JPS6258640A

JPS6258640A - 半導体基板の絶縁膜製造法

Info

Publication number: JPS6258640A
Application number: JP19904685A
Authority: JP
Inventors: Tsukasa Doi; 土居　司; Fumihiro Atsunushi; 厚主　文弘; Yoshinobu Kakihara; 柿原　良亘
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1985-09-09
Filing date: 1985-09-09
Publication date: 1987-03-14

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】（イ）産業上の利用分野この発明は半導体デバイスを製造する場合の半導体基板
の酸化物絶縁膜の製造法の改良に関する。

（ロ）従来の技術上記酸化物絶縁膜の製造法としては半導体基板表面に、
基板とは異質の絶縁物を物理的に接着積層ηる方法があ
るが、この場合絶縁物と基板との接着性など問題点が多
い。

一方半導体基板を所定圧力の酸化ガスの雰囲気内に置い
て所定温度に加熱することによって半導体基板表面に酸
化物の絶縁膜を形成させる方法がある。この方法では半
導体と絶縁層との界面が、当初の基板表面より常に内部
にあるために界面の不純物による汚染の問題は少ない。

しかし界面の不連続性、原子の過不足などの問題かある
だけでなく、高温で酸化を行なうので半導体基板と酸化
物絶縁膜との熱膨張係数の差などから歪みが生じ絶縁膜
に割れやバーズビークなどの欠陥が発生しやずい。また
半導体基板が特に複雑な形状のものでは一層上記の欠陥
が発生しやすい。例えば第３図に示すトレンチ構造のも
ので醇化絶縁膜（転））のエッヂ部の　１１．１２，１
３．及び１４には特に引張り応カヤ圧縮応力が働き上記
の欠陥が発生しやすい。

くハ）発明が解決しようとする問題点この発明は上記のような問題点を改善するためになされ
たもので、半導体基板の表面を酸化させて酸化物の絶縁
膜を形成させる場合に、前記のごどぎ欠陥Ｒ生を防止Ｊ
ることを目的と４るｂのである。

（ニ）問題点を解決り−るだめの手段及び作用この発明
は、半導体基板を配置した反応炉を減［１下で所定温度
に加熱しでおいて、この反応炉に、反応酸化ガスを導入
して該基板表面を酸化させて酸化物絶縁膜を形成さＩ次
いで反応酸化ガスをυ［気して減圧にする工程を、複数
回繰り返すことからなる半導体基板の表面に間歇的ぐ徐
々に酸化物絶縁膜を形成させることを特徴とする半導体
基板の絶縁膜製造法を１１７供するものである。

この発明に１１１３いて用いられる酸化ガスとしては高
純度のＮ２０．ＣＯ２，０２又は水蒸気などが用いられ
る。また温度や保持時間などは半導体基板の種類や用途
によって適宜選択される。

この発明の方法によれば酸化膜形成が間歇的で徐々に行
われ、その酸化反応と酸化反応との間で直前の酸化反応
までに生成した絶縁膜の熱処理が行なわれるので絶縁膜
の歪みが署しく緩和される。

〈ホ）実施例この発明を実施例によって説明づるか、この発明を限定
するものではない。

第１図はこの発明の方法を行なうのに用いる半導体基板
の酸化物絶縁膜製造装置の構成説明図である。

（１）は酸化ガス供給部である。反応炉（２）は加熱炉
（３）を備え、反応炉内には酸化物の絶縁膜を形成させ
るべきシリコン板のごとき半導体基板（４）が保持され
ている。（５）と（６）はそれぞれ反応炉内を高真空度
にするためのターボポンプとロータリーポンプである。

酸化物絶縁膜は次のようにして形成される。

まず反応炉（２内の圧力をターボポンプ（５）とロータ
リーポンプ（６）とで、第２図に示す反応炉内圧カ一時
間のグラフに示す所定の真空度（１）を気圧）まで低下
させて保持し、次いで反応炉内の温度を所定の温度まで
上昇させて保持する。次いでｐ１気１トで時間ｔ１まで
保持しくａ点）、次いで酸化ガス供給部（１）から酸化
ガスを反応炉（２）に供給して所定の反応炉内圧力〈ｐ
ｌ）に上デ？さｔ！−（ｂ点）コノ圧力ｔ　［１；５間
Ｔ　２　マ′Ｃ′（Ｔ、　２　　ｊ　ｔ　）ＩＩＹ間保
持して〈０点）基板表面の酸化反応を行なう。０点に到
達した際酸化ガスの供給を停止し再びポンプ（５）及び
（６）によって反応炉内の圧力をｐ１気圧まで低下さぜ
（０点）次いでこの圧力のまま時間［３まで保持して〈
０点）生成した酸化物絶縁膜を熱処理する。次いで前記
の酸化ガスによる反応炉ＪＪｆ力をｐｌとｐｌとに交互
に変化させｒ、ｇ、ｈ。

ｉ　、　ｊ　、　ｋ、　ｌ　、　ｍ、　ｎ、・・・・・
・の各点を通過する作すノを行って適当な時間で酸化物
絶縁膜の形成を終了して反応炉（２）から半導体基板（
／Ｉ）を取出す。このように第２図にｄ５いてｂ　−ｃ
、　ｒ〜Ｑ、及びＪ〜にの各点の間”ｃＭ酸化反応行わ
れ、ｄ〜ｃ、ｈ〜１及び１〜ｍの各点の間ではぞれぞれ
０２ｇ及び１（点までにできた酸化物絶縁膜の熱処理が
行われる。このように間歇的に絶縁膜の形成と熱処理が
なされるので絶縁膜の歪が茗しく緩和され、バーズビー
クや割れなどの欠陥が軽減され、このｌｔ板を用いて作
製されるデバイスの歩留りを向上させコストを低トさせ
ることができる。

なお第３図に示づ゛ようなトレンヂ構造の半導体基板で
あっても、上記のようにしで酸化物絶縁膜を形成させる
と、そのエッヂ部１１，４２．１３及び１４における絶
縁膜において発生しやすい応力歪が茗しく軽減される。

実験例１４インチのシリコン「ウェハー（厚さ約０．５ｍｍ）を
反応炉内で約８００°Ｃに加熱し、　１Ｔｏｒｒの水蒸
気を１０秒間導入し、次いで排気して１０−’〜１０−
’Ｔ　ｏｒｒに減圧して９０秒間保持するザイクルを　
１００回繰返すことによって、約５０オングストローム
厚の酸化ケイ素の膜が形成さ゛れた。得られた基板には
バーズビークは殆／υど認められながった。なＪ３３Ｂ
２Ｏ３にて　１Ｔｏｒｒの水蒸気で５分間連続して処理
した場合約２００オンダストＬ１−ム厚の酸化１９が形
成されたがバーズビークがルΣめられた。

実験例２実験例１と同一のウェハーを反応炉内で約９００℃に加
熱し、Ｉ　Ｔ　ｏｒｒの二酸化炭素ガスを１０秒間導入
し、次イテ排気しテ１０″〜１Ｏ−５Ｔ　ｏｒｒ　ｌ、
：　Ｍ　ｆＥして５０秒間保持する會ナイクルを６００
回繰返すことによって、約２００オンゲス（〜ローム厚
の酸化ケイ素の膜が形成された。１！Ｊられた基板には
バーズビークは殆んど認められ＜Ｅかつｌζ。

（へ〉発明の効果この発明によれば、半導体基板に形成させた酸化物絶縁
膜の歪発生が君しく軽減され、われ曽バーズビークなど
の欠陥がほと／Ｖどなくなり、従来形成が難しいとされ
てきた薄い絶縁膜でも再現性よく作製Ｃきる。したがっ
てこの２．７　Ｈ７を用いたデバイスの歩留りが向上し
ロス１−ダウンにつながる。

この発明は、特に２５６にピッ１へ１’Ｊ１Ｍピッ１〜
以上のＣＭＯＳメモリー素子を作る上で非常にイｉ効で
あり、さらにシリコン半導体の０ＭＯ８やバイポーラに
利用されるだけではなく、Ｇａ　Ａｓ　。

ｌｎｌ〕、ＳｉＣなどのゲート絶縁膜やパッシベーショ
ンなどへのデバイス作製（こも利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法を実施するのに用いられる装置
の一例の構成説明図、第２図はこの発明の方法における
反応炉内酸化ガス圧カ一時間の関係を示すグラフ、第３
図はトレンチ構造の半導体Ｊｔ　ｌｉとその表面に形成
された酸化物絶縁膜を示す概略断面図である。（１）・・・・・・酸化ガス供給部、　（２）・・・・
・・酸化反応炉、（３）・・・・・・加熱炉、　　　　
　　（４）・・・・・・半導体基板、（５）・・・・・
・ターボポンプ、　（６）・・・・・・ロータリーポン
プ、００）・・・・・・酸化物絶縁膜、（１１）　（１２）　（１３］及び（１４）・・・・・
・絶縁膜エッチ部。

Claims

【特許請求の範囲】

１、半導体基板を配置した反応炉を減圧下で所定温度に
加熱しておいて、この反応炉に、反応酸化ガスを導入し
て該基板表面を酸化させて酸化物絶縁膜を形成させ次い
で反応酸化ガスを排気して減圧にする工程を、複数回繰
り返すことからなる半導体基板の表面に間歇的で徐々に
酸化物絶縁膜を形成させることを特徴とする半導体基板
の絶縁膜製造法。