JP3533377B2 - 半導体基板表面の酸化膜の形成方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体基板表面の酸化膜の形成方法及び半導体装置の製造方法Info
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路な
どに用いられる金属―酸化物―半導体（ＭＯＳ）トラン
ジスタやＭＯＳ容量などの素子においてゲート酸化膜や
容量酸化膜などに応用することのできる半導体基板表面
の酸化膜の形成方法と、その酸化膜を利用した半導体装
置の製造方法に関する。
どに用いられる金属―酸化物―半導体（ＭＯＳ）トラン
ジスタやＭＯＳ容量などの素子においてゲート酸化膜や
容量酸化膜などに応用することのできる半導体基板表面
の酸化膜の形成方法と、その酸化膜を利用した半導体装
置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイス、とりわけＭＯＳトラン
ジスタのゲート酸化膜やＭＯＳ容量の容量酸化膜として
は、通常、酸化膜が用いられている。これらの酸化膜に
は、高い絶縁破壊耐圧、高い絶縁破壊電荷量、低い固定
電荷密度、低い可動イオン密度、低い界面準位密度が要
求される。
ジスタのゲート酸化膜やＭＯＳ容量の容量酸化膜として
は、通常、酸化膜が用いられている。これらの酸化膜に
は、高い絶縁破壊耐圧、高い絶縁破壊電荷量、低い固定
電荷密度、低い可動イオン密度、低い界面準位密度が要
求される。
【０００３】シリコンデバイスの場合、従来、ＭＯＳト
ランジスタのゲート酸化膜は、６００℃以上の高温で、
半導体基板を乾燥酸素や水蒸気などの酸化性雰囲気に暴
露することによって形成されていた（例えば、ＶＬＳＩ
テクノロジー（VLSI Technology）、S.M.Sze編集、１９
８４年、１３１〜１６８ページ参照）。良質の酸化膜を
形成するためには、高温での酸化が必要とされており、
一般には９００℃以上の高温で形成されている。
ランジスタのゲート酸化膜は、６００℃以上の高温で、
半導体基板を乾燥酸素や水蒸気などの酸化性雰囲気に暴
露することによって形成されていた（例えば、ＶＬＳＩ
テクノロジー（VLSI Technology）、S.M.Sze編集、１９
８４年、１３１〜１６８ページ参照）。良質の酸化膜を
形成するためには、高温での酸化が必要とされており、
一般には９００℃以上の高温で形成されている。
【０００４】シリコンカーバイドを基板として高電流、
高電圧下で動作するデバイス、例えばパワーデバイス、
高周波デバイス、又は高温下で動作するデバイスのゲー
ト酸化膜や容量酸化膜としても、通常、酸化膜が用いら
れている。シリコンカーバイド基板に形成されるＭＯＳ
トランジスタのゲート酸化膜は、１０５０〜１１５０℃
の高温で、シリコンカーバイド基板を乾燥酸素や水蒸気
などの酸化性雰囲気に暴露することによって形成されて
いた。
高電圧下で動作するデバイス、例えばパワーデバイス、
高周波デバイス、又は高温下で動作するデバイスのゲー
ト酸化膜や容量酸化膜としても、通常、酸化膜が用いら
れている。シリコンカーバイド基板に形成されるＭＯＳ
トランジスタのゲート酸化膜は、１０５０〜１１５０℃
の高温で、シリコンカーバイド基板を乾燥酸素や水蒸気
などの酸化性雰囲気に暴露することによって形成されて
いた。
【０００５】また、低温で酸化膜を形成する方法とし
て、モノシランやクロロシランを４００〜９００℃で熱
分解させ、酸素と反応させることにより、基板表面に酸
化膜を堆積させる化学的気相成長法（ＣＶＤ法）なども
用いられていた。このほかにも、低温で酸化膜を形成す
る方法として、プラズマ中で酸化を行なう方法がある。
しかし、低温で酸化膜を形成する方法では、いずれの方
法を用いた場合にも、高品質の酸化膜を制御性よく、か
つ再現性よく形成するのは困難な状況にある。
て、モノシランやクロロシランを４００〜９００℃で熱
分解させ、酸素と反応させることにより、基板表面に酸
化膜を堆積させる化学的気相成長法（ＣＶＤ法）なども
用いられていた。このほかにも、低温で酸化膜を形成す
る方法として、プラズマ中で酸化を行なう方法がある。
しかし、低温で酸化膜を形成する方法では、いずれの方
法を用いた場合にも、高品質の酸化膜を制御性よく、か
つ再現性よく形成するのは困難な状況にある。
【０００６】現在、実用的に使用されている酸化膜形成
方法は高温の熱酸化による方法である。熱酸化法では、
高温になるほど酸化膜の膜質が良くなる傾向があるが、
一方では酸化膜／シリコン界面や酸化膜／シリコンカー
バイド界面がラフになり、ＭＯＳトランジスタのチャン
ネル移動度が低下するという問題が生じる。
方法は高温の熱酸化による方法である。熱酸化法では、
高温になるほど酸化膜の膜質が良くなる傾向があるが、
一方では酸化膜／シリコン界面や酸化膜／シリコンカー
バイド界面がラフになり、ＭＯＳトランジスタのチャン
ネル移動度が低下するという問題が生じる。
【０００７】さらに、シリコンカーバイド基板の場合
は、高温熱酸化では酸化膜／シリコンカーバイド界面に
グラファイトが形成され、界面準位密度が高いこと、及
び固定電荷密度が高いことなどの問題も生じる。
は、高温熱酸化では酸化膜／シリコンカーバイド界面に
グラファイトが形成され、界面準位密度が高いこと、及
び固定電荷密度が高いことなどの問題も生じる。
【０００８】そこで、本発明者らは、高温加熱を用いる
ことなく、半導体基板の表面に高品質の酸化膜を制御性
よく形成することのできる半導体表面の酸化膜形成方法
を提案した（特開平１０−２２３６２９号公報参照）。
そこでは、加熱した過塩素酸を含む溶液中に半導体基板
を浸漬することにより、又は半導体基板を加熱しながら
過塩素酸を含む気体に暴露することにより、その半導体
基板の表面に酸化膜を形成する。
ことなく、半導体基板の表面に高品質の酸化膜を制御性
よく形成することのできる半導体表面の酸化膜形成方法
を提案した（特開平１０−２２３６２９号公報参照）。
そこでは、加熱した過塩素酸を含む溶液中に半導体基板
を浸漬することにより、又は半導体基板を加熱しながら
過塩素酸を含む気体に暴露することにより、その半導体
基板の表面に酸化膜を形成する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】過塩素酸によって半導
体基板表面を酸化して形成した酸化膜は、従来の高温加
熱による方法に比べて、低温で酸化膜を形成することが
できるため、界面特性の優れた酸化膜となり、安価に形
成することができるという利点を備えている。しかし、
その酸化膜を使用してデバイスを構成すると、リーク電
流密度が高くなることがわかった。
体基板表面を酸化して形成した酸化膜は、従来の高温加
熱による方法に比べて、低温で酸化膜を形成することが
できるため、界面特性の優れた酸化膜となり、安価に形
成することができるという利点を備えている。しかし、
その酸化膜を使用してデバイスを構成すると、リーク電
流密度が高くなることがわかった。
【００１０】そこで、本発明は、半導体基板の表面に高
品質の酸化膜を制御性よく形成するとともに、デバイス
に適用した場合にリーク電流密度を下げることのできる
酸化膜の形成方法と、その酸化膜を利用した半導体装置
の製造方法を提供することを目的とするものである。
品質の酸化膜を制御性よく形成するとともに、デバイス
に適用した場合にリーク電流密度を下げることのできる
酸化膜の形成方法と、その酸化膜を利用した半導体装置
の製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】半導体基板表面に酸化膜
を形成する本発明の第１の方法は、以下の工程（Ａ）及
び（Ｂ）を含んでいる。 （Ａ）加熱した過塩素酸を含む溶液中に半導体基板を浸
漬してその半導体基板の表面に酸化膜を形成する工程、
及び （Ｂ）酸化膜を形成した前記半導体基板を加熱処理して
前記酸化膜中の残留塩素を除去する工程。
を形成する本発明の第１の方法は、以下の工程（Ａ）及
び（Ｂ）を含んでいる。 （Ａ）加熱した過塩素酸を含む溶液中に半導体基板を浸
漬してその半導体基板の表面に酸化膜を形成する工程、
及び （Ｂ）酸化膜を形成した前記半導体基板を加熱処理して
前記酸化膜中の残留塩素を除去する工程。
【００１２】この方法において、工程（Ａ）では、過塩
素酸を含む溶液の過塩素酸濃度は１０Vol.（体積）％以
上であることが好ましい。それより低濃度の過塩素酸溶
液では酸化膜の成長速度が低下するからである。もっと
も好ましい過塩素酸溶液は、濃度が７２.４Vol.％の過
塩素酸水溶液であり、この過塩素酸水溶液は沸点が２０
３℃の水との共沸混合物である。
素酸を含む溶液の過塩素酸濃度は１０Vol.（体積）％以
上であることが好ましい。それより低濃度の過塩素酸溶
液では酸化膜の成長速度が低下するからである。もっと
も好ましい過塩素酸溶液は、濃度が７２.４Vol.％の過
塩素酸水溶液であり、この過塩素酸水溶液は沸点が２０
３℃の水との共沸混合物である。
【００１３】また、工程（Ａ）において、酸化膜の成長
速度を高く維持するためには、過塩素酸を含む溶液の温
度を１７０℃以上で、かつ、その溶液の沸点以下とする
のが好ましい。
速度を高く維持するためには、過塩素酸を含む溶液の温
度を１７０℃以上で、かつ、その溶液の沸点以下とする
のが好ましい。
【００１４】半導体基板表面に酸化膜を形成する本発明
の第２の方法は、以下の工程（Ａ）及び（Ｂ）を含んで
いる。 （Ａ）半導体基板を加熱しながら過塩素酸を含む気体に
暴露してその半導体基板の表面に酸化膜を形成する工
程、及び （Ｂ）酸化膜を形成した前記半導体基板を加熱処理して
前記酸化膜中の残留塩素を除去する工程。
の第２の方法は、以下の工程（Ａ）及び（Ｂ）を含んで
いる。 （Ａ）半導体基板を加熱しながら過塩素酸を含む気体に
暴露してその半導体基板の表面に酸化膜を形成する工
程、及び （Ｂ）酸化膜を形成した前記半導体基板を加熱処理して
前記酸化膜中の残留塩素を除去する工程。
【００１５】この第２の方法において、工程（Ａ）で
は、過塩素酸を含む気体が過塩素酸の蒸気であることが
好ましい。この第２の方法の場合には、酸化力を高める
ために、さらにオゾンを添加してもよい。また、この第
２の方法において、工程（Ａ）での基板加熱温度は１７
０℃以上５００℃以下であることが好ましい。
は、過塩素酸を含む気体が過塩素酸の蒸気であることが
好ましい。この第２の方法の場合には、酸化力を高める
ために、さらにオゾンを添加してもよい。また、この第
２の方法において、工程（Ａ）での基板加熱温度は１７
０℃以上５００℃以下であることが好ましい。
【００１６】工程（Ｂ）は第１と第２の方法で共通であ
る。そして、その工程（Ｂ）における加熱処理の温度
は、６００℃から１,１００℃の範囲であることが好ま
しい。加熱処理温度が６００℃より低い場合は、酸化膜
中に塩素成分が残存し、リーク電流密度が高くなる。一
方、加熱処理温度が１,１００℃を越えると、界面準位
密度が高くなる。また、工程（Ｂ）における加熱処理は
酸化膜中の塩素成分を除去するのが目的であるので、そ
の雰囲気ガスは塩素を含んでいないことが必要である。
そのような雰囲気ガスとしては、窒素、アルゴン、酸
素、水蒸気及び水素からなる群から選ばれた１種類のガ
ス又はそれらの２種類以上の混合ガス、例えば空気、で
あることが好ましい。
る。そして、その工程（Ｂ）における加熱処理の温度
は、６００℃から１,１００℃の範囲であることが好ま
しい。加熱処理温度が６００℃より低い場合は、酸化膜
中に塩素成分が残存し、リーク電流密度が高くなる。一
方、加熱処理温度が１,１００℃を越えると、界面準位
密度が高くなる。また、工程（Ｂ）における加熱処理は
酸化膜中の塩素成分を除去するのが目的であるので、そ
の雰囲気ガスは塩素を含んでいないことが必要である。
そのような雰囲気ガスとしては、窒素、アルゴン、酸
素、水蒸気及び水素からなる群から選ばれた１種類のガ
ス又はそれらの２種類以上の混合ガス、例えば空気、で
あることが好ましい。
【００１７】この工程（Ｂ）を施すことにより、酸化膜
中に取り込まれていた塩素及び塩素化合物が脱離し、そ
れによってデバイスを構成したときのリーク電流密度が
低下するものと考えられる。本発明で酸化膜を形成する
半導体基板は単結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質
シリコン、砒化ガリウム、燐化インジウム、シリコンカ
ーバイド、シリコンゲルマニウムカーバイド及びシリコ
ンゲルマニウムからなる群から選ばれたものである。
中に取り込まれていた塩素及び塩素化合物が脱離し、そ
れによってデバイスを構成したときのリーク電流密度が
低下するものと考えられる。本発明で酸化膜を形成する
半導体基板は単結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質
シリコン、砒化ガリウム、燐化インジウム、シリコンカ
ーバイド、シリコンゲルマニウムカーバイド及びシリコ
ンゲルマニウムからなる群から選ばれたものである。
【００１８】本発明の酸化膜形成方法によれば、半導体
基板の表面に膜厚１〜１００ｎｍの酸化膜を形成するこ
とができる。この酸化膜は、酸化剤として過塩素酸を用
いることにより、酸化膜中の金属不純物の含有量が極め
て少なくなり、また特に、半導体基板としてシリコンカ
ーバイド基板を使用する場合には、酸化膜／シリコンカ
ーバイド基板界面のグラファイトの量が極めて少なくな
る。そのため、この方法により形成した酸化膜は、界面
準位密度、固定電荷密度の低い界面特性に優れた酸化膜
となる。
基板の表面に膜厚１〜１００ｎｍの酸化膜を形成するこ
とができる。この酸化膜は、酸化剤として過塩素酸を用
いることにより、酸化膜中の金属不純物の含有量が極め
て少なくなり、また特に、半導体基板としてシリコンカ
ーバイド基板を使用する場合には、酸化膜／シリコンカ
ーバイド基板界面のグラファイトの量が極めて少なくな
る。そのため、この方法により形成した酸化膜は、界面
準位密度、固定電荷密度の低い界面特性に優れた酸化膜
となる。
【００１９】さらに、半導体基板としてシリコンカーバ
イド基板を使用する場合には、平坦な酸化膜／シリコン
カーバイド界面を形成できるため、ＭＯＳトランジスタ
とした場合、大きなチャンネル移動度が達成できる。ま
た、過塩素酸を含む溶液中への浸漬時間、又は過塩素酸
を含む気体への暴露時間を調整することにより、酸化膜
の膜厚の制御を簡単に行なうことができる。そして、工
程（Ｂ）における加熱処理を経ることにより、デバイス
を構成したときのリーク電流を低減することができる。
イド基板を使用する場合には、平坦な酸化膜／シリコン
カーバイド界面を形成できるため、ＭＯＳトランジスタ
とした場合、大きなチャンネル移動度が達成できる。ま
た、過塩素酸を含む溶液中への浸漬時間、又は過塩素酸
を含む気体への暴露時間を調整することにより、酸化膜
の膜厚の制御を簡単に行なうことができる。そして、工
程（Ｂ）における加熱処理を経ることにより、デバイス
を構成したときのリーク電流を低減することができる。
【００２０】本発明の半導体装置の製造方法は、本発明
の酸化膜形成方法により形成された酸化膜を利用するも
のである。すなわち、本発明の酸化膜形成方法により半
導体基板の表面にＭＯＳトランジスタのゲート酸化膜や
ＭＯＳ容量の容量酸化膜となる膜厚１〜２００ｎｍの酸
化膜を形成した後、その酸化膜上に絶縁層もしくは導電
層、又はその両方を形成する工程を経ることにより、Ｍ
ＯＳトランジスタなどの半導体装置を製造する。このよ
うにして製造された半導体装置では、そのゲート酸化膜
などの酸化膜は界面準位密度、固定電荷密度の低い界面
特性に優れ、リーク電流も低いものとなるので、高性能
なＭＯＳトランジスタ等の半導体装置を実現することが
できる。
の酸化膜形成方法により形成された酸化膜を利用するも
のである。すなわち、本発明の酸化膜形成方法により半
導体基板の表面にＭＯＳトランジスタのゲート酸化膜や
ＭＯＳ容量の容量酸化膜となる膜厚１〜２００ｎｍの酸
化膜を形成した後、その酸化膜上に絶縁層もしくは導電
層、又はその両方を形成する工程を経ることにより、Ｍ
ＯＳトランジスタなどの半導体装置を製造する。このよ
うにして製造された半導体装置では、そのゲート酸化膜
などの酸化膜は界面準位密度、固定電荷密度の低い界面
特性に優れ、リーク電流も低いものとなるので、高性能
なＭＯＳトランジスタ等の半導体装置を実現することが
できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、実施の形態を用いて本発明
をさらに具体的に説明する。 ＜第１の実施の形態＞まず、本発明によりシリコンカー
バイド基板上に酸化膜である二酸化シリコン膜を形成す
る第１の実施の形態を図１を用いて説明する。本実施の
形態においては、ＭＯＳ容量を作成する場合について説
明する。
をさらに具体的に説明する。 ＜第１の実施の形態＞まず、本発明によりシリコンカー
バイド基板上に酸化膜である二酸化シリコン膜を形成す
る第１の実施の形態を図１を用いて説明する。本実施の
形態においては、ＭＯＳ容量を作成する場合について説
明する。
【００２２】（ａ）シリコンカーバイド基板１として
は、比抵抗１０〜１５Ωｃｍのｎ型導電性（０００１）
シリコン面単結晶基板ウエハ上に、６×１０15／ｃｍ3
のドナー密度で１０μｍの膜厚を持つエピタキシャル層
を用いた。まず、このシリコンカーバイド基板１上に公
知の選択酸化技術により、分離領域２と活性領域４を形
成した。この状態で、活性領域４の表面には自然酸化膜
３が存在している。
は、比抵抗１０〜１５Ωｃｍのｎ型導電性（０００１）
シリコン面単結晶基板ウエハ上に、６×１０15／ｃｍ3
のドナー密度で１０μｍの膜厚を持つエピタキシャル層
を用いた。まず、このシリコンカーバイド基板１上に公
知の選択酸化技術により、分離領域２と活性領域４を形
成した。この状態で、活性領域４の表面には自然酸化膜
３が存在している。
【００２３】（ｂ）次に、公知のＲＣＡ洗浄法（W. Ker
n, D. A. Plutien：ＲＣＡレビュー、３１巻、１８７
頁、１９７０年参考）によって、シリコンカーバイド基
板１を洗浄した後、希ＨＦ溶液（０.５vol.％ＨＦ水溶
液）に５分間浸漬し、シリコンカーバイド基板表面の自
然酸化膜３を除去した。
n, D. A. Plutien：ＲＣＡレビュー、３１巻、１８７
頁、１９７０年参考）によって、シリコンカーバイド基
板１を洗浄した後、希ＨＦ溶液（０.５vol.％ＨＦ水溶
液）に５分間浸漬し、シリコンカーバイド基板表面の自
然酸化膜３を除去した。
【００２４】（ｃ）次に、シリコンカーバイド基板を超
純水で５分間洗浄した後、２０３℃に加熱した濃度７
２.４vol.％の過塩素酸水溶液に２５分間浸漬すること
によって、シリコンカーバイド基板１の表面に二酸化シ
リコン膜５を形成した。その後、電気炉で窒素中９００
℃で２時間加熱した。
純水で５分間洗浄した後、２０３℃に加熱した濃度７
２.４vol.％の過塩素酸水溶液に２５分間浸漬すること
によって、シリコンカーバイド基板１の表面に二酸化シ
リコン膜５を形成した。その後、電気炉で窒素中９００
℃で２時間加熱した。
【００２５】（ｄ）次に電極を形成するために、スパッ
タ法によりアルミニウム膜６を１μｍの厚さに堆積し
た。 （ｅ）公知のフォトリソグラフィー技術よりアルミニウ
ム膜６上にゲート電極形状のレジストパターンを形成し
た後、そのレジストパターンをマスクとして公知のドラ
イエッチング技術によりアルミニウム膜６をエッチング
しゲート電極７を形成した。
タ法によりアルミニウム膜６を１μｍの厚さに堆積し
た。 （ｅ）公知のフォトリソグラフィー技術よりアルミニウ
ム膜６上にゲート電極形状のレジストパターンを形成し
た後、そのレジストパターンをマスクとして公知のドラ
イエッチング技術によりアルミニウム膜６をエッチング
しゲート電極７を形成した。
【００２６】図２に、上の実施の形態で示したのと同様
に、ＲＣＡ洗浄法による洗浄、希ＨＦ溶液による自然酸
化膜の除去、及び超純水による洗浄を行なったシリコン
カーバイド基板を、２０３℃に加熱した濃度７２.４ｖ
ｏｌ.％の過塩素酸水溶液に１２０分間浸漬した後に観
測したＸ線光電子スペクトルを実線により示す。横軸は
結合エネルギー（Binding Energy）、縦軸は任意の単位
で示した強度（Intensity(arb.Units)）である。Ｘ線光
電子スペクトルはVG SCIENTIFIC社製ESCALAB220i-XL装
置を用いて観測した。光電子は表面垂直方向で観測し
た。図２中、ピーク（１）はシリコンカーバイド基板の
Ｓｉの２ｐ軌道からの光電子によるものであり、ピーク
（２）は二酸化シリコン膜のＳｉの２ｐ軌道からの光電
子によるものである。ピーク（２）とピーク（１）の面
積強度比から、二酸化シリコン膜の膜厚が３.０ｎｍと
計算された。破線のスペクトルは、実測されたスペクト
ルからバックグランドを除去した後、Ｓｉ ２ｐ3/2とＳ
ｉ ２ｐ1/2成分にピーク分離したものについてＳｉ ２
ｐ3/2成分のみを表したものである。
に、ＲＣＡ洗浄法による洗浄、希ＨＦ溶液による自然酸
化膜の除去、及び超純水による洗浄を行なったシリコン
カーバイド基板を、２０３℃に加熱した濃度７２.４ｖ
ｏｌ.％の過塩素酸水溶液に１２０分間浸漬した後に観
測したＸ線光電子スペクトルを実線により示す。横軸は
結合エネルギー（Binding Energy）、縦軸は任意の単位
で示した強度（Intensity(arb.Units)）である。Ｘ線光
電子スペクトルはVG SCIENTIFIC社製ESCALAB220i-XL装
置を用いて観測した。光電子は表面垂直方向で観測し
た。図２中、ピーク（１）はシリコンカーバイド基板の
Ｓｉの２ｐ軌道からの光電子によるものであり、ピーク
（２）は二酸化シリコン膜のＳｉの２ｐ軌道からの光電
子によるものである。ピーク（２）とピーク（１）の面
積強度比から、二酸化シリコン膜の膜厚が３.０ｎｍと
計算された。破線のスペクトルは、実測されたスペクト
ルからバックグランドを除去した後、Ｓｉ ２ｐ3/2とＳ
ｉ ２ｐ1/2成分にピーク分離したものについてＳｉ ２
ｐ3/2成分のみを表したものである。
【００２７】ピーク（１）とピーク（２）の間にはＳｉ
+に起因する一本のサブオキサイドのピークのみが存在
して、Ｓｉ2+やＳｉ3+に起因するピークは存在しない。
これは過塩素酸の酸化力が強いため、サブオキサイドが
生成しないことを示している。サブオキサイドはトラッ
プ準位となる可能性があり、デバイスの電気特性を劣化
させる。過塩素酸による酸化では、一般の熱酸化に比較
してサブオキサイドの生成量が少ないことも、電気特性
が良好である一要因であると考えられる。
+に起因する一本のサブオキサイドのピークのみが存在
して、Ｓｉ2+やＳｉ3+に起因するピークは存在しない。
これは過塩素酸の酸化力が強いため、サブオキサイドが
生成しないことを示している。サブオキサイドはトラッ
プ準位となる可能性があり、デバイスの電気特性を劣化
させる。過塩素酸による酸化では、一般の熱酸化に比較
してサブオキサイドの生成量が少ないことも、電気特性
が良好である一要因であると考えられる。
【００２８】図３は、上の実施の形態で示したのと同様
に、ＲＣＡ洗浄法による洗浄、希ＨＦ溶液による自然酸
化膜の除去、及び超純水による洗浄を行なったシリコン
カーバイド基板を、２０３℃に加熱した濃度７２.４ｖ
ｏｌ.％の過塩素酸水溶液に１,２００分間浸漬して二酸
化シリコン膜を形成した後、その断面を観測した走査型
顕微鏡写真である。図中、上端の黒い部分は空間である
が、下部の色の濃い領域はシリコンカーバイド基板、そ
の上のやや白い領域は二酸化シリコン膜である。図３か
ら、二酸化シリコン膜の膜厚を８０ｎｍと見積もること
ができる。また同二酸化シリコン膜の膜厚は、エリプソ
メータを用いても８０ｎｍと見積もられた。図３から、
二酸化シリコン膜の膜厚は均一であり、シリコンカーバ
イド基板との界面が平坦であることがわかる。
に、ＲＣＡ洗浄法による洗浄、希ＨＦ溶液による自然酸
化膜の除去、及び超純水による洗浄を行なったシリコン
カーバイド基板を、２０３℃に加熱した濃度７２.４ｖ
ｏｌ.％の過塩素酸水溶液に１,２００分間浸漬して二酸
化シリコン膜を形成した後、その断面を観測した走査型
顕微鏡写真である。図中、上端の黒い部分は空間である
が、下部の色の濃い領域はシリコンカーバイド基板、そ
の上のやや白い領域は二酸化シリコン膜である。図３か
ら、二酸化シリコン膜の膜厚を８０ｎｍと見積もること
ができる。また同二酸化シリコン膜の膜厚は、エリプソ
メータを用いても８０ｎｍと見積もられた。図３から、
二酸化シリコン膜の膜厚は均一であり、シリコンカーバ
イド基板との界面が平坦であることがわかる。
【００２９】以上のように、本実施の形態によれば、過
塩素酸水溶液を用いてシリコンカーバイド基板の表面を
酸化することによって、２００℃程度の低温で二酸化シ
リコン膜を形成することが可能であることが確認され
た。また、このように過塩素酸水溶液を用いることによ
って、二酸化シリコン膜／シリコンカーバイド基板界面
に析出するグラファイトの量が極めて少なくなるため、
界面準位密度、固定電荷密度の低い界面特性に優れた二
酸化シリコン膜を形成することができる。
塩素酸水溶液を用いてシリコンカーバイド基板の表面を
酸化することによって、２００℃程度の低温で二酸化シ
リコン膜を形成することが可能であることが確認され
た。また、このように過塩素酸水溶液を用いることによ
って、二酸化シリコン膜／シリコンカーバイド基板界面
に析出するグラファイトの量が極めて少なくなるため、
界面準位密度、固定電荷密度の低い界面特性に優れた二
酸化シリコン膜を形成することができる。
【００３０】図４は、形成される二酸化シリコン膜の膜
厚を、２０３℃に加熱した濃度７２.４ｖｏｌ.％の過塩
素酸水溶液に浸漬する時間に対してプロットしたもので
ある。横軸は分で表した浸漬時間（Immersion Time (mi
n)）、縦軸は膜厚（Thickness (nm)）である。二酸化シ
リコン膜を形成するために、シリコンカーバイド基板を
洗浄し、濃度１.０ｖｏｌ.％のフッ化水素酸（ＨＦ）水
溶液によって自然酸化膜を除去した後、２０３℃に加熱
した濃度７２.４vol.％の過塩素酸水溶液に浸漬した。
二酸化シリコン膜の膜厚は、膜厚５ｎｍ以下の二酸化シ
リコン膜についてはＸ線光電子スペクトルから求め、膜
厚５ｎｍより厚い二酸化シリコン膜についてはエリプソ
メトリーにより求めた。図４に示すように、二酸化シリ
コン膜の膜厚は時間とともに直線的に増加しており、過
塩素酸水溶液中への浸漬時間を調整することにより、二
酸化シリコン膜の膜厚の制御を簡単に行なうことができ
ることが分かる。
厚を、２０３℃に加熱した濃度７２.４ｖｏｌ.％の過塩
素酸水溶液に浸漬する時間に対してプロットしたもので
ある。横軸は分で表した浸漬時間（Immersion Time (mi
n)）、縦軸は膜厚（Thickness (nm)）である。二酸化シ
リコン膜を形成するために、シリコンカーバイド基板を
洗浄し、濃度１.０ｖｏｌ.％のフッ化水素酸（ＨＦ）水
溶液によって自然酸化膜を除去した後、２０３℃に加熱
した濃度７２.４vol.％の過塩素酸水溶液に浸漬した。
二酸化シリコン膜の膜厚は、膜厚５ｎｍ以下の二酸化シ
リコン膜についてはＸ線光電子スペクトルから求め、膜
厚５ｎｍより厚い二酸化シリコン膜についてはエリプソ
メトリーにより求めた。図４に示すように、二酸化シリ
コン膜の膜厚は時間とともに直線的に増加しており、過
塩素酸水溶液中への浸漬時間を調整することにより、二
酸化シリコン膜の膜厚の制御を簡単に行なうことができ
ることが分かる。
【００３１】図５に、ＲＣＡ洗浄法による洗浄、希ＨＦ
溶液による自然酸化膜の除去、及び超純水による洗浄を
行なったシリコンカーバイド基板を、２０３℃に加熱し
た濃度７２.４ｖｏｌ.％の過塩素酸水溶液に１，２００
分浸漬して形成した二酸化シリコン膜上に、アルミニウ
ム電極を作成してＭＯＳ構造とした試料の電流−電圧曲
線を示す。横軸はアルミニウム電極に印加したゲート電
圧（Gate Voltage）、縦軸は電流密度（Current Densit
y）である。（ａ）は二酸化シリコン膜の形成後、加熱
処理を施さずに二酸化シリコン膜上にアルミニウム電極
を作成した試料であり、リーク電流密度が高い。一方、
（ｂ）は二酸化シリコン膜の形成後、窒素中９００℃で
２時間加熱処理を施した後に二酸化シリコン膜上にアル
ミニウム電極を作成した試料であり、リーク電流密度
は、ゲート電圧が２Ｖの時１０-10Ａ／ｃｍ2と十分低
い。
溶液による自然酸化膜の除去、及び超純水による洗浄を
行なったシリコンカーバイド基板を、２０３℃に加熱し
た濃度７２.４ｖｏｌ.％の過塩素酸水溶液に１，２００
分浸漬して形成した二酸化シリコン膜上に、アルミニウ
ム電極を作成してＭＯＳ構造とした試料の電流−電圧曲
線を示す。横軸はアルミニウム電極に印加したゲート電
圧（Gate Voltage）、縦軸は電流密度（Current Densit
y）である。（ａ）は二酸化シリコン膜の形成後、加熱
処理を施さずに二酸化シリコン膜上にアルミニウム電極
を作成した試料であり、リーク電流密度が高い。一方、
（ｂ）は二酸化シリコン膜の形成後、窒素中９００℃で
２時間加熱処理を施した後に二酸化シリコン膜上にアル
ミニウム電極を作成した試料であり、リーク電流密度
は、ゲート電圧が２Ｖの時１０-10Ａ／ｃｍ2と十分低
い。
【００３２】この実験結果から、過塩素酸水溶液を用い
て２０３℃で形成された二酸化シリコン膜は、加熱処理
を経ることにより、ＭＯＳ容量やＭＯＳトランジスタの
ゲート絶縁膜として有効なものになることがわかる。
て２０３℃で形成された二酸化シリコン膜は、加熱処理
を経ることにより、ＭＯＳ容量やＭＯＳトランジスタの
ゲート絶縁膜として有効なものになることがわかる。
【００３３】＜第２の実施の形態＞本発明によりシリコ
ン基板上に酸化膜である二酸化シリコン膜を形成する第
２の実施の形態を説明する。本実施の形態においては、
ＭＯＳ容量を作成する場合について説明する。工程は第
１の実施の形態を示した図１と同じである。この実施例
では基板１をシリコン基板と読み替えるものとする。シ
リコン基板１としては、（１００）面方位をもつｐ型導
電性で比抵抗約１Ωｃｍの単結晶シリコンウエハを用い
た。
ン基板上に酸化膜である二酸化シリコン膜を形成する第
２の実施の形態を説明する。本実施の形態においては、
ＭＯＳ容量を作成する場合について説明する。工程は第
１の実施の形態を示した図１と同じである。この実施例
では基板１をシリコン基板と読み替えるものとする。シ
リコン基板１としては、（１００）面方位をもつｐ型導
電性で比抵抗約１Ωｃｍの単結晶シリコンウエハを用い
た。
【００３４】第１の実施の形態と同様にして二酸化シリ
コン膜５を形成し、その二酸化シリコン膜５上にアルミ
ニウムゲート電極７を形成した。すなわち、シリコン基
板１上に公知の選択酸化技術により、分離領域２と活性
領域４を形成した後、公知のＲＣＡ洗浄法によってシリ
コン基板１を洗浄し、希ＨＦ溶液によって自然酸化膜を
除去し、さらに超純水で洗浄した。その後、このシリコ
ン基板１を２０３℃に加熱した濃度７２.４vol.％の過
塩素酸水溶液に浸漬することによって、シリコン基板１
の表面に二酸化シリコン膜５を形成した。その後、電気
炉を用いて窒素中で加熱した。
コン膜５を形成し、その二酸化シリコン膜５上にアルミ
ニウムゲート電極７を形成した。すなわち、シリコン基
板１上に公知の選択酸化技術により、分離領域２と活性
領域４を形成した後、公知のＲＣＡ洗浄法によってシリ
コン基板１を洗浄し、希ＨＦ溶液によって自然酸化膜を
除去し、さらに超純水で洗浄した。その後、このシリコ
ン基板１を２０３℃に加熱した濃度７２.４vol.％の過
塩素酸水溶液に浸漬することによって、シリコン基板１
の表面に二酸化シリコン膜５を形成した。その後、電気
炉を用いて窒素中で加熱した。
【００３５】ＭＯＳ容量とするためには、二酸化シリコ
ン膜５上にスパッタ法によりアルミニウム膜６を堆積
し、そのアルミニウム膜６をフォトリソグラフィー技術
ドライエッチング技術によりエッチングしてゲート電極
７を形成した。
ン膜５上にスパッタ法によりアルミニウム膜６を堆積
し、そのアルミニウム膜６をフォトリソグラフィー技術
ドライエッチング技術によりエッチングしてゲート電極
７を形成した。
【００３６】第２の実施の形態において形成した二酸化
シリコン膜について、図２と同様に測定したＣｌの２ｐ
軌道からの光電子によるＸ線光電子スペクトルを図６に
示す。（ａ）は過塩素酸水溶液に浸漬して形成したまま
の二酸化シリコン膜についてのもの、（b）はその後窒
素中８００℃で加熱した後のものである。加熱処理前の
二酸化シリコン膜（ａ）には２０８.５ｅＶと２０１.５
ｅＶにピークが見られる。２０８.５ｅＶのピークはＣ
ｌＯ4 -イオン中のＣｌの２ｐ軌道からの光電子によるも
の、２０１.５ｅＶのピークはＣｌ-イオンの２ｐ軌道か
らの光電子によるものである。エッチバックにより二酸
化シリコン膜の膜厚を減少させながら測定した結果、Ｃ
ｌＯ4 -イオンとＣｌ-イオンの濃度は二酸化シリコン膜
の全膜厚を通してほぼ一定であった。それに対し、
（b）に示されるように、窒素中８００℃での加熱処理
を経ることにより、これらのピークは消失した。
シリコン膜について、図２と同様に測定したＣｌの２ｐ
軌道からの光電子によるＸ線光電子スペクトルを図６に
示す。（ａ）は過塩素酸水溶液に浸漬して形成したまま
の二酸化シリコン膜についてのもの、（b）はその後窒
素中８００℃で加熱した後のものである。加熱処理前の
二酸化シリコン膜（ａ）には２０８.５ｅＶと２０１.５
ｅＶにピークが見られる。２０８.５ｅＶのピークはＣ
ｌＯ4 -イオン中のＣｌの２ｐ軌道からの光電子によるも
の、２０１.５ｅＶのピークはＣｌ-イオンの２ｐ軌道か
らの光電子によるものである。エッチバックにより二酸
化シリコン膜の膜厚を減少させながら測定した結果、Ｃ
ｌＯ4 -イオンとＣｌ-イオンの濃度は二酸化シリコン膜
の全膜厚を通してほぼ一定であった。それに対し、
（b）に示されるように、窒素中８００℃での加熱処理
を経ることにより、これらのピークは消失した。
【００３７】図７に、上の実施の形態で、過塩素酸水溶
液にシリコン基板を浸漬する時間を９０分間として形成
した二酸化シリコン膜について、図２と同様に測定した
Ｘ線光電子スペクトルを実線により示す。図中、ピーク
（１）はシリコン基板のＳｉの２ｐ軌道からの光電子に
よるものであり、２ｐ3/2レベルと２ｐ1/2レベルの２つ
のピークに分かれている。ブロードなピーク（２）は二
酸化シリコン膜のＳｉの２ｐ軌道からの光電子によるも
のである。破線のスペクトルは、実測されたスペクトル
からバックグランドを除去した後、Ｓｉ ２ｐ3/2とＳｉ
２ｐ1/2成分にピーク分離したものについてＳｉ ２ｐ
3/2成分のみを表したものである。ピーク（１）とピー
ク（２）の間にサブオキサイドよるピークは存在せず、
以下の図８や図９に示す良好な電気特性の一要因である
と考えられる。
液にシリコン基板を浸漬する時間を９０分間として形成
した二酸化シリコン膜について、図２と同様に測定した
Ｘ線光電子スペクトルを実線により示す。図中、ピーク
（１）はシリコン基板のＳｉの２ｐ軌道からの光電子に
よるものであり、２ｐ3/2レベルと２ｐ1/2レベルの２つ
のピークに分かれている。ブロードなピーク（２）は二
酸化シリコン膜のＳｉの２ｐ軌道からの光電子によるも
のである。破線のスペクトルは、実測されたスペクトル
からバックグランドを除去した後、Ｓｉ ２ｐ3/2とＳｉ
２ｐ1/2成分にピーク分離したものについてＳｉ ２ｐ
3/2成分のみを表したものである。ピーク（１）とピー
ク（２）の間にサブオキサイドよるピークは存在せず、
以下の図８や図９に示す良好な電気特性の一要因である
と考えられる。
【００３８】シリコン基板に過塩素酸により二酸化シリ
コン膜を形成した場合にも、二酸化シリコン膜の膜厚は
均一であり、シリコン基板との界面が平坦であった。ま
た、形成される二酸化シリコン膜の膜厚は過塩素酸水溶
液に浸漬する時間により制御できることもわかった。
コン膜を形成した場合にも、二酸化シリコン膜の膜厚は
均一であり、シリコン基板との界面が平坦であった。ま
た、形成される二酸化シリコン膜の膜厚は過塩素酸水溶
液に浸漬する時間により制御できることもわかった。
【００３９】図８に、この実施の形態において、二酸化
シリコン膜を１８ｎｍ形成し、その上にアルミニウム電
極を形成してＭＯＳ構造とした試料の電流−電圧曲線を
示す。（ｂ）は二酸化シリコン膜の形成後、加熱処理を
施さずに二酸化シリコン膜上にアルミニウム電極を作成
した試料であり、リーク電流密度が高い。一方、（ａ）
は二酸化シリコン膜の形成後、窒素中９００℃で２時間
加熱処理を施した後に二酸化シリコン膜上にアルミニウ
ム電極を作成した試料であり、リーク電流密度は、ゲー
ト電圧が−１Ｖ〜１Ｖの範囲で１０-9Ａ／ｃｍ2と十分
低い。
シリコン膜を１８ｎｍ形成し、その上にアルミニウム電
極を形成してＭＯＳ構造とした試料の電流−電圧曲線を
示す。（ｂ）は二酸化シリコン膜の形成後、加熱処理を
施さずに二酸化シリコン膜上にアルミニウム電極を作成
した試料であり、リーク電流密度が高い。一方、（ａ）
は二酸化シリコン膜の形成後、窒素中９００℃で２時間
加熱処理を施した後に二酸化シリコン膜上にアルミニウ
ム電極を作成した試料であり、リーク電流密度は、ゲー
ト電圧が−１Ｖ〜１Ｖの範囲で１０-9Ａ／ｃｍ2と十分
低い。
【００４０】この実験結果から、過塩素酸水溶液を用い
て２０３℃でシリコン基板に形成された二酸化シリコン
膜も、加熱処理を経ることにより、ＭＯＳ容量やＭＯＳ
トランジスタのゲート絶縁膜として有効なものになるこ
とがわかる。
て２０３℃でシリコン基板に形成された二酸化シリコン
膜も、加熱処理を経ることにより、ＭＯＳ容量やＭＯＳ
トランジスタのゲート絶縁膜として有効なものになるこ
とがわかる。
【００４１】図９に、図８の電流−電圧曲線の測定に用
いたのと同じＭＯＳ構造試料を用いて測定した容量−電
圧曲線を示す。横軸はアルミニウム電極に印加したゲー
ト電圧（Gate Voltage）、縦軸は容量（Capacitance）
である。太線は高周波を用いて測定した容量−電圧曲
線、細線は低周波を用いて測定した容量−電圧曲線であ
る。これら二つの曲線の比較から、ミッドギャップでの
界面準位密度が１.５×１０10ｃｍ-2ｅＶ-1と見積もら
れた。この界面準位密度は、水素処理を施していないＭ
ＯＳ容量としては非常に低いものである。
いたのと同じＭＯＳ構造試料を用いて測定した容量−電
圧曲線を示す。横軸はアルミニウム電極に印加したゲー
ト電圧（Gate Voltage）、縦軸は容量（Capacitance）
である。太線は高周波を用いて測定した容量−電圧曲
線、細線は低周波を用いて測定した容量−電圧曲線であ
る。これら二つの曲線の比較から、ミッドギャップでの
界面準位密度が１.５×１０10ｃｍ-2ｅＶ-1と見積もら
れた。この界面準位密度は、水素処理を施していないＭ
ＯＳ容量としては非常に低いものである。
【００４２】上記の実施の形態においては、濃度７２.
４vol.％の過塩素酸水溶液を用いた場合を例に挙げて説
明したが、必ずしもこの濃度の過塩素酸溶液に限定され
るものではなく、過塩素酸の濃度が１０vol.％以上であ
れば、所期の目的を達成することができる。
４vol.％の過塩素酸水溶液を用いた場合を例に挙げて説
明したが、必ずしもこの濃度の過塩素酸溶液に限定され
るものではなく、過塩素酸の濃度が１０vol.％以上であ
れば、所期の目的を達成することができる。
【００４３】また、上記の実施の形態においては、酸化
膜を形成するために、過塩素酸水溶液を用いているが、
過塩素酸は必ずしも溶液に限定されるものではなく、気
体の過塩素酸とシリコンカーバイドやシリコンなどの半
導体基板を反応させることによっても同様の酸化膜を形
成することができる。
膜を形成するために、過塩素酸水溶液を用いているが、
過塩素酸は必ずしも溶液に限定されるものではなく、気
体の過塩素酸とシリコンカーバイドやシリコンなどの半
導体基板を反応させることによっても同様の酸化膜を形
成することができる。
【００４４】気体の過塩素酸により酸化膜を形成する方
法では、反応装置として、横長のチャンバーを備えたも
のを使用する。チャンバー内には半導体基板を水平状態
で支持することができ、チャンバーの外側からハロゲン
ランプや抵抗加熱によって半導体基板を加熱でき、チャ
ンバー内を減圧にして一端から所定のガスを供給して他
端から排出できるようにしておく。
法では、反応装置として、横長のチャンバーを備えたも
のを使用する。チャンバー内には半導体基板を水平状態
で支持することができ、チャンバーの外側からハロゲン
ランプや抵抗加熱によって半導体基板を加熱でき、チャ
ンバー内を減圧にして一端から所定のガスを供給して他
端から排出できるようにしておく。
【００４５】チャンバー内に半導体基板を支持してお
き、チャンバー内にまず無水ＨＦガスを供給して半導体
基板表面の自然酸化膜を除去する。次に、半導体基板の
表面温度が１７０〜５００℃、例えば３００℃になるよ
うに加熱しながら、チャンバー内に過塩素酸の蒸気を導
入して半導体基板表面にシリコン酸化膜を形成する。
き、チャンバー内にまず無水ＨＦガスを供給して半導体
基板表面の自然酸化膜を除去する。次に、半導体基板の
表面温度が１７０〜５００℃、例えば３００℃になるよ
うに加熱しながら、チャンバー内に過塩素酸の蒸気を導
入して半導体基板表面にシリコン酸化膜を形成する。
【００４６】シリコン酸化膜を形成するためのガスとし
ては、過塩素酸の濃度が１０vol.％以上であればよく、
また酸化力を高めるために過塩素酸の蒸気にオゾンガス
を加えておいてもよい。本発明では、このように、液体
又は気体の過塩素酸により形成した酸化膜を６００℃か
ら１,１００℃の範囲で加熱することにより、デバイス
に適用した場合のリーク電流密度を下げる。
ては、過塩素酸の濃度が１０vol.％以上であればよく、
また酸化力を高めるために過塩素酸の蒸気にオゾンガス
を加えておいてもよい。本発明では、このように、液体
又は気体の過塩素酸により形成した酸化膜を６００℃か
ら１,１００℃の範囲で加熱することにより、デバイス
に適用した場合のリーク電流密度を下げる。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
過塩素酸を用いてシリコンカーバイド基板やシリコン基
板などの半導体基板表面を酸化することにより、界面特
性に優れた高品質の酸化膜を形成することができる。さ
らに加熱処理を施すことによりデバイスに利用した場合
のリーク電流密度を下げることができるので、これらの
酸化膜をゲート酸化膜として用いることにより高性能な
ＭＯＳデバイスを実現することができる。
過塩素酸を用いてシリコンカーバイド基板やシリコン基
板などの半導体基板表面を酸化することにより、界面特
性に優れた高品質の酸化膜を形成することができる。さ
らに加熱処理を施すことによりデバイスに利用した場合
のリーク電流密度を下げることができるので、これらの
酸化膜をゲート酸化膜として用いることにより高性能な
ＭＯＳデバイスを実現することができる。
【図１】 本発明の製造方法を説明するための工程断面
図である。
図である。
【図２】 本発明の第１の実施の形態において二酸化シ
リコン膜を形成したシリコンカーバイド基板によるＳｉ
２ｐ領域のＸ線光電子スペクトルである。
リコン膜を形成したシリコンカーバイド基板によるＳｉ
２ｐ領域のＸ線光電子スペクトルである。
【図３】 本発明の第１の実施の形態において二酸化シ
リコン膜を形成したよるシリコンカーバイド基板の断面
走査顕微鏡写真である。
リコン膜を形成したよるシリコンカーバイド基板の断面
走査顕微鏡写真である。
【図４】 本発明の第１の実施の形態における過塩素酸
水溶液中へのシリコンカーバイド基板の浸漬時間と形成
させる二酸化シリコン膜の膜厚との関係を示す図であ
る。
水溶液中へのシリコンカーバイド基板の浸漬時間と形成
させる二酸化シリコン膜の膜厚との関係を示す図であ
る。
【図５】本発明の第１の実施の形態によりシリコンカー
バイド基板に二酸化シリコン膜を形成し、さらにその上
にアルミニウム電極を作成したＭＯＳ構造についての電
流−電圧曲線であり、曲線（ａ）は二酸化シリコン膜の
形成後加熱処理を施していない場合、曲線（ｂ）は窒素
中９００℃で２時間加熱処理を施した場合である。
バイド基板に二酸化シリコン膜を形成し、さらにその上
にアルミニウム電極を作成したＭＯＳ構造についての電
流−電圧曲線であり、曲線（ａ）は二酸化シリコン膜の
形成後加熱処理を施していない場合、曲線（ｂ）は窒素
中９００℃で２時間加熱処理を施した場合である。
【図６】 本発明の第２の実施の形態において二酸化シ
リコン膜を形成したによるシリコン基板によるＣｌ ２
ｐ領域のＸ線光電子スペクトルである。
リコン膜を形成したによるシリコン基板によるＣｌ ２
ｐ領域のＸ線光電子スペクトルである。
【図７】 本発明の第２の実施の形態において二酸化シ
リコン膜を形成したシリコン基板によるＳｉ ２ｐ領域
のＸ線光電子スペクトルである。
リコン膜を形成したシリコン基板によるＳｉ ２ｐ領域
のＸ線光電子スペクトルである。
【図８】 本発明の第２の実施の形態によりシリコン基
板に二酸化シリコン膜を形成し、さらにその上にアルミ
ニウム電極を作成したＭＯＳ構造についての電流−電圧
曲線であり、曲線（ａ）は二酸化シリコン膜の形成後加
熱処理を施していない場合、曲線（ｂ）は窒素中９００
℃で２時間加熱処理を施した場合である。
板に二酸化シリコン膜を形成し、さらにその上にアルミ
ニウム電極を作成したＭＯＳ構造についての電流−電圧
曲線であり、曲線（ａ）は二酸化シリコン膜の形成後加
熱処理を施していない場合、曲線（ｂ）は窒素中９００
℃で２時間加熱処理を施した場合である。
【図９】 図８の電流−電圧曲線の測定に用いたのと同
じＭＯＳ構造試料を用いて測定した容量−電圧曲線を示
す図である。
じＭＯＳ構造試料を用いて測定した容量−電圧曲線を示
す図である。
１ シリコンカーバイド基板（シリコン基板）
２ 分離領域
４ 活性領域
５ 二酸化シリコン膜
７ アルミニウム電極
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/312
H01L 21/314
H01L 21/316
H01L 21/318
H01L 21/822
H01L 27/04
H01L 29/78
Claims (10)
- 【請求項１】 以下の工程（Ａ）及び（Ｂ）を含む酸化
膜の形成方法。 （Ａ）加熱した過塩素酸を含む溶液中に半導体基板を浸
漬してその半導体基板の表面に酸化膜を形成する工程、
及び （Ｂ）酸化膜を形成した前記半導体基板を加熱処理して
前記酸化膜中の残留塩素を除去する工程。 - 【請求項２】 前記工程（Ａ）において、過塩素酸を含
む溶液の過塩素酸濃度は１０vol.％以上である請求項１
に記載の酸化膜の形成方法。 - 【請求項３】 前記工程（Ａ）において、過塩素酸を含
む溶液の温度を１７０℃以上で、かつ、その溶液の沸点
以下とする請求項１又は請求項２に記載の酸化膜の形成
方法。 - 【請求項４】 以下の工程（Ａ）及び（Ｂ）を含む酸化
膜の形成方法。 （Ａ）半導体基板を加熱しながら過塩素酸を含む気体に
暴露してその半導体基板の表面に酸化膜を形成する工
程、及び （Ｂ）酸化膜を形成した前記半導体基板を加熱処理して
前記酸化膜中の残留塩素を除去する工程。 - 【請求項５】 前記工程（Ａ）において、過塩素酸を含
む気体が過塩素酸の蒸気である請求項４に記載の酸化膜
の形成方法。 - 【請求項６】 前記工程（Ｂ）において、前記加熱処理
の温度が６００℃から１,１００℃の範囲である請求項
１〜５のいずれか１つに記載の酸化膜の形成方法。 - 【請求項７】 前記加熱処理の雰囲気が塩素を含まない
ガスである請求項１〜６のいずれか１つに記載の酸化膜
の形成方法。 - 【請求項８】 前記加熱処理の雰囲気が窒素、アルゴン
及び水素からなる群から選ばれた少なくとも１種類のガ
スである請求項７に記載の酸化膜の形成方法。 - 【請求項９】 前記半導体基板が、単結晶シリコン、多
結晶シリコン、非晶質シリコン、砒化ガリウム、燐化イ
ンジウム、シリコンカーバイド、シリコンゲルマニウム
カーバイド及びシリコンゲルマニウムからなる群から選
ばれた請求項１〜８のいずれか１つに記載の酸化膜の形
成方法。 - 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれか１つに記載の
方法により形成された酸化膜上に導電層を形成する工程
を含む半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001087230A JP3533377B2 (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | 半導体基板表面の酸化膜の形成方法及び半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001087230A JP3533377B2 (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | 半導体基板表面の酸化膜の形成方法及び半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002289612A JP2002289612A (ja) | 2002-10-04 |
| JP3533377B2 true JP3533377B2 (ja) | 2004-05-31 |
Family
ID=18942502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001087230A Expired - Fee Related JP3533377B2 (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | 半導体基板表面の酸化膜の形成方法及び半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3533377B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4567503B2 (ja) * | 2004-03-26 | 2010-10-20 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 酸化膜の形成方法、半導体装置、半導体装置の製造方法、ＳｉＣ基板の酸化方法とそれを用いたＳｉＣ−ＭＯＳ型半導体装置およびそれを用いたＳｉＣ−ＭＯＳ型集積回路 |
| JP2008283051A (ja) * | 2007-05-11 | 2008-11-20 | Toshiba Corp | 半導体記憶装置及び半導体記憶装置の製造方法 |
| JP6006328B2 (ja) * | 2011-11-24 | 2016-10-12 | ユニバーシティ オブ マニトバ | 金属膜の酸化 |
| JP2013175593A (ja) | 2012-02-24 | 2013-09-05 | Rohm Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP6088804B2 (ja) * | 2012-11-16 | 2017-03-01 | 富士電機株式会社 | 炭化珪素半導体装置および炭化珪素半導体装置の製造方法 |
-
2001
- 2001-03-26 JP JP2001087230A patent/JP3533377B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2002289612A (ja) | 2002-10-04 |
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