JPH11102906A - Silicon oxide film depositing method and oxide film depositing equipment - Google Patents

Silicon oxide film depositing method and oxide film depositing equipment

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JPH11102906A
JPH11102906A JP26386697A JP26386697A JPH11102906A JP H11102906 A JPH11102906 A JP H11102906A JP 26386697 A JP26386697 A JP 26386697A JP 26386697 A JP26386697 A JP 26386697A JP H11102906 A JPH11102906 A JP H11102906A
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JP
Japan
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oxide film
substrate
heat treatment
gas
chamber
Prior art date
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Application number
JP26386697A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiko Tokunaga
和彦 徳永
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form a protective oxide film having substantially the same high quality as a thermal oxide film as a protective film in the deposition of a gate oxide film formed of a silicon oxide film. SOLUTION: In the case of depositing a silicon oxide film on a silicon substrate surface using this method, first, a natural oxide film which is produced in cleaning a substrate is removed by acid washing and a protective oxide film is again formed on the substrate surface with an oxidizing agent. Next, when the substrate is introduced into a heat-treating region 12 in an oxide film-depositing equipment 10 for depositing a silicon oxide film on the substrate surface with the protective oxide film, the heat-treating region 12 is blocked from the outside with nitride flow curtains 32 and 34, a chlorine contained nitride gas is flowed into the heat-treating region 12 and the substrate is introduced into the heat-treating region 12, while the substrate is exposed to the chlorine contained nitride gas atmosphere. Subsequently, a water vapor contained oxidative gas is introduced into the heat-treating region 12, and a silicon thermal oxide film is deposited on the substrate. Next, the substrate is annealed by introducing the chlorine contained nitride gas into the heat-treating region 12.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン酸化膜を
成膜する方法及び酸化膜成膜装置に関し、更に詳細に
は、ゲート酸化膜として形成した、絶縁破壊耐圧が高
く、TDDB評価の高いシリコン酸化膜の成膜方法、及
びその方法の実施に最適な酸化膜成膜装置に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for forming a silicon oxide film, and more particularly, to a silicon oxide film having a high dielectric breakdown voltage and a high TDDB evaluation formed as a gate oxide film. The present invention relates to a method for forming an oxide film and an apparatus for forming an oxide film most suitable for performing the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】MOS型シリコン半導体装置は、ポリシ
リコン等の金属電極と、その下にゲート酸化膜として設
けられたシリコン酸化膜からなる絶縁膜と、絶縁膜下の
シリコン半導体基板とから構成されている。MOS型シ
リコン半導体装置のトランジスタ特性及び信頼性は、ゲ
ート酸化膜としてのシリコン酸化膜の品質に大きく依存
しており、従って、シリコン酸化膜には、高い絶縁破壊
耐圧及び長期信頼性が要求されている。
2. Description of the Related Art A MOS type silicon semiconductor device comprises a metal electrode such as polysilicon, an insulating film made of a silicon oxide film provided below as a gate oxide film, and a silicon semiconductor substrate under the insulating film. ing. The transistor characteristics and reliability of a MOS type silicon semiconductor device greatly depend on the quality of a silicon oxide film as a gate oxide film. Therefore, a silicon oxide film is required to have a high breakdown voltage and a long-term reliability. I have.

【0003】ゲート酸化膜としてのシリコン酸化膜は、
熱酸化炉を使って、炉内の酸化雰囲気中でシリコン基板
を熱酸化することにより、基板面上に形成される。更
に、詳しく言えば、RCA洗浄等によりシリコン半導体
基板を洗浄して、基板面上の微粒子や金属不純物を除去
した後、これら洗浄過程で生成した酸化膜をフッ化水素
酸水溶液等により酸洗浄して除去し、基板面を露出させ
る。次いで、露出した基板面に酸化剤により再び0.6
〜1.2nmの保護酸化膜を成膜する。続いて、保護酸
化膜を有する基板を酸化膜成膜装置に導入して、熱酸化
によりゲート酸化膜を成膜している。RCA洗浄とは、
アンモニア水溶液と過酸化水素水溶液との混合液により
洗浄し、次いで塩酸水溶液と過酸化水素水溶液との混合
液により洗浄する洗浄方法を言う。
A silicon oxide film as a gate oxide film is
Using a thermal oxidation furnace, the silicon substrate is thermally oxidized in an oxidizing atmosphere in the furnace, so that the silicon substrate is formed on the substrate surface. More specifically, after cleaning the silicon semiconductor substrate by RCA cleaning or the like to remove fine particles and metal impurities on the substrate surface, the oxide film generated in these cleaning processes is acid-cleaned with a hydrofluoric acid aqueous solution or the like. To expose the substrate surface. Next, the exposed substrate surface is again treated with an oxidant for 0.6.
A protective oxide film having a thickness of about 1.2 nm is formed. Subsequently, the substrate having the protective oxide film is introduced into an oxide film forming apparatus, and a gate oxide film is formed by thermal oxidation. What is RCA cleaning?
This is a washing method in which the substrate is washed with a mixed solution of an aqueous ammonia solution and an aqueous hydrogen peroxide solution, and then washed with a mixed solution of an aqueous hydrochloric acid solution and an aqueous hydrogen peroxide solution.

【0004】一方、シリコン半導体装置の微細化・高集
積化に対応するゲート酸化膜の薄膜化に伴い、シリコン
酸化膜の成膜装置(酸化炉)は、横型炉から縦型炉へ移
行しつつある。これは、縦型炉が、従来の横型炉に比べ
て、入炉の際の大気巻き込みを抑制して、大気巻き込み
による膜質の低いシリコン自然酸化膜の生成を軽減する
ことができるからである。しかし、縦型炉でも、大気巻
き込みによって、2nm程度の自然酸化膜が形成されて
しまうので、炉口付近を窒素ガスで置換し、非酸化性雰
囲気とすることにより自然酸化膜の形成を極力抑えると
いう方式を付加することもある。
On the other hand, with the thinning of the gate oxide film corresponding to the miniaturization and high integration of silicon semiconductor devices, the silicon oxide film forming apparatus (oxidizing furnace) is shifting from a horizontal furnace to a vertical furnace. is there. This is because the vertical furnace can suppress the entrapment in the atmosphere at the time of entering the furnace and can reduce the formation of a silicon natural oxide film having a low film quality due to the entrainment in the atmosphere, as compared with the conventional horizontal furnace. However, even in a vertical furnace, a natural oxide film of about 2 nm is formed due to entrainment in the atmosphere. Therefore, the vicinity of the furnace port is replaced with nitrogen gas, and the formation of the natural oxide film is suppressed as much as possible by using a non-oxidizing atmosphere. May be added.

【0005】ここで、図5を参照して、従来の縦型酸化
膜成膜装置の構成を説明する。従来の縦型酸化膜成膜装
置40は、図5に示すように、周囲に電熱ヒータ20を
有し、基板を収容して熱処理する熱処理室12と、熱処
理室の下部に設けられた予備室14とを備えている。熱
処理室12と予備室14とは、隔壁17により区画さ
れ、隔壁17に設けられた開口16により相互を連通す
る。開口16は、自在に開閉するシャッタ18により開
放、閉止される。熱処理室12は、基板に熱処理を施し
て酸化膜を成膜する室であり、予備室14は、熱処理室
12に導入する基板を一時的に収容する室である。熱処
理室12の頭部には、反応ガスを導入する反応ガス導入
口22が設けられ、熱処理室12の底部には、熱処理室
12からガスを排気するために、吸引装置に接続された
排気口24が設けれている。また、熱処理室12内の上
部には、導入された反応ガスを分散させ、熱処理室12
内を一様に流すように分散板26が設けられている。ま
た、予備室14にも、必要に応じて不活性ガス等を導入
するガス入口28と、予備室14内を排気するガス出口
30とが設けてある。
Here, a configuration of a conventional vertical oxide film forming apparatus will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 5, a conventional vertical oxide film forming apparatus 40 has an electric heater 20 around it, a heat treatment chamber 12 for housing and heat-treating a substrate, and a preliminary chamber provided below the heat treatment chamber. 14 is provided. The heat treatment chamber 12 and the preliminary chamber 14 are partitioned by a partition wall 17 and communicate with each other by an opening 16 provided in the partition wall 17. The opening 16 is opened and closed by a shutter 18 that can be freely opened and closed. The heat treatment chamber 12 is a chamber for performing a heat treatment on a substrate to form an oxide film, and the preliminary chamber 14 is a chamber for temporarily storing a substrate to be introduced into the heat treatment chamber 12. A reaction gas inlet 22 for introducing a reaction gas is provided at the head of the heat treatment chamber 12, and an exhaust port connected to a suction device for exhausting gas from the heat treatment chamber 12 is provided at the bottom of the heat treatment chamber 12. 24 are provided. In the upper part of the heat treatment chamber 12, the introduced reaction gas is dispersed,
Dispersion plate 26 is provided so as to flow uniformly inside. The spare chamber 14 is also provided with a gas inlet 28 for introducing an inert gas or the like as necessary, and a gas outlet 30 for exhausting the inside of the spare chamber 14.

【0006】熱処理室12を不活性ガス又は窒素ガスで
満たした後、シリコン半導体基板を導入し、酸化性雰囲
気に切り換え、シリコン半導体基板を熱処理することに
より、ゲート酸化膜を形成する。従来、ゲート酸化膜の
成膜の際には、高温に保持された熱処理室12中に高純
度の水蒸気を導入し、シリコン半導体基板を熱酸化する
方法が用いられている。この酸化方法では、使用する高
純度の水蒸気として、水素ガスと酸素ガスとを高温で混
合し、燃焼させて発生した水蒸気を用いる方法が一般的
であり、これを水素燃焼酸化、またはパイロジェニック
酸化という。パイロジェニック酸化方法は、高純度の酸
素による酸化、いわゆるドライ酸化に比べて、電気的信
頼性に優れたゲート酸化膜を形成できる。
After filling the heat treatment chamber 12 with an inert gas or a nitrogen gas, a silicon semiconductor substrate is introduced, the atmosphere is switched to an oxidizing atmosphere, and the silicon semiconductor substrate is heat-treated to form a gate oxide film. Conventionally, when a gate oxide film is formed, a method of introducing high-purity steam into a heat treatment chamber 12 maintained at a high temperature to thermally oxidize a silicon semiconductor substrate has been used. In this oxidation method, as a high-purity water vapor to be used, a method is generally used in which hydrogen gas and oxygen gas are mixed at a high temperature and water vapor generated by burning is used, and this is used for hydrogen combustion oxidation or pyrogenic oxidation. That. The pyrogenic oxidation method can form a gate oxide film having higher electrical reliability than oxidation using high-purity oxygen, that is, dry oxidation.

【0007】次に、図6及び図7を参照して、上述の縦
型酸化膜成膜装置を使って、シリコン酸化膜をゲート酸
化膜として成膜する従来の方法を説明する。図6
(a)、(b)及び図7(c)、(d)は、従来の方法
で酸化膜を成膜する際の各工程毎の酸化膜成膜装置内の
様子を示す模式的断面図である。先ず、シリコン半導体
基板に素子分離領域を形成し、RCA洗浄を行った後、
基板表面の自然酸化膜をフッ酸で除去して、シリコン基
板面を露出させ、次いで酸化剤で保護酸化膜をシリコン
基板面上に形成して、シリコン熱酸化膜を成膜する基板
を調製する。次に、図6(a)に示すように、調製した
基板Wを予備室12に導入し、必要に応じて室内のガス
を排気する。一方、熱処理室12に窒素ガスを導入し、
一部排気しつつ800℃の温度に昇温、維持する。次い
で、図6(b)に示すように、シャッタ18を開放し
て、予備室14から熱処理室12に基板Wを移送する。
次に、図7(c)に示すように、シャッタ18を閉止
し、温度800℃に維持しながら、熱処理室12に水蒸
気と酸素ガスの混合ガスを導入し、一部排気しつつ基板
Wに熱処理を施す。続いて、図7(d)に示すように、
温度800℃に維持しながら、熱処理室12に塩酸蒸気
と窒素ガスとの混合ガスを導入し、一部排気しつつ塩酸
アニール処理を基板Wに施す。
Next, a conventional method for forming a silicon oxide film as a gate oxide film using the above-described vertical oxide film forming apparatus will be described with reference to FIGS. FIG.
(A), (b) and FIGS. 7 (c), (d) are schematic cross-sectional views showing the inside of an oxide film forming apparatus for each step when an oxide film is formed by a conventional method. is there. First, after forming an element isolation region in a silicon semiconductor substrate and performing RCA cleaning,
The natural oxide film on the substrate surface is removed with hydrofluoric acid to expose the silicon substrate surface, and then a protective oxide film is formed on the silicon substrate surface with an oxidizing agent to prepare a substrate on which a silicon thermal oxide film is formed. . Next, as shown in FIG. 6A, the prepared substrate W is introduced into the preliminary chamber 12, and the gas in the chamber is exhausted as necessary. On the other hand, nitrogen gas is introduced into the heat treatment chamber 12,
The temperature is raised to and maintained at 800 ° C. while partially evacuating. Next, as shown in FIG. 6B, the shutter 18 is opened, and the substrate W is transferred from the preliminary chamber 14 to the heat treatment chamber 12.
Next, as shown in FIG. 7C, while the shutter 18 is closed and a temperature of 800 ° C. is maintained, a mixed gas of water vapor and oxygen gas is introduced into the heat treatment chamber 12, and the substrate W is exhausted partially. Heat treatment is performed. Subsequently, as shown in FIG.
While maintaining the temperature at 800 ° C., a mixed gas of hydrochloric acid vapor and nitrogen gas is introduced into the heat treatment chamber 12, and the substrate W is subjected to hydrochloric acid annealing while partially exhausting the gas.

【0008】このように、従来の酸化膜成膜装置では、
基板Wの熱処理室12の送入時に、ガスが熱処理室12
から予備室14に流れ込んでしまうため、送入時、熱処
理室12は、窒素ガス雰囲気であり、塩素などのハロゲ
ンガスを導入出来るのは、基本的にシャッタを閉めた時
である。さもないと、危険なハロゲンガスが予備室を経
由して外部に流出するからである。
As described above, in the conventional oxide film forming apparatus,
When the substrate W is transferred into the heat treatment chamber 12, gas flows into the heat treatment chamber 12.
During the transfer, the heat treatment chamber 12 is in a nitrogen gas atmosphere and the halogen gas such as chlorine can be introduced basically when the shutter is closed. Otherwise, dangerous halogen gas flows out through the spare chamber to the outside.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところで、ゲート酸化
膜はシリコン半導体装置の微細化・高集積化に対応して
薄膜化されているために、ゲート酸化膜の品質が益々重
要となっている。しかし、ゲート酸化膜は保護酸化膜と
その上に成膜されたシリコン熱酸化膜とから構成されて
いるので、ゲート酸化膜の膜厚が8nm以下の極薄にな
ってくると、シリコン基板の熱酸化を行う前の保護酸化
膜の膜質及び膜厚や、保護酸化膜の形成方法が、ゲート
酸化膜の膜質の良否に直接影響して来る。例えば、従来
のゲート酸化膜形成方法により成膜した保護酸化膜に
は、次のような問題があった。 (1)酸化剤濃度の制御等により基板表面全体に均一な
酸化膜を再現性よく形成することが困難である。 (2)酸化剤薬液中の不純物が、酸化膜中に取り込まれ
易い。 (3)保護酸化膜の膜密度は2.06〜2.23g/cm
3 であって、熱酸化膜よりも小さい。 このため、ゲート酸化膜の膜質の向上が難しくなり、ゲ
ート酸化膜の信頼性に影響が出ていた。
Incidentally, the quality of the gate oxide film is becoming more and more important because the gate oxide film is made thinner in accordance with the miniaturization and higher integration of silicon semiconductor devices. However, since the gate oxide film is composed of the protective oxide film and the silicon thermal oxide film formed thereon, if the thickness of the gate oxide film becomes as thin as 8 nm or less, the silicon substrate becomes thin. The quality and thickness of the protective oxide film before thermal oxidation and the method of forming the protective oxide film directly affect the quality of the gate oxide film. For example, a protective oxide film formed by a conventional gate oxide film forming method has the following problems. (1) It is difficult to form a uniform oxide film on the entire substrate surface with good reproducibility by controlling the concentration of the oxidizing agent. (2) Impurities in the oxidant chemical are easily taken into the oxide film. (3) The film density of the protective oxide film is 2.06 to 2.23 g / cm.
3 , which is smaller than the thermal oxide film. Therefore, it is difficult to improve the quality of the gate oxide film, and the reliability of the gate oxide film is affected.

【0010】そこで、特開平5−29293号公報は、
基板の表面を酸化性処理液で洗浄処理して保護酸化膜を
成膜する際、大気から遮断して洗浄処理工程を実施し、
均一な保護酸化膜を形成する方法を提案している。ま
た、特開平6−291112号公報は、過酸化水素水で
自然(保護)酸化膜を基板面に形成した後、550℃の
非酸化性雰囲気の炉内に基板を導入し、所定時間、熱処
理を基板に施すことにより、保護酸化膜の膜質を熱酸化
膜並に改善できると提案している。しかし、特開平5−
29293号公報による方法は、均一な膜質の保護酸化
膜を形成できるものの、不純物が膜中に取り込まれるの
を抑制することが難しい。また、特開平6−29111
2号公報による方法は、不純物が膜中に取り込まれるの
を抑制することが難しい上に、炉をアニール処理の55
0℃から熱酸化処理の例えば900℃まで昇温する必要
があるために、アニール時間も考えると、一回の成膜工
程にかなり長い時間を要するので、生産性が低い。
Therefore, Japanese Patent Laid-Open No. 5-29293 discloses that
When forming a protective oxide film by cleaning the surface of the substrate with an oxidizing treatment liquid, the substrate is shielded from the air and a cleaning process is performed.
A method for forming a uniform protective oxide film has been proposed. JP-A-6-291112 discloses a method in which a natural (protective) oxide film is formed on a substrate surface with a hydrogen peroxide solution, and then the substrate is introduced into a furnace at 550 ° C. in a non-oxidizing atmosphere and heat-treated for a predetermined time. It is proposed that the quality of a protective oxide film can be improved to the same level as that of a thermal oxide film by applying the method to a substrate. However, Japanese Unexamined Patent Publication No.
The method disclosed in Japanese Patent No. 29293 can form a protective oxide film having a uniform film quality, but it is difficult to suppress the incorporation of impurities into the film. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-29111
According to the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H08-158, it is difficult to suppress the incorporation of impurities into the film, and the furnace is subjected to an annealing process.
Since it is necessary to raise the temperature from 0 ° C. to, for example, 900 ° C. for the thermal oxidation treatment, considering the annealing time, one film forming step requires a considerably long time, and thus the productivity is low.

【0011】また、大見らは、熱酸化により保護酸化膜
を成膜する方法を提案している。大見らの方法は、水素
処理を施して水素終端したシリコン半導体基板を、終端
水素が安定に存在する300℃でドライ酸化を行い、こ
れにより生成した酸化膜を保護膜とする方法である(大
見忠弘:ウルトラクリーンULSI技術(培風館)、
p.21)。しかし、この方法によれば、熱処理炉の温
度を保護酸化膜形成時の低温からゲート酸化処理の高温
まで昇温しなければならず、繰り返し使うためには、例
えば強制空冷と言った方法により再び低温まで熱処理炉
を降温する必要がある。従って、一回の酸化膜成膜工程
に要する時間が通常の方法の1.5〜2倍かかってしま
うし、熱処理炉の昇温、降温による炉内の部品(石英
管、保温材、基板のダミー等)に対する負荷も大きいと
言う問題点がある。
Ohmi et al. Have proposed a method of forming a protective oxide film by thermal oxidation. The method of Omi et al. Is a method in which a silicon semiconductor substrate that has been subjected to hydrogen treatment and terminated with hydrogen is subjected to dry oxidation at 300 ° C. in which terminal hydrogen is stably present, and an oxide film generated thereby is used as a protective film ( Tadahiro Omi: Ultra Clean ULSI technology (Baifukan),
p. 21). However, according to this method, the temperature of the heat treatment furnace must be increased from a low temperature at the time of forming the protective oxide film to a high temperature of the gate oxidation treatment. It is necessary to lower the temperature of the heat treatment furnace to a low temperature. Therefore, the time required for one oxide film formation step is 1.5 to 2 times longer than that of a normal method, and the components (quartz tube, heat insulating material, substrate There is a problem that the load on the dummy and the like is large.

【0012】以上のように、従来のシリコン酸化膜の成
膜方法では、保護酸化膜の膜質を満足なレベルに経済的
に向上させることが難しかった。よって、本発明の目的
は、シリコン酸化膜からなるゲート酸化膜を成膜する際
の保護膜として、熱酸化膜と同程度の膜質の高い保護酸
化膜を形成する、シリコン酸化膜の成膜方法及びその実
施に必要な酸化膜成膜装置を提供することである。
As described above, in the conventional method of forming a silicon oxide film, it has been difficult to economically improve the quality of the protective oxide film to a satisfactory level. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for forming a silicon oxide film, wherein a protective oxide film having the same quality as a thermal oxide film is formed as a protective film when forming a gate oxide film made of a silicon oxide film. And an oxide film forming apparatus necessary for implementing the method.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る、シリコン酸化膜の成膜方法は、シリ
コン半導体基板の基板面にシリコン酸化膜を成膜する方
法であって、基板を洗浄した際に生成した自然酸化膜を
酸洗浄により除去し、次いで酸化剤により再び保護酸化
膜を基板面に形成する保護酸化膜形成工程と、保護酸化
膜を有する基板面上にシリコン酸化膜を成膜するために
基板を熱処理領域に導入するにあたり、不活性ガス気流
カーテンにより熱処理領域を外部から遮断してハロゲン
ガスを含む非酸化性ガスを熱処理領域に流入させ、ハロ
ゲンガスを含む非酸化性ガス雰囲気に基板を曝しつつ熱
処理領域に導入する基板導入工程と、次いで、水蒸気を
含む酸化性ガスを熱処理領域に導入して基板上にシリコ
ン熱酸化膜を成膜する工程と、次いで、ハロゲンガスを
含む非酸化性ガスを熱処理領域に導入して基板に熱処理
を施す工程とを有することを特徴としている。
In order to achieve the above object, a method for forming a silicon oxide film according to the present invention is a method for forming a silicon oxide film on a substrate surface of a silicon semiconductor substrate, A natural oxide film generated when the substrate is washed is removed by acid cleaning, and then a protective oxide film is formed on the substrate surface again with an oxidizing agent. When the substrate is introduced into the heat treatment region to form a film, the heat treatment region is shut off from the outside by the inert gas airflow curtain, a non-oxidizing gas containing a halogen gas flows into the heat treatment region, and a non-oxidizing gas containing a halogen gas is introduced. A substrate introduction step of exposing the substrate to the heat treatment area while exposing the substrate to an oxidizing gas atmosphere, and then introducing an oxidizing gas containing water vapor into the heat treatment area to form a silicon thermal oxide film on the substrate And that step, then, it is characterized by a step of introducing a non-oxidizing gas containing a halogen gas into the heat treatment area subjected to a heat treatment to the substrate.

【0014】保護酸化膜形成工程では、基板面に保護酸
化膜を形成できる限り、酸化剤の種類は問わないが、好
適には、オゾン水、過酸化水素水、及び硫酸過酸化水素
水のいずれかを酸化剤として使用する。これにより、良
質の保護酸化膜を形成することができる。また、基板導
入工程では、ハロゲンガスを含む非酸化性ガスとして、
塩素を含む非酸化性ガスを使用し、導入する塩素を含む
非酸化性ガス中に、塩素が、0.02〜10容量%、更
に好ましくは0.02〜5容量%の範囲の比率で含まれ
ているようにする。
In the step of forming a protective oxide film, the type of the oxidizing agent is not limited as long as a protective oxide film can be formed on the substrate surface. Preferably, any one of ozone water, hydrogen peroxide solution, and sulfuric acid hydrogen peroxide solution is used. Is used as an oxidizing agent. Thereby, a high-quality protective oxide film can be formed. In the substrate introduction step, as a non-oxidizing gas containing a halogen gas,
A chlorine-containing non-oxidizing gas is used, and chlorine is contained in the chlorine-containing non-oxidizing gas to be introduced at a ratio of 0.02 to 10% by volume, more preferably 0.02 to 5% by volume. To have been.

【0015】基板を熱処理室に送入する過程で、塩素を
含む不活性ガス雰囲気内に基板を曝すことにより、以下
の効果が期待できる。 (1)保護酸化膜中の不純物が、塩素により除去され
る。 (2)シリコン・ダングリングボンドが、塩素により、
次の式に従って終端処理される。Si・+Cl→SiC
l (3)SiOH+HCl→SiCl+H2 Oの式に従っ
て進行する脱水反応、及び脱水反応により生成したH2
Oにより、シリコンの未反応部分(Si−Si結合)や
結合の弱い不安定なSi−O結合部分が再酸化されて、
安定する。 以上の効果により、保護酸化膜の膜質が向上するので、
保護酸化膜とその上の熱酸化膜からなるゲート酸化膜の
信頼性が向上する。
The following effects can be expected by exposing the substrate to an inert gas atmosphere containing chlorine in the process of feeding the substrate into the heat treatment chamber. (1) The impurities in the protective oxide film are removed by chlorine. (2) Silicon dangling bond is
Termination is performed according to the following equation. Si ・ + Cl → SiC
l (3) Dehydration reaction proceeding according to the formula SiOH + HCl → SiCl + H 2 O, and H 2 generated by the dehydration reaction
O reoxidizes unreacted portions of silicon (Si-Si bonds) and unstable Si-O bond portions having weak bonds,
Stabilize. With the above effects, the quality of the protective oxide film is improved.
The reliability of the gate oxide film including the protective oxide film and the thermal oxide film thereon is improved.

【0016】本発明方法を好適に実施する、酸化膜成膜
装置は、基板に熱処理を施して熱酸化膜を成膜する熱処
理室と、熱処理室から隔壁により区画され、シャッタに
より開閉自在な開口を介して熱処理室と連通する室であ
って、熱処理室に搬入する基板を一次的に収容するよう
にした予備室とを備える酸化膜成膜装置において、熱処
理室の隔壁近傍に不活性ガスのガス入口とガス出口とを
備え、不活性ガスをガス入口から流入させつつガス出口
から流出させて、隔壁に沿って不活性ガス気流カーテン
を形成し、基板を予備室から熱処理室に移送する際、熱
処理室を予備室から不活性ガス気流カーテンにより遮断
するようにしたことを特徴としている。
An oxide film forming apparatus for suitably carrying out the method of the present invention comprises a heat treatment chamber for performing a heat treatment on a substrate to form a thermal oxide film, and an opening which is partitioned by a partition from the heat treatment chamber and which can be opened and closed by a shutter. A chamber that communicates with the heat treatment chamber via a heat treatment chamber, and a preliminary chamber that temporarily stores the substrate to be carried into the heat treatment chamber. A gas inlet and a gas outlet are provided, and when an inert gas flows out from the gas outlet while flowing in from the gas inlet, an inert gas airflow curtain is formed along the partition wall, and the substrate is transferred from the preliminary chamber to the heat treatment chamber. The heat treatment chamber is shut off from the preliminary chamber by an inert gas airflow curtain.

【0017】不活性ガスとは、例えば窒素であって、必
ずしもアルゴン等の高価なガスを使用する必要はない。
また、不活性ガス気流カーテンを形成するための不活性
ガスの流量は、熱処理室の寸法により異なるので、実験
等により決定する。
The inert gas is, for example, nitrogen, and it is not always necessary to use an expensive gas such as argon.
Further, the flow rate of the inert gas for forming the inert gas airflow curtain varies depending on the size of the heat treatment chamber, and is determined by experiments or the like.

【0018】従来の縦型熱処理炉では、基板導入工程
で、上述の(1)から(3)の効果を奏する、塩素を含
む不活性ガス雰囲気を実現することはできない。つま
り、基板を予備室から熱処理室に導入するとき、熱処理
室と予備室とを区画するシャッタが開放されているため
に、塩素ガスが熱処理室から予備室に流れ込んでしま
う。すると、塩素と予備室内の水分とにより室内が腐食
し、特に基板を搬送するロボット系が腐食、破壊されて
しまうおそれがあり、また、塩素ガスが装置外に出てし
まう危険性もある。一方、本発明の酸化膜成膜装置で
は、基板を予備室から熱処理室に導入する際、熱処理室
の塩素ガスが予備室に流れ込むのを不活性ガス気流カー
テンにより防止することができる。更には、予備室のガ
スの巻き込みも、不活性ガス気流カーテンにより防止す
ることもできる。よって、本発明の酸化膜成膜装置を使
用することにより、ハロゲンガスを含む非酸化性ガス雰
囲気に基板を曝して、上述した(1)から(3)の効果
を挙げ、酸化剤により形成された保護酸化膜を良質の保
護酸化膜に転化することができる。
In the conventional vertical heat treatment furnace, an inert gas atmosphere containing chlorine, which has the effects (1) to (3) described above, cannot be realized in the substrate introduction step. That is, when the substrate is introduced from the preliminary chamber into the thermal processing chamber, the chlorine gas flows from the thermal processing chamber into the preliminary chamber because the shutter that separates the thermal processing chamber and the preliminary chamber is open. Then, the interior of the room may be corroded by chlorine and moisture in the preparatory room, and in particular, the robot system for transporting the substrate may be corroded and destroyed, and there is also a danger that chlorine gas may escape from the apparatus. On the other hand, in the oxide film forming apparatus of the present invention, when the substrate is introduced from the preliminary chamber into the thermal processing chamber, it is possible to prevent the chlorine gas in the thermal processing chamber from flowing into the preliminary chamber by the inert gas flow curtain. Furthermore, entrainment of gas in the pre-chamber can be prevented by the inert gas flow curtain. Therefore, by using the oxide film forming apparatus of the present invention, the substrate is exposed to a non-oxidizing gas atmosphere containing a halogen gas, and the above-described effects (1) to (3) are obtained, and the substrate is formed using an oxidizing agent. The converted protective oxide film can be converted to a high-quality protective oxide film.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下に、実施形態例を挙げ、添付
図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細
に説明する。実施形態例1 本実施形態例は、本発明に係る酸化膜成膜装置の実施の
形態例であって、図1(a)は本実施形態例の酸化膜成
膜装置の構成を示す模式的縦断面図、図1(b)は図1
(a)の酸化膜成膜装置の矢視I−Iでの横断面図であ
る。本実施形態例の酸化膜成膜装置10は、縦型酸化膜
成膜装置であって、上部に熱処理室12と、下部に予備
室14とを備えている。熱処理室12は、基板に熱処理
を施して熱酸化膜を成膜する室であり、予備室14は、
熱処理室12に導入する基板を一時的に収容しておく室
である。熱処理室12と予備室14とは、相互を連通さ
せる開口16を有する隔壁17により区画されている。
開口16は、自在に開閉するシャッタ18により開放、
閉止され、熱処理室12と予備室14とを連通させ、遮
断する。シャッタ18は、スライド式扉として構成さ
れ、扉が両側又は片側にスライドして熱処理室12と予
備室14との間の開口16を開放し、また開口16に向
かってスライドして閉止する。予備室12と熱処理室1
2との間の基板の移動は、図示しないエレベータを使っ
て、開口16を経由して行われる。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. Embodiment 1 This embodiment is an embodiment of an oxide film forming apparatus according to the present invention, and FIG. 1A is a schematic diagram showing the configuration of the oxide film forming apparatus of this embodiment. 1B is a longitudinal sectional view, and FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the oxide film forming apparatus of FIG. The oxide film forming apparatus 10 of the present embodiment is a vertical oxide film forming apparatus, and includes a heat treatment chamber 12 in an upper part and a preliminary chamber 14 in a lower part. The heat treatment chamber 12 is a chamber for performing a heat treatment on the substrate to form a thermal oxide film, and the preliminary chamber 14
This is a chamber for temporarily storing a substrate to be introduced into the heat treatment chamber 12. The heat treatment chamber 12 and the preliminary chamber 14 are partitioned by a partition wall 17 having an opening 16 for communicating with each other.
The opening 16 is opened by a shutter 18 which can be freely opened and closed.
It is closed, and the heat treatment chamber 12 and the preparatory chamber 14 are communicated and shut off. The shutter 18 is configured as a sliding door, and the door slides to both sides or one side to open an opening 16 between the heat treatment chamber 12 and the preliminary chamber 14, and slides toward the opening 16 to close. Preparatory room 12 and heat treatment room 1
The movement of the substrate between the two is performed via the opening 16 using an elevator (not shown).

【0020】熱処理室12を加熱するために、電熱体か
らなるヒータ20が熱処理室12の周囲に設けてあり、
反応ガスを導入する反応ガス導入口22が熱処理室12
の頭部に、また、熱処理室からガスを排気するために、
吸引装置に接続された排気口24が熱処理室12の底部
に、それぞれ、設けれている。更に、熱処理室12内部
の上部には、導入された反応ガスを分散させ、熱処理室
12内を一様に流す分散板26が設けられている。ま
た、予備室14には、必要に応じて不活性ガス等を導入
するガス入口28と、予備室14内を排気するガス出口
30とが設けてある。
In order to heat the heat treatment chamber 12, a heater 20 made of an electric heater is provided around the heat treatment chamber 12,
The reaction gas inlet 22 for introducing the reaction gas is connected to the heat treatment chamber 12.
On the head and also to exhaust gas from the heat treatment chamber,
An exhaust port 24 connected to a suction device is provided at the bottom of the heat treatment chamber 12, respectively. Further, a dispersion plate 26 for dispersing the introduced reaction gas and uniformly flowing the inside of the heat treatment chamber 12 is provided in an upper portion inside the heat treatment chamber 12. Further, the preliminary chamber 14 is provided with a gas inlet 28 for introducing an inert gas or the like as needed, and a gas outlet 30 for exhausting the interior of the preliminary chamber 14.

【0021】更に、本実施形態例では、窒素ガスを流入
させる窒素流入口32と、窒素ガスを吸引する窒素排気
口34とが、隔壁17の上側近傍の熱処理室壁に設けら
れていて、窒素ガスを窒素流入口32から流入させつつ
窒素排気口34から排気することにより、開口30上に
窒素気流カーテンを形成することができる。シャッタ1
8上の開口30上に形成した窒素気流カーテンにより、
基板を予備室14から熱処理室12に移送する際、予備
室14と熱処理室12との間の連通を流体力学的に遮断
し、熱処理室12内のガスが予備室14に流れ込まない
ようにすることができる。
Further, in this embodiment, a nitrogen inlet 32 for inflowing nitrogen gas and a nitrogen exhaust port 34 for sucking nitrogen gas are provided in the heat treatment chamber wall near the upper side of the partition wall 17. By exhausting the gas from the nitrogen exhaust port 34 while allowing the gas to flow through the nitrogen inlet 32, a nitrogen gas curtain can be formed on the opening 30. Shutter 1
Due to the nitrogen current curtain formed on the opening 30 on
When transferring the substrate from the preliminary chamber 14 to the thermal processing chamber 12, the communication between the preliminary chamber 14 and the thermal processing chamber 12 is fluidly shut off so that the gas in the thermal processing chamber 12 does not flow into the preliminary chamber 14. be able to.

【0022】実施形態例2 本実施形態例は、実施形態例1の酸化膜成膜装置を使っ
て、本発明に係る酸化膜成膜方法により酸化膜を成膜す
る実施形態例であって、図2(a)、(b)及び図3は
本実施形態例の工程毎の酸化膜成膜装置内の様子を示す
模式的縦断面図である。 (1) 先ず、通常の方法によってトレンチ素子分離を
行った基板を、順次、アンモニア過水、硫酸過水及び塩
酸過水により洗浄して、基板表面の不純物や微粒子を除
去し、更に、基板表面に生じた自然酸化膜をフッ化水素
酸水溶液で洗浄して除去し、シリコン半導体基板面を露
出させる。次に、所定温度に保った過酸化水素水に基板
を一分間程度浸漬させ、図4に示すように、保護酸化膜
として膜厚0.7nmのケミカルオキサイド膜を形成す
る。これにより、上述の酸化膜成膜装置10を使って、
素子形成領域にシリコン酸化膜を成膜する基板Wが調製
されたことになる。
Embodiment 2 This embodiment is an embodiment in which an oxide film is formed by the oxide film forming method according to the present invention using the oxide film forming apparatus of Embodiment 1. FIGS. 2A, 2B, and 3 are schematic longitudinal sectional views showing the inside of the oxide film forming apparatus for each step of the present embodiment. (1) First, the substrate which has been subjected to trench element isolation by a normal method is sequentially washed with ammonia-hydrogen peroxide, sulfuric acid-hydrogen peroxide and hydrochloric acid-hydrogen peroxide to remove impurities and fine particles on the substrate surface. The natural oxide film formed on the substrate is removed by washing with a hydrofluoric acid aqueous solution to expose the silicon semiconductor substrate surface. Next, the substrate is immersed in a hydrogen peroxide solution maintained at a predetermined temperature for about one minute to form a 0.7 nm-thick chemical oxide film as a protective oxide film as shown in FIG. Thus, using the above-described oxide film forming apparatus 10,
This means that the substrate W on which the silicon oxide film is to be formed in the element formation region has been prepared.

【0023】(2)次に、酸化膜成膜装置10の予備室
14に基板Wを送入する(図2(a)参照)。この時点
で、反応ガス導入口22から熱処理室12に窒素ガスを
導入しつつ一部排気しながら、熱処理室12をヒータ2
0で加熱して、熱処理室12の均熱領域を800℃の温
度に昇温、保持する。 (3)続いて、図2(b)に示すように、窒素流入口3
2から20リットル/分の流量で窒素ガスを流し、窒素
排気口34から流出させて、開口16上に窒素気流カー
テンを形成する。また、10リットル/分の流量の窒素
ガス及び10mリットル/分の流量のHClガスの混合
ガスを反応ガス導入口22から熱処理室12に導入す
る。窒素気流カーテンを形成するための窒素ガスの流量
は、熱処理室12の寸法によって異なるので、実験等に
より予め決定する。次いで、シャッタ18を開けて、予
備室14から熱処理室12に図示しないエレベータによ
り基板を移送し、熱処理室12内で熱処理を施す(図2
(b)参照)。窒素気流カーテンを通過しつつ、塩素を
含む窒素雰囲気中で800℃まで加熱されることによ
り、基板上のケミカルオキサイド膜がHClアニールさ
れ、ケミカルオキサイド膜中の不純物が除去され、ダン
グリングボンドがターミネイトされ、脱水反応及び脱水
反応により生成したH2 Oによりケミカルオキサイド膜
が再酸化される。尚、基板が窒素気流カーテンを通過す
る間に基板は約300℃程度に昇温するものと推測され
る。以上のように、塩素を含む窒素雰囲気中で基板Wを
加熱することにより、保護酸化膜として形成されている
ケミカルオキサイド膜の膜質を向上させることができ
る。
(2) Next, the substrate W is fed into the preliminary chamber 14 of the oxide film forming apparatus 10 (see FIG. 2A). At this time, the heat treatment chamber 12 is heated by the heater 2 while partially evacuating while introducing nitrogen gas into the heat treatment chamber 12 from the reaction gas inlet 22.
By heating at 0, the temperature of the soaking area of the heat treatment chamber 12 is raised to 800 ° C. and maintained. (3) Subsequently, as shown in FIG.
Nitrogen gas is flowed at a flow rate of 2 to 20 liters / minute and is discharged from the nitrogen exhaust port 34 to form a nitrogen gas flow curtain on the opening 16. Further, a mixed gas of a nitrogen gas at a flow rate of 10 liter / min and an HCl gas at a flow rate of 10 ml / min is introduced into the heat treatment chamber 12 from the reaction gas inlet 22. Since the flow rate of the nitrogen gas for forming the nitrogen gas flow curtain varies depending on the dimensions of the heat treatment chamber 12, it is determined in advance by experiments or the like. Next, the shutter 18 is opened, the substrate is transferred from the preliminary chamber 14 to the heat treatment chamber 12 by an elevator (not shown), and heat treatment is performed in the heat treatment chamber 12 (FIG. 2).
(B)). By heating to 800 ° C. in a nitrogen atmosphere containing chlorine while passing through a nitrogen gas flow curtain, the chemical oxide film on the substrate is annealed with HCl, impurities in the chemical oxide film are removed, and dangling bonds are terminated. Then, the chemical oxide film is reoxidized by the dehydration reaction and H 2 O generated by the dehydration reaction. It is assumed that the temperature of the substrate rises to about 300 ° C. while the substrate passes through the nitrogen gas flow curtain. As described above, by heating the substrate W in the nitrogen atmosphere containing chlorine, the quality of the chemical oxide film formed as the protective oxide film can be improved.

【0024】(4)基板Wを熱処理室12に導入した
後、シャッタ18を閉止し、また、窒素流入口32から
の窒素の流入を停止して窒素気流カーテンを解消する。
また、窒素ガスとHClガスとの混合ガスに代えて、暫
時、窒素ガスを反応ガス導入口22から導入する。次
に、反応ガスをパイロジェニックガスに切り換え、熱酸
化膜と保護酸化膜との合計の膜厚が4nmになるまで、
熱酸化膜を成膜する。成膜した熱酸化膜と保護酸化膜と
がゲート酸化膜として機能する。続いて、パイロジェニ
ックガスに代えて、窒素ガスとHClガスとの混合ガス
を導入し、塩素を含む窒素雰囲気中で30分間HClア
ニールを施す。
(4) After introducing the substrate W into the heat treatment chamber 12, the shutter 18 is closed and the flow of nitrogen from the nitrogen inlet 32 is stopped to eliminate the nitrogen gas curtain.
In place of the mixed gas of the nitrogen gas and the HCl gas, a nitrogen gas is introduced from the reaction gas inlet 22 for a while. Next, the reaction gas is switched to a pyrogenic gas until the total thickness of the thermal oxide film and the protective oxide film becomes 4 nm.
A thermal oxide film is formed. The formed thermal oxide film and protective oxide film function as a gate oxide film. Subsequently, a mixed gas of nitrogen gas and HCl gas is introduced instead of the pyrogenic gas, and HCl annealing is performed in a nitrogen atmosphere containing chlorine for 30 minutes.

【0025】実施形態例2の方法により成膜したゲート
酸化膜を評価したところ、熱処理室12に基板を導入中
に塩素ガスを流さなかった従来の成膜方法と比較し、絶
縁破壊耐圧、TDDB(Time Dependent Dielectric Br
eakdown )についての信頼性が大幅に向上していること
が、確認できた。
When the gate oxide film formed by the method of Embodiment 2 was evaluated, the breakdown voltage, TDDB, and TDDB were compared with those of the conventional film forming method in which chlorine gas was not supplied during the introduction of the substrate into the heat treatment chamber 12. (Time Dependent Dielectric Br
eakdown) has been significantly improved in reliability.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明方法によれば、保護酸化膜を有す
る基板面上に酸化膜を成膜するために熱処理領域に基板
を導入するにあたり、熱処理領域を窒素気流カーテンに
より外部から遮断し、ハロゲンガスを含む非酸化性ガス
雰囲気に基板を曝しつつ熱処理領域に導入するので、保
護酸化膜の膜質を向上させることができる。よって、熱
酸化膜と共にゲート酸化膜の一部を構成する保護酸化膜
の膜質が向上するので、信頼性の高いゲート酸化膜を実
現することができる。本発明に係る酸化膜成膜装置は、
本発明方法を実施するのに好適な成膜装置を実現してい
る。
According to the method of the present invention, when a substrate is introduced into a heat treatment region for forming an oxide film on a substrate surface having a protective oxide film, the heat treatment region is shut off from the outside by a nitrogen gas curtain, Since the substrate is introduced into the heat treatment region while exposing the substrate to a non-oxidizing gas atmosphere containing a halogen gas, the film quality of the protective oxide film can be improved. Therefore, the film quality of the protective oxide film that forms a part of the gate oxide film together with the thermal oxide film is improved, so that a highly reliable gate oxide film can be realized. The oxide film forming apparatus according to the present invention,
A film forming apparatus suitable for performing the method of the present invention is realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1(a)は本実施形態例の酸化膜成膜装置の
構成を示す模式的縦断面図、図1(b)は図1(a)の
酸化膜成膜装置の矢視I−Iでの横断面図である。
FIG. 1A is a schematic longitudinal sectional view showing a configuration of an oxide film forming apparatus of an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a view of the oxide film forming apparatus of FIG. It is a cross-sectional view in II.

【図2】図2(a)及び(b)は、それぞれ、本実施形
態例の工程毎の酸化膜成膜装置内の様子を示す模式的縦
断面図である。
FIGS. 2A and 2B are schematic vertical cross-sectional views each showing a state in an oxide film forming apparatus for each process of the present embodiment.

【図3】図3は、図2(b)に続く本実施形態例の工程
の酸化膜成膜装置内の様子を示す模式的縦断面図であ
る。
FIG. 3 is a schematic vertical cross-sectional view showing the inside of the oxide film forming apparatus in the process of the present embodiment following FIG. 2 (b).

【図4】酸化膜成膜装置に導入する基板の断面を示す模
式的断面図である。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing a section of a substrate to be introduced into an oxide film forming apparatus.

【図5】従来の縦型酸化膜成膜装置の構成を示す模式的
断面図である。
FIG. 5 is a schematic sectional view showing a configuration of a conventional vertical oxide film forming apparatus.

【図6】図6(a)及び(b)は、それぞれ、従来の方
法で酸化膜を成膜する際の各工程毎の酸化膜成膜装置内
の様子を示す模式的装置断面図である。
6 (a) and 6 (b) are schematic cross-sectional views of the inside of an oxide film forming apparatus for each step when an oxide film is formed by a conventional method. .

【図7】図7(c)及び(d)は、それぞれ、図6
(b)に続いて、従来の方法で酸化膜を成膜する際の各
工程毎の酸化膜成膜装置内の様子を示す模式的装置断面
図である。
7 (c) and (d) respectively show FIG.
It is a typical apparatus sectional view showing a situation in an oxide film formation device for each process at the time of forming an oxide film by a conventional method following (b).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10……実施形態例1の酸化膜成膜装置、12……熱処
理室、14……予備室、16……開口、17……隔壁、
18……シャッタ、20……ヒータ、22……反応ガス
導入口、24……排気口、26……分散板、28……ガ
ス入口、30……ガス出口、32……窒素流入口、34
……窒素排気口、40……従来の酸化膜成膜装置。
Reference numeral 10: the oxide film forming apparatus of Embodiment 1; 12, a heat treatment chamber; 14, a preliminary chamber; 16, an opening; 17, a partition;
18 Shutter, 20 Heater, 22 Reactant gas inlet, 24 Exhaust port, 26 Dispersion plate, 28 Gas inlet, 30 Gas outlet, 32 Nitrogen inlet, 34
... Nitrogen exhaust port, 40... Conventional oxide film forming apparatus.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリコン半導体基板の基板面にシリコン
酸化膜を成膜する方法であって、 基板を洗浄した際に生成した自然酸化膜を酸洗浄により
除去し、次いで酸化剤により再び保護酸化膜を基板面に
形成する保護酸化膜形成工程と、 保護酸化膜を有する基板面上にシリコン酸化膜を成膜す
るために基板を熱処理領域に導入するにあたり、不活性
ガス気流カーテンにより熱処理領域を外部から遮断して
ハロゲンガスを含む非酸化性ガスを熱処理領域に流入さ
せ、ハロゲンガスを含む非酸化性ガス雰囲気に基板を曝
しつつ熱処理領域に導入する基板導入工程と、 次いで、水蒸気を含む酸化性ガスを熱処理領域に導入し
て基板上にシリコン熱酸化膜を成膜する工程と、 次いで、ハロゲンガスを含む非酸化性ガスを熱処理領域
に導入して基板に熱処理を施す工程とを有することを特
徴とするシリコン酸化膜の成膜方法。
1. A method of forming a silicon oxide film on a substrate surface of a silicon semiconductor substrate, wherein a natural oxide film generated when the substrate is cleaned is removed by acid cleaning, and then a protective oxide film is again formed by an oxidizing agent. Forming a silicon oxide film on the surface of the substrate having the protective oxide film, and introducing the substrate into the heat treatment region in order to form a silicon oxide film on the substrate surface having the protective oxide film. A non-oxidizing gas containing a halogen gas is flowed into the heat treatment region while the substrate is exposed to a non-oxidizing gas atmosphere containing a halogen gas, and then the substrate is introduced into the heat treatment region. Introducing a gas into the heat treatment region to form a silicon thermal oxide film on the substrate; and then introducing a non-oxidizing gas containing a halogen gas into the heat treatment region to heat the substrate. Method of forming a silicon oxide film, characterized in that a step of applying a sense.
【請求項2】 保護酸化膜形成工程では、オゾン水、過
酸化水素水及び硫酸過酸化水素水のいずれかを酸化剤と
して使用することを特徴とする請求項1に記載のシリコ
ン酸化膜の成膜方法。
2. The silicon oxide film according to claim 1, wherein in the protective oxide film forming step, any one of ozone water, hydrogen peroxide solution and sulfuric acid hydrogen peroxide solution is used as an oxidizing agent. Membrane method.
【請求項3】 基板導入工程では、ハロゲンガスを含む
非酸化性ガスとして、塩素を含む非酸化性ガスを使用す
ることを特徴とする請求項1又は2に記載のシリコン酸
化膜の成膜方法。
3. The method for forming a silicon oxide film according to claim 1, wherein in the substrate introducing step, a non-oxidizing gas containing chlorine is used as the non-oxidizing gas containing a halogen gas. .
【請求項4】 基板導入工程で導入する塩素を含む非酸
化性ガス中に、塩素が0.02〜10容量%の範囲の比
率で含まれていることを特徴とする請求項3に記載のシ
リコン酸化膜の成膜方法。
4. The method according to claim 3, wherein the chlorine-containing non-oxidizing gas introduced in the substrate introducing step contains chlorine in a ratio of 0.02 to 10% by volume. A method for forming a silicon oxide film.
【請求項5】 基板に熱処理を施して熱酸化膜を成膜す
る熱処理室と、熱処理室から隔壁により区画され、シャ
ッタにより開閉自在な開口を介して熱処理室と連通する
室であって、熱処理室に搬入する基板を一次的に収容す
るようにした予備室とを備える酸化膜成膜装置におい
て、 熱処理室の隔壁近傍に不活性ガスのガス入口とガス出口
とを備え、 不活性ガスをガス入口から流入させつつガス出口から流
出させて、隔壁に沿って不活性ガス気流カーテンを形成
し、基板を予備室から熱処理室に移送する際、熱処理室
を予備室から不活性ガス気流カーテンにより遮断するよ
うにしたことを特徴とする酸化膜成膜装置。
5. A heat treatment chamber for subjecting a substrate to heat treatment to form a thermal oxide film, and a chamber separated from the heat treatment chamber by a partition and communicating with the heat treatment chamber through an opening which can be opened and closed by a shutter. An oxide film forming apparatus comprising: a preliminary chamber for temporarily storing a substrate to be carried into a chamber; a gas inlet and a gas outlet for an inert gas near a partition wall of the heat treatment chamber; Inert gas flows out from the gas outlet while flowing in from the inlet, forms an inert gas airflow curtain along the partition walls, and when the substrate is transferred from the preliminary chamber to the heat treatment chamber, the heat treatment chamber is shut off from the preliminary chamber by the inert gas airflow curtain An oxide film forming apparatus characterized in that:
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