JPH09263948A - プラズマを用いた薄膜形成方法、薄膜製造装置、エッチング方法、及びエッチング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】より高性能の薄膜を提供し、またはより高性能
の薄膜製造または加工装置を提供し、さらにはより高性
能の薄膜応用装置を提供することを目的とする。 【解決手段】気相化合物に放電プラズマを作用させて膜
を堆積あるいは加工を行う装置、および方法であって、
放電プラズマを２つ以上の周波数で変調させることを特
徴とし、周波数1 が1MHz より小さく1 kHz より大き
く、周波数２は周波数１より小さくかつ10 kHzよりも小
さいことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマを用いた
高性能の薄膜形成方法、薄膜製造装置、エッチング方
法、及びエッチング装置を提供することを目的とする。

【０００２】

【従来の技術】薄膜を利用した素子・部品は、システム
の小形化・高速化・低消費電力化等多大な効果を有し、
ＤＲＡＭ、マイクロプロセッサをはじめとする種々の集
積回路、ＨＤＤ等の計算機システムの周辺記憶素子、半
導体レ−ザ等の光通信システムの光源素子、薄膜熱転写
ヘッド等のプリンタの印字素子、ＴＦＴ等のディスプレ
ーの表示素子等幅広く用いられている。薄膜素子・部品
はスパッタリング、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、真空蒸着
法、イオンプレーティング法等、多種多様の方法がその
目的に応じて使い分けられている。

【０００３】なかでもプラズマＣＶＤプロセスはＬＳ
Ｉ、太陽電池、平面ディスプレイ素子などへの応用を目
的にしてアモルファスシリコンなどの半導体膜、酸化シ
リコン、窒化シリコンなどの絶縁体膜、さらにタングス
テン、アルミニウムなどの金属膜の形成に用いられてい
る。プラズマＣＶＤ法がこのように幅広く広く応用され
ている理由のひとつは、プラズマ中の電子によって効率
よく原料ガスが分解されるため、基板を高温に加熱する
ことなく薄膜が形成できることである。たとえばシラン
ガスをプラズマを用いずに分解して成膜するためには基
板あるいは他の部品を1000℃あるいはそれ以上に加熱す
る必要があるので望ましくないのである。

【０００４】プラズマＣＶＤ法で効率よく原料ガスが分
解される理由は、放電プラズマで形成された荷電粒子、
なかでも電子が直接あるいは間接に印加された電場で加
速され、高速でガス分子に衝突することにある。プラズ
マ中の電子は容易に数ｅＶのエネルギーを獲得し、これ
は有効にガスの分解に使われる。

【０００５】プラズマを発生するためには電力を投入す
る必要があるが、一般にＤＣあるいはＡＣ電力が用いら
れる。装置構成はいろいろなものが提案され、かつ使用
されているが、原理的には投入電力により電場を形成
し、該電場によって加速された電子が中性ガス原子ない
しガス分子と衝突して電離することがプラズマ発生・維
持のメカニズムである点は変わらない。通常は連続的に
電力を投入し、連続プラズマを発生させる。

【０００６】原料ガス分子は電場で加速された電子と衝
突し、分解してラジカルが生成される。したがってラジ
カル形成はおもに空間でおこる。ラジカルは基板表面に
到達し、付着する。基板上でマイグレートするうちに他
のラジカルと結合する。この過程を繰り返すことで膜が
成長する。これがプラズマＣＶＤ薄膜プロセスの原理で
ある。しかしラジカルが空間で他のラジカル、あるいは
母ガスと衝突するとそれらが結合する場合がある。ガス
密度が比較的高い場合、空間での衝突確率が高い。衝突
・結合を繰り返すと空間で微粒子が成長する。微粒子が
基板上の不必要な場所に付着すると、短絡などの欠陥を
引き起こすもとになる。また膜自体もポーラスになりが
ちで、密度、密着性ともに劣ったものになるという問題
点がある。

【０００７】たとえば、ＣＶＤ−TiN は時計バンド、眼
鏡フレームなどの装飾用に広く使われているが、ポーラ
スな膜だと光沢がなく、すなわち実用性がない。もう一
つの例はアモルファスシリコンである。この膜は太陽電
池、液晶ディスプレーの薄膜トランジスタなどに使われ
ている。ポーラスなものは付着力が弱く電気的特性にも
劣る。微粒子は微細加工で薄膜トランジスタを形成する
際に層間の短絡などの欠陥を引き起こす。

【０００８】大面積に付着できるというのはプラズマＣ
ＶＤの一つの特徴であるが、微粒子の混入によって電子
デバイスとしての性能を著しく劣化させてしまう。たと
えば、高精細の平面ディスプレイを製造する際にＴＦＴ
の電極間の短絡が生じやすく、製造歩留まりが悪化す
る。従って微粒子密度を低く保つことが歩留まりの良い
プラズマＣＶＤに必要である。特に平面ディスプレイの
ように、１つの薄膜トランジスタの不良のためパネル全
体が不良になる場合は、最大限の努力によって微粒子形
成を防止する必要がある。

【０００９】プラズマプロセスに関わるもう一つの問題
は、成膜中に膜面に入射するイオンによるダメージであ
る。プラズマは電離気体であって、多くの場合中性ガス
分子・原子にくわえて陽イオンと電子で構成される。ま
たガスの種類によっては、負イオン、陽イオンおよび電
子を構成要素とする。電子はイオンに比べはるかに質量
が小さいことから、大きな移動度をもつ。そのためプラ
ズマを取り囲む壁面との間にシースが形成され、プラズ
マの電位は壁面に対して必ず正になることが知られてい
る。このプラズマと壁面との電位差は一般に２０から３
０Ｖ程度である。粒子流入のバランスから電子の流入を
おさえる方向、すなわち壁面に対して高い電位になるこ
とは原理的な必然である。負イオン密度が電子にくらべ
て優勢な場合でも、通常は数V から数十V のプラズマ電
位が発生する。したがってプラズマを取り囲む壁面（電
力を印加していない側の電極も含む）は必ず数V から数
十V のエネルギーを持ったイオンの衝撃にさらされる。

【００１０】この電位差によって少なくとも20-30Vにイ
オンが加速されるため、完全にダメージを避けることは
できない。イオンは膜中の原子同士の結合を破壊する。
具体的には、たとえばアモルファスシリコンではイオン
ダメージによってトランジスタにした場合の移動度が低
下する、またしきい値電圧が上昇することでトランジス
タの電気特性が劣化するという問題があった。

【００１１】電力が印加されている期間（以下、オン期
間とよぶ）のほとんどの期間で、連続して電力を印加し
た場合と同じダメージが膜に加えられるため、トランジ
スタの特性が良くならないという問題があった。

【００１２】ここで本発明のもう一つの実施態様である
エッチングプロセスに関して、従来技術の問題点を記
す。電子部品の集積化にともないフォトリソグラフィー
その他による微細加工は必須技術である。これは、反応
性ガス、たとえば塩素などのガスをプラズマで分解し、
生成物と被加工面との相互作用で物質を除去するという
原理を利用している。たとえば反応性イオンエッチング
（ＲＩＥ）といわれる技術は、平行平板型プラズマ源に
装着した被加工物に、プラズマ中で発生したラジカルを
作用させて加工を行う。その際にプラズマから引き出さ
れたイオンのエネルギーを積極的に用いて加工をおこな
う。具体的には、たとえばSiO2のエッチングはフッ化炭
素ガスを使って行われるが、プラズマ中で発生したフッ
素原子が表面を変成し、それをイオンがスパッタすると
いうメカニズムでおこる。ここで、被加工物からエッチ
ングに際して除去される物質は、Si、F 、O を含むさま
ざまな種類のガス分子である。しかしこれらがプラズマ
中で電子に衝突すると、分解し、ラジカルとなる。これ
らは互いに、またエッチングガスと衝突した際に、ＣＶ
Ｄと同様のメカニズムによって微粒子を形成する。すな
わち、エッチング時においても微粒子が発生し、加工部
品の劣化につながり歩留まりが低下するという問題があ
った。

【００１３】一方、平行平板型プラズマ源の電力印加側
の電極の場合は、高周波電圧の尖頭値に近い自己バイア
ス電圧（通常100 から300V程度）が発生する。従ってプ
ラズマから数百V の電圧で加速されたイオンが入射す
る。反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置では、この
ように高いエネルギーのイオンが被加工物に流入するこ
とで、高いエッチレートを実現し、かつ異方性をもった
加工形状を可能にしている。しかし、イオンエネルギー
が高すぎるとダメージが発生したり、エッチング選択比
がとれなくなる。製造のスループット向上のために入力
電力を高めると、同時に自己バイアスも大きくなってし
まい上記の問題が発生する。そこで、イオンエネルギー
を必要以上に高めることなくプラズマ流入量を増やす工
夫が必要である。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】従来のプラズマを用い
た薄膜形成装置は、成膜時に微粒子が形成されまたプラ
ズマに因るダメージが膜中に発生するために、良質な特
性の膜を得ることができなかった。また、良質な膜を得
るためにガス圧を低めに設定したため製膜速度が遅いと
いう問題があった。

【００１５】また、従来のエッチング装置も薄膜形成装
置と同様にプラズマを使用する以上、エッチング時にお
いても微粒子が発生し、加工部品の劣化につながり歩留
まりが低下するという問題があった。製造のスループッ
ト向上のために入力電力を高めると自己バイアスが大き
くなり、イオンエネルギーが高まるためにダメージが発
生したり、エッチング選択比がとれなくなる問題が発生
する。

【００１６】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、良質な特性の膜を得ることができ且つ成膜速度が
速い早いプラズマを用いた薄膜形成方法、及びこの方法
に使用される薄膜形成装置を提供することを目的とす
る。

【００１７】また、本発明は、微粒子発生が少なく、す
なわち加工歩留まりが高く、良好な選択性、異方性が両
立したエッチング方法及びこの方法に使用れるエッチン
グ装置を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１の発明は、成膜原料ガスに電磁エネルギ
ーを加えてプラズマ状態にする工程と、このプラズマ状
態のガスを被成膜対称物に当ててこの被成膜対称物表面
に膜を形成する工程とを有するプラズマを用いた薄膜形
成方法において、第１の周波数に第２の周波数で変調し
た電力で前記プラズマを励起することを特徴とするプラ
ズマを用いた薄膜形成方法を提供するものである。

【００１９】また、請求項２の発明は、成膜原料ガス及
び被成膜対称物を収容可能な容器と、この成膜原料ガス
に電磁エネルギーを加えてプラズマ状態にする高周波発
生用電源とを有するプラズマを用いた薄膜形成装置にお
いて、前記高周波発生用電源が、第１の周波数に第２の
周波数で変調した電力で前記プラズマを励起することを
特徴とするプラズマを用いた薄膜形成装置を提供するも
のである。

【００２０】更に、請求項３の発明は、エッチングガス
に電磁エネルギーを加えてプラズマ状態にする工程と、
このプラズマ状態のエッチングガスを被エッチング対称
物に当ててこの被エッチング対称物表面をエッチングす
る工程とを有するプラズマを用いたエッチング方法にお
いて、第１の周波数に第２の周波数で変調した電力で前
記エッチングガスを励起することを特徴とするプラズマ
を用いたエッチング方法を提供するものである。

【００２１】また更に、請求項４の発明は、エッチング
ガス及び被エッチング対称物を収容可能な容器と、前記
エッチングガスに電磁エネルギーを加えてプラズマ状態
にする高周波発生用電源とを有するプラズマを用いたエ
ッチング装置において、前記高周波発生用電源が、第１
の周波数に第２の周波数で変調した電力で前記エッチン
グガスを励起することを特徴とするプラズマを用いたエ
ッチング装置を提供するものである。

【００２２】ここで、成膜原料ガスとは、ガラス基板な
どの被成膜対称物の表面に形成される膜の少なくとも一
部となる物質を含むガスのことであり、プラズマ状態、
非プラズマ状態のガスを含む。

【００２３】また、エッチングガスとは、被エッチング
対称物の表面と単体或いは複数のガスとで化学反応し
て、この表面の物質を除去する原料となるガスのことで
あり、プラズマ状態、非プラズマ状態のガスを含む。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明は先述した問題点の解決方
法として、プラズマを用いた薄膜形成方法及び形成装置
におけるプラズマ励起用電力を２種類以上の異なった周
波数の電力を同時に或いは組み合わせて周波数で変調す
ることを特徴とし、またプラズマエッチング方法及び装
置の場合もプラズマ励起用電力を２種類以上の周波数の
電力を同時に或いは組み合わせて変調することを発明の
骨子とする。

【００２５】電子温度はプラズマの性質を記述する重要
なパラメータの一つである。電子温度はおもに装置の容
積と表面積およびガスイオンの質量によってきまる。通
常3から5Vである。電子温度は印加するパワーにはほと
んど影響されない。

【００２６】一方プラズマの空間電位は電子とイオンの
容器壁面に対して流入する流束が等しくなる必要がある
ため、電子温度とイオン、電子の質量によってきまるこ
とが知られている。空間電位Ｖｓと電子温度Ｔｅとの関
係はＶｓ＝Ｔｅ・ｌｎ（Ｍ／２πｍ）／２で表され、プ
ラズマ空間電位と電子温度との間には正の相関がある。
ここでＭは正イオンの質量、ｍは電子の質量である。上
述の電子温度の性質から、同一装置、同一ガス、同一圧
力を用いる限りプラズマ空間電位は一定である。通常空
間電位は20〜30V になる。

【００２７】基板電極になんら電力を供給しない場合で
も、空間と基板との電位差のためにイオンはエネルギー
を獲得する。その値はほぼ空間電位に等しい。従って飛
来イオンのエネルギーを空間電位以下に下げることは原
理的に不可能である。

【００２８】ところで、電子温度は電力のオン・オフに
非常に速いスピードで追随することが知られている。こ
れは、電子がとりかこむ中性粒子に衝突して容易にエネ
ルギーを失うからである。電子温度変化の時定数は1 μ
ｓから10μｓのオーダーである。これにくらべて微粒子
密度の減少の時定数は長い。それは微粒子は装置の排気
口までおもに拡散によって到達するが、それに時間がか
かるためである。

【００２９】電子温度は、オン時間にはほぼ定常プラズ
マと等しく、電力を切ると急速に冷却されて中性粒子と
同じ程度の温度になる。時間平均すると、変調のデュー
ティ比をα（％）、連続プラズマでの電子温度をＴｅと
して、α・Ｔｅとなる。

【００３０】従って、電子温度の関数であるプラズマ空
間電位も、プラズマの減衰にともない低下する。オフ期
間におけるプラズマ空間電位は非常に小さく、従って基
板電極に入射するイオンのエネルギーは小さい。

【００３１】一方プラズマ密度の変調に対する追随時定
数は電子温度のそれよりも一桁程度長い。そこでオフ期
間にもガスの分解は進行し、すなわち成膜も進行する。
オフ期間に成長した膜はイオンのダメージを受けない、
良質の膜になる。

【００３２】変調周期が長すぎる場合、平均の電子温度
は同様に小さい。しかし絶対的なオフ期間の長さが大き
くなるため、オフ期間に成長する膜の割合は小さくな
る。結果として膜はオン期間にのみ成長した膜の積み重
ねとなり、連続プラズマで成膜した場合と膜質の点で何
等かわらない。すなわち質の良くない膜となる。従っ
て、第１の高い周波数を第２の低い周波数で周波数変
調、或いは振幅変調する。

【００３３】各周波数は、イオンによるダメージを低減
する上では、比較的高い第１の周波数が良く、成膜中の
微粒子形成を防止するには、比較的低い第２の周波数が
よい。

【００３４】即ち、第１の周波数は、それによる変調に
電子温度が追随することができ、かつオフ周期にラジカ
ルが消失せず膜成長が持続するように選ばれるべきであ
る。それによって良質な膜が得られるからである。ま
た、第２の周波数による変調では、オン期間が、その間
に微粒子成長の臨界サイズを越えず、且つオフ期間中が
その間に微粒子の「種」が十分排気される長さであるよ
うに選ばれるべきである。それによって、成膜中の微粒
子形成が十分に防止できるからである。

【００３５】前記した観点から、第１の周波数は、１０
０ｋＨｚから５ｋＨｚの範囲が望ましく、第２の周波数
は第１の周波数より小さく、かつ１０ｋＨｚ以下の周波
数範囲が望ましい。

【００３６】誤解を防ぐために付言すると、プラズマ励
起のためにACを用いる場合、その周波数は第１及び第２
のいずれよりも高い周波数となる。前述した第１及び第
２の周波数は前記基本周波数を変調する目的で導入され
るものであって、それ自体がプラズマ励起に直接寄与す
るものではない。

【００３７】これらの異なる周波数範囲の２周波を組み
合わせて変調することにより、イオンの衝撃による劣化
のない質の良い膜が、歩留まり良く製造できる。薄膜加
工にこの原理を応用することもでき、その場合の変調周
波数は前述と同様でよい。すなわち比較的高い周波数で
の変調で電子温度を制御し、すなわち入射イオンのエネ
ルギーを制御し、比較的低い周波数の変調で生成微粒子
を低減できる。

【００３８】変調する対象の電力は任意のものであって
よく、たとえば工業的に認可されている13.56 MHz 、2
7.12 MHz 、2.45 GHzのＲＦまたはマイクロ波のどれで
も本発明の効果がある。また、ＤＣプラズマを使う装置
では印加するＤＣ電力を変調しても良く、その場合でも
同様の効果がある。

【００３９】

【実施例】以下に本発明の実施例として薄膜トランジス
タの試作手順を説明する。 （実施例１）平行平板型のプラズマＣＶＤ装置の、電力
を印加しない側の電極にガラス基板を装着した。このプ
ラズマＣＶＤ装置の仕様は、表１の通りである。

【００４０】

【表１】

【００４１】この装置を真空排気したのち、SiH4が20%
、水素80% の混合ガスを導入した。排気系のコンダク
タンスを調節して全圧を1Torr とした。電力印加電極に
基本波13.56 MHz 、40W の電力を変調して供給すること
でアモルファスシリコンの薄膜形成を行った。膜厚は10
0nm とした。変調には２種類の矩形波を用いた。周波数
は10kHz および1kHzとした。変調のパターンを図１に示
す。１はパワーがオンになっている期間、すなわちオン
期間、２はパワーがゼロの期間、すなわちオフ期間であ
る。

【００４２】引き続き、ガスをSiH4を10% 、水素を75%
、PH3 を15% の混合ガスに切り替え、やはり1Torr と
してプラズマを用いた薄膜形成装置のn+型アモルファス
シリコン成膜を行った。この際の、電力供給は、上記と
同じ２周波数で変調した。膜厚はやはり100nm とした。

【００４３】さらに、上述したn+型アモルファスシリコ
ン膜上に金属電極として用いるW 膜をスパッタで100nm
の膜厚で成膜した。次にフォトリソグラフィーによって
W 膜、n+膜のエッチングをおこなった。このエッチング
はシリコン膜にダメージを与えないようダウンフロー型
のエッチングでおこなった。この方法は、プラズマ励起
部と被エッチング物が比較的はなれているためイオンが
輸送されず、エッチングに寄与する化学的励起種だけが
基板に到達してエッチングが行われるものである。

【００４４】次に再度プラズマＣＶＤ装置に装着し、Si
H420% 、N2O80%の混合ガスを導入し、全圧1Torr として
SiO2膜の成膜を行った。続いてフォトリソグラフィーに
よりSiO2膜に穴開け、さらにAl電極膜のスパッタ成膜を
スパッタ装置で行い、最後に電極膜のパターニングをフ
ォトリソグラフィーによって行い、コプラナー型の薄膜
トランジスタが完成した。

【００４５】この薄膜トランジスタの評価のためドレイ
ン電流−ゲート電圧特性を測定した。このドレイン電流
−ゲート電圧特性は、チャネルが形成される半導体層膜
質と金属電極と半導体層間のオーミック特性を評価する
指標となる。その結果、電界効果移動度μは1.2cm2/V/
s、しきい値電圧Vth は2.3Vであった。

【００４６】次に同一の設計の薄膜トランジスタを比較
のため作成したが、その際本発明を実施しない、すなわ
ちすべての電力を連続波で印加して成膜を行った。他の
条件は同一とした。そのトランジスタの電気特性を測定
したところ、μ＝0.65cm2/V/s と本発明を実施した場合
の半分近くであった。

【００４７】一方、製膜速度についても、本実施例の装
置では、９A/min 程度で製膜することができ、従来装置
の１．５倍を達成することができた。ここで述べた実施
例では真性半導体層およびドープシリコン層の成膜に本
発明を実施したが、このほかゲート絶縁膜に実施しても
よく、さらに好ましい結果がえられる。

【００４８】次に本発明のもう一つの効果である微粒子
生成の抑制効果を調べるため、次の実験を行った。平行
平板型のプラズマＣＶＤ装置の、電力を印加しない側の
電極にガラス基板を装着した。装置を真空排気したの
ち、SiH4が20% 、水素80% の混合ガスを導入した。排気
系のコンダクタンスを調節して全圧を1Torr とした。電
力印加電極に基本波13.56MHz、40W の電力を変調して供
給することでアモルファスシリコンの薄膜形成を行っ
た。変調には２種類の矩形波を用いた。周波数は10kHz
および1kHzとした。変調のパターンを図１に示す。膜厚
は100nm とした。

【００４９】次に上記基板を取り外し真空蒸着装置に装
着し、純アルミニウムの成膜を行った。蒸着開始前に1x
10-6Torr以下まで真空排気した。100nm 厚のアルミニウ
ム膜を形成した後に取り出し、顕微鏡で観察したとこ
ろ、ピンホールのない緻密な膜であった。

【００５０】比較のため本発明を実施しない、すなわち
連続波でプラズマを励起してシリコンの成膜を行った。
条件は上記と同一とした。同様に真空蒸着によって純ア
ルミニウムの成膜をおこなった後に観察したところ、平
均10コ／cm2 のピンホールが観察された。この試料をリ
ン酸系エッチャントに漬けてアルミニウム膜を除去し、
斜光検査をおこなったところアルミニウム膜のピンホー
ルと同程度の密度でパーティクルが観察された。このこ
とから、該アルミニウム膜のピンホールはシリコン膜上
のパーティクルに対応するものと考えられた。

【００５１】以上の実施例では、薄膜トランジスタのチ
ャネル領域が形成される半導体層の膜質を向上すること
ができ、薄膜トランジスタのドレイン電流−ゲート電圧
特性を向上することができた。また、ピンホールのない
緻密で良質な特性の膜を得ることもできた。更に、従来
装置と比べて製膜速度を向上することができた。

【００５２】（実施例２）本発明のもう一つの実施例と
して薄膜トランジスタの試作手順を説明する。実施例１
に使用した平行平板型のプラズマＣＶＤ装置の、電力を
印加しない側の電極にガラス基板を装着した。

【００５３】先ず、装置を真空排気したのち、SiH4が20
% 、水素80% の混合ガスを導入した。排気系のコンダク
タンスを調節して全圧を1Torr とした。電力印加電極に
基本波13.56MHz、40W の電力を変調して供給することで
アモルファスシリコンの薄膜形成を行った。変調には２
種類の矩形波を用いた。周波数は10kHz および1kHzとし
た。変調のパターンを図１に示す。膜厚は100nm とし
た。

【００５４】引き続き、ガスをSiH4を10% 、水素を75%
、PH3 を15% の混合ガスに切り替え、やはり1Torr と
してn+アモルファスシリコンの成膜を行った。膜厚はや
はり100nm とした。

【００５５】さらに、金属電極として用いるW 膜をスパ
ッタで200nm の膜厚で成膜した。次にフォトリソグラフ
ィーによってW 膜、n+膜のエッチングをおこなった。こ
のエッチングはＥＣＲ反応性イオンエッチング（ＲＩ
Ｅ）装置で行った。装置の構成を図２にしめす。真空室
５上部の導波管３からマイクロ波が導入され、電磁石１
で形成する磁場との相互作用で高密度のプラズマが生成
される。エッチングガス８はCF4+O2とした。被加工物４
は基板ホルダー６に装着した。基板ホルダー６は接地電
位とした。この際500Hz と50kHz という２つ周波数をも
つ矩形波で変調した。このフォトリソグラフィーで用い
たマスクは一枚の基板上に400 コのトランジスタアレイ
が作成できるようパターンが切られている。その他の装
置構成としては、２は、電力を有効にプラズマに印加す
るためのチューナーであり、７は使用済みのガスを排気
する手段である。

【００５６】次に再度上述したプラズマＣＶＤ装置に装
着し、SiH4 20% 、N2O 80%の混合ガスを導入し、全圧
1Torr としてSiO2膜の成膜を行った。ここでは電力は連
続波を用いた。続いてフォトリソグラフィーによりSiO2
膜に穴開け、さらにAl電極膜のスパッタ成膜をスパッタ
装置で行い、最後に電極膜のパターニングをフォトリソ
グラフィーによって行い、400 コの薄膜トランジスタア
レイが完成した。

【００５７】この薄膜トランジスタの評価のためドレイ
ン電流−ゲート電圧特性を測定した。その結果、電界効
果移動度μは1.1cm2/V/s、しきい値電圧Vth は3.8Vであ
った。またオンオフ電流比のばらつきを400 コのトラン
ジスタについて調べたがすべて10e7以上であった。

【００５８】次に同一設計の薄膜トランジスタアレイを
比較のため作成したが、その際成膜はすべて上記の例と
同一とした。しかしＥＣＲエッチング工程のみ、本発明
を実施しない、すなわち電力の印加方法を連続波とし
た。そのトランジスタの電気特性を測定したところ、μ
＝0.7cm2/V/sと本発明の実施した場合より大幅に小さか
った。

【００５９】またすべてのトランジスタのオンオフ電流
比を調べたところ10e4以下と悪い値を示したものが12コ
あった。その原因はピンホールの形成によるリーク電流
が原因と推測でき、ＲＩＥ工程でパーティクルが発生す
るとピンホールの原因となることから、プラズマ励起電
力の変調によってパーティクル抑制の効果があることが
確認できた。

【００６０】また、加工歩留まりが高く、良好な選択
性、異方性が両立していることも分かった。これは、ト
ランジスタ特性のバラツキが小さかったことから明らか
である。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、良質な特性の膜を
得ることができ且つ成膜速度が速い早いプラズマを用い
た薄膜形成方法、及びこの方法に使用される薄膜形成装
置を提供することができる。

【００６２】また、本発明は、微粒子発生が少なく、す
なわち加工歩留まりが高く、良好な選択性、異方性が両
立したエッチング方法及びこの方法に使用れるエッチン
グ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である薄膜トランジスタの半
導体膜作成工程において印加したRF電力の変調波形。

【図２】本発明の一実施例であるＥＣＲ薄膜加工装置の
概略図。

【符号の説明】

１ 電磁石 ２ チューナー ３ 導波管 ４ 基板ホルダー ５ 真空室 ６ 基板ホルダー ７ 排気手段 ８ 原料ガス

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ａ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】成膜原料ガスに電界エネルギーを加えてプ
   ラズマ状態にする工程と、このプラズマ状態のガスを被
   成膜対称物に当ててこの被成膜対称物表面に膜を形成す
   る工程とを有するプラズマを用いた薄膜形成方法におい
   て、第１の周波数に第２の周波数で変調した電力で前記
   放電プラズマを励起することを特徴とするプラズマを用
   いた薄膜形成方法。
2. 【請求項２】成膜原料ガス及び被成膜対称物を収容可能
   な容器と、この成膜原料ガスに電界エネルギーを加えて
   プラズマ状態にする高周波発生用電源とを有するプラズ
   マを用いた薄膜形成装置において、前記高周波発生用電
   源が、第１の周波数に第２の周波数で変調した電力で前
   記放電プラズマを励起することを特徴とするプラズマを
   用いた薄膜形成装置。
3. 【請求項３】エッチングガスに電界エネルギーを加えて
   プラズマ状態にする工程と、このプラズマ状態のエッチ
   ングガスを被エッチング対称物に当ててこの被エッチン
   グ対称物表面をエッチングする工程とを有するプラズマ
   を用いたエッチング方法において、第１の周波数に第２
   の周波数で変調した電力で前記エッチングガスを励起す
   ることを特徴とするプラズマを用いたエッチング方法。
4. 【請求項４】エッチングガス及び被エッチング対称物を
   収容可能な容器と、前記エッチングガスに電界エネルギ
   ーを加えてプラズマ状態にする高周波発生用電源とを有
   するプラズマを用いたエッチング装置において、前記高
   周波発生用電源が、第１の周波数に第２の周波数で変調
   した電力で前記エッチングガスを励起することを特徴と
   するプラズマを用いたエッチング装置。