JPH01270320A - 絶縁薄膜堆積装置 - Google Patents

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〕 本発明は、基板上、特に絶縁性基板に薄膜素子を形成し
である基板上に絶縁膜を堆積する製造装置に関する。

〔従来の技術〕

絶縁性基板上に、薄膜素子（例えば、薄膜トランジスタ
ー）をマトリックス状に配置すれば、液晶ボゲットテレ
ビ等の表示装置の一基板となることは、周知の事実であ
る。

また、このような絶縁性基板上につくられた薄膜素子は
、半導体基板（例えばシリコンウェハー）中につくられ
た素子（例えばＰｖｌ　０　Ｓ型トランジスター）にく
らべて静電耐量が小さいことも周知のことである。

したがって、絶縁性基板上に薄膜素子をつくる工程中は
、静電対策、電荷のチャージアップ防止をすることが大
切である。ρｊえは、絶縁性基板上に自己整合型の薄膜
トランジスターを形成する場合ソース・ドレイン部を形
成するにあたってイオン注入機を用いて不純物イオンを
注入する（例えば、Ｎチャンネル薄膜トランジスターで
あれば、リン原子イオンをゲート電極をマスクとして、
ゲート絶縁股上から３　Ｘ　１０　”ａｌｌ−２程度半
導体薄膜中に注入する）必要がある。このイオン注入時
に、正電荷のリン原子イオンが絶縁膜中に残留して、電
荷のチャージアップが起こり、瞬時な放電により素子破
壊を発生することがある。このようなチャージアップを
防止する方法として、第３図に示すような電子による蓄
積電荷の中性化処理装置（エレクトロンフラッドガン）
が開発されている。

１は、イオン注入機の真空容器外壁であり、２は、高加
速（数１０ＫｅＶ）されたイオンビーム（すなわち所定
の陽イオン、３１゛、あるいは、１１Ｂ＋である）であ
る、３は１次熱電子４を放出するタングステンフィラメ
ン′１・及びリフレクタ−であり、数百ｅＶで加速され
た一次電子４は、対向壁面に衝突し、新たに二次電子５
を生成する。

この二次電子か、基板６に向かって進み、基板上あるい
は近傍で、正電荷のイオンを中性化するシステムか、エ
レクトロンフラットガンである。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上は、絶縁性基板上に薄膜素子をつくる場合の電荷の
チャージアップを防止する方策の一例を述べたものであ
るが、まだよく知られていない現象として、プラズマＣ
ＶＤ法（科学気相成長法）やスパッタ方式によって前記
絶縁性基板上の素子上に絶縁薄膜を堆積する場合、類似
なダメージが薄膜素子に発生することが観測されている
。

これは、例えば薄膜素子としてＮチャンネル薄膜トラン
ジスター（以下ＴＰＴと略記）をあげると、ＴＰＴのし
きい値電圧が、デプレーションモード型にシフトする結
果となる。第４図は、Ｔ　ＰＴのＶｏｓ（ソース・ドレ
イン間電圧）一定のもとでＶｃ＋ｓ（ゲート・ソース間
電圧）　　　ＩＤｌ１（ソース・トレイン間電流）特性
を示すらので、実線７は、正常なＴＰＴ特性、点線８は
、ダメージを受けなＴＰＴ特性である。（縦軸、横軸、
ＴＰＴの形状は任意である。）ＰチャンネルＴＰＴは、
逆に、強いエンハンスメントモード型にシフ１〜する。

ダメージの程度は絶縁性基板上に面内において分布をも
っており、基板周辺に近いほど、シフト量が大きかった
り、別の場合は基板中心はど、シフト量が大きかったり
する。それは、基板上に形成されるパターンや配線材料
、あるいは、絶縁膜の堆Ｉ東件によって種々である。

そこで本発明の目的は、絶縁薄膜を堆積する際、基板上
に形成される素子に、ダメージといった影響を与えるこ
となく、安定で再現性よい素子を形成できる絶縁薄膜を
堆積する製造装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記課題を解決するため、本発明の絶縁薄膜堆積装置は
、基板上に素子あるいは薄膜があって、前記素子あるい
は薄膜上に絶縁薄膜を堆積する絶縁薄膜堆積装置におい
て、前記絶縁薄膜中あるいは薄膜上のイオンを中性化し
ながら絶縁薄膜を堆積する手段を備えたことを特徴とす
る。

〔作　用〕

上記の記述において、まず、絶縁基板上に絶縁ｗｉ膜を
＃！槓する場合、正負のどちらの電荷か絶縁薄膜トに誘
起されるかが重要である。以下図を用いて説明する。

第・１図は、通常のスパッタ装置の概略図である。

通常のプラズマＣＶ　Ｄ装：〃も全く同じ構造であり、
導入ガス成分、反応圧力、電源能力が異なるのみである
ので省略する。

９は、反応容器、Ｉ　Ｏはガス導入系、１１はガス排出
系、１２は、陰極、１３は陽極である。陰極１２１には
、ターゲツト材１６が配置し、陽極１３上には、基板１
５が保持されている。１７は、基板側の陽極の電位を制
御する定電圧電源であり、通常は電圧０’？″接地され
ている。１４は、高１シＩ波電源であり、１８は、シャ
ッターである。ターゲットＮ　］　６として石英板、ガ
スとしてＡｒ、２１１１１、ｏｒ　＋−、高周波パワー
、２Ｋｗを印加し、薄膜トランジスター（’「Ｆ　’Ｔ
’　）の−１−に保護膜としてＳｉＯｚを２０００人堆
積する場合を害える。ＳｉＯ，スパッタ時に発生ずる’
Ｉ’　Ｆ　Ｔへのダメージ（しきい値電注の変化）の程
度は、定電圧電源をプラス側に印加するほど少なくなり
、５０Ｖ程度印加するのか比較的よい、この結果から、
絶縁性基板上には、プラスの電荷が総合的に誘起してお
り、これらのチャージアップによるダメージを緩和する
ために、中性化をする必要がある。そのためには電子を
照射するのか効果的である。その結果、ダメージは、定
電圧電源によるバイアススパッタによるダメージよりも
さらに少なくなった。

基体的には、バイアススパッタでは、基板中心にダメー
ジか残りやすかったか、基板中心部でもなくすことか確
認された。

［実　施　例〕 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明の第１の実施例を示すスパッタ装置の
概略の構造図である。９〜１８までは第４図と同じもの
である。１つは熱電子放出用のフィラメントであり、陽
電極２０との間の電圧により、熱電子が加速される。２
］’、２１は、それぞれ直接基［１５上に向かって進む
熱電子と、陽電極２０に向かって進む一次電子であり、
２２は、陽電極電圧源に新たに生成された二次電子であ
る。

陽電極電圧源２３は、数百ボルト必要である。

ターゲツト材１６としては、石英板を用い、Ａｒ圧を２
．０ｍｔｏｒｒにして、ＲＦパワー２゜ＯＫｗを印加し
な、基板加熱温度は、２００’Ｃであり、１１５分スバ
ヅタして２０００Ａ堆積したところ、’ｌ”　Ｆ　’ｒ
特性が基板内−様に変化が見られなかった。

フィラメントは、常時点燈する方がよいが、シャッター
１８を断続的に開いて断続的にＳ　ｉ　Ｏ２を堆積し、
シャッターを閉じているとき電子放射をして少しずつ中
性化するといった方法も有効である。

定電圧電源■７により、陽［！１３の電位をかえること
により基板表面での電荷の中性化を１ｌｊＩＪ御できる
。

具体的には、反応容器外壁よりも、正電位にしておく方
か効果か大きい。

フィラメント１９と、陽電極２０の位置関係を反応容器
内でいろいろ変えることで、−次電子２１′の割合を増
やすことも可能である。

第２図は、第２の実施例を示すものである。第１図に比
べ直接基板１５に入射する一次電子２１′を陽２！極２
０からの二次電子２２よりも多くできる横道となってい
る。

第１図、第２図とも、スパッタ装置を示したものである
が、プラズマＣＶＤ装置としても大差はない、しかし、
カス導入系は、Ｓ　ｉ　Ｏｘを堆積する場合、Ｓ　Ｉ　
Ｈ４、ＮＯ２，０２などの混合気体であり、内圧も、数
ｔ、　ｏ　ｒ　ｒと高くなっている。

絶縁物としてはＳｉＯ２の他に、５ｔｔＮ４といった膜
も考えられ、ガスとして、Ｓ　ｉ　Ｈ４とＮ。

あるいはＮＨ，を用いればよい。

また、未ドー１のａｓｉＶＡ膜も半絶縁物と考えられ上
述の堆積により、ダメージの少ない良質な半導体膜も得
られる。

本装置によって作製された絶縁薄膜は、Ｔ　Ｆ　’ｒの
ゲート絶縁膜（あるいは、広義ではａ−３ｔ薄膜）層間
絶縁膜、素子の保護膜（パッシベーション膜）等に適用
される。したがって、透明絶縁性基板上にＴ　Ｐ　Ｔ　
、　Ｍ　Ｉ　Ｍ　（Ｈｅｔａｌ−１ｎｓｕｌａｔｏｒ−
ｎｅｔａｌ格造の２端子素子）を形成したアクティブマ
トリックスアレイやサファイア基板上に形成したＳＯ８
素子上に絶縁薄膜を堆積する場合本装置は、有効である
。

また、本装置は基板として、シリコンウェハーの表面を
熱酸化したような基板を用い、その上に薄膜素子を形成
する場合にも適用できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、以上説明した様に、本装置を用いれば
絶縁性基板上に形成した薄膜素子上に絶縁薄膜を堆積す
る場き、絶縁薄膜中あるいはその表面に電荷を誘起する
ことが少なくなり、薄膜素゛子のダメージを著しく減少
することが可能である。

本装置は、特に大面積絶縁基板を用いたアクティブマト
リックスデバイスに有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は、本発明の第１、第２の実施例を示す
もので、絶縁薄膜堆積装置の概略の構造図である。 第３図は、中性化処理装置の概略のｎ４造図である。 第４図は、ＮチャンネルＴＰＴのＴ　。ｓ　　Ｖｏｐ特
性を示す図である。 第５図は、従来の絶縁薄膜堆積装置の概略の構造図であ
る。 ｌ・・・・真空容器外壁 ２・・・・イオンビーム ３・・・・タングステンフィラメント及びリフレクタ− ４・・・・−次（熱）電子 ５・・・・二次電子 ６・・・・基板 ７・・・・正常なＴ　ｌ？Ｔ特性カーブ８・・・・ダメ
ージを受けたＴ　Ｆ　ｉ’特性カー９・・・・反応容器 １０・・・・ガス導入系 １１・・・・ガス排出系 １２・・・・陽極 １３・・・・陽極 １４・・・・高周波電源 １５・・・・基板 １６・・・・ターゲット材 １７・・・・定電圧電源（基板用） １８・・・・シャッター １つ・・・・フィラメント ２０・・・・陽電極 ２１．２１’ ・・・・−次電子 ２２・・・・二次電子 ２３・・・・定電圧電源（陽電極用） 以　　」二 葛　１）個 ｇ 第２図 ＶばＳ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に素子あるいは薄膜があって、前記素子あ
   るいは薄膜上に絶縁薄膜を堆積する絶縁薄膜堆積装置に
   おいて、前記絶縁薄膜中あるいは薄膜上のイオンを中性
   化しながら絶縁薄膜を堆積する手段を備えたことを特徴
   とする絶縁薄膜堆積装置。
2. （２）前記基板は、絶縁性基板であり、前記素子は、薄
   膜半導体素子である請求項１記載の絶縁薄膜堆積装置。
3. （３）前記薄膜半導体素子は、薄膜トランジスターであ
   る請求項２記載の絶縁薄膜堆積装置。
4. （４）前記絶縁薄膜は、二酸化シリコン薄膜あるいは、
   窒化シリコン薄膜である請求項１記載の絶縁薄膜堆積装
   置。
5. （５）前記中性化する手段とは、電子イオン照射である
   請求項１の絶縁薄膜堆積装置。