JP2001345278A - 半導体装置の製造方法、および半導体製造装置 - Google Patents
半導体装置の製造方法、および半導体製造装置Info
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Abstract
なクリーニング直後に、基板を設置しない薄い堆積でも
って、膜の剥離防止とともに、その後に作製するゲート
絶縁膜、非晶質シリコン半導体層の膜質を安定化。 【解決手段】 定期的なクリーニング直後に堆積装置内
で引き続き基板を設置しないでH2とSiH4との励起
・同定放電を繰り返し行うことで、その後の膜質を安定
させ、十分な特性を示すTFTがクリーニング初期から
得られる。
Description
組み合わせて画像表示応用機器を構成するための薄膜ト
ランジスタ(以後TFTと呼ぶ)の半導体層,絶縁膜層
となる薄膜の製造方法および半導体製造装置に関する。
明する。
ラス基板1上にゲート電極2が形成され、非晶質シリコ
ン半導体層4がゲート絶縁膜3を介して形成され、ソー
ス、ドレイン電極6a、6bがn+非晶質シリコン半導
体層5a、5bを介して形成されている。
Å)、非晶質シリコン半導体層4(500Å)、チャン
ネルストッパ絶縁膜7(2000Å)n+非晶質シリコ
ン半導体層5a、5bは図10に示すような材料ガスS
iH4、NH3、PH3のグロー放電を用いたプラズマ
化学気相堆積装置より作製されている。図10に示すプ
ラズマ化学気相堆積装置は、放電電極14と対向放電電
極12が平行に設置される容量結合型であり、基板は対
向放電電極12に設置される。
の堆積を行った後には、基盤以外の対向電極14や堆積
室11などに付着した膜の剥がれによるダストの発生を
防止するために、NF3、SF6、CF4等のガスを導入
し、グロー放電により膜を除去するというガスクリーニ
ングを定期的に行う。さらに、作製する膜質を安定させ
るために、定期的なクリーニング直後に基板を設置せず
に膜の堆積作業を行い、その後にTFTを作製するため
の基板に薄膜の堆積を行う。
法では、図5に示すようにクリーニング直後からの堆積
回数に沿った膜質の変化によると思われるTFTの特性
の経時的な変化に沿った膜質の変化が見られた。これ
は、ガスクリーニング時に用いるガス成分であるフッ素
が、堆積室内に残留し、TFT形成膜中に不純物として
混入することによる影響である。また、これらの課題を
対策するために3枚相当の膜厚(12000Å)まで、
クリーニング直後の基板を設置しない状態で堆積膜厚を
増加させると図5に示すTFT特性の経時変化は良化す
るも図6のようにダストの発生が増加してしまうという
課題があった。
造方法は、フッ素系ガスをクリーニングガスとして用い
るプラズマ化学気相堆積装置において、ガスクリーニン
グ直後に100%の水素ガス雰囲気でのグロー放電と水
素ガスで希釈したSiH4ガス雰囲気でのグロー放電と
をグロー放電を止めることなくガスの切り替えのみで連
続的に処理することを特徴とする。
フッ素系ガスがNF3、又はSF6、又はCF4のいづれ
かであることを特徴とする。
水素ガスで希釈したSiH4ガス雰囲気における水素ガ
ス/SiH4ガス比は、4以上であることを特徴とす
る。
水素ガスの100%雰囲気でのグロー放電と、水素ガス
で希釈したSiH4ガス雰囲気でのグロー放電との連続
処理は、少なくとも複数回繰り返すことを特徴とする。
薄膜がシリコンを主成分とする半導体薄膜であることを
特徴とする。
半導体装置の製造方法を有する。このようにして、本発
明の半導体装置の製造方法や半導体製造装置は、定期的
な堆積室内のクリーニング後に露出した装置を構成する
材料に付着したクリーニングガスの残留成分を水素ガス
100%雰囲気でのグロー放電により膜を堆積させるこ
となく気化及び励起し、水素ガスで80%以上に希釈し
たSiH4ガス雰囲気でのグロー放電により堆積膜中に
取りこむ。すなわち、低速度の非晶質シリコンの少ない
堆積膜厚で効果的に膜中にクリーニングガスの残留成分
を固着させるものである。
後、水素ガス100%雰囲気でのグロー放電と、H2/
SiH4ガス比を4以上とした水素ガスで希釈したSi
H4雰囲気でのグロー放電とを連続的に行うことで効率
良く、クリーニングガスの残留物の影響を押さえること
ができる。したがって、作製するゲート絶縁膜、非晶質
シリコン半導体層などの薄膜に不必要な不純物の混入を
防止でき、その結果膜質を安定化してTFT特性の向上
ができる。
導体製造装置で製造する薄膜トランジスタを有する。膜
質を安定化してTFT特性の向上ができ、液晶表示装置
の品質向上が図れる。
の液晶表示装置を有する。液晶表示装置の品質が向上す
るので、画像表示応用機器の信頼性向上が図れる。
明する。
ー放電を用いた化学気相堆積装置を使用してSiH4、
NH3、H2ガスを導入することでゲート絶縁膜、非晶質
シリコン半導体層を製膜し図9のTFTを作製した。N
F3ガスクリーニングからH2グロー放電とH2で希釈し
たSiH4グロー放電の連続放電までの装置状態を図1
に示す。
置しない状態で100%H2ガス雰囲気のグロー放電に
続き、放電を止めることなくSiH4ガスを添加したH
2希釈によるSiH4ガス雰囲気のグロー放電に移行す
る連続処理を行う。このH2希釈によるSiH4ガスの
グロー放電において、H2/SiH4ガス比を変化させ、
この連続処理を複数回繰り返すという図1に示すような
処理を行う。
に対する、クリーニング直後の堆積膜中への不純物の含
有量を比較したところ図2に示す結果が得られる。H2
/SiH4ガス比を4以上においてTFT形成膜中に取
りこまれる不純物の含有量が線形的増加する。
理数依存を図3に示すが、前述したH2ガス100%雰
囲気のグロー放電とH2ガスで希釈したSiH4ガス雰囲
気でのグロー放電とによる連続処理を複数回繰り返すこ
とでTFT形成膜中への不純物の含有量は減少する。さ
らにTFT形成膜の内、非晶質シリコン形成中にクリー
ニングのガス成分が多く取り込まれることを図4に示
す。
のSiH4グロー放電との連続処理回数をかえて処理し
た時のTFTの移動度を示す。図7は、H2グロー放電
とH2希釈によるSiH4グロー放電との組み合わせを
連続的に行うことで、TFT特性をクリーニング後にお
いて薄い堆積膜厚で改善できることを示す。さらに、図
5、6にH2グロー放電・H2希釈SiH4グロー放電の
連続処理を、放電を止めることなく3回行ったあとのT
FTの移動度とダストの発生を示す。さらに、H2/S
iH4グロー放電の繰り返し回数を変化させクリーニン
グ後のTFT基板1枚目における移動度の変化を図8に示
す。H2/SiH4ガス比4とし、2回以上のくり返しに
おいて安定した膜質が得られる。
00%雰囲気でのグロー放電とH2ガスで希釈したSi
H4ガス雰囲気でのグロー放電とによる連続放電を行う
ことにより不純物のTFT形成膜中への混入を減らし、
TFT特性において依存性のない安定な製膜が実現でき
る。さらに、クリーニング直後の堆積膜厚を減少できる
ため、堆積膜のクリーニング除去時間の短縮、膜剥がれ
によるダストの発生を抑制できる。
はNF3を用いたが、CF4、SF6等のフッ素系ガスと
しても良い。また、H2ガスと他の活性ガスとの混合ガ
ス、例えばH2+SiH2Cl2等でも同様の効果が期待
できる。
絶縁膜、非晶質シリコン半導体薄膜の例を中心に述べて
きたが、非晶質シリコンを用いるその他の半導体装置は
いうまでもなく、プラズマ化学気相堆積法を用いて非晶
質シリコン以外の薄膜を堆積する工程を有する半導体装
置の製造方法および半導体製造装置にも本発明は有効で
ある。
製する化学気相堆積装置のクリーニング後に堆積装置内
で引き続き基板を設置せずH2ガス100%雰囲気での
グロー放電とH2ガスで希釈したSiH4ガス雰囲気での
グロー放電とによる連続放電を少なくとも複数回行うこ
とでTFT形成膜中への不純物を減少させ、クリーニン
グ直後から十分な特性を示すTFTが得られ、産業的価
値が大きい。
室内のタイムチャート
を装置内に設置して作成した基板1枚目膜中への不純物
含有量をH2ガス/SiH4ガス比に対して示した図
を装置内に設置して作成したTFT膜中への不純物含有
量をクリーニング後TFT基板堆積回数に対して示した
図
を装置内に設置して作成した際のTFT形成膜への不純
物含有量を各膜に対して示した図
を装置内に設置して作成したTFT特性の経時変化を示
した図
を装置内に設置して作成したTFT基板に対してダスト
付着数を示した図
対するクリーニング直後の堆積膜厚を示した図
を装置内に設置して作成したTFT基板の1枚目におけ
る移動度をH2/SiH4グロー放電の繰り返し回数に対
して示した図
Claims (8)
- 【請求項1】 フッ素系ガスをクリーニングガスとして
用いるプラズマ化学気相堆積装置において、ガスクリー
ニング直後に100%の水素ガス雰囲気でのグロー放電
と水素ガスで希釈したSiH4ガス雰囲気でのグロー放
電とをグロー放電を止めることなくガスの切り替えのみ
で連続的に処理することを特徴とする半導体装置の製造
方法。 - 【請求項2】 フッ素系ガスがNF3、又はSF6、又は
CF4のいづれかであることを特徴とする請求項1記載
の半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】 水素ガスで希釈したSiH4ガス雰囲気
における水素ガス/SiH4ガス比は、4以上であるこ
とを特徴とする請求項1または請求項2のいづれかに記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 水素ガスの100%雰囲気でのグロー放
電と、水素ガスで希釈したSiH4ガス雰囲気でのグロ
ー放電との連続処理は、少なくとも複数回繰り返すこと
を特徴とする請求項1から請求項3のいづれか一つに記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 薄膜がシリコンを主成分とする半導体薄
膜であることを特徴とする請求項1から請求項4のいづ
れか一つに記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項6】 請求項1から請求項5のいづれか一つに
記載の半導体装置の製造方法を有する半導体製造装置。 - 【請求項7】 請求項6に記載の半導体製造装置で製造
する薄膜トランジスタを有する液晶表示装置。 - 【請求項8】 請求項7に記載の液晶表示装置を有する
画像表示応用機器。
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JP2002329671A (ja) * | 2001-05-01 | 2002-11-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
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US11043377B1 (en) | 2020-01-15 | 2021-06-22 | Kokusai Electric Corporation | Method of manufacturing semiconductor device |
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