(57)【要約】【課題】  温度条件等を変えずに、炭素等の不純物が少なく、且つ欠陥が少ない良好な膜質の絶縁膜を得る。【解決手段】  基板上にプラズマＣＶＤ法を用いて行う絶縁膜の成膜方法であって、前記プラズマＣＶＤ法において、絶縁膜の原料となる第一ガスと酸素を構成元素に含む第二ガスを用い、且つ該第一ガスを一定の時間間隔を設けて供給することを特徴とする絶縁膜の成膜方法である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にプラズマＣＶＤ法を用いて行う絶縁膜の成膜方法であって、前記プラズマＣＶＤ法において、絶縁膜の原料となる第一ガスと酸素を構成元素に含む第二ガスを用い、且つ該第一ガスを一定の時間間隔を設けて供給することを特徴とする絶縁膜の成膜方法。
【請求項２】
前記第一ガスが有機材料ガスであることを特徴とする請求項１記載の絶縁膜の成膜方法。
【請求項３】
前記有機材料ガスが有機シリコン系ガスであることを特徴とする請求項２記載の絶縁膜の成膜方法。
【請求項４】
前記有機材料ガスが有機アルミニウム系ガスであることを特徴とする請求項２記載の絶縁膜の成膜方法。
【請求項５】
前記第二ガスが亜酸化窒素であることを特徴とする請求項１又は４記載の絶縁膜の成膜方法。
【請求項６】
前記絶縁膜が炭素を含むことを特徴する請求項１乃至５いずれか記載の絶縁膜の成膜方法。
【請求項７】
前記絶縁膜が酸素を構成元素に含む化合物からなることを特徴とする請求項１乃至６いずれか記載の絶縁膜の成膜方法。
【請求項８】
前記絶縁膜を、酸化亜鉛を主成分とする半導体薄膜層上に成膜することを特徴とする請求項１乃至７記載いずれか記載の絶縁膜の成膜方法。
【請求項９】
絶縁膜を有する半導体装置の製法であって、前記絶縁膜が請求項１乃至８いずれか記載の成膜方法により成膜されていることを特徴とする半導体装置の製法。
【請求項１０】
前記半導体装置が薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項９記載の半導体装置の製法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は絶縁膜の成膜方法及び半導体装置の製法に係り、より詳しくは、良好な絶縁膜を得ることができる絶縁膜の製法及び半導体装置の製法に関する。
【背景技術】
【０００２】
絶縁膜は様々な分野で利用されており、例えば半導体装置においても多く用いられている。例えば、薄膜トランジスタのゲート絶縁膜、ＭＯＳトランジスタのゲート酸化膜、フィールド酸化膜などの素子分離、メモリセルのキャパシタ絶縁膜、多層配線の層間を分離するための層間絶縁膜等が挙げられる。
これらの絶縁膜が良好な膜質でない場合、例えば半導体装置では、リーク電流の増大等、半導体装置の特性にも影響するものである。そこで、多くの場面で絶縁膜を良好なものとすることが求められている。
【０００３】
また、絶縁膜の成膜方法としては、プラズマＣＶＤ（プラズマ化学気相成長）法が挙げられる（例えば、下記特許文献１参照）。プラズマＣＶＤ法とは減圧下に保持された薄膜の原料からなるガスに高電界を印加することにより発生したプラズマを利用して、気相中から化学反応によって薄膜を成膜する方法である。また、高電界をつくるため、基板を設置電位となる基板ステージ上に設置し、基板に対向する面に高周波電力を印加する。
【０００４】
プラズマＣＶＤ法において、例えば、シリコン系絶縁膜の代表である酸化シリコンの形成に一般的に用いられるシリコン材料の原料ガスとしてはシラン等が挙げられる。シランで高品質な酸化シリコン絶縁膜を得ようとした場合、基板温度を２５０℃以上、好ましくは３００℃以上にする必要がある。
しかしながら、これら絶縁膜をプラスチック等の耐熱性の低い基板上に形成した場合、基板の熱収縮や歪みが生じるといった課題がある。
また、例えば、酸化亜鉛を主成分とする酸化物半導体薄膜層を有した薄膜トランジスタ（酸化亜鉛TFT）の場合、酸化物半導体薄膜層が高温になると、酸化亜鉛の成分である酸素や亜鉛が脱離し欠陥を形成する。該欠陥は、電気的には浅い不純物順位を形成し、酸化物半導体薄膜層の低抵抗化を引き起こす。そのため、しきい電圧が小さくなり、リーク電流が増大する。また、欠陥は活性層となる酸化亜鉛中のキャリアのトラップとなり、薄膜トランジスタの電子移動度の低下を引き起こす。
【０００５】
そこで、２００℃以下の低温で高品質のシリコン系絶縁膜を得ることができるガスとして有機シリコン系ガスが挙げられる。しかしながら、有機シリコン系ガスを原料ガスとして用いてプラズマＣＶＤ法で絶縁膜を成膜する場合、２００℃以下の低温では有機シリコン系ガスの乖離が不十分となり、絶縁膜中に炭素等の不純物が含有されるという問題が生じる。そのために、絶縁膜の膜質が悪化し、電気特性が悪くなる。
【０００６】
この問題を解決する方法としては、プラズマＣＶＤ法において基板と対向する面に印加する高周波電力を強め、ガスに印加される電界を高くする、或いはプラズマを高密度化する、さらには印加する高周波電力の周波数を増大するといった方法がある。それにより、原料ガスの乖離が十分に行われ、不純物の少ない絶縁膜を得ることができる。しかし、これらの方法では、プラズマの輻射熱が増大し、結局、基板の温度が上がるといった問題が生じる。
【０００７】
上記したように、多くの場面で絶縁膜を良好なものとすることが求められているにもかかわらず、従来、良好な絶縁膜を得ようとする場合、高温処理等を行う必要があり、そのことが、半導体装置の特性の低下等様々な弊害となることが往々にしてある。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１４２５７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、温度条件等を変えずに、炭素等の不純物が少なく、且つ欠陥が少ない良好な膜質の絶縁膜を得ることを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る発明は、基板上にプラズマＣＶＤ法を用いて行う絶縁膜の成膜方法であって、前記プラズマＣＶＤ法において、絶縁膜の原料となる第一ガスと酸素を構成元素に含む第二ガスを用い、且つ該第一ガスを一定の時間間隔を設けて供給することを特徴とする絶縁膜の成膜方法に関する。
【００１１】
請求項２に係る発明は、前記第一ガスが有機材料ガスであることを特徴とする請求項１記載の絶縁膜の成膜方法に関する。
【００１２】
請求項３に係る発明は、前記有機材料ガスが有機シリコン系ガスであることを特徴とする請求項２記載の絶縁膜の成膜方法に関する。
【００１３】
請求項４に係る発明は、前記有機材料ガスが有機アルミニウム系ガスであることを特徴とする請求項２記載の絶縁膜の成膜方法に関する。
【００１４】
請求項５に係る発明は、前記第二ガスが亜酸化窒素であることを特徴とする請求項１又は４記載の絶縁膜の成膜方法に関する。
【００１５】
請求項６に係る発明は、前記絶縁膜が炭素を含むことを特徴する請求項１乃至５いずれか記載の絶縁膜の成膜方法に関する。
【００１６】
請求項７に係る発明は、前記絶縁膜が酸素を構成元素に含む化合物からなることを特徴とする請求項１乃至６いずれか記載の絶縁膜の成膜方法に関する。
【００１７】
請求項８に係る発明は、前記絶縁膜を、酸化亜鉛を主成分とする半導体薄膜層上に成膜することを特徴とする請求項１乃至７記載いずれか記載の絶縁膜の成膜方法に関する。
【００１８】
請求項９に係る発明は、絶縁膜を有する半導体装置の製法であって、前記絶縁膜が請求項１乃至８いずれか記載の成膜方法により成膜されていることを特徴とする半導体装置の製法に関する。
【００１９】
請求項１０に係る発明は、前記半導体装置が薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項９記載の半導体装置の製法に関する。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１に係る発明によれば、第一ガスを一定の時間間隔を設けて供給することにより、酸素を構成元素に含む第二ガスのみが供給される時間を設けることができる。その間はプラズマＣＶＤ法において発生するプラズマが、酸素を構成元素とするプラズマ（酸化性プラズマ）となり、絶縁膜が成膜されず、当該酸化性プラズマに曝された絶縁膜が酸化される。当該酸化により、絶縁膜中の欠陥が酸素により補償され、欠陥の少ない良好な膜質とすることができる。
また、第一ガスの供給を間欠的に行うことで、成膜と酸化処理が交互に行われるので、絶縁膜全体を容易に良好な薄膜とすることができる。
【００２１】
請求項２に係る発明によれば、第一ガスが有機材料ガスであることにより、低温で成膜した場合に絶縁膜中に炭素が混入するが、第二ガスのみが供給される時間において絶縁膜が酸化性プラズマに曝されるため、絶縁膜中の炭素が酸素と結合し脱離するので、炭素の少ない絶縁膜となる。
【００２２】
請求項３に係る発明によれば、第一ガスが有機シリコン系ガスであることにより、２００℃以下の低温で良好なシリコン系絶縁膜を得ることができる。
加えて、低温で処理することにより、絶縁膜中に炭素が混入するが、第二ガスのみが供給される時間において絶縁膜が酸化されるため、炭素が酸素と結合し、脱離するので、炭素の少ない絶縁膜となる。
【００２３】
請求項４に係る発明によれば、第一ガスが有機アルミニウム系ガスであることにより、２００℃以下の低温で良好なアルミニウム系絶縁膜を得ることができる。
加えて、低温で処理することにより、絶縁膜中に炭素が混入するが、第二ガスのみが供給される時間において絶縁膜が酸化されるため、炭素が酸素と結合し脱離するので、炭素の少ない絶縁膜となる。
【００２４】
請求項５に係る発明によれば、第二ガスに亜酸化窒素を用いることにより、亜酸化窒素が第一ガスを効果的に酸化・乖離するので、炭素等の不純物の含有量の少ない高品質な絶縁膜を得ることができる。また亜酸化窒素は酸化力が強いため、第一ガスを遮断して、第二ガスのみを供給している時間において、薄膜の酸化をより促進することができる。これにより、絶縁膜中の欠陥が酸素により補償され、欠陥の少ない良好な膜質とすることができる。加えて、亜酸化窒素は酸化力が強いため、絶縁膜中に混入した炭素を脱離させる効果も大きくなる。
【００２５】
請求項６に係る発明によれば、加えて、有機材料ガスを原材料に用いた場合等、絶縁膜中に炭素が混入するといった問題が生じるが、絶縁膜に炭素が混入する場合、絶縁膜が酸化されることにより、炭素と酸素が結合する。それにより、炭素が酸素と共に絶縁膜から脱離し、炭素の少ない良好な絶縁膜を形成することができる。
【００２６】
請求項７に係る発明によれば、低温で形成した絶縁膜には各種欠陥が生じるが、絶縁膜が酸素を構成元素に含む化合物からなる場合、第二ガスのみが供給されている期間において、薄膜の酸化をより促進することが出来る。これにより、絶縁膜中の欠陥が酸素により補償され、欠陥の少ない良好な膜質とすることができる。
【００２７】
請求項８に係る発明によれば、絶縁膜を、酸化亜鉛を主成分とする半導体薄膜層上に成膜することにより、絶縁膜の成膜初期には、絶縁膜と共に半導体薄膜層も酸化されるので、半導体薄膜層中の欠陥が補償され、良好な半導体薄膜層が得られる。
【００２８】
請求項９に係る発明によれば、半導体装置において、絶縁膜が請求項１乃至８いずれか記載の成膜方法により成膜されていることで、良好な膜質の絶縁膜を有する半導体装置となる。
【００２９】
請求項１０に係る発明によれば、半導体装置が薄膜トランジスタの場合、良好な膜質の絶縁膜となり、リーク電流の抑制された薄膜トランジスタとなる。また、絶縁膜の成膜初期には、絶縁膜と共に絶縁膜直下の半導体薄膜層も酸化されるので、半導体薄膜層中の欠陥も補償され、良好な半導体薄膜層を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明に係る絶縁膜の成膜方法について以下説明する。
本発明に係る絶縁膜の成膜は、プラズマＣＶＤ（プラズマ化学気相成長）法により、絶縁膜の原料となる第一ガスと酸素を構成全素に含む第二ガスを混合して供給することで行う。
そして、本発明の絶縁膜の成膜時には、第一ガスを一定の時間間隔を設けて供給する。一方、第二ガスは連続的に供給する。それより、酸素を構成元素に含む第二ガスのみが供給される時間を設けることができる。当該時間には、プラズマＣＶＤ法において、酸素を構成元素に含む第二ガスにのみ電界が印加され、プラズマを発生させる。そのため、発生するプラズマが、酸素を構成元素とするプラズマ（酸化性プラズマ）となる。当該時間には、絶縁膜の成膜は中断され、絶縁膜は当該酸化性プラズマに曝され、酸化される。以下、当該酸化の効果を説明する。
【００３１】
第一ガスに、例えば有機シリコン系ガスや有機アルミニウム系ガス等の有機材料ガスを用いて、２００℃以下といった低温域で絶縁膜を成膜した場合、有機材料ガスの乖離が十分に行われない。そのため、絶縁膜に炭素が取り込まれる。この場合、炭素が不純物となり、絶縁膜の膜質が悪化する。しかしながら、絶縁膜を酸化することによって、炭素が酸素と結合し、絶縁膜から脱離するといった効果を奏する。それにより、不純物である炭素が減少し、良質なゲート絶縁膜となる。
また、有機シリコン系ガスとしては、テトラエチルシラン(TES)、テトラメチルシラン(TMS)、ジメチルジメトキシシラン(DMDMOS)、テトラメトキシシラン(TMOS)、テトラエトキシシラン(TEOS)、オクトメチルサイクロテトラシロキサン(OMCTS)、テトラプロポキシシラン(TPOS)、テトラメチルサイクロテトラシロキサン(TMCTS)、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)等が挙げられ、有機アルミニウムとしては、テトラメチルアルミニウム(TMA)、テトラエチルアルミ二ウム(TEA)等が挙げられる。
但し、第一ガスは上記有機金属系ガスに限られるわけでなく、シラン等の無機シリコン系ガスや、シリコン系ガス以外のガスも当然含まれる。
【００３２】
また、絶縁膜を成膜する際、低温で成膜した場合等、絶縁膜中に欠陥が増大するが、酸化処理を行うことで、絶縁膜中の欠陥が酸素により補償され減少するといった効果も奏する。そのため、絶縁膜の膜質も向上する。
加えて、絶縁膜が酸素を構成元素に含む化合物からなる場合、第二ガスのみが供給されている期間において、薄膜の酸化をより促進することが出来る。これにより、絶縁膜中の欠陥が酸素により補償され、欠陥の少ない良好な膜質とすることができる。
このような欠陥の減少といった効果は、第一ガスとして有機材料ガス以外のガス、例えばシラン等の無機シリコン系ガスを用いた場合も奏するものである。
【００３３】
また、第二ガスとしては、酸素、オゾン、亜酸化窒素等が挙げられるが、中でも亜酸化窒素を含むガスを用いることが好ましい。亜酸化窒素は酸素やオゾンに比して酸化力が強く、第一ガスを効率的に酸化・乖離することができるからである。それにより、炭素等の不純物をより少なくすることができる。加えて、亜酸化窒素の酸化力が強いため、第二ガスのみが供給されている時間において行われる薄膜の酸化を促進することができる。そのため、絶縁膜中の欠陥の酸素による補償も十分に行われ、欠陥の少ない良好な絶縁膜を得ることができる。
【００３４】
本発明を用いて絶縁膜を成膜した場合、絶縁膜が酸化され、膜中の炭素の減少や欠陥の補償が行われる。酸化処理に関しては、絶縁膜を成膜後、酸化することも考えられるが、膜全体を酸化するためには、時間がかかり、加えて絶縁膜の上表面から酸化されるので、絶縁膜の下部において炭素を十分に除去することが困難である。本発明では、第一ガスの供給を間欠的に行うことで、成膜と酸化処理が交互に行われるので、絶縁膜全体を容易に良好な膜とすることができる。
上記したように、本発明を用いて絶縁膜を成膜した場合、低温で成膜しても、良好な薄膜を得ることができる。
【００３５】
次いで、本発明に係る絶縁膜の成膜方法により成膜した絶縁膜を有する半導体装置の製法について、薄膜トランジスタを例として以下説明する。但し、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
【００３６】
図１は本発明に係る成膜方法により成膜した絶縁膜を有する薄膜トランジスタの第一実施例について示した断面図である。
図１に示す薄膜トランジスタ１００は、基板１、一対のソース・ドレイン電極２、半導体薄膜層３、ゲート絶縁膜４、コンタクト部５ａ、一対のソース・ドレイン外部電極２ａ、ゲート電極７、表示電極８を有しており、図のように、これら各構成を積層して形成されている。
以下、薄膜トランジスタ１００の製造工程を図２を用いて説明する。
【００３７】
まず、図２（１）に示される如く、絶縁体からなる基板１上全面にマグネトロンスパッタリング法等により、Ti、Cr等の金属薄膜を例えば100nmの厚みで形成した後、この薄膜に、フォトリソグラフィー法を用いて一対のソース・ドレイン電極２を形成する。また、基板１としてはプラスチック基板であることが好ましい。プラスチックは基板として一般的に用いられているガラス基板より、軽量、薄型化が可能、大面積化が容易、変形に強い、加工性に優れているといった特性を有するからである。
また、プラスチック基板は耐熱性が弱いといった問題があるが、本発明に係る製法を用いることで、低温で薄膜トランジスタを形成しても良好な絶縁膜を得ることができるので、低温処理を行うことができ、プラスチック基板への熱による影響を抑えることができる。詳しくは後述する。
【００３８】
次いで、基板１および一対のソース・ドレイン電極２上の全面に半導体薄膜層３を50〜100nm程度の膜厚で形成する。半導体薄膜層３は酸化亜鉛を主成分とする酸化物半導体から形成されていることが好ましい。酸化亜鉛は低温で形成可能な非結晶シリコンに比して優れた電子移動度を有するからである。
酸化亜鉛は耐熱性に弱く、ゲート絶縁膜成膜時の熱処理によりダメージをうける。加えて、水素や水酸基といった還元性雰囲気のプラズマに曝された場合には、半導体表面が還元し、ダメージをうける。しかしながら、本発明に係る製法を用いることで、上記ダメージを低減することができる。従って、半導体薄膜層３として、酸化亜鉛は好適に利用可能である。詳しくは後述する。
なお、ここで、酸化亜鉛を主成分とする酸化物半導体とは、真性の酸化亜鉛の他、Li、Na、N、C等のp型ドーパント及びB、Al、Ga、In等のn型ドーパントがドーピングされた酸化亜鉛およびMg、Be、Sn、In等がドーピングされた酸化亜鉛を含む。
そして、半導体薄膜層３上にフォトレジストをコーティングし、パターニングされたフォトレジストを形成し、このフォトレジストをマスクとして、0．2％HNO3溶液にて半導体薄膜層３に対しウェットエッチングを行う。図２（２）はウェットエッチング後の断面図である。
なお、図１及び図２において、半導体薄膜層３は、各ソース・ドレイン電極２上に形成されている部分の厚さが、一対のソース・ドレイン電極２間に形成された部分よりも薄く図示されているが、これは単なる図示の都合であって、実際には、両者の厚さはほぼ同一である。
【００３９】
図２（３）に示される如く、基板１、ソース・ドレイン電極２、半導体薄膜層３上全面にゲート絶縁膜４を形成する。
本発明では、ゲート絶縁膜４の成膜をプラズマＣＶＤ法により、絶縁膜の原料となる第一ガスと酸素を構成元素に含む第二ガスを混合して供給することで行う。この時、第一ガスを一定の時間間隔を設けて供給し、一方、第二ガスは連続的に供給する。それより、酸素を構成元素に含む第二ガスのみが供給される時間を設けることができる。当該時間には、プラズマＣＶＤ法において、酸素を構成元素に含む第二ガスにのみ電界が印加され、プラズマを発生させる。そのため、発生するプラズマが、酸素を構成元素とするプラズマ（酸化性プラズマ）となり、絶縁膜が成膜されず、当該酸化性プラズマに曝されたゲート絶縁膜４が酸化される。
ゲート絶縁膜を成膜する際、低温で成膜した場合等、ゲート絶縁膜中に欠陥が増大するが、酸化処理を経ることで、ゲート絶縁膜中の欠陥が減少する。そのため、ゲート絶縁膜の膜質も向上し、ゲート絶縁膜４と半導体薄膜層３の界面特性が良好となる。それにより、リーク電流を抑制することができる。
【００４０】
また、ゲート絶縁膜４に炭素が含まれる場合、炭素が不純物となり、ゲート絶縁膜の膜質が悪化する。しかしながら、ゲート絶縁膜４を酸化することによって、炭素が酸素と結合し、ゲート絶縁膜から脱離する。それにより、不純物である炭素が減少し、良質なゲート絶縁膜となる。このことも、半導体薄膜層との界面特性を向上させる要因の１つとなり、さらにリーク電流が抑制された薄膜トランジスタとなる。
ゲート絶縁膜４に炭素が含まれる場合として、例えば第一ガスに酸化シリコン(SiO2)等の原料ガスである有機シリコン系ガスや、アルミナ(Al2O3)等の原料ガスである有機アルミニウム系ガスを用いて３００℃以下の低温でゲート絶縁膜４を成膜する場合が考えられる。有機シリコン系ガスとしては、テトラエチルシラン(TES)、テトラメチルシラン(TMS)、ジメチルジメトキシシラン(DMDMOS)、テトラメトキシシラン(TMOS)、テトラエトキシシラン(TEOS)、オクトメチルサイクロテトラシロキサン(OMCTS)、テトラプロポキシシラン(TPOS)、テトラメチルサイクロテトラシロキサン(TMCTS)、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)等が挙げられる。有機アルミニウムとしては、テトラメチルアルミニウム(TMA)、テトラエチルアルミ二ウム(TEA)等が挙げられる。
なお、第一ガスは有機シリコン系ガスや有機アルミニウム系ガスに限定されるわけではなく、他の有機材料ガスも含まれるし、シリコン系絶縁膜の成膜時に一般的に用いられるシラン等の無機シリコン系ガスも当然含まれる。また、シリコン系ガス以外のガスも当然含まれる。
【００４１】
また、第二ガスとしては、酸素、オゾン、亜酸化窒素等が挙げられるが、中でも亜酸化窒素を含むガスを用いることが好ましい。亜酸化窒素は酸素やオゾンに比して酸化力が強く、第一ガスを効率的に酸化・乖離することができるからである。それにより、炭素等の不純物をより少なくすることができる。加えて、亜酸化窒素の酸化力が強いため、第二ガスのみを供給している時間における絶縁膜の酸化をより促進することができる。具体的には、TMSと亜酸化窒素(N2O)の混合ガスをN2OがTMSの２０倍の流量となるように調整して、基板温度１００℃で行う条件が例示できる。
【００４２】
上記したように、本発明を用いてゲート絶縁膜を成膜した場合、低温で絶縁膜の成膜処理を行っても、良好なゲート絶縁膜が得られるので、高温処理を伴う必要がない。そのため、耐熱性の弱いプラスチック基板や酸化亜鉛を好適に利用できる。
【００４３】
加えて、ゲート絶縁膜４に成膜初期においては、膜厚が薄いため、第一ガスの供給を中断している間、ゲート絶縁膜４直下の半導体薄膜層３まで酸化することができる。この酸化が行われることによる効果を以下説明する。
【００４４】
ゲート絶縁膜４の成膜時には熱処理を伴う。半導体薄膜層に酸化亜鉛等の耐熱性の十分でないものを用いた場合、当該熱処理により、半導体薄膜層表面（チャネル部）近傍からの構成元素である酸素の脱離が生じる。そのため、半導体薄膜層３に欠陥が生じ、膜質が低下する。
また、ゲート絶縁膜４の成膜時には、熱工程を経ると同時に、酸化物半導体表面がプラズマ雰囲気に曝される。該プラズマが水素や水酸基といった還元性雰囲気の場合には、半導体表面を還元するので、酸素欠損を引き起こし、欠陥となり、膜質が低下する。
上記したように、ゲート絶縁膜４の成膜に伴い、半導体薄膜層中に欠陥が形成される。当該欠陥は電気的に浅い不純物準位を形成するため、半導体薄膜層の低抵抗化を引き起こす。そのため、薄膜トランジスタはノーマリーオン型すなわちデプレッション型の動作となり、欠陥の増大とともに、しきい電圧が小さくなり、リーク電流が増大することとなる。
また、当該欠陥は活性層となる酸化亜鉛中のキャリアのトラップとなり、薄膜トランジスタの電子移動度の低下を引き起こす。
しかしながら、本発明のように第一ガスの供給を一定の時間間隔を設けて間欠的に行うことで、ゲート絶縁膜４の成膜初期に、ゲート絶縁膜４とともに下層にある半導体薄膜層３をも酸化することができる。それにより、半導体薄膜層の膜質も向上し、ゲート絶縁膜４との界面特性も向上する。そのため、リーク電流をさらに抑制でき、特性、信頼性に優れた薄膜トランジスタを実現することができる。また、ゲート絶縁膜の成膜に際して、初期に第一ガスを供給せずに、第二ガスのみを供給した状態で、酸化性プラズマによる半導体薄膜３の酸化工程を設けることで、本発明の効果をより大きくすることが出来る。これは、ゲート絶縁膜の形成前に、半導体薄膜３の欠陥補償がより進行するためである。
さらに、本発明を用いた場合、ゲート絶縁膜の成膜と酸化処理が交互に行われるので、ゲート絶縁膜の成膜後に酸化処理を行うのに比して、ゲート絶縁膜全体にわたり良好な膜となる。そのため、リーク電流の抑制の効果もゲート絶縁膜成膜後に酸化するのに比して顕著に現れる。
加えて該構造では、半導体薄膜層上部にチャネルを形成するが、半導体薄膜層上部の欠陥が減少することで、チャネル特性が向上し、電子移動度が向上する。
なお、半導体薄膜層３をパターニングした後、ゲート絶縁膜４を成膜することで、半導体薄膜層３側面も酸化することができるので、よりリーク電流を抑えることができる。
【００４５】
上記説明した如くゲート絶縁膜４を形成した後、フォトリソグラフィー法を用いて一対のソース・ドレイン電極２上にコンタクトホール５を開口する。そして、ゲート絶縁膜４上にCr、Tiといった金属膜からなるゲート電極７を形成し、ゲート電極７と同一材料にて一対のソース・ドレイン外部電極２ａをコンタクト部５aを介してそれぞれに対応したソース・ドレイン電極２と接続するよう形成する。最後に、インジウムスズ酸化物(ITO)等からなる表示電極８を形成することで、図２（４）で示される如くTFTアレイが完成する。なお、図１及び図２（４）では、省略されているが、表示電極８はゲート絶縁膜４上をゲート電極７と逆方向に延出されている。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明に係る製法により得られた絶縁膜は良好な膜質となり、半導体装置等に用いた場合優れた性能を有するので、液晶表示装置等の駆動素子として好適に使用可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る製法により得られる薄膜トランジスタの第一実施例の形態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る薄膜トランジスタの製法の第一実施例の一形態を経時的に示す断面図であり、（１）基板上にソース・ドレイン電極を形成した構造の断面図（２）半導体薄膜層を形成した構造の断面図（３）ゲート絶縁膜を被覆した構造の断面図（４）ゲート電極、コンタクト部、ソース・ドレイン外部電極、表示電極を形成した構造の断面図よりなる。
【符号の説明】
【００４８】
１              基板
３              半導体薄膜層
４              ゲート絶縁膜
１００          薄膜トランジスタ
【図１】
2007287889.tif 000003
【図２】
2007287889.tif 000004