JPH11162975A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH11162975A
JPH11162975A JP32867797A JP32867797A JPH11162975A JP H11162975 A JPH11162975 A JP H11162975A JP 32867797 A JP32867797 A JP 32867797A JP 32867797 A JP32867797 A JP 32867797A JP H11162975 A JPH11162975 A JP H11162975A
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temperature
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oxide film
gate oxide
oxygen
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To remove organic impurities of one of defective causes which fluctuate a characteristic prior to the formation of a gate oxide film by thermal treatment. SOLUTION: In a gate oxide film forming process by thermal treatment, a temperature at the time of putting in a semiconductor substrate into an oxide furnace is set to be within a room temperature to 400 deg.C Temperature rise speed after the semiconductor is put in the furnace is set to be 5 deg.C/min.-10 deg.C/min. When the temperature of the oxide furnace becomes 400 deg. C, after the semiconductor substrate is put in the furnace, the temperature is kept for prescribed time or the oxygen of 1%-5% is introduced to the atmosphere of the oxide furnace.

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】本発明は半導体装置の製造方
法に係るものであり、半導体装置の製造方法の絶縁酸化
膜の形成工程に関するものである。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a process for forming an insulating oxide film in a method for manufacturing a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】超LSIの微細化に伴い、半導体基板表
面の高清浄化の要求がますます激しくなってきている。
例えば、熱処理によりゲート酸化膜を形成する前の工程
においては、半導体基板表面に金属不純物が付着すると
半導体デバイスの電気特性が著しく劣化する。一般的に
は、半導体基板の表面金属汚染濃度は1×1010ato
ms/cm2以下のレベルにする必要があると言われて
いる。このように、半導体基板表面への金属不純物の付
着は可能な限り避けなければならず、製造工程において
半導体基板を洗浄することは欠くことができない。
2. Description of the Related Art With the miniaturization of VLSIs, the demand for high cleanliness on the surface of semiconductor substrates has become more and more intense.
For example, in a process before forming a gate oxide film by heat treatment, if metal impurities adhere to the surface of the semiconductor substrate, the electrical characteristics of the semiconductor device are significantly deteriorated. Generally, the concentration of metal contamination on the surface of a semiconductor substrate is 1 × 10 10 at.
It is said that the level needs to be lower than ms / cm 2 . As described above, adhesion of metal impurities to the surface of the semiconductor substrate must be avoided as much as possible, and cleaning of the semiconductor substrate in the manufacturing process is indispensable.

【0003】また、近時、クリーンルーム中の雰囲気に
存在する有機物や保管ボックス等の治具に付着している
有機物は、その種類によっては半導体デバイスの電気特
性を劣化させることが判明してきている。しかしなが
ら、クリーンルーム中の雰囲気や冶具に存在する有機物
が、半導体基板表面に付着するのを完全に制御するのは
難しく、半ば不可避のものとなっている。
In recent years, it has been found that organic substances existing in the atmosphere in a clean room and organic substances adhering to a jig such as a storage box deteriorate the electrical characteristics of a semiconductor device depending on the kind thereof. However, it is difficult to completely control the attachment of the organic substances present in the atmosphere or jig in the clean room to the surface of the semiconductor substrate, and it is almost inevitable.

【0004】ゲート酸化膜の薄膜化が進んでいる現状に
おいては、金属不純物のみならず有機不純物の低減化が
これまで以上に必要となっている。ごく少量の有機不純
物であるとしても、より薄膜化しているゲート酸化膜に
おいては絶縁耐圧を低下させるなど、特性を大きく変動
させる要因となる。そこで、ゲート酸化膜形成前工程の
有機物の制御が必要となってきている。
In the current situation where the gate oxide film is becoming thinner, it is necessary to reduce not only metal impurities but also organic impurities more than ever. Even a very small amount of organic impurities can cause significant fluctuations in characteristics, such as lowering the withstand voltage of a thinner gate oxide film. Therefore, it has become necessary to control organic substances in a step before forming a gate oxide film.

【0005】従来、熱処理によりゲート酸化膜を形成す
る工程に先立って不良要因を除去する様々な技術が提案
されている。例えば、特開平7−176504号公報に
記載の半導体装置の製造方法では、まず表面に自然酸化
膜が形成された半導体基板を酸化炉に収容し、半導体基
板を外気から遮断した状態で自然酸化膜の表面及び内部
に存在する有機物を、酸素を含む雰囲気中で灰化除去す
る。その後、HFガスで自然酸化膜除去をした上で、ゲ
ート酸化膜の成膜工程に移る。有機物と金属不純物とを
同時に除去する場合には、ハロゲンガスと酸素ガスを同
時に含む雰囲気中において、400℃以上600℃以下
の温度範囲で半導体基板を処理後に、HFガスで自然酸
化膜を除去する。このようにして得られた半導体基板
を、700℃以下の低温で約1nm程度以下の初期絶縁
膜を形成した後に連続して絶縁膜を形成する。このよう
な工程を経ることにより、清浄な半導体基板表面に高品
質なゲート酸化膜が形成されるとしている。
Conventionally, various techniques have been proposed for removing a cause of a defect prior to a step of forming a gate oxide film by heat treatment. For example, in a method of manufacturing a semiconductor device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-176504, first, a semiconductor substrate having a natural oxide film formed on its surface is housed in an oxidation furnace, and the natural oxide film is kept in a state where the semiconductor substrate is isolated from the outside air. Organic substances present on the surface and inside of the substrate are removed by incineration in an atmosphere containing oxygen. Then, after removing the natural oxide film with HF gas, the process proceeds to a gate oxide film forming process. In the case of removing an organic substance and a metal impurity at the same time, a natural oxide film is removed with an HF gas after treating the semiconductor substrate in a temperature range of 400 ° C. or more and 600 ° C. or less in an atmosphere containing a halogen gas and an oxygen gas at the same time. . An insulating film is continuously formed on the thus obtained semiconductor substrate after forming an initial insulating film of about 1 nm or less at a low temperature of 700 ° C. or less. Through these steps, a high-quality gate oxide film is formed on a clean semiconductor substrate surface.

【0006】また、1997年春季応用物理学会予稿集
第二分冊のp772に記載の技術である、有機汚染によ
るゲート酸化膜の信頼性低下に及ぼす酸化炉への挿入雰
囲気の影響では、ゲート酸化膜形成前にベンゼン誘導体
系の有機物により汚染された半導体基板から有機物除去
する場合について報告している。この報告によると、前
記有機物で汚染された半導体基板を800℃で酸化炉へ
入炉した場合に、入炉雰囲気が窒素100%の場合と大
気(窒素約80%、酸素約20%)の場合とを比較した
結果、窒素100%の雰囲気中で処理した場合のほう
が、得られた半導体基板に形成するゲート酸化膜の長期
信頼性が低下するとしている。即ち、ゲート酸化膜の形
成工程前に有機物除去を行うには、酸素を含む大気入炉
が有効であると報告している。
The effect of the atmosphere inserted into the oxidation furnace on the deterioration of the reliability of the gate oxide film due to organic contamination, which is a technique described in p. It reports on the case of removing organic matter from a semiconductor substrate contaminated with a benzene derivative-based organic matter before formation. According to this report, when a semiconductor substrate contaminated with the organic substance is introduced into an oxidation furnace at 800 ° C., the furnace atmosphere is 100% nitrogen and the atmosphere is about 80% nitrogen and about 20% oxygen. As a result, the long-term reliability of the gate oxide film formed on the obtained semiconductor substrate is lower when the treatment is performed in an atmosphere of 100% nitrogen. That is, it is reported that an air-containing furnace containing oxygen is effective for removing organic substances before the step of forming a gate oxide film.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来技術には以下の問題点が存在する。特開平7−17
6504号公報に記載の技術では、自然酸化膜内に存在
している有機物が、酸素雰囲気中もしくはハロゲンガス
と酸素との混合雰囲気中では、実際には完全に灰化除去
できていない恐れがある。有機物そのものは分解してい
るものの、分解して質量数が小さくなった分子が酸素や
ハロゲンなどと化合して、半導体基板表面に再付着する
可能性がある。
However, the above-mentioned prior art has the following problems. JP-A-7-17
According to the technique described in Japanese Patent No. 6504, there is a possibility that organic substances present in the natural oxide film may not be completely removed by incineration in an oxygen atmosphere or a mixed atmosphere of a halogen gas and oxygen. . Although the organic substance itself is decomposed, there is a possibility that molecules decomposed and reduced in mass number are combined with oxygen, halogen, or the like, and reattach to the surface of the semiconductor substrate.

【0008】また、酸素雰囲気中で処理しているため、
基板表面に初期酸化膜が形成されていることも考えられ
る。形成された初期酸化膜は、次工程で行われるHFガ
スによる自然酸化膜除去工程においても完全に除去でき
ない場合がある。このような初期酸化膜を表面に有する
半導体基板の表面にゲート酸化膜を形成した場合には、
前記初期酸化膜との界面に不良要因の一つとなりうる構
造遷移層を含む可能性が高くなる。
Further, since the treatment is performed in an oxygen atmosphere,
It is also conceivable that an initial oxide film is formed on the substrate surface. In some cases, the formed initial oxide film cannot be completely removed even in the natural oxide film removing step using HF gas performed in the next step. When a gate oxide film is formed on the surface of a semiconductor substrate having such an initial oxide film on the surface,
It is more likely that the interface with the initial oxide film includes a structural transition layer that can be one of the causes of failure.

【0009】さらに、金属除去と同時に有機物を除去す
るために導入するハロゲンガスに起因する、無機分子種
(ハロゲン)の半導体基板表面への残留が懸念される。
この残留無機分子種は、チャンバー内のSUS系微粒子
等の雰囲気中の浮遊金属原子を選択的に捕獲し溶解する
能力を持つ。そのため、半導体基板がゲート酸化膜形成
前にこの浮遊金属原子で汚染される確率が高くなり、そ
の後に形成されるゲート酸化膜の信頼性は著しく低下す
ることとなる。
Further, there is a concern that inorganic molecular species (halogen) may remain on the surface of the semiconductor substrate due to a halogen gas introduced to remove organic substances simultaneously with metal removal.
The residual inorganic molecular species has a capability of selectively capturing and dissolving suspended metal atoms in the atmosphere such as SUS fine particles in the chamber. Therefore, the probability that the semiconductor substrate is contaminated with the floating metal atoms before forming the gate oxide film is increased, and the reliability of the gate oxide film formed thereafter is significantly reduced.

【0010】1997年春季応用物理学会予稿集第二分
冊のp772に記載の技術では、ゲート酸化膜の酸化膜
への入炉は、大気雰囲気中への入炉が望ましいとされて
いる。しかしながら、大気雰囲気には約80%の窒素及
び約20%の酸素以外にも、微量ながら有機成分や無機
成分が含有されている。また、たとえ清浄度の高いクリ
ーンルーム内であっても、雰囲気中には作業者からや冶
具からの有機物の放出が常に生じている。そのため、有
機不純物が表面に付着する可能性は極めて高い。
In the technique described in p. 772 of the second volume of the 1997 Preliminary Proceedings of the Japan Society of Applied Physics, it is considered that it is desirable that the gate oxide film enter the oxide film in an air atmosphere. However, the air atmosphere contains trace amounts of organic components and inorganic components in addition to about 80% nitrogen and about 20% oxygen. Further, even in a clean room having a high degree of cleanliness, organic substances are constantly emitted from workers and jigs in the atmosphere. Therefore, the possibility that organic impurities adhere to the surface is extremely high.

【0011】また、例えこれらの有機物が熱処理により
全て灰化除去されたと仮定しても、酸素を多く含有する
雰囲気中で処理しているために、前述の特開平7−17
6504号公報に記載の技術と同様に、半導体基板の表
面に初期酸化膜が形成されている可能性が高い。そのた
め、その後の工程により形成され得られるゲート酸化膜
の膜質は一様とはならず、不良要因の一つと考えられる
初期酸化膜界面の構造遷移層を含むものと成りうる。
Further, even if it is assumed that all of these organic substances are ashed and removed by the heat treatment, the treatment is carried out in an atmosphere containing a large amount of oxygen.
Like the technique described in Japanese Patent No. 6504, there is a high possibility that an initial oxide film is formed on the surface of the semiconductor substrate. Therefore, the film quality of the gate oxide film obtained in the subsequent steps is not uniform, and may include a structural transition layer at the interface of the initial oxide film, which is considered to be one of the causes of the failure.

【0012】前記各技術のゲート酸化膜の形成前工程で
は、前記の通り半導体基板表面に存在する有機物を除去
するために多量の酸素を導入している。このように酸素
を多量に含有する雰囲気中で行われる熱処理では、有機
物の分解反応は促進すると考えられるものの、一部は分
解されずに残存したり、除去以前に酸化膜が形成された
りする確率が高い。そのため、その後のゲート酸化膜形
成工程では、前述したような有機物の残存による信頼性
の低下のみならず、酸素導入により形成される初期酸化
膜が酸化膜との界面に不良要因となる構造遷移層を形成
する。この初期酸化膜が存在すると、極薄膜のゲート酸
化膜を形成するのが困難となる。
In the pre-process of forming a gate oxide film in each of the above techniques, a large amount of oxygen is introduced to remove organic substances present on the surface of the semiconductor substrate as described above. In such a heat treatment performed in an atmosphere containing a large amount of oxygen, the decomposition reaction of organic substances is considered to be accelerated, but the probability that a part remains without being decomposed or an oxide film is formed before removal is obtained. Is high. Therefore, in the subsequent gate oxide film forming step, not only the reliability is reduced due to the remaining organic substances as described above, but also the structural transition layer in which the initial oxide film formed by oxygen introduction causes a defect at the interface with the oxide film. To form If this initial oxide film is present, it is difficult to form an extremely thin gate oxide film.

【0013】本発明が解決しようとする課題は、熱処理
によるゲート酸化膜の形成に先立って、特性の変動をも
たらす不良要因の一つである有機不純物を除去できる半
導体装置の製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of removing an organic impurity which is one of the factors causing a change in characteristics before forming a gate oxide film by heat treatment. It is in.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の半導体装置の製造方法は、熱処理により半
導体基板表面に絶縁酸化膜を形成する半導体装置の製造
方法において、昇温工程中に半導体基板を酸化炉へ入炉
する際の温度が室温以上400℃未満であることを特徴
とする。
In order to solve the above-mentioned problems, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is directed to a method of manufacturing a semiconductor device in which an insulating oxide film is formed on the surface of a semiconductor substrate by heat treatment. The temperature at which the semiconductor substrate enters the oxidation furnace is room temperature or higher and lower than 400 ° C.

【0015】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
半導体基板の入炉後の昇温速度が、5℃/min.以上
10℃/min.以下であることを特徴とする。
Further, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention
The rate of temperature rise after entering the semiconductor substrate is 5 ° C./min. 10 ° C./min. It is characterized by the following.

【0016】さらに、本発明の半導体装置の製造方法
は、半導体基板の入炉後に、酸化炉の温度が400℃に
達したら所定の時間温度を保持することを特徴とする。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, after the temperature of the oxidizing furnace reaches 400 ° C. after entering the semiconductor substrate, the temperature is maintained for a predetermined time.

【0017】さらに、本発明の半導体装置の製造方法
は、酸化炉の雰囲気に1%以上5%以下の酸素を導入す
ることを特徴とする。
Further, the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is characterized in that oxygen of 1% or more and 5% or less is introduced into the atmosphere of the oxidation furnace.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の半導体装置の製
造方法の実施の形態について説明する。本発明の半導体
装置の製造方法は、半導体基板表面の有機不純物を除去
するために熱処理によるゲート酸化膜形成を行う際に、
半導体基板を酸化炉へ入炉する温度を従来と比べて低温
とする。具体的には、室温以上400℃未満の範囲で入
炉を行う。ここで、室温とはクリーンルーム内で作業者
が快適に作業を行える程度の温度を指し、数十℃程度か
ら大きく逸脱しない温度である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described below. The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, when forming a gate oxide film by heat treatment to remove organic impurities on the surface of the semiconductor substrate,
The temperature at which the semiconductor substrate enters the oxidation furnace is set lower than in the past. Specifically, furnace input is performed in a range from room temperature to less than 400 ° C. Here, the room temperature refers to a temperature at which an operator can work comfortably in a clean room, and does not greatly deviate from about several tens of degrees Celsius.

【0019】熱処理によりゲート酸化膜を形成する工程
の前に、半導体基板を酸化炉へ入炉する温度を室温以上
400℃未満の範囲とする理由は、一般的な有機物の多
くの分解脱離温度(沸点に相当)は400℃未満であ
り、この温度範囲内で十分に除去できるためである。こ
のような有機物の例として、表1にフタル酸エステル類
の沸点を示す。ここで、DOPはジオクチルフタレー
ト、DBPはジブチルフタレートである。
Prior to the step of forming a gate oxide film by heat treatment, the temperature at which a semiconductor substrate is introduced into an oxidation furnace is set at a temperature in the range of room temperature to less than 400 ° C. because of the many decomposition and desorption temperatures of general organic substances. (Corresponding to the boiling point) is less than 400 ° C., which is because it can be sufficiently removed within this temperature range. Table 1 shows the boiling points of phthalic esters as examples of such organic substances. Here, DOP is dioctyl phthalate, and DBP is dibutyl phthalate.

【0020】[0020]

【表1】 [Table 1]

【0021】本来、有機物が半導体基板に物理吸着して
いるのであれば、前記のように多くの有機物の沸点が4
00℃未満であるため、400℃の窒素などの不活性ガ
ス(活性に乏しいガス)中で充分脱離するはずである。
しかしながら、不純物となる有機物は、半導体基板に弱
い化学吸着により結合していることも考えられる。ただ
し、表1に示したフタル酸エステル類の沸点はあくまで
も単体のものである。例示した、フタル酸エステル類を
始めとする有機物は、半導体基板に擬似的にせよ化学的
に吸着した場合においては、単体で物理吸着していると
きの沸点よりも高いものとなる。化学吸着している有機
物は、ゲート酸化膜の形成温度である800℃程度を超
えても脱離しないことがある。
If the organic substance is physically adsorbed on the semiconductor substrate, the boiling point of many organic substances is 4 as described above.
Since it is lower than 00 ° C., it should be sufficiently desorbed in an inert gas (poorly active gas) such as nitrogen at 400 ° C.
However, it is conceivable that the organic substance serving as an impurity is bonded to the semiconductor substrate by weak chemical adsorption. However, the boiling points of the phthalic esters shown in Table 1 are solely those of a single substance. Organic substances such as phthalic acid esters exemplified above have a higher boiling point when physically adsorbed as a single substance when chemically adsorbed on a semiconductor substrate even if they are simulated. The organic substance chemically adsorbed may not be desorbed even when the temperature exceeds about 800 ° C., which is the formation temperature of the gate oxide film.

【0022】このように、化学吸着により結合している
有機物を取り除くために、半導体基板を高温の酸化炉の
雰囲気中に入炉することが考えられる。しかし、高温条
件下の酸化炉へ急激に入炉した場合には、化学吸着して
いる有機物の分解は促進されるものの、有機物の分解後
にSi−C結合やアモルファスカーボンが形成され、半
導体基板と再結合し化学吸着するため、さらに半導体基
板表面上の有機物の脱離は困難となる。
As described above, in order to remove organic substances bonded by chemical adsorption, it is conceivable to enter a semiconductor substrate into a high-temperature oxidation furnace atmosphere. However, when rapidly entering an oxidation furnace under high-temperature conditions, although decomposition of the chemically adsorbed organic substance is promoted, Si-C bonds and amorphous carbon are formed after decomposition of the organic substance, and the semiconductor substrate and The recombination and chemisorption make it more difficult to remove organic substances on the surface of the semiconductor substrate.

【0023】そこで、本発明では、前記の通り当初から
高温となっている酸化炉へ半導体基板を入炉することは
行わずに、室温以上400℃未満の範囲内で半導体基板
を酸化炉へ入炉する。
Therefore, in the present invention, as described above, the semiconductor substrate is not introduced into the oxidizing furnace which has been heated to a high temperature from the beginning, but the semiconductor substrate is introduced into the oxidizing furnace within a temperature range from room temperature to less than 400 ° C. Furnace.

【0024】また、半導体基板を酸化炉へ入炉した後
に、通常のゲート酸化膜形成温度である750〜800
℃程度にまで昇温する工程において、昇温速度を従来の
ゲート酸化膜形成工程の昇温速度よりも遅くする。この
昇温速度は、5℃/min.以上10℃/min.以下
とする。この場合、昇温速度を5℃/min.未満とし
極端に遅くしても、有機物の脱離の効果は変わらない。
また、極端に昇温速度を遅くするとゲート酸化膜形成温
度までの到達時間がかかりすぎてしまうため、半導体装
置の製造コストが上昇する恐れがある。
After the semiconductor substrate is placed in an oxidizing furnace, the temperature is 750 to 800, which is a normal gate oxide film forming temperature.
In the step of raising the temperature to about ° C., the rate of temperature rise is set lower than that in the conventional gate oxide film forming step. The heating rate was 5 ° C./min. 10 ° C./min. The following is assumed. In this case, the heating rate was 5 ° C./min. Even if it is set to less than an extremely low value, the effect of desorption of organic substances does not change.
Further, if the temperature raising rate is extremely reduced, it takes too much time to reach the gate oxide film forming temperature, which may increase the manufacturing cost of the semiconductor device.

【0025】もしくは、400℃で所定の時間、その温
度を保持する。保持する時間は少なくとも5分以上必要
である。これは、保持時間があまりに短いと、温度保持
を行わない通常の昇温工程のように、物理吸着している
有機物の脱離が良好に行われない可能性が高い。また、
雰囲気の温度が400℃に達した後に遅れて半導体基板
の温度も到達するため、十分に温度保持する必要があ
る。なお、この場合、400℃で温度保持するのが望ま
しいが、350℃〜450℃の範囲内で保持しても同様
の効果が得られる。
Alternatively, the temperature is maintained at 400 ° C. for a predetermined time. The holding time must be at least 5 minutes or more. This is because if the holding time is too short, there is a high possibility that the physically adsorbed organic matter will not be desorbed satisfactorily as in a normal temperature raising step in which the temperature is not held. Also,
Since the temperature of the semiconductor substrate also reaches later after the temperature of the atmosphere reaches 400 ° C., it is necessary to sufficiently maintain the temperature. In this case, it is desirable to maintain the temperature at 400 ° C., but the same effect can be obtained by maintaining the temperature within the range of 350 ° C. to 450 ° C.

【0026】図1には、本発明の半導体装置の製造方法
の昇温パターンの例を示す。図1(a)には、酸化炉へ
半導体基板を入炉した後の昇温速度を10℃/min.
とする場合の昇温パターンを示す。また、図1(b)に
は酸化炉へ半導体基板を入炉した後に20℃/min.
で昇温し、400℃で10分間保持した後に、再度20
℃/min.で昇温する場合の昇温パターンを示す。
FIG. 1 shows an example of a temperature rise pattern in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention. FIG. 1 (a) shows that the heating rate after the semiconductor substrate was introduced into the oxidation furnace was 10 ° C./min.
FIG. In addition, FIG. 1B shows that the temperature of the semiconductor substrate was set to 20 ° C./min.
After holding at 400 ° C. for 10 minutes,
° C / min. 5 shows a heating pattern when the temperature is increased by.

【0027】あるいは、これらの昇温速度及び温度保持
工程の両方を組み合わせて、ゲート酸化膜形成温度まで
昇温する工程に組み込むことも可能である。昇温速度を
遅くしたり保持時間を設けることで、緩やかな酸化分解
を起こさせる、適度な熱エネルギーを半導体基板に吸着
している有機不純物に与えることができる。これによ
り、前記の高温条件下の酸化炉へ急激に入炉した場合の
ように、Si−C結合やアモルファスカーボンが形成さ
れて半導体基板と再結合し化学吸着するのを防止するこ
とができる。
Alternatively, it is also possible to combine both of these temperature raising rates and the temperature holding step and incorporate them into the step of raising the temperature to the gate oxide film forming temperature. By slowing the rate of temperature rise or providing a holding time, it is possible to apply moderate heat energy to organic impurities adsorbed on the semiconductor substrate, which causes gentle oxidative decomposition. As a result, it is possible to prevent Si-C bonds and amorphous carbon from being formed and being recombined with the semiconductor substrate and chemically adsorbed, as in the case where the furnace is rapidly entered into the oxidation furnace under the high temperature condition.

【0028】さらに、半導体基板を入炉する酸化炉内の
雰囲気には微量の酸素を導入する。これは、除去が困難
な化学吸着した有機物の除去を促すためである。窒素な
どの不活性ガスに微量の酸素を導入することで、有機不
純物の除去が効果的に行われる。この場合、導入する酸
素の量は数%で十分である。
Further, a small amount of oxygen is introduced into the atmosphere in the oxidation furnace into which the semiconductor substrate enters. This is to promote removal of the chemically adsorbed organic matter which is difficult to remove. By introducing a trace amount of oxygen into an inert gas such as nitrogen, organic impurities can be effectively removed. In this case, several percent of the amount of oxygen to be introduced is sufficient.

【0029】このように、導入する酸素の量を数%とす
ると、初期酸化膜の形成が抑止される利点もある。従来
の各技術では、酸化炉の雰囲気が大気である等、酸素の
含有量が多かったため、初期酸化膜が形成されていた恐
れがあった。しかし、本発明では導入する酸素の量を従
来例よりも少なくすることで、酸素は半導体基板に吸着
している有機物の分解にそのほとんどが費やされる。前
記の通り低温で入炉することも併せて、不要な初期酸化
膜の形成に用いられる酸素はほとんど残存せず、その形
成は抑制される。このようにして、有機物を除去した清
浄な半導体基板を得ることができるので、ゲート酸化膜
を形成した場合にも信頼性の高い絶縁膜が形成される。
As described above, when the amount of oxygen to be introduced is set to several%, there is an advantage that formation of an initial oxide film is suppressed. In each of the conventional techniques, there was a possibility that an initial oxide film was formed because of a large oxygen content such as an atmosphere in an oxidation furnace being air. However, in the present invention, most of the oxygen is spent for decomposing organic substances adsorbed on the semiconductor substrate by reducing the amount of oxygen to be introduced as compared with the conventional example. As described above, in addition to the furnace input at a low temperature, almost no oxygen used for forming an unnecessary initial oxide film remains, and the formation thereof is suppressed. In this manner, a clean semiconductor substrate from which organic substances have been removed can be obtained, so that a highly reliable insulating film can be formed even when a gate oxide film is formed.

【0030】[0030]

【実施例】(第1の実施例:酸素導入効果)本発明の半
導体装置の製造方法の一実施例について、図面を参照し
て説明する。本実施例では、不活性ガスである窒素中に
酸素を導入した場合の有機不純物の脱離効果を検討し
た。本実施例では、不純物となる有機物としてフタル酸
エステルを用いた。まず、酸洗浄又は希フッ酸処理を行
った半導体基板表面に、強制的にフタル酸エステルを付
着させて汚染させた。この強制汚染方法としては、クラ
ス1程度のクリーンルーム内の有機物除去用のケミカル
フィルター内蔵の送風ボックス内に、フタル酸エステル
を含有するプラスチック材と、アルコールまたはケトン
類の有機溶剤とを設置し、汚染する半導体基板を所定の
時間だけ送風ボックス内に暴露させる方法に依った。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment: Oxygen Introducing Effect) An embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to the drawings. Example 1 In this example, the effect of removing organic impurities when oxygen was introduced into nitrogen, which is an inert gas, was examined. In this embodiment, a phthalic acid ester was used as an organic substance serving as an impurity. First, a phthalic acid ester was forcibly attached to the surface of a semiconductor substrate which had been subjected to acid cleaning or diluted hydrofluoric acid treatment, thereby causing contamination. As a method of this compulsory contamination, a plastic material containing phthalate ester and an organic solvent such as alcohol or ketones are installed in a ventilation box with a built-in chemical filter for removing organic substances in a class 1 clean room. In this case, the semiconductor substrate to be exposed is exposed to a blow box for a predetermined time.

【0031】次に、前記フタル酸エステルで汚染させた
半導体基板を酸化炉へ室温で入炉した。その後、酸化炉
内に酸素を導入してゲート酸化温度まで昇温した。この
際の昇温速度は20℃/min.とした。この時の雰囲
気は、 実施例(1):酸素1%、窒素99% 実施例(2):酸素5%、窒素95% 比較例(1):窒素100%(酸素導入せず) とした。
Next, the semiconductor substrate contaminated with the phthalic acid ester was introduced into an oxidation furnace at room temperature. Thereafter, oxygen was introduced into the oxidation furnace to raise the temperature to the gate oxidation temperature. At this time, the heating rate was 20 ° C./min. And The atmosphere at this time was as follows: Example (1): oxygen 1%, nitrogen 99% Example (2): oxygen 5%, nitrogen 95% Comparative example (1): nitrogen 100% (no oxygen introduced).

【0032】図2には、フタル酸エステル類の構造式と
質量分解パターンを示す。図2(a)には、直鎖のジオ
クチルフタレート(DOP)の構造式と質量分解パター
ンを、図2(b)には無水フタル酸の構造式と質量分解
パターンを示す。また、図3には、枝状のジオクチルフ
タレート(DOP)の構造式と分解質量点を示す。これ
らからわかるように、フタル酸エステル類が半導体基板
上に吸着した場合、出現する質量数は149、121、
104等が考えられる。そこで、脱離する有機物のう
ち、質量数104のフタル酸エステルの各温度での放出
量を大気圧イオン化質量分析法で評価した。質量数10
4のフタル酸エステルで評価したのは、質量数の大きい
(149や121等)フタル酸エステル類では昇温途中
の比較的低い温度で分解して質量数104になるため評
価が行いづらい。一方、質量数104のフタル酸エステ
ルは、比較的高温でも安定して検出できるためである。
FIG. 2 shows the structural formulas and mass decomposition patterns of the phthalates. FIG. 2A shows the structural formula and mass decomposition pattern of linear dioctyl phthalate (DOP), and FIG. 2B shows the structural formula and mass decomposition pattern of phthalic anhydride. FIG. 3 shows the structural formula and decomposition points of the branched dioctyl phthalate (DOP). As can be seen from these, when phthalates are adsorbed on the semiconductor substrate, the mass numbers appearing are 149, 121,
104 or the like. Therefore, the amount of phthalic acid ester having a mass number of 104 released at each temperature among the desorbed organic substances was evaluated by atmospheric pressure ionization mass spectrometry. Mass number 10
The evaluation with the phthalate ester of No. 4 is difficult to evaluate because the phthalate esters having a large mass number (149, 121, etc.) decompose at a relatively low temperature during the heating to 104 mass number. On the other hand, a phthalate having a mass number of 104 can be stably detected even at a relatively high temperature.

【0033】図4には、質量数104のフタル酸エステ
ルの各温度における放出量を示す。図4(a)には、半
導体基板を酸洗浄後に汚染させた場合の質量数104の
フタル酸エステルの各温度における放出量を示す。この
酸洗浄処理を行った半導体基板の表面は化学酸化膜を有
している。また、図4(b)には、半導体基板に希フッ
酸処理を施した後に汚染させた場合の質量数104のフ
タル酸エステルの各温度における放出量を示す。この希
フッ酸処理を施した半導体基板の表面は水素終端を有し
ている。図4(a)及び図4(b)を比較すると、酸洗
浄と希フッ酸処理との違いに基づく、半導体基板の表面
状態にはさほど依存していないことがわかる。
FIG. 4 shows the amount of phthalate ester having a mass number of 104 released at each temperature. FIG. 4A shows the amount of phthalate ester having a mass number of 104 at each temperature when the semiconductor substrate is contaminated after acid cleaning. The surface of the semiconductor substrate that has been subjected to the acid cleaning treatment has a chemical oxide film. FIG. 4B shows the release amount of the phthalate ester having a mass number of 104 at each temperature when the semiconductor substrate is contaminated after being subjected to diluted hydrofluoric acid treatment. The surface of the semiconductor substrate subjected to the diluted hydrofluoric acid treatment has a hydrogen termination. Comparing FIGS. 4A and 4B, it can be seen that the surface state of the semiconductor substrate does not depend much on the difference between the acid cleaning and the diluted hydrofluoric acid treatment.

【0034】図4(a)及び(b)の両方の結果からわ
かるように、比較例(1)(図中■で表示)の窒素10
0%雰囲気の場合では、質量数104のフタル酸エステ
ルに関して、500℃付近で放出量が最大となった後、
800℃を超えても脱離し続けている。それに対して、
酸素を導入した実施例(1)(図中□で表示)及び実施
例(2)(図中▲で表示)では、質量数104のフタル
酸エステルの放出量は、窒素100%の場合と比較して
約1桁程度減少している。さらに、ゲート酸化膜の成膜
温度に近い800℃付近では、ほぼ検出限界レベルとな
っている。
As can be seen from the results of both FIGS. 4A and 4B, the nitrogen 10 of Comparative Example (1) (indicated by ■ in the figure)
In the case of the 0% atmosphere, the emission amount of the phthalic acid ester having a mass number of 104 becomes maximum around 500 ° C.
Desorption continues even when the temperature exceeds 800 ° C. On the other hand,
In Example (1) (indicated by □ in the figure) and Example (2) (indicated by ▲ in the figure) in which oxygen was introduced, the release amount of the phthalate ester having a mass number of 104 was larger than that in the case of 100% nitrogen. And has decreased by about one digit. Further, at around 800 ° C., which is close to the temperature at which the gate oxide film is formed, the detection limit is almost reached.

【0035】このような現象は、800℃程度のゲート
酸化膜の成膜温度まで昇温させる前に、実施例(1)及
び実施例(2)のように雰囲気中に微量の酸素を導入す
ることで、酸素によるフタル酸エステルの分解が起こっ
ているためである。一方、比較例(1)で示した酸素を
導入しない場合には、ゲート酸化膜形成温度である80
0℃程度まで有機物が残存しているためである。
This phenomenon is caused by introducing a small amount of oxygen into the atmosphere as in the embodiments (1) and (2) before raising the temperature to the film formation temperature of the gate oxide film of about 800 ° C. This is because the decomposition of the phthalic acid ester by oxygen has occurred. On the other hand, when oxygen is not introduced as shown in Comparative Example (1), the gate oxide film forming temperature is 80.
This is because organic matter remains up to about 0 ° C.

【0036】ゲート酸化膜の成膜温度付近の高温ではフ
タル酸エステルは減少している。また、実施例(1)と
実施例(2)との酸素導入量の違いによるフタル酸エス
テルの放出量を比較しても、それほどの差異は見られな
い。このことから、酸素導入量を増加させても、フタル
酸エステルの除去効果にはあまり差はないと言える。こ
の点から、不必要な初期酸化膜の形成を抑止する意味か
らも、より導入量の少ない1%程度が望ましいことが分
かる。
At a high temperature near the temperature at which the gate oxide film is formed, the amount of phthalate decreases. Also, when comparing the release amount of phthalic acid ester due to the difference in the amount of introduced oxygen between Example (1) and Example (2), no significant difference is observed. From this, it can be said that even if the oxygen introduction amount is increased, the effect of removing the phthalic acid ester is not so different. From this point, it can be understood that, from the viewpoint of suppressing the formation of the unnecessary initial oxide film, it is desirable that the introduction amount is about 1%, which is smaller.

【0037】このようにして、入炉時に若干の酸素を導
入することで有機物を良好に除去した半導体基板が得ら
れるので、その後の熱処理による成膜工程で得られるゲ
ート酸化膜は高い信頼性を示す。
As described above, a semiconductor substrate from which organic substances have been successfully removed can be obtained by introducing a small amount of oxygen at the time of entering the furnace, so that the gate oxide film obtained in the subsequent film forming step by heat treatment has high reliability. Show.

【0038】(第2の実施例:昇温速度低下効果)次
に、本発明の半導体装置の製造方法の他の実施例につい
て、図面を参照して説明する。本実施例では、熱処理に
よるゲート酸化膜の形成温度へ昇温する差異に、遅い昇
温速度を選択することによる、有機不純物の脱離効果を
検討した。本実施例においても、不純物となる有機物と
してフタル酸エステルを用いた。半導体基板表面を、予
め強制的にフタル酸エステルで汚染させておく方法につ
いては、第1の実施例と同様の方法に依った。
(Second Embodiment: Effect of Lowering the Temperature Rising Speed) Next, another embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the present example, the effect of removing organic impurities by selecting a slower rate of temperature increase for the difference in the temperature increase to the gate oxide film formation temperature due to the heat treatment was examined. Also in this example, a phthalic acid ester was used as an organic substance serving as an impurity. The method for forcibly contaminating the surface of the semiconductor substrate with a phthalic acid ester in advance was based on the same method as in the first embodiment.

【0039】次に、前記フタル酸エステルで汚染させた
半導体基板を酸化炉へ室温で入炉した。この際の雰囲気
は窒素100%とし、昇温速度は、 実施例(3):10℃/min. 比較例(2):20℃/min. とした。
Next, the semiconductor substrate contaminated with the phthalic ester was introduced into an oxidation furnace at room temperature. At this time, the atmosphere was 100% nitrogen, and the heating rate was as follows: Example (3): 10 ° C./min. Comparative Example (2): 20 ° C./min. And

【0040】図5には、フタル酸エステルの各温度にお
ける放出量を示す。図5(a)には質量数104のフタ
ル酸エステルの各温度における放出量を示す。この結果
からわかるように、昇温速度が速い比較例(2)(図中
◆で表示)の場合には、500℃付近で放出量が最大と
なり、800℃を超えても放出は続いている。それに対
して昇温速度を遅くした実施例(3)(図中■で表示)
の場合には、比較例(2)と比較して、半桁程度フタル
酸エステルの放出量が低かった。また、700℃を超え
たところでは、検出限界に近いレベルまで減少してい
た。
FIG. 5 shows the amount of phthalate ester released at each temperature. FIG. 5A shows the release amount of the phthalic ester having a mass number of 104 at each temperature. As can be seen from the results, in the case of Comparative Example (2) (shown by ◆ in the figure) in which the rate of temperature rise is high, the release amount becomes maximum around 500 ° C., and the release continues even when the temperature exceeds 800 ° C. . On the other hand, the embodiment in which the heating rate is reduced (3) (indicated by ■ in the figure)
In the case of (1), the release amount of the phthalate was lower by about half an order as compared with Comparative Example (2). When the temperature exceeded 700 ° C., the temperature decreased to a level close to the detection limit.

【0041】また、図5(b)には、質量数149のフ
タル酸エステルの各温度における放出量を示す。質量数
149のフタル酸エステルは物理吸着であると考えら
れ、フタル酸エステルの沸点に近い400℃以下で、実
施例(3)(図中■で表示)および比較例(2)(図中
◆で表示)ともにその多くが放出している。質量数14
9の放出量は昇温速度が早い比較例(2)では、昇温速
度が遅い実施例(3)と比較して1桁程度少ない。昇温
速度が遅い実施例(3)では、昇温が緩やかに行われる
ので物理吸着のまま熱脱離する。一方、昇温速度が高い
比較例(2)では、余分な熱エネルギーが物理吸着から
弱い化学吸着への移行のために消費される。
FIG. 5B shows the amount of phthalate ester having a mass number of 149 released at each temperature. The phthalic acid ester having a mass number of 149 is considered to be physically adsorbed, and is obtained in Example (3) (indicated by ■ in the figure) and Comparative Example (2) (indicated by ◆ in the figure) at 400 ° C. or lower, which is close to the boiling point of the phthalic ester. Most of them are released. Mass number 14
The release amount of No. 9 is smaller by about one digit in the comparative example (2) in which the heating rate is fast, as compared with the example (3) in which the heating rate is slow. In the embodiment (3) in which the rate of temperature rise is slow, thermal desorption is performed with physical adsorption because the temperature is raised slowly. On the other hand, in Comparative Example (2) in which the rate of temperature rise is high, excess heat energy is consumed for the transition from physical adsorption to weak chemical adsorption.

【0042】このようにして、入炉の際に低温で入炉し
昇温速度を低くすることでゲート酸化膜の成膜前の半導
体基板表面上の有機物を制御した清浄な表面とすること
ができる。その後の熱処理による成膜工程で得られるゲ
ート酸化膜は高い信頼性を示す。
In this way, by entering the furnace at a low temperature at the time of entering the furnace and lowering the heating rate, it is possible to obtain a controlled and clean surface of organic substances on the surface of the semiconductor substrate before the gate oxide film is formed. it can. A gate oxide film obtained in a film forming step by a subsequent heat treatment shows high reliability.

【0043】(第3の実施例:温度保持効果)次に、本
発明の半導体装置の製造方法のさらに他の実施例につい
て、図面を参照して説明する。本実施例では、熱処理に
よるゲート酸化膜の形成温度へ昇温する前に、その形成
温度よりも低い温度で所定の時間保持することによる、
有機不純物の脱離効果を検討した。本実施例において
も、不純物となる有機物としてフタル酸エステルを用い
た。半導体基板表面を、予め強制的にフタル酸エステル
で汚染させておく方法については、第1の実施例及び第
2の実施例と同様の方法に依った。
(Third Embodiment: Temperature Holding Effect) Next, still another embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, before the temperature is increased to the temperature at which the gate oxide film is formed by the heat treatment, the temperature is maintained at a temperature lower than the formation temperature for a predetermined time.
The desorption effect of organic impurities was studied. Also in this example, a phthalic acid ester was used as an organic substance serving as an impurity. The method for forcibly contaminating the surface of the semiconductor substrate with a phthalic acid ester in advance was based on the same method as in the first embodiment and the second embodiment.

【0044】次に、前記フタル酸エステルで汚染させた
半導体基板を酸化炉へ室温で入炉した。この際の雰囲気
は窒素100%とし、昇温速度は20℃/min.とし
た。酸化炉内の温度が400℃に達したら昇温を一旦止
め、10分間温度を一定に保持した。その後再び、20
℃/min.の昇温速度で、ゲート酸化膜形成温度まで
昇温する。このゲート酸化膜形成温度は条件によって異
なるが、一般的に750〜800℃程度である。
Next, the semiconductor substrate contaminated with the phthalate ester was introduced into an oxidation furnace at room temperature. At this time, the atmosphere was 100% nitrogen, and the temperature was raised at a rate of 20 ° C./min. And When the temperature in the oxidation furnace reached 400 ° C., the temperature was once stopped, and the temperature was kept constant for 10 minutes. Then again, 20
° C / min. The temperature is increased up to the gate oxide film forming temperature at the temperature increasing speed. The gate oxide film forming temperature varies depending on conditions, but is generally about 750 to 800 ° C.

【0045】フタル酸エステルで汚染させた半導体基板
を酸化炉へ入炉し、昇温させた場合に放出した有機物の
量をガスクロマトグラフ質量分析計を用いて測定した。
図6には、半導体基板を酸洗浄後に汚染させた場合の放
出有機物量を、ガスクロマトグラフ質量分析計を用いて
測定した結果を示す。図6(a)には、室温から400
℃までの温度範囲で放出された放出有機物量を、図6
(b)には、400℃で10分間温度保持を行った後か
ら800℃までの温度範囲で放出された放出有機物量を
それぞれ示す。また、図7には、半導体基板を希フッ酸
処理を行った後に汚染させた場合の放出有機物量を、ガ
スクロマトグラフ質量分析計を用いて測定した結果を示
す。図7(a)には、室温から400℃までの温度範囲
で放出された放出有機物量を、図7(b)には、400
℃で10分間温度保持を行った後から800℃までの温
度範囲で放出された放出有機物量をそれぞれ示す。
The semiconductor substrate contaminated with the phthalic acid ester was placed in an oxidation furnace, and the amount of organic substances released when the temperature was raised was measured using a gas chromatograph mass spectrometer.
FIG. 6 shows the results of measurement of the amount of organic substances released when the semiconductor substrate was contaminated after acid cleaning, using a gas chromatograph mass spectrometer. FIG. 6 (a) shows that 400 to 400
The amount of organic substances released in the temperature range up to ° C is shown in FIG.
(B) shows the amounts of organic substances released in a temperature range from 800 ° C. after holding the temperature at 400 ° C. for 10 minutes, respectively. FIG. 7 shows the results of measuring the amount of organic substances released when the semiconductor substrate was contaminated after dilute hydrofluoric acid treatment using a gas chromatograph mass spectrometer. FIG. 7A shows the amount of organic substances released in the temperature range from room temperature to 400 ° C., and FIG.
The amounts of the organic substances released in the temperature range from 800 ° C. after holding the temperature at 10 ° C. for 10 minutes are shown.

【0046】図6及び図7を比較すると、有機物の放出
量は酸洗浄と希フッ酸処理との違いに基づく半導体基板
の表面状態にはさほど依存していないことがわかる。ま
た、室温から400℃保持までの放出量の結果である図
6(a)及び図7(a)では、無水フタル酸を含む有機
物のピークの存在が多数確認される。一方、400℃で
10分間温度保持を行った後の結果である図6(b)及
び図7(b)からわかるように、無水フタル酸を含む有
機物のピークが小さくなり、ほとんどの有機物が熱によ
り脱離していることがわかる。
A comparison between FIGS. 6 and 7 shows that the amount of organic substances released does not depend much on the surface state of the semiconductor substrate based on the difference between acid cleaning and dilute hydrofluoric acid treatment. In addition, in FIGS. 6A and 7A, which are the results of the amount of release from room temperature to 400 ° C., the presence of a large number of organic substances containing phthalic anhydride is confirmed. On the other hand, as can be seen from FIGS. 6 (b) and 7 (b), which are the results after holding the temperature at 400 ° C. for 10 minutes, the peak of the organic substance containing phthalic anhydride becomes small, and most of the organic substance is thermally decomposed. Indicates that they are desorbed.

【0047】これらの結果において、400℃までに放
出される有機物量に対する800℃までの昇温で放出さ
れる有機物量の比は、無水フタル酸を基準とした場合、
図6に示した酸洗浄後の例では3.5%、図7に示した
希フッ酸処理後の例では5%である。
In these results, the ratio of the amount of organic substances released at a temperature rise to 800 ° C. to the amount of organic substances released up to 400 ° C. is based on phthalic anhydride,
It is 3.5% in the example after the acid cleaning shown in FIG. 6 and 5% in the example after the dilute hydrofluoric acid treatment shown in FIG.

【0048】以上のように、ゲート酸化膜の形成温度に
昇温する前に、400℃程度で一定時間時間保持するこ
とで、半導体基板表面上の有機物を制御した清浄な表面
とすることができる。その後の熱処理による成膜工程で
得られるゲート酸化膜は高い信頼性を示す。
As described above, by keeping the temperature at about 400 ° C. for a certain period of time before raising the temperature to the gate oxide film forming temperature, the organic substance on the semiconductor substrate surface can be controlled to have a clean surface. . A gate oxide film obtained in a film forming step by a subsequent heat treatment shows high reliability.

【0049】以上の三つの実施例では、本発明の半導体
装置の製造方法における、半導体基板に付着した有機物
を除去するために、ゲート酸化膜形成工程前の酸化炉の
昇温パターンを変える方法、あるいは酸化炉の導入雰囲
気に微量の酸素を混合する方法を個別に説明した。しか
しながら、これらの実施例に示した方法の任意の二つの
方法、もしくは三つ全てを組み合わせて、ゲート酸化膜
形成工程前の昇温工程に採用することもできる。組み合
わせることにより、さらに効果的に半導体基板からの有
機物の脱離を行うことができる。
In the above three embodiments, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a method of changing a temperature rising pattern of an oxidation furnace before a gate oxide film forming step in order to remove organic substances attached to a semiconductor substrate, Alternatively, a method of mixing a small amount of oxygen into the atmosphere introduced into the oxidation furnace has been individually described. However, any two of the methods shown in these embodiments, or a combination of all three methods, can be employed in the temperature raising step before the gate oxide film forming step. By the combination, the organic substances can be more effectively desorbed from the semiconductor substrate.

【0050】以上の三つの実施例では、半導体基板に強
制的に汚染させた有機物はフタル酸エステル類とした。
一方、実際に付着する有機物はこれらフタル酸エステル
類に限らない。しかし、前記の通り、ゲート酸化膜形成
温度までの昇温工程では、その他の一般的な有機物につ
いても、本発明の実施例で説明したフタル酸エステル類
と同様の挙動を示すので、本発明の半導体装置の製造方
法により半導体基板に吸着した有機物を良好に脱離させ
ることができる。
In the above three examples, phthalic acid esters were used as the organic substances forcibly contaminating the semiconductor substrate.
On the other hand, the organic substances that actually adhere are not limited to these phthalates. However, as described above, in the temperature raising step up to the gate oxide film forming temperature, other general organic substances also behave similarly to the phthalic esters described in the examples of the present invention. An organic substance adsorbed on a semiconductor substrate can be favorably desorbed by a method for manufacturing a semiconductor device.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上説明したように構成されているの
で、本発明は以下に記す優れた効果を奏する。本発明の
半導体装置の製造方法によれば、不良要因となる有機物
を半導体基板から排除でき、この半導体基板に形成する
ゲート酸化膜などの絶縁膜が高品質なものとすることが
できる。これにより、高性能な半導体装置の製造が容易
となる。
As described above, the present invention has the following excellent effects. According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, an organic substance which causes a defect can be eliminated from a semiconductor substrate, and an insulating film such as a gate oxide film formed on the semiconductor substrate can be made of high quality. This facilitates the manufacture of a high-performance semiconductor device.

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

【図1】 本発明の半導体装置の製造方法の昇温パター
ンの例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a temperature rise pattern in a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図2】 フタル酸エステル類の構造式と質量分解パタ
ーンを示す図である。
FIG. 2 is a view showing the structural formulas and mass decomposition patterns of phthalic esters.

【図3】 枝状のジオクチルフタレート(DOP)の構
造式と分解質量点を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the structural formula and decomposition mass points of branched dioctyl phthalate (DOP).

【図4】 質量数104のフタル酸エステルの各温度に
おける放出量を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the amount of phthalate ester having a mass number of 104 released at each temperature.

【図5】 フタル酸エステルの各温度における放出量を
示す図である。
FIG. 5 is a graph showing the amount of phthalate released at each temperature.

【図6】 半導体基板を酸洗浄後に汚染させた場合の放
出有機物量を、ガスクロマトグラフ質量分析計を用いて
測定した結果を示す図である。
FIG. 6 is a view showing the results of measuring the amount of organic substances released when a semiconductor substrate is contaminated after acid cleaning using a gas chromatograph mass spectrometer.

【図7】 半導体基板を希フッ酸処理を行った後に汚染
させた場合の放出有機物量を、ガスクロマトグラフ質量
分析計を用いて測定した結果を示す図である。
FIG. 7 is a graph showing the results of measuring the amount of released organic substances using a gas chromatograph mass spectrometer when a semiconductor substrate is contaminated after dilute hydrofluoric acid treatment.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 熱処理により半導体基板表面に絶縁酸化
膜を形成する半導体装置の製造方法において、昇温工程
中に半導体基板を酸化炉へ入炉する際の温度が室温以上
400℃未満であることを特徴とする半導体装置の製造
方法。
In a method of manufacturing a semiconductor device in which an insulating oxide film is formed on a surface of a semiconductor substrate by heat treatment, a temperature at which a semiconductor substrate enters an oxidation furnace during a temperature raising step is equal to or higher than room temperature and lower than 400 ° C. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項2】 前記半導体基板の入炉後の昇温速度が、
5℃/min.以上10℃/min.以下である請求項
1に記載の半導体装置の製造方法。
2. A heating rate of the semiconductor substrate after entering the furnace,
5 ° C / min. 10 ° C./min. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記半導体基板の入炉後に、酸化炉の温
度が400℃に達したら所定の時間温度を保持する請求
項1又は請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein after the temperature of the oxidation furnace reaches 400 ° C. after entering the semiconductor substrate, the temperature is maintained for a predetermined time.
【請求項4】 前記酸化炉の雰囲気に1%以上5%以下
の酸素を導入する請求項1〜請求項3記載の半導体装置
の製造方法。
4. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein oxygen of 1% or more and 5% or less is introduced into the atmosphere of the oxidation furnace.
JP09328677A 1997-11-28 1997-11-28 Method for manufacturing semiconductor device Expired - Fee Related JP3141829B2 (en)

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