JPH10321847A - ゲート絶縁膜の形成方法 - Google Patents
ゲート絶縁膜の形成方法Info
- Publication number
- JPH10321847A JPH10321847A JP13060097A JP13060097A JPH10321847A JP H10321847 A JPH10321847 A JP H10321847A JP 13060097 A JP13060097 A JP 13060097A JP 13060097 A JP13060097 A JP 13060097A JP H10321847 A JPH10321847 A JP H10321847A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- oxide film
- silicon
- silicon nitride
- etching
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】電気的特性や不純物に対するバリア性に優れた
ゲート絶縁膜を形成する方法を提供する。 【解決手段】ゲート絶縁膜の形成工程において、窒化珪
素膜をフッ化物ガスでプラズマレスエッチング除去し、
窒素化合物ガスで窒化処理する。または、フッ化物ガス
と窒素化合物ガスとの混合ガスで窒化珪素膜を除去する
と同時にシリコン酸化膜を窒化処理する。
ゲート絶縁膜を形成する方法を提供する。 【解決手段】ゲート絶縁膜の形成工程において、窒化珪
素膜をフッ化物ガスでプラズマレスエッチング除去し、
窒素化合物ガスで窒化処理する。または、フッ化物ガス
と窒素化合物ガスとの混合ガスで窒化珪素膜を除去する
と同時にシリコン酸化膜を窒化処理する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＳＩ、ＴＦＴ等
の半導体集積回路のゲート酸化膜製造工程において、フ
ッ化物ガスによるプラズマレスエッチングまたはプラズ
マエッチングと窒化処理により簡便かつ良質な窒化酸化
膜を形成する方法に関する。
の半導体集積回路のゲート酸化膜製造工程において、フ
ッ化物ガスによるプラズマレスエッチングまたはプラズ
マエッチングと窒化処理により簡便かつ良質な窒化酸化
膜を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
のゲート酸化膜の製造工程例の概略を図１に記した。図
１の工程では、(ａ)シリコンウエハの酸化、(ｂ)窒化珪
素の成膜（ＣＶＤ）、(ｃ)窒化珪素の部分エッチング、
(ｄ)フィールド酸化による酸化膜の成長、(ｅ)プラズマ
エッチングまたは湿式エッチングによる窒化珪素の除
去、(ｆ)酸化膜の再成長、をすることが必要である。
(ｅ)のエッチング法では、窒化珪素下の酸化膜を同時に
エッチングするため再度シリコン上に酸化膜を形成しな
ければならない［(ｆ)工程］ことや、フィールド酸化膜
もエッチングしてしまうこと、プラズマエッチャーや湿
式エッチング槽を用いるため多種類の装置を用いなけれ
ばならないこと、また、そのために何度もウエハーを装
置内に出し入れする必要があること、などの問題があ
る。また、再度酸化膜を成長させるために加熱炉等の装
置にウエハを設置する際に大気の巻き込みによる自然酸
化膜が成長するため良質な酸化膜が得られない問題があ
った。
のゲート酸化膜の製造工程例の概略を図１に記した。図
１の工程では、(ａ)シリコンウエハの酸化、(ｂ)窒化珪
素の成膜（ＣＶＤ）、(ｃ)窒化珪素の部分エッチング、
(ｄ)フィールド酸化による酸化膜の成長、(ｅ)プラズマ
エッチングまたは湿式エッチングによる窒化珪素の除
去、(ｆ)酸化膜の再成長、をすることが必要である。
(ｅ)のエッチング法では、窒化珪素下の酸化膜を同時に
エッチングするため再度シリコン上に酸化膜を形成しな
ければならない［(ｆ)工程］ことや、フィールド酸化膜
もエッチングしてしまうこと、プラズマエッチャーや湿
式エッチング槽を用いるため多種類の装置を用いなけれ
ばならないこと、また、そのために何度もウエハーを装
置内に出し入れする必要があること、などの問題があ
る。また、再度酸化膜を成長させるために加熱炉等の装
置にウエハを設置する際に大気の巻き込みによる自然酸
化膜が成長するため良質な酸化膜が得られない問題があ
った。
【０００３】一方、集積回路の高密度化に伴いゲート酸
化膜（シリコン酸化膜）の薄膜化が進んでいるが、薄膜
化に伴いゲート電極から基板チャネル領域への不純物の
突き抜けやホットキャリア耐性劣化が問題となってい
る。近年、シリコン酸化窒化膜がシリコン酸化膜に替わ
るゲート絶縁膜として期待されている。また、絶縁破壊
電荷やホットキャリア耐性などの電気的特性の改善には
界面に多く存在する窒素に起因し、シリコンゲート電極
からの不純物拡散防止にはゲート酸化膜表面を窒化し、
緻密構造にすることで防ぐことができることが報告され
ている。現在、報告されている窒化酸化膜の形成方法と
しては、ＮＨ3を用いたシリコン酸化膜の高温熱処
理、光アシスト処理、プラズマアシスト処理による方
法、ゲートポリシリコン膜への窒素のイオン注入後、
熱処理しシリコン酸化膜に窒素を導入する方法、亜酸
化窒素ガスを用いてシリコン基板を電気炉やランプ加熱
し直接窒化酸化膜を形成する方法、等がある。ところ
が、法では１０原子％以上の窒素が導入できるという
利点もあるが、同時に水素も混入し電子トラップを形成
すること、またその除去には高温処理を行わなければな
らないこと、法は欠陥回復のため高温熱処理が必要な
ことや表面の窒素の導入ができず不純物のバリア性が不
十分であること、法は窒素の含有量が少なく電気的特
性の改善及び不純物のバリア性が不十分であること、等
の問題がある。
化膜（シリコン酸化膜）の薄膜化が進んでいるが、薄膜
化に伴いゲート電極から基板チャネル領域への不純物の
突き抜けやホットキャリア耐性劣化が問題となってい
る。近年、シリコン酸化窒化膜がシリコン酸化膜に替わ
るゲート絶縁膜として期待されている。また、絶縁破壊
電荷やホットキャリア耐性などの電気的特性の改善には
界面に多く存在する窒素に起因し、シリコンゲート電極
からの不純物拡散防止にはゲート酸化膜表面を窒化し、
緻密構造にすることで防ぐことができることが報告され
ている。現在、報告されている窒化酸化膜の形成方法と
しては、ＮＨ3を用いたシリコン酸化膜の高温熱処
理、光アシスト処理、プラズマアシスト処理による方
法、ゲートポリシリコン膜への窒素のイオン注入後、
熱処理しシリコン酸化膜に窒素を導入する方法、亜酸
化窒素ガスを用いてシリコン基板を電気炉やランプ加熱
し直接窒化酸化膜を形成する方法、等がある。ところ
が、法では１０原子％以上の窒素が導入できるという
利点もあるが、同時に水素も混入し電子トラップを形成
すること、またその除去には高温処理を行わなければな
らないこと、法は欠陥回復のため高温熱処理が必要な
ことや表面の窒素の導入ができず不純物のバリア性が不
十分であること、法は窒素の含有量が少なく電気的特
性の改善及び不純物のバリア性が不十分であること、等
の問題がある。
【０００４】
【課題を解決するための具体的手段】本発明者らは鋭意
検討の結果、ゲート酸化膜製造工程に於いて成膜した選
択酸化用の窒化珪素をフッ素系ガスでプラズマレスエッ
チングまたはプラズマエッチング除去し、その後酸化膜
の窒化処理を行うことで、プロセスの操作回数の削減及
び使用する装置の数の削減を図ると共に良質な窒化酸化
膜を得る方法を見いだし本発明に到達した。
検討の結果、ゲート酸化膜製造工程に於いて成膜した選
択酸化用の窒化珪素をフッ素系ガスでプラズマレスエッ
チングまたはプラズマエッチング除去し、その後酸化膜
の窒化処理を行うことで、プロセスの操作回数の削減及
び使用する装置の数の削減を図ると共に良質な窒化酸化
膜を得る方法を見いだし本発明に到達した。
【０００５】すなわち本発明は、ゲート絶縁膜の形成工
程において、窒化珪素膜をフッ化物ガスでプラズマレス
エッチングまたはプラズマエッチング除去し、その後窒
素化合物ガスで窒化すること、または、フッ化物ガスと
窒素化合物ガスとの混合ガスで窒化珪素膜を除去すると
同時にシリコン酸化膜を窒化することを特徴とするゲー
ト絶縁膜の形成方法を提供するものである。
程において、窒化珪素膜をフッ化物ガスでプラズマレス
エッチングまたはプラズマエッチング除去し、その後窒
素化合物ガスで窒化すること、または、フッ化物ガスと
窒素化合物ガスとの混合ガスで窒化珪素膜を除去すると
同時にシリコン酸化膜を窒化することを特徴とするゲー
ト絶縁膜の形成方法を提供するものである。
【０００６】本発明によるゲート窒化酸化膜の製作法の
概略を図２に示した。本発明の方法は、図２の(ａ)シリ
コンウエハの酸化、(ｂ)窒化珪素の成膜（ＣＶＤ）、
(ｃ)窒化珪素の部分エッチング、(ｄ)フィールド酸化に
よる酸化膜の成長、(ｅ)プラズマレスエッチングによる
窒化珪素の除去及び酸化膜の窒化による膜形成、からな
る工程の中で(ｄ)工程から(ｅ)工程にかかるものであ
る。すなわち、本発明はフッ素系ガスによるプラズマレ
スエッチングまたはプラズマエッチングによる窒化珪素
膜（あるいは窒化珪素が上にごく薄く成長した酸化窒化
珪素膜）と酸化珪素膜との優れたエッチング選択性（窒
化膜＞酸化膜）を利用し、表面をフッ化処理した後に、
窒化処理を行うことにより酸化膜中のみならず酸化膜表
面にも窒素を導入できること利用するものである。
概略を図２に示した。本発明の方法は、図２の(ａ)シリ
コンウエハの酸化、(ｂ)窒化珪素の成膜（ＣＶＤ）、
(ｃ)窒化珪素の部分エッチング、(ｄ)フィールド酸化に
よる酸化膜の成長、(ｅ)プラズマレスエッチングによる
窒化珪素の除去及び酸化膜の窒化による膜形成、からな
る工程の中で(ｄ)工程から(ｅ)工程にかかるものであ
る。すなわち、本発明はフッ素系ガスによるプラズマレ
スエッチングまたはプラズマエッチングによる窒化珪素
膜（あるいは窒化珪素が上にごく薄く成長した酸化窒化
珪素膜）と酸化珪素膜との優れたエッチング選択性（窒
化膜＞酸化膜）を利用し、表面をフッ化処理した後に、
窒化処理を行うことにより酸化膜中のみならず酸化膜表
面にも窒素を導入できること利用するものである。
【０００７】本発明で使用するフッ化物ガスは、フッ
素、フッ化水素、フッ化塩素、フッ化臭素、フッ化沃
素、フッ化キセノン、フッ化クリプトン、フッ化窒素、
フッ化イオウ、フッ化炭素、フッ化酸素の一種、あるい
はこれらの混合ガス、あるいはこれらのガスを窒素、Ａ
ｒ、Ｈｅ等の不活性ガスで希釈したガスである。
素、フッ化水素、フッ化塩素、フッ化臭素、フッ化沃
素、フッ化キセノン、フッ化クリプトン、フッ化窒素、
フッ化イオウ、フッ化炭素、フッ化酸素の一種、あるい
はこれらの混合ガス、あるいはこれらのガスを窒素、Ａ
ｒ、Ｈｅ等の不活性ガスで希釈したガスである。
【０００８】次に、プラズマで活性化させない場合のフ
ッ化物ガス処理の条件は、酸化膜の表面状態を悪化させ
ない条件で有れば特に限定されないが、温度は０〜１２
００℃の範囲で用いるのが好ましく、０℃未満ではエッ
チングがほとんど進まず、１２００℃を超える温度では
膜の熱膨張率差からウエハの反りや膜の剥離が起こるた
め好ましくない。圧力については、好ましくは温度が８
００℃以上においてはフッ化物ガスの分圧が０．００１
〜１０Ｔｏｒｒの範囲、８００℃未満で有れば０．００
１〜１００Ｔｏｒｒの範囲が好ましい。なお、８００℃
以上で１０Ｔｏｒｒを超える分圧、または８００℃未満
で１００Ｔｏｒｒを超える分圧でそれぞれ暴露すると酸
化膜の表面状態が悪化するので好ましくない。
ッ化物ガス処理の条件は、酸化膜の表面状態を悪化させ
ない条件で有れば特に限定されないが、温度は０〜１２
００℃の範囲で用いるのが好ましく、０℃未満ではエッ
チングがほとんど進まず、１２００℃を超える温度では
膜の熱膨張率差からウエハの反りや膜の剥離が起こるた
め好ましくない。圧力については、好ましくは温度が８
００℃以上においてはフッ化物ガスの分圧が０．００１
〜１０Ｔｏｒｒの範囲、８００℃未満で有れば０．００
１〜１００Ｔｏｒｒの範囲が好ましい。なお、８００℃
以上で１０Ｔｏｒｒを超える分圧、または８００℃未満
で１００Ｔｏｒｒを超える分圧でそれぞれ暴露すると酸
化膜の表面状態が悪化するので好ましくない。
【０００９】また、プラズマでフッ化物ガスを活性化さ
せる場合の処理条件は、酸化膜に損傷を与えない条件を
プラズマ電力および使用するガスにより選択して行えば
良いため特に限定はされないが、好ましくは温度１０〜
４００℃の範囲、圧力０．００１〜１０Ｔｏｒｒの範囲
の条件で行うことが好ましい。１０℃未満、０．００１
Ｔｏｒｒ以下ではエッチングがほとんど進まず、４００
℃を超え、１０Ｔｏｒｒ以上では酸化膜がエッチングさ
れたりプラズマが不安定となるため好ましくない。
せる場合の処理条件は、酸化膜に損傷を与えない条件を
プラズマ電力および使用するガスにより選択して行えば
良いため特に限定はされないが、好ましくは温度１０〜
４００℃の範囲、圧力０．００１〜１０Ｔｏｒｒの範囲
の条件で行うことが好ましい。１０℃未満、０．００１
Ｔｏｒｒ以下ではエッチングがほとんど進まず、４００
℃を超え、１０Ｔｏｒｒ以上では酸化膜がエッチングさ
れたりプラズマが不安定となるため好ましくない。
【００１０】本発明において、窒化処理に使用する窒素
化合物ガスは、Ｎ2、ＮＨ3、ヒドラジン等が挙げられ
る。また、窒化処理の方法は、プラズマ、熱、光などの
励起手法を用いる。
化合物ガスは、Ｎ2、ＮＨ3、ヒドラジン等が挙げられ
る。また、窒化処理の方法は、プラズマ、熱、光などの
励起手法を用いる。
【００１１】フッ化と窒化を順次行う場合の窒化の条件
は、使用するガスにより異なる。ＮＨ3やヒドラジンを
用いる場合の条件は特に限定されないが、４００〜１２
００℃の温度範囲で行うことが好ましい。４００℃未満
では窒化が起こらず、１２００℃を超える場合は前述し
たようにウエハの反りや膜の剥離が起こるため好ましく
ない。さらに、窒化処理において、上述の種々のガスを
プラズマや光で活性化させる場合は、０〜１２００℃の
温度範囲で十分窒化が達成される。
は、使用するガスにより異なる。ＮＨ3やヒドラジンを
用いる場合の条件は特に限定されないが、４００〜１２
００℃の温度範囲で行うことが好ましい。４００℃未満
では窒化が起こらず、１２００℃を超える場合は前述し
たようにウエハの反りや膜の剥離が起こるため好ましく
ない。さらに、窒化処理において、上述の種々のガスを
プラズマや光で活性化させる場合は、０〜１２００℃の
温度範囲で十分窒化が達成される。
【００１２】なお、窒化処理は、４００℃以上の処理温
度であればフッ化物ガスとＮ2の混合ガスをプラズマ励
起し窒化珪素をエッチングすると同時に酸化膜への窒素
の導入ができる。４００℃以上の温度で窒素とフッ化物
ガスの混合ガスで処理する場合のガスの混合比は、特に
限定する必要はないが、Ｎ2濃度で５０〜１００％の範
囲であることが好ましい。
度であればフッ化物ガスとＮ2の混合ガスをプラズマ励
起し窒化珪素をエッチングすると同時に酸化膜への窒素
の導入ができる。４００℃以上の温度で窒素とフッ化物
ガスの混合ガスで処理する場合のガスの混合比は、特に
限定する必要はないが、Ｎ2濃度で５０〜１００％の範
囲であることが好ましい。
【００１３】さらに本発明において、シリコン酸化膜上
に形成された窒化珪素膜をフッ化物ガスで上述の条件で
プラズマレスエッチングまたはプラズマエッチング除去
することにより、シリコン酸化膜に損傷を与えず絶縁膜
として使用できる。
に形成された窒化珪素膜をフッ化物ガスで上述の条件で
プラズマレスエッチングまたはプラズマエッチング除去
することにより、シリコン酸化膜に損傷を与えず絶縁膜
として使用できる。
【００１４】また、本発明のもう一つの態様として、ゲ
ート絶縁膜の不良品を検出・選別する方法があげられ
る。シリコン酸化膜上の窒化珪素膜をフッ化物ガスを用
いてプラズマレスエッチングまたはプラズマエッチング
除去し、その際シリコンに対して非常に活性なフッ化物
ガスを使用するために、湿式エッチングでは検出されな
いような微細な孔が空いた不良なシリコン酸化膜は、フ
ッ化物ガスを暴露するだけでシリコンと反応を起こし、
大きな穴があいたり酸化膜が剥離するため容易に検出で
きる。従って、不良な酸化膜が容易に検出でき、良品の
スクリーニングを行えるという優れた効果もある。
ート絶縁膜の不良品を検出・選別する方法があげられ
る。シリコン酸化膜上の窒化珪素膜をフッ化物ガスを用
いてプラズマレスエッチングまたはプラズマエッチング
除去し、その際シリコンに対して非常に活性なフッ化物
ガスを使用するために、湿式エッチングでは検出されな
いような微細な孔が空いた不良なシリコン酸化膜は、フ
ッ化物ガスを暴露するだけでシリコンと反応を起こし、
大きな穴があいたり酸化膜が剥離するため容易に検出で
きる。従って、不良な酸化膜が容易に検出でき、良品の
スクリーニングを行えるという優れた効果もある。
【００１５】本発明によれば、電気的性質・不純物拡散
に対するバリア性に優れた窒化酸化膜が容易に得られる
ばかりではなく、工程をドライ化できること、工程数自
体を減ずることができること等の利点もある。さらに、
ガスは微細な孔へも浸透するため薄い酸化膜に微細孔が
開いているような不良品の発見もできる。また、反応器
材質として広く用いられる石英や金属に損傷を与えずに
不要な窒化珪素のエッチングができる。
に対するバリア性に優れた窒化酸化膜が容易に得られる
ばかりではなく、工程をドライ化できること、工程数自
体を減ずることができること等の利点もある。さらに、
ガスは微細な孔へも浸透するため薄い酸化膜に微細孔が
開いているような不良品の発見もできる。また、反応器
材質として広く用いられる石英や金属に損傷を与えずに
不要な窒化珪素のエッチングができる。
【００１６】
【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明する
が、本発明はかかる実施例に限定されるものではない。
が、本発明はかかる実施例に限定されるものではない。
【００１７】実施例１ フィールド酸化膜をウエハ上に形成後、Ｆ2（６００
℃、分圧０．０１Ｔｏｒｒ、１０％（Ａｒ希釈）、１Ｓ
ＬＭ）で窒化膜を除去し、続けてリモートプラズマで活
性化させたＮ2（６００℃、１Ｔｏｒｒ、１００％）で
処理した。膜中の窒素濃度をＸ線光電子分光分析装置で
測定したところ膜表面には約５原子％、膜の上部から１
ｎｍの深さのところでは約３原子％の窒素が導入できて
いた。
℃、分圧０．０１Ｔｏｒｒ、１０％（Ａｒ希釈）、１Ｓ
ＬＭ）で窒化膜を除去し、続けてリモートプラズマで活
性化させたＮ2（６００℃、１Ｔｏｒｒ、１００％）で
処理した。膜中の窒素濃度をＸ線光電子分光分析装置で
測定したところ膜表面には約５原子％、膜の上部から１
ｎｍの深さのところでは約３原子％の窒素が導入できて
いた。
【００１８】比較例１ フィールド酸化膜をウエハ上に形成後、窒化珪素とその
下の酸化膜をＮＦ3プラズマエッチングで除去後、再度
ウエハ状に酸化膜を形成し、Ｎ2（６００℃、１Ｔｏｒ
ｒ、１００％）で熱処理した。膜中の窒素濃度をＸ線光
電子分光分析装置で測定したところ膜表面、内部には窒
素が導入されていなかった。
下の酸化膜をＮＦ3プラズマエッチングで除去後、再度
ウエハ状に酸化膜を形成し、Ｎ2（６００℃、１Ｔｏｒ
ｒ、１００％）で熱処理した。膜中の窒素濃度をＸ線光
電子分光分析装置で測定したところ膜表面、内部には窒
素が導入されていなかった。
【００１９】実施例２ フィールド酸化膜をウエハ上に形成後、ＣｌＦ3（６０
０℃、分圧０．０１Ｔｏｒｒ、１０％（Ａｒ希釈）、１
ＳＬＭ）で窒化膜を除去し、続けてリモートプラズマで
活性化させたＮ2（６００℃、１Ｔｏｒｒ、１００％）
で処理した。膜中の窒素濃度をＸ線光電子分光分析装置
で測定したところ膜表面には約６原子％、膜の上部から
１ｎｍの深さのところでは約３原子％の窒素が導入でき
ていた。
０℃、分圧０．０１Ｔｏｒｒ、１０％（Ａｒ希釈）、１
ＳＬＭ）で窒化膜を除去し、続けてリモートプラズマで
活性化させたＮ2（６００℃、１Ｔｏｒｒ、１００％）
で処理した。膜中の窒素濃度をＸ線光電子分光分析装置
で測定したところ膜表面には約６原子％、膜の上部から
１ｎｍの深さのところでは約３原子％の窒素が導入でき
ていた。
【００２０】実施例３ フィールド酸化膜をウエハ上に形成後、ＣｌＦ3（６０
０℃、分圧０．０１Ｔｏｒｒ、１０％（Ａｒ希釈）、１
ＳＬＭ）で窒化膜を除去し、続けてリモートプラズマで
活性化させたＮ2（１２００℃、１Ｔｏｒｒ、１００
％）で処理した。膜中の窒素濃度をＸ線光電子分光分析
装置で測定したところ膜表面には約４原子％、膜の上部
から２ｎｍの深さのところでは約１原子％の窒素が導入
できていた。
０℃、分圧０．０１Ｔｏｒｒ、１０％（Ａｒ希釈）、１
ＳＬＭ）で窒化膜を除去し、続けてリモートプラズマで
活性化させたＮ2（１２００℃、１Ｔｏｒｒ、１００
％）で処理した。膜中の窒素濃度をＸ線光電子分光分析
装置で測定したところ膜表面には約４原子％、膜の上部
から２ｎｍの深さのところでは約１原子％の窒素が導入
できていた。
【００２１】実施例４ フィールド酸化膜をウエハ上に形成後、ＢｒＦ5（６０
０℃、分圧０．０１Ｔｏｒｒ、１０％（Ａｒ希釈）、１
ＳＬＭ）で窒化膜を除去し、続けてリモートプラズマで
活性化させたＮ2（８００℃、１Ｔｏｒｒ、１００％）
で処理した。膜中の窒素濃度をＸ線光電子分光分析装置
で測定したところ膜表面には約６原子％、膜の上部から
１ｎｍの深さのところでは約３原子％の窒素が導入でき
ていた。
０℃、分圧０．０１Ｔｏｒｒ、１０％（Ａｒ希釈）、１
ＳＬＭ）で窒化膜を除去し、続けてリモートプラズマで
活性化させたＮ2（８００℃、１Ｔｏｒｒ、１００％）
で処理した。膜中の窒素濃度をＸ線光電子分光分析装置
で測定したところ膜表面には約６原子％、膜の上部から
１ｎｍの深さのところでは約３原子％の窒素が導入でき
ていた。
【００２２】実施例５ フィールド酸化膜をウエハ上に形成後、ＩＦ7（６００
℃、分圧０．０１Ｔｏｒｒ、１０％（Ａｒ希釈）、１Ｓ
ＬＭ）で窒化膜を除去し、続けてリモートプラズマで活
性化させたＮ2（６００℃、１Ｔｏｒｒ、１００％）で
処理した。膜中の窒素濃度をＸ線光電子分光分析装置で
測定したところ膜表面には約４原子％、膜の上部から１
ｎｍの深さのところでは約２原子％の窒素が導入できて
いた。
℃、分圧０．０１Ｔｏｒｒ、１０％（Ａｒ希釈）、１Ｓ
ＬＭ）で窒化膜を除去し、続けてリモートプラズマで活
性化させたＮ2（６００℃、１Ｔｏｒｒ、１００％）で
処理した。膜中の窒素濃度をＸ線光電子分光分析装置で
測定したところ膜表面には約４原子％、膜の上部から１
ｎｍの深さのところでは約２原子％の窒素が導入できて
いた。
【００２３】実施例６ フィールド酸化膜をウエハ上に形成後、ＮＦ3（６００
℃、分圧０．０１Ｔｏｒｒ、１０％（Ａｒ希釈）、１Ｓ
ＬＭ）で窒化膜を除去し、続けてリモートプラズマで活
性化させたＮ2（６００℃、１Ｔｏｒｒ、１００％）で
処理した。膜中の窒素濃度をＸ線光電子分光分析装置で
測定したところ膜表面には約４原子％、膜の上部から１
ｎｍの深さのところでは約３原子％の窒素が導入できて
いた。
℃、分圧０．０１Ｔｏｒｒ、１０％（Ａｒ希釈）、１Ｓ
ＬＭ）で窒化膜を除去し、続けてリモートプラズマで活
性化させたＮ2（６００℃、１Ｔｏｒｒ、１００％）で
処理した。膜中の窒素濃度をＸ線光電子分光分析装置で
測定したところ膜表面には約４原子％、膜の上部から１
ｎｍの深さのところでは約３原子％の窒素が導入できて
いた。
【００２４】実施例７ フィールド酸化膜をウエハ上に形成後、ＯＦ2（６００
℃、分圧０．０１Ｔｏｒｒ、１０％（Ａｒ希釈）、１Ｓ
ＬＭ）で窒化膜を除去し、続けてリモートプラズマで活
性化させたＮ2（６００℃、１Ｔｏｒｒ、１００％）で
処理した。膜中の窒素濃度をＸ線光電子分光分析装置で
測定したところ膜表面には約４原子％、膜の上部から１
ｎｍの深さのところでは約２原子％の窒素が導入できて
いた。
℃、分圧０．０１Ｔｏｒｒ、１０％（Ａｒ希釈）、１Ｓ
ＬＭ）で窒化膜を除去し、続けてリモートプラズマで活
性化させたＮ2（６００℃、１Ｔｏｒｒ、１００％）で
処理した。膜中の窒素濃度をＸ線光電子分光分析装置で
測定したところ膜表面には約４原子％、膜の上部から１
ｎｍの深さのところでは約２原子％の窒素が導入できて
いた。
【００２５】実施例８ フィールド酸化膜をウエハ上に形成後、Ｆ2（６００
℃、分圧０．０１Ｔｏｒｒ、１０％（Ａｒ希釈）、１Ｓ
ＬＭ）で窒化膜を除去し、続けてＮＨ3（８００℃、１
Ｔｏｒｒ、１００％）で熱処理した。膜中の窒素濃度を
Ｘ線光電子分光分析装置で測定したところ膜表面には約
４原子％、膜の上部から２ｎｍの深さのところでは約３
原子％の窒素が導入できていた。
℃、分圧０．０１Ｔｏｒｒ、１０％（Ａｒ希釈）、１Ｓ
ＬＭ）で窒化膜を除去し、続けてＮＨ3（８００℃、１
Ｔｏｒｒ、１００％）で熱処理した。膜中の窒素濃度を
Ｘ線光電子分光分析装置で測定したところ膜表面には約
４原子％、膜の上部から２ｎｍの深さのところでは約３
原子％の窒素が導入できていた。
【００２６】実施例９ フィールド酸化膜をウエハ上に形成後、Ｆ2（６００
℃、分圧０．０１Ｔｏｒｒ、１０％（Ａｒ希釈）、１Ｓ
ＬＭ）で窒化膜を除去し、続けてヒドラジン（８００
℃、１Ｔｏｒｒ、１００％）で熱処理した。膜中の窒素
濃度をＸ線光電子分光分析装置で測定したところ膜表面
には約４原子％、膜の上部から２ｎｍの深さのところで
は約３原子％の窒素が導入できていた。
℃、分圧０．０１Ｔｏｒｒ、１０％（Ａｒ希釈）、１Ｓ
ＬＭ）で窒化膜を除去し、続けてヒドラジン（８００
℃、１Ｔｏｒｒ、１００％）で熱処理した。膜中の窒素
濃度をＸ線光電子分光分析装置で測定したところ膜表面
には約４原子％、膜の上部から２ｎｍの深さのところで
は約３原子％の窒素が導入できていた。
【００２７】実施例１０ フィールド酸化膜をウエハ上に形成後、Ｆ2（６００
℃、分圧０．０１Ｔｏｒｒ、１０％（Ａｒ希釈）、１Ｓ
ＬＭ）で窒化膜を除去し、続けてリモートプラズマで活
性化させたＮ2（４００℃、１Ｔｏｒｒ、１００％）で
処理した。膜中の窒素濃度をＸ線光電子分光分析装置で
測定したところ膜表面には約４原子％、膜の上部から１
ｎｍの深さのところでは約２原子％の窒素が導入できて
いた。
℃、分圧０．０１Ｔｏｒｒ、１０％（Ａｒ希釈）、１Ｓ
ＬＭ）で窒化膜を除去し、続けてリモートプラズマで活
性化させたＮ2（４００℃、１Ｔｏｒｒ、１００％）で
処理した。膜中の窒素濃度をＸ線光電子分光分析装置で
測定したところ膜表面には約４原子％、膜の上部から１
ｎｍの深さのところでは約２原子％の窒素が導入できて
いた。
【００２８】実施例１１ フィールド酸化膜をウエハ上に形成後、Ｆ2（１０℃、
分圧０．０１Ｔｏｒｒ、１０％（Ａｒ希釈）、１ＳＬ
Ｍ）で窒化膜を除去し、続けてリモートプラズマで活性
化させたＮ2（１０℃、１Ｔｏｒｒ、１００％）で処理
した。膜中の窒素濃度をＸ線光電子分光分析装置で測定
したところ膜表面には約３原子％、膜の上部から１ｎｍ
の深さのところでは約１．５原子％の窒素が導入できて
いた。
分圧０．０１Ｔｏｒｒ、１０％（Ａｒ希釈）、１ＳＬ
Ｍ）で窒化膜を除去し、続けてリモートプラズマで活性
化させたＮ2（１０℃、１Ｔｏｒｒ、１００％）で処理
した。膜中の窒素濃度をＸ線光電子分光分析装置で測定
したところ膜表面には約３原子％、膜の上部から１ｎｍ
の深さのところでは約１．５原子％の窒素が導入できて
いた。
【００２９】実施例１２ フィールド酸化膜をウエハ上に形成後、ＮＨ3とＣｌＦ3
の混合ガス（４００℃、全圧１０Ｔｏｒｒ、Ｎ2濃度９
９％、ＣｌＦ3濃度１％、１ＳＬＭ）で窒化膜を除去す
ると共に酸化膜の窒化を行った。膜中の窒素濃度をＸ線
光電子分光分析装置で測定したところ膜表面には約３．
５原子％、膜の上部から２ｎｍの深さのところでは約
１．５原子％の窒素が導入できていた。
の混合ガス（４００℃、全圧１０Ｔｏｒｒ、Ｎ2濃度９
９％、ＣｌＦ3濃度１％、１ＳＬＭ）で窒化膜を除去す
ると共に酸化膜の窒化を行った。膜中の窒素濃度をＸ線
光電子分光分析装置で測定したところ膜表面には約３．
５原子％、膜の上部から２ｎｍの深さのところでは約
１．５原子％の窒素が導入できていた。
【００３０】実施例１３ フィールド酸化膜をウエハ上に形成後、ヒドラジンとＣ
ｌＦ3の混合ガス（４００℃、全圧１Ｔｏｒｒ、Ｎ2濃度
９９％、ＣｌＦ3濃度１％、１ＳＬＭ）で窒化膜を除去
すると共に酸化膜の窒化を行った。膜中の窒素濃度をＸ
線光電子分光分析装置で測定したところ膜表面には約２
原子％、膜の上部から２ｎｍの深さのところでは約１原
子％の窒素が導入できていた。
ｌＦ3の混合ガス（４００℃、全圧１Ｔｏｒｒ、Ｎ2濃度
９９％、ＣｌＦ3濃度１％、１ＳＬＭ）で窒化膜を除去
すると共に酸化膜の窒化を行った。膜中の窒素濃度をＸ
線光電子分光分析装置で測定したところ膜表面には約２
原子％、膜の上部から２ｎｍの深さのところでは約１原
子％の窒素が導入できていた。
【００３１】実施例１４ フィールド酸化を図２の(ｂ)工程でＳｉ3Ｎ4成膜を行っ
た装置（反応器材質：石英及びリモートプラズマ機構を
備えた熱ＣＶＤ装置）で行い、同じ装置でＣｌＦ3（８
００℃、０．１Ｔｏｒｒ、１００％，１ＳＬＭ）により
ウエハ上の不要な窒化珪素の除去と反応器内に堆積した
不要な窒化珪素の除去を行った。続けて酸化膜の窒化を
Ｎ2のリモートプラズマ（実施例１と同一条件）で行
い、膜中の窒素濃度をＸ線光電子分光分析装置で測定し
たところ、膜表面には約６原子％、膜の上部から２ｎｍ
の深さのところでは約４原子％の窒素が導入できてい
た。また、反応器内に堆積した不要な窒化珪素は窒化を
行う前に除去できていた。
た装置（反応器材質：石英及びリモートプラズマ機構を
備えた熱ＣＶＤ装置）で行い、同じ装置でＣｌＦ3（８
００℃、０．１Ｔｏｒｒ、１００％，１ＳＬＭ）により
ウエハ上の不要な窒化珪素の除去と反応器内に堆積した
不要な窒化珪素の除去を行った。続けて酸化膜の窒化を
Ｎ2のリモートプラズマ（実施例１と同一条件）で行
い、膜中の窒素濃度をＸ線光電子分光分析装置で測定し
たところ、膜表面には約６原子％、膜の上部から２ｎｍ
の深さのところでは約４原子％の窒素が導入できてい
た。また、反応器内に堆積した不要な窒化珪素は窒化を
行う前に除去できていた。
【００３２】実施例１５ フィールド酸化を図２の(ｂ)工程でＳｉ3Ｎ4成膜を行っ
た装置（反応器材質：石英）で行い、同じ装置でＣｌＦ
3（８００℃、０．１Ｔｏｒｒ、１００％，１ＳＬＭ）
によりシリコンウエハ上の不要な窒化珪素の除去と反応
器内に堆積した不要な窒化珪素の除去を行った。続けて
酸化膜の窒化をＮＨ3で行い、膜中の窒素濃度をＸ線光
電子分光分析装置で測定したところ、膜表面には約６原
子％、膜の上部から２ｎｍの深さのところでは約４原子
％の窒素が導入できていた。また、反応器内に堆積した
不要な窒化珪素は窒化を行う前に除去できていた。
た装置（反応器材質：石英）で行い、同じ装置でＣｌＦ
3（８００℃、０．１Ｔｏｒｒ、１００％，１ＳＬＭ）
によりシリコンウエハ上の不要な窒化珪素の除去と反応
器内に堆積した不要な窒化珪素の除去を行った。続けて
酸化膜の窒化をＮＨ3で行い、膜中の窒素濃度をＸ線光
電子分光分析装置で測定したところ、膜表面には約６原
子％、膜の上部から２ｎｍの深さのところでは約４原子
％の窒素が導入できていた。また、反応器内に堆積した
不要な窒化珪素は窒化を行う前に除去できていた。
【００３３】実施例１６ フィールド酸化を図２の(ｂ)工程でＳｉ3Ｎ4成膜を行っ
た装置（反応器材質：石英）で行い、同じ装置でＣｌＦ
3（８００℃、０．１Ｔｏｒｒ、１００％，１ＳＬＭ）
によりシリコンウエハ上の不要な窒化珪素の除去と反応
器内に堆積した不要な窒化珪素の除去を行った。その
後、ウエハ表面を目視観察したところ微細孔があいてい
た不良な酸化膜が存在する部分ではガスが浸透し、ウエ
ハ自体が損傷を受けており、不良なシリコン酸化膜を発
見できた。また、反応器内に堆積した不要な窒化珪素は
窒化を行う前に除去できていた。
た装置（反応器材質：石英）で行い、同じ装置でＣｌＦ
3（８００℃、０．１Ｔｏｒｒ、１００％，１ＳＬＭ）
によりシリコンウエハ上の不要な窒化珪素の除去と反応
器内に堆積した不要な窒化珪素の除去を行った。その
後、ウエハ表面を目視観察したところ微細孔があいてい
た不良な酸化膜が存在する部分ではガスが浸透し、ウエ
ハ自体が損傷を受けており、不良なシリコン酸化膜を発
見できた。また、反応器内に堆積した不要な窒化珪素は
窒化を行う前に除去できていた。
【００３４】実施例１７ フィールド酸化膜をウエハ上に形成後、平行平板型プラ
ズマエッチング装置を用い、ＣＦ4プラズマ（４００
℃、０．１Ｔｏｒｒ、１ＳＬＭ、印加電力；０．３Ｗ／
ｃｍ2）で窒化膜を除去し、続けてリモートプラズマで
活性化させたＮ2（８００℃、１Ｔｏｒｒ、１００％）
で処理した。膜中の窒素濃度をＸ線光電子分光分析装置
で測定したところ膜表面には約５原子％、膜の上部から
２ｎｍの深さのところでは約３原子％の窒素が導入でき
ていた。
ズマエッチング装置を用い、ＣＦ4プラズマ（４００
℃、０．１Ｔｏｒｒ、１ＳＬＭ、印加電力；０．３Ｗ／
ｃｍ2）で窒化膜を除去し、続けてリモートプラズマで
活性化させたＮ2（８００℃、１Ｔｏｒｒ、１００％）
で処理した。膜中の窒素濃度をＸ線光電子分光分析装置
で測定したところ膜表面には約５原子％、膜の上部から
２ｎｍの深さのところでは約３原子％の窒素が導入でき
ていた。
【００３５】実施例１８ フィールド酸化膜をウエハ上に形成後、平行平板型プラ
ズマエッチング装置を用い、ＮＦ3プラズマ（１０℃、
０．０１Ｔｏｒｒ、１ＳＬＭ、印加電力；０．３Ｗ／ｃ
ｍ2）で窒化膜を除去し、続けてリモートプラズマで活
性化させたＮ2（８００℃、１Ｔｏｒｒ、１００％）で
処理した。膜中の窒素濃度をＸ線光電子分光分析装置で
測定したところ膜表面には約５原子％、膜の上部から２
ｎｍの深さのところでは約４原子％の窒素が導入できて
いた。
ズマエッチング装置を用い、ＮＦ3プラズマ（１０℃、
０．０１Ｔｏｒｒ、１ＳＬＭ、印加電力；０．３Ｗ／ｃ
ｍ2）で窒化膜を除去し、続けてリモートプラズマで活
性化させたＮ2（８００℃、１Ｔｏｒｒ、１００％）で
処理した。膜中の窒素濃度をＸ線光電子分光分析装置で
測定したところ膜表面には約５原子％、膜の上部から２
ｎｍの深さのところでは約４原子％の窒素が導入できて
いた。
【００３６】実施例１９ フィールド酸化膜をウエハ上に形成後、ＣｌＦ3（２０
℃、１．０Ｔｏｒｒ、１ＳＬＭ）で窒化膜を除去したと
ころ下地の酸化膜をエッチングすることなく窒化膜を除
去できており、改めて酸化膜の形成を行う必要はなかっ
た。
℃、１．０Ｔｏｒｒ、１ＳＬＭ）で窒化膜を除去したと
ころ下地の酸化膜をエッチングすることなく窒化膜を除
去できており、改めて酸化膜の形成を行う必要はなかっ
た。
【００３７】
【発明の効果】フッ化物ガスにより酸化膜に損傷を与え
ず選択的に窒化珪素をエッチングするとともに酸化膜の
窒化を行うことにより、電気的特性や不純物に対するバ
リア性に優れた窒化酸化珪素膜を得ることができる。ま
た、ゲート酸化膜形成の工程数を削減できる。
ず選択的に窒化珪素をエッチングするとともに酸化膜の
窒化を行うことにより、電気的特性や不純物に対するバ
リア性に優れた窒化酸化珪素膜を得ることができる。ま
た、ゲート酸化膜形成の工程数を削減できる。
【図１】従来のゲート酸化膜の製造の工程概略図を示
す。
す。
【図２】本発明によるゲート酸化膜の製造の工程概略図
を示す。
を示す。
Claims (5)
- 【請求項１】 ゲート絶縁膜の形成工程において、シリ
コン酸化膜に損傷を与えずに不要になった窒化珪素膜を
フッ化物ガスでプラズマレスエッチングまたはプラズマ
エッチング除去することを特徴とするゲート絶縁膜の形
成方法。 - 【請求項２】 ゲート絶縁膜の形成工程において、シリ
コン酸化膜上の窒化珪素膜をフッ化物ガスでプラズマレ
スエッチング除去し、その後窒素化合物ガスで窒化する
ことを特徴とするゲート絶縁膜の形成方法。 - 【請求項３】 ゲート絶縁膜の形成工程において、シリ
コン酸化膜上の窒化珪素膜をフッ化物ガスでプラズマエ
ッチング除去し、その後窒素化合物ガスで窒化すること
を特徴とするゲート絶縁膜の形成方法。 - 【請求項４】 ゲート絶縁膜の形成工程において、フッ
化物ガスと窒素化合物ガスとの混合ガスでシリコン酸化
膜上の窒化珪素膜を除去すると同時にシリコン酸化膜を
窒化することを特徴とするゲート絶縁膜の形成方法。 - 【請求項５】 ゲート絶縁膜の形成工程において、シリ
コン酸化膜上の窒化珪素膜をフッ化物ガスでプラズマレ
スエッチングまたはプラズマエッチング除去し、シリコ
ン酸化膜をフッ化物ガスで暴露することを特徴とするゲ
ート絶縁膜の選別方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13060097A JPH10321847A (ja) | 1997-05-21 | 1997-05-21 | ゲート絶縁膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13060097A JPH10321847A (ja) | 1997-05-21 | 1997-05-21 | ゲート絶縁膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10321847A true JPH10321847A (ja) | 1998-12-04 |
Family
ID=15038097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13060097A Pending JPH10321847A (ja) | 1997-05-21 | 1997-05-21 | ゲート絶縁膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10321847A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180084094A (ko) * | 2015-12-25 | 2018-07-24 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 기판 처리 방법 |
-
1997
- 1997-05-21 JP JP13060097A patent/JPH10321847A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180084094A (ko) * | 2015-12-25 | 2018-07-24 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 기판 처리 방법 |
| CN108475632A (zh) * | 2015-12-25 | 2018-08-31 | 东京毅力科创株式会社 | 基板处理方法 |
| US10910229B2 (en) | 2015-12-25 | 2021-02-02 | Tokyo Electron Limited | Substrate treatment method |
| CN108475632B (zh) * | 2015-12-25 | 2023-04-04 | 东京毅力科创株式会社 | 基板处理方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20070207628A1 (en) | Method for forming silicon oxynitride materials | |
| US6953727B2 (en) | Manufacture method of semiconductor device with gate insulating films of different thickness | |
| JP2000236021A (ja) | 半導体装置のコンタクトホール埋め込み方法 | |
| JP2903884B2 (ja) | 半導体装置の製法 | |
| US6461969B1 (en) | Multiple-step plasma etching process for silicon nitride | |
| JP3399413B2 (ja) | 酸窒化膜およびその形成方法 | |
| JP2004015049A (ja) | シリコンウェハを低温酸化する方法およびその装置 | |
| JPH10321847A (ja) | ゲート絶縁膜の形成方法 | |
| JPH10270434A (ja) | 半導体ウエーハの洗浄方法及び酸化膜の形成方法 | |
| JP3372030B2 (ja) | 薄膜絶縁膜の形成方法 | |
| JPH11297689A (ja) | シリコン絶縁膜の熱処理方法並びに半導体装置の製造方法 | |
| JP3533377B2 (ja) | 半導体基板表面の酸化膜の形成方法及び半導体装置の製造方法 | |
| JP3199945B2 (ja) | 半導体装置の製造方法およびその製造装置 | |
| JP3221602B2 (ja) | 窒化酸化膜の形成方法 | |
| US20100167538A1 (en) | Method for removing native oxide remaining on a surface of a semiconductor device during manufacturing | |
| JP3800788B2 (ja) | シリコン酸化膜の形成方法 | |
| JP3210510B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH05182925A (ja) | 半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置 | |
| JP3156680B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP3420103B2 (ja) | 素子分離用シリコンシャロートレンチエッチング方法 | |
| KR100358572B1 (ko) | 반도체소자의 산화막 형성방법 | |
| JP3399148B2 (ja) | シリコン酸化膜の形成方法 | |
| US20090039413A1 (en) | Method to form uniform tunnel oxide for flash devices and the resulting structures | |
| JP2001244440A (ja) | 集積回路の配線構造及びその製造方法 | |
| JPH04199510A (ja) | 半導体装置の製造方法 |