結晶性半導体膜の作製方法及び半導体装置の作製方法
【課題】結晶性半導体の核生成を均一にする。
【解決手段】ガス管から導入された成膜ガスを拡散する第２のガス拡散室と、前記第２のガス拡散室と分散板を隔てて設けられ、該分散板のガス孔から成膜ガスが導入される第１のガス拡散室と、を介して、前記第１のガス拡散室とシャワー板を隔てて設けられた処理室内に該シャワー板のガス孔から成膜ガスを供給し、前記成膜ガスを導入することによって前記処理室内の圧力を２０００Ｐａ以上１０００００Ｐａ以下とし、前記処理室内に電界を生じさせる一対の電極のうち、一方の電極面から電界強度が均一な高周波電力を供給することでグロー放電プラズマを生成させ、前記対向する電極の他方に配された基板上に結晶核を生じさせ、その後、該結晶核を成長させて結晶性半導体膜を作製する。
【解決手段】ガス管から導入された成膜ガスを拡散する第２のガス拡散室と、前記第２のガス拡散室と分散板を隔てて設けられ、該分散板のガス孔から成膜ガスが導入される第１のガス拡散室と、を介して、前記第１のガス拡散室とシャワー板を隔てて設けられた処理室内に該シャワー板のガス孔から成膜ガスを供給し、前記成膜ガスを導入することによって前記処理室内の圧力を２０００Ｐａ以上１０００００Ｐａ以下とし、前記処理室内に電界を生じさせる一対の電極のうち、一方の電極面から電界強度が均一な高周波電力を供給することでグロー放電プラズマを生成させ、前記対向する電極の他方に配された基板上に結晶核を生じさせ、その後、該結晶核を成長させて結晶性半導体膜を作製する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結晶性半導体膜の作製方法及び半導体装置の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置は人間の生活に欠かせないものとなっている。ここで、半導体装置は、少なくとも一のトランジスタを含む装置であり、あらゆる電子機器が半導体装置に含まれる。このような半導体装置に含まれる薄膜トランジスタなどの薄膜素子は、基板上に薄膜を形成し、該薄膜をエッチングなどにより所望の形状に加工することで作製される。このような薄膜素子の作製方法は、例えば、液晶表示装置（例えば、液晶テレビ）にも適用されている。
【０００３】
しかしながら、昨今の動画事情（例えば、３Ｄ映画鑑賞や３Ｄスポーツ観戦など）から、非晶質シリコン膜を用いた液晶テレビでは、動画の鮮明さを表現する事が困難になり、高速に応答するキャリア移動度の高い薄膜トランジスタが求められている。そのため、微結晶シリコン膜の開発が進められている。微結晶シリコン膜を用いた薄膜トランジスタが開示されている先行技術文献として、例えば、特許文献１が挙げられる。
【０００４】
このように半導体装置に含まれるトランジスタなどの素子を作製する際に用いられるため、プラズマ処理装置についても様々な技術開発が進められている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２１７４２４号公報
【特許文献２】特開平１１−２９７４９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
微結晶半導体膜は多数の結晶粒で構成されており、該結晶粒を大粒径化することで、微結晶半導体膜のキャリア移動度を向上させることができる。このような結晶粒は、まず、結晶核が生成し、該結晶核が成長することで形成される。そのため、結晶粒を大粒径化するには、結晶粒の核を被形成面上に均一に生じさせる必要がある。
【０００７】
本発明の一態様は、結晶性半導体膜の結晶粒の結晶核を被形成面上に均一に形成することができる結晶性半導体膜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】
【０００８】
本発明の一態様は、均一性の高いプラズマを生成することが可能なプラズマＣＶＤ装置を用いた結晶性半導体膜の作製方法である。プラズマの均一性を向上させるためには、上部電極と下部電極の間の電界強度の時間平均、及び導入したガスの分布を均一にするとよい。
【０００９】
本発明の一態様は、ガス管から導入された成膜ガスを拡散する第２のガス拡散室と、前記第２のガス拡散室とガス管と対向する位置にはガス孔が設けられていない分散板を隔てて設けられ、該分散板のガス孔から前記成膜ガスが導入される第１のガス拡散室と、を介して、前記第１のガス拡散室とシャワー板を隔てて設けられた処理室内に該シャワー板のガス孔から前記成膜ガスを供給し、前記成膜ガスを導入することによって前記処理室内の圧力を２０００Ｐａ以上１０００００Ｐａ以下とし、前記処理室内に電界を生じさせる一対の対向する電極のうち、一方の電極面から電界強度が均一な高周波電力を供給することでグロー放電プラズマを生成させ、前記対向する電極の他方に配された基板上に結晶核を生じさせ、その後、該結晶核を成長させることを特徴とする結晶性半導体膜の作製方法である。
なお、序数は便宜上付したものであり、第１のガス拡散室を第２のガス拡散室と呼んでもよいし、第２のガス拡散室を第１のガス拡散室と呼んでもよい。
【００１０】
なお、前記構成の本発明の一態様である結晶性半導体膜の作製方法において、前記処理室内の圧力以外の条件は、前記対向する電極の間にグロー放電プラズマを生成させることが可能な条件であれば、特に限定されるものではない。
【００１１】
前記構成の本発明の一態様である結晶性半導体膜の作製方法に用いるプラズマ処理装置は、上部電極と上部電極を覆うチャンバー壁が同軸形状であり、前記上部電極内のガス管を経て導入されたガスが、分散板と、シャワー板を経て処理室に導入される構成を有し、前記分散板が、前記上部電極内の前記ガス管と対向し、ガス孔が設けられていない分散板中央部と、前記分散板中央部を囲い、複数のガス孔が設けられている分散板周辺部と、を有していればよい。
【００１２】
前記構成の本発明の一態様である結晶性半導体膜の作製方法は、上部電極の電極面と下部電極の電極面が対向し、チャンバー壁により覆われた処理室と、前記処理室とは前記上部電極と絶縁物により隔てられ、前記チャンバー壁と同一のチャンバー壁により覆われたライン室と、を有し、前記処理室は、分散板とシャワー板の間に設けられた第１のガス拡散室に接続され、前記第１のガス拡散室は、前記分散板と前記上部電極の電極面の間に設けられた第２のガス拡散室に接続され、前記第２のガス拡散室は前記上部電極内の第１のガス管に接続され、前記上部電極内の前記第１のガス管は第２のガス管に接続され、前記第２のガス管は処理用ガス供給源に接続されており、前記ライン室は、不活性ガス導入口と、同軸で設けられた前記上部電極と前記チャンバー壁を有し、前記分散板は、前記上部電極の電極面に接続された前記上部電極内の前記第１のガス管のガス導入口と対向し、ガス孔が設けられていない分散板中央部と、前記分散板中央部を囲い、複数のガス孔が設けられている分散板周辺部と、を有するプラズマＣＶＤ装置を用いて成膜することを特徴とする。
【００１３】
前記構成の本発明の一態様である結晶性半導体膜の作製方法は、プラズマ処理を４０００Ｐａ以上５００００Ｐａ以下の圧力下で行うことが好ましい。
【００１４】
前記構成のプラズマＣＶＤ装置において、前記シャワー板には複数のガス孔が設けられており、前記シャワー板のガス孔の数は、前記分散板のガス孔の数よりも多いことが好ましい。または、前記構成において、前記シャワー板には複数のガス孔が設けられており、前記シャワー板のガス孔の総面積は、前記分散板のガス孔の総面積よりも大きいことが好ましい。第１のガス拡散室において、ガスを十分に均一に分散させることができるからである。
【００１５】
前記構成のプラズマＣＶＤ装置において、前記上部電極には温度計が接続され、前記上部電極における前記温度計の接続箇所は、前記上部電極の電極面の中心点を基準として前記上部電極内の前記第１のガス管のガス導入口と点対称であることが好ましい。前記上部電極からの電界の均一性を高くすることができるからである。
【００１６】
前記構成のプラズマＣＶＤ装置において、前記上部電極には、前記上部電極内の前記第１のガス管のガス導入口近傍を迂回する冷却媒体の経路が設けられていることが好ましい。冷却媒体としては、例えば、水または油などを用いることができる。
【００１７】
本発明の一態様は、ゲート電極を形成し、前記ゲート電極を覆ってゲート絶縁層を形成し、前記ゲート絶縁層上に前記構成の結晶性半導体膜の作製方法により結晶性半導体膜を形成し、前記結晶性半導体膜上にソース電極及びドレイン電極を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
【００１８】
なお、本明細書において、「結晶粒」は膜中に含まれるものであり、「結晶核」は未だ膜としての形態を有していないものである。すなわち、本明細書において「結晶核」は結晶粒となる初期核のみを指すものではなく、結晶核がやや成長した微小結晶粒をも含むものとする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の一態様によれば、結晶性半導体膜の結晶粒の結晶核を被形成面上に均一に形成することができる。
【００２０】
本発明の一態様によれば、結晶性半導体膜の結晶粒を大粒径化することが可能になり、キャリア移動度の高い結晶性半導体膜を得ることができる。そのため、電界効果移動度の高い半導体装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一態様である結晶性半導体膜の作製方法に用いるプラズマＣＶＤ装置の概略図。
【図２】図１のプラズマＣＶＤ装置の分散板の概略図。
【図３】図１のプラズマＣＶＤ装置の上部電極の電極面の概略図。
【図４】図１のプラズマＣＶＤ装置における電界強度などの分布を示す概念図。
【図５】本発明の一態様である半導体装置の作製方法を説明する図。
【図６】本発明の一態様である半導体装置の作製方法を説明する図。
【図７】本発明の一態様である半導体装置を説明する図。
【図８】本発明の一態様である半導体装置を説明する図。
【図９】本発明の一態様である半導体装置を説明する図。
【図１０】本発明の一態様である半導体装置を説明する図。
【図１１】実施例１にて説明するＳＥＭ像取得箇所を示す図。
【図１２】実施例１にて説明する比較例のＳＥＭ像。
【図１３】実施例１にて説明する比較例のＳＥＭ像。
【図１４】実施例１にて説明する比較例のＳＥＭ像。
【図１５】実施例１にて説明する実施例のＳＥＭ像。
【図１６】実施例１にて説明する実施例のＳＥＭ像。
【図１７】実施例１にて説明する実施例のＳＥＭ像。
【図１８】実施例１における基板面内に形成された結晶核の均一性を比較する図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００２３】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様である結晶性半導体膜の作製方法について説明する。
【００２４】
本発明の一態様である結晶性半導体膜の作製方法では、均一性の高いプラズマにより被形成面上に結晶核を生成させる。少なくとも結晶核の生成には、図１に概略図を示したプラズマＣＶＤ装置を用いる。図１（Ｂ）には、主要な構成についてのプラズマ処理装置１００全体の断面図を示し、図１（Ａ）には、図１（Ｂ）のＡ−Ｂにおける断面図を示す。
【００２５】
図１に示すプラズマ処理装置１００は、処理室１０２とライン室１０４を有する。処理室１０２はチャンバー壁１１４により覆われており、処理室１０２では上部電極１１０の電極面と下部電極１１２の電極面が対向して設けられている。ライン室１０４はチャンバー壁１１４により覆われており、処理室１０２とは上部電極１１０と絶縁物１２７により隔てられている。上部電極１１０には温度計１２８が接続されている。
【００２６】
処理室１０２は、分散板１１６とシャワー板１１８の間に設けられた第１のガス拡散室１０６に接続され、第１のガス拡散室１０６は、分散板１１６と上部電極１１０の電極面の間に設けられた第２のガス拡散室１０８に接続され、第２のガス拡散室１０８は上部電極１１０内の第１のガス管１２０に接続され、上部電極１１０内の第１のガス管１２０は第２のガス管１２２に接続され、第２のガス管１２２は処理用ガス供給源１２４に接続されている。
【００２７】
ライン室１０４は、不活性ガス供給源に接続されたガス導入口１２６と、同軸で設けられた上部電極１１０とチャンバー壁１１４を有する。ライン室１０４は、陽圧の不活性ガス雰囲気とすることが好ましい。
【００２８】
なお、本明細書において、「陽圧の雰囲気」とは、好ましくは大気圧よりも高い気圧をいうが、これに限定されない。少なくとも処理室内よりも高い気圧であればよい。
【００２９】
ここで、ライン室１０４内を陽圧の不活性ガス雰囲気とすることで、ライン室１０４内の部品が酸化されることなどを防ぎ、メンテナンス頻度を低下させ、平均故障間隔（ＭＴＢＦ；Ｍｅａｎ Ｔｉｍｅ Ｂｅｔｗｅｅｎ Ｆａｉｌｕｒｅ）を大きくすることができる。
【００３０】
そして、図１に示すプラズマ処理装置では、上部電極１１０とチャンバー壁１１４を同軸形状とするため、導入した不活性ガスの経路が阻害されない。そのため、上部電極１１０のライン部において、同一の高さにおける温度分布の均一性が高まり、上部電極１１０に供給する電力が高周波である場合の上部電極のライン部の表面における電力の伝播を安定なものとすることができる。従って、上部電極１１０とチャンバー壁１１４を同軸形状にすることで、インピーダンスを小さくすることができ、伝送効率を高めることができる。更には、上部電極１１０における電界の分布を均一性の高いものとすることができる。
【００３１】
ここで、上部電極１１０のライン部の直径をｄ、チャンバー壁１１４の内側の直径をＤ、ライン室１０４の雰囲気の比誘電率をεとすると、インピーダンスＺは式（１）で表される。
【００３２】
【数１】
【００３３】
上記式（１）によれば比誘電率εを大きくすることでインピーダンスＺを小さくすることができる。ライン室１０４内に導入するガスは適宜選択可能なため、比誘電率εの大きいガスを選択してインピーダンスＺを小さくすることができる。例えば、ライン室１０４の雰囲気を窒素雰囲気とすると、ライン室１０４の雰囲気中の温度が２０℃のときに比誘電率ε＝５．４７程度となる。または、ライン室１０４の雰囲気をアルゴン雰囲気とすると、ライン室１０４の雰囲気中の温度が２０℃のときに比誘電率ε＝５．１７程度となる。
【００３４】
また、ライン室１０４内を陽圧の不活性ガス雰囲気とすることで、ライン室１０４内の部品の除熱も可能であるため、例えば上部電極１１０にヒーターが備えられている場合であっても、上部電極１１０が過熱されることを防ぐことができる。
【００３５】
また、ライン室１０４内を陽圧の不活性ガス雰囲気とすることで、チャンバー壁１１４にリークが生じた場合であっても、処理室１０２への大気成分の侵入を抑制することも可能である。
【００３６】
図２は、分散板１１６の一主表面の概略を示す。図２に示す分散板１１６は、分散板中央部１３０と分散板周辺部１３２を有する。分散板中央部１３０は、上部電極１１０の電極面に接続された上部電極１１０内の第１のガス管１２０のガス導入口と対向して配される部分であり、ガス孔が設けられていない。分散板周辺部１３２には、複数のガス孔が設けられている。
【００３７】
なお、シャワー板１１８には複数のガス孔が設けられており、シャワー板１１８のガス孔の数は、分散板１１６のガス孔の数よりも多いことが好ましい。または、シャワー板１１８には複数のガス孔が設けられており、シャワー板１１８のガス孔の総面積は、分散板１１６のガス孔の総面積よりも大きいことが好ましい。ガスを十分に均一に分散させることができるからである。
【００３８】
上記のように、分散板１１６の分散板中央部１３０にガス孔が設けられていないため、第１のガス管１２０のガス導入口から導入されたガスが十分に拡散されずに第１のガス拡散室１０６に導入されることを防ぎ、処理室１０２に導入されるガスの均一性を高くすることができる。
【００３９】
図３は、上部電極１１０の電極面の一例を示す。なお、図３は、上部電極１１０の電極面を下部電極１１２の反対側から見た図である。図３に示す上部電極１１０には、第１のガス管１２０のガス導入口１４４と、温度計１２８の接続箇所１４６と、冷却媒体経路１４０が設けられており、冷却媒体経路１４０は、第１のガス管１２０のガス導入口１４４の近傍に迂回部１４２を有する。
【００４０】
温度計１２８の接続箇所１４６は、上部電極１１０の電極面の中心点を基準として上部電極１１０内の第１のガス管１２０のガス導入口１４４と点対称の位置であることが好ましい。上部電極１１０からの電界の均一性を低下させずに温度計を接続させることができるからである。
【００４１】
迂回部１４２は、第１のガス管１２０のガス導入口１４４近傍に設けられていることが好ましい。冷却媒体としては、例えば、水または油などを用いることができる。
【００４２】
なお、冷却媒体経路１４０は、図３に示した形態に限定されない。従って、迂回部１４２が設けられていなくてもよい。
【００４３】
第１のガス管１２０の主要部の断面の直径ｄ１及び第２のガス管１２２の主要部の断面の直径ｄ２は、上部電極１１０に電力が供給された際に、第１のガス管１２０中または第２のガス管１２２中で放電が生じない程度の大きさとする。また、ｄ１とｄ２は、概ね等しい大きさとするとよい。
【００４４】
第１のガス管１２０のガス導入口の直径ｄ３は、上部電極１１０の電極面と、第１のガス管１２０がなす角をθとすると、ｄ３＝ｄ１／ｓｉｎθと表される。ただし、第１のガス管１２０の直径は、ガス導入口において拡大されていてもよい。なお、第１のガス管１２０のガス導入口の直径ｄ３も放電が生じない程度の大きさとする。
【００４５】
分散板中央部の直径ｄ４は、第１のガス管１２０のガス導入口の直径ｄ３よりも大きいことが好ましい。第１のガス管１２０のガス導入口から導入されたガスが、拡散されることなく第１のガス拡散室１０６に導入されることを防ぐためである。
【００４６】
図４（Ａ）〜（Ｃ）は、図１のプラズマ処理装置１００における処理室１０２に処理ガスを導入し、上部電極１１０と下部電極１１２に電圧を印加したときのＣ−Ｄにおける電界強度の分布（図４（Ａ））と、Ｃ−Ｄにおける処理ガスの分布（図４（Ｂ））とＥ−Ｆにおける反応性物質の分布（図４（Ｃ））の概念図を示す。
【００４７】
図４（Ａ）に示すように、電界強度は上部電極１１０及び下部電極１１２の中央部と重畳する位置にピークを有するが、図１に示すプラズマ処理装置１００では電界強度の均一性が高いため、その勾配は緩やかである。そして、図４（Ｂ）に示すように、処理ガスの分布は分散板中央部１３０と重畳する位置を避けて二つのピークを有する。
【００４８】
図４（Ａ）に示す電界強度と、図４（Ｂ）に示す処理ガスの分布から、反応性物質（電離した材料物質）は図４（Ｃ）に示すように分布すると考えられる。図４（Ｃ）に示すように反応性物質（電離した材料物質）が分布すると、例えばプラズマ処理装置１００を用いてプラズマＣＶＤ法により基板上に成膜を行う場合には、基板面内における膜厚のばらつきを小さくし、均一性が高いものとすることができる。または、成膜を行う場合でなくても、基板に対して高い均一性でプラズマ処理を行うことができる。
【００４９】
なお、本実施の形態の結晶性半導体膜の作製方法は、プラズマ処理を２０００Ｐａ以上１０００００Ｐａ以下、好ましくは４０００Ｐａ以上５００００Ｐａ以下の圧力下で行うとよい。
【００５０】
以上説明したように、図１に示すプラズマＣＶＤ装置を用いることで、プラズマの均一性を高くすることができ、基板上に結晶性半導体膜の結晶核を高い均一性で作製することができる。
【００５１】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様である半導体装置の作製方法について説明する。具体的には、実施の形態１にて説明した結晶性半導体膜の作製方法を適用した薄膜トランジスタの作製方法について、図５及び図６を参照して説明する。なお、薄膜トランジスタとしては、画素トランジスタを例示する。
【００５２】
まず、基板２００上に第１の導電層２０２を形成し、第１の導電層２０２を覆って第１の絶縁層２０４を形成する（図５（Ａ））。
【００５３】
基板２００は、絶縁性基板である。基板２００として、例えば、ガラス基板、石英基板、セラミック基板の他、本作製工程の処理温度に耐えうる程度の耐熱性を有するプラスチック基板などを用いることができる。基板２００がガラス基板である場合には、第１世代（例えば、３２０ｍｍ×４００ｍｍ）〜第１０世代（例えば、２９５０ｍｍ×３４００ｍｍ）のものを用いればよいが、これに限定されるものではない。なお、実施の形態１にて説明した本発明の一態様である結晶性半導体膜の作製方法を採用することで、基板面内における半導体膜の結晶粒の小粒径化、粒径のばらつき及び膜厚のばらつきを抑えることができるため、基板面内における半導体層の特性及び厚さのばらつきを抑えることができ、第８世代以降の大面積基板を用いる場合に、本発明の効果が、特に強く表れる。
【００５４】
第１の導電層２０２は、例えば、スパッタリング法を用いて導電膜（例えば金属膜、または一導電型の不純物元素が添加された半導体膜など）を形成し、該導電膜上にエッチングマスクを形成してエッチングを行うことで選択的に形成すればよい。または、インクジェット法などを用いてもよい。なお、第１の導電層２０２となる導電膜は、単層で形成してもよいし、複数の層を積層して形成してもよい。例えば、Ｔｉ層によりＡｌ層を挟持した３層の積層構造とすればよい。なお、第１の導電層２０２は、少なくとも走査線とゲート電極を構成する。
【００５５】
第１の絶縁層２０４は、例えば、プラズマＣＶＤ法を用いて絶縁性材料（例えば、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化窒化シリコンまたは酸化シリコンなど）膜を形成すればよい。なお、第１の絶縁層２０４は、単層で形成してもよいし、複数の層を積層して形成してもよい。ここでは、例えば、窒化シリコン層上に酸化窒化シリコン層が積層された２層の積層構造とする。なお、第１の絶縁層２０４は、少なくともゲート絶縁層を構成する。
【００５６】
なお、「窒化酸化シリコン」とは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多いものであって、好ましくは、ラザフォード後方散乱法（ＲＢＳ：Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）及び水素前方散乱法（ＨＦＳ：Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｆｏｒｗａｒｄ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）を用いて測定した場合に、組成範囲として酸素が５〜３０原子％、窒素が２０〜５５原子％、シリコンが２５〜３５原子％、水素が１０〜３０原子％の範囲で含まれるものをいう。
【００５７】
なお、「酸化窒化シリコン」とは、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多いものであって、好ましくは、ＲＢＳ及びＨＦＳを用いて測定した場合に、組成範囲として酸素が５０〜７０原子％、窒素が０．５〜１５原子％、シリコンが２５〜３５原子％、水素が０．１〜１０原子％の範囲で含まれるものをいう。
【００５８】
ただし、酸化窒化シリコンまたは窒化酸化シリコンを構成する原子の合計を１００原子％としたとき、窒素、酸素、シリコン及び水素の含有比率が上記の範囲内に含まれるものとする。
【００５９】
次に、第１の絶縁層２０４上に複数の結晶核２０５を形成する（図５（Ａ））。複数の結晶核２０５は、実施の形態１にて説明したように作製する。複数の結晶核２０５を実施の形態１にて説明したように作製することで、結晶性半導体膜の結晶核を被形成面上に均一に形成することができる。なお、結晶核２０５を形成する前に酸素を含むガス（例えば、Ｎ２Ｏガス）によりプラズマ処理を行うことが好ましい。
【００６０】
次に、結晶核２０５を成長させて第１の半導体膜２０６を形成し、第１の半導体膜２０６上に、第２の半導体膜２０８及び不純物半導体膜２１０を形成する（図５（Ｂ））。
【００６１】
第１の半導体膜２０６は、大部分が結晶性である半導体膜である。結晶性半導体としては、例えば、微結晶半導体が挙げられる。ここで、微結晶半導体とは、非晶質と結晶構造（単結晶、多結晶を含む。）の中間的な構造の半導体をいう。微結晶半導体は、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な半導体であり、結晶粒径が２ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以上８０ｎｍ以下、より好ましくは２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の柱状または針状の結晶粒が基板表面に対して法線方向に成長している半導体である。このため、柱状または針状の結晶粒の界面には、粒界が形成されることもある。なお、ここでの結晶粒径は、基板表面に対して平行な面における結晶粒の最大直径である。また、結晶粒は、非晶質半導体領域と、単結晶とみなせる微小結晶である結晶子を有する。なお、結晶粒は双晶を有する場合もある。
【００６２】
微結晶半導体としては、微結晶シリコンを用いればよい。微結晶半導体の一である微結晶シリコンでは、そのラマンスペクトルのピークが単結晶シリコンを示す５２０ｃｍ−１よりも低波数側にシフトしている。すなわち、単結晶シリコンを示す５２０ｃｍ−１と非晶質シリコンを示す４８０ｃｍ−１の間に微結晶シリコンのラマンスペクトルのピークがある。また、未結合手（ダングリングボンド）を終端するため水素またはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませている。さらに、Ｈｅ、Ａｒ、Ｋｒ、またはＮｅなどの希ガス元素を含ませて格子歪みをさらに助長させることで、安定性が増し良好な微結晶半導体が得られる。
【００６３】
なお、結晶性半導体膜に含まれる酸素及び窒素の濃度（二次イオン質量分析法による測定値）を低くし、好ましくは１×１０１８ｃｍ−３未満とすると、結晶性を高めることができる。
【００６４】
第２の半導体膜２０８は、バッファ層として機能し、大部分が非晶質である半導体膜である。好ましくは、非晶質半導体と微小半導体結晶粒を有し、従来の非晶質半導体と比較して、一定光電流法（ＣＰＭ：Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｐｈｏｔｏｃｕｒｒｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ）やフォトルミネッセンス分光測定で測定されるＵｒｂａｃｈ端のエネルギーが小さく、欠陥吸収スペクトル量が少ない半導体膜である。このような半導体膜は、従来の非晶質半導体膜と比較して欠陥が少なく、価電子帯のバンド端（移動度端）における準位のテイル（裾）の傾きが急峻である秩序性の高い半導体膜である。
【００６５】
第２の半導体膜２０８には、ハロゲン、窒素を含んでいてもよい。窒素が含まれる場合には、ＮＨ基またはＮＨ２基として含んでいてもよい。
【００６６】
なお、ここで、第１の半導体膜２０６と第２の半導体膜２０８の界面領域は、微結晶半導体領域、及び当該微結晶半導体領域の間に充填される非晶質半導体領域を有する。具体的には、第１の半導体膜２０６から錐形状に伸びた微結晶半導体領域と、第２の半導体膜２０８と同様の「非晶質半導体を含む膜」と、で構成される。
【００６７】
第２の半導体膜２０８によりバッファ層が設けられるため、トランジスタのオフ電流を小さくすることができる。また、上記の界面領域において、錐形状に伸びた微結晶半導体領域を有するため、縦方向（厚さ方向）の抵抗、すなわち、第２の半導体膜２０８と、不純物半導体膜２１０により構成されるソース領域またはドレイン領域と、の間の抵抗を低くすることができ、トランジスタのオン電流を高めることができる。すなわち、従来の非晶質半導体を適用した場合と比較すると、オフ電流を十分に低減させつつ、オン電流の低下をも抑制することができ、トランジスタのスイッチング特性を高くすることができる。
【００６８】
なお、完成したトランジスタにおいて、第１の半導体膜２０６により形成される第１の半導体層が薄くなるとオン電流が低下し、第１の半導体膜２０６により形成される第１の半導体層が厚くなると、第１の半導体膜２０６により形成される第１の半導体層と後に形成される第２の導電層の接触面積が広くなり、オフ電流が増大する。従って、オンオフ比を高くするためには、第１の半導体膜２０６を厚くし、更には後述するように、第１の半導体膜２０６により形成される第１の半導体層を含む薄膜積層体２１２の側壁に絶縁化処理を行うことが好ましい。
【００６９】
上記の微結晶半導体領域は、第１の半導体膜２０６から第２の半導体膜２０８に向かって先端が細くなる錐形状の結晶粒により大部分が構成されているとよい。または、第１の半導体膜２０６から第２の半導体膜２０８に向かって幅が広がる結晶粒により大部分が構成されていてもよい。
【００７０】
上記の界面領域において、微結晶半導体領域が第１の半導体膜２０６から第２の半導体膜２０８に向かって先端が細くなる錐形状に伸びた結晶粒である場合には、第１の半導体膜２０６側のほうが、第２の半導体膜２０８側と比較して、微結晶半導体領域の占める割合が高い。微結晶半導体領域は、第１の半導体膜２０６の表面から厚さ方向に成長するが、原料ガスにおいて堆積性ガス（例えば、シラン）に対する水素の流量が小さく（すなわち、希釈率が低く）、または窒素を含む原料ガスの濃度が高いと、微結晶半導体領域における結晶成長が抑制され、結晶粒が錐形状になり、堆積されて形成される半導体は、大部分が非晶質半導体となる。
【００７１】
なお、上記の界面領域は、窒素、特にＮＨ基若しくはＮＨ２基を含有することが好ましい。これは、微結晶半導体領域に含まれる結晶の界面、微結晶半導体領域と非晶質半導体領域の界面において、窒素、特にＮＨ基若しくはＮＨ２基がシリコン原子のダングリングボンドと結合すると、欠陥を低減させ、キャリアが流れやすくなるためである。このため、窒素、好ましくはＮＨ基若しくはＮＨ２基を１×１０２０ｃｍ−３乃至１×１０２１ｃｍ−３の濃度で含有させると、シリコン原子のダングリングボンドを窒素、好ましくはＮＨ基若しくはＮＨ２基で架橋しやすくなり、キャリアがより流れやすくなる。この結果、結晶粒界や欠陥におけるキャリアの移動を促進する結合ができ、上記の界面領域のキャリア移動度が向上する。そのため、トランジスタの電界効果移動度が向上する。
【００７２】
なお、上記の界面領域の酸素濃度を低減させることにより、微結晶半導体領域と非晶質半導体領域の界面または結晶粒間の界面における欠陥密度を低減させ、キャリアの移動を阻害する結合を低減させることができる。
【００７３】
不純物半導体膜２１０は、一導電型を付与する不純物元素を添加した半導体により形成する。トランジスタがｎ型である場合には、一導電型を付与する不純物元素を添加した半導体として、例えば、ＰまたはＡｓを添加したシリコンが挙げられる。または、トランジスタがｐ型である場合には、一導電型を付与する不純物元素として、例えば、Ｂを添加することも可能であるが、トランジスタはｎ型とすることが好ましい。そのため、ここでは、一例として、Ｐを添加したシリコンを用いる。なお、不純物半導体膜２１０は、非晶質半導体により形成してもよいし、微結晶半導体などの結晶性半導体により形成してもよい。
【００７４】
不純物半導体膜２１０を非晶質半導体により形成する場合には、堆積性ガスの流量に対する希釈ガスの流量を１倍以上１０倍以下、好ましくは１倍以上５倍以下とすればよい。不純物半導体膜２１０を結晶性半導体により形成する場合には、堆積性ガスの流量に対する希釈ガスの流量を１０倍以上２０００倍以下、好ましくは５０倍以上２００倍以下とすればよい。
【００７５】
なお、第１の絶縁層２０４から不純物半導体膜２１０までは同一チャンバー内で連続して形成することが好ましい。第１の絶縁層２０４から不純物半導体膜２１０までの各々の層間の界面に不純物が含まれてしまうことを防止するためである。
【００７６】
次に、不純物半導体膜２１０上にエッチングマスク２１１を形成し、エッチングマスク２１１を用いて第１の半導体膜２０６と、第２の半導体膜２０８と、不純物半導体膜２１０と、をエッチングする。その後、エッチングマスク２１１を除去することで、薄膜積層体２１２を得ることができる（図５（Ｃ））。エッチングマスク２１１は、レジスト材料により形成すればよい。
【００７７】
なお、ここで、上述したように、薄膜積層体２１２の側壁に対して絶縁化処理を行うことが好ましい。なぜなら、完成したトランジスタの第１の半導体層と第２の導電層が接するとオフ電流が増大してしまうことが多いからである。ここで絶縁化処理としては、薄膜積層体２１２の側壁を酸素プラズマ若しくは窒素プラズマに曝す処理、または薄膜積層体２１２の側壁が露出された状態で絶縁膜を形成し、該絶縁膜に対し異方性の高いエッチング方法により基板２００の表面に垂直な方向のエッチングを行うことで、薄膜積層体２１２の側壁に接してサイドウォール絶縁層を形成する処理が挙げられる。
【００７８】
次に、第１の絶縁層２０４及び薄膜積層体２１２上に導電膜２１４を形成する。導電膜２１４上にはエッチングマスク２１５を形成する（図５（Ｄ））。
【００７９】
導電膜２１４は、第１の導電層２０２と同様に、導電性材料（例えば金属、または一導電型の不純物元素が添加された半導体など）により形成すればよい。なお、導電膜２１４は、単層で形成してもよいし、複数の層を積層して形成してもよい。例えば、Ｔｉ層によりＡｌ層を挟持した３層の積層構造として形成する。
【００８０】
次に、エッチングマスク２１５を用いて導電膜２１４をエッチングすることで、第２の導電層２２２を形成する（図６（Ａ））。その後、エッチングマスク２１５を除去する。なお、第２の導電層２２２は、少なくとも信号線、ソース電極及びドレイン電極を構成する。
【００８１】
次に、第２の導電層２２２をエッチングマスクとして用いて薄膜積層体２１２のエッチングを行う。ここで、エッチングは、Ｂｒ系ガスと、Ｆ系ガスと、酸素ガスの混合ガスを用いて行うことが好ましい。Ｂｒ系ガスと、Ｆ系ガスと、酸素ガスの混合ガスによれば、結晶性半導体膜のエッチングレートを小さくし、非晶質半導体膜のエッチングレートを大きくすることができる。すなわち、第１の半導体膜２０６が結晶性半導体膜であり、第２の半導体膜２０８が非晶質半導体膜である場合には、第１の半導体膜２０６により形成された層と第２の半導体膜２０８により形成された層のエッチング選択比を大きくとることができる。第２の導電層２２２と重畳していない部分の第２の半導体膜２０８を除去し、第２の導電層２２２と重畳していない部分の第１の半導体膜２０６により形成される層を露出させる場合であっても、第２の導電層２２２と重畳していない部分の第１の半導体層２１６の膜減りを抑えることができる。このようにして第１の半導体層２１６、第２の半導体層２１８及び不純物半導体層２２０を形成する（図６（Ｂ））。
【００８２】
なお、Ｂｒ系ガスとしては、例えばＨＢｒガスが挙げられ、Ｆ系ガスとしては、例えばＳＦ６ガス、ＣＦ４ガス、またはＮＦ３ガスが挙げられる。なお、混合ガスを用いた前記エッチングは、エッチングマスク２１５を用いて行ってもよい。
【００８３】
そして、上記説明したように露出させた第１の半導体層２１６は、Ｈ２Ｏプラズマに曝すとよい。または、Ｈ２Ｏプラズマに代えて、水素と酸素の混合ガスにより生じさせたプラズマを用いるとよい。
【００８４】
以上説明したように、トランジスタを作製することができる。このようなトランジスタは、表示装置の画素に用いる画素トランジスタに適用することができる。
【００８５】
画素トランジスタとして用いる場合には、その後、これらを覆って第２の絶縁層２２４を形成する。なお、第２の絶縁層２２４は、少なくとも第１の半導体層２１６の露出された部分を覆って形成する。その後、第２の絶縁層２２４に開口部２２５を形成する（図６（Ｃ））。
【００８６】
開口部２２５は、第２の絶縁層２２４上にエッチングマスクを形成してエッチングを行うことにより形成する。
【００８７】
次に、開口部２２５を介して第２の導電層２２２により形成されるソース電極及びドレイン電極の一方に電気的に接続されるように第３の導電層２２６を選択的に形成する（図６（Ｄ））。
【００８８】
第３の導電層２２６は、画素トランジスタに接続される画素電極を構成することから、透光性を有する材料により形成するとよい。第３の導電層２２６は、第２の絶縁層２２４上に導電膜を形成し、この導電膜上にエッチングマスクを形成してエッチングを行うことにより形成する。
【００８９】
第３の導電層２２６は、透光性を有する導電性高分子（導電性ポリマーともいう。）を含む導電性組成物を用いて形成することができる。導電性組成物を用いて形成した第３の導電層２２６は、シート抵抗が１００００Ω／□以下であり、且つ波長５５０ｎｍにおける透光率が７０％以上であることが好ましい。また、導電性組成物に含まれる導電性高分子の抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。
【００９０】
なお、導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子を用いることができる。例えば、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリピロール若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、または、アニリン、ピロール及びチオフェンの２種以上の共重合体若しくはその誘導体が挙げられる。
【００９１】
第３の導電層２２６は、例えば、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物（以下、ＩＴＯと示す。）、インジウム亜鉛酸化物、酸化シリコンを添加したインジウム錫酸化物などを用いて形成することができる。
【００９２】
なお、図示していないが、第２の絶縁層２２４と第３の導電層２２６との間に、スピンコーティング法などにより形成した有機樹脂により形成される絶縁層を有していてもよい。
【００９３】
なお、上記説明した本実施の形態の薄膜トランジスタは好ましい一形態であり、これに限定されるものではない。例えば、第２の半導体膜２０８には微小半導体結晶粒が含まれていなくてもよい。
【００９４】
以上説明したように、薄膜トランジスタを作製することができる。本実施の形態によれば、結晶性半導体膜の結晶粒を大粒径化することが可能になり、キャリア移動度の高い結晶性半導体膜を得ることができる。そのため、電界効果移動度の高い半導体装置を得ることができる。
【００９５】
なお、本発明の一態様である半導体装置の作製方法は、実施の形態１で説明した作製方法により、被形成面上に結晶性半導体膜を形成することで作製することができるものであれば、本実施の形態で説明したものに特に限定されない。
【００９６】
（実施の形態３）
実施の形態２で説明した薄膜トランジスタには、チャネル形成領域と重畳して第３の導電層２２６が設けられており、これがバックゲート電極として機能する。本実施の形態では、薄膜トランジスタへのバックゲート電極の配し方について説明する。
【００９７】
図７（Ａ）乃至（Ｄ）は、バックゲート電極が設けられた薄膜トランジスタの上面図を示す。なお、断面構造は、実施の形態２で説明したものと同様である。
【００９８】
まず、図７（Ａ）に示すように、バックゲート３０８Ａは、ゲート３００Ａと電気的に接続させることなく、独立に引き回して形成することができる。図７（Ａ）に示すようにバックゲート３０８Ａを配することで、バックゲート３０８Ａに供給する電位と、ゲート３００Ａに供給する電位を制御し、各々の電位を独立したものとすることができる。このため、薄膜トランジスタのしきい値電圧を制御することができる。また、キャリアが流れる領域が、第１の半導体層により構成されるチャネル形成領域のゲート側及びバックゲート側の双方に形成されるため薄膜トランジスタのオン電流を大きくすることができる。
【００９９】
なお、図７（Ａ）に示すゲート３００Ａは、ゲート電極とゲート配線であり、実施の形態２における第１の導電層２０２により構成されるものである。
【０１００】
なお、図７（Ａ）に示す配線３０２Ａは、ソース電極とソース配線であり、実施の形態２における第２の導電層２２２により構成されるものである。
【０１０１】
なお、図７（Ａ）に示す電極３０４Ａは、ドレイン電極であり、実施の形態２における第２の導電層２２２により構成されるものである。
【０１０２】
なお、図７（Ａ）に示す画素電極３０６Ａは、画素電極であり、実施の形態２における第３の導電層２２６により構成されるものである。
【０１０３】
なお、図７（Ａ）に示すバックゲート３０８Ａは、バックゲート電極とバックゲート配線であり、実施の形態２における第３の導電層２２６により構成されるものである。
【０１０４】
なお、図７（Ａ）に示す開口部３１０Ａは、実施の形態２における開口部２２５に相当する。
【０１０５】
または、図７（Ｂ）に示すように、バックゲートは、ゲートと電気的に接続させてもよい。図７（Ｂ）では、ゲート３００Ｂとバックゲート３０８Ｂが、開口部３１２で電気的に接続されている。このため、ゲートの電位とバックゲートの電位は、ほぼ等しいものとなる。従って、図７（Ａ）と同様に、キャリアが流れる領域が、第１の半導体層により構成されるチャネル形成領域のゲート側及びバックゲート側の双方に形成されるため薄膜トランジスタのオン電流を大きくすることができる。
【０１０６】
なお、図７（Ｂ）に示すゲート３００Ｂは、ゲート電極とゲート配線であり、実施の形態２における第１の導電層２０２により構成されるものである。
【０１０７】
なお、図７（Ｂ）に示す配線３０２Ｂは、ソース電極とソース配線であり、実施の形態２における第２の導電層２２２により構成されるものである。
【０１０８】
なお、図７（Ｂ）に示す電極３０４Ｂは、ドレイン電極であり、実施の形態２における第２の導電層２２２により構成されるものである。
【０１０９】
なお、図７（Ｂ）に示す画素電極３０６Ｂは、画素電極であり、実施の形態２における第３の導電層２２６により構成されるものである。
【０１１０】
なお、図７（Ｂ）に示すバックゲート３０８Ｂは、バックゲート電極であり、実施の形態２における第３の導電層２２６により構成されるものである。
【０１１１】
なお、図７（Ｂ）に示す開口部３１０Ｂは、実施の形態２における開口部２２５に相当する。
【０１１２】
なお、図７（Ｂ）に示す開口部３１２は、実施の形態２における開口部２２５と同一の工程により設けられたものである。開口部３１２において、ゲート３００Ｂとバックゲート３０８Ｂが接続されている。
【０１１３】
または、図７（Ｃ）に示すように、バックゲートは、ゲート電極と電気的に接続させず、且つ独立に引き回すことなく、フローティングにしてもよい。
【０１１４】
なお、図７（Ｃ）に示すゲート３００Ｃは、ゲート電極とゲート配線であり、実施の形態２における第１の導電層２０２により構成されるものである。
【０１１５】
なお、図７（Ｃ）に示す配線３０２Ｃは、ソース電極とソース配線であり、実施の形態２における第２の導電層２２２により構成されるものである。
【０１１６】
なお、図７（Ｃ）に示す電極３０４Ｃは、ドレイン電極であり、実施の形態２における第２の導電層２２２により構成されるものである。
【０１１７】
なお、図７（Ｃ）に示す画素電極３０６Ｃは、画素電極であり、実施の形態２における第３の導電層２２６により構成されるものである。
【０１１８】
なお、図７（Ｃ）に示すバックゲート３０８Ｃは、バックゲート電極であり、実施の形態２における第３の導電層２２６により構成されるものである。
【０１１９】
なお、図７（Ｃ）に示す開口部３１０Ｃは、実施の形態２における開口部２２５に相当する。
【０１２０】
または、図７（Ｄ）に示すように、バックゲートは、ソース電極及びドレイン電極と重畳して設けられていてもよい。ここでは、図７（Ａ）に示す構造の薄膜トランジスタについて示したが、図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）に示すバックゲートも同様に第２の導電層２２２により構成されるソース電極及びドレイン電極と重畳していてもよい。
【０１２１】
なお、図７（Ｄ）に示すゲート３００Ｄは、ゲート電極とゲート配線であり、実施の形態２における第１の導電層２０２により構成されるものである。
【０１２２】
なお、図７（Ｄ）に示す配線３０２Ｄは、ソース電極とソース配線であり、実施の形態２における第２の導電層２２２により構成されるものである。
【０１２３】
なお、図７（Ｄ）に示す電極３０４Ｄは、ドレイン電極であり、実施の形態２における第２の導電層２２２により構成されるものである。
【０１２４】
なお、図７（Ｄ）に示す画素電極３０６Ｄは、画素電極であり、実施の形態２における第３の導電層２２６により構成されるものである。
【０１２５】
なお、図７（Ｄ）に示すバックゲート３０８Ｄは、バックゲート電極とバックゲート配線であり、実施の形態２における第３の導電層２２６により構成されるものである。
【０１２６】
なお、図７（Ｄ）に示す開口部３１０Ｄは、実施の形態２における開口部２２５に相当する。
【０１２７】
（実施の形態４）
上記実施の形態にて作製した薄膜トランジスタを適用した半導体装置としては、電子ペーパーが挙げられる。電子ペーパーは、情報を表示するものであればあらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。例えば、電子ペーパーを用いて、電子書籍（電子ブック）、ポスター、デジタルサイネージ、ＰＩＤ（Ｐｕｂｌｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）、電車などの乗り物の車内広告、クレジットカード等の各種カードにおける表示等に適用することができる。電子機器の一例を図８に示す。
【０１２８】
図８は、電子書籍の一例を示している。例えば、電子書籍４００は、筐体４０１および筐体４０３の２つの筐体で構成されている。筐体４０１および筐体４０３は、軸部４１１により一体とされており、該軸部４１１を軸として開閉動作を行うことができる。このような構成により、紙の書籍と同様に取り扱うことが可能となる。
【０１２９】
筐体４０１には表示部４０５及び光電変換装置４０６が組み込まれ、筐体４０３には表示部４０７及び光電変換装置４０８が組み込まれている。表示部４０５及び表示部４０７は、続き画面を表示する構成としてもよいし、異なる画面を表示する構成としてもよい。異なる画面を表示する構成とすることで、例えば右側の表示部（図８では表示部４０５）に文章を表示し、左側の表示部（図８では表示部４０７）に画像を表示することができる。
【０１３０】
また、図８では、筐体４０１に操作部などを備えた例を示している。例えば、筐体４０１において、電源４２１、操作キー４２３、スピーカ４２５などを備えている。操作キー４２３により、頁を送ることができる。なお、筐体の表示部と同一面にキーボードやポインティングデバイスなどを備える構成としてもよい。また、筐体の裏面や側面に、外部接続用端子（イヤホン端子、ＵＳＢ端子、またはＡＣアダプタおよびＵＳＢケーブルなどの各種ケーブルと接続可能な端子など）、記録媒体挿入部などを備える構成としてもよい。さらに、電子書籍４００は、電子辞書としての機能を持たせた構成としてもよい。
【０１３１】
また、電子書籍４００は、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。無線により、電子書籍サーバから、所望の書籍データなどを購入し、ダウンロードする構成とすることも可能である。
【０１３２】
（実施の形態５）
上記実施の形態にて作製した薄膜トランジスタを適用した半導体装置としては、電子ペーパー以外にもさまざまな電子機器（遊技機も含む）が挙げられる。電子機器としては、例えば、テレビジョン装置（テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。
【０１３３】
図９（Ａ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置５００は、筐体５０１に表示部５０３が組み込まれている。表示部５０３により、映像を表示することが可能である。また、ここでは、スタンド５０５により筐体５０１を支持した構成を示している。
【０１３４】
テレビジョン装置５００の操作は、筐体５０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機５１０により行うことができる。リモコン操作機５１０が備える操作キー５０９により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部５０３に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機５１０に、当該リモコン操作機５１０から出力する情報を表示する表示部５０７を設ける構成としてもよい。
【０１３５】
なお、テレビジョン装置５００は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。
【０１３６】
図９（Ｂ）は、デジタルフォトフレームの一例を示している。例えば、デジタルフォトフレーム５２０は、筐体５２１に表示部５２３が組み込まれている。表示部５２３は、各種画像を表示することが可能であり、例えばデジタルカメラなどで撮影した画像データを表示させることで、通常の写真立てと同様に機能させることができる。
【０１３７】
なお、デジタルフォトフレーム５２０は、操作部、外部接続用端子（ＵＳＢ端子、ＵＳＢケーブルなどの各種ケーブルと接続可能な端子など）、記録媒体挿入部などを備える構成とする。これらの構成は、表示部と同一面に組み込まれていてもよいが、側面や裏面に備えるとデザイン性が向上するため好ましい。例えば、デジタルフォトフレームの記録媒体挿入部に、デジタルカメラで撮影した画像データを記憶したメモリを挿入して画像データを取り込み、取り込んだ画像データを表示部５２３に表示させることができる。
【０１３８】
また、デジタルフォトフレーム５２０は、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。無線により、所望の画像データを取り込み、表示させる構成とすることもできる。
【０１３９】
図１０は携帯型のコンピュータの一例を示す斜視図である。
【０１４０】
図１０の携帯型のコンピュータは、上部筐体５４１と下部筐体５４２とを接続するヒンジユニットを閉状態として表示部５４３を有する上部筐体５４１と、キーボード５４４を有する下部筐体５４２とを重ねた状態とすることができ、持ち運ぶことが便利であるとともに、使用者がキーボード入力する場合には、ヒンジユニットを開状態として、表示部５４３を見て入力操作を行うことができる。
【０１４１】
また、下部筐体５４２はキーボード５４４の他に入力操作を行うポインティングデバイス５４６を有する。また、表示部５４３をタッチ入力パネルとすれば、表示部の一部に触れることで入力操作を行うこともできる。また、下部筐体５４２はＣＰＵやハードディスク等の演算機能部を有している。また、下部筐体５４２は他の機器、例えばＵＳＢの通信規格に準拠した通信ケーブルが差し込まれる外部接続ポート５４５を有している。
【０１４２】
上部筐体５４１には更に上部筐体５４１内部にスライドさせて収納可能な表示部５４７を有しており、広い表示画面を実現することができる。また、収納可能な表示部５４７の画面の向きを使用者は調節できる。また、収納可能な表示部５４７をタッチ入力パネルとすれば、収納可能な表示部の一部に触れることで入力操作を行うこともできる。
【０１４３】
表示部５４３または収納可能な表示部５４７は、液晶表示パネル、有機発光素子または無機発光素子などの発光表示パネルなどの映像表示装置を用いる。
【０１４４】
また、図１０の携帯型のコンピュータは、受信機などを備えた構成として、テレビ放送を受信して映像を表示部に表示することができる。また、上部筐体５４１と下部筐体５４２とを接続するヒンジユニットを閉状態としたまま、表示部５４７をスライドさせて画面全面を露出させ、画面角度を調節して使用者がテレビ放送を見ることもできる。この場合には、ヒンジユニットを閉状態として表示部５４３を表示させず、さらにテレビ放送を表示するだけの回路の起動のみを行うため、最小限の消費電力とすることができ、バッテリー容量の限られている携帯型のコンピュータにおいて有用である。
【実施例１】
【０１４５】
本実施例では、従来のプラズマＣＶＤ装置を用いて結晶核を形成した「比較例サンプル」であるサンプル１と、図１に示すプラズマＣＶＤ装置を用いて結晶核を形成した「実施例サンプル」であるサンプル２を作製して比較する。
【０１４６】
なお、サンプル１の作製に際して用いた従来のプラズマＣＶＤ装置において、分散板には分散板中央部にも複数のガス孔が設けられており、上部電極とチャンバー壁は同軸で設けられておらず、温度計の接続箇所は、上部電極の電極面の中心点を基準として上部電極内の第１のガス管のガス導入口と点対称の位置を避けて配されている。
【０１４７】
まず、ガラス基板上に厚さ２００ｎｍの窒化シリコン膜をプラズマＣＶＤ法により形成した。具体的には、基板が搬入された処理室内にモノシランガスを１５ｓｃｃｍ、アンモニアガスを５００ｓｃｃｍ、窒素ガスを１８０ｓｃｃｍ、水素ガスを２００ｓｃｃｍで導入して該反処理室の圧力を１００Ｐａとし、処理室内に設けられた上部電極と下部電極の間隔を２６ｍｍとし、上部電極には周波数１３．５６ＭＨｚ、２００Ｗの高周波電力を供給した。なお、上部電極の温度は２００℃とし、下部電極の温度は３００℃とした。
【０１４８】
次に、該窒化シリコン膜の表面にプラズマ処理を行った。具体的には、基板が搬入された処理室内に一酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）ガスを４００ｓｃｃｍで導入して処理室内の圧力を６０Ｐａとし、処理室内に設けられた上部電極と下部電極の間隔を３０ｍｍとし、上部電極には周波数１３．５６ＭＨｚ、３００Ｗの高周波電力を供給した。なお、上部電極の温度は２００℃とし、下部電極の温度は３００℃とした。
【０１４９】
上記のプラズマ処理された窒化シリコン膜が、結晶核の被形成面となる。
【０１５０】
次に、サンプル１の結晶核の被形成面に結晶核を形成した。具体的には、基板が搬入された処理室内にモノシランガスを２．５ｓｃｃｍ、アルゴンガスを７５０ｓｃｃｍ、水素ガスを７５０ｓｃｃｍで導入して処理室内の圧力を３０００Ｐａとし、処理室内に設けられた上部電極と下部電極の間隔を７ｍｍとし、上部電極には周波数１３．５６ＭＨｚ、１７５Ｗの高周波電力を供給した。なお、上部電極の温度は２００℃とし、下部電極の温度は３００℃とした。成膜には、従来のプラズマＣＶＤ装置を用いた。
【０１５１】
そして、サンプル２の結晶核の被形成面にも結晶核を形成した。具体的には、基板が搬入された処理室内にモノシランガスを２．５ｓｃｃｍ、アルゴンガスを７５０ｓｃｃｍ、水素ガスを７５０ｓｃｃｍで導入して処理室内の圧力を３０００Ｐａとし、処理室内に設けられた上部電極と下部電極の間隔を７ｍｍとし、上部電極には周波数１３．５６ＭＨｚ、１７５Ｗの高周波電力を供給した。なお、上部電極の温度は０℃とし、下部電極の温度は３００℃とした。成膜には、図１のプラズマＣＶＤ装置を用いた。
【０１５２】
サンプル１とサンプル２のそれぞれについて、図１１に示すように基板内の５箇所でＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）観察を行った。すなわち、基板右上端部を領域Ａ、基板中央部を領域Ｃ、基板左下端部を領域Ｅとし、領域Ａと領域Ｃの間を領域Ｂ、領域Ｃと領域Ｅの間を領域Ｄとした。
【０１５３】
図１２乃至図１７には、ＳＥＭ像を示す。図１２（Ａ）は、サンプル１の領域ＡにおけるＳＥＭ像を示す。図１２（Ｂ）は、サンプル１の領域ＢにおけるＳＥＭ像を示す。図１３（Ａ）は、サンプル１の領域ＣにおけるＳＥＭ像を示す。図１３（Ｂ）は、サンプル１の領域ＤにおけるＳＥＭ像を示す。図１４は、サンプル１の領域ＥにおけるＳＥＭ像を示す。図１５（Ａ）は、サンプル２の領域ＡにおけるＳＥＭ像を示す。図１５（Ｂ）は、サンプル２の領域ＢにおけるＳＥＭ像を示す。図１６（Ａ）は、サンプル２の領域ＣにおけるＳＥＭ像を示す。図１６（Ｂ）は、サンプル２の領域ＤにおけるＳＥＭ像を示す。図１７は、サンプル２の領域ＥにおけるＳＥＭ像を示す。
【０１５４】
図１２乃至図１４のＳＥＭ像に示されるように、比較例であるサンプル１では、微小な結晶核が多く形成されている。更には、例えば、領域Ｃと領域Ｅを比較すると、領域Ｃでは微小な結晶核が多く形成されているが、領域Ｅでは領域Ｃよりもサイズの大きい結晶核が形成されており、結晶核の数も少ない。このように比較例であるサンプル１では、基板面内における結晶核のサイズ及び結晶核の数に大きなばらつきが生じている。
【０１５５】
一方で、図１５乃至図１７のＳＥＭ像に示されるように、実施例であるサンプル２では、サンプル１よりもサイズの大きい結晶核が形成されており、結晶核の数も少ない。更には、領域Ａ〜Ｅのすべてにおいて、形成される結晶核のサイズは概ね同じであり、且つ形成される結晶核の数にもばらつきが少ない。
【０１５６】
ここで、サンプル１とサンプル２の膜厚を分光エリプソメータ（株式会社堀場製作所製、全自動超薄膜計測システム（ＵＴ−３００））により測定した。膜厚は２５点について測定し、最大膜厚ＴＭＡＸ．と最小膜厚Ｔｍｉｎ．を取得した。そして、最大膜厚ＴＭＡＸ．と最小膜厚Ｔｍｉｎ．から、均一性（Ｕｎｉｆ．と表す。）を以下の式（２）により算出した。
【０１５７】
【数２】
【０１５８】
前記式（２）によると、サンプル１のＵｎｉｆ．は±１０．６％であり、サンプル２のＵｎｉｆ．は±２．０％であった。サンプル１のＵｎｉｆ．に比べてサンプル２のＵｎｉｆ．は小さく（ばらつきが小さく）、均一性が高いことがわかる。
【０１５９】
図１８は、結晶核形成時のモノシラン流量を２．５ｓｃｃｍ（Ｓ２．５）または３ｓｃｃｍ（Ｓ３）とし、供給する高周波電力を７５Ｗ、１２５Ｗまたは１７５ＷとしたときのＵｎｉｆ．を示す。結晶核形成時のモノシラン流量を３ｓｃｃｍとした場合にも、サンプル１の均一性に比べてサンプル２の均一性が高い傾向が見られた。そして、供給する高周波電力を７５Ｗまたは１２５Ｗとしたときにも、サンプル１の均一性に比べてサンプル２の均一性が高い傾向が見られた。
【０１６０】
以上説明したように、本発明の一態様を適用することで、基板面内において結晶核のサイズ及び個数のばらつきを小さくして結晶核を形成することができる。
【符号の説明】
【０１６１】
１００ プラズマ処理装置
１０２ 処理室
１０４ ライン室
１０６ 第１のガス拡散室
１０８ 第２のガス拡散室
１１０ 上部電極
１１２ 下部電極
１１４ チャンバー壁
１１６ 分散板
１１８ シャワー板
１２０ 第１のガス管
１２２ 第２のガス管
１２４ 処理用ガス供給源
１２６ 不活性ガス供給源に接続されたガス導入口
１２７ 絶縁物
１２８ 温度計
１３０ 分散板中央部
１３２ 分散板周辺部
１４０ 冷却媒体経路
１４２ 迂回部
１４４ 第１のガス管１２０のガス導入口
１４６ 温度計１２８の接続箇所
２００ 基板
２０２ 第１の導電層
２０４ 第１の絶縁層
２０６ 第１の半導体膜
２０８ 第２の半導体膜
２１０ 不純物半導体膜
２１１ エッチングマスク
２１２ 薄膜積層体
２１４ 導電膜
２１５ エッチングマスク
２１６ 第１の半導体層
２１８ 第２の半導体層
２２０ 不純物半導体層
２２２ 第２の導電層
２２４ 第２の絶縁層
２２５ 開口部
２２６ 第３の導電層
３００Ａ ゲート
３００Ｂ ゲート
３００Ｃ ゲート
３００Ｄ ゲート
３０２Ａ 配線
３０２Ｂ 配線
３０２Ｃ 配線
３０２Ｄ 配線
３０４Ａ 電極
３０４Ｂ 電極
３０４Ｃ 電極
３０４Ｄ 電極
３０６Ａ 画素電極
３０６Ｂ 画素電極
３０６Ｃ 画素電極
３０６Ｄ 画素電極
３０８Ａ バックゲート
３０８Ｂ バックゲート
３０８Ｃ バックゲート
３０８Ｄ バックゲート
３１０Ａ 開口部
３１０Ｂ 開口部
３１０Ｃ 開口部
３１０Ｄ 開口部
３１２ 開口部
４００ 電子書籍
４０１ 筐体
４０３ 筐体
４０５ 表示部
４０６ 光電変換装置
４０７ 表示部
４０８ 光電変換装置
４１１ 軸部
４２１ 電源
４２３ 操作キー
４２５ スピーカ
５００ テレビジョン装置
５０１ 筐体
５０３ 表示部
５０５ スタンド
５０７ 表示部
５０９ 操作キー
５１０ リモコン操作機
５２０ デジタルフォトフレーム
５２１ 筐体
５２３ 表示部
５４１ 上部筐体
５４２ 下部筐体
５４３ 表示部
５４４ キーボード
５４５ 外部接続ポート
５４６ ポインティングデバイス
５４７ 表示部
ｄ１ 第１のガス管１２０の主要部の断面の直径
ｄ２ 第２のガス管１２２の主要部の断面の直径
ｄ３ 第１のガス管１２０のガス導入口の直径
ｄ４ 分散板中央部の直径
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結晶性半導体膜の作製方法及び半導体装置の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置は人間の生活に欠かせないものとなっている。ここで、半導体装置は、少なくとも一のトランジスタを含む装置であり、あらゆる電子機器が半導体装置に含まれる。このような半導体装置に含まれる薄膜トランジスタなどの薄膜素子は、基板上に薄膜を形成し、該薄膜をエッチングなどにより所望の形状に加工することで作製される。このような薄膜素子の作製方法は、例えば、液晶表示装置（例えば、液晶テレビ）にも適用されている。
【０００３】
しかしながら、昨今の動画事情（例えば、３Ｄ映画鑑賞や３Ｄスポーツ観戦など）から、非晶質シリコン膜を用いた液晶テレビでは、動画の鮮明さを表現する事が困難になり、高速に応答するキャリア移動度の高い薄膜トランジスタが求められている。そのため、微結晶シリコン膜の開発が進められている。微結晶シリコン膜を用いた薄膜トランジスタが開示されている先行技術文献として、例えば、特許文献１が挙げられる。
【０００４】
このように半導体装置に含まれるトランジスタなどの素子を作製する際に用いられるため、プラズマ処理装置についても様々な技術開発が進められている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２１７４２４号公報
【特許文献２】特開平１１−２９７４９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
微結晶半導体膜は多数の結晶粒で構成されており、該結晶粒を大粒径化することで、微結晶半導体膜のキャリア移動度を向上させることができる。このような結晶粒は、まず、結晶核が生成し、該結晶核が成長することで形成される。そのため、結晶粒を大粒径化するには、結晶粒の核を被形成面上に均一に生じさせる必要がある。
【０００７】
本発明の一態様は、結晶性半導体膜の結晶粒の結晶核を被形成面上に均一に形成することができる結晶性半導体膜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】
【０００８】
本発明の一態様は、均一性の高いプラズマを生成することが可能なプラズマＣＶＤ装置を用いた結晶性半導体膜の作製方法である。プラズマの均一性を向上させるためには、上部電極と下部電極の間の電界強度の時間平均、及び導入したガスの分布を均一にするとよい。
【０００９】
本発明の一態様は、ガス管から導入された成膜ガスを拡散する第２のガス拡散室と、前記第２のガス拡散室とガス管と対向する位置にはガス孔が設けられていない分散板を隔てて設けられ、該分散板のガス孔から前記成膜ガスが導入される第１のガス拡散室と、を介して、前記第１のガス拡散室とシャワー板を隔てて設けられた処理室内に該シャワー板のガス孔から前記成膜ガスを供給し、前記成膜ガスを導入することによって前記処理室内の圧力を２０００Ｐａ以上１０００００Ｐａ以下とし、前記処理室内に電界を生じさせる一対の対向する電極のうち、一方の電極面から電界強度が均一な高周波電力を供給することでグロー放電プラズマを生成させ、前記対向する電極の他方に配された基板上に結晶核を生じさせ、その後、該結晶核を成長させることを特徴とする結晶性半導体膜の作製方法である。
なお、序数は便宜上付したものであり、第１のガス拡散室を第２のガス拡散室と呼んでもよいし、第２のガス拡散室を第１のガス拡散室と呼んでもよい。
【００１０】
なお、前記構成の本発明の一態様である結晶性半導体膜の作製方法において、前記処理室内の圧力以外の条件は、前記対向する電極の間にグロー放電プラズマを生成させることが可能な条件であれば、特に限定されるものではない。
【００１１】
前記構成の本発明の一態様である結晶性半導体膜の作製方法に用いるプラズマ処理装置は、上部電極と上部電極を覆うチャンバー壁が同軸形状であり、前記上部電極内のガス管を経て導入されたガスが、分散板と、シャワー板を経て処理室に導入される構成を有し、前記分散板が、前記上部電極内の前記ガス管と対向し、ガス孔が設けられていない分散板中央部と、前記分散板中央部を囲い、複数のガス孔が設けられている分散板周辺部と、を有していればよい。
【００１２】
前記構成の本発明の一態様である結晶性半導体膜の作製方法は、上部電極の電極面と下部電極の電極面が対向し、チャンバー壁により覆われた処理室と、前記処理室とは前記上部電極と絶縁物により隔てられ、前記チャンバー壁と同一のチャンバー壁により覆われたライン室と、を有し、前記処理室は、分散板とシャワー板の間に設けられた第１のガス拡散室に接続され、前記第１のガス拡散室は、前記分散板と前記上部電極の電極面の間に設けられた第２のガス拡散室に接続され、前記第２のガス拡散室は前記上部電極内の第１のガス管に接続され、前記上部電極内の前記第１のガス管は第２のガス管に接続され、前記第２のガス管は処理用ガス供給源に接続されており、前記ライン室は、不活性ガス導入口と、同軸で設けられた前記上部電極と前記チャンバー壁を有し、前記分散板は、前記上部電極の電極面に接続された前記上部電極内の前記第１のガス管のガス導入口と対向し、ガス孔が設けられていない分散板中央部と、前記分散板中央部を囲い、複数のガス孔が設けられている分散板周辺部と、を有するプラズマＣＶＤ装置を用いて成膜することを特徴とする。
【００１３】
前記構成の本発明の一態様である結晶性半導体膜の作製方法は、プラズマ処理を４０００Ｐａ以上５００００Ｐａ以下の圧力下で行うことが好ましい。
【００１４】
前記構成のプラズマＣＶＤ装置において、前記シャワー板には複数のガス孔が設けられており、前記シャワー板のガス孔の数は、前記分散板のガス孔の数よりも多いことが好ましい。または、前記構成において、前記シャワー板には複数のガス孔が設けられており、前記シャワー板のガス孔の総面積は、前記分散板のガス孔の総面積よりも大きいことが好ましい。第１のガス拡散室において、ガスを十分に均一に分散させることができるからである。
【００１５】
前記構成のプラズマＣＶＤ装置において、前記上部電極には温度計が接続され、前記上部電極における前記温度計の接続箇所は、前記上部電極の電極面の中心点を基準として前記上部電極内の前記第１のガス管のガス導入口と点対称であることが好ましい。前記上部電極からの電界の均一性を高くすることができるからである。
【００１６】
前記構成のプラズマＣＶＤ装置において、前記上部電極には、前記上部電極内の前記第１のガス管のガス導入口近傍を迂回する冷却媒体の経路が設けられていることが好ましい。冷却媒体としては、例えば、水または油などを用いることができる。
【００１７】
本発明の一態様は、ゲート電極を形成し、前記ゲート電極を覆ってゲート絶縁層を形成し、前記ゲート絶縁層上に前記構成の結晶性半導体膜の作製方法により結晶性半導体膜を形成し、前記結晶性半導体膜上にソース電極及びドレイン電極を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
【００１８】
なお、本明細書において、「結晶粒」は膜中に含まれるものであり、「結晶核」は未だ膜としての形態を有していないものである。すなわち、本明細書において「結晶核」は結晶粒となる初期核のみを指すものではなく、結晶核がやや成長した微小結晶粒をも含むものとする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の一態様によれば、結晶性半導体膜の結晶粒の結晶核を被形成面上に均一に形成することができる。
【００２０】
本発明の一態様によれば、結晶性半導体膜の結晶粒を大粒径化することが可能になり、キャリア移動度の高い結晶性半導体膜を得ることができる。そのため、電界効果移動度の高い半導体装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一態様である結晶性半導体膜の作製方法に用いるプラズマＣＶＤ装置の概略図。
【図２】図１のプラズマＣＶＤ装置の分散板の概略図。
【図３】図１のプラズマＣＶＤ装置の上部電極の電極面の概略図。
【図４】図１のプラズマＣＶＤ装置における電界強度などの分布を示す概念図。
【図５】本発明の一態様である半導体装置の作製方法を説明する図。
【図６】本発明の一態様である半導体装置の作製方法を説明する図。
【図７】本発明の一態様である半導体装置を説明する図。
【図８】本発明の一態様である半導体装置を説明する図。
【図９】本発明の一態様である半導体装置を説明する図。
【図１０】本発明の一態様である半導体装置を説明する図。
【図１１】実施例１にて説明するＳＥＭ像取得箇所を示す図。
【図１２】実施例１にて説明する比較例のＳＥＭ像。
【図１３】実施例１にて説明する比較例のＳＥＭ像。
【図１４】実施例１にて説明する比較例のＳＥＭ像。
【図１５】実施例１にて説明する実施例のＳＥＭ像。
【図１６】実施例１にて説明する実施例のＳＥＭ像。
【図１７】実施例１にて説明する実施例のＳＥＭ像。
【図１８】実施例１における基板面内に形成された結晶核の均一性を比較する図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００２３】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様である結晶性半導体膜の作製方法について説明する。
【００２４】
本発明の一態様である結晶性半導体膜の作製方法では、均一性の高いプラズマにより被形成面上に結晶核を生成させる。少なくとも結晶核の生成には、図１に概略図を示したプラズマＣＶＤ装置を用いる。図１（Ｂ）には、主要な構成についてのプラズマ処理装置１００全体の断面図を示し、図１（Ａ）には、図１（Ｂ）のＡ−Ｂにおける断面図を示す。
【００２５】
図１に示すプラズマ処理装置１００は、処理室１０２とライン室１０４を有する。処理室１０２はチャンバー壁１１４により覆われており、処理室１０２では上部電極１１０の電極面と下部電極１１２の電極面が対向して設けられている。ライン室１０４はチャンバー壁１１４により覆われており、処理室１０２とは上部電極１１０と絶縁物１２７により隔てられている。上部電極１１０には温度計１２８が接続されている。
【００２６】
処理室１０２は、分散板１１６とシャワー板１１８の間に設けられた第１のガス拡散室１０６に接続され、第１のガス拡散室１０６は、分散板１１６と上部電極１１０の電極面の間に設けられた第２のガス拡散室１０８に接続され、第２のガス拡散室１０８は上部電極１１０内の第１のガス管１２０に接続され、上部電極１１０内の第１のガス管１２０は第２のガス管１２２に接続され、第２のガス管１２２は処理用ガス供給源１２４に接続されている。
【００２７】
ライン室１０４は、不活性ガス供給源に接続されたガス導入口１２６と、同軸で設けられた上部電極１１０とチャンバー壁１１４を有する。ライン室１０４は、陽圧の不活性ガス雰囲気とすることが好ましい。
【００２８】
なお、本明細書において、「陽圧の雰囲気」とは、好ましくは大気圧よりも高い気圧をいうが、これに限定されない。少なくとも処理室内よりも高い気圧であればよい。
【００２９】
ここで、ライン室１０４内を陽圧の不活性ガス雰囲気とすることで、ライン室１０４内の部品が酸化されることなどを防ぎ、メンテナンス頻度を低下させ、平均故障間隔（ＭＴＢＦ；Ｍｅａｎ Ｔｉｍｅ Ｂｅｔｗｅｅｎ Ｆａｉｌｕｒｅ）を大きくすることができる。
【００３０】
そして、図１に示すプラズマ処理装置では、上部電極１１０とチャンバー壁１１４を同軸形状とするため、導入した不活性ガスの経路が阻害されない。そのため、上部電極１１０のライン部において、同一の高さにおける温度分布の均一性が高まり、上部電極１１０に供給する電力が高周波である場合の上部電極のライン部の表面における電力の伝播を安定なものとすることができる。従って、上部電極１１０とチャンバー壁１１４を同軸形状にすることで、インピーダンスを小さくすることができ、伝送効率を高めることができる。更には、上部電極１１０における電界の分布を均一性の高いものとすることができる。
【００３１】
ここで、上部電極１１０のライン部の直径をｄ、チャンバー壁１１４の内側の直径をＤ、ライン室１０４の雰囲気の比誘電率をεとすると、インピーダンスＺは式（１）で表される。
【００３２】
【数１】
【００３３】
上記式（１）によれば比誘電率εを大きくすることでインピーダンスＺを小さくすることができる。ライン室１０４内に導入するガスは適宜選択可能なため、比誘電率εの大きいガスを選択してインピーダンスＺを小さくすることができる。例えば、ライン室１０４の雰囲気を窒素雰囲気とすると、ライン室１０４の雰囲気中の温度が２０℃のときに比誘電率ε＝５．４７程度となる。または、ライン室１０４の雰囲気をアルゴン雰囲気とすると、ライン室１０４の雰囲気中の温度が２０℃のときに比誘電率ε＝５．１７程度となる。
【００３４】
また、ライン室１０４内を陽圧の不活性ガス雰囲気とすることで、ライン室１０４内の部品の除熱も可能であるため、例えば上部電極１１０にヒーターが備えられている場合であっても、上部電極１１０が過熱されることを防ぐことができる。
【００３５】
また、ライン室１０４内を陽圧の不活性ガス雰囲気とすることで、チャンバー壁１１４にリークが生じた場合であっても、処理室１０２への大気成分の侵入を抑制することも可能である。
【００３６】
図２は、分散板１１６の一主表面の概略を示す。図２に示す分散板１１６は、分散板中央部１３０と分散板周辺部１３２を有する。分散板中央部１３０は、上部電極１１０の電極面に接続された上部電極１１０内の第１のガス管１２０のガス導入口と対向して配される部分であり、ガス孔が設けられていない。分散板周辺部１３２には、複数のガス孔が設けられている。
【００３７】
なお、シャワー板１１８には複数のガス孔が設けられており、シャワー板１１８のガス孔の数は、分散板１１６のガス孔の数よりも多いことが好ましい。または、シャワー板１１８には複数のガス孔が設けられており、シャワー板１１８のガス孔の総面積は、分散板１１６のガス孔の総面積よりも大きいことが好ましい。ガスを十分に均一に分散させることができるからである。
【００３８】
上記のように、分散板１１６の分散板中央部１３０にガス孔が設けられていないため、第１のガス管１２０のガス導入口から導入されたガスが十分に拡散されずに第１のガス拡散室１０６に導入されることを防ぎ、処理室１０２に導入されるガスの均一性を高くすることができる。
【００３９】
図３は、上部電極１１０の電極面の一例を示す。なお、図３は、上部電極１１０の電極面を下部電極１１２の反対側から見た図である。図３に示す上部電極１１０には、第１のガス管１２０のガス導入口１４４と、温度計１２８の接続箇所１４６と、冷却媒体経路１４０が設けられており、冷却媒体経路１４０は、第１のガス管１２０のガス導入口１４４の近傍に迂回部１４２を有する。
【００４０】
温度計１２８の接続箇所１４６は、上部電極１１０の電極面の中心点を基準として上部電極１１０内の第１のガス管１２０のガス導入口１４４と点対称の位置であることが好ましい。上部電極１１０からの電界の均一性を低下させずに温度計を接続させることができるからである。
【００４１】
迂回部１４２は、第１のガス管１２０のガス導入口１４４近傍に設けられていることが好ましい。冷却媒体としては、例えば、水または油などを用いることができる。
【００４２】
なお、冷却媒体経路１４０は、図３に示した形態に限定されない。従って、迂回部１４２が設けられていなくてもよい。
【００４３】
第１のガス管１２０の主要部の断面の直径ｄ１及び第２のガス管１２２の主要部の断面の直径ｄ２は、上部電極１１０に電力が供給された際に、第１のガス管１２０中または第２のガス管１２２中で放電が生じない程度の大きさとする。また、ｄ１とｄ２は、概ね等しい大きさとするとよい。
【００４４】
第１のガス管１２０のガス導入口の直径ｄ３は、上部電極１１０の電極面と、第１のガス管１２０がなす角をθとすると、ｄ３＝ｄ１／ｓｉｎθと表される。ただし、第１のガス管１２０の直径は、ガス導入口において拡大されていてもよい。なお、第１のガス管１２０のガス導入口の直径ｄ３も放電が生じない程度の大きさとする。
【００４５】
分散板中央部の直径ｄ４は、第１のガス管１２０のガス導入口の直径ｄ３よりも大きいことが好ましい。第１のガス管１２０のガス導入口から導入されたガスが、拡散されることなく第１のガス拡散室１０６に導入されることを防ぐためである。
【００４６】
図４（Ａ）〜（Ｃ）は、図１のプラズマ処理装置１００における処理室１０２に処理ガスを導入し、上部電極１１０と下部電極１１２に電圧を印加したときのＣ−Ｄにおける電界強度の分布（図４（Ａ））と、Ｃ−Ｄにおける処理ガスの分布（図４（Ｂ））とＥ−Ｆにおける反応性物質の分布（図４（Ｃ））の概念図を示す。
【００４７】
図４（Ａ）に示すように、電界強度は上部電極１１０及び下部電極１１２の中央部と重畳する位置にピークを有するが、図１に示すプラズマ処理装置１００では電界強度の均一性が高いため、その勾配は緩やかである。そして、図４（Ｂ）に示すように、処理ガスの分布は分散板中央部１３０と重畳する位置を避けて二つのピークを有する。
【００４８】
図４（Ａ）に示す電界強度と、図４（Ｂ）に示す処理ガスの分布から、反応性物質（電離した材料物質）は図４（Ｃ）に示すように分布すると考えられる。図４（Ｃ）に示すように反応性物質（電離した材料物質）が分布すると、例えばプラズマ処理装置１００を用いてプラズマＣＶＤ法により基板上に成膜を行う場合には、基板面内における膜厚のばらつきを小さくし、均一性が高いものとすることができる。または、成膜を行う場合でなくても、基板に対して高い均一性でプラズマ処理を行うことができる。
【００４９】
なお、本実施の形態の結晶性半導体膜の作製方法は、プラズマ処理を２０００Ｐａ以上１０００００Ｐａ以下、好ましくは４０００Ｐａ以上５００００Ｐａ以下の圧力下で行うとよい。
【００５０】
以上説明したように、図１に示すプラズマＣＶＤ装置を用いることで、プラズマの均一性を高くすることができ、基板上に結晶性半導体膜の結晶核を高い均一性で作製することができる。
【００５１】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様である半導体装置の作製方法について説明する。具体的には、実施の形態１にて説明した結晶性半導体膜の作製方法を適用した薄膜トランジスタの作製方法について、図５及び図６を参照して説明する。なお、薄膜トランジスタとしては、画素トランジスタを例示する。
【００５２】
まず、基板２００上に第１の導電層２０２を形成し、第１の導電層２０２を覆って第１の絶縁層２０４を形成する（図５（Ａ））。
【００５３】
基板２００は、絶縁性基板である。基板２００として、例えば、ガラス基板、石英基板、セラミック基板の他、本作製工程の処理温度に耐えうる程度の耐熱性を有するプラスチック基板などを用いることができる。基板２００がガラス基板である場合には、第１世代（例えば、３２０ｍｍ×４００ｍｍ）〜第１０世代（例えば、２９５０ｍｍ×３４００ｍｍ）のものを用いればよいが、これに限定されるものではない。なお、実施の形態１にて説明した本発明の一態様である結晶性半導体膜の作製方法を採用することで、基板面内における半導体膜の結晶粒の小粒径化、粒径のばらつき及び膜厚のばらつきを抑えることができるため、基板面内における半導体層の特性及び厚さのばらつきを抑えることができ、第８世代以降の大面積基板を用いる場合に、本発明の効果が、特に強く表れる。
【００５４】
第１の導電層２０２は、例えば、スパッタリング法を用いて導電膜（例えば金属膜、または一導電型の不純物元素が添加された半導体膜など）を形成し、該導電膜上にエッチングマスクを形成してエッチングを行うことで選択的に形成すればよい。または、インクジェット法などを用いてもよい。なお、第１の導電層２０２となる導電膜は、単層で形成してもよいし、複数の層を積層して形成してもよい。例えば、Ｔｉ層によりＡｌ層を挟持した３層の積層構造とすればよい。なお、第１の導電層２０２は、少なくとも走査線とゲート電極を構成する。
【００５５】
第１の絶縁層２０４は、例えば、プラズマＣＶＤ法を用いて絶縁性材料（例えば、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化窒化シリコンまたは酸化シリコンなど）膜を形成すればよい。なお、第１の絶縁層２０４は、単層で形成してもよいし、複数の層を積層して形成してもよい。ここでは、例えば、窒化シリコン層上に酸化窒化シリコン層が積層された２層の積層構造とする。なお、第１の絶縁層２０４は、少なくともゲート絶縁層を構成する。
【００５６】
なお、「窒化酸化シリコン」とは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多いものであって、好ましくは、ラザフォード後方散乱法（ＲＢＳ：Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）及び水素前方散乱法（ＨＦＳ：Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｆｏｒｗａｒｄ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）を用いて測定した場合に、組成範囲として酸素が５〜３０原子％、窒素が２０〜５５原子％、シリコンが２５〜３５原子％、水素が１０〜３０原子％の範囲で含まれるものをいう。
【００５７】
なお、「酸化窒化シリコン」とは、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多いものであって、好ましくは、ＲＢＳ及びＨＦＳを用いて測定した場合に、組成範囲として酸素が５０〜７０原子％、窒素が０．５〜１５原子％、シリコンが２５〜３５原子％、水素が０．１〜１０原子％の範囲で含まれるものをいう。
【００５８】
ただし、酸化窒化シリコンまたは窒化酸化シリコンを構成する原子の合計を１００原子％としたとき、窒素、酸素、シリコン及び水素の含有比率が上記の範囲内に含まれるものとする。
【００５９】
次に、第１の絶縁層２０４上に複数の結晶核２０５を形成する（図５（Ａ））。複数の結晶核２０５は、実施の形態１にて説明したように作製する。複数の結晶核２０５を実施の形態１にて説明したように作製することで、結晶性半導体膜の結晶核を被形成面上に均一に形成することができる。なお、結晶核２０５を形成する前に酸素を含むガス（例えば、Ｎ２Ｏガス）によりプラズマ処理を行うことが好ましい。
【００６０】
次に、結晶核２０５を成長させて第１の半導体膜２０６を形成し、第１の半導体膜２０６上に、第２の半導体膜２０８及び不純物半導体膜２１０を形成する（図５（Ｂ））。
【００６１】
第１の半導体膜２０６は、大部分が結晶性である半導体膜である。結晶性半導体としては、例えば、微結晶半導体が挙げられる。ここで、微結晶半導体とは、非晶質と結晶構造（単結晶、多結晶を含む。）の中間的な構造の半導体をいう。微結晶半導体は、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な半導体であり、結晶粒径が２ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以上８０ｎｍ以下、より好ましくは２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の柱状または針状の結晶粒が基板表面に対して法線方向に成長している半導体である。このため、柱状または針状の結晶粒の界面には、粒界が形成されることもある。なお、ここでの結晶粒径は、基板表面に対して平行な面における結晶粒の最大直径である。また、結晶粒は、非晶質半導体領域と、単結晶とみなせる微小結晶である結晶子を有する。なお、結晶粒は双晶を有する場合もある。
【００６２】
微結晶半導体としては、微結晶シリコンを用いればよい。微結晶半導体の一である微結晶シリコンでは、そのラマンスペクトルのピークが単結晶シリコンを示す５２０ｃｍ−１よりも低波数側にシフトしている。すなわち、単結晶シリコンを示す５２０ｃｍ−１と非晶質シリコンを示す４８０ｃｍ−１の間に微結晶シリコンのラマンスペクトルのピークがある。また、未結合手（ダングリングボンド）を終端するため水素またはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませている。さらに、Ｈｅ、Ａｒ、Ｋｒ、またはＮｅなどの希ガス元素を含ませて格子歪みをさらに助長させることで、安定性が増し良好な微結晶半導体が得られる。
【００６３】
なお、結晶性半導体膜に含まれる酸素及び窒素の濃度（二次イオン質量分析法による測定値）を低くし、好ましくは１×１０１８ｃｍ−３未満とすると、結晶性を高めることができる。
【００６４】
第２の半導体膜２０８は、バッファ層として機能し、大部分が非晶質である半導体膜である。好ましくは、非晶質半導体と微小半導体結晶粒を有し、従来の非晶質半導体と比較して、一定光電流法（ＣＰＭ：Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｐｈｏｔｏｃｕｒｒｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ）やフォトルミネッセンス分光測定で測定されるＵｒｂａｃｈ端のエネルギーが小さく、欠陥吸収スペクトル量が少ない半導体膜である。このような半導体膜は、従来の非晶質半導体膜と比較して欠陥が少なく、価電子帯のバンド端（移動度端）における準位のテイル（裾）の傾きが急峻である秩序性の高い半導体膜である。
【００６５】
第２の半導体膜２０８には、ハロゲン、窒素を含んでいてもよい。窒素が含まれる場合には、ＮＨ基またはＮＨ２基として含んでいてもよい。
【００６６】
なお、ここで、第１の半導体膜２０６と第２の半導体膜２０８の界面領域は、微結晶半導体領域、及び当該微結晶半導体領域の間に充填される非晶質半導体領域を有する。具体的には、第１の半導体膜２０６から錐形状に伸びた微結晶半導体領域と、第２の半導体膜２０８と同様の「非晶質半導体を含む膜」と、で構成される。
【００６７】
第２の半導体膜２０８によりバッファ層が設けられるため、トランジスタのオフ電流を小さくすることができる。また、上記の界面領域において、錐形状に伸びた微結晶半導体領域を有するため、縦方向（厚さ方向）の抵抗、すなわち、第２の半導体膜２０８と、不純物半導体膜２１０により構成されるソース領域またはドレイン領域と、の間の抵抗を低くすることができ、トランジスタのオン電流を高めることができる。すなわち、従来の非晶質半導体を適用した場合と比較すると、オフ電流を十分に低減させつつ、オン電流の低下をも抑制することができ、トランジスタのスイッチング特性を高くすることができる。
【００６８】
なお、完成したトランジスタにおいて、第１の半導体膜２０６により形成される第１の半導体層が薄くなるとオン電流が低下し、第１の半導体膜２０６により形成される第１の半導体層が厚くなると、第１の半導体膜２０６により形成される第１の半導体層と後に形成される第２の導電層の接触面積が広くなり、オフ電流が増大する。従って、オンオフ比を高くするためには、第１の半導体膜２０６を厚くし、更には後述するように、第１の半導体膜２０６により形成される第１の半導体層を含む薄膜積層体２１２の側壁に絶縁化処理を行うことが好ましい。
【００６９】
上記の微結晶半導体領域は、第１の半導体膜２０６から第２の半導体膜２０８に向かって先端が細くなる錐形状の結晶粒により大部分が構成されているとよい。または、第１の半導体膜２０６から第２の半導体膜２０８に向かって幅が広がる結晶粒により大部分が構成されていてもよい。
【００７０】
上記の界面領域において、微結晶半導体領域が第１の半導体膜２０６から第２の半導体膜２０８に向かって先端が細くなる錐形状に伸びた結晶粒である場合には、第１の半導体膜２０６側のほうが、第２の半導体膜２０８側と比較して、微結晶半導体領域の占める割合が高い。微結晶半導体領域は、第１の半導体膜２０６の表面から厚さ方向に成長するが、原料ガスにおいて堆積性ガス（例えば、シラン）に対する水素の流量が小さく（すなわち、希釈率が低く）、または窒素を含む原料ガスの濃度が高いと、微結晶半導体領域における結晶成長が抑制され、結晶粒が錐形状になり、堆積されて形成される半導体は、大部分が非晶質半導体となる。
【００７１】
なお、上記の界面領域は、窒素、特にＮＨ基若しくはＮＨ２基を含有することが好ましい。これは、微結晶半導体領域に含まれる結晶の界面、微結晶半導体領域と非晶質半導体領域の界面において、窒素、特にＮＨ基若しくはＮＨ２基がシリコン原子のダングリングボンドと結合すると、欠陥を低減させ、キャリアが流れやすくなるためである。このため、窒素、好ましくはＮＨ基若しくはＮＨ２基を１×１０２０ｃｍ−３乃至１×１０２１ｃｍ−３の濃度で含有させると、シリコン原子のダングリングボンドを窒素、好ましくはＮＨ基若しくはＮＨ２基で架橋しやすくなり、キャリアがより流れやすくなる。この結果、結晶粒界や欠陥におけるキャリアの移動を促進する結合ができ、上記の界面領域のキャリア移動度が向上する。そのため、トランジスタの電界効果移動度が向上する。
【００７２】
なお、上記の界面領域の酸素濃度を低減させることにより、微結晶半導体領域と非晶質半導体領域の界面または結晶粒間の界面における欠陥密度を低減させ、キャリアの移動を阻害する結合を低減させることができる。
【００７３】
不純物半導体膜２１０は、一導電型を付与する不純物元素を添加した半導体により形成する。トランジスタがｎ型である場合には、一導電型を付与する不純物元素を添加した半導体として、例えば、ＰまたはＡｓを添加したシリコンが挙げられる。または、トランジスタがｐ型である場合には、一導電型を付与する不純物元素として、例えば、Ｂを添加することも可能であるが、トランジスタはｎ型とすることが好ましい。そのため、ここでは、一例として、Ｐを添加したシリコンを用いる。なお、不純物半導体膜２１０は、非晶質半導体により形成してもよいし、微結晶半導体などの結晶性半導体により形成してもよい。
【００７４】
不純物半導体膜２１０を非晶質半導体により形成する場合には、堆積性ガスの流量に対する希釈ガスの流量を１倍以上１０倍以下、好ましくは１倍以上５倍以下とすればよい。不純物半導体膜２１０を結晶性半導体により形成する場合には、堆積性ガスの流量に対する希釈ガスの流量を１０倍以上２０００倍以下、好ましくは５０倍以上２００倍以下とすればよい。
【００７５】
なお、第１の絶縁層２０４から不純物半導体膜２１０までは同一チャンバー内で連続して形成することが好ましい。第１の絶縁層２０４から不純物半導体膜２１０までの各々の層間の界面に不純物が含まれてしまうことを防止するためである。
【００７６】
次に、不純物半導体膜２１０上にエッチングマスク２１１を形成し、エッチングマスク２１１を用いて第１の半導体膜２０６と、第２の半導体膜２０８と、不純物半導体膜２１０と、をエッチングする。その後、エッチングマスク２１１を除去することで、薄膜積層体２１２を得ることができる（図５（Ｃ））。エッチングマスク２１１は、レジスト材料により形成すればよい。
【００７７】
なお、ここで、上述したように、薄膜積層体２１２の側壁に対して絶縁化処理を行うことが好ましい。なぜなら、完成したトランジスタの第１の半導体層と第２の導電層が接するとオフ電流が増大してしまうことが多いからである。ここで絶縁化処理としては、薄膜積層体２１２の側壁を酸素プラズマ若しくは窒素プラズマに曝す処理、または薄膜積層体２１２の側壁が露出された状態で絶縁膜を形成し、該絶縁膜に対し異方性の高いエッチング方法により基板２００の表面に垂直な方向のエッチングを行うことで、薄膜積層体２１２の側壁に接してサイドウォール絶縁層を形成する処理が挙げられる。
【００７８】
次に、第１の絶縁層２０４及び薄膜積層体２１２上に導電膜２１４を形成する。導電膜２１４上にはエッチングマスク２１５を形成する（図５（Ｄ））。
【００７９】
導電膜２１４は、第１の導電層２０２と同様に、導電性材料（例えば金属、または一導電型の不純物元素が添加された半導体など）により形成すればよい。なお、導電膜２１４は、単層で形成してもよいし、複数の層を積層して形成してもよい。例えば、Ｔｉ層によりＡｌ層を挟持した３層の積層構造として形成する。
【００８０】
次に、エッチングマスク２１５を用いて導電膜２１４をエッチングすることで、第２の導電層２２２を形成する（図６（Ａ））。その後、エッチングマスク２１５を除去する。なお、第２の導電層２２２は、少なくとも信号線、ソース電極及びドレイン電極を構成する。
【００８１】
次に、第２の導電層２２２をエッチングマスクとして用いて薄膜積層体２１２のエッチングを行う。ここで、エッチングは、Ｂｒ系ガスと、Ｆ系ガスと、酸素ガスの混合ガスを用いて行うことが好ましい。Ｂｒ系ガスと、Ｆ系ガスと、酸素ガスの混合ガスによれば、結晶性半導体膜のエッチングレートを小さくし、非晶質半導体膜のエッチングレートを大きくすることができる。すなわち、第１の半導体膜２０６が結晶性半導体膜であり、第２の半導体膜２０８が非晶質半導体膜である場合には、第１の半導体膜２０６により形成された層と第２の半導体膜２０８により形成された層のエッチング選択比を大きくとることができる。第２の導電層２２２と重畳していない部分の第２の半導体膜２０８を除去し、第２の導電層２２２と重畳していない部分の第１の半導体膜２０６により形成される層を露出させる場合であっても、第２の導電層２２２と重畳していない部分の第１の半導体層２１６の膜減りを抑えることができる。このようにして第１の半導体層２１６、第２の半導体層２１８及び不純物半導体層２２０を形成する（図６（Ｂ））。
【００８２】
なお、Ｂｒ系ガスとしては、例えばＨＢｒガスが挙げられ、Ｆ系ガスとしては、例えばＳＦ６ガス、ＣＦ４ガス、またはＮＦ３ガスが挙げられる。なお、混合ガスを用いた前記エッチングは、エッチングマスク２１５を用いて行ってもよい。
【００８３】
そして、上記説明したように露出させた第１の半導体層２１６は、Ｈ２Ｏプラズマに曝すとよい。または、Ｈ２Ｏプラズマに代えて、水素と酸素の混合ガスにより生じさせたプラズマを用いるとよい。
【００８４】
以上説明したように、トランジスタを作製することができる。このようなトランジスタは、表示装置の画素に用いる画素トランジスタに適用することができる。
【００８５】
画素トランジスタとして用いる場合には、その後、これらを覆って第２の絶縁層２２４を形成する。なお、第２の絶縁層２２４は、少なくとも第１の半導体層２１６の露出された部分を覆って形成する。その後、第２の絶縁層２２４に開口部２２５を形成する（図６（Ｃ））。
【００８６】
開口部２２５は、第２の絶縁層２２４上にエッチングマスクを形成してエッチングを行うことにより形成する。
【００８７】
次に、開口部２２５を介して第２の導電層２２２により形成されるソース電極及びドレイン電極の一方に電気的に接続されるように第３の導電層２２６を選択的に形成する（図６（Ｄ））。
【００８８】
第３の導電層２２６は、画素トランジスタに接続される画素電極を構成することから、透光性を有する材料により形成するとよい。第３の導電層２２６は、第２の絶縁層２２４上に導電膜を形成し、この導電膜上にエッチングマスクを形成してエッチングを行うことにより形成する。
【００８９】
第３の導電層２２６は、透光性を有する導電性高分子（導電性ポリマーともいう。）を含む導電性組成物を用いて形成することができる。導電性組成物を用いて形成した第３の導電層２２６は、シート抵抗が１００００Ω／□以下であり、且つ波長５５０ｎｍにおける透光率が７０％以上であることが好ましい。また、導電性組成物に含まれる導電性高分子の抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。
【００９０】
なお、導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子を用いることができる。例えば、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリピロール若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、または、アニリン、ピロール及びチオフェンの２種以上の共重合体若しくはその誘導体が挙げられる。
【００９１】
第３の導電層２２６は、例えば、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物（以下、ＩＴＯと示す。）、インジウム亜鉛酸化物、酸化シリコンを添加したインジウム錫酸化物などを用いて形成することができる。
【００９２】
なお、図示していないが、第２の絶縁層２２４と第３の導電層２２６との間に、スピンコーティング法などにより形成した有機樹脂により形成される絶縁層を有していてもよい。
【００９３】
なお、上記説明した本実施の形態の薄膜トランジスタは好ましい一形態であり、これに限定されるものではない。例えば、第２の半導体膜２０８には微小半導体結晶粒が含まれていなくてもよい。
【００９４】
以上説明したように、薄膜トランジスタを作製することができる。本実施の形態によれば、結晶性半導体膜の結晶粒を大粒径化することが可能になり、キャリア移動度の高い結晶性半導体膜を得ることができる。そのため、電界効果移動度の高い半導体装置を得ることができる。
【００９５】
なお、本発明の一態様である半導体装置の作製方法は、実施の形態１で説明した作製方法により、被形成面上に結晶性半導体膜を形成することで作製することができるものであれば、本実施の形態で説明したものに特に限定されない。
【００９６】
（実施の形態３）
実施の形態２で説明した薄膜トランジスタには、チャネル形成領域と重畳して第３の導電層２２６が設けられており、これがバックゲート電極として機能する。本実施の形態では、薄膜トランジスタへのバックゲート電極の配し方について説明する。
【００９７】
図７（Ａ）乃至（Ｄ）は、バックゲート電極が設けられた薄膜トランジスタの上面図を示す。なお、断面構造は、実施の形態２で説明したものと同様である。
【００９８】
まず、図７（Ａ）に示すように、バックゲート３０８Ａは、ゲート３００Ａと電気的に接続させることなく、独立に引き回して形成することができる。図７（Ａ）に示すようにバックゲート３０８Ａを配することで、バックゲート３０８Ａに供給する電位と、ゲート３００Ａに供給する電位を制御し、各々の電位を独立したものとすることができる。このため、薄膜トランジスタのしきい値電圧を制御することができる。また、キャリアが流れる領域が、第１の半導体層により構成されるチャネル形成領域のゲート側及びバックゲート側の双方に形成されるため薄膜トランジスタのオン電流を大きくすることができる。
【００９９】
なお、図７（Ａ）に示すゲート３００Ａは、ゲート電極とゲート配線であり、実施の形態２における第１の導電層２０２により構成されるものである。
【０１００】
なお、図７（Ａ）に示す配線３０２Ａは、ソース電極とソース配線であり、実施の形態２における第２の導電層２２２により構成されるものである。
【０１０１】
なお、図７（Ａ）に示す電極３０４Ａは、ドレイン電極であり、実施の形態２における第２の導電層２２２により構成されるものである。
【０１０２】
なお、図７（Ａ）に示す画素電極３０６Ａは、画素電極であり、実施の形態２における第３の導電層２２６により構成されるものである。
【０１０３】
なお、図７（Ａ）に示すバックゲート３０８Ａは、バックゲート電極とバックゲート配線であり、実施の形態２における第３の導電層２２６により構成されるものである。
【０１０４】
なお、図７（Ａ）に示す開口部３１０Ａは、実施の形態２における開口部２２５に相当する。
【０１０５】
または、図７（Ｂ）に示すように、バックゲートは、ゲートと電気的に接続させてもよい。図７（Ｂ）では、ゲート３００Ｂとバックゲート３０８Ｂが、開口部３１２で電気的に接続されている。このため、ゲートの電位とバックゲートの電位は、ほぼ等しいものとなる。従って、図７（Ａ）と同様に、キャリアが流れる領域が、第１の半導体層により構成されるチャネル形成領域のゲート側及びバックゲート側の双方に形成されるため薄膜トランジスタのオン電流を大きくすることができる。
【０１０６】
なお、図７（Ｂ）に示すゲート３００Ｂは、ゲート電極とゲート配線であり、実施の形態２における第１の導電層２０２により構成されるものである。
【０１０７】
なお、図７（Ｂ）に示す配線３０２Ｂは、ソース電極とソース配線であり、実施の形態２における第２の導電層２２２により構成されるものである。
【０１０８】
なお、図７（Ｂ）に示す電極３０４Ｂは、ドレイン電極であり、実施の形態２における第２の導電層２２２により構成されるものである。
【０１０９】
なお、図７（Ｂ）に示す画素電極３０６Ｂは、画素電極であり、実施の形態２における第３の導電層２２６により構成されるものである。
【０１１０】
なお、図７（Ｂ）に示すバックゲート３０８Ｂは、バックゲート電極であり、実施の形態２における第３の導電層２２６により構成されるものである。
【０１１１】
なお、図７（Ｂ）に示す開口部３１０Ｂは、実施の形態２における開口部２２５に相当する。
【０１１２】
なお、図７（Ｂ）に示す開口部３１２は、実施の形態２における開口部２２５と同一の工程により設けられたものである。開口部３１２において、ゲート３００Ｂとバックゲート３０８Ｂが接続されている。
【０１１３】
または、図７（Ｃ）に示すように、バックゲートは、ゲート電極と電気的に接続させず、且つ独立に引き回すことなく、フローティングにしてもよい。
【０１１４】
なお、図７（Ｃ）に示すゲート３００Ｃは、ゲート電極とゲート配線であり、実施の形態２における第１の導電層２０２により構成されるものである。
【０１１５】
なお、図７（Ｃ）に示す配線３０２Ｃは、ソース電極とソース配線であり、実施の形態２における第２の導電層２２２により構成されるものである。
【０１１６】
なお、図７（Ｃ）に示す電極３０４Ｃは、ドレイン電極であり、実施の形態２における第２の導電層２２２により構成されるものである。
【０１１７】
なお、図７（Ｃ）に示す画素電極３０６Ｃは、画素電極であり、実施の形態２における第３の導電層２２６により構成されるものである。
【０１１８】
なお、図７（Ｃ）に示すバックゲート３０８Ｃは、バックゲート電極であり、実施の形態２における第３の導電層２２６により構成されるものである。
【０１１９】
なお、図７（Ｃ）に示す開口部３１０Ｃは、実施の形態２における開口部２２５に相当する。
【０１２０】
または、図７（Ｄ）に示すように、バックゲートは、ソース電極及びドレイン電極と重畳して設けられていてもよい。ここでは、図７（Ａ）に示す構造の薄膜トランジスタについて示したが、図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）に示すバックゲートも同様に第２の導電層２２２により構成されるソース電極及びドレイン電極と重畳していてもよい。
【０１２１】
なお、図７（Ｄ）に示すゲート３００Ｄは、ゲート電極とゲート配線であり、実施の形態２における第１の導電層２０２により構成されるものである。
【０１２２】
なお、図７（Ｄ）に示す配線３０２Ｄは、ソース電極とソース配線であり、実施の形態２における第２の導電層２２２により構成されるものである。
【０１２３】
なお、図７（Ｄ）に示す電極３０４Ｄは、ドレイン電極であり、実施の形態２における第２の導電層２２２により構成されるものである。
【０１２４】
なお、図７（Ｄ）に示す画素電極３０６Ｄは、画素電極であり、実施の形態２における第３の導電層２２６により構成されるものである。
【０１２５】
なお、図７（Ｄ）に示すバックゲート３０８Ｄは、バックゲート電極とバックゲート配線であり、実施の形態２における第３の導電層２２６により構成されるものである。
【０１２６】
なお、図７（Ｄ）に示す開口部３１０Ｄは、実施の形態２における開口部２２５に相当する。
【０１２７】
（実施の形態４）
上記実施の形態にて作製した薄膜トランジスタを適用した半導体装置としては、電子ペーパーが挙げられる。電子ペーパーは、情報を表示するものであればあらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。例えば、電子ペーパーを用いて、電子書籍（電子ブック）、ポスター、デジタルサイネージ、ＰＩＤ（Ｐｕｂｌｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）、電車などの乗り物の車内広告、クレジットカード等の各種カードにおける表示等に適用することができる。電子機器の一例を図８に示す。
【０１２８】
図８は、電子書籍の一例を示している。例えば、電子書籍４００は、筐体４０１および筐体４０３の２つの筐体で構成されている。筐体４０１および筐体４０３は、軸部４１１により一体とされており、該軸部４１１を軸として開閉動作を行うことができる。このような構成により、紙の書籍と同様に取り扱うことが可能となる。
【０１２９】
筐体４０１には表示部４０５及び光電変換装置４０６が組み込まれ、筐体４０３には表示部４０７及び光電変換装置４０８が組み込まれている。表示部４０５及び表示部４０７は、続き画面を表示する構成としてもよいし、異なる画面を表示する構成としてもよい。異なる画面を表示する構成とすることで、例えば右側の表示部（図８では表示部４０５）に文章を表示し、左側の表示部（図８では表示部４０７）に画像を表示することができる。
【０１３０】
また、図８では、筐体４０１に操作部などを備えた例を示している。例えば、筐体４０１において、電源４２１、操作キー４２３、スピーカ４２５などを備えている。操作キー４２３により、頁を送ることができる。なお、筐体の表示部と同一面にキーボードやポインティングデバイスなどを備える構成としてもよい。また、筐体の裏面や側面に、外部接続用端子（イヤホン端子、ＵＳＢ端子、またはＡＣアダプタおよびＵＳＢケーブルなどの各種ケーブルと接続可能な端子など）、記録媒体挿入部などを備える構成としてもよい。さらに、電子書籍４００は、電子辞書としての機能を持たせた構成としてもよい。
【０１３１】
また、電子書籍４００は、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。無線により、電子書籍サーバから、所望の書籍データなどを購入し、ダウンロードする構成とすることも可能である。
【０１３２】
（実施の形態５）
上記実施の形態にて作製した薄膜トランジスタを適用した半導体装置としては、電子ペーパー以外にもさまざまな電子機器（遊技機も含む）が挙げられる。電子機器としては、例えば、テレビジョン装置（テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。
【０１３３】
図９（Ａ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置５００は、筐体５０１に表示部５０３が組み込まれている。表示部５０３により、映像を表示することが可能である。また、ここでは、スタンド５０５により筐体５０１を支持した構成を示している。
【０１３４】
テレビジョン装置５００の操作は、筐体５０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機５１０により行うことができる。リモコン操作機５１０が備える操作キー５０９により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部５０３に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機５１０に、当該リモコン操作機５１０から出力する情報を表示する表示部５０７を設ける構成としてもよい。
【０１３５】
なお、テレビジョン装置５００は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。
【０１３６】
図９（Ｂ）は、デジタルフォトフレームの一例を示している。例えば、デジタルフォトフレーム５２０は、筐体５２１に表示部５２３が組み込まれている。表示部５２３は、各種画像を表示することが可能であり、例えばデジタルカメラなどで撮影した画像データを表示させることで、通常の写真立てと同様に機能させることができる。
【０１３７】
なお、デジタルフォトフレーム５２０は、操作部、外部接続用端子（ＵＳＢ端子、ＵＳＢケーブルなどの各種ケーブルと接続可能な端子など）、記録媒体挿入部などを備える構成とする。これらの構成は、表示部と同一面に組み込まれていてもよいが、側面や裏面に備えるとデザイン性が向上するため好ましい。例えば、デジタルフォトフレームの記録媒体挿入部に、デジタルカメラで撮影した画像データを記憶したメモリを挿入して画像データを取り込み、取り込んだ画像データを表示部５２３に表示させることができる。
【０１３８】
また、デジタルフォトフレーム５２０は、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。無線により、所望の画像データを取り込み、表示させる構成とすることもできる。
【０１３９】
図１０は携帯型のコンピュータの一例を示す斜視図である。
【０１４０】
図１０の携帯型のコンピュータは、上部筐体５４１と下部筐体５４２とを接続するヒンジユニットを閉状態として表示部５４３を有する上部筐体５４１と、キーボード５４４を有する下部筐体５４２とを重ねた状態とすることができ、持ち運ぶことが便利であるとともに、使用者がキーボード入力する場合には、ヒンジユニットを開状態として、表示部５４３を見て入力操作を行うことができる。
【０１４１】
また、下部筐体５４２はキーボード５４４の他に入力操作を行うポインティングデバイス５４６を有する。また、表示部５４３をタッチ入力パネルとすれば、表示部の一部に触れることで入力操作を行うこともできる。また、下部筐体５４２はＣＰＵやハードディスク等の演算機能部を有している。また、下部筐体５４２は他の機器、例えばＵＳＢの通信規格に準拠した通信ケーブルが差し込まれる外部接続ポート５４５を有している。
【０１４２】
上部筐体５４１には更に上部筐体５４１内部にスライドさせて収納可能な表示部５４７を有しており、広い表示画面を実現することができる。また、収納可能な表示部５４７の画面の向きを使用者は調節できる。また、収納可能な表示部５４７をタッチ入力パネルとすれば、収納可能な表示部の一部に触れることで入力操作を行うこともできる。
【０１４３】
表示部５４３または収納可能な表示部５４７は、液晶表示パネル、有機発光素子または無機発光素子などの発光表示パネルなどの映像表示装置を用いる。
【０１４４】
また、図１０の携帯型のコンピュータは、受信機などを備えた構成として、テレビ放送を受信して映像を表示部に表示することができる。また、上部筐体５４１と下部筐体５４２とを接続するヒンジユニットを閉状態としたまま、表示部５４７をスライドさせて画面全面を露出させ、画面角度を調節して使用者がテレビ放送を見ることもできる。この場合には、ヒンジユニットを閉状態として表示部５４３を表示させず、さらにテレビ放送を表示するだけの回路の起動のみを行うため、最小限の消費電力とすることができ、バッテリー容量の限られている携帯型のコンピュータにおいて有用である。
【実施例１】
【０１４５】
本実施例では、従来のプラズマＣＶＤ装置を用いて結晶核を形成した「比較例サンプル」であるサンプル１と、図１に示すプラズマＣＶＤ装置を用いて結晶核を形成した「実施例サンプル」であるサンプル２を作製して比較する。
【０１４６】
なお、サンプル１の作製に際して用いた従来のプラズマＣＶＤ装置において、分散板には分散板中央部にも複数のガス孔が設けられており、上部電極とチャンバー壁は同軸で設けられておらず、温度計の接続箇所は、上部電極の電極面の中心点を基準として上部電極内の第１のガス管のガス導入口と点対称の位置を避けて配されている。
【０１４７】
まず、ガラス基板上に厚さ２００ｎｍの窒化シリコン膜をプラズマＣＶＤ法により形成した。具体的には、基板が搬入された処理室内にモノシランガスを１５ｓｃｃｍ、アンモニアガスを５００ｓｃｃｍ、窒素ガスを１８０ｓｃｃｍ、水素ガスを２００ｓｃｃｍで導入して該反処理室の圧力を１００Ｐａとし、処理室内に設けられた上部電極と下部電極の間隔を２６ｍｍとし、上部電極には周波数１３．５６ＭＨｚ、２００Ｗの高周波電力を供給した。なお、上部電極の温度は２００℃とし、下部電極の温度は３００℃とした。
【０１４８】
次に、該窒化シリコン膜の表面にプラズマ処理を行った。具体的には、基板が搬入された処理室内に一酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）ガスを４００ｓｃｃｍで導入して処理室内の圧力を６０Ｐａとし、処理室内に設けられた上部電極と下部電極の間隔を３０ｍｍとし、上部電極には周波数１３．５６ＭＨｚ、３００Ｗの高周波電力を供給した。なお、上部電極の温度は２００℃とし、下部電極の温度は３００℃とした。
【０１４９】
上記のプラズマ処理された窒化シリコン膜が、結晶核の被形成面となる。
【０１５０】
次に、サンプル１の結晶核の被形成面に結晶核を形成した。具体的には、基板が搬入された処理室内にモノシランガスを２．５ｓｃｃｍ、アルゴンガスを７５０ｓｃｃｍ、水素ガスを７５０ｓｃｃｍで導入して処理室内の圧力を３０００Ｐａとし、処理室内に設けられた上部電極と下部電極の間隔を７ｍｍとし、上部電極には周波数１３．５６ＭＨｚ、１７５Ｗの高周波電力を供給した。なお、上部電極の温度は２００℃とし、下部電極の温度は３００℃とした。成膜には、従来のプラズマＣＶＤ装置を用いた。
【０１５１】
そして、サンプル２の結晶核の被形成面にも結晶核を形成した。具体的には、基板が搬入された処理室内にモノシランガスを２．５ｓｃｃｍ、アルゴンガスを７５０ｓｃｃｍ、水素ガスを７５０ｓｃｃｍで導入して処理室内の圧力を３０００Ｐａとし、処理室内に設けられた上部電極と下部電極の間隔を７ｍｍとし、上部電極には周波数１３．５６ＭＨｚ、１７５Ｗの高周波電力を供給した。なお、上部電極の温度は０℃とし、下部電極の温度は３００℃とした。成膜には、図１のプラズマＣＶＤ装置を用いた。
【０１５２】
サンプル１とサンプル２のそれぞれについて、図１１に示すように基板内の５箇所でＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）観察を行った。すなわち、基板右上端部を領域Ａ、基板中央部を領域Ｃ、基板左下端部を領域Ｅとし、領域Ａと領域Ｃの間を領域Ｂ、領域Ｃと領域Ｅの間を領域Ｄとした。
【０１５３】
図１２乃至図１７には、ＳＥＭ像を示す。図１２（Ａ）は、サンプル１の領域ＡにおけるＳＥＭ像を示す。図１２（Ｂ）は、サンプル１の領域ＢにおけるＳＥＭ像を示す。図１３（Ａ）は、サンプル１の領域ＣにおけるＳＥＭ像を示す。図１３（Ｂ）は、サンプル１の領域ＤにおけるＳＥＭ像を示す。図１４は、サンプル１の領域ＥにおけるＳＥＭ像を示す。図１５（Ａ）は、サンプル２の領域ＡにおけるＳＥＭ像を示す。図１５（Ｂ）は、サンプル２の領域ＢにおけるＳＥＭ像を示す。図１６（Ａ）は、サンプル２の領域ＣにおけるＳＥＭ像を示す。図１６（Ｂ）は、サンプル２の領域ＤにおけるＳＥＭ像を示す。図１７は、サンプル２の領域ＥにおけるＳＥＭ像を示す。
【０１５４】
図１２乃至図１４のＳＥＭ像に示されるように、比較例であるサンプル１では、微小な結晶核が多く形成されている。更には、例えば、領域Ｃと領域Ｅを比較すると、領域Ｃでは微小な結晶核が多く形成されているが、領域Ｅでは領域Ｃよりもサイズの大きい結晶核が形成されており、結晶核の数も少ない。このように比較例であるサンプル１では、基板面内における結晶核のサイズ及び結晶核の数に大きなばらつきが生じている。
【０１５５】
一方で、図１５乃至図１７のＳＥＭ像に示されるように、実施例であるサンプル２では、サンプル１よりもサイズの大きい結晶核が形成されており、結晶核の数も少ない。更には、領域Ａ〜Ｅのすべてにおいて、形成される結晶核のサイズは概ね同じであり、且つ形成される結晶核の数にもばらつきが少ない。
【０１５６】
ここで、サンプル１とサンプル２の膜厚を分光エリプソメータ（株式会社堀場製作所製、全自動超薄膜計測システム（ＵＴ−３００））により測定した。膜厚は２５点について測定し、最大膜厚ＴＭＡＸ．と最小膜厚Ｔｍｉｎ．を取得した。そして、最大膜厚ＴＭＡＸ．と最小膜厚Ｔｍｉｎ．から、均一性（Ｕｎｉｆ．と表す。）を以下の式（２）により算出した。
【０１５７】
【数２】
【０１５８】
前記式（２）によると、サンプル１のＵｎｉｆ．は±１０．６％であり、サンプル２のＵｎｉｆ．は±２．０％であった。サンプル１のＵｎｉｆ．に比べてサンプル２のＵｎｉｆ．は小さく（ばらつきが小さく）、均一性が高いことがわかる。
【０１５９】
図１８は、結晶核形成時のモノシラン流量を２．５ｓｃｃｍ（Ｓ２．５）または３ｓｃｃｍ（Ｓ３）とし、供給する高周波電力を７５Ｗ、１２５Ｗまたは１７５ＷとしたときのＵｎｉｆ．を示す。結晶核形成時のモノシラン流量を３ｓｃｃｍとした場合にも、サンプル１の均一性に比べてサンプル２の均一性が高い傾向が見られた。そして、供給する高周波電力を７５Ｗまたは１２５Ｗとしたときにも、サンプル１の均一性に比べてサンプル２の均一性が高い傾向が見られた。
【０１６０】
以上説明したように、本発明の一態様を適用することで、基板面内において結晶核のサイズ及び個数のばらつきを小さくして結晶核を形成することができる。
【符号の説明】
【０１６１】
１００ プラズマ処理装置
１０２ 処理室
１０４ ライン室
１０６ 第１のガス拡散室
１０８ 第２のガス拡散室
１１０ 上部電極
１１２ 下部電極
１１４ チャンバー壁
１１６ 分散板
１１８ シャワー板
１２０ 第１のガス管
１２２ 第２のガス管
１２４ 処理用ガス供給源
１２６ 不活性ガス供給源に接続されたガス導入口
１２７ 絶縁物
１２８ 温度計
１３０ 分散板中央部
１３２ 分散板周辺部
１４０ 冷却媒体経路
１４２ 迂回部
１４４ 第１のガス管１２０のガス導入口
１４６ 温度計１２８の接続箇所
２００ 基板
２０２ 第１の導電層
２０４ 第１の絶縁層
２０６ 第１の半導体膜
２０８ 第２の半導体膜
２１０ 不純物半導体膜
２１１ エッチングマスク
２１２ 薄膜積層体
２１４ 導電膜
２１５ エッチングマスク
２１６ 第１の半導体層
２１８ 第２の半導体層
２２０ 不純物半導体層
２２２ 第２の導電層
２２４ 第２の絶縁層
２２５ 開口部
２２６ 第３の導電層
３００Ａ ゲート
３００Ｂ ゲート
３００Ｃ ゲート
３００Ｄ ゲート
３０２Ａ 配線
３０２Ｂ 配線
３０２Ｃ 配線
３０２Ｄ 配線
３０４Ａ 電極
３０４Ｂ 電極
３０４Ｃ 電極
３０４Ｄ 電極
３０６Ａ 画素電極
３０６Ｂ 画素電極
３０６Ｃ 画素電極
３０６Ｄ 画素電極
３０８Ａ バックゲート
３０８Ｂ バックゲート
３０８Ｃ バックゲート
３０８Ｄ バックゲート
３１０Ａ 開口部
３１０Ｂ 開口部
３１０Ｃ 開口部
３１０Ｄ 開口部
３１２ 開口部
４００ 電子書籍
４０１ 筐体
４０３ 筐体
４０５ 表示部
４０６ 光電変換装置
４０７ 表示部
４０８ 光電変換装置
４１１ 軸部
４２１ 電源
４２３ 操作キー
４２５ スピーカ
５００ テレビジョン装置
５０１ 筐体
５０３ 表示部
５０５ スタンド
５０７ 表示部
５０９ 操作キー
５１０ リモコン操作機
５２０ デジタルフォトフレーム
５２１ 筐体
５２３ 表示部
５４１ 上部筐体
５４２ 下部筐体
５４３ 表示部
５４４ キーボード
５４５ 外部接続ポート
５４６ ポインティングデバイス
５４７ 表示部
ｄ１ 第１のガス管１２０の主要部の断面の直径
ｄ２ 第２のガス管１２２の主要部の断面の直径
ｄ３ 第１のガス管１２０のガス導入口の直径
ｄ４ 分散板中央部の直径
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス管から導入された成膜ガスを拡散する第１のガス拡散室と、
前記第１のガス拡散室と分散板を隔てて設けられ、該分散板のガス孔から前記成膜ガスが導入される第２のガス拡散室と、を介して、
前記第２のガス拡散室とシャワー板を隔てて設けられた処理室内に該シャワー板のガス孔から前記成膜ガスを供給し、
前記成膜ガスを導入することによって前記処理室内の圧力を２０００Ｐａ以上１０００００Ｐａ以下とし、
前記処理室内に電界を生じさせる一対の対向する電極のうち、一方の電極面から電界強度が均一な高周波電力を供給することでグロー放電プラズマを生成させ、
前記対向する電極の他方に配された基板上に結晶核を生じさせ、その後、該結晶核を成長させることを特徴とする結晶性半導体膜の作製方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記結晶核を成長させる時の前記処理室内の圧力が４０００Ｐａ以上５００００Ｐａ以下であることを特徴とする結晶性半導体膜の作製方法。
【請求項３】
ゲート電極を形成し、
前記ゲート電極を覆ってゲート絶縁層を形成し、
前記ゲート絶縁層上に請求項１または請求項２に記載の結晶性半導体膜の作製方法により結晶性半導体膜を形成し、
前記結晶性半導体膜上にソース電極及びドレイン電極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１】
ガス管から導入された成膜ガスを拡散する第１のガス拡散室と、
前記第１のガス拡散室と分散板を隔てて設けられ、該分散板のガス孔から前記成膜ガスが導入される第２のガス拡散室と、を介して、
前記第２のガス拡散室とシャワー板を隔てて設けられた処理室内に該シャワー板のガス孔から前記成膜ガスを供給し、
前記成膜ガスを導入することによって前記処理室内の圧力を２０００Ｐａ以上１０００００Ｐａ以下とし、
前記処理室内に電界を生じさせる一対の対向する電極のうち、一方の電極面から電界強度が均一な高周波電力を供給することでグロー放電プラズマを生成させ、
前記対向する電極の他方に配された基板上に結晶核を生じさせ、その後、該結晶核を成長させることを特徴とする結晶性半導体膜の作製方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記結晶核を成長させる時の前記処理室内の圧力が４０００Ｐａ以上５００００Ｐａ以下であることを特徴とする結晶性半導体膜の作製方法。
【請求項３】
ゲート電極を形成し、
前記ゲート電極を覆ってゲート絶縁層を形成し、
前記ゲート絶縁層上に請求項１または請求項２に記載の結晶性半導体膜の作製方法により結晶性半導体膜を形成し、
前記結晶性半導体膜上にソース電極及びドレイン電極を形成する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１８】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１８】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−１１４４２０（Ｐ２０１２−１１４４２０Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３６８３１（Ｐ２０１１−２３６８３１）
【出願日】平成２３年１０月２８日（２０１１．１０．２８）
【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２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２８日（２０１１．１０．２８）
【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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