JP3287308B2 - 酸化膜の作製方法 - Google Patents
酸化膜の作製方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸化膜の作製方
法、特に界面準位を低減した品質の良い酸化膜を作製す
る方法に関する。
法、特に界面準位を低減した品質の良い酸化膜を作製す
る方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置を製造する場合、半導体ウェ
ーハを酸化して半導体ウェーハ上に酸化膜を作製する工
程が必須である。最も一般的なのはシリコンウェーハを
酸化してシリコン酸化膜を作製する場合である。このよ
うに半導体ウェーハを酸化して酸化膜を作製する方法と
しては、一般に熱酸化法が採用されている。代表的な熱
酸化法では、縦形の酸化炉を用い、酸化炉の石英チュー
ブ内にウェーハをロードし、酸化性雰囲気を石英チュー
ブ内に流すとともに加熱してウェーハを酸化する。
ーハを酸化して半導体ウェーハ上に酸化膜を作製する工
程が必須である。最も一般的なのはシリコンウェーハを
酸化してシリコン酸化膜を作製する場合である。このよ
うに半導体ウェーハを酸化して酸化膜を作製する方法と
しては、一般に熱酸化法が採用されている。代表的な熱
酸化法では、縦形の酸化炉を用い、酸化炉の石英チュー
ブ内にウェーハをロードし、酸化性雰囲気を石英チュー
ブ内に流すとともに加熱してウェーハを酸化する。
【０００３】図１は、縦形の通常の酸化炉を示す。この
縦形酸化炉は、外部に加熱用ヒータ２が設けられた石英
管４を備えている。ゲート酸化膜を作製する場合、炉内
の温度を８００℃にした後、Ｓｉウェーハが多数枚積載
されたボート６を石英管４内に上昇させロードする。炉
内にＮ2 ＋１０％Ｏ2 混合ガスを導入し、１０℃／分の
速度で８５０℃に昇温する。Ｈ2 Ｏガス（水蒸気）を導
入してＳｉＯ2 膜を形成し、Ｎ2 １００％ガスにパージ
した後、３℃／分の速度で８００℃に降温した後、Ｎ2
ガスを流しながらボート６を下降させアンロードする。
この際、あまり急激にウェーハの温度が下がると結晶転
移（スリップ）が入るため、徐々にボートを下げる（例
えば、３〜５ｃｍ／分）。このためアンロードに時間が
かかる。
縦形酸化炉は、外部に加熱用ヒータ２が設けられた石英
管４を備えている。ゲート酸化膜を作製する場合、炉内
の温度を８００℃にした後、Ｓｉウェーハが多数枚積載
されたボート６を石英管４内に上昇させロードする。炉
内にＮ2 ＋１０％Ｏ2 混合ガスを導入し、１０℃／分の
速度で８５０℃に昇温する。Ｈ2 Ｏガス（水蒸気）を導
入してＳｉＯ2 膜を形成し、Ｎ2 １００％ガスにパージ
した後、３℃／分の速度で８００℃に降温した後、Ｎ2
ガスを流しながらボート６を下降させアンロードする。
この際、あまり急激にウェーハの温度が下がると結晶転
移（スリップ）が入るため、徐々にボートを下げる（例
えば、３〜５ｃｍ／分）。このためアンロードに時間が
かかる。
【０００４】最近、図１と基本的に同じ構造でヒータ２
の材料およびサイズを変えた縦形炉で高速に昇温および
降温が可能な高速昇降温炉が開発された。この炉によれ
ば、８５０℃から基板にスリップが入らない温度である
約３００℃まで短時間で温度を下げることができる。
の材料およびサイズを変えた縦形炉で高速に昇温および
降温が可能な高速昇降温炉が開発された。この炉によれ
ば、８５０℃から基板にスリップが入らない温度である
約３００℃まで短時間で温度を下げることができる。
【０００５】この高速昇降温炉を用いてゲート酸化膜を
作製する場合、炉内の温度を３００℃にした後、ウェー
ハを積載したボートを炉内にロードし、Ｎ2 ＋１０％Ｏ
2 混合ガスを導入し、５０℃／分の速度で８５０℃に昇
温する。Ｈ2 Ｏガスを導入してＳｉＯ2 膜を形成し、Ｎ
2 １００％ガスにパージした後、３０℃／分の速度で３
００℃に降温し、ボートをアンロードする。アンロード
の際には、すでにウェーハの温度は３００℃に下がって
いるので、スリップの発生を心配することなく、１０〜
２０ｃｍ／分の速度でボートを下降できる。このため、
アンロードに要する時間が短く、生産性が向上する。
作製する場合、炉内の温度を３００℃にした後、ウェー
ハを積載したボートを炉内にロードし、Ｎ2 ＋１０％Ｏ
2 混合ガスを導入し、５０℃／分の速度で８５０℃に昇
温する。Ｈ2 Ｏガスを導入してＳｉＯ2 膜を形成し、Ｎ
2 １００％ガスにパージした後、３０℃／分の速度で３
００℃に降温し、ボートをアンロードする。アンロード
の際には、すでにウェーハの温度は３００℃に下がって
いるので、スリップの発生を心配することなく、１０〜
２０ｃｍ／分の速度でボートを下降できる。このため、
アンロードに要する時間が短く、生産性が向上する。
【０００６】以上の２種類の抵抗加熱炉の外に、ランプ
加熱を用いたＲＴＰ（ＲａｐｉｄＴｈｅｒａｍｌ Ｐｒ
ｏｃｅｓｓｏｒ）がある。このＲＴＰを用いてゲート酸
化膜を作製する場合、炉内の温度を３００℃以下にした
後、Ｓｉウェーハをロードし、Ｎ2 ＋１０％Ｏ2 混合ガ
スを導入し、５０℃／秒の速度で８５０℃に昇温する。
Ｏ2 ガスを導入してＳｉＯ2 膜を形成し、Ｎ2 １００％
ガスにパージした後、３００℃以下に降温し、Ｎ2 の供
給を停止した後、ウェーハをアンロードする。
加熱を用いたＲＴＰ（ＲａｐｉｄＴｈｅｒａｍｌ Ｐｒ
ｏｃｅｓｓｏｒ）がある。このＲＴＰを用いてゲート酸
化膜を作製する場合、炉内の温度を３００℃以下にした
後、Ｓｉウェーハをロードし、Ｎ2 ＋１０％Ｏ2 混合ガ
スを導入し、５０℃／秒の速度で８５０℃に昇温する。
Ｏ2 ガスを導入してＳｉＯ2 膜を形成し、Ｎ2 １００％
ガスにパージした後、３００℃以下に降温し、Ｎ2 の供
給を停止した後、ウェーハをアンロードする。
【０００７】なお、本明細書では、「ロード」という用
語は、ウェーハを酸化炉に入れる過程を、「アンロー
ド」という用語は、ウェーハを酸化炉から取り出す過程
を意味するものとする。
語は、ウェーハを酸化炉に入れる過程を、「アンロー
ド」という用語は、ウェーハを酸化炉から取り出す過程
を意味するものとする。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】酸化膜は、その特性の
一つとして絶縁耐圧が高いことが要求される。前述した
各酸化炉を用いて前述したシーケンスで作製した酸化膜
の絶縁耐圧やライフタイム特性に劣化が観察された。こ
れは、酸化膜中の界面準位があがることが原因であるこ
とがわかった。
一つとして絶縁耐圧が高いことが要求される。前述した
各酸化炉を用いて前述したシーケンスで作製した酸化膜
の絶縁耐圧やライフタイム特性に劣化が観察された。こ
れは、酸化膜中の界面準位があがることが原因であるこ
とがわかった。
【０００９】本発明の目的は、酸化炉において熱酸化を
行った膜の界面準位が低減した高信頼性の酸化膜の作製
方法を提供することにある。
行った膜の界面準位が低減した高信頼性の酸化膜の作製
方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】界面準位の発生メカニズ
ムは、熱酸化が進行する程度の温度での雰囲気に依存す
ることが判明しており、特にウェーハの温度が下がる際
の雰囲気が重要である。この際に水素原子を含む雰囲
気、例えばＨ2 Ｏガス（水蒸気）またはＨ2 ガスでウェ
ーハ冷却を行うと、水素による界面のパッシベーション
が進行し、結果として界面準位が低減する。
ムは、熱酸化が進行する程度の温度での雰囲気に依存す
ることが判明しており、特にウェーハの温度が下がる際
の雰囲気が重要である。この際に水素原子を含む雰囲
気、例えばＨ2 Ｏガス（水蒸気）またはＨ2 ガスでウェ
ーハ冷却を行うと、水素による界面のパッシベーション
が進行し、結果として界面準位が低減する。
【００１１】また、本出願の発明者の実験によれば、Ｈ
2 ガスを導入した場合に界面準位が低減する温度を調べ
たところ、図２に示すようなデータを得た。横軸はＨ2
ガス導入開始温度、縦軸は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を示す。ライフタイム
が大きい程、界面準位が少ないことを示している。この
グラフよりすれば、７００℃の温度以上でＨ2 ガスを導
入すれば、界面準位を低減できることがわかった。Ｈ2
ガスの代わりにＨ2 Ｏガスを導入しても、この条件は同
じであった。
2 ガスを導入した場合に界面準位が低減する温度を調べ
たところ、図２に示すようなデータを得た。横軸はＨ2
ガス導入開始温度、縦軸は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を示す。ライフタイム
が大きい程、界面準位が少ないことを示している。この
グラフよりすれば、７００℃の温度以上でＨ2 ガスを導
入すれば、界面準位を低減できることがわかった。Ｈ2
ガスの代わりにＨ2 Ｏガスを導入しても、この条件は同
じであった。
【００１２】したがって、炉の降温および／またはアン
ロードを行う際の雰囲気の温度や濃度をコントロールす
ることで界面準位を制御することが可能となる。
ロードを行う際の雰囲気の温度や濃度をコントロールす
ることで界面準位を制御することが可能となる。
【００１３】本発明の一態様によれば、ウェーハに熱酸
化により酸化膜を作製する方法において、酸化炉の降温
時および／またはウェーハのアンロード時に、７００℃
以上の温度下で、ウェーハをＨ2 ＯガスまたはＨ2 ガス
を含む雰囲気に曝露する工程を含んでいる。
化により酸化膜を作製する方法において、酸化炉の降温
時および／またはウェーハのアンロード時に、７００℃
以上の温度下で、ウェーハをＨ2 ＯガスまたはＨ2 ガス
を含む雰囲気に曝露する工程を含んでいる。
【００１４】Ｈ2 Ｏガスを用いる場合には、その濃度
は、結露しない範囲であって、０．５％以上とするのが
好適である。
は、結露しない範囲であって、０．５％以上とするのが
好適である。
【００１５】また、Ｈ2 ガスを用いる場合には、その濃
度は、０．３〜１５％とするのが好適である。これは、
０．３％以下では酸化膜の絶縁耐圧やライフタイムの劣
化の改善がみられず、また水素濃度が増えると爆発の危
険があるためにあまり濃度をあげることは危険である
が、排気等の設備を十分行うことで１０〜１５％位の濃
度であれば使用可能であることによる。
度は、０．３〜１５％とするのが好適である。これは、
０．３％以下では酸化膜の絶縁耐圧やライフタイムの劣
化の改善がみられず、また水素濃度が増えると爆発の危
険があるためにあまり濃度をあげることは危険である
が、排気等の設備を十分行うことで１０〜１５％位の濃
度であれば使用可能であることによる。
【００１６】
【発明の実施の形態】図３は、図１の縦形酸化炉にロー
ドロック室８を設けた構造の酸化炉を示す。この酸化炉
を用いて、ゲート酸化膜を作製するシーケンスを、図４
を参照して説明する。図４には、炉内の温度変化（正確
にはウェーハの温度変化）と、炉内に導入する雰囲気と
を対応して示している。なお、図には、従来の技術で説
明したゲート酸化膜の作製シーケンスを対比の目的で示
してある。
ドロック室８を設けた構造の酸化炉を示す。この酸化炉
を用いて、ゲート酸化膜を作製するシーケンスを、図４
を参照して説明する。図４には、炉内の温度変化（正確
にはウェーハの温度変化）と、炉内に導入する雰囲気と
を対応して示している。なお、図には、従来の技術で説
明したゲート酸化膜の作製シーケンスを対比の目的で示
してある。
【００１７】まず、本発明のシーケンス（１）によるゲ
ート酸化膜の作製方法を説明する。ロードロック室８で
ボート６にＳｉウェーハを積載する。炉内の温度を７８
０℃にした後、ボート６を石英管４内に上昇させロード
する。炉内にＮ2 ＋１０％Ｏ 2 混合ガスを導入し、１５
℃／分の速度で８５０℃に昇温する。Ｏ2 を含ませる理
由は、Ｎ2 とＳｉとが結合して表面に荒れが生じないよ
うにするために、Ｓｉの表面に薄いＳｉＯ2 膜を形成
し、Ｎ2 をブロックするためである。続いて、Ｈ 2 ＋Ｏ
2 混合ガスを燃焼させてＨ2 Ｏ（水蒸気）を形成し炉内
に導入して、Ｓｉ表面にＳｉＯ2 膜を作製する。その
後、Ｈ2 Ｏを流し続けながら、３℃／分の速度で７８０
℃に降温し、ボート６をロードロック室８内にアンロー
ドする。
ート酸化膜の作製方法を説明する。ロードロック室８で
ボート６にＳｉウェーハを積載する。炉内の温度を７８
０℃にした後、ボート６を石英管４内に上昇させロード
する。炉内にＮ2 ＋１０％Ｏ 2 混合ガスを導入し、１５
℃／分の速度で８５０℃に昇温する。Ｏ2 を含ませる理
由は、Ｎ2 とＳｉとが結合して表面に荒れが生じないよ
うにするために、Ｓｉの表面に薄いＳｉＯ2 膜を形成
し、Ｎ2 をブロックするためである。続いて、Ｈ 2 ＋Ｏ
2 混合ガスを燃焼させてＨ2 Ｏ（水蒸気）を形成し炉内
に導入して、Ｓｉ表面にＳｉＯ2 膜を作製する。その
後、Ｈ2 Ｏを流し続けながら、３℃／分の速度で７８０
℃に降温し、ボート６をロードロック室８内にアンロー
ドする。
【００１８】なお、以下の説明において、用いられるＨ
2 Ｏガスはすべて、Ｈ2 ＋Ｏ2 の混合ガスを燃焼させて
形成したものである。
2 Ｏガスはすべて、Ｈ2 ＋Ｏ2 の混合ガスを燃焼させて
形成したものである。
【００１９】シーケンス（１）では、降温時およびアン
ロード時に、ウェーハはＨ2 Ｏガスに曝露されるので、
酸化膜中の界面準位が低減される。
ロード時に、ウェーハはＨ2 Ｏガスに曝露されるので、
酸化膜中の界面準位が低減される。
【００２０】またシーケンス（１）では、降温時および
アンロード時にもＨ2 Ｏガスを流し続けるので、降温お
よびアンロードの過程でも酸化膜が形成されることにな
る。このような過程で酸化膜が形成されると、ゲート酸
化膜が現在のように薄くなると膜厚の制御性が悪くなる
という問題が発生する。
アンロード時にもＨ2 Ｏガスを流し続けるので、降温お
よびアンロードの過程でも酸化膜が形成されることにな
る。このような過程で酸化膜が形成されると、ゲート酸
化膜が現在のように薄くなると膜厚の制御性が悪くなる
という問題が発生する。
【００２１】そこでシーケンス（２）では、酸化工程後
に、Ｈ2 Ｏ＋Ｎ2 混合ガスにパージした後、降温しアン
ロードする。Ｎ2 の存在により、酸化膜の形成が抑制さ
れる。
に、Ｈ2 Ｏ＋Ｎ2 混合ガスにパージした後、降温しアン
ロードする。Ｎ2 の存在により、酸化膜の形成が抑制さ
れる。
【００２２】次に、本発明のシーケンス（３）を説明す
る。シーケンス（３）では、酸化工程後、Ｎ2 １００％
ガスにパージし降温する。ここまでは、従来技術で説明
したシーケンスと同じである。しかし、シーケンス
（３）では、アンロード時にＨ2Ｏガスを導入してい
る。このように、シーケンス（３）では、アンロード時
のみＨ2 Ｏガスを存在させている。
る。シーケンス（３）では、酸化工程後、Ｎ2 １００％
ガスにパージし降温する。ここまでは、従来技術で説明
したシーケンスと同じである。しかし、シーケンス
（３）では、アンロード時にＨ2Ｏガスを導入してい
る。このように、シーケンス（３）では、アンロード時
のみＨ2 Ｏガスを存在させている。
【００２３】これに対しシーケンス（４）では、降温の
途中で、Ｈ2 Ｏガスを導入し、アンロード時にもＨ2 Ｏ
を流し続ける。
途中で、Ｈ2 Ｏガスを導入し、アンロード時にもＨ2 Ｏ
を流し続ける。
【００２４】以上シーケンス（１）〜（４）では、界面
準位を低減させるために降温時および／またはアンロー
ド時に、Ｈ2 Ｏガスを導入したが、このＨ2 Ｏガスに代
えてＨ2 ガスを導入しても同様の効果が得られる。
準位を低減させるために降温時および／またはアンロー
ド時に、Ｈ2 Ｏガスを導入したが、このＨ2 Ｏガスに代
えてＨ2 ガスを導入しても同様の効果が得られる。
【００２５】次に、高速昇降温炉（構造は図１に示した
ものと同じ）を用いて、ゲート酸化膜を作製するシーケ
ンスを図５を参照して説明する。図５には、従来の技術
で説明したシーケンスを対比の目的で示してある。
ものと同じ）を用いて、ゲート酸化膜を作製するシーケ
ンスを図５を参照して説明する。図５には、従来の技術
で説明したシーケンスを対比の目的で示してある。
【００２６】まず、本発明のシーケンス（１）によるゲ
ート酸化膜の作製方法を説明する。炉内の温度を３００
℃にした後、Ｓｉウェーハを積載したボートを炉内にロ
ードし、Ｎ2 ＋１０％Ｏ2 混合ガスを導入し、５０℃／
分の速度で８５０℃に昇温する。続いて、Ｈ2 Ｏガスを
導入してＳｉＯ2膜を形成する。その後、Ｈ2 Ｏガスを
流し続けながら、３０℃／分の速度で３００℃に降温
し、ボート６をアンロードする。
ート酸化膜の作製方法を説明する。炉内の温度を３００
℃にした後、Ｓｉウェーハを積載したボートを炉内にロ
ードし、Ｎ2 ＋１０％Ｏ2 混合ガスを導入し、５０℃／
分の速度で８５０℃に昇温する。続いて、Ｈ2 Ｏガスを
導入してＳｉＯ2膜を形成する。その後、Ｈ2 Ｏガスを
流し続けながら、３０℃／分の速度で３００℃に降温
し、ボート６をアンロードする。
【００２７】このシーケンス（１）では、８５０℃から
３００℃への降温時に、ウェーハは７００℃以上でＨ2
Ｏガスに曝露されるので、酸化膜中の界面準位が低減さ
れる。
３００℃への降温時に、ウェーハは７００℃以上でＨ2
Ｏガスに曝露されるので、酸化膜中の界面準位が低減さ
れる。
【００２８】シーケンス（１）では、図４で示したシー
ケンス（１）と同様に、降温およびアンロードの過程で
酸化膜が形成される。これを防止するためシーケンス
（２）では、酸化工程後に、Ｈ2 Ｏ＋Ｎ2 混合ガスでパ
ージした後、降温しアンロードする。Ｎ2 の存在によ
り、酸化膜の形成が抑制される。
ケンス（１）と同様に、降温およびアンロードの過程で
酸化膜が形成される。これを防止するためシーケンス
（２）では、酸化工程後に、Ｈ2 Ｏ＋Ｎ2 混合ガスでパ
ージした後、降温しアンロードする。Ｎ2 の存在によ
り、酸化膜の形成が抑制される。
【００２９】シーケンス（３）では、酸化工程後、Ｎ2
１００％ガスでパージし降温する。温度が７００℃に下
がった時点で雰囲気をＮ2 １００％ガスに変えて、さら
に３００℃まで降温する。そして、Ｎ2 １００％ガスの
雰囲気でアンロードする。
１００％ガスでパージし降温する。温度が７００℃に下
がった時点で雰囲気をＮ2 １００％ガスに変えて、さら
に３００℃まで降温する。そして、Ｎ2 １００％ガスの
雰囲気でアンロードする。
【００３０】シーケンス（４）では、酸化工程後、Ｈ2
ＯガスをＨ2 Ｏ＋Ｎ2 混合ガスにパージした後、降温す
る。温度が７００℃に下がって時点で、雰囲気をＮ2 １
００％ガスに変えて、さらに３００℃まで降温する。そ
して、Ｎ2 １００％ガスの雰囲気でアンロードする。
ＯガスをＨ2 Ｏ＋Ｎ2 混合ガスにパージした後、降温す
る。温度が７００℃に下がって時点で、雰囲気をＮ2 １
００％ガスに変えて、さらに３００℃まで降温する。そ
して、Ｎ2 １００％ガスの雰囲気でアンロードする。
【００３１】シーケンス（５）では、酸化工程後、Ｈ2
ＯガスをＮ2 １００％ガスにパージした後、降温する。
降温の途中で雰囲気をＨ2 Ｏガスに変え、さらに降温す
る。温度が７００℃に下がって時点で雰囲気をＮ2 １０
０％ガスに変えて、さらに３００℃まで降温する。そし
て、Ｎ2 １００％ガスの雰囲気でアンロードする。
ＯガスをＮ2 １００％ガスにパージした後、降温する。
降温の途中で雰囲気をＨ2 Ｏガスに変え、さらに降温す
る。温度が７００℃に下がって時点で雰囲気をＮ2 １０
０％ガスに変えて、さらに３００℃まで降温する。そし
て、Ｎ2 １００％ガスの雰囲気でアンロードする。
【００３２】以上の各シーケンス（１）〜（５）では、
降温の過程で、７００℃以上で必ずＨ2 Ｏガスを雰囲気
に含むので、界面準位を低減したゲート酸化膜を作製す
ることができる。降温過程におけるＨ2 ＯガスをＨ2 ガ
スに変更しても、界面準位を低減したゲート酸化膜を作
製することができる。
降温の過程で、７００℃以上で必ずＨ2 Ｏガスを雰囲気
に含むので、界面準位を低減したゲート酸化膜を作製す
ることができる。降温過程におけるＨ2 ＯガスをＨ2 ガ
スに変更しても、界面準位を低減したゲート酸化膜を作
製することができる。
【００３３】図６は、ＲＴＰよりなるプロセスチャンバ
を有するマルチチャンバ形式の酸化装置を示す図であ
る。この酸化装置は、トランスファチャンバ１０と、こ
れを囲むように設けられた、ＲＴＰよりなる２つのプロ
セスチャンバ１２，１４と、クーリングチャンバ１６
と、ウェーハをロードするロードロックチャンバ１８
と、ウェーハをアンロードするロードロックチャンバ２
０とから構成されており、トランスファチャンバ１０内
には、ウェーハを搬送するロボットアーム２２が設けら
れている。
を有するマルチチャンバ形式の酸化装置を示す図であ
る。この酸化装置は、トランスファチャンバ１０と、こ
れを囲むように設けられた、ＲＴＰよりなる２つのプロ
セスチャンバ１２，１４と、クーリングチャンバ１６
と、ウェーハをロードするロードロックチャンバ１８
と、ウェーハをアンロードするロードロックチャンバ２
０とから構成されており、トランスファチャンバ１０内
には、ウェーハを搬送するロボットアーム２２が設けら
れている。
【００３４】図７は、ＲＴＰの一例であるランプ加熱炉
を示す断面図である。このランプ加熱炉は、ハロゲンラ
ンプ３２を備えており、石英窓３４を介して、ウェーハ
支持棒３６に支持されたＳｉウェーハ３８を加熱する構
造となっている。加熱炉１０には、ガス導入口４０，４
２、およびガス排出口４４が設けられている。ガス排出
口は、プロセスチャンバに対して陰圧に設定されてい
る。特に減圧仕様の場合は、真空ポンプに接続される。
を示す断面図である。このランプ加熱炉は、ハロゲンラ
ンプ３２を備えており、石英窓３４を介して、ウェーハ
支持棒３６に支持されたＳｉウェーハ３８を加熱する構
造となっている。加熱炉１０には、ガス導入口４０，４
２、およびガス排出口４４が設けられている。ガス排出
口は、プロセスチャンバに対して陰圧に設定されてい
る。特に減圧仕様の場合は、真空ポンプに接続される。
【００３５】以上のような構造の酸化装置では、ウェー
ハはロードロックチャンバ１８から、ロボットアーム２
２によってプロセスチャンバに搬送される。プロセスチ
ャンバで酸化膜を作製した後、ロボットアームでプロセ
スチャンバから取り出され、クーリングチャンバ１６に
搬送される。クーリングチャンバ１６で冷却された後、
ロボットアームでロードロックチャンバ２０に搬送さ
れ、ロードロックチャンバからウェーハは装置外部へ取
り出される。
ハはロードロックチャンバ１８から、ロボットアーム２
２によってプロセスチャンバに搬送される。プロセスチ
ャンバで酸化膜を作製した後、ロボットアームでプロセ
スチャンバから取り出され、クーリングチャンバ１６に
搬送される。クーリングチャンバ１６で冷却された後、
ロボットアームでロードロックチャンバ２０に搬送さ
れ、ロードロックチャンバからウェーハは装置外部へ取
り出される。
【００３６】ランプ加熱炉でゲート酸化膜を作製するシ
ーケンスを図８を参照して説明する。図８には、従来の
技術で説明したシーケンスを対比の目的で示してある。
ーケンスを図８を参照して説明する。図８には、従来の
技術で説明したシーケンスを対比の目的で示してある。
【００３７】まず、本発明のシーケンス（１）によるゲ
ート酸化膜の作製方法を説明する。炉内の温度を３００
℃以下にした後、Ｓｉウェーハをロードし、Ｎ2 ＋１０
％Ｏ 2 混合ガスを導入し、５０℃／秒の速度で８５０℃
に昇温する。Ｏ2 ガスを導入してＳｉＯ2 膜を形成し、
Ｈ2 １００％にパージした後、３００℃以下に降温し、
Ｈ2 の供給を停止した後、ウェーハをアンロードする。
ート酸化膜の作製方法を説明する。炉内の温度を３００
℃以下にした後、Ｓｉウェーハをロードし、Ｎ2 ＋１０
％Ｏ 2 混合ガスを導入し、５０℃／秒の速度で８５０℃
に昇温する。Ｏ2 ガスを導入してＳｉＯ2 膜を形成し、
Ｈ2 １００％にパージした後、３００℃以下に降温し、
Ｈ2 の供給を停止した後、ウェーハをアンロードする。
【００３８】シーケンス（２）では、酸化工程後、Ｎ2
１００％ガスにパージした後、降温し、７００℃に下が
るまでの温度でＨ2 １００％ガスに変え、さらに３００
℃以下に降温した後、Ｈ2 の供給を停止し、ウェーハを
アンロードする。
１００％ガスにパージした後、降温し、７００℃に下が
るまでの温度でＨ2 １００％ガスに変え、さらに３００
℃以下に降温した後、Ｈ2 の供給を停止し、ウェーハを
アンロードする。
【００３９】シーケンス（３）では、酸化工程後、Ｈ2
１００％ガスにパージした後、降温し、７００℃の時点
でＮ2 １００％ガスに変え、さらに３００℃以下に降温
した後、Ｎ2 の供給を停止し、ウェーハをアンロードす
る。
１００％ガスにパージした後、降温し、７００℃の時点
でＮ2 １００％ガスに変え、さらに３００℃以下に降温
した後、Ｎ2 の供給を停止し、ウェーハをアンロードす
る。
【００４０】以上の各シーケンス（１）〜（３）では、
降温の過程で、７００℃以上で必ずＨ2 ガスを雰囲気に
含むので、界面準位を低減したゲート酸化膜を作製する
ことができる。降温過程におけるＨ2 ガスをＨ2 Ｏガス
に変更しても、界面準位の低減したゲート酸化膜を作製
することができる。
降温の過程で、７００℃以上で必ずＨ2 ガスを雰囲気に
含むので、界面準位を低減したゲート酸化膜を作製する
ことができる。降温過程におけるＨ2 ガスをＨ2 Ｏガス
に変更しても、界面準位の低減したゲート酸化膜を作製
することができる。
【００４１】
【発明の効果】本発明の酸化膜の作製方法によれば、酸
化炉において熱酸化を行った膜の界面準位が低減した高
信頼性酸化膜を形成することが可能となる。
化炉において熱酸化を行った膜の界面準位が低減した高
信頼性酸化膜を形成することが可能となる。
【００４２】また、本発明の作製方法は、従来の縦形酸
化炉、改良された高速昇降温縦形酸化炉、およびＲＴＰ
のいずれの酸化炉においても適用することができる。
化炉、改良された高速昇降温縦形酸化炉、およびＲＴＰ
のいずれの酸化炉においても適用することができる。
【図１】通常の縦形酸化炉を示す図である。
【図２】Ｈ2 ガス導入温度とライフタイムとの関係を示
すグラフである。
すグラフである。
【図３】ロードロック室を設けた構造の縦形酸化炉を示
す図である。
す図である。
【図４】図３の縦形酸化炉を用いてゲート酸化膜を作製
するシーケンスを示す図である。
するシーケンスを示す図である。
【図５】高速昇降温炉を用いて、ゲート酸化膜を作製す
るシーケンスを示す図である。
るシーケンスを示す図である。
【図６】ＲＴＰよりなるプロセスチャンバを有するマル
チチャンバ形式の酸化装置を示す図である。
チチャンバ形式の酸化装置を示す図である。
【図７】ＲＴＰの一例であるランプ加熱炉を示す断面図
である。
である。
【図８】ランプ加熱炉を用いてゲート酸化膜を作製する
シーケンスを示す図である。
シーケンスを示す図である。
２ 加熱用ヒータ ４ 石英管 ６ ボート ８ ロードロック室 １０ トランスファチャンバ １２，１４ プロセスチャンバ １６ クリーニングチャンバ １８，２０ ロードロックチャンバ ２２ ロボットアーム ３２ ハロゲンランプ ３４ 石英窓 ３６ ウェーハ支持棒 ３８ Ｓｉウェーハ ４０，４２ ガス導入口 ４４ ガス排出口
Claims (6)
- 【請求項１】酸化炉を用いて、シリコンウェーハに熱酸
化により酸化膜を作製する方法において、 熱酸化工程の後、界面準位が低減した酸化膜を作製する
ために、酸化炉の降温時および／またはシリコンウェー
ハのアンロード時に、７００℃以上の温度下で、シリコ
ンウェーハをＨ2 ガスを含む雰囲気に曝露する工程を含
むことを特徴とする酸化膜の作製方法。 - 【請求項２】ロードロック室を有する縦形酸化炉を用い
て、シリコンウェーハに熱酸化により酸化膜を作製する
方法において、 熱酸化工程の後、前記酸化炉を約８００℃まで降温する
ときおよび／または降温後にシリコンウェーハをアンロ
ードするときに、前記酸化炉内にＨ2 ＯガスまたはＨ2
ガスを含む雰囲気を流し、７００℃以上の温度下で、シ
リコンウェーハをＨ2 ＯガスまたはＨ2 ガスを含む雰囲
気に曝露する工程を含み、界面準位が低減した酸化膜を
作製することを特徴とする酸化膜の作製方法。 - 【請求項３】高速昇降温が可能な縦形酸化炉を用いて、
熱酸化によりシリコンウェーハに酸化膜を作製する方法
において、 熱酸化工程の後、前記酸化炉を約３００℃まで降温する
際、前記酸化炉内にＨ2 ＯガスまたはＨ2 ガスを含む雰
囲気を流し、７００℃以上の温度下で、シリコンウェー
ハをＨ2 ＯガスまたはＨ2 ガスを含む雰囲気に曝露する
工程を含み、界面準位が低減した酸化膜を作製すること
を特徴とする酸化膜の作製方法。 - 【請求項４】ランプ加熱炉を用いて、熱酸化によりシリ
コンウェーハに酸化膜を作製する方法において、 熱酸化工程の後、前記酸化炉を３００℃以下に降温する
際、前記ランプ加熱炉内にＨ2 ＯガスまたはＨ2 ガスを
含む雰囲気を流し、７００℃以上の温度下で、シリコン
ウェーハをＨ2 ＯガスまたはＨ2ガスを含む雰囲気に曝
露する工程を含み、界面準位が低減した酸化膜を作製す
ることを特徴とする酸化膜の作製方法。 - 【請求項５】前記Ｈ2 Ｏガスの濃度は、結露しない範囲
であって、０．５％以上であることを特徴とする請求項
２，３または４記載の酸化膜の作製方法。 - 【請求項６】前記Ｈ2 ガスの濃度は、０．３〜１５％で
あることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の
酸化膜の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18849598A JP3287308B2 (ja) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | 酸化膜の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18849598A JP3287308B2 (ja) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | 酸化膜の作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000021875A JP2000021875A (ja) | 2000-01-21 |
| JP3287308B2 true JP3287308B2 (ja) | 2002-06-04 |
Family
ID=16224737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18849598A Expired - Fee Related JP3287308B2 (ja) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | 酸化膜の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3287308B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100399946B1 (ko) * | 2001-06-30 | 2003-09-29 | 주식회사 하이닉스반도체 | 유동성 절연막의 열처리 방법 |
-
1998
- 1998-07-03 JP JP18849598A patent/JP3287308B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000021875A (ja) | 2000-01-21 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |