半導体装置の作製方法
【課題】レジストが形成されている半導体にイオンの導入すると、イオンとレジストの成分とが反応してガス（解離ガス）が発生し、解離ガスの成分が半導体に導入され、該半導体の物性を低下させる要因となっている。
【解決手段】有機膜から発生する解離ガスの処理を行うことを特徴とする。特に、本発明は、イオンの導入を行う前の解離ガスの処理を行うことを特徴とする。そのための方法として、イオンの導入を複数回に分けて行うことを特徴とする。解離ガスは、イオンの導入が始まった直後に最も多く発生する。そのため、イオンの導入を複数回に分け、少なくとも２回目以降のそれぞれのイオンの導入において、排気を行い解離ガスを処理室内から除去しながらイオンの導入を行えば、解離ガスの成分が半導体中に導入されることを低減もしくは防止することが可能となる。
【解決手段】有機膜から発生する解離ガスの処理を行うことを特徴とする。特に、本発明は、イオンの導入を行う前の解離ガスの処理を行うことを特徴とする。そのための方法として、イオンの導入を複数回に分けて行うことを特徴とする。解離ガスは、イオンの導入が始まった直後に最も多く発生する。そのため、イオンの導入を複数回に分け、少なくとも２回目以降のそれぞれのイオンの導入において、排気を行い解離ガスを処理室内から除去しながらイオンの導入を行えば、解離ガスの成分が半導体中に導入されることを低減もしくは防止することが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオンを導入する方法に関する。また、イオンの導入を工程を含む半導体装置の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の表面に薄膜トランジスタなどの素子を形成し、それを配線によって接続して所定の機能を持った回路を製造する技術が知られている。この技術において、所定の領域にｎ型やｐ型の導電型を有する不純物領域を形成するためのイオンの導入技術はもはや必須のものとなっている。
【０００３】
イオンの導入技術は、トリガー電極により材料ガスをプラズマ化して質量数の異なる複数のイオンを生成し、チャンバー内に設置される引出し電極系や加速電極系によりプラズマ中のイオンに適切なエネルギーを付与し、半導体に導入する方法が知られている。また、材料ガスをプラズマ化した後、質量分離を行って選択されたイオンのみを半導体に導入することもある。イオンの導入技術の特徴は、加速電圧やイオン密度を制御することにより、半導体に対し所定の深さに所定の濃度で不純物元素を注入することが可能であるという点にある。代表的にはイオンドーピング装置、イオン注入装置等が挙げられる。
【０００４】
さらに、半導体において所望の領域のみにイオンを導入することもある。例えば、半導体上に部分的に有機膜からなるレジストを形成し、該レジストをマスクとしてイオンを導入すれば、レジストが形成されていない領域にのみイオンを注入することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、半導体上にレジストパターンを形成してイオンの導入処理をすると、レジストパターンにもイオンが照射される。そのため、加速されたイオンがレジストを加熱して、或いはその成分と反応してガスが放出される。ここではこのガスを解離ガスと呼ぶ。レジストは有機材料であるのが一般的であるため、解離ガスの成分として、窒素、炭素、酸素、水素、水蒸気等が含まれる。解離ガスが発生すると、気相中に拡散して電界で加速されたイオンとともに解離ガスの成分が半導体中に注入されてしまう。
【０００６】
図６は、レジストパターンが形成されているシリコンウエハ（図中太線で示す）、及びレジストが形成されていないシリコンウエハ（図中細線で示す）に対してボロンを導入したときのシリコンウエハ中のボロン（Ｂ）、炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ）および窒素（Ｎ）の分布を示している。イオンの導入条件は、材料ガスとしてＢ2Ｈ6を用い、高周波電源を２０Ｗ、加速電圧を６５ｋＶ、ドーズ量を３．３×１０15atoms／ｃｍ2として導入した。図６より、レジストが形成されているシリコンウエハには、レジストが形成されていないシリコンウエハより炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ）および窒素（Ｎ）が非常に多く分布していることがわかる。半導体の物性を向上させるためには、これらは少しでも少ないことが望ましい。
【０００７】
また、レジストは半導体上に部分的に形成されているため、解離ガスの発生は局所的となり、半導体においてイオンの導入量にばらつきが生じる。さらに、解離ガスが発生することにより、イオンの導入が行われる処理室内の圧力が変化するため、アーキングが発生したり、イオン密度や加速電圧に悪影響を及ぼし、設定されたイオンの導入条件から外れることもある。これらは、基板が大型化する中で、ますます深刻な問題となっており、半導体の物性を低下させる大きな要因にもなる。
【０００８】
そこで、解離ガスの発生を低減するための方法として、イオンの導入の前にベークや紫外線（ＵＶ）照射等を行う方法がある。これらの処理によりレジストを硬化させ、解離ガスの発生を低減することができる。一方、レジストは所望の領域にのみイオンを導入するためのマスクとして使用しているに過ぎず、イオンの導入の後には除去する必要がある。しかしながら、ベークやＵＶ照射により硬化したレジストは、アッシングや剥離等を行っても除去しきれないことがある。レジストは一般的に有機膜であるため、半導体上に残渣物として滞留すると、該半導体の物性だけでなく、イオンの導入以降の工程における装置が汚染されるため、他の半導体の物性をも低下させる原因となり、延いては半導体装置の動作特性に悪影響を及ぼす。また、イオンの導入以降に形成される膜の被覆性を低下させ、断線等の原因となり得る。また、ベークやＵＶ照射等を行うことは工程数が増加し、時間やコストの増加に繋がる。
【０００９】
そこで、本発明は、レジストに代表される有機膜から発生する解離ガスを低減あるいは防止するための方法を提供する。また、有機膜を用いて所望の領域にイオンを導入する場合に発生する解離ガスを低減あるいは防止するための方法を提供することを課題とする。さらに、イオンの導入を工程に含んで作製される半導体装置の作製方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、有機膜から発生する解離ガスの処理を行うことを特徴とする。特に、本発明は、イオンの導入を行う前の解離ガスの処理を行うことを特徴とする。
そのための方法として、イオンの導入を複数回に分けて行うことを特徴とする。
解離ガスは、イオンの導入が始まった直後に最も多く発生する。そのため、イオンの導入を複数回に分け、少なくとも２回目以降のそれぞれのイオンの導入において、排気を行い解離ガスを処理室内から除去しながらイオンの導入を行えば、解離ガスの成分が半導体中に導入されることを低減もしくは防止することが可能となる。もちろん、１回目のイオンの導入の時から排気を行ってもよいし、それぞれの導入の終了後に排気を行って解離ガスを処理室内から低減もしくは除去してもよい。なお、イオンの導入には、イオン注入装置やイオンドーピング注入装置を用いる。例えば、米国特許第５，８９２，２３５号に開示される装置を用いれば良い。
【００１１】
また、本発明はレジストに対してベークやＵＶ照射等を行って、前記レジストを硬化させたものに対しても行うことができる。ベークやＵＶ照射を行ってからイオンの導入を行っても、解離ガスが発生することが多い。そのため、本発明を適用することは非常に有効である。
【００１２】
本発明の構成は、有機膜からの解離ガスの処理を行った後にイオンの導入を行うことを特徴としている。
【００１３】
また、本明細書で開示するイオンの導入方法に関する発明の他の構成は、有機膜をマスクとして第１の加速電圧または第１の電流密度により第１のイオンの導入を行うことによって前記有機膜からの解離ガスの処理を行い、該有機膜をマスクとして第２の加速電圧または第２の電流密度により第２のイオンの導入を行うことを特徴としている。
【００１４】
上記構成において、前記第１の加速電圧は、前記第２の加速電圧より高いことが望ましい。このようにすることで、前記第２のイオンの導入における解離ガスの発生を低減あるいは防止することができる。また、第１の電流密度は、第２の電流密度より低いことが望ましい。このようにすることで、解離ガスの成分が半導体に導入されることを低減あるいは防止することができる。
【００１５】
また、上記構成において、前記第１のイオンおよび前記第２のイオンは、同じ材料ガスを用いて生成されていることが望ましい。同じ装置において、異なる材料ガスを用いてイオンの導入を行うと、第２のイオンの導入を行うときに、処理室内の圧力等が不安定になりやすく、設定された導入条件から外れる場合があるためである。但し、第１のイオンとして不活性ガスを用いて生成されたものを用い、第２のイオンとして材料ガスを用いて生成されたものを用いれば、第１のイオンと第２のイオンにおいて異なる材料ガスを用いる場合より、安定したイオンの導入を行うことができる。
【００１６】
また、材料ガスとして、ｎ型を付与するために用いられる材料ガス（代表的にはＰＨ3等）、ｐ型を付与するために用いられる材料ガス（代表的には、Ｂ2Ｈ6等）を用いることができる。
【００１７】
また、上記構成において、前記第１の加速電圧により第１のイオンをレジストが形成されている半導体に導入するときの時間は、６分以内、好ましくは２分以内とするのが望ましい。前記第１のイオンの導入は、前記レジストをある程度硬化させることにより、前記第２のイオンを前記半導体に導入するときの解離ガスの発生を防止あるいは低減するために行うものである。前記第１のイオンを導入する時間が長すぎると、前記半導体に解離ガスの成分まで導入されて前記半導体の物性が低下したり、イオンの導入の終了後に除去する前記レジストが必要以上に硬化されて該レジストの除去が困難になる。
【００１８】
本明細書で開示する半導体装置の作製方法に関する発明の構成は、半導体膜上に形成された有機膜からの解離ガスの処理を行った後にイオンの導入を行うことにより不純物領域を形成することを特徴としている。
【００１９】
また、本明細書で開示する半導体装置の作製方法に関する発明の他の構成は、半導体膜上に形成された有機膜をマスクとして第１の加速電圧または第１の電流密度により第１のイオンの導入を行うことによって前記有機膜からの解離ガスの処理を行い、該有機膜をマスクとして第２の加速電圧または第２の電流密度により第２のイオンの導入を行うことにより不純物領域を形成することを特徴としている。
【００２０】
上記構成において、前記第１の加速電圧は、前記第２の加速電圧より高いことが望ましい。また、第１の電流密度は、第２の電流密度より低いことが望ましい。
【００２１】
また、上記構成において、前記第１のイオンおよび前記第２のイオンは、同じ材料ガスを用いて生成されていることが望ましい。但し、第１のイオンとして不活性ガスを用いて生成されたものを用い、第２のイオンとして材料ガスを用いて生成されたものを用いれば、第１のイオンと第２のイオンにおいて異なる材料ガスを用いる場合より、安定したイオンの導入を行うことができる。
【００２２】
また、材料ガスとして、ｎ型を付与するために用いられる材料ガス（代表的にはＰＨ3等）、ｐ型を付与するために用いられる材料ガス（代表的には、Ｂ2Ｈ6等）を用いることができる。
【００２３】
また、上記構成において、前記第１の加速電圧により第１のイオンをレジストが形成されている半導体に導入するときの時間は、６分以内、好ましくは２分以内とするのが望ましい。
【００２４】
上記構成において、前記半導体として珪素膜を用いるのが望ましい。また、非晶質珪素膜のほかに、非晶質珪素ゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を適用しても良い。そして、半導体を形成するための基板として、ガラス基板、石英基板やシリコン基板、プラスチック基板、金属基板、ステンレス基板、可撓性基板などを用いることができる。前記ガラス基板として、バリウムホウケイ酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラスからなる基板が挙げられる。また、可撓性基板とは、ＰＥＴ、ＰＥＳ、ＰＥＮ、アクリルなどからなるフィルム状の基板のことであり、可撓性基板を用いて半導体装置を作製すれば、軽量化が見込まれる。可撓性基板の表面、または表面および裏面にアルミ膜（ＡｌＯＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯなど）、炭素膜（ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）など）、窒化シリコン（ＳｉＮ）などのバリア層を単層または多層にして形成すれば、耐久性などが向上するので望ましい。
【００２５】
このように、本発明は、イオンの導入を複数回に分けて行うことで、解離ガスの成分を半導体に導入することを低減または防止することを可能とする。さらに、設定された導入条件から外れることなく、また、半導体に対して均一なイオンの導入を行うことができる。さらに、イオンの導入前にレジストのベークを行っていないことから、工程数を増やすことがない上、イオンの導入後に行われるレジストの除去も容易とすることができる。これらは、基板が大型化する中で非常に有効な手段である。
【００２６】
さらに、本発明を適用することで、アクティブマトリクス型の液晶表示装置に代表される半導体装置において、半導体装置の動作特性および信頼性の向上を実現することができる。さらに、半導体装置の製造コストの低減を実現することができる。なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能し得る装置全般を指し、薄膜トランジスタと液晶とを組み合わせた液晶表示装置や薄膜トランジスタと発光素子とを組み合わせた発光装置等もその範疇にあるとする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の構成を採用することにより、以下に示すような基本的有意性を得ることが出来る。
（ａ）有機膜を用いたイオンの導入の処理を行っても、前記有機膜からの解離ガスを防止することができる。
（ｂ）有機膜からの解離ガスによるプロセスの悪影響を回避できる。
（ｃ）以上の利点を満たした上で、アクティブマトリクス型の液晶表示装置に代表される半導体装置において、半導体装置の動作特性および信頼性の向上を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
［実施形態１］
本発明の実施形態について図１を用いて説明する。
【００２９】
図１（Ａ）は部分的にレジストが形成されている半導体の例を示している。基板１０上に下地絶縁膜１１を形成し、前記下地絶縁膜１１上に半導体膜１２を形成し、前記半導体膜１２上に絶縁膜１３を介してレジスト１４を形成している。
もちろん、絶縁膜１３を形成することなく、半導体膜１２上にレジスト１４を形成してもよい。
【００３０】
このようにレジスト１４が形成されている半導体に第１の加速電圧により第１のイオン１５による第１の導入を行う。この処理にはイオンドーピング装置やイオン注入装置等を用い、材料ガスとして公知の材料ガス（ＰＨ3、Ｂ2Ｈ6等）を用いれば良い。また、半導体に対して影響を及ぼさない不活性ガスを用いても良い。さらに、第１の加速電圧は後工程で行われる第２の加速電圧より高いことが望ましい。そして、第１の導入における処理時間は６分以内（好ましくは２分以内）であることが望ましい。第１の導入により、第１のイオン１５がレジスト１４と反応し、解離ガス１６が発生する。
【００３１】
続いて、処理室内の排気を行うのが望ましい。これは、第１の導入により発生する解離ガス１６を処理室内から除去するためである（図１（Ｂ））。一般に、イオンの導入は、処理室内に材料ガスを供給する一方で、処理室内を排気している。しかしながら、イオンの導入の際の排気は排気能力の数割を使って行うことが多い。そのため、処理室内に発生した解離ガスをできるだけ除去するためには、第１のイオンの導入と第２のイオンの導入の間に処理室内の排気を行うことが望ましい。また、排気能力の高い装置においては、第１のイオンの導入と第２のイオンの導入の間に処理室内の排気を行わなくてもよい。
【００３２】
そして、第２の加速電圧で、第２のイオン１８により第２の導入を行う（図１（Ｃ））。この処理においても、第１のイオンによる第１の導入のときと同様に、イオンドーピング装置やイオン注入装置等を用いる。材料ガスは、第１の導入のときと同じ材料ガスを用いるのが好ましい。第１の導入と第２の導入において異なる材料ガスを用いると、処理室内の圧力が不安定となり、第２の導入に悪影響を及ぼす可能性があるためである。もちろん、第１の導入の際に不活性ガスを用いるのであれば、ほとんど問題なく安定した処理を行うことができる。また、第２の加速電圧や処理時間は、例えば半導体装置の作製に適したものを実施者が適宜決定すれば良い。
【００３３】
このように、イオンの導入を複数回に分けて行うことで、解離ガスの成分を半導体に導入することを低減または防止することを可能とする。さらに、設定された導入条件から外れることなく、また、半導体に対して均一なイオンの導入を行うことができる。さらに、イオンの導入前にレジストのベークを行っていないことから、工程数を増やすことがない上、イオンの導入後に行われるレジストの除去も容易とすることが可能となる。これらは、基板が大型化する中で非常に有効な手段である。
【００３４】
本実施形態では、イオンの導入を２回に分けて行っているが、複数回であるなら２回に限定しない。
また、本実施形態では、イオンの導入の前にレジストのベーク等の処理を行っていないが、先に行ってから本発明を適用することも可能である。
なお、本実施形態では、イオンの導入におけるレジストからの解離ガスを低減もしくは防止する方法について説明しているが、アクリルやポリイミド等の他の有機膜からの解離ガスの低減もしくは防止するために本発明を適用することも可能である。
【００３５】
［実施形態２］
本実施形態では、基板上にレジストを形成し、イオンの第１の導入および第２の導入を行ったときの処理室内の圧力の変化について調べた結果について説明する。なお、本実施形態では、第１の導入における第１の加速電圧の条件を振る実験を行った。
【００３６】
図２は基板２０上に部分的にレジスト２１を形成した例である。基板２０として、ガラス基板を用い、レジストとして、ノボラック樹脂を用いた。
【００３７】
このようにレジスト２１が形成されている基板にイオンの第１の導入を行った。この処理にはイオンドーピング装置を用い、材料ガスとしてＢ2Ｈ6を用いて６分間行った。また、高周波電源は５Ｗで一定として、加速電圧は、１０、４０、９０ｋＶの３条件とした。この時の処理室内の圧力の変化を表１の「第１の導入」の欄及び図３（Ａ）に示す。
【００３８】
【表１】
【００３９】
表１及び図３（Ａ）において、「１ｓｔ １０ｋＶ ５Ｗ」は第１の導入を高周波電源５Ｗ、加速電圧１０ｋＶの条件で行ったものを示し、「１ｓｔ ４０ｋＶ ５Ｗ」は第１の導入を高周波電源５Ｗ、加速電圧４０ｋＶの条件で行ったものを示し、「１ｓｔ ９０ｋＶ ５Ｗ」は第１の導入を高周波電源５Ｗ、加速電圧９０ｋＶの条件で行ったものを示す。
【００４０】
イオンが導入される間、処理室内には材料ガスが供給される一方で、前記処理室内を排気しているため、該処理室内の圧力は一定値となるはずである。しかしながら、解離ガス１６が発生すると排気されるべきガスの量が処理室内を排気する装置の能力を上回るため、処理室内の圧力は高くなり、解離ガスの発生が終了すると処理室内の圧力は一定値となる。図３（Ａ）から、加速電圧が高いほど、解離ガスが多く発生することがわかる。また、時間が経つにつれ圧力は一定値となることから、解離ガスは時間が経つにつれて発生しなくなることがわかる。
【００４１】
続いて、処理室内の排気を行って、該処理室内から解離ガス１６を除去もしくは低減する（図２（Ｂ））。
【００４２】
そして、第１の導入を行ったそれぞれの基板に対して、第２の加速電圧によりイオンの第２の導入を行う（図２（Ｃ））。この処理においても、イオンの第１の導入のときと同様に、イオンドーピング装置を用いた。材料ガスは、第１の導入のときと同様にＢ2Ｈ6を用い、加速電圧を３０ｋＶ、高周波電源を２０Ｗとした。このとき（第２の導入のとき）の処理室内の圧力の変化を表１の「第２の導入」の欄及び図３（Ｂ）に示す。表１及び図３（Ｂ）において、「１ｓｔ １０ｋＶ ５Ｗ」は第１の導入を高周波電源５Ｗ、加速電圧１０ｋＶの条件で行った後に第２の導入を行ったものを示し、「１ｓｔ ４０ｋＶ ５Ｗ」は第１の導入を高周波電源５Ｗ、加速電圧４０ｋＶの条件で行った後に第２の導入を行ったものを示し、「１ｓｔ ９０ｋＶ ５Ｗ」は第１の導入を高周波電源５Ｗ、加速電圧９０ｋＶの条件で行った後に第２の導入を行ったものを示す。図３（Ｂ）をみると、第１の導入の加速電圧を、第２の導入の加速電圧３０ｋＶよりも低い１０ｋＶとした場合は、処理時間１０秒（０．１７分）から２分にかけて圧力が大きく変化しており、解離ガスの発生が認められる。それに対し、第１の導入の加速電圧を、第２の導入の加速電圧３０ｋＶよりも高い４０ｋＶ、９０ｋＶとした場合には、処理室内の圧力変化が小さく、解離ガスがほとんど発生していないことがわかる。よって、図３（Ｂ）から第１の導入の際の加速電圧が第２の導入の際の加速電圧よりも高いと、第２の導入における圧力の変化がほとんどないことがわかる。即ち、解離ガスがほとんど発生しないことがわかる。
【００４３】
上記の結果及び説明から、本発明において、第１の加速電圧は、第２の加速電圧より高いことが望ましいことがわかる。また、第１の導入における処理時間が長くなると、解離ガスの成分が半導体に導入される等の悪影響が生じる。そのため、処理時間は２分程度、好ましくは１分以内とするのがよい。もしくは、第１の導入の加速電圧が９０ｋＶのとき、第１の導入が行われてから１０秒後（０．１７分）に処理室内の圧力はピーク値を取り、４０秒後および１分後は同じ値となっていることから、４０秒以内あるいは１０秒以内としてもよい。しかしながら、加速電圧等の条件によって、圧力がピーク値を取るまでの時間、ピーク値を取り一定値になるまでの時間は異なるため、予め様々な条件のピーク値を取るまでの時間、ピーク値を取り一定値になるまでの時間を調べておくことが好ましい。
【００４４】
このように、イオンの導入を複数回に分けて行うことで、解離ガスの成分を半導体に導入することを低減または防止することを可能とする。さらに、設定された導入条件から外れることなく、また、半導体に対して均一なイオンの導入を行うことができる。さらに、イオンの導入前にレジストのベークを行っていないことから、工程数を増やすことがない上、イオンの導入後に行われるレジストの除去も容易とすることを可能とする。
【００４５】
本実施形態では、イオンの導入を２回に分けて行っているが、その要旨は複数回行うことであり２回に限定されるものではない。
【００４６】
［実施形態３］
本実施形態では、基板上にレジストを形成し、イオンの第１の導入および第２の導入を行ったときの処理室内の圧力の変化について調べた結果について説明する。なお、本実施形態では第２の導入における第２の加速電圧の条件を振った。
【００４７】
図２は基板２０上に部分的にレジスト２１が形成した例である。基板２０として、ガラス基板を用い、レジストとして、ノボラック樹脂を用いた。
【００４８】
このようにレジスト２１が形成されている基板にイオンの第１の導入を行った。この処理にはイオンドーピング装置を用い、材料ガスとしてＢ2Ｈ6を用い、高周波電源を５Ｗ、加速電圧を９０ｋＶとして、６分間行った。この時の処理室内の圧力の変化を表２の「第１の導入」の欄及び図４（Ａ）に示す。
【００４９】
【表２】
【００５０】
表２及び図４（Ａ）において、「２ｎｄ １０ｋＶ ２０Ｗ」は第２の導入を高周波電源２０Ｗ、加速電圧１０ｋＶの条件で行ったものを示し、「２ｎｄ ３０ｋＶ ２０Ｗ」は第２の導入を高周波電源２０Ｗ、加速電圧３０ｋＶの条件で行ったものを示し、「２ｎｄ ５０ｋＶ ２０Ｗ」は第２の導入を高周波電源２０Ｗ、加速電圧５０ｋＶの条件で行ったものを示す。いずれも第１の導入が始まってから１０秒後に圧力はピーク値を取り、その後、低下している。
【００５１】
続いて、処理室内の排気を行って解離ガス１６を除去または低減する（図２（Ｂ））。
【００５２】
そして、第１の導入を行ったそれぞれの基板に対して、第２の加速電圧によりイオンの第２の導入を行う（図２（Ｃ））。この処理においても、イオンの第１の導入のときと同様に、イオンドーピング装置を用いた。材料ガスは、第１の導入のときと同じ材料ガスであるＢ2Ｈ6を用い、高周波電源を２０Ｗ、加速電圧を１０、３０、５０ｋＶの３条件とした。このときの処理室内の圧力の変化を表２の「第２の導入」の欄及び図４（Ｂ）に示す。表２及び図４（Ｂ）において、「２ｎｄ １０ｋＶ ２０Ｗ」は第２の導入を高周波電源２０Ｗ、加速電圧１０ｋＶの条件で行ったものを示し、「２ｎｄ ３０ｋＶ ２０Ｗ」は第２の導入を高周波電源２０Ｗ、加速電圧３０ｋＶの条件で行ったものを示し、「２ｎｄ ５０ｋＶ ２０Ｗ」は第２の導入を高周波電源２０Ｗ、加速電圧５０ｋＶの条件で行ったものを示す。図４（Ｂ）から、第１の導入の際の加速電圧が第２の導入の際の加速電圧よりも高いと、第２の導入における圧力の変化が小さいことがわかる。即ち、解離ガスがほとんど発生しないことがわかる。
【００５３】
上記の結果及び説明から、本発明において、第１の導入の加速電圧は、第２の導入の加速電圧より高いことが望ましいことがわかる。つまり、第１の加速電圧が高ければ、第２の加速電圧によらず、解離ガスの発生が低減または防止できるため、より均一なイオンの導入を行うことが可能となる。さらに、第１の導入と第２の導入において高周波電源の値を変える事で、それぞれの導入における電流密度を変えている。即ち、第１の導入における電流密度は、第２の導入における電流密度より低いので、半導体膜に解離ガスの成分をあまり導入せずに第１の導入を行うことができる。
【００５４】
このように、イオンの導入を複数回に分けて行うことで、解離ガスの成分を半導体に導入することを低減または防止することを可能とする。さらに、設定された導入条件から外れることなく、また、半導体に対して均一なイオンの導入を行うことができる。さらに、イオンの導入前にレジストのベークを行っていないことから、工程数を増やすことがない上、イオンの導入後に行われるレジストの除去も容易とすることを可能とする。
【００５５】
本実施形態では、イオンの導入を２回に分けて行っているが、複数回であるなら２回に限定しない。
【００５６】
［実施形態４］
本実施形態では、レジストのベークを行ってから、本発明を適用する方法について説明する。
【００５７】
図５は、基板上に部分的にレジストを形成し、ベークを行った試料と行わない試料に対してイオンの導入を行ったときの処理室内の圧力の変化を示している。
レジストとしてノボラック樹脂を用い、ベークはオーブンにて２００℃で２時間行った。そして、イオンの導入条件は、イオンドーピング装置を用い、材料ガスとしてＢ2Ｈ6を用い、高周波電源を５Ｗ、加速電圧を８０ｋＶ、ドーズ量を１．５×１０15atoms／ｃｍ2として行った。
【００５８】
図５より、ベークを行っていても処理室内の圧力が変化していることがわかる。即ち、解離ガスが発生していることが分かる。そのため、本発明を適用し、実施形態にしたがって解離ガスの成分が半導体に導入されないようにすることが好ましい。
【００５９】
このように、イオンの導入を複数回に分けて行うことで、解離ガスの成分を半導体に導入することを低減または防止することを可能とする。さらに、設定された導入条件から外れることなく、また、半導体に対して均一なイオンの導入を行うことができる。
【００６０】
［実施形態５］
本実施形態ではアクティブマトリクス基板の作製方法について図７〜図１０を用いて説明する。本明細書ではＣＭＯＳ回路、及び駆動回路と、画素ＴＦＴ、保持容量とを有する画素部を同一基板上に形成された基板を、便宜上アクティブマトリクス基板と呼ぶ。
【００６１】
まず、本実施形態ではバリウムホウケイ酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラスからなる基板４００を用いる。なお、基板４００としては、石英基板やシリコン基板、金属基板またはステンレス基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いても良い。また、本実施形態の処理温度に耐えうる耐熱性が有するプラスチック基板を用いてもよいし、可撓性基板を用いても良い。
【００６２】
次いで、基板４００上に酸化珪素膜、窒化珪素膜または酸化窒化珪素膜などの絶縁膜から成る下地膜４０１を公知の手段により形成する。本実施形態では下地膜４０１として２層構造を用いるが、前記絶縁膜の単層膜または２層以上積層させた構造を用いても良い。
【００６３】
次いで、下地膜上に半導体膜を形成する。半導体膜は公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により２５〜３００ｎｍ（好ましくは３０〜２００ｎｍ）の厚さで半導体膜を成膜し、公知の結晶化法（レーザ結晶化法、ＲＴＡやファーネスアニール炉を用いた熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いた熱結晶化法等）あるいは公知の結晶化法の組み合わせにより結晶化させる。前記半導体膜としては、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜、結晶性半導体膜などがあり、非晶質珪素ゲルマニウム膜、非晶質シリコンカーバイト膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を適用しても良い。また、レーザ結晶化法を適用するのであれば、用いるレーザは、連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザが望ましい。なお、前記固体レーザとしては連続発振またはパルス発振のＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等があり、前記気体レーザとしては連続発振またはパルス発振のエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ2レーザ等があり、前記金属レーザとしてはヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザが挙げられる。
【００６４】
本実施形態では、プラズマＣＶＤ法を用い、５０ｎｍの非晶質珪素膜を成膜し、この非晶質珪素膜に結晶化を助長する金属元素を用いた熱結晶化法およびレーザ結晶化法を行う。金属元素としてニッケルを用い、溶液塗布法により非晶質珪素膜上に導入した後、５５０℃で５時間の熱処理を行って第１の結晶性珪素膜を得る。そして、出力１０Ｗの連続発振のＹＶＯ4レーザから射出されたレーザ光を非線形光学素子により第２高調波に変換したのち前記第１の結晶性珪素膜に照射して第２の結晶性珪素膜を得る。前記第１の結晶性珪素膜にレーザ光を照射して第２の結晶性珪素膜とすることで、結晶性が向上する。このときのエネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ2程度（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ2）が必要である。そして、０．５〜２０００ｃｍ／ｓ程度の速度でレーザ光に対して相対的にステージを動かして照射し、結晶性珪素膜を形成する。また、パルス発振のレーザを用いる場合には、周波数３００Ｈｚとし、レーザーエネルギー密度を１００〜１５００mJ/cm2(代表的には２００〜１０００mJ/cm2)とするのが望ましい。このとき、レーザ光を５０〜９８％オーバーラップさせても良い。
【００６５】
もちろん、第１の結晶性珪素膜を用いてＴＦＴを作製することもできるが、第２の結晶性珪素膜は結晶性が向上しているため、ＴＦＴの電気的特性が向上するので望ましい。例えば、第１の結晶性珪素膜を用いてＴＦＴを作製すると、移動度は３００ｃｍ2／Ｖｓ程度であるが、第２の結晶性珪素膜を用いてＴＦＴを作製すると、移動度は５００〜６００ｃｍ2／Ｖｓ程度と著しく向上する。
【００６６】
このようにして得られた結晶性半導体膜をフォトリソグラフィ法を用いたパターニング処理により、半導体層４０２〜４０６を形成する。
【００６７】
また、半導体層４０２〜４０６を形成した後、ＴＦＴのしきい値を制御するために微量な不純物元素（ボロンまたはリン）のドーピングを行ってもよい。
【００６８】
次いで、半導体層４０２〜４０６を覆うゲート絶縁膜４０７を形成する。ゲート絶縁膜４０７はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを４０〜２００ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施形態では、プラズマＣＶＤ法により１１０ｎｍの厚さで酸化窒化珪素膜を形成する。勿論、ゲート絶縁膜は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【００６９】
また、酸化珪素膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法でＴＥＯＳ（Tetraethyl Orthosilicate）とＯ2とを混合し、反応圧力４０Pa、基板温度３００〜４００℃とし、高周波（１３．５６MHz）電力密度０．５〜０．８W/cｍ2で放電させて形成することができる。このようにして作製される酸化珪素膜は、その後４００〜５００℃の熱アニールによりゲート絶縁膜として良好な特性を得ることができる。
【００７０】
次いで、ゲート絶縁膜４０７上に膜厚２０〜２００ｎｍの第１の導電膜４０８と、膜厚１００〜５００ｎｍの第２の導電膜４０９とを積層形成する。本実施形態では、膜厚３０ｎｍのＴａＮ膜からなる第１の導電膜４０８と、膜厚３７０ｎｍのＷ膜からなる第２の導電膜４０９を積層形成する。ＴａＮ膜はスパッタ法で形成し、Ｔａのターゲットを用い、窒素を含む雰囲気内でスパッタする。また、Ｗ膜は、Ｗのターゲットを用いたスパッタ法で形成した。その他に６フッ化タングステン（ＷＦ6）を用いる熱ＣＶＤ法で形成することもできる。いずれにしてもゲート電極として使用するためには低抵抗化を図る必要があり、Ｗ膜の抵抗率は２０μΩｃｍ以下にすることが望ましい。
【００７１】
なお、本実施形態では、第１の導電膜４０８をＴａＮ、第２の導電膜４０９をＷとしているが、特に限定されず、いずれもＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｄから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。
【００７２】
次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジストからなるマスク４１０〜４１５を形成し、電極及び配線を形成するための第１のエッチング処理を行う。第１のエッチング処理では第１及び第２のエッチング条件で行う（図７（Ｂ））。本実施形態では第１のエッチング条件として、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用い、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2とＯ2とを用い、それぞれのガス流量比を２５：２５：１０（sccm）とし、１Paの圧力でコイル型の電極に５００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行う。基板側（試料ステージ）にも１５０WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。この第１のエッチング条件によりＷ膜をエッチングして第１の導電層の端部をテーパー形状とする。
【００７３】
この後、レジストからなるマスク４１０〜４１５を除去せずに第２のエッチング条件に変え、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2とを用い、それぞれのガス流量比を３０：３０（sccm）とし、１Paの圧力でコイル型の電極に５００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成して約３０秒程度のエッチングを行う。基板側（試料ステージ）にも２０WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。ＣＦ4とＣｌ2を混合した第２のエッチング条件ではＷ膜及びＴａＮ膜とも同程度にエッチングされる。なお、ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチングするためには、１０〜２０％程度の割合でエッチング時間を増加させると良い。
【００７４】
上記第１のエッチング処理では、レジストからなるマスクの形状を適したものとすることにより、基板側に印加するバイアス電圧の効果により第１の導電層及び第２の導電層の端部がテーパー形状となる。このテーパー部の角度は１５〜４５°となる。こうして、第１のエッチング処理により第１の導電層と第２の導電層から成る第１の形状の導電層４１７〜４２２（第１の導電層４１７ａ〜４２２ａと第２の導電層４１７ｂ〜４２２ｂ）を形成する。４１６はゲート絶縁膜であり、第１の形状の導電層４１７〜４２２で覆われない領域は２０〜５０ｎｍ程度エッチングされ薄くなった領域が形成される。
【００７５】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに第２のエッチング処理を行う（図７（Ｃ））。ここでは、エッチングガスにＣＦ4とＣｌ2とＯ2とを用い、Ｗ膜を選択的にエッチングする。この時、第２のエッチング処理により第２の導電層４２８ｂ〜４３３ｂを形成する。一方、第１の導電層４１７ａ〜４２２ａは、ほとんどエッチングされず、第２の形状の導電層４２８a〜４３３aを形成する。
【００７６】
そして、レジストからなるマスクを除去し、第１のイオンの導入を行い、半導体層にｎ型を付与する不純物元素を低濃度に導入する。イオンの導入はイオンドープ法、イオン注入法等で行えば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０13〜５×１０14atoms／ｃｍ2とし、加速電圧を４０〜８０ｋＶとして行う。
本実施形態ではドーズ量を１．５×１０13atoms／ｃｍ2とし、加速電圧を６０ｋＶとして行う。ｎ型を付与する不純物元素として１５族に属する元素、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）を用いるが、ここではリン（Ｐ）を用いる。この場合、導電層４２８〜４３３がｎ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に不純物領域４２３〜４２７が形成される。不純物領域４２３〜４２７には１×１０18〜１×１０20 atoms／cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加する。
【００７７】
レジストからなるマスクを除去した後、新たにレジストからなるマスク４３４ａ〜４３４ｃを形成し、解離ガスの発生の低減または除去するための処理として、第２のイオンの導入を行う。イオンドープ法の条件は加速電圧を５０〜１２０ｋＶとし、６分以内で行うのが好ましい。第２のイオンの導入において用いるガスは、公知の材料ガスや不活性ガスとすれば良い。第２のイオンの導入により、レジストから解離ガスが放出されるが、短時間の処理であるため、前記解離ガスの成分が半導体層に導入されることはほとんどない。本実施形態では、加速電圧を７０ｋＶ、材料ガスとしてＰＨ3を用い、２分間行う。
【００７８】
そして、第２のイオンの導入の終了後に、処理室内の排気を行って、該処理室内の解離ガスを除去または低減するのが望ましい。
【００７９】
レジストからなるマスク４３４ａ〜４３４ｃをそのままの状態で、第３のイオンの導入を行う。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０13〜１×１０17atoms／cm2とし、加速電圧を４０〜１２０ｋＶとして行う。ドーピング処理は第２の導電層４２８ｂ、４３０ｂ、４３２ｂを不純物元素に対するマスクとして用い、第１の導電層４２８ｂ、４３０ｂ、４３２ｂと重ならない半導体層および第１の導電層のテーパー部の下方の半導体層に不純物元素が添加されるようにドーピングする（図８（Ｂ））。本実施形態では、加速電圧を６５ｋＶとし、材料ガスとしてＰＨ3を用い、ドーズ量を４×１０15 atoms／cm2として行う。第２のドーピング処理により、第１の導電層と重なる低濃度不純物領域４３６ｂ、４４２ｂ、４４８ｂには１×１０18〜５×１０19 atoms /cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加され、高濃度不純物領域４３５ｂ、４４１ｂ、４４４ｂ、４４７ｂには１×１０19〜５×１０21 atoms /cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加される。
【００８０】
もちろん、第３のドーピング処理を２回に分けて行い、それぞれのドーピング処理において低濃度不純物領域と高濃度不純物領域を分けて形成することも可能である。
【００８１】
次いで、レジストからなるマスクを除去した後、新たにレジストからなるマスク４５０ａ〜４５０ｄを形成し、解離ガスの発生の低減または除去するための処理として、第４のイオンの導入を行う。イオンドープ法の条件は、加速電圧を５０〜１２０ｋＶとし、６分以内で行うのが好ましい。第４のイオンの導入において用いるガスは、公知の材料ガスや不活性ガスとすれば良い。第４のイオンの導入により、レジストから解離ガスが放出されるが、短時間の処理であるため、前記解離ガスの成分が半導体層に導入されることはほとんどない。本実施形態では、加速電圧を９０ｋＶ、材料ガスとしてＢ2Ｈ6を用い、１分間行う。
【００８２】
そして、第４のイオンの導入の終了後に、処理室内の排気を行って、該処理室内の解離ガスを除去または低減するのが望ましい。
【００８３】
レジストからなるマスク４５０ａ〜４５０ｄをそのままの状態とし、第５のイオンの導入を行う。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０14〜１×１０18 atoms／cm2とし、加速電圧を４０〜１２０ｋＶとして行う。この第５のドーピング処理により、ｐチャネル型ＴＦＴの活性層となる半導体層に前記一導電型とは逆の導電型を付与する不純物元素が添加された不純物領域４５３ｂ、４５４ｂを形成する。第２の導電層４２９ａを不純物元素に対するマスクとして用い、ｐ型を付与する不純物元素を添加して自己整合的に不純物領域を形成する。本実施形態では、不純物領域４５３ｂ、４５４ｂはジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いたイオンドープ法で形成する。このとき、加速電圧は８０ｋＶとして行なう（図８（Ｂ）
）。この第５のイオンの導入の際には、ｎチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層はレジストからなるマスク４５０ａ〜４５０ｄで覆われている。第１乃至第３のイオンの導入によって、不純物領域４２４にはリンが添加されているが、ｐ型を付与する不純物元素の濃度を１×１０19〜５×１０21atoms/cm3となるようにドーピング処理することにより、ｐチャネル型ＴＦＴのソース領域およびドレイン領域として機能するために何ら問題は生じない。
【００８４】
以上までの工程で、それぞれの半導体層に不純物領域が形成される。
【００８５】
次いで、レジストからなるマスク４５０ａ〜４５０ｄを除去して第１の層間絶縁膜４６１を形成する。この第１の層間絶縁膜４６１としては、プラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを１００〜２００ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施形態では、プラズマＣＶＤ法により膜厚１５０ｎｍの酸化窒化珪素膜を形成した。勿論、第１の層間絶縁膜４６１は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の珪素を含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【００８６】
次いで、レーザ光を照射して、半導体層の結晶性の回復、それぞれの半導体層に添加された不純物元素の活性化を行う。レーザ活性化に用いるレーザは、連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザが望ましい。このとき、連続発振のレーザを用いるのであれば、レーザ光のエネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ2程度（好ましくは０．０１〜１０ＭＷ／ｃｍ2）が必要であり、レーザ光に対して相対的に基板を０．５〜２０００ｃｍ／ｓの速度で移動させる。また、パルス発振のレーザを用いるのであれば、周波数３００Ｈｚとし、レーザーエネルギー密度を５０〜１０００mJ/cm2(代表的には５０〜７００mJ/cm2)とするのが望ましい。このとき、レーザ光を５０〜９８％オーバーラップさせても良い。なお、レーザアニール法の他に、熱アニール法、またはラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）などを適用することができる。
【００８７】
また、第１の層間絶縁膜４６１を形成する前に活性化を行っても良い。ただし、用いた配線材料が熱に弱い場合には、本実施形態のように配線等を保護するため層間絶縁膜（珪素を主成分とする絶縁膜、例えば窒化珪素膜）を形成した後で活性化処理を行うことが好ましい。
【００８８】
そして、熱処理（３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理）を行うと水素化を行うことができる。この工程は第１の層間絶縁膜４６１に含まれる水素により半導体層のダングリングボンドを終端する工程である。第１の層間絶縁膜の存在に関係なく半導体層を水素化することができる。水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）や、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で３００〜４５０℃で１〜１２時間の熱処理を行っても良い。
【００８９】
次いで、第１の層間絶縁膜４６１上に無機絶縁膜材料または有機絶縁物材料から成る第２の層間絶縁膜４６２を形成する。本実施形態では、膜厚１．６μｍのアクリル樹脂膜を形成したが、粘度が１０〜１０００ｃｐ、好ましくは４０〜２００ｃｐのものを用い、表面に凸凹が形成されるものを用いる。
【００９０】
本実施形態では、鏡面反射を防ぐため、表面に凸凹が形成される第２の層間絶縁膜を形成することによって画素電極の表面に凸凹を形成した。また、画素電極の表面に凹凸を持たせて光散乱性を図るため、画素電極の下方の領域に凸部を形成してもよい。その場合、凸部の形成は、ＴＦＴの形成と同じフォトマスクで行うことができるため、工程数の増加なく形成することができる。なお、この凸部は配線及びＴＦＴ部以外の画素部領域の基板上に適宜設ければよい。こうして、凸部を覆う絶縁膜の表面に形成された凸凹に沿って画素電極の表面に凸凹が形成される。
【００９１】
また、第２の層間絶縁膜４６２として表面が平坦化する膜を用いてもよい。その場合は、画素電極を形成した後、公知のサンドブラスト法やエッチング法等の工程を追加して表面を凹凸化させて、鏡面反射を防ぎ、反射光を散乱させることによって白色度を増加させることが好ましい。
【００９２】
そして、駆動回路５０６において、各不純物領域とそれぞれ電気的に接続する配線４６３〜４６７を形成する。なお、これらの配線は、膜厚５０ｎｍのＴｉ膜と、膜厚５００ｎｍの合金膜（ＡｌとＴｉとの合金膜）との積層膜をパターニングして形成する。もちろん、二層構造に限らず、単層構造でもよいし、三層以上の積層構造にしてもよい。また、配線の材料としては、ＡｌとＴｉに限らない。
例えば、ＴａＮ膜上にＡｌやＣｕを形成し、さらにＴｉ膜を形成した積層膜をパターニングして配線を形成してもよい（図９（Ｃ））。
【００９３】
また、画素部５０７においては、画素電極４７０、ゲート配線４６９、接続電極４６８を形成する。この接続電極４６８によりソース配線（４３３ａと４３３ｂの積層）は、画素ＴＦＴと電気的な接続が形成される。また、ゲート配線４６９は、画素ＴＦＴのゲート電極と電気的な接続が形成される。また、画素電極４７０は、画素ＴＦＴのドレイン領域と電気的な接続が形成され、さらに保持容量を形成する一方の電極として機能する半導体層４０６と電気的な接続が形成される。また、画素電極４７０としては、ＡｌまたはＡｇを主成分とする膜、またはそれらの積層膜等の反射性の優れた材料を用いることが望ましい。
【００９４】
以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ５０１とｐチャネル型ＴＦＴ５０２からなるＣＭＯＳ回路、及びｎチャネル型ＴＦＴ５０３を有する駆動回路５０６と、画素ＴＦＴ５０４及び保持容量５０５とを有する画素部５０７を同一基板上に形成することができる。こうして、アクティブマトリクス基板が完成する。
【００９５】
駆動回路５０６のｎチャネル型ＴＦＴ５０１はチャネル形成領域４３７、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層４２８ａと重なる低濃度不純物領域４３６ｂ（ＧＯＬＤ領域）、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４３５ｂを有している。このｎチャネル型ＴＦＴ５０１と電極４６６で接続してＣＭＯＳ回路を形成するｐチャネル型ＴＦＴ５０２にはチャネル形成領域４５５、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４５３ｂと、ｎ型を付与する不純物元素およびｐ型を付与する不純物元素が導入された不純物領域４５４ｂを有している。また、ｎチャネル型ＴＦＴ５０３にはチャネル形成領域４４３、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層４３０ａと重なる低濃度不純物領域４４２ｂ（ＧＯＬＤ領域）、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４４１ｂを有している。
【００９６】
画素部の画素ＴＦＴ５０４にはチャネル形成領域４４６、ゲート電極の外側に形成される低濃度不純物領域４４５ｂ（ＬＤＤ領域）、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４４４ｂを有している。また、保持容量５０５の一方の電極として機能する半導体層には、ｎ型を付与する不純物元素およびｐ型を付与する不純物元素が添加されている。保持容量５０５は、絶縁膜４１６を誘電体として、電極（４３２ａと４３２ｂの積層）と、半導体層とで形成している。
【００９７】
本実施形態の画素構造は、ブラックマトリクスを用いることなく、画素電極間の隙間が遮光されるように、画素電極の端部をソース配線と重なるように配置形成する。
【００９８】
また、本実施形態で作製するアクティブマトリクス基板の画素部の上面図を図１０に示す。なお、図７〜図１０に対応する部分には同じ符号を用いている。図９中の鎖線Ａ−Ａ’は図１０中の鎖線Ａ―Ａ’で切断した断面図に対応している。また、図９中の鎖線Ｂ−Ｂ’は図１０中の鎖線Ｂ―Ｂ’で切断した断面図に対応している。
【００９９】
以上のようにして作製されるアクティブマトリクス基板は、イオンの導入の際に解離ガスの成分がほとんど導入されることなく作製され、また、イオンの導入の後のレジストの除去も容易であることから、優れた物性を有する半導体膜を用いて作製されたＴＦＴを有しており、前記ＴＦＴの電気的特性は十分なものとなる。そして、このようなＴＦＴを用いて、動作特性や信頼性が十分な半導体装置を作製することができる。
【０１００】
［実施形態６］
本実施形態では、実施形態５で作製されるアクティブマトリクス基板から、反射型液晶表示装置を作製する工程を図１１を用いて以下に説明する。本実施形態では本発明の記載がないが、実施形態５で作製されるアクティブマトリクス基板を用いているため、本発明を適用していると言える。
【０１０１】
まず、実施形態５に従い、図９の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図９のアクティブマトリクス基板上、少なくとも画素電極４７０上に配向膜５６７を形成しラビング処理を行う。なお、本実施形態では配向膜５６７を形成する前に、アクリル樹脂膜等の有機樹脂膜をパターニングすることによって基板間隔を保持するための柱状のスペーサ５７２を所望の位置に形成した。また、柱状のスペーサに代えて、球状のスペーサを基板全面に散布してもよい。
【０１０２】
次いで、対向基板５６９を用意する。次いで、対向基板５６９上に着色層５７０、５７１、平坦化膜５７３を形成する。赤色の着色層５７０と青色の着色層５７１とを重ねて、遮光部を形成する。また、赤色の着色層と緑色の着色層とを一部重ねて、遮光部を形成してもよい。
【０１０３】
本実施形態では、実施形態５に示す基板を用いている。従って、実施形態５の画素部の上面図を示す図１０では、少なくともゲート配線４６９と画素電極４７０の間隙と、ゲート配線４６９と接続電極４６８の間隙と、接続電極４６８と画素電極４７０の間隙を遮光する必要がある。本実施形態では、それらの遮光すべき位置に着色層の積層からなる遮光部が重なるように各着色層を配置して、対向基板を貼り合わせる。
【０１０４】
このように、ブラックマスク等の遮光層を形成することなく、各画素間の隙間を着色層の積層からなる遮光部で遮光することによって工程数の低減を可能とした。
【０１０５】
次いで、平坦化膜５７３上に透明導電膜からなる対向電極５７６を少なくとも画素部に形成し、対向基板の全面に配向膜５７４を形成し、ラビング処理を施した。
【０１０６】
そして、画素部と駆動回路が形成されたアクティブマトリクス基板と対向基板とをシール材５６８で貼り合わせる。シール材５６８にはフィラーが混入されていて、このフィラーと柱状スペーサによって均一な間隔を持って２枚の基板が貼り合わせられる。その後、両基板の間に液晶材料５７５を注入し、封止剤（図示せず）によって完全に封止する。液晶材料５７５には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして図１１に示す反射型液晶表示装置が完成する。そして、必要があれば、アクティブマトリクス基板または対向基板を所望の形状に分断する。さらに、対向基板のみに偏光板（図示しない）を貼りつけた。そして、公知の技術を用いてＦＰＣを貼りつけた。
【０１０７】
以上のようにして作製される液晶表示装置は、イオンの導入の際に解離ガスの成分がほとんど導入されることなく作製され、また、イオンの導入の後のレジストの除去も容易であることから、優れた物性を有する半導体膜を用いて作製されたＴＦＴを有しており、前記液晶表示装置の動作特性や信頼性を十分なものとなり得る。そして、このような液晶表示装置は各種電子機器の表示部として用いることができる。
【０１０８】
［実施形態７］
本実施形態では、実施形態５で示したアクティブマトリクス基板を作製するときのＴＦＴの作製方法を用いて、発光装置を作製する例について説明する。本実施形態では本発明の記載がないが、実施形態５で作製されるアクティブマトリクス基板を用いているため、本発明を適用していると言える。本明細書において、発光装置とは、基板上に形成された発光素子を該基板とカバー材の間に封入した表示用パネルおよび該表示用パネルにＴＦＴを備えた表示用モジュールを総称したものである。なお、発光素子は、電場を加えることで発生するルミネッセンス（Electro Luminescence）が得られる有機化合物を含む層（発光層）と陽極層と、陰極層とを有する。また、有機化合物におけるルミネッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（蛍光）と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（リン光）があり、これらのうちどちらか、あるいは両方の発光を含む。
【０１０９】
なお、本明細書中では、発光素子において陽極と陰極の間に形成された全ての層を有機発光層と定義する。有機発光層には具体的に、発光層、正孔注入層、電子注入層、正孔輸送層、電子輸送層等が含まれる。基本的に発光素子は、陽極層、発光層、陰極層が順に積層された構造を有しており、この構造に加えて、陽極層、正孔注入層、発光層、陰極層や、陽極層、正孔注入層、発光層、電子輸送層、陰極層等の順に積層した構造を有していることもある。
【０１１０】
図１２は本実施形態の発光装置の断面図である。図１２において、基板７００上に設けられたスイッチングＴＦＴ６０３は図９のｎチャネル型ＴＦＴ５０３を用いて形成される。したがって、構造の説明はｎチャネル型ＴＦＴ５０３の説明を参照すれば良い。
【０１１１】
なお、本実施形態ではチャネル形成領域が二つ形成されるダブルゲート構造としているが、チャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造もしくは三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。
【０１１２】
基板７００上に設けられた駆動回路は図９のＣＭＯＳ回路を用いて形成される。従って、構造の説明はｎチャネル型ＴＦＴ５０１とｐチャネル型ＴＦＴ５０２の説明を参照すれば良い。なお、本実施形態ではシングルゲート構造としているが、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。
【０１１３】
また、配線７０１、７０３はＣＭＯＳ回路のソース配線、７０２はドレイン配線として機能する。また、配線７０４はソース配線７０８とスイッチングＴＦＴのソース領域とを電気的に接続する配線として機能し、配線７０５はドレイン配線７０９とスイッチングＴＦＴのドレイン領域とを電気的に接続する配線として機能する。
【０１１４】
なお、電流制御ＴＦＴ６０４は図９のｐチャネル型ＴＦＴ５０２を用いて形成される。従って、構造の説明はｐチャネル型ＴＦＴ５０２の説明を参照すれば良い。なお、本実施形態ではシングルゲート構造としているが、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。
【０１１５】
また、配線７０６は電流制御ＴＦＴのソース配線（電流供給線に相当する）であり、７０７は画素電極７１１の上に重ねることで画素電極７１１と電気的に接続する電流制御ＴＦＴの電極である。
【０１１６】
なお、７１１は、透明導電膜からなる画素電極（発光素子の陽極）である。透明導電膜としては、酸化インジウムと酸化スズとの化合物、酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物、酸化亜鉛、酸化スズまたは酸化インジウムを用いることができる。また、前記透明導電膜にガリウムを添加したものを用いても良い。画素電極７１１は、上記配線を形成する前に平坦な層間絶縁膜７１０上に形成する。本実施形態においては、樹脂からなる平坦化膜７１０を用いてＴＦＴによる段差を平坦化することは非常に重要である。後に形成される発光層は非常に薄いため、段差が存在することによって発光不良を起こす場合がある。従って、発光層をできるだけ平坦面に形成しうるように画素電極を形成する前に平坦化しておくことが望ましい。
【０１１７】
配線７０１〜７０７を形成後、図１２に示すようにバンク７１２を形成する。
バンク７１２は１００〜４００ｎｍの珪素を含む絶縁膜もしくは有機樹脂膜をパターニングして形成すれば良い。
【０１１８】
なお、バンク７１２は絶縁膜であるため、成膜時における素子の静電破壊には注意が必要である。本実施形態ではバンク７１２の材料となる絶縁膜中にカーボン粒子や金属粒子を添加して抵抗率を下げ、静電気の発生を抑制する。この際、抵抗率は１×１０6〜１×１０12Ωｍ（好ましくは１×１０8〜１×１０10Ωｍ）
となるようにカーボン粒子や金属粒子の添加量を調節すれば良い。
【０１１９】
画素電極７１１の上には発光層７１３が形成される。なお、図１２では一画素しか図示していないが、本実施形態ではＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応した発光層を作り分けている。また、本実施形態では蒸着法により低分子系有機発光材料を形成している。具体的には、正孔注入層として２０ｎｍ厚の銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）膜を設け、その上に発光層として７０ｎｍ厚のトリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体（Ａｌｑ3）膜を設けた積層構造としている。Ａｌｑ3にキナクリドン、ペリレンもしくはＤＣＭ１といった蛍光色素を添加することで発光色を制御することができる。
【０１２０】
但し、以上の例は発光層として用いることのできる有機発光材料の一例であって、これに限定する必要はまったくない。発光層、電荷輸送層または電荷注入層を自由に組み合わせて発光層（発光及びそのためのキャリアの移動を行わせるための層）を形成すれば良い。例えば、本実施形態では低分子系有機発光材料を発光層として用いる例を示したが、中分子系有機発光材料や高分子系有機発光材料を用いても良い。なお、本明細書中において、昇華性を有さず、かつ、分子数が２０以下または連鎖する分子の長さが１０μｍ以下の有機発光材料を中分子系有機発光材料とする。また、高分子系有機発光材料を用いる例として、正孔注入層として２０ｎｍのポリチオフェン（ＰＥＤＯＴ）膜をスピン塗布法により設け、その上に発光層として１００ｎｍ程度のパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）膜を設けた積層構造としても良い。なお、ＰＰＶのπ共役系高分子を用いると、赤色から青色まで発光波長を選択できる。また、電荷輸送層や電荷注入層として炭化珪素等の無機材料を用いることも可能である。これらの有機発光材料や無機材料は公知の材料を用いることができる。
【０１２１】
次に、発光層７１３の上には導電膜からなる陰極７１４が設けられる。本実施形態の場合、導電膜としてアルミニウムとリチウムとの合金膜を用いる。勿論、公知のＭｇＡｇ膜（マグネシウムと銀との合金膜）を用いても良い。陰極材料としては、周期表の１族もしくは２族に属する元素からなる導電膜もしくはそれらの元素を添加した導電膜を用いれば良い。
【０１２２】
この陰極７１４まで形成された時点で発光素子７１５が完成する。なお、ここでいう発光素子７１５は、画素電極（陽極）７１１、発光層７１３及び陰極７１４で形成されたダイオードを指す。
【０１２３】
発光素子７１５を完全に覆うようにしてパッシベーション膜７１６を設けることは有効である。パッシベーション膜７１６としては、炭素膜、窒化珪素膜もしくは窒化酸化珪素膜を含む絶縁膜からなり、該絶縁膜を単層もしくは組み合わせた積層で用いる。
【０１２４】
この際、カバレッジの良い膜をパッシベーション膜として用いることが好ましく、炭素膜、特にＤＬＣ膜を用いることは有効である。ＤＬＣ膜は室温から１００℃以下の温度範囲で成膜可能であるため、耐熱性の低い発光層７１３の上方にも容易に成膜することができる。また、ＤＬＣ膜は酸素に対するブロッキング効果が高く、発光層７１３の酸化を抑制することが可能である。そのため、この後に続く封止工程を行う間に発光層７１３が酸化するといった問題を防止できる。
【０１２５】
さらに、パッシベーション膜７１６上に封止材７１７を設け、カバー材７１８を貼り合わせる。封止材７１７としては紫外線硬化樹脂を用いれば良く、内部に吸湿効果を有する物質もしくは酸化防止効果を有する物質を設けることは有効である。また、本実施形態においてカバー材７１８はガラス基板や石英基板やプラスチック基板（プラスチックフィルムも含む）や可撓性基板の両面に炭素膜（好ましくはＤＬＣ膜）を形成したものを用いる。炭素膜以外にもアルミ膜（ＡｌＯＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯなど）、ＳｉＮなどを用いることができる。
【０１２６】
こうして図１２に示すような構造の発光装置が完成する。なお、バンク７１２を形成した後、パッシベーション膜７１６を形成するまでの工程をマルチチャンバー方式（またはインライン方式）の成膜装置を用いて、大気解放せずに連続的に処理することは有効である。また、さらに発展させてカバー材７１８を貼り合わせる工程までを大気解放せずに連続的に処理することも可能である。
【０１２７】
こうして、基板７００上にｎチャネル型ＴＦＴ６０１、ｐチャネル型ＴＦＴ６０２、スイッチングＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）６０３および電流制御ＴＦＴ（ｐチャネル型ＴＦＴ）６０４が形成される。
【０１２８】
さらに、図１２を用いて説明したように、ゲート電極に絶縁膜を介して重なる不純物領域を設けることによりホットキャリア効果に起因する劣化に強いｎチャネル型ＴＦＴを形成することができる。そのため、信頼性の高い発光装置を実現できる。
【０１２９】
また、本実施形態では画素部と駆動回路の構成のみ示しているが、本実施形態の製造工程に従えば、その他にも信号分割回路、Ｄ／Ａコンバータ、オペアンプ、γ補正回路などの論理回路を同一の絶縁体上に形成可能であり、さらにはメモリやマイクロプロセッサをも形成しうる。
【０１３０】
以上のようにして作製される発光装置は、イオンの導入の際に解離ガスの成分がほとんど導入されることなく作製され、また、イオンの導入の後のレジストの除去も容易であることから、優れた物性を有する半導体膜を用いて作製されたＴＦＴを有しており、前記発光装置の動作特性や信頼性を十分なものとすることができる。そして、このような発光装置は各種電子機器の表示部として用いることができる。
【０１３１】
［実施形態８］
本発明を適用して、様々な半導体装置（アクティブマトリクス型液晶表示装置、アクティブマトリクス型発光装置、アクティブマトリクス型ＥＣ表示装置）を作製することができる。即ち、それら電気光学装置を表示部に組み込んだ様々な電子機器に本発明を適用できる。なお、本実施形態では本発明の記載がないが、実施形態１乃至６または７を組み合わせて作製するため、本発明を適用していると言える。
【０１３２】
その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、プロジェクター、ヘッドマウントディスプレイ（ゴーグル型ディスプレイ）、カーナビゲーション、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等）などが挙げられる。それらの例を図１３、図１４及び図１５に示す。
【０１３３】
図１３（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体３００１、画像入力部３００２、表示部３００３、キーボード３００４等を含む。本発明により作製される半導体装置を表示部３００３に適用することで、本発明のパーソナルコンピュータが完成する。
【０１３４】
図１３（Ｂ）はビデオカメラであり、本体３１０１、表示部３１０２、音声入力部３１０３、操作スイッチ３１０４、バッテリー３１０５、受像部３１０６等を含む。本発明により作製される半導体装置を表示部３１０２に適用することで、本発明のビデオカメラが完成する。
【０１３５】
図１３（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モービルコンピュータ）であり、本体３２０１、カメラ部３２０２、受像部３２０３、操作スイッチ３２０４、表示部３２０５等を含む。本発明により作製される半導体装置を表示部３２０５に適用することで、本発明のモバイルコンピュータが完成する。
【０１３６】
図１３（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体３３０１、表示部３３０２、アーム部３３０３等を含む。表示部３３０２は基板として可撓性基板を用いており、表示部３３０２を湾曲させてゴーグル型ディスプレイを作製している。
また軽量で薄いゴーグル型ディスプレイを実現している。本発明により作製される半導体装置を表示部３３０２に適用することで、本発明のゴーグル型ディスプレイが完成する。
【０１３７】
図１３（Ｅ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであり、本体３４０１、表示部３４０２、スピーカ部３４０３、記録媒体３４０４、操作スイッチ３４０５等を含む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてＤＶＤ（Ｄｉgｉtａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。本発明により作製される半導体装置を表示部３４０２に適用することで、本発明の記録媒体が完成する。
【０１３８】
図１３（Ｆ）はデジタルカメラであり、本体３５０１、表示部３５０２、接眼部３５０３、操作スイッチ３５０４、受像部（図示しない）等を含む。本発明により作製される半導体装置を表示部３５０２に適用することで、本発明のデジタルカメラが完成する。
【０１３９】
図１４（Ａ）はフロント型プロジェクターであり、投射装置３６０１、スクリーン３６０２等を含む。本発明により作製される半導体装置を投射装置３６０１の一部を構成する液晶表示装置３８０８やその他の駆動回路に適用することで、本発明のフロント型プロジェクターが完成する。
【０１４０】
図１４（Ｂ）はリア型プロジェクターであり、本体３７０１、投射装置３７０２、ミラー３７０３、スクリーン３７０４等を含む。本発明により作製される半導体装置を投射装置３７０２の一部を構成する液晶表示装置３８０８やその他の駆動回路に適用することで、本発明のリア型プロジェクターが完成する。
【０１４１】
なお、図１４（Ｃ）は、図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）中における投射装置３６０１、３７０２の構造の一例を示した図である。投射装置３６０１、３７０２は、光源光学系３８０１、ミラー３８０２、３８０４〜３８０６、ダイクロイックミラー３８０３、プリズム３８０７、液晶表示装置３８０８、位相差板３８０９、投射光学系３８１０で構成される。投射光学系３８１０は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施形態は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単板式であってもよい。また、図１４（Ｃ）中において矢印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１４２】
また、図１４（Ｄ）は、図１４（Ｃ）中における光源光学系３８０１の構造の一例を示した図である。本実施形態では、光源光学系３８０１は、リフレクター３８１１、光源３８１２、レンズアレイ３８１３、３８１４、偏光変換素子３８１５、集光レンズ３８１６で構成される。なお、図１４（Ｄ）に示した光源光学系は一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１４３】
ただし、図１４に示したプロジェクターにおいては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示しており、反射型の電気光学装置及び発光装置での適用例は図示していない。
【０１４４】
図１５（Ａ）は携帯電話であり、本体３９０１、音声出力部３９０２、音声入力部３９０３、表示部３９０４、操作スイッチ３９０５、アンテナ３９０６等を含む。本発明により作製される半導体装置を表示部３９０４に適用することで、本発明の携帯電話が完成する。
【０１４５】
図１５（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であり、本体４００１、表示部４００２、４００３、記憶媒体４００４、操作スイッチ４００５、アンテナ４００６等を含む。本発明により作製される半導体装置は表示部４００２、４００３に適用することで、本発明の携帯書籍が完成する。
【０１４６】
図１５（Ｃ）はディスプレイであり、本体４１０１、支持台４１０２、表示部４１０３等を含む。表示部４１０３は可撓性基板を用いて作製されており、軽量で薄いディスプレイを実現できる。また、表示部４１０３を湾曲させることも可能である。本発明により作製される半導体装置を表示部４１０３に適用することで、本発明のディスプレイが完成する。本発明のディスプレイは特に大画面化した場合において有利であり、対角１０インチ以上（特に３０インチ以上）のディスプレイには有利である。
【０１４７】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、さまざまな分野の電子機器に適用することが可能である。また、本実施形態の電子機器は実施形態１〜６または７の組み合わせからなる構成を用いても実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】本発明のイオンの導入方法の一例を示す図。
【図２】本発明のイオンの導入方法の一例を示す図。
【図３】第１の加速電圧を振り、第２の加速電圧を同条件としたときの処理室内の圧力の変化の例を示す図。
【図４】第１の加速電圧を同条件とし、第２の加速電圧を振ったときの処理室内の圧力の変化の例を示す図。
【図５】レジストベークの有無による処理室内の圧力の変化の例を示す図。
【図６】レジストの有無によるシリコンウエハ中のイオンの分布の例を示す図。
【図７】画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図８】画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図９】画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１０】画素ＴＦＴの構成を示す上面図。
【図１１】アクティブマトリクス型液晶表示装置の断面図。
【図１２】発光装置の駆動回路及び画素部の断面構造図。
【図１３】半導体装置の例を示す図。
【図１４】半導体装置の例を示す図。
【図１５】半導体装置の例を示す図。
【符号の説明】
【０１４９】
１０ 基板
１１ 下地絶縁膜
１２ 半導体層
１３ 絶縁膜
１４ レジスト
１５ 第１のイオン
１６ 解離ガス
１７ 不純物領域
１８ 第２のイオン
１９ 不純物領域
２０ 基板
２１ レジスト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオンを導入する方法に関する。また、イオンの導入を工程を含む半導体装置の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の表面に薄膜トランジスタなどの素子を形成し、それを配線によって接続して所定の機能を持った回路を製造する技術が知られている。この技術において、所定の領域にｎ型やｐ型の導電型を有する不純物領域を形成するためのイオンの導入技術はもはや必須のものとなっている。
【０００３】
イオンの導入技術は、トリガー電極により材料ガスをプラズマ化して質量数の異なる複数のイオンを生成し、チャンバー内に設置される引出し電極系や加速電極系によりプラズマ中のイオンに適切なエネルギーを付与し、半導体に導入する方法が知られている。また、材料ガスをプラズマ化した後、質量分離を行って選択されたイオンのみを半導体に導入することもある。イオンの導入技術の特徴は、加速電圧やイオン密度を制御することにより、半導体に対し所定の深さに所定の濃度で不純物元素を注入することが可能であるという点にある。代表的にはイオンドーピング装置、イオン注入装置等が挙げられる。
【０００４】
さらに、半導体において所望の領域のみにイオンを導入することもある。例えば、半導体上に部分的に有機膜からなるレジストを形成し、該レジストをマスクとしてイオンを導入すれば、レジストが形成されていない領域にのみイオンを注入することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、半導体上にレジストパターンを形成してイオンの導入処理をすると、レジストパターンにもイオンが照射される。そのため、加速されたイオンがレジストを加熱して、或いはその成分と反応してガスが放出される。ここではこのガスを解離ガスと呼ぶ。レジストは有機材料であるのが一般的であるため、解離ガスの成分として、窒素、炭素、酸素、水素、水蒸気等が含まれる。解離ガスが発生すると、気相中に拡散して電界で加速されたイオンとともに解離ガスの成分が半導体中に注入されてしまう。
【０００６】
図６は、レジストパターンが形成されているシリコンウエハ（図中太線で示す）、及びレジストが形成されていないシリコンウエハ（図中細線で示す）に対してボロンを導入したときのシリコンウエハ中のボロン（Ｂ）、炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ）および窒素（Ｎ）の分布を示している。イオンの導入条件は、材料ガスとしてＢ2Ｈ6を用い、高周波電源を２０Ｗ、加速電圧を６５ｋＶ、ドーズ量を３．３×１０15atoms／ｃｍ2として導入した。図６より、レジストが形成されているシリコンウエハには、レジストが形成されていないシリコンウエハより炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ）および窒素（Ｎ）が非常に多く分布していることがわかる。半導体の物性を向上させるためには、これらは少しでも少ないことが望ましい。
【０００７】
また、レジストは半導体上に部分的に形成されているため、解離ガスの発生は局所的となり、半導体においてイオンの導入量にばらつきが生じる。さらに、解離ガスが発生することにより、イオンの導入が行われる処理室内の圧力が変化するため、アーキングが発生したり、イオン密度や加速電圧に悪影響を及ぼし、設定されたイオンの導入条件から外れることもある。これらは、基板が大型化する中で、ますます深刻な問題となっており、半導体の物性を低下させる大きな要因にもなる。
【０００８】
そこで、解離ガスの発生を低減するための方法として、イオンの導入の前にベークや紫外線（ＵＶ）照射等を行う方法がある。これらの処理によりレジストを硬化させ、解離ガスの発生を低減することができる。一方、レジストは所望の領域にのみイオンを導入するためのマスクとして使用しているに過ぎず、イオンの導入の後には除去する必要がある。しかしながら、ベークやＵＶ照射により硬化したレジストは、アッシングや剥離等を行っても除去しきれないことがある。レジストは一般的に有機膜であるため、半導体上に残渣物として滞留すると、該半導体の物性だけでなく、イオンの導入以降の工程における装置が汚染されるため、他の半導体の物性をも低下させる原因となり、延いては半導体装置の動作特性に悪影響を及ぼす。また、イオンの導入以降に形成される膜の被覆性を低下させ、断線等の原因となり得る。また、ベークやＵＶ照射等を行うことは工程数が増加し、時間やコストの増加に繋がる。
【０００９】
そこで、本発明は、レジストに代表される有機膜から発生する解離ガスを低減あるいは防止するための方法を提供する。また、有機膜を用いて所望の領域にイオンを導入する場合に発生する解離ガスを低減あるいは防止するための方法を提供することを課題とする。さらに、イオンの導入を工程に含んで作製される半導体装置の作製方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、有機膜から発生する解離ガスの処理を行うことを特徴とする。特に、本発明は、イオンの導入を行う前の解離ガスの処理を行うことを特徴とする。
そのための方法として、イオンの導入を複数回に分けて行うことを特徴とする。
解離ガスは、イオンの導入が始まった直後に最も多く発生する。そのため、イオンの導入を複数回に分け、少なくとも２回目以降のそれぞれのイオンの導入において、排気を行い解離ガスを処理室内から除去しながらイオンの導入を行えば、解離ガスの成分が半導体中に導入されることを低減もしくは防止することが可能となる。もちろん、１回目のイオンの導入の時から排気を行ってもよいし、それぞれの導入の終了後に排気を行って解離ガスを処理室内から低減もしくは除去してもよい。なお、イオンの導入には、イオン注入装置やイオンドーピング注入装置を用いる。例えば、米国特許第５，８９２，２３５号に開示される装置を用いれば良い。
【００１１】
また、本発明はレジストに対してベークやＵＶ照射等を行って、前記レジストを硬化させたものに対しても行うことができる。ベークやＵＶ照射を行ってからイオンの導入を行っても、解離ガスが発生することが多い。そのため、本発明を適用することは非常に有効である。
【００１２】
本発明の構成は、有機膜からの解離ガスの処理を行った後にイオンの導入を行うことを特徴としている。
【００１３】
また、本明細書で開示するイオンの導入方法に関する発明の他の構成は、有機膜をマスクとして第１の加速電圧または第１の電流密度により第１のイオンの導入を行うことによって前記有機膜からの解離ガスの処理を行い、該有機膜をマスクとして第２の加速電圧または第２の電流密度により第２のイオンの導入を行うことを特徴としている。
【００１４】
上記構成において、前記第１の加速電圧は、前記第２の加速電圧より高いことが望ましい。このようにすることで、前記第２のイオンの導入における解離ガスの発生を低減あるいは防止することができる。また、第１の電流密度は、第２の電流密度より低いことが望ましい。このようにすることで、解離ガスの成分が半導体に導入されることを低減あるいは防止することができる。
【００１５】
また、上記構成において、前記第１のイオンおよび前記第２のイオンは、同じ材料ガスを用いて生成されていることが望ましい。同じ装置において、異なる材料ガスを用いてイオンの導入を行うと、第２のイオンの導入を行うときに、処理室内の圧力等が不安定になりやすく、設定された導入条件から外れる場合があるためである。但し、第１のイオンとして不活性ガスを用いて生成されたものを用い、第２のイオンとして材料ガスを用いて生成されたものを用いれば、第１のイオンと第２のイオンにおいて異なる材料ガスを用いる場合より、安定したイオンの導入を行うことができる。
【００１６】
また、材料ガスとして、ｎ型を付与するために用いられる材料ガス（代表的にはＰＨ3等）、ｐ型を付与するために用いられる材料ガス（代表的には、Ｂ2Ｈ6等）を用いることができる。
【００１７】
また、上記構成において、前記第１の加速電圧により第１のイオンをレジストが形成されている半導体に導入するときの時間は、６分以内、好ましくは２分以内とするのが望ましい。前記第１のイオンの導入は、前記レジストをある程度硬化させることにより、前記第２のイオンを前記半導体に導入するときの解離ガスの発生を防止あるいは低減するために行うものである。前記第１のイオンを導入する時間が長すぎると、前記半導体に解離ガスの成分まで導入されて前記半導体の物性が低下したり、イオンの導入の終了後に除去する前記レジストが必要以上に硬化されて該レジストの除去が困難になる。
【００１８】
本明細書で開示する半導体装置の作製方法に関する発明の構成は、半導体膜上に形成された有機膜からの解離ガスの処理を行った後にイオンの導入を行うことにより不純物領域を形成することを特徴としている。
【００１９】
また、本明細書で開示する半導体装置の作製方法に関する発明の他の構成は、半導体膜上に形成された有機膜をマスクとして第１の加速電圧または第１の電流密度により第１のイオンの導入を行うことによって前記有機膜からの解離ガスの処理を行い、該有機膜をマスクとして第２の加速電圧または第２の電流密度により第２のイオンの導入を行うことにより不純物領域を形成することを特徴としている。
【００２０】
上記構成において、前記第１の加速電圧は、前記第２の加速電圧より高いことが望ましい。また、第１の電流密度は、第２の電流密度より低いことが望ましい。
【００２１】
また、上記構成において、前記第１のイオンおよび前記第２のイオンは、同じ材料ガスを用いて生成されていることが望ましい。但し、第１のイオンとして不活性ガスを用いて生成されたものを用い、第２のイオンとして材料ガスを用いて生成されたものを用いれば、第１のイオンと第２のイオンにおいて異なる材料ガスを用いる場合より、安定したイオンの導入を行うことができる。
【００２２】
また、材料ガスとして、ｎ型を付与するために用いられる材料ガス（代表的にはＰＨ3等）、ｐ型を付与するために用いられる材料ガス（代表的には、Ｂ2Ｈ6等）を用いることができる。
【００２３】
また、上記構成において、前記第１の加速電圧により第１のイオンをレジストが形成されている半導体に導入するときの時間は、６分以内、好ましくは２分以内とするのが望ましい。
【００２４】
上記構成において、前記半導体として珪素膜を用いるのが望ましい。また、非晶質珪素膜のほかに、非晶質珪素ゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を適用しても良い。そして、半導体を形成するための基板として、ガラス基板、石英基板やシリコン基板、プラスチック基板、金属基板、ステンレス基板、可撓性基板などを用いることができる。前記ガラス基板として、バリウムホウケイ酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラスからなる基板が挙げられる。また、可撓性基板とは、ＰＥＴ、ＰＥＳ、ＰＥＮ、アクリルなどからなるフィルム状の基板のことであり、可撓性基板を用いて半導体装置を作製すれば、軽量化が見込まれる。可撓性基板の表面、または表面および裏面にアルミ膜（ＡｌＯＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯなど）、炭素膜（ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）など）、窒化シリコン（ＳｉＮ）などのバリア層を単層または多層にして形成すれば、耐久性などが向上するので望ましい。
【００２５】
このように、本発明は、イオンの導入を複数回に分けて行うことで、解離ガスの成分を半導体に導入することを低減または防止することを可能とする。さらに、設定された導入条件から外れることなく、また、半導体に対して均一なイオンの導入を行うことができる。さらに、イオンの導入前にレジストのベークを行っていないことから、工程数を増やすことがない上、イオンの導入後に行われるレジストの除去も容易とすることができる。これらは、基板が大型化する中で非常に有効な手段である。
【００２６】
さらに、本発明を適用することで、アクティブマトリクス型の液晶表示装置に代表される半導体装置において、半導体装置の動作特性および信頼性の向上を実現することができる。さらに、半導体装置の製造コストの低減を実現することができる。なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能し得る装置全般を指し、薄膜トランジスタと液晶とを組み合わせた液晶表示装置や薄膜トランジスタと発光素子とを組み合わせた発光装置等もその範疇にあるとする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の構成を採用することにより、以下に示すような基本的有意性を得ることが出来る。
（ａ）有機膜を用いたイオンの導入の処理を行っても、前記有機膜からの解離ガスを防止することができる。
（ｂ）有機膜からの解離ガスによるプロセスの悪影響を回避できる。
（ｃ）以上の利点を満たした上で、アクティブマトリクス型の液晶表示装置に代表される半導体装置において、半導体装置の動作特性および信頼性の向上を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
［実施形態１］
本発明の実施形態について図１を用いて説明する。
【００２９】
図１（Ａ）は部分的にレジストが形成されている半導体の例を示している。基板１０上に下地絶縁膜１１を形成し、前記下地絶縁膜１１上に半導体膜１２を形成し、前記半導体膜１２上に絶縁膜１３を介してレジスト１４を形成している。
もちろん、絶縁膜１３を形成することなく、半導体膜１２上にレジスト１４を形成してもよい。
【００３０】
このようにレジスト１４が形成されている半導体に第１の加速電圧により第１のイオン１５による第１の導入を行う。この処理にはイオンドーピング装置やイオン注入装置等を用い、材料ガスとして公知の材料ガス（ＰＨ3、Ｂ2Ｈ6等）を用いれば良い。また、半導体に対して影響を及ぼさない不活性ガスを用いても良い。さらに、第１の加速電圧は後工程で行われる第２の加速電圧より高いことが望ましい。そして、第１の導入における処理時間は６分以内（好ましくは２分以内）であることが望ましい。第１の導入により、第１のイオン１５がレジスト１４と反応し、解離ガス１６が発生する。
【００３１】
続いて、処理室内の排気を行うのが望ましい。これは、第１の導入により発生する解離ガス１６を処理室内から除去するためである（図１（Ｂ））。一般に、イオンの導入は、処理室内に材料ガスを供給する一方で、処理室内を排気している。しかしながら、イオンの導入の際の排気は排気能力の数割を使って行うことが多い。そのため、処理室内に発生した解離ガスをできるだけ除去するためには、第１のイオンの導入と第２のイオンの導入の間に処理室内の排気を行うことが望ましい。また、排気能力の高い装置においては、第１のイオンの導入と第２のイオンの導入の間に処理室内の排気を行わなくてもよい。
【００３２】
そして、第２の加速電圧で、第２のイオン１８により第２の導入を行う（図１（Ｃ））。この処理においても、第１のイオンによる第１の導入のときと同様に、イオンドーピング装置やイオン注入装置等を用いる。材料ガスは、第１の導入のときと同じ材料ガスを用いるのが好ましい。第１の導入と第２の導入において異なる材料ガスを用いると、処理室内の圧力が不安定となり、第２の導入に悪影響を及ぼす可能性があるためである。もちろん、第１の導入の際に不活性ガスを用いるのであれば、ほとんど問題なく安定した処理を行うことができる。また、第２の加速電圧や処理時間は、例えば半導体装置の作製に適したものを実施者が適宜決定すれば良い。
【００３３】
このように、イオンの導入を複数回に分けて行うことで、解離ガスの成分を半導体に導入することを低減または防止することを可能とする。さらに、設定された導入条件から外れることなく、また、半導体に対して均一なイオンの導入を行うことができる。さらに、イオンの導入前にレジストのベークを行っていないことから、工程数を増やすことがない上、イオンの導入後に行われるレジストの除去も容易とすることが可能となる。これらは、基板が大型化する中で非常に有効な手段である。
【００３４】
本実施形態では、イオンの導入を２回に分けて行っているが、複数回であるなら２回に限定しない。
また、本実施形態では、イオンの導入の前にレジストのベーク等の処理を行っていないが、先に行ってから本発明を適用することも可能である。
なお、本実施形態では、イオンの導入におけるレジストからの解離ガスを低減もしくは防止する方法について説明しているが、アクリルやポリイミド等の他の有機膜からの解離ガスの低減もしくは防止するために本発明を適用することも可能である。
【００３５】
［実施形態２］
本実施形態では、基板上にレジストを形成し、イオンの第１の導入および第２の導入を行ったときの処理室内の圧力の変化について調べた結果について説明する。なお、本実施形態では、第１の導入における第１の加速電圧の条件を振る実験を行った。
【００３６】
図２は基板２０上に部分的にレジスト２１を形成した例である。基板２０として、ガラス基板を用い、レジストとして、ノボラック樹脂を用いた。
【００３７】
このようにレジスト２１が形成されている基板にイオンの第１の導入を行った。この処理にはイオンドーピング装置を用い、材料ガスとしてＢ2Ｈ6を用いて６分間行った。また、高周波電源は５Ｗで一定として、加速電圧は、１０、４０、９０ｋＶの３条件とした。この時の処理室内の圧力の変化を表１の「第１の導入」の欄及び図３（Ａ）に示す。
【００３８】
【表１】
【００３９】
表１及び図３（Ａ）において、「１ｓｔ １０ｋＶ ５Ｗ」は第１の導入を高周波電源５Ｗ、加速電圧１０ｋＶの条件で行ったものを示し、「１ｓｔ ４０ｋＶ ５Ｗ」は第１の導入を高周波電源５Ｗ、加速電圧４０ｋＶの条件で行ったものを示し、「１ｓｔ ９０ｋＶ ５Ｗ」は第１の導入を高周波電源５Ｗ、加速電圧９０ｋＶの条件で行ったものを示す。
【００４０】
イオンが導入される間、処理室内には材料ガスが供給される一方で、前記処理室内を排気しているため、該処理室内の圧力は一定値となるはずである。しかしながら、解離ガス１６が発生すると排気されるべきガスの量が処理室内を排気する装置の能力を上回るため、処理室内の圧力は高くなり、解離ガスの発生が終了すると処理室内の圧力は一定値となる。図３（Ａ）から、加速電圧が高いほど、解離ガスが多く発生することがわかる。また、時間が経つにつれ圧力は一定値となることから、解離ガスは時間が経つにつれて発生しなくなることがわかる。
【００４１】
続いて、処理室内の排気を行って、該処理室内から解離ガス１６を除去もしくは低減する（図２（Ｂ））。
【００４２】
そして、第１の導入を行ったそれぞれの基板に対して、第２の加速電圧によりイオンの第２の導入を行う（図２（Ｃ））。この処理においても、イオンの第１の導入のときと同様に、イオンドーピング装置を用いた。材料ガスは、第１の導入のときと同様にＢ2Ｈ6を用い、加速電圧を３０ｋＶ、高周波電源を２０Ｗとした。このとき（第２の導入のとき）の処理室内の圧力の変化を表１の「第２の導入」の欄及び図３（Ｂ）に示す。表１及び図３（Ｂ）において、「１ｓｔ １０ｋＶ ５Ｗ」は第１の導入を高周波電源５Ｗ、加速電圧１０ｋＶの条件で行った後に第２の導入を行ったものを示し、「１ｓｔ ４０ｋＶ ５Ｗ」は第１の導入を高周波電源５Ｗ、加速電圧４０ｋＶの条件で行った後に第２の導入を行ったものを示し、「１ｓｔ ９０ｋＶ ５Ｗ」は第１の導入を高周波電源５Ｗ、加速電圧９０ｋＶの条件で行った後に第２の導入を行ったものを示す。図３（Ｂ）をみると、第１の導入の加速電圧を、第２の導入の加速電圧３０ｋＶよりも低い１０ｋＶとした場合は、処理時間１０秒（０．１７分）から２分にかけて圧力が大きく変化しており、解離ガスの発生が認められる。それに対し、第１の導入の加速電圧を、第２の導入の加速電圧３０ｋＶよりも高い４０ｋＶ、９０ｋＶとした場合には、処理室内の圧力変化が小さく、解離ガスがほとんど発生していないことがわかる。よって、図３（Ｂ）から第１の導入の際の加速電圧が第２の導入の際の加速電圧よりも高いと、第２の導入における圧力の変化がほとんどないことがわかる。即ち、解離ガスがほとんど発生しないことがわかる。
【００４３】
上記の結果及び説明から、本発明において、第１の加速電圧は、第２の加速電圧より高いことが望ましいことがわかる。また、第１の導入における処理時間が長くなると、解離ガスの成分が半導体に導入される等の悪影響が生じる。そのため、処理時間は２分程度、好ましくは１分以内とするのがよい。もしくは、第１の導入の加速電圧が９０ｋＶのとき、第１の導入が行われてから１０秒後（０．１７分）に処理室内の圧力はピーク値を取り、４０秒後および１分後は同じ値となっていることから、４０秒以内あるいは１０秒以内としてもよい。しかしながら、加速電圧等の条件によって、圧力がピーク値を取るまでの時間、ピーク値を取り一定値になるまでの時間は異なるため、予め様々な条件のピーク値を取るまでの時間、ピーク値を取り一定値になるまでの時間を調べておくことが好ましい。
【００４４】
このように、イオンの導入を複数回に分けて行うことで、解離ガスの成分を半導体に導入することを低減または防止することを可能とする。さらに、設定された導入条件から外れることなく、また、半導体に対して均一なイオンの導入を行うことができる。さらに、イオンの導入前にレジストのベークを行っていないことから、工程数を増やすことがない上、イオンの導入後に行われるレジストの除去も容易とすることを可能とする。
【００４５】
本実施形態では、イオンの導入を２回に分けて行っているが、その要旨は複数回行うことであり２回に限定されるものではない。
【００４６】
［実施形態３］
本実施形態では、基板上にレジストを形成し、イオンの第１の導入および第２の導入を行ったときの処理室内の圧力の変化について調べた結果について説明する。なお、本実施形態では第２の導入における第２の加速電圧の条件を振った。
【００４７】
図２は基板２０上に部分的にレジスト２１が形成した例である。基板２０として、ガラス基板を用い、レジストとして、ノボラック樹脂を用いた。
【００４８】
このようにレジスト２１が形成されている基板にイオンの第１の導入を行った。この処理にはイオンドーピング装置を用い、材料ガスとしてＢ2Ｈ6を用い、高周波電源を５Ｗ、加速電圧を９０ｋＶとして、６分間行った。この時の処理室内の圧力の変化を表２の「第１の導入」の欄及び図４（Ａ）に示す。
【００４９】
【表２】
【００５０】
表２及び図４（Ａ）において、「２ｎｄ １０ｋＶ ２０Ｗ」は第２の導入を高周波電源２０Ｗ、加速電圧１０ｋＶの条件で行ったものを示し、「２ｎｄ ３０ｋＶ ２０Ｗ」は第２の導入を高周波電源２０Ｗ、加速電圧３０ｋＶの条件で行ったものを示し、「２ｎｄ ５０ｋＶ ２０Ｗ」は第２の導入を高周波電源２０Ｗ、加速電圧５０ｋＶの条件で行ったものを示す。いずれも第１の導入が始まってから１０秒後に圧力はピーク値を取り、その後、低下している。
【００５１】
続いて、処理室内の排気を行って解離ガス１６を除去または低減する（図２（Ｂ））。
【００５２】
そして、第１の導入を行ったそれぞれの基板に対して、第２の加速電圧によりイオンの第２の導入を行う（図２（Ｃ））。この処理においても、イオンの第１の導入のときと同様に、イオンドーピング装置を用いた。材料ガスは、第１の導入のときと同じ材料ガスであるＢ2Ｈ6を用い、高周波電源を２０Ｗ、加速電圧を１０、３０、５０ｋＶの３条件とした。このときの処理室内の圧力の変化を表２の「第２の導入」の欄及び図４（Ｂ）に示す。表２及び図４（Ｂ）において、「２ｎｄ １０ｋＶ ２０Ｗ」は第２の導入を高周波電源２０Ｗ、加速電圧１０ｋＶの条件で行ったものを示し、「２ｎｄ ３０ｋＶ ２０Ｗ」は第２の導入を高周波電源２０Ｗ、加速電圧３０ｋＶの条件で行ったものを示し、「２ｎｄ ５０ｋＶ ２０Ｗ」は第２の導入を高周波電源２０Ｗ、加速電圧５０ｋＶの条件で行ったものを示す。図４（Ｂ）から、第１の導入の際の加速電圧が第２の導入の際の加速電圧よりも高いと、第２の導入における圧力の変化が小さいことがわかる。即ち、解離ガスがほとんど発生しないことがわかる。
【００５３】
上記の結果及び説明から、本発明において、第１の導入の加速電圧は、第２の導入の加速電圧より高いことが望ましいことがわかる。つまり、第１の加速電圧が高ければ、第２の加速電圧によらず、解離ガスの発生が低減または防止できるため、より均一なイオンの導入を行うことが可能となる。さらに、第１の導入と第２の導入において高周波電源の値を変える事で、それぞれの導入における電流密度を変えている。即ち、第１の導入における電流密度は、第２の導入における電流密度より低いので、半導体膜に解離ガスの成分をあまり導入せずに第１の導入を行うことができる。
【００５４】
このように、イオンの導入を複数回に分けて行うことで、解離ガスの成分を半導体に導入することを低減または防止することを可能とする。さらに、設定された導入条件から外れることなく、また、半導体に対して均一なイオンの導入を行うことができる。さらに、イオンの導入前にレジストのベークを行っていないことから、工程数を増やすことがない上、イオンの導入後に行われるレジストの除去も容易とすることを可能とする。
【００５５】
本実施形態では、イオンの導入を２回に分けて行っているが、複数回であるなら２回に限定しない。
【００５６】
［実施形態４］
本実施形態では、レジストのベークを行ってから、本発明を適用する方法について説明する。
【００５７】
図５は、基板上に部分的にレジストを形成し、ベークを行った試料と行わない試料に対してイオンの導入を行ったときの処理室内の圧力の変化を示している。
レジストとしてノボラック樹脂を用い、ベークはオーブンにて２００℃で２時間行った。そして、イオンの導入条件は、イオンドーピング装置を用い、材料ガスとしてＢ2Ｈ6を用い、高周波電源を５Ｗ、加速電圧を８０ｋＶ、ドーズ量を１．５×１０15atoms／ｃｍ2として行った。
【００５８】
図５より、ベークを行っていても処理室内の圧力が変化していることがわかる。即ち、解離ガスが発生していることが分かる。そのため、本発明を適用し、実施形態にしたがって解離ガスの成分が半導体に導入されないようにすることが好ましい。
【００５９】
このように、イオンの導入を複数回に分けて行うことで、解離ガスの成分を半導体に導入することを低減または防止することを可能とする。さらに、設定された導入条件から外れることなく、また、半導体に対して均一なイオンの導入を行うことができる。
【００６０】
［実施形態５］
本実施形態ではアクティブマトリクス基板の作製方法について図７〜図１０を用いて説明する。本明細書ではＣＭＯＳ回路、及び駆動回路と、画素ＴＦＴ、保持容量とを有する画素部を同一基板上に形成された基板を、便宜上アクティブマトリクス基板と呼ぶ。
【００６１】
まず、本実施形態ではバリウムホウケイ酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラスからなる基板４００を用いる。なお、基板４００としては、石英基板やシリコン基板、金属基板またはステンレス基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いても良い。また、本実施形態の処理温度に耐えうる耐熱性が有するプラスチック基板を用いてもよいし、可撓性基板を用いても良い。
【００６２】
次いで、基板４００上に酸化珪素膜、窒化珪素膜または酸化窒化珪素膜などの絶縁膜から成る下地膜４０１を公知の手段により形成する。本実施形態では下地膜４０１として２層構造を用いるが、前記絶縁膜の単層膜または２層以上積層させた構造を用いても良い。
【００６３】
次いで、下地膜上に半導体膜を形成する。半導体膜は公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により２５〜３００ｎｍ（好ましくは３０〜２００ｎｍ）の厚さで半導体膜を成膜し、公知の結晶化法（レーザ結晶化法、ＲＴＡやファーネスアニール炉を用いた熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いた熱結晶化法等）あるいは公知の結晶化法の組み合わせにより結晶化させる。前記半導体膜としては、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜、結晶性半導体膜などがあり、非晶質珪素ゲルマニウム膜、非晶質シリコンカーバイト膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を適用しても良い。また、レーザ結晶化法を適用するのであれば、用いるレーザは、連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザが望ましい。なお、前記固体レーザとしては連続発振またはパルス発振のＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等があり、前記気体レーザとしては連続発振またはパルス発振のエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ2レーザ等があり、前記金属レーザとしてはヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザが挙げられる。
【００６４】
本実施形態では、プラズマＣＶＤ法を用い、５０ｎｍの非晶質珪素膜を成膜し、この非晶質珪素膜に結晶化を助長する金属元素を用いた熱結晶化法およびレーザ結晶化法を行う。金属元素としてニッケルを用い、溶液塗布法により非晶質珪素膜上に導入した後、５５０℃で５時間の熱処理を行って第１の結晶性珪素膜を得る。そして、出力１０Ｗの連続発振のＹＶＯ4レーザから射出されたレーザ光を非線形光学素子により第２高調波に変換したのち前記第１の結晶性珪素膜に照射して第２の結晶性珪素膜を得る。前記第１の結晶性珪素膜にレーザ光を照射して第２の結晶性珪素膜とすることで、結晶性が向上する。このときのエネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ2程度（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ2）が必要である。そして、０．５〜２０００ｃｍ／ｓ程度の速度でレーザ光に対して相対的にステージを動かして照射し、結晶性珪素膜を形成する。また、パルス発振のレーザを用いる場合には、周波数３００Ｈｚとし、レーザーエネルギー密度を１００〜１５００mJ/cm2(代表的には２００〜１０００mJ/cm2)とするのが望ましい。このとき、レーザ光を５０〜９８％オーバーラップさせても良い。
【００６５】
もちろん、第１の結晶性珪素膜を用いてＴＦＴを作製することもできるが、第２の結晶性珪素膜は結晶性が向上しているため、ＴＦＴの電気的特性が向上するので望ましい。例えば、第１の結晶性珪素膜を用いてＴＦＴを作製すると、移動度は３００ｃｍ2／Ｖｓ程度であるが、第２の結晶性珪素膜を用いてＴＦＴを作製すると、移動度は５００〜６００ｃｍ2／Ｖｓ程度と著しく向上する。
【００６６】
このようにして得られた結晶性半導体膜をフォトリソグラフィ法を用いたパターニング処理により、半導体層４０２〜４０６を形成する。
【００６７】
また、半導体層４０２〜４０６を形成した後、ＴＦＴのしきい値を制御するために微量な不純物元素（ボロンまたはリン）のドーピングを行ってもよい。
【００６８】
次いで、半導体層４０２〜４０６を覆うゲート絶縁膜４０７を形成する。ゲート絶縁膜４０７はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを４０〜２００ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施形態では、プラズマＣＶＤ法により１１０ｎｍの厚さで酸化窒化珪素膜を形成する。勿論、ゲート絶縁膜は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【００６９】
また、酸化珪素膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法でＴＥＯＳ（Tetraethyl Orthosilicate）とＯ2とを混合し、反応圧力４０Pa、基板温度３００〜４００℃とし、高周波（１３．５６MHz）電力密度０．５〜０．８W/cｍ2で放電させて形成することができる。このようにして作製される酸化珪素膜は、その後４００〜５００℃の熱アニールによりゲート絶縁膜として良好な特性を得ることができる。
【００７０】
次いで、ゲート絶縁膜４０７上に膜厚２０〜２００ｎｍの第１の導電膜４０８と、膜厚１００〜５００ｎｍの第２の導電膜４０９とを積層形成する。本実施形態では、膜厚３０ｎｍのＴａＮ膜からなる第１の導電膜４０８と、膜厚３７０ｎｍのＷ膜からなる第２の導電膜４０９を積層形成する。ＴａＮ膜はスパッタ法で形成し、Ｔａのターゲットを用い、窒素を含む雰囲気内でスパッタする。また、Ｗ膜は、Ｗのターゲットを用いたスパッタ法で形成した。その他に６フッ化タングステン（ＷＦ6）を用いる熱ＣＶＤ法で形成することもできる。いずれにしてもゲート電極として使用するためには低抵抗化を図る必要があり、Ｗ膜の抵抗率は２０μΩｃｍ以下にすることが望ましい。
【００７１】
なお、本実施形態では、第１の導電膜４０８をＴａＮ、第２の導電膜４０９をＷとしているが、特に限定されず、いずれもＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｄから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。
【００７２】
次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジストからなるマスク４１０〜４１５を形成し、電極及び配線を形成するための第１のエッチング処理を行う。第１のエッチング処理では第１及び第２のエッチング条件で行う（図７（Ｂ））。本実施形態では第１のエッチング条件として、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用い、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2とＯ2とを用い、それぞれのガス流量比を２５：２５：１０（sccm）とし、１Paの圧力でコイル型の電極に５００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行う。基板側（試料ステージ）にも１５０WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。この第１のエッチング条件によりＷ膜をエッチングして第１の導電層の端部をテーパー形状とする。
【００７３】
この後、レジストからなるマスク４１０〜４１５を除去せずに第２のエッチング条件に変え、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2とを用い、それぞれのガス流量比を３０：３０（sccm）とし、１Paの圧力でコイル型の電極に５００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成して約３０秒程度のエッチングを行う。基板側（試料ステージ）にも２０WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。ＣＦ4とＣｌ2を混合した第２のエッチング条件ではＷ膜及びＴａＮ膜とも同程度にエッチングされる。なお、ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチングするためには、１０〜２０％程度の割合でエッチング時間を増加させると良い。
【００７４】
上記第１のエッチング処理では、レジストからなるマスクの形状を適したものとすることにより、基板側に印加するバイアス電圧の効果により第１の導電層及び第２の導電層の端部がテーパー形状となる。このテーパー部の角度は１５〜４５°となる。こうして、第１のエッチング処理により第１の導電層と第２の導電層から成る第１の形状の導電層４１７〜４２２（第１の導電層４１７ａ〜４２２ａと第２の導電層４１７ｂ〜４２２ｂ）を形成する。４１６はゲート絶縁膜であり、第１の形状の導電層４１７〜４２２で覆われない領域は２０〜５０ｎｍ程度エッチングされ薄くなった領域が形成される。
【００７５】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに第２のエッチング処理を行う（図７（Ｃ））。ここでは、エッチングガスにＣＦ4とＣｌ2とＯ2とを用い、Ｗ膜を選択的にエッチングする。この時、第２のエッチング処理により第２の導電層４２８ｂ〜４３３ｂを形成する。一方、第１の導電層４１７ａ〜４２２ａは、ほとんどエッチングされず、第２の形状の導電層４２８a〜４３３aを形成する。
【００７６】
そして、レジストからなるマスクを除去し、第１のイオンの導入を行い、半導体層にｎ型を付与する不純物元素を低濃度に導入する。イオンの導入はイオンドープ法、イオン注入法等で行えば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０13〜５×１０14atoms／ｃｍ2とし、加速電圧を４０〜８０ｋＶとして行う。
本実施形態ではドーズ量を１．５×１０13atoms／ｃｍ2とし、加速電圧を６０ｋＶとして行う。ｎ型を付与する不純物元素として１５族に属する元素、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）を用いるが、ここではリン（Ｐ）を用いる。この場合、導電層４２８〜４３３がｎ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に不純物領域４２３〜４２７が形成される。不純物領域４２３〜４２７には１×１０18〜１×１０20 atoms／cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加する。
【００７７】
レジストからなるマスクを除去した後、新たにレジストからなるマスク４３４ａ〜４３４ｃを形成し、解離ガスの発生の低減または除去するための処理として、第２のイオンの導入を行う。イオンドープ法の条件は加速電圧を５０〜１２０ｋＶとし、６分以内で行うのが好ましい。第２のイオンの導入において用いるガスは、公知の材料ガスや不活性ガスとすれば良い。第２のイオンの導入により、レジストから解離ガスが放出されるが、短時間の処理であるため、前記解離ガスの成分が半導体層に導入されることはほとんどない。本実施形態では、加速電圧を７０ｋＶ、材料ガスとしてＰＨ3を用い、２分間行う。
【００７８】
そして、第２のイオンの導入の終了後に、処理室内の排気を行って、該処理室内の解離ガスを除去または低減するのが望ましい。
【００７９】
レジストからなるマスク４３４ａ〜４３４ｃをそのままの状態で、第３のイオンの導入を行う。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０13〜１×１０17atoms／cm2とし、加速電圧を４０〜１２０ｋＶとして行う。ドーピング処理は第２の導電層４２８ｂ、４３０ｂ、４３２ｂを不純物元素に対するマスクとして用い、第１の導電層４２８ｂ、４３０ｂ、４３２ｂと重ならない半導体層および第１の導電層のテーパー部の下方の半導体層に不純物元素が添加されるようにドーピングする（図８（Ｂ））。本実施形態では、加速電圧を６５ｋＶとし、材料ガスとしてＰＨ3を用い、ドーズ量を４×１０15 atoms／cm2として行う。第２のドーピング処理により、第１の導電層と重なる低濃度不純物領域４３６ｂ、４４２ｂ、４４８ｂには１×１０18〜５×１０19 atoms /cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加され、高濃度不純物領域４３５ｂ、４４１ｂ、４４４ｂ、４４７ｂには１×１０19〜５×１０21 atoms /cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加される。
【００８０】
もちろん、第３のドーピング処理を２回に分けて行い、それぞれのドーピング処理において低濃度不純物領域と高濃度不純物領域を分けて形成することも可能である。
【００８１】
次いで、レジストからなるマスクを除去した後、新たにレジストからなるマスク４５０ａ〜４５０ｄを形成し、解離ガスの発生の低減または除去するための処理として、第４のイオンの導入を行う。イオンドープ法の条件は、加速電圧を５０〜１２０ｋＶとし、６分以内で行うのが好ましい。第４のイオンの導入において用いるガスは、公知の材料ガスや不活性ガスとすれば良い。第４のイオンの導入により、レジストから解離ガスが放出されるが、短時間の処理であるため、前記解離ガスの成分が半導体層に導入されることはほとんどない。本実施形態では、加速電圧を９０ｋＶ、材料ガスとしてＢ2Ｈ6を用い、１分間行う。
【００８２】
そして、第４のイオンの導入の終了後に、処理室内の排気を行って、該処理室内の解離ガスを除去または低減するのが望ましい。
【００８３】
レジストからなるマスク４５０ａ〜４５０ｄをそのままの状態とし、第５のイオンの導入を行う。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０14〜１×１０18 atoms／cm2とし、加速電圧を４０〜１２０ｋＶとして行う。この第５のドーピング処理により、ｐチャネル型ＴＦＴの活性層となる半導体層に前記一導電型とは逆の導電型を付与する不純物元素が添加された不純物領域４５３ｂ、４５４ｂを形成する。第２の導電層４２９ａを不純物元素に対するマスクとして用い、ｐ型を付与する不純物元素を添加して自己整合的に不純物領域を形成する。本実施形態では、不純物領域４５３ｂ、４５４ｂはジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いたイオンドープ法で形成する。このとき、加速電圧は８０ｋＶとして行なう（図８（Ｂ）
）。この第５のイオンの導入の際には、ｎチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層はレジストからなるマスク４５０ａ〜４５０ｄで覆われている。第１乃至第３のイオンの導入によって、不純物領域４２４にはリンが添加されているが、ｐ型を付与する不純物元素の濃度を１×１０19〜５×１０21atoms/cm3となるようにドーピング処理することにより、ｐチャネル型ＴＦＴのソース領域およびドレイン領域として機能するために何ら問題は生じない。
【００８４】
以上までの工程で、それぞれの半導体層に不純物領域が形成される。
【００８５】
次いで、レジストからなるマスク４５０ａ〜４５０ｄを除去して第１の層間絶縁膜４６１を形成する。この第１の層間絶縁膜４６１としては、プラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを１００〜２００ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施形態では、プラズマＣＶＤ法により膜厚１５０ｎｍの酸化窒化珪素膜を形成した。勿論、第１の層間絶縁膜４６１は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の珪素を含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【００８６】
次いで、レーザ光を照射して、半導体層の結晶性の回復、それぞれの半導体層に添加された不純物元素の活性化を行う。レーザ活性化に用いるレーザは、連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザが望ましい。このとき、連続発振のレーザを用いるのであれば、レーザ光のエネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ2程度（好ましくは０．０１〜１０ＭＷ／ｃｍ2）が必要であり、レーザ光に対して相対的に基板を０．５〜２０００ｃｍ／ｓの速度で移動させる。また、パルス発振のレーザを用いるのであれば、周波数３００Ｈｚとし、レーザーエネルギー密度を５０〜１０００mJ/cm2(代表的には５０〜７００mJ/cm2)とするのが望ましい。このとき、レーザ光を５０〜９８％オーバーラップさせても良い。なお、レーザアニール法の他に、熱アニール法、またはラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）などを適用することができる。
【００８７】
また、第１の層間絶縁膜４６１を形成する前に活性化を行っても良い。ただし、用いた配線材料が熱に弱い場合には、本実施形態のように配線等を保護するため層間絶縁膜（珪素を主成分とする絶縁膜、例えば窒化珪素膜）を形成した後で活性化処理を行うことが好ましい。
【００８８】
そして、熱処理（３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理）を行うと水素化を行うことができる。この工程は第１の層間絶縁膜４６１に含まれる水素により半導体層のダングリングボンドを終端する工程である。第１の層間絶縁膜の存在に関係なく半導体層を水素化することができる。水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）や、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で３００〜４５０℃で１〜１２時間の熱処理を行っても良い。
【００８９】
次いで、第１の層間絶縁膜４６１上に無機絶縁膜材料または有機絶縁物材料から成る第２の層間絶縁膜４６２を形成する。本実施形態では、膜厚１．６μｍのアクリル樹脂膜を形成したが、粘度が１０〜１０００ｃｐ、好ましくは４０〜２００ｃｐのものを用い、表面に凸凹が形成されるものを用いる。
【００９０】
本実施形態では、鏡面反射を防ぐため、表面に凸凹が形成される第２の層間絶縁膜を形成することによって画素電極の表面に凸凹を形成した。また、画素電極の表面に凹凸を持たせて光散乱性を図るため、画素電極の下方の領域に凸部を形成してもよい。その場合、凸部の形成は、ＴＦＴの形成と同じフォトマスクで行うことができるため、工程数の増加なく形成することができる。なお、この凸部は配線及びＴＦＴ部以外の画素部領域の基板上に適宜設ければよい。こうして、凸部を覆う絶縁膜の表面に形成された凸凹に沿って画素電極の表面に凸凹が形成される。
【００９１】
また、第２の層間絶縁膜４６２として表面が平坦化する膜を用いてもよい。その場合は、画素電極を形成した後、公知のサンドブラスト法やエッチング法等の工程を追加して表面を凹凸化させて、鏡面反射を防ぎ、反射光を散乱させることによって白色度を増加させることが好ましい。
【００９２】
そして、駆動回路５０６において、各不純物領域とそれぞれ電気的に接続する配線４６３〜４６７を形成する。なお、これらの配線は、膜厚５０ｎｍのＴｉ膜と、膜厚５００ｎｍの合金膜（ＡｌとＴｉとの合金膜）との積層膜をパターニングして形成する。もちろん、二層構造に限らず、単層構造でもよいし、三層以上の積層構造にしてもよい。また、配線の材料としては、ＡｌとＴｉに限らない。
例えば、ＴａＮ膜上にＡｌやＣｕを形成し、さらにＴｉ膜を形成した積層膜をパターニングして配線を形成してもよい（図９（Ｃ））。
【００９３】
また、画素部５０７においては、画素電極４７０、ゲート配線４６９、接続電極４６８を形成する。この接続電極４６８によりソース配線（４３３ａと４３３ｂの積層）は、画素ＴＦＴと電気的な接続が形成される。また、ゲート配線４６９は、画素ＴＦＴのゲート電極と電気的な接続が形成される。また、画素電極４７０は、画素ＴＦＴのドレイン領域と電気的な接続が形成され、さらに保持容量を形成する一方の電極として機能する半導体層４０６と電気的な接続が形成される。また、画素電極４７０としては、ＡｌまたはＡｇを主成分とする膜、またはそれらの積層膜等の反射性の優れた材料を用いることが望ましい。
【００９４】
以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ５０１とｐチャネル型ＴＦＴ５０２からなるＣＭＯＳ回路、及びｎチャネル型ＴＦＴ５０３を有する駆動回路５０６と、画素ＴＦＴ５０４及び保持容量５０５とを有する画素部５０７を同一基板上に形成することができる。こうして、アクティブマトリクス基板が完成する。
【００９５】
駆動回路５０６のｎチャネル型ＴＦＴ５０１はチャネル形成領域４３７、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層４２８ａと重なる低濃度不純物領域４３６ｂ（ＧＯＬＤ領域）、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４３５ｂを有している。このｎチャネル型ＴＦＴ５０１と電極４６６で接続してＣＭＯＳ回路を形成するｐチャネル型ＴＦＴ５０２にはチャネル形成領域４５５、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４５３ｂと、ｎ型を付与する不純物元素およびｐ型を付与する不純物元素が導入された不純物領域４５４ｂを有している。また、ｎチャネル型ＴＦＴ５０３にはチャネル形成領域４４３、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層４３０ａと重なる低濃度不純物領域４４２ｂ（ＧＯＬＤ領域）、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４４１ｂを有している。
【００９６】
画素部の画素ＴＦＴ５０４にはチャネル形成領域４４６、ゲート電極の外側に形成される低濃度不純物領域４４５ｂ（ＬＤＤ領域）、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４４４ｂを有している。また、保持容量５０５の一方の電極として機能する半導体層には、ｎ型を付与する不純物元素およびｐ型を付与する不純物元素が添加されている。保持容量５０５は、絶縁膜４１６を誘電体として、電極（４３２ａと４３２ｂの積層）と、半導体層とで形成している。
【００９７】
本実施形態の画素構造は、ブラックマトリクスを用いることなく、画素電極間の隙間が遮光されるように、画素電極の端部をソース配線と重なるように配置形成する。
【００９８】
また、本実施形態で作製するアクティブマトリクス基板の画素部の上面図を図１０に示す。なお、図７〜図１０に対応する部分には同じ符号を用いている。図９中の鎖線Ａ−Ａ’は図１０中の鎖線Ａ―Ａ’で切断した断面図に対応している。また、図９中の鎖線Ｂ−Ｂ’は図１０中の鎖線Ｂ―Ｂ’で切断した断面図に対応している。
【００９９】
以上のようにして作製されるアクティブマトリクス基板は、イオンの導入の際に解離ガスの成分がほとんど導入されることなく作製され、また、イオンの導入の後のレジストの除去も容易であることから、優れた物性を有する半導体膜を用いて作製されたＴＦＴを有しており、前記ＴＦＴの電気的特性は十分なものとなる。そして、このようなＴＦＴを用いて、動作特性や信頼性が十分な半導体装置を作製することができる。
【０１００】
［実施形態６］
本実施形態では、実施形態５で作製されるアクティブマトリクス基板から、反射型液晶表示装置を作製する工程を図１１を用いて以下に説明する。本実施形態では本発明の記載がないが、実施形態５で作製されるアクティブマトリクス基板を用いているため、本発明を適用していると言える。
【０１０１】
まず、実施形態５に従い、図９の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図９のアクティブマトリクス基板上、少なくとも画素電極４７０上に配向膜５６７を形成しラビング処理を行う。なお、本実施形態では配向膜５６７を形成する前に、アクリル樹脂膜等の有機樹脂膜をパターニングすることによって基板間隔を保持するための柱状のスペーサ５７２を所望の位置に形成した。また、柱状のスペーサに代えて、球状のスペーサを基板全面に散布してもよい。
【０１０２】
次いで、対向基板５６９を用意する。次いで、対向基板５６９上に着色層５７０、５７１、平坦化膜５７３を形成する。赤色の着色層５７０と青色の着色層５７１とを重ねて、遮光部を形成する。また、赤色の着色層と緑色の着色層とを一部重ねて、遮光部を形成してもよい。
【０１０３】
本実施形態では、実施形態５に示す基板を用いている。従って、実施形態５の画素部の上面図を示す図１０では、少なくともゲート配線４６９と画素電極４７０の間隙と、ゲート配線４６９と接続電極４６８の間隙と、接続電極４６８と画素電極４７０の間隙を遮光する必要がある。本実施形態では、それらの遮光すべき位置に着色層の積層からなる遮光部が重なるように各着色層を配置して、対向基板を貼り合わせる。
【０１０４】
このように、ブラックマスク等の遮光層を形成することなく、各画素間の隙間を着色層の積層からなる遮光部で遮光することによって工程数の低減を可能とした。
【０１０５】
次いで、平坦化膜５７３上に透明導電膜からなる対向電極５７６を少なくとも画素部に形成し、対向基板の全面に配向膜５７４を形成し、ラビング処理を施した。
【０１０６】
そして、画素部と駆動回路が形成されたアクティブマトリクス基板と対向基板とをシール材５６８で貼り合わせる。シール材５６８にはフィラーが混入されていて、このフィラーと柱状スペーサによって均一な間隔を持って２枚の基板が貼り合わせられる。その後、両基板の間に液晶材料５７５を注入し、封止剤（図示せず）によって完全に封止する。液晶材料５７５には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして図１１に示す反射型液晶表示装置が完成する。そして、必要があれば、アクティブマトリクス基板または対向基板を所望の形状に分断する。さらに、対向基板のみに偏光板（図示しない）を貼りつけた。そして、公知の技術を用いてＦＰＣを貼りつけた。
【０１０７】
以上のようにして作製される液晶表示装置は、イオンの導入の際に解離ガスの成分がほとんど導入されることなく作製され、また、イオンの導入の後のレジストの除去も容易であることから、優れた物性を有する半導体膜を用いて作製されたＴＦＴを有しており、前記液晶表示装置の動作特性や信頼性を十分なものとなり得る。そして、このような液晶表示装置は各種電子機器の表示部として用いることができる。
【０１０８】
［実施形態７］
本実施形態では、実施形態５で示したアクティブマトリクス基板を作製するときのＴＦＴの作製方法を用いて、発光装置を作製する例について説明する。本実施形態では本発明の記載がないが、実施形態５で作製されるアクティブマトリクス基板を用いているため、本発明を適用していると言える。本明細書において、発光装置とは、基板上に形成された発光素子を該基板とカバー材の間に封入した表示用パネルおよび該表示用パネルにＴＦＴを備えた表示用モジュールを総称したものである。なお、発光素子は、電場を加えることで発生するルミネッセンス（Electro Luminescence）が得られる有機化合物を含む層（発光層）と陽極層と、陰極層とを有する。また、有機化合物におけるルミネッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（蛍光）と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（リン光）があり、これらのうちどちらか、あるいは両方の発光を含む。
【０１０９】
なお、本明細書中では、発光素子において陽極と陰極の間に形成された全ての層を有機発光層と定義する。有機発光層には具体的に、発光層、正孔注入層、電子注入層、正孔輸送層、電子輸送層等が含まれる。基本的に発光素子は、陽極層、発光層、陰極層が順に積層された構造を有しており、この構造に加えて、陽極層、正孔注入層、発光層、陰極層や、陽極層、正孔注入層、発光層、電子輸送層、陰極層等の順に積層した構造を有していることもある。
【０１１０】
図１２は本実施形態の発光装置の断面図である。図１２において、基板７００上に設けられたスイッチングＴＦＴ６０３は図９のｎチャネル型ＴＦＴ５０３を用いて形成される。したがって、構造の説明はｎチャネル型ＴＦＴ５０３の説明を参照すれば良い。
【０１１１】
なお、本実施形態ではチャネル形成領域が二つ形成されるダブルゲート構造としているが、チャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造もしくは三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。
【０１１２】
基板７００上に設けられた駆動回路は図９のＣＭＯＳ回路を用いて形成される。従って、構造の説明はｎチャネル型ＴＦＴ５０１とｐチャネル型ＴＦＴ５０２の説明を参照すれば良い。なお、本実施形態ではシングルゲート構造としているが、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。
【０１１３】
また、配線７０１、７０３はＣＭＯＳ回路のソース配線、７０２はドレイン配線として機能する。また、配線７０４はソース配線７０８とスイッチングＴＦＴのソース領域とを電気的に接続する配線として機能し、配線７０５はドレイン配線７０９とスイッチングＴＦＴのドレイン領域とを電気的に接続する配線として機能する。
【０１１４】
なお、電流制御ＴＦＴ６０４は図９のｐチャネル型ＴＦＴ５０２を用いて形成される。従って、構造の説明はｐチャネル型ＴＦＴ５０２の説明を参照すれば良い。なお、本実施形態ではシングルゲート構造としているが、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。
【０１１５】
また、配線７０６は電流制御ＴＦＴのソース配線（電流供給線に相当する）であり、７０７は画素電極７１１の上に重ねることで画素電極７１１と電気的に接続する電流制御ＴＦＴの電極である。
【０１１６】
なお、７１１は、透明導電膜からなる画素電極（発光素子の陽極）である。透明導電膜としては、酸化インジウムと酸化スズとの化合物、酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物、酸化亜鉛、酸化スズまたは酸化インジウムを用いることができる。また、前記透明導電膜にガリウムを添加したものを用いても良い。画素電極７１１は、上記配線を形成する前に平坦な層間絶縁膜７１０上に形成する。本実施形態においては、樹脂からなる平坦化膜７１０を用いてＴＦＴによる段差を平坦化することは非常に重要である。後に形成される発光層は非常に薄いため、段差が存在することによって発光不良を起こす場合がある。従って、発光層をできるだけ平坦面に形成しうるように画素電極を形成する前に平坦化しておくことが望ましい。
【０１１７】
配線７０１〜７０７を形成後、図１２に示すようにバンク７１２を形成する。
バンク７１２は１００〜４００ｎｍの珪素を含む絶縁膜もしくは有機樹脂膜をパターニングして形成すれば良い。
【０１１８】
なお、バンク７１２は絶縁膜であるため、成膜時における素子の静電破壊には注意が必要である。本実施形態ではバンク７１２の材料となる絶縁膜中にカーボン粒子や金属粒子を添加して抵抗率を下げ、静電気の発生を抑制する。この際、抵抗率は１×１０6〜１×１０12Ωｍ（好ましくは１×１０8〜１×１０10Ωｍ）
となるようにカーボン粒子や金属粒子の添加量を調節すれば良い。
【０１１９】
画素電極７１１の上には発光層７１３が形成される。なお、図１２では一画素しか図示していないが、本実施形態ではＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応した発光層を作り分けている。また、本実施形態では蒸着法により低分子系有機発光材料を形成している。具体的には、正孔注入層として２０ｎｍ厚の銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）膜を設け、その上に発光層として７０ｎｍ厚のトリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体（Ａｌｑ3）膜を設けた積層構造としている。Ａｌｑ3にキナクリドン、ペリレンもしくはＤＣＭ１といった蛍光色素を添加することで発光色を制御することができる。
【０１２０】
但し、以上の例は発光層として用いることのできる有機発光材料の一例であって、これに限定する必要はまったくない。発光層、電荷輸送層または電荷注入層を自由に組み合わせて発光層（発光及びそのためのキャリアの移動を行わせるための層）を形成すれば良い。例えば、本実施形態では低分子系有機発光材料を発光層として用いる例を示したが、中分子系有機発光材料や高分子系有機発光材料を用いても良い。なお、本明細書中において、昇華性を有さず、かつ、分子数が２０以下または連鎖する分子の長さが１０μｍ以下の有機発光材料を中分子系有機発光材料とする。また、高分子系有機発光材料を用いる例として、正孔注入層として２０ｎｍのポリチオフェン（ＰＥＤＯＴ）膜をスピン塗布法により設け、その上に発光層として１００ｎｍ程度のパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）膜を設けた積層構造としても良い。なお、ＰＰＶのπ共役系高分子を用いると、赤色から青色まで発光波長を選択できる。また、電荷輸送層や電荷注入層として炭化珪素等の無機材料を用いることも可能である。これらの有機発光材料や無機材料は公知の材料を用いることができる。
【０１２１】
次に、発光層７１３の上には導電膜からなる陰極７１４が設けられる。本実施形態の場合、導電膜としてアルミニウムとリチウムとの合金膜を用いる。勿論、公知のＭｇＡｇ膜（マグネシウムと銀との合金膜）を用いても良い。陰極材料としては、周期表の１族もしくは２族に属する元素からなる導電膜もしくはそれらの元素を添加した導電膜を用いれば良い。
【０１２２】
この陰極７１４まで形成された時点で発光素子７１５が完成する。なお、ここでいう発光素子７１５は、画素電極（陽極）７１１、発光層７１３及び陰極７１４で形成されたダイオードを指す。
【０１２３】
発光素子７１５を完全に覆うようにしてパッシベーション膜７１６を設けることは有効である。パッシベーション膜７１６としては、炭素膜、窒化珪素膜もしくは窒化酸化珪素膜を含む絶縁膜からなり、該絶縁膜を単層もしくは組み合わせた積層で用いる。
【０１２４】
この際、カバレッジの良い膜をパッシベーション膜として用いることが好ましく、炭素膜、特にＤＬＣ膜を用いることは有効である。ＤＬＣ膜は室温から１００℃以下の温度範囲で成膜可能であるため、耐熱性の低い発光層７１３の上方にも容易に成膜することができる。また、ＤＬＣ膜は酸素に対するブロッキング効果が高く、発光層７１３の酸化を抑制することが可能である。そのため、この後に続く封止工程を行う間に発光層７１３が酸化するといった問題を防止できる。
【０１２５】
さらに、パッシベーション膜７１６上に封止材７１７を設け、カバー材７１８を貼り合わせる。封止材７１７としては紫外線硬化樹脂を用いれば良く、内部に吸湿効果を有する物質もしくは酸化防止効果を有する物質を設けることは有効である。また、本実施形態においてカバー材７１８はガラス基板や石英基板やプラスチック基板（プラスチックフィルムも含む）や可撓性基板の両面に炭素膜（好ましくはＤＬＣ膜）を形成したものを用いる。炭素膜以外にもアルミ膜（ＡｌＯＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯなど）、ＳｉＮなどを用いることができる。
【０１２６】
こうして図１２に示すような構造の発光装置が完成する。なお、バンク７１２を形成した後、パッシベーション膜７１６を形成するまでの工程をマルチチャンバー方式（またはインライン方式）の成膜装置を用いて、大気解放せずに連続的に処理することは有効である。また、さらに発展させてカバー材７１８を貼り合わせる工程までを大気解放せずに連続的に処理することも可能である。
【０１２７】
こうして、基板７００上にｎチャネル型ＴＦＴ６０１、ｐチャネル型ＴＦＴ６０２、スイッチングＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）６０３および電流制御ＴＦＴ（ｐチャネル型ＴＦＴ）６０４が形成される。
【０１２８】
さらに、図１２を用いて説明したように、ゲート電極に絶縁膜を介して重なる不純物領域を設けることによりホットキャリア効果に起因する劣化に強いｎチャネル型ＴＦＴを形成することができる。そのため、信頼性の高い発光装置を実現できる。
【０１２９】
また、本実施形態では画素部と駆動回路の構成のみ示しているが、本実施形態の製造工程に従えば、その他にも信号分割回路、Ｄ／Ａコンバータ、オペアンプ、γ補正回路などの論理回路を同一の絶縁体上に形成可能であり、さらにはメモリやマイクロプロセッサをも形成しうる。
【０１３０】
以上のようにして作製される発光装置は、イオンの導入の際に解離ガスの成分がほとんど導入されることなく作製され、また、イオンの導入の後のレジストの除去も容易であることから、優れた物性を有する半導体膜を用いて作製されたＴＦＴを有しており、前記発光装置の動作特性や信頼性を十分なものとすることができる。そして、このような発光装置は各種電子機器の表示部として用いることができる。
【０１３１】
［実施形態８］
本発明を適用して、様々な半導体装置（アクティブマトリクス型液晶表示装置、アクティブマトリクス型発光装置、アクティブマトリクス型ＥＣ表示装置）を作製することができる。即ち、それら電気光学装置を表示部に組み込んだ様々な電子機器に本発明を適用できる。なお、本実施形態では本発明の記載がないが、実施形態１乃至６または７を組み合わせて作製するため、本発明を適用していると言える。
【０１３２】
その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、プロジェクター、ヘッドマウントディスプレイ（ゴーグル型ディスプレイ）、カーナビゲーション、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等）などが挙げられる。それらの例を図１３、図１４及び図１５に示す。
【０１３３】
図１３（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体３００１、画像入力部３００２、表示部３００３、キーボード３００４等を含む。本発明により作製される半導体装置を表示部３００３に適用することで、本発明のパーソナルコンピュータが完成する。
【０１３４】
図１３（Ｂ）はビデオカメラであり、本体３１０１、表示部３１０２、音声入力部３１０３、操作スイッチ３１０４、バッテリー３１０５、受像部３１０６等を含む。本発明により作製される半導体装置を表示部３１０２に適用することで、本発明のビデオカメラが完成する。
【０１３５】
図１３（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モービルコンピュータ）であり、本体３２０１、カメラ部３２０２、受像部３２０３、操作スイッチ３２０４、表示部３２０５等を含む。本発明により作製される半導体装置を表示部３２０５に適用することで、本発明のモバイルコンピュータが完成する。
【０１３６】
図１３（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体３３０１、表示部３３０２、アーム部３３０３等を含む。表示部３３０２は基板として可撓性基板を用いており、表示部３３０２を湾曲させてゴーグル型ディスプレイを作製している。
また軽量で薄いゴーグル型ディスプレイを実現している。本発明により作製される半導体装置を表示部３３０２に適用することで、本発明のゴーグル型ディスプレイが完成する。
【０１３７】
図１３（Ｅ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであり、本体３４０１、表示部３４０２、スピーカ部３４０３、記録媒体３４０４、操作スイッチ３４０５等を含む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてＤＶＤ（Ｄｉgｉtａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。本発明により作製される半導体装置を表示部３４０２に適用することで、本発明の記録媒体が完成する。
【０１３８】
図１３（Ｆ）はデジタルカメラであり、本体３５０１、表示部３５０２、接眼部３５０３、操作スイッチ３５０４、受像部（図示しない）等を含む。本発明により作製される半導体装置を表示部３５０２に適用することで、本発明のデジタルカメラが完成する。
【０１３９】
図１４（Ａ）はフロント型プロジェクターであり、投射装置３６０１、スクリーン３６０２等を含む。本発明により作製される半導体装置を投射装置３６０１の一部を構成する液晶表示装置３８０８やその他の駆動回路に適用することで、本発明のフロント型プロジェクターが完成する。
【０１４０】
図１４（Ｂ）はリア型プロジェクターであり、本体３７０１、投射装置３７０２、ミラー３７０３、スクリーン３７０４等を含む。本発明により作製される半導体装置を投射装置３７０２の一部を構成する液晶表示装置３８０８やその他の駆動回路に適用することで、本発明のリア型プロジェクターが完成する。
【０１４１】
なお、図１４（Ｃ）は、図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）中における投射装置３６０１、３７０２の構造の一例を示した図である。投射装置３６０１、３７０２は、光源光学系３８０１、ミラー３８０２、３８０４〜３８０６、ダイクロイックミラー３８０３、プリズム３８０７、液晶表示装置３８０８、位相差板３８０９、投射光学系３８１０で構成される。投射光学系３８１０は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施形態は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単板式であってもよい。また、図１４（Ｃ）中において矢印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１４２】
また、図１４（Ｄ）は、図１４（Ｃ）中における光源光学系３８０１の構造の一例を示した図である。本実施形態では、光源光学系３８０１は、リフレクター３８１１、光源３８１２、レンズアレイ３８１３、３８１４、偏光変換素子３８１５、集光レンズ３８１６で構成される。なお、図１４（Ｄ）に示した光源光学系は一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１４３】
ただし、図１４に示したプロジェクターにおいては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示しており、反射型の電気光学装置及び発光装置での適用例は図示していない。
【０１４４】
図１５（Ａ）は携帯電話であり、本体３９０１、音声出力部３９０２、音声入力部３９０３、表示部３９０４、操作スイッチ３９０５、アンテナ３９０６等を含む。本発明により作製される半導体装置を表示部３９０４に適用することで、本発明の携帯電話が完成する。
【０１４５】
図１５（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であり、本体４００１、表示部４００２、４００３、記憶媒体４００４、操作スイッチ４００５、アンテナ４００６等を含む。本発明により作製される半導体装置は表示部４００２、４００３に適用することで、本発明の携帯書籍が完成する。
【０１４６】
図１５（Ｃ）はディスプレイであり、本体４１０１、支持台４１０２、表示部４１０３等を含む。表示部４１０３は可撓性基板を用いて作製されており、軽量で薄いディスプレイを実現できる。また、表示部４１０３を湾曲させることも可能である。本発明により作製される半導体装置を表示部４１０３に適用することで、本発明のディスプレイが完成する。本発明のディスプレイは特に大画面化した場合において有利であり、対角１０インチ以上（特に３０インチ以上）のディスプレイには有利である。
【０１４７】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、さまざまな分野の電子機器に適用することが可能である。また、本実施形態の電子機器は実施形態１〜６または７の組み合わせからなる構成を用いても実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】本発明のイオンの導入方法の一例を示す図。
【図２】本発明のイオンの導入方法の一例を示す図。
【図３】第１の加速電圧を振り、第２の加速電圧を同条件としたときの処理室内の圧力の変化の例を示す図。
【図４】第１の加速電圧を同条件とし、第２の加速電圧を振ったときの処理室内の圧力の変化の例を示す図。
【図５】レジストベークの有無による処理室内の圧力の変化の例を示す図。
【図６】レジストの有無によるシリコンウエハ中のイオンの分布の例を示す図。
【図７】画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図８】画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図９】画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１０】画素ＴＦＴの構成を示す上面図。
【図１１】アクティブマトリクス型液晶表示装置の断面図。
【図１２】発光装置の駆動回路及び画素部の断面構造図。
【図１３】半導体装置の例を示す図。
【図１４】半導体装置の例を示す図。
【図１５】半導体装置の例を示す図。
【符号の説明】
【０１４９】
１０ 基板
１１ 下地絶縁膜
１２ 半導体層
１３ 絶縁膜
１４ レジスト
１５ 第１のイオン
１６ 解離ガス
１７ 不純物領域
１８ 第２のイオン
１９ 不純物領域
２０ 基板
２１ レジスト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン注入法又はイオンドーピング法により処理室内にイオンを導入する工程において、
基板上に第１の半導体層及び第２の半導体層を形成し、
前記第１の半導体層上に第１の有機膜をマスクとして形成し、
第１の加速電圧により第１のイオンの導入を行うことによって、前記第１の有機膜からの解離ガスの処理を行い、
前記第１のイオンの導入の終了後に排気を行い前記第１の有機膜からの解離ガスを前記処理室内から低減又は除去し、
前記第１の有機膜をマスクとして、前記第１の加速電圧より低い第２の加速電圧により前記第１のイオンと同じ材料ガスを用いて生成される一導電型の不純物元素を含む第２のイオンの導入を行うことにより、前記第２の半導体層に不純物領域を形成し、
前記第１の有機膜を除去した後に前記第２の半導体層上に第２の有機膜をマスクとして形成し、
第３の加速電圧により第３のイオンの導入を行うことによって、前記第２の有機膜からの解離ガスの処理を行い、
前記第３のイオンの導入の終了後に排気を行い前記第２の有機膜からの解離ガスを前記処理室内から低減又は除去し、
前記第２の有機膜をマスクとして、前記第３の加速電圧より低い第４の加速電圧により前記第３のイオンと同じ材料ガスを用いて生成される前記一導電型とは逆の導電型を付与する不純物元素を含む第４のイオンの導入を行うことにより、前記第１の半導体層に不純物領域を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２】
イオン注入法又はイオンドーピング法により処理室内にイオンを導入する工程において、
基板上に第１の半導体層及び第２の半導体層を形成し、
前記第１の半導体層上に第１の有機膜をマスクとして形成し、
５０ｋＶ〜１２０ｋＶの第１の加速電圧により第１のイオンの導入を行うことによって、前記第１の有機膜からの解離ガスの処理を６分以内で行い、
前記第１のイオンの導入の終了後に排気を行い前記第１の有機膜からの解離ガスを前記処理室内から低減又は除去し、
前記第１の有機膜をマスクとして、前記第１の加速電圧より低い４０ｋＶ〜１２０ｋＶの第２の加速電圧により前記第１のイオンと同じ材料ガスを用いて生成される一導電型の不純物元素を含む第２のイオンの導入を行うことにより、前記第２の半導体層に不純物領域を形成し、
前記第１の有機膜を除去した後に前記第２の半導体層上に第２の有機膜をマスクとして形成し、
５０ｋＶ〜１２０ｋＶの第３の加速電圧により第３のイオンの導入を行うことによって、前記第２の有機膜からの解離ガスの処理を６分以内で行い、
前記第３のイオンの導入の終了後に排気を行い前記第２の有機膜からの解離ガスを前記処理室内から低減又は除去し、
前記第２の有機膜をマスクとして、前記第３の加速電圧より低い４０ｋＶ〜１２０ｋＶの第４の加速電圧により前記第３のイオンと同じ材料ガスを用いて生成される前記一導電型とは逆の導電型を付与する不純物元素を含む第４のイオンの導入を行うことにより、前記第１の半導体層に不純物領域を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３】
イオン注入法又はイオンドーピング法により処理室内にイオンを導入する工程において、
基板上に第１の半導体層及び第２の半導体層を形成し、
前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層を覆うゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第１の導電膜と第２の導電膜を積層して形成し、
前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層に重なる前記第１の導電膜と前記第２の導電膜上にレジストからなるマスクを形成し、第１のエッチング処理を行い、第１の導電層と第２の導電層からなる第１の形状の導電層を前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層上にそれぞれ形成し、
前記レジストからなるマスクを除去せずに前記第１の形状の導電層に第２のエッチング処理を行い、第２の形状の導電層を形成し、
前記レジストからなるマスクを除去し、
前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層にｎ型を付与する不純物元素を低濃度に導入し、
前記第１の半導体層を覆う第１の有機膜を形成し、
第１の加速電圧により第１のイオンの導入を行うことによって、前記第１の有機膜からの解離ガスの処理を行い、
前記第１のイオンの導入の終了後に排気を行い前記第１の有機膜からの解離ガスを前記処理室内から低減又は除去し、
前記第１の有機膜をマスクとして、前記第１の加速電圧より低い第２の加速電圧により前記第１のイオンと同じ材料ガスを用いて生成される一導電型の不純物元素を含む第２のイオンの導入を行うことにより、前記第２の半導体層に高濃度不純物領域及び前記第１の導電層と重なる低濃度不純物領域を形成し、
前記第１の有機膜を除去した後に前記第２の半導体層を覆う第２の有機膜を形成し、
第３の加速電圧により第３のイオンの導入を行うことによって、前記第２の有機膜からの解離ガスの処理を行い、
前記第３のイオンの導入の終了後に排気を行い前記第２の有機膜からの解離ガスを前記処理室内から低減又は除去し、
前記第２の有機膜をマスクとして、前記第３の加速電圧より低い第４の加速電圧により前記第３のイオンと同じ材料ガスを用いて生成される前記一導電型とは逆の導電型を付与する不純物元素を含む第４のイオンの導入を行うことにより、前記第１の半導体層に不純物領域を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項４】
イオン注入法又はイオンドーピング法により処理室内にイオンを導入する工程において、
基板上に第１の半導体層及び第２の半導体層を形成し、
前記第１の半導体層上に第１の有機膜をマスクとして形成し、
第１の加速電圧により不活性ガスを用いて第１のイオンの導入を行うことによって、前記第１の有機膜からの解離ガスの処理を行い、
前記第１のイオンの導入の終了後に排気を行い前記第１の有機膜からの解離ガスを処理室内から低減又は除去し、
前記第１の有機膜をマスクとして、前記第１の加速電圧より低い第２の加速電圧によりＰＨ３又はＢ２Ｈ６を用いて生成される一導電型の不純物元素を含む第２のイオンの導入を行うことにより、前記第２の半導体層に不純物領域を形成し、
前記第１の有機膜を除去した後に前記第２の半導体層上に第２の有機膜をマスクとして形成し、
第３の加速電圧により不活性ガスを用いて第３のイオンの導入を行うことによって、前記第２の有機膜からの解離ガスの処理を行い、
前記第３のイオンの導入の終了後に排気を行い前記第２の有機膜からの解離ガスを処理室内から低減又は除去し、
前記第２の有機膜をマスクとして、前記第３の加速電圧より低い第４の加速電圧により前記一導電型とは逆の導電型を付与する不純物元素を含む第４のイオンの導入を行うことにより、前記第１の半導体層に不純物領域を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項５】
イオン注入法又はイオンドーピング法により処理室内にイオンを導入する工程において、
基板上に第１の半導体層及び第２の半導体層を形成し、
前記第１の半導体層上に第１の有機膜をマスクとして形成し、
５０ｋＶ〜１２０ｋＶの第１の加速電圧により不活性ガスを用いて第１のイオンの導入を行うことによって、前記第１の有機膜からの解離ガスの処理を６分以内で行い、
前記第１のイオンの導入の終了後に排気を行い前記第１の有機膜からの解離ガスを処理室内から低減又は除去し、
前記第１の有機膜をマスクとして、前記第１の加速電圧より低い４０ｋＶ〜１２０ｋＶの第２の加速電圧によりＰＨ３又はＢ２Ｈ６を用いて生成された一導電型の不純物元素を含む第２のイオンの導入を行うことにより、前記第２の半導体層に不純物領域を形成し、
前記第１の有機膜を除去した後に前記第２の半導体層上に第２の有機膜をマスクとして形成し、
５０ｋＶ〜１２０ｋＶの第３の加速電圧により不活性ガスを用いて第３のイオンの導入を行うことによって、前記第２の有機膜からの解離ガスの処理を６分以内で行い、
前記第３のイオンの導入の終了後に排気を行い前記第２の有機膜からの解離ガスを処理室内から低減又は除去し、
前記第２の有機膜をマスクとして、前記第３の加速電圧より低い４０ｋＶ〜１２０ｋＶの第４の加速電圧により前記一導電型とは逆の導電型を付与する不純物元素を含む第４のイオンの導入を行うことにより、前記第１の半導体層に不純物領域を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項６】
イオン注入法又はイオンドーピング法により処理室内にイオンを導入する工程において、
基板上に第１の半導体層及び第２の半導体層を形成し、
前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層を覆うゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第１の導電膜と第２の導電膜を積層して形成し、
前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層に重なる前記第１の導電膜と前記第２の導電膜上にレジストからなるマスクを形成し、第１のエッチング処理を行い、第１の導電層と第２の導電層からなる第１の形状の導電層を前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層上にそれぞれ形成し、
前記レジストからなるマスクを除去せずに前記第１の形状の導電層に第２のエッチング処理を行い、第２の形状の導電層を形成し、
前記レジストからなるマスクを除去し、
前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層にｎ型を付与する不純物元素を低濃度に導入し、
前記第１の半導体層を覆う第１の有機膜を形成し、
第１の加速電圧により不活性ガスを用いて第１のイオンの導入を行うことによって、前記第１の有機膜からの解離ガスの処理を行い、
前記第１のイオンの導入の終了後に排気を行い前記第１の有機膜からの解離ガスを処理室内から低減又は除去し、
前記第１の有機膜をマスクとして、前記第１の加速電圧より低い第２の加速電圧によりＰＨ３又はＢ２Ｈ６を用いて生成される一導電型の不純物元素を含む第２のイオンの導入を行うことにより、前記第２の半導体層に高濃度不純物領域及び前記第１の導電層と重なる低濃度不純物領域を形成し、
前記第１の有機膜を除去した後に前記第２の半導体層を覆う第２の有機膜を形成し、
第３の加速電圧により不活性ガスを用いて第３のイオンの導入を行うことによって、前記第２の有機膜からの解離ガスの処理を行い、
前記第３のイオンの導入の終了後に排気を行い前記第２の有機膜からの解離ガスを処理室内から低減又は除去し、
前記第２の有機膜をマスクとして、前記第３の加速電圧より低い第４の加速電圧により前記一導電型とは逆の導電型を付与する不純物元素を含む第４のイオンの導入を行うことにより、前記第１の半導体層に不純物領域を形成す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乃至請求項６のいずれか一において、前記第１の有機膜をベーク又はＵＶ照射した後に、前記第１のイオンの導入を行うことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一において、前記第２の有機膜をベーク又はＵＶ照射した後に、前記第３のイオンの導入を行うことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１】
イオン注入法又はイオンドーピング法により処理室内にイオンを導入する工程において、
基板上に第１の半導体層及び第２の半導体層を形成し、
前記第１の半導体層上に第１の有機膜をマスクとして形成し、
第１の加速電圧により第１のイオンの導入を行うことによって、前記第１の有機膜からの解離ガスの処理を行い、
前記第１のイオンの導入の終了後に排気を行い前記第１の有機膜からの解離ガスを前記処理室内から低減又は除去し、
前記第１の有機膜をマスクとして、前記第１の加速電圧より低い第２の加速電圧により前記第１のイオンと同じ材料ガスを用いて生成される一導電型の不純物元素を含む第２のイオンの導入を行うことにより、前記第２の半導体層に不純物領域を形成し、
前記第１の有機膜を除去した後に前記第２の半導体層上に第２の有機膜をマスクとして形成し、
第３の加速電圧により第３のイオンの導入を行うことによって、前記第２の有機膜からの解離ガスの処理を行い、
前記第３のイオンの導入の終了後に排気を行い前記第２の有機膜からの解離ガスを前記処理室内から低減又は除去し、
前記第２の有機膜をマスクとして、前記第３の加速電圧より低い第４の加速電圧により前記第３のイオンと同じ材料ガスを用いて生成される前記一導電型とは逆の導電型を付与する不純物元素を含む第４のイオンの導入を行うことにより、前記第１の半導体層に不純物領域を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２】
イオン注入法又はイオンドーピング法により処理室内にイオンを導入する工程において、
基板上に第１の半導体層及び第２の半導体層を形成し、
前記第１の半導体層上に第１の有機膜をマスクとして形成し、
５０ｋＶ〜１２０ｋＶの第１の加速電圧により第１のイオンの導入を行うことによって、前記第１の有機膜からの解離ガスの処理を６分以内で行い、
前記第１のイオンの導入の終了後に排気を行い前記第１の有機膜からの解離ガスを前記処理室内から低減又は除去し、
前記第１の有機膜をマスクとして、前記第１の加速電圧より低い４０ｋＶ〜１２０ｋＶの第２の加速電圧により前記第１のイオンと同じ材料ガスを用いて生成される一導電型の不純物元素を含む第２のイオンの導入を行うことにより、前記第２の半導体層に不純物領域を形成し、
前記第１の有機膜を除去した後に前記第２の半導体層上に第２の有機膜をマスクとして形成し、
５０ｋＶ〜１２０ｋＶの第３の加速電圧により第３のイオンの導入を行うことによって、前記第２の有機膜からの解離ガスの処理を６分以内で行い、
前記第３のイオンの導入の終了後に排気を行い前記第２の有機膜からの解離ガスを前記処理室内から低減又は除去し、
前記第２の有機膜をマスクとして、前記第３の加速電圧より低い４０ｋＶ〜１２０ｋＶの第４の加速電圧により前記第３のイオンと同じ材料ガスを用いて生成される前記一導電型とは逆の導電型を付与する不純物元素を含む第４のイオンの導入を行うことにより、前記第１の半導体層に不純物領域を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３】
イオン注入法又はイオンドーピング法により処理室内にイオンを導入する工程において、
基板上に第１の半導体層及び第２の半導体層を形成し、
前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層を覆うゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第１の導電膜と第２の導電膜を積層して形成し、
前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層に重なる前記第１の導電膜と前記第２の導電膜上にレジストからなるマスクを形成し、第１のエッチング処理を行い、第１の導電層と第２の導電層からなる第１の形状の導電層を前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層上にそれぞれ形成し、
前記レジストからなるマスクを除去せずに前記第１の形状の導電層に第２のエッチング処理を行い、第２の形状の導電層を形成し、
前記レジストからなるマスクを除去し、
前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層にｎ型を付与する不純物元素を低濃度に導入し、
前記第１の半導体層を覆う第１の有機膜を形成し、
第１の加速電圧により第１のイオンの導入を行うことによって、前記第１の有機膜からの解離ガスの処理を行い、
前記第１のイオンの導入の終了後に排気を行い前記第１の有機膜からの解離ガスを前記処理室内から低減又は除去し、
前記第１の有機膜をマスクとして、前記第１の加速電圧より低い第２の加速電圧により前記第１のイオンと同じ材料ガスを用いて生成される一導電型の不純物元素を含む第２のイオンの導入を行うことにより、前記第２の半導体層に高濃度不純物領域及び前記第１の導電層と重なる低濃度不純物領域を形成し、
前記第１の有機膜を除去した後に前記第２の半導体層を覆う第２の有機膜を形成し、
第３の加速電圧により第３のイオンの導入を行うことによって、前記第２の有機膜からの解離ガスの処理を行い、
前記第３のイオンの導入の終了後に排気を行い前記第２の有機膜からの解離ガスを前記処理室内から低減又は除去し、
前記第２の有機膜をマスクとして、前記第３の加速電圧より低い第４の加速電圧により前記第３のイオンと同じ材料ガスを用いて生成される前記一導電型とは逆の導電型を付与する不純物元素を含む第４のイオンの導入を行うことにより、前記第１の半導体層に不純物領域を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項４】
イオン注入法又はイオンドーピング法により処理室内にイオンを導入する工程において、
基板上に第１の半導体層及び第２の半導体層を形成し、
前記第１の半導体層上に第１の有機膜をマスクとして形成し、
第１の加速電圧により不活性ガスを用いて第１のイオンの導入を行うことによって、前記第１の有機膜からの解離ガスの処理を行い、
前記第１のイオンの導入の終了後に排気を行い前記第１の有機膜からの解離ガスを処理室内から低減又は除去し、
前記第１の有機膜をマスクとして、前記第１の加速電圧より低い第２の加速電圧によりＰＨ３又はＢ２Ｈ６を用いて生成される一導電型の不純物元素を含む第２のイオンの導入を行うことにより、前記第２の半導体層に不純物領域を形成し、
前記第１の有機膜を除去した後に前記第２の半導体層上に第２の有機膜をマスクとして形成し、
第３の加速電圧により不活性ガスを用いて第３のイオンの導入を行うことによって、前記第２の有機膜からの解離ガスの処理を行い、
前記第３のイオンの導入の終了後に排気を行い前記第２の有機膜からの解離ガスを処理室内から低減又は除去し、
前記第２の有機膜をマスクとして、前記第３の加速電圧より低い第４の加速電圧により前記一導電型とは逆の導電型を付与する不純物元素を含む第４のイオンの導入を行うことにより、前記第１の半導体層に不純物領域を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項５】
イオン注入法又はイオンドーピング法により処理室内にイオンを導入する工程において、
基板上に第１の半導体層及び第２の半導体層を形成し、
前記第１の半導体層上に第１の有機膜をマスクとして形成し、
５０ｋＶ〜１２０ｋＶの第１の加速電圧により不活性ガスを用いて第１のイオンの導入を行うことによって、前記第１の有機膜からの解離ガスの処理を６分以内で行い、
前記第１のイオンの導入の終了後に排気を行い前記第１の有機膜からの解離ガスを処理室内から低減又は除去し、
前記第１の有機膜をマスクとして、前記第１の加速電圧より低い４０ｋＶ〜１２０ｋＶの第２の加速電圧によりＰＨ３又はＢ２Ｈ６を用いて生成された一導電型の不純物元素を含む第２のイオンの導入を行うことにより、前記第２の半導体層に不純物領域を形成し、
前記第１の有機膜を除去した後に前記第２の半導体層上に第２の有機膜をマスクとして形成し、
５０ｋＶ〜１２０ｋＶの第３の加速電圧により不活性ガスを用いて第３のイオンの導入を行うことによって、前記第２の有機膜からの解離ガスの処理を６分以内で行い、
前記第３のイオンの導入の終了後に排気を行い前記第２の有機膜からの解離ガスを処理室内から低減又は除去し、
前記第２の有機膜をマスクとして、前記第３の加速電圧より低い４０ｋＶ〜１２０ｋＶの第４の加速電圧により前記一導電型とは逆の導電型を付与する不純物元素を含む第４のイオンの導入を行うことにより、前記第１の半導体層に不純物領域を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項６】
イオン注入法又はイオンドーピング法により処理室内にイオンを導入する工程において、
基板上に第１の半導体層及び第２の半導体層を形成し、
前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層を覆うゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第１の導電膜と第２の導電膜を積層して形成し、
前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層に重なる前記第１の導電膜と前記第２の導電膜上にレジストからなるマスクを形成し、第１のエッチング処理を行い、第１の導電層と第２の導電層からなる第１の形状の導電層を前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層上にそれぞれ形成し、
前記レジストからなるマスクを除去せずに前記第１の形状の導電層に第２のエッチング処理を行い、第２の形状の導電層を形成し、
前記レジストからなるマスクを除去し、
前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層にｎ型を付与する不純物元素を低濃度に導入し、
前記第１の半導体層を覆う第１の有機膜を形成し、
第１の加速電圧により不活性ガスを用いて第１のイオンの導入を行うことによって、前記第１の有機膜からの解離ガスの処理を行い、
前記第１のイオンの導入の終了後に排気を行い前記第１の有機膜からの解離ガスを処理室内から低減又は除去し、
前記第１の有機膜をマスクとして、前記第１の加速電圧より低い第２の加速電圧によりＰＨ３又はＢ２Ｈ６を用いて生成される一導電型の不純物元素を含む第２のイオンの導入を行うことにより、前記第２の半導体層に高濃度不純物領域及び前記第１の導電層と重なる低濃度不純物領域を形成し、
前記第１の有機膜を除去した後に前記第２の半導体層を覆う第２の有機膜を形成し、
第３の加速電圧により不活性ガスを用いて第３のイオンの導入を行うことによって、前記第２の有機膜からの解離ガスの処理を行い、
前記第３のイオンの導入の終了後に排気を行い前記第２の有機膜からの解離ガスを処理室内から低減又は除去し、
前記第２の有機膜をマスクとして、前記第３の加速電圧より低い第４の加速電圧により前記一導電型とは逆の導電型を付与する不純物元素を含む第４のイオンの導入を行うことにより、前記第１の半導体層に不純物領域を形成す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乃至請求項６のいずれか一において、前記第１の有機膜をベーク又はＵＶ照射した後に、前記第１のイオンの導入を行うことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一において、前記第２の有機膜をベーク又はＵＶ照射した後に、前記第３のイオンの導入を行うことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００７−４９１８１（Ｐ２００７−４９１８１Ａ）
【公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２７３７７７（Ｐ２００６−２７３７７７）
【出願日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【分割の表示】特願２００３−７９２６（Ｐ２００３−７９２６）の分割
【原出願日】平成１５年１月１６日（２００３．１．１６）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【分割の表示】特願２００３−７９２６（Ｐ２００３−７９２６）の分割
【原出願日】平成１５年１月１６日（２００３．１．１６）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
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