(57)【要約】【課題】膜応力の制御が可能なシリコン元素を有する薄膜の作製方法を提供することを目的の一とする。さらに、このシリコン元素を有する薄膜の作製方法を用いて、歩留まりを向上させることができるトランジスタの作製方法を提供することである。【解決手段】プラズマＣＶＤ装置内の反応室の内壁を加熱して、反応室内壁に吸着している不純物を放出させる。次いで、反応室の内壁を加熱し続けしながらフッ素化合物ガスを用いたプラズマまたは反応室内の排気によって、反応室内壁に吸着している不純物および反応室内に残留している不純物を除去した後、反応室の内壁を加熱し続けしながらシリコン元素を有する薄膜を形成する。また、前記シリコン元素を有する薄膜を用いてトランジスタを作製する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置内の反応室の内壁を加熱して、前記反応室の内壁から不純物を放出させた後、
前記反応室内にフッ素化合物ガスを導入して、プラズマを形成し、前記反応室の内壁から放出した不純物および前記反応室に残留していた不純物を除去し、
前記不純物を除去した反応室の内壁を加熱し続けながら、前記反応室にシリコン元素を含む堆積性気体を導入し、電力を供給し、シリコン元素を有する薄膜を形成することを特徴とする薄膜の作製方法。
【請求項２】
装置内の反応室の内壁を加熱して、前記反応室の内壁から不純物を放出させた後、
前記反応室内を排気し、前記反応室の内壁から放出した不純物および前記反応室に残留していた不純物を除去し、前記不純物を除去した反応室の内壁を加熱し続けながら、前記反応室にシリコン元素を含む堆積性気体を導入し、電力を供給し、シリコン元素を有する薄膜を形成することを特徴とする薄膜の作製方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記反応室の内壁は、前記反応室の外壁面に密着させた加熱装置により、１００℃以上３５０℃以下の温度に加熱して、
前記反応室の内壁から放出した不純物および前記反応室に残留していた不純物を除去することを特徴とする薄膜の作製方法。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、
前記反応室の内壁は、前記反応室の内壁面に密着させた加熱装置により、１００℃以上３５０℃以下の温度に加熱して、
前記反応室の内壁から放出した不純物および前記反応室に残留していた不純物を除去することを特徴とする薄膜の作製方法。
【請求項５】
請求項１または請求項２において、
前記反応室の内壁は、前記反応室の内壁中に埋設させた加熱装置により、１００℃以上３５０℃以下の温度に加熱して、
前記反応室の内壁から放出した不純物および前記反応室に残留していた不純物を除去することを特徴とする薄膜の作製方法。
【請求項６】
ゲート電極と、半導体膜がゲート絶縁膜を介して重畳するトランジスタにおいて、
装置内の反応室の内壁を加熱して、前記反応室の内壁から不純物を放出させた後、
前記反応室内にフッ素化合物ガスを導入して、プラズマを形成し、前記反応室の内壁から放出した不純物および前記反応室に残留していた不純物を除去し、
前記不純物を除去した反応室の内壁を加熱し続けながら、前記反応室にシリコン元素を含む堆積性気体を導入し、電力を供給して前記ゲート絶縁膜を形成することを特徴とするトランジスタの作製方法。
【請求項７】
ゲート電極と、半導体膜がゲート絶縁膜を介して重畳するトランジスタにおいて、
装置内の反応室の内壁を加熱し、前記反応室の内壁から不純物を放出させた後、
前記反応室内にフッ素化合物ガスを導入して、プラズマを形成し、前記反応室の内壁から放出した不純物および前記反応室に残留していた不純物を除去し、
前記不純物を除去した反応室の内壁を加熱し続けながら、前記反応室にシリコン元素を含む堆積性気体を導入し、電力を供給して前記半導体膜を形成することを特徴とするトランジスタの作製方法。
【請求項８】
ゲート電極と、半導体膜がゲート絶縁膜を介して重畳するトランジスタにおいて、
装置内の反応室の内壁を加熱して、前記反応室の内壁から不純物を放出させた後、
前記反応室内を排気して、前記反応室の内壁から放出した不純物および前記反応室に残留していた不純物を除去し、
前記不純物を除去した反応室の内壁を加熱し続けながら、前記反応室にシリコン元素を含む堆積性気体を導入し、電力を供給して前記ゲート絶縁膜を形成することを特徴とするトランジスタの作製方法。
【請求項９】
ゲート電極と、半導体膜がゲート絶縁膜を介して重畳するトランジスタにおいて、
装置内の反応室の内壁を加熱して、前記反応室の内壁から不純物を放出させた後、
前記反応室内を排気して、前記反応室の内壁から放出した不純物および前記反応室に残留していた不純物を除去し、
前記不純物を除去した反応室の内壁を加熱し続けながら、前記反応室にシリコン元素を含む堆積性気体を導入し、電力を供給して前記半導体膜を形成することを特徴とするトランジスタの作製方法。
【請求項１０】
請求項６乃至請求項９のいずれか一において、
前記反応室の内壁は、前記反応室の外壁面に密着させた加熱装置により、１００℃以上３５０℃以下の温度に加熱して、
前記反応室の内壁から放出した不純物および前記反応室に残留していた不純物を除去することを特徴とするトランジスタの作製方法。
【請求項１１】
請求項６乃至請求項９のいずれか一において、
前記反応室の内壁は、前記反応室の内壁面に密着させた加熱装置により、１００℃以上３５０℃以下の温度に加熱して、
前記反応室の内壁から放出した不純物および前記反応室に残留していた不純物を除去することを特徴とするトランジスタの作製方法。
【請求項１２】
請求項６乃至請求項９のいずれか一において、
前記反応室の内壁は、前記反応室の内壁中に埋設させた加熱装置により、１００℃以上３５０℃以下の温度に加熱して、
前記反応室の内壁から放出した不純物および前記反応室に残留していた不純物を除去することを特徴とするトランジスタの作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、プラズマＣＶＤ装置を用いたシリコン元素を有する薄膜の作製方法に関する。また、該薄膜の作製方法を用いたトランジスタの作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トランジスタの技術分野において、様々な種類の薄膜の作製にはプラズマＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ  ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法が用いられ、より良い製品を製造するために様々な改良が試みられている。
【０００３】
プラズマＣＶＤ装置において、反応室の外側に加熱装置を設けている（特許文献１および特許文献２）。
【０００４】
しかし、トランジスタの量産のためのプラズマＣＶＤ装置の多くは、反応室内の側壁からの放出ガスを減らすために、被処理基板を直接加熱する加熱装置を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３３６６７７号公報
【特許文献２】特開平７−３３１４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
トランジスタを作製するにあたって、歩留まりの低下の要因の一つとして、形成された膜の膜剥がれがある。
【０００７】
上記膜剥がれの原因として、トランジスタを構成する配線用導電膜、絶縁膜、または半導体膜を積み重ねて形成する際に、形成した積層膜における膜応力の偏りがある。また、膜応力の偏りは、単一の膜を厚く形成することでも起こる。
【０００８】
膜応力を調整するためには、膜を形成するための反応ガス流量、反応室内の圧力、プラズマを生成するための電力、膜が形成される基板の温度、または反応室内の雰囲気の温度など多くの条件を調整する必要があるため、非常に難しい。
【０００９】
このような状況を鑑み、本明細書中で開示する発明の一態様は、膜の応力を制御することが可能なシリコン元素を有する薄膜の作製方法を提供することを目的の一とする。さらに、このシリコン元素を有する薄膜の作製方法を用いて、歩留まりを向上させることができるトランジスタの作製方法を提供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】
本発明の一形態は、反応室内に残留しているまたは反応室内壁に吸着している不純物を除去した後、反応室にシリコン元素を含む堆積性気体を導入し、電力を供給して、膜の応力を制御しながら、シリコン元素を有する薄膜を形成することである。
【００１１】
また、本発明の一形態は、プラズマＣＶＤ装置内の反応室の内壁を加熱して、反応室の内壁から不純物を放出させ、反応室内に残留しているまたは反応室の内壁に吸着している不純物を除去した後、反応室の内壁を加熱しながら、反応室にシリコン元素を含む堆積性気体を導入し、電力を供給して、膜の応力を制御しながら、シリコン元素を有する薄膜を形成することである。
【００１２】
上記において、プラズマＣＶＤ装置内の反応室の内壁温度を１００℃以上３５０℃以下として、反応室内に残留しているまたは反応室の内壁に吸着している不純物を除去するとよい。
【００１３】
また、上記において、反応室の内壁の加熱は、反応室の外壁面または、反応室の内壁面に密着させた加熱装置で行うことである。さらに、反応室の内壁を加熱は、反応室の内壁中に埋設した加熱装置によっても行うことができる。
【００１４】
また、上記において、反応室内に残留しているまたは反応室の内壁に吸着している不純物を除去する方法は、フッ素化合物ガスを反応室内に導入してプラズマを形成して除去する方法、または反応室内を排気して除去する方法である。
【００１５】
以上のように、薄膜を形成する前に、反応室の内壁を加熱し、不純物を除去した後、シリコン元素を有する薄膜を形成することで、該薄膜中の不純物を低減できるため、膜応力に寄与する薄膜中の結合状態が変化し、膜応力を制御することができる。このような薄膜の作製方法を用いることで、トランジスタを作製するにあたり、歩留まりを向上させることができる。
【００１６】
本発明の一態様は、ゲート電極と半導体膜がゲート絶縁膜を介して重畳するトランジスタにおいて、ゲート絶縁膜および半導体膜の少なくとも一方を、上記した本発明の一態様である薄膜の作製方法を用いて形成し、半導体膜に電気的に接続する配線を形成することである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の一態様により、膜応力を制御することが可能なシリコン元素を有する薄膜の作製方法を提供することができる。さらに、該薄膜の作製方法を用いて、歩留まりの向上を可能にしたトランジスタの作製方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】プラズマＣＶＤ装置の一例を説明する上面図である。
【図２】プラズマＣＶＤ装置の一例を説明する断面図である。
【図３】プラズマＣＶＤ装置の一例を説明する断面図である。
【図４】シリコンを有する膜の作製方法を示す図である。
【図５】シリコンを有する膜の作製方法を示す図である。
【図６】トランジスタの作製方法を説明する断面図である。
【図７】トランジスタの作製方法を説明する断面図である。
【図８】トランジスタの作製方法を説明する断面図である。
【図９】電子書籍の一例を示す外観図である。
【図１０】テレビジョン装置およびデジタルフォトフレームの例を示す外観図である。
【図１１】携帯型のコンピュータの一例を示す斜視図である。
【図１２】実施例１における応力測定結果を示すグラフである。
【図１３】実施例１における赤外吸収スペクトルを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態およ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。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。また、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場合がある。また、便宜上、絶縁層は上面図には表さない場合がある。なお、各図面において示す各構成の、大きさ、層の厚さ、または領域は、明瞭化のために誇張されて表記している場合がある。従って、必ずしもそのスケールに限定されない。
【００２０】
（実施の形態１）
本実施の形態では、膜応力を制御することが可能なシリコン元素を有する薄膜の作製方法について説明する。
【００２１】
本発明の一態様は、プラズマＣＶＤ装置における反応室の内壁を加熱して、シリコン元素を有する薄膜を形成する前に反応室内に残留しているまたは反応室内壁に吸着している不純物を除去し、反応室の内壁を加熱しながら、シリコン元素を有する薄膜を形成することで、膜応力を制御された薄膜を形成することである。
【００２２】
〈プラズマＣＶＤ装置の構成〉
ここで、膜応力を制御された薄膜の形成を可能にするプラズマＣＶＤ装置について、図１および図２を用いて説明する。本実施の形態では、容量結合型高周波プラズマＣＶＤ装置を用いて説明する。
【００２３】
本発明の一態様において、反応室の内壁温度を制御出来ればプラズマＣＶＤ装置に限定はない。容量結合型高周波プラズマＣＶＤ装置でもよく、誘導結合型高周波プラズマＣＶＤ装置でもよい。
【００２４】
さらに、高周波電源から、高周波電力を供給するプラズマＣＶＤ装置だけではなく、マイクロ波発生源であるマグネトロンおよび誘電体を有し、マイクロ波を用いてプラズマを発生させるマイクロ波プラズマＣＶＤ装置（電子サイクロトロン共鳴プラズマＣＶＤ装置）でもよい。
【００２５】
その他、ヘリコン波プラズマＣＶＤ装置など、グロー放電プラズマを膜形成に利用するＣＶＤ装置であれば本発明の一態様を行うことができる。
【００２６】
図１は、上記の容量結合型高周波プラズマＣＶＤ装置の一形態の上面図である。本実施の形態では、複数の反応室を備えたプラズマＣＶＤ装置であるが、反応室は複数備える必要はなく、単数であってもよい。また、すべての反応室の構成を同じとする必要はなく、それぞれ異なっていてもよい。本実施の形態で示すように反応室を複数備えることで、トランジスタを構成する薄膜を大気に曝すことなく減圧下で連続処理が可能になる。
【００２７】
本実施の形態に示すプラズマＣＶＤ装置は、ロードロック室１０１、共通室１０２、反応室１０３乃至反応室１０６からなり、共通室１０２と反応室１０３乃至反応室１０６はゲートバルブ１１１によって仕切られている。ロードロック室１０１にセットされた基板は、共通室１０２に設置されている搬送機構１０７によって各反応室に搬送される。本実施の形態に示すプラズマＣＶＤ装置は、ロードロック室１０１内のカセットに装填される基板が共通室１０２の搬送機構１０７によって各反応室に搬出入される枚葉式の構成である。反応室には、それぞれガス供給手段、排気手段、および各反応室の内壁を加熱する装置（以下、内壁加熱ヒータ１０９と示す。）が設けられている。
【００２８】
また、ロードロック室１０１および搬送室１０２にも、それぞれ排気手段が設けられている。ロードロック室１０１および搬送室１０２には超高真空まで真空排気が可能なクライオポンプを用いることができる。クライオポンプを用いることで、ロードロック室１０１および搬送室１０２の圧力を１０−５Ｐａよりも低い圧力の超高真空にすることができ、反応室中の基板に堆積される膜の不純物濃度を低減することができる。また、クライオポンプはターボ分子ポンプおよびドライポンプと比較して、排気速度が速いため、開閉頻度の高いロードロック室にクライオポンプを設けることでスループットを向上させることができる。
【００２９】
図２は、図１に示したプラズマＣＶＤ装置の反応室のＡ−Ｂにおける断面図である。反応室には、図２はプラズマＣＶＤ装置の反応室の一構成を示す。反応室１０５はアルミニウムまたはステンレスなど剛性のある素材で形成され、内部を真空排気できるように構成されている。本実施の形態で示す反応室１０５の素材には、軽量で熱伝導性の良いアルミニウムを用いている。また、本実施の形態で示すプラズマＣＶＤ装置は、メンテナンスのため分解が可能な反応室構成としてある。機械的強度を高めるために反応室１０５の素材をステンレスとし、内面にアルミニウム溶射を施した構成としてもよい。また、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更によい。反応室１０５には第一の電極２０１（上部電極とも呼ぶ。）と、第一の電極２０１と対向する第二の電極２０２（下部電極とも呼ぶ。）が備えられている。
【００３０】
第一の電極２０１には高周波電力供給手段２０３が連結されている。第二の電極２０２は接地され、基板を載置できるように構成されている。第一の電極２０１は絶縁材２１６により反応室１０５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として、例えばセラミック材料を用いる場合には、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。
【００３１】
また、第一の電極２０１は、ガスライン２４６を介してガス供給手段２０８に接続されており、さらに第一の電極２０１内部には、膜厚や膜特性が均一となるようにガスを反応室内に分散させるガスディフューザープレート（いわゆるシャワー板）２４４が設けられている。
【００３２】
さらに、ガス供給手段２０８は、ガスが充填されたシリンダ２１０、圧力調整弁２１１、ストップバルブ２１２、マスフローコントローラー２１３などで構成されている。また、ガス供給手段２０８はシリコンを含む堆積性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、希釈ガスが充填されたシリンダ２１０ｃと添加ガスが充填された２１０ｄを有する。なお、形成する膜に応じて、必要な希釈ガスが充填されたシリンダおよび必要な添加ガスが充填されたシリンダを複数設けることができる。
【００３３】
シリンダ２１０ａに充填されたシリコンを含む堆積性ガスとしては、代表的には、シラン（ＳｉＨ４）ガス、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）ガス、フッ化シラン（ＳｉＦ４）等がある。
【００３４】
シリンダ２１０ｃに充填された希釈ガスとしては、アルゴン、キセノン、クリプトン等の希ガスがある。本実施の形態ではシリンダ２１０ｃにアルゴンが充填されている。
【００３５】
基板ホルダー２４０は、第二の電極２０２の上面に接して基板を保持できるように設けられている。基板の温度を制御する温度制御系として、ヒータコントローラ２１５により温度制御される基板加熱ヒータ２１４が、第二の電極２０２内に設けられている。基板加熱ヒータ２１４が第二の電極２０２内に設けられる場合、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る。
【００３６】
高周波電力供給手段２０３には、高周波電源２０４、整合器２０６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、第一の電極２０１に供給される。また、高周波カットフィルタ２２９が設けられていてもよい。さらにコイルを用いて、コイルと可変コンデンサとを用いる並列共振回路を構成してもよい。
【００３７】
反応室１０５に接続されている排気手段２０９は真空排気する機能と、反応ガスを流す場合に反応室１０５内を所定の圧力に保持するように制御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２１９〜２２４、ターボ分子ポンプ２２５、ターボ分子ポンプ２２６、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。
【００３８】
反応室１０５に接続されている排気手段２０９は真空排気する機能と、反応ガスを流す場合に反応室１０５内を所定の圧力に保持するように制御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２１９〜２２４、ターボ分子ポンプ２２５、ターボ分子ポンプ２２６、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】
反応室１０５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、反応室１０５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、ストップバルブ２２０を開き、真空排気を行う。さらに、反応室１０５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、反応室１０５内をドライポンプ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、およびストップバルブ２２１を閉じ、バタフライバルブ２１８からストップバルブ２２４のすべてを開き、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、およびドライポンプ２２７による排気を行って真空排気する。
【００４０】
第一の電極２０１と第二の電極２０２の間隔（ギャップ間隔とも呼ぶ。）は適宜変更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、反応室１０５内で第二の電極２０２の高さの調整により行うことができる。ベローズ２０７を用いることで、反応室１０５内を真空に保持しつつ、ギャップ間隔の調節を行うことができる。
【００４１】
反応室１０５の内壁を加熱する内壁加熱ヒータ１０９が設けられている。内壁加熱ヒータ１０９は、ヒータコントローラ２３２により温度制御される。
【００４２】
本実施の形態では、反応室１０５の外壁に密着して設けられている。内壁加熱ヒータ１０９には、ジャケットヒータや、ラバーヒータを用いることができる。図２には示していないが、反応室１０５の内壁温度を正確に測定するために内壁加熱ヒータ１０９には熱電対が含まれているとする。このような構成にすることで正確に反応室１０５の内壁温度を制御することができる。
【００４３】
図２のように内壁加熱ヒータ１０９を反応室１０５の外壁に設けることで、本発明の一態様であるプラズマＣＶＤ装置を容易に作製することができる。
【００４４】
ここで、内壁加熱ヒータ１０９を設ける位置について、図２の破線で囲まれた範囲のみを示した図３（Ａ）および図３（Ｂ）を用いて説明する。
【００４５】
内壁加熱ヒータ１０９は、図３（Ａ）で示すように反応室１０５の内壁に密着させることで、反応室１０５の内壁を直接加熱できるような構成とすることができる。さらに、図３（Ｂ）で示すように、内壁加熱ヒータ１０９は反応室１０５の内壁中に埋設させてもよい。
【００４６】
図３（Ａ）または図３（Ｂ）のように内壁加熱ヒータ１０９を反応室１０５の内壁を直接加熱できるような構成、または内壁加熱ヒータ１０９が反応室１０５の内壁中に埋設されることで、プラズマＣＶＤ装置の設置面積（フットプリント）を小さくすることができる。また、反応室１０５の内壁の所望の温度制御に必要な電力を下げることができる。また、反応室１０５の内壁を加熱することで、反応室１０５の外部にも熱伝導されるため、安全対策としての断熱構造を構築しやすくなる。
【００４７】
〈薄膜の形成方法〉
上記プラズマＣＶＤ装置を用いた本発明の一態様である、膜応力の制御が可能なシリコン元素を有する薄膜の作製方法を、図４に示した薄膜形成シーケンスに沿って説明する。
【００４８】
本実施の形態では、膜応力の制御が可能なシリコン元素を有する薄膜を形成するにあたり、薄膜を形成するための反応室は反応室１０５とする。
【００４９】
始めに、基板を反応室１０５に搬送する前（以下、アイドリング状態という）の反応室１０５において、反応室１０５の内壁を加熱、温度制御する（ステップ１）。この際、反応室１０５の内壁の加熱温度は１００℃以上３５０℃以下として、好ましくは１００℃以上１２５℃以下とすることがよく、少なくとも３０分以上、好ましくは６０分以上行うことがよい。また、ステップ１は排気しながらおこなうことも可能である
【００５０】
ステップ１である反応室１０５の内壁を加熱、温度制御することで、反応室１０５の内壁から、不純物を反応室１０５内に放出することができる。放出される不純物は主にＨ２Ｏ、水素（Ｈ）、炭素（Ｃ）および窒素（Ｎ）等を含むガスなどである。
【００５１】
なお、反応室１０５の内壁温度が１００℃より低いと、内壁から不純物を充分に放出させることが難しい。一方、反応室１０５の内壁温度が３５０℃より高いと、反応室１０５の素材にアルミニウムを用いる際に、熱によりアルミニウムが軟化してしまう。それ故、反応室１０５内の内壁温度は１００℃から３５０℃の間が好ましい。
【００５２】
アイドリング状態において、反応室１０５内は基板加熱ヒータによって、ある程度の温度で保たれている。しかしながら、基板加熱ヒータによる輻射加熱だけでは、反応室１０５の内壁の温度を正確に制御すること難しい。そこで、基板加熱ヒータとは異なる内壁加熱ヒータ１０９を反応室１０５の外側、内側または反応室１０５の素材の内部に設けて反応室１０５の内壁を加熱することで、反応室１０５の内壁の温度を正確に制御することができる。
【００５３】
次に、ステップ１で行った反応室１０５の内壁加熱によって、反応室１０５の内壁から放出される不純物または反応室内に残留している不純物を反応室１０５内から除去する（ステップ２）。除去する方法としては、反応室１０５の内壁を加熱、温度制御した状態を継続させながら、三フッ化窒素（ＮＦ３）のようにフッ素（Ｆ）化合物ガスによるプラズマクリーニングを行う。本明細書中で開示する発明において、プラズマクリーニングの方法に特別な限定はない。本実施の形態では、クリーニングを行う反応室にて、プラズマ生成を行い、クリーニングをする方法について例示しているが、クリーニングを行う反応室の外部にて、あらかじめプラズマ生成を行い、該生成したプラズマを反応室に供給して、クリーニングをするリモートプラズマクリーニングであってもよい。
【００５４】
フッ素（Ｆ）化合物ガスによるプラズマクリーニングは、プラズマ処理工程と排気工程からなり、具体的なプラズマクリーニング条件としては、三フッ化窒素（ＮＦ３）を４００ｓｃｃｍ〜２０００ｓｃｃｍの流量で反応室１０５内に供給し、反応室１０５内の圧力を１０Ｐａ〜２００Ｐａに調整し、第一の電極２０１と第二の電極２０２の間隔は、１５ｍｍ〜６０ｍｍに調整し、１３．５６ＭＨｚ〜６０ＭＨｚの高周波電源にて５００Ｗ〜２０００Ｗの電力（単位電極面積あたりの電力（パワー密度）としては１Ｗ／ｃｍ２〜４Ｗ／ｃｍ２）を出力することでプラズマを発生させ、５分〜１０分の間処理することがよい。より好ましいプラズマクリーニング条件としては、三フッ化窒素（ＮＦ３）を６００ｓｃｃｍの流量で反応室１０５内に供給し、反応室１０５内の圧力は７０Ｐａ程度とし、第一の電極２０１と第二の電極２０２の間隔は５０ｍｍに調整し、６０ＭＨｚの高周波電源にて９００Ｗ（パワー密度に換算すると約１．８Ｗ／ｃｍ２）を７分間出力することである。
【００５５】
なお、プラズマクリーニング中のフッ素（Ｆ）は、ステップ１で行った反応室１０５の内壁加熱によって放出された不純物と結合する。このため、質量数が小さく排気しにくい不純物成分も排気しやすくする。
【００５６】
上記ステップ２の後、搬送機構１０７で基板を反応室１０５に搬入し、不純物を除去した反応室１０５内にて、反応室１０５の内壁を内壁加熱ヒータ１０９で加熱し、温度制御しながら、シリコン元素を有する薄膜の形成を行う（ステップ３）。シリコン元素を有する薄膜の形成する際の反応室１０５の内壁温度は、ステップ１における反応室１０５の内壁温度と同じにすればよい。
【００５７】
本発明の一態様で形成することが可能なシリコン元素を有する薄膜としては、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、非晶質シリコン膜、微結晶シリコン膜、非晶質成分を有する微結晶シリコン膜などがある。
【００５８】
酸化シリコン膜の材料ガスにおいて、シリコンを含む堆積性ガスとして、シラン（ＳｉＨ４）ガス、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）ガス、フッ化シラン（ＳｉＦ４）等の無機シランガスを用いることができる。珪酸エチル（ＴＥＯＳ：化学式Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）に代表される有機シランガスよりも無機シランガスを用いるほうが、膜応力の制御を顕著に行うことができるため好ましい。また、酸化シリコン膜の材料ガスにおいて、添加ガスとしては、二窒化酸素（Ｎ２Ｏ）または酸素を用いることができる。さらに、上記シリコンを含む堆積性ガスおよび添加ガスと同時に、アルゴン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）等の不活性ガスを供給することで薄膜形成時におけるプラズマの発生や、発生させたプラズマの広がりを良好にすることができる。
【００５９】
窒化シリコン膜を形成する場合には、酸化シリコン膜と同様にシリコンを含む堆積性ガスとして、シラン（ＳｉＨ４）ガス、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）ガス、フッ化シラン（ＳｉＦ４）等の無機シランガスを用いて、添加ガスをアンモニア（ＮＨ３）または窒素（Ｎ２）とすればよい。
【００６０】
酸化窒化シリコン膜、または窒化酸化シリコン膜を形成するには、酸化シリコン膜と同様にシリコンを含む堆積性ガスとして、シラン（ＳｉＨ４）ガス、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）ガス、フッ化シラン（ＳｉＦ４）等の無機シランガスを用いて、添加ガスをアンモニア（ＮＨ３）または窒素（Ｎ２）に加え、二窒化酸素（Ｎ２Ｏ）または酸素とすればよい。
【００６１】
非晶質シリコン膜、微結晶シリコン膜および非晶質成分を有する微結晶シリコン膜は、シリコンを含む堆積性ガスとして、シラン（ＳｉＨ４）ガス、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）ガス、フッ化シラン（ＳｉＦ４）等の無機シランガスを、希釈ガスとして水素を用いて形成することができる。
【００６２】
以上のように、本実施の形態に示した作製方法で形成した薄膜は、薄膜を形成する前に、反応室１０５の内壁を加熱、温度制御し、Ｈ２Ｏ、水素（Ｈ）、炭素（Ｃ）、および窒素（Ｎ）などの不純物を反応室１０５の内壁から放出させ、プラズマクリーニングにより除去した後、シリコン元素を有する薄膜を形成することで、膜中の不純物を低減できるため、膜応力に寄与する薄膜中の結合状態が変化し、膜応力を制御することができる。
【００６３】
また、反応室１０５の内壁を内壁加熱ヒータ１０９で加熱し、温度制御しながら、シリコン元素を有する薄膜の形成することで、不純物となるガス成分が、チャンバー内壁に吸着されないため、シリコン元素を有する薄膜を複数枚の基板に成膜する際に、反応室１０５内に残留する不純物を含むガスが混入することを抑制できる。
【００６４】
シリコン元素を有する薄膜が形成される過程において、反応室１０５の内壁を内壁加熱ヒータ１０９で加熱しない場合、反応室１０５の内壁温度は、一定の温度に安定せず、変動する。これにより、反応室１０５内の雰囲気温度も安定せず、変動する。つまり、シリコン元素を有する薄膜が形成される過程で反応室１０５内の状況（コンディション）が変動することになる。このように反応室１０５内のコンディションが変動するなかで、薄膜を形成すると、薄膜中の結合状態も、薄膜が形成される過程で変動することとなる。その結果、膜応力が発生するといえる。
【００６５】
そこで、本実施の形態に示したように、シリコン元素を有する薄膜の形成する際に、反応室１０５の内壁を内壁加熱ヒータ１０９で加熱し、温度制御することで、シリコン元素を有する薄膜が形成される過程で反応室１０５内の状況（コンディション）を安定させることができる。このように反応室１０５内のコンディションが安定しているなかで、薄膜を形成することで、薄膜が形成される過程で薄膜中の結合状態の変動を抑えることができる。その結果、膜応力を制御することができるといえる。
【００６６】
また、本実施の形態に記載したシリコン元素を有する薄膜を形成する方法で半導体膜、絶縁膜を作製することができ、これらを用いて、トランジスタを形成することができる。さらに、トランジスタだけではなく、太陽電池のようにシリコンの半導体特性を利用するデバイスの作製においても、本実施の形態に記載したシリコン元素を有する薄膜の形成方法を用いることができる。
【００６７】
また、本実施の形態に示す構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと適宜組み合わせて用いることができる。
【００６８】
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１とは異なる工程でシリコン元素を有する薄膜を形成する方法を図５に示した薄膜形成シーケンスに沿って説明する。
【００６９】
本実施の形態に示すプラズマＣＶＤ装置は、実施の形態１と同様のプラズマＣＶＤ装置を用いることができる。
【００７０】
まず、実施の形態１と同様に、反応室１０５の内壁に吸着していた不純物を放出させる。反応室１０５の内壁を１００℃以上３５０℃以下に加熱、温度制御した状態を、少なくとも９０分以上、好ましくは１２０分以上継続させながら排気を行う。本工程により、反応室１０５内に残留するまたは反応室１０５の内壁から放出した不純物を除去することができる（ステップ１）。
【００７１】
上記ステップ１の後、搬送機構１０７で基板を反応室１０５に搬入し、不純物を除去した反応室１０５内にて、反応室１０５の内壁を内壁加熱ヒータ１０９で加熱しながら、シリコン元素を有する薄膜の形成を行う（ステップ２）。本実施の形態で示したシリコン元素を有する薄膜の種類および形成方法は、実施の形態１と同様である。
【００７２】
以上のように、本実施の形態に示した作製方法で形成した薄膜は、薄膜を形成する前に、反応室１０５の内壁を加熱、温度制御し、Ｈ２Ｏ、水素（Ｈ）、炭素（Ｃ）、および窒素（Ｎ）などの不純物を反応室１０５の内壁から不純物を放出させ、さらに、反応室１０５の内壁を加熱、温度制御を６０分以上継続させながら排気を行い、放出した不純物または反応室内に残留している不純物を除去した後、シリコン元素を有する薄膜を形成することで、膜中の不純物を低減できるため、膜応力に寄与する薄膜中の結合状態が変化し、膜応力を制御することができる。
【００７３】
また、反応室１０５の内壁を内壁加熱ヒータ１０９で加熱しながら、シリコン元素を有する薄膜の形成することで、不純物となるガス成分が、チャンバー内壁に吸着されないため、シリコン元素を有する薄膜を複数枚の基板に成膜する際に、反応室１０５内に残留する不純物を含むガスを抑制することができる。
【００７４】
さらに、本実施の形態に記載したシリコン元素を有する薄膜を形成する方法で半導体膜、絶縁膜を作製することができ、これらを用いて、トランジスタを形成することができる。さらに、トランジスタだけではなく、太陽電池のようにシリコンの半導体特性を利用するデバイスの作製においても、本実施の形態に記載したシリコン元素を有する薄膜の形成方法を用いることができる。
【００７５】
また、本実施の形態に示す構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと適宜組み合わせて用いることができる。
【００７６】
（実施の形態３）
本実施の形態では、半導体膜に酸化物半導体膜を用いたトランジスタにおいて、該トランジスタを構成する絶縁膜を、実施の形態１に記載した膜応力の制御が可能なシリコン元素を有する薄膜の作製方法で形成したトランジスタの作製方法について説明する。
【００７７】
本実施の形態では半導体膜に酸化物半導体膜を用いているが、酸化物半導体膜の代わりに、実施の形態１に記載した薄膜の作製方法を用いて形成した非晶質シリコン膜、微結晶シリコン膜に置き換えることができる。さらに、酸化物半導体膜の代わりに、多結晶シリコン膜に置き換えることもできる。トランジスタを構成する半導体膜の種類に応じて、適宜作製工程を追加することや省略することができる。例えば、半導体層に微結晶シリコン膜を用いた場合、酸化物半導体膜の形成直後の加熱処理は省略することができ、ソース電極およびドレイン電極となる導電膜を形成する前に導電性の高い不純物半導体膜を形成する工程を行うことが好ましい。また、バルク状のシリコンウエハまたは、絶縁表面に薄い単結晶半導体層が設けられたＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板上に形成されるトランジスタを構成する絶縁膜の形成に、実施の形態１で記載した方法を用いることができる。
【００７８】
チャネルエッチ構造のボトムゲート型のトランジスタを例に挙げ、該トランジスタの作製方法について図６乃至図８を用いて説明する。
【００７９】
基板３００上にゲート電極３０１を形成する。基板３００とゲート電極３０１の間に、下地膜となる絶縁膜を形成しておいてもよい。下地膜として、例えば、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、窒化アルミニウム膜、または窒化酸化アルミニウム膜のいずれか１つを単層で、或いは複数を積層させて用いることができる。特に、下地膜に、バリア性の高い絶縁膜、例えば窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、窒化アルミニウム膜、または窒化酸化アルミニウム膜などを用いることで、水分、または水素などの不純物、或いは基板３００内に含まれるアルカリ金属、重金属などの不純物が、酸化物半導体膜内、ゲート絶縁膜内、或いは、酸化物半導体膜と他の絶縁膜の界面およびその近傍に入り込むのを防ぐことができる。また、実施の形態１で説明したシリコン元素を有する薄膜の作製方法を用いて、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜を形成することができる。
【００８０】
ゲート電極３０１の材料は、モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、ネオジム、スカンジウム等の金属材料、これら金属材料を主成分とする合金材料を用いた導電膜、或いはこれら金属の窒化物を、単層でまたは積層で用いることができる。なお、後の工程において行われる加熱処理の温度に耐えうるのであれば、上記金属材料としてアルミニウム、銅を用いることもできる。アルミニウムまたは銅は、耐熱性や腐食性の問題を回避するために、高融点金属材料と組み合わせて用いるとよい。高融点金属材料としては、モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、ネオジム、スカンジウム等を用いることができる。
【００８１】
例えば、ゲート電極３０１を二層構造とする場合は、アルミニウム膜上にモリブデン膜が積層された二層の積層構造、または銅膜上にモリブデン膜を積層した二層構造、または銅膜上に窒化チタン膜若しくは窒化タンタル膜を積層した二層構造、窒化チタン膜とモリブデン膜とを積層した二層構造とすることが好ましい。ゲート電極３０１を三層構造とする場合は、アルミニウム膜、アルミニウムとシリコンの合金膜、アルミニウムとチタンの合金膜またはアルミニウムとネオジムの合金膜を中間層とし、タングステン膜、窒化タングステン膜、窒化チタン膜またはチタン膜を上下層として積層した三層構造とすることが好ましい。
【００８２】
また、ゲート電極３０１に酸化インジウム、酸化インジウム酸化スズ合金、酸化インジウム酸化亜鉛合金、酸化亜鉛、酸化亜鉛アルミニウム、酸窒化亜鉛アルミニウム、または酸化亜鉛ガリウム等の透光性を有する酸化物導電膜をゲート電極３０１に用いてもよい。
【００８３】
ゲート電極３０１の膜厚は、１０ｎｍ〜４００ｎｍ、好ましくは１００ｎｍ〜２００ｎｍとする。本実施の形態では、タングステンターゲットを用いたスパッタ法により１５０ｎｍのゲート電極用の導電膜を形成した後、該導電膜を第１のフォトリソグラフィ工程およびエッチング工程により所望の形状に加工することで、ゲート電極３０１を形成する。
【００８４】
なお、ゲート電極３０１の側面はテーパー形状とすることが好ましい。ゲート電極３０１上には、後の工程で半導体膜およびソース電極およびドレイン電極となる導電膜を形成するので、段差の箇所における配線切れ防止のためである。ゲート電極３０１の側面をテーパー形状とするためにはレジストマスクを後退させつつエッチングを行えばよい。
【００８５】
次いで、ゲート電極３０１上に、ゲート絶縁膜３０２を形成する。ゲート絶縁膜３０２は、実施の形態１で記載したシリコン元素を有する薄膜の作製方法を用いて、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜を単層または積層させて形成することができる。ゲート電極３０１が圧縮応力を有する場合、実施の形態１および実施の形態２で記載した薄膜の作製方法を用いたゲート絶縁膜３０２は、引張応力を持つように制御することができるため、ゲート電極３０１の上に接して形成することで、積層した膜全体の応力を緩和させることができる。これにより、本工程以降のトランジスタの作製において、膜はがれを抑制することができる。
【００８６】
また、ゲート絶縁膜３０２は、水分や、水素、酸素などの不純物を極力含まないことが望ましい。水分や、水素、酸素などの不純物を極力含まないようにするためにも、薄膜を形成する前に不純物を除去していることを特徴とする実施の形態１および実施の形態２に記載のシリコン元素を有する薄膜の作製方法を用いることがよい。
【００８７】
さらに、ゲート絶縁膜３０２として、バリア性を有する絶縁膜と、含まれる窒素の比率が低い酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜などを積層させた構造としてもよい。この場合、該酸化シリコン膜、該酸化窒化シリコン膜などは、バリア性を有する絶縁膜と酸化物半導体膜の間に形成する。バリア性を有する絶縁膜として、例えば窒化シリコン膜、または窒化酸化シリコン膜などがある。バリア性を有する絶縁膜を用いることで、水分または水素などの不純物、或いは基板内に含まれるアルカリ金属、重金属などの不純物が、酸化物半導体膜内、ゲート絶縁膜３０２内、或いは、酸化物半導体膜と他の絶縁膜の界面およびその近傍に入り込むのを防ぐことができる。また、酸化物半導体膜に接するように窒素の比率が低い酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜などの絶縁膜を形成することで、バリア性の高い材料を用いた絶縁膜が直接酸化物半導体膜に接するのを防ぐことができる。
【００８８】
本実施の形態では、実施の形態１で記載したシリコン元素を有する薄膜の作製方法で形成された膜厚５０ｎｍの窒化シリコン膜上に、実施の形態１および実施の形態２で記載した薄膜の作製方法で形成された膜厚１００ｎｍの酸化シリコン膜を積層させた構造を有する、ゲート絶縁膜３０２を形成する。
【００８９】
次いで、ゲート絶縁膜３０２上に酸化物半導体膜を形成する。酸化物半導体膜は、酸化物半導体をターゲットとして用い、スパッタ法により形成する。また、酸化物半導体膜は、希ガス（例えばアルゴン）雰囲気下、酸素雰囲気下、または希ガス（例えばアルゴン）および酸素雰囲気下においてスパッタ法により形成することができる。
【００９０】
なお、酸化物半導体膜をスパッタ法により形成する前に、アルゴンガスを導入してプラズマを発生させる逆スパッタを行うことが好ましい。逆スパッタとは、アルゴン雰囲気下で基板にＲＦ電源を用いて電圧を印加して基板近傍にプラズマを形成して表面を改質する方法である。なお、アルゴン雰囲気に代えて窒素、ヘリウムなどを用いてもよい。また、アルゴン雰囲気に酸素、または亜酸化窒素などを加えた雰囲気で行ってもよい。また、アルゴン雰囲気に塩素、四フッ化炭素などを加えた雰囲気で行ってもよい。
【００９１】
酸化物半導体膜を形成する際に、例えば、減圧状態に保持された処理室内に基板を保持し、基板温度が１００℃以上５５０℃未満、好ましくは２００℃以上４００℃以下となるように基板を熱するとよい。そして、処理室内の水分を除去しつつ、水素や水などが除去されたスパッタガスを導入し、酸化物半導体ターゲットを用いて酸化物半導体膜を形成する。基板を熱しながら酸化物半導体膜を形成することにより、酸化物半導体膜に含まれる不純物を低減することができる。また、スパッタによる損傷を軽減することができる。処理室内の水分を除去するためには、吸着型の真空ポンプを用いることが好ましい。例えば、クライオポンプ、イオンポンプ、チタンサブリメーションポンプなどを用いることができる。また、ターボポンプにコールドトラップを加えたものを用いてもよい。クライオポンプなどを用いて排気することで、処理室から水素や水などを除去することができるため、酸化物半導体膜中の不純物濃度を低減できる。なお、酸化物半導体膜を形成する際の基板温度は、室温（１５℃から３５℃）としてもよい。
【００９２】
酸化物半導体膜は、Ｉｎ、Ｇａ、およびＺｎを含むＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜を用い、ＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＞０）で表記される構造とする。なお、Ｍは、ガリウム（Ｇａ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）およびコバルト（Ｃｏ）から選ばれた一の金属元素または複数の金属元素を示す。例えば、Ｍとして、Ｇａの場合があることの他、ＧａとＮｉまたはＧａとＦｅなど、Ｇａ以外の上記金属元素が含まれる場合がある。また、上記酸化物半導体において、Ｍとして含まれる金属元素の他に、不純物元素としてＦｅ、Ｎｉその他の遷移金属元素、または該遷移金属の酸化物が含まれているものがある。そして、金属酸化物ターゲット中の金属酸化物の相対密度は８０％以上、好ましくは９５％以上、さらに好ましくは９９．９％以上とする相対密度の高い金属酸化物ターゲットを用いる。
【００９３】
具体的に酸化物半導体膜として、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｏ系、Ｚｎ−Ｏ系の酸化物半導体を用いることができる。また上記酸化物半導体に酸化シリコンを含ませてもよい。酸化物半導体に結晶化を阻害する酸化シリコン（ＳｉＯｘ（Ｘ＞０））を含ませることで、製造プロセス中において酸化物半導体膜の形成後に加熱処理を行った場合に、酸化物半導体膜が結晶化してしまうのを抑制することができる。
【００９４】
酸化物半導体膜の膜厚は、１０ｎｍ〜３００ｎｍ、好ましくは２０ｎｍ〜１００ｎｍとする。本実施の形態では、酸化物半導体膜としてＩｎ（インジウム）、Ｇａ（ガリウム）、およびＺｎ（亜鉛）を含む酸化物半導体ターゲット（モル数比がＩｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：１、Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：２）を用いたスパッタ法により得られる、膜厚３０ｎｍのＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜を用いる。さらに、本実施の形態では、ＤＣスパッタ法を用い、アルゴンの流量３０ｓｃｃｍとし、酸素の流量１５ｓｃｃｍとし、基板温度は室温とする。
【００９５】
ゲート絶縁膜３０２および酸化物半導体膜を大気に触れさせることなく連続的に形成してもよい。大気に触れさせることなく連続して形成することで、両者の界面が、水やハイドロカーボンなどの、大気成分や大気中に浮遊する不純物元素に汚染されることなく積層界面を形成することができるので、トランジスタ特性のばらつきを低減することができる。
【００９６】
次いで、第２のフォトリソグラフィ工程およびエッチング工程により酸化物半導体膜を所望の形状に加工し、ゲート電極３０１と重なる位置において、ゲート絶縁膜３０２上に島状の酸化物半導体膜３０３を形成する。ここまでの工程を経て得られた構成を図６（Ａ）に示す。
【００９７】
次いで、図６（Ｂ）に示したように、不活性ガス雰囲気（窒素、またはヘリウム、ネオン、アルゴン等）下において、酸化物半導体膜３０３に加熱処理を施してもよい。酸化物半導体膜３０３に加熱処理を施すことで、水分、水素、水酸基または水素化物（水素化合物ともいう）が脱離した酸化物半導体膜３０４が形成される。具体的には、不活性ガス雰囲気（窒素、またはヘリウム、ネオン、アルゴン等）下において、５００℃以上７５０℃以下（若しくはガラス基板の歪点以下の温度）で１分間以上１０分間以下程度、好ましくは６００℃、３分間以上６分間以下程度のＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）処理で行うことができる。ＲＴＡ法を用いれば、短時間に脱水化または脱水素化が行えるため、ガラス基板の歪点を超える温度でも処理することができる。なお、上記加熱処理は、島状の酸化物半導体膜３０３形成後のタイミングに限らず、島状の酸化物半導体膜３０３形成前の酸化物半導体膜に対して行ってもよい。また、上記加熱処理を、酸化物半導体膜３０４形成後に複数回行ってもよい。
【００９８】
本実施の形態では、窒素雰囲気下において、６００℃、基板温度が上記設定温度に達した状態で６分間、加熱処理を行う。加熱処理は、電気炉を用いた加熱方法、加熱した気体を用いるＧＲＴＡ（Ｇａｓ  Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）法またはランプ光を用いるＬＲＴＡ（Ｌａｍｐ  Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）法などの瞬間加熱方法などを用いることができる。例えば、電気炉を用いて加熱処理を行う場合、昇温特性を０．１℃／ｍｉｎ以上２０℃／ｍｉｎ以下、降温特性を０．１℃／ｍｉｎ以上１５℃／ｍｉｎ以下とすることが好ましい。
【００９９】
なお、加熱処理においては、窒素、またはヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガスに、水分、水素などが含まれないことが好ましい。または、加熱処理装置に導入する窒素、またはヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガスの純度を、６Ｎ（９９．９９９９％）以上、好ましくは７Ｎ（９９．９９９９９％）以上、（即ち不純物濃度を１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下）とすることが好ましい。
【０１００】
或いは、窒素または希ガスなどの不活性雰囲気に代えて、大気圧下の露点がマイナス６０℃以下の、水分含有量が少ない空気下において、加熱処理を行うようにしてもよい。
【０１０１】
不活性ガス雰囲気下における加熱処理後の、島状の酸化物半導体膜３０４は、非晶質であることが好ましいが、一部結晶化していてもよい。
【０１０２】
次いで、図６（Ｃ）に示すように、島状の酸化物半導体膜３０４上に、ソース電極ドレイン電極用の導電膜３０５を形成する。ソース電極ドレイン電極用の導電膜３０５はゲート電極３０１に用いることができる導電膜の中から選択することができる。本実施の形態では導電膜として膜厚１５０ｎｍのチタン膜を用いる。
【０１０３】
次いで、第３のフォトリソグラフィ工程により導電膜３０５上にレジストマスクを形成し、選択的にエッチングを行い、所望の形状に加工することでソース電極層３０６、ドレイン電極層３０７を形成した後、レジストマスクを除去する。ここまでの工程を経て得られた構成を図６（Ｄ）に示す。
【０１０４】
なお、導電膜３０５のエッチングの際には、酸化物半導体層３０４が該エッチングにより分断されることのないように、エッチング条件を最適化することが望まれる。しかしながら、導電膜３０５のみをエッチングし、酸化物半導体層３０４を全くエッチングしないという条件を得ることは難しく、導電膜のエッチングの際に、酸化物半導体層３０４の一部がエッチングされ溝部（凹部）が形成されることもある。
【０１０５】
導電膜３０５のエッチングには、ウェットエッチング、ドライエッチングのいずれを用いてもよい。なお、素子の微細化という観点からはドライエッチングを用いるのが好適である。エッチングガスやエッチング液については被エッチング材料に応じて適宜選択することができる。本実施の形態では、導電膜３０５としてチタン膜を用い、酸化物半導体層３０４にはＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系の材料を用いているため、例えばウェットエッチングを適用する場合には、エッチャントとしてアンモニア過水（アンモニア、水、過酸化水素水の混合液）を用いることができる。
【０１０６】
次いで、Ｎ２Ｏ、Ｎ２、またはＡｒなどのガスを用いたプラズマ処理を行い、露出している酸化物半導体層の表面に付着した水素や水などを除去するのが望ましい。該プラズマ処理を行う場合、次いで、大気に触れない条件にて保護絶縁膜となる絶縁層３０９を形成する。
【０１０７】
なお、図６（Ｅ）に示すように、ソース電極３０６、ドレイン電極３０７を形成した後は、酸化物半導体膜３０４、ソース電極３０６およびドレイン電極３０７を覆うように絶縁膜３０９を形成する。本実施の形態では、実施の形態１および実施の形態２で記載した薄膜の作製方法を用いて、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜を単層または積層させて形成する。また、絶縁膜３０９は、水分、水素、酸素などの不純物を極力含まないことが望ましい。水分、水素、酸素などの不純物を極力含まないようにするためにも、実施の形態１に記載のシリコン元素を有する薄膜の作製方法を用いることがよい。絶縁膜３０９には、バリア性を有する絶縁膜を用いることが望ましい。例えば、バリア性を有する絶縁膜として、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜などがある。複数の膜種が積層された絶縁膜を用いる場合、バリア性を有する絶縁膜よりも、窒素の比率が低い酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜などの絶縁膜を、酸化物半導体膜３０４に近い側に形成する。そして、窒素の比率が低い絶縁膜を間に挟んで、ソース電極３０６、ドレイン電極３０７および酸化物半導体膜３０４と重なるように、バリア性を有する絶縁膜を形成する。バリア性を有する絶縁膜を用いることで、ソース電極３０６、ドレイン電極３０７の表面や内部に水分や酸素が吸着するのを防ぐことができる。また、酸化物半導体膜３０４内、ゲート絶縁膜３０２内、或いは、酸化物半導体膜３０４と他の絶縁膜との界面およびその近傍に、水分または水素などの不純物が入り込むのを防ぐことができる。また、酸化物半導体膜３０４と接するように、窒素の含有率が低い酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜などを形成することで、バリア性を有する絶縁膜が直接酸化物半導体膜３０４に接することを防ぐ。
【０１０８】
また、絶縁膜３０９を形成する前工程までにおいて、該前工程までに形成された積層膜の有する応力が圧縮応力であった場合、実施の形態１および実施の形態２で記載した薄膜の作製方法を用いて、絶縁膜３０９が引張応力を有するように形成することで、本工程までで形成された積層膜全体の応力を緩和させることができ、膜剥がれせずに絶縁膜３０９を形成することができる。
【０１０９】
本実施の形態では、実施の形態１および実施の形態２で記載した薄膜の作製方法で形成された膜厚２００ｎｍの酸化シリコン膜上に、実施の形態１および実施の形態２で記載した薄膜の作製方法で形成された膜厚１００ｎｍの窒化シリコン膜を積層させた構造を有する、絶縁膜３０９を形成する。
【０１１０】
なお、絶縁膜３０９を形成した後に、加熱処理を行う。該加熱処理は大気雰囲気下、または不活性ガス雰囲気（窒素、またはヘリウム、ネオン、アルゴン等）下において、好ましくは２００℃以上４００℃以下、例えば２５０℃以上３５０℃以下）を行う。本実施の形態では、例えば、窒素雰囲気下で２５０℃、１時間の加熱処理を行う。または、導電膜３０５を形成する前の酸化物半導体膜に対して行った先の加熱処理と同様に、高温短時間のＲＴＡ処理を行ってもよい。該加熱処理を行うと、酸化物半導体膜３０４が絶縁膜３０９を構成する酸化シリコンと接した状態で加熱されることになり、島状の酸化物半導体膜３０４内における酸素欠陥に絶縁膜３０９から酸素が供給され、酸化物半導体膜３０４をｉ型（真性半導体）またはｉ型に限りなく近くなるように高抵抗化させることができる。なお、該加熱処理により、酸化物半導体膜３０４のキャリア濃度が１×１０１８／ｃｍ３未満となることが好ましい。
【０１１１】
本工程により、完成したトランジスタの電気特性の向上、および電気特性のばらつきを軽減することができる。特に、不純物により閾値電圧がシフトするなどの電気特性の劣化が促進されることを防ぎ、オフ電流を低減させることができる。なお、この加熱処理を行うタイミングは、絶縁膜３０９の形成後であれば特に限定されず、他の工程、例えば樹脂膜形成時の加熱処理や、透明導電膜を低抵抗化させるための加熱処理と兼ねることで、工程数を増やすことなく行うことができる。ここまでの工程を経て得られた構成を図６（Ｅ）に示す。
【０１１２】
以上により、ゲート電極３０１と、ゲート電極３０１上のゲート絶縁膜３０２と、ゲート絶縁膜３０２上の酸化物半導体膜３０４と、酸化物半導体膜３０４上のソース電極３０６およびドレイン電極３０７と、ソース電極３０６、ドレイン電極３０７および酸化物半導体膜３０４上の絶縁膜３０９とを有するトランジスタ３１１を作製することができる。
【０１１３】
また、図７（Ａ）に示すように、絶縁膜３０９上に導電膜を形成した後、該導電膜を所望の形状に加工することで、酸化物半導体膜３０４と重なる位置にバックゲート電極４０１を形成してもよい。バックゲート電極４０１は、ゲート電極３０１、またはソース電極３０６およびドレイン電極３０７と同様の材料、構造を用いて形成すればよい。
【０１１４】
バックゲート電極４０１の膜厚は、１０ｎｍ〜４００ｎｍ、好ましくは１００ｎｍ〜２００ｎｍとする。本実施の形態では、チタン、アルミニウム、チタンが積層された構造を有する導電膜を形成する。そして、第４のフォトリソグラフィ工程およびエッチング工程により、該導電膜を所望の形状に加工することで、バックゲート電極４０１を形成する。
【０１１５】
次いで、図７（Ｂ）に示すように、バックゲート電極４０１を覆うように絶縁膜４０３を形成する。絶縁膜４０３はバリア性を有する絶縁膜を用いることが望ましく、バリア性を有する絶縁膜を用いることで、大気中などの水分、水素、酸素などが完成したトランジスタの特性に影響を与えるのを防ぐ。例えば、バリア性を有する絶縁膜は、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜を単層または積層させて形成することができる。バリア性の効果を得るには、絶縁膜４０３、例えば厚さ１５ｎｍ〜４００ｎｍの膜厚で形成することが好ましい。
【０１１６】
絶縁膜４０３においても、実施の形態１および実施の形態２で記載した薄膜の作製方法を用いて形成することができる。本実施の形態では、膜厚１５０ｎｍの窒化シリコン膜を形成する。また、絶縁膜４０３を形成する前工程までの積層膜が有する応力が、圧縮応力であった場合、実施の形態１および実施の形態２で記載した薄膜の作製方法を用いて、絶縁膜４０３が引張応力を有するように形成することで、本工程までで形成した積層膜全体の応力を緩和させることができ、膜剥がれせずに絶縁膜４０３を形成することができる。
【０１１７】
なお、図７（Ｂ）では、バックゲート電極４０１が酸化物半導体膜３０４全体を覆っている場合を例示しているが、本発明はこの構成に限定されない。バックゲート電極４０１は、酸化物半導体膜３０４が有するチャネル形成領域の一部と少なくとも重なっていればよい。
【０１１８】
バックゲート電極４０１は、電気的に絶縁しているフローティングの状態であってもよいし、電位が与えられる状態であってもよい。後者の場合、バックゲート電極４０１には、ゲート電極３０１と同じ高さの電位が与えられていてもよいし、グラウンドなどの固定電位が与えられていてもよい。バックゲート電極４０１に与える電位の高さを制御することで、トランジスタ４０５の閾値電圧を制御することができる。
【０１１９】
以上の工程より、ゲート電極３０１と、ゲート電極３０１上のゲート絶縁膜３０２と、ゲート絶縁膜３０２上の酸化物半導体膜３０４と、酸化物半導体膜３０４上のソース電極３０６およびドレイン電極３０７と、ソース電極３０６、ドレイン電極３０７および酸化物半導体膜３０４上の絶縁膜３０９と、バックゲート電極４０１と、バックゲート電極４０１および絶縁膜３０９上の絶縁膜４０３を有するトランジスタ４０５を作製することができる。
【０１２０】
〈トランジスタ５１０の作製工程〉
図８（Ａ）乃至図８（Ｃ）を用いて、トランジスタ５１０の作製工程の一例について説明する。
【０１２１】
上述した方法と同様にして、基板３００上にゲート電極３０１と、ゲート電極３０１を覆うゲート絶縁膜３０２を形成する。
【０１２２】
次いで、ゲート絶縁膜上にソース電極およびドレイン電極を形成するための導電膜を形成する。第２のフォトリソグラフィ工程により該導電膜上にレジストマスクを形成し、選択的にエッチングを行ってソース電極５０６、ドレイン電極５０７を形成した後、レジストマスクを除去する。ここまでの工程を図８（Ａ）に示す。
【０１２３】
次いで、上述した方法と同様にして、ゲート絶縁膜３０２、ソース電極５０６およびドレイン電極５０７上に、膜厚３ｎｍ以上３０ｎｍ以下の酸化物半導体膜をスパッタリング法で形成する。
【０１２４】
その後、酸化物半導体膜を第３のフォトリソグラフィ工程により島状の酸化物半導体膜５０３に加工するここまでの工程を図８（Ｂ）に示す。
【０１２５】
次いで、上述した方法と同様にして、酸化物半導体膜５０３に対して、加熱処理を行い、酸化物半導体膜５０４を形成した。該加熱処理は、トランジスタ３１１の作製方法において、酸化物半導体膜３０３に行う加熱処理に相当する。なお、島状の酸化物半導体膜５０３に加工する前に該加熱処理を行ってもよい。また、該加熱処理によって、酸化物半導体膜５０３から水素、水分、水酸基または水素化物（水素化合物ともいう）を脱離させることができる。
【０１２６】
次いで、Ｎ２Ｏ、Ｎ２、またはＡｒなどのガスを用いたプラズマ処理を行い、露出している酸化物半導体膜５０４の表面に付着した吸着水などを除去してもよい。プラズマ処理を行った場合、当該プラズマ処理に続けて大気に触れることなく、酸化物半導体膜５０４に接する絶縁膜５０９を形成することが望ましい。
【０１２７】
次いで、ソース電極５０６、およびドレイン電極５０７を覆い、且つ酸化物半導体膜５０４と接する絶縁膜５０９を形成する。絶縁膜５０９は上述した絶縁膜３０９と同様の方法で形成することができる。本実施の形態では、絶縁膜３０９と同様の構成で形成する。
【０１２８】
酸化物半導体膜５０４に、絶縁膜５０９と接した状態で上述した方法と同様の加熱処理を行うのが好ましい。該加熱処理によって、島状の酸化物半導体膜５０４内における酸素欠陥に絶縁膜５０９から酸素が供給され、酸化物半導体膜５０４をｉ型（真性半導体）またはｉ型に限りなく近くなるように高抵抗化させることができる。
【０１２９】
以上の工程でトランジスタ５１０が形成される（図８（Ｃ））。トランジスタ５１０は、水素、水分、水酸基または水素化物（水素化合物ともいう）などの不純物を意図的に排除し、高純度化され、酸素欠陥に酸素が供給された酸化物半導体膜５０４を含むトランジスタである。したがって、トランジスタ５１０は、電気的特性変動が抑制されており、電気的に安定している。また、トランジスタ５１０は、半導体膜上に形成される絶縁膜に接する面積が、図７（Ｂ）に示したトランジスタ４０５よりも大きく、半導体膜上に形成される絶縁膜の形成後におこなう加熱処理による効果を大きくすることができる。
【０１３０】
また、図７（Ｂ）に示したトランジスタ４０５の構成と同様に、図８（Ｃ）における絶縁膜５０９を形成後、さらに絶縁膜５０９上にバックゲート電極および絶縁膜を形成したトランジスタを作製することもできる。
【０１３１】
以上より、実施の形態１および実施の形態２に記載した薄膜の作製方法によって、形成される膜応力が調整されたシリコン元素を有する薄膜を、ゲート絶縁膜、およびソース電極とドレイン電極上に形成される絶縁膜の一方または双方に用いることで、トランジスタの歩留まりを向上させることができる。
【０１３２】
また、本実施の形態に示す構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと適宜組み合わせて用いることができる。
【０１３３】
（実施の形態４）
実施の形態３に記載した方法でトランジスタを作製し、該トランジスタを画素部、さらには駆動回路に用いて表示機能を有する半導体装置（表示装置ともいう）を作製することができる。また、トランジスタを駆動回路の一部または全体を、画素部と同じ基板上に一体形成し、システムオンパネルを形成することができる。また、半導体膜にワイドギャップ半導体である酸化物半導体材料を用いたトランジスタで、メモリセルを含んだ半導体装置を作製することもできる。
【０１３４】
表示装置は表示素子を含む。表示素子としては液晶素子（液晶表示素子ともいう）、発光素子（発光表示素子ともいう）を用いることができる。発光素子は、電流または電圧によって輝度が制御される素子をその範疇に含んでおり、具体的には無機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）、有機ＥＬ等が含まれる。また、電子インクなど、電気的作用によりコントラストが変化する表示媒体も適用することができる。
【０１３５】
また、表示装置は、表示素子が封止された状態にあるパネルと、該パネルにコントローラを含むＩＣ等を実装した状態にあるモジュールとを含む。さらに、該表示装置を作製する過程における、表示素子が完成する前の一形態に相当する素子基板に関し、該素子基板は、電流を表示素子に供給するための手段を複数の各画素に備える。素子基板は、具体的には、表示素子の画素電極のみが形成された状態であってもよいし、画素電極となる導電膜を形成した後であって、エッチングして画素電極を形成する前の状態であってもよいし、あらゆる形態があてはまる。
【０１３６】
なお、本明細書中における表示装置とは、画像表示デバイス、表示デバイス、もしくは光源（照明装置含む）を指す。また、コネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または表示素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て表示装置に含むものとする。
【０１３７】
（実施の形態５）
実施の形態３に記載したトランジスタの作製方法で作製したトランジスタからなる表示装置を、電子インクを駆動させて表示する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、デンジタルサイネージ、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９に示す。
【０１３８】
図９は、電子書籍の一例を示している。例えば、電子書籍２７００は、筐体２７０１および筐体２７０３の２つの筐体で構成されている。筐体２７０１および筐体２７０３は、軸部２７１１により一体とされており、該軸部２７１１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、紙の書籍のような動作を行うことが可能となる。
【０１３９】
筐体２７０１には表示部２７０５および光電変換装置２７０６が組み込まれ、筐体２７０３には表示部２７０７および光電変換装置２７０８が組み込まれている。表示部２７０５および表示部２７０７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９では表示部２７０５）に文章を表示し、左側の表示部（図９では表示部２７０７）に画像を表示することができる。
【０１４０】
また、図９では、筐体２７０１に操作部などを備えた例を示している。例えば、筐体２７０１において、電源２７２１、操作キー２７２３、スピーカ２７２５などを備えている。操作キー２７２３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２７００は、電子辞書としての機能を持たせた構成としてもよい。
【０１４１】
また、電子書籍２７００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。
【０１４２】
（実施の形態６）
本明細書に開示する半導体装置は、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）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ等のカメラ、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ある。
【０１４３】
図１０（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９６００は、筐体９６０１に表示部９６０３が組み込まれている。表示部９６０３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９６０５により筐体９６０１を支持した構成を示している。
【０１４４】
テレビジョン装置９６００の操作は、筐体９６０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機９６１０により行うことができる。リモコン操作機９６１０が備える操作キー９６０９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９６０３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９６１０に、当該リモコン操作機９６１０から出力する情報を表示する表示部９６０７を設ける構成としてもよい。
【０１４５】
なお、テレビジョン装置９６００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。
【０１４６】
図１０（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９７００は、筐体９７０１に表示部９７０３が組み込まれている。表示部９７０３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。
【０１４７】
なお、デジタルフォトフレーム９７００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９７０３に表示させることができる。
【０１４８】
また、デジタルフォトフレーム９７００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。
【０１４９】
図１１は携帯型のコンピュータの一例を示す斜視図である。
【０１５０】
図１１の携帯型のコンピュータは、上部筐体９３０１と下部筐体９３０２とを接続するヒンジユニットを閉状態として表示部９３０３を有する上部筐体９３０１と、キーボード９３０４を有する下部筐体９３０２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９３０３を見て入力操作を行うことができる。
【０１５１】
また、下部筐体９３０２はキーボード９３０４の他に入力操作を行うポインティングデバイス９３０６を有する。また、表示部９３０３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９３０２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９３０２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９３０５を有している。
【０１５２】
上部筐体９３０１には更に上部筐体９３０１内部にスライドさせて収納可能な表示部９３０７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９３０７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９３０７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。
【０１５３】
表示部９３０３または収納可能な表示部９３０７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。
【０１５４】
また、図１１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９３０３または表示部９３０７に表示することができる。また、上部筐体９３０１と下部筐体９３０２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９３０７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、ヒンジユニットを開状態として表示部９３０３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】
【０１５５】
本実施例では、実施の形態１および実施の形態２に記載した薄膜の作製方法例として、ガラス基板上に酸化シリコン膜を形成する場合について説明する。本実施例では、便宜上、図１および図４を用いて説明する。
【０１５６】
〈試料Ａの作製〉
実施例Ａとして、まず、酸化シリコン膜が形成されるガラス基板を、図１におけるロードロック室１０１に設置し、真空排気をした。この状態は図４に示したアイドリング状態である。
【０１５７】
ステップ１として、内壁加熱ヒータ１０９を用いて反応室１０５の内壁温度が１１５℃となるように６０分間加熱し、反応室１０５内に残留または吸着されている不純物を含むガスを放出させた。
【０１５８】
次に、ステップ２として、三フッ化窒素（ＮＦ３）を６００ｓｃｃｍの流量で反応室１０５内に供給し、反応室１０５内の圧力は７０Ｐａ程度とし、ギャップ間隔は５０ｍｍに調整し、６０ＭＨｚの高周波電源にて９００Ｗの電力を７分間出力し、反応室１０５内の内壁を１１５℃に加熱したまま、プラズマクリーニングを行い、不純物を含むガスを除去した。なお、本実施例で用いたプラズマＣＶＤ装置における電極面積は４９０ｃｍ２である。
【０１５９】
ステップ３として、内壁加熱ヒータ１０９を用いて反応室１０５の内壁温度を１１５℃に加熱しながら、酸化シリコン膜を厚さ１００ｎｍ狙いで形成した。この際、シリコンを含む堆積性ガスとしてフッ化シラン（ＳｉＦ４）を６ｓｃｃｍの流量で、添加ガスとして二窒化酸素（Ｎ２Ｏ）を１０００ｓｃｃｍの流量で、不活性ガスとしてＡｒを１０００ｓｃｃｍの流量で反応室１０５内に供給し、反応室１０５内の圧力を１３３Ｐａに調整し、ギャップ間隔は８ｍｍに調整し、酸化シリコン膜が形成されるガラス基板の温度を４００℃に調整し、６０ＭＨｚの高周波電源にて９００Ｗの出力により、酸化シリコン膜を形成した。
【０１６０】
〈試料Ｂ乃至試料Ｄの作製〉
試料Ｂは、ステップ１である反応室１０５の内壁を加熱せずにステップ２のプラズマクリーニングのみ行ったあとに、ステップ３である酸化シリコン膜を膜厚１００ｎｍ狙いで形成した。酸化シリコン膜を形成する条件は、内壁加熱ヒータ１０９を用いて反応室１０５の内壁を加熱せずに、試料Ａと同様の条件で行った。
【０１６１】
試料Ｃは試料Ａにおけるステップ１の加熱する反応室１０５の内壁温度を１２０℃とし、その後、ステップ２のプラズマクリーニングを行ったあとに、ステップ３である酸化シリコン膜を厚さ１００ｎｍ狙いで形成した。酸化シリコン膜を形成する条件は、内壁加熱ヒータ１０９を用いて反応室１０５の内壁温度を１２０℃とする以外は、試料Ａと同様の条件で行った。
【０１６２】
試料Ｄは、試料Ａにおけるステップ１の加熱する反応室１０５の内壁温度を１２５℃とし、その後、ステップ２のプラズマクリーニングを行ったあとに、ステップ３である酸化シリコン膜を膜厚１００ｎｍ狙いで形成した。酸化シリコン膜を形成する条件は、内壁加熱ヒータ１０９を用いて反応室１０５の内壁温度を１２５℃とする以外は、試料Ａと同様の条件で行った。
【０１６３】
以上、試料Ａ乃至試料Ｄで形成した酸化シリコン膜の膜応力を、膜応力測定装置ＫＬＡ−ＴＥＮＣＯＲ社製ＦＬＸ−２３２０を用いて測定した。測定した結果を図１２に示す。
【０１６４】
図１２より、試料Ｂのように内壁加熱ヒータ１０９で反応室１０５の内壁を加熱しない状態でプラズマクリーニングした後、酸化シリコン膜を形成すると、該酸化シリコン膜は−５００ＭＰａと圧縮応力を有することがわかった。しかし、試料Ａ、試料Ｃおよび試料Ｄのように内壁加熱ヒータ１０９で反応室１０５の内壁を加熱した後、プラズマクリーニングを行い、酸化シリコン膜を形成すると、該酸化シリコン膜は引張応力を有することがわかった。
【０１６５】
また、ステップ１およびステップ３における反応室１０５の内壁温度が高くなるにつれて、引張応力の値が大きくなることがわかった。
【０１６６】
次に、試料Ａ乃至試料Ｄで形成した酸化シリコン膜の赤外吸収スペクトルを測定した。赤外吸収スペクトルの測定には、Ｎｉｃｏｌｅｔ社製ＭＡＧＮＡ−ＩＲ  ５６０  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒを用いて測定した。測定した結果を図１３に示す。
【０１６７】
図１３より、試料Ａおよび試料Ｂ共に、１０８０ｃｍ−１付近にＳｉ−Ｏ結合の伸縮ピークが確認できることから、試料Ａおよび試料Ｂ共に酸化シリコン膜が形成されていることが改めて確認できた。
【０１６８】
試料Ｂのように、内壁加熱ヒータ１０９で反応室１０５の内壁を加熱しない状態でプラズマクリーニングした後に酸化シリコン膜を形成すると、１１６５ｃｍ−１付近に表れるＳｉ−Ｏ−Ｃ結合の伸縮ピークが確認できた。試料Ａのように、内壁加熱ヒータ１０９で反応室１０５の内壁を１１５℃に加熱し、不純物を含むガスを放出させてプラズマクリーニングしたあとに酸化シリコン膜を形成した場合において、１１６５ｃｍ−１付近に表れるＳｉ−Ｏ−Ｃ結合の伸縮ピークが確認できるが、そのピークは試料Ｂが示すピークよりも小さいことがわかった。
【０１６９】
つまり、試料Ａのように内壁加熱ヒータ１０９で反応室１０５の内壁を加熱することにより、形成した酸化シリコン膜からＳｉ−Ｏ−Ｃ結合を低減させることができ、さらに言えば、形成した酸化シリコン膜から炭素（Ｃ）を低減させることができることがわかった。
【０１７０】
それゆえ、形成した酸化シリコン膜から炭素（Ｃ）を低減させたことが圧縮応力を引張応力に制御できた要因であるといえる。
【０１７１】
また、試料Ａは、酸化シリコン膜を形成する際に、反応室１０５の内壁を内壁加熱ヒータ１０９で加熱し、温度制御することで、シリコン元素を有する薄膜が形成される過程で反応室１０５内の状況（コンディション）を安定させることができていたといえる。このように反応室１０５内のコンディションが安定しているなかで、薄膜を形成したことで、薄膜が形成される過程で薄膜中の結合状態の変動を抑えることができたため、膜応力を制御することができたといえる。
【０１７２】
以上より、内壁加熱ヒータで反応室の内壁を加熱し、不純物を含むガスを放出させてプラズマクリーニングした後に、反応室の内壁を加熱し続けながら、シリコンを有する膜を形成することで、形成したシリコンを有する膜の膜応力を制御することできる。
【符号の説明】
【０１７３】
１０１    ロードロック室
１０２    共通室
１０３    反応室
１０４    反応室
１０５    反応室
１０６    反応室
１０７    搬送機構
１０９    内壁加熱ヒータ
１１１    ゲートバルブ
２０１    第一の電極
２０２    第二の電極
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
２１０ａ    シリンダ
２１０ｂ    シリンダ
２１０ｃ    シリンダ
２１０ｄ    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ー
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
２３２    ヒータコントローラ
２４０    基板ホルダー
２４４    ガスディフューザープレート
２４６    ガスライン
３００    基板
３０１    ゲート電極
３０２    ゲート絶縁膜
３０３    酸化物半導体膜
３０４    酸化物半導体膜
３０６    ソース電極
３０７    ドレイン電極
３０９    絶縁膜
３１１    トランジスタ
４０１    バックゲート電極
４０３    絶縁膜
４０５    トランジスタ
５０３    酸化物半導体膜
５０４    酸化物半導体膜
５０６    ソース電極
５０７    ドレイン電極
５０９    絶縁膜
５１０    トランジスタ
２７００    電子書籍
２７０１    筐体
２７０３    筐体
２７０５    表示部
２７０６    光電変換装置
２７０７    表示部
２７０８    光電変換装置
２７１１    軸部
２７２１    電源
２７２３    操作キー
２７２５    スピーカ
９３０１    上部筐体
９３０２    下部筐体
９３０３    表示部
９３０４    キーボード
９３０５    外部接続ポート
９３０６    ポインティングデバイス
９３０７    表示部
９６００    テレビジョン装置
９６０１    筐体
９６０３    表示部
９６０５    スタンド
９６０７    表示部
９６０９    操作キー
９６１０    リモコン操作機
９７００    デジタルフォトフレーム
９７０１    筐体
９７０３    表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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