JPH04110471A - 薄膜形成方法 - Google Patents
薄膜形成方法Info
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- JPH04110471A JPH04110471A JP22967890A JP22967890A JPH04110471A JP H04110471 A JPH04110471 A JP H04110471A JP 22967890 A JP22967890 A JP 22967890A JP 22967890 A JP22967890 A JP 22967890A JP H04110471 A JPH04110471 A JP H04110471A
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- halogen
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- Formation Of Insulating Films (AREA)
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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】
〔産業上の利用分！ｌ’ｌ’ ］
本発明は薄膜形成方法に関し、更に詳しくは半導体素子
の絶縁膜形成方法に関するものであり、特に電界効果型
］・ランジスタに好適に用いることのできる絶縁膜形成
方法に関する。
の絶縁膜形成方法に関するものであり、特に電界効果型
］・ランジスタに好適に用いることのできる絶縁膜形成
方法に関する。
［従来技術の説明］
従来、単結晶シリコンを用いたＭ ＯＳ型ＦＥＴのゲー
ト絶縁膜は一般に単結晶シリコンを酸化雰囲気中で９０
０〜］１００°Ｃに加熱処理する事で形成されている。
ト絶縁膜は一般に単結晶シリコンを酸化雰囲気中で９０
０〜］１００°Ｃに加熱処理する事で形成されている。
又、アモルファスシリコン（以下、ａ−Ｓｉと称する）
、多結晶シリコンを半導体層とするＴＰＴあるいはＩｎ
Ｐ ＧａＡ、ｓなどのＭＩＳ型ＦＥＴのグー１〜絶縁
膜は一般にスパッタ法、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法
等により形成されている。
、多結晶シリコンを半導体層とするＴＰＴあるいはＩｎ
Ｐ ＧａＡ、ｓなどのＭＩＳ型ＦＥＴのグー１〜絶縁
膜は一般にスパッタ法、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法
等により形成されている。
［発明が解決しようとしている課題］
しかし、ＳＯＩ構造のＭ ＯＳ Ｆ Ｅ Ｔを三次元構
造の半導体装置に応用する場合のように、半導体装置を
三次元的に形成する場合には、半導体層が多層形成され
る。このために熱エネルギーを用いて上層のデバイスを
形成すると、下層のデバイスの半導体層が熱によるダメ
ージを受ける心配がある。
造の半導体装置に応用する場合のように、半導体装置を
三次元的に形成する場合には、半導体層が多層形成され
る。このために熱エネルギーを用いて上層のデバイスを
形成すると、下層のデバイスの半導体層が熱によるダメ
ージを受ける心配がある。
又、ガラス上の多結晶Ｓｊあるいは単結晶Ｓｌを用いる
デバイスにおいても、ガラス基板が熱的ダメージを受け
るため、ゲー［・絶縁膜の作製法として熱酸化法を用い
る事が難しい。
デバイスにおいても、ガラス基板が熱的ダメージを受け
るため、ゲー［・絶縁膜の作製法として熱酸化法を用い
る事が難しい。
更に、ゲート絶縁膜としてスパッタ法あるいはプラズマ
ＣＶＤ法を用いた場合には、加速されたイオンによって
半導体層にダメージが生じるため、半導体層と絶縁膜の
界面準位が多くなり、キャリアの移動度の低下等を招き
素子性能の劣化を生ずる場合があった。
ＣＶＤ法を用いた場合には、加速されたイオンによって
半導体層にダメージが生じるため、半導体層と絶縁膜の
界面準位が多くなり、キャリアの移動度の低下等を招き
素子性能の劣化を生ずる場合があった。
［本発明の目的１
本発明の目的は、従来にＬヒベて格段に素子性能を向」
ニさせることができる薄膜形成方法を提案することであ
る。
ニさせることができる薄膜形成方法を提案することであ
る。
また、本発明の目的は、半導体層と絶縁膜の界面準位を
減少させることができる薄膜形成法を提案することにあ
る。
減少させることができる薄膜形成法を提案することにあ
る。
更に本発明は基体へ前処理を行い、半導体層と絶縁膜の
界面準位を減少させることのできる薄膜形成方法を提案
することを目的としている。
界面準位を減少させることのできる薄膜形成方法を提案
することを目的としている。
［課題を解決するための手段］
本発明は、従来技術の持つ課題を解決すべく鋭意研究を
重ねた結果完成に至ったものであり、本発明の薄膜形成
方法は、プラズマと光を用いて成膜を行う成膜方法成に
おいて、基体の配された成膜室内にハロゲンガスを導入
する工程と、前記ハロゲンガスを励起し前記基体を処理
するハロゲン処理工程と、前記ハロゲン処理後、励起し
ても単独では堆積しない第１のガスを基体の配された反
応容器、内に導入する工程と、前記反応容器内に導入さ
れた前記第１のガスをプラズマ励起する工程と、第２の
ガスを前記反応容器内に導入し、前記励起された第１の
ガスと反応させ、生成した反応生成物を基体」二に（＝
１着せしめ、前記反応生成物が付着する基体に光を照射
する工程とを有することを特徴どするものである。また
は、プラズマと光を用いて成膜を行う成膜方法において
、基体の配された成膜室内にハロゲンガスな導入する工
程と、前記ハロゲンガスを励起し前記基体を処理するハ
ロゲン処理工程と、前記ハロゲン処理後、励起しても単
独では堆積しない第１のガスを基体の配された反応容器
内に導入する工程と、前記反応容器内に導入された前記
第１のガスをプラズマ励起する工程と、前記ハロゲン処
理後の基体を励起された前記第１のガスにさらす工程と
、第２のガスを前記反応容器内に導入し、前記励起され
た第１のガスと反応させ、生成した反応生成物を基体上
に付着せしめ、前記反応生成物が付着する基体に光を照
射する工程とを有することを特徴とするものである。
重ねた結果完成に至ったものであり、本発明の薄膜形成
方法は、プラズマと光を用いて成膜を行う成膜方法成に
おいて、基体の配された成膜室内にハロゲンガスを導入
する工程と、前記ハロゲンガスを励起し前記基体を処理
するハロゲン処理工程と、前記ハロゲン処理後、励起し
ても単独では堆積しない第１のガスを基体の配された反
応容器、内に導入する工程と、前記反応容器内に導入さ
れた前記第１のガスをプラズマ励起する工程と、第２の
ガスを前記反応容器内に導入し、前記励起された第１の
ガスと反応させ、生成した反応生成物を基体」二に（＝
１着せしめ、前記反応生成物が付着する基体に光を照射
する工程とを有することを特徴どするものである。また
は、プラズマと光を用いて成膜を行う成膜方法において
、基体の配された成膜室内にハロゲンガスな導入する工
程と、前記ハロゲンガスを励起し前記基体を処理するハ
ロゲン処理工程と、前記ハロゲン処理後、励起しても単
独では堆積しない第１のガスを基体の配された反応容器
内に導入する工程と、前記反応容器内に導入された前記
第１のガスをプラズマ励起する工程と、前記ハロゲン処
理後の基体を励起された前記第１のガスにさらす工程と
、第２のガスを前記反応容器内に導入し、前記励起され
た第１のガスと反応させ、生成した反応生成物を基体上
に付着せしめ、前記反応生成物が付着する基体に光を照
射する工程とを有することを特徴とするものである。
［作用］
本発明によれば成膜を行う基体表面に前処理どしてハロ
ゲン処理、もしくはハロゲン処理に続りて第１のガスに
よる処理を行うことによって基体表面と半導体との界面
準位密度を大幅に減少することができる。また光とプラ
ズマを用いる成膜方法を用いることによって低温下で処
理が行え、しかも成膜時と同じ光源およびプラズマ源を
用いることによってより効果的に前処理を行うことがで
きる。特に低温で処理を行いえることは、ハロゲン処理
を行う場合、特に好ましいものである。
ゲン処理、もしくはハロゲン処理に続りて第１のガスに
よる処理を行うことによって基体表面と半導体との界面
準位密度を大幅に減少することができる。また光とプラ
ズマを用いる成膜方法を用いることによって低温下で処
理が行え、しかも成膜時と同じ光源およびプラズマ源を
用いることによってより効果的に前処理を行うことがで
きる。特に低温で処理を行いえることは、ハロゲン処理
を行う場合、特に好ましいものである。
本発明において、界面準位密度がハロゲンガスあるいは
ハロゲンガスに続いて行われる第１のガスによる前処理
で低減する理由は以下に示される機構によるものど考え
られる。
ハロゲンガスに続いて行われる第１のガスによる前処理
で低減する理由は以下に示される機構によるものど考え
られる。
一般に半導体素子の製造を行う際に使用されるＳｊ基体
は、不純物除去の点からエツチング液としてフッ酸（Ｈ
Ｆ ）溶液を用いたエツチングを行った後、超純水での
洗浄が行われている。そしてこれらの基体表面のＳｉの
ダングリングボンドは水素原子によりターミネートされ
ており、酸化されにくいことが知られている。よって例
えばこの表面にＳｉＯ２膜をＣＶＤ法により形成する場
合には、基体表面にＳ ｊ−１−１結合が存在するため
、Ｓｊど酸素とが直接結合しにくい。このため基体表面
において不完全な反応が生じ、界面に多くのＳ ｊ−Ｈ
結合が残存したり、また５ｊ−ＯＨ結合等が形成されて
い界面準位密度が高くなってしまうと考えられる。これ
に対してＳｉウェハを例えばＦ等のハロゲン原子の励起
種で処理する事によって、界面のＳ ｉ −１−１結合
の１丁を効率よ（Ｆに置換することができ、水素を取り
除くことができる。５ｊ−Ｆ結合のＦとＯとの置換はゴ
］と０との置換に比べて起こり易いため、５ｊＯ）２膜
を形成する場合の第１のガスである酸素の励起種（プラ
ズマ励起、及び／又は光励起によって得られる）に基体
をさらす処理を行うことで、ＦとＯの置換を行い、さら
に良好で安定な５ｊ−０結合を得ることができる。この
ように基体表面のＳｉどＯとの結合を効率よく行わせる
ことによって、ＳｊとＳｉＯ□膜間の界面準位密度を低
減することができる。
は、不純物除去の点からエツチング液としてフッ酸（Ｈ
Ｆ ）溶液を用いたエツチングを行った後、超純水での
洗浄が行われている。そしてこれらの基体表面のＳｉの
ダングリングボンドは水素原子によりターミネートされ
ており、酸化されにくいことが知られている。よって例
えばこの表面にＳｉＯ２膜をＣＶＤ法により形成する場
合には、基体表面にＳ ｊ−１−１結合が存在するため
、Ｓｊど酸素とが直接結合しにくい。このため基体表面
において不完全な反応が生じ、界面に多くのＳ ｊ−Ｈ
結合が残存したり、また５ｊ−ＯＨ結合等が形成されて
い界面準位密度が高くなってしまうと考えられる。これ
に対してＳｉウェハを例えばＦ等のハロゲン原子の励起
種で処理する事によって、界面のＳ ｉ −１−１結合
の１丁を効率よ（Ｆに置換することができ、水素を取り
除くことができる。５ｊ−Ｆ結合のＦとＯとの置換はゴ
］と０との置換に比べて起こり易いため、５ｊＯ）２膜
を形成する場合の第１のガスである酸素の励起種（プラ
ズマ励起、及び／又は光励起によって得られる）に基体
をさらす処理を行うことで、ＦとＯの置換を行い、さら
に良好で安定な５ｊ−０結合を得ることができる。この
ように基体表面のＳｉどＯとの結合を効率よく行わせる
ことによって、ＳｊとＳｉＯ□膜間の界面準位密度を低
減することができる。
［実施例］
本発明においては、半導体の基体上に絶縁膜を形成する
場合、成膜前に前処理どして光やプラズマ励起されたハ
ロゲンガスにより処理を行う。及び／又は、このガス処
Ｊ」に続けて励起された第１のガスによって処理を行う
ことにより基体界面での界面準位密度を低減させるもの
である。
場合、成膜前に前処理どして光やプラズマ励起されたハ
ロゲンガスにより処理を行う。及び／又は、このガス処
Ｊ」に続けて励起された第１のガスによって処理を行う
ことにより基体界面での界面準位密度を低減させるもの
である。
また、光とプラズマに依る成膜方法を用いることによっ
てハロゲンガス処理を行うに適した低い温度で基体の処
理ができる。加えて前記ハロゲンガスの励起手段として
成膜時に第１のガスを励起するプラズマ源あるいは基体
に照射する光のどちらか一方を用いることによって成膜
装置の簡便化を行うことができる。
てハロゲンガス処理を行うに適した低い温度で基体の処
理ができる。加えて前記ハロゲンガスの励起手段として
成膜時に第１のガスを励起するプラズマ源あるいは基体
に照射する光のどちらか一方を用いることによって成膜
装置の簡便化を行うことができる。
またハロゲンガスによる処理を行う際に光を照射するこ
とによって、水素の脱離が促進され、閾値電極の変動の
原因どなる水素の混入を抑え、緻密な膜を形成すること
が可能となる。また、同様に第１のガスによるガス処理
においても、ガスをプラズマ励起したり、光の照射を行
うことによって、第１ガス種とハロゲン元素どの置換を
効率よく行わせることができる。
とによって、水素の脱離が促進され、閾値電極の変動の
原因どなる水素の混入を抑え、緻密な膜を形成すること
が可能となる。また、同様に第１のガスによるガス処理
においても、ガスをプラズマ励起したり、光の照射を行
うことによって、第１ガス種とハロゲン元素どの置換を
効率よく行わせることができる。
以下、本発明の薄膜形成法を行うために好適に用いるこ
とができる成膜装置の一例を第１図を用いて説明する。
とができる成膜装置の一例を第１図を用いて説明する。
第１図において、１は電極であり、２はもう一方の電極
を兼ねている反応容器である。第１図に示されるように
反応容器２は接地されている。
を兼ねている反応容器である。第１図に示されるように
反応容器２は接地されている。
３は基体であり、例えば、シリコンなどの半導体や、Ｇ
ａＡｓなとの化合物半導体基体、あるいは絶縁基板上（
絶縁性材料からなる基板あるいは、表面を絶縁状態に成
されている基板）に単結晶Ｓｉ、多結晶Ｓｉ、非晶質シ
リコンなどの半導体層を堆積した基体等が挙げられる。
ａＡｓなとの化合物半導体基体、あるいは絶縁基板上（
絶縁性材料からなる基板あるいは、表面を絶縁状態に成
されている基板）に単結晶Ｓｉ、多結晶Ｓｉ、非晶質シ
リコンなどの半導体層を堆積した基体等が挙げられる。
４ａ、４ｂ、４ｃは夫々ガス導入口であり、ガス導入口
４ａ、４ｂは、反応容器２の上部に位置しており、電極
Ｊの近傍に設けである。ガス導入口４ａからはハロゲン
元素を含むガス１０ａを成膜室内に導入し、ガス導入口
４ｂからは第１のガス１０ｂを導入する。ハロゲン元素
を含むガス１０ａとしてはＨｅやＡｒなどの不活性ガス
で希釈したＦ２．Ｃａ２ 、Ｂ Ｔ ２などのハロゲン
の希釈ガスあるいはＨＦ、ｌ−Ｉ Ｃｆｆ、ＨＢｒ、Ｎ
Ｆ３、ＳＦ６などのハロゲン化合物を含むガスが挙げら
れる。
４ａ、４ｂは、反応容器２の上部に位置しており、電極
Ｊの近傍に設けである。ガス導入口４ａからはハロゲン
元素を含むガス１０ａを成膜室内に導入し、ガス導入口
４ｂからは第１のガス１０ｂを導入する。ハロゲン元素
を含むガス１０ａとしてはＨｅやＡｒなどの不活性ガス
で希釈したＦ２．Ｃａ２ 、Ｂ Ｔ ２などのハロゲン
の希釈ガスあるいはＨＦ、ｌ−Ｉ Ｃｆｆ、ＨＢｒ、Ｎ
Ｆ３、ＳＦ６などのハロゲン化合物を含むガスが挙げら
れる。
第１のガスどしては窒素原子を含むガス、酸素原子を含
むガス等があげられる。本発明において、第１のをガス
を使用し前処理を行った場合には、平行平板型プラズマ
ＣＶＤ法を用いて成膜した場合に比べ、形成される膜中
の水素含有量を格段に低減させることができる。
むガス等があげられる。本発明において、第１のをガス
を使用し前処理を行った場合には、平行平板型プラズマ
ＣＶＤ法を用いて成膜した場合に比べ、形成される膜中
の水素含有量を格段に低減させることができる。
ガス導入口４ｃは電極］と対向した下部側にあり、この
導入［１４ｃから第２のガスｌＯｃが導入される。第２
のガスどしては、Ｓｉを含むＳｉＨ＋ 、Ｓｉ２Ｈ６等
のガスまたはＴＥ０１（（Ｃ２＋−＋５０）、Ｓ ｉ）
等の有機オキシシラン材料が挙げられる。
導入［１４ｃから第２のガスｌＯｃが導入される。第２
のガスどしては、Ｓｉを含むＳｉＨ＋ 、Ｓｉ２Ｈ６等
のガスまたはＴＥ０１（（Ｃ２＋−＋５０）、Ｓ ｉ）
等の有機オキシシラン材料が挙げられる。
５は、反応容器２と電極１との間に電圧を印加し、プラ
ズマを発生さセるための電源である。なおプラズマ発生
手段は、高周波、マイクロ波、マグネットあるいはこれ
らの併用によっても発生さゼることかできる。
ズマを発生さセるための電源である。なおプラズマ発生
手段は、高周波、マイクロ波、マグネットあるいはこれ
らの併用によっても発生さゼることかできる。
なお、成膜中の反応容器の内部の圧力（操作圧）は１０
〜５００ｍＴｏｒｒどすることが好ましい。
〜５００ｍＴｏｒｒどすることが好ましい。
面、上述した薄膜形成方法に４３いて、更にプラズマダ
メージを防ぎ、基体の大面積化を図る為には、プラズマ
源の電極面積を、反応容器の内壁面積の１／］○以下に
する事が望ましい。好ましくは、０．０２〜０，０６で
あｌ）、より好ましくは０．０４〜００５である。この
ように電極の面積を反応容器の内壁面積よりも小さくし
、電極と反応容器どの間に電圧を印加すれば、プラズマ
の強度は電極近傍で強く、基体近傍でそれより弱くなり
、その結果、基体または膜へのダメージを軽減すること
ができる。
メージを防ぎ、基体の大面積化を図る為には、プラズマ
源の電極面積を、反応容器の内壁面積の１／］○以下に
する事が望ましい。好ましくは、０．０２〜０，０６で
あｌ）、より好ましくは０．０４〜００５である。この
ように電極の面積を反応容器の内壁面積よりも小さくし
、電極と反応容器どの間に電圧を印加すれば、プラズマ
の強度は電極近傍で強く、基体近傍でそれより弱くなり
、その結果、基体または膜へのダメージを軽減すること
ができる。
６は光源であり、例えば、ト１ｇランプ、Ｘｅランプ、
Ｘｅ−トＩｇランプ、Ｗランプ、ハロゲンランプ等のラ
ンプ、あるいは、Ｎ２レーザ、Ａｒレーザ、Ｙ Ａ Ｇ
レーザ、ＣＯ２レーザのエギシマレーザ等のレーザがあ
げられる。もちろんこれら以外の光でもよ（、特に導入
ガスに吸収されにくく、成膜時の反応中間体ｊ−３よび
ハロゲンガスに吸収されるものならばよい。尚、ハロゲ
ンガスの励起時に使用する光源やプラズマ源に成膜時の
第１ガス励起のためのプラズマ源あるいは基体に照射コ
１ する光の少なくとも一方を用いる事で装置が簡便どなり
、基体への前処理と成膜プロセスが連続して行える。以
下にこの装置を用いて薄膜形成を行う手順を説明する。
Ｘｅ−トＩｇランプ、Ｗランプ、ハロゲンランプ等のラ
ンプ、あるいは、Ｎ２レーザ、Ａｒレーザ、Ｙ Ａ Ｇ
レーザ、ＣＯ２レーザのエギシマレーザ等のレーザがあ
げられる。もちろんこれら以外の光でもよ（、特に導入
ガスに吸収されにくく、成膜時の反応中間体ｊ−３よび
ハロゲンガスに吸収されるものならばよい。尚、ハロゲ
ンガスの励起時に使用する光源やプラズマ源に成膜時の
第１ガス励起のためのプラズマ源あるいは基体に照射コ
１ する光の少なくとも一方を用いる事で装置が簡便どなり
、基体への前処理と成膜プロセスが連続して行える。以
下にこの装置を用いて薄膜形成を行う手順を説明する。
真空容器２内に基体を設置し真空排気装置によって反応
容器２内を所望の圧力まで減圧した後、前処理用ハロゲ
ンガス１０ ａを導入し操作圧を所望の値に保つ。一方
、この時に光源６から光を基体］に照射するか、電極］
と反応容器２との間に電圧を掛はプラズマ励起するかも
しくはその両方を行う。なお、照射を行う光として赤外
光または赤外光を含む光を用いる場合には、その光照射
により基体の温度を所望の値に設定することができる。
容器２内を所望の圧力まで減圧した後、前処理用ハロゲ
ンガス１０ ａを導入し操作圧を所望の値に保つ。一方
、この時に光源６から光を基体］に照射するか、電極］
と反応容器２との間に電圧を掛はプラズマ励起するかも
しくはその両方を行う。なお、照射を行う光として赤外
光または赤外光を含む光を用いる場合には、その光照射
により基体の温度を所望の値に設定することができる。
また、基体の温度を上昇させることができない光を用い
る場合には、基体支持台にヒーターを設（プて温度を所
望の値に設定しても良い。
る場合には、基体支持台にヒーターを設（プて温度を所
望の値に設定しても良い。
以上の条件下でハロゲン前処理を行った。その後、反応
容器内を高真空に排気することによってハロゲンガスな
除去する。続いて第１ガスによる処理を行う場合には、
第１ガスどしての酸素や窒素を反応容器内に導入し、操
作圧を所望の値とする。この時もハロゲン前処理の場合
と同じように光源６から光を基体１に照射するか、電極
］と反応容器２との間に電圧を掛しりプラズマ励起する
かもしくはその両方を行うと良い。以上の条件下で第１
ガスによる前処理を行うことができる。
容器内を高真空に排気することによってハロゲンガスな
除去する。続いて第１ガスによる処理を行う場合には、
第１ガスどしての酸素や窒素を反応容器内に導入し、操
作圧を所望の値とする。この時もハロゲン前処理の場合
と同じように光源６から光を基体１に照射するか、電極
］と反応容器２との間に電圧を掛しりプラズマ励起する
かもしくはその両方を行うと良い。以上の条件下で第１
ガスによる前処理を行うことができる。
次に再び反応容器２内を所望圧まで真空排気する。その
後まず、第１のガスｌ ０１：ｌをガス導入口４ｂから
反応容器２の内部に流し、この第１のガスをプラズマ励
起する。第２のガス１０ｃをガス導入口４ｃから反応容
器２の内部に導入し、ガス圧を所定の値として励起され
た第１のガスと反応を行わせる。プラズマは、例えば１
３．５６ＭＨｚの高周波電圧を容量結合型電極ｌと反応
容器２との間に印加することにより発生させることがで
きる。この時に光源から光を基体１に照射し膜形成を行
う。なお、光照射を行うための光源としては前処理時に
用いる光源と異なる光源を用いても良いが、同じ光源と
することによって、装置の簡略化を行うことができる。
後まず、第１のガスｌ ０１：ｌをガス導入口４ｂから
反応容器２の内部に流し、この第１のガスをプラズマ励
起する。第２のガス１０ｃをガス導入口４ｃから反応容
器２の内部に導入し、ガス圧を所定の値として励起され
た第１のガスと反応を行わせる。プラズマは、例えば１
３．５６ＭＨｚの高周波電圧を容量結合型電極ｌと反応
容器２との間に印加することにより発生させることがで
きる。この時に光源から光を基体１に照射し膜形成を行
う。なお、光照射を行うための光源としては前処理時に
用いる光源と異なる光源を用いても良いが、同じ光源と
することによって、装置の簡略化を行うことができる。
（実施例１）
以下、本発明の好適な実施例をより具体的に説明する。
反応容器２内に基体どしてＳｊ単結晶ウェハを設置し真
空排気装置に反応容器２内を１×］０Ｔｏｒｒまで真空
排気した。その後前処理用ハロゲンガス１０ａとしてＨ
ｅで５％に希釈したＦ。
空排気装置に反応容器２内を１×］０Ｔｏｒｒまで真空
排気した。その後前処理用ハロゲンガス１０ａとしてＨ
ｅで５％に希釈したＦ。
を５ｓｅｃｍ導入し操作圧を１． ＯＯｍ Ｔ ｏ ｒ
ｒに保った。一方、光源６からは０．６Ｗ／ｃＩＴＩ
’のＸｅランプ光を基体］に照射した。なお、この照射
により基板温度は３００°Ｃを保ち、以上の条件下で５
分間前処理を行った。
ｒに保った。一方、光源６からは０．６Ｗ／ｃＩＴＩ
’のＸｅランプ光を基体］に照射した。なお、この照射
により基板温度は３００°Ｃを保ち、以上の条件下で５
分間前処理を行った。
次に再び反応容器２内を１×１０−Ｔ ｏ ’ｒ ｒま
で真空排気し第１のガス１０１つとして酸素ガスを用い
、第２のガス１０Ｃどしてモノシランガスを用いた。ま
ず、第１のガス］Ｏ］〕をガス導入口４１〕から１０１
００５ｅの割合で反応容器２の内部に流し、この第１の
ガスをプラズマ励起した。第２のガス１０ｃをガス導入
口４ｃから反応容器２の内部に５ｓｅｃｍの割合で導入
しこのときの操作圧を１００ ｍ Ｔ ｏ ｒ ｒどし
た。プラズマは、１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を容重
結合型電極１ど反応容器２との間に１００Ｗ印加するこ
とにより発生させた。このときの電子密度は基体３−ヒ
で８Ｘ１０７／ｃｒ＆であった。 この時も前処理時と
同様に光源６から０ 、 ６ Ｖ＋ｌ／ ｃ ｒｄの光
を基体ｌに照射した。
で真空排気し第１のガス１０１つとして酸素ガスを用い
、第２のガス１０Ｃどしてモノシランガスを用いた。ま
ず、第１のガス］Ｏ］〕をガス導入口４１〕から１０１
００５ｅの割合で反応容器２の内部に流し、この第１の
ガスをプラズマ励起した。第２のガス１０ｃをガス導入
口４ｃから反応容器２の内部に５ｓｅｃｍの割合で導入
しこのときの操作圧を１００ ｍ Ｔ ｏ ｒ ｒどし
た。プラズマは、１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を容重
結合型電極１ど反応容器２との間に１００Ｗ印加するこ
とにより発生させた。このときの電子密度は基体３−ヒ
で８Ｘ１０７／ｃｒ＆であった。 この時も前処理時と
同様に光源６から０ 、 ６ Ｖ＋ｌ／ ｃ ｒｄの光
を基体ｌに照射した。
以上の条件下で３分間堆積を行ったところ］０００±２
５人の５ｉＯ２１］莫が形成された。すなわち、膜厚の
バラツキは約±２．５％ど小さかった。
５人の５ｉＯ２１］莫が形成された。すなわち、膜厚の
バラツキは約±２．５％ど小さかった。
以上の様にして形成されたシリコン酸化膜の評価を行っ
た。
た。
■ 屈折率 ］、４４〜１．４６と熱酸化膜と同程度で
あった。
あった。
■ 赤外分光特性 Ｓ ｊ −１−１、Ｓ −ＯＨの結
合による吸収は見られずＳ］−〇結合にＪこる吸収のみ
であった。
合による吸収は見られずＳ］−〇結合にＪこる吸収のみ
であった。
■ 電気的特性 比誘電率 ４．１、絶縁耐圧１０ Ｍ
Ｖ ／ ｃ ｒｎ、半導体と絶縁膜どの間の界面準位
密度（以下、界面準位密度と称する）５ ｘ １０ ”
ｅ Ｖ−’ｃｍ このように良好な特性を持つ膜を形成することができた
。
Ｖ ／ ｃ ｒｎ、半導体と絶縁膜どの間の界面準位
密度（以下、界面準位密度と称する）５ ｘ １０ ”
ｅ Ｖ−’ｃｍ このように良好な特性を持つ膜を形成することができた
。
［実施例２］
実施例］ど同様に反応容器２内を真空排気した後、ｌ−
１ｅＦ２５％ガス１０ａを５ｓｅｃｍで導入口４ａより
真空反応容器内に導入し、操作圧１、 ＯＯｍ Ｔ ｏ
ｒ ｒでＸｅランプを照射し前処理を５分間行った。
１ｅＦ２５％ガス１０ａを５ｓｅｃｍで導入口４ａより
真空反応容器内に導入し、操作圧１、 ＯＯｍ Ｔ ｏ
ｒ ｒでＸｅランプを照射し前処理を５分間行った。
次に、容器内２を高真空に１ツ１気する事により反応容
器内のＦ２を除去し、第１のガスである酸素を１０１０
０５ｅ導入して操作圧を１．００ ｍ Ｔ ｏ ｒｒど
した。この時も光ＴＡ６から０．６Ｗ／ｃｉ光を照射し
５分間酸素処理を行った。
器内のＦ２を除去し、第１のガスである酸素を１０１０
０５ｅ導入して操作圧を１．００ ｍ Ｔ ｏ ｒｒど
した。この時も光ＴＡ６から０．６Ｗ／ｃｉ光を照射し
５分間酸素処理を行った。
次に第２のガスどしてＳｊｌ（４５ｓｅｃｍをガス導入
口４ｃから反応容器内に導入し、操作圧を１、 ＯＯｍ
Ｔ ｏ ｒ ｒとし第１のガスである酸素をプラズマ
により励起した。以−ヒの条件で作成したＳｉｎ、膜に
ついて堆積速度膜厚分布、屈折率、赤外分光特性、誘電
率、絶縁耐圧は実施例１と同様に良好な結果を示した。
口４ｃから反応容器内に導入し、操作圧を１、 ＯＯｍ
Ｔ ｏ ｒ ｒとし第１のガスである酸素をプラズマ
により励起した。以−ヒの条件で作成したＳｉｎ、膜に
ついて堆積速度膜厚分布、屈折率、赤外分光特性、誘電
率、絶縁耐圧は実施例１と同様に良好な結果を示した。
又界面準位密度は２ Ｘ １．０ ”ｅ Ｖ−’、ｃｍ
−”とさらに小さくなり、酸素処理の効果が確認できた
。
−”とさらに小さくなり、酸素処理の効果が確認できた
。
［実施例３］
実施例］と同様に反応容器内を真空排気した後、ＨｅＮ
Ｆｓ５％ガスを導入口４ａより５ｓｅｃｍの割合で反応
容器内に導入した後、操作圧を１００ｍＴｏｒｒとし、
プラズマにより励起した。上記の条件で前処理を５分間
行った。
Ｆｓ５％ガスを導入口４ａより５ｓｅｃｍの割合で反応
容器内に導入した後、操作圧を１００ｍＴｏｒｒとし、
プラズマにより励起した。上記の条件で前処理を５分間
行った。
その後再び反応容器内を高真空に排気する事により反応
容器内のＮＦ、を除去し、第１のガス（０２）を導入口
４］〕から導入し操作圧を］００ｍＴｏｒｒとした後、
酸素をプラズマ励起する事により酸素処理を５分間行っ
た。次に第２のガスとしてＳ Ｉ Ｈ４をガス導入口４
ｃから５ｓｅｃｍの割合で反応容器内に導入し、操作圧
を１００ｒｎＴｏｒｒとして、第１のガスである酸素を
プラズマにより励起すると同時に光源６より基体上に光
を照Ｉ：］する事により成膜した。
容器内のＮＦ、を除去し、第１のガス（０２）を導入口
４］〕から導入し操作圧を］００ｍＴｏｒｒとした後、
酸素をプラズマ励起する事により酸素処理を５分間行っ
た。次に第２のガスとしてＳ Ｉ Ｈ４をガス導入口４
ｃから５ｓｅｃｍの割合で反応容器内に導入し、操作圧
を１００ｒｎＴｏｒｒとして、第１のガスである酸素を
プラズマにより励起すると同時に光源６より基体上に光
を照Ｉ：］する事により成膜した。
以上の条件で作成した５ｊＯ２膜について堆積速度膜厚
分布、屈折率、赤外分光特性、誘電率、絶縁耐圧は実施
例］と同様に良好な結果を示した。また界面準位密度ば
］、 Ｘ ］、 ０１０ｅＶ−’ｃｍであった。
分布、屈折率、赤外分光特性、誘電率、絶縁耐圧は実施
例］と同様に良好な結果を示した。また界面準位密度ば
］、 Ｘ ］、 ０１０ｅＶ−’ｃｍであった。
［実施例４〕
実施例１と同様に反応容器２内を真空排気した後、Ｈｅ
ＮＦｓ５％ガスを導入口４ａより５ｓｅｃｍの割合で反
応容器内に導入した後、操作圧を１００ｍＴｏｒｒとし
、プラズマにより励起すると同時に光源６より０６Ｗ／
ｃｉの光を照射した。その後再び反応容器内を高真空に
排気する事により反応容器内のＮＦ、を除去し、第１の
ガス（０，）を導入口４ｂから導入し、操作圧を１００
ｍＴｏｒｒとした。そして酸素をプラズマで励起すると
同時に光源６より基体上に光を照射して、酸素処理を行
った。
ＮＦｓ５％ガスを導入口４ａより５ｓｅｃｍの割合で反
応容器内に導入した後、操作圧を１００ｍＴｏｒｒとし
、プラズマにより励起すると同時に光源６より０６Ｗ／
ｃｉの光を照射した。その後再び反応容器内を高真空に
排気する事により反応容器内のＮＦ、を除去し、第１の
ガス（０，）を導入口４ｂから導入し、操作圧を１００
ｍＴｏｒｒとした。そして酸素をプラズマで励起すると
同時に光源６より基体上に光を照射して、酸素処理を行
った。
次に第２のガスとしてＳ Ｉ Ｈ＜をガス導入口４ｃよ
り反応容器内に５ｓｅｃｍの割合で導入し、操作圧を１
００ｍＴｏｒｒとして、第１のガスである酸素をプラズ
マにより励起すると同時に光源６より基体上に光を照射
する事により成膜を行った。
り反応容器内に５ｓｅｃｍの割合で導入し、操作圧を１
００ｍＴｏｒｒとして、第１のガスである酸素をプラズ
マにより励起すると同時に光源６より基体上に光を照射
する事により成膜を行った。
以上の条件で作成したＳｉＣ２について堆積速度、屈折
率、赤外分光特性、誘電率、絶縁耐圧は実施例１と同様
良好な結果を示した。また界面準位密度は５Ｘ １０１
１ｅＶ−’ｃｍ−２と低減することができた。
率、赤外分光特性、誘電率、絶縁耐圧は実施例１と同様
良好な結果を示した。また界面準位密度は５Ｘ １０１
１ｅＶ−’ｃｍ−２と低減することができた。
［発明の効果１
本発明によれば、■基体をプラズマの最強部から離して
配置することができるので、基体へのプラズマダメージ
を少なくできる。また励起されたハロゲンガスによる前
処理、且つ／または 励起された第１のガスによる処理
（酸素処理や窒素処理）を行うことによって、界面準位
密度を大幅に減少する事が可能となり、電気的特性に優
れた膜を形成することができる。
配置することができるので、基体へのプラズマダメージ
を少なくできる。また励起されたハロゲンガスによる前
処理、且つ／または 励起された第１のガスによる処理
（酸素処理や窒素処理）を行うことによって、界面準位
密度を大幅に減少する事が可能となり、電気的特性に優
れた膜を形成することができる。
■上記ハロゲンガスの励起を、成膜時の第１の反応ガス
の励起のためのに使用するプラズマ源、あるいは基体に
照射を行う光源の少な（とも一方を用いる事で装置が簡
便となり、成膜プロセスが連続して行える。
の励起のためのに使用するプラズマ源、あるいは基体に
照射を行う光源の少な（とも一方を用いる事で装置が簡
便となり、成膜プロセスが連続して行える。
■化学量論組成から近い膜を形成することができる。
■水素含有量の少ない膜を形成でき、閾値電圧の変動を
抑えることができる。
抑えることができる。
第１図は本発明の実施例に係る装置を示す概念図である
。 ］・・・電極、２・・・反応容器、 ３・・・基体、 ４ａ、４ｂ、４ｃｍ ・・ガス導入口、５・・・プラズ
マ発生手段、 ６・・・光源、
。 ］・・・電極、２・・・反応容器、 ３・・・基体、 ４ａ、４ｂ、４ｃｍ ・・ガス導入口、５・・・プラズ
マ発生手段、 ６・・・光源、
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、プラズマと光を用いて成膜を行う成膜方法において
、 基体の配された成膜室内にハロゲンガスを導入する工程
と、 前記ハロゲンガスを励起し前記基体を処理するハロゲン
処理工程と、 前記ハロゲン処理後、励起しても単独では堆積しない第
１のガスを基体の配された反応容器内に導入する工程と
、 前記反応容器内に導入された前記第１のガスをプラズマ
励起する工程と、 第２のガスを前記反応容器内に導入し、前記励起された
第１のガスと反応させ、生成した反応生成物を基体上に
付着せしめ、前記反応生成物が付着する基体に光を照射
する工程とを有することを特徴とする薄膜形成方法。 ２、プラズマと光を用いて成膜を行う成膜方法において
、 基体の配された成膜室内にハロゲンガスを導入する工程
と、 前記ハロゲンガスを励起し前記基体を処理するハロゲン
処理工程と、 前記ハロゲン処理後、励起しても単独では堆積しない第
１のガスを基体の配された反応容器内に導入する工程と
、 前記反応容器内に導入された前記第１のガスをプラズマ
励起する工程と、 前記ハロゲン処理後の基体を励起された前記第１のガス
にさらす工程と、 第２のガスを前記反応容器内に導入し、前記励起された
第１のガスと反応させ、生成した反応生成物を基体上に
付着せしめ、前記反応生成物が付着する基体に光を照射
する工程とを有することを特徴とする薄膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22967890A JPH04110471A (ja) | 1990-08-30 | 1990-08-30 | 薄膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22967890A JPH04110471A (ja) | 1990-08-30 | 1990-08-30 | 薄膜形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04110471A true JPH04110471A (ja) | 1992-04-10 |
Family
ID=16895977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22967890A Pending JPH04110471A (ja) | 1990-08-30 | 1990-08-30 | 薄膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04110471A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07235530A (ja) * | 1994-02-24 | 1995-09-05 | G T C:Kk | 絶縁膜の形成方法 |
| US7465679B1 (en) | 1993-02-19 | 2008-12-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Insulating film and method of producing semiconductor device |
-
1990
- 1990-08-30 JP JP22967890A patent/JPH04110471A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7465679B1 (en) | 1993-02-19 | 2008-12-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Insulating film and method of producing semiconductor device |
| JPH07235530A (ja) * | 1994-02-24 | 1995-09-05 | G T C:Kk | 絶縁膜の形成方法 |
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