电子设备及其制造方法和其制造装置的制造方法
电子设备及其制造方法和其制造装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及将氧化物半导体用于沟道的电子设备及其制造方法和其制造装置。
【背景技术】
[0002] 近年来，为了实现液晶显示器的高精细、大型化、高速响应性，需求高迁移率的薄 膜晶体管灯FT :Thin Film Transistor)。另外，为了实现更高亮度且高对比度的显示器、 薄型化的移动终端、柔性显示器，进行了有机化巧lectroluminescence)元件的利用。有机 化元件是利用TFT驱动的电流驱动型的元件，为了发挥充分的发光性能，即使在用于驱动 有机化元件的TFT中，也追求实现高迁移率的元件。但是，一直W来，作为TFT的沟道的构 成材料主要使用的非晶娃的电子迁移率并不高，有机化元件难W实现充分的发光性能。
[0003] 因此，提出了在沟道中使用可W得到高电子迁移率的金属氧化物（氧化物半导 体）的TFT。作为运样的TFT中使用的金属氧化物，已知有氧化物半导体，例如：包含铜 化）、嫁（Ga) W及锋狂η)的氧化物的IGZ0(例如，参照非专利文献1)。IGZ0即使为非晶 态也具有比较高的电子迁移率（例如，10cm 2/(V · S) W上），因此期待在TFT的沟道中使用 IGZ0等金属氧化物。
[0004] 可是，在TFT中，为了确实地保护沟道远离外界的水分、大气等气体等，具备例如 包含氮化娃（SiN)膜等的纯化膜。在利用等离子体CVD法烟lemical Vapor D巧osition) 将包含氮化娃膜的纯化膜成膜的情况下，由于等离子体处理中使用的处理气体，而使氨自 由基、氨离子有时W氨原子的形式被包含于纯化膜。纯化膜中包含的氨原子向沟道扩散，使 IGZ0中的氧原子脱离，从而使IGZ0的特性、例如阔值电压（Vth)变化，因此提出了通过使用 不含氨原子的处理气体的等离子体CVD法来形成纯化膜（例如，参照专利文献1)。 阳(K)日]现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1 :日本特愿2014-049797号说明书
[0008] 非专利文献
[0009] 非专利文献1 :《軽< 了薄シ一 h尹^ス文k ^杏実現子吝酸化物半導 体TFT》（实现轻且薄的显示器的氧化物半导体TFT)，Ξ浦健太郎等，TOSHIBA REVIEW Vol. 67No. 1(2012)
【发明内容】
W10] 发巧要解决的间颗
[0011] 但是，等离子体CVD法中由于瓣射、热等影响，包含IGZ0的沟道中氧原子脱落，在 沟道生成悬键（悬挂键，dangling bond)。由于悬键捕获载体（电子、空穴），因此存在引 起沟道的电子迁移率降低、使TFT的性能、可靠性降低的问题。
[0012] 本发明的目的在于提供防止氧化物半导体性能的降低，并且能够实现可靠性提高 的电子设备及其制造方法和其制造装置。 柳1引 用于解决间颗的方案
[0014] 为了达成上述目的，本发明的电子设备的特征在于，其具备：构成氧化物半导体的 金属氧化物膜、与该金属氧化物膜邻接的第1膜、W及夹持该第1膜且与前述金属氧化物膜 相对的第2膜；前述第1膜和前述第2膜的至少一者由含氣膜形成，前述第1膜和前述金属 氧化物膜的边界的氣原子浓度高于前述金属氧化物膜的前述边界W外部分的氣原子浓度， 至少前述第1膜的前述边界W外部分的氣原子浓度分布具有面向前述边界而减少的浓度 梯度。
[0015] 另外，为了达成上述目的，本发明的电子设备的特征在于，其具备：构成氧化物半 导体的金属氧化物膜、与该金属氧化物膜邻接的含氣膜；前述含氣膜与前述金属氧化物膜 的边界的氣原子浓度高于前述金属氧化物膜的前述边界W外部分的前述氣原子浓度和前 述含氣膜的前述边界W外部分的氣原子浓度，前述含氣膜的氣原子浓度高于前述金属氧化 物膜的前述边界W外部分的氣原子浓度。
[0016] 为了达成上述目的，本发明的电子设备的制造方法的特征在于，其为制造电子设 备的方法，所述电子设备具备：构成氧化物半导体的金属氧化物膜、与该金属氧化物膜邻接 的第1膜、W及夹持该第1膜且与前述金属氧化物膜相对的第2膜，前述第1膜和前述第 2膜的至少一者由含氣膜构成，使氣原子自该含氣膜向前述金属氧化物膜扩散，使前述第1 膜与前述金属氧化物膜的边界的前述氣原子浓度高于前述金属氧化物膜的前述边界W外 部分的前述氣原子浓度。
[0017] 为了达成上述目的，本发明的电子设备的制造方法的特征在于，其为制造电子设 备的方法，所述电子设备具备：构成氧化物半导体的金属氧化物膜、与该金属氧化物膜直接 邻接或夹持其它膜而邻接的含氣膜，通过使用了氣化物的气体、和包含氧原子和氮原子中 的至少任一者的气体的CVD法形成前述含氣膜。
[001引另外，为了达成上述目的，本发明的电子设备的制造装置的特征在于，其具备：构 成氧化物半导体的金属氧化物膜、W及与该金属氧化物膜直接邻接或夹持其它膜而邻接的 含氣膜，通过使用了氣化物的气体、和包含氧原子、氮原子中的至少任一者的气体的CVD法 形成前述含氣膜。
[0019] 发巧的效果
[0020] 根据本发明，第1膜与金属氧化物膜的边界的氣原子浓度高于金属氧化物膜的边 界W外部分的氣原子浓度，至少第1膜的边界W外部分的氣原子浓度分布具有面向边界而 减少的浓度梯度。氧原子自金属氧化物脱落而产生的悬键多存在于第1膜与金属氧化物膜 的边界，但由于在第1膜与金属氧化物膜的边界的氣原子浓度高于金属氧化物膜的边界W 外部分的氣原子浓度，因此在边界存在较多的氣原子，通过较多的氣原子将较多的悬键封 端（terminated)。由此，能够抑制因悬键引起的缺陷的发生，因此能够防止氧化物半导体性 能的降低，并且能够实现可靠性的提高。
[0021] 另外，根据本发明，含氣膜与金属氧化物膜的边界的氣原子浓度高于金属氧化物 膜的边界W外部分的氣原子浓度，含氣膜的氣原子浓度高于金属氧化物膜的前述边界W外 部分的氣原子浓度。氧原子自金属氧化物脱落而产生的悬键多存在于含氣膜和金属氧化物 膜的边界，但由于在含氣膜与金属氧化物膜的边界的氣原子浓度高于金属氧化物膜的边界 W外部分的氣原子浓度，因此在边界存在较多的氣原子，通过较多的氣原子将较多的悬键 封端。由此，能够抑制因悬键引起的缺陷的发生，因此能够防止氧化物半导体性能的降低， 并且能够实现可靠性的提高。
[0022] 进而，根据本发明，与金属氧化物膜直接邻接或夹持其它膜而邻接的含氣膜是通 过使用氣化物的气体、和包含氧原子、氮原子中的至少任一者的气体的CVD法来形成的，因 此含氣膜中确实地包含氣原子。由此，氣原子自含氣膜向金属氧化物膜扩散，金属氧化物膜 中存在的悬键能够被氣原子封端。其结果，能够抑制因悬键引起的缺陷的发生，因此能够防 止氧化物半导体性能的降低，并且能够实现可靠性的提高。
【附图说明】
[0023] 图1为大致地示出作为通常的电子设备的底栅型的氧化物TFT的结构的部分剖面 图。
[0024] 图2为示出相对于被照射的光能的、氧化娃膜TFT和含氣的氮化娃膜TFT的各初 始特性值的变化情况的图，图2的（A)表示S值的变化情况，图2的度）表示阔值电压变化 量的变化情况，图2的（C)表示磁滞电压变化量的变化情况。 阳0巧]图3为示出在氧化娃膜和含氣的氮化娃膜TFT的热处理后实施PBTS(Positive Bias Temperature Inst油ility，正偏压溫度不稳定性）试验时的各特性值的变化情况的 图表，图3的（A)表示氧化娃膜TFT中栅极电压和漏极电流的关系的时间变化，图3的度） 示出含氣的氮化娃膜TFT中栅极电压和漏极电流的关系的时间变化，图3的（C)示出氧化 娃膜TFT中相对于负荷时间的阔值电压变化量的变化程度，图3的（D)示出含氣的氮化娃 膜TFT中相对于负荷时间的阔值电压变化量的变化程度。
[0026] 图4为示出TFT中氣原子自纯化膜向沟道扩散的情况的部分剖面图。
[0027] 图5为具有模仿图4所示TFT结构的分析用样品的剖面图。
[0028] 图6为示出利用SIMS测定图5所示分析用样品的热处理后的氣原子分布的结果 的图。
[00 29] 图7为大致地示出作为本发明的实施方式的电子设备的底栅型的TFT的结构的部 分剖面图。
[0030] 图8为大致地示出作为本发明的实施方式的电子设备的制造装置的等离子体CVD 成膜装置的结构的剖面图。
[0031] 图9为示出图7中TFT的制造方法的一部分的工序图。 阳03引图10为示意地示出利用图9的TFT的制造方法制造的TFT中氣原子分布情况的 图。
[0033] 图11为大致地示出图7的TFT的第1变形例的结构的部分剖面图。
[0034] 图12为大致地示出图7的TFT的第2变形例的结构的部分剖面图。
[0035] 图13为大致地示出图7的TFT的第3变形例的结构的部分剖面图。
[0036] 图14为大致地示出图7的TFT的第4变形例的结构的部分剖面图。
[0037] 图15为大致地示出图7的TFT的第5变形例的结构的部分剖面图。
[0038] 图16为大致地示出图7的TFT的第6变形例的结构的部分剖面图。 阳的9] 附图梳巧说巧 W40] 11基板
[0041] 13、57、63、64 栅极绝缘膜
[0042] 14 沟道
[0043] 15氧化物半导体层
[0044] 21、43、46 TFT
[0045] 22、44、45、47、51、52 蚀刻停止膜
[0046] 23、41、42、59 纯化膜
[0047] 24等离子体CVD成膜装置
【具体实施方式】
[0048] W下，针对本发明的实施方式边参照附图边进行说明。
[0049] 图1为大致地示出作为一般电子设备的底栅型的氧化物薄膜晶体管（TFT)的结构 的部分剖面图。
[0050] 图1中，在基板11上形成的TFT10具备：在基板11上形成的栅电极12 ;覆盖栅电 极12的栅极绝缘膜13 ;形成于栅极绝缘膜13上且包含IGZ0的氧化物半导体层15 ;形成于 氧化物半导体层15的一部分的沟道14 ;覆盖沟道14的蚀刻停止膜17 ;源电极18 ;漏电极 19 ;覆盖蚀刻停止膜17、源电极18、漏电极19的纯化膜20。
[0051] 可是，在本发明之前，发明人等为了确认在使用不含氨原子的纯化膜的情况下对 TFT的初始特性值的影响，对于使用了作为包含大量的氨原子的纯化膜的含氨的氮化娃 (SiN:H)膜、作为包含少量的氨原子的纯化膜的氧化娃（Si化）膜、W及包含的氨原子极少甚 至实质上不含氨原子的含氣的氮化娃（SiN:巧膜的TFT的初始特性值进行测定。需要说明 的是，运些TFT的沟道由IGZ0形成，测定的初始特性值示于W下的表1。 阳05引【表1】
[0053]
[0054] 如表1所示，使用含氨的氮化娃膜的TFT不运作，因此均不能测定初始特性值。可 W认为运是因为，含氨的氮化娃膜中包含的大量的氨原子向沟道扩散，使构成沟道的IGZ0 中的氧原子脱离。另一方面，纯化膜中使用了氧化娃膜的TFT( W下，称为"氧化娃膜TFT") 和纯化膜中使用了含氣的氮化娃膜的TFT( W下，称为"含氣的氮化娃膜TFT")均可W运 作，因此能够测定各初始特性值，例如，就电子迁移率而言，含氣的氮化娃膜TFT比氧化娃 膜TFT更高，就显示出转换（switching)性能的S值而言，含氣的氮化娃膜TFT比氧化娃 膜TFT更小，就磁滞化ysteresis) ( Δ Vh)而言，含氣的氮化娃膜TFT比氧化娃膜TFT更小。 良P，与氧化娃膜TFT的各初始特性值相比，含氣的氮化娃膜TFT的各初始特性值显示良好的 值。另外，就阔值电压变化量（A VJ的绝对值而言，含氣的氮化娃膜TFT比氧化娃膜TFT 小。目P，能够得到与氧化娃膜TFT的可靠性相比含氣的氮化娃膜TFT的可靠性被改善的结 果。 阳化5] 另外，确认相对于分别将光照射至氧化娃膜TFT和含氣的氮化娃膜TFT而使运些 TFT驱动时的光能的TFT的各初始特性值的变化情况，将确认结果示于图2的（A)~图2的 (C)。需要说明的是，图2的（A)~图2的（C)中，将氧化娃膜TFT和含氣的氮化娃膜TFT 分别用"Si〇2"和"SiN:F"表示。
[0056] 当照射的光能发生变化时，关于S值的变化如图2的（A)所示，关于阔值电压变化 量（AVJ如图2的做所示，关于磁滞电压变化量（MAJ)如图2的似所示，关于运 些初始特性值，均确认到在2. 7eV W上的区域与氧化娃膜TFT相比，含氣的氮化娃膜TFT的 特性值的变化小。目P，确认到与氧化娃膜TFT相比，含氣的氮化娃膜TFT的初始特性优异。 另外，IGZ0的带隙为3~3. 2eV，另一方面，含氣的氮化娃膜TFT在3~3. 2eV时其特性值 的变化也小，因此可知成为带隙的因素的深缺陷能级被降低，而且，其结果推测出含氣的氮 化娃膜TFT的可靠性得到改善。
[0057] 进而，在形成氧化娃膜（纯化膜）后对氧化娃膜TFT实施350°C的热处理，在形成 含氣的氮化娃膜（纯化膜）后对含氣的氮化娃膜TFT实施350°C的热处理，然后测定各TFT 的特性值、确认各TFT的可靠性，将其确认结果示于图3的（A)~图3的值）中。
[0058] 图3示出对氧化娃膜和含氣的氮化娃膜TFT实施热处理后（W下，称为"热处理 后"）的PBTS试验结果，图3的（A)示出热处理后的氧化娃膜TFT的栅极电压和漏极电流的 关系的时间变化，图3的度）示出热处理后的含氣的氮化娃膜TFT的栅极电压和漏极电流 的关系的时间变化。各图中，各标记表示各经过时间下的栅极电压和漏极电流的测定值。具 体而言，无标记的实线表示初始状态的测定值，"?"表示经过100秒后的测定值/?"表示 经过1000秒后的测定值，"Δ"表示经过5000秒后的测定值，无标记的虚线表示经过10000 秒后的测定值。图3的（Α)和图3的度）中，随着负荷时间经过，栅极电压和漏极电流的关 系沿各图中的箭头方向移动。根据图3的（Α)和图3的度），可知比起热处理后的氧化娃膜 TFT，热处理后的含氣的氮化娃膜TFT的栅极电压和漏极电流的关系的时间变化少，漏极电 流稳定地流动。
[0059] 图3的似示出热处理后的氧化娃膜TFT的相对于负荷时间的阔值电压变化量的 变化程度，图3的（D)示出热处理后的含氣的氮化娃膜TFT的相对于负荷时间的阔值电压 变化量的变化程度。各图中，各标记表示测定时的溫度，"?"为室溫、"〇"为50°C、"Δ"为 75°C、"□"为100°C。根据图3的似和图3的做可知，比起热处理后的氧化娃膜TFT，热 处理后的含氣的氮化娃膜TFT的相对于负荷时间的阔值电压变化量的变化少、阔值电压稳 定。目P，可W确认，关于可靠性含氣的氮化娃膜TFT比氧化娃膜TFT优异。
[0060] 作为在初始特性、可靠性方面含氣的氮化娃膜TFT比氧化娃膜TFT更优异的理由， 本发明人等着眼于含氣的氮化娃膜TFT的纯化膜中包含的氣原子的存在，推测W下的机 理。
[0061] TFT10中，在构成沟道14的IGZ0膜上，例如，利用等离子体CVD法形成包含氧化 娃的蚀刻停止膜17时，IGZ0膜通过阳离子等而被瓣射、或因热的影响自IGZ0膜放出氧原 子，锋原子等的悬键主要在IGZ0膜的表面附近、即在蚀刻停止膜17与沟道14的边界附近 产生。悬键在TFT的运作时捕捉沟道14内的载体，使TFT10的初始特性、可靠性恶化。
[00创与此相化纯化膜20含有氣原子（图4中表示）时，在形成TFT10后，如图4 所示，纯化膜20中含有的氣原子通过蚀刻停止膜17向沟道14扩散，将在蚀刻停止膜17与 沟道14的边界附近产生的悬键封端。由此，抑制在沟道14内的载体的捕获，改善TFTIO的 初始特性。另外，锋原子与氣原子的键能比锋原子与氧原子的键能高（前者为364kJ/mol、 后者为284kJ/mol)，因此被氣原子封端后的悬键稳定，不会再次放出氣原子而变回悬键。由 此，改善沟道14的可靠性，进而改善TFT10的可靠性。
[0063] 另外，本发明人等制作了具有模仿图4所示的TFT的结构的分析用样品（图5)，为 了使纯化膜20中含有的氣原子积极地向沟道14扩散，在形成纯化膜20由含氣的氮化娃膜 构成的分析用样品之后，对该分析用样品实施热处理， 之后，对分析用样品的氣原子的分布 利用二次离子质谱法（SIMS Secondary Ion Mass Spectrometry)来测定。
[0064] 图6为示出利用SIMS测定图5所示分析用样品的热处理后的氣原子的分布的结 果的图。图6中，实施1小时的热处理的情况下，TFT中的氣原子的分布W虚线所示，实施 了 3小时的热处理的情况下，TFT中的氣原子的分布W实线所示。 W65] 图6中，对于自纯化膜20扩散的氣原子的数目（浓度），自蚀刻停止膜17向沟道 14减少，然而在蚀刻停止膜17和沟道14的边界W-时呈现极值的形式增加。该结果证实 了上述机理，即在蚀刻停止膜17与沟道14的边界附近产生的悬键被氣原子封端，可W确认 上述推测的机理是合理的。
[0066] 另外，热处理的时间越长，自纯化膜20扩散的氣原子的数目也变得越多，如图6所 示，热处理的时间越长，在蚀刻停止膜17与沟道14的边界的氣原子的数目的极值变得越 大，可W认为蚀刻停止膜17和沟道14的边界附近封端悬键的氣原子为自纯化膜20扩散的 氣原子。
[0067] 目P，本发明人等得到了如下见解：通过在存在悬键的沟道的附近设置含氣膜并进 行热处理，由此能够通过自含氣层扩散的氣原子将沟道的悬键封端。本发明是基于上述见 解做出的。
[0068] 接着，针对本实施方式的电子设备进行说明。 W例图7为大致地示出作为本实施方式的电子设备的底栅型的TFT的结构的部分剖面 图。需要说明的是，图7的TFT21的结构与图1的TFT10的结构大致相同，因此W下重点说 明不同点。 阳070] 图7中，TFT21具备：基板11上形成的栅电极12 ;栅极绝缘膜13 ;氧化物半导体 层15 ;氧化物半导体层的一部分上形成的沟道14 (金属氧化物膜）；覆盖包含沟道14的氧 化物半导体层15且使沟道14 W外的氧化物半导体层15部分地露出的蚀刻停止膜22 (第1 膜）；源电极18 ;漏电极19 ;覆盖蚀刻停止膜22、源电极18和漏电极19的纯化膜23 (第2 膜）。TFT21中，栅极绝缘膜13和蚀刻停止膜22由含少量的氨原子的氧化娃膜形成，纯化 膜23由含氣的氮化娃膜形成。需要说明的是，栅极绝缘膜13和蚀刻停止膜22中包含的少 量的氨原子是在制造工序中不可避免地混入的，虽然不会对本发明起到的效果带来较大影 响，但理想的是优选不包含。 阳071] 图8为大致地示出作为本实施方式的电子设备的制造装置的等离子体CVD成膜装 置的结构的剖面图。该等离子体CVD成膜装置在形成TFT21中的纯化膜23时可W适宜地 使用。
[0072] 图8中，等离子体CVD成膜装置24例如具备：容纳形成TFT21的基板11的大致框 体形状的腔室25、配置于该腔室25的底部且在上表面载置基板11的载置台26、在腔室25 的外部与腔室25的内部的载置台26相对配置的ICP (In化ctively Coupled Plasma,电感 禪合等离子体）天线27、构成腔室25的顶部且在载置台26与ICP天线27之间存在的窗构 件28。ICP天线27与窗构件28之间介由间隔物（没有图示）来保证一定的间隙。
[0073] 腔室25具有排气装置（没有图示）且该排气装置将腔室25抽真空而使腔室25 的内部减压。腔室25的窗构件28包含电介质，将腔室25的内部与外部分隔。 阳074] 窗构件28介由绝缘部件（没有图示）被腔室25的侧壁支撑，窗构件28与腔室25 不直接接触、不进行电导通。另外，窗构件28具有至少可W覆盖载置于载置台26上的基板 11的整面的大小。需要说明的是，窗构件28也可W由多个分割片构成。 阳0巧]在腔室25的侧壁设置3个气体导入口 29、30、31，气体导入口 29通过气体导入管 32与配置于腔室25的外部的面化娃气体供给部33相连接，气体导入口 30通过气体导入 管34与配置于腔室25的外部的含氮的气体供给部35相连接，气体导入口 31通过气体导 入管36与配置于腔室25的外部的稀有气体供给部37相连接。
[0076] 面化娃气体供给部33通过气体导入口 29向腔室25的内部供给不含氨原子的面 化娃气体、例如四氣化娃（SiF4)气体；含氮的气体供给部35通过气体导入口 30向腔室25 的内部供给不含氨原子的含氮的气体、例如氮气（N2);稀有气体供给部37通过气体导入口 31向腔室25的内部供给稀有气体、例如氣气。目P，向腔室25的内部供给混合了四氣化娃气 体和氮气且不含氨的处理气体。需要说明的是，处理气体也可W包含除四氣化娃气体、氮气 之外的不含氨的气体。各气体导入管32、34、36具有质量流量控制器、阀（均没有图示）来 调整自气体导入口 29、30、31供给的各气体的流量。
[0077] ICP天线27包含沿窗构件28的上表面而配置的环状导线或导体板，通过匹配器 38与高频率电源39相连接。源自高频率电源39的高频率电流流经ICP天线27,该高频率 电流在ICP天线27中通过窗构件28使腔室25的内部产生磁场。该磁场因高频率电流而 产生，因此随时间（周期地）变化，随时间变化的磁场产生感应电场，由该感应电场加速了 的电子与向腔室25内导入的气体的分子、原子碰撞产生电感禪合等离子体。
[0078] 等离子体CVD成膜装置24中，利用电感禪合等离子体自向腔室25的内部供给的 四氣化娃气体、氮气生成等离子体，利用CVD法形成含氣的氮化娃膜，由此形成纯化膜23。 此时，四氣化娃气体、氮气的任一者均不含氨原子，因此形成纯化膜23的含氣的氮化娃膜 不含源自处理气体的氨原子。
[0079] 需要说明的是，在基板11的输送时吸附于该基板11的微量的水分、排气装置未充 分去除的水分等的除处理气体W外的环境因素的水分存在于腔室25内，因此有时源自该 水分的氨原子W极少的量被包含于形成纯化膜23的含氣的氮化娃膜中。目P，虽然通过使用 不含氨原子的处理气体，能够极力地抑制纯化膜23中包含的氨原子的量（抑制氨原子的存 在），但纯化膜23中依然包含极少量的氨原子。此时，所形成的含氣的氮化娃膜的主要成分 为氮化娃，在氮化娃中四氣化娃气体分解而产生的氣原子分散并含有，即使在运样的情况 下，通过使氣原子浓度比氨原子的浓度更高，也能够实现本发明。另外，本实施方式中，作为 纯化膜23形成时的添加气体、或在纯化膜23形成前后作为其它处理，有时进行例如四氣化 碳气体等的导入，因此有时在腔室25内自等离子体化的四氣化碳气体产生的微量的碳原 子包含于纯化膜23, 一部分构成碳化氮化娃。但是，运样微量的碳化氮化娃并不阻碍本发明 的效果，因此可W说纯化膜23作为整体实质上相当于含氣的氮化娃膜。目P，本实施方式所 述的含氣的氮化娃膜不排除微量地包含运样的含碳等的杂质的含氣的氮化娃膜。关于运样 的含氣的氮化娃膜的思考方式，同样适用于后述的纯化膜相当于含氣的氧化娃膜、含氣的 氮氧化娃膜、其它原材料的情况。
[0080] 四氣化娃气体中的娃素原子和氣原子的键合、氮气中的氮原子之间的键合的键能 高（前者为59化J/mol、后者为94化J/mol)，因此不易等离子体化，但使用ICP天线27产生 的电感禪合等离子体的密度非常高，因此能够由具有键能高的键的四氣化娃气体、氮气生 成等离子体。
[0081] 稀有气体供给部37供给的氣气等稀有气体不是直接构成氮化娃膜的材料气体， 但在CVD法中起到如下辅助作用：将作为直接构成氮化娃膜的材料气体的四氣化娃气体和 氮气调节至适宜的浓度，进而使得用于生成电感禪合等离子体的放电容易地进行。
[0082] 另外，等离子体CVD成膜装置24还具备控制器40,该控制器40控制等离子体CVD 成膜装置24的各构成要素的运作。
[0083] 需要说明的是，面化娃气体供给部33供给的不含氨原子的面化娃气体不限于四 氣化娃气体，也可W为其它面化娃气体，例如氯化娃（SiCl4)，含氮的气体供给部35供给的 含氮的气体不限于氮气，也可W为其它含氮的气体。
[0084] 接着，针对作为本实施方式所述的电子设备的制造方法的TFT21的制造方法进行 说明。 阳0化]图9为示出图7中的TFT的制造方法的一部分的工序图。
[0086] 首先，利用金属（例如，铜（Cu) /钢（Mo)、铁（Ti) /侣（A1) /铁、钢（Mo) / 侣/钢） 的PVD法（物理气相沉积，Physical Vapor D巧osition)进行成膜，利用光致蚀刻剂显影为 规定图案的光刻法、使用了显影的光致蚀刻剂的蚀刻和光致蚀刻剂的剥离，从而在基板11 上形成具有规定宽度的栅电极12。
[0087] 接着，利用CVD法W覆盖栅电极12的方式形成包含氧化娃膜的栅极绝缘膜13,进 而利用PVD法形成构成沟道14的IGZ0膜。之后，利用等离子体CVD法W覆盖IGZ0膜的方 式形成由氧化娃膜形成的蚀刻停止膜22。此时，通过阳离子等的瓣射，自IGZ0膜放出氧原 子，锋原子等的悬键主要产生在蚀刻停止膜22与IGZ0膜（沟道14)的边界附近。
[0088] 进而，部分地去除蚀刻停止膜22,使IGZ0膜部分地露出。
[0089] 接着，利用PVD法形成分别连接于IGZ0膜的露出部分的源电极18、漏电极19 (图9 的（A))，之后，在等离子体CVD成膜装置24中，使用四氣化娃气体、氮气W及氣气，利用CVD 法形成包含含氣的氮化娃膜的纯化膜23 (图9的度)）。
[0090] 接着，对TFT21实施热处理，例如，对基板11历时3小时持续加热至350°C地实施 热处理。此时，对纯化膜23中含有的氣原子赋予热能，氣原子（图中W "F"表示）通过蚀 刻停止膜22向沟道14扩散（图9的（C))。向沟道14扩散的氣原子将该沟道14中存在的 悬键封端。之后，结束本处理。需要说明的是，也有时在形成纯化膜23时向蚀刻停止膜22 导入氣原子，导入至蚀刻停止膜22后的氣原子利用热处理向沟道14扩散，无论在氣原子自 纯化膜23通过蚀刻停止膜22向沟道14扩散的情况下、还是氣原子自蚀刻停止膜22直接 向沟道14扩散的情况下，本发明起到的效果均不改变。
[0091] 图10为示意地示出通过图9的TFT的制造方法制造的TFT中的氣原子分布情况 的图表。通常，图10所示的氣原子分布情况能够利用SIMS确认。
[0092] 如图10所示，氣原子浓度在纯化膜23中面向沟道14缓缓地降低，但基本是一定 的，然而在蚀刻停止膜22中自纯化膜23面向沟道14 W明显降低的方式倾斜，在蚀刻停止 膜22与沟道14的边界（W下，称为"沟道边界"），W-时呈现极值的方式增加，然后在沟 道14的边界W外的部分基本成为一定的。此处，就沟道边界的氣原子浓度而言，氣原子将 该边界附近产生的悬键封端，因此与沟道14中的沟道边界W外的部分相比更高。另外，氣 原子自纯化膜23向沟道14扩散，纯化膜23的氣原子浓度比沟道14的氣原子浓度、尤其是 沟道14中的沟道边界W外的部分的氣原子浓度更高。需要说明的是，本实施方式中"沟道 边界"并不是指不具有厚度的理想的"边界"，是指作为由边界面起具有一定深度范围的厚 度的层的边界。一定深度的范围可W利用例如悬键的数目分布中存在数目急剧地减小的深 度进行定义，根据存在数的临界值的确定方法存在若干差异，但"沟道边界"与"沟道边界W 夕F"的位置的比较中，一定深度的范围被明显地区别开来，因此本实施方式中的"沟道边界" 与"沟道边界W外"所示的位置是不言自明的。
[0093] 根据本实施方式，氣原子自由含氣的氮化娃膜形成的纯化膜23向沟道14扩散，沟 道14中沟道边界的氣原子浓度变得高于沟道边界W外部分的氣原子浓度，因此在沟道边 界存在较多的氣原子，使沟道边界的附近产生的较多的悬键被较多的氣原子封端。由此，可 W抑制沟道14中的电子迁移率的降低，并且防止TFT21的性能的降低、同时实现可靠性的 提局。
[0094] 上述的本实施方式中，纯化膜23通过使用了四氣化娃气体、氮气的CVD法而形成， 因此纯化膜23确实地含有氣原子。由此，通过源自纯化膜23的氣原子，能够确实地封端沟 道14中存在的悬键。
[0095] 另外，上述的本实施方式中，在形成纯化膜23时，CVD法中使用的任一气体（四氣 化娃气体、氮气、氣气）均不含氨原子，因此氨原子不会扩散至沟道14,并且可W防止自沟 道14的氧原子的脱离，能够确实地防止TFT21的性能的降低。
[0096] 上述的本实施方式中，纯化膜23不直接与沟道14邻接，而是介由蚀刻停止膜22 与沟道14相对，此时，蚀刻停止膜22能够抑制自纯化膜23向沟道14的剧烈的氣原子的扩 散、防止氣原子在沟道14的沟道边界不均匀地存在，能够将各悬键均等地封端。另外，每单 位时间通过蚀刻停止膜22的氣原子的数目被限定了，因此例如通过调节热处理的时间，能 够控制通过蚀刻停止膜22的氣原子的数目，能够控制沟道14中的悬键的封端程度。
[0097] W上，针对本发明，使用实施方式进行说明，但本发明不限定于上述的实施方式。
[0098] 例如，上述的TFT21中，纯化膜23由含氣的氮化娃膜构成，然而纯化膜23也可W 由含氣的氧化娃（SiO:巧膜、含氣的氮氧化娃（SiON:巧膜构成。需要说明的是，等离子体 CVD成膜装置24中，在形成前者时，CVD法中使用了四氣化娃气体、氧气（〇2)和一氧化二氮 (N20)气体中的至少一种W及氣气等稀有气体；在形成后者时，CVD法中使用了四氣化娃气 体、氮气、氧气W及一氧化二氮气体中的至少一种W及氣气等稀有气体。需要说明的是，氣 气等稀有气体起到使放电的开始变得容易、调节气体浓度的效果，但为了得到本发明的效 果，并不是必须使用的。
[0099] 上述的TFT21中，氣原子仅自纯化膜23扩散，但蚀刻停止膜22和栅极绝缘膜13 由例如含氣的氧化娃膜、含氣的氮化娃膜构成，氣原子不仅是自纯化膜23,也可W自蚀刻停 止膜22、栅极绝缘膜13向沟道14扩散。
[0100] 上述的TFT21中，沟道14由IGZO构成，但构成沟道14的元素不限定于IGZO,也可 W由例如口Z0、Zn0、IZ0、AZ0等至少含有氧化锋作为构成元素的氧化物半导体、IG0等其它 金属氧化物构成。 阳101] 另外，本发明所适用的TFT的结构不限定于图7的TFT21的结构。例如，如图11 所示，与图7的TFT21相比，省略了蚀刻停止膜22,具备2层的纯化膜41、42代替1层的纯 化膜23的TFT43也可W适用本发明。该情况下，2层的纯化膜41、42的至少一者由含氣的 氮化娃膜、含氣的氧化娃膜、含氣的氮氧化娃构成，自2层的纯化膜41、42的至少一者向沟 道14扩散氣原子。 阳102] 另外，如图12所示，与图7的TFT21相比，省略了纯化膜23，具备2层的蚀刻停止 膜44、45代替1层的蚀刻停止膜22的TFT46也可W适用本发明。该情况下，2层的蚀刻停 止膜44、45中的至少一者由含氣的氮化娃膜、含氣的氧化娃膜、含氣的氮氧化娃构成，氣原 子自2层的蚀刻停止膜44、45的至少一者向沟道14扩散。需要说明的是，就扩散的结果而 言，运些含有氣的膜中的氣原子浓度分布呈现面向IGZ0膜而浓度降低的浓度梯度。
[0103] 进而，如图13所示，本发明也可W适用ΤΡΓ50,其具备：基板11上形成的栅电极 12 ;栅极绝缘膜13 ;包含沟道14的氧化物半导体层15 ;仅覆盖沟道14的蚀刻停止膜47 ;覆 盖蚀刻停止膜47、沟道14、氧化物半导体层15的纯化膜23 ;贯通该纯化膜23且与氧化物 半导体层15相接的源电极48和漏电极49。该情况下，蚀刻停止膜47和纯化膜23中的至 少一者由含氣的氮化娃膜、含氣的氧化娃膜、含氣的氮氧化娃构成，氣原子自蚀刻停止膜47 和纯化膜23的至少一者向沟道14扩散。
[0104] 另外，如图14所示，与图13的TFT50相比，具备2层的蚀刻停止膜51、52代替1 层的蚀刻停止膜47的TFT53也适用本发明。该情况下，2层的蚀刻停止膜51、52的至少一 者由含氣的氮化娃膜、含氣的氧化娃膜、含氣的氮氧化娃构成，氣原子自2层的蚀刻停止膜 51、52的至少一者向沟道14扩散。需要说明的是，就扩散的结果而言，运些含有氣的膜中的 氣原子浓度分布呈现面向IGZ0膜而浓度降低的浓度梯度。 阳1化]进而，如图15所示，本发明也可W适用TFT62,其具备：基板11上直接形成的包含 由IGZ0膜构成的沟道54的氧化物半导体层55 ;覆盖沟道54的栅极绝缘膜57 ;在栅极绝缘 膜57上形成的栅电极58 ;覆盖栅电极58、氧化物半导体层55的纯化膜59 ;贯通该纯化膜 59且与氧化物半导体层 55相接的源电极60和漏电极61。该情况下，栅极绝缘膜57和纯 化膜59中的至少一者由含氣的氮化娃膜、含氣的氧化娃膜、含氣的氮氧化娃构成，氣原子 自栅极绝缘膜57和纯化膜59的至少一者向沟道54扩散。需要说明的是，就扩散的结果而 言，运些含有氣的膜中的氣原子浓度分布呈现面向IGZ0膜而浓度降低的浓度梯度。
[0106] 另外，如图16所示，与图15的TFT62相比，具备2层的栅极绝缘膜63、64代替1 层的栅极绝缘膜57的TFT65也适用本发明。该情况下，2层的栅极绝缘膜63、64中的至少 一者由含氣的氮化娃膜、含氣的氧化娃膜、含氣的氮氧化娃构成，氣原子自2层的栅极绝缘 膜63,64的至少一者向沟道54扩散。需要说明的是，就扩散的结果而言，运些含有氣的膜 中的氣原子浓度分布呈现面向IGZ0膜而浓度降低的浓度梯度。 阳107] 上述的实施方式中，对于在等离子体CVD成膜装置中的窗构件包含电介质的情况 进行了叙述，作为可W适用本发明的电子设备的制造装置，只要是电感禪合等离子体装置 就没有特别限定。例如，就电子设备的制造装置而言，作为窗构件可W使用单一或多个金属 部材（例如，日本特开2012-227427)，作为天线可W使用螺线管线圈，进一步而言，只要是 微波等离子体装置等、能够产生高密度等离子体的装置，就不限定于运些。
[0108] 另外，对于本发明的目的而言，将记录有实现上述实施方式功能的软件程序代码 的存储介质供给于计算机、例如控制器40,并且控制器40的CPU读取存储于存储介质中的 程序代码来实施，由此也可W达成。
[0109] 该情况下，由存储介质读取的程序代码自身实现上述实施方式功能，程序代码及 存储该程序代码的存储介质构成本发明。
[0110] 另外，作为用于供给程序代码的存储介质，例如，RAM、NVRAM、Floppy (注册商标） 盘、硬盘、光磁盘、CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD 值VD-R0M、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW)等光盘、磁 带、非挥发性的记忆卡、其它ROM等的只要是能够存储上述程序代码的即可。或者，上述程 序代码也可W通过由连接至互联网、商用网络、或局域网等的未图示的其它计算机、数据库 等下载而供给于控制器40。 阳111] 另外，也包含下述情况：通过实施控制器40读取的程序代码，不仅实现上述的实 施方式功能，还基于该程序代码的指示，CPU上搭载的0S的pening System,操作系统）等进 行实际处理的一部分或全部，利用该处理实现上述的实施方式功能。
[0112] 进而，也包含下述情况：由存储介质读取的程序代码写入插入控制器40的功能扩 展板、连接于控制器40的功能扩展单元中具备的存储器后，基于该程序代码的指示，该功 能扩展板、功能扩展单元具备的CPU等进行实际处理的一部分或全部，利用该处理实现上 述的实施方式功能。
[0113] 上述程序代码的形态，也可W包含目标代码、利用解释程序而实施的程序代码、供 给于0S的脚本数据等形态。
【主权项】
1. 一种电子设备，其特征在于，其具备：构成氧化物半导体的金属氧化物膜、与该金属 氧化物膜邻接的第1膜、以及夹持该第1膜且与所述金属氧化物膜相对的第2膜； 所述第1膜和所述第2膜的至少一者由含氟膜形成， 所述第1膜与所述金属氧化物膜的边界的氟原子浓度高于所述金属氧化物膜的所述 边界以外部分的氟原子浓度，至少所述第1膜的所述边界以外部分的氟原子浓度分布具有 面向所述边界而减少的浓度梯度。2. 根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述含氟膜的所述氟原子浓度高于 所述金属氧化物膜的所述边界以外部分的所述氟原子浓度。3. 根据权利要求1或2所述的电子设备，其特征在于，所述含氟膜为含氟的氮化硅 SiN:F膜、含氟的氧化硅SiO:F膜以及含氟的氮氧化硅SiON:F膜中的任一种。4. 根据权利要求1~3中任一项所述的电子设备，其特征在于，所述第1膜为蚀刻停止 膜，所述第2膜为钝化膜。5. 根据权利要求1~4中任一项所述的电子设备，其特征在于，所述金属氧化物膜至少 含有氧化锌或IGO作为构成元素。6. -种电子设备，其特征在于，其具备：构成氧化物半导体的金属氧化物膜、和与该金 属氧化物膜邻接的含氟膜； 所述含氟膜与所述金属氧化物膜的边界的氟原子浓度高于所述金属氧化物膜的所述 边界以外部分的所述氟原子浓度和所述含氟膜的所述边界以外部分的氟原子浓度， 所述含氟膜的氟原子浓度高于所述金属氧化物膜的所述边界以外部分的氟原子浓度。7. 根据权利要求6所述的电子设备，其特征在于，所述含氟膜为含氟的氮化硅SiN:F 膜、含氟的氧化硅SiO:F膜以及含氟的氮氧化硅SiON:F膜中的任一种。8. 根据权利要求6或7所述的电子设备，其特征在于，所述含氟膜为钝化膜、蚀刻停止 膜以及栅极绝缘膜中的任一种。9. 根据权利要求6~8中任一项所述的电子设备，其特征在于，所述金属氧化物膜至少 含有氧化锌或IGO作为构成元素。10. -种电子设备的制造方法，其特征在于，所述电子设备具备：构成氧化物半导体的 金属氧化物膜、与该金属氧化物膜邻接的第1膜、以及夹持该第1膜且与所述金属氧化物膜 相对的第2膜， 所述第1膜和所述第2膜的至少一者由含氟膜构成，使氟原子自该含氟膜向所述金属 氧化物膜扩散， 使所述第1膜与所述金属氧化物膜的边界的氟原子浓度高于所述金属氧化物膜的所 述边界以外部分的所述氟原子浓度。11. 一种电子设备的制造方法，其特征在于，所述电子设备具备：构成氧化物半导体的 金属氧化物膜、以及与该金属氧化物膜直接邻接或夹持其它膜而邻接的含氟膜， 通过使用了氟化物的气体、和包含氧原子、氮原子中的至少任一者的气体的化学气相 沉积法形成所述含氟膜。12. 根据权利要求11所述的电子设备的制造方法，其特征在于，所述化学气相沉积法 中使用的任一种气体均不含氢原子。13. 根据权利要求11或12所述的电子设备的制造方法，其特征在于，所述化学气相沉 积法通过使用电感耦合等离子体或微波等离子体的等离子体处理装置来实施。14. 根据权利要求11~13中任一项所述的电子设备的制造方法，其特征在于，所述含 氟膜由含氟的氮化硅SiN:F膜形成，所述化学气相沉积法中使用的气体包含四氟化硅SiF4 气体和氮气N2。15. 根据权利要求11~13中任一项所述的电子设备的制造方法，其特征在于，所述 含氟膜由含氟的氧化硅SiO:F膜形成，所述化学气相沉积法中使用的气体包含四氟化硅气 体、以及氧气〇2和一氧化二氮N20气体中的至少一种气体。16. 根据权利要求11~13中任一项所述的电子设备的制造方法，其特征在于，所述含 氟膜由含氟的氮氧化硅SiON:F膜形成，所述化学气相沉积法中使用的气体包含四氟化硅 气体、氮气、以及氧气和一氧化二氮气体中的至少一种气体。17. -种电子设备的制造装置，其特征在于，所述电子设备具备：构成氧化物半导体的 金属氧化物膜、与该金属氧化物膜直接邻接或夹持其它膜而邻接的含氟膜， 通过使用了氟化物的气体、和包含氧原子和氮原子的至少任一者的气体的化学气相沉 积法形成所述含氟膜。18. 根据权利要求17所述的电子设备的制造装置，其特征在于，所述电子设备的制造 装置通过使用电感耦合等离子体或微波等离子体的等离子体处理装置来实施。
【专利摘要】[课题]提供能够防止性能降低的电子设备及其制造方法和其制造装置。[解决手段]薄膜晶体管(21)具备：由IGZO膜构成的沟道(14)、与该沟道(14)邻接的蚀刻停止膜(22)、夹持该蚀刻停止膜(22)且与沟道(14)相对的钝化膜(23)，钝化膜(23)由含氟的氮化硅膜形成，蚀刻停止膜(22)与沟道(14)的边界的氟原子浓度高于沟道(14)的边界以外部分的氟原子浓度，且蚀刻停止膜(22)的上述边界以外部分的氟原子浓度分布具有面向上述边界而减少的浓度梯度。
【IPC分类】H01L29/786, H01L29/36, H01L21/34
【公开号】CN105489655
【申请号】CN201510633441
【发明人】里吉务, 石田宽, 佐佐木和男, 古田守
【申请人】东京毅力科创株式会社, 高知县公立大学法人
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年9月29日
【技术领域】
[0001] 本发明设及将氧化物半导体用于沟道的电子设备及其制造方法和其制造装置。
【背景技术】
[0002] 近年来，为了实现液晶显示器的高精细、大型化、高速响应性，需求高迁移率的薄 膜晶体管灯FT :Thin Film Transistor)。另外，为了实现更高亮度且高对比度的显示器、 薄型化的移动终端、柔性显示器，进行了有机化巧lectroluminescence)元件的利用。有机 化元件是利用TFT驱动的电流驱动型的元件，为了发挥充分的发光性能，即使在用于驱动 有机化元件的TFT中，也追求实现高迁移率的元件。但是，一直W来，作为TFT的沟道的构 成材料主要使用的非晶娃的电子迁移率并不高，有机化元件难W实现充分的发光性能。
[0003] 因此，提出了在沟道中使用可W得到高电子迁移率的金属氧化物（氧化物半导 体）的TFT。作为运样的TFT中使用的金属氧化物，已知有氧化物半导体，例如：包含铜 化）、嫁（Ga) W及锋狂η)的氧化物的IGZ0(例如，参照非专利文献1)。IGZ0即使为非晶 态也具有比较高的电子迁移率（例如，10cm 2/(V · S) W上），因此期待在TFT的沟道中使用 IGZ0等金属氧化物。
[0004] 可是，在TFT中，为了确实地保护沟道远离外界的水分、大气等气体等，具备例如 包含氮化娃（SiN)膜等的纯化膜。在利用等离子体CVD法烟lemical Vapor D巧osition) 将包含氮化娃膜的纯化膜成膜的情况下，由于等离子体处理中使用的处理气体，而使氨自 由基、氨离子有时W氨原子的形式被包含于纯化膜。纯化膜中包含的氨原子向沟道扩散，使 IGZ0中的氧原子脱离，从而使IGZ0的特性、例如阔值电压（Vth)变化，因此提出了通过使用 不含氨原子的处理气体的等离子体CVD法来形成纯化膜（例如，参照专利文献1)。 阳(K)日]现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1 :日本特愿2014-049797号说明书
[0008] 非专利文献
[0009] 非专利文献1 :《軽< 了薄シ一 h尹^ス文k ^杏実現子吝酸化物半導 体TFT》（实现轻且薄的显示器的氧化物半导体TFT)，Ξ浦健太郎等，TOSHIBA REVIEW Vol. 67No. 1(2012)
【发明内容】
W10] 发巧要解决的间颗
[0011] 但是，等离子体CVD法中由于瓣射、热等影响，包含IGZ0的沟道中氧原子脱落，在 沟道生成悬键（悬挂键，dangling bond)。由于悬键捕获载体（电子、空穴），因此存在引 起沟道的电子迁移率降低、使TFT的性能、可靠性降低的问题。
[0012] 本发明的目的在于提供防止氧化物半导体性能的降低，并且能够实现可靠性提高 的电子设备及其制造方法和其制造装置。 柳1引 用于解决间颗的方案
[0014] 为了达成上述目的，本发明的电子设备的特征在于，其具备：构成氧化物半导体的 金属氧化物膜、与该金属氧化物膜邻接的第1膜、W及夹持该第1膜且与前述金属氧化物膜 相对的第2膜；前述第1膜和前述第2膜的至少一者由含氣膜形成，前述第1膜和前述金属 氧化物膜的边界的氣原子浓度高于前述金属氧化物膜的前述边界W外部分的氣原子浓度， 至少前述第1膜的前述边界W外部分的氣原子浓度分布具有面向前述边界而减少的浓度 梯度。
[0015] 另外，为了达成上述目的，本发明的电子设备的特征在于，其具备：构成氧化物半 导体的金属氧化物膜、与该金属氧化物膜邻接的含氣膜；前述含氣膜与前述金属氧化物膜 的边界的氣原子浓度高于前述金属氧化物膜的前述边界W外部分的前述氣原子浓度和前 述含氣膜的前述边界W外部分的氣原子浓度，前述含氣膜的氣原子浓度高于前述金属氧化 物膜的前述边界W外部分的氣原子浓度。
[0016] 为了达成上述目的，本发明的电子设备的制造方法的特征在于，其为制造电子设 备的方法，所述电子设备具备：构成氧化物半导体的金属氧化物膜、与该金属氧化物膜邻接 的第1膜、W及夹持该第1膜且与前述金属氧化物膜相对的第2膜，前述第1膜和前述第 2膜的至少一者由含氣膜构成，使氣原子自该含氣膜向前述金属氧化物膜扩散，使前述第1 膜与前述金属氧化物膜的边界的前述氣原子浓度高于前述金属氧化物膜的前述边界W外 部分的前述氣原子浓度。
[0017] 为了达成上述目的，本发明的电子设备的制造方法的特征在于，其为制造电子设 备的方法，所述电子设备具备：构成氧化物半导体的金属氧化物膜、与该金属氧化物膜直接 邻接或夹持其它膜而邻接的含氣膜，通过使用了氣化物的气体、和包含氧原子和氮原子中 的至少任一者的气体的CVD法形成前述含氣膜。
[001引另外，为了达成上述目的，本发明的电子设备的制造装置的特征在于，其具备：构 成氧化物半导体的金属氧化物膜、W及与该金属氧化物膜直接邻接或夹持其它膜而邻接的 含氣膜，通过使用了氣化物的气体、和包含氧原子、氮原子中的至少任一者的气体的CVD法 形成前述含氣膜。
[0019] 发巧的效果
[0020] 根据本发明，第1膜与金属氧化物膜的边界的氣原子浓度高于金属氧化物膜的边 界W外部分的氣原子浓度，至少第1膜的边界W外部分的氣原子浓度分布具有面向边界而 减少的浓度梯度。氧原子自金属氧化物脱落而产生的悬键多存在于第1膜与金属氧化物膜 的边界，但由于在第1膜与金属氧化物膜的边界的氣原子浓度高于金属氧化物膜的边界W 外部分的氣原子浓度，因此在边界存在较多的氣原子，通过较多的氣原子将较多的悬键封 端（terminated)。由此，能够抑制因悬键引起的缺陷的发生，因此能够防止氧化物半导体性 能的降低，并且能够实现可靠性的提高。
[0021] 另外，根据本发明，含氣膜与金属氧化物膜的边界的氣原子浓度高于金属氧化物 膜的边界W外部分的氣原子浓度，含氣膜的氣原子浓度高于金属氧化物膜的前述边界W外 部分的氣原子浓度。氧原子自金属氧化物脱落而产生的悬键多存在于含氣膜和金属氧化物 膜的边界，但由于在含氣膜与金属氧化物膜的边界的氣原子浓度高于金属氧化物膜的边界 W外部分的氣原子浓度，因此在边界存在较多的氣原子，通过较多的氣原子将较多的悬键 封端。由此，能够抑制因悬键引起的缺陷的发生，因此能够防止氧化物半导体性能的降低， 并且能够实现可靠性的提高。
[0022] 进而，根据本发明，与金属氧化物膜直接邻接或夹持其它膜而邻接的含氣膜是通 过使用氣化物的气体、和包含氧原子、氮原子中的至少任一者的气体的CVD法来形成的，因 此含氣膜中确实地包含氣原子。由此，氣原子自含氣膜向金属氧化物膜扩散，金属氧化物膜 中存在的悬键能够被氣原子封端。其结果，能够抑制因悬键引起的缺陷的发生，因此能够防 止氧化物半导体性能的降低，并且能够实现可靠性的提高。
【附图说明】
[0023] 图1为大致地示出作为通常的电子设备的底栅型的氧化物TFT的结构的部分剖面 图。
[0024] 图2为示出相对于被照射的光能的、氧化娃膜TFT和含氣的氮化娃膜TFT的各初 始特性值的变化情况的图，图2的（A)表示S值的变化情况，图2的度）表示阔值电压变化 量的变化情况，图2的（C)表示磁滞电压变化量的变化情况。 阳0巧]图3为示出在氧化娃膜和含氣的氮化娃膜TFT的热处理后实施PBTS(Positive Bias Temperature Inst油ility，正偏压溫度不稳定性）试验时的各特性值的变化情况的 图表，图3的（A)表示氧化娃膜TFT中栅极电压和漏极电流的关系的时间变化，图3的度） 示出含氣的氮化娃膜TFT中栅极电压和漏极电流的关系的时间变化，图3的（C)示出氧化 娃膜TFT中相对于负荷时间的阔值电压变化量的变化程度，图3的（D)示出含氣的氮化娃 膜TFT中相对于负荷时间的阔值电压变化量的变化程度。
[0026] 图4为示出TFT中氣原子自纯化膜向沟道扩散的情况的部分剖面图。
[0027] 图5为具有模仿图4所示TFT结构的分析用样品的剖面图。
[0028] 图6为示出利用SIMS测定图5所示分析用样品的热处理后的氣原子分布的结果 的图。
[00 29] 图7为大致地示出作为本发明的实施方式的电子设备的底栅型的TFT的结构的部 分剖面图。
[0030] 图8为大致地示出作为本发明的实施方式的电子设备的制造装置的等离子体CVD 成膜装置的结构的剖面图。
[0031] 图9为示出图7中TFT的制造方法的一部分的工序图。 阳03引图10为示意地示出利用图9的TFT的制造方法制造的TFT中氣原子分布情况的 图。
[0033] 图11为大致地示出图7的TFT的第1变形例的结构的部分剖面图。
[0034] 图12为大致地示出图7的TFT的第2变形例的结构的部分剖面图。
[0035] 图13为大致地示出图7的TFT的第3变形例的结构的部分剖面图。
[0036] 图14为大致地示出图7的TFT的第4变形例的结构的部分剖面图。
[0037] 图15为大致地示出图7的TFT的第5变形例的结构的部分剖面图。
[0038] 图16为大致地示出图7的TFT的第6变形例的结构的部分剖面图。 阳的9] 附图梳巧说巧 W40] 11基板
[0041] 13、57、63、64 栅极绝缘膜
[0042] 14 沟道
[0043] 15氧化物半导体层
[0044] 21、43、46 TFT
[0045] 22、44、45、47、51、52 蚀刻停止膜
[0046] 23、41、42、59 纯化膜
[0047] 24等离子体CVD成膜装置
【具体实施方式】
[0048] W下，针对本发明的实施方式边参照附图边进行说明。
[0049] 图1为大致地示出作为一般电子设备的底栅型的氧化物薄膜晶体管（TFT)的结构 的部分剖面图。
[0050] 图1中，在基板11上形成的TFT10具备：在基板11上形成的栅电极12 ;覆盖栅电 极12的栅极绝缘膜13 ;形成于栅极绝缘膜13上且包含IGZ0的氧化物半导体层15 ;形成于 氧化物半导体层15的一部分的沟道14 ;覆盖沟道14的蚀刻停止膜17 ;源电极18 ;漏电极 19 ;覆盖蚀刻停止膜17、源电极18、漏电极19的纯化膜20。
[0051] 可是，在本发明之前，发明人等为了确认在使用不含氨原子的纯化膜的情况下对 TFT的初始特性值的影响，对于使用了作为包含大量的氨原子的纯化膜的含氨的氮化娃 (SiN:H)膜、作为包含少量的氨原子的纯化膜的氧化娃（Si化）膜、W及包含的氨原子极少甚 至实质上不含氨原子的含氣的氮化娃（SiN:巧膜的TFT的初始特性值进行测定。需要说明 的是，运些TFT的沟道由IGZ0形成，测定的初始特性值示于W下的表1。 阳05引【表1】
[0053]
[0054] 如表1所示，使用含氨的氮化娃膜的TFT不运作，因此均不能测定初始特性值。可 W认为运是因为，含氨的氮化娃膜中包含的大量的氨原子向沟道扩散，使构成沟道的IGZ0 中的氧原子脱离。另一方面，纯化膜中使用了氧化娃膜的TFT( W下，称为"氧化娃膜TFT") 和纯化膜中使用了含氣的氮化娃膜的TFT( W下，称为"含氣的氮化娃膜TFT")均可W运 作，因此能够测定各初始特性值，例如，就电子迁移率而言，含氣的氮化娃膜TFT比氧化娃 膜TFT更高，就显示出转换（switching)性能的S值而言，含氣的氮化娃膜TFT比氧化娃 膜TFT更小，就磁滞化ysteresis) ( Δ Vh)而言，含氣的氮化娃膜TFT比氧化娃膜TFT更小。 良P，与氧化娃膜TFT的各初始特性值相比，含氣的氮化娃膜TFT的各初始特性值显示良好的 值。另外，就阔值电压变化量（A VJ的绝对值而言，含氣的氮化娃膜TFT比氧化娃膜TFT 小。目P，能够得到与氧化娃膜TFT的可靠性相比含氣的氮化娃膜TFT的可靠性被改善的结 果。 阳化5] 另外，确认相对于分别将光照射至氧化娃膜TFT和含氣的氮化娃膜TFT而使运些 TFT驱动时的光能的TFT的各初始特性值的变化情况，将确认结果示于图2的（A)~图2的 (C)。需要说明的是，图2的（A)~图2的（C)中，将氧化娃膜TFT和含氣的氮化娃膜TFT 分别用"Si〇2"和"SiN:F"表示。
[0056] 当照射的光能发生变化时，关于S值的变化如图2的（A)所示，关于阔值电压变化 量（AVJ如图2的做所示，关于磁滞电压变化量（MAJ)如图2的似所示，关于运 些初始特性值，均确认到在2. 7eV W上的区域与氧化娃膜TFT相比，含氣的氮化娃膜TFT的 特性值的变化小。目P，确认到与氧化娃膜TFT相比，含氣的氮化娃膜TFT的初始特性优异。 另外，IGZ0的带隙为3~3. 2eV，另一方面，含氣的氮化娃膜TFT在3~3. 2eV时其特性值 的变化也小，因此可知成为带隙的因素的深缺陷能级被降低，而且，其结果推测出含氣的氮 化娃膜TFT的可靠性得到改善。
[0057] 进而，在形成氧化娃膜（纯化膜）后对氧化娃膜TFT实施350°C的热处理，在形成 含氣的氮化娃膜（纯化膜）后对含氣的氮化娃膜TFT实施350°C的热处理，然后测定各TFT 的特性值、确认各TFT的可靠性，将其确认结果示于图3的（A)~图3的值）中。
[0058] 图3示出对氧化娃膜和含氣的氮化娃膜TFT实施热处理后（W下，称为"热处理 后"）的PBTS试验结果，图3的（A)示出热处理后的氧化娃膜TFT的栅极电压和漏极电流的 关系的时间变化，图3的度）示出热处理后的含氣的氮化娃膜TFT的栅极电压和漏极电流 的关系的时间变化。各图中，各标记表示各经过时间下的栅极电压和漏极电流的测定值。具 体而言，无标记的实线表示初始状态的测定值，"?"表示经过100秒后的测定值/?"表示 经过1000秒后的测定值，"Δ"表示经过5000秒后的测定值，无标记的虚线表示经过10000 秒后的测定值。图3的（Α)和图3的度）中，随着负荷时间经过，栅极电压和漏极电流的关 系沿各图中的箭头方向移动。根据图3的（Α)和图3的度），可知比起热处理后的氧化娃膜 TFT，热处理后的含氣的氮化娃膜TFT的栅极电压和漏极电流的关系的时间变化少，漏极电 流稳定地流动。
[0059] 图3的似示出热处理后的氧化娃膜TFT的相对于负荷时间的阔值电压变化量的 变化程度，图3的（D)示出热处理后的含氣的氮化娃膜TFT的相对于负荷时间的阔值电压 变化量的变化程度。各图中，各标记表示测定时的溫度，"?"为室溫、"〇"为50°C、"Δ"为 75°C、"□"为100°C。根据图3的似和图3的做可知，比起热处理后的氧化娃膜TFT，热 处理后的含氣的氮化娃膜TFT的相对于负荷时间的阔值电压变化量的变化少、阔值电压稳 定。目P，可W确认，关于可靠性含氣的氮化娃膜TFT比氧化娃膜TFT优异。
[0060] 作为在初始特性、可靠性方面含氣的氮化娃膜TFT比氧化娃膜TFT更优异的理由， 本发明人等着眼于含氣的氮化娃膜TFT的纯化膜中包含的氣原子的存在，推测W下的机 理。
[0061] TFT10中，在构成沟道14的IGZ0膜上，例如，利用等离子体CVD法形成包含氧化 娃的蚀刻停止膜17时，IGZ0膜通过阳离子等而被瓣射、或因热的影响自IGZ0膜放出氧原 子，锋原子等的悬键主要在IGZ0膜的表面附近、即在蚀刻停止膜17与沟道14的边界附近 产生。悬键在TFT的运作时捕捉沟道14内的载体，使TFT10的初始特性、可靠性恶化。
[00创与此相化纯化膜20含有氣原子（图4中表示）时，在形成TFT10后，如图4 所示，纯化膜20中含有的氣原子通过蚀刻停止膜17向沟道14扩散，将在蚀刻停止膜17与 沟道14的边界附近产生的悬键封端。由此，抑制在沟道14内的载体的捕获，改善TFTIO的 初始特性。另外，锋原子与氣原子的键能比锋原子与氧原子的键能高（前者为364kJ/mol、 后者为284kJ/mol)，因此被氣原子封端后的悬键稳定，不会再次放出氣原子而变回悬键。由 此，改善沟道14的可靠性，进而改善TFT10的可靠性。
[0063] 另外，本发明人等制作了具有模仿图4所示的TFT的结构的分析用样品（图5)，为 了使纯化膜20中含有的氣原子积极地向沟道14扩散，在形成纯化膜20由含氣的氮化娃膜 构成的分析用样品之后，对该分析用样品实施热处理， 之后，对分析用样品的氣原子的分布 利用二次离子质谱法（SIMS Secondary Ion Mass Spectrometry)来测定。
[0064] 图6为示出利用SIMS测定图5所示分析用样品的热处理后的氣原子的分布的结 果的图。图6中，实施1小时的热处理的情况下，TFT中的氣原子的分布W虚线所示，实施 了 3小时的热处理的情况下，TFT中的氣原子的分布W实线所示。 W65] 图6中，对于自纯化膜20扩散的氣原子的数目（浓度），自蚀刻停止膜17向沟道 14减少，然而在蚀刻停止膜17和沟道14的边界W-时呈现极值的形式增加。该结果证实 了上述机理，即在蚀刻停止膜17与沟道14的边界附近产生的悬键被氣原子封端，可W确认 上述推测的机理是合理的。
[0066] 另外，热处理的时间越长，自纯化膜20扩散的氣原子的数目也变得越多，如图6所 示，热处理的时间越长，在蚀刻停止膜17与沟道14的边界的氣原子的数目的极值变得越 大，可W认为蚀刻停止膜17和沟道14的边界附近封端悬键的氣原子为自纯化膜20扩散的 氣原子。
[0067] 目P，本发明人等得到了如下见解：通过在存在悬键的沟道的附近设置含氣膜并进 行热处理，由此能够通过自含氣层扩散的氣原子将沟道的悬键封端。本发明是基于上述见 解做出的。
[0068] 接着，针对本实施方式的电子设备进行说明。 W例图7为大致地示出作为本实施方式的电子设备的底栅型的TFT的结构的部分剖面 图。需要说明的是，图7的TFT21的结构与图1的TFT10的结构大致相同，因此W下重点说 明不同点。 阳070] 图7中，TFT21具备：基板11上形成的栅电极12 ;栅极绝缘膜13 ;氧化物半导体 层15 ;氧化物半导体层的一部分上形成的沟道14 (金属氧化物膜）；覆盖包含沟道14的氧 化物半导体层15且使沟道14 W外的氧化物半导体层15部分地露出的蚀刻停止膜22 (第1 膜）；源电极18 ;漏电极19 ;覆盖蚀刻停止膜22、源电极18和漏电极19的纯化膜23 (第2 膜）。TFT21中，栅极绝缘膜13和蚀刻停止膜22由含少量的氨原子的氧化娃膜形成，纯化 膜23由含氣的氮化娃膜形成。需要说明的是，栅极绝缘膜13和蚀刻停止膜22中包含的少 量的氨原子是在制造工序中不可避免地混入的，虽然不会对本发明起到的效果带来较大影 响，但理想的是优选不包含。 阳071] 图8为大致地示出作为本实施方式的电子设备的制造装置的等离子体CVD成膜装 置的结构的剖面图。该等离子体CVD成膜装置在形成TFT21中的纯化膜23时可W适宜地 使用。
[0072] 图8中，等离子体CVD成膜装置24例如具备：容纳形成TFT21的基板11的大致框 体形状的腔室25、配置于该腔室25的底部且在上表面载置基板11的载置台26、在腔室25 的外部与腔室25的内部的载置台26相对配置的ICP (In化ctively Coupled Plasma,电感 禪合等离子体）天线27、构成腔室25的顶部且在载置台26与ICP天线27之间存在的窗构 件28。ICP天线27与窗构件28之间介由间隔物（没有图示）来保证一定的间隙。
[0073] 腔室25具有排气装置（没有图示）且该排气装置将腔室25抽真空而使腔室25 的内部减压。腔室25的窗构件28包含电介质，将腔室25的内部与外部分隔。 阳074] 窗构件28介由绝缘部件（没有图示）被腔室25的侧壁支撑，窗构件28与腔室25 不直接接触、不进行电导通。另外，窗构件28具有至少可W覆盖载置于载置台26上的基板 11的整面的大小。需要说明的是，窗构件28也可W由多个分割片构成。 阳0巧]在腔室25的侧壁设置3个气体导入口 29、30、31，气体导入口 29通过气体导入管 32与配置于腔室25的外部的面化娃气体供给部33相连接，气体导入口 30通过气体导入 管34与配置于腔室25的外部的含氮的气体供给部35相连接，气体导入口 31通过气体导 入管36与配置于腔室25的外部的稀有气体供给部37相连接。
[0076] 面化娃气体供给部33通过气体导入口 29向腔室25的内部供给不含氨原子的面 化娃气体、例如四氣化娃（SiF4)气体；含氮的气体供给部35通过气体导入口 30向腔室25 的内部供给不含氨原子的含氮的气体、例如氮气（N2);稀有气体供给部37通过气体导入口 31向腔室25的内部供给稀有气体、例如氣气。目P，向腔室25的内部供给混合了四氣化娃气 体和氮气且不含氨的处理气体。需要说明的是，处理气体也可W包含除四氣化娃气体、氮气 之外的不含氨的气体。各气体导入管32、34、36具有质量流量控制器、阀（均没有图示）来 调整自气体导入口 29、30、31供给的各气体的流量。
[0077] ICP天线27包含沿窗构件28的上表面而配置的环状导线或导体板，通过匹配器 38与高频率电源39相连接。源自高频率电源39的高频率电流流经ICP天线27,该高频率 电流在ICP天线27中通过窗构件28使腔室25的内部产生磁场。该磁场因高频率电流而 产生，因此随时间（周期地）变化，随时间变化的磁场产生感应电场，由该感应电场加速了 的电子与向腔室25内导入的气体的分子、原子碰撞产生电感禪合等离子体。
[0078] 等离子体CVD成膜装置24中，利用电感禪合等离子体自向腔室25的内部供给的 四氣化娃气体、氮气生成等离子体，利用CVD法形成含氣的氮化娃膜，由此形成纯化膜23。 此时，四氣化娃气体、氮气的任一者均不含氨原子，因此形成纯化膜23的含氣的氮化娃膜 不含源自处理气体的氨原子。
[0079] 需要说明的是，在基板11的输送时吸附于该基板11的微量的水分、排气装置未充 分去除的水分等的除处理气体W外的环境因素的水分存在于腔室25内，因此有时源自该 水分的氨原子W极少的量被包含于形成纯化膜23的含氣的氮化娃膜中。目P，虽然通过使用 不含氨原子的处理气体，能够极力地抑制纯化膜23中包含的氨原子的量（抑制氨原子的存 在），但纯化膜23中依然包含极少量的氨原子。此时，所形成的含氣的氮化娃膜的主要成分 为氮化娃，在氮化娃中四氣化娃气体分解而产生的氣原子分散并含有，即使在运样的情况 下，通过使氣原子浓度比氨原子的浓度更高，也能够实现本发明。另外，本实施方式中，作为 纯化膜23形成时的添加气体、或在纯化膜23形成前后作为其它处理，有时进行例如四氣化 碳气体等的导入，因此有时在腔室25内自等离子体化的四氣化碳气体产生的微量的碳原 子包含于纯化膜23, 一部分构成碳化氮化娃。但是，运样微量的碳化氮化娃并不阻碍本发明 的效果，因此可W说纯化膜23作为整体实质上相当于含氣的氮化娃膜。目P，本实施方式所 述的含氣的氮化娃膜不排除微量地包含运样的含碳等的杂质的含氣的氮化娃膜。关于运样 的含氣的氮化娃膜的思考方式，同样适用于后述的纯化膜相当于含氣的氧化娃膜、含氣的 氮氧化娃膜、其它原材料的情况。
[0080] 四氣化娃气体中的娃素原子和氣原子的键合、氮气中的氮原子之间的键合的键能 高（前者为59化J/mol、后者为94化J/mol)，因此不易等离子体化，但使用ICP天线27产生 的电感禪合等离子体的密度非常高，因此能够由具有键能高的键的四氣化娃气体、氮气生 成等离子体。
[0081] 稀有气体供给部37供给的氣气等稀有气体不是直接构成氮化娃膜的材料气体， 但在CVD法中起到如下辅助作用：将作为直接构成氮化娃膜的材料气体的四氣化娃气体和 氮气调节至适宜的浓度，进而使得用于生成电感禪合等离子体的放电容易地进行。
[0082] 另外，等离子体CVD成膜装置24还具备控制器40,该控制器40控制等离子体CVD 成膜装置24的各构成要素的运作。
[0083] 需要说明的是，面化娃气体供给部33供给的不含氨原子的面化娃气体不限于四 氣化娃气体，也可W为其它面化娃气体，例如氯化娃（SiCl4)，含氮的气体供给部35供给的 含氮的气体不限于氮气，也可W为其它含氮的气体。
[0084] 接着，针对作为本实施方式所述的电子设备的制造方法的TFT21的制造方法进行 说明。 阳0化]图9为示出图7中的TFT的制造方法的一部分的工序图。
[0086] 首先，利用金属（例如，铜（Cu) /钢（Mo)、铁（Ti) /侣（A1) /铁、钢（Mo) / 侣/钢） 的PVD法（物理气相沉积，Physical Vapor D巧osition)进行成膜，利用光致蚀刻剂显影为 规定图案的光刻法、使用了显影的光致蚀刻剂的蚀刻和光致蚀刻剂的剥离，从而在基板11 上形成具有规定宽度的栅电极12。
[0087] 接着，利用CVD法W覆盖栅电极12的方式形成包含氧化娃膜的栅极绝缘膜13,进 而利用PVD法形成构成沟道14的IGZ0膜。之后，利用等离子体CVD法W覆盖IGZ0膜的方 式形成由氧化娃膜形成的蚀刻停止膜22。此时，通过阳离子等的瓣射，自IGZ0膜放出氧原 子，锋原子等的悬键主要产生在蚀刻停止膜22与IGZ0膜（沟道14)的边界附近。
[0088] 进而，部分地去除蚀刻停止膜22,使IGZ0膜部分地露出。
[0089] 接着，利用PVD法形成分别连接于IGZ0膜的露出部分的源电极18、漏电极19 (图9 的（A))，之后，在等离子体CVD成膜装置24中，使用四氣化娃气体、氮气W及氣气，利用CVD 法形成包含含氣的氮化娃膜的纯化膜23 (图9的度)）。
[0090] 接着，对TFT21实施热处理，例如，对基板11历时3小时持续加热至350°C地实施 热处理。此时，对纯化膜23中含有的氣原子赋予热能，氣原子（图中W "F"表示）通过蚀 刻停止膜22向沟道14扩散（图9的（C))。向沟道14扩散的氣原子将该沟道14中存在的 悬键封端。之后，结束本处理。需要说明的是，也有时在形成纯化膜23时向蚀刻停止膜22 导入氣原子，导入至蚀刻停止膜22后的氣原子利用热处理向沟道14扩散，无论在氣原子自 纯化膜23通过蚀刻停止膜22向沟道14扩散的情况下、还是氣原子自蚀刻停止膜22直接 向沟道14扩散的情况下，本发明起到的效果均不改变。
[0091] 图10为示意地示出通过图9的TFT的制造方法制造的TFT中的氣原子分布情况 的图表。通常，图10所示的氣原子分布情况能够利用SIMS确认。
[0092] 如图10所示，氣原子浓度在纯化膜23中面向沟道14缓缓地降低，但基本是一定 的，然而在蚀刻停止膜22中自纯化膜23面向沟道14 W明显降低的方式倾斜，在蚀刻停止 膜22与沟道14的边界（W下，称为"沟道边界"），W-时呈现极值的方式增加，然后在沟 道14的边界W外的部分基本成为一定的。此处，就沟道边界的氣原子浓度而言，氣原子将 该边界附近产生的悬键封端，因此与沟道14中的沟道边界W外的部分相比更高。另外，氣 原子自纯化膜23向沟道14扩散，纯化膜23的氣原子浓度比沟道14的氣原子浓度、尤其是 沟道14中的沟道边界W外的部分的氣原子浓度更高。需要说明的是，本实施方式中"沟道 边界"并不是指不具有厚度的理想的"边界"，是指作为由边界面起具有一定深度范围的厚 度的层的边界。一定深度的范围可W利用例如悬键的数目分布中存在数目急剧地减小的深 度进行定义，根据存在数的临界值的确定方法存在若干差异，但"沟道边界"与"沟道边界W 夕F"的位置的比较中，一定深度的范围被明显地区别开来，因此本实施方式中的"沟道边界" 与"沟道边界W外"所示的位置是不言自明的。
[0093] 根据本实施方式，氣原子自由含氣的氮化娃膜形成的纯化膜23向沟道14扩散，沟 道14中沟道边界的氣原子浓度变得高于沟道边界W外部分的氣原子浓度，因此在沟道边 界存在较多的氣原子，使沟道边界的附近产生的较多的悬键被较多的氣原子封端。由此，可 W抑制沟道14中的电子迁移率的降低，并且防止TFT21的性能的降低、同时实现可靠性的 提局。
[0094] 上述的本实施方式中，纯化膜23通过使用了四氣化娃气体、氮气的CVD法而形成， 因此纯化膜23确实地含有氣原子。由此，通过源自纯化膜23的氣原子，能够确实地封端沟 道14中存在的悬键。
[0095] 另外，上述的本实施方式中，在形成纯化膜23时，CVD法中使用的任一气体（四氣 化娃气体、氮气、氣气）均不含氨原子，因此氨原子不会扩散至沟道14,并且可W防止自沟 道14的氧原子的脱离，能够确实地防止TFT21的性能的降低。
[0096] 上述的本实施方式中，纯化膜23不直接与沟道14邻接，而是介由蚀刻停止膜22 与沟道14相对，此时，蚀刻停止膜22能够抑制自纯化膜23向沟道14的剧烈的氣原子的扩 散、防止氣原子在沟道14的沟道边界不均匀地存在，能够将各悬键均等地封端。另外，每单 位时间通过蚀刻停止膜22的氣原子的数目被限定了，因此例如通过调节热处理的时间，能 够控制通过蚀刻停止膜22的氣原子的数目，能够控制沟道14中的悬键的封端程度。
[0097] W上，针对本发明，使用实施方式进行说明，但本发明不限定于上述的实施方式。
[0098] 例如，上述的TFT21中，纯化膜23由含氣的氮化娃膜构成，然而纯化膜23也可W 由含氣的氧化娃（SiO:巧膜、含氣的氮氧化娃（SiON:巧膜构成。需要说明的是，等离子体 CVD成膜装置24中，在形成前者时，CVD法中使用了四氣化娃气体、氧气（〇2)和一氧化二氮 (N20)气体中的至少一种W及氣气等稀有气体；在形成后者时，CVD法中使用了四氣化娃气 体、氮气、氧气W及一氧化二氮气体中的至少一种W及氣气等稀有气体。需要说明的是，氣 气等稀有气体起到使放电的开始变得容易、调节气体浓度的效果，但为了得到本发明的效 果，并不是必须使用的。
[0099] 上述的TFT21中，氣原子仅自纯化膜23扩散，但蚀刻停止膜22和栅极绝缘膜13 由例如含氣的氧化娃膜、含氣的氮化娃膜构成，氣原子不仅是自纯化膜23,也可W自蚀刻停 止膜22、栅极绝缘膜13向沟道14扩散。
[0100] 上述的TFT21中，沟道14由IGZO构成，但构成沟道14的元素不限定于IGZO,也可 W由例如口Z0、Zn0、IZ0、AZ0等至少含有氧化锋作为构成元素的氧化物半导体、IG0等其它 金属氧化物构成。 阳101] 另外，本发明所适用的TFT的结构不限定于图7的TFT21的结构。例如，如图11 所示，与图7的TFT21相比，省略了蚀刻停止膜22,具备2层的纯化膜41、42代替1层的纯 化膜23的TFT43也可W适用本发明。该情况下，2层的纯化膜41、42的至少一者由含氣的 氮化娃膜、含氣的氧化娃膜、含氣的氮氧化娃构成，自2层的纯化膜41、42的至少一者向沟 道14扩散氣原子。 阳102] 另外，如图12所示，与图7的TFT21相比，省略了纯化膜23，具备2层的蚀刻停止 膜44、45代替1层的蚀刻停止膜22的TFT46也可W适用本发明。该情况下，2层的蚀刻停 止膜44、45中的至少一者由含氣的氮化娃膜、含氣的氧化娃膜、含氣的氮氧化娃构成，氣原 子自2层的蚀刻停止膜44、45的至少一者向沟道14扩散。需要说明的是，就扩散的结果而 言，运些含有氣的膜中的氣原子浓度分布呈现面向IGZ0膜而浓度降低的浓度梯度。
[0103] 进而，如图13所示，本发明也可W适用ΤΡΓ50,其具备：基板11上形成的栅电极 12 ;栅极绝缘膜13 ;包含沟道14的氧化物半导体层15 ;仅覆盖沟道14的蚀刻停止膜47 ;覆 盖蚀刻停止膜47、沟道14、氧化物半导体层15的纯化膜23 ;贯通该纯化膜23且与氧化物 半导体层15相接的源电极48和漏电极49。该情况下，蚀刻停止膜47和纯化膜23中的至 少一者由含氣的氮化娃膜、含氣的氧化娃膜、含氣的氮氧化娃构成，氣原子自蚀刻停止膜47 和纯化膜23的至少一者向沟道14扩散。
[0104] 另外，如图14所示，与图13的TFT50相比，具备2层的蚀刻停止膜51、52代替1 层的蚀刻停止膜47的TFT53也适用本发明。该情况下，2层的蚀刻停止膜51、52的至少一 者由含氣的氮化娃膜、含氣的氧化娃膜、含氣的氮氧化娃构成，氣原子自2层的蚀刻停止膜 51、52的至少一者向沟道14扩散。需要说明的是，就扩散的结果而言，运些含有氣的膜中的 氣原子浓度分布呈现面向IGZ0膜而浓度降低的浓度梯度。 阳1化]进而，如图15所示，本发明也可W适用TFT62,其具备：基板11上直接形成的包含 由IGZ0膜构成的沟道54的氧化物半导体层55 ;覆盖沟道54的栅极绝缘膜57 ;在栅极绝缘 膜57上形成的栅电极58 ;覆盖栅电极58、氧化物半导体层55的纯化膜59 ;贯通该纯化膜 59且与氧化物半导体层 55相接的源电极60和漏电极61。该情况下，栅极绝缘膜57和纯 化膜59中的至少一者由含氣的氮化娃膜、含氣的氧化娃膜、含氣的氮氧化娃构成，氣原子 自栅极绝缘膜57和纯化膜59的至少一者向沟道54扩散。需要说明的是，就扩散的结果而 言，运些含有氣的膜中的氣原子浓度分布呈现面向IGZ0膜而浓度降低的浓度梯度。
[0106] 另外，如图16所示，与图15的TFT62相比，具备2层的栅极绝缘膜63、64代替1 层的栅极绝缘膜57的TFT65也适用本发明。该情况下，2层的栅极绝缘膜63、64中的至少 一者由含氣的氮化娃膜、含氣的氧化娃膜、含氣的氮氧化娃构成，氣原子自2层的栅极绝缘 膜63,64的至少一者向沟道54扩散。需要说明的是，就扩散的结果而言，运些含有氣的膜 中的氣原子浓度分布呈现面向IGZ0膜而浓度降低的浓度梯度。 阳107] 上述的实施方式中，对于在等离子体CVD成膜装置中的窗构件包含电介质的情况 进行了叙述，作为可W适用本发明的电子设备的制造装置，只要是电感禪合等离子体装置 就没有特别限定。例如，就电子设备的制造装置而言，作为窗构件可W使用单一或多个金属 部材（例如，日本特开2012-227427)，作为天线可W使用螺线管线圈，进一步而言，只要是 微波等离子体装置等、能够产生高密度等离子体的装置，就不限定于运些。
[0108] 另外，对于本发明的目的而言，将记录有实现上述实施方式功能的软件程序代码 的存储介质供给于计算机、例如控制器40,并且控制器40的CPU读取存储于存储介质中的 程序代码来实施，由此也可W达成。
[0109] 该情况下，由存储介质读取的程序代码自身实现上述实施方式功能，程序代码及 存储该程序代码的存储介质构成本发明。
[0110] 另外，作为用于供给程序代码的存储介质，例如，RAM、NVRAM、Floppy (注册商标） 盘、硬盘、光磁盘、CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD 值VD-R0M、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW)等光盘、磁 带、非挥发性的记忆卡、其它ROM等的只要是能够存储上述程序代码的即可。或者，上述程 序代码也可W通过由连接至互联网、商用网络、或局域网等的未图示的其它计算机、数据库 等下载而供给于控制器40。 阳111] 另外，也包含下述情况：通过实施控制器40读取的程序代码，不仅实现上述的实 施方式功能，还基于该程序代码的指示，CPU上搭载的0S的pening System,操作系统）等进 行实际处理的一部分或全部，利用该处理实现上述的实施方式功能。
[0112] 进而，也包含下述情况：由存储介质读取的程序代码写入插入控制器40的功能扩 展板、连接于控制器40的功能扩展单元中具备的存储器后，基于该程序代码的指示，该功 能扩展板、功能扩展单元具备的CPU等进行实际处理的一部分或全部，利用该处理实现上 述的实施方式功能。
[0113] 上述程序代码的形态，也可W包含目标代码、利用解释程序而实施的程序代码、供 给于0S的脚本数据等形态。
【主权项】
1. 一种电子设备，其特征在于，其具备：构成氧化物半导体的金属氧化物膜、与该金属 氧化物膜邻接的第1膜、以及夹持该第1膜且与所述金属氧化物膜相对的第2膜； 所述第1膜和所述第2膜的至少一者由含氟膜形成， 所述第1膜与所述金属氧化物膜的边界的氟原子浓度高于所述金属氧化物膜的所述 边界以外部分的氟原子浓度，至少所述第1膜的所述边界以外部分的氟原子浓度分布具有 面向所述边界而减少的浓度梯度。2. 根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述含氟膜的所述氟原子浓度高于 所述金属氧化物膜的所述边界以外部分的所述氟原子浓度。3. 根据权利要求1或2所述的电子设备，其特征在于，所述含氟膜为含氟的氮化硅 SiN:F膜、含氟的氧化硅SiO:F膜以及含氟的氮氧化硅SiON:F膜中的任一种。4. 根据权利要求1~3中任一项所述的电子设备，其特征在于，所述第1膜为蚀刻停止 膜，所述第2膜为钝化膜。5. 根据权利要求1~4中任一项所述的电子设备，其特征在于，所述金属氧化物膜至少 含有氧化锌或IGO作为构成元素。6. -种电子设备，其特征在于，其具备：构成氧化物半导体的金属氧化物膜、和与该金 属氧化物膜邻接的含氟膜； 所述含氟膜与所述金属氧化物膜的边界的氟原子浓度高于所述金属氧化物膜的所述 边界以外部分的所述氟原子浓度和所述含氟膜的所述边界以外部分的氟原子浓度， 所述含氟膜的氟原子浓度高于所述金属氧化物膜的所述边界以外部分的氟原子浓度。7. 根据权利要求6所述的电子设备，其特征在于，所述含氟膜为含氟的氮化硅SiN:F 膜、含氟的氧化硅SiO:F膜以及含氟的氮氧化硅SiON:F膜中的任一种。8. 根据权利要求6或7所述的电子设备，其特征在于，所述含氟膜为钝化膜、蚀刻停止 膜以及栅极绝缘膜中的任一种。9. 根据权利要求6~8中任一项所述的电子设备，其特征在于，所述金属氧化物膜至少 含有氧化锌或IGO作为构成元素。10. -种电子设备的制造方法，其特征在于，所述电子设备具备：构成氧化物半导体的 金属氧化物膜、与该金属氧化物膜邻接的第1膜、以及夹持该第1膜且与所述金属氧化物膜 相对的第2膜， 所述第1膜和所述第2膜的至少一者由含氟膜构成，使氟原子自该含氟膜向所述金属 氧化物膜扩散， 使所述第1膜与所述金属氧化物膜的边界的氟原子浓度高于所述金属氧化物膜的所 述边界以外部分的所述氟原子浓度。11. 一种电子设备的制造方法，其特征在于，所述电子设备具备：构成氧化物半导体的 金属氧化物膜、以及与该金属氧化物膜直接邻接或夹持其它膜而邻接的含氟膜， 通过使用了氟化物的气体、和包含氧原子、氮原子中的至少任一者的气体的化学气相 沉积法形成所述含氟膜。12. 根据权利要求11所述的电子设备的制造方法，其特征在于，所述化学气相沉积法 中使用的任一种气体均不含氢原子。13. 根据权利要求11或12所述的电子设备的制造方法，其特征在于，所述化学气相沉 积法通过使用电感耦合等离子体或微波等离子体的等离子体处理装置来实施。14. 根据权利要求11~13中任一项所述的电子设备的制造方法，其特征在于，所述含 氟膜由含氟的氮化硅SiN:F膜形成，所述化学气相沉积法中使用的气体包含四氟化硅SiF4 气体和氮气N2。15. 根据权利要求11~13中任一项所述的电子设备的制造方法，其特征在于，所述 含氟膜由含氟的氧化硅SiO:F膜形成，所述化学气相沉积法中使用的气体包含四氟化硅气 体、以及氧气〇2和一氧化二氮N20气体中的至少一种气体。16. 根据权利要求11~13中任一项所述的电子设备的制造方法，其特征在于，所述含 氟膜由含氟的氮氧化硅SiON:F膜形成，所述化学气相沉积法中使用的气体包含四氟化硅 气体、氮气、以及氧气和一氧化二氮气体中的至少一种气体。17. -种电子设备的制造装置，其特征在于，所述电子设备具备：构成氧化物半导体的 金属氧化物膜、与该金属氧化物膜直接邻接或夹持其它膜而邻接的含氟膜， 通过使用了氟化物的气体、和包含氧原子和氮原子的至少任一者的气体的化学气相沉 积法形成所述含氟膜。18. 根据权利要求17所述的电子设备的制造装置，其特征在于，所述电子设备的制造 装置通过使用电感耦合等离子体或微波等离子体的等离子体处理装置来实施。
【专利摘要】[课题]提供能够防止性能降低的电子设备及其制造方法和其制造装置。[解决手段]薄膜晶体管(21)具备：由IGZO膜构成的沟道(14)、与该沟道(14)邻接的蚀刻停止膜(22)、夹持该蚀刻停止膜(22)且与沟道(14)相对的钝化膜(23)，钝化膜(23)由含氟的氮化硅膜形成，蚀刻停止膜(22)与沟道(14)的边界的氟原子浓度高于沟道(14)的边界以外部分的氟原子浓度，且蚀刻停止膜(22)的上述边界以外部分的氟原子浓度分布具有面向上述边界而减少的浓度梯度。
【IPC分类】H01L29/786, H01L29/36, H01L21/34
【公开号】CN105489655
【申请号】CN201510633441
【发明人】里吉务, 石田宽, 佐佐木和男, 古田守
【申请人】东京毅力科创株式会社, 高知县公立大学法人
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年9月29日
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