膜形成方法及薄膜晶体管的制作方法技术

本发明专利技术提供一种即便在氧化物半导体膜上直接形成氟化硅氮化膜也可抑制所述氧化物半导体膜的电阻降低的膜形成方法。所述膜形成方法包括：表面处理步骤40，准备在基板上具有氧化物半导体膜的物品，使用氧与氢的混合气体且氢的比例为8％以下(不包括0)的混合气体来生成等离子体，并利用所述等离子体对氧化物半导体膜的表面进行处理；成膜步骤42，其后利用使用含有四氟化硅气体及氮气的原料气体而生成等离子体的等离子体CVD法，在所述氧化物半导体膜上形成氟化硅氮化膜(SiN：F膜)；以及退火步骤44，其后对所述基板及所述基板上的膜进行加热。

Film forming method and method for manufacturing thin film transistor

The present invention provides a film forming method for inhibiting the formation of a fluorinated silicon nitride film directly on an oxide semiconductor film, as well as a reduction in the resistance of the oxide semiconductor film. The film forming method comprises the following steps: step 40 for surface treatment, including an oxide semiconductor film on the substrate of the goods, the proportion of mixed gas and hydrogen with oxygen and hydrogen is below 8% (not including 0) of the mixed gas to generate plasma, and the surface oxygen compound semiconductor film was processed by the plasma film; step 42, plasma CVD subsequently generated plasma using raw material gas containing four silicon tetrafluoride gas and nitrogen gas, the formation of fluorinated silicon nitride film on the oxide semiconductor film (SiN:F film); and annealing step 44, followed by heating of the substrate and the substrate membrane.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】膜形成方法及薄膜晶体管的制作方法
本专利技术涉及一种在氧化物半导体膜上形成氟化硅氮化膜(SiN：F膜)的方法及使用所述方法制作薄膜晶体管的方法。
技术介绍
已知如下膜形成方法：利用使用含有四氟化硅气体(SiF4)及氮气(N2)的原料气体的等离子体化学气相沉积(ChemicalVaporDeposition，CVD)法，在氧化物半导体膜(例如铟镓锌氧化物(IndiumGalliumZincOxide，IGZO)膜)上直接或介隔其他要素而形成氟化硅氮化膜(SiN：F膜)(例如参照专利文献1)。氟化硅氮化膜具有以下特长：具有稳定的电气绝缘特性，并且与一直以来常被用作绝缘膜的硅氧化膜(SiO2)相比更致密，故防止杂质扩散的效果大。现有技术文献专利文献专利文献1日本专利第5454727号公报(段落0050～段落0055、段落0062、段落0065)
技术实现思路
专利技术所要解决的问题关于如上所述的现有的膜形成方法，得知存在以下课题：若在氧化物半导体膜上直接(即，不介隔其他膜等要素。以下相同)形成氟化硅氮化膜，则氧化物半导体膜的电阻大幅度地降低。可认为其原因在于：氧化物半导体膜中的氧经成膜时的原料气体中所含的氟还原，在氧化物半导体膜中产生氧缺损，在由此所产生的孔隙中捕获电子，所述被捕获的电子成为施体而使电阻大幅度地降低。若氧化物半导体膜的电阻大幅度地降低，则例如具有所述氧化物半导体膜的薄膜晶体管不显示出作为晶体管的特性。因此，本专利技术的一个目的在于提供一种即便在氧化物半导体膜上直接形成氟化硅氮化膜，也可抑制所述氧化物半导体膜的电阻降低的膜形成方法。另外，本专利技术的其他目的在于提供一种使用此种膜形成方法的薄膜晶体管的制作方法。解决问题的技术手段本专利技术的膜形成方法的特征在于包括：表面处理步骤，准备在基板上具有氧化物半导体膜的物品，使用氧与氢的混合气体且氢的比例为8％以下(不包括0)的混合气体来生成等离子体，并利用所述等离子体对所述氧化物半导体膜的表面进行处理；成膜步骤，其后利用使用含有四氟化硅气体及氮气的原料气体而生成等离子体的等离子体CVD法，在所述氧化物半导体膜上形成在硅氮化膜中含有氟的氟化硅氮化膜；以及退火步骤，其后对所述基板及所述基板上的膜进行加热。根据所述膜形成方法，发挥以下作用：通过表面处理步骤而氧及氢适度进入至氧化物半导体膜的表层部中，进而通过退火步骤，进入至所述氧化物半导体膜的表层部中的氧及氢扩散至所述氧化物半导体膜中，使氧化物半导体膜的电阻恢复。结果，即便在氧化物半导体膜上直接形成氟化硅氮化膜，也可抑制所述氧化物半导体膜的电阻降低，并且将所述电阻保持在氧化物半导体膜显示出半导体特性的范围内。在所述表面处理步骤及所述成膜步骤中，也可使用通过感应耦合而生成等离子体的感应耦合型的等离子体生成方法来生成所述等离子体。也可使用所述膜形成方法，形成所述氟化硅氮化膜作为构成薄膜晶体管的栅极绝缘膜或保护膜。专利技术的效果根据技术方案1所记载的专利技术，即便在氧化物半导体膜上直接形成氟化硅氮化膜，也可抑制所述氧化物半导体膜的电阻降低，并且将所述电阻保持在氧化物半导体膜显示出半导体特性的范围内。根据技术方案2所记载的专利技术，发挥以下的进一步的效果。即，根据感应耦合型的等离子体生成方法，可使等离子体中产生大的感应电场，故可生成高密度的等离子体，高效率地进行表面处理步骤中的表面处理。且在成膜步骤中，可使四氟化硅气体及氮气高效率地放电分解，高效率地形成氟化硅氮化膜。根据技术方案3所记载的专利技术，发挥以下的进一步的效果。即，虽然项部栅极型的薄膜晶体管为氧化物半导体膜与栅极绝缘膜接触的结构，但若使用所述膜形成方法形成所述氟化硅氮化膜作为所述栅极绝缘膜，则所述膜中的Si-F键强，不易发生氟分离而扩散至氧化物半导体膜中的情况，故可获得特性稳定性良好的薄膜晶体管。而且，作为栅极绝缘膜的所述氟化硅氮化膜具有稳定的电气绝缘特性，故就所述观点而言，也可获得特性稳定性良好的薄膜晶体管。根据技术方案4所记载的专利技术，发挥以下的进一步的效果。即，虽然底部栅极型的薄膜晶体管为氧化物半导体膜与保护膜接触的结构，但若使用所述膜形成方法形成所述氟化硅氮化膜作为所述保护膜，则所述膜中的Si-F键强，不易发生氟分离而扩散至氧化物半导体膜中的情况，故可获得特性稳定性良好的薄膜晶体管。而且，作为保护膜的所述氟化硅氮化膜致密，防止水蒸气自大气向氧化物半导体膜中扩散的效果大，故就所述观点而言，也可获得特性稳定性良好的薄膜晶体管。附图说明图1为表示本专利技术的膜形成方法的一实施形态的步骤图。图2为表示实施感应耦合型的等离子体生成方法的等离子体处理装置的一例的概略剖面图。图3为表示在基板上的氧化物半导体膜上形成了氟化硅氮化膜的试样的一例的概略剖面图。图4为将表1的测定结果制成图表而成的图。图5为表示顶部栅极型的薄膜晶体管的一例的概略剖面图。图6为表示底部栅极型的薄膜晶体管的一例的概略剖面图。具体实施方式(1)膜形成方法在图1中示出本专利技术的膜形成方法的一实施形态的步骤。所述膜形成方法包括表面处理步骤40、其后的成膜步骤42及其后的退火步骤44。表面处理步骤40为准备在基板上具有氧化物半导体膜的物品，使用氧(O2)与氢(H2)的混合气体(O2+H2)且氢的比例(H2/(O2+H2))为8％以下(不包括0)的混合气体来生成包含氧及氢的等离子体，并利用所述等离子体对所述氧化物半导体膜的表面进行处理的步骤。基板例如为半导体基板、玻璃基板、树脂基板等，但不限于此。基板上的氧化物半导体膜例如为IGZO(In-Ga-Zn-O)膜、ITZO(In-Sn-Zn-O)膜、IWZO(In-W-Zn-O)膜、IZO(In-Zn-O)膜、ITO(In-Sn-O)膜等，但不限于此。氧化物半导体膜可直接形成在基板的表面上，也可介隔其他膜等而形成在基板的表面上。等离子体的处理时间并无特别限定，例如设定为60秒以下。若如此设定，则处理时间短，故可提高产量(throughput)。成膜步骤42为利用使用含有四氟化硅气体(SiF4)及氮气(N2)的原料气体而生成等离子体的等离子体CVD法，在所述氧化物半导体膜上形成在硅氮化膜中含有氟的氟化硅氮化膜(SiN：F膜)的步骤。所述成膜步骤42例如也可通过以下方式进行：在与实施所述表面处理步骤40的装置(例如等离子体处理装置)相同的装置中，继所述表面处理步骤40之后，不使等离子体消灭而将导入气体由所述混合气体切换为原料气体。若如此设定，则可节省使等离子体消灭后再次产生等离子体的劳力，故可缩短处理时间而提高产量。退火步骤44为对所述基板及所述基板上的膜进行加热(即退火)的步骤。所述退火步骤44无需在真空环境中进行，例如只要在大气中进行即可。另外，例如也可将大气导入至构成所述等离子体处理装置的真空容器内，在所述真空容器内进行。所述退火步骤44中的基板等的加热温度例如只要设定为150℃～350℃的范围即可。加热时间例如只要设定为30分钟～60分钟左右即可。根据所述膜形成方法，即便在氧化物半导体膜上直接形成氟化硅氮化膜，也可抑制所述氧化物半导体膜的电阻降低，并且将所述电阻保持在氧化物半导体膜显示出半导体特性的范围内。可认为所述情况是由以下作用所致。即，通过所述表面处理步骤，氧及氢适度进入至氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膜形成方法，其特征在于包括：表面处理步骤，准备在基板上具有氧化物半导体膜的物品，使用氧与氢的混合气体且氢的比例为8％以下(不包括0)的混合气体来生成等离子体，并利用所述等离子体对所述氧化物半导体膜的表面进行处理；成膜步骤，其后利用使用含有四氟化硅气体及氮气的原料气体而生成等离子体的等离子体化学气相沉积法，在所述氧化物半导体膜上形成在硅氮化膜中含有氟的氟化硅氮化膜；以及退火步骤，其后对所述基板及所述基板上的膜进行加热。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.13 JP 2015-0262551.一种膜形成方法，其特征在于包括：表面处理步骤，准备在基板上具有氧化物半导体膜的物品，使用氧与氢的混合气体且氢的比例为8％以下(不包括0)的混合气体来生成等离子体，并利用所述等离子体对所述氧化物半导体膜的表面进行处理；成膜步骤，其后利用使用含有四氟化硅气体及氮气的原料气体而生成等离子体的等离子体化学气相沉积法，在所述氧化物半导体膜上形成在硅氮化膜中含有氟的氟化硅氮化膜；以及退火步骤，其后对所述基板及所述基板上的膜进行加热。2.根据权利要求1所述的膜形成方法，其中在所述表面处理步骤及所述成膜步骤中，使用通过感应耦合而生成等离子体的感应耦合型的等离子体生成方法来生成所述等离子体...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥英治，
申请(专利权)人：日新电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP