JP3759999B2 - 半導体装置、液晶表示装置、ｅｌ装置、ｔｖカメラ表示装置、パーソナルコンピュータ、カーナビゲーションシステム、ｔｖプロジェクション装置及びビデオカメラ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本明細書で開示する発明は、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする材料でもって電極や配線を構成した半導体装置に関する。またさらにその作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、大面積の画面を有したアクティブマトリクス型の液晶表示装置が注目されている。このアクティブマトリクス型の液晶表示装置は、大面積化とともに微細化も要求されている。
【０００３】
このような要求事項を満足するためには、低抵抗の配線材料を利用することが必要とされる。これは、１０インチ角以上というような大きさとなると、配線を伝播する信号の遅延が問題となるからである。
【０００４】
低抵抗の配線材料としては、アルミニウムが最も好ましい材料である。しかし、アルミニウムを用いた場合、作製工程における耐熱性に問題がある。（この点に関しては、ディスプレイ・アンド・イメージング 1996 Vol.4,pp 199-206（サイエンス・コミュニケーションズ・インターナショナル発行）に記載の解説論文参照）
【０００５】
具体的には、薄膜トランジスタの作製工程における各種薄膜の成膜やアニール、さらにレーザー光の照射や不純物イオンの注入工程において、アルミニウムの異常成長が起こり、ヒロックやウィスカーと呼ばれる突起物が形成される問題がある。このヒロックやウィスカーは、アルミニウムの耐熱性に低さに起因すると考えられている。
【０００６】
このヒロックやウィスカーと呼ばれる突起物は、その成長距離が１μｍ以上まで達する場合がある。このような現象は、配線間のショートの原因となる。
【０００７】
この問題を防止するために、アルミニウムでなる配線の表面に陽極酸化膜を形成する技術がある。（前述の解説記事参照）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本出願人らによる研究によれば、陽極酸化膜（Ａｌ2 Ｏ3 を主成分とすると考えられる）の膜質は強固であり、ヒロックやウィスカーの発生を防止するためには有効であるが、他方でその強固さ故にアルミニウムでなる配線に対するコンタクトホールの形成が困難であることが判明している。
【０００９】
本明細書で開示する発明は、上記アルミニウムである配線の耐熱性の問題を解決するととともに、かつ陽極酸化膜を形成した場合に問題となるコンタクトの形成が困難である問題を解決することができる技術を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本明細書で開示する発明の一つは、アルミニウムを主成分とし、スカンジウムを少なくとも０．１８重量％含有する厚さ３０００Å以下の膜を有し、前記膜中における酸素原子の濃度が８×１０１８個cm−３以下であり、かつ炭素原子の濃度が５×１０１８個cm−３以下であり、かつ窒素原子の濃度が７×１０１７個cm−３以下であることを特徴とする。
【００１１】
上記構成を採用した場合、前記膜に３５０℃、１時間の加熱処理を施しても該膜に発生するヒロックやウィスカー等の突起物の最大の高さを５００Å以下とすることができる。
【００１２】
他の発明の構成は、アルミニウムを主成分とし、スカンジウムを少なくとも０．１８重量％含有する厚さ３０００Å以下の膜を有する電子装置であって、前記膜中における酸素原子の濃度が８×１０１８個cm−３以下であり、かつ炭素原子の濃度が５×１０１８個cm−３以下であり、かつ窒素原子の濃度が７×１０１７個cm−３以下であり、前記膜に３５０℃、１時間の加熱処理を施しても該膜のヒロック高さが５００Å以下となることを特徴とする。
【００１３】
電子装置の作製工程中において前記膜に加えられるプロセス温度を４００℃以下とすることによって、酸素、炭素、窒素の各元素の濃度限定の効果を最大限得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１（Ｂ）に示すように、酸素原子の濃度が８×１０18個cm-3以下であり、かつ炭素原子の濃度が５×１０18個cm-3以下であり、かつ窒素原子の濃度が７×１０17個cm-3以下であるアルミニウム膜でなるパターン１０６の上面には窒化珪素膜１０７を設け、その側面には陽極酸化膜（酸化物被膜）１０８と１０９を設けた構成とする。
【００１５】
このような構成とすることで、ヒロックやウィスカーといった突起物の形成を抑制することができ、かつコンタクトの形成しやすいものとすることができる。
【００１６】
【実施例】
〔実施例１〕
図１以下に本実施例の作製工程の概略（断面図）を示す。本実施例では、アクティブマトリクス型の液晶表示における画素マトリクス部に配置される薄膜トランジスタ（画素トランジスタと総称される）の作製工程を示す。
【００１７】
まず、図１（Ａ）に示されるようにガラス基板１０１を用意し、その表面に図示しない下地膜を形成する。ここでは、図示しない下地膜として３０００Å厚の酸化珪素膜をスパッタ法によって成膜する。
【００１８】
この下地膜は、ガラス基板からの不純物の拡散やガラス基板表面の微小な凹凸の影響を緩和する機能を有している。ここではガラス基板を利用する例を示すが、他に石英基板を利用することもできる。
【００１９】
ガラス基板１０１上に下地膜を成膜したら、次に薄膜トランジスタの活性層１０２を構成する半導体膜（活性層を構成する）の出発膜となる非晶質珪素膜（図示せず）をプラズマＣＶＤ法により、５００Åの厚さに成膜する。
【００２０】
非晶質珪素膜を成膜したら、レーザー光の照射を行い図示しない結晶性珪素膜を得る。次にこの結晶性珪素膜をパターニングすることにより、１０２で示される活性層パターンを形成する。
【００２１】
さらにゲイト絶縁膜として機能する酸化珪素膜１０３をプラズマＣＶＤ法でもって１０００Åの厚さに成膜する。
【００２２】
酸化珪素膜１０３を成膜したら、アルミニウム膜１０４を４０００Åの厚さにスパッタ法によって成膜する。次に、アルミニウム膜１０４の上に窒化珪素膜１０５を成膜する。こうして図１（Ａ）に示す状態を得る。
【００２３】
ここでは、このアルミニウム膜中にスカンジウムを0.18重量％含有させる。
【００２４】
アルミニウム膜中にスカンジウムを含有させるのは、後の工程においてヒロックやウィスカーが発生することを抑制するためである。スカンジウムがヒロックやウィスカーの発生の抑制に効果があるのは、アルミニウムの異常成長を抑制する効果があるからである。
【００２５】
次にアルミニウム膜１０４と窒化珪素膜１０５との積層膜をパターニングすることにより、１０６で示されるアルミニウムパターンを得る。 また、１０７で示されるのがゲイト電極１０６上に残存する窒化珪素膜である。
【００２６】
このアルミニウムパターン１０６がゲイト電極となる。またこのゲイト電極１０６から延在してゲイト線が配置される。
【００２７】
画素マトリクス部においては、ゲイト電極１０６から延在したゲイト線がソース線とともに格子状に配置される。
【００２８】
次にゲイト電極１０６を陽極とした陽極酸化を行うことにより、アルミニウム材料が露呈した側面に陽極酸化膜１０８と１０９を形成する。これらの陽極酸化膜の膜厚は５００Åとする。
【００２９】
この陽極酸化工程においては、電解溶液として、３％の酒石酸を含んだエチレングリコール溶液をアンモニア水で中和したものを用いる。この電解溶液中において、白金を陰極、アルミニウム膜を陽極として、両電極間に電流を流すことによって陽極酸化膜が形成される。
【００３０】
この工程で形成される陽極酸化膜１０８、１０９は、緻密で強固な膜質を有している。この陽極酸化工程における膜厚の制御は、印加電圧により行うことができる。
【００３１】
上記工程においては、電解溶液がゲイト電極１０６の側面のみに接触するので、その上面には陽極酸化膜は形成されない。こうして図１（Ｂ）に示す状態を得る。
【００３２】
次にＰ（リン）のドーピングを行うことにより、ソース領域１１０、チャネル領域１１１、ドレイン領域１１２の形成を行う。ここでは、ドーピング手段としてプラズマドーピング法を用いる。こうして図１（Ｃ）に示す状態を得る。
【００３３】
なお、Ｎチャネル型の薄膜トランジスタを作製するためにＰのドーピングを行う例を示すが、Ｐチャネル型の薄膜トランジスタを作製するのであれば、Ｂ（ボロン）のドーピングを行う。
【００３４】
なお、ドーピング工程において、試料を加熱または不可避に加熱されてしまう状況が生じるが、アルミニウムの耐熱性の観点から、試料温度を４００℃以下とするように努めることが重要である。試料温度が４００℃を超えた場合、ヒロック（及びウィスカー（両者区別は厳密なものではない））の発生が顕在化するので注意が必要である。
【００３５】
ドーピング工程の終了後、レーザー光の照射を行い、ドーパントの活性化とドーピングが行われた領域の活性化とを同時に行う。
【００３６】
次に第１の層間絶縁膜として、窒化珪素膜１１３をプラズマＣＶＤ法により２０００Åの厚さに成膜する。（図２（Ａ）参照）
【００３７】
さらに第２の層間絶縁膜としてポリイミドでなる膜１１４をスピンコート法によって成膜する。層間絶縁膜としてポリイミドを利用した場合、その表面を平坦なものとすることができる。
【００３８】
そしてソース及びドレイン領域に対してのコンタクトホール１１５、１１６の形成を行う。こうして図２（Ａ）に示す状態を得る。
【００３９】
さたにチタン膜とアルミニウム膜とチタン膜との積層膜をスパッタ法で成膜し、これをパターニングすることにより、ソース電極１１７とドレイン電極１１８を形成する。こうして図２（Ｂ）に示す状態を得る。
【００４０】
さらに第３の層間絶縁膜１１９をポリイミドでもって形成する。そしてドレイン電極１１８に対するコンタクトホールの形成を行い、ＩＴＯでなる画素電極１２０を形成する。こうして図２（Ｃ）に示す状態を得る。
【００４１】
最後に水素雰囲気中での加熱処理を施すことにより、活性層中の欠陥の補償を行い、薄膜トランジスタを完成させる。
【００４２】
〔実施例２〕
本実施例は実施例１に示す作製工程と同時に行われるもので、画素マトリクス部の周辺に形成される周辺駆動回路に配置される薄膜トランジスタの作製工程を示す。本実施例においてもＮチャネル型の薄膜トランジスタを作製する工程を示す。
【００４３】
本実施例で示す薄膜トランジスタの作製工程は、図１に示す工程まで実施例１に示すものと同じである。（勿論、配線パターンの違いや活性層パターンの寸法の違いは存在する）
【００４４】
まず、実施例１に示す工程に従って、図１（Ｃ）に示す状態を得る。次に図３（Ａ）に示すように、第１の層間絶縁膜として窒化珪素膜１１３を成膜する。
【００４５】
さらに第２の層間絶縁膜としてポリイミドでなる層１１４を形成する。次にコンタクトホール３０１、３０２、３０３の形成を行う。
【００４６】
この際、ゲイト電極１０６の上面には陽極酸化膜が形成されていない（窒化珪素膜が成膜されている）ので、３０２で示されるコンタクトホールの形成を容易に行うことができる。
【００４７】
本実施例に示す構成においては、ドライエッチング法を用いて、３０１、３０２、３０３で示されるコンタクトホールを同時に形成する。こうして図３（Ａ）に示す状態を得る。
【００４８】
次にチタン膜とアルミニウム膜とチタン膜とでなる３層膜をスパッタ法で成膜する。さらに、これをパターニングすることにより、ソース電極３０４、ゲイト引出し電極３０５、ドレイン電極３０６を形成する。こうして図３（Ｂ）に示す状態を得る。
【００４９】
この後、実施例１の場合と同様に水素化工程が施され、薄膜トランジスタを完成させる。
【００５０】
ここでは、Ｎチャネル型の薄膜トランジスタを作製する工程を示した。一般に周辺駆動回路には、Ｎチャネル型の薄膜トランジスタとＰチャネル型の薄膜トラランジスタとが相補型に構成されたものが配置される。
【００５１】
〔実施例３〕
本実施例は、チャネル領域とドレイン領域との間に抵濃度不純物領域を配置した薄膜トランジスタの作製工程を示す。
【００５２】
図４及び図５に本実施例の薄膜トランジスタの作製工程を示す。まず、ガラス基板４０１上に図示しない下地膜を成膜する。さらに非晶質珪素膜を成膜し、レーザー光の照射により結晶化させる。こうして結晶性珪素膜を得る。
【００５３】
次に得られた結晶性珪素膜をパターニングして、４０２で示される薄膜トランジスタの活性層を形成する。
【００５４】
さらにゲイト絶縁膜として機能する酸化珪素膜４０３を成膜する。酸化珪素膜４０３を成膜した後、アルミニウム膜４０４を成膜する。
【００５５】
次にアルミニウム膜上に窒化珪素膜４０５を成膜する。こうして図４（Ａ）に示す状態を得る。
【００５６】
図４（Ａ）に示す状態を得たら、パターニングを施すことにより、４０６で示されるアルミニウムパターンを得る。このアルミニウムパターンが後に形成されるゲイト電極の基のパターンとなる。
【００５７】
ここで、４０７が残存した窒化珪素膜パターンである。こうして図４（Ｂ）に示す状態を得る。
【００５８】
この状態において、アルミニウムパターン４０６を陽極とした陽極酸化を行い、陽極酸化膜４０９、４１０を形成する。
【００５９】
ここでは、電解溶液として、３％のシュウ酸水溶液を用いる。この工程で形成される陽極酸化膜は、多孔質状（ポーラス状）を有している。この陽極酸化膜は、その成長距離を数μｍとすることができる。この成長距離は陽極酸化時間によって制御することができる。こうして図４（Ｃ）に示す状態を得る。
【００６０】
この状態において、残存した４０８で示されるパターンがゲイト電極となる。
【００６１】
次に再度の陽極酸化を行う。ここでは、実施例１で示した緻密な膜質を有する陽極酸化膜の形成条件でもって陽極酸化を行う。こうして、図５（Ａ）の４１１および４１２で示される緻密な膜質を有する陽極酸化膜の形成が行われる。
【００６２】
ここでは、この緻密な膜質を有する陽極酸化膜４１１と４１２の膜厚を５００Åとする。この緻密な膜質を有する陽極酸化膜は、ゲイト電極４０８の側面において選択的に形成される。これは、ゲイト電極４０８の上面には窒化珪素膜４０７が存在しているからである。また、多孔質の陽極酸化膜４０９と４１０の内部に電解溶液が侵入するので、４１１、４１２で示されるような状態に緻密な膜質を有する陽極酸化膜が形成される。こうして図５（Ａ）に示す状態を得る。
【００６３】
次にＰのドーピングを行う。ここでは、プラズマドーピング法により、Ｐのドーピングを行う。このドーピングを行うことにより、図５（Ｂ）に示すように、ソース領域４１３、Ｉ型領域４１４、ドレイン領域４１５が自己整合的に形成される。
【００６４】
次に多孔質状の陽極酸化膜４０９、４１０を選択的に除去する。この工程においては、図５（Ｃ）に示すように除去される陽極酸化膜４０９、４１０の上部に存在した窒化珪素膜４０７の一部も同時に除去される。
【００６５】
そして、再度のＰのドーピングを行う。この工程では、前回のドーピング工程における条件より低ドーズ量でもってＰのドーピングを行う。この工程において、低濃度不純物領域４１６と４１８が自己整合的に形成される。またチャネル形成領域４１７が自己整合的に形成される。
【００６６】
低濃度不純物領域４１６、４１８は、ソース領域４１３やドレイン領域４１５に比較して、そこに含まれるＰ（リン）元素の濃度は小さい。
【００６７】
一般に４１８で示されるドレイン領域側の低濃度不純物領域が、ＬＤＤ（ライトドープドレイン）領域と称されている。
【００６８】
図５（Ｃ）に示す状態を得たら、レーザー光の照射を行うことにより、ドーピングがなされた領域のアニールを行う。
【００６９】
本実施例に示す構成においては、ゲイト電極（およびそこから延在するゲイト線）の上面は窒化珪素膜により覆われ、またその側面は緻密な膜質を有する陽極酸化膜でもって覆われている。
【００７０】
このような構成とすることにより、不純物のドーピング工程やレーザー光の照射工程において、ゲイト電極の表面にヒロックやウィスカーが発生してしまうことを抑制することができる。
【００７１】
また、ゲイト電極（またはゲイト線）に対するコンタクトの形成が行いやすい構造とすることができる。
【００７２】
〔実施例４〕
本実施例は、ゲイト電極が活性層と基板との間にあるボトムゲイト型と呼ばれる構成の薄膜トランジスタに関する。
【００７３】
図６、図７に本実施例の作製工程を示す。まず６０１で示されるガラス基板上にアルミニウム膜６０２を３０００Åの厚さにスパッタ法で成膜する。このアルミニウム膜が後にゲイト電極を構成することになる。
【００７４】
アルミニウム膜６０２を成膜したら、その上に窒化珪素膜６０３を５００Åの厚さにプラズマＣＶＤ法でもって成膜する。こうして図６（Ａ）に示す状態を得る。
【００７５】
次にパターニングを施すことにより、ゲイト電極６０４を得る。６０５で示されるのは、ゲイト電極６０４上に残存した窒化珪素膜である。こうして図６（Ｂ）に示す状態を得る。
【００７６】
次にゲイト電極６０４を陽極とした陽極酸化を行うことにより、６０６と６０７で示される緻密な膜質を有する陽極酸化膜を５００Åの厚さに形成する。
【００７７】
この工程においては、窒化珪素膜６０５が存在する関係で、ゲイト電極６０４の側面においてのみ陽極酸化膜が形成される。こうして図６（Ｃ）に示す状態を得る。
【００７８】
次にゲイト絶縁膜として機能する酸化珪素膜６０８を１０００Åの厚さにプラズマＣＶＤ法でもって成膜する。さらに活性層を構成するための図示しない非晶質珪素膜をプラズマＣＶＤ法でもって５００Åの厚さに成膜する。そしてこの非晶質珪素膜にレーザー光の照射を行うことにより、図示しない結晶性珪素膜を得る。
【００７９】
図示しない結晶性珪素膜を得たら、それをパターニングすることにより、６０９、６１０、６１１で示される領域でなる活性層パターンを形成する。
【００８０】
そしてゲイト電極６０４をマスクとして基板６０１の裏面側から露光を行うことにより、６１２で示されるレジストマスクを形成する。（図６（Ｄ）参照）
【００８１】
この状態において、Ｐのドーピングをプラズマドーピング法でもって行う。このドーピング工程におい、ソース領域６０９、ドレイン領域６１１、チャネル領域６１０が自己整合的に形成される。こうして図６（Ｄ）に示す状態を得る。
【００８２】
上記ドーピング工程の終了後、レーザー光の照射を行うことにより、ドーピングされた元素の活性化と被ドーピング領域のアニールとを行う。
【００８３】
次に第１の層間絶縁膜６１６として窒化珪素膜をプラズマＣＶＤ法でもって２０００Åの厚さに成膜し、さらに第２の層間絶縁膜６１３をポリイミドでもって形成する。こうして図７（Ａ）に示す状態を得る。
【００８４】
次にコンタクトホールの形成を行い、ソース電極６１４、ドレイン電極６１５を形成する。そして最後に水素化を行う。
【００８５】
また図示されていないが、他部において、ゲイト電極６０４から延在した配線の上部にコンタクトホールを形成し、ゲイト電極６０４へのコンタクトが形成される。こうして図７（Ｂ）に示す状態を得る。
【００８６】
本実施例に示す構成においても、ゲイト電極６０４の側面には陽極酸化膜が形成されていることにより、ヒロックやウィスカーの発生が防止され、その上面は窒化珪素膜が形成されていることにより、ヒロックやウィスカーの発生が防止される。そしてゲイト電極の上面に窒化珪素膜が形成されていることにより、コンタクトホールの形成が容易なものとなっている。
【００８７】
〔実施例５〕
本実施例では、スカンジウムを0.18重量％含有したアルミニム膜中における不純物の濃度と発生するヒロックとの関係を示す。表１に示すのは、スパッタ法によって成膜された３０００Å厚のアルミニウム膜に対して、水素雰囲気中において３５０℃、１時間の加熱処理を施し、その表面を観察した場合のヒロックの高さと、膜中の不純物濃度との関係である。
【００８８】
【表１】
【００８９】
表１において、各サンプル間において、膜における不純物濃度が異なるのは、スパッタリング時における真空引きの時間、スパッタリング装置のチャンバーのクリーニングの有無、排気ポンプのメンテナンス等による違いを反映したものである。
【００９０】
ここで、ヒロックの高さは、断面ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）観察、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）観察によって調べたものである。また、不純物濃度はＳＩＭＳ（２次イオン分析方法）によって調べた最大値である。
【００９１】
表１を見れば明らかなように、膜中の酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）の濃度を下げることによって、ヒロックの発生を抑制することができる。
【００９２】
層間絶縁膜の膜厚等を考慮すると、ヒロックの高さが５００Å以下であれば、その存在を実用上許容することができる。
【００９３】
表１からはこの値を満足する条件として、酸素濃度が８×１０18個ｃｍ-3以下であり、かつ炭素濃度が５×１０18個ｃｍ-3以下であり、かつ窒素濃度が７×１０17個ｃｍ-3以下であればよいことが結論される。
【００９４】
なお、ＳＩＭＳ（２次イオン分析方法）は、膜の界面付近で実際と異なる値が計測されることがあるので注意が必要である。
【００９５】
〔装置の説明〕
本明細書で開示する発明を実施する場合に利用される装置について説明する。図８に装置の概要を示す。図８に示す装置は、連続的に複数の処理を試料を大気にさらさずに行うことができるマルチチャンバー形式を有している。各チャンバーには、必要とする排気装置が備えられており、気密性を保持できる構造となっている。
【００９６】
図８に示す装置において、８０４が基板搬入室、８０５が基板搬出室である。基板搬入室８０４には、カセット８１５の収納された複数の基板（試料）がカセット毎外部から搬入される。処理の終了した基板はカセット８１６に収納され、所定の枚数の処理が終了した時点でカセット８１６毎外部に取り出される。
【００９７】
８０１は基板搬送室であり、ロボットアーム８１４によって基板８００を必要とするチャンバーに搬送する機能を有している。
【００９８】
８０３はアルミニウムを成膜するためのスパッタリング機能を有するチャンバーである。このチャンバーには、クライオポンプを配置し、成膜されるアルミニウム膜中の不純物濃度を所定の値以下にする構成とする。
【００９９】
８０２は、コンタクトを形成する際に良好な電気的な接触を実現するために利用されるゲルマニウム膜（または錫膜）を成膜するためのスパッタリング装置である。このチャンバーにもクライオポンプを配置し、不純物の混入を極力防ぐ構成とする。
【０１００】
８０７は加熱処理を行うためのチャンバーである。ここでは、ランプ照射によって、加熱行う機能を有している。
【０１０１】
８０６は、窒化珪素膜を成膜するためのプラズマＣＶＤを行うための機能を有するチャンバーである。
【０１０２】
搬送室８０１と、各処理を行うための周辺部のチャンバーとの間には、８１０、８０９、８０８、８１３、８１２、８１１で示されるゲイトバルブ（開閉式の隔壁または仕切り）が配置されている。
【０１０３】
図８に示す装置を動作させる動作例を以下に示す。ここでは、アルミニウム膜の成膜、ゲルマニウム膜の成膜、加熱処理、窒化珪素膜の成膜を連続的に行う工程を示す。
【０１０４】
以下において、試料が通過するゲイトバルブ以外は全て閉鎖するものとする。まず、アルミニウム膜を成膜せんとする基板（試料）を複数枚カセット８１５に収納して、基板搬入室８０４に搬入する。次にロボットアーム８１４によって１枚の基板をチャンバー８０３に搬送する。
【０１０５】
チャンバー８０３においてアルミニウム膜の成膜が終了したら、基板をチャンバー８０６に搬送し、窒化珪素膜の成膜を行う。そして、基板搬出室８０５のカセット８１６に基板を収納して一連の工程が終了する。
【０１０６】
また、コンタクトホールの形成後にコンタクト用のアルミニウム膜を成膜する際には、チャンバー８０３におけるアルミニウム膜の形成後にチャンバー８０２においてゲルマニウム膜を成膜し、さらに加熱室８０７において加熱処理を施すことにより、リフローと呼ばれるコンタクトを形成するためのアニールを行う。
【０１０７】
リフローは、アルミニウムとゲルマニウムとが接触した部分で、融点が低下し、加熱処理によってアルミニウム膜中にゲルマニウムが拡散し、アルミニウムとコンタクトする電極（コンタクトホール底部に露呈している）との電気的接触を良好なものとする作用を有している。
【０１０８】
〔実施例６〕
本実施例は、アルミニウムの表面に酸化金属被膜を形成する方法として、陽極酸化ではなく、プラズマ酸化を利用する場合の例を示す。プラズマ酸化は、酸化性の減圧雰囲気中において、高周波放電を行うことによって形成することができる。
【０１０９】
〔実施例７〕
本明細書で開示する発明は、アクティブマトリクス型の構成を有した電気光学装置に応用することが可能である。電気光学装置としては、液晶表示装置、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置、ＥＣ（エレクトロクロミックス）表示装置などが挙げられる。
【０１１０】
また、応用商品としてはＴＶカメラ、パーソナルコンピュータ、カーナビゲーション、ＴＶプロジェクション、ビデオカメラ等が挙げられる。それら応用用途の簡単な説明を図９を用いて行う。
【０１１１】
図９（Ａ）はＴＶカメラであり、本体２００１、カメラ部２００２、表示装置２００３、操作スイッチ２００４で構成される。表示装置２００３はビューファインダーとして利用される。
【０１１２】
図９（Ｂ）はパーソナルコンピュータであり、本体２１０１、カバー部２１０２、キーボード２１０３、表示装置２１０４で構成される。表示装置２１０４はモニターとして利用され、対角十数インチもサイズが要求される。
【０１１３】
図９（Ｃ）はカーナビゲーションであり、本体２３０１、表示装置２３０２、操作スイッチ２３０３、アンテナ２３０４で構成される。表示装置２３０２はモニターとして利用されるが、地図の表示が主な目的なので解像度の許容範囲は比較的広いと言える。
【０１１４】
図９（Ｄ）はＴＶプロジェクションであり、本体２２０４、光源２４０２、表示装置２４０３、ミラー２４０４、２４０５、スクリーン２４０６で構成される。表示装置２４０３に映し出された画像がスクリーン２４０６に投影されるので、表示装置２４０３は高い解像度が要求される。
【０１１５】
図９（Ｅ）はビデオカメラであり、本体２５０１、表示装置２５０２、接眼部２５０３、操作ボタン２５０４、テープホルダー２５０５で構成される。表示装置２５０２に映し出された撮影画像は接眼部２５０３を通してリアルタイムに見ることができるので、使用者は画像を見ながらの撮影が可能となる。
【０１１６】
【発明の効果】
本明細書で開示する発明を利用することにより、アルミニウムである配線の耐熱性の問題を解決するととともに、かつ陽極酸化膜を形成した場合に問題となるコンタクトの形成を容易なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
【図２】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
【図３】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
【図４】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
【図５】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
【図６】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
【図７】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
【図８】 成膜装置の概要を示す図。
【図９】 液晶パネルを利用した装置の概要を示す図。
【符号の説明】
１０１ ガラス基板
１０２ 活性層（結晶性珪素膜）
１０３ ゲイト絶縁膜（酸化珪素膜）
１０４ アルミニウム膜
１０５ 窒化珪素膜
１０６ ゲイト電極
１０７ 残存した窒化珪素膜
１０８ 陽極酸化膜
１０９ 陽極酸化膜
１１０ ソース領域
１１１ チャネル領域
１１２ ドレイン領域
１１３ 第１の層間絶縁膜（窒化珪素膜）
１１４ 第２の層間絶縁膜（ポリイミドでなる層）
１１５ ソース領域へのコンタクトホール
１１６ ドレイン領域へのコンタクトホール
１１７ ソース電極
１１８ ドレイン電極
１１９ 第３の層間絶縁膜（ポリイミドでなる層）
１２０ 画素電極（ＩＴＯ電極）
【発明の属する技術分野】
本明細書で開示する発明は、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする材料でもって電極や配線を構成した半導体装置に関する。またさらにその作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、大面積の画面を有したアクティブマトリクス型の液晶表示装置が注目されている。このアクティブマトリクス型の液晶表示装置は、大面積化とともに微細化も要求されている。
【０００３】
このような要求事項を満足するためには、低抵抗の配線材料を利用することが必要とされる。これは、１０インチ角以上というような大きさとなると、配線を伝播する信号の遅延が問題となるからである。
【０００４】
低抵抗の配線材料としては、アルミニウムが最も好ましい材料である。しかし、アルミニウムを用いた場合、作製工程における耐熱性に問題がある。（この点に関しては、ディスプレイ・アンド・イメージング 1996 Vol.4,pp 199-206（サイエンス・コミュニケーションズ・インターナショナル発行）に記載の解説論文参照）
【０００５】
具体的には、薄膜トランジスタの作製工程における各種薄膜の成膜やアニール、さらにレーザー光の照射や不純物イオンの注入工程において、アルミニウムの異常成長が起こり、ヒロックやウィスカーと呼ばれる突起物が形成される問題がある。このヒロックやウィスカーは、アルミニウムの耐熱性に低さに起因すると考えられている。
【０００６】
このヒロックやウィスカーと呼ばれる突起物は、その成長距離が１μｍ以上まで達する場合がある。このような現象は、配線間のショートの原因となる。
【０００７】
この問題を防止するために、アルミニウムでなる配線の表面に陽極酸化膜を形成する技術がある。（前述の解説記事参照）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本出願人らによる研究によれば、陽極酸化膜（Ａｌ2 Ｏ3 を主成分とすると考えられる）の膜質は強固であり、ヒロックやウィスカーの発生を防止するためには有効であるが、他方でその強固さ故にアルミニウムでなる配線に対するコンタクトホールの形成が困難であることが判明している。
【０００９】
本明細書で開示する発明は、上記アルミニウムである配線の耐熱性の問題を解決するととともに、かつ陽極酸化膜を形成した場合に問題となるコンタクトの形成が困難である問題を解決することができる技術を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本明細書で開示する発明の一つは、アルミニウムを主成分とし、スカンジウムを少なくとも０．１８重量％含有する厚さ３０００Å以下の膜を有し、前記膜中における酸素原子の濃度が８×１０１８個cm−３以下であり、かつ炭素原子の濃度が５×１０１８個cm−３以下であり、かつ窒素原子の濃度が７×１０１７個cm−３以下であることを特徴とする。
【００１１】
上記構成を採用した場合、前記膜に３５０℃、１時間の加熱処理を施しても該膜に発生するヒロックやウィスカー等の突起物の最大の高さを５００Å以下とすることができる。
【００１２】
他の発明の構成は、アルミニウムを主成分とし、スカンジウムを少なくとも０．１８重量％含有する厚さ３０００Å以下の膜を有する電子装置であって、前記膜中における酸素原子の濃度が８×１０１８個cm−３以下であり、かつ炭素原子の濃度が５×１０１８個cm−３以下であり、かつ窒素原子の濃度が７×１０１７個cm−３以下であり、前記膜に３５０℃、１時間の加熱処理を施しても該膜のヒロック高さが５００Å以下となることを特徴とする。
【００１３】
電子装置の作製工程中において前記膜に加えられるプロセス温度を４００℃以下とすることによって、酸素、炭素、窒素の各元素の濃度限定の効果を最大限得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１（Ｂ）に示すように、酸素原子の濃度が８×１０18個cm-3以下であり、かつ炭素原子の濃度が５×１０18個cm-3以下であり、かつ窒素原子の濃度が７×１０17個cm-3以下であるアルミニウム膜でなるパターン１０６の上面には窒化珪素膜１０７を設け、その側面には陽極酸化膜（酸化物被膜）１０８と１０９を設けた構成とする。
【００１５】
このような構成とすることで、ヒロックやウィスカーといった突起物の形成を抑制することができ、かつコンタクトの形成しやすいものとすることができる。
【００１６】
【実施例】
〔実施例１〕
図１以下に本実施例の作製工程の概略（断面図）を示す。本実施例では、アクティブマトリクス型の液晶表示における画素マトリクス部に配置される薄膜トランジスタ（画素トランジスタと総称される）の作製工程を示す。
【００１７】
まず、図１（Ａ）に示されるようにガラス基板１０１を用意し、その表面に図示しない下地膜を形成する。ここでは、図示しない下地膜として３０００Å厚の酸化珪素膜をスパッタ法によって成膜する。
【００１８】
この下地膜は、ガラス基板からの不純物の拡散やガラス基板表面の微小な凹凸の影響を緩和する機能を有している。ここではガラス基板を利用する例を示すが、他に石英基板を利用することもできる。
【００１９】
ガラス基板１０１上に下地膜を成膜したら、次に薄膜トランジスタの活性層１０２を構成する半導体膜（活性層を構成する）の出発膜となる非晶質珪素膜（図示せず）をプラズマＣＶＤ法により、５００Åの厚さに成膜する。
【００２０】
非晶質珪素膜を成膜したら、レーザー光の照射を行い図示しない結晶性珪素膜を得る。次にこの結晶性珪素膜をパターニングすることにより、１０２で示される活性層パターンを形成する。
【００２１】
さらにゲイト絶縁膜として機能する酸化珪素膜１０３をプラズマＣＶＤ法でもって１０００Åの厚さに成膜する。
【００２２】
酸化珪素膜１０３を成膜したら、アルミニウム膜１０４を４０００Åの厚さにスパッタ法によって成膜する。次に、アルミニウム膜１０４の上に窒化珪素膜１０５を成膜する。こうして図１（Ａ）に示す状態を得る。
【００２３】
ここでは、このアルミニウム膜中にスカンジウムを0.18重量％含有させる。
【００２４】
アルミニウム膜中にスカンジウムを含有させるのは、後の工程においてヒロックやウィスカーが発生することを抑制するためである。スカンジウムがヒロックやウィスカーの発生の抑制に効果があるのは、アルミニウムの異常成長を抑制する効果があるからである。
【００２５】
次にアルミニウム膜１０４と窒化珪素膜１０５との積層膜をパターニングすることにより、１０６で示されるアルミニウムパターンを得る。 また、１０７で示されるのがゲイト電極１０６上に残存する窒化珪素膜である。
【００２６】
このアルミニウムパターン１０６がゲイト電極となる。またこのゲイト電極１０６から延在してゲイト線が配置される。
【００２７】
画素マトリクス部においては、ゲイト電極１０６から延在したゲイト線がソース線とともに格子状に配置される。
【００２８】
次にゲイト電極１０６を陽極とした陽極酸化を行うことにより、アルミニウム材料が露呈した側面に陽極酸化膜１０８と１０９を形成する。これらの陽極酸化膜の膜厚は５００Åとする。
【００２９】
この陽極酸化工程においては、電解溶液として、３％の酒石酸を含んだエチレングリコール溶液をアンモニア水で中和したものを用いる。この電解溶液中において、白金を陰極、アルミニウム膜を陽極として、両電極間に電流を流すことによって陽極酸化膜が形成される。
【００３０】
この工程で形成される陽極酸化膜１０８、１０９は、緻密で強固な膜質を有している。この陽極酸化工程における膜厚の制御は、印加電圧により行うことができる。
【００３１】
上記工程においては、電解溶液がゲイト電極１０６の側面のみに接触するので、その上面には陽極酸化膜は形成されない。こうして図１（Ｂ）に示す状態を得る。
【００３２】
次にＰ（リン）のドーピングを行うことにより、ソース領域１１０、チャネル領域１１１、ドレイン領域１１２の形成を行う。ここでは、ドーピング手段としてプラズマドーピング法を用いる。こうして図１（Ｃ）に示す状態を得る。
【００３３】
なお、Ｎチャネル型の薄膜トランジスタを作製するためにＰのドーピングを行う例を示すが、Ｐチャネル型の薄膜トランジスタを作製するのであれば、Ｂ（ボロン）のドーピングを行う。
【００３４】
なお、ドーピング工程において、試料を加熱または不可避に加熱されてしまう状況が生じるが、アルミニウムの耐熱性の観点から、試料温度を４００℃以下とするように努めることが重要である。試料温度が４００℃を超えた場合、ヒロック（及びウィスカー（両者区別は厳密なものではない））の発生が顕在化するので注意が必要である。
【００３５】
ドーピング工程の終了後、レーザー光の照射を行い、ドーパントの活性化とドーピングが行われた領域の活性化とを同時に行う。
【００３６】
次に第１の層間絶縁膜として、窒化珪素膜１１３をプラズマＣＶＤ法により２０００Åの厚さに成膜する。（図２（Ａ）参照）
【００３７】
さらに第２の層間絶縁膜としてポリイミドでなる膜１１４をスピンコート法によって成膜する。層間絶縁膜としてポリイミドを利用した場合、その表面を平坦なものとすることができる。
【００３８】
そしてソース及びドレイン領域に対してのコンタクトホール１１５、１１６の形成を行う。こうして図２（Ａ）に示す状態を得る。
【００３９】
さたにチタン膜とアルミニウム膜とチタン膜との積層膜をスパッタ法で成膜し、これをパターニングすることにより、ソース電極１１７とドレイン電極１１８を形成する。こうして図２（Ｂ）に示す状態を得る。
【００４０】
さらに第３の層間絶縁膜１１９をポリイミドでもって形成する。そしてドレイン電極１１８に対するコンタクトホールの形成を行い、ＩＴＯでなる画素電極１２０を形成する。こうして図２（Ｃ）に示す状態を得る。
【００４１】
最後に水素雰囲気中での加熱処理を施すことにより、活性層中の欠陥の補償を行い、薄膜トランジスタを完成させる。
【００４２】
〔実施例２〕
本実施例は実施例１に示す作製工程と同時に行われるもので、画素マトリクス部の周辺に形成される周辺駆動回路に配置される薄膜トランジスタの作製工程を示す。本実施例においてもＮチャネル型の薄膜トランジスタを作製する工程を示す。
【００４３】
本実施例で示す薄膜トランジスタの作製工程は、図１に示す工程まで実施例１に示すものと同じである。（勿論、配線パターンの違いや活性層パターンの寸法の違いは存在する）
【００４４】
まず、実施例１に示す工程に従って、図１（Ｃ）に示す状態を得る。次に図３（Ａ）に示すように、第１の層間絶縁膜として窒化珪素膜１１３を成膜する。
【００４５】
さらに第２の層間絶縁膜としてポリイミドでなる層１１４を形成する。次にコンタクトホール３０１、３０２、３０３の形成を行う。
【００４６】
この際、ゲイト電極１０６の上面には陽極酸化膜が形成されていない（窒化珪素膜が成膜されている）ので、３０２で示されるコンタクトホールの形成を容易に行うことができる。
【００４７】
本実施例に示す構成においては、ドライエッチング法を用いて、３０１、３０２、３０３で示されるコンタクトホールを同時に形成する。こうして図３（Ａ）に示す状態を得る。
【００４８】
次にチタン膜とアルミニウム膜とチタン膜とでなる３層膜をスパッタ法で成膜する。さらに、これをパターニングすることにより、ソース電極３０４、ゲイト引出し電極３０５、ドレイン電極３０６を形成する。こうして図３（Ｂ）に示す状態を得る。
【００４９】
この後、実施例１の場合と同様に水素化工程が施され、薄膜トランジスタを完成させる。
【００５０】
ここでは、Ｎチャネル型の薄膜トランジスタを作製する工程を示した。一般に周辺駆動回路には、Ｎチャネル型の薄膜トランジスタとＰチャネル型の薄膜トラランジスタとが相補型に構成されたものが配置される。
【００５１】
〔実施例３〕
本実施例は、チャネル領域とドレイン領域との間に抵濃度不純物領域を配置した薄膜トランジスタの作製工程を示す。
【００５２】
図４及び図５に本実施例の薄膜トランジスタの作製工程を示す。まず、ガラス基板４０１上に図示しない下地膜を成膜する。さらに非晶質珪素膜を成膜し、レーザー光の照射により結晶化させる。こうして結晶性珪素膜を得る。
【００５３】
次に得られた結晶性珪素膜をパターニングして、４０２で示される薄膜トランジスタの活性層を形成する。
【００５４】
さらにゲイト絶縁膜として機能する酸化珪素膜４０３を成膜する。酸化珪素膜４０３を成膜した後、アルミニウム膜４０４を成膜する。
【００５５】
次にアルミニウム膜上に窒化珪素膜４０５を成膜する。こうして図４（Ａ）に示す状態を得る。
【００５６】
図４（Ａ）に示す状態を得たら、パターニングを施すことにより、４０６で示されるアルミニウムパターンを得る。このアルミニウムパターンが後に形成されるゲイト電極の基のパターンとなる。
【００５７】
ここで、４０７が残存した窒化珪素膜パターンである。こうして図４（Ｂ）に示す状態を得る。
【００５８】
この状態において、アルミニウムパターン４０６を陽極とした陽極酸化を行い、陽極酸化膜４０９、４１０を形成する。
【００５９】
ここでは、電解溶液として、３％のシュウ酸水溶液を用いる。この工程で形成される陽極酸化膜は、多孔質状（ポーラス状）を有している。この陽極酸化膜は、その成長距離を数μｍとすることができる。この成長距離は陽極酸化時間によって制御することができる。こうして図４（Ｃ）に示す状態を得る。
【００６０】
この状態において、残存した４０８で示されるパターンがゲイト電極となる。
【００６１】
次に再度の陽極酸化を行う。ここでは、実施例１で示した緻密な膜質を有する陽極酸化膜の形成条件でもって陽極酸化を行う。こうして、図５（Ａ）の４１１および４１２で示される緻密な膜質を有する陽極酸化膜の形成が行われる。
【００６２】
ここでは、この緻密な膜質を有する陽極酸化膜４１１と４１２の膜厚を５００Åとする。この緻密な膜質を有する陽極酸化膜は、ゲイト電極４０８の側面において選択的に形成される。これは、ゲイト電極４０８の上面には窒化珪素膜４０７が存在しているからである。また、多孔質の陽極酸化膜４０９と４１０の内部に電解溶液が侵入するので、４１１、４１２で示されるような状態に緻密な膜質を有する陽極酸化膜が形成される。こうして図５（Ａ）に示す状態を得る。
【００６３】
次にＰのドーピングを行う。ここでは、プラズマドーピング法により、Ｐのドーピングを行う。このドーピングを行うことにより、図５（Ｂ）に示すように、ソース領域４１３、Ｉ型領域４１４、ドレイン領域４１５が自己整合的に形成される。
【００６４】
次に多孔質状の陽極酸化膜４０９、４１０を選択的に除去する。この工程においては、図５（Ｃ）に示すように除去される陽極酸化膜４０９、４１０の上部に存在した窒化珪素膜４０７の一部も同時に除去される。
【００６５】
そして、再度のＰのドーピングを行う。この工程では、前回のドーピング工程における条件より低ドーズ量でもってＰのドーピングを行う。この工程において、低濃度不純物領域４１６と４１８が自己整合的に形成される。またチャネル形成領域４１７が自己整合的に形成される。
【００６６】
低濃度不純物領域４１６、４１８は、ソース領域４１３やドレイン領域４１５に比較して、そこに含まれるＰ（リン）元素の濃度は小さい。
【００６７】
一般に４１８で示されるドレイン領域側の低濃度不純物領域が、ＬＤＤ（ライトドープドレイン）領域と称されている。
【００６８】
図５（Ｃ）に示す状態を得たら、レーザー光の照射を行うことにより、ドーピングがなされた領域のアニールを行う。
【００６９】
本実施例に示す構成においては、ゲイト電極（およびそこから延在するゲイト線）の上面は窒化珪素膜により覆われ、またその側面は緻密な膜質を有する陽極酸化膜でもって覆われている。
【００７０】
このような構成とすることにより、不純物のドーピング工程やレーザー光の照射工程において、ゲイト電極の表面にヒロックやウィスカーが発生してしまうことを抑制することができる。
【００７１】
また、ゲイト電極（またはゲイト線）に対するコンタクトの形成が行いやすい構造とすることができる。
【００７２】
〔実施例４〕
本実施例は、ゲイト電極が活性層と基板との間にあるボトムゲイト型と呼ばれる構成の薄膜トランジスタに関する。
【００７３】
図６、図７に本実施例の作製工程を示す。まず６０１で示されるガラス基板上にアルミニウム膜６０２を３０００Åの厚さにスパッタ法で成膜する。このアルミニウム膜が後にゲイト電極を構成することになる。
【００７４】
アルミニウム膜６０２を成膜したら、その上に窒化珪素膜６０３を５００Åの厚さにプラズマＣＶＤ法でもって成膜する。こうして図６（Ａ）に示す状態を得る。
【００７５】
次にパターニングを施すことにより、ゲイト電極６０４を得る。６０５で示されるのは、ゲイト電極６０４上に残存した窒化珪素膜である。こうして図６（Ｂ）に示す状態を得る。
【００７６】
次にゲイト電極６０４を陽極とした陽極酸化を行うことにより、６０６と６０７で示される緻密な膜質を有する陽極酸化膜を５００Åの厚さに形成する。
【００７７】
この工程においては、窒化珪素膜６０５が存在する関係で、ゲイト電極６０４の側面においてのみ陽極酸化膜が形成される。こうして図６（Ｃ）に示す状態を得る。
【００７８】
次にゲイト絶縁膜として機能する酸化珪素膜６０８を１０００Åの厚さにプラズマＣＶＤ法でもって成膜する。さらに活性層を構成するための図示しない非晶質珪素膜をプラズマＣＶＤ法でもって５００Åの厚さに成膜する。そしてこの非晶質珪素膜にレーザー光の照射を行うことにより、図示しない結晶性珪素膜を得る。
【００７９】
図示しない結晶性珪素膜を得たら、それをパターニングすることにより、６０９、６１０、６１１で示される領域でなる活性層パターンを形成する。
【００８０】
そしてゲイト電極６０４をマスクとして基板６０１の裏面側から露光を行うことにより、６１２で示されるレジストマスクを形成する。（図６（Ｄ）参照）
【００８１】
この状態において、Ｐのドーピングをプラズマドーピング法でもって行う。このドーピング工程におい、ソース領域６０９、ドレイン領域６１１、チャネル領域６１０が自己整合的に形成される。こうして図６（Ｄ）に示す状態を得る。
【００８２】
上記ドーピング工程の終了後、レーザー光の照射を行うことにより、ドーピングされた元素の活性化と被ドーピング領域のアニールとを行う。
【００８３】
次に第１の層間絶縁膜６１６として窒化珪素膜をプラズマＣＶＤ法でもって２０００Åの厚さに成膜し、さらに第２の層間絶縁膜６１３をポリイミドでもって形成する。こうして図７（Ａ）に示す状態を得る。
【００８４】
次にコンタクトホールの形成を行い、ソース電極６１４、ドレイン電極６１５を形成する。そして最後に水素化を行う。
【００８５】
また図示されていないが、他部において、ゲイト電極６０４から延在した配線の上部にコンタクトホールを形成し、ゲイト電極６０４へのコンタクトが形成される。こうして図７（Ｂ）に示す状態を得る。
【００８６】
本実施例に示す構成においても、ゲイト電極６０４の側面には陽極酸化膜が形成されていることにより、ヒロックやウィスカーの発生が防止され、その上面は窒化珪素膜が形成されていることにより、ヒロックやウィスカーの発生が防止される。そしてゲイト電極の上面に窒化珪素膜が形成されていることにより、コンタクトホールの形成が容易なものとなっている。
【００８７】
〔実施例５〕
本実施例では、スカンジウムを0.18重量％含有したアルミニム膜中における不純物の濃度と発生するヒロックとの関係を示す。表１に示すのは、スパッタ法によって成膜された３０００Å厚のアルミニウム膜に対して、水素雰囲気中において３５０℃、１時間の加熱処理を施し、その表面を観察した場合のヒロックの高さと、膜中の不純物濃度との関係である。
【００８８】
【表１】
表１において、各サンプル間において、膜における不純物濃度が異なるのは、スパッタリング時における真空引きの時間、スパッタリング装置のチャンバーのクリーニングの有無、排気ポンプのメンテナンス等による違いを反映したものである。
【００９０】
ここで、ヒロックの高さは、断面ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）観察、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）観察によって調べたものである。また、不純物濃度はＳＩＭＳ（２次イオン分析方法）によって調べた最大値である。
【００９１】
表１を見れば明らかなように、膜中の酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）の濃度を下げることによって、ヒロックの発生を抑制することができる。
【００９２】
層間絶縁膜の膜厚等を考慮すると、ヒロックの高さが５００Å以下であれば、その存在を実用上許容することができる。
【００９３】
表１からはこの値を満足する条件として、酸素濃度が８×１０18個ｃｍ-3以下であり、かつ炭素濃度が５×１０18個ｃｍ-3以下であり、かつ窒素濃度が７×１０17個ｃｍ-3以下であればよいことが結論される。
【００９４】
なお、ＳＩＭＳ（２次イオン分析方法）は、膜の界面付近で実際と異なる値が計測されることがあるので注意が必要である。
【００９５】
〔装置の説明〕
本明細書で開示する発明を実施する場合に利用される装置について説明する。図８に装置の概要を示す。図８に示す装置は、連続的に複数の処理を試料を大気にさらさずに行うことができるマルチチャンバー形式を有している。各チャンバーには、必要とする排気装置が備えられており、気密性を保持できる構造となっている。
【００９６】
図８に示す装置において、８０４が基板搬入室、８０５が基板搬出室である。基板搬入室８０４には、カセット８１５の収納された複数の基板（試料）がカセット毎外部から搬入される。処理の終了した基板はカセット８１６に収納され、所定の枚数の処理が終了した時点でカセット８１６毎外部に取り出される。
【００９７】
８０１は基板搬送室であり、ロボットアーム８１４によって基板８００を必要とするチャンバーに搬送する機能を有している。
【００９８】
８０３はアルミニウムを成膜するためのスパッタリング機能を有するチャンバーである。このチャンバーには、クライオポンプを配置し、成膜されるアルミニウム膜中の不純物濃度を所定の値以下にする構成とする。
【００９９】
８０２は、コンタクトを形成する際に良好な電気的な接触を実現するために利用されるゲルマニウム膜（または錫膜）を成膜するためのスパッタリング装置である。このチャンバーにもクライオポンプを配置し、不純物の混入を極力防ぐ構成とする。
【０１００】
８０７は加熱処理を行うためのチャンバーである。ここでは、ランプ照射によって、加熱行う機能を有している。
【０１０１】
８０６は、窒化珪素膜を成膜するためのプラズマＣＶＤを行うための機能を有するチャンバーである。
【０１０２】
搬送室８０１と、各処理を行うための周辺部のチャンバーとの間には、８１０、８０９、８０８、８１３、８１２、８１１で示されるゲイトバルブ（開閉式の隔壁または仕切り）が配置されている。
【０１０３】
図８に示す装置を動作させる動作例を以下に示す。ここでは、アルミニウム膜の成膜、ゲルマニウム膜の成膜、加熱処理、窒化珪素膜の成膜を連続的に行う工程を示す。
【０１０４】
以下において、試料が通過するゲイトバルブ以外は全て閉鎖するものとする。まず、アルミニウム膜を成膜せんとする基板（試料）を複数枚カセット８１５に収納して、基板搬入室８０４に搬入する。次にロボットアーム８１４によって１枚の基板をチャンバー８０３に搬送する。
【０１０５】
チャンバー８０３においてアルミニウム膜の成膜が終了したら、基板をチャンバー８０６に搬送し、窒化珪素膜の成膜を行う。そして、基板搬出室８０５のカセット８１６に基板を収納して一連の工程が終了する。
【０１０６】
また、コンタクトホールの形成後にコンタクト用のアルミニウム膜を成膜する際には、チャンバー８０３におけるアルミニウム膜の形成後にチャンバー８０２においてゲルマニウム膜を成膜し、さらに加熱室８０７において加熱処理を施すことにより、リフローと呼ばれるコンタクトを形成するためのアニールを行う。
【０１０７】
リフローは、アルミニウムとゲルマニウムとが接触した部分で、融点が低下し、加熱処理によってアルミニウム膜中にゲルマニウムが拡散し、アルミニウムとコンタクトする電極（コンタクトホール底部に露呈している）との電気的接触を良好なものとする作用を有している。
【０１０８】
〔実施例６〕
本実施例は、アルミニウムの表面に酸化金属被膜を形成する方法として、陽極酸化ではなく、プラズマ酸化を利用する場合の例を示す。プラズマ酸化は、酸化性の減圧雰囲気中において、高周波放電を行うことによって形成することができる。
【０１０９】
〔実施例７〕
本明細書で開示する発明は、アクティブマトリクス型の構成を有した電気光学装置に応用することが可能である。電気光学装置としては、液晶表示装置、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置、ＥＣ（エレクトロクロミックス）表示装置などが挙げられる。
【０１１０】
また、応用商品としてはＴＶカメラ、パーソナルコンピュータ、カーナビゲーション、ＴＶプロジェクション、ビデオカメラ等が挙げられる。それら応用用途の簡単な説明を図９を用いて行う。
【０１１１】
図９（Ａ）はＴＶカメラであり、本体２００１、カメラ部２００２、表示装置２００３、操作スイッチ２００４で構成される。表示装置２００３はビューファインダーとして利用される。
【０１１２】
図９（Ｂ）はパーソナルコンピュータであり、本体２１０１、カバー部２１０２、キーボード２１０３、表示装置２１０４で構成される。表示装置２１０４はモニターとして利用され、対角十数インチもサイズが要求される。
【０１１３】
図９（Ｃ）はカーナビゲーションであり、本体２３０１、表示装置２３０２、操作スイッチ２３０３、アンテナ２３０４で構成される。表示装置２３０２はモニターとして利用されるが、地図の表示が主な目的なので解像度の許容範囲は比較的広いと言える。
【０１１４】
図９（Ｄ）はＴＶプロジェクションであり、本体２２０４、光源２４０２、表示装置２４０３、ミラー２４０４、２４０５、スクリーン２４０６で構成される。表示装置２４０３に映し出された画像がスクリーン２４０６に投影されるので、表示装置２４０３は高い解像度が要求される。
【０１１５】
図９（Ｅ）はビデオカメラであり、本体２５０１、表示装置２５０２、接眼部２５０３、操作ボタン２５０４、テープホルダー２５０５で構成される。表示装置２５０２に映し出された撮影画像は接眼部２５０３を通してリアルタイムに見ることができるので、使用者は画像を見ながらの撮影が可能となる。
【０１１６】
【発明の効果】
本明細書で開示する発明を利用することにより、アルミニウムである配線の耐熱性の問題を解決するととともに、かつ陽極酸化膜を形成した場合に問題となるコンタクトの形成を容易なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
【図２】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
【図３】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
【図４】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
【図５】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
【図６】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
【図７】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
【図８】 成膜装置の概要を示す図。
【図９】 液晶パネルを利用した装置の概要を示す図。
【符号の説明】
１０１ ガラス基板
１０２ 活性層（結晶性珪素膜）
１０３ ゲイト絶縁膜（酸化珪素膜）
１０４ アルミニウム膜
１０５ 窒化珪素膜
１０６ ゲイト電極
１０７ 残存した窒化珪素膜
１０８ 陽極酸化膜
１０９ 陽極酸化膜
１１０ ソース領域
１１１ チャネル領域
１１２ ドレイン領域
１１３ 第１の層間絶縁膜（窒化珪素膜）
１１４ 第２の層間絶縁膜（ポリイミドでなる層）
１１５ ソース領域へのコンタクトホール
１１６ ドレイン領域へのコンタクトホール
１１７ ソース電極
１１８ ドレイン電極
１１９ 第３の層間絶縁膜（ポリイミドでなる層）
１２０ 画素電極（ＩＴＯ電極）
Claims (14)
- アルミニウムを主成分とし、スカンジウムを少なくとも０．１８重量％含有する厚さ３０００Å以下の膜からなり、ソース配線とともに格子状に配置されたゲイト配線を有する半導体装置であって、
前記膜中における酸素濃度が８×１０１８個ｃｍ−３以下であり、かつ炭素濃度が５×１０１８個ｃｍ−３以下であり、かつ窒素濃度が７×１０１７個ｃｍ−３以下であり、
前記膜に３５０℃、１時間の加熱処理を施しても該膜のヒロック高さが５００Å以下となることを特徴とする半導体装置。 - アルミニウムを主成分とし、スカンジウムを少なくとも０．１８重量％含有する厚さ３０００Å以下の膜からなるゲイト電極を有する半導体装置であって、
前記膜中における酸素濃度が８×１０１８個ｃｍ−３以下であり、かつ炭素濃度が５×１０１８個ｃｍ−３以下であり、かつ窒素濃度が７×１０１７個ｃｍ−３以下であり、
前記膜に３５０℃、１時間の加熱処理を施しても該膜のヒロック高さが５００Å以下となることを特徴とする半導体装置。 - 珪素膜と、
前記珪素膜上に形成されたゲイト絶縁膜と、
前記ゲイト絶縁膜上に形成されたゲイト電極と、
前記珪素膜に接続されたソース電極及びドレイン電極とを有する半導体装置であって、
前記ゲイト電極はアルミニウムを主成分とし、スカンジウムを少なくとも０．１８重量％含有する厚さ３０００Å以下の膜からなり、
前記膜中における酸素濃度が８×１０１８個ｃｍ−３以下であり、かつ炭素濃度が５×１０１８個ｃｍ−３以下であり、かつ窒素濃度が７×１０１７個ｃｍ−３以下であり、
前記膜に３５０℃、１時間の加熱処理を施しても該膜のヒロック高さが５００Å以下となることを特徴とする半導体装置。 - ゲイト電極と、
前記ゲイト電極上に形成されたゲイト絶縁膜と、
前記ゲイト絶縁膜上に形成された珪素膜とを有する半導体装置であって、
前記ゲイト電極はアルミニウムを主成分とし、スカンジウムを少なくとも０．１８重量％含有する厚さ３０００Å以下の膜からなり、
前記膜中における酸素濃度が８×１０１８個ｃｍ−３以下であり、かつ炭素濃度が５×１０１８個ｃｍ−３以下であり、かつ窒素濃度が７×１０１７個ｃｍ−３以下であり、
前記膜に３５０℃、１時間の加熱処理を施しても該膜のヒロック高さが５００Å以下となることを特徴とする半導体装置。 - 珪素膜と、
前記珪素膜上に形成されたゲイト絶縁膜と、
前記ゲイト絶縁膜上に形成されたゲイト電極と、
前記珪素膜に接続されたソース電極及びドレイン電極とを有する半導体装置であって、
前記ゲイト電極はアルミニウムを主成分とし、スカンジウムを少なくとも０．１８重量％含有する厚さ３０００Å以下の膜からなり、
前記膜中における酸素濃度が８×１０１８個ｃｍ−３以下であり、かつ炭素濃度が５×１０１８個ｃｍ−３以下であり、かつ窒素濃度が７×１０１７個ｃｍ−３以下であり、
前記ソース電極及びドレイン電極それぞれは、チタン膜、アルミニウム膜、チタン膜の順に積層された積層膜からなり、
前記膜に３５０℃、１時間の加熱処理を施しても該膜のヒロック高さが５００Å以下となることを特徴とする半導体装置。 - 請求項１乃至５のうちいずれか一項において、前記アルミニウムを主成分とする膜の上面には窒化珪素膜が設けられていることを特徴とする半導体装置。
- 請求項６において、前記アルミニウムを主成分とする膜の側面にはアルミニウム酸化物被膜が設けられていることを特徴とする半導体装置。
- 請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載の半導体装置を有することを特徴とする液晶表示装置。
- 請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載の半導体装置を有することを特徴とするＥＬ（エレクトロルミネッセンス）装置。
- 請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載の半導体装置を有することを特徴とするＴＶカメラ表示装置。
- 請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載の半導体装置を有することを特徴とするパーソナルコンピュータ。
- 請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載の半導体装置を有することを特徴とするカーナビゲーションシステム。
- 請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載の半導体装置を有することを特徴とするＴＶプロジェクション装置。
- 請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載の半導体装置を有することを特徴とするビデオカメラ。
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