JP3042659B2 - 半導体ウエーハの酸化方法 - Google Patents
半導体ウエーハの酸化方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエーハの酸化
方法に関し、さらに詳しくは、半導体ウエーハ上に良質
な酸化膜を再現性良く形成することができ、且つその品
質の変動が少ない半導体ウエーハの酸化方法に関する。
方法に関し、さらに詳しくは、半導体ウエーハ上に良質
な酸化膜を再現性良く形成することができ、且つその品
質の変動が少ない半導体ウエーハの酸化方法に関する。
【０００２】
【発明の背景技術】半導体装置を製造する場合、半導体
ウエーハを酸化して半導体ウエーハ上に半導体酸化膜を
形成する工程が必須である。最も一般的なのはシリコン
ウエーハを酸化してシリコン酸化膜を形成する場合であ
る。このようように半導体ウエーハ（以下「ウエーハ」
と言う。）を酸化して半導体酸化膜（以下「酸化膜」と
言う。）を形成する酸化方法としては、一般に熱酸化法
が採用されている。この熱酸化法では、縦型又は横型の
熱処理炉を用い、熱処理炉の石英チューブ内にウエーハ
を収容し、酸素や水蒸気等の酸化源を石英チューブ内に
流すとともに１０００℃程度まで加熱してウエーハを酸
化する。
ウエーハを酸化して半導体ウエーハ上に半導体酸化膜を
形成する工程が必須である。最も一般的なのはシリコン
ウエーハを酸化してシリコン酸化膜を形成する場合であ
る。このようように半導体ウエーハ（以下「ウエーハ」
と言う。）を酸化して半導体酸化膜（以下「酸化膜」と
言う。）を形成する酸化方法としては、一般に熱酸化法
が採用されている。この熱酸化法では、縦型又は横型の
熱処理炉を用い、熱処理炉の石英チューブ内にウエーハ
を収容し、酸素や水蒸気等の酸化源を石英チューブ内に
流すとともに１０００℃程度まで加熱してウエーハを酸
化する。
【０００３】このように熱酸化して得られた酸化膜中に
は、界面準位や膜中トラップ等の様々な電荷が存在し、
これらの電荷はウエーハの表面電位を変動させ、このウ
エーハから製造した半導体集積回路の性能、歩留り、信
頼性等に重大な問題を引き起こすことが知られている。
そのため、酸化膜中の電荷に関して従来様々な研究が行
われてきている（詳しくはＩＥＥＥ．ＴＲＡＮＳＡＣＴ
ＩＯＮ ＯＮ ＥＬＥＣＴＲＯＮ ＤＥＶＩＣＥＳ，
ＶＯＬ．ＥＤ−２７，Ｎｏ．３，Ｍａｒ．，１９８０，
第６０６〜６０８頁を参照）。
は、界面準位や膜中トラップ等の様々な電荷が存在し、
これらの電荷はウエーハの表面電位を変動させ、このウ
エーハから製造した半導体集積回路の性能、歩留り、信
頼性等に重大な問題を引き起こすことが知られている。
そのため、酸化膜中の電荷に関して従来様々な研究が行
われてきている（詳しくはＩＥＥＥ．ＴＲＡＮＳＡＣＴ
ＩＯＮ ＯＮ ＥＬＥＣＴＲＯＮ ＤＥＶＩＣＥＳ，
ＶＯＬ．ＥＤ−２７，Ｎｏ．３，Ｍａｒ．，１９８０，
第６０６〜６０８頁を参照）。
【０００４】現在までの研究によると、酸化膜中の電荷
密度は酸化温度が高い程小さくなり、また、酸化処理終
了後にアルゴンや窒素等の不活性ガス中でアニールを行
うと電荷密度はさらに小さくなることが知られている
（詳しくはＪ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．：Ｓ
ＯＬＩＤ ＳＴＡＴＥ ＳＣＩＥＮＣＥ，Ｍａｒ．，１
９６７，第２６６〜２７３頁を参照）。
密度は酸化温度が高い程小さくなり、また、酸化処理終
了後にアルゴンや窒素等の不活性ガス中でアニールを行
うと電荷密度はさらに小さくなることが知られている
（詳しくはＪ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．：Ｓ
ＯＬＩＤ ＳＴＡＴＥ ＳＣＩＥＮＣＥ，Ｍａｒ．，１
９６７，第２６６〜２７３頁を参照）。
【０００５】その後の詳しい研究によると、前記酸化熱
処理後のアニールにおいて雰囲気ガスである不活性ガス
中に乾燥酸素が存在すると、その影響によって酸化膜中
の電荷密度が増加することも判明している（詳しくは
Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．：ＳＯＬＩＤ
ＳＴＡＴＥ ＳＣＩＥＮＣＥ，Ｓｅｐ．，１９７１，第
１４６３〜１４６８頁を参照）。
処理後のアニールにおいて雰囲気ガスである不活性ガス
中に乾燥酸素が存在すると、その影響によって酸化膜中
の電荷密度が増加することも判明している（詳しくは
Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．：ＳＯＬＩＤ
ＳＴＡＴＥ ＳＣＩＥＮＣＥ，Ｓｅｐ．，１９７１，第
１４６３〜１４６８頁を参照）。
【０００６】ところで、ウエーハ上に酸化膜を形成する
場合、特に横型熱処理炉を用いて酸化熱処理を行う場合
には、いわゆる大気巻き込み現象が問題となる。この現
象は、酸化熱処理の終了後、ウエーハを炉外に取り出す
際に、炉内の高温のガスが炉外に抜けることによって炉
内が陰圧となり、逆に炉外の相対的に温度の低い大気が
炉内に導入される現象である。
場合、特に横型熱処理炉を用いて酸化熱処理を行う場合
には、いわゆる大気巻き込み現象が問題となる。この現
象は、酸化熱処理の終了後、ウエーハを炉外に取り出す
際に、炉内の高温のガスが炉外に抜けることによって炉
内が陰圧となり、逆に炉外の相対的に温度の低い大気が
炉内に導入される現象である。
【０００７】この現象が起こると、炉外の低温の大気が
炉内の下部を這うように導入され、ウエーハ面内におい
て温度勾配が生じる。また、大気中の酸素や水分が炉内
に導入されることにより酸化膜の膜厚のバラツキを大き
くする。さらに、大気が汚染されている場合にはデバイ
スの特性不良が引き起こされることになる。また、この
ような大気巻き込み現象は、酸化膜中の固定電荷を増加
させる原因ともなる。
炉内の下部を這うように導入され、ウエーハ面内におい
て温度勾配が生じる。また、大気中の酸素や水分が炉内
に導入されることにより酸化膜の膜厚のバラツキを大き
くする。さらに、大気が汚染されている場合にはデバイ
スの特性不良が引き起こされることになる。また、この
ような大気巻き込み現象は、酸化膜中の固定電荷を増加
させる原因ともなる。
【０００８】従って、このような大気巻き込み現象を極
力抑える必要がある。そこで本発明者等は、隙間線速
（雰囲気ガス流量をウエーハと熱処理炉のチューブ口径
との間の隙間断面積で割った値）を所定の値に保持する
ことによって大気巻き込み現象を抑え、酸化膜中の固定
電荷を低減するようにした方法を提案している（詳しく
は特願平４−３５５２６９号を参照）
力抑える必要がある。そこで本発明者等は、隙間線速
（雰囲気ガス流量をウエーハと熱処理炉のチューブ口径
との間の隙間断面積で割った値）を所定の値に保持する
ことによって大気巻き込み現象を抑え、酸化膜中の固定
電荷を低減するようにした方法を提案している（詳しく
は特願平４−３５５２６９号を参照）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】大気巻き込み現象を抑
制しないで酸化した場合には、固定電荷が増加するとい
う前述した問題以外にも、酸化膜の品質の指標となる少
数キャリアの再結合ライフタイム（以下「ウエーハライ
フタイム」と言う。）が酸化バッチ処理毎にばらついて
しまうという問題があった。また、大気巻き込み現象を
抑えるためにウエーハ取り出し時の乾燥ガス雰囲気の隙
間線速を大きくすると、ウエーハライフタイムが極端に
短くなってしまうという新たな問題が生じる。このウエ
ーハライフタイムが長いほど酸化膜の品質が良いと言わ
れ、ウエーハライフタイムのばらつきは、酸化膜の品質
のばらつきを反映している。
制しないで酸化した場合には、固定電荷が増加するとい
う前述した問題以外にも、酸化膜の品質の指標となる少
数キャリアの再結合ライフタイム（以下「ウエーハライ
フタイム」と言う。）が酸化バッチ処理毎にばらついて
しまうという問題があった。また、大気巻き込み現象を
抑えるためにウエーハ取り出し時の乾燥ガス雰囲気の隙
間線速を大きくすると、ウエーハライフタイムが極端に
短くなってしまうという新たな問題が生じる。このウエ
ーハライフタイムが長いほど酸化膜の品質が良いと言わ
れ、ウエーハライフタイムのばらつきは、酸化膜の品質
のばらつきを反映している。
【００１０】ウエーハ上に形成される酸化膜の品質を一
定に保つことは、半導体集積回路の微細化、高密度化、
高速化や高歩留り化を図る上で今後益々重要となってく
る。従って、酸化膜の品質の良否の指標となるウエーハ
ライフタイムを十分に長くし、且つそのばらつきを抑え
ることは、酸化膜の品質を向上させることにも繋がり、
その意義は極めて大きい。
定に保つことは、半導体集積回路の微細化、高密度化、
高速化や高歩留り化を図る上で今後益々重要となってく
る。従って、酸化膜の品質の良否の指標となるウエーハ
ライフタイムを十分に長くし、且つそのばらつきを抑え
ることは、酸化膜の品質を向上させることにも繋がり、
その意義は極めて大きい。
【００１１】そこで本発明は、ウエーハ上に酸化膜を形
成するにあたり、その酸化膜の品質を再現性よく制御で
き、半導体基板や集積回路の品質を改善することを可能
としたウエーハの酸化方法を提供することを目的とす
る。
成するにあたり、その酸化膜の品質を再現性よく制御で
き、半導体基板や集積回路の品質を改善することを可能
としたウエーハの酸化方法を提供することを目的とす
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、半導体ウエーハを熱処理炉にて酸化する方法
において、前記酸化処理後に前記半導体ウエーハを前記
熱処理炉から取り出す際に、該熱処理炉から炉外へ流出
させる雰囲気ガスを水蒸気を含むガスとし、且つ該雰囲
気ガスの流量を前記熱処理炉の内径と該熱処理炉に収容
した前記半導体ウエーハとの間の隙間断面積で割った値
（以下「隙間線速」と言う。）を２００ｃｍ／ｍｉｎ以
上とするようにした。
するため、半導体ウエーハを熱処理炉にて酸化する方法
において、前記酸化処理後に前記半導体ウエーハを前記
熱処理炉から取り出す際に、該熱処理炉から炉外へ流出
させる雰囲気ガスを水蒸気を含むガスとし、且つ該雰囲
気ガスの流量を前記熱処理炉の内径と該熱処理炉に収容
した前記半導体ウエーハとの間の隙間断面積で割った値
（以下「隙間線速」と言う。）を２００ｃｍ／ｍｉｎ以
上とするようにした。
【００１３】また本発明は、半導体ウエーハを熱処理炉
にて酸化する方法において、前記酸化処理後に前記半導
体ウエーハを前記熱処理炉から取り出す際に、該熱処理
炉から炉外へ流出させる雰囲気ガスを乾燥雰囲気及び／
又は水蒸気を含むガスとし、且つ該雰囲気ガスの隙間線
速を２００ｃｍ／ｍｉｎ以上とするとともに、前記酸化
処理直後又は前記半導体ウエーハを前記熱処理炉から取
り出した後に該半導体ウエーハを水素を含む雰囲気で熱
処理するようにした。
にて酸化する方法において、前記酸化処理後に前記半導
体ウエーハを前記熱処理炉から取り出す際に、該熱処理
炉から炉外へ流出させる雰囲気ガスを乾燥雰囲気及び／
又は水蒸気を含むガスとし、且つ該雰囲気ガスの隙間線
速を２００ｃｍ／ｍｉｎ以上とするとともに、前記酸化
処理直後又は前記半導体ウエーハを前記熱処理炉から取
り出した後に該半導体ウエーハを水素を含む雰囲気で熱
処理するようにした。
【００１４】前記水素を含む雰囲気による熱処理は、水
素を１％以上含む雰囲気で行うのが好ましく、その温度
は３００〜５００℃が好ましい。
素を１％以上含む雰囲気で行うのが好ましく、その温度
は３００〜５００℃が好ましい。
【００１５】
【作用】通常、酸化熱処理後に乾燥雰囲気中でアニール
した直後には、酸化膜と半導体基板界面にダングリング
ボンドが多数存在していると推定され、このダングリン
グボンドが表面再結合速度を増加させてウエーハライフ
タイムを低下させる原因になると考えられる。
した直後には、酸化膜と半導体基板界面にダングリング
ボンドが多数存在していると推定され、このダングリン
グボンドが表面再結合速度を増加させてウエーハライフ
タイムを低下させる原因になると考えられる。
【００１６】従来のように大気巻き込み現象を抑制しな
いで酸化・アニールを行った場合には、大気中の水分が
導入されて炉内で水素イオンと水酸基に熱分解し、これ
ら（特に水素イオン）が酸化膜中に取り込まれてダング
リングボンドに吸着し、これによって表面再結合速度が
低下し、結果的にウエーハライフタイムを増加させてい
たと考えられる。また、大気中の水分量に変動があった
場合や汚染不純物が浮遊していた場合、ウエーハライフ
タイムを変動させることになる。
いで酸化・アニールを行った場合には、大気中の水分が
導入されて炉内で水素イオンと水酸基に熱分解し、これ
ら（特に水素イオン）が酸化膜中に取り込まれてダング
リングボンドに吸着し、これによって表面再結合速度が
低下し、結果的にウエーハライフタイムを増加させてい
たと考えられる。また、大気中の水分量に変動があった
場合や汚染不純物が浮遊していた場合、ウエーハライフ
タイムを変動させることになる。
【００１７】本発明者等は上記知見に基づき、これらの
影響を極力低減するために、大気巻き込み現象を極力抑
えると同時に上記ダングリングボンド密度を極力低減さ
せる方法を検討した。その結果、本発明においては、酸
化・アニール処理終了後にウエーハを炉外へ取り出す際
に、流出させる雰囲気ガスの隙間線速を大きくすること
により（特に２００ｃｍ／ｍｉｎ以上）大気が炉内に流
入するのを防止するとともに、ウエーハ取り出し時に水
蒸気を含む雰囲気ガスを流すか又は酸化・アニール処理
後に水素を含む雰囲気で熱処理を行うことによって水素
イオンを供給するようにした。この結果、水素イオンが
上記ダングリングボンドに吸着され、ダングリングボン
ド密度が低減する。
影響を極力低減するために、大気巻き込み現象を極力抑
えると同時に上記ダングリングボンド密度を極力低減さ
せる方法を検討した。その結果、本発明においては、酸
化・アニール処理終了後にウエーハを炉外へ取り出す際
に、流出させる雰囲気ガスの隙間線速を大きくすること
により（特に２００ｃｍ／ｍｉｎ以上）大気が炉内に流
入するのを防止するとともに、ウエーハ取り出し時に水
蒸気を含む雰囲気ガスを流すか又は酸化・アニール処理
後に水素を含む雰囲気で熱処理を行うことによって水素
イオンを供給するようにした。この結果、水素イオンが
上記ダングリングボンドに吸着され、ダングリングボン
ド密度が低減する。
【００１８】上記水素を含む雰囲気による熱処理は、ウ
エーハの酸化処理直後に引き続いて同一熱処理炉で行う
ようにしてもよいし、一旦ウエーハを炉外へ取り出した
後に改めて水素雰囲気での熱処理を行うようにしてもよ
い。また、酸化処理後のウエーハの炉外への取り出し雰
囲気を水蒸気を含む雰囲気とするとともに、併せて、水
素雰囲気による熱処理を酸化直後又はウエーハ取り出し
後に行えば、その効果はさらに大きくなる。
エーハの酸化処理直後に引き続いて同一熱処理炉で行う
ようにしてもよいし、一旦ウエーハを炉外へ取り出した
後に改めて水素雰囲気での熱処理を行うようにしてもよ
い。また、酸化処理後のウエーハの炉外への取り出し雰
囲気を水蒸気を含む雰囲気とするとともに、併せて、水
素雰囲気による熱処理を酸化直後又はウエーハ取り出し
後に行えば、その効果はさらに大きくなる。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の実施例を挙げてさらに具体的
に説明する。まず、ＣＺ法で引き上げられた直径５”
φ、面方位〈１００〉、導電型ｐ型、比抵抗約１０Ω・
ｃｍ、格子間酸素濃度約１．４×１０18ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ3のシリコン単結晶棒１本から所定厚さに切り出され
たポリッシュドウエーハを準備した。
に説明する。まず、ＣＺ法で引き上げられた直径５”
φ、面方位〈１００〉、導電型ｐ型、比抵抗約１０Ω・
ｃｍ、格子間酸素濃度約１．４×１０18ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ3のシリコン単結晶棒１本から所定厚さに切り出され
たポリッシュドウエーハを準備した。
【００２０】［実施例１］上記のように準備したウエー
ハを洗浄してウエーハ表面を清浄化し、乾燥後直ちに酸
化炉に挿入し、１０００℃、１時間、乾燥酸素雰囲気中
で熱処理することによって５０ｎｍの厚さの酸化膜を形
成した。そして、ウエーハ取り出し時の雰囲気ガスを水
蒸気を含んだウェット酸素とし、この雰囲気ガスの隙間
線速を４００ｃｍ／ｍｉｎとしてウエーハを炉外へ取り
出した。
ハを洗浄してウエーハ表面を清浄化し、乾燥後直ちに酸
化炉に挿入し、１０００℃、１時間、乾燥酸素雰囲気中
で熱処理することによって５０ｎｍの厚さの酸化膜を形
成した。そして、ウエーハ取り出し時の雰囲気ガスを水
蒸気を含んだウェット酸素とし、この雰囲気ガスの隙間
線速を４００ｃｍ／ｍｉｎとしてウエーハを炉外へ取り
出した。
【００２１】［実施例２］実施例１で用いた同一ロット
のウエーハを実施例１と同一条件で洗浄・酸化処理した
後、ウエーハ取り出し時の雰囲気ガスを乾燥酸素とし、
この雰囲気ガスの隙間線速を４００ｃｍ／ｍｉｎとして
ウエーハを炉外へ取り出した。その後、水素（３％）及
び窒素（９７％）の混合雰囲気中で４００℃、３０分の
条件で熱処理を施した。
のウエーハを実施例１と同一条件で洗浄・酸化処理した
後、ウエーハ取り出し時の雰囲気ガスを乾燥酸素とし、
この雰囲気ガスの隙間線速を４００ｃｍ／ｍｉｎとして
ウエーハを炉外へ取り出した。その後、水素（３％）及
び窒素（９７％）の混合雰囲気中で４００℃、３０分の
条件で熱処理を施した。
【００２２】［実施例３］実施例１で用いた同一ロット
のウエーハを実施例１と同一条件で洗浄・酸化処理した
後、ウエーハ取り出し時の雰囲気ガスを乾燥窒素とし、
この雰囲気ガスの隙間線速を４００ｃｍ／ｍｉｎとして
ウエーハを炉外へ取り出した。その後、水素（３％）及
び窒素（９７％）の混合雰囲気中で４００℃、３０分の
条件で熱処理を施した。
のウエーハを実施例１と同一条件で洗浄・酸化処理した
後、ウエーハ取り出し時の雰囲気ガスを乾燥窒素とし、
この雰囲気ガスの隙間線速を４００ｃｍ／ｍｉｎとして
ウエーハを炉外へ取り出した。その後、水素（３％）及
び窒素（９７％）の混合雰囲気中で４００℃、３０分の
条件で熱処理を施した。
【００２３】［実施例４］実施例１で用いた同一ロット
のウエーハを実施例１と同一条件で洗浄・酸化処理した
後、ウエーハ取り出し時の雰囲気ガスを水蒸気を含んだ
ウェット酸素とし、この雰囲気ガスの隙間線速を４００
ｃｍ／ｍｉｎとしてウエーハを炉外へ取り出した。その
後、水素（３％）及び窒素（９７％）の混合雰囲気中で
４００℃、３０分の条件で熱処理を施した。
のウエーハを実施例１と同一条件で洗浄・酸化処理した
後、ウエーハ取り出し時の雰囲気ガスを水蒸気を含んだ
ウェット酸素とし、この雰囲気ガスの隙間線速を４００
ｃｍ／ｍｉｎとしてウエーハを炉外へ取り出した。その
後、水素（３％）及び窒素（９７％）の混合雰囲気中で
４００℃、３０分の条件で熱処理を施した。
【００２４】［比較例１］実施例１で用いた同一ロット
のウエーハを実施例１と同一条件で洗浄・酸化処理した
後、ウエーハ取り出し時の雰囲気ガスを乾燥酸素とし、
この雰囲気ガスの隙間線速を１６０ｃｍ／ｍｉｎとして
ウエーハを炉外へ取り出した。
のウエーハを実施例１と同一条件で洗浄・酸化処理した
後、ウエーハ取り出し時の雰囲気ガスを乾燥酸素とし、
この雰囲気ガスの隙間線速を１６０ｃｍ／ｍｉｎとして
ウエーハを炉外へ取り出した。
【００２５】［比較例２］実施例１で用いた同一ロット
のウエーハを実施例１と同一条件で洗浄・酸化処理した
後、ウエーハ取り出し時の雰囲気ガスを乾燥酸素とし、
この雰囲気ガスの隙間線速を４００ｃｍ／ｍｉｎとして
ウエーハを炉外へ取り出した。
のウエーハを実施例１と同一条件で洗浄・酸化処理した
後、ウエーハ取り出し時の雰囲気ガスを乾燥酸素とし、
この雰囲気ガスの隙間線速を４００ｃｍ／ｍｉｎとして
ウエーハを炉外へ取り出した。
【００２６】［比較例３］実施例１で用いた同一ロット
のウエーハを実施例１と同一条件で洗浄・酸化処理した
後、ウエーハ取り出し時の雰囲気ガスを乾燥窒素とし、
この雰囲気ガスの隙間線速を４００ｃｍ／ｍｉｎとして
ウエーハを炉外へ取り出した。
のウエーハを実施例１と同一条件で洗浄・酸化処理した
後、ウエーハ取り出し時の雰囲気ガスを乾燥窒素とし、
この雰囲気ガスの隙間線速を４００ｃｍ／ｍｉｎとして
ウエーハを炉外へ取り出した。
【００２７】［比較例４］実施例１で用いた同一ロット
のウエーハを実施例１と同一条件で洗浄・酸化処理した
後、ウエーハ取り出し時の雰囲気ガスを乾燥酸素とし、
この雰囲気ガスの隙間線速を１６０ｃｍ／ｍｉｎとして
ウエーハを炉外へ取り出した。その後、水素（３％）及
び窒素（９７％）の混合雰囲気中で４００℃、３０分の
条件で熱処理を施した。
のウエーハを実施例１と同一条件で洗浄・酸化処理した
後、ウエーハ取り出し時の雰囲気ガスを乾燥酸素とし、
この雰囲気ガスの隙間線速を１６０ｃｍ／ｍｉｎとして
ウエーハを炉外へ取り出した。その後、水素（３％）及
び窒素（９７％）の混合雰囲気中で４００℃、３０分の
条件で熱処理を施した。
【００２８】図１は、上記各実施例及び比較例のウエー
ハについて、それぞれウエーハライフタイムを測定した
結果を示す。同図から明らかなように、実施例１〜４の
条件ではウエーハライフタイムはいずれも１００μｓｅ
ｃ以上と十分長かった。一方、ウエーハ取り出し時の雰
囲気ガスの隙間線速が小さい比較例１及び４の条件でも
再結合ライフタイムは１００μｓｅｃ以上と長いのに対
し、前記隙間線速の大きい比較例２及び３の条件では１
０μｓｅｃ程度と極端に短かった。
ハについて、それぞれウエーハライフタイムを測定した
結果を示す。同図から明らかなように、実施例１〜４の
条件ではウエーハライフタイムはいずれも１００μｓｅ
ｃ以上と十分長かった。一方、ウエーハ取り出し時の雰
囲気ガスの隙間線速が小さい比較例１及び４の条件でも
再結合ライフタイムは１００μｓｅｃ以上と長いのに対
し、前記隙間線速の大きい比較例２及び３の条件では１
０μｓｅｃ程度と極端に短かった。
【００２９】次に、前記各実施例及び比較例と同一ロッ
トのウエーハを用いて、同一の熱処理炉において、実施
例４、比較例１及び４の条件による処理を同一日に行
い、さらにその処理を時期を変えて行い、ウエーハライ
フタイムの酸化時期による変動を調べた。その結果を図
２に示す。
トのウエーハを用いて、同一の熱処理炉において、実施
例４、比較例１及び４の条件による処理を同一日に行
い、さらにその処理を時期を変えて行い、ウエーハライ
フタイムの酸化時期による変動を調べた。その結果を図
２に示す。
【００３０】図２から明らかなように、実施例４におい
てはウエーハライフタイムが６００μｓｅｃ程度と十分
高く、且つ時期による変動も少ない。一方、比較例１で
は２００μｓｅｃ、比較例４でも３００〜４００μｓｅ
ｃと実施例４よりも相対的に短く、しかも時期による変
動が大きくなった。従って、比較例１及び４のようにウ
エーハ取り出し時の雰囲気ガスの隙間線速を小さくした
場合は、ウエーハライフタイムが比較的長くなるもの
の、大気の巻き込み現象により大気の影響を受け、時期
による変動が大きくなることが判った。
てはウエーハライフタイムが６００μｓｅｃ程度と十分
高く、且つ時期による変動も少ない。一方、比較例１で
は２００μｓｅｃ、比較例４でも３００〜４００μｓｅ
ｃと実施例４よりも相対的に短く、しかも時期による変
動が大きくなった。従って、比較例１及び４のようにウ
エーハ取り出し時の雰囲気ガスの隙間線速を小さくした
場合は、ウエーハライフタイムが比較的長くなるもの
の、大気の巻き込み現象により大気の影響を受け、時期
による変動が大きくなることが判った。
【００３１】
【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、熱酸
化膜を形成した半導体ウエーハの品質が極めて安定し、
また、高品質の酸化膜を形成することができる。
化膜を形成した半導体ウエーハの品質が極めて安定し、
また、高品質の酸化膜を形成することができる。
【図１】本実施例と従来例における少数キャリアの再結
合ライフタイム（ウエーハライフタイム）τｒを示すグ
ラフである。
合ライフタイム（ウエーハライフタイム）τｒを示すグ
ラフである。
【図２】本実施例と従来例における少数キャリアの再結
合ライフタイム（ウエーハライフタイム）τｒの酸化時
期による変動を示すグラフである。
合ライフタイム（ウエーハライフタイム）τｒの酸化時
期による変動を示すグラフである。
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体ウエーハを熱処理炉にて酸化する
方法において、前記酸化処理後に前記半導体ウエーハを
前記熱処理炉から取り出す際に、該熱処理炉から炉外へ
流出させる雰囲気ガスを水蒸気を含むガスとし、且つ該
雰囲気ガスの流量を前記熱処理炉の内径と該熱処理炉に
収容した前記半導体ウエーハとの間の隙間断面積で割っ
た値である隙間線速を２００ｃｍ／ｍｉｎ以上とするこ
とを特徴とする半導体ウエーハの酸化方法。 - 【請求項２】 半導体ウエーハを熱処理炉にて酸化する
方法において、前記酸化処理後に前記半導体ウエーハを
前記熱処理炉から取り出す際に、該熱処理炉から炉外へ
流出させる雰囲気ガスを乾燥雰囲気及び／又は水蒸気を
含むガスとし、且つ該雰囲気ガスの流量を前記熱処理炉
の内径と該熱処理炉に収容した前記半導体ウエーハとの
間の隙間断面積で割った値である隙間線速を２００ｃｍ
／ｍｉｎ以上とするとともに、前記酸化処理直後又は前
記半導体ウエーハを前記熱処理炉から取り出した後に該
半導体ウエーハを水素を含む雰囲気で熱処理することを
特徴とする半導体ウエーハの酸化方法。 - 【請求項３】 前記水素を含む雰囲気は、水素を１％以
上含む雰囲気である請求項２に記載の半導体ウエーハの
酸化方法。 - 【請求項４】 前記水素を含む雰囲気による熱処理は、
３００〜５００℃で行うものである請求項２又は請求項
３に記載の半導体ウエーハの酸化方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5192726A JP3042659B2 (ja) | 1993-07-06 | 1993-07-06 | 半導体ウエーハの酸化方法 |
| EP94110365A EP0634789A3 (en) | 1993-07-06 | 1994-07-04 | Method of oxidizing a semiconductor substrate. |
| US08/266,866 US5620932A (en) | 1993-07-06 | 1994-07-05 | Method of oxidizing a semiconductor wafer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5192726A JP3042659B2 (ja) | 1993-07-06 | 1993-07-06 | 半導体ウエーハの酸化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0722410A JPH0722410A (ja) | 1995-01-24 |
| JP3042659B2 true JP3042659B2 (ja) | 2000-05-15 |
Family
ID=16296049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5192726A Expired - Fee Related JP3042659B2 (ja) | 1993-07-06 | 1993-07-06 | 半導体ウエーハの酸化方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5620932A (ja) |
| EP (1) | EP0634789A3 (ja) |
| JP (1) | JP3042659B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP3417072B2 (ja) * | 1994-08-15 | 2003-06-16 | ソニー株式会社 | 半導体装置の製法 |
| JPH08130214A (ja) * | 1994-09-07 | 1996-05-21 | Seiko Instr Inc | 半導体装置およびその製造方法 |
| TW393675B (en) * | 1998-03-04 | 2000-06-11 | United Microelectronics Corp | Reacting gas injector for the horizontal oxidation chamber pipe |
| US6204205B1 (en) * | 1999-07-06 | 2001-03-20 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company | Using H2anneal to improve the electrical characteristics of gate oxide |
| KR100560867B1 (ko) * | 2000-05-02 | 2006-03-13 | 동경 엘렉트론 주식회사 | 산화방법 및 산화시스템 |
| JP6002587B2 (ja) * | 2013-01-21 | 2016-10-05 | 株式会社 日立パワーデバイス | シリコン基板のライフタイム測定の前処理方法 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3790404A (en) * | 1972-06-19 | 1974-02-05 | Ibm | Continuous vapor processing apparatus and method |
| US4027380A (en) * | 1974-06-03 | 1977-06-07 | Fairchild Camera And Instrument Corporation | Complementary insulated gate field effect transistor structure and process for fabricating the structure |
| US4139658A (en) * | 1976-06-23 | 1979-02-13 | Rca Corp. | Process for manufacturing a radiation hardened oxide |
| US4268538A (en) * | 1977-03-09 | 1981-05-19 | Atomel Corporation | High-pressure, high-temperature gaseous chemical method for silicon oxidation |
| US4154873A (en) * | 1977-11-10 | 1979-05-15 | Burr-Brown Research Corporation | Method of increasing field inversion threshold voltage and reducing leakage current and electrical noise in semiconductor devices |
| US4214919A (en) * | 1978-12-28 | 1980-07-29 | Burroughs Corporation | Technique of growing thin silicon oxide films utilizing argon in the contact gas |
| US4976612A (en) * | 1989-06-20 | 1990-12-11 | Automated Wafer Systems | Purge tube with floating end cap for loading silicon wafers into a furnace |
| US5237756A (en) * | 1990-08-28 | 1993-08-24 | Materials Research Corporation | Method and apparatus for reducing particulate contamination |
| US5244843A (en) * | 1991-12-17 | 1993-09-14 | Intel Corporation | Process for forming a thin oxide layer |
| JPH06188413A (ja) * | 1992-12-17 | 1994-07-08 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | Ｍｏｓ型半導体装置の製造方法 |
| US5407349A (en) * | 1993-01-22 | 1995-04-18 | International Business Machines Corporation | Exhaust system for high temperature furnace |
-
1993
- 1993-07-06 JP JP5192726A patent/JP3042659B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-07-04 EP EP94110365A patent/EP0634789A3/en not_active Withdrawn
- 1994-07-05 US US08/266,866 patent/US5620932A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0634789A3 (en) | 1995-09-20 |
| EP0634789A2 (en) | 1995-01-18 |
| US5620932A (en) | 1997-04-15 |
| JPH0722410A (ja) | 1995-01-24 |
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