JP3388651B2 - 絶縁膜の形成方法 - Google Patents
絶縁膜の形成方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は絶縁膜の形成方法に関
し、更に詳しくは、Ｐｏｌｙ−Ｓｉを用いた半導体の製
造時における半導体に要求されるＰｏｌｙ−Ｓｉ半導体
向け高品質の絶縁膜を高速で形成する絶縁膜の形成方法
に関する。
し、更に詳しくは、Ｐｏｌｙ−Ｓｉを用いた半導体の製
造時における半導体に要求されるＰｏｌｙ−Ｓｉ半導体
向け高品質の絶縁膜を高速で形成する絶縁膜の形成方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のＰｏｌｙ−ＳｉＴＦＴ（Ｐｏｌｙ
−Ｓｉの薄膜トランシジスタ）用ゲート絶縁膜の形成方
法としては、大面積対応が可能で、かつ低温で高品質絶
縁膜が得られる可能性のある方法として、スパッタ法、
ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）／Ｏ2系ＰＥＣＶＤ
（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）法が
知られている。前者のスパッタ法については段差被覆性
が劣るため、後者のＴＥＯＳ／Ｏ2系ＰＥＣＶＤ法の方
が段差被覆性に優れていることから注目されている。
−Ｓｉの薄膜トランシジスタ）用ゲート絶縁膜の形成方
法としては、大面積対応が可能で、かつ低温で高品質絶
縁膜が得られる可能性のある方法として、スパッタ法、
ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）／Ｏ2系ＰＥＣＶＤ
（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）法が
知られている。前者のスパッタ法については段差被覆性
が劣るため、後者のＴＥＯＳ／Ｏ2系ＰＥＣＶＤ法の方
が段差被覆性に優れていることから注目されている。
【０００３】一般的には、ガス導入系と、排気系が接続
された真空槽内に、２個以上の電極を設け、その一方の
電極に高周波電力を供給し、他方の電極上に基板を搭載
し、該ガス導入系から導入した有機シラン系ガス、例え
ばテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）と、酸素、亜酸化
窒素、水、アルゴン、窒素、ヘリウム、水素のうちの少
なくとも１種類のガスとの混合ガスを電極間に発生させ
たプラズマにより分解し、加熱された基板上に絶縁膜を
形成する方法が行われていた。その場合の放電周波数は
13.56MHzである。
された真空槽内に、２個以上の電極を設け、その一方の
電極に高周波電力を供給し、他方の電極上に基板を搭載
し、該ガス導入系から導入した有機シラン系ガス、例え
ばテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）と、酸素、亜酸化
窒素、水、アルゴン、窒素、ヘリウム、水素のうちの少
なくとも１種類のガスとの混合ガスを電極間に発生させ
たプラズマにより分解し、加熱された基板上に絶縁膜を
形成する方法が行われていた。その場合の放電周波数は
13.56MHzである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記ＴＥＯＳ／Ｏ2系
ＰＥＣＶＤ法における放電周波数として13.56MHzを用い
た場合、基板温度400℃以下の低温で高品質の絶縁膜が
得られる成膜速度は200Å(0.02μm)／minまでであっ
た。
ＰＥＣＶＤ法における放電周波数として13.56MHzを用い
た場合、基板温度400℃以下の低温で高品質の絶縁膜が
得られる成膜速度は200Å(0.02μm)／minまでであっ
た。
【０００５】また、良好な膜質を得る方法としては、次
に示す２方法がある。 (1) 放電時の投入電力を増加し、プラズマ密度を高め、
ＴＥＯＳの分解を促進させる。 (2) 有機シラン系ガスに混合する酸素、亜酸化窒素、ア
ルゴン、窒素等の混合ガス量を増加させ、有機シラン系
ガスに対する活性種の相対量を増加させる。
に示す２方法がある。 (1) 放電時の投入電力を増加し、プラズマ密度を高め、
ＴＥＯＳの分解を促進させる。 (2) 有機シラン系ガスに混合する酸素、亜酸化窒素、ア
ルゴン、窒素等の混合ガス量を増加させ、有機シラン系
ガスに対する活性種の相対量を増加させる。
【０００６】前記(1)の方法の場合、電源の大型化、大
電力に対応させるための装置の大型化が必要となり、実
用上の投入電力の増加には限界があった。更に、投入電
力を増加させた場合、基板にかかるセルフバイアスが増
加し、イオンダメージが生じるため、実用上の電力値に
は限界があった。
電力に対応させるための装置の大型化が必要となり、実
用上の投入電力の増加には限界があった。更に、投入電
力を増加させた場合、基板にかかるセルフバイアスが増
加し、イオンダメージが生じるため、実用上の電力値に
は限界があった。
【０００７】また、前記(2)の方法の場合についても、
混合ガス量の増加はガス導入系、真空排気系の大型化を
必要とし、実用上混合ガス量の導入には上限があった。
混合ガス量の増加はガス導入系、真空排気系の大型化を
必要とし、実用上混合ガス量の導入には上限があった。
【０００８】これらの理由により、成膜速度は200Å(0.
02μm)／min以上とすることは不可能であった。
02μm)／min以上とすることは不可能であった。
【０００９】本発明は、前記従来法における問題点を解
消し、成膜速度を大幅に増加させつつ、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ
半導体向け高品質の絶縁膜の形成方法を提供することを
目的とする。
消し、成膜速度を大幅に増加させつつ、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ
半導体向け高品質の絶縁膜の形成方法を提供することを
目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、従来用いていた放電周波数13.56MHzを2
7.12MHz以上の高高周波とすることによって、プラズマ
密度を増加させると共に、放電中にパルス変調を加える
ことにより、基板に達するイオン量を減少させてイオン
ダメージを低減させる絶縁膜の形成方法である。
成するために、従来用いていた放電周波数13.56MHzを2
7.12MHz以上の高高周波とすることによって、プラズマ
密度を増加させると共に、放電中にパルス変調を加える
ことにより、基板に達するイオン量を減少させてイオン
ダメージを低減させる絶縁膜の形成方法である。
【００１１】更に詳しくは、本発明は、真空槽内に有機
シラン系ガスと酸素、水、亜酸化窒素、アルゴン、窒
素、ヘリウム及び水素のうちの少なくとも１種との混合
ガスを導入し、平行平板電極に放電を発生させるプラズ
マＣＶＤ法により、基板上に絶縁膜を形成する方法にお
いて、放電周波数として27.12MHzないし100MHzの高周波
電力を用い、かつ、上記絶縁膜の成膜時に導入する高周
波電力をパルス状に変調してプラズマをパルス状にオ
ン、オフして成膜を行うことを特徴とする。
シラン系ガスと酸素、水、亜酸化窒素、アルゴン、窒
素、ヘリウム及び水素のうちの少なくとも１種との混合
ガスを導入し、平行平板電極に放電を発生させるプラズ
マＣＶＤ法により、基板上に絶縁膜を形成する方法にお
いて、放電周波数として27.12MHzないし100MHzの高周波
電力を用い、かつ、上記絶縁膜の成膜時に導入する高周
波電力をパルス状に変調してプラズマをパルス状にオ
ン、オフして成膜を行うことを特徴とする。
【００１２】前記有機シラン系ガスをテトラエトキシシ
ラン、テトラメトキシシラン、シロキサン等の分子中に
Ｓｉ−Ｏ結合を有するガスのいずれかとしてもよい。
ラン、テトラメトキシシラン、シロキサン等の分子中に
Ｓｉ−Ｏ結合を有するガスのいずれかとしてもよい。
【００１３】前記パルス状に変調導入してプラズマをパ
ルス状にオン、オフして成膜を行う高周波の変調周期を
10ないし300kHzとし、高周波電力のオン時間がオン時間
とオフ時間の合計の5ないし100％未満とすることが好ま
しい。
ルス状にオン、オフして成膜を行う高周波の変調周期を
10ないし300kHzとし、高周波電力のオン時間がオン時間
とオフ時間の合計の5ないし100％未満とすることが好ま
しい。
【００１４】
【作用】一般に高周波放電を行った場合のプラズマ密度
は、放電周波数の２乗に比例する。例えば周波数が13.5
6MHzの場合と、同じプラズマ密度を周波数27.12MHzで得
ようとした場合、投入電力は１／４でよい。
は、放電周波数の２乗に比例する。例えば周波数が13.5
6MHzの場合と、同じプラズマ密度を周波数27.12MHzで得
ようとした場合、投入電力は１／４でよい。
【００１５】テトラエトキシシランを例とする有機シラ
ン系ガスと酸素、亜酸化窒素、水、窒素、水素、アルゴ
ン及びヘリウムのうちの少なくとも１種との混合ガスか
ら高い成膜速度で、高品質のＳiＯ2膜を形成しようとす
る場合、従来法によるプラズマ密度と比較して大幅な密
度の増加が必要となるが、放電周波数を27.12MHz以上と
することによって、投入電力の大幅増がなくともプラズ
マ密度を増加させ、高品質のＳiＯ2膜が形成されるよう
になる。
ン系ガスと酸素、亜酸化窒素、水、窒素、水素、アルゴ
ン及びヘリウムのうちの少なくとも１種との混合ガスか
ら高い成膜速度で、高品質のＳiＯ2膜を形成しようとす
る場合、従来法によるプラズマ密度と比較して大幅な密
度の増加が必要となるが、放電周波数を27.12MHz以上と
することによって、投入電力の大幅増がなくともプラズ
マ密度を増加させ、高品質のＳiＯ2膜が形成されるよう
になる。
【００１６】また、投入電力が大きい場合は、イオン照
射によるダメージが問題となるが、投入電力をパルス状
にオン、オフさせることにより、イオン照射の量を減少
させてイオンダメージを減少させることが出来る。
射によるダメージが問題となるが、投入電力をパルス状
にオン、オフさせることにより、イオン照射の量を減少
させてイオンダメージを減少させることが出来る。
【００１７】
【実施例】本発明の実施例を添付図面に従って説明す
る。
る。
【００１８】図１は本発明方法を実施するためのデポダ
ウン形の平行平板型プラズマＣＶＤ装置の截断側面図で
あり、その符号１はガスボンベ等のガス源に接続された
ガス導入系２と、真空ポンプに接続された排気系３を有
する真空槽を示す。
ウン形の平行平板型プラズマＣＶＤ装置の截断側面図で
あり、その符号１はガスボンベ等のガス源に接続された
ガス導入系２と、真空ポンプに接続された排気系３を有
する真空槽を示す。
【００１９】該真空槽１内には２個の平板状の電極４、
５が対向して設けられ、その一方の電極４に高周波電力
をパルス変調させる変調器６を介して外部の高周波電源
７を接続し、他方の電極５上に成膜が施される基板８を
搭載する。
５が対向して設けられ、その一方の電極４に高周波電力
をパルス変調させる変調器６を介して外部の高周波電源
７を接続し、他方の電極５上に成膜が施される基板８を
搭載する。
【００２０】一方の電極４はその前面にシャワープレー
ト９を備えた中空の電極で構成され、その中空部に前記
ガス導入系２を接続して、該シャワープレート９に設け
た多数のガス噴出口１０から真空槽１内に均一に反応ガ
スを噴出させるようにした。
ト９を備えた中空の電極で構成され、その中空部に前記
ガス導入系２を接続して、該シャワープレート９に設け
た多数のガス噴出口１０から真空槽１内に均一に反応ガ
スを噴出させるようにした。
【００２１】また、他方の電極５は基板８を加熱するヒ
ーターを兼ねており、成膜中はアース電位に維持され
る。
ーターを兼ねており、成膜中はアース電位に維持され
る。
【００２２】該ガス導入系２にはテトラエトキシシラン
（Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4： 以下ＴＥＯＳという）を例とす
る有機シラン系ガスと、酸素、亜酸化窒素、水、窒素、
水素、アルゴン及びヘリウムのうちの少なくとも１種と
の混合ガスが導入される。
（Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4： 以下ＴＥＯＳという）を例とす
る有機シラン系ガスと、酸素、亜酸化窒素、水、窒素、
水素、アルゴン及びヘリウムのうちの少なくとも１種と
の混合ガスが導入される。
【００２３】以上の装置構成は、従来のプラズマＣＶＤ
装置の構成と略同様であり、該真空槽１内へガス導入系
２より導入した反応ガスを電極４、５間に発生するプラ
ズマにより混合ガスを分解して基板８上にＳｉＯ2膜を
形成することも従来法と同様であるが、高い成膜速度を
得ようとすると高周波電源の電力が非常に大きくなり、
従来法は実用上200Å(0.02μm)／minまでの成膜速度し
か得られなかった。
装置の構成と略同様であり、該真空槽１内へガス導入系
２より導入した反応ガスを電極４、５間に発生するプラ
ズマにより混合ガスを分解して基板８上にＳｉＯ2膜を
形成することも従来法と同様であるが、高い成膜速度を
得ようとすると高周波電源の電力が非常に大きくなり、
従来法は実用上200Å(0.02μm)／minまでの成膜速度し
か得られなかった。
【００２４】本発明では用いる高周波の周波数を27.12M
Hz以上とするとにより、小さい電力においても1000Å
(0.1μm)／min以上の成膜速度を得ることが可能とな
る。
Hz以上とするとにより、小さい電力においても1000Å
(0.1μm)／min以上の成膜速度を得ることが可能とな
る。
【００２５】本発明において、放電周波数を27.12MHzな
いし100MHzの高周波電力とした理由は、放電周波数を2
7.12MHz以上とすることによりプラズマ密度は大幅に増
加するが、100MHz以上の高周波は装置に効率よく導入す
ることが困難となり、実用上不向きであることによる。
いし100MHzの高周波電力とした理由は、放電周波数を2
7.12MHz以上とすることによりプラズマ密度は大幅に増
加するが、100MHz以上の高周波は装置に効率よく導入す
ることが困難となり、実用上不向きであることによる。
【００２６】また、高周波の変調周期を10ないし300kHz
とした理由は、Ｃ−Ｖ測定の結果この変調周期の範囲に
おいて、フラットバンド電圧の値が小さいことによる。
とした理由は、Ｃ−Ｖ測定の結果この変調周期の範囲に
おいて、フラットバンド電圧の値が小さいことによる。
【００２７】また、高周波電力のオン時間がオン時間と
オフ時間の合計の5ないし100％未満とした理由は、既成
膜法において、デューティー比とオン時間の高周波出力
の積算した値が 500(Ｗ・％)以上であれば一定の成膜速
度と絶縁耐圧が得られる。実用上高周波電源の上限は10
kWであり、得られた結果を考慮するとデューティー比が
５％以上となるためである。
オフ時間の合計の5ないし100％未満とした理由は、既成
膜法において、デューティー比とオン時間の高周波出力
の積算した値が 500(Ｗ・％)以上であれば一定の成膜速
度と絶縁耐圧が得られる。実用上高周波電源の上限は10
kWであり、得られた結果を考慮するとデューティー比が
５％以上となるためである。
【００２８】尚、高周波放電中のオン[ON]時間をオン[O
N]時間とオフ[OFF]時間の合計時間で除算した値をデュ
ーティー比という。
N]時間とオフ[OFF]時間の合計時間で除算した値をデュ
ーティー比という。
【００２９】以下に、本発明の具体的実施例を参考例と
共に説明する。
共に説明する。
【００３０】参考例
この参考例では、図１に示す装置により無アルカリガラ
ス製の基板８上に膜厚1500Å(0.15μm)のＳiＯ2膜を100
0Å(0.1μm)／minの成膜速度で形成することを目的とし
た。
ス製の基板８上に膜厚1500Å(0.15μm)のＳiＯ2膜を100
0Å(0.1μm)／minの成膜速度で形成することを目的とし
た。
【００３１】電極５に基板８を搭載し、これを300℃ま
で加熱する。真空槽１内の圧力が106.4Pa(0.8Torr)にな
るように排気系３により調整し、真空槽１内にガス導入
系２よりＴＥＯＳガス140sccm、酸素（Ｏ2）ガス4000sc
cmの混合ガスを導入した。また、高周波電源７よりの放
電周波数として13.56MHz、27.12MHz、40.68MHzを用い
た。
で加熱する。真空槽１内の圧力が106.4Pa(0.8Torr)にな
るように排気系３により調整し、真空槽１内にガス導入
系２よりＴＥＯＳガス140sccm、酸素（Ｏ2）ガス4000sc
cmの混合ガスを導入した。また、高周波電源７よりの放
電周波数として13.56MHz、27.12MHz、40.68MHzを用い
た。
【００３２】そして、高周波の投入電力と基板８上に形
成されたＳiＯ2膜の成膜速度との関係を各放電周波数毎
に調べ、その結果を図２に周波数13.56MHzの場合は曲線
Ａ、周波数27.12MHzの場合は曲線Ｂ、周波数40.68MHzの
場合は曲線Ｃで示す。図２の結果から明らかなように、
これらの実施条件における成膜速度はいずれもほぼ1000
Å(0.1μm)／minが得られることが分かる。
成されたＳiＯ2膜の成膜速度との関係を各放電周波数毎
に調べ、その結果を図２に周波数13.56MHzの場合は曲線
Ａ、周波数27.12MHzの場合は曲線Ｂ、周波数40.68MHzの
場合は曲線Ｃで示す。図２の結果から明らかなように、
これらの実施条件における成膜速度はいずれもほぼ1000
Å(0.1μm)／minが得られることが分かる。
【００３３】また、基板８上に形成されたＳｉＯ2膜の
夫々について、電界を印加し、1.0μA／cm2の電流が流
れた時の電界強度を絶縁耐圧とした。
夫々について、電界を印加し、1.0μA／cm2の電流が流
れた時の電界強度を絶縁耐圧とした。
【００３４】そして、高周波の投入電力と絶縁耐圧との
関係を各絶縁膜毎に調べ、その結果を図３に周波数13.5
6MHzの場合は曲線Ｄ、周波数27.12MHzの場合は曲線Ｅ、
周波数40.68MHzの場合は曲線Ｆで示す。
関係を各絶縁膜毎に調べ、その結果を図３に周波数13.5
6MHzの場合は曲線Ｄ、周波数27.12MHzの場合は曲線Ｅ、
周波数40.68MHzの場合は曲線Ｆで示す。
【００３５】絶縁耐圧が8MV／cm以上であれば高品質な
ｐｏｌｙ−ＳｉＴＦＴ用のゲート絶縁膜として使用する
ことが出来る。周波数40.68MHz（曲線Ｆ）の場合は400W
で8MV／cm以上の値が得られ、また、周波数27.56MHz
（曲線Ｅ）の場合は1.0kWで8MV／cm以上の値が得られる
が、周波数13.56MHz（曲線Ｄ）の場合は3.0kWの電力を
投入しても8MV／cm以上の値は得られなかった。図３の
結果から明らかなように、放電周波数を27.12MHz以上と
することによって低い投入電力で高い成膜速度を保ちな
がら、高品質のＳｉＯ2膜を形成出来ることが確認され
た。
ｐｏｌｙ−ＳｉＴＦＴ用のゲート絶縁膜として使用する
ことが出来る。周波数40.68MHz（曲線Ｆ）の場合は400W
で8MV／cm以上の値が得られ、また、周波数27.56MHz
（曲線Ｅ）の場合は1.0kWで8MV／cm以上の値が得られる
が、周波数13.56MHz（曲線Ｄ）の場合は3.0kWの電力を
投入しても8MV／cm以上の値は得られなかった。図３の
結果から明らかなように、放電周波数を27.12MHz以上と
することによって低い投入電力で高い成膜速度を保ちな
がら、高品質のＳｉＯ2膜を形成出来ることが確認され
た。
【００３６】実施例１
この実施例では、放電周波数を27.56MHzに固定し、放電
時間中に高周波を100kHzの変調周期でパルス変調を行っ
て、基板上に絶縁膜を形成することを目的とした。そし
て放電中のデューティー比を70％、100％とし、その他
の実験条件は前記参考例と同様の方法とした。
時間中に高周波を100kHzの変調周期でパルス変調を行っ
て、基板上に絶縁膜を形成することを目的とした。そし
て放電中のデューティー比を70％、100％とし、その他
の実験条件は前記参考例と同様の方法とした。
【００３７】評価は基板８に形成されたＳｉＯ2膜上に
アルミニウム（Ａｌ）電極を形成し、ＭＯＳ（Metal-Ox
ide-Semiconductor）キャパシタを作成し、更に、電圧
−容量変化の測定を行った結果から得られたフラットバ
ンド電圧を求めた。
アルミニウム（Ａｌ）電極を形成し、ＭＯＳ（Metal-Ox
ide-Semiconductor）キャパシタを作成し、更に、電圧
−容量変化の測定を行った結果から得られたフラットバ
ンド電圧を求めた。
【００３８】一般にＰｏｌｙ−ＳｉＴＦＴ用ゲート絶縁
膜としてのＳｉＯ2膜を用いる場合、フラットバンド電
圧は０に近ければ近いほどよいとされている。これはフ
ラットバンド電圧の存在によってＰｏｌｙ−ＳｉＴＦＴ
のしきい値がシフトするためである。
膜としてのＳｉＯ2膜を用いる場合、フラットバンド電
圧は０に近ければ近いほどよいとされている。これはフ
ラットバンド電圧の存在によってＰｏｌｙ−ＳｉＴＦＴ
のしきい値がシフトするためである。
【００３９】フラットバンド電圧は成膜中に膜中に残留
したＣ、Ｈ、Ｏによっても発生するが、プラズマから基
板８に打ち込まれたイオンダメージによっても発生す
る。即ち、フラットバンド電圧を評価することによって
イオンダメージの量を推定することが可能となる。
したＣ、Ｈ、Ｏによっても発生するが、プラズマから基
板８に打ち込まれたイオンダメージによっても発生す
る。即ち、フラットバンド電圧を評価することによって
イオンダメージの量を推定することが可能となる。
【００４０】高周波の投入電力とフラットバンド電圧と
の関係をデューティー比毎に調べ、その結果を図４にデ
ューティー比100％の場合は曲線Ｇ、デューティー比70
％の場合は曲線Ｈで示す。デューティー比100％の場
合、投入電力の増加に伴って膜中に残留したＣ、Ｈ、Ｏ
が減少することによってフラットバンド電圧は減少して
いるものと考えられる。しかし、投入電力2.0kWで僅か
にフラットバンド電圧が増加しており、これは基板８に
打ち込まれるイオンのエネルギーが増加したことによる
ものと思われる。
の関係をデューティー比毎に調べ、その結果を図４にデ
ューティー比100％の場合は曲線Ｇ、デューティー比70
％の場合は曲線Ｈで示す。デューティー比100％の場
合、投入電力の増加に伴って膜中に残留したＣ、Ｈ、Ｏ
が減少することによってフラットバンド電圧は減少して
いるものと考えられる。しかし、投入電力2.0kWで僅か
にフラットバンド電圧が増加しており、これは基板８に
打ち込まれるイオンのエネルギーが増加したことによる
ものと思われる。
【００４１】デューティー比70％の場合、投入電力の増
加に伴ってフラットバンド電圧は減少しているが、デュ
ーティー比100％の場合と比較してみると、フラットバ
ンド電圧の値はデューティー比100％より小さい値を示
しており、投入電力2.0kWでのフラットバンド電圧の増
加が見られない。デューティー比100％とデューティー
比70％の差はデューティー比を70％にしたことによりイ
オンダメージが減少したためと考えられる。
加に伴ってフラットバンド電圧は減少しているが、デュ
ーティー比100％の場合と比較してみると、フラットバ
ンド電圧の値はデューティー比100％より小さい値を示
しており、投入電力2.0kWでのフラットバンド電圧の増
加が見られない。デューティー比100％とデューティー
比70％の差はデューティー比を70％にしたことによりイ
オンダメージが減少したためと考えられる。
【００４２】実施例２
この実施例は放電周波数を変えた場合における成膜速
度、絶縁耐圧、フラットバンド電圧を調べることを目的
とした。
度、絶縁耐圧、フラットバンド電圧を調べることを目的
とした。
【００４３】放電周波数を40.68MHz、54.24MHz、67.8MH
z、100MHzとし、投入電力を0.2kWとし、高周波電力の変
調周期を100kHzとし、デューティー比を70％とした以外
は、前記参考例と同様の方法でＳｉＯ2膜の形成を行
い、各ＳｉＯ2毎に成膜速度、絶縁耐圧、並びにフラッ
トバンド電圧を調べた。
z、100MHzとし、投入電力を0.2kWとし、高周波電力の変
調周期を100kHzとし、デューティー比を70％とした以外
は、前記参考例と同様の方法でＳｉＯ2膜の形成を行
い、各ＳｉＯ2毎に成膜速度、絶縁耐圧、並びにフラッ
トバンド電圧を調べた。
【００４４】調べた結果、放電周波数40.68MHzの場合に
おける成膜速度は1000Å(0.1μm)／minであり、絶縁耐
圧は7.5MV/cm、フラットバンド電圧は-30Vであった。放
電周波数54.24MHzの場合における成膜速度は1050Å(0.1
05μm)／minであり、絶縁耐圧は8.1MV/cm、フラットバ
ンド電圧は-8Vであった。放電周波数67.8MHzの場合にお
ける成膜速度は1080Å(0.108μm)／minであり、絶縁耐
圧は8.2MV/cm、フラットバンド電圧は-6Vであった。放
電周波数100MHzの場合における成膜速度は1100Å(0.11
μm)／minであり、絶縁耐圧は8.2MV/cm、フラットバン
ド電圧は-5Vであった。
おける成膜速度は1000Å(0.1μm)／minであり、絶縁耐
圧は7.5MV/cm、フラットバンド電圧は-30Vであった。放
電周波数54.24MHzの場合における成膜速度は1050Å(0.1
05μm)／minであり、絶縁耐圧は8.1MV/cm、フラットバ
ンド電圧は-8Vであった。放電周波数67.8MHzの場合にお
ける成膜速度は1080Å(0.108μm)／minであり、絶縁耐
圧は8.2MV/cm、フラットバンド電圧は-6Vであった。放
電周波数100MHzの場合における成膜速度は1100Å(0.11
μm)／minであり、絶縁耐圧は8.2MV/cm、フラットバン
ド電圧は-5Vであった。
【００４５】実施例３
この実施例は高周波電力の変調周期を変えた場合におけ
る成膜速度、絶縁耐圧、フラットバンド電圧を調べるこ
とを目的とした。
る成膜速度、絶縁耐圧、フラットバンド電圧を調べるこ
とを目的とした。
【００４６】放電周波数を27.12MHzとし、投入電力を
1.0kWとし、高周波電力の変調周期を10kHz、50kHz、100
kHz、200kHz、300kHzとし、デューティー比を70％とし
た以外は、前記参考例と同様の方法でＳｉＯ2膜の形成
を行い、各ＳｉＯ2毎に成膜速度、絶縁耐圧、並びにフ
ラットバンド電圧を調べた。
1.0kWとし、高周波電力の変調周期を10kHz、50kHz、100
kHz、200kHz、300kHzとし、デューティー比を70％とし
た以外は、前記参考例と同様の方法でＳｉＯ2膜の形成
を行い、各ＳｉＯ2毎に成膜速度、絶縁耐圧、並びにフ
ラットバンド電圧を調べた。
【００４７】調べた結果、変調周期10kHzの場合におけ
る成膜速度は1100Å(0.11μm)／minであり、絶縁耐圧は
8.2MV/cm、フラットバンド電圧は-7Vであった。変調周
期50kHzの場合における成膜速度は1100Å(0.11μm)／mi
nであり、絶縁耐圧は8.2MV/cm、フラットバンド電圧は-
6Vであった。変調周期100kHzの場合における成膜速度は
1100Å(0.11μm)／minであり、絶縁耐圧は8.2MV/cm、フ
ラットバンド電圧は-4Vであった。変調周期200Hzの場合
における成膜速度は1100Å(0.11μm)／minであり、絶縁
耐圧は8.2MV/cm、フラットバンド電圧は-4Vであった。
変調周期300kHzの場合における成膜速度は1100Å(0.11
μm)／minであり、絶縁耐圧は8.2MV/cm、フラットバン
ド電圧は-5Vであった。
る成膜速度は1100Å(0.11μm)／minであり、絶縁耐圧は
8.2MV/cm、フラットバンド電圧は-7Vであった。変調周
期50kHzの場合における成膜速度は1100Å(0.11μm)／mi
nであり、絶縁耐圧は8.2MV/cm、フラットバンド電圧は-
6Vであった。変調周期100kHzの場合における成膜速度は
1100Å(0.11μm)／minであり、絶縁耐圧は8.2MV/cm、フ
ラットバンド電圧は-4Vであった。変調周期200Hzの場合
における成膜速度は1100Å(0.11μm)／minであり、絶縁
耐圧は8.2MV/cm、フラットバンド電圧は-4Vであった。
変調周期300kHzの場合における成膜速度は1100Å(0.11
μm)／minであり、絶縁耐圧は8.2MV/cm、フラットバン
ド電圧は-5Vであった。
【００４８】実施例４
この実施例はデューティー比を変えた場合における成膜
速度、絶縁耐圧、フラットバンド電圧を調べることを目
的とした。
速度、絶縁耐圧、フラットバンド電圧を調べることを目
的とした。
【００４９】放電周波数を27.12MHzとし、投入電力を1.
0kWとし、高周波電力の変調周期を100kHzとし、デュー
ティー比を5％、10％、20％、30％、50％とした以外
は、前記参考例と同様の方法でＳｉＯ2膜の形成を行
い、各ＳｉＯ2毎に成膜速度、絶縁耐圧、並びにフラッ
トバンド電圧を調べた。
0kWとし、高周波電力の変調周期を100kHzとし、デュー
ティー比を5％、10％、20％、30％、50％とした以外
は、前記参考例と同様の方法でＳｉＯ2膜の形成を行
い、各ＳｉＯ2毎に成膜速度、絶縁耐圧、並びにフラッ
トバンド電圧を調べた。
【００５０】調べた結果、デューティー比5％の場合に
おける成膜速度は300Å(0.03μm)／minであり、絶縁耐
圧は2.5MV/cm、フラットバンド電圧は-40Vであった 。
デューティー比10％の場合における成膜速度は400Å(0.
04μm)／minであり、絶縁耐圧は3.5MV/cm、フラットバ
ンド電圧は-35Vであった。デューティー比20％の場合に
おける成膜速度は600Å(0.06μm)／minであり、絶縁耐
圧は4.5MV/cm、フラットバンド電圧は-30Vであった。デ
ューティー比30％の場合における成膜速度は800Å(0.08
μm)／minであり、絶縁耐圧は6.0MV/cm、フラットバン
ド電圧は-25Vであった。デューティー比50％の場合にお
ける成膜速度は950Å(0.095μm)／minであり、絶縁耐圧
は7.0MV/cm、フラットバンド電圧は-15Vであった。
おける成膜速度は300Å(0.03μm)／minであり、絶縁耐
圧は2.5MV/cm、フラットバンド電圧は-40Vであった 。
デューティー比10％の場合における成膜速度は400Å(0.
04μm)／minであり、絶縁耐圧は3.5MV/cm、フラットバ
ンド電圧は-35Vであった。デューティー比20％の場合に
おける成膜速度は600Å(0.06μm)／minであり、絶縁耐
圧は4.5MV/cm、フラットバンド電圧は-30Vであった。デ
ューティー比30％の場合における成膜速度は800Å(0.08
μm)／minであり、絶縁耐圧は6.0MV/cm、フラットバン
ド電圧は-25Vであった。デューティー比50％の場合にお
ける成膜速度は950Å(0.095μm)／minであり、絶縁耐圧
は7.0MV/cm、フラットバンド電圧は-15Vであった。
【００５１】前記実施例では有機シラン系ガスとしてＴ
ＥＯＳガスを用い、これに混合するガスとして酸素ガス
を用いたが、ＴＥＯＳガスに代えてテトラメトキシシラ
ン（ＴＥＭＳ）ガスを用いた場合、ガス中の不要となる
Ｃ、Ｈ、Ｏを高密度プラズマによって効率よく分解する
必要があるが、ＴＥＯＳガスを用いた場合と全くと同様
の傾向が得られることが分かった。
ＥＯＳガスを用い、これに混合するガスとして酸素ガス
を用いたが、ＴＥＯＳガスに代えてテトラメトキシシラ
ン（ＴＥＭＳ）ガスを用いた場合、ガス中の不要となる
Ｃ、Ｈ、Ｏを高密度プラズマによって効率よく分解する
必要があるが、ＴＥＯＳガスを用いた場合と全くと同様
の傾向が得られることが分かった。
【００５２】また、有機シラン系ガスに混合するガスと
して酸素ガス用いたが、酸素ガスに代えて、亜酸化窒素
ガス、水蒸気（Ｈ2Ｏ）、窒素ガス、水素ガス、アルゴ
ンガス及びヘリウムガスのうち少なくとも１種を用いた
場合においても、酸素ガスと同様の効果が得られた。
して酸素ガス用いたが、酸素ガスに代えて、亜酸化窒素
ガス、水蒸気（Ｈ2Ｏ）、窒素ガス、水素ガス、アルゴ
ンガス及びヘリウムガスのうち少なくとも１種を用いた
場合においても、酸素ガスと同様の効果が得られた。
【００５３】
【発明の効果】本発明の絶縁膜の形成方法によるとき
は、基板上に絶縁膜であるＰｏｌｙ−ＳｉＴＦＴ用ゲー
トＳｉＯ2膜を有機シラン系ガスを用いて形成させる場
合、投入電力を減少させることが可能となり、絶縁膜を
高速で高品質で形成することが出来、その結果、成膜装
置および高周波電源の小型化が可能となる。しかも、絶
縁膜の成膜時に導入する高周波電力をパルス状に変調し
てプラズマをパルス状にオン、オフして成膜を行う際
に、高周波の変調周期を10ないし300kHzとし、高周波電
力のオン時間がオン時間とオフ時間の合計の5ないし100
％未満のパルス変調させることにより、基板に与えるイ
オンダメージを減少させることが出来て、高品質の絶縁
膜を基板上に成膜することが出来る。
は、基板上に絶縁膜であるＰｏｌｙ−ＳｉＴＦＴ用ゲー
トＳｉＯ2膜を有機シラン系ガスを用いて形成させる場
合、投入電力を減少させることが可能となり、絶縁膜を
高速で高品質で形成することが出来、その結果、成膜装
置および高周波電源の小型化が可能となる。しかも、絶
縁膜の成膜時に導入する高周波電力をパルス状に変調し
てプラズマをパルス状にオン、オフして成膜を行う際
に、高周波の変調周期を10ないし300kHzとし、高周波電
力のオン時間がオン時間とオフ時間の合計の5ないし100
％未満のパルス変調させることにより、基板に与えるイ
オンダメージを減少させることが出来て、高品質の絶縁
膜を基板上に成膜することが出来る。
【図１】 本発明の実施に使用した装置の１例の截断側
面図、
面図、
【図２】 参考例の投入電力と成膜速度との関係を示す
特性線図、
特性線図、
【図３】 参考例の投入電力と絶縁耐圧との関係を示す
特性線図、
特性線図、
【図４】 本発明の他の実施例の投入電力とフラットバ
ンド電圧との関係を示す特性線図。
ンド電圧との関係を示す特性線図。
１ 真空槽、 ２ ガス導入系、 ３ 排
気系、４、５ 電極、 ６ 変調器、 ７
高周波電源、８ 基板。
気系、４、５ 電極、 ６ 変調器、 ７
高周波電源、８ 基板。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 石川 道夫
千葉県山武郡山武町横田523 日本真空
技術株式会社千葉超材料研究所内
(72)発明者 中村 久三
千葉県山武郡山武町横田523 日本真空
技術株式会社千葉超材料研究所内
(72)発明者 戸川 淳
千葉県山武郡山武町横田523 日本真空
技術株式会社千葉超材料研究所内
(72)発明者 橋本 征典
千葉県山武郡山武町横田523 日本真空
技術株式会社千葉超材料研究所内
(56)参考文献 特開 平８−213378（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−97199（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−171623（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C23C 16/00 - 16/56
H01L 21/31
H01L 21/316
Claims (3)
- 【請求項１】 真空槽内に有機シラン系ガスと酸素、
水、亜酸化窒素、アルゴン、窒素、ヘリウム及び水素の
うちの少なくとも１種との混合ガスを導入し、平行平板
電極に放電を発生させるプラズマＣＶＤ法により、基板
上に絶縁膜を形成する方法において、放電周波数として
27.12MHzないし100MHzの高周波電力を用い、かつ、上記
絶縁膜の成膜時に導入する高周波電力をパルス状に変調
してプラズマをパルス状にオン、オフして成膜を行うこ
とを特徴とする絶縁膜の形成方法。 - 【請求項２】 前記有機シラン系ガスは、テトラエトキ
シシラン、テトラメトキシシラン、シロキサン等、分子
中にＳｉ−Ｏ結合を有するガスのいずれかであることを
特徴とする請求項１記載の絶縁膜の形成方法。 - 【請求項３】 前記パルス状にオン、オフして成膜を行
う高周波の変調周期を10ないし300kHzとし、高周波電力
のオン時間がオン時間とオフ時間の合計の5ないし100％
未満であることを特徴とする請求項１または２に記載の
絶縁膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08258395A JP3388651B2 (ja) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | 絶縁膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08258395A JP3388651B2 (ja) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | 絶縁膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08279505A JPH08279505A (ja) | 1996-10-22 |
| JP3388651B2 true JP3388651B2 (ja) | 2003-03-24 |
Family
ID=13778510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08258395A Expired - Fee Related JP3388651B2 (ja) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | 絶縁膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3388651B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6303523B2 (en) | 1998-02-11 | 2001-10-16 | Applied Materials, Inc. | Plasma processes for depositing low dielectric constant films |
| US6287990B1 (en) | 1998-02-11 | 2001-09-11 | Applied Materials, Inc. | CVD plasma assisted low dielectric constant films |
| US6159871A (en) | 1998-05-29 | 2000-12-12 | Dow Corning Corporation | Method for producing hydrogenated silicon oxycarbide films having low dielectric constant |
| US6451390B1 (en) * | 2000-04-06 | 2002-09-17 | Applied Materials, Inc. | Deposition of TEOS oxide using pulsed RF plasma |
| CN100479110C (zh) * | 2002-06-14 | 2009-04-15 | 积水化学工业株式会社 | 氧化膜形成方法及氧化膜形成装置 |
| JP2007287890A (ja) * | 2006-04-14 | 2007-11-01 | Kochi Univ Of Technology | 絶縁膜の成膜方法、半導体装置の製法、プラズマｃｖｄ装置 |
| KR101170493B1 (ko) * | 2008-02-19 | 2012-08-01 | 가부시키가이샤 알박 | 막 형성 방법 |
| KR102416568B1 (ko) * | 2017-08-14 | 2022-07-04 | 삼성디스플레이 주식회사 | 금속 산화막 형성 방법 및 플라즈마 강화 화학기상증착 장치 |
-
1995
- 1995-04-07 JP JP08258395A patent/JP3388651B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08279505A (ja) | 1996-10-22 |
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