JPH05308070A - シリコン酸化膜形成法 - Google Patents
シリコン酸化膜形成法Info
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- JPH05308070A JPH05308070A JP13780792A JP13780792A JPH05308070A JP H05308070 A JPH05308070 A JP H05308070A JP 13780792 A JP13780792 A JP 13780792A JP 13780792 A JP13780792 A JP 13780792A JP H05308070 A JPH05308070 A JP H05308070A
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- silicon
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 シリコン基板上に、シリコン酸化膜を、シリ
コン基板との間で原子レベルで十分平坦性を有する界面
を形成しているものとして、熱酸化法によって形成す
る。 【構成】 シリコン基板の表面に対し平坦化処理を施
し、次で、その平坦化されたシリコン基板の表面上に、
シリコン酸化膜を熱酸化法によって形成するが、シリコ
ン基板の表面に対する平坦化処理を、超高真空中におけ
る、１３００℃以下１１００℃以上の温度での熱処理と
する。
コン基板との間で原子レベルで十分平坦性を有する界面
を形成しているものとして、熱酸化法によって形成す
る。 【構成】 シリコン基板の表面に対し平坦化処理を施
し、次で、その平坦化されたシリコン基板の表面上に、
シリコン酸化膜を熱酸化法によって形成するが、シリコ
ン基板の表面に対する平坦化処理を、超高真空中におけ
る、１３００℃以下１１００℃以上の温度での熱処理と
する。
Description
【０００１】本発明は、シリコン基板の表面に、シリコ
ン酸化膜を、熱酸化法によって形成するシリコン酸化膜
形成法に関する。
ン酸化膜を、熱酸化法によって形成するシリコン酸化膜
形成法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、シリコン基板の表面にシリコン酸
化膜が熱酸化法によって形成されている構成を有する半
導体素子が、種々提案されている。その代表例は、種々
の半導体集積回路を構成している、シリコン酸化膜をゲ
―ト絶縁膜として用いたＭＯＳ型電界効果トランジスタ
である。
化膜が熱酸化法によって形成されている構成を有する半
導体素子が、種々提案されている。その代表例は、種々
の半導体集積回路を構成している、シリコン酸化膜をゲ
―ト絶縁膜として用いたＭＯＳ型電界効果トランジスタ
である。
【０００３】このようなＭＯＳ型電界効果トランジスタ
を構成している半導体集積回路においては、ＭＯＳ型電
界効果トランジスタを高集積化させるために、ＭＯＳ型
電界効果トランジスタのゲ―ト絶縁膜としてのシリコン
酸化膜を、５ｎｍ以下のような薄い厚さに形成すること
が所望されている。
を構成している半導体集積回路においては、ＭＯＳ型電
界効果トランジスタを高集積化させるために、ＭＯＳ型
電界効果トランジスタのゲ―ト絶縁膜としてのシリコン
酸化膜を、５ｎｍ以下のような薄い厚さに形成すること
が所望されている。
【０００４】また、この場合、ＭＯＳ型電界効果トラン
ジスタのゲ―ト絶縁膜としてのシリコン酸化膜が薄い厚
さしか有しないことから、ゲ―ト絶縁膜としてのシリコ
ン酸化膜とシリコン基板との間の界面の平坦性が、ＭＯ
Ｓ型電界効果トランジスタの特性に大きく影響するた
め、ゲ―ト絶縁膜としてのシリコン酸化膜が、シリコン
基板の表面に、シリコン基板との間で原子レベルで十分
平坦化されている界面を形成しているものとして形成さ
れていることが臨まれている。
ジスタのゲ―ト絶縁膜としてのシリコン酸化膜が薄い厚
さしか有しないことから、ゲ―ト絶縁膜としてのシリコ
ン酸化膜とシリコン基板との間の界面の平坦性が、ＭＯ
Ｓ型電界効果トランジスタの特性に大きく影響するた
め、ゲ―ト絶縁膜としてのシリコン酸化膜が、シリコン
基板の表面に、シリコン基板との間で原子レベルで十分
平坦化されている界面を形成しているものとして形成さ
れていることが臨まれている。
【０００５】以上のこと、及びシリコン基板とシリコン
酸化膜との間の界面の平坦性が、シリコン基板の表面の
平坦性に依存することから、従来、予め用意されたシリ
コン基板の表面に対し、機械的な研磨処理と、続くエッ
チング液を用いたエッチング処理とによる平坦化処理を
施す工程をとり、次に、その平坦化処理の工程によって
平坦化されているシリコン基板の表面に、シリコン酸化
膜を熱酸化法によって形成する工程をとる、というシリ
コン酸化膜形成法が提案されている。
酸化膜との間の界面の平坦性が、シリコン基板の表面の
平坦性に依存することから、従来、予め用意されたシリ
コン基板の表面に対し、機械的な研磨処理と、続くエッ
チング液を用いたエッチング処理とによる平坦化処理を
施す工程をとり、次に、その平坦化処理の工程によって
平坦化されているシリコン基板の表面に、シリコン酸化
膜を熱酸化法によって形成する工程をとる、というシリ
コン酸化膜形成法が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のシリコン酸化膜形成法の場合、シリコン酸化
膜を、平坦化処理を施す工程によって平坦化されている
シリコン基板の表面に形成するので、シリコン酸化膜
が、シリコン基板の表面に、シリコン基板との間で平坦
化されている界面を形成しているものとして形成される
としても、その平坦化の状態は、予め用意されたシリコ
ン基板の表面が結晶面からわずかに傾斜していることが
予儀なくされることから、平坦化処理を施す工程におけ
る機械的な研磨処理において、シリコン基板の表面に、
ステップ部とテラス部とが生じ、また、テラス部の表面
に、シリコン原子の抜けが生じたり、余分なシリコン原
子が付着し、また、エッチング処理において、シリコン
基板の表面が、エッチング処理に用いているエッチング
液に対し不安定であることのため、シリコン基板の表面
が原子レベルで十分平坦化されていず、このため、原子
レベルで十分平坦化されていない、という欠点を有して
いた。
うな従来のシリコン酸化膜形成法の場合、シリコン酸化
膜を、平坦化処理を施す工程によって平坦化されている
シリコン基板の表面に形成するので、シリコン酸化膜
が、シリコン基板の表面に、シリコン基板との間で平坦
化されている界面を形成しているものとして形成される
としても、その平坦化の状態は、予め用意されたシリコ
ン基板の表面が結晶面からわずかに傾斜していることが
予儀なくされることから、平坦化処理を施す工程におけ
る機械的な研磨処理において、シリコン基板の表面に、
ステップ部とテラス部とが生じ、また、テラス部の表面
に、シリコン原子の抜けが生じたり、余分なシリコン原
子が付着し、また、エッチング処理において、シリコン
基板の表面が、エッチング処理に用いているエッチング
液に対し不安定であることのため、シリコン基板の表面
が原子レベルで十分平坦化されていず、このため、原子
レベルで十分平坦化されていない、という欠点を有して
いた。
【０００７】よって、本発明は、上述した欠点のない、
新規なシリコン酸化膜形成法を提案せんとするものであ
る。
新規なシリコン酸化膜形成法を提案せんとするものであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によるシリコン酸
化膜形成法は、前述した従来のシリコン酸化膜形成法の
場合と同様に、予め用意されたシリコン基板の表面に対
し平坦化処理を施す工程と、上記平坦化処理を施す工程
によって平坦化されている上記シリコン基板の表面に、
シリコン酸化膜を熱酸化法によって形成する工程とを有
する。
化膜形成法は、前述した従来のシリコン酸化膜形成法の
場合と同様に、予め用意されたシリコン基板の表面に対
し平坦化処理を施す工程と、上記平坦化処理を施す工程
によって平坦化されている上記シリコン基板の表面に、
シリコン酸化膜を熱酸化法によって形成する工程とを有
する。
【０００９】しかしながら、本発明によるシリコン酸化
膜形成法は、このようなシリコン酸化膜形成法におい
て、その平坦化処理を施す工程が、上記シリコン基板の
表面に対し、超高真空中で、１３００℃以下１１００℃
以上の温度での熱処理を施す工程を有する。
膜形成法は、このようなシリコン酸化膜形成法におい
て、その平坦化処理を施す工程が、上記シリコン基板の
表面に対し、超高真空中で、１３００℃以下１１００℃
以上の温度での熱処理を施す工程を有する。
【００１０】
【作用・効果】本発明によるシリコン酸化膜形成法によ
れば、前述した従来のシリコン酸化膜形成法の場合と同
様に、シリコン酸化膜を、平坦化処理を施す工程によっ
て平坦化されているシリコン基板の表面に形成するの
で、前述した従来のシリコン酸化膜形成法の場合と同様
に、シリコン酸化膜が、シリコン基板の表面に、シリコ
ン基板との間で平坦化されている界面を形成しているも
のとして形成される。
れば、前述した従来のシリコン酸化膜形成法の場合と同
様に、シリコン酸化膜を、平坦化処理を施す工程によっ
て平坦化されているシリコン基板の表面に形成するの
で、前述した従来のシリコン酸化膜形成法の場合と同様
に、シリコン酸化膜が、シリコン基板の表面に、シリコ
ン基板との間で平坦化されている界面を形成しているも
のとして形成される。
【００１１】しかしながら、平坦化処理を施す工程が、
シリコン基板の表面に対し、超高真空中で、１３００℃
以下１１００℃以上の温度での熱処理を施す工程を有
し、そして、その工程において、シリコン基板の表面
に、ステップ部とテラス部とが生じても、また、テラス
部の表面にシリコン原子の抜けが生じたり、余分なシリ
コン原子が付着するとしても、それらシリコン原子の抜
け及び余分なシリコン原子の付着が、従来のシリコン酸
化膜形成法の場合に比し格段的に少ない。
シリコン基板の表面に対し、超高真空中で、１３００℃
以下１１００℃以上の温度での熱処理を施す工程を有
し、そして、その工程において、シリコン基板の表面
に、ステップ部とテラス部とが生じても、また、テラス
部の表面にシリコン原子の抜けが生じたり、余分なシリ
コン原子が付着するとしても、それらシリコン原子の抜
け及び余分なシリコン原子の付着が、従来のシリコン酸
化膜形成法の場合に比し格段的に少ない。
【００１２】従って、平坦化処理を施す工程において、
シリコン基板の表面を、原子レベルで従来のシリコン酸
化膜形成法の場合に比し格段的に高い平坦性を有する表
面にさせることができる。このため、シリコン基板の表
面にシリコン酸化膜を形成する工程において、そのシリ
コン酸化膜を、シリコン基板との間で、原子レベルで、
従来のシリコン酸化膜形成法の場合に比し、格段的に高
い平坦性を有する界面を形成しているものとして形成さ
せることができる。このため、シリコン酸化膜を、ＭＯ
Ｓ型電界効果トランジスタ用として、５ｎｍ以下の薄い
厚さに形成しても、ＭＯＳ型電界効果トランジスタを、
シリコン基板とシリコン酸化膜との間の界面の平坦性に
影響の少ないものとして、容易に製造することができ
る。
シリコン基板の表面を、原子レベルで従来のシリコン酸
化膜形成法の場合に比し格段的に高い平坦性を有する表
面にさせることができる。このため、シリコン基板の表
面にシリコン酸化膜を形成する工程において、そのシリ
コン酸化膜を、シリコン基板との間で、原子レベルで、
従来のシリコン酸化膜形成法の場合に比し、格段的に高
い平坦性を有する界面を形成しているものとして形成さ
せることができる。このため、シリコン酸化膜を、ＭＯ
Ｓ型電界効果トランジスタ用として、５ｎｍ以下の薄い
厚さに形成しても、ＭＯＳ型電界効果トランジスタを、
シリコン基板とシリコン酸化膜との間の界面の平坦性に
影響の少ないものとして、容易に製造することができ
る。
【００１３】
【実施例１】次に、図１を伴って本発明によるシリコン
酸化膜形成法の第１の実施例を述べよう。
酸化膜形成法の第１の実施例を述べよう。
【００１４】図１に示す本発明によるシリコン酸化膜形
成法は、次に述べる順次の工程をとって、シリコン基板
の表面に、シリコン酸化膜を形成する。
成法は、次に述べる順次の工程をとって、シリコン基板
の表面に、シリコン酸化膜を形成する。
【００１５】すなわち、予め用意されたシリコン基板に
対し洗浄処理を施すことによって、シリコン基板の表面
を汚染の除去された表面に清浄化させる（ステップ
１）。
対し洗浄処理を施すことによって、シリコン基板の表面
を汚染の除去された表面に清浄化させる（ステップ
１）。
【００１６】次に、シリコン基板の清浄化された表面に
対し、平坦化処理を施す（ステップ２）。
対し、平坦化処理を施す（ステップ２）。
【００１７】この場合の平坦化処理は、清浄化された表
面を有するシリコン基板を真空容器内に配し、そして、
その真空容器内を、５×１０-9 Torr以下の超高真空状
態にし、その状態で、シリコン基板を、その表面が熔融
状態に到らない１３００℃以下の温度であって、且つ真
空容器中の残留ガス中に含まれる炭素がシリコン基板の
表面のシリコンと反応してシリコン基板の表面にＳｉＣ
の微結晶が成長形成されようとしても、それを蒸発させ
得るのに十分な１１００℃以上の温度に加熱し、その加
熱状態を一定時間保持し、次で、シリコン基板の温度
を、室温まで戻し、次で、シリコン基板を真空容器中か
ら外部に取出す、という処理である。
面を有するシリコン基板を真空容器内に配し、そして、
その真空容器内を、５×１０-9 Torr以下の超高真空状
態にし、その状態で、シリコン基板を、その表面が熔融
状態に到らない１３００℃以下の温度であって、且つ真
空容器中の残留ガス中に含まれる炭素がシリコン基板の
表面のシリコンと反応してシリコン基板の表面にＳｉＣ
の微結晶が成長形成されようとしても、それを蒸発させ
得るのに十分な１１００℃以上の温度に加熱し、その加
熱状態を一定時間保持し、次で、シリコン基板の温度
を、室温まで戻し、次で、シリコン基板を真空容器中か
ら外部に取出す、という処理である。
【００１８】また、このような平坦化処理におけるシリ
コン基板の加熱は、ヒ―タからの輻射熱による加熱、電
子線の照射による加熱、シリコン基板への交流電流また
は直流の通電による抵抗加熱のいずれでもよい。さら
に、シリコン基板の温度を室温まで戻す場合、シリコン
基板の温度がシリコン基板の表面におけるシリコン原子
が再配列する温度Ｔｃを通過する近傍での降温速度が、
５℃／秒以下の除冷速度であるのが望ましい。
コン基板の加熱は、ヒ―タからの輻射熱による加熱、電
子線の照射による加熱、シリコン基板への交流電流また
は直流の通電による抵抗加熱のいずれでもよい。さら
に、シリコン基板の温度を室温まで戻す場合、シリコン
基板の温度がシリコン基板の表面におけるシリコン原子
が再配列する温度Ｔｃを通過する近傍での降温速度が、
５℃／秒以下の除冷速度であるのが望ましい。
【００１９】次に、上述した平坦化処理の施された表面
を有するシリコン基板を、平坦化処理後直ちに、従来の
シリコン酸化膜形成法の場合で用いるのと同様の電気炉
内に配し、そして、その電気炉内に、従来のシリコン酸
化膜形成法の場合と同様に、乾燥した酸素を流し、ま
た、シリコン基板を、従来のシリコン酸化膜形成法の場
合と同様の、温度に加熱されている状態にし、その状態
を一定時間保たせることによって、シリコン基板の表面
に、シリコン酸化膜を形成し、次で、シリコン基板を電
気炉から外部に取出す（ステップ３）
を有するシリコン基板を、平坦化処理後直ちに、従来の
シリコン酸化膜形成法の場合で用いるのと同様の電気炉
内に配し、そして、その電気炉内に、従来のシリコン酸
化膜形成法の場合と同様に、乾燥した酸素を流し、ま
た、シリコン基板を、従来のシリコン酸化膜形成法の場
合と同様の、温度に加熱されている状態にし、その状態
を一定時間保たせることによって、シリコン基板の表面
に、シリコン酸化膜を形成し、次で、シリコン基板を電
気炉から外部に取出す（ステップ３）
【００２０】以上が、本発明によるシリコン酸化膜形成
法の実施例である。
法の実施例である。
【００２１】このような本発明によるシリコン酸化膜形
成法の実施例によれば、シリコン基板の表面に対し平坦
化処理を施す工程（ステップ２）で、シリコン基板の表
面が、原子レベルで十分平坦化されたものとして得られ
る。
成法の実施例によれば、シリコン基板の表面に対し平坦
化処理を施す工程（ステップ２）で、シリコン基板の表
面が、原子レベルで十分平坦化されたものとして得られ
る。
【００２２】このため、シリコン酸化膜を形成する工程
（ステップ３）において、そのシリコン酸化膜が、シリ
コン基板との間で原子レベルで十分平坦化されている界
面を形成しているものとして形成される。
（ステップ３）において、そのシリコン酸化膜が、シリ
コン基板との間で原子レベルで十分平坦化されている界
面を形成しているものとして形成される。
【００２３】ちなみに、シリコン基板の表面に対し平坦
化処理を施す工程において、真空容器内の圧力を５×１
０-10 Torrとし、シリコン基板の加熱を、そのシリコン
基板の交流通電による抵抗加熱とし、その加熱温度を１
２５０℃とし、その温度での加熱時間を２分間とし、シ
リコン基板の温度を室温に戻す速度を、１℃／秒とし、
また、シリコン酸化膜を形成する工程において、シリコ
ン基板の温度を９００℃とし、その温度を１２分間保た
せることによって、シリコン酸化膜を１０ｎｍの厚さを
有するものとして形成したところ、そのシリコン酸化膜
を、図２に示すようにシリコン基板との間で原子レベル
で十分平坦化されている界面を形成しているものとして
形成することができた。
化処理を施す工程において、真空容器内の圧力を５×１
０-10 Torrとし、シリコン基板の加熱を、そのシリコン
基板の交流通電による抵抗加熱とし、その加熱温度を１
２５０℃とし、その温度での加熱時間を２分間とし、シ
リコン基板の温度を室温に戻す速度を、１℃／秒とし、
また、シリコン酸化膜を形成する工程において、シリコ
ン基板の温度を９００℃とし、その温度を１２分間保た
せることによって、シリコン酸化膜を１０ｎｍの厚さを
有するものとして形成したところ、そのシリコン酸化膜
を、図２に示すようにシリコン基板との間で原子レベル
で十分平坦化されている界面を形成しているものとして
形成することができた。
【００２４】また、シリコン基板の表面に対し平坦化処
理を施す工程において、真空容器内の圧力を５×１０
-10 Torrとし、シリコン基板を、そのシリコン基板へ
の、そのシリコン基板の表面に形成されるステップ部を
下る方向に流れる直流通電による抵抗加熱とし、その加
熱温度を１２５０℃とし、シリコン基板の温度を室温に
戻す速度を１℃／秒とし、また、シリコン酸化膜を形成
する工程において、シリコン基板の温度を９００℃と
し、その温度を４分間保たせることによって、シリコン
酸化膜を４ｎｍの厚さを有するものとして形成したとこ
ろ、そのシリコン酸化膜が、図３に示すようにシリコン
基板との間で原子レベルで十分平坦化されている界面を
形成しているものとして形成することができた。
理を施す工程において、真空容器内の圧力を５×１０
-10 Torrとし、シリコン基板を、そのシリコン基板へ
の、そのシリコン基板の表面に形成されるステップ部を
下る方向に流れる直流通電による抵抗加熱とし、その加
熱温度を１２５０℃とし、シリコン基板の温度を室温に
戻す速度を１℃／秒とし、また、シリコン酸化膜を形成
する工程において、シリコン基板の温度を９００℃と
し、その温度を４分間保たせることによって、シリコン
酸化膜を４ｎｍの厚さを有するものとして形成したとこ
ろ、そのシリコン酸化膜が、図３に示すようにシリコン
基板との間で原子レベルで十分平坦化されている界面を
形成しているものとして形成することができた。
【図１】本発明によるシリコン酸化膜形成法を示す順次
の工程図である。
の工程図である。
【図２】本発明によるシリコン酸化膜形成法によって、
シリコン基板の表面に対し平坦化処理を施す工程におけ
るシリコン基板の加熱を、シリコン基板への交流通電に
よる抵抗加熱として形成されたシリコン酸化膜を示す電
子顕微鏡写真である。
シリコン基板の表面に対し平坦化処理を施す工程におけ
るシリコン基板の加熱を、シリコン基板への交流通電に
よる抵抗加熱として形成されたシリコン酸化膜を示す電
子顕微鏡写真である。
【図３】本発明によるシリコン酸化膜形成法によって、
シリコン基板の表面に対し平坦化処理を施す工程におけ
るシリコン基板の加熱を、シリコン基板への直流通電に
よる抵抗加熱として形成されたシリコン酸化膜を示す電
子顕微鏡写真である。
シリコン基板の表面に対し平坦化処理を施す工程におけ
るシリコン基板の加熱を、シリコン基板への直流通電に
よる抵抗加熱として形成されたシリコン酸化膜を示す電
子顕微鏡写真である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒沢 賢 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 予め用意されたシリコン基板の表面に対
し平坦化処理を施す工程と、 上記平坦化処理を施す工程によって平坦化されている上
記シリコン基板の表面に、シリコン酸化膜を熱酸化法に
よって形成する工程とを有するシリコン酸化膜形成法に
おいて、 上記平坦化処理を施す工程が、上記シリコン基板の表面
に対し、超高真空中で、１３００℃以下１１００℃以上
の温度での熱処理を施す工程を有することを特徴とする
シリコン酸化膜形成法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13780792A JPH05308070A (ja) | 1992-04-30 | 1992-04-30 | シリコン酸化膜形成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13780792A JPH05308070A (ja) | 1992-04-30 | 1992-04-30 | シリコン酸化膜形成法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05308070A true JPH05308070A (ja) | 1993-11-19 |
Family
ID=15207313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13780792A Pending JPH05308070A (ja) | 1992-04-30 | 1992-04-30 | シリコン酸化膜形成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05308070A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0951097A (ja) * | 1995-05-31 | 1997-02-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電界効果トランジスタおよびその製造方法 |
| US5886389A (en) * | 1995-05-31 | 1999-03-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Field-effect transistor and method for producing the same |
-
1992
- 1992-04-30 JP JP13780792A patent/JPH05308070A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0951097A (ja) * | 1995-05-31 | 1997-02-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電界効果トランジスタおよびその製造方法 |
| US5886389A (en) * | 1995-05-31 | 1999-03-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Field-effect transistor and method for producing the same |
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