JPH06132281A - Manufacture of silicon oxide film - Google Patents

Manufacture of silicon oxide film

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JPH06132281A
JPH06132281A JP30296292A JP30296292A JPH06132281A JP H06132281 A JPH06132281 A JP H06132281A JP 30296292 A JP30296292 A JP 30296292A JP 30296292 A JP30296292 A JP 30296292A JP H06132281 A JPH06132281 A JP H06132281A
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oxide film
silicon oxide
film
oxygen
silane
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新一 荒木
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  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a silicon oxide film excelling in breakdown voltage, by using an atmospheric CVD method. CONSTITUTION:The volume flow rate ratio R of oxygen gas to a silane based gas is higher than 30, preferably higher than 40, a silicon oxide film is manufactured by an atmospheric chemical vapor growth method. The atmospheric chemical vapor growth method is conducted sequentially by a single-wafer processing system. The formed silicon oxide film is utilized as an layer insulation film and an ONO film beside a field oxide film.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、常圧化学気相成長法に
よる酸化シリコン膜の製造方法に関し、特に耐圧に優れ
た酸化シリコン膜の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a silicon oxide film by atmospheric pressure chemical vapor deposition, and more particularly to a method for producing a silicon oxide film having an excellent withstand voltage.

【0002】[0002]

【従来の技術】化学気相成長法(以下、CVD法とい
う)は、原料をガスで供給し気相あるいは基板表面にお
ける化学反応によって薄膜を堆積させる方法であるが、
真空蒸着法やスパッタリング法など他の薄膜堆積方法に
比べて、広範囲かつ多用な薄膜形成が可能であり、かつ
LSI製造工程上種々の有用な薄膜堆積形態を提供する
ことから、酸化シリコン膜の形成をはじめ、広く利用さ
れている。
2. Description of the Related Art A chemical vapor deposition method (hereinafter referred to as a CVD method) is a method in which a raw material is supplied as a gas and a thin film is deposited by a chemical reaction on a vapor phase or on a substrate surface.
Compared with other thin film deposition methods such as vacuum evaporation method and sputtering method, it is possible to form a wider and more versatile thin film and to provide various useful thin film deposition forms in the LSI manufacturing process. Is widely used, including.

【0003】常圧CVD法による酸化シリコン膜の製造
は、原料ガスとして、シラン系ガスSin 2n+2(例え
ば、モノシランSiH4 )と酸素O2 とを用い、例えば
300〜500℃の温度で、 SiH4 +2O2 → SiO2 + 2H2 O あるいは、 SiH4 + O2 → SiO2 + H2 なる化学反応を誘起させることにより行われる。
Production of silicon oxide film by atmospheric pressure CVD method
Is a silane gas Si as a raw material gas.nH 2n +2 (eg
For example, monosilane SiHFour ) And oxygen O2 And using, for example
SiH at a temperature of 300-500 ° CFour +202 → SiO2 + 2H2 O or SiHFour + O2 → SiO2 + H2 By inducing a chemical reaction

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、常圧CVD
法による酸化シリコン膜は、熱酸化法により形成される
酸化シリコン膜に比べて緻密な膜ではないことから、熱
酸化法による酸化シリコン膜の電界強度が9MV/cm
であるのに対し、常圧CVD法による酸化シリコン膜の
電界強度は7MV/cm程度が一般的であった。そのた
め、電気的耐圧に関する信頼性が、熱酸化による酸化シ
リコン膜に比べて劣っているという欠点があった。
However, atmospheric pressure CVD
Since the silicon oxide film formed by the thermal oxidation method is not denser than the silicon oxide film formed by the thermal oxidation method, the electric field strength of the silicon oxide film formed by the thermal oxidation method is 9 MV / cm.
On the other hand, the electric field strength of the silicon oxide film formed by the atmospheric pressure CVD method is generally about 7 MV / cm. Therefore, there is a drawback that the reliability with respect to electrical breakdown voltage is inferior to that of a silicon oxide film formed by thermal oxidation.

【0005】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、常圧CVD法により耐圧に
優れた酸化シリコン膜を得ることを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and an object thereof is to obtain a silicon oxide film having an excellent withstand voltage by the atmospheric pressure CVD method.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の酸化シリコン膜の製造方法は、シラン系ガ
スに対する酸素の体積流量比を30以上、好ましくは4
0以上として、常圧化学気相成長法により酸化シリコン
膜を製造することを特徴としている。
In order to achieve the above object, in the method for producing a silicon oxide film according to the present invention, the volume flow ratio of oxygen to silane-based gas is 30 or more, preferably 4 or less.
A value of 0 or more is characterized in that a silicon oxide film is manufactured by an atmospheric pressure chemical vapor deposition method.

【0007】前記常圧化学気相成長法は、枚様式で逐次
処理して行うことが好ましい。また、前記酸化シリコン
膜を窒化シリコン膜の上下に積層してONO膜として利
用することができる。
[0007] The atmospheric pressure chemical vapor deposition method is preferably carried out by sequentially processing in a single plate mode. Further, the silicon oxide film may be stacked on and under the silicon nitride film to be used as an ONO film.

【0008】[0008]

【作用】熱酸化法による酸化シリコン膜は、CVD法に
よる酸化シリコン膜に比べて、緻密な膜に形成されるの
で電界強度に優れていることは否めないが、本発明者が
探求したところによれば、CVD法により酸化シリコン
膜を製造するにあたり、原料となるシラン系ガスと酸素
との体積流量比を適切に構成すれば、熱酸化膜に匹敵す
る電界強度を備えた酸化シリコン膜が得られることが知
見された。
It is undeniable that the silicon oxide film formed by the thermal oxidation method is superior in electric field strength to the silicon oxide film formed by the CVD method because it is formed in a denser film than the silicon oxide film formed by the CVD method. According to this, when the silicon oxide film is manufactured by the CVD method, if the volume flow ratio of the silane-based gas as the raw material and oxygen is appropriately configured, a silicon oxide film having an electric field strength comparable to that of the thermal oxide film can be obtained. It was discovered that

【0009】すなわち、図2に示すようにシリコン基板
上に酸化シリコン膜を形成し、該酸化シリコン膜に順次
電圧を印加してそのとき流れるリーク電流を観察する
と、図1(A)に示す結果が得られた。
That is, when a silicon oxide film is formed on a silicon substrate as shown in FIG. 2 and a voltage is sequentially applied to the silicon oxide film and the leak current flowing at that time is observed, the result shown in FIG. 1 (A) is obtained. was gotten.

【0010】この結果によれば、従来の常圧CVD法で
採用していた体積流量比R=10では、印加電圧が増加
するにつけリーク電流も増加することになり、熱酸化膜
に比べて特に高電圧側の安定性に問題がある。ところ
が、シラン系ガスに対する酸素の体積流量比Rを30以
上にまで増加させると、低電圧側におけるリーク電流に
はさほど差が生じないが、高電圧を印加するにつけリー
ク電流が安定することが理解される。
According to this result, at the volume flow rate ratio R = 10 adopted in the conventional atmospheric pressure CVD method, the leak current also increases as the applied voltage increases, which is especially remarkable as compared with the thermal oxide film. There is a problem with the stability on the high voltage side. However, it is understood that when the volume flow ratio R of oxygen to the silane-based gas is increased to 30 or more, there is not much difference in the leak current on the low voltage side, but the leak current becomes stable when a high voltage is applied. To be done.

【0011】特に、図1(B)に示すように、R=30
においてリーク電流の顕著な限界値を示しており、その
意味でR=30、好ましくはR=40以上に設定してお
けば、熱酸化膜に匹敵する電界強度を備えた酸化シリコ
ン膜が得られる。これは、 SiH4 +2O2 → SiO2 + 2H2 O あるいは、 SiH4 + O2 → SiO2 + H2 なる気相成長反応過程において、原料に含まれる酸素の
体積流量比が少ないと、成長する酸化シリコン膜中の酸
素が不足して上記反応が不完全となり、水素が介在した
重合膜やシリコンSiどうしの結合が生じて絶縁性が低
下し、その結果、リーク電流が増加するためと考えられ
る。
In particular, as shown in FIG. 1 (B), R = 30
Shows a remarkable limit value of the leak current, and in that sense, if R = 30, preferably R = 40 or more is set, a silicon oxide film having an electric field strength comparable to that of a thermal oxide film can be obtained. . This is because SiH 4 + 2O 2 → SiO 2 + 2H 2 O or SiH 4 + O 2 → SiO 2 + H 2 grows when the volume flow ratio of oxygen contained in the raw material is small in the vapor phase growth reaction process. This is considered to be because the oxygen in the silicon oxide film is insufficient and the above reaction is incomplete, the hydrogen-mediated polymerized film and the silicon Si are bonded to each other to lower the insulating property, and as a result, the leak current increases. .

【0012】したがって、本発明のように酸素の体積流
量比を増加させれば、上記の反応が円滑に進行して、よ
り緻密でリーク性が低い酸化シリコン膜SiO2 が得ら
れることになる。
Therefore, if the volumetric flow rate of oxygen is increased as in the present invention, the above reaction proceeds smoothly, and a more dense silicon oxide film SiO 2 having a low leak property can be obtained.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。本発明では、酸化シリコン膜を、原料としてシ
ラン系ガスと酸素を用いて、常圧化学気相成長法により
製造する。シラン系ガスとしては、例えば、SiH4
SiHCl3 ,SiH2 Cl2 ,SiH3 Cl,SiC
4 ,SiBr4 ,SiI4 ,SiF4 ,Si(OC2
44 などを例示することができるが特に限定される
ことはない。また、酸素としては酸素ガスにのみ限定さ
れることはなく、NO,NO2 ,N2 O,CO,CO2
+H2 ,H2 O,O3 などを用いることができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present invention, the silicon oxide film is manufactured by atmospheric pressure chemical vapor deposition using silane-based gas and oxygen as raw materials. Examples of the silane-based gas include SiH 4 ,
SiHCl 3 , SiH 2 Cl 2 , SiH 3 Cl, SiC
l 4 , SiBr 4 , SiI 4 , SiF 4 , Si (OC 2
H 4 ) 4 and the like can be exemplified, but not limited thereto. Also, oxygen is not limited to oxygen gas only, and NO, NO 2 , N 2 O, CO, CO 2
+ H 2 , H 2 O, O 3 or the like can be used.

【0014】原料として供給されるシラン系ガスと酸素
との体積流量比R(=酸素/シラン系ガス)は、30以
上、好ましくは40以上に設定する。原料ガスの体積流
量比をこのような範囲に設定することにより、印加電圧
に対するリーク電流を減少させることができるからであ
るが、これについては後述する。本発明の酸化シリコン
膜を形成する場合には、常圧のCVD法を用いて、基板
の温度を300〜500℃の低温で成長させる。
The volumetric flow rate ratio R (= oxygen / silane-based gas) of silane-based gas and oxygen supplied as a raw material is set to 30 or more, preferably 40 or more. This is because by setting the volumetric flow rate ratio of the source gas in such a range, the leak current with respect to the applied voltage can be reduced, which will be described later. When forming the silicon oxide film of the present invention, the substrate is grown at a low temperature of 300 to 500 ° C. by using the atmospheric pressure CVD method.

【0015】このような酸化シリコン膜は、例えば図3
に示す常圧気相成長装置(以下、常圧CVD装置ともい
う)により製造することができる。図3は本発明の一実
施例に係る酸化シリコン膜の製造装置を示す概念図であ
り、このような枚様式のCVD装置は、多数のウェーハ
を同時処理するバッチ式の気相成長装置に比べて、ウェ
ーハの大口径化に容易に対応することができ、しかも堆
積させる酸化シリコン膜の多様化にも容易に対応するこ
とができる点で有利である。
Such a silicon oxide film is shown in FIG.
It can be manufactured by the atmospheric pressure vapor phase growth apparatus (hereinafter also referred to as atmospheric pressure CVD apparatus) shown in. FIG. 3 is a conceptual diagram showing an apparatus for producing a silicon oxide film according to an embodiment of the present invention. Such a single-wafer CVD apparatus is superior to a batch-type vapor phase growth apparatus for simultaneously processing a large number of wafers. This is advantageous in that it is possible to easily cope with an increase in the diameter of the wafer and also to cope with the diversification of the silicon oxide film to be deposited.

【0016】この常圧CVD装置では、搬送コンベア3
0上に半導体ウェーハなどの半導体基板31が、例えば
2列に所定の間隔で配置されており、また、搬送コンベ
ア30の上方には、各半導体基板31の表面に連続的に
酸化シリコン膜を成膜するためのインジェクタ32が搬
送コンベア30の搬送方向に沿って3個配置されてい
る。
In this atmospheric pressure CVD apparatus, the transfer conveyor 3
0, semiconductor substrates 31 such as semiconductor wafers are arranged in, for example, two rows at a predetermined interval, and a silicon oxide film is continuously formed on the surface of each semiconductor substrate 31 above the transfer conveyor 30. Three injectors 32 for film formation are arranged along the transport direction of the transport conveyor 30.

【0017】このインジェクタ32には、それぞれの供
給源(シラン系ガス供給源33および酸素ガス供給源3
4)からそれぞれの配管35,36を介して、原料ガス
となるシラン系ガスと酸素とが導かれる。そして、3個
のインジェクタ32から吹き出される原料ガスが、搬送
コンベア30によって搬送される半導体基板31の表面
に順次反応・堆積して、所定膜厚の酸化シリコン膜が成
膜される。
The injector 32 is provided with respective supply sources (silane gas supply source 33 and oxygen gas supply source 3).
From 4), the silane-based gas as a raw material gas and oxygen are introduced through the respective pipes 35 and 36. Then, the raw material gas blown out from the three injectors 32 sequentially reacts and deposits on the surface of the semiconductor substrate 31 transported by the transport conveyor 30 to form a silicon oxide film having a predetermined thickness.

【0018】次に、原料ガスの体積流量比Rを上述した
ようにR=30以上、好ましくは40以上に設定する根
拠を説明する。図1(A)は本発明の一実施例に係る酸
化シリコン膜の印加電圧とリーク電流との関係を示すグ
ラフ、図1(B)は同じく原料の体積流量比(酸素/シ
ラン系ガス)に対するリーク電流の関係を示すグラフ、
図2は図1に示す測定を行うにあたり用いた半導体装置
を示す断面図である。
Next, the reason why the volume flow rate ratio R of the source gas is set to R = 30 or more, preferably 40 or more as described above will be explained. FIG. 1A is a graph showing the relationship between the applied voltage and the leak current of the silicon oxide film according to one embodiment of the present invention, and FIG. 1B is the same with respect to the volumetric flow rate ratio of the raw material (oxygen / silane-based gas). Graph showing the relationship of leakage current,
FIG. 2 is a sectional view showing a semiconductor device used for performing the measurement shown in FIG.

【0019】まず、図2に示すように、シリコン基板1
上にCVD法により酸化シリコン膜2を形成して試験片
を作製し、該酸化シリコン膜2に順次電圧を印加して、
そのとき流れるリーク電流を観察した。酸化シリコン膜
2の成膜にあたり、常圧の下、基板温度を400〜42
0℃に維持し、シラン系ガスとしてモノシランSiH4
を40cc一定量に固定して、酸素ガスを400cc
(R=10),800cc(R=20),1200cc
(R=30)に変動させ、3種類の試験片を得た。ま
た、それぞれの酸化シリコン膜2の膜厚は100nmと
し、さらに、この酸化シリコン膜2の表面にアルミ電極
膜3を形成した。
First, as shown in FIG. 2, a silicon substrate 1
A silicon oxide film 2 is formed on the above by a CVD method to prepare a test piece, and a voltage is sequentially applied to the silicon oxide film 2,
The leak current flowing at that time was observed. When forming the silicon oxide film 2, the substrate temperature is set to 400 to 42 under normal pressure.
Maintained at 0 ° C, monosilane SiH 4 as silane-based gas
Is fixed to 40cc and oxygen gas is 400cc
(R = 10), 800 cc (R = 20), 1200 cc
By changing to (R = 30), three types of test pieces were obtained. The thickness of each silicon oxide film 2 was 100 nm, and the aluminum electrode film 3 was formed on the surface of the silicon oxide film 2.

【0020】そして、シリコン基板1とアルミ電極膜3
との間に電圧を印加し、この印加電圧値に対する酸化シ
リコン膜のリーク電流値を計測した。この結果を図1
(A)に示す。
Then, the silicon substrate 1 and the aluminum electrode film 3
A voltage was applied between and, and the leak current value of the silicon oxide film with respect to the applied voltage value was measured. This result is shown in Figure 1.
It shows in (A).

【0021】ちなみに、熱酸化法による酸化シリコン膜
と比較する意味で、同様な構造で、シリコン基板上に熱
酸化膜およびアルミ電極膜を形成し、上記と同じ条件で
印加電圧値に対する酸化シリコン膜のリーク電流値を計
測した。また、この測定値を基に、酸素ガス/モノシラ
ンの体積流量比Rに対するリーク電流の関係をプロット
し図1(B)のグラフを得た。
By the way, for the purpose of comparison with a silicon oxide film formed by the thermal oxidation method, a thermal oxide film and an aluminum electrode film are formed on a silicon substrate in the same structure, and the silicon oxide film with respect to the applied voltage value is formed under the same conditions as above. The leak current value was measured. Further, based on this measured value, the relationship between the leak current and the volume flow ratio R of oxygen gas / monosilane was plotted to obtain the graph of FIG. 1 (B).

【0022】この結果によれば、従来の常圧CVD法で
採用していた体積流量比R=10では、印加電圧が増加
するにつけリーク電流も増加することになり、熱酸化膜
に比べて特に高電圧側の安定性に問題がある。例えば、
図1(A)において、ブレークダウンする前に、50V
および70Vの印加電圧でリーク電流が急増する傾向が
ある。
According to this result, when the volume flow rate ratio R = 10 adopted in the conventional atmospheric pressure CVD method, the leak current also increases as the applied voltage increases, and especially compared with the thermal oxide film. There is a problem with the stability on the high voltage side. For example,
In Fig. 1 (A), before breaking down, 50V
The leakage current tends to increase sharply at applied voltages of 70 V and 70 V.

【0023】ところが、シラン系ガスに対する酸素の体
積流量比Rを30以上にまで増加させると、低電圧側に
おけるリーク電流はR=10の場合とさほど差はない
が、高電圧を印加するにつれ、特に図1(A)に示す例
では50V以上の印加電圧で、リーク電流が低くなって
安定することが理解される。
However, when the volume flow rate ratio R of oxygen to silane-based gas is increased to 30 or more, the leak current on the low voltage side is not so different from that when R = 10, but as the high voltage is applied, Particularly, in the example shown in FIG. 1A, it is understood that the leakage current becomes low and becomes stable at an applied voltage of 50 V or higher.

【0024】また、図1(B)に示すように、R=30
においてリーク電流の顕著な限界値を示しており、その
意味でR=30、好ましくはR=40以上に設定してお
けば、熱酸化膜に匹敵する電界強度を備えた酸化シリコ
ン膜が得られることが理解される。
Further, as shown in FIG. 1 (B), R = 30
Shows a remarkable limit value of the leak current, and in that sense, if R = 30, preferably R = 40 or more is set, a silicon oxide film having an electric field strength comparable to that of a thermal oxide film can be obtained. Be understood.

【0025】これは、 SiH4 +2O2 → SiO2 + 2H2 O あるいは、 SiH4 + O2 → SiO2 + H2 なる気相成長反応過程において、原料に含まれる酸素の
体積流量比が少ないと、成長する酸化シリコン膜中の酸
素が不足して上記反応が不完全となり、水素が介在した
重合膜やシリコンSiどうしの結合が生じて絶縁性が低
下し、その結果、リーク電流が増加するためと考えられ
る。
This is because when the volume flow ratio of oxygen contained in the raw material is small in the vapor phase growth reaction process of SiH 4 + 2O 2 → SiO 2 + 2H 2 O or SiH 4 + O 2 → SiO 2 + H 2. , The oxygen in the growing silicon oxide film is insufficient and the above reaction becomes incomplete, and the hydrogenated intervening polymer film or silicon Si bonds with each other to lower the insulating property, resulting in an increase in leak current. it is conceivable that.

【0026】したがって、熱酸化法による酸化シリコン
膜は、CVD法による酸化シリコン膜に比べて、緻密な
膜が形成されるため、電界強度に優れていることは否め
ないが、CVD法により酸化シリコン膜を製造するにあ
たり、原料となるシラン系ガスと酸素との体積流量比を
適切に構成すれば、熱酸化膜に匹敵する電界強度を備え
た酸化シリコン膜が得られることになる。
Therefore, since the silicon oxide film formed by the thermal oxidation method is denser than the silicon oxide film formed by the CVD method, it cannot be denied that it has excellent electric field strength. In manufacturing the film, if the volume flow ratio of the silane-based gas as the raw material and oxygen is appropriately configured, a silicon oxide film having an electric field strength comparable to that of the thermal oxide film can be obtained.

【0027】上述した本発明の酸化シリコン膜の製造方
法は、以下のような各種薄膜に利用することができる。
The above-described method for producing a silicon oxide film according to the present invention can be applied to the following various thin films.

【0028】図4は本発明の酸化シリコン膜をバイポー
ラ・トランジスタのフィールド絶縁膜に利用した具体例
を示す断面図である。このバイポーラ・トランジスタ
(例えば、NPN形トランジスタ)は、N形シリコン基
板4に酸化シリコン膜(フィールド絶縁膜)5を形成し
たのちにベース拡散領域6を形成し、ついで、酸化シリ
コン膜5にホトエッチングによりエミッタ拡散用穴7お
よびコレクタ拡散用穴8を開口して、これらの穴7,8
からN形不純物を拡散することによりエミッタ領域9お
よびコレクタ拡散領域10を形成する。
FIG. 4 is a sectional view showing a specific example in which the silicon oxide film of the present invention is used as a field insulating film of a bipolar transistor. In this bipolar transistor (for example, NPN type transistor), a silicon oxide film (field insulating film) 5 is formed on an N type silicon substrate 4, a base diffusion region 6 is formed, and then the silicon oxide film 5 is photoetched. The emitter diffusion hole 7 and the collector diffusion hole 8 are opened by the
To form an emitter region 9 and a collector diffusion region 10.

【0029】さらに、ホトエッチングによりベース電極
引出し用穴11を開口し、その表面に電極金属を形成し
たのち、ホトエッチングを施すことによりベース電極1
2、エミッタ電極13、およびコレクタ電極14を形成
する。
Further, the base electrode lead-out hole 11 is opened by photoetching, an electrode metal is formed on the surface thereof, and then the base electrode 1 is formed by photoetching.
2, the emitter electrode 13 and the collector electrode 14 are formed.

【0030】このようなバイポーラ・トランジスタのフ
ィールド酸化膜5を形成するにあたって、本発明の方法
を利用して酸化シリコン膜を形成すれば、ベースB−エ
ミッタE間、およびベースB−コレクタC間のpn接合
耐圧がきわめて向上することになる。
In forming the field oxide film 5 of such a bipolar transistor, if a silicon oxide film is formed by using the method of the present invention, a base B-emitter E and a base B-collector C are formed. The breakdown voltage of the pn junction is significantly improved.

【0031】図5は同じく本発明の酸化シリコン膜を層
間絶縁膜に利用した具体例を示す断面図であり、例え
ば、シリコン基板19上に成膜したポリシリコン膜15
の表面に、本発明の製造方法によって酸化シリコン膜1
7を形成し、さらにポリシリコン膜16を形成して、両
ポリシリコン膜15,16の層間絶縁膜として酸化シリ
コン膜17を利用している。
FIG. 5 is a sectional view showing a specific example in which the silicon oxide film of the present invention is also used as an interlayer insulating film. For example, a polysilicon film 15 formed on a silicon substrate 19 is shown.
The silicon oxide film 1 is formed on the surface of the substrate by the manufacturing method of the present invention.
7 is formed, and a polysilicon film 16 is further formed, and the silicon oxide film 17 is used as an interlayer insulating film between the polysilicon films 15 and 16.

【0032】同図において、シリコン基板19上に形成
した下層のポリシリコン膜15のエッジ部18は、特に
電界が集中し易いので、本発明により形成した酸化シリ
コン膜17の耐圧効果が有効となる。なお、この場合、
ポリシリコン膜に限定されることはなくアルミ電極膜で
あっても同様の効果がある。
In the figure, an electric field is particularly likely to concentrate at the edge portion 18 of the lower polysilicon film 15 formed on the silicon substrate 19, so that the breakdown voltage effect of the silicon oxide film 17 formed according to the present invention is effective. . In this case,
It is not limited to the polysilicon film, and an aluminum electrode film has the same effect.

【0033】また、本発明の酸化シリコン膜は、いわゆ
るONO膜として利用することも可能である。例えば、
EPROMのスタックゲートに用いられるポリシリコン
間の層間絶縁膜を薄膜化する場合には、リーク電流は極
力小さくする必要がある。ところが、高濃度にリンを拡
散したポリシリコン膜上に良質の酸化シリコン膜を形成
するには、1100℃以上の高温での熱酸化が必要であ
り、このような高温処理を施すと酸化速度が速い等の諸
原因によって、膜厚の制御性が低下し薄膜化がきわめて
困難である。
The silicon oxide film of the present invention can also be used as a so-called ONO film. For example,
When thinning the interlayer insulating film between polysilicons used for the stack gate of EPROM, it is necessary to minimize the leak current. However, in order to form a good-quality silicon oxide film on a polysilicon film in which phosphorus is diffused at a high concentration, thermal oxidation at a high temperature of 1100 ° C. or higher is necessary. Due to various reasons such as speed, the controllability of the film thickness is reduced, and it is extremely difficult to reduce the film thickness.

【0034】そこで、酸化シリコン膜上に窒化シリコン
膜(例えば、Si34 )を形成し、さらに酸化シリコ
ン膜を形成した3層構造の絶縁膜(ONO膜)が開発さ
れている。
Therefore, a three-layer insulating film (ONO film) has been developed in which a silicon nitride film (for example, Si 3 N 4 ) is formed on a silicon oxide film, and a silicon oxide film is further formed.

【0035】本発明の製造方法を用いてONO膜の酸化
シリコン膜を形成すれば、電気的耐圧に優れているた
め、よりONO膜の絶縁性能を向上させることができ
る。
When the silicon oxide film of the ONO film is formed by using the manufacturing method of the present invention, the electrical withstand voltage is excellent, so that the insulating performance of the ONO film can be further improved.

【0036】以上説明した実施例は、本発明の理解を容
易にするために記載されたものであって、本発明を限定
するために記載されたものではない。したがって、上記
の実施例に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に
属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
The embodiments described above are provided for facilitating the understanding of the present invention, but not for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above-described embodiments is intended to include all design changes and equivalents within the technical scope of the present invention.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、シラ
ン系ガスに対する酸素の体積流量比を30以上、好まし
くは40以上として、常圧化学気相成長法により酸化シ
リコン膜を製造するので、電界強度を増加させることが
でき、電気的耐圧性に優れた酸化シリコン膜を得ること
ができる。
As described above, according to the present invention, the silicon oxide film is produced by the atmospheric pressure chemical vapor deposition method with the volume flow ratio of oxygen to silane-based gas being 30 or more, preferably 40 or more. Moreover, the electric field strength can be increased, and a silicon oxide film having excellent electrical withstand voltage can be obtained.

【0038】例えば、従来の常圧気相成長法による酸化
シリコン膜では電界強度が7MV/cmであったのに対
し、本発明の製造方法により製造された酸化シリコン膜
の電界強度は8MV/cm以上となり、熱酸化法による
酸化シリコン膜の9MV/cmに匹敵する程の電気的耐
圧性を有することになる。
For example, the electric field strength of the conventional silicon oxide film formed by atmospheric pressure vapor deposition was 7 MV / cm, whereas the electric field strength of the silicon oxide film manufactured by the manufacturing method of the present invention was 8 MV / cm or more. Therefore, it has electrical withstand voltage comparable to 9 MV / cm of the silicon oxide film formed by the thermal oxidation method.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(A)は本発明の一実施例に係る酸化シリコン
膜の印加電圧とリーク電流との関係を示すグラフ、
(B)は同じく原料の体積流量比(酸素/シラン系ガ
ス)に対するリーク電流の関係を示すグラフである。
FIG. 1A is a graph showing a relationship between an applied voltage and a leak current of a silicon oxide film according to an embodiment of the present invention,
(B) is a graph showing the relationship of the leak current with respect to the volumetric flow rate ratio of the raw material (oxygen / silane-based gas).

【図2】図1に示す測定を行うにあたり用いた半導体装
置を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a semiconductor device used for performing the measurement shown in FIG.

【図3】本発明の一実施例に係る酸化シリコン膜の製造
装置を示す概念図である。
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a silicon oxide film manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の酸化シリコン膜をフィールド絶縁膜に
利用した具体例を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a specific example in which the silicon oxide film of the present invention is used as a field insulating film.

【図5】同じく本発明の酸化シリコン膜を層間絶縁膜に
利用した具体例を示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a specific example in which the silicon oxide film of the present invention is also used as an interlayer insulating film.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…シリコン基板 2…酸化シリコン膜 3…アルミ電極膜 1 ... Silicon substrate 2 ... Silicon oxide film 3 ... Aluminum electrode film

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】シラン系ガスに対する酸素の体積流量比を
30以上として、常圧化学気相成長法により酸化シリコ
ン膜を製造する酸化シリコン膜の製造方法。
1. A method for producing a silicon oxide film, which comprises producing a silicon oxide film by atmospheric pressure chemical vapor deposition with a volume flow ratio of oxygen to silane-based gas of 30 or more.
【請求項2】前記シラン系ガスに対する酸素の体積流量
比が40以上であることを特徴とする請求項1に記載の
酸化シリコン膜の製造方法。
2. The method for producing a silicon oxide film according to claim 1, wherein the volumetric flow rate ratio of oxygen to the silane-based gas is 40 or more.
【請求項3】前記常圧化学気相成長法は、枚様式で逐次
処理されることを特徴とする請求項1または2に記載の
酸化シリコン膜の製造方法。
3. The method for producing a silicon oxide film according to claim 1, wherein the atmospheric pressure chemical vapor deposition method is sequentially processed in a single wafer mode.
【請求項4】前記酸化シリコン膜は、窒化シリコン膜の
上下に積層されて利用されることを特徴とする請求項1
から3の何れかに記載の酸化シリコン膜の製造方法。
4. The silicon oxide film is used by being stacked above and below a silicon nitride film.
4. The method for manufacturing a silicon oxide film according to any one of 1 to 3.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6830786B2 (en) 1997-05-21 2004-12-14 Nec Corporation Silicon oxide film, method of forming the silicon oxide film, and apparatus for depositing the silicon oxide film
JP2014216474A (en) * 2013-04-25 2014-11-17 コバレントマテリアル株式会社 Nitride semiconductor substrate
JP2015103551A (en) * 2013-11-21 2015-06-04 旭化成エレクトロニクス株式会社 Semiconductor device and method of manufacturing the same

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