JPH0680655B2 - 絶縁膜形成方法 - Google Patents
絶縁膜形成方法Info
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- JPH0680655B2 JPH0680655B2 JP62058768A JP5876887A JPH0680655B2 JP H0680655 B2 JPH0680655 B2 JP H0680655B2 JP 62058768 A JP62058768 A JP 62058768A JP 5876887 A JP5876887 A JP 5876887A JP H0680655 B2 JPH0680655 B2 JP H0680655B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体装置の絶縁膜、特に、シリコン集積回路
の薄い酸化膜形成方法に関するものである。
の薄い酸化膜形成方法に関するものである。
（従来の技術） 最先端のシリコン集積回路、特にMOS（Metal Oxide Sem
iconductor）集積回路では、きわめて薄いゲート酸化膜
が用いられている。取分け、ゲート長が1.0μｍ以下の
サブミクロンMOSデバイスでは、100Å以下の酸化膜が使
われることとなる。
iconductor）集積回路では、きわめて薄いゲート酸化膜
が用いられている。取分け、ゲート長が1.0μｍ以下の
サブミクロンMOSデバイスでは、100Å以下の酸化膜が使
われることとなる。
この薄い酸化膜を形成する方法の一例は、「超LSIテク
ノロジー」（S.Mシー編、武石喜幸他監訳 総研出版）1
55頁に記述されている。それは、石英管あるいはシリコ
ン製拡散管内にシリコンウエーハを、石英あるいはシリ
コン製の溝切りパドル（ボート）に垂直に立てて行われ
るものであり、典型的な800から1200℃の酸化温度は、
±１℃の均一性が保証されねばならないものであり、酸
化までの標準的な手順は、ウエーハを洗浄・乾燥後、パ
ドルに並べて、800から900℃に設定された炉に自動的に
挿入し、その後、酸化温度まで徐々に昇温して酸化処理
し、その後、降温してからウエーハを取出すという方法
である。ここで、ウエーハ挿入後昇温することによっ
て、ウエーハが反ることを防止している。
ノロジー」（S.Mシー編、武石喜幸他監訳 総研出版）1
55頁に記述されている。それは、石英管あるいはシリコ
ン製拡散管内にシリコンウエーハを、石英あるいはシリ
コン製の溝切りパドル（ボート）に垂直に立てて行われ
るものであり、典型的な800から1200℃の酸化温度は、
±１℃の均一性が保証されねばならないものであり、酸
化までの標準的な手順は、ウエーハを洗浄・乾燥後、パ
ドルに並べて、800から900℃に設定された炉に自動的に
挿入し、その後、酸化温度まで徐々に昇温して酸化処理
し、その後、降温してからウエーハを取出すという方法
である。ここで、ウエーハ挿入後昇温することによっ
て、ウエーハが反ることを防止している。
このような方法などで高品質の薄い酸化膜を形成すると
き、特に注意する点は酸化前の基板表面の清浄化であ
る。その方法の一例として、前述の「超LSIテクノロジ
ー」156頁に記述されているように、過酸化水素水と塩
酸の溶液が一般に用いられている。この溶液は、金属イ
オンの可溶錯体を形成して再付着するのを防いでおり、
この溶液による清浄後、続いて純水で洗浄し、これらに
よりシリコン表面を清浄化した後、酸化を行うのであ
る。
き、特に注意する点は酸化前の基板表面の清浄化であ
る。その方法の一例として、前述の「超LSIテクノロジ
ー」156頁に記述されているように、過酸化水素水と塩
酸の溶液が一般に用いられている。この溶液は、金属イ
オンの可溶錯体を形成して再付着するのを防いでおり、
この溶液による清浄後、続いて純水で洗浄し、これらに
よりシリコン表面を清浄化した後、酸化を行うのであ
る。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述の洗浄方法の場合、化学薬品の不純
物量を現在の0.5ppm、純水中の炭素量を現在の10ppbよ
りも１桁以下に下げる必要があることが「日経エレクト
ロニクス別冊・マイクロデバイシス」（日経マグロウヒ
ル）115頁に述べられている。また、同137頁には、純水
や化学薬品中に微粒子が含まれており、これらを可能な
限り除去しても、清浄時にシリコンウエハ上へ付着する
ことを示唆している。
物量を現在の0.5ppm、純水中の炭素量を現在の10ppbよ
りも１桁以下に下げる必要があることが「日経エレクト
ロニクス別冊・マイクロデバイシス」（日経マグロウヒ
ル）115頁に述べられている。また、同137頁には、純水
や化学薬品中に微粒子が含まれており、これらを可能な
限り除去しても、清浄時にシリコンウエハ上へ付着する
ことを示唆している。
さらに、上述の洗浄方法、すなわち過酸化水素水と塩酸
の溶液で重金属除去を行い、その後純水によって洗浄す
る方法では、洗浄終了後のシリコンウエハ表面に10〜20
Åの自然酸化膜が存在する。これは、前出「超LSIテク
ノロジー」147頁の図４に示唆されている。すなわち、
酸化時間が０分であっても、酸化膜厚が約18Åとなって
いる。
の溶液で重金属除去を行い、その後純水によって洗浄す
る方法では、洗浄終了後のシリコンウエハ表面に10〜20
Åの自然酸化膜が存在する。これは、前出「超LSIテク
ノロジー」147頁の図４に示唆されている。すなわち、
酸化時間が０分であっても、酸化膜厚が約18Åとなって
いる。
このように、酸化膜を形成する前のシリコン表面に洗浄
およびその後の空気中放置による自然酸化膜が存在す
る。このため、その状態で酸化を行うと、シリコン基板
表面に直接、清浄な酸化膜を形成することができないと
いう問題があった。
およびその後の空気中放置による自然酸化膜が存在す
る。このため、その状態で酸化を行うと、シリコン基板
表面に直接、清浄な酸化膜を形成することができないと
いう問題があった。
本発明は、上記の問題点を除去し、シリコン基板表面に
直接、清浄な酸化膜を形成することを目的とする。
直接、清浄な酸化膜を形成することを目的とする。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、絶縁膜形成方法において、シリコン基板を配
置した反応炉内へ還元性ガスを導入し、加熱することに
よってシリコン基板表面の自然酸化膜を除去する工程
と、前記反応炉内へ酸化性ガスを導入し、加熱すること
によってシリコン基板表面に酸化膜を形成する工程を有
し、これらの工程を同一反応炉中で連続して行うように
したものである。
置した反応炉内へ還元性ガスを導入し、加熱することに
よってシリコン基板表面の自然酸化膜を除去する工程
と、前記反応炉内へ酸化性ガスを導入し、加熱すること
によってシリコン基板表面に酸化膜を形成する工程を有
し、これらの工程を同一反応炉中で連続して行うように
したものである。
（作用） このような方法においては、シリコン基板を配置した反
応炉内へ還元性ガスを導入し、加熱することによって、
シリコン基板上から、該シリコン基板表面に酸化膜を形
成する前に、自然酸化膜が除去される。そして、その自
然酸化膜が除去された清浄なシリコン基板面に対して同
一反応炉内で酸化膜が形成されることになる。
応炉内へ還元性ガスを導入し、加熱することによって、
シリコン基板上から、該シリコン基板表面に酸化膜を形
成する前に、自然酸化膜が除去される。そして、その自
然酸化膜が除去された清浄なシリコン基板面に対して同
一反応炉内で酸化膜が形成されることになる。
（実施例） 以下この発明の実施例を図面を参照して説明する。第１
図はこの発明の実施例にて用いられる反応炉の概略図で
ある。この図において、12は石英管（反応管）であり、
閉塞された一端側には第１のガス導入管16および第２の
ガス導入管17が挿入あるいは接続される。一方、開放さ
れた石英管12の他端側には扉15が設けられており、さら
に外周面にガス排気管18が接続されている。さらに、こ
のような石英管12の周囲には加熱ヒータ11が設けられ
る。
図はこの発明の実施例にて用いられる反応炉の概略図で
ある。この図において、12は石英管（反応管）であり、
閉塞された一端側には第１のガス導入管16および第２の
ガス導入管17が挿入あるいは接続される。一方、開放さ
れた石英管12の他端側には扉15が設けられており、さら
に外周面にガス排気管18が接続されている。さらに、こ
のような石英管12の周囲には加熱ヒータ11が設けられ
る。
このような反応炉を用いてこの発明の第１の実施例につ
いて説明する。第１の実施例では、まず、シリコン基板
13を石英ボート14へ垂直に立てて、石英管12の入口扉15
を開き該石英管12内へ挿入する。この際、石英管12中へ
は第１のガス導入管16より窒素ガスを導入し、シリコン
基板13の挿入時に不必要な酸化が進行しないよう配慮す
る。また、同様な配慮およびシリコン基板13の反りを防
止するため、反応炉の温度は低温、例えば400℃〜800℃
としておく。さらに、第２のガス導入管17からはガスを
導入せず閉じておく。また、ガス排気管18は常に開いて
おき、石英管12中のガスが排気できるようにしておく。
いて説明する。第１の実施例では、まず、シリコン基板
13を石英ボート14へ垂直に立てて、石英管12の入口扉15
を開き該石英管12内へ挿入する。この際、石英管12中へ
は第１のガス導入管16より窒素ガスを導入し、シリコン
基板13の挿入時に不必要な酸化が進行しないよう配慮す
る。また、同様な配慮およびシリコン基板13の反りを防
止するため、反応炉の温度は低温、例えば400℃〜800℃
としておく。さらに、第２のガス導入管17からはガスを
導入せず閉じておく。また、ガス排気管18は常に開いて
おき、石英管12中のガスが排気できるようにしておく。
シリコン基板13を搭載した石英ボート14が定位置に挿入
されたならば扉15を閉じ、ある一定時間、例えば10分
間、第１のガス導入管16から窒素を流し続け、シリコン
基板13を石英管12へ挿入する際巻き込んだ空気（特にそ
の中に含まれる酸素）を置換する。
されたならば扉15を閉じ、ある一定時間、例えば10分
間、第１のガス導入管16から窒素を流し続け、シリコン
基板13を石英管12へ挿入する際巻き込んだ空気（特にそ
の中に含まれる酸素）を置換する。
その後、第１のガス導入管16から導入されている窒素ガ
スを水素ガスへ切換える。切換えた後、ある一定時間例
えば10分間その状態を保持し、石英管12内を水素ガスで
完全に置換したならば反応炉の温度を徐々に、例えば毎
分５℃の割合で昇温し、800℃〜950℃とする。このよう
に水素雰囲気中で熱処理を行うことによってシリコン基
板13表面の自然酸化膜を除去することができ、清浄化す
ることができる。また、この際、石英管12中は完全に水
素ガスとする必要はなく、窒素ガスのような不活性ガス
と混合させても同様な効果を得ることができる。
スを水素ガスへ切換える。切換えた後、ある一定時間例
えば10分間その状態を保持し、石英管12内を水素ガスで
完全に置換したならば反応炉の温度を徐々に、例えば毎
分５℃の割合で昇温し、800℃〜950℃とする。このよう
に水素雰囲気中で熱処理を行うことによってシリコン基
板13表面の自然酸化膜を除去することができ、清浄化す
ることができる。また、この際、石英管12中は完全に水
素ガスとする必要はなく、窒素ガスのような不活性ガス
と混合させても同様な効果を得ることができる。
自然酸化膜を除去したならば、反応炉の温度を徐々に例
えば毎分2.5℃の割合で降温させ、例えば800℃以下とす
る。そして第１のガス導入管16からの水素ガスを窒素ガ
スへ切換え、ある一定時間例えば10分間置換した後、第
１のガス導入管16を閉じ、窒素ガスの導入を停止し、第
２のガス導入管17を開き、酸素ガスを導入する。
えば毎分2.5℃の割合で降温させ、例えば800℃以下とす
る。そして第１のガス導入管16からの水素ガスを窒素ガ
スへ切換え、ある一定時間例えば10分間置換した後、第
１のガス導入管16を閉じ、窒素ガスの導入を停止し、第
２のガス導入管17を開き、酸素ガスを導入する。
このとき扉15は閉じたままとし、酸素ガスはガス排気管
18から排気する。これは扉15の部分から空気が石英管12
中へ巻き込まれて入るのを防ぐためである。
18から排気する。これは扉15の部分から空気が石英管12
中へ巻き込まれて入るのを防ぐためである。
そして、再び、反応炉の温度を850℃〜950℃へ前述のよ
うに徐々に昇温し、シリコン基板13の酸化を行う。この
際、第２のガス導入管17から酸素ガスを導入すると同時
に、第１のガス導入管16より水素ガスを導入し、水蒸気
酸化を行ってもよく、また第２のガス導入管17から酸素
ガスを導入すると同時に第１のガス導入管16より窒素ガ
スを導入し、酸素ガスを稀釈して酸化を行ってもよい。
うに徐々に昇温し、シリコン基板13の酸化を行う。この
際、第２のガス導入管17から酸素ガスを導入すると同時
に、第１のガス導入管16より水素ガスを導入し、水蒸気
酸化を行ってもよく、また第２のガス導入管17から酸素
ガスを導入すると同時に第１のガス導入管16より窒素ガ
スを導入し、酸素ガスを稀釈して酸化を行ってもよい。
酸化後、前述のように徐々に降温し、シリコン基板13を
載せた石英ボート14を反応炉からとり出してすべて終了
する。
載せた石英ボート14を反応炉からとり出してすべて終了
する。
次に、第１図の同反応炉を用いての本発明の第２の実施
例を説明する。
例を説明する。
まず、シリコン基板13を石英ボート14へ垂直に立てて、
石英管12の入口扉15を開き該石英管12内に挿入する。こ
のとき石英管12中へは第１のガス導入管16より窒素ガス
を導入し、シリコン基板13の挿入時に不必要な酸化が進
行しないよう配慮する。また同様な配慮およびシリコン
基板13の反りを防止するため、反応炉の温度は低温、例
えば400〜800℃としておく。
石英管12の入口扉15を開き該石英管12内に挿入する。こ
のとき石英管12中へは第１のガス導入管16より窒素ガス
を導入し、シリコン基板13の挿入時に不必要な酸化が進
行しないよう配慮する。また同様な配慮およびシリコン
基板13の反りを防止するため、反応炉の温度は低温、例
えば400〜800℃としておく。
シリコン基板13を搭載した石英ボート14が定位置に挿入
されたならば、第１のガス導入管16を閉じ窒素ガスの導
入を停止させ、同時に扉15を閉じ、ガス排気管18から石
英管12中の窒素ガスを真空に排気する。
されたならば、第１のガス導入管16を閉じ窒素ガスの導
入を停止させ、同時に扉15を閉じ、ガス排気管18から石
英管12中の窒素ガスを真空に排気する。
石英管12中が真空になったならば、第１のガス導入管16
から水素ガスを導入する。このとき扉15は閉じたままと
し、水素ガスはガス排気管18から排気する。また、この
ときの石英管12内は減圧でも常圧でもよく、また水素ガ
スに窒素のような不活性ガスを混合してもよい。
から水素ガスを導入する。このとき扉15は閉じたままと
し、水素ガスはガス排気管18から排気する。また、この
ときの石英管12内は減圧でも常圧でもよく、また水素ガ
スに窒素のような不活性ガスを混合してもよい。
その後、反応炉の温度を徐々に、例えば毎分５℃の割合
で昇温し、800〜950℃とする。このように水素雰囲気中
で熱処理を行うことによってシリコン基板13表面の自然
酸化膜を除去することができ、清浄化することができ
る。
で昇温し、800〜950℃とする。このように水素雰囲気中
で熱処理を行うことによってシリコン基板13表面の自然
酸化膜を除去することができ、清浄化することができ
る。
自然酸化膜を除去したならば、反応炉の温度を徐々に例
えば毎分2.5℃の割合で降温させ、800℃以下とする。そ
して、再びガス排気管18を通して石英管12内を真空に排
気し、石英管12内が真空になったならば第２のガス導入
管17を開き酸素ガスを導入する。以下、第１の実施例と
同様にシリコン基板13を酸化する。
えば毎分2.5℃の割合で降温させ、800℃以下とする。そ
して、再びガス排気管18を通して石英管12内を真空に排
気し、石英管12内が真空になったならば第２のガス導入
管17を開き酸素ガスを導入する。以下、第１の実施例と
同様にシリコン基板13を酸化する。
（発明の効果） 以上、詳細に説明したように、本発明によれば、シリコ
ン基板表面に酸化膜の形成を行う前に、反応炉内を水素
のような還元性ガス雰囲気として熱処理を行うことによ
り、シリコン基板表面の清浄化、すなわちシリコン基板
表面に形成されている自然酸化膜の除去をシリコン基板
の酸化の真前に同一の装置で連続して行うようにしたの
で、高品質の酸化膜が形成でき、この酸化膜をゲート酸
化膜に適用することによって高信頼性のサブミクロンMO
Sデバイスを実現することが可能となる。
ン基板表面に酸化膜の形成を行う前に、反応炉内を水素
のような還元性ガス雰囲気として熱処理を行うことによ
り、シリコン基板表面の清浄化、すなわちシリコン基板
表面に形成されている自然酸化膜の除去をシリコン基板
の酸化の真前に同一の装置で連続して行うようにしたの
で、高品質の酸化膜が形成でき、この酸化膜をゲート酸
化膜に適用することによって高信頼性のサブミクロンMO
Sデバイスを実現することが可能となる。
第１図はこの発明の絶縁膜形成方法の一実施例に用いら
れる反応炉を示す概略図である。 11……加熱ヒータ、12……石英管、13……シリコン基
板、16……第１のガス導入管、17……第２のガス導入
管、18……ガス排気管。
れる反応炉を示す概略図である。 11……加熱ヒータ、12……石英管、13……シリコン基
板、16……第１のガス導入管、17……第２のガス導入
管、18……ガス排気管。
Claims (3)
- 【請求項１】シリコン基板を配置した反応炉中へ還元性
ガスを導入する第１工程と、 前記シリコン基板を前記還元性ガス雰囲気中で加熱し、
前記シリコン基板表面の自然酸化膜を除去する第２工程
と、 前記反応炉中へ酸化性ガスを導入する第３工程と、 前記シリコン基板を前記酸化性ガス雰囲気中で加熱し、
前記シリコン基板表面に酸化膜を形成する第４工程とを
含み、 前記第１工程から第４工程を同一の反応炉中で連続して
行うことを特徴とする絶縁膜形成方法。 - 【請求項２】前記第１工程の前記還元性ガスの導入の前
に、前記反応炉中を真空に排気し、前記第３工程の酸化
性ガスの導入の前に、前記反応炉中を真空に排気するこ
とを特徴とする請求の範囲第１項記載の絶縁膜形成方
法。 - 【請求項３】前記第２工程で、前記自然酸化膜の除去を
前記反応炉中を減圧にして行うことを特徴とする特許請
求の範囲第２項記載の絶縁膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62058768A JPH0680655B2 (ja) | 1987-03-16 | 1987-03-16 | 絶縁膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62058768A JPH0680655B2 (ja) | 1987-03-16 | 1987-03-16 | 絶縁膜形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63226029A JPS63226029A (ja) | 1988-09-20 |
| JPH0680655B2 true JPH0680655B2 (ja) | 1994-10-12 |
Family
ID=13093726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62058768A Expired - Lifetime JPH0680655B2 (ja) | 1987-03-16 | 1987-03-16 | 絶縁膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0680655B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0828353B2 (ja) * | 1988-12-28 | 1996-03-21 | 東芝セラミックス株式会社 | 保管用保護被膜付きシリコンウエハ及びシリコンウエハの保管用保護被膜の形成方法 |
| US5422306A (en) * | 1991-12-17 | 1995-06-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of forming semiconductor hetero interfaces |
| US5506178A (en) * | 1992-12-25 | 1996-04-09 | Sony Corporation | Process for forming gate silicon oxide film for MOS transistors |
| JP3105770B2 (ja) * | 1995-09-29 | 2000-11-06 | 日本電気株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JP5278132B2 (ja) * | 2009-04-16 | 2013-09-04 | 富士通セミコンダクター株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JP5408009B2 (ja) * | 2010-04-08 | 2014-02-05 | 信越化学工業株式会社 | 太陽電池の製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE788518A (fr) * | 1971-09-09 | 1973-03-07 | Philips Nv | Lampe a incandescence electrique |
| JPS51125698A (en) * | 1975-04-03 | 1976-11-02 | Mitsubishi Electric Corp | The formation of silicon dioxide film |
| JPS61193456A (ja) * | 1985-02-21 | 1986-08-27 | Toshiba Corp | 半導体素子の製造方法 |
-
1987
- 1987-03-16 JP JP62058768A patent/JPH0680655B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63226029A (ja) | 1988-09-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |