JP2001196600A

JP2001196600A - 半導体装置及びその作製方法

Info

Publication number: JP2001196600A
Application number: JP2000347982A
Authority: JP
Inventors: Koyu Cho; 宏勇張
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2000-11-15
Filing date: 2000-11-15
Publication date: 2001-07-19

Abstract

(57)【要約】【課題】特性の優れた結晶性珪素膜を得る。【解決手段】ガラス基板、該ガラス基板上の窒化アル
ミニウム膜および該窒化アルミニウム膜上の結晶性珪素
膜を有し、前記窒化アルミニウム膜は該窒化アルミニウ
ム膜に含まれる窒素に対して０．０１〜２０原子％の酸
素を含むことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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
けられた非単結晶珪素膜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（ＴＦ
Ｄ）、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、３次
元集積回路等が開発されている。

【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。結晶性を有する珪素半導体として
は、多結晶珪素、微結晶珪素、結晶成分を含む非晶質珪
素、結晶性と非晶質性の中間の状態を有するセミアモル
ファス珪素等が知られている。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、
移動度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為には、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
められていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】結晶性を有する薄膜状
の珪素半導体を得る方法としては、非晶質の半導体膜を
成膜しておき、長時間、熱エネルギーを印加すること
（熱アニール）により結晶化するという方法が知られて
いる。この方法は固相成長法（ＳＰＣ法）と称される。
しかしながら、この場合には、通常、加熱温度として６
００℃以上、結晶成長をさらに高めるためには６４０℃
以上以上の高温にすることが必要であり、基板が著しく
制約を受けることが問題であり、また、結晶化に要する
加熱時間が数十時間以上にも及ぶので、さらにその時間
を短くすることが求められていた。

【０００５】これに対し、非晶質珪素膜にエキシマーレ
ーザーのごとき紫外線レーザーを照射することによって
も結晶性を有する珪素膜が得られた。この方法はレーザ
ーアニール法、レーザー結晶化法と称される。この方法
では処理時間は比較的短時間であったが、レーザーの出
力の不安定性からＴＦＴ特性のバラツキを低減すること
ができず、実用上の大きな障害となっていた。

【０００６】本発明は、このような現状を鑑みてなされ
たもので、ＳＰＣ法とレーザー結晶化法の長所を巧みに
取り入れ、量産性、特性に優れ、半導体デバイスを形成
するに適した珪素膜を得ることを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、予め４００〜
６２０℃、好ましくは、５２０〜６２０℃、例えば、５
５０〜６００℃、１〜１２時間の熱アニールによって、
水素が放出され、低度の結晶性を有せしめた非単結晶半
導体膜（例えば、準多結晶とよぶ）に対し、紫外線レー
ザーを照射することによって結晶成長を向上せしめるこ
とを特徴とする。この際、レーザー照射前の珪素膜の結
晶化の度合い（結晶性領域と非晶質領域の比率）は０．
１〜９９．９％が好ましく、さらには、１〜９９％がよ
り好ましい。熱アニールの時間は必要とする結晶化度お
よびアニール温度によって異なる。

【０００８】用いる紫外線レーザーとしては、ＫｒＦレ
ーザー（波長２４８ｎｍ）、ＸｅＣｌレーザー（波長３
０８ｎｍ）、ＡｒＦレーザー（波長１９３ｎｍ）、Ｘｅ
Ｆレーザー（３５３ｎｍ）等のエキシマーレーザーが使
用しやすい。また、その他にもＮｄ：ＹＡＧレーザーの
第３高調波もしくは第４高調波を用いてもよい。また、
レーザー照射に際しては、用いるレーザー光を１０％以
上は吸収しない絶縁性の被膜を珪素膜上に形成してもよ
い。このような被膜の存在はレーザー照射による結晶成
長の際の表面の荒れを抑制する効果がある。

【０００９】

【作用】非晶質珪素膜は紫外線に対して不透明であるが
ゆえに、初期のレーザー照射においては表面近傍に集中
的にエネルギーが吸収される。そのため膜全体にエネル
ギーを与えるには十分に強力なレーザーを照射しなけれ
ばならないが、そのようなエネルギーでは表面において
はあまりにも過大であるためにかえって非晶質化や膜の
蒸発（アブレーション）をもたらす。このため、非晶質
珪素膜にレーザーを照射して結晶化をおこなう際にはレ
ーザーのエネルギーの最適値が極めて狭く、すなわち、
エネルギーが低ければ結晶化が進まず、逆にエネルギー
が高すぎれば、膜が非晶質化もしくは蒸発してしまう。
このような理由によって従来のレーザー結晶化法は量産
性に難があった。

【００１０】一方、１〜９９％の結晶化度の低度に結晶
化させた珪素薄膜は、紫外線に対して半透明な状態であ
る。この状態で紫外線レーザー光を照射すると膜のほぼ
全域にまんべんなくレーザーのエネルギーが吸収され
る。この結果、結晶化の度合いが膜の厚さによらず一定
であり、極めて均一な特性を得ることができる。さら
に、ある程度の結晶化が進行しているので、少量のエネ
ルギーを追加するだけで、既に存在する結晶を核とし
て、より高度の結晶化が進行する。さらに、ある程度の
結晶性を有しているので、熱伝導度が高く、余分なエネ
ルギーはただちに他へ移動することができる。このた
め、照射に必要なレーザーのエネルギーも従来のレーザ
ー結晶化法の場合よりも低くても良い。

【００１１】０．１〜９９．９％の結晶化度を有する珪
素膜を得るには、４００〜６２０℃、好ましくは、５２
０〜６２０℃、例えば５５０〜６００℃、１〜１２時間
の熱アニールをおなえばよい。本発明では、熱アニール
に要する時間は温度に依存するが、６００℃の場合には
４時間以内であり、従来の数十時間から大幅に短縮され
た。より低温の熱アニール（例えば、５００〜５５０
℃）では、熱アニール時間は長くなるが、アニール工程
で基板に与える影響は十分に小さくなり、基板選択の余
地が拡がる。

【００１２】

【実施例】〔実施例１〕本実施例はガラス基板上に形成
された結晶性珪素膜を用いたＰチャネル型ＴＦＴ（ＰＴ
ＦＴという）とＮチャネル型ＴＦＴ（ＮＴＦＴという）
とを相補型に組み合わせた回路を形成する例で、その作
製工程の概要は図１（Ａ）〜（Ｄ）に示される。本実施
例に示す回路は、アクティブ型の液晶表示装置の画素電
極のスイッチング素子や周辺ドライバー回路、さらには
イメージセンサや３次元集積回路に応用することができ
る。

【００１３】まず、基板（コーニング７０５９）１０１
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１０２を形成した。基板は、下地膜の成膜の
前もしくは後に、歪み温度よりも高い温度でアニールを
おこなった後、０．１〜１．０℃／分で歪み温度以下ま
で徐冷すると、その後の温度上昇を伴う工程（本発明の
赤外光照射を含む）での基板の収縮が少なく、マスク合
わせが用意となる。コーニング７０５９基板では、６２
０〜６６０℃で１〜４時間アニールした後、０．１〜
１．０℃／分、好ましくは、０．０３〜０．３℃／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。

【００１４】そして、プラズマＣＶＤ法によって、厚さ
３００〜１５００Å、例えば８００Åの真性（Ｉ型）の
非晶質珪素膜１０３を成膜した。さらに、その上にプラ
ズマＣＶＤ法によって厚さ１００〜８００Å、例えば２
００Åの酸化珪素膜１０４を堆積した。こえは、以下の
熱アニール工程において保護膜となり、膜表面の荒れを
防止する。

【００１５】次に、窒素雰囲気下（大気圧）、６００℃
で４時間、熱アニールした。この熱アニールによって、
珪素膜中の余剰の水素は放出され、膜は低度の結晶性を
有することとなった。ただし、珪素膜をラマン散乱分光
法によって分析しても、９０％以上が結晶化している多
結晶珪素被膜のように、明確に珪素結晶に起因するピー
クを認めることはできなかった。このときの膜の結晶性
は、結晶成長用の核発生が少なくともおこなわれ、結晶
化した面積が５０％以下、代表的には１〜１０％の面積
しか結晶化していない状態である。ＴＥＭ（透過型電子
顕微鏡）による観察では１０００Å以下、典型的には２
０〜１００Åの微細な結晶が観察された。この工程では
結晶の大きさは小さかったが、より大きな結晶（３〜３
０倍程度）を得るには、この珪素膜に、予めイオン注入
法によって１×１０¹⁴〜１×１０ ¹⁶ｃｍ^-2のドーズ量で
珪素イオンを注入しておくと有効であった。（図１
（Ａ））

【００１６】この工程の後に、珪素膜をパターニングし
て、ＴＦＴの島状の活性層１０５を形成した。活性層１
０５の大きさはＴＦＴのチャネル長とチャネル幅を考慮
して決定される。小さなものでは、５０μｍ×２０μ
ｍ、大きなものでは１００μｍ×１０００μｍであっ
た。このような活性層を基板上に多く形成した。

【００１７】そして、ＫｒＦエキシマーレーザー（波長
２４８ｎｍ、パルス幅３０ｎｓｅｃ）を３〜２０ショッ
ト照射し、活性層の結晶化をおこなった。レーザーのエ
ネルギー密度は２００〜４５０ｍＪ／ｃｍ²であった。
このような大きなエネルギーの照射をおこなう前に、１
００〜２００ｍＪ／ｃｍ²の比較的、低エネルギーのレ
ーザー照射を事前におこなうと、膜の結晶化の均一性が
向上した。レーザー照射は真空中でおこなうとより大き
な効果が得られた。また、レーザー照射の際、基板を１
５０〜４５０℃、代表的には２００〜３００℃に加熱す
ると、より良好な特性、均一性が得られた。（図１
（Ｂ））

【００１８】なお、レーザー照射の際、その表面に保護
膜として酸化珪素または窒化珪素膜を形成してくことが
好ましい。これは、珪素膜１０５の表面の状態を良くす
るためである。ただし、レーザー光の透過性を考慮する
と、本実施例のごとき、波長の短いＫｒＦレーザーを用
いる場合には窒化珪素膜は適当でない。ＸｅＣｌレーザ
ーを用いる場合には窒化珪素膜でも問題はなかった。

【００１９】以上のレーザー照射工程が終了したのち
に、２００〜５００℃、代表的には３５０℃で水素アニ
ールをおこなうと、珪素膜中の欠陥を減少させる上で有
効であった。また、１×１０¹³〜１×１０¹⁵ｃｍ^-2の量
の水素のイオンドープをおこない、さらに２００〜３０
０℃の熱処理によっても同じ効果が得られた。

【００２０】レーザー照射工程後に、プラズマＣＶＤ法
によって厚さ１０００Åの酸化珪素膜１０６をゲイト絶
縁膜として成膜した。ＣＶＤの原料ガスとしてはＴＥＯ
Ｓ（テトラ・エトキシ・シラン、Ｓｉ（ＯＣ
₂Ｈ₅）₄）と酸素を用い、成膜時の基板温度は３００
〜５５０℃、例えば３５０℃とした。

【００２１】引き続いて、スパッタリング法によって、
厚さ３０００〜８０００Å、例えば５０００Åのアルミ
ニウム（０．０１〜０．２５％の周期律表III ａの希土
類元素を含む）を成膜した。そしてアルミニウム膜をパ
ターニングして、ゲイト電極１０７、１０９を形成し
た。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１０８、１１０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
ール溶液中で行った。得られた酸化物層１０８、１１０
の厚さは２０００Åであった。なお、この酸化物１０８
と１１０とは、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。

【００２２】次に、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、ゲイト電極部（すなわち
ゲイト電極１０７とその周囲の酸化層１０８、ゲイト電
極１０９とその周囲の酸化層１１０）をマスクとして、
自己整合的にＰもしくはＮ導電型を付与する不純物を珪
素膜１０５に添加した。ドーピングガスとして、フォス
フィン（ＰＨ₃）およびジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）を用い、
前者の場合は、加速電圧を６０〜９０ｋＶ、例えば８０
ｋＶ、後者の場合は、４０〜８０ｋＶ、例えば６５ｋＶ
とした。ドーズ量は１×１０¹⁵〜８×１０¹⁵ｃｍ^-2、例
えば、燐を２×１０¹⁵ｃｍ^-2、ホウ素を５×１０¹⁵ｃｍ
^-2とした。ドーピングに際しては、一方の領域をフォト
レジストで覆うことによって、それぞれの元素を選択的
にドーピングした。この結果、Ｎ型の不純物領域１１４
と１１６、Ｐ型の不純物領域１１１と１１３が形成さ
れ、Ｐチャネル型ＴＦＴ（ＰＴＦＴ）の領域とＮチャネ
ル型ＴＦＴ（ＮＴＦＴ）との領域を形成することができ
た。

【００２３】その後、レーザー光の照射によってアニー
ル行った。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℃程度に加熱するとレ
ーザー照射の効果が増大した。（図１（Ｃ））

【００２４】続いて、厚さ４０００〜８０００Å、例え
ば、６０００Åの酸化珪素膜１１７を層間絶縁物として
プラズマＣＶＤ法によって形成した。この層間絶縁物と
してはポリイミドまたは酸化珪素とポリイミドの２層膜
を利用してもよい。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ＴＦＴの電極・配線１１８、１２０、１１
９を形成した。最後に、１気圧の水素雰囲気で３５０
℃、３０分のアニールを行い、ＴＦＴを相補型に構成し
た半導体回路を完成した。（図１（Ｄ））

【００２５】上記に示す回路は、ＰＴＦＴとＮＴＦＴと
を相補型に設けたＣＭＯＳ構造であるが、上記工程にお
いて、２つのＴＦＴを同時に作り、中央で切断すること
により、独立したＴＦＴを２つ同時に作製することも可
能である。

【００２６】〔実施例２〕本実施例は、アクティブ型の
液晶表示装置において、スイッチング素子として各画素
に設けられたＮチャネル型ＴＦＴの例である。以下にお
いては、一つの画素について説明するが、他に多数（一
般には数十万）の画素が同様な構造で形成される。ま
た、Ｎチャネル型ＴＦＴではなくＰチャネル型ＴＦＴで
もよいことはいうまでもない。

【００２７】本実施例の作製工程の概略を図２に示す。
本実施例において、基板２００としてはコーニング７０
５９ガラス基板（厚さ１．１ｍｍ、３００×４００ｍ
ｍ）を使用した。まず、下地膜として、プラズマＣＶＤ
法またはスパッタ法によって２０００Åの厚さの窒化ア
ルミニウム膜２０１を形成し、さらにその上に他の下地
膜として酸化珪素膜２０２をプラズマＣＶＤ法で２００
０Åの厚さに形成した。窒化アルミニウムはガラス基板
に比べ、１０倍以上も熱伝導度が大きく、大面積の基板
での温度の均一性を保つ上で好ましかった。また、窒化
アルミニウムには、ガラス基板との熱膨張率を近づけ
て、密着性を向上させるために、窒素に対して酸素を
０．０１〜２０原子％添加してもよい。

【００２８】窒化アルミニウムをプラズマＣＶＤ法によ
って形成するには、原料としては、トリメチルアルミニ
ウム（Ａｌ（ＣＨ₃）₃）とアンモニアを用いればよ
い。また、スパッタ法によって形成するには、雰囲気を
窒素、もしくはアンモニアにしてアルミニウムターゲッ
トを用いて反応性スパッタをおこなえばよい。なお、酸
化珪素膜２０２のＣＶＤの原料ガスとしてはＴＥＯＳと
酸素を用いた。さらに、ＬＰＣＶＤ法もしくはプラズマ
ＣＶＤ法で非晶質珪素膜２０３を１０００Å、酸化珪素
膜２０４を２００Åの厚さにそれぞれ形成した。そし
て、６００℃で１時間、加熱アニールをおこない、低度
の結晶珪素膜を得た。（図２（Ａ））

【００２９】この熱アニール工程の後、珪素膜をパター
ニングしてＴＦＴの島状活性層２０５およびその上の酸
化珪素膜２０４’のみを残存させ、その他を除去した。
そして、島状活性層２０５にＫｒＦレーザーを照射し、
珪素膜の結晶性を向上せしめた。レーザー照射は、１か
所に付き３〜２０ショット、エネルギー密度は２００〜
４５０ｍＪ／ｃｍ²の条件でおこなった。（図２
（Ｂ））

【００３０】その後、酸化珪素膜２０４’を除去して、
島状珪素領域２０５の表面を露出させた。さらにテトラ
・エトキシ・シラン（ＴＥＯＳ）を原料として、酸素雰
囲気中のプラズマＣＶＤ法によって、酸化珪素のゲイト
絶縁膜（厚さ７０〜１２０ｎｍ、典型的には１２０ｎ
ｍ）２０６を形成した。基板温度は３５０℃とした。次
に公知の多結晶珪素を主成分とした膜をＬＰＣＶＤ法で
形成し、パターニングを行うことによって、ゲイト電極
２０７を形成した。多結晶珪素には導電性を向上させる
ために不純物として燐を０．１〜５原子％導入した。

【００３１】その後、Ｎ型の不純物として、燐をイオン
ドーピング法で注入し、自己整合的にソース領域２０
８、チャネル形成領域２０９、ドレイン領域２１０を形
成した。そして、ＫｒＦレーザー光を照射することによ
って、イオン注入のために結晶性の劣化した珪素膜の結
晶性を改善させた。このときにはレーザー光のエネルギ
ー密度は２５０〜３００ｍＪ／ｃｍ²とした。このレー
ザー照射によって、このＴＦＴのソース／ドレインのシ
ート抵抗は３００〜８００Ω／ｃｍ²となった。レーザ
ー照射によるアニールの工程は可視・近赤外光のランプ
アニールによって行ってもよい。（図２（Ｃ））

【００３２】その後、酸化珪素またはポリイミドによっ
て層間絶縁物２１１を形成し、さらに、画素電極２１２
をＩＴＯによって形成した。そして、コンタクトホール
を形成して、ＴＦＴのソース／ドレイン領域にクロム／
アルミニウム多層膜で電極２１３、２１４を形成し、こ
のうち一方の電極２１４はＩＴＯ２１２にも接続するよ
うにした。最後に、水素中で２００〜４００℃で２時間
アニールして、水素化をおこなった。このようにして、
ＴＦＴを完成した。この工程は、同時に他の多数の画素
領域においても同時に行われる。また、より耐湿性を向
上させるために、全面に窒化珪素等でパッシベーション
膜を形成してもよい。（図２（Ｄ））

【００３３】本実施例で示したアクティブマトリクスの
画素トランジスタは、それほどの高速動作を要求されな
い。したがって、本実施例では、プロセス時間を短縮す
るために、最初の熱アニールの時間を、実施例１の場合
よりも短い１時間とした。このため、本実施例で得られ
た初期の珪素膜の結晶性は実施例１のものより劣ってい
た。その結果、図２（Ｂ）におけるレーザー照射後の結
晶性も実施例１のものに比較するとやや劣っていた。し
かしながら、通常のＳＰＣ法によるものよりははるかに
優れた特性が得られた。

【００３４】〔実施例３〕図３を用いて、本実施例を説
明する。基板は、ガラス転移点（歪み温度ともいう）が
５５０〜６５０℃のガラス基板、例えばコーニング７０
５９を用い、実施例１のように、収縮防止のために、事
前に６４０℃で４時間アニールした後、０．１℃で４５
０℃まで徐冷した後、取り出したものを使用した。まず
基板３０１上に下地膜３０２を形成し、さらに、プラズ
マＣＶＤ法によって厚さ３００〜８００Åの非晶質珪素
膜３０３と、厚さ２００Åの酸化珪素膜３０４を成膜し
た。そして、６２０℃、１時間の加熱アニールをおこな
った。熱アニール後、基板を２〜２００℃／秒の速度、
好ましくは１０℃／秒以上の速度で４５０℃までは急激
に冷却した。これは、この熱アニール工程によって、基
板が収縮することを防止するためである。このような急
激な冷却が不可能なアニール炉においては、基板を炉外
に取り出して、室温に放置することによっても同様な効
果が得られる。

【００３５】本実施例では、熱アニール温度が、実施例
１、２の場合よりも高く、また、コーニング７０５９の
歪み温度（５９３℃）よりも高いために、事前に熱処理
／徐冷処理をおこなっても、基板の収縮を抑えるとは難
しかった。そのような場合には、以上のようなアニール
温度からの急冷が有効である。本実施例ではアニール温
度が高かったために、実施例１よりも短時間のアニール
であるにも関わらず、比較的結晶化度の高い（５０％以
上）の珪素膜が得られた。（図３（Ａ））

【００３６】そして、ＫｒＦエキシマーレーザー（波長
２４８ｎｍ、パルス幅３０ｎｓｅｃ）を３〜２０ショッ
ト照射し、活性層の結晶化を助長させた。レーザーのエ
ネルギー密度は２００〜４５０ｍＪ／ｃｍ²であった。
（図３（Ｂ））次に、珪素膜３０３をパターニングして、島状の活性層
領域３０５および３０６を形成した。活性層のエッチン
グは垂直方向に異方性を有するＲＩＥ法によって行っ
た。（図３（Ｃ））

【００３７】その後は実施例１と同様にゲイト絶縁膜３
０８、ゲイト電極３０９、３１０を形成し、イオンドー
ピング法によって、不純物領域を形成し、これをレーザ
ー照射によって活性化させた。（図３（Ｄ））

【００３８】さらに、層間絶縁物３１１を形成して、こ
れにコンタクトホールを形成し、メタル配線３１２、３
１３、３１４を形成した。（図３（Ｅ））このようにして、相補型ＴＦＴ回路を形成した。本実施
例では珪素膜をパターニングして島状活性層を形成する
前にレーザー照射によって結晶化をおこなった（図３
（Ｂ））。これはＴＦＴの活性層を汚染から守る上で効
果的であった。しかしながら、このように活性層のパタ
ーニング前にレーザー照射をおこなうには、珪素膜の結
晶化度がある程度、高いことが必要である。結晶化度の
低い珪素膜では紫外線レーザーに対して透明度が高くな
いため、レーザーエネルギーの吸収が表面近傍や結晶粒
界に偏り、膜の剥離等が生じる。逆に、以上の要件を満
たす膜においては汚染が防止されるため、本実施例のＴ
ＦＴの特性（電界移動度やしきい値電圧）および信頼性
は極めて良好であった。また、本実施例からも明らかな
ように、本発明はガラス転移点が５５０〜６５０℃の基
板材料において、特に有効であった。

【００３９】

【発明の効果】４００〜６２０℃、好ましくは、５２０
〜６２０℃、より好ましくは５５０〜６００℃の温度
で、１〜１２時間の熱アニールによって０．１〜９９．
９％、好ましくは１〜９９％の低度に結晶化した珪素膜
に対して、紫外線レーザーを照射するこにより、結晶性
を向上せしめることができ、良好な結晶性を有した珪素
膜を安定して得ることができた。さらに、珪素膜の特性
を向上させるには、水素化アニールを水素雰囲気中、２
００〜４５０℃での処理により、水素を珪素膜中に添加
して不対結合手を除去・中和できる。また、本発明によ
って、従来、数１０時間も要された結晶化工程が、短縮
され、量産性を向上させることができた。このように本
発明は工業上、有益であり、特に本発明は絶縁ゲイト型
半導体装置の形成に極めて効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のＴＦＴの作製工程を示す図。

【図２】実施例２のＴＦＴの作製工程を示す図。

【図３】実施例３のＴＦＴの作製工程を示す図。

【符号の説明】

１０１ガラス基板１０２下地膜（酸化珪素膜）１０３珪素膜１０４酸化珪素膜１０５島状珪素膜（活性層）１０６ゲイト絶縁膜（酸化珪素膜）１０７ゲイト電極（アルミニウム）１０８陽極酸化層（酸化アルミニウム）１０９ゲイト電極１１０陽極酸化層１１１ソース（ドレイン）領域１１２チャネル形成領域１１３ドレイン（ソース）領域１１４ソース（ドレイン）領域１１５チャネル形成領域１１６ドレイン（ソース）領域１１７層間絶縁物１１８電極１１９電極１２０電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス基板、該ガラス基板上の窒化アルミ
ニウム膜および該窒化アルミニウム膜上の結晶性珪素膜
を有し、前記窒化アルミニウム膜は該窒化アルミニウム
膜に含まれる窒素に対して０．０１〜２０原子％の酸素
を含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】ガラス基板、該ガラス基板上の窒化アルミ
ニウム膜、該窒化アルミニウム膜上の酸化珪素膜および
該酸化珪素膜上の結晶性珪素膜を有し、前記窒化アルミ
ニウム膜は該窒化アルミニウム膜に含まれる窒素に対し
て０．０１〜２０原子％の酸素を含むことを特徴とする
半導体装置。
【請求項３】ガラス基板上に窒化アルミニウム膜を形成
し、前記窒化アルミニウム膜の上に非単結晶珪素膜を形
成し、前記非単結晶珪素膜を結晶化する作製方法を含む
半導体装置の作製方法であって、前記窒化アルミニウム膜は窒素雰囲気中もしくはアンモ
ニア雰囲気中においてアルミニウムターゲットをスパッ
タして形成されることを特徴とする半導体装置の作製方
法。
【請求項４】ガラス基板上に窒化アルミニウム膜を形成
し、前記窒化アルミニウム膜の上に酸化珪素膜を形成
し、該酸化珪素膜の上に非単結晶珪素膜を形成し、前記
非単結晶珪素膜を結晶化する作製方法を含む半導体装置
の作製方法であって、前記窒化アルミニウム膜は窒素雰囲気中もしくはアンモ
ニア雰囲気中においてアルミニウムターゲットをスパッ
タして形成されることを特徴とする半導体装置の作製方
法。
【請求項５】ガラス基板上に窒化アルミニウム膜を形成
し、前記窒化アルミニウム膜の上に非単結晶珪素膜を形
成し、前記非単結晶珪素膜を結晶化する作製方法を含む
半導体装置の作製方法であって、前記窒化アルミニウム膜は該窒化アルミニウム膜に含ま
れる窒素に対して０．０１〜２０原子％の酸素を含むこ
とを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項６】ガラス基板上に窒化アルミニウム膜を形成
し、前記窒化アルミニウム膜の上に酸化珪素膜を形成
し、前記酸化珪素膜の上に非単結晶珪素膜を形成し、前
記非単結晶珪素膜を結晶化する作製方法を含む半導体装
置の作製方法であって、前記窒化アルミニウム膜は該窒化アルミニウム膜に含ま
れる窒素に対して０．０１〜２０原子％の酸素を含むこ
とを特徴とする半導体装置の作製方法。