JPH03212976A - 透明導電酸化膜を含むｃｉｓ構造の処理方法 - Google Patents
透明導電酸化膜を含むｃｉｓ構造の処理方法Info
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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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］
本発明は各種半導体素子の少なくとも一部に用いられる
Ｃｌ５（導電体−絶縁物一半導体）構造に関し、特に導
電体（Ｃ）領域として透明導電酸化膜を用いたＣＩＳ構
造において、その作製後に特性を改善するか、ないしは
作製時に生じた特性の低下を補うための処理方法に関す
る。
Ｃｌ５（導電体−絶縁物一半導体）構造に関し、特に導
電体（Ｃ）領域として透明導電酸化膜を用いたＣＩＳ構
造において、その作製後に特性を改善するか、ないしは
作製時に生じた特性の低下を補うための処理方法に関す
る。
［従来の技術］
上記したようなＣＩＳ構造も、それ自体単独で用いられ
ることはむしろ稀であり、各種半導体製する場合、当該
ＣＩＳ構造中の導電体（Ｃ）に相当する領域を、光透過
性のある透明導電酸化膜（Ｔ ＣＯ： Ｔｒａｎｓｐａ
ｒｅｎｔ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ０ｘｉｄｅ）で構成
したもの（よ今伎之６１こ利用Σ丸るようになると乙）
Ｆ）危う。
ることはむしろ稀であり、各種半導体製する場合、当該
ＣＩＳ構造中の導電体（Ｃ）に相当する領域を、光透過
性のある透明導電酸化膜（Ｔ ＣＯ： Ｔｒａｎｓｐａ
ｒｅｎｔ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ０ｘｉｄｅ）で構成
したもの（よ今伎之６１こ利用Σ丸るようになると乙）
Ｆ）危う。
これはまた、電子ビーム蒸着法により比較的容易に成膜
でき、かつ低い抵抗率が得られる透明導電酸化膜材料と
して、酸化インジウム錫膜（いわゆるＩＴｏ）とか酸化
錫膜（ＳｎＯｔ）、あるいはまた酸化亜鉛膜（ＺｎＯ）
等、多くの適当な材料が簡単に入手できるという事情も
寄与している。
でき、かつ低い抵抗率が得られる透明導電酸化膜材料と
して、酸化インジウム錫膜（いわゆるＩＴｏ）とか酸化
錫膜（ＳｎＯｔ）、あるいはまた酸化亜鉛膜（ＺｎＯ）
等、多くの適当な材料が簡単に入手できるという事情も
寄与している。
なお、こうした透明導電酸化膜は、電子ビーム蒸着法の
外、スプレー法や化学蒸着法（ＣＶＤ）によっての作製
も可能である。
外、スプレー法や化学蒸着法（ＣＶＤ）によっての作製
も可能である。
［発明が解決しようとする課題］
しかし、上記のように、半導体基板自体であるか、また
は半導体基板の上に積層された層構造の最上層に位置す
る半導体層等、いずれにしても半導体の上にまずは絶縁
膜を形成し、さらにその上に上記したような材料製の透
明導電酸化膜を作製するにあたり、最後の透明導電酸化
膜の形成に電子ビーム蒸着法を採用すると、高速に加速
される電子ビームや、これに伴って付随的に発生するＸ
線が下地層である絶縁膜に物理的な損傷を与えたり、絶
縁膜と半導体との界面における界面準位密度が増して、
ＣＩＳ構造として望ましい特性が得られなくなるという
欠点があった。
は半導体基板の上に積層された層構造の最上層に位置す
る半導体層等、いずれにしても半導体の上にまずは絶縁
膜を形成し、さらにその上に上記したような材料製の透
明導電酸化膜を作製するにあたり、最後の透明導電酸化
膜の形成に電子ビーム蒸着法を採用すると、高速に加速
される電子ビームや、これに伴って付随的に発生するＸ
線が下地層である絶縁膜に物理的な損傷を与えたり、絶
縁膜と半導体との界面における界面準位密度が増して、
ＣＩＳ構造として望ましい特性が得られなくなるという
欠点があった。
また、材料として酸化錫を選択し、これによる透明導電
酸化膜の形成にＣＶＤやスプレー法を利用した場合にも
、成膜環境は、温度こそ、一般に４００〜６００℃前後
の比較的低温とは言え、酸化性雰囲気であるため、ＣＩ
Ｓ構造の電気的特性は安定し難かった。
酸化膜の形成にＣＶＤやスプレー法を利用した場合にも
、成膜環境は、温度こそ、一般に４００〜６００℃前後
の比較的低温とは言え、酸化性雰囲気であるため、ＣＩ
Ｓ構造の電気的特性は安定し難かった。
そこで従来からも、特性改善、ないしは低下した特性の
回復のため、ＣＩＳ構造を水素プラズマに曝すという処
理を追加する場合があったが、このようにすると２００
ｔ程度の低温でも透明導電酸化膜の表面が変質し、透明
度を失って曇ってしまうことが多かった。
回復のため、ＣＩＳ構造を水素プラズマに曝すという処
理を追加する場合があったが、このようにすると２００
ｔ程度の低温でも透明導電酸化膜の表面が変質し、透明
度を失って曇ってしまうことが多かった。
本発明はこのような従来の実情に鑑み、電子ビーム蒸着
法によるにしろＣＶＤやスプレー法によるにしろ、作製
されるＣＩＳ構造中の絶縁膜の損傷や当該絶縁膜と半導
体層との界面準位を効果的に低減でき、かつまた従来の
水素プラズマ処理を通用した場合のように透明導電酸化
膜を曇らせることがないか、その程度を大きく低減し得
る新たなる処理方法を提供せんとするものである。
法によるにしろＣＶＤやスプレー法によるにしろ、作製
されるＣＩＳ構造中の絶縁膜の損傷や当該絶縁膜と半導
体層との界面準位を効果的に低減でき、かつまた従来の
水素プラズマ処理を通用した場合のように透明導電酸化
膜を曇らせることがないか、その程度を大きく低減し得
る新たなる処理方法を提供せんとするものである。
［課題を解決するための手段］
本発明は上記目的を達成するため、半導体の上に絶縁膜
を形成し、さらにその上に透明導電酸化膜を形成して成
るＣＩＳ構造の処理方法として、透明導電酸化膜を形成
した後に、水素雰囲気中で３００℃から５００ｔの温度
範囲内にまでの加熱処理を行なうという処理方法を提案
する。
を形成し、さらにその上に透明導電酸化膜を形成して成
るＣＩＳ構造の処理方法として、透明導電酸化膜を形成
した後に、水素雰囲気中で３００℃から５００ｔの温度
範囲内にまでの加熱処理を行なうという処理方法を提案
する。
［作 用］
透明導電酸化膜を有する作製済みのＣＩＳ構造に対し、
本発明に従い、水素雰囲気中、３００℃から５００℃ま
での温度範囲内にて加熱処理を行なうと、透明導電酸化
膜を問題となる程曇らせることもなく、むしろ良好な透
明性を保ちながら、水素が透明導電酸化膜中を通過し、
その下の絶縁膜中にまで侵入し得ることが判明した。
本発明に従い、水素雰囲気中、３００℃から５００℃ま
での温度範囲内にて加熱処理を行なうと、透明導電酸化
膜を問題となる程曇らせることもなく、むしろ良好な透
明性を保ちながら、水素が透明導電酸化膜中を通過し、
その下の絶縁膜中にまで侵入し得ることが判明した。
その結果、当該絶縁膜中の欠陥や、この絶縁膜とその下
の半導体との界面に生じてい・た欠陥が当該水素により
埋められ、未結合シリコンが減少するようになった。
の半導体との界面に生じてい・た欠陥が当該水素により
埋められ、未結合シリコンが減少するようになった。
これは取りも直さず、透明導電酸化膜形成時に生じた欠
陥とか界面準位を低減させることとなり、ＣＩＳ構造と
しての特性の向上を生んだし、また、絶縁物中の固定電
荷と導電体の仕事関数の差で決まるフラット・バンド電
圧ｖｒａの調節ないし制御も可能となった。
陥とか界面準位を低減させることとなり、ＣＩＳ構造と
しての特性の向上を生んだし、また、絶縁物中の固定電
荷と導電体の仕事関数の差で決まるフラット・バンド電
圧ｖｒａの調節ないし制御も可能となった。
そして特に、このような効果は、欠陥発生確率が高いと
考えられる電子ビーム蒸着法の通用後でも顕著であった
。
考えられる電子ビーム蒸着法の通用後でも顕著であった
。
ただし、上記した温度範囲を外れると特性改善ないし回
復効果は薄れることが多く、わざわざ−工程を追加する
程の意味はなくなった。
復効果は薄れることが多く、わざわざ−工程を追加する
程の意味はなくなった。
［実 施 例コ
具体的なＣＩＳ構造の作製例とこれに対する本発明の処
理方法につき説明するに、まず、乾燥酸素中、１０００
℃でシリコン基板を熱酸化し、表面部分に８０ｎｎ＋の
シリコン酸化膜を形成した後、１００％の水素雰囲気中
で４００℃、３０分間に亙る熱処理を行な）た。
理方法につき説明するに、まず、乾燥酸素中、１０００
℃でシリコン基板を熱酸化し、表面部分に８０ｎｎ＋の
シリコン酸化膜を形成した後、１００％の水素雰囲気中
で４００℃、３０分間に亙る熱処理を行な）た。
このようにして処理したシリコン酸化膜上に電子ビーム
蒸着法を援用し、酸化インジウム錫電極を９０ｎｍの厚
味にまで蒸着し、本発明による処理対象試料としてのＣ
ＩＳ構造試料を幾つか作製した。
蒸着法を援用し、酸化インジウム錫電極を９０ｎｍの厚
味にまで蒸着し、本発明による処理対象試料としてのＣ
ＩＳ構造試料を幾つか作製した。
その後、これらＣＩＳ構造試料群に対して本発明を適用
し、１００％水素雰囲気中で２００ｔから５００℃の温
度範囲内の各温度で３０分間に亙る熱処理を行なった。
し、１００％水素雰囲気中で２００ｔから５００℃の温
度範囲内の各温度で３０分間に亙る熱処理を行なった。
このように処理したことの効果は界面準位密度Ｄｌｔの
低減により、良く示すことができるが、周知のように、
当該界面準位密度ＤｌｔとＣＩＳ構造のいわゆるＣ−Ｖ
特性（容量対電圧特性）とは深い相関があり、Ｃ−Ｖ特
性の周波数依存性に基づ包、当該界面準位密度Ｄｌｔを
求めることができるので、理論値にほぼ一致した高周波
１００にＨ２におけるＣ−■特性の曲線と低周波１００
Ｈ２におけるそれとの関係により、被検試料の界面準位
密度Ｄｌｔを求めた。
低減により、良く示すことができるが、周知のように、
当該界面準位密度ＤｌｔとＣＩＳ構造のいわゆるＣ−Ｖ
特性（容量対電圧特性）とは深い相関があり、Ｃ−Ｖ特
性の周波数依存性に基づ包、当該界面準位密度Ｄｌｔを
求めることができるので、理論値にほぼ一致した高周波
１００にＨ２におけるＣ−■特性の曲線と低周波１００
Ｈ２におけるそれとの関係により、被検試料の界面準位
密度Ｄｌｔを求めた。
第１図はバンド・ギャップ中の界面準位密度の最大値Ｄ
Ｉ□の水素アニール温度依存性を示している。
Ｉ□の水素アニール温度依存性を示している。
本図から明らかなように、水素アニール温度が３００℃
よりも低い試料の界面準位密度ＤＩｔ＋ｍは総体的にほ
ぼ１０目個／ｃｎ”であり、あえて水素処理を行なわな
かった試料のそれとほぼ同一のレベルにあった。
よりも低い試料の界面準位密度ＤＩｔ＋ｍは総体的にほ
ぼ１０目個／ｃｎ”であり、あえて水素処理を行なわな
かった試料のそれとほぼ同一のレベルにあった。
これに対し、本発明の趣旨に従い、３００℃から５００
℃の間の温度範囲にて水素アニール処理を行なった試料
では、界面準位密度Ｄ１□は一桁程度も改善され、１０
１０個／ｃｍ２のレベルとなった。
℃の間の温度範囲にて水素アニール処理を行なった試料
では、界面準位密度Ｄ１□は一桁程度も改善され、１０
１０個／ｃｍ２のレベルとなった。
また、水素アニール温度の上昇に伴ってフラット・バン
ド電圧■、のシフトが観測された。
ド電圧■、のシフトが観測された。
第２図はこのフラット・バンド電圧ＶＦＢの水素アニー
ル温度依存性を示しているが、２５０℃を越えた温度で
のフラット・バンド電圧ｖ０の正方向へのシフトは、第
１図にも示した通り、Ｃ−■特性の形が理論値に近づき
、界面準位密度Ｄｌｔが減少していることに対応してお
り、かつ、本発明により規定される３００℃から５ｏｏ
℃のアニル温度範囲内では、当該フラット・バンド電圧
ＶＦ１１を容易に制御可能なことが分かる。
ル温度依存性を示しているが、２５０℃を越えた温度で
のフラット・バンド電圧ｖ０の正方向へのシフトは、第
１図にも示した通り、Ｃ−■特性の形が理論値に近づき
、界面準位密度Ｄｌｔが減少していることに対応してお
り、かつ、本発明により規定される３００℃から５ｏｏ
℃のアニル温度範囲内では、当該フラット・バンド電圧
ＶＦ１１を容易に制御可能なことが分かる。
さらに透明導電酸化膜の曇りの有無を調べるため、先と
同様に電子ビーム蒸着法を援用し、ただしシ、リコン基
板ではなく石英基板上に酸化インジウム錫を９０ｎｍの
厚味にまで蒸着した試料を用意し、波長６００ｎｍにお
ける透過率の水素アニル温度依存性を測定した。
同様に電子ビーム蒸着法を援用し、ただしシ、リコン基
板ではなく石英基板上に酸化インジウム錫を９０ｎｍの
厚味にまで蒸着した試料を用意し、波長６００ｎｍにお
ける透過率の水素アニル温度依存性を測定した。
その結果は第３図に示されているが、アニール温度を５
００℃近傍にまで上げてくると透過率の減少が見られ、
これはすなわち、これ以上にさらに温度を上げると酸化
インジウム錫膜に曇りが生じ、透明導電酸化膜としての
機能が劣化することを教えている。
００℃近傍にまで上げてくると透過率の減少が見られ、
これはすなわち、これ以上にさらに温度を上げると酸化
インジウム錫膜に曇りが生じ、透明導電酸化膜としての
機能が劣化することを教えている。
このような実施例から明らかなように、処理自体は簡単
な本発明の処理工程を適用しただけで、界面準位密度は
大きく低減しており、界面特性の向上効果は顕著である
。
な本発明の処理工程を適用しただけで、界面準位密度は
大きく低減しており、界面特性の向上効果は顕著である
。
なお、同様の傾向は、上記実施例のように酸化インジウ
ム錫以外、酸化錫、酸化亜鉛にても得られるものである
。
ム錫以外、酸化錫、酸化亜鉛にても得られるものである
。
さらに、ＣＶＤやスプレー法等、電子ビーム蒸着法より
もダメージの少ない方法で透明導電酸化膜を形成した後
の処理方法としても、本発明は全く同様に適用すること
ができる。
もダメージの少ない方法で透明導電酸化膜を形成した後
の処理方法としても、本発明は全く同様に適用すること
ができる。
例えば、四塩化錫（ＳｎＣ１４）と水蒸気とを原料とし
、ＣＶＤにより成膜した酸化錫膜に対し、本発明に従フ
ての水素雰囲気中での熱処理を施した所、熱処理温度に
よる界面単位密度の変化は少なかったが、第４図示のよ
うに、３００℃以下の温度ではフラット・バンド電圧ｖ
ｒＢの変化が著しく、かなり問題であったのに、本発明
により規定される温度範囲下限である３００℃以上では
安定なフラット・バンド電圧ｖＦ、が得られた。
、ＣＶＤにより成膜した酸化錫膜に対し、本発明に従フ
ての水素雰囲気中での熱処理を施した所、熱処理温度に
よる界面単位密度の変化は少なかったが、第４図示のよ
うに、３００℃以下の温度ではフラット・バンド電圧ｖ
ｒＢの変化が著しく、かなり問題であったのに、本発明
により規定される温度範囲下限である３００℃以上では
安定なフラット・バンド電圧ｖＦ、が得られた。
しかも、本発明の処理方法は、すでに述べた従来の水素
プラズマ法における処理温度２００℃に比せば高い温度
範囲にあるにもかかわらず、形成された透明導電酸化膜
の透明度の低下も水素処理時間の調節により、はとんど
問題とならなかった。
プラズマ法における処理温度２００℃に比せば高い温度
範囲にあるにもかかわらず、形成された透明導電酸化膜
の透明度の低下も水素処理時間の調節により、はとんど
問題とならなかった。
また、上記した実施例ではいずれも水素雰囲気中での実
験であフたが、Ｈｅ 、 Ｎｅ 、 Ａｒ等の不活性ガ
ス乞水素の希釈ガスとして混入した実験例においてもほ
ぼ同様な望ましい効果が得られた。
験であフたが、Ｈｅ 、 Ｎｅ 、 Ａｒ等の不活性ガ
ス乞水素の希釈ガスとして混入した実験例においてもほ
ぼ同様な望ましい効果が得られた。
ただし、すでに述べたように、本発明において指定して
いる温度範囲（３００℃〜５００℃）を外れる温度範囲
では、上記のようなＣＩＳ構造の特性改善ないし回復効
果が必ずしも顕著に表れない場合が生じ、処理工程を一
つ追加する程の効果は認められないことが多かった。本
発明における温度範囲の限定はこのような事実に立脚し
たものである。
いる温度範囲（３００℃〜５００℃）を外れる温度範囲
では、上記のようなＣＩＳ構造の特性改善ないし回復効
果が必ずしも顕著に表れない場合が生じ、処理工程を一
つ追加する程の効果は認められないことが多かった。本
発明における温度範囲の限定はこのような事実に立脚し
たものである。
［効 果］
以上のように、本発明によると、従来の水素プラズマ処
理のように、場合によっては特性改善のための処理が逆
に透明導電酸化膜に大幅な曇りを生じさせてしまうよう
なおそれもなく、透明導電酸化膜形成時に発生した絶縁
膜の損傷や絶縁膜と半導体界面における界面準位密度を
効果的に低減することができる外、フラット・バンド電
圧の安定化ないしは制御も可能となり、この種のＣＩＳ
構造の特性を大いに改善ないし回復することができる。
理のように、場合によっては特性改善のための処理が逆
に透明導電酸化膜に大幅な曇りを生じさせてしまうよう
なおそれもなく、透明導電酸化膜形成時に発生した絶縁
膜の損傷や絶縁膜と半導体界面における界面準位密度を
効果的に低減することができる外、フラット・バンド電
圧の安定化ないしは制御も可能となり、この種のＣＩＳ
構造の特性を大いに改善ないし回復することができる。
第１図は透明導電酸化膜に電子ビーム蒸着法により成膜
した酸化インジウム錫膜を用いて成るＣＩＳ構造試料に
対し、本発明に従う処理を施した場合の一例における熱
処理温度対界面準位密度の特性図。 第２図は同じ＜ＣＩＳ構造試料に対し、本発明処理を施
した場合の一例における熱処理温度対フラット・バンド
電圧の特性図。 第３図は本発明に従う処理を施すに際し、透明導電酸化
膜の一例としての酸化インジウム錫膜における曇りの発
生の如何を検討するため、熱処理温度と透過率との関係
を測定した特性図。 第４図は透明導電酸化膜にＣＶＤによフて成膜した酸化
錫膜を用いて成るＣＩＳ構造試料に対し、本発明に従う
処理を施した場合の一例における熱処理温度対フラット
・バンド電圧の特性図。 である。 第１図 ００ ００ ００ ００ ００ ００ 水素アユ−１し温颯（０Ｃ） 第２図 ｏ０ ００ ００ ００ ００ ００ 永衆アニー１し、、ｉ度（’Ｃ） 第３図 ０ ００ ００ ００ ００ ００ ００ 水素アニー１し混、康’（’Ｃ） 第４図 ００ ００ ００ ００ ００ ００ ＊未７−Ｉｕ４環（＠Ｃ）
した酸化インジウム錫膜を用いて成るＣＩＳ構造試料に
対し、本発明に従う処理を施した場合の一例における熱
処理温度対界面準位密度の特性図。 第２図は同じ＜ＣＩＳ構造試料に対し、本発明処理を施
した場合の一例における熱処理温度対フラット・バンド
電圧の特性図。 第３図は本発明に従う処理を施すに際し、透明導電酸化
膜の一例としての酸化インジウム錫膜における曇りの発
生の如何を検討するため、熱処理温度と透過率との関係
を測定した特性図。 第４図は透明導電酸化膜にＣＶＤによフて成膜した酸化
錫膜を用いて成るＣＩＳ構造試料に対し、本発明に従う
処理を施した場合の一例における熱処理温度対フラット
・バンド電圧の特性図。 である。 第１図 ００ ００ ００ ００ ００ ００ 水素アユ−１し温颯（０Ｃ） 第２図 ｏ０ ００ ００ ００ ００ ００ 永衆アニー１し、、ｉ度（’Ｃ） 第３図 ０ ００ ００ ００ ００ ００ ００ 水素アニー１し混、康’（’Ｃ） 第４図 ００ ００ ００ ００ ００ ００ ＊未７−Ｉｕ４環（＠Ｃ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 半導体の上に絶縁膜を形成し、さらにその上に透明導電
酸化膜を形成して成るＣＩＳ構造の処理方法であって； 上記透明導電酸化膜を形成した後、水素雰囲気中、また
は不活性ガス中に水素を含む雰囲気中、３００℃から５
００℃の温度範囲内での加熱処理を行なうことを特徴と
する透明導電酸化膜を含むＣＩＳ構造の処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009038A JPH0693514B2 (ja) | 1990-01-18 | 1990-01-18 | 透明導電酸化膜を含むｃｉｓ構造の処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009038A JPH0693514B2 (ja) | 1990-01-18 | 1990-01-18 | 透明導電酸化膜を含むｃｉｓ構造の処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03212976A true JPH03212976A (ja) | 1991-09-18 |
| JPH0693514B2 JPH0693514B2 (ja) | 1994-11-16 |
Family
ID=11709482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009038A Expired - Lifetime JPH0693514B2 (ja) | 1990-01-18 | 1990-01-18 | 透明導電酸化膜を含むｃｉｓ構造の処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0693514B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1990
- 1990-01-18 JP JP2009038A patent/JPH0693514B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| US7547916B2 (en) | 1992-12-09 | 2009-06-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electronic circuit |
| US7897972B2 (en) | 1992-12-09 | 2011-03-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electronic circuit |
| US8294152B2 (en) | 1992-12-09 | 2012-10-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electronic circuit including pixel electrode comprising conductive film |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0693514B2 (ja) | 1994-11-16 |
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