JP6924943B2 - Film formation method and film deposition equipment - Google Patents
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Description
本発明の種々の側面及び実施形態は、成膜方法及び成膜装置に関するものである。 Various aspects and embodiments of the present invention relate to film forming methods and film forming devices.
近年、発光素子である有機EL(Electro Luminescence)素子を利用した薄型ディスプレイ等の有機電子デバイスの開発が進められており、有機EL素子の駆動系として薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)の適用が検討されている。TFTのチャネルには、電子移動度の高さや、消費電力の低さ等の観点から、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、及び亜鉛(Zn)からなる酸化物半導体、いわゆるIGZOが用いられる。IGZOは、アモルファス状態であっても比較的高い電子移動度を有する。そのため、IGZO等の酸化物半導体をTFTのチャネルに用いることで、高速のスイッチング動作を実現することが可能となる。 In recent years, the development of organic electronic devices such as thin displays using organic EL (Electro Luminescence) elements, which are light emitting elements, has been promoted, and the application of thin film transistors (TFTs) as drive systems for organic EL elements is being considered. Has been done. An oxide semiconductor composed of indium (In), gallium (Ga), and zinc (Zn), so-called IGZO, is used as the TFT channel from the viewpoint of high electron mobility and low power consumption. IGZO has relatively high electron mobility even in the amorphous state. Therefore, by using an oxide semiconductor such as IGZO for the TFT channel, high-speed switching operation can be realized.
また、TFTでは、チャネルを外界のイオンや水分から保護するために、例えば窒化珪素(SiN)膜等の保護膜が成膜される。SiN膜をプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)により成膜する場合、原料ガスとしては、シラン(SiH4)及びアンモニア(NH3)が用いられることが多い。原料ガスとしてシラン及びアンモニアが用いられた場合、成膜中の水素(H)ラジカルやHイオンにより還元反応が起こり、酸化物半導体から酸素原子の脱離を引き起こすとされる。また、SiN膜に取り込まれたH原子は、時間の経過や、光照射、温度変化等の外的要因により、チャネルを構成する酸化物半導体中の酸素(O)原子と反応し、酸化物半導体からO原子の脱離を引き起こすとされる。これにより、酸化物半導体の特性が劣化し、TFTの特性が劣化してしまう。 Further, in the TFT, a protective film such as a silicon nitride (SiN) film is formed in order to protect the channel from ions and moisture in the outside world. When a SiN film is formed by plasma CVD (Chemical Vapor Deposition), silane (SiH4) and ammonia (NH3) are often used as raw material gases. When silane and ammonia are used as raw material gases, it is said that a reduction reaction occurs due to hydrogen (H) radicals and H ions during film formation, causing desorption of oxygen atoms from the oxide semiconductor. Further, the H atom incorporated into the SiN film reacts with the oxygen (O) atom in the oxide semiconductor constituting the channel due to external factors such as the passage of time, light irradiation, and temperature change, and the oxide semiconductor. Is said to cause the elimination of O atoms. As a result, the characteristics of the oxide semiconductor are deteriorated, and the characteristics of the TFT are deteriorated.
これを防止するために、塩化珪素(SiCl4)ガスまたは弗化珪素(SiF4)ガス及びH原子を含まない窒素(N)含有ガスを用いて、酸化物半導体上に、保護膜としてSiN膜を成膜する技術が知られている。これにより、保護膜中にH原子が存在しないため、酸化物半導体の特性劣化を抑えることができる。 In order to prevent this, a SiN film is formed as a protective film on the oxide semiconductor by using silicon chloride (SiCl4) gas or silicon fluoride (SiF4) gas and a nitrogen (N) -containing gas containing no H atom. The technique of filming is known. As a result, since H atoms do not exist in the protective film, deterioration of the characteristics of the oxide semiconductor can be suppressed.
ところで、TFTにおいて、TFTの基板の温度が適切に調整されない状態で保護膜が成膜されると、保護膜を構成する原子の間の結合が弱くなり、保護膜の膜密度等の膜質が低下することがある。保護膜の膜質が低下すると、H原子が通り抜ける隙間が多くなる。これにより、保護膜のH原子に対するバリア性が損なわれる可能性がある。このため、保護膜の膜質を向上して、H原子に対するバリア性の高い保護膜を提供することが期待されている。 By the way, in a TFT, if a protective film is formed in a state where the temperature of the substrate of the TFT is not properly adjusted, the bonds between the atoms constituting the protective film are weakened, and the film quality such as the film density of the protective film is deteriorated. I have something to do. When the quality of the protective film deteriorates, the number of gaps through which H atoms pass increases. As a result, the barrier property of the protective film against H atoms may be impaired. Therefore, it is expected to improve the film quality of the protective film and provide a protective film having a high barrier property against H atoms.
開示する成膜方法は、1つの実施態様において、基板上に形成される酸化物半導体を保護する保護膜の成膜方法であって、前記酸化物半導体が形成される前の前記基板又は前記酸化物半導体が形成された後の前記基板を処理容器内に搬入する第1の搬入工程と、前記処理容器内に搬入された前記基板を250℃以上の温度に加熱した状態で、SiCl4ガスと、SiF4ガスと、窒素原子及び酸素原子の少なくともいずれか一つを含み且つ水素原子を含まない処理ガスとを含む混合ガスのプラズマにより、前記保護膜を成膜する第1の成膜工程とを含む。 The disclosed film forming method is, in one embodiment, a method for forming a protective film that protects an oxide semiconductor formed on a substrate, and the substrate or the oxidation before the oxide semiconductor is formed. In the first carry-in step of carrying the substrate into the processing container after the product semiconductor is formed, and in a state where the substrate carried into the processing container is heated to a temperature of 250 ° C. or higher, SiC4 gas and SiCl4 gas are used. The first film forming step of forming the protective film by plasma of a mixed gas containing SiF4 gas and a processing gas containing at least one of a nitrogen atom and an oxygen atom and not containing a hydrogen atom is included. ..
開示する成膜方法の1つの態様によれば、H原子に対するバリア性の高い保護膜を提供することができるという効果を奏する。 According to one aspect of the film forming method disclosed, it is possible to provide a protective film having a high barrier property against H atoms.
以下、図面を参照して本願の開示する成膜方法及び成膜装置の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を付すこととする。 Hereinafter, embodiments of the film forming method and the film forming apparatus disclosed in the present application will be described in detail with reference to the drawings. In each drawing, the same or corresponding parts are designated by the same reference numerals.
[成膜装置10の構成]
まず、本実施形態に係る成膜装置10の構成について説明する。図1は、本実施形態に係る成膜装置10の構成の一例を示す概略断面図である。本実施形態に係る成膜装置10は、誘導結合型のプラズマ化学気相堆積(ICP−CVD)装置である。図1において、成膜装置10は、略直方体形状の処理容器11を有する。処理容器11内には、基板Sを上面に載置する載置台12が配置されている。載置台12内には、図示しない温度制御機構が設けられており、該温度制御機構により、載置台12上に載置された基板Sの温度が所定の温度に制御される。
[Structure of film forming apparatus 10]
First, the configuration of the
基板Sは、例えばFPD(Flat Panel Display)やシートディスプレイ等に用いられるガラス基板またはプラスチック基板である。処理容器11の上部には、処理容器11の天井部を構成する窓部材14が設けられており、窓部材14の上には、処理容器11の内部の載置台12と対向するようにアンテナ13が配置されている。窓部材14は、例えば誘電体等で構成されており、処理容器11の内部と外部とを仕切る。なお、窓部材14は複数の分割片から構成されてもよい。
The substrate S is, for example, a glass substrate or a plastic substrate used for an FPD (Flat Panel Display), a sheet display, or the like. A
処理容器11の側壁には、基板Sを搬入及び搬出するための開口が形成されており、該開口はゲートバルブ16によって閉じられている。処理容器11の底部には、排気口18が設けられており、排気口18には、排気装置17が接続されている。排気装置17は、排気口18を介して処理容器11内を真空引きし、処理容器11の内部を所定の圧力まで減圧する。
An opening for carrying in and out the substrate S is formed on the side wall of the
窓部材14は、図示しない絶縁性の部材を介して処理容器11の側壁に支持されており、窓部材14と処理容器11とは直接的に接触せず、電気的に導通しない。また、窓部材14は、少なくとも載置台12に載置された基板Sの全面を覆うことが可能な大きさを有する。
The
処理容器11の側壁にはガス導入口15が設けられており、ガス導入口15には、ガス供給管23を介して、バルブ22a〜22dが接続されている。バルブ22aは、流量制御器21aを介してガス供給源20aに接続されている。バルブ22bは、流量制御器21bを介してガス供給源20bに接続されている。バルブ22cは、流量制御器21cを介してガス供給源20cに接続されている。バルブ22dは、流量制御器21dを介してガス供給源20dに接続されている。
A
ガス供給源20aは、SiCl4ガスの供給源である。ガス供給源20bは、SiF4ガスの供給源である。ガス供給源20cは、窒素原子及び酸素原子の少なくともいずれか一つを含み且つ水素原子を含まない処理ガスの供給源である。本実施形態において、ガス供給源20cは、処理ガスとしてO2ガスを供給する。ガス供給源20dは、窒素原子及び酸素原子の少なくともいずれか一つを含み且つ水素原子を含まない処理ガスの供給源である。本実施形態において、ガス供給源20dは、処理ガスとしてN2ガスを供給する。
The
ガス供給源20aから供給されたSiCl4ガスは、流量制御器21aによって流量が調整され、バルブ22a及びガス供給管23を介して、ガス導入口15から処理容器11内に供給される。また、ガス供給源20bから供給されたSiF4ガスは、流量制御器21bによって流量が調整され、バルブ22b及びガス供給管23を介して、ガス導入口15から処理容器11内に供給される。また、ガス供給源20cから供給されたO2ガスは、流量制御器21cによって流量が調整され、バルブ22c及びガス供給管23を介して、ガス導入口15から処理容器11内に供給される。また、ガス供給源20dから供給されたN2ガスは、流量制御器21dによって流量が調整され、バルブ22d及びガス供給管23を介して、ガス導入口15から処理容器11内に供給される。
The flow rate of the SiCl4 gas supplied from the
アンテナ13は、窓部材14の上面に沿って配置される環状の導線からなり、整合器25を介して高周波電源26に接続される。高周波電源26は、所定周波数の高周波電力をアンテナ13に供給し、アンテナ13を流れる高周波電流によって、窓部材14を介して処理容器11の内部に磁界を発生させる。処理容器11内に発生した磁界によって、処理容器11内に誘導電界が発生し、該誘導電界によって処理容器11内の電子が加速される。そして、該誘導電界によって加速された電子が、処理容器11内に導入されたガスの分子や原子と衝突することにより、処理容器11内に誘導結合プラズマが発生する。
The
本実施形態における成膜装置10では、後述するゲート絶縁層が成膜される場合、処理容器11内にSiCl4ガスと、SiF4ガスと、O2ガスとが供給され、供給されたガスの混合ガスから、誘導結合プラズマによって陽イオンやラジカルが生成される。そして、生成された陽イオンやラジカルにより、載置台12に載置された基板S上に酸化シリコン膜が成膜される。続いて、処理容器11内にSiCl4ガスと、SiF4ガスと、N2ガスとが供給され、供給されたガスの混合ガスから、誘導結合プラズマによって陽イオンやラジカルが生成される。そして、生成された陽イオンやラジカルにより、酸化シリコン膜上に窒化シリコン膜が成膜される。これにより、酸化シリコン膜及び窒化シリコン膜を含む積層膜であるゲート絶縁層が成膜される。ゲート絶縁層は、チャネルに電界を発生させるキャパシタとしての本来の機能に加え、基板S上に形成される酸化物半導体を水分等から保護する機能を有する。つまり、ゲート絶縁層と、ゲート絶縁層に含まれる酸化シリコン膜及び窒化シリコン膜は、基板S上に形成される酸化物半導体を保護する保護膜の一例に相当する。
In the
また、本実施形態における成膜装置10では、後述するパッシベーション層が成膜される場合、処理容器11内にSiCl4ガスと、SiF4ガスと、O2ガスとが供給され、供給されたガスの混合ガスから、誘導結合プラズマによって陽イオンやラジカルが生成される。そして、生成された陽イオンやラジカルにより、載置台12に載置された基板S上に酸化シリコン(SiO)膜が成膜される。続いて、処理容器11内にSiCl4ガスと、SiF4ガスと、N2ガスとが供給され、供給されたガスの混合ガスから、誘導結合プラズマによって陽イオンやラジカルが生成される。そして、生成された陽イオンやラジカルにより、SiO膜上に窒化シリコン(SiN)膜が成膜される。これにより、SiO膜及びSiN膜を含む積層膜であるパッシベーション層が成膜される。パッシベーション層は、基板S上に形成される酸化物半導体を水分等から保護する機能を有する。つまり、パッシベーション層と、パッシベーション層に含まれるSiO膜及びSiN膜とは、基板S上に形成される酸化物半導体を保護する保護膜の一例に相当する。
Further, in the
また、本実施形態における成膜装置10では、後述する封止膜が成膜される場合、処理容器11内にSiCl4ガスと、SiF4ガスと、N2ガスとが供給され、供給されたガスの混合ガスから、誘導結合プラズマによって陽イオンやラジカルが生成される。そして、生成された陽イオンやラジカルにより、載置台12に載置された基板S上にSiN膜である封止膜が成膜される。
Further, in the
なお、ゲート絶縁層又はパッシベーション層の成膜において、酸化シリコン膜又は窒化シリコン膜を直接構成する材料ガスではないが、酸化シリコン膜又は窒化シリコン膜を直接構成する材料ガスであるSiCl4ガス、SiCl4ガス、O2ガス及びN2ガスを適度な濃度に調整し、さらに、誘導結合プラズマを生成するための放電を容易に行える様にする等、成膜処理において補助的な役割を果たすために、Arガス等の希ガスを加えてもよい。すなわち、SiCl4ガスと、SiF4ガスと、O2ガスとを含む混合ガスが、さらに、希ガスを含んでもよく、SiCl4ガスと、SiF4ガスと、N2ガスとを含む混合ガスが、さらに、希ガスを含んでもよい。 In the film formation of the gate insulating layer or the passionation layer, the SiCl4 gas and the SiCl4 gas, which are not the material gases that directly constitute the silicon oxide film or the silicon nitride film but are the material gases that directly form the silicon oxide film or the silicon nitride film. , O2 gas and N2 gas are adjusted to appropriate concentrations, and Ar gas or the like is used to play an auxiliary role in the film forming process, such as facilitating discharge for generating inductively coupled plasma. Rare gas may be added. That is, the mixed gas containing SiCl4 gas, SiCF4 gas, and O2 gas may further contain a rare gas, and the mixed gas containing SiCl4 gas, SiCF4 gas, and N2 gas further contains a rare gas. It may be included.
成膜装置10は、成膜装置10の各部の動作を制御するコントローラ27を備える。コントローラ27は、排気装置17、流量制御器21a〜21d、バルブ22a〜22d、及び高周波電源26を、それぞれ制御する。コントローラ27は、例えば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やCPU(Central Processing Unit)等の各種の集積回路や電子回路等を有するコンピュータにより実現される。
The
[TFT30の構成]
図2は、TFT30の構成の一例を示す断面図である。本実施形態におけるTFT30は、ボトムゲート型である。
[Structure of TFT 30]
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the
TFT30は、例えば図2に示すように、基板S上に形成されたアンダーコート層31と、アンダーコート層31の上に部分的に形成されたゲート電極32と、アンダーコート層31及びゲート電極32を覆うように形成されたゲート絶縁層33とを備える。
As shown in FIG. 2, for example, the
また、TFT30は、例えば図2に示すように、ゲート絶縁層33の上においてゲート電極32の直上に配置されるように形成されたチャネル34と、ゲート絶縁層33の上においてチャネル34の両脇にそれぞれ形成されたソース電極35及びドレイン電極36とを備える。本実施形態において、チャネル34は、酸化物半導体である。チャネル34には、例えば、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、及び亜鉛(Zn)からなる酸化物半導体である、いわゆるIGZOが用いられる。なお、チャネル34の材料は、酸化物半導体であれば、IGZOに限られない。
Further, as shown in FIG. 2, for example, the
本実施形態において、ゲート絶縁層33は、酸化シリコン膜33a及び窒化シリコン膜33bを含む積層膜である。ゲート絶縁層33において、窒化シリコン膜33bがチャネル34に接触する。ゲート絶縁層33が成膜される場合、酸化シリコン膜33a及び窒化シリコン膜33bは、SiCl4と、SiF4ガスと、水素原子を含まない酸素含有ガス又は窒素含有ガスとを用いて成膜される。酸化シリコン膜33a及び窒化シリコン膜33bが、SiCl4と、SiF4ガスと、水素原子を含まない酸素含有ガス又は窒素含有ガスとを用いて成膜されるため、成膜後のゲート絶縁層33中のH原子の含有量を少なくすることができる。これにより、H原子によるチャネル34の特性劣化を抑えることができる。また、酸化シリコン膜33a及び窒化シリコン膜33bが、SiCl4と、SiF4ガスと、水素原子を含まない酸素含有ガス又は窒素含有ガスとを用いて成膜されるため、成膜後のゲート絶縁層33中のF原子の含有量を増やすことができる。これにより、ゲート絶縁層33の成膜処理の後工程であるアニール処理がTFT30に施される場合に、ゲート絶縁層33中のF原子がチャネル34に向けて拡散され、チャネル34の欠陥がF原子によって補修される。H原子によるチャネル34の特性劣化を抑えるとともに、F原子によるチャネル34の補修を促進するためには、ゲート絶縁層33に含まれる水素の濃度は、1atom%以下であることが好ましく、ゲート絶縁層33に含まれるハロゲン(つまり、フッ素)の濃度は、1atom%以上であることが好ましい。
In the present embodiment, the
上記した実施形態では、窒化シリコン膜33bが酸化シリコン膜33a上に成膜されることにより、酸化シリコン膜33a及び窒化シリコン膜33bを含むゲート絶縁層33が成膜される場合について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、酸化シリコン膜33aが窒化シリコン膜33b上に成膜されてもよい。この場合、酸化シリコン膜33aがチャネル34に接触する。
In the above-described embodiment, the case where the
また、TFT30は、例えば図2に示すように、ゲート絶縁層33の上においてチャネル34、ソース電極35及びドレイン電極36を覆うように形成されたパッシベーション層37を備える。本実施形態において、パッシベーション層37は、酸化シリコン膜37a及び窒化シリコン膜37bを含む積層膜である。パッシベーション層37において、酸化シリコン膜37aがチャネル34に接触する。パッシベーション層37が成膜される場合、酸化シリコン膜37a及び窒化シリコン膜37bは、SiCl4と、SiF4ガスと、水素原子を含まない酸素含有ガス又は窒素含有ガスとを用いて成膜される。酸化シリコン膜37a及び窒化シリコン膜37bは、SiCl4と、SiF4ガスと、水素原子を含まない酸素含有ガス又は窒素含有ガスとを用いて成膜されるため、成膜後のパッシベーション層37中のH原子の含有量を少なくすることができる。これにより、H原子によるチャネル34の特性劣化を抑えることができる。また、酸化シリコン膜37a及び窒化シリコン膜37bは、SiCl4と、SiF4ガスと、水素原子を含まない酸素含有ガス又は窒素含有ガスとを用いて成膜されるため、成膜後のパッシベーション層37中のF原子の含有量を増やすことができる。これにより、パッシベーション層37の成膜処理の後工程であるアニール処理がTFT30に施される場合に、パッシベーション層37中のF原子がチャネル34に向けて拡散され、チャネル34の酸素欠陥がF原子によって補修される。H原子によるチャネル34の特性劣化を抑えるとともに、F原子によるチャネル34の補修を促進するためには、パッシベーション層37に含まれる水素の濃度は、1atom%以下であることが好ましく、パッシベーション層37に含まれるハロゲン(つまり、フッ素)の濃度は、1atom%以上であることが好ましい。
Further, the
上記した実施形態では、窒化シリコン膜37bが酸化シリコン膜37a上に成膜されることにより、酸化シリコン膜37a及び窒化シリコン膜37bを含むパッシベーション層37が成膜される場合について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、酸化シリコン膜37aが窒化シリコン膜37b上に成膜されてもよい。この場合、窒化シリコン膜37bがチャネル34に接触する。
In the above-described embodiment, the case where the
[TFT30が適用された有機電子デバイス40の構成]
図3は、TFT30が適用された有機電子デバイス40の構成の一例を示す断面図である。
[Structure of organic
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the organic
有機電子デバイス40は、例えば図3に示すように、TFT30と、TFT30のパッシベーション層37上に形成された有機平坦化層41と、有機平坦化層41及びパッシベーション層37を部分的に貫通してドレイン電極36に接触するように有機平坦化層41上に形成されたアノード層42と、アノード層42上に形成されたバンク層43と、アノード層42の上において隣り合うバンク層43に挟まれるように形成された有機発光層44と、有機発光層44上に形成されたカソード層45とを備える。本実施形態において、有機平坦化層41、アノード層42、バンク層43、有機発光層44及びカソード層45は、有機EL素子を構成する。
As shown in FIG. 3, for example, the organic
また、有機電子デバイス40は、例えば図3に示すように、バンク層43の上において有機EL素子を覆うように形成された封止膜46を備える。本実施形態において、封止膜46は、例えば、SiCl4ガスと、SiF4ガスと、N2ガス等のH原子を含まない窒素含有ガスとを用いて成膜された窒化シリコン膜である。封止膜46は、SiCl4ガスと、SiF4ガスと、H原子を含まない窒素含有ガスとを用いて成膜されるため、成膜後の窒化シリコン膜中のH原子の含有量を少なくすることができる。これにより、H原子による有機EL素子やチャネル34の特性劣化を抑えることができる。
Further, the organic
[ゲート絶縁層33及びパッシベーション層37の成膜手順]
図4は、ゲート絶縁層33及びパッシベーション層37の成膜手順の一例を示すフローチャートである。図4に示すフローチャートは、所定のプログラムに従ってコントローラ27が成膜装置10の各部の動作を制御することによって実行される。また、図4に示すフローチャートは、図2に示したTFT30の製造方法の一例を示している。
[Procedure for forming the
FIG. 4 is a flowchart showing an example of the film forming procedure of the
まず、ゲートバルブ16が解放され、アンダーコート層31及びゲート電極32が形成された基板Sが処理容器11内に搬入される(S101)。処理容器11内に搬入された基板Sは、載置台12上に載置される。載置台12上に基板Sが載置された後、ゲートバルブ16が閉じられる。アンダーコート層31及びゲート電極32が形成された基板Sは、酸化物半導体が形成される前の基板の一例である。ステップS101は、第1の搬入工程の一例である。
First, the
次に、基板Sが250℃以上の温度に加熱された状態で、SiCl4ガスと、SiF4ガスと、O2ガスとを含む混合ガスのプラズマにより、アンダーコート層31及びゲート電極32を覆うように酸化シリコン膜33aが成膜される(S102)。具体的には、載置台12内の温度制御機構によって、載置台12上に載置された基板Sが250℃以上の温度に加熱される。そして、ガス供給源20a、ガス供給源20b及びガス供給源20cから、SiCl4ガスと、SiF4ガスと、O2ガスとを含む混合ガスが処理容器11内に供給される。そして、排気装置17により処理容器11内が所定の圧力に制御され、高周波電源26によって整合器25を介してアンテナ13に所定の大きさの高周波電力が供給される。これにより、処理容器11内に誘導電界が発生し、SiCl4ガスと、SiF4ガスと、O2ガスとを含む混合ガスのプラズマが生成される。そして、プラズマに含まれる陽イオンやラジカルにより、酸化シリコン膜33aがアンダーコート層31及びゲート電極32上に成膜される。ステップS102は、第1の成膜工程及び酸化シリコン膜成膜工程の一例である。
Next, in a state where the substrate S is heated to a temperature of 250 ° C. or higher, it is oxidized by plasma of a mixed gas containing SiCl4 gas, SiCF4 gas, and O2 gas so as to cover the
次に、基板Sが250℃以上の温度に加熱された状態で、SiCl4ガスと、SiF4ガスと、N2ガスとを含む混合ガスのプラズマにより、酸化シリコン膜33aを覆うように窒化シリコン膜33bが成膜される(S103)。具体的には、載置台12内の温度制御機構によって、載置台12上に載置された基板Sが250℃以上の温度に加熱される。そして、ガス供給源20a、ガス供給源20b及びガス供給源20dから、SiCl4ガスと、SiF4ガスと、N2ガスとを含む混合ガスが処理容器11内に供給される。そして、排気装置17により処理容器11内が所定の圧力に制御され、高周波電源26によって整合器25を介してアンテナ13に所定の大きさの高周波電力が供給される。これにより、処理容器11内に誘導電界が発生し、SiCl4ガスと、SiF4ガスと、N2ガスとを含む混合ガスのプラズマが生成される。そして、プラズマに含まれる陽イオンやラジカルにより、窒化シリコン膜33bが酸化シリコン膜33a上に成膜される。ステップS103は、第1の成膜工程及び窒化シリコン膜成膜工程の一例である。
Next, in a state where the substrate S is heated to a temperature of 250 ° C. or higher, the
酸化シリコン膜33aがアンダーコート層31及びゲート電極32上に成膜され、且つ、窒化シリコン膜33bが酸化シリコン膜33a上に成膜されることにより、酸化シリコン膜33a及び窒化シリコン膜33bを含むゲート絶縁層33が成膜される。また、酸化シリコン膜33aが窒化シリコン膜33b上に成膜される場合は、図4のステップS102及びステップS103の順番が入れ替わる。
The
次に、ゲートバルブ16が解放され、ゲート絶縁層33が成膜された基板Sが処理容器11内から搬出される(S104)。基板Sが処理容器11内から搬出された後、ゲートバルブ16が閉じられる。処理容器11内から搬出された基板Sは、他の装置へ搬送される。そして、他の装置において、チャネル34、ソース電極35及びドレイン電極36が形成される。
Next, the
次に、ゲートバルブ16が解放され、他の装置によってチャネル34、ソース電極35及びドレイン電極36が形成された基板Sが処理容器11内に搬入される(S105)。処理容器11内に搬入された基板Sは、載置台12上に載置される。載置台12上に基板Sが載置された後、ゲートバルブ16が閉じられる。他の装置によってチャネル34、ソース電極35及びドレイン電極36が形成された基板Sは、酸化物半導体が形成された後の基板の一例である。ステップS105は、第1の搬入工程の一例である。
Next, the
次に、基板Sが250℃以上の温度に加熱された状態で、SiCl4ガスと、SiF4ガスと、O2ガスとを含む混合ガスのプラズマにより、チャネル34、ソース電極35及びドレイン電極36を覆うように酸化シリコン膜37aが成膜される(S106)。具体的には、載置台12内の温度制御機構によって、載置台12上に載置された基板Sが250℃以上の温度に加熱される。そして、ガス供給源20a、ガス供給源20b及びガス供給源20cから、SiCl4ガスと、SiF4ガスと、O2ガスとを含む混合ガスが処理容器11内に供給される。そして、排気装置17により処理容器11内が所定の圧力に制御され、高周波電源26によって整合器25を介してアンテナ13に所定の大きさの高周波電力が供給される。これにより、処理容器11内に誘導電界が発生し、SiCl4ガスと、SiF4ガスと、O2ガスとを含む混合ガスのプラズマが生成される。そして、プラズマに含まれる陽イオンやラジカルにより、酸化シリコン膜37aがチャネル34、ソース電極35及びドレイン電極36上に成膜される。ステップS106は、第1の成膜工程及び酸化シリコン膜成膜工程の一例である。
Next, with the substrate S heated to a temperature of 250 ° C. or higher, the
次に、基板Sが250℃以上の温度に加熱された状態で、SiCl4ガスと、SiF4ガスと、N2ガスとを含む混合ガスのプラズマにより、酸化シリコン膜37aを覆うように窒化シリコン膜37bが成膜される(S107)。具体的には、載置台12内の温度制御機構によって、載置台12上に載置された基板Sが250℃以上の温度に加熱される。そして、ガス供給源20a、ガス供給源20b及びガス供給源20dから、SiCl4ガスと、SiF4ガスと、N2ガスとを含む混合ガスが処理容器11内に供給される。そして、排気装置17により処理容器11内が所定の圧力に制御され、高周波電源26によって整合器25を介してアンテナ13に所定の大きさの高周波電力が供給される。これにより、処理容器11内に誘導電界が発生し、SiCl4ガスと、SiF4ガスと、N2ガスとを含む混合ガスのプラズマが生成される。そして、プラズマに含まれる陽イオンやラジカルにより、窒化シリコン膜37bが酸化シリコン膜37a上に成膜される。ステップS107は、第1の成膜工程及び窒化シリコン膜成膜工程の一例である。
Next, in a state where the substrate S is heated to a temperature of 250 ° C. or higher, the
酸化シリコン膜37aがチャネル34、ソース電極35及びドレイン電極36上に成膜され、且つ、窒化シリコン膜37bが酸化シリコン膜37a上に成膜されることにより、酸化シリコン膜37a及び窒化シリコン膜37bを含むパッシベーション層37が成膜される。また、酸化シリコン膜37aが窒化シリコン膜37b上に成膜される場合は、図4のステップS106及びステップS107の順番が入れ替わる。
The
次に、ゲートバルブ16が解放され、ゲート絶縁層33及びパッシベーション層37が成膜された基板Sが処理容器11内から搬出される(S108)。
Next, the
上記した実施形態においては、ゲート絶縁層33及びパッシベーション層37のそれぞれにおいて第1の搬送工程及び第1の成膜工程を適用することにより、保護膜として機能する膜を成膜することができる。
In the above-described embodiment, a film that functions as a protective film can be formed by applying the first transfer step and the first film formation step to each of the
[ゲート絶縁層33の膜質と基板Sの温度との関係]
ここで、ゲート絶縁層33(つまり、酸化シリコン膜33a及び窒化シリコン膜33b)の成膜時における基板Sの温度と成膜後のゲート絶縁層33の膜質との関係について説明する。図5は、酸化シリコン膜33aの成膜時における基板Sの温度と成膜後の酸化シリコン膜33aの膜密度との関係の測定結果を示す図である。図5において、横軸は、基板Sの温度[℃]を示し、縦軸は、酸化シリコン膜33aの膜密度[g/cm3]を示す。
[Relationship between the film quality of the
Here, the relationship between the temperature of the substrate S during film formation of the gate insulating layer 33 (that is, the
図5に示すように、酸化シリコン膜33aの膜密度は、基板Sの温度が高いほど、大きくなり、基板Sの温度が300℃付近である場合に、飽和した。
As shown in FIG. 5, the film density of the
図6は、酸化シリコン膜33aの成膜時における基板Sの温度と成膜後の酸化シリコン膜33aのウェットエッチングレート比(WERR:Wet Etching Rate Ratio)との関係の測定結果を示す図である。図6において、横軸は、基板Sの温度[℃]を示し、縦軸は、酸化シリコン膜33aのWERRを示す。ここで、酸化シリコン膜33aのWERRとは、酸化シリコン膜33aと、熱酸化処理法により成膜された熱酸化シリコン膜とに対してフッ化水素酸でウェットエッチングを施した場合の熱酸化シリコン膜のエッチングレートに対する酸化シリコン膜33aのエッチングレートの比である。酸化シリコン膜33aのWERRの値が小さいほど、酸化シリコン膜33aの耐腐食性が高いことを示している。
FIG. 6 is a diagram showing the measurement results of the relationship between the temperature of the substrate S during film formation of the
図6に示すように、酸化シリコン膜33aのWERRは、基板Sの温度が高いほど、小さくなった。
As shown in FIG. 6, the WERR of the
図5及び図6に示した測定結果から明らかなように、基板Sの温度が250℃以上であれば、酸化シリコン膜33aの膜密度が、およそ2.23g/cm3以上の値まで増大し、且つ、酸化シリコン膜33aのWERRがおよそ11%以下に抑えられた。
As is clear from the measurement results shown in FIGS. 5 and 6, when the temperature of the substrate S is 250 ° C. or higher, the film density of the
図7は、窒化シリコン膜33bの成膜時における基板Sの温度と成膜後の窒化シリコン膜33bの膜密度との関係の測定結果を示す図である。図7において、横軸は、基板Sの温度[℃]を示し、縦軸は、窒化シリコン膜33bの膜密度[g/cm3]を示す。
FIG. 7 is a diagram showing a measurement result of the relationship between the temperature of the substrate S during the film formation of the
図7に示すように、窒化シリコン膜33bの膜密度は、基板Sの温度が高いほど、大きくなり、基板Sの温度が300℃付近である場合に、飽和した。
As shown in FIG. 7, the film density of the
図8は、窒化シリコン膜33bの成膜時における基板Sの温度と成膜後の窒化シリコン膜33bのWERRとの関係の測定結果を示す図である。図8において、横軸は、基板Sの温度[℃]を示し、縦軸は、窒化シリコン膜33bのWERRを示す。窒化シリコン膜33bのWERRとは、窒化シリコン膜33bと、熱酸化処理法により成膜された熱酸化シリコン膜とに対してフッ化水素酸でウェットエッチングを施した場合の熱酸化シリコン膜のエッチングレートに対する窒化シリコン膜33bのエッチングレートの比である。窒化シリコン膜33bのWERRの値が小さいほど、窒化シリコン膜33bの耐腐食性が高いことを示している。
FIG. 8 is a diagram showing a measurement result of the relationship between the temperature of the substrate S during the film formation of the
図8に示すように、窒化シリコン膜33bのWERRは、基板Sの温度が高いほど、小さくなり、基板Sの温度が300℃付近である場合に、飽和した。
As shown in FIG. 8, the WERR of the
図7及び図8に示した測定結果から明らかなように、基板Sの温度が250℃以上であれば、窒化シリコン膜33bの膜密度が、およそ2.85g/cm3以上の値まで増大し、且つ、窒化シリコン膜33bのWERRがおよそ2.0以下に抑えられた。
As is clear from the measurement results shown in FIGS. 7 and 8, when the temperature of the substrate S is 250 ° C. or higher, the film density of the
発明者は、図5〜図8の測定結果を基に鋭意研究を重ねた結果、基板Sの温度が250℃以上、好ましくは、300℃以上である場合に、酸化シリコン膜33a及び窒化シリコン膜33bの膜質(つまり、膜密度及びWERR)が予め定められた許容スペックを満たすことが分かった。
As a result of intensive research based on the measurement results of FIGS. 5 to 8, the inventor found that the
そこで、本実施形態では、基板Sを250℃以上の温度、好ましくは、300℃以上の温度に加熱した状態で、酸化シリコン膜33a及び窒化シリコン膜33bを成膜する。これにより、保護膜としてのゲート絶縁層33の膜質(つまり、膜密度及びWERR)を向上することができる。保護膜の膜質が向上すると、保護膜を構成する原子の間の結合が強化され、保護膜においてH原子が通り抜ける隙間を少なくすることができる。結果として、H原子に対するバリア性が高い保護膜を提供することができる。
Therefore, in the present embodiment, the
なお、上記の説明では、ゲート絶縁層33(つまり、酸化シリコン膜33a及び窒化シリコン膜33b)の成膜時における基板Sの温度と成膜後のゲート絶縁層33の膜質との関係について議論した。しかしながら、パッシベーション層37(つまり、酸化シリコン膜37a及び窒化シリコン膜37b)に対してもゲート絶縁層33と同様の議論が適用され得る。すなわち、基板Sを250℃以上の温度、好ましくは、300℃以上の温度に加熱した状態で、酸化シリコン膜37a及び窒化シリコン膜37bを成膜することにより、保護膜としてのパッシベーション層37の膜質(つまり、膜密度及びWERR)を向上することができ、結果として、H原子に対するバリア性が高い保護膜を提供することができる。なお、基板Sの温度の上限値は、基板Sの耐熱性を考慮した温度であることが好ましく、例えば、およそ450℃である。
In the above description, the relationship between the temperature of the substrate S during film formation of the gate insulating layer 33 (that is, the
[TFTの閾値電圧の変動量]
図9は、PBTS(Positive Bias Temperature Stress)法による、TFTの閾値電圧の変動量の測定結果を示す図である。図9において、「比較例」は、SiH4ガスと、O2ガスとの混合ガスにより成膜されたSiO膜であるパッシベーション層を有するTFTに対応する測定結果である。なお、閾値電圧とは、ドレイン電流が流れ始める時のゲート電圧を指す。
[Fluctuation of TFT threshold voltage]
FIG. 9 is a diagram showing the measurement result of the fluctuation amount of the threshold voltage of the TFT by the PBTS (Positive Bias Temperature Stress) method. In FIG. 9, the “comparative example” is a measurement result corresponding to a TFT having a passivation layer which is a SiO film formed by a mixed gas of SiH4 gas and O2 gas. The threshold voltage refers to the gate voltage when the drain current starts to flow.
図9に示すように、パッシベーション層の成膜時の混合ガスとして、SiH4ガス/O2ガスを用いた場合、閾値電圧の変動量が3.56Vとなった。この閾値電圧の変動量は、予め定められた許容スペックを満たすものではなかった。すなわち、比較例におけるガスの組み合わせでは、成膜後のパッシベーション層中にH原子が存在するため、パッシベーション層中のH原子がTFTのチャネル(酸化物半導体)からのO原子の離脱を引き起こし、結果として、閾値電圧の変動量が増大したと考えられる。 As shown in FIG. 9, when SiH4 gas / O2 gas was used as the mixed gas at the time of film formation of the passivation layer, the fluctuation amount of the threshold voltage was 3.56 V. The amount of fluctuation of the threshold voltage did not satisfy the predetermined allowable specifications. That is, in the gas combination in the comparative example, since H atoms are present in the passivation layer after film formation, the H atoms in the passivation layer cause the O atoms to be separated from the TFT channel (oxide semiconductor), resulting in the result. Therefore, it is considered that the fluctuation amount of the threshold voltage has increased.
これに対し、本実施形態のように、パッシベーション層の成膜時の混合ガスとして、SiCl4ガス/SiF4ガス/O2ガス、及びSiCl4ガス/SiF4ガス/N2ガスを用いた場合、閾値電圧の変動量が0.11Vとなった。この閾値電圧の変動量は、予め定められた許容スペックを満たすものであった。すなわち、本実施形態のガスの組み合わせでは、成膜後のパッシベーション層中にH原子が存在しないため、TFT30のチャネル34(酸化物半導体)からO原子の離脱が抑えられ、結果として、閾値電圧の変動量が抑えられたと考えられる。
On the other hand, when SiCl4 gas / SiCF4 gas / O2 gas and SiCl4 gas / SiCF4 gas / N2 gas are used as the mixed gas at the time of film formation of the passivation layer as in the present embodiment, the fluctuation amount of the threshold voltage. Was 0.11V. The amount of fluctuation of the threshold voltage satisfies the predetermined allowable specifications. That is, in the combination of gases of the present embodiment, since H atoms do not exist in the passivation layer after film formation, the separation of O atoms from the channel 34 (oxide semiconductor) of the
[保護膜のバリア性の検証]
図10は、μ‐PCD(Microwave PhotoConductivity Decay)法を利用した保護膜のバリア性の検証結果を説明するための図である。μ‐PCD法は、酸化物半導体に対してレーザ光及びマイクロ波を照射し、酸化物半導体中のキャリアの密度と相関性を有するマイクロ波の反射波の強度(以下、「反射波強度」と呼ぶ)を測定する手法である。μ‐PCD法を利用した検証実験では、本実施形態の保護膜(パッシベーション層37)によって覆われた酸化物半導体に対して、H2ガスのプラズマによるプラズマ処理を施し、プラズマ処理前の酸化物半導体の反射波強度と、プラズマ処理後の酸化物半導体の反射波強度とを比較した。図10において、「INITIAL」は、H2ガスのプラズマによるプラズマ処理前の酸化物半導体の反射波強度を示し、「After H plasma」は、H2ガスのプラズマによるプラズマ処理後の酸化物半導体の反射波強度を示している。
[Verification of barrier property of protective film]
FIG. 10 is a diagram for explaining the verification result of the barrier property of the protective film using the μ-PCD (Microwave PhotoConductivity Decay) method. In the μ-PCD method, an oxide semiconductor is irradiated with laser light and microwaves, and the intensity of the reflected wave of the microwave having a correlation with the density of carriers in the oxide semiconductor (hereinafter referred to as “reflected wave intensity”). It is a method of measuring (called). In the verification experiment using the μ-PCD method, the oxide semiconductor covered with the protective film (passivation layer 37) of the present embodiment is subjected to plasma treatment with H2 gas plasma, and the oxide semiconductor before the plasma treatment is applied. The reflected wave intensity of the oxide semiconductor after the plasma treatment was compared with the reflected wave intensity of the oxide semiconductor. In FIG. 10, "INITIAL" indicates the reflected wave intensity of the oxide semiconductor before plasma treatment with H2 gas plasma, and "After H plasma" indicates the reflected wave of the oxide semiconductor after plasma treatment with H2 gas plasma. Shows strength.
ここで、プラズマ処理によりH原子が保護膜を通り抜けて酸化物半導体中のO原子を脱離させた場合、酸化物半導体が導体化して、プラズマ処理後の酸化物半導体の反射波強度が測定不能の範囲まで低下するはずである。しかしながら、図10に示すように、本実施形態の保護膜(パッシベーション層37)によって酸化物半導体が覆われた場合、プラズマ処理後の酸化物半導体の反射波強度は、プラズマ処理前の酸化物半導体の反射波強度に対して、ほぼ変化していない。すなわち、図10に示した検証結果から明らかなように、本実施形態の保護膜(パッシベーション層37)は、H原子の通り抜けを効果的に防止することができる。 Here, when H atoms pass through the protective film and desorb O atoms in the oxide semiconductor by plasma treatment, the oxide semiconductor becomes a conductor and the reflected wave intensity of the oxide semiconductor after plasma treatment cannot be measured. Should drop to the range of. However, as shown in FIG. 10, when the oxide semiconductor is covered with the protective film (passivation layer 37) of the present embodiment, the reflected wave intensity of the oxide semiconductor after the plasma treatment is the oxide semiconductor before the plasma treatment. There is almost no change with respect to the reflected wave intensity of. That is, as is clear from the verification results shown in FIG. 10, the protective film (passivation layer 37) of the present embodiment can effectively prevent the passage of H atoms.
[ゲート絶縁層33、パッシベーション層37及び封止膜46の成膜手順]
図11は、ゲート絶縁層33、パッシベーション層37及び封止膜46の成膜手順の一例を示すフローチャートである。図11に示すフローチャートは、所定のプログラムに従ってコントローラ27が成膜装置10の各部の動作を制御することによって実行される。また、図11に示すフローチャートは、図3に示した有機電子デバイス40の製造方法の一例を示している。なお、図11において、ステップS111〜S118は、図4に示したステップS101〜S108にそれぞれ対応するので、その説明を省略する。
[Procedure for forming the
FIG. 11 is a flowchart showing an example of the film forming procedure of the
ゲート絶縁層33及びパッシベーション層37が成膜された基板Sが処理容器11内から搬出された後(S118)、ゲートバルブ16が閉じられる。処理容器11内から搬出された基板Sは、他の装置へ搬送される。そして、他の装置において、有機EL素子(つまり、有機平坦化層41、アノード層42、バンク層43、有機発光層44及びカソード層45)が形成される。
The
次に、ゲートバルブ16が解放され、他の装置によって有機EL素子が形成された基板Sが処理容器11内に搬入される(S119)。処理容器11内に搬入された基板Sは、載置台12上に載置される。載置台12上に基板Sが載置された後、ゲートバルブ16が閉じられる。他の装置によって有機EL素子が形成された基板Sは、酸化物半導体が形成され、保護膜が成膜され、且つ、酸化物半導体及び保護膜の上方に有機EL素子が形成された基板の一例である。ステップS119は、第2の搬入工程の一例である。
Next, the
次に、基板Sが100℃以下の温度に調整された状態で、SiCl4ガスと、SiF4ガスと、N2ガスとを含む混合ガスのプラズマにより、有機EL素子を覆うように、窒化シリコン膜である封止膜46が成膜される(S120)。具体的には、載置台12内の温度制御機構によって、載置台12上に載置された基板Sが100℃以下の温度に加熱される。そして、ガス供給源20a、ガス供給源20b及びガス供給源20dから、SiCl4ガスと、SiF4ガスと、N2ガスとを含む混合ガスが処理容器11内に供給される。そして、排気装置17により処理容器11内が所定の圧力に制御され、高周波電源26によって整合器25を介してアンテナ13に所定の大きさの高周波電力が供給される。これにより、処理容器11内に誘導電界が発生し、SiCl4ガスと、SiF4ガスと、N2ガスとを含む混合ガスのプラズマが生成される。そして、プラズマに含まれる陽イオンやラジカルにより、窒化シリコン膜である封止膜46が有機EL素子上に成膜される。ステップS120は、第2の成膜工程の一例である。
Next, in a state where the substrate S is adjusted to a temperature of 100 ° C. or lower, a silicon nitride film is formed so as to cover the organic EL element with a plasma of a mixed gas containing SiCl4 gas, SiCF4 gas, and N2 gas. A sealing
次に、ゲートバルブ16が解放され、ゲート絶縁層33、パッシベーション層37及び封止膜46が成膜された基板Sが処理容器11内から搬出される(S121)。
Next, the
以上、本実施形態によれば、基板Sを250℃以上の温度に加熱した状態で、SiCl4ガスと、SiF4ガスと、O2ガス又はN2ガスとを含む混合ガスのプラズマにより、酸化物半導体を保護する保護膜を成膜する。これにより、保護膜の膜質を向上することができるので、保護膜においてH原子が通り抜ける隙間を少なくすることができる。結果として、H原子に対するバリア性が高い保護膜を提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, the oxide semiconductor is protected by the plasma of a mixed gas containing SiCl4 gas, SiCF4 gas, O2 gas or N2 gas in a state where the substrate S is heated to a temperature of 250 ° C. or higher. A protective film is formed. As a result, the film quality of the protective film can be improved, so that the gap through which H atoms pass through the protective film can be reduced. As a result, it is possible to provide a protective film having a high barrier property against H atoms.
また、本実施形態によれば、チャネル34及び保護膜の上方に有機EL素子が形成された基板Sを100℃以下の温度に調整した状態で、SiCl4ガスと、SiF4ガスと、N2ガスとを含む混合ガスのプラズマにより、有機EL素子を覆うように窒化シリコン膜である封止膜46を成膜する。これにより、封止膜46中のH原子の含有量を少なくすることができる。結果として、H原子による有機EL素子やチャネル34の特性劣化を抑えることができる。さらに、熱による有機EL素子の損傷を回避することができる。
Further, according to the present embodiment, in a state where the substrate S in which the organic EL element is formed above the
[その他]
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
[others]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the gist thereof.
上記した実施形態では、チャネル34を保護する保護膜が、図2のTFT30における、ゲート絶縁層33及びパッシベーション層37に適用される場合について説明したが、他の構造を有するTFTにおける他の層においても、本発明を適用することができる。図12は、TFTの構造の他の例を示す断面図である。
In the above-described embodiment, the case where the protective film protecting the
TFT50は、例えば図12に示すように、チャネル34を覆うように形成されたエッチングストッパ層51と、エッチングストッパ層51、ソース電極35及びドレイン電極36を覆うように形成されたパッシベーション層52とを備える。
The
TFT50において、エッチングストッパ層51は、酸化シリコン膜51a及び窒化シリコン膜51bを含む積層膜である。エッチングストッパ層51において、酸化シリコン膜51aがチャネル34に接触する。
In the
エッチングストッパ層51は、上記した実施形態のパッシベーション層37と同様の条件で成膜される。すなわち、酸化シリコン膜51aは、酸化シリコン膜37aと同様の条件(図4のステップS106参照)で成膜され、窒化シリコン膜51bは、窒化シリコン膜37bと同様の条件(図4のステップS107参照)で成膜される。これにより、保護膜としてのエッチングストッパ層51の膜質を向上することができるので、保護膜においてH原子が通り抜ける隙間を少なくすることができる。結果として、H原子に対するバリア性が高い保護膜を提供することができる。
The
また、上記した実施形態では、ボトムゲート型のTFTを例に説明したが、トップゲート型のTFTにおいても、本発明を適用することができる。図13は、トップゲート型のTFT60の構成の一例を示す断面図である。
Further, in the above-described embodiment, the bottom gate type TFT has been described as an example, but the present invention can also be applied to the top gate type TFT. FIG. 13 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the top
図13において、基板Sに多数形成されるTFT60は、基板S上に形成された、酸化シリコン膜、又は酸化シリコン膜及び窒化シリコン膜を含む積層膜からなるアンダーコート層61と、アンダーコート層61上に形成され且つIGZOからなるチャネル62と、チャネル62の両脇にそれぞれ形成されるソース領域68及びドレイン領域69と、チャネル62を覆うゲート絶縁層65と、ゲート絶縁層65上に形成されたゲート電極66と、ゲート電極66の全てやソース領域68及びドレイン領域69を部分的に覆う層間絶縁膜67と、ソース領域68の上に形成され、層間絶縁膜67を貫通してソース領域68と接触するソース配線63と、ドレイン領域69の上に形成され、層間絶縁膜67を貫通してドレイン領域69と接触するドレイン配線64と、ソース配線63やドレイン配線64を覆うパッシベーション膜70と、パッシベーション膜70を覆う有機平坦化膜71と、有機平坦化膜71を覆うピクセル電極72とを備える。すなわち、TFT60は、下方からチャネル62、ゲート絶縁層65及びゲート電極66の順で積層された積層構造を有する。
In FIG. 13, a large number of
層間絶縁膜67の成膜には、成膜装置10が好適に用いられる。すなわち、層間絶縁膜67は、先に記載したボトムゲート型の実施形態の保護膜(ゲート絶縁層33及びパッシベーション層37)と同様の手法で成膜される。層間絶縁膜67が成膜される際、露出するIGZO膜は、N2やフッ素ガスを含有するプラズマに晒されるため、導電性が上がってソース領域68及びドレイン領域69を構成する。一方、マスクとして機能するゲート電極66及びゲート絶縁層65で覆われるIGZO膜は、フッ素ガスを含有するプラズマに晒されないため、露出するIGZO膜に比べて導電性が上がらず、チャネル62を構成する。また、ゲート電極66で覆われたIGZO膜がチャネル62となるため、チャネル62の幅にはゲート電極66の幅が反映される(具体的には、チャネル62の幅はマスクによる加工精度の範囲内でゲート電極66の幅と同じとなる)。
The
露出するIGZO膜の導電性が上がるのは、プラズマ中に存在するフッ素ラジカル等がIGZO膜中のソース領域68やドレイン領域69にのみ選択的に導入され、IGZO膜中に導入されたフッ素がドナーとして働き、フッ素が導入されたソース領域68やドレイン領域69の抵抗率が選択的に減少するためである。また、TFT60では、層間絶縁膜67を構成するフッ素含有窒化シリコン膜からフッ素原子がIGZO膜中のチャネル62に拡散し、チャネル62に欠陥として存在する未結合手を終端する。これにより、TFT60の電気的特性を不安定化させるチャネル62の欠陥を修復し、TFT60の電気的特性も改善される。
The conductivity of the exposed IGZO film is increased because fluorine radicals and the like existing in the plasma are selectively introduced only into the
TFT60において、アンダーコート層61は、酸化シリコン膜61a及び窒化シリコン膜61bを含む積層膜である。アンダーコート層61において、窒化シリコン膜61bがチャネル62に接触する。
In the
アンダーコート層61は、先に記載したボトムゲート型の実施形態のゲート絶縁層33と同様の条件で成膜される。すなわち、酸化シリコン膜61aは、ボトムゲート型の酸化シリコン膜33aと同様の条件(図4のステップS102参照)で成膜され、窒化シリコン膜61bは、ボトムゲート型の窒化シリコン膜33bと同様の条件(図4のステップS103)で成膜される。これにより、保護膜としてのアンダーコート層61の膜質を向上することができるので、保護膜においてH原子が通り抜ける隙間を少なくすることができる。結果として、H原子に対するバリア性が高い保護膜を提供することができる。
The
また、TFT60において、ゲート絶縁層65は、酸化シリコン膜65a及び窒化シリコン膜65bを含む積層膜である。ゲート絶縁層65において、酸化シリコン膜65aがチャネル62に接触する。
Further, in the
ゲート絶縁層65は、先に記載したボトムゲート型の 実施形態のパッシベーション層37と同様の条件で成膜される。すなわち、酸化シリコン膜65aは、ボトムゲート型の酸化シリコン膜37aと同様の条件(図4のステップS106参照)で成膜され、窒化シリコン膜65bは、ボトムゲート型の窒化シリコン膜37bと同様の条件(図4のステップS107)で成膜される。これにより、保護膜としてのゲート絶縁層65の膜質を向上することができるので、保護膜においてH原子が通り抜ける隙間を少なくすることができる。結果として、H原子に対するバリア性が高い保護膜を提供することができる。
The
また、上記した実施形態では、保護膜(つまり、ゲート絶縁層及びパッシベーション層)が、酸化シリコン膜及び窒化シリコン膜を含む積層膜である場合について説明したが、本発明はこれに限られない。保護膜は、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、酸窒化シリコン膜、複数の窒化シリコン膜を含む積層膜、複数の酸化シリコン膜を含む積層膜、複数の酸窒化シリコン膜を含む積層膜、又は、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜及び酸窒化シリコン膜の少なくともいずれか二つを含む積層膜であってもよい。また、保護膜が複数の窒化シリコン膜を含む積層膜、複数の酸化シリコン膜を含む積層膜、又は、複数の酸窒化シリコン膜を含む積層膜である場合に、複数の窒化シリコン膜、複数の酸化シリコン膜、又は、複数の酸窒化シリコン膜は、ハロゲンの濃度が異なってもよい。 Further, in the above-described embodiment, the case where the protective film (that is, the gate insulating layer and the passivation layer) is a laminated film including a silicon oxide film and a silicon nitride film has been described, but the present invention is not limited to this. The protective film is a silicon nitride film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a laminated film containing a plurality of silicon nitride films, a laminated film containing a plurality of silicon oxide films, a laminated film containing a plurality of silicon oxynitride films, or a laminated film. It may be a laminated film containing at least any two of a silicon nitride film, a silicon oxide film and a silicon oxynitride film. Further, when the protective film is a laminated film containing a plurality of silicon nitride films, a laminated film containing a plurality of silicon oxide films, or a laminated film containing a plurality of silicon oxynitride films, a plurality of silicon nitride films, a plurality of layers. The silicon oxide film or a plurality of silicon oxynitride films may have different halogen concentrations.
また、上記した実施形態では、窒素原子及び酸素原子の少なくともいずれか一つを含み且つ水素原子を含まない処理ガスとして、O2ガス又はN2ガスを例に説明したが、本発明はこれに限られない。窒素原子及び酸素原子の少なくともいずれか一つを含み且つ水素原子を含まない処理ガスは、N2Oガス等であってもよい。 Further, in the above-described embodiment, O2 gas or N2 gas has been described as an example as a processing gas containing at least one of a nitrogen atom and an oxygen atom and not containing a hydrogen atom, but the present invention is limited to this. No. The processing gas containing at least one of a nitrogen atom and an oxygen atom and not containing a hydrogen atom may be N2O gas or the like.
また、上記した実施形態では、SiCl4ガスと、SiF4ガスと、N2とを含む混合ガスのプラズマにより、封止膜46を成膜する場合について説明したが、本発明はこれに限られない。封止膜46は、SiCl4ガス及びSiF4ガスの少なくともいずれか一つと、N2ガスとを含む混合ガスのプラズマにより、成膜されても良い。
Further, in the above-described embodiment, the case where the sealing
また、上記した実施形態では、第1の成膜工程と第2の成膜工程を同一の処理容器11にて実施する例について説明したが、これに限られず、第1の成膜工程と第2の成膜工程を異なる処理容器11により実施してもよく、更に、ゲート絶縁層33とパッシベーション層37とを異なる処理容器11で成膜してもよい。
Further, in the above-described embodiment, an example in which the first film forming step and the second film forming step are carried out in the
また、上記した実施形態では、プラズマ源として誘導結合プラズマを利用したCVD法により成膜を行う成膜装置10を例に説明したが、本発明はこれに限られない。プラズマを用いたCVD法により成膜を行う成膜装置10であれば、プラズマ源は誘導結合プラズマに限られず、例えば、容量結合プラズマ、マイクロ波プラズマ、マグネトロンプラズマなど、任意のプラズマ源を用いることができる。
Further, in the above-described embodiment, the
また、上記した実施形態における成膜方法は、例えば、該成膜方法を実現するためのプログラムを、コントローラ27が実行することによって実現される。成膜方法を実現するためのプログラムは、例えば、DVD(Digital Versatile Disc)、PD(Phase change rewritable Disk)等の光学記録媒体、MO(Magneto−Optical disk)等の光磁気記録媒体、テープ媒体、磁気記録媒体、または半導体メモリ等の記憶媒体を介して提供される。コントローラ27は、該記憶媒体からプログラムを読出し、読み出したプログラムを実行することにより、成膜装置10の各部を制御して、上記した実施形態における成膜方法を実現する。なお、コントローラ27は、成膜方法を実現するためのプログラムを、該プログラムを記憶するサーバ等の他の装置から、通信媒体を介して該プログラムを取得して実行してもよい。
Further, the film forming method in the above-described embodiment is realized, for example, by the
S 基板
10 成膜装置
11 処理容器
12 載置台
13 アンテナ
14 窓部材
15 ガス導入口
16 ゲートバルブ
17 排気装置
18 排気口
20a〜20d ガス供給源
21a〜21d 流量制御器
22a〜22d バルブ
23 ガス供給管
25 整合器
26 高周波電源
27 コントローラ
30 TFT
31 アンダーコート層
32 ゲート電極
33 ゲート絶縁層
33a 酸化シリコン膜
33b 窒化シリコン膜
34 チャネル
35 ソース電極
36 ドレイン電極
37 パッシベーション層
37a 酸化シリコン膜
37b 窒化シリコン膜
40 有機電子デバイス
41 有機平坦化層
42 アノード層
43 バンク層
44 有機発光層
45 カソード層
46 封止膜
51 エッチングストッパ層
51a 酸化シリコン膜
51b 窒化シリコン膜
52 パッシベーション層
61 アンダーコート層
61a 酸化シリコン膜
61b 窒化シリコン膜
62 チャネル
63 ソース電極
64 ドレイン電極
65 ゲート絶縁層
65a 酸化シリコン膜
65b 窒化シリコン膜
66 ゲート電極
67 層間絶縁膜層
68 ソース領域
69 ドレイン領域
70 パッシベーション膜
71 有機平坦化膜
72 ピクセル電極
31
Claims (8)
前記保護膜は複数の膜からなる積層膜であり、
前記酸化物半導体が形成される前の前記基板又は前記酸化物半導体が形成された後の前記基板を処理容器内に搬入する第1の搬入工程と、
前記酸化物半導体に接して前記保護膜を成膜する第1の成膜工程と
を含み、
前記第1の成膜工程は、
前記基板を250℃以上の温度に加熱した状態で、SiCl4ガスと、SiF4ガスと、N2ガスとを含む混合ガスのプラズマにより、前記保護膜として窒化シリコン膜を成膜する窒化シリコン膜成膜工程と、
前記基板を250℃以上の温度に加熱した状態で、SiCl4ガスと、SiF4ガスと、O2ガスとを含む混合ガスのプラズマにより、前記保護膜として酸化シリコン膜を成膜する酸化シリコン膜成膜工程と
を含むことを特徴とする成膜方法。 A method for forming a protective film that protects an oxide semiconductor formed on a substrate.
The protective film is a laminated film composed of a plurality of films, and is a laminated film.
The first carry-in step of carrying the substrate before the oxide semiconductor is formed or the substrate after the oxide semiconductor is formed into the processing container, and
Look including a first film forming step of forming the protective film in contact with the oxide semiconductor,
The first film forming step is
A silicon nitride film forming step of forming a silicon nitride film as the protective film by plasma of a mixed gas containing SiCl4 gas, SiCF4 gas, and N2 gas while the substrate is heated to a temperature of 250 ° C. or higher. When,
Silicon oxide film forming step of forming a silicon oxide film as the protective film by plasma of a mixed gas containing SiCl4 gas, SiCF4 gas and O2 gas while the substrate is heated to a temperature of 250 ° C. or higher. When
Film forming method, which comprises a.
前記保護膜に含まれるハロゲンの濃度は、1atom%以上であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の成膜方法。 The concentration of hydrogen contained in the protective film is 1 atom% or less.
The film forming method according to any one of claims 1 to 5 , wherein the concentration of the halogen contained in the protective film is 1 atom% or more.
前記処理容器内に搬入された前記基板を100℃以下の温度に調整した状態で、SiCl4ガス及びSiF4ガスの少なくともいずれか一つと、水素原子を含まない窒素含有ガスとを含む混合ガスのプラズマにより、前記有機EL素子を覆うように、窒化シリコン膜である封止膜を成膜する第2の成膜工程と
をさらに含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の成膜方法。 The substrate on which the oxide semiconductor is formed, the protective film is formed, and the oxide semiconductor and the organic EL (Electro Luminescence) element are formed above the protective film is carried into the processing container. The second carry-in process and
In a state where the substrate carried into the processing container is adjusted to a temperature of 100 ° C. or lower, a plasma of a mixed gas containing at least one of SiCl4 gas and SiCF4 gas and a nitrogen-containing gas containing no hydrogen atom is used. The invention according to any one of claims 1 to 6 , further comprising a second film forming step of forming a sealing film which is a silicon nitride film so as to cover the organic EL element. Film formation method.
前記処理容器内にガスを供給するためのガス供給部と、
前記処理容器内においてガスのプラズマを生成するためのプラズマ生成部と、
請求項1〜7のいずれか一つに記載の成膜方法を実行する制御部と
を有することを特徴とする成膜装置。 Processing container and
A gas supply unit for supplying gas into the processing container and
A plasma generation unit for generating gas plasma in the processing container,
A film forming apparatus comprising a control unit for executing the film forming method according to any one of claims 1 to 7.
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