JPH0855848A - Heating treatment method of silicon oxide film - Google Patents

Heating treatment method of silicon oxide film

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JPH0855848A
JPH0855848A JP6212033A JP21203394A JPH0855848A JP H0855848 A JPH0855848 A JP H0855848A JP 6212033 A JP6212033 A JP 6212033A JP 21203394 A JP21203394 A JP 21203394A JP H0855848 A JPH0855848 A JP H0855848A
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JP
Japan
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atmosphere
silicon oxide
heat treatment
oxide film
chamber
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Withdrawn
Application number
JP6212033A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
Mitsunori Sakama
光範 坂間
Tomohiko Sato
友彦 佐藤
Satoshi Teramoto
聡 寺本
Yasuhiko Takemura
保彦 竹村
Shigefumi Sakai
重史 酒井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain a gate insulating film whose characteristic is good by a method wherein a silicon oxide film which is kept at a temperature in a specific range is irradiated with ultraviolet rays in a dinitrogen monoxide atmosphere and the silicon oxide film which is kept at a temperature in a specific range is irradiated with ultraviolet rays in a hydrogen nitride atmosphere. CONSTITUTION:A silicon oxide film as a substratum is formed on a substrate 105, and an amorphous silicon film is formed. After that, a heating treatment is executed in an N2 atmosphere, and the amorphous silicon film is crystallized. The crystallized silicon film is etched, an island-shaped region is formed, and a silicon oxide film as a gate insulating film is formed. The substrate 105 is placed on a substrate holder 104. N2O is introduced into a chamber 101 from a gas introduction system 107, and a heating treatment is executed at a temperature of 300 to 700 deg.C while ultraviolet rays are being emitted from an ultraviolet light source 106 in a 100-% N2O atmosphere. After that the N 0 inside the chamber is evacuated NH is introduced and a heating treatment is executed at a temperature of 300 to 700 deg.C while ultraviolet rays are being emitted from the ultraviolet light source 106 in a 100-% NH3 atmosphere.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ガラス等の絶縁基板、
あるいは各種基板上に形成された絶縁性被膜上に設けら
れた半導体装置、例えば、薄膜トランジスタ(TFT)
または、それを応用した薄膜集積回路、特にアクティブ
型液晶表示装置(液晶ディスプレー)用薄膜集積回路の
作製方法に関し、特に、良好な特性のゲイト絶縁膜を得
るためのゲイト絶縁膜の加熱処理方法および加熱処理装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an insulating substrate such as glass,
Alternatively, a semiconductor device provided on an insulating film formed on various substrates, for example, a thin film transistor (TFT)
Alternatively, the present invention relates to a method for manufacturing a thin film integrated circuit, particularly a thin film integrated circuit for an active liquid crystal display device (liquid crystal display), which is applied to the method, and particularly to a heat treatment method for a gate insulating film for obtaining a gate insulating film having good characteristics, The present invention relates to a heat treatment device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ガラス等の絶縁基板上にTFTを
有する半導体装置、例えば、TFTを画素の駆動に用い
るアクティブ型液晶表示装置やイメージセンサー等が開
発されている。これらの装置に用いられるTFTには、
薄膜状の珪素半導体を用いるのが一般的である。薄膜状
の珪素半導体としては、非晶質珪素半導体からなるもの
と結晶性を有する珪素半導体からなるものの2つに大別
される。非晶質珪素半導体は作製温度が低く、気相法で
比較的容易に作製することが可能で量産性に富むため、
もっとも一般的に用いられているが、導電率等の物性が
結晶性を有する珪素半導体に比べて劣るため、今後、よ
り高速性を得るためには結晶性を有する珪素半導体から
なるTFTの作製方法の確立が強く求められている。
2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor devices having TFTs on an insulating substrate such as glass, for example, active type liquid crystal display devices using TFTs for driving pixels and image sensors have been developed. TFTs used in these devices include
Generally, a thin film silicon semiconductor is used. The thin film silicon semiconductor is roughly classified into two types, that is, an amorphous silicon semiconductor and a crystalline silicon semiconductor. Amorphous silicon semiconductors have a low production temperature, can be produced relatively easily by the vapor phase method, and have high mass productivity.
Although most commonly used, the physical properties such as conductivity are inferior to those of crystalline silicon semiconductors. Therefore, in order to obtain higher speed in the future, a method of manufacturing a TFT made of crystalline silicon semiconductors. There is a strong demand for establishment.

【0003】移動度の小さな非晶質珪素を用いたTFT
の場合には、ゲイト絶縁膜の特性はあまり問題とならな
かった。例えば、非晶質珪素を用いたTFTでは、ゲイ
ト絶縁膜として酸化珪素よりも電気的特性に劣る窒化珪
素膜が用いられる。しかし、移動度の高い結晶性の珪素
膜を用いたTFTでは、珪素膜自体の特性と同じくらい
ゲイト絶縁膜の特性が大きな問題であった。ゲイト絶縁
膜として好ましいものとしては、熱酸化膜がある。例え
ば、石英基板のように高温に耐える基板上であれば、熱
酸化法を用いてゲイト絶縁膜を得ることができた。(例
えば、特公平3−71793)
TFT using amorphous silicon having low mobility
In this case, the characteristics of the gate insulating film did not pose a problem. For example, in a TFT using amorphous silicon, a silicon nitride film having electric characteristics inferior to that of silicon oxide is used as a gate insulating film. However, in a TFT using a crystalline silicon film having high mobility, the characteristics of the gate insulating film are as great a problem as the characteristics of the silicon film itself. A thermal oxide film is preferable as the gate insulating film. For example, a gate insulating film could be obtained by using a thermal oxidation method on a substrate such as a quartz substrate that can withstand high temperatures. (For example, Japanese Patent Publication No. 3-71793)

【0004】熱酸化法によって、ゲイト絶縁膜として使
用するに足る酸化珪素膜を得るには、950℃以上の高
温が必要であった。しかしながら、このような高温処理
に耐えうる基板材料は石英の他にはなく、石英基板は高
価であり、かつ、融点が高いために大面積化が困難であ
るという問題があった。しかし、より安価なガラス基板
材料は、歪み点が750℃以下、一般的には550〜6
50℃で、通常の方法で熱酸化膜を得るだけの高温に基
板が耐えないという問題があった。そのため、より低温
で形成できる物理的気相成長法(PVD法、例えばスパ
ッタリング法)や化学的気相成長法(CVD法、例えば
プラズマCVD法、光CVD法等)によってゲイト絶縁
膜が形成された。
A high temperature of 950 ° C. or higher is required to obtain a silicon oxide film that can be used as a gate insulating film by the thermal oxidation method. However, there is a substrate material other than quartz that can withstand such a high-temperature treatment, and the quartz substrate is expensive and has a problem that it is difficult to increase the area because it has a high melting point. However, the cheaper glass substrate materials have a strain point of 750 ° C. or lower, generally 550 to 6
There has been a problem that the substrate cannot withstand the high temperature at 50 ° C. for obtaining a thermal oxide film by a usual method. Therefore, the gate insulating film is formed by a physical vapor deposition method (PVD method, for example, sputtering method) or a chemical vapor deposition method (CVD method, for example, plasma CVD method, optical CVD method, etc.) that can be formed at a lower temperature. .

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、PVD
法、CVD法によって作製した絶縁膜は不対結合手や水
素の濃度が高く、また、界面特性も良くなかった。その
ため、ホットキャリヤ等の注入に対しても弱く、不対結
合手や水素が原因となって、電荷捕獲中心が形成されや
すかった。このため、TFTのゲイト絶縁膜として用い
た場合に、電界移動度やサブスレシュホールド特性値
(S値)が、良くないという問題点、あるいはゲイト電
極のリーク電流が多く、オン電流の低下(劣化・経時変
化)が甚だしいという問題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, PVD
The insulating film formed by the CVD method or the CVD method had a high concentration of dangling bonds or hydrogen, and had poor interface characteristics. Therefore, it is weak against injection of hot carriers and the like, and charge trap centers are easily formed due to dangling bonds and hydrogen. Therefore, when it is used as a gate insulating film of a TFT, the electric field mobility and the subthreshold characteristic value (S value) are not good, or the leak current of the gate electrode is large and the on current decreases (deteriorates).・ There was a problem that the change over time was severe.

【0006】例えば、PVD法であるスパッタ法を用い
る場合には、高純度の酸素と珪素からなる合成石英をタ
ーゲットとすれば、原理的には酸素と珪素の化合物の被
膜のみが形成される。しかし、得られる被膜の酸素と珪
素の比率が化学量論比に近く、かつ、不対結合手の少な
い酸化珪素膜を得ることは極めて難しかった。例えば、
スパッタガスとして酸素が好ましかった。しかし、酸素
は原子量が小さく、スパッタ速度(堆積速度)が小さ
く、量産を考慮した際のスパッタガスとしては不適切で
あった。
For example, in the case of using the sputtering method which is the PVD method, if synthetic quartz composed of high-purity oxygen and silicon is used as a target, in principle only a film of a compound of oxygen and silicon is formed. However, it was extremely difficult to obtain a silicon oxide film in which the ratio of oxygen to silicon in the obtained coating is close to the stoichiometric ratio and the number of dangling bonds is small. For example,
Oxygen was the preferred sputter gas. However, oxygen has a small atomic weight and a low sputtering rate (deposition rate), and is unsuitable as a sputtering gas when considering mass production.

【0007】また、アルゴン等の雰囲気においては、十
分な成膜速度が得られたものの、酸素と珪素の比率が化
学量論比と異なり、ゲイト絶縁膜としては極めて不適当
なものであった。さらに、スパッタ雰囲気をどのように
しても珪素の不対結合手を低減することは難しく、成膜
後に水素雰囲気での加熱処理をおこなうことによって、
珪素の不対結合手Si・もしくはSiO・をSi−H、
Si−OHとして、安定化させることが必要であった。
しかしながら、Si−H、Si−OH結合は不安定で、
加速した電子によって、容易に切断され、もとの珪素の
不対結合手に変化してしまった。このような弱い結合S
i−H、Si−OHの存在が上述のホットキャリヤ注入
による劣化の要因となったものである。
Further, although a sufficient film formation rate was obtained in an atmosphere of argon or the like, the ratio of oxygen to silicon was different from the stoichiometric ratio, which was extremely unsuitable as a gate insulating film. Furthermore, it is difficult to reduce the dangling bonds of silicon regardless of the sputtering atmosphere, and by performing heat treatment in a hydrogen atmosphere after film formation,
Si-H, which is a dangling bond of silicon
It was necessary to stabilize as Si-OH.
However, the Si-H and Si-OH bonds are unstable,
It was easily broken by the accelerated electrons and converted into the original dangling bonds of silicon. Such a weak bond S
The presence of i-H and Si-OH is a cause of the deterioration due to the hot carrier injection.

【0008】同様にプラズマCVD法を用いて作製され
た酸化珪素膜にもSi−H、Si−OHの形で多くの水
素が含有されており、上記の問題の源泉となっていた。
加えて、比較的扱いやすい珪素源として、テトラ・エト
キシ・シラン(TEOS)を用いた場合には、高濃度の
炭素が酸化珪素膜中に含まれるという問題もあった。本
発明は、上記の問題を解決する手段を提供するものであ
る。
Similarly, a silicon oxide film produced by the plasma CVD method also contains a large amount of hydrogen in the form of Si--H and Si--OH, which has been a source of the above problems.
In addition, when tetra-ethoxy-silane (TEOS) is used as a silicon source that is relatively easy to handle, there is a problem that a high concentration of carbon is contained in the silicon oxide film. The present invention provides means for solving the above problems.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の第1は、CVD
法もしくはPVD法によって、活性層上に堆積された酸
化珪素膜に対して紫外光を照射しつつ、一酸化二窒素
(N2 O)雰囲気で、300〜700℃、好ましくは、
500〜600℃の加熱処理をおこない、その後、雰囲
気をアンモニア(NH3 )、ヒドラジン(N2 4 )等
の窒化水素雰囲気に替え、紫外光を照射しつつ、該雰囲
気において、300〜700℃、好ましくは、500〜
600℃の加熱処理をおこなう。この際、使用される紫
外光の波長としては100〜350nm、好ましくは1
50〜300nmとする。
The first aspect of the present invention is CVD.
Method or PVD method, while irradiating the silicon oxide film deposited on the active layer with ultraviolet light, in a dinitrogen monoxide (N 2 O) atmosphere, 300 to 700 ° C., preferably,
Heat treatment is performed at 500 to 600 ° C., and then the atmosphere is changed to a hydrogen nitride atmosphere such as ammonia (NH 3 ) or hydrazine (N 2 H 4 ) and 300 to 700 ° C. in the atmosphere while irradiating with ultraviolet light. , Preferably 500-
Heat treatment at 600 ° C. is performed. At this time, the wavelength of the ultraviolet light used is 100 to 350 nm, preferably 1
It is set to 50 to 300 nm.

【0010】上記の工程を1つの反応室(チャンバー)
で実施する場合には、雰囲気をN2Oから窒化水素に変
換する必要がある。この際には、N2 Oが十分に低濃度
になってから、窒化水素を導入することが望ましい。こ
れは、N2 Oと窒化水素を混合すると爆発する可能性が
高いためである。そのため、最初にN2 O雰囲気のチャ
ンバーを真空排気した後、窒化水素を導入するとよい。
より簡便には、N2 O雰囲気を窒素で置換して、窒素雰
囲気とし、N2 Oの濃度を十分に低くし、その後、窒化
水素を導入してもよい。
The above steps are performed in one reaction chamber (chamber).
In the case of the above, it is necessary to convert the atmosphere from N 2 O to hydrogen nitride. At this time, it is desirable to introduce hydrogen nitride after the concentration of N 2 O becomes sufficiently low. This is because there is a high possibility of explosion when N 2 O and hydrogen nitride are mixed. Therefore, it is preferable to introduce the hydrogen nitride after first evacuating the chamber in the N 2 O atmosphere.
More simply, the N 2 O atmosphere may be replaced with nitrogen to form a nitrogen atmosphere, the concentration of N 2 O may be sufficiently lowered, and then hydrogen nitride may be introduced.

【0011】上記の2つの加熱処理工程においては、加
熱処理工程ごとに温度を上昇・下降させてもよいし、実
質的に一定の温度に保ってもよい。同様に、2つの加熱
処理工程においては、加熱処理工程ごとに紫外光を照射
・中断してもよいし、ずっと照射しつづけてもよい。
In the above two heat treatment steps, the temperature may be raised or lowered for each heat treatment step, or may be maintained at a substantially constant temperature. Similarly, in the two heat treatment steps, the ultraviolet light may be radiated / interrupted for each heat treatment step, or may be continuously radiated.

【0012】N2 Oおよび窒化水素各雰囲気における加
熱処理の時間は、酸化珪素膜の特性・加熱処理温度・紫
外光の強度等に依存するが、量産性を考慮すると30分
〜6時間とすることが望ましい。また、加熱処理工程に
おける基板温度の上昇あるいは下降の速度は本発明を実
施するものが決定すればよいのであるが、量産性を考慮
した場合、5〜30℃/minの速度で、昇温または冷
却することが望ましい。また、この昇温・冷却の際には
窒素雰囲気でおこなってもよい。
The heat treatment time in each atmosphere of N 2 O and hydrogen nitride depends on the characteristics of the silicon oxide film, the heat treatment temperature, the intensity of the ultraviolet light, etc., but is set to 30 minutes to 6 hours in consideration of mass productivity. Is desirable. Further, the rate of increase or decrease of the substrate temperature in the heat treatment step may be determined depending on the method for carrying out the present invention, but in consideration of mass productivity, the rate of temperature increase or decrease at a rate of 5 to 30 ° C./min. It is desirable to cool. Further, the temperature raising / cooling may be performed in a nitrogen atmosphere.

【0013】本発明においては、例えば、PVD法とし
てはスパッタ法、CVD法としては、プラズマCVD
法、減圧CVD法、大気圧CVD法を用いればよい。そ
の他の成膜方法も用いることが可能である。また、プラ
ズマCVD法もしくは減圧CVD法としては、TEOS
を原料とする方法を用いてもよい。前者の場合において
は、TEOSと酸素ガスを主たる原料として、基板温度
200〜500℃で堆積すればよい。また、後者の場合
においては、TEOSとオゾンを原料として、比較的低
温(例えば、375℃±20℃)で、プラズマによるダ
メージの無い酸化珪素膜を得ることができる。同様に減
圧CVD法を用いて、モノシラン(SiH4 )と酸素ガ
ス(O2 )を主たる原料としても活性層にプラズマダメ
ージを与えること無く酸化珪素膜を得ることができる。
また、プラズマCVD法のうち、ECR(電子サイクロ
トロン共鳴)条件の放電を用いる、ECR−CVD法
は、プラズマによるダメージが小さいので、より良好な
ゲイト絶縁膜を形成することができる。これらの成膜手
段は以下の第2の発明においても同様である。
In the present invention, for example, the PVD method is a sputtering method, and the CVD method is a plasma CVD method.
Method, low pressure CVD method, or atmospheric pressure CVD method may be used. Other film forming methods can also be used. Further, as the plasma CVD method or the low pressure CVD method, TEOS is used.
You may use the method made from. In the former case, TEOS and oxygen gas may be used as the main raw materials and deposited at a substrate temperature of 200 to 500 ° C. In the latter case, a silicon oxide film free from plasma damage can be obtained at a relatively low temperature (for example, 375 ° C. ± 20 ° C.) using TEOS and ozone as raw materials. Similarly, by using the low pressure CVD method, a silicon oxide film can be obtained without causing plasma damage to the active layer even when monosilane (SiH 4 ) and oxygen gas (O 2 ) are used as main raw materials.
Further, among the plasma CVD methods, the ECR-CVD method, which uses discharge under ECR (electron cyclotron resonance) conditions, causes less damage due to plasma, so that a better gate insulating film can be formed. These film forming means are the same in the following second invention.

【0014】本発明の第2は、CVD法もしくはPVD
法によって、活性層上に堆積された酸化珪素膜に対して
紫外光を照射しつつ、窒化水素雰囲気で、300〜70
0℃、好ましくは、500〜600℃の加熱処理をおこ
ない、その後、雰囲気をN2O雰囲気に替え、紫外光を
照射しつつ、該雰囲気において、300〜700℃、好
ましくは、500〜600℃の加熱処理をおこなう。こ
のときも、使用される紫外光の波長としては100〜3
50nm、好ましくは150〜300nmとする。上記
の工程において、雰囲気を窒化水素からN2 Oに変換す
る際には、先の第1の発明と同様の注意が必要である。
また、第1の発明と同様に、温度の上昇・下降、あるい
は紫外光の照射・中断を制御すればよい。加熱処理の時
間に関しても同様である。
The second aspect of the present invention is the CVD method or PVD.
By irradiating the silicon oxide film deposited on the active layer with ultraviolet light by a method of 300 to 70 in a hydrogen nitride atmosphere.
The heat treatment is performed at 0 ° C., preferably 500 to 600 ° C., and then the atmosphere is changed to an N 2 O atmosphere, and while irradiating with ultraviolet light, the atmosphere is 300 to 700 ° C., preferably 500 to 600 ° C. Heat treatment. Also at this time, the wavelength of the ultraviolet light used is 100 to 3
The thickness is 50 nm, preferably 150 to 300 nm. In the above process, when converting the atmosphere from hydrogen nitride to N 2 O, the same precautions as in the first invention are necessary.
Further, similarly to the first aspect of the invention, the temperature rise / fall or the ultraviolet light irradiation / interruption may be controlled. The same applies to the heat treatment time.

【0015】上記第1および第2の本発明を実施するに
は、雰囲気を制御できる装置および紫外光照射のための
装置を有する反応室(チャンバー)が必要である。具体
的には、加熱処理のためのチャンバーと、加熱処理をお
こなう前の基板と加熱処理をおこなった後の基板をセッ
トする予備室と、基板を移送するための搬送機が備えて
ある前室とを有し、前記チャンバーには、基板を加熱す
るヒーターを備えた基板ホルダーが備えてあり、前記基
板を加熱するためのチャンバーの外部もしくは内部に、
基板に紫外光を照射するための光源が取りつけられてい
ることを特徴とする加熱処理装置である。また、N2
雰囲気での加熱処理と、窒化水素雰囲気での加熱処理と
を異なるチャンバーでおこなえるように、複数個のチャ
ンバーを有してもよい。
In order to carry out the first and second aspects of the present invention, a reaction chamber (chamber) having an apparatus capable of controlling the atmosphere and an apparatus for ultraviolet light irradiation is required. Specifically, a chamber for heat treatment, a preparatory chamber for setting the substrate before the heat treatment and the substrate after the heat treatment, and a front chamber provided with a carrier for transferring the substrate. And the chamber is provided with a substrate holder provided with a heater for heating the substrate, and the outside or inside of the chamber for heating the substrate,
In the heat treatment apparatus, a light source for irradiating the substrate with ultraviolet light is attached. Also, N 2 O
A plurality of chambers may be provided so that heat treatment in an atmosphere and heat treatment in a hydrogen nitride atmosphere can be performed in different chambers.

【0016】この装置においては、より生産性を向上さ
せるために、チャンバー内部の基板ホルダーを、耐熱性
のメタルで構成された概略コンベアー状の搬送装置にし
て、基板を移動させながら加熱処理がおこなえるように
なっていてもよい。また、基板を加熱するためのチャン
バー内部の基板ホルダーを、耐熱性のメタルで構成され
た概略コンベアー状の搬送装置にして、複数枚の基板を
取りつけて一度に加熱処理がおこなえるようにしてもよ
い。さらには、概略コンベアー状の搬送装置の下部にヒ
ーターを設けてもよい。
In this apparatus, in order to further improve the productivity, the substrate holder inside the chamber is made into a substantially conveyor-shaped carrier made of heat-resistant metal, and the heat treatment can be performed while moving the substrate. It may be like this. Further, the substrate holder inside the chamber for heating the substrates may be a conveyor-like transfer device made of heat-resistant metal so that a plurality of substrates can be attached and heat treatment can be performed at once. . Further, a heater may be provided below the roughly conveyor-shaped transport device.

【0017】本発明の他の装置は、円柱状のチャンバー
を有し、前記円柱状のチャンバーの周囲には、基板を加
熱するためのヒーターが設けられており、前記円柱状の
チャンバーの中心部には、基板に紫外光を照射するため
の光源が設けられており、前記円柱状のチャンバーの内
壁に沿うようにして基板を取りつける構造を有するもの
である。かくすることにより、紫外光を有効に利用する
ことができ、生産性を向上せしめることができる。
Another apparatus of the present invention has a cylindrical chamber, and a heater for heating a substrate is provided around the cylindrical chamber, and the central portion of the cylindrical chamber is provided. Is provided with a light source for irradiating the substrate with ultraviolet light, and has a structure for mounting the substrate along the inner wall of the cylindrical chamber. By doing so, the ultraviolet light can be effectively used and the productivity can be improved.

【0018】[0018]

【作用】CVD法もしくはPVD法によって成膜した酸
化珪素膜に対して、第1の発明に記述した処理をおこな
うと、最初のN2 O雰囲気での加熱処理によって、酸化
珪素膜中のSi−H結合やSi−OH結合が窒化あるい
は酸化され、Si≡N、あるいはSi2 =N−O結合に
変化し、酸化珪素膜中の水素が減少する。さらに、その
後、窒化水素雰囲気での加熱処理によって、上記の反応
で埋めることのできなかった不対結合手(ダングリング
ボンド)が、窒化あるいは窒化水素化され、安定な状態
となる。
When the process described in the first invention is applied to the silicon oxide film formed by the CVD method or the PVD method, the first heat treatment in the N 2 O atmosphere causes the Si-- The H bond and the Si-OH bond are nitrided or oxidized to change to Si≡N or Si 2 = N—O bond, and the hydrogen in the silicon oxide film is reduced. Further, thereafter, by heat treatment in a hydrogen nitride atmosphere, dangling bonds (dangling bonds) that could not be filled in by the above reaction are nitrided or hydrogenated, and become stable.

【0019】本発明においては、紫外光(波長100〜
350nm、好ましくは150〜300nm)の照射の
効果が非常に大きい。すなわち、上記の反応は紫外光の
照射の無い場合には全く進行しなかった。このような反
応を純粋に加熱処理によって実現せしめるには、少なく
とも900℃の温度が必要であった。すなわち、N2
や窒化水素が熱的に分解するのに必要な温度が900℃
以上であったからである。しかしながら、紫外光を照射
することによって、上記の反応の低温化を実現できる。
これは、第1には紫外光によってN2 Oや窒化水素が分
解されるので、上記のような高温は必ずしも必要ではな
く、300〜700℃、好ましくは、500〜600℃
の加熱処理においても上記と同等な反応が可能となった
ためと推定される。
In the present invention, ultraviolet light (wavelength 100 to 100)
The effect of irradiation of 350 nm, preferably 150 to 300 nm) is very large. That is, the above reaction did not proceed at all without the irradiation of ultraviolet light. A temperature of at least 900 ° C. was required to achieve such a reaction purely by heat treatment. That is, N 2 O
The temperature required for the thermal decomposition of hydrogen and hydrogen nitride is 900 ° C
Because it was above. However, the temperature of the above reaction can be lowered by irradiating with ultraviolet light.
First, since N 2 O and hydrogen nitride are decomposed by ultraviolet light, the above-mentioned high temperature is not always necessary, and is 300 to 700 ° C., preferably 500 to 600 ° C.
It is presumed that the same reaction as above was possible even in the heat treatment of.

【0020】また、紫外光の照射された酸化珪素膜にお
いては、特に不対結合手やSi−H結合、Si−OH結
合が紫外光を吸収しやすく、この結果、このような部分
が化学的に励起された状態となり、化学反応が促進され
たためとも考えられる。特にこの反応は酸化珪素と珪素
の界面で進行しやすく、結果として窒素は酸化珪素−珪
素界面に集中する傾向がある。このような手段で界面付
近に集中して添加される窒素の量は、酸化珪素膜の平均
的な濃度の10倍以上になる。酸化珪素中に0.1〜1
0原子%、代表的には、1〜5原子%の窒素が含有せし
めるとゲイト絶縁膜として好ましい。
Further, in the silicon oxide film irradiated with ultraviolet light, dangling bonds, Si-H bonds, and Si-OH bonds are particularly likely to absorb ultraviolet light, and as a result, such portions are chemically absorbed. It is also considered that the chemical reaction was promoted and the chemical reaction was promoted. In particular, this reaction easily proceeds at the interface between silicon oxide and silicon, and as a result, nitrogen tends to concentrate at the silicon oxide-silicon interface. The amount of nitrogen concentratedly added near the interface by such means is 10 times or more the average concentration of the silicon oxide film. 0.1 to 1 in silicon oxide
It is preferable for the gate insulating film to contain 0 atom%, typically 1 to 5 atom% of nitrogen.

【0021】この結果、ゲイト絶縁膜と活性層の界面に
おける不対結合手や、結合が弱く、ホットキャリヤによ
って簡単に分断されるSi−H結合やSi−OH結合
が、結合の強固なSi≡N結合、Si2 =N−O結合等
に置き換えられ、ホットキャリヤによる化学状態の変動
が極めて小さくなる。
As a result, unpaired bonds at the interface between the gate insulating film and the active layer, and Si—H bonds and Si—OH bonds, which are weak in bond and are easily broken by hot carriers, have a strong bond Si≡. It is replaced with N bond, Si 2 ═N—O bond, etc., and the change in chemical state due to hot carriers becomes extremely small.

【0022】このように、酸化珪素膜中、特に、珪素膜
との界面付近の不対結合手やSi−H結合やSi−OH
結合が窒化、酸化されることにより、ホットキャリヤに
対する耐性が向上し、TFTのゲイト絶縁膜として用い
た場合の電界移動度やサブスレシュホールド特性値(S
値)が向上し、オン電流の低下(劣化・経時変化)を防
止する上で格段の効果が生じた。
Thus, in the silicon oxide film, especially in the vicinity of the interface with the silicon film, dangling bonds, Si--H bonds and Si--OH.
By nitriding and oxidizing the bonds, resistance to hot carriers is improved, and when used as a gate insulating film of a TFT, electric field mobility and subthreshold characteristic value (S
Value) was improved, and a remarkable effect was produced in preventing a decrease in on-current (deterioration / aging change).

【0023】本発明をスパッタ法によって成膜した酸化
珪素膜(特に、スパッタ雰囲気をアルゴン等とすること
により、酸素濃度が化学量論比より少ない酸化珪素膜)
に適用した場合には特に効果が顕著である。すなわち、
このような膜をN2 O雰囲気で加熱処理することによ
り、不足した酸素を補うことができ、酸化珪素膜の組成
を化学量論比に近づけることが可能となるからである。
2 O雰囲気での加熱処理で埋められなかった不対結合
手等は、その後の窒化水素雰囲気の加熱処理によって窒
化される。
A silicon oxide film formed by the sputtering method according to the present invention (in particular, a silicon oxide film having an oxygen concentration lower than the stoichiometric ratio by using argon or the like as the sputtering atmosphere).
The effect is particularly remarkable when applied to. That is,
By heat-treating such a film in an N 2 O atmosphere, it is possible to make up for the deficient oxygen and to bring the composition of the silicon oxide film close to the stoichiometric ratio.
The dangling bonds and the like that have not been filled by the heat treatment in the N 2 O atmosphere are nitrided by the heat treatment in the subsequent hydrogen nitride atmosphere.

【0024】上記のことはスパッタ法による酸化珪素膜
の成膜が不利でないことを示すものである。すなわち、
従来、スパッタ法によって酸化珪素膜を形成するには、
組成を化学量論比に近づけるため、限られた条件の雰囲
気でしかおこなえなかった。例えば、雰囲気として、酸
素とアルゴンの混合雰囲気の系を考えると、酸素/アル
ゴン>1という条件を満たすことが必要で、好ましく
は、純粋な酸素雰囲気でおこなうことが望まれた。その
ため、成膜速度が低く、量産に適さなかった。また、酸
素は反応性のガスであり、真空装置、チャンバー等が酸
化されることも問題であった。
The above shows that the formation of the silicon oxide film by the sputtering method is not disadvantageous. That is,
Conventionally, to form a silicon oxide film by a sputtering method,
In order to bring the composition close to the stoichiometric ratio, it was possible to perform it only in an atmosphere of limited conditions. For example, considering a system of a mixed atmosphere of oxygen and argon as the atmosphere, it is necessary to satisfy the condition of oxygen / argon> 1, and it is preferable to carry out in a pure oxygen atmosphere. Therefore, the film forming rate was low and it was not suitable for mass production. Further, oxygen is a reactive gas, and there is a problem that the vacuum device, the chamber and the like are oxidized.

【0025】しかしながら、本発明によって、化学量論
組成より離れた組成の酸化珪素膜であっても、ゲイト絶
縁膜として用いるに適する酸化珪素膜に変換できるの
で、同じ酸素とアルゴンの混合雰囲気の系においても、
酸素/アルゴン≦1というように、成膜速度に関してよ
り有利な条件で実施することができる。例えば、純粋な
アルゴン雰囲気のように極めて成膜速度が高く、安定し
た条件で成膜することも可能となった。
However, according to the present invention, even a silicon oxide film having a composition deviating from the stoichiometric composition can be converted into a silicon oxide film suitable for use as a gate insulating film, so that the same mixed atmosphere system of oxygen and argon is used. Even in
It can be carried out under more favorable conditions with respect to the film formation rate, such as oxygen / argon ≦ 1. For example, it is possible to form a film under stable conditions with a very high film forming rate as in a pure argon atmosphere.

【0026】本発明を、TEOS等の炭素を含む珪素源
を用いて、プラズマCVD法によって形成された酸化珪
素膜に対して適用すると格別の効果が得られる。これら
の酸化珪素膜には炭素が多量に含有され、特に、珪素膜
との界面付近に存在する炭素はTFTの特性を低下させ
る原因であった。本発明では、N2 O雰囲気での加熱処
理によって、酸化が進行するが、その際に、炭素も酸化
され、炭酸ガスとして外部に放出され、膜中の炭素濃度
を低減させることができる。
When the present invention is applied to a silicon oxide film formed by a plasma CVD method using a silicon-containing silicon source such as TEOS, a special effect can be obtained. A large amount of carbon is contained in these silicon oxide films, and in particular, carbon existing near the interface with the silicon film was a cause of deterioration of TFT characteristics. In the present invention, the heat treatment in the N 2 O atmosphere causes the oxidation to proceed. At that time, carbon is also oxidized and released as carbon dioxide gas to the outside, so that the carbon concentration in the film can be reduced.

【0027】この結果、本発明を用いることにより、3
00〜700℃という低温でありながら、TEOSを原
料ガスとしてプラズマCVD法によって形成された酸化
珪素膜中の水素や炭素濃度を低減し、かつ窒素の濃度を
高めることができる。そして、このような処理を施した
酸化珪素膜をゲイト絶縁膜とした用いたTFTは、優れ
た特性と高い信頼性を示す。CVD法もしくはPVD法
によって成膜した酸化珪素膜に対して、第2の発明に記
述した処理をおこなうと、最初の窒化水素雰囲気での加
熱処理によって、酸化珪素膜中の不対結合手、Si−H
結合、Si−OH結合が窒化され、Si≡N、あるいは
Si−N=H2 結合に変化する。
As a result, by using the present invention, 3
It is possible to reduce the concentration of hydrogen and carbon and increase the concentration of nitrogen in the silicon oxide film formed by the plasma CVD method using TEOS as the source gas, even at a low temperature of 00 to 700 ° C. The TFT using the silicon oxide film thus treated as the gate insulating film exhibits excellent characteristics and high reliability. When the process described in the second invention is performed on the silicon oxide film formed by the CVD method or the PVD method, the first heat treatment in a hydrogen nitride atmosphere causes the dangling bonds in the silicon oxide film, Si -H
The bond and the Si-OH bond are nitrided and changed to Si≡N or Si-N = H 2 bond.

【0028】さらに、その後、N2 O雰囲気での加熱処
理によって、上記の反応で形成された窒化水素基(NH
2 等)が窒化もしくは酸化され、Si≡N結合、Si2
=N−O結合等となる。上記の反応において紫外光の照
射の効果が非常に大きいことは第1の発明と同様であ
る。このような手段で界面付近に集中して添加される窒
素の量は、酸化珪素膜の平均的な濃度の10倍以上にな
る。酸化珪素中に0.1〜10原子%、代表的には、1
〜5原子%の窒素が含有せしめるとゲイト絶縁膜として
好ましい。
Further, after that, by heat treatment in an N 2 O atmosphere, the hydrogen nitride group (NH
2 etc.) are nitrided or oxidized, Si≡N bond, Si 2
= N-O bond or the like. It is the same as the first invention that the effect of irradiation of ultraviolet light is very large in the above reaction. The amount of nitrogen concentratedly added near the interface by such means is 10 times or more the average concentration of the silicon oxide film. 0.1 to 10 atomic% in silicon oxide, typically 1
It is preferable for the gate insulating film to contain nitrogen of about 5 atomic%.

【0029】この結果、ゲイト絶縁膜と活性層の界面に
おける不対結合手や、結合が弱く、ホットキャリヤによ
って簡単に分断されるSi−H結合やSi−OH結合
が、結合の強固なSi≡N結合、Si2 =N−O結合等
に置き換えられ、ホットキャリヤによる化学状態の変動
が極めて小さくなる。
As a result, an unpaired bond at the interface between the gate insulating film and the active layer, or a Si—H bond or a Si—OH bond that is weakly bonded and easily broken by hot carriers, has a strong bond Si≡. It is replaced with N bond, Si 2 ═N—O bond, etc., and the change in chemical state due to hot carriers becomes extremely small.

【0030】このように、酸化珪素膜中、特に、珪素膜
との界面付近の不対結合手やSi−H結合やSi−OH
結合が窒化、酸化されることにより、ホットキャリヤに
対する耐性が向上し、TFTのゲイト絶縁膜として用い
た場合の電界移動度やサブスレシュホールド特性値(S
値)が向上し、オン電流の低下(劣化・経時変化)を防
止する上で格段の効果が生じた。
As described above, in the silicon oxide film, especially in the vicinity of the interface with the silicon film, dangling bonds, Si--H bonds and Si--OH.
By nitriding and oxidizing the bonds, resistance to hot carriers is improved, and when used as a gate insulating film of a TFT, electric field mobility and subthreshold characteristic value (S
Value) was improved, and a remarkable effect was produced in preventing a decrease in on-current (deterioration / aging change).

【0031】本発明をスパッタ法によって成膜した酸化
珪素膜(特に、スパッタ雰囲気をアルゴン等とすること
により、酸素濃度が化学量論比より少ない酸化珪素膜)
に適用した場合の効果、あるいは、TEOS等の炭素を
含む珪素源を用いて、プラズマCVD法によって形成さ
れた酸化珪素膜に対して適用した場合の効果について
は、第1の発明と同様である。
A silicon oxide film formed by a sputtering method according to the present invention (especially, a silicon oxide film having an oxygen concentration lower than a stoichiometric ratio by using argon or the like as a sputtering atmosphere).
The effect of the present invention is the same as the effect of the first invention when applied to a silicon oxide film formed by a plasma CVD method using a silicon source containing carbon such as TEOS. .

【0032】[0032]

【実施例】【Example】

〔実施例1〕本実施例は、本発明の第1、および第2を
施した例である。すなわち、酸化珪素膜を紫外光照射を
おこないながら、N2 O雰囲気での加熱処理をおこな
い、その後さらに窒化水素雰囲気(本実施例においては
アンモニア雰囲気)での加熱処理をおこなうことによっ
て膜質を改善して、これをゲイト絶縁膜としてNチャネ
ル型TFTを形成した例と、酸化珪素膜を紫外光照射を
おこないながら、窒化水素雰囲気(本実施例においては
アンモニア雰囲気)での加熱処理をおこない、その後さ
らにN2 O雰囲気での加熱処理をおこなうことによって
膜質を改善して、これをゲイト絶縁膜としてNチャネル
型TFTを形成した例である。図7に本実施例のTFT
の作製工程を、また、図1に上記の酸化珪素膜の加熱/
紫外光照射処理に用いた装置の概略を示す。
[Embodiment 1] This embodiment is an example in which the first and second aspects of the present invention are applied. That is, the film quality is improved by performing a heat treatment in an N 2 O atmosphere while irradiating the silicon oxide film with ultraviolet light, and then further performing a heat treatment in a hydrogen nitride atmosphere (an ammonia atmosphere in this embodiment). And an example in which an N-channel TFT is formed using this as a gate insulating film, and a silicon oxide film is subjected to heat treatment in a hydrogen nitride atmosphere (ammonia atmosphere in this embodiment) while irradiating ultraviolet light, and then further. This is an example in which the film quality is improved by performing heat treatment in an N 2 O atmosphere, and an N-channel TFT is formed using this as a gate insulating film. FIG. 7 shows the TFT of this embodiment.
And the heating of the silicon oxide film shown in FIG.
An outline of an apparatus used for ultraviolet light irradiation processing is shown.

【0033】まず、基板701上に下地の酸化珪素膜7
02をプラズマCVD法によって3000Åに形成し
た。そして、非晶質珪素膜をプラズマCVD法によって
500Åに成膜した。その後、N2 雰囲気中において加
熱処理を施して、非晶質珪素膜を結晶化せしめた。この
とき、非晶質珪素膜の結晶化を促進させるために、ニッ
ケル等の非晶質珪素の結晶化を促進する元素を微量添加
してもかまわない。また、結晶化を向上させるためにレ
ーザーアニールを施してもかまわない。(図7(A))
First, the underlying silicon oxide film 7 is formed on the substrate 701.
02 was formed to 3000 Å by the plasma CVD method. Then, an amorphous silicon film was formed to a thickness of 500 Å by the plasma CVD method. Then, heat treatment was performed in an N 2 atmosphere to crystallize the amorphous silicon film. At this time, in order to promote the crystallization of the amorphous silicon film, a trace amount of an element such as nickel that promotes the crystallization of the amorphous silicon may be added. Further, laser annealing may be performed to improve crystallization. (Figure 7 (A))

【0034】次に、結晶化した珪素膜703をエッチン
グして、島状領域704を形成した。この島状領域70
4はTFTの活性層である。そして、ゲイト絶縁膜とし
て、1000Åの酸化珪素膜705を形成した。本実施
例では、以下に示す第1〜第3の異なる方法によって酸
化珪素膜を作製した。(図7(B)) 第1はTEOSを原料とするプラズマCVD法によるも
のである。これは、ベーパライザーによって気化させた
TEOSと酸素を平行平板型の電極を有するチャンバー
に導入し、RF電力(例えば、周波数13.56MH
z)を導入して、プラズマを発生させ、基板温度200
〜500℃、好ましくは250〜400℃で酸化珪素膜
を堆積させる方法である。本実施例では、反応圧力は4
Pa、投入電力を150W、基板温度を350℃とし
た。
Next, the crystallized silicon film 703 was etched to form island regions 704. This island region 70
Reference numeral 4 is an active layer of the TFT. Then, a 1000 Å silicon oxide film 705 was formed as a gate insulating film. In this example, a silicon oxide film was produced by the following first to third different methods. (FIG. 7 (B)) The first is by a plasma CVD method using TEOS as a raw material. This is because TEOS and oxygen vaporized by a vaporizer are introduced into a chamber having parallel plate type electrodes, and RF power (for example, a frequency of 13.56 MH is supplied).
z) is introduced to generate plasma and the substrate temperature is 200
It is a method of depositing a silicon oxide film at ˜500 ° C., preferably 250 to 400 ° C. In this example, the reaction pressure is 4
Pa, input power was 150 W, and substrate temperature was 350 ° C.

【0035】第2はスパッタ法によるものである。これ
は、ターゲットとして合成石英を用い、酸素100%、
1Paの雰囲気において、スパッタすることによって成
膜するものである。投入電力は350W、基板温度は2
00℃とした。第3はECR−CVD法によるもので、
原料ガスとしてモノシラン(SiH4)と酸素を用い
た。酸素の代わりにN2 O、NO、NO2 等の酸化窒素
ガスを用いてもよい。また、このときの成膜条件として
は、基板加熱をおこなわず、マイクロ波(周波数2.4
5MHz)の投入電力を400Wとした。
The second is by the sputtering method. This uses synthetic quartz as a target, oxygen 100%,
The film is formed by sputtering in an atmosphere of 1 Pa. Input power 350W, substrate temperature 2
It was set to 00 ° C. The third is by the ECR-CVD method,
Monosilane (SiH 4 ) and oxygen were used as source gases. Nitrogen oxide gas such as N 2 O, NO, NO 2 may be used instead of oxygen. Further, the film forming conditions at this time are microwave (frequency 2.4) without substrate heating.
Input power of 5 MHz) was set to 400W.

【0036】その後、このように作成した酸化珪素膜そ
れぞれに対して、本発明の第1および第2の加熱処理を
おこなった。図1に示すように、本実施例に用いた加熱
処理装置は、加熱処理をおこなうためのチャンバー10
1と、処理前の基板を保管してある予備室102と、処
理後の基板を保管する予備室103と、搬送機110を
備えた前室109から構成されており、基板111はこ
れらのチャンバー間を搬送機110によって移送され
る。なお、本実施例においては、チャンバー101にお
いては、一度に一枚の処理がおこなえる枚葉式となって
いる。
Then, the first and second heat treatments of the present invention were performed on each of the silicon oxide films thus formed. As shown in FIG. 1, the heat treatment apparatus used in the present embodiment has a chamber 10 for performing heat treatment.
1, a preparatory chamber 102 in which pre-processed substrates are stored, a preparatory chamber 103 in which post-processed substrates are stored, and a pre-chamber 109 equipped with a carrier 110. The substrate 111 is these chambers. It is transferred by the carrier 110. In the present embodiment, the chamber 101 is of a single-wafer type that can process one sheet at a time.

【0037】また、チャンバー101は、基板105を
加熱するためのヒーターが下部に設けられた基板ホルダ
ー104を有している。さらに、チャンバー101の外
部には、紫外光源106が設けられてある。本実施例に
おいて紫外光源として、低圧水銀ランプ(中心波長24
6nm、および185nm)を使用した。チャンバー1
01の上部で紫外光源106が取りつけられている部分
は、紫外光を取り込むために石英等の紫外光を吸収しな
い素材によって窓が形成されてある。なお、本実施例に
おいては紫外光源はチャンバーの外部に設置されている
が、チャンバーの内部に設置しても構わない。
Further, the chamber 101 has a substrate holder 104 provided with a heater for heating the substrate 105 at the bottom. Further, an ultraviolet light source 106 is provided outside the chamber 101. In this embodiment, a low pressure mercury lamp (center wavelength 24
6 nm, and 185 nm) were used. Chamber 1
In the upper part of 01 where the ultraviolet light source 106 is attached, a window is formed by a material such as quartz that does not absorb the ultraviolet light in order to take in the ultraviolet light. Although the ultraviolet light source is installed outside the chamber in this embodiment, it may be installed inside the chamber.

【0038】また、チャンバー101と前室109に
は、排気をおこなうための排気系108とガスを導入す
るためのガス導入系107が設けられている。初めに本
発明第1の加熱処理について説明する。まず、未処理の
基板を複数枚カセットにセットして、予備室102にセ
ットした。そして、基板は搬送機110によって前室1
09に移送され、そこで排気系により真空引きして前室
を減圧してから、既に減圧されている加熱処理用のチャ
ンバー101に移送されて基板ホルダー104に設置さ
れた。
Further, the chamber 101 and the antechamber 109 are provided with an exhaust system 108 for exhausting gas and a gas introducing system 107 for introducing gas. First, the first heat treatment of the present invention will be described. First, a plurality of unprocessed substrates were set in a cassette and set in the preliminary chamber 102. The substrate is then transferred to the front chamber 1 by the carrier 110.
09, where the evacuation system was evacuated to depressurize the front chamber and then transferred to the already depressurized chamber 101 for heat treatment and set on the substrate holder 104.

【0039】そして、チャンバー101内にガス導入系
107よりN2 Oを導入して、チャンバー内部の圧力を
大気圧とした実質的に100%N2 O雰囲気において、
紫外光を照射しながら加熱処理をおこなった。この際、
加熱温度は350〜600℃、例えば500℃とした。
また、処理時間は30分〜6時間、例えば3時間の加熱
処理をおこなった。その後、チャンバー内のN2 Oを排
気してNH3 を導入した。この際、N2 Oの排気が十分
おこなわれて低濃度になってからNH3 の導入をおこな
った。このようにNH3 を導入して、チャンバー内部の
圧力を大気圧とした実質的に100%NH3 雰囲気にお
いて、紫外光を照射しながら加熱処理をおこなった。こ
の際、加熱温度は500℃、処理時間は3時間の加熱処
理をおこなった。
Then, N 2 O is introduced into the chamber 101 from the gas introduction system 107, and in a substantially 100% N 2 O atmosphere in which the pressure inside the chamber is atmospheric pressure,
The heat treatment was performed while irradiating with ultraviolet light. On this occasion,
The heating temperature was 350 to 600 ° C., for example 500 ° C.
The heat treatment was performed for 30 minutes to 6 hours, for example, 3 hours. Then, N 2 O in the chamber was evacuated and NH 3 was introduced. At this time, NH 3 was introduced after the N 2 O was sufficiently exhausted to a low concentration. In this manner, NH 3 was introduced, and the heat treatment was performed while irradiating with ultraviolet light in a substantially 100% NH 3 atmosphere in which the pressure inside the chamber was atmospheric pressure. At this time, the heating temperature was 500 ° C., and the processing time was 3 hours.

【0040】このような二度の加熱処理をおこなった
後、処理された基板は搬送機110によって前室109
に移送され、その後、処理後の基板を設置する予備室1
03内のカセットにセットして、1枚の基板の処理工程
が終了した。以後、同様の工程を繰り返しおこなった。
以上のようにして本発明の第1の加熱処理がなされた。
After the heat treatment is performed twice, the processed substrate is transferred by the carrier 110 to the front chamber 109.
Preliminary chamber 1 where the substrates after being transferred to
It was set in the cassette in the No. 03, and the processing step of one substrate was completed. After that, the same process was repeated.
The first heat treatment of the present invention was performed as described above.

【0041】この他に、同様に作成した3種類の酸化珪
素膜において本発明の第2の加熱処理を施した。この際
の工程は、先に示した第1の工程における加熱処理をお
こなう雰囲気を逆にしたものである。まず、チャンバー
101内にガス導入系107よりNH3 を導入して、チ
ャンバー内部の圧力を大気圧とした実質的に100%N
3 雰囲気において、紫外光を照射しながら加熱処理を
おこなった。この際、加熱温度は500℃とした。ま
た、処理時間は3時間の加熱処理をおこなった。
In addition to the above, the second heat treatment of the present invention was applied to the three kinds of silicon oxide films produced in the same manner. The process at this time is the reverse of the atmosphere in which the heat treatment in the first process described above is performed. First, NH 3 was introduced into the chamber 101 from the gas introduction system 107, and the pressure inside the chamber was set to atmospheric pressure, and substantially 100% N 2 was added.
Heat treatment was performed in an H 3 atmosphere while irradiating with ultraviolet light. At this time, the heating temperature was 500 ° C. The heat treatment was performed for 3 hours.

【0042】その後、チャンバー内のNH3 を排気して
2 Oを導入した。この際、NH3の排気が十分おこな
われて低濃度になってからN2 Oの導入をおこなった。
このようにN2 Oを導入して、チャンバー内部の圧力を
大気圧とした実質的に100%N2 O雰囲気において、
紫外光を照射しながら加熱処理をおこなった。この際、
加熱温度は500℃、処理時間は3時間の加熱処理をお
こなった。
Then, NH 3 in the chamber was evacuated and N 2 O was introduced. At this time, the introduction of N 2 O was performed after the NH 3 was sufficiently exhausted to a low concentration.
In this way, by introducing N 2 O, the pressure inside the chamber is set to atmospheric pressure, and in a substantially 100% N 2 O atmosphere,
The heat treatment was performed while irradiating with ultraviolet light. On this occasion,
The heating temperature was 500 ° C., and the heating time was 3 hours.

【0043】このような二度の加熱処理をおこなった
後、処理された基板は搬送機110によって前室109
に移送され、その後、処理後の基板を設置する予備室1
03内のカセットにセットして、1枚の基板の処理工程
が終了した。以後、同様の工程を繰り返しおこなった。
以上のようにして本発明の第2の加熱処理がなされた。
After the heat treatment is performed twice, the processed substrate is transferred to the front chamber 109 by the carrier 110.
Preliminary chamber 1 where the substrates after being transferred to
It was set in the cassette in the No. 03, and the processing step of one substrate was completed. After that, the same process was repeated.
The second heat treatment of the present invention was performed as described above.

【0044】これらのように、3種類の成膜方法によっ
て作成した酸化珪素膜をそれぞれ2通りの加熱処理をお
こなったが、この6種類の紫外光併用の加熱処理をおこ
なった試料を2次イオン質量分析法(SIMS)によっ
て分析した結果、酸化珪素膜中、特に、上記の第1の方
法(TEOSのプラズマCVD法)によって作製した酸
化珪素膜では珪素膜との界面において炭素(C)の量が
低減し、かつ、窒素(N)の量が増加したことが確認さ
れた。また、同時に水素(H)も減少することが確認さ
れた。第2の方法(スパッタ法)、第3の方法(ECR
−CVD法)で成膜した酸化珪素においても、珪素/酸
化珪素の界面での窒素濃度の増加は同様に確認された。
このような組成の酸化珪素膜はゲイト絶縁膜としては好
ましいものであった。
As described above, the silicon oxide films formed by the three kinds of film forming methods were respectively subjected to two kinds of heat treatments. The samples subjected to the heat treatment of the six kinds of ultraviolet light combined use were subjected to secondary ion treatment. As a result of analysis by mass spectrometry (SIMS), the amount of carbon (C) in the silicon oxide film, especially in the silicon oxide film formed by the above-mentioned first method (TEOS plasma CVD method), was increased at the interface with the silicon film. Was decreased and the amount of nitrogen (N) was increased. At the same time, it was confirmed that hydrogen (H) also decreased. Second method (sputtering method), third method (ECR
In the case of silicon oxide formed by the -CVD method), an increase in the nitrogen concentration at the silicon / silicon oxide interface was similarly confirmed.
The silicon oxide film having such a composition was preferable as the gate insulating film.

【0045】比較のため、上記第1〜第3の方法によっ
て形成された酸化珪素膜を図1の装置において、N2
およびNH3 の代わりに窒素雰囲気で同じ温度条件で加
熱しても、窒素、水素、炭素の濃度において変化は観察
されなかった。その後、厚さ5000Åのアルミニウム
(1wt%のSi、もしくは0.1〜0.3wt%のS
cを含む)膜をスパッタリング法によって形成して、こ
れをエッチングし、ゲイト電極706を形成した。次に
アンモニアでpH≒7に調整した1〜3%の酒石酸のエ
チレングリコール溶液に基板を浸し、白金を陰極、この
アルミニウムのゲイト電極を陽極として、陽極酸化をお
こなった。陽極酸化は、最初一定電流で120Vまで電
圧を上げ、その状態で1時間保持して終了させた。この
ようにして、厚さ1500Åの陽極酸化物を形成した。
For comparison, the silicon oxide film formed by the above-mentioned first to third methods was treated with N 2 O in the apparatus of FIG.
No change was observed in the concentrations of nitrogen, hydrogen and carbon when heated under the same temperature condition in a nitrogen atmosphere instead of and NH 3 . After that, 5000 Å thick aluminum (1 wt% Si, or 0.1-0.3 wt% S
A film (including c) was formed by a sputtering method, and this was etched to form a gate electrode 706. Next, the substrate was immersed in a 1% to 3% ethylene glycol solution of tartaric acid adjusted to pH≈7 with ammonia, and anodization was performed using platinum as a cathode and this aluminum gate electrode as an anode. The anodization was completed by first increasing the voltage to 120 V with a constant current and maintaining the state for 1 hour. Thus, an anodic oxide having a thickness of 1500 Å was formed.

【0046】その後、イオンドーピング法によって、島
状珪素膜704にゲイト電極706をマスクとして自己
整合的に不純物(ここでは燐)を注入した。この場合の
ドーズ量は1×1014〜5×1015原子/cm2 、加速
電圧は10〜90kV、例えば、ドーズ量を1×1015
原子/cm2 、加速電圧を80kVとした。この結果、
N型不純物領域707が形成された。(図7(C)) さらに、KrFエキシマレーザー(波長248nm、パ
ルス幅20nsec)を照射して、ドーピングされた不
純物領域707の活性化をおこなった。レーザーのエネ
ルギー密度は200〜400mJ/cm2 、好ましくは
250〜300mJ/cm2 が適当であった。この工程
は、加熱処理によっておこなってもかまわない。
After that, impurities (phosphorus in this case) were implanted into the island-shaped silicon film 704 in a self-aligned manner by ion doping using the gate electrode 706 as a mask. In this case, the dose amount is 1 × 10 14 to 5 × 10 15 atoms / cm 2 , the accelerating voltage is 10 to 90 kV, for example, the dose amount is 1 × 10 15.
The atom / cm 2 and the acceleration voltage were 80 kV. As a result,
N-type impurity region 707 was formed. (FIG. 7C) Further, a KrF excimer laser (wavelength 248 nm, pulse width 20 nsec) was irradiated to activate the doped impurity region 707. The energy density of the laser was 200 to 400 mJ / cm 2 , preferably 250 to 300 mJ / cm 2 . This step may be performed by heat treatment.

【0047】次に、層間絶縁膜708として、プラズマ
CVD法によって酸化珪素膜を厚さ4000Åに成膜し
た。(図7(D)) そして、層間絶縁膜708とゲイト絶縁膜705のエッ
チングをおこない、ソース/ドレインにコンタクトホー
ルを形成した。その後、アルミニウム膜をスパッタリン
グ法によって成膜し、パターニングをおこなってソース
/ドレイン電極709を形成し、Nチャネル型のTFT
を作製した。
Next, as the interlayer insulating film 708, a silicon oxide film was formed to a thickness of 4000 Å by the plasma CVD method. (FIG. 7D) Then, the interlayer insulating film 708 and the gate insulating film 705 were etched to form contact holes in the source / drain. After that, an aluminum film is formed by a sputtering method and patterned to form a source / drain electrode 709, and an N-channel TFT.
Was produced.

【0048】本実施例において作製したTFTの劣化を
評価した。TFTの作製方法はゲイト絶縁膜の作製方法
(第1から第3のいずれか)およびゲイト絶縁膜の第1
の加熱処理方法(N2 O雰囲気+NH3 雰囲気/紫外光
照射あり/500℃/各3時間(以上の条件を「N2
/NH3 雰囲気」と記す)、もしくは、第2の加熱処理
方法(NH3 雰囲気+N2 O雰囲気/紫外光照射あり/
500℃/各3時間(以上の条件を「NH3 /N2 O雰
囲気」と記す)、もしくは、N2 雰囲気/紫外光照射な
し/500℃/6時間(以上の条件を「N2 雰囲気」と
記す)のいずれか)を下表のように変更した以外は全て
同じとした。得られたTFTはドレイン電圧を+14V
に固定し、ゲイト電圧を−17V〜+17Vまで変動さ
せて、ドレイン電流を測定した。この測定を10回測定
し、最初に測定して得られた電界効果移動度μ0 と10
回目に測定して得られた電界効果移動度μ10を比較し、
1−(μ10/μ0 )を劣化率と定義した。その結果を、
下表に示す。(劣化率の負号は移動度の上昇したことを
意味する)
The deterioration of the TFT manufactured in this example was evaluated. The manufacturing method of the TFT includes the method of manufacturing the gate insulating film (any one of the first to third) and the method of manufacturing the gate insulating film
Heat treatment method (N 2 O atmosphere + NH 3 atmosphere / with UV light irradiation / 500 ° C / 3 hours each (The above conditions are "N 2 O
/ NH 3 atmosphere ”) or the second heat treatment method (NH 3 atmosphere + N 2 O atmosphere / with ultraviolet light irradiation /
500 ° C / 3 hours each (the above conditions are referred to as "NH 3 / N 2 O atmosphere") or N 2 atmosphere / no ultraviolet light irradiation / 500 ° C / 6 hours (the above conditions are "N 2 atmosphere" It is the same except that any one of ()) is changed as shown in the table below. The obtained TFT has a drain voltage of + 14V.
The drain voltage was measured while the gate voltage was varied from −17V to + 17V. This measurement was performed 10 times, and the field effect mobilities μ 0 and 10 obtained by the first measurement were obtained.
Field effect mobility μ 10 obtained by the second measurement is compared,
1- (μ 10 / μ 0 ) was defined as the deterioration rate. The result is
Shown in the table below. (The negative sign of the deterioration rate means that the mobility has increased)

【0049】 試料名 ゲイト絶縁膜成膜法 加熱処理法 劣化率 A−1 第1(TEOSのプラズマCVD)N2 O/NH3 雰囲気 3.2% A−2 第1(TEOSのプラズマCVD)NH3 /N2 O雰囲気 3.7% A−3 第1(TEOSのプラズマCVD)N2 雰囲気 48.5% B−1 第2(スパッタ法) N2 O/NH3 雰囲気−2.7% B−2 第2(スパッタ法) NH3 /N2 O雰囲気−2.3% B−3 第2(スパッタ法) N2 雰囲気 11.9% C−1 第3(ECR−CVD法) N2 O/NH3 雰囲気 0.7% C−2 第3(ECR−CVD法) NH3 /N2 O雰囲気 1.2% C−3 第3(ECR−CVD法) N2 雰囲気 20.5%Sample name Gate insulating film forming method Heat treatment method Deterioration rate A-1 1st (TEOS plasma CVD) N 2 O / NH 3 atmosphere 3.2% A-2 1st (TEOS plasma CVD) NH 3 / N 2 O atmosphere 3.7% A-3 1st (TEOS plasma CVD) N 2 atmosphere 48.5% B-1 2nd (sputtering method) N 2 O / NH 3 atmosphere-2.7% B -2 second (sputtering) NH 3 / N 2 O atmosphere -2.3% B-3 second (sputtering) N 2 atmosphere 11.9% C-1 the 3 (ECR-CVD method) N 2 O / NH 3 atmosphere 0.7% C-2 3rd (ECR-CVD method) NH 3 / N 2 O atmosphere 1.2% C-3 3rd (ECR-CVD method) N 2 atmosphere 20.5%

【0050】このように、いずれの試料においても本発
明のN2 O雰囲気において、加熱処理をおこなう際に紫
外光を照射をおこなった後、さらにNH3 雰囲気におい
て、加熱処理をおこなう際に紫外光を照射したり、また
はこの逆に、NH3 雰囲気において、加熱処理をおこな
う際に紫外光を照射をおこなった後、さらにN2 O雰囲
気において、加熱処理をおこなう際に紫外光を照射する
ことによって劣化率が著しく低下したことが明らかとな
った。N2 雰囲気において加熱処理および紫外光照射処
理をおこなっても劣化率低減の効果は観察されなかっ
た。また、同様の実験より、N2 O雰囲気あるいはNH
3 雰囲気において、加熱処理をおこなう際に紫外光を照
射しなければ、劣化率に対して改善が見られないことも
明らかになった。
As described above, in any of the samples, after irradiation with ultraviolet light during the heat treatment in the N 2 O atmosphere of the present invention, the ultraviolet light was further irradiated during the heat treatment in the NH 3 atmosphere. Or vice versa, by irradiating with ultraviolet light when performing heat treatment in an NH 3 atmosphere, and then further irradiating with ultraviolet light when performing heat treatment in an N 2 O atmosphere. It became clear that the deterioration rate was significantly reduced. Even if the heat treatment and the ultraviolet light irradiation treatment were performed in the N 2 atmosphere, the effect of reducing the deterioration rate was not observed. Also, from the same experiment, N 2 O atmosphere or NH
It was also clarified that no improvement was observed in the deterioration rate unless UV light was applied during the heat treatment in the three atmospheres.

【0051】本実施例において作製したTFTは、ゲイ
ト絶縁膜にPVD法やCVD法によって作製した酸化珪
素膜を用いているのにもかかわらず、耐久性がよく劣化
の少ないものが得られ、かつ、特性の優れたものが得ら
れた。これは、本発明によるN2 O雰囲気において紫外
光照射併用の加熱処理を施した後、さらにNH3 雰囲気
において紫外光照射併用の加熱処理を施したり、また
は、NH3 雰囲気において紫外光照射併用の加熱処理を
施した後、さらにN2 O雰囲気において紫外光照射併用
の加熱処理を施すことによって、酸化珪素膜中の炭素お
よび水素が減少して、かつ、窒素が増加したことによる
ものである。
Although the TFT manufactured in this example uses the silicon oxide film manufactured by the PVD method or the CVD method for the gate insulating film, it has good durability and little deterioration, and , The one with excellent characteristics was obtained. This, after the N 2 O atmosphere according to the invention was subjected to heat treatment of ultraviolet irradiation in combination, further or subjected to heat treatment of ultraviolet irradiation in combination in NH 3 atmosphere, or ultraviolet irradiation combined in NH 3 atmosphere This is because the carbon and hydrogen in the silicon oxide film are reduced and the nitrogen is increased by further performing the heat treatment combined with the ultraviolet light irradiation in the N 2 O atmosphere after the heat treatment.

【0052】〔実施例2〕本実施例は、TEOSを原料
とするプラズマCVD法によって、珪素膜上に形成され
た酸化珪素膜に、図2に示す加熱処理装置を用いて、加
熱処理をおこなった例である。本実施例で用いた酸化珪
素膜は実施例の酸化珪素膜705(図7(B)参照)の
第1の方法によって形成した。図2に示すように、本実
施例に用いた加熱処理装置は、実施例1に示した枚葉式
のチャンバーとは異なり、加熱処理をおこなうためのチ
ャンバーのみから構成されていて、一度に複数枚の基板
を処理することができるバッチ式の構造になっている。
[Embodiment 2] In this embodiment, a silicon oxide film formed on a silicon film is subjected to heat treatment by a plasma CVD method using TEOS as a raw material, using the heat treatment apparatus shown in FIG. It is an example. The silicon oxide film used in this embodiment was formed by the first method of the silicon oxide film 705 (see FIG. 7B) of the embodiment. As shown in FIG. 2, the heat treatment apparatus used in this example is different from the single-wafer type chamber shown in the first example, and is composed of only a chamber for performing heat treatment, and a plurality of chambers are provided at one time. It has a batch type structure that can process one substrate.

【0053】本実施例のチャンバー201は、円柱状に
なっており、内壁にそって基板203を設置できるよう
になっている。なお、基板203はチャンバー201の
周囲に設けられたヒーター202によって加熱されるよ
うになっている。さらに、すべての基板に等しく紫外光
が照射されるように、チャンバー201内の中央部に紫
外光源204が設けられてある。本実施例において紫外
光源として、低圧水銀ランプ(中心波長246nm、お
よび185nm)を使用した。また、チャンバーには、
排気をおこなうための排気系206とガスを導入するた
めのガス導入系205が設けられている。
The chamber 201 of this embodiment has a cylindrical shape, and the substrate 203 can be installed along the inner wall thereof. The substrate 203 is heated by a heater 202 provided around the chamber 201. Further, an ultraviolet light source 204 is provided in the center of the chamber 201 so that all the substrates are uniformly irradiated with the ultraviolet light. In this example, a low-pressure mercury lamp (center wavelength: 246 nm and 185 nm) was used as an ultraviolet light source. Also, in the chamber,
An exhaust system 206 for performing exhaust and a gas introduction system 205 for introducing gas are provided.

【0054】本処理装置を用いた処理方法について説明
する。まず、基板203をチャンバー201の内壁にそ
って、紫外光源204を取り囲むようにしてセットし
た。そして、チャンバー201内にガス導入系よりN2
を導入して、チャンバー内をN2 に置換した。このと
き、排気系206から排気して、チャンバー内が常に一
定の圧力を保つようにした。次に、チャンバー内がN2
に置換されたら、ヒーターを加熱して、紫外照射をおこ
なった。この際、加熱温度は300〜700℃、例えば
500℃とした。基板が所定の温度に加熱されたら、N
2 をN2 4 で置換して、紫外光を照射した。このと
き、処理時間は30分〜6時間、例えば2時間の加熱処
理をおこなった。
A processing method using this processing apparatus will be described. First, the substrate 203 was set along the inner wall of the chamber 201 so as to surround the ultraviolet light source 204. Then, N 2 is introduced into the chamber 201 from the gas introduction system.
Was introduced to replace the inside of the chamber with N 2 . At this time, air was exhausted from the exhaust system 206 so that the inside of the chamber always maintained a constant pressure. Next, the inside of the chamber is N 2
When replaced with, the heater was heated and UV irradiation was performed. At this time, the heating temperature was 300 to 700 ° C., for example, 500 ° C. When the substrate is heated to the specified temperature, N
2 was replaced with N 2 H 4 and irradiated with ultraviolet light. At this time, heat treatment was performed for 30 minutes to 6 hours, for example, 2 hours.

【0055】その後、再びチャンバー内のN2 を導入し
てN2 4 をN2 に置換した。そして、さらにN2 をN
2 Oに置換して紫外光を照射して二度目の加熱処理をお
こなった。このとき、加熱温度は500℃、処理時間は
2時間の加熱処理をおこなった。以上の処理をおこなっ
た酸化珪素膜を2次イオン質量分析法(SIMS)によ
って、分析したところ、初期の酸化珪素膜に含まれてい
た窒素濃度よりも窒素が増加し、炭素、水素が減少し、
特に、珪素膜との界面において窒素の集積が観察され
た。
Then, N 2 in the chamber was introduced again to replace N 2 H 4 with N 2 . And then N 2
It was replaced with 2 O and irradiated with ultraviolet light to carry out a second heat treatment. At this time, the heating temperature was 500 ° C. and the processing time was 2 hours. When the silicon oxide film subjected to the above-mentioned treatment was analyzed by secondary ion mass spectrometry (SIMS), nitrogen was increased and carbon and hydrogen were decreased compared with the nitrogen concentration contained in the initial silicon oxide film. ,
In particular, accumulation of nitrogen was observed at the interface with the silicon film.

【0056】〔実施例3〕本実施例は、TEOSを原料
とするプラズマCVD法によって、珪素膜上に形成され
た酸化珪素膜を、図3に示す加熱処理装置を用いて、加
熱処理をおこなった例である。本実施例で用いた酸化珪
素膜は実施例の酸化珪素膜705(図7(B)参照)の
第1の方法によって形成した。
[Embodiment 3] In this embodiment, a silicon oxide film formed on a silicon film by a plasma CVD method using TEOS as a raw material is subjected to a heat treatment using a heat treatment apparatus shown in FIG. It is an example. The silicon oxide film used in this embodiment was formed by the first method of the silicon oxide film 705 (see FIG. 7B) of the embodiment.

【0057】図3に示すように、本実施例に用いた加熱
処理装置は、加熱処理をおこなうためのチャンバー30
1と、処理前の基板を保管してある予備室302と、処
理後の基板を保管する予備室303と、搬送機306、
307を備えた前室304、305から構成されてお
り、基板308、309はこれらのチャンバー間を搬送
機306、307によって移送される。なお、本実施例
においては、加熱処理をおこなうためのチャンバーは、
コンベアーによって一度に複数枚の基板が移動して加熱
処理がおこなえるバッチ式になっている。
As shown in FIG. 3, the heat treatment apparatus used in the present embodiment has a chamber 30 for heat treatment.
1, a preliminary chamber 302 for storing unprocessed substrates, a preliminary chamber 303 for storing processed substrates, and a carrier 306.
It comprises front chambers 304 and 305 provided with 307, and substrates 308 and 309 are transferred between these chambers by transfer machines 306 and 307. In this example, the chamber for performing the heat treatment was
It is a batch type in which multiple substrates can be moved at one time by a conveyor and heat treatment can be performed.

【0058】図4(A)、(B)にチャンバー301内
部の構造を示す。チャンバー301には、基板を移動し
ながら加熱処理がおこなえるように耐熱性のメタルで構
成されているコンベアー401が設けられている。ま
た、コンベアー401の下部には、基板402を加熱す
るためのヒーター406、407、408が設けられて
いる。なお、ヒーターは基板の温度を上昇させる部分4
06と、一定温度で加熱する部分407と、冷却する部
分408との3つの異なるゾーンから構成されている。
さらに、一定温度で加熱する部分のコンベアーの上部に
は、紫外光源409が設けられてある。本実施例におい
て紫外光源として、低圧水銀ランプ(中心波長246n
m、および185nm)を使用した。
FIGS. 4A and 4B show the internal structure of the chamber 301. The chamber 301 is provided with a conveyer 401 made of heat-resistant metal so that heat treatment can be performed while moving the substrate. Further, heaters 406, 407, and 408 for heating the substrate 402 are provided below the conveyor 401. In addition, the heater is the part 4 that raises the temperature of the substrate.
06, a part 407 for heating at a constant temperature, and a part 408 for cooling, which are composed of three different zones.
Further, an ultraviolet light source 409 is provided on the upper portion of the conveyor which is heated at a constant temperature. In this embodiment, a low-pressure mercury lamp (center wavelength: 246n) is used as an ultraviolet light source.
m, and 185 nm) were used.

【0059】また、チャンバー301には、排気をおこ
なうための排気系412、413とガスを導入するため
のガス導入系409、410、411が設けられてい
る。本実施例において、基板を昇温および冷却させる部
分403、405においてはN2 雰囲気中となってお
り、また、紫外光を照射しながら、一定温度で加熱する
部分404においてはN2 Oまたは窒化水素雰囲気中と
なっているため、各部分それぞれにガス導入系が設けら
れてある。なお、各ゾーンの境界付近には導入されたガ
スを排気するための排気系412、413が設けられて
いる。この境界部分に排気系412、413が設けられ
ていることによって、各ゾーンでのガスの混合を防いで
いる。
Further, the chamber 301 is provided with exhaust systems 412, 413 for exhausting gas and gas introducing systems 409, 410, 411 for introducing gas. In the present embodiment, the portions 403 and 405 for heating and cooling the substrate are in the N 2 atmosphere, and the portion 404 for heating at a constant temperature while irradiating with ultraviolet light is N 2 O or nitriding. Since it is in a hydrogen atmosphere, a gas introduction system is provided for each part. In addition, exhaust systems 412 and 413 for exhausting the introduced gas are provided near the boundary of each zone. By providing the exhaust systems 412 and 413 at this boundary portion, gas mixture in each zone is prevented.

【0060】次に作業工程を示す。まず、未処理の基板
を複数枚カセットにセットして、予備室302にセット
した。ここで本実施例においては、未処理の基板をセッ
トするための予備室、および、処理された基板をセット
するための予備室がそれぞれ2室づつあるが、これは流
れ作業をおこなう際に、装置を停止することなく基板を
交換できるようにして、作業の効率を高めるためであ
る。この後、基板は搬送機306によって前室304に
移送され、さらに、加熱処理用のチャンバー301に移
送されてコンベアー401に設置された。このとき、コ
ンベアー401上には基板402が2枚並んで設置され
るようになっている。
Next, working steps will be described. First, a plurality of unprocessed substrates were set in a cassette and set in the preliminary chamber 302. Here, in this embodiment, there are two preparatory chambers for setting the unprocessed substrate and two preparatory chambers for setting the treated substrate, respectively. This is because the substrate can be exchanged without stopping the apparatus and the work efficiency is improved. After that, the substrate was transferred to the front chamber 304 by the carrier 306, further transferred to the chamber 301 for heat treatment, and set on the conveyor 401. At this time, two substrates 402 are arranged side by side on the conveyor 401.

【0061】そして、加熱工程に移るが、コンベアー4
01上における温度勾配を図4(C)に示す。まず加熱
ゾーン403において、基板は5〜30℃/min、例
えば、10℃/minの割合で加熱される。このとき、
ガス導入系409からはN2が導入されていてN2 雰囲
気中において加熱がおこなわれた。
Then, in the heating step, the conveyor 4
The temperature gradient on 01 is shown in FIG. First, in the heating zone 403, the substrate is heated at a rate of 5 to 30 ° C./min, for example, 10 ° C./min. At this time,
N 2 was introduced from the gas introduction system 409, and heating was performed in an N 2 atmosphere.

【0062】その後、基板は一定温度で加熱されるゾー
ン404に移動した。ここでは、コンベアー上に設けら
れた紫外光源より紫外光が照射されながら加熱処理がお
こなわれた。加熱温度は500〜600℃、例えば、5
50℃とした。この際、ガス導入系410からはN2
が導入されてN2 O雰囲気になっていた。なお、ゾーン
404においては一度に20枚の基板が処理できるよう
になっている。また、1枚の基板がこのゾーンを通過す
るのに要する時間、つまり、1枚の基板が加熱処理され
るのに要する時間は、30分〜6時間、例えば3時間と
した
Thereafter, the substrate moved to zone 404 where it was heated at a constant temperature. Here, the heat treatment was performed while irradiating ultraviolet light from an ultraviolet light source provided on the conveyor. The heating temperature is 500 to 600 ° C., for example, 5
It was set to 50 ° C. At this time, N 2 O is fed from the gas introduction system 410.
Was introduced to create an N 2 O atmosphere. In the zone 404, 20 substrates can be processed at one time. The time required for one substrate to pass through this zone, that is, the time required for one substrate to be heat-treated was 30 minutes to 6 hours, for example, 3 hours.

【0063】このような加熱処理をおこなった後、冷却
ゾーン405によって250℃まで冷却される。このと
きの冷却速度は、加熱時と同じく5〜30℃/min、
例えば、10℃/minとした。なお、このときガス導
入系411よりN2 を導入してN2 雰囲気とした。その
後、処理された基板は搬送系307によって前室305
に移送され、その後、処理後の基板を設置する予備室3
03内のカセットにセットされ、一度目の基板の処理工
程が終了した。
After such heat treatment, the material is cooled to 250 ° C. by the cooling zone 405. The cooling rate at this time is 5 to 30 ° C./min as in the case of heating,
For example, it was set to 10 ° C./min. At this time, N 2 was introduced from the gas introduction system 411 to create an N 2 atmosphere. Then, the processed substrate is transferred to the front chamber 305 by the transfer system 307.
Preliminary chamber 3 where the processed substrate is transferred to
The substrate was set in the cassette in No. 03, and the first substrate processing step was completed.

【0064】その後、一度目の基板の処理工程が終了し
た基板を再び予備室302にセットして加熱処理をおこ
なった。そして、加熱工程については先の工程と同様に
おこなった。そして、基板が一定温度で加熱されるゾー
ン404に移動すると、コンベアー上に設けられた紫外
光源より紫外光が照射されながら加熱処理がおこなわれ
た。加熱温度は550℃とした。この際、ガス導入系4
10からはNH3 が導入されてNH3 雰囲気になってい
た。
After that, the substrate after the first substrate processing step was set again in the preliminary chamber 302 and heat treatment was performed. Then, the heating step was performed in the same manner as the previous step. Then, when the substrate was moved to the zone 404 where it was heated at a constant temperature, the heat treatment was performed while the ultraviolet light was radiated from the ultraviolet light source provided on the conveyor. The heating temperature was 550 ° C. At this time, the gas introduction system 4
From 10 NH 3 was introduced to create an NH 3 atmosphere.

【0065】このような加熱処理をおこなった後、冷却
ゾーン405によって250℃まで冷却される。このと
きの冷却速度は、加熱時と同じく5〜30℃/min、
例えば、10℃/minとした。なお、このときガス導
入系411よりN2 を導入してN2 雰囲気とした。その
後、処理された基板は搬送系307によって前室305
に移送され、その後、処理後の基板を設置する予備室3
03内のカセットにセットされ、基板の処理工程が終了
した。
After such heat treatment, the material is cooled to 250 ° C. by the cooling zone 405. The cooling rate at this time is 5 to 30 ° C./min as in the case of heating,
For example, it was set to 10 ° C./min. At this time, N 2 was introduced from the gas introduction system 411 to create an N 2 atmosphere. Then, the processed substrate is transferred to the front chamber 305 by the transfer system 307.
Preliminary chamber 3 where the processed substrate is transferred to
It was set in the cassette in No. 03, and the substrate processing step was completed.

【0066】このようにして、紫外光照射を併用したN
2 O雰囲気中での加熱処理をおこなった後、さらに紫外
光照射を併用したNH3 雰囲気中での加熱処理がおこな
われたが、実施例1に示した装置においては1枚の基板
を処理するのに、7時間程度要していたが、本実施例に
示す装置を用いることによって、20数分となり生産性
が向上した。以上のようにして本発明の加熱処理がなさ
れた。2次イオン質量分析法(SIMS)による分析の
結果、紫外光併用の加熱処理をおこなった結果、酸化珪
素膜中、特に、珪素膜との界面において窒素の量が増加
し、かつ、炭素、水素の濃度が現象したことが観察され
た。これは、同様の雰囲気中において900℃の加熱処
理をおこなったときに得られた効果と同様であった。
In this way, N which is used in combination with ultraviolet light irradiation
After performing the heat treatment in the 2 O atmosphere, the heat treatment was further performed in the NH 3 atmosphere in which the ultraviolet light irradiation was also used. However, in the apparatus shown in Example 1, one substrate is treated. It took about 7 hours, but by using the apparatus shown in this example, the productivity was improved to 20 minutes. The heat treatment of the present invention was performed as described above. As a result of analysis by secondary ion mass spectrometry (SIMS), as a result of heat treatment using ultraviolet light together, the amount of nitrogen increased in the silicon oxide film, particularly at the interface with the silicon film, and carbon and hydrogen It was observed that the concentration of the phenomenon occurred. This was similar to the effect obtained when the heat treatment was performed at 900 ° C. in the same atmosphere.

【0067】〔実施例4〕本実施例は、TEOSを原料
とするプラズマCVD法によって、珪素膜上に形成され
た酸化珪素膜を、図5に示す加熱処理装置を用いて、加
熱処理をおこなった例である。本実施例で用いた酸化珪
素膜は実施例の酸化珪素膜705(図7(B)参照)の
第1の方法によって形成した。
[Embodiment 4] In this embodiment, a silicon oxide film formed on a silicon film by a plasma CVD method using TEOS as a raw material is subjected to a heat treatment using a heat treatment apparatus shown in FIG. It is an example. The silicon oxide film used in this embodiment was formed by the first method of the silicon oxide film 705 (see FIG. 7B) of the embodiment.

【0068】図5に示すように、本実施例に用いた加熱
処理装置は、加熱処理をおこなうためのチャンバー50
1と、処理前の基板を保管してある予備室502と、処
理後の基板を保管する予備室503と、搬送機505を
備えた前室504から構成されており、基板506はこ
れらのチャンバー間を搬送機505によって移送され
る。なお、本実施例においては、チャンバー501は、
コンベアーによって一度に複数枚の基板が移動して加熱
処理がおこなえるバッチ式になっている。
As shown in FIG. 5, the heat treatment apparatus used in this embodiment is a chamber 50 for performing heat treatment.
1, a preparatory chamber 502 in which pre-processed substrates are stored, a preparatory chamber 503 in which post-processed substrates are stored, and a pre-chamber 504 provided with a carrier 505. The substrate 506 is these chambers. It is transferred by a carrier 505. In the present embodiment, the chamber 501 is
It is a batch type in which multiple substrates can be moved at one time by a conveyor and heat treatment can be performed.

【0069】図6(A)、(B)にチャンバー501内
部の構造を示す。チャンバー501には、基板602を
設置するための耐熱性のメタルで構成されているコンベ
アー601が設けられている。また、コンベアー601
の下部には、基板を加熱するためのヒーター603が設
けられている。さらに、コンベアー601の上部には、
紫外光源604が設けられてある。
FIGS. 6A and 6B show the internal structure of the chamber 501. The chamber 501 is provided with a conveyor 601 made of heat-resistant metal for installing the substrate 602. Also, the conveyor 601
A heater 603 for heating the substrate is provided in the lower part of the. Furthermore, on the upper part of the conveyor 601,
An ultraviolet light source 604 is provided.

【0070】また、チャンバー501には、基板を昇温
および冷却させるときはN2 雰囲気中とし、また、一定
温度で加熱するときにおいてはN2 Oまたは窒化水素雰
囲気中とするため、ガス導入系605が設けられてあ
る。さらに、導入されたガスを排気するための排気系6
06が設けられている。また、基板に紫外光を照射する
ための光源605が設けられている。本実施例において
紫外光源として、低圧水銀ランプ(中心波長246n
m、および185nm)を使用した。
Further, the chamber 501 is in an N 2 atmosphere when heating and cooling the substrate, and in an N 2 O or hydrogen nitride atmosphere when heating at a constant temperature. 605 is provided. Furthermore, an exhaust system 6 for exhausting the introduced gas
06 is provided. Further, a light source 605 for irradiating the substrate with ultraviolet light is provided. In this embodiment, a low-pressure mercury lamp (center wavelength: 246n) is used as an ultraviolet light source.
m, and 185 nm) were used.

【0071】次に処理工程について説明する。未処理の
基板を複数枚カセットにセットして、予備室502にセ
ットした。そして、基板は搬送機505によって前室5
04に移送され、さらに、加熱処理用のチャンバー50
1に移送されてコンベアー601に設置された。このと
き、基板602はコンベアー601上を送られ、横に2
枚づつ並び、計20枚設置された段階で停止するように
なっている。加熱処理中の時間による温度変化の様子を
図6(C)に示す。昇温時は、基板は5〜30℃/mi
n、例えば、10℃/minの割合で加熱された。この
とき、ガス導入系605よりN2 が導入されて、N2
囲気中において加熱がおこなわれた。
Next, the processing steps will be described. A plurality of unprocessed substrates were set in the cassette and set in the preliminary chamber 502. Then, the substrate is transferred to the front chamber 5 by the carrier 505.
04, and a chamber 50 for heat treatment.
1 and was installed on the conveyor 601. At this time, the substrate 602 is sent on the conveyor 601 and is moved to the side by 2
They are arranged one by one and stopped when a total of 20 sheets are installed. FIG. 6C shows how the temperature changes with time during the heat treatment. When the temperature is raised, the temperature of the substrate is 5 to 30 ° C./mi
n, for example, heated at a rate of 10 ° C./min. At this time, N 2 was introduced from the gas introduction system 605, and heating was performed in the N 2 atmosphere.

【0072】その後、加熱処理をおこなう温度に達する
と、コンベアー601上に設けられた紫外光源604よ
り紫外光が照射された。加熱温度は500〜600℃、
例えば、550℃で加熱をおこなった。この際、温度が
加熱処理をおこなう温度に達する直前にガス導入系60
5よりNH3 を導入して、加熱処理をおこなう温度に達
したときには完全にNH3 雰囲気において加熱処理がお
こなわれるようにしてもよい。加熱処理時間は、30分
〜6時間、例えば3時間とした。その後、NH3 をN2
で置換した後、再びN2 をN2 Oで置換して二度目の加
熱処理をおこなった。加熱処理時間は3時間とした。
After that, when the temperature for performing the heat treatment was reached, ultraviolet light was emitted from an ultraviolet light source 604 provided on the conveyor 601. The heating temperature is 500-600 ° C,
For example, heating was performed at 550 ° C. At this time, immediately before the temperature reaches the temperature at which the heat treatment is performed, the gas introduction system 60
It is also possible to introduce NH 3 from No. 5 and completely perform the heat treatment in the NH 3 atmosphere when the temperature reaches the heat treatment temperature. The heat treatment time was 30 minutes to 6 hours, for example, 3 hours. After that, NH 3 is replaced with N 2
In after replacing, it was performed a second time heat treatment to replace the N 2 in N 2 O again. The heat treatment time was 3 hours.

【0073】このような加熱処理をおこなった後、25
0℃まで冷却された。このときの冷却速度は、加熱時と
同じく5〜30℃/min、例えば、10℃/minと
した。なお、このときガス導入系605よりN2 を導入
して、N2 雰囲気においておこなった。その後、処理さ
れた基板は搬送機505によって前室504に移送さ
れ、その後、処理後の基板を設置する予備室503内の
カセットにセットされ、基板の処理工程が終了した。
After performing such heat treatment, 25
Cooled to 0 ° C. The cooling rate at this time was 5 to 30 ° C./min, for example, 10 ° C./min, as in the heating. At this time, N 2 was introduced from the gas introduction system 605 and the treatment was performed in an N 2 atmosphere. After that, the processed substrate is transferred to the front chamber 504 by the carrier 505, and then set in the cassette in the preliminary chamber 503 in which the processed substrate is set, and the substrate processing step is completed.

【0074】以上のようにして本発明の加熱処理がなさ
れた。上記の処理によりN2 O雰囲気中、900℃の加
熱処理をおこなったときに得られた効果と同程度の量の
窒素が酸化珪素膜に含有されていることが2次イオン質
量分析法(SIMS)によって確認された。
The heat treatment of the present invention was performed as described above. Secondary ion mass spectrometry (SIMS) shows that the silicon oxide film contains the same amount of nitrogen as the effect obtained when the heat treatment was performed at 900 ° C. in an N 2 O atmosphere by the above treatment. ) Confirmed.

【0075】〔実施例5〕本実施例は、TEOSを原料
とするプラズマCVD法によって、珪素膜上に形成され
た酸化珪素膜を、図8に示す加熱処理装置を用いて、加
熱処理をおこなった例である。本実施例で用いた酸化珪
素膜は実施例の酸化珪素膜705(図7(B)参照)の
第1の方法によって形成した。
[Embodiment 5] In this embodiment, a silicon oxide film formed on a silicon film by a plasma CVD method using TEOS as a raw material is subjected to a heat treatment using a heat treatment apparatus shown in FIG. It is an example. The silicon oxide film used in this embodiment was formed by the first method of the silicon oxide film 705 (see FIG. 7B) of the embodiment.

【0076】図8に示すように、本実施例に用いた加熱
処理装置は、加熱処理をおこなうためのチャンバーが2
つあり、N2 O雰囲気専用801と、窒化水素(本実施
例ではNH3 )雰囲気専用802とに分かれている。ま
た、処理前の基板を保管してある予備室803と、処理
後の基板を保管する予備室804と、搬送機805を備
えた前室806から構成されており、基板はこれらのチ
ャンバー間を搬送機805によって移送される。なお、
本実施例においては、チャンバーにおいては、一度に一
枚の処理がおこなえる枚葉式となっている。
As shown in FIG. 8, the heat treatment apparatus used in this embodiment has two chambers for heat treatment.
It is divided into a dedicated N 2 O atmosphere 801 and a dedicated hydrogen nitride (NH 3 in this embodiment) atmosphere 802. In addition, a preparatory chamber 803 for storing unprocessed substrates, a preparatory chamber 804 for preserving processed substrates, and a precompartment 806 equipped with a carrier 805 are provided. It is transferred by the carrier 805. In addition,
In the present embodiment, the chamber is of a single-wafer type which can perform one treatment at a time.

【0077】また、チャンバー801、802は、基板
807、808を加熱するためのヒーターが下部に設け
られた基板ホルダー809、810を有している。さら
に、チャンバーの外部には、紫外光源811、812が
設けられてある。本実施例において紫外光源として、低
圧水銀ランプ(中心波長246nm、および185n
m)を使用した。チャンバーの上部で紫外光源が取りつ
けられている部分は、紫外光を取り込むために石英等の
紫外光を吸収しない素材によって窓が形成されてある。
なお、本実施例においては紫外光源はチャンバーの外部
に設置されているが、チャンバーの内部に設置しても構
わない。
Further, the chambers 801 and 802 have substrate holders 809 and 810 provided with heaters for heating the substrates 807 and 808 at the bottoms thereof. Further, ultraviolet light sources 811 and 812 are provided outside the chamber. In this embodiment, a low-pressure mercury lamp (center wavelength: 246 nm, and 185 n) is used as an ultraviolet light source.
m) was used. In the upper part of the chamber where the ultraviolet light source is attached, a window is formed by a material such as quartz that does not absorb the ultraviolet light in order to take in the ultraviolet light.
Although the ultraviolet light source is installed outside the chamber in this embodiment, it may be installed inside the chamber.

【0078】また、チャンバーと前室には、排気をおこ
なうための排気系813とガスを導入するためのガス導
入系814が設けられている。この装置を用いて、本発
明第1の加熱処理をおこなった。まず、未処理の基板を
複数枚カセットにセットして、予備室803にセットし
た。そして、基板は搬送機805によって前室に移送さ
れ、その後、加熱処理用のチャンバー801に移送され
て基板ホルダー809に設置された。
An exhaust system 813 for exhausting gas and a gas introducing system 814 for introducing gas are provided in the chamber and the antechamber. Using this apparatus, the first heat treatment of the present invention was performed. First, a plurality of unprocessed substrates were set in a cassette and set in a preliminary chamber 803. Then, the substrate was transferred to the front chamber by the carrier 805, then transferred to the chamber 801 for heat treatment, and set on the substrate holder 809.

【0079】そして、チャンバー内にガス導入系814
よりN2 Oを導入して、チャンバー内部の圧力を大気圧
とした実質的に100%N2 O雰囲気において、紫外光
を照射しながら加熱処理をおこなった。この際、加熱温
度は300〜700℃、例えば500℃とした。また、
処理時間は30分〜6時間、例えば3時間の加熱処理を
おこなった。その後、基板は搬送機805によって再び
前室806に移動して二度目の加熱がおこなわれる第二
のチャンバー802に移送されて、基板ホルダー810
に設置された。そして、チャンバー内にガス導入系より
NH3 を導入して、チャンバー内部の圧力を大気圧とし
た実質的に100%NH3 雰囲気において、紫外光を照
射しながら加熱処理をおこなった。この際、加熱温度は
500℃とした。また、処理時間は3時間の加熱処理を
おこなった。
Then, a gas introduction system 814 is introduced into the chamber.
Further, N 2 O was introduced, and heat treatment was performed while irradiating with ultraviolet light in a substantially 100% N 2 O atmosphere in which the pressure inside the chamber was atmospheric pressure. At this time, the heating temperature was 300 to 700 ° C., for example, 500 ° C. Also,
The heat treatment was performed for 30 minutes to 6 hours, for example, 3 hours. After that, the substrate is moved to the front chamber 806 again by the carrier 805 and transferred to the second chamber 802 where the second heating is performed, and the substrate holder 810
Was installed in. Then, NH 3 was introduced from the gas introduction system into the chamber, and heat treatment was performed while irradiating with ultraviolet light in a substantially 100% NH 3 atmosphere in which the pressure inside the chamber was atmospheric pressure. At this time, the heating temperature was 500 ° C. The heat treatment was performed for 3 hours.

【0080】このような二度の加熱処理をおこなった
後、処理された基板は搬送機805によって前室806
に移送され、その後、処理後の基板を設置する予備室8
04内のカセットにセットして、1枚の基板の処理工程
が終了した。以後、同様の工程を繰り返しおこなった。
以上のようにして本発明の加熱処理がなされた。上記の
処理によりN2 O雰囲気中、900℃の加熱処理をおこ
なったときに得られた効果と同程度の量の窒素が酸化珪
素膜に含有されていることが2次イオン質量分析法(S
IMS)によって確認された。
After the heat treatment is performed twice, the processed substrate is transferred to the front chamber 806 by the carrier 805.
Preliminary chamber 8 where the processed substrate is placed
It was set in the cassette in 04, and the processing step of one substrate was completed. After that, the same process was repeated.
The heat treatment of the present invention was performed as described above. Secondary ion mass spectrometry (S) shows that the silicon oxide film contains nitrogen in an amount similar to the effect obtained when the heat treatment is performed at 900 ° C. in an N 2 O atmosphere by the above treatment.
Confirmed by IMS).

【0081】〔実施例6〕本実施例は、モノシラン(S
iH4 )と酸素ガス(O2 )を原料とする減圧CVD法
によって、珪素膜上に形成された酸化珪素膜を、図5に
示す加熱処理装置を用いて、加熱処理をおこなった例で
ある。本実施例で用いた酸化珪素膜の成膜条件として
は、基板温度を300〜500℃、チャンバー内の圧力
を0.1〜10torr、例えば400℃、1.5to
rrとした。
Example 6 In this example, monosilane (S
This is an example in which a silicon oxide film formed on a silicon film is subjected to heat treatment using a heat treatment apparatus shown in FIG. 5 by a low pressure CVD method using iH 4 ) and oxygen gas (O 2 ) as raw materials. . The conditions for forming the silicon oxide film used in this example are: substrate temperature of 300 to 500 ° C., chamber pressure of 0.1 to 10 torr, eg, 400 ° C., 1.5 to.
rr.

【0082】まず、未処理の基板を複数枚カセットにセ
ットして、予備室502にセットした。そして、基板は
搬送機505によって前室504に移送され、さらに、
加熱処理用のチャンバー501に移送されてコンベアー
601に設置された。加熱処理中の時間による温度変化
の様子を図6(C)に示す。昇温時は、基板は5〜30
℃/min、例えば、10℃/minの割合で加熱され
た。このとき、ガス導入系605よりN2 が導入され
て、N2 雰囲気中において加熱がおこなわれた。
First, a plurality of unprocessed substrates were set in a cassette and set in the preliminary chamber 502. Then, the substrate is transferred to the front chamber 504 by the carrier 505, and further,
It was transferred to the chamber 501 for heat treatment and installed on the conveyor 601. FIG. 6C shows how the temperature changes with time during the heat treatment. When the temperature is raised, the substrate is 5 to 30
C./min, for example, heated at a rate of 10.degree. C./min. At this time, N 2 was introduced from the gas introduction system 605, and heating was performed in the N 2 atmosphere.

【0083】その後、加熱処理をおこなう温度に達する
と、コンベアー601上に設けられた紫外光源604よ
り紫外光(中心波長246nm、および185nm)が
照射された。加熱温度は500〜600℃、例えば、5
50℃で加熱をおこなった。この際、温度が加熱処理を
おこなう温度に達する直前にガス導入系605よりN2
4 を導入して、加熱処理をおこなう温度に達したとき
には完全にN2 4 雰囲気において加熱処理がおこなわ
れた。加熱処理時間は、30分〜6時間、例えば2時間
とした。その後、N2 4 をN2 で置換した後、再びN
2 をN2 Oで置換して二度目の加熱処理をおこなった。
加熱処理時間は2時間とした。
After that, when the temperature for heat treatment was reached, ultraviolet light (center wavelengths 246 nm and 185 nm) was emitted from an ultraviolet light source 604 provided on the conveyor 601. The heating temperature is 500 to 600 ° C., for example, 5
Heated at 50 ° C. At this time, immediately before the temperature reaches the temperature at which the heat treatment is performed, N 2 is supplied from the gas introduction system 605.
When H 4 was introduced and the temperature at which the heat treatment was carried out was reached, the heat treatment was carried out completely in an N 2 H 4 atmosphere. The heat treatment time was 30 minutes to 6 hours, for example, 2 hours. Then, after replacing N 2 H 4 with N 2 , again N
A second heat treatment was performed by replacing 2 with N 2 O.
The heat treatment time was 2 hours.

【0084】このような加熱処理をおこなった後、25
0℃まで冷却された。このときの冷却速度は、加熱時と
同じく5〜30℃/min、例えば、10℃/minと
した。なお、このときガス導入系605よりN2 を導入
して、N2 雰囲気においておこなった。その後、処理さ
れた基板は搬送機505によって前室504に移送さ
れ、その後、処理後の基板を設置する予備室503内の
カセットにセットされ、基板の処理工程が終了した。
After performing such heat treatment, 25
Cooled to 0 ° C. The cooling rate at this time was 5 to 30 ° C./min, for example, 10 ° C./min, as in the heating. At this time, N 2 was introduced from the gas introduction system 605 and the treatment was performed in an N 2 atmosphere. After that, the processed substrate is transferred to the front chamber 504 by the carrier 505, and then set in the cassette in the preliminary chamber 503 in which the processed substrate is set, and the substrate processing step is completed.

【0085】以上のようにして本発明の加熱処理がなさ
れた。上記の処理によりN2 O雰囲気中、900℃の加
熱処理をおこなったときに得られた効果と同程度の量の
窒素が酸化珪素膜に含有されていることが2次イオン質
量分析法(SIMS)によって確認された。
The heat treatment of the present invention was performed as described above. Secondary ion mass spectrometry (SIMS) shows that the silicon oxide film contains the same amount of nitrogen as the effect obtained when the heat treatment was performed at 900 ° C. in an N 2 O atmosphere by the above treatment. ) Confirmed.

【0086】[0086]

【発明の効果】本発明のように、PVD法もしくはCV
D法によって形成された酸化珪素膜を、N2 O雰囲気中
において、紫外光照射しながら、300〜700℃、好
ましくは500〜600℃程度の低温での加熱処理を施
すことによって、酸化珪素膜中の炭素および水素濃度を
低減し、また、酸化珪素と珪素の界面における窒素濃度
を増大せしめることができた。
INDUSTRIAL APPLICABILITY As in the present invention, the PVD method or the CV method is used.
The silicon oxide film formed by the D method is subjected to a heat treatment at a low temperature of about 300 to 700 ° C., preferably about 500 to 600 ° C. in an N 2 O atmosphere while being irradiated with ultraviolet light, to obtain a silicon oxide film. It was possible to reduce the carbon and hydrogen concentrations therein and to increase the nitrogen concentration at the interface between silicon oxide and silicon.

【0087】実施例では、TEOSを原料とするプラズ
マCVD法によって形成された酸化珪素膜を中心に説明
したが、これは、このようにして形成された酸化珪素膜
には多量の炭素が含有されており、本発明の効果が顕著
であるからである。他のPVD法やCVD法、例えば、
スパッタ法、ECR−CVD法、減圧CVD法、大気圧
CVD法等を用いて形成された酸化珪素膜においても不
対結合手や多量の水素が含有されており、本発明を実施
することにより、不対結合手や水素の濃度を低減させる
ことによって、ゲイト絶縁膜として好ましい酸化珪素膜
に改質できる効果が得られることは明らかであろう。こ
のように、本発明によって処理した酸化珪素膜をゲイト
絶縁膜として用いることによって、劣化しにくく、特性
の優れたTFTを作製することができ、本発明は工業上
有益な発明である。
In the examples, the description has been centered on the silicon oxide film formed by the plasma CVD method using TEOS as a raw material, but the silicon oxide film thus formed contains a large amount of carbon. This is because the effect of the present invention is remarkable. Other PVD or CVD methods, such as
A silicon oxide film formed by a sputtering method, an ECR-CVD method, a low pressure CVD method, an atmospheric pressure CVD method or the like also contains dangling bonds and a large amount of hydrogen, and by carrying out the present invention, It will be apparent that the effect of being able to modify the silicon oxide film suitable as a gate insulating film can be obtained by reducing the concentration of dangling bonds or hydrogen. As described above, by using the silicon oxide film processed according to the present invention as the gate insulating film, it is possible to manufacture a TFT which is not easily deteriorated and has excellent characteristics, and the present invention is an industrially useful invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 実施例1による加熱処理装置を示す。FIG. 1 shows a heat treatment apparatus according to a first embodiment.

【図2】 実施例2による加熱処理装置を示す。FIG. 2 shows a heat treatment apparatus according to a second embodiment.

【図3】 実施例3による加熱処理装置を示す。FIG. 3 shows a heat treatment apparatus according to a third embodiment.

【図4】 実施例3による加熱処理装置のチャンバー内
部および加熱時の温度勾配を示す。
FIG. 4 shows the temperature gradient inside the chamber of the heat treatment apparatus according to Example 3 and during heating.

【図5】 実施例4、6による加熱処理装置を示す。FIG. 5 shows a heat treatment apparatus according to Examples 4 and 6.

【図6】 実施例4、6による加熱処理装置のチャンバ
ー内部および加熱時の温度勾配を示す。
FIG. 6 shows temperature gradients inside the chamber of the heat treatment apparatus according to Examples 4 and 6 and during heating.

【図7】 実施例1のTFTの作製工程を示す。FIG. 7 shows a process of manufacturing the TFT of Example 1.

【図8】 実施例5による加熱処理装置のチャンバー内
部を示す。
FIG. 8 shows the inside of the chamber of the heat treatment apparatus according to the fifth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101・・・・・・加熱処理用チャンバー 102、103・・予備室 104・・・・・・基板ホルダー 105・・・・・・基板 106・・・・・・紫外光源 107・・・・・・ガス導入系 108・・・・・・排気系 109・・・・・・前室 110・・・・・・搬送機 101 ... Heat treatment chambers 102 and 103 ... Preliminary chamber 104 ... Substrate holder 105 ... Substrate 106 ... Ultraviolet light source 107 ...・ Gas introduction system 108 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Exhaust system 109 ・ ・ ・ ・ ・ Anterior chamber 110 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Conveyor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/26 21/31 C 29/786 21/336 9056−4M H01L 29/78 617 V (72)発明者 寺本 聡 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内 (72)発明者 竹村 保彦 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内 (72)発明者 酒井 重史 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI Technical display location H01L 21/26 21/31 C 29/786 21/336 9056-4M H01L 29/78 617 V (72 ) Inventor Satoshi Teramoto 398 Hase, Atsugi City, Kanagawa Prefecture, Semiconducting Energy Laboratory Co., Ltd. (72) Inventor, Yasuhiko Takemura, 398, Hase, Atsugi City, Kanagawa Prefecture, Semiconducting Energy Laboratory Co., Ltd. (72) Inventor, Shigefumi Sakai, Kanagawa Prefecture 398 Hase, Atsugi City Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 CVD法もしくはPVD法によって結晶
性珪素よりなる活性層上に酸化珪素膜を形成する第1の
工程と、 前記酸化珪素膜を一酸化二窒素雰囲気において300℃
以上700℃以下の温度に保ち、紫外光を照射する第2
の工程と、 前記酸化珪素膜を窒化水素雰囲気において300℃以上
700℃以下の温度に保ち、紫外光を照射する第3の工
程と、 を有することを特徴とする酸化珪素膜の加熱処理方法。
1. A first step of forming a silicon oxide film on an active layer made of crystalline silicon by a CVD method or a PVD method, and the silicon oxide film at 300 ° C. in a dinitrogen monoxide atmosphere.
The second temperature that is maintained above 700 ° C and is irradiated with ultraviolet light
And a third step of irradiating the silicon oxide film with ultraviolet light at a temperature of 300 ° C. or higher and 700 ° C. or lower in a hydrogen nitride atmosphere, and a heat treatment method for the silicon oxide film.
【請求項2】 CVD法もしくはPVD法によって結晶
性珪素よりなる活性層上に酸化珪素膜を形成する第1の
工程と、 前記酸化珪素膜を窒化水素雰囲気において300℃以上
700℃以下の温度に保ち、紫外光を照射する第2の工
程と、 前記酸化珪素膜を一酸化二窒素雰囲気において300℃
以上700℃以下の温度に保ち、紫外光を照射する第3
の工程と、 を有することを特徴とする酸化珪素膜の加熱処理方法。
2. A first step of forming a silicon oxide film on an active layer made of crystalline silicon by a CVD method or a PVD method, the silicon oxide film being kept at a temperature of 300 ° C. or higher and 700 ° C. or lower in a hydrogen nitride atmosphere. The second step of maintaining and irradiating with ultraviolet light, and the silicon oxide film in an atmosphere of dinitrogen monoxide at 300 ° C.
Keeping the temperature above 700 ℃ and irradiating with UV light
The heat treatment method for a silicon oxide film, comprising:
【請求項3】 請求項1または請求項2において、 酸化珪素膜はテトラ・エトキシ・シラン(TEOS、S
i(OC2 5 4 )を原料ガスとしたプラズマCVD
法によって形成されることを特徴とする加熱処理方法。
3. The silicon oxide film according to claim 1 or 2, wherein the silicon oxide film is tetra ethoxy silane (TEOS, S
Plasma CVD using i (OC 2 H 5 ) 4 ) as source gas
A heat treatment method characterized by being formed by a method.
【請求項4】 請求項1または請求項2において、 酸化珪素膜はモノシラン(SiH4 )と酸素ガス
(O2 )を主たる原料とする減圧CVD法によって形成
されることを特徴とする加熱処理方法。
4. The heat treatment method according to claim 1 or 2, wherein the silicon oxide film is formed by a low pressure CVD method using monosilane (SiH 4 ) and oxygen gas (O 2 ) as main raw materials. .
【請求項5】 請求項1において、第2の工程と第3の
工程の間に、 一酸化二窒素雰囲気を窒素で置換して、窒素雰囲気とす
る工程と、 前記窒素雰囲気を窒化水素で置換して、窒化水素雰囲気
とする工程と、を有することを特徴とする加熱処理方
法。
5. The method according to claim 1, wherein, between the second step and the third step, the nitrous oxide atmosphere is replaced with nitrogen to form a nitrogen atmosphere, and the nitrogen atmosphere is replaced with hydrogen nitride. And a step of providing a hydrogen nitride atmosphere.
【請求項6】 請求項2において、第2の工程と第3の
工程の間に、 窒化水素雰囲気を窒素で置換して、窒素雰囲気とする工
程と、 前記窒素雰囲気を一酸化二窒素で置換して、一酸化二窒
素雰囲気とする工程と、を有することを特徴とする加熱
処理方法。
6. The method according to claim 2, wherein between the second step and the third step, a step of replacing the hydrogen nitride atmosphere with nitrogen to form a nitrogen atmosphere, and replacing the nitrogen atmosphere with dinitrogen monoxide And a step of providing a dinitrogen monoxide atmosphere.
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