JP3432013B2 - 酸化膜の形成方法 - Google Patents
酸化膜の形成方法Info
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- JP3432013B2 JP3432013B2 JP22204994A JP22204994A JP3432013B2 JP 3432013 B2 JP3432013 B2 JP 3432013B2 JP 22204994 A JP22204994 A JP 22204994A JP 22204994 A JP22204994 A JP 22204994A JP 3432013 B2 JP3432013 B2 JP 3432013B2
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- Japan
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- oxide film
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- oxygen
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- Local Oxidation Of Silicon (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、基板上に酸化膜を形成
する方法、特に半導体装置の製造に好適に適用される酸
化膜の形成方法に関する。
する方法、特に半導体装置の製造に好適に適用される酸
化膜の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体の製造は、高温に熱したＳ
ｉウエハに酸素または水蒸気を流し、Ｓｉ表面を熱酸化
させてＳｉＯ2 層を作り、これにホトレジストを塗布
し、回路パターンを露光後現像し、その後、フッ酸また
はプラズマによってＳｉＯ2 層をエッチングしてボア・
ホールを形成している。
ｉウエハに酸素または水蒸気を流し、Ｓｉ表面を熱酸化
させてＳｉＯ2 層を作り、これにホトレジストを塗布
し、回路パターンを露光後現像し、その後、フッ酸また
はプラズマによってＳｉＯ2 層をエッチングしてボア・
ホールを形成している。
【０００３】従来の半導体の製造は上述のように各種工
程を介在させなければならず、プロセスが複雑となる。
程を介在させなければならず、プロセスが複雑となる。
【０００４】このことから、本発明者は、先に特願平３
−２６０６５１号を提案している。この提案では、ＮＦ
3 と酸素または酸素化合物との混合ガス雰囲気中に基板
を配置する工程と、前記混合ガス雰囲気中に１８０〜２
３０nmの紫外光を入射して基板上に酸化膜を形成する工
程とを具備した酸化膜の形成方法を開示している。この
方法によれば、絶縁層（ＳｉＯ2 膜）とボアホール（露
光部のＳｉ）が単一プロセスで形成される。
−２６０６５１号を提案している。この提案では、ＮＦ
3 と酸素または酸素化合物との混合ガス雰囲気中に基板
を配置する工程と、前記混合ガス雰囲気中に１８０〜２
３０nmの紫外光を入射して基板上に酸化膜を形成する工
程とを具備した酸化膜の形成方法を開示している。この
方法によれば、絶縁層（ＳｉＯ2 膜）とボアホール（露
光部のＳｉ）が単一プロセスで形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしこの方法では酸
化膜形成効率、コストの点で解決すべき課題がある。
化膜形成効率、コストの点で解決すべき課題がある。
【０００６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、簡単なプロセスで酸化膜
を形成することができ、特に半導体装置の製造に有効な
酸化膜を安価にかつ効率よく形成する方法を提供するこ
とにある。
で、その目的とするところは、簡単なプロセスで酸化膜
を形成することができ、特に半導体装置の製造に有効な
酸化膜を安価にかつ効率よく形成する方法を提供するこ
とにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者は、この課題を
解決すべく鋭意研究した結果、以下の知見に着目した。
すなわち、ＮＦ3 ガスの吸収係数は、入射する光の波長
が１８０ｎｍから１７０ｎｍと１０ｎｍ下がっただけ
で、１０倍以上高くなり、光分解効率が著しく高くな
る。また、酸化用ガスに至ってはＯ2 で３０倍以上、Ｎ
Ｏ2 で３倍以上、ＣＯ2 では５０倍以上と著しい。他
方、Ｏ3 は０．５倍、Ｎ2 Ｏは０．５倍と下がるもの
の、全体的に考えると、効率３０％以上の高出力Ｘｅ−
エキシマランプ（１７２ｎｍ）を用いると、単位時間当
たりのガスの分解効率は、ＡｒＦレーザー（１９３ｎ
ｍ）の場合に比べて、１０倍以上である。
解決すべく鋭意研究した結果、以下の知見に着目した。
すなわち、ＮＦ3 ガスの吸収係数は、入射する光の波長
が１８０ｎｍから１７０ｎｍと１０ｎｍ下がっただけ
で、１０倍以上高くなり、光分解効率が著しく高くな
る。また、酸化用ガスに至ってはＯ2 で３０倍以上、Ｎ
Ｏ2 で３倍以上、ＣＯ2 では５０倍以上と著しい。他
方、Ｏ3 は０．５倍、Ｎ2 Ｏは０．５倍と下がるもの
の、全体的に考えると、効率３０％以上の高出力Ｘｅ−
エキシマランプ（１７２ｎｍ）を用いると、単位時間当
たりのガスの分解効率は、ＡｒＦレーザー（１９３ｎ
ｍ）の場合に比べて、１０倍以上である。
【０００８】本発明の酸化膜製造方法は、この知見に基
づいて完成されたもので、ＮＦ3 と酸素または酸素化合
物との混合ガス雰囲気中にシリコンウエハ基板又は、シ
リコン及び酸化膜形成用基板とを配置し、前記混合ガス
雰囲気中に１８０ｎｍ未満の真空紫外光を入射し、室温
乃至２００℃内外に加熱された基板上に透明な酸化膜を
形成する。
づいて完成されたもので、ＮＦ3 と酸素または酸素化合
物との混合ガス雰囲気中にシリコンウエハ基板又は、シ
リコン及び酸化膜形成用基板とを配置し、前記混合ガス
雰囲気中に１８０ｎｍ未満の真空紫外光を入射し、室温
乃至２００℃内外に加熱された基板上に透明な酸化膜を
形成する。
【０００９】例示的に本発明方法を説明すれば、Ｓｉウ
エハと基板が置かれたＮＦ3 と酸素化合物との混合ガス
雰囲気にＸｅエキシマランプ光を入射させ、光励起され
たＮＦ3 とＳｉ及び酸素とを互いに反応させる。
エハと基板が置かれたＮＦ3 と酸素化合物との混合ガス
雰囲気にＸｅエキシマランプ光を入射させ、光励起され
たＮＦ3 とＳｉ及び酸素とを互いに反応させる。
【００１０】本発明の酸素化合物はＮ2 Ｏ、ＮＯ2 、Ｏ
3 、ＣＯ2 が好適であり、１８０ｎｍ未満の真空紫外光
は、エキシマランプ、ハロゲンランプ、Ｄ2 ランプ、非
線形材料によるハーモニックス紫外レーザー、空気、窒
素又は他のガス雰囲気のアーク、コロナ又は無声放電に
より得られる紫外光が好適であり、基板はシリコンウエ
ハ、ＳｉＯ2 、ガラス、セラミックス、ＳｉＣ、カーボ
ン、ダイヤモンド、フッ素樹脂、フッ化物結晶が好適で
ある。
3 、ＣＯ2 が好適であり、１８０ｎｍ未満の真空紫外光
は、エキシマランプ、ハロゲンランプ、Ｄ2 ランプ、非
線形材料によるハーモニックス紫外レーザー、空気、窒
素又は他のガス雰囲気のアーク、コロナ又は無声放電に
より得られる紫外光が好適であり、基板はシリコンウエ
ハ、ＳｉＯ2 、ガラス、セラミックス、ＳｉＣ、カーボ
ン、ダイヤモンド、フッ素樹脂、フッ化物結晶が好適で
ある。
【００１１】
【作用】本発明によれば、ＮＦ3 と酸素化合物との混合
ガス雰囲気に１８０ｎｍ未満の紫外光、例えばＸｅエキ
シマランプ光（波長１７２ｎｍ）を入射する。その雰囲
気中にシリコンが入っていると、 Ｏ2 の場合、 Ｎ2 Ｏの場合、 Ｏ3 の場合、 ＣＯ2 の場合、 Ｓｉ表面を光分解されたＦでエッチングして、ＳｉＦｎ
とＮＯ2 を生成する。このＳｉＦｎは反応容器中に拡散
され、その一部は基板上に吸着する。一方ＮＯ2 は基板
上のＳｉＦ4 からＯが引き抜かれ、時間経過と共に下記
式の様に進行する。
ガス雰囲気に１８０ｎｍ未満の紫外光、例えばＸｅエキ
シマランプ光（波長１７２ｎｍ）を入射する。その雰囲
気中にシリコンが入っていると、 Ｏ2 の場合、 Ｎ2 Ｏの場合、 Ｏ3 の場合、 ＣＯ2 の場合、 Ｓｉ表面を光分解されたＦでエッチングして、ＳｉＦｎ
とＮＯ2 を生成する。このＳｉＦｎは反応容器中に拡散
され、その一部は基板上に吸着する。一方ＮＯ2 は基板
上のＳｉＦ4 からＯが引き抜かれ、時間経過と共に下記
式の様に進行する。
【００１２】
ＳｉＦｎ＋ＮＯ2 →ＳｉＯ2 ＋ＮＯ＋Ｆ2 （ｎ＝１〜４） (5)
この反応によって雰囲気ガス中のＳｉＦ4 およびＮＯ2
は減少し、それと反対にＮＯおよびＦ2 が増大する。ま
た基板上にはＳｉＯ2 が析出する。
は減少し、それと反対にＮＯおよびＦ2 が増大する。ま
た基板上にはＳｉＯ2 が析出する。
【００１３】この析出したＳｉＯ2 の上に再び雰囲気ガ
ス中のＳｉＦ4 が吸着し、これとＮＯ2 が反応してＳｉ
Ｏ2 層を形成する。この操作が雰囲気中のＳｉＦｎ（ｎ
＝１〜４）が存在している間、自動的に繰り返されてデ
ジタル的に１層づつＳｉＯ2膜が成長していく。
ス中のＳｉＦ4 が吸着し、これとＮＯ2 が反応してＳｉ
Ｏ2 層を形成する。この操作が雰囲気中のＳｉＦｎ（ｎ
＝１〜４）が存在している間、自動的に繰り返されてデ
ジタル的に１層づつＳｉＯ2膜が成長していく。
【００１４】
【実施例】次に本発明の実施例を説明する。
【００１５】（実施例１）Ｓｉウエハ片を挿入したテフ
ロン製反応容器の中に、ＮＦ3 ：３００ＴｏｒｒとＮ2
Ｏ：２０Ｔｏｒｒを封入し、この混合ガスに２０Ｗ誘電
体バリア放電型Ｘｅエキシマランプ光を入射した。照射
時間１５分で８００オングストローム厚のＳｉＯ2 酸化
膜が成長した。
ロン製反応容器の中に、ＮＦ3 ：３００ＴｏｒｒとＮ2
Ｏ：２０Ｔｏｒｒを封入し、この混合ガスに２０Ｗ誘電
体バリア放電型Ｘｅエキシマランプ光を入射した。照射
時間１５分で８００オングストローム厚のＳｉＯ2 酸化
膜が成長した。
【００１６】ここで、１７２ｎｍのＸｅエキシマランプ
光によって光分解されたＮＦ3 の中間生成物Ｎは気相中
のＮ2 Ｏと反応してＮＯ2 に、またＦはＳｉウエハ表面
のＳｉと反応してＳｉＦｎ（ｎ＝１〜４）となって気相
中に拡散する。このＳｉＦｎが約１０オングストローム
厚さで、容器中に置かれたＳｉウエハや基板上に吸着す
る。これと気相中のＮＯ2 が反応して、ＳｉＯ2 が一層
形成される。この一連の操作が気相中にＳｉＦｎが存在
する間、連続的に繰り返されて、デジタル的にＳｉＯ2
が積層されていく。そのため、大面積或いは多数のシリ
コン片を入れておくことにより、多量のＳｉＦｎが生成
され、その結果、形成膜を厚くできる。例えば、１ｃｍ
2 のシリコン片を１枚入れた時、膜厚が４５０オングス
トロームであったのに対し、３枚入れた時は８００オン
グストロームと形成膜が厚くなった。
光によって光分解されたＮＦ3 の中間生成物Ｎは気相中
のＮ2 Ｏと反応してＮＯ2 に、またＦはＳｉウエハ表面
のＳｉと反応してＳｉＦｎ（ｎ＝１〜４）となって気相
中に拡散する。このＳｉＦｎが約１０オングストローム
厚さで、容器中に置かれたＳｉウエハや基板上に吸着す
る。これと気相中のＮＯ2 が反応して、ＳｉＯ2 が一層
形成される。この一連の操作が気相中にＳｉＦｎが存在
する間、連続的に繰り返されて、デジタル的にＳｉＯ2
が積層されていく。そのため、大面積或いは多数のシリ
コン片を入れておくことにより、多量のＳｉＦｎが生成
され、その結果、形成膜を厚くできる。例えば、１ｃｍ
2 のシリコン片を１枚入れた時、膜厚が４５０オングス
トロームであったのに対し、３枚入れた時は８００オン
グストロームと形成膜が厚くなった。
【００１７】（比較例１）実施例１の容器を用い、同一
の実験条件で、光励起光源のみを１９３ｎｍのＡｒＦエ
キシマレーザー光にしたところ、１５分照射でのＳｉＯ
２膜厚は３００オングストロームと１７２ｎｍのＺｅエ
キシマランプの８００オングストロームに比べて、成膜
速度が遅いことが明らかになった。
の実験条件で、光励起光源のみを１９３ｎｍのＡｒＦエ
キシマレーザー光にしたところ、１５分照射でのＳｉＯ
２膜厚は３００オングストロームと１７２ｎｍのＺｅエ
キシマランプの８００オングストロームに比べて、成膜
速度が遅いことが明らかになった。
【００１８】（実施例２）実施例１と同じ実験条件で、
酸素源をＮ2 Ｏに代えて、Ｏ2 、Ｏ3 、ＮＯ2 、ＣＯ2
にしたところ、Ｘｅエキシマランプ光１５分照射後のＳ
ｉＯ2 膜厚はＯ2で約１２００オングストローム、Ｏ3
で約１０００オングストローム、ＮＯ2 で約１０００オ
ングストローム、ＣＯ2 で約５００オングストロームで
あった。
酸素源をＮ2 Ｏに代えて、Ｏ2 、Ｏ3 、ＮＯ2 、ＣＯ2
にしたところ、Ｘｅエキシマランプ光１５分照射後のＳ
ｉＯ2 膜厚はＯ2で約１２００オングストローム、Ｏ3
で約１０００オングストローム、ＮＯ2 で約１０００オ
ングストローム、ＣＯ2 で約５００オングストロームで
あった。
【００１９】（実施例３）実施例１と同じ実験条件下
で、基板をシリコンウエハからＳｉＯ2 、アルミナ、Ｓ
ｉＣ、カーボン、テフロン及びＣａＦ2 としたところ、
１５分間のＸｅエキシマランプ光照射で、基板がＳｉＯ
2 の場合、ＳｉＯ2 の膜厚は約６５０オングストローム
であったが、他の基板ではそれぞれ２５０オングストロ
ーム内外であった。他の基板の場合、Ｓｉウエハ基板の
場合の８００オングストロームに比べて膜厚が低く、し
かも膜厚が均一ではなかった。この理由は、基板とＳｉ
Ｆｎの吸着のなじみ易さに関係している。また、ここで
基板をＦ原子と結合しやすい材料にすると、ＳｉＦｎ以
外のフッ化物が生成されてしまうため、ＳｉＯ2 膜とは
成り得ない。
で、基板をシリコンウエハからＳｉＯ2 、アルミナ、Ｓ
ｉＣ、カーボン、テフロン及びＣａＦ2 としたところ、
１５分間のＸｅエキシマランプ光照射で、基板がＳｉＯ
2 の場合、ＳｉＯ2 の膜厚は約６５０オングストローム
であったが、他の基板ではそれぞれ２５０オングストロ
ーム内外であった。他の基板の場合、Ｓｉウエハ基板の
場合の８００オングストロームに比べて膜厚が低く、し
かも膜厚が均一ではなかった。この理由は、基板とＳｉ
Ｆｎの吸着のなじみ易さに関係している。また、ここで
基板をＦ原子と結合しやすい材料にすると、ＳｉＦｎ以
外のフッ化物が生成されてしまうため、ＳｉＯ2 膜とは
成り得ない。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、絶縁酸化膜が室温で簡
単にしかも安価に形成できるため、製造工程を省力化す
ることができる。
単にしかも安価に形成できるため、製造工程を省力化す
ることができる。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(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
H01L 21/768
Claims (5)
- 【請求項１】 ＮＦ3 と酸素又は酸素化合物との混合ガ
ス雰囲気中にシリコン及び基板を配置し、前記混合ガス
雰囲気中に１８０ｎｍ未満の波長の真空紫外光を入射し
て、シリコンからＳｉＦ ４ を生成し、生成されたＳｉＦ
４ を基板上に吸着させ、吸着したＳｉＦ ４ が、ＮＦ 3 と
酸素又は酸素化合物との反応で生成された酸化物ガスか
ら酸素原子を引抜いて基板上にシリコン酸化膜を形成す
る酸化膜の形成方法。 - 【請求項２】 ＮＦ3 と酸素又は酸素化合物との混合ガ
ス雰囲気中にシリコンウエハ基板を配置し、前記混合ガ
ス雰囲気中に１８０ｎｍ未満の波長の真空紫外光を入射
して、シリコンウエハ基板からＳｉＦ ４ を生成し、生成
されたＳｉＦ ４ を基板上に吸着させ、吸着したＳｉＦ ４
が、ＮＦ 3 と酸素又は酸素化合物との反応で生成された
酸化物ガスから酸素原子を引抜いてシリコンウエハ基板
上にシリコン酸化膜を形成する酸化膜の形成方法。 - 【請求項３】 酸素化合物がＮ2 Ｏ、ＮＯ2 、Ｏ3 、Ｃ
Ｏ2 であることを特徴とする請求項１又は２に記載の酸
化膜の形成方法。 - 【請求項４】 １８０ｎｍ未満の真空紫外光が、エキシ
マランプ、ハロゲンランプ、Ｄ2 ランプ、非線形材料に
よるハーモニックス紫外レーザー、空気、窒素又は他の
ガス雰囲気のアーク、コロナ又は無声放電により得られ
る紫外光から選択されるものである請求項１乃至３のい
ずれかに記載の酸化膜の形成方法。 - 【請求項５】 基板がシリコンウエハ、ＳｉＯ2 、ガラ
ス、セラミックス、ＳｉＣ、カーボン、ダイヤモンド、
フッ素樹脂、フッ化物結晶から選ばれるものである請求
項１乃至４のいずれかに記載の酸化膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22204994A JP3432013B2 (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | 酸化膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22204994A JP3432013B2 (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | 酸化膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0888222A JPH0888222A (ja) | 1996-04-02 |
| JP3432013B2 true JP3432013B2 (ja) | 2003-07-28 |
Family
ID=16776302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22204994A Expired - Fee Related JP3432013B2 (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | 酸化膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3432013B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020505766A (ja) * | 2017-01-17 | 2020-02-20 | ツェットエフ、フリードリッヒスハーフェン、アクチエンゲゼルシャフトＺｆ Ｆｒｉｅｄｒｉｃｈｓｈａｆｅｎ Ａｇ | 炭化珪素上に絶縁層を製造する方法 |
-
1994
- 1994-09-16 JP JP22204994A patent/JP3432013B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0888222A (ja) | 1996-04-02 |
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