JP3392789B2 - 熱酸化方法およびその装置 - Google Patents
熱酸化方法およびその装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンまたはシ
リコンゲルマニウムの半導体の熱酸化方法およびその装
置に関する。
リコンゲルマニウムの半導体の熱酸化方法およびその装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】シリコンデバイスにおいてシリコンウェ
ハのようなシリコン半導体の熱酸化は、重要な工程の一
つである。シリコン半導体の熱酸化は、デバイス特性の
向上やスル−プットを上げる必要から従来の１０００℃
程度の高温酸化に代えて低温での高品質な高速酸化膜の
形成が必要とされている。
ハのようなシリコン半導体の熱酸化は、重要な工程の一
つである。シリコン半導体の熱酸化は、デバイス特性の
向上やスル−プットを上げる必要から従来の１０００℃
程度の高温酸化に代えて低温での高品質な高速酸化膜の
形成が必要とされている。
【０００３】ところで、特開平８−９７２０６号公報に
はシリコン半導体を高速に熱酸化する手法として常圧に
おいてＯＨラジカルおよびＯＨラジカル同士の衝突によ
り発生するＯラジカルを用いた酸化方法が開示されてい
る。しかしながら、この酸化方法は、Ｈ2ＯとＣｌ2を用
いてＯＨラジカルを生成しているため、高い毒性を有す
るＣｌ2を常圧で使用する必要があり非常に危険であ
る。また、Ｃｌ2やＣｌ2とＨ2Ｏが反応して生成される
ＨＣｌは腐食性が強く、ステンレス製の配管を腐食して
ガス漏れの危険性や装置自体の寿命を縮める可能性があ
る。さらに、毒性の排ガスを処理のための除害装置が必
要となり高コストとなる。
はシリコン半導体を高速に熱酸化する手法として常圧に
おいてＯＨラジカルおよびＯＨラジカル同士の衝突によ
り発生するＯラジカルを用いた酸化方法が開示されてい
る。しかしながら、この酸化方法は、Ｈ2ＯとＣｌ2を用
いてＯＨラジカルを生成しているため、高い毒性を有す
るＣｌ2を常圧で使用する必要があり非常に危険であ
る。また、Ｃｌ2やＣｌ2とＨ2Ｏが反応して生成される
ＨＣｌは腐食性が強く、ステンレス製の配管を腐食して
ガス漏れの危険性や装置自体の寿命を縮める可能性があ
る。さらに、毒性の排ガスを処理のための除害装置が必
要となり高コストとなる。
【０００４】このような危険性を回避するために特開昭
５９−９７５０３号公報には、過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）含
有水が収容されたドプラーを加熱するとともに、窒素ガ
スのようなキャリアガスを前記Ｈ2Ｏ2含有水にバブリン
グしてＨ2Ｏ2蒸気を生成し、これをシリコン半導体が収
納された反応管内に導入し、前記反応管内を所望の温度
に加熱することによりＯＨラジカルを生成し、前記シリ
コン半導体を熱酸化する方法が開示されている。
５９−９７５０３号公報には、過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）含
有水が収容されたドプラーを加熱するとともに、窒素ガ
スのようなキャリアガスを前記Ｈ2Ｏ2含有水にバブリン
グしてＨ2Ｏ2蒸気を生成し、これをシリコン半導体が収
納された反応管内に導入し、前記反応管内を所望の温度
に加熱することによりＯＨラジカルを生成し、前記シリ
コン半導体を熱酸化する方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た熱酸化方法においはＨ2Ｏ2がＨ2Ｏに比べて蒸気圧が
低いことから、これらの成分が混合された過酸化水素水
は図３に示すように加熱バブリングすることで時間と共
にＨ2Ｏ2濃度が増加する。その結果、シリコン半導体の
酸化速度が一様に増加してその膜厚制御性が低下する。
また、過酸化水素水のＨ2Ｏ2濃度が７５％以上になる
と、爆発の危険性も生じる。
た熱酸化方法においはＨ2Ｏ2がＨ2Ｏに比べて蒸気圧が
低いことから、これらの成分が混合された過酸化水素水
は図３に示すように加熱バブリングすることで時間と共
にＨ2Ｏ2濃度が増加する。その結果、シリコン半導体の
酸化速度が一様に増加してその膜厚制御性が低下する。
また、過酸化水素水のＨ2Ｏ2濃度が７５％以上になる
と、爆発の危険性も生じる。
【０００６】本発明は、バブリング容器で生成した過酸
化水素（Ｈ2Ｏ2）を含むガスを反応管内に導入する際、
前記バブリング容器内の過酸化水素水のＨ2Ｏ2濃度を一
定とすることにより、酸化速度を安定させて酸化膜厚の
制御性を向上し、かつ爆発の危険性を抑制した熱酸化方
法およびその装置を提供する。
化水素（Ｈ2Ｏ2）を含むガスを反応管内に導入する際、
前記バブリング容器内の過酸化水素水のＨ2Ｏ2濃度を一
定とすることにより、酸化速度を安定させて酸化膜厚の
制御性を向上し、かつ爆発の危険性を抑制した熱酸化方
法およびその装置を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる熱酸化方
法は、反応管内にシリコンまたはシリコンゲルマニウム
の半導体を収納する工程と、過酸化水素水が収容された
バブリング容器を加熱すると共に、前記容器内にバブリ
ング用ガスを供給して過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）を含むガス
を生成し、このガスを前記反応管内に導入する工程と、
前記反応管内に導入された過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）を加熱
するか、もしくは加熱と共に３００ｎｍ以下の波長の紫
外線を照射するか、いずれかによりＨ2Ｏ2をＯＨに分解
し、この分解生成物を含む雰囲気中で前記半導体を熱酸
化する工程とを具備し、前記過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）を含
むガスを前記反応管内に導入する際、前記バブリング容
器内に水をその容器内の過酸化水素の濃度が一定になる
ように供給することを特徴とするものである。
法は、反応管内にシリコンまたはシリコンゲルマニウム
の半導体を収納する工程と、過酸化水素水が収容された
バブリング容器を加熱すると共に、前記容器内にバブリ
ング用ガスを供給して過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）を含むガス
を生成し、このガスを前記反応管内に導入する工程と、
前記反応管内に導入された過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）を加熱
するか、もしくは加熱と共に３００ｎｍ以下の波長の紫
外線を照射するか、いずれかによりＨ2Ｏ2をＯＨに分解
し、この分解生成物を含む雰囲気中で前記半導体を熱酸
化する工程とを具備し、前記過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）を含
むガスを前記反応管内に導入する際、前記バブリング容
器内に水をその容器内の過酸化水素の濃度が一定になる
ように供給することを特徴とするものである。
【０００８】本発明に係わる熱酸化方法において、前記
水は前記バブリング容器内の加熱された過酸化水素水の
温度以上の温度を有することが好ましい。
水は前記バブリング容器内の加熱された過酸化水素水の
温度以上の温度を有することが好ましい。
【０００９】本発明に係わる熱酸化装置は、シリコンま
たはシリコンゲルマニウムの半導体が収納される反応管
と、前記反応容器内を加熱するための第１加熱手段と、
前記反応管に導入管を通して接続され、過酸化水素水が
収容されたバブリング容器と、前記バブリング容器内の
過酸化水素水を加熱するための第２加熱手段と、前記バ
ブリング容器内にバブリング用ガスを供給するためのガ
ス供給手段と、前記バブリング容器に配管を通して接続
され、前記容器内に水を補給するための水補給手段と、
前記配管に介装されたコントロールバルブとを具備した
ことを特徴とするものである。
たはシリコンゲルマニウムの半導体が収納される反応管
と、前記反応容器内を加熱するための第１加熱手段と、
前記反応管に導入管を通して接続され、過酸化水素水が
収容されたバブリング容器と、前記バブリング容器内の
過酸化水素水を加熱するための第２加熱手段と、前記バ
ブリング容器内にバブリング用ガスを供給するためのガ
ス供給手段と、前記バブリング容器に配管を通して接続
され、前記容器内に水を補給するための水補給手段と、
前記配管に介装されたコントロールバルブとを具備した
ことを特徴とするものである。
【００１０】本発明に係わる別の熱酸化装置は、シリコ
ンまたはシリコンゲルマニウムの半導体が収納される反
応管と、前記反応容器内を加熱するための第１加熱手段
と、前記反応容器内に３００ｎｍ以下の波長の紫外線を
照射するための紫外線照射手段と、前記反応管に導入管
を通して接続され、過酸化水素水が収容されたバブリン
グ容器と、前記バブリング容器内の過酸化水素水を加熱
するための第２加熱手段と、前記バブリング容器内にバ
ブリング用ガスを供給するためのガス供給手段と、前記
バブリング容器に配管を通して接続され、前記容器内に
水を補給するための水補給手段と、前記配管に介装され
たコントロールバルブとを具備したことを特徴とするも
のである。
ンまたはシリコンゲルマニウムの半導体が収納される反
応管と、前記反応容器内を加熱するための第１加熱手段
と、前記反応容器内に３００ｎｍ以下の波長の紫外線を
照射するための紫外線照射手段と、前記反応管に導入管
を通して接続され、過酸化水素水が収容されたバブリン
グ容器と、前記バブリング容器内の過酸化水素水を加熱
するための第２加熱手段と、前記バブリング容器内にバ
ブリング用ガスを供給するためのガス供給手段と、前記
バブリング容器に配管を通して接続され、前記容器内に
水を補給するための水補給手段と、前記配管に介装され
たコントロールバルブとを具備したことを特徴とするも
のである。
【００１１】本発明に係わる各熱酸化装置において、前
記水補給手段はさらに第３加熱手段が付設されているこ
とが好ましい。
記水補給手段はさらに第３加熱手段が付設されているこ
とが好ましい。
【００１２】本発明に係わる各熱酸化装置において、さ
らに前記反応器の排気側にコールドトラップを備えるこ
とが好ましい。
らに前記反応器の排気側にコールドトラップを備えるこ
とが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる熱酸化方法
を図１を参照して説明する。
を図１を参照して説明する。
【００１４】図１は、本発明に係わる熱酸化装置の一形
態を示す概略図である。反応容器１には、その内部を加
熱するための第１加熱手段である第１加熱器２が近接し
て配置されている。
態を示す概略図である。反応容器１には、その内部を加
熱するための第１加熱手段である第１加熱器２が近接し
て配置されている。
【００１５】過酸化水素水３が収容された密閉構造のバ
ブリング容器４は、第２加熱手段である第２加熱器５上
に設置されている。このバブリング容器４は、その上壁
に一端が連結され、他端が前記反応器１の一端（左端）
に連結されたガス導入管６を通して前記反応器１と連通
されている。ガス供給管７は、先端が前記バブリング容
器４内の過酸化水素水３に浸漬され、かつ他端が前記バ
ブリング容器４の外部に延出され、このガス供給管７を
通して窒素、酸素等のバブリング用ガスが前記過酸化水
素水３に供給されてそれをバブリングする。
ブリング容器４は、第２加熱手段である第２加熱器５上
に設置されている。このバブリング容器４は、その上壁
に一端が連結され、他端が前記反応器１の一端（左端）
に連結されたガス導入管６を通して前記反応器１と連通
されている。ガス供給管７は、先端が前記バブリング容
器４内の過酸化水素水３に浸漬され、かつ他端が前記バ
ブリング容器４の外部に延出され、このガス供給管７を
通して窒素、酸素等のバブリング用ガスが前記過酸化水
素水３に供給されてそれをバブリングする。
【００１６】水８が収容された水補給器９は、水供給管
１０を通して前記バブリング容器４に接続されている。
前記水供給管１０は、その下端が前記バブリング容器４
内にその中の過酸化水素水３の上方に位置するように挿
入されている。つまり、前記水補給器９の水８は、前記
水供給管１０を通して前記バブリング容器４内の過酸化
水素水３に滴下される。第３加熱手段である加熱器１１
は、前記水補給器９の周囲に設けられている。コントロ
ールバルブ１２は、前記水供給管１０に介装されてい
る。
１０を通して前記バブリング容器４に接続されている。
前記水供給管１０は、その下端が前記バブリング容器４
内にその中の過酸化水素水３の上方に位置するように挿
入されている。つまり、前記水補給器９の水８は、前記
水供給管１０を通して前記バブリング容器４内の過酸化
水素水３に滴下される。第３加熱手段である加熱器１１
は、前記水補給器９の周囲に設けられている。コントロ
ールバルブ１２は、前記水供給管１０に介装されてい
る。
【００１７】冷却水が循環されるコールドトラップ１３
は、前記反応器１を挟んで前記バブリング容器４の反対
側に配置されている。このコールドトラップ１３は、一
端が前記反応器１の他端（右端）に連結され、他端が前
記コールドトラップ１３内に挿入された排気管１４を通
して前記反応器１に連通されている。前記コールドトラ
ップ１３の上壁には、排出管１５が連結されている。
は、前記反応器１を挟んで前記バブリング容器４の反対
側に配置されている。このコールドトラップ１３は、一
端が前記反応器１の他端（右端）に連結され、他端が前
記コールドトラップ１３内に挿入された排気管１４を通
して前記反応器１に連通されている。前記コールドトラ
ップ１３の上壁には、排出管１５が連結されている。
【００１８】次に、前述した図１に示す熱酸化装置を用
いて本発明の熱酸化方法を説明する。
いて本発明の熱酸化方法を説明する。
【００１９】まず、反応管１内にシリコンまたはシリコ
ンゲルマニウムの半導体（例えばシリコンウェハ）１６
を収納した後、第１加熱器２により前記反応管１を加熱
する。つづいて、過酸化水素水３が収容されたバブリン
グ容器４を所望温度に加熱する。同時に、窒素、酸素等
のバブリング用ガスをガス供給管７を通して前記容器４
内の過酸化水素水３に供給してバブリングすることによ
り過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）を含むガスを生成し、このガス
を前記ガス導入管６を通して前記反応管１内に導入す
る。この時、水補給器９から水を流量制御のためのコン
トロールバルブ１２が介装された水供給管１０を通して
前記バブリング容器４内に所定量滴下することによっ
て、前記バブリング容器４内の過酸化水素水３の過酸化
水素濃度を一定に保持する。また、前記水補給器９を第
３加熱器１１で加熱してその中の水を過酸化水素水と同
温以上に加温することによって、水の滴下により前記バ
ブリング容器４内の過酸化水素水３の液温が下がらない
ようにすることが好ましい。
ンゲルマニウムの半導体（例えばシリコンウェハ）１６
を収納した後、第１加熱器２により前記反応管１を加熱
する。つづいて、過酸化水素水３が収容されたバブリン
グ容器４を所望温度に加熱する。同時に、窒素、酸素等
のバブリング用ガスをガス供給管７を通して前記容器４
内の過酸化水素水３に供給してバブリングすることによ
り過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）を含むガスを生成し、このガス
を前記ガス導入管６を通して前記反応管１内に導入す
る。この時、水補給器９から水を流量制御のためのコン
トロールバルブ１２が介装された水供給管１０を通して
前記バブリング容器４内に所定量滴下することによっ
て、前記バブリング容器４内の過酸化水素水３の過酸化
水素濃度を一定に保持する。また、前記水補給器９を第
３加熱器１１で加熱してその中の水を過酸化水素水と同
温以上に加温することによって、水の滴下により前記バ
ブリング容器４内の過酸化水素水３の液温が下がらない
ようにすることが好ましい。
【００２０】前記Ｈ2Ｏ2含有ガスにより前記反応管１内
のガスが十分に置換された後、第１加熱器２で前記反応
管１内に導入された過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）およびその中
の半導体をさらに所望の温度にまで昇温する。この時、
Ｈ2Ｏ2より２個の酸化力の強いＯＨラジカルが生成さ
れ、かつＯＨラジカル同士が衝突するとＯラジカルが生
成される。このようなＯＨラジカルやＯラジカルを前記
反応管１内に生成することによって、前記反応管１内に
収納された半導体１６が高速で酸化される。
のガスが十分に置換された後、第１加熱器２で前記反応
管１内に導入された過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）およびその中
の半導体をさらに所望の温度にまで昇温する。この時、
Ｈ2Ｏ2より２個の酸化力の強いＯＨラジカルが生成さ
れ、かつＯＨラジカル同士が衝突するとＯラジカルが生
成される。このようなＯＨラジカルやＯラジカルを前記
反応管１内に生成することによって、前記反応管１内に
収納された半導体１６が高速で酸化される。
【００２１】このような酸化処理後において、前記反応
管１から排出されるガスを排気管１４を通してコールド
トラップ１３に導入して未反応のＨ2Ｏ2含有ガスを液化
し、窒素や酸素のようなバブリング用ガスのみを排出管
１５を通して排気する。
管１から排出されるガスを排気管１４を通してコールド
トラップ１３に導入して未反応のＨ2Ｏ2含有ガスを液化
し、窒素や酸素のようなバブリング用ガスのみを排出管
１５を通して排気する。
【００２２】前記第２加熱器５による過酸化水素水３の
加熱は、１００〜１０５℃にすることが好ましい。
加熱は、１００〜１０５℃にすることが好ましい。
【００２３】前記バブリング容器４からＨ2Ｏ2を含むガ
スを前記反応管１に導入する際、前記ガス中に含まれる
Ｈ2Ｏ2濃度を高くする程、前記反応管１に収納された半
導体の酸化速度が速くなるため、要望される酸化膜の厚
さによりＨ2Ｏ2濃度を調整すればよい。ただし、前記ガ
ス中に含まれるＨ2Ｏ2濃度を高くすると、爆発する危険
性があるため、その濃度の上限を４０体積％にすること
が好ましい。
スを前記反応管１に導入する際、前記ガス中に含まれる
Ｈ2Ｏ2濃度を高くする程、前記反応管１に収納された半
導体の酸化速度が速くなるため、要望される酸化膜の厚
さによりＨ2Ｏ2濃度を調整すればよい。ただし、前記ガ
ス中に含まれるＨ2Ｏ2濃度を高くすると、爆発する危険
性があるため、その濃度の上限を４０体積％にすること
が好ましい。
【００２４】前記過酸化水素からＯＨラジカルを生成す
るには、熱エネルギーのみの場合、前記第１加熱器２に
よる前記反応管１の昇温時の温度の下限値を５００℃に
することが好ましい。一方、高温にすることによってＯ
Ｈラジカルの生成効率が高まるものの、低温酸化の観点
から前記第１加熱器２による前記反応管１の昇温時の温
度上限値を８００℃にすることが好ましい。
るには、熱エネルギーのみの場合、前記第１加熱器２に
よる前記反応管１の昇温時の温度の下限値を５００℃に
することが好ましい。一方、高温にすることによってＯ
Ｈラジカルの生成効率が高まるものの、低温酸化の観点
から前記第１加熱器２による前記反応管１の昇温時の温
度上限値を８００℃にすることが好ましい。
【００２５】以上説明したように本発明によれば、バブ
リング容器４を第２加熱器５で加熱し、かつバブリング
用ガスを供給して過酸化水素を含むガスを生成し、この
ガスを半導体１６が収納された反応管１内に導入する
際、前記バブリング容器４内に水（好ましくは前記容器
４内の過酸化水素水と同温以上に加温した水）を過酸化
水素水中の過酸化水素濃度を一定にするように滴下する
ことによって、前記反応管１に一定のＨ2Ｏ2濃度のガス
を導入することができる。その結果、長時間酸化を行っ
た場合でも半導体１６の酸化速度を安定させることがで
きるため、目的とする厚さの酸化膜を有する半導体を得
ることかできる。
リング容器４を第２加熱器５で加熱し、かつバブリング
用ガスを供給して過酸化水素を含むガスを生成し、この
ガスを半導体１６が収納された反応管１内に導入する
際、前記バブリング容器４内に水（好ましくは前記容器
４内の過酸化水素水と同温以上に加温した水）を過酸化
水素水中の過酸化水素濃度を一定にするように滴下する
ことによって、前記反応管１に一定のＨ2Ｏ2濃度のガス
を導入することができる。その結果、長時間酸化を行っ
た場合でも半導体１６の酸化速度を安定させることがで
きるため、目的とする厚さの酸化膜を有する半導体を得
ることかできる。
【００２６】また、前記反応管１に導入されるガス中の
Ｈ2Ｏ2濃度の上昇による爆発の危険性を抑制することが
できる。
Ｈ2Ｏ2濃度の上昇による爆発の危険性を抑制することが
できる。
【００２７】さらに、前記反応管１の排気側にコ−ルド
トラップ１７を設置すれば、排出される未反応のＨ2Ｏ2
含有ガスを液化し、窒素や酸素のようなバブリング用ガ
スのみを排出管１５を通して排気できるため、除害装置
を設置する必要がなくコストダウンを図ることができ
る。
トラップ１７を設置すれば、排出される未反応のＨ2Ｏ2
含有ガスを液化し、窒素や酸素のようなバブリング用ガ
スのみを排出管１５を通して排気できるため、除害装置
を設置する必要がなくコストダウンを図ることができ
る。
【００２８】次に、本発明に係わる熱酸化装置を図２を
参照して説明する。なお、図２において前述した図１と
同様な部材は同符号を付して説明を省略する。
参照して説明する。なお、図２において前述した図１と
同様な部材は同符号を付して説明を省略する。
【００２９】この熱酸化装置は、３００ｎｍ以下の波長
を持つ紫外線を放出する紫外光源１８を第１加熱器２と
反対側の反応管１に近接して配置している。この紫外光
源１８は、Ｈ2Ｏ2に対する吸収効率の高い２５０ｎｍ付
近の波長の紫外線を放出する低圧水銀ランプが好まし
い。前記紫外線光源は、放出される紫外線が前記反応管
１内に収納される半導体（例えばシリコンウェハ）１６
に照射される位置に配置することが好ましい。
を持つ紫外線を放出する紫外光源１８を第１加熱器２と
反対側の反応管１に近接して配置している。この紫外光
源１８は、Ｈ2Ｏ2に対する吸収効率の高い２５０ｎｍ付
近の波長の紫外線を放出する低圧水銀ランプが好まし
い。前記紫外線光源は、放出される紫外線が前記反応管
１内に収納される半導体（例えばシリコンウェハ）１６
に照射される位置に配置することが好ましい。
【００３０】このような構成の熱酸化装置により反応管
１内に収納した半導体１６を熱酸化するには、バブリン
グ容器４を第２加熱器５で加熱し、かつバブリング用ガ
スを供給して過酸化水素を含むガスを生成し、このガス
を半導体１６が収納された反応管１内に導入する際、前
記バブリング容器４内に水（好ましくは前記容器４内の
過酸化水素水と同温以上に加温した水）を過酸化水素水
中の過酸化水素濃度を一定にするように滴下することに
よって、前記反応管１に一定のＨ2Ｏ2濃度のガスを導入
することができる。
１内に収納した半導体１６を熱酸化するには、バブリン
グ容器４を第２加熱器５で加熱し、かつバブリング用ガ
スを供給して過酸化水素を含むガスを生成し、このガス
を半導体１６が収納された反応管１内に導入する際、前
記バブリング容器４内に水（好ましくは前記容器４内の
過酸化水素水と同温以上に加温した水）を過酸化水素水
中の過酸化水素濃度を一定にするように滴下することに
よって、前記反応管１に一定のＨ2Ｏ2濃度のガスを導入
することができる。
【００３１】また、紫外光源１８からＨ2Ｏ2の吸収端波
長である３００ｎｍ以下の紫外線を反応管１内の半導体
１６に向けて照射することによって、前記反応管１内の
Ｈ2Ｏ2が次式の反応式に従って光励起されて２つの酸化
力の強いＯＨラジカルが生成する。このＯＨラジカル同
士が衝突するとＯラジカルが生成される。
長である３００ｎｍ以下の紫外線を反応管１内の半導体
１６に向けて照射することによって、前記反応管１内の
Ｈ2Ｏ2が次式の反応式に従って光励起されて２つの酸化
力の強いＯＨラジカルが生成する。このＯＨラジカル同
士が衝突するとＯラジカルが生成される。
【００３２】Ｈ2Ｏ2＋ｈν→２ＯＨ
その結果、前述した図１に示す熱酸化装置のように反応
管１内のＨ2Ｏ2を含むガスを加熱のみで分解してＯＨラ
ジカルを生成する場合に比べて低い温度で酸化力の強い
ＯＨラジカルを生成できる。
管１内のＨ2Ｏ2を含むガスを加熱のみで分解してＯＨラ
ジカルを生成する場合に比べて低い温度で酸化力の強い
ＯＨラジカルを生成できる。
【００３３】したがって、半導体を低温かつ安定した速
度で酸化できるため、目的とする厚さの酸化膜を有する
半導体を得ることができる。
度で酸化できるため、目的とする厚さの酸化膜を有する
半導体を得ることができる。
【００３４】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を前述した図
１及び図２を参照して説明する。
１及び図２を参照して説明する。
【００３５】（実施例１）まず、シリコンウェハをＵＶ
オゾンによる有機物除去後、アンモニア／過酸化水素水
の混合液、硫酸／過酸化水素水の混合液による洗浄で表
面の微粒子や重金属を除去した。つづいて、洗浄で形成
されたウェハ表面の酸化膜を希釈フッ酸により除去した
後、図１に示す反応管１内に設置した。ひきつづき、反
応管１を第１加熱器２により加熱して２００℃に保持し
た。
オゾンによる有機物除去後、アンモニア／過酸化水素水
の混合液、硫酸／過酸化水素水の混合液による洗浄で表
面の微粒子や重金属を除去した。つづいて、洗浄で形成
されたウェハ表面の酸化膜を希釈フッ酸により除去した
後、図１に示す反応管１内に設置した。ひきつづき、反
応管１を第１加熱器２により加熱して２００℃に保持し
た。
【００３６】次いで、３０％濃度の過酸化水素水３が５
０ｍＬ収容されたバブリング容器４第２加熱器５により
８０℃に加熱した。同時に、窒素ガスをガス供給管７を
通して流量０．５Ｌ／ｍｉｎで過酸化水素に供給してバ
ブリングを開始し、Ｈ2Ｏ2を含むガス（Ｈ2Ｏ2濃度；約
１．９体積％）を生成し、このガスを反応管１内に導入
し、１０分間反応管１内のガスの置換を行った。この
時、水補給器９から第３加熱器１１により８０℃に加温
された水流量制御のためのコントロールバルブ１２が介
装された水供給管１０を通して前記バブリング容器４内
に滴下することによって、前記バブリング容器４内の過
酸化水素水３の過酸化水素濃度を一定に保持する。
０ｍＬ収容されたバブリング容器４第２加熱器５により
８０℃に加熱した。同時に、窒素ガスをガス供給管７を
通して流量０．５Ｌ／ｍｉｎで過酸化水素に供給してバ
ブリングを開始し、Ｈ2Ｏ2を含むガス（Ｈ2Ｏ2濃度；約
１．９体積％）を生成し、このガスを反応管１内に導入
し、１０分間反応管１内のガスの置換を行った。この
時、水補給器９から第３加熱器１１により８０℃に加温
された水流量制御のためのコントロールバルブ１２が介
装された水供給管１０を通して前記バブリング容器４内
に滴下することによって、前記バブリング容器４内の過
酸化水素水３の過酸化水素濃度を一定に保持する。
【００３７】次いで、第１加熱器２により前記シリコン
ウェハ１６を８００℃まで上昇させて保持し、１時間熱
酸化を行った。
ウェハ１６を８００℃まで上昇させて保持し、１時間熱
酸化を行った。
【００３８】得られたシリコンウェハは、表面に１１０
ｎｍのシリコン酸化膜が形成された。また、加温された
水をバブリング容器４内に滴下、補給して、その中の過
酸化水素水のＨ2Ｏ2濃度を一定にした効果により酸化速
度が酸化時間によらずほぼ一定にすることができた。
ｎｍのシリコン酸化膜が形成された。また、加温された
水をバブリング容器４内に滴下、補給して、その中の過
酸化水素水のＨ2Ｏ2濃度を一定にした効果により酸化速
度が酸化時間によらずほぼ一定にすることができた。
【００３９】比較のためにＨ2Ｏ2過酸化水素を含むガス
を反応管に導入する代わりに水蒸気を導入した以外、実
施例１と同様な同条件でシリコンウェハを熱酸化したと
ころ９８ｎｍの酸化膜が形成された。実施例１のように
Ｈ2Ｏ2を含むガスを反応管に導入し、Ｈ2Ｏ2を分解する
ことにより比較例に比べて酸化速度を１割強速くなるこ
とが確認できた。
を反応管に導入する代わりに水蒸気を導入した以外、実
施例１と同様な同条件でシリコンウェハを熱酸化したと
ころ９８ｎｍの酸化膜が形成された。実施例１のように
Ｈ2Ｏ2を含むガスを反応管に導入し、Ｈ2Ｏ2を分解する
ことにより比較例に比べて酸化速度を１割強速くなるこ
とが確認できた。
【００４０】なお、３０ｗｔ％濃度の過酸化水素水を８
０℃に加熱した時、Ｈ2Ｏ2の分圧は５ｔｏｒｒであり、
沸点（１０５℃）まで加熱することでＨ2Ｏ2分圧が８０
ｔｏｒｒ弱まで高められるため、１時間でシリコンウェ
ハ表面に１０００ｎｍの厚さの熱酸化膜形成が見込め
る。水蒸気による熱酸化では同条件で６００ｎｍ程度の
酸化膜が形成される。
０℃に加熱した時、Ｈ2Ｏ2の分圧は５ｔｏｒｒであり、
沸点（１０５℃）まで加熱することでＨ2Ｏ2分圧が８０
ｔｏｒｒ弱まで高められるため、１時間でシリコンウェ
ハ表面に１０００ｎｍの厚さの熱酸化膜形成が見込め
る。水蒸気による熱酸化では同条件で６００ｎｍ程度の
酸化膜が形成される。
【００４１】また、実施例１で作製したシリコン酸化膜
の耐圧は９．８ＭＶ／ｃｍと１０００℃以上の高温ドラ
イ酸素中での酸化で得られる高品質シリコン酸化膜（耐
圧：＞１０ＭＶ／ｃｍ）と同等の膜質を有することが確
認された。
の耐圧は９．８ＭＶ／ｃｍと１０００℃以上の高温ドラ
イ酸素中での酸化で得られる高品質シリコン酸化膜（耐
圧：＞１０ＭＶ／ｃｍ）と同等の膜質を有することが確
認された。
【００４２】（実施例２）図２に示す熱酸化装置を用
い、実施例１と同様にバブリング容器４で生成したＨ2
Ｏ2を含むガス（Ｈ2Ｏ2濃度；約１．９体積％）を反応
管１内に導入し、１０分間反応管１内のガスの置換を行
った後、第１加熱器２により前記反応器１内のシリコン
ウェハ１６を７００℃まで上昇するとともに、低圧水銀
ランプ１８から２５０ｎｍ付近の波長を持つ紫外線を前
記シリコンウェハ１６に照射して１時間の熱酸化を行な
った。
い、実施例１と同様にバブリング容器４で生成したＨ2
Ｏ2を含むガス（Ｈ2Ｏ2濃度；約１．９体積％）を反応
管１内に導入し、１０分間反応管１内のガスの置換を行
った後、第１加熱器２により前記反応器１内のシリコン
ウェハ１６を７００℃まで上昇するとともに、低圧水銀
ランプ１８から２５０ｎｍ付近の波長を持つ紫外線を前
記シリコンウェハ１６に照射して１時間の熱酸化を行な
った。
【００４３】得られたシリコンウェハは、実施例１に比
べて酸化温度を約１００℃下げても実施例１と同様に表
面に１１０ｎｍのシリコン酸化膜が形成された。また、
加温された水をバブリング容器４内に滴下、補給して、
その中の過酸化水素水のＨ2Ｏ2濃度を一定にした効果に
より酸化速度が酸化時間によらずほぼ一定にすることが
できた。
べて酸化温度を約１００℃下げても実施例１と同様に表
面に１１０ｎｍのシリコン酸化膜が形成された。また、
加温された水をバブリング容器４内に滴下、補給して、
その中の過酸化水素水のＨ2Ｏ2濃度を一定にした効果に
より酸化速度が酸化時間によらずほぼ一定にすることが
できた。
【００４４】また、実施例２で作製したシリコン酸化膜
の耐圧は９．８ＭＶ／ｃｍと１０００℃以上の高温ドラ
イ酸素中での酸化で得られる高品質シリコン酸化膜（耐
圧：＞１０ＭＶ／ｃｍ）と同等の膜質を有することが確
認された。
の耐圧は９．８ＭＶ／ｃｍと１０００℃以上の高温ドラ
イ酸素中での酸化で得られる高品質シリコン酸化膜（耐
圧：＞１０ＭＶ／ｃｍ）と同等の膜質を有することが確
認された。
【００４５】
【発明の効果】以上詳述したよう、本発明によればバブ
リング容器で生成した過酸化水素（Ｈ 2Ｏ2）を含むガス
を反応管内に導入する際、前記バブリング容器内の過酸
化水素水のＨ2Ｏ2濃度を一定とすることにより、酸化速
度を安定させて酸化膜厚の制御性を向上し、かつ爆発の
危険性を抑制した熱酸化方法およびその装置を提供でき
る。
リング容器で生成した過酸化水素（Ｈ 2Ｏ2）を含むガス
を反応管内に導入する際、前記バブリング容器内の過酸
化水素水のＨ2Ｏ2濃度を一定とすることにより、酸化速
度を安定させて酸化膜厚の制御性を向上し、かつ爆発の
危険性を抑制した熱酸化方法およびその装置を提供でき
る。
【図１】本発明の熱酸化装置の一形態を示す概略図。
【図２】本発明の熱酸化装置の他の形態を示す概略図。
【図３】従来のＨ2Ｏ2を含むガスにより半導体を熱酸化
した時の酸化時間とＨ2Ｏ2濃度との関係を示すグラフ。
した時の酸化時間とＨ2Ｏ2濃度との関係を示すグラフ。
１…反応管、
２，５，１１…加熱器、
１３…プラズマ発生部材、
４…バブリング容器、
９…水補給器、
１３…コールドトラップ、
１６…半導体、
１８…紫外光源。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭51−15974（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−98726（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−161726（ＪＰ，Ａ)
特開2000−243752（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/31
H01L 21/312
H01L 21/314
H01L 21/316
H01L 21/318
Claims (6)
- 【請求項１】 反応管内にシリコンまたはシリコンゲル
マニウムの半導体を収納する工程と、 過酸化水素水が収容されたバブリング容器を加熱すると
共に、前記容器内にバブリング用ガスを供給して過酸化
水素（Ｈ2Ｏ2）を含むガスを生成し、このガスを前記反
応管内に導入する工程と、 前記反応管内に導入された過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）を加熱
するか、もしくは加熱と共に３００ｎｍ以下の波長の紫
外線を照射するか、いずれかによりＨ2Ｏ2をＯＨに分解
し、この分解生成物を含む雰囲気中で前記半導体を熱酸
化する工程とを具備し、 前記過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）を含むガスを前記反応管内に
導入する際、前記バブリング容器内に水をその容器内の
過酸化水素の濃度が一定になるように供給することを特
徴とする熱酸化方法。 - 【請求項２】 前記水は、前記バブリング容器内の加熱
された過酸化水素水の温度以上の温度を有することを特
徴とする請求項１記載の熱酸化方法。 - 【請求項３】 シリコンまたはシリコンゲルマニウムの
半導体が収納される反応管と、 前記反応容器内を加熱するための第１加熱手段と、 前記反応管に導入管を通して接続され、過酸化水素水が
収容されたバブリング容器と、 前記バブリング容器内の過酸化水素水を加熱するための
第２加熱手段と、 前記バブリング容器内にバブリング用ガスを供給するた
めのガス供給手段と、 前記バブリング容器に配管を通して接続され、前記容器
内に水を補給するための水補給手段と、 前記配管に介装されたコントロールバルブとを具備した
ことを特徴とする熱酸化装置。 - 【請求項４】 シリコンまたはシリコンゲルマニウムの
半導体が収納される反応管と、 前記反応容器内を加熱するための第１加熱手段と、 前記反応容器内に３００ｎｍ以下の波長の紫外線を照射
するための紫外線照射手段と、 前記反応管に導入管を通して接続され、過酸化水素水が
収容されたバブリング容器と、 前記バブリング容器内の過酸化水素水を加熱するための
第２加熱手段と、 前記バブリング容器内にバブリング用ガスを供給するた
めのガス供給手段と、 前記バブリング容器に配管を通して接続され、前記容器
内に水を補給するための水補給手段と、 前記配管に介装されたコントロールバルブとを具備した
ことを特徴とする熱酸化装置。 - 【請求項５】 前記水補給手段は、さらに第３加熱手段
が付設されていることを特徴とする請求項３または４記
載の熱酸化装置。 - 【請求項６】 さらに前記反応器の排気側にコールドト
ラップを備えることを特徴とする請求項３ないし５いず
れか記載の熱酸化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26039999A JP3392789B2 (ja) | 1999-09-14 | 1999-09-14 | 熱酸化方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26039999A JP3392789B2 (ja) | 1999-09-14 | 1999-09-14 | 熱酸化方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001085421A JP2001085421A (ja) | 2001-03-30 |
| JP3392789B2 true JP3392789B2 (ja) | 2003-03-31 |
Family
ID=17347383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26039999A Expired - Fee Related JP3392789B2 (ja) | 1999-09-14 | 1999-09-14 | 熱酸化方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3392789B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9431238B2 (en) | 2014-06-05 | 2016-08-30 | Asm Ip Holding B.V. | Reactive curing process for semiconductor substrates |
| US10343907B2 (en) | 2014-03-28 | 2019-07-09 | Asm Ip Holding B.V. | Method and system for delivering hydrogen peroxide to a semiconductor processing chamber |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018179507A1 (ja) * | 2017-03-27 | 2018-10-04 | 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ | 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム |
| WO2019058488A1 (ja) * | 2017-09-21 | 2019-03-28 | 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ | 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム |
-
1999
- 1999-09-14 JP JP26039999A patent/JP3392789B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10343907B2 (en) | 2014-03-28 | 2019-07-09 | Asm Ip Holding B.V. | Method and system for delivering hydrogen peroxide to a semiconductor processing chamber |
| US9431238B2 (en) | 2014-06-05 | 2016-08-30 | Asm Ip Holding B.V. | Reactive curing process for semiconductor substrates |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001085421A (ja) | 2001-03-30 |
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