特許 6232219 多層保護膜の形成方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6232219

(24)【登録日】2017年10月27日

(45)【発行日】2017年11月15日

(54)【発明の名称】多層保護膜の形成方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/316 20060101AFI20171106BHJP

   H01L 29/786 20060101ALI20171106BHJP

   H01L 21/336 20060101ALI20171106BHJP

   H01L 21/318 20060101ALI20171106BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/316 M

   H01L29/78 618B

   H01L29/78 619A

   H01L29/78 626C

   H01L29/78 617V

   H01L29/78 617U

   H01L21/318 B

   H01L21/316 X

【請求項の数】7

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-136309(P2013-136309)

(22)【出願日】2013年6月28日

(65)【公開番号】特開2015-12131(P2015-12131A)

(43)【公開日】2015年1月19日

【審査請求日】2016年4月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100125254

【弁理士】

【氏名又は名称】別役 重尚

(74)【代理人】

【識別番号】100118278

【弁理士】

【氏名又は名称】村松 聡

(72)【発明者】

【氏名】高藤 哲也

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 幸夫

【審査官】 河合 俊英

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０３３９１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１１４２５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１１９３５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１５１２７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３６８０８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２４４２６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３１６

Ｈ０１Ｌ ２１／３１８

Ｈ０１Ｌ ２１／３３６

Ｈ０１Ｌ ２９／７８６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

酸化物半導体に接触するとともに、少なくとも窒化珪素膜及び酸化珪素膜を含む多層保護膜の形成方法であって、
塩化珪素（ＳｉＣｌ_４）ガス又は弗化珪素（ＳｉＦ_４）ガス及び水素原子を含まない酸素含有ガスを用いてプラズマを生成して前記酸化珪素膜を成膜する酸化珪素膜成膜ステップと、
前記塩化珪素ガス又は前記弗化珪素ガス及び水素原子を含まない窒素含有ガスを用いてプラズマを生成して前記窒化珪素膜を成膜する窒化珪素膜成膜ステップとを有し、
前記酸化珪素膜成膜ステップから前記窒化珪素膜成膜ステップへ切り替える際、若しくは前記窒化珪素膜成膜ステップから前記酸化珪素膜成膜ステップへ切り替える際、
前記塩化珪素ガス又は前記弗化珪素ガスの供給を継続してプラズマを維持しながら、
前記酸素含有ガスの供給を停止したのち前記窒素含有ガスの供給を開始するか、若しくは前記窒素含有ガスの供給を停止したのち前記酸素含有ガスの供給を開始することを特徴とする多層保護膜の形成方法。

【請求項2】

前記酸化珪素膜成膜ステップを前記窒化珪素膜成膜ステップへ切り替える際、若しくは前記窒化珪素膜成膜ステップを前記酸化珪素膜成膜ステップへ切り替える際、一旦、前記酸化物半導体が形成された基板の温度を低下させることを特徴とする請求項１記載の多層保護膜の形成方法。

【請求項3】

前記水素原子を含まない窒素含有ガスは窒素ガスであることを特徴とする請求項１又は２記載の多層保護膜の形成方法。

【請求項4】

前記水素原子を含まない酸素含有ガスは酸素ガスであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の多層保護膜の形成方法。

【請求項5】

前記酸化物半導体は、インジウム、ガリウム及び亜鉛の酸化物を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の多層保護膜の形成方法。

【請求項6】

前記多層保護膜は、トランジスタ構造におけるアンダーコート層、ゲート保護膜、ストッパ層及びパッシベーション層の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の多層保護膜の形成方法。

【請求項7】

酸化物半導体に接触するとともに、少なくとも窒素及び珪素を含む膜と酸素及び珪素を含む膜とから成る多層保護膜の形成方法であって、
塩化珪素（ＳｉＣｌ_４）ガス又は弗化珪素（ＳｉＦ_４）ガスと、水素原子を含まない酸素含有ガス及び水素原子を含まない窒素含有ガスの少なくとも一方とを用いて、酸化珪素膜、窒化珪素膜及び酸窒化珪素膜のうちの少なくとも２つの膜から成る多層保護膜を形成し、
前記多層保護膜を構成する前記少なくとも２つの膜は、当該２つの膜のうち一方の膜の製膜ステップから他方の膜の製膜ステップに切り替える際、前記塩化珪素ガス又は前記弗化珪素ガスの供給を継続してプラズマを維持しながら、前記酸素含有ガスの供給を停止したのち前記窒素含有ガスの供給を開始するか、若しくは前記窒素含有ガスの供給を停止したのち前記酸素含有ガスの供給を開始する連続した成膜処理を実行することによって成膜されることを特徴とする多層保護膜の形成方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、酸化物半導体を保護する多層保護膜の形成方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ＦＰＤ（Flat Panel Display）には発光素子として液晶素子が用いられるが、薄型のＦＰＤを実現するために液晶素子には薄型トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）が適用される。

【0003】

また、近年、シートディスプレイや次世代薄型テレビションを実現するために有機ＥＬ（Electrouminescence）素子の利用が進んでいる。有機ＥＬ素子は自発光型の発光素子であって、液晶素子と異なり、バックライトを必要としないため、より薄型のディスプレイを実現することができる。

【0004】

有機ＥＬ素子は電流駆動型の素子であり、有機ＥＬ素子に適用されるＴＦＴにおいて高速のスイッチング動作を実現する必要があるが、現在、チャネルの構成材料として主に用いられるアモルファスシリコンの電子移動度はさほど高くないため、アモルファスシリコンは有機ＥＬのためのチャネルの構成材料には適していない。

【0005】

そこで、高い電子移動度が得られる酸化物半導体をチャネルに用いるＴＦＴが提案されている。このようなＴＦＴに用いられる酸化物半導体としては、例えば、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）及び亜鉛（Ｚｎ）の酸化物からなるＩＧＺＯが知られており（例えば、非特許文献１参照。）、ＩＧＺＯはアモルファス状態であっても比較的高い電子移動度（例えば、１０ｃｍ^２／（Ｖ・ｓ）以上）を有するため、ＩＧＺＯ等の酸化物半導体をＴＦＴのチャネルに用いると高速のスイッチング動作を実現することができる。

【0006】

また、ＴＦＴではチャネルを外界のイオンや水分から確実に保護するため、チャネルの保護膜を複数の膜、例えば、窒化珪素（ＳｉＮ）膜及び酸化珪素（ＳｉＯ_２）膜で構成する（例えば、特許文献１参照。）。ところで、例えば、窒化珪素膜をプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）で成膜する場合、珪素源としてシラン（ＳｉＨ_４）を用い、窒素源としてアンモニア（ＮＨ_３）を用いることが多いが、プラズマを用いてシラン及びアンモニアから窒化珪素膜を成膜する際、水素ラジカルや水素イオンが水素原子として窒化珪素膜の欠陥に入り込むことがある。すなわち、保護膜が水素原子を含むことがある。

【0007】

保護膜に含まれた水素原子は酸化物半導体、例えば、ＩＧＺＯから時間の経過とともに酸素原子を脱離させてＩＧＺＯの特性を変化させるため、チャネルの保護膜を成膜した後、該保護膜へ熱処理を加えて水素原子を保護膜から積極的に脱離させる脱水素工程を行う必要がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特許３１４８１８３号

【非特許文献】

【0009】

【非特許文献1】「軽くて薄いシートディスプレイを実現する酸化物半導体ＴＦＴ」, 三浦 健太郎他, 東芝レビューVol. 67 No. 1 (2012)

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかしながら、脱水素工程には時間を要するため、スループットが低下するという問題がある。また、上述したように、脱水素工程では保護膜へ熱処理を加えるが、有機ＥＬ素子をシートディスプレイへ適用する際、シートディスプレイの基板は樹脂で形成されるため、基板が熱で変形、変質するという問題もある。

【0011】

本発明の目的は、脱水素工程を行う必要を無くすことができる多層保護膜の形成方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記目的を達成するために、請求項１記載の多層保護膜の形成方法によれば、酸化物半導体に接触するとともに、少なくとも窒化珪素膜及び酸化珪素膜を含む多層保護膜の形成方法であって、塩化珪素（ＳｉＣｌ_４）ガス又は弗化珪素（ＳｉＦ_４）ガス及び水素原子を含まない酸素含有ガスを用いてプラズマを生成して前記酸化珪素膜を成膜する酸化珪素膜成膜ステップと、前記塩化珪素ガス又は前記弗化珪素ガス及び水素原子を含まない窒素含有ガスを用いてプラズマを生成して前記窒化珪素膜を成膜する窒化珪素膜成膜ステップとを有し、前記酸化珪素膜成膜ステップから前記窒化珪素膜成膜ステップへ切り替える際、若しくは前記窒化珪素膜成膜ステップから前記酸化珪素膜成膜ステップへ切り替える際、
前記塩化珪素ガス又は前記弗化珪素ガスの供給を継続してプラズマを維持しながら、前記酸素含有ガスの供給を停止したのち前記窒素含有ガスの供給を開始するか、若しくは前記窒素含有ガスの供給を停止したのち前記酸素含有ガスの供給を開始することを特徴とする。

【0015】

請求項２記載の多層保護膜の形成方法は、請求項１記載の多層保護膜の形成方法において、前記酸化珪素膜成膜ステップを前記窒化珪素膜成膜ステップへ切り替える際、若しくは前記窒化珪素膜成膜ステップを前記酸化珪素膜成膜ステップへ切り替える際、一旦、前記酸化物半導体が形成された基板の温度を低下させることを特徴とする。

【0019】

請求項３記載の多層保護膜の形成方法は、請求項１又は２記載の多層保護膜の形成方法において、前記水素原子を含まない窒素含有ガスは窒素ガスであることを特徴とする。

【0020】

請求項４記載の多層保護膜の形成方法は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の多層保護膜の形成方法において、前記水素原子を含まない酸素含有ガスは酸素ガスであることを特徴とする。

【0021】

請求項５記載の多層保護膜の形成方法は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の多層保護膜の形成方法において、前記酸化物半導体は、インジウム、ガリウム及び亜鉛の酸化物を含むことを特徴とする。

【0022】

請求項６記載の多層保護膜の形成方法は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の多層保護膜の形成方法において、前記多層保護膜は、トランジスタ構造におけるアンダーコート層、ゲート保護膜、ストッパ層及びパッシベーション層の少なくとも１つであることを特徴とする。

【0023】

上記目的を達成するために、請求項７記載の多層保護膜の形成方法は、酸化物半導体に接触するとともに、少なくとも窒素及び珪素を含む膜と酸素及び珪素を含む膜とから成る多層保護膜の形成方法であって、塩化珪素（ＳｉＣｌ_４）ガス又は弗化珪素（ＳｉＦ_４）ガスと、水素原子を含まない酸素含有ガス及び水素原子を含まない窒素含有ガスの少なくとも一方とを用いて、酸化珪素膜、窒化珪素膜及び酸窒化珪素膜のうちの少なくとも２つの膜から成る多層保護膜を形成し、前記多層保護膜を構成する前記少なくとも２つの膜は、当該２つの膜のうち一方の膜の製膜ステップから他方の膜の製膜ステップに切り替える際、前記塩化珪素ガス又は前記弗化珪素ガスの供給を継続してプラズマを維持しながら、前記酸素含有ガスの供給を停止したのち前記窒素含有ガスの供給を開始するか、若しくは前記窒素含有ガスの供給を停止したのち前記酸素含有ガスの供給を開始する連続した成膜処理を実行することによって成膜されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、酸化珪素膜の成膜に塩化珪素ガス又は弗化珪素ガス及び水素原子を含まない酸素含有ガスを用い、窒化珪素膜の成膜に塩化珪素ガス又は弗化珪素ガス及び水素原子を含まない窒素含有ガスを用いるので、酸化珪素膜や窒化珪素膜の欠陥に水素原子が入り込むことがなく、多層保護膜は水素原子を含まない。その結果、脱水素工程を行う必要を無くすことができる。また、酸化珪素膜の成膜及び窒化珪素膜の成膜を連続して実行するので、多層保護膜に不必要な成分が混入するのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の実施の形態に係る多層保護膜の形成装置としてのプラズマＣＶＤ成膜装置の構成を概略的に示す断面図である。

【図2】本実施の形態に係る多層保護膜の形成方法が適用されて形成されるボトムゲート型のＴＦＴの構成を示す断面図である。

【図3】本実施の形態に係る多層保護膜の形成方法を示すフローチャートである。

【図4】図２におけるゲート保護膜の積層構造を示す拡大断面図である。

【図5】本実施の形態に係る多層保護膜の形成方法が適用されて形成されるボトムゲート型のＴＦＴの変形例の構成を示す断面図である。

【図6】本実施の形態に係る多層保護膜の形成方法が適用されて形成されるトップゲート型のＴＦＴの構成を示す断面図である。

【図7】本実施の形態に係る多層保護膜の形成方法が適用されて形成されるトップゲート型のＴＦＴの変形例の構成を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

【0029】

まず、本発明の実施の形態に係る多層保護膜の形成装置について説明する。

【0030】

図１は、本実施の形態に係る多層保護膜の形成装置としてのプラズマＣＶＤ成膜装置の構成を概略的に示す断面図である。

【0031】

図１において、プラズマＣＶＤ成膜装置１０は、例えば、ＦＰＤやシートディスプレイ用の基板（以下、単に「基板」という。）Ｓを収容する略筐体形状のチャンバ１１と、該チャンバ１１の底部に配置されて基板Ｓを上面に載置する載置台１２と、チャンバ１１の外部においてチャンバ１１の内部の載置台１２と対向するように配置されるＩＣＰアンテナ１３と、チャンバ１１の天井部を構成し、載置台１２及びＩＣＰアンテナ１３の間に介在する窓部材１４とを備える。

【0032】

チャンバ１１は排気装置（図示しない）を有し、該排気装置はチャンバ１１を真空引きしてチャンバ１１の内部を減圧する。チャンバ１１の窓部材１４は誘電体からなり、チャンバ１１の内部と外部とを仕切る。

【0033】

窓部材１４は絶縁部材（図示しない）を介してチャンバ１１の側壁に支持され、窓部材１４とチャンバ１１は直接的に接触せず、電気的に導通しない。また、窓部材１４は少なくとも載置台１２に載置された基板Ｓの全面を覆うことが可能な大きさを有する。なお、窓部材１４は複数の分割片から構成されてもよい。

【0034】

チャンバ１１の側壁には３つのガス導入口１５，１６，１７が設けられ、ガス導入口１５はガス導入管２２を介してチャンバ１１の外部に配置された珪素含有ガス供給部１８に接続され、ガス導入口１６はガス導入管２３を介してチャンバ１１の外部に配置された酸素含有ガス供給部１９及び窒素含有ガス供給部２０に接続され、ガス導入口１７はガス導入管２４を介してチャンバ１１の外部に配置された希ガス供給部２１に接続される。

【0035】

珪素含有ガス供給部１８はガス導入口１５を介してチャンバ１１の内部へ、珪素含有ガス、例えば、塩化珪素（ＳｉＣｌ_４）ガスを供給し、酸素含有ガス供給部１９はガス導入口１６を介してチャンバ１１の内部へ、水素原子を含まない酸素含有ガス、例えば、酸素ガスを供給し、窒素含有ガス供給部２０もガス導入口１６を介してチャンバ１１の内部へ、水素原子を含まない窒素含有ガス、例えば、窒素ガスを供給し、希ガス供給部２１はガス導入口１７を介してチャンバ１１の内部へ、希ガス、例えば、アルゴンガスを供給する。

【0036】

各ガス導入管２２，２３，２４はマスフローコントローラやバルブ（いずれも図示しない）を有し、ガス導入口１５，１６，１７から供給される各ガスの流量を調整する。特に、ガス導入管２３は三方弁（図示しない）を有し、ガス導入口１６から供給されるガスを酸素ガス及び窒素ガスのいずれかに切り替える。

【0037】

ＩＣＰアンテナ１３は窓部材１４の上面に沿って配置される環状の導線からなり、整合器２５を介して高周波電源２６に接続される。高周波電源２６からの高周波電流はＩＣＰアンテナ１３を流れ、該高周波電流はＩＣＰアンテナ１３に窓部材１４を介してチャンバ１１の内部に磁界を発生させる。該磁界は高周波電流に起因して発生しているために時間的に変化するが、時間的に変化する磁界は誘導電界を生成し、該誘導電界によって加速された電子がチャンバ１１内に導入されたガスの分子や原子と衝突して誘導結合プラズマが生じる。

【0038】

プラズマＣＶＤ成膜装置１０では、誘導結合プラズマによってチャンバ１１の内部へ供給された塩化珪素ガス、酸素ガス及びアルゴンガスから陽イオンやラジカルを生成し、ＣＶＤによって基板Ｓ上に酸化珪素膜を成膜するとともに、チャンバ１１の内部へ供給された塩化珪素ガス、窒素ガス及びアルゴンガスから陽イオンやラジカルを生成し、ＣＶＤによって基板Ｓ上に窒化珪素膜を成膜することにより、酸化珪素膜及び窒化珪素膜からなる多層保護膜を形成する。なお、アルゴンガスは、酸化珪素膜や窒化珪素膜を直接構成する材料ガスではないが、酸化珪素膜や窒化珪素膜を直接構成する材料ガスである塩化珪素ガス、酸素ガス及び窒素ガスを適度な濃度に調整し、さらに、誘導結合プラズマを生成するための放電を容易に行えるようにする等、成膜処理において補助的な役割を果たす。

【0039】

また、プラズマＣＶＤ成膜装置１０は、さらにコントローラ２７を備え、該コントローラ２７はプラズマＣＶＤ成膜装置１０の各構成要素の動作を制御する。

【0040】

図２は、本実施の形態に係る多層保護膜の形成方法が適用されて形成されるボトムゲート型のＴＦＴの構成を示す断面図である。

【0041】

図２において、ＴＦＴ２８は、基板Ｓ上に成膜されたアンダーコート層２９と、アンダーコート層２９の上に部分的に形成されたゲート電極３０と、アンダーコート層２９及びゲート電極３０を覆うように形成された多層保護膜からなるゲート保護膜３１と、ゲート保護膜３１の上においてゲート電極３０の直上に配置されるように形成されたチャネル３２と、ゲート保護膜３１の上においてチャネル３２の両脇にそれぞれ形成されたソース電極３３及びドレイン電極３４と、チャネル３２、ソース電極３３及びドレイン電極３４を覆うように形成された多層保護膜からなるパッシベーション層３５とを備える。

【0042】

ＴＦＴ２８では、チャネル３２がＩＧＺＯからなり、ゲート保護膜３１が図中下方から積層された窒化珪素膜３１ａ及び酸化珪素膜３１ｂを有し、パッシベーション層３５が図中下方から積層された酸化珪素膜３５ａ及び窒化珪素膜３５ｂを有する。ゲート保護膜３１では酸化珪素膜３１ｂがチャネル３２に接触し、パッシベーション層３５では酸化珪素膜３５ａがチャネル３２に接触する。

【0043】

ここで、酸化珪素膜３１ｂ、酸化珪素膜３５ａ及びチャネル３２のいずれも酸化物からなり、互いになじみやすいため、酸化珪素膜３１ｂや酸化珪素膜３５ａをチャネル３２に接触させることにより、ゲート保護膜３１、チャネル３２及びパッシベーション層３５の相互剥離を抑制することができる。

【0044】

なお、ゲート保護膜３１やパッシベーション層３５における積層形態は図２に示すものに限られず、例えば、ゲート保護膜３１において図中下方から酸化珪素膜３１ｂ、窒化珪素膜３１ａの順で積層して窒化珪素膜３１ａをチャネル３２に接触させてもよく、パッシベーション層３５において図中下方から窒化珪素膜３５ｂ、酸化珪素膜３５ａの順で積層して窒化珪素膜３５ｂをチャネル３２に接触させてもよい。

【0045】

図３は、本実施の形態に係る多層保護膜の形成方法を示すフローチャートである。

【0046】

図３のフローチャートは、所定のプログラムに従ってコントローラ２７がプラズマＣＶＤ成膜装置１０の各構成要素の動作を制御することによって実行される。

【0047】

まず、アンダーコート層２９が成膜され、且つゲート電極３０が形成された基板ＳをプラズマＣＶＤ成膜装置１０のチャンバ１１の内部へ搬入して載置台１２に載置する。

【0048】

次いで、チャンバ１１の内部を減圧して該内部の真空度が所定値に達した後、各ガス導入口１５，１６，１７からチャンバ１１の内部へ塩化珪素ガス、窒素ガス及びアルゴンガスを供給し、ＩＣＰアンテナ１３によって、チャンバ１１の内部に誘導電界を構成して誘導結合プラズマを生成し、塩化珪素ガス、窒素ガス及びアルゴンガスから陽イオンやラジカルを生じさせることにより、ＣＶＤによって窒化珪素膜３１ａをアンダーコート層２９やゲート電極３０を覆うように成膜する（ステップＳ３１）（窒化珪素膜成膜ステップ）。

【0049】

次いで、塩化珪素ガス及びアルゴンガスの供給、並びに、誘導電界の生成を継続しながら、窒素ガスの供給を停止し、その後、酸素ガスの供給を開始してＣＶＤにより、酸化珪素膜３１ｂを窒化珪素膜３１ａを覆うように成膜する（ステップＳ３２）（酸化珪素膜成膜ステップ）。

【0050】

これにより、窒化珪素膜３１ａ及び酸化珪素膜３１ｂを有するゲート保護膜３１を形成する。処理が窒化珪素膜３１ａの成膜から酸化珪素膜３１ｂの成膜へ切り替わって酸素ガスが供給される際、誘導電界の生成が継続され、窒素ガスも多少存在するため、ＣＶＤにおいて酸素ガス及び窒素ガスから生じた陽イオンやラジカルが両方存在する期間が生じる。その結果、図４に示すように、ゲート保護膜３１において窒化珪素膜３１ａ及び酸化珪素膜３１ｂの間に極薄の酸窒化珪素膜３１ｃが形成されるが、該酸窒化珪素膜３１ｃは酸化珪素膜３１ｂ及び窒化珪素膜３１ａを互いに馴染ませるため、ゲート保護膜３１における窒化珪素膜３１ａ及び酸化珪素膜３１ｂの層分離を抑制することができる。

【0051】

次いで、基板ＳをプラズマＣＶＤ成膜装置１０から搬出して他の成膜装置（図示しない）においてチャネル３２、ソース電極３３及びドレイン電極３４を形成する（ステップＳ３３）。

【0052】

次いで、基板ＳをプラズマＣＶＤ成膜装置１０のチャンバ１１の内部へ再び搬入して載置台１２に載置し、チャンバ１１の内部を減圧して該内部の真空度が所定値に達した後、各ガス導入口１５，１６，１７からチャンバ１１の内部へ塩化珪素ガス、酸素ガス及びアルゴンガスを供給し、チャンバ１１の内部に誘導結合プラズマを生成し、塩化珪素ガス、酸素ガス及びアルゴンガスから陽イオンやラジカルを生じさせることにより、ＣＶＤによって酸化珪素膜３５ａをチャネル３２、ソース電極３３及びドレイン電極３４を覆うように成膜する（ステップＳ３４）（酸化珪素膜成膜ステップ）。

【0053】

次いで、塩化珪素ガス及びアルゴンガスの供給、並びに、誘導電界の生成を継続しながら、酸素ガスの供給を停止し、その後、窒素ガスの供給を開始してＣＶＤにより、窒化珪素膜３５ｂを酸化珪素膜３５ａを覆うように成膜する（ステップＳ３５）（窒化珪素膜成膜ステップ）。

【0054】

これにより、酸化珪素膜３５ａ及び窒化珪素膜３５ｂを有するパッシベーション層３５を形成する。処理が酸化珪素膜３５ａの成膜から窒化珪素膜３５ｂの成膜へ切り替わって窒素ガスが供給される際、誘導電界の生成が継続され、酸素ガスも多少存在するため、このときも、ＣＶＤにおいて酸素ガス及び窒素ガスから生じた陽イオンやラジカルが両方存在する期間が生じる。その結果、パッシベーション層３５において酸化珪素膜３５ａ及び窒化珪素膜３５ｂの間に極薄の酸窒化珪素膜（図示しない）が形成されるため、パッシベーション層３５においても酸化珪素膜３５ａ及び窒化珪素膜３５ｂの層分離を抑制することができる。

【0055】

次いで、パッシベーション層３５の形成後、本方法を終了する。

【0056】

本実施の形態に係る多層保護膜の形成方法によれば、酸化珪素膜３１ｂ，３５ａの成膜に水素原子を含まない塩化珪素ガス及び酸素ガスを用い、窒化珪素膜３１ａ，３５ｂの成膜に水素原子を含まない塩化珪素ガス及び窒素ガスを用いるので、酸化珪素膜３１ｂ，３５ａや窒化珪素膜３１ａ，３５ｂの欠陥に水素原子が入り込むことがなく、ＩＧＺＯからなるチャネル３２に接触するゲート保護膜３１やパッシベーション層３５は水素原子を含まない。その結果、ゲート保護膜３１やパッシベーション層３５の成膜において脱水素工程を行う必要を無くすことができる。

【0057】

また、上述した多層保護膜の形成方法では、基板Ｓをチャンバ１１から搬出すること無く、窒素ガスを酸素ガスへ切り替え、又は酸素ガスを窒素ガスへ切り替えることにより、窒化珪素膜３１ａ及び酸化珪素膜３１ｂの成膜、並びに、酸化珪素膜３５ａ及び窒化珪素膜３５ｂの成膜を連続して実行するので、ゲート保護膜３１やパッシベーション層３５において不必要な成分が混入するのを防止することができるともに、スループットを短縮することができる。

【0058】

さらに、上述した多層保護膜の形成方法では、処理が窒化珪素膜３１ａの成膜から酸化珪素膜３１ｂの成膜へ切り替わる際、及び、処理が酸化珪素膜３５ａの成膜から窒化珪素膜３５ｂの成膜へ切り替わる際、塩化珪素ガス及びアルゴンガスの供給が継続されて珪素含有ガスや希ガスの切り替えが行われないので、スループットをより短縮することができる。

【0059】

上述した多層保護膜の形成方法では、誘導電界の生成が継続されるので、誘導結合プラズマの消滅や再生が行われず、もって、プラズマの消滅や再生に伴うパーティクルの発生を抑制することができる。

【0060】

また、上述した多層保護膜の形成方法では、誘導結合プラズマによって塩化珪素ガス、酸素ガス及び窒素ガスから陽イオンやラジカルを生成し、ＣＶＤによって酸化珪素膜３１ｂ，３５ａ及び窒化珪素膜３１ａ，３５ｂを成膜する。誘導結合プラズマの密度は高く、塩化珪素ガス、酸素ガス及び窒素ガスの陽イオン化やラジカル化が促進されるため、比較的低い温度、例えば、２００℃以下、より好ましくは、１５０℃以下で酸化珪素膜３１ｂ，３５ａ及び窒化珪素膜３１ａ，３５ｂの成膜を行うことができる。その結果、ＴＦＴ２８を有機ＥＬに適用する際、シートディスプレイの基板Ｓが熱で変形、変質するのを抑制することができる。

【0061】

上述した多層保護膜の形成方法では、珪素含有ガスとして塩化珪素ガスを用いたが、珪素含有ガスはこれに限られず、例えば、弗化珪素（ＳｉＦ_４）ガス、臭化珪素（ＳｉＢｒ_４）ガスやヨウ化珪素（ＳｉＩ_４）ガスを用いてもよい。また、酸素含有ガスとして酸素ガスを用いたが、酸素含有ガスはこれに限られず、例えば、オゾンガスを用いてもよい。

【0062】

さらに、窒素含有ガスとして窒素ガスを用いたが、窒素含有ガスはこれに限られず、例えば、一酸化窒素ガス、亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）ガス、三弗化窒素（ＮＦ_３）ガス、三臭化窒素（ＮＢｒ_３）ガス、三塩化窒素（ＮＣｌ_３）ガスを用いてもよい。また、希ガスとしてアルゴンガスを用いたが、希ガスはこれに限られず、例えば、ネオンガス、キセノンガス、クリプトンガスを用いてもよい。

【0063】

なお、誘導結合プラズマ以外のプラズマを用いるプラズマＣＶＤ装置によっても酸化珪素膜３１ｂ，３５ａや窒化珪素膜３１ａ，３５ｂの成膜を行うことは可能であるが、塩化珪素ガス、弗化珪素ガス、臭化珪素ガス又はヨウ化珪素ガスと、窒素ガスとによって成膜処理を行う場合、高密度なプラズマを生成可能な誘導結合プラズマを用いることによってより優れた成膜処理を行うことができる。また、本実施の形態では、窓部材１４に誘電体を用いた誘導結合プラズマＣＶＤ成膜装置を用いたが、複数に分割した分割片から成る金属窓を窓部材として用いた誘導結合プラズマＣＶＤ成膜装置を用いてもよく、その場合、ＩＣＰアンテナ１３の形態は環状に限られず、各分割片を横断する形態であれば、他の形態、例えば、直線であってもよい。

【0064】

上述した多層保護膜の形成方法では、チャネル３２をＩＧＺＯで構成したが、チャネル３２を他の酸化物半導体で構成してもよい。例えば、混入した水素原子によって酸素原子が脱離して特性が変化する酸化物半導体であれば、本発明を適用することにより、ＩＧＺＯでチャネル３２を構成する場合と同様の効果をもたらすことができる。また、上述した多層保護膜の形成方法では、ゲート保護膜３１やパッシベーション層３５が窒化珪素膜及び酸化珪素膜からなる２層構造を有するが、ゲート保護膜３１やパッシベーション層３５等の多層保護膜の構造は２層構造に限られず、全て水素原子を含まない層からなる３層以上の構造であってもよい。

【0065】

さらに、チャネル３２に接触するゲート保護膜３１やパッシベーション層３５はいずれも水素原子を含まないが、ゲート保護膜３１及びパッシベーション層３５の成膜の過程において双方の膜に水素原子が含まれないようにするのが困難であれば、少なくともゲート保護膜３１及びパッシベーション層３５のいずれかが水素原子を含まなければよい。この場合であっても、ＩＧＺＯからの酸素原子の脱離をある程度抑制することができる。

【0066】

また、本実施の形態では、ゲート保護膜３１やパッシベーション層３５を形成する際、酸化珪素膜３１ｂ、３５ａの代わりに酸窒化珪素膜を成膜してもよく、さらに、窒化珪素膜３１ａ、３５ｂの代わりに酸窒化珪素膜を成膜してもよい。

【0067】

また、上述した多層保護膜の形成方法において、処理が窒化珪素膜３１ａの成膜から酸化珪素膜３１ｂの成膜へ切り替わる際、又は、処理が酸化珪素膜３５ａの成膜から窒化珪素膜３５ｂの成膜へ切り替わる際、一旦、基板Ｓの温度を低下させてもよく、若しくは、塩化珪素ガスの供給を停止してもよい。さらには、プラズマの生成及び消滅時におけるパーティクルの発生が極めて少ない環境下であれば、上述した処理の切り替わりの際、一旦、誘導結合プラズマを消滅させてもよい。これにより、窒化珪素膜３１ａの成膜後の成膜反応を酸化珪素膜３１ｂの成膜まで抑制することができ、又は、酸化珪素膜３５ａの成膜後の成膜反応を窒化珪素膜３５ｂの成膜まで抑制することができ、酸化珪素膜３１ｂ，３５ａ及び窒化珪素膜３１ａ，３５ｂの間に酸化珪素膜や窒化珪素膜以外の膜が形成されるのを抑制することができる。

【0068】

以上、本発明について、実施の形態を用いて説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。

【0069】

例えば、上述した多層保護膜の形成方法は、図２のＴＦＴ２８だけでなく、他の構成を有するＴＦＴにおける多層保護膜の形成にも適用することができる。

【0070】

図５は、本実施の形態に係る多層保護膜の形成方法が適用されて形成されるボトムゲート型のＴＦＴの変形例の構成を示す断面図である。

【0071】

図５において、ＴＦＴ３６は、アンダーコート層２９と、ゲート電極３０と、ゲート保護膜３１と、チャネル３２と、ソース電極３３及びドレイン電極３４と、チャネル３２を覆うように形成された多層保護膜からなるエッチングストッパ層３７と、エッチングストッパ層３７、ソース電極３３及びドレイン電極３４を覆うように形成されたパッシベーション層３８とを備える。

【0072】

ＴＦＴ３６では、エッチングストッパ層３７は図中下方から積層された酸化珪素膜３７ａ及び窒化珪素膜３７ｂを有し、エッチングストッパ層３７では酸化珪素膜３７ａがチャネル３２に接触する。これにより、チャネル３２及びエッチングストッパ層３７の相互剥離を抑制することができる。

【0073】

なお、エッチングストッパ層３７において図中下方から窒化珪素膜３７ｂ、酸化珪素膜３７ａの順で積層して窒化珪素膜３７ｂをチャネル３２に接触させてもよい。

【0074】

ＴＦＴ３６では、ゲート保護膜３１の形成に図３のステップＳ３１，Ｓ３２を適用し、エッチングストッパ層３７の形成に図３のステップＳ３４，Ｓ３５と同様の処理を適用する。これにより、酸化珪素膜３１ｂ，３７ａの成膜に水素原子を含まない塩化珪素ガス及び酸素ガスを用い、窒化珪素膜３１ａ，３７ｂの成膜に水素原子を含まない塩化珪素ガス及び窒素ガスを用いることになるので、酸化珪素膜３１ｂ，３７ａや窒化珪素膜３１ａ，３７ｂの欠陥に水素原子が入り込むことがなく、チャネル３２から酸素原子が脱離するのを防止することができる。

【0075】

図６は、本実施の形態に係る多層保護膜の形成方法が適用されて形成されるトップゲート型のＴＦＴの構成を示す断面図である。

【0076】

図６において、ＴＦＴ３８は、基板Ｓ上に成膜された多層保護膜からなるアンダーコート層３９と、アンダーコート層３９の上に部分的に形成されたチャネル４０と、アンダーコート層３９の上においてチャネル４０の両脇にそれぞれ形成されたソース電極４１及びドレイン電極４２と、チャネル４０、ソース電極４１及びドレイン電極４２を覆うように形成された多層保護膜からなるゲート保護膜４３と、ゲート保護膜４３の上においてチャネル４０の直上に配置されるように形成されたゲート電極４４と、ゲート電極４４及びゲート保護膜４３を覆うように形成されたパッシベーション層４５とを備える。

【0077】

ＴＦＴ３８では、チャネル４０がＩＧＺＯからなり、アンダーコート層３９が図中下方から積層された窒化珪素膜３９ａ及び酸化珪素膜３９ｂを有し、ゲート保護膜４３が図中下方から積層された酸化珪素膜４３ａ及び窒化珪素膜４３ｂを有する。アンダーコート層３９では酸化珪素膜３９ｂがチャネル４０に接触し、ゲート保護膜４３では酸化珪素膜４３ａがチャネル４０に接触する。これにより、チャネル４０、アンダーコート層３９及びゲート保護膜４３の相互剥離を抑制することができる。

【0078】

なお、アンダーコート層３９において図中下方から酸化珪素膜３９ｂ、窒化珪素膜３９ａの順で積層して窒化珪素膜３９ａをチャネル４０に接触させてもよく、ゲート保護膜４３において図中下方から窒化珪素膜４３ｂ、酸化珪素膜４３ａの順で積層して窒化珪素膜４３ｂをチャネル４０に接触させてもよい。

【0079】

ＴＦＴ３８では、アンダーコート層３９の形成に図３のステップＳ３１，Ｓ３２と同様の処理を適用し、ゲート保護膜４３の形成に図３のステップＳ３４，Ｓ３５と同様の処理を適用する。これにより、酸化珪素膜３９ｂ，４３ａの成膜に水素原子を含まない塩化珪素ガス及び酸素ガスを用い、窒化珪素膜３９ａ，４３ｂの成膜に水素原子を含まない塩化珪素ガス及び窒素ガスを用いることになるので、酸化珪素膜３９ｂ，４３ａや窒化珪素膜３９ａ，４３ｂの欠陥に水素原子が入り込むことがなく、チャネル４０から酸素原子が脱離するのを防止することができる。

【0080】

図７は、本実施の形態に係る多層保護膜の形成方法が適用されて形成されるトップゲート型のＴＦＴの変形例の構成を示す断面図である。

【0081】

図７において、ＴＦＴ４６は、基板Ｓ上に成膜された多層保護膜からなるアンダーコート層３９と、アンダーコート層３９の上に部分的に形成されたチャネル４０と、チャネル４０に接続されたソース電極４７及びドレイン電極４８と、アンダーコート層３９及びチャネル４０を覆うように形成されたゲート保護膜４３と、ゲート保護膜４３の上においてチャネル４０の上に配置されるように形成されたゲート電極４４と、ゲート電極４４及びゲート保護膜４３を覆うように形成された層間絶縁膜４９と、層間絶縁膜４９、ソース電極４７及びドレイン電極４８を覆うように形成されたパッシベーション層５０とを備える。

【0082】

ＴＦＴ４６でも、ＴＦＴ３８と同様に、アンダーコート層３９では酸化珪素膜３９ｂがチャネル４０に接触し、ゲート保護膜４３では酸化珪素膜４３ａがチャネル４０に接触する。これにより、チャネル４０、アンダーコート層３９及びゲート保護膜４３の相互剥離を抑制することができる。

【0083】

なお、ＴＦＴ３８と同様に、アンダーコート層３９において窒化珪素膜３９ａをチャネル４０に接触させてもよく、ゲート保護膜４３において窒化珪素膜４３ｂをチャネル４０に接触させてもよい。

【0084】

ＴＦＴ４６では、ＴＦＴ３８と同様に、アンダーコート層３９の形成に図３のステップＳ３１，Ｓ３２と同様の処理を適用し、ゲート保護膜４３の形成に図３のステップＳ３４，Ｓ３５と同様の処理を適用する。これにより、酸化珪素膜３９ｂ，４３ａや窒化珪素膜３９ａ，４３ｂの欠陥に水素原子が入り込むことがなく、チャネル４０から酸素原子が脱離するのを防止することができる。

【0085】

また、本発明の目的は、上述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、コンピュータ、例えば、コントローラ２７に供給し、コントローラ２７のＣＰＵが記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。

【0086】

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した実施の形態の機能を実現することになり、プログラムコード及びそのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

【0087】

また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、ＲＡＭ、ＮＶ−ＲＡＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ）等の光ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、他のＲＯＭ等の上記プログラムコードを記憶できるものであればよい。或いは、上記プログラムコードは、インターネット、商用ネットワーク、若しくはローカルエリアネットワーク等に接続される不図示の他のコンピュータやデータベース等からダウンロードすることによりコントローラ２７に供給されてもよい。

【0088】

また、コントローラ２７が読み出したプログラムコードを実行することにより、上記実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、ＣＰＵ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

【0089】

更に、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コントローラ２７に挿入された機能拡張ボードやコントローラ２７に接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

【0090】

上記プログラムコードの形態は、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラムコード、ＯＳに供給されるスクリプトデータ等の形態から成ってもよい。

【符号の説明】

【0091】

Ｓ 基板
１０ プラズマＣＶＤ成膜装置
１３ ＩＣＰアンテナ
１８ 珪素含有ガス供給部
１９ 酸素含有ガス供給部
２０ 窒素含有ガス供給部
２８，３６，３８，４６ ＴＦＴ
３１，４３ ゲート保護膜
３１ａ，３５ｂ，３７ｂ，３９ａ，４３ｂ 窒化珪素膜
３１ｂ，３５ａ，３７ａ，３９ｂ，４３ａ 酸化珪素膜
３１ｃ 酸窒化珪素膜
３２，４０ チャネル
３５ パッシベーション層
３７ エッチングストッパ層
３９ アンダーコート層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】