JPH1126450A - シリコン酸化膜の形成方法 - Google Patents
シリコン酸化膜の形成方法Info
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- JPH1126450A JPH1126450A JP17553197A JP17553197A JPH1126450A JP H1126450 A JPH1126450 A JP H1126450A JP 17553197 A JP17553197 A JP 17553197A JP 17553197 A JP17553197 A JP 17553197A JP H1126450 A JPH1126450 A JP H1126450A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 界面準位密度が低く、絶縁破壊耐圧が高く、
長期信頼性（ＴＤＤＢ特性）に優れたシリコン酸化膜の
形成方法を得る。 【解決手段】 ガスの導入および排気が可能な反応管１
内にシリコン基板５を載置し、酸化性雰囲気中でシリコ
ン基板５を高温加熱して表面を酸化するものであって、
反応管１内に導入するガスが、少なくとも含窒素酸化性
ガスと含塩素有機系ガスとを含み、かつ含窒素酸化性ガ
スに対する含塩素有機系ガスの比率を減少させながらシ
リコン基板表面を熱酸化処理することを特徴とするもの
である。なお、含窒素酸化性ガス雰囲気中で、シリコン
基板５に紫外線を照射しつつ、シリコン基板５の表面を
熱酸化処理してもよい。
長期信頼性（ＴＤＤＢ特性）に優れたシリコン酸化膜の
形成方法を得る。 【解決手段】 ガスの導入および排気が可能な反応管１
内にシリコン基板５を載置し、酸化性雰囲気中でシリコ
ン基板５を高温加熱して表面を酸化するものであって、
反応管１内に導入するガスが、少なくとも含窒素酸化性
ガスと含塩素有機系ガスとを含み、かつ含窒素酸化性ガ
スに対する含塩素有機系ガスの比率を減少させながらシ
リコン基板表面を熱酸化処理することを特徴とするもの
である。なお、含窒素酸化性ガス雰囲気中で、シリコン
基板５に紫外線を照射しつつ、シリコン基板５の表面を
熱酸化処理してもよい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ＭＯＳトランジ
スターのゲート酸化膜等に用いられるシリコン酸化膜の
形成方法に関するものである。
スターのゲート酸化膜等に用いられるシリコン酸化膜の
形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＵＬＳＩの高集積化，大容量化に
伴い、それに使用されるゲート酸化膜をはじめとするシ
リコン酸化膜も薄膜化が要望されるようになってきた。
このような極薄シリコン酸化膜の絶縁破壊特性や界面特
性は、Ｆｅ，Ｃｕ，Ｎｉ等の重金属汚染や可動イオンの
存在、ＳｉＯ2 ／Ｓｉ界面のストレスや表面粗さの影響
を受け易く、その結果、デバイス特性が不安定になると
いった問題が生じる。
伴い、それに使用されるゲート酸化膜をはじめとするシ
リコン酸化膜も薄膜化が要望されるようになってきた。
このような極薄シリコン酸化膜の絶縁破壊特性や界面特
性は、Ｆｅ，Ｃｕ，Ｎｉ等の重金属汚染や可動イオンの
存在、ＳｉＯ2 ／Ｓｉ界面のストレスや表面粗さの影響
を受け易く、その結果、デバイス特性が不安定になると
いった問題が生じる。
【０００３】また、シリコン基板表面には、金属不純物
を含有し、ダングリング・ボンドを多く含む１ｎｍ程度
の自然酸化膜が存在しており、この自然酸化膜の存在自
体が、電荷トラップとして働いたり、金属不純物をシリ
コン基板もしくは酸化膜中へ取り込む原因となったりす
るため、この自然酸化膜を効率的に除去する方法が望ま
れていた。
を含有し、ダングリング・ボンドを多く含む１ｎｍ程度
の自然酸化膜が存在しており、この自然酸化膜の存在自
体が、電荷トラップとして働いたり、金属不純物をシリ
コン基板もしくは酸化膜中へ取り込む原因となったりす
るため、この自然酸化膜を効率的に除去する方法が望ま
れていた。
【０００４】そこで従来より、自然酸化膜をエッチング
し、シリコン表面を清浄化するとともに、重金属や可動
イオン（主としてアルカリ金属）をゲッタリングし、電
気的に不活性にすること、ならびにＳｉＯ2 ／Ｓｉ界面
のダングリング・ボンドを水素原子あるいは塩素原子で
終端し、界面準位密度を低くすることを目的として、塩
素，塩酸，トリクロロエチレンを含む酸化性雰囲気でシ
リコン酸化膜を形成することが提案されている。
し、シリコン表面を清浄化するとともに、重金属や可動
イオン（主としてアルカリ金属）をゲッタリングし、電
気的に不活性にすること、ならびにＳｉＯ2 ／Ｓｉ界面
のダングリング・ボンドを水素原子あるいは塩素原子で
終端し、界面準位密度を低くすることを目的として、塩
素，塩酸，トリクロロエチレンを含む酸化性雰囲気でシ
リコン酸化膜を形成することが提案されている。
【０００５】また特開平６−２６７９３８号公報には、
環境破壊を防止しつつ、絶縁破壊耐圧特性，界面特性に
優れたシリコン酸化膜を形成するために、酸化性雰囲気
にトランス−１，２−ジクロロエチレンを酸化処理中、
好ましくは酸化処理の初期段階にのみ適量添加した混合
雰囲気中で酸化する方法が開示されている。さらにＳｉ
／ＳｉＯ2 界面でのストレスを緩和し、界面準位密度，
電子トラップ中心を低減するために、シリコン酸化膜を
ＮＨ3 等を用いて窒化処理することが提案されている。
環境破壊を防止しつつ、絶縁破壊耐圧特性，界面特性に
優れたシリコン酸化膜を形成するために、酸化性雰囲気
にトランス−１，２−ジクロロエチレンを酸化処理中、
好ましくは酸化処理の初期段階にのみ適量添加した混合
雰囲気中で酸化する方法が開示されている。さらにＳｉ
／ＳｉＯ2 界面でのストレスを緩和し、界面準位密度，
電子トラップ中心を低減するために、シリコン酸化膜を
ＮＨ3 等を用いて窒化処理することが提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来より
行われてきた方法を用いて、界面特性，絶縁破壊耐圧特
性，長期信頼性（ＴＤＤＢ特性）に優れたシリコン酸化
膜を形成することは困難であり、未だ数多くの問題が存
在している。例えば、塩素，塩酸，トリクロロエチレン
を含む酸化性雰囲気でシリコン酸化膜を形成する場合、
ＳｉＯ2 ／Ｓｉ界面のダングリング・ボンドを水素原子
あるいは塩素原子で終端することができるため、見かけ
上は界面準位密度が低くなるが、定電流ストレスを受け
ると、Ｓｉ−Ｈ結合，Ｓｉ−Ｃｌ結合が容易に切断され
るため、ストレス誘起リーク電流が増大するといった問
題を有していた。
行われてきた方法を用いて、界面特性，絶縁破壊耐圧特
性，長期信頼性（ＴＤＤＢ特性）に優れたシリコン酸化
膜を形成することは困難であり、未だ数多くの問題が存
在している。例えば、塩素，塩酸，トリクロロエチレン
を含む酸化性雰囲気でシリコン酸化膜を形成する場合、
ＳｉＯ2 ／Ｓｉ界面のダングリング・ボンドを水素原子
あるいは塩素原子で終端することができるため、見かけ
上は界面準位密度が低くなるが、定電流ストレスを受け
ると、Ｓｉ−Ｈ結合，Ｓｉ−Ｃｌ結合が容易に切断され
るため、ストレス誘起リーク電流が増大するといった問
題を有していた。
【０００７】また、酸化性雰囲気にトランス−１，２−
ジクロロエチレンを酸化処理中、好ましくは酸化処理の
初期段階にのみ適量添加する方法では、自然酸化膜をジ
ャストエッチするようなトランス−１，２−ジクロロエ
チレンの添加量、添加時間を厳密に設定することは極め
て困難であり、酸化処理の初期の段階で過度の量のトラ
ンス−１，２−ジクロロエチレンを添加し続けた場合に
は、トランス−１，２−ジクロロエチレンと酸素との反
応で生成した塩酸ガスによるシリコン基板へのオーバー
エッチが起こり、シリコン基板の表面荒れを生じ、界面
特性，絶縁破壊特性が悪化するという問題を招いてしま
う。
ジクロロエチレンを酸化処理中、好ましくは酸化処理の
初期段階にのみ適量添加する方法では、自然酸化膜をジ
ャストエッチするようなトランス−１，２−ジクロロエ
チレンの添加量、添加時間を厳密に設定することは極め
て困難であり、酸化処理の初期の段階で過度の量のトラ
ンス−１，２−ジクロロエチレンを添加し続けた場合に
は、トランス−１，２−ジクロロエチレンと酸素との反
応で生成した塩酸ガスによるシリコン基板へのオーバー
エッチが起こり、シリコン基板の表面荒れを生じ、界面
特性，絶縁破壊特性が悪化するという問題を招いてしま
う。
【０００８】さらに、酸化処理中にトランス−１，２−
ジクロロエチレンの添加を途中で停止した場合、重金属
やアルカリ金属をゲッタリングし、電気的に不活性にす
る効果が発揮できなくなり、絶縁破壊耐圧が悪化する結
果となった。一方、酸化処理中に酸化初期と同程度のト
ランス−１，２−ジクロロエチレンを添加し続けた場合
には、Ｓｉ−Ｏ結合の高密度なネットワークが形成され
ずに、結合エネルギーの低いＳｉ−Ｈ結合，Ｓｉ−Ｃｌ
結合が多数生じるため、ストレス耐性が悪化するという
問題を生じた。
ジクロロエチレンの添加を途中で停止した場合、重金属
やアルカリ金属をゲッタリングし、電気的に不活性にす
る効果が発揮できなくなり、絶縁破壊耐圧が悪化する結
果となった。一方、酸化処理中に酸化初期と同程度のト
ランス−１，２−ジクロロエチレンを添加し続けた場合
には、Ｓｉ−Ｏ結合の高密度なネットワークが形成され
ずに、結合エネルギーの低いＳｉ−Ｈ結合，Ｓｉ−Ｃｌ
結合が多数生じるため、ストレス耐性が悪化するという
問題を生じた。
【０００９】また、シリコン酸化膜をＮＨ3 等を用いて
窒化処理する方法では、界面準位密度，電子トラップ中
心を低減することができるものの、逆に絶縁破壊耐圧が
悪化する結果を招いた。この発明は上記課題を解決する
ものであり、界面準位密度が低く、絶縁破壊耐圧が高
く、長期信頼性（ＴＤＤＢ特性）に優れたシリコン酸化
膜の形成方法を提供することを目的とする。
窒化処理する方法では、界面準位密度，電子トラップ中
心を低減することができるものの、逆に絶縁破壊耐圧が
悪化する結果を招いた。この発明は上記課題を解決する
ものであり、界面準位密度が低く、絶縁破壊耐圧が高
く、長期信頼性（ＴＤＤＢ特性）に優れたシリコン酸化
膜の形成方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１記載のシリコン
酸化膜の形成方法は、ガスの導入および排気が可能な反
応管内にシリコン基板を載置し、酸化性雰囲気中でシリ
コン基板を高温加熱して表面を酸化するものであって、
反応管内に導入するガスが、少なくとも含窒素酸化性ガ
スと含塩素有機系ガスとを含み、かつ含窒素酸化性ガス
に対する含塩素有機系ガスの比率を減少させながらシリ
コン基板表面を熱酸化処理することを特徴とするもので
ある。
酸化膜の形成方法は、ガスの導入および排気が可能な反
応管内にシリコン基板を載置し、酸化性雰囲気中でシリ
コン基板を高温加熱して表面を酸化するものであって、
反応管内に導入するガスが、少なくとも含窒素酸化性ガ
スと含塩素有機系ガスとを含み、かつ含窒素酸化性ガス
に対する含塩素有機系ガスの比率を減少させながらシリ
コン基板表面を熱酸化処理することを特徴とするもので
ある。
【００１１】請求項２記載のシリコン酸化膜の形成方法
は、請求項１において、含窒素酸化性ガス雰囲気中で、
シリコン基板に紫外線を照射しつつ、シリコン基板表面
を熱酸化処理することを特徴とするものである。なお、
含窒素酸化性ガスは、一酸化窒素（ＮＯ）、一酸化二窒
素（Ｎ2 Ｏ）、二酸化窒素（ＮＯ2 ）から選ばれた一種
類のガスまたは二種類以上のガスの混合ガスとする。
は、請求項１において、含窒素酸化性ガス雰囲気中で、
シリコン基板に紫外線を照射しつつ、シリコン基板表面
を熱酸化処理することを特徴とするものである。なお、
含窒素酸化性ガスは、一酸化窒素（ＮＯ）、一酸化二窒
素（Ｎ2 Ｏ）、二酸化窒素（ＮＯ2 ）から選ばれた一種
類のガスまたは二種類以上のガスの混合ガスとする。
【００１２】また、含塩素有機系ガスは、トランス−
１，２−ジクロロエチレン、シス−１，２−ジクロロエ
チレン、１，１−ジクロロエチレンから選ばれた一種類
のガスまたは二種類以上のガスの混合ガスとする。請求
項１記載のシリコン酸化膜の形成方法によると、含窒素
酸化性ガスと含塩素有機系ガスとを少なくとも含み、か
つ含窒素酸化性ガスに対する含塩素有機系ガスの比率を
減少させてなる混合ガスを反応管内に導入してシリコン
基板表面を熱酸化処理しているために、シリコン基板表
面の自然酸化膜を効率的に除去できるとともに、ＳｉＯ
2 ／Ｓｉ界面における歪を適度に緩和することができ
る。また、バルク中に結合エネルギーの高いＳｉ−Ｏ結
合のネットワークを高密度に形成することができる。
１，２−ジクロロエチレン、シス−１，２−ジクロロエ
チレン、１，１−ジクロロエチレンから選ばれた一種類
のガスまたは二種類以上のガスの混合ガスとする。請求
項１記載のシリコン酸化膜の形成方法によると、含窒素
酸化性ガスと含塩素有機系ガスとを少なくとも含み、か
つ含窒素酸化性ガスに対する含塩素有機系ガスの比率を
減少させてなる混合ガスを反応管内に導入してシリコン
基板表面を熱酸化処理しているために、シリコン基板表
面の自然酸化膜を効率的に除去できるとともに、ＳｉＯ
2 ／Ｓｉ界面における歪を適度に緩和することができ
る。また、バルク中に結合エネルギーの高いＳｉ−Ｏ結
合のネットワークを高密度に形成することができる。
【００１３】請求項２記載のシリコン酸化膜の形成方法
によると、含窒素酸化性ガスと含塩素有機系ガスとを少
なくとも含み、かつ含窒素酸化性ガスに対する含塩素有
機系ガスの比率を減少させてなる混合ガスを反応管内に
導入しつつ、シリコン基板に紫外線を照射してシリコン
基板表面を熱酸化処理しているために、シリコン基板表
面の自然酸化膜を効率的に除去できるとともに、ＳｉＯ
2 ／Ｓｉ界面における歪を適度に緩和することができ
る。さらに、シリコン基板近傍で紫外線照射により生成
した酸素ラジカル濃度を増大させることができるため、
バルク中に酸素空位の少ない極めて高密度なＳｉ−Ｏ結
合のネットワークを形成することができる。
によると、含窒素酸化性ガスと含塩素有機系ガスとを少
なくとも含み、かつ含窒素酸化性ガスに対する含塩素有
機系ガスの比率を減少させてなる混合ガスを反応管内に
導入しつつ、シリコン基板に紫外線を照射してシリコン
基板表面を熱酸化処理しているために、シリコン基板表
面の自然酸化膜を効率的に除去できるとともに、ＳｉＯ
2 ／Ｓｉ界面における歪を適度に緩和することができ
る。さらに、シリコン基板近傍で紫外線照射により生成
した酸素ラジカル濃度を増大させることができるため、
バルク中に酸素空位の少ない極めて高密度なＳｉ−Ｏ結
合のネットワークを形成することができる。
【００１４】
第１の実施の形態 この発明の第１の実施の形態について図１を用いて説明
する。図１は、シリコン酸化膜を形成するのに適した横
型熱酸化炉の一例を示す概略図である。図１において、
１は反応管、２は反応管用ヒーター、３はカンチレバ
ー、４はボート、５はシリコン基板、６，７はキャッ
プ、８は排気室、９は排気口、１０は予備燃焼室、１１
は予備燃焼室用ヒーター、１２はガス供給管、１３は窒
素ガスもしくは水素ガスを予備燃焼室１０内に導入する
ための処理ガス導入口である。１４は含塩素有機系ガス
を予備燃焼室１０内に導入するための処理ガス導入口で
ある。１５は含窒素酸化性ガスならびに酸素ガスを予備
燃焼室１０内に導入するための処理ガス導入口である。
する。図１は、シリコン酸化膜を形成するのに適した横
型熱酸化炉の一例を示す概略図である。図１において、
１は反応管、２は反応管用ヒーター、３はカンチレバ
ー、４はボート、５はシリコン基板、６，７はキャッ
プ、８は排気室、９は排気口、１０は予備燃焼室、１１
は予備燃焼室用ヒーター、１２はガス供給管、１３は窒
素ガスもしくは水素ガスを予備燃焼室１０内に導入する
ための処理ガス導入口である。１４は含塩素有機系ガス
を予備燃焼室１０内に導入するための処理ガス導入口で
ある。１５は含窒素酸化性ガスならびに酸素ガスを予備
燃焼室１０内に導入するための処理ガス導入口である。
【００１５】反応管１，ボート４，キャップ６，７，予
備燃焼室１０，ガス供給管１２は高純度石英製であり、
カンチレバー３は高純度ＳｉＣ製である。図１の横型熱
酸化炉においては、反応管用ヒーター２により所定の温
度に加熱保持された反応管１内へカンチレバー３を用い
てボート４上のシリコン基板５を搬入した後、シリコン
基板５の表面を熱酸化処理するための各処理ガスをガス
供給管１２より予備燃焼室１０を経て反応管１内に順次
導入することで、シリコン基板５上にシリコン酸化膜を
形成する。
備燃焼室１０，ガス供給管１２は高純度石英製であり、
カンチレバー３は高純度ＳｉＣ製である。図１の横型熱
酸化炉においては、反応管用ヒーター２により所定の温
度に加熱保持された反応管１内へカンチレバー３を用い
てボート４上のシリコン基板５を搬入した後、シリコン
基板５の表面を熱酸化処理するための各処理ガスをガス
供給管１２より予備燃焼室１０を経て反応管１内に順次
導入することで、シリコン基板５上にシリコン酸化膜を
形成する。
【００１６】反応管内に導入するガスは、少なくとも含
窒素酸化性ガスと含塩素有機系ガスとを含み、かつ含窒
素酸化性ガスに対する含塩素有機系ガスの比率を段階的
に減少させる。この結果、シリコン基板表面の自然酸化
膜を効率的に除去できるとともに、ＳｉＯ2 ／Ｓｉ界面
における歪を適度に緩和することができ、バルク中に結
合エネルギーの高いＳｉ−Ｏ結合のネットワークを高密
度に形成できる。
窒素酸化性ガスと含塩素有機系ガスとを含み、かつ含窒
素酸化性ガスに対する含塩素有機系ガスの比率を段階的
に減少させる。この結果、シリコン基板表面の自然酸化
膜を効率的に除去できるとともに、ＳｉＯ2 ／Ｓｉ界面
における歪を適度に緩和することができ、バルク中に結
合エネルギーの高いＳｉ−Ｏ結合のネットワークを高密
度に形成できる。
【００１７】第２の実施の形態 この発明の第２の実施の形態について図２を用いて説明
する。図２は、シリコン酸化膜を形成するのに適した横
型熱酸化炉の一例を示す概略図である。なお、第１の実
施の形態と同一部分は同一符号を付してその説明を省略
する。第２の実施の形態の横型熱酸化炉が第１の実施の
形態の横型熱酸化炉と相違する点は、反応管用ヒーター
２と予備燃焼室１０との間における反応管１の周辺部
に、紫外線源１６が設けられていることである。紫外線
源１６としては、高圧水銀ランプまたは重水銀ランプを
使用することができる。その波長は３６０ｎｍ以下であ
る。
する。図２は、シリコン酸化膜を形成するのに適した横
型熱酸化炉の一例を示す概略図である。なお、第１の実
施の形態と同一部分は同一符号を付してその説明を省略
する。第２の実施の形態の横型熱酸化炉が第１の実施の
形態の横型熱酸化炉と相違する点は、反応管用ヒーター
２と予備燃焼室１０との間における反応管１の周辺部
に、紫外線源１６が設けられていることである。紫外線
源１６としては、高圧水銀ランプまたは重水銀ランプを
使用することができる。その波長は３６０ｎｍ以下であ
る。
【００１８】図２の横型熱酸化炉においては、反応管用
ヒーター２により所定の温度に加熱保持された反応管１
内へカンチレバー３を用いてボート４上のシリコン基板
５を搬入した後、シリコン基板５の表面を熱酸化処理す
るための各処理ガスをガス供給管１２より予備燃焼室１
０を経て反応管１内に順次導入しつつ、紫外線源１６よ
りシリコン基板５の表面に紫外線を照射することで、シ
リコン基板５上にシリコン酸化膜を形成する。
ヒーター２により所定の温度に加熱保持された反応管１
内へカンチレバー３を用いてボート４上のシリコン基板
５を搬入した後、シリコン基板５の表面を熱酸化処理す
るための各処理ガスをガス供給管１２より予備燃焼室１
０を経て反応管１内に順次導入しつつ、紫外線源１６よ
りシリコン基板５の表面に紫外線を照射することで、シ
リコン基板５上にシリコン酸化膜を形成する。
【００１９】反応管内に導入するガスは、含窒素酸化性
ガスと含塩素有機系ガスとを少なくとも含み、かつ含窒
素酸化性ガスに対する含塩素有機系ガスの比率を段階的
に減少させ、シリコン基板に紫外線を照射する。この結
果、シリコン基板表面の自然酸化膜を効率的に除去でき
るとともに、ＳｉＯ2 ／Ｓｉ界面における歪を適度に緩
和することができる。また、シリコン基板近傍で紫外線
照射により生成した酸素ラジカル濃度を増大させること
ができるため、バルク中に酸素空位の少ない極めて高密
度なＳｉ−Ｏ結合のネットワークを形成することができ
る。
ガスと含塩素有機系ガスとを少なくとも含み、かつ含窒
素酸化性ガスに対する含塩素有機系ガスの比率を段階的
に減少させ、シリコン基板に紫外線を照射する。この結
果、シリコン基板表面の自然酸化膜を効率的に除去でき
るとともに、ＳｉＯ2 ／Ｓｉ界面における歪を適度に緩
和することができる。また、シリコン基板近傍で紫外線
照射により生成した酸素ラジカル濃度を増大させること
ができるため、バルク中に酸素空位の少ない極めて高密
度なＳｉ−Ｏ結合のネットワークを形成することができ
る。
【００２０】なお、前記各実施の形態では、シリコン酸
化膜を形成するための方法として、予備燃焼室を設けた
横型熱酸化炉についてのみ説明したが、これに限定され
るものではなく、予備燃焼室を設けていない横型熱酸化
炉、真空排気設備等を具備した縦型熱酸化炉についても
同様に適用可能である。また、前記各実施の形態では、
含窒素酸化性ガスに対する含塩素有機系ガスの比率を段
階的に減少させたが、含窒素酸化性ガスに対する含塩素
有機系ガスの比率を連続的に減少させてもよい。
化膜を形成するための方法として、予備燃焼室を設けた
横型熱酸化炉についてのみ説明したが、これに限定され
るものではなく、予備燃焼室を設けていない横型熱酸化
炉、真空排気設備等を具備した縦型熱酸化炉についても
同様に適用可能である。また、前記各実施の形態では、
含窒素酸化性ガスに対する含塩素有機系ガスの比率を段
階的に減少させたが、含窒素酸化性ガスに対する含塩素
有機系ガスの比率を連続的に減少させてもよい。
【００２１】
【実施例】第１の実施の形態に対応する実施例を実施例
１〜３に示す。 実施例１ 窒素ガス雰囲気中、９００℃に加熱保持した反応管１内
にカンチレバー３を用いてボート４上のシリコン基板５
を搬入する。２０分経過後、窒素ガスの供給を停止し、
流量４ＳＬＭの一酸化二窒素ガス（含窒素酸化性ガス：
Ｎ2 Ｏ）および流量８ＳＬＭの酸素ガスを、９００℃に
加熱保持した予備燃焼室１０，反応管１内に導入する。
３０秒経過後、７５０ｍｇ／分のトランス−１，２−ジ
クロロエチレン（含塩素有機系ガス：trans-1,2-C2H2Cl
2 ）および流量４ＳＬＭの水素ガスを予備燃焼室１０，
反応管１内に順次導入する。なお、トランス−１，２−
ジクロロエチレン導入に関しては、キャリアガスとして
流量４４１ＳＣＣＭの窒素ガスによるバブリング法（バ
ブラー内部温度：２０℃）を適用した。さらに２分経過
後、一酸化二窒素ガスの流量を５ＳＬＭとし、トランス
−１，２−ジクロロエチレンの供給量を３５０ｍｇ／分
（窒素ガス流量：２０６ＳＣＣＭ）に設定する。４分経
過後、一酸化二窒素ガスの流量を６ＳＬＭとし、トラン
ス−１，２−ジクロロエチレンの供給量を１５０ｍｇ／
分（窒素ガス流量：８８ＳＣＣＭ）に設定する。２分経
過後、トランス−１，２−ジクロロエチレンおよび水素
ガスの供給を停止する。さらに３０秒経過後、一酸化二
窒素ガスおよび酸素ガスの供給を停止し、窒素ガスを予
備燃焼室１０，反応管１内に導入する。１０分経過後、
反応管１内のシリコン基板５を搬出することでシリコン
基板５の表面に膜厚２０ｎｍのシリコン酸化膜を形成し
た。
１〜３に示す。 実施例１ 窒素ガス雰囲気中、９００℃に加熱保持した反応管１内
にカンチレバー３を用いてボート４上のシリコン基板５
を搬入する。２０分経過後、窒素ガスの供給を停止し、
流量４ＳＬＭの一酸化二窒素ガス（含窒素酸化性ガス：
Ｎ2 Ｏ）および流量８ＳＬＭの酸素ガスを、９００℃に
加熱保持した予備燃焼室１０，反応管１内に導入する。
３０秒経過後、７５０ｍｇ／分のトランス−１，２−ジ
クロロエチレン（含塩素有機系ガス：trans-1,2-C2H2Cl
2 ）および流量４ＳＬＭの水素ガスを予備燃焼室１０，
反応管１内に順次導入する。なお、トランス−１，２−
ジクロロエチレン導入に関しては、キャリアガスとして
流量４４１ＳＣＣＭの窒素ガスによるバブリング法（バ
ブラー内部温度：２０℃）を適用した。さらに２分経過
後、一酸化二窒素ガスの流量を５ＳＬＭとし、トランス
−１，２−ジクロロエチレンの供給量を３５０ｍｇ／分
（窒素ガス流量：２０６ＳＣＣＭ）に設定する。４分経
過後、一酸化二窒素ガスの流量を６ＳＬＭとし、トラン
ス−１，２−ジクロロエチレンの供給量を１５０ｍｇ／
分（窒素ガス流量：８８ＳＣＣＭ）に設定する。２分経
過後、トランス−１，２−ジクロロエチレンおよび水素
ガスの供給を停止する。さらに３０秒経過後、一酸化二
窒素ガスおよび酸素ガスの供給を停止し、窒素ガスを予
備燃焼室１０，反応管１内に導入する。１０分経過後、
反応管１内のシリコン基板５を搬出することでシリコン
基板５の表面に膜厚２０ｎｍのシリコン酸化膜を形成し
た。
【００２２】実施例１における酸化温度，処理ガス，処
理時間のシーケンス図を図３に示す。 実施例２ 含塩素有機系ガスとして、トランス−１，２−ジクロロ
エチレンの代わりにシス−１，２−ジクロロエチレン
（cis-1,2-C2H2Cl2 ）を用い、シス−１，２−ジクロロ
エチレンの供給量をトランス−１，２−ジクロロエチレ
ンの供給量の１．２倍とすること以外は実施例１と同様
な方法によりシリコン酸化膜を形成した。
理時間のシーケンス図を図３に示す。 実施例２ 含塩素有機系ガスとして、トランス−１，２−ジクロロ
エチレンの代わりにシス−１，２−ジクロロエチレン
（cis-1,2-C2H2Cl2 ）を用い、シス−１，２−ジクロロ
エチレンの供給量をトランス−１，２−ジクロロエチレ
ンの供給量の１．２倍とすること以外は実施例１と同様
な方法によりシリコン酸化膜を形成した。
【００２３】実施例３ 含窒素酸化性ガスとして、一酸化二窒素ガスの代わりに
一酸化窒素ガス（ＮＯ）と二酸化窒素（ＮＯ2 ）ガスと
の混合ガスを用い、一酸化窒素ガスと二酸化窒素ガスと
の流量比を２：１とすること以外は実施例１と同様な方
法によりシリコン酸化膜を形成した。
一酸化窒素ガス（ＮＯ）と二酸化窒素（ＮＯ2 ）ガスと
の混合ガスを用い、一酸化窒素ガスと二酸化窒素ガスと
の流量比を２：１とすること以外は実施例１と同様な方
法によりシリコン酸化膜を形成した。
【００２４】第１の実施の形態に対する比較例を比較例
１〜５に示す。 比較例１ トランス−１，２−ジクロロエチレンの供給を行わない
こと以外は実施例１と同様な方法によりシリコン酸化膜
を形成した。 比較例２ 一酸化二窒素ガスの供給を行わないこと以外は実施例１
と同様な方法によりシリコン酸化膜を形成した。
１〜５に示す。 比較例１ トランス−１，２−ジクロロエチレンの供給を行わない
こと以外は実施例１と同様な方法によりシリコン酸化膜
を形成した。 比較例２ 一酸化二窒素ガスの供給を行わないこと以外は実施例１
と同様な方法によりシリコン酸化膜を形成した。
【００２５】比較例３ トランス−１，２−ジクロロエチレンの供給を酸化の初
期段階のみ（導入後２分間のみ）とすること以外は実施
例１と同様な方法によりシリコン酸化膜を形成した。 比較例４ 酸化処理中のトランス−１，２−ジクロロエチレンの供
給量を７５０ｍｇ／分、一酸化二窒素ガスの流量を４Ｓ
ＬＭに一定保持すること以外は実施例１と同様な方法に
よりシリコン酸化膜を形成した。
期段階のみ（導入後２分間のみ）とすること以外は実施
例１と同様な方法によりシリコン酸化膜を形成した。 比較例４ 酸化処理中のトランス−１，２−ジクロロエチレンの供
給量を７５０ｍｇ／分、一酸化二窒素ガスの流量を４Ｓ
ＬＭに一定保持すること以外は実施例１と同様な方法に
よりシリコン酸化膜を形成した。
【００２６】比較例５ 酸化の初期から順次、トランス−１，２−ジクロロエチ
レンの供給量を１５０，３５０，７５０ｍｇ／分と段階
的に増加させるとともに、一酸化二窒素ガスの流量を
４，３，２ＳＬＭと段階的に減少させること以外は実施
例１と同様な方法によりシリコン酸化膜を形成した。
レンの供給量を１５０，３５０，７５０ｍｇ／分と段階
的に増加させるとともに、一酸化二窒素ガスの流量を
４，３，２ＳＬＭと段階的に減少させること以外は実施
例１と同様な方法によりシリコン酸化膜を形成した。
【００２７】以上の実施例１〜３および比較例１〜５に
て形成した膜厚２０ｎｍのシリコン酸化膜をゲート酸化
膜として持つＭＯＳ型キャパシターについて以下の測定
を行った。 （１）界面準位密度Ｄit 準静的ＣＶ特性（周波数：０．２４Ｈｚ）と高周波ＣＶ
特性（周波数：１００ｋＨｚ）の差からバンド内のエネ
ルギー分布を算出した。測定方法としては、ランプアン
ドステップ法（ランプレート：０．１Ｖ／Ｓ）を用い、
ミッドギャップ（Ｅ−ＥV ＝０．５５ｅＶ）の値で評価
した。 （２）絶縁破壊耐圧分布 ゲート電極にキャパシターが蓄積状態となるようにラン
プ電圧を印加し、電流密度が１μＡ／ｃｍ2 に到達した
際の印加電圧を破壊電圧と定義した。この破壊電圧をゲ
ート酸化膜の膜厚で除すことで破壊電界強度を算出し
た。評価としては、破壊電界強度が８ＭＶ／ｃｍ以上の
ＭＯＳキャパシターの存在率（歩留り）で示した。 （３）ＴＤＤＢ特性 ゲート電極にキャパシターが蓄積状態となるようにスト
レス電流を印加するステップＴＤＤＢ（経時絶縁破壊）
法により測定を行った。ＴＤＤＢ測定結果をワイプルプ
ロットし、初期不良率と偶発不良率を求めた。また、累
積不良率が５０％となる総電荷量をＱBDと定義した。
て形成した膜厚２０ｎｍのシリコン酸化膜をゲート酸化
膜として持つＭＯＳ型キャパシターについて以下の測定
を行った。 （１）界面準位密度Ｄit 準静的ＣＶ特性（周波数：０．２４Ｈｚ）と高周波ＣＶ
特性（周波数：１００ｋＨｚ）の差からバンド内のエネ
ルギー分布を算出した。測定方法としては、ランプアン
ドステップ法（ランプレート：０．１Ｖ／Ｓ）を用い、
ミッドギャップ（Ｅ−ＥV ＝０．５５ｅＶ）の値で評価
した。 （２）絶縁破壊耐圧分布 ゲート電極にキャパシターが蓄積状態となるようにラン
プ電圧を印加し、電流密度が１μＡ／ｃｍ2 に到達した
際の印加電圧を破壊電圧と定義した。この破壊電圧をゲ
ート酸化膜の膜厚で除すことで破壊電界強度を算出し
た。評価としては、破壊電界強度が８ＭＶ／ｃｍ以上の
ＭＯＳキャパシターの存在率（歩留り）で示した。 （３）ＴＤＤＢ特性 ゲート電極にキャパシターが蓄積状態となるようにスト
レス電流を印加するステップＴＤＤＢ（経時絶縁破壊）
法により測定を行った。ＴＤＤＢ測定結果をワイプルプ
ロットし、初期不良率と偶発不良率を求めた。また、累
積不良率が５０％となる総電荷量をＱBDと定義した。
【００２８】実施例１〜３および比較例１〜５にて形成
した膜厚２０ｎｍのシリコン酸化膜をゲート酸化膜とし
て持つＭＯＳ型キャパシターの評価結果を表１に示す。
した膜厚２０ｎｍのシリコン酸化膜をゲート酸化膜とし
て持つＭＯＳ型キャパシターの評価結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】表１から明らかなように、実施例１〜３の
膜厚２０ｎｍのシリコン酸化膜は、界面準位密度Ｄitが
１．９×１０10〜２．５×１０10ｅＶ-1ｃｍ-2と低く、
また絶縁破壊耐圧分布（歩留り）は９６．７％〜９７．
５％と高い。さらに、初期不良率はいずれも０．０％
で、偶発不良率は１．８〜２．７％と低く、累積不良率
が５０％となる総電荷量をＱBDは１１．７〜１３．１Ｃ
／ｃｍ2 と高く長期信頼性（ＴＤＤＢ特性）に優れてい
ることが判る。
膜厚２０ｎｍのシリコン酸化膜は、界面準位密度Ｄitが
１．９×１０10〜２．５×１０10ｅＶ-1ｃｍ-2と低く、
また絶縁破壊耐圧分布（歩留り）は９６．７％〜９７．
５％と高い。さらに、初期不良率はいずれも０．０％
で、偶発不良率は１．８〜２．７％と低く、累積不良率
が５０％となる総電荷量をＱBDは１１．７〜１３．１Ｃ
／ｃｍ2 と高く長期信頼性（ＴＤＤＢ特性）に優れてい
ることが判る。
【００３１】次に、第２の実施の形態に対応する実施例
を実施例４〜６に示す。 実施例４ 窒素ガス雰囲気中、９００℃に加熱保持した反応管１内
にカンチレバー３を用いてボート４上のシリコン基板５
を搬入する。２０分経過後、窒素ガスの供給を停止し、
流量４ＳＬＭの一酸化二窒素ガス（含窒素酸化性ガス：
Ｎ2 Ｏ）および流量８ＳＬＭの酸素ガスを、９００℃に
加熱保持した予備燃焼室１０，反応管１内に導入する。
その直後、紫外線源１６よりシリコン基板５の表面に紫
外線を照射する。３０秒経過後、７５０ｍｇ／分のトラ
ンス−１，２−ジクロロエチレン（含塩素有機系ガス：
trans-1,2-C2H2Cl2 ）および流量４ＳＬＭの水素ガスを
予備燃焼室１０，反応管１内に順次導入する。なおトラ
ンス−１，２−ジクロロエチレン導入に関しては、キャ
リアガスとして流量４４１ＳＣＣＭの窒素ガスによるバ
ブリング法（バブラー内部温度：２０℃）を適用した。
さらに２分経過後、一酸化二窒素ガスの流量を５ＳＬＭ
とし、トランス−１，２−ジクロロエチレンの供給量を
３５０ｍｇ／分（窒素ガス流量：２０６ＳＣＣＭ）に設
定する。４分経過後、一酸化二窒素ガスの流量を６ＳＬ
Ｍとし、トランス−１，２−ジクロロエチレンの供給量
を１５０ｍｇ／分（窒素ガス流量：８８ＳＣＣＭ）に設
定する。２分経過後、トランス−１，２−ジクロロエチ
レンおよび水素ガスの供給を停止する。さらに３０秒経
過後、紫外線照射ならびに一酸化二窒素ガスおよび酸素
ガスの供給を停止し、窒素ガスを予備燃焼室１０，反応
管１内に導入する。１０分経過後、反応管１内のシリコ
ン基板５を搬出することでシリコン基板５の表面に膜厚
２０ｎｍのシリコン酸化膜を形成した。
を実施例４〜６に示す。 実施例４ 窒素ガス雰囲気中、９００℃に加熱保持した反応管１内
にカンチレバー３を用いてボート４上のシリコン基板５
を搬入する。２０分経過後、窒素ガスの供給を停止し、
流量４ＳＬＭの一酸化二窒素ガス（含窒素酸化性ガス：
Ｎ2 Ｏ）および流量８ＳＬＭの酸素ガスを、９００℃に
加熱保持した予備燃焼室１０，反応管１内に導入する。
その直後、紫外線源１６よりシリコン基板５の表面に紫
外線を照射する。３０秒経過後、７５０ｍｇ／分のトラ
ンス−１，２−ジクロロエチレン（含塩素有機系ガス：
trans-1,2-C2H2Cl2 ）および流量４ＳＬＭの水素ガスを
予備燃焼室１０，反応管１内に順次導入する。なおトラ
ンス−１，２−ジクロロエチレン導入に関しては、キャ
リアガスとして流量４４１ＳＣＣＭの窒素ガスによるバ
ブリング法（バブラー内部温度：２０℃）を適用した。
さらに２分経過後、一酸化二窒素ガスの流量を５ＳＬＭ
とし、トランス−１，２−ジクロロエチレンの供給量を
３５０ｍｇ／分（窒素ガス流量：２０６ＳＣＣＭ）に設
定する。４分経過後、一酸化二窒素ガスの流量を６ＳＬ
Ｍとし、トランス−１，２−ジクロロエチレンの供給量
を１５０ｍｇ／分（窒素ガス流量：８８ＳＣＣＭ）に設
定する。２分経過後、トランス−１，２−ジクロロエチ
レンおよび水素ガスの供給を停止する。さらに３０秒経
過後、紫外線照射ならびに一酸化二窒素ガスおよび酸素
ガスの供給を停止し、窒素ガスを予備燃焼室１０，反応
管１内に導入する。１０分経過後、反応管１内のシリコ
ン基板５を搬出することでシリコン基板５の表面に膜厚
２０ｎｍのシリコン酸化膜を形成した。
【００３２】実施例４における酸化温度，処理ガス，紫
外線照射，処理時間のシーケンス図を図４に示す。 実施例５ 含塩素有機系ガスとして、トランス−１，２−ジクロロ
エチレンの代わりに１，１−ジクロロエチレン（1,1-C2
H2Cl2 ）を用い、１，１−ジクロロエチレンの供給量を
トランス−１，２−ジクロロエチレンの供給量の０．８
倍とすること以外は実施例４と同様な方法によりシリコ
ン酸化膜を形成した。
外線照射，処理時間のシーケンス図を図４に示す。 実施例５ 含塩素有機系ガスとして、トランス−１，２−ジクロロ
エチレンの代わりに１，１−ジクロロエチレン（1,1-C2
H2Cl2 ）を用い、１，１−ジクロロエチレンの供給量を
トランス−１，２−ジクロロエチレンの供給量の０．８
倍とすること以外は実施例４と同様な方法によりシリコ
ン酸化膜を形成した。
【００３３】実施例６ 含窒素酸化性ガスとして、一酸化二窒素ガスの代わりに
一酸化二窒素ガスと二酸化窒素ガス（ＮＯ2 ）との混合
ガスを用い、一酸化二窒素ガスと二酸化窒素ガスとの流
量比を１：１とすること以外は実施例４と同様な方法に
よりシリコン酸化膜を形成した。
一酸化二窒素ガスと二酸化窒素ガス（ＮＯ2 ）との混合
ガスを用い、一酸化二窒素ガスと二酸化窒素ガスとの流
量比を１：１とすること以外は実施例４と同様な方法に
よりシリコン酸化膜を形成した。
【００３４】第２の実施の形態に対する比較例を比較例
６〜１０に示す。 比較例６ トランス−１，２−ジクロロエチレンの供給を行わない
こと以外は実施例４と同様な方法によりシリコン酸化膜
を形成した。 比較例７ 一酸化二窒素ガスの供給を行わないこと以外は実施例４
と同様な方法によりシリコン酸化膜を形成した。
６〜１０に示す。 比較例６ トランス−１，２−ジクロロエチレンの供給を行わない
こと以外は実施例４と同様な方法によりシリコン酸化膜
を形成した。 比較例７ 一酸化二窒素ガスの供給を行わないこと以外は実施例４
と同様な方法によりシリコン酸化膜を形成した。
【００３５】比較例８ トランス−１，２−ジクロロエチレンの供給を酸化の初
期段階のみ（導入後２分間のみ）とすること以外は実施
例４と同様な方法によりシリコン酸化膜を形成した。 比較例９ 酸化処理中のトランス−１，２−ジクロロエチレンの供
給量を７５０ｍｇ／分、一酸化二窒素ガスの流量を４Ｓ
ＬＭに一定保持すること以外は実施例４と同様な方法に
よりシリコン酸化膜を形成した。
期段階のみ（導入後２分間のみ）とすること以外は実施
例４と同様な方法によりシリコン酸化膜を形成した。 比較例９ 酸化処理中のトランス−１，２−ジクロロエチレンの供
給量を７５０ｍｇ／分、一酸化二窒素ガスの流量を４Ｓ
ＬＭに一定保持すること以外は実施例４と同様な方法に
よりシリコン酸化膜を形成した。
【００３６】比較例１０ 酸化の初期から順次、トランス−１，２−ジクロロエチ
レンの供給量を１５０，３５０，７５０ｍｇ／分と段階
的に増加させるとともに、一酸化二窒素ガスの流量を
４，３，２ＳＬＭと段階的に減少させること以外は実施
例４と同様な方法によりシリコン酸化膜を形成した。
レンの供給量を１５０，３５０，７５０ｍｇ／分と段階
的に増加させるとともに、一酸化二窒素ガスの流量を
４，３，２ＳＬＭと段階的に減少させること以外は実施
例４と同様な方法によりシリコン酸化膜を形成した。
【００３７】実施例４〜６および比較例６〜１０にて形
成した膜厚２０ｎｍのシリコン酸化膜をゲート酸化膜と
して持つＭＯＳ型キャパシターについて第１の実施の形
態と同一内容の測定を行った。その評価結果を表２に示
す。
成した膜厚２０ｎｍのシリコン酸化膜をゲート酸化膜と
して持つＭＯＳ型キャパシターについて第１の実施の形
態と同一内容の測定を行った。その評価結果を表２に示
す。
【００３８】
【表２】
【００３９】表２から明らかなように、実施例４〜６の
膜厚２０ｎｍのシリコン酸化膜は、界面準位密度Ｄitが
１．１×１０10〜１．７×１０10ｅＶ-1ｃｍ-2と低く、
また絶縁破壊耐圧分布（歩留り）は９８．２％〜１０
０．０％と高い。さらに、初期不良率はいずれも０．０
％で、偶発不良率は１．４〜２．２％と低く、累積不良
率が５０％となる総電荷量をＱBDは２０．５〜２２．３
Ｃ／ｃｍ2 と高く長期信頼性（ＴＤＤＢ特性）に優れて
いることが判る。
膜厚２０ｎｍのシリコン酸化膜は、界面準位密度Ｄitが
１．１×１０10〜１．７×１０10ｅＶ-1ｃｍ-2と低く、
また絶縁破壊耐圧分布（歩留り）は９８．２％〜１０
０．０％と高い。さらに、初期不良率はいずれも０．０
％で、偶発不良率は１．４〜２．２％と低く、累積不良
率が５０％となる総電荷量をＱBDは２０．５〜２２．３
Ｃ／ｃｍ2 と高く長期信頼性（ＴＤＤＢ特性）に優れて
いることが判る。
【００４０】なお、前記各実施例では、熱酸化処理する
際に反応管に導入する含窒素酸化性ガスに対する含塩素
有機系ガスの比率を３段階で減少させた場合について示
したが、この方法に限定されるものではなく、２段階以
上であれば同様に適用可能である。また、前記各実施例
では、含窒素酸化性ガスに対する含塩素有機系ガスの比
率の減少は、含窒素酸化性ガスの流量を増加させ含塩素
有機系ガスの流量を減少させることでその比率を変化さ
せるものであったが、例えば、含窒素酸化性ガスの流量
は一定に保ち含塩素有機系ガスの流量のみ減少させた
り、あるいは含窒素酸化性ガスの流量を増加させ含塩素
有機系ガスの流量は一定に保つことで、含窒素酸化性ガ
スに対する含塩素有機系ガスの比率を減少させてもよ
い。
際に反応管に導入する含窒素酸化性ガスに対する含塩素
有機系ガスの比率を３段階で減少させた場合について示
したが、この方法に限定されるものではなく、２段階以
上であれば同様に適用可能である。また、前記各実施例
では、含窒素酸化性ガスに対する含塩素有機系ガスの比
率の減少は、含窒素酸化性ガスの流量を増加させ含塩素
有機系ガスの流量を減少させることでその比率を変化さ
せるものであったが、例えば、含窒素酸化性ガスの流量
は一定に保ち含塩素有機系ガスの流量のみ減少させた
り、あるいは含窒素酸化性ガスの流量を増加させ含塩素
有機系ガスの流量は一定に保つことで、含窒素酸化性ガ
スに対する含塩素有機系ガスの比率を減少させてもよ
い。
【００４１】また、前記各実施例では、熱酸化処理法と
して、水素燃焼酸化法（パイロジェニック酸化法）につ
いてのみ示したが、この処理法に限定されるものではな
く、ドライＯ2 酸化、ウエットＯ2 酸化、スチームＯ2
酸化、酸素分圧酸化等を用いることも可能である。
して、水素燃焼酸化法（パイロジェニック酸化法）につ
いてのみ示したが、この処理法に限定されるものではな
く、ドライＯ2 酸化、ウエットＯ2 酸化、スチームＯ2
酸化、酸素分圧酸化等を用いることも可能である。
【００４２】
【発明の効果】請求項１記載のシリコン酸化膜の形成方
法によると、含窒素酸化性ガスと含塩素有機系ガスとを
少なくとも含み、かつ含窒素酸化性ガスに対する含塩素
有機系ガスの比率を減少させてなる混合ガスを反応管内
に導入してシリコン基板表面を熱酸化処理しているため
に、シリコン基板表面の自然酸化膜を効率的に除去でき
るとともに、ＳｉＯ2 ／Ｓｉ界面における歪を適度に緩
和することができる。また、バルク中に結合エネルギー
の高いＳｉ−Ｏ結合のネットワークを高密度に形成する
ことができる。したがって、界面準位密度が低く、絶縁
破壊耐圧が高く、長期信頼性（ＴＤＤＢ特性）に優れた
シリコン酸化膜を形成でき、高性能化，高集積化，大容
量化を実現した半導体集積回路を提供することが可能と
なり、その実用上の価値は大なるものがある。
法によると、含窒素酸化性ガスと含塩素有機系ガスとを
少なくとも含み、かつ含窒素酸化性ガスに対する含塩素
有機系ガスの比率を減少させてなる混合ガスを反応管内
に導入してシリコン基板表面を熱酸化処理しているため
に、シリコン基板表面の自然酸化膜を効率的に除去でき
るとともに、ＳｉＯ2 ／Ｓｉ界面における歪を適度に緩
和することができる。また、バルク中に結合エネルギー
の高いＳｉ−Ｏ結合のネットワークを高密度に形成する
ことができる。したがって、界面準位密度が低く、絶縁
破壊耐圧が高く、長期信頼性（ＴＤＤＢ特性）に優れた
シリコン酸化膜を形成でき、高性能化，高集積化，大容
量化を実現した半導体集積回路を提供することが可能と
なり、その実用上の価値は大なるものがある。
【００４３】請求項２記載のシリコン酸化膜の形成方法
によると、含窒素酸化性ガスと含塩素有機系ガスとを少
なくとも含み、かつ含窒素酸化性ガスに対する含塩素有
機系ガスの比率を減少させてなる混合ガスを反応管内に
導入しつつ、シリコン基板に紫外線を照射してシリコン
基板表面を熱酸化処理しているために、シリコン基板表
面の自然酸化膜を効率的に除去できるとともに、ＳｉＯ
2 ／Ｓｉ界面における歪を適度に緩和することができ
る。さらに、シリコン基板近傍で紫外線照射により生成
した酸素ラジカル濃度を増大させることができるため、
バルク中に酸素空位の少ない極めて高密度なＳｉ−Ｏ結
合のネットワークを形成することができる。したがっ
て、界面準位密度が低く、絶縁破壊耐圧が高く、長期信
頼性（ＴＤＤＢ特性）に優れたシリコン酸化膜を形成で
き、高性能化，高集積化，大容量化を実現した半導体集
積回路を提供することが可能となり、その実用上の価値
は大なるものがある。
によると、含窒素酸化性ガスと含塩素有機系ガスとを少
なくとも含み、かつ含窒素酸化性ガスに対する含塩素有
機系ガスの比率を減少させてなる混合ガスを反応管内に
導入しつつ、シリコン基板に紫外線を照射してシリコン
基板表面を熱酸化処理しているために、シリコン基板表
面の自然酸化膜を効率的に除去できるとともに、ＳｉＯ
2 ／Ｓｉ界面における歪を適度に緩和することができ
る。さらに、シリコン基板近傍で紫外線照射により生成
した酸素ラジカル濃度を増大させることができるため、
バルク中に酸素空位の少ない極めて高密度なＳｉ−Ｏ結
合のネットワークを形成することができる。したがっ
て、界面準位密度が低く、絶縁破壊耐圧が高く、長期信
頼性（ＴＤＤＢ特性）に優れたシリコン酸化膜を形成で
き、高性能化，高集積化，大容量化を実現した半導体集
積回路を提供することが可能となり、その実用上の価値
は大なるものがある。
【図１】この発明の第１の実施の形態における横型熱酸
化炉の概略図である。
化炉の概略図である。
【図２】この発明の第２の実施の形態における横型熱酸
化炉の概略図である。
化炉の概略図である。
【図３】この発明の実施例１における酸化温度，処理ガ
ス，処理時間のシーケンス図である。
ス，処理時間のシーケンス図である。
【図４】この発明の実施例４における酸化温度，処理ガ
ス，処理時間のシーケンス図である。
ス，処理時間のシーケンス図である。
１ 反応管 ２ 反応管用ヒーター ３ カンチレバー ４ ボート ５ シリコン基板 ６，７ キャップ ８ 排気室 ９ 排気口 １０ 予備燃焼室 １１ 予備燃焼室用ヒーター １２ ガス供給管 １３，１４，１５ 処理ガス導入口 １６ 紫外線源
Claims (4)
- 【請求項１】 ガスの導入および排気が可能な反応管内
にシリコン基板を載置し、酸化性雰囲気中で前記シリコ
ン基板を高温加熱して表面を酸化するシリコン酸化膜の
形成方法であって、前記反応管内に導入するガスが、少
なくとも含窒素酸化性ガスと含塩素有機系ガスとを含
み、かつ前記含窒素酸化性ガスに対する前記含塩素有機
系ガスの比率を減少させながら前記シリコン基板表面を
熱酸化処理することを特徴とするシリコン酸化膜の形成
方法。 - 【請求項２】 含窒素酸化性ガス雰囲気中で、シリコン
基板に紫外線を照射しつつ、前記シリコン基板表面を熱
酸化処理することを特徴とする請求項１記載のシリコン
酸化膜の形成方法。 - 【請求項３】 含窒素酸化性ガスが、一酸化窒素（Ｎ
Ｏ）、一酸化二窒素（Ｎ 2 Ｏ）、二酸化窒素（ＮＯ2 ）
から選ばれた一種類のガスまたは二種類以上のガスの混
合ガスとすることを特徴とする請求項１または請求項２
記載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項４】 含塩素有機系ガスが、トランス−１，２
−ジクロロエチレン、シス−１，２−ジクロロエチレ
ン、１，１−ジクロロエチレンから選ばれた一種類のガ
スまたは二種類以上のガスの混合ガスとすることを特徴
とする請求項１または請求項２または請求項３記載のシ
リコン酸化膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17553197A JP3153154B2 (ja) | 1997-07-01 | 1997-07-01 | シリコン酸化膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17553197A JP3153154B2 (ja) | 1997-07-01 | 1997-07-01 | シリコン酸化膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1126450A true JPH1126450A (ja) | 1999-01-29 |
| JP3153154B2 JP3153154B2 (ja) | 2001-04-03 |
Family
ID=15997707
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17553197A Expired - Fee Related JP3153154B2 (ja) | 1997-07-01 | 1997-07-01 | シリコン酸化膜の形成方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3153154B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004511101A (ja) * | 2000-10-03 | 2004-04-08 | クリー インコーポレイテッド | Ｎ２ｏを用いた、炭化ケイ素層上への酸化物層の製造方法 |
| JP2005072140A (ja) * | 2003-08-21 | 2005-03-17 | Lintec Corp | 半導体装置の製造方法および半導体ウエハ加工装置 |
-
1997
- 1997-07-01 JP JP17553197A patent/JP3153154B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004511101A (ja) * | 2000-10-03 | 2004-04-08 | クリー インコーポレイテッド | Ｎ２ｏを用いた、炭化ケイ素層上への酸化物層の製造方法 |
| JP2005072140A (ja) * | 2003-08-21 | 2005-03-17 | Lintec Corp | 半導体装置の製造方法および半導体ウエハ加工装置 |
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|---|---|
| JP3153154B2 (ja) | 2001-04-03 |
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