JPH0682652B2 - シリコン熱酸化膜の形成方法 - Google Patents
シリコン熱酸化膜の形成方法Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、半導体ウエハの表面に形成される熱酸化膜中
の電気伝導上の欠陥の形成をおさえ、より均質な熱酸化
膜が作製でき、半導体素子の生産性をより高め、同時に
より高精度、高密度の半導体素子が作製できるようにす
るための薄いシリコン熱酸化膜の欠陥低減法に関するも
のである。
の電気伝導上の欠陥の形成をおさえ、より均質な熱酸化
膜が作製でき、半導体素子の生産性をより高め、同時に
より高精度、高密度の半導体素子が作製できるようにす
るための薄いシリコン熱酸化膜の欠陥低減法に関するも
のである。
最近、半導体集積回路の高集積化はめざましく、素子の
微細化および薄膜化に対する要求は極めて厳しいものが
ある。その一例として、MOS集積回路におけるゲート酸
化膜の薄膜化がある。
微細化および薄膜化に対する要求は極めて厳しいものが
ある。その一例として、MOS集積回路におけるゲート酸
化膜の薄膜化がある。
従来、ゲート酸化を行なう直前にRCA処理（参考文献:N.
Kern and D.W.Puotinen,“RCA Review",31,187（197
0））などの薬品による洗浄を行なった後、純水洗浄を
行なっていたが、この純水洗浄によって必ず自然酸化膜
が７〜15Å形成される。最近の高集積回路に用いられる
ゲート酸化膜は100Å以下に及んでいるので、自然酸化
膜のゲート酸化膜に及ぼす影響は大きい。また、この純
水洗浄を省略し、弗酸系薬品によって自然酸化膜を除去
後、直接ゲート酸化に至る場合、シリコン基板表面は不
飽和結合を多く有し、極めて活性な表面となっている。
その結果シリコン表面は汚染物質が被着しやすくなって
いる。従って、このような表面上に形成されたゲート酸
化膜は、初期短絡不良を示す欠陥が多くなってしまう。
Kern and D.W.Puotinen,“RCA Review",31,187（197
0））などの薬品による洗浄を行なった後、純水洗浄を
行なっていたが、この純水洗浄によって必ず自然酸化膜
が７〜15Å形成される。最近の高集積回路に用いられる
ゲート酸化膜は100Å以下に及んでいるので、自然酸化
膜のゲート酸化膜に及ぼす影響は大きい。また、この純
水洗浄を省略し、弗酸系薬品によって自然酸化膜を除去
後、直接ゲート酸化に至る場合、シリコン基板表面は不
飽和結合を多く有し、極めて活性な表面となっている。
その結果シリコン表面は汚染物質が被着しやすくなって
いる。従って、このような表面上に形成されたゲート酸
化膜は、初期短絡不良を示す欠陥が多くなってしまう。
本発明は上記の点に鑑み、熱酸化膜の形成工程でその熱
酸化膜に取り込まれる欠陥を効果的に低減することを可
能とした薄いシリコン熱酸化膜の欠陥低減法を提供する
ものである。
酸化膜に取り込まれる欠陥を効果的に低減することを可
能とした薄いシリコン熱酸化膜の欠陥低減法を提供する
ものである。
本発明は、シリコンウエハを700℃以上の高温で、かつ1
0-7torr以下の高真空中にて自然酸化膜を除去したの
ち、表面シリコン原子の不飽和結合に接続する原子を制
御し、活性度を低下し、汚染物質が被着することを防止
することにより、それ以後の表面に熱酸化膜を形成する
工程で、その熱酸化膜の電気伝導上の欠陥の発生を抑制
し、より均質な熱酸化膜を得るようにしたことを特徴と
する。
0-7torr以下の高真空中にて自然酸化膜を除去したの
ち、表面シリコン原子の不飽和結合に接続する原子を制
御し、活性度を低下し、汚染物質が被着することを防止
することにより、それ以後の表面に熱酸化膜を形成する
工程で、その熱酸化膜の電気伝導上の欠陥の発生を抑制
し、より均質な熱酸化膜を得るようにしたことを特徴と
する。
本発明によれば、より確実に理想に近い状態でシリコン
表面を制御することができるため、効果的に熱酸化膜の
欠陥を低減することができ、特に100Å以下の薄い熱酸
化膜を十分な耐圧をもたせて作ることができるため、MO
S集積回路等の信頼性向上、微細化、高集積化を図るこ
とができる。
表面を制御することができるため、効果的に熱酸化膜の
欠陥を低減することができ、特に100Å以下の薄い熱酸
化膜を十分な耐圧をもたせて作ることができるため、MO
S集積回路等の信頼性向上、微細化、高集積化を図るこ
とができる。
以下、本発明をMOSキャパシタ形成に適用した一実施例
について、図面を用いながら説明する。第１図（ａ）〜
（ｄ）は、その製造工程を示す断面である。まず、CZ法
による５〜20Ωcmの（100）Siウエハ１を1000℃で水素
燃焼酸化を100分間行ない、約5000Åの熱酸化膜２を形
成する。続いて、レジスト３を塗布した後、写真食刻法
により薄いゲート酸化膜形成領域４の酸化膜２をエッチ
ング除去する（第１図（ａ））。次にRCA処理と水洗に
より前記シリコンウエハを洗浄すると、自然酸化膜５が
形成される（第１図（ｂ））。次に、前記シリコンウエ
ハを10-7torr以下の高真空中にもたらし、700℃以上の
高温に熱し、前記自然酸化膜５を除去する。続いて、大
気に触れることなく、水素ガスを含むアルゴンガス雰囲
気中に晒らし、シリコン表面の不飽和結合に水素原子を
結合させる（第１図（ｃ））。しかるのち、900°20分
間20％の乾燥酸素を含むアルゴンガス中の酸化により、
40Åのゲート酸化膜６を形成しつづいて、多結晶シリコ
ン膜７をLPCVD法により、約0.4μｍ形成する。さらに、
例えば1000℃10分間のPOCl3拡散法により、前記多結晶
シリコン膜７の抵抗を低下させた後写真食刻法により、
ゲート電極パターン８を形成する（第１図（ｄ））。
について、図面を用いながら説明する。第１図（ａ）〜
（ｄ）は、その製造工程を示す断面である。まず、CZ法
による５〜20Ωcmの（100）Siウエハ１を1000℃で水素
燃焼酸化を100分間行ない、約5000Åの熱酸化膜２を形
成する。続いて、レジスト３を塗布した後、写真食刻法
により薄いゲート酸化膜形成領域４の酸化膜２をエッチ
ング除去する（第１図（ａ））。次にRCA処理と水洗に
より前記シリコンウエハを洗浄すると、自然酸化膜５が
形成される（第１図（ｂ））。次に、前記シリコンウエ
ハを10-7torr以下の高真空中にもたらし、700℃以上の
高温に熱し、前記自然酸化膜５を除去する。続いて、大
気に触れることなく、水素ガスを含むアルゴンガス雰囲
気中に晒らし、シリコン表面の不飽和結合に水素原子を
結合させる（第１図（ｃ））。しかるのち、900°20分
間20％の乾燥酸素を含むアルゴンガス中の酸化により、
40Åのゲート酸化膜６を形成しつづいて、多結晶シリコ
ン膜７をLPCVD法により、約0.4μｍ形成する。さらに、
例えば1000℃10分間のPOCl3拡散法により、前記多結晶
シリコン膜７の抵抗を低下させた後写真食刻法により、
ゲート電極パターン８を形成する（第１図（ｄ））。
第２図は本実施例による場合（Ａ）と、従来例（Ｂ）の
ゲート酸化膜の初期短絡率のデータである。なお、いず
れもゲート面積は10mm2、ゲート酸化膜厚は、50Åであ
る。第２図から明らかなように（Ｂ）に比べ（Ａ）は飛
躍的に改善され、本発明の効果が著しいことを示す。
ゲート酸化膜の初期短絡率のデータである。なお、いず
れもゲート面積は10mm2、ゲート酸化膜厚は、50Åであ
る。第２図から明らかなように（Ｂ）に比べ（Ａ）は飛
躍的に改善され、本発明の効果が著しいことを示す。
こうして本実施例によれば、熱酸化膜の欠陥密度を著し
く低減させることができるため、半導体集積回路の高集
積化に大きな効果が得られる。例えば、ゲート酸化膜の
薄膜化を容易にし、MOS素子の動作特性向上、信頼性向
上が可能となる。
く低減させることができるため、半導体集積回路の高集
積化に大きな効果が得られる。例えば、ゲート酸化膜の
薄膜化を容易にし、MOS素子の動作特性向上、信頼性向
上が可能となる。
なお、上記実施例において、自然酸化膜除去後に、水素
を含むアルゴンガスに晒したが、水蒸気もしくは、ハロ
ゲンガスあるいはハロゲン化水素等のハロゲン系ガスを
含む雰囲気中に晒しても、同様の効果を得ることができ
る。また希釈不活性ガスとして、アルゴンを用いたが、
その他、ネオン、ヘリウム等の貴ガスはもちろんチッ素
等の活性度の低いガス中でもよいことは言うまでもな
い。また、ゲート電極としてリン添加多結晶シリコンを
用いたが、もちろんAl,Mo,W等の高融点金属もしくはそ
のシリサイドでもよい。その他、本発明の趣旨の範囲内
で多くの変形は可能である。
を含むアルゴンガスに晒したが、水蒸気もしくは、ハロ
ゲンガスあるいはハロゲン化水素等のハロゲン系ガスを
含む雰囲気中に晒しても、同様の効果を得ることができ
る。また希釈不活性ガスとして、アルゴンを用いたが、
その他、ネオン、ヘリウム等の貴ガスはもちろんチッ素
等の活性度の低いガス中でもよいことは言うまでもな
い。また、ゲート電極としてリン添加多結晶シリコンを
用いたが、もちろんAl,Mo,W等の高融点金属もしくはそ
のシリサイドでもよい。その他、本発明の趣旨の範囲内
で多くの変形は可能である。
更に前記実施例では、MOSキャパシタの製法に応用した
が、MOSFETおよびMOS集積回路は勿論、他の熱酸化膜を
有する半導体素子のウエハ処理として本発明は、有用で
ある。
が、MOSFETおよびMOS集積回路は勿論、他の熱酸化膜を
有する半導体素子のウエハ処理として本発明は、有用で
ある。
第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明の１実施例の製造工程を
示す断面図、第２図は上記実施例による絶縁膜（Ａ）と
従来例（Ｂ）の初期短絡率を比較して示した図である。 １……シリコンウエハ、２……熱酸化膜、 ３……レジスト、４……ゲート酸化膜形成領域、 ５……自然酸化膜、６……ゲート酸化膜、 ７……多結晶シリコン膜、８……ゲート電極パターン。
示す断面図、第２図は上記実施例による絶縁膜（Ａ）と
従来例（Ｂ）の初期短絡率を比較して示した図である。 １……シリコンウエハ、２……熱酸化膜、 ３……レジスト、４……ゲート酸化膜形成領域、 ５……自然酸化膜、６……ゲート酸化膜、 ７……多結晶シリコン膜、８……ゲート電極パターン。
Claims (1)
- 【請求項１】自然酸化膜が形成されたシリコンウエハ
を、圧力10-7torr以下、温度700℃以上の条件で熱処理
し、前記自然酸化膜を除去する工程と、この自然酸化膜
が除去された前記シリコンウエハを大気に触れることな
く、水素または水蒸気を含むガス雰囲気中、あるいはハ
ロゲン系ガスを含む雰囲気中に晒す工程と、その後前記
シリコンウエハの表面に熱酸化膜を形成する工程とを含
むことを特徴とするシリコン熱酸化膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60015281A JPH0682652B2 (ja) | 1985-01-31 | 1985-01-31 | シリコン熱酸化膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60015281A JPH0682652B2 (ja) | 1985-01-31 | 1985-01-31 | シリコン熱酸化膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61176125A JPS61176125A (ja) | 1986-08-07 |
| JPH0682652B2 true JPH0682652B2 (ja) | 1994-10-19 |
Family
ID=11884468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60015281A Expired - Lifetime JPH0682652B2 (ja) | 1985-01-31 | 1985-01-31 | シリコン熱酸化膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0682652B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2680482B2 (ja) * | 1990-06-25 | 1997-11-19 | 株式会社東芝 | 半導体基板、半導体基板と半導体装置の製造方法、並びに半導体基板の検査・評価方法 |
| JPH0228322A (ja) * | 1988-04-28 | 1990-01-30 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体基板の前処理方法 |
| US5422306A (en) * | 1991-12-17 | 1995-06-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of forming semiconductor hetero interfaces |
| JP2904253B2 (ja) * | 1994-03-18 | 1999-06-14 | 日本電気株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| KR100537554B1 (ko) * | 2004-02-23 | 2005-12-16 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 산화막 형성 방법 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5691474A (en) * | 1979-12-25 | 1981-07-24 | Nec Corp | Manufacture of semiconductor memory |
| JPS5762537A (en) * | 1980-10-02 | 1982-04-15 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Forming method for film |
-
1985
- 1985-01-31 JP JP60015281A patent/JPH0682652B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61176125A (ja) | 1986-08-07 |
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