(57)【要約】【課題】絶縁膜の表面に成膜された半導体膜の膨れを抑止する。【解決手段】基板１を処理室１０の内部に収容する収容工程と、処理室１０の内部で、基板１に絶縁膜を成膜する第１成膜工程と、処理室１０の内部で、上記絶縁膜を覆うように半導体膜を成膜する第２成膜工程とを備える半導体膜の製造方法であって、上記第２成膜工程の前に行われ、処理室１０の内部に水素プラズマを発生させて、処理室１０の内部圧力を安定化させる圧力安定化工程を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理室の内部に収容する収容工程と、
上記処理室の内部で、上記基板に絶縁膜を成膜する第１成膜工程と、
上記処理室の内部で、上記絶縁膜を覆うように半導体膜を成膜する第２成膜工程とを備える半導体膜の製造方法であって、
上記第２成膜工程の前に行われ、上記処理室の内部に水素プラズマを発生させて、該処理室の内部圧力を安定化させる圧力安定化工程を備えていることを特徴とする半導体膜の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載された半導体膜の製造方法において、
上記絶縁膜は、窒化シリコン膜であることを特徴とする半導体膜の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載された半導体膜の製造方法において、
上記第１成膜工程及び上記第２成膜工程は、プラズマＣＶＤ法により行われることを特徴とする半導体膜の製造方法。
【請求項４】
処理室の内部にプラズマを発生させて、該処理室の内部に供給される原料ガスを励起することにより、上記処理室の内部に収容される基板の表面に絶縁膜及び半導体膜を順に積層して成膜する半導体膜の製造装置であって、
上記絶縁膜の表面に上記半導体膜を成膜する前に、上記処理室の内部で水素プラズマを発生させて、該処理室の内部圧力を安定化させる圧力安定化手段を備えていることを特徴とする半導体膜の製造装置。
【請求項５】
請求項４に記載された半導体膜の製造装置において、
上記絶縁膜は、窒化シリコン膜であることを特徴とする半導体膜の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体膜の製造方法及び製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、小型、薄型、軽量及び低消費電力であることを特徴としており、既にＯＡ機器やＡＶ機器など数多くの分野において、実用化が進んでいる。特に、画素ごとにスイッチング素子を備えるアクティブマトリクス型の液晶表示装置は、精細な動画表示が可能であり、種々のディスプレイとして利用されている。
【０００３】
液晶表示装置は、互いに対向するように配置されたアクティブマトリクス基板及び対向基板と、それら両基板の間に挟持された液晶層とを備えている。
【０００４】
アクティブマトリクス基板は、互いに平行に延びる複数のゲート線と、ゲート線と直交する方向に互いに平行に延びる複数のソース線と、ゲート線及びソース線の各交差部分にスイッチング素子として設けられた薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称する）と、各ＴＦＴに対応して一対のゲート線及び一対のソース線に囲まれた領域に設けられた画素電極とを備えている。また、各ゲート線の間には、互いに平行に延びる容量線が設けられている。
【０００５】
ＴＦＴは、ゲート線から側方に突出した突出部からなるゲート電極と、その上にゲート絶縁膜を介して設けられた半導体層と、その半導体層上にソース線から側方に突出した突出部からなるソース電極と、同じくその半導体層上にソース電極と対峙するように設けられ画素電極に接続されたドレイン電極とにより構成されている。
【０００６】
特許文献１には、上記ボトムゲート型のＴＦＴではないが、トップゲート型のＴＦＴにおいて、２層以上からなる層間絶縁膜の最上層の層間絶縁膜を堆積する前に４５０℃以上６５０℃以下の温度で水素プラズマ処理（アニール）することにより、層間絶縁膜の膜中に存在する欠陥等が減少して、ゲート電極とソース・ドレイン電極との間のリーク電流を低減することが可能な薄膜トランジスタの製造方法が記載されている。
【０００７】
ところで、液晶表示装置の製造において、絶縁膜や半導体膜を平行平板型のプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置を用いて成膜することがよく知られている。
【０００８】
このプラズマＣＶＤ装置は、処理室内に設けられた一対の平行平板電極の一方を接地されたグランド電極とし、他方を高周波電源に接続された高周波電極とし、この高周波電極に高周波を印加すると共に、両電極間に原料ガスを供給して、両電極間に形成したプラズマによって原料ガスを励起して成膜物質を生成させ、グランド電極上に載置されたガラス基板の表面に薄膜を析出させるものである。
【０００９】
実際に、ＴＦＴを製造するには、まず、ガラス基板上の基板全体に、金属膜をスパッタリング装置により成膜し、その後、フォトリソグラフィー技術（Photo Engraving Process、以下、「ＰＥＰ技術」と称する）によりパターン形成して、ゲート線、ゲート電極及び容量線等からなるゲート層を形成する。
【００１０】
次いで、ゲート層が形成されたガラス基板を上記プラズマＣＶＤ装置のグランド電極上に載置させた後、高周波電極に高周波を印加すると共に、処理室の内部に窒化シリコン膜を形成する原料ガスとして、モノシランガス、アンモニアガス及び窒素ガスを供給することにより、ガラス基板全体に、窒化シリコン膜からなるゲート絶縁膜を成膜する。
【００１１】
次いで、処理室の内部を真空引きして、残留した原料ガスを排気した後、水素ガスを供給して、処理室の内部圧力を安定させる。
【００１２】
次いで、高周波電極に高周波を印加すると共に、真性アモルファスシリコン膜を形成する原料ガスとして、モノシランガス及び水素ガスを供給することにより、ガラス基板全体に、真性アモルファスシリコン膜を成膜する。
【００１３】
次いで、処理室の内部を真空引きして、残留した原料ガスを排気した後、高周波電極に高周波を印加すると共に、ｎ＋アモルファスシリコン膜を形成する原料ガスとして、モノシランガス、ホスフィンガス及び水素ガスを供給することにより、ガラス基板全体に、ｎ＋アモルファスシリコン膜を成膜する。
【００１４】
次いで、ＰＥＰ技術によりゲート電極上に島状にパターン形成して、真性アモルファスシリコン層とｎ＋アモルファスシリコン層とからなる半導体層を形成する。
【００１５】
次いで、半導体層が形成されたゲート絶縁膜上の基板全体に、金属膜をスパッタリング装置により成膜し、その後、ＰＥＰ技術によりパターン形成して、ソース線、ソース電極及びドレイン電極からなるソース層を形成する。
【００１６】
次いで、ソース電極及びドレイン電極をマスクとして半導体層のｎ＋アモルファスシリコン層をエッチング除去することにより、チャネル部を形成する。
【００１７】
このようにして、ＴＦＴが製造される。
【特許文献１】特開平１１−３８８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、上記のようなＴＦＴの製造方法では、図３（ｂ）に示すように、真性アモルファスシリコン膜１４ａ及びｎ＋アモルファスシリコン層１４ｂからなる半導体膜が形成された段階で、ゲート絶縁膜１３と真性アモルファスシリコン膜１４ａとの界面で膜剥がれが発生して、真性アモルファスシリコン膜１４ａ及びｎ＋アモルファスシリコン層１４ｂが部分的にドーム状に膨れたバブリング領域１５が形成されることがある。
【００１９】
ここで、図３（ａ）は、周端部分にバブリング領域１５が形成された基板１’（例えば、マザーガラス）の平面模式図である。
【００２０】
このドーム状に形成された半導体膜（バブリング領域１５）が剥がれると、上記ドレイン電極と、ガラス基板１１及びゲート絶縁膜１３の間に介在するゲート層（不図示）との間で短絡が発生して、画像表示時に輝点として検出され、液晶表示装置が不良品となる恐れがある。
【００２１】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、絶縁膜の表面に成膜された半導体膜の膨れを抑止することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、半導体膜の成膜する前に、水素ガスを用いるのではなく水素プラズマを用いて、処理室の内部圧力を安定化するようにしたものである。
【００２３】
具体的に、本発明に係る半導体膜の製造方法は、基板を処理室の内部に収容する収容工程と、上記処理室の内部で、上記基板に絶縁膜を成膜する第１成膜工程と、上記処理室の内部で、上記絶縁膜を覆うように半導体膜を成膜する第２成膜工程とを備える半導体膜の製造方法であって、上記第２成膜工程の前に行われ、上記処理室の内部に水素プラズマを発生させて、該処理室の内部圧力を安定化させる圧力安定化工程を備えていることを特徴とする。
【００２４】
上記の方法によれば、処理室の内部で水素プラズマを発生させて、処理室の内部圧力を安定化させるので、その水素プラズマのプラズマ熱によって、基板の温度低下が抑止される。そのため、絶縁膜が例えば窒化シリコンである場合には、基板上の窒化シリコン中に含まれる水素結合が切断され難くなるので、水素ガスの発生が抑止される。
【００２５】
これとは反対に、水素ガスを用いて処理室の内部圧力を安定化させる場合には、基板温度が低下してしまい、基板上の窒化シリコン膜中に含まれる水素結合が切断され易い状態になる。そのため、半導体膜を成膜中に水素結合が切断されて、水素ガスが発生することにより、半導体膜がドーム状に膨れてしまうと考えられる。
【００２６】
このように、本発明では水素プラズマを用いて処理室の内部圧力を安定化させるので、水素ガスの発生が抑止される。そのため、絶縁膜と半導体膜との界面において、水素ガスの発生に起因する膜剥がれが発生しないことになる。これにより、絶縁膜の表面に成膜された半導体膜の膨れが抑止される。
【００２７】
上記絶縁膜は、窒化シリコン膜であってもよい。
【００２８】
上記の方法によれば、絶縁膜が窒化シリコン膜により構成されるので、基板上の窒化シリコン中に含まれる水素結合が切断され難くなり、半導体膜を成膜中に水素ガスの発生が抑止される。
【００２９】
上記第１成膜工程及び上記第２成膜工程は、プラズマＣＶＤ法により行われてもよい。
【００３０】
上記の方法によれば、絶縁膜及び半導体がプラズマＣＶＤ法により成膜されるので、例えば、処理室内に水素プラズマを発生させることが可能であり、容易に基板の温度低下が抑止される。
【００３１】
また、本発明に係る半導体膜の製造装置は、処理室の内部にプラズマを発生させて、該処理室の内部に供給される原料ガスを励起することにより、上記処理室の内部に収容される基板の表面に絶縁膜及び半導体膜を順に積層して成膜する半導体膜の製造装置であって、上記絶縁膜の表面に上記半導体膜を成膜する前に、上記処理室の内部で水素プラズマを発生させて、該処理室の内部圧力を安定化させる圧力安定化手段を備えていることを特徴とする。
【００３２】
上記の構成によれば、圧力安定化手段が、処理室の内部で水素プラズマを発生させて、処理室の内部圧力を安定化させるので、その水素プラズマのプラズマ熱によって、基板の温度低下が抑止される。そのため、絶縁膜が例えば窒化シリコンである場合には、基板上の窒化シリコン中に含まれる水素結合が切断され難くなるので、水素ガスの発生が抑止される。これにより、絶縁膜と半導体膜との界面において、水素ガスの発生に起因する膜剥がれが発生しないことになるので、絶縁膜の表面に成膜された半導体膜の膨れが抑止される。
【００３３】
上記絶縁膜は、窒化シリコン膜であってもよい。
【００３４】
上記の構成によれば、絶縁膜が窒化シリコン膜により構成されるので、基板上の窒化シリコン中に含まれる水素結合が切断され難くなり、半導体膜を成膜中に水素ガスの発生が抑止される。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の半導体膜の製造方法は、半導体膜の成膜する前に、水素プラズマを用いて処理室の内部圧力を安定化させるので、その水素プラズマのプラズマ熱によって、基板の温度低下を抑止することができる。そのため、絶縁膜中に含まれる水素結合が切断され難くなるので、水素ガスの発生を抑止することができる。これにより、絶縁膜と半導体膜との界面において、水素ガスの発生に起因する膜剥がれが発生しないことになるので、絶縁膜の表面に成膜された半導体膜の膨れを抑止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の実施形態に係る半導体膜の製造方法及び製造装置について、図面に基づいて詳細に説明する。以下の実施形態では、半導体膜の製造方法として、プラズマＣＶＤ装置を用いて、ＴＦＴを備えたアクティブマトリクス基板を製造する方法を例に説明する。
【００３７】
まず、プラズマＣＶＤ装置２０について、図１を用いて説明する。
【００３８】
プラズマＣＶＤ装置２０は、処理室１０と、真空排気部６、排ガス処理部７、高周波電源４及びガス供給制御部５とを有している。
【００３９】
処理室１０は、その内部に、高周波電極２と、高周波電極２に対向配置されたグランド電極３とを備えている。
【００４０】
高周波電極２は、そのグランド電極３側に、複数の細孔が形成され、それら複数の細孔を介してガス供給制御部５からの原料ガスが噴出されるように構成されたシャワーヘッド２ａを有していると共に、高周波電源４に接続されている。
【００４１】
グランド電極３は、その高周波電極２側に基板１が保持されるように構成されていると共に、接地されている。
【００４２】
また、グランド電極３は、ヒーター３ａが内蔵されており、その電極表面の温度制御ができるように構成されている。
【００４３】
そして、上記のような構成のプラズマＣＶＤ装置２０は、例えば、マスフローコントローラーで流量制御されたガス供給制御部５からの原料ガスを、高周波電極２のシャワーヘッド２ａから供給させると同時に、高周波電極２に高周波を印加させることにより、高周波電極２及びグランド電極３の間に形成したプラズマによって原料ガスを励起して成膜物質を生成させ、グランド電極３上に保持された基板１の表面に薄膜を成膜（析出）させるものである。
【００４４】
また、成膜の後には、真空ポンプ等の真空排気部６によって、処理室１０の内部に残留した原料ガスが排ガス処理部７へ排出され、その排ガス処理部７において残留した原料ガスが無害化処理される。
【００４５】
次に、このプラズマＣＶＤ装置２０を用いて、アクティブマトリクス基板を製造する方法について、図２に基づいて説明する。
【００４６】
＜ゲート層形成工程＞
ガラス基板１１上の基板全体に、ゲートメタル膜をスパッタリング法により成膜し、その後、ＰＥＰ技術によりパターン形成して、ゲート線、ゲート電極１２ａ、容量線１２ｂ等からなるゲート層を形成する。これによって、図２（ａ）に示すような基板１ａが作製される。
【００４７】
＜収容工程＞
基板１ａを、プラズマＣＶＤ装置２０の処理室１０の内部に収容すると共に、グランド電極３の高周波電極２側に載置する。
【００４８】
＜ゲート絶縁膜形成（第１成膜）工程＞
高周波電源４を介して高周波電極２に高周波を印加すると共に、ガス供給制御部５を介して処理室１０の内部にモノシランガス及びアンモニアガス及び窒素ガスからなる原料ガスを供給することにより、基板１ａの基板全体に、窒化シリコン膜（厚さ４００ｎｍ程度）等を成膜し、ゲート絶縁膜１３を形成する。これによって、図２（ｂ）に示すような基板１ｂが作製される。
【００４９】
＜圧力安定化工程＞
処理室１０の内部を真空引きすることにより、残留した原料ガスを排気した後、圧力安定化手段を用いて、具体的には、ガス供給制御手段５を介して処理室１０の内部に水素ガスを供給すると共に、高周波電極２に高周波を印加することにより、水素プラズマを発生させ、その状態を保持して処理室１０の内部圧力を安定させる。
【００５０】
この水素プラズマのプラズマ熱によって、基板１ｂの温度低下が抑止され、基板１ｂ上に形成されたゲート絶縁膜１３の窒化シリコン中に含まれる水素結合が切断され難くなるので、水素ガスの発生を抑止することができる。
【００５１】
これとは反対に、水素ガスを用いて処理室１０の内部圧力を安定化させる場合には、例えば、基板温度が３００〜３５０℃であったものが、水素ガスを処理室１０の内部に供給することにより１０〜２０℃下がってしまうように、基板温度が低下してしまい、基板上の窒化シリコン膜中に含まれる水素結合が切断され易い状態になる。
【００５２】
＜半導体膜形成（第２成膜）工程＞
まず、高周波電源４を介して高周波電極２に高周波を印加すると共に、ガス供給制御部５を介して処理室１０の内部にモノシランガス及び水素ガスからなる原料ガスを供給することにより、基板１ｂの基板全体に、真性アモルファスシリコン膜１４ａを成膜する。
【００５３】
次いで、処理室１０の内部を真空引きして、残留した原料ガスを排気した後、高周波電源４を介して高周波電極２に高周波を印加すると共に、ガス供給制御部５を介して処理室１０の内部にモノシランガス、ホスフィンガス及び水素ガスからなる原料ガスを供給することにより、上記真性アモルファスシリコン膜１４ａが成膜された基板全体に、ｎ＋アモルファスシリコン膜１４ｂを成膜する。これによって、図２（ｃ）に示すような基板１ｃが作製される。
【００５４】
＜半導体層形成工程＞
ＰＥＰ技術により、基板１ｃ上に形成された半導体膜１４ａ及び１４ｂをゲート電極１２ａ上に島状にパターン形成して、真性アモルファスシリコン層１４ａ’とｎ＋アモルファスシリコン層１４ｂ’とからなる半導体層１４を形成する。これによって、図２（ｄ）に示すような基板１ｄが作製される。
【００５５】
＜ソース層形成工程＞
半導体層１４が形成されたゲート絶縁膜８上の基板全体に、ソースメタル膜をスパッタリング法により成膜し、その後、ＰＥＰ技術によりパターン形成して、ソース線、ソース電極１６ａ及びドレイン電極１６ｂ等からなるソース層を形成する。これによって、図２（ｅ）に示すような基板１ｅが作製される。
【００５６】
＜チャネル形成工程＞
ソース電極１６ａ及びドレイン電極１６ｂをマスクとして半導体層１４のｎ＋アモルファスシリコン層１４ｂ’をエッチング除去することにより、チャネル領域１７を形成する。これによって、図２（ｆ）に示すような基板１ｆが作製される。
【００５７】
＜層間絶縁膜形成工程＞
基板１ｆの基板全体に、プラズマＣＶＤ法により絶縁膜（厚さ３００ｎｍ程度）を成膜して、層間絶縁膜１８を形成する。これによって、図２（ｇ）に示すような基板１ｇが作製される。
【００５８】
＜コンタクトホール形成工程＞
層間絶縁膜１８のドレイン電極１６ｂに対応する部分をエッチング除去して、コンタクトホールを形成する。
【００５９】
＜画素電極形成工程＞
層間絶縁膜１８上の基板全体に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜からなる透明導電膜（厚さ１００ｎｍ程度）をスパッタリング法により成膜し、その後、ＰＥＰ技術によりパターン形成して、画素電極１９を形成する。
【００６０】
以上のようにして、これによって、図２（ｈ）に示すようなアクティブマトリクス基板１ｈを製造することができる。
【００６１】
以上のようなアクティブマトリクス基板の製造方法によれば、処理室１０の内部で水素プラズマを発生させて、処理室１０の内部圧力を安定化させるので、その水素プラズマのプラズマ熱によって、基板１ｂの温度低下が抑止される。そのため、基板１ｂ上の窒化シリコン中に含まれる水素結合が切断され難くなるので、水素ガスの発生を抑止することができる。これにより、ゲート絶縁膜１３と半導体膜（真性アモルファスシリコン膜１４ａ）との界面において、水素ガスの発生に起因する膜剥がれが発生しないことになり、ゲート絶縁膜１３の表面に成膜された真性アモルファスシリコン層１４ａ’及びｎ＋アモルファスシリコン層１４ｂ’の膨れを抑止することができる。
【００６２】
そして、このアクティブマトリクス基板１ｈを有する液晶表示装置では、ドレイン電極１６ｂと容量線１２ｂとの間で発生する短絡を抑止することができ、輝点として検出される不良の発生を低減することができる。
【００６３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、他の構成のものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上説明したように、本発明は、ゲート絶縁膜と半導体膜との界面における膜剥がれ及び半導体膜の膨れが抑止されるので、プラズマＣＶＤ装置を用いて、ゲート絶縁膜、真性アモルファスシリコン膜及びｎ＋アモルファスシリコン膜を連続成膜してＴＦＴを形成する際に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置２０の断面模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係るアクティブマトリクス基板の製造工程を説明する断面模式図である。
【図３】図３（ａ）は、従来の問題点を示す基板１’の平面模式図であり、図３（ｂ）は、その断面模式図である。
【符号の説明】
【００６６】
１，１’  基板
２        高周波電極
２ａ      シャワーヘッド
３        グランド電極
３ａ      ヒーター
４        高周波電源
５        ガス供給制御部
６        真空排気部
７        排ガス処理部
１０      処理室
１１      ガラス基板
１２ａ    ゲート電極
１２ｂ    容量線
１３      ゲート絶縁膜
１４      半導体層
１４ａ    真性アモルファスシリコン膜
１４ａ’  真性アモルファスシリコン層
１４ｂ    ｎ＋アモルファスシリコン膜
１４ｂ’  ｎ＋アモルファスシリコン層
１５      バブリング領域
１６ａ    ソース電極
１６ｂ    ドレイン電極
１７      チャネル領域
１８      層間絶縁膜
１９      画素電極
２０      プラズマＣＶＤ装置
【図１】
2006173342.tif 000003
【図２】
2006173342.tif 000004
【図３】
2006173342.tif 000005