JP3529466B2

JP3529466B2 - 薄膜形成方法

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Publication number: JP3529466B2
Application number: JP32555494A
Authority: JP
Inventors: 教行平田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 2004-05-24
Anticipated expiration: 2019-05-24
Also published as: JPH07235506A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばガラス基板のよ
うな被処理基体上にプラズマＣＶＤ法により薄膜を形成
する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、基板上に複数層の薄膜を形成
する方法として、平行平板電極を設置した複数の成膜室
を有するＣＶＤ装置を用いて成膜を行う方法が知られて
いる。以下、図６のフローチャートに基づいて従来の平
行平板電極を設置した複数の成膜室を有するＣＶＤ装置
により、基板上に窒化シリコン膜（膜種Ａ）、アモルフ
ァスシリコン膜（膜種Ｂ）を形成する方法を説明する。

【０００３】まず、膜種Ａ成膜用の成膜室Ｉにガラス基
板のような基板を搬入し平行平板電極の下部電極上に配
置する（１）。高真空状態（例えば１×１０^-1Ｐａ以
下）まで成膜前排気を施し（２）、膜種Ａの成膜に必要
な反応ガスＡ（モノシラン、アンモニア又は窒素）を前
記成膜室Ｉに導入して調圧を行いプラズマ放電が可能な
圧力状態とし（３）、高周波電源から対向電極に電力を
供給してプラズマ放電を開始させ基板上に薄膜Ａを堆積
させる（４）。所定の時間放電を継続した後、高周波電
源からの電力の供給を遮断してプラズマ放電を停止さ
せ、同時に反応ガスＡの供給も停止する（５）。成膜室
Ｉ内を前記高真空状態（例えば１×１０^-1Ｐａ以下）に
排気し（６）、排気された成膜室Ｉから薄膜Ａの形成さ
れた基板を真空を破らずに搬出し（７）、これを膜種Ｂ
形成用の成膜室ＩＩに搬入する（８）。成膜室ＩＩにお
いても成膜室Ｉにおけると同様に、成膜前排気（９）、
反応ガスＢ（モノシラン、水素）の導入、調圧（１
０）、所定時間プラズマ放電継続（１１）、プラズマ放
電停止（反応ガスＢ停止）（１２）、成膜後排気（１
３）を順次行った後基板の搬出を行う（１４）。

【０００４】上記の（２），（９）の成膜前排気は不純
物ガスを排気して基板表面および放電空間をできるだけ
清浄にし、基板と形成される薄膜との界面及び薄膜自体
への不純物の混入を防止する目的で行われるものであ
る。薄膜トランジスタの製造の場合には、この目的を達
成するためには、調圧時圧力を１００Ｐａとする場合に
は、その１／１０００の圧力、すなわち１×１０^-1Ｐａ
以下にすることが必要とされている。したがって、この
成膜前排気には十分な排気能力を有する広域ターボ分子
ポンプが用いられ、６０秒間程度を要してこの圧力まで
減圧される。（３）、（１０）の反応ガスＡ，Ｂの導
入、調圧では、成膜前排気により清浄雰囲気となった成
膜室内に反応ガスのみが導入されて、放電開始前約３０
秒を要して放電継続に必要な一定圧力状態に保持され
る。このガス導入には、流量制御機構が用いられ、調圧
には自動制御式スロットルバルブが用いられる。反応ガ
スにより成膜室が一定圧力となった後（４）又は（１
１）のプラズマ放電が開始される。膜厚の調整は、
（５）、（１２）の放電停止までのプラズマ放電の継続
時間を制御することにより行われる。

【０００５】具体的には、膜種Ａ（窒化シリコン）を厚
さ４００ｎｍ、膜種Ｂ（アモルファスシリコン）を厚さ
３００ｎｍに形成するには、それぞれ１２０秒、３６０
秒のプラズマ放電が必要であり、放電停止と同時に反応
ガスの供給を停止し、直ちに（６）、（１３）の成膜後
の排気が行われる。この排気の目的は前記した成膜前排
気と同様であり、成膜前排気と同様、十分な排気能力を
有する広域ターボ分子ポンプで９０秒の時間を要して排
気が行われる。

【０００６】上記のように膜種Ａ（窒化シリコン），膜
種Ｂ（アモルファスシリコン）を有する薄膜トランジス
タを、平行平板プラズマＣＶＤ法を用いて、真空中で連
続的に基板上に成膜する場合には２室の成膜室が必要で
あり、かつ、成膜には全体で８４０秒の時間が必要であ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来のＣ
ＶＤ装置を用いて成膜する場合には、成膜前に成膜室を
清浄雰囲気とするために高真空にすることが行われてお
り、このため十分な排気能力を有する広域ターボ分子ポ
ンプを必要とする上に、成膜室を必要な真空度とするま
でに、成膜の前後に成膜に要する時間と同等またはそれ
以上の排気時間が必要となるという問題がある。

【０００８】また、従来のＣＶＤ装置では、複数層に積
層された膜を形成するために膜種の数と同数の成膜室が
必要となり、このため装置のコストが増大する上に装置
寸法が大きくなって大きな設置面積を必要とするという
問題がある。

【０００９】さらに、膜厚の制御は放電時間の管理によ
って行っているため、実際の放電開始時刻を確実に検出
することが困難であり膜厚を再現性よく制御することが
困難であるという問題もある。

【００１０】また、さらに、図７に示すように、高周波
電力源から電力を印加したとき、放電開始後の電極板か
らの反射波が大きく、このため、その後反射波が小さく
なり安定するまでの間の初期プラズマの状態はその後の
プラズマの状態と異なり、堆積初期の膜質がその後の膜
質と異なるものになるという問題がある。この問題は膜
の堆積速度を増加すればするほど、すなわち印加する電
力、反応ガスの供給量を増加すればする程顕著になる。
したがって、良好な堆積初期の膜質を得ようとすれば大
きな堆積速度とすることはできず、成膜所要時間が増大
し生産性が低下することとなる。

【００１１】したがって、本発明の主たる目的は、排気
手段として広域ターボ分子ポンプのように高真空に到達
可能なものを必要としない薄膜形成方法を提供すること
にある。

【００１２】また、本発明の他の目的は、複数層に積層
された膜を単一の成膜室で連続的に成膜することがで
き、したがって、装置を小型化することができる薄膜形
成方法を提供することにある。

【００１３】さらに、本発明の他の目的は、膜厚及び膜
質が均一な複数層に積層された膜を製造できる薄膜形成
方法を提供することにある。

【００１４】さらに、本発明の別の目的は、成膜所要時
間が短く、生産性の良好な薄膜形成方法を提供すること
を目的とする。

【００１５】また、さらに、本発明の他の目的は、半導
体膜を含む複数層に積層された膜からなる特性の優れた
半導体装置を製造する方法を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の薄膜形成法は、
ガス導入口を有する真空容器内に被処理基体を配置し前
記ガス導入口から前記真空容器内に１種または２種以上
の反応ガスを導入しつつ該反応ガスに高周波電力を印加
することによりプラズマを発生させて前記被処理基板上
に反応ガスの反応生成物からなる薄膜を形成させる方法
において、前記反応ガスの導入に先だって、それ単独で
はプラズマ状態で実質的に薄膜形成能を有しない前記反
応ガスを構成する成分ガス、即ち、前記２種以上の反応
ガスに包含される１種以上のガスであってそれ自体では
実質的に薄膜形成能を有しないガスからなる放電用ガス
を導入しつつ該放電用ガスに高周波電力を印加してプラ
ズマを発生させて前処理を行い、しかる後実質的にプラ
ズマ発生条件を変えることなく前記放電用ガスに代え前
記反応ガスを導入して前記被処理基板上に薄膜を形成さ
せることを特徴としている。

【００１７】本発明に用いられるガス導入口を有する真
空容器としては、公知の平行平板型プラズマＣＶＤ装置
が例示される。

【００１８】平行平板型プラズマ発生装置は、一般に、
複数のガス導入口を有し内部に上下に平行させて一対の
平板電極を配置した真空容器（成膜室）と、この真空容
器に反応ガスを供給する反応ガス供給系と、平行平板電
極に13.56 ＭＨｚの高周波電圧を印加する高周波電源等
から構成されている。

【００１９】成膜は、下部電極に被処理基板を載置し
て、ガス導入口から前工程に放電用ガス次いで反応ガス
を導入しつつ、平行平板電極に高周波電力を印加してプ
ラズマを発生させることにより行われる。

【００２０】前処理工程においては、放電用ガスとし
て、次工程の反応が、（ａ）アモルファスシリコン膜の
形成である場合にはシランガスを構成する水素ガスが用
いられ（ｂ）窒化シリコン膜の形成である場合にはシラ
ンガスを構成する（１）水素ガス、（２）窒素ガス、又
は（３）シランガスを構成する元素である水素と窒素ガ
スを構成する元素である窒素の化合物であるアンモニア
ガスが用いられ、（ｃ）酸化シリコン膜の形成である場
合には酸素ガスが用いられる。

【００２１】特に、半導体膜を含む複数層からなる半導
体装置の製造において、次工程の反応がアモルファスシ
リコン膜の形成であるとき、放電用ガスとして水素ガス
を使用すると、アモルファスシリコンの界面にＳｉ−Ｈ
の結合が生じて半導体装置の特性を改善する効果があ
る。

【００２２】本発明においては、真空容器内のガス圧
は、形成される膜により100 〜300 Ｐａの範囲で設定さ
れる。本発明においては、全操作過程を通じて真空容器
内を10Ｐａより低い真空にする必要はなく、したがって
広域ターボ分子ポンプのような排気能力の大きい真空ポ
ンプを用いる必要はない。

【００２３】本発明において、例えば平行平板電極型Ｃ
ＶＤ装置を用いた成膜は次のように行われる。

【００２４】まず、平行平板電極の下部電極上に被処理
基板、例えばガラス基板を置き、放電用ガスを導入しつ
つ、高周波電源から平行平板電極間に13.56 ＭＨｚの高
周波電力を印加する。このとき、全処理ガスの流量、ガ
ス圧、電極間距離、供給電力は、形成する膜の種類に応
じて予め設定された値とされる。

【００２５】このプラズマ放電により被処理基板の表面
は清浄化される。所定の時間放電を継続して放電状態が
安定した後、放電用ガスの供給が停止され、反応ガスが
供給される。このとき、反応ガスの供給に先だって形成
すべき膜の種類に応じて電極間距離が調整される。ガス
圧、供給電力を変化させる必要はないが、調整すること
も可能である。この場合、放電用ガスの供給圧力は反応
ガス供給圧力の10〜100 ％の範囲内、放電用ガスの供給
下での電力設定値は反応ガス供給下での電力設定値の50
〜100 ％の範囲内とする。

【００２６】放電用ガス下でのプラズマ放電の時間は前
記反応ガス下でのプラズマ放電時間を1 としたとき、0.
1 〜0.4 の範囲にあることが望ましく、また、プラズマ
放電を維持したまま放電用ガスに代え反応ガスを導入す
るに際し、ガス圧及び放電電力を一定にしたまま反応ガ
スの導入を行うことが望ましい。

【００２７】複数層の積層された膜を形成する場合に
は、所定時間第１の成膜を行った後、反応ガスの供給を
停止し、プラズマ放電を維持したまま、第２の膜に対応
した放電用ガスを導入し、同様の工程を繰り返す。

【００２８】本発明は、窒化シリコン−アモルファスシ
リコン−窒化シリコン或は酸化シリコン−窒化シリコン
−アモルファスシリコン−窒化シリコンのような複数層
を積層させて形成するときに有効であり、このような層
構造の薄膜を有するチャネルエッチング型又はチャネル
絶縁膜型のアモルファスシリコンＴＦＴ（逆スタガ型又
はスタガ型）の製造プロセス等に有利に用いられる。

【００２９】

【作用】本発明の薄膜形成法において、薄膜の形成前に
反応ガスの成分のうち、薄膜形成に関与しないガス成分
からなる放電用ガスにより放電を発生させると、放電開
始の時点において成膜室及び基板は活性化された雰囲気
に曝されることとなり、成膜室内の不純物ガスと放電用
ガスとが容易に置換され、成膜前後において広域ターボ
分子ポンプによる高真空排気を行う必要はなく、清浄な
雰囲気中での薄膜形成を行うことができ、短時間に薄膜
形成の初期段階における不純物混入のない良好な薄膜を
形成し得る。放電開始後、所定時間経過の後に、放電電
力を変えずに、薄膜形成に関与しない放電用ガスのガス
成分および薄膜形成に関与するガス成分からなる反応ガ
スを実質的に同じガス圧で導入してプラズマ放電を実質
的に同じ放電電力で継続させれば安定なプラズマ状態を
維持させることができるので堆積初期の膜質とその後の
膜質とは同一のものが得られ、膜厚の制御も容易とな
る。

【００３０】特に、半導体膜を含む複数層からなる積層
膜を形成する際に、放電用ガスとして水素ガスを用いる
と半導体界面の状態が改善されて特性の優れた半導体装
置を製造することができる。

【００３１】

【実施例】

実施例１図１及び図２を参照しながら、平行平板プラズマＣＶＤ
法により窒化シリコン（膜種Ａ）、アモルファスシリコ
ン（膜種Ｂ）からなる半導体膜の製造に適用した実施例
について説明する。

【００３２】なお、図１は本発明に用いたＣＶＤ装置を
概念的に示す図、図２は本発明の平行平板プラズマＣＶ
Ｄ法による半導体膜の製法を説明するためのフローチャ
ートである。

【００３３】図１において、真空密に構成された成膜室
Ｉ内には上下に対向してプラズマ発生電極２，３が間隔
を置いて対向設置されている。上部電極２は成膜室Ｉと
電気的に絶縁されて支持され、成膜室１内に露出してお
り、また下部電極３はその下側に加熱ヒータ４が配置さ
れている。そして、下部電極３は成膜室１とともにアー
スされ、このアースされた下部電極３と上部電極２との
間に高周波電源５が接続されている。化学気相成長され
る基板６は下部電極３上に載置され、ガス導入口７から
成膜室１内へ導入された反応ガス中で上記両電極に高周
波電力を印加することによりプラズマを発生させ、その
ガス中の成膜成分を基板６上に化学気相成長させるよう
になっている。符号８は図示しない排気ポンプへ連通さ
れた排気口である。

【００３４】なお、以下の説明において括弧で示した符
号は図２のフローチャートに示した工程を示す符号であ
る。

【００３５】この実施例では、まず、窒化シリコンと、
アモルァスシリコン膜とを積層成膜する成膜室Ｉに、基
板を搬入し（１）、膜種Ａの形成前に基板及び成膜室を
洗浄化し、さらに、放電を安定させるためにモノシラン
を含まない放電用ガスＡ（窒素ガス）のみを導入、調圧
（１００〜３００Ｐａ）して所定のプラズマ放電が可能
な圧力状態とした（２）。

【００３６】このとき、上記圧力状態を維持するまでに
３０秒を必要とした。なお、ガス導入には、流量制御機
構を使用し、調圧には自動スロットバルブを使用した
（２）。次に、高周波電源から上部電極２に高周波電力
を印加し、基板を保持した下部電極３との間に放電を開
始させ（３）、プラズマ放電が安定するまで１０秒間間
放置した後、窒化シリコン膜の形成に必要な反応ガスＡ
（モノシラン、窒素ガス）を６０秒間導入して、基板上
へ窒化シリコン膜の薄膜を４００ｎｍの厚さに堆積させ
た（４）。

【００３７】この後、材料ガスＡの導入を停止させて基
板上への窒化シリコンの堆積を終了させると同時に
（５）、アモルファスシリコン膜の形成前に放電を安定
させるため、放電状態を持続させたまま、材料ガスＢ
（モノシラン）の構成元素ガスである水素ガス（放電用
ガスＢ）の導入、調圧を行った。（６）。この時、必要
に応じて電極板への印加電力、調圧設定値、電極間距離
設定の変更を行うようにしてもよい。アモルファスシリ
コンを連続的に堆積させるには、調圧設定値を１５０〜
３００Ｐａとすることが望ましい。

【００３８】１０秒間の放電の後、材料ガスＢ（モノシ
ラン）の導入を開始し（７）、６０秒間放電を続けて３
００ｎｍの膜厚のアモルファスシリコンを堆積させた。

【００３９】この後、高周波電力源からの電力供給を停
止して放電停止させ、同時に材料ガスＢの供給を停止さ
せてアモルファスシリコン膜の基板上への堆積を停止さ
せた（８）。ここで、成膜室内を到達真空度が中真空の
例えば１０Ｐａ以下となるまで成膜後排気を行い
（９）、成膜室から基板を搬出する（１０）。なお、成
膜後排気に要する時間は十分な排気能力を有するドライ
ポンプを使用して１０秒である。

【００４０】以上のように、この実施例の成膜方法によ
れば、従来の成膜方法では成膜室２個を必要とし、８４
０秒を要していたのが成膜室１個のみで連続的に成膜が
可能であり、成膜に必要な合計時間を１８０秒とするこ
とができた。

【００４１】また、この実施例では、モノシランを含ま
ないガス中の放電時間を１０秒以上に設定することによ
り、常に不純物の影響を最低限に維持、管理することが
できた。

【００４２】また、上記のように放電（プラズマ状態）
を安定させた後にモノシランを導入するので、図７に示
した初期プラズマ状態での成膜形成はなく、良好な初期
堆積の膜質が得られた。

【００４３】したがって、この実施例の方法によれば、
堆積膜の界面膜質が良好となり、良好な特性の薄膜トラ
ンジスタを得ることができる。

【００４４】この実施例では、窒化シリコンとアモルフ
ァスシリコンの成膜を単一の成膜室によって行っている
が、上記実施例と同様の手順によって、単一の成膜室に
よる３種以上の薄膜の連続形成が可能である。なお、こ
のように多種の薄膜を連続形成する場合には、一つの薄
膜の成膜後に異種の薄膜の成膜に先立って、放電を一旦
停止させてもよく、必要に応じて排気を実施してもよ
い。

【００４５】なお、放電用ガスによる放電と反応ガスに
よる放電は１秒以内であれば間欠してもよい。また、高
周波電力はパルス状間欠電力であってもよい。

【００４６】要するに、この実施例は複数成膜を同じ成
膜室にて実施し、放電用ガスとして薄膜形成用反応ガス
の内、成膜に寄与しない放電用ガスを導入し調圧後、プ
ラズマ状態にし、被形成面を清浄化し、この清浄放電用
ガスを引続いて成膜用反応ガスの一部として使用するも
のである。

【００４７】この実施例では、薄膜の形成以前にモノシ
ラン以外のそれ自体では薄膜形成能のない放電用ガスの
放電を行い、所定の時間経過後に放電を継続させたまま
モノシランを放電空間中に導入して、薄膜の形成を開始
させるようにしたから、放電開始の時点において基板は
活性化された雰囲気に曝されることとなり、成膜前後に
おいて広域ターボ分子ポンプによる高真空排気を行う必
要はなく、清浄な雰囲気中での薄膜形成を行うことがで
き、短時間に薄膜形成の初期段階における不純物混入の
ない良好な薄膜を形成し得る。すなわち、成膜室内は数
Ｐａ〜３００Ｐａ程度の中真空に維持されればよく、高
真空に到達可能なポンプが不要であり、ドライポンプ等
による排気系で足りる。

【００４８】また、従来の薄膜形成法においては、４０
０ｎｍ膜厚の窒化シリコン薄膜形成に１２０秒、３００
ｎｍ膜厚のアモルファスシリコン薄膜形成に３６０秒を
要していたのに対して、それぞれが６０秒でよく生産性
が向上された。すなわち、本発明によれば安定なプラズ
マ状態から堆積が開始されるので堆積初期の膜質とその
後の膜質とが同一となるので実質的に膜の成長速度を向
上させることが可能となる。また、膜厚の制御にはモノ
シランの供給時間を管理するだけで良好な膜厚の再現性
が得られる。本実施例により薄膜トランジスタを製造す
る場合には、従来の２成膜室使用の薄膜形成法において
８４０秒を要していたのに対して、１成膜室使用では１
８０秒ですむことになる。

【００４９】実施例２図１に示された平行平板電極型ＣＶＤ装置を用いて、37
0 ｍｍ×470 ｍｍのガラス基板上に、表１に示す成膜条
件及び公知のエッチング技術を用いて、図３に示すチャ
ネルエッチングＴＦＴ（逆スタガ型）を製造した。

【００５０】

【表１】図３において、１０はガラス基板、１１はメタル、１２
はゲート窒化シリコン膜、１３はアモルファスシリコン
膜、１４はドープトアモルファスシリコン膜、１５は窒
化シリコン膜である。この、実施例ではゲート窒化シリ
コン膜−アモルファスシリコン膜−ｎ⁺シリコン膜の成
膜に本発明が用いられている。

【００５１】実施例３図１に示された平行平板電極型ＣＶＤ装置を用いて、37
0 ｍｍ×470 ｍｍのガラス基板上に、表２に示す成膜条
件及び公知のエッチング技術を用いて、図４に示すチャ
ネル絶縁型ＴＦＴ（逆スタガ型）を製造した。

【００５２】

【表２】図４において、１６はチャネル絶縁窒化シリコン膜であ
り、図３と同一符号で示された他の部分は図３の各部と
同一部分である。この、実施例ではゲート窒化シリコン
膜１１、ゲート窒化シリコン膜１２−アモルファスシリ
コン膜１３−チャネル絶縁窒化シリコン膜１４の成膜に
本発明が用いられている。

【００５３】実施例４図１に示された平行平板電極型ＣＶＤ装置を用いて、37
0 ｍｍ×470 ｍｍのガラス基板上に、表３に示す成膜条
件及び公知のエッチング技術を用いて、図５に示す正ス
タガ型ＴＦＴを製造した。

【００５４】

【表３】図５において、１６は多結晶シリコン膜であり、図３と
同一符号で示された他の部分は図３の各部と同一部分で
ある。

【００５５】なお、この実施例では１６を多結晶シリコ
ン膜としたがアモルファスシリコンとすることもでき
る。この、実施例では多結晶シリコン膜−窒化シリコン
膜の成膜に本発明が用いられている。

【００５６】

【発明の効果】本発明の薄膜形成法によれば、被処理基
体や成膜室内は、放電開始の時点において活性化された
雰囲気にさらされて清浄化されるので、成膜前後に清浄
化のために広域ターボ分子ポンプで高真空排気を行う必
要がなくなり、短時間で薄膜形成の初期段階における不
純物混入のない良好な薄膜を形成することができる。

【００５７】また、成膜室内は数Ｐａ〜３００Ｐａ程度
の真空に維持されればよいから、高真空に到達可能なポ
ンプが不要となって、装置コストの低下、装置の小型
化、生産性の向上を図ることができる。

【００５８】さらに、放電用ガスとして、それ自体では
膜形成能のないガスを使用しプラズマ状態を持続したま
ま反応ガスの供給に切換えるので、放電初期のプラズマ
不安定の状態での薄膜形成はなされず、膜の形成の堆積
初期とその後とで等質均一の成膜を行うことができる。
さらに、また、放電用ガスとして反応ガスを構成する成
分ガス等を使用するので、膜中に取り込まれても特性に
影響を与えることはなく、特に、半導体薄膜の界面を水
素ガスプラズマで処理した場合には界面にＳｉ−Ｈが形
成されて、かえって得られる半導体装置の特性が改善さ
れるという利点がある。

【００５９】さらに、また、本発明によれば、単一の成
膜室により多種の積層された薄膜を連続的に形成するこ
とが可能であり、従来の薄膜形成法と比較して、効率良
く成膜を行うことができ、生産性を向上させることがで
きる。この場合、薄膜形成後の基板は常に活性化された
ガス雰囲気内に置かれるので、単一の成膜室内で異なる
複数膜種の成膜を連続的に行っても、各膜種への不純物
の混入はなく、良好な界面分離特性を得ることができ
る。

【００６０】また、膜厚の制御には薄膜の形成に関与す
るガスの供給時間を管理するだけで済むから膜厚の再現
性が向上される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に用いたＣＶＤ装置を概念的に
示す図。

【図２】本発明の一実施例のフローチャート。

【図３】本発明を用いて製作されたチャネルエッチング
型のＴＦＴを模式的に示す図。

【図４】本発明を用いて製作されたチャネル絶縁型のＴ
ＦＴを模式的に示す図。

【図５】本発明を用いて製作された他のチャネルエッチ
ング型のＴＦＴを模式的に示す図。

【図６】従来の平行平板プラズマＣＶＤ法による薄膜形
成法のフローチャート。

【図７】電力印加後の反射波の変化を示すグラフ。

【符号の説明】

１…成膜室、２…上部電極、３…下部電極、４…加熱ヒ
ータ、５…高周波電源６…基板、７…ガス導入口、８…排気口、１０…ガラス
基板、１１…メタル、１２…ゲート窒化シリコン膜、１
３…アモルファスシリコン膜、１４…ドープトアモルフ
ァスシリコン膜、１５…窒化シリコン膜１６…多結晶シリコン膜

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ガス導入口を有する真空容器内に設けら
れた平行平板電極の一方の電極に被処理基体を配置し、
前記ガス導入口から前記真空容器内に１種または２種以
上の反応ガスを導入しつつ前記平行平板電極間に高周波
電力を印加することによりプラズマを発生させて前記被
処理基板上に前記反応ガスの反応生成物からなる薄膜を
形成させる方法において、それ自体では実質的に薄膜形成能を有しない前記反応ガ
スを構成する成分ガス、または前記２種以上の反応ガス
に包含される１種以上のガスであってそれ自体では実質
的に薄膜形成能を有しないガスからなる放電用ガスを導
入しつつ前記平行平板電極間に高周波電力を印加してプ
ラズマを発生させて前処理を行う工程と、前記平行平板電極の電極間距離を調整する工程と、前記電極間距離の調整後に、実質的にプラズマ状態を維
持したままで前記放電用ガスに代え前記反応ガスを導入
して前記被処理基板上に薄膜を形成させる工程と、を具
備することを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項２】ガス導入口を有し内部に平行平板電極を
有する真空容器内の前記平行平板電極の一方の電極に被
処理基体を配置し、前記被処理基板上に複数層の薄膜を
形成する薄膜形成方法において、前記ガス導入口から、放電用ガスを導入しつつ前記平行
平板電極に高周波電力を印加してプラズマ放電を起こさ
せる工程と、前記平行平板電極の電極間距離を調整する工程と、前記電極間距離の調整の後に、実質的に前記放電を維持
したまま前記放電用ガスに代え反応ガスを導入して前記
基板上に反応ガスの反応生成物からなる薄膜を形成させ
る工程を具備し、前記薄膜を形成させる工程の少なくとも１つの工程が、
１種または複数種の反応ガスを用いて反応生成物からな
る半導体薄膜を形成する工程であり、かつ、この工程の
直前に導入される放電用ガスが、それ自体ではプラズマ
放電下で実質的に薄膜形成能を有しない前記反応ガスを
構成する成分ガス、または前記２種以上の反応ガスに包
含される１種以上のガスであってそれ自体ではプラズマ
放電下で実質的に薄膜形成能を有しないガスからなるこ
とを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項３】前記半導体薄膜がシリコンと非酸素元素
からなるものであって、前記放電用ガスが前記非酸素元
素のガスからなることを特徴とする請求項２記載の薄膜
形成方法。
【請求項４】前記半導体薄膜がシリコンからなり、前
記放電ガスが水素であることを特徴とする請求項２記載
の薄膜形成方法。
【請求項５】前記放電用ガスを導入しているときのプ
ラズマ放電の時間が前記反応ガスを導入しているときの
プラズマ放電時間を１としたとき、０．１〜０．４の範
囲であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１
記載の薄膜形成方法。
【請求項６】前記複数層の薄膜が窒化シリコン−アモ
ルファスシリコンからなる薄膜であることを特徴とする
請求項２乃至５のいずれか１記載の薄膜形成方法。
【請求項７】前記複数層の薄膜が、窒化シリコン−ア
モルファスシリコン−窒化シリコンからなる薄膜である
ことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１記載の薄
膜形成方法。
【請求項８】前記複数層の薄膜が、アモルファスシリ
コンＴＦＴを構成する酸化シリコン−窒化シリコン−ア
モルファスシリコン−窒化シリコン薄膜である請求項７
記載の薄膜形成方法。
【請求項９】反応ガスがシランガスと、水素ガス、窒
素ガス及びアンモニアガスから選ばれた１種または２種
以上からなり、放電用ガスが、水素ガス、窒素ガス及び
アンモニアガスから選ばれた１種または２種以上からな
る請求項１乃至８のいずれか１記載の薄膜形成方法。