JPS6314872A - 酸化珪素被膜形成方法 - Google Patents
酸化珪素被膜形成方法Info
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- JPS6314872A JPS6314872A JP15666886A JP15666886A JPS6314872A JP S6314872 A JPS6314872 A JP S6314872A JP 15666886 A JP15666886 A JP 15666886A JP 15666886 A JP15666886 A JP 15666886A JP S6314872 A JPS6314872 A JP S6314872A
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Landscapes
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔イ〕発明の利用分野
本発明は光化学気相反応を伴った反応により被形成面上
にダメージを与えない良好な界面特性を示す酸化珪素被
膜を形成する方法を提供するものである。
にダメージを与えない良好な界面特性を示す酸化珪素被
膜を形成する方法を提供するものである。
〔口〕従来の技術
従来の化学的気相反応（以下ＣＶＯという）による薄膜
形成技術として熱ＣＶＤ法が広く試みられている。この
熱ＣＶＤ法は反応室内に導入した被膜形成用反応気体に
熱エネルギを加え、該気体を分解または活性化させ、被
膜を形成するものであった。この場合、反応のためのエ
ネルギ供給は熱のみであるため、その温度も高＜、５０
０〜８００℃の範囲で行われていた。
形成技術として熱ＣＶＤ法が広く試みられている。この
熱ＣＶＤ法は反応室内に導入した被膜形成用反応気体に
熱エネルギを加え、該気体を分解または活性化させ、被
膜を形成するものであった。この場合、反応のためのエ
ネルギ供給は熱のみであるため、その温度も高＜、５０
０〜８００℃の範囲で行われていた。
このため、高温に弱い半導体素子を作製することは不可
能であり、次世代ＬＳＩ素子として有望な化合物半逗体
等には到底使用不可能であり、より低温で被膜を形成す
る技術が求められていた。
能であり、次世代ＬＳＩ素子として有望な化合物半逗体
等には到底使用不可能であり、より低温で被膜を形成す
る技術が求められていた。
またより低温で被膜を形成する方法としてプラズマＣＶ
Ｄ法が知られている。この場合は反応室内に導入した反
応性気体に外部より高周波電力を印加し、該気体を分解
、活性化せしめ、加熱された基板上に被膜を形成するも
のである。この場合、加熱温度は２００〜４００℃の範
囲であるが、プラズマという高エネルギ状態をとるため
、分解、活性化された反応種が被膜形成面上をたたき、
損傷を与えてしまうため、形成された被膜と下地基板と
の界面において良好な特性が得られにくいという欠点を
有していた。この場合も熱ＣＶＤのときと同様にＧａＡ
ｓ等の化合物半導体には使用不可能であった。
Ｄ法が知られている。この場合は反応室内に導入した反
応性気体に外部より高周波電力を印加し、該気体を分解
、活性化せしめ、加熱された基板上に被膜を形成するも
のである。この場合、加熱温度は２００〜４００℃の範
囲であるが、プラズマという高エネルギ状態をとるため
、分解、活性化された反応種が被膜形成面上をたたき、
損傷を与えてしまうため、形成された被膜と下地基板と
の界面において良好な特性が得られにくいという欠点を
有していた。この場合も熱ＣＶＤのときと同様にＧａＡ
ｓ等の化合物半導体には使用不可能であった。
一方、最近、これらの問題を解決する技術として光ＣＶ
Ｄ法がある。この方法は反応性気体に対し、光エネルギ
を与えて分解、活性化させ、基板上に被膜を形成させる
ものであり、熱ＣＶＯ法のように高温にする必要がなく
、またプラズマＣＶＤ法のように物理的に下地物質にダ
メージを与えず、理想的な成膜法である。
Ｄ法がある。この方法は反応性気体に対し、光エネルギ
を与えて分解、活性化させ、基板上に被膜を形成させる
ものであり、熱ＣＶＯ法のように高温にする必要がなく
、またプラズマＣＶＤ法のように物理的に下地物質にダ
メージを与えず、理想的な成膜法である。
〔ハ〕本発明の目的
本発明は前述の光化学気相反応を伴った反応により良好
な膜質及び界面特性を有する酸化珪素被膜を形成するこ
とを目的とする。
な膜質及び界面特性を有する酸化珪素被膜を形成するこ
とを目的とする。
本発明は紫外光源による光化学気相反応を伴って、珪化
物気体及び酸化物気体を分解または活性化せしめ気相反
応を起こし、基板上の被形成面上に酸化珪素被膜を形成
する方法において、導入する珪化物気体及び酸化性気体
中の珪素に対する酸素の割合を１．３以上５゜０以下と
なるように反応性気体を導入し、水銀増感することなし
に光化学気相反応を伴って被膜を形成することを特徴と
するものである。
物気体及び酸化物気体を分解または活性化せしめ気相反
応を起こし、基板上の被形成面上に酸化珪素被膜を形成
する方法において、導入する珪化物気体及び酸化性気体
中の珪素に対する酸素の割合を１．３以上５゜０以下と
なるように反応性気体を導入し、水銀増感することなし
に光化学気相反応を伴って被膜を形成することを特徴と
するものである。
即ち、光化学気相反応を行う際に、反応室に導入する反
応性気体及び反応室内の反応性気体中の珪素に対する酸
素の割合を１．３以上５．０以下となるように調整し、
紫外光を該気体に照射し加熱された被形成面上に酸化珪
素被膜を形成すると界面特性の良好な被膜が形成される
ものである。特にこの珪素に対する酸素の比率は、従来
の熱ＣＶＤ 、プラズマＣＶＤ、光ＣＶＤで用いられた
比率より５０％以上小さいという特徴を有する。
応性気体及び反応室内の反応性気体中の珪素に対する酸
素の割合を１．３以上５．０以下となるように調整し、
紫外光を該気体に照射し加熱された被形成面上に酸化珪
素被膜を形成すると界面特性の良好な被膜が形成される
ものである。特にこの珪素に対する酸素の比率は、従来
の熱ＣＶＤ 、プラズマＣＶＤ、光ＣＶＤで用いられた
比率より５０％以上小さいという特徴を有する。
即ち、従来法では反応性気体特に酸化性気体が十分にそ
の全量に比べ分解、活性化され得なかった為、珪素量に
対して過剰に加えていたが、光化学気相反応の場合、酸
化性気体はその活性化される割合が高いため酸化性気体
が過剰に存在すると、気相中で反応が完了し、被形成面
上で膜として形成されにくくなり、粉っぽい膜状の物質
が形成される。また成膜時に水銀１気を導入し、光化学
反応を促進して成膜を行うものであるが、形成された被
膜中に水銀が混入するおそれがあった。
の全量に比べ分解、活性化され得なかった為、珪素量に
対して過剰に加えていたが、光化学気相反応の場合、酸
化性気体はその活性化される割合が高いため酸化性気体
が過剰に存在すると、気相中で反応が完了し、被形成面
上で膜として形成されにくくなり、粉っぽい膜状の物質
が形成される。また成膜時に水銀１気を導入し、光化学
反応を促進して成膜を行うものであるが、形成された被
膜中に水銀が混入するおそれがあった。
以下に実験例を示し、本発明に示された珪素に対する酸
素の割合の範囲を示す。
素の割合の範囲を示す。
実験例１
第１図に本実験で用いた酸化珪素被膜形成用装置の概略
図を示す。
図を示す。
図面において反応室（１）内の紫外光源室（４）内には
、複数の紫外光源（６）が設置されており、前記紫外光
源室（４）は反応室（１）の圧力とほぼ等しくなるよう
に調整されている。
、複数の紫外光源（６）が設置されており、前記紫外光
源室（４）は反応室（１）の圧力とほぼ等しくなるよう
に調整されている。
また被膜形成用基板（３）は基板加熱用ヒータを兼ねた
基板支持体（２）により反応室（１）内に被膜形成面を
下向きになるように設置されている。本装置では成膜時
に発生するフレーク等のゴミが基板に付着しないように
デポジションアップ方式を採用した。
基板支持体（２）により反応室（１）内に被膜形成面を
下向きになるように設置されている。本装置では成膜時
に発生するフレーク等のゴミが基板に付着しないように
デポジションアップ方式を採用した。
また反応性気体のうち、珪化物気体を含むものはガスノ
ズル（７）より酸化物気体を含むものはガスノズル（８
）より反応室内へ導入し基板（３）近くで混合するよう
になっている。
ズル（７）より酸化物気体を含むものはガスノズル（８
）より反応室内へ導入し基板（３）近くで混合するよう
になっている。
光化学気相反応を行う紫外光源（６）より照射される紫
外光は透過窓（５）を通って反応性気体に照射されるが
、反応速度を増すための水銀１気の添加は行わず、直接
励起法を採用した。また透過窓（５）上には窓上に被膜
が形成されることを防止するための低蒸気圧のオイルを
コートせずに反応を行った。特に本発明の場合、酸化珪
素膜を作製するため、透過窓上に被膜が形成されても紫
外光は十分透過するため、特にその必要はなかった。
外光は透過窓（５）を通って反応性気体に照射されるが
、反応速度を増すための水銀１気の添加は行わず、直接
励起法を採用した。また透過窓（５）上には窓上に被膜
が形成されることを防止するための低蒸気圧のオイルを
コートせずに反応を行った。特に本発明の場合、酸化珪
素膜を作製するため、透過窓上に被膜が形成されても紫
外光は十分透過するため、特にその必要はなかった。
本装置を用い、反応圧力４００Ｐａ 、基板温度２５０
℃、投入紫外光源電力２５０訂こて反応性気体としてヘ
リュームベース１０％シランと酸素の割合を変化させて
酸化珪素被膜をＮ型の単結晶珪素半導体基板上に約１２
００人の厚さに形成した。この形成した被膜上にＡ１電
極を形成し、ＭＯ３構造とした。この酸化珪素被膜のＣ
−■特性測定を行ったところ、第２図に示すように０／
５ｉ＝３のときに最も良好なＣ−ｖ特性が得られた。
℃、投入紫外光源電力２５０訂こて反応性気体としてヘ
リュームベース１０％シランと酸素の割合を変化させて
酸化珪素被膜をＮ型の単結晶珪素半導体基板上に約１２
００人の厚さに形成した。この形成した被膜上にＡ１電
極を形成し、ＭＯ３構造とした。この酸化珪素被膜のＣ
−■特性測定を行ったところ、第２図に示すように０／
５ｉ＝３のときに最も良好なＣ−ｖ特性が得られた。
この時、界面準位密度は１０の９乗台の値が得られてい
る。この程度まで良好な特性が得られると、ＭＩＳ−Ｆ
ＥＴ素子のゲート酸化膜として十分に使用可能である。
る。この程度まで良好な特性が得られると、ＭＩＳ−Ｆ
ＥＴ素子のゲート酸化膜として十分に使用可能である。
またここの準位密度は基板温度を上げていくと小さくな
る傾向が得られた。
る傾向が得られた。
またＯ／Ｓｉ ＝ １０のときに得られたＣ−■特性を
第３図に示す。図面より明らかなように、特性の悪いＣ
−ｖ特性曲線が得られる。マイナス３０Ｖ付近で曲線が
乱れているように、界面に不純物準位等の存在の可能性
が見られた。また界面準位密度もＯ／Ｓｉ ＝ ３のと
きに比べて大きく、１０の１２乗台の値が出ている。
第３図に示す。図面より明らかなように、特性の悪いＣ
−ｖ特性曲線が得られる。マイナス３０Ｖ付近で曲線が
乱れているように、界面に不純物準位等の存在の可能性
が見られた。また界面準位密度もＯ／Ｓｉ ＝ ３のと
きに比べて大きく、１０の１２乗台の値が出ている。
この珪素に対する酸素の量（０／Ｓｉ）を変化させた時
の界面準位密度の変化及びそのときの成膜速度を第４図
に示す。図面よりわかるように、Ｏ／Ｓｉが５．０以下
のときには界面準位密度が１０の１０乗台の値が得られ
、良好な界面特性が得られた。一方、０／Ｓｉの比が１
．３以下の場合は成膜速度がかなり遅くなり、はとんど
酸化珪素被膜が形成されず、半導体装置に応用すること
は不可能であった。
の界面準位密度の変化及びそのときの成膜速度を第４図
に示す。図面よりわかるように、Ｏ／Ｓｉが５．０以下
のときには界面準位密度が１０の１０乗台の値が得られ
、良好な界面特性が得られた。一方、０／Ｓｉの比が１
．３以下の場合は成膜速度がかなり遅くなり、はとんど
酸化珪素被膜が形成されず、半導体装置に応用すること
は不可能であった。
〔ホ〕効果
以上水したように、本発明は従来用いられていた条件と
は明らかに異なった条件下にて１０の９乗台という非常
に優れた界面特性を持つ酸化珪素被膜の形成方法であり
、この優れた界面特性によりＬＳ１．超ＬＳＩ等に使用
されるＭＯＳ、ＦＥＴのゲート酸化膜にも光ＣＶＤ法に
て形成された被膜で始めて使用可能となった。
は明らかに異なった条件下にて１０の９乗台という非常
に優れた界面特性を持つ酸化珪素被膜の形成方法であり
、この優れた界面特性によりＬＳ１．超ＬＳＩ等に使用
されるＭＯＳ、ＦＥＴのゲート酸化膜にも光ＣＶＤ法に
て形成された被膜で始めて使用可能となった。
第１図は本発明にて用いた装置の概略図を示す。
第２図、第３図は酸化珪素被膜のＣ−Ｖ特性を示す。
第４図は本発明方法により得られた酸化珪素被膜の特性
とＯ／Ｓｉの比の関係を示す。
とＯ／Ｓｉの比の関係を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、紫外光源による光化学気相反応を伴って、珪化物気
体および酸化性気体を分解または活性化せしめ、気相反
応を起こし、基板上の被形成面上に酸化珪素被膜を形成
する方法において、導入する珪化物気体および酸化物気
体中の珪素に対する酸素の割合を１．３以上５．０以下
となるように反応性気体を導入し、水銀増感することな
しに光化学気相反応を伴って被膜を形成することを特徴
とする酸化珪素被膜形成方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記珪化物気体と
してヘリューム、アルゴン等不活性気体と混合されたモ
ノシラン気体を、また酸化性気体としては酸素を用いた
ことを特徴とした酸化珪素被膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15666886A JPS6314872A (ja) | 1986-07-03 | 1986-07-03 | 酸化珪素被膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15666886A JPS6314872A (ja) | 1986-07-03 | 1986-07-03 | 酸化珪素被膜形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6314872A true JPS6314872A (ja) | 1988-01-22 |
| JPH0474429B2 JPH0474429B2 (ja) | 1992-11-26 |
Family
ID=15632692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15666886A Granted JPS6314872A (ja) | 1986-07-03 | 1986-07-03 | 酸化珪素被膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6314872A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5632304A (en) * | 1979-08-17 | 1981-04-01 | Fujitsu Ltd | Metal oxide film forming method |
| JPS59215731A (ja) * | 1983-05-24 | 1984-12-05 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 酸化珪素被膜作製方法 |
-
1986
- 1986-07-03 JP JP15666886A patent/JPS6314872A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5632304A (en) * | 1979-08-17 | 1981-04-01 | Fujitsu Ltd | Metal oxide film forming method |
| JPS59215731A (ja) * | 1983-05-24 | 1984-12-05 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 酸化珪素被膜作製方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0474429B2 (ja) | 1992-11-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |