JPH0878693A - 半導体装置の作製方法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 最高プロセス温度７００℃以下で形成される
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の特性・信頼性を向上せし
める方法を提供する。 【構成】 結晶性珪素膜を熱酸化させ、生じた酸化物に
よってＴＦＴのゲイト絶縁膜等を形成する。このとき、
基板等に熱的なダメージを与えないように、５００〜７
００℃の温度で熱酸化をおこない、酸化気体として熱的
に励起・分解された酸素もしくは窒素酸化物（ＮＯx 、
０．５≦ｘ≦２．５）を含有する反応性気体を用いる。
２〜１０気圧の高圧の窒素酸化物雰囲気中で加熱するこ
とによって酸化反応を促進させてもよい。このようにし
て得られた熱酸化膜をゲイト絶縁膜として用いることに
よってホットエレクトロン等の注入による劣化を防止
し、素子の信頼性を高める。
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の特性・信頼性を向上せし
める方法を提供する。 【構成】 結晶性珪素膜を熱酸化させ、生じた酸化物に
よってＴＦＴのゲイト絶縁膜等を形成する。このとき、
基板等に熱的なダメージを与えないように、５００〜７
００℃の温度で熱酸化をおこない、酸化気体として熱的
に励起・分解された酸素もしくは窒素酸化物（ＮＯx 、
０．５≦ｘ≦２．５）を含有する反応性気体を用いる。
２〜１０気圧の高圧の窒素酸化物雰囲気中で加熱するこ
とによって酸化反応を促進させてもよい。このようにし
て得られた熱酸化膜をゲイト絶縁膜として用いることに
よってホットエレクトロン等の注入による劣化を防止
し、素子の信頼性を高める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガラス等の絶縁基板、
あるいは各種基板上に形成された絶縁性被膜上に設けら
れた珪素膜を用いた絶縁ゲイト構造を有する半導体装
置、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や薄膜ダイオ
ード（ＴＦＤ）、またはそれらを応用した薄膜集積回
路、特にアクティブ型液晶表示装置（液晶ディスプレ
ー）用薄膜集積回路の作製方法に関するものであり、特
に、最高プロセス温度が７００℃以下、好ましくは６５
０℃以下の低温プロセスによって上記半導体装置を形成
するためのゲイト絶縁膜の作製方法に関する。
あるいは各種基板上に形成された絶縁性被膜上に設けら
れた珪素膜を用いた絶縁ゲイト構造を有する半導体装
置、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や薄膜ダイオ
ード（ＴＦＤ）、またはそれらを応用した薄膜集積回
路、特にアクティブ型液晶表示装置（液晶ディスプレ
ー）用薄膜集積回路の作製方法に関するものであり、特
に、最高プロセス温度が７００℃以下、好ましくは６５
０℃以下の低温プロセスによって上記半導体装置を形成
するためのゲイト絶縁膜の作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ガラス等の絶縁基板上にＴＦＴを
有する半導体装置、例えば、ＴＦＴを画素の駆動に用い
るアクティブ型液晶表示装置やイメージセンサー等が開
発されている。これらの基板としては、量産性・価格の
面から歪点が７５０℃以下、典型的には、５５０〜６８
０℃のガラス基板が一般に用いられている。したがっ
て、このようなガラス基板を用いる場合には、最高プロ
セス温度が７００℃以下とすることが要求された。
有する半導体装置、例えば、ＴＦＴを画素の駆動に用い
るアクティブ型液晶表示装置やイメージセンサー等が開
発されている。これらの基板としては、量産性・価格の
面から歪点が７５０℃以下、典型的には、５５０〜６８
０℃のガラス基板が一般に用いられている。したがっ
て、このようなガラス基板を用いる場合には、最高プロ
セス温度が７００℃以下とすることが要求された。
【０００３】これらの装置に用いられるＴＦＴには、薄
膜状の珪素半導体を用いるのが一般的である。薄膜状の
珪素半導体としては、非晶質珪素半導体（ａ−Ｓｉ）か
らなるものと結晶性を有する珪素半導体からなるものの
２つに大別される。非晶質珪素半導体は作製温度が低
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が、電界効果
移動度、導電率等の物性が結晶性を有する珪素半導体に
比べて劣るため、今後、より高速特性を得るためには、
結晶性を有する珪素半導体からなるＴＦＴの作製方法の
確立が強く求められている。
膜状の珪素半導体を用いるのが一般的である。薄膜状の
珪素半導体としては、非晶質珪素半導体（ａ−Ｓｉ）か
らなるものと結晶性を有する珪素半導体からなるものの
２つに大別される。非晶質珪素半導体は作製温度が低
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が、電界効果
移動度、導電率等の物性が結晶性を有する珪素半導体に
比べて劣るため、今後、より高速特性を得るためには、
結晶性を有する珪素半導体からなるＴＦＴの作製方法の
確立が強く求められている。
【０００４】移動度の小さな非晶質珪素を用いたＴＦＴ
の場合には、ゲイト絶縁膜の特性はあまり問題とならな
かった。例えば、非晶質珪素を用いたＴＦＴでは、ゲイ
ト絶縁膜として酸化珪素よりも電気的特性に劣る窒化珪
素膜が用いられる。しかし、移動度の高い結晶性の珪素
膜を用いたＴＦＴでは、珪素膜自体の特性と同じくらい
にゲイト絶縁膜の特性も大きな問題であった。
の場合には、ゲイト絶縁膜の特性はあまり問題とならな
かった。例えば、非晶質珪素を用いたＴＦＴでは、ゲイ
ト絶縁膜として酸化珪素よりも電気的特性に劣る窒化珪
素膜が用いられる。しかし、移動度の高い結晶性の珪素
膜を用いたＴＦＴでは、珪素膜自体の特性と同じくらい
にゲイト絶縁膜の特性も大きな問題であった。
【０００５】特に結晶性珪素膜を得る技術が向上するに
つれ、良質なゲイト絶縁膜に対する需要は非常に大きく
なった。なかでも、チャネル形成領域が実質的に１つの
単結晶もしくは複数の結晶からなっていても、全ての結
晶の方位が同じである結晶珪素被膜（このような結晶状
態をモノドメインという）よりなるＴＦＴでは、通常の
多結晶珪素を用いたＴＦＴと異なり、粒界の特性悪化に
対する寄与は非常に小さく、ほとんどゲイト絶縁膜の特
性によって、その電気特性が決定される。
つれ、良質なゲイト絶縁膜に対する需要は非常に大きく
なった。なかでも、チャネル形成領域が実質的に１つの
単結晶もしくは複数の結晶からなっていても、全ての結
晶の方位が同じである結晶珪素被膜（このような結晶状
態をモノドメインという）よりなるＴＦＴでは、通常の
多結晶珪素を用いたＴＦＴと異なり、粒界の特性悪化に
対する寄与は非常に小さく、ほとんどゲイト絶縁膜の特
性によって、その電気特性が決定される。
【０００６】すなわち、通常の多結晶構造においては粒
界を構成する２つの結晶の結晶方位は互いに異なるもの
であり、その結果、高い粒界障壁（バリヤー）が生じ
る。しかし、モノドメイン構造においては、たとえ複数
の結晶からなっていたとしても、通常の多結晶における
粒界に相当する境界をはさむ２つの結晶の結晶方位が同
じであるため、このような境界においてはバリヤーは非
常に低く、単結晶とほとんど差がない。そのため、モノ
ドメイン構造においては、ＴＦＴの特性に対する粒界の
寄与は小さく、はほぼゲイト絶縁膜によって決定され
る。
界を構成する２つの結晶の結晶方位は互いに異なるもの
であり、その結果、高い粒界障壁（バリヤー）が生じ
る。しかし、モノドメイン構造においては、たとえ複数
の結晶からなっていたとしても、通常の多結晶における
粒界に相当する境界をはさむ２つの結晶の結晶方位が同
じであるため、このような境界においてはバリヤーは非
常に低く、単結晶とほとんど差がない。そのため、モノ
ドメイン構造においては、ＴＦＴの特性に対する粒界の
寄与は小さく、はほぼゲイト絶縁膜によって決定され
る。
【０００７】このような目的に適した優れたゲイト絶縁
膜として、熱酸化膜が知られている。例えば、石英基板
のように高温に耐える基板上であれば、熱酸化法を用い
てゲイト絶縁膜を得ることができた。（例えば、特公平
３−７１７９３） 熱酸化膜は、ホットエレクトロン等の電荷が注入された
際に、トラップするような欠陥が極めて少ないため、特
性の劣化が少なく、信頼性の高い素子が作製できた。
膜として、熱酸化膜が知られている。例えば、石英基板
のように高温に耐える基板上であれば、熱酸化法を用い
てゲイト絶縁膜を得ることができた。（例えば、特公平
３−７１７９３） 熱酸化膜は、ホットエレクトロン等の電荷が注入された
際に、トラップするような欠陥が極めて少ないため、特
性の劣化が少なく、信頼性の高い素子が作製できた。
【０００８】熱酸化法によって、ゲイト絶縁膜として使
用できる酸化珪素膜を得るには、９５０℃以上の高温が
必要であり、このような高温処理に耐えうる基板材料は
石英の他にはなかった。上述のような歪点の低いガラス
基板を使用するには、最高プロセス温度を７００℃以
下、好ましくは６５０℃以下とする必要があったのだ
が、従来の熱酸化による方法はこの要請を満足できなか
った。
用できる酸化珪素膜を得るには、９５０℃以上の高温が
必要であり、このような高温処理に耐えうる基板材料は
石英の他にはなかった。上述のような歪点の低いガラス
基板を使用するには、最高プロセス温度を７００℃以
下、好ましくは６５０℃以下とする必要があったのだ
が、従来の熱酸化による方法はこの要請を満足できなか
った。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】このような問題から、
ゲイト絶縁膜はスパッタ法等の物理的気相成長（ＰＶ
Ｄ）法、あるいはプラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法等の化
学的気相成長（ＣＶＤ）法を用いて作製せざるを得なか
った。これらの方法では最高プロセス温度は６５０℃以
下とすることができた。
ゲイト絶縁膜はスパッタ法等の物理的気相成長（ＰＶ
Ｄ）法、あるいはプラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法等の化
学的気相成長（ＣＶＤ）法を用いて作製せざるを得なか
った。これらの方法では最高プロセス温度は６５０℃以
下とすることができた。
【００１０】しかしながら、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法によっ
て作製した絶縁膜は不対結合手や水素の濃度が高く、ま
た、界面特性も良くなかった。そのため、ホットエレク
トロン等の注入に対しても弱く、不対結合手や水素が原
因となって、電荷捕獲中心が形成されやすかった。この
ため、ＴＦＴのゲイト絶縁膜として用いた場合に、電界
移動度やサブスレシュホールド特性値（Ｓ値）が、良く
ないという問題点、あるいはゲイト電極のリーク電流が
多く、オン電流の低下（劣化・経時変化）が大きいとい
う問題点があった。このため、低温で熱酸化膜を作製す
る技術が求められていた。
て作製した絶縁膜は不対結合手や水素の濃度が高く、ま
た、界面特性も良くなかった。そのため、ホットエレク
トロン等の注入に対しても弱く、不対結合手や水素が原
因となって、電荷捕獲中心が形成されやすかった。この
ため、ＴＦＴのゲイト絶縁膜として用いた場合に、電界
移動度やサブスレシュホールド特性値（Ｓ値）が、良く
ないという問題点、あるいはゲイト電極のリーク電流が
多く、オン電流の低下（劣化・経時変化）が大きいとい
う問題点があった。このため、低温で熱酸化膜を作製す
る技術が求められていた。
【００１１】本発明は、上記の問題を解決する手段を提
供するものである。すなわち、結晶性珪素膜を用いて、
最高プロセス温度７００℃以下で熱酸化法によってゲイ
ト絶縁膜を作製する方法を提供することを課題とする。
供するものである。すなわち、結晶性珪素膜を用いて、
最高プロセス温度７００℃以下で熱酸化法によってゲイ
ト絶縁膜を作製する方法を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明では、珪素膜を特
殊な雰囲気において熱処理することにより、４００〜７
００℃、典型的には５５０〜６５０℃の低温で珪素膜表
面に熱酸化膜を形成する。本発明においては、熱的に励
起された、もしくは、熱分解された成分を含む酸素やオ
ゾン、窒素酸化物（一般式でＮＯx ：０．５≦ｘ≦２．
５で表される）を有する反応性の高い雰囲気で４００〜
７００℃の熱アニールをおこなうことによって、珪素膜
を熱酸化し、酸化珪素膜を得る。本発明で熱酸化の際に
使用する窒素酸化物としては、一酸化二窒素（Ｎ
2 Ｏ）、一酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（Ｎ2 Ｏ）の
いずれか、あるいはその混合気体が好ましい。
殊な雰囲気において熱処理することにより、４００〜７
００℃、典型的には５５０〜６５０℃の低温で珪素膜表
面に熱酸化膜を形成する。本発明においては、熱的に励
起された、もしくは、熱分解された成分を含む酸素やオ
ゾン、窒素酸化物（一般式でＮＯx ：０．５≦ｘ≦２．
５で表される）を有する反応性の高い雰囲気で４００〜
７００℃の熱アニールをおこなうことによって、珪素膜
を熱酸化し、酸化珪素膜を得る。本発明で熱酸化の際に
使用する窒素酸化物としては、一酸化二窒素（Ｎ
2 Ｏ）、一酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（Ｎ2 Ｏ）の
いずれか、あるいはその混合気体が好ましい。
【００１３】ただし、これらの雰囲気には水（Ｈ2 Ｏ）
等の水素化物が含有されていることは、得られる熱酸化
膜中に水素が含有されることとなるので好ましくなかっ
た。同様に炭酸ガス（ＣＯ、ＣＯ2 等）も含まれること
は好ましくなかった。雰囲気における水や炭酸ガスの濃
度は１ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｂ以下とするこ
とが望ましい。以下においては、熱的に励起もしくは分
解された窒素酸化物（あるいは酸素）を有する気体を反
応性窒素酸化物（反応性酸素）という。本発明において
は、反応性窒素酸化物（反応性酸素）は窒素酸化物（酸
素）のみからなっていてもよいし、アルゴンやその他の
不活性な気体が混入されていてもよい。
等の水素化物が含有されていることは、得られる熱酸化
膜中に水素が含有されることとなるので好ましくなかっ
た。同様に炭酸ガス（ＣＯ、ＣＯ2 等）も含まれること
は好ましくなかった。雰囲気における水や炭酸ガスの濃
度は１ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｂ以下とするこ
とが望ましい。以下においては、熱的に励起もしくは分
解された窒素酸化物（あるいは酸素）を有する気体を反
応性窒素酸化物（反応性酸素）という。本発明において
は、反応性窒素酸化物（反応性酸素）は窒素酸化物（酸
素）のみからなっていてもよいし、アルゴンやその他の
不活性な気体が混入されていてもよい。
【００１４】酸化の温度は使用する基板の種類によって
上限値が決定される。当然のことながら、熱酸化の温度
が高いほど酸化作用は進行しやすい。代表的なガラス基
板であるコーニング社７０５９番基板では、５５０〜６
５０℃が適当であった。本発明では、基板は、コーニン
グ社７０５９番ガラス（無アルカリ、ホウ珪酸ガラス）
に代表されるような歪温度（歪点）が７５０℃以下、代
表的には５５０〜６８０℃の各種ガラス基板を用いれば
よい。本発明を実施するための装置の例を図１に示す。
本発明を実施するには最初に窒素酸化物あるいは酸素、
オゾンを熱的に励起するための第１の反応室１と、第１
の反応室によって得られた反応性の窒素酸化物もしくは
酸素等を導入し、４００〜７００℃の温度で珪素膜を酸
化するための第２の反応室が必要である。図１（Ａ）に
おいては、１が第１の反応室であり、５が第２の反応室
である。そして、これらの反応室やその間の通路４は適
切な温度に保たれる必要がある。ヒーター２、３、６は
その目的のためのものである。
上限値が決定される。当然のことながら、熱酸化の温度
が高いほど酸化作用は進行しやすい。代表的なガラス基
板であるコーニング社７０５９番基板では、５５０〜６
５０℃が適当であった。本発明では、基板は、コーニン
グ社７０５９番ガラス（無アルカリ、ホウ珪酸ガラス）
に代表されるような歪温度（歪点）が７５０℃以下、代
表的には５５０〜６８０℃の各種ガラス基板を用いれば
よい。本発明を実施するための装置の例を図１に示す。
本発明を実施するには最初に窒素酸化物あるいは酸素、
オゾンを熱的に励起するための第１の反応室１と、第１
の反応室によって得られた反応性の窒素酸化物もしくは
酸素等を導入し、４００〜７００℃の温度で珪素膜を酸
化するための第２の反応室が必要である。図１（Ａ）に
おいては、１が第１の反応室であり、５が第２の反応室
である。そして、これらの反応室やその間の通路４は適
切な温度に保たれる必要がある。ヒーター２、３、６は
その目的のためのものである。
【００１５】第１の反応室においては、窒素酸化物を反
応性とするために十分な高温とすることが要求される。
すなわち、その窒素酸化物の分解する温度以上とするこ
とが必要である。最適な温度は気体の種類によって異な
るが、例えば、一酸化二窒素であれば、７５０〜９５０
℃とすることが望ましい。また、酸素の場合には熱的に
励起・分解するにはそれより高温の１０００〜１２００
℃が必要である。
応性とするために十分な高温とすることが要求される。
すなわち、その窒素酸化物の分解する温度以上とするこ
とが必要である。最適な温度は気体の種類によって異な
るが、例えば、一酸化二窒素であれば、７５０〜９５０
℃とすることが望ましい。また、酸素の場合には熱的に
励起・分解するにはそれより高温の１０００〜１２００
℃が必要である。
【００１６】第１の反応室と第２の反応室の間の通路４
の温度が極めて低い場合には、第１の反応室で励起され
た気体分子が基底状態に戻り、反応性が低下する。した
がって、反応性を維持するためには、通路４においても
適切な温度に保たれる必要がある。通路４の温度は第１
の反応室と第２の反応室の中間の温度であることが好ま
しい。すなわち、第１の反応室１の温度をＴA 、通路４
の温度をＴB 、第２の反応室５の温度をＴC とすると、
ＴA ≧ＴB ≧ＴC である。また、通路４の内壁は反応性
の気体分子が反応しないように、石英を主成分とする材
料によって構成することが望ましい。好ましくは、９０
ｍｏｌ％以上の酸化珪素よりなる高純度石英を用いると
良い。
の温度が極めて低い場合には、第１の反応室で励起され
た気体分子が基底状態に戻り、反応性が低下する。した
がって、反応性を維持するためには、通路４においても
適切な温度に保たれる必要がある。通路４の温度は第１
の反応室と第２の反応室の中間の温度であることが好ま
しい。すなわち、第１の反応室１の温度をＴA 、通路４
の温度をＴB 、第２の反応室５の温度をＴC とすると、
ＴA ≧ＴB ≧ＴC である。また、通路４の内壁は反応性
の気体分子が反応しないように、石英を主成分とする材
料によって構成することが望ましい。好ましくは、９０
ｍｏｌ％以上の酸化珪素よりなる高純度石英を用いると
良い。
【００１７】内壁が金属の場合には、励起状態または原
子状の原子・分子が再結合して安定化してしまう。しか
し、石英の場合には、そのような効果が小さく、例え
ば、第１の反応室から５０〜１００ｃｍ離れていても多
くの原子・分子が活性化状態にあった。第２の反応室５
にはサセプター７に多数の基板８を乗せ、一度に多数の
基板が処理できるようにするとよい。本発明において
は、第１の反応室は、第２の反応室に比較してかなりの
高温であり、高温の気体が第２の反応室に流入するた
め、温度制御が難しいが、第２の反応室内において温度
分布があると、多数の基板を同時に処理することはでき
ない。したがって、通路４の長さや温度を最適化するこ
とによって、第２の反応室５の温度分布の均一性を高め
ることが必要である。また、雰囲気の圧力を大気圧より
低くすることも有効である。
子状の原子・分子が再結合して安定化してしまう。しか
し、石英の場合には、そのような効果が小さく、例え
ば、第１の反応室から５０〜１００ｃｍ離れていても多
くの原子・分子が活性化状態にあった。第２の反応室５
にはサセプター７に多数の基板８を乗せ、一度に多数の
基板が処理できるようにするとよい。本発明において
は、第１の反応室は、第２の反応室に比較してかなりの
高温であり、高温の気体が第２の反応室に流入するた
め、温度制御が難しいが、第２の反応室内において温度
分布があると、多数の基板を同時に処理することはでき
ない。したがって、通路４の長さや温度を最適化するこ
とによって、第２の反応室５の温度分布の均一性を高め
ることが必要である。また、雰囲気の圧力を大気圧より
低くすることも有効である。
【００１８】図１（Ａ）の例では、第１の反応室におい
て多くの気体分子を反応性とすることは難しい。という
のは、気体が励起されたり分解されたりするには、反応
室の壁から熱エネルギーを得る必要があるのであるが、
第１の反応室に滞留する間に反応室の壁に接触する機会
のある気体分子の数は全体のほんの一部であるからであ
る。厳密には、他の気体分子の運動エネルギーによって
も反応性となるが、与えられるエネルギーは他の気体分
子が直接、もしくは、間接に反応室の壁から得られたも
のである。もちろん、少数であっても反応性の分子が存
在すれば本発明は実施できる。しかし、その数が多けれ
ば、それだけ効果が大きいことは言うまでもない。
て多くの気体分子を反応性とすることは難しい。という
のは、気体が励起されたり分解されたりするには、反応
室の壁から熱エネルギーを得る必要があるのであるが、
第１の反応室に滞留する間に反応室の壁に接触する機会
のある気体分子の数は全体のほんの一部であるからであ
る。厳密には、他の気体分子の運動エネルギーによって
も反応性となるが、与えられるエネルギーは他の気体分
子が直接、もしくは、間接に反応室の壁から得られたも
のである。もちろん、少数であっても反応性の分子が存
在すれば本発明は実施できる。しかし、その数が多けれ
ば、それだけ効果が大きいことは言うまでもない。
【００１９】多くの気体分子を反応性とするには、図１
（Ｂ）のように、第１の反応室の内部に金属等の比較的
熱を伝導しやすい、あるいは、赤外線を吸収しやすい材
料９を設ければよい。好ましくは、このような材料は網
状のように、表面積が大きく、気体の流れを妨げずに多
くの気体が接触できるようにすればよい。さらに好まし
くは、この材料９は触媒作用を有するものであるとよ
い。例えば、白金、パラジウム、（還元）ニッケル、チ
タン、バナジウム、コバルト等である。触媒は網状以外
に粉状もしくは粒状であってもよい。
（Ｂ）のように、第１の反応室の内部に金属等の比較的
熱を伝導しやすい、あるいは、赤外線を吸収しやすい材
料９を設ければよい。好ましくは、このような材料は網
状のように、表面積が大きく、気体の流れを妨げずに多
くの気体が接触できるようにすればよい。さらに好まし
くは、この材料９は触媒作用を有するものであるとよ
い。例えば、白金、パラジウム、（還元）ニッケル、チ
タン、バナジウム、コバルト等である。触媒は網状以外
に粉状もしくは粒状であってもよい。
【００２０】このような材料に触れると気体分子は反応
室の壁に触れた場合と同様に反応性となり、その表面積
が大きければ大きいほど、より多くの気体分子を反応性
とできる。さらに、このような材料が触媒作用を有すれ
ばより多くの反応性気体を得ることができる。また、例
えば、網状の金属９に電流を通じて、第１の反応室の温
度よりも高い温度とすることも有効である。以上のよう
な方法を採用すれば、図１（Ａ）の場合に比較して、第
１の反応室の温度をより低くすることも可能である。
室の壁に触れた場合と同様に反応性となり、その表面積
が大きければ大きいほど、より多くの気体分子を反応性
とできる。さらに、このような材料が触媒作用を有すれ
ばより多くの反応性気体を得ることができる。また、例
えば、網状の金属９に電流を通じて、第１の反応室の温
度よりも高い温度とすることも有効である。以上のよう
な方法を採用すれば、図１（Ａ）の場合に比較して、第
１の反応室の温度をより低くすることも可能である。
【００２１】酸化速度を向上させるには、１気圧（大気
圧）のみでなく、加圧して１気圧を越え、１５気圧以下
の加圧雰囲気での酸化も有効である。例えば、１０気圧
の雰囲気では、１気圧の雰囲気での酸化に比較して、１
０倍の酸化速度が得られる。また、酸化温度を下げるこ
ともできる。図５には図１の装置を用いて得られる熱酸
化膜の厚さと酸化時間の関係を示す。酸化雰囲気として
は一酸化二窒素を用いた。温度が高く、圧力が高いほ
ど、酸化作用が進行しやすいことがわかる。
圧）のみでなく、加圧して１気圧を越え、１５気圧以下
の加圧雰囲気での酸化も有効である。例えば、１０気圧
の雰囲気では、１気圧の雰囲気での酸化に比較して、１
０倍の酸化速度が得られる。また、酸化温度を下げるこ
ともできる。図５には図１の装置を用いて得られる熱酸
化膜の厚さと酸化時間の関係を示す。酸化雰囲気として
は一酸化二窒素を用いた。温度が高く、圧力が高いほ
ど、酸化作用が進行しやすいことがわかる。
【００２２】本発明において活性層となる結晶性珪素を
形成するには、プラズマＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法等のＣ
ＶＤ法によって得られる非晶質珪素膜を出発材料として
用いるが、結晶化方法として大きく分けて２通りの方法
がある。第１は、非晶質珪素膜を形成した後、５００〜
６５０℃の温度で適切な時間の熱アニールを実施するこ
とにより、結晶化せしめる方法である。その結晶化の際
に、ニッケル、鉄、白金、パラジウム、コバルト等の非
晶質珪素の結晶化を促進する元素を添加してもよい。こ
れらの元素を添加すると、結晶化温度を低下させ、ま
た、結晶化時間を短縮することができる。
形成するには、プラズマＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法等のＣ
ＶＤ法によって得られる非晶質珪素膜を出発材料として
用いるが、結晶化方法として大きく分けて２通りの方法
がある。第１は、非晶質珪素膜を形成した後、５００〜
６５０℃の温度で適切な時間の熱アニールを実施するこ
とにより、結晶化せしめる方法である。その結晶化の際
に、ニッケル、鉄、白金、パラジウム、コバルト等の非
晶質珪素の結晶化を促進する元素を添加してもよい。こ
れらの元素を添加すると、結晶化温度を低下させ、ま
た、結晶化時間を短縮することができる。
【００２３】これらの元素は高濃度に含有されていると
珪素の半導体特性を損なうので、結晶化に十分で、か
つ、半導体特性にほとんど影響のない低濃度であること
が望まれる。すなわち、２次イオン質量分析法（ＳＩＭ
Ｓ）によって測定した珪素膜における最小値が１×１０
15〜３×１０19原子／ｃｍ3 の濃度であることが好まし
い。このような結晶化を促進する元素の濃度分布は珪素
膜の処理方法によって変わるので、最小値は界面におい
て得られる場合もあるし、膜の中央付近において得られ
る場合もある。
珪素の半導体特性を損なうので、結晶化に十分で、か
つ、半導体特性にほとんど影響のない低濃度であること
が望まれる。すなわち、２次イオン質量分析法（ＳＩＭ
Ｓ）によって測定した珪素膜における最小値が１×１０
15〜３×１０19原子／ｃｍ3 の濃度であることが好まし
い。このような結晶化を促進する元素の濃度分布は珪素
膜の処理方法によって変わるので、最小値は界面におい
て得られる場合もあるし、膜の中央付近において得られ
る場合もある。
【００２４】第２の方法は、非晶質珪素膜にレーザー等
の強光を照射することによって結晶化させる、いわゆる
レーザーアニール法である。上記、第１、第２の方法の
うち、いずれの方法を選択するかは本発明を実施するも
のが必要とするＴＦＴの特性、利用できる装置、設備投
資額等を勘案して決定すればよい。また、第１の方法と
第２の方法を組み合わせてもよい。例えば、熱アニール
によって結晶化させた後、レーザーアニール法によって
さらに結晶性を高める方法を用いてもよい。特に、ニッ
ケル等の結晶化促進元素を添加して熱アニールをおこな
った場合には、結晶粒界等に非晶質部分が残されること
が観察されたが、このような非晶質部分を結晶化させる
にはレーザーアニール法が有効である。
の強光を照射することによって結晶化させる、いわゆる
レーザーアニール法である。上記、第１、第２の方法の
うち、いずれの方法を選択するかは本発明を実施するも
のが必要とするＴＦＴの特性、利用できる装置、設備投
資額等を勘案して決定すればよい。また、第１の方法と
第２の方法を組み合わせてもよい。例えば、熱アニール
によって結晶化させた後、レーザーアニール法によって
さらに結晶性を高める方法を用いてもよい。特に、ニッ
ケル等の結晶化促進元素を添加して熱アニールをおこな
った場合には、結晶粒界等に非晶質部分が残されること
が観察されたが、このような非晶質部分を結晶化させる
にはレーザーアニール法が有効である。
【００２５】逆に、レーザーアニール法によって結晶化
させた珪素膜を、熱アニールすることにより、レーザー
アニールによって生じた膜の応力歪みを緩和させること
ができる。本発明によって得られる熱酸化膜はそのまま
でもゲイト絶縁膜として用いることが可能であるが、よ
り特性を向上せしめるには、得られた熱酸化膜をアンモ
ニア（ＮＨ3 ）、ヒドラジン（Ｎ2 Ｈ4 ）等の窒化水素
雰囲気において、４００〜７００℃で熱アニールすると
良い。この熱アニール工程によって、熱酸化膜の不対結
合手が完全に窒素によって埋められ、また、一部は酸素
が窒素に置換され、電気的に安定な酸化窒化珪素膜とす
ることができる。
させた珪素膜を、熱アニールすることにより、レーザー
アニールによって生じた膜の応力歪みを緩和させること
ができる。本発明によって得られる熱酸化膜はそのまま
でもゲイト絶縁膜として用いることが可能であるが、よ
り特性を向上せしめるには、得られた熱酸化膜をアンモ
ニア（ＮＨ3 ）、ヒドラジン（Ｎ2 Ｈ4 ）等の窒化水素
雰囲気において、４００〜７００℃で熱アニールすると
良い。この熱アニール工程によって、熱酸化膜の不対結
合手が完全に窒素によって埋められ、また、一部は酸素
が窒素に置換され、電気的に安定な酸化窒化珪素膜とす
ることができる。
【００２６】また、ゲイト絶縁膜には、本発明によって
得られた熱酸化膜のみを用いてもよいが、熱酸化膜が目
的とする厚さに達しないならば、その上にさらにＰＶＤ
法、ＣＶＤ法等によって酸化珪素を主成分とする絶縁膜
を重ねて、多層構造の絶縁膜をゲイト絶縁膜として用い
てもよい。ＰＶＤ法、ＣＶＤ法等によって得られる絶縁
膜は熱酸化膜に比較すると著しく特性の悪いものである
が、少なくとも活性層の表面を２００Å以上の熱酸化膜
が覆っておれば、ＴＦＴの特性に対する影響は十分に小
さい。
得られた熱酸化膜のみを用いてもよいが、熱酸化膜が目
的とする厚さに達しないならば、その上にさらにＰＶＤ
法、ＣＶＤ法等によって酸化珪素を主成分とする絶縁膜
を重ねて、多層構造の絶縁膜をゲイト絶縁膜として用い
てもよい。ＰＶＤ法、ＣＶＤ法等によって得られる絶縁
膜は熱酸化膜に比較すると著しく特性の悪いものである
が、少なくとも活性層の表面を２００Å以上の熱酸化膜
が覆っておれば、ＴＦＴの特性に対する影響は十分に小
さい。
【００２７】このような絶縁膜の作製方法としては、例
えば、ＰＶＤ法としてはスパッタ法、ＣＶＤ法として
は、プラズマＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法、大気圧ＣＶＤ法
を用いればよい。その他の成膜方法を用いることも可能
である。プラズマＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法としては、Ｔ
ＥＯＳを原料とする方法を用いてもよい。プラズマＣＶ
Ｄ法によってＴＥＯＳと酸素を原料として酸化珪素膜を
堆積するには、基板温度は２００〜５００℃とすること
が望ましい。また、減圧ＣＶＤ法においてＴＥＯＳとオ
ゾンを用いた反応は比較的低温（例えば、３７５℃±２
０℃）で進行し、プラズマによるダメージが無い酸化珪
素膜を得ることができる。
えば、ＰＶＤ法としてはスパッタ法、ＣＶＤ法として
は、プラズマＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法、大気圧ＣＶＤ法
を用いればよい。その他の成膜方法を用いることも可能
である。プラズマＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法としては、Ｔ
ＥＯＳを原料とする方法を用いてもよい。プラズマＣＶ
Ｄ法によってＴＥＯＳと酸素を原料として酸化珪素膜を
堆積するには、基板温度は２００〜５００℃とすること
が望ましい。また、減圧ＣＶＤ法においてＴＥＯＳとオ
ゾンを用いた反応は比較的低温（例えば、３７５℃±２
０℃）で進行し、プラズマによるダメージが無い酸化珪
素膜を得ることができる。
【００２８】同様に、減圧ＣＶＤ法によってモノシラン
（ＳｉＨ4 ）と酸素（Ｏ2 ）、あるいはモノシランと一
酸化二窒素等の窒素酸化物を主たる原料として反応させ
てもプラズマによるダメージが無い酸化珪素膜を得られ
る。モノシランと窒素酸化物の組合せはプラズマＣＶＤ
法に用いてもよい。また、プラズマＣＶＤ法のうち、Ｅ
ＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）条件の放電を用いるＥ
ＣＲ−ＣＶＤ法は、プラズマによるダメージが小さいの
で、より良好なゲイト絶縁膜を形成することができる。
（ＳｉＨ4 ）と酸素（Ｏ2 ）、あるいはモノシランと一
酸化二窒素等の窒素酸化物を主たる原料として反応させ
てもプラズマによるダメージが無い酸化珪素膜を得られ
る。モノシランと窒素酸化物の組合せはプラズマＣＶＤ
法に用いてもよい。また、プラズマＣＶＤ法のうち、Ｅ
ＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）条件の放電を用いるＥ
ＣＲ−ＣＶＤ法は、プラズマによるダメージが小さいの
で、より良好なゲイト絶縁膜を形成することができる。
【００２９】本発明者の知見では、ある程度固い酸化珪
素を主成分とする絶縁膜がＴＦＴのゲイト絶縁膜として
適していた。具体的な指標としては、フッ化水素酸１、
フッ化アンモニウム５０、酢酸５０の比率で混合された
２３℃の緩衝フッ酸によるエッチングレートが１０００
Å／分以下、典型的には３００〜８００Å／分である酸
化珪素膜が好ましいことが明らかになった。平均して１
×１０17〜１×１０21原子／ｃｍ3 の窒素が含有されて
酸化珪素膜では、このようなエッチングレートの条件を
満たすものが多かった。
素を主成分とする絶縁膜がＴＦＴのゲイト絶縁膜として
適していた。具体的な指標としては、フッ化水素酸１、
フッ化アンモニウム５０、酢酸５０の比率で混合された
２３℃の緩衝フッ酸によるエッチングレートが１０００
Å／分以下、典型的には３００〜８００Å／分である酸
化珪素膜が好ましいことが明らかになった。平均して１
×１０17〜１×１０21原子／ｃｍ3 の窒素が含有されて
酸化珪素膜では、このようなエッチングレートの条件を
満たすものが多かった。
【００３０】このように熱酸化膜に重ねて形成された絶
縁膜は、より特性を向上させるために、一酸化二窒素等
の雰囲気での熱アニールをおこなうとよい。その際には
３００〜７００℃とするとよい。また、熱アニールの際
には絶縁膜に紫外光を照射するとアニールの効果が増進
でき、また、より低温でも同じ効果を上げることができ
る。これは、紫外光によって一酸化二窒素を活性な状態
とすることによって、ＣＶＤもしくはＰＶＤ法によって
堆積された絶縁膜とよりよく反応させることができるか
らである。
縁膜は、より特性を向上させるために、一酸化二窒素等
の雰囲気での熱アニールをおこなうとよい。その際には
３００〜７００℃とするとよい。また、熱アニールの際
には絶縁膜に紫外光を照射するとアニールの効果が増進
でき、また、より低温でも同じ効果を上げることができ
る。これは、紫外光によって一酸化二窒素を活性な状態
とすることによって、ＣＶＤもしくはＰＶＤ法によって
堆積された絶縁膜とよりよく反応させることができるか
らである。
【００３１】同様に、絶縁膜を一酸化二窒素を有する雰
囲気でプラズマを発生させることによって処理してもよ
い。この場合もプラズマによって一酸化二窒素が励起し
て、活性化させて、絶縁膜と反応させることができる。
また、このプラズマによる処理では、プラズマを発生さ
せるために一酸化二窒素の圧力を低くする必要があるの
で、より反応を完全にするために、プラズマ処理の後、
０．１気圧以上の一酸化二窒素雰囲気において４００〜
７００℃で熱アニールしてもよい。
囲気でプラズマを発生させることによって処理してもよ
い。この場合もプラズマによって一酸化二窒素が励起し
て、活性化させて、絶縁膜と反応させることができる。
また、このプラズマによる処理では、プラズマを発生さ
せるために一酸化二窒素の圧力を低くする必要があるの
で、より反応を完全にするために、プラズマ処理の後、
０．１気圧以上の一酸化二窒素雰囲気において４００〜
７００℃で熱アニールしてもよい。
【００３２】
【作用】珪素の酸化反応を進行させるには、酸化作用を
有する原子状酸素、もしくはそれと同等な反応性の高い
酸化性分子が雰囲気に形成されることが必要であった。
しかしながら、酸素分子から原子状酸素等を得るには非
常に高い温度が必要であった。このため、乾燥した酸素
雰囲気では１０００℃以上の高温でないと熱酸化が進行
しなかった。
有する原子状酸素、もしくはそれと同等な反応性の高い
酸化性分子が雰囲気に形成されることが必要であった。
しかしながら、酸素分子から原子状酸素等を得るには非
常に高い温度が必要であった。このため、乾燥した酸素
雰囲気では１０００℃以上の高温でないと熱酸化が進行
しなかった。
【００３３】本発明は窒素酸化物や酸素、オゾンを加熱
し、これを熱的に励起し、あるいは分解して得られた、
原子状の酸素や励起状態の窒素酸化物が適切な条件の下
では、その寿命が十分に長く、空間的移動が可能である
ことに着目したものである。すなわち、高温に加熱して
反応性とした気体分子・原子をより温度の低い反応室に
導き、これを熱酸化に利用するため、従来の熱酸化法に
比較して、低温でも熱酸化が進行する。本発明において
は、より多くの原子状酸素、あるいは励起状態にある窒
素酸化物分子を得るために、窒素酸化物や酸素、オゾン
をその分解温度以上の温度にまで加熱して用いることが
好ましい。
し、これを熱的に励起し、あるいは分解して得られた、
原子状の酸素や励起状態の窒素酸化物が適切な条件の下
では、その寿命が十分に長く、空間的移動が可能である
ことに着目したものである。すなわち、高温に加熱して
反応性とした気体分子・原子をより温度の低い反応室に
導き、これを熱酸化に利用するため、従来の熱酸化法に
比較して、低温でも熱酸化が進行する。本発明において
は、より多くの原子状酸素、あるいは励起状態にある窒
素酸化物分子を得るために、窒素酸化物や酸素、オゾン
をその分解温度以上の温度にまで加熱して用いることが
好ましい。
【００３４】本発明において、熱アニールによって結晶
化させた珪素膜を用いた場合には、以下のような効果が
付随する。一般にゲイト絶縁膜と活性層は薄ければ薄い
ほど移動度の向上、オフ電流の減少という良好な特性が
得られる。一方、初期の非晶質珪素膜の結晶化はその膜
厚が大きいほど結晶化させやすい。したがって、従来
は、活性層の厚さに関して、特性とプロセスの面で矛盾
が存在していた。本発明はこの矛盾を初めて解決したも
のであり、すなわち、結晶化前には非晶質珪素膜を厚く
形成し、良好な結晶性を有する珪素膜を得て、次にはこ
の珪素膜を酸化することによって珪素膜を薄くし、ＴＦ
Ｔとしての特性を向上させるものである。さらに、この
熱酸化においては、再結合中心の存在しやすい非晶質成
分、結晶粒界が酸化されやすく、結果的に活性層中の再
結合中心を減少させるという特徴も有する。このため製
品の歩留りが高まる。
化させた珪素膜を用いた場合には、以下のような効果が
付随する。一般にゲイト絶縁膜と活性層は薄ければ薄い
ほど移動度の向上、オフ電流の減少という良好な特性が
得られる。一方、初期の非晶質珪素膜の結晶化はその膜
厚が大きいほど結晶化させやすい。したがって、従来
は、活性層の厚さに関して、特性とプロセスの面で矛盾
が存在していた。本発明はこの矛盾を初めて解決したも
のであり、すなわち、結晶化前には非晶質珪素膜を厚く
形成し、良好な結晶性を有する珪素膜を得て、次にはこ
の珪素膜を酸化することによって珪素膜を薄くし、ＴＦ
Ｔとしての特性を向上させるものである。さらに、この
熱酸化においては、再結合中心の存在しやすい非晶質成
分、結晶粒界が酸化されやすく、結果的に活性層中の再
結合中心を減少させるという特徴も有する。このため製
品の歩留りが高まる。
【００３５】本発明を、ニッケル、コバルト、鉄、白
金、パラジウム等の非晶質珪素膜の結晶化を促進する元
素を添加して結晶化させた結晶性珪素膜からなる活性層
に適用した場合には格別の効果を有する。このような結
晶化促進元素を添加して結晶化させた珪素膜の結晶性は
ことのほか良好であり、電界効果移動度も非常に高いも
のが得られたが、それだけにゲイト絶縁膜としても特性
のよいものが望まれていた。本発明によるゲイト絶縁膜
はそれにふさわしいものである。また、本発明の熱酸化
の工程において、結晶粒界等に残存する非晶質領域も結
晶化でき、さらに結晶性を改善できる。
金、パラジウム等の非晶質珪素膜の結晶化を促進する元
素を添加して結晶化させた結晶性珪素膜からなる活性層
に適用した場合には格別の効果を有する。このような結
晶化促進元素を添加して結晶化させた珪素膜の結晶性は
ことのほか良好であり、電界効果移動度も非常に高いも
のが得られたが、それだけにゲイト絶縁膜としても特性
のよいものが望まれていた。本発明によるゲイト絶縁膜
はそれにふさわしいものである。また、本発明の熱酸化
の工程において、結晶粒界等に残存する非晶質領域も結
晶化でき、さらに結晶性を改善できる。
【００３６】本発明をレーザーアニールを施した珪素膜
を用いる活性層に対して適用した場合には、本発明の熱
酸化の工程の際に、ゲイト絶縁膜の特性が改善される効
果に加えて、レーザーアニールによって発生した珪素膜
に対する歪みを該アニール工程において同時に緩和でき
るという効果も有する。また、モノドメイン構造のよう
に極めて結晶性のよい珪素膜に用いた場合には、ゲイト
絶縁膜として熱酸化膜と同等の特性が要求されるが、本
発明によって得られる熱酸化膜はその目的に適合するも
のである。
を用いる活性層に対して適用した場合には、本発明の熱
酸化の工程の際に、ゲイト絶縁膜の特性が改善される効
果に加えて、レーザーアニールによって発生した珪素膜
に対する歪みを該アニール工程において同時に緩和でき
るという効果も有する。また、モノドメイン構造のよう
に極めて結晶性のよい珪素膜に用いた場合には、ゲイト
絶縁膜として熱酸化膜と同等の特性が要求されるが、本
発明によって得られる熱酸化膜はその目的に適合するも
のである。
【００３７】
〔実施例１〕図２に本実施例の作製工程の断面図を示
す。まず、基板（コーニング７０５９）２０１上にスパ
ッタリング法によって厚さ２０００Åの酸化珪素の下地
膜２０２を形成した。基板は、下地膜の成膜の前もしく
は後に、歪点よりも高い温度でアニールをおこなった
後、０．１〜１．０℃／分の降温速度で歪点以下の温度
まで徐冷すると、その後の温度上昇を伴う工程（本発明
の熱酸化工程およびその後の熱アニール工程を含む）で
の基板の収縮が少なく、マスク合わせが容易となる。コ
ーニング７０５９基板の歪点は５９３℃なので、６２０
〜６６０℃で１〜４時間アニールした後、０．０３〜
１．０℃／分、好ましくは、０．１〜０．３℃／分で徐
冷し、４００〜５００℃まで温度が低下した段階で取り
出すとよい。
す。まず、基板（コーニング７０５９）２０１上にスパ
ッタリング法によって厚さ２０００Åの酸化珪素の下地
膜２０２を形成した。基板は、下地膜の成膜の前もしく
は後に、歪点よりも高い温度でアニールをおこなった
後、０．１〜１．０℃／分の降温速度で歪点以下の温度
まで徐冷すると、その後の温度上昇を伴う工程（本発明
の熱酸化工程およびその後の熱アニール工程を含む）で
の基板の収縮が少なく、マスク合わせが容易となる。コ
ーニング７０５９基板の歪点は５９３℃なので、６２０
〜６６０℃で１〜４時間アニールした後、０．０３〜
１．０℃／分、好ましくは、０．１〜０．３℃／分で徐
冷し、４００〜５００℃まで温度が低下した段階で取り
出すとよい。
【００３８】次に、プラズマＣＶＤ法によって、厚さ５
００〜１５００Å、例えば１０００Åの真性（Ｉ型）の
非晶質珪素膜を成膜した。そして、窒素雰囲気（大気
圧）、６００℃で４８時間熱アニールして結晶化させ、
珪素膜を１０〜１０００μｍ角の大きさにパターニング
して、島状の珪素膜（ＴＦＴの活性層）２０３を形成し
た。（図１（Ａ））
００〜１５００Å、例えば１０００Åの真性（Ｉ型）の
非晶質珪素膜を成膜した。そして、窒素雰囲気（大気
圧）、６００℃で４８時間熱アニールして結晶化させ、
珪素膜を１０〜１０００μｍ角の大きさにパターニング
して、島状の珪素膜（ＴＦＴの活性層）２０３を形成し
た。（図１（Ａ））
【００３９】その後、本発明の熱酸化処理をおこなって
活性層２０３の表面に熱酸化膜２０４を形成した。本実
施例においては、図１に示す装置を用いた。また、熱酸
化に用いる気体として、一酸化二窒素を用いた。本実施
例においては、第１の反応室１の温度ＴA は７５０〜９
５０℃、第２の反応室５の温度ＴC は５００〜６５０℃
が好ましかった。本実施例では、ＴA は８５０℃、ＴB
は６００℃とした。また、通路４の温度ＴB はその中間
の７５０℃とした。各反応室の圧力は大気圧とした。ま
た、一酸化二窒素の流量は本実施例では５リットル／分
とした。さらに、熱酸化時間は、本実施例では０．５〜
６時間、例えば、２時間とした。この結果、厚さ約１０
００Åの熱酸化膜２０４が形成された。（図２（Ｂ））
活性層２０３の表面に熱酸化膜２０４を形成した。本実
施例においては、図１に示す装置を用いた。また、熱酸
化に用いる気体として、一酸化二窒素を用いた。本実施
例においては、第１の反応室１の温度ＴA は７５０〜９
５０℃、第２の反応室５の温度ＴC は５００〜６５０℃
が好ましかった。本実施例では、ＴA は８５０℃、ＴB
は６００℃とした。また、通路４の温度ＴB はその中間
の７５０℃とした。各反応室の圧力は大気圧とした。ま
た、一酸化二窒素の流量は本実施例では５リットル／分
とした。さらに、熱酸化時間は、本実施例では０．５〜
６時間、例えば、２時間とした。この結果、厚さ約１０
００Åの熱酸化膜２０４が形成された。（図２（Ｂ））
【００４０】注目すべきは、かかる熱酸化により、初期
の珪素膜は、その表面が５０Å以上減少し、結果とし
て、珪素膜の最表面部分の汚染が、珪素−酸化珪素界面
には及ばないようになったことである。すなわち、清浄
な珪素−酸化珪素界面が得られた。酸化珪素膜の厚さは
酸化される珪素膜の２倍であるので、１０００Åの厚さ
の珪素膜を酸化して、厚さ１０００Åの酸化珪素膜を得
た場合には、残った珪素膜の厚さは５００Åだった。
の珪素膜は、その表面が５０Å以上減少し、結果とし
て、珪素膜の最表面部分の汚染が、珪素−酸化珪素界面
には及ばないようになったことである。すなわち、清浄
な珪素−酸化珪素界面が得られた。酸化珪素膜の厚さは
酸化される珪素膜の２倍であるので、１０００Åの厚さ
の珪素膜を酸化して、厚さ１０００Åの酸化珪素膜を得
た場合には、残った珪素膜の厚さは５００Åだった。
【００４１】熱酸化によってゲイト絶縁膜を形成した
後、減圧ＣＶＤ法によって、厚さ３０００〜８０００
Å、例えば６０００Åの多結晶珪素（０．０１〜０．２
％の燐を含む）を成膜した。そして、該珪素膜をエッチ
ングして、ゲイト電極２０５を形成した。さらに、この
珪素膜をマスクとして自己整合的に、イオンドーピング
法（プラズマドーピング法とも言う）によって、活性層
２０３にＮ導電型を付与する不純物（ここでは燐）を添
加した。ドーピングガスとして、フォスフィン（ＰＨ
3 ）を用い、加速電圧を６０〜９０ｋＶ、例えば８０ｋ
Ｖとした。ドーズ量は１×１０14〜８×１０15原子／ｃ
ｍ2 、例えば、１×１０15原子／ｃｍ2 とした。この結
果、Ｎ型の不純物領域（ソース、ドレイン）２０６と２
０７が形成された。
後、減圧ＣＶＤ法によって、厚さ３０００〜８０００
Å、例えば６０００Åの多結晶珪素（０．０１〜０．２
％の燐を含む）を成膜した。そして、該珪素膜をエッチ
ングして、ゲイト電極２０５を形成した。さらに、この
珪素膜をマスクとして自己整合的に、イオンドーピング
法（プラズマドーピング法とも言う）によって、活性層
２０３にＮ導電型を付与する不純物（ここでは燐）を添
加した。ドーピングガスとして、フォスフィン（ＰＨ
3 ）を用い、加速電圧を６０〜９０ｋＶ、例えば８０ｋ
Ｖとした。ドーズ量は１×１０14〜８×１０15原子／ｃ
ｍ2 、例えば、１×１０15原子／ｃｍ2 とした。この結
果、Ｎ型の不純物領域（ソース、ドレイン）２０６と２
０７が形成された。
【００４２】その後、レーザー光の照射によって光アニ
ールをおこなった。レーザー光としては、ＫｒＦエキシ
マレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）
を用いたが、他のレーザーであってもよい。レーザー光
の照射条件は、エネルギー密度が２００〜４００ｍＪ／
ｃｍ2 、例えば２５０ｍＪ／ｃｍ2 とし、一か所につき
２〜１０ショット、例えば２ショット照射した。このレ
ーザー光の照射時に基板を２００〜４５０℃程度に加熱
することによって、効果を増大せしめてもよい。（図２
（Ｃ））
ールをおこなった。レーザー光としては、ＫｒＦエキシ
マレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）
を用いたが、他のレーザーであってもよい。レーザー光
の照射条件は、エネルギー密度が２００〜４００ｍＪ／
ｃｍ2 、例えば２５０ｍＪ／ｃｍ2 とし、一か所につき
２〜１０ショット、例えば２ショット照射した。このレ
ーザー光の照射時に基板を２００〜４５０℃程度に加熱
することによって、効果を増大せしめてもよい。（図２
（Ｃ））
【００４３】また、この光アニール工程は、近赤外光に
よるランプアニールによる方法でもよい。近赤外線は非
晶質珪素よりも結晶化した珪素へは吸収されやすく、１
０００℃以上の熱アニールにも匹敵する効果的なアニー
ルをおこなうことができる。その反面、ガラス基板（遠
赤外光はガラス基板に吸収されるが、可視・近赤外光
（波長０．５〜４μｍ）は吸収されにくい）へは吸収さ
れにくいので、ガラス基板を高温に加熱することがな
く、また短時間の処理ですむので、ガラス基板の熱によ
る縮みが問題となる工程においては最適な方法であると
いえる。
よるランプアニールによる方法でもよい。近赤外線は非
晶質珪素よりも結晶化した珪素へは吸収されやすく、１
０００℃以上の熱アニールにも匹敵する効果的なアニー
ルをおこなうことができる。その反面、ガラス基板（遠
赤外光はガラス基板に吸収されるが、可視・近赤外光
（波長０．５〜４μｍ）は吸収されにくい）へは吸収さ
れにくいので、ガラス基板を高温に加熱することがな
く、また短時間の処理ですむので、ガラス基板の熱によ
る縮みが問題となる工程においては最適な方法であると
いえる。
【００４４】続いて、厚さ６０００Åの酸化珪素膜２０
８を層間絶縁物としてプラズマＣＶＤ法によって形成し
た。さらにコンタクトホールを形成して、金属材料、例
えば、窒化チタンとアルミニウムの多層膜によってＴＦ
Ｔの電極・配線２０９、２１０を形成した。以上の工程
によってＴＦＴが完成した。（図２（Ｄ））
８を層間絶縁物としてプラズマＣＶＤ法によって形成し
た。さらにコンタクトホールを形成して、金属材料、例
えば、窒化チタンとアルミニウムの多層膜によってＴＦ
Ｔの電極・配線２０９、２１０を形成した。以上の工程
によってＴＦＴが完成した。（図２（Ｄ））
【００４５】上記に示す方法で得られたＴＦＴの移動度
は１１０〜１５０ｃｍ2 ／Ｖｓ、Ｓ値は０．２〜０．５
Ｖ／桁であった。また、同様な方法によってソース／ド
レインにホウ素をドーピングしたＰチャネル型ＴＦＴも
作製したところ、移動度は９０〜１２０ｃｍ2 ／Ｖｓ、
Ｓ値は０．４〜０．６Ｖ／桁であり、公知のＰＶＤ法や
ＣＶＤ法によってゲイト絶縁膜を形成した場合に比較し
て、移動度は２割以上高く、Ｓ値は２０％以上も減少し
た。また、信頼性の面からも、本実施例で作製されたＴ
ＦＴは１０００℃の高温熱酸化によって作製されたＴＦ
Ｔにひけをとらない良好な結果を示した。
は１１０〜１５０ｃｍ2 ／Ｖｓ、Ｓ値は０．２〜０．５
Ｖ／桁であった。また、同様な方法によってソース／ド
レインにホウ素をドーピングしたＰチャネル型ＴＦＴも
作製したところ、移動度は９０〜１２０ｃｍ2 ／Ｖｓ、
Ｓ値は０．４〜０．６Ｖ／桁であり、公知のＰＶＤ法や
ＣＶＤ法によってゲイト絶縁膜を形成した場合に比較し
て、移動度は２割以上高く、Ｓ値は２０％以上も減少し
た。また、信頼性の面からも、本実施例で作製されたＴ
ＦＴは１０００℃の高温熱酸化によって作製されたＴＦ
Ｔにひけをとらない良好な結果を示した。
【００４６】〔実施例２〕 本実施例は、アクティブマ
トリクスの画素の制御に用いられるＴＦＴの作製工程に
関するものである。図３に本実施例の作製工程を示す。
まず、実施例１と同様に、ガラス基板（コーニング７０
５９）を歪点（５９３℃）よりも高い６２０〜６６０
℃、例えば６４０℃で１〜４時間、例えば１時間アニー
ルし、その後、０．０３〜１℃／分、例えば０．２℃／
分で徐冷し、４００〜５００℃、例えば４５０℃まで温
度が低下した段階で取り出した。
トリクスの画素の制御に用いられるＴＦＴの作製工程に
関するものである。図３に本実施例の作製工程を示す。
まず、実施例１と同様に、ガラス基板（コーニング７０
５９）を歪点（５９３℃）よりも高い６２０〜６６０
℃、例えば６４０℃で１〜４時間、例えば１時間アニー
ルし、その後、０．０３〜１℃／分、例えば０．２℃／
分で徐冷し、４００〜５００℃、例えば４５０℃まで温
度が低下した段階で取り出した。
【００４７】このような処理を施した基板３０１を洗浄
し、ＴＥＯＳ（テトラ・エトキシ・シラン）と酸素を原
料ガスとしてプラズマＣＶＤ法によって厚さ２０００Å
の酸化珪素の下地膜３０２を形成した。そして、プラズ
マＣＶＤ法によって、厚さ５００〜１５００Å、例えば
１０００Åの真性（Ｉ型）の非晶質珪素膜３０３を成膜
した。次に連続的に厚さ５００〜２０００Å、例えば１
０００Åの酸化珪素膜３０５をプラズマＣＶＤ法によっ
て成膜した。そして、酸化珪素膜３０５を選択的にエッ
チングして、非晶質珪素の露出した領域３０６を形成し
た。そして、全面に平均厚さ２０〜５０Åのニッケル膜
３０７をスパッタ法で成膜した。ニッケル膜は連続した
膜状でなくともよい。また、スパッタ法の代わりにスピ
ンコーティング法を用いてもよい。
し、ＴＥＯＳ（テトラ・エトキシ・シラン）と酸素を原
料ガスとしてプラズマＣＶＤ法によって厚さ２０００Å
の酸化珪素の下地膜３０２を形成した。そして、プラズ
マＣＶＤ法によって、厚さ５００〜１５００Å、例えば
１０００Åの真性（Ｉ型）の非晶質珪素膜３０３を成膜
した。次に連続的に厚さ５００〜２０００Å、例えば１
０００Åの酸化珪素膜３０５をプラズマＣＶＤ法によっ
て成膜した。そして、酸化珪素膜３０５を選択的にエッ
チングして、非晶質珪素の露出した領域３０６を形成し
た。そして、全面に平均厚さ２０〜５０Åのニッケル膜
３０７をスパッタ法で成膜した。ニッケル膜は連続した
膜状でなくともよい。また、スパッタ法の代わりにスピ
ンコーティング法を用いてもよい。
【００４８】ここで、ニッケルは非晶質珪素の結晶化を
助長せしめる作用を有する。ニッケルを用いることによ
り、通常の固相成長温度よりも低温・短時間で結晶化を
おこなうことができる。この後、窒素雰囲気下で５００
〜６２０℃、例えば５５０℃、８時間の加熱アニールを
おこない、珪素膜３０３の結晶化をおこなった。結晶化
は、ニッケルと珪素膜が接触した領域３０６を出発点と
して、矢印で示されるように基板に対して平行な方向に
進行した。図においては領域３０４は結晶化した部分、
領域３０３は未結晶化（非晶質）の部分を示す。（図３
（Ａ））
助長せしめる作用を有する。ニッケルを用いることによ
り、通常の固相成長温度よりも低温・短時間で結晶化を
おこなうことができる。この後、窒素雰囲気下で５００
〜６２０℃、例えば５５０℃、８時間の加熱アニールを
おこない、珪素膜３０３の結晶化をおこなった。結晶化
は、ニッケルと珪素膜が接触した領域３０６を出発点と
して、矢印で示されるように基板に対して平行な方向に
進行した。図においては領域３０４は結晶化した部分、
領域３０３は未結晶化（非晶質）の部分を示す。（図３
（Ａ））
【００４９】次に、酸化珪素膜３０５を除去し、珪素膜
３０４をパターニング後、ドライエッチングして、島状
の活性層領域３０８を形成した。この際、図３（Ａ）で
３０６で示された領域は、ニッケルが直接導入された領
域であり、ニッケルが高濃度に存在する領域である。ま
た、結晶成長の先端にも、やはりニッケルが高濃度に存
在することが確認されている。これらの領域では、その
中間の領域に比較してニッケルの濃度が１桁近く高いこ
とが判明している。したがって、本実施例においては、
活性層３０８において、これらのニッケル濃度の高い領
域がチャネル形成領域と重ならないようにした。本実施
例の活性層中でのニッケル濃度は、ＳＩＭＳ（２次イオ
ン質量分析）法による測定で１×１０17〜１×１０19原
子ｃｍ-3程度であった。
３０４をパターニング後、ドライエッチングして、島状
の活性層領域３０８を形成した。この際、図３（Ａ）で
３０６で示された領域は、ニッケルが直接導入された領
域であり、ニッケルが高濃度に存在する領域である。ま
た、結晶成長の先端にも、やはりニッケルが高濃度に存
在することが確認されている。これらの領域では、その
中間の領域に比較してニッケルの濃度が１桁近く高いこ
とが判明している。したがって、本実施例においては、
活性層３０８において、これらのニッケル濃度の高い領
域がチャネル形成領域と重ならないようにした。本実施
例の活性層中でのニッケル濃度は、ＳＩＭＳ（２次イオ
ン質量分析）法による測定で１×１０17〜１×１０19原
子ｃｍ-3程度であった。
【００５０】活性層を形成した後、本発明の熱酸化処理
をおこなってゲイト絶縁膜３０９を形成した。本実施例
においても図１の熱酸化装置を用いた。熱酸化には一酸
化二窒素とアルゴンの混合気体（一酸化二窒素：アルゴ
ン＝１：１）を用い、第１の反応室１の温度ＴA は７０
０℃、通路４の温度ＴB は６５０℃、第２の反応室の温
度ＴC は６００℃とした。反応室の圧力は１気圧、反応
ガスの流量は３リットル／分、熱酸化時間は２時間とし
た。なお、本実施例では、第１の反応室１には、網状の
白金を触媒として設けた。このため、第１の反応室の温
度を実施例１に比較して低下させ、また、一酸化二窒素
の分解を促進することができたので、より少量の一酸化
二窒素によって、実施例１と同等な効果を得ることがで
きた。このようにして、厚さ約１０００Åの酸化珪素膜
３０９を得た。（図３（Ｂ））
をおこなってゲイト絶縁膜３０９を形成した。本実施例
においても図１の熱酸化装置を用いた。熱酸化には一酸
化二窒素とアルゴンの混合気体（一酸化二窒素：アルゴ
ン＝１：１）を用い、第１の反応室１の温度ＴA は７０
０℃、通路４の温度ＴB は６５０℃、第２の反応室の温
度ＴC は６００℃とした。反応室の圧力は１気圧、反応
ガスの流量は３リットル／分、熱酸化時間は２時間とし
た。なお、本実施例では、第１の反応室１には、網状の
白金を触媒として設けた。このため、第１の反応室の温
度を実施例１に比較して低下させ、また、一酸化二窒素
の分解を促進することができたので、より少量の一酸化
二窒素によって、実施例１と同等な効果を得ることがで
きた。このようにして、厚さ約１０００Åの酸化珪素膜
３０９を得た。（図３（Ｂ））
【００５１】引き続いて、スパッタリング法によって、
厚さ３０００〜８０００Å、例えば６０００Åのアルミ
ニウム膜（０．０１〜０．２％のスカンジウムを含む）
を成膜した。そして、アルミニウム膜をエッチングし
て、ゲイト電極３１０を形成した。（図３（Ｃ）） さらに、このアルミニウムの電極の表面を陽極酸化し
て、表面に酸化物層３１１を形成した。この陽極酸化
は、酒石酸が１〜５％含まれたエチレングリコール溶液
中でおこなった。溶液はアンモニアを用いて、ｐＨ＝
６．８〜７．２に調整した。得られた酸化物層３１１の
厚さは２０００Åであった。なお、この酸化物３１１
は、後のイオンドーピング工程において、オフセットゲ
イト領域を形成する厚さとなるので、オフセットゲイト
領域の長さを上記陽極酸化工程で決めることができる。
（図３（Ｄ））
厚さ３０００〜８０００Å、例えば６０００Åのアルミ
ニウム膜（０．０１〜０．２％のスカンジウムを含む）
を成膜した。そして、アルミニウム膜をエッチングし
て、ゲイト電極３１０を形成した。（図３（Ｃ）） さらに、このアルミニウムの電極の表面を陽極酸化し
て、表面に酸化物層３１１を形成した。この陽極酸化
は、酒石酸が１〜５％含まれたエチレングリコール溶液
中でおこなった。溶液はアンモニアを用いて、ｐＨ＝
６．８〜７．２に調整した。得られた酸化物層３１１の
厚さは２０００Åであった。なお、この酸化物３１１
は、後のイオンドーピング工程において、オフセットゲ
イト領域を形成する厚さとなるので、オフセットゲイト
領域の長さを上記陽極酸化工程で決めることができる。
（図３（Ｄ））
【００５２】次に、イオンドーピング法によって、活性
層３０８にゲイト電極部、すなわちゲイト電極３１０と
その周囲の酸化層３１１をマスクとして、自己整合的に
Ｎ導電型を付与する不純物（ここでは燐）を添加した。
ドーピングガスとして、フォスフィン（ＰＨ3 ）を用
い、加速電圧を６０〜９０ｋＶ、例えば８０ｋＶとし
た。ドーズ量は１×１０14〜８×１０15原子／ｃｍ2 、
例えば、４×１０15原子／ｃｍ2 とした。この結果、Ｎ
型の不純物領域３１２と３１３を形成することができ
た。図からも明らかなように不純物領域とゲイト電極と
は距離ｘだけ離れたオフセット状態となった。このよう
なオフセット状態は、特にゲイト電極に逆電圧（Ｎチャ
ネルＴＦＴの場合はマイナス）を印加した際のリーク電
流（オフ電流ともいう）を低減する上で有効であった。
特に、本実施例のようにアクティブマトリクスの画素を
制御するＴＦＴにおいては良好な画像を得るために画素
電極に蓄積された電荷が逃げないようにリーク電流が低
いことが望まれるので、オフセットを設けることは有効
であった。
層３０８にゲイト電極部、すなわちゲイト電極３１０と
その周囲の酸化層３１１をマスクとして、自己整合的に
Ｎ導電型を付与する不純物（ここでは燐）を添加した。
ドーピングガスとして、フォスフィン（ＰＨ3 ）を用
い、加速電圧を６０〜９０ｋＶ、例えば８０ｋＶとし
た。ドーズ量は１×１０14〜８×１０15原子／ｃｍ2 、
例えば、４×１０15原子／ｃｍ2 とした。この結果、Ｎ
型の不純物領域３１２と３１３を形成することができ
た。図からも明らかなように不純物領域とゲイト電極と
は距離ｘだけ離れたオフセット状態となった。このよう
なオフセット状態は、特にゲイト電極に逆電圧（Ｎチャ
ネルＴＦＴの場合はマイナス）を印加した際のリーク電
流（オフ電流ともいう）を低減する上で有効であった。
特に、本実施例のようにアクティブマトリクスの画素を
制御するＴＦＴにおいては良好な画像を得るために画素
電極に蓄積された電荷が逃げないようにリーク電流が低
いことが望まれるので、オフセットを設けることは有効
であった。
【００５３】その後、レーザー光の照射によって光アニ
ールをおこなった。レーザー光としては、ＫｒＦエキシ
マレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）
を用いた。レーザー光の照射条件は、エネルギー密度が
２００〜４００ｍＪ／ｃｍ2、例えば２５０ｍＪ／ｃｍ2
とし、一か所につき２〜１０ショット、例えば２ショ
ット照射した。このレーザー光の照射時に基板を２００
〜４５０℃程度に加熱することによって、効果を増大せ
しめてもよい。（図３（Ｅ）） 続いて、厚さ６０００Åの酸化珪素膜３１４を層間絶縁
物としてプラズマＣＶＤ法によって形成した。さらに、
酸化珪素膜３１４上にスパッタ法によって厚さ８００Å
の透明導電性膜（ＩＴＯ膜）を成膜し、これをエッチン
グして画素電極３１５を形成した。
ールをおこなった。レーザー光としては、ＫｒＦエキシ
マレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）
を用いた。レーザー光の照射条件は、エネルギー密度が
２００〜４００ｍＪ／ｃｍ2、例えば２５０ｍＪ／ｃｍ2
とし、一か所につき２〜１０ショット、例えば２ショ
ット照射した。このレーザー光の照射時に基板を２００
〜４５０℃程度に加熱することによって、効果を増大せ
しめてもよい。（図３（Ｅ）） 続いて、厚さ６０００Åの酸化珪素膜３１４を層間絶縁
物としてプラズマＣＶＤ法によって形成した。さらに、
酸化珪素膜３１４上にスパッタ法によって厚さ８００Å
の透明導電性膜（ＩＴＯ膜）を成膜し、これをエッチン
グして画素電極３１５を形成した。
【００５４】そして、層間絶縁物３１４、ゲイト絶縁膜
３０９にコンタクトホールを形成して、金属材料、例え
ば、窒化チタンとアルミニウムの多層膜によってＴＦＴ
の電極・配線３１６、３１７を形成した。最後に、１気
圧の水素雰囲気で３５０℃、３０分のアニールをおこな
い、ＴＦＴを有するアクティブマトリクスの画素回路を
完成した。（図３（Ｆ）） 以上のようにして、アクティブマトリクス回路が形成さ
れた。回路の保護のために、さらに、ＴＦＴを覆って、
窒化珪素等の保護膜（パッシベーション膜）を形成して
もよい。
３０９にコンタクトホールを形成して、金属材料、例え
ば、窒化チタンとアルミニウムの多層膜によってＴＦＴ
の電極・配線３１６、３１７を形成した。最後に、１気
圧の水素雰囲気で３５０℃、３０分のアニールをおこな
い、ＴＦＴを有するアクティブマトリクスの画素回路を
完成した。（図３（Ｆ）） 以上のようにして、アクティブマトリクス回路が形成さ
れた。回路の保護のために、さらに、ＴＦＴを覆って、
窒化珪素等の保護膜（パッシベーション膜）を形成して
もよい。
【００５５】〔実施例３〕図４に本実施例の作製工程の
断面図を示す。まず、基板４０１は、実施例１と同様に
コーニング７０５９を用い、ＴＥＯＳを原料とするプラ
ズマＣＶＤ法によって厚さ２０００Åの酸化珪素の下地
膜４０２を形成した。そして、プラズマＣＶＤ法によっ
て、厚さ１００〜１０００Å、例えば８００Åの真性
（Ｉ型）の非晶質珪素膜を成膜した。
断面図を示す。まず、基板４０１は、実施例１と同様に
コーニング７０５９を用い、ＴＥＯＳを原料とするプラ
ズマＣＶＤ法によって厚さ２０００Åの酸化珪素の下地
膜４０２を形成した。そして、プラズマＣＶＤ法によっ
て、厚さ１００〜１０００Å、例えば８００Åの真性
（Ｉ型）の非晶質珪素膜を成膜した。
【００５６】そして、ニッケル、鉄、白金、パラジウ
ム、コバルト等の非晶質珪素の結晶化を促進させる元素
を非晶質珪素膜に微量添加して熱アニールし、結晶性珪
素膜１３を得た。本実施例においては、酢酸ニッケル溶
液を非晶質珪素膜上に滴下して、スピンドライ法によっ
て、非晶質珪素膜上に酢酸ニッケルの極めて薄い膜を形
成した。そして、窒素雰囲気中において、５５０℃、４
時間の熱アニールを施すことによってニッケルを非晶質
珪素膜に導入し、結晶化せしめた。
ム、コバルト等の非晶質珪素の結晶化を促進させる元素
を非晶質珪素膜に微量添加して熱アニールし、結晶性珪
素膜１３を得た。本実施例においては、酢酸ニッケル溶
液を非晶質珪素膜上に滴下して、スピンドライ法によっ
て、非晶質珪素膜上に酢酸ニッケルの極めて薄い膜を形
成した。そして、窒素雰囲気中において、５５０℃、４
時間の熱アニールを施すことによってニッケルを非晶質
珪素膜に導入し、結晶化せしめた。
【００５７】その後、さらに結晶性を向上させるために
ＫｒＦエキシマーレーザー（波長２４８ｎｍ）を用い
て、レーザーアニールを施した。レーザーのエネルギー
密度は２５０〜３５０ｍＪ／ｃｍ2 が適当であった。本
実施例では３００ｍＪ／ｃｍ2とした。以上のようにし
て、結晶性珪素膜を得ることができた。このようにして
得られた結晶性珪素膜は、比較的大きな（〜１０μｍ
□）結晶粒であり、かつ、その数倍〜１０数倍の範囲に
おいて同一の結晶方位を示す、モノドメイン構造を有し
ていた。
ＫｒＦエキシマーレーザー（波長２４８ｎｍ）を用い
て、レーザーアニールを施した。レーザーのエネルギー
密度は２５０〜３５０ｍＪ／ｃｍ2 が適当であった。本
実施例では３００ｍＪ／ｃｍ2とした。以上のようにし
て、結晶性珪素膜を得ることができた。このようにして
得られた結晶性珪素膜は、比較的大きな（〜１０μｍ
□）結晶粒であり、かつ、その数倍〜１０数倍の範囲に
おいて同一の結晶方位を示す、モノドメイン構造を有し
ていた。
【００５８】次に、窒化珪素膜を成膜し、これをエッチ
ングして、窒化珪素のマスク４０５を形成した。そし
て、マスク４０５を用いて、珪素膜を３００Åドライエ
ッチング法によってエッチングし、珪素膜の厚い領域４
０３と薄い領域４０４を形成した。珪素膜の厚い領域４
０５はＴＦＴの活性層となるものである。本実施例で
は、ランダムにこのような活性層を形成したが、その中
には、ＴＦＴのチャネル形成領域がモノドメイン構造で
あるものも多く観察された。（図４（Ａ））
ングして、窒化珪素のマスク４０５を形成した。そし
て、マスク４０５を用いて、珪素膜を３００Åドライエ
ッチング法によってエッチングし、珪素膜の厚い領域４
０３と薄い領域４０４を形成した。珪素膜の厚い領域４
０５はＴＦＴの活性層となるものである。本実施例で
は、ランダムにこのような活性層を形成したが、その中
には、ＴＦＴのチャネル形成領域がモノドメイン構造で
あるものも多く観察された。（図４（Ａ））
【００５９】さらに、マスク４０５をつけたまま、本発
明の熱酸化処理をおこなって、薄い領域４０４を酸化さ
せ、酸化珪素膜４０７を形成した。本実施例において
は、図６に示す装置を用いた。本装置においては、図１
の第１の反応室１に該当する部分は特に設けず、反応気
体の導入管６３の一部をヒーター６４により加熱するこ
とにより、気体を反応性として、反応室６１に導入する
構成を有している。反応室６１には複数のサセプター６
５を設け、それぞれに基板６６を設置した。反応室６１
はヒーター６２により、一定の温度に保たれる。本実施
例においては導入管６３の内径は２０〜２５ｍｍφとし
た。また、ヒーター６４の位置から反応室までの距離は
１０〜１５０ｃｍが適当であった。
明の熱酸化処理をおこなって、薄い領域４０４を酸化さ
せ、酸化珪素膜４０７を形成した。本実施例において
は、図６に示す装置を用いた。本装置においては、図１
の第１の反応室１に該当する部分は特に設けず、反応気
体の導入管６３の一部をヒーター６４により加熱するこ
とにより、気体を反応性として、反応室６１に導入する
構成を有している。反応室６１には複数のサセプター６
５を設け、それぞれに基板６６を設置した。反応室６１
はヒーター６２により、一定の温度に保たれる。本実施
例においては導入管６３の内径は２０〜２５ｍｍφとし
た。また、ヒーター６４の位置から反応室までの距離は
１０〜１５０ｃｍが適当であった。
【００６０】図６の装置において、ヒーター６４の設け
られた部分の導入管の温度は気体の分解する温度とし、
さらに、該部分から反応室に至る部分の温度は、反応室
６１の温度ＴC よりも高くなるようにした。本実施例に
おいては熱酸化の雰囲気として、一酸化二窒素を用い
た。導入管６３に５リットル／分の流量で一酸化二窒素
を流した。ヒーター６４では、温度が７５０〜９５０℃
になるように設定するとよかった。反応室６１の温度は
５００〜６５０℃が好ましかった。本実施例では、ヒー
ター６４の温度は９００℃、反応室６１の温度は５５０
℃とした。上記の条件で、４時間の熱酸化を施した。こ
の結果、厚さ約１０００Åの酸化珪素膜４０７が形成で
きた。この結果、厚い珪素膜領域４０３は酸化珪素４０
７に囲まれて、互いに絶縁された。
られた部分の導入管の温度は気体の分解する温度とし、
さらに、該部分から反応室に至る部分の温度は、反応室
６１の温度ＴC よりも高くなるようにした。本実施例に
おいては熱酸化の雰囲気として、一酸化二窒素を用い
た。導入管６３に５リットル／分の流量で一酸化二窒素
を流した。ヒーター６４では、温度が７５０〜９５０℃
になるように設定するとよかった。反応室６１の温度は
５００〜６５０℃が好ましかった。本実施例では、ヒー
ター６４の温度は９００℃、反応室６１の温度は５５０
℃とした。上記の条件で、４時間の熱酸化を施した。こ
の結果、厚さ約１０００Åの酸化珪素膜４０７が形成で
きた。この結果、厚い珪素膜領域４０３は酸化珪素４０
７に囲まれて、互いに絶縁された。
【００６１】この後、マスク４０５を除去して、厚い珪
素膜領域４０３の表面を露呈させた。そして、この表面
に前記した酸化珪素４０７の熱酸化と同様な方法で酸化
珪素膜４０８を形成した。ただし、このときは酸化時間
を１時間としたため、酸化珪素膜４０８の厚さは５００
Åであった。このようにして、活性層４０６を形成し
た。（図４（Ｂ）） 引き続いて、スパッタリング法によって、厚さ３０００
〜８０００Å、例えば６０００Åのアルミニウム（０．
０１〜０．２％のスカンジウムを含む）を成膜した。そ
して、アルミニウム膜をエッチングして、ゲイト電極４
０９を形成した。（図４（Ｃ））
素膜領域４０３の表面を露呈させた。そして、この表面
に前記した酸化珪素４０７の熱酸化と同様な方法で酸化
珪素膜４０８を形成した。ただし、このときは酸化時間
を１時間としたため、酸化珪素膜４０８の厚さは５００
Åであった。このようにして、活性層４０６を形成し
た。（図４（Ｂ）） 引き続いて、スパッタリング法によって、厚さ３０００
〜８０００Å、例えば６０００Åのアルミニウム（０．
０１〜０．２％のスカンジウムを含む）を成膜した。そ
して、アルミニウム膜をエッチングして、ゲイト電極４
０９を形成した。（図４（Ｃ））
【００６２】さらに、このアルミニウムの電極の表面を
陽極酸化して、表面に酸化物層４１０を形成した。この
陽極酸化は、実施例２と同様におこなった。得られた酸
化物層４１０の厚さは２０００Åであった。（図４
（Ｄ）） 次に、イオンドーピング法によって、活性層４０６にゲ
イト電極部、すなわちゲイト電極４０９とその周囲の酸
化層４１０をマスクとして、自己整合的にＮ導電型を付
与する不純物（ここでは燐）を添加した。ドーピングガ
スとして、フォスフィン（ＰＨ3 ）を用い、加速電圧を
６０〜９０ｋＶ、例えば８０ｋＶとした。ドーズ量は１
×１０14〜８×１０15原子／ｃｍ2 、例えば、４×１０
14原子／ｃｍ2 とした。この結果、Ｎ型の不純物領域４
１１と４１２を形成することができた。
陽極酸化して、表面に酸化物層４１０を形成した。この
陽極酸化は、実施例２と同様におこなった。得られた酸
化物層４１０の厚さは２０００Åであった。（図４
（Ｄ）） 次に、イオンドーピング法によって、活性層４０６にゲ
イト電極部、すなわちゲイト電極４０９とその周囲の酸
化層４１０をマスクとして、自己整合的にＮ導電型を付
与する不純物（ここでは燐）を添加した。ドーピングガ
スとして、フォスフィン（ＰＨ3 ）を用い、加速電圧を
６０〜９０ｋＶ、例えば８０ｋＶとした。ドーズ量は１
×１０14〜８×１０15原子／ｃｍ2 、例えば、４×１０
14原子／ｃｍ2 とした。この結果、Ｎ型の不純物領域４
１１と４１２を形成することができた。
【００６３】その後、レーザー光の照射によって光アニ
ールをおこなった。レーザー光としては、ＫｒＦエキシ
マレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）
を用いた。レーザー光の照射条件は、エネルギー密度が
２００〜４００ｍＪ／ｃｍ2、例えば２５０ｍＪ／ｃｍ2
とし、一か所につき２〜１０ショット、例えば２ショ
ット照射した。（図４（Ｅ））
ールをおこなった。レーザー光としては、ＫｒＦエキシ
マレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）
を用いた。レーザー光の照射条件は、エネルギー密度が
２００〜４００ｍＪ／ｃｍ2、例えば２５０ｍＪ／ｃｍ2
とし、一か所につき２〜１０ショット、例えば２ショ
ット照射した。（図４（Ｅ））
【００６４】続いて、層感絶縁物としてプラズマＣＶＤ
法によって窒化珪素膜４１３を形成した。そして、窒化
珪素の層感絶縁物４１３および酸化珪素膜４０８をエッ
チングして、コンタクトホール４１４を形成した。コン
タクトホールのエッチングには緩衝フッ酸（例えば、フ
ッ化水素酸とフッ化アンモニウムの混合液）を用いた。
プラズマＣＶＤによって形成された窒化珪素膜は、ＰＶ
Ｄ法やＣＶＤ法によって成膜された酸化珪素膜に比較す
るとエッチングレートが小さいのであるが、本実施例で
は酸化珪素膜４０８は熱酸化によって得られたので、エ
ッチングレートは窒化珪素の層感絶縁物４１３と同じ程
度であった。
法によって窒化珪素膜４１３を形成した。そして、窒化
珪素の層感絶縁物４１３および酸化珪素膜４０８をエッ
チングして、コンタクトホール４１４を形成した。コン
タクトホールのエッチングには緩衝フッ酸（例えば、フ
ッ化水素酸とフッ化アンモニウムの混合液）を用いた。
プラズマＣＶＤによって形成された窒化珪素膜は、ＰＶ
Ｄ法やＣＶＤ法によって成膜された酸化珪素膜に比較す
るとエッチングレートが小さいのであるが、本実施例で
は酸化珪素膜４０８は熱酸化によって得られたので、エ
ッチングレートは窒化珪素の層感絶縁物４１３と同じ程
度であった。
【００６５】このため、得られたコンタクトホールも上
から下までほぼ同じ径であった。このような構造はコン
タクトホール部での配線の断線を防止するうえで有効で
ある。逆に、コンタクトホールの下の部分の径が上の部
分よりも大きくなると、配線の断線が発生しやすい。な
お、本実施例では、窒化珪素の層間絶縁物４１３は、外
部から水や可動イオンがＴＦＴに侵入するのを防止する
保護膜をも兼ねている。
から下までほぼ同じ径であった。このような構造はコン
タクトホール部での配線の断線を防止するうえで有効で
ある。逆に、コンタクトホールの下の部分の径が上の部
分よりも大きくなると、配線の断線が発生しやすい。な
お、本実施例では、窒化珪素の層間絶縁物４１３は、外
部から水や可動イオンがＴＦＴに侵入するのを防止する
保護膜をも兼ねている。
【００６６】コンタクトホール形成後、スパッタ法によ
ってアルミニウム膜を形成し、これをエッチングしてソ
ース電極・配線４１５を形成した。さらに、スピンコー
ティング法によって、ポリイミドの膜４１６を厚さ２０
００Å形成した。そして、ポリイミド膜４１６、窒化珪
素の層間絶縁物４１３、ゲイト絶縁膜４０８をエッチン
グして、コンタクトホール４１７を形成した。そして、
透明導電性膜（ＩＴＯ膜）を成膜し、これをエッチング
して画素電極４１８を形成した。以上によってアクティ
ブマトリクス回路が形成できた。（図４（Ｆ））
ってアルミニウム膜を形成し、これをエッチングしてソ
ース電極・配線４１５を形成した。さらに、スピンコー
ティング法によって、ポリイミドの膜４１６を厚さ２０
００Å形成した。そして、ポリイミド膜４１６、窒化珪
素の層間絶縁物４１３、ゲイト絶縁膜４０８をエッチン
グして、コンタクトホール４１７を形成した。そして、
透明導電性膜（ＩＴＯ膜）を成膜し、これをエッチング
して画素電極４１８を形成した。以上によってアクティ
ブマトリクス回路が形成できた。（図４（Ｆ））
【００６７】本実施例ではゲイト絶縁膜の厚さは５００
Åと他の実施例のものより薄いが、従来のＰＶＤ法、Ｃ
ＶＤ法を用いて形成されたものに比較するとピンホール
は皆無であり、また、耐圧も高いので実用上問題はなか
った。また、本実施例のようにモノドメイン構造のＴＦ
Ｔを有する場合には、ゲイト絶縁膜が必要以上に厚いと
特性を抑制することとなるのである。その点で、本実施
例のように５００Å程度であれば、モノドメイン構造の
特色を十分に発揮できた。また、実施例１および２にお
いては、活性層の段差が、ゲイト絶縁膜も含めて１５０
０Åにもなり、ゲイト電極の段差被覆性が不十分である
と、ゲイト電極・配線の断線が発生することもあった。
この点で、本実施例では段差被覆性が極めて小さいので
有利であった。
Åと他の実施例のものより薄いが、従来のＰＶＤ法、Ｃ
ＶＤ法を用いて形成されたものに比較するとピンホール
は皆無であり、また、耐圧も高いので実用上問題はなか
った。また、本実施例のようにモノドメイン構造のＴＦ
Ｔを有する場合には、ゲイト絶縁膜が必要以上に厚いと
特性を抑制することとなるのである。その点で、本実施
例のように５００Å程度であれば、モノドメイン構造の
特色を十分に発揮できた。また、実施例１および２にお
いては、活性層の段差が、ゲイト絶縁膜も含めて１５０
０Åにもなり、ゲイト電極の段差被覆性が不十分である
と、ゲイト電極・配線の断線が発生することもあった。
この点で、本実施例では段差被覆性が極めて小さいので
有利であった。
【００６８】〔実施例４〕図７に本実施例の作製工程の
断面図を示す。まず、ガラス基板４０１上に下地の酸化
珪素膜７０２（厚さ２０００Å）、厚さ７５０Åの結晶
性の島状珪素膜７０３を形成した。本発明の熱酸化処理
をおこなって、珪素膜７０３を酸化させ、酸化珪素膜７
０４を形成した。本実施例においては、実施例３と同様
に、図１（Ａ）の構造の反応炉で、第１の反応室１の構
造が図６（Ａ）（断面図）および同図（Ｂ）（上面図）
に示すものを用いた。本実施例においては１気圧、１０
０％の一酸化二窒素を５リットル／分の流量で流した。
反応室２の温度は５００〜６５０℃が好ましかった。本
実施例では５５０℃とした。上記の条件で、１時間の熱
酸化を施した。この結果、厚さ約５００Åの酸化珪素膜
７０４が形成できた。（図７（Ａ））
断面図を示す。まず、ガラス基板４０１上に下地の酸化
珪素膜７０２（厚さ２０００Å）、厚さ７５０Åの結晶
性の島状珪素膜７０３を形成した。本発明の熱酸化処理
をおこなって、珪素膜７０３を酸化させ、酸化珪素膜７
０４を形成した。本実施例においては、実施例３と同様
に、図１（Ａ）の構造の反応炉で、第１の反応室１の構
造が図６（Ａ）（断面図）および同図（Ｂ）（上面図）
に示すものを用いた。本実施例においては１気圧、１０
０％の一酸化二窒素を５リットル／分の流量で流した。
反応室２の温度は５００〜６５０℃が好ましかった。本
実施例では５５０℃とした。上記の条件で、１時間の熱
酸化を施した。この結果、厚さ約５００Åの酸化珪素膜
７０４が形成できた。（図７（Ａ））
【００６９】この後、プラズマＣＶＤ法によって厚さ５
００Åの酸化珪素膜領域７０５を形成した。原料として
は、モノシランと一酸化二窒素を用いた。基板温度は４
００〜５００℃、例えば、４３０℃とした。引き続い
て、スパッタリング法によって、厚さ３０００〜８００
０Å、例えば６０００Åのアルミニウム（０．０１〜
０．２％のスカンジウムを含む）を成膜した。そして、
アルミニウム膜をエッチングして、ゲイト電極７０６を
形成した。（図７（Ｂ））
００Åの酸化珪素膜領域７０５を形成した。原料として
は、モノシランと一酸化二窒素を用いた。基板温度は４
００〜５００℃、例えば、４３０℃とした。引き続い
て、スパッタリング法によって、厚さ３０００〜８００
０Å、例えば６０００Åのアルミニウム（０．０１〜
０．２％のスカンジウムを含む）を成膜した。そして、
アルミニウム膜をエッチングして、ゲイト電極７０６を
形成した。（図７（Ｂ））
【００７０】さらに、このアルミニウムの電極の表面を
陽極酸化して、表面に酸化物層７０７を形成した。この
陽極酸化は、実施例２と同様におこなった。得られた酸
化物層７０７の厚さは２０００Åであった。次に、イオ
ンドーピング法によって、活性層７０４にゲイト電極
部、すなわちゲイト電極７０６とその周囲の酸化層７０
７をマスクとして、自己整合的にＮ導電型を付与する不
純物（ここでは燐）を添加した。ドーピングガスとし
て、フォスフィン（ＰＨ3 ）を用い、加速電圧を８０ｋ
Ｖとした。ドーズ量は４×１０14原子／ｃｍ2 とした。
この結果、Ｎ型の不純物領域７０８を形成することがで
きた。（図７（Ｃ））
陽極酸化して、表面に酸化物層７０７を形成した。この
陽極酸化は、実施例２と同様におこなった。得られた酸
化物層７０７の厚さは２０００Åであった。次に、イオ
ンドーピング法によって、活性層７０４にゲイト電極
部、すなわちゲイト電極７０６とその周囲の酸化層７０
７をマスクとして、自己整合的にＮ導電型を付与する不
純物（ここでは燐）を添加した。ドーピングガスとし
て、フォスフィン（ＰＨ3 ）を用い、加速電圧を８０ｋ
Ｖとした。ドーズ量は４×１０14原子／ｃｍ2 とした。
この結果、Ｎ型の不純物領域７０８を形成することがで
きた。（図７（Ｃ））
【００７１】その後、レーザー光の照射によって光アニ
ールをおこなった。レーザー光としては、ＫｒＦエキシ
マレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）
を用いた。続いて、層感絶縁物としてプラズマＣＶＤ法
によって窒化珪素膜７０９を形成した。そして、窒化珪
素の層感絶縁物７０９をエッチングして、コンタクトホ
ール７１０を形成した。
ールをおこなった。レーザー光としては、ＫｒＦエキシ
マレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）
を用いた。続いて、層感絶縁物としてプラズマＣＶＤ法
によって窒化珪素膜７０９を形成した。そして、窒化珪
素の層感絶縁物７０９をエッチングして、コンタクトホ
ール７１０を形成した。
【００７２】コンタクトホール形成後、スパッタ法によ
ってアルミニウム膜を形成し、これをエッチングしてソ
ース電極・配線７１１を形成した。さらに、プラズマＣ
ＶＤ法によって、酸化珪素膜７１２を厚さ２０００Å形
成した。そして、酸化珪素膜７１２、窒化珪素の層間絶
縁物７０９をエッチングして、コンタクトホール７１３
を形成した。そして、透明導電性膜（ＩＴＯ膜）を成膜
し、これをエッチングして画素電極７１４を形成した。
以上によってアクティブマトリクス回路が形成できた。
（図７（Ｄ）） 本実施例ではゲイト絶縁膜を熱酸化膜とプラズマＣＶＤ
法による酸化珪素膜で２重に形成することによって、短
時間で十分な厚さのものとすることができた。
ってアルミニウム膜を形成し、これをエッチングしてソ
ース電極・配線７１１を形成した。さらに、プラズマＣ
ＶＤ法によって、酸化珪素膜７１２を厚さ２０００Å形
成した。そして、酸化珪素膜７１２、窒化珪素の層間絶
縁物７０９をエッチングして、コンタクトホール７１３
を形成した。そして、透明導電性膜（ＩＴＯ膜）を成膜
し、これをエッチングして画素電極７１４を形成した。
以上によってアクティブマトリクス回路が形成できた。
（図７（Ｄ）） 本実施例ではゲイト絶縁膜を熱酸化膜とプラズマＣＶＤ
法による酸化珪素膜で２重に形成することによって、短
時間で十分な厚さのものとすることができた。
【００７３】
【発明の効果】本発明によって、ＴＦＴの特性が大幅に
改善された。本発明によって得られたゲイト絶縁膜で
は、特にホットエレクトロン等が注入された際に電子が
トラップされるような欠陥が少ないため、特性の劣化が
防止でき、素子の信頼性が高まった。また、本発明によ
る熱酸化膜は薄くてもピンホールが皆無であるので、歩
留りも向上させることができた。特に、従来は各種ＰＶ
Ｄ法、ＣＶＤ法を用いてゲイト絶縁膜の成膜をおこなっ
ていたが、このような成膜方法ではフレークやパーティ
クルが発生し、そのため、装置のメンテナンスに多くの
時間がかかり、量産性が低下したが、本発明では、この
ようなフレークやパーティクルはほとんど発生しない。
そのため、装置のメンテナンスの時間が短縮され、量産
性が向上した。また、本発明を実施する際の初期投資
も、従来のＰＶＤ法、ＣＶＤ法の場合と同等もしくはそ
れ以下である。このように本発明は工業上有益な発明で
ある。
改善された。本発明によって得られたゲイト絶縁膜で
は、特にホットエレクトロン等が注入された際に電子が
トラップされるような欠陥が少ないため、特性の劣化が
防止でき、素子の信頼性が高まった。また、本発明によ
る熱酸化膜は薄くてもピンホールが皆無であるので、歩
留りも向上させることができた。特に、従来は各種ＰＶ
Ｄ法、ＣＶＤ法を用いてゲイト絶縁膜の成膜をおこなっ
ていたが、このような成膜方法ではフレークやパーティ
クルが発生し、そのため、装置のメンテナンスに多くの
時間がかかり、量産性が低下したが、本発明では、この
ようなフレークやパーティクルはほとんど発生しない。
そのため、装置のメンテナンスの時間が短縮され、量産
性が向上した。また、本発明を実施する際の初期投資
も、従来のＰＶＤ法、ＣＶＤ法の場合と同等もしくはそ
れ以下である。このように本発明は工業上有益な発明で
ある。
【図１】 本発明を実施するための熱酸化装置の概念
図を示す。
図を示す。
【図２】 本発明のＴＦＴの作製工程例を示す。（実
施例１参照）
施例１参照）
【図３】 本発明のＴＦＴの作製工程例を示す。（実
施例２参照）
施例２参照）
【図４】 本発明のＴＦＴの作製工程例を示す。（実
施例３参照）
施例３参照）
【図５】 本発明を用いた低温（６００℃以下）熱酸
化の様子を示す。
化の様子を示す。
【図６】 本発明を実施するための熱酸化装置の概念
図を示す。
図を示す。
【図７】 本発明のＴＦＴの作製工程例を示す。（実
施例４参照）
施例４参照）
１・・・・第１の反応室 ２・・・・第１の反応室のヒーター ３・・・・通路のヒーター ４・・・・通路 ５・・・・第２の反応室 ６・・・・第２の反応室のヒーター ７・・・・サセプター ８・・・・基板 ９・・・・反応を促進させる材料（触媒等）
Claims (14)
- 【請求項１】 絶縁表面を有する基板上に、珪素を主成
分とする被膜（以下、単に珪素膜という）を形成する第
１の工程と、 前記珪素膜を選択的にエッチングすることによって、島
状の領域を形成する第２の工程と、 反応性の酸素、オゾンもしくは窒素酸化物の少なくとも
１つを含む雰囲気において４００〜７００℃の温度に加
熱することによって、前記島状領域を覆って、酸化珪素
を主成分とする被膜（以下、単に酸化膜という）を形成
する第３の工程と、 前記酸化膜上にゲイト電極を形成する第４の工程と、を
有することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項２】 請求項１の第３の工程において、該酸化
膜は１気圧以上１５気圧以下の雰囲気中において酸化さ
れることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項３】 請求項１の第３の工程の後、４００〜７
００℃の窒化水素雰囲気において熱アニール処理する工
程を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項４】 請求項１の第３の工程において、窒素酸
化物は、一酸化二窒素（Ｎ2 Ｏ）、一酸化窒素（Ｎ
Ｏ）、二酸化窒素（ＮＯ2 ）から選ばれたことを特徴と
する半導体装置の作製方法。 - 【請求項５】 請求項１において、第１の工程における
島状珪素領域には非晶質珪素の結晶化を促進する元素が
含まれており、その濃度は２次イオン質量分析法による
測定で、珪素膜における濃度の最小値が１×１０15〜３
×１０19原子／ｃｍ3 であることを特徴とする半導体装
置の作製方法。 - 【請求項６】 請求項１において、島状珪素領域は、チ
ャネル形成領域が実質的に１つの結晶方位を示す珪素被
膜よりなる絶縁ゲイト型半導体装置の活性層として用い
られることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項７】 請求項１において、第３の工程で用いら
れる反応性の酸素、オゾン、窒素酸化物は該窒素酸化物
の分解温度以上の温度に加熱することによって得られた
こと特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項８】 請求項１において、反応性の酸素、オゾ
ンもしくは窒素酸化物の少なくとも１つを含む雰囲気に
おける水および炭酸ガスの濃度は、それぞれ、１ｐｐｍ
以下であることを特徴とするゲイト絶縁膜の処理方法。 - 【請求項９】 絶縁表面を有する基板上に、珪素を主成
分とする被膜（以下、単に珪素膜という）によって活性
層を形成する第１の工程と、 反応性の酸素、オゾン、もしくば窒素酸化物の少なくと
も１つを含む雰囲気において４００〜７００℃の温度に
加熱することによって、前記活性層を覆って、酸化珪素
を主成分とする被膜（以下、単に酸化膜という）を形成
する第２の工程と、 前記酸化膜上にプラズマＣＶＤ法もしくは減圧ＣＶＤ法
によって酸化珪素を主成分とする絶縁膜を堆積する第３
の工程と、 前記絶縁膜上にゲイト電極を形成する第４の工程と、を
有することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項１０】 請求項９において、酸化珪素を主成分
とする絶縁膜は、モノシラン（ＳｉＨ4 ）と窒素酸化物
を主たる原料として堆積されることを特徴とする半導体
装置の作製方法。 - 【請求項１１】 請求項９において、第３の工程の後、
一酸化二窒素雰囲気で熱アニールする工程を有すること
を特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項１２】 請求項１１において、一酸化二窒素雰
囲気での熱アニールの際に酸化珪素を主成分とする絶縁
膜に紫外光が照射されることを特徴とする半導体装置の
作製方法。 - 【請求項１３】 請求項９において、第３の工程の後、
一酸化二窒素を有する雰囲気でプラズマを発生させた空
間において処理する工程を有することを特徴とする半導
体装置の作製方法。 - 【請求項１４】 請求項１３において、プラズマを発生
させた空間における処理工程の後、４００〜７００℃の
温度の一酸化二窒素雰囲気での熱アニールをおこなう工
程を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6232409A JPH0878693A (ja) | 1994-08-31 | 1994-08-31 | 半導体装置の作製方法 |
| US08/521,532 US6150203A (en) | 1994-08-31 | 1995-08-30 | Method for manufacturing a semiconductor device |
| US09/615,078 US6706572B1 (en) | 1994-08-31 | 2000-07-12 | Method for manufacturing a thin film transistor using a high pressure oxidation step |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6232409A JPH0878693A (ja) | 1994-08-31 | 1994-08-31 | 半導体装置の作製方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006313016A Division JP4185133B2 (ja) | 2006-11-20 | 2006-11-20 | 半導体装置の作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0878693A true JPH0878693A (ja) | 1996-03-22 |
Family
ID=16938801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6232409A Withdrawn JPH0878693A (ja) | 1994-08-31 | 1994-08-31 | 半導体装置の作製方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6150203A (ja) |
| JP (1) | JPH0878693A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6607946B1 (en) | 1996-05-22 | 2003-08-19 | Micron Technology, Inc. | Process for growing a dielectric layer on a silicon-containing surface using a mixture of N2O and O3 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0766424A (ja) * | 1993-08-20 | 1995-03-10 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置およびその作製方法 |
| JP2002176180A (ja) * | 2000-12-06 | 2002-06-21 | Hitachi Ltd | 薄膜半導体素子及びその製造方法 |
| US8318554B2 (en) * | 2005-04-28 | 2012-11-27 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of forming gate insulating film for thin film transistors using plasma oxidation |
| US20070026588A1 (en) * | 2005-07-28 | 2007-02-01 | Te-Hua Teng | Method of fabricating a thin film transistor |
| KR100810638B1 (ko) * | 2006-12-06 | 2008-03-07 | 삼성에스디아이 주식회사 | 박막트랜지스터와 그 제조방법 및 이를 구비한유기전계발광표시장치 |
| KR100810639B1 (ko) * | 2006-12-06 | 2008-03-07 | 삼성에스디아이 주식회사 | 박막트랜지스터와 그 제조방법 및 이를 구비한유기전계발광표시장치 |
| KR101015847B1 (ko) * | 2008-01-18 | 2011-02-23 | 삼성모바일디스플레이주식회사 | 박막트랜지스터와 그 제조방법 및 이를 구비한유기전계발광표시장치 |
| RU2540462C1 (ru) * | 2013-08-09 | 2015-02-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Способ радиационно-стимулированного термического окисления кремния |
Family Cites Families (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3642442A (en) * | 1964-03-25 | 1972-02-15 | Ppg Industries Inc | Process for preparing pigmentary metal oxide |
| US3652331A (en) * | 1968-03-22 | 1972-03-28 | Shumpei Yamazaki | Process for forming a film on the surface of a substrate by a gas phase |
| US4268538A (en) * | 1977-03-09 | 1981-05-19 | Atomel Corporation | High-pressure, high-temperature gaseous chemical method for silicon oxidation |
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