JPH07235530A - 絶縁膜の形成方法 - Google Patents
絶縁膜の形成方法Info
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- JPH07235530A JPH07235530A JP2705194A JP2705194A JPH07235530A JP H07235530 A JPH07235530 A JP H07235530A JP 2705194 A JP2705194 A JP 2705194A JP 2705194 A JP2705194 A JP 2705194A JP H07235530 A JPH07235530 A JP H07235530A
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- forming
- gas
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 有機シランガスを用い、プラズマＣＶＤ法に
より、良好な膜質、特に優れた電気特性を有する絶縁膜
の形成方法を提供すること。 【構成】 有機シランガスを用い、プラズマＣＶＤ法に
よって基板上に絶縁膜を形成する方法において、フッ素
を構成元素に含むガスを処理槽内に供給し、高周波電力
を印加し、プラズマ放電を起こすプラズマ処理工程を施
した後、絶縁膜を形成する絶縁膜堆積工程を施すことを
特徴とする。
より、良好な膜質、特に優れた電気特性を有する絶縁膜
の形成方法を提供すること。 【構成】 有機シランガスを用い、プラズマＣＶＤ法に
よって基板上に絶縁膜を形成する方法において、フッ素
を構成元素に含むガスを処理槽内に供給し、高周波電力
を印加し、プラズマ放電を起こすプラズマ処理工程を施
した後、絶縁膜を形成する絶縁膜堆積工程を施すことを
特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は絶縁膜の形成方法に関
し、特に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などのゲート絶縁
膜の形成方法に関する。
し、特に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などのゲート絶縁
膜の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、有機シランを用いたプラズマ
ＣＶＤ法による絶縁膜の形成方法は、概略、図４に示す
タイムチャートに基づいて行われている。例えば、シリ
コン酸化膜を堆積させる場合を例にとると、有機シラン
ガスと酸化性ガスからなる原料ガスをチャンバー内に導
入し、所定時間ｔ0 経過後、高周波電力を印加し、プラ
ズマ放電を開始する。このプラズマ放電により、有機シ
ランガスが分解、酸化されてシリコン酸化膜が基板上に
堆積するわけである。そして、このような絶縁膜堆積工
程を行う前に、通常、前処理として、濃硫酸による煮
沸、希フッ酸による洗浄、純水洗浄および乾燥を行い、
基板および半導体上の有機不純物、自然酸化膜の除去を
行っている。
ＣＶＤ法による絶縁膜の形成方法は、概略、図４に示す
タイムチャートに基づいて行われている。例えば、シリ
コン酸化膜を堆積させる場合を例にとると、有機シラン
ガスと酸化性ガスからなる原料ガスをチャンバー内に導
入し、所定時間ｔ0 経過後、高周波電力を印加し、プラ
ズマ放電を開始する。このプラズマ放電により、有機シ
ランガスが分解、酸化されてシリコン酸化膜が基板上に
堆積するわけである。そして、このような絶縁膜堆積工
程を行う前に、通常、前処理として、濃硫酸による煮
沸、希フッ酸による洗浄、純水洗浄および乾燥を行い、
基板および半導体上の有機不純物、自然酸化膜の除去を
行っている。
【０００３】しかしながら、従来の方法では、前処理と
絶縁膜の堆積の間に基板が大気にさらされるため、基板
上に大気成分が吸着したり、自然酸化膜が発生したりし
ていた。また、プラズマ放電の初期においては、酸素ラ
ジカル、酸素イオンの発生量が少なく、酸化が十分に進
まず、有機シランガスの中間反応生成物がＳｉ酸化膜に
なりきらずに堆積するため、半導体／絶縁膜界面にＯＨ
基、Ｃなどの不純物が大量に含まれていた。このよう
に、従来の形成方法では、成膜したＳｉ酸化膜と基板と
の界面にＯＨ基、Ｃなどの不純物が大量に含まれ、膜
質、特に、電気特性が悪化し、特にＴＦＴなどのゲート
絶縁膜に用いる場合にはこれが大きな問題となってい
た。
絶縁膜の堆積の間に基板が大気にさらされるため、基板
上に大気成分が吸着したり、自然酸化膜が発生したりし
ていた。また、プラズマ放電の初期においては、酸素ラ
ジカル、酸素イオンの発生量が少なく、酸化が十分に進
まず、有機シランガスの中間反応生成物がＳｉ酸化膜に
なりきらずに堆積するため、半導体／絶縁膜界面にＯＨ
基、Ｃなどの不純物が大量に含まれていた。このよう
に、従来の形成方法では、成膜したＳｉ酸化膜と基板と
の界面にＯＨ基、Ｃなどの不純物が大量に含まれ、膜
質、特に、電気特性が悪化し、特にＴＦＴなどのゲート
絶縁膜に用いる場合にはこれが大きな問題となってい
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、これらの事
情に鑑みてなされたものであって、有機シランガスを用
い、プラズマＣＶＤ法により、良好な膜質、特に優れた
電気特性を有する絶縁膜の形成方法を提供することを目
的としている。
情に鑑みてなされたものであって、有機シランガスを用
い、プラズマＣＶＤ法により、良好な膜質、特に優れた
電気特性を有する絶縁膜の形成方法を提供することを目
的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】かかる目的は、有機シラ
ンガスを用い、プラズマＣＶＤ法によって基板上に絶縁
膜を形成する方法において、フッ素を構成元素に含むガ
スを処理槽内に供給し、高周波電力を印加し、プラズマ
放電を起こすプラズマ処理工程を施した後、絶縁膜を形
成する絶縁膜堆積工程を施すことで解決できる。また、
上記プラズマ処理工程と、後続する絶縁膜堆積工程との
間で、処理槽内を真空にしてもよい。さらに、上記プラ
ズマ処理工程と、後続する絶縁膜堆積工程との間で、プ
ラズマ放電を中断しないことがよい。また、プラズマ処
理工程における高周波電力が、０．１〜１．０Ｗ／ｃｍ
2 であり、基板温度が２５０〜４００℃であり、処理槽
内の圧力が２０〜１５０Ｐａであり、処理時間が２〜１
０分であることが好ましい。さらに、前記フッ素を構成
元素に含むガスが、Ｆ2、ＮＦ3、ＣnＦ2(n+1) （ここ
で、ｎ＝１、２、３、４）のうち少なくとも１種を含む
ガスであり、前記有機シランガスが、テトラエチルオル
ソシリケイト、ジエチルシラン、トリエトキシシラン、
テトラエチルシクロテトラシロキサン、テトラメチルシ
クロテトラシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン、テ
トラメチルジシラザン、ヘキサメチルジシラザン、テト
ラキスジメチルアミノシラン、ヘキサメチルシクロトリ
シラザンのうちから選択される１種であることが好まし
い。
ンガスを用い、プラズマＣＶＤ法によって基板上に絶縁
膜を形成する方法において、フッ素を構成元素に含むガ
スを処理槽内に供給し、高周波電力を印加し、プラズマ
放電を起こすプラズマ処理工程を施した後、絶縁膜を形
成する絶縁膜堆積工程を施すことで解決できる。また、
上記プラズマ処理工程と、後続する絶縁膜堆積工程との
間で、処理槽内を真空にしてもよい。さらに、上記プラ
ズマ処理工程と、後続する絶縁膜堆積工程との間で、プ
ラズマ放電を中断しないことがよい。また、プラズマ処
理工程における高周波電力が、０．１〜１．０Ｗ／ｃｍ
2 であり、基板温度が２５０〜４００℃であり、処理槽
内の圧力が２０〜１５０Ｐａであり、処理時間が２〜１
０分であることが好ましい。さらに、前記フッ素を構成
元素に含むガスが、Ｆ2、ＮＦ3、ＣnＦ2(n+1) （ここ
で、ｎ＝１、２、３、４）のうち少なくとも１種を含む
ガスであり、前記有機シランガスが、テトラエチルオル
ソシリケイト、ジエチルシラン、トリエトキシシラン、
テトラエチルシクロテトラシロキサン、テトラメチルシ
クロテトラシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン、テ
トラメチルジシラザン、ヘキサメチルジシラザン、テト
ラキスジメチルアミノシラン、ヘキサメチルシクロトリ
シラザンのうちから選択される１種であることが好まし
い。
【０００６】
【作用】プラズマＣＶＤ法によって基板上に絶縁膜を形
成させる前に、フッ素を構成元素に含むガスを用いたプ
ラズマ処理工程を実施することにより、フッ素ラジカル
により大気成分不純物および自然酸化膜を除去でき、さ
らにその後、基板に吸着したフッ素ラジカルまたはフッ
素原子により、その後のプラズマＣＶＤ初期の未反応生
成物の大部分はガス状の生成物に変えられ、排除され
る。
成させる前に、フッ素を構成元素に含むガスを用いたプ
ラズマ処理工程を実施することにより、フッ素ラジカル
により大気成分不純物および自然酸化膜を除去でき、さ
らにその後、基板に吸着したフッ素ラジカルまたはフッ
素原子により、その後のプラズマＣＶＤ初期の未反応生
成物の大部分はガス状の生成物に変えられ、排除され
る。
【０００７】
【実施例】次に、本発明の絶縁膜の形成方法について詳
しく説明する。図１は、本発明による絶縁膜の形成方法
の第１の例を説明するための主要な操作のタイムチャー
トを示し、図３は、この形成方法を実施するために用い
られる装置１０の一例を示すものである。
しく説明する。図１は、本発明による絶縁膜の形成方法
の第１の例を説明するための主要な操作のタイムチャー
トを示し、図３は、この形成方法を実施するために用い
られる装置１０の一例を示すものである。
【０００８】図３において、符号１１は処理槽で、この
処理槽１１内には、高周波電源１２に接続されたカソー
ド電極１３が設けられている。さらに、このカソード電
極１３より下方でカソード電極１３に対向する位置に、
平行平板電極のアノードとなる試料台１４が設置され、
さらにその上には、絶縁膜を堆積させる基板１５が載せ
られている。さらに、処理槽１１の一面には、真空排気
口１７である、１本のパイプが挿入されており、このパ
イプには、コンダクタンスバルブ１６が具備されてい
る。また、その対面には、ガス導入口１８、１９、２０
である３本のパイプが挿入されており、それぞれ処理槽
１１より外側の部分にはバルブ２１、２２、２３と、さ
らにこれらより処理槽１１側には、マスフローコントロ
ーラー２４、２５、２６とが具備されている。さらに、
高周波電源１２および試料台１４は、アースに接続され
ている。
処理槽１１内には、高周波電源１２に接続されたカソー
ド電極１３が設けられている。さらに、このカソード電
極１３より下方でカソード電極１３に対向する位置に、
平行平板電極のアノードとなる試料台１４が設置され、
さらにその上には、絶縁膜を堆積させる基板１５が載せ
られている。さらに、処理槽１１の一面には、真空排気
口１７である、１本のパイプが挿入されており、このパ
イプには、コンダクタンスバルブ１６が具備されてい
る。また、その対面には、ガス導入口１８、１９、２０
である３本のパイプが挿入されており、それぞれ処理槽
１１より外側の部分にはバルブ２１、２２、２３と、さ
らにこれらより処理槽１１側には、マスフローコントロ
ーラー２４、２５、２６とが具備されている。さらに、
高周波電源１２および試料台１４は、アースに接続され
ている。
【０００９】次に、このような装置１０を用いて絶縁膜
を形成する方法を図１に従って説明する。まず、時刻１
において、図３に示すバルブ２３を開き、処理槽１１内
に、フッ素を構成元素に含むガスを供給する。ついで、
圧力安定化のための時間ｔ0 後、時刻２において、高周
波電源１２より高周波電力を印加し、プラズマ放電を開
始する。このようにすることで、処理槽１１内にフッ素
ラジカルが生成され、基板上の大気成分、有機不純物に
結合し、気体となり、処理槽１１外に排気されて、基板
１５表面が清浄化される。
を形成する方法を図１に従って説明する。まず、時刻１
において、図３に示すバルブ２３を開き、処理槽１１内
に、フッ素を構成元素に含むガスを供給する。ついで、
圧力安定化のための時間ｔ0 後、時刻２において、高周
波電源１２より高周波電力を印加し、プラズマ放電を開
始する。このようにすることで、処理槽１１内にフッ素
ラジカルが生成され、基板上の大気成分、有機不純物に
結合し、気体となり、処理槽１１外に排気されて、基板
１５表面が清浄化される。
【００１０】前記プラズマ処理工程を所定の処理時間行
い、この処理時間ｔ1 経過後、時刻３において、高周波
電源１２を切り、バルブ２３を閉じて、高周波電力、フ
ッ素を構成元素に含むガスの供給を停止し、プラズマ放
電を終了する。ついで、処理槽１１内を高真空にするた
め、コンダクタンスバルブ１６を全開し、真空排気口１
７から排気する。この真空排気のための所定時間ｔ2 経
過後、時刻４において、バルブ２１、２２を開き、絶縁
膜の堆積のために必要な原料ガスを供給する。その後、
圧力安定化のための時間ｔ0 後、時刻５において高周波
電力を印加し、プラズマ放電を開始する。そして、所定
の膜厚の絶縁膜を形成後、時刻６において、高周波電源
１２を切り、バルブ２１、２２を閉じて、高周波電力、
原料ガスの供給を停止する。
い、この処理時間ｔ1 経過後、時刻３において、高周波
電源１２を切り、バルブ２３を閉じて、高周波電力、フ
ッ素を構成元素に含むガスの供給を停止し、プラズマ放
電を終了する。ついで、処理槽１１内を高真空にするた
め、コンダクタンスバルブ１６を全開し、真空排気口１
７から排気する。この真空排気のための所定時間ｔ2 経
過後、時刻４において、バルブ２１、２２を開き、絶縁
膜の堆積のために必要な原料ガスを供給する。その後、
圧力安定化のための時間ｔ0 後、時刻５において高周波
電力を印加し、プラズマ放電を開始する。そして、所定
の膜厚の絶縁膜を形成後、時刻６において、高周波電源
１２を切り、バルブ２１、２２を閉じて、高周波電力、
原料ガスの供給を停止する。
【００１１】ここで、圧力安定化の時間ｔ0 はなくても
良いが、通常０．１〜２分程度とされる。また、プラズ
マ処理工程の処理時間ｔ1 としては、０．５分以上であ
ればよいが、２〜１０分の範囲が好ましい。さらに、真
空排気のための所定時間ｔ2 は、０．５分以上であれば
よいが、０．５〜５分の範囲であることが好ましい。
良いが、通常０．１〜２分程度とされる。また、プラズ
マ処理工程の処理時間ｔ1 としては、０．５分以上であ
ればよいが、２〜１０分の範囲が好ましい。さらに、真
空排気のための所定時間ｔ2 は、０．５分以上であれば
よいが、０．５〜５分の範囲であることが好ましい。
【００１２】また、印加する高周波電力は、０．１〜１
Ｗ／ｃｍ2 とすることが好ましい。これは、高周波電力
が０．１Ｗ／ｃｍ2 未満であると、フッ素ラジカルの生
成が不十分で、十分な不純物除去が難しく、また、高周
波電力が１．０Ｗ／ｃｍ2 を越えても、フッ素ラジカル
量はあまり増加せず、効果の向上は期待できないからで
ある。また、基板温度は、２５０℃〜４００℃にするこ
とが好ましく、処理槽１１内の圧力は２０〜１５０Ｐａ
とすることが好ましい。
Ｗ／ｃｍ2 とすることが好ましい。これは、高周波電力
が０．１Ｗ／ｃｍ2 未満であると、フッ素ラジカルの生
成が不十分で、十分な不純物除去が難しく、また、高周
波電力が１．０Ｗ／ｃｍ2 を越えても、フッ素ラジカル
量はあまり増加せず、効果の向上は期待できないからで
ある。また、基板温度は、２５０℃〜４００℃にするこ
とが好ましく、処理槽１１内の圧力は２０〜１５０Ｐａ
とすることが好ましい。
【００１３】ここで、絶縁膜の堆積に用いる原料ガスの
うち、有機シランガスとしては、分子中にシリコンと酸
素あるいは窒素の結合を有する有機性物質のガスであっ
て、プラズマＣＶＤ法によって、基板上に絶縁膜を形成
させる際に使用されるものはすべて含まれるが、絶縁膜
としてシリコン酸化膜を形成させる場合は、テトラエチ
ルオルソシリケイト、ジエチルシラン、トリエトキシシ
ラン、テトラメチルシクロテトラシロキサン、ヘキサメ
チルジシロキサンであることが好ましい。また、酸化性
ガスとしては、酸素、亜酸化窒素、オゾン含有酸素など
が用いられる。
うち、有機シランガスとしては、分子中にシリコンと酸
素あるいは窒素の結合を有する有機性物質のガスであっ
て、プラズマＣＶＤ法によって、基板上に絶縁膜を形成
させる際に使用されるものはすべて含まれるが、絶縁膜
としてシリコン酸化膜を形成させる場合は、テトラエチ
ルオルソシリケイト、ジエチルシラン、トリエトキシシ
ラン、テトラメチルシクロテトラシロキサン、ヘキサメ
チルジシロキサンであることが好ましい。また、酸化性
ガスとしては、酸素、亜酸化窒素、オゾン含有酸素など
が用いられる。
【００１４】また、シリコン窒化膜を形成させる場合に
は、テトラメチルジシラザン、ヘキサメチルジシラザ
ン、テトラキスジメチルアミノシラン、ヘキサメチルシ
クロトリシラザンのような分子中に酸素を含まない有機
シランガスが好ましい。また、窒化性ガスとしては、ア
ンモニア、窒素などが用いられる。
は、テトラメチルジシラザン、ヘキサメチルジシラザ
ン、テトラキスジメチルアミノシラン、ヘキサメチルシ
クロトリシラザンのような分子中に酸素を含まない有機
シランガスが好ましい。また、窒化性ガスとしては、ア
ンモニア、窒素などが用いられる。
【００１５】また、フッ素を構成元素に含むガスとして
は、分子中にフッ素原子を含み、プラズマＣＶＤの環境
下で、フッ素ラジカルを形成しえるガスはすべて含まれ
るが、Ｆ2 、ＮＦ3 、Ｃn Ｆ2(n+1)（ここで、ｎ＝１、
２、３、４）が含まれることが好ましい。
は、分子中にフッ素原子を含み、プラズマＣＶＤの環境
下で、フッ素ラジカルを形成しえるガスはすべて含まれ
るが、Ｆ2 、ＮＦ3 、Ｃn Ｆ2(n+1)（ここで、ｎ＝１、
２、３、４）が含まれることが好ましい。
【００１６】つぎに、本発明の絶縁膜の形成方法の第２
の例を説明する。図２に、この第２の例の絶縁膜の形成
方法を説明するための主要な操作のタイムチャートを示
す。この絶縁膜の形成方法が上述の第１の例と異なると
ころは、プラズマ処理工程と絶縁膜堆積工程間でプラズ
マ放電を中断することなく、高周波電力を供給しつづ
け、処理槽１１内をフッ素を構成元素に含むガスから絶
縁膜の堆積のために必要な原料ガスに変更するところに
ある。その他は第１の例と同様である。
の例を説明する。図２に、この第２の例の絶縁膜の形成
方法を説明するための主要な操作のタイムチャートを示
す。この絶縁膜の形成方法が上述の第１の例と異なると
ころは、プラズマ処理工程と絶縁膜堆積工程間でプラズ
マ放電を中断することなく、高周波電力を供給しつづ
け、処理槽１１内をフッ素を構成元素に含むガスから絶
縁膜の堆積のために必要な原料ガスに変更するところに
ある。その他は第１の例と同様である。
【００１７】図２に従って説明する。図２の時刻１にお
いて、図３に示すバルブ２３を開き、処理槽１１内に、
フッ素を構成元素に含むガスを供給する。圧力安定化の
ための時間ｔ0 後、時刻２において高周波電源１２よ
り、高周波電力を印加し、プラズマ放電を開始すると、
処理槽１１内にフッ素ラジカルが生成され、基板１５上
の大気成分、有機不純物に結合し、気体となり、処理槽
１１外に排気されていき、基板表面が清浄化される。
いて、図３に示すバルブ２３を開き、処理槽１１内に、
フッ素を構成元素に含むガスを供給する。圧力安定化の
ための時間ｔ0 後、時刻２において高周波電源１２よ
り、高周波電力を印加し、プラズマ放電を開始すると、
処理槽１１内にフッ素ラジカルが生成され、基板１５上
の大気成分、有機不純物に結合し、気体となり、処理槽
１１外に排気されていき、基板表面が清浄化される。
【００１８】ついで、プラズマ処理の時間ｔ1 経過後、
時刻３で、バルブ２３を閉じ、フッ素を構成元素に含む
ガスの供給を停止すると同時に、バルブ２１およびバル
ブ２２を開き、絶縁膜の堆積のために必要な原料ガスを
供給する。このとき、プラズマ放電を中断することなく
継続させ、そして、所定の膜厚の絶縁膜を形成後、時刻
６において、高周波電源１２を切り、バルブ２１、２２
を閉じ、高周波電力、原料ガスの供給を停止する。
時刻３で、バルブ２３を閉じ、フッ素を構成元素に含む
ガスの供給を停止すると同時に、バルブ２１およびバル
ブ２２を開き、絶縁膜の堆積のために必要な原料ガスを
供給する。このとき、プラズマ放電を中断することなく
継続させ、そして、所定の膜厚の絶縁膜を形成後、時刻
６において、高周波電源１２を切り、バルブ２１、２２
を閉じ、高周波電力、原料ガスの供給を停止する。
【００１９】このような絶縁膜の形成方法では、有機シ
ランガスを用い、プラズマＣＶＤ法によって基板１５上
に絶縁膜を形成する方法において、フッ素を構成元素に
含むガスを処理槽１１内に供給し、高周波電力を印加
し、プラズマ放電を起こすプラズマ処理工程を施した
後、絶縁膜を形成する絶縁膜堆積工程を施すことを特徴
とする絶縁膜の形成方法であるので、フッ素ラジカルに
より大気成分不純物および自然酸化膜を除去でき、さら
にその後、基板に吸着したフッ素ラジカルまたはフッ素
原子により、その後のプラズマＣＶＤ初期の未反応生成
物の大部分はガス状の生成物に変えられ、排除されるた
め、絶縁性や界面特性が改善され、良質の絶縁膜を得る
ことができる。
ランガスを用い、プラズマＣＶＤ法によって基板１５上
に絶縁膜を形成する方法において、フッ素を構成元素に
含むガスを処理槽１１内に供給し、高周波電力を印加
し、プラズマ放電を起こすプラズマ処理工程を施した
後、絶縁膜を形成する絶縁膜堆積工程を施すことを特徴
とする絶縁膜の形成方法であるので、フッ素ラジカルに
より大気成分不純物および自然酸化膜を除去でき、さら
にその後、基板に吸着したフッ素ラジカルまたはフッ素
原子により、その後のプラズマＣＶＤ初期の未反応生成
物の大部分はガス状の生成物に変えられ、排除されるた
め、絶縁性や界面特性が改善され、良質の絶縁膜を得る
ことができる。
【００２０】以下、具体例を示し、本発明の効果を明ら
かにする。 （実施例１）まず、図３に示したものと同様のプラズマ
ＣＶＤ装置１０を用意した。そして、処理槽１１内のカ
ソード電極１３の下方にあり、平行平板電極のアノード
を構成する試料台１４上に基板１５をセットし、処理槽
１１内部の空気を真空排気口１７から排気し、高真空と
した。試料台１４内部にはヒーターが内蔵されており、
基板１５がプロセス中、３１５℃に保たれるように制御
した。
かにする。 （実施例１）まず、図３に示したものと同様のプラズマ
ＣＶＤ装置１０を用意した。そして、処理槽１１内のカ
ソード電極１３の下方にあり、平行平板電極のアノード
を構成する試料台１４上に基板１５をセットし、処理槽
１１内部の空気を真空排気口１７から排気し、高真空と
した。試料台１４内部にはヒーターが内蔵されており、
基板１５がプロセス中、３１５℃に保たれるように制御
した。
【００２１】そして、図１に示す本発明による絶縁膜の
形成方法の第１の例を説明するためのタイムチャートに
従って、ガスの供給、高周波電力の印加を制御した。ま
ず、時刻１において、フッ素を構成元素に含むガスとし
て、ＣＦ4 をバルブ２３を開くことにより、ガス導入口
２０よりマスフローコントローラー２６を通して、処理
槽１１内に供給した。ＣＦ4 の流量はマスフローコント
ローラー２６により１００ｓｃｃｍ（スタンダードｃｃ
／ｍｉｎ）に制御した。処理槽１１内の圧力は真空排気
口１７に接続されたコンダクタンスバルブ１６を可変す
ることにより１３０Ｐａに制御した。
形成方法の第１の例を説明するためのタイムチャートに
従って、ガスの供給、高周波電力の印加を制御した。ま
ず、時刻１において、フッ素を構成元素に含むガスとし
て、ＣＦ4 をバルブ２３を開くことにより、ガス導入口
２０よりマスフローコントローラー２６を通して、処理
槽１１内に供給した。ＣＦ4 の流量はマスフローコント
ローラー２６により１００ｓｃｃｍ（スタンダードｃｃ
／ｍｉｎ）に制御した。処理槽１１内の圧力は真空排気
口１７に接続されたコンダクタンスバルブ１６を可変す
ることにより１３０Ｐａに制御した。
【００２２】ついで、圧力安定化のために時間ｔ0 とし
て１分経過後、時刻２において高周波電源１２より１
３．５６ＭＨｚの高周波電力を２５０Ｗ（０．５５Ｗ／
ｃｍ2）を印加した。ＣＦ4 によるプラズマ放電を時間
ｔ1 として、５分間継続後時刻３に、高周波電源１２を
停止、バルブ２３を閉じ、ＣＦ4 の供給を停止した。つ
いで、処理槽１１内を高真空に排気した。
て１分経過後、時刻２において高周波電源１２より１
３．５６ＭＨｚの高周波電力を２５０Ｗ（０．５５Ｗ／
ｃｍ2）を印加した。ＣＦ4 によるプラズマ放電を時間
ｔ1 として、５分間継続後時刻３に、高周波電源１２を
停止、バルブ２３を閉じ、ＣＦ4 の供給を停止した。つ
いで、処理槽１１内を高真空に排気した。
【００２３】時間ｔ2 として、５分経過後、時刻４に絶
縁膜を堆積するための原料ガスとしてテトラエチルオル
ソシリケイト（以後ＴＥＯＳと記す）と酸素をそれぞれ
ガス導入口１８および１９より、バルブ２１、２２、マ
スフローコントローラー２４、２５を通して、処理槽１
１内に供給した。ＴＥＯＳの流量をマスフローコントロ
ーラー２４により６ｓｃｃｍに制御した。
縁膜を堆積するための原料ガスとしてテトラエチルオル
ソシリケイト（以後ＴＥＯＳと記す）と酸素をそれぞれ
ガス導入口１８および１９より、バルブ２１、２２、マ
スフローコントローラー２４、２５を通して、処理槽１
１内に供給した。ＴＥＯＳの流量をマスフローコントロ
ーラー２４により６ｓｃｃｍに制御した。
【００２４】また、ＴＥＯＳ気化器（図示せず）から処
理槽１１までの配管を、ＴＥＯＳの再凝固を防ぐために
９５℃に保温した。酸素の流量をマスフローコントロー
ラー２５により１００ｓｃｃｍに制御した。処理槽１１
内の圧力は真空排気口１７に接続されたコンダクタンス
バルブ１６を可変することにより、１３０Ｐａに制御し
た。ついで、圧力安定化のために時間ｔ0 として１分経
過後、時刻５において高周波電源１２より、１３．５６
ＭＨｚの高周波電力を２５０Ｗ（０．５５Ｗ／ｃｍ2 ）
印加した。ここで、プラズマ放電が開始され、シリコン
酸化膜の堆積が開始した。所定の膜厚１００ｎｍ成膜
後、時刻６において高周波電源１２を停止し、バルブ２
１、２２を閉じて原料ガスの供給を停止した。そして、
処理槽１１内を高真空に排気し、その後大気圧にし、処
理槽１１を開けて、絶縁膜が形成された基板１５を取り
出した。
理槽１１までの配管を、ＴＥＯＳの再凝固を防ぐために
９５℃に保温した。酸素の流量をマスフローコントロー
ラー２５により１００ｓｃｃｍに制御した。処理槽１１
内の圧力は真空排気口１７に接続されたコンダクタンス
バルブ１６を可変することにより、１３０Ｐａに制御し
た。ついで、圧力安定化のために時間ｔ0 として１分経
過後、時刻５において高周波電源１２より、１３．５６
ＭＨｚの高周波電力を２５０Ｗ（０．５５Ｗ／ｃｍ2 ）
印加した。ここで、プラズマ放電が開始され、シリコン
酸化膜の堆積が開始した。所定の膜厚１００ｎｍ成膜
後、時刻６において高周波電源１２を停止し、バルブ２
１、２２を閉じて原料ガスの供給を停止した。そして、
処理槽１１内を高真空に排気し、その後大気圧にし、処
理槽１１を開けて、絶縁膜が形成された基板１５を取り
出した。
【００２５】（実施例２）図３に示したものと同様のプ
ラズマＣＶＤ装置１０を用意した。そして、処理槽１１
内のカソード電極１３の下方にあり、平行平板電極のア
ノードを構成する試料台１４上に基板１５をセットし、
処理槽１１内部の空気を真空排気口１７から排気し、高
真空とした。試料台１４内部にはヒーターが内蔵されて
おり、基板１５がプロセス中３１５℃に保たれるように
制御した。
ラズマＣＶＤ装置１０を用意した。そして、処理槽１１
内のカソード電極１３の下方にあり、平行平板電極のア
ノードを構成する試料台１４上に基板１５をセットし、
処理槽１１内部の空気を真空排気口１７から排気し、高
真空とした。試料台１４内部にはヒーターが内蔵されて
おり、基板１５がプロセス中３１５℃に保たれるように
制御した。
【００２６】そして、図２に示す本発明による絶縁膜の
形成方法の第２の例を説明するためのタイムチャートに
従って、ガスの供給、高周波電力の印加を制御した。ま
ず、時刻１においてフッ素を構成元素に含むガスとし
て、ＣＦ4 をバルブ２３を開くことにより、ガス導入口
２０よりマスフローコントローラー２６を通して、処理
槽１１内に供給した。ＣＦ4 の流量はマスフローコント
ローラー２６により１００ｓｃｃｍ（スタンダードｃｃ
／ｍｉｎ）に制御した。処理槽１１内の圧力は、真空排
気口１７に接続されたコンダクタンスバルブ１６を可変
することにより１３０Ｐａに制御した。
形成方法の第２の例を説明するためのタイムチャートに
従って、ガスの供給、高周波電力の印加を制御した。ま
ず、時刻１においてフッ素を構成元素に含むガスとし
て、ＣＦ4 をバルブ２３を開くことにより、ガス導入口
２０よりマスフローコントローラー２６を通して、処理
槽１１内に供給した。ＣＦ4 の流量はマスフローコント
ローラー２６により１００ｓｃｃｍ（スタンダードｃｃ
／ｍｉｎ）に制御した。処理槽１１内の圧力は、真空排
気口１７に接続されたコンダクタンスバルブ１６を可変
することにより１３０Ｐａに制御した。
【００２７】ついで、圧力安定化のための時間ｔ0 とし
て１分経過後、時刻２において高周波電源１２より１
３．５６ＭＨｚの高周波電力を２５０Ｗ（０．５５Ｗ／
ｃｍ2）を印加した。ＣＦ4 によるプラズマ放電を時間
ｔ1 として、５分間継続後、時刻３において、バルブ２
３を閉じ、ＣＦ4 の供給を停止すると同時に、バルブ２
１、２２を開き、原料ガスとしてＴＥＯＳと酸素をそれ
ぞれガス導入口１８および１９よりバルブ２１、２２、
マスフローコントローラー２４、２５を通して、処理槽
１１内に供給した。ここで、ＴＥＯＳの流量をマスフロ
ーコントローラー２４により６ｓｃｃｍに制御した。
て１分経過後、時刻２において高周波電源１２より１
３．５６ＭＨｚの高周波電力を２５０Ｗ（０．５５Ｗ／
ｃｍ2）を印加した。ＣＦ4 によるプラズマ放電を時間
ｔ1 として、５分間継続後、時刻３において、バルブ２
３を閉じ、ＣＦ4 の供給を停止すると同時に、バルブ２
１、２２を開き、原料ガスとしてＴＥＯＳと酸素をそれ
ぞれガス導入口１８および１９よりバルブ２１、２２、
マスフローコントローラー２４、２５を通して、処理槽
１１内に供給した。ここで、ＴＥＯＳの流量をマスフロ
ーコントローラー２４により６ｓｃｃｍに制御した。
【００２８】また、ＴＥＯＳ気化器（図示せず）から処
理槽１１までの配管を、ＴＥＯＳの再凝固を防ぐため
に、９５℃に保温した。さらに、ガスの切り替えの間、
高周波電力の印加を継続し、プラズマ放電を継続した。
酸素の流量はマスフローコントローラー２５により、１
００ｓｃｃｍに制御した。処理槽１１内の圧力を、真空
排気口１７に接続されたコンダクタンスバルブ１６を可
変することにより、１３０Ｐａに制御した。
理槽１１までの配管を、ＴＥＯＳの再凝固を防ぐため
に、９５℃に保温した。さらに、ガスの切り替えの間、
高周波電力の印加を継続し、プラズマ放電を継続した。
酸素の流量はマスフローコントローラー２５により、１
００ｓｃｃｍに制御した。処理槽１１内の圧力を、真空
排気口１７に接続されたコンダクタンスバルブ１６を可
変することにより、１３０Ｐａに制御した。
【００２９】ここで、シリコン酸化膜の堆積が開始す
る。所定の膜厚１００ｎｍ成膜後、時刻６において高周
波電源１２を停止し、バルブ２１、２２を閉じて原料ガ
スの供給を停止した。そして、処理槽１１内を高真空に
排気し、その後大気圧にし、処理槽１１を開けて絶縁膜
が形成された基板１５を取り出した。
る。所定の膜厚１００ｎｍ成膜後、時刻６において高周
波電源１２を停止し、バルブ２１、２２を閉じて原料ガ
スの供給を停止した。そして、処理槽１１内を高真空に
排気し、その後大気圧にし、処理槽１１を開けて絶縁膜
が形成された基板１５を取り出した。
【００３０】（試験例１）本発明の絶縁膜の形成方法の
第１および第２の例と従来の絶縁膜の形成方法により、
成膜パラメーター（ガス流量、圧力、高周波電力、基板
温度など）は同一にして、それぞれ図１、図２および図
４のタイムチャートに基づいて、Ｓｉウェハー上に１０
０ｎｍのシリコン酸化膜を堆積し、その上に面積０．０
０５ｃｍ2のＡｌ電極をもつＭＯＳキャパシタを作成し
て特性の比較を行った。なお、すべてのＳｉウェハーは
前処理として、濃硫酸１５０℃、１０分、５％フッ酸、
７分の処理と純水洗浄、乾燥を行い、３０分程度で絶縁
膜の形成を行った。その結果を表１に示す。
第１および第２の例と従来の絶縁膜の形成方法により、
成膜パラメーター（ガス流量、圧力、高周波電力、基板
温度など）は同一にして、それぞれ図１、図２および図
４のタイムチャートに基づいて、Ｓｉウェハー上に１０
０ｎｍのシリコン酸化膜を堆積し、その上に面積０．０
０５ｃｍ2のＡｌ電極をもつＭＯＳキャパシタを作成し
て特性の比較を行った。なお、すべてのＳｉウェハーは
前処理として、濃硫酸１５０℃、１０分、５％フッ酸、
７分の処理と純水洗浄、乾燥を行い、３０分程度で絶縁
膜の形成を行った。その結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】
【００３２】表１中、リーク電流は２ＭＶｃｍ-1の電界
を加えて測定されたものである。表１に示した結果から
明らかなように、本発明の絶縁膜の形成方法の第１の例
および第２の例によって形成された絶縁膜は、従来の形
成方法によるものより絶縁耐圧が高く、界面準位密度、
リーク電流が小さく、非常に良好な電気特性を有してい
ることが確認された。これは薄膜トランジスタ、ＭＩＳ
トランジスタなどのゲート絶縁膜として、十分な特性を
もつものである。
を加えて測定されたものである。表１に示した結果から
明らかなように、本発明の絶縁膜の形成方法の第１の例
および第２の例によって形成された絶縁膜は、従来の形
成方法によるものより絶縁耐圧が高く、界面準位密度、
リーク電流が小さく、非常に良好な電気特性を有してい
ることが確認された。これは薄膜トランジスタ、ＭＩＳ
トランジスタなどのゲート絶縁膜として、十分な特性を
もつものである。
【００３３】（試験例２）本発明の絶縁膜の形成方法の
第１および第２の例と従来の絶縁膜の形成方法により、
成膜パラメーター（ガス流量、圧力、高周波電力、基板
温度など）は同一にして、それぞれ図１、図２および図
４のタイムチャートに基づいて、Ｓｉウェハー上に１０
０ｎｍのシリコン酸化膜を堆積し、その上に面積０．０
０５ｃｍ2のＡｌ電極をもつＭＯＳキャパシタを作成し
て、特性の比較を行った。なお、すべてのＳｉウェハー
は前処理を行わずに、絶縁膜の形成を行った。その結果
を表２に示す。
第１および第２の例と従来の絶縁膜の形成方法により、
成膜パラメーター（ガス流量、圧力、高周波電力、基板
温度など）は同一にして、それぞれ図１、図２および図
４のタイムチャートに基づいて、Ｓｉウェハー上に１０
０ｎｍのシリコン酸化膜を堆積し、その上に面積０．０
０５ｃｍ2のＡｌ電極をもつＭＯＳキャパシタを作成し
て、特性の比較を行った。なお、すべてのＳｉウェハー
は前処理を行わずに、絶縁膜の形成を行った。その結果
を表２に示す。
【００３４】
【表２】
【００３５】表２中、リーク電流は２ＭＶｃｍ-1の電界
を加えて測定されたものである。表２に示した結果から
明らかなように、本発明の絶縁膜の形成方法を用いれ
ば、前処理としての洗浄は省略可能であることがわか
る。
を加えて測定されたものである。表２に示した結果から
明らかなように、本発明の絶縁膜の形成方法を用いれ
ば、前処理としての洗浄は省略可能であることがわか
る。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の絶縁膜の
形成方法は、有機シランガスを用い、プラズマＣＶＤ法
によって基板上に絶縁膜を形成する方法において、フッ
素を構成元素に含むガスを処理槽内に供給し、高周波電
力を印加し、プラズマ放電を起こすプラズマ処理工程を
施した後、絶縁膜を形成する絶縁膜堆積工程を施すこと
を特徴とする絶縁膜の形成方法であるので、フッ素ラジ
カルにより大気成分不純物および自然酸化膜を除去で
き、さらにその後、基板に吸着したフッ素ラジカルまた
はフッ素原子により、その後のプラズマＣＶＤ初期の未
反応生成物の大部分はガス状の生成物に変えられ、排除
されるため、絶縁性や界面特性が改善され、絶縁膜の膜
質、特に電気特性を大幅に向上させることができる。従
って、低温で良質のゲート絶縁膜が形成でき、とりわ
け、低融点の基板を用いた薄膜トランジスタのゲート絶
縁膜の形成には有効である。また、基板表面の清浄化が
効率的に行えるため、通常行っている前処理の洗浄を省
略することが可能になるなどの効果も得られる。
形成方法は、有機シランガスを用い、プラズマＣＶＤ法
によって基板上に絶縁膜を形成する方法において、フッ
素を構成元素に含むガスを処理槽内に供給し、高周波電
力を印加し、プラズマ放電を起こすプラズマ処理工程を
施した後、絶縁膜を形成する絶縁膜堆積工程を施すこと
を特徴とする絶縁膜の形成方法であるので、フッ素ラジ
カルにより大気成分不純物および自然酸化膜を除去で
き、さらにその後、基板に吸着したフッ素ラジカルまた
はフッ素原子により、その後のプラズマＣＶＤ初期の未
反応生成物の大部分はガス状の生成物に変えられ、排除
されるため、絶縁性や界面特性が改善され、絶縁膜の膜
質、特に電気特性を大幅に向上させることができる。従
って、低温で良質のゲート絶縁膜が形成でき、とりわ
け、低融点の基板を用いた薄膜トランジスタのゲート絶
縁膜の形成には有効である。また、基板表面の清浄化が
効率的に行えるため、通常行っている前処理の洗浄を省
略することが可能になるなどの効果も得られる。
【図１】 本発明の絶縁膜の形成方法の第１の例を説明
するためのタイムチャートである。
するためのタイムチャートである。
【図２】 本発明の絶縁膜の形成方法の第２の例を説明
するためのタイムチャートである。
するためのタイムチャートである。
【図３】 絶縁膜の形成方法に用いられるプラズマＣＶ
Ｄ装置の模式図である。
Ｄ装置の模式図である。
【図４】 従来の絶縁膜の形成方法を説明するためのタ
イムチャートである。
イムチャートである。
１０…プラズマＣＶＤ装置、１１…処理槽、１２…高周
波電源、１３…カソード電極、１４…試料台、１５…基
板、１６…コンダクタンスバルブ、１７…真空排気口、
１８、１９、２０…ガス導入口、２１、２２、２３…バ
ルブ、２４、２５、２６…マスフローコントローラー
波電源、１３…カソード電極、１４…試料台、１５…基
板、１６…コンダクタンスバルブ、１７…真空排気口、
１８、１９、２０…ガス導入口、２１、２２、２３…バ
ルブ、２４、２５、２６…マスフローコントローラー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/318 Ｂ 7352−4Ｍ
Claims (11)
- 【請求項１】 有機シランガスを用い、プラズマＣＶＤ
法によって基板上に絶縁膜を形成する方法において、 フッ素を構成元素に含むガスを処理槽内に供給し、高周
波電力を印加し、プラズマ放電を起こすプラズマ処理工
程を施した後、 絶縁膜を形成する絶縁膜堆積工程を施すことを特徴とす
る絶縁膜の形成方法。 - 【請求項２】 上記プラズマ処理工程と、後続する絶縁
膜堆積工程との間で、処理槽内を真空に保つことを特徴
とする請求項１記載の絶縁膜の形成方法。 - 【請求項３】 上記プラズマ処理工程と、後続する絶縁
膜堆積工程との間で、プラズマ放電を中断しないことを
特徴とする請求項１または請求項２記載の絶縁膜の形成
方法。 - 【請求項４】 上記プラズマ処理工程における高周波電
力が０．１〜１．０Ｗ／ｃｍ2 であることを特徴とする
請求項１〜３のいずれか一つに記載の絶縁膜の形成方
法。 - 【請求項５】 上記プラズマ処理工程における基板温度
が２５０〜４００℃であることを特徴とする請求項１〜
４のいずれか一つに記載の絶縁膜の形成方法。 - 【請求項６】 上記プラズマ処理工程における処理槽内
の圧力が２０〜１５０Ｐａであることを特徴とする請求
項１〜５のいずれか一つに記載の絶縁膜の形成方法。 - 【請求項７】 上記プラズマ処理工程における処理時間
が２〜１０分であることを特徴とする請求項１〜６のい
ずれか一つに記載の絶縁膜の形成方法。 - 【請求項８】 上記のフッ素を構成元素に含むガスが、
Ｆ2、ＮＦ3、ＣnＦ2 (n+1) （ここで、ｎ＝１、２、３、
４）のうち少なくとも１種を含むガスであることを特徴
とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の絶縁膜の形
成方法。 - 【請求項９】 上記有機シランガスが、テトラエチルオ
ルソシリケイト、ジエチルシラン、トリエトキシシラ
ン、テトラエチルシクロテトラシロキサン、テトラメチ
ルシクロテトラシロキサン、ヘキサメチルジシロキサ
ン、テトラメチルジシラザン、ヘキサメチルジシラザ
ン、テトラキスジメチルアミノシラン、ヘキサメチルシ
クロトリシラザンのうちから選択される１種であること
を特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の絶縁
膜の形成方法。 - 【請求項１０】 絶縁膜がシリコン酸化膜であることを
特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の絶縁膜
の形成方法。 - 【請求項１１】 絶縁膜がシリコン窒化膜であることを
特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の絶縁膜
の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6027051A JP2742381B2 (ja) | 1994-02-24 | 1994-02-24 | 絶縁膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6027051A JP2742381B2 (ja) | 1994-02-24 | 1994-02-24 | 絶縁膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07235530A true JPH07235530A (ja) | 1995-09-05 |
| JP2742381B2 JP2742381B2 (ja) | 1998-04-22 |
Family
ID=12210282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6027051A Expired - Fee Related JP2742381B2 (ja) | 1994-02-24 | 1994-02-24 | 絶縁膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2742381B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6475912B1 (en) | 1998-06-01 | 2002-11-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor device and method and apparatus for fabricating the same while minimizing operating failures and optimizing yield |
| JP2012119691A (ja) * | 2004-04-23 | 2012-06-21 | Ulvac Japan Ltd | 薄膜トランジスタの製造方法 |
| JP2012160647A (ja) * | 2011-02-02 | 2012-08-23 | Taiyo Nippon Sanso Corp | シリコン窒化膜の形成方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6353929A (ja) * | 1986-08-22 | 1988-03-08 | Fuji Xerox Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPH01296626A (ja) * | 1988-05-24 | 1989-11-30 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | プラズマ気相反応装置 |
| JPH04110471A (ja) * | 1990-08-30 | 1992-04-10 | Canon Inc | 薄膜形成方法 |
-
1994
- 1994-02-24 JP JP6027051A patent/JP2742381B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6353929A (ja) * | 1986-08-22 | 1988-03-08 | Fuji Xerox Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPH01296626A (ja) * | 1988-05-24 | 1989-11-30 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | プラズマ気相反応装置 |
| JPH04110471A (ja) * | 1990-08-30 | 1992-04-10 | Canon Inc | 薄膜形成方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6475912B1 (en) | 1998-06-01 | 2002-11-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor device and method and apparatus for fabricating the same while minimizing operating failures and optimizing yield |
| US6683381B2 (en) | 1998-06-01 | 2004-01-27 | Matsushita Electric Industrsial Co., Ltd. | Semiconductor device having a copper interconnect layer |
| US6906420B2 (en) | 1998-06-01 | 2005-06-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor device |
| JP2012119691A (ja) * | 2004-04-23 | 2012-06-21 | Ulvac Japan Ltd | 薄膜トランジスタの製造方法 |
| JP2012160647A (ja) * | 2011-02-02 | 2012-08-23 | Taiyo Nippon Sanso Corp | シリコン窒化膜の形成方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2742381B2 (ja) | 1998-04-22 |
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