JPH01293665A - Mos型トランジスタにおけるゲート酸化膜の形成方法 - Google Patents
Mos型トランジスタにおけるゲート酸化膜の形成方法Info
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- JPH01293665A JPH01293665A JP12550888A JP12550888A JPH01293665A JP H01293665 A JPH01293665 A JP H01293665A JP 12550888 A JP12550888 A JP 12550888A JP 12550888 A JP12550888 A JP 12550888A JP H01293665 A JPH01293665 A JP H01293665A
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Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、メモリー素子あるいはスイッチング素子とし
て電子機器の分野で広範に利用されるMOS型トランジ
スタのゲート酸化膜の形成方法に関する。
て電子機器の分野で広範に利用されるMOS型トランジ
スタのゲート酸化膜の形成方法に関する。
本発明は、熱酸化法を用いてゲート酸化膜を設けるに際
して、&−&Oz界面の状態を良好に保ち、同時に&へ
膜内体の膜質を向上させるために、まず高抵抗のエピタ
キシャル成長層を設け、引きつづき清浄な雰囲気におい
て前記エピタキシャル成長層がほぼ完全に熱酸化される
ような条件で酸化を生ぜしめることにより、電気的に優
れた性質を有するゲート酸化膜の形成方法を提供するも
のである。
して、&−&Oz界面の状態を良好に保ち、同時に&へ
膜内体の膜質を向上させるために、まず高抵抗のエピタ
キシャル成長層を設け、引きつづき清浄な雰囲気におい
て前記エピタキシャル成長層がほぼ完全に熱酸化される
ような条件で酸化を生ぜしめることにより、電気的に優
れた性質を有するゲート酸化膜の形成方法を提供するも
のである。
従来からMOS型トランジスタのゲート酸化膜形成には
熱酸化法が用いられており、第2図(a)〜(C)にそ
の工程順断面図を示す。第2図(a)において基板1の
表面にパッド酸化lI2及び窒化膜3を形成後、窒化膜
3をパターニングし、第2図(b)においてフィールド
酸化WA4を形成し、第2図(C)において窒化W!A
3を完全に除去した状態で、第2図(d)に示すように
基板1の表面を直接熱酸化することによりゲート酸化g
15を形成していた。
熱酸化法が用いられており、第2図(a)〜(C)にそ
の工程順断面図を示す。第2図(a)において基板1の
表面にパッド酸化lI2及び窒化膜3を形成後、窒化膜
3をパターニングし、第2図(b)においてフィールド
酸化WA4を形成し、第2図(C)において窒化W!A
3を完全に除去した状態で、第2図(d)に示すように
基板1の表面を直接熱酸化することによりゲート酸化g
15を形成していた。
1000℃以上で形成された熱酸化膜は優れた絶縁層で
あるが、MOSブ[1セスを低温化するうえで熱酸化工
程のIftを下げることが重要となる。
あるが、MOSブ[1セスを低温化するうえで熱酸化工
程のIftを下げることが重要となる。
更に近年、デバイスの微細化に伴ない、極めて薄い(1
00Å以下)良質の酸化膜が必要となってきている。そ
の場合、キャリアのトラップセンターとなる界面及び酸
化膜中の不純物をいかに少なくするか、あるいは膜のピ
ンホールをいかにしてなくすか、という課題があった。
00Å以下)良質の酸化膜が必要となってきている。そ
の場合、キャリアのトラップセンターとなる界面及び酸
化膜中の不純物をいかに少なくするか、あるいは膜のピ
ンホールをいかにしてなくすか、という課題があった。
従来は、第2図(b)において素子分離のためのフィー
ルド酸化114を形成し、更にシリコン窒化膜3を除去
した後に第2図(C)において化学的な洗浄を行なって
いる。ところが、この化学的洗浄の際に形成された保護
酸化膜中にはHa+などの可動イオンが取り込まれてい
る。そこで本発明では、1×10 パスカル以下の真空
中においてまずこの保護酸化膜を除去し、シリコン原子
の清浄面を出す。次に基板表面にシリコン化合物ガスと
水素ガスを導入し、のちに形成するゲート酸化膜の膜厚
と同程度以下の膜厚を有する高抵抗のエピタキシャル成
長層を設ける。このあとで前記エピタキシャル成長層の
表面を大気にさらすことなく、引き続き水素と酸素を前
記基板の表面に供給し先に形成したエピタキシャル成長
層をほぼすべて熱酸化する。こうして形成されたゲート
酸化膜は、界面状態及び膜質が極めて優れたものとなる
。
ルド酸化114を形成し、更にシリコン窒化膜3を除去
した後に第2図(C)において化学的な洗浄を行なって
いる。ところが、この化学的洗浄の際に形成された保護
酸化膜中にはHa+などの可動イオンが取り込まれてい
る。そこで本発明では、1×10 パスカル以下の真空
中においてまずこの保護酸化膜を除去し、シリコン原子
の清浄面を出す。次に基板表面にシリコン化合物ガスと
水素ガスを導入し、のちに形成するゲート酸化膜の膜厚
と同程度以下の膜厚を有する高抵抗のエピタキシャル成
長層を設ける。このあとで前記エピタキシャル成長層の
表面を大気にさらすことなく、引き続き水素と酸素を前
記基板の表面に供給し先に形成したエピタキシャル成長
層をほぼすべて熱酸化する。こうして形成されたゲート
酸化膜は、界面状態及び膜質が極めて優れたものとなる
。
3tO211形成の前に化学的洗浄の工程がなく、かつ
エピタキシャル成長層の表面を大気にさらすことがない
ため、有機物やナトリウムなどによる汚染がない。
エピタキシャル成長層の表面を大気にさらすことがない
ため、有機物やナトリウムなどによる汚染がない。
(実施例)
以下、実施例に基づいて本発明の詳細な説明する。第1
図(a)〜(e)は本発明をMOS型トランジスタに応
用した場合の製造工程順断面図である。
図(a)〜(e)は本発明をMOS型トランジスタに応
用した場合の製造工程順断面図である。
第1図(a)の基板1はシリコン(100)であり、素
子分離のためのしOCOS (Local 0xida
tionof 5ilicon)の工程が第1図(b)
であり、第1図(C)は窒化112の完全除去及びフィ
ールド酸化膜3の表面エツチングを行なった後の状態を
示す。
子分離のためのしOCOS (Local 0xida
tionof 5ilicon)の工程が第1図(b)
であり、第1図(C)は窒化112の完全除去及びフィ
ールド酸化膜3の表面エツチングを行なった後の状態を
示す。
ここで化学的な洗浄を行なったのちに真空槽内でのエピ
タキシャル成長及び酸化膜形成の工程に移る。なお化学
的洗浄の最終段階では、 HCJ、 l−1202゜8
20の混合液を用いて基板表面に10人前後の厚さを有
する保護酸化膜が形成されている。このような処理が施
された基板は、第3図に示すような構成からなる装置の
予備室8にセットされる。予備室8の真空排気を行ない
予備室8の真空度が1xio=パスカル以下になった後
、基板はガスを導入しない時のバックグランド圧力が1
×10″パスカル以下であるような成長層9内に搬送さ
れる。ここで、まず第1図(d)に示すように、所望の
ゲート酸化膜の膜厚と同程度かそれ以下の膜厚を有する
エピタキシャル成長1II4を形成する第1の工程につ
いて説明し、次に第1図(e)に示すゲート酸化膜5を
形成する第2の工程を説明する。
タキシャル成長及び酸化膜形成の工程に移る。なお化学
的洗浄の最終段階では、 HCJ、 l−1202゜8
20の混合液を用いて基板表面に10人前後の厚さを有
する保護酸化膜が形成されている。このような処理が施
された基板は、第3図に示すような構成からなる装置の
予備室8にセットされる。予備室8の真空排気を行ない
予備室8の真空度が1xio=パスカル以下になった後
、基板はガスを導入しない時のバックグランド圧力が1
×10″パスカル以下であるような成長層9内に搬送さ
れる。ここで、まず第1図(d)に示すように、所望の
ゲート酸化膜の膜厚と同程度かそれ以下の膜厚を有する
エピタキシャル成長1II4を形成する第1の工程につ
いて説明し、次に第1図(e)に示すゲート酸化膜5を
形成する第2の工程を説明する。
第1図(C)に示す状態で前述の化学的洗浄工程を経た
基板表面にはHaイオン等をも取り込んでいる可能性の
ある非常に薄い保ml化膜が形成されている。ガスを導
入しないときのバックグランドが1×10 パスカル以
下の状態で基板を約800〜850℃に加熱し、水素ガ
スを、例えば成長室9内部の圧力が1×10−2パスカ
ルとなるような流1量で一定時@導入することにより、
前記保護酸化膜を完全に除去する。次にシリコンの原料
ガス、例えば31 Ha、と水素ガスを、前述の保11
化膜を除去した工程における基板の温度を維持した状態
で基板上に供給し、エピタキシャル成長を行なう。
基板表面にはHaイオン等をも取り込んでいる可能性の
ある非常に薄い保ml化膜が形成されている。ガスを導
入しないときのバックグランドが1×10 パスカル以
下の状態で基板を約800〜850℃に加熱し、水素ガ
スを、例えば成長室9内部の圧力が1×10−2パスカ
ルとなるような流1量で一定時@導入することにより、
前記保護酸化膜を完全に除去する。次にシリコンの原料
ガス、例えば31 Ha、と水素ガスを、前述の保11
化膜を除去した工程における基板の温度を維持した状態
で基板上に供給し、エピタキシャル成長を行なう。
この場合、形成するエピタキシャル成長層の膜厚が10
0Å以下であるような極めて薄い場合には、ジク【1ル
シラン(siH2α2)と水素を交互に導入する分子層
エピタキシャル成長法(Mo1ecularLayer
Epitaxy : M I−E )を用いると、単
原子層の膜厚精度で第1図(d)に示すエピタキシャル
成長層を形成することができる。(分子層エピタキシャ
ル成長法については、例えば、新技術開発事業団、西澤
完全結晶プ[1ジエクト研究概要集(’86.12)に
詳細な説明がある。)次に、前記エピタキシャル成長層
のみをほぼ完全に酸化する第1図(e)に示す第2の工
程について説明する。前記第1の工程が完了後、基板は
第3図に示す成長室9から酸化室10に搬送される。こ
のとき成長室9及び酸化室10はともにガスを導入しな
いときのバックグランド圧力が1×10″パスカル以下
となりている。酸化の過程は、基板温度を800〜10
00℃の範囲で一定に保ち、基板上に水素ガスと酸素ガ
スを同時に導入することによ、り進行する。第4図には
本発明の実施にあたって用いた酸化の条件の一例を示す
。第4図においては、水素ガスと酸素ガスの分圧の和を
パラメータとして横軸に基板温度、縦軸に酸化速度をと
っている。
0Å以下であるような極めて薄い場合には、ジク【1ル
シラン(siH2α2)と水素を交互に導入する分子層
エピタキシャル成長法(Mo1ecularLayer
Epitaxy : M I−E )を用いると、単
原子層の膜厚精度で第1図(d)に示すエピタキシャル
成長層を形成することができる。(分子層エピタキシャ
ル成長法については、例えば、新技術開発事業団、西澤
完全結晶プ[1ジエクト研究概要集(’86.12)に
詳細な説明がある。)次に、前記エピタキシャル成長層
のみをほぼ完全に酸化する第1図(e)に示す第2の工
程について説明する。前記第1の工程が完了後、基板は
第3図に示す成長室9から酸化室10に搬送される。こ
のとき成長室9及び酸化室10はともにガスを導入しな
いときのバックグランド圧力が1×10″パスカル以下
となりている。酸化の過程は、基板温度を800〜10
00℃の範囲で一定に保ち、基板上に水素ガスと酸素ガ
スを同時に導入することによ、り進行する。第4図には
本発明の実施にあたって用いた酸化の条件の一例を示す
。第4図においては、水素ガスと酸素ガスの分圧の和を
パラメータとして横軸に基板温度、縦軸に酸化速度をと
っている。
更に第5図に示すのは、厚さ100人のゲート酸化膜の
I−V特性図であり、第5図において実線は本発明によ
り形成されたゲート酸化膜、破線は従来の方法により形
成されたゲート酸化膜をそれぞれ示している。
I−V特性図であり、第5図において実線は本発明によ
り形成されたゲート酸化膜、破線は従来の方法により形
成されたゲート酸化膜をそれぞれ示している。
以上のような工程により形成された酸化膜は、洗浄時の
有機物やナトリウムあるいは炭素による汚染の影響が殆
んどなく、更に酸化される下地のシリコンは基板表面を
原子レベルで清浄化した後に850℃以下の低湿で形成
されオートドーピングの極めて少ない良質のエピタキシ
ャルシリコンであるために、第5図に示すようにシリコ
ンと酸化膜との界面及び酸化膜質が従来のものに比べ優
れたものとなる。
有機物やナトリウムあるいは炭素による汚染の影響が殆
んどなく、更に酸化される下地のシリコンは基板表面を
原子レベルで清浄化した後に850℃以下の低湿で形成
されオートドーピングの極めて少ない良質のエピタキシ
ャルシリコンであるために、第5図に示すようにシリコ
ンと酸化膜との界面及び酸化膜質が従来のものに比べ優
れたものとなる。
第1図(a)〜(e)は、本発明の実施例であるMOS
型トランジスタのゲート酸化膜の形成方法を示す製造工
程順断面図である。 第2図(a)〜(d)は、MOS型トランジスタのゲー
ト酸化膜を形成するに際し、従来用いてきた製造方法を
示す工程順断面図である。 第3図は、本発明の実施に際して用いる装置の構成を示
す概略図である。 第4図は、本発明の実施において酸化膜を形成する工程
で用いるところの、酸素と水素の混合ガス圧力をパラメ
ータとした場合の酸化速度の基板温度依存特性図である
。 第5図は、厚さ100人のゲート酸化膜の1−■特性図
である。 1・・・基板、 2・・・シリコン窒化膜、 3・・・フィールド酸化膜、 4・・・エピタキシャル成長層、 5・・・ゲート酸化膜、 6・・・多結晶シリコン。 出願人 セイコー電子工業株式会社 代理人 弁理士 林 敬 之 助 歇化隈形広工程順断面図 第1図 第 2 図 第 3 図 第4図 ケ゛−ト鉄化牒のr−v肴・I生同 第 5 図
型トランジスタのゲート酸化膜の形成方法を示す製造工
程順断面図である。 第2図(a)〜(d)は、MOS型トランジスタのゲー
ト酸化膜を形成するに際し、従来用いてきた製造方法を
示す工程順断面図である。 第3図は、本発明の実施に際して用いる装置の構成を示
す概略図である。 第4図は、本発明の実施において酸化膜を形成する工程
で用いるところの、酸素と水素の混合ガス圧力をパラメ
ータとした場合の酸化速度の基板温度依存特性図である
。 第5図は、厚さ100人のゲート酸化膜の1−■特性図
である。 1・・・基板、 2・・・シリコン窒化膜、 3・・・フィールド酸化膜、 4・・・エピタキシャル成長層、 5・・・ゲート酸化膜、 6・・・多結晶シリコン。 出願人 セイコー電子工業株式会社 代理人 弁理士 林 敬 之 助 歇化隈形広工程順断面図 第1図 第 2 図 第 3 図 第4図 ケ゛−ト鉄化牒のr−v肴・I生同 第 5 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ガスを導入しないときのバックグランド圧力が1×1
0^−^4パスカル以下にある第1の真空槽において、 基板温度850℃以下で所望のげち酸化膜の膜厚と同程
度以下の膜厚を有する高抵抗エピタキシャル成長層を形
成する第1の工程と、 前記エピタキシャル成長層の形成に際して用いた第1の
真空槽内で、あるいは前記第1の真空槽と同程度以下の
バックグランド圧力にある第2の真空槽に基板を移し、 前記第1の工程にひきつづき基板温度1000℃以下で
水素と酸素を一定の操作条件のもとで前記基板上に供給
することにより前記エピタキシャル成長層を酸化しゲー
ト酸化膜を形成する第2の工程と、からなるMOS型ト
ランジスタにおけるゲート酸化膜の形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12550888A JPH01293665A (ja) | 1988-05-23 | 1988-05-23 | Mos型トランジスタにおけるゲート酸化膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12550888A JPH01293665A (ja) | 1988-05-23 | 1988-05-23 | Mos型トランジスタにおけるゲート酸化膜の形成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01293665A true JPH01293665A (ja) | 1989-11-27 |
Family
ID=14911864
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12550888A Pending JPH01293665A (ja) | 1988-05-23 | 1988-05-23 | Mos型トランジスタにおけるゲート酸化膜の形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01293665A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7105055B2 (en) | 1998-01-09 | 2006-09-12 | Asm America, Inc. | In situ growth of oxide and silicon layers |
US7232728B1 (en) | 1996-01-30 | 2007-06-19 | Micron Technology, Inc. | High quality oxide on an epitaxial layer |
JP2010268014A (ja) * | 1997-07-11 | 2010-11-25 | Applied Materials Inc | 酸化物形成方法 |
-
1988
- 1988-05-23 JP JP12550888A patent/JPH01293665A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2010268014A (ja) * | 1997-07-11 | 2010-11-25 | Applied Materials Inc | 酸化物形成方法 |
JP2014209640A (ja) * | 1997-07-11 | 2014-11-06 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated | 酸化物形成方法 |
US7105055B2 (en) | 1998-01-09 | 2006-09-12 | Asm America, Inc. | In situ growth of oxide and silicon layers |
US7112538B2 (en) | 1998-01-09 | 2006-09-26 | Asm America, Inc. | In situ growth of oxide and silicon layers |
US8317921B2 (en) | 1998-01-09 | 2012-11-27 | Asm America, Inc. | In situ growth of oxide and silicon layers |
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