JPH06101019A - アルミナ膜形成方法 - Google Patents

アルミナ膜形成方法

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JPH06101019A
JPH06101019A JP25022592A JP25022592A JPH06101019A JP H06101019 A JPH06101019 A JP H06101019A JP 25022592 A JP25022592 A JP 25022592A JP 25022592 A JP25022592 A JP 25022592A JP H06101019 A JPH06101019 A JP H06101019A
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JP
Japan
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film
aluminum
oxidizing gas
target
vapor deposition
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Withdrawn
Application number
JP25022592A
Other languages
English (en)
Inventor
Ikuo Shiroki
育夫 代木
Junichi Watabe
純一 渡部
Kiyohisa Kosugi
清久 小杉
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は,アルミナ膜の形成方法に関し,品
質良く,安全に,更に低コストで形成することを目的と
する。 【構成】 真空チャンバ1内で, Alターゲット,或いは
Al蒸着源2を用いてAl膜3を形成し, Al膜3を酸化性ガ
ス4を用いて酸化する工程とを繰り返して,Al203膜5を
形成するように,同一真空チャンバ1内にAlターゲット
3と酸化性ガス4の酸化性ガス導入口6を設け, 且つ,
Alターゲット,或いはAl蒸着源2と酸化性ガス導入口6
の間にバリアガス導入口7を設けてAlターゲット,或い
はAl蒸着源3と酸化性ガス4雰囲気の間をバリアガス8
により遮断し,基板1を回転しながら, ルミナ膜5を連
続的に形成するように,また,Al膜3の形成は一度に1
00Å以下の厚さに限定するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,液晶ディスプレイ,エ
レクトロルミネッセンス等の駆動に用いる薄膜トランジ
スタ(TFT)の絶縁膜として使用されるアルミナ膜の
形成方法に関する。
【0002】もちろん,このアルミナ膜の形成方法に関
しては,各種の半導体デバイス用の薄膜として幅広く用
いることが出来る。
【0003】
【従来の技術】図5は従来例の説明図である。図におい
て,22は真空チャンバ, 23は基板ホルダ, 24は回転体,
25はヒータ,26はTMAガス導入口, 27は水蒸気導入口,
28はArガス導入口, 29はテーブル,30は蓋, 31は基板,
32は排気口である。
【0004】従来のアルミナ(Al2O3) 膜5の形成方法
は,図5に示すように,基板ホルダ23に基板31を複数枚
セットし回転する回転体24と, 回転体24と真空チャンバ
22との間の空間に第1の原料ガスとして用いるトリメチ
ルアルミニウム(TMA)を供給するTMAガス導入口
26と,第2の原料ガスとして用いる水(H2O) を供給する
水蒸気導入口27とを, 更にバリアガスとしてアルゴン(A
r)ガスを導入するArガス導入口28をその中間に複数本設
けてあり, バリアガスにより二種類のガスが混ざらない
ようにしてある。
【0005】回転体24に装着された半導体の基板31は,
回転によって二種類の原料ガス雰囲気に何回も曝され
て,Al膜の形成とその表面の酸化処理により, Al2O3
の形成を順次行っていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが,1回に何枚
も Al2O3膜を成膜し,約20バッチも成膜処理を行う
と,回転体24や基板ホルダ23から Al2O3膜が剥離して,
成膜中の Al2O3膜上に微細なゴミとなって付着し,絶縁
膜としての信頼性を低下させていた。
【0007】また,TMA等の原料ガスを使用すると,
TMAのタンクはもちろんのこと,排ガス処理装置やリ
ーク警報器などの附帯設備が必要であり更に,排ガス処
理装置のフィルタ交換やTMAタンク交換の手間が重な
り,安全面,コストの点でも種々の問題が生じていた。
【0008】本発明は,以上の点を鑑み, Al2O3膜の形
成を,品質良く,安全に更に低コストで行う方法を得る
ことを目的として提供されるものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理説明
図,図2は第1の実施例の装置概要図,図3は第2の実
施例の装置概要図,図4は第3の実施例の装置概要図で
ある。
【0010】図において,1は基板,2はAl,3はAl
膜,4は酸化性ガス,5は Al2O3膜,6は真空チャン
バ,7はAlターゲット,或いはAl蒸着源,8は酸化性ガ
ス導入口,9はバリアガス,10はバリアガス導入口,11
はAl膜形成チャンバ,12は酸化性ガス処理チャンバ, 13
は仕込みチャンバ, 14は基板ホルダ, 15はヒータ, 16は
シャッタ, 17はオリフィスバルブ, 18は排気口, 19は
蓋, 20は搬送系, 21は回転体である。
【0011】問題解決の手段として,本発明では,真空
チャンバ6内でAlターゲット或いはAl蒸着源7を用いて
Al2を極薄く,100 Å以下に成膜する工程と,水蒸気等
を用いた酸化性ガス4によるAl膜3の酸化で Al2O3膜5
を形成する工程とを交互に,数百〜数千回繰り返して,
Al2O3膜5を形成する。
【0012】即ち, 本発明の目的は, 図1(a)に示す
ように,真空チャンバ6内で, Alターゲット,或いはAl
蒸着源7を用いて,Al2を基板1上にスパッタ, 或いは
蒸着してAl膜3を形成し,図1(b)に示すように,該A
l膜3を酸化性ガス4を用いて酸化する工程を,図1
(c)〜(d)に示すように,繰り返して, 図1(n)
に示すように Al2O3膜5を形成することにより,また,
図2に示すように,同一真空チャンバ6内に前記Alター
ゲット,或いはAl蒸着源7と,酸化性ガス導入口8を設
け, 且つ, 前記Alターゲット,或いはAl蒸着源7と該酸
化性ガス導入口8の間にバリアガス導入口10を設けて,
前記Alターゲット,或いはAl蒸着源7と前記酸化性ガス
4雰囲気の間をバリアガス9により遮断し,前記基板1
を回転しながら, 前記 Al2O3膜5を連続的に形成するこ
とにより,或いは,図3に示すように,同一真空チャン
バ6内に前記Alターゲット, 或いはAl蒸着源7と前記酸
化性ガス4の酸化性ガス導入口8を設け, 且つ, 前記Al
ターゲット, 或いはAl蒸着源7と該酸化性ガス導入口8
の間にバリアガス導入口10を設けて, 前記Alターゲッ
ト, 或いはAl蒸着源7と前記酸化性ガス4雰囲気の間を
バリアガス9により遮断し,基板1上に前記Al膜3を形
成し, 続いて一定圧力で前記Al膜3を酸化した後, 一旦
真空排気することを繰り返して, 前記 Al2O3膜5を形成
することにより,或いは,図4に示すように,少なくと
も,Al膜形成チャンバ11と酸化性ガス処理チャンバ12と
を設け, 前記Al膜3の形成と, 該Al膜3の酸化を繰り返
して, 前記 Al2O3膜5を形成することにより,更に,上
記の各方法において,前記アルミニウム膜3の形成は一
度に 100Å以下の厚さに限定することにより達成され
る。
【0013】
【作用】本発明によれば, 上記の手段をとることによ
り,真空チャンバ内で,基板上にAlターゲット或いは蒸
着源を用いて極薄いAl膜が形成され,次いで,酸化性ガ
ス雰囲気中に入ってただちに酸化されて Al2O3膜とな
る。これを数百〜数千回も繰り返して,数千Å〜数μm
の厚さの Al2O3膜が形成される。
【0014】この Al2O3膜は従来のTMAガスを使用し
た場合のように,回転体や基板ホルダからのAl膜の剥離
がなくなり,またTMAガスの使用により用いた附帯設
備もいらなくなる。
【0015】
【実施例】図1は本発明の原理説明図,図2は第1の実
施例の装置概要図,図3は第2の実施例の装置概要図,
図4は第3の実施例の装置概要図である。
【0016】図2〜図4により,本発明の実施例につい
て説明する。本発明の第1の実施例では,図2に示すよ
うに,一つの真空チャンバ6内でAl膜3の形成領域と A
l2O3膜5形成のための酸化性ガス4の雰囲気とをバリア
ガス9として用いたアルゴンガスで遮蔽し,Al成膜と水
蒸気処理を,基板1をセットした回転体21を回転しなが
ら交互に連続して行い Al2O3膜5を形成する。
【0017】具体的には,一つの真空チャンバ6内で回
転体21の基板ホルダ14にそれぞれ基板1をセットし,高
真空に排気し,400 〜500 ℃に基板1を加熱して, 毎分
60rpm で回転しながらAl膜3を約 100Åの厚さに成膜
後,回転体21を約5rpm の速度でゆっくり回転させ, 酸
化性ガス4として水蒸気とArガスを導入し,オリフィス
バルブ17で圧力を約1Torrに調整し, 約15分間, 水蒸気
雰囲気に曝すことにより, Al2と水蒸気が反応して, Al
2O3 膜5を形成する。次に真空排気を行う。
【0018】以上の動作を数百回繰り返して,約 5,000
Åの厚さに Al2O3膜5を形成する。この時, Alターゲッ
ト7は水冷して冷やしておく。本発明の第2の実施例で
は,図3に示すように,回転体21の基板ホルダ14に基板
をセットし, 400 〜450 ℃に基板1をヒータ15により昇
温して, 真空チャンバ6内の真空度を1Torrに保ちなが
ら, Al2の成膜雰囲気と酸化性ガス4の雰囲気とをバリ
アガス9であるアルゴンガスで遮蔽し,Al成膜を行った
後,水蒸気による酸化処理を行い Al2O3膜5を形成す
る。この時, Alターゲット7は水冷して冷やしておく。
【0019】この後, 一旦真空排気を行った後, 再びAl
成膜, 及び水蒸気により表面のAlを酸化して Al2O3膜5
とする工程を数百〜数千回繰り返す。第3の実施例は,
図4に示すように,真空チャンバを仕込チャンバ13, Al
膜形成チャンバ11,酸化性ガス処理チャンバ12にシャッ
タ14で分け,基板ホルダ14に基板1をセットし, 仕込み
チャンバ13で高真空に排気してからシャッタ16を開け,
ロードローラ等の搬送系20でAl膜形成チャンバ11に送り
込み,Al2をスパッタして基板1上にAl膜3を約 100Å
の厚さに形成後,再び搬送系20により400 ℃〜450 ℃に
昇温している酸化性ガス処理チャンバ12に運び,水蒸気
とArガスを導入してオリフィスバルブ17によりチャンバ
内の圧力を約1Torrにして, 基板ホルダ14を揺動しなが
ら, 水蒸気に曝すことにより, Al2O3膜5と水蒸気が反
応して,Al2O3膜5となる。再び,基板1をAl膜形成チ
ャンバ11に戻す。以上の動作を繰り返して 5,000Å〜数
μmの厚い Al2O3膜5を形成していく。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように,本発明の装置と方
法を用いれば, 真空チャンバ内で,基板上にAlターゲッ
ト或いは蒸着源を用いて極薄いAl膜が形成され,次い
で,酸化性ガス雰囲気中に入ってただちに酸化されてア
ルミナ膜となる。これを数百〜数千回も繰り返して,数
千Å〜数μmの厚さのアルミナ膜が形成される。
【0021】このアルミナ膜は従来のTMAを使用した
場合のように,回転体や基板ホルダからのAl膜の剥離が
なくなり,またTMAで用いた附帯設備も必要なくな
る。従って,本発明による良質なアルミナ膜を用いるこ
とによって,半導体デバイスの品質や信頼性の向上,コ
ストダウンに寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の原理説明図
【図2】 本発明の第1の実施例の装置概要図
【図3】 本発明の第2の実施例の装置概要図
【図4】 本発明の第3の実施例の装置概要図
【図5】 従来例の説明図
【符号の説明】
1 基板 2 Al 3 Al膜 4 酸化性ガス 5 Al2O3膜 6 真空チャンバ 7 Alターゲット,或いはAl蒸着源 8 酸化性ガス導入口 9 バリアガス 10 バリアガス導入口 11 Al膜形成チャンバ 12 酸化性ガス処理チャンバ 13 仕込みチャンバ 14 基板ホルダ 15 ヒータ 16 シャッタ 17 オリフィスバルブ 18 排気口 19 蓋 20 搬送系 21 回転体
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/316 C 7352−4M 29/784

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空チャンバ(6) 内で, アルミニウムタ
    ーゲット,或いはアルミニウム蒸着源(7) を用いて,ア
    ルミニウム(2) を基板(1) 上にスパッタ, 或いは蒸着し
    てアルミニウム膜(3) を形成し, 該アルミニウム膜(3)
    を酸化性ガス(4) を用いて酸化する工程を繰り返して,
    アルミナ(酸化アルミニウム)膜(5)を形成することを
    特徴とするアルミナ膜形成方法。
  2. 【請求項2】 同一真空チャンバ(6) 内に前記アルミニ
    ウムターゲット,或いはアルミニウム蒸着源(7) と前記
    酸化性ガス(4) の酸化性ガス導入口(8) を設け, 且つ,
    前記アルミニウムターゲット,或いはアルミニウム蒸着
    源(7) と該酸化性ガス導入口(8) の間にバリアガス導入
    口(10)を設けて,前記アルミニウムターゲット,或いは
    アルミニウム蒸着源(7) と前記酸化性ガス(4) 雰囲気の
    間をバリアガス(9) により遮断し,前記基板(1) を回転
    しながら, 前記アルミナ膜(5)を連続的に形成すること
    を特徴とする請求項1記載のアルミナ膜形成方法。
  3. 【請求項3】 同一真空チャンバ(6) 内に前記アルミニ
    ウムターゲット, 或いはアルミニウム蒸着源(7) と前記
    酸化性ガス(4) の酸化性ガス導入口(8) を設け, 且つ,
    前記アルミニウムターゲット, 或いはアルミニウム蒸着
    源(7) と該酸化性ガス導入口(8) の間にバリアガス導入
    口(10)を設けて, 前記アルミニウムターゲット, 或いは
    アルミニウム蒸着源(7) と前記酸化性ガス(4) 雰囲気の
    間をバリアガス(9) により遮断し,基板(1) 上に前記ア
    ルミニウム膜(3) を形成し, 続いて一定圧力で前記アル
    ミニウム膜(3) を酸化した後, 一旦真空排気することを
    繰り返して, 前記アルミナ膜(5) を形成することを特徴
    とする請求項1記載のアルミナ膜形成方法。
  4. 【請求項4】 少なくとも,アルミニウム膜形成チャン
    バ(11)と酸化性ガス処理チャンバ(12)とを設け, 前記ア
    ルミニウム膜(3) の形成と, 該アルミニウム膜(3) の酸
    化を繰り返して, 前記アルミナ膜(5) を形成することを
    特徴とする請求項1記載のアルミナ膜形成方法。
  5. 【請求項5】 前記アルミニウム膜(3) の形成は一度に
    100Å以下の厚さに限定することを特徴とする請求項
    1〜4記載のアルミナ膜形成方法。
JP25022592A 1992-09-18 1992-09-18 アルミナ膜形成方法 Withdrawn JPH06101019A (ja)

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