JPH0878694A

JPH0878694A - 半導体装置の作製方法

Info

Publication number: JPH0878694A
Application number: JP23241194A
Authority: JP
Inventors: Shunpei Yamazaki; 舜平山崎; Mitsunori Sakama; 光範坂間; Yasuhiko Takemura; 保彦竹村
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1994-08-31
Filing date: 1994-08-31
Publication date: 1996-03-22
Anticipated expiration: 2022-01-31
Also published as: JP3874814B2

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、酸化気体として紫外
線によって発生させた原子状酸素もしくはオゾンを含有
する反応性酸素を用いる。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

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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、酸素やオ
ゾン、窒素酸化物（一般式でＮＯ_x：０．５≦ｘ≦２．
５で表される）を有する気体に紫外光を照射することに
よって生じせしめた原子状酸素やオゾン、あるいは励起
された分子状の酸素、窒素酸化物等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（Ｎ₂Ｏ）、一酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素
（Ｎ₂Ｏ）のいずれか、あるいはその混合気体が好まし
い。以下においては、上記のような反応性の高い成分を
有する気体を反応性気体といい、また、主たる気体の成
分に因んで、反応性酸素、反応性オゾン、反応性窒素酸
化物と称することとする。本発明においては、反応性酸
素（反応性窒素酸化物）は酸素（窒素酸化物）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。

【００１３】ただし、これらの雰囲気には水（Ｈ₂Ｏ）
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。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〜
６５０℃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。

【００１４】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酸素、オゾン、窒素
酸化物を紫外光によって反応性の高いものとするための
第１の反応室１と、第１の反応室によって得られた反応
性の酸素、オゾン、窒素酸化物を導入し、４００〜７０
０℃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、２が第２の反応室である。そして、これらの反応
室やその間の配管は適切な温度に保たれることが望まし
い。図１（Ａ）には、第２の反応室２を加熱するための
ヒーター３のみを示したが、第１の反応室１や配管にも
加熱するためのヒーターを設けてもよい。

【００１５】第１の反応室においては、酸素、オゾン、
窒素酸化物を反応性とするために可能な限り紫外光が照
射される構造とするとよい。図１（Ｂ）には第１の反応
室の概念図を示すが、酸素、オゾン、窒素酸化物を導入
するための紫外光を透過する配管６（これは合成石英が
好ましい）を折り曲げ、その間に紫外光源（例えば、低
圧水銀ランプ）を配置するような構造とするとよい。図
１（Ｃ）は同図（Ｂ）の点線における断面を示したもの
で、配管６の間に低圧水銀ランプ７が配置されている。
第１の反応室の温度は室温でもよいが、４００〜７００
℃に保たれると、なお好ましい。また、第２の反応室に
おける温度分布や変動を避ける目的からは、第１の反応
室の温度は第２の反応室の温度と同じ保たれることが理
想的である。

【００１６】第１の反応室と第２の反応室の間の配管の
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、配管においても適切
な温度に保たれることが望ましい。また、配管の内壁は
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、９０ｍｏｌ％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２
にはサセプター４に多数の基板５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。また、第２の反応
室の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】より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、１
０気圧の雰囲気では、１気圧の雰囲気での酸化に比較し
て、１０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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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（Ｎ₂Ｈ₄）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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。
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１０００Å／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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】

【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。

【００２９】本発明は酸素に紫外光を照射し、これを励
起、分解、反応させて得られた原子状の酸素やオゾン、
励起状態の酸素分子や窒素酸化物分子が、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、紫外光の照射
によって反応性とした酸素、オゾン、窒素酸化物の分子
・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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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
に対する歪みを該熱酸化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。

【００３３】

【実施例】

〔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。

【００３４】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））

【００３５】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。本実施例に
おいては、第１の反応室１の温度は５００〜６５０℃、
第２の反応室５の温度Ｔは５００〜６５０℃が好ましか
った。本実施例では、どちらも５５０℃とした。また、
その間の配管の温度も５５０℃とした。各反応室の圧力
は大気圧とした。本実施例では酸化雰囲気として１００
％の一酸化二窒素を用い、また、酸素の流量は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。第１の反応室
１における紫外光源としては、低圧水銀ランプの中心波
長２４６ｎｍのものを用いた。この結果、厚さ約１００
０Åの熱酸化膜２０４が形成された。（図２（Ｂ））

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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））

【００３９】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。

【００４０】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））

【００４１】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。

【００４２】〔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。

【００４３】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。

【００４４】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））

【００４５】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。

【００４６】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２の反応室の温度は６００℃と
した。反応室の圧力は１気圧、反応ガスの流量は８リッ
トル／分、熱酸化時間は２時間とした。このようにし
て、厚さ約１０００Åの酸化珪素膜３０９を得た。（図
３（Ｂ））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））

【００４７】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３
１１の厚さは２０００Åであった。なお、この酸化物３
１１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））

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】〔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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】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））

【００５５】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１（Ａ）の構造の反応炉を用いたが、本実施例で
は、第１の反応室１の構造は図６（Ａ）（断面図）およ
び同図（Ｂ）（上面図）に示すものを用いた。本装置に
おいては、図１（Ｂ）に示されるような細かい配管を設
けず、反応気体のチャンバー８の中に紫外光源９を配置
した構造とした。本実施例においては１気圧、１００％
の酸素を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５
５０℃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４０７に囲まれて、互いに絶縁された。

【００５６】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））

【００５７】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。

【００５８】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））

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】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））

【００６２】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。

【００６３】〔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））

【００６４】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））

【００６５】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））

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】

【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。

【図面の簡単な説明】

【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２】本発明のＴＦＴの作製工程例を示す。（実
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）

【図４】本発明のＴＦＴの作製工程例を示す。（実
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。

【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７】本発明のＴＦＴの作製工程例を示す。（実
施例４参照）

【符号の説明】

１・・・・第１の反応室２・・・・第２の反応室３・・・・第２の反応室のヒーター４・・・・サセプター５・・・・基板６・・・・配管７・・・・紫外光源（低圧水銀ランプ）

Claims

【特許請求の範囲】

【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、紫外光の照射によって得られた反応性の酸素、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（Ｎ₂Ｏ）、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、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８】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９】請求項８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１０】請求項８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１１】請求項８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１２】請求項８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１３】請求項１２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。