半導体装置の製造方法、電子機器の製造方法および半導体製造装置
【課題】基板に対する熱負荷を低減できる半導体装置の製造方法等を提供する。また、半導体素子の特性を向上させることができる半導体装置の製造方法等を提供する。
【解決手段】ノズル22に設けられた開口部から放出される過熱水蒸気を基板100上に走査し、基板100上のシリコン層を熱処理する。この熱処理によって、シリコン層が再結晶化される。この際、シリコン層の表面に酸化膜が形成される。この酸化膜をゲート絶縁膜や容量絶縁膜として使用することができる。かかる処理によれば、過熱水蒸気によりシリコン層の再結晶化を行なうことができる。また、過熱水蒸気によりシリコン層の改質を行うことができる。また、ノズル22と基板100との距離や走査速度を調整することにより基板100に対する熱負荷を低減することができる。
【解決手段】ノズル22に設けられた開口部から放出される過熱水蒸気を基板100上に走査し、基板100上のシリコン層を熱処理する。この熱処理によって、シリコン層が再結晶化される。この際、シリコン層の表面に酸化膜が形成される。この酸化膜をゲート絶縁膜や容量絶縁膜として使用することができる。かかる処理によれば、過熱水蒸気によりシリコン層の再結晶化を行なうことができる。また、過熱水蒸気によりシリコン層の改質を行うことができる。また、ノズル22と基板100との距離や走査速度を調整することにより基板100に対する熱負荷を低減することができる。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
CVD(chemical vapor deposition、化学気相成長)法などによって基板上に成膜したシリコンの再結晶化を図る結晶化方法には、600〜1000℃の高温熱処理による固相成長法、エキシマレーザ照射を行うレーザアニール法、熱プラズマを熱源とする熱プラズマジェット法(特許文献1、非特許文献1)等がある。
【0002】
また、再結晶化されたシリコン膜上に絶縁膜として酸化膜を形成する方法としては、熱酸化膜法(ドライ酸素酸化、ウェット酸化、スチーム酸化、水素燃焼酸化)、CVD法(TEOS法、PECVD法)、スパッタ法等が用いられている。
【0003】
形成された酸化膜の膜質を向上させる方法としては、酸化膜を高圧水蒸気アニール法で処理する方法が知られている(例えば、特許文献2〜4等を参照)。
【特許文献1】特開平11−145148号公報
【特許文献2】特開平6−13407号公報
【特許文献3】特開平11−135492号公報
【特許文献4】特開平4−284630号公報
【非特許文献1】Crystallization of Si Thin Film Using Thermal Plasma Jet and Its Application to Thin-Film Transistor Fabrication, S.Higashi, AM-LCD '04 Technical Digest Papers, p.179
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上述した熱処理による固相成長法では、基板が600〜1000℃の高温に加熱されるため、基板に対する熱負荷が大きく、基板の歪みや割れが生じやすい。また、結晶化に長時間を必要とし、生産性に乏しい。また、レーザアニール法によれば、耐熱性の低いガラス基板を用いることができるものの、高価な設備が必要とされるとともに、素子特性のばらつきが大きくなる傾向がある。また熱プラズマジェット法もコストがかかる。
【0005】
よって、本発明は、基板に対する熱負荷を低減できる半導体装置の製造方法等を提供することを目的とする。また、本発明は、半導体素子の特性を向上させることができる半導体装置の製造方法等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
(1)本発明の半導体装置の製造方法は、過熱水蒸気を導気管に設けられた開口部から放出することにより基板上に成膜された半導体層を熱処理する工程を有し、上記熱処理によって、上記半導体層が再結晶化されることを特徴とする。
【0007】
かかる方法によれば、過熱水蒸気により半導体層の再結晶化を行なうことができる。また、過熱水蒸気により半導体層の改質を行うことができる。また、導気管と基板との距離や走査速度を調整することにより基板に対する熱負荷を低減することができる。
【0008】
例えば、上記過熱水蒸気の温度は、500℃以上である。このように、半導体層に対し
500℃以上の熱処理を施すことができる。
【0009】
例えば、上記熱処理によって、上記半導体層が再結晶化されるとともにその表面に酸化膜が形成される。かかる方法によれば、酸化膜を素子の一部として利用できる。また、酸化膜の改質を行うことができる。また、半導体層と酸化膜との界面準位の低減を図ることができる。
【0010】
例えば、上記酸化膜の上部に導電性膜を形成する工程を有する。このように、酸化膜および導電性膜を素子の一部として利用できる。
【0011】
例えば、上記酸化膜上に絶縁膜を形成する工程を有する。このように、酸化膜のみでは、半導体素子を構成する酸化膜として薄い場合には、さらに、絶縁膜を形成してもよい。
【0012】
例えば、上記酸化膜はゲート絶縁膜であり、上記導電性膜は、ゲート電極である。かかる方法によれば、トランジスタの製造工程を簡略化でき、また、トランジスタの特性を向上させることができる。
【0013】
例えば、上記半導体層はシリコン層である。かかる方法によれば、良好なシリコン層の再結晶膜を得ることができる。
【0014】
例えば、上記開口部は、略矩形状であり、上記開口部から過熱水蒸気を直線状に放出し、上記半導体層を相対的に走査することによって熱処理が行われる。かかる方法によれば、一の走査で大面積の処理を行える。
【0015】
例えば、上記開口部と上記基板との距離を調整して上記半導体層の温度を調整する。かかる方法によれば、処理に必要な熱量を調整できる。また、基板に対する熱負荷を低減できる。
【0016】
(2)本発明の電子機器の製造方法は、上記半導体装置の製造方法を有する。電子機器とは、本発明にかかる半導体装置を備えた一定の機能を奏する機器一般をいい、その構成に特に限定はないが、例えば、上記半導体装置を備えたコンピュータ装置一般、携帯電話、PHS、PDA、電子手帳、ICカードなど、半導体装置を必要とするあらゆる装置が含まれる。
【0017】
(3)本発明の半導体製造装置は、水蒸気生成部と、水蒸気過熱部と、開口部から過熱水蒸気を放出する導気管と、基板を上記導気管から放出される過熱水蒸気に対して直交する方向に相対的に移動する移動手段と、を含む。
【0018】
かかる装置によれば、基板上の膜に対し、過熱水蒸気による熱処理を施すことができる。
【0019】
例えば、上記水蒸気過熱部は、誘導コイル部を有し、当該誘導コイル部内に水蒸気を導入し過熱する。かかる構成によれば、簡易な構成で過熱水蒸気を生成することができる。
【0020】
例えば、上記水蒸気過熱部と上記導気管との間には、温度制御部が設けられ、上記誘導コイル部を通過した水蒸気の温度を測定し、当該温度に基づいて上記誘導コイル部に印加する電流を制御する。かかる構成によれば、過熱水蒸気の温度制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
本実施の形態では、過熱水蒸気を基板に吹き付けることにより基板上の膜に対して熱処理を行なう。以下、この熱処理を「過熱水蒸気走査処理」と言うことがある。この熱処理には、例えば、シリコン膜(半導体膜、半導体層)の再結晶化の熱処理がある。
【0022】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同一の機能を有するものには同一もしくは関連の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。
【0023】
1)半導体製造装置
まず、本実施の形態の半導体装置の製造に用いられる半導体製造装置について図1〜図4を参照しながら説明する。
【0024】
図1は、本実施の形態の半導体装置の製造に用いられる半導体製造装置(半導体素子の製造装置)の構成例を示す図である。図1の飽和水蒸気生成器11においては、原料の水を水蒸気とし、飽和させる。水蒸気は、飽和水蒸気生成器11から過熱部13に導入され、過熱(加熱)される。ここでは、誘導コイルを用いて過熱している。過熱部13から過熱水蒸気がノズル22に導入されその開口部から基板100上に放出される。過熱部13とノズル22との間には、温度センサ14が設けられ、過熱水蒸気の温度を測定する。その結果に基づきコントローラ15によって過熱部13が制御される。温度センサ14としては、例えば、熱電対が用いられ、測定温度によって誘導コイルに印加される電流を増減することにより、過熱水蒸気の温度を調整する。
【0025】
ノズル22は、チャンバ(処理室)21内に配置されている。また、チャンバ21には、処理対象の基板100および基板100が搭載されるステージ部(載置台)51が配置される。このステージ部51は、ノズル22に対して相対的に移動可能である。また、急激な温度差等による基板100のヒートショックを防止するため、ステージ部51には加熱や冷却を行う機構(温度調節機構52)が接続されている。加熱には電気ヒーター機構、冷却には冷却ガスや冷却水を用いる冷却機構などが用いられる。
【0026】
チャンバ21内の雰囲気は、これに限定されないが、例えば、内部圧力が大気圧〜0.5MPa程度、内部温度が室温〜100℃程度に設定可能なよう構成されている。チャンバ21内の気圧を所望状態に保つために、アルゴン(Ar)などの不活性ガスをチャンバ21内に導入できる構成となっている。
【0027】
図2は、半導体製造装置のノズル22の構成例を示す平面図である。図2に示すように、図1の半導体製造装置のノズル22はステージ部51の幅(図示の上下方向)よりも大きい長手部材によって形成され、ステージ部51の幅より広い幅の過熱水蒸気を放射(放出)できる。ノズル22の長手方向と直交する方向(図中の矢印方向)にステージ部51を移動することにより、ノズル22が基板100を走査するように構成されている。ノズル22を移動させる構成としてもよい。
【0028】
図3は、半導体製造装置のノズルの構成例を示す断面図である。図3に示すように、ノズル22は、過熱水蒸気を放出するための開口部22eが設けられた導気管22aと、この導気管22aを囲む遮蔽器22bを有する。遮蔽器22bには過熱水蒸気の出口となるノズル開口(開口部)22dが設けられている。
【0029】
図3においては、開口部22eおよびノズル開口(開口部)22dの形状は略矩形のライン状である。よって、これらの開口部からライン状に過熱水蒸気が放出され、一の走査で大面積の処理を行える。
【0030】
図4は、半導体製造装置のノズルの他の構成例を示す断面図である。ここでは、導気管22aに複数の孔(開口部22e)が直線状に配置されている。他の構成は、図3に示すノズルと同様である。このノズルによっても、ノズル開口22dからライン状に過熱水蒸気が放出され、一の走査で大面積の処理を行える。
【0031】
以上説明した半導体製造装置においては、基板を横切るような長尺のノズルを備えるので、窓ガラスのような大面積の基板の熱処理を行うことができる。また、水蒸気圧や温度を調整することが可能であり、高精度の熱処理を行うことができる。また、燃料が水であるため、原料の入手が容易でランニングコストが安価である。また、原料がクリーンであるため、環境負荷(環境破壊)を低減できる。
【0032】
また、上記半導体製造装置においては、ノズル22に遮蔽器22bを設けたが、遮蔽器22bを用いず、ノズル22を外気にさらした状態で処理を行ってもよい。
【0033】
2)半導体装置の製造方法
(製造方法1)
次に、前述した半導体製造装置を使用した半導体装置(TFT:薄膜トランジスタ、Thin Film Transistor)の製造方法1について図5〜図9を参照しながら説明する。図5は、製造方法1による半導体装置(TFT)の製造方法を示す工程断面図である(図9も同じ)。
【0034】
まず、図5(A)に示すように、ガラス基板(基板、透明基板、絶縁性基板)100を準備する。ガラス基板は、液晶表示装置等に用いられ、装置によっては大面積の基板が用いられる。この基板100上に、下地保護膜(下地酸化膜、下地絶縁膜)101として例えば酸化シリコン膜を形成する。この酸化シリコン膜は、TEOS(tetra ethyl ortho silicate、テトラエトキシシラン)および酸素ガスなどを原料ガスとして、例えばプラズマCVD(chemical vapor deposition、化学気相成長)法を用いて形成する。
【0035】
次いで、下地保護膜101上に半導体膜として例えばアモルファス状のシリコン膜102を形成する。このシリコン膜は、例えば、SiH4(モノシラン)ガスを用いたCVD法で形成する。
【0036】
次に、シリコン膜102上に、図示しないフォトレジスト膜(以下、単に「レジスト膜」という)を形成し、露光および現像(フォトリソグラフィー)することにより、島状にレジスト膜(マスク膜、レジストマスク)を残存させる。次いで、かかるレジスト膜をマスクに、シリコン膜102をエッチングし、半導体素子領域(島状領域)を形成する。次いで、レジスト膜を除去する。以下、このフォトリソグラフィー、エッチングおよびレジスト膜の除去の処理をパターニングと言う。
【0037】
次いで、図5(B)に示すように、シリコン膜102に過熱水蒸気走査処理を施し、シリコン膜102を再結晶化する。即ち、基板100をステージ部51(図1等参照)に搭載し、ノズル22から放出される過熱水蒸気を基板100(シリコン膜102)上に走査することによって熱処理を施しシリコン膜102を再結晶化する。この際、図5(B)に示すように、水素火炎の走査に伴って、シリコン膜102が多結晶シリコン102aに変化するとともに、その表面に酸化シリコン膜102bが形成される。
【0038】
例えば、チャンバ内を常圧とし、過熱水蒸気温度500℃〜1000℃、ノズル22から流出する過熱水蒸気の走査方向における幅を10mmとして、シリコン膜102を1放出面積当り1m秒〜100m秒程度暴露する。この際、基板の走査速度は、10m/s〜0.1m/s程度である。
【0039】
このような短時間の加熱であるため、基板に対する熱負荷が軽減できる。また、このような短時間の加熱により、基板温度が600〜750℃程度となる熱処理であれば、耐熱性の低い液晶表示器用ガラス(例えば、ソーダガラス)等も上記基板として使用できる。もちろん、走査速度やノズル22の先端と基板との距離(ギャップ、Gap)等を調整し、基板温度が750〜900℃、もしくはそれ以上となる熱処理を行なうこともできる。この場合は、耐熱性の高い基板(例えば、石英基板)を使用すればよい。
【0040】
また、上記工程によれば、多結晶シリコン膜102a上に酸化シリコン膜102bが形成されるため、この酸化シリコン膜102bをゲート絶縁膜として使用することができる。よって、TFTの製造工程の簡略化を図ることができる。
【0041】
また、過熱水蒸気走査処理によれば、水蒸気中もしくは水蒸気の周囲には、H2O(水蒸気)の他、酸素ラジカル(O*)、水素ラジカル(H*)、水酸基ラジカル(OH*)等が存在する。また、水蒸気の解離によって水素や酸素が存在する。よって、いわゆる水素アニールや水蒸気アニールの効果をも奏する。
【0042】
(1)即ち、図6(A)に示すように、シリコンの再結晶化の際には、結晶粒界GBや結晶粒の内部にシリコンのタングリングボンドや欠陥(Defect)が生じる。かかるタングリングボンドによって、キャリアの移動度が低減する。しかしながら、上記工程(製造方法1)によれば、過熱水蒸気走査処理を施すことにより、このタングリングボンドと水素を結合させることができる(図6(B))。よって、図7に示すように、キャリアcの移動度を向上させることができる。図6および図7は、製造方法1による効果を説明するための断面図である。なお、300は、基板、301は、下地保護膜、302aは、多結晶シリコン膜、304a、304bはソース、ドレイン領域、303は、ゲート絶縁膜、Gは、ゲート電極、305は、層間絶縁膜、306a、306bは、ソース、ドレイン電極を示す。
【0043】
(2)また、多結晶シリコン膜102aと酸化シリコン膜102bとの界面には、欠陥が生じやすい。かかる欠陥によって、界面準位が生じ、TFTの特性が低下する。具体的には、チャネル電流の急峻な立ち上がりの阻害、TFTのスイッチング速度の低下や閾値電位の上昇をもたらす。しかしながら、上記工程(製造方法1)によれば、過熱水蒸気走査処理を施すことにより、この欠陥(タングリングボンド)と水素や酸素を結合させることができる。よって、図8(A)に示すような、欠陥dによるキャリアcのトラップを低減でき、チャネル電流の急峻な立ち上がりの確保、TFTのスイッチング速度の向上や閾値電位の低電圧化を図ることができる。
【0044】
また、図8(B)に示すように、プラズマCVDによる酸化シリコン(SiO2)の堆積によれば、堆積初期のプラズマダメージにより多結晶シリコン膜302aと堆積酸化膜との界面に欠陥dが生じ易い。即ち、プラズマ(Plasma)によって生じた荷電粒子qが、多結晶シリコン膜302aの表面に衝突し、欠陥dを生じさせる。その欠陥dの上に順次酸化シリコン粒子(SiO2)が堆積する。しかしながら、上記工程によれば、過熱水蒸気走査処理を施すことにより、酸化シリコン膜102bの成膜時のプラズマダメージを回避することができ、さらに、欠陥を低減することができる。図8は、製造方法1による効果を説明するための断面図である。
【0045】
また、(3)過熱水蒸気走査処理を行なうことにより、酸化膜の成長を促進させることができる。過熱水蒸気走査処理によれば、通常の熱酸化より酸化レートが高い。
【0046】
以上、詳細に説明したように、過熱水蒸気走査処理によれば、多結晶シリコン膜102aおよび酸化シリコン膜102bの特性を向上させることができる。また、これらの界面準位密度を低減することができ、TFTの特性を向上させることができる。
【0047】
引き続き、TFTの製造工程を説明する。シリコン膜102の再結晶化後、図9(A)に示すように、酸化シリコン膜(ゲート絶縁膜)102b上に、導電性膜104として例えばAl(アルミニウム)等の金属材料を例えばスパッタ法により形成する。次に、導電性膜を所望の形状にパターニングし、ゲート電極(ゲート電極配線)Gを形成する。導電性膜としては、Alの他、Ta(タンタル)等の高融点金属を用いてもよい。また、ゾルゲル法やMOD(Metal-organic decomposition 、有機金属堆積法)法を用いて導電性膜を形成してもよい。即ち、金属化合物溶液を塗布および焼成することで、導電性膜を形成してもよい。この際、液滴吐出法により、ゲート電極のパターンに応じて上記溶液を塗布し、焼成することができる。この場合、パターニング工程を省略できる。
【0048】
次いで、ゲート電極Gをマスクとしてシリコン膜102a中に、不純物イオンを打ち込む(ドープする、注入する)ことにより、ソース、ドレイン領域104a、104bを形成する。なお、104a、104bのうち、いずれか一方がソース領域となり、他方がドレイン領域となる。また、不純物イオンは、n型半導体層を形成する場合には、例えば、PH3(リン化水素、Phosphine)を、p型半導体層を形成する場合には、例えば、B2H6(ジボラン)をイオン打ち込みする。その後、熱処理を行ない、不純物イオンを活性化する。
【0049】
次いで、図9(B)に示すように、ゲート電極G上に、層間絶縁膜105を形成する。この層間絶縁膜105は、例えば、TEOSおよび酸素ガスなどを原料ガスとしたプラズマCVDにより形成することができる。また、ポリシラザン溶液などの絶縁性の液体材料を塗布し、熱処理を施す(焼成する)ことにより形成してもよい。ポリシラザン溶液を用いた場合、その焼成により酸化シリコン膜が形成される。ポリシラザン溶液とは、ポリシラザンを有機溶媒(例えばキシレン溶液)に溶かしたものである。
【0050】
ここで、層間絶縁膜105を介して過熱水蒸気走査処理を施してもよい。即ち、層間絶縁膜105上に水素火炎を走査する。前述したように、火炎中もしくは火炎の周囲には、原料ガス(O2、H2)や燃焼による生成物であるH2O(水蒸気)の他、酸素ラジカル(O*)、水素ラジカル(H*)、水酸基ラジカル(OH*)等が存在する。かかる反応活性種、原子および分子は、層間絶縁膜105等を介して進入可能である。よって、ゲート電極Gの形成時のエッチングや不純物イオン打ち込みの際に生じたゲート絶縁膜103中やその境界のダメージ(欠陥)を修復することができる。
【0051】
次いで、層間絶縁膜105をパターニングすることにより、ソース、ドレイン領域104a、104b上にコンタクトホールを形成する。
【0052】
次いで、このコンタクトホールの内部を含む層間絶縁膜105上に、導電性膜106として例えばITO(インジウム・スズ酸化膜)をスパッタリング法を用いて形成する。導電性膜106としては、ITOの他、例えばAl、Mo(モリブデン)もしくはCu(銅)等の金属材料を用いてもよい。また、ゾルゲル法やMOD法を用いて導電性膜106を形成してもよい。
【0053】
次いで、導電性膜106を所望の形状にパターニングし、ソース、ドレイン電極(ソース、ドレイン引き出し電極、引き出し配線)106a、106bを形成する。なお、106a、106bのうち、いずれか一方がソース電極となり、他方がドレイン電極となる。
【0054】
以上の工程によって、TFTがほぼ完成する。当該TFTは、例えば、液晶表示装置、電気泳動装置や有機EL装置などの画素電極の駆動素子、また、画素領域周辺の論理回路として使用される。また、メモリを構成する素子として、また、メモリを駆動する論理回路等として使用される。
【0055】
なお、本製造方法においては、シリコン膜102をパターニングした後、過熱水蒸気走査処理を施したが、シリコン膜102に過熱水蒸気走査処理を施した後、パターニングを行なってもよい。但し、シリコン膜102をパターニングした後、過熱水蒸気走査処理を施した場合、シリコン膜102の側壁にも過熱水蒸気走査処理による熱酸化膜(ゲート絶縁膜102b)が形成されるため、より好適である(図5(C)参照)。
【0056】
このように、本製造方法1によれば、半導体層を再結晶化するのと同時に半導体層表面に酸化膜を形成することが可能となる。よって、工程の簡略化を図ることができる。さらに、前述したように、再結晶化後の膜、酸化膜およびこれらの界面の特性を向上させることができる。
(製造方法2)
製造方法1においては、再結晶化の際に形成された酸化シリコン膜102bをゲート絶縁膜として利用したが、この酸化シリコン膜102b上にさらにCVD法などで酸化シリコン膜を堆積し、熱酸化膜と堆積膜の積層膜でゲート絶縁膜を構成してもよい。
【0057】
図10および図11は、製造方法2による半導体装置(TFT)の製造方法を示す工程断面図である。
【0058】
図10(A)に示すように、製造方法1と同様に、ガラス基板100上に下地保護膜101を形成し、さらに、その上部に半導体膜として例えばシリコン膜102を形成した後、シリコン膜102をパターニングする。
【0059】
次いで、シリコン膜102に過熱水蒸気走査処理を施し、シリコンを再結晶化し、多結晶シリコン膜102aとする。この際、多結晶シリコン膜102a上に酸化シリコン膜102bが形成される(図10(B))。
【0060】
次いで、図10(C)に示すように、酸化シリコン膜102b上に、絶縁膜として例えば酸化シリコン膜103を形成する。この酸化シリコン膜103は、例えばTEOSおよび酸素ガスなどを原料ガスとして、プラズマCVD法を用いて形成する。熱酸化膜である酸化シリコン膜102bと堆積膜である酸化シリコン膜103との積層膜でゲート絶縁膜GOを構成する。
【0061】
このように、上記工程によれば、ゲート絶縁膜GOを過熱水蒸気走査処理により形成された熱酸化膜と、堆積膜(追加絶縁膜)との積層膜で構成したので、ゲート絶縁膜の膜厚を容易に調整することができる。走査速度やギャップの制御によりこの熱酸化膜の厚膜化を図ることは可能である。しかしながら、その厚膜化には限界があるため、所望のゲート絶縁膜の膜厚に満たない場合には、堆積膜を追加することが好ましい。
【0062】
かかる場合においても、製造方法1において詳細に説明したように、多結晶シリコン膜102aと酸化シリコン膜102bとの界面の欠陥が低減され、さらに、界面準位密度の低減が図られているため、TFT特性の向上を図ることができる。
【0063】
次いで、図11(A)に示すように、製造方法1と同様に、ゲート絶縁膜GO上にゲート電極Gを形成する。次いで、ゲート電極Gをマスクとしてシリコン膜102中に、不純物イオンを打ち込むことにより、ソース、ドレイン領域104a、104bを形成する。次いで、ゲート電極G上に、層間絶縁膜105を形成する。
【0064】
ここで、製造方法1と同様に、層間絶縁膜105を介して過熱水蒸気走査処理を施してもよい(図11(A))。即ち、層間絶縁膜105上に水素火炎を走査する。前述したように、火炎中もしくは火炎の周囲には、原料ガス(O2、H2)や燃焼による生成物であるH2O(水蒸気)の他、酸素ラジカル(O*)、水素ラジカル(H*)、水酸基ラジカル(OH*)等が存在する。かかる反応活性種、原子および分子は、層間絶縁膜105等を介して進入可能である。よって、ゲート電極Gの形成時のエッチングや不純物イオン打ち込みの際に生じたゲート絶縁GOに対するダメージ(欠陥)を修復することができる。
【0065】
特に、水素原子、水素ラジカル、水素分子等は、分子(原子)サイズが小さいため、拡散係数が大きい。従って、ゲート絶縁膜GO近傍まで拡散し易く、欠陥修復に寄与する。
【0066】
また、このような欠陥修復のための過熱水蒸気走査処理は、欠陥が生じ易いエッチング工程や不純物イオン打ち込み工程の後、適宜行なうことができる。よって、不純物イオン打ち込みの後に、過熱水蒸気走査処理を行なってもよい。また、このような欠陥修復のための過熱水蒸気走査処理を、複数回行なってもよい。例えば、後述するソース、ドレイン電極106a、106b上に絶縁膜を形成した後、もしくは、さらに上層の配線を覆う絶縁膜を形成した後など、種々のタイミングで行なってもよい。このように、絶縁膜の形成工程の後に、絶縁膜を介して過熱水蒸気走査処理を行なうことにより、下層の配線がゲート電極に対する酸化や熱負荷を低減することができる。
【0067】
次いで、図11(B)に示すように、層間絶縁膜105をパターニングすることにより、ソース、ドレイン領域104a、104b上にコンタクトホールを形成する。次いで、製造工程1と同様に、ソース、ドレイン電極106a、106bを形成する。この後、さらに、層間絶縁膜および配線の形成工程を繰り返し、多層の配線を形成してもよい。以上の工程によって、TFTがほぼ完成する。
【0068】
このように、本工程によれば、製造工程1の効果に加え、ゲート絶縁膜GOの膜厚を調整し易くなるという効果を奏する。
(製造方法3)
製造方法2においては、シリコン膜102をパターニングした後、過熱水蒸気走査処理を施したが、シリコン膜102に過熱水蒸気走査処理を施した後、パターニングを行なってもよい。
【0069】
図12および図13は、製造方法3による半導体装置(TFT)の製造方法を示す工程断面図である。
【0070】
図12(A)に示すように、製造方法2と同様に、ガラス基板100上に下地保護膜101を形成し、さらに、その上部に半導体膜として例えばシリコン膜102を形成する。
【0071】
次いで、シリコン膜102に過熱水蒸気走査処理を施し、シリコンを再結晶化し、多結晶シリコン膜102aとする。この際、多結晶シリコン膜102a上に酸化シリコン膜102bが形成される。
【0072】
次いで、図12(B)に示すように、多結晶シリコン膜102aおよび酸化シリコン膜102bをパターニングする。次いで、図12(C)に示すように、酸化シリコン膜102b上に、絶縁膜として例えば酸化シリコン膜103を形成する。この酸化シリコン膜103は、例えばTEOSおよび酸素ガスなどを原料ガスとして、プラズマCVD法を用いて形成する。熱酸化膜である酸化シリコン膜102bと堆積膜である酸化シリコン膜103との積層膜でゲート絶縁膜GOを構成する。
【0073】
このように、上記工程によれば、製造方法2と同様に、ゲート絶縁膜GOの膜厚を容易に調整することができる。また、過熱水蒸気走査処理により、多結晶シリコン膜102aと酸化シリコン膜102bとの界面の欠陥が低減され、TFT特性の向上を図ることができる。また、多結晶シリコン膜102aのパターニングの際に露出した多結晶シリコン膜102aの側壁を酸化シリコン膜103で覆うことができる。
【0074】
次いで、図13に示すように、製造方法1と同様に、ゲート絶縁膜GO上にゲート電極Gを形成する。次いで、ゲート電極Gをマスクとしてシリコン膜102中に、不純物イオンを打ち込むことにより、ソース、ドレイン領域104a、104bを形成する。次いで、ゲート電極G上に、層間絶縁膜105を形成し、ソース、ドレイン電極106a、106bを形成する。この後、さらに、層間絶縁膜および配線の形成工程を繰り返し、多層の配線を形成してもよい。以上の工程によって、TFTがほぼ完成する。
【0075】
このように、本工程によれば、製造工程1の効果に加え、ゲート絶縁膜GOの膜厚を調整し易くなるという効果を奏する。また、パターニング後の多結晶シリコン膜102aの側壁が、酸化シリコン膜103で覆われるため、側壁部をゲート電極が横切っても、ゲート電極と多結晶シリコン102aがショートしない。
【0076】
なお、本製造方法においても、製造方法1と同様に、層間絶縁膜105を介して欠陥修復のための過熱水蒸気走査処理を施してもよい。
(製造方法4)
製造方法1〜3においては、シリコン膜の過熱水蒸気走査処理の際に形成された熱酸化膜を、TFTのゲート絶縁膜として利用したが、他の素子の一部として利用してもよい。本製造方法においては、上記熱酸化膜を容量絶縁膜として利用する。
【0077】
図14は、製造方法4による半導体装置(容量)の製造方法を示す工程断面図である。
【0078】
図14(A)に示すように、製造方法1等と同様に、ガラス基板100上に下地保護膜101を形成し、さらに、その上部に半導体膜として例えばシリコン膜102を形成する。次いで、シリコン膜102を所望の形状にパターニングした後、過熱水蒸気走査処理を施し、シリコンを再結晶化し、多結晶シリコン膜102aとする。この際、多結晶シリコン膜102a上に酸化シリコン膜102bが形成される。多結晶シリコン102aは、容量の下部電極となる。また、酸化シリコン膜102bは、容量絶縁膜となる。
【0079】
次いで、図14(B)に示すように、酸化シリコン膜102b上に導電性膜111として例えばAl等の金属材料を例えばスパッタ法により形成する。次に、導電性膜を所望の形状にパターニングし、容量の上部電極(111)を形成する。
【0080】
この後、必要に応じて、層間絶縁膜や配線を形成する。このように、シリコン膜の過熱水蒸気走査処理の際に形成された熱酸化膜を、容量絶縁膜として利用してもよい。
【0081】
また、上記工程においては、熱酸化膜のみを容量絶縁膜としたが、当該膜上に堆積絶縁膜を形成し、これらの積層膜で容量絶縁膜を構成してもよい。
【0082】
また、上記工程においては、シリコン膜をパターニングした後、過熱水蒸気走査処理を行なったが、シリコン膜の過熱水蒸気走査処理を行なった後、パターニングしてもよい。さらに、上部電極を構成する金属材料を堆積した後に、パターニングしてもよい。
【0083】
なお、製造方法1〜4においては、シリコン膜102の再結晶化の際に形成された熱酸化膜(102b)をゲート絶縁膜もしくは容量絶縁膜として用いたが、当該熱酸化膜等をエッチングなどにより除去し、多結晶シリコン膜102aの表面に再度過熱水蒸気走査処理を施し、熱酸化膜(102b)等を形成してもよい。また、CVD法などにより堆積絶縁膜を形成してもよい。
【0084】
また、製造方法1〜4においては、半導体装置としてTFTや容量を例に説明したが、本発明に係る過熱水蒸気走査処理は、広く他の半導体素子の形成にも適用可能である。また、本発明に係る過熱水蒸気走査処理は、シリコン膜の再結晶化の際の熱処理以外の熱処理(例えば、熱酸化膜の形成、機能液の焼成など)にも適用可能である。
【0085】
また、上記発明の実施の形態を通じて説明された実施例や応用例は、用途に応じて適宜に組み合わせて、又は変更若しくは改良を加えて用いることができ、本発明は上述した実施の形態の記載に限定されるものではない。
【0086】
3)電気光学装置および電子機器の説明
次に、前述の実施の形態で説明した方法で形成される半導体装置(例えばTFT)が使用される電気光学装置(電子機器)について説明する。
【0087】
前述の半導体装置(例えばTFT)は、例えば、電気光学装置(表示装置)の駆動素子として用いられる。図15に、電気光学装置を用いた電子機器の例を示す。図15(A)は携帯電話への適用例であり、図15(B)は、ビデオカメラへの適用例である。また、図15(C)は、テレビジョンへ(TV)の適用例であり、図15(D)は、ロールアップ式テレビジョンへの適用例である。
【0088】
図15(A)に示すように、携帯電話530には、アンテナ部531、音声出力部532、音声入力部533、操作部534および電気光学装置(表示部)500を備えている。この電気光学装置に、本発明により形成された半導体装置を使用する(組み込む)ことができる。
【0089】
図15(B)に示すように、ビデオカメラ540には、受像部541、操作部542、音声入力部543および電気光学装置(表示部)500を備えている。この電気光学装置に、本発明により形成された半導体装置を使用する(組み込む)ことができる。
【0090】
図15(C)に示すように、テレビジョン550は、電気光学装置(表示部)500を備えている。この電気光学装置に、本発明により形成された半導体装置を使用する(組み込む)ことができる。なお、パーソナルコンピュータ等に用いられるモニタ装置(電気光学装置)にも、本発明により形成された半導体装置を使用する(組み込む)ことができる。
【0091】
図15(D)に示すように、ロールアップ式テレビジョン560は、電気光学装置(表示部)500を備えている。この電気光学装置に、本発明により形成された半導体装置を使用する(組み込む)ことができる。
【0092】
なお、電気光学装置を有する電子機器には、上記の他、大型スクリーン、パーソナルコンピュータ、携帯型情報機器(いわゆるPDA、電子手帳)等、さらには、表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型TV、電光掲示板、宣伝広告用ディスプレイなど、各種のものが含まれる。
【図面の簡単な説明】
【0093】
【図1】本実施の形態の半導体装置の製造に用いられる半導体製造装置の構成例を示す図である。
【図2】半導体製造装置のノズル22の構成例を示す平面図である。
【図3】半導体製造装置のノズルの構成例を示す断面図である。
【図4】半導体製造装置のノズルの他の構成例を示す断面図である。
【図5】製造方法1による半導体装置(TFT)の製造方法を示す工程断面図である。
【図6】製造方法1による効果を説明するための断面図である。
【図7】製造方法1による効果を説明するための断面図である。
【図8】製造方法1による効果を説明するための断面図である。
【図9】製造方法1による半導体装置(TFT)の製造方法を示す工程断面図である。
【図10】製造方法2による半導体装置(TFT)の製造方法を示す工程断面図である。
【図11】製造方法2による半導体装置(TFT)の製造方法を示す工程断面図である。
【図12】製造方法3による半導体装置(TFT)の製造方法を示す工程断面図である。
【図13】製造方法3による半導体装置(TFT)の製造方法を示す工程断面図である。
【図14】製造方法5による半導体装置(容量)の製造方法を示す工程断面図である。
【図15】電気光学装置を用いた電子機器の例を示す図である。
【符号の説明】
【0094】
11…飽和水蒸気生成器、13…過熱部、14…熱電対、15…コントローラ、21…チャンバ(処理室)、22…ノズル、22a…導気管、22b…遮蔽器、22d…ノズル開口部、22e…開口部、51…ステージ部、100…ガラス基板(基板)、101…下地保護膜、102…シリコン膜、102a…多結晶シリコン膜、102b…酸化シリコン膜、103…酸化シリコン膜、104…導電性膜、104a、104b…ソース、ドレイン領域、105…層間絶縁膜、106…導電性膜、106a、106b…ソース、ドレイン電極、111…導電性膜、300…ガラス基板(基板)、301…下地保護膜、302a…多結晶シリコン膜、303…ゲート絶縁膜、304a、304b…ソース、ドレイン領域、305…層間絶縁膜、306a、306b…ソース、ドレイン電極、500…電気光学装置、530…携帯電話、531…アンテナ部、532…音声出力部、533…音声入力部、534…操作部、540…ビデオカメラ、541…受像部、542…操作部、543…音声入力部、550…テレビジョン、560…ロールアップ式テレビジョン、c…キャリア、d…ダメージ、G…ゲート電極、GO…ゲート絶縁膜
【背景技術】
【0001】
CVD(chemical vapor deposition、化学気相成長)法などによって基板上に成膜したシリコンの再結晶化を図る結晶化方法には、600〜1000℃の高温熱処理による固相成長法、エキシマレーザ照射を行うレーザアニール法、熱プラズマを熱源とする熱プラズマジェット法(特許文献1、非特許文献1)等がある。
【0002】
また、再結晶化されたシリコン膜上に絶縁膜として酸化膜を形成する方法としては、熱酸化膜法(ドライ酸素酸化、ウェット酸化、スチーム酸化、水素燃焼酸化)、CVD法(TEOS法、PECVD法)、スパッタ法等が用いられている。
【0003】
形成された酸化膜の膜質を向上させる方法としては、酸化膜を高圧水蒸気アニール法で処理する方法が知られている(例えば、特許文献2〜4等を参照)。
【特許文献1】特開平11−145148号公報
【特許文献2】特開平6−13407号公報
【特許文献3】特開平11−135492号公報
【特許文献4】特開平4−284630号公報
【非特許文献1】Crystallization of Si Thin Film Using Thermal Plasma Jet and Its Application to Thin-Film Transistor Fabrication, S.Higashi, AM-LCD '04 Technical Digest Papers, p.179
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上述した熱処理による固相成長法では、基板が600〜1000℃の高温に加熱されるため、基板に対する熱負荷が大きく、基板の歪みや割れが生じやすい。また、結晶化に長時間を必要とし、生産性に乏しい。また、レーザアニール法によれば、耐熱性の低いガラス基板を用いることができるものの、高価な設備が必要とされるとともに、素子特性のばらつきが大きくなる傾向がある。また熱プラズマジェット法もコストがかかる。
【0005】
よって、本発明は、基板に対する熱負荷を低減できる半導体装置の製造方法等を提供することを目的とする。また、本発明は、半導体素子の特性を向上させることができる半導体装置の製造方法等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
(1)本発明の半導体装置の製造方法は、過熱水蒸気を導気管に設けられた開口部から放出することにより基板上に成膜された半導体層を熱処理する工程を有し、上記熱処理によって、上記半導体層が再結晶化されることを特徴とする。
【0007】
かかる方法によれば、過熱水蒸気により半導体層の再結晶化を行なうことができる。また、過熱水蒸気により半導体層の改質を行うことができる。また、導気管と基板との距離や走査速度を調整することにより基板に対する熱負荷を低減することができる。
【0008】
例えば、上記過熱水蒸気の温度は、500℃以上である。このように、半導体層に対し
500℃以上の熱処理を施すことができる。
【0009】
例えば、上記熱処理によって、上記半導体層が再結晶化されるとともにその表面に酸化膜が形成される。かかる方法によれば、酸化膜を素子の一部として利用できる。また、酸化膜の改質を行うことができる。また、半導体層と酸化膜との界面準位の低減を図ることができる。
【0010】
例えば、上記酸化膜の上部に導電性膜を形成する工程を有する。このように、酸化膜および導電性膜を素子の一部として利用できる。
【0011】
例えば、上記酸化膜上に絶縁膜を形成する工程を有する。このように、酸化膜のみでは、半導体素子を構成する酸化膜として薄い場合には、さらに、絶縁膜を形成してもよい。
【0012】
例えば、上記酸化膜はゲート絶縁膜であり、上記導電性膜は、ゲート電極である。かかる方法によれば、トランジスタの製造工程を簡略化でき、また、トランジスタの特性を向上させることができる。
【0013】
例えば、上記半導体層はシリコン層である。かかる方法によれば、良好なシリコン層の再結晶膜を得ることができる。
【0014】
例えば、上記開口部は、略矩形状であり、上記開口部から過熱水蒸気を直線状に放出し、上記半導体層を相対的に走査することによって熱処理が行われる。かかる方法によれば、一の走査で大面積の処理を行える。
【0015】
例えば、上記開口部と上記基板との距離を調整して上記半導体層の温度を調整する。かかる方法によれば、処理に必要な熱量を調整できる。また、基板に対する熱負荷を低減できる。
【0016】
(2)本発明の電子機器の製造方法は、上記半導体装置の製造方法を有する。電子機器とは、本発明にかかる半導体装置を備えた一定の機能を奏する機器一般をいい、その構成に特に限定はないが、例えば、上記半導体装置を備えたコンピュータ装置一般、携帯電話、PHS、PDA、電子手帳、ICカードなど、半導体装置を必要とするあらゆる装置が含まれる。
【0017】
(3)本発明の半導体製造装置は、水蒸気生成部と、水蒸気過熱部と、開口部から過熱水蒸気を放出する導気管と、基板を上記導気管から放出される過熱水蒸気に対して直交する方向に相対的に移動する移動手段と、を含む。
【0018】
かかる装置によれば、基板上の膜に対し、過熱水蒸気による熱処理を施すことができる。
【0019】
例えば、上記水蒸気過熱部は、誘導コイル部を有し、当該誘導コイル部内に水蒸気を導入し過熱する。かかる構成によれば、簡易な構成で過熱水蒸気を生成することができる。
【0020】
例えば、上記水蒸気過熱部と上記導気管との間には、温度制御部が設けられ、上記誘導コイル部を通過した水蒸気の温度を測定し、当該温度に基づいて上記誘導コイル部に印加する電流を制御する。かかる構成によれば、過熱水蒸気の温度制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
本実施の形態では、過熱水蒸気を基板に吹き付けることにより基板上の膜に対して熱処理を行なう。以下、この熱処理を「過熱水蒸気走査処理」と言うことがある。この熱処理には、例えば、シリコン膜(半導体膜、半導体層)の再結晶化の熱処理がある。
【0022】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同一の機能を有するものには同一もしくは関連の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。
【0023】
1)半導体製造装置
まず、本実施の形態の半導体装置の製造に用いられる半導体製造装置について図1〜図4を参照しながら説明する。
【0024】
図1は、本実施の形態の半導体装置の製造に用いられる半導体製造装置(半導体素子の製造装置)の構成例を示す図である。図1の飽和水蒸気生成器11においては、原料の水を水蒸気とし、飽和させる。水蒸気は、飽和水蒸気生成器11から過熱部13に導入され、過熱(加熱)される。ここでは、誘導コイルを用いて過熱している。過熱部13から過熱水蒸気がノズル22に導入されその開口部から基板100上に放出される。過熱部13とノズル22との間には、温度センサ14が設けられ、過熱水蒸気の温度を測定する。その結果に基づきコントローラ15によって過熱部13が制御される。温度センサ14としては、例えば、熱電対が用いられ、測定温度によって誘導コイルに印加される電流を増減することにより、過熱水蒸気の温度を調整する。
【0025】
ノズル22は、チャンバ(処理室)21内に配置されている。また、チャンバ21には、処理対象の基板100および基板100が搭載されるステージ部(載置台)51が配置される。このステージ部51は、ノズル22に対して相対的に移動可能である。また、急激な温度差等による基板100のヒートショックを防止するため、ステージ部51には加熱や冷却を行う機構(温度調節機構52)が接続されている。加熱には電気ヒーター機構、冷却には冷却ガスや冷却水を用いる冷却機構などが用いられる。
【0026】
チャンバ21内の雰囲気は、これに限定されないが、例えば、内部圧力が大気圧〜0.5MPa程度、内部温度が室温〜100℃程度に設定可能なよう構成されている。チャンバ21内の気圧を所望状態に保つために、アルゴン(Ar)などの不活性ガスをチャンバ21内に導入できる構成となっている。
【0027】
図2は、半導体製造装置のノズル22の構成例を示す平面図である。図2に示すように、図1の半導体製造装置のノズル22はステージ部51の幅(図示の上下方向)よりも大きい長手部材によって形成され、ステージ部51の幅より広い幅の過熱水蒸気を放射(放出)できる。ノズル22の長手方向と直交する方向(図中の矢印方向)にステージ部51を移動することにより、ノズル22が基板100を走査するように構成されている。ノズル22を移動させる構成としてもよい。
【0028】
図3は、半導体製造装置のノズルの構成例を示す断面図である。図3に示すように、ノズル22は、過熱水蒸気を放出するための開口部22eが設けられた導気管22aと、この導気管22aを囲む遮蔽器22bを有する。遮蔽器22bには過熱水蒸気の出口となるノズル開口(開口部)22dが設けられている。
【0029】
図3においては、開口部22eおよびノズル開口(開口部)22dの形状は略矩形のライン状である。よって、これらの開口部からライン状に過熱水蒸気が放出され、一の走査で大面積の処理を行える。
【0030】
図4は、半導体製造装置のノズルの他の構成例を示す断面図である。ここでは、導気管22aに複数の孔(開口部22e)が直線状に配置されている。他の構成は、図3に示すノズルと同様である。このノズルによっても、ノズル開口22dからライン状に過熱水蒸気が放出され、一の走査で大面積の処理を行える。
【0031】
以上説明した半導体製造装置においては、基板を横切るような長尺のノズルを備えるので、窓ガラスのような大面積の基板の熱処理を行うことができる。また、水蒸気圧や温度を調整することが可能であり、高精度の熱処理を行うことができる。また、燃料が水であるため、原料の入手が容易でランニングコストが安価である。また、原料がクリーンであるため、環境負荷(環境破壊)を低減できる。
【0032】
また、上記半導体製造装置においては、ノズル22に遮蔽器22bを設けたが、遮蔽器22bを用いず、ノズル22を外気にさらした状態で処理を行ってもよい。
【0033】
2)半導体装置の製造方法
(製造方法1)
次に、前述した半導体製造装置を使用した半導体装置(TFT:薄膜トランジスタ、Thin Film Transistor)の製造方法1について図5〜図9を参照しながら説明する。図5は、製造方法1による半導体装置(TFT)の製造方法を示す工程断面図である(図9も同じ)。
【0034】
まず、図5(A)に示すように、ガラス基板(基板、透明基板、絶縁性基板)100を準備する。ガラス基板は、液晶表示装置等に用いられ、装置によっては大面積の基板が用いられる。この基板100上に、下地保護膜(下地酸化膜、下地絶縁膜)101として例えば酸化シリコン膜を形成する。この酸化シリコン膜は、TEOS(tetra ethyl ortho silicate、テトラエトキシシラン)および酸素ガスなどを原料ガスとして、例えばプラズマCVD(chemical vapor deposition、化学気相成長)法を用いて形成する。
【0035】
次いで、下地保護膜101上に半導体膜として例えばアモルファス状のシリコン膜102を形成する。このシリコン膜は、例えば、SiH4(モノシラン)ガスを用いたCVD法で形成する。
【0036】
次に、シリコン膜102上に、図示しないフォトレジスト膜(以下、単に「レジスト膜」という)を形成し、露光および現像(フォトリソグラフィー)することにより、島状にレジスト膜(マスク膜、レジストマスク)を残存させる。次いで、かかるレジスト膜をマスクに、シリコン膜102をエッチングし、半導体素子領域(島状領域)を形成する。次いで、レジスト膜を除去する。以下、このフォトリソグラフィー、エッチングおよびレジスト膜の除去の処理をパターニングと言う。
【0037】
次いで、図5(B)に示すように、シリコン膜102に過熱水蒸気走査処理を施し、シリコン膜102を再結晶化する。即ち、基板100をステージ部51(図1等参照)に搭載し、ノズル22から放出される過熱水蒸気を基板100(シリコン膜102)上に走査することによって熱処理を施しシリコン膜102を再結晶化する。この際、図5(B)に示すように、水素火炎の走査に伴って、シリコン膜102が多結晶シリコン102aに変化するとともに、その表面に酸化シリコン膜102bが形成される。
【0038】
例えば、チャンバ内を常圧とし、過熱水蒸気温度500℃〜1000℃、ノズル22から流出する過熱水蒸気の走査方向における幅を10mmとして、シリコン膜102を1放出面積当り1m秒〜100m秒程度暴露する。この際、基板の走査速度は、10m/s〜0.1m/s程度である。
【0039】
このような短時間の加熱であるため、基板に対する熱負荷が軽減できる。また、このような短時間の加熱により、基板温度が600〜750℃程度となる熱処理であれば、耐熱性の低い液晶表示器用ガラス(例えば、ソーダガラス)等も上記基板として使用できる。もちろん、走査速度やノズル22の先端と基板との距離(ギャップ、Gap)等を調整し、基板温度が750〜900℃、もしくはそれ以上となる熱処理を行なうこともできる。この場合は、耐熱性の高い基板(例えば、石英基板)を使用すればよい。
【0040】
また、上記工程によれば、多結晶シリコン膜102a上に酸化シリコン膜102bが形成されるため、この酸化シリコン膜102bをゲート絶縁膜として使用することができる。よって、TFTの製造工程の簡略化を図ることができる。
【0041】
また、過熱水蒸気走査処理によれば、水蒸気中もしくは水蒸気の周囲には、H2O(水蒸気)の他、酸素ラジカル(O*)、水素ラジカル(H*)、水酸基ラジカル(OH*)等が存在する。また、水蒸気の解離によって水素や酸素が存在する。よって、いわゆる水素アニールや水蒸気アニールの効果をも奏する。
【0042】
(1)即ち、図6(A)に示すように、シリコンの再結晶化の際には、結晶粒界GBや結晶粒の内部にシリコンのタングリングボンドや欠陥(Defect)が生じる。かかるタングリングボンドによって、キャリアの移動度が低減する。しかしながら、上記工程(製造方法1)によれば、過熱水蒸気走査処理を施すことにより、このタングリングボンドと水素を結合させることができる(図6(B))。よって、図7に示すように、キャリアcの移動度を向上させることができる。図6および図7は、製造方法1による効果を説明するための断面図である。なお、300は、基板、301は、下地保護膜、302aは、多結晶シリコン膜、304a、304bはソース、ドレイン領域、303は、ゲート絶縁膜、Gは、ゲート電極、305は、層間絶縁膜、306a、306bは、ソース、ドレイン電極を示す。
【0043】
(2)また、多結晶シリコン膜102aと酸化シリコン膜102bとの界面には、欠陥が生じやすい。かかる欠陥によって、界面準位が生じ、TFTの特性が低下する。具体的には、チャネル電流の急峻な立ち上がりの阻害、TFTのスイッチング速度の低下や閾値電位の上昇をもたらす。しかしながら、上記工程(製造方法1)によれば、過熱水蒸気走査処理を施すことにより、この欠陥(タングリングボンド)と水素や酸素を結合させることができる。よって、図8(A)に示すような、欠陥dによるキャリアcのトラップを低減でき、チャネル電流の急峻な立ち上がりの確保、TFTのスイッチング速度の向上や閾値電位の低電圧化を図ることができる。
【0044】
また、図8(B)に示すように、プラズマCVDによる酸化シリコン(SiO2)の堆積によれば、堆積初期のプラズマダメージにより多結晶シリコン膜302aと堆積酸化膜との界面に欠陥dが生じ易い。即ち、プラズマ(Plasma)によって生じた荷電粒子qが、多結晶シリコン膜302aの表面に衝突し、欠陥dを生じさせる。その欠陥dの上に順次酸化シリコン粒子(SiO2)が堆積する。しかしながら、上記工程によれば、過熱水蒸気走査処理を施すことにより、酸化シリコン膜102bの成膜時のプラズマダメージを回避することができ、さらに、欠陥を低減することができる。図8は、製造方法1による効果を説明するための断面図である。
【0045】
また、(3)過熱水蒸気走査処理を行なうことにより、酸化膜の成長を促進させることができる。過熱水蒸気走査処理によれば、通常の熱酸化より酸化レートが高い。
【0046】
以上、詳細に説明したように、過熱水蒸気走査処理によれば、多結晶シリコン膜102aおよび酸化シリコン膜102bの特性を向上させることができる。また、これらの界面準位密度を低減することができ、TFTの特性を向上させることができる。
【0047】
引き続き、TFTの製造工程を説明する。シリコン膜102の再結晶化後、図9(A)に示すように、酸化シリコン膜(ゲート絶縁膜)102b上に、導電性膜104として例えばAl(アルミニウム)等の金属材料を例えばスパッタ法により形成する。次に、導電性膜を所望の形状にパターニングし、ゲート電極(ゲート電極配線)Gを形成する。導電性膜としては、Alの他、Ta(タンタル)等の高融点金属を用いてもよい。また、ゾルゲル法やMOD(Metal-organic decomposition 、有機金属堆積法)法を用いて導電性膜を形成してもよい。即ち、金属化合物溶液を塗布および焼成することで、導電性膜を形成してもよい。この際、液滴吐出法により、ゲート電極のパターンに応じて上記溶液を塗布し、焼成することができる。この場合、パターニング工程を省略できる。
【0048】
次いで、ゲート電極Gをマスクとしてシリコン膜102a中に、不純物イオンを打ち込む(ドープする、注入する)ことにより、ソース、ドレイン領域104a、104bを形成する。なお、104a、104bのうち、いずれか一方がソース領域となり、他方がドレイン領域となる。また、不純物イオンは、n型半導体層を形成する場合には、例えば、PH3(リン化水素、Phosphine)を、p型半導体層を形成する場合には、例えば、B2H6(ジボラン)をイオン打ち込みする。その後、熱処理を行ない、不純物イオンを活性化する。
【0049】
次いで、図9(B)に示すように、ゲート電極G上に、層間絶縁膜105を形成する。この層間絶縁膜105は、例えば、TEOSおよび酸素ガスなどを原料ガスとしたプラズマCVDにより形成することができる。また、ポリシラザン溶液などの絶縁性の液体材料を塗布し、熱処理を施す(焼成する)ことにより形成してもよい。ポリシラザン溶液を用いた場合、その焼成により酸化シリコン膜が形成される。ポリシラザン溶液とは、ポリシラザンを有機溶媒(例えばキシレン溶液)に溶かしたものである。
【0050】
ここで、層間絶縁膜105を介して過熱水蒸気走査処理を施してもよい。即ち、層間絶縁膜105上に水素火炎を走査する。前述したように、火炎中もしくは火炎の周囲には、原料ガス(O2、H2)や燃焼による生成物であるH2O(水蒸気)の他、酸素ラジカル(O*)、水素ラジカル(H*)、水酸基ラジカル(OH*)等が存在する。かかる反応活性種、原子および分子は、層間絶縁膜105等を介して進入可能である。よって、ゲート電極Gの形成時のエッチングや不純物イオン打ち込みの際に生じたゲート絶縁膜103中やその境界のダメージ(欠陥)を修復することができる。
【0051】
次いで、層間絶縁膜105をパターニングすることにより、ソース、ドレイン領域104a、104b上にコンタクトホールを形成する。
【0052】
次いで、このコンタクトホールの内部を含む層間絶縁膜105上に、導電性膜106として例えばITO(インジウム・スズ酸化膜)をスパッタリング法を用いて形成する。導電性膜106としては、ITOの他、例えばAl、Mo(モリブデン)もしくはCu(銅)等の金属材料を用いてもよい。また、ゾルゲル法やMOD法を用いて導電性膜106を形成してもよい。
【0053】
次いで、導電性膜106を所望の形状にパターニングし、ソース、ドレイン電極(ソース、ドレイン引き出し電極、引き出し配線)106a、106bを形成する。なお、106a、106bのうち、いずれか一方がソース電極となり、他方がドレイン電極となる。
【0054】
以上の工程によって、TFTがほぼ完成する。当該TFTは、例えば、液晶表示装置、電気泳動装置や有機EL装置などの画素電極の駆動素子、また、画素領域周辺の論理回路として使用される。また、メモリを構成する素子として、また、メモリを駆動する論理回路等として使用される。
【0055】
なお、本製造方法においては、シリコン膜102をパターニングした後、過熱水蒸気走査処理を施したが、シリコン膜102に過熱水蒸気走査処理を施した後、パターニングを行なってもよい。但し、シリコン膜102をパターニングした後、過熱水蒸気走査処理を施した場合、シリコン膜102の側壁にも過熱水蒸気走査処理による熱酸化膜(ゲート絶縁膜102b)が形成されるため、より好適である(図5(C)参照)。
【0056】
このように、本製造方法1によれば、半導体層を再結晶化するのと同時に半導体層表面に酸化膜を形成することが可能となる。よって、工程の簡略化を図ることができる。さらに、前述したように、再結晶化後の膜、酸化膜およびこれらの界面の特性を向上させることができる。
(製造方法2)
製造方法1においては、再結晶化の際に形成された酸化シリコン膜102bをゲート絶縁膜として利用したが、この酸化シリコン膜102b上にさらにCVD法などで酸化シリコン膜を堆積し、熱酸化膜と堆積膜の積層膜でゲート絶縁膜を構成してもよい。
【0057】
図10および図11は、製造方法2による半導体装置(TFT)の製造方法を示す工程断面図である。
【0058】
図10(A)に示すように、製造方法1と同様に、ガラス基板100上に下地保護膜101を形成し、さらに、その上部に半導体膜として例えばシリコン膜102を形成した後、シリコン膜102をパターニングする。
【0059】
次いで、シリコン膜102に過熱水蒸気走査処理を施し、シリコンを再結晶化し、多結晶シリコン膜102aとする。この際、多結晶シリコン膜102a上に酸化シリコン膜102bが形成される(図10(B))。
【0060】
次いで、図10(C)に示すように、酸化シリコン膜102b上に、絶縁膜として例えば酸化シリコン膜103を形成する。この酸化シリコン膜103は、例えばTEOSおよび酸素ガスなどを原料ガスとして、プラズマCVD法を用いて形成する。熱酸化膜である酸化シリコン膜102bと堆積膜である酸化シリコン膜103との積層膜でゲート絶縁膜GOを構成する。
【0061】
このように、上記工程によれば、ゲート絶縁膜GOを過熱水蒸気走査処理により形成された熱酸化膜と、堆積膜(追加絶縁膜)との積層膜で構成したので、ゲート絶縁膜の膜厚を容易に調整することができる。走査速度やギャップの制御によりこの熱酸化膜の厚膜化を図ることは可能である。しかしながら、その厚膜化には限界があるため、所望のゲート絶縁膜の膜厚に満たない場合には、堆積膜を追加することが好ましい。
【0062】
かかる場合においても、製造方法1において詳細に説明したように、多結晶シリコン膜102aと酸化シリコン膜102bとの界面の欠陥が低減され、さらに、界面準位密度の低減が図られているため、TFT特性の向上を図ることができる。
【0063】
次いで、図11(A)に示すように、製造方法1と同様に、ゲート絶縁膜GO上にゲート電極Gを形成する。次いで、ゲート電極Gをマスクとしてシリコン膜102中に、不純物イオンを打ち込むことにより、ソース、ドレイン領域104a、104bを形成する。次いで、ゲート電極G上に、層間絶縁膜105を形成する。
【0064】
ここで、製造方法1と同様に、層間絶縁膜105を介して過熱水蒸気走査処理を施してもよい(図11(A))。即ち、層間絶縁膜105上に水素火炎を走査する。前述したように、火炎中もしくは火炎の周囲には、原料ガス(O2、H2)や燃焼による生成物であるH2O(水蒸気)の他、酸素ラジカル(O*)、水素ラジカル(H*)、水酸基ラジカル(OH*)等が存在する。かかる反応活性種、原子および分子は、層間絶縁膜105等を介して進入可能である。よって、ゲート電極Gの形成時のエッチングや不純物イオン打ち込みの際に生じたゲート絶縁GOに対するダメージ(欠陥)を修復することができる。
【0065】
特に、水素原子、水素ラジカル、水素分子等は、分子(原子)サイズが小さいため、拡散係数が大きい。従って、ゲート絶縁膜GO近傍まで拡散し易く、欠陥修復に寄与する。
【0066】
また、このような欠陥修復のための過熱水蒸気走査処理は、欠陥が生じ易いエッチング工程や不純物イオン打ち込み工程の後、適宜行なうことができる。よって、不純物イオン打ち込みの後に、過熱水蒸気走査処理を行なってもよい。また、このような欠陥修復のための過熱水蒸気走査処理を、複数回行なってもよい。例えば、後述するソース、ドレイン電極106a、106b上に絶縁膜を形成した後、もしくは、さらに上層の配線を覆う絶縁膜を形成した後など、種々のタイミングで行なってもよい。このように、絶縁膜の形成工程の後に、絶縁膜を介して過熱水蒸気走査処理を行なうことにより、下層の配線がゲート電極に対する酸化や熱負荷を低減することができる。
【0067】
次いで、図11(B)に示すように、層間絶縁膜105をパターニングすることにより、ソース、ドレイン領域104a、104b上にコンタクトホールを形成する。次いで、製造工程1と同様に、ソース、ドレイン電極106a、106bを形成する。この後、さらに、層間絶縁膜および配線の形成工程を繰り返し、多層の配線を形成してもよい。以上の工程によって、TFTがほぼ完成する。
【0068】
このように、本工程によれば、製造工程1の効果に加え、ゲート絶縁膜GOの膜厚を調整し易くなるという効果を奏する。
(製造方法3)
製造方法2においては、シリコン膜102をパターニングした後、過熱水蒸気走査処理を施したが、シリコン膜102に過熱水蒸気走査処理を施した後、パターニングを行なってもよい。
【0069】
図12および図13は、製造方法3による半導体装置(TFT)の製造方法を示す工程断面図である。
【0070】
図12(A)に示すように、製造方法2と同様に、ガラス基板100上に下地保護膜101を形成し、さらに、その上部に半導体膜として例えばシリコン膜102を形成する。
【0071】
次いで、シリコン膜102に過熱水蒸気走査処理を施し、シリコンを再結晶化し、多結晶シリコン膜102aとする。この際、多結晶シリコン膜102a上に酸化シリコン膜102bが形成される。
【0072】
次いで、図12(B)に示すように、多結晶シリコン膜102aおよび酸化シリコン膜102bをパターニングする。次いで、図12(C)に示すように、酸化シリコン膜102b上に、絶縁膜として例えば酸化シリコン膜103を形成する。この酸化シリコン膜103は、例えばTEOSおよび酸素ガスなどを原料ガスとして、プラズマCVD法を用いて形成する。熱酸化膜である酸化シリコン膜102bと堆積膜である酸化シリコン膜103との積層膜でゲート絶縁膜GOを構成する。
【0073】
このように、上記工程によれば、製造方法2と同様に、ゲート絶縁膜GOの膜厚を容易に調整することができる。また、過熱水蒸気走査処理により、多結晶シリコン膜102aと酸化シリコン膜102bとの界面の欠陥が低減され、TFT特性の向上を図ることができる。また、多結晶シリコン膜102aのパターニングの際に露出した多結晶シリコン膜102aの側壁を酸化シリコン膜103で覆うことができる。
【0074】
次いで、図13に示すように、製造方法1と同様に、ゲート絶縁膜GO上にゲート電極Gを形成する。次いで、ゲート電極Gをマスクとしてシリコン膜102中に、不純物イオンを打ち込むことにより、ソース、ドレイン領域104a、104bを形成する。次いで、ゲート電極G上に、層間絶縁膜105を形成し、ソース、ドレイン電極106a、106bを形成する。この後、さらに、層間絶縁膜および配線の形成工程を繰り返し、多層の配線を形成してもよい。以上の工程によって、TFTがほぼ完成する。
【0075】
このように、本工程によれば、製造工程1の効果に加え、ゲート絶縁膜GOの膜厚を調整し易くなるという効果を奏する。また、パターニング後の多結晶シリコン膜102aの側壁が、酸化シリコン膜103で覆われるため、側壁部をゲート電極が横切っても、ゲート電極と多結晶シリコン102aがショートしない。
【0076】
なお、本製造方法においても、製造方法1と同様に、層間絶縁膜105を介して欠陥修復のための過熱水蒸気走査処理を施してもよい。
(製造方法4)
製造方法1〜3においては、シリコン膜の過熱水蒸気走査処理の際に形成された熱酸化膜を、TFTのゲート絶縁膜として利用したが、他の素子の一部として利用してもよい。本製造方法においては、上記熱酸化膜を容量絶縁膜として利用する。
【0077】
図14は、製造方法4による半導体装置(容量)の製造方法を示す工程断面図である。
【0078】
図14(A)に示すように、製造方法1等と同様に、ガラス基板100上に下地保護膜101を形成し、さらに、その上部に半導体膜として例えばシリコン膜102を形成する。次いで、シリコン膜102を所望の形状にパターニングした後、過熱水蒸気走査処理を施し、シリコンを再結晶化し、多結晶シリコン膜102aとする。この際、多結晶シリコン膜102a上に酸化シリコン膜102bが形成される。多結晶シリコン102aは、容量の下部電極となる。また、酸化シリコン膜102bは、容量絶縁膜となる。
【0079】
次いで、図14(B)に示すように、酸化シリコン膜102b上に導電性膜111として例えばAl等の金属材料を例えばスパッタ法により形成する。次に、導電性膜を所望の形状にパターニングし、容量の上部電極(111)を形成する。
【0080】
この後、必要に応じて、層間絶縁膜や配線を形成する。このように、シリコン膜の過熱水蒸気走査処理の際に形成された熱酸化膜を、容量絶縁膜として利用してもよい。
【0081】
また、上記工程においては、熱酸化膜のみを容量絶縁膜としたが、当該膜上に堆積絶縁膜を形成し、これらの積層膜で容量絶縁膜を構成してもよい。
【0082】
また、上記工程においては、シリコン膜をパターニングした後、過熱水蒸気走査処理を行なったが、シリコン膜の過熱水蒸気走査処理を行なった後、パターニングしてもよい。さらに、上部電極を構成する金属材料を堆積した後に、パターニングしてもよい。
【0083】
なお、製造方法1〜4においては、シリコン膜102の再結晶化の際に形成された熱酸化膜(102b)をゲート絶縁膜もしくは容量絶縁膜として用いたが、当該熱酸化膜等をエッチングなどにより除去し、多結晶シリコン膜102aの表面に再度過熱水蒸気走査処理を施し、熱酸化膜(102b)等を形成してもよい。また、CVD法などにより堆積絶縁膜を形成してもよい。
【0084】
また、製造方法1〜4においては、半導体装置としてTFTや容量を例に説明したが、本発明に係る過熱水蒸気走査処理は、広く他の半導体素子の形成にも適用可能である。また、本発明に係る過熱水蒸気走査処理は、シリコン膜の再結晶化の際の熱処理以外の熱処理(例えば、熱酸化膜の形成、機能液の焼成など)にも適用可能である。
【0085】
また、上記発明の実施の形態を通じて説明された実施例や応用例は、用途に応じて適宜に組み合わせて、又は変更若しくは改良を加えて用いることができ、本発明は上述した実施の形態の記載に限定されるものではない。
【0086】
3)電気光学装置および電子機器の説明
次に、前述の実施の形態で説明した方法で形成される半導体装置(例えばTFT)が使用される電気光学装置(電子機器)について説明する。
【0087】
前述の半導体装置(例えばTFT)は、例えば、電気光学装置(表示装置)の駆動素子として用いられる。図15に、電気光学装置を用いた電子機器の例を示す。図15(A)は携帯電話への適用例であり、図15(B)は、ビデオカメラへの適用例である。また、図15(C)は、テレビジョンへ(TV)の適用例であり、図15(D)は、ロールアップ式テレビジョンへの適用例である。
【0088】
図15(A)に示すように、携帯電話530には、アンテナ部531、音声出力部532、音声入力部533、操作部534および電気光学装置(表示部)500を備えている。この電気光学装置に、本発明により形成された半導体装置を使用する(組み込む)ことができる。
【0089】
図15(B)に示すように、ビデオカメラ540には、受像部541、操作部542、音声入力部543および電気光学装置(表示部)500を備えている。この電気光学装置に、本発明により形成された半導体装置を使用する(組み込む)ことができる。
【0090】
図15(C)に示すように、テレビジョン550は、電気光学装置(表示部)500を備えている。この電気光学装置に、本発明により形成された半導体装置を使用する(組み込む)ことができる。なお、パーソナルコンピュータ等に用いられるモニタ装置(電気光学装置)にも、本発明により形成された半導体装置を使用する(組み込む)ことができる。
【0091】
図15(D)に示すように、ロールアップ式テレビジョン560は、電気光学装置(表示部)500を備えている。この電気光学装置に、本発明により形成された半導体装置を使用する(組み込む)ことができる。
【0092】
なお、電気光学装置を有する電子機器には、上記の他、大型スクリーン、パーソナルコンピュータ、携帯型情報機器(いわゆるPDA、電子手帳)等、さらには、表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型TV、電光掲示板、宣伝広告用ディスプレイなど、各種のものが含まれる。
【図面の簡単な説明】
【0093】
【図1】本実施の形態の半導体装置の製造に用いられる半導体製造装置の構成例を示す図である。
【図2】半導体製造装置のノズル22の構成例を示す平面図である。
【図3】半導体製造装置のノズルの構成例を示す断面図である。
【図4】半導体製造装置のノズルの他の構成例を示す断面図である。
【図5】製造方法1による半導体装置(TFT)の製造方法を示す工程断面図である。
【図6】製造方法1による効果を説明するための断面図である。
【図7】製造方法1による効果を説明するための断面図である。
【図8】製造方法1による効果を説明するための断面図である。
【図9】製造方法1による半導体装置(TFT)の製造方法を示す工程断面図である。
【図10】製造方法2による半導体装置(TFT)の製造方法を示す工程断面図である。
【図11】製造方法2による半導体装置(TFT)の製造方法を示す工程断面図である。
【図12】製造方法3による半導体装置(TFT)の製造方法を示す工程断面図である。
【図13】製造方法3による半導体装置(TFT)の製造方法を示す工程断面図である。
【図14】製造方法5による半導体装置(容量)の製造方法を示す工程断面図である。
【図15】電気光学装置を用いた電子機器の例を示す図である。
【符号の説明】
【0094】
11…飽和水蒸気生成器、13…過熱部、14…熱電対、15…コントローラ、21…チャンバ(処理室)、22…ノズル、22a…導気管、22b…遮蔽器、22d…ノズル開口部、22e…開口部、51…ステージ部、100…ガラス基板(基板)、101…下地保護膜、102…シリコン膜、102a…多結晶シリコン膜、102b…酸化シリコン膜、103…酸化シリコン膜、104…導電性膜、104a、104b…ソース、ドレイン領域、105…層間絶縁膜、106…導電性膜、106a、106b…ソース、ドレイン電極、111…導電性膜、300…ガラス基板(基板)、301…下地保護膜、302a…多結晶シリコン膜、303…ゲート絶縁膜、304a、304b…ソース、ドレイン領域、305…層間絶縁膜、306a、306b…ソース、ドレイン電極、500…電気光学装置、530…携帯電話、531…アンテナ部、532…音声出力部、533…音声入力部、534…操作部、540…ビデオカメラ、541…受像部、542…操作部、543…音声入力部、550…テレビジョン、560…ロールアップ式テレビジョン、c…キャリア、d…ダメージ、G…ゲート電極、GO…ゲート絶縁膜
【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体装置の製造方法であって、過熱水蒸気を導気管に設けられた開口部から放出することにより基板上に成膜された半導体層を熱処理する工程を有し、
前記熱処理によって、前記半導体層が再結晶化されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項2】
前記過熱水蒸気の温度は、500℃以上であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
【請求項3】
前記熱処理によって、前記半導体層が再結晶化されるとともにその表面に酸化膜が形成されることを特徴とする請求項1又は2記載の半導体装置の製造方法。
【請求項4】
前記酸化膜の上部に導電性膜を形成する工程を有することを特徴とする請求項3記載の半導体装置の製造方法。
【請求項5】
前記酸化膜上に絶縁膜を形成する工程を有することを特徴とする請求項4記載の半導体装置の製造方法。
【請求項6】
前記酸化膜はゲート絶縁膜であり、前記導電性膜は、ゲート電極であることを特徴とする請求項4又は5記載の半導体装置の製造方法。
【請求項7】
前記半導体層はシリコン層であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項8】
前記開口部は、略矩形状であり、前記開口部から過熱水蒸気を直線状に放出し、前記半導体層を相対的に走査することによって熱処理が行われることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項9】
前記開口部と前記基板との距離を調整して前記半導体層の温度を調整することを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項10】
請求項1〜9のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法を有することを特徴とする電子機器の製造方法。
【請求項11】
水蒸気生成部と、
水蒸気過熱部と、
開口部から過熱水蒸気を放出する導気管と、
基板を前記導気管から放出される過熱水蒸気に対して直交する方向に相対的に移動する移動手段と、
を含むことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項12】
前記水蒸気過熱部は、誘導コイル部を有し、当該誘導コイル部内に水蒸気を導入し過熱することを特徴とする請求項11記載の半導体製造装置。
【請求項13】
前記水蒸気過熱部と前記導気管との間には、温度制御部が設けられ、前記誘導コイル部を通過した水蒸気の温度を測定し、当該温度に基づいて前記誘導コイル部に印加する電流を制御することを特徴とする請求項12記載の半導体製造装置。
【請求項1】
半導体装置の製造方法であって、過熱水蒸気を導気管に設けられた開口部から放出することにより基板上に成膜された半導体層を熱処理する工程を有し、
前記熱処理によって、前記半導体層が再結晶化されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項2】
前記過熱水蒸気の温度は、500℃以上であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
【請求項3】
前記熱処理によって、前記半導体層が再結晶化されるとともにその表面に酸化膜が形成されることを特徴とする請求項1又は2記載の半導体装置の製造方法。
【請求項4】
前記酸化膜の上部に導電性膜を形成する工程を有することを特徴とする請求項3記載の半導体装置の製造方法。
【請求項5】
前記酸化膜上に絶縁膜を形成する工程を有することを特徴とする請求項4記載の半導体装置の製造方法。
【請求項6】
前記酸化膜はゲート絶縁膜であり、前記導電性膜は、ゲート電極であることを特徴とする請求項4又は5記載の半導体装置の製造方法。
【請求項7】
前記半導体層はシリコン層であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項8】
前記開口部は、略矩形状であり、前記開口部から過熱水蒸気を直線状に放出し、前記半導体層を相対的に走査することによって熱処理が行われることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項9】
前記開口部と前記基板との距離を調整して前記半導体層の温度を調整することを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項10】
請求項1〜9のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法を有することを特徴とする電子機器の製造方法。
【請求項11】
水蒸気生成部と、
水蒸気過熱部と、
開口部から過熱水蒸気を放出する導気管と、
基板を前記導気管から放出される過熱水蒸気に対して直交する方向に相対的に移動する移動手段と、
を含むことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項12】
前記水蒸気過熱部は、誘導コイル部を有し、当該誘導コイル部内に水蒸気を導入し過熱することを特徴とする請求項11記載の半導体製造装置。
【請求項13】
前記水蒸気過熱部と前記導気管との間には、温度制御部が設けられ、前記誘導コイル部を通過した水蒸気の温度を測定し、当該温度に基づいて前記誘導コイル部に印加する電流を制御することを特徴とする請求項12記載の半導体製造装置。
【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2008−98375(P2008−98375A)
【公開日】平成20年4月24日(2008.4.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−277948(P2006−277948)
【出願日】平成18年10月11日(2006.10.11)
【出願人】(000002369)セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成20年4月24日(2008.4.24)
【国際特許分類】
【出願日】平成18年10月11日(2006.10.11)
【出願人】(000002369)セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Fターム(参考)】
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