(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化ケイ素からなるゲート絶縁膜及びゲート電極をその順で備えた薄膜トランジスタ基板の製造方法において、前記ゲート絶縁膜に対し、前記ゲート電極形成前に酸素プラズマ処理を１００℃以上２００℃以下の温度条件下で行った後、前記ゲート電極形成後に水蒸気処理を行うことを特徴とする薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項２】
前記酸素プラズマ処理での酸素プラズマを、当該薄膜トランジスタ基板の処理室とは異なる室で生成して前記処理室に導入する、請求項１に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項３】
前記水蒸気処理を、０．１ＭＰａを超え飽和蒸気圧以下の圧力と、１００℃以上２００℃以下の温度とからなる条件下で行う、請求項１又は２に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項４】
前記ゲート絶縁膜をスパッタリング法で形成する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項５】
少なくとも、基板上にシリコン半導体膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜を形成する工程と、ゲート電極を形成する工程とをその順で有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項６】
前記ゲート電極形成工程において、電極材料をアルミニウム、タングステン、タンタル、モリブデンのいずれかの金属、又は該金属を含む合金又は複合金属とする、請求項４又は５に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法で製造されてなる薄膜トランジスタ基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタ基板の特性を向上させることができる薄膜トランジスタ基板の製造方法、及びその方法で得られた薄膜トランジスタ基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等のアクティブマトリクス駆動型の表示装置において、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴともいう。）は、個々の画素に設けられるスイッチング素子や、表示装置のディスプレイ基板上の周辺回路を構成する回路素子等として利用されている。ＴＦＴはできるだけ高性能であることが求められているが、その特性は種々の要素に影響される。その中でも最も影響される要素は、電気を流すシリコン半導体のチャネル部分に直接接触しているゲート絶縁膜の特性乃至性質である。この傾向は、ポリシリコンＴＦＴにおいては特に顕著な傾向であり、ポリシリコンＴＦＴの特性はゲート絶縁膜の特性乃至性質によって決定されていると言っても過言ではない。
【０００３】
ポリシリコンＴＦＴにおいては、ゲート絶縁膜として、ポリシリコン半導体膜との相性の良さから、酸化ケイ素膜が用いられるケースが多い。この酸化ケイ素膜を高性能化する手法として、高圧水蒸気処理といわれる手法が提案されている（例えば特許文献１を参照）。この手法は、ＴＦＴを０．２ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下で１５０℃以上６００℃以下の高圧水蒸気雰囲気下で熱処理することで、酸化ケイ素膜及びその界面の性質を改善し、ＴＦＴの特性を向上させる手法である。詳しくは、高圧水蒸気処理は、酸化ケイ素の構造を変化させたり、ダングリングボンドの酸化を促して終端させたりする作用があると考えられており、その結果として、ポリシリコンＴＦＴの特性が向上すると考えられている。
【０００４】
ところで、ＴＦＴの構造には、主としてアモルファスシリコンＴＦＴに用いられるボトムゲート型（あるいは、逆スタガー型）と、主としてポリシリコンＴＦＴに用いられるトップゲート型（あるいは、プレナー型）の２種類の構造がある。ボトムゲート型のＴＦＴにおいては、層構成が、ゲート電極、ゲート絶縁膜、シリコン半導体膜の順になり、またプロセスとしてもゲート絶縁膜とシリコン半導体膜とを連続成膜する場合がほとんどなので、ゲート絶縁膜に対する高圧水蒸気処理はあまり用いられていない。一方、トップゲート型のＴＦＴにおいては、ゲート絶縁膜を形成した後、ゲート絶縁膜に対する処理が可能であり、通常はここで上記特許文献１で提案された高圧水蒸気処理が行われる。
【０００５】
上記特許文献１で提案された高圧水蒸気処理は、他のアニール処理と同様、温度が高いほど効果が高く、最低でも２５０℃以上の温度条件下（圧力は通常１．３ＭＰａ程度である。）で行うことが必要であると言われている。
【特許文献１】特開平１１−９７４３８号公報
【特許文献２】特開２００４−２８８８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した条件下での水蒸気処理では、ＴＦＴの製造装置として高温と高圧に耐えられる圧力容器を準備しなければならないという問題がある。また、例えばＴＦＴを形成する基板が耐熱性の低い安価なガラス基板やプラスチック基板である場合にも、高い温度と高い圧力を含む高圧水蒸気処理は適用しにくいという問題もある。
【０００７】
こうした問題に対し、例えば上記温度に満たない条件で水蒸気処理することが考えられるが、処理温度を低下させるにしたがい、そのＴＦＴ特性の向上効果も低下する傾向があった。その理由としては、温度が低いことで水蒸気分子の分子運動が少なくなることと、水蒸気の飽和蒸気圧が低くなるために処理に寄与する水蒸気分子の分子数が少なくなることが挙げられる。
【０００８】
なお、特許文献２には、シリコン半導体膜形成後や、ゲート絶縁膜の形成後や、ソース−ドレイン電極の形成後や、ＴＦＴの完成後に高圧水蒸気処理を行ってもよいことが提案されているが、この場合の高圧水蒸気処理は、ポリシリコン膜の捕獲準位密度を低減することを目的とした処理であり、上記特許文献１の高圧水蒸気処理とは異なっている。また、同文献２には、ゲート絶縁膜を形成する前のポリシリコン膜に対して酸素プラズマ処理を施しているが、その酸素プラズマ処理は、ポリシリコン膜の特性向上を直接の目的として行われている。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、従来のような高い温度と高い圧力を含む高圧水蒸気処理をゲート絶縁膜に対して適用しなくても、ＴＦＴの特性を向上させることができる薄膜トランジスタ基板の製造方法、及びその方法によって得られた薄膜トランジスタ基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは上記の問題に対して研究を重ねた結果、ゲート絶縁膜に対し、単に酸素プラズマ処理のみを行った場合や高圧水蒸気処理のみを行った場合に比べ、酸素プラズマ処理と水蒸気処理とをその順で行うことにより、ＴＦＴの特性を向上させることができることを見出し、本発明を完成した。
【００１１】
すなわち、本発明の薄膜トランジスタ基板の製造方法は、酸化ケイ素からなるゲート絶縁膜を備えた薄膜トランジスタ基板の製造方法において、前記ゲート絶縁膜に対し、酸素プラズマ処理を行った後に水蒸気処理を行うことを特徴とする。
【００１２】
この発明では、酸素プラズマ処理によってゲート絶縁膜の少なくとも表面に酸素原子が取り込まれ、その後に行われる水蒸気処理によってその酸素原子がゲート絶縁膜内に存在するダングリングボンドを終端するように作用すると考えられる。こうした本発明によれば、ＴＦＴの特性を従来同様に高めることができる。特に、従来のような高い温度や圧力下で水蒸気処理を行わなくても、従来同様のＴＦＴ特性を得ることができる。
【００１３】
本発明の薄膜トランジスタ基板の製造方法の好ましい態様として、前記酸素プラズマ処理を１００℃以上２００℃以下の温度条件下で行うように構成する。
【００１４】
本発明の薄膜トランジスタ基板の製造方法の好ましい態様として、前記酸素プラズマ処理での酸素プラズマを、当該薄膜トランジスタ基板の処理室とは異なる室で生成して前記処理室に導入するように構成する。
【００１５】
本発明の薄膜トランジスタ基板の製造方法の好ましい態様として、前記水蒸気処理を、０．１ＭＰａを超え飽和蒸気圧以下の圧力と、１００℃以上２００℃以下の温度とからなる条件下で行うように構成する。
【００１６】
本発明の薄膜トランジスタ基板の製造方法の好ましい態様として、前記ゲート絶縁膜をスパッタリング法で形成するように構成する。
【００１７】
本発明の薄膜トランジスタ基板の製造方法の好ましい態様として、少なくとも、基板上にシリコン半導体膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜を形成する工程と、ゲート電極を形成する工程とをその順で有する薄膜トランジスタ基板の製造方法において、前記酸素プラズマ処理を前記ゲート電極形成前に行うように構成する。
【００１８】
前記の態様において、前記水蒸気処理を前記ゲート電極形成後に行うように構成する。
【００１９】
前記のゲート電極形成工程においては、電極材料をアルミニウム、タングステン、タンタル、モリブデンのいずれかの金属、又は該金属を含む合金又は複合金属とするように構成することが好ましい。
【００２０】
上記課題を解決するための本発明の薄膜トランジスタ基板は、上記本発明に係る薄膜トランジスタ基板の製造方法で製造されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の薄膜トランジスタ基板の製造方法によれば、ＴＦＴの特性を従来同様に高めることができ、特に、従来のような高い温度や圧力下で水蒸気処理を行わなくても、従来同様のＴＦＴ特性を得ることができる。
【００２２】
本発明の薄膜トランジスタ基板によれば、上記本発明のＴＦＴ基板の製造方法によって、ＴＦＴ特性に優れるとともに低コストのＴＦＴ基板を提供できる。その結果、製造歩留まりがよく、特性に優れた、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等に適用可能なＴＦＴ基板を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の薄膜トランジスタ基板の製造方法、及びその方法で得られた薄膜トランジスタ基板について詳細に説明する。なお、本発明は図面の形態や以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２４】
（薄膜トランジスタ基板）
図１は、本発明の製造方法で得られる薄膜トランジスタ基板の一例を示す模式的な断面図である。本発明の製造方法で得られる薄膜トランジスタ基板（以下、「ＴＦＴ基板」ともいう。）は、酸化ケイ素からなるゲート絶縁膜を備えたＴＦＴ基板において、そのゲート絶縁膜に対し、酸素プラズマ処理を行った後に水蒸気処理を行った結果として得られたものである。例えば図１においては、基板１０側から、少なくとも、多結晶シリコン半導体膜１３（ソース側拡散膜１３ｓ、チャネル膜１３ｃ及びドレイン側拡散膜１３ｄ）と、ゲート絶縁膜１４ｇと、ゲート電極１５ｇとがその順で設けられたトップゲート・トップコンタクト型のＴＦＴ基板１において、そのゲート絶縁膜１４ｇに対し、酸素プラズマ処理を行った後に水蒸気処理を行って得られたものである。
【００２５】
図１に示すＴＦＴ基板１は、より詳しくは、基板１０と、基板１０上に必要に応じて設けられたアンダーコート膜１１と、アンダーコート膜１１上に設けられた多結晶シリコン半導体膜１３（ソース側拡散膜１３ｓ、チャネル膜１３ｃ及びドレイン側拡散膜１３ｄ）と、その多結晶シリコン半導体膜１３上の主にチャネル膜１３ｃ上に設けられたゲート絶縁膜１４ｇと、ゲート絶縁膜１４ｇとの間にコンタクトホールを有するように多結晶シリコン半導体膜１３上に設けられた絶縁膜１４と、ゲート絶縁膜１４ｇ上に設けられたゲート電極１５ｇと、コンタクトホールを介して設けられたソース電極１５ｓ及びドレイン電極１５ｄと、さらに全体を覆うように設けられた保護膜１８とを有している。
【００２６】
（薄膜トランジスタ基板の製造方法）
図２〜図４は、本発明のＴＦＴ基板の製造方法を示す工程図である。本発明のＴＦＴ基板１の製造方法は、酸化ケイ素からなるゲート絶縁膜に対し、酸素プラズマ処理行った後に水蒸気処理を行うことに特徴があり、より詳しくは、少なくとも、基板１０上にシリコン半導体膜１３を形成する工程と、酸化ケイ素からなるゲート絶縁膜１４ｇを形成する工程と、ゲート電極１５ｇを形成する工程とをその順で有し、酸素プラズマ処理をゲート電極１５ｇを形成する前のゲート絶縁膜１４ｇに対して行い、水蒸気処理をゲート電極１５ｇを形成する前又は形成した後に行うことにある。以下においては、図１に示すゲートオーバーラップ構造のＴＦＴ基板１を例にして、図２〜図４に示した製造工程順に説明するが、本発明のＴＦＴ基板の製造方法は、以下の構成要素の具体例及び図示の工程例に限定されず、本発明の上記特徴を有する範囲で変更されたものであってもよい。例えばセルフアライン構造のＴＦＴ基板であっても、ＬＤＤ構造のＴＦＴ基板であっても構わない。
【００２７】
（各構成要素）
先ず、基板１０を準備する。基板１０は、ＴＦＴ基板１の支持基板をなすものであり、有機基板であっても無機基板であってもよい。有機基板としては、例えば、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー、フッ素樹脂、ポリカーボネート、ポリノルボルネン系樹脂、ポリサルホン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、又は熱可塑性ポリイミド等からなる有機基板、又はそれらの複合基板を挙げることができる。こうした有機基板は、剛性を有するものであってもよいし、厚さが５μｍ〜３００μｍ程度の薄いフレキシブルなフィルム状のものであってもよい。フレキシブルな有機基板（プラスチック基板ともいう。）の使用は、ＴＦＴ基板１をフレキシブル基板とすることができるので、フィルムディスプレイ等に適用できる。
【００２８】
また、無機基板としては、例えば、ガラス基板、シリコン基板、セラミックス基板等を挙げることができる。ガラス基板としては、厚さが０．０５ｍｍ〜３．０ｍｍ程の液晶ディスプレイ用途のガラス基板であってもよいし、耐熱性の点ではやや劣るが安価な無アルカリガラス基板であってもよい。
【００２９】
次に、図２（Ａ）に示すように、準備された基板１０上に必要に応じてアンダーコート膜１１を形成する。アンダーコート膜１１は、必須の膜ではなく、例えば、(i)シリコン膜１３と基板１０との密着性を向上させるための密着膜として、(ii)後工程で形成した膜が有する応力を緩和させる応力緩和膜として、(iii)基板１０内の不純物がＴＦＴに侵入するのを防ぐバリア膜として、又は、(iv)非耐熱性基板を用いた場合において後工程で加わる熱に対する熱緩衝膜として、設けることができる。したがって、密着性がよい場合、応力の影響がない場合、バリア性を考慮する必要がない場合、非耐熱性基板を用いない場合等には設ける必要はない。
【００３０】
アンダーコート膜１１は基板１０の全面に設けられていてもよいし、必要な領域のみに設けられていてもよい。なお、図２（Ａ）に示す例では、アンダーコート膜１１を全面に形成している。
【００３１】
アンダーコート膜１１は、上記(i)〜(iv)の目的に応じ、クロム、チタン、アルミニウム、ケイ素、酸化クロム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素、及び酸窒化ケイ素の群から選択されるいずれかの材料で形成される。例えば密着膜として用いる場合には、クロム、チタン、アルミニウム、又はケイ素等からなる金属系の無機膜が好ましく用いられ、応力緩和膜や熱緩衝膜として用いる場合には、酸化クロム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素、又は酸窒化ケイ素等からなる化合物膜が好ましく用いられ、バリア膜として用いる場合には、酸化ケイ素又は酸窒化ケイ素等からなる化合物膜が好ましく用いられる。これらの膜は、その目的に応じて、単層で設けてもよいし、２層以上を積層してもよい。
【００３２】
アンダーコート膜１１を密着膜として設ける場合の厚さは、膜を構成する材質によってその範囲は若干異なるが、通常１ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内であることが好ましく、３ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内であることがより好ましい。なお、クロム、チタン、アルミニウム、又はケイ素からなる金属系の無機膜をアンダーコート膜１１として形成する場合には、３ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内であることがより好ましく、酸化クロム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、又は酸窒化アルミニウムからなる化合物系の無機膜をアンダーコート膜１１として形成する場合には、５ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内であることがより好ましい。一方、アンダーコート膜１１を応力緩和膜、バリア膜又は熱緩衝膜として設ける場合の厚さも実際に形成する膜の材質によってその範囲は若干異なるが、その厚さとしては、通常、１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の範囲内であることが好ましく、成膜時間の点からは１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内であることがより好ましい。
【００３３】
アンダーコート膜１１は、ＤＣスパッタリング法、ＲＦマグネトロンスパッタリング法、プラズマＣＶＤ法等の各種の方法で形成することができるが、実際には、膜を構成する材質に応じた好ましい方法が採用される。通常は、ＤＣスパッタリング法やＲＦマグネトロンスパッタリング法等が好ましく用いられる。
【００３４】
次に、図２（Ｂ）に示すように、アンダーコート膜１１上にノンドープの非晶質シリコン膜２１ａを形成する。この非晶質シリコン膜２１ａは、ＲＦマグネトロンスパッタリング法やＣＶＤ法等の各種の方法で成膜可能である。例えばＲＦマグネトロンスパッタリング法で非晶質シリコン膜２１ａを成膜する場合には、例えば、成膜温度：室温、成膜圧力：０．２Ｐａ、ガス：アルゴンの成膜条件で例えば厚さ５０ｎｍの厚さで成膜できる。なお、ＣＶＤ法で非晶質シリコン膜を成膜することも可能であり、その場合には２５℃程度の成膜温度で成膜可能であるが、原料ガスとしてＳｉＨ４が使用されるので、成膜後に約４５０℃の脱水素処理（真空中で１時間程度）が必要となる。
【００３５】
次に、図２（Ｃ）に示すように、レーザー照射２２を行って非晶質シリコン膜２１ａを多結晶化して多結晶シリコン膜２１ｐに変化させる。レーザー照射２２は、非晶質シリコン膜２１ａを多結晶化させて多結晶シリコン膜２１ｐにする結晶化手段であり、ＸｅＣｌエキシマレーザー、ＣＷ（Continuous  Wave）レーザー等の種々のレーザーを用いて行うことができる。例えば、波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザーを用いて結晶化を行う場合には、一例として、パルス幅：３０ｎsec（ＦＷＨＭ（半値幅）：full  width  at  half-maximum）、エネルギー密度：２００ｍＪ／ｃｍ２〜３００ｍＪ／ｃｍ２、室温の条件下で行うことができる。
【００３６】
次に、図２（Ｄ）に示すように、多結晶シリコン膜２１ｐ上にパターニングされた酸化ケイ素膜２３を形成する。先ず、多結晶シリコン膜２１ｐ上に酸化ケイ素膜２３を形成し、さらにレジスト膜（図示しない）を形成し、その後レジスト膜をパターニングすることで酸化ケイ素膜２３をパターニングし、その後レジスト膜を除去して、図２（Ｄ)に示す形態となる。パターニングされた酸化ケイ素膜２３は、多結晶シリコン膜２１ｐの所定領域に添加される不純物イオンを遮蔽するためのマスクとして作用する。
【００３７】
酸化ケイ素膜２３は、例えばＲＦマグネトロンスパッタリング法で厚さ５０ｎｍ〜１５０ｎｍ程度に形成される。この酸化ケイ素２３、少なくとも後述の多結晶シリコン半導体膜１３の欠陥処理工程前に、例えば２％ＨＦ溶液を用いたウエットエッチングにより除去される。パターニングを行うレジスト膜は、例えば上市されている各種のポジ型フォトレジスト等が好ましく用いられ、レジストをスピンナー等の手段で全面に塗布し、乾燥硬化させて、例えば７００ｎｍ程度の厚さで形成される。
【００３８】
酸化ケイ素膜２３をパターニングした後、図２（Ｄ）に示すようにイオン注入２４を行う。イオン注入２４は、例えば、リン（Ｐ）を注入電圧：１０ｋｅＶ、室温下で、５×１０１４イオン／ｃｍ２〜２×１０１５イオン／ｃｍ２のドーズ量となるように注入される。注入元素としては、リンの他、ホウ素、アンチモン、ヒ素等、多結晶シリコン膜２１ｐにイオン注入できる公知のものを任意に選択して注入してもよい。こうしたイオン注入により多結晶シリコン膜２１ｐにソース側拡散膜１３ｓ及びドレイン側拡散膜１３ｄが形成され、さらに両膜１３ｓ，１３ｄの間に、チャネル膜１３ｃが形成される。
【００３９】
次に、図３（Ｅ）に示すように、酸化ケイ素膜２３を２％ＨＦ溶液やドライエッチング法により除去する。ドライエッチング法は、真空容器内でプラズマ化したエッチングガス、例えば、フッ素系ガス（例えばＣＦ４）と酸素ガスとで酸化ケイ素膜２３を分解して除去する方法である。ドライエッチング法は、ドライエッチャーと呼ばれる市販の装置（図示しない）を用い、例えば、ガス：ＣＦ４ガス、酸素ガス、ガス流量：ＣＦ４／９５ｓｃｃｍ、酸素／５ｓｃｃｍ、印加電力：５００Ｗ、圧力：６．６Ｐａ、処理時間：１０分間、の条件で行うことができる。具体的には、チャンバー内を所定のガス雰囲気とした後、カソード電極板上にＴＦＴ素子作製工程中の基板を載せ、そのカソード電極板と、対向するアノード電極との間にＲＦ発振器で高周波電圧を印加することにより、プラズマを発生させる装置を用いる。なお、このドライエッチングは、後述の活性化処理の後に行ってもよい。
【００４０】
ここでは、酸化ケイ素膜２３をイオン注入用のマスクとして用いているが、酸化ケイ素膜２３の代わりにレジスト膜をイオン注入用のマスクとしてもよい。なお、その場合には、レジスト膜は後述の活性化処理前に除去される。
【００４１】
次に、図３（Ｆ）に示すように、形成されたソース側拡散膜１３ｓ及びドレイン側拡散膜１３ｄにエネルギービーム２５を照射して両膜１３ｓ，１３ｄを活性化する。エネルギービーム２５としては、上記と同様のＸｅＣｌエキシマレーザーを用いることができ、一例として、パルス幅：３０ｎsec（ＦＷＨＭ）、エネルギー密度：１００ｍＪ／ｃｍ２〜２５０ｍＪ／ｃｍ２、室温の条件下で行うことができる。また、多結晶シリコン膜２１ｐ上に形成された酸化ケイ素膜２３を活性化処理後に除去する場合は、下記の欠陥処理工程前にウエットエッチング、又はプラズマエッチングにより除去する。
【００４２】
この活性化処理後においては、多結晶シリコン膜２１ｐの欠陥を低減処理するための酸素プラズマによる欠陥処理が施される。ここでの酸素プラズマ処理は、少なくとも酸素ガスを含むガス雰囲気中での放電によってプラズマを発生させた状態に、活性化処理後の多結晶シリコン膜を曝す処理であり、多結晶シリコン膜中の捕獲準位として働くダングリングボンドや結晶粒界に存在する欠陥を終端する。こうした酸素プラズマ処理は、多結晶シリコン膜の電気伝導度を高めることができるという効果がある。
【００４３】
酸素プラズマ処理は、例えば酸素ガスを満たしたチャンバー内を例えば１３３Ｐａの圧力に制御し、容量結合型平行平板電極（２つの平らな電極が対向して置かれた状態のもの。）の電極間に基板を設置してプラズマを発生させて行う。この容量結合型平行平板電極において、基板を設置する電極を接地して接地電位とし、対向する電極を電源に接続し、処理条件の例としては、例えば、基板を２００℃程度の所定の温度で加熱した温度条件下で例えば１３．５６ＭＨｚ、１００Ｗでプラズマを発生させ、例えば１時間の酸素プラズマ処理を行う。
【００４４】
次に、図３（Ｇ）に示すように、ドライエッチングを施してアイランドを形成する。エッチングガスとしては、ＳＦ６等を用いることができる。
【００４５】
次に、図３（Ｈ）に示すように、ソース側拡散膜１３ｓ、チャネル膜１３ｃ及びドレイン側拡散膜１３ｄを含む全面に、酸化ケイ素からなる絶縁膜１４を形成する。絶縁膜１４の形成方法は、例えばＲＦマグネトロンスパッタリング装置を用い、８インチのＳｉＯ２ターゲットに投入電力：１．０ｋＷ（＝３Ｗ／ｃｍ２）、圧力：１．０Ｐａ、ガス：アルゴン＋Ｏ２（５０％）の成膜条件で厚さ約１００ｎｍの酸化ケイ素を形成する。
【００４６】
図３（Ｈ）に示す工程において、酸化ケイ素からなる絶縁膜１４を形成した後、その絶縁膜１４に対して酸素プラズマ処理２６を行う。酸素プラズマ処理２６は、所定のプラズマ条件に調整されたチャンバー内で行う。例えば、酸素ガスを満たしたチャンバー内を例えば１３３Ｐａの圧力に制御し、容量結合型平行平板電極（２つの平らな電極が対向して置かれた状態）の電極間に基板を設置してプラズマを発生させて行う。この容量結合型平行平板電極において、基板を設置する電極を接地して接地電位とし、対向する電極を電源に接続し、基板を所定の温度で加熱した温度条件下で例えば１３．５６Ｈｚ、３００Ｗでプラズマを発生させ、例えば１時間の酸素プラズマ処理２６を行う。なお、ここで例示した１３３Ｐａの圧力や、１３．５６Ｈｚ、３００Ｗ等のプラズマ条件は特に限定されない。また、酸素プラズマ処理２６の処理温度としては、１００℃以上、２００℃以下で行うことが好ましい。酸素プラズマ処理２６の温度が１００℃未満では、処理が不十分で求める効果が得られないことがあり、一方、その温度が２００℃を超えると、非耐熱性基板を使用した場合にその非耐熱性基板に対するダメージが生じる可能性がある。高い処理効果を得ることができるという観点から、より好ましい温度は１５０℃以上２００℃以下である。
【００４７】
ところで、酸素プラズマ処理の方法としては、上記のような通常の容量結合型平行平板電極を用いてなるプラズマ中での処理で構わないが、この場合、酸素プラズマ処理２６中に酸化ケイ素からなるゲート絶縁膜１４ｇがプラズマダメージを受ける可能性がある。酸素プラズマ処理によってもたらされるダメージの多くは後述の水蒸気処理２８によって回復されるので、本プロセスでは、酸素プラズマ処理２６によるダメージは本質的には問題とならない。しかし、水蒸気処理２８の効果をより高く保つため、プラズマダメージのない手法、すなわちリモートプラズマといわれる、別室で生成したプラズマ中で生成した酸素プラズマを輸送することでゲート絶縁膜１４ｇに対して処理する方法が好ましい。すなわち、酸素プラズマ処理２６での酸素プラズマを、ＴＦＴ基板１の処理室とは異なる室で生成して前記処理室に導入するリモートプラズマ装置を用いることが好ましい。なお、図５は、リモートプラズマ装置の一例を示す模式図であり、こうしたリモートプラズマ装置を利用できる。
【００４８】
なお、酸素プラズマ処理２６は、図４（Ｉ）に示す工程後、すなわち絶縁膜１４をレジストプロセスを用いて選択的にエッチングしてコンタクトホール２７を形成した後に行っても構わない。しかし、ゲート電極１５ｇを形成した後では、酸素プラズマ処理時の酸素がゲート電極１５ｇを通過してゲート絶縁膜１４ｇに到達しにくいことが考えられるので、ゲート電極１５ｇを形成する前に酸素プラズマ処理を行うことが好ましい。なお、ゲート電極１５ｇとして、酸素透過性の高い電極材料を用いたり、後述の水蒸気処理により酸素の運動性の向上が期待できる電極材料を用いたりする場合はその限りではない。
【００４９】
次に、図４（Ｉ）に示すように、ソース側拡散膜１３ｓ及びドレイン側拡散膜１３ｄ上の絶縁膜１４をレジストプロセスを用いて選択的にエッチングすることにより、コンタクトホール２７を形成する。例えば、絶縁膜１４上にレジスト膜を形成した後、フォトマスクを用いたレジストプロセスにより露光・現像してレジスト膜をパターニングする。そのパターニングにより露出したコンタクトホール形成部の絶縁膜１４を、例えば２％ＨＦ溶液を用いてウエットエッチングしてコンタクトホール２７を形成し、その後、プラズマアッシング法によりレジスト膜を除去する。プラズマアッシング法とは、プラズマエッチング法で酸素ガスを用いることで、レジストのみを除去する方法のことである。こうして、多結晶シリコン半導体膜１３上の主にチャネル膜１３ｃ上に設けられたゲート絶縁膜１４ｇと、ゲート絶縁膜１４ｇとの間にコンタクトホール２７を有するように多結晶シリコン半導体膜１３上に設けられた絶縁膜１４とを形成する。
【００５０】
次に、図４（Ｊ）に示すように、全面に例えば厚さ２００ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）膜を蒸着した後、ウエットエッチングによりパターニングして、ソース電極１５ｓ、ドレイン電極１５ｄ及びゲート電極１５ｇを形成する。なお、ゲート絶縁膜１４ｇ上に設けられたゲート電極１５ｇは、後述の水蒸気処理を行った際におそらく触媒として作用すると考えられ、その水蒸気処理で与えられた水蒸気を活性な原子状水素や原子状酸素にしてゲート絶縁膜１４ｇ内に供給するように作用すると考えられる。こうしたゲート電極１５ｇを形成するための電極材料は特に限定されず、アルミニウムと同様の触媒効果を奏する材料を用いることができるが、例えばタングステン、タンタル、モリブデンのいずれかの金属、又はその金属を含む合金又は複合金属が好ましい。また、耐熱性を向上させる目的で、アルミニウムを主原料とし、シリコン等の他元素を添加した金属材料も同様の効果を発揮するので、好ましく用いることができる。ゲート電極１５ｇ、ソース電極１５ｓ、ドレイン電極１５ｄの形成は、スパッタリング等の他の成膜プロセスにより形成することができる。
【００５１】
次に、図４（Ｋ）に示すように、水蒸気処理を行う。この水蒸気処理は、ゲート電極１５ｇを形成する前にゲート絶縁膜１４ｇに対して行ってもよいが、このように、ゲート絶縁膜１４ｇ上にゲート電極１５ｇを形成した後に行うことが好ましい。こうした水蒸気処理により、ゲート絶縁膜１４ｇを構成する酸化ケイ素のネットワーク構造の構造緩和作用と、ダングリングボンド酸化作用との２つの作用を行うことができ、その結果、ゲート絶縁膜１４ｇの特性を向上させ、ＴＦＴ特性を向上させることができる。なお、上記特許文献２に記載の従来の高圧水蒸気処理は、シリコン半導体膜の捕獲準位密度を低減するためにシリコン半導体膜形成直後に行われるのが一般的であるが、本発明では、水蒸気処理をゲート電極１５ｇを形成した後に行った方が有効である。その理由は現時点では明らかではないが、ゲート電極１５ｇを構成する金属層の触媒効果により、活性な原子状水素や原子状酸素が発生し、その作用で高い効果が得られていると考えられる。
【００５２】
水蒸気処理工程での処理条件は、１００℃以上、２００℃以下の温度と、１気圧（０．１ＭＰａ）を超え、飽和蒸気圧以下の圧力とからなる雰囲気下で行うことが好ましい。この処理条件においては、圧力が２０気圧（２．０ＭＰａ）以下であることが特に好ましく、この圧力以下で水蒸気処理を行うことにより、高い圧力に対応した圧力容器を必要としないという利点がある。例えば２５０℃の飽和蒸気圧は３９気圧（３．９ＭＰａ）にもなるので、そうした温度条件の場合には、飽和蒸気圧よりも低い圧力条件（例えば、１．０ＭＰａ〜２．０ＭＰａ）とすることが好ましい。
【００５３】
また、水蒸気処理工程での処理条件は、１５０℃〜２００℃の温度と、飽和蒸気圧とからなる雰囲気下で行うことが好ましい。飽和蒸気圧での水蒸気処理は、圧力容器内に水をやや過剰に入れておけばその条件管理が容易であることから好ましい。しかし、温度が高い場合には圧力がかなり高くなってしまうので、その温度の上限は２００℃が好ましい。各温度の飽和蒸気圧は、１５０℃では５気圧（０．５ＭＰａ）、１８０℃では１０気圧（１ＭＰａ）、２００℃では１５気圧（１．５ＭＰａ）である。こうした条件下で行う水蒸気処理は、圧力を容易に行うことができるので、工業上特に好ましい。
【００５４】
この水蒸気処理は、ゲート絶縁膜１４ｇをスパッタリング法で形成した場合に特に有効である。すなわち、酸化ケイ素からなるゲート絶縁膜１４ｇは、スパッタリング法の成膜原理により３００℃を下回る温度で形成でき、しかもスパッタリング法では不純物の混入がほとんどないので、例えば耐熱性の低い安価なガラス基板やプラスチック基板を用いることができる。しかし、スパッタリング法で形成したゲート絶縁膜１４ｇは、化学量論組成からずれ易く、シリコン半導体膜１３との界面の欠陥密度が高くなり易いが、本発明における酸素プラズマ処理工程と水蒸気処理工程とをその順で適用することによって、酸化ケイ素からなるゲート絶縁膜のダングリングボンドを終端でき、特に高い改質効果（トランジスタとしての移動度が高く、ゲート絶縁膜の界面準位密度が低い）が得られるという利点がある。一方、ゲート絶縁膜１４ｇをＣＶＤ法で形成する場合は、膜形成が化学反応を利用している関係で、ダングリングボンドに既に原料由来の有機官能基が結合しており、改質すべき部分が構造的な歪であったり、あるいは、官能基を置換する反応であったりするので、酸素プラズマ処理と水蒸気処理の効果がスパッタリング法で成膜したゲート絶縁膜に比べると低い。そのため、両者を比較した場合には、スパッタリング法で形成したゲート絶縁膜１４ｇがより好ましいと言える。
【００５５】
水蒸気処理は、図４（Ｋ）に示すように、エッチングによって各電極（ゲート電極１５ｇ、ソース電極１５ｓ、ドレイン電極１５ｄ）を形成した後に行うことが好ましい。その理由は、電極層を形成した直後（すなわち電極層をエッチングする前）に行った場合には、その電極層の材質にもよるが、電極層が変質してエッチングが良好に行われない可能性があるためである。
【００５６】
最後に、図４（Ｌ）に示すように、素子全体を覆うように保護膜１８を形成する。保護膜１８としては、酸化ケイ素膜を好ましく挙げることができる。保護膜１８は、例えばＲＦマグネトロンスパッタリングにより、約２０ｎｍ程度の厚さで形成することが好ましい。こうして図１に示す一実施形態のＴＦＴ基板１を製造することができる。
【００５７】
（酸素プラズマ処理と水蒸気処理の作用）
次に、ゲート絶縁膜１４ｇに対して酸素プラズマ処理２６と水蒸気処理２８とをその順で行う理由を説明する。本発明では、酸素プラズマ処理２６をゲート絶縁膜形成後に行い、その後さらに水蒸気処理２８をゲート絶縁膜１４ｇに対して行うことにより、ゲート絶縁膜１４ｇの特性を向上させてＴＦＴ基板１の特性（電荷移動度等）を向上させることができる。なお、図３（Ｈ）及び図４（Ｉ）に示すように、ゲート絶縁膜１４ｇは絶縁膜１４を全面に成膜した後にパターニングして形成されるので、「ゲート絶縁膜１４ｇに対する酸素プラズマ処理」とは、パターニングする前の絶縁膜１４に対する酸素プラズマ処理であってもよいし、パターニングした後のゲート絶縁膜１４ｇに対する酸素プラズマ処理であってもよいが、ゲート絶縁膜１４ｇ上にゲート電極を形成した後に酸素プラズマ処理を行っても、そのゲート電極が酸素透過性でない限り、ゲート絶縁膜１４ｇに対する効果は通常は生じない。
【００５８】
本発明での酸素プラズマ処理２６は、上記のように、酸化ケイ素からなるゲート絶縁膜１４ｇに対して、又は、ゲート絶縁膜１４ｇをパターン形成する前の酸化ケイ素からなる絶縁膜１４に対して行われる。一方、従来の一般的な酸素プラズマ処理は多結晶シリコン膜に対して行われるものであり、その多結晶シリコン膜中の捕獲準位として働くダングリングボンドや結晶粒界に存在する欠陥を終端するための処理として適用され、そして、その結果として電気伝導度を高める等の特性向上に寄与する。これに対し、本発明での酸素プラズマ処理２６は、ゲート絶縁膜形成後に行われるものであり、多結晶シリコン膜に対して行う酸素プラズマ処理ではなく、酸化ケイ素からなるゲート絶縁膜内に酸素を導入するための処理である。
【００５９】
例えば、酸素プラズマ処理２６を酸素の運動性が高い高温条件（例えば３５０℃以上）で行った場合には、酸素が十分に存在するゲート絶縁膜１４ｇの表面では酸素とダングリングボンドとの会合確率が高く、また、表面に限らずゲート絶縁膜１４ｇの内部に導入された酸素とダングリングボンドとの会合確率が高く、いずれの部位であってもダングリングボンドの消滅に寄与すると考えられる。しかしながら、酸素プラズマ処理２６を酸素の運動性が低い低温条件（例えば３００℃以下）で行った場合においては、ゲート絶縁膜１４ｇの表面には十分な酸素を存在させることができ、また、ゲート絶縁膜１４ｇの内部にもある程度の酸素を導入することができると考えられるが、ゲート絶縁膜１４ｇの内部で酸素とダングリングボンドとを高い確率で会合させるには至らないと考えられる。
【００６０】
このとき、ゲート絶縁膜１４ｇの内部での酸素の会合のし易さは、ゲート絶縁膜１４ｇを構成する酸化ケイ素の膜質にも依存すると考えられる。例えば、ゲート絶縁膜１４ｇが柱状構造の酸化ケイ素で構成されている場合、その柱状構造の粒界等には酸素が拡散し易いと考えられる。この拡散ももちろん温度が高いほうが効果的であるので、酸素プラズマにゲート絶縁膜１４ｇを暴露する際の処理温度も高いほうが望ましい。
【００６１】
しかし、本発明では、この酸素プラズマ処理の後に水蒸気処理を行うことにより、酸素プラズマ処理のみを施した場合や、水蒸気処理のみを施した場合に比べ、ゲート絶縁膜１４ｇに高いアニール効果がもたらされることがわかった。すなわち、酸素プラズマ処理後に行われる水蒸気処理によって、酸化ケイ素膜（ゲート絶縁膜）のネットワークの運動性を著しく向上させることができるので、酸素プラズマ処理の温度をあまり高くしなくても、ゲート絶縁膜１４ｇ内で酸素を十分に拡散させることができる。具体的には、３５０℃以上の高温条件で酸素プラズマ処理を行った場合はもちろん、仮に２００℃以下の低温条件で酸素プラズマ処理を行った場合であっても、その後の水蒸気処理によってゲート絶縁膜１４ｇに導入された酸素の運動性を高めることができ、その結果、酸素とダングリングボンドとの会合確率を高めることができ、ダングリングボンドの消滅を促すことができると考えられる。なお、「アニール効果」とは、絶縁膜中に存在する電気的な欠陥、すなわち欠陥準位を消滅させる、あるいは、不活性化させることで、例えばトランジスタの特性を向上させる効果を指す。
【００６２】
水蒸気処理２８は、一般的には、酸化ケイ素からなるゲート絶縁膜１４ｇを形成した後の基板を例えば０．１ＭＰａ以上の水蒸気雰囲気下に曝すことで、酸化ケイ素の構造変化を促し、その特性を向上させる処理である。この水蒸気処理は水蒸気の作用により、酸化ケイ素膜の構造変化とダングリングボンドの酸化とを促す作用があると考えられており、その結果としてＴＦＴの特性を著しく向上させることができる。この水蒸気処理２８は、ゲート絶縁膜に対するアニール処理と同様、処理温度が高いほど効果が高く、より高い効果を求めるのであれば最低でも２５０℃以上の温度が必要であるとされている。これより低い温度では、温度が低下するに従いその処理の効果も低くなってしまうが、その理由としては、温度が低いことで分子運動が少なくなることと、水蒸気の飽和蒸気圧が低くなるために処理に寄与する分子数が少なくなることが挙げられる。
【００６３】
なお、水蒸気処理は、酸化ケイ素のネットワーク構造の構造緩和の作用とダングリングボンドの酸化作用の２つの効果があると考えられる。ネットワーク構造の構造緩和作用には水分子の水素結合作用が寄与し、水素結合によりネットワーク運動の活性化エネルギーが低下して、より安定なエネルギー状態へと構造変化すると考えられが、その際に化学反応を伴うわけではない。一方、ダングリングボンドの酸化作用は水分子とケイ素の反応であるため、酸素を抜き取られた水分子、すなわち原子状水素は、他の原子状水素と結合して水素ガスとなって膜中から排出されるか、他の水分子と反応してＨ３Ｏ＋イオンの状態で排出される必要がある。分子の運動が盛んな高温領域ではそうした反応も多数発生すると考えられるが、運動性が低くなる低温では逆に原子状水素が酸素の引抜を生じて、ダングリングボンドが消滅しないと考えられる。
【００６４】
また、前述のように、高い温度で水蒸気処理を施すと処理の効果が高いため、ゲート絶縁膜１４ｇ以外の部分の不具合（例えば多結晶シリコン半導体膜中にある欠陥等）に対しても効果が及んでしまうので酸素プラズマ処理と水蒸気処理との組合せによる効果の増大が見えにくくなる。しかし、水蒸気処理の温度が低い場合には、例えば多結晶シリコン半導体膜に及ぶ効果の程度がそれほど高くないため、酸素プラズマ処理と水蒸気処理との組合せによる処理効果の増大が如実にわかる。ちなみに、酸素プラズマ処理のみを施した場合には、２５０℃の処理を行っても表面層が酸化されるのみである。
【００６５】
（他の実施形態）
上記した第１の実施形態以外の複数の実施形態をさらに例示して本発明のＴＦＴ基板の製造方法について説明する。以下においては、（１）セルフアライン構造のＴＦＴ基板を製造する第２の実施形態、（２）高温プロセスでセルフアライン構造のＴＦＴ基板を製造する第３の実施形態、（３）ＬＤＤ構造のＴＦＴ基板を製造する第４の実施形態、（４）ゲートオーバーラップ構造を用いたＲＦＩＤやＩＣｔａｇ等の回路を形成する第５の実施形態の各例について説明する。
【００６６】
（１）先ず、セルフアライン構造のＴＦＴ基板を製造する第２の実施形態について説明する。このセルフアライン構造のＴＦＴ基板を製造するための各工程は、上記した第１の実施形態の工程とほぼ同じであるので、ここでは主に工程順について説明する。
【００６７】
第２の実施形態に係るセルフアライン構造のＴＦＴ基板の製造方法は、シリコン膜成膜工程、シリコン膜結晶化（レーザー照射）工程、シリコン膜欠陥終端処理工程、絶縁膜成膜工程、酸素プラズマ処理工程、ゲート電極層成膜工程、ゲート電極エッチング工程、イオン注入工程、活性化（レーザーアニール）工程、エッチングによるシリコン膜のアイランド化（ゲート絶縁膜も同時にアイランド化される）工程、層間絶縁膜成膜工程、層間絶縁膜エッチング（同時にゲート絶縁膜もエッチングされる）工程、ソース−ドレイン電極層成膜工程、ソース−ドレイン電極エッチング工程、水蒸気処理工程の順からなる各工程を有している。
【００６８】
この製造方法は、エッチングされたゲート電極をマスクとしてイオン注入することから、所謂セルフアラインプロセスとも呼ばれる。なお、上記ではゲート絶縁膜のエッチングがシリコン膜のアイランド化工程と同時に行われるが、このゲート絶縁膜のエッチング工程を、シリコン膜のアイランド化工程と同時ではなく、ゲート電極のエッチング工程後に行ってもよい。その場合には、ゲート絶縁膜はゲート電極と同じ形状になる。
【００６９】
こうしたセルフアライン構造のＴＦＴ基板の製造において、従来では、絶縁膜形成工程後の酸素プラズマ処理は行っていなかったが、本発明では絶縁膜形成工程後に酸素プラズマ処理を行う。さらに、水蒸気処理を、層間絶縁膜成膜工程後、又は、ソース−ドレイン電極エッチング工程後に行う。セルフアラインプロセスでは、ゲート絶縁膜の形成とゲート電極層の形成を連続して行うことができるというメリットがあるが、そうした工程上のメリットを考慮しても、特性上の観点から、絶縁膜形成工程後に酸素プラズマ処理を行うことが好ましい。ただし、この場合の水蒸気処理は層間絶縁膜を介したゲート絶縁膜に対する処理であるので、水蒸気が十分に浸透するための条件（温度、圧力、時間）が設定される。
【００７０】
（２）次に、一般的に行われている高温プロセスでセルフアライン構造のＴＦＴ基板を製造する第３の実施形態について説明する。この第３の実施形態に係る製造方法は、第２の実施形態と同様のセルフアライン構造のＴＦＴ基板の製造方法であるが、上記第２の実施形態ではレーザーを用いて活性化を行っているのに対し、この第３の実施形態では、高温雰囲気内での熱処理によって活性化を行っている点で所謂高温プロセスと呼んでいる（ただし、一般的には、この温度でも、単結晶シリコンのプロセスよりも温度が低いため、「低温ポリシリコンプロセス」と呼ばれることもある）。このセルフアライン構造のＴＦＴ基板を製造するための各工程は、上記第１の実施形態の工程とほぼ同じであるので、ここでは主に工程順について説明する。
【００７１】
第３の実施形態に係るＴＦＴ基板の製造方法は、シリコン膜成膜工程、シリコン膜結晶化（レーザー照射）工程、シリコン膜欠陥終端処理工程、シリコン膜エッチング工程、絶縁膜成膜工程、酸素プラズマ処理工程、ゲート電極層成膜工程、ゲート電極エッチング工程、イオン注入工程、熱活性化（例えば５００℃前後での熱処理による活性化）工程、層間絶縁膜成膜工程、層間絶縁膜エッチング（同時にゲート絶縁膜もエッチングされる）工程、ソース−ドレイン電極層成膜工程、ソース−ドレイン電極エッチング工程、水蒸気処理工程の順からなる各工程を有している。
【００７２】
この製造方法においても、上記第２の実施形態と同様、エッチングされたゲート電極をマスクとしてイオン注入することから、所謂セルフアラインプロセスとも呼ばれる。なお、上記ではゲート絶縁膜のエッチングが層間絶縁膜のエッチング工程と同時に行われるが、このゲート絶縁膜のエッチング工程を、層間絶縁膜のエッチング工程と同時ではなく、ゲート電極のエッチング工程後に行ってもよい。その場合には、ゲート絶縁膜はゲート電極と同じ形状になる。また、熱活性化工程は、イオン注入工程後ではなく、層間絶縁膜エッチング工程後であってもよい。
【００７３】
こうしたセルフアライン構造のＴＦＴ基板の製造において、従来では、絶縁膜形成工程後の酸素プラズマ処理は行っていなかったが、本発明では絶縁膜形成工程後に酸素プラズマ処理を行う。さらに、水蒸気処理を、層間絶縁膜成膜工程後、又は、ソース−ドレイン電極エッチング工程後に行う。第２の実施形態の場合と同様、セルフアラインプロセスでは、ゲート絶縁膜の形成とゲート電極層の形成を連続して行うことができるというメリットがあるが、そうした工程上のメリットを考慮しても、特性上の観点から、絶縁膜形成工程後に酸素プラズマ処理を行うことが好ましい。ただし、この場合の水蒸気処理は層間絶縁膜を介したゲート絶縁膜に対する処理であるので、水蒸気が十分に浸透するための条件（温度、圧力、時間）が設定される。
【００７４】
（３）次に、ＬＤＤ構造のＴＦＴ基板を製造する第４の実施形態について説明する。ＬＤＤ（Lightly  Doped  Drain）構造は、いわゆるゲート端にソース拡散領域（ソース拡散膜１３ｓ）及びドレイン拡散領域（ドレイン拡散膜１３ｄ）よりも低濃度領域を設け、電界を緩和し劣化を防ぐ構造である。こうしたＬＤＤ構造を設けることにより、リーク電流を低減し、信頼性を向上させることができる。なお、シリコン半導体膜１３に形成される低濃度領域は、ＴＦＴ基板を平面視した場合に、ゲート電極の端部（ゲート端のこと）に位置するシリコン半導体膜の部分に形成される領域である。
【００７５】
こうした第４の実施形態に係るＬＤＤ構造のＴＦＴ基板の製造方法は、上記第２又は第３の実施形態の製造方法のイオン注入工程の前後に、ＬＤＤ構造に係る低濃度領域を形成するための追加のイオン注入工程とマスク形成工程を追加することにより構成できる。すなわち、ゲート電極エッチング工程後に、イオン注入工程（低濃度領域形成用）、マスク形成工程（ソース−ドレイン拡散領域形成用）、イオン注入工程（ソース−ドレイン拡散領域形成用）の順で構成し、その後、活性化工程に続く。その他の工程は上記第３の実施形態の製造方法と同じであり、特に酸素プラズマ処理や水蒸気処理のタイミングやその効果も上記第３の実施形態の製造方法と同じである。ただし、この場合の水蒸気処理は層間絶縁膜を介したゲート絶縁膜に対する処理であるので、水蒸気が十分に浸透するための条件（温度、圧力、時間）が設定される。
【００７６】
（４）次に、より具体的な第５の実施形態について説明する。この第５の実施形態は、ゲートオーバーラップ構造を用いたＲＦＩＤ（Radio  Frequency  Identification）、ＩＣｔａｇなどの回路を形成する実施形態である。この場合の製造方法として、例えば上記第１の実施形態の製造方法において、最後の電極（ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極）エッチング工程後に、さらに、層間絶縁膜成膜工程、層間絶縁膜エッチング工程、配線電極成膜工程、配線電極エッチング工程、をその順で追加することにより構成できる。その他の工程は上記第１の実施形態の製造方法と同じである。
【００７７】
この製造方法においても、酸素プラズマ処理を絶縁膜形成工程直後に行うとともに、水蒸気処理を、電極エッチング工程後行われる層間絶縁膜成膜工程後、又は、最後の配線電極エッチング工程後に行う。ただし、この場合の水蒸気処理は層間絶縁膜を介したゲート絶縁膜に対する処理であるので、水蒸気が十分に浸透するための条件（温度、圧力、時間）が設定される。なお、層間絶縁膜がシリコン半導体膜のパッシベーション層の機能を持つので、保護膜は特に必要ないが、追加で形成してもよい。その場合も水蒸気処理の後で保護膜を形成するとよい。
【００７８】
この第５の実施形態と同様の製造方法を適用できる具体的な例としては、例えば、セルフアライン構造とＬＤＤ構造を有するＲＦＩＤを製造する場合、金属の反射電極を持つ反射型ディスプレイ（電子ペーパー、反射液晶など）を製造する場合、トップエミッション型の有機ＥＬディスプレイを製造する場合、透過型液晶ディスプレイを製造する場合、ボトムエミッション型有機ＥＬディスプレイを製造する場合、のいずれの場合においても本発明を適用できる。
【実施例】
【００７９】
以下の実験例及び実施例により本発明をさらに詳しく説明する。
【００８０】
（実験例１）
シリコンウエハ（Ｐ型、抵抗率１０Ωｃｍ）を準備し、その上に厚さ１００ｎｍの酸化ケイ素からなる絶縁膜を形成し、さらに厚さ２００ｎｍのアルミニウム電極を形成して、試料を作製した。ここで、酸化ケイ素からなるゲート絶縁膜は、８インチのＳｉＯ２ターゲットに投入電力：１．０ｋＷ（＝３Ｗ／ｃｍ２）、圧力：１．０Ｐａ、ガス：アルゴン＋Ｏ２（５０％）の成膜条件でＲＦマグネトロンスパッタ法で形成し、また、アルミニウム電極もスパッタ法で形成した。
【００８１】
酸素プラズマ処理は、酸化ケイ素からなる絶縁膜を形成した後、アルミニウム電極を形成する前に行った。この酸素プラズマ処理は、チャンバー内を酸素ガスで満たし、１３３Ｐａの圧力に制御し、容量結合型平行平板電極で、基板を設置する電極側は接地電位とし、また所定の基板加熱を行い、対抗する電極を電源の接続し、１３．５６ＭＨｚ、３００Ｗを１時間印加することで処理した。一方、水蒸気処理は、アルミニウム電極を形成した後に、所定の温度で所定の水蒸気圧力雰囲気下で３時間行った。
【００８２】
評価は、シリコン／絶縁膜界面に存在する欠陥密度を測定して行った。具体的には、図６に示すように、電圧をサイクリックに印加して容量測定を行い、その電圧に対する容量の変化から、シリコン／絶縁膜界面に存在する欠陥密度を評価した。その結果を図７に示した。なお、図７に示す結果は、酸素プラズマ処理と水蒸気処理の温度をいずれも２６０℃としたとき、及び１５０℃としたときの結果である。
【００８３】
図７にも示すように、酸素プラズマ処理（２６０℃）と水蒸気処理（２６０℃、１．３ＭＰａ）を施した試料の欠陥密度は７×１０１０／ｃｍ２ｅＶであり、水蒸気処理（２６０℃、１．３ＭＰａ）だけを施した試料の欠陥密度は８×１０１０／ｃｍ２ｅＶであり、酸素プラズマ処理も水蒸気処理も行わない試料の欠陥密度は５×１０１２／ｃｍ２ｅＶであった。また、酸素プラズマ処理（１５０℃）と水蒸気処理（１５０℃、０．５ＭＰａ）を施した試料の欠陥密度は１．２×１０１１／ｃｍ２ｅＶであり、水蒸気処理（１５０℃、０．５ＭＰａ）だけを施した試料の欠陥密度は４．３×１０１１／ｃｍ２ｅＶであり、酸素プラズマ処理も水蒸気処理も行わない試料の欠陥密度は５×１０１２／ｃｍ２ｅＶであった。
【００８４】
この結果から、ゲート絶縁膜に対して酸素プラズマ処理と水蒸気処理とを併用した場合と、水蒸気処理のみを行った場合とを比較すると、処理温度が２６０℃と１５０℃のいずれの場合も、酸素プラズマ処理と水蒸気処理を併用した場合の欠陥密度が最も低くなっていた。
【００８５】
一方で、欠陥密度の低減効果の観点からみると、１５０℃で酸素プラズマ処理と水蒸気処理とを併用した場合が最も効果があることがわかる。つまり、２６０℃で処理した場合においては、酸素プラズマ処理と水蒸気処理を併用した場合の低減効果は７×１０１０／５×１０１２＝０．０１４倍であり、水蒸気処理のみの場合の低減効果は８×１０１０／５×１０１２＝０．０１６倍であり、両者の差は０．０１６／０．０１４＝１．１４倍であったのに対し、１５０℃で処理した場合においては、酸素プラズマ処理と水蒸気処理を併用した場合の低減効果は１．２×１０１１／５×１０１２＝０．０２４倍であり、水蒸気処理のみの場合の低減効果は４．３×１０１１／５×１０１２＝０．０８６倍であり、両者の差は０．０８６／０．０２４＝３．５８倍であった。したがって、低温（この実験例では１５０℃）における欠陥密度の低減効果において、特に酸素プラズマ処理と水蒸気処理とを併用することが好ましいことがわかったので、低温処理の利点を生かしながら、欠陥密度の低減を図ることができる。
【００８６】
（実施例１）
次に、上記実験例１で示した処理条件と同じ処理条件を適用して、図１に示す態様のＴＦＴ基板１を作製した。ＴＦＴ基板１は、基板１０として厚さ０．７ｍｍのガラス基板（コーニング１７３７）を用い、その上に、アンダーコート膜１１として酸化ケイ素からなる厚さ３００ｎｍのバッファー膜（シリコン膜のレーザー結晶化時の熱ダメージからガラス基板を保護するための層）を例えばスパッタ法により形成し、その上に、スパッタ法により厚さ５０ｎｍのノンドープ非晶質シリコン膜２１ａを形成した。その後、全面にレーザー光を照射して（例えば、ＸｅＣｌエキシマレーザー、３００Ｈｚ発振、照射面でのエネルギー密度３００ｍＪ／ｃｍ２、レーザーパルス幅２０ｎｓｅｃ）、多結晶シリコン膜２１ｐを形成した。この多結晶シリコン膜２１ｐの上にフォトリソ法によりイオン注入用のレジストマスクを形成した後、イオン注入し（Ｐイオンを１０ｋｅＶの加速電圧で、５×１０１４イオン／ｃｍ２注入）、イオン注入用のマスクに用いたレジストを除去した後、さらに注入したイオンの活性化処理として、結晶化と同様にエキシマレーザーを照射した。ただし、照射面でのエネルギー密度を２００ｍＪ／ｃｍ２とした。その後、シリコン膜をフォトリソ法によりアイランド化し（ＳＦ６ガスを用いたドライエッチング）、その後、８インチのＳｉＯ２ターゲットに投入電力：１．０ｋＷ（＝３Ｗ／ｃｍ２）、圧力：１．０Ｐａ、ガス：アルゴン＋Ｏ２（５０％）の成膜条件でＳｉＯ２膜からなる厚さ１００ｎｍのゲート絶縁膜をスパッタ法で形成した。ゲート絶縁膜を形成した後、２５０℃・１時間の温度条件で酸素プラズマ処理を行った後、引き続いて、そのゲート絶縁膜にフォトリソ法でコンタクトホールを形成し（フッ酸を用いたエッチング）、その後、アルミニウムからなる厚さ２００ｎｍの電極層をスパッタ法で形成し、フォトリソ法で電極パターンを形成した。その後、基板全体に対し２６０℃・１．３ＭＰａ・３時間の条件で水蒸気処理を行った。得られたＴＦＴ基板について、トランジスタとしての電気測定を（アジレント社、電気測定器４１５６Ｃ）を用いて行い、電流−電圧特性から移動度を計算した。
【００８７】
（実施例２）
実施例１において、酸素プラズマ処理の温度を１５０℃とし、水蒸気処理の温度と圧力を１５０℃・０．５ＭＰａに変更した他は、実施例１と同様にして実施例２のＴＦＴ基板を作製した。
【００８８】
（比較例１）
実施例１において、酸素プラズマ処理を行わず、水蒸気処理のみを実施例１と同じ条件で行った他は、実施例１と同様にして比較例１のＴＦＴ基板を作製した。
【００８９】
（比較例２）
実施例１において、酸素プラズマ処理を行わず、水蒸気処理のみを実施例２と同じ条件で行った他は、実施例１と同様にして比較例２のＴＦＴ基板を作製した
【００９０】
（比較例３）
実施例１において、酸素プラズマ処理も水蒸気処理も行わず、その他は実施例１と同様にして比較例３のＴＦＴ基板を作製した。
【００９１】
（結果）
ＴＦＴ基板１に対し、酸素プラズマ処理（２６０℃）と水蒸気処理（２６０℃、１．３ＭＰａ）を施した実施例１のＴＦＴ基板の電荷移動度は１７０ｃｍ２／ＶｓＶであり、水蒸気処理（２６０℃、１．３ＭＰａ）だけを施した比較例１のＴＦＴ基板の電荷移動度は１５０ｃｍ２／Ｖｓであり、酸素プラズマ処理も水蒸気処理も行わない比較例３のＴＦＴ基板の電荷移動度は１ｃｍ２／Ｖｓであった。また、酸素プラズマ処理（１５０℃）と水蒸気処理（１５０℃、０．５ＭＰａ）を施した実施例２のＴＦＴ基板の電荷移動度は１１０ｃｍ２／Ｖｓであり、水蒸気処理（１５０℃、０．５ＭＰａ）だけを施した比較例２のＴＦＴ基板の欠陥密度は７０ｃｍ２／Ｖｓであり、酸素プラズマ処理も水蒸気処理も行わない比較例３のＴＦＴ基板の電荷移動度は１ｃｍ２／Ｖｓであった。
【００９２】
この結果から、ゲート絶縁膜に対して酸素プラズマ処理と水蒸気処理とを併用した実施例１，２のＴＦＴ基板と、水蒸気処理のみを行った比較例１，２のＴＦＴ基板とを比較すると、処理温度が２６０℃と１５０℃のいずれの場合も、酸素プラズマ処理と水蒸気処理を併用した場合の電荷移動度が最も高くなっていた。
【００９３】
また、上記同様、電荷移動度の向上効果の観点からみると、１５０℃で酸素プラズマ処理と水蒸気処理とを併用した実施例１，２のＴＦＴ基板が最も効果があることがわかる。つまり、２６０℃で処理した場合においては、酸素プラズマ処理と水蒸気処理を併用した実施例１のＴＦＴ基板の電荷移動度の向上効果は１７０／１＝１７０倍であり、水蒸気処理のみの比較例１のＴＦＴ基板の電荷移動度の向上効果は１５０／１＝１５０倍であり、両者の差は１７０／１５０＝１．１３倍であったのに対し、１５０℃で処理した場合においては、酸素プラズマ処理と水蒸気処理を併用した実施例２のＴＦＴ基板の電荷移動度の向上効果は１１０／１＝１１０倍であり、水蒸気処理のみの比較例２のＴＦＴ基板の電荷移動度の向上効果は７０／１＝７０倍であり、両者の差は１１０／７０＝１．５７倍であった。したがって、低温（この実施例と比較例では１５０℃）における電荷移動度の向上効果において、特に酸素プラズマ処理と水蒸気処理とを併用することが好ましいことがわかったので、低温処理の利点を生かしながら、電荷移動度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の薄膜トランジスタ基板の一例を示す模式断面図である。
【図２】本発明の薄膜トランジスタ基板の製造工程を示す説明図である。
【図３】図２の製造工程の続きの工程を示す説明図である。
【図４】図３の製造工程の続きの工程を示す説明図である。
【図５】リモートプラズマ装置の一例を示す模式図である。
【図６】各処理において、ゲート電圧に対する容量成分の変化を示すグラフである。
【図７】各処理における界面欠陥密度を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９５】
１  ＴＦＴ基板
１０  基板
１１  アンダーコート膜
１３  多結晶シリコン半導体膜
１３ｓ  ソース側拡散膜
１３ｃ  チャネル膜
１３ｄ  ドレイン側拡散膜
１４  絶縁膜
１４ｇ  ゲート絶縁膜
１５ｓ  ソース電極
１５ｇ  ゲート電極
１５ｄ  ドレイン電極
１８  保護膜
２１ａ  非晶質シリコン膜
２１ｐ  多結晶シリコン膜
２２  レーザーアニール
２３  酸化ケイ素膜
２４  イオン注入
２５  エネルギービーム
２６  酸素プラズマ処理
２７  コンタクトホール
２８  水蒸気処理
【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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