JP2003173969A - 半導体膜、半導体装置及びこれらの作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体膜の結晶化を助長する金属元素を用い
て結晶構造を有する半導体膜を得た後、該膜中に残存す
る当該金属元素を効果的に除去し、素子間のバラツキを
低減する技術を提供することを課題とする。 【解決手段】 ゲッタリングサイトを形成する工程とし
て、プラズマＣＶＤ法を用い、原料ガスとしてモノシラ
ンと希ガス元素と水素を用いて成膜し、高濃度、具体的
には１×１０²⁰／ｃｍ³〜１×１０²¹／ｃｍ³の濃度で希
ガス元素を含み、且つ、１×１０¹⁵／ｃｍ³〜１×１０
¹⁷／ｃｍ³の濃度でフッ素を含み、且つ非晶質構造を有
する半導体膜、代表的にはアモルファスシリコン膜とす
るものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマＣＶＤ法
による非晶質構造を有する半導体膜の作製方法、及び、
この半導体膜を用いた薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴ
という）で構成された回路を有する半導体装置およびそ
の作製方法に関する。例えば、液晶表示パネルに代表さ
れる電気光学装置およびその様な電気光学装置を部品と
して搭載した電子機器に関する。

【０００２】なお、本明細書中において半導体装置と
は、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を
指し、電気光学装置、半導体回路および電子機器は全て
半導体装置である。

【０００３】

【従来の技術】結晶構造を有する半導体膜を用いた代表
的な半導体素子として薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴ
と記す）が知られている。ＴＦＴはガラスなどの絶縁基
板上に集積回路を形成する技術として注目され、駆動回
路一体型液晶表示装置などが実用化されつつある。従来
の技術において、結晶構造を有する半導体膜は、プラズ
マＣＶＤ法や減圧ＣＶＤ法で堆積した非晶質半導体膜
を、加熱処理やレーザーアニール法（レーザー光の照射
により半導体膜を結晶化させる技術）により作製されて
いる。

【０００４】こうして作製される結晶構造を有する半導
体膜は多数の結晶粒の集合体であり、その結晶方位は任
意な方向に配向して制御不能であるため、ＴＦＴの特性
を制限する要因となっている。このような問題点に対
し、特開平７−１８３５４０号公報で開示される技術
は、ニッケルなど半導体膜の結晶化を助長する金属元素
を添加し、結晶構造を有する半導体膜を作製するもので
あり、結晶化に必要とする加熱温度を低下させる効果ば
かりでなく、結晶方位の配向性を単一方向に高めること
が可能である。このような結晶構造を有する半導体膜で
ＴＦＴを形成すると、電界効果移動度の向上のみでな
く、サブスレッショルド係数（Ｓ値）が小さくなり、飛
躍的に電気的特性を向上させることが可能となってい
る。

【０００５】結晶化を助長する金属元素を用いることに
よって、結晶化における核発生が制御可能となるため、
核発生がランダムである他の結晶化方法に比べて得られ
る膜質は均一であり、理想的には、完全に金属元素を除
去または許容範囲までに低減することが望ましい。しか
し、結晶化を助長する金属元素を添加する故に、結晶構
造を有する半導体膜の膜中或いは膜表面には、当該金属
元素が残存し、得られる素子の特性をばらつかせるなど
の問題がある。その一例は、ＴＦＴにおいてオフ電流が
増加し、個々の素子間でばらつくなどの問題がある。即
ち、結晶化を助長する金属元素は、一旦、結晶構造を有
する半導体膜が形成されてしまえば、かえって不要な存
在となってしまう。

【０００６】リンを用いたゲッタリングは、結晶構造を
有する半導体膜のうち特定の領域から結晶化を助長する
金属元素を除去するための手法として有効に活用されて
いる。例えば、ＴＦＴのソース・ドレイン領域にリンを
添加して４５０〜７００℃の熱処理を行うことで、チャ
ネル形成領域から当該金属元素を容易に除去することが
可能である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】リンはイオンドープ法
（ＰＨ₃などをプラズマで解離して、イオンを電界で加
速して半導体中に注入する方法であり、基本的にイオン
の質量分離を行わない方法を指す）で結晶構造を有する
半導体膜に注入するが、ゲッタリングのために必要なリ
ン濃度は１×１０²⁰/cm³以上である。イオンドープ法に
よるリンの添加は、結晶構造を有する半導体膜の非晶質
化をもたらすが、リン濃度の増加はその後のアニールに
よる再結晶化の妨げとなり問題となっている。また、高
濃度のリンの添加は、ドーピングに必要な処理時間の増
大をもたらし、ドーピング工程におけるスループットを
低下させるので問題となっている。

【０００８】さらに、ｐチャネル型ＴＦＴのソース・ド
レイン領域に添加したリンに対し、その導電型を反転さ
せるために必要な硼素の濃度は１．５〜３倍が必要であ
り、再結晶化の困難さに伴って、ソース・ドレイン領域
の高抵抗化をもたらし問題となっている。

【０００９】また、基板内でゲッタリングが十分にされ
ず、ゲッタリングにバラツキが生じると、各々のＴＦＴ
特性に若干の差、即ちバラツキが生じていた。透過型の
液晶表示装置の場合、画素部に配置されるＴＦＴに電気
特性のバラツキがあれば、各画素電極に印加する電圧の
バラツキが生じ、そのため透過光量のバラツキも生じ、
これが表示むらとなって観察者の目に映ることになる。

【００１０】また、ＯＬＥＤを用いた発光装置にとっ
て、ＴＦＴはアクティブマトリクス駆動方式を実現する
上で、必須の素子となっている。従って、ＯＬＥＤを用
いた発光装置は、少なくとも、スイッチング素子として
機能するＴＦＴと、ＯＬＥＤに電流を供給するＴＦＴと
が、各画素に設けられることになる。画素の回路構成、
及び駆動方法によらず、ＯＬＥＤと電気的に接続され、
且つ、ＯＬＥＤに電流を供給するＴＦＴのオン電流（Ｉ
_on）で画素の輝度が決定されるため、例えば、全面白表
示とした場合、オン電流が一定でなければ輝度にバラツ
キが生じてしまうという問題がある。

【００１１】本発明はこのような問題を解決するための
手段であり、半導体膜の結晶化を助長する金属元素を用
いて結晶構造を有する半導体膜を得た後、該膜中に残存
する当該金属元素を効果的に除去する技術を提供するこ
とを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】ゲッタリング技術は単結
晶シリコンウエハーを用いる集積回路の製造技術におい
て主要な技術として位置付けられている。ゲッタリング
は半導体中に取り込まれた金属不純物が、何らかのエネ
ルギーでゲッタリングサイトに偏析して、素子の能動領
域の不純物濃度を低減させる技術として知られている。
それは、エクストリンシックゲッタリング(Extrinsic G
ettering)とイントリンシックゲッタリング(Intrinsic
Gettering)の二つに大別されている。エクストリンシッ
クゲッタリングは外部から歪場や化学作用を与えてゲッ
タリング効果をもたらすものである。高濃度のリンを単
結晶シリコンウエハーの裏面から拡散させるゲッタリン
グはこれに当たり、前述のリンを用いたゲッタリングも
エクストリンシックゲッタリングの一種と見なすことが
できる。

【００１３】一方、イントリンシックゲッタリングは単
結晶シリコンウエハーの内部に生成された酸素が関与す
る格子欠陥の歪場を利用したものとして知られている。
本発明は、このような格子欠陥、或いは格子歪みを利用
したイントリンシックゲッタリングに着目したものであ
り、厚さ１０〜１００nm程度の結晶構造を有する半導体
膜に適用するために以下の手段を採用するものである。

【００１４】本発明は、半導体の結晶化を助長する金属
元素を用いて絶縁表面上に結晶構造を有する第１の半導
体膜を形成する工程と、該第１の半導体膜上にエッチン
グストッパーとなる膜（バリア層）を形成する工程と、
該バリア層上に希ガス元を含む第２の半導体膜（ゲッタ
リングサイト）を形成する工程と、ゲッタリングサイト
に金属元素をゲッタリングさせる工程と、前記第２の半
導体膜を除去する工程とを有している。

【００１５】本発明は、上記ゲッタリングサイトを形成
する工程として、プラズマＣＶＤ法を用い、原料ガスと
してモノシランと希ガス元素と水素を用いて成膜し、高
濃度に希ガス元素を含み非晶質構造を有する半導体膜、
代表的にはアモルファスシリコン膜とするものである。
また、モノシランに代えて、ジシランやトリシランを用
いてもよい。なお、プラズマＣＶＤ法はガスによる成膜
室（チャンバーとも呼ぶ）内のクリーニングが行えるた
め、スパッタ法に比べてメンテナンスが少なくて済み、
量産には適した成膜方法である。

【００１６】また、原料ガスの一つとして水素を使用し
なかった場合に比べ、原料ガスの一つとして水素を用い
て成膜しているため、膜中に含まれる水素濃度は低減さ
れる。また、原料ガスの一つとして水素を使用しなかっ
た場合に比べ、原料ガスの一つとして水素を用いて成膜
することによって膜中に含まれるフッ素濃度も低減され
る。

【００１７】本明細書で開示する半導体膜の作製方法に
関する発明の構成は、成膜室にモノシランと希ガスと水
素とを原料ガスとして導入し、プラズマを発生させて、
希ガス元素を１×１０¹⁸／ｃｍ³〜１×１０²²／ｃｍ³で
含み、且つ非晶質構造を有する半導体膜を被表面上に成
膜することを特徴とする非晶質構造を有する半導体膜の
作製方法である。

【００１８】また、上記構成において、前記プラズマを
発生させる際、成膜室内における圧力は、２．６６６Ｐ
ａ〜１３３．３Ｐａ、好ましくは、５３．３２Ｐａ
（０．４Ｔｏｒｒ）未満とすることが望ましい。

【００１９】また、上記構成において、希ガスに対する
水素の流量比（Ｈ₂／希ガス）を０．２〜５に制御する
ことを特徴としている。

【００２０】また、上記構成において、前記プラズマを
発生させるＲＦパワー密度は、０．００１７Ｗ／ｃｍ²
〜１Ｗ／ｃｍ²であることを特徴としている。なお、１
Ｗ／ｃｍ²よりも高いＲＦパワーとすると膜にならず粉
になってしまったり、膜に半球状の浮きが発生したりす
る成膜不良が発生しやすい。

【００２１】また、上記構成において、原料ガスとして
モノシランと希ガス元素と水素を用い、比率（モノシラ
ン：希ガス）を０．１：９９．９〜１：９、好ましく
は、１：９９〜５：９５に制御して成膜し、高濃度に希
ガス元素を含み非晶質構造を有する半導体膜、代表的に
はアモルファスシリコン膜を形成することを特徴として
いる。また、モノシランに代えて、ジシランやトリシラ
ンを用いてもよい。また、成膜温度は３００℃〜５００
℃が好ましい。

【００２２】原料ガスとしてモノシラン（流量２sccm）
とアルゴン（流量１９８sccm）と水素（１０ｓｃｃｍ）
を用い、比率（モノシラン：希ガス）を１：９９に制御
して、成膜温度３５０℃、成膜圧力を６．６６５Ｐａ
（０．０５Ｔｏｒｒ）、ＲＦパワー５０Wという成膜条
件で成膜されたアモルファスシリコン膜表面付近のアル
ゴン／シリコン強度比をＴＸＲＦで測定してアルゴン濃
度を求めた実験結果を図１７に示す。

【００２３】また、上記構成において、前記半導体膜中
のフッ素濃度は、２×１０¹⁶／ｃｍ ³〜８×１０¹⁶／ｃ
ｍ³、好ましくは１×１０¹⁵／ｃｍ³〜１×１０¹⁷／ｃｍ
³であることを特徴としている。

【００２４】また、本明細書で開示する半導体装置の作
製方法に関する発明の構成は、絶縁表面上に非晶質構造
を有する第１の半導体膜を形成する第１工程と、前記非
晶質構造を有する第１の半導体膜に金属元素を添加する
第２工程と、前記第１の半導体膜を結晶化させて結晶構
造を有する第１の半導体膜を形成する第３工程と、前記
結晶構造を有する第１の半導体膜の表面にバリア層を形
成する第４の工程と、前記バリア層上にプラズマＣＶＤ
法で希ガス元素を含む第２の半導体膜を形成する第５工
程と、前記第２の半導体膜に前記金属元素をゲッタリン
グして結晶構造を有する第１の半導体膜中の前記金属元
素を除去または低減する第６工程と、前記第２の半導体
膜を除去する第７工程とを有することを特徴とする半導
体装置の作製方法である。

【００２５】上記構成において、前記第２の半導体膜
は、成膜室にモノシランと希ガスと水素とを原料ガスと
して導入し、プラズマを発生させるプラズマＣＶＤ法に
より形成することを特徴としている。

【００２６】また、上記構成において、前記金属元素と
はシリコンの結晶化を助長する金属元素であり、Ｆｅ、
Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃ
ｕ、Ａｕから選ばれた一種または複数種である。

【００２７】また、上記各構成において、前記希ガス元
素は、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅから選ばれた一種
または複数種である。

【００２８】（実験１）ここで、プラズマＣＶＤ法を用
い、原料ガスとしてモノシランとアルゴン元素と水素を
用いて半導体基板上に形成されたアモルファスシリコン
膜の膜中におけるアルゴン濃度のＲＦパワー密度依存性
を調べることとした。

【００２９】まず、半導体基板をチャンバー内に搬送
し、加熱して３００℃に維持し、チャンバー内の圧力を
６６．６５Ｐａ（０．５Ｔorr）となるように排気系で
調節する。次いで、チャンバー内にガス導入系からＳｉ
Ｈ₄ガスを流量１００ｓｃｃｍ導入するとともに高周波
電源より放電周波数２７．１２ＭＨｚ、投入ＲＦ電力２
０Ｗ（ＲＦパワー密度０．０３３Ｗ／ｃｍ²（電極面積
６００ｃｍ²））の放電を行いながらプラズマＣＶＤ法
で第１アモルファスシリコン膜を形成した。なお、この
第１アモルファスシリコン膜はリファレンスである。

【００３０】次いで、第１アモルファスシリコン膜上に
膜厚２００ｎｍの第２アモルファスシリコン膜を積層形
成した。第２アモルファスシリコン膜は、３００℃に維
持した後、チャンバー内の圧力を２６．６６Ｐａ（０．
２Ｔorr）となるように排気系で調節し、チャンバー内
にガス導入系からＳｉＨ₄ガスを流量１００ｓｃｃｍ、
アルゴンガスを流量５００ｓｃｃｍ、窒素ガスを２００
ｓｃｃｍでそれぞれ導入するとともに高周波電源より放
電周波数２７．１２ＭＨｚ、投入ＲＦ電力２０Ｗ（ＲＦ
パワー密度０．０３３Ｗ／ｃｍ²）の放電を行いながら
プラズマＣＶＤ法で形成した。

【００３１】次いで、投入ＲＦ電力のみの条件を変え、
第２アモルファスシリコン膜上に第３アモルファスシリ
コン膜（ＲＦパワー密度０．１６６Ｗ／ｃｍ²）、第４
アモルファスシリコン膜（ＲＦパワー密度０．３３３Ｗ
／ｃｍ²）、第５アモルファスシリコン膜（ＲＦパワー
密度０．５Ｗ／ｃｍ²）を順次積層した。

【００３２】こうして半導体基板上に得られた積層膜に
対してＳＩＭＳ分析を行い、膜中のアルゴン濃度を測定
した結果を図２（Ａ）に、フッ素濃度を測定した結果を
図２（Ｂ）に、窒素濃度を測定した結果を図３（Ａ）
に、酸素濃度を測定した結果を図３（Ｂ）にそれぞれ示
す。図３（Ａ）から膜中の窒素濃度は、１×１０¹⁶／ｃ
ｍ³〜１×１０¹⁷／ｃｍ³程度と読み取れる。また、図３
（Ｂ）から膜中の酸素濃度は、４×１０¹⁷／ｃｍ³〜３
×１０¹⁸／ｃｍ³程度と読み取れる。また、図示しない
が、膜中の炭素濃度は、１×１０¹⁶／ｃｍ³〜５×１０
¹⁷／ｃｍ³であった。

【００３３】図２、図３から明かなように原料ガスに水
素とアルゴンとモノシランガスを用いることで、アモル
ファスシリコン膜中のアルゴン濃度が、１×１０²⁰／ｃ
ｍ³〜１×１０²¹／ｃｍ³まで増加した。従って、水素と
アルゴンとモノシランガスを原料ガスとするプラズマＣ
ＶＤ法によって、高濃度、具体的には１×１０²⁰／ｃｍ
³〜１×１０²¹／ｃｍ³の濃度でアルゴンを含むアモルフ
ァスシリコン膜を形成できる。一方、原料ガスとしてモ
ノシランとアルゴンガスのみを用いた場合では、膜中の
アルゴン濃度は、１×１０¹⁸／ｃｍ³前後、即ち５×１
０¹⁷／ｃｍ³〜２×１０¹⁸／ｃｍ³程度しか含ませること
ができなかった。

【００３４】また、原料ガスに水素とアルゴンとモノシ
ランガスを用いることで、アモルファスシリコン膜中の
フッ素濃度が、２×１０¹⁶／ｃｍ³〜８×１０¹⁶／ｃｍ³
まで低減した。

【００３５】また、ＲＦパワー密度を増加させるにつ
れ、アモルファスシリコン膜中のアルゴン濃度が増加し
た。なお、ＲＦパワー密度を増加させても膜中のフッ素
濃度、窒素濃度、酸素濃度、及び炭素濃度はほとんど変
化が見られなかった。

【００３６】（実験２）次に、プラズマＣＶＤ法を用
い、チャンバー内の圧力の条件を振り、アモルファスシ
リコン膜の膜中におけるアルゴン濃度において、チャン
バー内の圧力の依存性を調べた。

【００３７】まず、実験１と同じ条件でプラズマＣＶＤ
法でリファレンスとなる第１アモルファスシリコン膜を
半導体基板上に形成した。

【００３８】次いで、第１アモルファスシリコン膜上に
膜厚２００ｎｍの第２アモルファスシリコン膜を積層形
成した。第２アモルファスシリコン膜は、３００℃に維
持した後、チャンバー内の圧力を５．３３２Ｐａ（０．
０４Ｔorr）となるように排気系で調節し、チャンバー
内にガス導入系からＳｉＨ₄ガスを流量１００ｓｃｃ
ｍ、アルゴンガスを流量１００ｓｃｃｍ、水素ガスを５
０ｓｃｃｍでそれぞれ導入するとともに高周波電源より
放電周波数２７．１２ＭＨｚ、投入ＲＦ電力２０Ｗ（Ｒ
Ｆパワー密度０．０３３Ｗ／ｃｍ²）の放電を行いなが
らプラズマＣＶＤ法で形成した。

【００３９】次いで、チャンバー内の圧力とガス流量の
条件を変え、第２アモルファスシリコン膜上に第３アモ
ルファスシリコン膜（圧力＝４Ｐａ（０．０３Ｔor
r）、ＳｉＨ₄ガスを流量１００ｓｃｃｍ、アルゴンガス
を流量５０ｓｃｃｍ、水素ガスを４０ｓｃｃｍ）、第４
アモルファスシリコン膜（圧力２．６６６Ｐａ（０．０
２Ｔorr）、ＳｉＨ₄ガスを流量１００ｓｃｃｍ、アルゴ
ンガスを流量１５ｓｃｃｍ、水素ガスを１２ｓｃｃｍ）
を順次積層した。

【００４０】こうして半導体基板上に得られた積層膜に
対してＳＩＭＳ分析を行い、膜中のアルゴン濃度を測定
した結果を図４（Ａ）に、フッ素濃度を測定した結果を
図４（Ｂ）に、窒素濃度を測定した結果を図５（Ａ）
に、酸素濃度を測定した結果を図５（Ｂ）にそれぞれ示
す。また、炭素濃度は、１×１０¹⁶／ｃｍ³〜５×１０^1
7／ｃｍ³であった。

【００４１】図４、図５から明かなように圧力を減圧、
即ち高真空にさせるにつれ、アモルファスシリコン膜中
のアルゴン濃度が減少した。なお、圧力を減圧させても
膜中のフッ素濃度、窒素濃度、酸素濃度、及び炭素濃度
はほとんど変化が見られなかった。

【００４２】（実験３）ここでは、プラズマＣＶＤ法を
用い、原料ガスとしてモノシランとアルゴン元素と水素
を用いて形成されたアモルファスシリコン膜の膜質につ
いて以下に述べる。

【００４３】原料ガスとしてモノシランとアルゴン元素
と水素を用いて形成されたアモルファスシリコン膜をフ
ーリエ変換赤外分光法（ＦＴ−ＩＲ法）で得られる分光
スペクトルデータを図１６に示した。図１６では波数６
４０／ｃｍの所でＳｉ−Ｓｉ結合のピークと、波数２０
２０／ｃｍの所でピークが見られる。波数２０００／ｃ
ｍがＳｉ−Ｈ結合のピーク、波数２１００／ｃｍがＳｉ
−Ｈ₂結合のピークとされており、図１６の波数２０２
０／ｃｍのピークは主にＳｉ−Ｈ結合であり僅かにＳｉ
−Ｈ₂結合を有しているため現れたピークであると言え
る。

【００４４】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について、以下
に説明する。

【００４５】（実施の形態１）以下に本発明を用いた代
表的なＴＦＴの作製手順を簡略に図１を用いて示す。こ
こではゲッタリングサイトとして本発明の希ガス元素を
含み、且つ非晶質構造を有する半導体膜を用いた例を示
す。

【００４６】図１（Ａ）中、１０は、絶縁表面を有する
基板、１１はブロッキング層となる絶縁膜、１２は非晶
質構造を有する半導体膜である。

【００４７】図１（Ａ）において、基板１０はガラス基
板、石英基板、セラミック基板などを用いることができ
る。また、シリコン基板、金属基板またはステンレス基
板の表面に絶縁膜を形成したものを用いても良い。ま
た、本工程の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラス
チック基板を用いてもよい。

【００４８】まず、図１（Ａ）に示すように基板１０上
に酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリ
コン膜（ＳｉＯ_xＮ_y）等の絶縁膜から成る下地絶縁膜１
１を形成する。代表的な一例は下地絶縁膜１１として２
層構造から成り、ＳｉＨ₄、ＮＨ₃、及びＮ₂Ｏを反応ガ
スとして成膜される第１酸化窒化シリコン膜を５０〜１
００ｎｍ、ＳｉＨ₄、及びＮ₂Ｏを反応ガスとして成膜さ
れる第２酸化窒化シリコン膜を１００〜１５０ｎｍの厚
さに積層形成する構造が採用される。また、下地絶縁膜
１１の一層として膜厚１０ｎｍ以下の窒化シリコン膜
（ＳｉＮ膜）、或いは第２酸化窒化シリコン膜（ＳｉＮ
_xＯ_y膜（Ｘ≫Ｙ））を用いることが好ましい。ゲッタリ
ングの際、ニッケルは酸素濃度の高い領域に移動しやす
い傾向があるため、半導体膜と接する下地絶縁膜を窒化
シリコン膜とすることは極めて有効である。また、第１
酸化窒化シリコン膜、第２酸化窒化シリコン膜、窒化シ
リコン膜とを順次積層した３層構造を用いてもよい。

【００４９】次いで、下地絶縁膜上に非晶質構造を有す
る第１の半導体膜１２を形成する。第１の半導体膜１２
は、シリコンを主成分とする半導体材料を用いる。代表
的には、非晶質シリコン膜又は非晶質シリコンゲルマニ
ウム膜などが適用され、プラズマＣＶＤ法や減圧ＣＶＤ
法、或いはスパッタ法で１０〜１００nmの厚さに形成す
る。後の結晶化で良質な結晶構造を有する半導体膜を得
るためには、非晶質構造を有する第１の半導体膜１２の
膜中に含まれる酸素、窒素などの不純物濃度を５×１０
¹⁸/cm³（二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）にて測定し
た原子濃度）以下に低減させておくと良い。これらの不
純物は後の結晶化を妨害する要因となり、また、結晶化
後においても捕獲中心や再結合中心の密度を増加させる
要因となる。そのために、高純度の材料ガスを用いるこ
とはもとより、反応室内の鏡面処理（電界研磨処理）や
オイルフリーの真空排気系を備えた超高真空対応のＣＶ
Ｄ装置を用いることが望ましい。

【００５０】次いで、非晶質構造を有する第１の半導体
膜１２を結晶化させる技術としてここでは特開平8-7832
9号公報記載の技術を用いて結晶化させる。同公報記載
の技術は、非晶質シリコン膜（アモルファスシリコン膜
とも呼ばれる）に対して結晶化を助長する金属元素を選
択的に添加し、加熱処理を行うことで添加領域を起点と
して広がる結晶構造を有する半導体膜を形成するもので
ある。まず、非晶質構造を有する第１の半導体膜１２の
表面に、結晶化を促進する触媒作用のある金属元素（こ
こでは、ニッケル）を重量換算で１〜１００ppm含む酢
酸ニッケル塩溶液をスピナーで塗布してニッケル含有層
１３を形成する。（図１（Ｂ））塗布によるニッケル含
有層１３の形成方法以外の他の手段として、スパッタ
法、蒸着法、またはプラズマ処理により極薄い膜を形成
する手段を用いてもよい。また、ここでは、全面に塗布
する例を示したが、マスクを形成して選択的にニッケル
含有層を形成してもよい。

【００５１】次いで、加熱処理を行い、結晶化を行う。
この場合、結晶化は半導体の結晶化を助長する金属元素
が接した半導体膜の部分でシリサイドが形成され、それ
を核として結晶化が進行する。こうして、図１（Ｃ）に
示す結晶構造を有する第１の半導体膜１４が形成され
る。なお、結晶化後での第１の半導体膜１４に含まれる
酸素濃度は、５×１０¹⁸／ｃｍ³以下とすることが望ま
しい。ここでは、脱水素化のための熱処理（４５０℃、
１時間）の後、結晶化のための熱処理（５５０℃〜６５
０℃で４〜２４時間）を行う。また、強光の照射により
結晶化を行う場合は、赤外光、可視光、または紫外光の
いずれか一またはそれらの組み合わせを用いることが可
能であるが、代表的には、ハロゲンランプ、メタルハラ
イドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークラ
ンプ、高圧ナトリウムランプ、または高圧水銀ランプか
ら射出された光を用いる。ランプ光源は、１〜６０秒、
好ましくは３０〜６０秒点灯させ、それを１回〜１０回
繰り返し、半導体膜が瞬間的に６００〜１０００℃程度
にまで加熱すればよい。なお、必要であれば、強光を照
射する前に非晶質構造を有する第１の半導体膜１４に含
有する水素を放出させる熱処理を行ってもよい。また、
熱処理と強光の照射とを同時に行って結晶化を行っても
よい。生産性を考慮すると、結晶化は強光の照射により
結晶化を行うことが望ましい。

【００５２】このようにして得られる第１の半導体膜１
４には、金属元素（ここではニッケル）が残存してい
る。それは膜中において一様に分布していないにしろ、
平均的な濃度とすれば、１×１０¹⁹/cm³を越える濃度で
残存している。勿論、このような状態でもＴＦＴをはじ
め各種半導体素子を形成することが可能であるが、以降
に示す方法で当該元素を除去する。

【００５３】次いで、結晶化率（膜の全体積における結
晶成分の割合）を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修
するために、結晶構造を有する第１の半導体膜１４に対
してレーザー光を照射することが好ましい。レーザー光
を照射した場合、表面に薄い酸化膜（図示しない）が形
成される。このレーザー光には波長４００nm以下のエキ
シマレーザー光や、ＹＡＧレーザーの第２高調波、第３
高調波を用いる。また、連続発振のレーザ（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）を用い、基本波の第２高
調波〜第４高調波を適用してもよい。代表的には、Ｎ
ｄ:ＹＶＯ₄レーザー（基本波１０６４nm）の第２高調波
（５３２nm）や第３高調波（３５５ｎｍ）を適用すれば
よい。連続発振のレーザーを用いる場合には、出力１０
Ｗの連続発振のＹＶＯ₄レーザから射出されたレーザ光
を非線形光学素子により高調波に変換する。また、共振
器の中にＹＶＯ₄結晶と非線形光学素子を入れて、高調
波を射出する方法もある。そして、好ましくは光学系に
より照射面にて矩形状または楕円形状のレーザ光に成形
して、被処理体に照射する。なお、照射面におけるレー
ザ光の形状（レーザースポット）は光学系からなるビー
ム形成手段により短径の長さが３〜１００μｍとし、長
径の長さが１００μｍ以上である楕円形状であるとす
る。楕円形状に代えて、短辺の長さが３〜１００μｍと
し、長辺の長さが１００μｍ以上である矩形形状として
もよい。前記形状を矩形状または楕円状としたのは、基
板全面を効率よくレーザアニールするためである。ここ
で、長径（または長辺）の長さを１００μｍ以上とした
のは、レーザアニールに適したエネルギー密度を有する
レーザ光であれば、実施者が長径（または長辺）の長さ
を適宜決定すればよいからである。このときのエネルギ
ー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ²程度（好ましく
は０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ²）が必要である。そして、
１０〜２０００ｃｍ／ｓ程度の速度でレーザ光に対して
相対的に半導体膜を移動させて照射すればよい。

【００５４】上記結晶化後のレーザー光の照射により形
成された酸化膜では、不十分であるため、さらに、オゾ
ン含有水溶液（代表的にはオゾン水）で酸化膜（ケミカ
ルオキサイドと呼ばれる）を形成して合計１〜１０ｎｍ
の酸化膜からなるバリア層１５を形成し、このバリア層
１５上に希ガス元素を含む第２の半導体膜１６を形成す
る。（図１（Ｄ））なお、ここでは、結晶構造を有する
第１の半導体膜１４に対してレーザー光を照射した場合
に形成される酸化膜もバリア層の一部と見なしている。
このバリア層１５は、後の工程で第２の半導体膜１６の
みを選択的に除去する際にエッチングストッパーとして
機能する。また、オゾン含有水溶液に代えて、硫酸、塩
酸、硝酸などと過酸化水素水を混合させた水溶液で処理
しても同様にケミカルオキサイドを形成することができ
る。また、他のバリア層１５の形成方法としては、酸素
雰囲気下の紫外線の照射でオゾンを発生させて前記結晶
構造を有する半導体膜の表面を酸化して形成してもよ
い。また、他のバリア層１５の形成方法としては、プラ
ズマＣＶＤ法やスパッタ法や蒸着法などで１〜１０ｎｍ
程度の酸化膜を堆積してバリア層としても良い。バリア
層の形成にプラズマＣＶＤ法やスパッタ法や蒸着法など
を用いる場合には、前記結晶構造を有する半導体膜の表
面を洗浄し、自然酸化膜やレーザー光の照射により形成
された酸化膜などを除去した後で形成することが望まし
い。

【００５５】また、バリア層の形成にプラズマＣＶＤ法
を用いる場合、原料ガスとしてシラン系ガス（モノシラ
ン、ジシラン、トリシラン等）と窒素酸化物系ガス（Ｎ
Ｏｘで表記されるガス）を用い、パルス発振させて成膜
する。例えば、原料ガスとしてモノシラン（ＳｉＨ₄）
と亜酸化窒素（Ｎ₂Ｏ）、或いは、ＴＥＯＳガスとＮ
₂Ｏ、或いはＴＥＯＳガスとＮ₂ＯとＯ₂を用い、１０ｎ
ｍ以下、好ましくは５ｎｍ以下の酸化窒化シリコン膜を
形成する。この酸化窒化シリコン膜は、オゾン含有水溶
液（代表的にはオゾン水）で得られる酸化膜（ケミカル
オキサイドと呼ばれる）や、酸素雰囲気下の紫外線の照
射でオゾンを発生させて結晶構造を有する半導体膜の表
面を酸化して得られる酸化膜と比較して、結晶構造を有
する第１の半導体膜との密着性が高く、後の工程（第２
の半導体膜の形成）でピーリングが発生しない。さらに
密着性を高くするために、バリア層の形成前にアルゴン
プラズマ処理を行ってもよい。また、ゲッタリングさせ
る工程においても、上記膜厚範囲の酸化窒化シリコン膜
であれば、金属元素がバリア層を通過してゲッタリング
サイトに移動させることができる。

【００５６】また、バリア層の形成にプラズマＣＶＤ法
を用いた場合、希ガス元素を含む第２の半導体膜と、バ
リア層を大気に触れさせることなく成膜することが可能
であり、さらに同一チャンバーで連続的に成膜すること
も可能であるため、スループットに優れている。

【００５７】また、他のバリア層１５の形成方法として
は、クリーンオーブンを用い、２００〜３５０℃程度に
加熱して薄い酸化膜を形成しても良い。なお、上記方法
のいずれか一の方法、またはそれらの方法を組み合わせ
て形成されたバリア層１５は、後のゲッタリングで第１
の半導体膜中のニッケルが第２の半導体膜に移動可能な
膜質または膜厚とすることが必要である。本明細書中、
バリア層とは、ゲッタリング工程において金属元素が通
過可能な膜質または膜厚を有し、且つ、ゲッタリングサ
イトとなる層の除去工程においてエッチングストッパー
となる層を指している。

【００５８】ここでは、希ガス元素を含む第２の半導体
膜１６をプラズマＣＶＤ法にて形成し、ゲッタリングサ
イトを形成する。希ガス元素としてはヘリウム（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。ここでは原料ガスとして、モノシラ
ン、アルゴン、水素を用いることによって、アルゴンを
１×１０¹⁸／ｃｍ³〜１×１０²²／ｃｍ³、好ましくは、
１×１０²⁰/cm³〜１×１０²¹/cm³の濃度で含み、ゲッタ
リング効果が得られる第２の半導体膜をプラズマＣＶＤ
法で成膜することができる。なお、第２の半導体膜は、
膜中のフッ素濃度が２×１０¹⁶／ｃｍ³〜８×１０¹⁶／
ｃｍ³の濃度にまで低減され、水素濃度も比較的低い値
となる。

【００５９】膜中に不活性気体である希ガス元素イオン
を含有させる意味は二つある。一つはダングリングボン
ドを形成し半導体膜に歪みを与えることであり、他の一
つは半導体膜の格子間に歪みを与えることである。半導
体膜の格子間に歪みを与えるにはアルゴン（Ａｒ）、ク
リプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）などシリコンより
原子半径の大きな元素を用いた時に顕著に得られる。ま
た、膜中に希ガス元素を含有させることにより、格子歪
だけでなく、不対結合手も形成させてゲッタリング作用
に寄与する。

【００６０】次いで、加熱処理を行い、第１の半導体膜
中における金属元素（ニッケル）の濃度を低減、あるい
は除去するゲッタリングを行う。（図１（Ｅ））ゲッタ
リングを行う加熱処理としては、強光を照射する処理ま
たは熱処理を行えばよい。このゲッタリングにより、図
１（Ｅ）中の矢印の方向（即ち、基板側から第２の半導
体膜表面に向かう方向）に金属元素が移動し、バリア層
１５で覆われた第１の半導体膜１４に含まれる金属元素
の除去、または金属元素の濃度の低減が行われる。金属
元素がゲッタリングの際に移動する距離は、少なくとも
第１の半導体膜の厚さ程度の距離であればよく、比較的
短時間でゲッタリングを完遂することができる。ここで
は、ニッケルが第１の半導体膜１６に偏析しないよう全
て第２の半導体膜１６に移動させ、第１の半導体膜１４
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】なお、このゲッタリングの加熱処理の条
件、或いは第２の半導体膜の膜厚によっては、第２の半
導体膜が一部結晶化される場合もある。第２の半導体膜
が結晶化してしまうとダングリングボンドや格子歪みや
不対結合手が減少してゲッタリング効果の低減を招くこ
とから、好ましくは、第２の半導体膜が結晶化しない加
熱処理の条件、或いは第２の半導体膜の膜厚とする。い
ずれにせよ、第２の半導体膜、即ち希ガス元素を含有す
る非晶質シリコン膜は、希ガス元素を含まない非晶質シ
リコン膜と比べて結晶化が生じにくいため、ゲッタリン
グサイトとして最適である。

【００６２】また、このゲッタリングの加熱処理の条件
によっては、ゲッタリングと同時に第１の半導体膜の結
晶化率を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修する、即
ち結晶性の改善を行うことができる。

【００６３】本明細書において、ゲッタリングとは、被
ゲッタリング領域（ここでは第１の半導体膜）にある金
属元素が熱エネルギーにより放出され、拡散によりゲッ
タリングサイトに移動することを指している。従って、
ゲッタリングは処理温度に依存し、より高温であるほど
短時間でゲッタリングが進むことになる。

【００６４】強光を照射する処理を用いる場合は、加熱
用のランプ光源を１〜６０秒、好ましくは３０〜６０秒
点灯させ、それを１〜１０回、好ましくは２〜６回繰り
返す。ランプ光源の発光強度は任意なものとするが、瞬
間的には６００〜１０００℃、好ましくは７００〜７５
０℃程度に半導体膜が加熱されるようにする。

【００６５】また、熱処理で行う場合は、窒素雰囲気中
で４５０〜８００℃、１〜２４時間、例えば５５０℃に
て１４時間の熱処理を行えばよい。また、熱処理に加え
て強光を照射してもよい。

【００６６】次いで、バリア層１５をエッチングストッ
パーとして、１６で示した第２の半導体膜のみを選択的
に除去した後、バリア層１５を除去し、第１の半導体膜
１６を公知のパターニング技術を用いて所望の形状の半
導体層１７を形成する。（図１（Ｆ））第２の半導体膜
のみを選択的にエッチングする方法としては、ＣｌＦ ₃
によるプラズマを用いないドライエッチング、或いはヒ
ドラジンや、テトラエチルアンモニウムハイドロオキサ
イド（化学式 （ＣＨ₃）₄ＮＯＨ）を含む水溶液などア
ルカリ溶液によるウエットエッチングで行うことができ
る。また、第２の半導体膜を除去した後、バリア層の表
面をＴＸＲＦでニッケル濃度を測定したところ、ニッケ
ルが高濃度で検出されるため、バリア層は除去すること
が望ましく、フッ酸を含むエッチャントにより除去すれ
ば良い。また、バリア層を除去した後、レジストからな
るマスクを形成する前に、オゾン水で表面に薄い酸化膜
を形成することが望ましい。

【００６７】次いで、半導体層の表面をフッ酸を含むエ
ッチャントで洗浄した後、ゲート絶縁膜１８となる珪素
を主成分とする絶縁膜を形成する。この表面洗浄とゲー
ト絶縁膜の形成は、大気にふれさせずに連続的に行うこ
とが望ましい。

【００６８】次いで、ゲート絶縁膜１８の表面を洗浄し
た後、ゲート電極１９を形成する。次いで、半導体にｎ
型を付与する不純物元素（Ｐ、Ａｓ等）、ここではリン
を適宜添加して、ソース領域２０及びドレイン領域２１
を形成する。添加した後、不純物元素を活性化するため
に加熱処理、強光の照射、またはレーザー光の照射を行
う。また、活性化と同時にゲート絶縁膜へのプラズマダ
メージやゲート絶縁膜と半導体層との界面へのプラズマ
ダメージを回復することができる。特に、室温〜３００
℃の雰囲気中において、表面または裏面からＹＡＧレー
ザーの第２高調波を照射して不純物元素を活性化させる
ことは非常に有効である。ＹＡＧレーザーはメンテナン
スが少ないため好ましい活性化手段である。

【００６９】以降の工程は、層間絶縁膜２３を形成し、
水素化を行って、ソース領域、ドレイン領域に達するコ
ンタクトホールを形成し、ソース電極２４、ドレイン電
極２５を形成してＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）を完成
させる。（図１（Ｇ））

【００７０】こうして得られたＴＦＴのチャネル形成領
域２２に含まれる金属元素の濃度は１×１０¹⁷／ｃｍ³
未満とすることができる。

【００７１】また、本発明は図１（Ｇ）のＴＦＴ構造に
限定されず、必要があればチャネル形成領域とドレイン
領域（またはソース領域）との間にＬＤＤ領域を有する
低濃度ドレイン（ＬＤＤ：Lightly Doped Drain）構造
としてもよい。この構造はチャネル形成領域と、高濃度
に不純物元素を添加して形成するソース領域またはドレ
イン領域との間に低濃度に不純物元素を添加した領域を
設けたものであり、この領域をＬＤＤ領域と呼んでい
る。さらにゲート絶縁膜を介してＬＤＤ領域をゲート電
極と重ねて配置させた、いわゆるＧＯＬＤ（Gate-drain
Overlapped LDD）構造としてもよい。

【００７２】また、ここではｎチャネル型ＴＦＴを用い
て説明したが、ｎ型不純物元素に代えてｐ型不純物元素
を用いることによってｐチャネル型ＴＦＴを形成するこ
とができることは言うまでもない。

【００７３】また、ここではトップゲート型ＴＦＴを例
として説明したが、ＴＦＴ構造に関係なく本発明を適用
することが可能であり、例えばボトムゲート型（逆スタ
ガ型）ＴＦＴや順スタガ型ＴＦＴに適用することが可能
である。

【００７４】（実施の形態２）ここではＴＦＴの活性層
として本発明の希ガス元素を含み、且つ非晶質構造を有
する半導体膜を用いた例を示す。

【００７５】まず、絶縁表面を有する基板上にゲート電
極を形成し、該ゲート電極を覆うゲート絶縁膜を形成
し、該ゲート絶縁膜上に、本発明の希ガス元素を含み、
且つ非晶質構造を有する第１の半導体膜を形成する。こ
こでは原料ガスとして、モノシラン、アルゴン、水素を
用いることによって、アルゴンを１×１０¹⁸／ｃｍ³〜
１×１０²²／ｃｍ³、好ましくは、１×１０²⁰/cm³〜１
×１０²¹/cm³の濃度で含み、且つ、フッ素を２×１０¹⁶
／ｃｍ³〜８×１０¹⁶／ｃｍ³の濃度で含み、且つ、水素
濃度が比較的低く、非晶質構造を有する第１の半導体膜
をプラズマＣＶＤ法で成膜することができる。次いで、
一導電型（ｎ型またはｐ型）の不純物元素を含有する第
２の半導体膜を積層する。次いで、非晶質構造を有する
第１の半導体膜のうち、活性層となる部分以外の不要な
部分をエッチングで除去する。次いで、全面に導電膜か
らなる導電膜を成膜した後に、前記導電膜と一導電型
（ｎ型またはｐ型）の不純物元素を含有する第２の半導
体膜の一部を除去して、半導体膜からなるソース領域と
ドレイン領域を形成し、同時に導電膜からなるドレイン
配線とソース配線も形成する。さらに第１の半導体膜の
一部を除去して、チャネル・エッチ型のボトムゲート構
造のＴＦＴを作製する。このＴＦＴに画素電極を設けれ
ば、液晶表示装置における画素部のＴＦＴに使用するこ
とができる。

【００７６】また、本発明は、アモルファスシリコンＴ
ＦＴと呼ばれている上記ＴＦＴに限定されず、ポリシリ
コンＴＦＴと呼ばれるＴＦＴの活性層にも適用できる。

【００７７】その場合、実施の形態１に示した下地絶縁
膜上に設ける非晶質構造を有する第１の半導体膜１２と
して、本発明の希ガス元素を含み、且つ非晶質構造を有
する第１の半導体膜を用いる。そして、結晶化技術（固
相成長法、レーザー結晶化方法、金属元素を触媒として
用いた熱処理による固相成長法など）により結晶化を行
って結晶構造を有する半導体を形成し、パターニングし
てＴＦＴの活性層とすればよい。本発明の非晶質構造を
有する半導体膜は、膜中の水素濃度およびフッ素濃度が
低減されているため、結晶化の際に有利である。ここで
は原料ガスとして、モノシラン、アルゴン、水素を用い
ることによって、アルゴンを１×１０¹⁸／ｃｍ³〜１×
１０²²／ｃｍ³、好ましくは、１×１０²⁰/cm³〜１×１
０²¹/cm³の濃度で含み、非晶質構造を有する第１の半導
体膜をプラズマＣＶＤ法で成膜することができる。

【００７８】例えば、レーザー結晶化を行う場合、絶縁
表面を有する基板上に、本発明の希ガス元素及び窒素を
含み、且つ非晶質構造を有する第１の半導体膜を成膜し
た後、レーザー結晶化を行う。

【００７９】用いるレーザー光としては、パルス発振型
または連続発光型であるエキシマレーザーやＹＡＧレー
ザーやＹＶＯ₄レーザー、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を用いることがで
きる。これらのレーザーを用いる場合には、レーザー発
振器から放射されたレーザー光を光学系で線状に集光し
半導体膜に照射する方法を用いると良い。結晶化の条件
は実施者が適宣選択するものであるが、パルス発振型の
エキシマレーザーを用いる場合はパルス発振周波数３０
Ｈｚとし、レーザーエネルギー密度を１００〜４００mJ
/cm²(代表的には２００〜３００mJ/cm²)とする。また、
パルス発振型のＹＡＧレーザーやＹＶＯ₄レーザーを用
いる場合にはその第２高調波または第３高調波を用いパ
ルス発振周波数１〜１０ｋＨｚとし、レーザーエネルギ
ー密度を３００〜６００mJ/cm²(代表的には３５０〜５
００mJ/cm²)とすると良い。そして幅１００〜１０００
μｍ、例えば４００μｍで線状に集光したレーザー光を
基板全面に渡って照射し、この時の線状レーザー光の重
ね合わせ率（オーバーラップ率）を８０〜９８％として
行えばよい。

【００８０】また、ＹＶＯ₄レーザで代表される連続発
振型のレーザーを用いる場合、出力１０Ｗの連続発振の
ＹＶＯ₄レーザから射出されたレーザ光を非線形光学素
子により高調波（第２高調波〜第４高調波）に変換す
る。また、共振器の中にＹＶＯ ₄結晶と非線形光学素子
を入れて、高調波を射出する方法もある。そして、好ま
しくは光学系により照射面にて矩形状または楕円形状の
レーザ光に成形して、被処理体に照射する。このときの
エネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ²程度
（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ²）が必要であ
る。そして、０．５〜２０００ｃｍ／ｓ程度の速度でレ
ーザ光に対して相対的に半導体膜を移動させて照射すれ
ばよい。

【００８１】（実施の形態３）また、本発明の希ガス元
素を含み、且つ非晶質構造を有する半導体膜は、基板上
に各素子を形成した後、基板とＴＦＴ等の素子とを分離
する際、エッチング処理、或いはレーザー光の照射によ
って層内または界面において剥離現象が生じる層（剥離
層）として用いることもできる。この剥離層は、基板上
に接して設け、剥離層上に絶縁膜およびＴＦＴを形成す
る。

【００８２】また、本発明の希ガス元素を含み、且つ非
晶質構造を有する半導体膜は、従来の非晶質構造を有す
る半導体膜と比較して、エッチングレートが異なるた
め、各種エッチング工程のエッチングストッパーに用い
ることができる。

【００８３】さらに、本発明の希ガス元素を含み、且
つ、非晶質構造を有する半導体膜は、実施の形態１で説
明した方法とは別の方法で結晶化した半導体膜や、その
他の一般的な半導体膜のゲッタリングサイトとしても用い
ることができる。

【００８４】以上の構成でなる本発明について、以下に
示す実施例でもってさらに詳細な説明を行うこととす
る。

【００８５】（実施例） ［実施例１］本発明の実施例を図６〜図８を用いて説明
する。ここでは、同一基板上に画素部と、画素部の周辺
に設ける駆動回路のＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ及びｐ
チャネル型ＴＦＴ）を同時に作製する方法について詳細
に説明する。

【００８６】まず、基板１００上に下地絶縁膜１０１を
形成し、結晶構造を有する第１の半導体膜を得た後、所
望の形状にエッチング処理して島状に分離された半導体
層１０２〜１０６を形成する。

【００８７】基板１００としては、ガラス基板（＃１７
３７）を用い、下地絶縁膜１０１としては、プラズマＣ
ＶＤ法で成膜温度４００℃、原料ガスＳｉＨ₄、ＮＨ₃、
Ｎ₂Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜１０１ａ（組
成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝２７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７
％）を５０nm（好ましくは１０〜２００nm）形成する。
次いで、表面をオゾン水で洗浄した後、表面の酸化膜を
希フッ酸（１／１００希釈）で除去する。次いでプラズ
マＣＶＤ法で成膜温度４００℃、原料ガスＳｉＨ₄、Ｎ₂
Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜１０１ｂ（組成比
Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を１
００ｎｍ（好ましくは５０〜２００nm）の厚さに積層形
成し、さらに大気解放せずにプラズマＣＶＤ法で成膜温
度３００℃、成膜ガスＳｉＨ₄で非晶質構造を有する半
導体膜（ここではアモルファスシリコン膜）を５４ｎｍ
の厚さ（好ましくは２５〜８０ｎｍ）で形成する。

【００８８】本実施例では下地膜１０１を２層構造とし
て示したが、前記絶縁膜の単層膜または２層以上積層さ
せた構造として形成しても良い。また、半導体膜の材料
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_1-XＧｅ_X（Ｘ＝０．０００１〜０．０
２））合金などを用い、公知の手段（スパッタ法、ＬＰ
ＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により形成すれ
ばよい。また、プラズマＣＶＤ装置は、枚葉式の装置で
もよいし、バッチ式の装置でもよい。また、同一の成膜
室で大気に触れることなく下地絶縁膜と半導体膜とを連
続成膜してもよい。

【００８９】次いで、非晶質構造を有する半導体膜の表
面を洗浄した後、オゾン水で表面に約２ｎｍの極薄い酸
化膜を形成する。次いで、ＴＦＴ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
ングを行う。ここでは、ジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）を質量分離
しないでプラズマ励起したイオンドープ法を用い、ドー
ピング条件を加速電圧１５ｋＶ、ジボランを水素で１％
に希釈したガス流量３０ｓｃｃｍ、ドーズ量２×１０¹²
／ｃｍ²で非晶質シリコン膜にボロンを添加した。

【００９０】次いで、重量換算で１０ppmのニッケルを
含む酢酸ニッケル塩溶液をスピナーで塗布する。塗布に
代えてスパッタ法でニッケル元素を全面に散布する方法
を用いてもよい。

【００９１】次いで、加熱処理を行い結晶化させて結晶
構造を有する半導体膜を形成する。この加熱処理は、電
気炉の熱処理または強光の照射を用いればよい。電気炉
の熱処理で行う場合は、５００℃〜６５０℃で４〜２４
時間で行えばよい。ここでは脱水素化のための熱処理
（５００℃、１時間）の後、結晶化のための熱処理（５
５０℃、４時間）を行って結晶構造を有するシリコン膜
を得る。なお、ここでは炉を用いた熱処理を用いて結晶
化を行ったが、ランプアニール装置で結晶化を行っても
よい。なお、ここではシリコンの結晶化を助長する金属
元素としてニッケルを用いた結晶化技術を用いたが、他
の公知の結晶化技術、例えば固相成長法やレーザー結晶
化法を用いてもよい。

【００９２】次いで、結晶構造を有するシリコン膜表面
の酸化膜を希フッ酸等で除去した後、結晶化率を高め、
結晶粒内に残される欠陥を補修するための第１のレーザ
ー光（ＸｅＣｌ：波長３０８ｎｍ）の照射を大気中、ま
たは酸素雰囲気中で行う。レーザー光には波長４００nm
以下のエキシマレーザ光や、ＹＡＧレーザの第２高調
波、第３高調波を用いる。いずれにしても、繰り返し周
波数１０〜１０００Hz程度のパルスレーザー光を用い、
当該レーザー光を光学系にて１００〜５００mJ/cm²に集
光し、９０〜９５％のオーバーラップ率をもって照射
し、シリコン膜表面を走査させればよい。ここでは、繰
り返し周波数３０Ｈｚ、エネルギー密度３９３mJ/cm²で
第１のレーザー光の照射を大気中で行なう。なお、大気
中、または酸素雰囲気中で行うため、第１のレーザー光
の照射により表面に酸化膜が形成される。

【００９３】次いで、第１のレーザー光の照射により形
成された酸化膜を希フッ酸で除去した後、第２のレーザ
ー光の照射を窒素雰囲気、或いは真空中で行い、半導体
膜表面を平坦化する。このレーザー光（第２のレーザー
光）には波長４００nm以下のエキシマレーザー光や、Ｙ
ＡＧレーザーの第２高調波、第３高調波を用いる。第２
のレーザー光のエネルギー密度は、第１のレーザー光の
エネルギー密度より大きくし、好ましくは３０〜６０ｍ
Ｊ／ｃｍ²大きくする。ここでは、繰り返し周波数３０
Ｈｚ、エネルギー密度４５３mJ/cm²で第２のレーザー光
の照射を行ない、半導体膜表面における凹凸のＰ―Ｖ値
（Peak to Valley、高さの最大値と最小値の差分）が５
０ｎｍ以下となる。このＰ−Ｖ値は、ＡＦＭ（原子間力
顕微鏡）により得られる。

【００９４】また、本実施例では第２のレーザー光の照
射を全面に行ったが、オフ電流の低減は、画素部のＴＦ
Ｔに特に効果があるため、少なくとも画素部のみに選択
的に照射する工程としてもよい。

【００９５】また、本実施例では第２のレーザー光の照
射を行って平坦化する例を示したが、特に行わなくとも
よい。

【００９６】次いで、オゾン水で表面を１２０秒処理し
て合計１〜５ｎｍの酸化膜からなるバリア層を形成す
る。

【００９７】次いで、バリア層上に上記実施の形態１に
示したプラズマＣＶＤ法にてゲッタリングサイトとなる
アルゴン元素を含む非晶質シリコン膜を膜厚１５０ｎｍ
で形成する。

【００９８】本実施例のプラズマＣＶＤ法による成膜条
件は、基板温度を３００℃とし、チャンバー内の圧力を
２６.６６Ｐａ（０．２Ｔorr）とし、チャンバー内にガ
ス導入系からＳｉＨ₄ガスを流量１００ｓｃｃｍ、アル
ゴンガスを流量５００ｓｃｃｍ、水素ガスを２００ｓｃ
ｃｍでそれぞれ導入するとともに高周波電源より放電周
波数２７．１２ＭＨｚ、投入ＲＦ電力３００Ｗ（ＲＦパ
ワー密度０．５Ｗ／ｃｍ²）の放電を行う。なお、上記
条件での非晶質シリコン膜に含まれるアルゴン元素の原
子濃度は、１×１０²⁰／ｃｍ³〜１×１０²¹／ｃｍ³であ
る。その後、ランプアニール装置を用いて６５０℃、３
分の熱処理を行いゲッタリングする。

【００９９】次いで、バリア層をエッチングストッパー
として、ゲッタリングサイトであるアルゴン元素を含む
非晶質シリコン膜を選択的に除去した後、バリア層を希
フッ酸で選択的に除去する。なお、ゲッタリングの際、
ニッケルは酸素濃度の高い領域に移動しやすい傾向があ
るため、酸化膜からなるバリア層をゲッタリング後に除
去することが望ましい。

【０１００】次いで、得られた結晶構造を有するシリコ
ン膜（ポリシリコン膜とも呼ばれる）の表面にオゾン水
で薄い酸化膜を形成した後、レジストからなるマスクを
形成し、所望の形状にエッチング処理して島状に分離さ
れた半導体層１０２〜１０６を形成する。半導体層を形
成した後、レジストからなるマスクを除去する。

【０１０１】次いで、フッ酸を含むエッチャントで酸化
膜を除去すると同時にシリコン膜の表面を洗浄した後、
ゲート絶縁膜１０７となる珪素を主成分とする絶縁膜を
形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により１１
５ｎｍの厚さで酸化窒化シリコン膜（組成比Ｓｉ＝３２
％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）で形成する。

【０１０２】次いで、図６（Ａ）に示すように、ゲート
絶縁膜１０７上に膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導電膜
１０８ａと、膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜１
０８ｂとを積層形成する。本実施例では、ゲート絶縁膜
１０７上に膜厚５０ｎｍの窒化タンタル膜、膜厚３７０
ｎｍのタングステン膜を順次積層する。

【０１０３】第１の導電膜及び第２の導電膜を形成する
導電性材料としてはＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ
から選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金
材料もしくは化合物材料で形成する。また、第１の導電
膜及び第２の導電膜としてリン等の不純物元素をドーピ
ングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜や、、
ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。また、２層構造に限
定されず、例えば、膜厚５０ｎｍのタングステン膜、膜
厚５００ｎｍのアルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−
Ｓｉ）膜、膜厚３０ｎｍの窒化チタン膜を順次積層した
３層構造としてもよい。また、３層構造とする場合、第
１の導電膜のタングステンに代えて窒化タングステンを
用いてもよいし、第２の導電膜のアルミニウムとシリコ
ンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜に代えてアルミニウムとチタ
ンの合金膜（Ａｌ−Ｔｉ）を用いてもよいし、第３の導
電膜の窒化チタン膜に代えてチタン膜を用いてもよい。
また、単層構造であってもよい。

【０１０４】次に、図６（Ｂ）に示すように光露光工程
によりレジストからなるマスク１１０〜１１５を形成
し、ゲート電極及び配線を形成するための第１のエッチ
ング処理を行う。第１のエッチング処理では第１及び第
２のエッチング条件で行う。エッチングにはＩＣＰ（In
ductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッ
チング法を用いると良い。ＩＣＰエッチング法を用い、
エッチング条件（コイル型の電極に印加される電力量、
基板側の電極に印加される電力量、基板側の電極温度
等）を適宜調節することによって所望のテーパー形状に
膜をエッチングすることができる。なお、エッチング用
ガスとしては、Ｃｌ₂、ＢＣｌ₃、ＳｉＣｌ₄、ＣＣｌ₄な
どを代表とする塩素系ガスまたはＣＦ₄、ＳＦ₆、ＮＦ₃
などを代表とするフッ素系ガス、またはＯ₂を適宜用い
ることができる。

【０１０５】本実施例では、基板側（試料ステージ）に
も１５０WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に
負の自己バイアス電圧を印加する。なお、基板側の電極
面積サイズは、１２．５ｃｍ×１２．５ｃｍであり、コ
イル型の電極面積サイズ（ここではコイルの設けられた
石英円板）は、直径２５ｃｍの円板である。この第１の
エッチング条件によりＷ膜をエッチングして第１の導電
層の端部をテーパー形状とする。第１のエッチング条件
でのＷに対するエッチング速度は２００．３９ｎｍ／ｍ
ｉｎ、ＴａＮに対するエッチング速度は８０．３２ｎｍ
／ｍｉｎであり、ＴａＮに対するＷの選択比は約２．５
である。また、この第１のエッチング条件によって、Ｗ
のテーパー角は、約２６°となる。この後、レジストか
らなるマスク１１０〜１１５を除去せずに第２のエッチ
ング条件に変え、エッチング用ガスにＣＦ₄とＣｌ₂とを
用い、それぞれのガス流量比を３０／３０（ｓｃｃｍ）
とし、１Paの圧力でコイル型の電極に５００WのＲＦ（1
3.56MHz）電力を投入してプラズマを生成して約３０秒
程度のエッチングを行った。基板側（試料ステージ）に
も２０WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負
の自己バイアス電圧を印加する。ＣＦ₄とＣｌ₂を混合し
た第２のエッチング条件ではＷ膜及びＴａＮ膜とも同程
度にエッチングされる。第２のエッチング条件でのＷに
対するエッチング速度は５８．９７ｎｍ／ｍｉｎ、Ｔａ
Ｎに対するエッチング速度は６６．４３ｎｍ／ｍｉｎで
ある。なお、ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッ
チングするためには、１０〜２０％程度の割合でエッチ
ング時間を増加させると良い。

【０１０６】上記第１のエッチング処理では、レジスト
からなるマスクの形状を適したものとすることにより、
基板側に印加するバイアス電圧の効果により第１の導電
層及び第２の導電層の端部がテーパー形状となる。この
テーパー部の角度は１５〜４５°とすればよい。

【０１０７】こうして、第１のエッチング処理により第
１の導電層と第２の導電層から成る第１の形状の導電層
１１７〜１２１（第１の導電層１１７ａ〜１２１ａと第
２の導電層１１７ｂ〜１２１ｂ）を形成する。ゲート絶
縁膜となる絶縁膜１０７は、１０〜２０nm程度エッチン
グされ、第１の形状の導電層１１７〜１２１で覆われな
い領域が薄くなったゲート絶縁膜１１６となる。

【０１０８】次いで、レジストからなるマスクを除去せ
ずに第２のエッチング処理を行う。（図６（Ｃ））ここ
では、エッチング用ガスにＳＦ₆とＣｌ₂とＯ₂とを用
い、それぞれのガス流量比を２４／１２／２４（ｓｃｃ
ｍ）とし、１．３Paの圧力でコイル型の電極に７００W
のＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成して
エッチングを２５秒行った。基板側（試料ステージ）に
も１０WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負
の自己バイアス電圧を印加する。第２のエッチング処理
でのＷに対するエッチング速度は２２７．３ｎｍ／ｍｉ
ｎ、ＴａＮに対するエッチング速度は３２．１ｎｍ／ｍ
ｉｎであり、ＴａＮに対するＷの選択比は７．１であ
り、絶縁膜１１６であるＳｉＯＮに対するエッチング速
度は３３．７ｎｍ／ｍｉｎであり、ＳｉＯＮに対するＷ
の選択比は６．８３である。このようにエッチングガス
用ガスにＳＦ₆を用いた場合、絶縁膜１１６との選択比
が高いので膜減りを抑えることができる。本実施例では
絶縁膜１１６において約８ｎｍしか膜減りが起きない。

【０１０９】この第２のエッチング処理によりＷのテー
パー角は７０°となった。この第２のエッチング処理に
より第２の導電層１２４ｂ〜１２９ｂを形成する。一
方、第１の導電層は、ほとんどエッチングされず、第１
の導電層１２４ａ〜１２９ａとなる。なお、第１の導電
層１２４ａ〜１２９ａは、第１の導電層１１７ａ〜１２
２ａとほぼ同一サイズである。実際には、第１の導電層
の幅は、第２のエッチング処理前に比べて約０．３μｍ
程度、即ち線幅全体で０．６μｍ程度後退する場合もあ
るがほとんどサイズに変化がない。また、図６（Ｂ）お
よび図６（Ｃ）では、第１の導電層のテーパー部の長さ
は同一として図示しているが、実際は、配線幅の依存性
があるため、配線幅によって第１の導電層のテーパー部
の長さが変化する。

【０１１０】また、２層構造に代えて、膜厚５０ｎｍの
タングステン膜、膜厚５００ｎｍのアルミニウムとシリ
コンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜、膜厚３０ｎｍの窒化チタ
ン膜を順次積層した３層構造とした場合、第１のエッチ
ング処理の第１のエッチング条件としては、ＢＣｌ₃と
Ｃｌ₂とＯ₂とを原料ガスに用い、それぞれのガス流量比
を６５／１０／５（ｓｃｃｍ）とし、基板側（試料ステ
ージ）に３００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投
入し、１．２Ｐａの圧力でコイル型の電極に４５０Ｗの
ＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生
成して１１７秒のエッチングを行えばよく、第１のエッ
チング処理の第２のエッチング条件としては、ＣＦ₄と
Ｃｌ₂とＯ₂とを用い、それぞれのガス流量比を２５／２
５／１０（ｓｃｃｍ）とし、基板側（試料ステージ）に
も２０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、１
Ｐａの圧力でコイル型の電極に５００ＷのＲＦ（１３．
５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成して約３０
秒程度のエッチングを行えばよく、第２のエッチング処
理としてはＢＣｌ₃とＣｌ₂を用い、それぞれのガス流量
比を２０／６０（sccm）とし、基板側（試料ステージ）
には１００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入
し、１．２Ｐａの圧力でコイル型の電極に６００ＷのＲ
Ｆ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成
してエッチングを行えばよい。

【０１１１】次いで、レジストからなるマスクを除去し
た後、第１のドーピング処理を行って図６（Ｄ）の状態
を得る。ドーピング処理はイオンドープ法、もしくはイ
オン注入法で行えば良い。イオンドープ法の条件はドー
ズ量を１．５×１０¹⁴atoms/cm²とし、加速電圧を６０
〜１００ｋｅＶとして行う。ｎ型を付与する不純物元素
として、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）を用
いる。この場合、第１の導電層及び第２の導電層１２４
〜１２８がｎ型を付与する不純物元素に対するマスクと
なり、自己整合的に第１の不純物領域１３０〜１３４が
形成される。第１の不純物領域１３０〜１３４には１×
１０¹⁶〜１×１０¹⁷/cm³の濃度範囲でｎ型を付与する不
純物元素を添加する。ここでは、第１の不純物領域と同
じ濃度範囲の領域をｎ^--領域とも呼ぶ。

【０１１２】なお、本実施例ではレジストからなるマス
クを除去した後、第１のドーピング処理を行ったが、レ
ジストからなるマスクを除去せずに第１のドーピング処
理を行ってもよい。また、図６（Ｄ）では、便宜上、第
１の導電層のテーパー部の長さは同一として図示してい
るが、実際は、配線幅によって第１の導電層のテーパー
部の長さが変化している。従って、同一基板上に配線幅
の異なる配線が複数設けられている場合、ドーピングさ
れる領域の幅もそれぞれ異なる。

【０１１３】次いで、図７（Ａ）に示すようにレジスト
からなるマスク１３５〜１３７を形成し第２のドーピン
グ処理を行う。マスク１３５は駆動回路のｐチャネル型
ＴＦＴを形成する半導体層のチャネル形成領域及びその
周辺の領域を保護するマスクであり、マスク１３６は駆
動回路のｎチャネル型ＴＦＴの一つを形成する半導体層
のチャネル形成領域及びその周辺の領域を保護するマス
クであり、マスク１３７は画素部のＴＦＴを形成する半
導体層のチャネル形成領域及びその周辺の領域と保持容
量となる領域とを保護するマスクである。

【０１１４】第２のドーピング処理におけるイオンドー
プ法の条件はドーズ量を１．５×１０¹⁵atoms/cm²と
し、加速電圧を６０〜１００ｋｅＶとしてリン（Ｐ）を
ドーピングする。ここでは、第２の導電層１２４ｂ〜１
２６ｂをマスクとして各半導体層に不純物領域が自己整
合的に形成される。勿論、マスク１３５〜１３７で覆わ
れた領域には添加されない。こうして、第２の不純物領
域１３８〜１４０と、第３の不純物領域１４２が形成さ
れる。第２の不純物領域１３８〜１４０には１×１０²⁰
〜１×１０²¹/cm³の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元
素を添加されている。ここでは、第２の不純物領域と同
じ濃度範囲の領域をｎ⁺領域とも呼ぶ。

【０１１５】また、第３の不純物領域は第１の導電層に
より第２の不純物領域よりも低濃度に形成され、１×１
０¹⁸〜１×１０¹⁹/cm³の濃度範囲でｎ型を付与する不純
物元素を添加されることになる。なお、第３の不純物領
域は、テーパー形状である第１の導電層の部分を通過さ
せてドーピングを行うため、テーパ−部の端部に向かっ
て不純物濃度が増加する濃度勾配を有している。ここで
は、第３の不純物領域と同じ濃度範囲の領域をｎ^-領域
とも呼ぶ。また、マスク１３６、１３７で覆われた領域
は、第２のドーピング処理で不純物元素が添加されず、
第１の不純物領域１４４、１４５となる。

【０１１６】次いで、レジストからなるマスク１３５〜
１３７を除去した後、新たにレジストからなるマスク１
４６〜１４８を形成して図７（Ｂ）に示すように第３の
ドーピング処理を行う。

【０１１７】駆動回路において、上記第３のドーピング
処理により、ｐチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層お
よび保持容量を形成する半導体層にｐ型の導電型を付与
する不純物元素が添加された第４の不純物領域１４９、
１５０及び第５の不純物領域１５１、１５２を形成す
る。

【０１１８】また、第４の不純物領域１４９、１５０に
は１×１０²⁰〜１×１０²¹/cm³の濃度範囲でｐ型を付与
する不純物元素が添加されるようにする。尚、第４の不
純物領域１４９、１５０には先の工程でリン（Ｐ）が添
加された領域（ｎ^--領域）であるが、ｐ型を付与する不
純物元素の濃度がその１．５〜３倍添加されていて導電
型はｐ型となっている。ここでは、第４の不純物領域と
同じ濃度範囲の領域をｐ ⁺領域とも呼ぶ。

【０１１９】また、第５の不純物領域１５１、１５２は
第２の導電層１２５ａのテーパー部と重なる領域に形成
されるものであり、１×１０¹⁸〜１×１０²⁰/cm³の濃度
範囲でｐ型を付与する不純物元素が添加されるようにす
る。ここでは、第５の不純物領域と同じ濃度範囲の領域
をｐ^-領域とも呼ぶ。

【０１２０】以上までの工程でそれぞれの半導体層にｎ
型またはｐ型の導電型を有する不純物領域が形成され
る。導電層１２４〜１２７はＴＦＴのゲート電極とな
る。また、導電層１２８は画素部において保持容量を形
成する一方の電極となる。さらに、導電層１２９は画素
部においてソース配線を形成する。

【０１２１】また、導電層１２４〜１２７及び不純物領
域（第１の不純物領域〜第５の不純物領域）が形成でき
るのであれば特に上記工程順序に限定されず、各エッチ
ング順序、各ドーピング順序を適宜変更してもよい。

【０１２２】次いで、ほぼ全面を覆う絶縁膜（図示しな
い）を形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法によ
り膜厚５０ｎｍの酸化シリコン膜を形成した。勿論、こ
の絶縁膜は酸化シリコン膜に限定されるものでなく、他
のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造として用
いても良い。

【０１２３】次いで、それぞれの半導体層に添加された
不純物元素を活性化処理する工程を行う。この活性化工
程は、ランプ光源を用いたラピッドサーマルアニール法
（ＲＴＡ法）、或いはＹＡＧレーザーまたはエキシマレ
ーザーを裏面から照射する方法、或いは炉を用いた熱処
理、或いはこれらの方法のうち、いずれかと組み合わせ
た方法によって行う。

【０１２４】また、本実施例では、上記活性化の前に絶
縁膜を形成した例を示したが、上記活性化を行った後、
絶縁膜を形成する工程としてもよい。

【０１２５】次いで、窒化シリコン膜からなる第１の層
間絶縁膜１５３を形成して熱処理（３００〜５５０℃で
１〜１２時間の熱処理）を行い、半導体層を水素化する
工程を行う。（図７（Ｃ））この工程は第１の層間絶縁
膜１５３に含まれる水素により半導体層のダングリング
ボンドを終端する工程である。酸化シリコン膜からなる
絶縁膜（図示しない）の存在に関係なく半導体層を水素
化することができる。ただし、本実施例では、第２の導
電層としてアルミニウムを主成分とする材料を用いてい
るので、水素化する工程において第２の導電層が耐え得
る熱処理条件とすることが重要である。水素化の他の手
段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された
水素を用いる）を行っても良い。

【０１２６】次いで、第１の層間絶縁膜１５３上に有機
絶縁物材料から成る第２の層間絶縁膜１５４を形成す
る。本実施例では膜厚１．６μｍのアクリル樹脂膜を形
成する。次いで、ソース配線１２９に達するコンタクト
ホールと、導電層１２７、１２８に達するコンタクトホ
ールと、各不純物領域に達するコンタクトホールを形成
する。本実施例では複数のエッチング処理を順次行う。
本実施例では第１の層間絶縁膜をエッチングストッパー
として第２の層間絶縁膜をエッチングした後、絶縁膜
（図示しない）をエッチングストッパーとして第１の層
間絶縁膜をエッチングしてから絶縁膜（図示しない）を
エッチングした。

【０１２７】その後、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗなどを用い
て配線及び画素電極を形成する。これらの電極及び画素
電極の材料は、ＡｌまたはＡｇを主成分とする膜、また
はそれらの積層膜等の反射性の優れた材料を用いること
が望ましい。こうして、ソース電極またはドレイン電極
１５５〜１６０、ゲート配線１６２、接続配線１６１、
画素電極１６３が形成される。

【０１２８】以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ２０
１、ｐチャネル型ＴＦＴ２０２、ｎチャネル型ＴＦＴ２
０３を有する駆動回路２０６と、ｎチャネル型ＴＦＴか
らなる画素ＴＦＴ２０４、保持容量２０５とを有する画
素部２０７を同一基板上に形成することができる。（図
８）本明細書中ではこのような基板を便宜上アクティブ
マトリクス基板と呼ぶ。本明細書中ではこのような基板
を便宜上アクティブマトリクス基板と呼ぶ。

【０１２９】画素部２０７において、画素ＴＦＴ２０４
（ｎチャネル型ＴＦＴ）にはチャネル形成領域１６７、
ゲート電極を形成する導電層１２７の外側に形成される
第１の不純物領域（ｎ^--領域）１４５とソース領域とし
て機能する第２の不純物領域（ｎ⁺領域）１４０を有し
ている。また、保持容量２０５の一方の電極として機能
する半導体層には第４の不純物領域１５０、第５の不純
物領域１５２が形成されている。保持容量２０５は、絶
縁膜（ゲート絶縁膜と同一膜）１１６を誘電体として、
第２の電極１２８と、半導体層１５０、１５２、１６８
とで形成されている。

【０１３０】また、駆動回路２０６において、ｎチャネ
ル型ＴＦＴ２０１（第１のｎチャネル型ＴＦＴ）はチャ
ネル形成領域１６４、ゲート電極を形成する導電層１２
４の一部と絶縁膜を介して重なる第３の不純物領域（ｎ
^-領域）１４２とソース領域またはドレイン領域として
機能する第２の不純物領域（ｎ⁺領域）１３８を有して
いる。

【０１３１】また、駆動回路２０６において、ｐチャネ
ル型ＴＦＴ２０２にはチャネル形成領域１６５、ゲート
電極を形成する導電層１２５の一部と絶縁膜を介して重
なる第５不純物領域（ｐ^-領域）１５１とソース領域ま
たはドレイン領域として機能する第４の不純物領域（ｐ
⁺領域）１４９を有している。

【０１３２】また、駆動回路２０６において、ｎチャネ
ル型ＴＦＴ２０３（第２のｎチャネル型ＴＦＴ）にはチ
ャネル形成領域１６６、ゲート電極を形成する導電層１
２６の外側に第１の不純物領域（ｎ^--領域）１４４とソ
ース領域またはドレイン領域として機能する第２の不純
物領域（ｎ⁺領域）１３９を有している。

【０１３３】これらのＴＦＴ２０１〜２０３を適宜組み
合わせてシフトレジスタ回路、バッファ回路、レベルシ
フタ回路、ラッチ回路などを形成し、駆動回路２０６を
形成すればよい。例えば、ＣＭＯＳ回路を形成する場合
には、ｎチャネル型ＴＦＴ２０１とｐチャネル型ＴＦＴ
２０２を相補的に接続して形成すればよい。

【０１３４】特に、駆動電圧が高いバッファ回路には、
ホットキャリア効果による劣化を防ぐ目的から、ｎチャ
ネル型ＴＦＴ２０３の構造が適している。

【０１３５】また、信頼性が最優先とされる回路には、
ＧＯＬＤ構造であるｎチャネル型ＴＦＴ２０１の構造が
適している。

【０１３６】また、半導体膜表面の平坦化を向上させる
ことによって信頼性を向上させることができるので、Ｇ
ＯＬＤ構造のＴＦＴにおいて、ゲート電極とゲート絶縁
膜を介して重なる不純物領域の面積を縮小しても十分な
信頼性を得ることができる。具体的にはＧＯＬＤ構造の
ＴＦＴにおいてゲート電極のテーパー部となる部分サイ
ズを小さくしても十分な信頼性を得ることができる。

【０１３７】また、ＧＯＬＤ構造のＴＦＴにおいてはゲ
ート絶縁膜が薄くなると寄生容量が増加するが、ゲート
電極（第１導電層）のテーパー部となる部分サイズを小
さくして寄生容量を低減すれば、ｆ特性も向上してさら
なる高速動作が可能となり、且つ、十分な信頼性を有す
るＴＦＴとなる。

【０１３８】なお、画素部２０７の画素ＴＦＴにおいて
も、第２のレーザー光の照射によりオフ電流の低減、お
よびバラツキの低減が実現される。

【０１３９】また、本実施例では反射型の表示装置を形
成するためのアクティブマトリクス基板を作製する例を
示したが、画素電極を透明導電膜で形成すると、フォト
マスクは１枚増えるものの、透過型の表示装置を形成す
ることができる。

【０１４０】［実施例２］本実施例では、実施例１で作
製したアクティブマトリクス基板から、アクティブマト
リクス型液晶表示装置を作製する工程を以下に説明す
る。説明には図９を用いる。

【０１４１】まず、実施例１に従い、図８の状態のアク
ティブマトリクス基板を得た後、図８のアクティブマト
リクス基板上に配向膜を形成しラビング処理を行う。な
お、本実施例では配向膜を形成する前に、アクリル樹脂
膜等の有機樹脂膜をパターニングすることによって基板
間隔を保持するための柱状のスペーサを所望の位置に形
成した。また、柱状のスペーサに代えて、球状のスペー
サを基板全面に散布してもよい。

【０１４２】次いで、対向基板を用意する。この対向基
板には、着色層、遮光層が各画素に対応して配置された
カラーフィルタが設けられている。また、駆動回路の部
分にも遮光層を設けた。このカラーフィルタと遮光層と
を覆う平坦化膜を設けた。次いで、平坦化膜上に透明導
電膜からなる対向電極を画素部に形成し、対向基板の全
面に配向膜を形成し、ラビング処理を施した。

【０１４３】そして、画素部と駆動回路が形成されたア
クティブマトリクス基板と対向基板とをシール材で貼り
合わせる。シール材にはフィラーが混入されていて、こ
のフィラーと柱状スペーサによって均一な間隔を持って
２枚の基板が貼り合わせられる。その後、両基板の間に
液晶材料を注入し、封止剤（図示せず）によって完全に
封止する。液晶材料には公知の液晶材料を用いれば良
い。このようにしてアクティブマトリクス型液晶表示装
置が完成する。そして、必要があれば、アクティブマト
リクス基板または対向基板を所望の形状に分断する。さ
らに、公知の技術を用いて偏光板等を適宜設けた。そし
て、公知の技術を用いてＦＰＣを貼りつけた。

【０１４４】こうして得られた液晶モジュールの構成を
図９の上面図を用いて説明する。

【０１４５】アクティブマトリクス基板３０１の中央に
は、画素部３０４が配置されている。画素部３０４の上
側には、ソース信号線を駆動するためのソース信号線駆
動回路３０２が配置されている。画素部３０４の左右に
は、ゲート信号線を駆動するためのゲート信号線駆動回
路３０３が配置されている。本実施例に示した例では、
ゲート信号線駆動回路３０３は画素部に対して左右対称
配置としているが、これは片側のみの配置でも良く、液
晶モジュールの基板サイズ等を考慮して、設計者が適宜
選択すれば良い。ただし、回路の動作信頼性や駆動効率
等を考えると、図９に示した左右対称配置が望ましい。

【０１４６】各駆動回路への信号の入力は、フレキシブ
ルプリント基板（Flexible Print Circuit：ＦＰＣ）３
０５から行われる。ＦＰＣ３０５は、基板３０１の所定
の場所まで配置された配線に達するように、層間絶縁膜
および樹脂膜にコンタクトホールを開口し、接続電極３
０９を形成した後、異方性導電膜等を介して圧着され
る。本実施例においては、接続電極はＩＴＯを用いて形
成した。

【０１４７】駆動回路、画素部の周辺には、基板外周に
沿ってシール剤３０７が塗布され、あらかじめアクティ
ブマトリクス基板上に形成されたスペーサ３１０によっ
て一定のギャップ（基板３０１と対向基板３０６との間
隔）を保った状態で、対向基板３０６が貼り付けられ
る。その後、シール剤３０７が塗布されていない部分よ
り液晶素子が注入され、封止剤３０８によって密閉され
る。以上の工程により、液晶モジュールが完成する。

【０１４８】また、ここでは全ての駆動回路を基板上に
形成した例を示したが、駆動回路の一部に数個のＩＣを
用いてもよい。

【０１４９】また、本実施例は、実施例１と自由に組み
あわせることが可能である。

【０１５０】［実施例３］実施例１では画素電極が反射
性を有する金属材料で形成された反射型の表示装置の例
を示したが、本実施例では画素電極を透光性を有する導
電膜で形成した透過型の表示装置の例を示す。

【０１５１】層間絶縁膜を形成する工程までは実施例１
と同じであるので、ここでは省略する。実施例１に従っ
て層間絶縁膜を形成した後、透光性を有する導電膜から
なる画素電極６０１を形成する。透光性を有する導電膜
としては、ＩＴＯ（酸化インジウム酸化スズ合金）、酸
化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ₂Ｏ₃―ＺｎＯ）、酸化
亜鉛（ＺｎＯ）等を用いればよい。

【０１５２】その後、層間絶縁膜６００にコンタクトホ
ールを形成する。次いで、画素電極と重なる接続電極６
０２を形成する。この接続電極６０２は、コンタクトホ
ールを通じてドレイン領域と接続されている。また、こ
の接続電極と同時に他のＴＦＴのソース電極またはドレ
イン電極も形成する。

【０１５３】また、ここでは全ての駆動回路を基板上に
形成した例を示したが、駆動回路の一部に数個のＩＣを
用いてもよい。

【０１５４】以上のようにしてアクティブマトリクス基
板が形成される。このアクティブマトリクス基板を用
い、実施例２に従って液晶モジュールを作製し、バック
ライト６０４、導光板６０５を設け、カバー６０６で覆
えば、図１０にその断面図の一部を示したようなアクテ
ィブマトリクス型液晶表示装置が完成する。なお、カバ
ーと液晶モジュールは接着剤や有機樹脂を用いて貼り合
わせる。また、基板と対向基板を貼り合わせる際、枠で
囲んで有機樹脂を枠と基板との間に充填して接着しても
よい。また、透過型であるので偏光板６０３は、アクテ
ィブマトリクス基板と対向基板の両方に貼り付ける。

【０１５５】また、本実施例は、実施例１、または実施
例２と自由に組みあわせることが可能である。

【０１５６】［実施例４］本実施例では、ＥＬ（Electr
o Luminescence）素子を備えた発光表示装置を作製する
例を図１１に示す。

【０１５７】図１１（Ａ）は、ＥＬモジュールを示す上
面図、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）をＡ−Ａ’で切断し
た断面図である。絶縁表面を有する基板９００（例え
ば、ガラス基板、結晶化ガラス基板、もしくはプラスチ
ック基板等）に、画素部９０２、ソース側駆動回路９０
１、及びゲート側駆動回路９０３を形成する。これらの
画素部や駆動回路は、上記実施例に従えば得ることがで
きる。

【０１５８】また、９１８はシール材、９１９はＤＬＣ
膜であり、画素部および駆動回路部はシール材９１８で
覆われ、そのシール材は保護膜９１９で覆われている。
さらに、接着材を用いてカバー材９２０で封止されてい
る。熱や外力などによる変形に耐えるためカバー材９２
０は基板９００と同じ材質のもの、例えばガラス基板を
用いることが望ましく、サンドブラスト法などにより図
１１に示す凹部形状（深さ３〜１０μｍ）に加工する。
さらに加工して乾燥剤９２１が設置できる凹部（深さ５
０〜２００μｍ）を形成することが望ましい。また、多
面取りでＥＬモジュールを製造する場合、基板とカバー
材とを貼り合わせた後、ＣＯ₂レーザー等を用いて端面
が一致するように分断してもよい。

【０１５９】なお、９０８はソース側駆動回路９０１及
びゲート側駆動回路９０３に入力される信号を伝送する
ための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキ
シブルプリントサーキット）９０９からビデオ信号やク
ロック信号を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示
されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（Ｐ
ＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における
発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣ
もしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとす
る。

【０１６０】次に、断面構造について図１１（Ｂ）を用
いて説明する。基板９００上に絶縁膜９１０が設けら
れ、絶縁膜９１０の上方には画素部９０２、ゲート側駆
動回路９０３が形成されており、画素部９０２は電流制
御用ＴＦＴ９１１とそのドレインに電気的に接続された
画素電極９１２を含む複数の画素により形成される。ま
た、ゲート側駆動回路９０３はｎチャネル型ＴＦＴ９１
３とｐチャネル型ＴＦＴ７１４とを組み合わせたＣＭＯ
Ｓ回路を用いて形成される。

【０１６１】これらのＴＦＴ（９１１、９１３、９１４
を含む）は、上記実施例１のｎチャネル型ＴＦＴ２０
１、上記実施例１のｐチャネル型ＴＦＴ２０２に従って
作製すればよい。

【０１６２】なお、ＴＦＴとＥＬ素子の間に設ける絶縁
膜としては、アルカリ金属イオンやアルカリ土金属イオ
ン等の不純物イオンの拡散をブロックするだけでなく、
積極的にアルカリ金属イオンやアルカリ土金属イオン等
の不純物イオンを吸着する材料が好ましく、更には後の
プロセス温度に耐えうる材料が適している。これらの条
件に合う材料は、一例としてフッ素を多く含んだ窒化シ
リコン膜が挙げられる。窒化シリコン膜の膜中に含まれ
るフッ素濃度は、１×１０¹⁹／ｃｍ³以上、好ましくは
窒化シリコン膜中でのフッ素の組成比を１〜５％とすれ
ばよい。窒化シリコン膜中のフッ素がアルカリ金属イオ
ンやアルカリ土金属イオン等と結合し、膜中に吸着され
る。また、他の例としてアルカリ金属イオンやアルカリ
土金属イオン等を吸着するアンチモン（Ｓｂ）化合物、
スズ（Ｓｎ）化合物、またはインジウム（Ｉｎ）化合物
からなる微粒子を含む有機樹脂膜、例えば、五酸化アン
チモン微粒子（Ｓｂ₂Ｏ₅・ｎＨ₂Ｏ）を含む有機樹脂膜
も挙げられる。なお、この有機樹脂膜は、平均粒径１０
〜２０ｎｍの微粒子が含まれており、光透過性も非常に
高い。この五酸化アンチモン微粒子で代表されるアンチ
モン化合物は、アルカリ金属イオン等の不純物イオンや
アルカリ土金属イオンを吸着しやすい。

【０１６３】画素電極９１２は発光素子（ＥＬ素子）の
陽極として機能する。また、画素電極９１２の両端には
バンク９１５が形成され、画素電極９１２上にはＥＬ層
９１６および発光素子の陰極９１７が形成される。

【０１６４】ＥＬ層９１６としては、発光層、電荷輸送
層または電荷注入層を自由に組み合わせてＥＬ層（発光
及びそのためのキャリアの移動を行わせるための層）を
形成すれば良い。例えば、低分子系有機ＥＬ材料や高分
子系有機ＥＬ材料を用いればよい。また、ＥＬ層として
一重項励起により発光（蛍光）する発光材料（シングレ
ット化合物）からなる薄膜、または三重項励起により発
光（リン光）する発光材料（トリプレット化合物）から
なる薄膜を用いることができる。また、電荷輸送層や電
荷注入層として炭化珪素等の無機材料を用いることも可
能である。これらの有機ＥＬ材料や無機材料は公知の材
料を用いることができる。

【０１６５】陰極９１７は全画素に共通の配線としても
機能し、接続配線９０８を経由してＦＰＣ９０９に電気
的に接続されている。さらに、画素部９０２及びゲート
側駆動回路９０３に含まれる素子は全て陰極９１７、シ
ール材９１８、及び保護膜９１９で覆われている。

【０１６６】なお、シール材９１８としては、できるだ
け可視光に対して透明もしくは半透明な材料を用いるの
が好ましい。また、シール材９１８はできるだけ水分や
酸素を透過しない材料であることが望ましい。

【０１６７】また、シール材９１８を用いて発光素子を
完全に覆った後、すくなくとも図１１に示すようにＤＬ
Ｃ膜等からなる保護膜９１９をシール材９１８の表面
（露呈面）に設けることが好ましい。また、基板の裏面
を含む全面に保護膜を設けてもよい。ここで、外部入力
端子（ＦＰＣ）が設けられる部分に保護膜が成膜されな
いように注意することが必要である。マスクを用いて保
護膜が成膜されないようにしてもよいし、ＣＶＤ装置で
使用するマスキングテープ等のテープで外部入力端子部
分を覆うことで保護膜が成膜されないようにしてもよ
い。

【０１６８】以上のような構造で発光素子をシール材９
１８及び保護膜で封入することにより、発光素子を外部
から完全に遮断することができ、外部から水分や酸素等
のＥＬ層の酸化による劣化を促す物質が侵入することを
防ぐことができる。従って、信頼性の高い発光装置を得
ることができる。

【０１６９】また、画素電極を陰極とし、ＥＬ層と陽極
を積層して図１１とは逆方向に発光する構成としてもよ
い。図１２にその一例を示す。なお、上面図は同一であ
るので省略する。

【０１７０】図１２に示した断面構造について以下に説
明する。基板１０００としては、ガラス基板や石英基板
の他にも、半導体基板または金属基板も使用することが
できる。基板１０００上に絶縁膜１０１０が設けられ、
絶縁膜１０１０の上方には画素部１００２、ゲート側駆
動回路１００３が形成されており、画素部１００２は電
流制御用ＴＦＴ１０１１とそのドレインに電気的に接続
された画素電極１０１２を含む複数の画素により形成さ
れる。また、ゲート側駆動回路１００３はｎチャネル型
ＴＦＴ１０１３とｐチャネル型ＴＦＴ１０１４とを組み
合わせたＣＭＯＳ回路を用いて形成される。

【０１７１】画素電極１０１２は発光素子の陰極として
機能する。また、画素電極１０１２の両端にはバンク１
０１５が形成され、画素電極１０１２上にはＥＬ層１０
１６および発光素子の陽極１０１７が形成される。

【０１７２】陽極１０１７は全画素に共通の配線として
も機能し、接続配線１００８を経由してＦＰＣ１００９
に電気的に接続されている。さらに、画素部１００２及
びゲート側駆動回路１００３に含まれる素子は全て陽極
１０１７、シール材１０１８、及びＤＬＣ等からなる保
護膜１０１９で覆われている。また、カバー材１０２１
と基板１０００とを接着剤で貼り合わせた。また、カバ
ー材には凹部を設け、乾燥剤１０２１を設置する。

【０１７３】なお、シール材１０１８としては、できる
だけ可視光に対して透明もしくは半透明な材料を用いる
のが好ましい。また、シール材１０１８はできるだけ水
分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。

【０１７４】また、図１２では、画素電極を陰極とし、
ＥＬ層と陽極を積層したため、発光方向は図１２に示す
矢印の方向となっている。

【０１７５】本実施例では、実施例１で得られる電気特
性、信頼性ともに高いＴＦＴを用いるため、従来の素子
に比べて信頼性の高い発光素子を形成することができ
る。また、そのような発光素子を有する発光装置を表示
部として用いることにより高性能な電気器具を得ること
ができる。

【０１７６】なお、本実施例は実施例１と自由に組み合
わせることが可能である。

【０１７７】［実施例５］本発明を実施して形成された
駆動回路や画素部は様々なモジュール（アクティブマト
リクス型液晶モジュール、アクティブマトリクス型ＥＬ
モジュール、アクティブマトリクス型ＥＣモジュール）
に用いることができる。即ち、本発明を実施することに
よって、それらを組み込んだ全ての電子機器が完成され
る。

【０１７８】その様な電子機器としては、ビデオカメ
ラ、デジタルカメラ、ヘッドマウントディスプレイ（ゴ
ーグル型ディスプレイ）、カーナビゲーション、プロジ
ェクタ、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、携帯
情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話または電子
書籍等）などが挙げられる。それらの一例を図１３〜図
１５に示す。

【０１７９】図１３（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。

【０１８０】図１３（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。

【０１８１】図１３（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。

【０１８２】図１３（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。

【０１８３】図１３（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
ｉｇｔｉａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＣＤ
等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネッ
トを行うことができる。

【０１８４】図１３（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。

【０１８５】図１４（Ａ）はフロント型プロジェクター
であり、投射装置２６０１、スクリーン２６０２等を含
む。実施例３を投射装置２６０１の一部を構成する液晶
モジュール２８０８に適用し、装置全体を完成させるこ
とができる。

【０１８６】図１４（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。実施例３を投射装置
２７０２の一部を構成する液晶モジュール２８０８に適
用し、装置全体を完成させることができる。

【０１８７】なお、図１４（Ｃ）は、図１４（Ａ）及び
図１４（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、液晶モジュール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１４（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。

【０１８８】また、図１４（Ｄ）は、図１４（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１４（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。

【０１８９】ただし、図１４に示したプロジェクターに
おいては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示して
おり、反射型の電気光学装置及びＥＬモジュールでの適
用例は図示していない。

【０１９０】図１５（Ａ）は携帯電話であり、本体２９
０１、音声出力部２９０２、音声入力部２９０３、表示
部２９０４、操作スイッチ２９０５、アンテナ２９０
６、画像入力部（ＣＣＤ、イメージセンサ等）２９０７
等を含む。

【０１９１】図１５（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であ
り、本体３００１、表示部３００２、３００３、記憶媒
体３００４、操作スイッチ３００５、アンテナ３００６
等を含む。

【０１９２】図１５（Ｃ）はディスプレイであり、本体
３１０１、支持台３１０２、表示部３１０３等を含む。

【０１９３】ちなみに図１５（Ｃ）に示すディスプレイ
は中小型または大型のもの、例えば５〜２０インチの画
面サイズのものである。また、このようなサイズの表示
部を形成するためには、基板の一辺が１ｍのものを用
い、多面取りを行って量産することが好ましい。

【０１９４】以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広
く、あらゆる分野の電子機器の作製方法に適用すること
が可能である。また、本実施例の電子機器は実施例１〜
４のどのような組み合わせからなる構成を用いても実現
することができる。

【０１９５】

【発明の効果】本発明により、膜中に高濃度、具体的に
は１×１０²⁰／ｃｍ³〜１×１０²¹／ｃｍ³の濃度でアル
ゴンを含み、且つ、膜中のフッ素濃度が、１×１０¹⁷／
ｃｍ³以下であるアモルファスシリコン膜をプラズマＣ
ＶＤ法によって形成できる。

【０１９６】また、本発明により十分に結晶化を助長す
る金属元素が低減または除去された結晶構造を有する半
導体膜を得ることができ、該半導体膜を活性層とするＴ
ＦＴにおいて電気特性の向上、及び、個々の素子間での
バラツキを低減することができる。特に、液晶表示装置
においては、ＴＦＴ特性のバラツキに起因する表示むら
を低減できる。

【０１９７】加えて、ＯＬＥＤを有する半導体装置にお
いては、画素電極に一定の電流が流れるように配置され
たＴＦＴ（駆動回路または画素に配置されるＯＬＥＤに
電流を供給するＴＦＴ）のオン電流（Ｉ_on）のバラツキ
を低減することができ、輝度のバラツキを低減できる。

【０１９８】また、本発明により結晶化を助長する金属
元素だけでなく、不純物となる他の金属元素（Ｆｅ、Ｃ
ｕなど）も除去または低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ＴＦＴの作製工程を示す図。

【図２】 （Ａ）はアルゴン濃度を示すＳＩＭＳデー
タ（ＲＦパワー依存性）、（Ｂ）はフッ素濃度を示すＳ
ＩＭＳデータ。（実験１）

【図３】 （Ａ）は酸素濃度を示すＳＩＭＳデータ、
（Ｂ）は窒素濃度を示すＳＩＭＳデータ。（実験１）

【図４】 （Ａ）はアルゴン濃度を示すＳＩＭＳデー
タ（圧力依存性）、（Ｂ）はフッ素濃度を示すＳＩＭＳ
データ。（実験２）

【図５】 （Ａ）は酸素濃度を示すＳＩＭＳデータ、
（Ｂ）は窒素濃度を示すＳＩＭＳデータ。（実験２）

【図６】 アクティブマトリクス基板の作製工程を示
す図。

【図７】 アクティブマトリクス基板を示す図。

【図８】 アクティブマトリクス基板を示す図。

【図９】 ＡＭ−ＬＣＤの外観を示す図。

【図１０】 透過型の液晶表示装置を示す図。

【図１１】 ＥＬモジュールの上面および断面を示す図
である。

【図１２】 ＥＬモジュールの断面を示す図である。

【図１３】 電子機器の一例を示す図。

【図１４】 電子機器の一例を示す図。

【図１５】 電子機器の一例を示す図。

【図１６】 ＦＴ−ＩＲ法による分光スペクトルデータ
を示す図。

【図１７】 本発明のアモルファスシリコン膜表面のア
ルゴン濃度を示すグラフ。

───────────────────────────────────────────────────── 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 21/205 Ｈ０１Ｌ 21/205 21/336 29/78 ６２７Ｇ 29/786 ６２７Ｚ ６１８Ｇ ６１８Ａ (72)発明者 大沼 英人 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内 (72)発明者 米澤 雅人 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内 Ｆターム(参考） 2H092 JA05 JA24 JA28 KA05 KA10 MA07 MA08 5F045 AA08 AB04 AC01 AC16 AC17 AD07 AE17 AE19 AF08 BB16 HA10 5F052 AA02 AA17 AA24 BB02 BB05 BB07 DA02 DA03 DB03 EA15 EA16 FA06 FA19 JA01 5F110 AA01 BB02 BB04 CC02 CC05 CC07 DD01 DD02 DD03 DD05 DD13 DD14 DD15 DD17 EE01 EE02 EE03 EE04 EE06 EE08 EE09 EE14 EE15 EE23 FF04 FF30 GG01 GG02 GG13 GG32 GG33 GG34 GG43 GG45 GG47 GG51 HJ01 HJ12 HJ13 HJ23 HL03 HL04 HL06 HM15 NN02 NN03 NN04 NN23 NN24 NN35 NN72 PP01 PP02 PP03 PP04 PP05 PP06 PP10 PP29 PP34 PP35 PP40 QQ04 QQ11 QQ19 QQ23 QQ25 QQ28

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】成膜室にモノシランと希ガスと水素とを原
   料ガスとして導入し、プラズマを発生させて、希ガス元
   素を１×１０¹⁸／ｃｍ³〜１×１０²²／ｃｍ³で含み、且
   つ非晶質構造を有する半導体膜を被表面上に成膜するこ
   とを特徴とする非晶質構造を有する半導体膜の作製方
   法。
2. 【請求項２】請求項１において、前記プラズマを発生さ
   せる際、成膜室内における圧力は、２．６６６Ｐａ〜１
   ３３．３Ｐａであることを特徴とする非晶質構造を有す
   る半導体膜の作製方法。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２において、前記希
   ガスに対する水素の流量比（Ｈ₂／希ガス）を０．２〜
   ５に制御することを特徴とする非晶質構造を有する半導
   体膜の作製方法。
4. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれか一において、前
   記プラズマを発生させるＲＦパワー密度は、０．００１
   ７Ｗ／ｃｍ²〜１Ｗ／ｃｍ²であることを特徴とする非晶
   質構造を有する半導体膜の作製方法。
5. 【請求項５】請求項１乃至４のいずれか一において、前
   記希ガス元素は、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅから選
   ばれた一種または複数種であることを特徴とする非晶質
   構造を有する半導体膜の作製方法。
6. 【請求項６】請求項１乃至５のいずれか一において、成
   膜室に導入する前記希ガスと前記モノシランの流量比
   （ＳｉＨ₄：希ガス）を０．１：９９．９〜１：９に制
   御することを特徴とする半導体膜の作製方法。
7. 【請求項７】請求項１乃至５のいずれか一において、成
   膜室に導入する前記希ガスと前記モノシランの流量比
   （ＳｉＨ₄：希ガス）を１：９９〜５：９５に制御する
   ことを特徴とする半導体膜の作製方法。
8. 【請求項８】膜中に１×１０¹⁸／ｃｍ³〜１×１０²⁰／
   ｃｍ³の濃度で希ガス元素を含み、且つ、１×１０¹⁵／
   ｃｍ³〜１×１０¹⁷／ｃｍ³の濃度でフッ素を含むことを
   特徴とする非晶質構造を有する半導体膜。
9. 【請求項９】絶縁表面上に非晶質構造を有する第１の半
   導体膜を形成する第１工程と、 前記非晶質構造を有する第１の半導体膜に金属元素を添
   加する第２工程と、 前記第１の半導体膜を結晶化させて結晶構造を有する第
   １の半導体膜を形成する第３工程と、 前記結晶構造を有する第１の半導体膜の表面にバリア層
   を形成する第４の工程と、 前記バリア層上にプラズマＣＶＤ法で希ガス元素を含む
   第２の半導体膜を形成する第５工程と、 前記第２の半導体膜に前記金属元素をゲッタリングして
   結晶構造を有する第１の半導体膜中の前記金属元素を除
   去または低減する第６工程と、 前記第２の半導体膜を除去する第７工程とを有すること
   を特徴とする半導体装置の作製方法。
10. 【請求項１０】請求項９において、前記第２の半導体膜
    は、成膜室にモノシランと希ガスと水素とを原料ガスと
    して導入し、プラズマを発生させるプラズマ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。
11. 【請求項１１】請求項９または請求項１０において、前
    記金属元素はＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏ
    ｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕから選ばれた一種または複
    数種であることを特徴とする半導体装置の作製方法。