JPH09139370A

JPH09139370A - 半導体装置作製方法及び薄膜半導体装置作製方法

Info

Publication number: JPH09139370A
Application number: JP25741496A
Authority: JP
Inventors: Shunpei Yamazaki; 舜平山崎; Mitsunori Sakama; 光範坂間; Takeshi Fukada; 武深田
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1995-09-08
Filing date: 1996-09-06
Publication date: 1997-05-27

Abstract

(57)【要約】【課題】積層形成を行う半導体装置の製造において、
界面の汚染のうち特に従来の方法では除去できない炭素
の一重結合を含む汚染物を除去し、清浄な界面を得る。【解決手段】水素ラジカルならびに水素イオンなどの
活性化した水素を、プラズマ法または触媒法によって形
成し、それによって基板上の被積層形成面上の炭素の一
重結合を含む汚染物を、そのラジカル等によってガス化
して除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヘッパーフィルタ
ーを用いたクリーンルーム内でのプロセス等の炭素汚染
を避けることのできない半導体装置製造工程において、
その汚染を除去して、清浄な半導体界面を提供する半導
体装置の製造方法に関するものである。特に、液晶ディ
スプレイ分野などの薄膜半導体を利用した薄膜トランジ
スタ（ＴＦＴ）の作製方法において、活性層とゲート絶
縁膜の界面の炭素による汚染物の除去、ならび有機シラ
ン系ソースを用いて成膜するゲート絶縁膜中の炭素不純
物の除去に関しており、清浄な半導体界面と、低炭素濃
度のゲート絶縁膜を提供する薄膜半導体装置の作製方法
に関するものである。

【０００２】

【従来技術】半導体装置の製造方法において、表面の汚
染物の除去ならびに汚染の防止は、昔からの課題として
その除去方法には色々な手法が確立してきている。重金
属の除去に対しては、過酸化水素水に塩酸を加えたもの
によって除去する方法などはかなり広く知られている。
また、物理吸着物の除去に関しては、超音波のキャビテ
ーションを利用した洗浄やブラシによる洗浄などがよく
利用されている。

【０００３】また、絶縁基板上に多数の薄膜トランジス
タを形成する、液晶ディスプレイ分野においても、正珪
酸四エチル化学式Ｓｉ（ＯＣ₂ Ｈ₅ ）₄ （いわゆるＴ
ＥＯＳ）をソースガスとして用いて、その段差被覆性の
良さを利用して、薄膜トランジスタ配線のいわゆる段切
れなどを低減させている。

【０００４】また、シリコンウェハなどの高温ではな
く、６００℃以下のプロセスを用いる液晶ディスプレイ
分野では、層間絶縁膜以外にもゲート酸化膜や下地膜と
しても用いられている。液晶ディスプレイなどにも応
用されている薄膜トランジスタ（ＴＦＴとも呼ぶ）で
は、ガラス基板などの絶縁基板の上に成膜する下地膜、
ゲート絶縁膜、層間絶縁膜などにも、正珪酸四エチルを
ソースガスとして熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法などに
よって成膜されている。しかしながら、炭素の残存が多
く、酸化膜としての特性に問題を残している。

【０００５】表面に付着している炭素等の有機物に関し
ては、過酸化水素水に硫酸を加えた溶液での洗浄やオゾ
ンあるいは酸素プラズマによるドライアッシングなどが
よく知られている。しかしながら、本発明者らの研究に
よって炭素の除去に関しては、さらに複雑な状況がある
ことが判明した。炭素の汚染混入がどこからあるのかと
いえば、フォトリソプロセス中に、任意のパターンを形
成するために用いるフォトレジストは感光性有機物であ
り、炭素汚染の原因にもなる。

【０００６】また、半導体装置の作製において、薄膜プ
ロセスはもはや必須用件であり、そのための真空装置も
必須装置となっているが、真空装置の真空にするための
真空ポンプには、いまだ油を用いているものもあり、炭
素汚染の原因にもなる。それ以外にも、基板キャリアと
して用いるテフロン（ＰＦＡ）、ポリプロピレン（Ｐ
Ｐ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、３フッ化エ
チレン共有合樹脂（ＥＣＴＦＥ）、４フッ化エチレン共
有合樹脂（ＥＴＦＥ）、ポリエチレン（ＰＥ）などから
の蒸気圧や、クリーンルーム内の床材、壁材フィルター
などからの汚染もある。

【０００７】フォトリソ工程後にドライアッシングを行
い、各工程の直前に、過酸化水素水に塩酸を１対１で加
えた溶液を８０℃に加熱して用いていることで有機物の
除去を行い（以後、ウェットアッシングと呼ぶ）。すぐ
に次の処理を行なうようにすることが従来の方法であ
る。ドライアッシングとウェットアッシングによって、
ほとんどの有機物を取り除くことができるように思われ
ていたが、公知のＸＰＳ測定によって、基板表面の炭素
汚染を評価すると、Ｃ−Ｃの結合（炭素の一重結合）の
みほとんど除去されていないことが判明した。

【０００８】図２に、フォトレジスト塗布、プリベー
ク、露光、現像、ポストベーク、レジスト剥離後の基板
表面２１（図２の中の破線グラフ）と、その基板をドラ
イアッシングとウェットアッシングを行なった後の基板
の表面２２（図２の中の実線グラフ）を、ＸＰＳを用い
て測定したものである。測定条件としては、出来るだけ
表面の情報を得るためにディテクターの角度を１５°に
し、基板表面での１ｍｍΦのエリアを測定した。横軸
は、結合エネルギーを示しており単位はｅＶであり、縦
軸はディテクターの強度であり単位は任意単位である。

【０００９】図２のグラフを見るとドライアッシングと
ウェットアッシングを行なう前（破線）と後（実線）で
２８４．８ｅＶ付近のピークが大きくなり、それ以外の
ピークは全て減少していることがわかる。２８４．８ｅ
Ｖのピークは、Ｃ−Ｃの一重結合の存在を示している。

【００１０】これは、炭素の一重結合を取り除くこと
が、従来のドライアッシングとウェットアッシングでは
非常に難しく、ほとんど不可能であることを示してい
る。この炭素は不純物として、その基板表面に残存する
ために、その上に例えば酸化膜などを形成すると、酸化
膜との界面に炭素が残り、界面での再結合中心となりま
た電荷捕獲などを起こし、薄膜トランジスタの移動度等
の半導体の電気特性を低下させ、また結合状態が安定し
ていないために、電界がかかりつづけることで時間的に
界面状態が変化し信頼性をも落としていた。

【００１１】また、本出願人による発明特開平４─１７
７７３５号には、スパッタ装置によって成膜する前に、
１００％水素を用いて基板にバイアスを印可して半導体
表面のプラズマ水素クリーニングを行うことに関して記
載されている。しかしながら、この発明を出願する時点
では、炭素の一重結合に対して水素ラジカルが効果をも
たらすことが判明していなかったために、基板にバイア
スを印可して水素イオンによるスパッタ効果を用いて半
導体表面のクリーニングを行っていた。

【００１２】そのために、界面特性を良好にするために
は不純物の除去の効果と、スパッタによる損傷とのバラ
ンスをとる必要があるためにプロセスマージンを余り大
きくできない。そのために、このプラズマ水素クリーニ
ングを利用できるプロセスが限定されていた。

【００１３】また、表面の炭素汚染のみらず有機シラン
系ソースを用いた、成膜中の炭素汚染も大きな問題とな
っている。正珪酸四エチルを用いた成膜方法として、従
来からよく用いられているものとして、プラズマＣＶＤ
法として、平行平板電極を有する真空引き可能なチャン
バーの中に、成膜を行いたい基板を、配置する。

【００１４】この時、平行平板電極の片側を高周波電源
に接続しいわゆるカソードに接続する。他方の電極をア
ースに接続してあり、基板はアース側の電極いわゆるア
ノード側に配置される。正珪酸四エチルは、常温で液体
のために加熱して蒸気圧を高めてチャンバーへ導入する
か、タンクにキャリアガスをバブリングさせてキャリア
ガスとともにチャンバーへ導入させる。プラズマ中で分
解された正珪酸四エチルは、前駆体を形成し、基板上に
て、流動的に動くことが特徴的で、それによって段差被
覆性のよい膜を形成できる特徴をもっている。

【００１５】基板を動く前駆体同士がぶつかり合い、ま
たそれにプラズマ中で形成された酸素イオンや酸素ラジ
カル、オゾンが衝突して、表面にて引抜き反応を起こ
し、そこでＳｉＯ_Xを形成する。酸素の量を多く導入す
ると、表面での正珪酸四エチルから形成された前駆体か
らの引抜き反応が促進して、炭素の量は減少するが、逆
に段差被覆性が悪い膜となる。

【００１６】酸素の導入量を少なめにすると、段差被覆
性は向上するが、炭素や酸素と水素の結合が多く残存
し、吸湿性の高い膜になる。赤外吸収による測定を行う
と、３６６０ｃｍ^-2付近の吸収が、時間の経過とともに
増えてくるような膜となる。３６６０ｃｍ^-2付近の吸収
は、主にＳｉ−ＯＨの結合による吸収であり、成膜され
た膜が吸湿性であることをしめしている。

【００１７】正珪酸四エチルを用いた、他の成膜方法と
しては、オゾンと熱による常圧ＣＶＤ法がある。これ
は、３００〜４００℃に加熱させた基板上に、Ｎ₂ によ
って正珪酸四エチルのタンクをバブリングして反応室に
導入させ、また酸素はオゾナイザーを通してオゾンを発
生させてチャンバンーに導入させるものである。この方
法では、段差被覆性が高くかつ成膜速度も大きいことか
ら、ＬＳＩやＤＲＡＭ等のメモリなどの多層配線が必要
とされる層間絶縁膜等にも用いられる。その後、エッチ
バックやＳＯＧ（ＳＰＩＮＯＮＧＬＡＳＳ）やＣＭ
Ｐ（ＣＨＥＭＩＣＡＬＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＰＯＬ
ＩＳＨＩＮＧ）などを併用して、いわゆる平坦化を行っ
ている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】薄膜半導体装置製造工
程における、基板表面の炭素の汚染物の中でも特に、従
来のウェットアッシング、ドライアッシングではほとん
ど除去できない炭素の一重結合（Ｃ−Ｃ）による不純物
を低減させることによって各種半導体形成界面での炭素
による不純物による電気特性の劣化、信頼性の低下等を
低減させる。特に、活性層半導体とゲート絶縁膜の界面
の炭素汚染物を減少させる。

【００１９】また、正珪酸四エチルのごとき有機系ガス
をソースとして成膜を行う場合に、段差被覆性を向上さ
せると吸湿性および炭素含有量が増え、その結果信頼性
の欠如、半導体特性の不良好性をまねいていた。また、
含有炭素量を減少させるために、正珪酸四エチルのごと
き有機シラン系ガスに酸素を多量に加えると、段差被覆
性を悪化させ、配線切れなどをおこし、その結果信頼性
の欠如、半導体特性の不良好性をまねいていた。

【００２０】本発明を用いることで上記のような問題を
解消して、段差被覆性がよく、炭素の含有量を従来より
減少させ、吸湿性を少なくし、成膜速度も大きくするこ
とが可能である。本発明を用いることで、半導体界面の
炭素不純物を減少させかつ、有機シラン系ソースを用い
て成膜するゲート絶縁膜中の炭素を、その段差被覆性を
失わせずして、減少させることができる。

【００２１】

【課題を解決するための手段】基板表面に付着したＣ−
Ｃの一重結合による不純物を取り除くことに関して本発
明者は、水素ラジカルあるいは水素イオンなどの活性水
素が有効に作用することを発見した。これは、前述の水
素のスパッタ効果も利用したクリーニングのプロセスマ
ージンを広げるための研究の中で発見されたものであ
る。スパッタによる界面の損傷がほとんどなく、しかも
炭素の不純物を取り除くことに、活性水素が有効に作用
するために、良好な界面を作製できる。

【００２２】また、スパッタによるクリーニングでは、
スパッタ損傷を含むために不純物の除去の効果と、損傷
のバランスを取る必要があるためにプロセスマージンを
大きくできなかったが、活性水素を用いるために、スパ
ッタ損傷が無く不純物除去を行えるためにプロセスマー
ジンを大きくすることができる。水素ラジカルだけでも
十分な効果があるが、それに酸素ラジカルあるいはオゾ
ンまたは酸素イオンなどの活性酸素を加えるとその除去
効果は増大することもわかった。これは、炭素結合に対
して水素ならびに酸素のラジカル等が反応しＣＨ_X、Ｃ
Ｏ_X、ＣＯＨ等の気体を形成し、それによって結果的に
炭素がガス化する。

【００２３】水素のラジカルあるいは水素イオンを発生
させるためには、例えば平行平板電極型のプラズマ装置
の中に、基板を配置する。この時の基板は、プラズマイ
オン等の損傷を受けないようにするために、陽極（アノ
ード）側に配置した方がよく、基板を加熱できるように
すると、熱による離脱も作用し効果は増進される。

【００２４】熱を加える場合は、基板が石英やＳｉウェ
ハのような比較的耐熱性の高いものであれば基板温度を
９００℃やそれ以上にすることも可能であるので、プラ
ズマ装置のチャンバーは、石英製のものを用いることは
有効である。また、Ｓｉウェハや石英基板上にＡｌなど
融点の低い金属等がすでに存在している場合や硝子基板
を用いる場合などは基板温度をそう高くすることができ
ないので、プラズマ装置のチャンバーは、ステンレス等
の金属を使う方が便利である。

【００２５】水素ガスを、導入して平行平板電極の間
に、高周波電力を印可すると、プラズマが発生する。プ
ラズマ中では、水素イオン、電子とともに活性の高い中
性の水素ラジカルが発生する。このラジカルあるいはイ
オンなどの活性なものの量を増やすには、高周波電力を
増加することも有用ではあるが、電子サイクロトロン共
鳴を利用したマイクロ波を用いるとさらに水素ラジカル
とイオンの量を増加することが可能である。発生した水
素ラジカルとイオンは、基板表面に達し、そこで炭素の
一重結合Ｃ−Ｃと反応して、其を除去する。反応して、
ガス化した炭素は、ポンプによって排気される。

【００２６】また、加熱された水素をＰｄ／Ａｌ₂ Ｏ₃
やＰｄ／ＣやＲｕ／Ｃなどの触媒に触れさせると、触媒
作用によって水素ラジカルが発生するために、プラズマ
損傷を起こさずに、水素ラジカルを基板表面まで運び、
そこで炭素の一重結合を除去することができる。

【００２７】炭素の一重結合以外の、Ｃ＝Ｃ、Ｃ−Ｏ、
Ｃ＝Ｏ、などを効果的に取り除くためには、酸素ラジカ
ルあるいはオゾンや酸素イオンを用いることは非常に有
効である。酸素ラジカル等が炭素の結合に触れると、Ｃ
Ｏ_Xの形でガス化しいわゆるアッシング処理をすること
が可能である。

【００２８】酸素のラジカルあるいはオゾンまたは酸素
イオンなどの活性酸素を発生させるためには、例えば平
行平板電極型のプラズマ装置の中に、基板を配置する。
この時の基板は、プラズマ中のイオン等の損傷を受けな
いようにするために、陽極（アノード）側に配置した方
がよく、基板を加熱できるようにすると、熱による離脱
も作用し効果は増進される。

【００２９】酸素ガスを、導入して平行平板電極の間
に、高周波電力を印可すると、プラズマが発生する。プ
ラズマ中では、酸素イオン、電子とともに活性の高い中
性の酸素ラジカルやオゾンが発生する。このラジカル等
の量を増やすには、高周波電力を増加することも有用で
はあるが、電子サイクロトロン共鳴を利用したマイクロ
波を用いるとさらに酸素ラジカル等の量を増加すること
が可能である。発生した酸素ラジカル等は、基板表面に
達し、そこで炭素結合と反応して、其を除去する。反応
して、ガス化した炭素は、ポンプによって排気される。

【００３０】また、酸素ガスに紫外線を照射すると大量
のオゾンを発生するために、プラズマ損傷を起こさず
に、水素ラジカルを基板表面まで運び、そこで炭素重結
合を除去することができる。

【００３１】活性水素ならびに活性酸素によって、基板
表面の炭素を除去するに際して、双方を用いることは非
常に有効である。まず、活性酸素を用いて主に炭素の一
重結合以外の炭素結合からなる炭素不純物を除去し、そ
の後に、活性水素によって主に炭素の一重結合からなる
炭素不純物を除去することも可能である。また、活性水
素と活性酸素を混在させて同時に除去することも可能で
ある。

【００３２】活性水素と活性酸素を混在させるために
は、プラズマの発生が可能な、平行平板型プラズマ装置
や電子サイクロトロンを利用したマイクロ波プラズマ装
置などに水素ガスと酸素ガスを同時に導入して、そこで
プラズマを発生することで水素イオン、水素ラジカル、
酸素イオン、酸素ラジカル、オゾンを同時に発生させ、
基板表面の炭素を除去し、除去された炭素は真空ポンプ
によって排気される。

【００３３】特に、加熱されたＰｄ／Ａｌ₂ Ｏ₃ やＰｄ
／ＣやＲｕ／Ｃなどの触媒があり、さらに紫外線が照射
されている処理室に水素と酸素を導入すると、水素は触
媒反応によって水素ラジカルを発生し、酸素は紫外線に
よってオゾンを発生し、基板にプラズマ損傷を与えずに
基板表面の炭素不純物を除去することができる。

【００３４】水素と酸素を用いて、活性水素、活性酸素
を発生させる以外に、Ｈ₂ Ｏを用いることもできる。プ
ラズマの発生が可能な平行平板型プラズマ装置や電子サ
イクロトロンを利用したマイクロ波プラズマ装置などに
Ｈ₂ Ｏを導入する。

【００３５】Ｈ₂ Ｏを導入するには、幾つかの方法があ
る。Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒなどの不活性ガスをキャリアガス
としてＨ₂ Ｏの入ったタンクをバブリングし、それによ
ってＨ₂ Ｏを気体として処理室へ運ぶ。また、Ｈ₂ Ｏの
入ったタンクから処理室までの全てを加熱して、Ｈ₂ Ｏ
の蒸気圧を大きくし気体のまま処理室にはこぶ方法もあ
る。

【００３６】導入されたＨ₂ Ｏはプラズマによって分解
され水素イオン、水素ラジカル、酸素イオン、酸素ラジ
カル、オゾンを同時に発生する。これによって基板表面
の炭素不純物を除去することができる。除去された炭素
は真空ポンプによって排気される。

【００３７】図１に、本発明によって得られた基板表面
のＸＰＳによる炭素不純物の除去程度を示すグラフを示
す。フォトレジスト塗布、プリベーク、露光、現像、ポ
ストベーク、レジスト剥離、その後１日クリーンルーム
内にて放置した後の基板表面１１（図１の中の破線グラ
フ）と、その基板をドライアッシングとウェットアッシ
ングを行なった後の基板の表面１２（図１の中の一点破
線グラフ）を、フォトレジスト塗布、プリベーク、露
光、現像、ポストベーク、レジスト剥離、その後１日ク
リーンルーム内にて放置した後に本発明を用いて炭素不
純物を除去した後の基板表面１３（図１の中の実線グラ
フ）を、ＸＰＳを用いて測定したものである。測定条件
としては、出来るだけ表面の情報を得るためにディテク
ターの角度を１５°にし、基板表面での１ｍｍΦのエリ
アを測定した。横軸は、結合エネルギーを示しており単
位はｅＶであり、縦軸はディテクターの強度であり単位
は任意単位である。

【００３８】図１のグラフを見ると、ドライアッシング
とウェットアッシングを行なう前１１と後１２で２８
４．８ｅＶ付近のピークが大きくなり、それ以外のピー
クは全て減少していることがわかる。また本発明を用い
たグラフ１３では２８４．８ｅＶ付近のピークも大幅に
減少していることが判る。

【００３９】本発明を用いてもピークが完全にゼロにな
らない理由としては、測定がその場測定になっておらず
本発明を用いて炭素不純物を除去した後に、間が空いた
ために、付着した炭素不純物もあると思われる。しかし
ながら、本発明を用いない場合と比較して、大幅な効果
が見られる。本発明を用いることで、炭素の一重結合を
もつ炭素汚染物を減少させることができる。

【００４０】また、正珪酸四エチルを用いて、プラズマ
ＣＶＤ法によって酸化膜を形成する場合に、成膜中に炭
素を減少させる方法として、酸素と正珪酸四エチルを混
合して成膜していたが、水素ラジカルと水素イオンなど
の活性水素を成膜中に用いることにその効果のあること
を発見した。水素ラジカルと水素イオンなどの活性水素
は、炭素と反応してＣＨ_Xを形成し炭素をガス化してし
まう。特に炭素の一重結合であるＣ−Ｃの結合を切りＣ
Ｈ₄ やＣ−ＯＨなどとして、ガス化することで成膜中の
炭素を除去することが可能である。

【００４１】水素は、酸素と比較して、炭素に対するい
わゆる脱炭素の効果があり、かつ原子が小さいために膜
および基板に対する水素イオンによるスパッタ効果は、
酸素と比較した場合にほとんど無視してよい程度しかな
い。そのため、正珪酸四エチル、酸素、水素を混合させ
てプラズマＣＶＤにより成膜をする場合に、正珪酸四エ
チルと酸素の混合比は、段差被覆性がよく生産性のよい
成膜速度となるように決定し、脱炭素のために水素を混
合させる系をとる。特に正珪酸四エチルの０．０１〜
０．５倍の量を導入した時に効果が大きい。

【００４２】それによって、プラズマによって発生した
正珪酸四エチルからの前駆体と酸素イオンやオゾンや酸
素ラジカルは、基板表面での成膜に関する表面反応を繰
り返しながら、前駆体はいろいろ種類の前駆体に変化し
ながら基板表面を流動して段差被覆性の良い酸化膜を形
成していく。そこで酸化膜を前駆体と酸素イオンやオゾ
ンや酸素ラジカルの反応によって形成させていく中で、
水素イオンや水素ラジカルが基板表面の炭素原子と反応
して炭素をガス化する。ガス化された炭素は、真空ポン
プによって排気される。

【００４３】常圧ＣＶＤを用いた成膜に対して本発明を
利用する場合は、水素の一部をを水素ラジカルにするた
めに触媒法を用いる。触媒としては、白金、パラジュー
ム、還元ニッケル、コバルト、チタン、パナジウム、タ
ンタル等の３ｄ−遷移金属またはアルミニウム、ニッケ
ル、白金・珪素、白金・塩素、白金・レニウム、ニッケ
ル・モリブデン、コバルト・モリブデン、等の金属化合
物、又は上記遷移金属とアルミナ、シリカゲル等の混合
または化合物あるいは、ラネーコバルト、ルテニウム、
パラジウム、ニッケル、等あるいはそれらと炭素の混合
または化合物が適当であるが、これを粒状、網状または
粉末状態で使用する。

【００４４】ただし、低融点で反応性物質の初期吸着速
度を著しく高める物質、および物質内に容易に気化し易
いナトリウムなどのアルカリ金属を含む物質、例えば
銅、タングステン、等は好ましくない。実験によると反
応性物質の分解温度以上では触媒に著しい劣化がみられ
た。触媒の量、密度に関しては反応性気体との有効接触
面積に関係するものであり、必要に応じて調整すればよ
い。水素を加熱した触媒中を通すことで、活性な水素ラ
ジカルを発生させる。酸素はオゾナイザーを通すこと
で、活性なオゾンを発生させる。

【００４５】水素ラジカルを発生させることに関して
は、プラズマＣＶＤ法では、プラズマによって水素ラジ
カルを発生させ、常圧ＣＶＤ法では、触媒法によって発
生させたがこれは逆にすることも可能である。あらかじ
め触媒法にて活性な水素ラジカルを発生させておいて、
それをプラズマＣＶＤ装置に導入することもできるし、
予め放電によって活性な水素ラジカルを形成してその後
に、常圧ＣＶＤ装置のガスノズルで混合することも可能
である。

【００４６】また、正珪酸四エチルをもちいて酸化膜を
形成する場合は、酸素ラジカルや酸素イオンやオゾンな
どの活性酸素を用いるためにソースとして酸素を使う。
しかしながら本発明では、それに活性な水素ラジカルあ
るいは水素イオンを用いるためにＨ₂ Ｏを用いることも
可能である。ただしＨ₂ Ｏと正珪酸四エチルは、反応性
が高いので、基板上で反応させる前に、配管内で混合を
する場合は、配管が詰まるようなことを起こしかねな
い。プラズマＣＶＤでは、正珪酸四エチルの導入配管と
Ｈ₂ Ｏの導入配管を分離することがよい。

【００４７】正珪酸四エチルの代わりに、ＦＳｉ（ＯＣ
₂ Ｈ₅ ）₄ などのＦを含む有機シランを用いることで、
炭素の含有量が少なく、しかもＳｉＯ_Xよりも誘電率の
低いＦドープのＳｉＯ_Xを作製することができるため
に、層間絶縁膜による配線間の横方向の容量を低減する
ことが可能である。また、炭素を含む有機シラン系をソ
ースとして用いる場合の、脱炭素および段差被覆性の向
上ならびに、成膜速度の確保を行うためにも本発明は非
常に有効である。

【００４８】本発明は、特にトップゲート型の薄膜トラ
ンジスタ（ＴＦＴ）においては、活性層である半導体層
を成膜した後に、その活性層をパターニングして、その
後にゲート絶縁膜を形成する。そのために、活性層の表
面の炭素の汚染が激しく、それを除去せずにゲート絶縁
膜を成膜することは、トランジスタ特性の不良好性とと
もに信頼性を落とす原因にもなっている。また、ゲート
絶縁膜に有機シラン系ソースをもちいた酸化膜を成膜す
る、薄膜トランジスタの作製に関しては、段差被覆性も
よく炭素を減少させ、吸湿性の少ない酸化膜を得ること
は、非常に重要である。

【００４９】

【作用】本発明を用いることによって、半導体装置製造
において、従来のドライアッシングやウェットアッシン
グでは除去しきれなかった炭素不純物を大幅に減少させ
ることができ、成膜中の有機シラン系ソースを用いた酸
化膜中の炭素不純物を大幅に減少させることができる。
特に、Ｃ−Ｃで表せられる炭素の一重結合を含む不純物
や汚染物の除去に効果的であり、そのために半導体の積
層形成時の界面が清浄になり、また、有機シラン系ソー
スを用いた酸化膜の炭素不純物を減少させ薄膜半導体装
置の電気的特性の向上、信頼性の向上など、その効果は
計り知れない。

【００５０】

【実施例】

〔実施例１〕図３に実施例におけるトランジスタの形成
過程の断面を示す。この実施例では、ガラス基板上に薄
膜トランジスタを形成する場合に本発明を用いている。

【００５１】ガラス基板３１上に、下地膜３２としてＳ
ｉＯ₂ を常圧ＣＶＤ法を用いて、２０００Å成膜した。
その後、活性層としてアモルファスＳｉをプラズマＣＶ
Ｄ法によって５００Å成膜して、公知のファオトリソグ
ラフィー法を用いて、レジストをパターニングしてマス
クを形成し、アモルファスＳｉをＣＦ₄ ＋Ｏ₂ を用いた
ドライエッチングを用いてエッチングし、その後レジス
トをアルカリ系の剥離液を用いて剥離してアイランド３
３を形成した。その後６００℃で２４時間固相成長させ
てアイランド３３は、アモルファスＳｉからポリシリコ
ンになった。これが図３（Ａ）である。

【００５２】レジストを剥離液にて剥離した後に、アイ
ランド３３の表面には、少なくともその一部において
炭素の一重結合を含む炭素による汚染物が残存してい
る。それを除去するために本発明を用いる。アイランド
３３の上には、ゲート絶縁膜３４を成膜するために、ア
イランド３３の表面はＴＦＴ特性で最も重要なチャネル
を形成する領域になる。そのため、アイランド３３表面
の炭素汚染物を除去することは重要である。除去の方法
として以下の様な方法を試みた。

【００５３】方法１として、プラズマ処理を行う方法と
して、平行平板型のプラズマ処理装置のアノード側に、
アイランド３３が形成されている基板３１を配置した。
平行平板の電極であるアノードとカソードの電極間隔
は、３０〜１５０ｍｍの間で調整した。典型的には７０
ｍｍで行ったが、それより大きくても小さくても条件を
選べば問題は少ない。

【００５４】ガスは、カソード電極が、シャワーヘッド
になっておりそこからガスが反応空間に導入され、基板
３１の表面で均一に流れるように、シャワーヘッド内に
拡散板等の工夫が施されている。水素ガスと酸素ガスを
同量導入させた。量的には、処理室の大きさにもよる
が、プラズマ処理を行う圧力が５０ｍＴｏｒｒ〜１０Ｔ
ｏｒｒの間であり、ガスのレジデンスタイムが５秒以下
となるようにした。レジデンスタイムが１０秒を越える
と、ガス化した炭素の再付着が発生することが時折みら
れたためにできるだけ、除去した炭素は速やかに排気す
るためにレジデンスタイムを５秒以下にしたが、大体１
０秒以下であれば問題ない。例えば４０リットルのチャ
ンバーで、圧力１Ｔｏｒｒで３１６ＳＣＣＭのガスを流
せばレジデンスタイムは、約１０秒になる。

【００５５】レジデンスタイムは、チャンバー容積とチ
ャンバー内圧力の積をガスの流量で割ったものになるた
めに、レジデンスタイムを小さくするためには、チャン
バー容積や圧力を小さくするか、ガス流量を増加するこ
とが必要になってくる。本実施例では、チャンバー容積
４０リットル、処理圧力１Ｔｏｒｒ、酸素４００ＳＣＣ
Ｍ、水素４００ＳＣＣＭでレジデンスタイムを約４秒と
した。

【００５６】プラズマ発生手段としては、高周波放電に
て行った。高周波の周波数としては、１０〜１００ＭＨ
ｚを用いたが、実施例では２０ＭＨｚを用いた。印加電
力としては、０．１〜２Ｗ／ｃｍ² を投入した。電力が
０．１Ｗ／ｃｍ² を下回ると、除去は可能だが、処理時
間がかかりすぎる。また、２Ｗ／ｃｍ² を越えると、電
極が加熱されるために其を冷却すること等が必要となり
装置の大型化、高価格化をまねいてしまう。本実施例で
は０．８Ｗ／ｃｍ² を投入した。

【００５７】基板は、加熱すると除去能力は増加する。
典型的には基板温度２００〜５００℃程度にすると除去
能力が増加する。しかし、室温〜２００℃でも充分な効
果があるために、本実施例では、室温にて行っている。
プラズマ処理時間としては、１〜１０分間程度である。
これは、各種の条件（ガスのレジデンスタイム、高周波
数、投入電力、基板温度）によって大きく変わってくる
が、あまり時間をかけることは製造プロセスとしては好
ましくない。本実施例では２分間行った。

【００５８】また、水素と酸素を用いて、水素ラジカル
等、酸素ラジカル等を発生させる以外に、Ｈ₂ Ｏを用い
ることもできる。Ｈ₂ Ｏを導入するには、幾つかの方法
がある。Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒなどの不活性ガスをキャリア
ガスとしてＨ₂ Ｏの入ったタンクをバブリングし、それ
によってＨ₂ Ｏを気体として処理室へ運ぶ。また、Ｈ₂
Ｏの入ったタンクから処理室までの全てを加熱して、Ｈ
₂ Ｏの蒸気圧を大きくし気体のまま処理室にはこぶ方法
もある。

【００５９】導入されたＨ₂ Ｏはプラズマによって分解
され水素イオン、水素ラジカル、酸素イオン、酸素ラジ
カル、オゾンを同時に発生する。発明者らの実験では、
キャリアガスとしてＨｅを５００〜１０００ＳＣＣＭで
Ｈ₂ Ｏの入ったタンクをバブリングしても同様の効果が
みられた。

【００６０】方法２として、プラズマ処理を行う方法と
して、電子サイクロトロン共鳴を利用したマイクロ波の
プラズマ処理装置に、アイランド３３が形成されている
基板３１を配置する。マイクロ波２．４５ＧＨｚと磁場
８７５ガウスによる共鳴点で高密度なプラズマが発生す
る。共鳴点から拡散磁場によってイオン、電子、ラジカ
ルが基板３１へ運ばれてくるように基板３１は、配置さ
れる。ガスは、電子サイクロトロン共鳴点の基板３１か
ら遠ざかる位置から水素と酸素を導入した。

【００６１】水素ガスと酸素ガスを同量導入させた。量
的には、処理室の大きさにもよるが、プラズマ処理を行
う圧力が１×１０^-5〜１×１０^-3Ｔｏｒｒの間であり、
ほとんど分子流領域での圧力であるためガス流をあまり
考慮する必要はない。圧力が分子流領域で低いために除
去された炭素は速やかに排気される。

【００６２】低圧力でプラズマ処理を行うためにターボ
分子ポンプや複合ターボ分子ポンプ、拡散ポンプなどを
用いてガスおよび除去物を排気させるとよい。ガスの流
量としては、流量自体よりも電子サイクロトロン共鳴に
よってプラズマが発生する程度の圧力１×１０^-5〜１×
１０^-3Ｔｏｒｒになるようにガス流量を決定する必要が
ある。本実施例では、酸素５０ＳＣＣＭ、水素１５０Ｓ
ＣＣＭとした。印加電力としては１．０〜３ＫＷを投入
した。本実施例では１．５ＫＷを投入した。

【００６３】基板は、加熱すると除去能力は増加する。
典型的には基板温度２００〜５００℃程度にすると除去
能力が増加する。しかし、室温〜２００℃でも充分な効
果がある。本実施例では、基板温度２５０℃にて行って
いる。

【００６４】プラズマ処理時間としては、１〜１０分間
程度である。これは各種の条件（ガス流量、投入電力、
基板温度）によって大きく変わってくるが、あまり時間
をかけることは製造プロセスとしては好ましくない。本
実施例では１分間行った。また、水素と酸素を用いて、
水素ラジカル等、酸素ラジカル等を発生させる以外に、
Ｈ₂ Ｏを用いることもできる。Ｈ₂ Ｏを導入するには、
幾つかの方法がある。Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒなどの不活性ガ
スをキャリアガスとしてＨ₂ Ｏの入ったタンクをバブリ
ングし、それによってＨ₂ Ｏを気体として処理室へ運
ぶ。また、Ｈ₂ Ｏの入ったタンクから処理室までの全て
を加熱して、Ｈ₂ Ｏの蒸気圧を大きくし気体のまま処理
室にはこぶ方法もある。導入されたＨ₂ Ｏはプラズマに
よって分解され水素イオン、水素ラジカル、酸素イオ
ン、酸素ラジカル、オゾンを同時に発生する。発明者ら
の実験では、Ｈ₂ Ｏの入ったタンクを８０℃に加熱し、
タンクから処理室までの全てを１２０℃で加熱してＨ₂
Ｏを２０〜１００ＳＣＣＭを導入しても同様の効果がみ
られた。

【００６５】方法３として、触媒法での処理を行う方法
として、横型加熱炉の熱処理装置の加熱ゾーン側に、ア
イランド３３が形成されている基板３１を配置した。触
媒が配置されている所も加熱ゾーンの中にある。

【００６６】触媒としては、白金、パラジューム、還元
ニッケル、コバルト、チタン、パナジウム、タンタル等
の３ｄー遷移金属またはアルミニウム、ニッケル、白金
・珪素、白金・塩素、白金・レニウム、ニッケル・モリ
ブデン、コバルト・モリブデン、等の金属化合物、又は
上記遷移金属とアルミナ、シリカゲル等の混合または化
合物あるいは、ラネーコバルト、ルテニウム、パラジウ
ム，ニッケル、等あるいはそれらと炭素の混合または化
合物が適当であるが、これを粒状、網状、綿状または粉
末状態で使用する。

【００６７】ただし、低融点で反応性物質の初期吸着速
度を著しく高める物質、および物質内に容易に気化し易
いナトリウムなどのアルカリ金属を含む物質、例えば
銅、タングステン、等は好ましくない。実験によると反
応性物質の分解温度以上では触媒に著しい劣化がみられ
た。

【００６８】触媒の量、密度に関しては反応性気体との
有効接触面積に関係するものであり、必要に応じて調整
すればよい。本実施例では、パラジウムを１０重量％と
してアルミナに混合したものを粒状にして表面積の大き
なものを触媒として用いた。また、加熱ゾーンの手前に
オゾン発生用の紫外線照射装置を備えてある。ガスは常
圧〜５００Ｔｏｒｒ程度の減圧で流せる用になってい
る。

【００６９】水素と酸素は導入されるとまず、紫外線照
射によって、酸素からオゾンが発生し、触媒に触れた水
素は活性な水素ラジカルとなり、オゾンと水素ラジカル
が基板３１へ到達する。紫外線照射ならびに触媒と、基
板３１との距離は５０ｍｍ〜１ｍ程度が適当であった。
この程度の距離が基板３１の表面で均一に流れるように
でき、かつ水素ラジカルとオゾンの寿命が充分にある距
離でもある。

【００７０】加熱ゾーンは、３００〜７００℃に加熱す
ることで、触媒反応によって水素ラジカルを形成でき
る。温度を７００℃以上にすると触媒の劣化が顕著にな
った。しかし、用いる触媒によって温度も変化するの
で、その用いる触媒によって、調整する必要がある。本
実施例では、水素１５０ＳＣＣＭ酸素２５０ＳＣＣＭ
で、加熱ゾーンの温度を５００℃にして、行った。時間
は１〜３０分間程度でよく、本実施例では、１０分間行
った。

【００７１】また、水素と酸素を用いて、水素ラジカル
等、酸素ラジカル等を発生させる以外に、Ｈ₂ Ｏを用い
ることもできる。Ｈ₂ Ｏを導入するには、幾つかの方法
がある。Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒなどの不活性ガスをキャリア
ガスとしてＨ₂ Ｏの入ったタンクをバブリングし、それ
によってＨ₂ Ｏを気体として処理室へ運ぶ。また、Ｈ₂
Ｏの入ったタンクから処理室までの全てを加熱して、Ｈ
₂ Ｏの蒸気圧を大きくし気体のまま処理室にはこぶ方法
もある。導入されたＨ₂ Ｏはプラズマによって分解され
水素イオン、水素ラジカル、酸素イオン、酸素ラジカ
ル、オゾンを同時に発生する。発明者らの実験では、キ
ャリアガスとしてＮ₂ ５０ＳＣＣＭでＨ₂Ｏの入ったタ
ンクをバブリングしても同様の効果がみられた。

【００７２】方法４として比較のために、剥離液による
剥離後のアイランド３３をもつ基板３１を、公知の硫
酸：過酸化水素水＝１：１を８０℃に加熱したもので１
０分間洗浄した後に公知のプラズマドライアッシングを
おこなったものも作製した。

【００７３】次に、アイランド３３の上に公知のプラズ
マＣＶＤ法を用いて、ゲート絶縁膜３４である酸化珪素
膜を形成した。この酸化珪素膜を形成する装置と本発明
の装置を真空を破らずに連続して形成できるインライン
型マルチチャンバー、クラスター型マルチチャンバーあ
るいは成膜室と炭素除去を同室で行うシングルチャンバ
ーまたはロードロックチャンバーを用いることで、炭素
除去後に直ちに、ゲート絶縁膜を形成することができる
ために、さらに清浄な界面を得ることができる。本実施
例では、有機シランであるＴＥＯＳと酸素を混合してプ
ラズマＣＶＤ法を利用して酸化珪素膜を５００Åを形成
した。これで図３（Ｂ）になる。

【００７４】ゲート絶縁膜３４形成後に、導電性膜とし
てＡｌ、ドープドポリシリコン、Ｃｒ、Ｔａ、等を積層
したのちに、フォトリソグラフィー工程によってレジス
トをパターニングして、そのご導電性膜を所望の形にエ
ッチングしてゲート電極３７を作製する。本実施例では
Ａｌをスパッタによって成膜した。その後、Ｐをイオン
注入によって５×１０¹⁵ ｃｍ^-2のドーズ量になるよう
にスルードープして、ソース・ドレイン３５を形成し
た。注入は、イオン注入に限らず、プラズマドープによ
ってＰＨ_Xを注入してもよい。注入したのちに、活性化
させるために６００℃で５時間加熱した。これが図３の
（Ｃ）になる。

【００７５】そのご層間絶縁膜３８を形成し、ゲート電
極３７の取り出し配線電極３９とソース・ドレイン３５
の取り出し配線電極４０を形成して。トップゲート型ポ
リシリコン薄膜トランジスタが完成した。これが図３
（Ｄ）になる。

【００７６】完成したＴＦＴは、チャネル長８μｍ、チ
ャネル幅１００μｍのＮチャネル型である。作製方法の
違いによらずしきい値電圧は、ほぼ１．０Ｖであった。
信頼性試験を行うために、ソースとドレイン間電圧１１
Ｖ、ゲートとソース間電圧１４Ｖを印可して、１５０℃
のＮ₂ 雰囲気中に１０時間放置して、その前後を測定し
た。

【００７７】図４にＴＦＴの信頼性試験前後のＶ_G─Ｉ
_D測定結果を示す。横軸は、ゲート電圧のリニアの値を
示し、縦軸はドレイン電流の絶対値の対数をとったもの
を示している。単位はそれぞれ任意単位である。方法１
と方法２の本発明を用いた本実施例は、ほんとんど同じ
特性４１を示していた。オン電流は７．８ｍＡで移動度
は１１４ｃｍ² ／Ｖｓｅｃであった。信頼性試験後もそ
の劣化は確認できないぐらいの変化であり良好なＴＦＴ
特性であった。

【００７８】方法３での本発明を用いた本実施例は特性
４２を示した。オン電流は８．５ｍＡで移動度は１２０
ｃｍ² ／Ｖｓｅｃであった。信頼性試験後もその劣化は
確認できないぐらいの変化であり良好であった。

【００７９】本発明を用いていない方法４の場合は特性
４３を示した。オン電流は７．０ｍＡで移動度は１００
ｃｍ² ／Ｖｓｅｃであった。信頼性試験後は、特性４４
を示しオン電流は５．０ｍＡで移動度は７０ｃｍ² ／Ｖ
ｓｅｃに低下した。本発明をＴＦＴのゲート絶縁膜形成
前に用いることで、活性層とゲート絶縁膜の界面を清浄
にすることで、初期特性が高く、信頼性の良いＴＦＴを
形成することができた。

【００８０】〔実施例２〕不揮発性半導体記憶装置のメ
モリは、それぞれ基本的な１つのメモリトランジスタが
多数集まって構成されている。そのメモリトランジスタ
の製造に本発明を利用した。図５にメモリトランジスタ
の基本的な断面構造を示す。Ｐ型シリコン基板５１上
に、公知のシリコンの熱酸化技術とＣＶＤ法とファオト
リソグラフィー技術によるレジストのパターニングとエ
ッチング技術によって、トンネル酸化膜５２、ポリシリ
コンからなるフローティングゲート５３、層間絶縁膜５
４、ポリシリコンからなるコントロールゲート５５、と
から構成されるポリシリコン２層ゲート。燐または砒素
のイオン注入によって形成されるソース拡散層５７とド
レイン拡散層５６を含めて、メモリトランジスタは形成
されている。

【００８１】フローティングゲート５３は、コントロー
ルゲート５５からみたメモリトランジスタのしきい値を
変化させるためのゲートとなっている。フローティング
ゲート５３にホットエレクトロンが蓄積されている場合
は、コントロール５５に与えられる正電位は、フローテ
ィングゲート５３に蓄積されたホットエレクトロンに打
ち消されるので、ホットエレクトロンが蓄積されていな
い状態に比べてコントロールゲート５５からみたメモリ
トランジスタのしきい値は、高くなる。フローティング
ゲート５３へのホットエレクトロンの注入は、コントロ
ールゲート５５、ドレイン５６およびソース５７にそれ
ぞれ１０、５、０Ｖを印可することによって実施され
る。

【００８２】メモリトランジスタのチャネルを移動する
電子のいくつかがトンネル酸化膜５２を通過してフロー
ティングゲート５３に達して蓄積される。フローティン
グゲート５３にホットエレクトロンが蓄積されている状
態を書込み状態、その反対にフローティングゲート５３
からホットエレクトロンの排出は、ドレイン５６を電気
的に開状態にして、ソース５７とコントロールゲートに
それぞれ５、−１６Ｖを印可することにより行われる。

【００８３】これにより、ソース５７とフローティング
ゲート５３のオーバーラップ領域５８でのトンネル酸化
膜５２のトンネル電流であるＦｏｗｌｅｒＮｏｒｄｈ
ｅｉｍ電流を生じさせ、トンネル酸化膜５２を経由して
電子をフローティングゲート５３から排除する。このフ
ローティングゲート５３にホットエレクトロンが蓄積さ
れない状態をデータの消去状態という。

【００８４】このメモリトランジスタでは、電荷の蓄積
に関与するものがフローティングゲート５３とコントロ
ールゲート５５に接触している層間絶縁膜５４ならびに
トンネル酸化膜５２になり、さらにその界面の構成が重
要になるのは当然である。この界面の清浄に関して本発
明を利用した。コントロールゲート５５の膜形成前後と
層間絶縁膜５４形成前後に、触媒法による炭素除去をお
こなった。

【００８５】触媒法での処理を行う方法として、横型加
熱炉の熱処理装置の加熱ゾーン側に、基板５１を配置し
た。

【００８６】触媒が配置されている所も加熱ゾーンの中
にある。触媒としては、白金、、パラジューム、還元ニ
ッケル、コバルト、チタン、パナジウム、タンタル等の
３ｄー遷移金属またはアルミニウム、ニッケル、白金・
珪素、白金・塩素、白金・レニウム、ニッケル・モリブ
デン、コバルト・モリブデン、等の金属化合物、又は上
記遷移金属とアルミナ、シリカゲル等の混合または化合
物あるいは、ラネーコバルト、ルテニウム、パラジウ
ム，ニッケル、等あるいはそれらと炭素の混合または化
合物が適当であるが、これを粒状、網状、綿状または粉
末状態で使用する。

【００８７】ただし、低融点で反応性物質の初期吸着速
度を著しく高める物質、および物質内に容易に気化し易
いナトリウムなどのアルカリ金属を含む物質、例えば
銅、タングステン、等は好ましくない。実験によると反
応性物質の分解温度以上では触媒に著しい劣化がみられ
た。触媒の量、密度に関しては反応性気体との有効接触
面積に関係するものであり、必要に応じて調整すればよ
い。本実施例では、パラジウムを１０重量％としてアル
ミナに混合したものを粒状にして表面積の大きなものを
触媒として用いた。

【００８８】また、加熱ゾーンの手前にオゾン発生用の
紫外線照射装置を備えてある。ガスは常圧〜５００Ｔｏ
ｒｒ程度の減圧で流せる用になっている。水素と酸素は
導入されるとまず、紫外線照射によって、酸素からオゾ
ンが発生し、触媒に触れた水素は活性な水素ラジカルと
なり、オゾンと水素ラジカルが基板５１へ到達する。紫
外線照射ならびに触媒と、基板３１との距離は５０ｍｍ
〜１ｍ程度が適当であった。この程度の距離が基板３１
の表面で均一に流れるようにでき、かつ水素ラジカルと
オゾンの寿命が充分にある距離でもある。

【００８９】加熱ゾーンは、３００〜７００℃に加熱す
ることで、触媒反応によって水素ラジカルを形成でき
る。温度を７００℃以上にすると触媒の劣化が顕著にな
った。しかし、用いる触媒によって温度も変化するの
で、その用いる触媒によって、調整する必要がある。本
実施例では、水素１００ＳＣＣＭ酸素１００ＳＣＣＭ
で、加熱ゾーンの温度を５００℃にして、行った。時間
は１〜３０分間程度でよく、本実施例では、１０分間行
った。

【００９０】また、水素と酸素を用いて、水素ラジカル
等、酸素ラジカル等を発生させる以外に、Ｈ₂ Ｏを用い
ることもできる。Ｈ₂ Ｏを導入するには、幾つかの方法
がある。Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒなどの不活性ガスをキャリア
ガスとしてＨ₂ Ｏの入ったタンクをバブリングし、それ
によってＨ₂ Ｏを気体として処理室へ運ぶ。また、Ｈ₂
Ｏの入ったタンクから処理室までの全てを加熱して、Ｈ
₂ Ｏの蒸気圧を大きくし気体のまま処理室にはこぶ方法
もある。導入されたＨ₂ Ｏはプラズマによって分解され
水素イオン、水素ラジカル、酸素イオン、酸素ラジカ
ル、オゾンを同時に発生する。

【００９１】本出願人の実験では、キャリアガスとして
Ｎ₂ ５０ＳＣＣＭでＨ₂ Ｏの入ったタンクをバブリング
しても同様の効果がみられた。

【００９２】メモリトランジスタをフラッシュメモリと
して形成しての特性を評価したところ、本発明を利用し
た場合と利用しなかった場合を比較したとき、１５０回
の書換えを行った後のメモリのエラー率が、利用しない
場合は、０．１％もあったものが、本発明を利用するこ
とで０．０１％と１桁も小さくなった。本発明によって
炭素除去を行うことは、結晶半導体の積層構造にも大き
な効果がある。

【００９３】〔実施例３〕ポリシリコンを用いた薄膜ト
ランジスタ（ＴＦＴとも呼ぶ）に本発明を用いた例を図
６に示す。ガラス基板３０１の上に下地膜３０２を成膜
する工程を図６（Ａ）に示してあるが、ガラス基板３０
１は、ホウケイ酸ガラス、石英などの可視光に対して透
光性の大きいものを用いる。本実施例では、コーニング
社のコーニング７０５９ガラスを用いた。

【００９４】下地膜３０２を成膜する際に、本発明を用
いた、ＴＦＴが完成した後に、ゲート電圧をオン方向に
大きくしたときに、チャネルの下にチャネルを流れるキ
ャリア、例えばチャネルがＮチャネル型であればチャネ
ルを流れるキャリアは電子であり、チャネルがＰチャネ
ル型であればチャネルを流れるキャリアはホールである
が、ゲート電圧をオン方向に大きくしていくと、チャネ
ルの下の基板３０１側に、逆型のチャネルのようなもの
が発生することがある。

【００９５】ゲート電圧を大きくした時のドレイン電流
が、本来はチャネルがオン状態になれば、ゲート電圧を
大きくしても飽和するが、チャネルの下の基板３０１側
に逆型のチャネルが発生するとそのときにドレイン電流
が急激に上がり、ゲート電圧に対するドレイン電流が段
をもったようになる。いわゆるキンク効果が発生する。
本発明を、下地膜３０２を成膜するときに用いること
で、キンク効果の発生を防止あるいは減少させる。下地
膜３０２の膜が、不純物を含まない、ＳｉＯ_Xであれば
キンク効果の発生は少なくなる。

【００９６】下地膜３０２の成膜で、平行平板プラズマ
ＣＶＤ装置を用いて正珪酸四エチル（ＴＥＯＳとも呼
ぶ）と酸素と水素を用いて、成膜を行った。正珪酸四エ
チルの代わりにＯＭＣＴＳ（Ｏｃｔａｍｅｔｈｙｌｃｙ
ｃｌｏｔｅｔｒａｓｉｌｏｘａｎｅ）やＨＭＤＳ（Ｈｅ
ｘａｍｅｔｈｙｌｄｉｓｉｌｏｘａｎｅ）などの有機シ
ランを用いることも有効である。

【００９７】基板温度２００〜５００℃で、典型的には
４００℃に加熱して、成膜圧力０．１〜２Ｔｏｒｒで典
型的には１Ｔｏｒｒに設定した。プラズマ電源としては
５〜５０ＭＨｚの高周波を用いるが、典型的には２０Ｍ
Ｈｚを用いた。プラズマ電源の供給電力は、０．１〜２
Ｗ／ｃｍ² を用いたが、典型的には０．３Ｗ／ｃｍ²で
行った。正珪酸四エチルと酸素の比率は、正珪酸四エチ
ル：酸素＝1:５〜２０で典型的には、正珪酸四エチル：
酸素＝1:５で行った。水素の量は、正珪酸四エチル：水
素＝１：０．０１〜１の範囲で行ったが、典型的には、
正珪酸四エチル：水素＝１：０．５で行った。下地膜３
０２は５００〜３０００Å成膜したが、典型的には２０
００Åを成膜した。

【００９８】下地膜３０２の成膜は、平行平板プラズマ
ＣＶＤ以外にも、他のプラズマＣＶＤ法においても、有
機シランを用いて酸化膜を形成する場合は、水素ラジカ
ルと水素イオンによって成膜中の炭素を除去することは
非常に効果が大きく、どの様なプラズマＣＶＤ法におい
ても有効である。

【００９９】また、常圧ＣＶＤによって、下地膜３０２
を成膜する場合も、触媒法によって水素ラジカルを発生
させてそれを成膜中にも用いることで、やはり成膜中の
炭素を除去することが可能であり、有機シランを用いた
常圧ＣＶＤ法においても本発明は有効である。常圧ＣＶ
Ｄを用いた成膜に対して本発明を利用する場合は、水素
を水素ラジカルにするために触媒法を用いる。

【０１００】触媒としては、白金、パラジューム、還元
ニッケル、コバルト、チタン、パナジウム、タンタル等
の３ｄ−遷移金属またはアルミニウム、ニッケル、白金
・珪素、白金・塩素、白金・レニウム、ニッケル・モリ
ブデン、コバルト・モリブデン、等の金属化合物、又は
上記遷移金属とアルミナ、シリカゲル等の混合または化
合物あるいは、ラネーコバルト、ルテニウム、パラジウ
ム、ニッケル、等あるいはそれらと炭素の混合または化
合物が適当であるが、これを粒状、網状または粉末状態
で使用する。

【０１０１】ただし、低融点で反応性物質の初期吸着速
度を著しく高める物質、および物質内に容易に気化し易
いナトリウムなどのアルカリ金属を含む物質、例えば
銅、タングステン、等は好ましくない。実験によると反
応性物質の分解温度以上では触媒に著しい劣化がみられ
た。触媒の量、密度に関しては反応性気体との有効接触
面積に関係するものであり、必要に応じて調整すればよ
い。

【０１０２】水素を加熱した触媒中を通すことで、活性
な水素ラジカルを発生させる。酸素はオゾナイザーを通
すことで、活性なオゾンを発生させる。基板を加熱した
常圧ＣＶＤ装置において、正珪酸四エチルの入ったタン
クを窒素等のキャリアガスでバブリングして、オゾナイ
ザーを通して酸素を導入し、触媒を通して水素を導入す
る。

【０１０３】ガスは拡散機構を有するガスノズルから、
全て混合して基板上に供給される。常圧ＣＶＤにおいて
正珪酸四エチルとオゾンのみで成膜を行う場合に、表面
の親水性である場合と疎水性である場合とで、形成され
る酸化膜に大きな違いがある。疎水性の表面をもつ基板
上では、清浄な成膜が可能であるが、親水性をもつ表面
では成膜異常や成膜速度の低下などが発生しやすい。

【０１０４】水素ラジカルを伴っう本発明では、脱炭素
効果とともに、基板表面を活性な水素がターミネートす
ることで疎水性の表面を形成し、成膜異常や成膜速度の
低下を防ぐことが可能である。特にＮ₂ キャリアガスの
０．０１〜０．２倍程度の水素を導入すると効果が大き
く、正珪酸四エチルを加熱して直接ガス化した場合は、
その０．１〜０．５倍程度が効果が大きい。

【０１０５】基板３０１の上に下地膜３０２が成膜され
たものに、活性層３０３としてアモルファスシリコンを
成膜したものが、図６（Ｂ）である。アモルファスシリ
コンは、厚み５０〜３０００Å程度であり、典型的には
４００〜１０００Åを成膜した。成膜方法としては、プ
ラズマＣＶＤ法、減圧熱ＣＶＤ法、スパッタ法等を用い
た。

【０１０６】本実施例では、プラズマＣＶＤ法にて、シ
ランを分解させて、基板温度２００〜４００℃で、典型
的には２５０〜３５０℃で成膜した。その後、アモルフ
ァスシリコンをいわゆる固相成長させて、多結晶化（ポ
リシリコン化）するが、その方法には、本出願人による
特開平６−２３２０５９、特開平６−２４４１０３、特
開平６−２４４１０４に記載された発明を用いること
で、６００℃以下で、固相成長させることができる。

【０１０７】固相成長させる前に、アモルファスシリコ
ン中の、水素をある程度取り除いておかなけば、固相成
長させるときの加熱によって、水素が急激にアモルファ
スの中から外にでるためひどい場合は、穴があくことが
ある。そのために、固相成長前に、４００〜５００℃で
０．５〜５時間窒素中での水素出し工程を入れることは
有効である。典型的には４００℃で１〜２時間、窒素中
にて行った。

【０１０８】固相成長を行うと、基板３０１が石英のよ
うに歪み点が高温のもの以外は、熱のサイクルによっ
て、基板が縮むいわゆるシュリンケージの問題が発生す
る。このシュリンケージは、事前に一度高温にして、そ
の後のプロセスをその温度以下で行うことによって、あ
る程度回避することが可能である。

【０１０９】つまり、固相成長のを行うときにこのシュ
リンケージの対策も同時に行うことになる。本出願人に
よる特開平６−２３２０５９、特開平６−２４４１０
３、特開平６−２４４１０４に記載された発明を用いる
ことで、６００℃以下で、固相成長させることができ、
例えば５００℃による固相成長も可能である。

【０１１０】また、この方法を利用しないで固相成長さ
せるためには、６００℃で４〜２４時間の固相成長時間
を必要とする。固相成長が終了して、活性層３０３がア
モルファスシリコンからポリシリコンに変化するが、活
性層３０３が、ポリシリコンの中に微量のアモルファス
成分をもつよな場合は、活性層３０３に、レーザを照射
してレーザ結晶化させることも有効である。

【０１１１】また、熱による固相成長をせずに、水素出
し工程の後に、レーザを照射して活性層３０３をアモル
ファスシリコンから、ポリシリコンにかえることも有効
である。レーザの条件は、レーザ源としてＡｒＦ、Ａｒ
Ｃｌ、ＫｒＦ、ＫｒＣｌ、ＸｅＦ、ＸｅＣｌなどのいわ
ゆるエキシマレーザを用いる。照射エネルギーとして
は、レーザ本体からの出口エネルギーで４００〜１００
０ｍＪで、レーザを光学系にて加工して、基板３０１表
面にて、１５０〜５００ｍＪ／ｃｍ² 程度にして照射す
る。エネルギーはレーザの１回当たりのエネルギーであ
る。基板温度は、室温〜３００℃に加熱する。照射の繰
り返し周波数は、２０〜１００Ｈｚ程度であり、レーザ
の基板３０１上での移動速度は１〜５ｍｍ／秒で、ビー
ムをスキャンさせるか、基板３０１を移動するステージ
に配置してステージを移動させる。

【０１１２】本実施例では、ＫｒＦエキシマレーザを用
いて、本体出口出力５５０〜６５０ｍＪで、基板３０１
上で、１８０〜２３０ｍＪ／ｃｍ² で、照射の繰り返し
周波数３５〜４５ＨＺで、基板３０１を乗せているステ
ージを２．０〜３．０ｍｍ／秒の速度で移動しさせた。

【０１１３】基板３０１上の、下地膜３０２の上の活性
層３０３がアモルファスシリコンから、ポリシリコンに
した後に、活性層３０３をパターニングしてアイランド
３０４を形成するしたものが図６（Ｃ）である。活性層
３０３のパターニングは、公知のフォトリソグラフィー
をもちてレジストをパターニングして、その後レジスト
をマスクとして、活性層３０３をエッチングしてアイラ
ンド３０４を形成する。エッチングとしては、ウェット
エチング、ドライエッチングなどがあるが、本実施例で
は、ＣＦ₄ とＯ₂ を用いた平行平板高周波プラズマ処理
装置を用いた。

【０１１４】アイランド３０４の上を覆う様に、ゲート
絶縁膜３０５を成膜したものが図６（Ｄ）になる。この
アイランド３０４とゲート絶縁膜３０５の界面が、最終
的なＴＦＴの特性に大きな影響を及ぼすために、このゲ
ート絶縁膜３０５自体の成膜に本発明を用いるが、その
成膜まえのアイランド３０４上のクリーニングが非常に
重要になってくる。

【０１１５】アイランド３０４の表面を清浄にするた
め、硫酸：過酸化水素水＝１：１を８０℃に加熱して、
その中に５〜１０分間浸して、炭素汚染物をある程度除
去し、その後塩酸：過酸化水素水＝１：１を８０℃に加
熱して、その中に５〜１０分間浸して、重金属を除去す
る。このような洗浄は、基板３０１等に、影響を与える
場合には、その洗浄を行わない。その後、アイランド３
０４の表面から、炭素の一重結合をすくなくとその一部
において含んでいる、炭素汚染物を除去するために、プ
ラズマ処理装置に基板３０１を配置する。

【０１１６】アイランド３０４の表面を清浄にした後
に、ゲート絶縁膜３０５を成膜するので、このプラズマ
処理装置において、ゲート絶縁膜３０５を成膜するプラ
ズマ処理と、炭素の一重結合をすくなくともその一部に
おいて含んでいる炭素汚染物を除去するためのプラズマ
処理とが、同一の反応室で行えることが望ましい。そう
することによって、清浄表面をもつアイランド３０４を
大気に触れさせることなくゲート絶縁膜３０５を成膜で
きる。

【０１１７】ゲート絶縁膜３０５の成膜と炭素の一重結
合をすくなくともその一部において含んでいる、炭素汚
染物を除去するためのプラズマ処理装置を兼ねるものと
しては、平行平板型のプラズマＣＶＤ装置、あるいは、
電子サイクロトロン共鳴を利用したマイクロ波プラズマ
ＣＶＤ装置、石英チャンバの周りに電極を配置した無電
極放電のプラズマＣＶＤ装置などがある。本実施例で
は、平行平板型のプラズマＣＶＤ装置を用いて、実施例
１の〔方法１〕に従って、炭素の一重結合をすくなくと
もその一部において含んでいる、炭素汚染物を除去する
ためのプラズマ処理を行う。

【０１１８】平行平板型のプラズマ処理装置のアノード
側に、アイランド３０４が形成されている基板３０１を
配置した。平行平板の電極であるアノードとカソードの
電極間隔は、３０〜１５０ｍｍの間で調整した。典型的
には７０ｍｍで行った。

【０１１９】水素ガスと酸素ガスを同量導入させた。本
実施例では、チャンバー容積４０リットル、処理圧力１
Ｔｏｒｒ、酸素４００ＳＣＣＭ、水素４００ＳＣＣＭで
レジデンスタイムを約４秒とした。高周波放電にてプラ
ズマを発生するために、高周波の周波数としては、１０
〜１００ＭＨｚを用いたが、実施例では２０ＭＨｚを用
いた。印加電力としては、０．１〜２Ｗ／ｃｍ² を投入
した。本実施例では０．８Ｗ／ｃｍ² を投入した。

【０１２０】基板温度２００〜５００℃程度にすると除
去能力が増加する。本実施例では、その後にゲート絶縁
膜３０５を形成する際の基板温度を同様にするために、
３００〜４００℃にて行っている。

【０１２１】プラズマ処理時間としては、１〜１０分間
程度である。これは、各種の条件（ガスのレジデンスタ
イム、高周波数、投入電力、基板温度）によって大きく
変わってくるが、あまり時間をかけることは製造プロセ
スとしては好ましくない。本実施例では２分間行った。

【０１２２】炭素の一重結合をすくなくとその一部にお
いて含んでいる、炭素汚染物を除去するための工程の後
に、ゲート絶縁膜３０５を形成する。ゲート絶縁膜３０
５は、正珪酸四エチル（ＴＥＯＳとも呼ぶ）と酸素と水
素を用いて、成膜を行った。

【０１２３】正珪酸四エチルの代わりにＯＭＣＴＳ（Ｏ
ｃｔａｍｅｔｈｙｌｃｙｃｌｏｔｅｔｒａｓｉｌｏｘａ
ｎｅ）やＨＭＤＳ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｄｉｓｉｌｏ
ｘａｎｅ）などの有機シランを用いることも有効であ
る。

【０１２４】基板温度は、２００〜５００℃で、典型的
には３００〜４００℃で成膜する。成膜圧力０．１〜２
Ｔｏｒｒで典型的には０．５〜１Ｔｏｒｒに設定した。
プラズマ電源としては５〜５０ＭＨｚの高周波を用いる
が、典型的には２０ＭＨｚを用いた。プラズマ電源の供
給電力は、０．１〜２Ｗ／ｃｍ² を用いたが、典型的に
は０．３〜０．５Ｗ／ｃｍ² で行った。

【０１２５】正珪酸四エチルと酸素の比率は、正珪酸四
エチル：酸素＝1:５〜２０で典型的には、正珪酸四エチ
ル：酸素＝1:１０で行った。水素の量は、正珪酸四エチ
ル：水素＝１：０．０１〜１の範囲で行ったが、典型的
には、正珪酸四エチル：水素＝１：０．５で行った。ゲ
ート絶縁膜３０５は２５０〜２０００Å成膜したが、典
型的には５００〜１２００Åを成膜した。水素ラジカル
と水素イオンによって、成膜中の炭素は、ＣＨ_Xあるい
はＣＯＨのような形でガス化して、チャンバーの外へ排
気される。

【０１２６】工程終了後に、ゲート絶縁膜３０５中の炭
素の量をＳＩＭＳで測定したところ、水素を添加しない
で成膜をしたゲート絶縁膜３０５としての酸化膜中の、
炭素の深さ方向のプロファイルの中で、最も低い値が１
×１０¹⁹ｃｍ^-3であったのに対して、水素を添加して成
膜したゲート絶縁膜３０５としての酸化膜中の、炭素の
深さ方向のプロファイルの中で、最も低い値が２×１０
¹⁸〜７×１０¹⁸ｃｍ^-3であった。

【０１２７】ゲート絶縁膜３０５の上に、ゲート電極膜
を成膜して、それをパターニングしてゲート電極３０６
を形成し、その後に、ソース・ドレイン３０７を形成す
るための不純物領域を形成して図６（Ｅ）になる。

【０１２８】導電性膜としてＡｌ、ドープドポリシリコ
ン、Ｃｒ、Ｔａ、等を積層したのちに、フォトリソグラ
フィー工程によってレジストをパターニングして、その
ご導電性膜を所望の形にエッチングしてゲート電極３０
６を作製する。本実施例ではポリシリコンを減圧ＣＶＤ
法によって成膜した。

【０１２９】その後、Ｐをイオン注入によって５×１０
¹⁵ ｃｍ^-2のドーズ量になるようにスルードープして、
ソース・ドレイン３０７を形成した。注入は、イオン注
入に限らず、プラズマドープによってＰＨ_Xを注入して
もよい。注入したのちに、活性化させるために６００℃
で５時間加熱した。ゲート電極３０６を、ポリシリコン
で形成するためには、ドープドポリシリコンを成膜して
もよいが、ノンドープのポリシリコンを形成したのち
に、ソース・ドレイン３０７を形成するときのイオン注
入あるいはプラズマドープによって、ドープドポリシリ
コンとすることも可能である。

【０１３０】その後、層間絶縁膜３０８を形成し、ゲー
ト電極３０６の取り出し配線電極３０９とソース・ドレ
イン３０７の取り出し配線電極３１０を形成して。トッ
プゲート型ポリシリコン薄膜トランジスタが完成した。
これが図６（Ｆ）になる。層間絶縁膜３０８を成膜する
際に、本発明を利用した。常圧ＣＶＤによって、層間絶
縁膜３０８を成膜する場合も、触媒法によって水素ラジ
カルを発生させてそれを成膜中にも用いることで、やは
り成膜中の炭素を除去することが可能であり、有機シラ
ンを用いた常圧ＣＶＤ法においても本発明は有効であ
る。

【０１３１】常圧ＣＶＤを用いた成膜に対して本発明を
利用する場合は、水素を水素ラジカルにするために触媒
法を用いる。触媒としては、白金、パラジューム、還元
ニッケル、コバルト、チタン、パナジウム、タンタル等
の３ｄ−遷移金属またはアルミニウム、ニッケル、白金
・珪素、白金・塩素、白金・レニウム、ニッケル・モリ
ブデン、コバルト・モリブデン、等の金属化合物、又は
上記遷移金属とアルミナ、シリカゲル等の混合または化
合物あるいは、ラネーコバルト、ルテニウム、パラジウ
ム、ニッケル、等あるいはそれらと炭素の混合または化
合物が適当であるが、これを粒状、網状または粉末状態
で使用する。

【０１３２】ただし、低融点で反応性物質の初期吸着速
度を著しく高める物質、および物質内に容易に気化し易
いナトリウムなどのアルカリ金属を含む物質、例えば
銅、タングステン、等は好ましくない。実験によると反
応性物質の分解温度以上では触媒に著しい劣化がみられ
た。

【０１３３】触媒の量、密度に関しては反応性気体との
有効接触面積に関係するものであり、必要に応じて調整
すればよい。水素を加熱した触媒中を通すことで、活性
な水素ラジカルを発生させる。酸素はオゾナイザーを通
すことで、活性なオゾンを発生させる。基板を加熱した
常圧ＣＶＤ装置において、正珪酸四エチルの入ったタン
クを窒素等のキャリアガスでバブリングして、オゾナイ
ザーを通して酸素を導入し、触媒を通して水素を導入す
る。ガスは拡散機構を有するガスノズルから、全て混合
して基板上に供給される。Ｎ₂ キャリアガスの０．１〜
２倍程度の水素を導入すると効果が大きく、正珪酸四エ
チルを加熱して直接ガス化した場合は、その１〜５倍程
度が効果が大きい。

【０１３４】本実施例では、Ｎｉを用いて、触媒温度５
００℃にて水素から水素ラジカルを発生させた。水素の
量は、Ｎ₂ キャリアガスの０．３〜０．８倍とした。基
板温度３５０℃で７０００〜１５０００Åを成膜した。
典型的には９０００〜１２０００Åで成膜した。層間絶
縁膜３０８を成膜後、水素化処理を行った。

【０１３５】水素化は、熱水素化あるいはプラズマ水素
化を行った。本実施例では、熱水素化を行った。条件は
基板温度２５０〜４００℃、水素１００％の常圧にて、
１〜５時間行った。

【０１３６】本実施例では、下地膜３０２、ゲート絶縁
膜３０５、層間絶縁膜３０８をすべて有機シランを用い
た酸化膜を形成して、その全ての成膜に対して本発明を
用いたが、下地膜３０２のみに本発明を適用しても、ゲ
ート絶縁膜３０５のみに適用しても、また層間絶縁膜３
０８のみ適用してもよい。それは、本発明は、有機シラ
ン系に対して成膜中の炭素を除去するものであるので、
有機シランを用いない成膜に本発明を利用しなくてもよ
い。それ以外にも、炭素の量を減少させる以外に他の膜
特性を重視するために、本発明を利用しなくともよい。

【０１３７】従って、下地膜３０２と層間絶縁膜３０８
に対しては、本発明を利用した酸化膜を成膜し、ゲート
絶縁膜３０５は、熱酸化膜やシランと酸素を用いたもの
を利用してもよい。それ以外にも組み合わせは色々と考
えられる。また、ゲート絶縁膜３０５の成膜前に、本発
明を用いたが、これは、どの様なゲート絶縁膜であって
も有効な方法であり、色々な組み合わせの中でも、でき
るだけ、用いる方がよい。

【０１３８】本発明を利用して、完成したＴＦＴは、チ
ャネル長８μｍチャネル幅１００μｍでありその特性
は、移動度がＮチャネル型で１５３ｃｍ² ／Ｖｓｅｃ、
Ｐチャネル型で１１９ｃｍ² ／Ｖｓｅｃと大きく、ま
た、キンク効果は全く観測されなかった。耐湿性に関し
ても、１５０℃ ６０％ＲＨに１２時間放置した後
に、特性の変化は見られなかった。本来このＴＦＴの上
にＳｉＮ_Xの保護膜があればさらに耐湿性は向上する。
炭素が下地膜３０２、ゲート絶縁膜３０５、層間絶縁膜
３０８のすべてで、本発明を利用しない場合に比較して
大幅に少ないために、ＴＦＴ特性の向上ならびに、信頼
性の向上が可能となった。

【０１３９】〔実施例４〕図６で示した活性層３０３を
結晶化することに対して、本出願人による特開平７─７
４３６６（特願平６─１３１４１６）に記載されてい
る、横方向への結晶成長を用いた活性層３０３を利用し
た。珪化ニッケル膜（ＮｉＳｉ_X、０．４≦Ｘ≦２．
５）を下地膜３０１上に、選択的に成膜し、そこから結
晶化が横に成長していくことを利用したものである。

【０１４０】この方法をもちいることで結晶粒は大きく
横に成長し、また、本発明を利用することで、ゲート絶
縁膜３０５とアイランド３０４の間の界面から、炭素の
一重結合のような、不純物が除去されている。結果的
に、ＴＦＴ特性として、チャネル長８μｍチャネル幅１
００μｍでありその特性は、移動度がＮチャネル型で１
７０ｃｍ² ／Ｖｓｅｃ、Ｐチャネル型で１３０ｃｍ² ／
Ｖｓｅｃと大きく、また、キンク効果は全く観測されな
かった。耐湿性に関しても、１５０℃ ６０％ＲＨに
１２時間放置した後に、特性の変化は見られなかった。

【０１４１】〔実施例５〕図７に本発明を用いた、別の
実施例を示す。ガラス基板４０１の上に下地膜４０２を
成膜する工程を図７（Ａ）に示してあるが、ガラス基板
４０１は、ホウケイ酸ガラス、石英などの可視光に対し
て透光性の大きいものを用いる。本実施例では、コーニ
ング社のコーニング７０５９ガラスを用いた。

【０１４２】下地膜４０２の成膜で、平行平板プラズマ
ＣＶＤ装置を用いて正珪酸四エチル（ＴＥＯＳとも呼
ぶ）と酸素と水素を用いて、成膜を行った。基板温度２
００〜５００℃で、典型的には４００℃に加熱して、成
膜圧力０．１〜２Ｔｏｒｒで典型的には１Ｔｏｒｒに設
定した。プラズマ電源としては５〜５０ＭＨｚの高周波
を用いるが、典型的には２０ＭＨｚを用いた。プラズマ
電源の供給電力は、０．１〜２Ｗ／ｃｍ² を用いたが、
典型的には０．３Ｗ／ｃｍ² で行った。正珪酸四エチル
と酸素の比率は、正珪酸四エチル：酸素＝1:５〜２０で
典型的には、正珪酸四エチル：酸素＝1:５で行った。下
地膜４０２は５００〜３０００Å成膜したが、典型的に
は２０００Åを成膜した。

【０１４３】基板４０１の上に下地膜４０２が成膜され
たものに、活性層４０３としてアモルファスシリコンを
成膜したものが、図７（Ｂ）である。アモルファスシリ
コンは、厚み５０〜３０００Å程度であり、典型的には
４００〜１０００Åを成膜した。成膜方法としては、プ
ラズマＣＶＤ法、減圧熱ＣＶＤ法、スパッタ法等を用い
た。

【０１４４】本実施例では、プラズマＣＶＤ法にて、シ
ランを分解させて、基板温度２００〜４００℃で、典型
的には２５０〜３５０℃で成膜した。その後、アモルフ
ァスシリコンをいわゆる固相成長させて、多結晶化（ポ
リシリコン化）する。固相成長させる前に、アモルファ
スシリコン中の、水素をある程度取り除いておかなけ
ば、固相成長させるときの加熱によって、水素が急激に
アモルファスの中から外にでるためひどい場合は、穴が
あくことがある。そのために、固相成長前に、４００〜
５００℃で０．５〜５時間窒素中での水素出し工程を入
れることは有効である。典型的には４００℃で１〜２時
間、窒素中にて行った。

【０１４５】固相成長を行うと、基板４０１が石英のよ
うに歪み点が高温のもの以外は、熱のサイクルによっ
て、基板が縮むいわゆるシュリンケージの問題が発生す
る。このシュリンケージは、事前に一度高温にして、そ
の後のプロセスをその温度以下で行うことによって、あ
る程度回避することが可能である。つまり、固相成長の
を行うときにこのシュリンケージの対策も同時に行うこ
とになる。

【０１４６】固相成長が終了して、活性層４０３がアモ
ルファスシリコンからポリシリコンに変化するが、活性
層４０３が、ポリシリコンの中に微量のアモルファス成
分をもつよな場合は、活性層４０３に、レーザを照射し
てレーザ結晶化させることも有効である。

【０１４７】また、熱による固相成長をせずに、水素出
し工程の後に、レーザを照射して活性層４０３をアモル
ファスシリコンから、ポリシリコンにかえることも有効
である。例えば、ＫｒＦエキシマレーザを用いて、本
体出口出力５５０〜６５０ｍＪで、基板４０１上で、１
８０〜２３０ｍＪ／ｃｍ² で、照射の繰り返し周波数３
５〜４５ＨＺで、基板４０１を乗せているステージを
２．０〜３．０ｍｍ／秒の速度で移動さればよい。

【０１４８】基板４０１上の、下地膜４０２の上の活性
層４０３がアモルファスシリコンから、ポリシリコンに
した後に、活性層４０３をパターニングしてアイランド
４０４を形成するしたものが図７（Ｃ）である。活性層
４０３のパターニングは、公知のフォトリソグラフィー
をもちてレジストをパターニングして、その後レジスト
をマスクとして、活性層４０３をエッチングしてアイラ
ンド４０４を形成する。エッチングとしては、ウェット
エチング、ドライエッチングなどがあるが、本実施例で
は、ＣＦ₄ とＯ₂ を用いた平行平板高周波プラズマ処理
装置を用いた。

【０１４９】アイランド４０４の上を覆う用に、ゲート
絶縁膜４０５を成膜したものが図７（Ｄ）になる。この
アイランド４０４とゲート絶縁膜４０５の界面が、最終
的なＴＦＴの特性に大きな影響を及ぼすために、このゲ
ート絶縁膜４０５自体の成膜に本発明を用いるが、その
成膜まえのアイランド４０４上のクリーニングが非常に
重要になってくる。

【０１５０】アイランド４０４の表面を清浄にするた
め、硫酸：過酸化水素水＝１：１を８０℃に加熱して、
その中に５〜１０分間浸して、炭素汚染物をある程度除
去し、その後塩酸：過酸化水素水＝１：１を８０℃に加
熱して、その中に５〜１０分間浸して、重金属を除去す
る。このような洗浄は、基板４０１等に、影響を与える
場合には、その洗浄を行わない。その後、アイランド４
０４の表面から、炭素の一重結合をすくなくとその一部
において含んでいる、炭素汚染物を除去するために、プ
ラズマ処理装置に基板４０１を配置する。

【０１５１】本実施例では、平行平板型のプラズマＣＶ
Ｄ装置を用い、実施例３と同様に、実施例１の〔方法
１〕の条件に従って、アイランド４０４表面の炭素の一
重結合をすくなくとその一部において含んでいる炭素汚
染物を除去する。

【０１５２】炭素汚染物を除去するための工程の後に、
ゲート絶縁膜４０５を形成する。ゲート絶縁膜４０５
は、正珪酸四エチル（ＴＥＯＳとも呼ぶ）と酸素と水素
を用いて、成膜を行った。基板温度は、２００〜５００
℃で、典型的には３００〜４００℃で成膜する。成膜圧
力０．１〜２Ｔｏｒｒで典型的には０．５〜１Ｔｏｒｒ
に設定した。プラズマ電源としては５〜５０ＭＨｚの高
周波を用いるが、典型的には２０ＭＨｚを用いた。プラ
ズマ電源の供給電力は、０．１〜２Ｗ／ｃｍ² を用いた
が、典型的には０．３〜０．５Ｗ／ｃｍ² で行った。正
珪酸四エチルと酸素の比率は、正珪酸四エチル：酸素＝
1:５〜２０で典型的には、正珪酸四エチル：酸素＝1:１
０で行った。水素の量は、正珪酸四エチル：水素＝１：
０．１〜１０の範囲で行ったが、典型的には、正珪酸四
エチル：水素＝１：５で行った。ゲート絶縁膜４０５は
２５０〜２０００Å成膜したが、典型的には５００〜１
２００Åを成膜した。水素ラジカルと水素イオンによっ
て、成膜中の炭素は、ＣＨ_XあるいはＣＯＨのような形
でガス化して、チャンバーの外へ排気される。工程終了
後に、ゲート絶縁膜４０５中の炭素の量をＳＩＭＳで測
定したところ、水素を添加しないで成膜をしたゲート絶
縁膜４０５としての酸化膜中の、炭素の深さ方向のプロ
ファイルの中で、最も低い値が１×１０¹⁹ｃｍ^-3であっ
たのに対して、水素を添加して成膜したゲート絶縁膜４
０５としての酸化膜中の、炭素の深さ方向のプロファイ
ルの中で、最も低い値が２×１０¹⁸〜７×１０¹⁸ｃｍ^-3
であった。

【０１５３】ゲート絶縁膜４０５を成膜する際に、水素
あるいはＨ₂ Ｏを添加して、成膜しているために、ポリ
シリコンを用いたＴＦＴでは必須工程とされている水素
化をこの工程にて同時に行うこともできる。ゲート絶縁
膜４０５を、正珪酸四エチルと酸素に水素を添加して成
膜した酸化膜は、段差被覆性がよく、炭素含有量が少な
く、かつプラズマ水素化をも成している。この水素化さ
れたポリシリコンから、水素が抜けないようにするため
に、その上に、ＳｉＮ_XあるいはＳｉＯ_XＮ_Yなどの窒
素を含んだ膜を形成して、水素抜けを防ぐことによって
あとの工程での水素化をなくすことが可能である。

【０１５４】ゲート絶縁膜４０５の上に、ゲート電極膜
を成膜して、それをパターニングしてゲート電極４０６
を形成し、その後に、ソース・ドレイン４０７を形成す
るための不純物領域を形成して図７（Ｅ）になる。導
電性膜としてＡｌ、ドープドポリシリコン、Ｃｒ、Ｔ
ａ、等を積層したのちに、フォトリソグラフィー工程に
よってレジストをパターニングして、そのご導電性膜を
所望の形にエッチングしてゲート電極４０６を作製す
る。本実施例ではＡｌをスパッタ法によって成膜した。
その後、Ｐをイオン注入によって５×１０¹⁵ ｃｍ^-2の
ドーズ量になるようにスルードープして、ソース・ドレ
イン４０７を形成した。注入は、イオン注入に限らず、
プラズマドープによってＰＨ_Xを注入してもよい。注入
したのちに、活性化させるために６００℃で５時間加熱
した。ゲート電極４０６を、ポリシリコンで形成するた
めには、ドープドポリシリコンを成膜してもよいが、ノ
ンドープのポリシリコンを形成したのちに、ソース・ド
レイン４０７を形成するときのイオン注入あるいはプラ
ズマドープによって、ドープドポリシリコンとすること
も可能である。

【０１５５】その後に、第１の保護膜として窒化膜４０
８を基板全面に、プラズマＣＶＤ法、あるいはスパッタ
法によって５００〜３０００Å成膜した。そのご層間絶
縁膜４０９を形成し、ゲート電極４０６の取り出し配線
電極４１０とソース・ドレイン４０７の取り出し配線電
極４１１を形成して。トップゲート型ポリシリコン薄膜
トランジスタが完成した。これが図７（Ｆ）になる。ゲ
ート絶縁膜４０５を本発明を用いた酸化膜とＳｉＮ_Xあ
るいはＳｉＯ_XＮ_Yなどの窒素を含んだ膜の２層で構成
した場合は、この段階での水素化は必要なく、其以外で
は、ここで水素化が必要になる。

【０１５６】本発明を利用して、完成したＴＦＴは、チ
ャネル長８μｍチャネル幅１００μｍでありその特性
は、移動度がＮチャネル型で１４０ｃｍ² ／Ｖｓｅｃ、
Ｐチャネル型で１２３ｃｍ² ／Ｖｓｅｃと大きく、ま
た、キンク効果は全く観測されなかった。耐湿性に関し
ても、１５０℃ ６０％ＲＨに１２時間放置した後
に、特性の変化は見られなかった。本来このＴＦＴの上
にＳｉＮ_Xの保護膜があればさらに耐湿性は向上する。
炭素が下地膜３０２、ゲート絶縁膜３０５、層間絶縁膜
３０８のすべてで、本発明を利用しない場合に比較して
大幅に少ないために、ＴＦＴ特性の向上ならびに、信頼
性の向上が可能となった。

【０１５７】〔実施例６〕図８に本発明を用いた、別の
実施例を示す。ガラス基板５０１のに下地膜５０２を成
膜する工程を図８（Ａ）に示してあるが、ガラス基板５
０１は、ホウケイ酸ガラス、石英などの可視光に対して
透光性の大きいものを用いる。本実施例では、コーニン
グ社のコーニング７０５９ガラスを用いた。

【０１５８】下地膜５０２の成膜で、平行平板プラズマ
ＣＶＤ装置を用いて正珪酸四エチル（ＴＥＯＳとも呼
ぶ）と酸素を用いて、成膜を行った。基板温度２００〜
５００℃で、典型的には４００℃に加熱して、成膜圧力
０．１〜２Ｔｏｒｒで典型的には１Ｔｏｒｒに設定し
た。プラズマ電源としては５〜５０ＭＨｚの高周波を用
いるが、典型的には２０ＭＨｚを用いた。プラズマ電源
の供給電力は、０．１〜２Ｗ／ｃｍ² を用いたが、典型
的には０．３Ｗ／ｃｍ² で行った。正珪酸四エチルと酸
素の比率は、正珪酸四エチル：酸素＝1:５〜２０で典型
的には、正珪酸四エチル：酸素＝1:５で行った。下地膜
５０２は５００〜３０００Å成膜したが、典型的には２
０００Åを成膜した。

【０１５９】基板５０１の上に下地膜５０２が成膜され
たものに、活性層５０３としてアモルファスシリコンを
成膜したものが、図８（Ｂ）である。アモルファスシリ
コンは、厚み５０〜３０００Å程度であり、典型的には
４００〜１０００Åを成膜した。成膜方法としては、プ
ラズマＣＶＤ法、減圧熱ＣＶＤ法、スパッタ法等を用い
た。本実施例では、プラズマＣＶＤ法にて、シランを分
解させて、基板温度２００〜４００℃で、典型的には２
５０〜３５０℃で成膜した。その後、アモルファスシリ
コンをいわゆる固相成長させて、多結晶化（ポリシリコ
ン化）する。固相成長させる前に、アモルファスシリコ
ン中の、水素をある程度取り除いておかなけば、固相成
長させるときの加熱によって、水素が急激にアモルファ
スの中から外にでるためひどい場合は、穴があくことが
ある。そのために、固相成長前に、４００〜５００℃で
０．５〜５時間窒素中での水素出し工程を入れることは
有効である。典型的には４００℃で１〜２時間、窒素中
にて行った。

【０１６０】固相成長を行うと、基板５０１が石英のよ
うに歪み点が高温のもの以外は、熱のサイクルによっ
て、基板が縮むいわゆるシュリンケージの問題が発生す
る。このシュリンケージは、事前に一度高温にして、そ
の後のプロセスをその温度以下で行うことによって、あ
る程度回避することが可能である。つまり、固相成長の
を行うときにこのシュリンケージの対策も同時に行うこ
とになる。

【０１６１】固相成長が終了して、活性層５０３がアモ
ルファスシリコンからポリシリコンに変化するが、活性
層５０３が、ポリシリコンの中に微量のアモルファス成
分をもつような場合は、活性層５０３に、レーザを照射
してレーザ結晶化させることも有効である。

【０１６２】また、熱による固相成長をせずに、水素出
し工程の後に、レーザを照射して活性層５０３をアモル
ファスシリコンから、ポリシリコンにかえることも有効
である。

【０１６３】レーザの条件は、レーザ源としてＡｒＦ、
ＡｒＣｌ、ＫｒＦ、ＫｒＣｌ、ＸｅＦ、ＸｅＣｌなどの
いわゆるエキシマレーザを用いる。照射エネルギーとし
ては、レーザ本体からの出口エネルギーで４００〜１０
００ｍＪで、レーザを光学系にて加工して、基板５０１
表面にて、１５０〜５００ｍＪ／ｃｍ² 程度にして照射
する。エネルギーはレーザの１回当たりのエネルギーで
ある。基板温度は、室温〜３００℃に加熱する。照射の
繰り返し周波数は、２０〜１００Ｈｚ程度であり、レー
ザの基板５０１上での移動速度は１〜５ｍｍ／秒で、ビ
ームをスキャンさせるか、基板５０１を移動するステー
ジに配置してステージを移動させる。

【０１６４】本実施例では、ＫｒＦエキシマレーザを用
いて、本体出口出力５５０〜６５０ｍＪで、基板５０１
上で、１８０〜２３０ｍＪ／ｃｍ² で、照射の繰り返し
周波数３５〜４５ＨＺで、基板５０１を乗せているステ
ージを２．０〜３．０ｍｍ／秒の速度で移動しさせた。

【０１６５】基板５０１上の、下地膜５０２の上の活性
層５０３がアモルファスシリコンから、ポリシリコンに
した後に、活性層５０３をパターニングしてアイランド
５０４を形成するしたものが図７（Ｃ）である。活性層
５０３のパターニングは、公知のフォトリソグラフィー
を用いて、レジストをパターニングして、その後レジス
トをマスクとして、活性層５０３をエッチングしてアイ
ランド５０４を形成する。エッチングとしては、ウェッ
トエチング、ドライエッチングなどがあるが、本実施例
では、ＣＦ₄ とＯ₂ を用いた平行平板高周波プラズマ処
理装置を用いた。

【０１６６】アイランド５０４の上を覆う用に、ゲート
絶縁膜５０５を成膜したものが図８（Ｄ）になる。この
アイランド５０４とゲート絶縁膜５０５の界面が、最終
的なＴＦＴの特性に大きな影響を及ぼすために、このゲ
ート絶縁膜５０５自体の成膜に本発明を用いるが、その
成膜まえのアイランド５０４上のクリーニングが非常に
重要になってくる。

【０１６７】アイランド５０４の表面を清浄にするた
め、硫酸：過酸化水素水＝１：１を８０℃に加熱して、
その中に５〜１０分間浸して、炭素汚染物をある程度除
去し、その後塩酸：過酸化水素水＝１：１を８０℃に加
熱して、その中に５〜１０分間浸して、重金属を除去す
る。このような洗浄は、基板５０１等に、影響を与える
場合には、その洗浄を行わない。その後、アイランド５
０４の表面から、炭素の一重結合をすくなくとその一部
において含んでいる、炭素汚染物を除去するために、プ
ラズマ処理装置に基板５０１を配置する。

【０１６８】本実施例では、平行平板型のプラズマＣＶ
Ｄ装置を用いて、実施例３と同様に実施例１の〔方法
１〕の条件に従って、炭素の一重結合をすくなくとその
一部において含んでいる、炭素汚染物を除去するための
プラズマ処理を行う。

【０１６９】炭素の一重結合をすくなくとその一部にお
いて含んでいる、炭素汚染物を除去するための工程の後
に、ゲート絶縁膜５０５を形成する。ゲート絶縁膜５０
５は、正珪酸四エチル（ＴＥＯＳとも呼ぶ）と酸素と水
素を用いて、成膜を行った。基板温度は、２００〜５０
０℃で、典型的には３００〜４００℃で成膜する。成膜
圧力０．１〜２Ｔｏｒｒで典型的には０．５〜１Ｔｏｒ
ｒに設定した。プラズマ電源としては５〜５０ＭＨｚの
高周波を用いるが、典型的には２０ＭＨｚを用いた。プ
ラズマ電源の供給電力は、０．１〜２Ｗ／ｃｍ² を用い
たが、典型的には０．３〜０．５Ｗ／ｃｍ² で行った。
正珪酸四エチルと酸素の比率は、正珪酸四エチル：酸素
＝1:５〜２０で典型的には、正珪酸四エチル：酸素＝1:
１０で行った。水素の量は、正珪酸四エチル：水素＝
１：０．１〜１０の範囲で行ったが、典型的には、正珪
酸四エチル：水素＝１：５で行った。ゲート絶縁膜４０
５は２５０〜２０００Å成膜したが、典型的には５００
〜１２００Åを成膜した。

【０１７０】水素ラジカルと水素イオンによって、成膜
中の炭素は、ＣＨ_XあるいはＣＯＨのような形でガス化
して、チャンバーの外へ排気される。工程終了後に、ゲ
ート絶縁膜５０５中の炭素の量をＳＩＭＳで測定したと
ころ、水素を添加しないで成膜をしたゲート絶縁膜５０
５としての酸化膜中の、炭素の深さ方向のプロファイル
の中で、最も低い値が１×１０¹⁹ｃｍ^-3であったのに対
して、水素を添加して成膜したゲート絶縁膜５０５とし
ての酸化膜中の、炭素の深さ方向のプロファイルの中
で、最も低い値が２×１０¹⁸〜７×１０¹⁸ｃｍ^-3であっ
た。

【０１７１】ゲート絶縁膜５０５の上に、ゲート電極膜
としてＡｌを成膜して、それをパターニングして、その
後オフセット領域５０９を形成するための陽極酸化膜５
０７をゲート電極５０６に作製し、その後に、ソース・
ドレイン５０８オフセット領域５０９を形成するための
不純物領域を形成して図７（Ｅ）になる。

【０１７２】導電性膜としては、Ａｌは、不純物を混合
したものでもよく、また陽極酸化できるＴａなどでもよ
い。陽極酸化は、シュセキ酸溶液やシュウ酸水溶液をエ
チレングリコールや、アンモニアにて混合したものに、
基板５０１上のゲート電極５０６のＡｌを電極としてと
その対向電極として白金を用いて電流を流すことで基板
５０１上のＡｌに陽極酸化膜５０７が形成される。

【０１７３】その後、Ｐをイオン注入によって５×１０
¹⁵ ｃｍ^-2のドーズ量になるようにスルードープして、
ソース・ドレイン５０８オフセット領域５０９を形成し
た。注入は、イオン注入に限らず、プラズマドープによ
ってＰＨ_Xを注入してもよい。注入したのちに、活性化
させるために６００℃で５時間加熱した。

【０１７４】その後に、層間絶縁膜５１０を形成し、ゲ
ート電極５０６の取り出し配線電極５１１とソース・ド
レイン５０８の取り出し配線電極５１２を形成して。水
素化を熱あるいは、プラズマによって行いトップゲート
型ポリシリコン薄膜トランジスタが完成した。これが図
８（Ｆ）になる。

【０１７５】本発明を利用して、完成したＴＦＴは、チ
ャネル長８μｍチャネル幅１００μｍでありその特性
は、移動度がＮチャネル型で１４０ｃｍ² ／Ｖｓｅｃ、
Ｐチャネル型で１２３ｃｍ² ／Ｖｓｅｃと大きく、ま
た、キンク効果は全く観測されなかった。耐湿性に関し
ても、１５０℃ ６０％ＲＨに１２時間放置した後
に、特性の変化は見られなかった。本来このＴＦＴの上
にＳｉＮ_Xの保護膜があればさらに耐湿性は向上する。

【０１７６】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明は、半
導体装置製造方法における、炭素汚染物除去に関し、ス
パッタ損傷の影響を殆ど受けずに炭素の一重結合をも含
む全ての炭素汚染による基板表面の汚染を除去すること
で、半導体界面が特に重要になる、ＭＯＳ型、ＭＩＳ型
構造の半導体装置の特性ならびに信頼性の向上に大きな
効果がある。

【０１７７】特に、有機シラン系ソースを用いた酸化膜
中の炭素不純物も除去し、薄膜半導体装置のゲート絶縁
膜等を良好にすることができるため、特性の向上と信頼
性の向上に大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による、基板表面のＸＰＳによる炭素
不純物の除去程度をしめすグラフ。

【図２】従来の技術による、基板表面のＸＰＳによる
炭素不純物の除去程度をしめすグラフ。

【図３】実施例におけるトランジスタの形成過程の断
面を示す図。

【図４】ＴＦＴの信頼性試験前後のＶ_G─Ｉ_D測定結
果を示す図。

【図５】メモリトランジスタの基本的な断面構造を示
す図。

【図６】実施例における薄膜半導体装置の形成過程の
断面を示す図。

【図７】実施例における薄膜半導体装置の形成過程の
断面を示す図。

【図８】実施例における薄膜半導体装置の形成過程の
断面を示す図。

【符号の簡単な説明】

３１ガラス基板３２下地膜３３アイランド３４ゲート絶縁膜３５ソース・ドレイン３６チャネル３７ゲート電極３８層間絶縁膜３９ゲート電極の取り出し配線電極４０ソース・ドレインの取り出し電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】積層形成を行う半導体装置製造方法におい
て、積層形成をする前に、活性化した水素によって、被積層
形成面上の少なくともその一部において炭素の一重結合
を含む汚染物を減少させ、その後前記被積層形成面上に
前記積層形成を行うことを特徴とする半導体装置作製方
法。
【請求項２】積層形成を行う半導体装置作製方法におい
て、積層形成をする前に、活性化した酸素を被積層形成面上
に触れさせる工程を有し、その工程の後で積層形成する前に、活性化した水素によ
って、被積層形成面上の少なくともその一部において炭
素の一重結合を含む汚染物を減少させ、その後、前記被積層形成面上に前記積層形成を行うこと
を特徴とする半導体装置作製方法。
【請求項３】積層形成を行う半導体装置作製方法におい
て、積層形成をする前に、活性化した水素によって、被積層
形成面上の少なくともその一部において炭素の一重結合
または二重結合を含む汚染物を減少させ、その工程の後で、積層形成する前に、活性化した酸素を
被積層形成面上に触れさせる工程を有し、その後前記被積層形成面上に前記積層形成を行うことを
特徴とする半導体装置作製方法。
【請求項４】積層形成を行う半導体装置作製方法におい
て、積層形成をする前に、活性化した水素と活性化した酸素
の混合によって被積層形成面上の少なくともその一部に
おいて炭素の一重結合または二重結合を含む汚染物を減
少させ、その後、前記被積層形成面上に非炭化膜を積層形成する
ことを特徴とする半導体装置作製方法。
【請求項５】請求項１において、活性化した水素の発生
を、プラズマ法あるいは触媒法によって行うことを特徴
とする半導体装置作製方法。
【請求項６】請求項２〜４のいずれかにおいて、活性化
した水素の発生を、プラズマ法あるいは触媒法によって
行い、活性化した酸素の発生を、プラズマ法あるいは紫
外線照射法によって行うことを特徴とする半導体装置作
製方法。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかにおいて、活性化
した水素が、水素ラジカルまたは水素ラジカルと水素イ
オンの混合であることを特徴とする半導体装置作製方
法。
【請求項８】請求項２〜４のいずれか、または請求項６
において、活性化した酸素が、酸素ラジカル、オゾン、
酸素ラジカルと酸素イオンの混合、酸素ラジカルとオゾ
ンと酸素イオンの混合のいずれかであることを特徴とす
る半導体装置作製方法。
【請求項９】絶縁基板上に、下地膜、半導体層、ゲート
絶縁膜、ゲート電極があり、半導体層には、ソース・ド
レイン領域をもつ薄膜半導体装置の作製方法において、
前記ゲート絶縁膜を成膜する前に、被膜形成面上を、活
性水素によって炭素汚染物を減少させることを特徴とす
る薄膜半導体装置作製方法。
【請求項１０】絶縁基板上に、下地膜、半導体層、ゲー
ト絶縁膜、ゲート電極があり、半導体層には、ソース・
ドレイン領域をもつ薄膜半導体装置の作製方法におい
て、前記ゲート絶縁膜を成膜する前に、被膜形成面上
を、活性酸素に触れさせる工程を有し、その工程の後で
活性水素によって被膜形成面上の炭素汚染物を減少させ
ることを特徴とする薄膜半導体装置作製方法。
【請求項１１】絶縁基板上に、下地膜、半導体層、ゲー
ト絶縁膜、ゲート電極があり、半導体層には、ソース・
ドレイン領域をもつ薄膜半導体装置の作製方法におい
て、前記ゲート絶縁膜を成膜する前に、被膜形成面上
を、活性水素によって炭素汚染物を減少させ、その工程
の後で活性化した酸素に被膜形成面を触れさせることを
特徴とする薄膜半導体装置作製方法。
【請求項１２】絶縁基板上に、下地膜、半導体層、ゲー
ト絶縁膜、ゲート電極があり、半導体層には、ソース・
ドレイン領域をもつ薄膜半導体装置の作製方法におい
て、前記ゲート絶縁膜を成膜する前に、被膜形成面上
を、活性水素と活性酸素の混合によって炭素汚染物を減
少させることを特徴とする薄膜半導体装置作製方法。
【請求項１３】絶縁基板上に、下地膜、半導体層、ゲー
ト絶縁膜、ゲート電極があり、半導体層には、ソース・
ドレイン領域をもつ薄膜半導体装置の作製方法におい
て、前記ゲート絶縁膜の成膜工程において、少なくとも
有機シラン系ソースと活性酸素と活性水素を用いて炭素
不純物の少ない前記ゲート絶縁膜を形成することを特徴
とする薄膜半導体装置作製方法。
【請求項１４】請求項９から１３において、活性水素を
プラズマ法あるいは、触媒法によっておこなうことを特
徴とした薄膜半導体装置作製方法。
【請求項１５】請求項９から１２において、活性水素お
よび／または活性酸素によってゲート絶縁膜被膜形成面
の炭素汚染物を減少させた後に、前記ゲート絶縁膜被膜
形成面を大気に触れさせることなく、ゲート絶縁膜を形
成することを特徴とする薄膜半導体装置作製方法。
【請求項１６】請求項１３において、ＳＩＭＳによる深
さ方向の炭素のプロファイルの最低値が７×１０¹⁸ｃｍ
^-3以下であるゲート絶縁膜を形成することを特徴とする
薄膜半導体装置作製方法。
【請求項１７】請求項９〜１６において、半導体層を横
方向に結晶化させたことを特徴とする薄膜半導体装置作
製方法。
【請求項１８】請求項９〜１６において、ゲート電極が
ポリシリコンであることを特徴とする薄膜半導体装置作
製方法。
【請求項１９】請求項９〜１６において、ゲート電極に
陽極酸化膜を形成し、半導体層にオフセット領域をもつ
ことを特徴とする薄膜半導体装置作製方法。
【請求項２０】請求項９〜１６において、ゲート絶縁膜
の上に窒化膜を形成したことを特徴とする薄膜半導体装
置作製方法。