氮氧化硅膜及其形成方法以及半导体器件技术

本发明专利技术提供一种不含氢及游离氟，从而膜特性良好的绝缘性膜。本发明专利技术的氮氧化硅膜包含硅、氮、氧及氟而成，氮N、氧O及氟F的合计(N+O+F)相对于硅Si的元素比率(N+O+F)/Si处于1.93～1.48的范围内，且该膜中的硅的元素比率处于0.34～0.41、氮的元素比率处于0.10～0.22、氧的元素比率处于0.14～0.38及氟的元素比率处于0.17～0.24的范围内。该膜可使用例如四氟化硅气体、氮气及氧气来作为原料气体28，利用通过感应耦合而生成等离子40的感应耦合型等离子化学气相沉积法，而形成在基板20上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种例如可用在薄膜晶体管、金属-氧化物-半导体(Metal-Oxide-Semiconductor, MOS)晶体管等半导体器件等上的氮氧化娃膜及其形成方法。进ー步来说，涉及ー种具有该氮氧化硅膜的半导体器件及氧化物半导体薄膜晶体管。
技术介绍
在非专利文献I中，记载有:S卩，在以In-Ga-Zn-O(简称IGZ0)氧化物半导体形成通道层的氧化物半导体薄膜晶体管(Oxide-semiconductor Thin Film Transistor,简称0TFT)中，利用使用SiH4/N20混合气体的等离子化学气相沉积(Chemical VaporDeposition, CVD)法，使氧化硅膜(SiOx膜)堆积作为保护膜(钝化层)(例如，參照第228页左栏、表I)。在该非专利文献I中，记载有将用作保护膜的氧化硅膜中的氢设想为:作为氧化物半导体薄膜晶体管的可靠性指标之ー的、阈值Vth发生移位的原因的事实(例如，參照第229页左栏)。另ー方面，在专利文献I中，记载有:使用SiF4,体来取代作为以往的气体源的SiH4气体,使用O2气体作为氧化气体,使用N2气体作为载气(carrygas),由此利用等离子CVD法，可形成不含氢的氧化硅膜(SiO2膜)(例如，參照段落0009)。现有技术文献专利文献专利文献1:日本专利特开平5-29301号公报(段落0009)非专利文献非专利文献1:大原宏树等人，2009年主动矩阵平面显示器与装置年会文摘，第227-230 页，2009 年
技术实现思路
专利技术所要解决的问题如上所述，在非专利文献I中，记载有:保护膜中的氢会给氧化物半导体薄膜晶体管的特性带来不良影响，尽管在专利文献I中，记载有使用SiF4I体来取代作为以往的气体源的SiH4,体，由此可形成不含氢的氧化硅膜的技术，但是在该专利文献I所记载的技术中也还存在课题。即为:在专利文献I所记载的技术中，即便氧化硅膜中不含氢，也还包含从氟化物中游离出来的氟F2。这一事实由在专利文献I的段落0009中作为(2)记载的下式也可得知。[数I]SiF4+02 — Si02+2F2如果膜中含有游离的氟，那么该氟会在膜中活动、或作为脱气从膜中脱离，所以会使膜构造的稳定性变差，其结果，膜质的稳定性变差，膜特性也变差。因此，本专利技术的目的之一在于:提供一种不含氢及游离氟，从而膜特性良好的绝缘性膜。解决问题采用的手段本专利技术的氮氧化硅膜是包括硅、氮、氧及氟而成的膜，且其特征在于:氮N、氧0及氟F的合计(N+0+F)相对于硅Si的元素比率(N+0+F)/Si处于1.93 1.48的范围内，且该膜中的硅的元素比率处于0.34 0.41、氮的元素比率处于0.10 0.22、氧的元素比率处于0.14 0.38及氟的元素比率处于0.17 0.24的范围内。该氮氧化硅膜不含氢。从而，可解决膜中的氢会给半导体器件的特性带来不良影响的课题。另外，该氮氧化硅膜也不含游离氟。从而，可解决游离氟会使膜质的稳定性恶化、也使膜特性恶化的课题。而且，各元素比率处于所述范围内，所以该氮氧化硅膜的击穿电场强度较高、且泄露电流密度较低、作为绝缘性膜较优异。该氮氧化硅膜也可用在半导体器件上。如果进一步列举具体例，那么也可用在使用氧化物半导体的薄膜晶体管的闸极绝缘膜、蚀刻终止层(etching stopper)、保护膜等上。所述氮氧化硅膜也可使用例如四氟化硅气体(SiF4)、氮气及含氧气体作为原料气体，利用通过感应耦合而生成等离子的感应耦合型等离子CVD法，而形成在基板上。专利技术的效果本专利技术的权利要求第I项所述的氮氧化硅膜不含氢。从而，可解决膜中的氢会给半导体器件的特性带来不良影响的课题。另外，该氮氧化硅膜也不含游离氟。从而，可解决游离氟会使膜质的稳定性恶化、也使膜特性恶化的课题。而且，各元素比率处于本专利技术的第I项所述的范围内，所以该氮氧化硅膜的击穿电场强度较高、且泄露电流密度较低、作为绝缘性膜较优异。根据本专利技术的权利要求第2项所述的专利技术，具有本专利技术的第I项所述的氮氧化硅膜，所以可实现特性良好、且特性稳定性良好的半导体器件。根据本专利技术的权利要求第3项所述的专利技术，在闸极绝缘膜、蚀刻终止层及保护膜的至少一个中使用本专利技术的第I项所述的氮氧化硅膜，所以可实现特性良好、且特性稳定性良好的氧化物半导体薄膜晶体管。根据本专利技术的权利要求第4项所述的专利技术可获得如下效果。即，使用不含氢的气体作为原料气体，所以可形成不含氢的氮氧化硅膜。而且，尽管四氟化硅气体(SiF4)及氮气(N2)与以往经常使用的硅烷(SiH4)及氨(NH3)相比较难以放电分解，但根据感应耦合型等离子CVD法，可在等离子中产生较大的感应电场，所以可使该四氟化硅气体及氮气高效地放电分解。其结果，可生成高密度等离子，而高效地形成氮氧化硅膜。根据本专利技术的权利要求第5项所述的专利技术，既可抑制会对基板及膜造成的因热而导致的不良影响，也可形成特性良好的氮氧化硅膜。附图说明图1是表示感应耦合型等离子CVD装置的一例的剖视图。图2是表示利用本专利技术的膜形成方法而获得的氮氧化硅膜的、电场强度与电流密度的关系的一例的图。图3是表示利用本专利技术的膜形成方法而获得的氮氧化硅膜的、击穿电场強度与泄露电流密度的关系的一例的图。图4是表示将利用本专利技术的膜形成方法而获得的氮氧化硅膜的、构成元素比率改变时的击穿电场强度与构成元素比率的关系的一例的图。图5是表示利用本专利技术的膜形成方法而获得的氮氧化硅膜的、击穿电场强度与元素比率(N+0+F)/Si的关系的一例的图。图6是表示利用本专利技术的膜形成方法而获得的氮氧化硅膜的XPS光谱的一例的图。图7是表示使用氧化物半导体的薄膜晶体管的构成的一例的剖视图。图8是表示利用本专利技术的膜形成方法而获得的氮氧化硅膜的红外吸收光谱的一例的图。具体实施例方式图1表示利用感应耦合型等离子CVD法在基板上形成膜的感应耦合型等离子CVD装置的一例。所述等离子CVD装置是:利用通过使高频电流从高频电源42流向平面导体34而产生的感应电场来生成等离子40，并使用所述等离子40，而在基板20上利用等离子CVD法进行膜形成的感应耦合型等离子CVD装置。基板20例如为下述基板2 (參照图7):液晶显示器或有机场致发光(ElectroLuminescence, EL)显示器等的平板显示器(Flat Panel Display, FPD)用的基板、软性显示器用的软性基板等，但并不限于此。所述等离子CVD装置例如具备:金属制真空容器22，其内部是利用真空排气装置24而进行真空排气。与对基板20所施予的处理内容相应的原料气体28是:通过气体导入管26而导入至真空容器22内。例如，如下所述，导入四氟化硅气体SiF4、氮气N2及含氧气体的混合气体，来作为原料气体28。含氧气体例如为氧气02，也可为ニ氧化氮N2O等。在真空容器22内，设置着保持基板20的固持器30。在该固持器30内，设置着对基板20进行加热的加热器32。在真空容器22内，更具体而言是在真空容器22的顶板面23的内側，以与固持器30的基板保持面对向的方式，设置着:平面形状为长方形的平面导体34。该平面导体34的平面形状既可为长方形，也可为正方形等。具体地要使该平面形状为何种，例如只要根据基板20的平面形状来本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种氮氧化硅膜，包括硅、氮、氧及氟而成，所述氮氧化硅膜的特征在于: 氮N、氧O及氟F的合计(N+0+F)相对于硅Si的元素比率(奸0+ )/31是:处于1.93 1.48的范围内， 且该膜中的硅的元素比率处于0.34 0.41、氮的元素比率处于0.10 0.22、氧的元素比率处于0.14 0.38及氟的元素比率处于0.17 0.24的范围内。2.一种半导体器件，其特征在于包括: 根据权利要求1所述的氮氧化硅膜。3.一种薄膜晶体管，为使用氧化物半导体的薄...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东靖典，高桥英治，藤原将喜，
申请(专利权)人：日新电机株式会社，
类型：
国别省市：