【手続補正書】
【提出日】平成15年10月31日(2003.10.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】半導体装置の作製方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】絶縁表面を有する基板上に結晶性珪素膜からなる活性層を形成し、
前記活性層上にＣＶＤ法により酸化珪素膜を成膜した後、
７００℃以下の加熱処理により前記活性層と前記ＣＶＤ法により成膜された酸化珪素膜との界面に熱酸化膜を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２】請求項１において、
前記ＣＶＤ法はプラズマＣＶＤ法であ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において、
前記ＣＶＤ法は熱ＣＶＤ法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】請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
膜厚が１０ｎｍ以下の前記熱酸化膜を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本明細書で開示する発明は、絶縁ゲイト型電界効果トランジスタのゲイト絶縁膜の作製工程に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、アクティブマトリクス型の液晶表示装置に薄膜トランジスタを利用する技術が知られている。これは、ガラス基板上に形成された多数の薄膜トランジスタでもって、アクティブマトリクス回路、外回路を駆動する周辺駆動回路（シフトレジスタやアナログスイッチ回路でなる）を構成するものである。
【０００３】
薄膜トランジスタとしては、絶縁ゲイト型電界効果トランジスタが利用されている。ここで問題となるのは、
（１）基板として耐熱性に低いガラス基板を用いている。
（２）基板の面積がシリコンウエハーに比較して大面積である。
といった点からシリコンウエハーを用いたＩＣの作製プロセスの場合のように１０００℃以上というような高温プロセスを利用することができる点である。
【０００４】
この高温プロセスを利用できないことから、
（Ａ）活性層を構成する結晶性珪素膜を得るのに高温加熱処理が利用できない。
（Ｂ）ドーピング後の活性化や損傷のアニールに高温加熱処理が利用できない。
（Ｃ）高温プロセスが利用できないが故に、界面特性の優れた熱酸化膜の形成ができない。
といった問題がある。
【０００５】
（Ａ）と（Ｂ）に問題に関しては、レーザーアニール技術の進歩によって解決する見通しがついている。レーザーアニール技術が、基板にほとんど熱ダメージを与えずに熱処理に匹敵する効果を得ることができる。
【０００６】
しかしながら、（Ｃ）のプロセスに関しては、有効な技術がないのが現状である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本明細書で開示する発明は、ガラス基板が耐えるような低温プロセスにおいて、高温熱酸化膜を利用した場合に匹敵するような電気特性が得られるゲイト絶縁膜の作製技術を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らの知見によれば、ゲイト絶縁膜として必要とされる電気的な特性は、活性層との界面及びその近傍によってほぼ決定される。換言すれば、活性層とゲイト絶縁膜との界面近傍に電気特性を改善することができれば、ゲイト絶縁膜の電気特性を大きく改善することができる。
【０００９】
上記の近傍の範囲は、ゲイト絶縁膜と活性層との界面から最大で±５ｎｍ程度の領域である。即ち、ゲイト絶縁膜側に５ｎｍ、さらに活性層側に５ｎｍ程度である。
【００１０】
なお、この範囲より広い範囲に渡って準位が形成されている場合は、活性層および／またはゲイト絶縁膜の膜質そのものに問題がある場合であり、界面特性のみの問題ではなくなる。
【００１１】
熱酸化膜の電気特性の良さ（これは界面特性と総称されている）は知られており、このことと上述の知見より、ゲイト絶縁膜の最下層（活性層と接する部分）に熱酸化膜を１０ｎｍ程度の厚さで形成することで、ゲイト絶縁膜の電気特性を大きく改善できることが結論される。
【００１２】
本明細書で開示する発明の一つは、
絶縁表面を有する基板上に半導体層を形成する工程と、
前記半導体層上にＣＶＤ法により酸化珪素膜を成膜する工程と、
７００℃以下の加熱処理により前記半導体層と前記ＣＶＤ法により成膜された酸化珪素膜との界面に１０ｎｍ以下の熱酸化膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする。
【００１３】
上記構成において、熱酸化膜の膜厚の下限としては、３ｎｍ程度を選択することが適当である。
【００１４】
他の発明の構成は、
絶縁表面を有する基板上に半導体層を形成する工程と、
前記半導体層上にＣＶＤ法により酸化珪素膜を成膜する工程と、
７００℃以下の加熱処理により前記半導体層と前記ＣＶＤ法により成膜された酸化珪素膜との界面に該界面に形成される界面準位が分布する程度の範囲の厚さ以下の熱酸化膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
活性層上にゲイト絶縁膜としてＣＶＤ法（プラズマＣＶＤ法や熱ＣＶＤ法）で酸化珪素膜を成膜し、その後に熱酸化工程を施すことにより、酸化珪素膜と活性層との界面に界面準位が形成される程度の範囲に対応する膜厚の熱酸化膜を形成する。
【００１６】
この熱酸化膜は、その厚さを１０ｎｍ（即ち界面から、±５ｎｍ）程度の膜厚とすればよいので、７００℃以下というガラス基板が十分に耐える温度での加熱処理で形成することができる。
【００１７】
このようにすることで、活性層と絶縁膜との界面における界面準位の形成を抑制することができ、高い電気的な特性と安定性とを有した薄膜トランジスタを得ることができる。
【００１８】
【実施例】
図１に本明細書に開示する発明を実施する場合の１例を示す。まずガラス基板、または石英基板上１０１上に下地膜として酸化珪素膜１０２を３００ｎｍの厚さにスパッタ法またはプラズマＣＶＤ法でもって成膜する。
【００１９】
次に減圧熱ＣＶＤ法でもって非晶質珪素膜を５０ｎｍの厚さに成膜し、それを加熱処理することにより、結晶性珪素膜を得る。結晶性珪素膜を得る方法としては、他の手段を利用するのでもよい。
【００２０】
結晶性珪素膜を得たら、それをパターニングして、１０３で示されるパターンを形成する。これが、薄膜トランジスタの活性層となる。
【００２１】
次にプラズマＣＶＤ法により、酸化珪素膜１０４を１００ｎｍの厚さに成膜する。こうして図１（Ａ）に示す状態を得る。
【００２２】
次に熱酸化法により、厚さ５ｎｍの熱酸化膜１０５を形成する。この程度の熱酸化膜の形成であれば、６００℃程度の加熱処理温度で十分である。従って、基板としてガラス基板を利用した一般に低温プロセスと呼ばれるＴＦＴの作製プロセスにもこの構成は利用することができる。（図１（Ｂ））
【００２３】
この際、図１（Ｂ）に示すように、熱酸化膜は、活性層１０３の表面に形成される。これは、酸化珪素中に活性化された酸素が進入するからである。こうして図１（Ｂ）に示す状態を得る。
【００２４】
次にゲイト電極を構成するための図示しないアルミニウム膜をスパッタ法で４００ｎｍの厚さに成膜する。このアルミニウム膜中には、スカンジウムを０．１８重量％含有させる。これは、後の行程において、ヒロックやウィスカーと呼ばれる刺状あるいは針状の突起物が形成されることを抑制するためである。
【００２５】
次に図示しないアルミニウム膜をパターニングすることにより、ゲイト電極１０６を形成する。そして得られたゲイト電極１０６を陽極とした陽極酸化膜１０７を１００ｎｍの厚さに形成する。（図１（Ｃ））
【００２６】
この陽極酸化膜１０７は、アルミニウムでなるゲイト電極１０６を電気的に絶縁保護し、また物理的に保護する機能を有している。
【００２７】
ゲイト電極を形成したら、ソース／ドレイン領域を形成するための一導電型を付与する不純物のドーピングをプラズマドーピング法でもって行う。
【００２８】
このドーピング工程において、ソース領域１１、チャネル領域１２、ドレイン領域１３が自己整合的に形成される。ドーピングの終了後、レーザー光の照射を行うことにより、ドーピングされた不純物の活性化とドーピング時に生じた損傷のアニールとを行う。こうして図１（Ｃ）に示す状態を得る。
【００２９】
図１（Ｃ）に示す状態を得たら、層間絶縁膜として窒化珪素膜１０８をプラズマＣＶＤ法により２００ｎｍの厚さに成膜し、さらにポリイミドでなる樹脂膜１０９をスピンコート法でもって成膜する。ポリイミドの他には、ポリアミド、ポリイミドアミドを利用することができる。
【００３０】
次にコンタクトホールの形成を行い、ソース電極１１０とドレイン電極１１１との形成を行う。こうして図１（Ｄ）に示す薄膜トランジスタを完成させる。
【００３１】
【発明の効果】
本明細書に開示する発明のように、活性層上にＣＶＤ法により酸化珪素膜を成膜し、その後に活性層と酸化珪素膜との界面付近に熱酸化膜を厚さ１０ｎｍ程度以下の厚さで形成することにより、電気特性が良く、安定性の高い薄膜トランジスタを得ることができる。
【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。
【符号の説明】
１０１ ガラス基板（または石英基板）
１０２ 下地膜（酸化珪素膜）
１０３ 結晶性珪素膜でなる活性層
１０４ ゲイト絶縁膜（ＣＶＤ法で成膜された酸化珪素膜）
１０５ 熱酸化膜
１０６ ゲイト電極
１０７ 陽極酸化膜
１０８ 窒化珪素膜
１０９ ポリイミド樹脂膜
１１０ ソース電極
１１１ ドレイン電極