JP2921240B2 - Oxide film pattern forming method - Google Patents

Oxide film pattern forming method

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JP2921240B2 JP4038197A JP3819792A JP2921240B2 JP 2921240 B2 JP2921240 B2 JP 2921240B2 JP 4038197 A JP4038197 A JP 4038197A JP 3819792 A JP3819792 A JP 3819792A JP 2921240 B2 JP2921240 B2 JP 2921240B2
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hydrogen
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祐子 関
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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】本発明は成膜方法、特に酸化膜パ
ターン形成方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a film forming method, and more particularly to an oxide film pattern forming method.

【0002】[0002]

【従来の技術】Si表面へのSiO2 パターン形成は、
ゲート酸化膜形成、素子間分離、Siのドライエッチン
グマスク等の目的に用いられ、重要な技術である。従来
はこのパターニングをSiの熱酸化、フォトリソグラフ
ィ、エッチング等の多段階の工程を経て行ってきた。こ
のような多段階の工程は煩雑であるだけではなく、ディ
スプレイ基板製造等の場合にはレジスト剥離工程がTF
T素子に損傷を及ぼす危険にもつながり、生産性向上の
上で大きな障害となる。工程を短縮化する方法として、
フォトリソグラフィを用いず直接パターニングすること
が可能なレーザCVDによるSiO2 膜形成がジャーナ
ル オブ アプライド フィジクス第69巻 第3号
1744−1747頁に報告されている。しかしこの方
法では、1回のレーザCVDで形成できるパターニング
領域はレーザビームのサイズに限定されてしまうため、
ビーム面積以上のパターニングを行うためには、基板、
またはレーザビームの掃引が必要となるため生産性が非
常に低い。
2. Description of the Related Art An SiO 2 pattern is formed on a Si surface by:
It is an important technology used for the purpose of forming a gate oxide film, separating elements, dry etching mask of Si, and the like. Conventionally, this patterning has been performed through multi-step processes such as thermal oxidation of Si, photolithography, and etching. Such a multi-step process is not only complicated, but in the case of manufacturing a display substrate, etc.
This may lead to a risk of damaging the T element, which is a major obstacle in improving productivity. As a method to shorten the process,
Formation of SiO 2 film by laser CVD that can be directly patterned without using photolithography is the journal of applied physics Vol. 69, No. 3
1744-1747. However, in this method, the patterning region that can be formed by one laser CVD is limited to the size of the laser beam.
In order to perform patterning over the beam area, the substrate,
Alternatively, the productivity is very low because sweeping of a laser beam is required.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】このように従来のフォ
トリソグラフィを用いた方法では多段の工程が必要であ
る上、素子への損傷が避け難く、レーザCVDでは十分
な生産性を得ることができない。
As described above, the conventional method using photolithography requires many steps, and it is difficult to avoid damage to the device, so that sufficient productivity cannot be obtained by laser CVD. .

【0004】本発明の目的はこのような従来方法の問題
点を解決した成膜方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a film forming method which solves the problems of the conventional method.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、Si表面に酸
化膜パターンを形成するパターニング方法において、基
板をフッ酸溶液に所定の時間浸漬させて水素ターミネー
トする工程と、前記工程を施した前記基板の表面にレー
ザ光をパターン状に照射し、所望のパターン形状に前記
基板の水素を除去する工程と、その後に、前記工程で水
素を除去された部分を酸化する工程とを含むことを特徴
とする。
According to the present invention, there is provided a patterning method for forming an oxide film pattern on a Si surface, comprising the steps of immersing a substrate in a hydrofluoric acid solution for a predetermined time and terminating hydrogen; Irradiating the surface of the substrate with a laser beam in a pattern to remove hydrogen from the substrate in a desired pattern shape; and thereafter, oxidizing a portion from which hydrogen has been removed in the step. And

【0006】[0006]

【作用】Siを弗酸に浸すと表面がHターミネートされ
ることがアプライド フィジクス レターズ第53巻
11号 998ページに報告されている。水素ターミネ
ートを施したSi表面は施さないものに較べ、酸素,H
2 O等を吸着しにくい。そのため酸化の活性化エネルギ
ーが水素ターミネーションを施さない部分に較べて高く
なり、酸化されにくい状態となる。水素ターミネーショ
ンはレーザ光の照射、基板の加熱などにより破壊され、
水素は基板から脱離する。本発明はこのことを利用し
て、Si膜表面を水素ターミネートし、酸化予定部分に
レーザ光を照射し、水素を脱離させた後、表面を酸化す
ることによって、所望の酸化膜パターンを得る。また同
様の工程を石英、あるいはガラス基板上のSi膜に対し
て行った後、酸化膜パターンをマスクとしてSiのドラ
イエッチングを行えば、Siのアイランドパターンを形
成することが可能であり、ディスプレイ用のTFTマト
リックス形成に応用することができる。この場合Si上
のSiO2 膜はゲート酸化膜として利用することができ
るので通常のレジストのように取り除く必要がない。
[Function] When Si is immersed in hydrofluoric acid, the surface is terminated with H. Applied Physics Letters Vol. 53
No. 11, page 998. Oxygen and H are compared with those without the hydrogen-terminated Si surface.
Difficult to adsorb 2 O etc. Therefore, the activation energy of the oxidation is higher than that of the portion where the hydrogen termination is not performed, and the oxidation is hardly performed. Hydrogen termination is destroyed by laser light irradiation, substrate heating, etc.
Hydrogen desorbs from the substrate. The present invention utilizes this fact to obtain a desired oxide film pattern by hydrogen terminating the surface of the Si film, irradiating a laser beam to a portion to be oxidized, desorbing hydrogen, and then oxidizing the surface. . Further, if the same process is performed on a Si film on a quartz or glass substrate and then dry etching of Si is performed using an oxide film pattern as a mask, an island pattern of Si can be formed. Can be applied to the formation of a TFT matrix. In this case, since the SiO 2 film on Si can be used as a gate oxide film, it is not necessary to remove it as with a normal resist.

【0007】本発明においてはSiO2 パターンの形成
にフォトリソグラフィを使用しないので工程数が格段に
少なくて済み、レジスト剥離による損傷も生じさせな
い。またレーザ照射は水素ターミネーションを破壊する
のに必要な時間でよいので、レーザCVDでSiO2
やSi膜を形成する場合に較べ格段に短い時間で済み、
全体としてフォトリソグラフィを用いる従来方法と同程
度の生産性を得ることができる。
In the present invention, since photolithography is not used for forming the SiO 2 pattern, the number of steps is significantly reduced, and damage due to resist peeling does not occur. In addition, since laser irradiation can be performed for a time necessary to destroy hydrogen termination, the time required for laser irradiation can be significantly shorter than when an SiO 2 film or a Si film is formed by laser CVD.
As a whole, productivity comparable to that of the conventional method using photolithography can be obtained.

【0008】[0008]

【実施例】MOSFETのゲート絶縁膜形成、及びSi
アイランドの形成に本発明による方法を適用した実施例
を図面を参照して詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Formation of MOSFET gate insulating film and Si
An embodiment in which the method according to the present invention is applied to the formation of islands will be described in detail with reference to the drawings.

【0009】図1〜図3は本発明によるMOSFETの
ゲート絶縁膜形成を示す模式図である。基板1を1%の
HFに約1分間浸し表面を図1に示すように水素ターミ
ネートさせる。これをHF溶液から引き上げて、スピン
ナによって乾燥させた後、図2に示すようにArFエキ
シマレーザ2を基板1のゲート絶縁膜を形成しようとす
る部分に数秒間照射し、この部分にターミネートしてい
る水素を脱離させる。続いて図3に示すように基板1を
真空チャンバ3の内部のヒータ4の上部に固定し、ヒー
タ4の温度を200℃〜300℃に保つ。O2 ガスを真
空チャンバ3に供給し、圧力が数mTorr前後に保
つ。RF電源5の発振周波数を13.56MHzに設定
してプラズマ励起を約1時間継続させることによって、
水素脱離部分にのみ2000オングストローム厚のSi
2 を、選択的に形成することができた。
FIGS. 1 to 3 are schematic views showing formation of a gate insulating film of a MOSFET according to the present invention. The substrate 1 is immersed in 1% HF for about 1 minute, and the surface is hydrogen-terminated as shown in FIG. After being lifted from the HF solution and dried by a spinner, as shown in FIG. 2, an ArF excimer laser 2 is irradiated on a portion of the substrate 1 where a gate insulating film is to be formed for several seconds, and the portion is terminated. Desorbed hydrogen. Subsequently, as shown in FIG. 3, the substrate 1 is fixed on the upper portion of the heater 4 inside the vacuum chamber 3, and the temperature of the heater 4 is maintained at 200 ° C. to 300 ° C. O 2 gas is supplied to the vacuum chamber 3 and the pressure is maintained at about several mTorr. By setting the oscillation frequency of the RF power supply 5 to 13.56 MHz and continuing the plasma excitation for about 1 hour,
2000 Angstrom thick Si only in the hydrogen desorbed area
O 2 could be formed selectively.

【0010】図4〜図7は本発明によるTFTマトリッ
クスのSiアイランド形成を示す模式図である。図4に
示す、ガラス基板6の水素ターミネートの方法は、ゲー
ト絶縁膜形成の場合と同様である。水素ターミネートの
後、図5に示すようにガラス基板6をXYステージ8に
固定し、パターンマスク7を通して、ArFレーザ2の
出射光をガラス基板6に照射し、XYステージ8を駆動
することによってアイランドマトリックス形状の水素脱
離パターンを形成する。続いて図6に示すように、図3
の場合と同様に水素脱離部分を選択的に酸化する。最後
に図7に示すように図6で形成した酸化膜をマスクとし
てCF4 をエッチャントとするドライエッチングを行
い、Siアイランドマトリックスを得た。
FIGS. 4 to 7 are schematic diagrams showing the formation of a Si island in a TFT matrix according to the present invention. The method for terminating the hydrogen on the glass substrate 6 shown in FIG. 4 is the same as that for forming the gate insulating film. After the hydrogen termination, the glass substrate 6 is fixed to the XY stage 8 as shown in FIG. 5, the emitted light of the ArF laser 2 is irradiated on the glass substrate 6 through the pattern mask 7, and the XY stage 8 is driven. A matrix-shaped hydrogen desorption pattern is formed. Subsequently, as shown in FIG.
The hydrogen desorbed portion is selectively oxidized as in the case of (1). Finally, as shown in FIG. 7, dry etching using CF 4 as an etchant was performed using the oxide film formed in FIG. 6 as a mask to obtain a Si island matrix.

【0011】以上2つの実施例においてはいずれも光源
をArFレーザとしているが、必ずしもこれに限定され
るものではない。短時間で水素脱離を誘起できるKrF
レーザ,Arレーザ等の光源ならいずれも適用すること
が可能である。また酸化の方法は必ずしもプラズマ酸化
に限定されるものではない。水素ターミネートを破壊し
ない程度の低温で実現する酸化方法ならいずれも適用す
ることが可能である。例えばオゾンガスを用いた熱酸化
などは本発明に適用できる。
In each of the above two embodiments, the light source is an ArF laser, but it is not necessarily limited to this. KrF that can induce hydrogen desorption in a short time
Any light source such as a laser or an Ar laser can be applied. The method of oxidation is not necessarily limited to plasma oxidation. Any oxidation method that can be realized at a low temperature that does not destroy the hydrogen terminate can be applied. For example, thermal oxidation using ozone gas can be applied to the present invention.

【0012】本発明においてはフォトリソグラフィを用
いないので、工程数が少なくて済む。またa−Siアイ
ランドをレーザCVDで直接形成する場合に較べてドラ
イエッチングマスクの形成時間が格段に短くて済むので
スループットが大幅に向上する。
Since photolithography is not used in the present invention, the number of steps can be reduced. Also, the formation time of the dry etching mask is much shorter than when the a-Si island is formed directly by laser CVD, so that the throughput is greatly improved.

【0013】[0013]

【発明の効果】以上説明したように本発明の方法によれ
ば、少ない工程でSiO2 パターンを形成でき、高い生
産性でTFTマトリックスを形成することができる。
As described above, according to the method of the present invention, a SiO 2 pattern can be formed in a small number of steps, and a TFT matrix can be formed with high productivity.

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

【図1】本発明によるMOSFETのゲート絶縁膜形成
を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic view showing formation of a gate insulating film of a MOSFET according to the present invention.

【図2】本発明によるMOSFETのゲート絶縁膜形成
を示す模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing formation of a gate insulating film of a MOSFET according to the present invention.

【図3】本発明によるMOSFETのゲート絶縁膜形成
を示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing formation of a gate insulating film of a MOSFET according to the present invention.

【図4】本発明によるTFTマトリックスのSiアイラ
ンド形成を示す模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the formation of a Si island in a TFT matrix according to the present invention.

【図5】本発明によるTFTマトリックスのSiアイラ
ンド形成を示す模式図である。
FIG. 5 is a schematic view showing the formation of a Si island in a TFT matrix according to the present invention.

【図6】本発明によるTFTマトリックスのSiアイラ
ンド形成を示す模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram showing the formation of a Si island in a TFT matrix according to the present invention.

【図7】本発明によるTFTマトリックスのSiアイラ
ンド形成を示す模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing the formation of a Si island in a TFT matrix according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 ArFレーザ 3 真空チャンバ 4 ヒータ 5 RF電源 6 ガラス基板 7 パターンマスク 8 XYステージ Reference Signs List 1 substrate 2 ArF laser 3 vacuum chamber 4 heater 5 RF power supply 6 glass substrate 7 pattern mask 8 XY stage

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】Si表面に酸化膜パターンを形成するパタ
ーニング方法において、基板をフッ酸溶液に所定の時間
浸漬させて水素ターミネートする工程と、前記工程を施
した前記基板の表面にレーザ光をパターン状に照射し、
所望のパターン形状に前記基板の水素を除去する工程
と、その後に、前記工程で水素を除去された部分を酸化
する工程とを含むことを特徴とする酸化膜パターン形成
方法。
In a patterning method for forming an oxide film pattern on a Si surface, a substrate is exposed to a hydrofluoric acid solution for a predetermined time.
A step of immersing and hydrogen terminating, and irradiating the surface of the substrate subjected to the step with a laser beam in a pattern,
A method for forming an oxide film pattern, comprising: a step of removing hydrogen from the substrate into a desired pattern shape; and thereafter, a step of oxidizing a portion from which hydrogen has been removed in the step.
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