JPH08203889A

JPH08203889A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH08203889A
Application number: JP1210795A
Authority: JP
Inventors: Masaki Saito; 正樹斎藤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-01-27
Filing date: 1995-01-27
Publication date: 1996-08-09

Abstract

(57)【要約】【構成】該シリコン基板表面に酸化膜を形成させない
条件の雰囲気に維持された炉内にシリコン基板を搬入
し、該シリコン基板を所定温度にて酸化性ガスにさらす
ことにより、該シリコン基板上に吸着されていた有機物
の燃焼を行い、続いて、同一炉内にてシリコン基板に対
する熱酸化を行う。または、同一炉内にて熱ＣＶＤを行
う。酸化性ガスとしては、酸素、亜酸化窒素、水蒸気よ
り選ばれる少なくともいずれかを導入する。【効果】シリコン基板を搬入してから熱酸化を開始す
るまでに不要な自然酸化膜を生成させることなく、熱酸
化を行う炉内でシリコン基板上の有機物を燃焼すること
ができる。このため、製造コストを上昇させずに、シリ
コン酸化膜の絶縁耐性を向上させることができる。ま
た、絶縁耐性のバラツキが防止できるため、歩留まりが
向上し、デバイスの信頼性も向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、少なくともシリコン基
板上に薄い酸化膜が設けられてなる半導体装置の製造方
法に関し、特に、優れた特性を有するデバイスを歩留ま
りよく製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の高集積化および動作の高速
化に伴い、該半導体装置を構成する各材料膜の均一性や
膜質を従来にも増して向上させることが必要となってい
る。特に、シリコン酸化膜に関しては、トランジスタ素
子におけるゲート酸化膜や不揮発性メモリ素子における
トンネル酸化膜の薄膜化に伴い、その信頼性の確保がま
すます重要となってきている。

【０００３】シリコン酸化膜の信頼性を劣化させる要因
としては、従来より、膜中の構造欠陥、重金属汚染等に
よる影響が知られている。また、このシリコン酸化膜が
薄膜化される程、シリコン基板上に形成される自然酸化
膜の影響が大きくなる。

【０００４】なお、不均一に生成した自然酸化膜は、シ
リコン酸化膜の絶縁耐性を不安定化するものであるた
め、これを防止するために、縦型熱酸化装置を用いたシ
リコン基板表面の熱酸化には、例えば、図１３のタイム
チャートに示されるようなシーケンスが適用されてい
る。

【０００５】具体的には先ず、予め炉内を熱酸化を行う
温度近く（ここでは７００℃程度）まで加熱してから、
シリコン基板を収容したウェハボートを該炉に搬入す
る。このときシリコン基板表面に自然酸化膜が生成しな
いように、炉内をＮ₂ガスでパージしながら熱酸化を行
う温度（ここでは９００℃）まで加熱し、この温度に達
したら、Ｏ₂ガスを導入して熱酸化を開始する。そし
て、所定の熱酸化が終了したら、炉内を再びＮ₂ガスに
てパージしてからウェハボートを搬出する。

【０００６】なお、炉口付近の雰囲気は大気となされる
場合もあるが、ウェハボートの搬出入時に炉内に大気中
の酸素が巻き込まれることによる自然酸化膜の生成を防
止するために、炉の前段に窒素置換されたロードロック
室を設ける場合もある。

【０００７】また、シリコン酸化膜上にポリシリコン膜
やアモルファスシリコン膜を成膜する場合には、シリコ
ン酸化膜との界面の清浄化を図ることが、シリコン酸化
膜の信頼性を確保する上で重要となる。これは、シリコ
ン酸化膜表面が清浄化されていないと、シリコン酸化膜
の絶縁耐性を劣化させるからである。

【０００８】このため、縦型熱ＣＶＤ装置を用いてシリ
コン酸化膜表面にポリシリコン膜あるいはアモルファス
シリコン膜を成膜する際には、シリコン酸化膜とポリシ
リコン膜あるいはアモルファスシリコン膜との界面清浄
度を向上させるために、例えば、図１４のタイムチャー
トに示されるようなシーケンスが適用されている。

【０００９】具体的には先ず、炉を４００℃程度に加熱
してから、炉内にウェハを収容したウェハボートを搬入
する。そして、該炉内を一旦排気した後、該炉内をＮ₂
ガス置換してから、熱ＣＶＤを行う温度６５０℃にまで
加熱する。これは、炉内に巻き込まれた大気が残留した
状態のまま、非常に活性なガスであるシラン（Ｓｉ
Ｈ₄）ガスやジシラン（Ｓｉ₂Ｈ₆）ガス等の原料ガス
が導入されると、これらのガスが大気中の酸素と反応し
てパーティクルを発生してしまうからである。その後、
原料ガスを導入して熱ＣＶＤを開始し、所定量のポリシ
リコン膜あるいはアモルファスシリコン膜が成膜できた
ら、炉内を再び排気し、Ｎ₂ガスにてパージしてからウ
ェハボートを搬出する。

【００１０】なお、炉口付近の雰囲気は大気とされても
よいが、該炉の前段にロードロック室を設け、該炉口付
近が減圧される場合もある。炉の炉口付近の雰囲気が大
気である場合には、ウェハボート搬入時の炉内の温度は
自然酸化膜の成長を防止できる温度（室温〜５００℃）
となされる必要があるが、ロードロック室を有する場合
には、炉内に大気が巻き込まれることを防止できるた
め、炉内の温度を熱ＣＶＤを行う温度としてからウェハ
ボートを搬入してもよい。また、ロードロック室を有す
る場合には、炉内に酸化性ガスが取り込まれることによ
るパーティクルの発生をも防止することができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、シリ
コン酸化膜の形成時や、該シリコン酸化膜上へのポリシ
リコン膜あるいはアモルファスシリコン膜の形成時に
は、自然酸化膜の成長を防止したり、膜界面の清浄化を
図るための工夫がなされている。

【００１２】しかしながら、上述したようなシーケンス
によってシリコン酸化膜、ポリシリコン膜あるいはアモ
ルファスシリコン膜を形成しても、実際には、十分な信
頼性が確保されたシリコン酸化膜を得られていないのが
実情である。

【００１３】これは、デザイン・ルールの縮小に伴い、
クリーンルーム雰囲気内でウェハ表面に吸着する有機物
による影響が重大なものとなってきているためであると
考えられる。例えば、１９９２年応用物理学関係連合講
演会（春季年会）予稿集ｐ６８６，演題番号３０ａ−Ｚ
Ｆ−６において、ウェハへの有機物の吸着量と絶縁耐圧
との相関関係が明らかにされている。また、このような
有機物の吸着は、シリコン基板とシリコン酸化膜との界
面、シリコン酸化膜とゲート電極との界面に電子トラッ
プを作り、フラッシュメモリの書き込み不良を発生させ
る原因にもなると考えられる。なお、この有機物はＤＯ
Ｐ（ジオクチルフタレート）であるとの報告が、１９９
４年応用物理学関係連合講演会（春季年会）予稿集ｐ６
５０，演題番号２８ａ−ＺＱ−２，２８ａ−ＺＱ−４に
おいてなされている。

【００１４】前述した図１３のタイムチャートに従って
シリコン酸化膜の形成を行う場合には、図１５および図
１６に示されるようにして上記有機物が膜内に取り込ま
れる。即ち、図１５に示されるように、シリコン基板１
０１上に有機物１０２が吸着したウェハに対して、有機
物１０２を除去するための特別の手段を何等構ずること
なく熱酸化を行うために、図１６に示されるように、有
機物１０２がシリコン酸化膜１０３内に取り込まれるて
しまうのである。なお、熱酸化時には酸化性ガスが導入
されるため、有機物１０２の燃焼反応も起こるはずであ
るが、熱酸化が行われる温度においては、有機物１０２
の燃焼反応の速度よりもシリコン基板１０１の酸化速度
の方が早いため、有機物１０２を十分に除去するには至
らない。

【００１５】また、図１４のタイムチャートに従ってポ
リシリコン膜あるいはアモルファスシリコン膜の形成を
行う場合には、図１７および図１８に示されるようにし
て有機物が膜の界面に取り込まれる。即ち、図１７に示
されるように、シリコン基板１０１上のシリコン酸化膜
１０３に有機物１０４が吸着したウェハに対して、有機
物１０４を除去するための特別の手段を構ずることなく
熱ＣＶＤを行うために、図１８に示されるように、有機
物１０４がシリコン酸化膜１０３とポリシリコン膜（あ
るいはアモルファスシリコン膜）１０５との間に挟み込
まれてしまうのである。

【００１６】なお、熱酸化と熱ＣＶＤのいずれにおいて
も、取り込まれた有機物の量は、ウェハ間で大きなバラ
ツキがあり、これに伴って、シリコン酸化膜の絶縁耐性
にもバラツキが生じる。これは、有機物を燃焼させるた
めに酸化性ガス雰囲気を生成させたり、活性化エネルギ
ーとしての温度をコントロールするという概念がなかっ
たために、ウェハの搬出入時に炉口付近の雰囲気や炉内
の温度等の制御を適切に行っていなかったためである。

【００１７】例えば、実際に、縦型熱ＣＶＤ装置を用い
てゲート電極としてポリシリコン膜を形成する際、ウェ
ハ搬入時の炉内の温度を異ならせてゲート耐圧の変化を
調べたところ、炉内の温度が２００℃であったときに
は、必要な耐圧が確保できるデバイスとなる歩留まりが
８２％であったのに対し、炉内の温度が６３０℃であっ
たときの歩留まりは９５％というように１０％以上も異
なってしまう。もちろん、このデータは炉口付近の雰囲
気の違い等の条件によっても異なってくる。

【００１８】また、最近では、熱酸化および熱ＣＶＤの
いずれにおいても、搬出入時の自然酸化膜の成長を防止
したり、パーティクルの発生を防止する目的で炉内から
酸化性ガスを排除する傾向が強まっていることから、有
機物を除去する観点からはかえって不利な条件となって
いる。

【００１９】有機物を除去するには、上述したような熱
酸化や熱ＣＶＤを行う前に、予め、ドライアッシングや
レジスト剥離剤を用いた洗浄を行うことが考えられる。
しかしながら、ドライアッシングを行うと、プラズマに
よるダメージが懸念され、レジスト剥離剤を使用する
と、２次汚染の心配がある。また、このような処理を行
うことは、工程数を増加させ、半導体装置の製造コスト
を増大させることとなる。

【００２０】そこで、本発明はかかる従来の実情に鑑み
て提案されたものであり、不要な自然酸化膜を生成させ
ることなく、且つ、製造コストを増大させずに有機物の
取り込みを防止できる半導体装置の製造方法を提供する
ことを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明等は、上述の目的
を達成するために鋭意検討を重ねた結果、炉内に基板を
搬入してから所定の処理を施すまでに、該路内の温度を
コントロールしながら酸化性ガスにさらすことにより、
不要な自然酸化膜を生成させることなく、基板に吸着し
た有機物を十分に除去できることを見い出し、本発明を
完成するに至った。

【００２２】本発明に係る半導体装置の製造方法は、基
板表面に酸化膜を形成させない条件の雰囲気に維持され
た炉内に基板を搬入し、該基板を所定温度にて酸化性ガ
スにさらすことにより、該基板上に吸着されていた有機
物の燃焼を行い、続いて、同一炉内にて前記基板に対す
る所定の処理を行うものである。

【００２３】ここで、炉内を「基板表面に酸化膜を形成
させない条件の雰囲気に維持する」とは、炉内に酸化性
ガスが存在しない状態、あるいは、酸化性ガスが存在し
ても酸化が起こらない温度または真空度に維持すること
である。即ち、本発明は、炉内への基板搬入時から該基
板に対する所定の処理を介しするまでに、不要な自然酸
化膜を形成させることなく、炉内の温度をコントロール
しながら酸化性ガスを導入することによって有機物を除
去するものである。

【００２４】前記酸化性ガスは、前記炉内に基板を搬入
した後、該炉内に導入してもよいし、前記炉内に基板を
搬入する前に、予め該炉内に導入しておいてもよい。

【００２５】前記基板としてシリコン基板を用いた場合
には、該シリコン基板の搬入時から有機物の燃焼終了時
までの前記炉内の温度を２００〜８００℃の範囲で一定
に維持して好適である。炉内の温度は、低すぎると有機
物の除去が十分に行えず、逆に、高すぎると不要な熱酸
化が起こり、薄いシリコン酸化膜の膜厚制御性が損なわ
れる虞れがある。なお、炉内の温度が高すぎると、ウェ
ハに反りが生じ、スリップが発生する可能性もある。

【００２６】なお、上述のような温度に維持された炉内
には、前記酸化性ガスとして、酸素（Ｏ₂）、亜酸化窒
素（Ｎ₂Ｏ）、水蒸気（Ｈ₂Ｏ）より選ばれる少なくと
もいずれかを導入して好適である。

【００２７】また、炉口付近の雰囲気を一定とし、該炉
口付近での不要な自然酸化膜の生成を防止するために
は、前記炉の前段にロードロック室を設け、該炉内に搬
入する前の基板を該ロードロック室内にて待機させてお
くとよい。

【００２８】ところで、前記有機物の燃焼を行った後に
は、前記炉内のパージを経て、前記基板に対する所定の
処理として熱酸化を行って好適である。なお、この熱酸
化により、トランジスタ素子のゲート酸化膜あるいは不
揮発性メモリ素子のトンネル酸化膜を形成して好適であ
る。

【００２９】または、前記有機物の燃焼を行った後、前
記炉内のパージを経て、前記基板に対する所定の処理と
して熱ＣＶＤを行ってもよい。なお、この熱ＣＶＤで
は、原料ガスとしてシラン系ガスを含むガスを用い、前
記基板上にポリシリコン膜またはアモルファスシリコン
膜を成膜して好適である。即ち、シリコン酸化膜上にゲ
ート電極を形成したり、薄膜トランジスタの活性層を形
成して好適である。

【００３０】

【作用】本発明を適用して、炉内に基板を搬入してから
所定の処理を開始する前に、活性化エネルギーとしての
温度をコントロールしながら該基板を酸化性ガスにさら
すと、基板表面に不要な自然酸化膜を形成させず、即
ち、薄いシリコン酸化膜の膜厚制御性が損なわれること
なく、有機物を除去できる。このため、有機物の除去
後、同一炉内で続けて熱酸化あるいは熱ＣＶＤを行うこ
とができ、ドライアッシングやレジスト剥離剤による洗
浄を行う必要がない。このため、プラズマによるダメー
ジや２次汚染の虞れがなく、また、コストの低減も図れ
る。

【００３１】本発明をシリコン基板表面にシリコン酸化
膜を形成するに際して適用すると、シリコン基板表面の
有機物を十分に除去することができるため、シリコン酸
化膜の絶縁耐性をバラツキなく向上させることができ
る。このため、ゲート酸化膜あるいはトンネル酸化膜と
して形成されたシリコン酸化膜の信頼性が高まると共
に、歩留まりを大幅に向上させることが可能となる。

【００３２】また、本発明をシリコン酸化膜上にポリシ
リコン膜あるいはアモルファスシリコン膜を成膜するに
際して適用すると、シリコン酸化膜とポリシリコン膜あ
るいはアモルファスシリコン膜との界面が清浄化できる
ため、シリコン酸化膜の絶縁耐性を向上させることがで
きる。

【００３３】

【実施例】以下、本発明に係る半導体装置の製造方法を
具体的な実施例を用いて説明する。ここでは、ＭＯＳ型
トランジスタ素子のゲート酸化膜を形成するための熱酸
化工程、ゲート電極を形成するための熱ＣＶＤ工程に、
それぞれ本発明を適用した例について説明する。

【００３４】実施例１先ず、本発明を熱酸化に用いた例について説明するに先
んじて、ここで用いたバッチ式熱酸化装置の構成につい
て説明する。

【００３５】この熱酸化装置は、図１に示されるよう
に、アウターチューブ１とインナーチューブ２からなる
炉よりなり、１００枚程度のウェハを収容可能なウェハ
ボート３を該インナーチューブ２内に挿入することによ
って、ウェハボート３に収納されたウェハを熱酸化する
ものである。上記炉には、その炉口に炉口キャップ６が
設けられ、炉内を外気から遮断できるようになされてい
ると共に、該炉内にＯ₂ガス等の酸化性ガス、あるいは
パージ用のＮ₂ガス等の不活性ガスを供給するためのガ
ス供給管８、図示しない真空ポンプと接続された排気口
７が設けられている。また、炉の周囲には図示しないヒ
ータが配され、該炉内の温度を制御可能としている。

【００３６】また、上記炉の前段には図示しないロード
ロック室が設けられる。なお、このロードロック室に
も、炉内に導入される前のウェハを外気から遮断したま
ま待機させることができるように、真空ポンプに接続さ
れた排気口が設けられている。

【００３７】そして、上記炉とロードロック室との間に
は、両者の内部が外気から遮断された状態に維持したま
ま、ウェハボート３を両者間で自動搬送できるように搬
送機構が設けられている。

【００３８】本実施例においては、このような構成を有
する熱酸化装置を用い、シリコン基板表面に吸着した有
機物を燃焼させてから、シリコン基板表面を熱酸化し
た。この工程を図２に示されるタイムチャートと、図３
〜図５に示されるウェハの断面図とを参照しながら説明
する。

【００３９】具体的には、先ず、図３に示されるよう
に、表面に有機物１２が吸着したシリコン基板１１より
なるウェハをロードロック室内のウェハボート３に収容
した後、ロードロック室２内を１Ｐａ程度にまで真空排
気した。一方、炉内をヒータによって加熱し約４００℃
に維持した状態で、搬送機構によりウェハボート３を移
動させてロードロック室から炉へ搬送した。続いて、ガ
ス供給管８よりＮ₂ガスを導入して炉内をパージした
後、Ｏ₂ガスを１００００ｓｃｃｍなる流量にて３００
秒間導入した。なお、この間、炉内の温度は常に一定に
保たれた。

【００４０】これにより、図４に示されるように、シリ
コン基板１１表面に不要な酸化膜を形成させることなく
有機物１２が除去できた。これは、炉内の温度が、有機
物２を燃焼させるには十分であるが、シリコン基板１１
の表面を酸化するには至らない温度にコントロールされ
ていたためである。

【００４１】その後、再びＮ₂ガスを導入して炉内をパ
ージしながら、炉内の温度を９００℃まで上昇させた。
そして、炉内にＯ₂ガスを１００００ｓｃｃｍなる流量
にて導入して、シリコン基板１１の表面酸化を行った。
なお、以上のようにして３００秒間熱酸化を行ったら、
Ｏ₂ガスの供給を停止し、Ｎ₂ガスにて炉内をパージし
た後、ウェハボート３をロードロック室に搬出した。

【００４２】以上のようにして熱酸化を行うと、図５に
示されるように、有機物の取り込みが起こることなく、
シリコン基板１１表面に所望の膜厚のシリコン酸化膜１
３を形成することができた。また、このようにして形成
されたシリコン酸化膜１３は、ＭＯＳ形トランジスタ素
子におけるゲート酸化膜として、優れた絶縁耐性を有す
るものであった。

【００４３】実施例２本実施例においては、シリコン基板を炉内に搬入する際
には、既に炉内を有機物の燃焼が可能な酸化性ガス雰囲
気とした例である。この工程を図６に示されるタイムチ
ャートを参照しながら説明する。

【００４４】具体的には、先ず、実施例１と同様にして
ウェハをロードロック室内で待機させておく一方、炉内
をヒータによって約４００℃に加熱し、該炉内を高濃度
のＯ₂ガスで満たした。そして、炉内をこのような雰囲
気に維持した状態にて、ウェハボート３を移動させてロ
ードロック室から炉へ搬送した。なお、炉内の温度は、
ウェハを搬入後、６００秒間、常に一定に保たれた。

【００４５】これにより、シリコン基板１１が炉内に入
ると同時に、シリコン基板１１の表面に吸着していた有
機物が燃焼し、シリコン基板１１表面に不要な酸化膜を
形成させることなく有機物１２を除去できた。

【００４６】その後、Ｎ₂ガスを導入して炉内をパージ
しながら、炉内の温度を９００℃まで上昇させ、実施例
１と同様にしてシリコン基板１１の表面酸化を行った。

【００４７】以上のようにして熱酸化を行うと、有機物
の取り込みが起こることなく、シリコン基板１１表面に
所望の膜厚のシリコン酸化膜１３を形成することができ
た。また、このようにして形成されたシリコン酸化膜１
３は、ＭＯＳ形トランジスタ素子におけるゲート酸化膜
として、優れた絶縁耐性を有するものであった。

【００４８】なお、本実施例を適用すると、ウェハボー
ト３を反応室に搬入してから実際に熱酸化を開始するま
での時間を実施例１よりも短縮することができる。

【００４９】実施例３本発明を熱ＣＶＤに用いた例について説明するに先んじ
て、ここで用いたバッチ式熱ＣＶＤ装置の構成について
説明する。

【００５０】この熱ＣＶＤ装置は、図７に示されるよう
に、アウターチューブ１とインナーチューブ２からなる
炉よりなり、１００枚程度のウェハを収容可能なウェハ
ボート３を該インナーチューブ２内に挿入することによ
って、ウェハボート３に収納されたウェハに対して熱Ｃ
ＶＤを行うものである。上記炉には、その炉口に炉口キ
ャップ６が設けられ、炉内を外気から遮断できるように
なされていると共に、該炉内にシラン系ガス等の原料ガ
ス、あるいはパージ用のＮ₂ガス等の不活性ガスを供給
するためのガス供給管８、図示しない真空ポンプと接続
された排気口７が設けられている。また、炉の周囲には
図示しないヒータが配され、該炉内の温度を制御可能と
している。

【００５１】また、上記炉の前段には図示しないロード
ロック室が設けられる。なお、このロードロック室に
も、炉内に導入される前のウェハを外気から遮断したま
ま待機させることができるように、真空ポンプに接続さ
れた排気口が設けられている。

【００５２】そして、上記炉とロードロック室との間に
は、両者の内部が外気から遮断された状態に維持したま
ま、ウェハボート３を両者間で自動搬送するための搬送
機構が設けられている。

【００５３】本実施例においては、このような構成を有
する熱ＣＶＤ装置を用い、ゲート酸化膜に吸着した有機
物を燃焼させてから、ポリシリコン膜を成膜した。この
工程を図８に示されるタイムチャートと、図９〜図１１
に示されるウェハの断面図とを参照しながら説明する。

【００５４】具体的には、先ず、図９に示されるよう
な、シリコン基板１１表面に薄いシリコン酸化膜１３が
形成され、この上に有機物１４が吸着したウェハをロー
ドロック室内のウェハボート３に収容した後、ロードロ
ック室２内を１Ｐａ程度にまで真空排気した。一方、炉
内をヒータによって加熱し、約４００℃に維持した状態
にて、搬送機構によりウェハボート３を移動させてロー
ドロック室から炉へ搬送した。そして、排気口７より炉
内を排気した後、Ｏ₂ガスを１５００ｓｃｃｍなる流量
にて６００秒間導入した。なお、この間、炉内の温度は
常に一定に保たれた。

【００５５】これにより、図１０に示されるように、シ
リコン酸化膜１３の膜厚を変動させることなく有機物１
４が除去できた。これは、炉内の温度が、有機物２を燃
焼させるには十分であるが、シリコン基板１１の表面を
酸化するには至らない温度にコントロールされていたた
めである。

【００５６】その後、再び排気を行った後、Ｎ₂ガスを
導入して炉内をパージしながら、炉内の温度を６５０℃
まで上昇させた。そして、炉内にＳｉＨ₂ガスを１５０
ｓｃｃｍなる流量にて導入して熱ＣＶＤを行った。な
お、以上のようにして所定時間、成膜を行ったら、原料
ガスの供給を停止し、炉内を排気してからＮ₂ガスにて
パージした後、ウェハボート３をロードロック室に搬出
した。

【００５７】以上のようにして熱ＣＶＤを行うと、図１
１に示されるように、膜界面に有機物が取り込まれるこ
となく、シリコン酸化膜１３上に所望の膜厚のポリシリ
コン膜１５を形成することができ、シリコン酸化膜１３
とポリシリコン膜１５との界面の清浄化が図れた。ま
た、原料ガスと酸化性ガスが反応してパーティクルが発
生することもなかった。

【００５８】そして、シリコン酸化膜１３をゲート酸化
膜とし、ポリシリコン膜１５をゲート電極として形成し
たＭＯＳ形トランジスタ素子は、ゲート酸化膜の絶縁耐
性に優れたものであった。

【００５９】実施例４本実施例においては、シリコン基板を炉内に搬入する際
には、既に炉内を有機物の燃焼が可能な酸化性ガス雰囲
気とした例である。この工程を図１２に示されるタイム
チャートを参照しながら説明する。

【００６０】具体的には、先ず、実施例３と同様にして
ウェハをロードロック室内で待機させておく一方、炉内
をヒータによって約４００℃に加熱すると共に、該炉内
を高濃度のＯ₂ガスで満たしておいた。そして、炉内を
このような雰囲気に維持した状態にて、ウェハボート３
を移動させてロードロック室から炉へ搬送した。なお、
炉内の温度は、ウェハを搬入後、６００秒間、常に一定
に保たれた。

【００６１】これにより、ウェハが炉内に入ると同時
に、シリコン酸化膜１３表面に吸着していた有機物が燃
焼し、シリコン酸化膜１３の膜厚を変動させることなく
有機物１４を除去できた。

【００６２】その後、炉内を排気してから、再びＮ₂ガ
スを導入しながら、炉内の温度を６５０℃まで上昇さ
せ、実施例３と同様にして熱ＣＶＤを行った。

【００６３】以上のようにして熱ＣＶＤを行うと、膜界
面に有機物の取り込みが起こることなく、シリコン酸化
膜１３上に所望の膜厚のポリシリコン膜１５を形成する
ことができ、シリコン酸化膜１３とポリシリコン膜１５
との界面の清浄化が図れた。また、原料ガスと酸化性ガ
スが反応してパーティクルが発生することもなかった。

【００６４】そして、シリコン酸化膜１３をゲート酸化
膜とし、ポリシリコン膜１５をゲート電極として形成し
たＭＯＳ形トランジスタ素子は、ゲート酸化膜の絶縁耐
性に優れたものとなった。

【００６５】なお、本実施例を適用すると、ウェハボー
ト３を反応室に搬入してから実際に熱ＣＶＤを開始する
までの時間を実施例３よりも短縮することができる。

【００６６】以上、本発明に係る半導体装置の製造方法
を適用した実施例について説明したが、本発明は上述の
実施例に限定されるものではない。例えば、実施例３、
実施例４に示した熱ＣＶＤによって、ポリシリコン膜の
代わりにアモルファスシリコン膜を成膜してもよく、こ
の場合、ＣＶＤ条件等は常法にしたがい適宜適正化すれ
ばよい。また、実施例１、実施例２のようにして、不揮
発性メモリ素子のトンネル酸化膜を形成してもよいし、
実施例３、実施例４のようにして、薄膜トランジスタ素
子の活性層を形成してもよい。

【００６７】また、上述した実施例では酸化性ガスとし
てＯ₂ガスを用いたが、Ｎ₂ＯガスやＨ₂Ｏガス等を用
いても同様の効果が得られる。さらに、本発明を適用す
れば、シリコン酸化膜の絶縁耐性が、炉の炉口付近の雰
囲気によってばらつくことはないため、必ずしもロード
ロック室に接続されていなくともよいし、もちろん、内
部をＮ₂等の不活性ガスで置換した状態でロードロック
室を用いてもよい。

【００６８】

【発明の効果】以上の説明から明かなように、本発明を
適用すると、熱酸化あるいは熱ＣＶＤを行う前に、不要
な自然酸化膜を生成させず、即ち、薄いシリコン酸化膜
の膜厚制御性が損なわれることなく、有機物を除去でき
る。そして、熱酸化あるいは熱ＣＶＤを行う炉内で有機
物を燃焼しても、有機物の除去時に基板がダメージや汚
染を受ける心配がなく、後に行う熱酸化あるいは熱ＣＶ
Ｄに何等影響を与えることがないため、新たな装置も必
要としない。

【００６９】このため、製造コストを上昇させることな
く、薄膜化されたシリコン酸化膜の絶縁耐性を向上さ
せ、さらに、これらのシリコン酸化膜とこの上層に設け
られるポリシリコン膜あるいはアモルファスシリコン膜
との界面を清浄化することができる。

【００７０】また、絶縁耐性のバラツキが防止されるこ
とにより、歩留まりが向上すると共に、製造されたデバ
イスの信頼性も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いられるバッチ式熱酸化装置の構成
を示す模式図である。

【図２】本発明を適用した熱酸化工程の一例を示すタイ
ムチャートである。

【図３】本発明を適用した熱酸化工程を示すものであ
り、シリコン基板に有機物が吸着した状態のウェハを示
す模式的断面図である。

【図４】図３のウェハから有機物を除去した状態を示す
模式的断面図である。

【図５】図４のウェハに対して熱酸化を行い、シリコン
酸化膜を形成した状態を示す模式的断面図である。

【図６】本発明を適用した熱酸化工程の他の例を示すタ
イムチャートである。

【図７】本発明に用いられるバッチ式熱ＣＶＤ装置の構
成を示す模式図である。

【図８】本発明を適用した熱ＣＶＤ工程の一例を示すタ
イムチャートである。

【図９】本発明を適用した熱ＣＶＤ工程を示すものであ
り、シリコン基板上のシリコン酸化膜の表面に有機物が
吸着した状態のウェハを示す模式的断面図である。

【図１０】図９のウェハから有機物を除去した状態を示
す模式的断面図である。

【図１１】図１０のウェハに対して熱ＣＶＤを行い、ポ
リシリコン膜を形成した状態を示す模式的断面図であ
る。

【図１２】本発明を適用した熱ＣＶＤ工程の他の例を示
すタイムチャートである。

【図１３】従来の熱酸化工程の一例を示すタイムチャー
トである。

【図１４】従来の熱ＣＶＤ工程の一例を示すタイムチャ
ートである。

【図１５】従来の熱酸化工程を示すものであり、シリコ
ン基板に有機物が吸着した状態のウェハを示す模式的断
面図である。

【図１６】図１５のウェハに対して熱酸化を行いシリコ
ン酸化膜を形成した状態を示す模式的断面図である。

【図１７】従来の熱ＣＶＤ工程を示すものであり、シリ
コン酸化膜上に有機物が吸着した状態のウェハを示す模
式的断面図である。

【図１８】図１７のウェハに対してポリシリコン膜を成
膜した状態を示す模式的断面図である。

【符号の説明】

１アウターチューブ２インナーチューブ３ウェハボート７排気口８ガス導入管１１シリコン基板１２，１４有機物１３シリコン酸化膜１５ポリシリコン膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板表面に酸化膜を形成させない条件の
雰囲気に維持された炉内に基板を搬入し、該基板を所定
温度にて酸化性ガスにさらすことにより、該基板上に吸
着されていた有機物の燃焼を行い、続いて、同一炉内にて前記基板に対する所定の処理を行
うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】前記酸化性ガスは、前記炉内に基板を搬
入した後、該炉内に導入することを特徴とする請求項１
記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】前記酸化性ガスは、前記炉内に基板を搬
入する前に、予め該炉内に導入しておくことを特徴とす
る請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】前記基板としてシリコン基板を用い、該
シリコン基板の搬入時から有機物の燃焼終了時までの前
記炉内の温度を２００〜８００℃の範囲で一定に維持す
ることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか
１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】前記酸化性ガスとして、酸素、亜酸化窒
素、水蒸気より選ばれる少なくともいずれかを導入する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１
項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】前記炉の前段にロードロック室を設け、
該炉内に搬入する前の基板を該ロードロック室内にて待
機させておくことを特徴とする請求項１ないし請求項５
のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】前記有機物を燃焼させた後、前記炉内の
パージを経て、前記基板に対する所定の処理として熱酸
化を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項６のい
ずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】前記熱酸化により、トランジスタ素子の
ゲート酸化膜あるいは不揮発性メモリ素子のトンネル酸
化膜を形成することを特徴とする請求項７記載の半導体
装置の製造方法。
【請求項９】前記有機物を燃焼させた後、前記炉内の
パージを経て、前記基板に対する所定の処理として熱Ｃ
ＶＤを行うことを特徴とする請求項１ないし請求項６の
いずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】前記熱ＣＶＤでは、原料ガスとしてシ
ラン系ガスを含むガスを用い、前記基板上にポリシリコ
ン膜またはアモルファスシリコン膜を成膜することを特
徴とする請求項９記載の半導体装置の製造方法。