JP2013236101A - 半導体装置の作製方法 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性が高く小型なＴＦＴを作製するために、信頼性の高いゲート電極、ソース配線及びドレイン配線を形成するための半導体装置の作製方法及び半導体装置を提供することを課題とする。
【解決手段】絶縁表面を有する基板上に半導体膜を形成し、前記半導体膜上にゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成し、前記ゲート電極に高密度プラズマにより窒化することによって前記ゲート電極の表面に窒化膜を形成する半導体装置の作製方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置の作製方法に関する。特に、薄膜トランジスタなどの半導体素子
（デバイス）作製工程において高密度プラスマ装置を用いる半導体装置の作製方法に関す
る。

近年、ガラス等の絶縁表面を有する基板上に形成された半導体薄膜（厚さ数〜数百ｎｍ
程度）を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を構成する技術が注目されている。薄膜トラ
ンジスタは、ＩＣや電気光学装置のような半導体装置に広く応用され、半導体装置の小型
化または高性能化の要求に伴い、より高性能でかつ微細な構造を有する薄膜トランジスタ
の開発が求められている。そこで、より高性能でかつ小型な薄膜トランジスタを作製する
ために、より信頼性の高いゲート電極やソース配線およびドレイン配線等の作製が求めら
れている。例えば、ゲート電極表面に保護膜を形成することでゲート電極の耐熱性を向上
させ、ＴＦＴの信頼性を向上させている（例えば、特許文献１）。

特開平６−１３６１５

特許文献１に示すように、ゲート電極やソース配線及びドレイン配線上にスパッタ法に
より窒化チタン（ＴｉＮ）膜などの窒化膜を成膜することで、ゲート電極やソース配線及
びドレイン配線の耐熱性を向上させ、酸化を防止している。しかし、ＣＶＤ法やスパッタ
法で形成された窒化膜は膜の内部に欠陥を有し膜質が十分でないため、ＴＦＴの信頼性を
低下させる恐れがある。

本発明は上記問題を鑑み、ゲート電極、ソース配線及びドレイン配線の信頼性を向上さ
せ、信頼性の高いＴＦＴの作製を目的とした半導体装置の作製方法を提供することを課題
とする。さらに、表示装置の表示不良の低減を目的とした半導体装置の作製方法を提供す
ることを課題とする。

本発明の半導体装置の作製方法は、絶縁表面を有する基板上に半導体膜を形成し、前記
半導体膜上にゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成し、前記ゲ
ート電極表面を高密度プラズマにより窒化することによって前記ゲート電極の表面に窒化
膜を形成することを特徴とする。

本発明の半導体装置の作製方法は、絶縁表面を有する基板上にソース領域とドレイン領
域とを有する半導体膜を形成し、前記半導体膜上にゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶
縁膜上にゲート電極を形成し、前記ゲート電極表面を高密度プラズマにより窒化すること
によって、前記ゲート電極の表面に窒化膜を形成し、前記ゲート電極上に絶縁膜を形成し
、前記絶縁層上に前記ソース領域または前記ドレイン領域と接続する配線を形成し、前記
配線表面を高密度プラズマにより窒化又は酸化することによって、前記配線表面に金属窒
化膜又は金属酸化膜を形成することを特徴とする。

本発明の半導体装置の作製方法は、絶縁表面を有する基板上にソース領域とドレイン領
域とを有する半導体膜を形成し、前記半導体膜上にゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶
縁膜上にゲート電極を形成し、前記ゲート電極表面を高密度プラズマにより窒化すること
によって、前記ゲート電極の表面に窒化膜を形成し、前記ゲート電極上に第１の絶縁膜を
形成し、前記第１の絶縁膜上に前記ソース領域または前記ドレイン領域と接続する配線を
形成し、前記配線表面を高密度プラズマにより窒化又は酸化することによって、前記配線
表面に金属窒化膜又は金属酸化膜を形成し、前記金属窒化膜又は金属酸化膜上に第２の絶
縁膜を形成し、前記第２の絶縁膜上に透明導電膜を形成し、前記透明導電膜及び前記第２
の絶縁膜を高密度プラズマにより窒化又は酸化することを特徴とする。

本発明の半導体装置の作製方法は、絶縁表面を有する基板上にソース領域とドレイン領
域とを有する半導体膜を形成し、前記半導体膜上にゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶
縁膜上にゲート電極を形成し、前記ゲート電極表面を高密度プラズマにより窒化すること
によって前記ゲート電極の表面に窒化膜を形成し、前記ゲート電極上に第１の絶縁膜を形
成し、前記第１の絶縁膜上に前記ソース領域または前記ドレイン領域と接続する配線を形
成し、前記配線表面を高密度プラズマにより窒化又は酸化することによって、前記配線表
面に金属窒化膜又は金属酸化膜を形成し、前記金属窒化膜又は金属酸化膜上に第２の絶縁
膜を形成し、前記第２の絶縁膜上に透明導電膜を形成し、前記透明導電膜及び前記第２の
絶縁膜を高密度プラズマにより窒化又は酸化し、前記透明導電膜上を洗浄することを特徴
とする。

本発明の半導体装置の作製方法において、前記高密度プラズマにより酸化するとき、酸
素と希ガスとの混合ガス、又は酸素と水素と希ガスとの混合ガスを用いることを特徴とす
る。

本発明の半導体装置の作製方法において、前記高密度プラズマにより窒化するとき、窒
素と希ガスとの混合ガス、アンモニアと希ガスとの混合ガス、又は窒素と水素と希ガスと
の混合ガスを用いることを特徴とする。

本発明の半導体装置の作製方法において、前記高密度プラズマにより窒化又は酸化する
とき、前記基板を２００℃から５５０℃の温度に加熱することを特徴とする。

本発明の半導体装置の作製方法において、前記高密度プラズマは、０．５ｅＶ以上１．
５ｅＶ以下の電子温度で、かつ１．０×１０^１１ｃｍ^−３以上１．０×１０^１３ｃｍ^−３
以下の電子密度であることを特徴とする。

本発明の半導体装置の作製方法において、前記ゲート電極の材料は、モリブデン、タン
グステン、クロム、タンタル、アルミニウム、またはシリコンであることを特徴とする。

本発明の半導体装置は、絶縁表面を有する基板上に半導体膜と、前記半導体膜上にゲー
ト絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極と、前記ゲート電極表面に、高密度プラズ
マにより形成された希ガスを含む窒化膜とを有することを特徴とする。

本発明の半導体装置は、絶縁表面を有する基板上にソース領域とドレイン領域とを有す
る半導体膜と、前記半導体膜上にゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極と、
前記ゲート電極表面に、高密度プラズマにより形成された希ガスを含む窒化膜と、前記ゲ
ート電極上に絶縁膜と、前記絶縁膜上に前記ソース領域または前記ドレイン領域と接続す
る配線と、前記配線表面に、高密度プラズマにより形成された希ガスを含む金属窒化膜又
は金属酸化膜とを有することを特徴とする。

本発明の半導体装置は、絶縁表面を有する基板上にソース領域とドレイン領域とを有す
る半導体膜と、前記半導体膜上にゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極と、
前記ゲート電極表面に、高密度プラズマにより形成された希ガスを含む窒化膜と、前記ゲ
ート電極上に第１の絶縁膜と、前記第１の絶縁膜上に前記ソース領域または前記ドレイン
領域と接続する配線と、前記配線表面に、高密度プラズマにより形成された希ガスを含む
金属窒化膜又は金属酸化膜と、前記希ガスを含む金属窒化膜又は金属酸化膜上に第２の絶
縁膜と、前記第２の絶縁膜上に透明導電膜と、前記透明導電膜又は前記第２の絶縁膜上に
、高密度プラズマにより形成された希ガスを含む窒化膜又は酸化膜とを有することを特徴
とする。

前記半導体装置を有することを特徴とするＥＬ表示装置、液晶表示装置、又はＲＦＩＤ
。

ゲート電極表面を高密度プラズマ装置において生成された高密度プラズマにより窒化す
ることで、ゲート電極表面が緻密な窒化膜で覆われ、ゲート電極の耐熱性が向上し、かつ
酸化を防止することができる。さらに、高密度プラズマ装置において生成された高密度プ
ラズマにより形成された窒化膜はプラズマ損傷の少ない緻密な膜なので、半導体装置の信
頼性を向上させることができる。

配線表面を高密度プラズマ装置において生成された高密度プラズマにより窒化または酸
化することで、配線表面が緻密な窒化膜または酸化膜で覆われる。配線の耐熱性が向上し
、かつ配線の断線を防ぐことができる。さらに、高密度プラズマ装置において生成された
高密度プラズマにより形成された窒化膜または酸化膜はプラズマ損傷の少ない緻密な膜な
ので、半導体装置の信頼性向上が可能となる。

画素電極表面を高密度プラズマ装置において生成された高密度プラズマにより窒化また
は酸化することで、表面にプラズマによる損傷を与えることなく表面改質を行うことがで
きる。従って、表示装置の信頼性を向上させることができる。

本発明の半導体装置の作製工程を示す図。 本発明の半導体装置の作製工程を示す図。 本発明の半導体装置の作製工程を示す図。 本発明の半導体装置の作製工程を示す図。 本発明の半導体装置の作製工程を示す図。 本発明の半導体装置の作製工程を示す図。 本発明の半導体装置の作製工程を示す図。 本発明の半導体装置の作製工程を示す図。 本発明の半導体装置の作製工程を示す図。 本発明の半導体装置の作製工程を示す図。 本発明の半導体装置の作製工程を示す図。 本発明の半導体装置の作製工程を示す図。 本発明の半導体装置の作製工程を示す図。 本発明の半導体装置の作製工程を示す図。 本発明の高密度プラズマ処理装置の模式図。 本発明の連続成膜装置の模式図。 本発明により作製した半導体装置を用いた電子機器を表す図。 本発明により作製した半導体装置を用いた電子機器を表す図。

本発明を実施するための最良の形態を、図面を用いながら説明する。但し、本発明は以
下の形態に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳
細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に
示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本
発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面
間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態１〜９は自
由に組み合わせて用いることができる。
（実施の形態１）
本実施の形態では、高密度プラズマ装置を用いてＴＦＴを作製する工程を、図１、図２
及び図１５を用いながら説明する。

まず、図１（Ａ）に示すように、絶縁基板１０１の上に下地膜１０２を形成する。絶縁
基板１０１は、例えばバリウムホウケイ酸ガラスや、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガ
ラス基板、石英基板、セラミック基板等を用いることができる。また、プラスチック等の
可撓性を有する合成樹脂からなる基板は、一般的に上記基板と比較して耐熱温度が低い傾
向にあるが、作製工程における処理温度に耐え得るのであれば用いることが可能である。
また、絶縁基板１０１の表面をＣＭＰ法などによって研磨し、平坦化しておいてもよい。
また、絶縁基板１０１として、ガラス基板を用いた場合、ガラス基板表面を高密度プラズ
マ装置を用いて窒化し、ガラス基板上に窒化珪素膜を形成してもよい。高密度プラズマ装
置を用いて窒化することにより形成された窒化珪素膜は下地膜の一部として用いることが
できる。

また、下地膜１０２の成膜方法は、プラズマＣＶＤ法や低圧ＣＶＤ法に代表されるＣＶ
Ｄ法、スパッタ法などの公知の方法を用いればよい。また、下地膜としては、酸化珪素膜
、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜のいずれか一を用いる単層構造としても
よいし、これらを適宜積層する構造としてもよい。なお、本明細書中において、酸化窒化
珪素とは酸素の組成比が窒素の組成比より大きい物質のことを指し、窒素を含む酸化珪素
ということもできる。また、本明細書中において、窒化酸化珪素とは窒素の組成比が酸素
の組成比より大きい物質のことを指し、酸素を含む窒化珪素ということもできる。本実施
の形態では、下地膜として、窒化酸化珪素膜を５０ｎｍ、酸化窒化珪素膜を１００ｎｍ積
層する構成とする。ここで、下地膜表面に対して窒素を含む雰囲気中で高密度プラズマ処
理を行ってもよい。

次に、下地膜１０２の上に半導体膜１０３を形成する。半導体膜１０３としては、非晶
質半導体膜を形成すればよいが、微結晶半導体膜や結晶性半導体膜を形成してもよい。ま
た、半導体膜の材料に限定はないが、好ましくはシリコンまたはシリコンゲルマニウム（
ＳｉＧｅ）を用いるとよい。本実施の形態では、多晶質珪素膜を５４ｎｍ形成する。なお
、半導体膜を形成した後に、半導体膜に含まれる水素を除去する工程を行ってもよい。具
体的には、５００℃で１時間加熱すればよい。

また、下地膜１０２と半導体膜１０３を形成する際に、下地膜１０２と半導体膜１０３
との界面が大気に曝されないようにすると、界面の汚染を防ぐことが可能となり、作製さ
れるＴＦＴの特性のバラツキを低減させることができる。本実施の形態では、下地膜１０
２と半導体膜１０３を、プラズマＣＶＤ法を用いて大気に曝さずに連続して形成する。

次に、半導体膜１０３をレーザー結晶化法、熱結晶化法、またはニッケルなどの結晶化
を促進する元素を用いた熱結晶化方法などにより結晶化し結晶性半導体膜１０４を形成す
る。また、他にも結晶化の方法として、他にもＤＣバイアスを印加して熱プラズマを発生
することにより、当該熱プラズマを半導体膜に作用することによって結晶化してもよい。
ここで、結晶化の後に、ボロン（Ｂ）などのｐ型の導電型を付与する不純物を結晶性半導
体膜１０４の全面にドーピングして、ＴＦＴのチャネル形成領域となる領域にチャネルド
ープし、ＴＦＴのしきい値電圧を制御するようにしてもよい。

次に、図１（Ｂ）に示すように、結晶性半導体膜１０４をパターニングした後、ゲート
絶縁膜１０５を形成する。ゲート絶縁膜１０５は、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪
素膜、窒化酸化珪素膜のいずれか一を用いる単層構造としてもよいし、これらを適宜積層
する構造としてもよい。本実施の形態では、酸化珪素膜を１１０ｎｍ積層する構成とする
。

次に、図１（Ｃ）に示すように、ゲート絶縁膜１０５の上にゲート電極１０６を形成す
る。ゲート電極の材料として、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ
）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）などを使用することが
でき、これらの材料の単層構造としてもよいし、積層構造としてもよい。本実施の形態で
は、モリブデンを単層で用いる。

次に、高密度プラズマ装置において生成された高密度プラズマによりゲート電極１０６
の表面に窒化膜を形成する。そのためには、窒素を含む雰囲気中でゲート電極１０６表面
に対して高密度プラズマ処理を行えばよい。本実施の形態では、図１（Ｃ）に示すように
ゲート電極１０６の表面に窒化モリブデン膜１１５が形成される。高密度プラズマ処理の
とき、プラズマは高い周波数のマイクロ波、たとえば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を使う
ことによって生成される。窒素もしくは窒素を含むガスをプラズマ励起によって活性化し
、これらをゲート電極の材料と直接反応させゲート電極上に窒化モリブデン膜１１５を形
成する。プラズマ生成の際には、窒素（Ｎ_２）と希ガスとの混合ガス、アンモニア（ＮＨ
_３）と希ガスとの混合ガス、窒素と水素（Ｈ_２）と希ガスとの混合ガス等を用いることが
できる。希ガスとしてヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプト
ン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）のうち少なくとも１つを用いればよい。高密度プラズマ装
置を用いて形成された窒化膜中には、該混合ガス中に含まれる希ガス元素が含まれている
。

ゲート電極１０６表面を窒化モリブデン膜１１５で覆うことにより、ゲート電極１０６
の耐熱性が向上し、窒化モリブデン膜で覆われない場合より高温で基板を加熱処理するこ
とが可能となる。成膜時の処理温度が低すぎる場合は膜欠陥が生じる問題があるが、窒化
モリブデン膜で覆うことにより、処理に十分な温度で加熱することができ、膜欠陥が低減
し、ＴＦＴの信頼性を向上させることができる。さらに、ゲート電極を窒化膜で覆うこと
により、ゲート電極の酸化を抑えることができる。従来のプラズマ処理の場合、膜表面へ
の電荷の帯電により膜損傷が生じるという問題があるが、低電子温度を特徴とする高密度
プラズマ処理の場合、活性種の運動エネルギーが低いため、従来のプラズマ処理に比べプ
ラズマダメージが少なく欠陥の少ない膜を形成することができ、半導体装置の信頼性をさ
らに向上させることができる。

ここで、窒素を含む雰囲気中で高密度プラズマ処理を行う場合の高密度プラズマ処理装
置について図１５を用いて説明する。まず、処理室内を真空にし、ガス導入源６５から窒
素を含むガスを導入する。本実施の形態では、アンモニア（ＮＨ_３）とアルゴン（Ａｒ）
との混合ガスを導入する。なお、その場合、アンモニアを２０〜２０００ｓｃｃｍ、アル
ゴンを１００〜１００００ｓｃｃｍとして導入すればよい。また、窒素とアルゴンとの混
合ガスを用いる場合は、窒素を２０〜２０００ｓｃｃｍ、アルゴンを１００〜１００００
ｓｃｃｍとして導入すればよい。また、窒素と水素とアルゴンとの混合ガスを用いる場合
は、窒素を２０〜２０００ｓｃｃｍ、水素を１〜５００ｓｃｃｍ、アルゴンを１００〜１
００００ｓｃｃｍとして導入すればよい。次に、ゲート電極１０６まで形成された絶縁基
板１０１を加熱機構を有する支持台６４に設置し、絶縁基板１０１を４００℃に加熱する
。加熱温度は２００℃〜５５０℃の範囲内（好ましくは２５０℃以上）であればよい。絶
縁基板１０１としてプラスチック基板を用いる場合は、ガラス転移点が２００℃以上のも
のを用い、そのプラスチック基板をガラス転移点未満の温度に加熱する。絶縁基板１０１
とアンテナ６２との間隔は、２０〜８０ｍｍ（好ましくは２０〜６０ｍｍ）の範囲内とす
る。

次に、導波管６０からアンテナ６２にマイクロ波を供給する。本実施の形態では、周波
数２．４５ＧＨｚのマイクロ波を供給する。そして、マイクロ波をアンテナ６２から処理
室内に設けられた誘電体板６３を通して処理室内に導入し、ＮＨ_３ガスとＡｒガスとが混
合された高密度プラズマ６６を生成する。ＮＨ_３ガスとＡｒガスとが混合された高密度プ
ラズマ６６中で生成されたＮＨラジカルとゲート電極材料とが反応してゲート電極１０６
表面に窒化膜が形成される。本実施の形態では、ゲート電極にモリブデンを用いているた
め、ゲート電極表面に窒化モリブデン膜が形成される。本工程で使用されたＮＨ_３ガスと
Ａｒガスとは、排気口６７から処理室外へ排気される。

図１５に示す装置により生成されるプラズマは、低電子温度（１．５ｅＶ以下（好まし
くは０．５ｅＶ以上１．５ｅＶ以下））でかつ高電子密度（１．０×１０^１１ｃｍ^−３以
上（好ましくは１．０×１０^１１ｃｍ^−３以上１．０×１０^１３ｃｍ^−３以下）であるの
で、プラズマダメージが非常に少ない緻密な窒化膜を低温で形成することができる。

次に、ゲート電極１０６をマスクとして、ボロン（Ｂ）などのｐ型の導電型を付与する
不純物を結晶性半導体膜１０４にドーピングする。本工程により、ＴＦＴのソース領域及
びドレイン領域を自己整合的に形成することができる。なお、本実施の形態では、公知の
ドーピング方法により、ＴＦＴのチャネル形成領域とソース領域及びドレイン領域との間
に低濃度不純物領域（ＬＤＤ領域）を形成しているが、低濃度不純物領域を設けない構成
としてもよい。また、半導体膜の上方または下方に設けられるゲート電極の側面と接する
ように絶縁膜（サイドウォール）を形成してもよいし、ソース／ドレイン領域とゲート電
極の一方または両方に、ニッケル、モリブデンまたはコバルト等のシリサイド層を形成し
てもよい。

また、ドーピングを行った後、不純物領域にドーピングされた不純物元素を活性化する
ために、５００度以上の加熱処理、強光の照射、又はレーザー光の照射を行ってもよい。
これにより、不純物元素の活性化だけでなく、ゲート絶縁膜１０５へのプラズマダメージ
やゲート絶縁膜１０５と半導体層との界面へのプラズマダメージを回復することができる
。

また、前記活性化後に、ゲート絶縁膜に対して、水素を含む雰囲気中で高密度プラズマ
処理を行ってもよい。高密度プラズマ処理により、ゲート絶縁膜に水素を含ませた後、３
００〜５５０℃（より好ましくは３５０〜４５０℃）で１〜１２時間の熱処理を行うこと
で、パターニングされた結晶性半導体膜１０４（半導体層）を水素化する工程を行うこと
が好ましい。また、３００〜５５０℃（より好ましくは３５０〜４５０℃）の温度で加熱
しながら高密度プラズマ処理を行うことで、ゲート絶縁膜の水素化と同時に結晶性半導体
膜を水素化することができる。本工程を行うことにより、ゲート絶縁膜に含まれている水
素により半導体層のダングリングボンドを終端することができる。本実施の形態では、４
１０℃で１時間加熱処理を行う。高密度プラズマ装置を用いた水素化のときは、水素と希
ガスとの混合ガス、又はアンモニアと希ガスとの混合ガス等を用いればよい。本実施の形
態では、水素とアルゴンの混合ガスを用いる。

次に、図１（Ｄ）に示すように、ゲート絶縁膜１０５及びゲート電極１０６上に第１の
層間絶縁膜１０７を形成する。第１の層間絶縁膜１０７としては、酸化珪素、窒化珪素、
酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウ
ムその他の無機絶縁性材料、又はアクリル酸、メタクリル酸及びこれらの誘導体、又はポ
リイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、芳香族ポリアミド、ポリベンゾイミダゾール（ｐｏｌ
ｙｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｅ）などの耐熱性高分子、又は珪素、酸素、水素からなる化
合物のうちＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む無機シロキサン、珪素に結合されている水素がメチ
ルやフェニルのような有機基に置換された有機シロキサン系の絶縁性材料を用いることが
できる。アクリル、ポリイミド等の感光性、非感光性の材料を用いて形成してもよい。ま
た、これらを組み合わせて積層した膜を用いてもよい。本実施の形態では、第１の層間絶
縁膜１０７を２層構造とする。第１層目の絶縁膜は保護膜として、窒化珪素膜、酸化珪素
膜、窒化酸化珪素膜を用いればよい。ここでは、第１層目に膜厚１００ｎｍの窒化珪素膜
を用い、第２層目の絶縁膜として膜厚９００ｎｍの酸化窒化珪素膜を用いた。

本実施の形態において、前記活性化後に水素を含む雰囲気中で高密度プラズマ処理を行
うかわりに、第１層目の絶縁膜形成後に水素を含む雰囲気中で高密度プラズマ処理を行っ
て半導体層のダングリングボンドを終端化してもよい。その場合、水素と希ガス、又はア
ンモニアと希ガスとを用いればよい。本工程を行うことにより、第１層目の絶縁膜が水素
化され、第１層目の絶縁膜中に含まれる水素により半導体層のダングリングボンドを終端
することができる。

次に、図１（Ｄ）に示すように、第１の層間絶縁膜１０７上にレジスト１１８を形成す
る。次に、レジスト１１８をマスクとして、図１（Ｅ）に示すように、ＴＦＴのソース領
域及びドレイン領域に達するように、第１の層間絶縁膜１０７にコンタクトホールを形成
する。コンタクトホールの形状は、テーパー状にするとよい。コンタクトホール形成後に
、アッシング法又はレジスト剥離法を用いてレジスト１１８を除去する。アッシング法は
酸素プラズマでレジストパターンを炭酸ガスに分解する方法で、気相状態でのレジスト除
去方法である。一方、レジスト剥離法は所定温度（６０〜９０℃程度）に温調された有機
系のレジスト剥離液中に基板を浸漬処理することで、レジスト剥離液の溶解作用を利用し
てレジストを溶解除去する方法で、液相状態でのレジスト除去方法である。ここで、レジ
スト剥離法を用いた場合、レジスト１１８を除去する前に、レジスト及び第１の層間絶縁
膜１０７に対して、窒素を含む雰囲気中又は酸素を含む雰囲気中で高密度プラズマ処理を
行うことが好ましい。高密度プラズマ処理を行うことでコンタクトホールの側面及び底面
、つまり第１の層間絶縁膜の側面及び半導体膜１０４の開口部に面している表面に窒化膜
又は酸化膜が形成される。コンタクトホールの側面に形成された窒化膜又は酸化膜が保護
膜となり、基板をレジスト剥離液に浸漬した際に第１の層間絶縁膜１０７の内部に水分が
浸入するのを防ぐことができる。

レジスト１１８を除去した後、異方性エッチングを行い、結晶性半導体膜１０４表面に
形成された窒化膜又は酸化膜を除去する。結晶性半導体膜１０４上に形成された窒化膜又
は酸化膜を除去することで、半導体膜と後に形成する配線のコンタクトを良好にするため
である。

次に、コンタクトホールを覆うように、配線１０８（電極）を形成する。配線１０８は
、ソース電極またはドレイン電極として機能する。配線１０８としては、Ａｇ、Ａｕ、Ｃ
ｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｗ、Ａｌ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｔｉ、
Ｚｒ、Ｂａ、Ｃｒ等の金属若しくはその合金、またはその金属窒化物を用いて形成する。
また、これらの積層構造としてもよい。本実施の形態では、チタン（Ｔｉ）を１００ｎｍ
形成し、アルミニウム（Ａｌ）を７００ｎｍ形成し、チタン（Ｔｉ）を２００ｎｍ形成し
、所望な形状にパターニングする。

ここで、配線１０８形成後に、高密度プラズマ装置を用いて配線表面を窒化し、配線表
面に金属窒化膜を形成してもよい。本実施の形態において窒化処理した場合、チタン膜の
側面には緻密な窒化チタン（ＴｉＮ_Ｘ）膜が形成され、アルミニウム膜の側面には緻密な
窒化アルミニウム（ＡｌＮ_Ｘ）膜が形成される。高密度プラズマ装置を用いて窒化するこ
とにより配線表面が緻密な金属窒化膜で覆われ、配線の耐熱性及び信頼性が向上する。配
線１０８表面に金属窒化膜を形成することで、マイグレーションが抑制され、配線の断線
等を抑えることができ、ＴＦＴの信頼性を向上することができる。

また、配線１０８形成のとき、一層目のチタン（Ｔｉ）膜を形成した後に窒素を含む雰
囲気中で高密度プラズマ処理を行い、Ｔｉ膜表面（一層目のＴｉ膜とＡｌ膜の間）にＴｉ
Ｎ膜を形成することが好ましい。その場合、配線は、チタン（Ｔｉ）膜、窒化チタン（Ｔ
ｉＮ_Ｘ）膜、アルミニウム（Ａｌ）膜、チタン（Ｔｉ）膜を順次積層した４層構造となる
。高温での処理が必要な場合、ＴｉとＡｌが反応して合金化し、Ａｌが半導体膜中へ拡散
する恐れがある。しかし、ここでＴｉＮ膜を設けることにより、ＡｌがＴｉを突き破って
半導体膜中へ拡散することを防ぐことができる。さらに、高密度プラズマ処理によりＴｉ
Ｎ膜を形成しているため、工程を簡略化することができる。また、好ましくは、チタン膜
、窒化チタン膜、アルミニウム膜、チタン膜は、大気に曝すことなく、連続して形成する
ことが好ましい。

また、窒素を含む雰囲気中での高密度プラズマ処理するかわりに、酸素（もしくは酸素
を含むガス）雰囲気中で高密度プラズマ処理を行ってもよい。その場合、酸素（Ｏ_２）と
希ガスとの混合ガス、又は酸素と水素（Ｈ_２）と希ガスとの混合ガス等を用いればよい。
希ガスとしては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンのうち少なくとも
１つを用いればよい。なお、ここで酸素と水素と希ガスとの混合ガスにおいて希ガスとし
てアルゴンを用いる場合、酸素を０．１〜１００ｓｃｃｍ、水素を０．１〜１００ｓｃｃ
ｍ、アルゴンを１００〜５０００ｓｃｃｍとして導入すればよい。なお、酸素：水素：ア
ルゴン＝１：１：１００の比率で混合ガスを導入することが好ましい。例えば、酸素を５
ｓｃｃｍ、水素を５ｓｃｃｍ、アルゴンを５００ｓｃｃｍとして導入すればよい。また、
酸素（Ｏ_２）と希ガスとの混合ガスにおいて希ガスとしてアルゴンを用いる場合は、酸素
を０．１〜１００ｓｃｃｍ、アルゴンを１００〜５０００ｓｃｃｍとして導入すればよい
。なお、酸素：アルゴン＝１：１００の比率で混合ガスを導入することが好ましい。また
、酸素（もしくは酸素を含むガス）雰囲気中で高密度プラズマ処理を行う場合、水素の酸
素に対する比の値が０〜１．５となるように導入することが好ましい。高密度プラズマ装
置を用いて酸化する場合も、生成されるプラズマは低電子温度（１．５ｅＶ以下（好まし
くは０．５ｅＶ以上１．５ｅＶ以下））でかつ高電子密度（１．０×１０^１１ｃｍ^−３以
上（好ましくは１．０×１０^１１ｃｍ^−３以上１．０×１０^１３ｃｍ^−３以下））である
ので、プラズマダメージが非常に少ない酸化膜を低温で形成することができる。高密度プ
ラズマ装置を用いて酸化することにより形成された金属酸化膜中には、該混合ガス中に含
まれる希ガス元素が含まれている。

次に、図２（Ａ）に示すように、第１の層間絶縁膜１０７及び配線１０８上に第２の層
間絶縁膜１０９を形成する。第２の層間絶縁膜１０９としては、酸化珪素、窒化珪素、酸
化窒化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウムその他の無機絶
縁性材料、又はアクリル酸、メタクリル酸及びこれらの誘導体、又はポリイミド（ｐｏｌ
ｙｉｍｉｄｅ）、芳香族ポリアミド、ポリベンゾイミダゾール（ｐｏｌｙｂｅｎｚｉｍｉ
ｄａｚｏｌｅ）などの耐熱性高分子、又は珪素、酸素、水素からなる化合物のうちＳｉ−
Ｏ−Ｓｉ結合を含む無機シロキサン、珪素に結合されている水素がメチルやフェニルのよ
うな有機基に置換された有機シロキサン系の絶縁性材料を用いることができる。アクリル
、ポリイミド等の感光性、非感光性の材料を用いて形成してもよい。また、これらを組み
合わせて積層した膜を用いてもよい。

本実施の形態では絶縁膜の材料として、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格
構造が構成されるシロキサンを用いる。置換基として少なくとも水素を含む有機基（例え
ばアルキル基、芳香族炭化水素等）が用いられる。また、置換基としてフルオロ基、又は
少なくとも水素を含む有機基とフルオロ基とを用いてもよい。本実施の形態では、シロキ
サンを焼成することで絶縁膜を形成する。焼成した後の膜は、アルキル基を含む酸化珪素
膜（ＳｉＯｘ膜）とも呼べる。このアルキル基を含む酸化珪素膜（ＳｉＯｘ膜）は、高い
光透過性を有しており、３００℃以上の加熱処理にも耐えうるものである。また、酸化珪
素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜なども適宜組み合わせることも可能
である。

ここで、シロキサンを焼成して絶縁膜を形成する方法について説明する。まず、純水で
の洗浄を行った後、濡れ性を向上させるためにシンナープリウェット処理を行い、シリコ
ン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合を有する低分子成分（前駆体）を溶媒に溶解させた絶縁
性材料を含む組成物を基板上に塗布装置から塗布する。本実施の形態では、シロキサンを
２０〜４０％含み、３−メトキシ−３−メチル−１−ブタノールを溶媒とした樹脂を塗布
する。その後、基板とともに組成物を加熱し、溶媒の揮発（蒸発）と低分子成分の架橋反
応とを進行させることによって、絶縁膜を得ることができる。そして、塗布膜が形成され
た基板端面周辺部の塗布膜を除去する。なお、膜厚は、スピン回転数、回転時間、塗布材
料液である絶縁性材料を含む組成物の濃度および粘度によって制御する。本実施の形態で
は、塗布条件を、４０ｍｌ吐出後に１７秒間の間１０００ｒｐｍの回転数とする。そして
、前記樹脂を塗布した後に加熱処理を行い、絶縁膜を形成する。加熱処理の条件として、
例えば、大気圧または減圧下で、３５０℃で１時間加熱処理を行えばよい。本実施の形態
では、層間絶縁膜１０９は、最も厚い部位で１．５μｍ以上、最も薄い部位で０．４μｍ
である。この膜厚の最も厚い部位は、配線１０８のコンタクト部や、配線１０８の周辺部
であり、最も薄い部位は、配線１０８の上部である。

次に、第２の層間絶縁膜１０９上にレジスト１１９を形成する。次にレジスト１１９を
マスクとして、第２の層間絶縁膜１０９にコンタクトホールを形成する。コンタクトホー
ル形成後に、アッシング法又はレジスト剥離法を用いてレジスト１１９を除去する。ここ
で、レジスト剥離法を用いた場合、レジスト１１９を除去する前に、レジスト及び第２の
層間絶縁膜１０９に対して、窒素を含む雰囲気中又は酸素を含む雰囲気中で高密度プラズ
マ処理を行うことが好ましい。高密度プラズマ処理を行うことでコンタクトホールの側面
及び底面、つまり第２の層間絶縁膜の側面及び配線１０８の開口部に面している表面に窒
化膜又は酸化膜が形成される。コンタクトホールの側面に形成された窒化膜又は酸化膜が
保護膜となり、基板をレジスト剥離液に浸漬した際に第２の層間絶縁膜１０９の内部に水
分が浸入するのを防ぐことができる。レジスト１１９を除去した後、異方性エッチングを
行い、配線１０８表面に形成された窒化膜又は酸化膜を除去してもよい。配線１０８上に
形成された窒化膜又は酸化膜を除去することで、配線と後に形成する第１の電極とのコン
タクトを良好にすることができる。

次に、該コンタクトホールを介して配線１０８に電気的に接続するための第１の電極１
１０を形成する。第１の電極１１０としては、酸化珪素を含む酸化インジウムスズ（酸化
珪素を含むインジウム錫酸化物ともいう。以下、「ＩＴＳＯ」という。）、酸化亜鉛、酸
化スズ、酸化インジウム、インジウムスズ酸化物などを用いることができる。また、酸化
インジウムに２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したターゲットを用いて形成さ
れた酸化インジウム酸化亜鉛などの透明導電膜を用いることもできる。また、上記透明導
電膜の他に、窒化チタン膜またはチタン膜を用いてもよい。この場合、透明導電膜を成膜
した後に、窒化チタン膜またはチタン膜を、光が透過する程度の膜厚（好ましくは５〜３
０ｎｍ程度）で成膜する。本実施の形態では、電極１１０としてＩＴＳＯ膜を１１０ｎｍ
形成する。

また、第１の電極１１０は、その表面が平坦化されるように、ＣＭＰ法、ポリビニルア
ルコール系の多孔質体で拭浄し、研磨してもよい。またＣＭＰ法を用いた研磨後に、第１
の電極１１０の表面に高密度プラズマ装置を利用した酸化プラズマ処理又は窒化プラズマ
処理を行うとよい。ここで高密度プラズマ装置を利用した酸化プラズマ処理を行うことで
、第１の電極１１０の表面改質を行うことができる。第１の電極１１０の表面改質するこ
とで、後工程で第１の電極１１０上に膜を形成した場合、膜の密着性の向上、膜欠陥の低
減の効果が期待される。

また、第１の電極１１０を成膜した際に、図２（Ｃ）に示すように第１の電極１１０表
面にゴミ１１４が形成される場合がある。図２（Ｃ）は、図２（Ｂ）の点線領域１１６の
詳細図である。このゴミ１１４は、第１の電極１１０成膜過程において形成されるもので
ある。これらのゴミ１１４は、第１の電極１１０の表面荒れの原因となる。第１の電極上
に膜を形成した場合、形成された膜の平坦性が不均一となるため、半導体装置の信頼性の
低下につながる。従って、半導体装置の信頼性をより高めるためには、第１の電極１１０
上に形成されたゴミ１１４を除去する必要がある。上述のゴミのことをパーティクルとも
いう。

本実施の形態のゴミの除去方法について図２（Ｄ）を用いて説明する。図２（Ｄ）は、
図２（Ｃ）の一部を拡大したものである。第１の電極１１０形成後に、高密度プラズマ処
理を行い、第１の電極１１０表面に窒化膜（または酸化膜）１１７を形成する際、図２（
Ｄ）に示すようにゴミ１１４の下側に回り込むように窒化膜１１７が形成され、窒化膜１
１７からゴミ１１４に対して力がかかる。さらに、ゴミ１１４が窒化される材料の場合、
ゴミ１１４は窒化されて体積が増加する。その結果、第１の電極１１０表面をブラシ洗浄
等で洗浄するだけでゴミ１１４を簡単に除去することができる。第１の電極１１０表面を
高密度プラズマ処理することにより、数ナノメートル程度のゴミであっても除去されやす
くなる。洗浄方法としてブラシ洗浄のかわりに、バブルジェット（登録商標）法、メガソ
ニック法、ドライアイスの粉を吹き付ける方法等の洗浄方法を用いてもよい。本実施の形
態に限らず、他の実施の形態においても同様のことがいえる。

また、第１の電極１１０を形成後、加熱処理を行ってもよい。この加熱処理により、透
明導電膜の透過率を大きくすることができるため、信頼性の高い表示装置を作製すること
ができる。また、本実施の形態では、加熱処理の際の雰囲気を、不活性ガスを主成分とし
、酸素の濃度が５％以下且つ水の濃度が１％以下になるようにする。この結果、シロキサ
ンを焼成して得られた層間絶縁膜１０９の加熱処理によるクラックの発生を抑制すること
ができる。本実施の形態では、２５０℃で１時間加熱処理を行う。

なお、本実施の形態では、ｐチャネル型のＴＦＴを作製する工程について説明した。し
かし、ゲート電極をマスクとして結晶性半導体膜１０４にｎ型の導電型を付与する不純物
をドーピングすることによりｎチャネル型のＴＦＴを作製する際にも本発明は適用するこ
とができる。また、同一基板上にｐチャネル型のＴＦＴとｎチャネル型のＴＦＴを作製す
る場合についても、本発明を適用することができる。

また、ＴＦＴはチャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造でもよいし、二
つ形成されるダブルゲート構造または三つ形成されるトリプルゲート構造であってもよい
。つまり、チャネル形成領域を複数有するマルチゲート構造のＴＦＴにも適用することが
できる。また、周辺駆動回路領域の薄膜トランジスタも、シングルゲート構造、ダブルゲ
ート構造またはトリプルゲート構造などのマルチゲート構造であってもよい。

また、本実施の形態で示したＴＦＴの作製方法に限らず、トップゲート型（プレーナー
型）、ボトムゲート型（逆スタガ型）、あるいはチャネル領域の上下にゲート絶縁膜を介
して配置された２つのゲート電極を有する、デュアルゲート型やその他の構造においても
本発明を適用することができる。

以上の工程によって、信頼性の高いＴＦＴを作製することができる。

（実施の形態２）
本実施の形態では、ゲート絶縁膜及びゲート電極を高密度プラズマ装置を用いて窒化し
て、ゲート絶縁膜及びゲート電極表面に窒化膜を有するＴＦＴの作製方法について説明す
る。

まず、図３（Ａ）に示すように、絶縁基板２０１の上に、第１の下地膜２０２及び第２
の下地膜２０３を有する下地膜２０４を形成する。絶縁基板２０１は、例えばバリウムホ
ウケイ酸ガラスや、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、石英基板、セラミック
基板等を用いることができる。また、プラスチック等の可撓性を有する合成樹脂からなる
基板は、一般的に上記基板と比較して耐熱温度が低い傾向にあるが、作製工程における処
理温度に耐え得るのであれば用いることが可能である。また、絶縁基板２０１の表面をＣ
ＭＰ法などによって研磨し、平坦化しておいてもよい。本実施の形態では、絶縁基板２０
１としてガラス基板を用いる。

ここで、ガラス基板に対して窒素を含む雰囲気中で高密度プラズマ処理を行い、ガラス
基板上に窒化珪素膜を形成する。ここで形成された窒化珪素膜を、第１の下地膜２０２と
して用いる。そして、第１の下地膜２０２上に、ＣＶＤ法、スパッタ法などで第２の下地
膜２０３を形成する。下地膜２０３としては、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜
、窒化酸化珪素膜のいずれか一を用いる単層構造としてもよいし、これらを適宜積層する
構造としてもよい。本実施の形態では、第２の下地膜２０３として、酸化珪素膜を１００
ｎｍ形成する。ここで、第２の下地膜２０３表面に対して窒素を含む雰囲気中で高密度プ
ラズマ処理を行ってもよい。

次に、下地膜２０４の上に半導体膜２０５を形成する。半導体膜２０５としては、非晶
質半導体膜を形成すればよいが、微結晶半導体膜や結晶性半導体膜を形成してもよい。ま
た、半導体膜の材料に限定はないが、好ましくはシリコンまたはシリコンゲルマニウム（
ＳｉＧｅ）を用いるとよい。本実施の形態では、多結晶珪素膜を５４ｎｍ形成する。なお
、半導体膜を形成した後に、半導体膜に含まれる水素を除去する工程を行ってもよい。具
体的には、５００℃で１時間加熱すればよい。

また、下地膜２０４と半導体膜２０５を形成する際に、下地膜２０４と半導体膜２０５
との界面が大気に曝されないようにすると、界面の汚染を防ぐことが可能となり、作製さ
れるＴＦＴの特性のバラツキを低減させることができる。本実施の形態では、下地膜２０
４と半導体膜２０５を、プラズマＣＶＤ法を用いて大気に曝さずに連続して形成する。

次に、半導体膜２０５を公知の方法（レーザー結晶化法、熱結晶化法、またはニッケル
などの結晶化を促進する元素を用いた熱結晶化方法など）により結晶化し結晶性半導体膜
２０６を形成する。ここで、結晶化の後に、ボロン（Ｂ）などのｐ型の導電型を付与する
不純物を結晶性半導体膜２０６の全面にドーピングして、ＴＦＴのチャネル形成領域とな
る領域にチャネルドープし、ＴＦＴのしきい値電圧を制御するようにしてもよい。

次に、図３（Ｂ）に示すように、結晶性半導体膜２０６をパターニングした後、ゲート
絶縁膜２０７を形成する。ゲート絶縁膜２０７は、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪
素膜、窒化酸化珪素膜のいずれか一を用いる単層構造としてもよいし、これらを適宜積層
する構造としてもよい。本実施の形態では、ゲート絶縁膜２０７として酸化珪素膜を１１
０ｎｍ積層する構成とする。ここで、ゲート絶縁膜２０７に対して窒素を含む雰囲気中で
高密度プラズマ処理を行うことが好ましい。本実施の形態において、ゲート絶縁膜として
酸化珪素膜を用いているので、高密度プラズマ処理を行うことで、ゲート絶縁膜２０７上
にプラズマによる損傷の少ない緻密な窒化珪素膜（又は酸化窒化珪素膜）２０８が形成さ
れる。ここで、窒化珪素膜２０８を設けることで、酸化珪素膜中への水分の浸入や、後に
形成されるゲート電極の酸化を防ぐことができる。

次に、図３（Ｃ）に示すように、ゲート絶縁膜２０７の上にスパッタ法などによりゲー
ト電極２０９を形成する。ゲート電極の材料として、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン
（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）
などを使用することができる。ゲート電極はこれらの材料の単層構造としてもよいし、積
層構造としてもよい。本実施の形態では、モリブデンを単層で用いる。

次に、実施の形態１と同様に、高密度プラズマ装置を用いて窒化することにより、ゲー
ト電極２０９の表面に窒化膜２１０を形成する。本実施の形態においては、ゲート電極と
してモリブデンを用いているので、ゲート電極２０９表面に、窒化モリブデン膜が形成さ
れる。

次に、ゲート電極２０９をマスクとして、ボロン（Ｂ）などのｐ型の導電型を付与する
不純物を結晶性半導体膜２０６にドーピングする。本工程により、ＴＦＴのソース領域及
びドレイン領域を自己整合的に形成することができる。なお、本実施の形態では、公知の
ドーピング方法により、ＴＦＴのチャネル形成領域とソース領域及びドレイン領域との間
に低濃度不純物領域（ＬＤＤ領域）を形成しているが、低濃度不純物領域を設けない構成
としてもよい。

なお、ドーピングにより形成された不純物領域の表面に形成された自然酸化膜を除去し
た後、金属膜を用いてシリサイド領域を形成してもよい。金属膜としては、ニッケル膜、
チタン膜、コバルト膜、白金膜、もしくはこれら元素のうち少なくとも２種類を含む合金
でなる膜等を使用することができる。より具体的には、金属膜として例えばニッケル膜を
用い、室温の下、成膜電力５００Ｗ〜１ｋＷでニッケル膜をスパッタ法により成膜した後
、加熱処理によってシリサイド領域を形成する。加熱処理はＲＴＡやファーネスアニール
等を用いることができる。このとき、金属膜の膜厚、加熱温度、加熱時間を制御すること
により、不純物領域の表面のみをシリサイド領域にすることもできるし、全面をシリサイ
ド領域とすることもできる。最後に、未反応のニッケルを除去する。例えば、ＨＣｌ：Ｈ
ＮＯ_３：Ｈ_２Ｏ＝３：２：１からなるエッチング溶液を用いて未反応のニッケルを除去す
る。

また、ドーピングを行った後、不純物領域にドーピングされた不純物元素を活性化する
ために、５００度以上の加熱処理、強光の照射、又はレーザー光の照射を行ってもよい。
これにより、不純物元素の活性化だけでなく、ゲート絶縁膜へのプラズマダメージやゲー
ト絶縁膜と半導体層との界面へのプラズマダメージを回復することができる。

また、実施の形態１と同様に、前記活性化後に、ゲート絶縁膜に対して水素を含む雰囲
気中で高密度プラズマ処理を行ってもよい。本工程を行うことにより、ゲート絶縁膜に含
まれている水素により半導体層のダングリングボンドを終端することができる。本実施の
形態では、半導体層のダングリングボンドの終端化のための加熱は、４１０℃で１時間加
熱処理を行う。高密度プラズマ装置を用いた水素化のとき、本実施の形態では水素とアル
ゴンの混合ガスを用いる。

次に、図３（Ｄ）に示すように、ゲート絶縁膜２０７及びゲート電極２０９上に第１の
層間絶縁膜２１１を形成する。第１の層間絶縁膜２１１としては、酸化珪素、窒化珪素、
酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウ
ムその他の無機絶縁性材料、又はアクリル酸、メタクリル酸及びこれらの誘導体、又はポ
リイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、芳香族ポリアミド、ポリベンゾイミダゾール（ｐｏｌ
ｙｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｅ）などの耐熱性高分子、又は珪素、酸素、水素からなる化
合物のうちＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む無機シロキサン、珪素に結合されている水素がメチ
ルやフェニルのような有機基に置換された有機シロキサン系の絶縁性材料を用いることが
できる。アクリル、ポリイミド等の感光性、非感光性の材料を用いて形成してもよい。ま
た、これらの単層構造でもよいし、これらを組み合わせて積層した膜を用いてもよい。本
実施の形態では、第１の層間絶縁膜２１１として、膜厚１００ｎｍの窒化酸化珪素膜と、
膜厚９００ｎｍの酸化窒化珪素膜を順次積層する。本実施の形態では、ゲート絶縁膜２０
７及びゲート電極２０９に対して高密度プラズマ処理を行い、それぞれの表面に緻密な窒
化膜を形成しているので、保護膜としての絶縁膜を特別に設ける必要はない。ここで、第
１の層間絶縁膜２１１に対して、窒素を含む雰囲気中又は酸素を含む雰囲気中で高密度プ
ラズマ処理を行うことが好ましい。高密度プラズマ処理により、第１の層間絶縁膜２１１
表面にプラズマによる損傷の少ない緻密な窒化膜又は酸化膜が形成される。高密度プラズ
マ処理により形成された緻密な窒化膜又は酸化膜が保護膜となり、第１の層間絶縁膜中へ
の水分の浸入を防ぐことができる。

この後の工程は、実施の形態１と同様に行い、図３（Ｄ）に示すようなソース配線及び
ドレイン配線２１２を有する信頼性の高いＴＦＴを作製することができる。

（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１で作製したＴＦＴを用いて、エレクトロルミネッセン
ス素子（以下、「ＥＬ素子」という。）を有する表示装置（ＥＬ表示装置）を作製する方
法について説明する。もちろん、実施の形態２で作製したＴＦＴを用いることもできる。

本実施の形態では、エレクトロルミネッセンス素子からの光を第１の電極１１０側から
取り出す構造にするため、透光性を有する膜を用いて第１の電極１１０を形成する。本実
施の形態では、実施の形態１と同様に、酸化珪素を含む酸化インジウムスズ（ＩＴＳＯ）
を第１の電極１１０として用いる。

まず、図４に示すように、第１の電極１１０の端部及びＴＦＴを覆うように絶縁膜１１
１（バンク、隔壁、障壁、土手などと呼ばれる。）を形成する。

絶縁膜１１１としては、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、酸化アルミニウム、窒化
アルミニウム、酸窒化アルミニウムその他の無機絶縁性材料、又はアクリル酸、メタクリ
ル酸及びこれらの誘導体、又はポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、芳香族ポリアミド、
ポリベンゾイミダゾール（ｐｏｌｙｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｅ）などの耐熱性高分子、
又は珪素、酸素、水素からなる化合物のうちＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む無機シロキサン、
珪素に結合されている水素がメチルやフェニルのような有機基に置換された有機シロキサ
ン系の絶縁性材料を用いることができる。アクリル、ポリイミド等の感光性、非感光性の
材料を用いて形成してもよい。本実施の形態では、感光性ポリイミドを用いて、平坦な領
域で膜厚が１．５μｍとなるように絶縁膜１１１を形成する。

また、絶縁膜１１１は曲率半径が連続的に変化する形状が好ましく、絶縁膜１１１上に
形成される電界発光層１１２（有機化合物を含む層）、第２の電極１１３の被覆性を向上
させることができる。

また、信頼性をさらに向上させるために、電界発光層１１２を形成する前に第１の電極
１１０及び絶縁膜１１１に対して、高密度プラズマ装置を用いて窒化処理又は酸化処理を
行うとよい。第１の電極１１０を高密度プラズマ装置を用いて窒化又は酸化することで、
電極の表面改質の際のプラズマダメージが少なく、より欠陥の少ない表面を得ることがで
きるため、本実施の形態の発光素子による表示は高精細で表示ムラが少ない。さらに、絶
縁膜１１１を窒化した場合、絶縁膜１１１の表面が改質され、絶縁膜内部への水分の吸収
を抑えることができる。また、絶縁膜１１１を酸化した場合、膜が強固になり、有機ガス
の放出を抑えることができる。本実施の形態では、高密度プラズマ装置を用いることでプ
ラズマダメージの少ない処理を行うことが可能である。ここで、絶縁膜１１１表面に対し
て、酸化処理を行うか、窒化処理を行うかは絶縁膜の材料及び効果を考えて適宜選択すれ
ばよい。

さらに、第１の電極１１０及び絶縁膜１１１に対して、高密度プラズマ処理を行うこと
により、図２（Ｃ）に示すように第１の電極上に形成されたゴミを簡単に除去することが
できる。ゴミ１１４を除去せずに電界発光層１１２を形成した場合、第１の電極１１０の
表面が不均一なため、電界発光層１１２の密着性が悪かったり、膜厚が不均一になったり
する。その結果、ショートやリークの原因となり、ＥＬ表示装置の信頼性の低下につなが
る。本実施の形態では、第１の電極１１０及び絶縁膜１１１形成後に、高密度プラズマ処
理を行い、第１の電極１１０及び絶縁膜１１１表面に窒化膜または酸化膜を形成するため
、第１の電極表面からゴミ１１４に対して圧力がかかり、第１の電極１１０表面をブラシ
洗浄等で洗浄するだけで簡単に除去することができる。洗浄方法としてブラシ洗浄のかわ
りに、バブルジェット（登録商標）法、メガソニック法、ドライアイスの粉を吹き付ける
方法等の洗浄方法を用いてもよい。本実施の形態では、第１の電極１１０及び絶縁膜１１
１形成後に、高密度プラズマ処理を行い、表面洗浄を行ったが、絶縁膜１１１を形成する
前に行ってもよい。

次に、第１の電極１１０上に電界発光層１１２を形成する。なお、図４では１画素しか
図示していないが、本実施の形態では赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色に対応した電
界発光層を作り分けている。本実施の形態では電界発光層１１２として、赤（Ｒ）、緑（
Ｇ）、青（Ｂ）の発光を示す材料を、蒸着マスクを用いた蒸着法によって、それぞれ選択
的に形成する。赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の発光を示す材料は、蒸着マスクを
用いた蒸着法によってそれぞれ選択的に形成する方法や、液滴吐出法により形成すること
ができる。液滴吐出法の場合、マスクを用いずにＲＧＢの塗り分けを行うことができると
いう利点がある。本実施の形態では、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の発光を示す材料を
蒸着法によってそれぞれ形成する。

なお、ＥＬの蒸着前に、不活性ガスを主成分とし、酸素の濃度が５％以下且つ水の濃度
が１％以下とする雰囲気で加熱処理を行い、水分などを除去することが好ましい。本実施
の形態では、３００℃で１時間加熱処理を行う。

次に、電界発光層１１２の上に導電膜からなる第２の電極１１３を形成する。第２の電
極１１３としては、仕事関数の小さい材料（Ｉｎ、Ａｌ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれ
らを含む合金ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、ＣａＦ_２、またはＣａＮ）を用いればよい
。こうして第１の電極１１０、電界発光層１１２及び第２の電極１１３からなる発光素子
が形成される。

図４に示す表示装置において、発光素子から発した光は、絶縁基板１０１と第１の電極
１１０の間に形成された膜を透過して第１の電極１１０側から矢印の方向に射出される。

また、第２の電極１１３を覆うようにしてパッシベーション膜を設けることは有効であ
る。パッシベーション膜としては、窒化珪素、酸化珪素、酸化窒化珪素（ＳｉＯＮ）、窒
化酸化珪素（ＳｉＮＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化窒化アルミニウム（ＡｌＯ
Ｎ）、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウム（ＡｌＮＯ）または酸化
アルミニウム、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、窒素含有炭素膜（ＣＮ）を含む
絶縁膜からなり、該絶縁膜を単層もしくは組み合わせた積層を用いることができる。また
、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成されるシロキサンを用いても
よい。シロキサンは、置換基として少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、芳
香族炭化水素）が用いられる。また、置換基としてフルオロ基、又は少なくとも水素を含
む有機基とフルオロ基とを用いてもよい。

この際、カバレッジの良い膜をパッシベーション膜として用いることが好ましく、炭素
膜、特にＤＬＣ膜を用いることは有効である。ＤＬＣ膜は室温から１００℃以下の温度範
囲で成膜可能であるため、耐熱性の低い電界発光層１１２の上方にも容易に成膜すること
ができる。また、ＤＬＣ膜は酸素に対するブロッキング効果が高く、電界発光層１１２の
酸化を抑制することが可能である。そのため、この後に続く封止工程を行う間に電界発光
層１１２が酸化するといった問題を防止することができる。

次に、発光素子が形成された絶縁基板１０１と、封止基板とをシール材によって固着し
、発光素子を封止する。断面からの水分の侵入がシール材によって遮断されるので、発光
素子の劣化が防止でき、表示装置の信頼性が向上する。なお、シール材で囲まれた領域に
は充填材を充填してもよく、窒素雰囲気下で封止することによって、窒素等を封入しても
よい。また充填材は、液状の状態で滴下し、表示装置内に充填することもできる。本実施
の形態は、下面射出型のため、透光性を有する充填材を使用する必要はないが、充填材を
透過して光を取り出す構造の場合は、透光性を有す材料を用いて充填材を形成する必要が
ある。充填材の一例としては、可視光硬化、紫外線硬化または熱硬化のエポキシ樹脂が挙
げられる。以上の工程において、発光素子を有する表示装置が完成する。

また、素子の水分による劣化を防ぐためにＥＬ表示パネル内に乾燥剤を設置することが
好ましい。本実施の形態では、画素領域を取り囲むように封止基板に形成された凹部に乾
燥剤を設置し、薄型化を妨げない構成とする。また、ゲート配線層に対応する領域にも乾
燥剤を設置することにより吸水面積を広く取ることができ、吸水効果が高い。また、直接
発光しないゲート配線層上に乾燥剤を形成しているので、光取り出し効率を低下させるこ
ともない。

なお、本実施の形態では、ガラス基板で発光素子を封止した場合を説明するが、封止の
処理とは、発光素子を水分から保護するための処理であり、カバー材で機械的に封入する
方法、熱硬化性樹脂又は紫外光硬化性樹脂で封入する方法、金属酸化物や窒化物等のバリ
ア能力が高い薄膜により封止する方法のいずれかを用いる。カバー材としては、ガラス、
セラミックス、プラスチックもしくは金属を用いることができるが、カバー材側に光を放
射させる場合は透光性でなければならない。また、カバー材と上記発光素子が形成された
基板とは熱硬化性樹脂又は紫外光硬化性樹脂等のシール材を用いて貼り合わせられ、熱処
理又は紫外光照射処理によって樹脂を硬化させて密閉空間を形成する。この密閉空間の中
に酸化バリウムに代表される吸湿材を設けることも有効である。この吸湿材は、シール材
の上に接して設けても良いし、発光素子よりの光を妨げないような、隔壁の上や発光素子
の周辺部に設けても良い。さらに、カバー材と発光素子の形成された基板との空間を熱硬
化性樹脂若しくは紫外光硬化性樹脂で充填することも可能である。この場合、熱硬化性樹
脂若しくは紫外光硬化性樹脂の中に酸化バリウムに代表される吸湿材を添加しておくこと
は有効である。

本発明を用いると、高密度プラズマ装置を用いて窒化されたゲート電極、高密度プラズ
マ装置を用いて窒化又は酸化された配線、及び高密度プラズマ装置を用いて表面改質が行
われた画素電極とを有する信頼性の高い表示装置を作製することができる。よって、高精
細、高画質な表示装置を低いコストで歩留まり良く製造することができる。

（実施の形態４）
本発明の実施の形態を、図５及び図６を用いて説明する。本実施の形態は、実施の形態
１で作製した表示装置において、第２の層間絶縁膜１０９を形成せずに半導体装置を形成
する例を示す。よって、同一部分又は同様な機能を有する部分の繰り返しの説明は省略す
る。また、実施の形態２で作製したＴＦＴを用いることもできる。

本実施の形態では、ゲート電極１０６を形成する工程までは実施の形態１で説明したも
のと同じなので、その後の工程について説明する。

まず、図５（Ａ）に示すように、ゲート絶縁膜１０５及びゲート電極１０６上に第１の
層間絶縁膜６０７を形成する。本実施の形態では、第１の層間絶縁膜６０７として窒化酸
化珪素膜と、シロキサンを焼成して得られる絶縁膜とを用いる。なお、窒化酸化珪素膜又
はシロキサンを焼成して得られる絶縁膜の代わりに酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、
酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウムや、その他の無機絶縁性材料
からなる膜を用いてもよい。

シロキサンを焼成して得られる絶縁膜は、前記樹脂を塗布した後に加熱処理を行うこと
によって形成する。この加熱処理の際、チャンバー内の圧力は大気圧または減圧下で行え
ばよい。

次に、ＴＦＴのソース領域及びドレイン領域に達するように、第１の層間絶縁膜６０７
にコンタクトホールを形成する。コンタクトホールの形状は、テーパー状にするとよい。

次に、コンタクトホールを覆うように、第１の層間絶縁膜上に配線６０８（電極）を形
成する。配線６０８は、ソース電極またはドレイン電極として機能する。

次に、ＴＦＴの半導体層のソース領域又はドレイン領域に接続する配線６０８を形成し
た後、配線６０８上の一部に重なるように第１の電極６１０を形成する。

第１の電極６１０は画素電極として機能し、実施の形態１における第１の電極１１０と
同じ材料を用いればよい。本実施の形態においても実施の形態１と同様に第１の電極６１
０を通過して光を取り出すために、透明導電膜であるＩＴＳＯを第１の電極６１０として
形成する。

次に、図５（Ｂ）に示すように第１の電極６１０の端部及びＴＦＴを覆うように絶縁膜
６１１を形成する。絶縁膜６１１は、実施の形態１において説明した絶縁膜１１１と同じ
材料を用いることができる。本実施の形態では、絶縁膜６１１としてアクリルを用いる。

第１の電極６１０及び絶縁膜６１１に対して、実施の形態２と同様に高密度プラズマ装
置を用いて窒化又は酸化を行うとよい。また、絶縁膜６１１形成前に高密度プラズマ装置
を用いた窒化処理又は酸化処理を行ってもよい。

次に、第１の電極６１０上に電界発光層６１２を形成し、第２の電極６１３を積層する
ことによって発光素子を形成する。第２の電極６１３を覆うようにパッシベーション膜を
形成する。最後にＴＦＴ基板と封止基板とをシール材によって貼り合わせる。なお、シー
ル材で囲まれた領域には充填材を充填してもよい。

図６における表示装置は、配線７０８と第１の電極７１０の接続構造が、第１の電極７
１０上の一部に配線７０８が重なる構造となっている。このような接続構造を得るために
は、図６（Ａ）に示すように第１の層間絶縁膜７０７上に第１の電極７１０を形成した後
に第１の層間絶縁膜７０７にコンタクトホールを形成し、第１の電極７１０上の一部に重
なるように配線７０８を形成すればよい。当該構造にすると、シロキサンを含有する樹脂
を焼成して得られる絶縁膜上に第１の電極７１０を形成することができるため、被覆性が
よい。さらに、第１の電極７１０に対してＣＭＰなどの研磨処理も十分に行うことができ
、平坦性よく形成することができる利点がある。

次に、図６（Ｂ）に示すように第１の電極７１０の端部及びＴＦＴを覆うように絶縁膜
７１１を形成する。絶縁膜７１１は、実施の形態１において説明した絶縁膜１１１と同じ
材料を用いることができる。本実施の形態では、絶縁膜７１１としてシロキサンを用いる
。

第１の電極７１０及び絶縁膜７１１に対して、実施の形態２と同様に高密度プラズマ装
置を用いた窒化処理または酸化処理を行うとよい。また、絶縁膜７１１形成前に高密度プ
ラズマ装置を用いた窒化処理又は酸化処理を行ってもよい。

次に、第１の電極７１０上に電界発光層７１２を形成し、第２の電極７１３を積層する
ことによって発光素子を形成する。第２の電極７１３を覆うようにパッシベーション膜を
形成する。最後にＴＦＴ基板と封止基板とをシール材によって貼り合わせる。なお、シー
ル材で囲まれた領域には充填材を充填してもよい。

本発明を用いると、信頼性の高い表示装置を作製することができる。よって、高精細、
高画質な表示装置を低いコストで歩留まり良く製造することができる。

（実施の形態５）
本発明を適用して発光素子を有する表示装置を形成することができるが、該発光素子か
ら発せられる光の放射方式としては、下面放射型、上面放射型、両面放射型の３つの方式
がある。実施の形態３では、片面射出型である下面射出型の例を示したが、本実施の形態
では、両面射出型と、片面射出型である上面射出型の例を、図７及び図８を用いて説明す
る。

図７に示す表示装置は、両面射出型であり、矢印の方向に発光素子が設けられた基板側
からも、封止基板側からも光を射出する構造である。なお本実施の形態では、第１の電極
４１０として透明導電膜を用いることができる。透明導電膜を用いる場合、透明導電膜を
成膜し、所望の形状にエッチングすることで第１の電極４１０を形成する。また、透明導
電膜の代わりに光が透過する程度の膜厚（好ましくは、５ｎｍ〜３０ｎｍ程度）の窒化チ
タン膜またはチタン膜を用いても良い。なお、好ましくは透明導電膜を成膜した後に、窒
化チタン膜またはチタン膜を、光が透過する程度の膜厚（好ましくは、５ｎｍ〜３０ｎｍ
程度）で成膜するとよい。本実施の形態では、第１の電極４１０としてＩＴＳＯを用いて
いる。

次に、図７に示すように、第１の電極４１０の端部及びＴＦＴを覆うように絶縁膜４１
１（バンク、隔壁、障壁、土手などと呼ばれる。）を形成する。絶縁膜４１１としては、
実施の形態２の絶縁膜１１１と同様のものを用いることができる。

また、信頼性をさらに向上させるために、電界発光層４１２を形成する前に実施の形態
２と同様に第１の電極４１０及び絶縁膜４１１に対して、高密度プラズマ装置を用いた窒
化処理又は酸化処理を行うとよい。また、絶縁膜４１１形成前に高密度プラズマ装置を用
いた窒化処理又は酸化処理を行ってもよい。

次に、第１の電極４１０上に電界発光層４１２を形成する。その後、電界発光層４１２
の上に導電膜からなる第２の電極４１３を設ける。第２の電極４１３は、陰極として機能
させるため、仕事関数の小さい材料（Ｉｎ、Ａｌ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、若しくはこれらを
含む合金ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、ＣａＦ_２、またはＣａＮ）を用いればよい。図
７の表示装置では、光が透過するように、第２の電極４１３として膜厚を薄くした金属薄
膜（ＭｇＡｇ：膜厚１０ｎｍ）と、透明導電性を有する材料であるＩＴＳＯ（膜厚１００
ｎｍ）との積層膜を用いる。

図８に示す表示装置は、片面射出型であり、矢印の方向に上面射出する構造であり、図
７で示した両面射出型の表示装置において、第１の電極４１０の下に反射膜を設けるよう
な構造とする。すなわち、図８に示すとおり、反射性を有する金属膜５５１の上に、陽極
として機能する透明導電膜である第１の電極５１０を設ける。反射性を有する金属膜とし
ては、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕなどを用いればよい。特に、可視光の領域で反
射性が高い物質を用いることが好ましく、本実施の形態ではＴｉＮ膜を用いる。また、本
実施の形態では層間絶縁膜１０９としてシロキサンを焼成して得られる絶縁膜を用いてい
るため、良好な絶縁性、平坦性を有する層間絶縁膜１０９が形成され、本実施の形態の発
光素子による表示は高精細で表示ムラが少ない。

次に、図８に示すように、第１の電極５１０の端部及びＴＦＴを覆うように絶縁膜５１
１（バンク、隔壁、障壁、土手などと呼ばれる。）を形成する。絶縁膜５１１としては、
実施の形態２の絶縁膜１１１と同様のものを用いることができる。また、信頼性をさらに
向上させるため、電界発光層５１２を形成する前に実施の形態２と同様に第１の電極５１
０及び絶縁膜５１１に対して、高密度プラズマ装置を用いた窒化処理又は酸化処理を行う
とよい。また、絶縁膜５１１形成前に高密度プラズマ装置を用いた窒化処理又は酸化処理
を行ってもよい。

次に、第１の電極５１０上に電界発光層５１２を形成する。その後、電界発光層５１２
上に導電膜からなる第２の電極５１３を設ける。第２の電極５１３は、陰極として機能さ
せるため、仕事関数の小さい材料（Ｉｎ、Ａｌ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、若しくはこれらを含
む合金ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、ＣａＦ_２、またはＣａＮ）を用いればよい。本実
施の形態では、第２の電極５１３として、膜厚を薄くした金属薄膜（ＭｇＡｇ：膜厚１０
ｎｍ）とＩＴＳＯ（膜厚１１０ｎｍ）の積層構造を用いて発光が透過するようにする。

（実施の形態６）
本実施の形態では、実施の形態１で作製したＴＦＴを用いて、透過型液晶表示装置を作
製する方法について説明する。もちろん、実施の形態２で作製したＴＦＴを用いることも
できる。

実施の形態１と同様に図２（Ｂ）に示すように第１の電極１１０まで形成する。本実施
の形態では、第１の電極１１０の材料として、実施の形態１と同様に酸化珪素を含むイン
ジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）を用いる。次に、図９に示すように、第２の層間絶縁膜１０
９及び第１の電極１１０上に配向膜８０１を形成する。本実施の形態では、配向膜８０１
にポリイミドを用いた。次に対向基板８０２を用意する。対向基板８０２は、ガラス基板
８０３、透明導電膜からなる対向電極８０４、配向膜８０５とで構成される。

次に、上記工程により得たＴＦＴ基板８０６と対向基板８０２とをシール材を介して貼
り合わせる。ここで、両基板の間隔を一定に保つために、配向膜８０１と配向膜８０５と
の間にスペーサを設けても良い。その後、両基板の間に液晶８０７を注入し、封止材によ
って封止することで図９に示すような透過型液晶表示装置が完成する。

なお、本実施の形態においては透過型の液晶表示装置について説明したが、本発明の液
晶表示装置はこれに限定されない。第１の電極１１０として反射性を有する電極を用いた
り、第１の電極１１０の上面又は下面に反射膜を設けることで、反射型液晶表示装置に用
いることができる。また、半透過型液晶表示装置に用いてもよい。

本発明を用いることで、高密度プラズマ装置を用いて窒化されたゲート電極、高密度プ
ラズマ装置を用いて窒化又は酸化された配線、及び高密度プラズマ装置を用いて表面改質
が行われた画素電極とを有する信頼性の高い表示装置を作製することができる。

（実施の形態７）
ここでは、本発明を用いて作製する半導体装置の１つの例として、薄膜集積回路、また
は非接触型薄膜集積回路装置（無線ＩＣタグ、ＲＦＩＤ（無線認証、Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅ
ｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）とも呼ばれる）を作製する過程を図１０
〜図１４を用いて示す。

なお、無線ＩＣタグの集積回路に用いられる半導体素子として絶縁分離されたＴＦＴを
用いた例を以下に示すが、無線ＩＣタグの集積回路に用いられる半導体素子はＴＦＴに限
定されず、あらゆる素子を用いることができる。例えば、ＴＦＴの他に、記憶素子、ダイ
オード、光電変換素子、抵抗素子、コイル、容量素子、インダクタなどが代表的に挙げら
れる。

まず、図１０（Ａ）に示すように、スパッタ法を用いてガラス基板（第１の基板）１７
００上に剥離層１７０１を形成する。剥離層１７０１は、スパッタ法、減圧ＣＶＤ法、プ
ラズマＣＶＤ法等を用いて形成することができる。本実施の形態では、膜厚５０ｎｍ程度
の非晶質シリコンを減圧ＣＶＤ法で形成し、剥離層１７０１として用いる。なお剥離層１
７０１はシリコンに限定されず、エッチングにより選択的に除去できる材料（例えば、Ｗ
、Ｍｏなど）で形成すれば良い。剥離層１７０１の膜厚は、５０〜６０ｎｍとするのが望
ましい。

次いで、剥離層１７０１上に、下地絶縁膜１７０２を形成する。下地絶縁膜１７０２は
第１の基板中に含まれるＮａなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属が、半導体膜中に拡
散し、ＴＦＴなどの半導体素子の特性に悪影響を及ぼすのを防ぐために設ける。また、下
地絶縁膜１７０２は、後の半導体素子を剥離する工程において、半導体素子を保護する役
目も有している。下地絶縁膜１７０２は単層であっても複数の絶縁膜を積層したものであ
っても良い。よってアルカリ金属やアルカリ土類金属の半導体膜への拡散を抑えることが
できる酸化珪素や、窒化珪素、窒素を含む酸化珪素（ＳｉＯＮ）、酸素を含む窒化珪素（
ＳｉＮＯ）などの絶縁膜を用いて形成する。

次に、下地絶縁膜１７０２上に半導体膜１７０３を形成する。半導体膜１７０３は、下
地絶縁膜１７０２を形成した後、大気に曝さずに形成することが望ましい。半導体膜１７
０３の膜厚は２０〜２００ｎｍ（望ましくは４０〜１７０ｎｍ、好ましくは５０〜１５０
ｎｍ）とする。

そして、半導体膜１７０３に対してレーザビームを照射して半導体膜１７０３を結晶化
する。半導体膜１７０３へのレーザビームの照射により、結晶性半導体膜１７０４が形成
される。なお、図１０（Ａ）は、レーザビームの走査途中を示す断面図である。

次いで、図１０（Ｂ）に示すように、結晶構造を有する半導体膜１７０４をパターニン
グして、島状の半導体膜１７０５〜１７０７を形成した後、ゲート絶縁膜１７０８を形成
する。ゲート絶縁膜１７０８は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法などを用い、窒
化珪素、酸化珪素、窒素を含む酸化珪素又は酸素を含む窒化珪素を含む膜を、単層で、又
は積層させて形成することができる。

なお、ゲート絶縁膜１７０８を形成した後、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で、３
００〜４５０℃で１〜１２時間の熱処理を行ない、島状の半導体膜１７０５〜１７０７を
水素化する工程を行なっても良い。また、水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プ
ラズマにより励起された水素を用いる）を行っても良い。

次に図１０（Ｃ）に示すように、ゲート電極１７０９〜１７１１を形成する。ここでは
、ｎ型を付与する不純物がドーピングされたＳｉとＷをスパッタ法で積層するように形成
した後、レジスト１７１２をマスクとしてエッチングを行なうことにより、ゲート電極１
７０９〜１７１１を形成した。勿論、ゲート電極１７０９〜１７１１の導電材料、構造、
作製方法は、これに限定されるものではなく、適宜選択することができる。例えば、ｎ型
を付与する不純物がドーピングされたＳｉとＮｉＳｉ（ニッケルシリサイド）との積層構
造や、ＴａＮ（窒化タンタル）とＷ（タングステン）の積層構造としてもよい。また、種
々の導電材料を用いて単層で形成しても良い。また、ゲート電極とアンテナとを同時に形
成する場合には、それらの機能を考慮して材料を選択すればよい。

また、レジストマスクの代わりに、ＳｉＯｘ等のマスクを用いてもよい。この場合、パ
ターニングしてＳｉＯｘ、ＳｉＯＮ等のマスク（ハードマスクと呼ばれる。）を形成する
工程が加わるが、エッチング時におけるマスクの膜減りがレジストよりも少ないため、所
望の幅のゲート電極１７０９〜１７１１を形成することができる。また、レジスト１７１
２を用いずに、液滴吐出法を用いて選択的にゲート電極１７０９〜１７１１を形成しても
良い。

レジスト１７１２を除去した後、ゲート電極１７０９〜１７１１に対して高密度プラズ
マ装置を用いて窒化するとよい。窒化処理を行うことにより、図１０（Ｄ）に示すように
ゲート電極１７０９〜１７１１の周囲が窒化膜１７６１〜１７６６で覆われ、ゲート電極
の耐熱性が向上し、かつゲート電極の酸化を抑制することができる。

次いで、図１０（Ｄ）に示すように、ｐチャネル型ＴＦＴとなる島状の半導体膜１７０
６をレジスト１７１３で覆い、ゲート電極１７０９、１７１１をマスクとして、島状の半
導体膜１７０５、１７０７に、ｎ型を付与する不純物元素（代表的にはＰ（リン）又はＡ
ｓ（砒素））を低濃度にドープする。このドーピング工程によって、ゲート絶縁膜１７０
８を介してドーピングがなされ、島状の半導体膜１７０５、１７０７に、一対の低濃度不
純物領域１７１６、１７１７が形成される。なお、このドーピング工程は、ｐチャネル型
ＴＦＴとなる島状の半導体膜１７０６をレジストで覆わずに行っても良い。

次いで、図１０（Ｅ）に示すように、レジスト１７１３をアッシング等により除去した
後、ｎチャネル型ＴＦＴとなる島状の半導体膜１７０５、１７０７を覆うように、レジス
ト１７１８を新たに形成し、ゲート電極１７１０をマスクとして、島状の半導体膜１７０
６に、ｐ型を付与する不純物元素（代表的にはＢ（ホウ素））を高濃度にドープする。こ
のドーピング工程によって、ゲート絶縁膜１７０８を介してドーピングがなされ、島状の
半導体膜１７０６に、一対のｐ型の高濃度不純物領域１７２０が形成される。

次いで、図１１（Ａ）に示すように、レジスト１７１８をアッシング等により除去した
後、ゲート絶縁膜１７０８及びゲート電極１７０９〜１７１１を覆うように、絶縁膜１７
２１を形成する。

その後、エッチバック法により、絶縁膜１７２１、ゲート絶縁膜１７０８を部分的にエ
ッチングし、図１１（Ｂ）に示すように、ゲート電極１７０９〜１７１１の側壁に接する
サイドウォール１７２２〜１７２４を自己整合的（セルフアライン）に形成する。エッチ
ングガスとしては、ＣＨＦ_３とＨｅの混合ガスを用いる。なお、サイドウォールを形成す
る工程は、これらに限定されるものではない。

次いで、図１１（Ｃ）に示すように、ｐチャネル型ＴＦＴとなる島状の半導体膜１７０
６を覆うように、レジスト１７２６を新たに形成し、ゲート電極１７０９、１７１１及び
サイドウォール１７２２、１７２４をマスクとして、ｎ型を付与する不純物元素（代表的
にはＰ又はＡｓ）を高濃度にドープする。このドーピング工程によって、ゲート絶縁膜１
７０８を介してドーピングがなされ、島状の半導体膜１７０５、１７０７に、一対のｎ型
の高濃度不純物領域１７２７、１７２８が形成される。

次に、レジスト１７２６をアッシング等により除去した後、不純物領域の熱活性化を行
っても良い。例えば、５０ｎｍのＳｉＯＮ膜を成膜した後、５５０℃、４時間、窒素雰囲
気下において、加熱処理を行なえばよい。また、水素を含むＳｉＮｘ膜を、１００ｎｍの
膜厚に形成した後、４１０℃、１時間、窒素雰囲気下において、加熱処理を行なうことに
より、多結晶半導体膜の欠陥を改善することができる。これは、例えば、多結晶半導体膜
中に存在するダングリングボンドを終端させるものであり、水素化処理工程などと呼ばれ
る。

上述した一連の工程により、ｎチャネル型ＴＦＴ１７３０、ｐチャネル型ＴＦＴ１７３
１、ｎチャネル型ＴＦＴ１７３２が形成される。上記作製工程において、エッチバック法
の条件を適宜変更し、サイドウォールのサイズを調整するとよい。上記工程によって、チ
ャネル長０．２μｍ〜２μｍのＴＦＴを形成することができる。

さらに、この後、ＴＦＴ１７３０〜１７３２を保護するためのパッシベーション膜を形
成しても良い。

次いで、図１２（Ａ）に示すように、ＴＦＴ１７３０〜１７３２を覆うように、第１の
層間絶縁膜１７３３を形成する。

さらに、第１の層間絶縁膜１７３３上に、第２の層間絶縁膜１７３４を形成する。なお
、第１の層間絶縁膜１７３３又は第２の層間絶縁膜１７３４と、後に形成される配線を構
成する導電材料等との熱膨張率の差から生じる応力によって、第１の層間絶縁膜１７３３
又は第２の層間絶縁膜１７３４の膜剥がれや割れが生じるのを防ぐために、第１の層間絶
縁膜１７３３又は第２の層間絶縁膜１７３４中にフィラーを混入させておいても良い。

次いで、図１２（Ａ）に示すように、第１の層間絶縁膜１７３３、第２の層間絶縁膜１
７３４及びゲート絶縁膜１７０８にコンタクトホールを形成し、ＴＦＴ１７３０〜１７３
２に接続する配線１７３５〜１７３９を形成する。なお、配線１７３５、１７３６はｎチ
ャネル型ＴＦＴ１７３０の高濃度不純物領域１７２７に、配線１７３６、１７３７はｐチ
ャネル型ＴＦＴ１７３１の高濃度不純物領域１７２０に、配線１７３８、１７３９はｎチ
ャネル型ＴＦＴ１７３２の高濃度不純物領域１７２８に、それぞれ接続されている。さら
に配線１７３９は、ｎチャネル型ＴＦＴ１７３２のゲート電極１７１１にも接続されてい
る。ｎチャネル型ＴＦＴ１７３２は、乱数ＲＯＭのメモリ素子として用いることができる
。なお、ここで配線１７３５〜１７３９に対して実施の形態１と同様に高密度プラズマ装
置を用いた窒化処理または酸化処理を行うとよい。

次いで、図１２（Ｂ）に示すように、配線１７３５〜１７３９を覆うように、第２の層
間絶縁膜１７３４上に第３の層間絶縁膜１７４１を形成する。第３の層間絶縁膜１７４１
は、配線１７３５が一部露出する様な位置に開口部を有するように形成する。なお、第３
の層間絶縁膜１７４１は、第１の層間絶縁膜１７３３と同様の材料を用いて形成すること
が可能である。

次に、第３の層間絶縁膜１７４１上にアンテナ１７４２を形成する。アンテナ１７４２
は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｚｎ、
Ｓｎ、Ｎｉなどの金属、金属化合物を１つまたは複数有する導電材料を用いることができ
る。そしてアンテナ１７４２は、配線１７３５と接続されている。なお、図１２（Ｂ）で
は、アンテナ１７４２が配線１７３５と直接接続されているが、本発明の無線ＩＣタグは
この構成に限定されない。例えば別途形成した配線を用いて、アンテナ１７４２と配線１
７３５とを電気的に接続するようにしても良い。

アンテナ１７４２は印刷法、フォトリソグラフィ法、蒸着法または液滴吐出法などを用
いて形成することができる。図１２（Ｂ）では、アンテナ１７４２が単層の導電膜で形成
されているが、複数の導電膜が積層されたアンテナ１７４２を形成することも可能である
。例えば、Ｎｉなどで形成した配線に、Ｃｕを無電解めっきでコーティングして、アンテ
ナ１７４２を形成しても良い。

なお液滴吐出法とは、所定の組成物を含む液滴を細孔から吐出して所定のパターンを形
成する方法を意味し、インクジェット法などがその範疇に含まれる。また印刷法にはスク
リーン印刷法、オフセット印刷法などが含まれる。印刷法、液滴吐出法を用いることで、
露光用のマスクを用いずとも、アンテナ１７４２を形成することが可能になる。また、液
滴吐出法、印刷法だと、フォトリソグラフィ法と異なり、エッチングにより除去されてし
まうような材料の無駄がない。また高価な露光用のマスクを用いなくとも良いので、無線
ＩＣタグの作製に費やされるコストを抑えることができる。

液滴吐出法または各種印刷法を用いる場合、例えば、ＣｕをＡｇでコートした導電粒子な
ども用いることが可能である。なお液滴吐出法を用いてアンテナ１７４２を形成する場合
、アンテナ１７４２の密着性が高まるような処理を、第３の層間絶縁膜１７４１の表面に
施すことが望ましい。

密着性を高めることができる方法として、具体的には、例えば触媒作用により導電膜ま
たは絶縁膜の密着性を高めることができる金属または金属化合物を第３の層間絶縁膜１７
４１の表面に付着させる方法、形成される導電膜または絶縁膜との密着性が高い有機系の
絶縁膜、金属、金属化合物を第３の層間絶縁膜１７４１の表面に付着させる方法、第３の
層間絶縁膜１７４１の表面に大気圧下または減圧下において高密度プラズマ処理を施し、
表面改質を行なう方法などが挙げられる。高密度プラズマ装置を用いることで、表面に対
してプラズマダメージの少ない改質処理を行うことができる。

第３の層間絶縁膜１７４１に付着させる金属または金属化合物が導電性を有する場合、
アンテナの正常な動作が妨げられないように、そのシート抵抗を制御する。具体的には、
導電性を有する金属または金属化合物の平均の厚さを、例えば１〜１０ｎｍとなるように
制御したり、これらの金属または金属化合物を酸化により部分的に、または全体的に絶縁
化したりすれば良い。或いは、密着性を高めたい領域以外は、付着した金属または金属化
合物をエッチングにより選択的に除去しても良い。また金属または金属化合物を、予め基
板の全面に付着させるのではなく、液滴吐出法、印刷法、ゾル−ゲル法などを用いて特定
の領域にのみ選択的に付着させても良い。なお金属または金属化合物は、第３の層間絶縁
膜１７４１の表面において完全に連続した膜状である必要はなく、ある程度分散した状態
であっても良い。

そして、図１３（Ａ）に示すように、アンテナ１７４２を形成した後、アンテナ１７４
２を覆うように、第３の層間絶縁膜１７４１上に保護層１７４５を形成する。保護層１７
４５は、後に剥離層１７０１をエッチングにより除去する際に、アンテナ１７４２を保護
することができる材料を用いる。例えば、水またはアルコール類に可溶なエポキシ系、ア
クリレート系、シリコン系の樹脂を全面に塗布することで保護層１７４５を形成すること
ができる。

次いで、図１３（Ｂ）に示すように、無線ＩＣタグを個別に分離するために溝１７４６
を形成する。溝１７４６は、剥離層１７０１が露出する程度であれば良い。溝１７４６の
形成は、ダイシング、スクライビングなどを用いることができる。なお、第１の基板１７
００上に形成されている無線ＩＣタグを分離する必要がない場合、必ずしも溝１７４６を
形成する必要はない。

次いで、図１３（Ｃ）に示すように、剥離層１７０１をエッチングにより除去する。こ
こでは、エッチングガスとしてフッ化ハロゲンを用い、このガスを溝１７４６から導入す
る。例えばＣｌＦ_３（三フッ化塩素）を用い、温度を３５０℃とし、流量を３００ｓｃｃ
ｍとし、気圧を７９８パスカル（７９８Ｐａ）とし、処理時間を３時間とした条件で行う
。また、ＣｌＦ_３ガスに窒素を混ぜたガスを用いても良い。ＣｌＦ_３等のフッ化ハロゲン
を用いることで、剥離層１７０１が選択的にエッチングされ、第１の基板１７００をＴＦ
Ｔ１７３０〜１７３２から剥離することができる。なおフッ化ハロゲンは、気体であって
も液体であってもどちらでも良い。

次に図１４（Ａ）に示すように、剥離されたＴＦＴ１７３０〜１７３２及びアンテナ１
７４２を、接着剤１７５０を用いて第２の基板１７５１に貼り合わせる。接着剤１７５０
は、第２の基板１７５１と下地絶縁膜１７０２とを貼り合わせることができる材料を用い
る。接着剤１７５０は、例えば反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤
等の光硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。

なお、第２の基板１７５１として、フレキシブルな紙またはプラスチックなどの有機材
料を用いることができる。

次いで、図１４（Ｂ）に示すように、保護層１７４５を除去した後、アンテナ１７４２
を覆うように接着剤１７５２を第３の層間絶縁膜１７４１上に塗布し、カバー材１７５３
を貼り合わせる。カバー材１７５３は第２の基板１７５１と同様に、フレキシブルな紙ま
たはプラスチックなどの有機材料を用いることができる。接着剤１７５２の厚さは、例え
ば１０〜２００μｍとすれば良い。

また接着剤１７５２は、カバー材１７５３と第３の層間絶縁膜１７４１及びアンテナ１
７４２とを貼り合わせることができる材料を用いる。接着剤１７５２は、例えば反応硬化
型接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤等の光硬化型接着剤、嫌気型接着剤など
の各種硬化型接着剤を用いることができる。

上述した各工程を経て、無線ＩＣタグが完成する。上記作製方法によって、トータルの
膜厚が０．３μｍ以上３μｍ以下、代表的には２μｍ程度の飛躍的に薄い集積回路を第２
の基板１７５１とカバー材１７５３との間に形成することができる。

なお、集積回路の厚さは、半導体素子自体の厚さのみならず、接着剤１７５０と接着剤
１７５２との間に形成された各種絶縁膜及び層間絶縁膜の厚さを含めるものとする。また
、無線ＩＣタグが有する集積回路の占める面積を、５ｍｍ四方（２５ｍｍ^２）以下、より
望ましくは０．３ｍｍ四方（０．０９ｍｍ^２）〜４ｍｍ四方（１６ｍｍ^２）程度とするこ
とができる。

なお、本実施の形態では、耐熱性の高い第１の基板１７００と集積回路の間に剥離層を
設け、エッチングにより剥離層を除去することで基板と集積回路とを剥離する方法につい
て示したが、本発明の無線ＩＣタグの作製方法は、この構成に限定されない。例えば、耐
熱性の高い基板と集積回路の間に金属酸化膜を設け、この金属酸化膜を結晶化により脆弱
化して集積回路を剥離しても良い。或いは、耐熱性の高い基板と集積回路の間に、水素を
含む非晶質半導体膜を用いた剥離層を設け、レーザビームの照射によりこの剥離層を除去
することで基板と集積回路とを剥離しても良い。あるいは、集積回路が形成された耐熱性
の高い基板を機械的に削除または溶液やガスによるエッチングで除去することで集積回路
を基板から切り離しても良い。

なお、本実施の形態では、アンテナを集積回路と同じ基板上に形成している例について
説明したが、本発明はこの構成に限定されない。別の基板上に形成したアンテナと集積回
路とを、後に貼り合わせることで、電気的に接続するようにしても良い。

なお、一般的にＲＦＩＤ（無線認証、Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉ
ｆｉｃａｔｉｏｎ）で用いられている電波の周波数は、１３．５６ＭＨｚ、２．４５ＧＨ
ｚが多く、これらの周波数の電波を検波できるように無線ＩＣタグを形成することが、汎
用性を高める上で非常に重要である。

本実施の形態の無線ＩＣタグでは、半導体基板を用いて形成されたＲＦＩＤよりも電波
が遮蔽されにくく、電波の遮蔽により信号が減衰するのを防ぐことができるというメリッ
トを有している。よって、半導体基板を用いずに済むので、無線ＩＣタグのコストを大幅
に低くすることができる。

なお、本実施の形態では、集積回路を剥離して、可撓性を有する基板に貼り合わせる例
について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、集積回路の作製工程に
おける熱処理に耐えうるような耐熱温度を有している可撓性を有する基板（例えばプラス
チック基板など）を用いる場合、必ずしも集積回路を剥離する必要はない。

本発明を用いることで、高密度プラズマ装置を用いて窒化されたゲート電極、及び高密
度プラズマ装置を用いて窒化又は酸化された配線とを有する信頼性の高い薄膜集積回路、
または非接触型薄膜集積回路装置を作製することができる。

また、本実施の形態は、他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。

（実施の形態８）
上記実施の形態では、非晶質半導体膜、導電膜、絶縁膜等を適宜積層して形成する際に
高密度プラズマ処理を行う例を示した。本実施の形態では、上記実施の形態に示した工程
を大気に曝さず連続成膜する場合の工程例を図面を用いて説明する。

複数のチャンバーを備えた装置の一例を図１６に示す。なお、図１６は、本実施の形態
で用いる装置の一構成例を上面からみた図である。

図１６に示す装置は、第１のチャンバー１１１１、第２のチャンバー１１１２、第３の
チャンバー１１１３、第４のチャンバー１１１４、ロードロック室１１１０、１１１５、
共通室１１２０を有しており、それぞれのチャンバーは気密性を有している。各チャンバ
ーには、真空排気ポンプ、ガスの導入系が備えられている。

ロードロック室１１１０、１１１５は、試料（処理基板）をシステムに搬入するための
部屋である。また、第１〜第４のチャンバーは、基板に導電膜、絶縁膜または半導体膜の
成膜や、エッチングやプラズマ処理等を行うための部屋である。共通室１１２０は、それ
ぞれのロードロック室１１１０、１１１５および第１〜第４のチャンバーに対して共通に
配置された試料の共通室１１２０である。また、共通室１１２０とロードロック室１１１
０、１１１５、第１〜第４のチャンバー１１１１〜１１１４との間にはゲート弁１１２２
〜１１２７が設けられている。なお、共通室１１２０には、ロボットアーム１１２１が設
けてあり、ロボットアーム１１２１によって、処理基板が各部屋へ運ばれる。

以下に、具体例として、実施の形態１に示したＴＦＴの作製工程の一部を示す。結晶性
半導体膜を有する基板に対して、第１のチャンバー１１１１においてゲート電極を形成し
、第２のチャンバー１１１２においてゲート電極上のレジストを除去し、第３のチャンバ
ー１１１３においてゲート電極表面に高密度プラズマ処理を行い、第４のチャンバー１１
１４においてゲート電極上に絶縁膜を形成する例を示す。本実施の形態において、第３の
チャンバー１１１３には図１５に示した高密度プラズマ処理装置が設置されている。

まず、基板は多数枚が収納されたカセット１１２８ごとロードロック室１１１０に搬入
される。カセット１１２８の搬入後、ロードロック室１１１０の搬入扉を閉鎖する。この
状態において、ゲート弁１１２２を開けてカセット１１２８から処理基板を取り出し、ロ
ボットアーム１１２１によって共通室１１２０に配置させる。この際、共通室１１２０に
おいて基板の位置合わせが行われる。

次に、ゲート弁１１２２を閉鎖し、ついでゲート弁１１２４を開ける。そして、第１の
チャンバー１１１１へ基板を移送する。なお、基板上には半導体膜、ゲート絶縁膜等が形
成され、該ゲート絶縁膜上に形成された導電膜上に感光性材料からなるレジストパターン
が形成されている。本実施の形態では、導電膜としてモリブデン（Ｍｏ）を用いる。第１
のチャンバー１１１１内で、ゲート絶縁膜上に形成された導電膜をエッチングすることで
、ゲート電極を形成する。

次に、基板はロボットアーム１１２１によって共通室１１２０に引き出され、第２のチ
ャンバー１１１２に移送される。第２のチャンバー１１１２内で、アッシング等によりゲ
ート電極上に残っているレジストを除去する。

次に、基板はロボットアーム１１２１によって共通室１１２０に引き出され、第３のチ
ャンバー１１１３に移送される。第３のチャンバー１１１３内で、高密度プラズマ装置を
用いてゲート電極表面を窒化し、ゲート電極表面に窒化モリブデン膜を形成する。

次に、基板はロボットアーム１１２１によって共通室１１２０に引き出され、第４のチ
ャンバー１１１４に移送される。第４のチャンバー１１１４内で、窒化されたゲート電極
上に、ＣＶＤ法などを用いて絶縁膜を形成する。

以上のように、ゲート電極上に絶縁膜を形成した後、基板はロボットアーム１１２１に
よってロードロック室１１１５に移送されカセット１１２９に収納される。その後、絶縁
膜及びゲート絶縁膜にコンタクトホールを形成して、絶縁膜上に配線等を形成することに
より実施の形態１で示した半導体装置を作製することができる。

なお、図１６に示したのはあくまで一例であり、例えば、チャンバーの数を増やしてさ
らに多層の絶縁膜を形成してもよいし、絶縁膜等を高密度プラズマ装置を用いて形成して
もよい。また、ゲート電極やゲート絶縁膜など本実施の形態で示した工程以外の部分を本
装置を用いて作製してもよい。つまり、上記実施の形態１〜７で示した工程は、本実施の
形態の工程と自由に組み合わせて用いることができる。また、図１６において第１〜第４
のチャンバー１１１１〜１１１４はシングル型のチャンバーを用いた例を示したが、バッ
チ型のチャンバーを用いて多数枚を一度に処理する構成としてもよい。

本実施の形態で示した装置を用いることによって、大気に一度も曝されることなくゲー
ト絶縁膜、ゲート電極、ゲート窒化膜等を連続して形成することができる。そのため、汚
染物の混入の防止や生産効率の向上を実現することができる。

（実施の形態９）
本発明により作製した半導体装置を用いて様々な電子機器を完成させることができる。
例えば、デジタルビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウ
ントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（オーディオ）、テレビ（
ディスプレイ）、携帯端末機などを挙げることができる。製作した半導体装置の製品品質
は良好な状態であり、その製品品質のばらつきをなくすことが可能になる。その結果、最
終製品としての電子機器を良好な品質で作製することが可能になる。その具体例を図を用
いて説明する。

図１７（Ａ）は表示装置であり、筐体２２０１、支持台２２０２、表示部２２０３、ス
ピーカー部２２０４、ビデオ入力端子２２０５などを含む。この表示装置は、他の実施の
形態で示した作製方法により形成した薄膜トランジスタをその表示部２２０３に用いるこ
とにより作製される。本発明の薄膜トランジスタは信頼性が高いため、本発明の薄膜トラ
ンジスタを用いることで品質良好で、かつ品質のばらつきの少ない表示装置を作製するこ
とができる。なお、表示装置には液晶表示装置、発光装置などがあり、具体的にはコンピ
ュータ用、テレビ受信用、広告表示用などの全ての情報表示用表示装置が含まれる。

図１７（Ｂ）はコンピュータであり、筐体２２１１、表示部２２１２、キーボード２２
１３、外部接続ポート２２１４、ポインティングマウス２２１５などを含む。本発明の薄
膜トランジスタは信頼性が高いため、本発明の薄膜トランジスタを用いることで、品質良
好で、かつ品質のばらつきの少ない表示部２２１２やその他の回路を作製することができ
る。さらに、本発明は本体内部のＣＰＵ、メモリなどの半導体装置にも適用が可能である
。

また、図１７（Ｃ）は携帯電話であり、携帯端末の１つの代表例である。この携帯電話
は筐体２２２１、表示部２２２２、操作キー２２２３などを含む。上記の携帯電話を初め
として、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ、情報携帯
端末）、デジタルカメラ、小型ゲーム機などの電子機器に、本発明の薄膜トランジスタを
用いることが出来る。本発明の薄膜トランジスタは信頼性が高いため、本発明の薄膜トラ
ンジスタを用いることで、品質良好で、かつ品質のばらつきの少ない表示部２２２２やＣ
ＰＵ、メモリなどの機能回路などを作製することができる。

また、図１７（Ｄ）、（Ｅ）はデジタルカメラである。なお、図１７（Ｅ）は、図１７
（Ｄ）の裏側を示す図である。このデジタルカメラは、筐体２２３１、表示部２２３２、
レンズ２２３３、操作キー２２３４、シャッター２２３５などを有する。本発明の薄膜ト
ランジスタは信頼性が高いため、本発明の薄膜トランジスタを用いることで、品質良好で
、かつ品質のばらつきの少ない表示部２２３２や、表示部２２３２を制御するドライバ部
、およびその他の回路を作製することができる。

図１７（Ｆ）はデジタルビデオカメラである。このデジタルビデオカメラは、本体２２
４１、表示部２２４２、筐体２２４３、外部接続ポート２２４４、リモコン受信部２２４
５、受像部２２４６、バッテリー２２４７、音声入力部２２４８、操作キー２２４９、接
眼部２２５０などを有する。本発明の薄膜トランジスタは信頼性が高いため、本発明の薄
膜トランジスタを用いることで、品質良好で、かつ品質のばらつきの少ない表示部２２４
２や、この表示部２２４２を制御するドライバ部およびその他の回路を作製することがで
きる。

また、本発明の高密度プラズマ装置を用いて作製した薄膜トランジスタを薄膜集積回路
、または非接触型薄膜集積回路装置（無線ＩＣタグ、ＲＦＩＤ（無線認証、Ｒａｄｉｏ
Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）とも呼ばれる）として用いること
もできる。他の実施の形態で示した作製方法を用いることにより、薄膜集積回路および非
接触型薄膜集積回路は、メモリを有するタグとしての利用可能である。

図１８（Ａ）は、パスポート２３０１に無線ＩＣタグ２３０２を貼り付けている状態を
示している。また、パスポート２３０１に無線ＩＣタグ２３０２を埋め込んでもよい。同
様にして、運転免許証、クレジットカード、紙幣、硬貨、証券、商品券、チケット、トラ
ベラーズチェック（Ｔ／Ｃ）、健康保険証、住民票、戸籍謄本など、様々な物品に無線Ｉ
Ｃタグを貼り付けたり埋め込むことができる。この場合、本物であることを示す情報のみ
を無線ＩＣタグのメモリなどに入力しておき、不正に情報を読み取ったり書き込んだりで
きないようにアクセス権を設定する。このようにタグとして利用することによって、偽造
されたものと区別することが可能になる。

図１８（Ｂ）は、無線ＩＣタグ２３１１を野菜の野菜の包装に貼り付けるラベルに埋め
込んだ例を示している。また、包装そのものに無線ＩＣタグを貼り付けたり埋め込んだり
しても構わない。もちろん、野菜に限らず様々な物品の包装体に対して利用することがで
きる。無線ＩＣタグ２３１１には、生産地、生産者、製造年月日、加工方法などの生産段
階のプロセスや、商品の流通プロセス、価格、数量、用途、形状、重量、賞味期限、各種
認証情報などを記録することが可能になる。無線ＩＣタグ２３１１からの情報は、無線式
のリーダ２３１２のアンテナ部２３１３で受信して読み取り、リーダ２３１２の表示部２
３１４に表示することによって、卸売業者、小売業者、消費者が把握することが容易にな
る。また、生産者、取引業者、消費者のそれぞれに対してアクセス権を設定することによ
って、アクセス権を有しない場合は読み込み、書き込み、書き換え、消去ができない仕組
みになっている。

また、無線ＩＣタグは以下のように用いることができる。会計の際に無線ＩＣタグに会
計を済ませたことを記入し、出口にチェック手段を設け、会計済みであることを無線ＩＣ
タグに書き込まれているかをチェックする。会計を済ませていないで店を出ようとすると
、警報が鳴る。この方法によって、会計のし忘れや万引きを予防することができる。

さらに、顧客のプライバシー保護を考慮すると、以下に記す方法にすることも可能であ
る。レジで会計をする段階で、（１）無線ＩＣタグに入力されているデータを暗証番号な
どでロックする、（２）無線ＩＣタグに入力されているデータそのものを暗号化する、（
３）無線ＩＣタグに入力されているデータを消去する、（４）無線ＩＣタグに入力されて
いるデータを破壊する、のいずれかを行う。そして、出口にチェック手段を設け、（１）
〜（４）のいずれかの処理が行われたか、または無線ＩＣタグのデータに何も処理が行わ
れていない状態であるかをチェックすることによって、会計の有無をチェックする。この
ようにすると、店内では会計の有無を確認することが可能であり、店外では所有者の意志
に反して無線ＩＣタグの情報を読み取られることを防止することができる。

なお、（４）の無線ＩＣタグに入力されているデータを破壊する方法をいくつか挙げる
ことができる。例えば、（ａ）無線ＩＣタグが有する電子データの少なくとも一部に「０
（オフ）」若しくは「１（オン）」、または「０」と「１」の両方を書き込んでデータの
みを破壊する方法や、（ｂ）無線ＩＣタグに電流を過剰に流し、無線ＩＣタグが有する半
導体素子の配線の一部を物理的に破壊する方法などを用いることができる。

以上に挙げた無線タグは、従来用いているバーコードより製造コストが高いため、コス
ト低減を図る必要がある。本発明を用いることによって、品質が良好でばらつきのない半
導体素子をスループット良く形成することができるため、コストの低減に有効である。さ
らに、どの無線タグも品質が高く、性能のばらつきがないように製作することができる。

以上のように、本発明により作製された半導体装置の適用範囲は極めて広く、本発明に
より作製された半導体装置をあらゆる分野の電子機器に用いることができる。

１０１ 絶縁基板
１０２ 下地膜
１０３ 半導体膜
１０４ 結晶性半導体膜
１０５ ゲート絶縁膜
１０６ ゲート電極
１０７ 第１の層間絶縁膜
１０８ 配線
１０９ 第２の層間絶縁膜
１１０ 第１の電極
１１１ 絶縁膜
１１２ 電界発光層
１１３ 第２の電極
１１４ ゴミ
１１５ 窒化モリブデン膜
１１６ 点線領域
１１７ 窒化膜

Claims (1)

1. 絶縁膜上に透明導電膜を形成し、
   前記透明導電膜を０．５ｅＶ以上１．５ｅＶ以下の電子温度で、かつ１．０×１０^１１ｃｍ^−３以上１．０×１０^１３ｃｍ^−３以下の電子密度の条件下の高密度プラズマにより窒化し、
   前記透明導電膜を前記高密度プラズマにより窒化した後、前記透明導電膜上を洗浄することを特徴とする半導体装置の作製方法。

Images