JP6232219B2 - Method for forming multilayer protective film - Google Patents

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Description

本発明は、酸化物半導体を保護する多層保護膜の形成方法に関する。 The present invention relates to the formation how a multilayer protective film for protecting an oxide semiconductor.

従来、FPD(Flat Panel Display)には発光素子として液晶素子が用いられるが、薄型のFPDを実現するために液晶素子には薄型トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)が適用される。   Conventionally, a liquid crystal element is used as a light emitting element in an FPD (Flat Panel Display), but a thin transistor (TFT) is applied to the liquid crystal element in order to realize a thin FPD.

また、近年、シートディスプレイや次世代薄型テレビションを実現するために有機EL(Electrouminescence)素子の利用が進んでいる。有機EL素子は自発光型の発光素子であって、液晶素子と異なり、バックライトを必要としないため、より薄型のディスプレイを実現することができる。   In recent years, the use of organic EL (Electrouminescence) elements is progressing in order to realize sheet displays and next-generation thin televisions. An organic EL element is a self-luminous light-emitting element, and unlike a liquid crystal element, does not require a backlight, so that a thinner display can be realized.

有機EL素子は電流駆動型の素子であり、有機EL素子に適用されるTFTにおいて高速のスイッチング動作を実現する必要があるが、現在、チャネルの構成材料として主に用いられるアモルファスシリコンの電子移動度はさほど高くないため、アモルファスシリコンは有機ELのためのチャネルの構成材料には適していない。   An organic EL element is a current-driven element, and it is necessary to realize a high-speed switching operation in a TFT applied to the organic EL element. At present, however, the electron mobility of amorphous silicon mainly used as a channel constituent material Since it is not so high, amorphous silicon is not suitable as a channel constituting material for organic EL.

そこで、高い電子移動度が得られる酸化物半導体をチャネルに用いるTFTが提案されている。このようなTFTに用いられる酸化物半導体としては、例えば、インジウム(In)、ガリウム(Ga)及び亜鉛(Zn)の酸化物からなるIGZOが知られており(例えば、非特許文献1参照。)、IGZOはアモルファス状態であっても比較的高い電子移動度(例えば、10cm/(V・s)以上)を有するため、IGZO等の酸化物半導体をTFTのチャネルに用いると高速のスイッチング動作を実現することができる。 Therefore, a TFT using an oxide semiconductor that can obtain high electron mobility for a channel has been proposed. As an oxide semiconductor used in such a TFT, for example, IGZO made of an oxide of indium (In), gallium (Ga), and zinc (Zn) is known (see, for example, Non-Patent Document 1). IGZO has a relatively high electron mobility (for example, 10 cm 2 / (V · s) or more) even in an amorphous state. Therefore, when an oxide semiconductor such as IGZO is used for a TFT channel, high-speed switching operation is achieved. Can be realized.

また、TFTではチャネルを外界のイオンや水分から確実に保護するため、チャネルの保護膜を複数の膜、例えば、窒化珪素(SiN)膜及び酸化珪素(SiO)膜で構成する(例えば、特許文献1参照。)。ところで、例えば、窒化珪素膜をプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)で成膜する場合、珪素源としてシラン(SiH)を用い、窒素源としてアンモニア(NH)を用いることが多いが、プラズマを用いてシラン及びアンモニアから窒化珪素膜を成膜する際、水素ラジカルや水素イオンが水素原子として窒化珪素膜の欠陥に入り込むことがある。すなわち、保護膜が水素原子を含むことがある。 In the TFT, the channel protective film is constituted by a plurality of films, for example, a silicon nitride (SiN) film and a silicon oxide (SiO 2 ) film in order to reliably protect the channel from external ions and moisture (for example, patents). Reference 1). By the way, for example, when a silicon nitride film is formed by plasma CVD (Chemical Vapor Deposition), silane (SiH 4 ) is often used as a silicon source and ammonia (NH 3 ) is often used as a nitrogen source. When a silicon nitride film is formed from silane and ammonia, hydrogen radicals or hydrogen ions may enter the defects of the silicon nitride film as hydrogen atoms. That is, the protective film may contain hydrogen atoms.

保護膜に含まれた水素原子は酸化物半導体、例えば、IGZOから時間の経過とともに酸素原子を脱離させてIGZOの特性を変化させるため、チャネルの保護膜を成膜した後、該保護膜へ熱処理を加えて水素原子を保護膜から積極的に脱離させる脱水素工程を行う必要がある。   Since hydrogen atoms contained in the protective film change the characteristics of the IGZO by desorbing oxygen atoms from the oxide semiconductor, for example, IGZO, and changing the characteristics of the IGZO, after forming the protective film of the channel, to the protective film It is necessary to perform a dehydrogenation step in which hydrogen atoms are actively desorbed from the protective film by applying heat treatment.

特許3148183号Japanese Patent No. 3148183

「軽くて薄いシートディスプレイを実現する酸化物半導体TFT」, 三浦 健太郎他, 東芝レビューVol. 67 No. 1 (2012)"Oxide semiconductor TFT for realizing light and thin sheet display", Kentaro Miura et al., Toshiba Review Vol. 67 No. 1 (2012)

しかしながら、脱水素工程には時間を要するため、スループットが低下するという問題がある。また、上述したように、脱水素工程では保護膜へ熱処理を加えるが、有機EL素子をシートディスプレイへ適用する際、シートディスプレイの基板は樹脂で形成されるため、基板が熱で変形、変質するという問題もある。   However, since the dehydrogenation process requires time, there is a problem that throughput is reduced. In addition, as described above, heat treatment is applied to the protective film in the dehydrogenation process. However, when the organic EL element is applied to a sheet display, the substrate of the sheet display is formed of resin, so that the substrate is deformed and altered by heat. There is also a problem.

本発明の目的は、脱水素工程を行う必要を無くすことができる多層保護膜の形成方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a form how the multilayer protective film can be eliminated the need to perform the dehydrogenation step.

上記目的を達成するために、請求項1記載の多層保護膜の形成方法によれば、酸化物半導体に接触するとともに、少なくとも窒化珪素膜及び酸化珪素膜を含む多層保護膜の形成方法であって、塩化珪素(SiCl)ガス又は弗化珪素(SiF)ガス及び水素原子を含まない酸素含有ガスを用いてプラズマを生成して前記酸化珪素膜を成膜する酸化珪素膜成膜ステップと、前記塩化珪素ガス又は前記弗化珪素ガス及び水素原子を含まない窒素含有ガスを用いてプラズマを生成して前記窒化珪素膜を成膜する窒化珪素膜成膜ステップとを有し、前記酸化珪素膜成膜ステップから前記窒化珪素膜成膜ステップへ切り替える際、若しくは前記窒化珪素膜成膜ステップから前記酸化珪素膜成膜ステップへ切り替える際、
前記塩化珪素ガス又は前記弗化珪素ガスの供給を継続してプラズマを維持しながら、前記酸素含有ガスの供給を停止したのち前記窒素含有ガスの供給を開始するか、若しくは前記窒素含有ガスの供給を停止したのち前記酸素含有ガスの供給を開始することを特徴とする。
In order to achieve the above object, according to the method for forming a multilayer protective film according to claim 1, there is provided a method for forming a multilayer protective film that is in contact with an oxide semiconductor and includes at least a silicon nitride film and a silicon oxide film. A silicon oxide film forming step of forming a silicon oxide film by generating plasma using silicon chloride (SiCl 4 ) gas or silicon fluoride (SiF 4 ) gas and an oxygen-containing gas not containing hydrogen atoms; A silicon nitride film forming step of forming a silicon nitride film by generating plasma using the silicon chloride gas or the silicon fluoride gas and a nitrogen-containing gas not containing hydrogen atoms, and the silicon oxide film When switching from the film forming step to the silicon nitride film forming step, or when switching from the silicon nitride film forming step to the silicon oxide film forming step,
The supply of the nitrogen-containing gas is started after the supply of the oxygen-containing gas is stopped while the supply of the silicon chloride gas or the silicon fluoride gas is continued and the plasma is maintained, or the supply of the nitrogen-containing gas And the supply of the oxygen-containing gas is started .

請求項記載の多層保護膜の形成方法は、請求項記載の多層保護膜の形成方法において、前記酸化珪素膜成膜ステップを前記窒化珪素膜成膜ステップへ切り替える際、若しくは前記窒化珪素膜成膜ステップを前記酸化珪素膜成膜ステップへ切り替える際、一旦、前記酸化物半導体が形成された基板の温度を低下させることを特徴とする。 The multilayer protective film forming method according to claim 2 is the multilayer protective film forming method according to claim 1 , wherein the silicon oxide film forming step is switched to the silicon nitride film forming step, or the silicon nitride film is formed. When the film forming step is switched to the silicon oxide film forming step, the temperature of the substrate over which the oxide semiconductor is formed is once lowered.

請求項記載の多層保護膜の形成方法は、請求項1又は2記載の多層保護膜の形成方法において、前記水素原子を含まない窒素含有ガスは窒素ガスであることを特徴とする。 The method for forming a multilayer protective film according to claim 3 is the method for forming a multilayer protective film according to claim 1 or 2 , characterized in that the nitrogen-containing gas not containing hydrogen atoms is nitrogen gas.

請求項記載の多層保護膜の形成方法は、請求項1乃至のいずれか1項に記載の多層保護膜の形成方法において、前記水素原子を含まない酸素含有ガスは酸素ガスであることを特徴とする。 The method for forming a multilayer protective film according to claim 4 is the method for forming a multilayer protective film according to any one of claims 1 to 3 , wherein the oxygen-containing gas not containing hydrogen atoms is oxygen gas. Features.

請求項記載の多層保護膜の形成方法は、請求項1乃至のいずれか1項に記載の多層保護膜の形成方法において、前記酸化物半導体は、インジウム、ガリウム及び亜鉛の酸化物を含むことを特徴とする。 The method for forming a multilayer protective film according to claim 5 , wherein the oxide semiconductor includes an oxide of indium, gallium, and zinc in the method for forming a multilayer protective film according to any one of claims 1 to 4. It is characterized by that.

請求項記載の多層保護膜の形成方法は、請求項1乃至のいずれか1項に記載の多層保護膜の形成方法において、前記多層保護膜は、トランジスタ構造におけるアンダーコート層、ゲート保護膜、ストッパ層及びパッシベーション層の少なくとも1つであることを特徴とする。 The method for forming a multilayer protective film according to claim 6 is the method for forming a multilayer protective film according to any one of claims 1 to 5 , wherein the multilayer protective film includes an undercoat layer and a gate protective film in a transistor structure. And at least one of a stopper layer and a passivation layer.

上記目的を達成するために、請求項記載の多層保護膜の形成方法は、酸化物半導体に接触するとともに、少なくとも窒素及び珪素を含む膜と酸素及び珪素を含む膜とから成る多層保護膜の形成方法であって、塩化珪素(SiCl)ガス又は弗化珪素(SiF)ガスと、水素原子を含まない酸素含有ガス及び水素原子を含まない窒素含有ガスの少なくとも一方とを用いて、酸化珪素膜、窒化珪素膜及び酸窒化珪素膜のうちの少なくとも2つの膜から成る多層保護膜を形成し、前記多層保護膜を構成する前記少なくとも2つの膜は、当該2つの膜のうち一方の膜の製膜ステップから他方の膜の製膜ステップに切り替える際、前記塩化珪素ガス又は前記弗化珪素ガスの供給を継続してプラズマを維持しながら、前記酸素含有ガスの供給を停止したのち前記窒素含有ガスの供給を開始するか、若しくは前記窒素含有ガスの供給を停止したのち前記酸素含有ガスの供給を開始する連続した成膜処理を実行することによって成膜されることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a method for forming a multilayer protective film according to claim 7 is a method for forming a multilayer protective film comprising a film containing at least nitrogen and silicon and a film containing oxygen and silicon while contacting the oxide semiconductor. A forming method comprising oxidizing a silicon chloride (SiCl 4 ) gas or a silicon fluoride (SiF 4 ) gas and at least one of an oxygen-containing gas containing no hydrogen atom and a nitrogen-containing gas containing no hydrogen atom. A multilayer protective film composed of at least two of a silicon film, a silicon nitride film, and a silicon oxynitride film is formed, and the at least two films constituting the multilayer protective film are one of the two films. When switching from one film forming step to the other film forming step, the supply of the oxygen-containing gas is stopped while the supply of the silicon chloride gas or the silicon fluoride gas is continued to maintain the plasma. The film is formed by performing a continuous film forming process in which the supply of the nitrogen-containing gas is started after stopping or the supply of the oxygen-containing gas is started after the supply of the nitrogen-containing gas is stopped. Features.

本発明によれば、酸化珪素膜の成膜に塩化珪素ガス又は弗化珪素ガス及び水素原子を含まない酸素含有ガスを用い、窒化珪素膜の成膜に塩化珪素ガス又は弗化珪素ガス及び水素原子を含まない窒素含有ガスを用いるので、酸化珪素膜や窒化珪素膜の欠陥に水素原子が入り込むことがなく、多層保護膜は水素原子を含まない。その結果、脱水素工程を行う必要を無くすことができる。また、酸化珪素膜の成膜及び窒化珪素膜の成膜を連続して実行するので、多層保護膜に不必要な成分が混入するのを防止することができる。   According to the present invention, silicon chloride gas or silicon fluoride gas and an oxygen-containing gas not containing hydrogen atoms are used to form a silicon oxide film, and silicon chloride gas or silicon fluoride gas and hydrogen are used to form a silicon nitride film. Since a nitrogen-containing gas containing no atoms is used, hydrogen atoms do not enter defects in the silicon oxide film or the silicon nitride film, and the multilayer protective film does not contain hydrogen atoms. As a result, the need to perform a dehydrogenation step can be eliminated. In addition, since the silicon oxide film and the silicon nitride film are continuously formed, it is possible to prevent unnecessary components from being mixed into the multilayer protective film.

本発明の実施の形態に係る多層保護膜の形成装置としてのプラズマCVD成膜装置の構成を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematically the structure of the plasma CVD film-forming apparatus as a multilayer protective film forming apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本実施の形態に係る多層保護膜の形成方法が適用されて形成されるボトムゲート型のTFTの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the bottom gate TFT formed by applying the formation method of the multilayer protective film which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る多層保護膜の形成方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the formation method of the multilayer protective film which concerns on this Embodiment. 図2におけるゲート保護膜の積層構造を示す拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view illustrating a stacked structure of a gate protective film in FIG. 2. 本実施の形態に係る多層保護膜の形成方法が適用されて形成されるボトムゲート型のTFTの変形例の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the modification of the bottom gate type TFT formed by applying the formation method of the multilayer protective film which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る多層保護膜の形成方法が適用されて形成されるトップゲート型のTFTの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the top gate type TFT formed by applying the formation method of the multilayer protective film which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る多層保護膜の形成方法が適用されて形成されるトップゲート型のTFTの変形例の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the modification of the top gate type TFT formed by applying the formation method of the multilayer protective film which concerns on this Embodiment.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、本発明の実施の形態に係る多層保護膜の形成装置について説明する。   First, a multilayer protective film forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.

図1は、本実施の形態に係る多層保護膜の形成装置としてのプラズマCVD成膜装置の構成を概略的に示す断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a plasma CVD film forming apparatus as a multilayer protective film forming apparatus according to the present embodiment.

図1において、プラズマCVD成膜装置10は、例えば、FPDやシートディスプレイ用の基板(以下、単に「基板」という。)Sを収容する略筐体形状のチャンバ11と、該チャンバ11の底部に配置されて基板Sを上面に載置する載置台12と、チャンバ11の外部においてチャンバ11の内部の載置台12と対向するように配置されるICPアンテナ13と、チャンバ11の天井部を構成し、載置台12及びICPアンテナ13の間に介在する窓部材14とを備える。   In FIG. 1, a plasma CVD film forming apparatus 10 includes, for example, a substantially casing-shaped chamber 11 that accommodates a substrate (hereinafter simply referred to as “substrate”) S for an FPD or a sheet display, and a bottom portion of the chamber 11. A mounting table 12 that is disposed and mounts the substrate S on the upper surface, an ICP antenna 13 that is disposed outside the chamber 11 so as to face the mounting table 12 inside the chamber 11, and a ceiling portion of the chamber 11 are configured. A window member 14 interposed between the mounting table 12 and the ICP antenna 13.

チャンバ11は排気装置(図示しない)を有し、該排気装置はチャンバ11を真空引きしてチャンバ11の内部を減圧する。チャンバ11の窓部材14は誘電体からなり、チャンバ11の内部と外部とを仕切る。   The chamber 11 has an exhaust device (not shown). The exhaust device evacuates the chamber 11 to decompress the inside of the chamber 11. The window member 14 of the chamber 11 is made of a dielectric and partitions the inside and the outside of the chamber 11.

窓部材14は絶縁部材(図示しない)を介してチャンバ11の側壁に支持され、窓部材14とチャンバ11は直接的に接触せず、電気的に導通しない。また、窓部材14は少なくとも載置台12に載置された基板Sの全面を覆うことが可能な大きさを有する。なお、窓部材14は複数の分割片から構成されてもよい。   The window member 14 is supported on the side wall of the chamber 11 via an insulating member (not shown), and the window member 14 and the chamber 11 are not in direct contact and are not electrically connected. The window member 14 has a size that can cover at least the entire surface of the substrate S placed on the mounting table 12. The window member 14 may be composed of a plurality of divided pieces.

チャンバ11の側壁には3つのガス導入口15,16,17が設けられ、ガス導入口15はガス導入管22を介してチャンバ11の外部に配置された珪素含有ガス供給部18に接続され、ガス導入口16はガス導入管23を介してチャンバ11の外部に配置された酸素含有ガス供給部19及び窒素含有ガス供給部20に接続され、ガス導入口17はガス導入管24を介してチャンバ11の外部に配置された希ガス供給部21に接続される。   Three gas introduction ports 15, 16, and 17 are provided on the side wall of the chamber 11, and the gas introduction port 15 is connected to a silicon-containing gas supply unit 18 disposed outside the chamber 11 through a gas introduction pipe 22. The gas introduction port 16 is connected to an oxygen-containing gas supply unit 19 and a nitrogen-containing gas supply unit 20 disposed outside the chamber 11 via a gas introduction tube 23, and the gas introduction port 17 is connected to the chamber via a gas introduction tube 24. 11 is connected to a noble gas supply unit 21 disposed outside.

珪素含有ガス供給部18はガス導入口15を介してチャンバ11の内部へ、珪素含有ガス、例えば、塩化珪素(SiCl)ガスを供給し、酸素含有ガス供給部19はガス導入口16を介してチャンバ11の内部へ、水素原子を含まない酸素含有ガス、例えば、酸素ガスを供給し、窒素含有ガス供給部20もガス導入口16を介してチャンバ11の内部へ、水素原子を含まない窒素含有ガス、例えば、窒素ガスを供給し、希ガス供給部21はガス導入口17を介してチャンバ11の内部へ、希ガス、例えば、アルゴンガスを供給する。 The silicon-containing gas supply unit 18 supplies a silicon-containing gas, for example, silicon chloride (SiCl 4 ) gas, into the chamber 11 through the gas inlet 15, and the oxygen-containing gas supply unit 19 passes through the gas inlet 16. Then, an oxygen-containing gas that does not contain hydrogen atoms, for example, oxygen gas, is supplied into the chamber 11, and the nitrogen-containing gas supply unit 20 is also supplied with nitrogen that does not contain hydrogen atoms into the chamber 11 through the gas inlet 16. A contained gas, for example, nitrogen gas is supplied, and the rare gas supply unit 21 supplies a rare gas, for example, argon gas, to the inside of the chamber 11 through the gas inlet 17.

各ガス導入管22,23,24はマスフローコントローラやバルブ(いずれも図示しない)を有し、ガス導入口15,16,17から供給される各ガスの流量を調整する。特に、ガス導入管23は三方弁(図示しない)を有し、ガス導入口16から供給されるガスを酸素ガス及び窒素ガスのいずれかに切り替える。   Each gas introduction pipe 22, 23, 24 has a mass flow controller and a valve (both not shown), and adjusts the flow rate of each gas supplied from the gas introduction ports 15, 16, and 17. In particular, the gas introduction pipe 23 has a three-way valve (not shown) and switches the gas supplied from the gas introduction port 16 to either oxygen gas or nitrogen gas.

ICPアンテナ13は窓部材14の上面に沿って配置される環状の導線からなり、整合器25を介して高周波電源26に接続される。高周波電源26からの高周波電流はICPアンテナ13を流れ、該高周波電流はICPアンテナ13に窓部材14を介してチャンバ11の内部に磁界を発生させる。該磁界は高周波電流に起因して発生しているために時間的に変化するが、時間的に変化する磁界は誘導電界を生成し、該誘導電界によって加速された電子がチャンバ11内に導入されたガスの分子や原子と衝突して誘導結合プラズマが生じる。   The ICP antenna 13 is formed of an annular conducting wire disposed along the upper surface of the window member 14, and is connected to a high frequency power supply 26 through a matching unit 25. The high frequency current from the high frequency power supply 26 flows through the ICP antenna 13, and the high frequency current causes the ICP antenna 13 to generate a magnetic field inside the chamber 11 through the window member 14. Since the magnetic field is generated due to the high-frequency current and changes with time, the time-changed magnetic field generates an induced electric field, and electrons accelerated by the induced electric field are introduced into the chamber 11. Inductively coupled plasma is generated by collision with gas molecules and atoms.

プラズマCVD成膜装置10では、誘導結合プラズマによってチャンバ11の内部へ供給された塩化珪素ガス、酸素ガス及びアルゴンガスから陽イオンやラジカルを生成し、CVDによって基板S上に酸化珪素膜を成膜するとともに、チャンバ11の内部へ供給された塩化珪素ガス、窒素ガス及びアルゴンガスから陽イオンやラジカルを生成し、CVDによって基板S上に窒化珪素膜を成膜することにより、酸化珪素膜及び窒化珪素膜からなる多層保護膜を形成する。なお、アルゴンガスは、酸化珪素膜や窒化珪素膜を直接構成する材料ガスではないが、酸化珪素膜や窒化珪素膜を直接構成する材料ガスである塩化珪素ガス、酸素ガス及び窒素ガスを適度な濃度に調整し、さらに、誘導結合プラズマを生成するための放電を容易に行えるようにする等、成膜処理において補助的な役割を果たす。   In the plasma CVD film forming apparatus 10, cations and radicals are generated from silicon chloride gas, oxygen gas and argon gas supplied into the chamber 11 by inductively coupled plasma, and a silicon oxide film is formed on the substrate S by CVD. At the same time, cations and radicals are generated from the silicon chloride gas, nitrogen gas, and argon gas supplied into the chamber 11, and a silicon nitride film is formed on the substrate S by CVD, so that the silicon oxide film and the nitride are formed. A multilayer protective film made of a silicon film is formed. Note that argon gas is not a material gas that directly constitutes a silicon oxide film or a silicon nitride film, but an appropriate amount of silicon chloride gas, oxygen gas, and nitrogen gas, which are material gases that directly constitute a silicon oxide film or a silicon nitride film. It plays an auxiliary role in the film-forming process, such as adjusting the concentration and facilitating discharge for generating inductively coupled plasma.

また、プラズマCVD成膜装置10は、さらにコントローラ27を備え、該コントローラ27はプラズマCVD成膜装置10の各構成要素の動作を制御する。   The plasma CVD film forming apparatus 10 further includes a controller 27 that controls the operation of each component of the plasma CVD film forming apparatus 10.

図2は、本実施の形態に係る多層保護膜の形成方法が適用されて形成されるボトムゲート型のTFTの構成を示す断面図である。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a bottom-gate TFT formed by applying the multilayer protective film forming method according to the present embodiment.

図2において、TFT28は、基板S上に成膜されたアンダーコート層29と、アンダーコート層29の上に部分的に形成されたゲート電極30と、アンダーコート層29及びゲート電極30を覆うように形成された多層保護膜からなるゲート保護膜31と、ゲート保護膜31の上においてゲート電極30の直上に配置されるように形成されたチャネル32と、ゲート保護膜31の上においてチャネル32の両脇にそれぞれ形成されたソース電極33及びドレイン電極34と、チャネル32、ソース電極33及びドレイン電極34を覆うように形成された多層保護膜からなるパッシベーション層35とを備える。   In FIG. 2, the TFT 28 covers the undercoat layer 29 formed on the substrate S, the gate electrode 30 partially formed on the undercoat layer 29, and the undercoat layer 29 and the gate electrode 30. A gate protective film 31 formed of a multilayer protective film, a channel 32 formed on the gate protective film 31 so as to be disposed immediately above the gate electrode 30, and a channel 32 formed on the gate protective film 31. A source electrode 33 and a drain electrode 34 formed on both sides, and a passivation layer 35 made of a multilayer protective film formed so as to cover the channel 32, the source electrode 33 and the drain electrode 34 are provided.

TFT28では、チャネル32がIGZOからなり、ゲート保護膜31が図中下方から積層された窒化珪素膜31a及び酸化珪素膜31bを有し、パッシベーション層35が図中下方から積層された酸化珪素膜35a及び窒化珪素膜35bを有する。ゲート保護膜31では酸化珪素膜31bがチャネル32に接触し、パッシベーション層35では酸化珪素膜35aがチャネル32に接触する。   In the TFT 28, the channel 32 is made of IGZO, the gate protective film 31 has a silicon nitride film 31a and a silicon oxide film 31b laminated from below in the figure, and a passivation layer 35 is laminated from below in the figure. And a silicon nitride film 35b. In the gate protection film 31, the silicon oxide film 31 b is in contact with the channel 32, and in the passivation layer 35, the silicon oxide film 35 a is in contact with the channel 32.

ここで、酸化珪素膜31b、酸化珪素膜35a及びチャネル32のいずれも酸化物からなり、互いになじみやすいため、酸化珪素膜31bや酸化珪素膜35aをチャネル32に接触させることにより、ゲート保護膜31、チャネル32及びパッシベーション層35の相互剥離を抑制することができる。   Here, since all of the silicon oxide film 31b, the silicon oxide film 35a, and the channel 32 are made of oxide and are easily compatible with each other, the gate protective film 31 is brought into contact with the channel 32 by bringing the silicon oxide film 31b or the silicon oxide film 35a into contact with the channel 32. Further, mutual peeling between the channel 32 and the passivation layer 35 can be suppressed.

なお、ゲート保護膜31やパッシベーション層35における積層形態は図2に示すものに限られず、例えば、ゲート保護膜31において図中下方から酸化珪素膜31b、窒化珪素膜31aの順で積層して窒化珪素膜31aをチャネル32に接触させてもよく、パッシベーション層35において図中下方から窒化珪素膜35b、酸化珪素膜35aの順で積層して窒化珪素膜35bをチャネル32に接触させてもよい。   Note that the stacked form of the gate protective film 31 and the passivation layer 35 is not limited to that shown in FIG. 2. For example, in the gate protective film 31, a silicon oxide film 31 b and a silicon nitride film 31 a are stacked in this order from the bottom in the figure. The silicon film 31a may be brought into contact with the channel 32, or the silicon nitride film 35b and the silicon oxide film 35a may be laminated in this order from the lower side in the drawing in the passivation layer 35, and the silicon nitride film 35b may be brought into contact with the channel 32.

図3は、本実施の形態に係る多層保護膜の形成方法を示すフローチャートである。   FIG. 3 is a flowchart showing a method for forming a multilayer protective film according to the present embodiment.

図3のフローチャートは、所定のプログラムに従ってコントローラ27がプラズマCVD成膜装置10の各構成要素の動作を制御することによって実行される。   The flowchart of FIG. 3 is executed by the controller 27 controlling the operation of each component of the plasma CVD film forming apparatus 10 according to a predetermined program.

まず、アンダーコート層29が成膜され、且つゲート電極30が形成された基板SをプラズマCVD成膜装置10のチャンバ11の内部へ搬入して載置台12に載置する。   First, the substrate S on which the undercoat layer 29 is formed and the gate electrode 30 is formed is carried into the chamber 11 of the plasma CVD film forming apparatus 10 and placed on the mounting table 12.

次いで、チャンバ11の内部を減圧して該内部の真空度が所定値に達した後、各ガス導入口15,16,17からチャンバ11の内部へ塩化珪素ガス、窒素ガス及びアルゴンガスを供給し、ICPアンテナ13によって、チャンバ11の内部に誘導電界を構成して誘導結合プラズマを生成し、塩化珪素ガス、窒素ガス及びアルゴンガスから陽イオンやラジカルを生じさせることにより、CVDによって窒化珪素膜31aをアンダーコート層29やゲート電極30を覆うように成膜する(ステップS31)(窒化珪素膜成膜ステップ)。   Next, after reducing the pressure inside the chamber 11 and the degree of vacuum inside the chamber 11 reaches a predetermined value, silicon chloride gas, nitrogen gas and argon gas are supplied into the chamber 11 from the gas inlets 15, 16 and 17. The ICP antenna 13 forms an induction electric field inside the chamber 11 to generate inductively coupled plasma, and cations and radicals are generated from the silicon chloride gas, nitrogen gas and argon gas, and the silicon nitride film 31a is formed by CVD. Is formed so as to cover the undercoat layer 29 and the gate electrode 30 (step S31) (silicon nitride film forming step).

次いで、塩化珪素ガス及びアルゴンガスの供給、並びに、誘導電界の生成を継続しながら、窒素ガスの供給を停止し、その後、酸素ガスの供給を開始してCVDにより、酸化珪素膜31bを窒化珪素膜31aを覆うように成膜する(ステップS32)(酸化珪素膜成膜ステップ)。   Next, the supply of the nitrogen gas is stopped while continuing the supply of the silicon chloride gas and the argon gas and the generation of the induction electric field, and then the supply of the oxygen gas is started and the silicon oxide film 31b is formed by the CVD by the silicon nitride. A film is formed so as to cover the film 31a (step S32) (silicon oxide film forming step).

これにより、窒化珪素膜31a及び酸化珪素膜31bを有するゲート保護膜31を形成する。処理が窒化珪素膜31aの成膜から酸化珪素膜31bの成膜へ切り替わって酸素ガスが供給される際、誘導電界の生成が継続され、窒素ガスも多少存在するため、CVDにおいて酸素ガス及び窒素ガスから生じた陽イオンやラジカルが両方存在する期間が生じる。その結果、図4に示すように、ゲート保護膜31において窒化珪素膜31a及び酸化珪素膜31bの間に極薄の酸窒化珪素膜31cが形成されるが、該酸窒化珪素膜31cは酸化珪素膜31b及び窒化珪素膜31aを互いに馴染ませるため、ゲート保護膜31における窒化珪素膜31a及び酸化珪素膜31bの層分離を抑制することができる。   Thereby, the gate protective film 31 having the silicon nitride film 31a and the silicon oxide film 31b is formed. When the process is switched from the formation of the silicon nitride film 31a to the formation of the silicon oxide film 31b and oxygen gas is supplied, generation of an induction electric field is continued, and there is some nitrogen gas. There is a period in which both cations and radicals generated from the gas are present. As a result, as shown in FIG. 4, an extremely thin silicon oxynitride film 31c is formed between the silicon nitride film 31a and the silicon oxide film 31b in the gate protection film 31, and the silicon oxynitride film 31c is formed of silicon oxide. Since the film 31b and the silicon nitride film 31a are harmonized with each other, layer separation of the silicon nitride film 31a and the silicon oxide film 31b in the gate protective film 31 can be suppressed.

次いで、基板SをプラズマCVD成膜装置10から搬出して他の成膜装置(図示しない)においてチャネル32、ソース電極33及びドレイン電極34を形成する(ステップS33)。   Next, the substrate S is unloaded from the plasma CVD film forming apparatus 10, and the channel 32, the source electrode 33, and the drain electrode 34 are formed in another film forming apparatus (not shown) (step S33).

次いで、基板SをプラズマCVD成膜装置10のチャンバ11の内部へ再び搬入して載置台12に載置し、チャンバ11の内部を減圧して該内部の真空度が所定値に達した後、各ガス導入口15,16,17からチャンバ11の内部へ塩化珪素ガス、酸素ガス及びアルゴンガスを供給し、チャンバ11の内部に誘導結合プラズマを生成し、塩化珪素ガス、酸素ガス及びアルゴンガスから陽イオンやラジカルを生じさせることにより、CVDによって酸化珪素膜35aをチャネル32、ソース電極33及びドレイン電極34を覆うように成膜する(ステップS34)(酸化珪素膜成膜ステップ)。   Next, after the substrate S is carried back into the chamber 11 of the plasma CVD film forming apparatus 10 and placed on the mounting table 12, the inside of the chamber 11 is depressurized, and the degree of vacuum inside the chamber 11 reaches a predetermined value. Silicon chloride gas, oxygen gas, and argon gas are supplied into the chamber 11 from the gas inlets 15, 16, 17, inductively coupled plasma is generated inside the chamber 11, and the silicon chloride gas, oxygen gas, and argon gas are used. By generating cations and radicals, a silicon oxide film 35a is formed by CVD so as to cover the channel 32, the source electrode 33 and the drain electrode 34 (step S34) (silicon oxide film forming step).

次いで、塩化珪素ガス及びアルゴンガスの供給、並びに、誘導電界の生成を継続しながら、酸素ガスの供給を停止し、その後、窒素ガスの供給を開始してCVDにより、窒化珪素膜35bを酸化珪素膜35aを覆うように成膜する(ステップS35)(窒化珪素膜成膜ステップ)。   Next, the supply of the silicon chloride gas and the argon gas and the generation of the induction electric field are continued, the supply of the oxygen gas is stopped, and then the supply of the nitrogen gas is started, and the silicon nitride film 35b is formed by silicon dioxide by CVD. A film is formed so as to cover the film 35a (step S35) (silicon nitride film forming step).

これにより、酸化珪素膜35a及び窒化珪素膜35bを有するパッシベーション層35を形成する。処理が酸化珪素膜35aの成膜から窒化珪素膜35bの成膜へ切り替わって窒素ガスが供給される際、誘導電界の生成が継続され、酸素ガスも多少存在するため、このときも、CVDにおいて酸素ガス及び窒素ガスから生じた陽イオンやラジカルが両方存在する期間が生じる。その結果、パッシベーション層35において酸化珪素膜35a及び窒化珪素膜35bの間に極薄の酸窒化珪素膜(図示しない)が形成されるため、パッシベーション層35においても酸化珪素膜35a及び窒化珪素膜35bの層分離を抑制することができる。 Thereby, the passivation layer 35 having the silicon oxide film 35a and the silicon nitride film 35b is formed. When the process is switched from the formation of the silicon oxide film 35a to the formation of the silicon nitride film 35b and nitrogen gas is supplied, the induction electric field continues to be generated and some oxygen gas is present. There is a period in which both cations and radicals generated from oxygen gas and nitrogen gas exist. As a result, an extremely thin silicon oxynitride film (not shown) is formed between the silicon oxide film 35a and the silicon nitride film 35b in the passivation layer 35. Therefore, the silicon oxide film 35a and the silicon nitride film 35b are also formed in the passivation layer 35. Layer separation can be suppressed.

次いで、パッシベーション層35の形成後、本方法を終了する。   Next, after the formation of the passivation layer 35, the present method is terminated.

本実施の形態に係る多層保護膜の形成方法によれば、酸化珪素膜31b,35aの成膜に水素原子を含まない塩化珪素ガス及び酸素ガスを用い、窒化珪素膜31a,35bの成膜に水素原子を含まない塩化珪素ガス及び窒素ガスを用いるので、酸化珪素膜31b,35aや窒化珪素膜31a,35bの欠陥に水素原子が入り込むことがなく、IGZOからなるチャネル32に接触するゲート保護膜31やパッシベーション層35は水素原子を含まない。その結果、ゲート保護膜31やパッシベーション層35の成膜において脱水素工程を行う必要を無くすことができる。   According to the method for forming a multilayer protective film in accordance with the present embodiment, silicon chloride gas and oxygen gas not containing hydrogen atoms are used for forming silicon oxide films 31b and 35a, and silicon nitride films 31a and 35b are formed. Since silicon chloride gas and nitrogen gas not containing hydrogen atoms are used, the gate protective film that contacts the channel 32 made of IGZO without causing hydrogen atoms to enter the defects of the silicon oxide films 31b and 35a and the silicon nitride films 31a and 35b. 31 and the passivation layer 35 do not contain hydrogen atoms. As a result, it is possible to eliminate the need to perform a dehydrogenation step in forming the gate protective film 31 and the passivation layer 35.

また、上述した多層保護膜の形成方法では、基板Sをチャンバ11から搬出すること無く、窒素ガスを酸素ガスへ切り替え、又は酸素ガスを窒素ガスへ切り替えることにより、窒化珪素膜31a及び酸化珪素膜31bの成膜、並びに、酸化珪素膜35a及び窒化珪素膜35bの成膜を連続して実行するので、ゲート保護膜31やパッシベーション層35において不必要な成分が混入するのを防止することができるともに、スループットを短縮することができる。   In the multilayer protective film forming method described above, the silicon nitride film 31a and the silicon oxide film can be obtained by switching the nitrogen gas to the oxygen gas or switching the oxygen gas to the nitrogen gas without carrying the substrate S out of the chamber 11. Since the film formation of 31b and the film formation of the silicon oxide film 35a and the silicon nitride film 35b are continuously performed, it is possible to prevent unnecessary components from being mixed in the gate protection film 31 and the passivation layer 35. In both cases, the throughput can be shortened.

さらに、上述した多層保護膜の形成方法では、処理が窒化珪素膜31aの成膜から酸化珪素膜31bの成膜へ切り替わる際、及び、処理が酸化珪素膜35aの成膜から窒化珪素膜35bの成膜へ切り替わる際、塩化珪素ガス及びアルゴンガスの供給が継続されて珪素含有ガスや希ガスの切り替えが行われないので、スループットをより短縮することができる。   Furthermore, in the method for forming the multilayer protective film described above, when the process switches from the formation of the silicon nitride film 31a to the formation of the silicon oxide film 31b, and the process changes from the formation of the silicon oxide film 35a to the silicon nitride film 35b. When switching to film formation, the supply of the silicon chloride gas and the argon gas is continued and the silicon-containing gas and the rare gas are not switched, so that the throughput can be further shortened.

上述した多層保護膜の形成方法では、誘導電界の生成が継続されるので、誘導結合プラズマの消滅や再生が行われず、もって、プラズマの消滅や再生に伴うパーティクルの発生を抑制することができる。   In the multilayer protective film formation method described above, the generation of the induction electric field is continued, so that the inductively coupled plasma is not extinguished or regenerated, so that the generation of particles accompanying the extinction or regeneration of the plasma can be suppressed.

また、上述した多層保護膜の形成方法では、誘導結合プラズマによって塩化珪素ガス、酸素ガス及び窒素ガスから陽イオンやラジカルを生成し、CVDによって酸化珪素膜31b,35a及び窒化珪素膜31a,35bを成膜する。誘導結合プラズマの密度は高く、塩化珪素ガス、酸素ガス及び窒素ガスの陽イオン化やラジカル化が促進されるため、比較的低い温度、例えば、200℃以下、より好ましくは、150℃以下で酸化珪素膜31b,35a及び窒化珪素膜31a,35bの成膜を行うことができる。その結果、TFT28を有機ELに適用する際、シートディスプレイの基板Sが熱で変形、変質するのを抑制することができる。   Further, in the above-described method for forming a multilayer protective film, cations and radicals are generated from silicon chloride gas, oxygen gas and nitrogen gas by inductively coupled plasma, and silicon oxide films 31b and 35a and silicon nitride films 31a and 35b are formed by CVD. Form a film. Since the density of inductively coupled plasma is high and the cationization and radicalization of silicon chloride gas, oxygen gas and nitrogen gas are promoted, silicon oxide at a relatively low temperature, for example, 200 ° C. or less, more preferably 150 ° C. or less. Films 31b and 35a and silicon nitride films 31a and 35b can be formed. As a result, when the TFT 28 is applied to the organic EL, the sheet display substrate S can be prevented from being deformed or altered by heat.

上述した多層保護膜の形成方法では、珪素含有ガスとして塩化珪素ガスを用いたが、珪素含有ガスはこれに限られず、例えば、弗化珪素(SiF)ガス、臭化珪素(SiBr)ガスやヨウ化珪素(SiI)ガスを用いてもよい。また、酸素含有ガスとして酸素ガスを用いたが、酸素含有ガスはこれに限られず、例えば、オゾンガスを用いてもよい。 In the above-described method for forming the multilayer protective film, silicon chloride gas is used as the silicon-containing gas. However, the silicon-containing gas is not limited to this. For example, silicon fluoride (SiF 4 ) gas, silicon bromide (SiBr 4 ) gas Alternatively, silicon iodide (SiI 4 ) gas may be used. Moreover, although oxygen gas was used as oxygen-containing gas, oxygen-containing gas is not restricted to this, For example, you may use ozone gas.

さらに、窒素含有ガスとして窒素ガスを用いたが、窒素含有ガスはこれに限られず、例えば、一酸化窒素ガス、亜酸化窒素(NO)ガス、三弗化窒素(NF)ガス、三臭化窒素(NBr)ガス、三塩化窒素(NCl)ガスを用いてもよい。また、希ガスとしてアルゴンガスを用いたが、希ガスはこれに限られず、例えば、ネオンガス、キセノンガス、クリプトンガスを用いてもよい。 Further, although nitrogen gas is used as the nitrogen-containing gas, the nitrogen-containing gas is not limited to this. For example, nitrogen monoxide gas, nitrous oxide (N 2 O) gas, nitrogen trifluoride (NF 3 ) gas, three Nitrogen bromide (NBr 3 ) gas or nitrogen trichloride (NCl 3 ) gas may be used. Moreover, although argon gas was used as a noble gas, a noble gas is not restricted to this, For example, you may use neon gas, xenon gas, and krypton gas.

なお、誘導結合プラズマ以外のプラズマを用いるプラズマCVD装置によっても酸化珪素膜31b,35aや窒化珪素膜31a,35bの成膜を行うことは可能であるが、塩化珪素ガス、弗化珪素ガス、臭化珪素ガス又はヨウ化珪素ガスと、窒素ガスとによって成膜処理を行う場合、高密度なプラズマを生成可能な誘導結合プラズマを用いることによってより優れた成膜処理を行うことができる。また、本実施の形態では、窓部材14に誘電体を用いた誘導結合プラズマCVD成膜装置を用いたが、複数に分割した分割片から成る金属窓を窓部材として用いた誘導結合プラズマCVD成膜装置を用いてもよく、その場合、ICPアンテナ13の形態は環状に限られず、各分割片を横断する形態であれば、他の形態、例えば、直線であってもよい。   The silicon oxide films 31b and 35a and the silicon nitride films 31a and 35b can be formed by a plasma CVD apparatus using a plasma other than inductively coupled plasma, but silicon chloride gas, silicon fluoride gas, odor In the case where the film formation process is performed using silicon nitride gas or silicon iodide gas and nitrogen gas, a more excellent film formation process can be performed by using inductively coupled plasma capable of generating high-density plasma. In this embodiment, an inductively coupled plasma CVD film forming apparatus using a dielectric is used for the window member 14, but inductively coupled plasma CVD using a metal window composed of a plurality of divided pieces as a window member is used. A membrane device may be used, and in that case, the form of the ICP antenna 13 is not limited to an annular shape, and may be another form, for example, a straight line, as long as the form traverses each divided piece.

上述した多層保護膜の形成方法では、チャネル32をIGZOで構成したが、チャネル32を他の酸化物半導体で構成してもよい。例えば、混入した水素原子によって酸素原子が脱離して特性が変化する酸化物半導体であれば、本発明を適用することにより、IGZOでチャネル32を構成する場合と同様の効果をもたらすことができる。また、上述した多層保護膜の形成方法では、ゲート保護膜31やパッシベーション層35が窒化珪素膜及び酸化珪素膜からなる2層構造を有するが、ゲート保護膜31やパッシベーション層35等の多層保護膜の構造は2層構造に限られず、全て水素原子を含まない層からなる3層以上の構造であってもよい。   In the above-described method for forming a multilayer protective film, the channel 32 is made of IGZO, but the channel 32 may be made of another oxide semiconductor. For example, in the case of an oxide semiconductor in which characteristics are changed by desorption of oxygen atoms due to mixed hydrogen atoms, by applying the present invention, an effect similar to that in the case of forming the channel 32 with IGZO can be obtained. In the above-described method for forming a multilayer protective film, the gate protective film 31 and the passivation layer 35 have a two-layer structure including a silicon nitride film and a silicon oxide film, but the multilayer protective film such as the gate protective film 31 and the passivation layer 35 is used. The structure is not limited to a two-layer structure, and may be a structure of three or more layers, all of which do not contain hydrogen atoms.

さらに、チャネル32に接触するゲート保護膜31やパッシベーション層35はいずれも水素原子を含まないが、ゲート保護膜31及びパッシベーション層35の成膜の過程において双方の膜に水素原子が含まれないようにするのが困難であれば、少なくともゲート保護膜31及びパッシベーション層35のいずれかが水素原子を含まなければよい。この場合であっても、IGZOからの酸素原子の脱離をある程度抑制することができる。   Furthermore, although the gate protective film 31 and the passivation layer 35 that are in contact with the channel 32 do not contain hydrogen atoms, both films do not contain hydrogen atoms in the process of forming the gate protective film 31 and the passivation layer 35. If it is difficult to achieve this, at least one of the gate protective film 31 and the passivation layer 35 should not contain hydrogen atoms. Even in this case, desorption of oxygen atoms from IGZO can be suppressed to some extent.

また、本実施の形態では、ゲート保護膜31やパッシベーション層35を形成する際、酸化珪素膜31b、35aの代わりに酸窒化珪素膜を成膜してもよく、さらに、窒化珪素膜31a、35bの代わりに酸窒化珪素膜を成膜してもよい。   In the present embodiment, when forming the gate protection film 31 and the passivation layer 35, a silicon oxynitride film may be formed instead of the silicon oxide films 31b and 35a, and the silicon nitride films 31a and 35b are also formed. Instead of this, a silicon oxynitride film may be formed.

また、上述した多層保護膜の形成方法において、処理が窒化珪素膜31aの成膜から酸化珪素膜31bの成膜へ切り替わる際、又は、処理が酸化珪素膜35aの成膜から窒化珪素膜35bの成膜へ切り替わる際、一旦、基板Sの温度を低下させてもよく、若しくは、塩化珪素ガスの供給を停止してもよい。さらには、プラズマの生成及び消滅時におけるパーティクルの発生が極めて少ない環境下であれば、上述した処理の切り替わりの際、一旦、誘導結合プラズマを消滅させてもよい。これにより、窒化珪素膜31aの成膜後の成膜反応を酸化珪素膜31bの成膜まで抑制することができ、又は、酸化珪素膜35aの成膜後の成膜反応を窒化珪素膜35bの成膜まで抑制することができ、酸化珪素膜31b,35a及び窒化珪素膜31a,35bの間に酸化珪素膜や窒化珪素膜以外の膜が形成されるのを抑制することができる。   In the multilayer protective film formation method described above, when the process switches from the formation of the silicon nitride film 31a to the formation of the silicon oxide film 31b, or the process changes from the formation of the silicon oxide film 35a to the silicon nitride film 35b. When switching to film formation, the temperature of the substrate S may be once lowered, or the supply of silicon chloride gas may be stopped. Furthermore, in an environment where the generation of particles during generation and extinction of plasma is extremely small, the inductively coupled plasma may be once extinguished when the processing is switched. Thereby, the film formation reaction after the formation of the silicon nitride film 31a can be suppressed until the formation of the silicon oxide film 31b, or the film formation reaction after the formation of the silicon oxide film 35a can be suppressed. Film formation can be suppressed, and formation of a film other than the silicon oxide film and the silicon nitride film between the silicon oxide films 31b and 35a and the silicon nitride films 31a and 35b can be suppressed.

以上、本発明について、実施の形態を用いて説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。   Although the present invention has been described above by using the embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment.

例えば、上述した多層保護膜の形成方法は、図2のTFT28だけでなく、他の構成を有するTFTにおける多層保護膜の形成にも適用することができる。   For example, the above-described method for forming a multilayer protective film can be applied not only to the TFT 28 of FIG. 2 but also to the formation of a multilayer protective film in TFTs having other configurations.

図5は、本実施の形態に係る多層保護膜の形成方法が適用されて形成されるボトムゲート型のTFTの変形例の構成を示す断面図である。   FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration of a modified example of a bottom gate type TFT formed by applying the method for forming a multilayer protective film according to the present embodiment.

図5において、TFT36は、アンダーコート層29と、ゲート電極30と、ゲート保護膜31と、チャネル32と、ソース電極33及びドレイン電極34と、チャネル32を覆うように形成された多層保護膜からなるエッチングストッパ層37と、エッチングストッパ層37、ソース電極33及びドレイン電極34を覆うように形成されたパッシベーション層38とを備える。   In FIG. 5, the TFT 36 includes an undercoat layer 29, a gate electrode 30, a gate protective film 31, a channel 32, a source electrode 33 and a drain electrode 34, and a multilayer protective film formed so as to cover the channel 32. An etching stopper layer 37, and a passivation layer 38 formed to cover the etching stopper layer 37, the source electrode 33, and the drain electrode 34.

TFT36では、エッチングストッパ層37は図中下方から積層された酸化珪素膜37a及び窒化珪素膜37bを有し、エッチングストッパ層37では酸化珪素膜37aがチャネル32に接触する。これにより、チャネル32及びエッチングストッパ層37の相互剥離を抑制することができる。   In the TFT 36, the etching stopper layer 37 has a silicon oxide film 37 a and a silicon nitride film 37 b stacked from below in the figure, and in the etching stopper layer 37, the silicon oxide film 37 a contacts the channel 32. Thereby, mutual peeling of the channel 32 and the etching stopper layer 37 can be suppressed.

なお、エッチングストッパ層37において図中下方から窒化珪素膜37b、酸化珪素膜37aの順で積層して窒化珪素膜37bをチャネル32に接触させてもよい。   In addition, in the etching stopper layer 37, a silicon nitride film 37b and a silicon oxide film 37a may be stacked in this order from the lower side in the drawing, and the silicon nitride film 37b may be in contact with the channel 32.

TFT36では、ゲート保護膜31の形成に図3のステップS31,S32を適用し、エッチングストッパ層37の形成に図3のステップS34,S35と同様の処理を適用する。これにより、酸化珪素膜31b,37aの成膜に水素原子を含まない塩化珪素ガス及び酸素ガスを用い、窒化珪素膜31a,37bの成膜に水素原子を含まない塩化珪素ガス及び窒素ガスを用いることになるので、酸化珪素膜31b,37aや窒化珪素膜31a,37bの欠陥に水素原子が入り込むことがなく、チャネル32から酸素原子が脱離するのを防止することができる。   In the TFT 36, steps S31 and S32 of FIG. 3 are applied to the formation of the gate protective film 31, and the same processing as steps S34 and S35 of FIG. 3 is applied to the formation of the etching stopper layer 37. Thus, silicon chloride gas and oxygen gas that do not contain hydrogen atoms are used to form the silicon oxide films 31b and 37a, and silicon chloride gas and nitrogen gas that do not contain hydrogen atoms are used to form the silicon nitride films 31a and 37b. Therefore, hydrogen atoms do not enter defects in the silicon oxide films 31b and 37a and the silicon nitride films 31a and 37b, and oxygen atoms can be prevented from desorbing from the channel 32.

図6は、本実施の形態に係る多層保護膜の形成方法が適用されて形成されるトップゲート型のTFTの構成を示す断面図である。   FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of a top gate type TFT formed by applying the multilayer protective film forming method according to the present embodiment.

図6において、TFT38は、基板S上に成膜された多層保護膜からなるアンダーコート層39と、アンダーコート層39の上に部分的に形成されたチャネル40と、アンダーコート層39の上においてチャネル40の両脇にそれぞれ形成されたソース電極41及びドレイン電極42と、チャネル40、ソース電極41及びドレイン電極42を覆うように形成された多層保護膜からなるゲート保護膜43と、ゲート保護膜43の上においてチャネル40の直上に配置されるように形成されたゲート電極44と、ゲート電極44及びゲート保護膜43を覆うように形成されたパッシベーション層45とを備える。   In FIG. 6, the TFT 38 includes an undercoat layer 39 made of a multilayer protective film formed on the substrate S, a channel 40 partially formed on the undercoat layer 39, and the undercoat layer 39. A source electrode 41 and a drain electrode 42 formed on both sides of the channel 40; a gate protective film 43 made of a multilayer protective film formed so as to cover the channel 40, the source electrode 41 and the drain electrode 42; And a passivation layer 45 formed so as to cover the gate electrode 44 and the gate protective film 43.

TFT38では、チャネル40がIGZOからなり、アンダーコート層39が図中下方から積層された窒化珪素膜39a及び酸化珪素膜39bを有し、ゲート保護膜43が図中下方から積層された酸化珪素膜43a及び窒化珪素膜43bを有する。アンダーコート層39では酸化珪素膜39bがチャネル40に接触し、ゲート保護膜43では酸化珪素膜43aがチャネル40に接触する。これにより、チャネル40、アンダーコート層39及びゲート保護膜43の相互剥離を抑制することができる。   In the TFT 38, the channel 40 is made of IGZO, the undercoat layer 39 has a silicon nitride film 39a and a silicon oxide film 39b stacked from below in the figure, and a gate oxide film 43 is stacked from below in the figure. 43a and a silicon nitride film 43b. In the undercoat layer 39, the silicon oxide film 39 b is in contact with the channel 40, and in the gate protection film 43, the silicon oxide film 43 a is in contact with the channel 40. Thereby, mutual peeling of the channel 40, the undercoat layer 39, and the gate protective film 43 can be suppressed.

なお、アンダーコート層39において図中下方から酸化珪素膜39b、窒化珪素膜39aの順で積層して窒化珪素膜39aをチャネル40に接触させてもよく、ゲート保護膜43において図中下方から窒化珪素膜43b、酸化珪素膜43aの順で積層して窒化珪素膜43bをチャネル40に接触させてもよい。   In the undercoat layer 39, the silicon oxide film 39b and the silicon nitride film 39a may be stacked in this order from the lower side in the figure, and the silicon nitride film 39a may be in contact with the channel 40, and the gate protective film 43 is nitrided from the lower side in the figure. The silicon nitride film 43b may be stacked in this order to bring the silicon nitride film 43b into contact with the channel 40.

TFT38では、アンダーコート層39の形成に図3のステップS31,S32と同様の処理を適用し、ゲート保護膜43の形成に図3のステップS34,S35と同様の処理を適用する。これにより、酸化珪素膜39b,43aの成膜に水素原子を含まない塩化珪素ガス及び酸素ガスを用い、窒化珪素膜39a,43bの成膜に水素原子を含まない塩化珪素ガス及び窒素ガスを用いることになるので、酸化珪素膜39b,43aや窒化珪素膜39a,43bの欠陥に水素原子が入り込むことがなく、チャネル40から酸素原子が脱離するのを防止することができる。   In the TFT 38, the same processing as in steps S31 and S32 in FIG. 3 is applied to the formation of the undercoat layer 39, and the same processing as in steps S34 and S35 in FIG. 3 is applied to the formation of the gate protective film 43. Thus, silicon chloride gas and oxygen gas that do not contain hydrogen atoms are used to form the silicon oxide films 39b and 43a, and silicon chloride gas and nitrogen gas that do not contain hydrogen atoms are used to form the silicon nitride films 39a and 43b. Therefore, hydrogen atoms do not enter the defects of the silicon oxide films 39b and 43a and the silicon nitride films 39a and 43b, and oxygen atoms can be prevented from desorbing from the channel 40.

図7は、本実施の形態に係る多層保護膜の形成方法が適用されて形成されるトップゲート型のTFTの変形例の構成を示す断面図である。   FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration of a modified example of a top gate type TFT formed by applying the method for forming a multilayer protective film according to the present embodiment.

図7において、TFT46は、基板S上に成膜された多層保護膜からなるアンダーコート層39と、アンダーコート層39の上に部分的に形成されたチャネル40と、チャネル40に接続されたソース電極47及びドレイン電極48と、アンダーコート層39及びチャネル40を覆うように形成されたゲート保護膜43と、ゲート保護膜43の上においてチャネル40の上に配置されるように形成されたゲート電極44と、ゲート電極44及びゲート保護膜43を覆うように形成された層間絶縁膜49と、層間絶縁膜49、ソース電極47及びドレイン電極48を覆うように形成されたパッシベーション層50とを備える。   In FIG. 7, the TFT 46 includes an undercoat layer 39 made of a multilayer protective film formed on the substrate S, a channel 40 partially formed on the undercoat layer 39, and a source connected to the channel 40. The electrode 47 and the drain electrode 48, the gate protective film 43 formed so as to cover the undercoat layer 39 and the channel 40, and the gate electrode formed so as to be disposed on the channel 40 on the gate protective film 43 44, an interlayer insulating film 49 formed so as to cover the gate electrode 44 and the gate protective film 43, and a passivation layer 50 formed so as to cover the interlayer insulating film 49, the source electrode 47 and the drain electrode 48.

TFT46でも、TFT38と同様に、アンダーコート層39では酸化珪素膜39bがチャネル40に接触し、ゲート保護膜43では酸化珪素膜43aがチャネル40に接触する。これにより、チャネル40、アンダーコート層39及びゲート保護膜43の相互剥離を抑制することができる。   In the TFT 46 as well as the TFT 38, the silicon oxide film 39 b is in contact with the channel 40 in the undercoat layer 39, and the silicon oxide film 43 a is in contact with the channel 40 in the gate protection film 43. Thereby, mutual peeling of the channel 40, the undercoat layer 39, and the gate protective film 43 can be suppressed.

なお、TFT38と同様に、アンダーコート層39において窒化珪素膜39aをチャネル40に接触させてもよく、ゲート保護膜43において窒化珪素膜43bをチャネル40に接触させてもよい。   Similar to TFT 38, silicon nitride film 39 a may be in contact with channel 40 in undercoat layer 39, and silicon nitride film 43 b may be in contact with channel 40 in gate protection film 43.

TFT46では、TFT38と同様に、アンダーコート層39の形成に図3のステップS31,S32と同様の処理を適用し、ゲート保護膜43の形成に図3のステップS34,S35と同様の処理を適用する。これにより、酸化珪素膜39b,43aや窒化珪素膜39a,43bの欠陥に水素原子が入り込むことがなく、チャネル40から酸素原子が脱離するのを防止することができる。   In the TFT 46, similarly to the TFT 38, the same processing as in steps S31 and S32 in FIG. 3 is applied to the formation of the undercoat layer 39, and the same processing as in steps S34 and S35 in FIG. 3 is applied to the formation of the gate protective film 43. To do. Thereby, hydrogen atoms do not enter the defects of the silicon oxide films 39b and 43a and the silicon nitride films 39a and 43b, and the oxygen atoms can be prevented from desorbing from the channel 40.

また、本発明の目的は、上述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、コンピュータ、例えば、コントローラ27に供給し、コントローラ27のCPUが記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。   Another object of the present invention is to supply a computer, for example, the controller 27, with a storage medium storing software program codes for realizing the functions of the above-described embodiments, and the CPU of the controller 27 is stored in the storage medium. It is also achieved by reading and executing the program code.

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した実施の形態の機能を実現することになり、プログラムコード及びそのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。   In this case, the program code itself read from the storage medium realizes the functions of the above-described embodiments, and the program code and the storage medium storing the program code constitute the present invention.

また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、RAM、NV−RAM、フロッピー(登録商標)ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、CD−R、CD−RW、DVD(DVD−ROM、DVD−RAM、DVD−RW、DVD+RW)等の光ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、他のROM等の上記プログラムコードを記憶できるものであればよい。或いは、上記プログラムコードは、インターネット、商用ネットワーク、若しくはローカルエリアネットワーク等に接続される不図示の他のコンピュータやデータベース等からダウンロードすることによりコントローラ27に供給されてもよい。   Examples of the storage medium for supplying the program code include RAM, NV-RAM, floppy (registered trademark) disk, hard disk, magneto-optical disk, CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD (DVD). -ROM, DVD-RAM, DVD-RW, DVD + RW) and other optical disks, magnetic tapes, non-volatile memory cards, other ROMs, etc., as long as they can store the program code. Alternatively, the program code may be supplied to the controller 27 by downloading from another computer or database (not shown) connected to the Internet, a commercial network, a local area network, or the like.

また、コントローラ27が読み出したプログラムコードを実行することにより、上記実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、CPU上で稼動しているOS(オペレーティングシステム)等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。   Further, by executing the program code read by the controller 27, not only the functions of the above-described embodiments are realized, but also an OS (operating system) running on the CPU based on the instruction of the program code, etc. Includes a case where part or all of the actual processing is performed and the functions of the above-described embodiments are realized by the processing.

更に、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コントローラ27に挿入された機能拡張ボードやコントローラ27に接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPU等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。   Further, after the program code read from the storage medium is written in the memory provided in the function expansion board inserted in the controller 27 or the function expansion unit connected to the controller 27, the program code is read based on the instruction of the program code. A case where the CPU of the function expansion board or the function expansion unit performs part or all of the actual processing and the functions of the above-described embodiments are realized by the processing is also included.

上記プログラムコードの形態は、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラムコード、OSに供給されるスクリプトデータ等の形態から成ってもよい。   The form of the program code may include an object code, a program code executed by an interpreter, script data supplied to the OS, and the like.

S 基板
10 プラズマCVD成膜装置
13 ICPアンテナ
18 珪素含有ガス供給部
19 酸素含有ガス供給部
20 窒素含有ガス供給部
28,36,38,46 TFT
31,43 ゲート保護膜
31a,35b,37b,39a,43b 窒化珪素膜
31b,35a,37a,39b,43a 酸化珪素膜
31c 酸窒化珪素膜
32,40 チャネル
35 パッシベーション層
37 エッチングストッパ層
39 アンダーコート層
S substrate 10 plasma CVD film forming apparatus 13 ICP antenna 18 silicon-containing gas supply unit 19 oxygen-containing gas supply unit 20 nitrogen-containing gas supply unit 28, 36, 38, 46 TFT
31, 43 Gate protection film 31a, 35b, 37b, 39a, 43b Silicon nitride film 31b, 35a, 37a, 39b, 43a Silicon oxide film 31c Silicon oxynitride film 32, 40 Channel 35 Passivation layer 37 Etching stopper layer 39 Undercoat layer

Claims (7)

酸化物半導体に接触するとともに、少なくとも窒化珪素膜及び酸化珪素膜を含む多層保護膜の形成方法であって、
塩化珪素(SiCl)ガス又は弗化珪素(SiF)ガス及び水素原子を含まない酸素含有ガスを用いてプラズマを生成して前記酸化珪素膜を成膜する酸化珪素膜成膜ステップと、
前記塩化珪素ガス又は前記弗化珪素ガス及び水素原子を含まない窒素含有ガスを用いてプラズマを生成して前記窒化珪素膜を成膜する窒化珪素膜成膜ステップとを有し、
前記酸化珪素膜成膜ステップから前記窒化珪素膜成膜ステップへ切り替える際、若しくは前記窒化珪素膜成膜ステップから前記酸化珪素膜成膜ステップへ切り替える際、
前記塩化珪素ガス又は前記弗化珪素ガスの供給を継続してプラズマを維持しながら、
前記酸素含有ガスの供給を停止したのち前記窒素含有ガスの供給を開始するか、若しくは前記窒素含有ガスの供給を停止したのち前記酸素含有ガスの供給を開始することを特徴とする多層保護膜の形成方法。
A method for forming a multilayer protective film that is in contact with an oxide semiconductor and includes at least a silicon nitride film and a silicon oxide film,
Forming a silicon oxide film by generating plasma using a silicon chloride (SiCl 4 ) gas or a silicon fluoride (SiF 4 ) gas and an oxygen-containing gas not containing hydrogen atoms;
A silicon nitride film forming step of forming the silicon nitride film by generating plasma using the silicon chloride gas or the silicon fluoride gas and a nitrogen-containing gas not containing hydrogen atoms,
When switching from the silicon oxide film formation step to the silicon nitride film formation step, or when switching from the silicon nitride film formation step to the silicon oxide film formation step,
While maintaining the plasma by continuously supplying the silicon chloride gas or the silicon fluoride gas,
The multilayer protective film is characterized in that the supply of the nitrogen-containing gas is started after the supply of the oxygen-containing gas is stopped, or the supply of the oxygen-containing gas is started after the supply of the nitrogen-containing gas is stopped . Forming method.
前記酸化珪素膜成膜ステップを前記窒化珪素膜成膜ステップへ切り替える際、若しくは前記窒化珪素膜成膜ステップを前記酸化珪素膜成膜ステップへ切り替える際、一旦、前記酸化物半導体が形成された基板の温度を低下させることを特徴とする請求項記載の多層保護膜の形成方法。 When the silicon oxide film formation step is switched to the silicon nitride film formation step , or when the silicon nitride film formation step is switched to the silicon oxide film formation step, the substrate on which the oxide semiconductor is once formed method for forming a multilayer protective film of claim 1, wherein reducing the temperature. 前記水素原子を含まない窒素含有ガスは窒素ガスであることを特徴とする請求項1又は2記載の多層保護膜の形成方法。 3. The method for forming a multilayer protective film according to claim 1, wherein the nitrogen-containing gas not containing hydrogen atoms is nitrogen gas. 前記水素原子を含まない酸素含有ガスは酸素ガスであることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の多層保護膜の形成方法。 The method for forming a multilayer protective film according to any one of claims 1 to 3 , wherein the oxygen-containing gas not containing hydrogen atoms is oxygen gas. 前記酸化物半導体は、インジウム、ガリウム及び亜鉛の酸化物を含むことを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の多層保護膜の形成方法。 The oxide semiconductor is indium, the method of forming the multilayer protective film according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises an oxide of gallium and zinc. 前記多層保護膜は、トランジスタ構造におけるアンダーコート層、ゲート保護膜、ストッパ層及びパッシベーション層の少なくとも1つであることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の多層保護膜の形成方法。 It said multilayer protective film, the undercoat layer in the transistor structure, a gate protective film, the multilayer protective film according to any one of claims 1 to 5, characterized in that at least one of the stopper layer and a passivation layer Forming method. 酸化物半導体に接触するとともに、少なくとも窒素及び珪素を含む膜と酸素及び珪素を含む膜とから成る多層保護膜の形成方法であって、
塩化珪素(SiCl)ガス又は弗化珪素(SiF)ガスと、水素原子を含まない酸素含有ガス及び水素原子を含まない窒素含有ガスの少なくとも一方とを用いて、酸化珪素膜、窒化珪素膜及び酸窒化珪素膜のうちの少なくとも2つの膜から成る多層保護膜を形成し、
前記多層保護膜を構成する前記少なくとも2つの膜は、当該2つの膜のうち一方の膜の製膜ステップから他方の膜の製膜ステップに切り替える際、前記塩化珪素ガス又は前記弗化珪素ガスの供給を継続してプラズマを維持しながら、前記酸素含有ガスの供給を停止したのち前記窒素含有ガスの供給を開始するか、若しくは前記窒素含有ガスの供給を停止したのち前記酸素含有ガスの供給を開始する連続した成膜処理を実行することによって成膜されることを特徴とする多層保護膜の形成方法。
A method for forming a multilayer protective film that is in contact with an oxide semiconductor and includes a film containing at least nitrogen and silicon and a film containing oxygen and silicon,
Using a silicon chloride (SiCl 4 ) gas or a silicon fluoride (SiF 4 ) gas and at least one of an oxygen-containing gas not containing hydrogen atoms and a nitrogen-containing gas not containing hydrogen atoms, a silicon oxide film and a silicon nitride film And a multilayer protective film comprising at least two of the silicon oxynitride films,
The at least two films constituting the multilayer protective film are formed of the silicon chloride gas or the silicon fluoride gas when the film forming step of one of the two films is switched to the film forming step of the other film. While maintaining the plasma while continuing the supply, the supply of the oxygen-containing gas is started after the supply of the oxygen-containing gas is stopped, or the supply of the oxygen-containing gas is stopped after the supply of the nitrogen-containing gas is stopped. A method for forming a multilayer protective film, wherein the film is formed by executing a continuous film forming process to be started .
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