JP2981102B2 - 薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents
薄膜トランジスタの製造方法Info
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- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は化学気相成長法を用いて
多層薄膜を堆積することに関する。さらに詳しくは、本
発明は同一のプロセスチャンバー内で、別の薄膜層を連
続的に堆積する方法に関する。
多層薄膜を堆積することに関する。さらに詳しくは、本
発明は同一のプロセスチャンバー内で、別の薄膜層を連
続的に堆積する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶セルの製造において、２枚のガラス
基板は、その間にサンドイッチされている液晶物質の層
によって互いに結合されている。ガラス基板は、液晶物
質の配向を変えるための電源に接続できる導電膜（これ
は、ＩＴＯ膜のように少なくとも透明である必要があ
る）を有している。液晶セルの様々な領域には、導電膜
の適正なパターニング（Patterning）によってアクセス
することができる。ごく最近では、薄膜状トランジスタ
は、液晶セルの各領域に個別に、かつ高速でアドレスす
るために用いられてきた。このような液晶セルは、テレ
ビやコンピュータのモニタのようなアクティブマトリク
スディスプレイに有用である。
基板は、その間にサンドイッチされている液晶物質の層
によって互いに結合されている。ガラス基板は、液晶物
質の配向を変えるための電源に接続できる導電膜（これ
は、ＩＴＯ膜のように少なくとも透明である必要があ
る）を有している。液晶セルの様々な領域には、導電膜
の適正なパターニング（Patterning）によってアクセス
することができる。ごく最近では、薄膜状トランジスタ
は、液晶セルの各領域に個別に、かつ高速でアドレスす
るために用いられてきた。このような液晶セルは、テレ
ビやコンピュータのモニタのようなアクティブマトリク
スディスプレイに有用である。
【０００３】液晶モニタの解像度（resolution）に対す
る要望が増大するにつれて、画素と称される液晶セルの
多くの領域に個別にアドレスすることが望まれている。
このため最近のディスプレイでは、約１００万画素もあ
り、各画素に個別にアドレスできるよう、ガラス基板の
上には少なくとも同数のトランジスタが形成される必要
がある。
る要望が増大するにつれて、画素と称される液晶セルの
多くの領域に個別にアドレスすることが望まれている。
このため最近のディスプレイでは、約１００万画素もあ
り、各画素に個別にアドレスできるよう、ガラス基板の
上には少なくとも同数のトランジスタが形成される必要
がある。
【０００４】異なるタイプの薄膜トランジスタが最近で
は使用されているが、その殆どは、上面にアモルファス
シリコン層を有するパターン化されたゲート金属の上に
ゲート絶縁層を堆積する必要がある。金属接点は、アモ
ルファスシリコンとその上の金属接点の被覆層との間の
接触を改善するため、上部にドープ（dope）されたシリ
コンの薄い層を持ち得るアモルファスシリコン層の上に
堆積されている。
は使用されているが、その殆どは、上面にアモルファス
シリコン層を有するパターン化されたゲート金属の上に
ゲート絶縁層を堆積する必要がある。金属接点は、アモ
ルファスシリコンとその上の金属接点の被覆層との間の
接触を改善するため、上部にドープ（dope）されたシリ
コンの薄い層を持ち得るアモルファスシリコン層の上に
堆積されている。
【０００５】グロー放電又はプラズマ型の処理によりア
モルファスシリコン層を堆積する方法が知られている。
しかし、膜の堆積速度は例えば、１分間につき約１００
〜３００オングストロームと全く低い。そのため、厚さ
が約５０００オングストローム程度までの膜は、薄膜ト
ランジスタ製造のために必要とされるが、それには比較
的長い堆積時間が要求され、膜の製作コストが増大す
る。コストを低減するためにＣＶＤ膜の堆積速度を改善
することは望ましいことである。
モルファスシリコン層を堆積する方法が知られている。
しかし、膜の堆積速度は例えば、１分間につき約１００
〜３００オングストロームと全く低い。そのため、厚さ
が約５０００オングストローム程度までの膜は、薄膜ト
ランジスタ製造のために必要とされるが、それには比較
的長い堆積時間が要求され、膜の製作コストが増大す
る。コストを低減するためにＣＶＤ膜の堆積速度を改善
することは望ましいことである。
【０００６】例えば、寸法が約３５０×４５０×１．１
ｍｍという大きな寸法と重量のあるガラス基板である
と、一般に、その上に薄膜を堆積するために大きな反応
チャンバーが必要となる。そして、これら薄膜の連続す
る堆積のため基板を１つの反応チャンバーから他の反応
チャンバーに移送するため、大型で、しばしばスピード
の遅い移送装置が必要となる。基板の移送にはかなりの
時間がかかり、そのためシステムの生産性が低下する。
さらに、移送は一般に基板温度の低下を伴うものであ
る。基板はこのような移送の後、堆積温度まで再加熱す
る必要があり、そのうえ、堆積時間が増加される。加え
て、一つのチャンバーから他のチャンバーに移送する間
に堆積された膜が汚染される危険性が常に存在する。
ｍｍという大きな寸法と重量のあるガラス基板である
と、一般に、その上に薄膜を堆積するために大きな反応
チャンバーが必要となる。そして、これら薄膜の連続す
る堆積のため基板を１つの反応チャンバーから他の反応
チャンバーに移送するため、大型で、しばしばスピード
の遅い移送装置が必要となる。基板の移送にはかなりの
時間がかかり、そのためシステムの生産性が低下する。
さらに、移送は一般に基板温度の低下を伴うものであ
る。基板はこのような移送の後、堆積温度まで再加熱す
る必要があり、そのうえ、堆積時間が増加される。加え
て、一つのチャンバーから他のチャンバーに移送する間
に堆積された膜が汚染される危険性が常に存在する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】膜の品質やその堆積速
度を犠牲にしないで、上に列挙したような不具合がある
１つ以上の移送ステップを不要とし、同一の反応チャン
バー内で効率的な方法により１つ以上の膜を連続的に堆
積することが強く望まれている。
度を犠牲にしないで、上に列挙したような不具合がある
１つ以上の移送ステップを不要とし、同一の反応チャン
バー内で効率的な方法により１つ以上の膜を連続的に堆
積することが強く望まれている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者は、薄膜トラン
ジスタを製造するのに有用な多数の連続的な膜は、温度
と圧力の或る条件のもとで、同一の反応チャンバー内で
連続的に堆積できることを見出した。この方法では、大
面積の反応チャンバーを複数の反応チャンバー間で１回
以上移送することを不要とするものである。或るタイプ
のトランジスタでは、同一チャンバー内で、ゲート絶縁
用シリコン窒化物及び活性アモルファスシリコン薄膜を
堆積することは可能である。他のタイプのトランジスタ
では、同一チャンバー内で、ゲート絶縁用シリコン窒化
物、活性アモルファスシリコン及び第２のシリコン窒化
物を堆積することは可能である。上記以外のトランジス
タ設計や膜の組合せも必要とされるかもしれない。そし
て、これらの膜は同一のチャンバー内で堆積されるであ
ろう。さらに、本発明者等は、堆積速度が従来方法より
も改善され、その為に現在の方法の効率が２倍に改善で
きることを見出した。
ジスタを製造するのに有用な多数の連続的な膜は、温度
と圧力の或る条件のもとで、同一の反応チャンバー内で
連続的に堆積できることを見出した。この方法では、大
面積の反応チャンバーを複数の反応チャンバー間で１回
以上移送することを不要とするものである。或るタイプ
のトランジスタでは、同一チャンバー内で、ゲート絶縁
用シリコン窒化物及び活性アモルファスシリコン薄膜を
堆積することは可能である。他のタイプのトランジスタ
では、同一チャンバー内で、ゲート絶縁用シリコン窒化
物、活性アモルファスシリコン及び第２のシリコン窒化
物を堆積することは可能である。上記以外のトランジス
タ設計や膜の組合せも必要とされるかもしれない。そし
て、これらの膜は同一のチャンバー内で堆積されるであ
ろう。さらに、本発明者等は、堆積速度が従来方法より
も改善され、その為に現在の方法の効率が２倍に改善で
きることを見出した。
【０００９】
【実施例】薄膜の堆積についての詳細は、ロウ等（Law
etal) の関連出願“化学気相成長法によりガラス基板上
に高堆積速度でシリコン窒化薄膜を堆積する方法”（米
国特許出願第０８／０１０１０９号）及び、“化学気相
成長法によりガラス基板上に高堆積速度でアモルファス
シリコン薄膜を堆積する方法”（米国特許出願第０８／
０１０１１８号）の中で記述されている。
etal) の関連出願“化学気相成長法によりガラス基板上
に高堆積速度でシリコン窒化薄膜を堆積する方法”（米
国特許出願第０８／０１０１０９号）及び、“化学気相
成長法によりガラス基板上に高堆積速度でアモルファス
シリコン薄膜を堆積する方法”（米国特許出願第０８／
０１０１１８号）の中で記述されている。
【００１０】本発明者は、同一のチャンバー内で、その
上に前もって形成されたゲート金属領域を有する大面積
のガラス基板上に、膜を連続的に堆積できることを見出
した。大面積のガラス基板上にトランジスタを形成する
全体の方法は、上に参照した関連出願の中で記述されて
いる堆積ステップを含む多くのステップを包含してい
る。これらの堆積方法は高い堆積速度を有する。他のス
テップは、チャンバー内の諸条件の安定又は変化(trans
ition)を含んでいる。この連続堆積間のステップは、連
続する層の界面にとって重要である。堆積間になされた
ステップは、すべてが同一真空チャンバー内で実行され
るので、この方法により、従来の堆積システムを用いて
得られる界面特性の制御を改善するに至る。
上に前もって形成されたゲート金属領域を有する大面積
のガラス基板上に、膜を連続的に堆積できることを見出
した。大面積のガラス基板上にトランジスタを形成する
全体の方法は、上に参照した関連出願の中で記述されて
いる堆積ステップを含む多くのステップを包含してい
る。これらの堆積方法は高い堆積速度を有する。他のス
テップは、チャンバー内の諸条件の安定又は変化(trans
ition)を含んでいる。この連続堆積間のステップは、連
続する層の界面にとって重要である。堆積間になされた
ステップは、すべてが同一真空チャンバー内で実行され
るので、この方法により、従来の堆積システムを用いて
得られる界面特性の制御を改善するに至る。
【００１１】ワン等(Wang et al)の米国特許第４，８９
２，７５３号では、本ＣＶＤプロセスを実施するに適し
た特徴を有するところの、プラズマ増強型ＣＶＤ反応装
置について説明されている。この反応装置は、半導体ウ
エハの処理については説明されているけれども、適用で
きる寸法調整については、現在の大面積のガラス基板に
適応するようになっていると思われる。
２，７５３号では、本ＣＶＤプロセスを実施するに適し
た特徴を有するところの、プラズマ増強型ＣＶＤ反応装
置について説明されている。この反応装置は、半導体ウ
エハの処理については説明されているけれども、適用で
きる寸法調整については、現在の大面積のガラス基板に
適応するようになっていると思われる。
【００１２】この反応装置を図１を参照してさらに説明
する。
する。
【００１３】図１は、通常はアルミニウムで作製されて
いて、かつ反応領域１２を有する真空チャンバー１０の
切断面図である。基板１４は、サセプタ内に埋設された
抵抗発熱体により加熱されるような適当な支持具又はサ
セプタ１６で支持されている。基板１４の上方には、前
駆体反応ガス、キャリアガスおよびパージガスをガス入
口１９から反応領域１２に供給するガスマニホールド板
１８が存在している。基板１４とガスマニホールド１８
との間の間隙−ｄ−は調整可能である。この間隙は、圧
力、電力、ガス流量および温度の他の調整可能なプロセ
ス条件と共に調整することができるので、高い堆積率を
達成している一方、一定の膜特性及び基板の広い領域に
亘って一定の膜特性の均一性を達成することが可能であ
る。ワン等により開示されているように、チャンバー内
の基板１４とガスマニホールドプレート１８の間の間隙
は通常、約２５．４ｍｍ（約１インチ）である。昇降装
置４０は基板支持具１６をガスマニホールドプレート１
８に対して上下動させることができる。
いて、かつ反応領域１２を有する真空チャンバー１０の
切断面図である。基板１４は、サセプタ内に埋設された
抵抗発熱体により加熱されるような適当な支持具又はサ
セプタ１６で支持されている。基板１４の上方には、前
駆体反応ガス、キャリアガスおよびパージガスをガス入
口１９から反応領域１２に供給するガスマニホールド板
１８が存在している。基板１４とガスマニホールド１８
との間の間隙−ｄ−は調整可能である。この間隙は、圧
力、電力、ガス流量および温度の他の調整可能なプロセ
ス条件と共に調整することができるので、高い堆積率を
達成している一方、一定の膜特性及び基板の広い領域に
亘って一定の膜特性の均一性を達成することが可能であ
る。ワン等により開示されているように、チャンバー内
の基板１４とガスマニホールドプレート１８の間の間隙
は通常、約２５．４ｍｍ（約１インチ）である。昇降装
置４０は基板支持具１６をガスマニホールドプレート１
８に対して上下動させることができる。
【００１４】昇降装置４０は２つの機能を有している。
チャンバー（図示せず）に近い位置にあるロボットで操
作される基板支持アーム２０により、基板１４がチャン
バー１０内に移送されたとき、チャンバー内の当該基板
１４の位置は、当該点線１４Ａで示されている。このと
き、支持アーム２０がチャンバーから引込んでいる間、
リフトピン４１は当該基板を支持するため持ち上げられ
る。その後、昇降装置４０はサセプタ１６と基板１４を
処理位置まで持ち上げる。閉塞自在な開口３０は、ロボ
ットの支持アーム２０により基板１４の出し入れが出来
るように開口されている。処理中は、閉塞可能な開口３
０はピストン駆動のスリットバルブ３２により閉じられ
ている。
チャンバー（図示せず）に近い位置にあるロボットで操
作される基板支持アーム２０により、基板１４がチャン
バー１０内に移送されたとき、チャンバー内の当該基板
１４の位置は、当該点線１４Ａで示されている。このと
き、支持アーム２０がチャンバーから引込んでいる間、
リフトピン４１は当該基板を支持するため持ち上げられ
る。その後、昇降装置４０はサセプタ１６と基板１４を
処理位置まで持ち上げる。閉塞自在な開口３０は、ロボ
ットの支持アーム２０により基板１４の出し入れが出来
るように開口されている。処理中は、閉塞可能な開口３
０はピストン駆動のスリットバルブ３２により閉じられ
ている。
【００１５】ガスマニホールドプレート１８は、当該プ
レート１８の上に均等に分配された多数の貫通孔を有す
る板である。ここで使用可能な代表的なマニホールドプ
レート１８は、全体の面積が、基板１４とほぼ同一サイ
ズの板に約１０，０００個の開口を有する。
レート１８の上に均等に分配された多数の貫通孔を有す
る板である。ここで使用可能な代表的なマニホールドプ
レート１８は、全体の面積が、基板１４とほぼ同一サイ
ズの板に約１０，０００個の開口を有する。
【００１６】ガスマニホールドプレート１８は、ガス分
配システムの一部であって、このガス分配システムは、
プロセスガスを基板１４を横切って、かつ基板の端部に
向けて外側に放射状に流し、排出口（図示せず）に接続
された排気チャンネル２２によって、プロセスガスが除
去される場合には（そこを）越えて流す。遮へい板やシ
ャドウ・フレーム２４は、基板１４の端部の上に堆積が
なされないようにするものである。
配システムの一部であって、このガス分配システムは、
プロセスガスを基板１４を横切って、かつ基板の端部に
向けて外側に放射状に流し、排出口（図示せず）に接続
された排気チャンネル２２によって、プロセスガスが除
去される場合には（そこを）越えて流す。遮へい板やシ
ャドウ・フレーム２４は、基板１４の端部の上に堆積が
なされないようにするものである。
【００１７】ガスマニホールド１８の温度は、当該ガス
マニホールド１８上での反応固形生成物の堆積を最少限
に抑えるよう調整されている。
マニホールド１８上での反応固形生成物の堆積を最少限
に抑えるよう調整されている。
【００１８】ＲＦ電力の供給とネットワーク（図示せ
ず）のマッチングにより、反応領域１２において、前駆
体ガス（precursor gases ）からプロセスガス（proces
s gases ）のプラズマを生成し、かつ保持できる。１
３．５６ＭＨｚの高周波ＲＦ電力が使用されるのが好ま
しいが、これは決定的なことではなく、これよりも低周
波を使用してもよい。さらに、マニホールドプレート１
８は、サセプタ又は基板支持具１６が接地されている
間、ＲＦ駆動される。チャンバーの壁は保護用セラミッ
ク材で覆われている。このデザインは、ガスマニホール
ド１８と基板支持具１６との間の高度のプラズマ閉じ込
めを許容し、それにより、反応種の濃度および対象の薄
膜の堆積速度を増大させることができる。
ず）のマッチングにより、反応領域１２において、前駆
体ガス（precursor gases ）からプロセスガス（proces
s gases ）のプラズマを生成し、かつ保持できる。１
３．５６ＭＨｚの高周波ＲＦ電力が使用されるのが好ま
しいが、これは決定的なことではなく、これよりも低周
波を使用してもよい。さらに、マニホールドプレート１
８は、サセプタ又は基板支持具１６が接地されている
間、ＲＦ駆動される。チャンバーの壁は保護用セラミッ
ク材で覆われている。このデザインは、ガスマニホール
ド１８と基板支持具１６との間の高度のプラズマ閉じ込
めを許容し、それにより、反応種の濃度および対象の薄
膜の堆積速度を増大させることができる。
【００１９】ガスマニホールドプレートと基板との間の
間隙−ｄ−を比較的小さく維持することにより、チャン
バー自体を一層小さくでき、堆積の進行は一層コントロ
ールし易くなり、さらに、反応領域１２の容積が小さい
と、当該反応領域１２にあるガス成分を急速に変化させ
ることができ、最初の堆積からの反応ガスや副産物ガス
は取り除かれ、後の１以上の堆積物に取り換えられる。
間隙−ｄ−を比較的小さく維持することにより、チャン
バー自体を一層小さくでき、堆積の進行は一層コントロ
ールし易くなり、さらに、反応領域１２の容積が小さい
と、当該反応領域１２にあるガス成分を急速に変化させ
ることができ、最初の堆積からの反応ガスや副産物ガス
は取り除かれ、後の１以上の堆積物に取り換えられる。
【００２０】ゲート絶縁用シリコン窒化膜は、ガラス基
板の上に薄膜トランジスタを形成するうえで有用なよう
高品質でなければならない。この発明の方法により、全
く予期されないことに高品質のシリコン窒化膜を２００
０〜３０００オングストローム／分に至る堆積速度で製
造される。これらの堆積速度は、堆積中、ＣＶＤチャン
バー内の圧力を約０．８から２．０Ｔｏｒｒに、基板温
度を約３００〜３５０℃に維持することにより達成可能
である。さらに、前駆体ガスの流速は適正な反応ガスレ
ベルを維持するように調整されている。シラン（１００
〜３００ｓｃｃｍ）及びアンモニア（５００〜１０００
ｓｃｃｍ）は、シリコン窒化膜を堆積するために、キャ
リアガスである窒素（１０００〜１００００ｓｃｃｍ）
の中に適正に用いられている。
板の上に薄膜トランジスタを形成するうえで有用なよう
高品質でなければならない。この発明の方法により、全
く予期されないことに高品質のシリコン窒化膜を２００
０〜３０００オングストローム／分に至る堆積速度で製
造される。これらの堆積速度は、堆積中、ＣＶＤチャン
バー内の圧力を約０．８から２．０Ｔｏｒｒに、基板温
度を約３００〜３５０℃に維持することにより達成可能
である。さらに、前駆体ガスの流速は適正な反応ガスレ
ベルを維持するように調整されている。シラン（１００
〜３００ｓｃｃｍ）及びアンモニア（５００〜１０００
ｓｃｃｍ）は、シリコン窒化膜を堆積するために、キャ
リアガスである窒素（１０００〜１００００ｓｃｃｍ）
の中に適正に用いられている。
【００２１】同様な方法で、アモルファスシリコン薄膜
は、水素キャリアガス（１０００〜３０００ｓｃｃｍ）
中の前駆体ガス（１００〜１２００ｓｃｃｍ）としてシ
ランを使用してゲート絶縁用シリコン窒化膜の上に堆積
される。予期しないことに、本発明者等はアモルファス
シリコン薄膜は、シリコン窒化膜に対する温度と同じ温
度を使用してシリコン窒化層の上に均一に高速度で堆積
できることを見出した。そのため、ガス、電力、間隙、
及び圧力を単に変えるだけで、シリコン窒化物とアモル
ファスシリコンの薄膜を同じ反応チャンバー内にある大
面積のガラス基板上に高堆積速度で連続的に堆積するこ
とができる。一般的に薄膜トランジスタの適用に対し、
アモルファスシリコン膜の厚さは、約３００〜３０００
オングストロームの間で変動する。なお、ｎ+ がドープ
されたアモルファスシリコンの薄い層が、別のチャンバ
内で、アモルファスシリコン層の上に堆積されてもよ
い。
は、水素キャリアガス（１０００〜３０００ｓｃｃｍ）
中の前駆体ガス（１００〜１２００ｓｃｃｍ）としてシ
ランを使用してゲート絶縁用シリコン窒化膜の上に堆積
される。予期しないことに、本発明者等はアモルファス
シリコン薄膜は、シリコン窒化膜に対する温度と同じ温
度を使用してシリコン窒化層の上に均一に高速度で堆積
できることを見出した。そのため、ガス、電力、間隙、
及び圧力を単に変えるだけで、シリコン窒化物とアモル
ファスシリコンの薄膜を同じ反応チャンバー内にある大
面積のガラス基板上に高堆積速度で連続的に堆積するこ
とができる。一般的に薄膜トランジスタの適用に対し、
アモルファスシリコン膜の厚さは、約３００〜３０００
オングストロームの間で変動する。なお、ｎ+ がドープ
されたアモルファスシリコンの薄い層が、別のチャンバ
内で、アモルファスシリコン層の上に堆積されてもよ
い。
【００２２】ガラス板の温度は、高品質膜を形成するの
に十分な程高温でなければならないが、当該大面積のガ
ラス基板が曲がるおそれがあるときは、約４５０℃以下
に維持されなければならない。一般的に堆積中は、約２
７０〜３５０℃からの堆積温度が維持されている。
に十分な程高温でなければならないが、当該大面積のガ
ラス基板が曲がるおそれがあるときは、約４５０℃以下
に維持されなければならない。一般的に堆積中は、約２
７０〜３５０℃からの堆積温度が維持されている。
【００２３】本発明はつぎの実施例でさらに説明される
が、当該発明は、そこでの詳細な説明に制限されない。
が、当該発明は、そこでの詳細な説明に制限されない。
【００２４】実施例１ 上面にアレイ状に堆積されており、かつ前もって選択さ
れたゲート金属パッドのパターンを有し、また、その上
に約２５００オングストロームの厚さのシリコン酸化層
を有する３６０×４５０×１．１ｍｍ厚のガラス基板
を、ＣＶＤチャンバーに入れて真空下にあらしめた。基
板が窒素を流入しながら３３０℃まで加熱されたとき、
アモルファスシリコン薄膜は以下の条件の下で堆積され
た。
れたゲート金属パッドのパターンを有し、また、その上
に約２５００オングストロームの厚さのシリコン酸化層
を有する３６０×４５０×１．１ｍｍ厚のガラス基板
を、ＣＶＤチャンバーに入れて真空下にあらしめた。基
板が窒素を流入しながら３３０℃まで加熱されたとき、
アモルファスシリコン薄膜は以下の条件の下で堆積され
た。
【００２５】シリコン窒化物堆積について ＳｉＨ4 １１０ｓｃｃｍ ＮＨ3 ５５０ｓｃｃｍ Ｎ2 ３９００ｓｃｃｍ 電力 ６００ｗａｔｔ
ｓ 圧力 １．２Ｔｏｒｒ 間隙 ２５．４ｍｍ（１０００
ｍｉｌｓ） サセプタ温度 ３９７℃ 基板温度 ３４０℃ 堆積速度は９３０オングストローム／分であり、約５０
０オングストロームの膜厚の層が（約３２秒で）堆積さ
れた。
ｓ 圧力 １．２Ｔｏｒｒ 間隙 ２５．４ｍｍ（１０００
ｍｉｌｓ） サセプタ温度 ３９７℃ 基板温度 ３４０℃ 堆積速度は９３０オングストローム／分であり、約５０
０オングストロームの膜厚の層が（約３２秒で）堆積さ
れた。
【００２６】この層は屈折率１．９１、圧縮応力−４．
９×１０9 ダイン／ｃｍ2 、６：１で緩和された(buffe
red)ＨＦ溶液中でのウエットエッチング３６０オングス
トローム／分、２乗平均の平方根(root mean squared)
での表面の粗さ１．１ｎｍであった。そして、これらの
すべては良品質のゲート絶縁用窒化物が堆積されること
を示すものである。
９×１０9 ダイン／ｃｍ2 、６：１で緩和された(buffe
red)ＨＦ溶液中でのウエットエッチング３６０オングス
トローム／分、２乗平均の平方根(root mean squared)
での表面の粗さ１．１ｎｍであった。そして、これらの
すべては良品質のゲート絶縁用窒化物が堆積されること
を示すものである。
【００２７】窒素で約３０秒掃気の後、第２番目の層、
この場合、アモルファスシリコンは、次の条件の下で同
一のマニホールド−基板の間隙を使用してシリコン窒化
層の上に堆積された。
この場合、アモルファスシリコンは、次の条件の下で同
一のマニホールド−基板の間隙を使用してシリコン窒化
層の上に堆積された。
【００２８】アモルファスシリコン堆積について ＳｉＨ4 ２７５ｓｃｃｍ Ｈ2 １５５０ｓｃｃｍ 電力 ３００ｗａｔｔ
ｓ 圧力 １．２Ｔｏｒｒ サセプタ温度 ３９７℃ 基板温度 ３２０℃＊ ＊サセプタ温度と圧力は同一になっているが、水素は良
好な熱伝達媒体なので、基板温度は僅かに低くされてい
る。
ｓ 圧力 １．２Ｔｏｒｒ サセプタ温度 ３９７℃ 基板温度 ３２０℃＊ ＊サセプタ温度と圧力は同一になっているが、水素は良
好な熱伝達媒体なので、基板温度は僅かに低くされてい
る。
【００２９】アモルファスシリコンの堆積速度は、９４
４オングストローム／分であり、膜は３０００オングス
トロームの厚さに堆積された。この膜の応力は−６．９
×１０9 ダイン／ｃｍ2 と測定された。ＳｉＨのピーク
位置は２０００ｃｍ-1であり、ピーク幅は１２０ｃｍ-1
より小であった。
４オングストローム／分であり、膜は３０００オングス
トロームの厚さに堆積された。この膜の応力は−６．９
×１０9 ダイン／ｃｍ2 と測定された。ＳｉＨのピーク
位置は２０００ｃｍ-1であり、ピーク幅は１２０ｃｍ-1
より小であった。
【００３０】上記の膜は完成されたトランジスタ装置の
中に形成されてテストされた。装置は、しきい値電圧、
オフモードにおける移動度及び漏れ電流を含む満足しう
るデバイス特性を有し、従来の堆積装置で製造される装
置に匹敵するものであった。
中に形成されてテストされた。装置は、しきい値電圧、
オフモードにおける移動度及び漏れ電流を含む満足しう
るデバイス特性を有し、従来の堆積装置で製造される装
置に匹敵するものであった。
【００３１】これに続くシリコン窒化ゲート絶縁及びア
モルファスシリコンの高品質膜の堆積は、同一チャンバ
ーの中で、高堆積速度及び、同一のサセプタ温度で実施
された。
モルファスシリコンの高品質膜の堆積は、同一チャンバ
ーの中で、高堆積速度及び、同一のサセプタ温度で実施
された。
【００３２】実施例２ シリコン窒化およびアモルファスシリコン膜は、実施例
１の工程によって堆積された。但し、シリコン窒化膜堆
積において以下の変更点がある。
１の工程によって堆積された。但し、シリコン窒化膜堆
積において以下の変更点がある。
【００３３】 ＳｉＨ4 １１０ｓｃｃｍ ＮＨ3 ５５０ｓｃｃｍ 窒素 ３７００ｓｃｃｍ 電力 ６００ｗａｔｔ
ｓ 圧力 ０．８Ｔｏｒｒ 間隙 ２５．４ｍｍ（１０００
ｍｉｌｓ） サセプタ温度 ３９７℃ 基板温度 ３３０℃＊ ＊圧力の低下は、サセプタから基板への熱移動の効率を
低下させるため、基板温度を低下させることになる。
ｓ 圧力 ０．８Ｔｏｒｒ 間隙 ２５．４ｍｍ（１０００
ｍｉｌｓ） サセプタ温度 ３９７℃ 基板温度 ３３０℃＊ ＊圧力の低下は、サセプタから基板への熱移動の効率を
低下させるため、基板温度を低下させることになる。
【００３４】上記条件のもとで堆積されたシリコン窒化
膜は良品質であると判定された。
膜は良品質であると判定された。
【００３５】窒素を用いた３０秒の掃気の後、第２の層
であるアモルファスシリコンがシリコン窒化物の上に実
施例１と同じ条件の下で堆積された。
であるアモルファスシリコンがシリコン窒化物の上に実
施例１と同じ条件の下で堆積された。
【００３６】これらの膜で作られたトランジスタの電気
特性は、良好であった。
特性は、良好であった。
【００３７】この実施例は、サセプタの温度が一定に保
持されている間は、可変的なプロセス条件、この場合に
は圧力、使用して基板温度を変え得ることを示す。
持されている間は、可変的なプロセス条件、この場合に
は圧力、使用して基板温度を変え得ることを示す。
【００３８】実施例３ シリコン窒化物とアモルファスシリコンは、サセプタ温
度がシリコン窒化物堆積のための３５８℃から、アモル
ファスシリコン堆積のための４１０℃に変えられたこと
を除いて、実施例１の工程に従って堆積された。その結
果、２つの膜の各々に対し基板の堆積温度は、３００℃
及び３３０℃となった。
度がシリコン窒化物堆積のための３５８℃から、アモル
ファスシリコン堆積のための４１０℃に変えられたこと
を除いて、実施例１の工程に従って堆積された。その結
果、２つの膜の各々に対し基板の堆積温度は、３００℃
及び３３０℃となった。
【００３９】シリコン窒化物堆積 ＳｉＨ4 １１０ｓｃｃｍ ＮＨ3 ５５０ｓｃｃｍ 窒素 ３９００ｓｃｃｍ 電力 ６００ｗａｔｔ
ｓ 圧力 ０．８Ｔｏｒｒ 間隙 ２５．４ｍｍ（１０００
ｍｉｌｓ） サセプタ温度 ３５８℃ 基板温度 ３００℃アモルファスシリコン堆積 ＳｉＨ4 ２７５ｓｃｃｍ Ｈ2 １５５０ｓｃｃｍ 電力 ３００ｗａｔｔ
ｓ 圧力 １．２Ｔｏｒｒ 間隙 ２５．４ｍｍ（１０００
ｍｉｌｓ） サセプタ温度 ４１０℃ 基板温度 ３３０° シリコン窒化物とアモルファスシリコン膜は、良品質と
判定され、またこれらの膜で作られたトランジスタの電
気特性は良好と判定された。
ｓ 圧力 ０．８Ｔｏｒｒ 間隙 ２５．４ｍｍ（１０００
ｍｉｌｓ） サセプタ温度 ３５８℃ 基板温度 ３００℃アモルファスシリコン堆積 ＳｉＨ4 ２７５ｓｃｃｍ Ｈ2 １５５０ｓｃｃｍ 電力 ３００ｗａｔｔ
ｓ 圧力 １．２Ｔｏｒｒ 間隙 ２５．４ｍｍ（１０００
ｍｉｌｓ） サセプタ温度 ４１０℃ 基板温度 ３３０° シリコン窒化物とアモルファスシリコン膜は、良品質と
判定され、またこれらの膜で作られたトランジスタの電
気特性は良好と判定された。
【００４０】上記の実施例で、ガラスがまだチャンバー
内でシリコン窒化物およびアモルファスシリコン堆積の
間にある間、サセプタ温度は変化した。サセプタ温度の
変化速度は３〜５℃／分であり、それ故、温度の大きな
変化は長時間を要し、この実施例の場合およそ１５分間
必要とされる。当該サセプタ温度の変化が小さい場合、
この工程は実用的である。
内でシリコン窒化物およびアモルファスシリコン堆積の
間にある間、サセプタ温度は変化した。サセプタ温度の
変化速度は３〜５℃／分であり、それ故、温度の大きな
変化は長時間を要し、この実施例の場合およそ１５分間
必要とされる。当該サセプタ温度の変化が小さい場合、
この工程は実用的である。
【００４１】上記の実施例は、基板温度は引きつづいて
行なわれる堆積のために下げなければならないこと、例
えばアモルファスシリコン堆積のための基板温度はゲー
ト絶縁用シリコン窒化物の堆積のための基板温度よりも
低くなければならないこととか、エッチング停止シリコ
ン窒化物のための基板温度は、アモルファスシリコン層
を作るための基板温度よりも低くなければならないこと
といった、報告された制約は、この方法の要件ではない
ことを証明している。この特徴は、従来方法よりも十分
に勝っている利点である。
行なわれる堆積のために下げなければならないこと、例
えばアモルファスシリコン堆積のための基板温度はゲー
ト絶縁用シリコン窒化物の堆積のための基板温度よりも
低くなければならないこととか、エッチング停止シリコ
ン窒化物のための基板温度は、アモルファスシリコン層
を作るための基板温度よりも低くなければならないこと
といった、報告された制約は、この方法の要件ではない
ことを証明している。この特徴は、従来方法よりも十分
に勝っている利点である。
【００４２】実施例４ この実施例では、約５００オングストローム厚さのゲー
ト絶縁用シリコン窒化層と、約５００オングストローム
厚さのアモルファスシリコン層及び、約３０００オング
ストローム厚さのエッチング停止シリコン窒化層の３つ
の層が同じ反応チャンバー内で、かつ同じサセプタ温度
で連続して堆積された。堆積条件は大体以下のとおりで
あった。
ト絶縁用シリコン窒化層と、約５００オングストローム
厚さのアモルファスシリコン層及び、約３０００オング
ストローム厚さのエッチング停止シリコン窒化層の３つ
の層が同じ反応チャンバー内で、かつ同じサセプタ温度
で連続して堆積された。堆積条件は大体以下のとおりで
あった。
【００４３】ゲート絶縁窒化物 ＳｉＨ4 １１０ｓｃｃｍ ＮＨ3 ５５０ｓｃｃｍ 窒素 ３９００ｓｃｃｍ 電力 ６００ｗａｔｔ
ｓ 圧力 ０．８Ｔｏｒｒ 間隙 ２５．４ｍｍ（１０００
ｍｉｌｓ） サセプタ温度 ３３７℃ 基板温度 ２８２℃アモルファスシリコン ＳｉＨ4 ２７５ｓｃｃｍ 水素 １５５０ｓｃｃｍ 電力 ３００ｗａｔｔ
ｓ 圧力 １．２Ｔｏｒｒ 間隙 ２５．４ｍｍ（１０００
ｍｉｌｓ） サセプタ温度 ３３７℃ 基板温度 ２８０℃エッチング停止シリコン窒化物 ＳｉＨ4 ３３０ｓｃｃｍ ＮＨ3 １１００ｓｃｃｍ 窒素 １１０００ｓｃｃｍ 電力 １５００ｗａｔｔ
ｓ 圧力 ２．０Ｔｏｒｒ 間隙 １５００ｍｉｌｓ サセプタ温度 ３３７℃ 基板温度 ３００℃ ゲート絶縁用シリコン窒化物とアモルファスシリコンは
良質の膜であった。エッチング停止シリコン窒化物は、
ゲート絶縁用シリコン窒化物とは異なった膜特性を有
し、そのため、上記で検討された基準からは高品質膜と
は見なされていない諸特性を有していることが要求され
る。特に、エッチング停止シリコン窒化物は、高速のウ
ェットエッチング速度と高濃度Ｓｉ−Ｈボンドを有して
いる。これらの膜で作られたトランジスタの電気特性は
良質であり、かつエッチング停止シリコン窒化物よりも
高温で堆積されたゲート絶縁及び、アモルファスシリコ
ン膜で製造されるトランジスタに匹敵するものである。
ｓ 圧力 ０．８Ｔｏｒｒ 間隙 ２５．４ｍｍ（１０００
ｍｉｌｓ） サセプタ温度 ３３７℃ 基板温度 ２８２℃アモルファスシリコン ＳｉＨ4 ２７５ｓｃｃｍ 水素 １５５０ｓｃｃｍ 電力 ３００ｗａｔｔ
ｓ 圧力 １．２Ｔｏｒｒ 間隙 ２５．４ｍｍ（１０００
ｍｉｌｓ） サセプタ温度 ３３７℃ 基板温度 ２８０℃エッチング停止シリコン窒化物 ＳｉＨ4 ３３０ｓｃｃｍ ＮＨ3 １１００ｓｃｃｍ 窒素 １１０００ｓｃｃｍ 電力 １５００ｗａｔｔ
ｓ 圧力 ２．０Ｔｏｒｒ 間隙 １５００ｍｉｌｓ サセプタ温度 ３３７℃ 基板温度 ３００℃ ゲート絶縁用シリコン窒化物とアモルファスシリコンは
良質の膜であった。エッチング停止シリコン窒化物は、
ゲート絶縁用シリコン窒化物とは異なった膜特性を有
し、そのため、上記で検討された基準からは高品質膜と
は見なされていない諸特性を有していることが要求され
る。特に、エッチング停止シリコン窒化物は、高速のウ
ェットエッチング速度と高濃度Ｓｉ−Ｈボンドを有して
いる。これらの膜で作られたトランジスタの電気特性は
良質であり、かつエッチング停止シリコン窒化物よりも
高温で堆積されたゲート絶縁及び、アモルファスシリコ
ン膜で製造されるトランジスタに匹敵するものである。
【００４４】この実施例では、本発明者は、トランジス
タの３つの層は、同一のチャンバー内で同じサセプタ温
度で堆積することが可能なことを立証した。ここに使用
された方法は、従来技術の作業者により報告されている
制約、すなわち、連続する複数の層は漸進的に(progres
sively) に低下した基板温度のもとで堆積されなければ
ならないことから外れるにも拘らず成功した。上記のＣ
ＶＤ方法は、半導体基板の多段階製法として知られてい
るシステム、例えばメイダン等(Maydan et al)により米
国特許第４，９５１，６０１号又は、薄膜トランジスタ
の製造用大面積ガラス基板上に多層を堆積するために設
計された真空システム等に開示されているシステムに利
用できる。この真空システムは、ノーマン・ターナー等
による同時係属出願の関連出願“生産性が改善された真
空処理装置”（米国特許出願第０８／０１０６８４号）
及び、同時に出願され引用形式で組み込まれた“大面積
のガラス基板を加熱及び冷却する方法及び装置”（米国
特許出願第０８／１０６８３号）の中で記述されてい
る。この真空システムについては、図２を参照して以下
に説明する。
タの３つの層は、同一のチャンバー内で同じサセプタ温
度で堆積することが可能なことを立証した。ここに使用
された方法は、従来技術の作業者により報告されている
制約、すなわち、連続する複数の層は漸進的に(progres
sively) に低下した基板温度のもとで堆積されなければ
ならないことから外れるにも拘らず成功した。上記のＣ
ＶＤ方法は、半導体基板の多段階製法として知られてい
るシステム、例えばメイダン等(Maydan et al)により米
国特許第４，９５１，６０１号又は、薄膜トランジスタ
の製造用大面積ガラス基板上に多層を堆積するために設
計された真空システム等に開示されているシステムに利
用できる。この真空システムは、ノーマン・ターナー等
による同時係属出願の関連出願“生産性が改善された真
空処理装置”（米国特許出願第０８／０１０６８４号）
及び、同時に出願され引用形式で組み込まれた“大面積
のガラス基板を加熱及び冷却する方法及び装置”（米国
特許出願第０８／１０６８３号）の中で記述されてい
る。この真空システムについては、図２を参照して以下
に説明する。
【００４５】図２は、大きい面積のガラス基板の上に複
数膜を堆積するための真空システムの平面図である。
数膜を堆積するための真空システムの平面図である。
【００４６】次に、図２を参照すると、堆積システム１
１１は大面積のガラス基板の上に複数の薄膜を堆積する
ため一連のチャンバーを備えている。カセット１１２
Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ、１１２Ｄは、その上に大きな
ガラス基板を貯蔵するため昇降装置上に搭載された多数
の棚を内包に有している。ロボット１１４は、１回に１
つのガラス基板をカセット１１２から、２つの連結冷却
及びロードロックチャンバー１１６Ａ，１１６Ｂの内の
一つに、閉塞自在な開口１１７を通じて大気に移送する
のに用いられる。また、システム１００は、ガラス基板
を堆積温度まで上げる加熱チャンバー１１８を含んでい
る。２つの冷却ロードロックチャンバー１１６及び加熱
チャンバー１１８と共に、一連の４つのＣＶＤチャンバ
ー１２０、１２２、１２４、１２６は、これらと真空ト
ランスチャンバー１２８を画成する。冷却／ロードロッ
クチャンバー１１６Ａと１１６Ｂと加熱チャンバー１１
８は、垂直方向に索引(index) できる昇降装置（図示せ
ず）に搭載されたカセットを保持している。これらの加
熱及び冷却チャンバー１１６Ａ、１１６Ｂ及び１１８の
カセットは、ガラス基板が加熱され又は冷却されている
間、当該ガラス基板をその内部で支持するための熱伝導
性の棚を有している。
１１は大面積のガラス基板の上に複数の薄膜を堆積する
ため一連のチャンバーを備えている。カセット１１２
Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ、１１２Ｄは、その上に大きな
ガラス基板を貯蔵するため昇降装置上に搭載された多数
の棚を内包に有している。ロボット１１４は、１回に１
つのガラス基板をカセット１１２から、２つの連結冷却
及びロードロックチャンバー１１６Ａ，１１６Ｂの内の
一つに、閉塞自在な開口１１７を通じて大気に移送する
のに用いられる。また、システム１００は、ガラス基板
を堆積温度まで上げる加熱チャンバー１１８を含んでい
る。２つの冷却ロードロックチャンバー１１６及び加熱
チャンバー１１８と共に、一連の４つのＣＶＤチャンバ
ー１２０、１２２、１２４、１２６は、これらと真空ト
ランスチャンバー１２８を画成する。冷却／ロードロッ
クチャンバー１１６Ａと１１６Ｂと加熱チャンバー１１
８は、垂直方向に索引(index) できる昇降装置（図示せ
ず）に搭載されたカセットを保持している。これらの加
熱及び冷却チャンバー１１６Ａ、１１６Ｂ及び１１８の
カセットは、ガラス基板が加熱され又は冷却されている
間、当該ガラス基板をその内部で支持するための熱伝導
性の棚を有している。
【００４７】ロボット１１４が、ガラス基板をカセット
１１２から冷却／ロードロックチャンバー１１６Ａのカ
セットの中に移送した後、他のガラス基板がロボット１
１４によって冷却チャンバーカセット１１６Ａに移送さ
れている時は、昇降装置は、１つの棚の高さ分だけカセ
ットを持上げ（又は持下げ）る。チャンバー１１６Ａの
カセットの中にすべての棚が充填されたとき、閉塞自在
な開口１１７は閉じられ、チャンバー１１６Ａは排気さ
れる。望ましい圧力に達したとき、トランスファーチャ
ンバー１２８に近い閉塞自在な開口１３１は開放され
る。トランスファーロボット（図示せず）は、全てのガ
ラス基板を冷却／ロードロックチャンバー１１６Ａか
ら、その内部でガラス基板は堆積温度近くまで加熱され
ている加熱チャンバー１１８の中にあるカセットに移送
する。加熱チャンバー１１８内のカセットと冷却チャン
バーカセット１１６Ａは、トランスファーチャンバー１
２８内にあるトランスファーロボットに別の棚を与える
各移送の後、持上げられ又は持下げられる。
１１２から冷却／ロードロックチャンバー１１６Ａのカ
セットの中に移送した後、他のガラス基板がロボット１
１４によって冷却チャンバーカセット１１６Ａに移送さ
れている時は、昇降装置は、１つの棚の高さ分だけカセ
ットを持上げ（又は持下げ）る。チャンバー１１６Ａの
カセットの中にすべての棚が充填されたとき、閉塞自在
な開口１１７は閉じられ、チャンバー１１６Ａは排気さ
れる。望ましい圧力に達したとき、トランスファーチャ
ンバー１２８に近い閉塞自在な開口１３１は開放され
る。トランスファーロボット（図示せず）は、全てのガ
ラス基板を冷却／ロードロックチャンバー１１６Ａか
ら、その内部でガラス基板は堆積温度近くまで加熱され
ている加熱チャンバー１１８の中にあるカセットに移送
する。加熱チャンバー１１８内のカセットと冷却チャン
バーカセット１１６Ａは、トランスファーチャンバー１
２８内にあるトランスファーロボットに別の棚を与える
各移送の後、持上げられ又は持下げられる。
【００４８】ガラス基板が堆積温度に達したとき、トラ
ンスファーロボットは、ガラス基板を予め選択された順
序で１つ以上のＣＶＤチャンバー１２０、１２２、１２
４又は１２６に次々と移送する。例えば、本発明の多層
薄膜は第１番目のＣＶＤチャンバー内で堆積される。ド
ープされたアモルファスシリコンの膜は第２番目のＣＶ
Ｄチャンバー内で堆積され、以下同様になされる。予め
選択された全ての堆積が行なわれたとき、トランスファ
ーロボットは、処理されたガラス基板を冷却／ロードロ
ックチャンバー１１６Ａに移送して戻す。閉塞自在な開
口１３１は、冷却／ロードロックチャンバー１１６Ａ内
のすべての棚が充填されたときは閉じられる。同時にロ
ボット１１４は、他の一群の(batch of)ガラス基板を、
別のカセット１１２Ｃから冷却／ロードロックチャンバ
ー１１６Ｂの中のカセット１１２Ｃに移送し、装填が完
了した時にチャンバー１１６Ｂを排気する。
ンスファーロボットは、ガラス基板を予め選択された順
序で１つ以上のＣＶＤチャンバー１２０、１２２、１２
４又は１２６に次々と移送する。例えば、本発明の多層
薄膜は第１番目のＣＶＤチャンバー内で堆積される。ド
ープされたアモルファスシリコンの膜は第２番目のＣＶ
Ｄチャンバー内で堆積され、以下同様になされる。予め
選択された全ての堆積が行なわれたとき、トランスファ
ーロボットは、処理されたガラス基板を冷却／ロードロ
ックチャンバー１１６Ａに移送して戻す。閉塞自在な開
口１３１は、冷却／ロードロックチャンバー１１６Ａ内
のすべての棚が充填されたときは閉じられる。同時にロ
ボット１１４は、他の一群の(batch of)ガラス基板を、
別のカセット１１２Ｃから冷却／ロードロックチャンバ
ー１１６Ｂの中のカセット１１２Ｃに移送し、装填が完
了した時にチャンバー１１６Ｂを排気する。
【００４９】冷却／ロードロックチャンバー１１６Ａ内
の処理されたすべてのガラス基板が約１５０℃以下に冷
却されたとき、チャンバー１１６Ａは大気圧と同じにさ
れ、閉塞自在な開口１１７は開放されて、ロボット１１
４は今処理されて冷却されたガラス基板を脱着(unload)
し、カセット１１２に戻る。
の処理されたすべてのガラス基板が約１５０℃以下に冷
却されたとき、チャンバー１１６Ａは大気圧と同じにさ
れ、閉塞自在な開口１１７は開放されて、ロボット１１
４は今処理されて冷却されたガラス基板を脱着(unload)
し、カセット１１２に戻る。
【００５０】こうして、システム１００は、作業を連続
できるように作られている。ガラス基板の一連の（batc
h)加熱及び冷却という組合せ、例えば数分という比較的
長い時間がかかる操作、および比較的短い時間の単一基
板の薄膜ＣＶＤ法によりシステム１００の生産性と作業
効率を最大にすることができる。
できるように作られている。ガラス基板の一連の（batc
h)加熱及び冷却という組合せ、例えば数分という比較的
長い時間がかかる操作、および比較的短い時間の単一基
板の薄膜ＣＶＤ法によりシステム１００の生産性と作業
効率を最大にすることができる。
【００５１】本発明は、いくつかの具体例と実施例によ
って説明したが、本発明はそれに限定されることを意味
しない。ここでのＣＶＤ法は、実用的な堆積速度のもと
で、高品質の膜を得るためにガスの流速と圧力及び温度
を調整できる他のチャンバーを使用して実施することが
できる。シリコン酸化物、ゲート絶縁用シリコン窒化
物、エッチング停止シリコン窒化物、及びアモルファス
シリコン等の連続した薄膜は、上記のように種々の堆積
パラメータを調整することにより同一のチャンバー内
で、及びトランジスタを製造するための設計に従って種
々の順番で堆積することができる。例えば、シリコン酸
化層は、９２４オングストローム／分の堆積を行うた
め、流速３００ｓｃｃｍ、窒素酸化物の流速６０００ｓ
ｃｃｍ、電力５００ワット、圧力２Ｔｏｒｒ、及び間隙
３７．１３ｍｍ（１４６２ｍｉｌｓ）を使用して実施例
１のチャンバー内で堆積することができる。また、１以
上の堆積膜は、図１に示すように他のチャンバーの中で
堆積することができる。
って説明したが、本発明はそれに限定されることを意味
しない。ここでのＣＶＤ法は、実用的な堆積速度のもと
で、高品質の膜を得るためにガスの流速と圧力及び温度
を調整できる他のチャンバーを使用して実施することが
できる。シリコン酸化物、ゲート絶縁用シリコン窒化
物、エッチング停止シリコン窒化物、及びアモルファス
シリコン等の連続した薄膜は、上記のように種々の堆積
パラメータを調整することにより同一のチャンバー内
で、及びトランジスタを製造するための設計に従って種
々の順番で堆積することができる。例えば、シリコン酸
化層は、９２４オングストローム／分の堆積を行うた
め、流速３００ｓｃｃｍ、窒素酸化物の流速６０００ｓ
ｃｃｍ、電力５００ワット、圧力２Ｔｏｒｒ、及び間隙
３７．１３ｍｍ（１４６２ｍｉｌｓ）を使用して実施例
１のチャンバー内で堆積することができる。また、１以
上の堆積膜は、図１に示すように他のチャンバーの中で
堆積することができる。
【００５２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
膜の品質やその堆積速度を犠牲にしないで、同一の反応
チャンバー内で効率的な方法により基板上に１つ以上の
膜を連続的に堆積することができる。
膜の品質やその堆積速度を犠牲にしないで、同一の反応
チャンバー内で効率的な方法により基板上に１つ以上の
膜を連続的に堆積することができる。
【図１】図１は、大面積のガラス基板上に連続的に薄膜
を堆積するうえで有効なＣＶＤ反応装置の横断面図であ
る。
を堆積するうえで有効なＣＶＤ反応装置の横断面図であ
る。
【図２】図１のＣＶＤ反応装置を含むガラス基板を製造
するための真空システムの平面図である。
するための真空システムの平面図である。
１４…ガラス基板、１８…ガスマニホールドプレート、
１１６Ａ，１１６Ｂ…ロードロックチャンバー、１１８
…加熱チャンバー、１２０，１２２，１２４，１２６…
ＣＶＤチャンバー。
１１６Ａ，１１６Ｂ…ロードロックチャンバー、１１８
…加熱チャンバー、１２０，１２２，１２４，１２６…
ＣＶＤチャンバー。
フロントページの続き (72)発明者 ロバート ロバートソン アメリカ合衆国， カリフォルニア州 94301， パロ アルト， ウェブスタ ー ストリート 916 (72)発明者 パメラ ロウ アメリカ合衆国， カリフォルニア州 94131， サン フランシスコ， アー バー ストリート 227 (72)発明者 マーク ミカエル コルラック アメリカ合衆国， カリフォルニア州 94501， アラメダ， カレッジ アヴ ェニュー 1141 (72)発明者 アンジェラ リー アメリカ合衆国， カリフォルニア州 94086， サニーヴェール， アカラネ ス ドライヴ 407 アパート ナンバ ー10 (72)発明者 ダン メイダン アメリカ合衆国， カリフォルニア州 94022， ロス アルトス ヒルズ， マリエッタ レーン 12000 (56)参考文献 特開 平２−186641（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−51277（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−88518（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−346419（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/205 H01L 21/31 H01L 21/336 H01L 29/786
Claims (14)
- 【請求項１】 基板に向けられたガス流入マニホールド
板を介して反応ガスを内部へ導入する真空チャンバ内で
行われるプラズマ化学気相堆積法による薄膜トランジス
タの製造方法であって、 基板上にパターン化されたゲート層の上に、ゲート絶縁
層を堆積する第１堆積工程と、 前記ゲート絶縁層の上に、アモルファスシリコン薄膜を
堆積する第２堆積工程と を備え、 前記第１堆積工程と前記第２堆積工程とが、共に同一の
前記真空チャンバ内で行われ、 前記第１工程及び前記第２工程のそれぞれにおいて、前
記ガスマニホールド板と基板との間隔が、３８．１mm以
下の範囲で、堆積速度及び成膜均一性が高くなるように
選択して調節されることが可能である薄膜トランジスタ
の製造方法。 - 【請求項２】 前記ゲート絶縁層が、ゲートシリコン窒
化物である請求項１に記載の製造方法。 - 【請求項３】 前記ゲート絶縁層が、ゲートシリコン酸
化物である請求項１に記載の製造方法。 - 【請求項４】 エッチングストップシリコン窒化物が、
前記反応チャンバ内で、前記アモルファスシリコン層の
上に堆積される請求項２に記載の製造方法。 - 【請求項５】 シリコン酸化物層が、前記反応チャンバ
内で、前記アモルファスシリコン層の上に堆積される請
求項２に記載の製造方法。 - 【請求項６】 前記基板がガラスである請求項１に記載
の製造方法。 - 【請求項７】 基板に向けられたガス流入マニホールド
板を介して反応ガスを内部へ導入する真空チャンバ内で
行われるプラズマ化学気相堆積法による薄膜トランジス
タの製造方法であって、 基板上にパターン化されたゲート層の上に、ゲート絶縁
用のシリコン窒化物層を堆積する第１堆積工程と、 前記ゲート絶縁層の上に、アモルファスシリコン薄膜を
堆積する第２堆積工程とを備え、 前記第１堆積工程と前記第２堆積工程とが、共に同一の
前記真空チャンバ内で行われ、 前記第１堆積工程と前記第２堆積工程とにおいて、基板
を保持するサセプタの温度が同じに維持され、 前記第１工程及び前記第２工程のそれぞれにおいて、前
記ガスマニホールド板と基板との間隔が、３８．１mm以
下の範囲で、堆積速度及び成膜均一性が高くなるように
選択して調節されることが可能である薄膜トランジスタ
の製造方法。 - 【請求項８】 前記第１堆積工程において用いられるシ
リコン窒化物堆積のための前駆体ガスが、モノシラン
と、アンモニアと、窒素キャリアガスとを含んでいる請
求項７に記載の製造方法。 - 【請求項９】 前記第２工程において用いられるアモル
ファスシリコン堆積のための前駆体ガスが、モノシラン
と、水素キャリアガスとを含んでいる請求項７に記載の
製造方法。 - 【請求項１０】 前記圧力が０．８〜２．５Ｔｏｒｒに
保持されている請求項７に記載の製造方法。 - 【請求項１１】 エッチングストップシリコン窒化物層
が、前記反応チャンバ内で、前記アモルファスシリコン
薄膜の上に堆積される請求項７に記載の製造方法。 - 【請求項１２】 シリコン酸化層が、前記反応チャンバ
内で、前記アモルファスシリコン層の上に堆積される請
求項７に記載の製造方法。 - 【請求項１３】 ｎ＋ がドープされたアモルファスシ
リコンの薄い層が、前記チャンバとは別のチャンバ内
で、前記アモルファスシリコン層の上に堆積される請求
項７に記載の製造方法。 - 【請求項１４】 前記基板がガラスである請求項７に記
載の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US1011093A | 1993-01-28 | 1993-01-28 | |
| US08/010110 | 1993-01-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06283430A JPH06283430A (ja) | 1994-10-07 |
| JP2981102B2 true JP2981102B2 (ja) | 1999-11-22 |
Family
ID=21743941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6008707A Expired - Lifetime JP2981102B2 (ja) | 1993-01-28 | 1994-01-28 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6338874B1 (ja) |
| EP (1) | EP0608633B1 (ja) |
| JP (1) | JP2981102B2 (ja) |
| DE (1) | DE69323716T2 (ja) |
Families Citing this family (41)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100291971B1 (ko) * | 1993-10-26 | 2001-10-24 | 야마자끼 순페이 | 기판처리장치및방법과박막반도체디바이스제조방법 |
| GB2320135A (en) * | 1996-12-04 | 1998-06-10 | Smiths Industries Plc | Semiconductor wafer processing apparatus |
| KR100252210B1 (ko) * | 1996-12-24 | 2000-04-15 | 윤종용 | 반도체장치 제조용 건식식각장치 |
| DE69734877T2 (de) * | 1997-09-10 | 2006-09-14 | Samsung Electronics Co., Ltd., Suwon | Vorrichtung zur Herstellung von einem Halbleiter-Bauelement und ein diese Vorrichtung verwendendes Verfahren zur Herstellung einer Polysilicium-Schicht |
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| US6176668B1 (en) | 1998-05-20 | 2001-01-23 | Applied Komatsu Technology, Inc. | In-situ substrate transfer shuttle |
| US6086362A (en) * | 1998-05-20 | 2000-07-11 | Applied Komatsu Technology, Inc. | Multi-function chamber for a substrate processing system |
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