JP3305592B2

JP3305592B2 - 結晶性半導体膜の膜質管理方法、結晶性半導体膜の膜質管理用コンピュータソフト、結晶性ケイ素膜、半導体装置および薄膜トランジスタ

Info

Publication number: JP3305592B2
Application number: JP26004496A
Authority: JP
Inventors: 直樹牧田; 裕之小川
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 2002-07-22
Anticipated expiration: 2016-09-30
Also published as: JPH10107106A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、結晶性半導体膜を
備えた半導体装置の製造に有用な結晶性半導体膜の膜質
管理方法、結晶性半導体膜の膜質管理用コンピュータソ
フト、結晶性ケイ素膜、半導体装置および薄膜トランジ
スタに関し、特に、結晶性ケイ素膜の膜質管理に有効で
あり、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を用いたアクティブ
マトリクス型液晶表示装置、密着型イメージセンサー、
三次元ＩＣ等の製造に好適に利用できる結晶性半導体膜
の膜質管理方法、結晶性半導体膜の膜質管理用コンピュ
ータソフト、半導体装置および薄膜トランジスタに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、大型で高解像度の液晶表示装置
や、ドライバー回路を同一基板上に形成して低コスト化
が図れるモノリシック型の液晶表示装置、高速で高解像
度の密着型イメージセンサーまたは三次元ＩＣ等の実現
が望まれる。この実現に向けて、ガラス等の絶縁性基板
上、または基板上に設けられた絶縁膜上に、高性能な半
導体素子を形成する試みがなされている。上述した装置
に用いられる半導体素子としてはＴＦＴ等が挙げられ、
その活性領域には薄膜状のケイ素半導体を用いるのが一
般的である。

【０００３】このケイ素半導体膜としては、非晶質ケイ
素（ａ−Ｓｉ）半導体膜（以下、非晶質ケイ素膜と称す
る）と、結晶性を有するケイ素半導体膜（以下、結晶性
ケイ素膜と称する）との２つに大別される。このうち、
非晶質ケイ素膜は作製温度が低く、気相法で比較的容易
に作製することが可能で量産性に富むため、最も一般的
に用いられている。しかし、非晶質ケイ素膜では、導電
性等の物性が結晶性ケイ素膜に比べて劣るので、今後、
より高速特性を得るために、結晶性ケイ素膜からなる半
導体装置の作製方法の確立が強く求められていた。尚、
結晶性ケイ素膜としては、多結晶ケイ素膜、微結晶ケイ
素膜、結晶成分を含む非晶質ケイ素膜等が知られてい
る。

【０００４】これらの結晶性ケイ素膜を得る方法として
は、以下の３つの方法が主として知られている。

【０００５】（１）成膜時に結晶性ケイ素膜を直接成膜
する方法（２）非晶質ケイ素膜を成膜しておき、熱エネルギーに
より結晶性を有せしめる方法（３）非晶質ケイ素膜を成膜しておき、レーザー光のエ
ネルギーを加えることにより結晶性を有せしめる方法上記（１）の方法による場合は、成膜工程と結晶化とが
同時に進行するので、大粒径の結晶性ケイ素を得ること
が困難であり、大粒径の結晶性ケイ素を得るためにはケ
イ素膜を厚膜にすることが不可欠である。しかし、ケイ
素膜を厚膜化しても、基本的には膜厚と同程度の結晶粒
径しか得られないので、この方法により良好な結晶性を
有するケイ素膜を作製することは困難である。

【０００６】上記（２）の方法による場合は、結晶化に
際して６００℃以上の高温で数十時間にわたる加熱処理
が必要であるため、生産性に非常に乏しい。また、この
方法は固相結晶化現象を利用するので、結晶粒が基板面
に平行に拡がって数μｍの粒径を持つものも現れるが、
成長した結晶粒同士がぶつかり合って粒界が形成される
ため、その粒界がキャリアに対するトラップ準位として
働いてＴＦＴの移動度を低下させる大きな原因となる。
さらに、各々の結晶粒が双晶構造を示し、１つの結晶粒
内においても、所謂双晶欠陥と呼ばれる結晶欠陥が多量
に存在する。

【０００７】このように上記（１）および（２）の方法
には各々問題点があるので、現在では上記（３）の方法
が主流となっている。上記（３）の方法による場合は、
溶融固化過程を利用して結晶化を行うので、個々の結晶
性粒内の結晶性が非常に良好である。また、照射光の波
長を選択することにより、アニール対象であるケイ素膜
のみを効率的に加熱して下層のガラス基板への熱的損傷
を防ぐことができると共に、上記（２）の方法のような
長時間にわたる処理が必要ではない。さらに、装置面で
も高出力のエキシマレーザーアニール装置等が開発され
て、大面積な基板に対しても対応可能になりつつある。

【０００８】上記（１）〜（３）の方法により作製され
た結晶性ケイ素膜は、上述のように、各々全く異なる膜
質を有する。また、同じ作製方法を用いても結晶化条件
を異ならせることにより得られる結晶性ケイ素膜の結晶
性が大きく変化するため、その膜質は千差万別となる。
一般に、結晶性ケイ素膜は半導体装置を構成する半導体
素子の能動層として用いられるため、その素子特性に結
晶性ケイ素膜の膜質が及ぼす影響は大きい。特に、結晶
性ケイ素膜を活性領域として形成したＭＯＳ型ＴＦＴに
おいては、そのトランジスタ特性が結晶性ケイ素膜の結
晶性により殆ど決定されてしまう。また、結晶性ケイ素
膜だけではなく、その他の結晶性半導体膜においても、
一定性能の半導体装置を安定して作製するためには、そ
の結晶性半導体膜の膜質管理が非常に重要である。

【０００９】結晶性半導体膜の膜質管理において、特に
重要な管理ポイントはその結晶性であり、その結晶性を
随時測定して管理するのが最も望ましい。結晶性半導体
膜の結晶性を評価する方法としては、透過型電子顕微鏡
（ＴＥＭ）やＸ線回析（ＸＲＤ）等による方法が一般的
であるが、上述のように一定性能の半導体装置を安定し
て作製するためには、半導体装置の製造プロセスにおい
てインラインでモニター可能な手段が必要である。その
ためには、サンプルを非破壊で測定できると共に、半導
体素子サイズレベルの極小領域においても結晶性の測定
が可能な方法が要求される。これらの点においてラマン
分光法は非常に優れており、また、短時間で測定可能で
あるため、半導体装置の製造プロセスにおける結晶性半
導体膜の膜質管理方法としての実用化が期待される。

【００１０】特開平３−１０９７１９号公報には、ラマ
ン分光法により結晶性ケイ素膜の膜質を管理して半導体
装置を作製する方法が提案されている。この公報では、
上記（３）の方法を用いて結晶性ケイ素膜を作製する際
に、その結晶化状態をラマン分光法により観察しながら
結晶化を行っている。即ち、レーザー光を照射して結晶
性ケイ素膜が熔融状態になっているときに、その結晶性
ケイ素膜に対してラマンピーク波形のピーク強度または
ピーク強度の半値幅を検知することにより、その結晶性
ケイ素膜の熔融状態をその場で観察しながら結晶化を行
うのである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
特開平３−１０９７１９号公報の技術には非常に無理が
あり、現在のところ実現することはまず不可能である。
即ち、レーザー光照射による熔融時間は数十ｓｅｃ〜数
百ｓｅｃ程度の短時間であり、このような短時間内に充
分なラマン信号を測定することは不可能である。よっ
て、そのデータを基にしてレーザー光照射を制御するの
は非常に困難である。このため、実際には、既に結晶化
が終了した結晶性ケイ素膜に対して、その膜質を管理す
るためにラマン分光法による測定が行われる。

【００１２】また、特開平３−１０９７１９号公報にお
いては、結晶性ケイ素膜のラマンピーク波形を解析する
ためのパラメータとしてピーク強度またはピーク強度の
半値幅を用いているが、これらのパラメータだけでは得
られたラマンピーク波形を正確に解析することは困難で
ある。その理由を以下に述べる。単結晶状態のケイ素膜
のラマンピーク波形は、基準ピーク波数から高波数側と
低波数側とで対称形を示し、ローレンツ型ピーク関数に
より大きな誤差無くフィッティング近似が可能である。
しかし、結晶性ケイ素膜の結晶状態が崩れて結晶性が悪
化するに従って、ピーク波形が歪んだ形状となって、ロ
ーレンツ型ピーク関数等による正確なフィッティング近
似ができなくなる。このような歪んだ形状のピーク波形
に対してそのピーク強度またはピーク強度の半値幅のみ
に注目すると、大きな誤解を生ずる結果となる。

【００１３】このことについて、結晶性ケイ素膜を例に
挙げてさらに詳しく説明する。図１０に単結晶状態のシ
リコンウェハーのラマンピーク波形Ｘ１と多結晶状態の
結晶性ケイ素膜のラマンピーク波形Ｘ２とを示す。な
お、この図１０において、横軸は入射光波数からの差を
表すラマンシフト波数を示し、縦軸はその強度値を示
す。ラマンピークの波数は、測定対象の半導体固有のフ
ォノンに対応するラマンバンドを表す。ストレスフリー
の状態では、シリコンウェハーのピーク波数Ｘ３は５２
０．６ｃｍ^-1である。

【００１４】ところで、ケイ素は単原子分子でありなが
ら、ダイヤモンド構造の結晶構造を組むため、（１１
１）方向において、結晶学的には同等であるが弾性振動
的には異なる２つの原子状態が存在する。これにより光
学（Ｏｐｔｉｃａｌ）モードのフォノンが発生し、（１
１１）方向における結晶性ケイ素のフォノンの分散関係
は図１１のようになる。なお、図１１において、横軸は
第１ブリルアンゾーンを表す波数ベクトルｋを示し、縦
軸はフォノンのエネルギーを示す。この図１１から、Ｔ
Ｏモード（Ｙ１）、ＬＯモード（Ｙ２）、ＴＡモード
（Ｙ３）およびＬＡモード（Ｙ４）の４種類のフォノン
モードがあり、ｋ＝０でＴＯとＬＯとが縮退すると共
に、ＴＡとＬＡとが縮退していることがわかる。ラマン
散乱は光の非弾性散乱であるため、選択則に従えば運動
量が０であるとき、即ち図１１に示したｋ＝０において
相互作用が行われる。従って、図１１に示したｋ＝０の
点におけるＴＯフォノンまたはＬＯフォノンのエネルギ
ーＹ５は、図１０に示したシリコンウェハーのラマンピ
ーク波形Ｘ１におけるピーク波数Ｘ３＝５２０．６ｃｍ
^-1のエネルギーに相当する。

【００１５】ところが、結晶性ケイ素膜の結晶性が乱れ
ると、上述の選択則が崩れ、ｋ＝０以外のｋ＝０付近の
点においてもラマン活性となって、ある程度は測定され
るようになる。このような選択則の崩れは結晶性の乱れ
を如実に表し、非単結晶状態の結晶性ケイ素膜における
ラマンピーク波形は、ＴＯフォノンＹ１およびＬＯフォ
ノンＹ２に対してｋ＝０を中心とした一定範囲内のｋに
おける状態密度として観測されるようになる。その結
果、図１０のＸ２に示すように、低エネルギー側である
低波数側にテールを引いたような歪んだ形状となる。特
に、結晶性がほぼ完全に崩れた非晶質ケイ素膜において
は、図１１の全領域のｋにおいて、各フォノンの状態密
度としてそのラマンピーク波形が観測される。その結
果、ＴＯフォノンとＬＯフォノンとが分離されて別々の
ラマンピーク波形として観測されると共に、単結晶状態
では観測されなかったＴＡフォノンおよびＬＡフォノン
のラマンピーク波形も観測される。このときのＴＯフォ
ノンによるラマンピーク波形は、約４８０ｃｍ^-1を中心
とした非常にブロードなピークとして観測される。

【００１６】上述のように、多結晶状態や非単結晶状態
の結晶性ケイ素膜の結晶性をラマン分光法を用いて正確
に管理することは非常に難しく、従来から用いられてい
るピーク強度、ピーク波数やピーク強度の半値幅等のパ
ラメータだけでは、ラマンピーク波形を正確に解析して
結晶性評価を行うことができない。特に、ピーク強度は
光源の出力やサンプル表面のラフネスに大きく依存し、
ピーク波数は膜中の応力をも反映するので、結晶性のみ
を表すパラメータとすることはできない。

【００１７】本発明は、このような従来技術の課題を解
決すべくなされたものであり、半導体装置の製造プロセ
スにおいて結晶性半導体膜の膜質をインラインで素早く
正確に評価して膜質を管理することができる結晶性半導
体膜の膜質管理方法および結晶性半導体膜の膜質管理用
コンピュータソフト、安定して均一な膜質が得られる結
晶性ケイ素膜、安定して一定性能が得られる半導体装置
および薄膜トランジスタを提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の結晶性半導体膜
の膜質管理方法は、基板上に形成された結晶性を有する
半導体膜の膜質を管理する方法であって、該半導体膜に
固有のフォノンに対応するラマンバンドのピーク波形を
ラマン分光法により測定し、該ピーク波形のピークトッ
プの波数値である基準ピーク波数より高波数側の波形と
該基準ピーク波数より低波数側の波形とから非対称性の
程度を判断することにより該半導体膜の膜質を管理し、
そのことにより上記目的が達成される。

【００１９】本発明の結晶性半導体膜の膜質管理方法に
おいて、前記高波数側の波形の前記基準ピーク波数から
所定の波数までの波形面積であるピーク面積と、前記低
波数側の波形の該基準ピーク波数から所定の波数までの
波形面積であるピーク面積とを求め、両ピーク面積を比
較して行ってもよい。

【００２０】本発明の結晶性半導体膜の膜質管理方法に
おいて、前記高波数側の波形における前記基準ピーク波
数から一定強度値の波数までの波数差であるピーク幅
と、前記低波数側の波形における該基準ピーク波数から
一定強度値の波数までの波数差であるピーク幅とを求
め、両ピーク幅を比較して行ってもよい。

【００２１】本発明の結晶性半導体膜の膜質管理方法に
おいて、前記高波数側の波形における所定強度範囲内の
ピーク幅を平均値化した平均ピーク幅と、前記低波数側
の波形における所定強度範囲内のピーク幅を平均値化し
た平均ピーク幅とを求め、両平均ピーク幅を比較して行
ってもよい。

【００２２】本発明の結晶性半導体膜の膜質管理方法に
おいて、前記高波数側の波形について前記ピーク強度値
とグランドレベルとの差の１／２の強度値におけるピー
ク幅である半値幅と、前記低波数側の波形について該ピ
ーク強度値とグランドレベルとの差の１／２の強度値に
おけるピーク幅である半値幅とを求め、両半値幅を比較
して行ってもよい。

【００２３】本発明の結晶性半導体膜の膜質管理方法に
おいて、前記高波数側の波形について前記ピーク強度値
とグランドレベルとの差の１／４の強度値におけるピー
ク幅である１／４幅と、前記低波数側の波形について該
ピーク強度値とグランドレベルとの差の１／４の強度値
におけるピーク幅である１／４幅とを求め、両１／４幅
を比較して行ってもよい。

【００２４】本発明の結晶性半導体膜の膜質管理方法に
おいて、前記高波数側の波形について前記ピーク強度値
とグランドレベルとの差の１／８の強度値におけるピー
ク幅である１／８幅と、前記低波数側の波形について該
ピーク強度値とグランドレベルとの差の１／８の強度値
におけるピーク幅である１／８幅とを求め、両１／８幅
を比較して行ってもよい。

【００２５】本発明の結晶性半導体膜の膜質管理方法に
おいて、前記ピーク波形をスムージング処理した後のピ
ーク波形を用いてもよい。

【００２６】本発明の結晶性半導体膜の膜質管理方法に
おいて、前記高波数側の波形について前記基準ピーク波
数から一定波数離れた点での強度値と、前記低波数側の
波形について該基準ピーク波数から一定波数離れた点で
の強度値とを求め、両強度値を比較して行ってもよい。

【００２７】本発明の結晶性半導体膜の膜質管理方法に
おいて、前記高波数側の波形について前記基準ピーク波
数から所定波数範囲内の強度値を平均値化した平均強度
値と、前記低波数側の波形について該基準ピーク波数か
ら所定波数範囲内の強度値を平均値化した平均強度値と
を求め、両平均強度値を比較して行ってもよい。

【００２８】本発明の結晶性半導体膜の膜質管理方法に
おいて、前記高波数側の波形における裾の所定の波数領
域での強度値の平均値からグランドレベルを決定し、こ
のグランドレベル以上の強度におけるピーク波形を用い
るようにして行ってもよい。

【００２９】本発明の結晶性半導体膜の膜質管理方法に
おいて、前記ピーク波形のピーク強度値とグランドレベ
ルとの差の１／２以上の強度値範囲に対して任意の関数
によるカーブフィッテイング近似を行い、得られたピー
ク波形に基づいて決定した基準ピーク波数を用いるよう
にして行ってもよい。前記カーブフィッテイング近似を
行うための関数として、ローレンツ型ピーク関数を用い
ることができる。

【００３０】本発明の結晶性半導体膜の膜質管理方法に
おいて、前記高波数側の波形および前記低波数側の波形
の各々に対して任意の関数によるカーブフィッテイング
近似を行い、該高波数側の波形に対して得られた近似後
のピーク関数と、該低波数側の波形に対して得られた近
似後のピーク関数とを比較して行ってもよい。

【００３１】本発明の結晶性半導体膜の膜質管理方法に
おいて、前記高波数側の近似後のピーク関数における所
定の波数範囲での波形面積であるピーク面積と、前記低
波数側の近似後のピーク関数における所定の波数範囲で
の波形面積であるピーク面積とを求め、両ピーク面積を
比較して行ってもよい。

【００３２】本発明の結晶性半導体膜の膜質管理方法に
おいて、前記高波数側の近似後のピーク関数における所
定の強度値でのピーク幅と、前記低波数側の近似後のピ
ーク関数における所定の強度値でのピーク幅とを求め、
両ピーク幅を比較して行ってもよい。

【００３３】本発明の結晶性半導体膜の膜質管理方法に
おいて、前記高波数側の近似後のピーク関数における前
記ピーク強度値とグランドレベルとの差の１／２の強度
値におけるピーク幅である半値幅と、前記低波数側の近
似後のピーク関数における該ピーク強度値とグランドレ
ベルとの差の１／２の強度値におけるピーク幅である半
値幅とを求め、両半値幅を比較して行ってもよい。

【００３４】本発明の結晶性半導体膜の膜質管理方法に
おいて、前記高波数側の近似後のピーク関数における前
記ピーク強度値とグランドレベルとの差の１／４の強度
値におけるピーク幅である１／４幅と、前記低波数側の
近似後のピーク関数における該ピーク強度値とグランド
レベルとの差の１／４の強度値におけるピーク幅である
１／４幅とを求め、両１／４幅を比較して行ってもよ
い。

【００３５】本発明の結晶性半導体膜の膜質管理方法に
おいて、前記高波数側の近似後のピーク関数における前
記ピーク強度値とグランドレベルとの差の１／８の強度
値におけるピーク幅である１／８幅と、前記低波数側の
近似後のピーク関数における該ピーク強度値とグランド
レベルとの差の１／８の強度値におけるピーク幅である
１／８幅とを求め、両１／８幅を比較して行ってもよ
い。

【００３６】本発明の結晶性半導体膜の膜質管理方法に
おいて、前記高波数側の近似後のピーク関数における前
記基準ピーク波数から一定波数離れた点での強度値と、
前記低波数側の近似後のピーク関数における該基準ピー
ク波数から一定波数離れた点での強度値とを求め、両強
度値を比較して行ってもよい。

【００３７】本発明の結晶性半導体膜の膜質管理方法に
おいて、前記高波数側の波形および前記低波数側の波形
の各々に対してカーブフィッテイング近似を行う際に、
一方の波形の測定点に他方の波形における前記基準ピー
ク波数近傍の測定点を若干数含ませて、該高波数側の波
形および該低波数側の波形の各々に対してカーブフィッ
テイング近似を行うようにしてもよい。

【００３８】本発明の結晶性半導体膜の膜質管理方法に
おいて、前記高波数側の波形における裾の所定の波数領
域での強度値の平均値からグランドレベルを決定し、こ
のグランドレベル以上の強度におけるピーク波形を用い
るようにしてもよい。

【００３９】本発明の結晶性半導体膜の膜質管理方法に
おいて、前記カーブフィッテイング近似を行う際のグラ
ンドレベルを用いて、該カーブフィッテイング近似によ
り得られるピーク関数を解析するようにしてもよい。

【００４０】本発明の結晶性半導体膜の膜質管理用コン
ピュータソフトは、上述した結晶性半導体膜の膜質管理
方法により、基板上に形成された結晶性を有する半導体
膜の膜質管理を行うためのものであり、ラマン分光法に
より得られる該半導体膜のスペクトル波形を解析するプ
ログラムが組み込まれているので、上記目的が達成され
る。

【００４１】本発明の結晶性ケイ素膜は、上述した結晶
性半導体膜の膜質管理方法により、その膜質を管理して
得られ、そのことにより上記目的が達成される。

【００４２】本発明の結晶性ケイ素膜は、前記低波数側
の波形の半値幅Ｌと前記高波数側の波形の半値幅Ｈとの
比Ｌ／Ｈが１．１以下となるようにその膜質を管理して
得られ、そのことにより上記目的が達成される。

【００４３】本発明の結晶性ケイ素膜は、前記低波数側
の波形の１／４幅Ｌと前記高波数側の波形の１／４幅Ｈ
との比Ｌ／Ｈが１．２以下となるようにその膜質を管理
して得られ、そのことにより上記目的が達成される。

【００４４】本発明の結晶性ケイ素膜は、前記低波数側
の波形の１／８幅Ｌと前記高波数側の波形の１／８幅Ｈ
との比Ｌ／Ｈが１．４以下となるようにその膜質を管理
して得られ、そのことにより上記目的が達成される。

【００４５】本発明の結晶性ケイ素膜は、前記低波数側
のピーク関数の半値幅Ｌと前記高波数側のピーク関数の
半値幅Ｈとの比Ｌ／Ｈが１．１以下となるようにその膜
質を管理して得られ、そのことにより上記目的が達成さ
れる。

【００４６】本発明の結晶性ケイ素膜は、前記低波数側
のピーク関数の１／４幅Ｌと前記高波数側のピーク関数
の１／４幅Ｈとの比Ｌ／Ｈが１．２以下となるようにそ
の膜質を管理して得られ、そのことにより上記目的が達
成される。

【００４７】本発明の結晶性ケイ素膜は、前記低波数側
のピーク関数の１／８幅Ｌと前記高波数側のピーク関数
の１／８幅Ｈとの比Ｌ／Ｈが１．４以下となるようにそ
の膜質を管理して得られ、そのことにより上記目的が達
成される。

【００４８】上述の結晶性ケイ素膜は、基板上に形成さ
れたケイ素膜に光照射することにより結晶化し、または
再結晶化して得ることができる。

【００４９】上述の結晶性ケイ素膜は、基板上に形成さ
れた非晶質ケイ素膜に結晶化を助長する触媒元素を導入
して加熱処理することにより得ることができる。

【００５０】本発明の半導体装置は、上述した結晶性ケ
イ素膜を、能動領域として備え、そのことにより上記目
的が達成される。

【００５１】本発明の薄膜トランジスタは、上述した結
晶性ケイ素膜を、活性領域として備え、そのことにより
上記目的が達成される。

【００５２】以下、本発明の作用について説明する。

【００５３】本発明者らは、結晶性半導体膜を用いた半
導体素子を安定して製造するために、その結晶性半導体
膜の膜質を管理することが非常に重要なポイントである
ということを早くから認識しており、半導体装置の製造
プロセスにおいてインラインで測定可能なラマン分光法
により正確に結晶性半導体膜の膜質を管理できる方法を
模索し続けていた。その結果、鋭意研究を重ねた末に、
本発明者らは、ラマン分光法によりその半導体膜のラマ
ンスペクトルに固有のフォノンに対応するラマンバンド
のピーク波形を測定し、そのピーク波形の基準ピーク波
数より高波数側の波形と低波数側の波形とを比較して非
対称性の程度を判断することにより、非常に正確に半導
体膜の膜質管理が行えることを確認した。

【００５４】このように正確に半導体膜の膜質管理が行
える理由は、以下の通りである。従来技術の箇所で説明
したように、結晶性半導体膜の結晶性が乱れると、ラマ
ン選択則が崩れてある程度のｋ方向の拡がり内における
状態密度を反映するようになる。このとき、状態密度が
低エネルギー側に拡がるので、ラマン分光法により得ら
れるその半導体膜に固有のフォノンに対応するラマンバ
ンドのピーク波形（ラマンピーク波形）が、基準ピーク
波数より低波数側にテールを引いたような歪んだ状態で
観測される。この低波数側でのテールの引き具合は、そ
の半導体膜の結晶性を最大限に表しているため、基準ピ
ーク波数より高波数側の波形と低波数側の波形とを比較
して非対称性の程度を判断することにより、非常に正確
に半導体膜の膜質管理が行えるのである。

【００５５】本発明者らが結晶性ケイ素膜を活性領域と
した薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称する）につい
て、その活性領域をラマン分光法により測定し、ＴＦＴ
の特性としての電界効果移動度とラマン分光法により得
られる各パラメータとの相関関係を調べたところ、従来
用いられているパラメータであるピーク強度およびピー
ク波数では３０％程度の誤差があり、ピーク強度の半値
幅では２０％程度の誤差があった。これに対して、本発
明においては、基準ピーク波数より高波数側の波形と低
波数側の波形とを比較して非対称性の程度を判断するこ
とにより、誤差を１０％程度にすることができ、非常に
正確にＴＦＴ特性とラマン分光波形との相関関係を得る
ことができることがわかった。

【００５６】本発明において、ラマンピーク波形の非対
称性の程度は、基準ピーク波数より高波数側の波形と低
波数側の波形とについて、ピーク面積を比較することに
より判断するのが好ましい。両者を比較するためには、
例えば、両者の差や比等を用いることができる。これら
のピーク面積に関する値を比較することによりピーク波
形全体の情報が得られるので、ラマンピーク波形の非対
称性の程度の違いを正確に数値化することができる。

【００５７】上記ピーク面積は、基準ピーク波数から所
定の波数までを面積計算範囲として設定し、この範囲で
強度値を積分計算することにより求めることができる。

【００５８】また、本発明において、ラマンピーク波形
の非対称性の程度は、基準ピーク波数より高波数側の波
形と低波数側の波形とについて、ピーク幅を比較するこ
とによっても正確に判断することができる。両者を比較
するためには、例えば、両者の差や比等を用いることが
できる。これらのピーク幅を比較することにより、より
簡便な手法で正確な膜質管理を行うことができる。上記
ピーク幅として、所謂半値幅を用いた場合には、ノイズ
の影響を最小限に抑えて正確な値が得られる。また、上
記ピーク幅として、所謂１／４幅を用いた場合には、半
値幅を用いた場合に比べてノイズの影響は若干大きくな
るが、ピーク波形のうちの裾側に近い方を用いることに
なるので、結晶性をより正確に判断することができる。
さらに、上記ピーク幅として、所謂１／８幅を用いた場
合には、１／４幅を用いた場合に比べてノイズの影響は
さらに大きくなるが、ピーク波形のうちの最も裾側を用
いることになるので、結晶性をさらに正確に判断するこ
とができる。これらのピーク幅は、測定に用いるラマン
分光装置の分解能やＳＮ比等の性能を考慮して、最も適
切なもの選択すればよい。

【００５９】上記ピーク幅は、ノイズによる誤差の影響
を極力少なくするために、ピーク波形をスムージング処
理した後で求めるのが好ましい。

【００６０】また、上記ピーク幅は、例えば１／２から
１／４まで、または１／４から１／８までというよう
に、所定強度範囲内の強度値に対するピーク幅を平均値
化して求めてもよい。このようにすると、ノイズの問題
を低減することができ、ピーク波形の非対称性の程度を
正確に、かつ、個人差無く得ることができるので好まし
い。

【００６１】さらに、本発明において、ラマンピーク波
形の非対称性の程度は、基準ピーク波数より高波数側の
波形と低波数側の波形とについて、基準ピーク波数から
一定波数の点での強度値を比較することによっても正確
に判断することができる。両者を比較するためには、例
えば、両者の差や比等を用いることができる。これらの
強度値を比較することにより、より簡便な手法で正確な
膜質管理を行うことができる。

【００６２】上記基準ピーク波数から一定波数の点での
強度値として、所定の範囲内の波数の点、例えば基準ピ
ーク波数から３ｃｍ^-1〜５ｃｍ^-1まで等の範囲内の波数
の点での強度値を平均値化したものを用いるのが好まし
い。このようにすると、ノイズの問題を低減することが
でき、ピーク波形の非対称性の程度を正確に、かつ、個
人差無く得ることができる。

【００６３】本発明において、高端数側領域と低端数側
領域の境界である基準ピーク波数を決定することは、上
記ラマンピーク波形を解析する上で非常に重要なポイン
トである。この基準ピーク波数として、例えば、単に強
度がマキシマムである測定点を選ぶと、その測定点がノ
イズであるおそれがあり、この場合には正確な基準ピー
ク波数からのずれが生じて、誤った解析結果が得られる
という問題がある。最も正確な基準ピーク波数が得られ
る方法としては、ラマンピーク波形に対して関数近似に
よるカーブフィッティングを行い、その結果により基準
ピーク波数を決定する方法があるが、上述のように、非
単結晶状態の結晶性半導体膜においてはラマンピーク波
形が歪んでいるので、カーブフィッティング近似が困難
である。そこで、本発明において基準ピーク波数を決定
するためのカーブフィッティング近似を行う際には、ピ
ーク波形のピーク強度値とグランドレベルとの差の１／
２以上の強度値を有する測定点に対して任意の関数によ
るカーブフィッテイング近似を行うのが好ましい。この
ようにすると、ずれの無いフィッティングが可能とな
り、正確に基準ピーク波数を決定できる。これに対し
て、この範囲を外れる測定点を取り入れてカーブフィッ
ティングを行った場合、誤差が大きくなって正確なフィ
ッティングができない。

【００６４】上記カーブフィッテイング近似を行うため
の関数として、ローレンツ型ピーク関数を用いると、フ
ィッティングの誤差を最も少なくできるので最適であ
る。

【００６５】また、本発明において、ピーク波形のグラ
ンドレベルを決定することは、上記ラマンピーク波形を
解析する上で非常に重要なポイントである。このグラン
ドレベルの設定次第では、ピーク面積、ピーク強度やピ
ーク幅等の数値が異なったものになるからである。従
来、このグランドレベルの設定は、２点法により行うの
が一般的であり、この方法ではピーク波形の高波数側に
おける裾領域の１点と低波数側における裾領域の１点と
を結んでグランドレベルが決定される。また、その他の
グランドレベルの設定方法としては、曲線近似等の方法
も知られている。しかし、このようなグランドレベルの
設定方法では、半導体膜の結晶性評価のために非常に重
要なポイントである、ピーク波形の低波数側におけるテ
ールの引き具合が、全て打ち消されてしまうことがあ
る。そこで、本発明においてピーク波形のグランドレベ
ルを設定する際には、基準ピーク波数から高波数側のピ
ーク波形における所定の裾領域での平均値から決定する
のが好ましい。例えば、結晶性ケイ素膜では５２０ｃｍ
^-1近傍にピーク波数があるため、ピーク波形がほぼ完全
に落ち込んで裾領域となっている５５０ｃｍ^-1以上の波
数領域における所定の範囲内で強度値の平均値を取り、
その平均値でグランドレベルを決定する。このようにす
ると、半導体膜の結晶性を如実に表す、ピーク波形の低
波数側におけるテールの引き具合が打ち消されず、基準
ピーク波数から高波数側の波形と低波数側の波形との非
対称性がはっきりと現れるので、より正確に膜質管理を
行うことが可能である。

【００６６】本発明において、ラマンピーク波形におけ
る基準ピーク波数より高波数側の波形および低波数側の
波形の各々に対して任意の関数によるカーブフィッテイ
ング近似を行い、基準ピーク波数より高波数側の波形に
対して得られるピーク関数と低波数側の波形に対して得
られるピーク関数とについて比較するのが好ましい。高
波数側または低波数側の各々に対してカーブフィッティ
ング近似を行った場合の誤差は、ピーク波形全体に対し
てカーブフィッティング近似を行った場合に誤差に比べ
て極めて小さく、非常に正確なカーブフィッティング近
似が可能である。しかも、カーブフィッティング近似を
行って得られたピーク関数について比較するので、ノイ
ズの影響が小さく、測定分解能以上の精度で評価可能と
なる。

【００６７】基準ピーク波数より高波数側のピーク関数
と低波数側のピーク関数とについて比較する際には、ピ
ーク面積を比較するのが好ましい。両者を比較するため
には、例えば、両者の差や比等を用いることができる。
低波数側のピーク関数は、結晶性の乱れを反映してテー
ルを引いたものであり、高波数側のピーク関数に比べて
ブロードなものになっている。これらのピーク面積を比
較することにより、ピーク波形全体の情報が得られるの
で、ラマンピーク波形の非対称性の程度を正確に数値化
することができる。

【００６８】また、基準ピーク波数より高波数側のピー
ク関数と低波数側のピーク関数とについて比較する際
に、ピーク幅を比較することによっても正確にラマンピ
ーク波形の非対称性の程度を判断することができる。両
者を比較するためには、例えば、両者の差や比等を用い
ることができる。これらのピーク幅を比較することによ
り、より簡便な手法で正確な膜質管理を行うことができ
る。上記ピーク幅として、所謂半値幅を用いた場合に
は、誤差を最小限に抑えて正確な値が得られる。また、
上記ピーク幅として、所謂１／４幅を用いた場合には、
半値幅を用いた場合に比べて誤差は若干大きくなるが、
ピーク波形のうちの裾側に近い方を用いることになるの
で、結晶性をより正確に判断することができる。さら
に、上記ピーク幅として、所謂１／８幅を用いた場合に
は、１／４幅を用いた場合に比べて誤差はさらに大きく
なるが、ピーク波形のうちの最も裾側を用いることにな
るので、結晶性をさらに正確に判断することができる。

【００６９】さらに、基準ピーク波数より高波数側のピ
ーク関数と低波数側のピーク関数とについて比較する際
に、基準ピーク波数から一定波数の点での強度値を比較
することによっても正確にラマンピーク波形の非対称性
の程度を判断することができる。両者を比較するために
は、例えば、両者の差や比等を用いることができる。こ
れらの強度値を比較することにより、より簡便な手法で
正確な膜質管理を行うことができる。基準ピーク波数よ
り高波数側の波形と低波数側の波形の各々に対してカー
ブフィッテイング近似を行うための上記関数として、ロ
ーレンツ型ピーク関数を用いると、フィッティングの誤
差を最も少なくできるので最適である。

【００７０】また、基準ピーク波数より高波数側の波形
と低波数側の波形の各々に対してカーブフィッテイング
近似を行う際に、一方の波形の測定点に他方の波形にお
ける基準ピーク波数近傍の測定点を若干数含ませるのが
好ましい。つまり、高波数側の波形には低波数側のピー
クトップ近傍の測定領域を含ませ、低波数側の波形には
高波数側のピークトップ近傍の測定領域を含ませるよう
にする。このようにすると、より正確なカーブフィッテ
ィングを行うことができ、しかも、高波数側のピーク関
数と低波数側のピーク関数との双方で基準ピーク波数お
よびピーク強度が同一の値となるので両者の比較が容易
となる。

【００７１】さらに、基準ピーク波数より高波数側の波
形と低波数側の波形の各々に対してカーブフィッテイン
グ近似を行う際には、基準ピーク波数より高波数側のピ
ーク波形における所定の裾領域での強度値の平均値から
決定するのが好ましい。このようにすると、半導体膜の
結晶性を如実に表す、ピーク波形の低波数側におけるテ
ールの引き具合が打ち消されず、より正確にカーブフィ
ッティングを行うことが可能である。

【００７２】また、上記カーブフィッテイング近似によ
り得られるピーク関数を解析する際のグランドレベルと
しては、カーブフィッテイング近似を行う際に用いたグ
ランドレベルと同一のものを用いるのが好ましい。この
ようにすると、ピーク関数の形状の違いが明確に現れる
ため、より正確な膜質管理が可能となる。

【００７３】ところで、本発明においては、上述のよう
にラマンスペクトルを解析することにより結晶性半導体
膜の膜質を管理するが、これらのラマンスペクトルの解
析はコンピュータを用いて行うことができる。従って、
本発明の結晶性半導体膜の膜質管理方法により基板上に
形成された結晶性を有する半導体膜の膜質管理を行うた
めに、ラマン分光法により得られる半導体膜のラマンス
ペクトルを解析するプログラムが組み込まれているコン
ピュータソフト全般が、本発明に関するものとなる。

【００７４】本発明の結晶性ケイ素膜は、本発明の結晶
性半導体膜の膜質管理方法によりその膜質が管理され
る。結晶性ケイ素膜は、半導体装置全般に素子材として
用いられており、ラマン散乱に対するレスポンスも良好
である。

【００７５】特に、レーザー光等の強光照射により結晶
化し、または再結晶化した結晶性ケイ素膜は、その結晶
性が照射条件に大きく依存するため不安定要因が多く、
本発明の結晶性半導体膜の膜質管理方法により膜質を管
理することが不可欠である。

【００７６】また、非晶質ケイ素膜に結晶化を助長する
触媒元素を導入して加熱処理することにより結晶化した
結晶性ケイ素膜についても、その結晶性が触媒元素量に
大きく依存するため不安定要因が多く、本発明の結晶性
半導体膜の膜質管理方法により膜質を管理することが不
可欠である。

【００７７】さらに、半導体装置の能動領域、例えばＴ
ＦＴの活性領域を構成する結晶性ケイ素膜としては、可
能な限り高品質な結晶性ケイ素膜が望まれる。結晶性が
悪いものを能動領域として用いた場合には、電界効果移
動度が上がらず、充分な駆動能力を発揮できない上に、
結晶欠陥に起因して素子特性が不安定になり、リーク電
流も増大してしまうからである。

【００７８】本発明者らが結晶性ケイ素膜を活性領域と
したＴＦＴについて実験を行ったところ、上記基準ピー
ク波数より低波数側の波形の半値幅Ｌと高波数側の波形
の半値幅Ｈとの比Ｌ／Ｈが１．１以下となるように結晶
性ケイ素膜の膜質を管理した場合には、上述のような素
子特性の不安定性やリーク電流の増大現象を抑えること
ができた。このときのＴＦＴの電界効果移動度は８０ｃ
ｍ²／Ｖｓ〜１００ｃｍ²／Ｖｓであり、電流駆動能力も
充分であった。

【００７９】従って、基準ピーク波数より低波数側の波
形の半値幅Ｌと高波数側の波形の半値幅Ｈとの比Ｌ／Ｈ
が１．１以下となるようにして結晶性ケイ素膜の膜質を
管理するのが好ましく、同様の理由から、基準ピーク波
数より低波数側のピーク関数の半値幅Ｌと高波数側のピ
ーク関数の半値幅Ｈとの比Ｌ／Ｈ１．１以下となるよう
にするのが好ましい。

【００８０】また、同様の理由から、基準ピーク波数よ
り低波数側の波形の１／４幅Ｌと高波数側の波形の１／
４幅Ｈとの比Ｌ／Ｈが１．２以下となるようにするのが
好ましく、基準ピーク波数より低波数側のピーク関数の
１／４幅Ｌと高波数側のピーク関数の１／４幅Ｈとの比
Ｌ／Ｈ１．２以下となるようにするのが好ましい。

【００８１】さらに、同様の理由から、基準ピーク波数
より低波数側の波形の１／８幅Ｌと高波数側の波形の１
／８幅Ｈとの比Ｌ／Ｈが１．４以下となるようにするの
が好ましく、基準ピーク波数より低波数側のピーク関数
の１／８幅Ｌと高波数側のピーク関数の１／８幅Ｈとの
比Ｌ／Ｈ１．４以下となるようにするのが好ましい。

【００８２】このようにして膜質が管理された結晶性半
導体膜を能動領域として備えた半導体装置、例えば結晶
性ケイ素膜を活性領域として備えたＴＦＴは、素子特性
が非常に安定で均一性に富むものとすることができる。
また、結晶性半導体膜の膜質不良を膜形成直後に検出し
て、半導体装置の製造工程における早い段階において不
良品をラインから取り除くことが可能であり、製造コス
トの低廉化が図れる。

【００８３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００８４】以下の実施形態１〜６では、ガラス基板上
に形成した非単結晶状態の結晶性ケイ素膜（厚さ２０ｎ
ｍ〜１００ｎｍ程度）に対して本発明の結晶性半導体膜
の膜質管理方法を適用した例について説明する。

【００８５】各実施形態１〜６では、図１に示すような
ラマン顕微鏡光学システムを用いて結晶性ケイ素膜に対
するラマン分光測定を行った。以下、このラマン分光シ
ステムについて説明する。光源１としては波長５１４．
５ｎｍのＡｒレーザーを用いた。光源１１から出射され
たレーザー光は、減光器１２を通ってサンプル１３に影
響が生じない程度まで減光された後、ビームスプリッタ
ー１４を介して顕微鏡システムの対物レンズ１５まで導
かれ、そこで集光されてＸＹステージ１６上のサンプル
１３に照射される。このとき、対物レンズ１５の倍率を
変化させることにより、サンプル１３面に照射されるレ
ーザー光の照射スポット、即ち測定の空間分解能が変化
する。本発明者らが用いたラマン分光装置においては、
対物レンズの倍率を１００倍とし、そのときのサンプル
１３面でのレーザー光の照射スポット径は１μｍφであ
った。

【００８６】その後、サンプル１３面で散乱された光
は、再び対物レンズ１５を介してシステム内に取り込ま
れ、ビームスプリッター１４を通った後、プリズム１７
および偏光子１８を介してモノクロメーター１９に導か
れる。そのモノクロメーター１９で分散された光は、光
電子倍増管やマルチチャンネルディテクター等の検出器
によりシグナルとして検出されてラマンスペクトルが得
られる。得られたラマンスペクトルは、半導体膜のラマ
ンスペクトルを解析するプログラムが組み込まれたコン
ピュータソフトを搭載したコンピュータに導かれて解析
される。

【００８７】各実施形態１〜６では、このようなラマン
分光システムにより得られるラマンスペクトルのうち、
ラマンシフト５２０ｃｍ^-1付近に存在するケイ素膜固有
のフォノンに対応するラマンバンドのピーク波形、即ち
ケイ素膜の１次ラマンピーク波形（以下、ラマンピーク
波形と称する）に対する解析を行った。以下、実施形態
１〜６の各々について説明する。

【００８８】（実施形態１）図２に、上述した図１のラ
マン分光システムにより検出した結晶性ケイ素膜のラマ
ンピーク波形２１を示す。

【００８９】まず、このラマンピーク波形２１に対し
て、グランドレベル２２を決定する。本実施形態では、
ラマンピーク（基準ピーク波数）より高波数側となる５
５０ｃｍ^-1〜５６０ｃｍ^-1の強度値を平均値化したもの
をグランドレベル２２とした。

【００９０】次に、ラマンピーク波形２１に対して、基
準ピーク波数２３を決定する。本実施形態では、ラマン
ピーク波形２１の非対称性の程度を判断するために、基
準ピーク波数２３より高波数側の波形２１Ｈのピーク面
積２５Ｈと低波数側の波形２１Ｌのピーク面積２５Ｌと
を求めて両者を比較しており、基準ピーク波数２３の設
定次第では得られる数値が大きく異なったものになって
しまう。従って、基準ピーク波数２３の決定は非常に重
要である。基準ピーク波数２３を決定する手法としては
様々な方法が考えられ、最も簡単な方法としては強度値
が最大となる測定点とすればよい。但し、この方法で
は、ピークトップ近傍のノイズを最大値と判断するおそ
れがあり、正確な基準ピーク波数２３の決定が困難であ
る。そこで、本実施形態では、基準ピーク近傍において
ピーク関数によるカーブフィッティング近似を行って、
基準ピーク波数２３を決定した。より具体的には、おお
よそのピーク波数から目視で±２ｃｍ^-1程度の領域に対
して、ローレンツ型ピーク関数によりカーブフィッティ
ング近似を行い、その近似関数から基準ピーク波数を決
定した。この近似関数は、基準ピーク波数２３を決定す
るためだけに用いられるものであるので、ローレンツ型
ピーク関数より単純な２次関数等でも充分目的を達する
ことができる。また、基準ピーク波数を決定するための
カーブフィッティングを行う際には、ピーク近傍に限ら
ず、ピーク強度値とグランドレベルとの差の１／２以上
の強度値を有する測定点に対してカーブフィッテイング
近似を行っても、充分に正確なカーブフィッティングを
行うことができる。

【００９１】続いて、基準ピーク波数２３より高波数側
の波形２１Ｈについて面積計算波数範囲２４Ｈを設定す
ると共に、低波数側の波形２１Ｌについても面積計算波
数範囲２４Ｌを設定して、高波数側の波形２１Ｈのピー
ク面積２５Ｈと低波数側の波形２１Ｌのピーク面積２５
Ｌとを求める。本実施形態においては、基準ピーク波数
２３が５１７ｃｍ^-1であったので、高波数側波形２１Ｈ
の面積計算波数範囲２４Ｈの値としては５１７ｃｍ^-1〜
５５０ｃｍ^-1までとし、低波数側波形２１Ｌの面積計算
波数範囲２４Ｌの値としては４６０ｃｍ^-1〜５１７ｃｍ
^-1までとした。このようにして得られた高波数側の波形
２１Ｈのピーク面積２５Ｈと低波数側の波形２１Ｌのピ
ーク面積２５Ｌとを比較するために、両者の比（２５Ｈ
／２５Ｌまたは２５Ｌ／２５Ｈ）や差（２５Ｈ−２５Ｌ
または２５Ｌ−２５Ｈ）等を求め、これによりラマンピ
ーク波形２１の非対称性の程度を判断する。

【００９２】本実施形態によれば、ラマンピーク波形２
１の非対称性の程度を正確に判断することができ、これ
を基にして結晶性ケイ素膜の膜質を管理することによ
り、従来に比べてより正確に結晶性ケイ素膜の膜質管理
を行うことができるようになった。

【００９３】（実施形態２）図３に、上述した図１のラ
マン分光システムにより検出した結晶性ケイ素膜のラマ
ンピーク波形３１を示す。

【００９４】まず、このラマンピーク波形３１に対し
て、グランドレベル３２を決定する。本実施形態では、
実施形態１と同様に、ラマンピークより高波数側となる
５５０ｃｍ^-1〜５６０ｃｍ^-1の強度値を平均値化したも
のをグランドレベル３２とした。

【００９５】次に、ラマンピーク波形３１に対して、基
準ピーク波数３３を決定する。本実施形態では、ラマン
ピーク波形３１の非対称性の程度を判断するために、基
準ピーク波数３３より高波数側の波形３１Ｈのピーク幅
３５Ｈと低波数側の波形３１Ｌのピーク幅３５Ｌとを求
めて両者を比較しており、基準ピーク波数３３の設定次
第では得られる数値が大きく異なったものになってしま
う。従って、実施形態１と同様に、基準ピーク波数３３
の決定は非常に重要である。そこで、本実施形態では、
基準ピーク近傍においてピーク関数によるカーブフィッ
ティング近似を行って、基準ピーク波数３３を決定し
た。より具体的には、実施形態１と同様に、おおよその
ピーク波数から目視で±２ｃｍ^-1程度の領域に対して、
ローレンツ型ピーク関数によりカーブフィッティング近
似を行い、その近似関数から基準ピーク波数を決定し
た。この近似関数は、基準ピーク波数３３を決定するた
めだけに用いられるものであるので、ローレンツ型ピー
ク関数より単純な２次関数等でも充分目的を達すること
ができる。

【００９６】続いて、基準ピーク波数３３より高波数側
の波形３１Ｈと低波数側の波形３１Ｌとの各々につい
て、一定強度値におけるピーク幅を求める。このときの
強度値は任意の値に設定可能であるが、どのような強度
値を採用するかによって解析し易さが異なってくる。例
えば、ピーク波形のピーク強度値とグランドレベルとの
差の１／２の強度値におけるピーク幅（半値幅）を取る
と、高波数側の半値幅は３４Ｈで表され、低波数側の半
値幅は３４Ｌで表される。この場合、高波数側の波形３
１Ｈの半値幅３４Ｈと低波数側の波形３１Ｌの半値幅３
４Ｌとを比較するために、両者の比（３４Ｈ／３４Ｌま
たは３４Ｌ／３４Ｈ）や差（３４Ｈ−３４Ｌまたは３４
Ｌ−３４Ｈ）等を求め、これによりラマンピーク波形３
１の非対称性の程度を判断する。また、ピーク波形のピ
ーク強度値とグランドレベルとの差の１／４の強度値に
おけるピーク幅（１／４幅）を取ってもよく、高波数側
の１／４幅は３５Ｈで表され、低波数側の１／４は３５
Ｌで表される。この場合、高波数側の波形３１Ｈの１／
４幅３５Ｈと低波数側の波形３１Ｌの１／４幅３５Ｌと
を比較するために、両者の比（３５Ｈ／３５Ｌまたは３
５Ｌ／３５Ｈ）や差（３５Ｈ−３５Ｌまたは３５Ｌ−３
５Ｈ）等を求め、これによりラマンピーク波形３１の非
対称性の程度を判断する。さらに、ピーク波形のピーク
強度値とグランドレベルとの差の１／８の強度値におけ
るピーク幅（１／８幅）を取ってもよく、高波数側の波
形３１Ｈの１／８幅は３６Ｈで表され、低波数側の波形
３１Ｌの１／８幅は３６Ｌで表される。この場合、高波
数側の波形３１Ｈの１／８幅３６Ｈと低波数側の波形３
１Ｌの１／８幅３６Ｌとを比較するために、両者の比
（３６Ｈ／３６Ｌまたは３６Ｌ／３６Ｈ）や差（３６Ｈ
−３６Ｌまたは３６Ｌ−３６Ｈ）等を求め、これにより
ラマンピーク波形３１の非対称性の程度を判断する。

【００９７】例えば、ＴＦＴの活性領域を構成する結晶
性ケイ素膜の膜質を管理する場合、本発明者らが実験を
行った結果によれば、上記基準ピーク波数より低波数側
の波形の半値幅Ｌと高波数側の波形の半値幅Ｈとの比Ｌ
／Ｈが１．１以下となるように管理することにより、素
子特性の不安定性やリーク電流の増大現象を抑えること
ができ、しかもＴＦＴの電界効果移動度を高くして電流
駆動能力を充分にすることができる。または、基準ピー
ク波数より低波数側の波形の１／４幅Ｌと高波数側の波
形の１／４幅Ｈとの比Ｌ／Ｈは１．２以下となるように
管理し、あるいは、基準ピーク波数より低波数側の波形
の１／８幅Ｌと高波数側の波形の１／８幅Ｈとの比Ｌ／
Ｈが１．４以下となるように管理してもよい。

【００９８】さらに、ノイズ等による測定誤差の影響を
極力小さくするためには、上記ピーク幅として所定範囲
内の強度値に対するピーク幅を平均値化したものを高波
数側と低波数側で比較してもよい。例えば１／２から１
／４までの強度範囲における高波数側の波形３１Ｈのピ
ーク幅の積算値３７Ｈと低波数側の波形３１Ｌのピーク
幅の積算値３７Ｌとを比較するために、両者の比（３７
Ｈ／３７Ｌまたは３７Ｌ／３７Ｈ）や差（３７Ｈ−３７
Ｌまたは３７Ｌ−３７Ｈ）を求め、これによりラマンピ
ーク波形３１の非対称性の程度を判断する。または１／
４から１／８までの強度範囲における高波数側の波形３
１Ｈのピーク幅の積算値３８Ｈと低波数側の波形３１Ｌ
のピーク幅の積算値３８Ｌとを比較するために、両者の
比（３８Ｈ／３８Ｌまたは３８Ｌ／３８Ｈ）や差（３８
Ｈ−３８Ｌまたは３８Ｌ−３８Ｈ）等を求め、これによ
りラマンピーク波形３１の非対称性の程度を判断する。

【００９９】また、ノイズ等による測定誤差の影響を極
力小さくするためには、上記ピーク波形をスムージング
処理した後でピーク面積を求めるのが好ましい。このよ
うなスムージング処理方法としては、例えば、異常波形
部分をカットしたり、異常点の測定値とその前後の点の
測定値との平均値をその異常点の測定値とする方法等が
考えられる。

【０１００】本実施形態によれば、ラマンピーク波形３
１の非対称性の程度を正確に判断することができ、これ
を基にして結晶性ケイ素膜の膜質を管理することによ
り、従来に比べてより正確に結晶性ケイ素膜の膜質管理
を行うことができるようになった。

【０１０１】（実施形態３）図４に、上述した図１のラ
マン分光システムにより検出した結晶性ケイ素膜のラマ
ンピーク波形４１を示す。

【０１０２】まず、このラマンピーク波形４１に対し
て、グランドレベル４２を決定する。本実施形態では、
実施形態１と同様に、ラマンピークより高波数側となる
５５０ｃｍ^-1〜５６０ｃｍ^-1の強度値を平均値化したも
のをグランドレベル４２とした。

【０１０３】次に、ラマンピーク波形４１に対して、基
準ピーク波数４３を決定する。本実施形態では、ラマン
ピーク波形４１の非対称性の程度を判断するために、基
準ピーク波数４３より高波数側の波形４１Ｈと低波数側
の波形４１Ｌとについて、基準ピーク波数から一定波数
の点での強度値を求めて両者を比較しており、基準ピー
ク波数４３の設定次第では得られる数値が大きく異なっ
たものになってしまう。従って、実施形態１と同様に、
基準ピーク波数４３の決定は非常に重要である。そこ
で、本実施形態では、基準ピーク近傍においてピーク関
数によるカーブフィッティング近似を行って、基準ピー
ク波数４３を決定した。より具体的には、実施形態１と
同様に、おおよそのピーク波数から目視で±２ｃｍ^-1程
度の領域に対して、ローレンツ型ピーク関数によりカー
ブフィッティング近似を行い、その近似関数から基準ピ
ーク波数を決定した。この近似関数は、基準ピーク波数
４３を決定するためだけに用いられるものであるので、
ローレンツ型ピーク関数より単純な２次関数等でも充分
目的を達することができる。

【０１０４】続いて、基準ピーク波数４３より高波数側
の波形４１Ｈと低波数側の波形４１Ｌとの各々につい
て、基準ピーク波数から一定波数の点での強度値を求め
る。このときの波数値は任意の値に設定可能であるが、
どのような波数値を採用するかによって解析し易さが異
なってくる。測定ノイズが大きい場合、基準ピーク波数
４３から大きく離れた点ではノイズの影響が非常に大き
くなるのに対し、基準ピーク波数４３近傍の点ではノイ
ズの影響は小さくてもラマンピーク波形４１が示す結晶
性の情報を充分反映することが出来ないからである。本
実施形態では、基準ピーク波数４３より高波数側と低波
数側とに各々４ｃｍ^-1離れた波数の点における強度値４
４Ｈと４４Ｌとを用いた。両者を比較するためには、両
者の比（４４Ｈ／４４Ｌまたは４４Ｌ／４４Ｈ）や差
（４４Ｈ−４４Ｌまたは４４Ｌ−４４Ｈ）等を求め、こ
れによりラマンピーク波形４１の非対称性の程度を判断
する。

【０１０５】さらに、ノイズ等による測定誤差の影響を
極力小さくするためには、上記強度値として所定範囲内
の波数における強度値を平均値化したものを高波数側と
低波数側で比較してもよい。例えば基準ピーク波数４３
から高波数側に３ｃｍ^-1〜５ｃｍ^-1離れた波数範囲４５
Ｈと低波数側に３ｃｍ^-1〜５ｃｍ^-1離れた波数範囲４５
Ｌとにおける強度値の積算値４６Ｈおよび４６Ｌとを比
較するために、両者の比（４６Ｈ／４６Ｌまたは４６Ｌ
／４６Ｈ）や差（４６Ｈ−４６Ｌまたは４６Ｌ−４６
Ｈ）等を求め、これによりラマンピーク波形４１の非対
称性の程度を判断する。

【０１０６】本実施形態によれば、ラマンピーク波形４
１の非対称性の程度を正確に判断することができ、これ
を基にして結晶性ケイ素膜の膜質を管理することによ
り、従来に比べてより正確に結晶性ケイ素膜の膜質管理
を行うことができるようになった。

【０１０７】（実施形態４）図５（Ａ）に、上述した図
１のラマン分光システムにより検出した結晶性ケイ素膜
のラマンピーク波形５１を示す。

【０１０８】まず、このラマンピーク波形５１に対し
て、グランドレベル５２を決定する。本実施形態では、
実施形態１と同様に、ラマンピークより高波数側となる
５５０ｃｍ^-1〜５６０ｃｍ^-1の強度値を平均値化したも
のをグランドレベル５２とした。

【０１０９】次に、ラマンピーク波形５１における基準
ピーク波数５３より高波数側の波形５１Ｈと低波数側の
波形５１Ｌとを分離し、各々に対してピーク関数による
カーブフィッティング近似を行う。本実施形態では、こ
のときのピーク関数としてローレンツ型ピーク関数を用
いた。また、高波数側の波形５１Ｈと低波数側の波形５
１Ｌとをカーブフィッティング近似する際に、各々のフ
ィッティング波数範囲がピークトップ近傍の波数領域を
含むように設定した。本実施形態においては、基準ピー
ク波数５３が５１７ｃｍ^-1であったので、高波数側波形
５１Ｈのフィッティング波数範囲５４Ｈの値としては５
１５ｃｍ^-1〜５６０ｃｍ^-1までとし、低波数側波形５１
Ｌのフィッティング波数範囲５４Ｌの値としては４６０
ｃｍ^-1〜５１９ｃｍ^-1までとした。これにより、５１７
ｃｍ^-1の基準ピーク波数５３に対して±２ｃｍ^-1の波数
範囲内の領域は、高波数側波形５１Ｈのフィッティング
波数範囲５４Ｈにも低波数側波形５１Ｌのフィッティン
グ波数範囲５４Ｌにも、共に含まれる。

【０１１０】このようにして、高波数側の波形５１Ｈか
ら図５（Ｂ）に示すような高波数側のピーク関数５５Ｈ
を得ると共に、低波数側の波形５１Ｌから図５（Ｃ）に
示すような高波数側のピーク関数５５Ｌを得る。このよ
うなフィッティング波数範囲におけるカーブフィッティ
ングの結果、高波数側のピーク関数５５Ｈの基準ピーク
波数５６Ｈと低波数側のピーク関数５５Ｌの基準ピーク
波数５６Ｌとはほぼ同様の値であり、それらのピーク強
度もほぼ同様の値が得られている。

【０１１１】続いて、高波数側のピーク関数５５Ｈにつ
いて図５（Ｂ）に示すような面積計算波数範囲５７Ｈを
設定すると共に、低波数側のピーク関数５５Ｌについて
図５（Ｃ）に示すような面積計算範囲５７Ｌを設定す
る。本実施形態においては、高波数側ピーク関数５５Ｈ
の面積計算範囲５７Ｈを基準ピーク波数５６Ｈから±５
０ｃｍ^-1とし、低波数側ピーク関数５５Ｌの面積計算範
囲５７Ｌを基準ピーク波数５６Ｌから±５０ｃｍ^-1とし
た。この面積計算範囲に従って、高波数側ピーク関数５
５Ｈのピーク面積５８Ｈと低波数側ピーク関数５５Ｌの
ピーク面積５８Ｌとを計算し、両者の比（５８Ｈ／５８
Ｌまたは５８Ｌ／５８Ｈ）や差（５８Ｈ−５８Ｌまたは
５８Ｌ−５８Ｈ）等を求め、これによりラマンピーク波
形５１の非対称性の程度を判断する。

【０１１２】本実施形態によれば、ラマンピーク波形５
１の非対称性の程度を正確に判断することができ、これ
を基にして結晶性ケイ素膜の膜質を管理することによ
り、従来に比べてより正確に結晶性ケイ素膜の膜質管理
を行うことができるようになった。

【０１１３】（実施形態５）図６（Ａ）に、上述した図
１のラマン分光システムにより検出した結晶性ケイ素膜
のラマンピーク波形６１を示す。

【０１１４】まず、このラマンピーク波形６１に対し
て、グランドレベル６２を決定する。本実施形態では、
実施形態１と同様に、ラマンピークより高波数側となる
５５０ｃｍ^-1〜５６０ｃｍ^-1の強度値を平均値化したも
のをグランドレベル６２とした。

【０１１５】次に、ラマンピーク波形６１における基準
ピーク波数６３より高波数側の波形６１Ｈと低波数側の
波形６１Ｌとを分離し、各々に対してピーク関数による
カーブフィッティング近似を行う。本実施形態では、実
施形態４と同様に、ピーク関数としてローレンツ型ピー
ク関数を用い、高波数側の波形６１Ｈと低波数側の波形
６１Ｌとをカーブフィッティング近似する際に、各々の
フィッティング波数範囲がピークトップ近傍の波数領域
を含むように設定した。

【０１１６】このようにして、高波数側の波形６１Ｈか
ら図６（Ｂ）に示すような高波数側のピーク関数６５Ｈ
を得ると共に、低波数側の波形６１Ｌから図６（Ｃ）に
示すような高波数側のピーク関数６５Ｌを得る。このよ
うなフィッティング波数範囲におけるカーブフィッティ
ングの結果、高波数側のピーク関数６５Ｈの基準ピーク
波数６６Ｈと低波数側のピーク関数６５Ｌの基準ピーク
波数６６Ｌとはほぼ同様の値であり、それらのピーク強
度もほぼ同様の値が得られている。

【０１１７】続いて、高波数側のピーク関数６１Ｈと低
波数側のピーク関数６１Ｌとの各々について、ピーク幅
を求める。このときの強度値は任意の値に設定可能であ
るが、どのような強度値を採用するかによって解析し易
さが異なってくるため、解析し易い値を採用すればよ
い。例えば、ピーク関数のピーク強度値とグランドレベ
ルとの差の１／２の強度値におけるピーク幅（半値幅）
を取ると、高波数側ピーク関数６１Ｈの半値幅は図６
（Ｂ）の６６Ｈで表され、低波数側ピーク関数６１Ｌの
半値幅は図６（Ｃ）の６６Ｌで表される。この場合、高
波数側ピーク関数６１Ｈのピーク幅６６Ｈと低波数側の
ピーク関数６１Ｌのピーク幅６６Ｌとを比較するため
に、両者の比（６６Ｈ／６６Ｌまたは６６Ｌ／６６Ｈ）
や差（６６Ｈ−６６Ｌまたは６６Ｌ−６６Ｈ）等を求
め、これによりラマンピーク波形６１の非対称性の程度
を判断する。また、ピーク関数のピーク強度値とグラン
ドレベルとの差の１／４の強度値におけるピーク幅（１
／４幅）を取ってもよく、高波数側の１／４幅は図６
（Ｂ）の６７Ｈで表され、低波数側の１／４幅は図６
（Ｃ）の６７Ｌで表される。この場合、高波数側のピー
ク関数６１Ｈのピーク幅６７Ｈと低波数側のピーク関数
６１Ｌのピーク幅６７Ｌとを比較するために、両者の比
（６７Ｈ／６７Ｌまたは６７Ｌ／６７Ｈ）や差（６７Ｈ
−６７Ｌまたは６７Ｌ−６７Ｈ）等を求め、これにより
ラマンピーク波形６１の非対称性の程度を判断する。さ
らに、ピーク関数のピーク強度値とグランドレベルとの
差の１／８の強度値におけるピーク幅（１／８幅）を取
ってもよく、高波数側のピーク関数６１Ｈの１／８幅は
図６（Ｂ）の６８Ｈで表され、低波数側のピーク関数６
１Ｌの１／８幅は図６（Ｃ）の６８Ｌで表される。この
場合、高波数側のピーク関数６１Ｈのピーク幅６８Ｈと
低波数側のピーク関数６１Ｌのピーク幅６８Ｌとを比較
するために、両者の比（６８Ｈ／６８Ｌまたは６８Ｌ／
６８Ｈ）や差（６８Ｈ−６８Ｌまたは６８Ｌ−６８Ｈ）
等を求め、これによりラマンピーク波形６１の非対称性
の程度を判断する。

【０１１８】例えば、ＴＦＴの活性領域を構成する結晶
性ケイ素膜の膜質を管理する場合、上記基準ピーク波数
より低波数側のピーク関数の半値幅Ｌと高波数側のピー
ク関数の半値幅Ｈとの比Ｌ／Ｈが１．１以下となるよう
に管理することにより、素子特性の不安定性やリーク電
流の増大現象を抑えることができ、しかもＴＦＴの電界
効果移動度を高くして電流駆動能力を充分にすることが
できる。または、基準ピーク波数より低波数側のピーク
関数の１／４幅Ｌと高波数側のピーク関数の１／４幅Ｈ
との比Ｌ／Ｈは１．２以下となるように管理し、あるい
は、基準ピーク波数より低波数側のピーク関数の１／８
幅Ｌと高波数側のピーク関数の１／８幅Ｈとの比Ｌ／Ｈ
が１．４以下となるように管理してもよい。

【０１１９】本実施形態によれば、ラマンピーク波形６
１の非対称性の程度を正確に判断することができ、これ
を基にして結晶性ケイ素膜の膜質を管理することによ
り、従来に比べてより正確に結晶性ケイ素膜の膜質管理
を行うことができるようになった。

【０１２０】（実施形態６）図７（Ａ）に、上述した図
１のラマン分光システムにより検出した結晶性ケイ素膜
のラマンピーク波形７１を示す。

【０１２１】まず、このラマンピーク波形７１に対し
て、グランドレベル７２を決定する。本実施形態では、
実施形態１と同様に、ラマンピークより高波数側となる
５５０ｃｍ^-1〜５６０ｃｍ^-1の強度値を平均値化したも
のをグランドレベル７２とした。

【０１２２】次に、ラマンピーク波形７１における基準
ピーク波数７３より高波数側の波形６１Ｈと低波数側の
波形７１Ｌとを分離し、各々に対してピーク関数による
カーブフィッティング近似を行う。本実施形態では、実
施形態４と同様に、ピーク関数としてローレンツ型ピー
ク関数を用い、高波数側の波形７１Ｈと低波数側の波形
６１Ｌとをカーブフィッティング近似する際に、各々の
フィッティング波数範囲がピークトップ近傍の波数領域
を含むように設定した。

【０１２３】このようにして、高波数側の波形７１Ｈか
ら図７（Ｂ）に示すような高波数側のピーク関数７５Ｈ
を得ると共に、低波数側の波形７１Ｌから図７（Ｃ）に
示すような高波数側のピーク関数７５Ｌを得る。このよ
うなフィッティング波数範囲におけるカーブフィッティ
ングの結果、高波数側のピーク関数７５Ｈの基準ピーク
波数７６Ｈと低波数側のピーク関数７５Ｌの基準ピーク
波数７６Ｌとはほぼ同様の値であり、それらのピーク強
度もほぼ同様の値が得られている。

【０１２４】続いて、高波数側のピーク関数７１Ｈと低
波数側のピーク関数７１Ｌとの各々について、基準ピー
ク波数から一定波数の点での強度値を求める。このとき
の波数値は任意の値に設定可能であるが、どのような波
数値を採用するかによって解析し易さが異なってくるた
め、解析し易い値を採用すればよい。本実施形態におい
ては、高波数側と低波数側とに各々４ｃｍ^-1離れた波数
の点における強度値を用いた。ローレンツ型ピーク関数
はピークトップを中心として左右対称であるので、基準
ピーク波数より高波数側の点を用いても低波数側の点を
用いても差はない。より具体的は、高波数側のピーク関
数７１Ｈについては基準ピーク波数７６Ｈから高波数側
と低波数側とに各々４ｃｍ^-1離れた波数の点における強
度値７７Ｈ、７７Ｈを用い、低波数側のピーク関数７１
Ｌについては基準ピーク波数７６Ｌから高波数側と低波
数側とに各々４ｃｍ^-1離れた波数の点における強度値７
７Ｌ、７７Ｌを用いた。両者を比較するためには、両者
の比（７７Ｈ／７７Ｌまたは７７Ｌ／７７Ｈ）や差（７
７Ｈ−７７Ｌまたは７７Ｌ−７７Ｈ）等を求め、これに
よりラマンピーク波形７１の非対称性の程度を判断す
る。

【０１２５】本実施形態によれば、ラマンピーク波形７
１の非対称性の程度を正確に判断することができ、これ
を基にして結晶性ケイ素膜の膜質を管理することによ
り、従来に比べてより正確に結晶性ケイ素膜の膜質管理
を行うことができるようになった。

【０１２６】以下の実施形態７および８では、本発明の
ＴＦＴを、ガラス基板上の結晶性ケイ素膜を活性領域と
して備えたＮ型ＴＦＴとして作製した例について説明す
る。なお、このＮ型ＴＦＴは、液晶表示装置用のアクテ
ィブマトリクス基板や薄膜集積回路等に用いることがで
きる。以下、実施形態７および８の各々について説明す
る。

【０１２７】（実施形態７）図８（Ｅ）に、本実施形態
８のＮ型ＴＦＴ８１７の断面図を示す。このＴＦＴ８１
７は、絶縁性基板８０１上に下地膜８０２が設けられ、
その上にＴＦＴの活性領域である結晶性ケイ素膜８２０
が設けられている。この結晶性ケイ素膜８２０は、チャ
ネル領域８１０およびソース／ドレイン領域８１１、８
１２からなる。その上にゲート絶縁膜８０７を介してチ
ャネル領域８１０と対向するようにゲート電極８０８が
形成され、ゲート電極８０８の表面を覆うように酸化物
層８０９が形成されている。さらに、この状態の基板上
を覆うように層間絶縁膜８１４が形成され、その上には
ＴＦＴ８１７の電極８１５、８１６が形成されている。
ＴＦＴ８１７の一方の電極８１５はゲート絶縁膜８０７
および層間絶縁膜８１４に設けられたコンタクトホール
部においてソース／ドレイン領域８１１と電気的に接続
され、他方の電極８１６はゲート絶縁膜８０７および層
間絶縁膜８１４に設けられた他のコンタクトホール部に
おいてソース／ドレイン領域８１２と電気的に接続され
ている。

【０１２８】このＴＦＴ８１７は、図８（Ａ）→（Ｅ）
の作製工程に従って作製することができる。

【０１２９】まず、図８（Ａ）に示すように、ガラス板
などからなる基板８０１上に、例えばスパッタリング法
により、厚さ３００ｎｍ程度の酸化ケイ素からなる下地
膜８０２を形成する。この下地膜８０２は、形成を省略
することもできるが、形成されている場合には基板から
の不純物の拡散を防ぐことができる。

【０１３０】次に、減圧ＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ法な
どにより、厚さ２０ｎｍ〜１００ｎｍ、例えば３０ｎｍ
の非晶質ケイ素（ａ−Ｓｉ）膜８０３を成膜する。な
お、プラズマＣＶＤ法によりａ−Ｓｉ膜８０３を成膜す
る場合には、その膜中に多量の水素を含有し、その水素
が後のレーザー照射工程において膜剥がれの原因となる
ため、この工程において４５０℃程度の温度条件で数時
間熱処理を行うことにより、膜中の水素を放出させてお
く必要がある。

【０１３１】その後、図８（Ｂ）に示すように、基板上
方からレーザー光８０４を照射することによりａ−Ｓｉ
膜８０３を結晶化する。このときのレーザー光８０４と
しては、ＸｅＣｌエキシマレーザー（波長３０８ｎｍ、
パルス幅４０ｎｓｅｃ）を用いた。レーザー光８０４の
照射条件は、照射時に基板を２００℃〜５００℃、例え
ば４００℃に加熱し、エネルギー密度２００ｍＪ／ｃｍ
²〜３５０ｍＪ／ｃｍ²、例えば３００ｍＪ／ｃｍ²とし
た。これによりａ−Ｓｉ膜８０３はその融点以上に加熱
され、溶融して固化する過程において良好な結晶性を有
する結晶性ケイ素膜８０３ａとなる。この結晶性ケイ素
膜８０３ａの結晶性はレーザー光の照射条件によって大
きく左右されるため、ここで上記実施形態１〜６で説明
したような結晶性半導体膜の膜質管理方法を用いてその
結晶性を評価しておく。より具体的には、上記実施形態
１〜６で説明したような、基準ピーク波数より高波数側
の波長と低波数側の波長とを比較して得られる数値（ピ
ーク面積の差や比、ピーク幅の差や比、基準ピーク波数
から一定波数の点での強度値の差や比）を管理パラメー
タとして、その管理パラメータとＴＦＴ特性との相関関
係を予め調べておき、その数値を所望のＴＦＴ特性が得
られるような範囲内になるように管理することにより結
晶性半導体膜の膜質を管理する。例えば、基準ピーク波
数より低波数側の波形の半値幅Ｌと高波数側の波形の半
値幅Ｈとの比Ｌ／Ｈが１．１以下となるように結晶性ケ
イ素膜の膜質を管理すれば、ＴＦＴの電界効果移動度は
８０ｃｍ²／Ｖｓ〜１００ｃｍ²／Ｖｓであり、電流駆動
能力が充分であると共に、素子特性の不安定性やリーク
電流の増大現象を抑えることもできる。また、基準ピー
ク波数より低波数側の波形の１／４幅Ｌと高波数側の波
形の１／４幅Ｈとの比Ｌ／Ｈが１．２以下となるように
管理しても同様の結果が得られ、さらに、基準ピーク波
数より低波数側の波形の１／８幅Ｌと高波数側の波形の
１／８幅Ｈとの比Ｌ／Ｈが１．４以下となるように管理
しても同様の結果が得られる。また、その他の管理パラ
メータを用いた場合にも、同様にして結晶性半導体膜の
膜質を管理することができる。

【０１３２】次に、上述のようにして所望のＴＦＴ特性
が得られるようにその膜質が管理された結晶性ケイ素膜
８０３ａの不要な部分を除去し、図８（Ｃ）に示すよう
な素子間分離を行って、後にＴＦＴの活性領域（チャネ
ル領域８１０、ソース／ドレイン領域８１１、８１２）
となる島状の結晶性ケイ素膜８０６を形成する。

【０１３３】続いて、図８（Ｄ）に示すように、活性領
域となる結晶性ケイ素膜８０６を覆うように厚さ２０〜
１５０ｎｍ、例えば１００ｎｍの酸化ケイ素膜をゲート
絶縁膜８０７として成膜する。ここでは、ＴＥＯＳ（Ｔ
ｅｔｒａＥｔｈｏｘｙＯｒｔｈｏＳｉｌｉｃａｔ
ｅ）を原料として、酸素と共にＲＦプラズマＣＶＤ法に
より基板温度１５０℃〜６００℃、好ましくは３００℃
〜４００℃で分解・堆積した。他の成膜方法として、Ｔ
ＥＯＳを原料として、オゾンガスと共に減圧ＣＶＤ法ま
たは常圧ＣＶＤ法により基板温度３５０〜６００℃、好
ましくは４００〜５５０℃で形成してもよい。

【０１３４】その後、スパッタリング法により、厚さ３
００ｎｍ〜６００ｎｍ、例えば４００ｎｍのアルミニウ
ムを成膜し、これをパターニングしてゲート電極８０８
を形成する。次に、ゲート電極８０８の表面を陽極酸化
して表面に図８（Ｄ）に示すような酸化物層８０９を形
成する。ここでは、酒石酸が１％〜５％含まれたエチレ
ングリコール溶液中で陽極酸化を行い、最初は一定電流
で２２０Ｖまで電圧を上げ、その状態で１時間保持して
陽極酸化を終了させ、厚さ２００ｎｍの酸化物層８０９
を得た。尚、この酸化物層８０９の厚さは、後のイオン
ドーピング工程においてオフセットゲート領域の長さと
なるので、オフセットゲート領域の長さをこの陽極酸化
工程で制御することができる。

【０１３５】次に、イオンドーピング法により、ゲート
電極８０８およびその表面を覆う酸化物層８０９をマス
クとして活性領域に不純物（リン）を注入する。ドーピ
ングガスとしてはフォスフィン（ＰＨ₃）を用い、加速
電圧は６０ｋＶ〜９０ｋＶ、例えば８０ｋＶ、ドーズ量
は１×１０¹⁵ｃｍ^-2〜８×１０¹⁵ｃｍ^-2、例えば２×１
０¹⁵ｃｍ^-2とする。これにより、不純物が注入された領
域８１１と８１２は後にＴＦＴのソース／ドレイン領域
となり、ゲート電極８０８および酸化物層８０９にマス
クされて不純物が注入されない領域８１０は、後にＴＦ
Ｔのチャネル領域となる。

【０１３６】続いて、図８（Ｄ）に示すように、レーザ
ー光８１３を照射してアニールを行い、イオン注入した
不純物の活性化を行うと共に、上記不純物導入工程で結
晶性が劣化した部分の結晶性を回復させる。この時のレ
ーザー光８１３としては、ＸｅＣｌエキシマレーザー
（波長３０８ｎｍ、パルス幅４０ｎｓｅｃ）を用いた。
レーザー光の照射条件は、エネルギー密度１５０ｍＪ／
ｃｍ²〜４００ｍＪ／ｃｍ²、好ましくは２００ｍＪ／ｃ
ｍ²〜２５０ｍＪ／ｃｍ²で照射を行った。このようにし
て形成されたＮ型不純物（リン）領域８１１、８１２の
シート抵抗は、２００Ω／□〜８００Ω／□であった。

【０１３７】その後、図８（Ｅ）に示すように、厚さ６
００ｎｍ程度の酸化ケイ素膜を層間絶縁膜８１４として
形成する。この酸化ケイ素膜は、ＴＥＯＳを原料とし
て、酸素と共にプラズマＣＶＤ法により形成することが
できる。またはオゾンと共に減圧ＣＶＤ法により形成し
てもよく、オゾンと共に常圧ＣＶＤ法により形成しても
よい。これらの方法によれば、段差被覆性に優れた良好
な層間絶縁膜８１４が得られる。

【０１３８】次に、層間絶縁膜８１４およびゲート絶縁
膜８０７にコンタクトホールを形成する。ＴＦＴの電極
８１５、８１６としては、金属材料、例えば窒化チタン
とアルミニウムの二層膜を形成する。この窒化チタン膜
は、アルミニウムが半導体層に拡散するのを防止するた
めのバリア膜として設けられる。

【０１３９】続いて、このＴＦＴ８１７を画素電極のス
イッチング素子として用いる場合には、電極８１５、８
１６のうちの一方をＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯ
ｘｉｄｅ）等の透明導電膜を用いてから形成して画素電
極とし、他方の電極から信号を入力する。また、ＴＦＴ
８１７を薄膜集積回路に用いる場合には、ゲート電極８
０８上にもコンタクトホールを形成し、必要となる配線
を施す。

【０１４０】最後に、１気圧の水素雰囲気下で３５０
℃、１時間程度のアニールを行って、図８（Ｅ）に示し
たＮ型ＴＦＴ８１７を完成させる。このアニール処理に
よりＴＦＴ８１７の活性領域とゲート絶縁膜との界面に
対して水素原子が供給され、ＴＦＴ特性を劣化させる不
対結合手が低減される。その後、ＴＦＴ８１７を保護す
るための保護膜を必要な箇所のみ形成してもよく、例え
ばＳｉＨ₄とＮＨ₃とを原料ガスとしてプラズマＣＶＤ法
により形成した窒化ケイ素膜等を用いることができる。

【０１４１】このようにして得られる本実施形態のＮ型
ＴＦＴは、活性領域を構成する結晶性ケイ素膜の膜質
が、所望のＴＦＴ特性が得られるように管理されている
ので、電界効果移動度を高くして充分な駆動能力が発揮
でき、素子特性が安定でリーク電流も低減することがで
きる。

【０１４２】（実施形態８）図９（Ｅ）に、本実施形態
９のＮ型ＴＦＴ９１７の断面図を示す。このＴＦＴ９１
７は、絶縁性基板９０１上に下地膜９０２が設けられ、
その上にＴＦＴの活性領域である結晶性ケイ素膜９２０
が設けられている。この結晶性ケイ素膜９２０は、チャ
ネル領域９１０およびソース／ドレイン領域９１１、９
１２からなる。その上にゲート絶縁膜９０７を介してチ
ャネル領域９１０と対向するようにゲート電極９０８が
形成され、ゲート電極９０８の表面を覆うように酸化物
層９０９が形成されている。さらに、この状態の基板上
を覆うように層間絶縁膜９１４が形成され、その上には
ＴＦＴ９１７の電極９１５、９１６が形成されている。
ＴＦＴ９１７の一方の電極９１５はゲート絶縁膜９０７
および層間絶縁膜９１４に設けられたコンタクトホール
部においてソース／ドレイン領域９１１と電気的に接続
され、他方の電極９１６はゲート絶縁膜９０７および層
間絶縁膜９１４に設けられた他のコンタクトホール部に
おいてソース／ドレイン領域９１２と電気的に接続され
ている。

【０１４３】このＴＦＴ９１７は、図９（Ａ）→（Ｅ）
の作製工程に従って作製することができる。

【０１４４】まず、図９（Ａ）に示すように、ガラス板
などからなる基板９０１上に、例えばスパッタリング法
により、厚さ３００ｎｍ程度の酸化ケイ素からなる下地
膜９０２を形成する。この下地膜９０２は、形成を省略
することもできるが、形成されている場合には基板から
の不純物の拡散を防ぐことができる。

【０１４５】次に、減圧ＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ法な
どにより、厚さ２５ｎｍ〜１００ｎｍ、例えば５０ｎｍ
の非晶質ケイ素（ａ−Ｓｉ）膜９０３を成膜する。

【０１４６】続いて、ａ−Ｓｉ膜９０３の上に、その結
晶化を助長する触媒元素、例えばニッケル等を溶解させ
た溶液９０５が接するように基板９０１を保持し、スピ
ナーにより溶液９０５を基板９０１上に均一に延ばして
乾燥させる。この実施形態では、溶質として硝酸ニッケ
ル、溶媒としてエチルアルコールを用い、溶液中のニッ
ケル濃度が１０ｐｐｍとなるようにした。これによりａ
−Ｓｉ膜９０３上にニッケルが微量導入されたことにな
る。

【０１４７】その後、不活性雰囲気下、例えば加熱温度
５５０℃で４時間アニールすることによりａ−Ｓｉ膜９
０３を結晶化する。このアニールによりａ−Ｓｉ膜９０
３中にニッケルが拡散しながらその結晶化を促進し、ａ
−Ｓｉ膜９０３は図９（Ｂ）に示すように結晶性ケイ素
膜９０３ｂとなる。この結晶性ケイ素膜９０３ｂの結晶
性は触媒元素であるニッケルの導入量によって大きく左
右されるため、ここで上記実施形態１〜６で説明したよ
うな結晶性半導体膜の膜質管理方法を用いてその結晶性
を評価しておく。より具体的には、上記実施形態１〜６
で説明したような結晶性半導体膜の膜質管理方法を用い
てその結晶性を評価しておく。より具体的には、上記実
施形態７と同様に、基準ピーク波数より高波数側の波長
と低波数側の波長とを比較して得られる数値（ピーク面
積の差や比、ピーク幅の差や比、基準ピーク波数から一
定波数の点での強度値の差や比）を管理パラメータとし
て、その管理パラメータとＴＦＴ特性との相関関係を予
め調べておき、その数値を所望のＴＦＴ特性が得られる
ような範囲内になるように管理することにより結晶性半
導体膜の膜質を管理する。

【０１４８】次に、上述のようにして所望のＴＦＴ特性
が得られるようにその膜質が管理された結晶性ケイ素膜
９０３ｂの不要な部分を除去し、図９（Ｃ）に示すよう
な素子間分離を行って、後にＴＦＴの活性領域（チャネ
ル領域９１０、ソース／ドレイン領域９１１、９１２）
となる島状の結晶性ケイ素膜９０６を形成する。

【０１４９】続いて、図９（Ｄ）に示すように、活性領
域となる結晶性ケイ素膜９０６を覆うように厚さ２０ｎ
ｍ〜１５０ｎｍ、例えば１００ｎｍの酸化ケイ素膜をゲ
ート絶縁膜９０７として成膜する。

【０１５０】その後、スパッタリング法により、厚さ３
００ｎｍ〜６００ｎｍ、例えば４００ｎｍのアルミニウ
ムを成膜し、これをパターニングしてゲート電極９０８
を形成する。次に、ゲート電極９０８の表面を陽極酸化
して表面に図９（Ｄ）に示すような酸化物層９０９を形
成する。

【０１５１】次に、イオンドーピング法により、ゲート
電極９０８およびその表面を覆う酸化物層９０９をマス
クとして活性領域に不純物（リン）を注入する。これに
より、不純物が注入された領域９１１と９１２は後にＴ
ＦＴのソース／ドレイン領域となり、ゲート電極９０８
および酸化物層９０９にマスクされて不純物が注入され
ない領域９１０は、後にＴＦＴのチャネル領域となる。

【０１５２】続いて、図９（Ｄ）に示すように、レーザ
ー光９１３を照射してアニールを行い、イオン注入した
不純物の活性化を行うと共に、上記不純物導入工程で結
晶性が劣化した部分の結晶性を回復させる。

【０１５３】その後、図９（Ｅ）に示すように、厚さ６
００ｎｍ程度の酸化ケイ素膜を層間絶縁膜９１４として
形成する。

【０１５４】次に、層間絶縁膜９１４およびゲート絶縁
膜９０７にコンタクトホールを形成する。ＴＦＴの電極
９１５、９１６としては、金属材料、例えば窒化チタン
とアルミニウムの二層膜を形成する。この窒化チタン膜
は、アルミニウムが半導体層に拡散するのを防止するた
めのバリア膜として設けられる。

【０１５５】続いて、このＴＦＴ９１７を画素電極のス
イッチング素子として用いる場合には、電極９１５、９
１６のうちの一方をＩＴＯ等の透明導電膜を用いてから
形成して画素電極とし、他方の電極から信号を入力す
る。また、ＴＦＴ９１７を薄膜集積回路に用いる場合に
は、ゲート電極９０８上にもコンタクトホールを形成
し、必要となる配線を施す。

【０１５６】最後に、１気圧の水素雰囲気下で３５０
℃、１時間程度のアニールを行って、図９（Ｅ）に示し
たＮ型ＴＦＴ９１７を完成させる。このアニール処理に
よりＴＦＴ８１７の活性領域とゲート絶縁膜との界面に
対して水素原子が供給され、ＴＦＴ特性を劣化させる不
対結合手が低減される。その後、ＴＦＴ９１７を保護す
るための保護膜を必要な箇所のみ形成してもよい。

【０１５７】このようにして得られる本実施形態のＮ型
ＴＦＴは、活性領域を構成する結晶性ケイ素膜の膜質
が、所望のＴＦＴ特性が得られるように管理されている
ので、電界効果移動度を高くして充分な駆動能力が発揮
でき、素子特性が安定でリーク電流も低減することがで
きる。

【０１５８】以上、本発明の実施形態について具体的に
説明したが、本発明はこれらの構成に限定されるもので
はなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形が可能
である。

【０１５９】例えば、ラマンピーク波形におけるグラン
ドレベルの決定方法や基準ピーク波数の決定方法は、上
記実施形態に示した方法以外に様々な方法を利用するこ
とができる。また、ラマンピーク波形の非対称性の程度
を判断するために、基準ピーク波数より高波数側の波形
と低波数側の波形とを比較できるものであれば、実施形
態に示した以外のパラメータを用いてもよい。

【０１６０】また、上記実施形態７では、強光としてパ
ルスレーザーであるエキシマレーザーを用いて結晶化さ
せた結晶性ケイ素膜の膜質管理について説明したが、他
の種類のレーザー、例えば連続発振レーザーであるＡｒ
レーザー等を用いてケイ素膜を結晶化または再結晶性化
させた結晶性ケイ素膜の膜質管理に対しても本発明は適
用可能である。さらに、レーザーの代わりに、赤外光、
フラッシュランプ等を使用して短時間に１０００℃〜１
２００℃（シリコンモニターの温度）まで上昇させて試
料を加熱する所謂ＲＴＡ（ラピッド・サーマル・アニー
ル、またはＲＴＰ（ラピッド・サーマル・プロセス）と
も称する）等のレーザー光と同等の強光を用いて結晶化
または再結晶性化させた結晶性ケイ素膜の膜質管理に対
しても本発明は適用可能である。また、実施形態８で
は、触媒元素としてニッケルを用いて結晶化させた結晶
性ケイ素膜について説明したが、触媒元素としてコバル
ト、パラジウム、白金、銅、銀、金、インジウム、錫、
アルミニウム、アンチモン等を用いて結晶化させた結晶
性ケイ素膜の膜質管理に対しても本発明は適用可能であ
る。さらに、本発明は他の方法により作製した結晶性ケ
イ素膜の膜質管理に対しても適用可能であり、結晶性ケ
イ素膜以外の結晶性半導体膜の膜質管理に対しても適用
可能である。

【０１６１】さらに、本発明の半導体装置としては、液
晶表示用のアクティブマトリクス基板以外に、例えば、
密着型イメージセンサー、ドライバー内蔵型サーマルヘ
ッド、有機系ＥＬなどを発光素子としたドライバー内蔵
型の光書き込み素子や表示素子、三次元ＩＣなどの半導
体装置などが挙げられる。また、本発明の結晶性半導体
膜の膜質管理方法を用いることにより、これらの素子の
安定化や歩留りの向上を図る子とができ、製造コストの
低廉価を実現することができる。さらに、本発明は、上
記実施形態で説明したＭＯＳ型トランジスタに限らず、
結晶性半導体を素子材料としたバイポーラトランジスタ
や静電誘導トランジスタを初めとして半導体プロセスお
よび半導体装置全般に幅広く応用することができる。

【０１６２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、結晶性半導体膜の膜質管理を、インラインプ
ロセスにて素早く、しかも正確に評価して管理すること
ができる。その結果、この結晶性半導体膜を素子材とし
た半導体装置において、安定した製造プロセスを確立す
ることができる。また、結晶性半導体膜の膜質不良を膜
形成直後に発見することが可能となるため、不良品を早
急に製造ラインから取り除くことができ、半導体装置の
製造コストの低廉価を図ることができる。さらに、本発
明によれば、均一な膜質の結晶性半導体膜が安定して得
られるようになるので、大型で解像度が高い液晶表示装
置や、低コスト化が図れるドライバモノリシック型アク
ティブマトリクス基板を用いた液晶表示装置、さらには
高速で解像度が高い密着型イメージセンサーや三次元Ｉ
Ｃ等が実現可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の結晶性半導体膜の膜質管理方法に用い
られるラマン分光装置の一実施形態を示す概略図であ
る。

【図２】実施形態１の結晶性半導体膜の膜質管理方法を
説明するための図である。

【図３】実施形態２の結晶性半導体膜の膜質管理方法を
説明するための図である。

【図４】実施形態３の結晶性半導体膜の膜質管理方法を
説明するための図である。

【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は実施形態４の結晶性半導体膜
の膜質管理方法を説明するための図である。

【図６】（Ａ）〜（Ｃ）は実施形態５の結晶性半導体膜
の膜質管理方法を説明するための図である。

【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は実施形態６の結晶性半導体膜
の膜質管理方法を説明するための図である。

【図８】（Ａ）〜（Ｅ）は実施形態７のＮ型ＴＦＴの製
造工程を示す断面図である。

【図９】（Ａ）〜（Ｅ）は実施形態８のＮ型ＴＦＴの製
造工程を示す断面図である。

【図１０】ラマンピーク波形の一例を示すグラフであ
る。

【図１１】ケイ素膜におけるフォノンの分散関係を示す
グラフである。

【符号の説明】

２１、３１、４１、５１、６１、７１ラマンピーク波
形２１Ｈ、３１Ｈ、４１Ｈ、５１Ｈ、６１Ｈ、７１Ｈ基
準ピーク波数から高波数側の波形２１Ｌ、３１Ｌ、４１Ｌ、５１Ｌ、６１Ｌ、７１Ｌ基
準ピーク波数から低波数側の波形２２、３２、４２、５２、６２、７２グランドレベル２３、３３、４３、５３、６３、７３基準ピーク波数５５Ｈ、６５Ｈ、７５Ｈ基準ピーク波数から高波数側
のピーク関数５５Ｌ、６５Ｌ、７５Ｌ基準ピーク波数から低波数側
のピーク関数８０１、９０１基板８０２、９０２下地膜８０３、９０３非晶質ケイ素膜８０３ａ、９０３ｂ結晶性ケイ素膜８０６、９０６活性領域８０７、９０７ゲート絶縁膜８０８、９０８ゲート電極８０９、９０９酸化物層８１０、９１０チャネル領域８１１、８１２、９１１、９１２ソース／ドレイン領
域８１３、９１３レーザー光８１４、９１４層間絶縁膜８１５、８１６、９１５電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＨ０１Ｌ 29/786 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/66 C23C 14/54 C30B 29/06 H01L 21/205 H01L 21/336 H01L 29/786

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に形成された結晶性を有する半導
体膜の膜質を管理する方法であって、該半導体膜に固有のフォノンに対応するラマンバンドの
ピーク波形をラマン分光法により測定し、該ピーク波形
のピークトップの波数値である基準ピーク波数より高波
数側の波形と該基準ピーク波数より低波数側の波形とか
ら非対称性の程度を判断することにより該半導体膜の膜
質を管理する結晶性半導体膜の膜質管理方法。
【請求項２】前記高波数側の波形の前記基準ピーク波
数から所定の波数までの波形面積であるピーク面積と、
前記低波数側の波形の該基準ピーク波数から所定の波数
までの波形面積であるピーク面積とを求め、両ピーク面
積を比較して前記半導体膜の膜質を管理する請求項１に
記載の結晶性半導体膜の膜質管理方法。
【請求項３】前記高波数側の波形における前記基準ピ
ーク波数から一定強度値の波数までの波数差であるピー
ク幅と、前記低波数側の波形における該基準ピーク波数
から一定強度値の波数までの波数差であるピーク幅とを
求め、両ピーク幅を比較して前記半導体膜の膜質を管理
する請求項１に記載の結晶性半導体膜の膜質管理方法。
【請求項４】前記高波数側の波形における所定強度範
囲内のピーク幅を平均値化した平均ピーク幅と、前記低
波数側の波形における所定強度範囲内のピーク幅を平均
値化した平均ピーク幅とを求め、両平均ピーク幅を比較
して前記半導体膜の膜質を管理する請求項１に記載の結
晶性半導体膜の膜質管理方法。
【請求項５】前記高波数側の波形について前記ピーク
強度値とグランドレベルとの差の１／２の強度値におけ
るピーク幅である半値幅と、前記低波数側の波形につい
て該ピーク強度値とグランドレベルとの差の１／２の強
度値におけるピーク幅である半値幅とを求め、両半値幅
を比較して前記半導体膜の膜質を管理する請求項１に記
載の結晶性半導体膜の膜質管理方法。
【請求項６】前記高波数側の波形について前記ピーク
強度値とグランドレベルとの差の１／４の強度値におけ
るピーク幅である１／４幅と、前記低波数側の波形につ
いて該ピーク強度値とグランドレベルとの差の１／４の
強度値におけるピーク幅である１／４幅とを求め、両１
／４幅を比較して前記半導体膜の膜質を管理する請求項
１に記載の結晶性半導体膜の膜質管理方法。
【請求項７】前記高波数側の波形について前記ピーク
強度値とグランドレベルとの差の１／８の強度値におけ
るピーク幅である１／８幅と、前記低波数側の波形につ
いて該ピーク強度値とグランドレベルとの差の１／８の
強度値におけるピーク幅である１／８幅とを求め、両１
／８幅を比較して前記半導体膜の膜質を管理する請求項
１に記載の結晶性半導体膜の膜質管理方法。
【請求項８】前記ピーク波形をスムージング処理した
後のピーク波形を用いる請求項４乃至７のいずれか一つ
に記載の結晶性半導体膜の膜質管理方法。
【請求項９】前記高波数側の波形について前記基準ピ
ーク波数から一定波数離れた点での強度値と、前記低波
数側の波形について該基準ピーク波数から一定波数離れ
た点での強度値とを求め、両強度値を比較して前記半導
体膜の膜質を管理する請求項１に記載の結晶性半導体膜
の膜質管理方法。
【請求項１０】前記高波数側の波形について前記基準
ピーク波数から所定波数範囲内の強度値を平均値化した
平均強度値と、前記低波数側の波形について該基準ピー
ク波数から所定波数範囲内の強度値を平均値化した平均
強度値とを求め、両平均強度値を比較して前記半導体膜
の膜質を管理する請求項１に記載の結晶性半導体膜の膜
質管理方法。
【請求項１１】前記高波数側の波形における裾の所定
の波数領域での強度値の平均値からグランドレベルを決
定し、このグランドレベル以上の強度におけるピーク波
形を用いる請求項２乃至１０のいずれか一つに記載の結
晶性半導体膜の膜質管理方法。
【請求項１２】前記ピーク波形のピーク強度値とグラ
ンドレベルとの差の１／２以上の強度値範囲に対して任
意の関数によるカーブフィッテイング近似を行い、得ら
れたピーク波形に基づいて決定した基準ピーク波数を用
いる請求項２乃至１１のいずれか一つに記載の結晶性半
導体膜の膜質管理方法。
【請求項１３】前記カーブフィッテイング近似を行う
ための関数として、ローレンツ型ピーク関数を用いる請
求項１２に記載の結晶性半導体膜の膜質管理方法。
【請求項１４】前記高波数側の波形および前記低波数
側の波形の各々に対して任意の関数によるカーブフィッ
テイング近似を行い、該高波数側の波形に対して得られ
た近似後のピーク関数と、該低波数側の波形に対して得
られた近似後のピーク関数とを比較して前記半導体膜の
膜質を管理する請求項１に記載の結晶性半導体膜の膜質
管理方法。
【請求項１５】前記高波数側の近似後のピーク関数に
おける所定の波数範囲での波形面積であるピーク面積
と、前記低波数側の近似後のピーク関数における所定の
波数範囲での波形面積であるピーク面積とを求め、両ピ
ーク面積を比較して前記半導体膜の膜質を管理する請求
項１４に記載の結晶性半導体膜の膜質管理方法。
【請求項１６】前記高波数側の近似後のピーク関数に
おける所定の強度値でのピーク幅と、前記低波数側の近
似後のピーク関数における所定の強度値でのピーク幅と
を求め、両ピーク幅を比較して前記半導体膜の膜質を管
理する請求項１４に記載の結晶性半導体膜の膜質管理方
法。
【請求項１７】前記高波数側の近似後のピーク関数に
おける前記ピーク強度値とグランドレベルとの差の１／
２の強度値におけるピーク幅である半値幅と、前記低波
数側の近似後のピーク関数における該ピーク強度値とグ
ランドレベルとの差の１／２の強度値におけるピーク幅
である半値幅とを求め、両半値幅を比較して前記半導体
膜の膜質を管理する請求項１４に記載の結晶性半導体膜
の膜質管理方法。
【請求項１８】前記高波数側の近似後のピーク関数に
おける前記ピーク強度値とグランドレベルとの差の１／
４の強度値におけるピーク幅である１／４幅と、前記低
波数側の近似後のピーク関数における該ピーク強度値と
グランドレベルとの差の１／４の強度値におけるピーク
幅である１／４幅とを求め、両１／４幅を比較して前記
半導体膜の膜質を管理する請求項１４に記載の結晶性半
導体膜の膜質管理方法。
【請求項１９】前記高波数側の近似後のピーク関数に
おける前記ピーク強度値とグランドレベルとの差の１／
８の強度値におけるピーク幅である１／８幅と、前記低
波数側の近似後のピーク関数における該ピーク強度値と
グランドレベルとの差の１／８の強度値におけるピーク
幅である１／８幅とを求め、両１／８幅を比較して前記
半導体膜の膜質を管理する請求項１４に記載の結晶性半
導体膜の膜質管理方法。
【請求項２０】前記高波数側の近似後のピーク関数に
おける前記基準ピーク波数から一定波数離れた点での強
度値と、前記低波数側の近似後のピーク関数における該
基準ピーク波数から一定波数離れた点での強度値とを求
め、両強度値を比較して前記半導体膜の膜質を管理する
請求項１４に記載の結晶性半導体膜の膜質管理方法。
【請求項２１】前記カーブフィッテイング近似を行う
ための関数として、ローレンツ型ピーク関数を用いる請
求項１４に記載の結晶性半導体膜の膜質管理方法。
【請求項２２】前記高波数側の波形および前記低波数
側の波形の各々に対してカーブフィッテイング近似を行
う際に、一方の波形の測定点に他方の波形における前記
基準ピーク波数近傍の測定点を若干数含ませて、該高波
数側の波形および該低波数側の波形の各々に対してカー
ブフィッテイング近似を行う請求項１４に記載の結晶性
半導体膜の膜質管理方法。
【請求項２３】前記高波数側の波形における裾の所定
の波数領域での強度値の平均値からグランドレベルを決
定し、このグランドレベル以上の強度におけるピーク波
形を用いる請求項１５乃至２２のいずれか一つに記載の
結晶性半導体膜の膜質管理方法。
【請求項２４】前記カーブフィッテイング近似を行う
際のグランドレベルを用いて、該カーブフィッテイング
近似により得られるピーク関数を解析する請求項２３に
記載の結晶性半導体膜の膜質管理方法。
【請求項２５】請求項１乃至２４のいずれか一つに記
載の結晶性半導体膜の膜質管理方法により、基板上に形
成された結晶性を有する半導体膜の膜質管理を行うため
のものであり、ラマン分光法により得られる該半導体膜
のスペクトル波形を解析するプログラムが組み込まれて
いる結晶性半導体膜の膜質管理用コンピュータソフト。
【請求項２６】請求項１乃至２４のいずれか一つに記
載の結晶性半導体膜の膜質管理方法により、その膜質を
管理して得られた結晶性ケイ素膜。
【請求項２７】請求項５に記載の結晶性半導体膜の膜
質管理方法により、前記低波数側の波形の半値幅Ｌと前
記高波数側の波形の半値幅Ｈとの比Ｌ／Ｈが１．１以下
となるようにその膜質を管理して得られた結晶性ケイ素
膜。
【請求項２８】請求項６に記載の結晶性半導体膜の膜
質管理方法により、前記低波数側の波形の１／４幅Ｌと
前記高波数側の波形の１／４幅Ｈとの比Ｌ／Ｈが１．２
以下となるようにその膜質を管理して得られた結晶性ケ
イ素膜。
【請求項２９】請求項７に記載の結晶性半導体膜の膜
質管理方法により、前記低波数側の波形の１／８幅Ｌと
前記高波数側の波形の１／８幅Ｈとの比Ｌ／Ｈが１．４
以下となるようにその膜質を管理して得られた結晶性ケ
イ素膜。
【請求項３０】請求項１７に記載の結晶性半導体膜の
膜質管理方法により、前記低波数側のピーク関数の半値
幅Ｌと前記高波数側のピーク関数の半値幅Ｈとの比Ｌ／
Ｈが１．１以下となるようにその膜質を管理して得られ
た結晶性ケイ素膜。
【請求項３１】請求項１８に記載の結晶性半導体膜の
膜質管理方法により、前記低波数側のピーク関数の１／
４幅Ｌと前記高波数側のピーク関数の１／４幅Ｈとの比
Ｌ／Ｈが１．２以下となるようにその膜質を管理して得
られた結晶性ケイ素膜。
【請求項３２】請求項１９に記載の結晶性半導体膜の
膜質管理方法により、前記低波数側のピーク関数の１／
８幅Ｌと前記高波数側のピーク関数の１／８幅Ｈとの比
Ｌ／Ｈが１．４以下となるようにその膜質を管理して得
られた結晶性ケイ素膜。
【請求項３３】基板上に形成されたケイ素膜に光照射
することにより結晶化し、または再結晶化して得られた
請求項２６乃至３２のいずれか一つに記載の結晶性ケイ
素膜。
【請求項３４】基板上に形成された非晶質ケイ素膜に
結晶化を助長する触媒元素を導入して加熱処理すること
により得られた請求項２６乃至３２のいずれか一つに記
載の結晶性ケイ素膜。
【請求項３５】請求項２６乃至３４のいずれか一つに
記載の結晶性ケイ素膜を、能動領域として備えた半導体
装置。
【請求項３６】請求項２６乃至３４のいずれか一つに
記載の結晶性ケイ素膜を、活性領域として備えた薄膜ト
ランジスタ。