JP2003151905A

JP2003151905A - 半導体装置の作製方法

Info

Publication number: JP2003151905A
Application number: JP2001351808A
Authority: JP
Inventors: Shinji Maekawa; 慎志前川
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2001-11-16
Filing date: 2001-11-16
Publication date: 2003-05-23
Anticipated expiration: 2021-11-16
Also published as: JP4326734B2

Abstract

(57)【要約】【課題】非晶質半導体膜に添加する触媒元素の濃度を
上げずに、さらに結晶化工程を複雑化させずに良好な結
晶質半導体膜を作製する方法を提供することを課題とす
る。【解決手段】絶縁体上に形成された非晶質半導体膜上
に絶対値が３×１０⁹dynes/cm²以上の応力を有する絶縁
膜を成膜し、開口部を設けてマスク絶縁膜を形成し、前
記非晶質半導体膜の選択的領域に触媒元素を添加して加
熱処理を行い、結晶質半導体膜を形成することを特徴と
している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、良質な結晶質半導
体膜を形成する方法に関する。また、良好な結晶質半導
体膜を用いて作製された薄膜トランジスタ（Thin Film
Transistor:以下、ＴＦＴという）を駆動回路やスイッ
チング素子に用いて作製される半導体装置（例えば、液
晶表示装置、またこれらの表示装置を表示部に適用した
電気器具）の作製方法に関する。

【０００２】

【従来技術】フラットパネルディスプレイが本格的に一
般家庭に進出してきている。これまでは、ガラス基板上
に形成された非晶質シリコン膜を用いたＴＦＴをスイッ
チング素子に用いた液晶表示装置がパーソナルコンピュ
ータ（ＰＣ）のモニターに用いられるという使用方法が
中心であったが、ガラス基板上に良質な結晶性を有する
結晶質半導体膜を作製する方法の技術開発が進み、この
ような結晶質半導体膜を用いたＴＦＴを駆動回路や画素
部のスイッチング素子に用いた液晶表示装置をテレビジ
ョンやその他多くの電気器具の表示部に適用できるよう
になってきている。

【０００３】さらに、一枚の基板上に画素および駆動回
路だけでなく、システム（画像プロセッサ、ビデオコン
トローラ、ＲＡＭ等）が組み込まれた「システムオンパ
ネル」の開発も進められている。

【０００４】ガラス基板のように融点が低い基板に形成
しようとすると、この基板上に良好な半導体膜を形成す
るための加熱処理のプロセス温度は、６００℃以下にし
なければならない。しかし、低温プロセスには、プロセ
スにかかる時間の長時間化、スループットの問題を招い
てしまう。また、１枚のガラス基板にシステムを作り込
むためには、ガラス基板上に応答速度などの特性が単結
晶シリコンと同等もしくはそれ以上の特性を得られる良
質な結晶質半導体膜を作製する方法を確立しなければな
らない。

【０００５】そこで本出願人は、特開平７−１３０６５
２号公報で開示されたような非晶質シリコン膜に触媒元
素を添加し加熱処理することにより結晶の配向性が高く
良質な結晶質半導体膜を形成する技術に関する研究開発
を続けている。非晶質半導体膜に触媒元素を添加して加
熱処理すると、触媒元素の作用により結晶化のための加
熱処理温度を５０〜１００℃も引き下げることが可能で
あり、結晶化処理のための加熱処理時間も１／５〜１／
１０程度にまで短縮することを可能にした。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の結晶化
方法において、結晶化させようとする半導体膜が、凹凸
を有する下地膜上に形成され、下地の影響を受け凹凸形
状を有する場合、また、結晶化工程後、結晶質半導体膜
中の欠陥を減少させる熱酸化処理を行うために初期の半
導体膜の膜厚を厚くするプロセスの場合、触媒元素の添
加濃度を高くしないと（例えば、通常の３倍の濃度）、
非晶質半導体膜を十分に結晶化できないという問題が発
生した。

【０００７】半導体膜に添加する触媒元素の濃度を高く
してしまうと、結晶化工程後に素子領域となる領域から
不純物元素が添加され触媒元素が移動してくるゲッタリ
ング領域に触媒元素を移動させるゲッタリング工程にか
かる時間が長くなってしまうという問題がある。また、
ゲッタリング領域において触媒元素が飽和状態になって
しまい、それ以上の触媒元素をゲッタリングできない、
すなわち素子領域に触媒元素が残留してしまうという問
題が考えられる。

【０００８】触媒元素は、半導体膜の結晶化の工程では
必要であるが、その後、触媒元素が高濃度に残留した状
態の半導体膜を用いてＴＦＴを作製すると、触媒元素が
深い準位で偏析してしまい、この偏析によって微少な電
流の漏れ（リーク電流）が発生する可能性が高くなって
しまう。

【０００９】従って、非晶質半導体膜に添加する触媒元
素の濃度を上げずに、さらに結晶化工程を複雑化させず
に良好な結晶質半導体膜を作製する方法を提供すること
を課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、結晶
化しにくい非晶質半導体膜（例えば、膜厚の厚い非晶質
半導体膜や、凹凸形状を有する非晶質半導体膜）を触媒
元素の添加濃度を高くすることなく完全に結晶質半導体
膜を形成する方法を提供するものである。

【００１１】本発明は、絶縁体上に非晶質半導体膜を形
成する第１の工程と、前記非晶質半導体膜上に絶対値が
３×１０⁹（dynes/cm²）以上の応力を有する絶縁膜を形
成し、前記絶縁膜に開口部を設けてマスク絶縁膜を形成
する第２の工程と、前記非晶質半導体膜に選択的に触媒
元素を添加する第３の工程と、加熱処理により結晶質半
導体膜を形成する第４の工程と、を含むことを特徴とし
ている。

【００１２】また、本発明は、絶縁体上に非晶質半導体
膜を形成する第１の工程と、前記非晶質半導体膜の一方
の表面から、絶対値が３×１０⁹dynes/cm²以上の応力を
加える第２の工程と、前記非晶質半導体膜に触媒元素を
添加する第３の工程と、加熱処理を行い、結晶質半導体
膜を形成する第４の工程と、を含むことを特徴としてい
る。

【００１３】なお、触媒元素を添加する方法としては、
触媒元素を含む水溶液をスピンコート法により塗布する
方法以外に、スパッタ法や蒸着法を用いて触媒元素を添
加することも可能である。

【００１４】また、本発明は、絶縁体上に非晶質半導体
膜を形成する第１の工程と、前記非晶質半導体膜上に絶
対値が３×１０⁹（dynes/cm²）以上の応力を有する絶縁
膜を成膜し、開口部を設けてマスク絶縁膜を形成する第
２の工程と、前記非晶質半導体膜の選択的領域に触媒元
素を含む水溶液を塗布する第３の工程と、第１の加熱処
理を行い、結晶質半導体膜を形成する第４の工程と、前
記結晶質半導体膜に前記マスク絶縁膜開口部から選択的
に不純物元素を添加して加熱処理を施し、前記不純物元
素が添加された領域に触媒元素を移動させる第５の工程
と、を含むことを特徴としている。

【００１５】また、本発明は、絶縁体上に非晶質半導体
膜を形成する第１の工程と、前記非晶質半導体膜上に絶
対値が３×１０⁹（dynes/cm²）以上の応力を有する絶縁
膜を成膜し、開口部を設けてマスク絶縁膜を形成する第
２の工程と、前記非晶質半導体膜の選択的領域に触媒元
素を含む水溶液を塗布する第３の工程と、第１の加熱処
理を行い、結晶質半導体膜を形成する第４の工程と、前
記マスク絶縁膜を除去し、前記結晶質半導体膜上にバリ
ア層を形成する第５の工程と、前記バリア層上に希ガス
元素を含む半導体膜を形成する第６の工程と、第２の加
熱処理を行い、前記結晶質半導体膜に含まれる触媒元素
を前記半導体膜に移動させる第７の工程と、を含むこと
を特徴としている。

【００１６】また上記発明において、前記バリア層は、
前記結晶質半導体膜にオゾン水を塗布することにより作
製されたケミカルオキサイド膜であることを特徴として
いる。

【００１７】また上記発明において、前記バリア層は、
前記結晶質半導体膜表面にプラズマ処理を行い、酸化さ
せて作製される膜であることを特徴としている。

【００１８】また上記発明において、前記バリア層は、
膜厚１〜１０ｎｍで、多孔質であることを特徴としてい
る。

【００１９】また上記発明において、前記希ガス元素
は、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎ
ｅ）、キセノン（Ｘｅ）、クリプトン（Ｋｒ）から選ば
れた一種または複数種であることを特徴としている。

【００２０】また上記発明において、前記絶縁膜の応力
は、引張応力であることを特徴としている。

【００２１】また上記発明において、前記絶縁膜の応力
は、圧縮応力であることを特徴としている。

【００２２】また上記発明において、前記触媒元素は、
ニッケル、鉄、コバルト、ルテニウム、ロジウム、パラ
ジウム、オスミウム、イリジウム、白金、銅、金から選
ばれた一種または複数種の元素であることを特徴として
いる。

【００２３】なお、本明細書において、応力とは、「基
板上に形成された薄膜が伸張しようとするときに基板が
押し縮められ、薄膜を外側にして変形するような圧縮応
力」および「基板に対して薄膜が収縮しようとするとき
に基板がそれを妨げる方向に引っ張り、薄膜を内側にし
て変形するような引張応力」どちらも含むこととする。
また、応力値を数値で示す場合、負の記号が付いた数値
は圧縮応力を、記号がない正の数値は引張応力を示して
いることにする。

【００２４】本発明のように、応力を有するマスク絶縁
膜を用いると応力によって結晶核の発生が制御され、さ
らにマスク絶縁膜の開口部から半導体膜の選択的領域に
触媒元素が添加され加熱処理されることにより、結晶核
が発生が制御され、加熱処理による熱エネルギーにより
結晶成長を進めることができる。以上により、触媒元素
の添加濃度を高くすることなく、十分に結晶化させるこ
とができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】応力が結晶化に与える影響を調査
するために、様々な応力を有する絶縁膜を非晶質シリコ
ン膜上に形成し、絶縁膜に開口部を形成してマスク絶縁
膜とした後、非晶質シリコン膜に触媒元素を添加して加
熱処理を行って、結晶化の様子を調べた。なお、非晶質
シリコン膜と結晶質シリコン膜とは、光の吸収係数が異
なるため、光学顕微鏡で観察すると結晶化した領域（結
晶質シリコン領域）と結晶化していない領域（非晶質シ
リコン領域）とで色が異なるため、簡単に結晶化の可否
を判断することができる。

【００２６】本実施例では、発明者が経験的に触媒元素
濃度を高くしないと結晶化が難しいと判断した凹凸形状
を有する非晶質半導体膜上に、応力を有する絶縁膜を形
成し、開口部を形成してマスク絶縁膜とし半導体膜に選
択的に触媒元素を添加して加熱処理を行い、結晶化の様
子を調査した。その実験について、以下で説明する。

【００２７】まず基板１０上に、凸部１１を形成する。
凸部１１は、膜厚１００〜２００ｎｍ程度の膜を形成
し、エッチングにより形成すればよい。凸部１１は半導
体装置において、半導体膜より基板側に形成されるゲー
ト配線や、信号線、もしくは容量素子が形成されて半導
体膜が凹凸形状となる場合を想定して形成されるもので
あり、ここでは絶縁膜、導電膜のいずれを用いて形成し
てもよい。

【００２８】続いて、下地絶縁膜１２を形成する。下地
絶縁膜としては、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸
化窒化シリコン膜のいずれかを用いればよい。続いて下
地絶縁膜上に非晶質半導体膜として、非晶質シリコン膜
１３を形成する（図１（Ａ））。なお、下地絶縁膜と非
晶質シリコン膜は大気解放せずに形成することができ
る。

【００２９】続いて、非晶質シリコン膜上にさまざまな
応力を有する絶縁膜を形成し、この絶縁膜に開口部を形
成して、マスク絶縁膜１４を形成する。なお、それぞれ
の絶縁膜が有する応力および成膜条件は、表１に示す通
りである。マスク絶縁膜１４の開口部のサイズ等は、実
施者が適宜決定すればよいが、本実施形態では、６．０
×７．６（μｍ²）の開口部をほぼ２０μｍ毎にマトリ
クス状に形成した。

【００３０】

【表１】

【００３１】続いて、非晶質シリコン膜１３に触媒元素
として、ニッケルを添加し、ニッケル含有層１５を形成
する（図１（Ｂ））。なお、本実施形態においては、触
媒元素を３、５、１０、１５、３０ｐｐｍの濃度で含む
水溶液（酢酸ニッケル水溶液）をスピンコート法により
塗布して触媒元素を添加したが、この方法以外に、スパ
ッタ法や蒸着法を用いて触媒元素を添加することも可能
である。以上のようにして、触媒元素が添加された１５
種類の試料に対して加熱処理を行う。この加熱処理の前
に、非晶質シリコン膜１３中の含有水素濃度を低減させ
るために、水素出しの加熱処理を行ってもよい。本実施
形態では、４５０℃、１時間の加熱処理を行い、続いて
結晶化のための加熱処理を炉を用いて５７０℃で１４時
間行い結晶質シリコン膜を形成した（図１（Ｃ））。

【００３２】以上の加熱処理後、試料毎に結晶化の様子
を観察した様子を表２にまとめた。また、表２の結果を
グラフ化したものを図２に示す。マスク絶縁膜１４とし
て用いるために形成された絶縁膜の圧縮応力または引張
応力ともに、応力値が高い試料ほど、低い触媒元素濃度
で結晶化していることがわかる。

【００３３】

【表２】

【００３４】本発明者は、以上の実験結果により、高い
応力を有する絶縁膜がマスク絶縁膜１４として用いられ
た試料では、触媒元素（本実施例ではニッケル）が添加
され、触媒元素含有層１５が形成される開口部におい
て、開口部毎に結晶核１６が発生して（図１（Ｂ））熱
エネルギーにより結晶化が促進され、添加された触媒元
素の濃度が低くても凹凸形状を有する非晶質半導体膜
（本実施形態では、非晶質シリコン膜）を十分に結晶化
することができる、ある値以上の応力を有する絶縁膜を
マスク絶縁膜１４に用いて触媒元素を添加し、加熱処理
を行うことにより、触媒元素の濃度を高くしなくても十
分に結晶化することができると考えた。

【００３５】以上、圧縮応力、引張応力にかかわらず、
応力が大きなマスク絶縁膜を用いて結晶化させた試料ほ
ど、触媒元素の添加濃度が低くても十分結晶化すること
ができる、図２により、非晶質シリコン膜上に絶対値が
３×１０⁹dynes/cm²以上の応力を有するマスク絶縁膜を
形成すると、応力により結晶核の発生を制御することが
でき、添加する触媒元素の濃度を１５ppm以下（好まし
くは、１０ppm以下）に抑えても結晶化させることがで
きると言える。

【００３６】本発明を適用することにより、結晶化を促
進する触媒元素の添加濃度を低減することができ、これ
により、後のゲッタリング工程にかかる時間を短縮化で
きる。また、添加する触媒元素の濃度が低く抑えられる
ため、素子領域に触媒元素が残留してしまうという問題
も解決することができ、より良好な結晶性半導体膜を形
成することができる。

【００３７】（実施形態２）実施形態１で作製された結
晶質シリコン膜の素子領域となる領域に含まれる触媒元
素の濃度を低減するためのゲッタリング工程について図
３を用いて説明する。

【００３８】実施形態１で作製された結晶質シリコン膜
１６上に形成されているマスク絶縁膜１４を除去せずそ
のままにして、結晶質シリコン膜１６に不純物元素を添
加してゲッタリング領域２０を形成する。不純物元素と
しては、周期表の１５族に属する不純物元素（例えば、
Ｐ）、周期表の１５族に属する不純物元素（例えば、
Ｐ）および周期表の１３族に属する不純物元素（例え
ば、Ｂ）、または、周期表の１８族に属する不純物元素
（例えば、Ａｒ）を１×１０¹⁹〜２×１０²²/cm³の濃度
で添加する。

【００３９】続いて、加熱処理を行って、触媒元素をゲ
ッタリング領域２０に移動させ、後に結晶質半導体膜の
素子領域となる領域に含まれる触媒元素の濃度を低減さ
せる。

【００４０】このようにして、触媒元素を移動させるこ
とにより、触媒元素の濃度が低減され、十分に結晶化さ
れた良好な結晶質シリコン膜を作製することができる。

【００４１】（実施形態３）実施形態１で作製された結
晶質シリコン膜の素子領域となる領域に含まれる触媒元
素の濃度を低減するためのゲッタリング工程について図
４を用いて説明する。

【００４２】実施形態１で作製された結晶質シリコン膜
１６上に形成されているマスク絶縁膜１４を除去し、結
晶質シリコン１６上にバリア層２１を形成する。バリア
層２１は結晶質シリコン膜１６表面に、オゾン含有水溶
液（代表的にはオゾン水）で酸化膜（ケミカルオキサイ
ドと呼ばれる）を形成して合計１〜１０ｎｍの酸化膜を
形成し、この酸化膜をバリア層２１とする。続いて、バ
リア層２１上に希ガス元素を含む半導体膜（ゲッタリン
グ領域ともいう）２２を形成する（図４）。バリア層２
１は、後の工程で半導体膜（ゲッタリング領域）２２の
みを選択的に除去する際にエッチングストッパーとして
機能する膜であるため、バリア層と呼ぶ。また、オゾン
含有水溶液に代えて、硫酸、塩酸、硝酸などと過酸化水
素水を混合させた水溶液で処理しても同様にケミカルオ
キサイドを形成することができる。また、酸素雰囲気下
の紫外線の照射でオゾンを発生させて前記結晶構造を有
する半導体膜の表面を酸化して形成してもよい。また、
プラズマＣＶＤ法やスパッタ法や蒸着法などで１〜１０
ｎｍ程度の酸化膜を堆積してバリア層としても良い。ま
た、クリーンオーブンを用い、２００〜３５０℃程度に
加熱して薄い酸化膜を形成しても良い。以上のようにし
て、後のゲッタリングで結晶質シリコン膜１６中のニッ
ケルがゲッタリング領域２２に移動可能な膜質または膜
厚のバリア層２１を形成する。

【００４３】希ガス元素を含む半導体膜２２は、スパッ
タ法にて形成する。希ガス元素としてはヘリウム（Ｈ
ｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン
（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）から選ばれた一種または複
数種を用いる。中でも安価なガスであるアルゴン（Ａ
ｒ）が好ましい。ここでは希ガス元素を含む雰囲気でシ
リコンからなるターゲットを用い、ゲッタリング領域２
２を形成する。また、一導電型の不純物元素であるリン
を含むターゲットを用いてゲッタリング領域を形成した
場合、希ガス元素によるゲッタリングに加え、リンのク
ーロン力を利用してゲッタリングを行うこともできる。
なお、ニッケルは酸素濃度の高い領域に移動しやすい傾
向があるため、ゲッタリング領域２２に含まれる酸素濃
度は、ゲッタリング領域として用いる半導体膜２２に含
まれる酸素濃度より高い濃度、例えば５×１０¹⁸/cm³以
上とすることが望ましい。

【００４４】加熱処理を行い、結晶質シリコン膜１６中
に残留する触媒元素（ニッケル）をゲッタリング領域２
２に移動させ、濃度を低減、あるいは除去するゲッタリ
ングを行う。ゲッタリングを行う加熱処理としては、強
光を照射する処理または加熱処理を行い、結晶質シリコ
ン膜１６に含まれるニッケルがほとんど存在しない、即
ち膜中のニッケル濃度が１×１０¹⁸/cm³以下、望ましく
は１×１０¹⁷/cm³以下になるように十分ゲッタリングす
る。

【００４５】次いで、バリア層２１をエッチングストッ
パーとして、ゲッタリング領域２２のみをエッチングし
て選択的に除去した後、フッ酸等を用いて酸化膜からな
るバリア層２１を除去する。

【００４６】以上のようにして、実施形態１で非晶質シ
リコン膜の結晶化に用いた触媒元素を結晶質シリコン膜
から除去し、良好な結晶質シリコン膜を形成することが
できる。

【００４７】

【実施例】（実施例１）本実施例では、実施形態で示し
た結晶化の方法を用いてアクティブマトリクス基板を形
成する工程について説明する。なお、本明細書におい
て、アクティブマトリクス基板とは、ｎチャネル型ＴＦ
Ｔおよびｐチャネル型ＴＦＴを有する駆動回路と、画素
ＴＦＴおよび保持容量を有する画素部が同一基板上に設
けられている基板のことをいう。

【００４８】基板１００は、石英基板、ガラス基板、セ
ラミック基板などを用いることができる。また、シリコ
ン基板、金属基板またはステンレス基板の表面に絶縁膜
を形成した基板を用いてもよい。なお、ガラス基板を用
いる場合には、ガラス歪み点よりも１０〜２０℃低い温
度であらかじめ加熱処理しておいてもよい。

【００４９】基板１００上にポリシリコン膜、ＷＳｉ膜
を成膜し、これらの膜に対してパターニングを施し、下
部遮光膜１０１を形成する。下部遮光膜１０１として
は、ポリシリコン膜やＷＳｉ_X（Ｘ＝２．０〜２．８）
膜、Ａｌ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ等の導電性材料からな
る膜及びその積層構造を用いることができる。本実施例
では、ＷＳｉ_X（膜厚：１００ｎｍ）膜１０１ｂ／ポリ
シリコン膜（膜厚：５０ｎｍ）１０１ａの積層構造の高
い遮光性を持つ導電性材料により所定の間隔で下部遮光
膜１０１を形成した。なお、下部遮光膜１０１はゲート
線としての機能を有しているため、以下、下部遮光膜に
あたる部分はゲート線と称する。

【００５０】ゲート線１０１を覆うように６００〜７０
０ｎｍ程度の膜厚を有する下地絶縁膜１０２を形成する
（図５（Ａ））。下地絶縁膜１０２は、プラズマＣＶＤ
法、またはスパッタ法等で形成されるシリコンを含む絶
縁膜を用い、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒
化シリコン膜、またはこれらを組み合わせた積層膜に形
成しても良い。

【００５１】次いで、下地絶縁膜１０２上に、減圧ＣＶ
Ｄ法により非晶質半導体膜１０３を形成する。非晶質半
導体膜１０３の材料に特に限定はないが、好ましくはシ
リコンまたはシリコンゲルマニウム（Ｓｉ_xＧｅ_1-x：０
＜x＜１、代表的には、x＝０．００１〜０．０５）合金
などで形成するとよい。なお、本実施例では非晶質半導
体膜として、膜厚７０nm程度の非晶質シリコン膜１０３
を形成した。非晶質シリコン膜１０３は、ゲート配線１
０１の影響を受け、凹凸形状を有している（図５
（Ｂ））。

【００５２】次いで、非晶質シリコン膜１０３上に絶対
値が３×１０⁹dynes/cm²以上の応力を有する絶縁膜１０
４を形成する。本実施例では、絶縁膜１０４として実施
形態１でＳｉＮＯとして示した応力８．００×１０⁹（d
ynes/cm²）を有する窒化酸化シリコン膜を用いる。成膜
条件としては、ＳｉＨ₄、Ｎ₂ＯおよびＮＨ₃を材料ガス
に用いて、ＣＶＤ法によりガス流量比ＳｉＨ₄：Ｎ₂Ｏ：
ＮＨ₃＝１０：２０：１００（sccm）、成膜圧力０．３
（Torr）３９．９９６６Pa、ＲＦパワー密度０．４１W/
cm²、電源周波数６０MHz、電極間距離３０mmとする。続
いて、絶縁膜１０４に開口部１０５を形成し、マスク絶
縁膜１０６を形成する（図６）。

【００５３】続いて、マスク絶縁膜１０６を用いて、非
晶質シリコン膜１０３に触媒元素を添加する。触媒元素
の添加方法としては、重量換算で１０ppmの濃度の触媒
元素（本実施例ではニッケル）を含む酢酸ニッケル水溶
液をスピンコート法で塗布して、非晶質シリコン膜１０
３に選択的にニッケルを添加する。なお、ここで、触媒
元素として使用可能な金属元素は、ニッケル以外に、鉄
（Fe）、コバルト（Co）、ルテニウム（Ru）、ロジウム
（Rh）、パラジウム（Pd）、オスミウム（Ｏｓ）、イリ
ジウム（Ir）、白金（Pt）、銅（Cu）、金（Au）から選
ばれた一種または複数種の元素である。なお、スピンコ
ート法で塗布する以外にも蒸着法やスパッタ法などによ
り触媒元素からなる薄膜を形成する手段をとってもよ
い。

【００５４】続いて、結晶化のための第１の加熱処理に
先立ち、４００〜５００℃で１時間程度の加熱処理工程
を行い、水素を非晶質シリコン膜１０３中から脱離させ
た後、５００〜６５０℃で第１の加熱処理を行う。第１
の加熱処理は、電熱炉を用いるファーネスアニール法
や、熱源としてハロゲンランプ、メタルハライドラン
プ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高
圧ナトリウムランプ、高圧水銀ランプまたは加熱された
不活性気体を用いる瞬間熱アニール（Rapid ThermalAnn
ealing）法（以下、ＲＴＡ法と記す）を採用することが
できる。炉を用いる場合、５７０℃で１４時間、熱源に
ランプを用いるＲＴＡ法では、７６０℃で４分、熱源に
加熱された不活性気体を用いるＲＴＡ法では、６６０
℃、８分の加熱処理を行えばよい。生産性を考慮する
と、ＲＴＡ法を採用することが好ましいと考えられる。

【００５５】本発明のように高い応力値（具体的には、
絶対値が３×１０⁹dynes/cm²以上）の応力を有する絶縁
膜１０４を用いてマスク絶縁膜１０６を形成して触媒元
素を添加し、加熱処理を行うことにより、本実施例のよ
うに半導体膜の下層にゲート線が形成されていて、半導
体膜に段差が生じてしまう場合でも、非晶質シリコンが
残留することなく良好な結晶性を有する結晶質半導体膜
１０７を得ることができる。

【００５６】なお、触媒元素を添加して加熱処理する結
晶化工程の後、得られた結晶質シリコン膜１０７にレー
ザ光照射を行って、結晶質シリコン膜１０７の結晶性を
さらに向上させてもよい。レーザとしては、連続発振ま
たはパルス発振の気体レーザもしくは固体レーザを用い
ることができる。気体レーザとしては、エキシマレー
ザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザなどがあり、固体レーザと
しては、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬＦレー
ザ、ＹＡｌＯ₃レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、
アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザな
どが挙げられる。

【００５７】次いで、結晶化工程で用いた触媒元素を結
晶質シリコン膜１０７から移動させ含有される触媒元素
濃度を低減するために第２の加熱処理を行う。なお、触
媒元素を結晶質シリコン膜の素子領域（特に、チャネル
形成領域やチャネル形成領域とソース領域またはドレイ
ン領域との接合部）からゲッタリング領域に移動させる
ための処理をゲッタリング処理という。

【００５８】触媒元素を移動するゲッタリング領域を形
成するために、結晶質シリコン膜１０７上に形成されて
いるマスク絶縁膜１０６を除去し、結晶質シリコン膜１
０７表面にバリア層１０８を形成する。バリア層１０８
は結晶質シリコン膜１０７表面に、オゾン含有水溶液
（代表的にはオゾン水）で酸化膜（ケミカルオキサイド
と呼ばれる）を形成して合計１〜１０ｎｍの酸化膜を形
成し、この酸化膜をバリア層２１とする。続いて、バリ
ア層１０８上に希ガス元素を含む半導体膜（ゲッタリン
グ領域ともいう）１０９を形成する（図７）。バリア層
１０８は、後の工程で半導体膜（ゲッタリング領域）１
０９のみを選択的に除去するために、結晶質シリコン膜
１０７のエッチングストッパーとして機能する膜であ
る。また、オゾン含有水溶液に代えて、硫酸、塩酸、硝
酸などと過酸化水素水を混合させた水溶液で処理しても
同様にケミカルオキサイドを形成することができる。ま
た、酸素雰囲気下の紫外線の照射でオゾンを発生させて
前記結晶構造を有する半導体膜の表面を酸化して形成し
てもよい。また、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法や蒸着
法などで１〜１０ｎｍ程度の酸化膜を堆積してバリア層
としても良い。また、クリーンオーブンを用い、２００
〜３５０℃程度に加熱して薄い酸化膜を形成しても良
い。以上のようにして、後のゲッタリングで結晶質シリ
コン膜１０７中のニッケルがゲッタリング領域１０９に
移動可能な膜質または膜厚のバリア層１０８を形成す
る。

【００５９】希ガス元素を含む半導体膜１０９は、スパ
ッタ法にて形成する。希ガス元素としてはヘリウム（Ｈ
ｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン
（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）から選ばれた一種または複
数種を用いる。中でも安価なガスであるアルゴン（Ａ
ｒ）が好ましい。ここでは希ガス元素を含む雰囲気でシ
リコンからなるターゲットを用い、ゲッタリング領域２
２を形成する。また、一導電型の不純物元素であるリン
を含むターゲットを用いてゲッタリング領域を形成した
場合、希ガス元素によるゲッタリングに加え、リンのク
ーロン力を利用してゲッタリングを行うこともできる。
なお、ニッケルは酸素濃度の高い領域に移動しやすい傾
向があるため、ゲッタリング領域１０９に含まれる酸素
濃度は、ゲッタリング領域として用いる半導体膜１０９
に含まれる酸素濃度より高い濃度、例えば５×１０¹⁸/c
m³以上とすることが望ましい。

【００６０】加熱処理を行い、結晶質シリコン膜１０７
中に残留する触媒元素（ニッケル）をゲッタリング領域
１０９に移動させ、濃度を低減、あるいは除去するゲッ
タリングを行う。ゲッタリングを行う加熱処理として
は、強光を照射する処理または加熱処理を行い、結晶質
シリコン膜１０７に含まれるニッケルがほとんど存在し
ない、即ち膜中のニッケル濃度が１×１０¹⁸/cm³以下、
望ましくは１×１０¹⁷/cm³以下になるように十分ゲッタ
リングする。

【００６１】次いで、バリア層１０８をエッチングスト
ッパーとして、ゲッタリング領域１０９のみをエッチン
グして選択的に除去した後、フッ酸等を用いて酸化膜か
らなるバリア層１０８を除去する。

【００６２】次いで、結晶質シリコン膜１０７の結晶性
を向上させることを目的として、熱酸化処理を行う。ま
ず、熱酸化処理を行う前に減圧ＣＶＤ装置で２０nm厚の
酸化シリコン膜（以下、ＨＴＯ膜という）を成膜する。
続いて、９５０℃で熱酸化処理を行い結晶質シリコン膜
１０７を酸化して、結晶質シリコン膜１０７表面にシリ
コンと酸素とを結合させ酸化シリコン膜を形成する。表
面から約３５nmの深さまでの結晶質シリコン膜が酸化さ
れるように加熱処理を行い、約２倍の厚さの酸化シリコ
ン膜（ＳｉＯ₂）が形成される。以上の熱酸化処理工程
により、ＨＴＯ膜／酸化シリコン膜（シリコン膜が酸化
した部分）＝２０：７０（nm）の比率で結晶質シリコン
膜１０７上に熱酸化膜（図示せず）が形成される。

【００６３】次いで、熱酸化膜をエッチングして除去し
た後、熱酸化処理によって膜厚が３５nm厚になった結晶
質シリコン膜をエッチングして、所望の形状の半導体層
１１０ａ〜ｄを形成する。

【００６４】次いで、半導体層１１０ａ〜ｄを覆って、
ゲート絶縁膜１１１を形成する。なお、ゲート絶縁膜１
１１を形成する前に、保持容量２０４となる領域の半導
体層１０９ｄに導電性を持たせ保持容量の下部電極とす
るために、半導体層１０９ｄにリンを添加してもよい。
また、ゲート絶縁膜１１１を形成した後、半導体層１０
９ｄ上のゲート絶縁膜１１１を選択的に除去して、半導
体層１０９ｄに不純物元素を添加してもよい。

【００６５】半導体層１１１ａ〜ｄを形成した後、ＴＦ
Ｔのしきい値を制御するために微量な不純物元素（ボロ
ンまたはリン）のドーピングを行ってもよい。この不純
物添加工程は、半導体膜の結晶化工程の前、半導体膜の
結晶化工程の後、または、ゲート絶縁膜１１１ａ、１１
１ｂを形成する工程の後のいずれかに行えばよい。

【００６６】この後、下地絶縁膜１０２およびゲート絶
縁膜１１１に選択的なエッチングを行って、ゲート線１
０１に到達するコンタクトホールを形成する。次いで、
ゲート絶縁膜１１１上に導電膜を形成し、パターニング
して各画素のチャネル形成領域上にゲート電極１１２〜
１１４、容量配線（保持容量の上部電極）１１５を形成
する。ゲート電極１１４は、ゲート線１０１とコンタク
トホールを通じて電気的に接続されている。

【００６７】ゲート電極および容量配線を形成するため
の導電膜は、導電型を付与する不純物元素が添加された
ポリシリコン膜やＷＳｉ_x膜（x＝２．０〜２．８）、Ａ
ｌ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ等の導電性材料およびその積
層構造により３００nm程度の膜厚で形成しているが、上
記の導電性材料の単層でもよい。

【００６８】ここで、半導体層１１０ａ〜ｄを活性層
（チャネル形成領域およびソース領域またはドレイン領
域を有する半導体層）とするＴＦＴを形成するため、半
導体層に選択的にｎ型またはｐ型を付与する不純物元素
（以下、ｎ型不純物元素またはｐ型不純物元素という）
を添加して、低抵抗のソース領域およびドレイン領域、
さらに、ＬＤＤ領域を形成する。このＬＤＤ領域はソー
ス領域及びドレイン領域と同様に不純物元素が添加され
ている。こうして半導体層１１１ａ〜ｄにソース領域と
ドレイン領域とに挟まれたチャネル形成領域が形成され
る。

【００６９】次いで、ゲート電極１１２〜１１４および
容量配線１１５を覆う第１の層間絶縁膜１２０を形成す
る。この第１の層間絶縁膜１２０は、酸化シリコン膜、
窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、有機絶縁物材料
膜、またはこれらの膜を組み合わせた積層膜で形成して
もよい。

【００７０】次いで、ゲート絶縁膜１１１、第１の層間
絶縁膜１２０に、半導体層１１０ａ〜ｄに通じるコンタ
クトホールを形成する。そして第１の層間絶縁膜１２０
上にコンタクトホールを通じて半導体層１１０ａ〜ｄに
接する導電膜を形成し、所望の形状にパターニングする
ことでそれぞれのＴＦＴを電気的に接続するための接続
配線およびソース線１２１〜１２５を形成する。これら
の配線を形成するための導電膜はＡｌ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔｉ
Ｎを主成分とする膜、またはそれらの積層構造（本実施
例では、Ｔｉを含むＡｌ膜をＴｉで挟み込んだ３層構造
としている）を有する導電膜を厚さ５００nmとなるよう
に形成し、パターニングしている。なお、ソース線１２
４は保持容量上部を通って、半導体層１１０ｃと電気的
に接続されている。

【００７１】図９は、ここまで形成された状態の上面図
を示したものであり、図中のＡ−Ａ’線に沿った概略断
面図が図８（Ａ）のＡ−Ａ’線部分に相当し、Ｂ−Ｂ’
線に沿った概略断面図が図８（Ａ）のＢ−Ｂ’線部分に
相当する。

【００７２】次いで、接続配線を覆う第２の層間絶縁膜
１２６をアクリル等の有機絶縁膜から１０００nm厚に形
成する。第２の層間絶縁膜１２６上にＡｌ、Ｔｉ、Ｗ、
Ｃｒ、または黒色樹脂等の高い遮光性を持つ膜を所定の
形状にエッチングして遮光膜１２７を形成する。この遮
光膜１２７は画素の開口部以外を遮光するように網目状
に配置する。さらに、この遮光膜１２７を覆うように第
２の層間絶縁膜１２６と同じ材料からなる第３の層間絶
縁膜１２８を形成し、接続配線１２５に通じるコンタク
トホールを第２の層間絶縁膜１２６および第３の層間絶
縁膜１２８に形成する。

【００７３】次いで、ＩＴＯ等の透明導電膜を１００nm
厚形成し、所定の形状にエッチングすることで画素電極
１２９を形成する。

【００７４】こうして形成されたアクティブマトリクス
基板に液晶層を配向させる配向膜を形成し、公知のセル
組み技術を用いて対向電極および配向膜が形成された対
向基板とアクティブマトリクス基板とを貼り合わせた
後、液晶を注入して、封止することでアクティブマトリ
クス型液晶表示装置を完成させることができる。

【００７５】（実施例２）本実施例では、結晶化処理の
際に非晶質シリコン膜に添加された触媒元素を素子領域
（特に、チャネル形成領域もしくはチャネル形成領域と
ソース領域またはドレイン領域との接合部）からゲッタ
リング領域に移動させるゲッタリング処理の他の例につ
いて、実施例１とは異なる例について図６を用いて説明
する。

【００７６】実施形態に従い、ガラス基板上に結晶質シ
リコン膜１０７を形成する。

【００７７】続いて、結晶質シリコン膜１０７におい
て、後に素子領域となる領域に含まれる触媒元素の濃度
を低減するためのゲッタリングを行う。

【００７８】結晶質シリコン膜１０７上のマスク絶縁膜
１０６を除去せずに、開口部１０５から結晶質シリコン
膜１０７に選択的に希ガス元素を添加してゲッタリング
領域（触媒元素が移動してくる領域）を形成する。希ガ
ス元素としてはヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、ア
ルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘ
ｅ）から選ばれた一種または複数種を用いればよい。ま
た、開口部に周期表の１５族に属する元素（例えば、リ
ン）を併せて添加してもよい。

【００７９】希ガス元素を添加してゲッタリング領域１
０７を形成した後、ゲッタリングを確実に成し遂げるた
めに加熱処理を行う。加熱処理の一例として、ロータリ
ーポンプ（ポンプの排気量：４０m³/hr.）およびメカニ
カルブースターポンプ（ポンプの排気量：２５０m³/h
r.）で真空引きを行い１．３３×１０^-1Paとした後、窒
素を流して炉内の酸素濃度を下げ、処理温度７００℃で
１２時間の第２の加熱処理を行うと、結晶質シリコン膜
１０７中のニッケルがゲッタリング領域へ移動し、後に
素子領域となる領域の触媒元素濃度を低減させることが
できる。

【００８０】また、その他の加熱処理の例としては、Ｒ
ＴＡ法で加熱処理を行ってもよい。ＲＴＡ法を用いる場
合には、加熱用のランプ光源を１〜６０秒、好ましくは
３０〜６０秒点灯させ、それを１〜１０回、好ましくは
２〜６回繰り返す。また、加熱された不活性気体を熱源
として用いてもよい。ランプ光源の発光強度および加熱
された不活性気体の温度は任意なものとするが、半導体
膜が瞬間的には６００〜１０００℃、好ましくは７００
〜７５０℃程度にまで加熱され、かつ、ガラス基板に熱
が伝わって歪んだりしないような温度になるようにす
る。

【００８１】ゲッタリングは、結晶質半導体膜中に含ま
れる触媒元素が熱エネルギーにより放出され、拡散によ
ってゲッタリング領域に移動する現象である。従って、
ゲッタリングは処理温度に依存し、より高温であるほど
短時間でゲッタリングが進むことになる。

【００８２】こうして触媒元素の濃度が１×１０¹⁷/cm³
以下にまで低減された結晶質半導体膜を得ることができ
る。本実施例は、実施例１に組み合わせて用いることが
できる。

【００８３】（実施例３）本発明は、液晶表示装置だけ
でなく、電極間に発光性材料を挟んだ素子を有する発光
装置にも適用することができる。その例を図１０に示
す。

【００８４】図１０はアクティブマトリクス駆動方式の
発光装置の構造を示す一例である。ここで示す駆動回路
部６５０のｎチャネル型ＴＦＴ６５２、ｐチャネル型Ｔ
ＦＴ６５３、及び画素部６５１のスイッチング用ＴＦＴ
６５４、電流制御用ＴＦＴ６５５は、本発明を用いて、
実施例１と同様にして作製されるものである。

【００８５】ゲート電極６０８〜６１１の上層には、窒
化シリコン、酸化窒化シリコンからなる第１の層間絶縁
膜６１８が形成されている。続いて、第２の層間絶縁膜
６１９が形成される。

【００８６】第２の層間絶縁膜６１９上には、窒化シリ
コンなどの無機絶縁材料から成る第３の層間絶縁膜６２
０を形成している。第２の層間絶縁膜を形成している有
機樹脂材料は吸湿性があり、Ｈ₂Ｏを吸蔵する性質を持
っている。そのＨ₂Ｏが再放出されると有機化合物に酸
素を供給し、有機発光素子を劣化させる原因となるの
で、Ｈ₂Ｏの吸蔵及び再放出を防ぐために、第２の層間
絶縁膜６１９の上に窒化シリコンまたは酸化窒化シリコ
ンから成る第３の層間絶縁膜６２０を形成する。

【００８７】続いて、第３の層間絶縁膜６２０上に、Ｉ
ＴＯ（酸化インジウム・スズ）などの透明導電性材料で
形成する陽極６２１を形成し、続いて、第３の層間絶縁
膜６２０に開口部を形成し、開口部の底面に、半導体層
に達するコンタクトホールを形成して、各ＴＦＴを電気
的に接続する配線６１２〜６１７を形成する。

【００８８】次いで、配線６１２〜６１７および陽極６
２１を覆う絶縁膜として窒化シリコン膜をスパッタ法に
より形成する。その後、有機発光素子６２５を形成する
領域の窒化シリコン膜を除去して、バンク６２２を形成
する。続いて、正孔注入層、正孔輸送層、発光層などを
有する有機化合物層６２３、ＭｇＡｇやＬｉＦなどのア
ルカリ金属またはアルカリ土類金属などの材料を用いて
形成する陰極６２４とから成っている。なお、有機化合
物層６２３の詳細な構造は任意なものとする。

【００８９】陰極６２４は、仕事関数の小さいマグネシ
ウム（Ｍｇ）、リチウム（Ｌｉ）若しくはカルシウム
（Ｃａ）を含む材料を用いる。好ましくはＭｇＡｇ（Ｍ
ｇとＡｇをＭｇ：Ａｇ＝１０：１で混合した材料）でな
る電極を用いれば良い。他にもＭｇＡｇＡｌ電極、Ｌｉ
Ａｌ電極、また、ＬｉＦＡｌ電極が挙げられる。さらに
その上層には、窒化シリコンまたは、ＤＬＣ膜で第４の
絶縁膜６２６を２〜３０ｎｍ、好ましくは５〜１０ｎｍ
の厚さで形成する。ＤＬＣ膜はプラズマＣＶＤ法で形成
可能であり、１００℃以下の温度で形成することができ
る。ＤＬＣ膜の内部応力は、酸素や窒素を微量に混入さ
せることで緩和することが可能であり、保護膜として用
いることが可能である。そして、ＤＬＣ膜は酸素をはじ
め、ＣＯ、ＣＯ₂、Ｈ₂Ｏなどのガスバリア性が高いこと
が知られている。第４の絶縁膜６２６は、陰極６２４を
形成した後、大気解放しないで連続的に形成することが
望ましい。陰極６２４と有機化合物層６２３との界面状
態は有機発光素子の発光効率に大きく影響するからであ
る。

【００９０】駆動回路部６５０は、ｎチャネル型ＴＦＴ
６５２及びｐチャネル型ＴＦＴ６５３を有し、配線６１
２、６１３が接続されている。これらのＴＦＴを用いて
シフトレジスタやラッチ回路、バッファ回路などを形成
している。

【００９１】画素部６５１では、データ配線６１４がス
イッチング用ＴＦＴ６５４のソース側に接続し、ドレイ
ン側の配線６１５は電流制御用ＴＦＴ６５５のゲート電
極６１１と接続している。また、電流制御用ＴＦＴ６５
５のソース側は電源供給配線６１７と接続し、ドレイン
側の電極６１６が発光素子の陽極６２１と接続してい
る。

【００９２】図１０ではスイッチング用ＴＦＴ６５４を
マルチゲート構造とし、電流制御用ＴＦＴ６５５にはゲ
ート電極とオーバーラップする低濃度ドレイン（ＬＤ
Ｄ）を設けている。多結晶シリコンを用いたＴＦＴは、
高い動作速度を示すが故にホットキャリア注入などの劣
化も起こりやすい。そのため、画素内において機能に応
じて構造の異なるＴＦＴ（オフ電流の十分に低いスイッ
チング用ＴＦＴと、ホットキャリア注入に強い電流制御
用ＴＦＴ）を形成することは、高い信頼性を有し、且
つ、良好な画像表示が可能な（動作性能の高い）表示装
置を作製する上で非常に有効である。

【００９３】図１０で示すように、ＴＦＴ６５４、６５
５を形成する半導体膜の下層側（基板６０１側）には、
下地絶縁膜６０２が形成されている。その反対の上層側
には第１の層間絶縁膜６１８が形成されている。一方、
有機発光素子６２５の下層側には第３の層間絶縁膜６２
０が形成されている。陰極６２４上には第４の絶縁膜６
２６が形成されている。ＴＦＴ６５４、６５５が最も嫌
うナトリウムなどのアルカリ金属は、汚染源として基板
６０１や有機発光素子６２５が考えられるが、下地絶縁
膜６０２と第１の層間絶縁膜６１８で囲むことによりブ
ロッキングしている。一方、有機発光素子６２５は酸素
やＨ₂Ｏを最も嫌うため、それをブロッキングするため
に第３の層間絶縁膜６２０および第４の絶縁膜６２６が
形成されている。これらは有機発光素子６２５が有する
アルカリ金属元素を外に出さないための機能も有してい
る。

【００９４】図１０で示すような構造の有機発光装置に
おいて、効率的な作製方法の一例は、ＩＴＯに代表され
る透明導電膜で作製される陽極６２１をスパッタ法によ
り連続成膜する工程を採用できる。有機絶縁膜からなる
第２の層間絶縁膜６１９の表面に著しいダメージを与え
ることなく、緻密な窒化シリコン膜または酸化窒化シリ
コン膜を形成するにはスパッタ法は適している。

【００９５】以上のように、本発明を適用して形成され
たＴＦＴと有機発光装置を組み合わせて画素部を形成
し、発光装置を完成させることができる。このような発
光装置はＴＦＴを用いて駆動回路を同一基板上に形成す
ることもできる。

【００９６】（実施例４）本発明を実施して形成された
ＣＭＯＳ回路や画素部はアクティブマトリクス型液晶表
示装置に用いることができる。特に、本発明により作製
された結晶質半導体膜は、十分に結晶化された結晶質半
導体膜であって、さらに、触媒元素を必要以上に高濃度
で添加されることがないため、このような結晶質半導体
膜を用いてＴＦＴを作製すれば、オフ電流が突発的に上
昇することがなく、良好な特性を有するＴＦＴを実現す
ることができ、さらにこのようなＴＦＴを用いて作製さ
れた表示装置を表示部に組み込んだ良好な電気器具を実
現することができる。

【００９７】その様な電気器具としては、ビデオカメ
ラ、デジタルカメラ、プロジェクター（リア型またはフ
ロント型）、ヘッドマウントディスプレイ（ゴーグル型
ディスプレイ）、パーソナルコンピュータ、携帯情報端
末（モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍
等）などが挙げられる。それらの一例を図１１、図１２
及び図１３に示す。

【００９８】図１１（Ａ）はパーソナルコンピュータで
あり、本体２００１、画像入力部２００２、表示部２０
０３、キーボード２００４等を含む。

【００９９】図１１（Ｂ）はビデオカメラであり、本体
２１０１、表示部２１０２、音声入力部２１０３、操作
スイッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１０
６等を含む。

【０１００】図１１（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モ
ービルコンピュータ）であり、本体２２０１、カメラ部
２２０２、受像部２２０３、操作スイッチ２２０４、表
示部２２０５等を含む。

【０１０１】図１１（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイで
あり、本体２３０１、表示部２３０２、アーム部２３０
３等を含む。

【０１０２】図１１（Ｅ）はプログラムを記録した記録
媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであ
り、本体２４０１、表示部２４０２、スピーカ部２４０
３、記録媒体２４０４、操作スイッチ２４０５等を含
む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてＤＶＤ（Ｄ
ｉｇｔｉａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）、ＣＤ
等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネッ
トを行うことができる。

【０１０３】図１１（Ｆ）はデジタルカメラであり、本
体２５０１、表示部２５０２、接眼部２５０３、操作ス
イッチ２５０４、受像部（図示しない）等を含む。

【０１０４】図１２（Ａ）はフロント型プロジェクター
であり、投射装置２６０１、スクリーン２６０２等を含
む。

【０１０５】図１２（Ｂ）はリア型プロジェクターであ
り、本体２７０１、投射装置２７０２、ミラー２７０
３、スクリーン２７０４等を含む。

【０１０６】なお、図１２（Ｃ）は、図１２（Ａ）及び
図１２（Ｂ）中における投射装置２６０１、２７０２の
構造の一例を示した図である。投射装置２６０１、２７
０２は、光源光学系２８０１、ミラー２８０２、２８０
４〜２８０６、ダイクロイックミラー２８０３、プリズ
ム２８０７、液晶表示装置２８０８、位相差板２８０
９、投射光学系２８１０で構成される。投射光学系２８
１０は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施
例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単
板式であってもよい。また、図１２（Ｃ）中において矢
印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機
能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィル
ム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。

【０１０７】また、図１２（Ｄ）は、図１２（Ｃ）中に
おける光源光学系２８０１の構造の一例を示した図であ
る。本実施例では、光源光学系２８０１は、リフレクタ
ー２８１１、光源２８１２、レンズアレイ２８１３、２
８１４、偏光変換素子２８１５、集光レンズ２８１６で
構成される。なお、図１２（Ｄ）に示した光源光学系は
一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に
実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィル
ムや、位相差を調節するフィルム、ＩＲフィルム等の光
学系を設けてもよい。

【０１０８】ただし、図１２に示したプロジェクターに
おいては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示して
おり、反射型の液晶表示装置の適用例は図示していな
い。

【０１０９】図１３（Ａ）は携帯電話であり、３００１
は表示用パネル、３００２は操作用パネルである。表示
用パネル３００１と操作用パネル３００２とは接続部３
００３において接続されている。接続部３００３におけ
る、表示用パネル３００１の表示部３００４が設けられ
ている面と操作用パネル３００２の操作キー３００６が
設けられている面との角度θは、任意に変えることがで
きる。さらに、音声出力部３００５、操作キー３００
６、電源スイッチ３００７、音声入力部３００８を有し
ている。

【０１１０】図１３（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であ
り、本体３１０１、表示部３１０２、３１０３、記憶媒
体３１０４、操作スイッチ３１０５、アンテナ３１０６
等を含む。

【０１１１】図１３（Ｃ）はディスプレイであり、本体
３２０１、支持台３２０２、表示部３２０３等を含む。
本発明のディスプレイは特に大画面化した場合において
有利であり、対角１０インチ以上（特に３０インチ以
上）のディスプレイには有利である。

【０１１２】以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広
く、あらゆる分野の電気器具に適用することが可能であ
る。また、本実施例の電気器具は実施形態１〜３、実施
例１〜３を組み合わせて作製された表示装置を適用して
実現することができる。

【０１１３】

【発明の効果】本発明で示した通り、非晶質半導体膜上
に３×１０⁹dynes/cm²以上、−３×１０⁹dynes/cm²以下
の応力を有する絶縁膜を形成し、この絶縁膜に開口部を
形成してマスク絶縁膜として用いることにより、前記非
晶質半導体膜に添加する触媒元素の濃度を高くすること
なく、結晶化しにくい形状（例えば、膜厚が厚い、凹凸
形状を有している等）の半導体膜でも十分に結晶化する
ことができる。

【０１１４】触媒元素の添加量を少なくすることができ
れば、結晶質半導体膜から触媒元素をするためのゲッタ
リング工程にかかる時間も短縮化することができ、また
ゲッタリング工程後まで触媒元素が残留してしまい、Ｔ
ＦＴの特性に悪影響を及ぼすという可能性を低減するこ
とができる。

【０１１５】また、上記のような本発明を適用して得ら
れた良質な結晶質半導体膜を適用したＴＦＴは、オフ電
流の突発的な上昇等の問題が解決されているため、この
ようなＴＦＴを表示装置の画素におけるスイッチングＴ
ＦＴに用いれば、信号電荷を十分に保持でき、表示ムラ
のない良好な表示を可能にする表示装置を実現すること
が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一例を示す図。

【図２】マスク絶縁膜の応力と結晶化の関係を示す
図。

【図３】本発明の実施の一例を示す図。

【図４】本発明の実施の一例を示す図。

【図５】本発明を用いて液晶表示装置を作製する工程
を示す図。

【図６】本発明を用いて液晶表示装置を作製する工程
を示す図。

【図７】本発明を用いて液晶表示装置を作製する工程
を示す図。

【図８】本発明を用いて液晶表示装置を作製する工程
を示す図。

【図９】本発明を用いて液晶表示装置を作製する工程
を示す図。

【図１０】本発明を用いて作製される発光装置の一例
を示す図。

【図１１】電気器具の一例を示す図。

【図１２】電気器具の一例を示す図。

【図１３】電気器具の一例を示す図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H090 HA05 HB03X HC11 HC15 HC17 HD01 LA04 2H092 HA28 KA05 MA29 NA27 5F052 AA11 AA17 AA24 CA04 DA02 EA02 EA16 FA01 FA06 FA24 JA01 JA02 5F110 AA30 BB02 BB04 CC02 DD01 DD02 DD03 DD05 DD13 DD14 DD15 EE03 EE04 EE05 EE09 FF35 GG01 GG02 GG13 GG25 GG32 GG47 HL01 HL03 HL04 HL12 HM15 NN03 NN22 NN23 NN24 NN27 NN34 NN42 NN44 NN45 NN46 NN48 NN72 NN73 PP02 PP03 PP10 PP29 PP31 PP34 PP35 QQ28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁体上に非晶質半導体膜を形成する第１
の工程と、前記非晶質半導体膜上に絶対値が３×１０⁹dynes/cm²以
上の応力を有する絶縁膜を成膜し、開口部を設けてマス
ク絶縁膜を形成する第２の工程と、前記非晶質半導体膜の選択的領域に触媒元素を添加する
第３の工程と、加熱処理を行い、結晶質半導体膜を形成する第４の工程
と、を含むことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２】絶縁体上に非晶質半導体膜を形成する第１
の工程と、前記非晶質半導体膜の一方の表面から、絶対値が３×１
０⁹dynes/cm²以上の応力を加える第２の工程と、前記非晶質半導体膜に触媒元素を添加する第３の工程
と、加熱処理を行い、結晶質半導体膜を形成する第４の工程
と、を含むことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３】絶縁体上に非晶質半導体膜を形成する第１
の工程と、前記非晶質半導体膜上に絶対値が３×１０⁹dynes/cm²以
上の応力を有する絶縁膜を成膜し、開口部を設けてマス
ク絶縁膜を形成する第２の工程と、前記非晶質半導体膜の選択的領域に触媒元素を添加する
第３の工程と、第１の加熱処理を行い、結晶質半導体膜を形成する第４
の工程と、前記結晶質半導体膜に前記マスク絶縁膜開口部から選択
的に不純物元素を添加して加熱処理を施し、前記不純物
元素が添加された領域に触媒元素を移動させる第５の工
程と、を含むことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項４】絶縁体上に非晶質半導体膜を形成する第１
の工程と、前記非晶質半導体膜上に絶対値が３×１０⁹dynes/cm²以
上の応力を有する絶縁膜を成膜し、開口部を設けてマス
ク絶縁膜を形成する第２の工程と、前記非晶質半導体膜の選択的領域に触媒元素を添加する
第３の工程と、第１の加熱処理を行い、結晶質半導体膜を形成する第４
の工程と、前記マスク絶縁膜を除去し、前記結晶質半導体膜上にバ
リア層を形成する第５の工程と、前記バリア層上に希ガス元素を含む半導体膜を形成する
第６の工程と、第２の加熱処理を行い、前記結晶質半導体膜に含まれる
触媒元素を前記半導体膜に移動させる第７の工程と、を
含むことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項５】請求項４において、前記バリア層は、前記
結晶質半導体膜にオゾン水を塗布することにより作製さ
れたケミカルオキサイド膜であることを特徴とする半導
体装置の作製方法。
【請求項６】請求項４において、前記バリア層は、前記
結晶質半導体膜表面にプラズマ処理を行い、酸化させて
作製される膜であることを特徴とする半導体装置の作製
方法。
【請求項７】請求項４において、前記バリア層は、膜厚
１〜１０ｎｍで、多孔質であることを特徴とする半導体
装置の作製方法。
【請求項８】請求項４において、前記希ガス元素は、ア
ルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、
キセノン（Ｘｅ）、クリプトン（Ｋｒ）から選ばれた一
種または複数種であることを特徴とする半導体装置の作
製方法。
【請求項９】請求項１乃至請求項８のいずれか一項にお
いて、前記絶縁膜の応力は、引張応力であることを特徴
とする半導体装置の作製方法。
【請求項１０】請求項１乃至請求項８のいずれか一項に
おいて、前記絶縁膜の応力は、圧縮応力であることを特
徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１１】請求項１乃至請求項１０のいずれか一項
において、前記触媒元素は、ニッケル、鉄、コバルト、
ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリ
ジウム、白金、銅、金から選ばれた一種または複数種の
元素であることを特徴とする半導体装置の作製方法。