(57)【要約】【課題】  プラズマＣＶＤ法により形成されるシリコン酸化膜中で水素がトラップされ難い、薄膜トランジスタの製造方法を提供する。【解決手段】  本発明の薄膜トランジスタの製造方法では、まず、Ｎ２Ｏガスのガス流量がＳｉＨ４ガスのガス流量の４０倍以上であるプロセスガスを用いて、プラズマＣＶＤ法により石英基板２上にシリコン酸化膜６を成膜する。このため、シリコン酸化膜６中のＳｉ−ＯＨ結合の数が多い。シリコン酸化膜６をアニール処理すると、ダングリングボンドの少ないシリコン酸化膜８が得られる。さらに、シリコン酸化膜８上に薄膜トランジスタＴＦを形成し、薄膜トランジスタＴＦ上にシリコン酸化膜８と同様にダングリングボンドの少ないシリコン酸化膜１８を形成する。よって、水素終端処理では、水素がシリコン酸化膜８，１８中でトラップされ難い。【選択図】  図１
2005086095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の酸素含有ガスのガス流量が第１のシラン系ガスのガス流量の４０倍以上である第１のプロセスガスを用いて、プラズマＣＶＤ法により石英基板上に第１のシリコン酸化膜を成膜する工程と、
前記第１のシリコン酸化膜をアニール処理する工程と、
前記第１のシリコン酸化膜をアニール処理した後に、前記第１のシリコン酸化膜上に薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記薄膜トランジスタ上に、第２の酸素含有ガスのガス流量が第２のシラン系ガスのガス流量の４０倍以上である第２のプロセスガスを用いて、プラズマＣＶＤ法により第２のシリコン酸化膜を成膜する工程と、
前記第２のシリコン酸化膜をアニール処理する工程と、
前記第２のシリコン酸化膜をアニール処理した後に、水素終端処理する工程と、
を備える薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２】
前記第１の酸素含有ガスはＮ２Ｏガスを含み、前記第１のシラン系ガスはＳｉＨ４ガスを含む、
請求項１に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項３】
前記第２の酸素含有ガスはＮ２Ｏガスを含み、前記第２のシラン系ガスはＳｉＨ４ガスを含む、
請求項１又は２に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項４】
前記薄膜トランジスタを形成する工程は、
前記第１のシリコン酸化膜上にアモルファスシリコン膜を形成する工程と、
前記アモルファスシリコン膜を６００℃以上で熱処理して、ポリシリコン膜を形成する工程と、
を備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項５】
前記水素終端処理する工程においては、前記第２のシリコン酸化膜を水素雰囲気中で熱処理する、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項６】
前記水素終端処理する工程においては、前記第２のシリコン酸化膜を水素プラズマに晒す、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のスイッチング素子として、ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）を活性層に用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が知られている。ポリシリコン薄膜トランジスタ（ｐ−ＳｉＴＦＴ）には、いわゆる高温ｐ−ＳｉＴＦＴと低温ｐ−ＳｉＴＦＴとがある。高温ｐ−ＳｉＴＦＴは、１０００℃程度の高温プロセスに対応するために、ガラス基板でなく石英基板上にｐ−ＳｉＴＦＴが形成されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、高温ｐ−ＳｉＴＦＴを用いた液晶ディスプレイが記載されている。この液晶ディスプレイは、凹部を有する石英基板と、凹部に設けられた遮光層と、遮光層上に設けられた第１層間絶縁膜と、第１層間絶縁膜上に設けられたＴＦＴと、ＴＦＴ上に設けられた第２層間絶縁膜とを備える。第１層間絶縁膜及び第２層間絶縁膜は、例えば、常圧又は減圧ＣＶＤ法といった熱ＣＶＤ法により成膜されたシリコン酸化膜をアニール処理して形成される。
【０００４】
また、ｐ−ＳｉＴＦＴは、活性層を構成するポリシリコン膜中にダングリングボンドを有するので、水素終端処理することによりダングリングボンドを減少させる必要がある。この処理により、ｐ−ＳｉＴＦＴの電気的特性は向上する。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３１８６２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、熱ＣＶＤ法以外のシリコン酸化膜を成膜する方法として、プラズマＣＶＤ法がある。プラズマＣＶＤ法は、熱ＣＶＤ法に比してプロセスのＴＡＴ（Turn Around Time）を短縮できる。プラズマＣＶＤ法により成膜されたシリコン酸化膜をアニール処理することによって、層間絶縁膜のためのシリコン酸化膜が形成される。
【０００７】
しかしながら、プラズマＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜を形成したところ、得られたｐ−ＳｉＴＦＴの電気的特性は不十分であった。このことは、プラズマＣＶＤ法が用いられていない原因と推測される。
【０００８】
本発明者らが鋭意検討した結果、層間絶縁膜の形成後に行う水素終端処理において、ポリシリコン膜中のダングリングボンドが十分終端（ターミネート）されていないことが判明した。理想的には、水素終端処理を行うと、水素が拡散によって層間絶縁膜を通ってポリシリコン膜に到達する。本発明者らは、層間絶縁膜中のシリコンのダングリングボンドが原因と考えた。すなわち、このダングリングボンドによって水素が途中でトラップされてしまい、十分な水素がポリシリコン膜中に供給されなかったものと考えられる。
【０００９】
そこで、本発明は、プラズマＣＶＤ法により形成されるシリコン酸化膜中で水素がトラップされ難い、薄膜トランジスタの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の課題を解決するため、本発明の薄膜トランジスタの製造方法は、(ａ)第１の酸素含有ガスのガス流量が第１のシラン系ガスのガス流量の４０倍以上である第１のプロセスガスを用いて、プラズマＣＶＤ法により石英基板上に第１のシリコン酸化膜を成膜する工程と、(ｂ)第１のシリコン酸化膜をアニール処理する工程と、(ｃ)第１のシリコン酸化膜をアニール処理した後に、第１のシリコン酸化膜上に薄膜トランジスタを形成する工程と、(ｄ)薄膜トランジスタ上に、第２の酸素含有ガスのガス流量が第２のシラン系ガスのガス流量の４０倍以上である第２のプロセスガスを用いて、プラズマＣＶＤ法により第２のシリコン酸化膜を成膜する工程と、(ｅ)第２のシリコン酸化膜をアニール処理する工程と、(ｆ)第２のシリコン酸化膜をアニール処理した後に、水素終端処理する工程とを備える。
【００１１】
上記第１のプロセスガスを用いて、プラズマＣＶＤ法により第１のシリコン酸化膜を成膜すると、膜中のＳｉ−Ｈ結合の数は減少し、Ｓｉ−ＯＨ結合の数が増加する。続いて行われるアニール処理によって、第１のシリコン酸化膜中のＳｉ−Ｈ結合は、「Ｓｉ−」というダングリングボンドを形成し、Ｓｉ−ＯＨ結合は、脱水縮合によりＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を形成する。よって、本発明の方法を用いれば、膜中にダングリングボンドの少ない第１のシリコン酸化膜が得られる。同様に、膜中にダングリングボンドの少ない第２のシリコン酸化膜が得られる。したがって、水素終端処理において、第１及び第２のシリコン酸化膜中で水素がトラップされ難くなる。
【００１２】
具体的には、第１の酸素含有ガスはＮ２Ｏガスを含み、第１のシラン系ガスはＳｉＨ４ガスを含む。また、第２の酸素含有ガスはＮ２Ｏガスを含み、第２のシラン系ガスはＳｉＨ４ガスを含む。
【００１３】
また、薄膜トランジスタを形成する工程は、第１のシリコン酸化膜上にアモルファスシリコン膜を形成する工程と、アモルファスシリコン膜を６００℃以上で熱処理して、ポリシリコン膜を形成する工程とを備える。アモルファスシリコン膜を熱処理する温度が、好ましくは６００℃以上、より好ましくは８００℃以上、特に好ましくは９００℃以上といった高温であると、ポリシリコン膜の結晶性は向上する。
【００１４】
さらに、水素終端処理する工程においては、第２のシリコン酸化膜を水素雰囲気中で熱処理する。これにより、雰囲気中の水素が第２のシリコン酸化膜中に拡散して、薄膜トランジスタに到達する。また、水素終端処理する工程においては、第２のシリコン酸化膜を水素プラズマに晒す。これにより、プラズマ中の水素が第２のシリコン酸化膜中に拡散して、薄膜トランジスタに到達する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、プラズマＣＶＤ法により形成されるシリコン酸化膜中で水素がトラップされ難い、薄膜トランジスタの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、実施の形態に係る薄膜トランジスタの製造方法について、図１〜図４を参照しながら説明する。図１〜図４は、実施の形態に係る薄膜トランジスタの製造方法を示す工程断面図である。図１〜図４に示す工程は、順次実行される。なお、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。
【００１７】
（石英基板の準備工程）
図１(Ａ)に示されるように、凹部を有する石英基板２を準備する。その凹部には遮光層４が設けられている。石英基板２の凹部は、例えばエッチングにより形成される。遮光層４は、例えばタングステンシリサイド（Ｗ／Ｓｉ）を含む金属から成る。遮光層４は、後述する薄膜トランジスタに光が到達しないように設けられている。
【００１８】
（第１のシリコン酸化膜の成膜工程）
図１(Ｂ)に示されるように、プラズマＣＶＤ法により石英基板２上にシリコン酸化膜６（第１のシリコン酸化膜）を成膜する。まず、石英基板２をプラズマＣＶＤ装置ＣＶ１のチャンバＣ１内に導入する。チャンバＣ１内には、石英基板２を設置するためのサセプタＳ１と、サセプタＳ１に対向配置されたシャワーヘッドＥ１とが設けられている。シャワーヘッドＥ１には、インピーダンス整合回路を介して高周波電源Ｒ１が接続されている。サセプタＳ１は接地されている。
【００１９】
チャンバＣ１外には、質量流量コントローラＭ１１を介してガス供給源Ｇ１１が接続されており、質量流量コントローラＭ１２を介してガス供給源Ｇ１２が接続されている。ガス供給源Ｇ１１には、例えば一酸化二窒素ガス（Ｎ２Ｏガス）を含む第１の酸素含有ガスが充填されている。ガス供給源Ｇ１２には、例えばモノシランガス（ＳｉＨ４ガス）を含む第１のシラン系ガスが充填されている。第１の酸素含有ガスとしては、Ｎ２Ｏガスの他、酸素ガス、二酸化炭素ガス等が例示できる。第１のシラン系ガスは、有機シラン系ガス及び無機シラン系ガスのうち少なくとも一方を含む。第１のシラン系ガスとしては、ＳｉＨ４ガスの他、ジシランガス、ＴＥＯＳ(Tetra Ethyl Ortho Silicate)ガス等が例示できる。引き続く説明では、第１の酸素含有ガスをＮ２Ｏガス、第１のシラン系ガスをＳｉＨ４ガスとするが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２０】
Ｎ２Ｏガス及びＳｉＨ４ガスは、ガス供給源Ｇ１１，Ｇ１２からチャンバＣ１内に供給される第１のプロセスガスに含まれる。第１のプロセスガスにおいて、Ｎ２Ｏガスのガス流量は、質量流量コントローラＭ１１によって制御され、ＳｉＨ４ガスのガス流量は、質量流量コントローラＭ１２によって制御される。ここで、第１のプロセスガスは、Ｎ２Ｏガスのガス流量がＳｉＨ４ガスのガス流量の１５倍を超えると好ましく、３０倍以上であるとより好ましく、４０倍以上であると更に好ましい。すなわち、第１のプロセスガス中の酸素原子濃度をシリコン原子濃度に比して増加させると好ましい。
【００２１】
第１のプロセスガスをチャンバＣ１内に供給した後、高周波電源Ｒ１によりシャワーヘッドＥ１に高周波電圧を印加すると、チャンバＣ１内にプラズマＰ１が生成される。このプラズマＰ１により、石英基板２上にシリコン酸化膜６が成膜される。第１のプロセスガスを用いれば、膜中にＳｉ−Ｈ結合が少なく、Ｓｉ−ＯＨ結合が多いシリコン酸化膜６を成膜することができる。第１のプロセスガス中の酸素原子濃度が高くなるためである。
【００２２】
（第１のシリコン酸化膜のアニール処理工程）
図１(Ｃ)に示されるように、シリコン酸化膜６をアニール処理する。これにより、アニール処理されたシリコン酸化膜８を形成する。シリコン酸化膜８は、後述する薄膜トランジスタと遮光層４とを電気的に分離することができる。すなわち、シリコン酸化膜８は層間絶縁膜として機能する。
【００２３】
アニール処理は、例えば熱酸化炉を用いて行われる。処理温度は、９００〜１０５０℃であると好ましい。処理時間は、３０〜６０分であると好ましい。アニール処理は、例えば１０００℃程度の温度で２０分間程度行われると好ましい。処理雰囲気としては、窒素等が例示できる。アニール処理によって、シリコン酸化膜６表面の不純物を除去できる。かかる不純物が残存していると、後述する薄膜トランジスタの電気的特性に悪影響を及ぼす。
【００２４】
アニール処理を施すと、Ｓｉ−Ｈ結合は水素原子が脱離することにより「Ｓｉ−」というダングリングボンドを形成し、Ｓｉ−ＯＨ結合は脱水縮合によりＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を形成する。ここで、アニール処理前のシリコン酸化膜６は、膜中にＳｉ−Ｈ結合が少なくＳｉ−ＯＨ結合が多い。このため、アニール処理を施すと、ダングリングボンドの少ないシリコン酸化膜８が得られる。
【００２５】
（薄膜トランジスタ形成工程）
図２(Ａ)〜図２(Ｃ)及び図３(Ａ)に示されるように、シリコン酸化膜８上に薄膜トランジスタＴＦを形成する。薄膜トランジスタＴＦは、一般的な高温ｐ−ＳｉＴＦＴと同様に形成される。まず、図２(Ａ)に示されるように、例えば、減圧ＣＶＤ法によってシリコン酸化膜８上にアモルファスシリコン膜９を形成する。続いて、図２(Ｂ)に示されるように、アモルファスシリコン膜９を６００℃以上７００℃以下で１〜１０時間、好ましくは４〜６時間、熱処理して、ポリシリコン膜１０を形成する。アモルファスシリコン膜９を熱処理する温度が、好ましくは６００℃以上、より好ましくは８００℃以上、特に好ましくは９００℃以上といった高温であると、ポリシリコン膜１０の結晶性は向上する。さらに、図２(Ｃ)に示されるように、フォトリソグラフィー法を用いてポリシリコン膜１０を加工し、ポリシリコン膜１１が得られる。このポリシリコン膜１１上にゲート酸化膜１２を形成する。ゲート酸化膜１２は、例えば、熱酸化炉を用いてポリシリコン膜１１の表面に形成される。しかる後、イオンドープを施して、図３(Ａ)に示されるように、ゲート酸化膜１２上にゲート電極１４を形成する。電極１４は、ポリシリコンを加工して得られる。
【００２６】
（第２のシリコン酸化膜の成膜工程）
図３(Ｂ)に示されるように、プラズマＣＶＤ法により薄膜トランジスタＴＦ上にシリコン酸化膜１６（第２のシリコン酸化膜）を成膜する。まず、石英基板２をプラズマＣＶＤ装置ＣＶ２のチャンバＣ２内に導入する。チャンバＣ２内には、石英基板２を設置するためのサセプタＳ２と、サセプタＳ２に対向配置されたシャワーヘッドＥ２とが設けられている。シャワーヘッドＥ２には、インピーダンス整合回路を介して高周波電源Ｒ２が接続されている。サセプタＳ２は接地されている。
【００２７】
チャンバＣ２外には、質量流量コントローラＭ２１を介してガス供給源Ｇ２１が接続されており、質量流量コントローラＭ２２を介してガス供給源Ｇ２２が接続されている。ガス供給源Ｇ２１には、例えば一酸化二窒素ガス（Ｎ２Ｏガス）を含む第２の酸素含有ガスが充填されている。ガス供給源Ｇ２２には、例えばモノシランガス（ＳｉＨ４ガス）を含む第２のシラン系ガスが充填されている。第２の酸素含有ガスとしては、Ｎ２Ｏガスの他、酸素ガス、二酸化炭素ガス等が例示できる。第２のシラン系ガスは、有機シラン系ガス及び無機シラン系ガスのうち少なくとも一方を含む。第２のシラン系ガスとしては、ＳｉＨ４ガスの他、ジシランガス、ＴＥＯＳ(Tetra Ethyl Ortho Silicate)ガス等が例示できる。引き続く説明では、第２の酸素含有ガスをＮ２Ｏガス、第２のシラン系ガスをＳｉＨ４ガスとするが、本発明は、これらに限定されるものではない。
【００２８】
Ｎ２Ｏガス及びＳｉＨ４ガスは、ガス供給源Ｇ２１，Ｇ２２からチャンバＣ２内に供給される第２のプロセスガスに含まれる。第２のプロセスガスにおいて、Ｎ２Ｏガスのガス流量は、質量流量コントローラＭ２１によって制御され、ＳｉＨ４ガスのガス流量は、質量流量コントローラＭ２２によって制御される。ここで、第２のプロセスガスは、Ｎ２Ｏガスのガス流量がＳｉＨ４ガスのガス流量の１５倍を超えると好ましく、３０倍以上であるとより好ましく、４０倍以上であると更に好ましい。すなわち、第２のプロセスガス中の酸素原子濃度をシリコン原子濃度に比して増加させると好ましい。
【００２９】
第２のプロセスガスをチャンバＣ２内に供給した後、高周波電源Ｒ２によりシャワーヘッドＥ２に高周波電圧を印加すると、チャンバＣ２内にプラズマＰ２が生成される。このプラズマＰ２により、石英基板２上にシリコン酸化膜１６が成膜される。第２のプロセスガスを用いれば、膜中にＳｉ−Ｈ結合が少なく、Ｓｉ−ＯＨ結合が多いシリコン酸化膜１６を成膜することができる。第２のプロセスガス中の酸素原子濃度が高くなるためである。
【００３０】
なお、第２の酸素含有ガスと第１の酸素含有ガスの種類及びガス流量は、同一でも異なっていてもよい。また、第２のシラン系ガスと第１のシラン系ガスとの種類及びガス流量も、同一でも異なっていてもよい。
【００３１】
（第２のシリコン酸化膜のアニール処理工程）
図３(Ｃ)に示されるように、シリコン酸化膜１６をアニール処理する。これにより、アニール処理されたシリコン酸化膜１８を形成する。シリコン酸化膜１８は、薄膜トランジスタＴＦと薄膜トランジスタＴＦ上方に形成される回路等の素子とを電気的に分離することができる。すなわち、シリコン酸化膜１８は層間絶縁膜として機能する。
【００３２】
アニール処理は、例えば熱酸化炉を用いて行われる。処理温度は、９００〜１０５０℃であると好ましい。処理時間は、３０〜６０分であると好ましい。アニール処理は、例えば１０００℃程度の温度で２０分間程度行われると好ましい。処理雰囲気としては、窒素等が例示できる。このアニール処理によって、シリコン酸化膜１６表面の不純物を除去でき、更には薄膜トランジスタＴＦの活性層たるポリシリコン膜１１のアクティベーションを行うことができる。不純物が残存していると、薄膜トランジスタＴＦの電気的特性に悪影響を及ぼす。
【００３３】
アニール処理を施すと、Ｓｉ−Ｈ結合は水素原子が脱離することにより「Ｓｉ−」というダングリングボンドを形成し、Ｓｉ−ＯＨ結合は脱水によりＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を形成する。ここで、アニール処理前のシリコン酸化膜１６は、膜中にＳｉ−Ｈ結合が少なくＳｉ−ＯＨ結合が多い。このため、アニール処理を施すと、ダングリングボンドの少ないシリコン酸化膜１８が得られる。
【００３４】
（水素終端処理工程）
図４(Ａ)に示されるように、薄膜トランジスタＴＦを水素終端処理する。水素終端処理する工程においては、石英基板２上に形成されたシリコン酸化膜１８を水素雰囲気中で熱処理すると好ましい。これにより、雰囲気中の水素がシリコン酸化膜１８中に拡散し、薄膜トランジスタＴＦに到達する。また、水素終端処理する工程においては、シリコン酸化膜１８を水素プラズマに晒すとしても好ましい。これにより、プラズマ中の水素がシリコン酸化膜１８中に拡散し、薄膜トランジスタＴＦに到達する。
【００３５】
水素終端処理とは、薄膜トランジスタＴＦの活性層たるポリシリコン膜１１のダングリングボンド（結晶欠陥）を水素によって終端させる処理である。主な水素の移動経路は、シリコン酸化膜１８、シリコン酸化膜８を順に経由してポリシリコン膜１１に到達する経路と考えられている。この他には、シリコン酸化膜１８を経由してポリシリコン膜１１に到達する経路、シリコン酸化膜１８、ゲート酸化膜１２を順に経由してポリシリコン膜１１に到達する経路が考えられる。
【００３６】
ここで、上述のようにシリコン酸化膜８，１８中のダングリングボンドの発生は抑制されているので、水素がシリコン酸化膜８，１８中でトラップされ難くなる。このため、十分な水素がポリシリコン膜１１に到達できるので、ポリシリコン膜１１のダングリングボンドを十分に終端させることができる。よって、薄膜トランジスタＴＦの電気的特性を向上させることができる。
【００３７】
（配線形成工程）
図４(Ｂ)に示されるように、ゲート電極１４に接続される配線２２をゲート電極１４上に形成する。ゲート電極１４上において、フォトリソグラフィー法によりシリコン酸化膜１８に凹部を形成し、その凹部に配線２２を形成する。配線２２は、例えばアルミニウムを含む金属から成る。この配線２２を介してゲート電極１４に電圧を印加することができる。
【００３８】
上記薄膜トランジスタＴＦを用いて液晶ディスプレイを製造すれば、液晶ディスプレイの表示特性を向上できる。また、プラズマＣＶＤ法を用いると、熱ＣＶＤ法を用いるよりも、薄膜トランジスタＴＦの生産コストを低減でき、スループットも向上できる。
【実施例】
【００３９】
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４０】
図５は、プラズマＣＶＤ法における成膜条件、及び、得られたシリコン酸化膜の特性を示す図である。図５に示した成膜条件を用いて、条件１〜条件４のシリコン酸化膜を形成した。アニール処理前のシリコン酸化膜は、上記シリコン酸化膜６，１６に相当する。アニール処理されたシリコン酸化膜は、上記シリコン酸化膜８，１８に相当する。アニール処理は、９００℃で３０分間行った。条件１〜条件４では、膜厚が略５００ｎｍとなるように、Ｎ２Ｏ／ＳｉＨ４のガス流量比と、高周波電源のＲＦ出力とを変化させた。条件１は、Ｎ２Ｏガスのガス流量がＳｉＨ４ガスのガス流量の４０倍以上である。条件２は、Ｎ２Ｏガスのガス流量がＳｉＨ４ガスのガス流量の３０倍である。条件３は、Ｎ２Ｏガスのガス流量がＳｉＨ４ガスのガス流量の１５倍である。また、図５には、アニール処理の前後におけるシリコン酸化膜の膜厚、密度、応力及びＶｆｂ（フラットバンド電圧）といった膜特性を併せて示した。
【００４１】
図６は、膜厚５００ｎｍにおけるＶｆｂを示すグラフである。Ｖｂは、アニール処理前のシリコン酸化膜のＶｆｂを示し、Ｖａは、アニール処理後のシリコン酸化膜のＶｆｂを示す。図５及び図６に示されるように、Ｖｆｂの絶対値はアニール処理によって小さくなる。Ｖｆｂの絶対値が小さいことは、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合のネットワークで構成されるシリコン酸化膜中に、Ｓｉ−ＯＨ結合や「Ｓｉ−」等の欠陥が少ないことを示す。よって、Ｖｆｂの絶対値が小さいと好ましい。アニール処理前の欠陥は、主にＳｉ−ＯＨ結合によるものであり、アニール処理後の欠陥は、主に「Ｓｉ−」によるものであると考えられる。図５及び図６に示されるように、条件１及び２では、条件３及び４に比してＶｆｂが改善している。
【００４２】
また、図５に示されるように、プラズマＣＶＤ法では、脱水縮合によるシュリンケージを２％程度に抑えることができる。これに対して、熱ＣＶＤ法によるシリコン酸化膜は、プラズマＣＶＤ法によるシリコン酸化膜よりシュリンケージが大きい。熱ＣＶＤ法では、シュリンケージは８％程度に達する。このため、熱ＣＶＤ法によるシリコン酸化膜では、クラックが生じてしまうおそれがあり、薄膜トランジスタの製造歩留まりが低下する。また、熱ＣＶＤ法によるシリコン酸化膜では引っ張り応力が生じるが、プラズマＣＶＤ法によるシリコン酸化膜では、圧縮応力が生じる。さらに、プラズマＣＶＤ法によるシリコン酸化膜では、ＲＦ出力の調整によって応力を抑制可能である。
【００４３】
図７は、FT−IRスペクトルを示すグラフである。条件１〜条件４のシリコン酸化膜について、それぞれアニール処理前後の波長に対する吸光度を測定した。スペクトル１ｂ〜４ｂは、それぞれアニール処理前の条件１〜条件４のシリコン酸化膜について測定した結果を示す。スペクトル１ａ〜４ａは、それぞれアニール処理後の条件１〜条件４のシリコン酸化膜について測定した結果を示す。波数３６００〜３７００ｃｍ−１のピークはＳｉ−ＯＨ結合に相当する。Ｓｉ−ＯＨ結合のピークは、条件１〜条件４のいずれにおいても、アニール処理前（スペクトル１ｂ〜４ｂ）では確認されたが、アニール処理後（スペクトル１ａ〜４ａ）では確認されなかった。これは、アニール処理によってＳｉ−ＯＨ結合が脱水縮合してＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合となるためと考えられる。
【００４４】
さらに、アニール処理前のシリコン酸化膜について、ベースラインに対するＳｉ−ＯＨ結合のピークの面積からＳｉ−ＯＨ結合の定量化を行った。その結果、条件１のシリコン酸化膜（スペクトル１ｂ）中のＳｉ−ＯＨ結合は、条件２〜条件４に対して相対的に多いことが判明した。具体的には、条件１から条件４まで順に膜中のＳｉ−ＯＨ結合が減少することが分かった。条件１のように、プロセスガス中のＮ２Ｏガスのガス流量比が大きいと、シリコン酸化膜中のＳｉ−ＯＨ結合は増加すると考えられる。Ｓｉ−ＯＨ結合は、メインピークを構成するＳｉ−Ｏ結合（図示せず）に対して０．５％以上であると好ましい。
【００４５】
図８(A)及び図８(B)は、FT−IRスペクトルを示すグラフである。図８(Ａ)は、アニール処理前後の条件１のシリコン酸化膜について示しており、図８(Ｂ)は、アニール処理前後の条件４のシリコン酸化膜について示している。波数２２５０〜２３００ｃｍ−１のピークはＳｉ−Ｈ結合に相当する。波数２３００〜２４００ｃｍ−１のピークは測定雰囲気中の二酸化炭素に起因するものである。図８(Ａ)に示されるように、条件１ではアニール処理前後ともＳｉ−Ｈ結合のピークは確認されなかった。一方、図８(Ｂ)に示されるように、条件４ではＳｉ−Ｈ結合のピークがアニール処理前（スペクトル４ｂ）に確認され、アニール処理後（スペクトル４ａ）には確認されなかった。条件１のように、プロセスガス中のＮ２Ｏガスのガス流量比が大きいと、シリコン酸化膜中のＳｉ−Ｈ結合の数は減少すると考えられる。
【００４６】
上記FT−IRの測定結果より、プロセスガス中のＮ２Ｏガスのガス流量がＳｉＨ４ガスのガス流量の４０倍以上であると、アニール処理前のシリコン酸化膜中のＳｉ−ＯＨ結合は増加し、Ｓｉ−Ｈ結合は減少するといえる。さらに、Ｖｆｂの測定結果より、アニール処理後の条件１及び２のシリコン酸化膜中に存在する「Ｓｉ−」といった欠陥は、条件３及び４に比して少ないことが示された。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１(Ａ)〜図１(Ｃ)は、実施の形態に係る薄膜トランジスタの製造方法を示す工程断面図である。
【図２】図２(Ａ)〜図２(Ｃ)は、実施の形態に係る薄膜トランジスタの製造方法を示す工程断面図である。
【図３】図３(Ａ)〜図３(Ｃ)は、実施の形態に係る薄膜トランジスタの製造方法を示す工程断面図である。
【図４】図４(Ａ)及び図４(Ｂ)は、実施の形態に係る薄膜トランジスタの製造方法を示す工程断面図である。
【図５】図５は、プラズマＣＶＤ法における成膜条件、及び、得られたシリコン酸化膜の特性を示す図である。
【図６】図６は、膜厚５００ｎｍにおけるＶｆｂを示すグラフである。
【図７】図７は、FT−IRスペクトルを示すグラフである。
【図８】図８(A)及び図８(B)は、FT−IRスペクトルを示すグラフである。
【符号の説明】
【００４８】
ＴＦ…薄膜トランジスタ、ＣＶ１，ＣＶ２…ＣＶＤ装置、Ｒ１，Ｒ２…高周波電源、１ａ〜４ａ，１ｂ〜４ｂ…スペクトル、２…石英基板、４…遮光層、６，８…シリコン酸化膜（第１のシリコン酸化膜）、１６，１８…シリコン酸化膜（第２のシリコン酸化膜）、９…アモルファスシリコン膜、１０，１１…ポリシリコン膜、１２…ゲート酸化膜、１４…ゲート電極、２２…配線、Ｃ１，Ｃ２…チャンバ、Ｅ１，Ｅ２…シャワーヘッド、Ｇ１１，Ｇ１２，Ｇ２１，Ｇ２２…ガス供給源、Ｍ１１，Ｍ１２，Ｍ２１，Ｍ２２…質量流量コントローラ、Ｐ１，Ｐ２…プラズマ、Ｓ１，Ｓ２…サセプタ。
【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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