DE19711268A1 - Chemisches Dampfabscheidungsverfahren mit induktiv gekoppeltem Plasma - Google Patents

Chemisches Dampfabscheidungsverfahren mit induktiv gekoppeltem Plasma

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Description

Diese Erfindung betrifft ein chemisches Dampfabscheidungsverfahren mit induktiv gekoppeltem Plasma ("inductively coupled plasma chemical vapor deposition": ICP CVD) gemäß Patentanspruch 1, und außerdem amorphes Silicium, mikrokristallines Silicium und Siliciumnitrid bzw. aus diesem Materialien gebildete Dünnschichten sowie Transistoren bzw. Dünnschichttransistoren (TFT) mit einer Dünnschicht aus amorphem Silicium gemäß den Patentansprüchen 7, 12, 13 bzw. 15, die unter Verwendung dieses Verfahrens hergestellt werden.
Im großen und ganzen werden bzw. wurden Dünnschichten aus amorphem Silicium oder mikrokristallinem Silicium und Schichten aus amorphem Silicium in großem Umfang für Halbleitereinrichtungen und Flüssigkristalleinrichtungen verwendet. Außerdem werden Dünnschichttransistoren mit amorphem Silicium (a-Si TFT) häufig als steuernde bzw. treibende Elemente von Pixelelektroden in Flüssigkristalldisplays (LCDs) verwendet. Insbesondere wird ein Transistor mit hydriertem amorphem (LCDs) verwendet. Insbesondere wird ein Transistor mit hydriertem amorphem Silicium (a-Si:H TFT) häufig wegen seiner verbesserten Eigenschaften in den Bereichen der Ausbeute, insbesondere der Quantenausbeute, und der Ausnutzung, insbesondere von Licht, in großflächigen Displayeinrichtungen in großem Umfang verwendet.
Die Plasmaunterstützte bzw. -verbesserte chemische Dampfabscheidung ("plasma enhanced chemical vapor deposition"; PECVD) wird augenblicklich eingesetzt, um Dünnschichten aus amorphem Silicium, aus mikrokristallinem Silicium bzw. aus Siliciumnitrid und Dünnschichttransistoren mit amorphem Silicium bzw. mit einer Dünnschicht aus amorphen Silicium herzustellen. Aber diese Art der Dampf­ abscheidung weist aufgrund ihrer geringen Plasmadichte bzw. Teilchendichte von etwa 10¹⁰ cm-3 eine geringe Dampfabscheidungsrate auf und erfordert einen hohen Gasdruck. Dies führt aufgrund einer Polymerausbildung zu Fertigungsproblemen. Außerdem wird aufgrund der Elektrodenmaterialien, die sich in dem Entladungs­ bereich der Reaktionskammer befinden, die hergestellte Dünnschicht verunreinigt, wodurch die Qualität der Dünnschicht herabgesetzt wird.
Als Verfahren einer Plasmaerzeugung stehen die Abscheidung mit induktiv gekoppeltem Plasma und die Abscheidung mit kapazitiv gekoppeltem Plasma zur Verfügung. Es hat sich gezeigt, daß die Abscheidung bzw. Ablagerung mit induktiv gekoppeltem Plasma effizienter ist als die Abscheidung mit kapazitiv gekoppeltem Plasma. Unter Verwendung einer Abscheidung mit induktiv gekoppeltem Plasma ist es möglich, ein Plasma zu erzeugen, das eine größere Teilchendichte bzw. Dichte von zum Beispiel etwa 10¹¹ bis 10¹² cm-3 aufweist, und kann die Entladung bei niedrigen Drücken von zum Beispiel etwa 0, 1 bis 20 mTorr erfolgen (Vergleiche P.N. Wainman et al., J. Vac. Sci. Technol., A13(5), 2464, 1995).
In der Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung (Nr. 95-60704) wird eine Vorrichtung zur chemischen Dampfabscheidung mit induktiv gekoppeltem Plasma offenbart. Diese Patentanmeldung stellt jedoch kein Herstellungsverfahren für Schichten bzw. Dünnschichten aus amorphem Silicium, aus mikrokristallinem Silicium bzw. aus Siliciumnitrid sowie für Dünnschichttransistoren mit einer Dünnschicht aus diesen Materialien und insbesondere aus amorphem Silicium zur Verfügung, welche Schichten bzw. Transistoren hervorragende elektrische und optische Materialeigenschaften aufweisen. Darüberhinaus ist in der oben genannten, offenbarten Vorrichtung eine dielektrische Abschirmung aus einem Material hergestellt, das Sauerstoff enthält, wie zum Beispiel aus Quarz, und während der Abscheidung verursacht das erzeugte Plasma ein Anätzen bzw. Ätzen der dielektri­ schen Abschirmung, was zu der Abtrennung bzw. Dissoziation von Sauerstoff und anderen Verunreinigungen von bzw. aus der dielektrischen Abschirmung führt und die Qualität der Dünnschicht negativ beeinflußt. Außerdem sind in der zuvor genannten Vorrichtung zur chemischen Dampfabscheidung mit induktiv gekoppeltem Plasma Gaseinlaßbohrungen, die einen Abschnitt einer Gaszuführeinheit bilden, nicht in einem zentralen Abschnitt der Reaktionskammer angeordnet sondern an der Seite der Kammer. Dies bewirkt die ungleichmäßige Verteilung des zugeführten reagierenden Gases (nachfolgend Reaktionsgas genannt), was die Herstellung von Dünnschichten erschwert, die eine große Oberfläche besitzen. Namentlich weist die oben genannte Vorrichtung dahingehend einen Mangel auf, daß eine gleichförmige und hohe Plasmateilchendichte innerhalb der Reaktionskammer nicht erzeugt werden kann.
Gemäß dem ICP-CVD-Verfahren der vorliegenden Erfindung wird ein gleichmäßiges amorphes Silicium geschaffen, das verbesserte elektrische und andere physikalische Eigenschaften in Bereichen wie zum Beispiel der Lichtempfindlichkeit bzw. Photoempfindlichkeit, der elektrischen Leitfähigkeit und der optischen Bandlücke bzw. der Bandlücke für optische Übergänge besitzt. Außerdem wird eine gleich­ mäßige Schicht aus Siliciumnitrid geschaffen, mit verbesserten physikalischen Eigenschaften in Bereichen wie zum Beispiel der elektrischen Leitfähigkeit, der Durchbruchspannung und der Stromdichte. Auch wird eine gleichmäßige Schicht aus Silicium mit einer feinen Kristallkorngröße geschaffen. Darüberhinaus wird ein Dünnschichttransistor geschaffen, welcher eine gleichmäßige Schicht aus amorphem Silicium aufweist, mit verbesserten elektrischen Eigenschaften in Bereichen wie zum Beispiel der elektrischen Feldeffekt-Ladungsträgerbeweglichkeit und der Schwellen­ wert-Spannung. Somit kann man gemäß der vorliegenden Erfindung einen Dünnschichttransistor-Flüssigkristalldisplay (TFT-LCD) erhalten.
Die erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur chemischen Dampfabscheidung mit induktiv gekoppeltem Plasma zu schaffen, das in der Lage ist, eine gleichmäßige Schicht aus amorphem Silicium herzustellen, die verbesserte Eigenschaften in Bereichen wie zum Beispiel der Photoempfindlichkeit, der elektrischen Leitfähigkeit, der Aktivierungsenergie und der optischen Bandlücke aufweist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur chemischen Dampfabscheidung mit induktiv gekoppeltem Plasma zu schaffen, das in der Lage ist, eine gleichmäßige Schicht aus Siliciumnitrid herzustellen, die verbesserte Dünnschichteigenschaften in Bereichen wie zum Beispiel der Durch­ bruchspannung und der Stromdichte aufweist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur chemischen Dampfabscheidung mit induktiv gekoppeltem Plasma zu schaffen, das in der Lage ist, eine Dünnschicht aus Silicium herzustellen, die feine und gleich­ mäßige Kristallkörnchen aufweist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur chemischen Dampfabscheidung mit induktiv gekoppeltem Plasma zu schaffen, das in der Lage ist, einen Dünnschichttransistor herzustellen, der eine gleichmäßige Schicht aus amorphem Silicium enthält, die verbesserte elektrische Eigenschaften in Bereichen wie zum Beispiel der elektrischen Feldeffekt-Ladungsträgerbeweglichkeit aufweist.
Um die oben genannten und weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu lösen, wird ein Verfahren zur chemischen Dampfabscheidung mit induktiv gekoppeltem Plasma zur Abscheidung bzw. Ablagerung einer ausgewählten Dünnschicht auf ein Substrat aus einem induktiv gekoppeltem Plasma heraus geschaffen, welches Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: Eine Vakuumreaktionskammer wird zur Verfügung gestellt, die einen Innenraum aufweist, der teilweise durch eine dielektrische Abschirmung begrenzt wird, wobei die dielektrische Abschirmung eine Schicht aus amorphem Silicium auf ihrer Innenseite bzw. der dem Innenraum zugewandten Seite aufweist, wobei eine Antenne außerhalb der Abscheidungskammer und in der Nähe der dielektrischen Abschirmung angeordnet ist, wo eine RF-Leistung angelegt wird: das Substrat wird auf eine Substrathalterung innerhalb der Vakuumreaktionskammer gelegt die Vakuumreaktionskammer wird abgesaugt, um einen Vakuumzustand zu schaffen; ein reagierendes Gas (nachfolgend Reaktionsgas genannt) wird unter einem vorbestimmten Druck in die Vakuumreaktionskammer eingeführt; und eine RF-Leistung (Radiofrequenz) wird an die Antenne angelegt, wo durch ein induktiv gekoppeltes Plasma zur Abscheidung einer Dünnschicht aus dem Reaktionsgas heraus innerhalb der Vakuumreaktionskammer ausgebildet wird.
Die Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung können besser unter Bezugnahme auf die nun folgende ausführliche Beschreibung, die beiliegenden Patentansprüche und die beigefügten Zeichnungen verstanden werden.
Die Figuren stellen folgendes dar:
Fig. 1 ist eine erläuternde Ansicht der CVD-Vorrichtung mit induktiv gekoppeltem Plasma gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2A ist eine Schemazeichnung des Antennenaufbaus, der in der CVD-Vorrichtung mit induktiv gekoppeltem Plasma gemäß Fig. 1 verwendet wird;
Fig. 2B ist eine Schemazeichnung eines alternativen Antennenaufbaus, der in der CVD-Vorrichtung mit induktiv gekoppeltem Plasma gemäß Fig. 1 verwendet wird.
Fig. 3A ist eine Schnittansicht des Dünnschichttransistors mit amorphem Silicium vom invertiert versetzten bzw. geschichteten Typ, der gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
Fig. 3B ist eine Seitenansicht des Dünnschichttransistors mit amorphem Silicium vom invertiert bzw. geschichteten Typ, der gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
Fig. 4 ist ein Kurvendiagramm, das die FT-IR-Eigenschaft eines Dünn­ schichttransistors mit amorphem Silicium darstellt, der gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
Fig. 5 ist ein Kurvendiagramm, das die dielektrische Leitfähigkeit einer Dünnschicht aus amorphem Silicium zeigt, die gemäß einer Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
Fig. 6 ist ein Kurvendiagramm, das die optische Bandlücke der Dünnschicht aus amorphem Silicium darstellt, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
Fig. 7 ist ein Kurvendiagramm, das die Lichtabsorptionseigenschaft einer Dünnschicht aus amorphem Silicium darstellt, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
Fig. 8 ist ein Kurvendiagramm, das die spezifische elektrische Leitfähigkeits­ eigenschaft einer Dünnschicht aus amorphem Silicium vom n-Typ darstellt, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
Fig. 9 ist ein Kurvendiagramm, das den Kristallisationsgrad und die Ramanspitzen-Halbwertsbreite (FWHM) einer Dünnschicht aus mikrokristallinem Silicium darstellt, die gemäß einer Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
Fig. 10 ist ein Kurvendiagramm, das die spezifische elektrische Leitfähigkeits­ eigenschaft einer Dünnschicht aus mikrokristallinem Silicium vom n-Typ darstellt, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
Fig. 11 ist ein Kurvendiagramm, das die Fouriertransformations-Infraroteigen­ schaft (FT-IR) einer Dünnschicht aus Siliciumnitrid zeigt, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
Fig. 12 ist ein Kurvendiagramm, das die Strom-Spannungs-Kennlinie der Dünnschicht aus Siliciumnitrid darstellt, die gemäß einer Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
Fig. 13A ist ein Kurvendiagramm, das die Ausgangseigenschaft bzw. die Ausgangsgröße des Dünnschichttransistors mit amorphem Silicium darstellt, der mit der herkömmlichen PECVD-Methode hergestellt wurde;
Fig. 13B ist ein Kurvendiagramm, das die Ausgangsgröße eines Dünnschicht­ transistors mit amorphem Silicium darstellt, der mit der ICP-CVD-Methode gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
Fig. 14A ist ein Kurvendiagramm, das die Drainstrom-Gatespannungs-Bezie­ hung eines Dünnschichttransistors mit amorphem Silicium darstellt, der gemäß dem Stand der Technik hergestellt wurde;
Fig. 14B ist ein Kurvendiagramm, das die Drainstrom-Gatespannungs-Bezie­ hung des Dünnschichttransistors mit amorphem Silicium darstellt, der gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
Fig. 15A ist ein Kurvendiagramm, das die elektrische Feldeffekt-Ladungs­ trägerbeweglichkeit einer Dünnschicht aus amorphem Silicium darstellt, die gemäß dem Stand der Technik hergestellt wurde;
Fig. 15B ist ein Kurvendiagramm, das die Feldeffekt-Ladungsträgerbeweglich­ keit der Dünnschicht aus amorphem Silicium darstellt, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 10 zur chemischen Dampfabscheidung mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP CVD), die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde. Die ICP-CVD-Vorrichtung enthält eine Vakuumreaktionskammer 11. Die Vakuumreaktionskammer 11 schließt eine zylinderförmige Seitenplatte 12, eine obere Platte 13 und eine Bodenplatte 14 ein. Um das Vakuum in der Reaktionskammer 11 in einem abgeschlossenen bzw. vakuumdichten Zustand zu halten, sind O-förmige Ringabdichtungen 15A und 15B (nachfolgend als O-Ringe bezeichnet) zwischen der zylinderförmigen Seitenplatte 12 und der oberen Platte 13 sowie zwischen der zylinderförmigen Seitenplatte 12 und der Bodenplatte 13 angeordnet.
Eine aus einem quarzhaltigen Material hergestellte dielektrische Abschirmung ist an der oberen Platte 13 ausgebildet. Ein anderes Material als Quarz, das isolierende und keramische Eigenschaften aufweist, wie zum Beispiel Al₂O₃, kann auch für die obere Platte 13 verwendet werden. Al₂O₃ ermöglicht den Durchlaß einer Radiofre­ quenz-Leistung (RF), aber blockt Infrarotstrahlung ab.
Um die Verunreinigung der Kammer 11 durch Sauerstoff oder andere Fremdatome bzw. Verunreinigungen, die durch Ätzen der dielektrischen Abschirmung 13 während des Dampfabscheidungsprozesses abgelöst bzw. dissoziiert werden, zu verhindern, ist eine sauerstofffreie Siliciumschicht 16 an der Innenfläche der dielektrischen Abschirmung 13 der Vakuumreaktionskammer 11 vorgesehen. Die sauerstofffreie Siliciumschicht 16 besteht aus amorphem Silicium, das eine Stärke von etwa 1.000 Å aufweist. Siliciumnitrid oder Siliciumcarbid können auch anstelle des amorphen Siliciums verwendet werden. Die Verwendung der sauerstofffreien Siliciumschicht ist ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung.
Eine Antenne 17 ist an der Außenfläche der dielektrischen Abschirmung 13 angebracht. Für die Antenne 17 verwendet man bevorzugt eine spiralförmige Anordnung, welche das Anlegen einer RF-Leistung an eine große Fläche erleichtert, für eine verbesserte und gleichmäßigere Verteilung der RF-Leistung sorgt und die relativ einfach in ihrer Form ist (siehe H. Sugai et al., Jpn. J. Appl. Phys., 33, 2189, 1994, und Y. Horiike et al., J. vac. Sci. Technol. A13(3), 801, 1995). Zur Anwendung in der augenblicklichen Ausführungsform wird vorzugsweise eine der beiden spiralförmig ausgebildeten Antennen mit rechteckiger bzw. quadratischer sowie mit kreisförmiger Außenkontur verwendet, die in den Fig. 2A und 2B dargestellt sind, um eine Plasmadichte von 10¹¹ bis 10¹² cm-3 zu erzielen.
Wie in den Fig. 2A und 2B gezeigt, enthält die Antenne 17 Anschlußkontakte 17a und 17a′, an die die RF-Leistung angelegt wird, und einen Wicklungsabschnitt 17b.
Die Antenne 17 wird auch an eine Anpassungsbox 18 angeschlossen. Die An­ passungsbox 18 wird an eine RF-Leistungsquelle 19 angeschlossen.
Eine Substrathalterung 20 ist so angeordnet, daß sie den zentralen Abschnitt der Bodenplatte 14 durchdringt. Ein herzustellendes bzw. zu bearbeitendes Werkstück, zum Beispiel ein Glassubstrat 21, wird auf der Substrathalterung 14 montiert. Eine Auslaßleitung 22 zum Absaugen bzw. Abführen von Gasen aus der Vakuumre­ aktionskammer 11 heraus ist an einer vorbestimmten Stelle der Bodenplatte 14 vorgesehen. Die Substrathalterung 20 ist von der Bodenplatte 14 elektrisch isoliert und so ausgelegt, daß sie abgekühlt und aufgeheizt werden kann, was zur Plasmaab­ scheidung bzw. -ablagerung notwendig ist.
Reagierende Gase (nachfolgend Reaktionsgase genannt) werden in die Vakuumre­ aktionskammer 11 über eine oder mehr Gaszuführrohre zugeführt. Die vorliegende Ausführungsform stellt die Verwendung von zwei Gaszuführrohren 24 und 25 dar. Eine Anzahl von Gasspeicherbehältern 23 sind an die Gaszuführrohre 24 und 25 angeschlossen, um zwei oder mehr Reaktionsgase zuzuführen.
Die Gaszuführrohre 24 und 25 enthalten ringförmige Abschnitte 24A und 25A, die so ausgebildet sind, daß sie in einem zentralen Abschnitt der Vakuumreaktions­ kammer 11 zum Zwecke einer weiträumigen und gleichmäßigen Verteilung der Reaktionsgase angeordnet werden können. An vorbestimmten Abschnitten entlang des Randes bzw. der Oberfläche der entsprechenden ringförmigen Abschnitte 24A und 25A sind eine Anzahl von Düsen 24B und 25B in gleichmäßigem Abstand zueinander und in konstanten Intervallen angeordnet.
Ein Verfahren zur Dampfabscheidung einer ausgewählten Dünnschicht mit Hilfe eines Reaktionsgases mit induktiv gekoppeltem Plasma wird nachfolgend be­ schrieben.
Ein herzustellendes bzw. zu bearbeitendes Werkstück, zum Beispiel ein Glassubstrat 21, wird auf der Substrathalterung 20 innerhalb der Kammer 11 abgelegt. Die Luft innerhalb der Kammer 11 wird durch die Auslaßleitung 22 abgesaugt, so daß ein Vakuum erzeugt wird, das einen Druck von 10-6 bis 10-7 Torr aufweist. Ein elektrischer Strom wird dann an die Substrathalterung 20 angelegt, wodurch die Substrathalterung auf eine Temperatur von 300 bis 500°C aufgeheizt wird.
Reaktionsgase werden der Vakuumreaktionskammer 11 zugeführt. Vorgewählte Reaktionsgase werden von den Gasspeicherbehältern 23 in die Gaszuführrohren 24 und 25 zugeführt. Anschließend werden die zugeführten Gase in den Gaszuführ­ rohren 24 und 25 durch die Anzahl von Düsen 25A und 25B der ringförmigen Abschnitte 24A und 24B eingeführt in die Vakuumreaktionskammer 11. Die Reaktionsgase werden aus dielektrischen Gasgemischen sowie Metall- und Halbleiter- Gasgemischen ausgewählt, so daß die Dampfabscheidung einer Dünnschicht möglich ist, die den ausgewählten Elementen bzw. Bestandteilen der dielektrischen Materialien oder der Metall- oder Halbleitermaterialien entspricht. Eine Leistung bzw. ein Leistungssignal der RF-Quelle 19 wird über die Anpassungsbox 18 an die Antenne 17 angelegt.
Ein induktiv gekoppeltes Plasma wird so innerhalb der oben genannten Kammer ausgebildet, um eine Dünnschicht auf dem Substrat 21 abzuscheiden bzw. auszu­ bilden. Die zugeführten Reaktionsgase bilden ein induktiv gekoppeltes Plasma, das eine gleichmäßige und hohe Teilchendichte aufweist und eine Spitzenionendichte von etwa 10¹¹ bis 10¹² cm³.
Im folgenden wird das Abscheidungsverfahren zum Ausbilden für zahlreiche Dünnschichten gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
1. Dampfabscheidung einer amorphen Siliciumdünnschicht
Ein Substrat wird auf der Substrathalterung innerhalb der Vakuumreaktionskammer angebracht. Während das Substrat unter einem Vakuumzustand gehalten wird, wird der Kammer über die Gaseinlaßdüsen der Gaszuführungseinheit SiH₄/NH₃/He zugeführt. Andere siliciumhaltige Ausgangsgase als SiH₄ wie zum Beispiel Si₂H₆, SiH₂Cl₂ etc. können auch verwendet werden.
In der vorliegenden Ausführungsform weist das SiH₄-Gas eine Strömungsrate von 0,5 SCCM und einen Druck von 70 mTorr auf. Eine RF-Leistung von 40 W wird an die spiralförmige Antenne angelegt, die in der Nähe bzw. innerhalb der Reaktions­ kammer angeordnet ist, um ein induktiv gekoppeltes Plasma auszubilden. Nachdem die Substrattemperatur einen Wert von 250°C erreicht hat, wird eine amorphe Siliciumdünnschicht abgeschieden.
2. Dampfabscheidung einer Siliciumnitriddünnschicht
Ein Substrat wird auf der Substrathalterung innerhalb der Vakuumreaktionskammer angebracht. Während das Substrat unter einem Vakuumzustand gehalten wird, wird ein Gasgemisch aus SiH₄/NH₃/He durch die Gaseinlaßdüsen der Gaszuführungsein­ heit zugeführt. In der vorliegenden Ausführungsform besitzt das SiH₄-Gas eine Strömungsrate von 0,5-2,0 SCCM, das NH₃-Gas eine Strömungsrate von etwa 10- 60 SCCM und das He-Gas eine Strömungsrate von etwa 10-100 SCCM. Das SiH₄/NH₃-Gemisch besitzt ein Strömungsratenverhältnis im Bereich von etwa 1 : 10 bis 1 : 30. Der Gesamtgasdruck liegt im Bereich von etwa 500-800 mTorr. Eine RF-Leistung von etwa 10-120 W wird an die spiralförmige Antenne in der Nähe der Kammer angelegt, um ein induktiv gekoppeltes Plasma zu bilden. Nachdem das Substrat eine Temperatur von ungefähr 200-300°C erreicht hat, wird eine Dünnschicht aus Silizimnitrid auf dem Substrat abgeschieden.
3. Dampfabscheidung einer mikrokristallinen Dünnschicht
Das herzustellende bzw. zu bearbeitende Substrat wird am oberen Ende der Substrathalterung innerhalb der Vakuumkammer angebracht. Während das zu bearbeitende Werkstück in dem Vakuumzustand angebracht ist, werden der Kammer über die Gaseinlaßdüsen der Gaszuführeinheit Gase bestehend aus SiH₄/H₂/He zugeführt. In dem zuvorgenannten Verfahrensschritt betragen die Gasströmungsraten des SiH₄, des H₂ bzw. des He in etwa 0,5 bis 2 SCCM bzw. 5 bis 100 SCCM bzw. 10 bis 100 SCCM, wobei das SiH₄/H₂-Gemisch ein Strömungsratenverhältnis von etwa 1 : 10 bis 1 : 50 aufweist. Der Gesamtgasdruck beträgt etwa 200 bis 500 mTorr. Eine RF-Leistung von etwa 10 bis 120 W wird an die Spiral-Antenne angelegt, um ein induktiv gekoppeltes Plasma innerhalb der Kammer zu erzeugen. Die Substrat­ temperatur wird auf etwa 200 bis 300°C erhöht und eine Dünnschicht auf dem zu bearbeitenden Substrat abgeschieden bzw. abgelagert.
4. Herstellung von Dünnschichttransistoren mit amorphem Silicium
Dünnschichttransistoren (TFT) mit amorphen Silicium in Fig. 3A dargestellten invertiert versetzten bzw. geschichteten ("staggered") Aufbau werden nachfolgend erklärt.
Zunächst wird auf dem isolierenden Substrat 30 ein metallstrukturiertes Gate 31 aus Cr, Al, etc. ausgebildet.
Anschließend wird eine Gateisolationsschicht 32, hergestellt aus einer Silicium- bzw. Nitridschicht, auf der gesamten Oberfläche der oben genannten Struktur ausgebildet. Die Gateisolationsschicht 32 weist in dieser speziellen Ausführungsform eine Stärke von etwa 3.000 Å auf. Die Dampfabscheidung erfolgte, als die Strömungsraten der Gase aus SiH₄, NH₄ bzw. He 0,5 SCCM, 25 SCCM bzw. 70 SCCM betrugen und als die Substrattemperatur etwa 300°C bzw. der Gasdruck etwa 580 mTorr entsprach.
Auf der Oberseite der Gateisolationsschicht 32 wird eine Struktur 33 mit hydriertem amorphem Silicium (a-Si:H) ausgebildet, die als ein Kanal bzw. Leitungskanal oder als eine stromführende bzw. aktive Schicht dient. Die Bedingung zur Dampf­ abscheidung von amorphem Silicium lautet wie folgt: Eine Gasströmungsrate des SiH₄ von 0,5 SCCM, eine Substrattemperatur von 250°C, eine RF-Leistung von 40 W und einen Gasdruck von 430 mTorr.
Außerdem werden auf beiden Seiten der Struktur 33 mit hydriertem amorphem Silicium hochdotierte Source/Drain-Abschnitte 34 vom n-Typ (n⁺) ausgebildet. Zusätzlich bilden die n⁺-Source/Drain-Abschnitte 34 Ohmsche Kontakte mit den Source/Drain-Elektroden 35. Als n⁺-Source/Drain-Abschnitte 34 (im allgemeinen Ohmsche Kontaktschicht genannt) kann hydriertes, amorphes n⁺-Silicium (n⁺a-Si:H) oder mikrokristallines n⁺-Silicium (µc-Si) verwendet werden, das jeweils einen Ohmschen Kontakt mit den Source/Drain-Elektroden 35 ausbildet, um die Ohmsche bzw. Widerstandseigenschaft zu verbessern. Die Dampfabscheidungsbedingung für die Ohmsche Kontaktschicht lautet wie folgt: Eine Gasströmungsrate des SiH₄ von etwa 0,5 SCCM, ein Gasfluß des PH₃ von etwa 0,015 SCCM, ein Gasfluß des He von etwa 50 SCCM, eine Substrattemperatur von etwa 250°C, eine elektrische Leistung von etwa 40 W und ein Gasdruck von etwa 430 mTorr.
Ein alternatives Herstellungsverfahren für einen Dünnschichttransistor mit amorphem Silicium, der eine invertiert versetzte bzw. geschichtete Struktur, wie in Fig. 3B gezeigt, aufweist, wird nachfolgend beschrieben.
Zunächst wird eine Gateelektrode 31 aus Cr, Al, etc. ausgebildet. Anschließend erfolgt die chemische Dampfabscheidung mit induktiv gekoppeltem Plasma des Siliciumnitrids für die Gateisolationsschicht und einer Schicht 33 aus hydriertem amorphem Silicium, um eine stromführende bzw. aktive Schicht auszubilden. Bei der Ausbildung des Ohmschen Kontaktes wird ein Al/Cr-Gemisch zur Ausbildung der Source/Drain-Elektroden 35 verwendet, nachdem amorphes n⁺-Silicium oder mikrokristallines n⁺-Silicium als die Ohmsche Kontaktschicht 36 abgeschieden wurde.
Außerdem kann für die zuvorgenannte Isolationsschicht 32 geschichtetes und strukturiertes SiO₂/SiN oder Al₂O₃/SiN verwendet werden, anstatt für eine Verbesserung der Massenproduktion.
Amorphes Silicium wird allgemein als aktive bzw. stromführende Schicht 33 in a- Si:H-Dünnschichttransistoren verwendet. Die Materialeigenschaften dieses amorphen Siliciums sind bestimmende Faktoren für die Eigenschaften der Dünnschicht­ transistoren. Ein Großteil des zuvorgenannten amorphen Siliciums wird heutzutage unter Verwendung einer herkömmlichen PECVD-Vorrichtung hergestellt.
Nachfolgend werden experimentelle Meßwerte von elektrischen und optischen Eigenschaften von Dünnschichten aus amorphem Silicium, Siliciumnitrid und von Dünnschichttransistoren mit amorphem Silicium ausführlich und gemäß den Fig. 4 bis 15B erklärt.
Fig. 4 zeigt die FT-IR-Kennlinie (Fouriertransformations-Infrarotkennlinie) für eine Dünnschicht aus amorphem Silicium, die gemäß der vorliegenden Ausführungsform hergestellt wurde. Hierzu wurde der Infrarotabsorptionskoeffizient der Dünnschicht aus amorphem Silicium, die auf einen einkristallinen Siliciumwafer aus der Dampfphase abgeschieden wurde, mit Hilfe eines BOMEN-100-FT-IR-Spek­ troskopgerätes gemessen. Die erhaltenen Meßwerte in dem Infrarot-Spektralbereich zeigen, daß die Streckschwingungsmode der Si-H-Bindung bei einer Wellenzahl von 2.000 cm-1 auftritt und die Biege-Schwingungsmode der Si-H-Bindung bei einer Wellenzahl von 610 cm-1. Aus diesem Meßwert wird deutlich, daß die in der vorliegenden Ausführungsform ausgebildete Schicht eine typische Dünnschicht aus amorphem Silicium ist. Eine Si-H₂-Bindung wurde nicht in der Schicht gefunden, die mit Hilfe dieser Ausführungsform abgeschieden wurde, und der Wasserstoffgehalt wurde aus der Si-H-Bindung zu 14 Atom-% berechnet.
Fig. 5 ist ein Kurvendiagramm, das die spezifische elektrische Leitfähigkeit einer amorphem Siliciumschicht zeigt, die gemäß der vorliegenden Ausführungsform abgeschieden wurde. Hierzu wurde als Substrat ein Corning-7059-Substrat verwendet. Auf dem Substrat wurde eine amorphe Siliciumschicht ausgebildet, die mit Hilfe des induktiv gekoppelten Dampfabscheidungsverfahrens abgeschieden wurde. Auf der amorphen Siliciumschicht wurden mit Hilfe eines thermischen Abscheidungsverfahrens Elektrodenschichten aus Aluminium in einem coplanaren Aufbau ausgebildet. Anschließend wurde das Substrat 21 auf der Substrathalterung 20 der CVD-Vorrichtung mit induktiv gekoppeltem Plasma angebracht. Anschließend wurde die Leitfähigkeit als eine Funktion der Temperatur mit Hilfe eines Keithley- Elektrometers 617 und eines Keithley-Multimeters 197 gemessen. Aus den erhaltenen Meßwerten wurde die Dunkelleitfähigkeit bei Raumtemperatur und die Photoleit­ fähigkeit unter einer AM-1-Bedingung jeweils berechnet, wobei die erste Größe einen Wert von etwa 4,3 × 10-12 Ω-1cm-1 und der letzte genannte Meßwert einen Wert von 1,4 × 10-5 Ω-1cm-1 aufwies. Unter einer AM-1-Bedingung wird Licht mit 100 mW/cm² auf die Probe eingestrahlt. Außerdem wurde die Aktivierungsenergie zu 1,05 eV bestimmt. Aus den oben genannten Ergebnissen konnte gezeigt werden, daß die Photoempfindlichkeit der amorphen Siliciumdünnschicht, die gemäß der vorliegenden Erfindung aus der Dampfphase abgeschieden wurde, etwa 3 × 10-6 beträgt, was andeutet, daß das amorphe Material verbesserte physikalische Eigenschaften besitzt.
Fig. 6 ist ein Kurvendiagramm, das die optische Bandlücke bzw. die Bandlücke für einen optischen Übergang einer Dünnschicht aus amorphem Silicium darstellt, die mit Hilfe einer CVD-Vorrichtung mit induktiv gekoppeltem Plasma gemäß der vorliegenden Erfindung abgeschieden wurde. Der optische Absorptionskoeffizient α der auf dem Glassubstrat aus Corning-7059 abgeschiedenen Dünnschicht aus amorphem Silicium wurde mit Hilfe eines US/VIS-Spektrometers gemessen. Die optische Bandlücke erhält und berechnet man aus den gemessenen Daten für den optischen Absorptionskoeffizienten α mit Hilfe der folgenden Gleichung:
(αhν)½ = B (E-Eg opt).
In dieser Gleichung ist B eine Konstante, welche die Bandsteigung angibt, hν ist die Energie des einfallenden Photons, α ist der optische Absorptionskoeffizient und Eg opt ist die optische Bandlücke.
Wie in Fig. 6 gezeigt, beträgt die optische Bandlücke 1,78 eV. Aus diesem Meßergebnis läßt sich schließen, daß die mit Hilfe der vorliegenden Ausführungs­ form abgeschiedene Dünnschicht eine typische Dünnschicht aus amorphem Silicium ist.
Fig. 7 ist ein Kurvendiagramm, das die Lichtabsorptions-Kennlinie in einer Dünnschicht aus amorphem Silicium zeigt, die mit Hilfe einer CVD-Vorrichtung mit induktiv gekoppeltem Plasma gemäß der vorliegenden Erfindung abgeschieden wurde. Die Urbach-Energie Eu ist die Steigung der Kennlinie an ihrem Ende in dem Kurvendiagramm aus Fig. 7, welche den Absorptionskoeffizienten als eine Funktion der Lichtenergie in einem Bereich von 1,6 bis 1,8 eV darstellt. Die Energie erhält man aus der folgenden Beziehung:
α = α₀ exp(hν/Eu),
wobei α der optische Absorptionskoeffizient ist, α₀ eine Konstante und hν die Energie des einfallenden Photons. Außerdem erhält man die Dichte der Defektstellen Nd aus der folgenden Beziehung:
Nd = 1,9 × 10¹⁶ ∫ α ex(hν) d(ν),
wobei αex die folgende Beziehung erfüllt (siehe Xu. X et al., Jpn. J. Appl. Phys., 26, L1818, 1987):
aex = α - α₀ exp(hν/Eu).
Die Urbach-Energie Eu und die Dichte der Fehlstellen Nd wurde aus den zuvor genannten Gleichungen zu 58 meV bzw. 7,43 × 10¹⁶ cm-3eV-1 berechnet. Die erhaltenen Werte zeigen an, daß die abgeschiedene Schicht eine Dünnschicht aus amorphem Silicium mit typischen Eigenschaften ist.
Fig. 8 ist ein Kurvendiagramm, das die elektrische Leitfähigkeit einer amorphen Siliciumschicht vom n-Typ zeigt, wobei die Schicht mit Hilfe einer CVD-Vor­ richtung mit induktiv gekoppeltem Plasma abgeschieden wurde, die gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde. Hierzu wurde das Meßverfahren für die mikrokristalline Siliciumschicht auch zur Messung der Dünnschicht aus amorphem Silicium vom n-Typ angewendet, die auf einem Glassubstrat abgeschieden wurde. Aus dem Meßergebnis wurde die Dunkelleitfähig­ keit bei Raumtemperatur und die Aktivierungsenergie zu 7 × 10-3 Ω-1cm-1 bzw. 0,22 eV berechnet. Aus diesen Ergebnissen folgt, daß die Dünnschicht aus amorphem Silicium, die gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten wurde, verbesserte Eigenschaften z. B. bezüglich der Dotierungseffizienz aufweist.
Als nächstes wird die Dünnschicht aus mikrokristallinem Silicium beschrieben.
Fig. 9 ist ein Kurvendiagramm, das den Kristallisationsgrad und die Halbwerts­ breite (FWHM) zeigt, die durch Ramanstreuung an einer Dünnschicht aus mikrokristallinem Silicium erhalten wurde, wobei die Schicht gemäß dem Verhältnis von H₂/SiH₄ in einer CVD-Vorrichtung mit induktiv gekoppeltem Plasma der vorliegenden Erfindung abgeschieden wurde.
Hierzu wurde eine Probe verwendet, bei der die Dünnschicht aus mikrokristallinem Silicium auf einem Glassubstrat aus Corning-7059 abgeschieden wurde. Der Kristallisationsgrad und die Halbwertsbreite der abgeschiedenen mikrokristallinen Siliciumschicht wurden mit Hilfe von Raman-Spektroskopie erhalten (siehe H. Kakinuma et al., Jpn. J. Appl. Phys. 70, 7374, 1991). Die Korngröße der abgeschiedenen mikrokristallinen Siliciumschicht beträgt etwa 200 bis 400 Å und der Kristallisationsgrad etwa 70 bis 73%, wie in Fig. 8 gezeigt. Wenn man berücksich­ tigt, daß eine typische mikrokristalline Siliciumschicht eine Korngröße von 30 bis 200 Å und einen Kristallisationsgrad im Bereich von 2% bis 70% aufweist (vergleiche K. Nomoto et al., Jpn. J. Appl. Phys. 29, L1372, 1990), deutet die Korngröße und der Kristallisationsgrad, der mit Hilfe der vorliegenden Ausführungs­ form erhalten wurde, darauf hin, daß die abgeschiedene mikrokristalline Silici­ umschicht verbesserte physikalische Eigenschaften aufweist.
Fig. 10 ist ein Kurvendiagramm, das die spezifische elektrische Leitfähigkeit einer mikrokristallinen Siliciumschicht vom n-Typ darstellt, die mit Hilfe einer CVD- Vorrichtung mit induktiv gekoppeltem Plasma abgeschieden wurde, welche gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde. Hierbei wurde als Substrat ein Corning-7059-Substrat verwendet. Auf dem Substrat wurde die Dünnschicht aus n-dotiertem, mikrokristallinem Silicium mit Hilfe des oben genannten Verfahrens abgeschieden. Auf die mikrokristalline Siliciumschicht wurden Elektrodenschichten aus Aluminium aufgebracht, die in einem coplanaren Aufbau mit Hilfe eines thermischen Abscheidungsverfahrens abgeschieden wurden. Danach wurde das Substrat auf der Probenhalterung 20 der CVD-Vorrichtung mit induktiv gekoppeltem Plasma in Fig. 1 aufgesetzt und in einer festen Stellung gehalten. Danach wurde die elektrische Leitfähigkeit als eine Funktion der Temperatur mit Hilfe eines Keithley-Elektrometers 617 und eines Keithley-Multimeters 195A gemessen. Aus dem Meßresultat wurde die Dunkelleitfähigkeit bei Raumtemperatur und die Aktivierungsenergie zu 17 Ω-1cm-1 bzw. 30 meV berechnet. Aus dem Genannten folgt, daß die Dünnschicht aus n-dotiertem mikrokristallinem Silicium, die gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten wurde, verbesserte Eigenschaften z. B. bezüglich der Dotier-Effizienz aufweist.
Als nächstes wird die Siliciumnitrid-Dünnschicht beschrieben.
Fig. 11 zeigt eine Fouriertransformations-Infrarot-Kennlinie (FT-IR) einer Siliciumnitrid-Dünnschicht gemäß der vorliegenden Erfindung. Hierzu wurde der Transmissionsgrad im infraroten Spektralbereich für eine Probe gemessen, bei der eine Siliciumnitrid-Dünnschicht auf ein monokristallines Siliciumsubstrat mit großer elektrischer Leitfähigkeit abgeschieden wurde. Ein FT-IR-Spektroskopiegerät, hergestellt von der BOMEN Company, wurde als Meßgerät verwendet. Das gemessene Spektrum in dem infraroten Spektralbereich zeigt eine Streckschwingungs­ mode für eine N-H-Bindung bei einer Wellenzahl von 3.340 cm-1 und eine Biege­ Schwingungsmode für eine N-H-Bindung bei einer Wellenzahl von 1.150 cm-1. Außerdem ist bei einer Wellenzahl von 840 cm-1 eine Wagging-Schwingungsmode einer Si-N-Bindung gezeigt. Aus diesem Ergebnis wurde ermittelt, daß die Schicht, die mit Hilfe der vorliegenden Ausführungsform abgeschieden wurde, eine typische Siliciumnitrid-Dünnschicht ist.
Fig. 12 ist ein Kurvendiagramm, das die Strom-Spannungs-Abhängigkeit einer Siliciumnitrid-Dünnschicht zeigt, die mit Hilfe einer CVD-Vorrichtung mit induktiv gekoppeltem Plasma der vorliegenden Erfindung abgeschieden wurde.
Nachdem eine Siliciumnitriddünnschicht mit einer Stärke von etwa 1.000 Å auf ein einkristallines Siliciumsubstrat vom p-Typ mit einem spezifischen Widerstand von 10-15 Ωcm abgeschieden wurde, wurde eine Aluminiumschicht mit einem Durchmesser von etwa 1 mm unter Vakuum mit Hilfe eines thermischen Ab­ scheidungsverfahrens auf der Siliciumnitriddünnschicht abgeschieden. Mit Hilfe der genannten Verfahrensschritte wurde eine Probe zur Messung der Strom-Spannungs- Charakteristik mit einem MIS-Aufbau (Metall-Isolator-Halbleiter bzw. "metal­ isolator-semiconductor") hergestellt. Die Strom-Spannungs-Abhängigkeit der Probe wurde unter Verwendung eines Keithley-Elektrometers 617 gemessen. Aus der Messung wurde die Durchbruchsspannung zu 7 MV und die Stromdichte zu 10-10 A/cm² bei 1 MV/cm bestimmt.
Zum Schluß wird die Dünnschicht aus amorphem Silicium beschrieben.
Fig. 13A ist ein Kurvendiagramm, das die Ausgangsgröße bzw. eine Ausgangs­ eigenschaft eines Dünnschichttransistors (TFT) zeigt, der eine amorphe Silici­ umschicht enthält, die mit Hilfe eines plasmaunterstützten chemischen Dampf­ abscheidungsverfahrens (PECVD) gemäß dem Stand der Technik hergestellt wurde. Fig. 13B ist ein Kurvendiagramm, das den Drain-Strom als eine Funktion der Drainspannung in Abhängigkeit von der Gate-Spannung (Vg) für einen Dünnschicht­ transistor zeigt, der eine amorphe Siliciumschicht enthält, die gemäß der vorliegen­ den Erfindung abgeschieden wurde. Es wurde angenommen, daß der Dünnschicht­ transistor eine Breite (W) von 60 µm und eine Länge von 30 µm aufweist.
Wenn eine Gate-Spannung von 20 V an die Gate-Elektrode angelegt wird, sättigt der Drain-Strom in einem gemäß dem Stand der Technik hergestellten Dünnschicht­ transistor bei 1,3 µA, während der Drain-Strom in einem gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Dünnschichttransistor bei 2,0 µA sättigt, wie in den Fig. 13A und 13B gezeigt. Mit Hilfe des Meßergebnisses konnte festgestellt werden, daß ein Dünnschichttransistor gemäß der vorliegenden Erfindung eine bessere Ohmsche Kontaktschicht aufweist als ein Dünnschichttransistor, der gemäß dem Stand der Technik hergestellt wurde. Außerdem besitzt der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Dünnschichttransistor eine größere Kennliniensteilheit in dem Drain- Strom als der gemäß dem Stand der Technik hergestellte Dünnschichttransistor, wenn die Gate-Spannung ansteigt.
Fig. 14A ist ein Kurvendiagramm, das die Drainstrom-Gatespannung-Kennlinie eines Dünnschichttransistors (TFT) zeigt, der eine amorphe Siliciumschicht enthält, die mit Hilfe eines PECVD-Verfahrens gemäß dem Stand der Technik hergestellt wurde, wobei der Dünnschichttransistor den Aufbau gemäß Fig. 3A besitzt. Fig. 14B ist ein Kurvendiagramm, das den Drainstrom als eine Funktion der Gate­ spannung bei einer Drainspannung (Vd) von 5 V darstellt, gemäß der vorliegenden Erfindung.
Wie in den Fig. 14A und 14B gezeigt, nähert sich der Aus-Strom ("off-current") eines entsprechend dem Stand der Technik hergestellten Dünnschichttransistors einem Wert von der Größenordnung von 10-11A, während sich der Aus-Strom eines gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Dünnschichttransistors einem Wert in der Größenordnung von 10-12A nähert, welcher Wert um eine Größenordnung bzw. um 10-1 A kleiner ist als der Wert gemäß dem Stand der Technik. Obwohl in den Figuren nicht dargestellt, hat man gemessen, daß ein Dünnschichttransistor mit hydriertem amorphem Silicium (also einem amorphen Silicium, das Wasserstoff­ atome enthält), welcher mit Hilfe einer CVD-Vorrichtung mit induktiv gekoppeltem Plasma gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, eine Schwellenwert- Spannung ("subthreshold voltage") von etwa 0,36 V/dec und ein An/Aus-Verhältnis bzw. Sperrverhältnis ("on/off-ratio") von mehr 10⁶.
Fig. 15A ist ein Kurvendiagramm, das die Feldeffekt-Beweglichkeit für einen Dünnschichttransistor zeigt, der eine entsprechend dem Stand der Technik hergestellte amorphe Siliciumschicht enthält. Fig. 15B ist ein Kurvendiagramm, das die Feldeffekt-Beweglichkeit eines Dünnschichttransistors zeigt, der eine gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte amorphe Siliciumschicht enthält.
Die Feldeffekt-Beweglichkeit µFE wurde aus der folgenden Beziehung berechnet:
(ID)½ = {µFE(W/L)Ci(VG - VTH)V₀}½,
wobei die Schwellenwert-Spannung, wie sie in den Fig. 15A und 15B angelegt wurde, 6 V beträgt, µFE in Fig. 15B 0,80 cm²/Vs beträgt und µFE in Fig. 15A 0,60 cm²/Vs.
Aus den erhaltenen Resultaten folgt, daß die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Dünnschicht aus amorphem Silicium bessere Eigenschaften aufweist als die entsprechend dem Stand der Technik hergestellte Dünnschicht aus amorphem Silicium, insbesondere hinsichtlich der Dotiereffizienz.
Wie in den vorliegenden Ausführungsformen beschrieben wurde, kann die CVD-Vor­ richtung mit induktiv gekoppeltem Plasma gemäß der vorliegenden Erfindung ein gleichförmiges Plasma mit einer größeren Teilchendichte in der Vakuumreaktions­ kammer erzeugen, wobei die Vorrichtung eine sauerstofffreie Siliciumschicht aufweist, die auf einer dielektrischen Abschirmung ausgebildet ist, ringförmige Teile, die mit Gaszuführeinrichtungen verbunden sind, wobei die Gaszuführeinrichtungen so ausgelegt sind, daß sie in dem zentralen Abschnitt der Reaktionskammer angeordnet sind, und eine Anzahl von Gaszuführdüsen, welche entlang ihres Randabschnittes in konstanten Abständen angeordnet sind. Somit kann die vorliegende Erfindung eine Dünnschicht aus amorphem Silicium mit verbesserten physikalischen Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich der Lichtempfindlichkeit, der elektrischen Leitfähigkeit, der Aktivierungsenergie und der optischen Bandlücke und mit einer gleichmäßigen Stärke über ihre gesamte Oberfläche herstellen. Außerdem wird auch eine Siliciumnitrid-Dünnschicht mit verbesserten physikalischen Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich der Durchbruchspannung und der Stromdichte und mit einer gleichmäßigen Stärke über ihre gesamte Oberfläche geschaffen. Darüberhinaus wird eine mikrokristalline Siliciumschicht geschaffen, bei der die Korngröße sehr klein ist und die Oberflächenstärke überall gleichmäßig. Außerdem schafft die vorliegende Erfindung einen Dünnschichttransistor, der eine Dünnschicht aus amorphem Silicium mit besseren elektrischen Eigenschaften unter anderem hinsichtlich der Feldeffekt-Ladungsträgerbeweglichkeit und der Schwellen­ wert-Spannung, so daß es möglich ist, einen hochwertigen Dünnschichttransistor- Flüssigkristalldisplay (TFT-LCD) herzustellen.
Es wird dem auf diesem Gebiet tätigen Fachmann ersichtlich werden, daß zahlreiche Abweichungen und Änderungen bei einer Dünnschicht der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne von der Lösungsidee und dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Somit ist es beabsichtigt, daß die vorliegende Erfindung die Abweichungen und Änderungen von dieser Erfindung abdeckt, vorausgesetzt, daß diese innerhalb des Schutzbereiches der beigefügten Patentansprüche und ihrer Äquivalente liegen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur chemischen Dampfabscheidung mit induktiv gekoppeltem Plasma zur Abscheidung bzw. Ablagerung einer ausgewählten Dünnschicht auf einem Substrat aus einem induktiv gekoppelten Plasma heraus, welches Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: Eine Vakuumreaktionskammer einschließlich eines Innenraumes wird bereitgestellt, der teilweise durch eine dielektrische Abschirmung begrenzt wird, wobei die dielektrische Abschirmung eine Schicht aus amorphem Silicium auf ihrer Innenfläche aufweist, und eine Antenne, die außerhalb der Abscheidungskammer und in der Nähe der dielektrischen Abschirmung angeordnet ist, wo eine RF-Leistung angelegt wird; das Substrat wird auf eine Substrathalterung innerhalb der Kammer abgelegt die Vakuumreaktions­ kammer wird abgesaugt, wodurch ein Vakuumzustand zurückgelassen wird; ein Reaktionsgas wird in die Vakuumreaktionskammer unter einem vorbestimmten Druck eingeführt; und eine RF-Leistung wird an die Antenne angelegt, wo durch ein induktiv gekoppeltes Plasma zur Abscheidung bzw. Ablagerung einer Dünnschicht aus dem Reaktionsgas heraus innerhalb der Vakuumkammer ausgebildet wird.

Claims (21)

1. Verfahren zur chemischen Dampfabscheidung mit induktiv gekoppeltem Plasma zur Abscheidung bzw. Ablagerung einer ausgewählten Dünnschicht auf einem Substrat aus einem induktiv gekoppeltem Plasma heraus, welches Verfahren die Schritte umfaßt:
  • - eine Vakuumreaktionskammer (11) wird bereitgestellt, welche einen Innenraum, der teilweise durch eine dielektrische Abschirmung (13) begrenzt wird, die eine Schicht aus amorphem Silicium auf ihrer Innenfläche bzw. der dem Innenraum zugewandten Seite aufweist, und eine Antenne (17) aufweist, die außerhalb der Vakuumreaktionskammer (11) und in der Nähe der dielektrischen Abschirmung (13) angeordnet ist, wo die RF-Leistung angelegt wird;
  • - das Substrat wird auf einer Substrathalterung (20) angeordnet, die innerhalb der Kammer angeordnet ist;
  • - die Vakuumkammer (11) wird unter Zurücklassung eines Vakuumzustandes abgesaugt;
  • - ein reagierendes Gas bzw. ein Reaktionsgas wird in die Vakuumreaktions­ kammer (11) unter einem vorbestimmten Druck eingeführt; und
  • - eine RF-Leistung wird an die Antenne (17) angelegt, wodurch ein induktiv gekoppeltes Plasma zur Abscheidung bzw. Ablagerung einer Dünnschicht aus dem Reaktionsgas heraus innerhalb der Vakuumreaktionskammer (11) ausgebildet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die dielektrische Abschirmung (13) aus einem quarzhaltigen Material besteht bzw. dieses umfaßt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die dielektrische Abschirmung (13) aus Al₂O₃ besteht bzw. dieses umfaßt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Reaktionsgas aus einem Gemisch, das aus dielektrischen Mischungen sowie das Metall- und Halbleitermischungen ausgewählt wird, besteht bzw. dieses aufweist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Reaktionsgas aus einem Gemisch von Gasen, die ausgewählt werden, um eine Silicium-Dünnschicht abzuscheiden, besteht bzw. dieses aufweist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Reaktionsgas aus einem Gemisch von Gasen, die ausgewählt werden, um eine Siliciumnitrid- Dünnschicht abzuscheiden, besteht bzw. dieses aufweist.
7. Dünnschicht aus amorphem Silicium, die auf einem Trägersubstrat mit Hilfe eines induktiv gekoppelten Plasmas ausgebildet bzw. abgeschieden wird.
8. Dünnschicht aus amorphem Silicium nach Anspruch 7, wobei die Dünnschicht aus amorphem Silicium eine Dunkelleitfähigkeit von etwa 4,3 × 10-12 S/cm bei Raumtemperatur aufweist.
9. Dünnschicht aus amorphem Silicium nach Anspruch 7 oder 8, die eine optische Leitfähigkeit bzw. Photoleitfähigkeit von ca. 1,4 × 10-9 S/cm bei einer AM-1-Bedingung aufweist.
10. Dünnschicht aus amorphem Silicium nach einem der Ansprüche 7 bis 9, die eine Lichtempfindlichkeit von ca. 3 × 10⁶ aufweist.
11. Dünnschicht aus amorphem Silicium nach einem der Ansprüche 7 bis 10, die eine optische Bandlücke von etwa 1 ,78 eV aufweist.
12. Dünnschicht aus mikrokristallinem Silicium, die auf einem Trägersubstrat mit Hilfe eines induktiv gekoppelten Plasmas ausgebildet bzw. abgeschieden wird, wobei die Dünnschicht aus mikrokristallinem Silicium eine Korngröße von etwa 200 bis 300 Å und einen Kristallisationsgrad von ungefähr 70 bis 73% aufweist.
13. Dünnschicht aus Siliciumnitrid, die auf einem Trägersubstrat mit Hilfe eines induktiv gekoppelten Plasmas ausgebildet bzw. abgeschieden wird.
14. Dünnschicht aus Siliciumnitrid nach Anspruch 13, die eine Durchbruchspannung von 7 MV und eine Stromdichte von 10-10 A/cm² bei 1 MV/cm aufweist.
15. Dünnschichttransistor (TFT), der eine Dünnschicht mit amorphem Silicium aufweist, die aus einem induktiv gekoppelten Plasma heraus abgeschieden bzw. ausgebildet wird.
16. Transistor mit einer Dünnschicht aus amorphem Silicium, der eine Ohmsche Kontaktschicht aufweist, die eine n⁺-dotierte Schicht aus amorphem Silicium darstellt, die aus einem induktiv gekoppelten Plasma heraus abgeschieden wird.
17. Transistor mit einer Dünnschicht aus amorphem Silicium, der eine Ohmsche Kontaktschicht aufweist, die eine n⁺-dotierte Schicht aus mikrokristallinem Silicium darstellt, die aus einem induktiv gekoppelten Plasma heraus abgeschieden wird.
18. Dünnschichttransistor mit einer Dünnschicht aus amorphem Silicium, die eine Ohmsche Kontaktschicht aufweist, die aus einem induktiv gekoppeltem Plasma heraus abgeschieden wird.
19. Dünnschichttransistor mit einer Dünnschicht aus amorphem Silicium, der eine Dünnschicht aus hydriertem amorphem Silicium umfaßt die aus einem induktiv gekoppelten Plasma heraus abgeschieden wird.
20. Dünnschichttransistor mit einer Dünnschicht aus amorphem Silicium nach Anspruch 19, wobei der Drain-Strom des Transistors bei einer Stromstärke von etwa 2,0 × 10-6 A sättigt.
21. Dünnschichttransistor mit einer Dünnschicht aus amorphem Silicium nach Anspruch 19 oder 20, wobei die Feldeffekt-Beweglichkeit des Transistors etwa 0,8 cm²/VS beträgt und die Schwellenwert-Spannung etwa 4,6 V.
DE19711268A 1996-03-18 1997-03-18 Chemisches Dampfabscheidungsverfahren mit induktiv gekoppeltem Plasma, Verwendung des Verfahrens zum Herstellen von Dünnschichttransistoren und durch das Verfahren hergestellte Dünnschichten aus amorphen Silizium Expired - Lifetime DE19711268B4 (de)

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GB (2) GB2311299B (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10308381A1 (de) * 2003-02-27 2004-09-16 Forschungszentrum Jülich GmbH Verfahren zur Abscheidung von Silizium

Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2311299B (en) * 1996-03-18 2000-03-29 Hyundai Electronics Ind Inductively coupled plasma chemical vapor deposition technology
WO1999000829A1 (fr) * 1997-06-30 1999-01-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Procede de fabrication d'un film semi-conducteur mince et dispositif de mise en oeuvre correspondant
DE69927221T2 (de) 1998-01-29 2006-07-13 Sumitomo Chemical Co., Ltd. Thermoplastische elastomerzusammensetzung in pulverform, pulverformverfahren unter verwendung derselben und formteile
US6511760B1 (en) * 1998-02-27 2003-01-28 Restek Corporation Method of passivating a gas vessel or component of a gas transfer system using a silicon overlay coating
JP4332263B2 (ja) * 1998-10-07 2009-09-16 エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド 薄膜トランジスタの製造方法
KR100524622B1 (ko) * 1999-04-03 2005-11-01 엘지.필립스 엘시디 주식회사 폴리실리콘 반도체층을 포함한 박막트랜지스터 제조방법
US6447635B1 (en) * 1999-08-24 2002-09-10 Bethel Material Research Plasma processing system and system using wide area planar antenna
US6320320B1 (en) * 1999-11-15 2001-11-20 Lam Research Corporation Method and apparatus for producing uniform process rates
KR20010087598A (ko) * 2000-03-08 2001-09-21 황 철 주 Ｈｄｐ-ｃｖｄ 장치 및 이를 이용한 갭 필링 방법
US6559052B2 (en) * 2000-07-07 2003-05-06 Applied Materials, Inc. Deposition of amorphous silicon films by high density plasma HDP-CVD at low temperatures
US6465366B1 (en) * 2000-09-12 2002-10-15 Applied Materials, Inc. Dual frequency plasma enhanced chemical vapor deposition of silicon carbide layers
KR100675097B1 (ko) 2000-11-15 2007-01-29 주성엔지니어링(주) 유도결합형 플라즈마 장치
US6534423B1 (en) * 2000-12-27 2003-03-18 Novellus Systems, Inc. Use of inductively-coupled plasma in plasma-enhanced chemical vapor deposition reactor to improve film-to-wall adhesion following in-situ plasma clean
US6706336B2 (en) 2001-02-02 2004-03-16 Canon Kabushiki Kaisha Silicon-based film, formation method therefor and photovoltaic element
US6589868B2 (en) * 2001-02-08 2003-07-08 Applied Materials, Inc. Si seasoning to reduce particles, extend clean frequency, block mobile ions and increase chamber throughput
KR100448880B1 (ko) * 2001-09-28 2004-09-18 김성훈 단백질칩 기판 및 플라즈마를 이용한 단백질칩 기판의제조방법
KR20030046189A (ko) * 2001-12-05 2003-06-12 변홍식 플라즈마 발생장치
JP3839038B2 (ja) * 2003-06-02 2006-11-01 株式会社シンクロン 薄膜形成装置
US8357242B2 (en) * 2007-05-03 2013-01-22 Jewett Russell F Crystalline film devices, apparatuses for and methods of fabrication
DE102004039969A1 (de) * 2004-08-18 2006-02-23 Leybold Optics Gmbh Plasmaquellenvorrichtung, Anordnung mit einer Plasmaquellenvorrichtung sowie Abstrahleinheit für eine Plasmaquellenvorrichtung
KR100589046B1 (ko) * 2004-09-23 2006-06-12 삼성전자주식회사 박막 형성 방법
US7959984B2 (en) * 2004-12-22 2011-06-14 Lam Research Corporation Methods and arrangement for the reduction of byproduct deposition in a plasma processing system
US20060218680A1 (en) * 2005-03-28 2006-09-28 Bailey Andrew D Iii Apparatus for servicing a plasma processing system with a robot
KR101180863B1 (ko) * 2005-05-31 2012-10-11 삼성디스플레이 주식회사 박막 트랜지스터 표시판 및 그 제조 방법
KR100731998B1 (ko) * 2005-06-07 2007-06-27 주식회사 뉴파워 프라즈마 유도결합 플라즈마 소오스
US7319316B2 (en) 2005-06-29 2008-01-15 Lam Research Corporation Apparatus for measuring a set of electrical characteristics in a plasma
JP4476232B2 (ja) * 2006-03-10 2010-06-09 三菱重工業株式会社 成膜装置のシーズニング方法
JP5291875B2 (ja) * 2006-11-01 2013-09-18 富士フイルム株式会社 プラズマ装置
JP2008124111A (ja) * 2006-11-09 2008-05-29 Nissin Electric Co Ltd プラズマｃｖｄ法によるシリコン系薄膜の形成方法
WO2008137433A1 (en) * 2007-05-03 2008-11-13 Sencera International Corporation Crystalline film devices, apparatuses for and methods of fabrication
JP5084426B2 (ja) * 2007-09-27 2012-11-28 富士フイルム株式会社 窒化シリコン膜の形成方法
US8119545B2 (en) * 2008-03-31 2012-02-21 Tokyo Electron Limited Forming a silicon nitride film by plasma CVD
KR101207582B1 (ko) * 2009-02-17 2012-12-05 한국생산기술연구원 유도결합플라즈마 화학기상증착법을 이용한 태양전지 제조 방법
KR20110133541A (ko) 2009-03-27 2011-12-13 스미토모덴키고교가부시키가이샤 Ｍｏｓｆｅｔ 및 ｍｏｓｆｅｔ의 제조 방법
EP2413365A4 (de) * 2009-03-27 2013-05-08 Sumitomo Electric Industries Mosfet und mosfet-herstellungsverfahren
KR101071269B1 (ko) * 2009-08-25 2011-10-10 세메스 주식회사 기판 처리 장치
JP2011187802A (ja) * 2010-03-10 2011-09-22 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 薄膜形成装置
US9279722B2 (en) 2012-04-30 2016-03-08 Agilent Technologies, Inc. Optical emission system including dichroic beam combiner
CN102653859A (zh) * 2012-05-10 2012-09-05 中国电子科技集团公司第四十八研究所 一种石墨舟自动装卸片升降传递装置
CN103117222B (zh) * 2013-01-18 2016-01-13 中国科学院半导体研究所 ART结构沟槽内生长GaAs材料HEMT器件的方法
CN103794461A (zh) * 2013-12-02 2014-05-14 青岛蓝图文化传播有限公司市南分公司 一种等离子体处理装置
CN103911599B (zh) * 2014-03-26 2016-02-10 京东方科技集团股份有限公司 一种等离子体增强化学气相沉积装置
CN113966655A (zh) * 2021-10-14 2022-01-25 常州大学 冷等离子体生物处理装置

Family Cites Families (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2943634C2 (de) * 1979-10-29 1983-09-29 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Epitaxiereaktor
US4363828A (en) * 1979-12-12 1982-12-14 International Business Machines Corp. Method for depositing silicon films and related materials by a glow discharge in a disiland or higher order silane gas
GB2069008B (en) * 1980-01-16 1984-09-12 Secr Defence Coating in a glow discharge
JPH0691010B2 (ja) 1983-01-11 1994-11-14 三井東圧化学株式会社 非晶質薄膜の製法
JPS6041046A (ja) * 1983-08-16 1985-03-04 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 電子写真用感光体
US4583492A (en) * 1983-12-19 1986-04-22 United Technologies Corporation High rate, low temperature silicon deposition system
JPH0630343B2 (ja) * 1985-12-28 1994-04-20 アンリツ株式会社 微結晶相を含むアモルフアスシリコン薄膜導電体
US5038712A (en) * 1986-09-09 1991-08-13 Canon Kabushiki Kaisha Apparatus with layered microwave window used in microwave plasma chemical vapor deposition process
US4933300A (en) * 1987-02-12 1990-06-12 Hideomi Koinuma Process for forming multilayer thin film
JP2629773B2 (ja) * 1987-02-12 1997-07-16 秀臣 鯉沼 多層薄膜の形成方法
JPH01127679A (ja) * 1987-03-27 1989-05-19 Canon Inc 堆積膜形成方法
EP0379828B1 (de) * 1989-01-25 1995-09-27 International Business Machines Corporation Radiofrequenzinduktion/Mehrpolplasma-Bearbeitungsvorrichtung
JPH02197575A (ja) * 1989-01-26 1990-08-06 Canon Inc マイクロ波プラズマｃｖｄ法及びその装置
JPH02243764A (ja) 1989-03-16 1990-09-27 Sumitomo Metal Ind Ltd 薄膜製造装置
JPH03122273A (ja) * 1989-10-06 1991-05-24 Hitachi Ltd マイクロ波を用いた成膜装置
US5284789A (en) * 1990-04-25 1994-02-08 Casio Computer Co., Ltd. Method of forming silicon-based thin film and method of manufacturing thin film transistor using silicon-based thin film
JP2795736B2 (ja) 1990-07-05 1998-09-10 キヤノン株式会社 堆積膜の形成方法
JP2841243B2 (ja) * 1990-11-19 1998-12-24 キヤノン株式会社 マイクロ波プラズマｃｖｄ法による堆積膜形成装置
KR100255703B1 (ko) * 1991-06-27 2000-05-01 조셉 제이. 스위니 전자기 rf연결부를 사용하는 플라즈마 처리기 및 방법
EP0678325B1 (de) 1991-07-09 1999-05-06 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Katalysator und Verfahren zur Reinigung von Abgasen
JPH0815218B2 (ja) * 1991-12-03 1996-02-14 三星電子株式会社 半導体装置の製造方法
EP0552490A1 (de) * 1992-01-24 1993-07-28 Applied Materials, Inc. Verfahren zum Ätzen einer Oxidschicht auf einer Nitridunterlage
JP2625072B2 (ja) * 1992-09-08 1997-06-25 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 電磁ｒｆ結合を用いたプラズマ反応装置及びその方法
KR100281345B1 (ko) * 1992-12-01 2001-03-02 조셉 제이. 스위니 전자기 결합성 플래너 플라즈마 장치에서의 산화물 에칭 공정
JPH06275655A (ja) * 1993-03-24 1994-09-30 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置及びその製造方法
JPH0773997A (ja) * 1993-06-30 1995-03-17 Kobe Steel Ltd プラズマｃｖｄ装置と該装置を用いたｃｖｄ処理方法及び該装置内の洗浄方法
JPH0794421A (ja) * 1993-09-21 1995-04-07 Anelva Corp アモルファスシリコン薄膜の製造方法
DE4345229C2 (de) * 1993-09-30 1998-04-09 Reinhard Dr Schwarz Verfahren zum Herstellen von lumineszenten Elementstrukturen und Elementstrukturen
JPH07169833A (ja) * 1993-12-14 1995-07-04 Nec Corp 半導体装置及びその製造方法
TW293983B (de) * 1993-12-17 1996-12-21 Tokyo Electron Co Ltd
JP3150027B2 (ja) * 1993-12-17 2001-03-26 東京エレクトロン株式会社 プラズマ発生装置及びこのプラズマ発生装置を用いたプラズマ処理装置
US5441768A (en) * 1994-02-08 1995-08-15 Applied Materials, Inc. Multi-step chemical vapor deposition method for thin film transistors
JP3422583B2 (ja) * 1994-03-23 2003-06-30 東京エレクトロン株式会社 処理装置
JP3336747B2 (ja) * 1994-06-09 2002-10-21 ソニー株式会社 絶縁膜の形成方法、並びに半導体装置の作製方法及び半導体装置
JPH088194A (ja) * 1994-06-16 1996-01-12 Kishimoto Sangyo Kk 気相成長機構および熱処理機構における加熱装置
DE4432066C1 (de) * 1994-09-09 1996-03-14 Lueder Ernst Verfahren zur Herstellung von Dünnschichttransistoren
US5677236A (en) * 1995-02-24 1997-10-14 Mitsui Toatsu Chemicals, Inc. Process for forming a thin microcrystalline silicon semiconductor film
JPH08260154A (ja) * 1995-03-20 1996-10-08 Toshiba Mach Co Ltd 誘導結合プラズマｃｖｄ装置
US5683548A (en) * 1996-02-22 1997-11-04 Motorola, Inc. Inductively coupled plasma reactor and process
GB2311299B (en) * 1996-03-18 2000-03-29 Hyundai Electronics Ind Inductively coupled plasma chemical vapor deposition technology

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10308381A1 (de) * 2003-02-27 2004-09-16 Forschungszentrum Jülich GmbH Verfahren zur Abscheidung von Silizium
DE10308381B4 (de) * 2003-02-27 2012-08-16 Forschungszentrum Jülich GmbH Verfahren zur Abscheidung von Silizium

Also Published As

Publication number Publication date
JPH1081973A (ja) 1998-03-31
GB9705608D0 (en) 1997-05-07
KR970067610A (ko) 1997-10-13
US5951773A (en) 1999-09-14
KR100469134B1 (ko) 2005-09-02
US6093660A (en) 2000-07-25
GB2311298A (en) 1997-09-24
GB2311298B (en) 1999-09-29
DE19711267A1 (de) 1997-10-30
US6380612B1 (en) 2002-04-30
JPH1027762A (ja) 1998-01-27
GB9705612D0 (en) 1997-05-07
DE19711268B4 (de) 2004-09-16
GB2311299B (en) 2000-03-29
GB2311299A (en) 1997-09-24
KR970065766A (ko) 1997-10-13
KR100476039B1 (ko) 2005-07-11

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