JP2648746B2 - Insulating film formation method - Google Patents

Insulating film formation method

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JP2648746B2
JP2648746B2 JP27481991A JP27481991A JP2648746B2 JP 2648746 B2 JP2648746 B2 JP 2648746B2 JP 27481991 A JP27481991 A JP 27481991A JP 27481991 A JP27481991 A JP 27481991A JP 2648746 B2 JP2648746 B2 JP 2648746B2
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、絶縁膜を形成する方
法および装置に関するものであり、特に、TFT(薄膜
トランジスタ)のゲート絶縁膜に用いられるSiO2
などの酸化物薄膜の形成にきわめて有用な方法および装
置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION This invention relates to a method and apparatus for forming an insulating film, in particular, very useful for the formation of an oxide thin film such as SiO 2 film used for the gate insulating film of a TFT (thin film transistor) Method and apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、高画質の液晶ディスプレィを得る
ために、a−SiTFT(アモルファスシリコン薄膜ト
ランジスタ)などの3端子素子からなる電極構造が多く
用いられるようになってきており、小型の液晶テレビな
どに実用化されている。しかしながら、a−SiTFT
における電子の電界効果移動度は小さいため、a−Si
TFTを、高品位テレビに要求されるような大画面、高
精細な表示を行なうために用いることには限界がある。
これは、走査線が増えると走査線1本当りの書き込み時
間が短くなるためTFTの応答速度を上げる必要がある
とともに、高精細化により画素面積が小さくなると所定
の開口率を得るためにTFT部の面積を小さくしなけれ
ばならず、その結果、TFTの高性能化が必要となるか
らである。
2. Description of the Related Art In recent years, in order to obtain a high-quality liquid crystal display, an electrode structure including three-terminal elements such as an a-SiTFT (amorphous silicon thin film transistor) has been widely used. Has been put to practical use. However, a-Si TFT
The field effect mobility of the electrons at
There is a limit in using a TFT for displaying a large screen and high definition required for a high-definition television.
This is because when the number of scanning lines increases, the writing time per scanning line becomes shorter, so that it is necessary to increase the response speed of the TFT. Must be reduced, and as a result, it is necessary to improve the performance of the TFT.

【0003】この限界を打ち破るため、電子移動度の大
きなpoly−Si(ポリシリコン)を用いたpoly
−SiTFTを液晶ディスプレィ電極として使用するこ
とが提案されており、すでにビューファインダ,CCD
を用いたディスプレイ,液晶プロジェクタ等に使用され
ている。このpoly−SiTFTはLSIプロセスを
用いて製造され、基板にゲート絶縁膜を熱酸化法で形成
する際1000℃以上のプロセス温度が加わるため、こ
の基板には耐熱性の高い高価な石英ガラスを使わざるを
得ないというのが現状である。poly−SiTFTが
大画面のOA機器、民生機器などに用いられるには安価
であることが不可欠であり、このためには安価なガラス
基板にゲート絶縁膜を形成できるよう低温プロセスによ
ってpoly−SiTFTが製造できることが望まれ
る。
In order to overcome this limitation, poly-Si (polysilicon) having high electron mobility is used.
-SiTFT has been proposed to be used as a liquid crystal display electrode.
It is used for displays, liquid crystal projectors, etc. This poly-Si TFT is manufactured by using an LSI process, and when a gate insulating film is formed on a substrate by a thermal oxidation method, a process temperature of 1000 ° C. or more is applied. Therefore, expensive quartz glass having high heat resistance is used for this substrate. At present it is inevitable. It is indispensable that the poly-Si TFT is inexpensive in order to be used for large-screen OA equipment, consumer equipment, and the like. It is hoped that it can be manufactured.

【0004】低温プロセスでSiO2膜を形成する方法
としては、P(プラズマ)−CVD法、スパッタ法、E
CR(Electron Cyclotron Resonance)−CVD法が知
られている。特に、ECR−CVD法は成膜時の動作圧
力が10-3Torr以下と低く、またプラズマ密度が高
いため、成膜時に大量のイオンが基板に対して、P−C
VDと比べて高いエネルギで入射する。このようにP−
CVD法は成膜時にイオンの運動エネルギを用いるもの
であるため、室温あるいは200℃程度の低い基板温度
でもSiO2 膜を得ることができるという長所がある。
しかしながら、同時に、高エネルギイオンによるダメー
ジがSiO2膜に発生し、低電界領域におけるリーク電
流が大きくなってしまうという問題もあった。
As a method of forming a SiO 2 film by a low-temperature process, there are a P (plasma) -CVD method, a sputtering method,
A CR (Electron Cyclotron Resonance) -CVD method is known. In particular, in the ECR-CVD method, since the operating pressure at the time of film formation is as low as 10 −3 Torr or less and the plasma density is high, a large amount of ions are deposited on the substrate at the time of film formation.
It is incident with higher energy than VD. Thus P-
Since the CVD method uses the kinetic energy of ions at the time of film formation, there is an advantage that a SiO 2 film can be obtained at room temperature or a substrate temperature as low as about 200 ° C.
However, at the same time, there is a problem that damage due to high energy ions occurs in the SiO2 film, and the leak current in a low electric field region increases.

【0005】一方、従来より行なわれている常圧CVD
法あるいは減圧CVD法によると、安価なガラス基板の
耐熱温度である600℃以下では成膜速度がきわめて遅
く、これらの方法を安価なガラス基板に適用することは
工業的に不可能と言えるものであった。また、ジシラ
ン、トリシランなどの高次シランと亜酸化窒素または反
応性の高い酸素ガスを利用し、熱CVD法によって比較
的低い温度でSiO2 膜を得る方法もあるが、この方法
により600℃以下で良質の膜を得ることは困難であっ
た。また、この方法によると、大きな面積の基板にSi
2 膜を均一に形成するために、酸素ガスでなく反応性
の低い亜酸化窒素を使用しなければならない問題もあ
る。
On the other hand, conventional atmospheric pressure CVD
According to the method or the low-pressure CVD method, the film formation rate is extremely slow below 600 ° C., which is the heat-resistant temperature of an inexpensive glass substrate, and it is industrially impossible to apply these methods to an inexpensive glass substrate. there were. There is also a method of using a higher order silane such as disilane or trisilane and nitrous oxide or a highly reactive oxygen gas to obtain a SiO 2 film at a relatively low temperature by a thermal CVD method. It was difficult to obtain a good quality film. Also, according to this method, a large area substrate
There is also a problem that in order to form the O 2 film uniformly, nitrous oxide having low reactivity must be used instead of oxygen gas.

【0006】一般的に、絶縁膜としてはリーク電流が小
さく絶縁耐圧が大きいことが、ゲート絶縁膜としては、
これに加えて固定電高密度、界面準位密度が小さいこと
が要求される。しかしながら、上述のように、従来の方
法によってこのような特性を満足する良質のSiO2
を得るためには900℃以上の熱プロセスを利用しなけ
ればならなかった。これは、成膜時に必要とするエネル
ギを、熱、イオンによる運動エネルギあるいは光など、
単一の手段に頼っていたためである。このように単一の
手段に頼らざるを得なかったのは、基板温度を400℃
以上に維持しながら、プラズマ、光など、他のエネルギ
源を均一に大面積に導入し成膜を行なうことができる装
置を作ることが困難であることもその理由の一つであっ
た。
In general, a gate insulating film is required to have a small leakage current and a large withstand voltage as an insulating film.
In addition to this, it is required that the fixed electric density and the interface state density be small. However, as described above, in order to obtain a high-quality SiO 2 film satisfying such characteristics by a conventional method, a thermal process at 900 ° C. or higher had to be used. This means that the energy required at the time of film formation is converted into heat, kinetic energy by ions or light.
Because they relied on a single means. As a result, a single means had to be used.
One of the reasons is that it is difficult to manufacture an apparatus capable of uniformly introducing a large area with another energy source such as plasma or light while performing the above-described process to form a film.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】この発明が解決しよう
とする課題は、高エネルギイオンによる絶縁膜のダメー
ジを少なくすることができるとともに、650℃以下の
基板加熱によって良質の絶縁膜を得ることのできるEC
Rプラズマを利用した絶縁膜形成方法および装置を提供
することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to reduce damage to an insulating film due to high energy ions and to obtain a high quality insulating film by heating a substrate at 650 ° C. or lower. EC that can be done
An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for forming an insulating film using R plasma.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の絶縁膜を形成す
る方法は、前記課題を解決するためになされたものであ
り、被処理体を処理室内に配置する工程と、処理室内を
排気する工程と、処理室内にシランを導入するととも
に、この処理室に連通するECRプラズマ室内に 2
を所定圧力になるよう導入する工程と、所定周波数のマ
イクロ波を前記ECRプラズマ室に導入することにより
高密度プラズマを生じさせ、これを処理室内の被処理体
近傍に導くとともに、前記被処理体の温度を400℃〜
600℃に維持することによって、この被処理体上に
iO 2 を成膜する工程とからなるものである。
SUMMARY OF THE INVENTION A method of forming an insulating film according to the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and includes a step of arranging an object to be processed in a processing chamber, and exhausting the processing chamber. Process and introduction of silane into the processing chamber
In the ECR plasma chamber communicating with the processing chamber, N 2 O
And introducing a microwave having a predetermined frequency into the ECR plasma chamber to generate high-density plasma and guide the high-density plasma to the vicinity of the object in the processing chamber, and Temperature of 400 ° C ~
By maintaining the temperature at 600 ° C. , S
forming an iO 2 film .

【0009】また、前記反応ガスとしてはシランもしく
はジシランなどの高次シランガス、または、これに希釈
ガスとして窒素、酸素、アルゴン、ヘリウム、水素のう
ち少なくとも1種類を加えたガスを、励起ガスとしては
2 Oガス、または、これに希釈ガスとして窒素、アル
ゴン、ヘリウム、水素のうち少なくとも1種類を加えた
ガスを用いることが好ましい。
The reactive gas may be a higher silane gas such as silane or disilane, or a gas obtained by adding at least one of nitrogen, oxygen, argon, helium, and hydrogen as a diluent gas. It is preferable to use N 2 O gas or a gas to which at least one of nitrogen, argon, helium, and hydrogen is added as a diluent gas.

【0010】本発明の絶縁膜形成方法に用いる装置は、
内部に被処理体を配置し、かつ、真空に保持することが
できる真空容器と、マイクロ波を発生する手段と、前記
真空容器に連通し、マイクロ波の空洞共振器を構成する
とともに前記発生したマイクロ波を導入してプラズマを
発生するECRプラズマ室と、前記真空容器に反応ガス
をECRプラズマ室に励起用ガスを導入する手段と、前
記被処理体を400℃〜600℃に加熱することができ
る手段とを設けたものである。
An apparatus used in the method of forming an insulating film according to the present invention comprises:
An object to be processed is arranged inside, and a vacuum vessel capable of holding a vacuum, a means for generating microwaves, and communicating with the vacuum vessel to constitute a microwave cavity resonator and generate the microwave. An ECR plasma chamber for generating a plasma by introducing microwaves, a unit for introducing a reaction gas into the vacuum chamber and an excitation gas into the ECR plasma chamber, and heating the object to be processed to 400 ° C to 600 ° C. Means that can be provided.

【0011】この発明の絶縁膜形成方法は、poly−
SiTFT用ゲート絶縁膜だけでなく、MISトランジ
スタ一般のゲート絶縁膜、キャパシタ用絶縁膜、層間絶
縁膜など各種絶縁膜の形成に用いることができる。絶縁
膜としては、SiO2 だけでなく、Si34、Ta2
5、 Al23など各種絶縁材料を用いることができ
る。また、処理室およびECRプラズマ室内に導入され
るガス圧力は1x10-3〜5x10-4Torrの適切な
値に維持される。ECRプラズマ室の形状、これに導入
されるマイクロ波の周波数、磁気コイルによる磁束密度
などは、ECRを生じさせるために一般に使用されてい
る条件を用いればよい。
The method for forming an insulating film according to the present invention is characterized in that
It can be used to form not only a gate insulating film for a SiTFT but also various insulating films such as a general gate insulating film of a MIS transistor, an insulating film for a capacitor, and an interlayer insulating film. As the insulating film, not only SiO 2 but also Si 3 N 4 , Ta 2
Various insulating materials such as O 5 and Al 2 O 3 can be used. Further, the gas pressure introduced into the processing chamber and the ECR plasma chamber is maintained at an appropriate value of 1 × 10 −3 to 5 × 10 −4 Torr. The shape of the ECR plasma chamber, the frequency of the microwave introduced into the ECR plasma chamber, the magnetic flux density by the magnetic coil, and the like may use conditions generally used for generating ECR.

【0012】[0012]

【作用】poly−SiTFT用基板などの被処理体が
処理室の所定位置にセットされ、処理室内が排気された
後、処理室内に反応ガスが、また、この処理室に連通す
るECRプラズマ室内に励起用ガスが所定圧力になるよ
う導入される。そして、外部から所定周波数のマイクロ
波が、石英などのマイクロ波を透過する材料からなる窓
を通してECRプラズマ室に導入される。このECRプ
ラズマ室はマイクロ波の空洞共振器を構成するため、E
CRプラズマ室内部には高密度ECRプラズマが生じ
る。このプラズマ中の電子は、その磁場による電子の回
転とマイクロ波とが共振することによりマイクロ波のエ
ネルギを効率よく吸収することになる。
After an object to be processed such as a poly-Si TFT substrate is set at a predetermined position in the processing chamber and the processing chamber is evacuated, a reaction gas is introduced into the processing chamber, and a reaction gas is introduced into the ECR plasma chamber communicating with the processing chamber. Excitation gas is introduced to a predetermined pressure. Then, a microwave having a predetermined frequency is externally introduced into the ECR plasma chamber through a window made of a material such as quartz that transmits the microwave. This ECR plasma chamber constitutes a microwave cavity resonator.
High-density ECR plasma is generated inside the CR plasma chamber. The electrons in the plasma efficiently absorb the microwave energy due to the resonance of the microwaves with the rotation of the electrons by the magnetic field.

【0013】また、前記被処理体は、加熱手段によって
400℃〜600℃に加熱、維持されており、このよう
な被処理体近傍に前記プラズマが達すると、前記加熱に
よる熱エネルギとプラズマ内のイオン、電子などが持つ
運動エネルギとにより、被処理体近傍の反応ガスが活性
化されて化学反応を起こし、被処理体上にSiO2
ど、所望の絶縁膜が生成されることになる。この生成反
応はECRプラズマによって反応ガスを活性化するもの
であるため、従来の熱酸化法による場合と比べ低い温度
での成膜が可能となる。また、400℃〜600℃の温
度で反応を行なうものであるため、プラズマ内のイオ
ン、電子などが持つ運動エネルギをさほど大きくしない
で必要な反応を起こさせることが可能となり、生成され
た絶縁膜のイオン、高エネルギ電子などの衝撃による損
傷を最小限に抑えることができる。
The object to be processed is heated by heating means.
The plasma is heated and maintained at 400 ° C. to 600 ° C. When the plasma reaches the vicinity of the workpiece, the thermal energy due to the heating and the kinetic energy of ions, electrons, and the like in the plasma cause the workpiece to be heated. The reaction gas in the vicinity is activated to cause a chemical reaction, and a desired insulating film such as SiO 2 is generated on the object to be processed. Since this generation reaction activates the reaction gas by ECR plasma, it is possible to form a film at a lower temperature than in the conventional thermal oxidation method. In addition, since the reaction is performed at a temperature of 400 ° C. to 600 ° C. , it is possible to cause a necessary reaction without significantly increasing the kinetic energy of ions, electrons, and the like in the plasma. Damage due to the impact of ions, high energy electrons, etc. can be minimized.

【0014】[0014]

【実施例】以下、実施例に基づいてこの発明を詳細に説
明する。図1は、この発明の絶縁膜を形成するECRプ
ラズマCVD装置の一実施例を示す断面図である。この
図において、1は、その一部にSiH4などの反応ガス
を導入するガス導入口6を有する真空容器であり、ま
た、この真空容器1はポンプバルブを介して排気口に接
続されている。これらの排気口、ガス導入口6を通るガ
スの流量は、マスフローコントローラ(図示せず)など
によってそれぞれ独立に制御されるように構成されてい
る。この真空容器1は、その内部で高温処理が可能とな
るように、外壁2とによって2重構造を形成しており、
これらの間には冷媒3が循環している。真空容器1の内
部には、搬送系7によってこの真空容器1の内部と外部
(他の真空系)との間を搬送することができるように構
成されたトレイ8上に、安価な材料で作られたpoly
−SiTFT用ガラス基板9がセットされるようになっ
ている。この基板9の背後には、カンタルヒータを内蔵
したヒータユニット10が設けられており、基板9を少
なくとも650℃まで加熱することができるようになっ
ている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail based on embodiments. FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of an ECR plasma CVD apparatus for forming an insulating film according to the present invention. In this figure, reference numeral 1 denotes a vacuum vessel having a gas inlet 6 for introducing a reaction gas such as SiH 4 into a part thereof, and the vacuum vessel 1 is connected to an exhaust port via a pump valve. . The flow rate of the gas passing through the exhaust port and the gas inlet 6 is configured to be independently controlled by a mass flow controller (not shown) or the like. The vacuum vessel 1 has a double structure with the outer wall 2 so that high-temperature processing can be performed inside the vacuum vessel 1.
The coolant 3 is circulated between them. The inside of the vacuum vessel 1 is made of an inexpensive material on a tray 8 configured to be able to be carried between the inside of the vacuum vessel 1 and the outside (another vacuum system) by a carrying system 7. Poly
-The glass substrate 9 for SiTFT is set. Behind the substrate 9, a heater unit 10 incorporating a Kanthal heater is provided so that the substrate 9 can be heated to at least 650 ° C.

【0015】11は、前記ガラス基板9に対向する位置
に設けられたECRプラズマ室であり、このプラズマ室
112 Oなどの励起ガスを導入するためのガス導入
口5、マイクロ波を導入するための石英窓12、ECR
プラズマ室11内に磁場を発生させるためのコイル13
を有している。このECRプラズマ室11はマイクロ波
の空洞共振器を構成するような構造となっており、外部
に設けられたマイクロ波発振器(図示せず)から導波管
(図示せず)および石英窓12を通して、所定周波数の
マイクロ波がECRプラズマ室11に導入されると、こ
の内部に高密度ECRプラズマが生じるようになってい
る。このECRプラズマ中の電子は、コイル13により
生じた磁場による電子の回転とマイクロ波とが共振を起
こすことによって、マイクロ波のエネルギを効率よく吸
収し、大きな運動エネルギを持つことになる。また、真
空容器1内部における加熱の均一性を図り、他の部分の
加熱防止を図るため、真空容器1内部の適切な位置に、
鏡面仕上げされたステンレスなどの材料で作られたリフ
レクタ4が設けられている。
Reference numeral 11 denotes an ECR plasma chamber provided at a position facing the glass substrate 9. The plasma chamber 11 has a gas inlet 5 for introducing an excitation gas such as N 2 O, and a microwave introduction chamber. Window 12, ECR
Coil 13 for generating a magnetic field in plasma chamber 11
have. The ECR plasma chamber 11 has a structure that constitutes a microwave cavity resonator. The ECR plasma chamber 11 passes through a waveguide (not shown) and a quartz window 12 from a microwave oscillator (not shown) provided outside. When a microwave having a predetermined frequency is introduced into the ECR plasma chamber 11, high-density ECR plasma is generated inside the chamber. The electrons in the ECR plasma cause the rotation of the electrons by the magnetic field generated by the coil 13 and the microwave to resonate, thereby efficiently absorbing the energy of the microwave and having a large kinetic energy. In addition, in order to ensure uniformity of heating inside the vacuum vessel 1 and to prevent heating of other parts, an appropriate position inside the vacuum vessel 1 is used.
A reflector 4 made of a mirror-finished material such as stainless steel is provided.

【0016】次に、上記ECRプラズマCVD装置の動
作および絶縁膜形成方法の一実施例について説明する。
まず、真空ポンプを動作させることにより真空容器1内
部を1x10-6Torr以下になるまで排気し、同時に
ヒータユニット10を動作させることにより400℃〜
600℃の所定の温度まで加熱する。その後、poly
−SiTFT用ガラス基板9を搭載したトレイ8を搬送
系7によって他の真空室から真空容器1内部の所定位置
に搬送する。次に、SiH4 ガス、N2 Oガスを、それ
ぞれガス導入口6、5から真空容器1、ECRプラズマ
室11に導入する。この流量はマスフローコントローラ
によってそれぞれ制御され、真空容器1内部の圧力は、
排気ユニット(図示せず)に設けられた可変バルブを調
節することにより1x10-3〜5x10-4Torrの間
の所定圧力に維持する。その後、外部から所定周波数の
マイクロ波を石英窓12を通してECRプラズマ室11
に導入し、高密度ECRプラズマを生じさせればよい。
このようにすることによりプラズマがガラス基板9近傍
に達すると、前記加熱による熱エネルギとプラズマ中の
イオン、電子などが持つ運動エネルギとにより、ガラス
基板9近傍の反応ガスが活性化されて化学反応を起こ
し、ガラス基板9上にSiO2 絶縁膜が生成されること
になる。
Next, the operation of the above-mentioned ECR plasma CVD apparatus and an embodiment of a method for forming an insulating film will be described.
First, the inside of the vacuum vessel 1 is evacuated to 1 × 10 −6 Torr or less by operating a vacuum pump, and the heater unit 10 is simultaneously operated to 400 ° C.
Heat to a predetermined temperature of 600 ° C. Then, poly
-The tray 8 on which the glass substrate 9 for SiTFT is mounted is transferred from another vacuum chamber to a predetermined position inside the vacuum vessel 1 by the transfer system 7. Next, SiH 4 gas and N 2 O gas are introduced into the vacuum vessel 1 and the ECR plasma chamber 11 from the gas introduction ports 6 and 5, respectively. The flow rates are controlled by mass flow controllers, respectively.
By adjusting the variable valve provided in the exhaust unit (not shown) 1x10 - maintaining a predetermined pressure between the 3~5x10 -4 Torr. Thereafter, a microwave having a predetermined frequency is externally applied through the quartz window 12 to the ECR plasma chamber 11.
To generate high-density ECR plasma.
In this way, when the plasma reaches the vicinity of the glass substrate 9, the reaction gas near the glass substrate 9 is activated by the thermal energy of the heating and the kinetic energy of ions, electrons, and the like in the plasma, and the chemical reaction occurs. This causes a SiO 2 insulating film to be formed on the glass substrate 9.

【0017】図2は、上記の装置および方法を用いて形
成した絶縁膜のガラス基板温度−リーク電流の関係を示
すグラフである。これは、poly−SiTFT用ガラ
ス基板9上にSiO2 膜を形成し、さらにその上に蒸着
によりAl電極を形成してMOS構造とした後、これに
2MV/cmの電界を印加して測定したものである。な
お、この図中には、参考のため、同一のガスを用い20
0°CでプラズマCVD法によって成膜した場合のリー
ク電流を黒丸で示してある。また、従来の熱酸化法(約
1100°C)によって得られた熱酸化膜のリーク電流
を矢印で示した。このグラフから明らかなように、リー
ク電流は、ガラス基板温度が室温から400°C近辺ま
では基板温度の増加とともにゆるやかに減少するが、4
00°C以上になると基板温度の増加に伴い急激に減少
し、きわめて良好な特性を示している。これによれば、
基板温度600°C近辺では1100°Cで熱酸化法に
よって得られた膜にかなり近いリーク電流を持つSiO
2 膜が得られる。また、プラズマCVD法と比較して
も、同一の温度であればこの発明の方法による方がより
優れた絶縁膜を得ることができることが分かる。このよ
うに、この発明の絶縁膜を形成する方法によれば、EC
Rプラズマによるイオン照射と熱エネルギが有効に働い
て相乗効果をもたらしていることが分かる。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the temperature of the glass substrate and the leakage current of the insulating film formed using the above-described apparatus and method. This was measured by forming an SiO 2 film on a glass substrate 9 for a poly-Si TFT, forming an Al electrode thereon by vapor deposition to form a MOS structure, and applying an electric field of 2 MV / cm thereto. Things. Note that the same gas is used for reference in FIG.
A black circle indicates a leak current when a film is formed at 0 ° C. by a plasma CVD method. Arrows indicate the leakage current of the thermal oxide film obtained by the conventional thermal oxidation method (about 1100 ° C.). As is clear from this graph, the leak current gradually decreases with increasing substrate temperature from the room temperature to around 400 ° C.
When the temperature exceeds 00 ° C., the temperature sharply decreases with an increase in the substrate temperature, and extremely good characteristics are exhibited. According to this,
In the vicinity of a substrate temperature of 600 ° C., SiO having a leak current at 1100 ° C. which is considerably close to a film obtained by a thermal oxidation method
Two films are obtained. In addition, it can be seen that a better insulating film can be obtained by the method of the present invention at the same temperature as compared with the plasma CVD method. As described above, according to the method of forming an insulating film of the present invention, EC
It can be seen that the ion irradiation by the R plasma and the thermal energy work effectively to produce a synergistic effect.

【0018】図3は、この発明の絶縁膜を形成する方法
により成膜したSiO2 膜の基板温度とBHFエッチン
グレートの関係を示すグラフである。この図によれば、
この発明を用いて成膜したSiO2膜のBHFエッチン
グレートは、基板温度の増加とともに減少し、400°
C以上では一定値に近づいている。これから、基板温度
400°C以上では緻密な膜となっていることが分か
る。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the substrate temperature and the BHF etching rate of the SiO 2 film formed by the method for forming an insulating film according to the present invention. According to this figure,
The BHF etching rate of the SiO 2 film formed by using the present invention decreases as the substrate temperature increases, and becomes 400 ° C.
Above C, it approaches a constant value. From this, it is understood that a dense film is formed at a substrate temperature of 400 ° C. or higher.

【0019】図4は、この発明のECRプラズマCVD
装置の他の実施例を示す断面図である。上述の実施例に
おいてはECRプラズマ源を1台のみとしたが、ECR
プラズマ源1台の有効成膜面積は最大でも200mm角
程度であるため、それ以上の大きな面積の基板に均一に
成膜する場合には、図4に示すようにECRプラズマ源
を複数個並べて用いることが好ましい。この場合、マイ
クロ発振器もこれに合わせて複数台用意してもよいが、
1台のみ用いて分配器により分配するようにしてもよ
い。なお、この図4において、図1における部品と同じ
部品には同一の番号を付してある。
FIG. 4 shows an ECR plasma CVD of the present invention.
It is sectional drawing which shows another Example of an apparatus. In the above embodiment, only one ECR plasma source is used.
Since the effective film formation area of one plasma source is at most about 200 mm square, a plurality of ECR plasma sources are used side by side as shown in FIG. 4 to uniformly form a film on a substrate having a larger area. Is preferred. In this case, a plurality of micro oscillators may be prepared in accordance with this,
The distribution may be performed by the distributor using only one unit. In FIG. 4, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0020】なお、上記実施例においては、poly−
SiTFT用SiO2 ゲート絶縁膜を形成する場合につ
いてのみ述べてきたが、この発明をMISトランジスタ
一般のゲート絶縁膜、キャパシタ用絶縁膜、層間絶縁膜
など各種絶縁膜の形成に用いることができることはもち
ろんである。また、この発明によりSi34,Ta2
5, Al23など、SiO2以外の絶縁膜を形成して
も、SiO2の場合と同様の効果を得ることができる。
In the above embodiment, the poly-
Although only the case of forming a SiO 2 gate insulating film for a SiTFT has been described, it goes without saying that the present invention can be used for forming various insulating films such as a gate insulating film of a general MIS transistor, an insulating film for a capacitor, and an interlayer insulating film. It is. Further, according to the present invention, Si 3 N 4 , Ta 2
Even if an insulating film other than SiO 2 such as O 5 and Al 2 O 3 is formed, the same effect as in the case of SiO 2 can be obtained.

【0021】[0021]

【発明の効果】この発明によれば、ECRプラズマCV
D法により絶縁膜を成膜する際に、基板を400℃〜6
00℃に加熱し、この温度を維持することにより、EC
Rプラズマのイオン照射によるエネルギと基板の加熱エ
ネルギの相乗効果により緻密な絶縁膜が得られるととも
に、イオン照射によるミクロな膜へのダメージを熱エネ
ルギで緩和しているため、リーク電流の小さな電気的に
優れた絶縁膜を得ることができる。さらに、絶縁膜の成
膜温度が400℃〜600°Cでよいため、従来、高価
な石英ガラスを用いなければ得られなかった高品位絶縁
膜を安価なガラス基板により得ることが可能となる。
According to the present invention, the ECR plasma CV
When the insulating film is formed by the method D, the substrate is heated at 400 ° C. to 6 ° C.
By heating to 00 ° C. and maintaining this temperature , the EC
A dense insulating film can be obtained by the synergistic effect of the energy of the R plasma ion irradiation and the heating energy of the substrate, and the damage to the microscopic film due to the ion irradiation is reduced by the heat energy. An excellent insulating film can be obtained. Further, since the film forming temperature of the insulating film may be 400 ° C. to 600 ° C. , a high-quality insulating film which cannot be obtained conventionally without using expensive quartz glass can be obtained with an inexpensive glass substrate.

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

【図1】この発明の絶縁膜を形成する装置の一実施例を
示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of an apparatus for forming an insulating film according to the present invention.

【図2】上記実施例の装置および方法を用いて形成した
絶縁膜のガラス基板温度−リーク電流の関係を示すグラ
フである。
FIG. 2 is a graph showing a relationship between a glass substrate temperature and a leak current of an insulating film formed by using the apparatus and the method of the above embodiment.

【図3】上記実施例の装置および方法を用いて形成した
絶縁膜の基板温度とBHFエッチングレートの関係を示
すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a substrate temperature and a BHF etching rate of an insulating film formed by using the apparatus and method of the embodiment.

【図4】この発明の絶縁膜を形成する装置の他の実施例
を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing another embodiment of an apparatus for forming an insulating film according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…真空容器 4…リフレクタ 5…ガス導入口 6…ガス導入口 7…搬送系 8…トレイ 9…ガラス基板 10…ヒータユニット 11…ECRプラズマ室 12…石英窓 13…コイル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vacuum container 4 ... Reflector 5 ... Gas inlet 6 ... Gas inlet 7 ... Transport system 8 ... Tray 9 ... Glass substrate 10 ... Heater unit 11 ... ECR plasma chamber 12 ... Quartz window 13 ... Coil

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 被処理体を処理室内に配置する工程と、 処理室内を排気する工程と、 処理室内にシランを導入するとともに、この処理室に連
通するECRプラズマ室内に 2 を所定圧力になるよ
うに導入する工程と、 所定周波数のマイクロ波を前記ECRプラズマ室に導入
することにより高密度ECRプラズマを生じさせ、これ
を処理室内の被処理体近傍に導くとともに、前記被処理
体の温度を400℃〜600℃に維持することによっ
て、この被処理体上にSiO 2 を成膜する工程とから
なることを特徴とする絶縁膜形成方法。
A step of arranging an object to be processed in a processing chamber; a step of exhausting the processing chamber; a step of introducing silane into the processing chamber; and a step of applying N 2 O to a predetermined pressure in an ECR plasma chamber communicating with the processing chamber. And introducing a microwave having a predetermined frequency into the ECR plasma chamber to generate high-density ECR plasma, guiding the plasma to the vicinity of the processing object in the processing chamber, and Forming an SiO 2 film on the object to be processed by maintaining the temperature at 400 ° C. to 600 ° C.
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