JPH0766193A - Deposition of oxide in semiconductor device - Google Patents
Deposition of oxide in semiconductor deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置における酸
化膜の形成方法に関し、より詳しくは、ＭＯＳＦＥＴの
ゲート絶縁膜などに用いられる薄い酸化膜の形成方法に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming an oxide film in a semiconductor device, and more particularly to a method for forming a thin oxide film used for a gate insulating film of a MOSFET.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体集積回路に使用されるＭＯＳＦＥ
Ｔは、集積度の向上につれてますます微細化されてい
る。そのＭＯＳＦＥＴのゲート絶縁膜についてはより一
層の薄膜化が求められているが、閾値電圧を一定にして
ゲート絶縁膜の絶縁破壊耐圧性を向上するためには、そ
の薄い絶縁膜を均一な厚さにすることが重要である。2. Description of the Related Art MOSFE used in semiconductor integrated circuits
The T is becoming finer as the integration degree is improved. The gate insulating film of the MOSFET is required to be further thinned. However, in order to improve the breakdown voltage resistance of the gate insulating film by keeping the threshold voltage constant, the thin insulating film should have a uniform thickness. It is important to
【０００３】ゲート絶縁膜に使用される酸化膜の形成方
法としては、窒素、アルゴン等の不活性ガスにより希釈
された酸素を酸化炉内に導入して常圧の下で半導体層の
表面を分圧酸化する方法、或いは、酸化炉内の高温雰囲
気中に酸素ガスを流して減圧下で半導体層表面を減圧酸
化する方法がある。As a method for forming an oxide film used for a gate insulating film, oxygen diluted with an inert gas such as nitrogen or argon is introduced into an oxidation furnace to divide the surface of the semiconductor layer under normal pressure. There is a method of pressure oxidization, or a method of flowing oxygen gas in a high temperature atmosphere in an oxidation furnace to oxidize the surface of the semiconductor layer under reduced pressure.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、分圧酸化によ
れば、常圧酸化炉内ではウェハの出し入れ時に外気を巻
き込み、しかも、酸素ガスの拡散の均一性が低下するの
で、酸化膜厚が不均一になるという欠点がある。また、
減圧酸化によれば、半導体層が高温の真空に曝されるの
でその表面に荒れが生じ、その結果、キャリアの移動度
が低下したり、リーク電流が大きくなるなどの問題が発
生する。However, according to the partial pressure oxidation, outside air is entrained when the wafer is taken in and out in the atmospheric pressure oxidation furnace, and further, the uniformity of diffusion of oxygen gas is deteriorated. It has the drawback of becoming non-uniform. Also,
According to the low-pressure oxidation, the semiconductor layer is exposed to a high-temperature vacuum, so that its surface is roughened, and as a result, problems such as a decrease in carrier mobility and an increase in leak current occur.
【０００５】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであって、面荒れのない均一な薄い酸化膜を形成す
ることができる半導体装置における酸化膜の形成方法を
提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a method for forming an oxide film in a semiconductor device which can form a uniform thin oxide film without surface roughness. To do.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記した課題は、図１〜
５に例示するように、半導体層の表面に予め第一の酸化
膜11を形成した後に、酸化炉１内の減圧雰囲気下で熱酸
化によって前記半導体層の上に第二の酸化膜12を形成す
ることを特徴とする半導体装置における酸化膜の形成方
法により達成する。[Means for Solving the Problems]
5, the first oxide film 11 is formed on the surface of the semiconductor layer in advance, and then the second oxide film 12 is formed on the semiconductor layer by thermal oxidation in a reduced pressure atmosphere in the oxidation furnace 1. This is achieved by a method for forming an oxide film in a semiconductor device.
【０００７】または、前記酸化炉１は縦型であって、前
記第一の酸化膜11は、前記酸化炉１内の下部の第一の減
圧雰囲気下で形成され、かつ、前記第二の酸化膜12は、
ヒータ２により囲まれた前記酸化炉１内上部の第二の減
圧雰囲気下で形成されていることを特徴とする半導体装
置における酸化膜の形成方法により達成する。または、
前記第一の酸化膜11を形成する前記第一の減圧雰囲気
は、前記ヒータ２よりも低温で前記半導体層を加熱する
副ヒータ９により加熱されることを特徴とする半導体装
置における酸化膜の形成方法により達成する。Alternatively, the oxidation furnace 1 is of a vertical type, the first oxide film 11 is formed under a first reduced pressure atmosphere inside the oxidation furnace 1, and the second oxidation film 11 is formed. Membrane 12
This is achieved by a method of forming an oxide film in a semiconductor device, which is formed under a second reduced pressure atmosphere in an upper portion of the oxidation furnace 1 surrounded by a heater 2. Or
Formation of an oxide film in a semiconductor device characterized in that the first reduced-pressure atmosphere for forming the first oxide film 11 is heated by a sub-heater 9 that heats the semiconductor layer at a temperature lower than that of the heater 2. Achieve by method.
【０００８】または、前記第二の減圧雰囲気は、前記第
一の減圧雰囲気よりも圧力が大きいことを特徴とする半
導体装置における酸化膜の形成方法により達成する。ま
たは、前記第一の酸化膜11は、前記半導体層の硝酸洗浄
によるか、又は、化学的気相成長により形成されること
を特徴とする半導体装置における酸化膜の形成方法によ
り達成する。Alternatively, the second reduced pressure atmosphere has a pressure higher than that of the first reduced pressure atmosphere, and is achieved by a method of forming an oxide film in a semiconductor device. Alternatively, the first oxide film 11 is formed by cleaning the semiconductor layer with nitric acid or by a method for forming an oxide film in a semiconductor device, which is formed by chemical vapor deposition.
【０００９】[0009]
【作 用】以上述べたように本発明によれば、半導体層
の本酸化膜の前に極薄い酸化膜を形成している。従っ
て、高温、減圧下で半導体層を酸化する際に、その表面
から半導体原子が蒸発することは抑制され、半導体層と
その上の酸化膜との界面の面荒れは防止される。[Operation] As described above, according to the present invention, an extremely thin oxide film is formed before the main oxide film of the semiconductor layer. Therefore, when the semiconductor layer is oxidized under high temperature and reduced pressure, the evaporation of semiconductor atoms from the surface is suppressed, and the roughening of the interface between the semiconductor layer and the oxide film on the semiconductor layer is prevented.
【００１０】また、本酸化は、減圧雰囲気で行っている
ので、酸化炉での平均自由工程が常圧下よりも大きくな
り、酸素ガスの拡散が均一になって酸化が均一に行え
る。Further, since the main oxidation is carried out in a reduced pressure atmosphere, the mean free path in the oxidation furnace is larger than that under normal pressure, and the oxygen gas is diffused uniformly, so that the oxidation can be performed uniformly.
【００１１】[0011]
【実施例】そこで、以下に本発明の実施例を図面に基づ
いて説明する。 （ａ）本発明の第１実施例の説明 図１〜図５は、本発明に使用する酸化処理装置の一例を
示す断面図である。図１〜図５において符号１は、石英
よりなる縦型の酸化炉を有する酸化処理装置で、その上
部の外周には抵抗加熱、ランプ加熱等によるヒータ２が
配置され、その上部の内部空間は均熱帯となっている。
また、その下部の内部空間は、ウェハキャリア３とその
下のバッファ板４を収納するスペースとなっている。バ
ッファ板４は、酸化炉１の下部への熱伝導を遮蔽すると
ともに、酸化炉１内の均熱性を向上するために設けられ
ている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (A) Description of First Embodiment of the Present Invention FIGS. 1 to 5 are sectional views showing an example of an oxidation treatment apparatus used in the present invention. 1 to 5, reference numeral 1 is an oxidation treatment apparatus having a vertical oxidation furnace made of quartz, and a heater 2 for resistance heating, lamp heating, etc. is arranged on the outer periphery of the upper portion thereof, and an internal space of the upper portion is It is a tropical zone.
Further, the inner space below the space is a space for housing the wafer carrier 3 and the buffer plate 4 therebelow. The buffer plate 4 is provided in order to block heat conduction to the lower part of the oxidation furnace 1 and to improve the thermal uniformity in the oxidation furnace 1.
【００１２】また、酸化炉１の側部には、ゲートバルブ
６を介してウェハ搬送室５が接続され、ここにウェハ１
０を通すことにより、ウェハ１０をウェハキャリア３に
取り付けたり外部に取り出すように構成されている。さ
らに、酸化炉１の別の側部には、炉内のガスを排気する
排気管７が接続され、また、酸化炉１の天部には、ガス
導入管８が接続されている。A wafer transfer chamber 5 is connected to a side portion of the oxidation furnace 1 via a gate valve 6, and the wafer 1 is connected to the wafer transfer chamber 5.
By passing 0, the wafer 10 is configured to be attached to the wafer carrier 3 or taken out. Further, an exhaust pipe 7 for exhausting gas inside the furnace is connected to another side portion of the oxidation furnace 1, and a gas introduction pipe 8 is connected to the top portion of the oxidation furnace 1.
【００１３】なお、図においてウェハキャリア３は、ウ
ェハ１０を１枚だけ載置するような構造になっている
が、例えば７mm間隔をおいてウェハ１０を１０枚まで重
ねて搭載できるような構造のものであってよく、搭載枚
数は特に限定されるものではない。次に、このような酸
化処理装置を用いてウェハ１０の表面に酸化膜を形成す
る工程を説明する。In the figure, the wafer carrier 3 has a structure in which only one wafer 10 is placed, but, for example, it is possible to stack up to 10 wafers 10 at intervals of 7 mm. However, the number of mounted devices is not particularly limited. Next, a process of forming an oxide film on the surface of the wafer 10 using such an oxidation processing apparatus will be described.
【００１４】まず、酸化炉１内を１×１０-6Torrに減圧
するとともに、炉内上部の雰囲気をヒータ２によって１
０００℃に加熱する。次に、図１に示すように、ゲート
バルブ６を開き、１×１０-6Torrに減圧されたウェハ搬
送室５を通して８インチのシリコンウェハ１０を不図示
のウェハキャリア３に載置する。複数枚のシリコンウェ
ハ１０を搭載できるウェハキャリアを使用する場合に
は、そのウェハキャリアを上方にスライドさせながら上
から順にシリコンウェハを１枚ずつ搭載する。First, the pressure inside the oxidation furnace 1 is reduced to 1 × 10 -6 Torr, and the atmosphere in the upper part of the furnace is set to 1 by the heater 2.
Heat to 000 ° C. Next, as shown in FIG. 1, the gate valve 6 is opened, and an 8-inch silicon wafer 10 is placed on the wafer carrier 3 (not shown) through the wafer transfer chamber 5 whose pressure is reduced to 1 × 10 −6 Torr. When a wafer carrier capable of mounting a plurality of silicon wafers 10 is used, the silicon wafers are mounted one by one while sliding the wafer carrier upward.
【００１５】なお、酸化炉１内の圧力は１×１０-6Torr
と低いが、ゲートバルブ６近傍の酸化炉１内の温度は、
シリコンウェハ１０の表面荒れを生じさせるまでの高さ
となっていない。このようにシリコンウェハ１０を収納
してから、ゲートバルブ６を閉めた後に、図２に示すよ
うに、ヒータ２に囲まれた均熱帯までウェハキャリア３
を上昇させる。この上昇の過程において、酸化炉１のガ
ス導入管８から酸素ガスを供給し、かつ、内部圧力を１
Torrまで上昇させる。この場合、酸素分圧が高いので、
シリコンウェハ１０の表面荒れが防止される。The pressure in the oxidation furnace 1 is 1 × 10 -6 Torr.
However, the temperature in the oxidation furnace 1 near the gate valve 6 is
The height is not high enough to cause the surface roughness of the silicon wafer 10. After accommodating the silicon wafer 10 in this way and then closing the gate valve 6, as shown in FIG.
Raise. In the process of this rise, oxygen gas is supplied from the gas introduction pipe 8 of the oxidation furnace 1 and the internal pressure is reduced to 1
Raise to Torr. In this case, since the oxygen partial pressure is high,
Surface roughness of the silicon wafer 10 is prevented.
【００１６】このような状態に置かれたシリコンウェハ
１０は、酸化炉１の上部の均熱帯に到達するまでに酸素
により僅かに酸化され、その表面には厚さ１〜２nmの予
備的な酸化膜１１が形成される。そして、図３に示すよ
うに、上部の均熱帯にシリコンウェハ１０が到達した時
点で、酸素ガスの供給量を増やして酸化炉１の内部圧力
を１〜１００Torrの範囲内、例えば６．３Torrに設定
し、この状態を７０分間保持してシリコンウェハ１０の
表面を本酸化し、シリコンウェハ１０表面に酸化膜１２
を形成し、酸化膜総厚を５nmとする。The silicon wafer 10 placed in such a state is slightly oxidized by oxygen before reaching the soaking zone in the upper portion of the oxidation furnace 1, and the surface thereof is preliminarily oxidized with a thickness of 1 to 2 nm. The film 11 is formed. Then, as shown in FIG. 3, when the silicon wafer 10 reaches the upper soaking zone, the supply amount of oxygen gas is increased to bring the internal pressure of the oxidation furnace 1 to a range of 1 to 100 Torr, for example, 6.3 Torr. The surface of the silicon wafer 10 is main-oxidized by setting this state for 70 minutes, and the oxide film 12 is formed on the surface of the silicon wafer 10.
To form a total oxide film thickness of 5 nm.
【００１７】次に、酸素ガス導入量を減らして内部圧力
を１Torrにし、図４に示すように、ウェハキャリア３を
酸化炉１の下部に戻す。ついで、酸素の供給を止め、図
５に示すように、酸化炉１内の圧力を１×１０-6Torrま
で低減した後に、ゲートバルブ６を開いてウェハキャリ
ア３からシリコンウェハ１０をウェハ搬送室５に取り出
し、再びゲートバルブ６を閉め、そして、シリコンウェ
ハ１０を外部に取り出すことになる。Next, the amount of oxygen gas introduced is reduced to bring the internal pressure to 1 Torr, and the wafer carrier 3 is returned to the lower portion of the oxidation furnace 1 as shown in FIG. Then, the supply of oxygen is stopped, and the pressure in the oxidation furnace 1 is reduced to 1 × 10 −6 Torr as shown in FIG. 5, and then the gate valve 6 is opened to transfer the silicon wafer 10 from the wafer carrier 3 to the wafer transfer chamber. 5, the gate valve 6 is closed again, and the silicon wafer 10 is taken out.
【００１８】以上のような条件によれば、シリコンウェ
ハ１０の表面には厚さ５nmの酸化膜が均一に形成され
る。その酸化膜の膜厚の均一性を調べるたところ、図６
のような結果が得られ、シリコンウェハ１０の中央から
周辺にかけて一様の膜厚となっていることがわかる。ま
た、縦方向の７cmの間に１０枚のウェハを収納する不図
示のウェハキャリアを用いた場合の各シリコンウェハの
酸化膜厚の分布を調べたところ、図７のような結果が得
られた。これによれば、ウェハキャリアの下方部分に置
かれるシリコンウェハ表面の酸化膜厚は薄くなるが、そ
の差は５％内におさまっているので、半導体装置の形成
のためには特に問題にならない。Under the above conditions, a 5 nm-thick oxide film is uniformly formed on the surface of the silicon wafer 10. When the uniformity of the film thickness of the oxide film was examined, FIG.
The above results are obtained, and it is understood that the film thickness is uniform from the center to the periphery of the silicon wafer 10. Further, when the distribution of the oxide film thickness of each silicon wafer was examined in the case of using a wafer carrier (not shown) that accommodates 10 wafers within 7 cm in the vertical direction, the result as shown in FIG. 7 was obtained. . According to this, the oxide film thickness on the surface of the silicon wafer placed in the lower part of the wafer carrier becomes thin, but since the difference is within 5%, there is no particular problem for forming a semiconductor device.
【００１９】以上のように、本酸化を行う前に極薄い予
備酸化膜を形成しているので、シリコンウェハ１０の表
面に荒れがないことがわかった。これは、高温下に置か
れたシリコンウェハ１０の表面からのシリコンの昇華が
予備酸化膜１１によって防止されるからと考えられる。
１０００℃程度の高温かつ高真空の状態に予備酸化膜の
ないシリコンウェハを置くと、その表面のシリコンは約
１×１０-10atmの蒸気圧で昇華する。その雰囲気中に微
量な酸素が含まれる場合には、シリコンの表面が酸化さ
れる一方、シリコンと酸素が結合してSiO 、SiO2のガス
となって蒸発する。このために、シリコンウェハの表面
とその上に形成される酸化膜との界面には面荒れが生じ
る。As described above, it was found that the surface of the silicon wafer 10 was not roughened because the extremely thin preliminary oxide film was formed before the main oxidation. It is considered that this is because the sublimation of silicon from the surface of the silicon wafer 10 placed under high temperature is prevented by the preliminary oxide film 11.
When a silicon wafer without a preliminary oxide film is placed at a high temperature of about 1000 ° C. and in a high vacuum state, the silicon on the surface sublimes at a vapor pressure of about 1 × 10 −10 atm. When a slight amount of oxygen is contained in the atmosphere, the surface of silicon is oxidized, while silicon and oxygen are combined and vaporized as a gas of SiO 2 and SiO 2 . As a result, surface roughness occurs at the interface between the surface of the silicon wafer and the oxide film formed thereon.
【００２０】これに対して本実施例のように、本酸化前
に、低温の雰囲気でシリコンウェハ１０表面に極薄い予
備酸化膜１１を形成しておくと、この予備酸化膜１１が
保護膜になるので、数分間の温度上昇時にもシリコン昇
華による荒れや、温度上昇時の不安定な状態で生じるム
ラのある酸化膜の形成が極力抑えられる。また、本酸化
の際には、常圧としないで減圧雰囲気としているので、
ガス分子の平均自由工程が増し、酸素ガス濃度が均一に
なるまでの時間が短縮され、酸素ガスが速やかに均一拡
散する。例えば１０００℃、１atm における空気の平均
自由工程は２．８×１０-7ｍであるが、酸素ガス１Torr
では、２．３×１０-4ｍにまで延びる。On the other hand, as in the present embodiment, when an extremely thin preliminary oxide film 11 is formed on the surface of the silicon wafer 10 in a low temperature atmosphere before the main oxidation, this preliminary oxide film 11 becomes a protective film. Therefore, even when the temperature rises for several minutes, the roughness due to the sublimation of silicon and the formation of an uneven oxide film which occurs in an unstable state when the temperature rises are suppressed as much as possible. Further, during the main oxidation, a reduced pressure atmosphere is used instead of the normal pressure.
The mean free path of the gas molecules is increased, the time until the oxygen gas concentration becomes uniform is shortened, and the oxygen gas rapidly diffuses uniformly. For example, the average free path of air at 1000 ° C. and 1 atm is 2.8 × 10 −7 m, but the oxygen gas is 1 Torr.
Then, it extends to 2.3 × 10 −4 m.
【００２１】さらに、減圧雰囲気の下で、酸化炉１にお
いてシリコンウェハ１０の出し入れを行っているので、
外気の巻き込みが生じることもなく、シリコンウェハ１
０表面には均一な厚さの酸化膜１１，１２が得られる。
なお、酸化膜形成後に酸素分圧を１×１０-6Torr程度の
低い状態にすると、蒸気圧は低いものの酸化膜表面から
SiO 、SiO2ガスが蒸発して荒れの原因となるので、シリ
コンウェハ１０を酸化炉１の下部に移動するまでは適度
な酸素分圧の雰囲気とする。Furthermore, since the silicon wafer 10 is loaded and unloaded in the oxidation furnace 1 under a reduced pressure atmosphere,
Silicon wafer 1 without the involvement of outside air
Oxide films 11 and 12 having a uniform thickness are obtained on the 0 surface.
If the oxygen partial pressure is reduced to about 1 × 10 −6 Torr after the oxide film is formed, the vapor pressure is low, but
Since the SiO 2 and SiO 2 gases evaporate and cause roughness, the atmosphere is kept at an appropriate oxygen partial pressure until the silicon wafer 10 is moved to the lower portion of the oxidation furnace 1.
【００２２】本実施例では、シリコンウェハ１０の表面
を酸化する場合について説明しているが、非晶質、多結
晶のシリコン層、その他の半導体層の表面を酸化する場
合にも同様に適用できる（以下の実施例でも同様であ
る）。 （ｂ）本発明の第２実施例の説明 上記した実施例では、シリコンウェハ１０を酸化炉１内
で加熱領域まで上昇させながらその表面を予備酸化して
いるが、予備酸化方法はこれに限られない。例えば図８
に示すように、シリコンウェハ１０をウェハキャリア３
に搭載し、ゲートバルブ６を閉じた直後に、ガス導入管
８から酸素を導入し、その炉内部の圧力を１〜５Torrに
設定し、加熱されたその酸素ガスをシリコンウェハ１０
の表面に供給して予備酸化を行ってもよい。In this embodiment, the case where the surface of the silicon wafer 10 is oxidized has been described, but the present invention can be similarly applied to the case of oxidizing the surface of an amorphous or polycrystalline silicon layer or other semiconductor layers. (The same applies to the following examples). (B) Description of Second Embodiment of the Present Invention In the above-described embodiment, the surface of the silicon wafer 10 is pre-oxidized while being raised to the heating region in the oxidation furnace 1. However, the pre-oxidation method is not limited to this. I can't. For example, in FIG.
As shown in FIG.
Immediately after the gate valve 6 is closed, oxygen is introduced from the gas introduction pipe 8 to set the pressure inside the furnace to 1 to 5 Torr, and the heated oxygen gas is supplied to the silicon wafer 10.
You may supply to the surface of and pre-oxidize.
【００２３】この場合、図９に示すように、ヒータ２の
下部に副ヒータ９を設けて、８００℃程度の温度で予備
酸化するようにしてもよい。その副ヒータ９は、図１０
に示すように赤外線（ＩＲ）ランプヒータ９Ａとして、
熱の制御性を向上させることもできる。さらに、副ヒー
タとして図１１に示すように、高周波コイル９Ｂを設け
ることにより、高周波加熱雰囲気中で予備加熱を行って
も同様な結果が得られる。 （ｃ）本発明のその他の実施例の説明 上記した実施例では、予備酸化と本酸化の工程を同一の
酸化炉１で行うようにしているが、７０℃の温度で加熱
された硝酸溶液によりシリコンウェハ１０を洗浄するこ
とにより、その表面に予備酸化膜を形成するようにして
もよい。In this case, as shown in FIG. 9, a sub-heater 9 may be provided below the heater 2 to pre-oxidize at a temperature of about 800.degree. The auxiliary heater 9 is shown in FIG.
As shown in, the infrared (IR) lamp heater 9A,
The controllability of heat can also be improved. Further, by providing a high frequency coil 9B as a sub-heater as shown in FIG. 11, similar results can be obtained even when preheating is performed in a high frequency heating atmosphere. (C) Description of Other Embodiments of the Present Invention In the above-mentioned embodiments, the steps of pre-oxidation and main-oxidation are performed in the same oxidation furnace 1, but the nitric acid solution heated at a temperature of 70 ° C. is used. A preliminary oxide film may be formed on the surface of the silicon wafer 10 by cleaning the silicon wafer 10.
【００２４】また、図１２に示すように、ロボット１３
が設置された搬送室５を介して酸化炉１とＣＶＤ炉１４
とを隣接し、ＣＶＤ法により予備酸化を行った後に、減
圧された搬送室５を通してシリコンウェハ１０を酸化炉
１に移動するようにしてもよく、ＣＶＤ法によれば加熱
によるシリコンウェハ１０の面荒れが生じることはな
い。なお、図１２において符号１５は、搬送室５の一部
に接続されたロード／アンロードロック室を示してい
る。Further, as shown in FIG. 12, the robot 13
Through the transfer chamber 5 in which the oxidation furnace 1 and the CVD furnace 14 are installed.
May be adjacent to each other and pre-oxidized by the CVD method, and then the silicon wafer 10 may be moved to the oxidation furnace 1 through the decompressed transfer chamber 5. According to the CVD method, the surface of the silicon wafer 10 is heated. There is no storm. In FIG. 12, reference numeral 15 indicates a load / unload lock chamber connected to a part of the transfer chamber 5.
【００２５】[0025]
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、半導
体層の本酸化膜形成の前に極薄い酸化膜を形成している
ので、高温、減圧下で半導体層を酸化する際に、その表
面から半導体原子が蒸発することが抑制され、半導体層
とその上の酸化膜との界面の面荒れを防止できる。ま
た、本酸化は、減圧雰囲気で行っているので、酸化炉で
の平均自由工程が常圧下よりも大きくなり、酸素ガスの
拡散が均一になって酸化を均一に行うことができる。As described above, according to the present invention, since an extremely thin oxide film is formed before the main oxide film of the semiconductor layer is formed, when the semiconductor layer is oxidized under high temperature and reduced pressure, Evaporation of semiconductor atoms from the surface is suppressed, and surface roughness at the interface between the semiconductor layer and the oxide film thereon can be prevented. Further, since the main oxidation is performed in a reduced pressure atmosphere, the mean free path in the oxidation furnace is larger than that under normal pressure, and the oxygen gas is uniformly diffused, so that the oxidation can be uniformly performed.
【図１】本発明の第１実施例に係る酸化工程を示す断面
図である（その１）。FIG. 1 is a sectional view (1) showing an oxidation step according to a first example of the present invention.
【図２】本発明の第１実施例に係る酸化工程を示す断面
図である（その２）。FIG. 2 is a sectional view showing an oxidizing process according to the first embodiment of the present invention (No. 2).
【図３】本発明の第１実施例に係る酸化工程を示す断面
図である（その３）。FIG. 3 is a sectional view showing an oxidizing step according to the first example of the present invention (No. 3).
【図４】本発明の第１実施例に係る酸化工程を示す断面
図である（その４）。FIG. 4 is a cross-sectional view (4) showing the oxidation step according to the first example of the present invention.
【図５】本発明の第１実施例に係る酸化工程を示す断面
図である（その５）。FIG. 5 is a cross-sectional view showing the oxidation step according to the first example of the present invention (No. 5).
【図６】本発明の第１実施例により形成された酸化膜の
膜厚の分布図である。FIG. 6 is a film thickness distribution diagram of an oxide film formed according to the first embodiment of the present invention.
【図７】本発明の第１実施例により同時に複数膜のウェ
ハの表面に形成された各酸化膜の膜厚の分布図である。FIG. 7 is a distribution diagram of the film thickness of each oxide film simultaneously formed on the surface of a wafer having a plurality of films according to the first embodiment of the present invention.
【図８】本発明の第２実施例の予備酸化膜の形成方法を
示す第１の断面図である。FIG. 8 is a first cross-sectional view showing the method of forming the preliminary oxide film according to the second embodiment of the present invention.
【図９】本発明の第２実施例の予備酸化膜の形成方法を
示す第２の断面図である。FIG. 9 is a second cross-sectional view showing the method of forming the preliminary oxide film according to the second embodiment of the present invention.
【図１０】本発明の第２実施例の予備酸化膜の形成方法
を示す第３の断面図である。FIG. 10 is a third cross-sectional view showing the method for forming the preliminary oxide film according to the second embodiment of the present invention.
【図１１】本発明の第２実施例の予備酸化膜の形成方法
を示す第４の断面図である。FIG. 11 is a fourth cross-sectional view showing the method of forming the preliminary oxide film according to the second embodiment of the present invention.
【図１２】本発明の第３実施例の酸化方法を実施する装
置の概要構成を示す平面構成図である。FIG. 12 is a plan configuration diagram showing a schematic configuration of an apparatus for carrying out an oxidation method according to a third embodiment of the present invention.
１ 酸化炉 ２ ヒータ ３ ウェハキャリア ４ バッファー板 ５ ウェハ搬送室 ６ ゲートバルブ ７ 排気管 ８ ガス導入管 ９ 副ヒータ ９Ａ 赤外線ランプ ９Ｂ 高周波コイル １０ シリコンウェハ（半導体層） １１ 酸化膜（第一の酸化膜） １２ 酸化膜（第二の酸化膜） １３ ロボット １４ ＣＶＤ炉 １５ ロード／アンロードロック室 1 Oxidation furnace 2 Heater 3 Wafer carrier 4 Buffer plate 5 Wafer transfer chamber 6 Gate valve 7 Exhaust pipe 8 Gas introduction pipe 9 Sub heater 9A Infrared lamp 9B High frequency coil 10 Silicon wafer (semiconductor layer) 11 Oxide film (first oxide film) ) 12 oxide film (second oxide film) 13 robot 14 CVD furnace 15 load / unload lock chamber
Claims (5)
を形成した後に、酸化炉（１）内の減圧雰囲気下で熱酸
化によって前記半導体層の上に第二の酸化膜（12）を形
成することを特徴とする半導体装置における酸化膜の形
成方法。1. A first oxide film (11) is previously formed on the surface of a semiconductor layer.
A method for forming an oxide film in a semiconductor device, comprising forming a second oxide film (12) on the semiconductor layer by thermal oxidation in a reduced pressure atmosphere in an oxidation furnace (1) after forming the oxide film.
一の酸化膜（11）は、前記酸化炉（１）内の下部の第一
の減圧雰囲気下で形成され、かつ、前記第二の酸化膜
（12）は、ヒータ（２）により囲まれた前記酸化炉
（１）内上部の第二の減圧雰囲気下で形成されているこ
とを特徴とする請求項１記載の半導体装置における酸化
膜の形成方法。2. The oxidation furnace (1) is of a vertical type, and the first oxide film (11) is formed in a lower first reduced pressure atmosphere in the oxidation furnace (1), and 2. The second oxide film (12) according to claim 1, wherein the second oxide film (12) is formed under a second reduced pressure atmosphere in an upper part of the oxidation furnace (1) surrounded by a heater (2). A method for forming an oxide film in a semiconductor device.
一の減圧雰囲気は、前記ヒータ（２）よりも低温で前記
半導体層を加熱する副ヒータ（９）により加熱されるこ
とを特徴とする請求項２記載の半導体装置における酸化
膜の形成方法。3. The first depressurized atmosphere in which the first oxide film (11) is formed is heated by a sub-heater (9) that heats the semiconductor layer at a temperature lower than that of the heater (2). The method for forming an oxide film in a semiconductor device according to claim 2, wherein
雰囲気よりも圧力が大きいことを特徴とする請求項２記
載の半導体装置における酸化膜の形成方法。4. The method for forming an oxide film in a semiconductor device according to claim 2, wherein the second reduced pressure atmosphere has a higher pressure than the first reduced pressure atmosphere.
の硝酸洗浄によるか、又は、化学的気相成長により形成
されることを特徴とする請求項１記載の半導体装置にお
ける酸化膜の形成方法。5. The oxidation according to claim 1, wherein the first oxide film (11) is formed by cleaning the semiconductor layer with nitric acid or by chemical vapor deposition. Method of forming a film.
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|---|---|---|---|
| JP20965693A JPH0766193A (en) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | Deposition of oxide in semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|
| JPH0766193A true JPH0766193A (en) | 1995-03-10 |
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| JP20965693A Withdrawn JPH0766193A (en) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | Deposition of oxide in semiconductor device |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0766193A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6291365B1 (en) | 1999-02-10 | 2001-09-18 | Nec Corporation | Method for manufacturing thin gate silicon oxide layer |
| US6537927B1 (en) * | 1998-11-04 | 2003-03-25 | Hynix Semiconductor, Inc. | Apparatus and method for heat-treating semiconductor substrate |
| JP2004111737A (en) * | 2002-09-19 | 2004-04-08 | Fasl Japan Ltd | Method of manufacturing semiconductor device |
| JP2016216297A (en) * | 2015-05-19 | 2016-12-22 | セイコーエプソン株式会社 | Silicon carbide substrate, and production method of silicon carbide substrate |
| WO2020059133A1 (en) * | 2018-09-21 | 2020-03-26 | 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ | Method for manufacturing semiconductor device, substrate processing device, and recording medium |
-
1993
- 1993-08-24 JP JP20965693A patent/JPH0766193A/en not_active Withdrawn
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| JPWO2020059133A1 (en) * | 2018-09-21 | 2021-08-30 | 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ | Semiconductor device manufacturing method, substrate processing device and program |
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