JPH0255940B2 - - Google Patents
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- JPH0255940B2 JPH0255940B2 JP60059322A JP5932285A JPH0255940B2 JP H0255940 B2 JPH0255940 B2 JP H0255940B2 JP 60059322 A JP60059322 A JP 60059322A JP 5932285 A JP5932285 A JP 5932285A JP H0255940 B2 JPH0255940 B2 JP H0255940B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon oxide
- oxide film
- gas
- film
- temperature
- Prior art date
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- Expired
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/60—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials
Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
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。
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、パツシベーシヨ
ン膜、その他の目的のために用いられている。
拡散マスク、素子の層間絶縁膜、パツシベーシヨ
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：「Journal of Electrochemical Society」128
(7)、p1545〜1551に開示されている。
献：「Journal of Electrochemical Society」128
(7)、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）によつて希釈されれた
シランガス（SiH4）と、笑気ガス（N2O）、二酸
化炭素（CO2）、一酸化炭素（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。
してアルゴンガス（Ar）によつて希釈されれた
シランガス（SiH4）と、笑気ガス（N2O）、二酸
化炭素（CO2）、一酸化炭素（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。従つて、被堆積
物を加熱する温度（以下、Tsとする）が150℃以
下になると、形成したシリコン酸化膜の抵抗率が
小さくなつたり（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
という欠点があつた。
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。従つて、被堆積
物を加熱する温度（以下、Tsとする）が150℃以
下になると、形成したシリコン酸化膜の抵抗率が
小さくなつたり（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
という欠点があつた。
この発明の目的は被堆積物の加熱温度Ts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。
℃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
でグロー放電によつ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。
ば、シラン系ガスを含む原料ガスを用い、減圧下
でグロー放電によつ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。従つて、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
は比誘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。従つて、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。
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。従つて、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
は比誘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。従つて、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、作業性が向上
し、製造コストの低減を図ることが出来る。
的劣化を押えることが可能となり、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。
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。
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
（H2）希釈されたシランガス（SiH4）と、笑気ガ
ス（N2O）、二酸化炭素（CO2）、一酸化炭素
（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（SiH4）と笑気ガス（N2O）とで形成す
る場合につき一例として説明する。
（H2）希釈されたシランガス（SiH4）と、笑気ガ
ス（N2O）、二酸化炭素（CO2）、一酸化炭素
（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（SiH4）と笑気ガス（N2O）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１中に導入し、上部電極板２に
設けた噴出孔からシヤ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。
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１中に導入し、上部電極板２に
設けた噴出孔からシヤ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SiH4と笑気ガスN2Oを用い、シラン
ガスと笑気ガスとの比をSiH4／N2O＝50とし、
ガス総流量を毎分0.5リツトルとし、放電電力を
５ｍＷ／cm2として行つた。
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SiH4と笑気ガスN2Oを用い、シラン
ガスと笑気ガスとの比をSiH4／N2O＝50とし、
ガス総流量を毎分0.5リツトルとし、放電電力を
５ｍＷ／cm2として行つた。
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、特に抵抗率の温度依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Ts（℃）を取り、縦軸に堆積したシリコン酸
化膜の抵抗率（Ω・cm）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1MV／cmとして行つた。
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、特に抵抗率の温度依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Ts（℃）を取り、縦軸に堆積したシリコン酸
化膜の抵抗率（Ω・cm）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1MV／cmとして行つた。
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
い抵抗率を持つていることが分かる。また、Ts
＝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。
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
い抵抗率を持つていることが分かる。また、Ts
＝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図Ｂはこの発明の方法で形成ししたシリコ
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Tsに対する特性変化を示す
曲線図である。
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Ts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
誘電率を取つて示し、測定周波数を1KHz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。
Tsを取り、縦軸に堆積したシリコン酸化物の比
誘電率を取つて示し、測定周波数を1KHz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。例え
ば、この発明のシリコン酸化物によれば、Ts＝
250℃及びTs＝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倍となつて低温になるに従つて
比誘電率が増大することがわかる。
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。例え
ば、この発明のシリコン酸化物によれば、Ts＝
250℃及びTs＝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倍となつて低温になるに従つて
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Ts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。
方法に形成されたシリコン酸化膜は温度Ts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SiH4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、例えば、水素ガスH2と100％シランガスSiH4
とを個別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SiH4の代りに、ジシ
ランガスSi2H6を用いても前述と同様な効果を得
ることが出来る。
ガスSiH4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、例えば、水素ガスH2と100％シランガスSiH4
とを個別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SiH4の代りに、ジシ
ランガスSi2H6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
するものではないので、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。
するものではないので、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℃以下の低温であつ
ても、抵抗率変化も、比誘電率変化も小さく、ピ
ンホールも生ずることがなく、従つて、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。例えば、シリコン酸化膜を
用いてアモルフアスシリコン半導体素子を形成す
る場合には、アモルフアスシリコン自体を200〜
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℃以
下とする必要があるが、この発明によればこの要
求を充分満すことが出来る。
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℃以下の低温であつ
ても、抵抗率変化も、比誘電率変化も小さく、ピ
ンホールも生ずることがなく、従つて、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。例えば、シリコン酸化膜を
用いてアモルフアスシリコン半導体素子を形成す
る場合には、アモルフアスシリコン自体を200〜
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℃以
下とする必要があるが、この発明によればこの要
求を充分満すことが出来る。
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
を図ることが出来る。
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
を図ることが出来る。
（応用分野）
第３図はアモルフアスシリコン（ａ−Si）を用
いた光センサ、太陽電池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は透明絶縁物基板、２１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層、２３は層間絶縁膜を形成すると共にａ−
Si層２２の端面を保護するための端面保護膜を形
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Ｌ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つて
いる。
いた光センサ、太陽電池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は透明絶縁物基板、２１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層、２３は層間絶縁膜を形成すると共にａ−
Si層２２の端面を保護するための端面保護膜を形
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Ｌ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つて
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−Siの膜特性が変わるという性質を
もつている。従つて、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−Si層２２と金属電極膜２４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酸
化膜の形成方法を用いるのが好適である。
に反応し、ａ−Siの膜特性が変わるという性質を
もつている。従つて、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−Si層２２と金属電極膜２４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酸
化膜の形成方法を用いるのが好適である。
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……透明絶縁物基板、２１……透明導電膜、
２２……ａ−Si層、２３，２５……シリコン酸化
膜、２４……金属電極膜、Ｌ……光。
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……透明絶縁物基板、２１……透明導電膜、
２２……ａ−Si層、２３，２５……シリコン酸化
膜、２４……金属電極膜、Ｌ……光。
Claims (1)
- １ シラン系ガスを含む原料ガスを用い、減圧下
でグロー放電によつ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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60059322A JPS61218135A (ja) | 1985-03-23 | 1985-03-23 | シリコン酸化膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60059322A JPS61218135A (ja) | 1985-03-23 | 1985-03-23 | シリコン酸化膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61218135A JPS61218135A (ja) | 1986-09-27 |
| JPH0255940B2 true JPH0255940B2 (ja) | 1990-11-28 |
Family
ID=13110004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60059322A Granted JPS61218135A (ja) | 1985-03-23 | 1985-03-23 | シリコン酸化膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61218135A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006007313A2 (en) | 2004-06-25 | 2006-01-19 | Applied Materials, Inc. | Improving water-barrier performance of an encapsulating film |
| US7214600B2 (en) | 2004-06-25 | 2007-05-08 | Applied Materials, Inc. | Method to improve transmittance of an encapsulating film |
| US7220687B2 (en) | 2004-06-25 | 2007-05-22 | Applied Materials, Inc. | Method to improve water-barrier performance by changing film surface morphology |
| JP6713878B2 (ja) * | 2016-08-25 | 2020-06-24 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
-
1985
- 1985-03-23 JP JP60059322A patent/JPS61218135A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61218135A (ja) | 1986-09-27 |
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