 | 2000-10-20 | 半導体装置の作製方法 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26231598A Division JP3355137B2 (ja) | 1993-02-10 | 1998-08-31 | 半導体装置の作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001185734A true JP2001185734A (ja) | 2001-07-06 |
| JP3383280B2 JP3383280B2 (ja) | 2003-03-04 |
Family
ID=26385861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000321792A Expired - Fee Related JP3383280B2 (ja) | 1993-02-10 | 2000-10-20 | 半導体装置の作製方法 |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP3383280B2 (ja) |
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2000
- 2000-10-20 JP JP2000321792A patent/JP3383280B2/ja not_active Expired - Fee Related
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