[發(fā)明專利]氮氧化硅膜及其形成方法以及半導(dǎo)體器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080069030.8
• 申請日: 2010-12-08
• 公開（公告）號: CN103098187A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 安東靖典;高橋英治;藤原將喜
• 申請（專利權(quán)）人: 日新電機(jī)株式會社
• 主分類號: H01L21/318
• 分類號: H01L21/318;H01L21/336;H01L29/786
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11205
• 代理人: 臧建明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種例如可用在薄膜晶體管、金屬-氧化物-半導(dǎo)體(Metal-Oxide-Semiconductor，MOS)晶體管等半導(dǎo)體器件等上的氮氧化硅膜及其形成方法。進(jìn)一步來說，涉及一種具有該氮氧化硅膜的半導(dǎo)體器件及氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管。?

背景技術(shù)

在非專利文獻(xiàn)1中，記載有：即，在以In-Ga-Zn-O(簡稱IGZO)氧化物半導(dǎo)體形成通道層的氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管(Oxide-semiconductor?Thin?Film?Transistor，簡稱OTFT)中，利用使用SiH₄/N₂O混合氣體的等離子化學(xué)氣相沉積(Chemical?Vapor?Deposition，CVD)法，使氧化硅膜(SiO_x膜)堆積作為保護(hù)膜(鈍化層)(例如，參照第228頁左欄、表1)。?

在該非專利文獻(xiàn)1中，記載有將用作保護(hù)膜的氧化硅膜中的氫設(shè)想為：作為氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的可靠性指標(biāo)之一的、閾值V_th發(fā)生移位的原因的事實(shí)(例如，參照第229頁左欄)。?

另一方面，在專利文獻(xiàn)1中，記載有：使用SiF₄氣體來取代作為以往的氣體源的SiH₄氣體，使用O₂氣體作為氧化氣體，使用N₂氣體作為載氣(carrygas)，由此利用等離子CVD法，可形成不含氫的氧化硅膜(SiO₂膜)(例如，參照段落0009)。?

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)?

專利文獻(xiàn)?

專利文獻(xiàn)1：日本專利特開平5-29301號公報(段落0009)?

非專利文獻(xiàn)?

非專利文獻(xiàn)1：大原宏樹等人，2009年主動矩陣平面顯示器與裝置年會文摘，第227-230頁，2009年?

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的問題?

如上所述，在非專利文獻(xiàn)1中，記載有：保護(hù)膜中的氫會給氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的特性帶來不良影響，盡管在專利文獻(xiàn)1中，記載有使用SiF₄氣體來取代作為以往的氣體源的SiH₄氣體，由此可形成不含氫的氧化硅膜的技術(shù)，但是在該專利文獻(xiàn)1所記載的技術(shù)中也還存在課題。?

即為：在專利文獻(xiàn)1所記載的技術(shù)中，即便氧化硅膜中不含氫，也還包含從氟化物中游離出來的氟F₂。這一事實(shí)由在專利文獻(xiàn)1的段落0009中作為(2)記載的下式也可得知。?

[數(shù)1]?

SiF₄+O₂→SiO₂+2F₂

如果膜中含有游離的氟，那么該氟會在膜中活動、或作為脫氣從膜中脫離，所以會使膜構(gòu)造的穩(wěn)定性變差，其結(jié)果，膜質(zhì)的穩(wěn)定性變差，膜特性也變差。?

因此，本發(fā)明的目的之一在于：提供一種不含氫及游離氟，從而膜特性良好的絕緣性膜。?

解決問題采用的手段?

本發(fā)明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O及氟F的合計(N+O+F)相對于硅Si的元素比率(N+O+F)/Si處于1.93～1.48的范圍內(nèi)，且該膜中的硅的元素比率處于0.34～0.41、氮的元素比率處于0.10～0.22、氧的元素比率處于0.14～0.38及氟的元素比率處于0.17～0.24的范圍內(nèi)。?

該氮氧化硅膜不含氫。從而，可解決膜中的氫會給半導(dǎo)體器件的特性帶來不良影響的課題。?

另外，該氮氧化硅膜也不含游離氟。從而，可解決游離氟會使膜質(zhì)的穩(wěn)定性惡化、也使膜特性惡化的課題。?

而且，各元素比率處于所述范圍內(nèi)，所以該氮氧化硅膜的擊穿電場強(qiáng)度較高、且泄露電流密度較低、作為絕緣性膜較優(yōu)異。?

該氮氧化硅膜也可用在半導(dǎo)體器件上。如果進(jìn)一步列舉具體例，那么也可用在使用氧化物半導(dǎo)體的薄膜晶體管的閘極絕緣膜、蝕刻終止層(etching??stopper)、保護(hù)膜等上。?

所述氮氧化硅膜也可使用例如四氟化硅氣體(SiF₄)、氮?dú)饧昂鯕怏w作為原料氣體，利用通過感應(yīng)耦合而生成等離子的感應(yīng)耦合型等離子CVD法，而形成在基板上。?

發(fā)明的效果?

本發(fā)明的權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的氮氧化硅膜不含氫。從而，可解決膜中的氫會給半導(dǎo)體器件的特性帶來不良影響的課題。?