JPH042127A - 絶縁膜形成方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、絶縁膜形成方法に間するもので、特に酸化
シリコン単結晶膜から成る絶縁膜を形成する方法に関す
るものである。

（従来の技術） シリコンを用いて形成される半導体装冨にあいでは、酸
化シリコン膜から成る絶縁膜が種々の箇所で利用されて
いる。

このような酸化シリコン膜の従来の形成方法としでは、
例えば以下に説明するような方法が知られでいた。

その１つは、電気炉を用いた方法である。この方法にお
いては、電気炉によって８００〜１２００℃程度の温度
に加熱された石英管内に清浄化したシリコン下地（後述
する。）が配Ｎされる。その後、この石英管内に酸化膜
形成のための酸化性ガスが導入される。酸化性ガスの導
入後石英管内にシリコン下地を一定時間一定温度で放置
してあくことにより、下地表面に均一な膜厚の非晶質酸
化シリコン膜が形成される。なお、酸化性ガスとしでは
、乾燥した酸素ガス、酸素ガスと水素ガスとの混合ガス
、或は塩酸を霧状にして酸素ガスと混合したガス等が用
いられでいた。また、ここでシリコン下地とは、シリコ
ン基板、シリコン基板上にエピタキシャルシリコン層を
具えるシリコン基板、これらにデバイス等が作り込まれ
たもの等のことである（以下、同様。） 他の方法は、いわゆるＣＶＤ法である。この方法におい
ては、３００〜８００″Ｃ程度の温度に加熱した石英管
内にシリコン下地が設Ｗ１される。続いて、この石英管
内にＳ　ｘ　Ｈａガス及びＮ２０ガス、或は、５ｉＨｎ
ガス及び０２ガスが導入されシリコン下地上に非晶質酸
化シリコン膜が堆積される。

ざらに、他の方法は、いわゆるスパッタ法である。この
方法においては、ステンレス容器内に、酸化シリコン焼
結体で構成された円板（ターゲット）と、この円板に対
向するシリコン下地とが配置される。次に、この容器内
にアルゴンガスが導入され、次に、ターゲットとシリコ
ン下地との間に２００〜７００Ｖの電圧が印加されてア
ルゴンを放電させる。この放電が３〜１０分行われて、
シリコン下地上に膜厚が１ｏ○〜５００ｎｍ程度の非晶
質酸化シリコン膜が堆積される。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来のいずれの方法も、得られる酸化シ
リコン膜は非晶質のものであり、単結晶の酸化シリコン
膜を形成することは不可能であった。

従って、非晶質の酸化シリコン膜上には単結晶シリコン
を形成することは困難であるため、従来技術では、例え
ば単結晶シリコン基板／酸化シリコン膜／単結晶酸化シ
リコン膜というような構造体を用いた電子表Ｍを作製す
ることは困難であった。

この発明は、このような点に鑑みなされたものであり、
従ってこの発明の目的は、シリコン下地上に単結晶酸化
シリコン膜から成る絶縁膜を形成する方法を提供するこ
とにある。

（課題を解決するための手段） この目的の達成を図るため、この出願に係る発明者は、
種々の検討を重ねた結果、文献（フイロソフィカル　マ
ガジン（Ｐｈｉｌｏｓｏｐｈｉｃａｌ　　Ｍａｑａｚｉ
ｎｅ）８．５９　（’１９８９）ｐｐ、３３９〜３６３
）に開示されでいる技術に着目した。この技術は、シリ
コン下地に酸化シリコンの結晶核を形成する技術であり
具体的にはオフオリエンテーションなシリコン基板を酸
化性ガス雰囲気中で加熱処理することによりこのシリコ
ン基板上に酸化シリコンの結晶核を形成するという技術
であった。しかし、この従来技術では、シリコン基板へ
酸化シリコンの結晶核を形成出来たのみであり、シリコ
ン基板上には非晶質酸化シリコン膜が形成されてしまい
、この発明の目的は達成出来ない。

そこで、この発明によれば、シリコン下地上に絶縁膜を
形成するに当たり、シリコン下地としてオフオリエンテ
ーションなシリコン下地を用い、このオフオリエンテー
ションなシリコン下地を酸化性ガス雰囲気中で加熱処理
し然る後シリコン化合物及び酸素を含有するガス雰囲気
中で加熱処理することを特徴とする特 なお、この発明の実施に当たり、前述のオフオリエンテ
ーションなシリコン下地を、［１１０］方向に１〜５度
傾斜したシリコン（００１）面を有するシリコン下地と
するのが好適である。

さらに、この発明の実施に当たり、酸化性ガス雰囲気中
での前述の加熱処理を急速加熱及び急速冷却条件例えば
赤外線照射によって行うのが好適である。

ざらに、この発明の実施に当たり、シリコン化合物及び
酸素を含有するガス雰囲気中での前述の加熱処理を赤外
線照射によって行うのが好適である。

さらに、この発明の実施に当たり、酸化性ガス雰囲気中
での前述の加熱処理と、シリコン化合物及び酸素を含有
するガス雰囲気中での前述の加熱処理とを同一反応炉内
において連続的に行うのが好適である。

ざらに、酸化性ガス雰囲気中での前述の加熱処理の前に
、前述のオフオリエンテーションなシリコン下地に対し
、還元性ガス雰囲気中での加熱処理と、反応性ガス雰囲
気中での加熱処理とを順次に行うのが好適である。

（作用） この発明の絶縁膜形成方法によれば、オフオリエンテー
ションなシリコン下地を用いこのシリコン下地に対し酸
化性ガス雰囲気中で加熱処理を行うので、当該シリコン
下地には酸化シリコンの結晶核が形成される。

ざらに、この発明の絶縁膜形成方法によれば、酸化シリ
コンの結晶核が形成されたシリコン下地に対しシリコン
化合物及び酸素を含有するガス雰囲気中で加熱処理を行
う。従って、この加熱処理においてシリコン化合物及び
酸素は反応し酸化シリコンを生成する。そして、この酸
化シリコンは前述の核を中心にして成長するので、下地
上には単結晶酸化シリコンが形成される。

また、酸化性ガス雰囲気中での加熱処理を赤外線照射に
より行う構成によれば、シリコン下地の加熱及び冷却を
応答性良く即ちシリコン下地を急速に加熱し急速に冷却
出来るので、酸化シリコンの結晶核の形成が良好に行え
る。

また、シリコン化合物及び酸素を含有するガス雰囲気中
での加熱処理を赤外線照射により行う構成によれば、シ
リコン下地の加熱及び冷却を応答性良く行えるので、酸
化シリコン膜の膜厚制御が良好に行える。

また、酸化性ガス雰囲気中での加熱処理と、シリコン化
合物及び酸素を含有するガス雰囲気中での加熱処理とを
同一反応炉内において連続的に行う構成によれば、汚染
の少い酸化シリコン膜が得られる。

また、酸化性ガス雰囲気中での前述の加熱処理の前に、
シリコン下地に対し還元性ガス雰囲気中での加熱処理と
反応性ガス雰囲気中での加熱処理とを順次に行う構成に
よれば、シリコン下地に形成されている自然酸化膜やシ
リコン下地に付着している異物等が絶縁膜形成前に除去
される。

（寅施例） 以下、図面ヲを照してこの発明の絶縁膜形成方法の寅施
例につき説明する。

なお、図面はこの発明を理解出来る程度に、各構成成分
の寸法、形状及び配設位置を概略的に示しているにすぎ
ない、従って各構成成分の寸法、形状及び配ＭＫ係は図
示例に限定されるものではない、また、以下の説明では
、特定の材料及び特定の数値的条件を挙げて説明するが
、これら材料及び条件は単なる好適例にすぎず、従って
この発明はこれら材料及び条件に限定されるものではな
い。

、　　　乏　　　の雪日 まず、この発明の絶縁膜形成方法の説明に先立ち、この
方法の実施に用いて好適な絶縁膜形成装置につき説明す
る。

第２図は、この絶縁膜形成装置の主要部（主として反応
炉及び加熱部の構成）を概略的に示す断面図である。な
お、第２図では反応炉内にオフオリエンテーションなシ
リコン下地としてこの場合［１１０］方向に例えば５度
傾斜した（００１）面を主面とするシリコン基板（５度
オフ（００１）基板）］８（以下、基板］８と略称する
こともある。）を設冒した状態を示す。

また第３図はこの絶Ｓ膜形成装百の全体構成を概略的に
示す図である。

第２図にも示すようにこの実施例では、反応炉（チャン
バー）１０を例えば本体１０ａ、蓋部材１Ｑｂ及び昇降
部材１０ｃから構成する。本体１０ａ及び昇降部材１０
ｃの形成材料としては例えば、ステンレスを、また蓋部
材１０ｂ及び後述の支持体２０の形成材料としては、例
えば石英を用いる。

また上述の反応炉１０の本体１０ａ及び昇降部材１０ｃ
は分離可能に一体となって凹部ａを形成するものである
。また、昇降部材１０Ｃの凹部ａの側には基板１８を載
せるための支持体２ｏを設けて昇降部材１０ｃの昇降に
よって支持体２０をのせた基板１８を反応炉１０内へ入
れ或は反応炉１０外へ取り出せるようにする。図示例で
は昇降部材１０ｃを例えば機械的に昇降させるための昇
降装Ｍ２２と連結させでいる。

また蓋部材１０ｂを着脱自在に本体］○ａに取り付ける
。本体１０ａと蓋部材１０ｂ及び昇降部材１０ｃとの間
には気密保持部材２４例えばパイトンパツキンを設けて
あり、従って反応炉１０内の真空引きを行なった際に気
密保持部材２４を介し、気密状態が形成できる。

また凹部ａの基板近傍位置に基板１８の表面温度を測定
するための温度測定手段２６例えばオプティカルパイロ
メータを設ける。

さらにこの実施例では加熱部１６を任意好適な構成の赤
外線照射手段、例えば赤外線ランプ１６ａと、この赤外
線ランプ１６ａＶ支持するための支持部材１６ｂとを以
って構成する。赤外線ランプ１６ａとしてはタングステ
ンハロゲンランプその他の任意好適なランプを用いる。

好ましくは、複数個の赤外線ランプ１６ａを反応炉１０
内の加熱を均一に行なえるように配置する。通常、赤外
線ランプ１６ａは、反応炉１０外に配置する。この際、
反応炉１０の一部を、赤外線を反応炉１０外から反応炉
１０内に透過させ得る構成とする。

この実施例では、蓋部材１０ｂを既に説明したように石
英で構成しであるので赤外線の透過が可能である。

また、赤外線ランプ１６ａの支持部材１６ｂの配設位Ｍ
をこれに限定するものではないが、図示例では支持部材
１６ｂ７ａ支持部材１６ｂと本体１０ａとの間に蓋部材
１０ｂ及び本体１０ａの当接部を閉し込めるように、本
体１０ａに着脱自在に取り付け、さらに支持部材１６ｂ
と本体１０との間に気密保持部材２４を設ける。このよ
うに支持部材１６ｂｔ設けることによって反応炉１０内
の真空気室性の向上が図れる。

なお、第２図において符号２８は反応炉１０及びガス供
給部１４の間に設けたガス供給管、また３０は反応炉１
０及び排気手段１２の間に設けた排気管を示す。

次に、第３図ヲ参照してこの実施例の真空排気系及びガ
ス供給系につき説明する。しかし、真空排気系及びガス
供給系を以下に述べる例に限定するものではない。

まず真空排気系につき説明する。この実施例では排気手
段１２を例えばターボ分子ポンプ１２ａとこのポンプ１
２ａに接続されたロータリーポンプ１２ｂとを以って構
成する。排気手段１２を例えば図示のように配設した排
気管３０及びバルブを介して反応炉１０と連通させて接
続する。

第３図において３２ａ〜３２ｄは排気管３ｏに連通させ
て設けた真空計（或は圧力ゲージ）であり、真空計３２
ａ及び３２ｄ！例えば１〜１Ｏ−３Ｔｏｒｒの範囲の圧
力測定に用いるバラトロン真空計（或いはビラニー真空
計）とし、また真空計３２ｂ及び３２ｃｔ例えば１０−
３〜１Ｏ−８Ｔｏｒｒの範囲の圧力測定に用いるイオン
ゲージとする。真空計３２１）と排気管３０との間には
真空計３２を保護するための自動開閉バルブ３４を設け
、真空計３２ｂの動作時に真空計３２ｂに対して１Ｏ−
３Ｔｏｒｒ以上の圧力を負荷しないようにバルブ３４の
開閉を自動制御する。３６ａ〜３６ｆは排気手段１２及
び反応炉１ｏの間に設けられる自動開閉バルブであり、
これらバルブ３６ａ〜３６ｆ７：それぞれ任意好適に開
閉することによって、反応炉１０内の圧力を任意好適な
圧力に制御し反応炉１ｏ内に低真空排気状態及び高真空
排気状態を形成する。

ざらに３８は圧力調整用のニードルバルブ及び４０はレ
リーフバルブであり、バルブ４０は反応炉１０内の圧力
が大気圧例えば７６０Ｔｏ　ｒ　ｒｔ越えた場合に自動
的に開放し、バルブ４０の開放によってガス供給部１４
から反応炉１０内へ供給されたガスを排気する。

次にガス供給系につき説明する。この実施例ではガス供
給部１４を還元性ガス源１４ａと、反応性ガス源１４ｂ
と、酸化性ガス源１４ｃと、不活性ガス源１４ｄと、水
素化シリコンガス源或はハロゲン化シリコンガス源等で
構成したシリコン化合物ガス源１４ｅとを以って構成す
る。このガス供給部１４を例えば図示のように配設した
供給管２８及びバルブを介して反応炉１０と連通させて
接続する。なお、この実施例では、シリコン化合物ガス
源１４ｅは、水素化シリコンガス源で構成する。水素化
シリコンガスとしては、例えばモノシラン、ジシラン等
のような従来公知のものを挙げることが出来る。もし、
シリコン化合物ガス源１４ｅ！ハロゲン化シリコンガス
源で構成する場合は、例えばジクロロシラン等のハロゲ
ン化シリコンガス源を用いれば良い。

さらに第３図において４２はガス供給系、４４はバルブ
、４６ａ〜４６ｄ及び４８ａ、４８ｂは自動開閉バルブ
、５０ａ、５０ｂはガス供給部１４から反応炉１０へ導
入されるガスの流量を制御する自動ガス流量コントロー
ラである。

バルブ４４．４８ａ、４８ｂ、４６ａ〜４６ｅをそれぞ
れ任意好適に開閉することによって、所望のガスをガス
供給部１４から反応炉１ｏへ供給できる。

・　　　多　　法　セロ 次に、第２図及び第３図を用いて説明した絶縁膜形成製
Ｍを用いた例によりこの発明の絶縁膜形成方法の実施例
の説明を行なう。ここで、第１図は、この発明の絶縁膜
形成方法の説明に供する加熱サイクルを説明するための
図である。なお、図は横軸に時間をとり縦軸に温度をと
って示しである。

また、以下の説明では第２図及び第３図を適宜参照され
たい。

〈■・・・予備処理〉 先ず、°予備処理として、従来行われている如く化学薬
品、純水等を用いて基板１８（既に説明した５度オフ（
００１）基板１８）の酸化前洗浄を行う、さらに、予備
処理として、反応炉１０内で基板１８に自然酸化膜が形
成されるのを防止するため、バルブ４４．４８ｂ及び４
６ｄｔ開は反応炉１０内に不活性ガス源１４ｄの不活狂
ガス例えば窯素ガスを予め導入してあく。この予備処理
の段階においては、還元性ガス、反応性ガス、酸化性ガ
ス及び水素化シリコンガスはいずれも反応炉１０には導
入しない。

次に、反応路１０内に基板１８を設冨する。基板１８は
、昇降部材１０ｃの支持体２０上に固定する。

これらの予備処理後、基板１８の表面の清浄化処理を行
う、この清浄化処理は、基板］８に対し還元性ガス雰囲
気中での加熱処理と、反応性ガス雰囲気中での加熱処理
とを順次に行うことにより行う、以下、この清浄化処理
工程につき説明する。

〈■・・・清浄化処理〉 ■−■・・・自然酸化膜の除去 基板１８の清浄化に当たり、先ずバルブ４８ｂ、４６ｄ
！閉じて反応炉１０内への不活性ガスの供給を停止する
。

次に、排気手段１２によって反応炉］０内を例えば１ｘ
１０−’Ｔｏｒｒの真空度となるように排気し反応炉］
○内を清浄化する。なお、この真空排気は、バルブ３８
．３６ａ、３６ｆ、３４．４４７８閉じておいてバルブ
３６ｃ、３６ｄを開き、ロータリ−ポンプ１２ｂ％作動
させ、反応炉１０内の圧力を真空計３２ａでモニター（
監視）しながら反応炉１０内を排気する。そして、反応
炉１０内が例えば１ＸＩＯ−３ＴＯｒｒの圧力となった
後、バルブ３６ｃ、３６ｄを閉じでバルブ３６ｅ、３４
８開き、真空計３２ｂで反応炉１０内の圧力をモニター
しなから１ｘｌＯ−’Ｔｏｒｒまで反応炉１ｏ内を排気
することで行える。

反応炉１０内を上述の如く高真空に排気したら、次にバ
ルブ３６ａ、３６ｂ、３６ｄ、３６ｅを閉じる。その後
、バルブ４４．４８ａ、４６ａを開け、還元性ガス源１
４ａがら還元性ガス例えば水素ガスを供給する（第１図
領域Ｉ：８２７０−）。この還元性ガスの導入に当たっ
ては、次に行なう還元性ガス雰囲気中での加熱処理にお
いて反応炉１ｏ内の減圧状態を維持するために、バルブ
３６ｆ、３４を開き真空計で反応路１ｏ内をモニターし
ながら反応炉１０内を例えば１００〜１Ｏ−２Ｔｏｒｒ
の低真空の減圧状態に維持する。

次に、基板１８の自然酸化膜を除去するため、反応炉１
０内が還元性ガス雰囲気とされた状態のままで、加熱部
１６の赤外線ランプ１６ａからの赤外線によって基板１
８を加熱し、基板］８の自然酸化膜を還元しこの自然酸
化膜を基板］８から除去する。なお、この笑施例では、
反応炉１０内を減圧状態に維持しながらこの加熱処理を
行なっているので、自然酸化膜の還元による反応生成物
を反応炉１０外へ排気出来、その結果、反応生成物によ
って基板１日及び反応炉１０内が汚染される度合を低減
出来る。

ここで、赤外線ランプ１６ａによるこの加熱処理におい
ては、基板１８の表面温度を温度測定手段２６で測定し
ながら例えば基板１８の表面温度を５０℃／秒〜２００
℃／秒の間の適当な割合で好ましくは約り００℃／秒で
上昇させ、基板１８の温度が約１０００℃となったら約
１０〜３０秒間（第１図の領域■）この温度を保持する
ように基板１８の加熱を制御する。

次に、加熱部１６による基板１８の加熱を停止すると共
にバルブ４６ａｔ閉じて還元性ガスの供給を停止し、そ
して、基板１８の表面温度が室温例えば約２５℃となる
まで基板１８が冷却するのを待つ。この冷却は基板１８
が自然に冷却するようにしでも良いし、強制的に冷却す
るようにしても良い。強制冷却は、例えばバルブ４８ｂ
、４６ｄを開けて不活性ガスを反応炉１０内に大量に導
入することにより行なえる。

次に、バルブ３８．３６ａ！閉じてバルブ３６ｂ、３６
ｅ！開けて反応炉１ｏ内を例えば１×］○−８ＴＯｒｒ
の高真空に排気し、反応炉１０内を清浄化する。

■−■・・・基板表面の清浄化 次に、バルブ３６ｂ、３６ｅ７ａ閉じてバルブ３８．３
６ａを開き、反応性ガス例えば重量比で１％塩酸−９９
％水素ガスの比で塩酸を霧状にして水素ガスと混合した
ガスを反応炉１０内に導入する（第１図の領域１１：Ｈ
Ｃｌ２フロー）０反応性ガスの導入に当たっでは、次に
行なう反応性ガス雰囲気中での加熱処理において反応炉
］Ｏ内の減圧状態を維持するために、自然酸化膜除去の
際の加熱処理と同様にして反応炉１０内を例えば］ＯＯ
〜１００−２Ｔｏｒｒの低真空の減圧状態に維持する。

次に、加熱部１６の赤外線ランプ１６ａによって加熱処
理を行なう、この寅施例の場合は、基板１８の表面温度
を約１０００”Ｃに保持するように基板１８を加熱しな
がら約２０秒間（第１図の領域■）加熱処理を行う。こ
の処理によって熱的に活性化された反応性ガスが基板１
８自体及び不純物と化学的に反応して揮発するので基板
１８に付着している無機物等の不純物を除去出来る。ま
た、反応炉１ｏ内を減圧状態に維持しながら加熱処理を
行なうので、基板１８のエツチングによる揮発性の反応
生成物が反応炉１０外へ排気され、その結果、反応生成
物によって基板１８及び反応炉１０内が汚染される度合
を低減出来る。

次に、加熱部１６による加熱処理を停止すると共にバル
ブ４６ｂを閉じて反応性ガスの供給を停止し、基板１８
か室温まで冷却するのを待つ、この冷却は基板］８の自
然冷却としても良いし、強制冷却としても良い。

次に、反応炉１ｏ内の清浄化を図るために、バルブ３８
．３６ａｔ閉し、バルブ３６ｂ、３６ｅを開き反応炉１
０内を例えば１　ｘ　１Ｏ−６Ｔｏ　ｒ　ｒの高真空に
排気する。

く■・・・酸化膜の成膜〉 ■−■・・・核形成 次に、酸化性ガス雰囲気中で加熱処理を行なって基板１
８に酸化シリコン結晶の核を形成するため、バルブ３６
ｂ、３６ｅＶ閉じ、バルブ３８．３６ａ、４８ｂ、４６
ｃを開き酸化性ガス例えば酸素ガスを反応炉１０内に供
給する（第１図の領域■：０２７０−）。核形成は大気
圧下でも行なえるが、核形成時の反応性生成物を反応炉
１ｏ外に排気するため、反応炉１ｏ内を例えば１００〜
１０−２Ｔｏｒｒの低真空の減圧状態に維持するのが好
ましい、この状態で加熱部１６による加熱処理によって
基板１８を加熱して基板表面に酸化シリコンの核を形成
する。

加熱部１６の赤外線ランプ１６ａによる加熱処理におい
ては、基板１８の表面温度を温度測定手段２６で測定し
ながら、基板］８の温度を例えば５０℃／秒〜２ｏ○℃
／秒の間の適当な割合で、好ましくは昇温速度約り５０
℃／秒で上昇させた後、約１秒間、１１５０℃の温度に
保持するように基板１８の温度を制御する（第１図の領
域■）、なあ、保持時間及び保持温度は設計に応じ変更
出来る。しかし、酸化シリコンの核形成に当たっては、
基板１８を所定の温度まで短時間で加熱し所定の温度で
の熱処理後は短時間で冷却し１と方が良好な核が得られ
るので、基板１８の加熱及び冷却を応答性良く行える方
法で行うのが良い。

この点、赤外線照射による加熱は、非常に好適な方法で
ある。ざらに、赤外線照射によれば、赤外線照射の停止
により基板を急速に冷却出来るので、酸化性ガス雰囲気
で酸化シリコンが形成されることも防止出来る。

酸化シリコンの核を形成後、バルブ４６ｃを閉じで反応
炉１ｏ内への酸化性ガスの供給を停止する。

■−■・・・単結晶膜の形成 次に、核形成済みの基板１８上に酸化シリコン単結晶を
成長させるため、赤外線ランプ１８ａの赤外線を基板１
８に照射し基板１８の表面温度を５００℃にしだ後（第
１図の領域■）、この実施例の場合は直ちにバルブ４８
ｂ、４６ｃ及び４６ｅを開けて酸素ガス及び水素化シリ
コンガス（この実施例の場合はＳ　Ｉ　Ｈａガス）を反
応炉］Ｏ内に供給する（第１図の領域ｒＶ：ｓｉＨ＋＋
０２フロー）。この際の反応炉１０内の圧力は、この実
施例の場合核形成時と同様、１００〜１０−２Ｔｏｒｒ
に維持している。なお、酸素ガス及び水素化シリコンガ
スの反応炉１ｏ内への供給は、基板１８の表面温度が５
００℃に達したら直ちに行う必要は必ずしもないことは
理解されたい。また、基板１８の加熱温度は、上述の５
００℃に限られるものではないが、あまり高すぎても低
過ぎても単結晶形成がうまく出来ない。５００℃±１０
０℃とするのが好適である。また、酸素ガス及び水素化
シリコンガスの混合比は、これに限られるものではない
が、この実施例の場合は流量比でいっで水素化シリコン
二Ｍ素＝５０ｓｃｃｍ：１２０ｓｃｃｍとしている。

この条件において酸化シリコン単結晶膜の堆積速度は、
反応炉１ｏ内の圧力が１．５Ｔｏｒｒの場合で約１０ｎ
ｍ／ｍｉｎである。

酸素ガス及び水素化シリコンガス雰囲気中での上述の加
熱処理を所望の時間行った後、基板１８の加熱を停止す
る。加熱の停止と共に或は加熱停止の後に、バルブ４６
ｃ及び４６ｅを閉じで水素化シリコンガス及び酸素ガス
の反応炉１０内への供給を停止する。

基板１８の温度が室温例えば２５℃まで下がったら、反
応炉１ｏ内から試料を取り出す。

く評価結果〉 次に、上述の如く形成した酸化シリコンから成る絶縁膜
の反射電子線回折像を求め、この絶Ｒ膜の評価を行う、
第４図は上述の反射電子線回折像を示した図である。な
お、第４図中の各点毎に示しである３桁の数字は、５度
オフ（００１，）基板１８上に形成された酸化シリコン
膜から成る絶縁膜の面指数である。この反射電子線回折
像からも明らかなように、形成された酸化シリコン膜は
単結晶のものであることが分る。

上述（こおいでは、この発明の絶縁膜形成方法の実施例
につき説明したが、この発明はこの実施例のみに限られ
るものではなく、以下に説明するようｔｊ　ｆ！　’？
の変更又は変形を加えることが出来る。

上述の実施例では、５度オフ（００１）基板を用いたが
、用い得るオフオリエンテーションなシリコン下地はこ
°れに限られるものではない。特に好適な下地としては
、実施例のものも含むが、［１１０コ方向に１〜５度傾
斜した（００１．）面を有するシリコン下地を挙げるこ
とが出来る。

また、上述の実施例では各加熱処理を赤外線ランプによ
り行なっているが、この加熱処理はアークランプ等で行
なっても良い。

また、上述の実施例では酸化性ガス雰囲気中での加熱処
理を行う前に、シリコン下地に対し還元性ガス雰囲気中
及び反応性ガス雰囲気中央々での加熱処理を行なって下
地の清浄化をしているが、設計によってはこの処理は省
いても勿論良い。

（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この発明の絶縁膜
形成方法によれば、シリコン下地上に単結晶の酸化シリ
コン膜から成る絶縁膜を形成することが出来る。

従って、例えば単結晶シリコン膜と単結晶の酸化シリコ
ン膜とを順次に積層した多層構造成は超格子構造を作製
出来るようになるので、これら構造を有する超高速電子
装置や受光及び発光電子装置の寅現が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例の絶縁膜形成方法の説明に供する図で
あり、加熱サイクルを示した図、第２図は、この発明の
詳細な説明図であり、絶縁膜形成方法の実施に好適な装
置の要部を示す断面図、 第３図は、この発明の詳細な説明図であり、絶縁膜形成
方法の実施に好適な装置の全体構成を示す図、 腑４図は、実施例において形成した絶縁膜の反射電子線
回折像を示した図である。 ３４、３６ａ　〜３６ｆ　、　３８、４ｏ、　４４．４
６ａ　〜４６ｄ、４８ａ、４８　ｂ　−・・バルブ４２
・・・ガス供給系 ５０ａ、５０　ｂ−・・ガス流量コントローラ。 ］０・・・反応炉、　　　１０ａ・・・本体１０ｂ・・
・蓋部材、　　　１０Ｃ・・・昇降部材］２・・・排気
手段、　　１２ａ′・・・ターボ分子ポンプ１２ｂ・・
・ロータリーポンプ １４・・・ガス供給部、　　１４ａ・・・還元性ガス源
１４ｂ・・・反応性ガス源 １４ｃ・・・酸化性ガス源 １４ｄ・・・不活性ガス源 １４ｅ・・・シリコン化合物ガス源 １６・・・加熱部、　　　　１６ａ・・・赤外線ランプ
１６ｂ・・・支持部材、　　１８・・・基板２０・・・
支持体、　　　　２２・・・昇降装置、２４・・・気密
保持部材、２６・・・温度測定手段２８・・・ガス供給
管、　３０・・・排気管３２ａ〜３２ｄ・・・真空計

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリコン下地上に絶縁膜を形成するに当たり、 シリコン下地としてオフオリエンテーションなシリコン
   下地を用い、 該オフオリエンテーションなシリコン下地を酸化性ガス
   雰囲気中で加熱処理し然る後シリコン化合物及び酸素を
   含有するガス雰囲気中で加熱処理すること を特徴とする絶縁膜形成方法。
2. （２）前記オフオリエンテーションなシリコン下地を、
   ［１１０］方向に１〜５度傾斜したシリコン（００１）
   面を有するシリコン下地としたことを特徴とする請求項
   １に記載の絶縁膜形成方法。
3. （３）酸化性ガス雰囲気中での前記加熱処理を急速加熱
   及び急速冷却条件で行うことを特徴とする請求項１に記
   載の絶縁膜形成方法。
4. （４）酸化性ガス雰囲気中での前記加熱処理を赤外線照
   射によって行うことを特徴とする請求項１又は３記載の
   絶縁膜形成方法。
5. （５）シリコン化合物及び酸素を含有するガス雰囲気中
   での前記加熱処理を赤外線照射によって行うことを特徴
   とする請求項１に記載の絶縁膜形成方法。
6. （６）酸化性ガス雰囲気中での前記加熱処理と、シリコ
   ン化合物及び酸素を含有するガス雰囲気中での前記加熱
   処理とを同一反応炉内において連続的に行うことを特徴
   とする請求項１に記載の絶縁膜形成方法。
7. （７）酸化性ガス雰囲気中での前記加熱処理前に、前記
   オフオリエンテーションなシリコン下地に対し、還元性
   ガス雰囲気中での加熱処理と、反応性ガス雰囲気中での
   加熱処理とを順次に行うことを特徴とする請求項１に記
   載の絶縁膜形成方法。