(57)【要約】【課題】成膜雰囲気中の不純物を十分に除去することが可能な半導体装置の製造装置を提供することを目的の一とする。または、引き回された排気管起因のパーティクルを十分に低減することができる半導体装置の製造装置を提供することを目的の一とする。または、このような製造装置を用いて、不純物が十分に低減され、欠陥の発生が抑制された薄膜を有する半導体装置を製造することを目的の一とする。【解決手段】排気管にラジカル発生器を接続し、ラジカル発生器により発生したラジカルを用いて排気管内の汚染物質を除去する。【選択図】図１
2010199497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバーと、
前記チャンバーに接続された第１の排気ポンプと、
前記第１の排気ポンプに接続された排気管と、
前記排気管に接続された第２の排気ポンプと、
前記排気管に接続されたラジカル発生器と、を有することを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記ラジカル発生器は、前記排気管内の水を除去するためのラジカルを発生させる機能を有することを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記ラジカル発生器は、フッ素ラジカルを発生させる機能を有することを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
前記排気管を加熱するための熱源を備えたことを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記第１の排気ポンプはターボポンプであることを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項６】
チャンバーと、前記チャンバーに接続された第１の排気ポンプと、前記第１の排気ポンプに接続された排気管と、前記排気管に接続された第２の排気ポンプと、前記排気管に接続されたラジカル発生器と、を有する半導体装置の製造装置の前記排気管内に、前記ラジカル発生器によって発生したラジカルを導入して、前記排気管内の水を除去した後、
前記チャンバー内に基板を導入し、
前記基板上に半導体層を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記ラジカル発生器によって発生したラジカルは、フッ素ラジカルを含むものであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項６または請求項７において、
前記ラジカルを導入する前、前記ラジカルを導入する際、または前記ラジカルを導入した後のいずれかにおいて、前記排気管を加熱することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野は、半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラズマＣＶＤ法は、原料ガスが供給されるチャンバー内に基板を保持し、高周波エネルギーによって原料ガスを励起して原料ガスのプラズマを発生させ、基板表面をそのプラズマに晒すことで、基板表面に薄膜を形成する技術である。
【０００３】
上記プラズマＣＶＤ法による半導体薄膜作製時の問題点としては、パーティクルの付着に起因する膜欠陥の発生や、成膜雰囲気に起因する不純物の増加などが知られている。
【０００４】
パーティクルの発生を防止するためには、定期的なチャンバークリーニングが必須である。しかし、チャンバークリーニングのみではパーティクルの発生を完全に防ぐことは難しい。これは、チャンバー以外からもパーティクルが発生しうることに起因している。チャンバー以外のパーティクル発生源としては、例えば、排気系における排気ポンプなどがある。
【０００５】
このような排気系に起因するパーティクルの問題に対してはいくつかのアプローチがある。例えば、外部で発生させたラジカルを排気ポンプに導入し、ターボポンプ周辺から発生するパーティクルの発生を抑制する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１３１７５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のように、排気系に起因するパーティクルの発生防止という観点からは、一定の技術が提案されている。しかしながら、このような方法の目的とするところは、あくまでもパーティクル発生の抑制であって、成膜雰囲気中における酸素などの不純物（汚染元素）除去を目的とするものではない。
【０００８】
また、プラズマＣＶＤ装置はいわゆるクリーンルームに設置されるが、クリーンルーム内に可動部を有する排気ポンプを配置することは温度管理などの問題から好ましくない。このため、排気ポンプを温度管理の条件が緩い領域に設けるべく、排気管を引き回すことがある。このような場合、上記提案の方法では、排気管起因のパーティクル発生を抑制することが困難であり、また、成膜雰囲気中の不純物を除去することが難しい。
【０００９】
上述の問題点に鑑み、本明細書等（少なくとも明細書、特許請求の範囲、および図面を含む）において開示する発明の一態様では、成膜雰囲気中の不純物を十分に除去することが可能な半導体装置の製造装置を提供することを目的の一とする。または、引き回された排気管起因のパーティクルを十分に低減することができる半導体装置の製造装置を提供することを目的の一とする。または、このような製造装置を用いて、不純物が十分に低減され、欠陥の発生が抑制された薄膜を有する半導体装置を製造することを目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
開示する発明の一態様は、排気管にラジカル発生器を接続し、ラジカル発生器により発生したラジカルを用いて排気管内の汚染物質を除去することを特徴としている。ここで上記の汚染物質には、排気管内の堆積物や成膜雰囲気中の不純物をはじめとする各種汚染物質が含まれる。
【００１１】
開示する発明の一態様である半導体装置の製造装置は、チャンバーと、前記チャンバーに接続された第１の排気ポンプと、前記第１の排気ポンプに接続された排気管と、前記排気管に接続された第２の排気ポンプと、前記排気管に接続されたラジカル発生器と、を有することを特徴としている。
【００１２】
上記において、前記ラジカル発生器は、前記排気管内の水を除去するためのラジカルを発生させる機能を有することが好ましい。また、前記ラジカル発生器は、フッ素ラジカルを発生させる機能を有することが好ましい。
【００１３】
また、上記において、前記排気管を加熱するための熱源を備えていても良い。また、前記第１の排気ポンプはターボポンプとするのが好ましい。なお、上記の一態様は、排気管の長さが１メートル以上の場合や、排気系が屈曲部を有する場合などには、特に有効である。
【００１４】
開示する発明の一態様である半導体装置の製造方法は、チャンバーと、前記チャンバーに接続された第１の排気ポンプと、前記第１の排気ポンプに接続された排気管と、前記排気管に接続された第２の排気ポンプと、前記排気管に接続されたラジカル発生器と、を有する半導体装置の製造装置の前記排気管内に、前記ラジカル発生器によって発生したラジカルを導入して、前記排気管内の水を除去した後、前記チャンバー内に基板を導入し、前記基板上に半導体層を形成することを特徴としている。
【００１５】
上記において、前記ラジカル発生器によって発生したラジカルは、フッ素ラジカルを含むものであることが好ましい。また、前記ラジカルを導入する前、前記ラジカルを導入する際、または前記ラジカルを導入した後のいずれかにおいて、前記排気管を加熱することが好ましい。
【００１６】
なお、上記において、半導体装置の製造装置は、プラズマＣＶＤ装置に限定して解釈する必要はない。上記一態様の特徴は、排気管にラジカル発生器を接続する点にあるから、排気系を有する装置であれば、いかなるものに対しても適用が可能である。例えば、スパッタリング装置や真空蒸着装置などに対して適用しても良い。
【発明の効果】
【００１７】
排気管にラジカル発生器を接続することで、排気管に起因する汚染物質（水などの不純物を含む）を低減することができる。また、引き回された排気管を使用する場合であっても、これに起因する汚染物質の発生を抑制することができる。また、このような装置を用いて半導体装置を製造することで、不純物が十分に低減され、欠陥の発生が抑制された薄膜を有する半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】半導体装置の製造装置について説明する図である。
【図２】半導体装置の製造装置について説明する図である。
【図３】半導体装置の製造装置について説明する図である。
【図４】半導体装置の製造方法について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定されず、本明細書等において開示する発明の趣旨から逸脱することなく形態および詳細を様々に変更し得ることは当業者にとって自明である。また、異なる実施の形態に係る構成は、適宜組み合わせて実施することが可能である。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を用い、その繰り返しの説明は省略する。また、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指すものとする。
【００２０】
（実施の形態１）
本実施の形態では、開示する発明の一態様である半導体装置の製造装置について、図１を参照して説明する。図１には、半導体装置の製造装置の一例としてのプラズマＣＶＤ装置を示す。なお、プラズマＣＶＤ装置はあくまで一例に過ぎず、他の装置に発明の一態様を適用しても良い。
【００２１】
図１に示すプラズマＣＶＤ装置は、少なくとも、チャンバー１００、第１の排気ポンプ１０２、第２の排気ポンプ１０４、第１の排気ポンプと第２の排気ポンプに接続された排気管１０６、排気管１０６に接続されたラジカル発生器１０８を含む。
【００２２】
チャンバー１００は、アルミニウムやステンレス（ＳＵＳ）などの材質で形成される。これは、その表面を電解研磨することにより、酸素や水などの半導体に対する汚染物質の吸着性を小さくすることができるためである。また、気孔が極めて少なくなるように処理されたセラミックス等の材料を内部の部材として用いても良い。この場合、中心線平均粗さが３ｎｍ以下程度の表面平滑性を有するものとすることが好ましい。もちろん、この事情が許す場合には、他の材質を用いてチャンバー１００を形成しても良い。
【００２３】
チャンバー１００は、その内部に電極１１０および電極１１２を有している。図１に示す例では、電極１１０が高周波電源１１４と接続されており、電極１１２が接地されているが、開示する発明の一態様をこれに限定して解釈する必要はない。必要とする機能に応じて、電極と電源との接続関係を適宜変更することができる。電極１１０および電極１１２の材質については、プラズマダメージに耐えうる材質であれば特に限定はない。例えば、アルミニウムの合金（アルミニウムとマグネシウムの合金）などを用いることができる。なお、プラズマＣＶＤ装置以外の装置の場合、電極および電源を上記の構成に限定する必要はない。
【００２４】
また、チャンバー１００には、反応ガスを導入するためのガス供給機構１１６が接続されている。ガス供給機構１１６によって供給するガスの種類には、特に限定はないが、例えばシリコン系の薄膜を形成する場合には、シランなどのシリコンを構成元素として含むガスを供給することができる機構とすることが好ましい。
【００２５】
第１の排気ポンプ１０２は、チャンバー１００内を減圧する機能を有する。半導体装置の生産性の向上や、成膜雰囲気中の汚染物質低減などの観点からは、第１の排気ポンプ１０２の排気能力はある程度高いことが好ましい。例えば、第１の排気ポンプ１０２は、１０ｌ／ｓｅｃ以上の排気能力を持つ排気ポンプとすると良い。このような排気ポンプの例としては、ターボポンプ（またはターボ分子ポンプ：ＴＭＰ）などがある。もちろん、第１の排気ポンプ１０２はこれに限定されず、各種排気ポンプを用いることができる。また、第１の排気ポンプ１０２の排気能力は上述のものに限定されず、チャンバー１００の容積に応じて適宜変更することができる。
【００２６】
第２の排気ポンプ１０４については、その構成に特に限定はないが、第１の排気ポンプ１０２と第２の排気ポンプ１０４とを接続する排気管１０６内の雰囲気を減圧下に保つ機能を有することが好ましい。また、第１の排気ポンプ１０２の排気側の圧力（負圧）を一定以下にする機能を持つとより好ましい。例えば、メカニカルポンプ（メカニカルブースターポンプ：ＭＢＰ）とドライポンプ（ＤＰ）とを組み合わせて、第２の排気ポンプ１０４として用いることができる。もちろん、第２の排気ポンプ１０４はこれに限定されず、各種排気ポンプを用いることができる。
【００２７】
第１の排気ポンプ１０２と第２の排気ポンプ１０４とを接続する排気管１０６にはラジカル発生器１０８が接続されている。ここで、排気管１０６にラジカル発生器を接続するのは、特に、排気管１０６に起因する汚染物質の発生を抑制するためである。
【００２８】
排気管１０６から発生しうる汚染物質としては、ある程度の大きさを持った汚染物質（マクロな汚染物質と呼ぶ）と、原子レベルの大きさの汚染物質（ミクロな汚染物質と呼ぶ）が考えられる。マクロな汚染物質としては例えば、成膜工程によって堆積した堆積物の剥離などに起因するパーティクルなどがある。ミクロな汚染物質としては例えば、排気管内に付着した水の蒸発に起因する酸素などがある。
【００２９】
通常、成膜時におけるミクロな汚染物質の除去は、半導体に対して汚染物質となりにくい気体（例えば窒素など）をチャンバーに流し続けることで実現される。しかし、このような手段では、雰囲気中の汚染物質除去には限界がある。これは、チャンバー内の気圧と排気管内の気圧との差にによって排気管からチャンバーへと大気成分が逆流し、汚染物質がチャンバー内に侵入することに起因するものと考察される。
【００３０】
本件発明者らはこの点に着目し、排気管内の大気成分などを積極的に除去することで、成膜雰囲気中のミクロな汚染物質の除去を実現した。すなわち、ラジカル発生器１０８により発生したラジカルを排気管１０６に導入して排気管１０６内の雰囲気の清浄化を行った。ここで、ラジカルの種類に特に限定はないが、フッ素ラジカルを用いる場合には上記のミクロな汚染物質を十分に除去することができるため、好適である。
【００３１】
なお、上記ラジカルによって、排気管１０６内に堆積した物質をエッチング除去することが可能である。つまり、排気管１０６に起因するマクロな汚染物質をも除去することができる。この点について、開示する発明の一態様は、排気管１０６が比較的長く引き回される場合に特に効果的である。具体的には、排気管の長さが１ｍ以上である場合に特に効果的である。排気管１０６が長くなるにつれてラジカルによるエッチング性能は低下するから、排気管１０６全体をクリーニングするためには、排気管１０６にラジカル発生器を直接接続することが重要になるのである。同様に、排気系（特に、排気管１０６よりチャンバー１００側の排気系）に屈曲部（曲がった部分、流れが滞る部分など）が存在する場合にも、開示する発明の一態様は効果的である。屈曲部においては、ラジカルが分子へと変化する確率が高まり、それ以降の汚染物質除去性能が低下するためである。なお、所定の長さを超える排気管１０６や、それ自体に多数の屈曲部を有する排気管１０６を用いる場合には、排気管１０６にラジカル発生器を直接接続する場合であっても汚染物質除去の効果が低下する場合がある。このような場合には、複数のラジカル発生器を排気管１０６に接続する構成としても良い。
【００３２】
なお、排気管１０６は、ステンレス（ＳＵＳ）などの材質で形成される。これは、加工性や強度を確保する必要があるためである。もちろん、この事情が許す限りにおいて、他の材質を用いて排気管１０６形成しても良い。
【００３３】
ラジカル発生器１０８の使用方法などについては特に限定されない。例えば、クリーニング工程のみにおいて稼働させて排気管１０６内の汚染物質を除去することも可能であるし、成膜工程において常に稼働させておいて、排気管１０６内の汚染物質を除去すると共に、排気管１０６への汚染物質の付着を防止することも可能である。
【００３４】
なお、ラジカル発生器１０８には、ラジカルの原料となるガスを導入するためのガス供給機構１１８が接続されている。ガス供給機構１１８によって供給するガスは、目的とするラジカルを発生させることが可能なガスであれば特に限定されない。フッ素ラジカルを発生させたい場合には、例えば、ＮＦ３、ＣＯＦ２、Ｃ２Ｆ６、ＣＦ４、ＳＦ６などのガスを用いればよい。また、水蒸気などを用いて、水素のラジカルを発生させて用いても良い。このように、ガス以外の原料を用いてラジカルを発生させる場合には、ガス供給機構１１８は、ラジカルの原料を供給するものであればよい。この意味において、ガス供給機構１１８はその称呼に限定されない。
【００３５】
本実施の形態において示したように、排気管にラジカル発生器を接続することで、排気管に起因する汚染物質（水などの不純物を含む）を低減することができる。また、引き回された排気管を使用する場合であっても、これに起因する汚染物質の発生を抑制することができる。これによって、半導体装置の製造雰囲気を十分に清浄なものとすることができるため、不純物が十分に低減され、欠陥の発生が抑制された半導体装置を提供することが可能である。
【００３６】
なお、本実施の形態においては、半導体装置の製造装置の一例として、プラズマＣＶＤ装置について説明しているが、開示する発明の一態様はこれに限定されない。上記一態様の特徴は、排気管（特に、排気ポンプと排気ポンプとの間に存在する排気管）にラジカル発生器を接続する点にあるから、排気系を有する装置であれば、いかなるものに対しても適用が可能である。例えば、スパッタリング装置や真空蒸着装置などに対して適用しても良い。
【００３７】
（実施の形態２）
本実施の形態では、開示する発明の一態様である半導体装置の製造装置について、図２を参照して説明する。図２には、先の実施の形態において示したプラズマＣＶＤ装置の変形例を示す。
【００３８】
図２に示すプラズマＣＶＤ装置は、チャンバー１００、第１の排気ポンプ１０２、第２の排気ポンプ１０４、第１の排気ポンプと第２の排気ポンプに接続された排気管１０６、排気管１０６に接続されたラジカル発生器１０８を含む。また、排気管１０６には加熱機構２００が設けられている。つまり、先の実施の形態において示したプラズマＣＶＤ装置と、本実施の形態に示すプラズマＣＶＤ装置との相違点の一は、加熱機構２００の有無にある。チャンバー１００、第１の排気ポンプ１０２、第２の排気ポンプ１０４、排気管１０６、ラジカル発生器１０８などの詳細については、先の実施の形態を参照することができるため、ここでは説明を省略する。
【００３９】
加熱機構２００は、排気管１０６を加熱することができればよく、その構成は特に限定されない。例えば、電流によって熱を発生させる電気ヒーターを用いることができる。より具体的には、例えば、電熱線などの抵抗加熱体をゴムやシリコーンなどの絶縁材料に埋め込んで、排気管１０６の外周に配置する構成とすることができる。または、排気管１０６の内部に電気ヒーターを配置しても良い。
【００４０】
このような加熱機構２００を有することで、開示する発明の一態様による効果をより顕著なものとすることができる。つまり、加熱機構２００を有することにより、熱による汚染物質除去の効果と、ラジカルによる汚染物質除去の効果を併せて得ることができるのである。さらに、熱によって排気管１０６を加熱して汚染物質を除去されやい状態とした上でラジカルを導入することにより、ラジカルによる汚染物質除去の効果をより高めることができる。これらの効果は、ラジカル発生器のみを有する場合では得ることができない効果といえる。
【００４１】
また、上述のように加熱機構２００を有することで、ラジカルによる汚染物除去の効果を高めることができるため、排気管１０６をより長くすることが可能である。つまり、装置の配置に係る自由度をより一層高めることができる。
【００４２】
なお、加熱機構２００の使用方法などについては、特に限定されない。例えば、クリーニング工程において稼働させて排気管１０６内の汚染物質を除去することが可能であるし、成膜工程において常に稼働させておいて、排気管１０６内の汚染物質を除去すると共に、排気管１０６への汚染物質の付着を防止することも可能である。いずれにしても、ラジカル発生器との組み合わせによって生じる効果は、ラジカル発生器による汚染物質除去の効果をさらに向上させるものであって、有用なものであるといえよう。
【００４３】
本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。
【００４４】
（実施の形態３）
本実施の形態では、開示する発明の一態様である半導体装置の製造装置について、図３を参照して説明する。図３には、先の実施の形態において示したプラズマＣＶＤ装置の変形例を示す。
【００４５】
図３に示すプラズマＣＶＤ装置は、チャンバー１００、第１の排気ポンプ１０２、第２の排気ポンプ１０４、第１の排気ポンプと第２の排気ポンプに接続された排気管１０６、排気管１０６に接続されたラジカル発生器１０８を含む。また、チャンバー１００とラジカル発生器１０８を接続する排気管３００が設けられている。つまり、先の実施の形態において示したプラズマＣＶＤ装置と、本実施の形態に示すプラズマＣＶＤ装置との相違点の一は、排気管３００の有無にある。チャンバー１００、第１の排気ポンプ１０２、第２の排気ポンプ１０４、排気管１０６、ラジカル発生器１０８などの詳細については、先の実施の形態を参照することができるため、ここでは説明を省略する。
【００４６】
なお、本実施の形態においては、先の実施の形態で示した加熱機構２００を設けていない。しかし、開示する発明の一態様はこれに限定して解釈されず。加熱機構２００を併せて設けた構成としても良い。
【００４７】
排気管３００の材質は、排気管１０６に準ずるものとすることができる。例えば、ステンレス（ＳＵＳ）などの材質を用いることができる。これは、排気管１０６の場合と同様に、加工性や強度に対する要求があるためである。この事情が許す限りにおいて、他の材質を用いて形成しても良いことは言うまでもない。
【００４８】
このような排気管３００を有することで、外部で発生させたラジカルを用いて排気管１０６内の汚染物質の除去が可能であり、併せて、チャンバー１００内のクリーニングが可能になる。これにより、チャンバー１００のクリーニングと、排気管１０６内の汚染物質の除去をより効率的に行うことが可能になる。
【００４９】
なお、チャンバー１００のクリーニングのタイミングは、特に限定されない。例えば、成膜工程毎にクリーニングを行っても良いし、成膜工程を所定の回数だけ行った後にクリーニングを行っても良い。また、チャンバー１００のクリーニング工程と、排気管１０６内の汚染物質の除去工程は別に行うことが好ましいが、同時に行っても良い。
【００５０】
本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。
【００５１】
（実施の形態４）
本実施の形態では、開示する発明の一態様である半導体装置の製造装置を用いた半導体装置の製造方法の一例として、薄膜トランジスタの作製方法について図４を参照して説明する。
【００５２】
はじめに、基板４００を用意する（図４（Ａ）参照）。使用することができる基板に大きな制限はないが、少なくとも、後の加熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有していることが必要となる。例えば、基板４００としてガラス基板を用いる場合には、歪み点が５００℃以上のものを用いると良い。ガラス基板には、通常、アルミノシリケートガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラスなどのガラス材料が用いられている。
【００５３】
なお、上記のガラス基板に代えて、セラミック基板、石英基板、サファイア基板などの絶縁体でなる基板を用いても良い。他にも、結晶化ガラスなどを用いることができる。また、シリコン基板をはじめとする半導体基板の表面を絶縁材料で被覆したものや、金属材料からなる金属基板などの表面を絶縁材料で被覆したものを用いても良い。作製工程の加熱処理に耐えられるのであれば、プラスチック基板などを用いることもできる。
【００５４】
なお、図４には示していないが、基板４００上に下地となる絶縁層を形成しても良い。このような絶縁層を設けることにより、基板４００に不純物（アルカリ金属やアルカリ土類金属など）が含まれる場合であっても、当該不純物が半導体層へ拡散することを防止できる。絶縁層は単層構造としても良いし積層構造としても良い。絶縁層を構成する材料としては、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコンなどを挙げることができる。又は、上記絶縁材料（酸化シリコンなど）にフッ素や塩素などのハロゲン元素を添加した材料を用いても良い。この場合、ハロゲン元素によって不純物が固定されるため、不純物が半導体層へ拡散することを防止できる。
【００５５】
なお、本明細書等において、酸化窒化物とは、その組成において、窒素よりも酸素の含有量（原子数）が多いものを示し、例えば、酸化窒化シリコンとは、酸素が５０原子％以上７０原子％以下、窒素が０．５原子％以上１５原子％以下、シリコンが２５原子％以上３５原子％以下、水素が０．１原子％以上１０原子％以下の範囲で含まれるものをいう。また、窒化酸化物とは、その組成において、酸素よりも窒素の含有量（原子数）が多いものを示し、例えば、窒化酸化シリコンとは、酸素が５原子％以上３０原子％以下、窒素が２０原子％以上５５原子％以下、シリコンが２５原子％以上３５原子％以下、水素が１０原子％以上２５原子％以下の範囲で含まれるものをいう。但し、上記範囲は、ラザフォード後方散乱法（ＲＢＳ：Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ  Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）や、水素前方散乱法（ＨＦＳ：Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）を用いて測定した場合のものである。また、構成元素の含有比率の合計は１００原子％を超えない。
【００５６】
次に、基板４００上にゲート電極層４０２を形成し、該ゲート電極層４０２を覆うようにゲート絶縁層４０４を形成する（図４（Ｂ）参照）。
【００５７】
ゲート電極層４０２は、導電層を基板４００全面に形成した後、フォトリソグラフィ法を用いて、該導電層をエッチングすることにより形成することができる。ここで、ゲート電極層４０２にはゲート配線等、上記導電層によって形成される他の電極や配線を含めても良い。
【００５８】
ゲート電極層４０２を形成する際には、後に形成されるゲート絶縁層４０４の被覆性を向上し、段切れを防止するために、ゲート電極層４０２の端部がテーパー形状となるようエッチングするとよい。例えば、テーパー角が２０°以上９０°未満となるような形状とすることが好ましい。ここで、「テーパー角」とは、テーパー形状を有する層（ここでは、ゲート電極層４０２）を、断面方向（基板４００の表面と直交する面）から観察した際に、当該層の側面と底面がなす傾斜角をいう。つまり、ここでは、断面方向から観察した際のゲート電極層４０２の下端部の角度をいう。
【００５９】
ゲート電極層４０２は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）等の導電性材料で形成することが望ましい。なお、配線または電極としてアルミニウムを用いる場合、アルミニウム単体では耐熱性が低く、腐蝕しやすい等の問題点があるため、耐熱性導電性材料と組み合わせて形成することが好ましい。
【００６０】
上記の耐熱性導電性材料には、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、Ｎｄ（ネオジム）、スカンジウム（Ｓｃ）から選ばれた元素を含む金属、上述した元素を成分とする合金、上述した元素を組み合わせた合金、または上述した元素を成分とする窒化物などがある。これらの耐熱性導電性材料とアルミニウム（または銅）を積層させて、配線や電極を形成すればよい。
【００６１】
なお、ゲート電極層４０２を、液滴吐出法やスクリーン印刷法等を用いて基板４００上に選択的に形成することも可能である。
【００６２】
ゲート絶縁層４０４は、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウムまたは酸化タンタル等の材料を用いて形成することができる。また、これらの材料からなる膜を積層させて形成しても良い。これらの膜は、スパッタ法等を用いて厚さが５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下となるように形成すると好ましい。例えば、ゲート絶縁層４０４として、スパッタ法により酸化シリコン膜を１００ｎｍの厚さで形成することができる。スパッタ装置としては、先の実施の形態で示したように、排気管にラジカル発生器を備えた装置を用いると好適であるが、開示する発明の一態様はこれに限定されない。
【００６３】
次に、ゲート絶縁層４０４上に半導体層４０６および一導電型を付与する不純物元素が添加された半導体層４０８を順に形成する（図４（Ｃ）参照）。
【００６４】
半導体層４０６は、シリコンやゲルマニウム、酸化物半導体、有機半導体などの各種半導体材料を用いて形成することができる。ここでは、半導体層４０６として微結晶シリコンを用いる場合を例に挙げて説明する。
【００６５】
微結晶シリコンは、非晶質シリコンと結晶シリコン（単結晶、多結晶を含む）の中間的な構造の半導体であって、その結晶粒径が、おおよそ２ｎｍ以上１００ｎｍ以下のものをいう。微結晶シリコンは、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５２１ｃｍ−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５２１ｃｍ−１とアモルファスシリコンを示す４８０ｃｍ−１と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、ダングリングボンドを終端するために、水素またはハロゲンが１原子％以上含まれていても良い。
【００６６】
上記の微結晶シリコンを用いた半導体層４０６は、例えば、周波数が数十ＭＨｚ〜数百ＭＨｚの高周波プラズマＣＶＤ、周波数が１ＧＨｚ以上のマイクロ波プラズマＣＶＤなどを用いて形成することができる。原料ガスとしては、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４などに代表される珪素化合物を水素で希釈したものを用いることができる。前述の珪素化合物や水素に、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンから選ばれた一種または複数種の希ガス元素を添加しても良い。なお、半導体層４０６の厚さは、２ｎｍ以上５０ｎｍ以下、好ましくは、１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下とする。
【００６７】
ここで、上記のプラズマＣＶＤ装置として、先の実施の形態で示したプラズマＣＶＤ装置を用いると好適である。これにより、成膜雰囲気中の酸素などの汚染物質を十分に除去することができるため、良質な半導体層４０６を得ることができる。また、パーティクルの発生による膜欠陥の発生を十分に抑制することができる。また、排気管クリーニングのための分解清掃が不要になるため、半導体装置の生産性を向上させることができる。
【００６８】
半導体層４０８は、半導体層４０６と同様に形成することができる。ここで、ｎチャネル型の薄膜トランジスタを形成する場合には、添加する不純物元素として、例えば、リンを用いることができる。また、ｐチャネル型の薄膜トランジスタを形成する場合には、添加する不純物元素として、例えば、ボロンを用いることができる。半導体層４０８は、２ｎｍ以上５０ｎｍ以下（好ましくは１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下）程度の膜厚となるように形成すればよい。作製方法としては、原料ガスに上記の不純物元素を含有するガス（例えば、ＰＨ３やＢ２Ｈ６）を添加したプラズマＣＶＤ法等を用いることができる。
【００６９】
ここでも、先の実施の形態で示したプラズマＣＶＤ装置を用いると好適であるが、開示する発明の一態様はこれに限定されない。
【００７０】
次に、半導体層４０８上に選択的にマスクを形成し、該マスクを用いて半導体層４０６および半導体層４０８をエッチングして、島状の半導体層４１０および島状の半導体層４１２を形成する（図４（Ｄ）参照）。
【００７１】
そして、島状の半導体層４１０および島状の半導体層４１２と電気的に接続されたソース電極層４１４およびドレイン電極層４１６を形成する（図４（Ｂ）参照）。なお、ソース電極またはドレイン電極（ソース配線またはドレイン配線）の機能は、薄膜トランジスタの使用態様によっては入れ替わることがある。このため、電極（または配線）の機能は上記の称呼に限定して解釈されるものではない。また、ソース電極層４１４およびドレイン電極層４１６、にはソース配線や電源線等、上記導電層によって形成される他の電極や配線を含めても良い。
【００７２】
ソース電極層４１４およびドレイン電極層４１６は、導電層を全面に形成した後、フォトリソグラフィ法を用いて該導電層をエッチングすることにより形成することができる。なお、当該エッチングは、少なくとも島状の半導体層４１２の一部が併せてエッチングされるものであることが好ましい。これにより、島状の半導体層４１８および島状の半導体層４２０を形成することができる。なお、本実施の形態においては、上述のエッチングの際に、島状の半導体層４１０の一部が除去される場合について示しているが、開示する発明の一態様はこれに限定して解釈されない。所定の絶縁層を島状の半導体層４１０と島状の半導体層４１２の間に設けて、島状の半導体層４１０がエッチングされないようにすることも可能である。
【００７３】
ソース電極層４１４およびドレイン電極層４１６は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）等の導電性材料で形成することが望ましい。なお、配線または電極としてアルミニウムを用いる場合、アルミニウム単体では耐熱性が低く、腐蝕しやすい等の問題点があるため、耐熱性導電性材料と組み合わせて形成することが好ましい。
【００７４】
上記の耐熱性導電性材料には、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、Ｎｄ（ネオジム）、スカンジウム（Ｓｃ）から選ばれた元素を含む金属、上述した元素を成分とする合金、上述した元素を組み合わせた合金、または上述した元素を成分とする窒化物などがある。これらの耐熱性導電性材料とアルミニウム（または銅）を積層させて、配線や電極を形成すればよい。
【００７５】
なお、ソース電極層４１４およびドレイン電極層４１６を、液滴吐出法やスクリーン印刷法等を用いて選択的に形成することも可能である。この場合には、別途、島状の半導体層４１２をエッチングする工程が必要になる。
【００７６】
以上により、薄膜トランジスタを作製することができる。
【００７７】
本実施の形態では、半導体層４０６を形成する際に、先の実施の形態で示した半導体装置の製造装置を用いている。これにより、成膜雰囲気中の酸素などの汚染物質を十分に除去することができるため、良質な半導体層を備えた半導体装置を得ることができる。また、パーティクルの発生による膜欠陥の発生を十分に抑制することができるため、半導体装置の歩留まりが向上する。また、排気管クリーニングのための分解清掃が不要になるため、半導体装置の生産性を向上させることができる。
【００７８】
なお、本実施の形態においては、特に、半導体層４０６の形成の際に、上記の半導体装置の製造装置を用いているが、開示する発明の一態様はこれに限定して解釈されない。排気系を有する半導体装置の製造装置を用いる工程においては、適宜、上記の半導体装置の製造装置を用いることができる。
【００７９】
本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。
【符号の説明】
【００８０】
１００  チャンバー
１０２  第１の排気ポンプ
１０４  第２の排気ポンプ
１０６  排気管
１０８  ラジカル発生器
１１０  電極
１１２  電極
１１４  高周波電源
１１６  ガス供給機構
１１８  ガス供給機構
２００  加熱機構
３００  排気管
４００  基板
４０２  ゲート電極層
４０４  ゲート絶縁層
４０６  半導体層
４０８  半導体層
４１０  島状の半導体層
４１２  島状の半導体層
４１４  ソース電極層
４１６  ドレイン電極層
４１８  島状の半導体層
４２０  島状の半導体層
【図１】
2010199497.tif 000003
【図２】
2010199497.tif 000004
【図３】
2010199497.tif 000005
【図４】
2010199497.tif 000006