JP2004235504A - 半導体装置の作製方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】１５族元素を選択的に添加するためのマスク絶縁膜のパターニングの工程が不要となることで製造コストを低減した半導体装置の作製方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る半導体装置の作製方法は、基板１１１上に下地膜１１２を形成する工程と、前記下地膜上に非晶質珪素膜を形成し、この非晶質珪素膜上に金属を含む溶液を塗布し、熱処理を行うことにより、前記下地膜上に不純物金属を含む結晶性珪素膜１１３を形成する工程と、前記結晶性珪素膜を陽極酸化することにより、該結晶性珪素膜の表面に多孔質領域１２１を形成する工程と、前記多孔質領域及び前記結晶性珪素膜を加熱することにより、該結晶性珪素膜中の不純物金属を該多孔質領域に偏析させてゲッタリングを行う工程と、前記多孔質領域を除去する工程と、を具備するものである。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明に係る半導体装置の作製方法は、基板１１１上に下地膜１１２を形成する工程と、前記下地膜上に非晶質珪素膜を形成し、この非晶質珪素膜上に金属を含む溶液を塗布し、熱処理を行うことにより、前記下地膜上に不純物金属を含む結晶性珪素膜１１３を形成する工程と、前記結晶性珪素膜を陽極酸化することにより、該結晶性珪素膜の表面に多孔質領域１２１を形成する工程と、前記多孔質領域及び前記結晶性珪素膜を加熱することにより、該結晶性珪素膜中の不純物金属を該多孔質領域に偏析させてゲッタリングを行う工程と、前記多孔質領域を除去する工程と、を具備するものである。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の作製方法に係わり、特に製造コストを低減した半導体装置の作製方法に関する。また、半導体層のパターン形成の自由度を向上させた半導体装置の作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８（Ａ）〜（Ｇ）は、従来のゲッタリング方法を用いた半導体装置の作製方法を示す断面図である。シリコンなどの結晶質半導体を用いた電子デバイスを作製する場合、意図的若しくは非意図的に結晶質半導体に混入した金属不純物を低減する必要がある。この方法として、従来よりゲッタリング方法が知られている。
【０００３】
まず、図８（Ａ）に示すように、基板１０の表面に下地膜１１を形成し、下地膜１１上にプラズマＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等の気相法で非晶質半導体膜１２を成膜する。
【０００４】
次に、図８（Ｂ）に示すように、非晶質半導体膜１２に触媒元素を導入するために、非晶質半導体膜１２に接して金属元素を含む膜、例えばＮｉ膜１３を形成する。なお、触媒元素は非晶質半導体膜の結晶化を促進するための触媒である。次いで、図８（Ｃ）に示すように、非晶質半導体膜１２を４５０〜６５０℃の温度、１〜１２時間の加熱時間で加熱して金属元素、例えばＮｉを拡散させた結晶性半導体薄膜１５を形成する。
【０００５】
次いで、結晶性半導体膜１５にレーザ光又は強光１８を照射して、結晶性半導体膜１５中においてシリサイド状態で局在しているニッケルを拡散しやすい状態にする。
【０００６】
次に、図８（Ｅ）に示すように、結晶性半導体膜１５上にマスク絶縁膜１６を形成する。そして、マスク絶縁膜１６をマスクとして選択的に１５族元素を添加することにより、結晶性半導体膜１５に１５族添加領域１５ａを形成する。１５族元素が添加されなかった領域１５ｂを便宜上、被ゲッタリング領域と呼ぶ。
【０００７】
この後、図８（Ｆ）に示すように、５００〜８５０℃で加熱することにより、被ゲッタリング領域１５ｂに残存した触媒元素が１５族元素添加領域１５ａへ拡散し、そこに吸い取られる。次いで、図８（Ｇ）に示すように、領域１５ｂを島状にパターニングすることにより、下地１１上には島状半導体層１７が形成される。この半導体層１７を用いてＴＦＴ（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の半導体素子を作製すればよい。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−１３３５９４号公報（８頁、図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のゲッタリング方法では、１５族元素を選択的に添加するためのマスク絶縁膜１６をパターニング形成しなければならないため、そのパターニングの工程が必要となり、この工程がコスト低減の障害要因となっている。
【００１０】
また、従来のゲッタリング方法では、１５族元素を添加するゲッタリング領域１５ａが必要となるが、このゲッタリング領域１５ａは島状半導体層１７として使用できず、最終的に除去される。このような島状半導体層として使用できないゲッタリング領域１５ａが必要となることから、このゲッタリング領域が半導体層のパターンを形成する際の制約となったり、半導体装置面積が大きくなることがある。
【００１１】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、製造コストを低減した半導体装置の作製方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、１５族元素を添加するゲッタリング領域を無くすことにより、半導体層のパターン形成の自由度を向上させた半導体装置の作製方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、次のような発明を考案した。
図７（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の原理を説明する断面図である。
まず、図７（Ａ）に示すように、基板７１１の上に下地膜７１２を形成し、この下地膜７１１上に金属元素７１４を含む結晶性半導体膜７１３を形成する。
【００１３】
次に、図７（Ｂ）に示すように、結晶性半導体膜７１３の表面にゲッタリング領域として作用する多孔質領域７１５を形成する。多孔質領域７１５も結晶性半導体膜であるが、多孔質領域は結晶性半導体の疎な領域となることで非晶質化される。半導体膜の不純物金属元素の固溶度は、結晶質より非晶質の方が大きい。従って、多孔質領域を含む結晶性半導体膜に熱処理を行うことで、図７（Ｃ）に示すように、不純物金属元素の固溶度の高い多孔質領域７１５に不純物金属元素を凝集させることができる。これにより、結晶性半導体膜７１３中の不純物金属元素の濃度が減少する。具体的には、不純物金属元素の濃度を８×１０１８／ｃｍ３から３×１０１６／ｃｍ３程度まで低減させることが可能である。
【００１４】
本発明に係る半導体装置の作製方法は、不純物が含まれている半導体膜を形成する工程と、前記半導体膜の表面に多孔質領域を形成する工程と、前記多孔質領域及び前記半導体膜を加熱することにより、該半導体膜中の不純物を該多孔質領域に偏析させてゲッタリングを行う工程と、を具備することを特徴とする。
【００１５】
上記半導体装置の作製方法によれば、半導体膜の表面に多孔質領域を形成した後、多孔質領域及び半導体膜を加熱することにより、半導体膜中に存在する不純物を多孔質領域に偏析させ、半導体膜中の不純物の濃度を低減させることができる。このようなゲッタリング方法では、従来のゲッタリング方法で必要とされるマスク絶縁膜のパターニング工程を省くことができるため、マスク削減になり製造コストを低減することができる。
【００１６】
本発明に係る半導体装置の作製方法は、基板上に下地膜を形成する工程と、前記下地膜上に不純物が含まれている半導体膜を形成する工程と、前記半導体膜の表面に多孔質領域を形成する工程と、前記多孔質領域及び前記半導体膜を加熱することにより、該半導体膜中の不純物を該多孔質領域に偏析させてゲッタリングを行う工程と、を具備することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る半導体装置の作製方法においては、前記基板がガラス基板又は石英基板であることも可能である。
【００１８】
また、本発明に係る半導体装置の作製方法において、前記多孔質領域を形成する工程は、前記半導体膜を陽極酸化することにより、該半導体膜の表面に多孔質領域を形成する工程であることが好ましい。
【００１９】
本発明に係る半導体装置の作製方法は、酸に対する耐食性を有する保護膜が表面に形成されたガラス基板を用意し、前記ガラス基板上に下地膜を形成する工程と、前記下地膜上に不純物が含まれている半導体膜を形成する工程と、前記半導体膜を陽極酸化することにより、該半導体膜の表面に多孔質領域を形成する工程と、前記多孔質領域及び前記半導体膜を加熱することにより、該半導体膜中の不純物を該多孔質領域に偏析させてゲッタリングを行う工程と、を具備することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係る半導体装置の作製方法において、前記不純物は、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐａ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）の群より選ばれた１種又は複数種の金属元素であることも可能である。
【００２１】
また、本発明に係る半導体装置の作製方法においては、前記ゲッタリングを行う工程の後に、前記多孔質領域を除去する工程をさらに具備することも可能である。
【００２２】
本発明に係る半導体装置の作製方法は、基板上に下地膜を形成する工程と、
前記下地膜上に非晶質珪素膜を形成する工程と、前記非晶質珪素膜上に金属を含む溶液を塗布し、熱処理を行うことにより、前記下地膜上に不純物金属を含む結晶性珪素膜を形成する工程と、前記結晶性珪素膜を陽極酸化することにより、該結晶性珪素膜の表面に多孔質領域を形成する工程と、前記多孔質領域及び前記結晶性珪素膜を加熱することにより、該結晶性珪素膜中の不純物金属を該多孔質領域に偏析させてゲッタリングを行う工程と、前記多孔質領域を除去する工程と、を具備することを特徴とする。
【００２３】
本発明に係る半導体装置の作製方法は、基板上に下地膜を形成する工程と、前記下地膜上に非晶質珪素膜を形成する工程と、前記非晶質珪素膜上に開口部を有するマスク膜を形成する工程と、前記開口部内及び前記マスク膜上に金属を含む溶液を塗布し、熱処理を行うことにより、前記下地膜上に不純物金属を含む結晶性珪素膜を形成する工程と、前記マスク膜を除去する工程と、前記結晶性珪素膜を陽極酸化することにより、該結晶性珪素膜の表面に多孔質領域を形成する工程と、前記多孔質領域及び前記結晶性珪素膜を加熱することにより、該結晶性珪素膜中の不純物金属を該多孔質領域に偏析させてゲッタリングを行う工程と、前記多孔質領域を除去する工程と、を具備することを特徴とする。
【００２４】
また、本発明に係る半導体装置の作製方法においては、前記基板がガラス基板又は石英基板であることも可能である。
【００２５】
また、本発明に係る半導体装置の作製方法においては、前記多孔質領域を除去する工程の後に、前記結晶性珪素膜を用いてＴＦＴを形成する工程をさらに具備することも可能である。
上記半導体装置の作製方法によれば、ゲッタリング領域に相当する多孔質領域を結晶性珪素膜の表面に形成し、最終的には多孔質領域を除去しているため、従来のゲッタリング方法のようなゲッタリングを目的とする領域を必要としない。したがって、活性層のパターンを形成する際の制約を低減することができ、活性層のパターン形成の自由度、例えばＴＦＴの配置の自由度を向上させることができる。
【００２６】
また、本発明に係る半導体装置の作製方法において、前記ＴＦＴを形成する工程は、前記結晶性珪素膜上にゲイト絶縁膜を形成し、該ゲイト絶縁膜上にゲイト電極を形成し、前記結晶性珪素膜に不純物を導入することによりＴＦＴを形成する工程であることも可能である。
【００２７】
また、本発明に係る半導体装置の作製方法においては、前記ＴＦＴを形成する工程の後に、配線を形成する工程及び画素電極を形成する工程をさらに具備することも可能である。
【００２８】
また、本発明に係る半導体装置の作製方法において、前記多孔質領域を除去する工程は、前記多孔質領域をＣＭＰ研磨又はエッチングすることにより該多孔質領域を除去する工程であることも可能である。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
図１（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明に係る実施の形態１によるゲッタリング方法を用いた半導体装置の作製方法を示す断面図である。図１（Ａ）は、結晶性半導体膜を陽極酸化する工程を示す構成図である。図１（Ｂ）は、陽極酸化で形成された多孔質領域に金属元素を偏析させる工程を示す断面図である。図１（Ｃ）は、金属元素を偏析させた多孔質領域を研磨除去する工程を示す断面図である。図１（Ｄ）は、多孔質領域を除去した後の状態を示す断面図である。
【００３０】
まず、図１（Ａ）に示すように、基板１１１の表面に下地膜１１２を成膜する。この基板１１１としては、例えば、低温プロセス用のガラス基板を用いても良いし、高温プロセス用の石英基板を用いても良い。前記下地膜１１２としては、例えば厚さが１０〜２００ｎｍの無機絶縁膜を用いることができる。
【００３１】
次いで、下地膜１１２上にシリコンからなる非晶質半導体膜を公知の成膜方法により形成する。この非晶質半導体膜の膜厚は次のように決めることが好ましい。後述するゲッタリング層としての多孔質領域（多孔質層）１２１と活性層としての結晶性半導体膜１４１との膜厚比率が１：１に近い方が金属元素のゲッタリング効率が良くなる。従って、このような膜厚比率となるように非晶質半導体膜の膜厚を決めることが好ましい。
【００３２】
次いで、この非晶質半導体膜上に金属元素を含む溶液を添加する。前記金属元素としては、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐａ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）などの群から選ばれた一種または複数種を用いることが好ましい。次いで、この溶液及び非晶質半導体膜を加熱することにより、下地膜１１２上の非晶質半導体膜が結晶性半導体膜１１３となる。即ち、下地膜１１２上には結晶性半導体膜１１３が形成される。
【００３３】
この後、上記のようにして形成された結晶性半導体膜１１３の表面を陽極酸化する。すなわち、図１（Ａ）に示すように、結晶性半導体膜１１３を含む基板１１０を、電解溶液１１５の入った水槽に浸す。この電解溶液１１５は、濃度５〜５０％のＨＦ溶液であって、陽極酸化により発生する水素を除去するためのエタノールを添加した溶液を用いる。そして、結晶性半導体膜１１３に対向する位置にＰｔなどからなる対向電極１１４を配置する。結晶性半導体膜１１３をクリップなどで挟んで対向電極１１４と電気的に接続し、結晶性半導体膜１１３を陽極とし、対向電極１１４を陰極とし、両電極間に電界を加える。この際の陽極電流値は５〜３００ｍＡ／ｃｍ２とする。陽極酸化時の電解溶液１１５の温度は５〜７０℃とする。このようにして結晶性半導体膜１１３を陽極酸化する。
【００３４】
なお、基板１１１にガラスを用いる場合、ガラスはＨＦに溶解するので、ＨＦからガラス基板を保護する保護膜をガラス基板（図１（Ａ）に示す領域１１１に相当する部分）に形成することが好ましい。この保護膜としては、不純物量が少なく、かつ酸に対する耐食性の強い膜であれば種々の膜を用いることも可能であるが、例えば、酸化ケイ素膜、窒化珪素膜、炭化珪素膜、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜等を用いることも可能である。このような膜を用いた場合の保護膜の膜厚は、１０〜５００ｎｍが好ましく、より好ましくは３０〜２００ｎｍである。
【００３５】
次に、図１（Ｂ）に示すように、陽極酸化を行った後、水槽から基板１１０を取り出す。陽極酸化により結晶性半導体膜１１３の表面には多孔質領域１２１が形成されている。この基板の表面を水で洗浄し、乾燥させる。この後、基板全体を加熱することにより、結晶性半導体膜１１３中に存在する金属元素を表面側の多孔質領域１２１に移動させる。この際の加熱条件は、窒素雰囲気中で、温度が４５０〜６００℃、加熱時間が１〜２４時間とする。
【００３６】
この後、図１（Ｃ）に示すように、結晶性半導体膜１１３の表面の多孔質領域１２１に研磨ヘッド１３１を押し当ててＣＭＰ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）により研磨する。これにより、図１（Ｄ）に示すように多孔質領域１２１が除去され、平坦な表面を有する結晶性半導体膜１４１が形成される。このようにしてゲッタリングを行うことにより、結晶性半導体膜１４１中の金属元素の濃度を低くする。
【００３７】
上記実施の形態１によれば、結晶性半導体膜１１３を陽極酸化することにより、該結晶性半導体膜１１３の表面に多孔質領域１２１を形成した後、結晶性半導体膜１１３を加熱することにより、結晶性半導体膜中に存在する金属元素を多孔質領域１２１に偏析させ、結晶性半導体膜１４１中の金属元素の濃度を低減させることができる。このようなゲッタリング方法では、従来のゲッタリング方法で必要とされるマスク絶縁膜のパターニング工程を省くことができるため、マスク削減になり製造コストを低減することができる。
【００３８】
また、実施の形態１では、ゲッタリング領域に相当する多孔質領域１２１を結晶性半導体膜の表面に形成し、最終的には多孔質領域１２１をＣＭＰにより研磨除去している。このため、従来のゲッタリング方法のようなゲッタリングを目的とする領域を必要としない。したがって、半導体層のパターンを形成する際の制約を低減することができ、半導体層のパターン形成の自由度、例えばＴＦＴ（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の配置の自由度を向上させることができる。また、半導体装置の小型化が容易に実現可能となる。
【００３９】
（実施の形態２）
図２（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明に係る実施の形態２によるゲッタリング方法を用いた半導体装置の作製方法を示す断面図である。
【００４０】
まず、図２（Ａ）に示すように、基板２１１の表面に下地膜２１２を成膜する。基板２１１及び下地膜２１２は実施の形態１と同様のものを用いる。次いで、下地膜２１２上に非晶質半導体膜を形成し、この非晶質半導体膜上に金属元素を含む溶液を添加する。ここで用いることができる金属元素は実施の形態１の場合と同様である。また、非晶質半導体膜の膜厚は実施の形態１の場合と同様にする。次いで、この溶液及び非晶質半導体膜を加熱することにより、下地膜２１２上の非晶質半導体膜が結晶性半導体膜２１３となる。
【００４１】
この後、結晶性半導体膜２１３の表面を陽極酸化する。すなわち、図２（Ａ）に示すように、結晶性半導体膜２１３を含む基板を、電解溶液２１５の入った水槽に浸す。この電解溶液２１５は、実施の形態１の場合と同様である。そして、結晶性半導体膜２１３に対向する位置にＰｔなどからなる対向電極２１４を配置し、結晶性半導体膜２１３を陽極とし、対向電極２１４を陰極とし、両電極間に電界を加える。この際の陽極電流値、電解溶液の温度は実施の形態１と同様とする。このようにして結晶性半導体膜２１３を陽極酸化する。
【００４２】
次に、図２（Ｂ）に示すように、陽極酸化を行った後、水槽から基板を取り出す。陽極酸化により結晶性半導体膜２１３の表面には多孔質領域１２１が形成されている。この基板の表面を水で洗浄し、乾燥させる。この後、基板全体を加熱することにより、結晶性半導体膜２１３中に存在する金属元素を表面側の多孔質領域１２１に移動させる。この際の加熱条件は、実施の形態１と同様とする。
【００４３】
この後、図２（Ｃ）に示すように、エッチング液１３２の入った水槽に多孔質領域１２１を有する基板２１１を浸す。これにより、結晶性半導体膜の多孔質領域１２１が選択的にエッチングされ除去される。前記エッチング液１３２としては、例えばフッ酸と過酸化水素の混合液を用いる。混合比は、例えば、ＨＦ：Ｈ２Ｏ２＝１：５を用いる。
【００４４】
次に、水槽から基板を取り出し、基板を洗浄し、乾燥させる。このようにして多孔質領域１２１が除去され、結晶性半導体膜２４１が形成される。次いで、結晶性半導体膜２４１にレーザ光（図示せず）を照射することにより、図２（Ｄ）に示すように、結晶性半導体膜２４１の表面を平坦化する。この際のレーザ照射条件は、窒素雰囲気で、半導体に吸収される波長域のレーザ光、例えば波長が３０８ｎｍのＸｅＣｌのレーザ光を用い、周波数３０Ｈｚでレーザ光のエネルギー密度が４５０〜５００ｍＪ／ｃｍ２とする。このようにしてゲッタリングを行うことにより、結晶性半導体膜２４１中の金属元素の濃度を低くする。
【００４５】
上記実施の形態２においても実施の形態１と同様の効果を得ることができる。すなわち、実施の形態２のゲッタリング方法は、結晶性半導体膜中に存在する金属元素を多孔質領域１２１に偏析させ、結晶性半導体膜２４１中の金属元素の濃度を低減させるものである。このゲッタリング方法では、従来のゲッタリング方法で必要とされるマスク絶縁膜のパターニング工程を省くことができるため、マスク削減になり製造コストを低減することができる。
【００４６】
また、従来のゲッタリング方法のようなゲッタリングを目的とする領域を必要としないため、半導体層のパターン形成の自由度、例えばＴＦＴ（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の配置の自由度を向上させることができる。また、半導体装置の小型化が容易に実現可能となる。
【００４７】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。
【００４８】
【実施例】
（実施例１）
図３（Ａ）〜（Ｃ）及び図４（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の実施例１によるＬＣＤ（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ）基板の作製方法を示す断面図である。実施例１は、ガラス基板と低温プロセスを用いたＬＣＤ基板の作製方法である。
【００４９】
まず、図３（Ａ）に示すように、バリウムホウケイ酸ガラス又はアルミノホウケイ酸ガラス等からなるガラス基板５１１を用意し、このガラス基板５１１上に酸化窒化シリコン膜５１２ａ，５１２ｂを積層した下地絶縁膜５１２を形成する。即ち、基板５１１の上にＳｉＨ４、ＮＨ３、Ｎ２Ｏから形成される酸化窒化シリコン膜５１２ａを５０ｎｍの膜厚で成膜し、この酸化窒化シリコン膜５１２ａの上にＳｉＨ４、Ｎ２Ｏから形成される酸化窒化シリコン膜５１２ｂを１００ｎｍの膜厚で成膜する。なお、下地絶縁膜５１２は、ガラス基板中に含まれるアルカリ金属が半導体層中に拡散しないようにバリア膜として形成するものであるため、石英基板を用いる場合には下地絶縁膜を形成する工程を省略することも可能である。
【００５０】
次に、下地絶縁膜５１２の上に厚さ１００〜１５０ｎｍ（多孔質除去の時に活性層も削れてしまうためその分厚めに膜厚を設定しておくべく、好ましくは厚さが１２０ｎｍ以上）の非晶質珪素膜５１３をプラズマＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法もしくはスパッタ法を用いて成膜する。次いで、非晶質珪素膜５１３の上に、金属元素を含む溶液、例えば重量換算で１〜１００ｐｐｍのニッケルを含む酢酸ニッケル塩溶液をスピナーでスピンコート法により塗布して触媒元素含有層５１４を形成する。なお、ここでは、ニッケルを含む溶液を用いているが、他の金属元素を含む溶液を用いることも可能である。他の金属元素としては、鉄、コバルト、ルテニウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、銅、金などの群より選ばれた１種又は複数種を用いることも可能である。
【００５１】
この後、図３（Ｂ）に示すように、例えば５００℃の温度、１時間の加熱時間で基板５１１を加熱処理することにより、非晶質珪素膜が含有する水素を放出させる。次に、基板５１１を５００〜６５０℃の温度で１〜２４時間の加熱時間（例えば５００℃で４時間の加熱時間）で加熱することにより、下地絶縁膜５１２上に結晶性珪素膜５２１を形成する。この際の加熱方法はレーザ照射によるものであっても良い。
【００５２】
次に、結晶性珪素膜５２１の表面を陽極酸化することにより、該結晶性珪素膜の表面に厚さ５０ｎｍ程度の多孔質層（図示せず）を形成する。この際の陽極酸化の方法及び条件は、実施の形態１と同様とする。このような多孔質層を形成した結果、多孔質層下の結晶性珪素膜（即ち活性層）の厚さは５０ｎｍ程度であることが好ましい。
【００５３】
この後、多孔質層を含むガラス基板全体を加熱することにより、結晶性珪素膜５２１中に存在する金属元素であるニッケルを表面側の多孔質層に移動させる。この際の加熱条件は、窒素雰囲気中で、温度が５５０℃、加熱時間が４時間とする。Ｎｉを添加し、加熱、レーザ照射等により作製された本実施例の結晶性珪素膜は、粒内欠陥が少ないため、５５０℃の低温でゲッタリングが可能となる。
【００５４】
次に、結晶性珪素膜の表面の多孔質層をＣＭＰで研磨することにより、図３（Ｃ）に示すように多孔質層が除去され、平坦な表面を有する結晶性珪素膜５３３が形成される。このようにしてゲッタリングを行うことにより、結晶性珪素膜５３３中の不純物金属元素の濃度を１×１０１７／ｃｍ３以下（ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析法）の測定限界以下）とすることが好ましく、より好ましくはＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合高周波プラズマ分光質量分析法）により５×１０１６／ｃｍ３以下とすることである。
【００５５】
この後、図４（Ａ）に示すように、不純物金属元素の濃度を低くした結晶性珪素膜５３３を所望の形状にエッチングすることにより、下地絶縁膜５１２上には該結晶性珪素膜からなる活性層６１３〜６１６が形成される。次いで、活性層６１３〜６１６及び下地絶縁膜５１２の上にプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法によりゲイト絶縁膜６１７を形成する。この後、ｎチャネル型ＴＦＴとなる半導体膜（図４（Ａ）に示す領域６１３，６１５）のチャネル形成領域以外の領域に、ｎ型を付与する不純物を選択的に添加する。次いで、ゲイト絶縁膜６１７の上に膜厚が３０ｎｍ程度の窒化タンタル膜からなる第１の導電膜６１８を成膜する。次いで、第１の導電膜６１８の上に膜厚が３７０ｎｍ程度のタングステン膜からなる第２の導電膜６１９を成膜する。
【００５６】
なお、ここでは第１の導電膜６１８に窒化タンタル膜を用い、第２の導電膜６１９にタングステン膜を用いているが、これに限定されるものではなく、第１及び第２の導電膜６１８，６１９それぞれに、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、ネオジム（Ｎｄ）からなる群から選ばれた元素からなる膜、前記群から選ばれた１又は複数の元素を少なくとも主成分とする合金材料若しくは化合物材料からなる膜、又は、銀−銅−パラジウム合金（ＡｇＰｄＣｕ合金）膜を用いることも可能である。
【００５７】
この後、特開２０００−２４３９７５号公報の実施例１に示されているような公知の手法を用いることによりアクティブマトリクス基板を作製する。
すなわち、図４（Ｂ）に示すように、第１及び第２の導電膜６１８，６１９をパターニングすることにより、ゲイト絶縁膜６１７上には第１及び第２の導電膜６２１ａ，６２１ｂからなる第１のゲイト電極６２１、第１及び第２の導電膜６２２ａ，６２２ｂからなる第２のゲイト電極６２２、第１及び第２の導電膜６２３ａ，６２３ｂからなる第３のゲイト電極６２３、第１及び第２の導電膜６２４ａ，６２４ｂからなる第４のゲイト電極６２４が形成される。なお、ここでは第１及び第２の導電膜からなるゲイト電極を形成しているが、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）等の１層の導電膜からなるゲイト電極を形成することも可能である。
【００５８】
次いで、Ｎ−ＴＦＴ及びＰ−ＴＦＴそれぞれにＶ族及びＩＩＩ族の不純物元素をドーピングする。これにより、Ｎ−ＴＦＴの活性層には低濃度不純物領域６２１，６２２及びソース領域又はドレイン領域６２３，６２４が形成され、Ｐ−ＴＦＴの活性層にはソース領域又はドレイン領域６２５，６２６が形成される。次いで、ゲイト電極を含む全面上にプラズマＣＶＤ法による膜厚５０ｎｍ程度の窒化シリコン膜等からなる無機絶縁膜である第１の層間絶縁膜６３０を形成する。
【００５９】
次に、図４（Ｃ）に示すように、第１の層間絶縁膜６３０の上にプラズマＣＶＤ法による膜厚５３０ｎｍ程度の酸化シリコン膜等からなる無機絶縁膜である第２の層間絶縁膜６４１を形成する。次いで、第１、第２の層間絶縁膜６３０，６４１及びゲイト絶縁膜６１７にコンタクトホールを形成する。次いで、このコンタクトホール内及び第２の層間絶縁膜６４１上にチタン膜とアルミニウム膜を積層した導電膜を形成し、この導電膜を所望の形状にエッチングすることにより、第２の層間絶縁膜６４１上には配線６４２〜６４９が形成される。
【００６０】
次いで、膜厚が５３０ｎｍ程度のアクリル樹脂を塗布し、２５０℃にて１時間焼成することにより、配線６４２〜６４９を含む全面上には有機樹脂絶縁膜からなる第３の層間絶縁膜６５０を形成する。次いで、第３の層間絶縁膜６５０にコンタクトホールを形成する。次いで、このコンタクトホール内及び第３の層間絶縁膜６５０上に膜厚が１００ｎｍのＩＴＯ（酸化インジウム酸化スズ合金）からなる導電膜を形成し、この導電膜を所望の形状にエッチングすることにより、第３の層間絶縁膜６５０上にはＩＴＯからなる画素電極６５１が形成される。
【００６１】
なお、ここでは画素電極６５１の材料にＩＴＯを用いているが、これに限定されるものではなく、画素電極に他の材料を用いることも可能である。例えば、反射型の液晶表示装置の場合、光反射率の高い金属膜、代表的にはアルミニウム又は銀を主成分とする材料膜、又はそれらの積層膜等を用いることが可能であり、透過型の液晶表示装置の場合、透光性を有する導電膜、代表的にはＩＴＯ、酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等を用いることが可能である。
【００６２】
このようにしてｎチャネルＴＦＴ６６１及びｐチャネルＴＦＴ６６２を有する駆動回路６６５と画素ＴＦＴ６６３及び容量素子６６４を有する画素部６６６を同一基板上に備えたアクティブマトリクス基板を作製することができる。
【００６３】
上記実施例１によれば、結晶性珪素膜５２１を陽極酸化することにより、該結晶性珪素膜５２１の表面に多孔質層を形成した後、結晶性珪素膜５２１を加熱することにより、結晶性珪素膜中に存在する不純物金属元素を多孔質層に偏析させ、結晶性珪素膜５３３中の不純物金属元素の濃度を低減させることができる。このようなゲッタリング方法では、従来のゲッタリング方法で必要とされるマスク絶縁膜のパターニング工程を省くことができるため、マスク削減になり製造コストを低減することができる。
【００６４】
また、本実施例１では、ゲッタリング領域に相当する多孔質層を結晶性珪素膜の表面に形成し、最終的には多孔質層をＣＭＰにより研磨除去している。このため、従来のゲッタリング方法のようなゲッタリングを目的とする領域を必要としない。したがって、活性層６１３〜６１６のパターンを形成する際の制約を低減することができ、活性層のパターン形成の自由度、ＴＦＴの配置の自由度を向上させることができる。また、半導体装置の小型化が容易に実現可能となる。
【００６５】
（実施例２）
図５（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の実施例２によるＬＣＤ基板の作製方法を示す断面図である。実施例２は、石英基板と高温プロセスを用いたＬＣＤ基板の作製方法である。
【００６６】
まず、図５（Ａ）に示すように、石英基板３１０上に下地絶縁膜３１１を形成する。この下地絶縁膜３１１は、実施例１と同様に酸化窒化シリコン膜３１１ａ，３１１ｂを積層したものである。
【００６７】
次に、下地絶縁膜３１１の上に厚さが１００〜１５０ｎｍ（多孔質除去の時に活性層も削れてしまうためその分厚めに膜厚を設定しておくべく、好ましくは厚さが１２０ｎｍ以上）の非晶質珪素膜３１２を成膜する。次いで、非晶質珪素膜３１２の上にマスク絶縁膜としての酸化珪素膜３１３，３１４をプラズマＣＶＤ法により成膜し、この酸化珪素膜に開口部３１５を設ける。次いで、開口部３１５内及び酸化珪素膜３１３，３１４の上に、実施例１と同様の触媒元素含有層３１６を形成する。
【００６８】
次いで、触媒元素含有層３１６を含む石英基板３１０を加熱する。この際の加熱条件は、温度が５７０℃で加熱時間が１４時間とする。これにより、図５（Ｂ）に示すように、触媒元素の作用により矢印のように開口部３１５から石英基板表面と平行な方向に結晶性珪素膜３２１，３２２が成長する。このようにして形成された結晶性珪素膜３２１，３２２は棒状又は針状の結晶が集合して成り、その各々の結晶は、巨視的にはある特定の方向性を持って成長しているため、結晶粒の成長方向が揃っている。また、各々の結晶は、特定方位の配向率が高いという特徴がある。
次いで、酸化珪素膜３１３，３１４を除去する。
【００６９】
この後、結晶性珪素膜３２１，３２２の表面を陽極酸化することにより、該結晶性珪素膜の表面に厚さ５０ｎｍ程度の多孔質層（図示せず）を形成する。この際の陽極酸化の方法及び条件は、実施の形態１と同様とする。このような多孔質層を形成した結果、多孔質層下の結晶性珪素膜（即ち活性層）の厚さは５０ｎｍ程度であることが好ましい。
次いで、
【００７０】
次いで、石英基板を洗浄し乾燥させ、多孔質層を含む石英基板全体を加熱することにより、結晶性珪素膜３２１，３２２中に存在する金属元素であるニッケルを表面側の多孔質層に移動させる。この際の加熱条件は、温度が５００〜１０００℃、加熱時間が１〜２４時間とし、好ましくは、温度が６００〜８５０℃、加熱時間が１〜１２時間、さらに好ましくは、温度が８００℃、加熱時間が１時間である。
【００７１】
次に、結晶性珪素膜の表面の多孔質層をＣＭＰで研磨することにより、図５（Ｃ）に示すように多孔質層が除去され、結晶性珪素膜３３１，３３２が形成される。このようにしてゲッタリングを行うことにより、結晶性珪素膜中の不純物金属元素の濃度を１×１０１７／ｃｍ３以下（ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析法）の測定限界以下）とすることが好ましく、より好ましくはＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合高周波プラズマ分光質量分析法）により５×１０１６／ｃｍ３以下とすることである。
【００７２】
次いで、結晶性珪素膜３３１，３３２を加熱することにより、該結晶性珪素膜の表面を平坦化する。この際の加熱条件は、３％〜１００％の水素雰囲気で、温度が石英基板の歪み点（１０６０℃）より低い温度、例えば９００〜１０５０℃とする。
【００７３】
次いで、結晶性珪素膜３３１，３３２の表面に厚さ２０ｎｍ程度のＳｉＯ２膜を成膜する。この後、結晶性珪素膜の表面を熱酸化し、結晶性珪素膜の表面の酸化膜をウエットエッチングにより除去する。これにより、結晶性珪素膜の欠陥密度を下げることができる。
【００７４】
この後、実施例１で説明した図４（Ａ）〜（Ｃ）の工程を経て、アクティブマトリクス基板を作製する。
【００７５】
上記実施例２においても実施例１と同様の効果を得ることができる。
すなわち、結晶性珪素膜３２１，３２２を陽極酸化することにより、該結晶性珪素膜の表面に多孔質層を形成した後、結晶性珪素膜を加熱することにより、結晶性珪素膜中に存在する不純物金属元素を多孔質層に偏析させ、結晶性珪素膜中の不純物金属元素の濃度を低減させることができる。このようなゲッタリング方法では、従来のゲッタリング方法で必要とされるマスク絶縁膜のパターニング工程を省くことができるため、マスク削減になり製造コストを低減することができる。
【００７６】
また、本実施例２では、ゲッタリング領域に相当する多孔質層を結晶性珪素膜の表面に形成し、最終的には多孔質層をＣＭＰにより研磨除去している。このため、従来のゲッタリング方法のようなゲッタリングを目的とする領域を必要としない。したがって、活性層のパターンを形成する際の制約を低減することができ、活性層のパターン形成の自由度、ＴＦＴの配置の自由度を向上させることができる。また、半導体装置の小型化が容易に実現可能となる。
【００７７】
尚、上記実施例２では、開口部３１５を有する酸化珪素膜をマスク絶縁膜として用い、この開口部３１５内に触媒元素含有層３１６を形成し、加熱することにより、石英基板表面と平行な方向に結晶性珪素膜３２１，３２２を成長させているが、マスク絶縁膜を作製することなく、非晶質珪素膜の全面上に金属元素を含む溶液を塗布して触媒元素含有層を形成した後、５００〜６５０℃の温度で４〜２４時間（例えば、５００℃の温度で４時間）の加熱処理を行うことにより、実施例１とほぼ同様の方法で結晶性珪素膜を成長させることも可能である。
【００７８】
（実施例３）
図６は、本発明の実施例３によるアクティブマトリクス型液晶表示装置（液晶表示パネル）の作製方法を説明する断面図である。
本実施例では、実施例１又は実施例２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、図６を参照しつつ以下に説明する。
【００７９】
まず、実施例１又は実施例２に従い、図４（Ｃ）に示す状態のアクティブマトリクス基板を得た後、このアクティブマトリクス基板上に配向膜８１１を形成し、ラビング処理を行う。なお、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ても良い。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良い。
【００８０】
次いで、対向基板８０１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８０２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８０７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８０８を画素部に形成し、対向基板の全面に配向膜８１２を形成し、ラビング処理を施した。
【００８１】
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８０９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８１０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８０３等を適宜設けた。そして、公知の技術を用いてＦＰＣ（図示せず）を貼りつけた。このようにしてアクティブ型液晶モジュールを形成する。
【００８２】
次に、バックライト８０４、導光板８０５を設け、カバー８０６で覆うことにより、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８０６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８０３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。
【００８３】
尚、本発明は前述した実施例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、ＬＣＤ基板以外の基板に本発明を適用することも可能であり、また液晶表示装置以外の電気光学装置、半導体装置に本発明を適用することも可能である。
【００８４】
前記実施例に示した液晶表示装置は、様々な電子機器のディスプレイとして利用される。なお、電子機器とは、液晶表示装置を搭載した製品と定義する。その様な電子機器としては、ビデオカメラ、スチルカメラ、プロジェクター、プロジェクションＴＶ、ヘッドマウントディスプレイ、カーナビゲーション、パーソナルコンピュータ（ノート型を含む）、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話等）などが挙げられる。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、製造コストを低減した半導体装置の作製方法を提供することができる。また、１５族元素を添加するゲッタリング領域を無くすことにより、半導体層のパターン形成の自由度を向上させた半導体装置の作製方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明に係る実施の形態１によるゲッタリング方法を用いた半導体装置の作製方法を示す断面図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明に係る実施の形態２によるゲッタリング方法を用いた半導体装置の作製方法を示す断面図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の実施例１によるＬＣＤ基板の作製方法を示す断面図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の実施例１によるＬＣＤ基板の作製方法を示すものであり、図３（Ｃ）の次の工程を示す断面図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の実施例２によるＬＣＤ基板の作製方法を示す断面図である。
【図６】本発明の実施例３によるアクティブマトリクス型液晶表示装置（液晶表示パネル）の作製方法を説明する断面図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の原理を説明する断面図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｇ）は、従来のゲッタリング方法を用いた半導体装置の作製方法を示す断面図である。
【符号の説明】
１０，１１１，２１１，７１１…基板
１１，１１２，２１２，７１２…下地膜
１２，３１２，５１３…非晶質珪素膜
１３…Ｎｉ膜 １５…結晶性半導体薄膜
１５ａ…１５族添加領域
１５ｂ…１５族元素が添加されなかった領域
１６…マスク絶縁膜 １７…島状半導体層
１８…レーザ光又は強光
１１０…結晶性半導体膜を含む基板
１１３，１４１，２１３，２４１，５２１，５３３，７１３…結晶性半導体膜
１１４，２１４…対向電極 １１５，２１５…電解溶液
１２１，７１５…多孔質領域 １３１…研磨ヘッド
１３２…エッチング液 ３１０…石英基板
３１１，５１２…下地絶縁膜
３１１ａ，３１１ｂ，５１２ａ，５１２ｂ…酸化窒化シリコン膜
３１３，３１４…酸化珪素膜 ３１５…開口部
３１６…触媒元素含有層
３２１，３２２，３３１，３３２…結晶性珪素膜
５１１…ガラス基板 ５１４…触媒元素含有層
６１３〜６１６…活性層 ６１７…ゲイト絶縁膜
６１８，６２１ａ，６２２ａ，６２３ａ，６２４ａ…第１の導電膜
６１９，６２１ｂ，６２２ｂ，６２３ｂ，６２４ｂ…第２の導電膜
６２１〜６２４…第１〜第４のゲイト電極
６２１，６２２…低濃度不純物領域
６２３，６２４，６２５，６２６…ソース領域又はドレイン領域
６３０…第１の層間絶縁膜 ６４１…第２の層間絶縁膜
６４２〜６４９…配線 ６５０…第３の層間絶縁膜
６５１…画素電極 ６６４…容量素子
６６５…駆動回路 ６６６…画素部
７１４…金属元素 ８０１…対向基板
８０２…カラーフィルタ ８０３…偏光板
８０４…バックライト ８０５…導光板
８０６…カバー ８０７…平坦化膜
８０８…対向電極 ８０９…シール材
８１０…液晶材料 ８１１，８１２…配向膜
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の作製方法に係わり、特に製造コストを低減した半導体装置の作製方法に関する。また、半導体層のパターン形成の自由度を向上させた半導体装置の作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８（Ａ）〜（Ｇ）は、従来のゲッタリング方法を用いた半導体装置の作製方法を示す断面図である。シリコンなどの結晶質半導体を用いた電子デバイスを作製する場合、意図的若しくは非意図的に結晶質半導体に混入した金属不純物を低減する必要がある。この方法として、従来よりゲッタリング方法が知られている。
【０００３】
まず、図８（Ａ）に示すように、基板１０の表面に下地膜１１を形成し、下地膜１１上にプラズマＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等の気相法で非晶質半導体膜１２を成膜する。
【０００４】
次に、図８（Ｂ）に示すように、非晶質半導体膜１２に触媒元素を導入するために、非晶質半導体膜１２に接して金属元素を含む膜、例えばＮｉ膜１３を形成する。なお、触媒元素は非晶質半導体膜の結晶化を促進するための触媒である。次いで、図８（Ｃ）に示すように、非晶質半導体膜１２を４５０〜６５０℃の温度、１〜１２時間の加熱時間で加熱して金属元素、例えばＮｉを拡散させた結晶性半導体薄膜１５を形成する。
【０００５】
次いで、結晶性半導体膜１５にレーザ光又は強光１８を照射して、結晶性半導体膜１５中においてシリサイド状態で局在しているニッケルを拡散しやすい状態にする。
【０００６】
次に、図８（Ｅ）に示すように、結晶性半導体膜１５上にマスク絶縁膜１６を形成する。そして、マスク絶縁膜１６をマスクとして選択的に１５族元素を添加することにより、結晶性半導体膜１５に１５族添加領域１５ａを形成する。１５族元素が添加されなかった領域１５ｂを便宜上、被ゲッタリング領域と呼ぶ。
【０００７】
この後、図８（Ｆ）に示すように、５００〜８５０℃で加熱することにより、被ゲッタリング領域１５ｂに残存した触媒元素が１５族元素添加領域１５ａへ拡散し、そこに吸い取られる。次いで、図８（Ｇ）に示すように、領域１５ｂを島状にパターニングすることにより、下地１１上には島状半導体層１７が形成される。この半導体層１７を用いてＴＦＴ（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の半導体素子を作製すればよい。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−１３３５９４号公報（８頁、図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のゲッタリング方法では、１５族元素を選択的に添加するためのマスク絶縁膜１６をパターニング形成しなければならないため、そのパターニングの工程が必要となり、この工程がコスト低減の障害要因となっている。
【００１０】
また、従来のゲッタリング方法では、１５族元素を添加するゲッタリング領域１５ａが必要となるが、このゲッタリング領域１５ａは島状半導体層１７として使用できず、最終的に除去される。このような島状半導体層として使用できないゲッタリング領域１５ａが必要となることから、このゲッタリング領域が半導体層のパターンを形成する際の制約となったり、半導体装置面積が大きくなることがある。
【００１１】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、製造コストを低減した半導体装置の作製方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、１５族元素を添加するゲッタリング領域を無くすことにより、半導体層のパターン形成の自由度を向上させた半導体装置の作製方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、次のような発明を考案した。
図７（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の原理を説明する断面図である。
まず、図７（Ａ）に示すように、基板７１１の上に下地膜７１２を形成し、この下地膜７１１上に金属元素７１４を含む結晶性半導体膜７１３を形成する。
【００１３】
次に、図７（Ｂ）に示すように、結晶性半導体膜７１３の表面にゲッタリング領域として作用する多孔質領域７１５を形成する。多孔質領域７１５も結晶性半導体膜であるが、多孔質領域は結晶性半導体の疎な領域となることで非晶質化される。半導体膜の不純物金属元素の固溶度は、結晶質より非晶質の方が大きい。従って、多孔質領域を含む結晶性半導体膜に熱処理を行うことで、図７（Ｃ）に示すように、不純物金属元素の固溶度の高い多孔質領域７１５に不純物金属元素を凝集させることができる。これにより、結晶性半導体膜７１３中の不純物金属元素の濃度が減少する。具体的には、不純物金属元素の濃度を８×１０１８／ｃｍ３から３×１０１６／ｃｍ３程度まで低減させることが可能である。
【００１４】
本発明に係る半導体装置の作製方法は、不純物が含まれている半導体膜を形成する工程と、前記半導体膜の表面に多孔質領域を形成する工程と、前記多孔質領域及び前記半導体膜を加熱することにより、該半導体膜中の不純物を該多孔質領域に偏析させてゲッタリングを行う工程と、を具備することを特徴とする。
【００１５】
上記半導体装置の作製方法によれば、半導体膜の表面に多孔質領域を形成した後、多孔質領域及び半導体膜を加熱することにより、半導体膜中に存在する不純物を多孔質領域に偏析させ、半導体膜中の不純物の濃度を低減させることができる。このようなゲッタリング方法では、従来のゲッタリング方法で必要とされるマスク絶縁膜のパターニング工程を省くことができるため、マスク削減になり製造コストを低減することができる。
【００１６】
本発明に係る半導体装置の作製方法は、基板上に下地膜を形成する工程と、前記下地膜上に不純物が含まれている半導体膜を形成する工程と、前記半導体膜の表面に多孔質領域を形成する工程と、前記多孔質領域及び前記半導体膜を加熱することにより、該半導体膜中の不純物を該多孔質領域に偏析させてゲッタリングを行う工程と、を具備することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る半導体装置の作製方法においては、前記基板がガラス基板又は石英基板であることも可能である。
【００１８】
また、本発明に係る半導体装置の作製方法において、前記多孔質領域を形成する工程は、前記半導体膜を陽極酸化することにより、該半導体膜の表面に多孔質領域を形成する工程であることが好ましい。
【００１９】
本発明に係る半導体装置の作製方法は、酸に対する耐食性を有する保護膜が表面に形成されたガラス基板を用意し、前記ガラス基板上に下地膜を形成する工程と、前記下地膜上に不純物が含まれている半導体膜を形成する工程と、前記半導体膜を陽極酸化することにより、該半導体膜の表面に多孔質領域を形成する工程と、前記多孔質領域及び前記半導体膜を加熱することにより、該半導体膜中の不純物を該多孔質領域に偏析させてゲッタリングを行う工程と、を具備することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係る半導体装置の作製方法において、前記不純物は、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐａ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）の群より選ばれた１種又は複数種の金属元素であることも可能である。
【００２１】
また、本発明に係る半導体装置の作製方法においては、前記ゲッタリングを行う工程の後に、前記多孔質領域を除去する工程をさらに具備することも可能である。
【００２２】
本発明に係る半導体装置の作製方法は、基板上に下地膜を形成する工程と、
前記下地膜上に非晶質珪素膜を形成する工程と、前記非晶質珪素膜上に金属を含む溶液を塗布し、熱処理を行うことにより、前記下地膜上に不純物金属を含む結晶性珪素膜を形成する工程と、前記結晶性珪素膜を陽極酸化することにより、該結晶性珪素膜の表面に多孔質領域を形成する工程と、前記多孔質領域及び前記結晶性珪素膜を加熱することにより、該結晶性珪素膜中の不純物金属を該多孔質領域に偏析させてゲッタリングを行う工程と、前記多孔質領域を除去する工程と、を具備することを特徴とする。
【００２３】
本発明に係る半導体装置の作製方法は、基板上に下地膜を形成する工程と、前記下地膜上に非晶質珪素膜を形成する工程と、前記非晶質珪素膜上に開口部を有するマスク膜を形成する工程と、前記開口部内及び前記マスク膜上に金属を含む溶液を塗布し、熱処理を行うことにより、前記下地膜上に不純物金属を含む結晶性珪素膜を形成する工程と、前記マスク膜を除去する工程と、前記結晶性珪素膜を陽極酸化することにより、該結晶性珪素膜の表面に多孔質領域を形成する工程と、前記多孔質領域及び前記結晶性珪素膜を加熱することにより、該結晶性珪素膜中の不純物金属を該多孔質領域に偏析させてゲッタリングを行う工程と、前記多孔質領域を除去する工程と、を具備することを特徴とする。
【００２４】
また、本発明に係る半導体装置の作製方法においては、前記基板がガラス基板又は石英基板であることも可能である。
【００２５】
また、本発明に係る半導体装置の作製方法においては、前記多孔質領域を除去する工程の後に、前記結晶性珪素膜を用いてＴＦＴを形成する工程をさらに具備することも可能である。
上記半導体装置の作製方法によれば、ゲッタリング領域に相当する多孔質領域を結晶性珪素膜の表面に形成し、最終的には多孔質領域を除去しているため、従来のゲッタリング方法のようなゲッタリングを目的とする領域を必要としない。したがって、活性層のパターンを形成する際の制約を低減することができ、活性層のパターン形成の自由度、例えばＴＦＴの配置の自由度を向上させることができる。
【００２６】
また、本発明に係る半導体装置の作製方法において、前記ＴＦＴを形成する工程は、前記結晶性珪素膜上にゲイト絶縁膜を形成し、該ゲイト絶縁膜上にゲイト電極を形成し、前記結晶性珪素膜に不純物を導入することによりＴＦＴを形成する工程であることも可能である。
【００２７】
また、本発明に係る半導体装置の作製方法においては、前記ＴＦＴを形成する工程の後に、配線を形成する工程及び画素電極を形成する工程をさらに具備することも可能である。
【００２８】
また、本発明に係る半導体装置の作製方法において、前記多孔質領域を除去する工程は、前記多孔質領域をＣＭＰ研磨又はエッチングすることにより該多孔質領域を除去する工程であることも可能である。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
図１（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明に係る実施の形態１によるゲッタリング方法を用いた半導体装置の作製方法を示す断面図である。図１（Ａ）は、結晶性半導体膜を陽極酸化する工程を示す構成図である。図１（Ｂ）は、陽極酸化で形成された多孔質領域に金属元素を偏析させる工程を示す断面図である。図１（Ｃ）は、金属元素を偏析させた多孔質領域を研磨除去する工程を示す断面図である。図１（Ｄ）は、多孔質領域を除去した後の状態を示す断面図である。
【００３０】
まず、図１（Ａ）に示すように、基板１１１の表面に下地膜１１２を成膜する。この基板１１１としては、例えば、低温プロセス用のガラス基板を用いても良いし、高温プロセス用の石英基板を用いても良い。前記下地膜１１２としては、例えば厚さが１０〜２００ｎｍの無機絶縁膜を用いることができる。
【００３１】
次いで、下地膜１１２上にシリコンからなる非晶質半導体膜を公知の成膜方法により形成する。この非晶質半導体膜の膜厚は次のように決めることが好ましい。後述するゲッタリング層としての多孔質領域（多孔質層）１２１と活性層としての結晶性半導体膜１４１との膜厚比率が１：１に近い方が金属元素のゲッタリング効率が良くなる。従って、このような膜厚比率となるように非晶質半導体膜の膜厚を決めることが好ましい。
【００３２】
次いで、この非晶質半導体膜上に金属元素を含む溶液を添加する。前記金属元素としては、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐａ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）などの群から選ばれた一種または複数種を用いることが好ましい。次いで、この溶液及び非晶質半導体膜を加熱することにより、下地膜１１２上の非晶質半導体膜が結晶性半導体膜１１３となる。即ち、下地膜１１２上には結晶性半導体膜１１３が形成される。
【００３３】
この後、上記のようにして形成された結晶性半導体膜１１３の表面を陽極酸化する。すなわち、図１（Ａ）に示すように、結晶性半導体膜１１３を含む基板１１０を、電解溶液１１５の入った水槽に浸す。この電解溶液１１５は、濃度５〜５０％のＨＦ溶液であって、陽極酸化により発生する水素を除去するためのエタノールを添加した溶液を用いる。そして、結晶性半導体膜１１３に対向する位置にＰｔなどからなる対向電極１１４を配置する。結晶性半導体膜１１３をクリップなどで挟んで対向電極１１４と電気的に接続し、結晶性半導体膜１１３を陽極とし、対向電極１１４を陰極とし、両電極間に電界を加える。この際の陽極電流値は５〜３００ｍＡ／ｃｍ２とする。陽極酸化時の電解溶液１１５の温度は５〜７０℃とする。このようにして結晶性半導体膜１１３を陽極酸化する。
【００３４】
なお、基板１１１にガラスを用いる場合、ガラスはＨＦに溶解するので、ＨＦからガラス基板を保護する保護膜をガラス基板（図１（Ａ）に示す領域１１１に相当する部分）に形成することが好ましい。この保護膜としては、不純物量が少なく、かつ酸に対する耐食性の強い膜であれば種々の膜を用いることも可能であるが、例えば、酸化ケイ素膜、窒化珪素膜、炭化珪素膜、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜等を用いることも可能である。このような膜を用いた場合の保護膜の膜厚は、１０〜５００ｎｍが好ましく、より好ましくは３０〜２００ｎｍである。
【００３５】
次に、図１（Ｂ）に示すように、陽極酸化を行った後、水槽から基板１１０を取り出す。陽極酸化により結晶性半導体膜１１３の表面には多孔質領域１２１が形成されている。この基板の表面を水で洗浄し、乾燥させる。この後、基板全体を加熱することにより、結晶性半導体膜１１３中に存在する金属元素を表面側の多孔質領域１２１に移動させる。この際の加熱条件は、窒素雰囲気中で、温度が４５０〜６００℃、加熱時間が１〜２４時間とする。
【００３６】
この後、図１（Ｃ）に示すように、結晶性半導体膜１１３の表面の多孔質領域１２１に研磨ヘッド１３１を押し当ててＣＭＰ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）により研磨する。これにより、図１（Ｄ）に示すように多孔質領域１２１が除去され、平坦な表面を有する結晶性半導体膜１４１が形成される。このようにしてゲッタリングを行うことにより、結晶性半導体膜１４１中の金属元素の濃度を低くする。
【００３７】
上記実施の形態１によれば、結晶性半導体膜１１３を陽極酸化することにより、該結晶性半導体膜１１３の表面に多孔質領域１２１を形成した後、結晶性半導体膜１１３を加熱することにより、結晶性半導体膜中に存在する金属元素を多孔質領域１２１に偏析させ、結晶性半導体膜１４１中の金属元素の濃度を低減させることができる。このようなゲッタリング方法では、従来のゲッタリング方法で必要とされるマスク絶縁膜のパターニング工程を省くことができるため、マスク削減になり製造コストを低減することができる。
【００３８】
また、実施の形態１では、ゲッタリング領域に相当する多孔質領域１２１を結晶性半導体膜の表面に形成し、最終的には多孔質領域１２１をＣＭＰにより研磨除去している。このため、従来のゲッタリング方法のようなゲッタリングを目的とする領域を必要としない。したがって、半導体層のパターンを形成する際の制約を低減することができ、半導体層のパターン形成の自由度、例えばＴＦＴ（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の配置の自由度を向上させることができる。また、半導体装置の小型化が容易に実現可能となる。
【００３９】
（実施の形態２）
図２（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明に係る実施の形態２によるゲッタリング方法を用いた半導体装置の作製方法を示す断面図である。
【００４０】
まず、図２（Ａ）に示すように、基板２１１の表面に下地膜２１２を成膜する。基板２１１及び下地膜２１２は実施の形態１と同様のものを用いる。次いで、下地膜２１２上に非晶質半導体膜を形成し、この非晶質半導体膜上に金属元素を含む溶液を添加する。ここで用いることができる金属元素は実施の形態１の場合と同様である。また、非晶質半導体膜の膜厚は実施の形態１の場合と同様にする。次いで、この溶液及び非晶質半導体膜を加熱することにより、下地膜２１２上の非晶質半導体膜が結晶性半導体膜２１３となる。
【００４１】
この後、結晶性半導体膜２１３の表面を陽極酸化する。すなわち、図２（Ａ）に示すように、結晶性半導体膜２１３を含む基板を、電解溶液２１５の入った水槽に浸す。この電解溶液２１５は、実施の形態１の場合と同様である。そして、結晶性半導体膜２１３に対向する位置にＰｔなどからなる対向電極２１４を配置し、結晶性半導体膜２１３を陽極とし、対向電極２１４を陰極とし、両電極間に電界を加える。この際の陽極電流値、電解溶液の温度は実施の形態１と同様とする。このようにして結晶性半導体膜２１３を陽極酸化する。
【００４２】
次に、図２（Ｂ）に示すように、陽極酸化を行った後、水槽から基板を取り出す。陽極酸化により結晶性半導体膜２１３の表面には多孔質領域１２１が形成されている。この基板の表面を水で洗浄し、乾燥させる。この後、基板全体を加熱することにより、結晶性半導体膜２１３中に存在する金属元素を表面側の多孔質領域１２１に移動させる。この際の加熱条件は、実施の形態１と同様とする。
【００４３】
この後、図２（Ｃ）に示すように、エッチング液１３２の入った水槽に多孔質領域１２１を有する基板２１１を浸す。これにより、結晶性半導体膜の多孔質領域１２１が選択的にエッチングされ除去される。前記エッチング液１３２としては、例えばフッ酸と過酸化水素の混合液を用いる。混合比は、例えば、ＨＦ：Ｈ２Ｏ２＝１：５を用いる。
【００４４】
次に、水槽から基板を取り出し、基板を洗浄し、乾燥させる。このようにして多孔質領域１２１が除去され、結晶性半導体膜２４１が形成される。次いで、結晶性半導体膜２４１にレーザ光（図示せず）を照射することにより、図２（Ｄ）に示すように、結晶性半導体膜２４１の表面を平坦化する。この際のレーザ照射条件は、窒素雰囲気で、半導体に吸収される波長域のレーザ光、例えば波長が３０８ｎｍのＸｅＣｌのレーザ光を用い、周波数３０Ｈｚでレーザ光のエネルギー密度が４５０〜５００ｍＪ／ｃｍ２とする。このようにしてゲッタリングを行うことにより、結晶性半導体膜２４１中の金属元素の濃度を低くする。
【００４５】
上記実施の形態２においても実施の形態１と同様の効果を得ることができる。すなわち、実施の形態２のゲッタリング方法は、結晶性半導体膜中に存在する金属元素を多孔質領域１２１に偏析させ、結晶性半導体膜２４１中の金属元素の濃度を低減させるものである。このゲッタリング方法では、従来のゲッタリング方法で必要とされるマスク絶縁膜のパターニング工程を省くことができるため、マスク削減になり製造コストを低減することができる。
【００４６】
また、従来のゲッタリング方法のようなゲッタリングを目的とする領域を必要としないため、半導体層のパターン形成の自由度、例えばＴＦＴ（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の配置の自由度を向上させることができる。また、半導体装置の小型化が容易に実現可能となる。
【００４７】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。
【００４８】
【実施例】
（実施例１）
図３（Ａ）〜（Ｃ）及び図４（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の実施例１によるＬＣＤ（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ）基板の作製方法を示す断面図である。実施例１は、ガラス基板と低温プロセスを用いたＬＣＤ基板の作製方法である。
【００４９】
まず、図３（Ａ）に示すように、バリウムホウケイ酸ガラス又はアルミノホウケイ酸ガラス等からなるガラス基板５１１を用意し、このガラス基板５１１上に酸化窒化シリコン膜５１２ａ，５１２ｂを積層した下地絶縁膜５１２を形成する。即ち、基板５１１の上にＳｉＨ４、ＮＨ３、Ｎ２Ｏから形成される酸化窒化シリコン膜５１２ａを５０ｎｍの膜厚で成膜し、この酸化窒化シリコン膜５１２ａの上にＳｉＨ４、Ｎ２Ｏから形成される酸化窒化シリコン膜５１２ｂを１００ｎｍの膜厚で成膜する。なお、下地絶縁膜５１２は、ガラス基板中に含まれるアルカリ金属が半導体層中に拡散しないようにバリア膜として形成するものであるため、石英基板を用いる場合には下地絶縁膜を形成する工程を省略することも可能である。
【００５０】
次に、下地絶縁膜５１２の上に厚さ１００〜１５０ｎｍ（多孔質除去の時に活性層も削れてしまうためその分厚めに膜厚を設定しておくべく、好ましくは厚さが１２０ｎｍ以上）の非晶質珪素膜５１３をプラズマＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法もしくはスパッタ法を用いて成膜する。次いで、非晶質珪素膜５１３の上に、金属元素を含む溶液、例えば重量換算で１〜１００ｐｐｍのニッケルを含む酢酸ニッケル塩溶液をスピナーでスピンコート法により塗布して触媒元素含有層５１４を形成する。なお、ここでは、ニッケルを含む溶液を用いているが、他の金属元素を含む溶液を用いることも可能である。他の金属元素としては、鉄、コバルト、ルテニウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、銅、金などの群より選ばれた１種又は複数種を用いることも可能である。
【００５１】
この後、図３（Ｂ）に示すように、例えば５００℃の温度、１時間の加熱時間で基板５１１を加熱処理することにより、非晶質珪素膜が含有する水素を放出させる。次に、基板５１１を５００〜６５０℃の温度で１〜２４時間の加熱時間（例えば５００℃で４時間の加熱時間）で加熱することにより、下地絶縁膜５１２上に結晶性珪素膜５２１を形成する。この際の加熱方法はレーザ照射によるものであっても良い。
【００５２】
次に、結晶性珪素膜５２１の表面を陽極酸化することにより、該結晶性珪素膜の表面に厚さ５０ｎｍ程度の多孔質層（図示せず）を形成する。この際の陽極酸化の方法及び条件は、実施の形態１と同様とする。このような多孔質層を形成した結果、多孔質層下の結晶性珪素膜（即ち活性層）の厚さは５０ｎｍ程度であることが好ましい。
【００５３】
この後、多孔質層を含むガラス基板全体を加熱することにより、結晶性珪素膜５２１中に存在する金属元素であるニッケルを表面側の多孔質層に移動させる。この際の加熱条件は、窒素雰囲気中で、温度が５５０℃、加熱時間が４時間とする。Ｎｉを添加し、加熱、レーザ照射等により作製された本実施例の結晶性珪素膜は、粒内欠陥が少ないため、５５０℃の低温でゲッタリングが可能となる。
【００５４】
次に、結晶性珪素膜の表面の多孔質層をＣＭＰで研磨することにより、図３（Ｃ）に示すように多孔質層が除去され、平坦な表面を有する結晶性珪素膜５３３が形成される。このようにしてゲッタリングを行うことにより、結晶性珪素膜５３３中の不純物金属元素の濃度を１×１０１７／ｃｍ３以下（ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析法）の測定限界以下）とすることが好ましく、より好ましくはＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合高周波プラズマ分光質量分析法）により５×１０１６／ｃｍ３以下とすることである。
【００５５】
この後、図４（Ａ）に示すように、不純物金属元素の濃度を低くした結晶性珪素膜５３３を所望の形状にエッチングすることにより、下地絶縁膜５１２上には該結晶性珪素膜からなる活性層６１３〜６１６が形成される。次いで、活性層６１３〜６１６及び下地絶縁膜５１２の上にプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法によりゲイト絶縁膜６１７を形成する。この後、ｎチャネル型ＴＦＴとなる半導体膜（図４（Ａ）に示す領域６１３，６１５）のチャネル形成領域以外の領域に、ｎ型を付与する不純物を選択的に添加する。次いで、ゲイト絶縁膜６１７の上に膜厚が３０ｎｍ程度の窒化タンタル膜からなる第１の導電膜６１８を成膜する。次いで、第１の導電膜６１８の上に膜厚が３７０ｎｍ程度のタングステン膜からなる第２の導電膜６１９を成膜する。
【００５６】
なお、ここでは第１の導電膜６１８に窒化タンタル膜を用い、第２の導電膜６１９にタングステン膜を用いているが、これに限定されるものではなく、第１及び第２の導電膜６１８，６１９それぞれに、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、ネオジム（Ｎｄ）からなる群から選ばれた元素からなる膜、前記群から選ばれた１又は複数の元素を少なくとも主成分とする合金材料若しくは化合物材料からなる膜、又は、銀−銅−パラジウム合金（ＡｇＰｄＣｕ合金）膜を用いることも可能である。
【００５７】
この後、特開２０００−２４３９７５号公報の実施例１に示されているような公知の手法を用いることによりアクティブマトリクス基板を作製する。
すなわち、図４（Ｂ）に示すように、第１及び第２の導電膜６１８，６１９をパターニングすることにより、ゲイト絶縁膜６１７上には第１及び第２の導電膜６２１ａ，６２１ｂからなる第１のゲイト電極６２１、第１及び第２の導電膜６２２ａ，６２２ｂからなる第２のゲイト電極６２２、第１及び第２の導電膜６２３ａ，６２３ｂからなる第３のゲイト電極６２３、第１及び第２の導電膜６２４ａ，６２４ｂからなる第４のゲイト電極６２４が形成される。なお、ここでは第１及び第２の導電膜からなるゲイト電極を形成しているが、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）等の１層の導電膜からなるゲイト電極を形成することも可能である。
【００５８】
次いで、Ｎ−ＴＦＴ及びＰ−ＴＦＴそれぞれにＶ族及びＩＩＩ族の不純物元素をドーピングする。これにより、Ｎ−ＴＦＴの活性層には低濃度不純物領域６２１，６２２及びソース領域又はドレイン領域６２３，６２４が形成され、Ｐ−ＴＦＴの活性層にはソース領域又はドレイン領域６２５，６２６が形成される。次いで、ゲイト電極を含む全面上にプラズマＣＶＤ法による膜厚５０ｎｍ程度の窒化シリコン膜等からなる無機絶縁膜である第１の層間絶縁膜６３０を形成する。
【００５９】
次に、図４（Ｃ）に示すように、第１の層間絶縁膜６３０の上にプラズマＣＶＤ法による膜厚５３０ｎｍ程度の酸化シリコン膜等からなる無機絶縁膜である第２の層間絶縁膜６４１を形成する。次いで、第１、第２の層間絶縁膜６３０，６４１及びゲイト絶縁膜６１７にコンタクトホールを形成する。次いで、このコンタクトホール内及び第２の層間絶縁膜６４１上にチタン膜とアルミニウム膜を積層した導電膜を形成し、この導電膜を所望の形状にエッチングすることにより、第２の層間絶縁膜６４１上には配線６４２〜６４９が形成される。
【００６０】
次いで、膜厚が５３０ｎｍ程度のアクリル樹脂を塗布し、２５０℃にて１時間焼成することにより、配線６４２〜６４９を含む全面上には有機樹脂絶縁膜からなる第３の層間絶縁膜６５０を形成する。次いで、第３の層間絶縁膜６５０にコンタクトホールを形成する。次いで、このコンタクトホール内及び第３の層間絶縁膜６５０上に膜厚が１００ｎｍのＩＴＯ（酸化インジウム酸化スズ合金）からなる導電膜を形成し、この導電膜を所望の形状にエッチングすることにより、第３の層間絶縁膜６５０上にはＩＴＯからなる画素電極６５１が形成される。
【００６１】
なお、ここでは画素電極６５１の材料にＩＴＯを用いているが、これに限定されるものではなく、画素電極に他の材料を用いることも可能である。例えば、反射型の液晶表示装置の場合、光反射率の高い金属膜、代表的にはアルミニウム又は銀を主成分とする材料膜、又はそれらの積層膜等を用いることが可能であり、透過型の液晶表示装置の場合、透光性を有する導電膜、代表的にはＩＴＯ、酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等を用いることが可能である。
【００６２】
このようにしてｎチャネルＴＦＴ６６１及びｐチャネルＴＦＴ６６２を有する駆動回路６６５と画素ＴＦＴ６６３及び容量素子６６４を有する画素部６６６を同一基板上に備えたアクティブマトリクス基板を作製することができる。
【００６３】
上記実施例１によれば、結晶性珪素膜５２１を陽極酸化することにより、該結晶性珪素膜５２１の表面に多孔質層を形成した後、結晶性珪素膜５２１を加熱することにより、結晶性珪素膜中に存在する不純物金属元素を多孔質層に偏析させ、結晶性珪素膜５３３中の不純物金属元素の濃度を低減させることができる。このようなゲッタリング方法では、従来のゲッタリング方法で必要とされるマスク絶縁膜のパターニング工程を省くことができるため、マスク削減になり製造コストを低減することができる。
【００６４】
また、本実施例１では、ゲッタリング領域に相当する多孔質層を結晶性珪素膜の表面に形成し、最終的には多孔質層をＣＭＰにより研磨除去している。このため、従来のゲッタリング方法のようなゲッタリングを目的とする領域を必要としない。したがって、活性層６１３〜６１６のパターンを形成する際の制約を低減することができ、活性層のパターン形成の自由度、ＴＦＴの配置の自由度を向上させることができる。また、半導体装置の小型化が容易に実現可能となる。
【００６５】
（実施例２）
図５（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の実施例２によるＬＣＤ基板の作製方法を示す断面図である。実施例２は、石英基板と高温プロセスを用いたＬＣＤ基板の作製方法である。
【００６６】
まず、図５（Ａ）に示すように、石英基板３１０上に下地絶縁膜３１１を形成する。この下地絶縁膜３１１は、実施例１と同様に酸化窒化シリコン膜３１１ａ，３１１ｂを積層したものである。
【００６７】
次に、下地絶縁膜３１１の上に厚さが１００〜１５０ｎｍ（多孔質除去の時に活性層も削れてしまうためその分厚めに膜厚を設定しておくべく、好ましくは厚さが１２０ｎｍ以上）の非晶質珪素膜３１２を成膜する。次いで、非晶質珪素膜３１２の上にマスク絶縁膜としての酸化珪素膜３１３，３１４をプラズマＣＶＤ法により成膜し、この酸化珪素膜に開口部３１５を設ける。次いで、開口部３１５内及び酸化珪素膜３１３，３１４の上に、実施例１と同様の触媒元素含有層３１６を形成する。
【００６８】
次いで、触媒元素含有層３１６を含む石英基板３１０を加熱する。この際の加熱条件は、温度が５７０℃で加熱時間が１４時間とする。これにより、図５（Ｂ）に示すように、触媒元素の作用により矢印のように開口部３１５から石英基板表面と平行な方向に結晶性珪素膜３２１，３２２が成長する。このようにして形成された結晶性珪素膜３２１，３２２は棒状又は針状の結晶が集合して成り、その各々の結晶は、巨視的にはある特定の方向性を持って成長しているため、結晶粒の成長方向が揃っている。また、各々の結晶は、特定方位の配向率が高いという特徴がある。
次いで、酸化珪素膜３１３，３１４を除去する。
【００６９】
この後、結晶性珪素膜３２１，３２２の表面を陽極酸化することにより、該結晶性珪素膜の表面に厚さ５０ｎｍ程度の多孔質層（図示せず）を形成する。この際の陽極酸化の方法及び条件は、実施の形態１と同様とする。このような多孔質層を形成した結果、多孔質層下の結晶性珪素膜（即ち活性層）の厚さは５０ｎｍ程度であることが好ましい。
次いで、
【００７０】
次いで、石英基板を洗浄し乾燥させ、多孔質層を含む石英基板全体を加熱することにより、結晶性珪素膜３２１，３２２中に存在する金属元素であるニッケルを表面側の多孔質層に移動させる。この際の加熱条件は、温度が５００〜１０００℃、加熱時間が１〜２４時間とし、好ましくは、温度が６００〜８５０℃、加熱時間が１〜１２時間、さらに好ましくは、温度が８００℃、加熱時間が１時間である。
【００７１】
次に、結晶性珪素膜の表面の多孔質層をＣＭＰで研磨することにより、図５（Ｃ）に示すように多孔質層が除去され、結晶性珪素膜３３１，３３２が形成される。このようにしてゲッタリングを行うことにより、結晶性珪素膜中の不純物金属元素の濃度を１×１０１７／ｃｍ３以下（ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析法）の測定限界以下）とすることが好ましく、より好ましくはＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合高周波プラズマ分光質量分析法）により５×１０１６／ｃｍ３以下とすることである。
【００７２】
次いで、結晶性珪素膜３３１，３３２を加熱することにより、該結晶性珪素膜の表面を平坦化する。この際の加熱条件は、３％〜１００％の水素雰囲気で、温度が石英基板の歪み点（１０６０℃）より低い温度、例えば９００〜１０５０℃とする。
【００７３】
次いで、結晶性珪素膜３３１，３３２の表面に厚さ２０ｎｍ程度のＳｉＯ２膜を成膜する。この後、結晶性珪素膜の表面を熱酸化し、結晶性珪素膜の表面の酸化膜をウエットエッチングにより除去する。これにより、結晶性珪素膜の欠陥密度を下げることができる。
【００７４】
この後、実施例１で説明した図４（Ａ）〜（Ｃ）の工程を経て、アクティブマトリクス基板を作製する。
【００７５】
上記実施例２においても実施例１と同様の効果を得ることができる。
すなわち、結晶性珪素膜３２１，３２２を陽極酸化することにより、該結晶性珪素膜の表面に多孔質層を形成した後、結晶性珪素膜を加熱することにより、結晶性珪素膜中に存在する不純物金属元素を多孔質層に偏析させ、結晶性珪素膜中の不純物金属元素の濃度を低減させることができる。このようなゲッタリング方法では、従来のゲッタリング方法で必要とされるマスク絶縁膜のパターニング工程を省くことができるため、マスク削減になり製造コストを低減することができる。
【００７６】
また、本実施例２では、ゲッタリング領域に相当する多孔質層を結晶性珪素膜の表面に形成し、最終的には多孔質層をＣＭＰにより研磨除去している。このため、従来のゲッタリング方法のようなゲッタリングを目的とする領域を必要としない。したがって、活性層のパターンを形成する際の制約を低減することができ、活性層のパターン形成の自由度、ＴＦＴの配置の自由度を向上させることができる。また、半導体装置の小型化が容易に実現可能となる。
【００７７】
尚、上記実施例２では、開口部３１５を有する酸化珪素膜をマスク絶縁膜として用い、この開口部３１５内に触媒元素含有層３１６を形成し、加熱することにより、石英基板表面と平行な方向に結晶性珪素膜３２１，３２２を成長させているが、マスク絶縁膜を作製することなく、非晶質珪素膜の全面上に金属元素を含む溶液を塗布して触媒元素含有層を形成した後、５００〜６５０℃の温度で４〜２４時間（例えば、５００℃の温度で４時間）の加熱処理を行うことにより、実施例１とほぼ同様の方法で結晶性珪素膜を成長させることも可能である。
【００７８】
（実施例３）
図６は、本発明の実施例３によるアクティブマトリクス型液晶表示装置（液晶表示パネル）の作製方法を説明する断面図である。
本実施例では、実施例１又は実施例２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、図６を参照しつつ以下に説明する。
【００７９】
まず、実施例１又は実施例２に従い、図４（Ｃ）に示す状態のアクティブマトリクス基板を得た後、このアクティブマトリクス基板上に配向膜８１１を形成し、ラビング処理を行う。なお、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ても良い。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良い。
【００８０】
次いで、対向基板８０１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８０２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８０７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８０８を画素部に形成し、対向基板の全面に配向膜８１２を形成し、ラビング処理を施した。
【００８１】
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８０９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８１０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８０３等を適宜設けた。そして、公知の技術を用いてＦＰＣ（図示せず）を貼りつけた。このようにしてアクティブ型液晶モジュールを形成する。
【００８２】
次に、バックライト８０４、導光板８０５を設け、カバー８０６で覆うことにより、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８０６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８０３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。
【００８３】
尚、本発明は前述した実施例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、ＬＣＤ基板以外の基板に本発明を適用することも可能であり、また液晶表示装置以外の電気光学装置、半導体装置に本発明を適用することも可能である。
【００８４】
前記実施例に示した液晶表示装置は、様々な電子機器のディスプレイとして利用される。なお、電子機器とは、液晶表示装置を搭載した製品と定義する。その様な電子機器としては、ビデオカメラ、スチルカメラ、プロジェクター、プロジェクションＴＶ、ヘッドマウントディスプレイ、カーナビゲーション、パーソナルコンピュータ（ノート型を含む）、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話等）などが挙げられる。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、製造コストを低減した半導体装置の作製方法を提供することができる。また、１５族元素を添加するゲッタリング領域を無くすことにより、半導体層のパターン形成の自由度を向上させた半導体装置の作製方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明に係る実施の形態１によるゲッタリング方法を用いた半導体装置の作製方法を示す断面図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明に係る実施の形態２によるゲッタリング方法を用いた半導体装置の作製方法を示す断面図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の実施例１によるＬＣＤ基板の作製方法を示す断面図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の実施例１によるＬＣＤ基板の作製方法を示すものであり、図３（Ｃ）の次の工程を示す断面図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の実施例２によるＬＣＤ基板の作製方法を示す断面図である。
【図６】本発明の実施例３によるアクティブマトリクス型液晶表示装置（液晶表示パネル）の作製方法を説明する断面図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の原理を説明する断面図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｇ）は、従来のゲッタリング方法を用いた半導体装置の作製方法を示す断面図である。
【符号の説明】
１０，１１１，２１１，７１１…基板
１１，１１２，２１２，７１２…下地膜
１２，３１２，５１３…非晶質珪素膜
１３…Ｎｉ膜 １５…結晶性半導体薄膜
１５ａ…１５族添加領域
１５ｂ…１５族元素が添加されなかった領域
１６…マスク絶縁膜 １７…島状半導体層
１８…レーザ光又は強光
１１０…結晶性半導体膜を含む基板
１１３，１４１，２１３，２４１，５２１，５３３，７１３…結晶性半導体膜
１１４，２１４…対向電極 １１５，２１５…電解溶液
１２１，７１５…多孔質領域 １３１…研磨ヘッド
１３２…エッチング液 ３１０…石英基板
３１１，５１２…下地絶縁膜
３１１ａ，３１１ｂ，５１２ａ，５１２ｂ…酸化窒化シリコン膜
３１３，３１４…酸化珪素膜 ３１５…開口部
３１６…触媒元素含有層
３２１，３２２，３３１，３３２…結晶性珪素膜
５１１…ガラス基板 ５１４…触媒元素含有層
６１３〜６１６…活性層 ６１７…ゲイト絶縁膜
６１８，６２１ａ，６２２ａ，６２３ａ，６２４ａ…第１の導電膜
６１９，６２１ｂ，６２２ｂ，６２３ｂ，６２４ｂ…第２の導電膜
６２１〜６２４…第１〜第４のゲイト電極
６２１，６２２…低濃度不純物領域
６２３，６２４，６２５，６２６…ソース領域又はドレイン領域
６３０…第１の層間絶縁膜 ６４１…第２の層間絶縁膜
６４２〜６４９…配線 ６５０…第３の層間絶縁膜
６５１…画素電極 ６６４…容量素子
６６５…駆動回路 ６６６…画素部
７１４…金属元素 ８０１…対向基板
８０２…カラーフィルタ ８０３…偏光板
８０４…バックライト ８０５…導光板
８０６…カバー ８０７…平坦化膜
８０８…対向電極 ８０９…シール材
８１０…液晶材料 ８１１，８１２…配向膜
Claims (14)
- 不純物が含まれている半導体膜を形成する工程と、
前記半導体膜の表面に多孔質領域を形成する工程と、
前記多孔質領域及び前記半導体膜を加熱することにより、該半導体膜中の不純物を該多孔質領域に偏析させてゲッタリングを行う工程と、
を具備することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 基板上に下地膜を形成する工程と、
前記下地膜上に不純物が含まれている半導体膜を形成する工程と、
前記半導体膜の表面に多孔質領域を形成する工程と、
前記多孔質領域及び前記半導体膜を加熱することにより、該半導体膜中の不純物を該多孔質領域に偏析させてゲッタリングを行う工程と、
を具備することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項２において、前記基板がガラス基板又は石英基板であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、前記多孔質領域を形成する工程は、前記半導体膜を陽極酸化することにより、該半導体膜の表面に多孔質領域を形成する工程であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 酸に対する耐食性を有する保護膜が表面に形成されたガラス基板を用意し、
前記ガラス基板上に下地膜を形成する工程と、
前記下地膜上に不純物が含まれている半導体膜を形成する工程と、
前記半導体膜を陽極酸化することにより、該半導体膜の表面に多孔質領域を形成する工程と、
前記多孔質領域及び前記半導体膜を加熱することにより、該半導体膜中の不純物を該多孔質領域に偏析させてゲッタリングを行う工程と、
を具備することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項１乃至５のいずれか一項において、前記不純物は、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐａ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）の群より選ばれた１種又は複数種の金属元素であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、前記ゲッタリングを行う工程の後に、前記多孔質領域を除去する工程をさらに具備することを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 基板上に下地膜を形成する工程と、
前記下地膜上に非晶質珪素膜を形成する工程と、
前記非晶質珪素膜上に金属を含む溶液を塗布し、熱処理を行うことにより、前記下地膜上に不純物金属を含む結晶性珪素膜を形成する工程と、
前記結晶性珪素膜を陽極酸化することにより、該結晶性珪素膜の表面に多孔質領域を形成する工程と、
前記多孔質領域及び前記結晶性珪素膜を加熱することにより、該結晶性珪素膜中の不純物金属を該多孔質領域に偏析させてゲッタリングを行う工程と、
前記多孔質領域を除去する工程と、
を具備することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 基板上に下地膜を形成する工程と、
前記下地膜上に非晶質珪素膜を形成する工程と、
前記非晶質珪素膜上に開口部を有するマスク膜を形成する工程と、
前記開口部内及び前記マスク膜上に金属を含む溶液を塗布し、熱処理を行うことにより、前記下地膜上に不純物金属を含む結晶性珪素膜を形成する工程と、
前記マスク膜を除去する工程と、
前記結晶性珪素膜を陽極酸化することにより、該結晶性珪素膜の表面に多孔質領域を形成する工程と、
前記多孔質領域及び前記結晶性珪素膜を加熱することにより、該結晶性珪素膜中の不純物金属を該多孔質領域に偏析させてゲッタリングを行う工程と、
前記多孔質領域を除去する工程と、
を具備することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項８又は請求項９において、前記基板がガラス基板又は石英基板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乃至請求項１０のいずれか一項において、前記多孔質領域を除去する工程の後に、前記結晶性珪素膜を用いてＴＦＴを形成する工程をさらに具備することを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 請求項１１において、前記ＴＦＴを形成する工程は、前記結晶性珪素膜上にゲイト絶縁膜を形成し、該ゲイト絶縁膜上にゲイト電極を形成し、前記結晶性珪素膜に不純物を導入することによりＴＦＴを形成する工程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又は請求項１２において、前記ＴＦＴを形成する工程の後に、配線を形成する工程及び画素電極を形成する工程をさらに具備することを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 請求項７乃至請求項１３のいずれか一項において、前記多孔質領域を除去する工程は、前記多孔質領域をＣＭＰ研磨又はエッチングすることにより該多孔質領域を除去する工程であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
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