JP3406386B2 - 枚葉式プラズマｃｖｄ装置 - Google Patents
枚葉式プラズマｃｖｄ装置Info
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- JP3406386B2 JP3406386B2 JP15417894A JP15417894A JP3406386B2 JP 3406386 B2 JP3406386 B2 JP 3406386B2 JP 15417894 A JP15417894 A JP 15417894A JP 15417894 A JP15417894 A JP 15417894A JP 3406386 B2 JP3406386 B2 JP 3406386B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置（各種トラ
ンジスタや集積回路）作製のための成膜装置および半導
体装置に関する。特に、本発明は枚葉式のプラズマＣＶ
Ｄ成膜装置に関する。さらに本発明は、酸化珪素膜、窒
化珪素膜等の珪素を主体とする被膜を形成する成膜装置
と該成膜装置によって成膜されたＭＯＳトランジスタ、
半導体集積回路、薄膜トランジスタ等の半導体装置に関
する。
ンジスタや集積回路）作製のための成膜装置および半導
体装置に関する。特に、本発明は枚葉式のプラズマＣＶ
Ｄ成膜装置に関する。さらに本発明は、酸化珪素膜、窒
化珪素膜等の珪素を主体とする被膜を形成する成膜装置
と該成膜装置によって成膜されたＭＯＳトランジスタ、
半導体集積回路、薄膜トランジスタ等の半導体装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】近年、プラズマ成膜装置が半導体集積回
路や薄膜トランジスタ等の半導体装置の製造に使用され
るようになった。特に、薄膜トランジスタの製造におい
ては、ゲイト絶縁膜は、通常の単結晶シリコン半導体プ
ロセスで使用される熱酸化法が使用できないという問題
から、膜質の優れた酸化珪素膜もしくは窒化珪素膜をプ
ラズマＣＶＤ法によって製造することが強く要求されて
いる。
路や薄膜トランジスタ等の半導体装置の製造に使用され
るようになった。特に、薄膜トランジスタの製造におい
ては、ゲイト絶縁膜は、通常の単結晶シリコン半導体プ
ロセスで使用される熱酸化法が使用できないという問題
から、膜質の優れた酸化珪素膜もしくは窒化珪素膜をプ
ラズマＣＶＤ法によって製造することが強く要求されて
いる。
【０００３】プラズマＣＶＤ成膜装置は枚葉式成膜装置
とバッチ式成膜装置に大別される。後者はプラズマ空間
中に複数の成膜面もしくは複数の基板を設けるものであ
り、一度に多量の基板を処理できるという利点を有して
いた。しかしながら、プラズマ中に基板を配置すること
によって、プラズマの流れ・密度・形状等が影響を受
け、膜質・成膜速度を基板内・基板間で一定に保つこと
に問題があった。
とバッチ式成膜装置に大別される。後者はプラズマ空間
中に複数の成膜面もしくは複数の基板を設けるものであ
り、一度に多量の基板を処理できるという利点を有して
いた。しかしながら、プラズマ中に基板を配置すること
によって、プラズマの流れ・密度・形状等が影響を受
け、膜質・成膜速度を基板内・基板間で一定に保つこと
に問題があった。
【０００４】これに対し、前者はプラズマに対して、１
つの被成膜面もしくは１枚の基板を配し、成膜処理をお
こなうものである。この方式はプラズマに対して、被成
膜面が１つであり、プラズマの密度を均一化することに
より、膜質や成膜速度の面内均一性を向上させることが
できた。
つの被成膜面もしくは１枚の基板を配し、成膜処理をお
こなうものである。この方式はプラズマに対して、被成
膜面が１つであり、プラズマの密度を均一化することに
より、膜質や成膜速度の面内均一性を向上させることが
できた。
【０００５】このような均一なプラズマを発生させるに
は、通常は平行平板型の電極が用いられた。これは、チ
ャンバー内に平行に配置された平板状の２枚の電極を設
け、電極間に直流もしくは交流の電力を加えることによ
って、容量結合（容量共振）を消磁せしめ、電極間に均
一なプラズマを発生させるものである。このように、枚
葉式では、基板内の成膜速度・膜質の均一性の点で優れ
ていた。しかし、枚葉式では、１枚づつの処理であるた
め成膜速度の点で問題があった。
は、通常は平行平板型の電極が用いられた。これは、チ
ャンバー内に平行に配置された平板状の２枚の電極を設
け、電極間に直流もしくは交流の電力を加えることによ
って、容量結合（容量共振）を消磁せしめ、電極間に均
一なプラズマを発生させるものである。このように、枚
葉式では、基板内の成膜速度・膜質の均一性の点で優れ
ていた。しかし、枚葉式では、１枚づつの処理であるた
め成膜速度の点で問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】成膜速度を増大させる
には、プラズマに加える電力を増加させる必要があっ
た。しかしながら、この場合には成膜速度は大きくなっ
ても、十分な膜質が得られなかった。例えば、酸化珪素
膜を成膜する場合には、ミクロに見た場合、酸素と珪素
の比率に大きなゆらぎが生じ、酸素リッチな領域と珪素
リッチな領域が生じることがあり、また、珪素の不対結
合手が多く発生した。このような膜は、半導体デバイス
を作製するのに用いるには著しく不適切であった。
には、プラズマに加える電力を増加させる必要があっ
た。しかしながら、この場合には成膜速度は大きくなっ
ても、十分な膜質が得られなかった。例えば、酸化珪素
膜を成膜する場合には、ミクロに見た場合、酸素と珪素
の比率に大きなゆらぎが生じ、酸素リッチな領域と珪素
リッチな領域が生じることがあり、また、珪素の不対結
合手が多く発生した。このような膜は、半導体デバイス
を作製するのに用いるには著しく不適切であった。
【０００７】このような問題点を避けるためには、基板
温度を上昇させ、少なくとも、４５０℃以上、好ましく
は５００℃以上とすればよい。しかしながら、上述の通
り、通常の平行平板型の成膜装置では、チャンバー内部
に金属の電極が配置され、その上に基板が設置されるた
め、電極等からの不純物の混入が危惧された。また、反
応性の気体中において金属電極を高温にさらすことによ
る腐食も問題であった。
温度を上昇させ、少なくとも、４５０℃以上、好ましく
は５００℃以上とすればよい。しかしながら、上述の通
り、通常の平行平板型の成膜装置では、チャンバー内部
に金属の電極が配置され、その上に基板が設置されるた
め、電極等からの不純物の混入が危惧された。また、反
応性の気体中において金属電極を高温にさらすことによ
る腐食も問題であった。
【０００８】そのため、従来は基板温度を３００℃以下
に設定し、高周波（ＲＦ）やマイクロ波を用いてプラズ
マを発生させて、プラズマを反応ガスに作用させること
によって、ガス温度と基板の表面温度を上げて成膜する
ことで膜質を補っていた。しかしながら、基板温度が３
００℃程度と絶対的に低いため、基板上に膜が堆積する
際、緻密性にかけたり、ストイキオメトリーを一定にす
るのが難しいといった問題があった。
に設定し、高周波（ＲＦ）やマイクロ波を用いてプラズ
マを発生させて、プラズマを反応ガスに作用させること
によって、ガス温度と基板の表面温度を上げて成膜する
ことで膜質を補っていた。しかしながら、基板温度が３
００℃程度と絶対的に低いため、基板上に膜が堆積する
際、緻密性にかけたり、ストイキオメトリーを一定にす
るのが難しいといった問題があった。
【０００９】加えて、プラズマに加える電力を非常に大
きくすると、チャンバー内のサセプター、チャンバー等
の金属で構成された部位が、プラズマによってスパッタ
リングされ、不純物が混入することもあり、プラズマに
よって基板表面温度を上昇させるという手段も無制限に
利用できるものではなかった。本発明は上記の問題を解
決せんとしてなされたものであり、枚葉式のプラズマＣ
ＶＤ成膜装置において、十分な成膜速度と膜質を得るこ
とを課題とする。
きくすると、チャンバー内のサセプター、チャンバー等
の金属で構成された部位が、プラズマによってスパッタ
リングされ、不純物が混入することもあり、プラズマに
よって基板表面温度を上昇させるという手段も無制限に
利用できるものではなかった。本発明は上記の問題を解
決せんとしてなされたものであり、枚葉式のプラズマＣ
ＶＤ成膜装置において、十分な成膜速度と膜質を得るこ
とを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、チャンバー内
部のガスが接する部分を、全て絶縁物、好ましくは石英
で構成することによって、基板加熱やプラズマ発生時に
生じる金属元素等の不純物混入を防ぐものである。この
時、プラズマを発生させるための電磁波も、絶縁物外部
より導入して作用させ、チャンバー内部には電極等は設
けない。また、その際には、電磁波を一様に分布するよ
うにして、プラズマが均一になるように設計する。その
ような目的には渦巻きコイルやリジタノーコイル等を用
い、誘導結合（誘導共振）によってプラズマを発生せし
める。このように均一なプラズマに対して、基板の被成
膜面を設ける。
部のガスが接する部分を、全て絶縁物、好ましくは石英
で構成することによって、基板加熱やプラズマ発生時に
生じる金属元素等の不純物混入を防ぐものである。この
時、プラズマを発生させるための電磁波も、絶縁物外部
より導入して作用させ、チャンバー内部には電極等は設
けない。また、その際には、電磁波を一様に分布するよ
うにして、プラズマが均一になるように設計する。その
ような目的には渦巻きコイルやリジタノーコイル等を用
い、誘導結合（誘導共振）によってプラズマを発生せし
める。このように均一なプラズマに対して、基板の被成
膜面を設ける。
【００１１】また、電磁波を作用させる反対側のチャン
バー内部に、基板を設置するホルダーを設ける。この、
ホルダーも絶縁物、好ましくは石英によって構成されて
いる。さらに、本発明においては、チャンバーの外部に
基板を加熱するヒーターを設け、チャンバーおよび基板
ホルダー（いずれも石英等の絶縁物）を通して、基板を
加熱する構成とする。
バー内部に、基板を設置するホルダーを設ける。この、
ホルダーも絶縁物、好ましくは石英によって構成されて
いる。さらに、本発明においては、チャンバーの外部に
基板を加熱するヒーターを設け、チャンバーおよび基板
ホルダー（いずれも石英等の絶縁物）を通して、基板を
加熱する構成とする。
【００１２】このような構成をとることにより、基板温
度を高めることができる。得られる最高基板温度は、絶
縁物の耐熱温度にも左右されるが、例えば、石英におい
ては、８００℃程度のプロセスまで可能になる。例え
ば、チャンバーおよびホルダーに石英を用いた場合に
は、基板加熱温度は成膜装置よりも、むしろ、基板材料
に制約されることとなる。基板材料として各種ガラスを
用いる場合には、各ガラスの歪点以上には温度を上昇さ
せることは適当でなく、すなわち、チャンバーに石英を
用いた場合には、歪点が８００℃のものまで用いること
ができる。
度を高めることができる。得られる最高基板温度は、絶
縁物の耐熱温度にも左右されるが、例えば、石英におい
ては、８００℃程度のプロセスまで可能になる。例え
ば、チャンバーおよびホルダーに石英を用いた場合に
は、基板加熱温度は成膜装置よりも、むしろ、基板材料
に制約されることとなる。基板材料として各種ガラスを
用いる場合には、各ガラスの歪点以上には温度を上昇さ
せることは適当でなく、すなわち、チャンバーに石英を
用いた場合には、歪点が８００℃のものまで用いること
ができる。
【００１３】
〔実施例１〕図１に本発明の概略を示す。本実施例は、
本発明によるマイクロ波を用いたプラズマＣＶＤ法によ
って、酸化珪素膜を作製する例である。図において、１
０１はプラズマＣＶＤ装置のチャンバーである。このチ
ャンバーは枚葉式になっている。また、チャンバーの内
部は、成膜時に金属等の不純物が生じないように、ガス
が接するところは全て石英によって構成されている。こ
のチャンバーにはガス導入バルブ１０２、１０３と排気
バルブ１０４、１０５を設けてある。そして、必要なガ
スを導入、排気できるようにしてあり、内部の圧力を適
切な値に保てるようにされている。ここでは、排気系の
真空装置として、ターボ分子ポンプ１０６を使用してい
る。
本発明によるマイクロ波を用いたプラズマＣＶＤ法によ
って、酸化珪素膜を作製する例である。図において、１
０１はプラズマＣＶＤ装置のチャンバーである。このチ
ャンバーは枚葉式になっている。また、チャンバーの内
部は、成膜時に金属等の不純物が生じないように、ガス
が接するところは全て石英によって構成されている。こ
のチャンバーにはガス導入バルブ１０２、１０３と排気
バルブ１０４、１０５を設けてある。そして、必要なガ
スを導入、排気できるようにしてあり、内部の圧力を適
切な値に保てるようにされている。ここでは、排気系の
真空装置として、ターボ分子ポンプ１０６を使用してい
る。
【００１４】また、チャンバーに設置されているガス導
入バルブ１０３は、チャンバー内部にガスが導入する
際、成膜時においてガスが一様に充満するように、石英
シャワーメッシュ１０７を通してガスが導入されるよう
になっている。本実施例においては、ガス導入バルブの
一方にのみ設置されてあるが、全てのガス導入バルブに
設置してもかまわない。この場合、石英シャワーメッシ
ュは多層構造をとる方法と、同一の石英シャワーメッシ
ュを通す方法等がある。本実施例のごとく、一方にのみ
設置されてある場合では、設置されていないバルブ１０
２側のガスをを先にチャンバー内部に充満させ、導入量
を多めにしておく。そして、もう一方のガスを、石英シ
ャワーメッシュを通して導入することにより、成膜時に
反応ガスが一様に行き渡り、均一な成膜がおこなわれ
る。
入バルブ１０３は、チャンバー内部にガスが導入する
際、成膜時においてガスが一様に充満するように、石英
シャワーメッシュ１０７を通してガスが導入されるよう
になっている。本実施例においては、ガス導入バルブの
一方にのみ設置されてあるが、全てのガス導入バルブに
設置してもかまわない。この場合、石英シャワーメッシ
ュは多層構造をとる方法と、同一の石英シャワーメッシ
ュを通す方法等がある。本実施例のごとく、一方にのみ
設置されてある場合では、設置されていないバルブ１０
２側のガスをを先にチャンバー内部に充満させ、導入量
を多めにしておく。そして、もう一方のガスを、石英シ
ャワーメッシュを通して導入することにより、成膜時に
反応ガスが一様に行き渡り、均一な成膜がおこなわれ
る。
【００１５】チャンバー外部には、プラズマを発生させ
るためのマイクロ波１０８を導入する導波管１０９が設
けられており、この導波管１０９上部には、導入された
マイクロ波を均一に行き渡らせるためのマグネット１１
０が設置されている。また、導波管１０９に面したチャ
ンバー内部には、基板を取りつける石英のホルダーが設
けられている。このホルダーの下部には、基板を加熱す
るため、カンタルヒータ１１１が設置されている。この
カンタルヒータは、基板温度を均一に保つために、２ゾ
ーン方式になっている。また、チャンバーを冷却させる
ための冷却水１１２を循環させてある。
るためのマイクロ波１０８を導入する導波管１０９が設
けられており、この導波管１０９上部には、導入された
マイクロ波を均一に行き渡らせるためのマグネット１１
０が設置されている。また、導波管１０９に面したチャ
ンバー内部には、基板を取りつける石英のホルダーが設
けられている。このホルダーの下部には、基板を加熱す
るため、カンタルヒータ１１１が設置されている。この
カンタルヒータは、基板温度を均一に保つために、２ゾ
ーン方式になっている。また、チャンバーを冷却させる
ための冷却水１１２を循環させてある。
【００１６】このような装置によって、ガラス基板１１
３に酸化珪素膜を形成した。原料ガスには、ＳｉＨ4１
１４、Ｏ2１１５を使用した。ＳｉＨ4１１４は石英シャ
ワーメッシュの設置されていない方のガス導入バルブよ
り導入し、Ｏ2１１５はもう一方のバルブより導入し
た。また、この時の基板温度を５５０℃とした。従来、
基板温度は、チャンバー内部の金属面からの不純物の混
入のため、３００℃程度までしか上げられなかったが、
本発明において、チャンバー内部は、石英によって構成
されているために、５５０℃まで上げることができた。
また、ここで石英等の歪点の高い基板を用いることによ
り、８００℃までの加熱が可能である。この結果、緻密
でストイキオメトリーが安定した膜を作製することがで
きた。
３に酸化珪素膜を形成した。原料ガスには、ＳｉＨ4１
１４、Ｏ2１１５を使用した。ＳｉＨ4１１４は石英シャ
ワーメッシュの設置されていない方のガス導入バルブよ
り導入し、Ｏ2１１５はもう一方のバルブより導入し
た。また、この時の基板温度を５５０℃とした。従来、
基板温度は、チャンバー内部の金属面からの不純物の混
入のため、３００℃程度までしか上げられなかったが、
本発明において、チャンバー内部は、石英によって構成
されているために、５５０℃まで上げることができた。
また、ここで石英等の歪点の高い基板を用いることによ
り、８００℃までの加熱が可能である。この結果、緻密
でストイキオメトリーが安定した膜を作製することがで
きた。
【００１７】〔実施例２〕図２（Ａ）に本発明の概略を
示す。本実施例は、本発明による高周波（ＲＦ）を用い
たプラズマＣＶＤ法によって、酸化珪素膜を作製する例
である。図において、２０１はプラズマＣＶＤ装置のチ
ャンバーである。実施例１と同様に、このチャンバーは
枚葉式になっている。また、チャンバーの内部は、成膜
時に金属等の不純物が生じないように、ガスが接すると
ころは全て石英によって構成されている。このチャンバ
ーにはガス導入バルブ２０２、２０３と排気バルブ２０
４、２０５を設けてある。そして、必要なガスを導入、
排気できるようにしてあり、内部の圧力を適切な値に保
てるようにされている。ここでは、排気系の真空装置２
０６として、ターボ分子ポンプを使用している。
示す。本実施例は、本発明による高周波（ＲＦ）を用い
たプラズマＣＶＤ法によって、酸化珪素膜を作製する例
である。図において、２０１はプラズマＣＶＤ装置のチ
ャンバーである。実施例１と同様に、このチャンバーは
枚葉式になっている。また、チャンバーの内部は、成膜
時に金属等の不純物が生じないように、ガスが接すると
ころは全て石英によって構成されている。このチャンバ
ーにはガス導入バルブ２０２、２０３と排気バルブ２０
４、２０５を設けてある。そして、必要なガスを導入、
排気できるようにしてあり、内部の圧力を適切な値に保
てるようにされている。ここでは、排気系の真空装置２
０６として、ターボ分子ポンプを使用している。
【００１８】また、チャンバーに設置されているガス導
入バルブ２０３は、チャンバー内部にガスが導入する
際、成膜時にガスが一様に充満するように、石英シャワ
ーメッシュ２０７を通してガスが導入されるようになっ
ている。本実施例のごとく、一方にのみ設置されてある
場合では、設置されていないバルブ側のガスをを先にチ
ャンバー内部に充満させ、導入量を多めにしておく。そ
して、もう一方のガスを、石英シャワーメッシュを通し
て導入することにより、成膜時において反応ガスが一様
に行き渡り、均一な成膜がおこなわれる。
入バルブ２０３は、チャンバー内部にガスが導入する
際、成膜時にガスが一様に充満するように、石英シャワ
ーメッシュ２０７を通してガスが導入されるようになっ
ている。本実施例のごとく、一方にのみ設置されてある
場合では、設置されていないバルブ側のガスをを先にチ
ャンバー内部に充満させ、導入量を多めにしておく。そ
して、もう一方のガスを、石英シャワーメッシュを通し
て導入することにより、成膜時において反応ガスが一様
に行き渡り、均一な成膜がおこなわれる。
【００１９】チャンバー外部には、プラズマを発生させ
るための渦巻状コイル２０８が設けられており、このコ
イルにＲＦを供給することによって、プラズマを発生さ
せる。ここで、図２（Ｂ）に渦巻状コイルを上面から見
た図を示す。また、渦巻状コイル２０８に面したチャン
バー内部には、基板を取りつけるホルダーが設けられて
いる。このホルダーの下部には、基板を加熱するため、
カンタルヒータ２０９が設置されている。このカンタル
ヒータは、基板温度を均一に保つために、２ゾーン方式
になっている。また、チャンバーを冷却させるための冷
却水２１０を循環させてある。
るための渦巻状コイル２０８が設けられており、このコ
イルにＲＦを供給することによって、プラズマを発生さ
せる。ここで、図２（Ｂ）に渦巻状コイルを上面から見
た図を示す。また、渦巻状コイル２０８に面したチャン
バー内部には、基板を取りつけるホルダーが設けられて
いる。このホルダーの下部には、基板を加熱するため、
カンタルヒータ２０９が設置されている。このカンタル
ヒータは、基板温度を均一に保つために、２ゾーン方式
になっている。また、チャンバーを冷却させるための冷
却水２１０を循環させてある。
【００２０】このような装置によって、基板２１１上に
酸化珪素膜を形成した。原料ガスには、ＳｉＨ4 ２１
２、Ｏ2 ２１３を使用した。また、この時の基板温度を
５５０℃とした。従来、基板温度は、チャンバー内部の
金属面からの不純物の混入のため、３００℃程度までし
か上げられなかったが、本発明において、チャンバー内
部は、石英によって構成されているために、５５０℃ま
で上げることができた。この結果、緻密でストイキオメ
トリーが安定した膜を作製することができた。
酸化珪素膜を形成した。原料ガスには、ＳｉＨ4 ２１
２、Ｏ2 ２１３を使用した。また、この時の基板温度を
５５０℃とした。従来、基板温度は、チャンバー内部の
金属面からの不純物の混入のため、３００℃程度までし
か上げられなかったが、本発明において、チャンバー内
部は、石英によって構成されているために、５５０℃ま
で上げることができた。この結果、緻密でストイキオメ
トリーが安定した膜を作製することができた。
【００２１】〔実施例３〕図３に本実施例の作製工程を
示す。本実施例は、実施例１におけるプラズマＣＶＤ装
置を用いて酸化珪素膜を成膜して、ＭＯＳ型の薄膜トラ
ンジスタ（ＴＦＴ）を作製したものである。まず、基板
３０１（コーニング７０５９、１００ｍｍ×１００ｍ
ｍ）上に下地の酸化珪素膜３０２を、プラズマＣＶＤ法
によって３０００Åに成膜した。そして、非晶質珪素膜
をプラズマＣＶＤ法によって５００Åに成膜した。その
後、熱アニールを施して、非晶質珪素膜を結晶化せしめ
た。このとき、非晶質珪素膜の結晶化を促進させるため
に、ニッケル元素等を微量添加してもかまわない。ま
た、結晶性を向上させるために、レーザーアニールを施
してもよい。（図３（Ａ））
示す。本実施例は、実施例１におけるプラズマＣＶＤ装
置を用いて酸化珪素膜を成膜して、ＭＯＳ型の薄膜トラ
ンジスタ（ＴＦＴ）を作製したものである。まず、基板
３０１（コーニング７０５９、１００ｍｍ×１００ｍ
ｍ）上に下地の酸化珪素膜３０２を、プラズマＣＶＤ法
によって３０００Åに成膜した。そして、非晶質珪素膜
をプラズマＣＶＤ法によって５００Åに成膜した。その
後、熱アニールを施して、非晶質珪素膜を結晶化せしめ
た。このとき、非晶質珪素膜の結晶化を促進させるため
に、ニッケル元素等を微量添加してもかまわない。ま
た、結晶性を向上させるために、レーザーアニールを施
してもよい。（図３（Ａ））
【００２２】次に、結晶化した珪素膜３０３をパターニ
ングして、島状領域３０４を形成した。この島状領域３
０４はＴＦＴの活性層を構成する。そして、ゲイト絶縁
膜３０５として、１０００Åの酸化珪素膜をプラズマＣ
ＶＤ法によって形成した。（図３（Ｂ）） その後、厚さ１０００Å〜３μｍ、例えば、５０００Å
のアルミニウム（１ｗｔ％のＳｉ、もしくは０．１〜
０．３ｗｔ％のＳｃを含む）膜をスパッタリング法によ
って形成して、これをパターニングし、ゲイト電極３０
６を形成した。次に基板をｐＨ≒７、１〜３％の酒石酸
のエチレングリコール溶液に浸し、白金を陰極、このア
ルミニウムのゲイト電極を陽極として、陽極酸化を行な
った。陽極酸化は、最初一定電流で２２０Ｖまで電圧を
上げ、その状態で１時間保持して終了させた。このよう
にして、厚さ１５００〜３５００Å、例えば、２０００
Åの陽極酸化物を形成した。
ングして、島状領域３０４を形成した。この島状領域３
０４はＴＦＴの活性層を構成する。そして、ゲイト絶縁
膜３０５として、１０００Åの酸化珪素膜をプラズマＣ
ＶＤ法によって形成した。（図３（Ｂ）） その後、厚さ１０００Å〜３μｍ、例えば、５０００Å
のアルミニウム（１ｗｔ％のＳｉ、もしくは０．１〜
０．３ｗｔ％のＳｃを含む）膜をスパッタリング法によ
って形成して、これをパターニングし、ゲイト電極３０
６を形成した。次に基板をｐＨ≒７、１〜３％の酒石酸
のエチレングリコール溶液に浸し、白金を陰極、このア
ルミニウムのゲイト電極を陽極として、陽極酸化を行な
った。陽極酸化は、最初一定電流で２２０Ｖまで電圧を
上げ、その状態で１時間保持して終了させた。このよう
にして、厚さ１５００〜３５００Å、例えば、２０００
Åの陽極酸化物を形成した。
【００２３】その後、イオンドーピング法によって、島
状珪素膜３０４に、ゲイト電極３０６をマスクとして自
己整合的に不純物（燐）を注入した。ドーピングガスと
してはフォスフィン（ＰＨ3 ）を用いた。この場合のド
ーズ量は１×１０14〜５×１０17ｃｍ-2、加速電圧は１
０〜９０ｋＶ、例えば、ドーズ量を２×１０15ｃｍ-2、
加速電圧を８０ｋＶとした。この結果、Ｎ型不純物領域
３０７が形成された。（図３（Ｃ）） さらに、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ、パ
ルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、ドーピングされた不
純物領域３０７の活性化をおこなった。レーザーのエネ
ルギー密度は２００〜４００ｍＪ／ｃｍ2 、好ましくは
２５０〜３００ｍＪ／ｃｍ2 が適当であった。この工程
は熱アニールによっておこなってもよい。
状珪素膜３０４に、ゲイト電極３０６をマスクとして自
己整合的に不純物（燐）を注入した。ドーピングガスと
してはフォスフィン（ＰＨ3 ）を用いた。この場合のド
ーズ量は１×１０14〜５×１０17ｃｍ-2、加速電圧は１
０〜９０ｋＶ、例えば、ドーズ量を２×１０15ｃｍ-2、
加速電圧を８０ｋＶとした。この結果、Ｎ型不純物領域
３０７が形成された。（図３（Ｃ）） さらに、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ、パ
ルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、ドーピングされた不
純物領域３０７の活性化をおこなった。レーザーのエネ
ルギー密度は２００〜４００ｍＪ／ｃｍ2 、好ましくは
２５０〜３００ｍＪ／ｃｍ2 が適当であった。この工程
は熱アニールによっておこなってもよい。
【００２４】次に、層間絶縁膜３０８として、プラズマ
ＣＶＤ法によって酸化珪素膜を厚さ３０００Åに成膜し
た。（図３（Ｄ）） そして、層間絶縁膜３０８、ゲイト絶縁膜３０５のエッ
チングをおこない、ソース／ドレインにコンタクトホー
ルを形成した。その後、アルミニウム膜をスパッタリン
グ法によって形成し、パターニングしてソース／ドレイ
ン電極３０９を形成し、ＴＦＴを作製した。（図３
（Ｅ）） 従来のプラズマＣＶＤを用いてゲイト絶縁膜を形成した
場合、成膜温度が低いため、酸化珪素膜の緻密さに欠
け、酸素または珪素と水素が結合しやすく、酸化珪素膜
中に水素が混入し、劣化しやすいという問題があった。
しかしながら、ゲイト絶縁膜の酸化珪素膜を、本発明の
プラズマＣＶＤによって形成した場合、成膜温度を上げ
ることができるため、緻密でストイキオメトリーが安定
した膜が得られ、水素の混入量が極めて少なく、劣化に
強いＴＦＴを作製することができた。
ＣＶＤ法によって酸化珪素膜を厚さ３０００Åに成膜し
た。（図３（Ｄ）） そして、層間絶縁膜３０８、ゲイト絶縁膜３０５のエッ
チングをおこない、ソース／ドレインにコンタクトホー
ルを形成した。その後、アルミニウム膜をスパッタリン
グ法によって形成し、パターニングしてソース／ドレイ
ン電極３０９を形成し、ＴＦＴを作製した。（図３
（Ｅ）） 従来のプラズマＣＶＤを用いてゲイト絶縁膜を形成した
場合、成膜温度が低いため、酸化珪素膜の緻密さに欠
け、酸素または珪素と水素が結合しやすく、酸化珪素膜
中に水素が混入し、劣化しやすいという問題があった。
しかしながら、ゲイト絶縁膜の酸化珪素膜を、本発明の
プラズマＣＶＤによって形成した場合、成膜温度を上げ
ることができるため、緻密でストイキオメトリーが安定
した膜が得られ、水素の混入量が極めて少なく、劣化に
強いＴＦＴを作製することができた。
【００２５】
【発明の効果】本発明では、チャンバー内部を絶縁物で
構成することによって、プロセスの上限温度を高めるこ
とが可能となった。その結果、本発明のプラズマＣＶＤ
装置によって、酸化珪素膜を成膜すると、膜の緻密性、
ストイキオメトリーの安定性において、格段に優れた膜
が得られた。実施例においては、成膜装置本体のみを示
したが、さらに量産性を向上させるためには、通常の枚
葉式プラズマＣＶＤ装置においておこなわれるように、
予備室を１つもしくは複数設け、１枚の基板を処理して
いる間に他の基板を加熱する等の準備をおこなう構造と
してもよい。このように本発明は工業上、有益な発明で
ある。
構成することによって、プロセスの上限温度を高めるこ
とが可能となった。その結果、本発明のプラズマＣＶＤ
装置によって、酸化珪素膜を成膜すると、膜の緻密性、
ストイキオメトリーの安定性において、格段に優れた膜
が得られた。実施例においては、成膜装置本体のみを示
したが、さらに量産性を向上させるためには、通常の枚
葉式プラズマＣＶＤ装置においておこなわれるように、
予備室を１つもしくは複数設け、１枚の基板を処理して
いる間に他の基板を加熱する等の準備をおこなう構造と
してもよい。このように本発明は工業上、有益な発明で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１のプラズマＣＶＤの概念図を示す。
【図２】 実施例２のプラズマＣＶＤの概念図を示す。
【図３】 本発明によるＣＶＤ装置の実施例を示す
１０１・・・・・・チャンバー
１０２、１０３・・ガス導入バルブ
１０４、１０５・・排気バルブ
１０６・・・・・・真空系（ターボ分子ポンプ）
１０７・・・・・・石英シャワーメッシュ
１０８・・・・・・マイクロ波
１０９・・・・・・導波管
１１０・・・・・・マグネット
１１１・・・・・・カンタルヒータ
１１２・・・・・・冷却水
１１３・・・・・・基板
１１４・・・・・・ＳｉＨ4
１１５・・・・・・Ｏ2
３０１・・・・・・基板
３０２・・・・・・下地酸化膜
３０３・・・・・・結晶性珪素膜
３０４・・・・・・島状領域
３０５・・・・・・ゲイト絶縁膜
３０６・・・・・・ゲイト電極
３０７・・・・・・不純物領域
３０８・・・・・・層間絶縁膜
３０９・・・・・・ソース／ドレイン電極
Claims (8)
- 【請求項１】原料ガスが接する部分が全て絶縁物でなる
チャンバーと、 前記チャンバーの外部に設けられ、前記チャンバー内に
マイクロ波を導入する導波管と、前記チャンバーの内部であり、且つ前記導波管が設けら
れた側に設けられた石英シャワーメッシュと、 前記チャンバーの内部であり、且つ前記導波管が設けら
れた側とは反対側に設けられた、基板を設置するための
絶縁物でなるホルダーと、前記チャンバーの外部に設けられた、 前記基板を加熱す
るためのヒーターと、 前記石英シャワーメッシュを通して前記原料ガスを前記
チャンバー内に導入できるように前記チャンバーに設け
られたガス導入バルブと を有することを特徴とする枚葉
式プラズマＣＶＤ装置。 - 【請求項２】原料ガスであるＯ 2 とＳｉＨ 4 とが接する部
分が全て絶縁物でなるチャンバーと、 前記チャンバーの外部に設けられた、前記チャンバー内
にマイクロ波を導入する導波管と、前記チャンバーの内部であり、且つ前記導波管が設けら
れた側に設けられた石英シャワーメッシュと、 前記チャンバーの内部であり、且つ前記導波管が設けら
れた側とは反対側に設けられた、基板を設置するための
絶縁物でなるホルダーと、前記チャンバーの外部に設けられた、 前記基板を加熱す
るためのヒーターと、 前記石英シャワーメッシュを通してＯ 2 を前記チャンバ
ー内に導入できるように前記チャンバーに設けられた第
１のガス導入バルブと、 前記チャンバーに設けられたＳｉＨ 4 を前記チャンバー
内に導入するための第２のガス導入バルブと を有するこ
とを特徴とする枚葉式プラズマＣＶＤ装置。 - 【請求項３】原料ガスが接する部分が全て絶縁物でなる
チャンバーと、 前記チャンバーの外部に設けられたコイルと、前記チャンバーの内部であり、且つ前記コイルが設けら
れた側に設けられた石英シャワーメッシュと、 前記チャンバーの内部であり、且つ前記コイルが設けら
れた側とは反対側に設けられた、基板を設置するための
絶縁物でなるホルダーと、前記チャンバーの外部に設けられた、 前記基板を加熱す
るためのヒーターと、 前記石英シャワーメッシュを通して前記原料ガスを前記
チャンバー内に導入できるように前記チャンバーに設け
られたガス導入バルブと を有することを特徴とする枚葉
式プラズマＣＶＤ装置。 - 【請求項４】原料ガスであるＯ 2 とＳｉＨ 4 とが接する部
分が全て絶縁物でなるチャンバーと、 前記チャンバーの外部に設けられたコイルと、前記チャンバーの内部であり、且つ前記コイルが設けら
れた側に設けられた石英シャワーメッシュと、 前記チャンバーの内部であり、且つ前記コイルが設けら
れた側とは反対側に設けられた、基板を設置するための
絶縁物でなるホルダーと、前記チャンバーの外部に設けられた、 前記基板を加熱す
るためのヒーターと、 前記石英シャワーメッシュを通してＯ 2 を前記チャンバ
ー内に導入できるように前記チャンバーに設けられた第
１のガス導入バルブと、 前記チャンバーに設けられたＳｉＨ 4 を前記チャンバー
内に導入するための第２のガス導入バルブと を有するこ
とを特徴とする枚葉式プラズマＣＶＤ装置。 - 【請求項５】請求項３又は４において、 前記コイルは渦巻状コイルであることを特徴とする枚葉
式プラズマＣＶＤ装置。 - 【請求項６】前記チャンバー及び前記ホルダーを構成す
る絶縁物は石英であることを特徴とする請求項１乃至５
のいずれか一項記載の枚葉式プラズマＣＶＤ装置。 - 【請求項７】前記ヒーターによる加熱温度の範囲は４５
０℃以上８００℃以下であることを特徴とする請求項１
乃至６のいずれか一項記載の枚葉式プラズマＣＶＤ装
置。 - 【請求項８】前記チャンバー内を減圧する手段をさらに
有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項
記載の枚様式プラズマＣＶＤ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15417894A JP3406386B2 (ja) | 1994-06-13 | 1994-06-13 | 枚葉式プラズマｃｖｄ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15417894A JP3406386B2 (ja) | 1994-06-13 | 1994-06-13 | 枚葉式プラズマｃｖｄ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07335574A JPH07335574A (ja) | 1995-12-22 |
| JP3406386B2 true JP3406386B2 (ja) | 2003-05-12 |
Family
ID=15578546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15417894A Expired - Fee Related JP3406386B2 (ja) | 1994-06-13 | 1994-06-13 | 枚葉式プラズマｃｖｄ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3406386B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4847231B2 (ja) | 2006-06-29 | 2011-12-28 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 電界に起因する剥離物による汚染を防止する装置 |
-
1994
- 1994-06-13 JP JP15417894A patent/JP3406386B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07335574A (ja) | 1995-12-22 |
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