JPH03166372A - プラズマｃｖｄ法による酸化ケイ素薄膜形成方法 - Google Patents
プラズマｃｖｄ法による酸化ケイ素薄膜形成方法Info
- Publication number
- JPH03166372A JPH03166372A JP30602889A JP30602889A JPH03166372A JP H03166372 A JPH03166372 A JP H03166372A JP 30602889 A JP30602889 A JP 30602889A JP 30602889 A JP30602889 A JP 30602889A JP H03166372 A JPH03166372 A JP H03166372A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flow rate
- silicon oxide
- thin film
- oxide thin
- plasma cvd
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 68
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 65
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims description 13
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 67
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 66
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 47
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 8
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 claims description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 2
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 14
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 abstract description 10
- 238000012887 quadratic function Methods 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 29
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 241000030560 Styx Species 0.000 description 1
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 230000008094 contradictory effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910021331 inorganic silicon compound Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 235000013842 nitrous oxide Nutrition 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical group [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はプラズマＣＶＤ法による酸化ケイ素薄膜形成方
法に関し、特にリーク電流の面で電気的特性を改善した
酸化ケイ素薄膜を作ることのできるプラズマＣＶＤ法に
よる酸化ケイ素薄膜形成方法に関するものである。
法に関し、特にリーク電流の面で電気的特性を改善した
酸化ケイ素薄膜を作ることのできるプラズマＣＶＤ法に
よる酸化ケイ素薄膜形成方法に関するものである。
プラズマＣＶＤ法による酸化ケイ素薄膜形成方法では、
原料ガスとして、ケイ素原子を含む原料ガスと酸素原子
を含む原料ガスと、更に必要に応じてキャリアガスとが
、反応室で混合した状態で使用される。特に、従来のプ
ラズマＣＶＤ法による酸化ケイ素薄膜形威方法では、通
常、前記のすべての原料ガスの流量が、それぞれ放電開
始時点から放電終了時点までの間、装置環境に応じた所
要の一定流量値に保持されるように制御される。
原料ガスとして、ケイ素原子を含む原料ガスと酸素原子
を含む原料ガスと、更に必要に応じてキャリアガスとが
、反応室で混合した状態で使用される。特に、従来のプ
ラズマＣＶＤ法による酸化ケイ素薄膜形威方法では、通
常、前記のすべての原料ガスの流量が、それぞれ放電開
始時点から放電終了時点までの間、装置環境に応じた所
要の一定流量値に保持されるように制御される。
ところで、上記の従来のプラズマＣＶＤ法による酸化ケ
イ素薄膜形成方法によれば、生産上の効率及び実用性を
考慮し，て成膜速度を高めるために反応室を流れる前記
各原料ガスの流量を比較的に高い値に設定している。こ
のため、反応室ではケイ素原子について放電開始直後の
過渡的状態においてケイ素を含む原料ガスの分圧が定常
状態時の分圧と比較して高い状態でケイ素原子が基板に
供給され、酸化ケイ素の層が形成されるという状態が生
じる。このような状態で形威された酸化ケイ素薄膜は電
気的な特性が悪いという不具合を有する。具体的には、
リーク電流が多く且つ電子の抜けた箇所にイオンが発生
し、このため、例えばこのような酸化ケイ素薄膜をＴＰ
Ｔ （薄膜トランジスタ）のゲート絶縁膜として使用し
た場合にはＴＰＴの動作特性が変動するという問題が生
じる。
イ素薄膜形成方法によれば、生産上の効率及び実用性を
考慮し，て成膜速度を高めるために反応室を流れる前記
各原料ガスの流量を比較的に高い値に設定している。こ
のため、反応室ではケイ素原子について放電開始直後の
過渡的状態においてケイ素を含む原料ガスの分圧が定常
状態時の分圧と比較して高い状態でケイ素原子が基板に
供給され、酸化ケイ素の層が形成されるという状態が生
じる。このような状態で形威された酸化ケイ素薄膜は電
気的な特性が悪いという不具合を有する。具体的には、
リーク電流が多く且つ電子の抜けた箇所にイオンが発生
し、このため、例えばこのような酸化ケイ素薄膜をＴＰ
Ｔ （薄膜トランジスタ）のゲート絶縁膜として使用し
た場合にはＴＰＴの動作特性が変動するという問題が生
じる。
一方、上記のような問題を考慮すれば、酸化ケイ素薄膜
を形成するにあたってその電気的特性を良好なものとす
るためには、放電発生時のケイ素原子の流量を低い値に
設定すれば良い。実際に、Ｊ．Ｂａｌｅｊらは、その論
文において酸化ケイ素膜の電気的特性を向上させるため
にはその成膜速度を低く抑えることが有効であることを
提案している（１．＾ｐｐｌ， Ｐｈ７ｓ． ６０（９
）， Ｉ Ｎｖｅｍｂｅｒ １９８６） ｏ上記論文に
よれば、その結論として或膜速度を０．１３ｎｍ／ｓ以
下に抑えなければ良好な電気的特性を有する酸化ケイ素
薄膜を形成することはできないとしている。
を形成するにあたってその電気的特性を良好なものとす
るためには、放電発生時のケイ素原子の流量を低い値に
設定すれば良い。実際に、Ｊ．Ｂａｌｅｊらは、その論
文において酸化ケイ素膜の電気的特性を向上させるため
にはその成膜速度を低く抑えることが有効であることを
提案している（１．＾ｐｐｌ， Ｐｈ７ｓ． ６０（９
）， Ｉ Ｎｖｅｍｂｅｒ １９８６） ｏ上記論文に
よれば、その結論として或膜速度を０．１３ｎｍ／ｓ以
下に抑えなければ良好な電気的特性を有する酸化ケイ素
薄膜を形成することはできないとしている。
しかしながら、前述の通り、このような成膜速度では薄
膜形成に時間がかかるので、実用性の観点から採用する
ことはできない。
膜形成に時間がかかるので、実用性の観点から採用する
ことはできない。
本発明の目的は、前記の相矛盾する問題を解決し、実用
上有効であり且つ良好な電気的特性を有する酸化ケイ素
薄膜を作ることのできるプラズマＣＶＤ法による酸化ケ
イ素薄膜形成方法を提供することにある。
上有効であり且つ良好な電気的特性を有する酸化ケイ素
薄膜を作ることのできるプラズマＣＶＤ法による酸化ケ
イ素薄膜形成方法を提供することにある。
本発明に係る第１のプラズマＣＶＤ法による酸化ケイ素
薄膜形成方法は、少なくとも、ケイ素原子を含む原料ガ
スと酸素原子を含む原料ガスとを混合して酸化ケイ素薄
膜を形或する方法において、ケイ素原子を含む原料ガス
の流量の制御に関し、放電開始時点での反応室における
流量を制限し、その後流量を増大するように制御される
ことを特徴とする。
薄膜形成方法は、少なくとも、ケイ素原子を含む原料ガ
スと酸素原子を含む原料ガスとを混合して酸化ケイ素薄
膜を形或する方法において、ケイ素原子を含む原料ガス
の流量の制御に関し、放電開始時点での反応室における
流量を制限し、その後流量を増大するように制御される
ことを特徴とする。
本発明に係る第２のプラズマＣＶＤ法による酸化ケイ素
薄膜形成方法は、前記第１の方法において、ケイ素原子
を含む原料ガスの放電開始時点での反応室における流量
がＯであることを特徴とする。
薄膜形成方法は、前記第１の方法において、ケイ素原子
を含む原料ガスの放電開始時点での反応室における流量
がＯであることを特徴とする。
本発明に係る第３のプラズマＣＶＤ法による酸化ケイ素
薄膜形成方法は、前記第１の方法において、ケイ素原子
を含む原料ガスの放電開始時点での反応室における流量
が少流量であることを特徴とする。
薄膜形成方法は、前記第１の方法において、ケイ素原子
を含む原料ガスの放電開始時点での反応室における流量
が少流量であることを特徴とする。
本発明に係る第４のプラズマＣＶＤ法による酸化ケイ素
薄膜形成方法は、前記第３の方法において、ケイ素原子
を含む原料ガスの少流量の程度が、基板における酸化ケ
イ素薄膜の成膜速度を０． ２ｎｍ／ｓ以下にさせる
流量であることを特徴とする。
薄膜形成方法は、前記第３の方法において、ケイ素原子
を含む原料ガスの少流量の程度が、基板における酸化ケ
イ素薄膜の成膜速度を０． ２ｎｍ／ｓ以下にさせる
流量であることを特徴とする。
本発明に係る第５のプラズマＣＶＤ法による酸化ケイ素
薄膜形成方法は、前記第１〜第４のいずれか１つの方法
において、放電開始時点の後ケイ素原子を含む原料ガス
の流量が連続的に増大していくことを特徴とする。
薄膜形成方法は、前記第１〜第４のいずれか１つの方法
において、放電開始時点の後ケイ素原子を含む原料ガス
の流量が連続的に増大していくことを特徴とする。
本発明に係る第６のプラズマＣＶＤ法による酸化ケイ素
薄膜形成方法は、前記第１〜第４のいずれか１つの方法
において、放電開始時点の後ケイ素原子を含む原料ガス
の流量は段階的に増加していくことを特徴とする。
薄膜形成方法は、前記第１〜第４のいずれか１つの方法
において、放電開始時点の後ケイ素原子を含む原料ガス
の流量は段階的に増加していくことを特徴とする。
本発明に係る第７のプラズマＣＶＤ法における酸化ケイ
素薄膜形成方法は、前記第１〜第６のいずれか１つの方
法において、ケイ素原子を含む原料ガスの流量が増大す
る期間が放電期間全体であることを特徴とする。
素薄膜形成方法は、前記第１〜第６のいずれか１つの方
法において、ケイ素原子を含む原料ガスの流量が増大す
る期間が放電期間全体であることを特徴とする。
本発明に係る第８のプラズマＣＶＤ法における酸化ケイ
素薄膜形成方法は、前記第１〜第６のいずれか１つの方
法において、ケイ素原子を含む原料ガスの流量が増大す
る期間が放電開始後の所定期間であり、所定期間経過後
では前記流量が一定値に保持されることを特徴とする。
素薄膜形成方法は、前記第１〜第６のいずれか１つの方
法において、ケイ素原子を含む原料ガスの流量が増大す
る期間が放電開始後の所定期間であり、所定期間経過後
では前記流量が一定値に保持されることを特徴とする。
本発明のプラズマＣＶＤ法による酸化ケイ素薄膜形成方
法によれば、前記のいずれの場合にも、放電開始時点及
びその直後における放電が過渡的状態にある期間にケイ
素原子を含む原料ガスの流量を抑制することによりケイ
素を含む原料ガスの分圧が定常状態時の分圧と比較して
高くなる状態を避け、これによって酸化ケイ素薄膜にお
けるケイ素が過剰に含まれる層の形成を防止した。これ
により、プール・フレンケル放出電流が低減され、リー
ク電流が低減して酸化ケイ素薄膜の電気的特性が改善さ
れた。また放電における前記過渡的期間以外の期間につ
いてはケイ素原子を含む原料ガスの流量を増し、もって
成膜速度を上昇させて薄膜の生産効率を高め、実用的レ
ベルを満足させている。
法によれば、前記のいずれの場合にも、放電開始時点及
びその直後における放電が過渡的状態にある期間にケイ
素原子を含む原料ガスの流量を抑制することによりケイ
素を含む原料ガスの分圧が定常状態時の分圧と比較して
高くなる状態を避け、これによって酸化ケイ素薄膜にお
けるケイ素が過剰に含まれる層の形成を防止した。これ
により、プール・フレンケル放出電流が低減され、リー
ク電流が低減して酸化ケイ素薄膜の電気的特性が改善さ
れた。また放電における前記過渡的期間以外の期間につ
いてはケイ素原子を含む原料ガスの流量を増し、もって
成膜速度を上昇させて薄膜の生産効率を高め、実用的レ
ベルを満足させている。
以下に、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する
。
。
第１図は本発明に係るプラズマＣＶＤ法による酸化ケイ
素薄膜形成方法を実施するためのプラズマＣＶＤ反応室
の要部構成の一例を概略的に示す。
素薄膜形成方法を実施するためのプラズマＣＶＤ反応室
の要部構成の一例を概略的に示す。
第１図において、１は内部に反応室を有する反応室容器
であり、その内部中央にヒータ２とこのヒータ２の両側
に位置するプレート３とを配設し、図中右側のプレート
３に複数の基板４を配設する。
であり、その内部中央にヒータ２とこのヒータ２の両側
に位置するプレート３とを配設し、図中右側のプレート
３に複数の基板４を配設する。
反応室容器１は内部に２つのｒｆ電極５Ａ，５Ｂが装備
されている。この実施例では、図中右側のｒｆ電極５Ｂ
のみにｒｆ電力を供給するように構成され、この右側の
ｒｆ電極５Ｂのみが成膜プロセスに関与する。またｒｆ
電極５Ｂの一部に形成された孔６及びシャワーヘッド状
のガス導入部を通して原料ガス７が外部から反応室内に
供給される。更に、図中、反応室容器１の例えば下壁に
排気口８が形威され、この排気口８を通して図示しない
外部のポンプによって反応室内部の気体が排気される。
されている。この実施例では、図中右側のｒｆ電極５Ｂ
のみにｒｆ電力を供給するように構成され、この右側の
ｒｆ電極５Ｂのみが成膜プロセスに関与する。またｒｆ
電極５Ｂの一部に形成された孔６及びシャワーヘッド状
のガス導入部を通して原料ガス７が外部から反応室内に
供給される。更に、図中、反応室容器１の例えば下壁に
排気口８が形威され、この排気口８を通して図示しない
外部のポンプによって反応室内部の気体が排気される。
本実施例では、上記装置構成において、ケイ素原子を含
む原料ガスとして例えばシランＳｉＨ４、酸素原子を含
む原料ガスとして笑気ガスＮ２０を反応室容器１内の反
応室に供給し、基板４の表面に酸化ケイ素の薄膜を形成
する。なお、本実施例の場合にはキャリアガスは使用し
ていない。従来のプラズマＣＶＤ法では、放電開始の時
点から放電終了の時点までの間、反応室におけるＳ ｉ
Ｈ４とＮ２０の流量は周知の一定流量に保持される。
む原料ガスとして例えばシランＳｉＨ４、酸素原子を含
む原料ガスとして笑気ガスＮ２０を反応室容器１内の反
応室に供給し、基板４の表面に酸化ケイ素の薄膜を形成
する。なお、本実施例の場合にはキャリアガスは使用し
ていない。従来のプラズマＣＶＤ法では、放電開始の時
点から放電終了の時点までの間、反応室におけるＳ ｉ
Ｈ４とＮ２０の流量は周知の一定流量に保持される。
これに対して本発明の実施例では、Ｎ２０の流量につい
ては従来と同じ一定流量に設定されるが、ＳｉＨ４の流
量については下記のように一定量を流さず、放電状態に
応じて変化させ、従来とは全く異なる流量となるように
制御される。
ては従来と同じ一定流量に設定されるが、ＳｉＨ４の流
量については下記のように一定量を流さず、放電状態に
応じて変化させ、従来とは全く異なる流量となるように
制御される。
ケイ素原子を含む原料ガスＳｉＨ４の反応室における流
量の設定の仕方について述べる。本実施例において、反
応室に流される原料ガスＳｉＨ４の流量は放電状態に対
応して変化するように制御される。第２図に原料ガスＳ
ｉＨ４の流量の変化の一例を示す。第２図において、時
刻ｔ１でｒｆ電極５Ｂにｒｆ電力が供給され、基板４の
前面空間で放電が開始されてプラズマ９が発生し、時刻
ｔ２でｒｆ電力の供給を止め、放電を停止させる。
量の設定の仕方について述べる。本実施例において、反
応室に流される原料ガスＳｉＨ４の流量は放電状態に対
応して変化するように制御される。第２図に原料ガスＳ
ｉＨ４の流量の変化の一例を示す。第２図において、時
刻ｔ１でｒｆ電極５Ｂにｒｆ電力が供給され、基板４の
前面空間で放電が開始されてプラズマ９が発生し、時刻
ｔ２でｒｆ電力の供給を止め、放電を停止させる。
この時刻ｔ１とｔ２で決まる時間間隔Ｔ１が全体の放電
期間となり、本実施例による酸化ケイ素薄膜の成膜時間
となる。この実施例では、放電期間Ｔ，は例えば２００
ｓに設定されている。この放電期間Ｔ，の間Ｎ２０の流
量は一定の流量に設定されている。他方、ＳｉＨ４の流
量は第２図に示されている通りに変化させられる。すな
わち、放電開始時点１＋ （＝０）において流量はＯ
であり、放電開始時点直後の放電状態が過渡的である所
定期間Ｔ２の間はＳ ｉ Ｈ ４の流量は例えば２次関
数的な変化特性で増大させ、時刻ｔ３ （＝９０ｓ）に
おいて例えば３ Ｑ ｓｃｃｍの流量に設定し、その後
放電が停止されるまでの放電状態が安定な定常状態の間
は３ Ｑ ｓｃｃｍの一定値に保持される。このように
原料ガスＳｉＨ４の反応室における流量については、放
電期間の時期、すなわち放電状態に応じて変化させるよ
うにした。
期間となり、本実施例による酸化ケイ素薄膜の成膜時間
となる。この実施例では、放電期間Ｔ，は例えば２００
ｓに設定されている。この放電期間Ｔ，の間Ｎ２０の流
量は一定の流量に設定されている。他方、ＳｉＨ４の流
量は第２図に示されている通りに変化させられる。すな
わち、放電開始時点１＋ （＝０）において流量はＯ
であり、放電開始時点直後の放電状態が過渡的である所
定期間Ｔ２の間はＳ ｉ Ｈ ４の流量は例えば２次関
数的な変化特性で増大させ、時刻ｔ３ （＝９０ｓ）に
おいて例えば３ Ｑ ｓｃｃｍの流量に設定し、その後
放電が停止されるまでの放電状態が安定な定常状態の間
は３ Ｑ ｓｃｃｍの一定値に保持される。このように
原料ガスＳｉＨ４の反応室における流量については、放
電期間の時期、すなわち放電状態に応じて変化させるよ
うにした。
上記の時刻ｔ，とｔ，の差として与えられる所定期間Ｔ
２は、図示された実施例では９０Ｓ（秒）である。しか
し所定期間Ｔ２は、９０Ｓに限定されるものではなく、
成膜や装置の条件或いは要求に応じて４０〜１００Ｓの
範囲で変化させることができるものである。放電開始後
の過渡的状態から定常状態に移行するまでの時間は４０
〜１ ０ ０８程度であるので、Ｔ２はこの範囲で選ぶ
のが適当である。
２は、図示された実施例では９０Ｓ（秒）である。しか
し所定期間Ｔ２は、９０Ｓに限定されるものではなく、
成膜や装置の条件或いは要求に応じて４０〜１００Ｓの
範囲で変化させることができるものである。放電開始後
の過渡的状態から定常状態に移行するまでの時間は４０
〜１ ０ ０８程度であるので、Ｔ２はこの範囲で選ぶ
のが適当である。
以上のように原料ガスＳｉＨ４の流量を制御してプラズ
マＣＶＤ法による酸化ケイ素薄膜形成方法を実行すると
、基板４に形成された酸化ケイ素薄膜は、後述する従来
方法との比較で明らかなように、リーク電流が極めて低
減し、例えば絶縁膜として利用される場合にはリーク電
流の面で電気的特性が極めて改善されたものとなる。同
時に、或膜時間の半ばから後半にかけてＳ ｉ Ｈ４の
流量が高くなるように制御したため、或膜速度が向上し
、生産効率の面で実用上の要求を十分満たすことができ
る。
マＣＶＤ法による酸化ケイ素薄膜形成方法を実行すると
、基板４に形成された酸化ケイ素薄膜は、後述する従来
方法との比較で明らかなように、リーク電流が極めて低
減し、例えば絶縁膜として利用される場合にはリーク電
流の面で電気的特性が極めて改善されたものとなる。同
時に、或膜時間の半ばから後半にかけてＳ ｉ Ｈ４の
流量が高くなるように制御したため、或膜速度が向上し
、生産効率の面で実用上の要求を十分満たすことができ
る。
ここで、本発明に係るプラズマＣＶＤ法による酸化ケイ
素薄膜形成方法を用いると、何故、酸化ケイ素薄膜のリ
ーク電流が低減されるかということについて説明する。
素薄膜形成方法を用いると、何故、酸化ケイ素薄膜のリ
ーク電流が低減されるかということについて説明する。
ケイ素を熱酸化することにより形成された二酸化ケイ素
膜の電気伝導はファウラー●ノルドハイム（Ｆｏｗｌｅ
ｒ−Ｎｏ＋ｄｈｅｉｍ ）の式によって記述されること
は知られている。これに対し、プラズマＣＶＤ法によっ
て形成された酸化ケイ素薄膜の電気伝導については上記
の式で完全に記述することができない。特に低電界領域
では上記の式で記述される以上の電流が流れ、リーク電
流が発生する。その物理的原因を研究したところ、この
増分量のリーク電流はプール・フレンケル（Ｐｏｏｌｅ
−Ｆｒｅｎｋｅｌｅ）放出電流であることが判明した。
膜の電気伝導はファウラー●ノルドハイム（Ｆｏｗｌｅ
ｒ−Ｎｏ＋ｄｈｅｉｍ ）の式によって記述されること
は知られている。これに対し、プラズマＣＶＤ法によっ
て形成された酸化ケイ素薄膜の電気伝導については上記
の式で完全に記述することができない。特に低電界領域
では上記の式で記述される以上の電流が流れ、リーク電
流が発生する。その物理的原因を研究したところ、この
増分量のリーク電流はプール・フレンケル（Ｐｏｏｌｅ
−Ｆｒｅｎｋｅｌｅ）放出電流であることが判明した。
更に、このプール●フレンケル放出電流に寄与する電子
を放出する準位は、放電開始直後の放電状態が過渡的で
あるときに形威された、ケイ素原子が過剰に含まれる酸
化ケイ素の層の部分に局在していることが判明した。そ
こで、かかる原因を考慮することにより、放電開始時点
及びその直後においてケイ素原子が過剰な酸化ケイ素の
部分が形威されることを排除すれば、酸化ケイ素薄膜の
リーク電流の面における電気的特性を改善することがで
きることになる。本発明のプラズマＣＶＤ法による酸化
ケイ素薄膜形成方法は、上記の考えに基づき発明された
ものである。
を放出する準位は、放電開始直後の放電状態が過渡的で
あるときに形威された、ケイ素原子が過剰に含まれる酸
化ケイ素の層の部分に局在していることが判明した。そ
こで、かかる原因を考慮することにより、放電開始時点
及びその直後においてケイ素原子が過剰な酸化ケイ素の
部分が形威されることを排除すれば、酸化ケイ素薄膜の
リーク電流の面における電気的特性を改善することがで
きることになる。本発明のプラズマＣＶＤ法による酸化
ケイ素薄膜形成方法は、上記の考えに基づき発明された
ものである。
次に、第３図は、従来のプラズマＣＶＤ法によって形成
された酸化ケイ素薄膜と、本発明によるプラズマＣＶＤ
法によっ゛て形威された酸化ケイ素薄膜との特性をを比
較したものである。第３図はプラズマＳｔｙｘ電流Ｉｎ
（ここで、縦軸のＩｎは、Ｉｎ＝Ｊ／Ｅ＝電流密度
（Ａ／ｃｍ２） ／電界強度（Ｖ／ｃｍ）の式で定義さ
れる電流である）と印加電圧と間の電流電圧特性を示す
グラフである。
された酸化ケイ素薄膜と、本発明によるプラズマＣＶＤ
法によっ゛て形威された酸化ケイ素薄膜との特性をを比
較したものである。第３図はプラズマＳｔｙｘ電流Ｉｎ
（ここで、縦軸のＩｎは、Ｉｎ＝Ｊ／Ｅ＝電流密度
（Ａ／ｃｍ２） ／電界強度（Ｖ／ｃｍ）の式で定義さ
れる電流である）と印加電圧と間の電流電圧特性を示す
グラフである。
第３図において、ａが従来の成膜方法による特性であり
、ｂが本発明の成膜方法による特性である。
、ｂが本発明の成膜方法による特性である。
本図で明らかなように、例えば電圧■１を印加した場合
には、従来の成膜方法ａと本発明による成膜方法ｂの間
では、電流値工，の差があり、本発明の成膜方法によれ
ばプール・フレンケル電流がＩ，分低減されたことにな
る。このように、本発明による成膜方法に従えば、特性
ｂで明らかなように低電界領域における電流値が低いも
のとなっている。このことは、プール・フレンケル電流
に寄与する電子の放出中心の総数が減少し、プラズマＣ
ＶＤ法によって形威された酸化ケイ素薄膜の電気的特性
が改善されたことを意味する。
には、従来の成膜方法ａと本発明による成膜方法ｂの間
では、電流値工，の差があり、本発明の成膜方法によれ
ばプール・フレンケル電流がＩ，分低減されたことにな
る。このように、本発明による成膜方法に従えば、特性
ｂで明らかなように低電界領域における電流値が低いも
のとなっている。このことは、プール・フレンケル電流
に寄与する電子の放出中心の総数が減少し、プラズマＣ
ＶＤ法によって形威された酸化ケイ素薄膜の電気的特性
が改善されたことを意味する。
第４図は従来の成膜方法（ａ）と本発明による成膜方法
（ｂ）とによりケイ素基板上に形成された酸化ケイ素薄
膜の深さ方向の定量分析の結果を比較した図で、この図
は、横軸がスパッタリングタイム（酸化ケイ素薄膜の深
さに対応）を表し、縦軸がオージエ（Ａｕｇｅｒ ）分
析による信号密度を表し、これにより酸化ケイ素薄膜の
界面における成分原子の分布構造を示している。本図で
明らかなように、従来の或膜方法による場合には、放電
が過渡的である期間に形威されたケイ素Ｓｉを含む原料
ガスの分圧が定常状態時の分圧と比較して高い状態であ
る領域Ａが存在するのに対し、本発明の成膜方法による
場合にはかかる領域が存在しない。
（ｂ）とによりケイ素基板上に形成された酸化ケイ素薄
膜の深さ方向の定量分析の結果を比較した図で、この図
は、横軸がスパッタリングタイム（酸化ケイ素薄膜の深
さに対応）を表し、縦軸がオージエ（Ａｕｇｅｒ ）分
析による信号密度を表し、これにより酸化ケイ素薄膜の
界面における成分原子の分布構造を示している。本図で
明らかなように、従来の或膜方法による場合には、放電
が過渡的である期間に形威されたケイ素Ｓｉを含む原料
ガスの分圧が定常状態時の分圧と比較して高い状態であ
る領域Ａが存在するのに対し、本発明の成膜方法による
場合にはかかる領域が存在しない。
前記実施例において、原料ガスとしてその他のものを使
用することができる。例えば、酸素原子を含む原料ガス
としてＮＯ２ ，ＣＯ２ ．０２等、ケイ素原子を含む
原料ガスとしてはＳ １ ２ Ｈｂ ＊Ｓ ｉ Ｆ４等
の無機系ケイ素化合物やＴＥＯＳ等の有機系ケイ素化合
物、更にキャリアガスとして不活性或いは反応性が低い
Ａｒ，Ｈｅ，Ｎ２等を、それぞれ使用することができる
。
用することができる。例えば、酸素原子を含む原料ガス
としてＮＯ２ ，ＣＯ２ ．０２等、ケイ素原子を含む
原料ガスとしてはＳ １ ２ Ｈｂ ＊Ｓ ｉ Ｆ４等
の無機系ケイ素化合物やＴＥＯＳ等の有機系ケイ素化合
物、更にキャリアガスとして不活性或いは反応性が低い
Ａｒ，Ｈｅ，Ｎ２等を、それぞれ使用することができる
。
また、本発明に係るプラズマＣＶＤ法による酸化ケイ素
薄膜形成方法は、次のように変更することができる。
薄膜形成方法は、次のように変更することができる。
本発明による或膜方法では、放電開始時点及び放電開始
直後にＳｉＨ４の流量を絞り、その流量を制限すること
に特徴がある。従って、放電開始時点において流量を完
全にＯにする必要なく、所要の条件を満たす少流量であ
っても良い。この所要の条件とは、その少流量のＳｉＨ
４から期待される基板４における威膜速度が０ ．
２ ｎｍ／ｓ以下であることを満足する場合をいう。こ
の条件を満足すれば、前記実施例と同じ効果を発生させ
ることができる。
直後にＳｉＨ４の流量を絞り、その流量を制限すること
に特徴がある。従って、放電開始時点において流量を完
全にＯにする必要なく、所要の条件を満たす少流量であ
っても良い。この所要の条件とは、その少流量のＳｉＨ
４から期待される基板４における威膜速度が０ ．
２ ｎｍ／ｓ以下であることを満足する場合をいう。こ
の条件を満足すれば、前記実施例と同じ効果を発生させ
ることができる。
放電開始直後のＳｉＨ．を増大させる期間において、Ｓ
ｉＨ４の増大のさせ方は、直線的であっても良いし、ま
たその他の関数特性を用いることもできる。更に、連続
的な変化で増大させることもできるし、階段的な変化で
増大させることもできる。加えて、増大させる期間につ
いても、前記実施例の如く、所定の期間の間のみ増大さ
せて、その後は一定値に保持することも可能であるが、
放電期間Ｔ１の全体に渡って徐々に増大させることも可
能である。いずれの場合にも、前記実施例と同様な効果
を得ることができる。
ｉＨ４の増大のさせ方は、直線的であっても良いし、ま
たその他の関数特性を用いることもできる。更に、連続
的な変化で増大させることもできるし、階段的な変化で
増大させることもできる。加えて、増大させる期間につ
いても、前記実施例の如く、所定の期間の間のみ増大さ
せて、その後は一定値に保持することも可能であるが、
放電期間Ｔ１の全体に渡って徐々に増大させることも可
能である。いずれの場合にも、前記実施例と同様な効果
を得ることができる。
以上の説明で明らかなように、本発明によれば次のよう
な効果を生じる。
な効果を生じる。
プラズマＣＶＤ法による酸化ケイ素薄膜形成方法におい
て、放電開始直後の過渡的状態でケイ素原子を含む原料
ガスの反応室における流量を制限し、これにより酸化ケ
イ素薄膜のケイ素の過剰なＳｉＯの領域の形威を防止す
るようにしたため、プール・フレンケル電流の放出中心
の個数を低減することができ、もってリーク電流を低減
し、電気的特性が極めて改善された酸化ケイ素薄膜を形
成することができる。
て、放電開始直後の過渡的状態でケイ素原子を含む原料
ガスの反応室における流量を制限し、これにより酸化ケ
イ素薄膜のケイ素の過剰なＳｉＯの領域の形威を防止す
るようにしたため、プール・フレンケル電流の放出中心
の個数を低減することができ、もってリーク電流を低減
し、電気的特性が極めて改善された酸化ケイ素薄膜を形
成することができる。
また、ケイ素原子を含む原料ガスの流量が制限されるの
は、主に放電開始直後の過渡的期間のみであり、その他
の期間は増大された所要の流量が設定されるため、成膜
を迅速に進め、薄膜生産の効率上及び実用上極めて有効
である。
は、主に放電開始直後の過渡的期間のみであり、その他
の期間は増大された所要の流量が設定されるため、成膜
を迅速に進め、薄膜生産の効率上及び実用上極めて有効
である。
第１図は本発明に係るプラズマＣＶＤ法にょる酸化ケイ
素薄膜形成方法を実施する装置の要部構成図、第２図は
原料ガスＳｉＨ４の流量の変化の一例を示す特性図、第
３図は従来の成膜方法と本発明による成膜方法の比較を
示すための特性図、第４図は従来の成膜方法で形成した
薄膜と本発明の成膜方法で形成した薄膜との構造上の差
異を示した成分分布図である。 〔符号の説明〕 １・・・・・・反応室容器 ２●●・●・●ヒータ ４・・・・・・基板 ５Ｂ●・・●●ｒｆ電極 ６・・・・・・原料ガス供給孔 ８・・・・・・排気口
素薄膜形成方法を実施する装置の要部構成図、第２図は
原料ガスＳｉＨ４の流量の変化の一例を示す特性図、第
３図は従来の成膜方法と本発明による成膜方法の比較を
示すための特性図、第４図は従来の成膜方法で形成した
薄膜と本発明の成膜方法で形成した薄膜との構造上の差
異を示した成分分布図である。 〔符号の説明〕 １・・・・・・反応室容器 ２●●・●・●ヒータ ４・・・・・・基板 ５Ｂ●・・●●ｒｆ電極 ６・・・・・・原料ガス供給孔 ８・・・・・・排気口
Claims (8)
- （１）少なくとも、ケイ素原子を含む原料ガスと酸素原
子を含む原料ガスとを混合し、プラズマＣＶＤ法により
酸化ケイ素薄膜を形成する方法において、ケイ素原子を
含む原料ガスは、放電開始時点での反応室における流量
が制限され、その後流量が増大されることを特徴とする
プラズマＣＶＤ法による酸化ケイ素薄膜形成方法。 - （２）請求項１記載のプラズマＣＶＤ法による酸化ケイ
素薄膜形成方法において、ケイ素原子を含む原料ガスの
前記放電開始時点での反応室における流量が０であるこ
とを特徴とするプラズマＣＶＤ法による酸化ケイ素薄膜
形成方法。 - （３）請求項１記載のプラズマＣＶＤ法による酸化ケイ
素薄膜形成方法において、ケイ素原子を含む原料ガスの
前記放電開始時点での反応室における流量が少流量であ
ることを特徴とするプラズマＣＶＤ法による酸化ケイ素
薄膜形成方法。 - （４）請求項３記載のプラズマＣＶＤ法による酸化ケイ
素薄膜形成方法において、ケイ素原子を含む原料ガスの
前記少流量の程度は、基板における酸化ケイ素薄膜の成
膜速度を０．２ｎｍ／ｓ以下にさせる流量であることを
特徴とするプラズマＣＶＤ法による酸化ケイ素薄膜形成
方法。 - （５）請求項１〜４のいずれか１項に記載のプラズマＣ
ＶＤ法による酸化ケイ素薄膜形成方法において、前記放
電開始時点の後ケイ素原子を含む原料ガスの流量は連続
的に増大していくことを特徴とするプラズマＣＶＤ法に
よる酸化ケイ素薄膜形成方法。 - （６）請求項１〜４のいずれか１項に記載のプラズマＣ
ＶＤ法による酸化ケイ素薄膜形成方法において、前記放
電開始時点の後ケイ素原子を含む原料ガスの流量は段階
的に増加していくことを特徴とするプラズマＣＶＤ法に
よる酸化ケイ素薄膜形成方法。 - （７）請求項１〜６のいずれか１項に記載のプラズマＣ
ＶＤ法による酸化ケイ素薄膜形成方法において、ケイ素
原子を含む原料ガスの流量が増大する期間は放電期間全
体であることを特徴とするプラズマＣＶＤ法における酸
化ケイ素薄膜形成方法。 - （８）請求項１〜６のいずれか１項に記載のプラズマＣ
ＶＤ法による酸化ケイ素薄膜形成方法において、ケイ素
原子を含む原料ガスの流量が増大する期間は放電開始後
の所定期間であり、前記所定期間経過後では前記流量が
一定値に保持されることを特徴とするプラズマＣＶＤ法
における酸化ケイ素薄膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30602889A JPH0686660B2 (ja) | 1989-11-24 | 1989-11-24 | プラズマｃｖｄ法による酸化ケイ素薄膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30602889A JPH0686660B2 (ja) | 1989-11-24 | 1989-11-24 | プラズマｃｖｄ法による酸化ケイ素薄膜形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03166372A true JPH03166372A (ja) | 1991-07-18 |
| JPH0686660B2 JPH0686660B2 (ja) | 1994-11-02 |
Family
ID=17952206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30602889A Expired - Fee Related JPH0686660B2 (ja) | 1989-11-24 | 1989-11-24 | プラズマｃｖｄ法による酸化ケイ素薄膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0686660B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07183224A (ja) * | 1993-11-15 | 1995-07-21 | Applied Materials Inc | 薄膜形成方法 |
| JPH07201749A (ja) * | 1993-12-28 | 1995-08-04 | Applied Materials Inc | 薄膜形成方法 |
| JP2002261285A (ja) * | 2001-02-27 | 2002-09-13 | Toshiba Corp | 薄膜トランジスタの製造方法 |
| US6541313B2 (en) | 1993-03-12 | 2003-04-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Transistor and process for fabricating the same |
| US7241703B2 (en) | 2003-05-30 | 2007-07-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Film forming method for semiconductor device |
-
1989
- 1989-11-24 JP JP30602889A patent/JPH0686660B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6541313B2 (en) | 1993-03-12 | 2003-04-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Transistor and process for fabricating the same |
| US6939749B2 (en) | 1993-03-12 | 2005-09-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd | Method of manufacturing a semiconductor device that includes heating the gate insulating film |
| JPH07183224A (ja) * | 1993-11-15 | 1995-07-21 | Applied Materials Inc | 薄膜形成方法 |
| JPH07201749A (ja) * | 1993-12-28 | 1995-08-04 | Applied Materials Inc | 薄膜形成方法 |
| JP2002261285A (ja) * | 2001-02-27 | 2002-09-13 | Toshiba Corp | 薄膜トランジスタの製造方法 |
| US7241703B2 (en) | 2003-05-30 | 2007-07-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Film forming method for semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0686660B2 (ja) | 1994-11-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI838570B (zh) | 使用雙(二乙基胺基)矽烷藉由peald沉積具有經改良品質之氧化矽膜的方法 | |
| US5593741A (en) | Method and apparatus for forming silicon oxide film by chemical vapor deposition | |
| KR102588666B1 (ko) | 기판 상의 구조물 형성 방법 | |
| JP6856651B2 (ja) | 半導体アプリケーション用の水平ゲートオールアラウンドデバイスのためのナノワイヤ製造方法 | |
| US11848201B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device, recording medium, and substrate processing method | |
| US8492292B2 (en) | Methods of forming oxide layers on substrates | |
| US20050223982A1 (en) | Apparatus and method for depositing thin film on wafer using remote plasma | |
| US9508531B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device by alternatively increasing and decreasing pressure of process chamber | |
| KR20120024473A (ko) | 패턴화된 표면의 기판상에 Ｓｉ? Ｎ 결합을 갖는 등각성 유전막을 형성하는 방법 | |
| JPH0684888A (ja) | 絶縁膜の形成方法 | |
| JPWO2007043709A1 (ja) | 半導体装置の製造方法およびその製造装置 | |
| JP2007519225A (ja) | ハフニウムベースの高誘電率誘電体の原子層堆積 | |
| AU748409B2 (en) | Method for forming film | |
| US20110086517A1 (en) | Process for producing silicon nitride film, process for producing silicon nitride film laminate, computer-readable storage medium, and plasma cvd device | |
| EP1269528B1 (en) | Method of forming a dielectric film | |
| US10600642B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and recording medium | |
| EP0637837A2 (en) | Method for fabricating a thin film transistor | |
| JP2004165625A (ja) | 酸化物薄膜を製造するプラズマ方法 | |
| JPH03166372A (ja) | プラズマｃｖｄ法による酸化ケイ素薄膜形成方法 | |
| US7507644B2 (en) | Method of forming dielectric layer of flash memory device | |
| JP2002246381A (ja) | Ｃｖｄ方法 | |
| KR102462461B1 (ko) | 높은 질소 함량을 갖는 실리콘 니트라이드 막 | |
| US7446061B2 (en) | Method of forming insulating film, method of manufacturing semiconductor device and their controlling computer program | |
| JP4421017B2 (ja) | 酸化ケイ素薄膜の成膜方法および成膜装置 | |
| JP2004111506A (ja) | シリコン酸化膜作製方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071102 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081102 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081102 Year of fee payment: 14 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081102 Year of fee payment: 14 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091102 Year of fee payment: 15 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |