JPS62185329A - シリコン酸化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、シリコンを酸化する装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

ＭＱＳＦｇＴのゲート酸化１漠や素子分離１嘆を形成す
る場合、高品質のシリコン酸化膜カｊ彰成できる熱酸化
法が使われる。熱酸化法としては、乾燥酸素を万囲気と
して用いるドライ酸化法や、水蒸気を雰囲気として用い
るウェット酸化法が主流である。

特に、ウェット酸化法は、ドライ酸化法と比較すると、
欠陥密度の少ない高品質ゲート酸化膜が形成できる。

ま九、近年、半導体素子の微細化とシリコンウェハの大
口径化により、プロセス温度は低（することが望まれ、
シリコン酸化温度も低温化する必要性が生じてきた。

プロセス温度を低（する第１の理由は、半導体素子の微
細化が進んで、高温熱処理により誘起される微小欠陥が
素子を劣化させる問題が生じてきたためである。

＠２の理由は、超微細構造には、急峻な不純物分布を維
持しなければならず、不純物の熱拡敢を抑制する必要か
らである。

第３の理由は、シリコンウェハの大口径化により、熱歪
を低減する九めである。

水蒸気を用いるウェット酸化法において、水蒸気を発生
させる方法としては、加熱した純水を用いる方法と水素
ガスを燃焼する方法がある。

加熱した純水を用いる方法では、純水中に時間と共にバ
クテリアが発生し、バクテリアにより。

シリコン酸化１％が汚染され酸化膜中の欠陥密度が増大
する問題がある。従って、清浄μ酸化法として、加熱し
九純水を用いる方法は、水素燃焼法より劣っている。

水素燃焼法に、高純度の水素ガス、および酸素ガスを用
いれば、高純度の水蒸気を供給することができ、清浄な
酸化が可能である。また、供給する水素ガスおよび、酸
素ガスを流量計により、制御することにより、水蒸気量
を高端度に制御することができる。

従来の水素燃焼法による酸化装置を第２図に示す構成図
を参照しながら説明する。石英管からなる反応管（２１
）内に、シリコンウェハ（２３）　ｆ　石英ボー　ｈ　
（２４）上に道垂に並べて設置し９反応管Ｃ２１）外周
部に設置した抵抗加熱ヒータ（２２）により、反応管（
２１）内の温度をｌｔｌ［Ｉ却する〇水素ガスを供給管
（２５）を通して、酸素ガスを供給管（２６）を通して
１反応管（２１）内に導入する。

反応管（２１）内で、水素ガスを燃焼させて１発生する
水蒸気によりシリコンウェハ（２３）は酸化される。

従来の炉では、ガース導入口（２′７）はシリコンウェ
ハを設置する場所（２８）より１００〜２００℃程低く
なる。

水素の発火点は、５８０℃であるから、酸化温度を７０
０℃以下に下げると、水素の着火が４発的になってしま
い、危険を伴なう。またこれを防ぐため水素の導入口（
２７）を、シリコンウェハの設置場所に近づけると、ウ
ェット酸化によって得られる酸化膜の膜厚の均一性が損
なわれる。以上の理由により、従来の装置では、７００
℃以下で水素燃焼酸化することができない欠点がもつ念
。

〔発明の目的〕

この発明に、上述し念従来装置の欠点を改良したもので
、水素燃焼法による酸化装置において、水素ガスを確実
に着火し、かつ、低温において、再現性と均一性に優れ
九高性能のシリコン改化膜を形成できる半導体素子の製
造に適合し九シリコン酸化装置を提供することを目的と
する。

〔発明の概要〕

本発明は、水素燃焼法による酸化装置において、水素ガ
スを燃焼する燃焼室を、酸化装置と独立に温度制御する
ことを特徴とする。これにより、水素燃焼室を、水素ガ
スが確実に着火する温度にし酸化装置内温度を制限にく
低温にすることを可能にし九。

〔発明の効果〕

本発明による水素燃焼式の酸化装置では、水素ガスを確
実に着火し、水素燃焼を定常的に行ない、かつ、７００
℃以下の低温においてシリコンを酸化することが可能で
ある。

また本発明による酸化装置において、水素燃焼により発
生する水蒸気を用いて低温で酸化することにより、再現
性と均一性に侵れた絶縁性欠陥の少ない薄い酸化膜が形
成できろ。

〔発明の実ｍ例〕

本発明を実施例により説明する。

第１図に１本発明における一実施例としてのシリコン酸
化装置を示す。

このシリコン酸化装置はシリコンを酸化する石英管から
なる第１の反応管（１１）と、水素燃゛暁する石英管か
らなる第２の反応管（１８）　８有している。

また、シリコンを酸−化する第１の反応管（１１）外周
部に、第１の反応管内部の温度を制御する第１のヒータ
（１２）が配設され、さらに水素燃焼する第２の反応管
（１８）外周部に、第２の反応管内部の温度を制御する
第２のヒータ（１９）が配設されている。

ヒータ（１）および（２）としては抵抗加熱ヒータを用
いる。

シリコンを酸化する反応管（１１）は水平方向に延在し
、一端は、開放され他端は、細い供給管（１７）につな
がれている。反応管（１１）内部に、石英ボート（１４
）と、石英ボート上に垂直に立てられたシリコンウェハ
（１３）が設置されている。反応管（１１）開口部は石
英ボートの出し入れ口、Ｉ：なる。

細い供給管（１７）は、水素燃焼する第２の反応管（１
８）とシリコンを酸化する第１の反応管（１１）をつな
いでおり、水蒸気供給管である。

水素燃焼する第２の反応管（１８）には酸素ガス供給管
（１６）と水素ガス供給管（１５）が接着しており、特
に水素ガス倶給管（１５）は、水素燃焼する反応管（１
８）を棺２のヒータ（１９）により最も高温による部分
まで貫通している。

水素ガスを確実に着火するために、水素燃焼室である第
２の反応管（１８）内部の水素ガス供給管（１５）出口
付近の温度は、第２のヒータ（１９）により、　９００
℃以上に利脚Ｔる・ このように本装置はシリコンを酸化する第１の反応管（
１１）と、水素燃焼室である第２の反応式１８）を・１
冊い供給管（１７）でつｌぐことにより、明確に分離し
、０１つ、シリコン酸化温度を制御する専用の第１のヒ
ータ（１２）と、水素燃焼温度を制御卸する専用の第２
のヒータ（１９）を設け、水素燃焼室とシリコン酸化装
置を独立に温度ｉ！ＩＪ脚することを可能にした。

このような水素燃焼酸化装置において、シリコン酸化温
度を、７００℃以下の低温においてシリコンを均一性と
再現性に浸れて酸化できる。

特に、シリコン酸化装置内力Ｓ、低温の場合、水蒸気が
、上、下方向偏りなくシリコン酸化装置内を流れるため
、シリコンウェハ内の酸化膜厚が均一になる。

九とえば、本装置において、水素燃焼温度を９００°Ｃ
，シリコン酸化温度を７００℃にて、酸化膜８党を水魚
ス５０係、酸素５０％として１０００分、５中央部の膜
厚が５０５Ａ上部の膜厚が５０８Ａ、下部の膜厚が５０
４Ａと極めて均一な酸化膜が形成できる。

以上説明したよりに１本発明による酸化装置では、水素
燃焼酸化装置において、水累燃暁３確実に起こし、かつ
、シリコンを、７００℃以下の低温において酸化するこ
とが可能である。

上記実施例ではヒータとして抵抗加熱ヒータを用いたカ
Ｓ、赤外線加熱等信の熱源をｍいることができることは
いうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるシリコン酸化装置の一実施例を示
す構成図、第２図は、従来の水素燃・焼去による酸化装
置の構成図である。 １１・・・反応管、１２・・・抵抗加熱ヒータ、１３・
・・°°・シリコン基板、１４・・・石英ボート、１５
．１６・・・ガス供給管、１７・・・水蒸気哄給管、１
８・・・水素燃焼用反応管、１９・・・赤外縁加熱ヒー
タ、２７・・・ガス導入口、２８・・・シリコンウェハ
の酸化場所。 代理人　弁理士　　　則　近　憲　右 同　　　　　竹　花　喜久男 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　水素ガスを燃焼することにより発生する水蒸気を用い
   て、シリコンを酸化する装置において、水素ガスを燃焼
   する燃焼室とシリコンを酸化する酸化室とを独立に温度
   制御することを特徴とするシリコン酸化装置。