JPH0366126A - 絶縁膜の製造方法及びその製造装置 - Google Patents
絶縁膜の製造方法及びその製造装置Info
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- JPH0366126A JPH0366126A JP20262389A JP20262389A JPH0366126A JP H0366126 A JPH0366126 A JP H0366126A JP 20262389 A JP20262389 A JP 20262389A JP 20262389 A JP20262389 A JP 20262389A JP H0366126 A JPH0366126 A JP H0366126A
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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］
本発明砒絶縁膜の製造方法及びこの製造方法を実施する
ための絶縁膜製造装置に関する。
ための絶縁膜製造装置に関する。
［従来の技術］
近年、超ＬＳＩに用いられる絶縁膜の薄膜化が進んでい
る。例えば１６Ｍビット以上の容量を有するＤＲＡＭ
（ダイナミックランダムアクセスメモリ）のＭＯ３型メ
モリ素子の場合、グー１〜のＳ ｔ ０２絶縁膜の膜厚
は１５０Å以下であり、また、メモリキャパシタの積層
型のＳｉＯ／ＳｉＮ／５ｉｎ２膜の下層のＳｉＯ２の膜
厚は５０Å以下、上層の５ｔ０２の膜厚は２０Å以下と
なっている。
る。例えば１６Ｍビット以上の容量を有するＤＲＡＭ
（ダイナミックランダムアクセスメモリ）のＭＯ３型メ
モリ素子の場合、グー１〜のＳ ｔ ０２絶縁膜の膜厚
は１５０Å以下であり、また、メモリキャパシタの積層
型のＳｉＯ／ＳｉＮ／５ｉｎ２膜の下層のＳｉＯ２の膜
厚は５０Å以下、上層の５ｔ０２の膜厚は２０Å以下と
なっている。
高品質のＳ ｉ Ｏ２絶縁膜を得るには、（ａ）Ｓｉ表
面の洗浄の際、Ｓｉ表面に形成される自然酸化膜及び該
表面上の有機物を除去すること （ｂ）Ｓｉ酸化を行うまでに成長する自然酸化膜を除去
すること （Ｃ）Ｓｔ酸酸化時雰囲気を精密制御することを可能な
限り完全に行うことが要求される。
面の洗浄の際、Ｓｉ表面に形成される自然酸化膜及び該
表面上の有機物を除去すること （ｂ）Ｓｉ酸化を行うまでに成長する自然酸化膜を除去
すること （Ｃ）Ｓｔ酸酸化時雰囲気を精密制御することを可能な
限り完全に行うことが要求される。
上記（ａ）に関しては、Ｓｔ衣表面洗浄する際、桑品の
種類によっては、洗浄後に表面に自然酸化膜が形成され
、このためにＳｉＯ２／Ｓｉ界面の２〜３原子層が、い
わゆるサブオキサイド（ＳｉＯｘＮｙ）となることが報
告されている（高温、晶出、川岸、杉野、奈良、細腰、
腹部 １９８８年春季第３５回応用物理学会関係連合講
演会講演予稿集３０Ｐ−Ｎ−４ｍ ）。この自然酸化膜
の発生を防止するために、無水ＨＦを用いて洗浄する装
置が公知であり、実際に市販されている。
種類によっては、洗浄後に表面に自然酸化膜が形成され
、このためにＳｉＯ２／Ｓｉ界面の２〜３原子層が、い
わゆるサブオキサイド（ＳｉＯｘＮｙ）となることが報
告されている（高温、晶出、川岸、杉野、奈良、細腰、
腹部 １９８８年春季第３５回応用物理学会関係連合講
演会講演予稿集３０Ｐ−Ｎ−４ｍ ）。この自然酸化膜
の発生を防止するために、無水ＨＦを用いて洗浄する装
置が公知であり、実際に市販されている。
また、Ｓｔ衣表面ら有機物を除去する方法として、従来
、プラズマを用いた灰化処理が用いられてきたが、この
方法では表面に電気的な損傷が生じることが報告されて
いる。例えばニス・エム・アービング（Ｓ、Ｈ，Ｉｒｖ
ｉｎｇ）によるコダック フォトレジスト セミナー（
Ｋｏｄａｋ Ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ Ｓｅｎ＋ｎａｒ
） １９８６．２．２６で報告されている。このよう
な損傷を生じさせない方法として、近年、紫外線及びオ
ゾンを用いて有機物を除去する方法が提案さ゛れ、これ
によってＳ Ｉ Ｏ２の絶縁破壊耐圧特性を向上させる
ことが可能となった。
、プラズマを用いた灰化処理が用いられてきたが、この
方法では表面に電気的な損傷が生じることが報告されて
いる。例えばニス・エム・アービング（Ｓ、Ｈ，Ｉｒｖ
ｉｎｇ）によるコダック フォトレジスト セミナー（
Ｋｏｄａｋ Ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ Ｓｅｎ＋ｎａｒ
） １９８６．２．２６で報告されている。このよう
な損傷を生じさせない方法として、近年、紫外線及びオ
ゾンを用いて有機物を除去する方法が提案さ゛れ、これ
によってＳ Ｉ Ｏ２の絶縁破壊耐圧特性を向上させる
ことが可能となった。
上記（ｂ）に関しては、以−［説明したような、表面処
理の施されたＳｔを放置するとその表面に時間の経過と
ともに成長する自然酸化膜が形成されるか、水分濃度を
極力さげたＨ Ｆ蒸気を用いれば熟成化膜やＣＶＤ酸化
膜に対して高い選択比を有しながら、この自然酸化膜を
除去できることがエヌ・ミキ、エイチ・キクヤマ、エム
・マエノ、ジエイ・ムラタ、ティー・オーミ（Ｎ、ＨＩ
ＫＩ、 Ｈ，ＫＩＫＵＹＡＨ＾、Ｍ、ＨＡＥＮＯ、Ｊ、
ＭＩＩＲＡＴ八、Ｔ、叶旧）によるＩＥ叶、Ｐ２Ｓ５．
１９８８ に記載されている。
理の施されたＳｔを放置するとその表面に時間の経過と
ともに成長する自然酸化膜が形成されるか、水分濃度を
極力さげたＨ Ｆ蒸気を用いれば熟成化膜やＣＶＤ酸化
膜に対して高い選択比を有しながら、この自然酸化膜を
除去できることがエヌ・ミキ、エイチ・キクヤマ、エム
・マエノ、ジエイ・ムラタ、ティー・オーミ（Ｎ、ＨＩ
ＫＩ、 Ｈ，ＫＩＫＵＹＡＨ＾、Ｍ、ＨＡＥＮＯ、Ｊ、
ＭＩＩＲＡＴ八、Ｔ、叶旧）によるＩＥ叶、Ｐ２Ｓ５．
１９８８ に記載されている。
上記（Ｃ）に関しては、５ｉ０２膜の形成方法として、
従来、膜厚を精密に制御するという観点から、９００℃
以下の低温で成長させる方法、または窒素で希釈された
酸素を用いて高温で酸化させる方法（０２／Ｎ２分圧酸
化と称される）の２つの方法が用いられている。しかし
ながら、いずれの方法においても、酸化直前の酸化炉内
への外気巻き込みにより、ＳｉＯ２／Ｓｉ界面に乱れが
生じ、界面単位密度を制御することが困難となっていた
。
従来、膜厚を精密に制御するという観点から、９００℃
以下の低温で成長させる方法、または窒素で希釈された
酸素を用いて高温で酸化させる方法（０２／Ｎ２分圧酸
化と称される）の２つの方法が用いられている。しかし
ながら、いずれの方法においても、酸化直前の酸化炉内
への外気巻き込みにより、ＳｉＯ２／Ｓｉ界面に乱れが
生じ、界面単位密度を制御することが困難となっていた
。
最近、外気巻き込み防止に有効な、ロードロック室（真
空排気の可能な準備室）付きの酸化、炉が開発され、酸
化雰囲気を精密に制御することが可能になった。
空排気の可能な準備室）付きの酸化、炉が開発され、酸
化雰囲気を精密に制御することが可能になった。
［発明が解決しようとする課題］
上述したように、Ｓｔの表面処理及びＳｔ酸化膜形成に
ついては、近年、夫々別個に技術的向上がなされている
。しかしながら、Ｓｔ衣表面ら有機物及び自然酸化膜を
除去する表面処理工程と酸化膜を形成すべく、熱酸化を
行う熱酸化工程との間に発生する自然酸化膜の成長や、
これらの工程間にＳｔか外気に接することに起因する汚
染を防ぐことができず、熱酸化直前のＳｔ衣表面清浄度
を十分な値に保つことが困難であった。
ついては、近年、夫々別個に技術的向上がなされている
。しかしながら、Ｓｔ衣表面ら有機物及び自然酸化膜を
除去する表面処理工程と酸化膜を形成すべく、熱酸化を
行う熱酸化工程との間に発生する自然酸化膜の成長や、
これらの工程間にＳｔか外気に接することに起因する汚
染を防ぐことができず、熱酸化直前のＳｔ衣表面清浄度
を十分な値に保つことが困難であった。
本発明の目的は自然酸化膜及び汚染のない半導体ウェハ
表面を酸化することにより、該半導体ウェハ表面に高品
質の絶縁膜を形成することにある。
表面を酸化することにより、該半導体ウェハ表面に高品
質の絶縁膜を形成することにある。
［課題を解決するための手段］
本発明の前記目的は、半導体ウェハを自然酸化膜を除去
するための第１の雰囲気にさらして該半導体ウェハの表
面から自然酸化膜を除去する工程と、該半導体ウェハの
表面に酸化膜を形成すべく該半導体ウェハを第２の雰囲
気内で加熱する工程とを有しており、第１の雰囲気にさ
らされて自然酸化膜の除去された半導体ウェハが、外気
に接することなく第２の雰囲気内に移動するようにした
ことを特徴とする絶縁膜の製造方法によって達成される
。
するための第１の雰囲気にさらして該半導体ウェハの表
面から自然酸化膜を除去する工程と、該半導体ウェハの
表面に酸化膜を形成すべく該半導体ウェハを第２の雰囲
気内で加熱する工程とを有しており、第１の雰囲気にさ
らされて自然酸化膜の除去された半導体ウェハが、外気
に接することなく第２の雰囲気内に移動するようにした
ことを特徴とする絶縁膜の製造方法によって達成される
。
また、自然酸化膜除去用のガスを導入可能な準備室と、
酸化性ガスを導入可能であり、半導体ウェハを加熱する
ための熱源を備えた酸化炉と、準備室と酸化炉とを仕切
るための開閉自在な仕切り弁と、該仕切り弁が開いてい
るときに半導体ウェハを外気にさらすことなく準備室と
酸化炉との間で移動させるための手段とを有することを
特徴とする絶縁膜製造装置によって上記の製造方法を実
施できる。
酸化性ガスを導入可能であり、半導体ウェハを加熱する
ための熱源を備えた酸化炉と、準備室と酸化炉とを仕切
るための開閉自在な仕切り弁と、該仕切り弁が開いてい
るときに半導体ウェハを外気にさらすことなく準備室と
酸化炉との間で移動させるための手段とを有することを
特徴とする絶縁膜製造装置によって上記の製造方法を実
施できる。
［作用］
上記の絶縁膜の製造方法においては、自然酸化膜を除去
するための第１の雰囲気内に置かれた一′１′導体ウェ
ハを外気に接することなく、酸化膜を形成するための第
２の雰囲気に移動するので、表面処理の工程と熱酸化の
工程との間に半導体ウェハ表面に自然酸化膜が成長した
り、半導体ウェハが汚染されたりすることを防止できる
。従って熟成化直前の半導体ウニへ表面を清浄な状態に
保つことが可能であり、高品質の絶縁膜を製造すること
ができる。
するための第１の雰囲気内に置かれた一′１′導体ウェ
ハを外気に接することなく、酸化膜を形成するための第
２の雰囲気に移動するので、表面処理の工程と熱酸化の
工程との間に半導体ウェハ表面に自然酸化膜が成長した
り、半導体ウェハが汚染されたりすることを防止できる
。従って熟成化直前の半導体ウニへ表面を清浄な状態に
保つことが可能であり、高品質の絶縁膜を製造すること
ができる。
上記の絶縁膜製造装置は、準（Ｉｉ！ｉ室と酸化炉とが
開閉自在な仕切り弁によって仕切られており、該仕切り
弁を開（〕で半半導体ウニを外気にさらすことなく準ｔ
ｆＭ室から酸化炉に移動するようにしている。従って半
導体ウェハを外気にさらすことなく自然酸化膜を除去す
るための第１の雰囲気がら酸化膜を形成するための第２
の雰囲気に移動することかできる。
開閉自在な仕切り弁によって仕切られており、該仕切り
弁を開（〕で半半導体ウニを外気にさらすことなく準ｔ
ｆＭ室から酸化炉に移動するようにしている。従って半
導体ウェハを外気にさらすことなく自然酸化膜を除去す
るための第１の雰囲気がら酸化膜を形成するための第２
の雰囲気に移動することかできる。
「実施例］
次に本発明の実施例について説明する。
第１図は本発明の絶縁膜の製造方法を実施するために使
用される絶縁膜製造装置の一実施例の構成を示ず。図中
、１０は縦型酸化炉であり、該酸化炉は石英炉芯管１１
、ヒータ１２、酸化性ガス導入口１３、真空排気口１４
を有している。１５はロードロック室（準備室）であり
、該ロードロック室は０３導入口１６、紫外線ランプ１
７、無水ＨＦ導入口１８、真空排気［１１９を有してい
る。酸化炉１０とロードロック室１５とは仕切り弁２０
によって仕切られている。
用される絶縁膜製造装置の一実施例の構成を示ず。図中
、１０は縦型酸化炉であり、該酸化炉は石英炉芯管１１
、ヒータ１２、酸化性ガス導入口１３、真空排気口１４
を有している。１５はロードロック室（準備室）であり
、該ロードロック室は０３導入口１６、紫外線ランプ１
７、無水ＨＦ導入口１８、真空排気［１１９を有してい
る。酸化炉１０とロードロック室１５とは仕切り弁２０
によって仕切られている。
２１はＳｉウェハ、２２はＳｉウェハボートである。
無水ＨＰ導入口は、各Ｓｉウェハを均一に無水ＨＦにさ
らずために各ウェハ毎に設けられている。
らずために各ウェハ毎に設けられている。
紫外線ランプ１７はロードロック室の外壁に配置されて
おり、該壁に設けられた紫外線を透過する窓を介して、
Ｓｉウェハに紫外線を照射する。２３はウェハボート２
２をロードロック室１５と酸化炉１０との間で移動する
ためのシリングであり、２４はシリシタ２３を土−トに
動かずためのモータである。
おり、該壁に設けられた紫外線を透過する窓を介して、
Ｓｉウェハに紫外線を照射する。２３はウェハボート２
２をロードロック室１５と酸化炉１０との間で移動する
ためのシリングであり、２４はシリシタ２３を土−トに
動かずためのモータである。
この装置を用いて第２図に示した絶縁膜を製造する工程
Ｓ１〜Ｓ５を実施する手順について説明する。
Ｓ１〜Ｓ５を実施する手順について説明する。
先ず、直径６インチのＰ ｆｌｏｏ）シリコンウェハを
湿式のＩ−Ｔ Ｆ処理により洗浄し、乾燥した後、１フ
ードロ・ンク室１５に丙装置する〈エイフＳ１）。図示
しない外部排気源に接続された′Ａ空ＪＪＩ気ｒ−１１
９により１コード１コツク室１５をＨ１″３ｒｏｒｒ
程度（約０．１３３Ｐａ）に排気する。次に、０３導
入口１６から０３を導入し、紫外線ランプを点灯し、Ｓ
ｉウェハに紫外線を照射する。この処理により、Ｓｉウ
ェハ表面から有機物が除去される（工程３２）。次に、
無水１−Ｉ Ｐ導入１１１８から水分濃度を極カート（
′）た（１０１］ｐｂ以下か望ましい＞ １（Ｆ蒸気を
ロードロック室に導入し、Ｓｉウェハ表面から自然酸化
膜を除去する（工程Ｓ３）。この１−ＩＦ蒸気を真空排
気０１９から排気した後、仕切り弁２０を開け、モータ
２４を駆動して真空排気１」１４により予め真空排気さ
れている石英炉芯管内にＳｉウェハを移動させ、所定の
位置にセットする。次に仕切り弁を閉め、酸化性ガス導
入口１３から酸素（良好な特性を右する酸化１１Ｑを形
成するために、必要に応じて１−ｒ ＣＩ 、その他の
気体を添加してもよい）を導入した後、ヒーター２でＳ
ｉウェハを８００〜１０００℃に加熱し、熱酸化させる
（工程Ｓ４）。所望の膜厚に応じた時間だＣＩ加熱した
後、酸素を排気し、モータ２４を駆動してＳｉウェハを
１コードロツク室内に移動し、冷却する（工程Ｓ５）。
湿式のＩ−Ｔ Ｆ処理により洗浄し、乾燥した後、１フ
ードロ・ンク室１５に丙装置する〈エイフＳ１）。図示
しない外部排気源に接続された′Ａ空ＪＪＩ気ｒ−１１
９により１コード１コツク室１５をＨ１″３ｒｏｒｒ
程度（約０．１３３Ｐａ）に排気する。次に、０３導
入口１６から０３を導入し、紫外線ランプを点灯し、Ｓ
ｉウェハに紫外線を照射する。この処理により、Ｓｉウ
ェハ表面から有機物が除去される（工程３２）。次に、
無水１−Ｉ Ｐ導入１１１８から水分濃度を極カート（
′）た（１０１］ｐｂ以下か望ましい＞ １（Ｆ蒸気を
ロードロック室に導入し、Ｓｉウェハ表面から自然酸化
膜を除去する（工程Ｓ３）。この１−ＩＦ蒸気を真空排
気０１９から排気した後、仕切り弁２０を開け、モータ
２４を駆動して真空排気１」１４により予め真空排気さ
れている石英炉芯管内にＳｉウェハを移動させ、所定の
位置にセットする。次に仕切り弁を閉め、酸化性ガス導
入口１３から酸素（良好な特性を右する酸化１１Ｑを形
成するために、必要に応じて１−ｒ ＣＩ 、その他の
気体を添加してもよい）を導入した後、ヒーター２でＳ
ｉウェハを８００〜１０００℃に加熱し、熱酸化させる
（工程Ｓ４）。所望の膜厚に応じた時間だＣＩ加熱した
後、酸素を排気し、モータ２４を駆動してＳｉウェハを
１コードロツク室内に移動し、冷却する（工程Ｓ５）。
上記の一連の工程の夫々について、処理時間、流量等を
必要に応じて任意に設定することが可能である。
必要に応じて任意に設定することが可能である。
［発明の効果］
本発明によれは、Ｓｉウェハ表面に有機物及び自然酸化
膜を除去する表面処理を施した後、Ｓｉウェハ表面を清
浄な状態に保ったまま、熱酸化できるので、ＳｉＯ２／
Ｓｉ界面にザブオキサイドのない低界面準位密度のシリ
コン絶縁膜を形成することか可能となり、界面状態の影
響を受けやすい１００Å以下の極めて薄いゲート絶縁膜
を有する１〜ランジスタの特性及び信頼性を向上させる
ことかできる。
膜を除去する表面処理を施した後、Ｓｉウェハ表面を清
浄な状態に保ったまま、熱酸化できるので、ＳｉＯ２／
Ｓｉ界面にザブオキサイドのない低界面準位密度のシリ
コン絶縁膜を形成することか可能となり、界面状態の影
響を受けやすい１００Å以下の極めて薄いゲート絶縁膜
を有する１〜ランジスタの特性及び信頼性を向上させる
ことかできる。
第１図は本発明の絶縁膜製造装置の一実施例の０
構成を示す図、第２図は本発明の絶縁膜の製造方法の一
実總例の工程を示す図である。 １０・・・縦型酸化炉、１１・・・石英炉芯管、１２・
・・ヒータ、１３・・・酸化性ガス導入口、１４．１９
・・・真空排気口、１５・・・ロードロック室、１６・
・・ｏ３導入口、１７・・・紫外線ランプ、１８・・・
無水ＨＦ導入口、２ｏ・・・仕切り弁、２１・・・Ｓｔ
ウェハ、２２・・・Ｓｔウェハボート。
実總例の工程を示す図である。 １０・・・縦型酸化炉、１１・・・石英炉芯管、１２・
・・ヒータ、１３・・・酸化性ガス導入口、１４．１９
・・・真空排気口、１５・・・ロードロック室、１６・
・・ｏ３導入口、１７・・・紫外線ランプ、１８・・・
無水ＨＦ導入口、２ｏ・・・仕切り弁、２１・・・Ｓｔ
ウェハ、２２・・・Ｓｔウェハボート。
Claims (2)
- （１）半導体ウェハを自然酸化膜を除去するための第１
の雰囲気にさらして該半導体ウェハの表面から自然酸化
膜を除去する工程と、該半導体ウェハの表面に酸化膜を
形成すべく該半導体ウェハを第２の雰囲気内で加熱する
工程とを有しており、前記第１の雰囲気にさらされて自
然酸化膜の除去された前記半導体ウェハが、外気に接す
ることなく前記第２の雰囲気内に移動するようにしたこ
とを特徴とする絶縁膜の製造方法。 - （２）自然酸化膜除去用のガスを導入可能な準備室と、
酸化性ガスを導入可能であり、半導体ウェハを加熱する
ための熱源を備えた酸化炉と、前記準備室と前記酸化炉
とを仕切るための開閉自在な仕切り弁と、該仕切り弁が
開いているときに前記半導体ウェハを外気にさらすこと
なく前記準備室と前記酸化炉との間で移動させるための
手段とを有することを特徴とする絶縁膜製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20262389A JPH0366126A (ja) | 1989-08-04 | 1989-08-04 | 絶縁膜の製造方法及びその製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20262389A JPH0366126A (ja) | 1989-08-04 | 1989-08-04 | 絶縁膜の製造方法及びその製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0366126A true JPH0366126A (ja) | 1991-03-20 |
Family
ID=16460433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20262389A Pending JPH0366126A (ja) | 1989-08-04 | 1989-08-04 | 絶縁膜の製造方法及びその製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0366126A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10036691A1 (de) * | 2000-07-27 | 2002-02-14 | Wacker Siltronic Halbleitermat | Verfahren zur chemischen Behandlung von Halbleiterscheiben |
| EP1199740A2 (en) * | 1995-08-23 | 2002-04-24 | Ictop Entwicklungs GmbH | Procedure for drying silicon |
| US6752900B2 (en) * | 1999-04-27 | 2004-06-22 | Stmicroelectronics, Inc. | Vacuum loadlock ultraviolet bake for plasma etch |
-
1989
- 1989-08-04 JP JP20262389A patent/JPH0366126A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1199740A2 (en) * | 1995-08-23 | 2002-04-24 | Ictop Entwicklungs GmbH | Procedure for drying silicon |
| EP1199740A3 (en) * | 1995-08-23 | 2003-09-03 | Ictop Entwicklungs GmbH | Procedure for drying silicon |
| US6752900B2 (en) * | 1999-04-27 | 2004-06-22 | Stmicroelectronics, Inc. | Vacuum loadlock ultraviolet bake for plasma etch |
| DE10036691A1 (de) * | 2000-07-27 | 2002-02-14 | Wacker Siltronic Halbleitermat | Verfahren zur chemischen Behandlung von Halbleiterscheiben |
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