JP3132963B2 - シリコン酸化膜の形成方法 - Google Patents
シリコン酸化膜の形成方法Info
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- JP3132963B2 JP3132963B2 JP06247655A JP24765594A JP3132963B2 JP 3132963 B2 JP3132963 B2 JP 3132963B2 JP 06247655 A JP06247655 A JP 06247655A JP 24765594 A JP24765594 A JP 24765594A JP 3132963 B2 JP3132963 B2 JP 3132963B2
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- silicon
- silicon oxide
- film
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- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコン基板上にシリ
コン酸化膜を形成する方法に関し、具体的には、電解効
果トランジスタのゲート酸化膜等、シリコン基板の特定
領域にシリコン酸化膜を形成する方法に関する。
コン酸化膜を形成する方法に関し、具体的には、電解効
果トランジスタのゲート酸化膜等、シリコン基板の特定
領域にシリコン酸化膜を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、シリコン基板上にシリコン酸化膜
を形成する方法として、熱酸化法が知られている。熱酸
化法には、スチーム酸化、ドライ酸化、ウエット
酸化などがあるが、いずれもシリコン基板表面のシリコ
ンと酸素分子の反応により、基板全面に酸化膜を作製す
る方法である。図３は、従来の熱酸化法で作製されたシ
リコン酸化膜の断面を示した図である。シリコン基板１
を加熱装置３で加熱して基板全面にシリコン酸化膜２を
作製する様子を示した。
を形成する方法として、熱酸化法が知られている。熱酸
化法には、スチーム酸化、ドライ酸化、ウエット
酸化などがあるが、いずれもシリコン基板表面のシリコ
ンと酸素分子の反応により、基板全面に酸化膜を作製す
る方法である。図３は、従来の熱酸化法で作製されたシ
リコン酸化膜の断面を示した図である。シリコン基板１
を加熱装置３で加熱して基板全面にシリコン酸化膜２を
作製する様子を示した。
【０００３】上記の熱酸化法では、成膜速度を上げるた
めに基板温度を１０００℃以上に加熱して酸化膜を形成
しているが、半導体集積回路の高集積化に伴い、上記の
加熱は他の成長膜の特性を変化させる恐れが高く、低温
の成膜法が要望されていた。
めに基板温度を１０００℃以上に加熱して酸化膜を形成
しているが、半導体集積回路の高集積化に伴い、上記の
加熱は他の成長膜の特性を変化させる恐れが高く、低温
の成膜法が要望されていた。
【０００４】そこで、低圧水銀灯の紫外線を照射してシ
リコン原料ガスを分解する方法が提案されたが（Jap.J.
Appl.Phys.22(1983)L46 参照）、成膜速度が極めて遅く
実用化にほど遠いものであった。この成膜速度を向上さ
せるために、噴射プラズマから放射される紫外線を基板
近傍の原料ガスに照射して光化学反応により、酸化膜を
形成する方法が提案されている（特公平5-63552 号公報
参照）。
リコン原料ガスを分解する方法が提案されたが（Jap.J.
Appl.Phys.22(1983)L46 参照）、成膜速度が極めて遅く
実用化にほど遠いものであった。この成膜速度を向上さ
せるために、噴射プラズマから放射される紫外線を基板
近傍の原料ガスに照射して光化学反応により、酸化膜を
形成する方法が提案されている（特公平5-63552 号公報
参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の酸化膜
形成方法は、いずれも基板全面に酸化膜を形成するもの
で、所望領域のみを選択的に成膜することができないの
で、別途リソグラフィ等を工程が必要になる。
形成方法は、いずれも基板全面に酸化膜を形成するもの
で、所望領域のみを選択的に成膜することができないの
で、別途リソグラフィ等を工程が必要になる。
【０００６】そこで、本発明は、上記の欠点を解消し、
基板を高温にさらすことなく、シリコン基板表面の所望
領域だけに成膜することができるシリコン酸化膜の形成
方法を提供しようとするものである。
基板を高温にさらすことなく、シリコン基板表面の所望
領域だけに成膜することができるシリコン酸化膜の形成
方法を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、真空容器内に
設置したシリコン基板上にシリコン原料ガスと酸素含有
ガスを導入してシリコン酸化膜を形成する方法におい
て、二次電子発生源として加速電圧２００〜５００ｅＶ
の電子線を用い、前記基板表面に励起用ビームを照射し
て二次電子を発生させ、この二次電子で原料ガスを励起
してシリコン基板の前記ビーム照射部分にシリコン酸化
膜を形成することを特徴とするシリコン酸化膜の形成方
法である。
設置したシリコン基板上にシリコン原料ガスと酸素含有
ガスを導入してシリコン酸化膜を形成する方法におい
て、二次電子発生源として加速電圧２００〜５００ｅＶ
の電子線を用い、前記基板表面に励起用ビームを照射し
て二次電子を発生させ、この二次電子で原料ガスを励起
してシリコン基板の前記ビーム照射部分にシリコン酸化
膜を形成することを特徴とするシリコン酸化膜の形成方
法である。
【０００８】上記の方法を実施するときには、膜形成領
域に励起用ビームを選択的に照射してシリコン酸化膜を
形成するために、励起用ビームの走査手段を設けること
が好ましい。二次電子発生源である励起用ビームとして
は、電子線が適しているが、イオンビームやＸ線、紫外
線なども使用することができる。
域に励起用ビームを選択的に照射してシリコン酸化膜を
形成するために、励起用ビームの走査手段を設けること
が好ましい。二次電子発生源である励起用ビームとして
は、電子線が適しているが、イオンビームやＸ線、紫外
線なども使用することができる。
【０００９】電子線を用いるときの成膜条件は、次の範
囲が適している。真空容器に原料ガスを導入するときの
圧力は、１０-4〜１０-6Ｔｏｒｒ、好ましくは５×１０
-6〜５×１０-5Ｔｏｒｒ、より好ましくは８×１０-6〜
２×１０ -5Ｔｏｒｒの範囲であり、上記の範囲は、成膜
速度が速く、膜質が良いところから適している。シリコ
ン基板の温度は、室温から２００℃までの範囲、好まし
くは室温〜１００℃の範囲であり、上記の範囲は、成膜
速度が速く、他の層膜の特性に影響を与えないので適し
ている。
囲が適している。真空容器に原料ガスを導入するときの
圧力は、１０-4〜１０-6Ｔｏｒｒ、好ましくは５×１０
-6〜５×１０-5Ｔｏｒｒ、より好ましくは８×１０-6〜
２×１０ -5Ｔｏｒｒの範囲であり、上記の範囲は、成膜
速度が速く、膜質が良いところから適している。シリコ
ン基板の温度は、室温から２００℃までの範囲、好まし
くは室温〜１００℃の範囲であり、上記の範囲は、成膜
速度が速く、他の層膜の特性に影響を与えないので適し
ている。
【００１０】電子線は、基板表面に照射して二次電子を
発生させ、この二次電子で原料ガスを励起してシリコン
基板上にシリコン酸化膜を形成するときには、ビーム電
流が０．１〜５０μＡ、加速電圧２００〜５００ｅＶの
範囲が二次電子放出比が大きく、膜質がよいので適して
いる。また、原料ガスを直接励起してシリコン酸化膜を
形成するときには、ビーム電流が０．１〜５０μＡ、加
速電圧は５〜５０ｅＶが適している。
発生させ、この二次電子で原料ガスを励起してシリコン
基板上にシリコン酸化膜を形成するときには、ビーム電
流が０．１〜５０μＡ、加速電圧２００〜５００ｅＶの
範囲が二次電子放出比が大きく、膜質がよいので適して
いる。また、原料ガスを直接励起してシリコン酸化膜を
形成するときには、ビーム電流が０．１〜５０μＡ、加
速電圧は５〜５０ｅＶが適している。
【００１１】そして、ビームスポット径は０．１〜２０
ｍｍの範囲が適している。ビームスポット径の制御方法
としては、電磁レンズによる制御法、スリットを用いる
制御法等を挙げることができ、また、ビームの走査方法
として、偏向レンズによる制御法等を挙げることができ
る。
ｍｍの範囲が適している。ビームスポット径の制御方法
としては、電磁レンズによる制御法、スリットを用いる
制御法等を挙げることができ、また、ビームの走査方法
として、偏向レンズによる制御法等を挙げることができ
る。
【００１２】シリコン原料ガスとしては、ＳｉＨ4 ，Ｓ
ｉ2 Ｈ6 ，Ｓｉ2 Ｈ2 Ｃｌ2 などを使用することがで
き、また、酸素含有ガスとしては、酸素ガスの他に二酸
化窒素、一酸化窒素等を使用することができる。シリコ
ン原料ガスと酸素含有ガスの混合比は、Ｓｉ／Ｏの原子
比で０．２５〜１、好ましくは０．４〜０．６、特に好
ましくは０．４５〜０．５５の範囲が適している。
ｉ2 Ｈ6 ，Ｓｉ2 Ｈ2 Ｃｌ2 などを使用することがで
き、また、酸素含有ガスとしては、酸素ガスの他に二酸
化窒素、一酸化窒素等を使用することができる。シリコ
ン原料ガスと酸素含有ガスの混合比は、Ｓｉ／Ｏの原子
比で０．２５〜１、好ましくは０．４〜０．６、特に好
ましくは０．４５〜０．５５の範囲が適している。
【００１３】なお、電子線の代わりに、イオンビーム、
Ｘ線、紫外線等を同様に使用することができる。
Ｘ線、紫外線等を同様に使用することができる。
【００１４】
【作用】本発明は、上記のような低加速電子線などの原
料ガス励起用ビームを、高真空容器内に設置したシリコ
ン基板の成膜領域に照射して二次電子を発生させ、この
二次電子によりシリコン原料ガスと酸素を励起しさせて
シリコン酸化膜を形成するものであり、低温で酸化膜を
形成できるので、ビーム照射領域以外の成長膜の特性を
損なうことがなく、また、細いビームを走査することに
より、所望の領域だけに選択的に酸化膜を形成でき、前
記領域以外の酸化膜をエッチングする必要がなく、効率
的に酸化膜を形成できるようになった。
料ガス励起用ビームを、高真空容器内に設置したシリコ
ン基板の成膜領域に照射して二次電子を発生させ、この
二次電子によりシリコン原料ガスと酸素を励起しさせて
シリコン酸化膜を形成するものであり、低温で酸化膜を
形成できるので、ビーム照射領域以外の成長膜の特性を
損なうことがなく、また、細いビームを走査することに
より、所望の領域だけに選択的に酸化膜を形成でき、前
記領域以外の酸化膜をエッチングする必要がなく、効率
的に酸化膜を形成できるようになった。
【００１５】図１は、本発明の方法を実施するための成
膜装置の概念図であり、図２は、シリコン酸化膜の形成
状況を説明するための図である。成膜の手順は、まず、
真空容器６内にシリコン基板１を設置して容器を密封
し、容器６内を高真空に吸引した後、真空容器６内のシ
リコン基板１の背面を加熱装置３で必要に応じて加熱
し、次に、シリコン原料ガス９をノズル８から、酸素ガ
ス１０を配管１１からそれぞれ導入し、二次電子発生装
置７から励起用ビーム４を走査させながら、基板１の所
定の領域に照射し、基板１から二次電子５を発生させ、
シリコン原料ガス９からシリコン水素化物を、酸素ガス
１０から酸素ラジカルを生成し、化学反応によりシリコ
ン基板１の上記領域にシリコン酸化膜２を堆積する。
膜装置の概念図であり、図２は、シリコン酸化膜の形成
状況を説明するための図である。成膜の手順は、まず、
真空容器６内にシリコン基板１を設置して容器を密封
し、容器６内を高真空に吸引した後、真空容器６内のシ
リコン基板１の背面を加熱装置３で必要に応じて加熱
し、次に、シリコン原料ガス９をノズル８から、酸素ガ
ス１０を配管１１からそれぞれ導入し、二次電子発生装
置７から励起用ビーム４を走査させながら、基板１の所
定の領域に照射し、基板１から二次電子５を発生させ、
シリコン原料ガス９からシリコン水素化物を、酸素ガス
１０から酸素ラジカルを生成し、化学反応によりシリコ
ン基板１の上記領域にシリコン酸化膜２を堆積する。
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【実施例】（実施例１〜４） 図１の成膜装置の二次電子発生装置として電子線発生装
置を用い、Ｓｉ2 Ｈ6とＯ2 を用いてシリコン基板の表
面にシリコン酸化膜を形成した。まず、直径５０ｍｍの
シリコン基板を設置し、真空容器内を２．０×１０-9Ｔ
ｏｒｒまで真空に引いた後、基板は室温とし、原料ガス
はＳｉ2 Ｈ6 を４．０×１０-6Ｔｏｒｒ、Ｏ2 を８．０
×１０-6Ｔｏｒｒのガス圧に保持し、ビームスポット直
径０．５ｍｍの電子線を表１に記載の加速電流及び加速
電圧でシリコン基板表面に６０分間照射してシリコン酸
化膜を形成した。実施例１〜４では、いずれもシリコン
酸化膜を得ることができ、その直径２ｍｍで膜厚０．２
μｍであった。
置を用い、Ｓｉ2 Ｈ6とＯ2 を用いてシリコン基板の表
面にシリコン酸化膜を形成した。まず、直径５０ｍｍの
シリコン基板を設置し、真空容器内を２．０×１０-9Ｔ
ｏｒｒまで真空に引いた後、基板は室温とし、原料ガス
はＳｉ2 Ｈ6 を４．０×１０-6Ｔｏｒｒ、Ｏ2 を８．０
×１０-6Ｔｏｒｒのガス圧に保持し、ビームスポット直
径０．５ｍｍの電子線を表１に記載の加速電流及び加速
電圧でシリコン基板表面に６０分間照射してシリコン酸
化膜を形成した。実施例１〜４では、いずれもシリコン
酸化膜を得ることができ、その直径２ｍｍで膜厚０．２
μｍであった。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【発明の効果】本発明は、上記の構成を採用することに
より、次のような効果を得ることができる。 原料ガスを効率的に励起してシリコン酸化膜を形成で
きるので、高い成膜速度を確保することができる。 シリコン基板を室温か比較的低温で成膜することがで
きるので、成膜領域以外の成長膜の損傷を防止すること
ができる。 励起用ビームを走査するなどして、ビームを照射する
領域に選択的に成膜することができるので、集積回路等
の製造過程でエッチング工程を省くことができる。 高真空中で成膜することができるので、不純物濃度の
低い優れたシリコン酸化膜を形成することができる。
より、次のような効果を得ることができる。 原料ガスを効率的に励起してシリコン酸化膜を形成で
きるので、高い成膜速度を確保することができる。 シリコン基板を室温か比較的低温で成膜することがで
きるので、成膜領域以外の成長膜の損傷を防止すること
ができる。 励起用ビームを走査するなどして、ビームを照射する
領域に選択的に成膜することができるので、集積回路等
の製造過程でエッチング工程を省くことができる。 高真空中で成膜することができるので、不純物濃度の
低い優れたシリコン酸化膜を形成することができる。
【図１】本発明の方法を実施するための成膜装置の概念
図である。
図である。
【図２】本発明の方法による酸化膜作製状況を説明する
ための説明図である。
ための説明図である。
【図３】従来の熱酸化法による酸化膜作製状況を説明す
るための説明図である。
るための説明図である。
フロントページの続き (72)発明者 広瀬 文彦 神奈川県横浜市金沢区幸浦一丁目８番地 １ 三菱重工業株式会社基盤技術研究所 内 (56)参考文献 特開 平５−262594（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−234120（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−46372（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 16/00 - 16/56 H01L 21/31 - 21/32
Claims (1)
- 【請求項１】 真空容器内に設置したシリコン基板上に
シリコン原料ガスと酸素含有ガスを導入してシリコン酸
化膜を形成する方法において、二次電子発生源として加
速電圧２００〜５００ｅＶの電子線を用い、前記基板表
面に励起用ビームを照射して二次電子を発生させ、この
二次電子で原料ガスを励起してシリコン基板の前記ビー
ム照射部分にシリコン酸化膜を形成することを特徴とす
るシリコン酸化膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06247655A JP3132963B2 (ja) | 1994-10-13 | 1994-10-13 | シリコン酸化膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06247655A JP3132963B2 (ja) | 1994-10-13 | 1994-10-13 | シリコン酸化膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08109477A JPH08109477A (ja) | 1996-04-30 |
| JP3132963B2 true JP3132963B2 (ja) | 2001-02-05 |
Family
ID=17166715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06247655A Expired - Fee Related JP3132963B2 (ja) | 1994-10-13 | 1994-10-13 | シリコン酸化膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3132963B2 (ja) |
-
1994
- 1994-10-13 JP JP06247655A patent/JP3132963B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08109477A (ja) | 1996-04-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20001017 |
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