[发明专利]氮氧化硅膜及其形成方法以及半导体器件

说明书

技术领域

本发明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硅膜及其形成方法。进一步来说，涉及一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。 

背景技术

在非专利文献1中，记载有：即，在以In-Ga-Zn-O(简称IGZO)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OTFT)中，利用使用SiH₄/N₂O混合气体的等离子化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)法，使氧化硅膜(SiO_x膜)堆积作为保护膜(钝化层)(例如，参照第228页左栏、表1)。 

在该非专利文献1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一的、阈值V_th发生移位的原因的事实(例如，参照第229页左栏)。 

另一方面，在专利文献1中，记载有：使用SiF₄气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，参照段落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 

发明内容

发明所要解决的问题 

如上所述，在非专利文献1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1中，记载有使用SiF₄气体来取代作为以往的气体源的SiH₄气体，由此可形成不含氢的氧化硅膜的技术，但是在该专利文献1所记载的技术中也还存在课题。 

即为：在专利文献1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1的段落0009中作为(2)记载的下式也可得知。 

[数1] 

SiF₄+O₂→SiO₂+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，本发明的目的之一在于：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 

本发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。 

发明的效果 

本发明的权利要求第1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。