JPS5842239A - プラズマ酸化法 - Google Patents
プラズマ酸化法Info
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- JPS5842239A JPS5842239A JP56140655A JP14065581A JPS5842239A JP S5842239 A JPS5842239 A JP S5842239A JP 56140655 A JP56140655 A JP 56140655A JP 14065581 A JP14065581 A JP 14065581A JP S5842239 A JPS5842239 A JP S5842239A
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
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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】
本発明は直流〜５００ＭＨｚの高周波エネルギまたは１
〜４ＧＨｚのマイクロ波エネルギ等の誘導エネルギを用
いて、珪素または珪素を含有する被酸化物の表面を酸化
して酸化珪素を作製する方法に関する。
〜４ＧＨｚのマイクロ波エネルギ等の誘導エネルギを用
いて、珪素または珪素を含有する被酸化物の表面を酸化
して酸化珪素を作製する方法に関する。
本発明は被酸化物がアモルファスまたは５〜２００Ａの
大きさの微結晶性を有するセミアモルファス構造の非単
結晶半導体特に珪素または８１、Ｏ，、Ｌ （０＜ｘ＜
’１） 、８１．〜．（０＜ｘ＜４）またはＳ ｉ Ｏ
，。
大きさの微結晶性を有するセミアモルファス構造の非単
結晶半導体特に珪素または８１、Ｏ，、Ｌ （０＜ｘ＜
’１） 、８１．〜．（０＜ｘ＜４）またはＳ ｉ Ｏ
，。
（０＜Ｘ＜２）の表面を２００〜５００’Ｏの低い温度
にて酸化して塩素または水素を含有する酸化珪素を作製
する方法に関する。
にて酸化して塩素または水素を含有する酸化珪素を作製
する方法に関する。
本発明は単結晶珪素を６００〜’ｌ １００”Ｃ特に８
００〜１０００°Ｃの低い温度において、従来１１００
〜１２５００Ｃの高温の熱によって分解させているハロ
ゲン元素例えばＣ１Ｌ、 ＨＣＩ、 ＴＯＩｆｆｉ （
）リフロールエチレン）の結合をマイクロ波（２，４５
ＧＨ２１００〜２０■Ｗ）にて分解し、これを酸素とと
もに導入することによシ、その表面にハロゲン元素を含
有する酸化珪素を作製し、加えてこのノ・ロゲン元素を
珪素中にも添加し、スクッキングフオルト等の格子欠陥
を消滅させ、キャリアのライフタイムの助長に寄与させ
んとしたものである。
００〜１０００°Ｃの低い温度において、従来１１００
〜１２５００Ｃの高温の熱によって分解させているハロ
ゲン元素例えばＣ１Ｌ、 ＨＣＩ、 ＴＯＩｆｆｉ （
）リフロールエチレン）の結合をマイクロ波（２，４５
ＧＨ２１００〜２０■Ｗ）にて分解し、これを酸素とと
もに導入することによシ、その表面にハロゲン元素を含
有する酸化珪素を作製し、加えてこのノ・ロゲン元素を
珪素中にも添加し、スクッキングフオルト等の格子欠陥
を消滅させ、キャリアのライフタイムの助長に寄与させ
んとしたものである。
本発明は反応性気体中に水素の如き反応促進剤を添加し
、例えば酸素：水素＝２０〜３０００：ＩＩ拾で混入し
、この混入ガスを誘導エネルギによシ活性化または分解
することによシ半導体特に非単結晶半導体表面に２００
〜５００”Ｃ代表的には３００＠Ｃであっても２００〜
８００Ａの厚い酸化珪素膜を形成させることを目的とし
ている。
、例えば酸素：水素＝２０〜３０００：ＩＩ拾で混入し
、この混入ガスを誘導エネルギによシ活性化または分解
することによシ半導体特に非単結晶半導体表面に２００
〜５００”Ｃ代表的には３００＠Ｃであっても２００〜
８００Ａの厚い酸化珪素膜を形成させることを目的とし
ている。
さらに本発明の、１＋１された酸化珪素膜の表面部のみ
を反応性気体を窒化物例えばアンモニアに変えることに
よって変成して酸化窒化珪素にすることにより、さらに
化学的に、安定化させたことを特徴としている。
を反応性気体を窒化物例えばアンモニアに変えることに
よって変成して酸化窒化珪素にすることにより、さらに
化学的に、安定化させたことを特徴としている。
本発明は加えて誘導エネルギを０．１〜１０ｔＯｒｒよ
シよシ高い圧力１に大気圧特に大気圧においてもその反
応性気体の活性化または分解を１以上保証できるという
実験事実を利用して、さらにその効果を高めている。
シよシ高い圧力１に大気圧特に大気圧においてもその反
応性気体の活性化または分解を１以上保証できるという
実験事実を利用して、さらにその効果を高めている。
従来珪素を酸素のみを加えそこへ基板より離れた誘導エ
ネルギを加える方法が知られている。
ネルギを加える方法が知られている。
（ＵＳＰ ４２３２０５７）またアンモニア等の窒化物
気体を用いたプラズマ窒化法は、本発明人の出願になる
１プラズマ窒化法Ｊ （特願昭５４−１５９９２１８
５４、 ’１２．１０出願）が知られている０しかし珪
素または珪素を含有する被酸化物を酸化するのみセ門化
されｈ膜中に珪素の不対結合手が含まれてしまう。この
ためＭ工５ＩＩＦＥＴのゲイト絶縁物等に用いようとす
ると、界面準位を下げることができなかった。
気体を用いたプラズマ窒化法は、本発明人の出願になる
１プラズマ窒化法Ｊ （特願昭５４−１５９９２１８
５４、 ’１２．１０出願）が知られている０しかし珪
素または珪素を含有する被酸化物を酸化するのみセ門化
されｈ膜中に珪素の不対結合手が含まれてしまう。この
ためＭ工５ＩＩＦＥＴのゲイト絶縁物等に用いようとす
ると、界面準位を下げることができなかった。
加工てプラズマエネルギによシ半導体の損傷を誘発し、
これを中和することができなかった。
これを中和することができなかった。
本発明はこの損傷によって発生する珪素の不対結合を水
素またはハロゲン元素によシ中和しさらに単結晶半導体
においてはその結晶格子を損う欠陥を８００〜１０５０
°Ｃの低い温度にて原子化されたハロゲン元素がなおす
ことができることを大きな特徴としている。
素またはハロゲン元素によシ中和しさらに単結晶半導体
においてはその結晶格子を損う欠陥を８００〜１０５０
°Ｃの低い温度にて原子化されたハロゲン元素がなおす
ことができることを大きな特徴としている。
以下に図面に従ってその実施例を示す。
実施例１
第１図は本発明方法に用いられた誘導エネルギを用いた
プラズマ酸化装置である。
プラズマ酸化装置である。
すなわち反応炉（１）に挿入設置されたボート（３）上
に設けられた被酸化物である基板（２）、この基板を加
熱する加熱炉（４）、ガス導入によシ酸素または酸化物
気体に水素または水素化物気体（例えば水）またはハロ
ゲン化物気体例えば塩素、塩化水素またはトリクロール
エチレンを（７）よシ導入し、誘導エネルギ例えば２．
４５ＧＨｚのマイクロ波エネルギ（６）によシ励起室（
５）にてプラズマ化させた。
に設けられた被酸化物である基板（２）、この基板を加
熱する加熱炉（４）、ガス導入によシ酸素または酸化物
気体に水素または水素化物気体（例えば水）またはハロ
ゲン化物気体例えば塩素、塩化水素またはトリクロール
エチレンを（７）よシ導入し、誘導エネルギ例えば２．
４５ＧＨｚのマイクロ波エネルギ（６）によシ励起室（
５）にてプラズマ化させた。
このプラズマ化は１３．５６ＭＨ２の如き高周波を用い
るよシもマイクロ波を用いると、そのイオン化率が１ｄ
〜１び倍も大きく、また水素化物の水素と酸素、炭素Ｆ
、素との結合を１７１５にはかかる高い周波数の方が有
効であった。
るよシもマイクロ波を用いると、そのイオン化率が１ｄ
〜１び倍も大きく、また水素化物の水素と酸素、炭素Ｆ
、素との結合を１７１５にはかかる高い周波数の方が有
効であった。
さらに反応性気体はプラズマ化されて反応容器中をへて
基板表面を酸化し、さらに排気口（８）よシ外部に放出
された。
基板表面を酸化し、さらに排気口（８）よシ外部に放出
された。
反応系の圧力は放電が容器
０．０１〜’１ｏｔｏｒｒが最適であった。しかし多量
生産を行う時、かかる減圧式では装置が大型化してしま
う。そのため常圧（７６０ｔ ｏ ｒ ｒ）でも実施し
てかかる雰囲気においてもその効果があった。
生産を行う時、かかる減圧式では装置が大型化してしま
う。そのため常圧（７６０ｔ ｏ ｒ ｒ）でも実施し
てかかる雰囲気においてもその効果があった。
基板に非単結晶半導体を用いた時、この半導体中にはそ
の半導体自身含有する不対結合手を水素、フッ素等の・
・ロゲン元素に゛よって中和されておシ、この結合が水
素においては３５０’Ｃ以上、フッ素においては５００
°Ｃ以上にてきれてしまう。このことを防ぐため、かか
る半導体においては５ｉ−Ｈ結合を有する場合、２００
〜３５０’（１！代表的には３００’Ｃにて酸化するこ
とはきわめて重要である。本発明はかかる目的にきわめ
て好都合であり、酸素中に塩化水素を１〜５％添加、さ
らに水素を３〜１０％添加した場合、１００Ａ１５００
Ａ、１００ＯＡの膜厚に１５分、１時間、４時間でする
ことができた。
の半導体自身含有する不対結合手を水素、フッ素等の・
・ロゲン元素に゛よって中和されておシ、この結合が水
素においては３５０’Ｃ以上、フッ素においては５００
°Ｃ以上にてきれてしまう。このことを防ぐため、かか
る半導体においては５ｉ−Ｈ結合を有する場合、２００
〜３５０’（１！代表的には３００’Ｃにて酸化するこ
とはきわめて重要である。本発明はかかる目的にきわめ
て好都合であり、酸素中に塩化水素を１〜５％添加、さ
らに水素を３〜１０％添加した場合、１００Ａ１５００
Ａ、１００ＯＡの膜厚に１５分、１時間、４時間でする
ことができた。
この酸化珪素はハロゲン元素を含有しているため、ナト
リューム等のモービルイオンに対しても防御作用を有す
るのみならず、半導体との界面における準位を単結晶と
同様の１０〜１０ｃｍの密度にまで下げることができた
。
リューム等のモービルイオンに対しても防御作用を有す
るのみならず、半導体との界面における準位を単結晶と
同様の１０〜１０ｃｍの密度にまで下げることができた
。
ハロゲン元素を有する気体をＴＯＥを窒素または酸素に
バブルし、その分圧をできたわずかの炭化水素化物を酸
素と反応せしめ、一部を二酸化炭素とし、他の塩素、水
素を酸化助長剤とす３ると同様の好ましい結晶を得るこ
とができた０実施例２ この実施例は第１図の装置を用い、単結晶珪素を酸化し
たものである。
バブルし、その分圧をできたわずかの炭化水素化物を酸
素と反応せしめ、一部を二酸化炭素とし、他の塩素、水
素を酸化助長剤とす３ると同様の好ましい結晶を得るこ
とができた０実施例２ この実施例は第１図の装置を用い、単結晶珪素を酸化し
たものである。
酸化温度は６００〜１１００°Ｃ代表的には７００〜’
ｘ ｏ ｏ ｏ’ｃとした０本発明ではかかる低い温度
であるため、基板に不純物が添加されてＰＮ接合での接
合が選択的に作られているｌｖＴ！＋に対してもその不
純物の再拡散を防ぎつつその表面に清浄な酸化面を設け
、特に半導体中に不純物のドーピングにより形成されて
いる格子欠陥をかかる低い温度にて消滅させることがで
きた。
ｘ ｏ ｏ ｏ’ｃとした０本発明ではかかる低い温度
であるため、基板に不純物が添加されてＰＮ接合での接
合が選択的に作られているｌｖＴ！＋に対してもその不
純物の再拡散を防ぎつつその表面に清浄な酸化面を設け
、特に半導体中に不純物のドーピングにより形成されて
いる格子欠陥をかかる低い温度にて消滅させることがで
きた。
特に従来このためには１１００’Ｃ以上一般には１１５
０〜１２５０’Ｃ！の高温を必要とした。しかし本発明
ではかかる高温は塩素の結合を切断するために必要であ
シ、活性化して塩素原子が存在するならば８００〜１０
００’Ｏという低い温度でも格子欠陥を消滅させること
ができるという大きな特徴に加えて、酸素も活性化また
は分解しているため、その気化温度も水素がない状態で
従来知られた乾燥酸化の１０倍の速度が得られた０水素
が流加してもさらにその３〜１０倍の成長速度が得られ
、低温での酸化をさらに ることかできた。加えてゾー
ルの三角形にみられる低温での酸化は界面準位ができや
すいという事実に対し、７００〜１０００”Ｃ例えば９
００Ｃでの酸化でもこの酸化膜中に水素または）・ロゲ
ン元素が添加さができた。
０〜１２５０’Ｃ！の高温を必要とした。しかし本発明
ではかかる高温は塩素の結合を切断するために必要であ
シ、活性化して塩素原子が存在するならば８００〜１０
００’Ｏという低い温度でも格子欠陥を消滅させること
ができるという大きな特徴に加えて、酸素も活性化また
は分解しているため、その気化温度も水素がない状態で
従来知られた乾燥酸化の１０倍の速度が得られた０水素
が流加してもさらにその３〜１０倍の成長速度が得られ
、低温での酸化をさらに ることかできた。加えてゾー
ルの三角形にみられる低温での酸化は界面準位ができや
すいという事実に対し、７００〜１０００”Ｃ例えば９
００Ｃでの酸化でもこの酸化膜中に水素または）・ロゲ
ン元素が添加さができた。
このプラズマ中にヘリュームまたは窒素を添加してさら
にプラズマ状態を反応系（１）全体にひろげてその４４
跣時間を長くしてもよい。また反応系の圧力を’／６０
ｔｏｒｒにしても同様の好結果が得られた。
にプラズマ状態を反応系（１）全体にひろげてその４４
跣時間を長くしてもよい。また反応系の圧力を’／６０
ｔｏｒｒにしても同様の好結果が得られた。
以上の説明よシ明らかな如く、従来知られていた酸素の
みのＪｂｉ ４１：ではなく、この酸素の如き酸化物気
体に加えて塩化水素、塩素の如き７１０ゲン元素さらに
水素を燐層限界以下に加えることによシ酸化を酸素のみ
に比べて約２００〜３０００Ｃも下げることができ、ア
モルファスまたは七ぬ ミアモルファスの珪素半導体等においてマ００°Ｃにお
いても５００〜８００Ａの厚さを有せしめる酸化珪素を
作ることができた。またこの酸化珪素をその表面を窒素
またはアンモニアを分解した同じ温度のプラズマ雰囲気
にひたすことにより、その表面のみを５〜３ＯＡの厚さ
に酸化窒化珪素とし、低温で作った酸化珪素膜層をいわ
ゆるやわらかい膜（絶縁耐圧２Ｘ１０Ｖ／Ｃｍ以下）に
かたい膜（絶縁耐圧４〜６ Ｘ １０ ｖ／Ｃｍ）を得
ることができるようになった。
みのＪｂｉ ４１：ではなく、この酸素の如き酸化物気
体に加えて塩化水素、塩素の如き７１０ゲン元素さらに
水素を燐層限界以下に加えることによシ酸化を酸素のみ
に比べて約２００〜３０００Ｃも下げることができ、ア
モルファスまたは七ぬ ミアモルファスの珪素半導体等においてマ００°Ｃにお
いても５００〜８００Ａの厚さを有せしめる酸化珪素を
作ることができた。またこの酸化珪素をその表面を窒素
またはアンモニアを分解した同じ温度のプラズマ雰囲気
にひたすことにより、その表面のみを５〜３ＯＡの厚さ
に酸化窒化珪素とし、低温で作った酸化珪素膜層をいわ
ゆるやわらかい膜（絶縁耐圧２Ｘ１０Ｖ／Ｃｍ以下）に
かたい膜（絶縁耐圧４〜６ Ｘ １０ ｖ／Ｃｍ）を得
ることができるようになった。
第１図は本発明を実施したプラズマ酸化反応装置の概要
を示す。
を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、珪素または珪素を含有する被酸化物は誘導エネルギ
によシ酸素または酸化物気体と塩素またはハロゲン元素
を有する気体または水素または水素化物とを含有する反
応性気体を活性化または分解せしめられたこの反応性気
体によシ酸化されてハロゲン元素または水素を含有する
酸化珪素が形成されたことを特徴とするプラズマ酸化法
。 ２、特許請求の範囲第１項において、被酸化物はアモル
ファスまたは微結晶性を有するセミアモルファス構造を
有する非単結晶半導体である珪素、ＳｉＯｘ、（０＜ｘ
＜２）、Ｓｉ、Ｎ、−。 （０＜ｘ＜４）またはｓｉ、Ｏ，（０＜Ｘ＜１）の表面
を２００〜５０（１６０にて酸化してハロゲン元素また
は水素が添加された酸化珪素を形成せしめることを特徴
とするプラズマ酸化法０ ３、特許請求の範囲第１項において、被酸化物である単
結晶珪素半導体を６００〜１１００°Ｃの温度にて酸化
してハロゲン元素または水素が添加された酸化珪素を形
成せしめることを特徴とするプラズマ酸化法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56140655A JPS5842239A (ja) | 1981-09-07 | 1981-09-07 | プラズマ酸化法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56140655A JPS5842239A (ja) | 1981-09-07 | 1981-09-07 | プラズマ酸化法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5842239A true JPS5842239A (ja) | 1983-03-11 |
Family
ID=15273687
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56140655A Pending JPS5842239A (ja) | 1981-09-07 | 1981-09-07 | プラズマ酸化法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5842239A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0279406A2 (en) * | 1987-02-16 | 1988-08-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Device for forming silicon oxide film |
| JPS6450534A (en) * | 1987-08-21 | 1989-02-27 | Seiko Instr & Electronics | Method of forming oxide film of element semiconductor |
| US5489446A (en) * | 1987-02-16 | 1996-02-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Device for forming silicon oxide film |
| JP2000091577A (ja) * | 1998-08-26 | 2000-03-31 | Texas Instr Inc <Ti> | ゲ―ト酸化物を形成する方法 |
| US7998801B2 (en) | 2008-04-25 | 2011-08-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Manufacturing method of thin film transistor having altered semiconductor layer |
| JP2012199369A (ja) * | 2011-03-22 | 2012-10-18 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 半導体装置の製造方法及び基板処理装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55163848A (en) * | 1979-06-06 | 1980-12-20 | Shunpei Yamazaki | Manufacture of semiconductor device and its manufacturing device |
-
1981
- 1981-09-07 JP JP56140655A patent/JPS5842239A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS55163848A (en) * | 1979-06-06 | 1980-12-20 | Shunpei Yamazaki | Manufacture of semiconductor device and its manufacturing device |
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