JP2793441B2 - Insulating film formation method - Google Patents

Insulating film formation method

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JP2793441B2 JP4217824A JP21782492A JP2793441B2 JP 2793441 B2 JP2793441 B2 JP 2793441B2 JP 4217824 A JP4217824 A JP 4217824A JP 21782492 A JP21782492 A JP 21782492A JP 2793441 B2 JP2793441 B2 JP 2793441B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、絶縁膜形成方法、特
に膜厚が薄く特性の優れた絶縁膜の形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming an insulating film, and more particularly to a method for forming an insulating film having a small thickness and excellent characteristics.

【0002】[0002]

【従来の技術】超LSIの発展、特にデバイスの微細化
は、薄くて熱的に安定な絶縁膜を形成出来るか否かに負
うところが大である。デバイスの信頼性および動作特性
は、絶縁膜の特性によって大きく左右される。この絶縁
膜としてシリコン熱酸化膜(SiO2 膜)がその安定性
によって依然として主要な材料であり、今後もその特性
の改善等が期待される。
2. Description of the Related Art The development of VLSIs, particularly miniaturization of devices, largely depends on whether or not a thin and thermally stable insulating film can be formed. Device reliability and operating characteristics are greatly affected by the characteristics of the insulating film. As this insulating film, a silicon thermal oxide film (SiO 2 film) is still the main material due to its stability, and its properties are expected to be improved in the future.

【0003】この酸化膜の形成方法については、文献:
「徳山 たかしおよび橋本 哲一編者 MOS LSI
製造技術、日本マグロウヒル社、1985 p.65」
に開示されている。この発明の説明に先たち、この従来
の酸化膜形成技術につき簡単に説明する。
The method of forming the oxide film is described in the literature:
"Tokushi Tokuyama and Tetsuichi Hashimoto Compiler MOS LSI
Manufacturing technology, Nippon McGraw-Hill, 1985 p. 65 "
Is disclosed. Prior to the description of the present invention, the conventional oxide film forming technique will be briefly described.

【0004】先ず、抵抗加熱炉(成膜炉または反応炉と
も言う)内の石英管内に清浄化したシリコン基板(Si
基板)を設置する。この石英管を800−1200℃の
範囲内の適当な温度に加熱する。この加熱下において、
石英管内に酸化性ガス、例えば酸素ガス(O2 ガス)ま
たは酸素と水素の混合ガスを流入させて、基板上に酸化
膜の成膜を行なう。
First, a cleaned silicon substrate (Si) is placed in a quartz tube in a resistance heating furnace (also called a film forming furnace or a reaction furnace).
Substrate). The quartz tube is heated to a suitable temperature in the range of 800-1200C. Under this heating,
An oxidizing gas, for example, an oxygen gas (O 2 gas) or a mixed gas of oxygen and hydrogen flows into the quartz tube to form an oxide film on the substrate.

【0005】この従来方法であると、基板を800−1
200℃の範囲内の温度という高温状態にしておいて酸
化性ガスを用いた熱酸化処理によって酸化膜の成膜を行
なっているため、膜の成長速度が速い。このため、特に
10nm以下というような半導体薄膜を成長させたい場
合、膜厚の制御を精確に行なえず、従って、酸化膜を再
現性良く形成するのが困難であった。
According to this conventional method, the substrate is 800-1
Since the oxide film is formed by thermal oxidation using an oxidizing gas at a high temperature of 200 ° C., the growth rate of the film is high. For this reason, especially when it is desired to grow a semiconductor thin film having a thickness of 10 nm or less, it is difficult to precisely control the thickness, and it is difficult to form an oxide film with good reproducibility.

【0006】そこで、このような薄膜を再現性良く形成
するためには、酸化温度を800℃以下に下げること、
酸素を不活性ガス例えばアルゴン(Ar)ガスや窒素
(N)ガスで希釈する等の工夫を行なって酸化速度を遅
くすることが考えられる。
Therefore, in order to form such a thin film with good reproducibility, the oxidation temperature must be lowered to 800 ° C. or less;
It is conceivable to reduce the oxidation rate by taking measures such as diluting oxygen with an inert gas such as an argon (Ar) gas or a nitrogen (N) gas.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな低温による酸化法では、酸化膜中に発生する応力の
ため、Si基板と酸化膜との界面の平坦性が損なわれ、
その結果、膜質が良くない。
However, in the oxidation method at such a low temperature, the flatness of the interface between the Si substrate and the oxide film is impaired due to the stress generated in the oxide film.
As a result, the film quality is not good.

【0008】また、希釈法による酸化を行なうと、高温
での長時間に亙る酸化過程に起因して、基板中の不純物
が酸化膜中に取り込まれてしまうため、膜質が良くな
く、従って、取り込まれた不純物が核となって絶縁破壊
が生じる恐れがあった。
Further, when oxidation is carried out by the dilution method, impurities in the substrate are taken into the oxide film due to the oxidation process at a high temperature for a long time, and the film quality is not good. There is a risk that the impurities may serve as nuclei to cause dielectric breakdown.

【0009】また、上述の低温酸化法および希釈酸化法
のいずれの方法によって形成された酸化膜も、この酸化
膜とSi基板との境界面近傍には、多数のSi原子の不
対結合や、歪んだSi−O結合が存在する。このような
Si原子やO原子の不対結合や弱い結合が多数含まれて
いると、電子注入のストレスによってこれら結合が切断
されたり、或いは、電子注入によるインパクトイオン化
で生じた正孔がトラップされるなどにより絶縁破壊、従
って、リーク電流の増大およびまたは高電界ストレス耐
性の低下をもたらすという問題があった。
In addition, the oxide film formed by any of the low-temperature oxidation method and the dilution oxidation method described above also has many unpaired bonds of Si atoms near the interface between the oxide film and the Si substrate. There are distorted Si-O bonds. If a large number of such unpaired bonds or weak bonds of Si atoms and O atoms are contained, these bonds are broken by the stress of electron injection, or holes generated by impact ionization due to electron injection are trapped. For example, there is a problem in that dielectric breakdown occurs, thereby increasing leakage current and / or lowering resistance to high electric field stress.

【0010】従って、この発明の目的は、膜厚の制御が
容易であり、しかも、より短い時間で絶縁膜を形成する
方法を提供することにある。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for easily controlling the film thickness and forming the insulating film in a shorter time.

【0011】この発明の他の目的は、膜質が優れ、しか
も、絶縁耐性に優れた絶縁膜の形成方法を提供すること
にある。
Another object of the present invention is to provide a method for forming an insulating film having excellent film quality and excellent insulation resistance.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、この発明の絶縁膜形成方法によれば、シリコンの下
地上に酸化膜を形成した後、この酸化膜を酸窒化して酸
窒化膜としての絶縁膜を形成するに当たり、酸窒化処理
を、第1および第2酸窒化処理とに分け、第1酸窒化処
理を、窒素含有の酸化性ガス雰囲気中、且つ酸化膜の形
成のときの下地の加熱温度と同一の第1温度で行い、お
よび第2酸窒化処理を、窒素含有の酸化性ガス雰囲気
中、且つ800℃〜950℃の第2温度で行い、及び前
記第1温度は前記第2温度よりも高温であることを特徴
とする。
In order to achieve this object, according to the method of forming an insulating film of the present invention, an oxide film is formed on a lower surface of silicon, and the oxide film is oxynitrided. In forming an insulating film as a film, the oxynitriding treatment is divided into first and second oxynitriding treatments, and the first oxynitriding treatment is performed in a nitrogen-containing oxidizing gas atmosphere and when an oxide film is formed. carried out at a heating temperature and the same temperature of the first base, and a second oxynitride process, oxidizing gas atmosphere of a nitrogen-containing
Medium and at a second temperature of 800 ° C. to 950 ° C., and
The first temperature is higher than the second temperature .

【0013】この発明の実施に当たり、好ましくは、上
述した酸化膜を、窒素非含有の酸化性ガス雰囲気中で数
十オングストローム程度の膜厚に形成し、および、前述
の第1酸窒化処理を窒素含有の酸化性ガス雰囲気中で行
って、前述の酸化膜を50−100オングストロームの
範囲内のいずれかの値の膜厚の酸窒化膜に置換するのが
良い。
In practicing the present invention, preferably, the above-described oxide film is formed to a thickness of about several tens of angstroms in an oxidizing gas atmosphere containing no nitrogen, and the first oxynitriding treatment is performed with nitrogen. It is preferable that the above-mentioned oxide film is replaced with an oxynitride film having a film thickness of any value within a range of 50 to 100 Å by carrying out in an atmosphere containing oxidizing gas.

【0014】また、この発明の好適実施例によれば、前
述の窒素非含有の酸化性ガスを、酸素(O2 )ガスまた
はオゾン(O3 )ガスとするのが良い。
According to a preferred embodiment of the present invention, the nitrogen-free oxidizing gas is preferably oxygen (O 2 ) gas or ozone (O 3 ) gas.

【0015】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、前述の窒素含有の酸化性ガスを、一酸化窒素(N
O)ガス、一酸化二窒素(N2 O)および二酸化窒素
(NO2)ガスの群から選ばれた一種類のガス又は二種
類以上の混合ガスとするのが良い。
In practicing the present invention, preferably, the above-mentioned nitrogen-containing oxidizing gas is replaced with nitrogen monoxide (N
It is preferable to use one kind of gas selected from the group consisting of O) gas, dinitrogen monoxide (N 2 O) and nitrogen dioxide (NO 2 ) gas, or a mixed gas of two or more kinds.

【0016】[0016]

【作用】このように、この発明の絶縁膜形成方法によれ
ば、酸化膜の形成後、この酸化膜形成のための処理温度
と同一の第1温度で第1酸窒化処理を行なって酸化膜を
酸窒化膜に変えている。このため、酸化膜の形成と酸窒
化膜の形成との間に処理温度を上下させることがないの
で、より効果的に絶縁膜中の不対結合や弱い結合の数を
減少させ、しかも、処理工程中に成膜しつつある酸窒化
膜中に侵入する水分量を抑えることが出来る。また、処
理時間全体の短縮化が可能となる。
As described above, according to the insulating film forming method of the present invention, after the oxide film is formed, the first oxynitriding is performed at the same first temperature as the processing temperature for forming the oxide film. Is changed to an oxynitride film. Therefore, the processing temperature does not increase or decrease between the formation of the oxide film and the formation of the oxynitride film, so that the number of unpaired and weak bonds in the insulating film can be more effectively reduced. The amount of moisture entering the oxynitride film being formed during the process can be suppressed. Further, the entire processing time can be reduced.

【0017】また、この発明によれば、第1酸窒化処理
に続けて、この第1温度よりも低い第2温度で第2酸窒
化処理を行なう。この第2温度としては、酸窒化膜の膜
厚が第1酸窒化処理で形成されたときの膜厚からは増加
しない温度であって、しかも、形成しつつある酸窒化膜
への窒素原子の取り込みが停止せずに行なわれる温度で
行なう。従って、この第2酸窒化処理により、形成中の
酸窒化膜の膜厚を増加させることなく、この酸窒化膜へ
の窒素量を全体的に増加させることができるので、両極
性における高電界ストレス耐性を向上させることが出来
る。
Further, according to the present invention, following the first oxynitriding process, the second oxynitriding process is performed at a second temperature lower than the first temperature. This second temperature is a temperature at which the film thickness of the oxynitride film does not increase from the film thickness when formed by the first oxynitriding process, and furthermore, the nitrogen atoms in the oxynitride film being formed. It is performed at a temperature at which the capture is performed without stopping. Therefore, by the second oxynitriding treatment, the amount of nitrogen in the oxynitride film can be increased as a whole without increasing the thickness of the oxynitride film being formed. Resistance can be improved.

【0018】また、上述した酸化膜を数十オングストロ
ーム程度の膜厚に形成し、および、酸化膜を50−10
0オングストロームの範囲内のいずれかの値の膜厚の酸
窒化膜に置換することにより、この酸窒化膜のデバイス
への適用が可能となる。
Further, the above-mentioned oxide film is formed to a thickness of about several tens angstroms, and
By substituting an oxynitride film having a film thickness of any value within the range of 0 Å, the oxynitride film can be applied to a device.

【0019】また、窒素非含有の酸化性ガスを、酸素
(O2 )ガスまたはオゾン(O3 )ガスとすることによ
り、シリコンの下地を効率良くしかも膜質を損なうこと
なく酸化させることが出来る。
By using an oxygen (O 2 ) gas or an ozone (O 3 ) gas as the nitrogen-free oxidizing gas, it is possible to oxidize the silicon base efficiently and without deteriorating the film quality.

【0020】また、窒素含有の酸化性ガスを、一酸化窒
素(NO)ガス、一酸化二窒素(N2 O)および二酸化
窒素(NO2 )ガスの群から選ばれた一種類のガス又は
二種類以上の混合ガスとすることにより、酸化膜を酸窒
化膜へと、効率良くしかも膜質を損なうことなく、変え
ることが出来るとともに、酸窒化膜への窒素の導入も効
率よく行なえる。
The nitrogen-containing oxidizing gas may be one type of gas selected from the group consisting of nitrogen monoxide (NO) gas, dinitrogen monoxide (N 2 O) and nitrogen dioxide (NO 2 ) gas. By using a mixed gas of more than two kinds, the oxide film can be changed to an oxynitride film efficiently and without deteriorating the film quality, and nitrogen can be efficiently introduced into the oxynitride film.

【0021】[0021]

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の実施例につ
き説明する。なお、図は、この発明が理解出来る程度に
各構成成分の形状、配置および寸法を概略的に示してい
るにすぎない。また、以下説明する実施例は単なる好適
例にすぎず、従ってこの発明は以下説明する実施例のみ
に何ら限定されるものではないことを理解されたい。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that the drawings only schematically show the shapes, arrangements, and dimensions of the components so that the present invention can be understood. It should also be understood that the embodiments described below are merely preferred examples, and thus the present invention is not limited to the embodiments described below.

【0022】先ず、この発明の絶縁膜形成方法を実施す
るために用いる絶縁膜形成装置について、図2および図
3を参照して簡単に説明する。
First, an insulating film forming apparatus used to carry out the insulating film forming method of the present invention will be briefly described with reference to FIGS.

【0023】この装置の反応炉10は、ステンレス製の
本体10aおよび昇降部材10cと、石英製の蓋部材1
0bおよび下地(ここでは一例として基板18の)支持
体20とを具えている。
The reactor 10 of this apparatus comprises a main body 10a made of stainless steel, a lifting member 10c, and a lid member 1 made of quartz.
0b and an underlayer (here, by way of example, of the substrate 18) support 20.

【0024】反応炉10内への基板18の出し入れは、
昇降装置22による昇降部材10cの昇降により行なわ
れる。本体10a、蓋部材10bおよび昇降部材10c
間には機密保持部材24、例えば、バイトンパッキンを
設けている。従って、反応炉10内の真空引きを行なっ
た際に、機密保持部材24を介して炉内の機密状態を保
持できるようになっている。
The loading and unloading of the substrate 18 into and from the reactor 10
The lifting and lowering of the lifting member 10c by the lifting device 22 is performed. Main body 10a, lid member 10b, and elevating member 10c
A security member 24, for example, Viton packing, is provided between them. Therefore, when the inside of the reaction furnace 10 is evacuated, the confidential state in the furnace can be maintained via the confidentiality maintaining member 24.

【0025】また、温度測定器26、例えば、オプチカ
ルパイロメータは凹部10aの基板近傍位置に取り付け
てあり、基板18の表面温度18を測定するために用い
る。加熱部16には、赤外線照射手段として赤外線ラン
プ16aを用い、これを支持部材16bにより支持して
設けてある。この赤外線ランプ16aには、例えば、タ
ングステンハロゲンランプを用いる。反応炉10の蓋部
材10bを赤外線透過材で形成してあるので、赤外線は
反応炉10内へと透過する。
A temperature measuring device 26, for example, an optical pyrometer, is mounted at a position near the substrate in the concave portion 10a, and is used to measure the surface temperature 18 of the substrate 18. The heating section 16 is provided with an infrared lamp 16a as an infrared irradiation means, which is supported by a support member 16b. As the infrared lamp 16a, for example, a tungsten halogen lamp is used. Since the lid member 10b of the reaction furnace 10 is formed of an infrared transmitting material, the infrared light penetrates into the reaction furnace 10.

【0026】このランプへのパワー供給装置のコントロ
ール部(図示せず)は、温度測定装置とクローズドルー
プを構成しているものとする。すなわち、温度測定装置
により測定された基板18の温度はランプパワーのコン
トロール部にフィードバックされ、基板温度が目標とす
る値に一定に保たれるようにランプパワーが制御される
ような構造となっている。
It is assumed that a control unit (not shown) of the power supply device for the lamp forms a closed loop with the temperature measurement device. That is, the temperature of the substrate 18 measured by the temperature measuring device is fed back to the lamp power control unit, and the lamp power is controlled so that the substrate temperature is kept constant at a target value. I have.

【0027】ガス供給管28は、反応炉10とガス供給
部14(図3)との間に設けられている。また、排気管
30には真空排気装置が接続されている。
The gas supply pipe 28 is provided between the reactor 10 and the gas supply unit 14 (FIG. 3). Further, a vacuum exhaust device is connected to the exhaust pipe 30.

【0028】次に、図3を参照して、この実施例のガス
供給系について説明する。この実施例において、ガス供
給部14を、窒素非含有の酸化性ガス源14a、窒素含
有の酸化性ガス源14b、不活性ガス源14cで構成し
てある。図3において、42はガス供給系、44はバル
ブ、46a〜46cは自動開閉バルブ、50はガス供給
部14から反応炉へ導入されるガス流量のモニタであ
る。バルブ44および46a〜46cを適当量開閉する
ことによって所望の流量のガスを反応炉内へと導入する
ことが出来る。
Next, the gas supply system of this embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, the gas supply unit 14 includes a nitrogen-free oxidizing gas source 14a, a nitrogen-containing oxidizing gas source 14b, and an inert gas source 14c. 3, reference numeral 42 denotes a gas supply system, 44 denotes a valve, 46a to 46c denote an automatic opening / closing valve, and 50 denotes a monitor of a gas flow introduced from the gas supply unit 14 into the reaction furnace. A desired flow rate of gas can be introduced into the reactor by opening and closing the valves 44 and 46a to 46c by an appropriate amount.

【0029】次に、この発明における絶縁膜形成方法の
具体的実施例につき説明する。
Next, a specific embodiment of the method for forming an insulating film according to the present invention will be described.

【0030】この発明では、シリコンの下地上に酸化膜
を形成する。然る後、この酸化膜を酸窒化処理を行なっ
て酸窒化膜としての絶縁膜を形成する。
According to the present invention, an oxide film is formed on a lower surface of silicon. Thereafter, the oxide film is subjected to an oxynitriding process to form an insulating film as an oxynitride film.

【0031】このため、先ず、反応炉10内に膜形成の
下地となるSi基板、好ましくは、Si単結晶基板を導
入する。この基板は必要に応じて表面の清浄化処理を行
なったものとする。
For this purpose, first, a Si substrate, preferably a Si single crystal substrate, serving as a base for film formation is introduced into the reaction furnace 10. It is assumed that this substrate has been subjected to a surface cleaning treatment as required.

【0032】次に、第1の絶縁膜を形成する。図1は、
絶縁膜形成にあたっての加熱処理およびガス制御サイク
ルを説明するための図であり、図の左の縦軸に処理温度
を℃の単位で取ってあり、また、右の縦軸に圧力をTo
rrの単位でとって示してある。そして、実線は温度プ
ロファイルを示しており、破線は反応炉内における各種
ガスの圧力を表す。
Next, a first insulating film is formed. FIG.
FIG. 4 is a diagram for explaining a heat treatment and a gas control cycle for forming an insulating film, in which the left vertical axis represents a processing temperature in units of ° C., and the right vertical axis represents pressure To.
It is shown in units of rr. The solid line indicates the temperature profile, and the dashed line indicates the pressure of various gases in the reactor.

【0033】先ず、この酸窒化膜としての絶縁膜を形成
する前にSi基板18上に酸化膜、従って、この場合に
はシリコン酸化膜(SiO2 膜)60を成膜する(図4
の(A))。そのため、まず、反応炉10内を例えば、
10-3−10-5Torrの範囲内の適当な高真空度とな
るように排気する(図1にVIで示す期間)。
First, before forming the insulating film as the oxynitride film, an oxide film, that is, a silicon oxide film (SiO 2 film) 60 in this case is formed on the Si substrate 18 (FIG. 4).
(A)). Therefore, first, the inside of the reaction furnace 10 is, for example,
Evacuation is performed so that the degree of vacuum becomes appropriate within the range of 10 −3 −10 −5 Torr (period indicated by VI in FIG. 1).

【0034】次に、バルブ44、46aを開き、反応炉
10内に窒素非含有の酸化性ガス、例えば、酸素
(O2 )ガスを導入する(図1にO2 で示す期間)。こ
の実施例では、炉内の圧力を大気圧(760Torr)
まで上昇させているが、100Torr程度までの適当
な圧力での減圧状態に維持しても良い。
Next, the valves 44 and 46a are opened, and an oxidizing gas containing no nitrogen, for example, an oxygen (O 2 ) gas is introduced into the reaction furnace 10 (a period indicated by O 2 in FIG. 1). In this embodiment, the pressure in the furnace is set to the atmospheric pressure (760 Torr).
The pressure may be maintained at a reduced pressure at an appropriate pressure up to about 100 Torr.

【0035】次に、加熱部16によって基板18を加熱
し、Si基板18の表面にSi酸化膜を成膜する。この
場合、基板18の加熱は、基板表面の温度を温度測定手
段26で測定しながら、100−200℃/秒の範囲内
の適当な昇温速度、好ましくは、100℃/秒で行な
う。このような範囲内の昇温速度とするのは、酸窒化膜
の成長速度を一定にして膜質の向上を図るためである。
加熱第1温度すなわち加熱のピーク温度T1を、好まし
くは、1000−1200℃の範囲内の適当な温度とす
る。このような加熱温度および反応性ガスの雰囲気維持
時間(図1中にO1で示す期間)を適当に制御すること
によって数十オングストローム(A°)オーダ以上の任
意の厚さの酸化膜60を形成することが出来る。
Next, the substrate 18 is heated by the heating unit 16 to form a Si oxide film on the surface of the Si substrate 18. In this case, the heating of the substrate 18 is performed at an appropriate heating rate within the range of 100 to 200 ° C./sec, preferably 100 ° C./sec, while measuring the temperature of the substrate surface by the temperature measuring means 26. The reason for setting the temperature rising rate within such a range is to improve the film quality while keeping the growth rate of the oxynitride film constant.
The first heating temperature, that is, the peak temperature T1 of the heating is preferably set to an appropriate temperature in the range of 1000 to 1200 ° C. By appropriately controlling the heating temperature and the time for maintaining the atmosphere of the reactive gas (the period indicated by O1 in FIG. 1), an oxide film 60 having an arbitrary thickness of the order of several tens angstroms (A °) or more is formed. You can do it.

【0036】次に、酸窒化処理を行なって、この酸化膜
60を窒化膜に変える。そのため、先ず、この発明では
酸窒化処理を、第1及び第2酸窒化処理とに分け、第1
酸窒化処理を酸化膜の形成のときの下地の加熱温度と同
一の第1温度T1で行い、続けて、第2酸窒化処理を、
酸窒化膜の膜厚が増加しないとともに、形成途中の酸窒
化膜への窒素原子の導入を維持する第2温度T2で行
う。
Next, an oxynitriding process is performed to convert the oxide film 60 to a nitride film. Therefore, first, in the present invention, the oxynitriding treatment is divided into first and second oxynitriding treatments,
The oxynitriding process is performed at the first temperature T1 which is the same as the heating temperature of the base when forming the oxide film.
This is performed at the second temperature T2 where the thickness of the oxynitride film does not increase and the introduction of nitrogen atoms into the oxynitride film during the formation is maintained.

【0037】先ず、第1酸窒化処理を行なうに当たり、
一旦、O2 ガスを排気した(図1のV2で示す期間)
後、バルブ44および46bを開いて窒素含有の酸化性
ガス、例えば、N2 Oガスを反応炉10内へ導入する
(図1にN2 Oで示す時間期間の一部の期間)。この
時、基板の加熱温度、すなわち、処理温度を先の酸化膜
60を成膜したときの温度である第1温度T1に維持し
ておく。このように加熱処理温度を維持する(図1にO
N1で示す時間期間)ことにより、ガス導入後、直ち
に、酸窒化過程が始まり、その結果、Si酸化膜60が
Si酸窒化膜(オキシニトライド(oxynitrid
e)膜)62に置換される。ここでは、このSi酸窒化
膜をSi−O−N(x,yを組成比とすると、SiOx
Nyとも表せるが、x,yの値は定かではない。)膜と
表す。この場合にも、酸化膜形成のときと同様に、反応
炉10内の圧力を700−100Torrまでの適当な
減圧状態としてもよい。また、雰囲気維持時間(図1に
ON1で示す時間期間)を適当に設定しておくことによ
り、絶縁膜の膜厚増加量を数〜数十オングストロームと
することが出来る。なお、この酸窒化膜の膜厚を予め設
計段階で定めておけば、最初に成膜した酸化膜の膜厚に
応じて、この膜厚に適った雰囲気維持時間を設定すれば
良い。
First, in performing the first oxynitriding treatment,
Once was evacuated O 2 gas (the period indicated by V2 in Fig. 1)
Thereafter, the valves 44 and 46b are opened to introduce an oxidizing gas containing nitrogen, for example, N 2 O gas into the reaction furnace 10 (a part of the time period indicated by N 2 O in FIG. 1). At this time, the heating temperature of the substrate, that is, the processing temperature is maintained at the first temperature T1 which is the temperature at which the oxide film 60 was formed. Thus, the heat treatment temperature is maintained (O in FIG. 1).
Due to the time period indicated by N1, the oxynitridation process starts immediately after the gas is introduced, and as a result, the Si oxide film 60 becomes a Si oxynitride film (oxynitride).
e) is replaced by membrane) 62; Here, assuming that the Si oxynitride film has a composition ratio of Si-ON (x, y, SiOx
Although it can be expressed as Ny, the values of x and y are not certain. ) Represented as membrane. Also in this case, similarly to the case of forming the oxide film, the pressure in the reaction furnace 10 may be set to an appropriate reduced pressure of 700 to 100 Torr. By appropriately setting the atmosphere maintaining time (the time period indicated by ON1 in FIG. 1), the increase in the thickness of the insulating film can be several to several tens of angstroms. If the thickness of the oxynitride film is determined in advance in the design stage, an atmosphere maintaining time suitable for the thickness may be set according to the thickness of the oxide film formed first.

【0038】次に、この第1酸窒化処理に続けて、第2
酸窒化処理を行なう。このため、反応炉10内には、N
2 Oガスを流入し続けるとともに、熱処理温度すなわち
基板18の加熱温度を第2温度T2へ下げてその温度に
維持する。この第2加熱温度T2として、成膜中の酸窒
化膜60の膜厚を増大せずに、この成膜中の酸窒化膜6
0への窒素原子の導入が停止しないような温度を設定す
る。この第2加熱温度T2を、好ましくは、800〜9
50℃の範囲内の適当な温度とするのが良い。この場
合、確実に成膜中のSi酸窒化膜中に窒素を充分に導入
(又は侵入とも言う。)するようにするために、適当な
時間期間だけこの温度に維持する。図1にこの時間期間
をON2で示してある。この時間期間経過後に充分な量
の窒素原子が導入されている最終の酸窒化膜64が得ら
れる(図4の(C))。
Next, following this first oxynitriding treatment,
An oxynitriding process is performed. For this reason, N
While continuing the inflow of the 2 O gas, the heat treatment temperature, that is, the heating temperature of the substrate 18 is lowered to the second temperature T2 and maintained at that temperature. As the second heating temperature T2, without increasing the thickness of the oxynitride film 60 being formed,
A temperature is set such that the introduction of nitrogen atoms to zero does not stop. This second heating temperature T2 is preferably set to 800 to 9
An appropriate temperature in the range of 50 ° C. is preferable. In this case, the temperature is maintained at this temperature for an appropriate time period in order to ensure that nitrogen is sufficiently introduced (or called intrusion) into the Si oxynitride film being formed. FIG. 1 shows this time period as ON2. After the elapse of this time period, a final oxynitride film 64 into which a sufficient amount of nitrogen atoms have been introduced is obtained (FIG. 4C).

【0039】最後に、炉内の真空排気を行ない(図1に
V3で示す時間期間)、続いてバルブ44および46c
を開いて不活性ガス、例えば窒素ガスを反応炉10内に
導入しながら(図1にN2 で示す時間期間)、基板18
を室温まで冷却する。以上により、この発明の実施例で
得ようとしている絶縁膜としての酸窒化膜の成膜工程を
終了する。
Finally, the inside of the furnace is evacuated (a time period indicated by V3 in FIG. 1), and then the valves 44 and 46c
Is opened and an inert gas, for example, a nitrogen gas is introduced into the reaction furnace 10 (a time period indicated by N 2 in FIG. 1).
Is cooled to room temperature. Thus, the step of forming the oxynitride film as the insulating film to be obtained in the embodiment of the present invention is completed.

【0040】上述したこの発明の方法により成膜した絶
縁膜はSi酸窒化膜であるが、この酸窒化膜において
は、これらの結合部分に窒素原子(N)が侵入又は置換
しているため、Si(シリコン)とN(窒素)との結合
の安定性によって絶縁耐性が向上する。また、酸窒化膜
は酸化膜に比べて、緻密な構造をしており、従って、不
純物拡散に対する抑制効果を持っている。さらに、窒素
の導入による誘電率の向上が期待出来るとともに、Si
−O−N膜/Si基板の界面のバリアハイトの低下も期
待出来る。
The insulating film formed by the above-described method of the present invention is a Si oxynitride film. In this oxynitride film, nitrogen atoms (N) penetrate or replace these bonding portions. The insulation resistance is improved by the stability of the bond between Si (silicon) and N (nitrogen). The oxynitride film has a denser structure than the oxide film, and therefore has an effect of suppressing impurity diffusion. Furthermore, the introduction of nitrogen can be expected to improve the dielectric constant,
It can also be expected that the barrier height at the interface between the -ON film and the Si substrate is reduced.

【0041】さらに、この発明の絶縁膜形成方法におい
ては、加熱処理温度を反応停止温度にまで低下せずに反
応性ガスの導入/置換を繰り返すので、従来のような反
応炉内へのガス導入サイクル毎に処理温度を上下する場
合に比べて、より効果的に絶縁膜中の不対結合や弱い結
合の数を減少させることが出来ると共に、処理温度を上
下させることにより発生する結露に起因して生ずる水分
が膜中に取り込まれることもない。また、酸窒化膜形成
に要する処理時間全体の短縮化を図ることが出来る。
Further, in the method of forming an insulating film according to the present invention, since the introduction / replacement of the reactive gas is repeated without lowering the heat treatment temperature to the reaction stop temperature, the gas introduction into the reaction furnace as in the prior art is performed. The number of unpaired and weak bonds in the insulating film can be reduced more effectively than the case where the processing temperature is increased or decreased in each cycle, and the number of uncoupled or weak bonds in the insulating film can be reduced. The resulting moisture is not taken into the film. Further, the entire processing time required for forming the oxynitride film can be reduced.

【0042】次に、この発明の方法に従って形成した酸
窒化膜の窒素の分布を測定した。
Next, the distribution of nitrogen in the oxynitride film formed according to the method of the present invention was measured.

【0043】図5は、酸窒化膜中での窒素分布曲線図で
ある。この分布は、二次イオン質量分析法(SIMS)
で測定した結果である。この図の縦軸は窒素(N)の濃
度分布(単位:原子/cm2 )であり、横軸は酸窒化膜
の表面から基板面側への深さ(単位:nm)をとって示
してある。第1酸窒化処理によって酸窒化膜を膜厚10
nmに形成する点までは同一の条件で形成下2つの酸窒
化膜に対して、その後に、この発明の第2酸窒化処理を
行なって酸窒化膜を得たこの発明の場合(曲線Iで示
す。)と、この第2酸窒化処理を行なわずして酸窒化膜
を得たこの発明とは異なる場合(曲線IIで示す。)と
につき、測定を行なった。なお、第2加熱温度T2を9
50℃とし、ON2の時間期間を60秒とした。このO
N2の時間期間は、種々の条件によって異なるが、この
実施例の場合には、好ましくは、最大でも200秒程度
とするのが良い。
FIG. 5 is a diagram showing a nitrogen distribution curve in the oxynitride film. This distribution is measured by secondary ion mass spectrometry (SIMS).
It is a result measured in. The vertical axis of this figure is the concentration distribution of nitrogen (N) (unit: atoms / cm 2 ), and the horizontal axis is the depth (unit: nm) from the surface of the oxynitride film toward the substrate surface. is there. The oxynitride film is formed to a thickness of 10 by the first oxynitriding process.
In the case of the present invention in which the two oxynitride films are formed under the same conditions up to the point of forming the oxynitride film and thereafter the second oxynitridation process of the present invention is performed to obtain an oxynitride film (curve I ) And a case different from that of the present invention in which an oxynitride film was obtained without performing the second oxynitriding treatment (indicated by curve II). Note that the second heating temperature T2 is 9
The temperature was set to 50 ° C., and the ON2 time period was set to 60 seconds. This O
Although the time period of N2 varies depending on various conditions, in the case of this embodiment, it is preferable that the time period be about 200 seconds at the maximum.

【0044】この測定結果からも理解出来るように、第
2酸窒化処理を行なわない酸窒化膜の(曲線II)場合
には、窒素はSiとの界面近傍に速やかに偏析し、この
界面構造を強化している。従って、第1酸窒化処理によ
ってSi側での絶縁耐性は充分に確保できることは理解
出来るが、表面側での窒素濃度は1018原子/cm2
ーダの濃度であり、不十分である。
As can be understood from the measurement results, in the case of the oxynitride film not subjected to the second oxynitriding treatment (curve II), nitrogen segregates quickly near the interface with Si, and this interface structure is changed. Have strengthened. Therefore, it can be understood that the insulation resistance on the Si side can be sufficiently ensured by the first oxynitriding treatment, but the nitrogen concentration on the surface side is on the order of 10 18 atoms / cm 2 , which is insufficient.

【0045】図6は、この発明に従って形成した酸窒化
膜を用いてMOSキャパシタを構成した例を説明するた
めの図である。この構成ではSi基板70上にSi酸窒
化膜72を形成した後、この上にゲート電極74をパタ
ーニングして設けた構造である。この場合、第2酸窒化
処理の後にはこのゲート電極74と酸窒化膜72との界
面での窒素濃度が高まるので、ゲート電極側の界面も強
化される。従って、ゲート電極74を負極性にとった高
電界ストレス(ゲートからの電子注入)に対する耐性も
向上する。
FIG. 6 is a diagram for explaining an example in which a MOS capacitor is formed using an oxynitride film formed according to the present invention. This structure has a structure in which a Si oxynitride film 72 is formed on a Si substrate 70, and a gate electrode 74 is provided thereon by patterning. In this case, after the second oxynitriding process, the nitrogen concentration at the interface between the gate electrode 74 and the oxynitride film 72 increases, so that the interface on the gate electrode side is strengthened. Therefore, the resistance to a high electric field stress (electron injection from the gate) in which the gate electrode 74 has a negative polarity is also improved.

【0046】実際に形成したMOSキャパシタについて
その電気的特性を測定したところ図7および図8図に示
すような結果を得た。この場合のキャパシタを、面積:
2×10-4cm2 とした。
When the electrical characteristics of the actually formed MOS capacitor were measured, the results shown in FIGS. 7 and 8 were obtained. In this case, the capacitor is:
It was set to 2 × 10 −4 cm 2 .

【0047】図7はリーク電流特性を示し、縦軸にSi
基板とゲート電極間に流れるリーク電流(単位:アンペ
ア)を取り、また、横軸にSi基板とゲート電極間の電
界強度(単位:MV/cm)をとって示してある。この
測定では、Si酸化膜(破線曲線I1 )、第1酸窒化処
理まで行なって得られたSi酸窒化膜(曲線I2 )、第
2酸窒化処理を30秒間行なって得たSi酸窒化膜(曲
線I3 )および第2酸窒化処理を60秒間行なって得た
Si酸窒化膜(曲線I4 )のそれぞれにつき測定した。
この測定は、被測定膜の膜厚をいずれも6nmとし、n
+ −ポリSiゲート74から−100mA/cm2 の電
流密度で5C/cm2 の電子注入を行なった結果を第2
酸窒化処理時間をパラメータとして示したものである。
また、このときの第2温度T2を950℃とした。この
結果からも理解出来るように、第2酸窒化処理時間を6
0秒とした場合(曲線I4 )のリーク電流の発生は、酸
化膜の場合(曲線I1 )およびこの処理時間を0秒とし
た場合(曲線I2 )に比べて、大幅に抑制されているこ
とが判る。なお、デバイスの作製上の観点から、この電
界強度は、8−10MV/cm2 の範囲内の値とするの
が好適であるが、この点からも、この発明に従って作製
した絶縁膜は、リーク電流が抑制されるので、有利であ
るといえる。
FIG. 7 shows the leakage current characteristics, in which the vertical axis represents the Si
The leak current (unit: amperes) flowing between the substrate and the gate electrode is taken, and the electric field strength (unit: MV / cm) between the Si substrate and the gate electrode is shown on the horizontal axis. In this measurement, a Si oxide film (dashed curve I1), a Si oxynitride film obtained by performing the first oxynitriding process (curve I2), and a Si oxynitride film obtained by performing the second oxynitriding process for 30 seconds (curve I2) The measurement was performed for each of the curve I3) and the Si oxynitride film (curve I4) obtained by performing the second oxynitriding treatment for 60 seconds.
In this measurement, the thickness of the film to be measured was 6 nm, and n
The result of electron injection of 5 C / cm 2 at a current density of −100 mA / cm 2 from the −− poly Si gate 74 is shown in FIG.
The oxynitriding time is shown as a parameter.
The second temperature T2 at this time was set to 950 ° C. As can be understood from the results, the second oxynitriding time was set to 6 hours.
The occurrence of leakage current at 0 seconds (curve I4) is significantly suppressed as compared with the case of the oxide film (curve I1) and the processing time of 0 seconds (curve I2). I understand. In addition, from the viewpoint of device fabrication, the electric field strength is preferably set to a value in the range of 8 to 10 MV / cm 2. This is advantageous because the current is suppressed.

【0048】また、図8は、図6に示した構造のMOS
キャパシタについて絶縁破壊電荷量(Qbd)を測定し
た結果を示す特性曲線図である。この測定は、被測定膜
の膜厚を6nmとし、電流注入密度を−100mA/c
2 として測定した。図8の縦軸には絶縁破壊電荷量
(Qbd)(単位:C/cm2 )を取り、また、横軸に
は酸窒化処理時間(ON2)(単位:秒)をとって示し
てある。図中、Si酸化膜をII1 とし、第2酸窒化処
理時間を0秒とした酸窒化膜をII2 とし、第2酸窒化
処理時間を30秒とした酸窒化膜をII3 としおよび第
2酸窒化処理時間を60秒とした酸窒化膜をII4 とし
て結果を示してある。この結果からも理解出来るよう
に、Qbdは第2酸窒化処理時間(ON2)に応じて増
加関数となっている。すなわち、第2酸窒化処理を行な
うことで、酸窒化膜の、ゲート電極からの電子注入に対
する絶縁耐性が向上することが判る。
FIG. 8 shows a MOS transistor having the structure shown in FIG.
FIG. 4 is a characteristic curve diagram showing a result of measuring a dielectric breakdown charge (Qbd) of a capacitor. In this measurement, the thickness of the film to be measured was 6 nm, and the current injection density was -100 mA / c.
It was measured as m 2. The vertical axis of FIG. 8 shows the amount of dielectric breakdown charge (Qbd) (unit: C / cm 2 ), and the horizontal axis shows the oxynitriding time (ON2) (unit: second). In the drawing, the Si oxide film is denoted by II1, the oxynitride film with the second oxynitriding time being 0 second is denoted by II2, the oxynitride film with the second oxynitriding time being 30 seconds is denoted by II3, and the second oxynitriding is denoted by II3. The results are shown with the oxynitride film having a processing time of 60 seconds as II4. As can be understood from this result, Qbd has an increasing function according to the second oxynitriding treatment time (ON2). That is, it is understood that the second oxynitriding treatment improves the insulation resistance of the oxynitride film against electron injection from the gate electrode.

【0049】さらに、ここでは実験結果を示していない
が、第2酸窒化処理により酸窒化膜中にトラップされる
電荷量が減少することも判っている。
Further, although no experimental results are shown here, it has been found that the amount of charges trapped in the oxynitride film is reduced by the second oxynitriding treatment.

【0050】上述した実験結果からも理解出来るよう
に、この発明に従って形成した、絶縁膜としての酸窒化
膜を例えばEEPROMのトンネル酸化膜として用いた
場合には、エンジュランス(endurance)特性
およびリテンション(retention)特性ともに
向上することが期待される。
As can be understood from the above experimental results, when an oxynitride film as an insulating film formed according to the present invention is used as a tunnel oxide film of, for example, an EEPROM, the endurance characteristic and the retention ( It is expected that both the retention characteristics will be improved.

【0051】この発明は、上述した実施例にのみ限定さ
れるものではなく、多くの変形または変更を行ない得る
こと明らかである。例えば、上述した実施例では窒素非
含有の酸化性ガスとして酸素(O2 )ガスを使用した
が、オゾン(O3 )ガスとすることも出来る。また、窒
素含有の酸化性ガスとして、一酸化二窒素(N2 O)を
使用した例につき説明したが、一酸化窒素(NO)ガス
または二酸化窒素(NO2 )ガスを使用してもよく、或
いは、一酸化二窒素(N2 O)、一酸化窒素(NO)ガ
スおよび二酸化窒素(NO2 )ガスの群から選ばれた二
種類以上の混合ガスを使用しても良い。
It is clear that the invention is not limited to the embodiments described above, but that many variations or modifications can be made. For example, in the above-described embodiment, oxygen (O 2 ) gas is used as the nitrogen-free oxidizing gas, but ozone (O 3 ) gas may be used. Further, although an example in which dinitrogen monoxide (N 2 O) is used as the nitrogen-containing oxidizing gas has been described, a nitrogen monoxide (NO) gas or a nitrogen dioxide (NO 2 ) gas may be used. Alternatively, a mixed gas of two or more types selected from the group consisting of nitrous oxide (N 2 O), nitric oxide (NO) gas, and nitrogen dioxide (NO 2 ) gas may be used.

【0052】また、上述した実施例では、シリコンの下
地として好ましくはSi単結晶基板を用いるのが良い
が、場合によってはSi多結晶基板を用いることも出来
る。
In the above-described embodiment, a silicon single crystal substrate is preferably used as a silicon underlayer. However, in some cases, a polycrystalline silicon substrate may be used.

【0053】[0053]

【発明の効果】上述したこの発明の絶縁膜形成方法によ
れば、最初に形成した酸化膜と同一の温度で第1回目の
酸窒化処理を行なってこの酸化膜を酸窒化膜に変える。
このため、反応炉内へのガス導入サイクル毎に処理温度
を上下させる、従来方法によって形成した絶縁膜に比べ
て、この発明に従って形成した絶縁膜の方がより効果的
に絶縁膜中の不対結合や弱い結合の数を減少させること
が出来るとともに、成膜しつつある膜中に侵入する水分
量を抑えることが出来る。また、絶縁膜を成膜する全体
の処理時間も従来よりも短縮することができる。
According to the insulating film forming method of the present invention described above, the first oxynitriding process is performed at the same temperature as that of the oxide film formed first to change this oxide film into an oxynitride film.
For this reason, the insulating film formed according to the present invention is more effective than the insulating film formed according to the present invention, in which the processing temperature is increased or decreased for each gas introduction cycle into the reaction furnace. The number of bonds and weak bonds can be reduced, and the amount of water entering the film being formed can be suppressed. Further, the entire processing time for forming the insulating film can be reduced as compared with the conventional case.

【0054】さらに、第1回目の酸窒化処理により得ら
れた膜の膜厚を変えない温度であって、しかも、この膜
中への窒素の取り込み量を全体的に増加させる温度で、
第2回目の酸窒化処理を行なうので、予め設計した膜厚
の絶縁膜であるが、窒素を多く含んだ絶縁膜を形成する
ことができ、従って、この絶縁膜の、両極性における高
電界ストレス耐性を向上させることが出来る。
Further, at a temperature which does not change the film thickness of the film obtained by the first oxynitriding treatment, and at a temperature at which the amount of nitrogen taken into the film as a whole is increased,
Since the second oxynitriding treatment is performed, an insulating film having a thickness designed beforehand can be formed, but an insulating film containing a large amount of nitrogen can be formed. Resistance can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の絶縁膜形成方法の説明に供する処理
温度および圧力のサイクル図である。
FIG. 1 is a cycle diagram of processing temperature and pressure for explaining an insulating film forming method of the present invention.

【図2】この発明の絶縁膜形成方法を実施する装置の反
応炉の概略的構成を主として示す図である。
FIG. 2 is a diagram mainly showing a schematic configuration of a reaction furnace of an apparatus for performing the insulating film forming method of the present invention.

【図3】この発明の絶縁膜形成方法を実施する装置のガ
ス供給系の概略的構成を主として示す図である。
FIG. 3 is a diagram mainly showing a schematic configuration of a gas supply system of an apparatus for performing an insulating film forming method of the present invention.

【図4】(A)〜(C)は、この発明の絶縁膜形成方法
の説明に供する形成工程図である。
FIGS. 4A to 4C are formation process diagrams for explaining an insulating film formation method of the present invention.

【図5】この発明の絶縁膜形成方法の説明に供する酸窒
化膜中での窒素分布を示す曲線図である
FIG. 5 is a curve diagram showing a nitrogen distribution in an oxynitride film for describing an insulating film forming method of the present invention.

【図6】この発明の絶縁膜形成方法に従って形成した絶
縁膜を用いて形成したMOSキャパシタの構造を示す図
である。
FIG. 6 is a diagram showing a structure of a MOS capacitor formed using an insulating film formed according to the insulating film forming method of the present invention.

【図7】図6の構造のMOSキャパシタに組み込む各種
の絶縁膜に応じたリーク電流特性の説明に供する測定図
である。
FIG. 7 is a measurement diagram for explaining leakage current characteristics according to various insulating films incorporated in the MOS capacitor having the structure of FIG. 6;

【図8】図6の構造のMOSキャパシタに組み込む各種
の絶縁膜に応じた絶縁破壊電荷量の説明に供する測定図
である。
8 is a measurement diagram for explaining the amount of dielectric breakdown charge corresponding to various insulating films incorporated in the MOS capacitor having the structure of FIG. 6;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

18,70:Si基板、 60,72:S
i酸化膜 62:Si酸窒化膜、 64,74:最
終のSi酸窒化膜
18, 70: Si substrate, 60, 72: S
i-oxide film 62: Si oxynitride film, 64, 74: final Si oxynitride film

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/318 H01L 21/8247 H01L 29/788 H01L 29/792Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 21/318 H01L 21/8247 H01L 29/788 H01L 29/792

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 シリコンの下地上に酸化膜を形成した
後、該酸化膜を酸窒化して酸窒化膜としての絶縁膜を形
成するに当たり、 酸窒化処理を、第1および第2酸窒化処理とに分け、 該第1酸窒化処理を、窒素含有の酸化性ガス雰囲気中、
且つ酸化膜の形成のときの下地の加熱温度と同一の第1
温度で行い、および前記第2酸窒化処理を、窒素含有の
酸化性ガス雰囲気中、且つ800℃〜950℃の第2温
度で行い、および前記第1温度は前記第2温度よりも高
温であることを特徴とする絶縁膜形成方法。
An oxide film is formed on a lower surface of silicon, and the oxide film is oxynitrided to form an insulating film as an oxynitride film. The first oxynitriding is performed in a nitrogen-containing oxidizing gas atmosphere.
In addition , the first temperature which is the same as the heating temperature of the base when forming the oxide film is used.
Performed at a temperature, and the second oxynitriding is performed at a nitrogen-containing temperature.
The second temperature of 800 ° C. to 950 ° C. in an oxidizing gas atmosphere
Degrees, and the first temperature is higher than the second temperature.
A method for forming an insulating film, which is performed at a temperature .
【請求項2】 請求項1に記載の絶縁膜形成方法におい
て、 前記酸化膜を、窒素非含有の酸化性ガス雰囲気中で数十
オングストローム程度の膜厚に形成し、および前記第1
酸窒化処理を窒素含有の酸化性ガス雰囲気中で行って、
前記酸化膜を50−100オングストロームの範囲内の
いずれかの値の膜厚の酸窒化膜に置換することを特徴と
する絶縁膜形成方法。
2. The method according to claim 1, wherein the oxide film is formed to a thickness of about several tens of angstroms in a nitrogen-free oxidizing gas atmosphere, and
The oxynitriding is performed in a nitrogen-containing oxidizing gas atmosphere,
A method for forming an insulating film, characterized in that said oxide film is replaced with an oxynitride film having a film thickness of any value within a range of 50-100 Å.
【請求項3】 請求項2に記載の絶縁膜形成方法におい
て、 前記窒素非含有の酸化性ガスを、酸素(O2 )ガスまた
はオゾン(O3 )ガスとすることを特徴とする絶縁膜形
成方法。
3. The method of claim 2, wherein the nitrogen-free oxidizing gas is an oxygen (O 2 ) gas or an ozone (O 3 ) gas. Method.
【請求項4】 請求項2に記載の絶縁膜形成方法におい
て、 前記窒素含有の酸化性ガスを、一酸化窒素(NO)ガ
ス、一酸化二窒素(N2O)および二酸化窒素(N
2 )ガスの群から選ばれた一種類のガス又は二種類以
上の混合ガスとすることを特徴とする絶縁膜形成方法。
4. The method according to claim 2, wherein the nitrogen-containing oxidizing gas is nitrogen monoxide (NO) gas, nitrous oxide (N 2 O), and nitrogen dioxide (N
O 2) insulating film forming method characterized in that a single type of gas or two or more mixed gas selected from the group of gases.
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