JPS61218135A - シリコン酸化膜の形成方法 - Google Patents

シリコン酸化膜の形成方法

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JPS61218135A
JPS61218135A JP60059322A JP5932285A JPS61218135A JP S61218135 A JPS61218135 A JP S61218135A JP 60059322 A JP60059322 A JP 60059322A JP 5932285 A JP5932285 A JP 5932285A JP S61218135 A JPS61218135 A JP S61218135A
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裕一 正木
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岩渕 俊之
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    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は半導体素子等に用いられる電気的絶縁膜とし
てのシリコン酸化膜の形成方法に関する。
(従来の技術) シリコン酸化膜は半導体素子の形成の際の選択拡散マス
ク、素子の層間絶縁膜、パッシベーション膜、その他の
目的のために用いられている。
従来のシリコン酸化膜の形成方法の一例が文献: rJ
ournal of Electrochemical
 5ocietyJ 128(?) 、  P1545
〜1551に開示されている。
この従来の方法を簡単に説明する。原料ガスとしてアル
ゴンガス(Ar)よって希釈されたシランガス(5iH
4)と、笑気ガス(N20) 、、二酸化炭素(C02
) 、−酸化炭素(CO)或いはその他のガスとを用い
、この原料ガスを真空に引いた減圧下の反応系に流量を
調整しながら導入する。この反応系に直流(Dc)或い
は高周波(RF)グロー放電を起して反応系内部を加熱
し、内部に設置されている被堆積物である下地上へとシ
リコン酸化膜を堆積させる。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、このような従来のシリコン酸化膜形成方
法では、アルゴンガスを原料ガスに混入しているので、
シリコン酸化膜が損傷を受け、さらには膜に欠陥が生じ
たりする。従って、被堆積物を加熱する温度(以下、 
Tsとする)が150 ”O以下になると、形成したシ
リコン酸化膜の抵抗率が小さくなったり(絶縁性が悪く
なる)、膜にピンホール等が形成されたりして、膜特性
が悪くなるという欠点があった。
この発明の目的は被堆積物の加熱温度↑Sを150℃以
下にしてシリコン酸化膜を形成しても、膜特性を悪くし
ない当該シリコン酸化膜の形成方法を提供することにあ
る。
(問題点を解決するための手段) この目的の達成を図るため、この発明によれば、シラン
系ガスを含む原料ガスを用い、減圧下でグロー放電によ
ってこの原料ガスをプラズマ分解して下地上にシリコン
酸化膜を形成するに当り、この原料ガスの一成分として
水素ガスを含ませたことを特徴とする。
(作用) このように、水素ガス(H2)を原料ガス成分として混
合してシリコン酸化膜を形成するため、得られたシリコ
ン酸化膜が損傷を受たり、膜に欠陥が生じたりすること
がない、従って、下地である被堆積物の温度を150℃
以下の低温でシリコン酸化膜を形成しても、抵抗率が低
下したり、或いは比誦電率が大きく変動したりしないた
め、優れた膜特性が得られる。従って、従来よりも低い
下地温度でシリコン酸化膜の形成が可能となる。
さらに、低温で形成出来るため、被堆積物の熱的劣化を
押えることが可能となり1作業性が向上し、製造コスト
の低減を図ることが出来る。
(実施例) 以下、図面を参照してこの発明の実施例につき説明する
この発明においては、原料ガス成分として水素ガスを含
ませてシリコン酸化膜を形成する方法である。
この場合、原料ガスとして、例えば、水素ガス(Hl 
)で希釈されたシランガス(5iHa )と、笑気ガス
(N20 )、二酸化炭素(CO2) 、−酸化炭素(
CO)或いはその他の適切なガスとを用いることが出来
るが、水素ガス(H2)で希釈されたシランガス(Si
H4)と笑気ガス(N20 )とで形成する場合につき
一例として説明する。
第2図はこのシリコン酸化膜を形成するために使用した
高周波グロー放電装置の概略を示す断面図で、1は減圧
にされる反応炉、2及び3はその内部に設けた上部電極
板及び下部電極板である。
下部電極板3上に下地となる被堆積物4を載置し、これ
を、ヒータ5で制御しながら、加熱する。原料ガス6は
水素ガスで希釈したシランガス用のボンベ及び笑気ガス
用のボンベから流量調節機等を経て反応炉l中に導入し
、上部電極板2に設けた噴出孔からシャワー状に噴出さ
せる。高周波電源7から電゛力を供給して上部電極板2
及び下部電極板3との間で高周波グロー放電を起して原
料ガス(反応ガス)をプラズマ状にし、シリコン酸化膜
を被堆積物4上へと堆積させる。この時被堆積物はヒー
タ5により加熱され、また、被堆積物が置かれた下部電
極板3を、膜に均一性をもたらすため、モータで回転さ
せる構造となている。
また、8は真空排気系への排気管である。
このような装置を用い、被堆積物の温度を変えてシリコ
ン酸化膜を形成した。その時の条件は、原料ガスとして
水素ガスH2で1%に希釈されたシランガスS iH4
と笑気ガスN20を用い、シランガスと笑気ガスとの比
を5IH4/ NZO= 50トし、ガス総流量を毎分
0.5リツトルとし、放電電力を5腸W/c腸2として
行った。
第1図(A)はこのようにして得られたシリコン酸化膜
と、上述と同一の条件であるが、水素ガスH2の代わり
にアルゴンガスArを含む原料ガスで得られた従来のシ
リコン酸化膜とについて膜特性、特に抵抗率の温度債存
性を示す曲線図である。この図において、横軸に被堆積
物を加熱する温度Tg(”0)を取り、縦軸に堆積した
シリコン酸化膜の抵抗率(Ω・C■)を取り、白丸印が
この発明によるシリコン酸化膜の曲線で、黒丸印が従来
のシリコン酸化膜をそれぞれ示す、尚、抵抗率の測定は
測定電界強度をIMV/cmとして行った。
この実験結果から明らかな°ように、この発明によるシ
リコン酸化膜は、従来方法による酸化膜よりも、Ts=
150℃で1桁、Ts=100℃で5桁も高い抵抗率を
持っていることが分かる。また、 Tg=200℃から
Ts= 100℃に温度を下げると、従来のシリコン酸
化膜は抵抗率が5桁低下するが、この発明によるシリコ
ン酸化膜はその低下はほとんどない、このように、この
発明により形成したシリコン酸化膜の抵抗率はTs依存
性がほとんど無いという特性を有している。
第1[1(B)はこの発明の方法で形成したシリコン酸
化膜と、従来方法で形成したシリコン酸化膜との比誘電
率の温度丁sに対する特性変化を示す曲線図である。
同図において、横軸に被堆積物を加熱する温度Tsを取
り、縦軸に堆積したシリコン酸化物の比誘電率を取って
示し、測定周波数をI KHzとした。
この場合にも、白丸印がこの発明によるシリコン酸化膜
の曲線で、黒丸印が従来のシリコン酸化膜をそれぞれ示
す。
この結果からも明らかなように、この発明によるシリコ
ン酸化膜の比誘電率は温度Tsに対する゛依存性がほと
んどないことが理解出来る0例えば。
この発明のシリコン酸化物によれば、丁5=250℃及
びτg=100℃間での比誘電率の変化はほとんど無く
ほぼ一定である。これに対し従来のシリコン酸化膜の場
合には、これら温度間での比誘電率の変化は約2倍とな
って低温になるに従って比誘電率が増大することがわか
る。
これらの測定結果からも明らかなように、従来方法に形
成されたシリコン酸化膜は温度〒8が150℃以下で急
激に膜特性が悪化することがわかるが、この発明の方法
により形成されたシリコン酸化膜の場合には、膜特性は
温度Tsにほとんど依存してない、このような理由によ
り、この発明の方法によれば、従来よりも充分に低い温
度Tsでシリコン酸化膜の形成が可能となる。
尚、上述した実施例では水素ガスH2でシランガスSi
’H4を希釈した場合につき説明したが、希釈濃度は所
要に応じて任意に設定することが出来1例えば、水素ガ
スH2と100%シランガス5fH4とを(IyIIJ
に反応系に導入しても良い、また、シラン系ガスとして
シランガス5in4の代りに、ジシランガス5rzH6
を用いても前述と同様な効果を得ることが出来る。
尚、上述した被堆積物としてはこれを特に限定するもの
ではがいので、シリコン酸化物が堆積されるべき任意好
適な材料とし得る。
(発明の効果) 上述した説明からも明らかなように、この発明によれば
、アルゴンガスではなく水素ガスを原料ガスの一成分と
して加えているので、被堆積物(下地)の加熱温度Ts
が150℃以下の低温であっても、抵抗率変化も、比銹
電率変化も小さく、ピンホールも生ずることがなく、従
って、膜特性が優れたシリコン酸化膜を形成することが
出来る。
また、従来よりも低い温度でシリコン酸化膜を形成する
ことが出来る0例えば、シリコン酸化膜を用いてアモル
ファスシリコン半導体素子を形成する場合には、アモル
ファスシリコン自体ヲ2oo、〜250℃という温度で
成長させるので、シリコン酸化物の形成時の下地の被堆
積物の温度を200 ”0以下とする必要があるが、こ
の発明によればこの要求を充分溝すことが出来る。
このように、低温でシリコン酸化膜を形成することが出
来るので、被堆積物の熱的劣化を押えることが出来、作
業性が向上し、製造コストも低減を図ること力【出来る
(応用分野) 第3図はアモルファスシリコン(a−3i)@用いた光
センサ、太陽電池の等の素子構造の概略を示す部分的断
面図である。この構造はこの発明のシリコン酸化膜形成
方法を適用して得られたものであり、 20は透明電極
基板、2!は基板20上に被着した透明導電膜、22は
加工形成されたa−Si暦、23は層間絶縁膜を形成す
ると共にa −5i暦22の端面を保護するための端面
保M#lを形成するシリコン酸化膜、24はa−Siか
らなる第二電極を形成すると共に配線となる金属電極膜
、25は表面保護膜を形成するシリコン酸化膜である。
そして、光りは基板20側から入射し、a−Si層22
で電気エネルギー変換する構造となっている。
ところで、a−Si層22は熱的に金属等と容易に反応
し、a−9iの膜特性が変わるという性質をもっている
、従って、この第3図に示す構造では、a−Si層22
と透明電極膜21との間、或いは、a−3i層22と金
属電極9I24との間の反応を防ぐため、この発明によ
る低温でのシリコン融化膜の形成方法を用いるのが好適
である。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)はこの発明のシリコン酸化膜の形成方法に
より得られたシリコン酸化膜と従来方法で得られたシリ
コン酸化膜とでの抵抗率の温度依存性を示す特性曲線図
、 第1図(B)はこの発明のシリコン酸化膜の形成方法に
より得られたシリコン酸化膜と従来方法で得られたシリ
コン酸化膜とでの比誘電率の温度依存性を示す特性曲線
図。 第2図はこの発明のシリコン酸化膜の形成方法に用いた
高周波グロー放電装置の概略を示す線図、 第3図はこの発明のシリコン酸化膜の形成方法を適用し
て形成した光センサ等の素子構造の一部分を概略的に示
す断面図である。 1・・・反応炉、     2・・・上部電極板3・・
・下部電極板、   4・・・被堆積物5・・・ヒータ
、      6・・・原料ガス7・・・高周波電源、
   14・・・排気管。 20・・・透明電極基板、  21・・・透明導電膜2
2・・・a −Si層、    23.25−シリコン
酸化膜24・・・金属電極膜、   L・・・光。 特許出願人    沖電気工業株式会社第1図 100  150   ZOO250 植建種彎を加熱する遥護(丁5) (’c) ○131本発明;;よ令シリコン駿イζ膿・・嗟・)技
りC;よるシリコン114じ1美第1図 湘わ噌は貴鞠ロロ寿外遣るJ (Ts)(0C) ○・・・袴明(:よろシリコン線dl ・・t!J!猜竹f:よるシリコン酸化鏝第2図 1 :反衾スP        6:浮幹トブス2:工
館電掻at    7:あ側諏電遥j:下vy’thV
L    s:排気14:椋堆精鞠 5:こ−タ 第3図 ム 、;:11:;;コj;;;!1;、11ij);1・
1111::;;11;11ij;111;;、;jj
i;11.    1;:1;;1:z′1:ii;:
′;、(Ill;、−1111j:1;11[;111
H莞2f : ifi明41極ml   LニーytJ
22:1−5i層 2J 25 :  E/ ’) ニア > 峠4EIl
1手続補正書 昭和81年6月6日

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. シラン系ガスを含む原料ガスを用い、減圧下でグロー放
    電によって該原料ガスをプラズマ分解して下地上にシリ
    コン酸化膜を形成するに当り、前記原料ガスの一成分と
    して水素ガスを含ませたことを特徴とするシリコン酸化
    膜の形成方法。
JP60059322A 1985-03-23 1985-03-23 シリコン酸化膜の形成方法 Granted JPS61218135A (ja)

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JPH0255940B2 JPH0255940B2 (ja) 1990-11-28

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