JP2001235767A - Method of forming nitride film - Google Patents

Method of forming nitride film

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JP2001235767A
JP2001235767A JP2000368889A JP2000368889A JP2001235767A JP 2001235767 A JP2001235767 A JP 2001235767A JP 2000368889 A JP2000368889 A JP 2000368889A JP 2000368889 A JP2000368889 A JP 2000368889A JP 2001235767 A JP2001235767 A JP 2001235767A
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JP
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nitride film
forming
gas
reaction chamber
substrate
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JP2000368889A
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Japanese (ja)
Inventor
Shusheng He
ヒー シューシャン
Yukihiko Nakada
行彦 中田
Hasel John
ハーセル ジョン
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Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of forming a nitride film by using a plasma enhanced chemical vapor deposition(PECVD) suitable for a plastic LCD substrate such that a nitride film of high quality having good stability and excellent dielectric characteristics can be formed on a LCD substrate at a low temperature (less than 225 deg.C). SOLUTION: A standard gas for the formation of a nitride film consisting of a nitrogen-containing gas and a silicon-containing gas in an almost same gas ratio as that of the gas conventionally used for the formation of a nitride film by PECVD at a high temperature (over 325 deg.C) is introduced into a chamber 16 while a flow of at least one kind of rare gas selected from elements in the second to sixth periods of the group 18 in the long-form period table into the chamber 16, so as to form a nitride film on a LCD substrate 12 by using PECVD. As for the rare gas, argon (Ar) is especially preferable, and Ne, Kr and Xe are preferable. Thus, a nitride film having 3 to 5 NH/SiH (measured by FT-IR) is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶ディスプレイ
(LCD)の基板上に窒化膜を成膜(堆積)する方法に
関するものであり、特に、薄膜トランジスタ液晶ディス
プレイ(TFT−LCD)の基板上に窒化膜を成膜する
方法に関するものである。
The present invention relates to a method of forming (depositing) a nitride film on a substrate of a liquid crystal display (LCD), and more particularly to a method of forming a nitride film on a substrate of a thin film transistor liquid crystal display (TFT-LCD). The present invention relates to a method for forming a film.

【0002】[0002]

【従来の技術】アクティブマトリクスディスプレイに使
用される液晶ディスプレイ(LCD)は、典型的には、
周縁で封止された互いに平行な1対の透明なパネル(基
板)を備えている。これらパネルの間の内部空間には、
液晶材料が注入されている。一方のパネルは、透明電極
を制御する個別に駆動可能な多数の薄膜トランジスタ
(TFT)が設けられた基板である。各TFTは、回路
を制御するために導電性配線によって互いに接続されて
いる。典型的なTFTでは、基板上のゲート線が、ゲー
ト絶縁膜、チャネル半導体層、ソース・ドレイン領域、
透明電極、および他の層によって覆われているボトムゲ
ート構造(逆スタガー構造)を採用している。上記のゲ
ート絶縁膜として、従来より、窒化膜あるいはゲート窒
化膜とも呼ぶシリコン窒化膜が用いられている。
2. Description of the Related Art Liquid crystal displays (LCDs) used in active matrix displays are typically:
It has a pair of transparent panels (substrates) parallel to each other that are sealed at the periphery. In the interior space between these panels,
Liquid crystal material is injected. One panel is a substrate provided with a large number of individually drivable thin film transistors (TFTs) for controlling transparent electrodes. Each TFT is connected to each other by a conductive wiring to control a circuit. In a typical TFT, a gate line on a substrate includes a gate insulating film, a channel semiconductor layer, source / drain regions,
A bottom gate structure (inverted stagger structure) covered with a transparent electrode and another layer is employed. Conventionally, a silicon nitride film, also called a nitride film or a gate nitride film, has been used as the gate insulating film.

【0003】TFT−LCD上にゲート窒化膜や他の膜
を成膜するために使用される方法の1つとして、プラズ
マ化学気相成長法(PECVD;Plasma Enhanced Chem
icalVapor Deposition)がある。ガラス基板上に、PE
CVDを用いてゲート絶縁膜としての窒化膜とTFTの
チャネルとして使用されるa−Si:H(水素化非晶質
シリコン)層とを成膜する際の成膜温度は、300℃よ
り高い。ガラスは600℃以上のプロセス温度に耐える
ことができるので、ガラス基板を使用する場合には、3
25℃〜450℃のPECVDプロセス温度が、製造上
の問題を引き起こすことはない。
One of the methods used for forming a gate nitride film and other films on a TFT-LCD is plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD).
icalVapor Deposition). PE on a glass substrate
The film forming temperature when forming a nitride film as a gate insulating film and an a-Si: H (hydrogenated amorphous silicon) layer used as a channel of a TFT using CVD is higher than 300 ° C. Since glass can withstand process temperatures of 600 ° C. or higher, if a glass substrate is used, 3
PECVD process temperatures between 25 ° C and 450 ° C do not cause manufacturing problems.

【0004】パーソナル・コンピュータの市場動向は、
ガラスLCDパネルの人気が高いデスクトップ型から、
モバイル製品あるいはハンドヘルド製品へと移行してお
り、それらの製品ではプラスチック製ディスプレイが使
用されることがある。プラスチックは、軽量であり、成
形加工や曲げが可能であり、また、衝撃力に耐えること
ができるので、プラスチック製ディスプレイは、ハンド
ヘルド・パーソナル・コンピュータ(PC)や他の携帯
型デバイス用のディスプレイの選択枝として魅力的なも
のとなっている。
[0004] The market trend of personal computers is as follows.
From the popular desktop type of glass LCD panel,
They are moving to mobile or handheld products, which may use plastic displays. Because plastics are lightweight, moldable, bendable, and able to withstand impact forces, plastic displays have become a popular alternative to displays for handheld personal computers (PCs) and other portable devices. It is attractive as an option.

【0005】しかしながら、プラスチックLCD基板の
最高プロセス温度は、プラスチックが軟化する温度より
低くしておく必要がある。最高プロセス温度は、使用す
るプラスチックにもよるが、およそ175〜200℃で
ある。LCDに使用するプラスチック基板の場合のPE
CVDのプロセス温度は、ガラス基板を使用する場合の
PECVDのプロセス温度、325℃以上よりも低い温
度に下げる必要がある。
However, the maximum process temperature of a plastic LCD substrate must be lower than the temperature at which the plastic softens. The maximum process temperature is approximately 175-200 ° C., depending on the plastic used. PE for plastic substrate used for LCD
It is necessary to lower the process temperature of CVD to a temperature lower than 325 ° C. or higher for PECVD when a glass substrate is used.

【0006】TFT−LCDの製造におけるPECVD
成膜時のプロセス温度を下げる他の理由としては、プラ
スチック基板への切り替えの他にも、消費電力の削減
や、装置の取り扱い性の向上、製造スループットの向上
といった理由がある。
[0006] PECVD in the manufacture of TFT-LCD
Other reasons for lowering the process temperature during film formation include switching to a plastic substrate, reducing power consumption, improving the handling of the apparatus, and improving the manufacturing throughput.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ゲート
窒化膜または他の窒化膜の成膜工程におけるPECVD
プロセス温度を、300℃を越える温度から200℃ま
で下げると、成膜される膜の品質が変化する。成膜温度
を下げるほど、成膜される窒化膜中の水素含有量が増大
し、吸水量が増大し、窒化膜の誘電特性が低下する。こ
れらは、TFTデバイスのチャネル移動度の低下を招
く。また、TFTデバイスの閾値電圧の変動に関して
も、増加が観察される。これらの不都合や他の不都合
が、TFT−LCD製造においてプラスチック基板およ
び低温製造プロセスを使用することをこれまで思いとど
まらせる要因となっていた。
However, PECVD in the step of forming a gate nitride film or another nitride film.
When the process temperature is lowered from a temperature exceeding 300 ° C. to 200 ° C., the quality of a film to be formed changes. As the film formation temperature is lowered, the hydrogen content in the formed nitride film increases, the amount of water absorption increases, and the dielectric properties of the nitride film decrease. These cause a decrease in the channel mobility of the TFT device. An increase is also observed with respect to the fluctuation of the threshold voltage of the TFT device. These and other disadvantages have previously deterred the use of plastic substrates and low temperature fabrication processes in TFT-LCD fabrication.

【0008】従来のPECVDプロセスで使用されてい
る約325℃以上の温度よりも低い温度で透明なLCD
基板上にTFTを製造できれば、好都合であろう。
[0008] LCDs transparent at temperatures lower than about 325 ° C or higher used in conventional PECVD processes
It would be advantageous if TFTs could be fabricated on a substrate.

【0009】また、TFTゲート窒化膜やパッシベーシ
ョン(不活性化)層用窒化膜のような窒化膜をLCD基
板上に形成する際に、約200℃以下の温度でPECV
Dを用いて、325℃以上で成膜した窒化膜と概ね同じ
誘電特性および熱安定性を示す窒化膜を形成することが
できれば、好都合であろう。
Further, when a nitride film such as a TFT gate nitride film or a nitride film for a passivation (passivation) layer is formed on an LCD substrate, PECV at a temperature of about 200 ° C. or less.
It would be advantageous if D could be used to form a nitride film exhibiting substantially the same dielectric properties and thermal stability as a nitride film formed at 325 ° C. or higher.

【0010】また、低温(約200℃以下)で、従来の
PECVD機器を使用し、かつ、高温(すなわち約30
0℃以上)での窒化膜の成膜に用いられるものと同じ成
膜ガスを使用して、TFTゲート窒化絶縁膜あるいは他
の窒化物膜をLCD基板上に成膜することができれば、
好都合であろう。
[0010] The conventional PECVD equipment is used at a low temperature (about 200 ° C or less) and at a high temperature (ie, about 30 ° C).
If a TFT gate nitride insulating film or another nitride film can be formed on an LCD substrate using the same film forming gas used for forming the nitride film at 0 ° C. or higher,
It would be convenient.

【0011】したがって、本発明の目的は、低い成膜温
度でも誘電特性および熱安定性に優れた高品質の窒化膜
を形成することができるプラズマ化学気相成長法(PE
CVD)を用いた、液晶ディスプレイ(LCD)上の能
動素子に使用する窒化膜の形成方法を提供することにあ
り、特に、プラスチック液晶ディスプレイ(LCD)上
の能動素子に使用する窒化膜の形成方法として好適な窒
化膜の形成方法を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a plasma enhanced chemical vapor deposition method (PE) capable of forming a high quality nitride film having excellent dielectric properties and thermal stability even at a low film forming temperature.
Provided is a method of forming a nitride film used for an active element on a liquid crystal display (LCD) using CVD, and more particularly, to a method of forming a nitride film used for an active element on a plastic liquid crystal display (LCD). It is another object of the present invention to provide a method for forming a nitride film which is suitable as the above.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の窒化膜の成膜方
法は、上記の課題を解決するために、プラズマ化学気相
成長法を用いた、液晶ディスプレイの能動素子に使用す
る窒化膜の形成方法であって、a)窒化膜を成膜しよう
とする表面である成膜面を持つプラスチック液晶ディス
プレイ基板を反応室内に置き、上記プラスチック液晶デ
ィスプレイ基板の熱変形温度を越えない温度で上記プラ
スチック液晶ディスプレイ基板を加熱する工程と、b)
基板を置いた同じ反応室に、ガスプラズマを発生させる
のに十分なエネルギーを与えた状態で、窒素含有ガスの
気流、シリコン含有ガスの気流、および長周期型周期表
の18族の第2〜6周期の元素から選択される少なくと
も1種の希ガスの気流を上記反応室内に導入すること
で、上記反応室内にガスプラズマを発生させる工程と、
c) 上記工程b)で発生したガスプラズマを用いたプラ
ズマ化学気相成長法によって上記成膜面上に窒化膜を成
膜し、それにより上記成膜面上に安定な窒化膜を成膜す
る工程とを含むことを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems, a method of forming a nitride film according to the present invention uses a plasma enhanced chemical vapor deposition method to form a nitride film used for an active element of a liquid crystal display. A) placing a plastic liquid crystal display substrate having a film-forming surface on which a nitride film is to be formed in a reaction chamber, at a temperature not exceeding a thermal deformation temperature of the plastic liquid crystal display substrate. Heating the liquid crystal display substrate; b)
In the same reaction chamber where the substrate is placed, while applying sufficient energy to generate a gas plasma, a gas flow of a nitrogen-containing gas, a gas flow of a silicon-containing gas, and a second group of Group 18 of the long period type periodic table are used. Generating a gas plasma in the reaction chamber by introducing a gas flow of at least one rare gas selected from elements of six periods into the reaction chamber;
c) forming a nitride film on the film-forming surface by plasma enhanced chemical vapor deposition using the gas plasma generated in the step b), thereby forming a stable nitride film on the film-forming surface; And a process.

【0013】上記方法によれば、上記工程c)におい
て、上記工程b)で発生した希ガスイオンによって大き
なエネルギーが上記成膜面に与えられる。これにより、
NH/SiH比(Si−H結合の数に対するN−H結合
の数の比率)のFT−IRによる測定値が3〜5の範囲
内の窒化膜を低い成膜温度で形成することができる。そ
の結果、プラスチックLCD基板の変形や不透明化を防
止しながら、誘電特性および熱安定性に優れた高品質の
窒化膜を形成することができる。また、成膜温度を低く
抑えることで、消費電力の削減や、装置の取り扱い性の
向上、製造スループットの向上を図ることができる。
According to the above method, in the step c), large energy is given to the film forming surface by the rare gas ions generated in the step b). This allows
A nitride film having an NH / SiH ratio (ratio of the number of N—H bonds to the number of Si—H bonds) measured by FT-IR in the range of 3 to 5 can be formed at a low film formation temperature. As a result, a high-quality nitride film having excellent dielectric properties and thermal stability can be formed while preventing deformation and opacity of the plastic LCD substrate. In addition, by suppressing the film formation temperature, power consumption can be reduced, the handleability of the apparatus can be improved, and the manufacturing throughput can be improved.

【0014】さらに、上記方法によれば、基板を置いた
同じ反応室でプラズマを発生させることにより、基板に
対してエネルギーをより有効に与えることができ、成膜
表面を動き回る活性種の拡散長を伸ばすことができる。
Further, according to the above method, by generating plasma in the same reaction chamber where the substrate is placed, energy can be more effectively given to the substrate, and the diffusion length of the active species moving around the film formation surface can be increased. Can be extended.

【0015】なお、本願明細書において、「窒化膜」
は、シリコン窒化膜を指すものとする。
In the specification of the present application, "nitride film"
Denotes a silicon nitride film.

【0016】上記方法においては、LCD基板を225
℃以下の温度で加熱することが好ましく、さらに、上記
方法は、200℃以下の温度において特に効果的であ
る。上記方法に使用される窒素含有ガス(NCG)は、
NH3 およびN2 を含むことが好ましい。また、上記方
法において、窒化膜成膜時にチャンバ内に導入される少
なくとも1種の希ガスの気流の流量は、上記チャンバ内
に導入されるシリコン含有ガス(SiCG)の気流の流
量の5〜20倍の範囲内であることが好ましい。また、
上記方法において、窒化膜成膜時にチャンバ内に導入さ
れる窒素ガス(NCG)の気流の流量は、上記チャンバ
内に導入されるシリコン含有ガス(SiCG)の気流の
流量の4〜25倍の範囲内であることが好ましい。ま
た、シリコン含有ガス(SiCG)は、SiH4 である
ことが好ましい。
In the above method, the LCD substrate is
Preferably, the heating is performed at a temperature of 200C or lower, and the above method is particularly effective at a temperature of 200C or lower. The nitrogen-containing gas (NCG) used in the above method is
Preferably, it contains NH 3 and N 2 . In the above method, the flow rate of the at least one rare gas introduced into the chamber during the formation of the nitride film may be 5 to 20 times the flow rate of the silicon-containing gas (SiCG) introduced into the chamber. Preferably it is within the range of 2 times. Also,
In the above method, the flow rate of the nitrogen gas (NCG) introduced into the chamber when the nitride film is formed is in a range of 4 to 25 times the flow rate of the silicon-containing gas (SiCG) introduced into the chamber. Is preferably within the range. Further, the silicon-containing gas (SiCG) is preferably SiH 4 .

【0017】これらの好ましい形態によれば、高品質の
窒化膜をより確実に形成できる。
According to these preferred embodiments, a high quality nitride film can be formed more reliably.

【0018】本発明の窒化膜の形成方法は、上記の課題
を解決するために、プラズマ化学気相成長法を用いた、
液晶ディスプレイの能動素子に使用する窒化膜の形成方
法であって、a)窒化膜を成膜しようとする表面である
成膜面を持つ液晶ディスプレイ基板を反応室内に置き、
225℃以下の温度で液晶ディスプレイ基板を加熱する
工程と、b)基板を置いた同じ反応室に、ガスプラズマ
を発生させるのに十分なエネルギーを与えた状態で、N
3 の気流、N2 の気流、およびSiH4 の気流を含む
窒化膜成膜ガスの気流を、長周期型周期表の18族の第
2〜6周期の元素より選ばれる少なくとも1種の希ガス
の気流と共に上記反応室内に導入することで、上記反応
室内にガスプラズマを発生させる工程と、 c) 上記工程
b)で発生したガスプラズマを用いたプラズマ化学気相
成長法によって上記成膜面上に窒化膜を成膜し、それに
より上記成膜面上に安定な窒化膜を成膜する工程とを含
むことを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems, a method of forming a nitride film according to the present invention uses a plasma-enhanced chemical vapor deposition method.
A method for forming a nitride film used for an active element of a liquid crystal display, comprising the steps of: a) placing a liquid crystal display substrate having a film formation surface on which a nitride film is to be formed in a reaction chamber;
Heating the liquid crystal display substrate at a temperature of 225 ° C. or lower, and b) applying N to the same reaction chamber in which the substrate is placed while applying sufficient energy to generate gas plasma.
The gas flow of the nitride film forming gas including the gas flow of H 3, the gas flow of N 2 , and the gas flow of SiH 4 is at least one rare gas selected from the elements of the second to sixth periods of Group 18 of the long period type periodic table. Generating a gas plasma in the reaction chamber by introducing the gas flow into the reaction chamber together with the gas flow; and c) forming the film deposition surface by plasma enhanced chemical vapor deposition using the gas plasma generated in the step b). Forming a nitride film thereon, and thereby forming a stable nitride film on the film formation surface.

【0019】上記方法によれば、上記工程c)におい
て、上記工程b)で発生した希ガスイオンによって大き
なエネルギーが上記成膜面に与えられる。これにより、
225℃以下という低い成膜温度で、NH/SiH比
(Si−H結合の数に対するN−H結合の数の比率)の
FT−IRによる測定値が3〜5の範囲内の窒化膜を形
成することができる。その結果、消費電力の削減や、装
置の取り扱い性の向上、製造スループットの向上を図る
ことができる。また、ガラスLCD基板より耐熱性の低
いプラスチックLCD基板を用いた場合においても、プ
ラスチックLCD基板の変形や不透明化を防止しなが
ら、誘電特性および熱安定性に優れた高品質の窒化膜を
形成することができる。
According to the above method, in the step c), a large energy is given to the film forming surface by the rare gas ions generated in the step b). This allows
A nitride film having a NH / SiH ratio (ratio of the number of N—H bonds to the number of Si—H bonds) measured by FT-IR of 3 to 5 at a low film formation temperature of 225 ° C. or less can do. As a result, reduction in power consumption, improvement in handleability of the device, and improvement in manufacturing throughput can be achieved. Further, even when a plastic LCD substrate having lower heat resistance than a glass LCD substrate is used, a high quality nitride film having excellent dielectric properties and thermal stability is formed while preventing deformation and opacity of the plastic LCD substrate. be able to.

【0020】さらに、上記方法によれば、基板を置いた
同じ反応室でプラズマを発生させることにより、基板に
対してエネルギーをより有効に与えることができ、成膜
表面を動き回る活性種の拡散長を伸ばすことができる。
Further, according to the above method, by generating plasma in the same reaction chamber where the substrate is placed, energy can be more effectively given to the substrate, and the diffusion length of the active species moving around the film formation surface can be increased. Can be extended.

【0021】上記方法では、上記工程b)におけるNH
3 /SiH4 比が2/1〜12/1の範囲内であり、か
つ、上記工程b)におけるN2 の気流の流量が、チャン
バ内に導入される気流の総流量の30〜80%の範囲内
であることが好ましい。また、上記方法における上記窒
化膜を成膜する工程c)は、チャンバの内部圧力が67
Pa(0.5Torr)〜400Pa(3.0Tor
r)の範囲内となるように、チャンバ内に導入されるN
3 、N2 、SiH4 、および少なくとも1種の希ガス
の気流の流量を保つ工程を含んでいることが好ましい。
また、上記方法において、上記チャンバに付与されるガ
スプラズマ発生のためのエネルギーのレベルは、基板表
面1正方形センチメートル当たり0.4W〜4.0Wの
範囲内であることが好ましい。また、上記工程b)にお
けるNH3 /N2 /SiH4 比は、およそ5/13/1
であることが好ましい。また、上記方法において、窒化
膜成膜時にチャンバ内に導入される少なくとも1種の希
ガスの気流の流量は、上記チャンバ内に導入されるSi
4 の気流の流量の5〜20倍の範囲内であることが好
ましい。
In the above method, the NH in the step b) is used.
3 / SiH 4 ratio is in the range of 2 / 1-12 / 1, and the flow rate of the airflow of N 2 in the above step b), the total flow rate of airflow is introduced into the chamber 30% to 80% of It is preferable that it is within the range. Further, in the step c) of forming the nitride film in the above method, the internal pressure of the chamber is set to 67.
Pa (0.5 Torr) to 400 Pa (3.0 Torr)
r) N is introduced into the chamber so as to fall within the range of r).
Preferably, the method includes a step of maintaining a flow rate of H 3 , N 2 , SiH 4 , and at least one rare gas.
Further, in the above method, it is preferable that the level of energy applied to the chamber for generating gas plasma is in the range of 0.4 W to 4.0 W per square centimeter of the substrate surface. Further, the NH 3 / N 2 / SiH 4 ratio in the above step b) is about 5/13/1.
It is preferred that Further, in the above method, the flow rate of the gas flow of at least one kind of rare gas introduced into the chamber at the time of forming the nitride film is determined by the flow rate of the Si gas introduced into the chamber.
Is preferably in the range 5 to 20 times the air flow of the flow rate of H 4.

【0022】これらの好ましい形態によれば、高品質の
窒化膜をより確実に形成できる。
According to these preferred embodiments, a high quality nitride film can be formed more reliably.

【0023】また、上記各方法において、NCGおよび
SiCGと共に使用される少なくとも1種の希ガスは、
Ne、Ar、Kr、およびXeより選ばれる少なくとも
1種の希ガスであることが好ましく、Arを含むことが
特に好ましい。
In each of the above methods, at least one rare gas used together with NCG and SiCG is:
It is preferably at least one rare gas selected from Ne, Ar, Kr, and Xe, and particularly preferably contains Ar.

【0024】これらの好ましい形態によれば、高品質の
窒化膜をより確実に形成できる。
According to these preferred embodiments, a high quality nitride film can be formed more reliably.

【0025】また、上記各方法において、上記工程b)
では、希ガスイオンを含む複数種類のイオンを生成し、
上記工程c)では、これらのイオンによって上記基板表
面にエネルギーを与え、上記工程b)において、希ガス
イオン1個当たりによって上記基板表面に与えられるエ
ネルギーが、他のイオン1個当たりによって上記基板表
面に与えられるエネルギーよりも大きいことが好まし
い。
In each of the above methods, the step b) is performed.
Will generate multiple types of ions including rare gas ions,
In the step c), the ions impart energy to the substrate surface. In the step b), the energy imparted to the substrate surface by one rare gas ion is changed by the energy of the other ions to the substrate surface. Is preferably larger than the energy given to

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について図
1および図2に基づいて以下に説明する。ここでは、本
発明を、アクティブマトリクス液晶ディスプレイの1種
である薄膜トランジスタ液晶ディスプレイに適用した場
合について説明する。薄膜トランジスタ液晶ディスプレ
イは、液晶を挟持する1対の基板のうちの一方の基板と
して、プラスチック基板やガラス基板等の透明基板上
に、多数の画素電極、これらの画素電極を駆動するため
の能動素子(スイッチング素子)としての多数の薄膜ト
ランジスタ、および配線が形成された基板(アクティブ
マトリクス基板)を備えている。ここでは、特に、本発
明の方法を用いて、薄膜トランジスタのゲート絶縁膜
や、薄膜トランジスタおよびその配線の上に形成される
パッシベーション膜として窒化膜を形成する場合につい
て説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. Here, a case will be described in which the present invention is applied to a thin film transistor liquid crystal display which is one type of active matrix liquid crystal display. A thin film transistor liquid crystal display has a large number of pixel electrodes on a transparent substrate such as a plastic substrate or a glass substrate as one of a pair of substrates sandwiching liquid crystal, and active elements for driving these pixel electrodes ( A substrate (active matrix substrate) on which a large number of thin film transistors as switching elements and wirings are formed is provided. Here, a case where a nitride film is formed as a gate insulating film of a thin film transistor or a passivation film formed over a thin film transistor and its wiring by using the method of the present invention will be particularly described.

【0027】図1は、液晶ディスプレイ(LCD)基板
12のような基板上でプラズマ化学気相成長法(PEC
VD)による成膜を実行するための好適なPECVD装
置10の概略図である。LCD基板12は、好ましく
は、透明なプラスチック材料からなるプラスチック基板
である。LCD基板12上には、薄膜トランジスタ(T
FT)、金属等の導電性材料からなる互いに接続された
配線等が形成される。LCD基板12に使用される好適
なプラスチック基板は、アモコ(Amoco) 社から市販され
ている『ポリエーテルスルホンPES』、アモコ(Amoc
o) 社から市販されている『UDELポリスルホン』、
およびデュポン(DuPont)社およびイーストマン(Eastma
n) 社から市販されている『PET』(ポリエチレンテ
レフタレート)のいずれかからなる基板である。この窒
化膜の低温成膜技術は、プラスチック基板上にTFTを
形成する方法として特に適しているが、本発明の方法
は、ガラス基板あるいは他の好適なタイプの透明LCD
基板上の成膜にも使用できる。
FIG. 1 illustrates a plasma enhanced chemical vapor deposition (PEC) process on a substrate such as a liquid crystal display (LCD) substrate 12.
FIG. 1 is a schematic diagram of a suitable PECVD apparatus 10 for performing film formation by VD). The LCD substrate 12 is preferably a plastic substrate made of a transparent plastic material. On the LCD substrate 12, a thin film transistor (T
FT), interconnected wires and the like made of a conductive material such as metal are formed. Suitable plastic substrates used for the LCD substrate 12 are "Polyethersulfone PES", commercially available from Amoco, and Amoc.
o) "UDEL polysulfone" commercially available from
And DuPont and Eastma
n) A substrate made of any one of “PET” (polyethylene terephthalate) commercially available from the company. This low temperature deposition technique of nitride film is particularly suitable as a method of forming a TFT on a plastic substrate, but the method of the present invention is applied to a glass substrate or other suitable type of transparent LCD.
It can also be used for film formation on a substrate.

【0028】ここで使用する用語「低温」は、約200
℃以下の温度、あるいは225℃以下の温度を意味す
る。これは、おおよそ、プラスチックLCD基板に使用
されるプラスチックの熱変形温度に等しい。約200℃
より高い温度に加熱したプラスチック基板は、変形した
り不透明になる傾向があり、そうなれば商業的に使用で
きなくなる。LCD基板12に適したプラスチックの熱
変形温度は、製造業者の仕様書によると、例えば、
(1)ポリエーテルスルホンPESの熱変形温度=20
4℃、(2)UDELポリスルホンの熱変形温度=17
4℃、(3)PETの熱変形温度=190℃である。こ
こで使用する用語「LCD基板の熱変形温度」は、プラ
スチックLCD基板を処理する場合のようにLCD基板
の熱変形温度が定まる場合(概ね170℃〜250℃の
温度範囲である場合)には、処理されるLCD基板の熱
変形温度を意味し、非プラスチック製LCD基板を処理
する場合のようにLCD基板の熱変形温度が定まらない
場合には、225℃以下を意味する。ここで使用する用
語「高温」は、約300℃より高い温度、あるいは、ガ
ラス基板上にゲート窒化膜を成膜する従来のPECVD
プロセスのプロセス温度である325℃以上の温度を指
す。
As used herein, the term "low temperature" is about 200
Temperature below 225 ° C or below 225 ° C. This is approximately equal to the heat distortion temperature of the plastic used for the plastic LCD substrate. About 200 ° C
Plastic substrates heated to higher temperatures tend to deform and become opaque, which makes them uncommercially useable. The heat distortion temperature of the plastic suitable for the LCD substrate 12 is, for example, according to the manufacturer's specifications, for example,
(1) Thermal deformation temperature of polyethersulfone PES = 20
4 ° C., (2) Thermal deformation temperature of UDEL polysulfone = 17
4 ° C., (3) PET heat distortion temperature = 190 ° C. The term "thermal deformation temperature of the LCD substrate" as used herein refers to the case where the thermal deformation temperature of the LCD substrate is determined as in the case of processing a plastic LCD substrate (when the temperature is approximately in the range of 170C to 250C). When the thermal deformation temperature of the LCD substrate is not determined, as in the case of processing a non-plastic LCD substrate, it means 225 ° C. or less. As used herein, the term “high temperature” refers to a temperature higher than about 300 ° C. or conventional PECVD for forming a gate nitride film on a glass substrate.
It refers to a temperature of 325 ° C. or higher, which is the process temperature of the process.

【0029】PECVD装置10は、少なくとも1つの
LCD基板(以下、適宜、基板と略記する)12を保持
するのに適したサイズを持つPECVDチャンバ(反応
室;以下、適宜、チャンバと略記する)16を含む。基
板12は、チャンバ16内のチャック20上に保持され
る。チャンバ16の内部22は、典型的なチャンバと同
様に、図1にポンプ26として概略的に示されている適
当なポンプ・バルブ機器によって、減圧あるいは加圧さ
れる。個々の基板12は、適当なハンドラー30により
チャンバ壁(チャンバ16の壁)に設けられたゲートバ
ルブ32を通して、チャンバ16内の外から中、中から
外へと移動させることもできる。これにより、個々の基
板12を、成膜のためにチャック20上に移動させた
後、チャンバ16から取り除くことができる。
The PECVD apparatus 10 has a PECVD chamber (reaction chamber; hereinafter, abbreviated as a chamber) 16 having a size suitable for holding at least one LCD substrate (hereinafter, abbreviated as a substrate) 16. including. Substrate 12 is held on chuck 20 in chamber 16. The interior 22 of the chamber 16 is evacuated or pressurized by a suitable pump and valve device, shown schematically as a pump 26 in FIG. The individual substrates 12 can also be moved from outside to inside, from inside to outside of the chamber 16 by a suitable handler 30 through a gate valve 32 provided on the chamber wall (the wall of the chamber 16). Thus, the individual substrates 12 can be removed from the chamber 16 after being moved onto the chuck 20 for film formation.

【0030】PECVD処理に使用される、選ばれた複
数種類のガスは、図1にガス供給部40として包括的に
示しているそれぞれのガス供給装置80・82・84・
86から、バルブ42によって制御され、適当なマニホ
ールドシステム36を通して、チャンバ16内に導入さ
れる。これらのガスは、いわゆるシャワーヘッド46を
通してチャンバ16内に導入される。シャワーヘッド4
6は、要求に応じてこれらのガスを散布するものであ
る。
The plurality of selected gases used in the PECVD process are supplied to respective gas supply devices 80, 82, 84, and 80, which are shown in FIG.
From 86, controlled by valve 42, is introduced into chamber 16 through a suitable manifold system 36. These gases are introduced into the chamber 16 through a so-called shower head 46. Shower head 4
Numeral 6 is for spraying these gases as required.

【0031】チャック20は、どんな望みの温度にも加
熱できるようになっている。このチャック20の加熱の
ために、ヒータ50として概略的に示す加熱素子が設け
られている。ヒータ50およびチャック20は、PEC
VD処理時の基板12の温度を設定するために使用され
る。
The chuck 20 can be heated to any desired temperature. For heating the chuck 20, a heating element schematically shown as a heater 50 is provided. The heater 50 and the chuck 20 are made of PEC
It is used to set the temperature of the substrate 12 during the VD processing.

【0032】プラズマエネルギーは、高周波(HF)発
生源(RF発生源)52からチャンバ16に供給され
る。HF発生源52は、典型的には、HFパワー(RF
パワー)をシャワーヘッド46に供給し、シャワーヘッ
ド46からHFパワーを放射させる。PECVDチャン
バ16で使用されるHFプラズマエネルギーの周波数
は、産業基準では13.56メガヘルツ(MHz)であ
るが、本発明においては、高周波(HF)であればいか
なる特定の値にも限定されない。
Plasma energy is supplied to the chamber 16 from a high frequency (HF) source (RF source) 52. The HF source 52 typically has an HF power (RF
Power) is supplied to the shower head 46 so that the shower head 46 emits HF power. The frequency of the HF plasma energy used in the PECVD chamber 16 is 13.56 megahertz (MHz) according to industry standards, but the present invention is not limited to any particular value of high frequency (HF).

【0033】したがって、ガス供給装置80・82・8
4・86から供給された複数種類のガスは、シャワーヘ
ッド46にてHF発生源52からプラズマエネルギーを
受けてガスプラズマを発生させる。そして、このガスプ
ラズマの発生時には、それぞれのガスに含まれる分子
(NH3 、N2 、SiH4 、および希ガス分子)のそれ
ぞれの少なくとも一部がイオン化される。そして、希ガ
ス分子のイオン化により生成した希ガスイオンは、基板
12表面に衝突する。これにより、希ガスイオンによっ
て基板12表面にエネルギーが与えられ、基板12表面
で窒素含有イオンやシリコン含有イオン等から窒化シリ
コンを生成する反応が促進される。
Therefore, the gas supply devices 80, 82, 8
The plurality of types of gases supplied from 4.86 receive plasma energy from the HF generation source 52 at the shower head 46 to generate gas plasma. When the gas plasma is generated, at least a part of each of the molecules (NH 3 , N 2 , SiH 4 , and rare gas molecules) contained in each gas is ionized. Then, the rare gas ions generated by ionizing the rare gas molecules collide with the surface of the substrate 12. Thereby, energy is given to the surface of the substrate 12 by the rare gas ions, and a reaction of generating silicon nitride from nitrogen-containing ions, silicon-containing ions, and the like on the surface of the substrate 12 is promoted.

【0034】シャワーヘッド46は、マニホールドシス
テム36を通して送られた希ガス等のガスをマニホール
ドシステム36内の流速より速い流速となるように加速
するようになっている。希ガスイオンは、ガスプラズマ
の発生位置から離れるに従って濃度が低下するが、上述
したように希ガスを加速することで、マニホールドシス
テム36からチャンバ16内に直接的に希ガスを導入し
た場合と比較して、希ガスイオンをより効率的に基板1
2表面に到達させることができる。それゆえ、基板12
表面により大きいエネルギーを与えることができる。そ
の結果、より一層良好な品質の窒化膜を形成することが
できる。
The shower head 46 accelerates a gas such as a rare gas sent through the manifold system 36 so as to have a flow velocity higher than that in the manifold system 36. The concentration of the rare gas ions decreases with increasing distance from the position where the gas plasma is generated. However, by accelerating the rare gas as described above, the rare gas ions are compared with the case where the rare gas is directly introduced into the chamber 16 from the manifold system 36. Then, the rare gas ions can be more efficiently
2 surface can be reached. Therefore, the substrate 12
More energy can be given to the surface. As a result, a nitride film of even better quality can be formed.

【0035】また、シャワーヘッド46は、基板12全
体にガスを均一に吹き付けるようになっている。これに
より、希ガス分子のイオン化により生成された希ガスイ
オンが基板12全体に均一に衝突し、基板12全体に均
一に大きなエネルギーが与えられる。その結果、より均
一な膜質の窒化膜を形成することができる。
The shower head 46 is designed to blow gas uniformly on the entire substrate 12. As a result, rare gas ions generated by ionization of the rare gas molecules uniformly collide with the entire substrate 12, and large energy is uniformly applied to the entire substrate 12. As a result, a nitride film having a more uniform film quality can be formed.

【0036】本発明は、LCD基板12の熱変形温度を
越えない温度でPECVD装置10を使用してLCD基
板12上に窒化膜を成膜するプロセスを提供するもので
ある。プラスチックLCD基板(プラスチック製のLC
D基板12)の熱変形温度が製造業者から公表されてい
ない場合、プラスチックLCD基板の熱変形温度を約2
25℃以下とみなし、約200℃以下の成膜温度で本発
明を実施することが好ましい。
The present invention provides a process for forming a nitride film on the LCD substrate 12 using the PECVD apparatus 10 at a temperature not exceeding the thermal deformation temperature of the LCD substrate 12. Plastic LCD substrate (plastic LC
If the heat distortion temperature of the D substrate 12) is not disclosed by the manufacturer, the heat distortion temperature of the plastic LCD substrate is set to about 2
The present invention is preferably carried out at a deposition temperature of about 200 ° C. or less, assuming that the temperature is 25 ° C. or less.

【0037】図2は、本発明のプロセスにおける各工程
を示すものである。各工程について、図1および図2を
参照して説明する。まず最初に、基板12が、例えばハ
ンドラー30によってPECVDチャンバ16内のチャ
ック20上に置かれる。基板12は、図1に「58」と
して概略的に示す、窒化膜を成膜しようとする成膜面
(窒化膜を受け取る表面)を持っている。成膜面58
は、基板12の上面であってもよく、LCD基板12上
に形成された層の表面であってよく、さらには、予めL
CD基板12に形成された導電体パターン等であっても
よい。例えば、ボトムゲート形TFTを形成する際に
は、当業者に良く知られているように、ゲート線の導電
体パターンが基板12上に形成され、ゲート窒化膜が導
電体パターン上に成膜される。したがって、基板12の
成膜面58は、予め形成された導電性配線の表面を含ん
でいてもよい。さらに、本発明の方法は、基板12上に
完成したTFT等の上にパッシベーション層として窒化
膜を成膜するのに使用することもできる。
FIG. 2 shows each step in the process of the present invention. Each step will be described with reference to FIGS. First, the substrate 12 is placed on the chuck 20 in the PECVD chamber 16 by, for example, the handler 30. The substrate 12 has a film formation surface (surface for receiving a nitride film) on which a nitride film is to be formed, schematically shown as “58” in FIG. Film forming surface 58
May be the upper surface of the substrate 12 or the surface of a layer formed on the LCD substrate 12.
A conductor pattern or the like formed on the CD substrate 12 may be used. For example, when forming a bottom gate type TFT, as is well known to those skilled in the art, a conductor pattern of a gate line is formed on the substrate 12, and a gate nitride film is formed on the conductor pattern. You. Therefore, the film forming surface 58 of the substrate 12 may include the surface of the conductive wiring formed in advance. Further, the method of the present invention can be used to form a nitride film as a passivation layer on a TFT or the like completed on the substrate 12.

【0038】図2に示す第1ステップは、基板12の熱
変形温度より低い温度で基板12を加熱するステップ7
0である。あるいは、ステップ70は、上述したように
基板12の熱変形温度が定まらない場合には、約225
℃以下の温度で基板12を加熱するステップとして定義
される。本発明の好ましい形態では、ステップ70にお
いて、約200℃以下の温度で基板12を加熱する。
The first step shown in FIG. 2 is to heat the substrate 12 at a temperature lower than the thermal deformation temperature of the substrate 12 (Step 7).
0. Alternatively, step 70 is performed when the thermal deformation temperature of the substrate 12 is not determined as described above.
It is defined as the step of heating the substrate 12 at a temperature of less than or equal to ° C. In a preferred embodiment of the present invention, in step 70, the substrate 12 is heated at a temperature of about 200 ° C. or less.

【0039】次のステップ76は、窒素含有ガス(NC
G)、シリコン含有ガス(SiCG)、および長周期型
周期表の18族の第2〜6周期の元素より選ばれる少な
くとも1種の希ガスの気流を、ガス供給部40からマニ
ホールド36を通してチャンバ16内に導入するステッ
プである(図1参照)。本発明に係る窒化膜の低温成膜
プロセスは、上記の特定の群より選ばれる少なくとも1
種の希ガスに加えて、窒化膜の高温PECVDによる成
膜に使用されている従来のガスを使用する。NCGとし
ては、NH3 (アンモニア)やN2 (気体状窒素)を用
いることができる。また、好ましいSiCGは、SiH
4 (シラン)である。ここでは、NH3、N2 、および
SiH4 からなるガスを窒化膜成膜ガスと称する。
In the next step 76, a nitrogen-containing gas (NC
G), a silicon-containing gas (SiCG), and a gas flow of at least one rare gas selected from elements of the second to sixth periods of Group 18 of the long-period type periodic table from the gas supply unit 40 through the manifold 36 to the chamber 16. (See FIG. 1). The process for forming a nitride film at a low temperature according to the present invention may include at least one process selected from the above-described specific group.
A conventional gas used for forming a nitride film by high-temperature PECVD is used in addition to the rare gas. The NCG, it is possible to use NH 3 (ammonia) and N 2 (gaseous nitrogen). Preferred SiCG is SiH
4 (silane). Here, a gas composed of NH 3 , N 2 , and SiH 4 is referred to as a nitride film forming gas.

【0040】本発明の方法で使用される好ましい希ガス
は、ネオン(Ne)、アルゴン(Ar)、クリプトン
(Kr)、およびキセノン(Xe)である。これらガス
の少なくとも1種を、窒化膜成膜ガスNH3 、N2 、お
よびSiH4 と共に供給することができる。Ne、A
r、Kr、およびXeからなる希ガスの群より選ばれる
1種の希ガスのみが窒化膜成膜ガスと共に使用されると
思われるかもしれないが、本発明の方法では2種以上の
希ガスを使用してもよい。図1に示すように、PECV
Dチャンバ16にガスを供給するためのガス供給部40
内には、個々のガスを供給するガス供給装置として、N
3 を供給するNH3 ガス供給装置80、N 2 を供給す
るN2 ガス供給装置82、SiH4 を供給するSiH4
ガス供給装置84、および上記群より選ばれる少なくと
も1種の希ガスを供給する希ガス供給装置86が設けら
れている。
Preferred noble gases used in the method of the present invention
Is neon (Ne), argon (Ar), krypton
(Kr), and xenon (Xe). These gases
At least one of the following is used:Three, NTwo,
And SiHFourCan be supplied with Ne, A
selected from the group of noble gases consisting of r, Kr, and Xe
When only one rare gas is used together with the nitride film forming gas
As may be imagined, the method of the present invention provides for two or more
Noble gases may be used. As shown in FIG.
Gas supply unit 40 for supplying gas to D chamber 16
Inside, as a gas supply device for supplying each gas, N
HThreeSupply NHThreeGas supply device 80, N TwoSupply
NTwoGas supply device 82, SiHFourSupplying SiHFour
Gas supply device 84, and at least one selected from the group above
Also provided is a rare gas supply device 86 for supplying one type of rare gas.
Have been.

【0041】本発明の方法で使用される窒化膜成膜ガス
NH3 、N2 、およびSiH4 の比NH3 /N2 /Si
4 は、およそ5/13/1であることが好ましい。ま
た、SiH4 に対するNH3 の比(NH3 /SiH
4 比)は、概ね2/1〜12/1の範囲内であり、窒素
ガス(N2 )の流量は、ステップ76でチャンバ16内
に導入される気流の総流量の概ね30%〜80%の範囲
内である。
The nitride film forming gases NH 3 , N 2 and SiH 4 used in the method of the present invention have a ratio of NH 3 / N 2 / Si
Preferably, H 4 is approximately 5/13/1. Also, the ratio of NH 3 to SiH 4 (NH 3 / SiH
4 ) is approximately in the range of 2/1 to 12/1, and the flow rate of the nitrogen gas (N 2 ) is approximately 30% to 80% of the total flow rate of the airflow introduced into the chamber 16 in step 76. Is within the range.

【0042】また、ステップ76の間に、適当なプラズ
マパワーがチャンバ16内に付与される(ステップ8
8)。本発明において、HF発生源52によって供給さ
れるプラズマパワーは、その周波数が13.56MHz
であり、そのエネルギーレベルがLCD基板表面(すな
わち、基板12上の成膜面58の表面積)の1正方形セ
ンチメートル当たり概ね0.4W(ワット)〜4.0W
の範囲内であることが好ましい。ステップ76およびス
テップ88は、図2に破線の囲み90で示すように、P
ECVD装置10で同時に実行される。
Also, during step 76, an appropriate plasma power is applied into the chamber 16 (step 8).
8). In the present invention, the plasma power supplied by the HF source 52 has a frequency of 13.56 MHz.
And the energy level is approximately 0.4 W (watt) to 4.0 W per square centimeter of the LCD substrate surface (that is, the surface area of the deposition surface 58 on the substrate 12).
Is preferably within the range. Steps 76 and 88 are performed as shown by the dashed box 90 in FIG.
It is performed simultaneously by the ECVD device 10.

【0043】本発明の方法は、工程76中に、チャンバ
16内にNCGおよびSiCGと共に、長周期型周期表
の18族の第2〜6周期の元素より選ばれる少なくとも
1種の希ガスを導入する工程を含む。PECVDチャン
バ16内に導入される上記の群より選ばれる少なくとも
1種の希ガスの流量は、工程76の間にチャンバ16内
に導入されるSiH4 の流量の5〜20倍の範囲内であ
る。
In the method of the present invention, NCG and SiCG are introduced into the chamber 16 together with NCG and SiCG during the step 76 at least one rare gas selected from the elements of the second to sixth cycles of Group 18 of the long-period periodic table. The step of performing The flow rate of at least one noble gas selected from the above group introduced into the PECVD chamber 16 is in the range of 5 to 20 times the flow rate of SiH 4 introduced into the chamber 16 during the step 76. .

【0044】ステップ76およびステップ88の間にチ
ャンバ16内に導入されるガスの流量は、チャンバ16
の内部圧力が概ね67Pa(0.5Torr)〜400
Pa(3.0Torr)の範囲内となるように制御すべ
きである。上記プロセスの結果として、図2の囲み92
で示すように、窒化膜が成膜される。
The flow rate of gas introduced into chamber 16 during steps 76 and 88
Internal pressure is approximately 67 Pa (0.5 Torr) to 400
It should be controlled so as to be within the range of Pa (3.0 Torr). As a result of the above process, box 92 in FIG.
As shown by a symbol, a nitride film is formed.

【0045】本発明は、窒化膜の低温成膜の間にPEC
VDチャンバ内にアルゴンを導入する実験をして、成し
遂げられたものである。ネオンや他のアルゴンより原子
量の大きい希ガスを使用しても、アルゴンを使用した場
合と同じ効果が得られるであろうと考えられる。アルゴ
ンを使用することで、ゲート絶縁膜やパッシベーション
層に使用される、低温のPECVDにより成膜される窒
化膜の品質を向上させることができることが分かった。
According to the present invention, the PEC is used during the low-temperature deposition of the nitride film.
This was accomplished by experimenting with introducing argon into the VD chamber. It is believed that the use of neon or other noble gases having a higher atomic weight than argon will have the same effect as using argon. It has been found that the use of argon can improve the quality of a nitride film formed by low-temperature PECVD, which is used for a gate insulating film and a passivation layer.

【0046】本発明に係るTFT−LCDの窒化膜の低
温PECVD成膜方法を用いた実験の結果によれば、ア
ルゴンあるいは他の長周期型周期表の18族の第2〜6
周期の希ガスを添加することなく高温PECVDを用い
て成膜した窒化膜と比較して、概ね等しい品質を持つ窒
化膜が得られた。本発明の方法は、従来の基本的なPE
CVD窒化膜の成膜プロセスに対して、プロセス温度の
顕著な低減を図ると共に、上記の群より選ばれる少なく
とも1種の希ガスによる希釈を行ったものである。上述
したような優秀な結果が得られる正確な機構は完全には
解明されていないが、Arで希釈した場合には、プラズ
マ中に存在するArイオン(Ar+ )が、窒化膜が形成
される表面にエネルギーを与えたものと考えられる。プ
ラズマ雰囲気では、約130Pa(約1Torr)の圧
力で、導入された複数の反応種の間に多数の衝突が起こ
る。この衝突は、Arイオン、SiH3 イオン(SiH
3 + )、NHイオン(NH+ )、およびNイオン
(N+ )等の多数のイオンを形成する。この衝突は全て
の分子の間で起こるので、各分子の平均自由行程および
平均衝突時間は同一である。それゆえ、プラズマ中にお
ける全ての分子の平均速度は同一である。
The TFT-LCD according to the present invention has a low nitride film.
According to the results of experiments using the warm PECVD film forming method,
Lugon or other long-period table of the 18th group of the periodic table
Using high temperature PECVD without the addition of periodic rare gas
Compared with nitride films formed by
An oxide film was obtained. The method of the present invention uses the conventional basic PE
The process temperature of the CVD nitride film
At the same time as remarkable reduction, less selected from the above group
Both are obtained by dilution with one kind of rare gas. Above
The exact mechanics that produce excellent results
Not elucidated, but when diluted with Ar
Ar ions (Ar+), Formed nitride film
It is considered that energy was given to the surface to be treated. Step
In a plasma atmosphere, a pressure of about 130 Pa (about 1 Torr)
Force causes numerous collisions between the introduced reactants.
You. This collision is caused by Ar ions, SiHThreeIon (SiH
Three +), NH ions (NH+), And N ions
(N+) Etc. are formed. All this collision
Occur between the molecules of the mean free path of each molecule and
The average collision time is the same. Therefore, in the plasma
The average velocities of all the molecules in the sample are the same.

【0047】イオン化種が、窒化膜が成膜される反応表
面(窒化膜が形成される反応が起こるLCD基板12の
成膜面58)に衝突すると、ある程度のエネルギーが反
応表面に与えられる。質量の大きいイオンほど、より大
きいエネルギーを反応表面に与える。イオンが重いほ
ど、イオンの運動量が大きくなり、より大きいエネルギ
ーを反応表面に与える。上述したPECVDによる窒化
膜の成膜方法の場合、N 2 の質量(原子質量単位で表し
た1分子の質量)が約28、NH3 の質量が約17、S
iH4 の原子質量単位で表した質量が約32であり、A
rの原子質量単位で表した質量は約40である。所定の
プラズマパワー、チャンバ圧力、および基板温度におい
て、Arイオンは、反応表面に他のイオンより大きいエ
ネルギーを与える。このような比較的重いガス(Ar)
の持つ比較的高いイオンエネルギーが、基板温度の低下
により失われたエネルギーを補っていると考えられる。
上記プロセスにおいてネオンやArより重い希ガスを用
いても、それらの希ガスは、窒化膜成膜時にCVDプラ
ズマでイオン化されたときに反応表面にかなりのエネル
ギーを与えるであろうから、Arと同様に作用すると考
えられる。
The reaction table where the ionized species is a nitride film is formed.
Surface (the surface of the LCD substrate 12 where a reaction to form a nitride film occurs)
When it collides with the film forming surface 58), a certain amount of energy is
To the surface. Larger ions are larger
Apply critical energy to the reaction surface. Ion is heavy
The momentum of the ions increases,
To the reaction surface. Nitriding by PECVD described above
In the case of a film forming method, N TwoMass (expressed in atomic mass units)
Mass of one molecule) is about 28, NHThreeHas a mass of about 17, S
iHFourIs about 32 in atomic mass units of
The mass expressed in atomic mass units of r is about 40. Predetermined
Plasma power, chamber pressure, and substrate temperature
As a result, Ar ions are larger than other ions on the reaction surface.
Give energy. Such a relatively heavy gas (Ar)
The relatively high ion energy of the substrate lowers the substrate temperature
It is thought that the energy lost due to is compensated.
In the above process, a rare gas heavier than neon or Ar
However, these rare gases can be removed by CVD plating during nitride film formation.
Significant energy on the reaction surface when ionized by Zuma
Energy, it acts in the same way as Ar.
available.

【0048】なお、上記プロセスにおいてNeを用いた
場合においても、Neイオン1個当たりによって上記基
板表面に与えられるエネルギーは、N2 イオン1個当た
りによって上記基板表面に与えられるエネルギーよりも
大きくなる。この理由は、以下の通りである。Neは、
2 よりも低い投入パワーでプラズマを発生できる。投
入パワーと電子エネルギーはほぼ比例するので、Neの
方がエネルギーが少なくてすむ。イオン1個当たりによ
って上記基板表面に与えられるエネルギーは、(投入パ
ワー)/(イオン1個の質量)に等しいので、1個あた
りの質量の軽いNeイオンの方が大きくなる。
Note that even when Ne is used in the above process, the energy given to the substrate surface by one Ne ion is larger than the energy given to the substrate surface by one N 2 ion. The reason is as follows. Ne is
It can generate plasma with a lower input power than N 2. Since the input power and the electron energy are almost proportional, Ne requires less energy. The energy given to the substrate surface by one ion is equal to (input power) / (mass of one ion), so that the Ne ion having a small mass per one is larger.

【0049】アルゴン、他の1種の希ガス、または複数
種類の希ガスの添加によって反応表面に与えられるエネ
ルギーの主要な作用は、反応表面における水素不活性化
率を向上させ、その結果としてより多くの空孔を反応表
面に生成し、成膜される窒化シリコン膜中のNH/Si
H比を改良することにある。当該技術分野で良く知られ
ているように、FT−IR(フーリエ変換赤外スペクト
ル分析)によって測定されるゲート窒化膜のNH/Si
H比は、3〜5であることが好ましい。NH/SiH比
のFT−IR測定値が3〜5である窒化膜は、良好な誘
電特性を示す。この良好な窒化膜は、TFTデバイスの
ゲート絶縁膜として使用した場合、完成したTFTデバ
イスのブレークダウン耐圧(Vt)の熱安定性および電
子移動度(μ)の向上にも貢献する。
The major effect of the energy imparted to the reaction surface by the addition of argon, one or more noble gases, or more than one noble gas is to increase the rate of hydrogen passivation at the reaction surface and, as a result, NH / Si in the silicon nitride film that forms many vacancies on the reaction surface and is formed
The purpose is to improve the H ratio. As is well known in the art, the NH / Si of the gate nitride film measured by FT-IR (Fourier transform infrared spectroscopy)
The H ratio is preferably from 3 to 5. A nitride film having an NH / SiH ratio FT-IR measurement value of 3 to 5 exhibits good dielectric properties. When this good nitride film is used as a gate insulating film of a TFT device, it also contributes to improving the thermal stability of the breakdown voltage (Vt) and the electron mobility (μ) of the completed TFT device.

【0050】表1は、本発明に係るArによる希釈を行
う低温PECVDを用いて成膜した窒化膜を備えるTF
Tデバイス(表中では『LT TFT(Ar希釈)』と
略記する)と、Arによる希釈を行うことなく従来の高
温PECVDを用いて窒化膜を成膜することで作製した
TFTデバイス(表中では『HT TFT』と略記す
る)と、低温PECVDで作製したTFTデバイス(表
中では『LT(希釈なし)』と略記する)との特性を比
較したものである。
Table 1 shows a TF having a nitride film formed by low-temperature PECVD for dilution with Ar according to the present invention.
A TFT device (abbreviated as “LT TFT (Ar dilution)” in the table) and a TFT device manufactured by forming a nitride film using conventional high-temperature PECVD without dilution with Ar (in the table, This is a comparison of characteristics between an "HT TFT" (abbreviated as "HT TFT") and a TFT device (abbreviated as "LT (no dilution)" in the table) manufactured by low-temperature PECVD.

【0051】[0051]

【表1】 [Table 1]

【0052】なお、上記表中において、Ioff は、ゲー
ト電極に印加される電圧(ゲート電圧)Vg=−10
V、ドレイン電極に印加される電圧(信号電圧)Vd=
1Vという条件(TFTがOFFになる条件)下におい
てTFTのソースとドレインとの間に流れる電流値(リ
ーク電流)を示し、dVtは、Vg=Vd=25V、温
度40℃という条件下で6時間保持したときのTFTデ
バイスのブレークダウン耐圧の変化(増分)を示す。
In the above table, Ioff is the voltage (gate voltage) Vg = -10 applied to the gate electrode.
V, the voltage (signal voltage) Vd applied to the drain electrode =
The current value (leakage current) flowing between the source and the drain of the TFT under the condition of 1 V (the condition that the TFT is turned off) is shown, and dVt is 6 hours under the condition of Vg = Vd = 25 V and a temperature of 40 ° C. The change (increment) in the breakdown voltage of the TFT device when held.

【0053】表1から分かるように、本発明に係る窒化
膜をゲート絶縁膜として形成されたTFTの特性は、従
来の高温プロセスを用いて形成されたTFTの特性とほ
ぼ等しいのに対し、Arによる希釈を行わない低温プロ
セスでは、得られるTFTの特性(ブレークダウン耐圧
の熱安定性およびリーク電流特性)が劣化する。
As can be seen from Table 1, the characteristics of the TFT formed by using the nitride film according to the present invention as the gate insulating film are almost the same as those of the TFT formed by using the conventional high-temperature process, whereas those of the TFT formed by using the conventional high-temperature process. In a low-temperature process in which no dilution is performed, characteristics of the obtained TFT (thermal stability of breakdown voltage and leak current characteristics) are deteriorated.

【0054】次に、本発明のプロセスの特定の実験例を
説明する。
Next, a specific experimental example of the process of the present invention will be described.

【0055】まず、AKT PECVD 1600シス
テムにおいて、46.5cm×35.5cmの寸法を持
つLCD基板のサンプルをチャック20の上に置き、2
00℃の温度で加熱した。
First, in the AKT PECVD 1600 system, a sample of an LCD substrate having a size of 46.5 cm × 35.5 cm is placed on the chuck 20 and placed on the chuck 20.
Heated at a temperature of 00 ° C.

【0056】次いで、NH3 、N2 、SiH4 、および
Arの気流を、NH3 の流量750sccm、N2 の流
量2000sccm、SiH4 の流量150sccm、
Arの流量2000sccmの条件でチャンバ16内に
導入した。なお、流量の単位「sccm」は、0℃、1
atmにおいて1分間当たりに流れる気体の体積をcc
で表したものである。
Next, an NH 3 , N 2 , SiH 4 , and Ar gas stream was supplied at a flow rate of 750 sccm for NH 3 , 2000 sccm for N 2 , 150 sccm for SiH 4 ,
Ar was introduced into the chamber 16 at a flow rate of 2000 sccm. The unit of flow rate “sccm” is 0 ° C., 1
The volume of gas flowing per minute in atm is cc
It is represented by

【0057】また、高周波(HF)発生源52からチャ
ンバ16にHFパワー(13.56MHz)を1550
Wのパワーレベルで付与した。チャンバ16内の雰囲気
の圧力は、約200Pa(約1.5Torr)に保っ
た。
Also, HF power (13.56 MHz) is applied to the chamber 16 from the high frequency (HF) source 52 at 1550.
Granted at W power level. The pressure of the atmosphere in the chamber 16 was maintained at about 200 Pa (about 1.5 Torr).

【0058】上記の条件では、30〜45Å/秒の成膜
速度で窒化膜が成膜された。成膜は、2分間行った。ウ
ェハーがチャンバから取り除かれた時点における最終的
なNH/SiH比のFT−IR測定値は、4.0であっ
た。
Under the above conditions, a nitride film was formed at a film formation rate of 30 to 45 ° / sec. The film was formed for 2 minutes. The final NH / SiH ratio FT-IR measurement at the time the wafer was removed from the chamber was 4.0.

【0059】本発明は、PECVDによる窒化膜の成膜
を低温で行うことにより、熱安定性、誘電特性、および
リーク電流特性を向上させることができることを見出し
たものである。上述したプロセスは、本発明の範囲内で
種々に変更することが可能である。例えば、上記実験例
で示した特定の成膜温度およびガスの比率は、本発明の
特許請求の範囲内で変更可能である。また、ここでは、
主としてTFTのゲート窒化膜として使用する窒化膜に
ついて説明したが、本発明の窒化膜の成膜方法は、LC
D製造における他の目的に使用することもできる。例え
ば、本発明の窒化膜の成膜方法は、能動素子上のパッシ
ベーション膜として窒化膜をPECVDによって成膜す
ることにも使用できる。
According to the present invention, it has been found that thermal stability, dielectric characteristics, and leak current characteristics can be improved by forming a nitride film by PECVD at a low temperature. The process described above can be varied in many ways within the scope of the invention. For example, the specific film forming temperature and gas ratio shown in the above experimental examples can be changed within the scope of the claims of the present invention. Also, here
The nitride film used as the gate nitride film of the TFT has been mainly described.
It can also be used for other purposes in D manufacturing. For example, the method of forming a nitride film according to the present invention can be used to form a nitride film as a passivation film on an active element by PECVD.

【0060】さらには、本発明の窒化膜の成膜方法は、
LCD製造以外の用途にも適用できる。例えば、本発明
をLCD製造以外の用途に適用する場合、窒化膜が形成
される基板は、LCD基板のような絶縁基板を主体とす
る透明基板に限定されるものではなく、不透明の絶縁基
板上に導電体層や半導体層を形成した不透明基板であっ
てもよい。
Further, the method for forming a nitride film according to the present invention comprises:
It can be applied to uses other than LCD manufacturing. For example, when the present invention is applied to uses other than LCD manufacturing, the substrate on which the nitride film is formed is not limited to a transparent substrate mainly composed of an insulating substrate such as an LCD substrate, but is formed on an opaque insulating substrate. It may be an opaque substrate on which a conductor layer or a semiconductor layer is formed.

【0061】また、上記の窒化膜の成膜方法には、N
e、Ar、Kr、およびXeからなる群より選ばれる1
種のガスを使用してもよく、上記の群より選ばれる2種
以上の希ガスの混合物を使用してもよい。
In addition, the above-mentioned method of forming a nitride film includes N
1 selected from the group consisting of e, Ar, Kr, and Xe
A kind of gas may be used, and a mixture of two or more kinds of rare gases selected from the above group may be used.

【0062】[0062]

【発明の効果】本発明の窒化膜の形成方法は、以上のよ
うに、a)窒化膜を成膜しようとする表面である成膜面
を持つプラスチック液晶ディスプレイ基板を反応室内に
置き、上記プラスチック液晶ディスプレイ基板の熱変形
温度を越えない温度で上記プラスチック液晶ディスプレ
イ基板を加熱する工程と、b)基板を置いた同じ反応室
に、ガスプラズマを発生させるのに十分なエネルギーを
与えた状態で、窒素含有ガスの気流、シリコン含有ガス
の気流、および長周期型周期表の18族の第2〜6周期
の元素から選択される少なくとも1種の希ガスの気流を
上記反応室内に導入することで、上記反応室内にガスプ
ラズマを発生させる工程と、 c) 上記工程b)で発生し
たガスプラズマを用いたプラズマ化学気相成長法によっ
て上記成膜面上に窒化膜を成膜し、それにより上記成膜
面上に安定な窒化膜を成膜する工程とを含む方法であ
る。
As described above, the method for forming a nitride film according to the present invention comprises the steps of: a) placing a plastic liquid crystal display substrate having a film formation surface on which a nitride film is to be formed in a reaction chamber; Heating the plastic liquid crystal display substrate at a temperature not exceeding the thermal deformation temperature of the liquid crystal display substrate, and b) applying sufficient energy to generate gas plasma to the same reaction chamber in which the substrate is placed, By introducing a gas flow of a nitrogen-containing gas, a gas flow of a silicon-containing gas, and a gas flow of at least one rare gas selected from the elements of Groups 2 to 6 of Group 18 of the long-period periodic table into the reaction chamber. Generating a gas plasma in the reaction chamber; and c) forming a nitrogen gas on the film-forming surface by a plasma chemical vapor deposition method using the gas plasma generated in the step b). Forming a nitrided film, thereby forming a stable nitride film on the film formation surface.

【0063】上記方法によれば、上記工程c)におい
て、上記工程b)で発生した希ガスイオンによって大き
なエネルギーが上記成膜面に与えられる。これにより、
NH/SiH比(Si−H結合の数に対するN−H結合
の数の比率)のFT−IRによる測定値が3〜5の範囲
内の窒化膜を低い成膜温度で形成することができる。そ
れゆえ、上記方法は、プラスチックLCD基板の変形や
不透明化を防止しながら、誘電特性および熱安定性に優
れた高品質の窒化膜を形成することができるという効果
を奏する。また、上記方法は、成膜温度を低く抑えるこ
とで、消費電力の削減や、装置の取り扱い性の向上、製
造スループットの向上を図ることができるという効果も
奏する。
According to the above method, in the step c), large energy is given to the film formation surface by the rare gas ions generated in the step b). This allows
A nitride film having an NH / SiH ratio (ratio of the number of N—H bonds to the number of Si—H bonds) measured by FT-IR in the range of 3 to 5 can be formed at a low film formation temperature. Therefore, the above method has an effect that a high-quality nitride film having excellent dielectric properties and thermal stability can be formed while preventing deformation and opacity of the plastic LCD substrate. In addition, the above-described method also has the effect of reducing power consumption, improving the handleability of the apparatus, and improving the production throughput by keeping the film formation temperature low.

【0064】さらに、上記方法によれば、基板を置いた
同じ反応室でプラズマを発生させることにより、基板に
対してエネルギーをより有効に与えることができ、成膜
表面を動き回る活性種の拡散長を伸ばすことができると
いう効果も奏する。
Further, according to the above method, by generating plasma in the same reaction chamber where the substrate is placed, energy can be more effectively given to the substrate, and the diffusion length of the active species moving around the film formation surface can be increased. The effect that it can extend is also produced.

【0065】また、本発明の窒化膜の形成方法は、以上
のように、a)窒化膜を成膜しようとする表面である成
膜面を持つ液晶ディスプレイ基板を反応室内に置き、2
25℃以下の温度で液晶ディスプレイ基板を加熱する工
程と、b)基板を置いた同じ反応室に、ガスプラズマを
発生させるのに十分なエネルギーを与えた状態で、NH
3 の気流、N2 の気流、およびSiH4 の気流を含む窒
化膜成膜ガスの気流を、長周期型周期表の18族の第2
〜6周期の元素より選ばれる少なくとも1種の希ガスの
気流と共に上記反応室内に導入することで、上記反応室
内にガスプラズマを発生させる工程と、 c) 上記工程
b)で発生したガスプラズマを用いたプラズマ化学気相
成長法によって上記成膜面上に窒化膜を成膜し、それに
より上記成膜面上に安定な窒化膜を成膜する工程とを含
む方法である。
As described above, the method for forming a nitride film according to the present invention comprises the steps of: a) placing a liquid crystal display substrate having a film formation surface on which a nitride film is to be formed in a reaction chamber;
Heating the liquid crystal display substrate at a temperature of 25 ° C. or less, and b) applying NH to the same reaction chamber in which the substrate is placed while applying sufficient energy to generate gas plasma.
The gas flow of the nitride film forming gas including the gas flow of No. 3, the gas flow of N 2 , and the gas flow of SiH 4
A step of generating a gas plasma in the reaction chamber by introducing the gas plasma into the reaction chamber together with a gas flow of at least one rare gas selected from elements having up to 6 cycles; and c) converting the gas plasma generated in the step b). Forming a nitride film on the film formation surface by the used plasma enhanced chemical vapor deposition method, thereby forming a stable nitride film on the film formation surface.

【0066】上記方法によれば、上記工程c)におい
て、上記工程b)で発生した希ガスイオンによって大き
なエネルギーが上記成膜面に与えられる。これにより、
225℃以下という低い成膜温度で、NH/SiH比
(Si−H結合の数に対するN−H結合の数の比率)の
FT−IRによる測定値が3〜5の範囲内の窒化膜を形
成することができる。それゆえ、上記方法は、消費電力
の削減や、装置の取り扱い性の向上、製造スループット
の向上を図ることができるという効果を奏する。また、
上記方法は、ガラスLCD基板より耐熱性の低いプラス
チックLCD基板を用いた場合においても、プラスチッ
クLCD基板の変形や不透明化を防止しながら、誘電特
性および熱安定性に優れた高品質の窒化膜を形成するこ
とができるという効果も奏する。
According to the above method, in the step c), a large energy is given to the film formation surface by the rare gas ions generated in the step b). This allows
A nitride film having a NH / SiH ratio (ratio of the number of N—H bonds to the number of Si—H bonds) measured by FT-IR of 3 to 5 at a low film formation temperature of 225 ° C. or less can do. Therefore, the above-described method has an effect that power consumption can be reduced, device handling can be improved, and manufacturing throughput can be improved. Also,
The above method is capable of forming a high quality nitride film having excellent dielectric properties and thermal stability while preventing deformation and opacity of a plastic LCD substrate even when a plastic LCD substrate having lower heat resistance than a glass LCD substrate is used. It also has the effect that it can be formed.

【0067】さらに、上記方法によれば、基板を置いた
同じ反応室でプラズマを発生させることにより、基板に
対してエネルギーをより有効に与えることができ、成膜
表面を動き回る活性種の拡散長を伸ばすことができると
いう効果も奏する。
Furthermore, according to the above method, by generating plasma in the same reaction chamber where the substrate is placed, energy can be more effectively given to the substrate, and the diffusion length of the active species moving around the film formation surface can be increased. The effect that it can extend is also produced.

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

【図1】本発明の方法を実行するためのPECVD装置
の概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of a PECVD apparatus for performing the method of the present invention.

【図2】図1のPECVD装置を用いて、低温(すなわ
ち約200℃以下)で薄膜トランジスタ(TFT)用の
窒化膜を形成する方法の各工程を示すフローチャートで
ある。
2 is a flowchart showing each step of a method for forming a nitride film for a thin film transistor (TFT) at a low temperature (ie, about 200 ° C. or lower) using the PECVD apparatus of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 PECVD装置 12 LCD基板(基板) 16 PECVDチャンバ(反応室) 36 マニホールドシステム 40 ガス供給部 46 シャワーヘッド 52 HF発生源 58 成膜面 80 NH3 ガス供給装置 82 N2 ガス供給装置 84 SiH4 ガス供給装置 86 希ガス供給装置Reference Signs List 10 PECVD apparatus 12 LCD substrate (substrate) 16 PECVD chamber (reaction chamber) 36 Manifold system 40 Gas supply unit 46 Shower head 52 HF generation source 58 Film forming surface 80 NH 3 gas supply device 82 N 2 gas supply device 84 SiH 4 gas Supply device 86 Noble gas supply device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/336 H01L 29/78 619A (72)発明者 ジョン ハーセル アメリカ合衆国,ワシントン州 98607, カマス,コロンビア サミット ドライブ エヌ.ダブリュ.2026──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification FI FI Theme Court ゛ (Reference) H01L 21/336 H01L 29/78 619A (72) Inventor John Hersell 98607, Washington, United States of America, Camas, Columbia Summit Drive N. W. 2026

Claims (28)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】プラズマ化学気相成長法を用いた、液晶デ
ィスプレイの能動素子に使用する窒化膜の形成方法であ
って、 a)窒化膜を成膜しようとする表面である成膜面を持つ
プラスチック液晶ディスプレイ基板を反応室内に置き、
上記プラスチック液晶ディスプレイ基板の熱変形温度を
越えない温度で上記プラスチック液晶ディスプレイ基板
を加熱する工程と、 b)基板を置いた同じ反応室に、ガスプラズマを発生さ
せるのに十分なエネルギーを与えた状態で、窒素含有ガ
スの気流、シリコン含有ガスの気流、および長周期型周
期表の18族の第2〜6周期の元素から選択される少な
くとも1種の希ガスの気流を上記反応室内に導入するこ
とで、上記反応室内にガスプラズマを発生させる工程
と、 c) 上記工程b)で発生したガスプラズマを用いたプラ
ズマ化学気相成長法によって上記成膜面上に窒化膜を成
膜し、それにより上記成膜面上に安定な窒化膜を成膜す
る工程とを含むことを特徴とする窒化膜の形成方法。
1. A method for forming a nitride film used for an active element of a liquid crystal display using a plasma enhanced chemical vapor deposition method, the method comprising: a) having a film formation surface on which a nitride film is to be formed; Put the plastic liquid crystal display substrate in the reaction chamber,
Heating the plastic liquid crystal display substrate at a temperature not exceeding the thermal deformation temperature of the plastic liquid crystal display substrate; and b) applying sufficient energy to generate gas plasma to the same reaction chamber where the substrate is placed. And introducing a gas flow of a nitrogen-containing gas, a gas flow of a silicon-containing gas, and a gas flow of at least one rare gas selected from elements in the second to sixth cycles of Group 18 of the long-period periodic table into the reaction chamber. A step of generating gas plasma in the reaction chamber; and c) forming a nitride film on the film formation surface by plasma enhanced chemical vapor deposition using the gas plasma generated in step b). Forming a stable nitride film on the film-forming surface by the method described above.
【請求項2】上記工程a)において、225℃以下の温
度で基板を加熱する工程を含むことを特徴とする請求項
1記載の窒化膜の形成方法。
2. The method according to claim 1, wherein the step (a) includes a step of heating the substrate at a temperature of 225 ° C. or lower.
【請求項3】上記工程a)が、200℃以下の温度で基
板を加熱する工程を含むことを特徴とする請求項1記載
の窒化膜の形成方法。
3. The method according to claim 1, wherein said step a) includes heating the substrate at a temperature of 200 ° C. or less.
【請求項4】上記工程b)で導入される窒素含有ガス
が、NH3 およびN2 を含むことを特徴とする請求項1
記載の窒化膜の形成方法。
4. The method according to claim 1, wherein the nitrogen-containing gas introduced in step b) comprises NH 3 and N 2.
The method for forming a nitride film according to the above.
【請求項5】上記工程b)で反応室内に導入される少な
くとも1種の希ガスの気流の流量が、上記シリコン含有
ガスの気流の流量の5〜20倍の範囲内であることを特
徴とする請求項1記載の窒化膜の形成方法。
5. The method according to claim 1, wherein the flow rate of the gas flow of the at least one rare gas introduced into the reaction chamber in the step b) is in the range of 5 to 20 times the flow rate of the gas flow of the silicon-containing gas. The method for forming a nitride film according to claim 1.
【請求項6】上記工程b)で反応室内に導入される少な
くとも1種の希ガスの気流が、アルゴン(Ar)を含む
ことを特徴とする請求項5記載の窒化膜の形成方法。
6. The method for forming a nitride film according to claim 5, wherein the gas flow of at least one rare gas introduced into the reaction chamber in the step b) contains argon (Ar).
【請求項7】上記工程b)で反応室内に導入される窒素
含有ガスの気流の流量が、上記シリコン含有ガスの気流
の流量の4〜25倍の範囲内であることを特徴とする請
求項5記載の窒化膜の形成方法。
7. The method according to claim 1, wherein the flow rate of the nitrogen-containing gas introduced into the reaction chamber in step b) is in the range of 4 to 25 times the flow rate of the silicon-containing gas. 6. The method for forming a nitride film according to claim 5.
【請求項8】上記工程b)で反応室内に導入されるシリ
コン含有ガスが、SiH4 であることを特徴とする請求
項1記載の窒化膜の形成方法。
8. The method according to claim 1, wherein the silicon-containing gas introduced into the reaction chamber in step b) is SiH 4 .
【請求項9】上記工程b)で反応室内に導入される少な
くとも1種の希ガスの気流の流量が、上記シリコン含有
ガスの気流の流量の5〜20倍の範囲内であることを特
徴とする請求項8記載の窒化膜の形成方法。
9. The gas flow of at least one rare gas introduced into the reaction chamber in the step b) is in the range of 5 to 20 times the gas flow of the silicon-containing gas. 9. The method for forming a nitride film according to claim 8, wherein:
【請求項10】上記工程b)で反応室内に導入される少
なくとも1種の希ガスの気流が、アルゴン(Ar)を含
むことを特徴とする請求項9記載の窒化膜の形成方法。
10. The method for forming a nitride film according to claim 9, wherein the gas flow of at least one rare gas introduced into the reaction chamber in the step b) contains argon (Ar).
【請求項11】プラズマ化学気相成長法を用いた、液晶
ディスプレイの能動素子に使用する窒化膜の形成方法で
あって、 a)窒化膜を成膜しようとする表面である成膜面を持つ
液晶ディスプレイ基板を反応室内に置き、225℃以下
の温度で液晶ディスプレイ基板を加熱する工程と、 b)基板を置いた同じ反応室に、ガスプラズマを発生さ
せるのに十分なエネルギーを与えた状態で、NH3 の気
流、N2 の気流、およびSiH4 の気流を含む窒化膜成
膜ガスの気流を、長周期型周期表の18族の第2〜6周
期の元素より選ばれる少なくとも1種の希ガスの気流と
共に上記反応室内に導入することで、上記反応室内にガ
スプラズマを発生させる工程と、 c) 上記工程b)で発生したガスプラズマを用いたプラ
ズマ化学気相成長法によって上記成膜面上に窒化膜を成
膜し、それにより上記成膜面上に安定な窒化膜を成膜す
る工程とを含むことを特徴とする窒化膜の形成方法。
11. A method for forming a nitride film used for an active element of a liquid crystal display using a plasma enhanced chemical vapor deposition method, the method comprising: a) having a film-forming surface on which a nitride film is to be formed; Placing the liquid crystal display substrate in a reaction chamber and heating the liquid crystal display substrate at a temperature of 225 ° C. or less; b) in the same reaction chamber where the substrate is placed, while applying sufficient energy to generate gas plasma. , NH 3 gas flow, N 2 gas flow, and SiH 4 gas flow, the gas flow of the nitride film forming gas is selected from at least one element selected from the elements in the second to sixth periods of Group 18 of the long period type periodic table. Generating a gas plasma in the reaction chamber by introducing the rare gas stream into the reaction chamber; and c) forming the film by plasma enhanced chemical vapor deposition using the gas plasma generated in the step b). The nitride film is deposited on top, thereby forming method of the nitride film which comprises a step of forming a stable nitride film on the deposition surface.
【請求項12】上記工程b)におけるNH3 /SiH4
比が2/1〜12/1の範囲内であり、かつ、上記工程
b)におけるN2 の気流の流量が、反応室内に導入され
る気流の総流量の30〜80%の範囲内であることを特
徴とする請求項11記載の窒化膜の形成方法。
12. The NH 3 / SiH 4 in step b) above.
Ratio is in the range of 2 / 1-12 / 1, and the air flow of the flow rate of N 2 in the above step b), is within 30% to 80% range of the total flow rate of the air flow to be introduced into the reaction chamber The method for forming a nitride film according to claim 11, wherein:
【請求項13】上記窒化膜を成膜する工程c)が、反応
室の内部圧力が67Pa〜400Paの範囲内となるよ
うに、反応室内に導入されるNH3 、N2 、SiH4
および少なくとも1種の希ガスの気流の流量を保つ工程
を含んでいることを特徴とする請求項12記載の窒化膜
の形成方法。
13. The step (c) of forming the nitride film is performed by introducing NH 3 , N 2 , SiH 4 , and the like into the reaction chamber such that the internal pressure of the reaction chamber falls within a range of 67 Pa to 400 Pa.
13. The method for forming a nitride film according to claim 12, further comprising a step of maintaining a flow rate of at least one kind of rare gas.
【請求項14】上記反応室に付与されるガスプラズマ発
生のためのエネルギーのレベルが、基板表面1正方形セ
ンチメートル当たり0.4W〜4.0Wの範囲内である
ことを特徴とする請求項13記載の窒化膜の形成方法。
14. The level of energy for generating gas plasma applied to said reaction chamber is in the range of 0.4 W to 4.0 W per square centimeter of substrate surface. The method for forming a nitride film according to the above.
【請求項15】上記工程b)におけるNH3 /N2 /S
iH4 比が、およそ5/13/1であることを特徴とす
る請求項11記載の窒化膜の形成方法。
15. The NH 3 / N 2 / S in step b) above.
iH 4 ratio, the method of forming the nitride film according to claim 11, wherein the approximately 5/13/1.
【請求項16】上記工程b)で反応室内に導入される少
なくとも1種の希ガスの気流の流量が、SiH4 の気流
の流量の5〜20倍の範囲内であることを特徴とする請
求項11記載の窒化膜の形成方法。
16. The flow rate of at least one rare gas introduced into the reaction chamber in the step b) is in the range of 5 to 20 times the flow rate of SiH 4 gas. Item 12. The method for forming a nitride film according to Item 11.
【請求項17】上記工程b)で反応室内に導入される少
なくとも1種の希ガスの気流が、アルゴン(Ar)を含
むことを特徴とする請求項16記載の窒化膜の形成方
法。
17. The method for forming a nitride film according to claim 16, wherein the gas flow of at least one rare gas introduced into the reaction chamber in the step b) contains argon (Ar).
【請求項18】上記反応室に付与されるガスプラズマ発
生のためのエネルギーのレベルが、基板表面1正方形セ
ンチメートル当たり0.4W〜4.0Wの範囲内である
ことを特徴とする請求項11記載の窒化膜の形成方法。
18. The method according to claim 11, wherein the level of energy for generating gas plasma applied to the reaction chamber is in the range of 0.4 W to 4.0 W per square centimeter of the substrate surface. The method for forming a nitride film according to the above.
【請求項19】上記窒化膜を成膜する工程c)が、反応
室の内部圧力が67Pa〜400Paの範囲内となるよ
うに、反応室内に導入されるNH3 、N2 、SiH4
および少なくとも1種の希ガスの気流の流量を保つ工程
を含んでいることを特徴とする請求項11記載の窒化膜
の形成方法。
19. The method according to claim 19, wherein the step (c) of forming the nitride film comprises introducing NH 3 , N 2 , SiH 4 into the reaction chamber such that the internal pressure of the reaction chamber falls within a range of 67 Pa to 400 Pa.
12. The method for forming a nitride film according to claim 11, further comprising a step of maintaining a flow rate of at least one kind of rare gas.
【請求項20】上記工程a)が、200℃以下の温度で
基板を加熱する工程を含むことを特徴とする請求項11
記載の窒化膜の形成方法。
20. The method according to claim 11, wherein said step a) includes heating the substrate at a temperature of 200 ° C. or less.
The method for forming a nitride film according to the above.
【請求項21】プラズマ化学気相成長法を用いた、液晶
ディスプレイの能動素子に使用する窒化膜の形成方法で
あって、 a)窒化膜を成膜しようとする表面である成膜面を持つ
液晶ディスプレイ基板を反応室内に置き、225℃以下
の温度で液晶ディスプレイ基板を加熱する工程と、 b)基板を置いた同じ反応室に、ガスプラズマを発生さ
せるのに十分なエネルギーを与えた状態で、NH3 の気
流、N2 の気流、およびSiH4 の気流を含む窒化膜成
膜ガスの気流を、Ne、Ar、Kr、およびXeからな
る群より選ばれる少なくとも1種の希ガスの気流と共に
上記反応室内に導入することで、上記反応室内にガスプ
ラズマを発生させる工程と、 c) 上記工程b)で発生したガスプラズマを用いたプラ
ズマ化学気相成長法によって上記成膜面上に窒化膜を成
膜し、それにより上記成膜面上に安定な窒化膜を成膜す
る工程とを含むことを特徴とする窒化膜の形成方法。
21. A method for forming a nitride film used for an active element of a liquid crystal display using a plasma enhanced chemical vapor deposition method, comprising the steps of: a) having a film formation surface on which a nitride film is to be formed; Placing the liquid crystal display substrate in a reaction chamber and heating the liquid crystal display substrate at a temperature of 225 ° C. or lower; b) in the same reaction chamber where the substrate is placed, while applying sufficient energy to generate gas plasma. , NH 3 gas flow, N 2 gas flow, and SiH 4 gas flow, together with a gas flow of at least one rare gas selected from the group consisting of Ne, Ar, Kr, and Xe. Generating a gas plasma in the reaction chamber by introducing the gas into the reaction chamber; and c) forming a gas plasma on the film formation surface by a plasma enhanced chemical vapor deposition method using the gas plasma generated in the step b). The nitride film is deposited, thereby forming method of the nitride film which comprises a step of forming a stable nitride film on the deposition surface.
【請求項22】上記工程b)におけるNH3 /SiH4
比が2/1〜12/1の範囲内であり、かつ、上記工程
b)におけるN2 の気流の流量が、反応室内に導入され
る気流の総流量の30〜80%の範囲内であることを特
徴とする請求項21記載の窒化膜の形成方法。
22. The NH 3 / SiH 4 in the step b).
Ratio is in the range of 2 / 1-12 / 1, and the air flow of the flow rate of N 2 in the above step b), is within 30% to 80% range of the total flow rate of the air flow to be introduced into the reaction chamber The method for forming a nitride film according to claim 21, wherein:
【請求項23】上記窒化膜を成膜する工程c)が、反応
室の内部圧力が67Pa〜400Paの範囲内となるよ
うに、反応室内に導入されるNH3 、N2 、SiH4
および少なくとも1種の希ガスの気流の流量を保つ工程
を含んでいることを特徴とする請求項22記載の窒化膜
の形成方法。
23. The step c) of forming a nitride film is performed by introducing NH 3 , N 2 , SiH 4 into the reaction chamber such that the internal pressure of the reaction chamber falls within a range of 67 Pa to 400 Pa.
23. The method for forming a nitride film according to claim 22, further comprising a step of maintaining a flow rate of at least one kind of rare gas.
【請求項24】上記反応室に付与されるガスプラズマ発
生のためのエネルギーのレベルが、基板表面1正方形セ
ンチメートル当たり0.4W〜4.0Wの範囲内である
ことを特徴とする請求項23記載の窒化膜の形成方法。
24. The method according to claim 23, wherein an energy level for generating gas plasma applied to the reaction chamber is in a range of 0.4 W to 4.0 W per square centimeter of the substrate surface. The method for forming a nitride film according to the above.
【請求項25】上記工程b)におけるNH3 /N2 /S
iH4 比が、およそ5/13/1であることを特徴とす
る請求項21記載の窒化膜の形成方法。
25. The NH 3 / N 2 / S in step b) above.
iH 4 ratio, the method of forming the nitride film according to claim 21, wherein the approximately 5/13/1.
【請求項26】上記工程b)で反応室内に導入される少
なくとも1種の希ガスの気流の流量が、SiH4 の気流
の流量の5〜20倍の範囲内であることを特徴とする請
求項21記載の窒化膜の形成方法。
26. The flow rate of at least one rare gas introduced into the reaction chamber in step b) is in the range of 5 to 20 times the flow rate of SiH 4 gas. Item 22. The method for forming a nitride film according to Item 21.
【請求項27】上記工程b)で反応室内に導入される少
なくとも1種の希ガスの気流が、アルゴン(Ar)を含
むことを特徴とする請求項26記載の窒化膜の形成方
法。
27. The method according to claim 26, wherein the gas flow of at least one rare gas introduced into the reaction chamber in the step b) contains argon (Ar).
【請求項28】上記工程a)が、200℃以下の温度で
基板を加熱する工程を含むことを特徴とする請求項21
記載の窒化膜の形成方法。
28. The method of claim 21, wherein said step a) includes heating the substrate at a temperature of 200 ° C. or less.
The method for forming a nitride film according to the above.
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