氮氧化硅膜的成膜方法及薄膜晶体管的制造方法与流程

本发明涉及一种氮氧化硅膜的成膜方法及使用所述成膜方法的薄膜晶体管的制造方法。

背景技术：

1、近年来，将in-ga-zn-o系(氧化铟镓锌(indium gallium zinc oxide，igzo))的氧化物半导体用于半导体层(沟道层)的薄膜晶体管的开发正在活跃地进行。作为此种薄膜晶体管，已知有将包含含氟的氧化硅膜的保护层或栅极绝缘层等绝缘层以与氧化物半导体邻接的方式形成的薄膜晶体管。例如，在专利文献1中记载了，通过使用sicl4气体、sif4气体及氧气作为工艺气体的等离子体化学气相沉积(chemical vapor deposition，cvd)法，在氧化物半导体上形成包含含氟的氧化硅膜的绝缘层。

2、现有技术文献

3、专利文献

4、专利文献1：日本专利特开2018-195610号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的问题

2、然而，关于专利文献1所公开的制造方法，由于使用比较昂贵的sicl4气体作为工艺气体，因此存在制造成本非常高的问题。因此，也考虑不使用昂贵的sicl4而仅使用sif4气体与氧气作为工艺气体来形成绝缘层，由此降低制造成本，但在此情况下，存在氮氧化硅膜在氧化物半导体上的成膜变得不稳定(即膜附着差)的问题。

3、本发明是为了一举解决所述课题而成，其主要课题在于在将氮氧化硅膜形成于氧化物半导体上的成膜方法中，实现低成本化，并且提高成膜稳定性。

4、解决问题的技术手段

5、即，本发明的成膜方法是在氧化物半导体上形成氮氧化硅膜的成膜方法，且特征在于，通过等离子体cvd法来形成所述氮氧化硅膜，所述等离子体cvd法是供给sif4气体、氮气、氧气及氢气作为工艺气体而进行，在所述供给的工艺气体中，氮气的流量相对于氮气与氧气的合计流量的比例为93％以上。

6、若为此种成膜方法，则由于不使用昂贵的sicl4而使用比较廉价的气体作为等离子体cvd法中的工艺气体，因此可降低材料成本。进而，通过将作为工艺气体供给的氮气的流量相对于氮气与氧气的合计流量的比例设为93％以上，并使所述比例非常高，可在氧化物半导体上稳定地形成绝缘性良好的氮氧化硅膜。由此，成品率提高，可更进一步降低制造成本。

7、关于可通过本发明的成膜方法而在氧化物半导体膜上稳定地形成氮氧化硅膜的理由，还存在尚不清楚的地方，但基于迄今为止获得的见解，对本发明人们想到的机制进行说明。即，认为，在本发明的成膜方法中，通过将作为工艺气体供给的氮气的流量相对于氮气与氧气的合计流量的比例设为93％以上，结合能比氧气(结合能：5.16ev)大且难以分解的si-f(结合能：5.72ev)的分解得到促进，以硅原子为起点的氮氧化硅膜的成膜容易进展。另外，认为，氧气的电负性高，作为包含氟(f)的气体的添加气体发挥作用，基板的最表面容易被蚀刻。在cvd工艺中，成膜及蚀刻的两表面反应并行地进行，但通过提高氮气的比率而使蚀刻相对不易进展，因此认为可在氧化物半导体上稳定地形成绝缘性良好的氮氧化硅膜。此外，应注意，与所述机制有关的说明的目的并不在于限制本发明的技术性范围。

8、另外，所述成膜方法中，优选为在所述供给的工艺气体中，氮气的流量相对于氮气与氧气的合计流量的比例为96％以上。

9、若如此，则可更进一步提高氮氧化硅膜的绝缘性能。

10、另外，作为通过所述成膜方法而形成的氮氧化硅膜的具体形态，可列举泄漏电流密度为1×10-5a/cm2以下且绝缘破坏电场强度(最大电场强度)为3mv/cm以上的氮氧化硅膜。

11、作为更显著地起到本发明的成膜方法的效果的所述氧化物半导体的具体形态，可列举包含in-ga-zn-o的氧化物半导体。

12、另外，作为更显著地起到本发明的成膜方法的效果的形态，可列举在300℃以下利用等离子体cvd法进行所述氮氧化硅膜的成膜的成膜方法。

13、若为此种低温，则可将本发明的成膜方法用于使用树脂等熔点低的基板的薄膜晶体管的制造。若使用本发明的成膜方法，则即便在此种低温处理中，也可制造包括发挥出良好的绝缘性能的绝缘层的薄膜晶体管。

14、另外，本发明的薄膜晶体管的制造方法中，所述薄膜晶体管以包含in-ga-zn-o的氧化物半导体作为沟道层，所述薄膜晶体管的制造方法的特征在于具有：半导体层形成工序，通过溅射而形成所述氧化物半导体；以及绝缘层形成工序，通过所述成膜方法而在所述氧化物半导体上形成包含氮氧化硅膜的绝缘层。

15、通过此种薄膜晶体管的制造方法，可起到与所述本发明的成膜方法相同的作用效果。

16、发明的效果

17、通过如此构成的本发明，在将氮氧化硅膜形成于氧化物半导体上的成膜方法中，可实现低成本化，并且提高成膜稳定性。

技术特征：

1.一种成膜方法，在氧化物半导体上形成氮氧化硅膜，所述成膜方法的特征在于，

2.根据权利要求1所述的成膜方法，其中，在所述供给的工艺气体中，氮气的流量相对于氮气与氧气的合计流量的比例为96％以上。

3.根据权利要求1或2所述的成膜方法，其中，所述氮氧化硅膜的泄漏电流密度为1×10-5a/cm2以下，绝缘破坏电场强度为3mv/cm以上。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的成膜方法，其中，氧化物半导体包含in-ga-zn-o。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的成膜方法，其中，在300℃以下利用所述等离子体化学气相沉积法进行所述氮氧化硅膜的成膜。

6.一种薄膜晶体管的制造方法，所述薄膜晶体管以包含in-ga-zn-o的氧化物半导体作为沟道层，所述薄膜晶体管的制造方法的特征在于具有：

技术总结
一种成膜方法，在氧化物半导体上形成氮氧化硅膜，所述成膜方法的特征在于，通过等离子体CVD法来形成所述氮氧化硅膜，所述等离子体CVD法是供给SiF<subgt;4</subgt;气体、氮气、氧气及氢气作为工艺气体而进行，在所述供给的工艺气体中，氮气的流量相对于氮气与氧气的合计流量的比例为93％以上。

技术研发人员：酒井敏彦,安东靖典
受保护的技术使用者：日新电机株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15