JPH05141871A - 熱処理装置 - Google Patents
熱処理装置Info
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- JPH05141871A JPH05141871A JP33426191A JP33426191A JPH05141871A JP H05141871 A JPH05141871 A JP H05141871A JP 33426191 A JP33426191 A JP 33426191A JP 33426191 A JP33426191 A JP 33426191A JP H05141871 A JPH05141871 A JP H05141871A
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- heating
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 炉心管内で基板の表面に、信頼性の高い酸化
膜を形成するため活性ガスシンタリング等が可能な熱処
理装置を提供することを目的とする。 【構成】 被処理物５を搬出入するための開閉可能な開
口部１１とガスを内部に導入するためのガス導入口１２
とを有する炉心管１と、炉心管１内部を加熱するための
炉心管加熱手段４、ガス導入口１２に連通させて接続さ
れたガス導入管２と、ガス導入管２を加熱するための加
熱手段９とを少なくとも有し、ガス導入管２の少なくと
も内表面がニッケル又はニッケルを含む材料よりなるこ
とを特徴とする。
膜を形成するため活性ガスシンタリング等が可能な熱処
理装置を提供することを目的とする。 【構成】 被処理物５を搬出入するための開閉可能な開
口部１１とガスを内部に導入するためのガス導入口１２
とを有する炉心管１と、炉心管１内部を加熱するための
炉心管加熱手段４、ガス導入口１２に連通させて接続さ
れたガス導入管２と、ガス導入管２を加熱するための加
熱手段９とを少なくとも有し、ガス導入管２の少なくと
も内表面がニッケル又はニッケルを含む材料よりなるこ
とを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体製造プロ
セスにおいて汎用されるシンタリング装置のような熱処
理装置に関する。
セスにおいて汎用されるシンタリング装置のような熱処
理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術を、酸化膜／シリコン界面の
ダングリングボンドを水素で終端するためのシンタリン
グ装置を例にとり説明する。
ダングリングボンドを水素で終端するためのシンタリン
グ装置を例にとり説明する。
【０００３】従来、かかるシンタリング装置としては、
電気抵抗加熱方式によって加熱された石英管から成る炉
心管に、水素ガスあるいは不活性ガスと水素ガスとを混
合した混合ガスを導入し、該ガスを加熱した酸化膜／シ
リコン基板に接触させ、ダングリングボンドを水素で終
端するように構成された装置が知られている。
電気抵抗加熱方式によって加熱された石英管から成る炉
心管に、水素ガスあるいは不活性ガスと水素ガスとを混
合した混合ガスを導入し、該ガスを加熱した酸化膜／シ
リコン基板に接触させ、ダングリングボンドを水素で終
端するように構成された装置が知られている。
【０００４】また、水素ガスあるいは不活性ガスと水素
ガスとを混合した混合ガスをプラズマ化し、プラズマ中
の水素イオン及び水素活性種を、酸化膜／シリコン基板
に接触させて、ダングリングボンドを水素で終端するよ
うに構成された装置も知られている。
ガスとを混合した混合ガスをプラズマ化し、プラズマ中
の水素イオン及び水素活性種を、酸化膜／シリコン基板
に接触させて、ダングリングボンドを水素で終端するよ
うに構成された装置も知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の装置に
おいては、導入されたガス体が活性でないため、酸化膜
／シリコン界面のダングリングボンドの終端が不十分で
あり、高い信頼性のデバイスが製造されない。
おいては、導入されたガス体が活性でないため、酸化膜
／シリコン界面のダングリングボンドの終端が不十分で
あり、高い信頼性のデバイスが製造されない。
【０００６】一方、後者の装置は、プラズマ中の水素活
性種を用いてダングリングボンドの終端を行っているた
め、ダングリングボンドは十分に終端され、高い信頼性
を有するデバイスが得られることが期待される。しか
し、実際に後者の装置によりダングリングボンドの終端
を行った場合、必ずしも高い信頼性を有するデバイスが
得られないことが判明した。本発明者は、このように、
期待に反して高い信頼性を有するデバイスが得られない
原因を探求した。その結果、後者の装置では、プラズマ
を発生させているため、そのプラズマが酸化膜及び酸化
膜／シリコン界面に損傷を与えており、そのために新た
に欠陥及びダングリングボンドを生成していることが原
因であることを解明した。
性種を用いてダングリングボンドの終端を行っているた
め、ダングリングボンドは十分に終端され、高い信頼性
を有するデバイスが得られることが期待される。しか
し、実際に後者の装置によりダングリングボンドの終端
を行った場合、必ずしも高い信頼性を有するデバイスが
得られないことが判明した。本発明者は、このように、
期待に反して高い信頼性を有するデバイスが得られない
原因を探求した。その結果、後者の装置では、プラズマ
を発生させているため、そのプラズマが酸化膜及び酸化
膜／シリコン界面に損傷を与えており、そのために新た
に欠陥及びダングリングボンドを生成していることが原
因であることを解明した。
【０００７】結局、現在のところ、酸化膜及び酸化膜／
シリコン界面に損傷をあたえることなく、ダングリング
ボンドを十分に終端し得る技術は存在しない。
シリコン界面に損傷をあたえることなく、ダングリング
ボンドを十分に終端し得る技術は存在しない。
【０００８】本発明は、上記従来技術の課題を解決すべ
く、炉心管内で基板の表面に、信頼性の高い酸化膜を形
成するため活性ガスシンタリング等が可能な熱処理装置
を提供することを目的とする。
く、炉心管内で基板の表面に、信頼性の高い酸化膜を形
成するため活性ガスシンタリング等が可能な熱処理装置
を提供することを目的とする。
【０００９】
【問題を解決するための手段】本発明に係る熱処理装置
は、被処理物を搬出入するための開閉可能な開口部とガ
スを内部に導入するためのガス導入口とを有する炉心管
と；該炉心管内部を加熱するための炉心管加熱手段と；
該炉心管の内部に配置された被処理物の位置よりも上流
側において、水素ガス又は水素を含むガスから、プラズ
マを伴うことなく水素活性種を生成させるための水素活
性種発生手段と；を少なくとも有することを特徴とす
る。
は、被処理物を搬出入するための開閉可能な開口部とガ
スを内部に導入するためのガス導入口とを有する炉心管
と；該炉心管内部を加熱するための炉心管加熱手段と；
該炉心管の内部に配置された被処理物の位置よりも上流
側において、水素ガス又は水素を含むガスから、プラズ
マを伴うことなく水素活性種を生成させるための水素活
性種発生手段と；を少なくとも有することを特徴とす
る。
【００１０】
【作用】本発明では、炉心管の内部に配置された被処理
物の位置よりも上流側において、水素ガス又は水素を含
むガスから、プラズマを伴うことなく水素活性種を生成
させるための水素活性種発生手段を設けているため、こ
の水素活性種発生手段に水素ガスまたは水素を含むガス
を導入すると、水素活性種が生成する。
物の位置よりも上流側において、水素ガス又は水素を含
むガスから、プラズマを伴うことなく水素活性種を生成
させるための水素活性種発生手段を設けているため、こ
の水素活性種発生手段に水素ガスまたは水素を含むガス
を導入すると、水素活性種が生成する。
【００１１】炉心管内に、被処理物として、例えば、酸
化膜の形成されたシリコン基板を配置しておくと、水素
活性種は酸化膜中を拡散し、酸化膜中及び酸化膜／シリ
コン界面のダングリングボンドを終端する。従って、高
い信頼性の酸化膜が得られる。
化膜の形成されたシリコン基板を配置しておくと、水素
活性種は酸化膜中を拡散し、酸化膜中及び酸化膜／シリ
コン界面のダングリングボンドを終端する。従って、高
い信頼性の酸化膜が得られる。
【実施態様例】以下の本発明の実施態様例を説明する。
【００１２】本発明では、水素ガス又は水素を含むガス
から、プラズマを伴うことなく水素活性種を生成させる
ための水素活性種発生手段を設けたことを一つの特徴と
するが、かかる水素活性種発生手段は、例えば、次のよ
うに構成すればよい。
から、プラズマを伴うことなく水素活性種を生成させる
ための水素活性種発生手段を設けたことを一つの特徴と
するが、かかる水素活性種発生手段は、例えば、次のよ
うに構成すればよい。
【００１３】（請求項２）例えば、図１に示すように、
ガス導入口１２に連通させてガス導入管２を、炉心管１
に接続し、かつ、加熱手段９をガス導入管２を加熱し得
るように配置する。その際、ガス導入管２の内面は、ニ
ッケル又はニッケルを含む材料により構成する）。
ガス導入口１２に連通させてガス導入管２を、炉心管１
に接続し、かつ、加熱手段９をガス導入管２を加熱し得
るように配置する。その際、ガス導入管２の内面は、ニ
ッケル又はニッケルを含む材料により構成する）。
【００１４】この場合、加熱手段によりガス導入管２の
内部を３００℃以上に加熱し、ガス導入管２に水素ガス
源から水素ガスを導入すると、ガス導入管２の内面に接
触した水素ガスから水素活性種が生成する。これは、３
００℃以上の温度においては、ガス導入管２を構成する
ニッケル自体あるいはニッケルを含む材料中のニッケル
が触媒作用をなすためと考えられる。このように生成さ
れた水素活性種は当然プラズマをともなっていないため
被処理物にダメージを与えることがない。
内部を３００℃以上に加熱し、ガス導入管２に水素ガス
源から水素ガスを導入すると、ガス導入管２の内面に接
触した水素ガスから水素活性種が生成する。これは、３
００℃以上の温度においては、ガス導入管２を構成する
ニッケル自体あるいはニッケルを含む材料中のニッケル
が触媒作用をなすためと考えられる。このように生成さ
れた水素活性種は当然プラズマをともなっていないため
被処理物にダメージを与えることがない。
【００１５】（請求項３）また、水素ガスを他のガス
（例えば、Ａｒ等の不活性ガス）とともに炉心管内に導
入する場合は、図２に示すように、分岐管２ａ，２ｂを
有するガス導入管２をガス導入口１２に連通させて炉心
管１に接続する。分岐管２ａが水素ガス源に接続され
る。図２に示した例は分岐管が２つの場合であるが、必
要に応じ２以上の分岐管を設けてもよい。
（例えば、Ａｒ等の不活性ガス）とともに炉心管内に導
入する場合は、図２に示すように、分岐管２ａ，２ｂを
有するガス導入管２をガス導入口１２に連通させて炉心
管１に接続する。分岐管２ａが水素ガス源に接続され
る。図２に示した例は分岐管が２つの場合であるが、必
要に応じ２以上の分岐管を設けてもよい。
【００１６】導入管２の内表面の一部又は全部はニッケ
ル又はニッケルを含む材料により構成する。図２に示す
例では、分岐管２ａの内表面をニッケル又はニッケルを
含む材料により構成してある（請求項４）。そして、加
熱手段９は、この分岐管２ａを加熱し得るように配置し
てある（請求項５）。もちろん、分岐管２ａ，２ｂが合
流する部分（この部分がそれぞれの分岐管２ａ，２ｂか
らのガスの混合部２ｃとなる）を加熱し得るように加熱
手段９を配置してもよい（請求項６）。
ル又はニッケルを含む材料により構成する。図２に示す
例では、分岐管２ａの内表面をニッケル又はニッケルを
含む材料により構成してある（請求項４）。そして、加
熱手段９は、この分岐管２ａを加熱し得るように配置し
てある（請求項５）。もちろん、分岐管２ａ，２ｂが合
流する部分（この部分がそれぞれの分岐管２ａ，２ｂか
らのガスの混合部２ｃとなる）を加熱し得るように加熱
手段９を配置してもよい（請求項６）。
【００１７】（請求項７）図１、図２では、導入管２を
設けた例を示したが、かかる導入管を設けず、図３に示
すように、炉心管１の内表面をニッケル又はニッケルを
含む材料により構成してもよい。
設けた例を示したが、かかる導入管を設けず、図３に示
すように、炉心管１の内表面をニッケル又はニッケルを
含む材料により構成してもよい。
【００１８】この場合は、図１、図２で示したような加
熱手段を設ける必要が無く、炉心管加熱手段４により加
熱を行うことができるので、炉心管１の内部において水
素活性種を生成させることができる。なお、ニッケル又
はニッケルを含む材料により構成する部分は、被処理物
５の配置されている位置よりも上流側のみでも足りる
が、残部をかかる材料により構成してもよい。
熱手段を設ける必要が無く、炉心管加熱手段４により加
熱を行うことができるので、炉心管１の内部において水
素活性種を生成させることができる。なお、ニッケル又
はニッケルを含む材料により構成する部分は、被処理物
５の配置されている位置よりも上流側のみでも足りる
が、残部をかかる材料により構成してもよい。
【００１９】なお、以上述べた実施態様では、導入管な
いし炉心管の内表面をニッケル又はニッケルを含む材料
により構成して水素活性種生成手段を構成しているが、
かかる構成以外であってもよい。例えば、水素ガス源と
炉心管との間に、内部にニッケル（例えば、繊維状ニッ
ケル、網状ニッケル、スポンジニッケル等）を充填した
容器を設けることにより水素活性種生成手段を構成して
もよい。この容器内を水素ガスあるいは水素を含むガス
を通過させれ、この容器を３００℃以上に加熱するよう
にすれば、水素活性種が得られ、この水素活性種を炉心
管に導入することができる。
いし炉心管の内表面をニッケル又はニッケルを含む材料
により構成して水素活性種生成手段を構成しているが、
かかる構成以外であってもよい。例えば、水素ガス源と
炉心管との間に、内部にニッケル（例えば、繊維状ニッ
ケル、網状ニッケル、スポンジニッケル等）を充填した
容器を設けることにより水素活性種生成手段を構成して
もよい。この容器内を水素ガスあるいは水素を含むガス
を通過させれ、この容器を３００℃以上に加熱するよう
にすれば、水素活性種が得られ、この水素活性種を炉心
管に導入することができる。
【００２０】次にニッケル又はニッケルを含む材料につ
いて説明する。
いて説明する。
【００２１】ニッケルを含む材料としては、例えば、Ｎ
ｉ基合金が好ましい。また、Ｎｉ基合金の中でも、Ｎｉ
−Ｍｏ系合金又はＮｉ−Ｗ系合金が好ましい。より具体
的には、例えば、ハステロイ（登録商標）があげられ
る。
ｉ基合金が好ましい。また、Ｎｉ基合金の中でも、Ｎｉ
−Ｍｏ系合金又はＮｉ−Ｗ系合金が好ましい。より具体
的には、例えば、ハステロイ（登録商標）があげられ
る。
【００２２】また、他のニッケルを含む材料としては、
例えば、表面粗度が、１μｍ以下の表面粗度に電解研磨
されたステンレス鋼を用いてもよい。この場合、ステン
レス鋼の表面には、不純物濃度が１０ｐｐｂ以下の酸化
性雰囲気中で熱処理することにより形成された不動態膜
が形成されているものを用いることがより好ましく、さ
らに、ステンレス鋼の表面には、酸化性雰囲気中で熱処
理した後、水素雰囲気中で還元処理を行うことにより形
成された不動態膜が形成されているもの（特願平３−２
１２５９２号にて別途提案）を用いることがさらに好ま
しい。かかる不動態膜の表面は、クロム酸化物を主成分
としており、その表面は耐食性に優れ、また、水分の吸
着がきわめて少ないためガス中への不純物の混入をきわ
めて少なくすることができる。なお、不動態膜の表面粗
度は、０．５μｍ以下が好ましく、０．１μｍ以下がよ
り好ましい。なお、かかる不動態膜は、クロム酸化物を
主成分としているが、ニッケル酸化物を含んでおり、こ
のニッケル酸化物中のニッケルが触媒の作用をなし、不
動態膜表面に接触した水素ガスから水素活性種が生成す
るものと考えられる。
例えば、表面粗度が、１μｍ以下の表面粗度に電解研磨
されたステンレス鋼を用いてもよい。この場合、ステン
レス鋼の表面には、不純物濃度が１０ｐｐｂ以下の酸化
性雰囲気中で熱処理することにより形成された不動態膜
が形成されているものを用いることがより好ましく、さ
らに、ステンレス鋼の表面には、酸化性雰囲気中で熱処
理した後、水素雰囲気中で還元処理を行うことにより形
成された不動態膜が形成されているもの（特願平３−２
１２５９２号にて別途提案）を用いることがさらに好ま
しい。かかる不動態膜の表面は、クロム酸化物を主成分
としており、その表面は耐食性に優れ、また、水分の吸
着がきわめて少ないためガス中への不純物の混入をきわ
めて少なくすることができる。なお、不動態膜の表面粗
度は、０．５μｍ以下が好ましく、０．１μｍ以下がよ
り好ましい。なお、かかる不動態膜は、クロム酸化物を
主成分としているが、ニッケル酸化物を含んでおり、こ
のニッケル酸化物中のニッケルが触媒の作用をなし、不
動態膜表面に接触した水素ガスから水素活性種が生成す
るものと考えられる。
【００２３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
する。
【００２４】（実施例１）図１に、本発明の実施例を示
す。
す。
【００２５】本例における熱処理装置は、模型単管シン
タリング炉装置である。なお、以下の各実施例の説明に
おいてお互いに同一又は均等の構成部材は、同一の符号
で示す。
タリング炉装置である。なお、以下の各実施例の説明に
おいてお互いに同一又は均等の構成部材は、同一の符号
で示す。
【００２６】図１に示すように、本例の装置において、
炉心管１は、炉心管の長手方向の一端側に外部からガス
を導入するためのガス導入口１２を有し、そのそとがわ
には、ガス導入口１２に連通させてガス導入管２が設け
られている。
炉心管１は、炉心管の長手方向の一端側に外部からガス
を導入するためのガス導入口１２を有し、そのそとがわ
には、ガス導入口１２に連通させてガス導入管２が設け
られている。
【００２７】本例においては、ガス導入管２は、ニッケ
ル合金（ハステロイＣ：登録商標）金属で構成されてお
り、また、ガス導入管２の外側には加熱手段たる加熱源
９が設置されている。
ル合金（ハステロイＣ：登録商標）金属で構成されてお
り、また、ガス導入管２の外側には加熱手段たる加熱源
９が設置されている。
【００２８】なお、前記ガス導入管２の材質は、ニッケ
ル鋼の他、ステンレス鋼、ハステロイ等でもよい、すな
わち、少なくともニッケル金属を含む材料であればよ
く、望ましくは炉心管１内を汚染しないために表面処理
（例えばドライ酸素酸化不動態化処理）された材料であ
ればよいことは実施態様の項で述べた通りであり、これ
らについても本例と同様の効果が得られることが確認さ
れている。
ル鋼の他、ステンレス鋼、ハステロイ等でもよい、すな
わち、少なくともニッケル金属を含む材料であればよ
く、望ましくは炉心管１内を汚染しないために表面処理
（例えばドライ酸素酸化不動態化処理）された材料であ
ればよいことは実施態様の項で述べた通りであり、これ
らについても本例と同様の効果が得られることが確認さ
れている。
【００２９】ガス導入管２の上流側にはバルブを介して
図示省略のガス供給系が接続されている。前記加熱源９
としては、電気抵抗加熱ヒータ、赤外線ランプヒータ等
により構成すればよい。
図示省略のガス供給系が接続されている。前記加熱源９
としては、電気抵抗加熱ヒータ、赤外線ランプヒータ等
により構成すればよい。
【００３０】一方、炉心管１内の保持部材たる石英サセ
プタ６上には、被処理物、例えば、シリコン基板５が載
置され、炉心管加熱手段である加熱源４により加熱され
るようになっている。前記加熱源４としては、例えば、
電気抵抗加熱ヒータ、赤外線ランプヒータ等により構成
される。なお、炉心管１及びサセプタ６の材質は、合成
石英、溶融石英の他に、アルミナ、シリコンカーバイ
ト、窒化アルミニウム、窒化ほう素等が挙げられ、シリ
コン基板を汚染しない（例えばナトリウムイオンフリ
ー、重金属フリー、脱ガスフリー、パーティクルフリー
等）材料が望ましい。
プタ６上には、被処理物、例えば、シリコン基板５が載
置され、炉心管加熱手段である加熱源４により加熱され
るようになっている。前記加熱源４としては、例えば、
電気抵抗加熱ヒータ、赤外線ランプヒータ等により構成
される。なお、炉心管１及びサセプタ６の材質は、合成
石英、溶融石英の他に、アルミナ、シリコンカーバイ
ト、窒化アルミニウム、窒化ほう素等が挙げられ、シリ
コン基板を汚染しない（例えばナトリウムイオンフリ
ー、重金属フリー、脱ガスフリー、パーティクルフリー
等）材料が望ましい。
【００３１】以下に図１に示す装置を用いてシンタリン
グを行った例を述べる。
グを行った例を述べる。
【００３２】本例では、シリコン基板５上には、シンタ
リング処理前のＭＯＳダイオードを形成した。
リング処理前のＭＯＳダイオードを形成した。
【００３３】その後、シリコン基板５は石英サセプタ６
上に設置し、炉心管１の開口部１１の蓋体１０を開き、
ソフトランディング搬送によって炉心管１内に搬入し、
蓋体１０を閉めた。その後、前記加熱源４によってシリ
コン基板５を３００℃に加熱した。
上に設置し、炉心管１の開口部１１の蓋体１０を開き、
ソフトランディング搬送によって炉心管１内に搬入し、
蓋体１０を閉めた。その後、前記加熱源４によってシリ
コン基板５を３００℃に加熱した。
【００３４】ガス導入管２に、水素ガスとアルゴンガス
の混合ガスを導入した。なお、この混合ガスは、１０％
の水素ガスとアルゴンガスの混合ガスであり、流量は、
１０００ｃｃ／分に設定した。
の混合ガスを導入した。なお、この混合ガスは、１０％
の水素ガスとアルゴンガスの混合ガスであり、流量は、
１０００ｃｃ／分に設定した。
【００３５】水素ガスとアルゴンガスとの混合ガスを、
加熱源９により４００℃に加熱したガス導入管２の内表
面に接触し、水素活性種を生成させ、ガス導入口１２を
介して炉心管１内に導入した。
加熱源９により４００℃に加熱したガス導入管２の内表
面に接触し、水素活性種を生成させ、ガス導入口１２を
介して炉心管１内に導入した。
【００３６】一方、炉心管１内のシリコン基板５は３０
０℃に加熱し、混合ガスを炉心管１に導入後、３０分間
３００℃に保持することによりシンタリング処理を行っ
た。ガス導入口１２から導入された水素活性種を含む混
合ガスはこのシリコン基板５の表面に接触し、酸化膜中
を拡散し、酸化膜中及び酸化膜／シリコン界面のダング
リングボンドを終端した。
０℃に加熱し、混合ガスを炉心管１に導入後、３０分間
３００℃に保持することによりシンタリング処理を行っ
た。ガス導入口１２から導入された水素活性種を含む混
合ガスはこのシリコン基板５の表面に接触し、酸化膜中
を拡散し、酸化膜中及び酸化膜／シリコン界面のダング
リングボンドを終端した。
【００３７】シンタリング処理後、前記ソフトトランデ
ィング搬送の逆の手順によってシリコン基板５及び石英
サセプタ６を炉心管１から外部に搬出した。
ィング搬送の逆の手順によってシリコン基板５及び石英
サセプタ６を炉心管１から外部に搬出した。
【００３８】その後、シンタリング処理後のシリコン基
板５上のＭＯＳダイオードの界面準位密度を擬定容量−
電圧測定により計測した。その実測例としてシンタリン
グ後の界面−準位密度２×１０９ｃｍ−２ｅＶ−１以下
という結果を得た。
板５上のＭＯＳダイオードの界面準位密度を擬定容量−
電圧測定により計測した。その実測例としてシンタリン
グ後の界面−準位密度２×１０９ｃｍ−２ｅＶ−１以下
という結果を得た。
【００３９】（比較例）一方、前記ガス導入管２を加熱
せずに、活性水素を生成しないこと以外は、他の行程を
前述と同じ条件で、すなわちシリコン基板５の石英サセ
プタ６上への設置、ソフトランディング搬送、水素／ア
ルゴン混合ガス中でのシリコン基板５の３０分間３００
℃での加熱、ソフトランディング搬送による取り出しを
同じ条件で行なったところ、シリコン基板５上にＭＯＳ
ダイオードの界面準位密度は１×１０１０ｃｍ−２ｅＶ
−１であった。
せずに、活性水素を生成しないこと以外は、他の行程を
前述と同じ条件で、すなわちシリコン基板５の石英サセ
プタ６上への設置、ソフトランディング搬送、水素／ア
ルゴン混合ガス中でのシリコン基板５の３０分間３００
℃での加熱、ソフトランディング搬送による取り出しを
同じ条件で行なったところ、シリコン基板５上にＭＯＳ
ダイオードの界面準位密度は１×１０１０ｃｍ−２ｅＶ
−１であった。
【００４０】本発明の実施例における酸化膜／シリコン
界面の界面準位密度は前述した通り２×１０９ｃｍ−２
ｅＶ−１以下であるので、両者を比較すると、本発明の
実施例は、酸化膜／シリコン界面のダングリングボンド
数を低減することがわかる。
界面の界面準位密度は前述した通り２×１０９ｃｍ−２
ｅＶ−１以下であるので、両者を比較すると、本発明の
実施例は、酸化膜／シリコン界面のダングリングボンド
数を低減することがわかる。
【００４１】（実施例２）図２は、実施例２を示すもの
で、水素ガス又は水素活性種とアルゴンガスとの混合部
２ｃをガス導入管２に設けたものである。すなわち、本
例では、ガス導入管として、分岐管２ａ，２ｂを有する
ガス導入管２を用いた。分岐管２ａ，２ｂが合流する部
分がガスの混合部２ｃとなる。本例では、分岐管２ａは
水素ガス源（図示せず）に接続され、分岐管２ｂはアル
ゴンガス源（図示せず）に接続されている。また、本例
では、加熱手段９は、分岐管２ａの近傍に設けた。もち
ろん混合部２ｃ近傍に設けてもよいことは前述した通り
である。
で、水素ガス又は水素活性種とアルゴンガスとの混合部
２ｃをガス導入管２に設けたものである。すなわち、本
例では、ガス導入管として、分岐管２ａ，２ｂを有する
ガス導入管２を用いた。分岐管２ａ，２ｂが合流する部
分がガスの混合部２ｃとなる。本例では、分岐管２ａは
水素ガス源（図示せず）に接続され、分岐管２ｂはアル
ゴンガス源（図示せず）に接続されている。また、本例
では、加熱手段９は、分岐管２ａの近傍に設けた。もち
ろん混合部２ｃ近傍に設けてもよいことは前述した通り
である。
【００４２】本実施例は、ガス混合部をガス導入管に設
けている以外実質的にはその構成及び作用は上記実施例
１と同様である。
けている以外実質的にはその構成及び作用は上記実施例
１と同様である。
【００４３】すなわち、本実施例の場合、上記実施例１
と同様炉心管１から取り出されたシリコン基板５上のＭ
ＯＳダイオードの界面準位密度は２×１０９ｃｍ−２ｅ
Ｖ−１以下であった。
と同様炉心管１から取り出されたシリコン基板５上のＭ
ＯＳダイオードの界面準位密度は２×１０９ｃｍ−２ｅ
Ｖ−１以下であった。
【００４４】（実施例３）図３は実施例３を示すもので
ある。本実施例は炉心管１をニッケル金属で構成したも
のである。
ある。本実施例は炉心管１をニッケル金属で構成したも
のである。
【００４５】なお、加熱源４は炉心管１を介して被加熱
部たるシリコン基板を加熱する。
部たるシリコン基板を加熱する。
【００４６】ガス導入管２に流す導入ガスとしての水素
とアルゴンの混合ガスは例えば１０００ｃｃ／分の流量
に設定されるが炉心管１に導入される間に加熱されたニ
ッケル金属に接触することはない。本実施例の場合、反
応処理終了後に炉心管から取り出されたシリコン基板５
上のＭＯＳダイオードの界面準位密度は２×１０９ｃｍ
− ２ｅＶ−１以下であった。
とアルゴンの混合ガスは例えば１０００ｃｃ／分の流量
に設定されるが炉心管１に導入される間に加熱されたニ
ッケル金属に接触することはない。本実施例の場合、反
応処理終了後に炉心管から取り出されたシリコン基板５
上のＭＯＳダイオードの界面準位密度は２×１０９ｃｍ
− ２ｅＶ−１以下であった。
【００４７】なお、縦型に構成されている以外は実質的
にはその構成は、上記実施例１、２、３と同様の実施例
においては、その作用はいずれも上記実施例と同様であ
る。すなわち、上記実施例と同様炉心管１から取り出さ
れたシリコン基板５上のＭＯＳダイオードの界面準位密
度は２×１０９ｃｍ−２ｅＶ−１以下であった。
にはその構成は、上記実施例１、２、３と同様の実施例
においては、その作用はいずれも上記実施例と同様であ
る。すなわち、上記実施例と同様炉心管１から取り出さ
れたシリコン基板５上のＭＯＳダイオードの界面準位密
度は２×１０９ｃｍ−２ｅＶ−１以下であった。
【００４８】図４は、実施例１に係る装置で形成したＭ
ＯＳＦＥＴと従来の装置で形成したＭＯＳＦＥＴのホッ
トエレクトロン耐性を示すグラフである。図４の横軸は
注入したホットエレクトロンの数を表し、縦軸はしきい
値電圧のシフト量を表している。酸化膜の厚さは１０ｎ
ｍである。ゲート電極としてはｎ＋型多結晶シリコンが
使用されている。
ＯＳＦＥＴと従来の装置で形成したＭＯＳＦＥＴのホッ
トエレクトロン耐性を示すグラフである。図４の横軸は
注入したホットエレクトロンの数を表し、縦軸はしきい
値電圧のシフト量を表している。酸化膜の厚さは１０ｎ
ｍである。ゲート電極としてはｎ＋型多結晶シリコンが
使用されている。
【００４９】実施例１に係る装置で形成したＭＯＳＦＥ
Ｔは、１×１０１７のホットエレクトロンを注入しても
しきい値電圧のシフト量は０．０３Ｖと小さい。一方、
従来の装置で形成したＭＯＳＦＥＴは、しきい値電圧が
０．２Ｖと大きくシフトしている。すなわち、実施例１
に係る装置で形成したＭＯＳＦＥＴは高い信頼性を示す
ことがわかった。
Ｔは、１×１０１７のホットエレクトロンを注入しても
しきい値電圧のシフト量は０．０３Ｖと小さい。一方、
従来の装置で形成したＭＯＳＦＥＴは、しきい値電圧が
０．２Ｖと大きくシフトしている。すなわち、実施例１
に係る装置で形成したＭＯＳＦＥＴは高い信頼性を示す
ことがわかった。
【００５０】図５は、実施例１に係る装置で形成したＭ
ＯＳＦＥＴ型ＴＦＴと従来の装置で形成したＭＯＳＦＥ
Ｔ型ＴＦＴのサブスレシュホールド特性を示すグラフで
ある。図５の横軸は、ゲート電圧を表し、横軸はドレイ
ン電流を表している。基板としては、シリコンウエハ上
に酸化膜を形成し、酸化膜上にｐ型多結晶シリコンを形
成している。ＭＯＳＦＥＴは、多結晶シリコン上に形成
している。前記多結晶シリコンは、酸化膜の他、ガラス
上に形成される。ゲート電極としてはｎ＋型多結晶シリ
コンが使用されている。ＭＯＳＦＥＴのチャネル長さは
２μｍ、チャネル幅は１００μｍである。ドレイン電圧
としては、５Ｖが印加されている。
ＯＳＦＥＴ型ＴＦＴと従来の装置で形成したＭＯＳＦＥ
Ｔ型ＴＦＴのサブスレシュホールド特性を示すグラフで
ある。図５の横軸は、ゲート電圧を表し、横軸はドレイ
ン電流を表している。基板としては、シリコンウエハ上
に酸化膜を形成し、酸化膜上にｐ型多結晶シリコンを形
成している。ＭＯＳＦＥＴは、多結晶シリコン上に形成
している。前記多結晶シリコンは、酸化膜の他、ガラス
上に形成される。ゲート電極としてはｎ＋型多結晶シリ
コンが使用されている。ＭＯＳＦＥＴのチャネル長さは
２μｍ、チャネル幅は１００μｍである。ドレイン電圧
としては、５Ｖが印加されている。
【００５１】実施例１に係る装置で形成したＭＯＳＦＥ
Ｔ型ＴＦＴは、ゲート電圧が０Ｖの場合ドレイン電流１
×１０−１３Ａ以下である。一方、従来の装置で形成し
たＭＯＳＦＥＴ型ＴＦＴは、ゲート電圧が０Ｖでも１×
１０−７Ａ以上の電流が流れている。本発明の装置で形
成したＭＯＳＦＥＴ型ＴＦＴでは、ゲート酸化膜／多結
晶シリコン界面のダングリングボンドが水素で終端さ
れ、かつチャネルを形成する多結晶シリコンの粒界のダ
ングリングボンドが水素で終端されるため、ドレイン電
流を低減できている。そのため、実施例１に係る装置で
形成したＭＯＳＦＥＴ型ＴＦＴのサブスレシュホールド
特性が向上している。すなわち、実施例１に係る装置で
形成したＭＯＳＦＥＴ型ＴＦＴは高い性能及び高い信頼
性を示すことがわかった。
Ｔ型ＴＦＴは、ゲート電圧が０Ｖの場合ドレイン電流１
×１０−１３Ａ以下である。一方、従来の装置で形成し
たＭＯＳＦＥＴ型ＴＦＴは、ゲート電圧が０Ｖでも１×
１０−７Ａ以上の電流が流れている。本発明の装置で形
成したＭＯＳＦＥＴ型ＴＦＴでは、ゲート酸化膜／多結
晶シリコン界面のダングリングボンドが水素で終端さ
れ、かつチャネルを形成する多結晶シリコンの粒界のダ
ングリングボンドが水素で終端されるため、ドレイン電
流を低減できている。そのため、実施例１に係る装置で
形成したＭＯＳＦＥＴ型ＴＦＴのサブスレシュホールド
特性が向上している。すなわち、実施例１に係る装置で
形成したＭＯＳＦＥＴ型ＴＦＴは高い性能及び高い信頼
性を示すことがわかった。
【００５２】なお、実施例２、実施例３に係る装置で処
理した場合においても図４、図５に示すと同様な結果が
得られている。
理した場合においても図４、図５に示すと同様な結果が
得られている。
【００５３】
【発明の効果】本発明によれば、固体表面に信頼性の高
い優れたＭＯＳトランジスタを製造することができる。
こうした特徴を持つ本発明の装置により、超微細化半導
体デバイスを実現することができる。
い優れたＭＯＳトランジスタを製造することができる。
こうした特徴を持つ本発明の装置により、超微細化半導
体デバイスを実現することができる。
【図１】実施例１に係る熱処理装置の概略構成図であ
る。
る。
【図２】実施例２に係る熱処理装置の概略構成図であ
る。
る。
【図３】実施例３に係る熱処理装置の概略構成図である
【図４】実施例１に係る装置で形成したＭＯＳＦＥＴと
従来の装置で形成したＭＯＳＦＥＴのホットエレクトロ
ン耐性を示すグラフである。
従来の装置で形成したＭＯＳＦＥＴのホットエレクトロ
ン耐性を示すグラフである。
【図５】実施例１に係る装置で形成したＭＯＳＦＥＴ型
ＴＦＴトランジスタと従来の装置で形成したＭＯＳＦＥ
Ｔ型ＴＦＴトランジスタのサブスレシュホールド特性を
示すグラフである。
ＴＦＴトランジスタと従来の装置で形成したＭＯＳＦＥ
Ｔ型ＴＦＴトランジスタのサブスレシュホールド特性を
示すグラフである。
１ 炉心管、 ２ ガス導入管、 ２ａ 分岐管、 ２ｂ 分岐管、 ２ｃ 混合部、 ４ 炉心管加熱手段（加熱源）、 ５ シリコン基板（被処理物）、 ６ サセプタ、 ７ バルブ、 ９ ガス導入管を加熱するための加熱手段（加熱源）
部、 １０ シャッター、 １１ 開口部、 １２ ガス導入口。
部、 １０ シャッター、 １１ 開口部、 １２ ガス導入口。
Claims (12)
- 【請求項１】 被処理物を搬出入するための開閉可能な
開口部とガスを内部に導入するためのガス導入口とを有
する炉心管と；該炉心管内部を加熱するための炉心管加
熱手段と；該炉心管の内部に配置された被処理物の位置
よりも上流側において、水素ガス又は水素を含むガスか
ら、プラズマを伴うことなく水素活性種を生成させるた
めの水素活性種発生手段と；を少なくとも有することを
特徴とする熱処理装置。 - 【請求項２】 被処理物を搬出入するための開閉可能な
開口部とガスを内部に導入するためのガス導入口とを有
する炉心管と；該炉心管内部を加熱するための炉心管加
熱手段と；該ガス導入口に連通させて接続されたガス導
入管と；該ガス導入管を加熱するための加熱手段と；を
少なくとも有し、該ガス導入管の少なくとも内表面がニ
ッケル又はニッケルを含む材料よりなることを特徴とす
る熱処理装置。 - 【請求項３】 被処理物を搬出入するための開閉可能な
開口部とガスを内部に導入するためのガス導入口とを有
する炉心管と；該炉心管内部を加熱するための炉心管加
熱手段と；該ガス導入口に連通させて接続され、ガス源
側に複数の分岐管を有するガス導入管と；該ガス導入管
を加熱するための加熱手段と；を少なくとも有し、該ガ
ス導入管の一部又は全部の少なくとも内表面がニッケル
又はニッケルを含む材料よりなることを特徴とする熱処
理装置。 - 【請求項４】 水素ガス又は水素を含むガスを導入しよ
うとする前記分岐管の少なくとも内表面がニッケル又は
ニッケルを含む材料よりなることを特徴とする請求項３
記載の熱処理装置。 - 【請求項５】 前記加熱手段は、水素ガス又は水素を含
むガスを導入しようとする前記分岐管を加熱し得るよう
にして配置されていることを特徴とする請求項４記載の
熱処理装置。 - 【請求項６】 前記分岐管が合流する部分から前記炉心
管のガス導入口までの部分の少なくとも内表面がニッケ
ル又はニッケルを含む合金よりなり、前記加熱手段は、
該部分を加熱し得るようにして配置されていることを特
徴とする請求項３記載の熱処理装置。 - 【請求項７】 被処理物を搬出入するための開閉可能な
開口部とガスを内部に導入するためのガス導入口とを有
する炉心管と；該炉心管内部を加熱するための炉心管加
熱手段と；を有し、該炉心管の、少なくとも被処理物が
配置された位置よりも上流側の少なくとも内表面がニッ
ケル又はニッケルを含む材料よりなることを特徴とする
熱処理装置。 - 【請求項８】 前記ニッケルを含む材料は、Ｎｉ−Ｍｏ
系合金又はＮｉ−Ｗ系合金であることを特徴とする請求
項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の熱処理装置。 - 【請求項９】 前記ニッケルを含む材料は、表面粗度
が、１μｍ以下の表面粗度に電解研磨されたステンレス
鋼であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１
項に記載の熱処理装置。 - 【請求項１０】 前記ステンレス鋼の表面には、不純物
濃度が１０ｐｐｂ以下の酸化性雰囲気中で熱処理するこ
とにより形成された不動態膜が形成されていることを特
徴とする請求項９記載の熱処理装置。 - 【請求項１１】 前記ステンレス鋼の表面には、酸化性
雰囲気中で熱処理した後、水素雰囲気中で還元処理を行
うことにより形成された不動態膜が形成されていること
を特徴とする請求項９記載の熱処理装置。 - 【請求項１２】 前記熱処理装置は、酸化膜／シリコン
界面のダングリングボンドを終端させるための熱処理装
置である請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の熱処
理装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33426191A JPH05141871A (ja) | 1991-11-22 | 1991-11-22 | 熱処理装置 |
| PCT/JP1992/001534 WO1993010556A1 (en) | 1991-11-22 | 1992-11-24 | Apparatus for forming oxide film, heat treatment apparatus, semiconductor device, manufacturing method therefor |
| EP19920924004 EP0614216A4 (en) | 1991-11-22 | 1992-11-24 | APPARATUS FOR FORMING AN OXIDE FILM, HOT PROCESSING APPARATUS, SEMICONDUCTOR DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33426191A JPH05141871A (ja) | 1991-11-22 | 1991-11-22 | 熱処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05141871A true JPH05141871A (ja) | 1993-06-08 |
Family
ID=18275367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33426191A Pending JPH05141871A (ja) | 1991-11-22 | 1991-11-22 | 熱処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05141871A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6239041B1 (en) | 1997-03-05 | 2001-05-29 | Hitachi, Ltd. | Method for fabricating semiconductor integrated circuit device |
| JPWO2003005435A1 (ja) * | 2001-07-05 | 2004-10-28 | 大見 忠弘 | 基板処理装置および基板処理方法、基板平坦化方法 |
| US7049187B2 (en) | 2001-03-12 | 2006-05-23 | Renesas Technology Corp. | Manufacturing method of polymetal gate electrode |
| US7053459B2 (en) | 2001-03-12 | 2006-05-30 | Renesas Technology Corp. | Semiconductor integrated circuit device and process for producing the same |
-
1991
- 1991-11-22 JP JP33426191A patent/JPH05141871A/ja active Pending
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6962880B2 (en) | 1997-03-05 | 2005-11-08 | Renesas Technology Corp. | Method for fabricating semiconductor integrated circuit device |
| US6528431B2 (en) | 1997-03-05 | 2003-03-04 | Hitachi, Ltd. | Method for fabricating semiconductor integrated circuit drive using an oxygen and hydrogen catalyst |
| US6239041B1 (en) | 1997-03-05 | 2001-05-29 | Hitachi, Ltd. | Method for fabricating semiconductor integrated circuit device |
| US7799690B2 (en) | 1997-03-05 | 2010-09-21 | Renesas Electronics Corporation | Method for fabricating semiconductor integrated circuit device |
| US7008880B2 (en) | 1997-03-05 | 2006-03-07 | Renesas Technology Corp. | Method for fabricating semiconductor integrated circuit device |
| US6569780B2 (en) | 1997-03-05 | 2003-05-27 | Hitachi, Ltd. | Method for fabricating semiconductor integrated circuit device |
| US6596650B2 (en) | 1997-03-05 | 2003-07-22 | Hitachi, Ltd. | Method for fabricating semiconductor integrated circuit device |
| US7250376B2 (en) | 1997-03-05 | 2007-07-31 | Renesas Technology Corp. | Method for fabricating semiconductor integrated circuit device |
| US6855642B2 (en) | 1997-03-05 | 2005-02-15 | Renesas Technology Corp. | Method for fabricating semiconductor integrated circuit device |
| US6962881B2 (en) | 1997-03-05 | 2005-11-08 | Renesas Technology Corp. | Method for fabricating semiconductor integrated circuit device |
| US6518201B1 (en) | 1997-03-05 | 2003-02-11 | Hitachi, Ltd. | Method for fabricating semiconductor integrated circuit device |
| US6417114B2 (en) | 1997-03-05 | 2002-07-09 | Hitachi, Ltd. | Method for fabricating semiconductor integrated circuit device |
| US6518202B2 (en) | 1997-03-05 | 2003-02-11 | Hitachi, Ltd. | Method for fabricating semiconductor integrated circuit device |
| US7053007B2 (en) | 1997-03-05 | 2006-05-30 | Renesas Technology Corp. | Method for fabricating semiconductor integrated circuit device |
| US7053459B2 (en) | 2001-03-12 | 2006-05-30 | Renesas Technology Corp. | Semiconductor integrated circuit device and process for producing the same |
| US7144766B2 (en) | 2001-03-12 | 2006-12-05 | Renesas Technology Corp. | Method of manufacturing semiconductor integrated circuit device having polymetal gate electrode |
| US7300833B2 (en) | 2001-03-12 | 2007-11-27 | Renesas Technology Corp. | Process for producing semiconductor integrated circuit device |
| US7375013B2 (en) | 2001-03-12 | 2008-05-20 | Renesas Technology Corp. | Semiconductor integrated circuit device and process for manufacturing the same |
| US7632744B2 (en) | 2001-03-12 | 2009-12-15 | Renesas Technology Corp. | Semiconductor integrated circuit device and process for manufacturing the same |
| US7049187B2 (en) | 2001-03-12 | 2006-05-23 | Renesas Technology Corp. | Manufacturing method of polymetal gate electrode |
| JPWO2003005435A1 (ja) * | 2001-07-05 | 2004-10-28 | 大見 忠弘 | 基板処理装置および基板処理方法、基板平坦化方法 |
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