JP2648746B2 - 絶縁膜形成方法 - Google Patents
絶縁膜形成方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、絶縁膜を形成する方
法および装置に関するものであり、特に、ＴＦＴ（薄膜
トランジスタ）のゲート絶縁膜に用いられるＳｉＯ2膜
などの酸化物薄膜の形成にきわめて有用な方法および装
置に関するものである。
法および装置に関するものであり、特に、ＴＦＴ（薄膜
トランジスタ）のゲート絶縁膜に用いられるＳｉＯ2膜
などの酸化物薄膜の形成にきわめて有用な方法および装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、高画質の液晶ディスプレィを得る
ために、ａ−ＳｉＴＦＴ（アモルファスシリコン薄膜ト
ランジスタ）などの３端子素子からなる電極構造が多く
用いられるようになってきており、小型の液晶テレビな
どに実用化されている。しかしながら、ａ−ＳｉＴＦＴ
における電子の電界効果移動度は小さいため、ａ−Ｓｉ
ＴＦＴを、高品位テレビに要求されるような大画面、高
精細な表示を行なうために用いることには限界がある。
これは、走査線が増えると走査線１本当りの書き込み時
間が短くなるためＴＦＴの応答速度を上げる必要がある
とともに、高精細化により画素面積が小さくなると所定
の開口率を得るためにＴＦＴ部の面積を小さくしなけれ
ばならず、その結果、ＴＦＴの高性能化が必要となるか
らである。
ために、ａ−ＳｉＴＦＴ（アモルファスシリコン薄膜ト
ランジスタ）などの３端子素子からなる電極構造が多く
用いられるようになってきており、小型の液晶テレビな
どに実用化されている。しかしながら、ａ−ＳｉＴＦＴ
における電子の電界効果移動度は小さいため、ａ−Ｓｉ
ＴＦＴを、高品位テレビに要求されるような大画面、高
精細な表示を行なうために用いることには限界がある。
これは、走査線が増えると走査線１本当りの書き込み時
間が短くなるためＴＦＴの応答速度を上げる必要がある
とともに、高精細化により画素面積が小さくなると所定
の開口率を得るためにＴＦＴ部の面積を小さくしなけれ
ばならず、その結果、ＴＦＴの高性能化が必要となるか
らである。
【０００３】この限界を打ち破るため、電子移動度の大
きなｐｏｌｙ−Ｓｉ（ポリシリコン）を用いたｐｏｌｙ
−ＳｉＴＦＴを液晶ディスプレィ電極として使用するこ
とが提案されており、すでにビューファインダ，ＣＣＤ
を用いたディスプレイ，液晶プロジェクタ等に使用され
ている。このｐｏｌｙ−ＳｉＴＦＴはＬＳＩプロセスを
用いて製造され、基板にゲート絶縁膜を熱酸化法で形成
する際１０００℃以上のプロセス温度が加わるため、こ
の基板には耐熱性の高い高価な石英ガラスを使わざるを
得ないというのが現状である。ｐｏｌｙ−ＳｉＴＦＴが
大画面のＯＡ機器、民生機器などに用いられるには安価
であることが不可欠であり、このためには安価なガラス
基板にゲート絶縁膜を形成できるよう低温プロセスによ
ってｐｏｌｙ−ＳｉＴＦＴが製造できることが望まれ
る。
きなｐｏｌｙ−Ｓｉ（ポリシリコン）を用いたｐｏｌｙ
−ＳｉＴＦＴを液晶ディスプレィ電極として使用するこ
とが提案されており、すでにビューファインダ，ＣＣＤ
を用いたディスプレイ，液晶プロジェクタ等に使用され
ている。このｐｏｌｙ−ＳｉＴＦＴはＬＳＩプロセスを
用いて製造され、基板にゲート絶縁膜を熱酸化法で形成
する際１０００℃以上のプロセス温度が加わるため、こ
の基板には耐熱性の高い高価な石英ガラスを使わざるを
得ないというのが現状である。ｐｏｌｙ−ＳｉＴＦＴが
大画面のＯＡ機器、民生機器などに用いられるには安価
であることが不可欠であり、このためには安価なガラス
基板にゲート絶縁膜を形成できるよう低温プロセスによ
ってｐｏｌｙ−ＳｉＴＦＴが製造できることが望まれ
る。
【０００４】低温プロセスでＳｉＯ2膜を形成する方法
としては、Ｐ（プラズマ）−ＣＶＤ法、スパッタ法、Ｅ
ＣＲ（Electron Cyclotron Resonance)−ＣＶＤ法が知
られている。特に、ＥＣＲ−ＣＶＤ法は成膜時の動作圧
力が１０-3Ｔｏｒｒ以下と低く、またプラズマ密度が高
いため、成膜時に大量のイオンが基板に対して、Ｐ−Ｃ
ＶＤと比べて高いエネルギで入射する。このようにＰ−
ＣＶＤ法は成膜時にイオンの運動エネルギを用いるもの
であるため、室温あるいは２００℃程度の低い基板温度
でもＳｉＯ2 膜を得ることができるという長所がある。
しかしながら、同時に、高エネルギイオンによるダメー
ジがＳｉＯ2膜に発生し、低電界領域におけるリーク電
流が大きくなってしまうという問題もあった。
としては、Ｐ（プラズマ）−ＣＶＤ法、スパッタ法、Ｅ
ＣＲ（Electron Cyclotron Resonance)−ＣＶＤ法が知
られている。特に、ＥＣＲ−ＣＶＤ法は成膜時の動作圧
力が１０-3Ｔｏｒｒ以下と低く、またプラズマ密度が高
いため、成膜時に大量のイオンが基板に対して、Ｐ−Ｃ
ＶＤと比べて高いエネルギで入射する。このようにＰ−
ＣＶＤ法は成膜時にイオンの運動エネルギを用いるもの
であるため、室温あるいは２００℃程度の低い基板温度
でもＳｉＯ2 膜を得ることができるという長所がある。
しかしながら、同時に、高エネルギイオンによるダメー
ジがＳｉＯ2膜に発生し、低電界領域におけるリーク電
流が大きくなってしまうという問題もあった。
【０００５】一方、従来より行なわれている常圧ＣＶＤ
法あるいは減圧ＣＶＤ法によると、安価なガラス基板の
耐熱温度である６００℃以下では成膜速度がきわめて遅
く、これらの方法を安価なガラス基板に適用することは
工業的に不可能と言えるものであった。また、ジシラ
ン、トリシランなどの高次シランと亜酸化窒素または反
応性の高い酸素ガスを利用し、熱ＣＶＤ法によって比較
的低い温度でＳｉＯ2 膜を得る方法もあるが、この方法
により６００℃以下で良質の膜を得ることは困難であっ
た。また、この方法によると、大きな面積の基板にＳｉ
Ｏ2 膜を均一に形成するために、酸素ガスでなく反応性
の低い亜酸化窒素を使用しなければならない問題もあ
る。
法あるいは減圧ＣＶＤ法によると、安価なガラス基板の
耐熱温度である６００℃以下では成膜速度がきわめて遅
く、これらの方法を安価なガラス基板に適用することは
工業的に不可能と言えるものであった。また、ジシラ
ン、トリシランなどの高次シランと亜酸化窒素または反
応性の高い酸素ガスを利用し、熱ＣＶＤ法によって比較
的低い温度でＳｉＯ2 膜を得る方法もあるが、この方法
により６００℃以下で良質の膜を得ることは困難であっ
た。また、この方法によると、大きな面積の基板にＳｉ
Ｏ2 膜を均一に形成するために、酸素ガスでなく反応性
の低い亜酸化窒素を使用しなければならない問題もあ
る。
【０００６】一般的に、絶縁膜としてはリーク電流が小
さく絶縁耐圧が大きいことが、ゲート絶縁膜としては、
これに加えて固定電高密度、界面準位密度が小さいこと
が要求される。しかしながら、上述のように、従来の方
法によってこのような特性を満足する良質のＳｉＯ2 膜
を得るためには９００℃以上の熱プロセスを利用しなけ
ればならなかった。これは、成膜時に必要とするエネル
ギを、熱、イオンによる運動エネルギあるいは光など、
単一の手段に頼っていたためである。このように単一の
手段に頼らざるを得なかったのは、基板温度を４００℃
以上に維持しながら、プラズマ、光など、他のエネルギ
源を均一に大面積に導入し成膜を行なうことができる装
置を作ることが困難であることもその理由の一つであっ
た。
さく絶縁耐圧が大きいことが、ゲート絶縁膜としては、
これに加えて固定電高密度、界面準位密度が小さいこと
が要求される。しかしながら、上述のように、従来の方
法によってこのような特性を満足する良質のＳｉＯ2 膜
を得るためには９００℃以上の熱プロセスを利用しなけ
ればならなかった。これは、成膜時に必要とするエネル
ギを、熱、イオンによる運動エネルギあるいは光など、
単一の手段に頼っていたためである。このように単一の
手段に頼らざるを得なかったのは、基板温度を４００℃
以上に維持しながら、プラズマ、光など、他のエネルギ
源を均一に大面積に導入し成膜を行なうことができる装
置を作ることが困難であることもその理由の一つであっ
た。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この発明が解決しよう
とする課題は、高エネルギイオンによる絶縁膜のダメー
ジを少なくすることができるとともに、６５０℃以下の
基板加熱によって良質の絶縁膜を得ることのできるＥＣ
Ｒプラズマを利用した絶縁膜形成方法および装置を提供
することにある。
とする課題は、高エネルギイオンによる絶縁膜のダメー
ジを少なくすることができるとともに、６５０℃以下の
基板加熱によって良質の絶縁膜を得ることのできるＥＣ
Ｒプラズマを利用した絶縁膜形成方法および装置を提供
することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の絶縁膜を形成す
る方法は、前記課題を解決するためになされたものであ
り、被処理体を処理室内に配置する工程と、処理室内を
排気する工程と、処理室内にシランを導入するととも
に、この処理室に連通するＥＣＲプラズマ室内にＮ 2 Ｏ
を所定圧力になるよう導入する工程と、所定周波数のマ
イクロ波を前記ＥＣＲプラズマ室に導入することにより
高密度プラズマを生じさせ、これを処理室内の被処理体
近傍に導くとともに、前記被処理体の温度を４００℃〜
６００℃に維持することによって、この被処理体上にＳ
ｉＯ 2 膜を成膜する工程とからなるものである。
る方法は、前記課題を解決するためになされたものであ
り、被処理体を処理室内に配置する工程と、処理室内を
排気する工程と、処理室内にシランを導入するととも
に、この処理室に連通するＥＣＲプラズマ室内にＮ 2 Ｏ
を所定圧力になるよう導入する工程と、所定周波数のマ
イクロ波を前記ＥＣＲプラズマ室に導入することにより
高密度プラズマを生じさせ、これを処理室内の被処理体
近傍に導くとともに、前記被処理体の温度を４００℃〜
６００℃に維持することによって、この被処理体上にＳ
ｉＯ 2 膜を成膜する工程とからなるものである。
【０００９】また、前記反応ガスとしてはシランもしく
はジシランなどの高次シランガス、または、これに希釈
ガスとして窒素、酸素、アルゴン、ヘリウム、水素のう
ち少なくとも１種類を加えたガスを、励起ガスとしては
Ｎ2 Ｏガス、または、これに希釈ガスとして窒素、アル
ゴン、ヘリウム、水素のうち少なくとも１種類を加えた
ガスを用いることが好ましい。
はジシランなどの高次シランガス、または、これに希釈
ガスとして窒素、酸素、アルゴン、ヘリウム、水素のう
ち少なくとも１種類を加えたガスを、励起ガスとしては
Ｎ2 Ｏガス、または、これに希釈ガスとして窒素、アル
ゴン、ヘリウム、水素のうち少なくとも１種類を加えた
ガスを用いることが好ましい。
【００１０】本発明の絶縁膜形成方法に用いる装置は、
内部に被処理体を配置し、かつ、真空に保持することが
できる真空容器と、マイクロ波を発生する手段と、前記
真空容器に連通し、マイクロ波の空洞共振器を構成する
とともに前記発生したマイクロ波を導入してプラズマを
発生するＥＣＲプラズマ室と、前記真空容器に反応ガス
をＥＣＲプラズマ室に励起用ガスを導入する手段と、前
記被処理体を４００℃〜６００℃に加熱することができ
る手段とを設けたものである。
内部に被処理体を配置し、かつ、真空に保持することが
できる真空容器と、マイクロ波を発生する手段と、前記
真空容器に連通し、マイクロ波の空洞共振器を構成する
とともに前記発生したマイクロ波を導入してプラズマを
発生するＥＣＲプラズマ室と、前記真空容器に反応ガス
をＥＣＲプラズマ室に励起用ガスを導入する手段と、前
記被処理体を４００℃〜６００℃に加熱することができ
る手段とを設けたものである。
【００１１】この発明の絶縁膜形成方法は、ｐｏｌｙ−
ＳｉＴＦＴ用ゲート絶縁膜だけでなく、ＭＩＳトランジ
スタ一般のゲート絶縁膜、キャパシタ用絶縁膜、層間絶
縁膜など各種絶縁膜の形成に用いることができる。絶縁
膜としては、ＳｉＯ2 だけでなく、Ｓｉ3 Ｎ4、Ｔａ2
Ｏ5、 Ａｌ2 Ｏ3など各種絶縁材料を用いることができ
る。また、処理室およびＥＣＲプラズマ室内に導入され
るガス圧力は１ｘ１０-3〜５ｘ１０-4Ｔｏｒｒの適切な
値に維持される。ＥＣＲプラズマ室の形状、これに導入
されるマイクロ波の周波数、磁気コイルによる磁束密度
などは、ＥＣＲを生じさせるために一般に使用されてい
る条件を用いればよい。
ＳｉＴＦＴ用ゲート絶縁膜だけでなく、ＭＩＳトランジ
スタ一般のゲート絶縁膜、キャパシタ用絶縁膜、層間絶
縁膜など各種絶縁膜の形成に用いることができる。絶縁
膜としては、ＳｉＯ2 だけでなく、Ｓｉ3 Ｎ4、Ｔａ2
Ｏ5、 Ａｌ2 Ｏ3など各種絶縁材料を用いることができ
る。また、処理室およびＥＣＲプラズマ室内に導入され
るガス圧力は１ｘ１０-3〜５ｘ１０-4Ｔｏｒｒの適切な
値に維持される。ＥＣＲプラズマ室の形状、これに導入
されるマイクロ波の周波数、磁気コイルによる磁束密度
などは、ＥＣＲを生じさせるために一般に使用されてい
る条件を用いればよい。
【００１２】
【作用】ｐｏｌｙ−ＳｉＴＦＴ用基板などの被処理体が
処理室の所定位置にセットされ、処理室内が排気された
後、処理室内に反応ガスが、また、この処理室に連通す
るＥＣＲプラズマ室内に励起用ガスが所定圧力になるよ
う導入される。そして、外部から所定周波数のマイクロ
波が、石英などのマイクロ波を透過する材料からなる窓
を通してＥＣＲプラズマ室に導入される。このＥＣＲプ
ラズマ室はマイクロ波の空洞共振器を構成するため、Ｅ
ＣＲプラズマ室内部には高密度ＥＣＲプラズマが生じ
る。このプラズマ中の電子は、その磁場による電子の回
転とマイクロ波とが共振することによりマイクロ波のエ
ネルギを効率よく吸収することになる。
処理室の所定位置にセットされ、処理室内が排気された
後、処理室内に反応ガスが、また、この処理室に連通す
るＥＣＲプラズマ室内に励起用ガスが所定圧力になるよ
う導入される。そして、外部から所定周波数のマイクロ
波が、石英などのマイクロ波を透過する材料からなる窓
を通してＥＣＲプラズマ室に導入される。このＥＣＲプ
ラズマ室はマイクロ波の空洞共振器を構成するため、Ｅ
ＣＲプラズマ室内部には高密度ＥＣＲプラズマが生じ
る。このプラズマ中の電子は、その磁場による電子の回
転とマイクロ波とが共振することによりマイクロ波のエ
ネルギを効率よく吸収することになる。
【００１３】また、前記被処理体は、加熱手段によって
４００℃〜６００℃に加熱、維持されており、このよう
な被処理体近傍に前記プラズマが達すると、前記加熱に
よる熱エネルギとプラズマ内のイオン、電子などが持つ
運動エネルギとにより、被処理体近傍の反応ガスが活性
化されて化学反応を起こし、被処理体上にＳｉＯ2 な
ど、所望の絶縁膜が生成されることになる。この生成反
応はＥＣＲプラズマによって反応ガスを活性化するもの
であるため、従来の熱酸化法による場合と比べ低い温度
での成膜が可能となる。また、４００℃〜６００℃の温
度で反応を行なうものであるため、プラズマ内のイオ
ン、電子などが持つ運動エネルギをさほど大きくしない
で必要な反応を起こさせることが可能となり、生成され
た絶縁膜のイオン、高エネルギ電子などの衝撃による損
傷を最小限に抑えることができる。
４００℃〜６００℃に加熱、維持されており、このよう
な被処理体近傍に前記プラズマが達すると、前記加熱に
よる熱エネルギとプラズマ内のイオン、電子などが持つ
運動エネルギとにより、被処理体近傍の反応ガスが活性
化されて化学反応を起こし、被処理体上にＳｉＯ2 な
ど、所望の絶縁膜が生成されることになる。この生成反
応はＥＣＲプラズマによって反応ガスを活性化するもの
であるため、従来の熱酸化法による場合と比べ低い温度
での成膜が可能となる。また、４００℃〜６００℃の温
度で反応を行なうものであるため、プラズマ内のイオ
ン、電子などが持つ運動エネルギをさほど大きくしない
で必要な反応を起こさせることが可能となり、生成され
た絶縁膜のイオン、高エネルギ電子などの衝撃による損
傷を最小限に抑えることができる。
【００１４】
【実施例】以下、実施例に基づいてこの発明を詳細に説
明する。図１は、この発明の絶縁膜を形成するＥＣＲプ
ラズマＣＶＤ装置の一実施例を示す断面図である。この
図において、１は、その一部にＳｉＨ4などの反応ガス
を導入するガス導入口６を有する真空容器であり、ま
た、この真空容器１はポンプバルブを介して排気口に接
続されている。これらの排気口、ガス導入口６を通るガ
スの流量は、マスフローコントローラ（図示せず）など
によってそれぞれ独立に制御されるように構成されてい
る。この真空容器１は、その内部で高温処理が可能とな
るように、外壁２とによって２重構造を形成しており、
これらの間には冷媒３が循環している。真空容器１の内
部には、搬送系７によってこの真空容器１の内部と外部
（他の真空系）との間を搬送することができるように構
成されたトレイ８上に、安価な材料で作られたｐｏｌｙ
−ＳｉＴＦＴ用ガラス基板９がセットされるようになっ
ている。この基板９の背後には、カンタルヒータを内蔵
したヒータユニット１０が設けられており、基板９を少
なくとも６５０℃まで加熱することができるようになっ
ている。
明する。図１は、この発明の絶縁膜を形成するＥＣＲプ
ラズマＣＶＤ装置の一実施例を示す断面図である。この
図において、１は、その一部にＳｉＨ4などの反応ガス
を導入するガス導入口６を有する真空容器であり、ま
た、この真空容器１はポンプバルブを介して排気口に接
続されている。これらの排気口、ガス導入口６を通るガ
スの流量は、マスフローコントローラ（図示せず）など
によってそれぞれ独立に制御されるように構成されてい
る。この真空容器１は、その内部で高温処理が可能とな
るように、外壁２とによって２重構造を形成しており、
これらの間には冷媒３が循環している。真空容器１の内
部には、搬送系７によってこの真空容器１の内部と外部
（他の真空系）との間を搬送することができるように構
成されたトレイ８上に、安価な材料で作られたｐｏｌｙ
−ＳｉＴＦＴ用ガラス基板９がセットされるようになっ
ている。この基板９の背後には、カンタルヒータを内蔵
したヒータユニット１０が設けられており、基板９を少
なくとも６５０℃まで加熱することができるようになっ
ている。
【００１５】１１は、前記ガラス基板９に対向する位置
に設けられたＥＣＲプラズマ室であり、このプラズマ室
１１はＮ2 Ｏなどの励起ガスを導入するためのガス導入
口５、マイクロ波を導入するための石英窓１２、ＥＣＲ
プラズマ室１１内に磁場を発生させるためのコイル１３
を有している。このＥＣＲプラズマ室１１はマイクロ波
の空洞共振器を構成するような構造となっており、外部
に設けられたマイクロ波発振器（図示せず）から導波管
（図示せず）および石英窓１２を通して、所定周波数の
マイクロ波がＥＣＲプラズマ室１１に導入されると、こ
の内部に高密度ＥＣＲプラズマが生じるようになってい
る。このＥＣＲプラズマ中の電子は、コイル１３により
生じた磁場による電子の回転とマイクロ波とが共振を起
こすことによって、マイクロ波のエネルギを効率よく吸
収し、大きな運動エネルギを持つことになる。また、真
空容器１内部における加熱の均一性を図り、他の部分の
加熱防止を図るため、真空容器１内部の適切な位置に、
鏡面仕上げされたステンレスなどの材料で作られたリフ
レクタ４が設けられている。
に設けられたＥＣＲプラズマ室であり、このプラズマ室
１１はＮ2 Ｏなどの励起ガスを導入するためのガス導入
口５、マイクロ波を導入するための石英窓１２、ＥＣＲ
プラズマ室１１内に磁場を発生させるためのコイル１３
を有している。このＥＣＲプラズマ室１１はマイクロ波
の空洞共振器を構成するような構造となっており、外部
に設けられたマイクロ波発振器（図示せず）から導波管
（図示せず）および石英窓１２を通して、所定周波数の
マイクロ波がＥＣＲプラズマ室１１に導入されると、こ
の内部に高密度ＥＣＲプラズマが生じるようになってい
る。このＥＣＲプラズマ中の電子は、コイル１３により
生じた磁場による電子の回転とマイクロ波とが共振を起
こすことによって、マイクロ波のエネルギを効率よく吸
収し、大きな運動エネルギを持つことになる。また、真
空容器１内部における加熱の均一性を図り、他の部分の
加熱防止を図るため、真空容器１内部の適切な位置に、
鏡面仕上げされたステンレスなどの材料で作られたリフ
レクタ４が設けられている。
【００１６】次に、上記ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置の動
作および絶縁膜形成方法の一実施例について説明する。
まず、真空ポンプを動作させることにより真空容器１内
部を１ｘ１０-6Ｔｏｒｒ以下になるまで排気し、同時に
ヒータユニット１０を動作させることにより４００℃〜
６００℃の所定の温度まで加熱する。その後、ｐｏｌｙ
−ＳｉＴＦＴ用ガラス基板９を搭載したトレイ８を搬送
系７によって他の真空室から真空容器１内部の所定位置
に搬送する。次に、ＳｉＨ4 ガス、Ｎ2 Ｏガスを、それ
ぞれガス導入口６、５から真空容器１、ＥＣＲプラズマ
室１１に導入する。この流量はマスフローコントローラ
によってそれぞれ制御され、真空容器１内部の圧力は、
排気ユニット（図示せず）に設けられた可変バルブを調
節することにより１ｘ１０-3〜５ｘ１０-4Ｔｏｒｒの間
の所定圧力に維持する。その後、外部から所定周波数の
マイクロ波を石英窓１２を通してＥＣＲプラズマ室１１
に導入し、高密度ＥＣＲプラズマを生じさせればよい。
このようにすることによりプラズマがガラス基板９近傍
に達すると、前記加熱による熱エネルギとプラズマ中の
イオン、電子などが持つ運動エネルギとにより、ガラス
基板９近傍の反応ガスが活性化されて化学反応を起こ
し、ガラス基板９上にＳｉＯ2 絶縁膜が生成されること
になる。
作および絶縁膜形成方法の一実施例について説明する。
まず、真空ポンプを動作させることにより真空容器１内
部を１ｘ１０-6Ｔｏｒｒ以下になるまで排気し、同時に
ヒータユニット１０を動作させることにより４００℃〜
６００℃の所定の温度まで加熱する。その後、ｐｏｌｙ
−ＳｉＴＦＴ用ガラス基板９を搭載したトレイ８を搬送
系７によって他の真空室から真空容器１内部の所定位置
に搬送する。次に、ＳｉＨ4 ガス、Ｎ2 Ｏガスを、それ
ぞれガス導入口６、５から真空容器１、ＥＣＲプラズマ
室１１に導入する。この流量はマスフローコントローラ
によってそれぞれ制御され、真空容器１内部の圧力は、
排気ユニット（図示せず）に設けられた可変バルブを調
節することにより１ｘ１０-3〜５ｘ１０-4Ｔｏｒｒの間
の所定圧力に維持する。その後、外部から所定周波数の
マイクロ波を石英窓１２を通してＥＣＲプラズマ室１１
に導入し、高密度ＥＣＲプラズマを生じさせればよい。
このようにすることによりプラズマがガラス基板９近傍
に達すると、前記加熱による熱エネルギとプラズマ中の
イオン、電子などが持つ運動エネルギとにより、ガラス
基板９近傍の反応ガスが活性化されて化学反応を起こ
し、ガラス基板９上にＳｉＯ2 絶縁膜が生成されること
になる。
【００１７】図２は、上記の装置および方法を用いて形
成した絶縁膜のガラス基板温度−リーク電流の関係を示
すグラフである。これは、ｐｏｌｙ−ＳｉＴＦＴ用ガラ
ス基板９上にＳｉＯ2 膜を形成し、さらにその上に蒸着
によりＡｌ電極を形成してＭＯＳ構造とした後、これに
２ＭＶ／ｃｍの電界を印加して測定したものである。な
お、この図中には、参考のため、同一のガスを用い２０
０°ＣでプラズマＣＶＤ法によって成膜した場合のリー
ク電流を黒丸で示してある。また、従来の熱酸化法（約
１１００°Ｃ）によって得られた熱酸化膜のリーク電流
を矢印で示した。このグラフから明らかなように、リー
ク電流は、ガラス基板温度が室温から４００°Ｃ近辺ま
では基板温度の増加とともにゆるやかに減少するが、４
００°Ｃ以上になると基板温度の増加に伴い急激に減少
し、きわめて良好な特性を示している。これによれば、
基板温度６００°Ｃ近辺では１１００°Ｃで熱酸化法に
よって得られた膜にかなり近いリーク電流を持つＳｉＯ
2 膜が得られる。また、プラズマＣＶＤ法と比較して
も、同一の温度であればこの発明の方法による方がより
優れた絶縁膜を得ることができることが分かる。このよ
うに、この発明の絶縁膜を形成する方法によれば、ＥＣ
Ｒプラズマによるイオン照射と熱エネルギが有効に働い
て相乗効果をもたらしていることが分かる。
成した絶縁膜のガラス基板温度−リーク電流の関係を示
すグラフである。これは、ｐｏｌｙ−ＳｉＴＦＴ用ガラ
ス基板９上にＳｉＯ2 膜を形成し、さらにその上に蒸着
によりＡｌ電極を形成してＭＯＳ構造とした後、これに
２ＭＶ／ｃｍの電界を印加して測定したものである。な
お、この図中には、参考のため、同一のガスを用い２０
０°ＣでプラズマＣＶＤ法によって成膜した場合のリー
ク電流を黒丸で示してある。また、従来の熱酸化法（約
１１００°Ｃ）によって得られた熱酸化膜のリーク電流
を矢印で示した。このグラフから明らかなように、リー
ク電流は、ガラス基板温度が室温から４００°Ｃ近辺ま
では基板温度の増加とともにゆるやかに減少するが、４
００°Ｃ以上になると基板温度の増加に伴い急激に減少
し、きわめて良好な特性を示している。これによれば、
基板温度６００°Ｃ近辺では１１００°Ｃで熱酸化法に
よって得られた膜にかなり近いリーク電流を持つＳｉＯ
2 膜が得られる。また、プラズマＣＶＤ法と比較して
も、同一の温度であればこの発明の方法による方がより
優れた絶縁膜を得ることができることが分かる。このよ
うに、この発明の絶縁膜を形成する方法によれば、ＥＣ
Ｒプラズマによるイオン照射と熱エネルギが有効に働い
て相乗効果をもたらしていることが分かる。
【００１８】図３は、この発明の絶縁膜を形成する方法
により成膜したＳｉＯ2 膜の基板温度とＢＨＦエッチン
グレートの関係を示すグラフである。この図によれば、
この発明を用いて成膜したＳｉＯ2膜のＢＨＦエッチン
グレートは、基板温度の増加とともに減少し、４００°
Ｃ以上では一定値に近づいている。これから、基板温度
４００°Ｃ以上では緻密な膜となっていることが分か
る。
により成膜したＳｉＯ2 膜の基板温度とＢＨＦエッチン
グレートの関係を示すグラフである。この図によれば、
この発明を用いて成膜したＳｉＯ2膜のＢＨＦエッチン
グレートは、基板温度の増加とともに減少し、４００°
Ｃ以上では一定値に近づいている。これから、基板温度
４００°Ｃ以上では緻密な膜となっていることが分か
る。
【００１９】図４は、この発明のＥＣＲプラズマＣＶＤ
装置の他の実施例を示す断面図である。上述の実施例に
おいてはＥＣＲプラズマ源を１台のみとしたが、ＥＣＲ
プラズマ源１台の有効成膜面積は最大でも２００ｍｍ角
程度であるため、それ以上の大きな面積の基板に均一に
成膜する場合には、図４に示すようにＥＣＲプラズマ源
を複数個並べて用いることが好ましい。この場合、マイ
クロ発振器もこれに合わせて複数台用意してもよいが、
１台のみ用いて分配器により分配するようにしてもよ
い。なお、この図４において、図１における部品と同じ
部品には同一の番号を付してある。
装置の他の実施例を示す断面図である。上述の実施例に
おいてはＥＣＲプラズマ源を１台のみとしたが、ＥＣＲ
プラズマ源１台の有効成膜面積は最大でも２００ｍｍ角
程度であるため、それ以上の大きな面積の基板に均一に
成膜する場合には、図４に示すようにＥＣＲプラズマ源
を複数個並べて用いることが好ましい。この場合、マイ
クロ発振器もこれに合わせて複数台用意してもよいが、
１台のみ用いて分配器により分配するようにしてもよ
い。なお、この図４において、図１における部品と同じ
部品には同一の番号を付してある。
【００２０】なお、上記実施例においては、ｐｏｌｙ−
ＳｉＴＦＴ用ＳｉＯ2 ゲート絶縁膜を形成する場合につ
いてのみ述べてきたが、この発明をＭＩＳトランジスタ
一般のゲート絶縁膜、キャパシタ用絶縁膜、層間絶縁膜
など各種絶縁膜の形成に用いることができることはもち
ろんである。また、この発明によりＳｉ3Ｎ4，Ｔａ2
Ｏ5, Ａｌ2Ｏ3など、ＳｉＯ2以外の絶縁膜を形成して
も、ＳｉＯ2の場合と同様の効果を得ることができる。
ＳｉＴＦＴ用ＳｉＯ2 ゲート絶縁膜を形成する場合につ
いてのみ述べてきたが、この発明をＭＩＳトランジスタ
一般のゲート絶縁膜、キャパシタ用絶縁膜、層間絶縁膜
など各種絶縁膜の形成に用いることができることはもち
ろんである。また、この発明によりＳｉ3Ｎ4，Ｔａ2
Ｏ5, Ａｌ2Ｏ3など、ＳｉＯ2以外の絶縁膜を形成して
も、ＳｉＯ2の場合と同様の効果を得ることができる。
【００２１】
【発明の効果】この発明によれば、ＥＣＲプラズマＣＶ
Ｄ法により絶縁膜を成膜する際に、基板を４００℃〜６
００℃に加熱し、この温度を維持することにより、ＥＣ
Ｒプラズマのイオン照射によるエネルギと基板の加熱エ
ネルギの相乗効果により緻密な絶縁膜が得られるととも
に、イオン照射によるミクロな膜へのダメージを熱エネ
ルギで緩和しているため、リーク電流の小さな電気的に
優れた絶縁膜を得ることができる。さらに、絶縁膜の成
膜温度が４００℃〜６００°Ｃでよいため、従来、高価
な石英ガラスを用いなければ得られなかった高品位絶縁
膜を安価なガラス基板により得ることが可能となる。
Ｄ法により絶縁膜を成膜する際に、基板を４００℃〜６
００℃に加熱し、この温度を維持することにより、ＥＣ
Ｒプラズマのイオン照射によるエネルギと基板の加熱エ
ネルギの相乗効果により緻密な絶縁膜が得られるととも
に、イオン照射によるミクロな膜へのダメージを熱エネ
ルギで緩和しているため、リーク電流の小さな電気的に
優れた絶縁膜を得ることができる。さらに、絶縁膜の成
膜温度が４００℃〜６００°Ｃでよいため、従来、高価
な石英ガラスを用いなければ得られなかった高品位絶縁
膜を安価なガラス基板により得ることが可能となる。
【図１】この発明の絶縁膜を形成する装置の一実施例を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図２】上記実施例の装置および方法を用いて形成した
絶縁膜のガラス基板温度−リーク電流の関係を示すグラ
フである。
絶縁膜のガラス基板温度−リーク電流の関係を示すグラ
フである。
【図３】上記実施例の装置および方法を用いて形成した
絶縁膜の基板温度とＢＨＦエッチングレートの関係を示
すグラフである。
絶縁膜の基板温度とＢＨＦエッチングレートの関係を示
すグラフである。
【図４】この発明の絶縁膜を形成する装置の他の実施例
を示す断面図である。
を示す断面図である。
１…真空容器 ４…リフレクタ ５…ガス導入口 ６…ガス導入口 ７…搬送系 ８…トレイ ９…ガラス基板 １０…ヒータユニット １１…ＥＣＲプラズマ室 １２…石英窓 １３…コイル
Claims (1)
- 【請求項１】 被処理体を処理室内に配置する工程と、 処理室内を排気する工程と、 処理室内にシランを導入するとともに、この処理室に連
通するＥＣＲプラズマ室内にＮ 2 Ｏを所定圧力になるよ
うに導入する工程と、 所定周波数のマイクロ波を前記ＥＣＲプラズマ室に導入
することにより高密度ＥＣＲプラズマを生じさせ、これ
を処理室内の被処理体近傍に導くとともに、前記被処理
体の温度を４００℃〜６００℃に維持することによっ
て、この被処理体上にＳｉＯ 2 膜を成膜する工程とから
なることを特徴とする絶縁膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27481991A JP2648746B2 (ja) | 1991-09-26 | 1991-09-26 | 絶縁膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27481991A JP2648746B2 (ja) | 1991-09-26 | 1991-09-26 | 絶縁膜形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0590247A JPH0590247A (ja) | 1993-04-09 |
| JP2648746B2 true JP2648746B2 (ja) | 1997-09-03 |
Family
ID=17547011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27481991A Expired - Lifetime JP2648746B2 (ja) | 1991-09-26 | 1991-09-26 | 絶縁膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2648746B2 (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW371796B (en) | 1995-09-08 | 1999-10-11 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Method and apparatus for manufacturing a semiconductor device |
| US6541369B2 (en) * | 1999-12-07 | 2003-04-01 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for reducing fixed charges in a semiconductor device |
| JPWO2002033741A1 (ja) * | 2000-10-18 | 2004-02-26 | ソニー株式会社 | 絶縁膜の成膜方法および半導体装置の製造方法 |
| JP2003142470A (ja) * | 2001-10-31 | 2003-05-16 | Applied Materials Inc | チッ化珪素膜の堆積方法、及び堆積装置 |
| JP4051619B2 (ja) * | 2002-09-17 | 2008-02-27 | キヤノンアネルバ株式会社 | シリコン酸化膜作製方法 |
| KR100721576B1 (ko) | 2005-04-06 | 2007-05-23 | 삼성에스디아이 주식회사 | 유기 전계 발광 소자 제조 방법 |
| JPWO2007032128A1 (ja) * | 2005-09-16 | 2009-03-19 | シャープ株式会社 | 薄膜トランジスタ |
| WO2007111074A1 (ja) | 2006-03-24 | 2007-10-04 | Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. | 透明バリア性シート及び透明バリア性シートの製造方法 |
| EP2000300A4 (en) | 2006-03-24 | 2009-08-05 | Konica Minolta Med & Graphic | TRANSPARENT BARRIER SHEET AND METHOD FOR PRODUCING SAME |
| WO2007111092A1 (ja) | 2006-03-24 | 2007-10-04 | Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. | 透明バリア性シートおよび透明バリア性シートの製造方法 |
| JPWO2007111076A1 (ja) | 2006-03-24 | 2009-08-06 | コニカミノルタエムジー株式会社 | 透明バリア性シートおよび透明バリア性シートの製造方法 |
| WO2007111075A1 (ja) | 2006-03-24 | 2007-10-04 | Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. | 透明バリア性シート及び透明バリア性シートの製造方法 |
| JP6108609B2 (ja) * | 2013-04-25 | 2017-04-05 | クアーズテック株式会社 | 窒化物半導体基板 |
| JP7241663B2 (ja) * | 2019-11-01 | 2023-03-17 | 東京エレクトロン株式会社 | 情報処理装置、情報処理方法、情報処理プログラム及び半導体製造装置 |
-
1991
- 1991-09-26 JP JP27481991A patent/JP2648746B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0590247A (ja) | 1993-04-09 |
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