(57)【要約】【課題】薄膜トランジスタの閾値電圧を調整する。【解決手段】薄膜トランジスタの作製に際して、処理室内に半導体材料ガスを導入し、ゲート電極を覆って設けられたゲート絶縁層上に前記処理室内で半導体膜を形成し、前記処理室内の前記半導体材料ガスを排気し、前記処理室内に希ガスを導入し、前記処理室内で前記半導体膜にプラズマ処理を行い、前記半導体膜上に不純物半導体膜を形成し、前記半導体膜と前記不純物半導体膜を島状に加工して半導体積層体を形成し、前記半導体積層体が有する不純物半導体層に接してソース電極及びドレイン電極を形成し、前記半導体膜の形成と前記希ガスプラズマ処理は、好ましくは前記処理室内の圧力及び温度を変化させずに行い、前記処理室内のガス種のみを異ならせる。希ガスとしてはアルゴンが好ましく、前記半導体膜には希ガス元素を２．５×１０１８ｃｍ−３以上含ませることが好ましい。【選択図】図１
2011205090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室内に半導体材料ガスを導入し、
ゲート電極を覆って設けられたゲート絶縁層上に前記処理室内で半導体膜を形成し、
前記処理室内の前記半導体材料ガスを排気し、
前記処理室内に希ガスのみを導入し、
前記処理室内で前記半導体膜にプラズマ処理を行い、
前記半導体膜上に不純物半導体膜を形成し、
前記半導体膜と前記不純物半導体膜を島状に加工して半導体積層体を形成し、
前記半導体積層体が有する不純物半導体層に接してソース電極及びドレイン電極を形成し、
前記半導体膜の形成と前記プラズマ処理は、前記処理室内の圧力及び温度を変化させずに行い、前記処理室内のガス種のみが異なることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２】
処理室内に半導体材料ガスを導入し、
ゲート電極を覆って設けられたゲート絶縁層上に前記処理室内で半導体膜を形成し、
前記処理室内の前記半導体材料ガスを排気し、
前記処理室内に希ガスと水素ガスを導入し、
前記処理室内で前記半導体膜にプラズマ処理を行い、
前記半導体膜上に不純物半導体膜を形成し、
前記半導体膜と前記不純物半導体膜を島状に加工して半導体積層体を形成し、
前記半導体積層体が有する不純物半導体層に接してソース電極及びドレイン電極を形成し、
前記半導体膜の形成と前記プラズマ処理は、前記処理室内の圧力及び温度を変化させずに行い、前記処理室内のガス種のみが異なることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記希ガスは、アルゴンガスであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項４】
基板上に設けられたゲート電極と、
前記ゲート電極を覆って設けられたゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上に設けられた第１の半導体層と、
前記第１の半導体層上に設けられた第２の半導体層と、
前記第２の半導体層上に設けられた不純物半導体層と、
少なくとも前記不純物半導体層に接して設けられた第２の導電層により形成されるソース電極及びドレイン電極と、を有し、
前記第１の半導体層の希ガス元素の濃度が２．５×１０１８ｃｍ−３以上であることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記希ガス元素は、アルゴンであることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５において、
前記第１の半導体層は、結晶性半導体を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項４乃至請求項６のいずれか一に記載の薄膜トランジスタを覆って保護絶縁層が設けられ、
前記保護絶縁層を介して前記薄膜トランジスタのソース電極またはドレイン電極に接続する画素電極層が設けられ、
前記画素電極層は前記第１の半導体層と重畳して設けられてバックゲート電極として機能することを特徴とする画素トランジスタを有する半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
半導体装置とその作製方法に関する。なお、本明細書において、半導体装置とは、半導体素子自体または半導体素子を含むものをいい、このような半導体素子として、例えばトランジスタ（薄膜トランジスタなど）が挙げられる。また、液晶表示装置などの表示装置も半導体装置に含まれる。
【背景技術】
【０００２】
近年、絶縁性表面を有する基板（例えば、ガラス基板）上の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が注目されている。ＴＦＴは、数ｎｍ〜数百ｎｍの半導体薄膜によって構成される。ＴＦＴを構成する半導体薄膜としては、主に非晶質半導体膜または多結晶半導体膜が用いられ、更には微結晶半導体膜も知られている（下記に例示する特許文献１）。
【０００３】
ＴＦＴの性能を決める重要なパラメータの一つに閾値電圧が挙げられる。例えば、Ｎ型ＴＦＴの場合、ゲート電圧が０であるとき、閾値電圧が０より大きい（ノーマリーオフである）ＴＦＴはオンせず、ソースドレイン間には電流がほとんど流れない。一方で、ゲート電圧が０であるとき、閾値電圧が０より小さい（ノーマリーオンである）ＴＦＴはオンし、ソースドレイン間に電流が流れてしまう。従って、スイッチング素子として、ＴＦＴの閾値電圧は大きいことが好ましい。ＴＦＴの閾値電圧を調整するために、これまで数多くの試みがなされてきた（下記に例示する特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０４４１３４号公報
【特許文献２】特開２００９−０５５０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の一態様は、工程を複雑化させることなく、ＴＦＴの閾値電圧を調整する方法を提供することを課題とする。
【０００６】
本発明の一態様は、閾値電圧が調整されてノーマリーオフ化したＴＦＴ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】
【０００７】
本発明の一態様は、半導体膜の形成後に、該半導体膜との反応性が乏しいガスを高濃度に含む雰囲気中でプラズマ処理を行うＴＦＴの作製方法である。ここで、「半導体膜との反応性が乏しいガス」とは、半導体膜にプラズマ処理を行っても該半導体膜の表面または該半導体膜中に化合物を生成させず、且つ該半導体膜をエッチングしにくいガスをいう。このようなガスとして、例えば希ガスが挙げられる。希ガスとして、好ましくはアルゴン（Ａｒ）ガスを用いる。
【０００８】
前記ＴＦＴの作製方法において、半導体膜に対するプラズマ処理は、半導体膜の形成工程と同一の処理室内において連続して行うことが好ましく、プラズマ処理を行う際の「半導体膜との反応性が乏しいガスを高濃度に含む雰囲気」は、半導体膜の形成時の雰囲気とは前記処理室内のガス種のみが異なり、半導体膜の形成時と同程度の圧力及び温度であるとよい。半導体膜に対するプラズマ処理が、該半導体膜の形成時の雰囲気と同程度の圧力及び温度により行われることで、半導体膜の形成時の雰囲気からの変化が小さいため、ＴＦＴの作製工程のスループットを高くすることができるからである。
【０００９】
本発明の一態様は、半導体膜中に含まれる希ガス元素（例えば、アルゴン）の濃度が２．５×１０１８ｃｍ−３以上であることを特徴とするＴＦＴである。半導体膜中に含まれる希ガス元素の濃度を前記範囲とすることで、ＴＦＴの閾値電圧を調整することができる。
【００１０】
なお、本明細書において「膜」とは、ＣＶＤ法（プラズマＣＶＤ法などを含む。）またはスパッタリング法などにより、被形成面の全面に形成されたものをいう。一方で、「層」とは、「膜」が加工されて形成されたもの、または被形成面の全面に形成されて加工を要しないものをいう。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一態様によれば、工程を複雑化させることなく、ＴＦＴの閾値電圧を調整することができる。
【００１２】
本発明の一態様によれば、閾値電圧が調整されてノーマリーオフ化したＴＦＴを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一態様であるＴＦＴの作製方法を説明する図。
【図２】本発明の一態様であるＴＦＴの作製方法を説明する図。
【図３】本発明の一態様であるＴＦＴの作製方法を説明する図。
【図４】本発明の一態様であるＴＦＴの作製方法に用いる装置を説明する図。
【図５】本発明の一態様であるＴＦＴの作製方法に用いる装置を説明する図。
【図６】本発明の一態様であるＴＦＴの作製方法に用いる装置を説明する図。
【図７】本発明の一態様である電子機器を説明する図。
【図８】ＴＦＴのＩ−Ｖ曲線を説明する図。（（Ａ）（Ｂ）ともに比較例）
【図９】ＴＦＴのＩ−Ｖ曲線を説明する図。（（Ａ）は比較例、（Ｂ）は一実施例）
【図１０】半導体膜のＳＩＭＳ分析結果を説明する図。（比較例）
【図１１】半導体膜のＳＩＭＳ分析結果を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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及び実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、図面を用いて発明の構成を説明するにあたり、同じものを指す符号は異なる図面間でも共通して用いる。なお、同様のものを指す際にはハッチパターンを同じくし、特に符号を付さないことがある。そして、便宜上、絶縁層は上面図には表さないことがある。
【００１５】
なお、以下の説明において、第１、第２などの序数は、説明の便宜上付したものであり、その数を限定するものではない。
【００１６】
まず、本発明の一態様であるＴＦＴの作製方法について説明する。
【００１７】
まず、基板１００上に第１の導電層１０２を選択的に形成する（図１（Ａ））。
【００１８】
基板１００は、絶縁性基板である。基板１００としては、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。なお、基板１００は、透光性基板でなくてもよい。なお、これに限定されず、基板１００が絶縁性でなくてもよい。
【００１９】
第１の導電層１０２は、少なくともゲート電極を構成する。第１の導電層１０２は、導電性材料膜を形成し、フォトリソグラフィ法により加工して形成すればよい。
【００２０】
次に、第１の導電層１０２が設けられた基板１００を処理室２００（図４を参照）内に導入し、第１の導電層１０２を覆って第１の絶縁層１０４を形成する（図１（Ａ））。
【００２１】
第１の絶縁層１０４は、少なくともゲート絶縁層を構成する。第１の絶縁層１０４は、絶縁性材料により形成すればよい。絶縁性材料として、例えば、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、または窒化シリコンが挙げられる。
【００２２】
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、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  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）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。
【００２３】
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、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。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前記範囲内に含まれるものとする。
【００２４】
ここで、本発明の一態様であるＴＦＴの作製方法において用いられる、処理室２００を有するプラズマＣＶＤ装置の一例について図４を参照して説明する。
【００２５】
図４は、プラズマＣＶＤ装置の処理室の一構成を示す。処理室２００は、アルミニウムまたはステンレスなどの剛性のある素材により、内部を真空排気できるように構成されている。処理室２００は、機械的強度を高めるためにチャンバーの素材をステンレスとし、内面にアルミニウム溶射を施されているとよい。なお、図４に示すプラズマＣＶＤ装置は、メンテナンスしやすいように分解が可能なチャンバー構成とし、定期的に再度のアルミニウム溶射を施すことが可能な構成とするとよい。処理室２００には第１の電極２０１（上部電極とも呼ぶ。）と、第１の電極２０１と対向する第２の電極２０２（下部電極とも呼ぶ。）が備えられている。
【００２６】
第１の電極２０１には高周波電力供給手段２０３が連結されている。第２の電極２０２は接地され、基板を載置できるように構成されている。第１の電極２０１は絶縁材２１６により処理室２００のチャンバー壁と絶縁分離されることで、高周波電力が漏洩しないように構成されている。絶縁材２１６の材料を例えばセラミック材料とする場合には、上部電極のシールにナイフエッジ型メタルシールフランジを用いることが困難であるため、Ｏリングシールを用いるとよい。
【００２７】
なお、図４には、第１の電極２０１と第２の電極２０２を有する容量結合型（平行平板型）の構成を示しているが、これに限定されない。高周波電力を供給して処理室２００の内部にグロー放電プラズマを発生させることができるものであれば、誘導結合型など他の構成であってもよい。
【００２８】
第１の電極２０１は、凸部２４１及び凹部２４３が規則的に、好ましくは等間隔で配置された凹凸電極である。即ち、凸状の構造体で形成される凸部２４１が規則的に、好ましくは等間隔で配置されている。そして、第１の電極２０１の凹部２４３には、ガス供給手段２０８に接続された中空部２４４が設けられている。即ち、ガス供給口が設けられた共通平面が凹部２４３である。なお、ここでは、第２の電極２０２の表面からの距離が近い領域を凸部２４１とし、第２の電極２０２の表面からの距離が遠い領域を凹部２４３として示す。
【００２９】
中空部２４４は、ガスライン２４６を介してガス供給手段２０８の半導体材料ガスが充填されたシリンダ２１０ａに接続されている。このため、凹部２４３に設けられている中空部２４４のガス供給口からは、半導体材料ガスが処理室２００に供給される。
【００３０】
ガス供給手段２０８は、複数のガスが充填されたシリンダ群２１０、圧力調整弁２１１、ストップバルブ２１２及びマスフローコントローラ２１３などで構成されている。そして、シリンダ群２１０は、半導体材料ガスが充填されたシリンダ２１０ａと、水素が充填されたシリンダ２１０ｂと、希ガスが充填されたシリンダ２１０ｃと、を有する。
【００３１】
シリンダ２１０ａに充填された半導体材料ガスとしては、例えば、シランガス、ジシランガス、ゲルマンガス、ジゲルマンガスなどが挙げられるが、これらに限定されず、他の堆積性気体を用いてもよい。
【００３２】
シリンダ２１０ｃに充填された希ガスとしては、例えば、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒなどが挙げられるが、Ａｒを採用することが好ましい。
【００３３】
ヒータコントローラ２１５により制御される基板加熱ヒータ２１４は、第２の電極２０２内に設けられている。基板加熱ヒータ２１４が第２の電極２０２内に設けられている場合には、熱伝導加熱方式が採用される。基板加熱ヒータ２１４は、例えばシーズヒータで構成されているとよい。
【００３４】
高周波電力供給手段２０３には、高周波電源２０４、整合器２０６及び高周波カットフィルタ２２９が含まれている。高周波電源２０４から供給される高周波電力は、第１の電極２０１に供給される。
【００３５】
高周波電源２０４は、６０ＭＨｚ以下の高周波で発振して電力を供給することが可能な構成であればよい。なお、第２の電極２０２上に載置される基板が第７世代以上の大面積基板の場合には、高周波電源２０４として、波長が概ね１０ｍ以上の高周波で発振することが好ましい。例えば、１３．５６ＭＨｚ以下、例えば３ＭＨｚ以上１３．５６ＭＨｚ以下の周波数で発振することが好ましい。高周波電源２０４が、前記範囲の周波数で発振することで、例えば第７世代（例えば、１８７０ｍｍ×２２００ｍｍ）以上の大面積基板を第２の電極２０２上に載置してグロー放電を行っても、表面定在波の影響を受けることなく均一なプラズマを発生させることができるため、基板が大面積基板であっても基板全体に均質で良質な膜を作製することができる。
【００３６】
なお、高周波電源２０４として周波数１３．５６ＭＨｚで発振する電源を用いる場合、高周波カットフィルタ２２９として１０ｐＦ〜１００ｐＦの可変コンデンサを用いることが好ましい。
【００３７】
なお、高周波カットフィルタ２２９として、さらにコイルを用いて、コイルと可変コンデンサを用いる並列共振回路が構成されていてもよい。
【００３８】
処理室２００に接続されている排気手段２０９は、処理室２００を真空排気する機能と、反応ガスを流す場合に処理室２００内を所定の圧力に保持する機能が含まれている。排気手段２０９の構成としては、バタフライバルブ２１７、バタフライバルブ２１８、ストップバルブ２１９、ストップバルブ２２０、ストップバルブ２２１、ストップバルブ２２２、ストップバルブ２２３、ストップバルブ２２４、ターボ分子ポンプ２２５、ターボ分子ポンプ２２６及びドライポンプ２２７などが含まれる。なお、ターボ分子ポンプ２２６はストップバルブ２２４を介してドライポンプ２２７と連結されている。
【００３９】
処理室２００内を真空排気する場合には、まず、粗引き用のストップバルブ２１９と粗引き用のストップバルブ２２１を開き、処理室２００内をドライポンプ２２７で排気した後、ストップバルブ２１９を閉じて、バタフライバルブ２１７及びストップバルブ２２０を開き、真空排気を行う。さらに、処理室２００内を１０−５Ｐａよりも低い圧力の超高真空まで排気する場合には、処理室２００内をドライポンプ２２７によって排気した後、バタフライバルブ２１７、ストップバルブ２２０及びストップバルブ２２１を閉じ、バタフライバルブ２１８、ストップバルブ２１９、ストップバルブ２２０、ストップバルブ２２１、ストップバルブ２２２、ストップバルブ２２３及びストップバルブ２２４を開き、直列接続されたターボ分子ポンプ２２５、ターボ分子ポンプ２２６及びドライポンプ２２７による排気を行って、更に真空排気する。なお、真空排気を行った後に、処理室２００内を加熱処理して内壁からの脱ガス処理を行うことが好ましい。
【００４０】
第１の電極２０１と第２の電極２０２の間隔（ギャップ間隔とも呼ぶ）は適宜調節できるように構成されている。このギャップ間隔の調節は、処理室２００内で第２の電極２０２の高さの調整により行うことができる構成とすればよい。ベローズ２０７を用いることで、処理室２００内を真空に保持しつつ、このギャップ間隔の調節を行うことができる。
【００４１】
ここで、第１の電極２０１の形状の一形態について、図５及び図６を用いて説明する。図５（Ａ）及び図６（Ａ）は、第１の電極２０１を第２の電極２０２側からみた平面図の例であり、図５（Ｂ）及び図６（Ｂ）は、図５（Ａ）及び図６（Ａ）のＡ−Ｂにおける断面図の例である。なお、図５（Ａ）及び図６（Ａ）において、第２の電極２０２側に突出している領域（即ち、凸部）を間隔の広いハッチパターンで示し、窪んでいる領域（即ち、凹部）を間隔の狭いハッチパターンで示す。
【００４２】
図５（Ａ）に示すように、凹部２４３に設けられた中空部２４４のガス供給口は規則的に、好ましくは等間隔で配置されている。そして、図５（Ｂ）に示すように、凹部２４３には中空部２４４のガス供給口が設けられている。複数の凸部２４１のそれぞれは分離して設けられており、凹部２４３は繋がった一の平面上に存在する。即ち、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示された第１の電極２０１は、ガス供給口が設けられた共通する一の平面から突出して設けられた凸状の構造体を有し、該凸状の構造体はそれぞれ孤立して設けられている。ここでは、凸部２４１を四角錐台としている。なお、凸部２４１はこれに限定されず、適宜、三角錐台、五角錐台、六角錐台、またはその他の多角錐台としてもよい。ここで、凸部２４１の稜及び角には、丸みを帯びるように面取りが施され、角が丸い多角錐台とすることが好ましい。凸部２４１及び凹部２４３の稜及び角に丸みを帯びるように面取りを施すことにより、電界の集中を緩和することが可能である。このため、局所的なアーク放電を低減することが可能であり、パーティクルの発生を抑制することができる。
【００４３】
または、図６（Ａ）に示すように、凸部２４１を円錐台としてもよく、図６（Ｂ）に示すように、凹部２４３には中空部２４４のガス供給口が設けられていてもよい。なお、凸部２４１の稜に丸みを帯びるように面取りが施され、稜が丸い円錐台とすることが好ましい。凸部２４１を円錐台とし、凸部２４１及び凹部２４３の稜に丸みを帯びるように面取りを施すことにより、電界の集中を緩和することが可能である。このため、局所的なアーク放電を低減することが可能であり、パーティクルの発生を抑制することができる。
【００４４】
または、図５及び図６に示す凸部２４１としては、角が丸い多角錐台または円錐台を示したが、多角錐台または円錐台の稜及び角に丸みを帯びないように面取りが施されていてもよい。例えば、凸部２４１をテーパ形状とし、凸部２４１が有する角を面取りすればよい。そして、凹部２４３が有する角を面取りしてもよい。凸部２４１及び凹部２４３の角を面取りすることで、当該領域における電界の集中を緩和することが可能であり、パーティクルの発生を抑制することができる。
【００４５】
または、図５及び図６において、中空部２４４のガス供給口周辺の稜及び角が丸みを帯びるように面取りが施されていてもよい。さらには、図示しないが、中空部２４４のガス供給口周辺に丸みを帯びないように面取りが施されていてもよい。このようにしても、ガス供給口付近における電界の集中を緩和することが可能であり、パーティクルの発生を抑制することができる。
【００４６】
なお、図４乃至図６を参照して説明したプラズマＣＶＤ装置は、本発明の一態様であるＴＦＴの作製方法において、プラズマＣＶＤ法を適用するすべての工程に用いることができる。
【００４７】
ただし、本発明の一態様であるＴＦＴの作製方法において用いるプラズマＣＶＤ装置の構成は、図４乃至図６に示すものに限定されない。
【００４８】
次に、処理室２００内のガスを置換し、処理室２００内で、第１の絶縁層１０４上に第１の半導体膜１０５を形成する（図１（Ａ））。
【００４９】
第１の半導体膜１０５は、例えば、結晶性半導体により形成するとよい。結晶性半導体として、特に、微結晶半導体を用いることが好ましい。微結晶半導体膜は、結晶化工程（熱結晶化工程またはレーザ結晶化工程など）を行わなくても形成することができるからである。
【００５０】
次に、処理室２００内のガスを置換し、第１の半導体膜１０５をＡｒプラズマに曝露し、第１の半導体膜１０６を形成する（図１（Ｂ））。
【００５１】
ここで、発生させるプラズマはＡｒプラズマに限定されず、第１の半導体膜１０５との反応性が乏しいガスを高濃度に含む雰囲気中でプラズマ処理を行えばよい。ここで、「半導体膜との反応性が乏しいガス」とは、第１の半導体膜１０５にプラズマ処理を行っても第１の半導体膜１０５及び第１の半導体膜１０６の表面、または第１の半導体膜１０５及び第１の半導体膜１０６中に化合物を生成させず、且つ第１の半導体膜１０５及び第１の半導体膜１０６をエッチングしにくいガスをいう。このようなガスとして、例えば、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅなどの希ガスが挙げられる。希ガスとして、好ましくは前記したＡｒを用いるとよい。Ａｒは空気中に多量に存在し、コスト面で有利だからである。
【００５２】
なお、ここで、水素などの半導体膜をエッチングするガスは、極力少なくすることが好ましい。第１の半導体膜１０６の希ガス元素が含まれた部分がエッチングされてしまうことを防止するためである。
【００５３】
更には、前記プラズマ処理をする際の処理室２００内は、第１の半導体膜１０５を形成する際の条件（圧力及び基板温度など）と同じくし、処理室２００内のガスの置換のみ行うことが好ましい。スループットを高めるためである。
【００５４】
次に、第１の半導体膜１０６上に第２の半導体膜１０８と不純物半導体膜１１０を形成する（図１（Ｃ））。
【００５５】
第２の半導体膜１０８は、バッファ膜として機能する。第２の半導体膜１０８は、少なくとも第１の半導体膜１０６よりも移動度が低い半導体により形成すればよい。第１の半導体膜１０６上に第２の半導体膜１０８が設けられることで、オフ電流を低下させることができる。
【００５６】
第２の半導体膜１０８は、非晶質構造を含み、微小結晶粒を有し、従来の非晶質半導体膜と比較して、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ことが好ましい。すなわち、第２の半導体膜１０８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における準位のテール（裾）の傾きが急峻である秩序性の高い半導体膜であることが好ましい。ここで、第２の半導体膜１０８における低温フォトルミネッセンス分光によるスペクトルのピーク領域は、１．３１ｅＶ以上１．３９ｅＶ以下である。なお、微結晶シリコン膜における低温フォトルミネッセンス分光によるスペクトルのピーク領域は、０．９８ｅＶ以上１．０２ｅＶ以下である。
【００５７】
ただし、第２の半導体膜１０８は、微小結晶粒を含まない非晶質半導体により構成されていてもよい。
【００５８】
第２の半導体膜１０８は、「結晶核の生成を抑制する不純物」を含んでいるとよく、「結晶核の生成を抑制する不純物」としては、窒素、ＮＨ基またはＮＨ２基が挙げられる。第２の半導体膜１０８にＮＨ基を含ませることでダングリングボンドを架橋することができる。または第２の半導体膜１０８にＮＨ２基を含ませることでダングリングボンドを終端することができる。第２の半導体膜１０８にＮＨ基またはＮＨ２基を含ませることでオン電流を増大させることができる。なお、第２の半導体膜１０８にＮＨ基またはＮＨ２基を含ませるためには、形成に用いるガス中にＮＨ３ガスを含ませればよい。
【００５９】
不純物半導体膜１１０は、一導電型を付与する不純物元素が含まれる半導体により形成する。ＴＦＴがｎ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、ＰまたはＡｓを添加したシリコンが挙げられる。ＴＦＴ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が挙げられる。ただし、ＴＦＴはｎ型にすることが好ましい。そのため、ここでは、Ｐを添加したシリコンを用いる。なお、不純物半導体膜１１０は微結晶半導体などの結晶性半導体により形成することが好ましい。不純物半導体膜１１０を結晶性半導体により形成することで、オン電流が増大する。ドナーまたはアクセプタとなる不純物元素は、不純物半導体膜１１０の形成時の原料ガスに添加してもよいし、または、不純物を含まない半導体膜を形成した後に添加してもよい。なお、不純物半導体膜１１０は、少なくともソース領域及びドレイン領域を構成する。
【００６０】
次に、不純物半導体膜１１０上にレジストマスク１１２を選択的に形成する（図１（Ｃ））。
【００６１】
レジストマスク１１２は、レジスト材料を塗布した後にフォトリソグラフィ法を用いることで、選択的に形成することができる。
【００６２】
次に、レジストマスク１１２を用いて第１の半導体膜１０６、第２の半導体膜１０８及び不純物半導体膜１１０を島状にエッチングして第１の半導体層１１４、第２の半導体層１１６及び不純物半導体層１１８が積層されて設けられた半導体積層体１２０を形成する（図２（Ａ））。
【００６３】
次に、半導体積層体１２０を覆って導電膜１２２を形成する（図２（Ｂ））。
【００６４】
導電膜１２２は、導電性材料膜により形成すればよい。
【００６５】
次に、導電膜１２２上にレジストマスク１２４を選択的に形成する（図２（Ｃ））。
【００６６】
レジストマスク１２４は、レジスト材料を塗布した後にフォトリソグラフィ法を用いることで、選択的に形成することができる。
【００６７】
次に、レジストマスク１２４を用いて第１の半導体層１１４、第２の半導体層１１６、不純物半導体層１１８及び導電膜１２２をエッチングして第１の半導体層１２６、第２の半導体層１２８、不純物半導体層１３０及び第２の導電層１３２を形成する（図３（Ａ））。なお、第１の半導体層１１４、第２の半導体層１１６及び不純物半導体層１１８をエッチングする工程と、導電膜１２２をエッチングする工程が異なる工程であってもよい。
【００６８】
第２の導電層１３２は、少なくともソース電極及びドレイン電極として機能する。
【００６９】
以上説明したように、本発明の一態様であるＴＦＴを作製することができる（図３（Ａ））。
【００７０】
図３（Ａ）に示すＴＦＴは、基板１００上に設けられた第１の導電層１０２により形成されたゲート電極と、第１の導電層１０２を覆って設けられた第１の絶縁層１０４により形成されたゲート絶縁層と、第１の絶縁層１０４上に設けられた第１の半導体層１２６と、第１の半導体層１２６上に設けられた第２の半導体層１２８と、第２の半導体層１２８上に設けられた不純物半導体層１３０と、少なくとも不純物半導体層１３０に接して設けられた第２の導電層１３２により形成されたソース電極及びドレイン電極と、を有し、第１の半導体層１２６には、第１の半導体層１２６との反応性が乏しいガスを含むことを特徴とする。
【００７１】
ここで、第１の半導体層１２６との反応性が乏しいガスとは、第１の半導体層１２６にプラズマ処理を行っても第１の半導体層１２６の表面または第１の半導体層１２６中に化合物を生成させず、且つ第１の半導体層１２６をエッチングしにくいガスをいう。
【００７２】
本発明の一態様である前記構成のＴＦＴにおいて、反応性が乏しいガスとしては希ガスを用いるとよい。該希ガスとしては、前記したようにＡｒガスを用いることが好ましい。
【００７３】
更には、本発明の一態様である前記構成のＴＦＴにおいて、第１の半導体層１２６中に含まれる希ガス元素の濃度は２．５×１０１８ｃｍ−３〜４．５×１０１９ｃｍ−３であることが好ましい。ＴＦＴの閾値電圧を効果的に調整することができるからである。ただし、希ガス元素の濃度は前記範囲に限定されず、第１の半導体層１２６は更に希ガス元素を含んでいてもよい。
【００７４】
次に、少なくとも第１の半導体層１２６、第２の半導体層１２８、不純物半導体層１３０を覆って、第２の導電層１３２上に、開口部１３６を有する第２の絶縁層１３４を形成する（図３（Ｂ））。
【００７５】
第２の絶縁層１３４は、絶縁膜を形成し、該絶縁膜にフォトリソグラフィ法により開口部１３６を形成することで形成すればよい。
【００７６】
第２の絶縁層１３４は、ＴＦＴの保護絶縁層として機能する。第２の絶縁層１３４は、絶縁性材料により形成すればよい。絶縁性材料としては、例えば、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコンまたは窒化シリコンが挙げられる。
【００７７】
なお、図示していないが、第２の絶縁層１３４上にスピンコーティング法などにより有機樹脂材料を用いて形成される絶縁層を有していてもよい。
【００７８】
次に、第２の絶縁層１３４上に第３の導電層１３８を形成する（図３（Ｃ））。第３の導電層１３８は、画素電極及びバックゲート電極のいずれか一方または双方として機能する。
【００７９】
第３の導電層１３８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１３８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。なお、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。
【００８０】
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などがあげられる。
【００８１】
第３の導電層１３８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（ＩＴＯ）、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。
【００８２】
第３の導電層１３８は、前記材料により形成した膜をフォトリソグラフィ法により加工することで形成すればよい。
【００８３】
以上説明したように、本発明の一態様である画素ＴＦＴ（画素トランジスタ）を作製することができる（図３（Ｃ））。
【００８４】
なお、本発明の一態様である画素ＴＦＴの作製方法はこれに限定されず、例えば半導体膜のエッチングに用いられるレジストマスクと半導体膜上に設けられる導電膜のエッチングに用いられるレジストマスクが、一の多階調マスク（ハーフトーンマスクまたはグレートーンマスク）により形成されていてもよい。
【００８５】
図３（Ｃ）に示す画素ＴＦＴは、図３（Ａ）に示すＴＦＴを覆って開口部１３６を有する第２の絶縁層１３４が設けられ、第２の絶縁層１３４上には開口部１３６を介して接続されるように第３の導電層１３８が設けられている。
【００８６】
なお、第１の半導体層１２６の少なくともチャネル形成領域と重畳する領域に、第３の導電層１３８によりバックゲート電極１３８ＢＧが設けられている。バックゲート電極１３８ＢＧにより、第１の導電層１０２により第１の半導体層１２６の下部（基板１００側）に形成されるチャネル形成領域のみならず、第１の半導体層１２６の上部（バックゲート電極１３８ＢＧ側）にもチャネル形成領域を形成することができ、電界効果移動度を向上させ、オン電流を大きくすることができる。
【００８７】
なお、第１の導電層１０２により構成されるゲート電極と、第３の導電層１３８により構成されるバックゲート電極１３８ＢＧは、等しい電位としてもよいし、バックゲート電極１３８ＢＧに接続される配線を独立に設けて、第１の導電層１０２により構成されるゲート電極とは異なる電位としてもよい。
【００８８】
ただし、本発明の一態様である画素ＴＦＴは、図３（Ｃ）に示す形態に限定されず、第３の導電層１３８により形成されるバックゲート電極１３８ＢＧが設けられていなくてもよい。
【００８９】
図３（Ｃ）に示す画素ＴＦＴは、表示装置のアレイ基板に適用することができる。
【００９０】
液晶表示装置は、前記アクティブマトリクス基板がセル工程及びモジュール工程を経ることで作製される。以下に、セル工程及びモジュール工程の一例について説明する。
【００９１】
セル工程では、前記工程により作製した、画素ＴＦＴを有するアクティブマトリクス基板と、これに対向する基板（以下、対向基板という）を貼り合わせて液晶を注入する。まず、対向基板の作製方法について、以下に簡単に説明する。
【００９２】
まず、透光性基板上に遮光層を形成し、該遮光層上に赤、緑、青のいずれかのカラーフィルター層を形成し、該カラーフィルター層上に対向電極層を形成し、該対向電極層上にリブを形成する。
【００９３】
遮光層は、遮光性を有する材料により選択的に形成する。遮光性を有する材料として、例えば、黒色樹脂（カーボンブラック）を含む有機樹脂、またはクロムを主成分とする材料（クロム、酸化クロムまたは窒化クロム）を用いることができる。遮光性を有する材料の膜を選択的に形成するには、フォトリソグラフィ法などを用いればよい。
【００９４】
カラーフィルター層は、白色光が照射された際に、赤、緑、青のいずれかの光のみを通過させることができる材料により選択的に形成すればよく、塗り分けを行って選択的に形成すればよい。カラーフィルターの配列は、ストライプ配列、デルタ配列または正方配列とすればよい。
【００９５】
対向基板上の対向電極層は、アクティブマトリクス基板が有する画素電極層と同様の材料及び方法により、対向基板上の全面に形成すればよい。
【００９６】
対向電極層上のリブは、視野角を拡げるために形成され、有機樹脂材料により選択的に形成される。リブは、必要に応じて適宜形成すればよい。
【００９７】
更には、カラーフィルター層を形成後、対向電極層の形成前にオーバーコート層を形成してもよい。オーバーコート層を形成することで対向電極層の被形成面の平坦性を向上させ、カラーフィルター層に含まれる材料の一部が液晶材料中に侵入することを防ぐことができる。オーバーコート層には、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂をベースとした熱硬化性材料が用いられる。
【００９８】
なお、リブの形成前または形成後にスペーサとしてポストスペーサ（柱状スペーサ）を形成してもよい。ビーズスペーサ（球状スペーサ）を用いる場合には、ポストスペーサを形成しなくてもよい。
【００９９】
次に、配向膜をアクティブマトリクス基板及び対向基板上に形成する。配向膜の形成は、例えば、ポリイミド樹脂などを有機溶剤に溶かし、これを印刷法またはスピンコーティング法などにより塗布し、有機溶媒を溜去した後基板を焼成することにより行う。配向膜には、液晶分子がある一定のプレチルト角を持って配向するようにラビング処理を施すとよい。ラビング処理は、例えば、ベルベットなどの毛足の長い布により配向膜を擦ることで行えばよい。
【０１００】
次に、アクティブマトリクス基板と対向基板を、シール材料により貼り合わせる。ビーズスペーサを用いる場合には、ビーズスペーサを所望の領域に分散させて貼り合わせればよい。
【０１０１】
次に、貼り合わせられたアクティブマトリクス基板と対向基板の間に、液晶材料を注入する。液晶材料を注入した後、注入口を紫外線硬化樹脂などで封止する。または、液晶材料をアクティブマトリクス基板と対向基板のいずれかの上に滴下した後に、これらの基板を貼り合わせてもよい。
【０１０２】
次に、アクティブマトリクス基板と対向基板を貼り合わせた液晶セルの両面に偏光板を貼り付けてセル工程が完了する。
【０１０３】
次に、モジュール工程として、端子部の入力端子にフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）を接続する。ＦＰＣはポリイミドなどの有機樹脂フィルム上に導電膜により配線が形成されており、異方性導電性ペースト（ＡＣＰ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）を介して入力端子と接続される。ＡＣＰは接着剤として機能するペーストと、金などがメッキされた数十〜数百μｍ径の導電性表面を有する粒子と、により構成される。ペースト中に混入された粒子が入力端子上の導電層とＦＰＣに形成された配線に接続された端子上の導電層の双方に接触することで、電気的な接続を実現する。なお、ＦＰＣの接続後にアクティブマトリクス基板と対向基板に偏光板を貼り付けてもよい。
【０１０４】
以上のように、液晶表示装置を作製することができる。
【０１０５】
なお、液晶材料としてブルー相を示す液晶を用いてもよい。ブルー相は、液晶相の１つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は、狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善するために、５重量％以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を用いる。ブルー相を示す液晶材料とカイラル剤を含む液晶組成物は、応答速度が１０μｓ〜１００μｓと短く、光学的に等方性であるため配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。
【０１０６】
または、本発明の一態様である表示装置は、ＥＬ表示装置であってもよい。本発明の一態様である表示装置がＥＬ表示装置である場合には、第３の導電層１３８上にＥＬ層を形成し、該ＥＬ層上に更なる画素電極層を形成すればよい。
【０１０７】
前記第３の導電層１３８は、陽極とすることができるため、陰極となる更なる画素電極層を形成する材料としては、陰極とすることができる仕事関数が小さい材料（例えば、Ｃａ、Ａｌ、ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）を用いればよい。
【０１０８】
ＥＬ層は、単数の層で構成されていても、複数の層が積層されて形成された積層膜により構成されていてもよく、少なくとも発光層を有する。発光層はホール輸送層を介して更なる画素電極層と接続されていることが好ましい。
【０１０９】
なお、本発明の一態様であるＥＬ表示装置は、トップエミッションとしてもよいし、ボトムエミッションとしてもよいし、デュアルエミッションとしてもよい。
【０１１０】
ところで、前記ＴＦＴ及び表示装置は、さまざまな電子機器（遊技機も含む）に適用することができる。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）、コンピュータ用のモニタ、電子ペーパー、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。
【０１１１】
前記表示装置は、例えば電子ペーパーに適用することができる。電子ペーパーは、情報を表示する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、電車などの乗り物の車内広告、クレジットカードなどの各種カードにおける画像または情報の表示などに適用することができる。
【０１１２】
図７（Ａ）は、電子書籍の一例を示している。図７（Ａ）に示す電子書籍は、筐体１５０及び筐体１５１で構成されている。筐体１５０及び筐体１５１は、蝶番１５４により連結され、開閉させることができ、紙の書籍と同様に扱うことができる。
【０１１３】
筐体１５０には表示部１５２が組み込まれ、筐体１５１には表示部１５３が組み込まれている。表示部１５２及び表示部１５３は、一の画面を分割して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と、例えば、右側の表示部（図７（Ａ）では表示部１５２）に文章を表示し、左側の表示部（図７（Ａ）では表示部１５３）に画像を表示することができる。表示部１５２及び表示部１５３には、前記表示装置を適用することができる。
【０１１４】
図７（Ａ）では、筐体１５０に、電源入力端子１５５、操作キー１５６及びスピーカ１５７などが備えられている。操作キー１５６は、例えば頁を送る機能を備えていてもよい。なお、筐体１５０及び筐体１５１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ていてもよいし、筐体１５０及び筐体１５１の裏面や側面に、外部接続用端子（イヤホン端子、ＵＳＢ端子、及びＵＳＢケーブルなどの各種ケーブルと接続可能な端子など）または記録媒体挿入部などを備えていてもよい。なお、図７（Ａ）に示す電子書籍は、更には、無線で情報を送受信できる構成を備えていてもよい。
【０１１５】
図７（Ｂ）は、デジタルフォトフレームの一例を示している。図７（Ｂ）に示すデジタルフォトフレームは、筐体１６１に表示部１６２が組み込まれた構成である。表示部１６２には、前記表示装置を適用することができる。
【０１１６】
なお、図７（Ｂ）に示すデジタルフォトフレームは、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とよい。これらの構成は、表示部と同一面に備えられていてもよいが、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１６２に表示させることができる。なお、図７（Ｂ）に示すデジタルフォトフレームは、無線で情報を送受信出来る構成としてもよい。
【０１１７】
図７（Ｃ）は、テレビジョン装置の一例を示している。図７（Ｃ）に示すテレビジョン装置は、筐体１７１に表示部１７２が組み込まれ、スタンド１７３により筐体１７１が支持されている。表示部１７２には、前記表示装置を適用することができる。
【０１１８】
図７（Ｃ）に示すテレビジョン装置の操作は、筐体１７１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機により行うことができる。リモコン操作機が備える操作キーによりチャンネルや音量の調整を行うことができ、表示部１７２に表示される映像を選択することができる。または、リモコン操作機自体に、当該リモコン操作機から出力する情報を表示する表示部が設けられていてもよい。
【０１１９】
なお、図７（Ｃ）に示すテレビジョン装置は、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で、片方向（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。
【０１２０】
図７（Ｄ）は、携帯電話機の一例を示している。図７（Ｄ）に示す携帯電話機は、筐体１８１に組み込まれた表示部１８２の他、操作ボタン１８３、操作ボタン１８７、外部接続ポート１８４、スピーカ１８５、及びマイク１８６などを備えている。表示部１８２には、前記表示装置を適用することができる。
【０１２１】
図７（Ｄ）に示す携帯電話機は、表示部１８２がタッチパネルであってもよい。表示部１８２がタッチパネルである場合、電話の発信、或いはメールの作成などは、表示部１８２をタッチパネルとして使用することで行うことができる。
【０１２２】
表示部１８２の画面は、主として３つのモードがある。第１のモードは、画像の表示を主とする表示モードであり、第２のモードは、文字などの情報の入力を主とする入力モードである。第３のモードは表示モードと入力モードの２つのモードを併せた表示／入力モードである。
【０１２３】
例えば、電話の発信、或いはメールを作成する場合には、表示部１８２を、文字の入力を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合には、表示部１８２の画面の大部分を使用してキーボードまたは番号ボタンを表示させることが好ましい。
【０１２４】
図７（Ｄ）に示す携帯電話機の内部に、ジャイロセンサ、加速度センサなどの傾きを検出するセンサを備えた検出装置が設けられることで、携帯電話機の向き（縦または横）に応じて、表示部１８２の表示情報を自動的に切り替える構成とすることもできる。
【０１２５】
画面モードの切り替えは、表示部１８２への接触、または筐体１８１の操作ボタン１８７の操作により行われる構成としてもよいし、表示部１８２に表示される画像の種類によって切り替わる構成としてもよい。
【０１２６】
入力モードにおいて、表示部１８２の光センサで検出される信号を検知し、表示部１８２のタッチ操作が一定期間行われていないときに、画面のモードを入力モードから表示モードに切り替える構成としてもよい。
【０１２７】
表示部１８２は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部１８２を掌や指で触れ、掌紋及び指紋などをイメージセンサで撮像すると、本人認証を行うことができる。表示部に近赤外光を発光するバックライトまたは近赤外光を発光するセンシング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
【０１２８】
以上説明したように、前記ＴＦＴ及び表示装置は様々な電子機器に適用することができる。
【実施例１】
【０１２９】
本実施例は、第１の半導体膜に対してプラズマ処理を行わなかった第１のＴＦＴと、第１の半導体膜に対してＨ２プラズマ処理を行った第２のＴＦＴと、第１の半導体膜に対してＡｒプラズマ処理を行った第３のＴＦＴと、第１の半導体膜に対してＨ２とＡｒの混合ガスプラズマ処理を行った第４のＴＦＴと、を作製し、これらの電気的特性を比較する。
【０１３０】
本実施例の第２乃至第４のＴＦＴの作製方法は、図１乃至図３を参照して説明した通りであるが、第１の半導体膜に対して行うプラズマ処理に用いるプラズマ種のみが異なる。そして、本実施例の第１のＴＦＴの作製方法は、第１の半導体膜に対してプラズマ処理を行わなかったことを除けば、図１乃至図３を参照して説明した通りである。
【０１３１】
まず、基板１００上に下地絶縁膜（ここでは図示しない。）を形成し、下地絶縁膜上に第１の導電層１０２を形成した。
【０１３２】
基板１００としては、ガラス基板（コーニング製ＥＡＧＬＥ  ＸＧ）を用いた。
【０１３３】
下地絶縁膜としては、プラズマＣＶＤ法により酸化窒化シリコン膜を２００ｎｍの厚さで形成した。
【０１３４】
第１の導電層１０２は、アルミニウム層をチタン層により挟持した構造とした。具体的には、まず、チタンターゲットをＡｒイオンでスパッタリングして、厚さ５０ｎｍの第１のチタン膜を下地絶縁膜上に形成した。このとき、導入するＡｒガスの流量は２０ｓｃｃｍとし、処理室内の圧力は０．１Ｐａとした。そして、第１のチタン膜の上にアルミニウムターゲットをＡｒイオンでスパッタリングして、厚さ１００ｎｍのアルミニウム膜を形成した。このとき、導入するＡｒガスの流量は５０ｓｃｃｍとし、処理室内の圧力は０．４Ｐａとした。そして、アルミニウム膜の上にチタンターゲットをＡｒイオンでスパッタリングして、厚さ５０ｎｍの第２のチタン膜を形成した。このとき、導入するＡｒガスの流量は２０ｓｃｃｍとし、処理室内の圧力は０．１Ｐａとした。
【０１３５】
次に、第２のチタン膜上にレジストを塗布し、第１のフォトマスクを用いて露光した後、現像してレジストマスクを形成した。
【０１３６】
次に、該レジストマスクを用いてエッチング処理を行って、第１の導電層１０２を形成した。ここでは、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）装置を用いて２段階のエッチングを行った。すなわち、ＩＣＰパワー６００Ｗ、バイアスパワー２５０Ｗ、エッチングガスとして塩化ボロンガスを流量６０ｓｃｃｍで導入し、塩素ガスを流量２０ｓｃｃｍで導入して処理室内の圧力を１．２Ｐａとし、第１のエッチングを行った後、ＩＣＰパワー５００Ｗ、バイアスパワー５０Ｗ、エッチングガスとしてフッ化炭素ガスを流量８０ｓｃｃｍで導入して処理室内の圧力を２．０Ｐａとし、第２のエッチングを行った。その後、該レジストマスクを除去した。
【０１３７】
次に、第１の導電層１０２を覆って、下地絶縁膜上に第１の絶縁層１０４を形成した（図１（Ａ））。
【０１３８】
第１の絶縁層１０４としては、プラズマＣＶＤ法により窒化シリコン膜を１１０ｎｍの厚さで形成し、該窒化シリコン膜上にプラズマＣＶＤ法により酸化シリコン膜を１１０ｎｍの厚さで形成した。
【０１３９】
ここで、窒化シリコン膜のプラズマＣＶＤ法による形成には、シランガスの流量を５ｓｃｃｍ、アンモニアガスの流量を４００ｓｃｃｍ、Ａｒガスの流量を５０ｓｃｃｍとして処理室内に材料ガスを導入して安定させ、処理室内の圧力を３０Ｐａ、基板の温度を２８０℃とし、ＲＦ電源周波数を２７ＭＨｚ、ＲＦ電源の電力を５００Ｗとしてプラズマ放電を行った。
【０１４０】
そして、酸化シリコン膜のプラズマＣＶＤ法による形成には、珪酸エチルを前記窒化シリコン膜上に配し、酸素プラズマ処理を行って形成した。
【０１４１】
次に、第１の絶縁層１０４上に第１の半導体膜１０５として微結晶シリコン膜を形成した。
【０１４２】
微結晶シリコン膜の形成には、シランガスの流量を４ｓｃｃｍ、Ｈ２ガスの流量を７５０ｓｃｃｍ、Ａｒガスの流量を７５０ｓｃｃｍとして材料ガスを導入して安定させ、処理室内の圧力を１２３７Ｐａ、ＲＦ電源周波数を１３．５６ＭＨｚ、ＲＦ電源の電力を１２５Ｗとしてプラズマ放電を行う、プラズマＣＶＤ法を用いた。なお、ここで、微結晶半導体膜の形成は、平行平板型のプラズマ処理装置を用いて行い、上部電極と下部電極の間隔を７ｍｍとし、上部電極の温度を２００℃、下部電極の温度を３００℃、基板の温度を２８５℃とした。
【０１４３】
なお、ここで、前記微結晶シリコン膜の形成と、以下に説明するプラズマ処理は、図４に示す装置を用いて行った。
【０１４４】
ここで、第２のＴＦＴに設けられる第１の半導体膜１０５に対してはＨ２プラズマ処理を行った。該プラズマ処理は、第１の半導体膜１０５の形成と同じ処理室を用いて行った。該プラズマ処理では、Ｈ２ガスの流量を７５０ｓｃｃｍとして安定させ、処理室内の圧力を１２３７Ｐａ、ＲＦ電源周波数を１３．５６ＭＨｚ、ＲＦ電源の電力を１２５Ｗとし、上部電極の温度を２００℃、下部電極の温度を３００℃、基板の温度を２８５℃とした。
【０１４５】
そして、第３のＴＦＴに設けられる第１の半導体膜１０５に対してはＡｒプラズマ処理を行った。該プラズマ処理は、第１の半導体膜１０５の形成と同じ処理室を用いて行った。該プラズマ処理では、Ａｒガスの流量を７５０ｓｃｃｍとして安定させ、処理室内の圧力を１２３７Ｐａ、ＲＦ電源周波数を１３．５６ＭＨｚ、ＲＦ電源の電力を１２５Ｗとし、上部電極の温度を２００℃、下部電極の温度を３００℃、基板の温度を２８５℃とした。
【０１４６】
そして、第４のＴＦＴに設けられる第１の半導体膜１０５に対してはＨ２ガスとＡｒガスの混合ガス中で発生させるプラズマによりプラズマ処理を行った。該プラズマ処理は、第１の半導体膜１０５の形成と同じ処理室を用いて行った。該プラズマ処理では、Ａｒガスの流量を７５０ｓｃｃｍ、Ｈ２ガスの流量を７５０ｓｃｃｍとして安定させ、処理室内の圧力を１２３７Ｐａ、ＲＦ電源周波数を１３．５６ＭＨｚ、ＲＦ電源の電力を１２５Ｗとし、上部電極の温度を２００℃、下部電極の温度を３００℃、基板の温度を２８５℃とした。
【０１４７】
次に、第１の半導体膜１０６上に第２の半導体膜１０８を形成し、第２の半導体膜１０８上に不純物半導体膜１１０を形成した。第２の半導体膜１０８としては、プラズマＣＶＤ法により厚さ１７５ｎｍのシリコン膜を形成した。不純物半導体膜１１０としては、プラズマＣＶＤ法により厚さ５０ｎｍの「Ｐを含むアモルファスシリコン膜」を形成した。
【０１４８】
第２の半導体膜１０８であるシリコン膜の形成には、シランガスの流量を４０ｓｃｃｍ、１０００ｐｐｍアンモニアガス（Ｈ２ガス希釈）のガス流量を１００ｓｃｃｍ、Ｈ２ガスの流量を６５０ｓｃｃｍ、Ａｒガスの流量を７５０ｓｃｃｍとして材料ガスを導入して安定させ、処理室内の圧力を１２３７Ｐａとし、ＲＦ電源周波数を１３．５６ＭＨｚ、ＲＦ電源の電力を２００Ｗとしてプラズマ放電を行った。なお、ここでプラズマＣＶＤ法には平行平板を使用し、上部電極の温度を２００℃、下部電極の温度を３００℃、基板の温度を２８５℃とした。
【０１４９】
不純物半導体膜１１０の形成には、シランガスの流量を９０ｓｃｃｍ、５％ホスフィンガス（シランガス希釈）の流量を１０ｓｃｃｍ、Ｈ２ガスの流量を１００ｓｃｃｍとして材料ガスを導入して安定させ、処理室内の圧力を６０Ｐａ、ＲＦ電源周波数を１３．５６ＭＨｚ、ＲＦ電源の電力を３０Ｗとし、基板の温度を２５０℃とした。
【０１５０】
次に、不純物半導体膜１１０上にレジストを塗布した後、第２のフォトマスクを用いて露光し、現像してレジストマスク１１２を形成した。
【０１５１】
次に、レジストマスク１１２を用いて、第１の半導体膜１０６、第２の半導体膜１０８、及び不純物半導体膜１１０をエッチングして、第１の半導体層１１４、第２の半導体層１１６及び不純物半導体層１１８を有する半導体積層体１２０を形成した。
【０１５２】
半導体積層体１２０の形成には、ＩＣＰ装置を用いて、ソースパワー１０００Ｗ、バイアスパワー８０Ｗ、エッチングガスとして塩素ガスを流量１００ｓｃｃｍで導入し、処理室内の圧力を１．５１Ｐａとしてエッチングを行った。その後、レジストマスク１１２を除去した。
【０１５３】
次に、半導体積層体１２０を覆って第１の絶縁層１０４上に、導電膜１２２を形成した。
【０１５４】
ここでは、導電膜１２２は、アルミニウム層をチタン層により挟持した構造とし、第１の導電層１０２と同様に形成した。ただし、第１のチタン膜の厚さを５０ｎｍとし、アルミニウム膜の厚さを２００ｎｍとし、第２のチタン膜の厚さを５０ｎｍとした。
【０１５５】
次に、導電膜１２２上にレジストを塗布した後、第３のフォトマスクを用いて露光し、現像してレジストマスク１２４を形成した。レジストマスク１２４を用いて導電膜１２２をドライエッチングして、第２の導電層１３２を形成した。次に、不純物半導体層１１８をドライエッチングしてソース領域及びドレイン領域として機能する不純物半導体層１３０を形成し、更には、第１の半導体層１１４及び第２の半導体層１１６をエッチングし、第１の半導体層１２６及び第２の半導体層１２８を形成した。
【０１５６】
ここでは、ドライエッチングは、ＩＣＰ装置を用いて、ＩＣＰパワー４５０Ｗ、バイアスパワー１００Ｗ、エッチングガスとして塩化ホウ素ガスを流量６０ｓｃｃｍ、塩素を２０ｓｃｃｍで導入し、処理室内の圧力を１．９Ｐａとして行った。
【０１５７】
なお、第１の半導体層１１４、第２の半導体層１１６及び不純物半導体層１１８のエッチングは、導電膜１２２と不純物半導体層１１８の界面から８０ｎｍの深さまでエッチングした。
【０１５８】
なお、図示していないが、ソース電極及びドレイン電極として機能する第２の導電層１３２の上面形状は、直線型であり、ソース電極とドレイン電極が平行に対向して設けられている。
【０１５９】
次に、第１の半導体層１２６及び第２の半導体層１２８の露出された部分に対してプラズマ処理を行った。該プラズマ処理は、フッ化炭素ガスを用いて行い、第１の半導体層１２６及び第２の半導体層１２８の露出された部分の表面に存在する残留物を除去した。該プラズマ処理は、ＩＣＰ装置を用いて、ソースパワー１０００Ｗ、バイアスパワー０Ｗとしてフッ化炭素ガスを流量１００ｓｃｃｍで導入し、処理室内の圧力を０．６７Ｐａとして行った。その後、レジストマスク１２４を除去した（図３（Ａ））。
【０１６０】
次に、第２の絶縁層１３４となる絶縁膜として、厚さ３００ｎｍの窒化シリコン膜を形成した。窒化シリコン膜の形成は、シランガスの流量を５ｓｃｃｍ、アンモニアガスの流量を４００ｓｃｃｍ、窒素ガスの流量を５０ｓｃｃｍとして材料ガスを導入し、処理室内の圧力を３０Ｐａとし、ＲＦ電源周波数を２７ＭＨｚ、ＲＦ電源の電力を５００Ｗとしてプラズマ放電を行った。
【０１６１】
次に、第２の絶縁層１３４となる絶縁膜上にレジストを塗布した後、第４のフォトマスクを用いて露光し、現像してレジストマスクを形成した。該レジストマスクを用いて第２の絶縁層１３４となる絶縁膜の一部をドライエッチングして、ソース電極及びドレイン電極として機能する第２の導電層１３２の一部を露出させた。なお、図示していないが、所望の箇所の第１の絶縁層１０４及び第２の絶縁層１３４の双方をドライエッチングによりエッチングして第１の導電層１０２の一部を露出させた。その後、該レジストマスクを除去した。
【０１６２】
以上のようにして作製した第１乃至第４のＴＦＴの電気的特性を測定し、Ｉ−Ｖカーブを取得した。その結果を図８及び図９に示す。
【０１６３】
図８（Ａ）は、第１のＴＦＴから取得したＩ−Ｖカーブを示し、図８（Ｂ）は、第２のＴＦＴから取得したＩ−Ｖカーブを示し、図９（Ａ）は、第３のＴＦＴから取得したＩ−Ｖカーブを示し、図９（Ｂ）は、第４のＴＦＴから取得したＩ−Ｖカーブを示す。
【０１６４】
第１のＴＦＴの閾値電圧は１．２±０．２５Ｖである。第２のＴＦＴの閾値電圧は１．３９±０．２１Ｖである。第３のＴＦＴの閾値電圧は２．３７±０．４０Ｖである。第４のＴＦＴの閾値電圧は１．３６±０．２１Ｖである。従って、第３のＴＦＴの閾値電圧が最も高い。
【０１６５】
第１乃至第４のＴＦＴの閾値電圧を比較すると、第１の半導体膜に対するプラズマ処理において、Ｈ２プラズマのみ、またはＨ２ガスとＡｒガスの混合ガスプラズマを用いても、閾値電圧をプラス方向にシフトさせる効果は薄いが、第１の半導体膜に対するプラズマ処理にＡｒプラズマを用いることで、閾値電圧を大きくプラス方向にシフトさせることができる。
【０１６６】
なお、第４のＴＦＴでは、閾値電圧のプラス方向へのシフトが小さいが、これは、Ｈ２ガスとＡｒガスの混合ガスプラズマを用いた場合には、第１の半導体膜中にＡｒガスが取り込まれても、Ｈ２ガスによりエッチングされてしまい、第１の半導体膜中に最終的に残存するＡｒが少ないためだと考えられる。なお、ＳＩＭＳ分析は破壊分析であるため、第１のＴＦＴの第１の半導体膜１０６及び第２の半導体膜１０８、並びに第３のＴＦＴの第１の半導体膜１０６及び第２の半導体膜１０８を複数作製し、その一部をＳＩＭＳ法による測定分析用とした。
【０１６７】
図１０及び図１１は、Ｉ−Ｖカーブを取得した第１のＴＦＴと第３のＴＦＴと同様に形成した第１の半導体膜１０６と第２の半導体膜１０８に対してＳＩＭＳ分析を行った結果を示す。
【０１６８】
図１０は、第１のＴＦＴの第１の半導体膜１０６と第２の半導体膜１０８についてのＳＩＭＳ分析結果を示す。図１１は、第３のＴＦＴの第１の半導体膜１０６と第２の半導体膜１０８についてのＳＩＭＳ分析結果を示す。
【０１６９】
図１０に示すＳＩＭＳ分析結果と図１１に示すＳＩＭＳ分析結果を比較すると、図１１に示すＳＩＭＳ分析結果では、第１の半導体膜１０６と第２の半導体膜１０８の界面近傍にＡｒに起因するピークを有する。該ピークから、第３のＴＦＴに設けられた第１の半導体膜１０６には、Ａｒが２．５×１０１８ｃｍ−３〜４．５×１０１９ｃｍ−３の範囲で含まれていることがわかる。なお、Ａｒは前記濃度範囲よりも多く含まれていてもよい。
【０１７０】
以上、本実施例にて説明したように、第１の半導体膜１０６に対してＡｒプラズマ処理を行うことでＡｒを２．５×１０１８ｃｍ−３〜４．５×１０１９ｃｍ−３の範囲で含ませることができる。ＴＦＴをこのように作製することで、閾値電圧がプラス方向に大きくシフトするため、ＴＦＴのスイッチング特性を良好なものとすることができる。
【符号の説明】
【０１７１】
１００    基板
１０２    第１の導電層
１０４    第１の絶縁層
１０５    第１の半導体膜
１０６    第１の半導体膜
１０８    第２の半導体膜
１１０    不純物半導体膜
１１２    レジストマスク
１１４    第１の半導体層
１１６    第２の半導体層
１１８    不純物半導体層
１２０    半導体積層体
１２２    導電膜
１２４    レジストマスク
１２６    第１の半導体層
１２８    第２の半導体層
１３０    不純物半導体層
１３２    第２の導電層
１３４    第２の絶縁層
１３６    開口部
１３８    第３の導電層
１３８ＢＧ    バックゲート電極
１５０    筐体
１５１    筐体
１５２    表示部
１５３    表示部
１５４    蝶番
１５５    電源入力端子
１５６    操作キー
１５７    スピーカ
１６１    筐体
１６２    表示部
１７１    筐体
１７２    表示部
１７３    スタンド
１８１    筐体
１８２    表示部
１８３    操作ボタン
１８４    外部接続ポート
１８５    スピーカ
１８６    マイク
１８７    操作ボタン
２００    処理室
２０１    第１の電極
２０２    第２の電極
２０３    高周波電力供給手段
２０４    高周波電源
２０６    整合器
２０７    ベローズ
２０８    ガス供給手段
２０９    排気手段
２１０    シリンダ群
２１０ａ    シリンダ
２１０ｂ    シリンダ
２１０ｃ    シリンダ
２１１    圧力調整弁
２１２    ストップバルブ
２１３    マスフローコントローラ
２１４    基板加熱ヒータ
２１５    ヒータコントローラ
２１６    絶縁材
２１７    バタフライバルブ
２１８    バタフライバルブ
２１９    ストップバルブ
２２０    ストップバルブ
２２１    ストップバルブ
２２２    ストップバルブ
２２３    ストップバルブ
２２４    ストップバルブ
２２５    ターボ分子ポンプ
２２６    ターボ分子ポンプ
２２７    ドライポンプ
２２９    高周波カットフィルタ
２４１    凸部
２４３    凹部
２４４    中空部
２４６    ガスライン
【図１】
2011205090.tif 000003
【図２】
2011205090.tif 000004
【図３】
2011205090.tif 000005
【図４】
2011205090.tif 000006
【図５】
2011205090.tif 000007
【図６】
2011205090.tif 000008
【図７】
2011205090.tif 000009
【図８】
2011205090.tif 000010
【図９】
2011205090.tif 000011
【図１０】
2011205090.tif 000012
【図１１】
2011205090.tif 000013