【手続補正書】
【提出日】平成20年1月21日(2008.1.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】  シリコン表面に形成されたシリコン化合物層を含む半導体装置であって、
前記シリコン化合物層は、少なくとも所定の不活性ガス元素を含み、水素含有量が面密度換算で１０11／ｃｍ2以下であることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】  シリコン表面上に第１のシリコン化合物層を介して形成された多結晶シリコン膜を有するトランジスタと、多結晶シリコン表面上に形成された第２のシリコン化合物層を含むキャパシタとを、共通基板上に備えた半導体メモリ装置であって、
前記第１および第２のシリコン化合物層の各々は少なくとも所定の不活性ガス元素を含み、水素含有量が面密度換算で１０11／ｃｍ2以下であることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】  基板上に形成された多結晶シリコン層又はアモルファスシリコン層を活性層とする半導体装置であって、
前記シリコン層の表面には、少なくとも所定の不活性ガス元素を含み、水素含有量が面密度換算で１０11／ｃｍ2以下のシリコン化合物層が形成され、
前記半導体装置は、前記基板上に形成された表示素子を駆動することを特徴とする半導体装置。
【請求項４】  前記不活性ガス元素は、アルゴン（Ａｒ），クリプトン（Ｋｒ），キセノン（Ｘｅ）のうちの少なくとも１種であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】  シリコン表面上への半導体装置の製造方法であって、
前記シリコン表面を第１の不活性ガスによる第１のプラズマに曝して、前記シリコン表面上の少なくとも一部にあらかじめ存在している水素を除去する工程と、
第２の不活性ガスと一種類ないしは複数種類の気体分子の混合ガスによる第２のプラズマを形成し、前記第２のプラズマの下で前記シリコン表面に前記気体分子を構成する元素の少なくとも一部を含むシリコン化合物層を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】  前記水素除去工程に先立って、前記シリコン表面を、水素を含む媒体で処理する工程を含むことを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】  前記媒体は、水素添加水であることを特徴とする請求項６記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】  前記媒体は、希フッ酸であることを特徴とする請求項６記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】  前記シリコン表面は、単結晶シリコン表面であることを特徴とする請求項５〜８のうち、いずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】  前記シリコン表面は、（１００）面よりなることを特徴とする請求項９記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】  前記シリコン表面は、（１１１）面よりなることを特徴とする請求項９記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】  前記シリコン表面は、複数の異なった結晶面を有することを特徴とする請求項９記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】  前記複数の異なった結晶面は、素子分離溝を画成することを特徴とする請求項１２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】  前記シリコン表面は、多結晶シリコン表面であることを特徴とする請求項５〜８のうち、いずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】  前記シリコン表面は、アモルファスシリコン表面であることを特徴とする請求項５〜８のうち、いずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】  前記第１の不活性ガス及び前記第２の不活性ガスは、いずれもアルゴン（Ａｒ）ガス，クリプトン（Ｋｒ）ガスおよびキセノン（Ｘｅ）ガスよりなる群より選択される少なくとも１種のガスであることを特徴とする請求項５〜１５のうち、いずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】  前記第１の不活性ガスと前記第２の不活性ガスとは同一であることを特徴とする請求項１６記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】  前記第２の不活性ガスはクリプトン（Ｋｒ）ガスよりなり、前記気体分子は酸素（Ｏ2）分子よりなり、前記シリコン化合物層としてシリコン酸化膜が形成されることを特徴とする請求項５〜１７のうち、いずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】  前記第２の不活性ガスはアルゴン（Ａｒ）ガス、又はクリプトン（Ｋｒ）ガス、又はアルゴンとクリプトンの混合ガスであり、前記気体分子はアンモニア（ＮＨ3）分子、または窒素（Ｎ2）分子と水素（Ｈ2）分子とよりなり、前記シリコン化合物層としてシリコン窒化膜が形成されることを特徴とする請求項５〜１７のうち、いずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２０】  前記第２の不活性ガスはアルゴン（Ａｒ）ガス、又はクリプトン（Ｋｒ）ガス、又はアルゴンとクリプトンの混合ガスであり、前記気体分子は酸素（Ｏ2）分子とアンモニア（ＮＨ3）分子、または酸素（Ｏ2）分子と窒素（Ｎ2）分子と水素（Ｈ2）分子とよりなり、前記シリコン化合物層としてシリコン酸窒化膜が形成されることを特徴とする請求項５〜１７のうち、いずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２１】  前記第１のプラズマおよび前記第２のプラズマは、マイクロ波により励起されることを特徴とする請求項５〜２０のうち、いずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２２】  シリコン表面上に第１の絶縁膜を介して形成された多結晶シリコン膜を有するトランジスタと、多結晶シリコン表面上に形成された第２の絶縁膜を含むキャパシタとを共通基板上に備えた半導体メモリ装置の製造方法であって、
前記シリコン表面を第１の不活性ガスによる第１のプラズマに曝して前記シリコン表面の少なくとも一部に予め存在する水素を除去する工程と、
第２の不活性ガスと一種類ないしは複数種類の気体分子の混合ガスによる第２のプラズマを形成し、前記第２のプラズマの下で、前記シリコン表面に前記気体分子を構成する元素の少なくとも一部を含むシリコン化合物層を、前記第１の絶縁膜として形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２３】  さらに、前記多結晶シリコン表面を第３の不活性ガスによる第３のプラズマに曝して前記シリコン表面の少なくとも一部に予め存在する水素を除去する工程と、
第４の不活性ガスと一種類ないしは複数種類の気体分子の混合ガスによる第４のプラズマを形成し、前記第４のプラズマの下で、前記多結晶シリコン表面に前記気体分子を構成する元素の少なくとも一部を含むシリコン化合物層を、前記第２の絶縁膜として形成する工程とを含むことを特徴とする請求項２２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２４】  前記第１および第３の不活性ガスは、Ａｒ，ＫｒおよびＸｅよりなる群より選ばれる少なくとも１種のガスよりなることを特徴とする請求項２３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２５】  前記第２および第４の不活性ガスはＫｒよりなり、前記第１および第２の絶縁膜はシリコン酸化膜よりなることを特徴とする請求項２３または２４記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２６】  前記第２および第４の不活性ガスはＡｒまたはＫｒよりなり、前記第１よび第２の絶縁膜は窒化膜または酸窒化膜よりなることを特徴とする請求項２３または２４記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２７】  前記第１および第２のプラズマは、マイクロ波により励起されることを特徴とする請求項２２〜２６のうち、いずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２８】  基板上への多結晶シリコン層又はアモルファスシリコン層を活性層とする半導体装置の製造方法であって、
前記基板上に、多結晶シリコン層またはアモルファスシリコン層よりなるシリコン層を形成する工程と、
前記シリコン層表面を第１の不活性ガスによるプラズマに曝して、前記シリコン層表面の少なくとも一部に存在する水素を除去する工程と、
第２の不活性ガスと一種類ないしは複数種類の気体分子の混合ガスによるプラズマを発生させて、前記シリコン層表面に前記気体分子を構成する元素の少なくとも一部を含むシリコン化合物層を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２９】  前記第１の不活性ガスは、Ａｒ，ＫｒおよびＸｅよりなる群より選ばれる少なくとも１種のガスよりなることを特徴とする請求項２８記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３０】  前記第２の不活性ガスはＫｒよりなり、前記第シリコン化合物層はシリコン酸化膜よりなることを特徴とする請求項２８または２９記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３１】  前記第２の不活性ガスはＡｒまたはＫｒよりなり、前記シリコン化合物層は窒化膜または酸窒化膜よりなることを特徴とする請求項２８または２９記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３２】  前記第１および第２のプラズマは、マイクロ波により励起されることを特徴とする請求項２８〜３１のうち、いずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題を、
請求項１に記載したように、
シリコン表面に形成されたシリコン化合物層を含む半導体装置であって、
前記シリコン化合物層は、少なくとも所定の不活性ガス元素を含み、水素含有量が面密度換算で１０11／ｃｍ2以下であることを特徴とする半導体装置により、または
請求項２に記載したように、
シリコン表面上に第１のシリコン化合物層を介して形成された多結晶シリコン膜を有するトランジスタと、多結晶シリコン表面上に形成された第２のシリコン化合物層を含むキャパシタとを、共通基板上に備えた半導体メモリ装置であって、
前記第１および第２のシリコン化合物層の各々は少なくとも所定の不活性ガス元素を含み、水素含有量が面密度換算で１０11／ｃｍ2以下であることを特徴とする半導体装置により、または
請求項３に記載したように、
基板上に形成された多結晶シリコン層又はアモルファスシリコン層を活性層とする半導体装置であって、
前記シリコン層の表面には、少なくとも所定の不活性ガス元素を含み、水素含有量が面密度換算で１０11／ｃｍ2以下のシリコン化合物層が形成され、
前記半導体装置は、前記基板上に形成された表示素子を駆動することを特徴とする半導体装置により、または
請求項４に記載したように、
前記不活性ガス元素は、アルゴン（Ａｒ），クリプトン（Ｋｒ），キセノン（Ｘｅ）のうちの少なくとも１種であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置により、または
請求項５に記載したように、
シリコン表面上への半導体装置の製造方法であって、
前記シリコン表面を第１の不活性ガスによる第１のプラズマに曝して、前記シリコン表面上の少なくとも一部にあらかじめ存在している水素を除去する工程と、
第２の不活性ガスと一種類ないしは複数種類の気体分子の混合ガスによる第２のプラズマを形成し、前記第２のプラズマの下で前記シリコン表面に前記気体分子を構成する元素の少なくとも一部を含むシリコン化合物層を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法により、または
請求項６に記載したように、
前記水素除去工程に先立って、前記シリコン表面を、水素を含む媒体で処理する工程を含むことを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項７に記載したように、
前記媒体は、水素添加水であることを特徴とする請求項６記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項８に記載したように、
前記媒体は、希フッ酸であることを特徴とする請求項６記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項９に記載したように、
前記シリコン表面は、単結晶シリコン表面であることを特徴とする請求項５〜８のうち、いずれか一項記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項１０に記載したように、
前記シリコン表面は、（１００）面よりなることを特徴とする請求項９記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項１１に記載したように、
前記シリコン表面は、（１１１）面よりなることを特徴とする請求項９記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項１２に記載したように、
前記シリコン表面は、複数の異なった結晶面を有することを特徴とする請求項９記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項１３に記載したように、
前記複数の異なった結晶面は、素子分離溝を画成することを特徴とする請求項１２記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項１４に記載したように、
前記シリコン表面は、多結晶シリコン表面であることを特徴とする請求項５〜８のうち、いずれか一項記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項１５に記載したように、
前記シリコン表面は、アモルファスシリコン表面であることを特徴とする請求項５〜８のうち、いずれか一項記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項１６に記載したように、
前記第１の不活性ガス及び前記第２の不活性ガスは、いずれもアルゴン（Ａｒ）ガス，クリプトン（Ｋｒ）ガスおよびキセノン（Ｘｅ）ガスよりなる群より選択される少なくとも１種のガスであることを特徴とする請求項５〜１５のうち、いずれか一項記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項１７に記載したように、
前記第１の不活性ガスと前記第２の不活性ガスとは同一であることを特徴とする請求項１６記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項１８に記載したように、
前記第２の不活性ガスはクリプトン（Ｋｒ）ガスよりなり、前記気体分子は酸素（Ｏ2）分子よりなり、前記シリコン化合物層としてシリコン酸化膜が形成されることを特徴とする請求項５〜１７のうち、いずれか一項記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項１９に記載したように、
前記第２の不活性ガスはアルゴン（Ａｒ）ガス、又はクリプトン（Ｋｒ）ガス、又はアルゴンとクリプトンの混合ガスであり、前記気体分子はアンモニア（ＮＨ3）分子、または窒素（Ｎ2）分子と水素（Ｈ2）分子とよりなり、前記シリコン化合物層としてシリコン窒化膜が形成されることを特徴とする請求項５〜１７のうち、いずれか一項記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項２０に記載したように、
前記第２の不活性ガスはアルゴン（Ａｒ）ガス、又はクリプトン（Ｋｒ）ガス、又はアルゴンとクリプトンの混合ガスであり、前記気体分子は酸素（Ｏ2）分子とアンモニア（ＮＨ3）分子、または酸素（Ｏ2）分子と窒素（Ｎ2）分子と水素（Ｈ2）分子とよりなり、前記シリコン化合物層としてシリコン酸窒化膜が形成されることを特徴とする請求項５〜１７のうち、いずれか１項に記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項２１に記載したように、
前記第１のプラズマおよび前記第２のプラズマは、マイクロ波により励起されることを特徴とする請求項５〜２０のうち、いずれか一項記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項２２に記載したように、
シリコン表面上に第１の絶縁膜を介して形成された多結晶シリコン膜を有するトランジスタと、多結晶シリコン表面上に形成された第２の絶縁膜を含むキャパシタとを共通基板上に備えた半導体メモリ装置の製造方法であって、
前記シリコン表面を第１の不活性ガスによる第１のプラズマに曝して前記シリコン表面の少なくとも一部に予め存在する水素を除去する工程と、
第２の不活性ガスと一種類ないしは複数種類の気体分子の混合ガスによる第２のプラズマを形成し、前記第２のプラズマの下で、前記シリコン表面に前記気体分子を構成する元素の少なくとも一部を含むシリコン化合物層を、前記第１の絶縁膜として形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法により、または
請求項２３に記載したように、
さらに、前記多結晶シリコン表面を第３の不活性ガスによる第３のプラズマに曝して前記シリコン表面の少なくとも一部に予め存在する水素を除去する工程と、
第４の不活性ガスと一種類ないしは複数種類の気体分子の混合ガスによる第４のプラズマを形成し、前記第４のプラズマの下で、前記多結晶シリコン表面に前記気体分子を構成する元素の少なくとも一部を含むシリコン化合物層を、前記第２の絶縁膜として形成する工程とを含むことを特徴とする請求項２２記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項２４に記載したように、
前記第１および第３の不活性ガスは、Ａｒ，ＫｒおよびＸｅよりなる群より選ばれる少なくとも１種のガスよりなることを特徴とする請求項２３記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項２５に記載したように、
前記第２および第４の不活性ガスはＫｒよりなり、前記第１および第２の絶縁膜はシリコン酸化膜よりなることを特徴とする請求項２３または２４記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項２６に記載したように、
前記第２および第４の不活性ガスはＡｒまたはＫｒよりなり、前記第１よび第２の絶縁膜は窒化膜または酸窒化膜よりなることを特徴とする請求項２３または２４記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項２７に記載したように、
前記第１および第２のプラズマは、マイクロ波により励起されることを特徴とする請求項２２〜２６のうち、いずれか一項記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項２８に記載したように、
基板上への多結晶シリコン層又はアモルファスシリコン層を活性層とする半導体装置の製造方法であって、
前記基板上に、多結晶シリコン層またはアモルファスシリコン層よりなるシリコン層を形成する工程と、
前記シリコン層表面を第１の不活性ガスによるプラズマに曝して、前記シリコン層表面の少なくとも一部に存在する水素を除去する工程と、
第２の不活性ガスと一種類ないしは複数種類の気体分子の混合ガスによるプラズマを発生させて、前記シリコン層表面に前記気体分子を構成する元素の少なくとも一部を含むシリコン化合物層を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法により、または
請求項２９に記載したように、
前記第１の不活性ガスは、Ａｒ，ＫｒおよびＸｅよりなる群より選ばれる少なくとも１種のガスよりなることを特徴とする請求項２８記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項３０に記載したように、
前記第２の不活性ガスはＫｒよりなり、前記第シリコン化合物層はシリコン酸化膜よりなることを特徴とする請求項２８または２９記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項３１に記載したように、
前記第２の不活性ガスはＡｒまたはＫｒよりなり、前記シリコン化合物層は窒化膜または酸窒化膜よりなることを特徴とする請求項２８または２９記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項３２に記載したように、
前記第１および第２のプラズマは、マイクロ波により励起されることを特徴とする請求項２８〜３１のうち、いずれか一項記載の半導体装置の製造方法により、解決する。
［作用］
本発明者らは、従来の熱酸化工程において、熱酸化工程の前処理工程として希フッ酸や水素添加水等を用いた洗浄を行い、シリコン表面のシリコン未結合手を水素で終端することによりシリコン表面の自然酸化を抑制した場合に、Ａｒ、Ｋｒなどの不活性ガス雰囲気中においてシリコン基体を昇温する過程における前記表面終端水素の離脱に伴ってシリコン表面に平坦性の劣化が生じることを見出した。かかるシリコン表面の平坦性の劣化は、それに続く熱酸化工程を経た後でも残り、シリコン／シリコン酸化膜界面における平坦性の劣化を生じるものと考えられる。かかるシリコン／シリコン酸化膜界面における平坦性の劣化は、リーク電流の増加やしきい値電圧の不均一性の原因の一つになっていたと考えられる。