JP2001244259A - 絶縁体薄膜を製造する方法 - Google Patents

絶縁体薄膜を製造する方法

Info

Publication number
JP2001244259A
JP2001244259A JP2000053886A JP2000053886A JP2001244259A JP 2001244259 A JP2001244259 A JP 2001244259A JP 2000053886 A JP2000053886 A JP 2000053886A JP 2000053886 A JP2000053886 A JP 2000053886A JP 2001244259 A JP2001244259 A JP 2001244259A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon
gas mixture
mixture
gas
oxidizing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2000053886A
Other languages
English (en)
Inventor
Kakaado Rameshu
カカード ラメシュ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2000053886A priority Critical patent/JP2001244259A/ja
Priority to US09/794,132 priority patent/US6610613B2/en
Publication of JP2001244259A publication Critical patent/JP2001244259A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/0217—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon nitride not containing oxygen, e.g. SixNy or SixByNz
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/10—Oxidising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/24—Nitriding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/36—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases using ionised gases, e.g. ionitriding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/02227—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process
    • H01L21/0223—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate
    • H01L21/02233—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor substrate or a semiconductor layer
    • H01L21/02236—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor substrate or a semiconductor layer group IV semiconductor
    • H01L21/02238—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor substrate or a semiconductor layer group IV semiconductor silicon in uncombined form, i.e. pure silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/02227—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process
    • H01L21/02247—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by nitridation, e.g. nitridation of the substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/314—Inorganic layers
    • H01L21/316—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass
    • H01L21/3165—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass formed by oxidation
    • H01L21/31654—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass formed by oxidation of semiconductor materials, e.g. the body itself
    • H01L21/31658—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass formed by oxidation of semiconductor materials, e.g. the body itself by thermal oxidation, e.g. of SiGe
    • H01L21/31662—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass formed by oxidation of semiconductor materials, e.g. the body itself by thermal oxidation, e.g. of SiGe of silicon in uncombined form
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02126—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing Si, O, and at least one of H, N, C, F, or other non-metal elements, e.g. SiOC, SiOC:H or SiONC
    • H01L21/0214—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing Si, O, and at least one of H, N, C, F, or other non-metal elements, e.g. SiOC, SiOC:H or SiONC the material being a silicon oxynitride, e.g. SiON or SiON:H
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02164—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon oxide, e.g. SiO2
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/02227—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process
    • H01L21/02252—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by plasma treatment, e.g. plasma oxidation of the substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/02227—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process
    • H01L21/02255—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by thermal treatment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 この文書では、ＳｉＯ2および窒化シリ
コン膜をシリコン上に室温から摂氏６０度までの温度で
成長させる方法を示す。より低温での酸化は、フォトン
エネルギーまたはイオンエネルギーまたは電子エネルギ
ーを１または複数の希ガスおよび１または複数の酸化ガ
スを含有するガス混合物に供給することによって、反応
酸素種およびラジカルを形成させることにより可能であ
る。同様にフォトンまたはイオンまたは電子を通じての
エネルギーを１または複数の希ガスおよび１または複数
の窒化ガスを含有するガス混合物に供給することによっ
て窒化シリコン膜を製造することも可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半
導体電界効果トランジスタ）は今日、大部分の集積回路
の基本要素である。
【０００２】
【従来の技術】いろいろな半導体ＭＯＳＦＥＴ（例え
ば、Ｓｉ−ＭＯＳＦＥＴ、ＧａＡｓ−ＭＯＳＦＥＴ）が
最終用途に応じて素子に使用されるが、シリコンＭＯＳ
ＦＥＴはとりわけもっとも幅広く使用されるＭＯＳＦＥ
Ｔである。シリコンＭＯＳＦＥＴの幅広く利用される主
な理由は、シリコン半導体上によい品質の境界面を有す
るＳｉＯ2絶縁体層を成長させることが比較的簡単であ
ることである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような酸化物は酸
化環境中で摂氏１０００度程度の温度でシリコン半導体
を加熱することによってルーチン的に成長させる。酸化
処理の望ましくない効果の側面は半導体中のドーパント
性質の再分布であり、これはドーパントの十分な拡散が
約摂氏１０００度の温度で起こるためである。従って、
できるだけ低い処理温度が望ましい。更に、液晶ディス
プレイ（ＬＣＤｓ）に使用される薄膜トランジスタ（Ｔ
ＦＴｓ）も、ＬＣＤｓ用のガラス基材が摂氏４３０度の
温度を越えると変形しうるので、ＳｉＯ2層を摂氏４３
０度以下の温度で形成することを要する金属酸化物半導
体（ＭＯＳ）構造を有している。このように低い温度で
のシリコン酸化速度は非常に低いので実際的に重要なも
のにはなっていないので、ＬＣＤ用には、現在積層され
たＳｉＯ2膜が使用されている。しかし、これらの積層
された酸化物は通常、熱的に成長させたものより特性が
劣り（例えば、より低い絶縁耐力、より高い電流リーク
度およびより高い値の境界面状態密度）、このことはこ
れを用いて製造されたＴＦＴの機能を落とすこととな
る。
【０００４】従って、より低い温度で熱酸化を用いて得
られるものに近い特性を有する酸化物膜を成長させるこ
とができるのが望ましい。
【０００５】
【発明の実施の形態】
【実施例】この文書では、摂氏１００度程度の低い温度
で１大気圧程度の高い圧力で、摂氏１０００度に近い温
度での熱酸化で得られたものと匹敵する特性を有する膜
を成長させる方法を示す。
【０００６】酸化物膜をシリコン基材上に成長させるた
めには、シリコンは酸素または処理で使用される酸化剤
と反応することが必要である。通常熱酸化処理に使用さ
れる分子の酸素またはＨ2Ｏは実際的な速度で酸化物を
成長させるために摂氏１０００度程度の温度を必要とす
る。一方、原子の酸素または酸素ラジカルは容易にシリ
コンと反応してＳｉＯ2層を形成する。従って、低温で
ＳｉＯ2膜を成長させる際の重要な工程はこのような温
度で原子の酸素または酸素ラジカルを形成することであ
る。
【０００７】原子の酸素または酸素ラジカルを形成する
ために、酸素と希ガス（例えば、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋ
ｒ、Ｘｅ）のガス混合物を使用した。希ガスはフォトン
または他のエネルギー源からエネルギーを受け取ること
によってより高いエネルギー状態に簡単に励起すること
ができる。これらの希ガスの励起状態と基底状態間のエ
ネルギーレベルの違いは原子の酸素と分子の酸素間のエ
ネルギーレベルの違いよりも高い。例えば、ヘリウムに
ついて、励起状態レベルは基底状態より１９．８ｅＶ高
い。アルゴンについてはこの値は１１．６ｅＶである。
酸素分子をその原子状態に変えるのに必要なエネルギー
は、軌道レベルの配置に依存して７ｅＶ〜１１．６ｅＶ
まで変化する。従って、励起した希ガス分子がそのエネ
ルギーを酸素分子に与えれば、酸素原子、イオン、およ
びラジカルを形成することが可能である。
【０００８】従って、処理は以下のように行われる（図
１ａおよびｂ）。１または複数の酸化ガスおよび１また
は複数の希ガスの混合物を反応チャンバーに注入する。
１または複数の希ガスをフォトンまたは電子またはイオ
ンと相互作用させることによってより高いエネルギーレ
ベルに励起する。励起した希ガスは１または複数の酸化
ガスと衝突し原子、イオンおよびラジカルを形成し、こ
れが次にシリコンと反応してＳｉＯ2を形成する。
【０００９】先の処理は低圧だけでなく高圧でも行うこ
とができる。実際、希ガスを用いて、先の処理を大気圧
と同程度の高い圧力で行うことが可能である。
【００１０】先の２つの例で、酸素を酸化剤として使用
したが、他の酸化剤、例えば、Ｎ2ＯまたはＨ2Ｏまたは
いろいろな酸化剤の混合を使用することができる。
【００１１】開示した処理は更に、１または複数の酸化
剤および１または複数の希ガスとともに窒素（または窒
素含有化合物）を添加して浄化し、成長した二酸化シリ
コンの信頼性を改良することができる。窒素のガス混合
物への添加はＳｉＯ2膜にオキシニトリド相を追加する
ようである。
【００１２】処理はまた、少量のフッ素含有化合物（例
えば、ＨＦ、ＮＦ3、等）または塩素または塩素含有化
合物をガス混合物に添加することによって浄化し、更に
酸化物の品質を改良することができる。
【００１３】更に、ＳｉＯ2膜成長後、アニール、例え
ば、形成ガスアニールの影響を受けて更に膜の品質を改
良することができる。
【００１４】先の処理はシリコンの酸化を記載した。こ
の処理はシリコンの窒化を行うこともできる。窒化は窒
素含有化合物（例えば、Ｎ2、ＮＨ3等、酸素含有化合物
の代わりである）を１または複数の希ガスとともに注入
し、エネルギーを供給してイオン、原子およびラジカル
を形成し、これを次にシリコンと反応させて窒化シリコ
ンを形成することによって行うことができる。
【００１５】これらの窒化物膜は更に処理、例えば、ア
ニール（熱アニール、急速熱アニール、レーザーアニー
ル）の影響を受けて膜の品質を更に改良することができ
る。
【００１６】酸化と窒化の処理を組み合わせて酸化物と
窒化物（例えば、酸化物−窒化物−酸化物、ＯＮＯ構造
としても公知）の堆積層を形成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ブロードなビームのＵＶランプを用いた開示し
た発明についての酸化と窒化処理の簡単な図解（ａ）；
集中したエネルギー源、例えば、電子ビームまたはイオ
ンビームまたはレーザービームを用いた開示した発明に
ついての酸化と窒化処理の簡単な図解（ｂ）。
【符号の説明】
１．ＵＶランプ ２．ガス入り口 ３．希ガス ４．酸素または窒素含有ガス ５．他のガス ６．透明な窓 ７．加熱されたサンプルホルダー ８．集中した電子ビームまたはイオンビームまたはレー
ザービーム ９．ウェハー
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｆターム(参考） 5F040 DC01 EB12 ED01 ED04 ED07 FC00 5F045 AA20 AB32 AB33 AC11 AC12 AF03 BB07 CA15 EE14 HA16 5F058 BA20 BB04 BC02 BC08 BF05 BF17 BF19 BF29 BF30 BF31 BH05 5F110 FF02 FF03 FF07 FF10 FF36

Claims (44)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（ａ）１または複数の希ガスと１または複
    数の酸化ガスの混合物をチャンバー中に注入し、（ｂ）
    ガス混合物にエネルギーを印加して反応種を生成し、
    （ｃ）反応酸化種を次いでシリコンと反応させてＳｉＯ
    2を形成する工程からなるシリコン基材または他の基材
    上に積層されたシリコン膜を酸化することによってＳｉ
    Ｏ2の絶縁体薄膜を製造する方法。
  2. 【請求項２】（ａ）１または複数の希ガスと１または複
    数の酸化ガスの混合物をチャンバー中に注入し、（ｂ）
    ガス混合物にエネルギーを印加して反応種を生成し、
    （ｃ）反応酸化種を次いでシリコンと反応させてＳｉＯ
    2を形成し、（ｄ）ＳｉＯ2膜を次に摂氏２００〜６００
    度で暖房炉中でアニールする、または急速熱アニールす
    る、またはレーザーアニールして更にその特性を改良す
    る工程からなるシリコン基材または他の基材上に積層さ
    れたシリコン膜を酸化することによってＳｉＯ2の絶縁
    体薄膜を製造する方法。
  3. 【請求項３】前記アニールする環境が水素を含有する請
    求項２の方法。
  4. 【請求項４】前記エネルギーがガス混合物にフォトンに
    よって供給される請求項１〜３の方法。
  5. 【請求項５】前記エネルギーがガス混合物にイオンビー
    ムによって供給される請求項１〜３の方法。
  6. 【請求項６】前記エネルギーがガス混合物に電子ビーム
    によって供給される請求項１〜３の方法。
  7. 【請求項７】前記酸化されるシリコンが、前記ガス混合
    物が光または電子ビームまたはイオンビームに曝される
    チャンバーと同じチャンバー中にある請求項１〜６の方
    法。
  8. 【請求項８】前記反応種が１のチャンバー中で、前記ガ
    ス混合物を光または電子ビームまたはイオンビームに曝
    すことによって製造され；次いで反応種を酸化される前
    記シリコンを含有する他のチャンバーに移す請求項１〜
    ６の方法。
  9. 【請求項９】酸化中の圧力が０．００１ｔｏｒｒ〜１大
    気圧である請求項１〜８の方法。
  10. 【請求項１０】酸化中のより好ましい圧力が１ｔｏｒｒ
    〜１大気圧である請求項１〜８の方法。
  11. 【請求項１１】酸化中のさらにより好ましい圧力が５０
    ｔｏｒｒ〜１大気圧である請求項１〜８の方法。
  12. 【請求項１２】前記希ガスがヘリウム、アルゴン、ネオ
    ン、クリプトン、またはキセノンまたは複数の希ガスの
    組み合わせの何れかである請求項１〜１１の方法。
  13. 【請求項１３】前記酸化ガスが酸素である請求項１〜１
    ２の方法。
  14. 【請求項１４】前記酸化ガスがＨ2Ｏである請求項１〜
    １２の方法。
  15. 【請求項１５】前記酸化ガスがＮ2Ｏである請求項１〜
    １２の方法。
  16. 【請求項１６】前記酸化ガスがＮ2ＯおよびＯ2の混合、
    またはＮ2ＯおよびＨ2Ｏの混合、またはＨ2ＯおよびＯ2
    の混合、またはＯ2、Ｈ2ＯおよびＮ2Ｏの混合である請
    求項１〜１２の方法。
  17. 【請求項１７】酸化処理中の温度が室温〜摂氏７００度
    である請求項１〜１６の方法。
  18. 【請求項１８】酸化中の好ましい温度範囲が摂氏１００
    〜４３０度である請求項１〜１６の方法。
  19. 【請求項１９】１０パーセント以下の窒素または窒素含
    有化合物をガス混合物に添加する請求項１〜１８の方
    法。
  20. 【請求項２０】１パーセント以下のフッ素またはフッ素
    含有化合物をガス混合物に添加する請求項１〜１８の方
    法。
  21. 【請求項２１】１０パーセント以下の窒素（または窒素
    含有化合物）および１パーセント以下のフッ素（または
    フッ素含有化合物）をガス混合物に添加する請求項１〜
    １８の方法。
  22. 【請求項２２】酸化される材料が単結晶シリコン、また
    は多結晶シリコン、または微結晶シリコン、またはアモ
    ルファスシリコンまたは水素化アモルファスシリコンで
    ある請求項１〜２１の方法。
  23. 【請求項２３】請求項１〜２２の方法を導入した金属酸
    化物半導体電界効果トランジスタ素子または薄膜トラン
    ジスタ素子。
  24. 【請求項２４】製造された前記ＳｉＯ2膜を金属酸化物
    半導体電界効果トランジスタ素子または薄膜トランジス
    タ素子のゲート誘電材料またはゲート誘電材料の一部と
    して使用する請求項２３の方法。
  25. 【請求項２５】請求項２３および２４により製造された
    ＴＦＴｓを導入した液晶ディスプレイ。
  26. 【請求項２６】請求項２３および２４により製造された
    ＴＦＴｓを導入した有機ＥＬディスプレイ。
  27. 【請求項２７】請求項２３および２４により製造された
    ＴＦＴｓを導入した半導体素子。
  28. 【請求項２８】（ａ）１または複数の希ガスと１または
    複数の窒化ガスの混合物をチャンバー中に注入し、
    （ｂ）ガス混合物にエネルギーを印加して反応種を生成
    し、（ｃ）反応窒化種を次いでシリコンと反応させて窒
    化シリコンを形成する工程からなるシリコン基材または
    他の基材上に積層されたシリコン膜を窒化することによ
    って窒化シリコンの絶縁体薄膜を製造する方法。
  29. 【請求項２９】（ａ）１または複数の希ガスと１または
    複数の窒化ガスの混合物をチャンバー中に注入し、
    （ｂ）ガス混合物にエネルギーを印加して反応種を生成
    し、（ｃ）反応窒化種を次いでシリコンと反応させて窒
    化シリコンを形成し、（ｄ）窒化シリコン膜を次に摂氏
    ２００〜６００度で暖房炉中でアニールする、または急
    速熱アニールする、またはレーザーアニールして更にそ
    の特性を改良する工程からなるシリコン基材または他の
    基材上に積層されたシリコン膜を窒化することによって
    窒化シリコンの絶縁体薄膜を製造する方法。
  30. 【請求項３０】前記アニールする環境が水素を含有する
    請求項２９の方法。
  31. 【請求項３１】前記窒化されるシリコンが、前記ガス混
    合物が光または電子ビームまたはイオンビームに曝され
    るチャンバーと同じチャンバー中にある請求項２８〜３
    ０の方法。
  32. 【請求項３２】前記反応種が１のチャンバー中で、前記
    ガス混合物を光または電子ビームまたはイオンビームに
    曝すことによって製造され；次いで反応種を酸化される
    前記シリコンを含有する他のチャンバーに移す請求項２
    ８〜３０の方法。
  33. 【請求項３３】窒化中の圧力が０．００１ｔｏｒｒ〜１
    大気圧である請求項２８〜３２の方法。
  34. 【請求項３４】酸化中のより好ましい圧力が１ｔｏｒｒ
    〜大気圧である請求項２８〜３２の方法。
  35. 【請求項３５】前記希ガスがヘリウム、アルゴン、ネオ
    ン、クリプトン、またはキセノンまたは複数の希ガスの
    組み合わせの何れかである請求項２８〜３４の方法。
  36. 【請求項３６】前記窒化ガスが窒素、ＮＨ3または他の
    窒素化合物またはこれらのガスの複数の組み合わせであ
    る請求項２８〜３５の方法。
  37. 【請求項３７】前記窒化される材料が単結晶シリコン、
    または多結晶シリコン、または微結晶シリコン、または
    アモルファスシリコンまたは水素化アモルファスシリコ
    ンである請求項２８〜３６の方法。
  38. 【請求項３８】請求項２８〜３７の方法を導入した金属
    絶縁体半導体電界効果トランジスタ素子または薄膜トラ
    ンジスタ素子。
  39. 【請求項３９】製造された前記窒化シリコン膜を金属絶
    縁体半導体電界効果トランジスタ素子または薄膜トラン
    ジスタ素子のゲート誘電材料またはゲート誘電材料の一
    部として使用する請求項２８〜３８の方法。
  40. 【請求項４０】請求項３８および３９により製造された
    ＴＦＴｓを導入した液晶ディスプレイまたは半導体素
    子。
  41. 【請求項４１】請求項３８および３９により製造された
    ＴＦＴｓを導入した有機ＥＬディスプレイ。
  42. 【請求項４２】１または複数の二酸化シリコン層が請求
    項１〜２２により製造され、１または複数の窒化シリコ
    ン層が請求項２８〜３７により製造されるシリコン上に
    窒化シリコンおよび二酸化シリコンの堆積層を形成する
    方法。
  43. 【請求項４３】請求項４２の前記堆積層を導入した金属
    絶縁体半導体電界効果トランジスタ素子または薄膜トラ
    ンジスタ素子または半導体素子。
  44. 【請求項４４】請求項４３の前記素子を導入したＬＣＤ
    または有機ＥＬディスプレイ。
JP2000053886A 2000-02-29 2000-02-29 絶縁体薄膜を製造する方法 Withdrawn JP2001244259A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000053886A JP2001244259A (ja) 2000-02-29 2000-02-29 絶縁体薄膜を製造する方法
US09/794,132 US6610613B2 (en) 2000-02-29 2001-02-28 Method for fabricating thin insulating films, a semiconductor device and a method for fabricating a semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000053886A JP2001244259A (ja) 2000-02-29 2000-02-29 絶縁体薄膜を製造する方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001244259A true JP2001244259A (ja) 2001-09-07

Family

ID=18575215

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000053886A Withdrawn JP2001244259A (ja) 2000-02-29 2000-02-29 絶縁体薄膜を製造する方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US6610613B2 (ja)
JP (1) JP2001244259A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9099374B2 (en) 2005-09-30 2015-08-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and electronic device
JP2017005251A (ja) * 2015-06-08 2017-01-05 ウルトラテック インク 局在化処理ガス雰囲気を用いるマイクロチャンバレーザ処理システムおよび方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040259379A1 (en) * 2003-06-23 2004-12-23 Yoshi Ono Low temperature nitridation of silicon
RU2477204C1 (ru) * 2011-07-29 2013-03-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет) (СГКМИ (ГТУ) Способ сглаживания поверхности пленки алюминия на кремниевой подложке

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4728528A (en) * 1985-02-18 1988-03-01 Canon Kabushiki Kaisha Process for forming deposited film
JP3190745B2 (ja) * 1992-10-27 2001-07-23 株式会社東芝 気相成長方法
US6287988B1 (en) * 1997-03-18 2001-09-11 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device manufacturing method, semiconductor device manufacturing apparatus and semiconductor device

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9099374B2 (en) 2005-09-30 2015-08-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and electronic device
KR101547166B1 (ko) * 2005-09-30 2015-08-25 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 표시장치 및 전자기기
US9887236B2 (en) 2005-09-30 2018-02-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and electronic device
US10043849B2 (en) 2005-09-30 2018-08-07 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and electronic device that expands color reproduction area by satisfying the surplus in the color gamut
US10790329B2 (en) 2005-09-30 2020-09-29 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device with a plurality of pixels and electronic device with display device
US11211424B2 (en) 2005-09-30 2021-12-28 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and electronic device
US11676990B2 (en) 2005-09-30 2023-06-13 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and electronic device
US11996436B2 (en) 2005-09-30 2024-05-28 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and electronic device
JP2017005251A (ja) * 2015-06-08 2017-01-05 ウルトラテック インク 局在化処理ガス雰囲気を用いるマイクロチャンバレーザ処理システムおよび方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20010046788A1 (en) 2001-11-29
US6610613B2 (en) 2003-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100421767B1 (ko) 박형 절연막 제조 방법
US7429540B2 (en) Silicon oxynitride gate dielectric formation using multiple annealing steps
CN100477113C (zh) 电子器件材料的制造方法
JP3963961B2 (ja) 半導体装置の作製方法
US20010006843A1 (en) Method for forming a gate insulating film for semiconductor devices
JPH1187341A (ja) 成膜方法及び成膜装置
KR20030084125A (ko) 절연막의 저온 증착법
JPH11279773A (ja) 成膜方法
JPH04218928A (ja) 薄膜半導体装置とその製造方法及びシリコン薄膜堆積法
JP2004153256A (ja) シリコン基板の複合面に酸化膜を形成する方法
JP2001244259A (ja) 絶縁体薄膜を製造する方法
JP3565910B2 (ja) 半導体装置の作製方法
JP3736189B2 (ja) ＳｉＯ２膜の形成方法、薄膜トランジスタデバイスの製造方法、及び液晶表示装置
JP3443909B2 (ja) 半導体膜形成方法、半導体装置の製造方法及び半導体装置
JP3565911B2 (ja) 半導体装置の作製方法
JP2003078132A (ja) 半導体装置の製造方法
JP3173757B2 (ja) 半導体装置の作製方法
JP2000286259A (ja) 絶縁膜の形成方法とそれを用いた半導体装置
JPH0878695A (ja) ゲイト絶縁膜の処理方法およびゲイト絶縁膜の処理装 置
JP2003178990A (ja) 基板熱処理方法、半導体装置の製造方法、化学気相堆積方法及ディスプレイ
JPH10321620A (ja) 窒化酸化膜およびその形成方法
JP3445573B2 (ja) 半導体装置
JPH1197439A (ja) 半導体装置及びその製造方法
KR100451507B1 (ko) 반도체 소자의 제조방법
JPH06342786A (ja) 絶縁膜の形成方法および減圧ｃｖｄ装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040202

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040625

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060725

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20060922