JPS63200538A

JPS63200538A - 酸化シリコン膜形成方法

Info

Publication number: JPS63200538A
Application number: JP3405787A
Authority: JP
Inventors: Shigeyuki Matsumoto; 繁幸松本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-02-16
Filing date: 1987-02-16
Publication date: 1988-08-18

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】「産業」−の利用分野］本発明は、シリコン表面に酸化シリコン膜を形成する際
に、歩留まり、品質、均−性の向上を企画した酸化シリ
コン膜形成技術に関する。

［従来技術］酸化シリコン膜形成法には、熱酸化法、真空堆積法，Ｃ
ＶＤ法等があるが，一般には熱酸化法が利用されてる。

この熱酸化法は、酸化雰囲気中でシリコン基板を所定の
高温度に加熱することにより、該基板表面に、酸化シリ
コンの膜を形成するものである。

従来の熱酸化法を実施するための装置は、第２図に示す
ように、加熱部３、均熱管部２、石英管部１から構成さ
れており、種々のガスを石英管部ｌに導入でＳる構造を
有している。石英管部ｌには複数のガス導入管が接続さ
れており、少なくとも一体の導入管は、加熱炉温か水素
の発火点より高くなるように他のガスを導入する構成で
あり、水素カスを能率よく燃焼させる役割を有するもの
である。

従来，酸素カスを流し、石英管部内を酸素雰囲気で満た
し、２〜５分後、水素ガスを流して燃焼させる。その際
発生する水蒸気の流れにより、石英管部内に１没置され
たシリコン基板の表面を酸化する。この場合、温度と蒔
間で酸化膜厚を制御するのが一般的方法である。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、以上に述べた従来法では、水素を流す前
に酸素雰囲気に保つため、その際、シリコン基板の表面
は水蒸気ではなく酸素により酸化が進行してしまい、薄
い酸化膜形成時には、目標値に対してのばらつきが大き
くなり、且つ厚い酸化膜形成時においても、酸化膜、シ
リコン界面に形成ごれる準位の数が不安定であるという
問題点を有していた。

なお、酸化のみによる酸化（ドライ酸化）は膜質として
は脆く、かつＰａｃｋｉｎｇ　ｄｅｎｓｉｔｙ　（充填
度）の低い膜が形成され半導体プロセスの中では望まし
くないものである。

本発明は上記従来の問題点に鑑み成されたものであり、
その目的は、酸化膜・シリコン界面準位の数が少なく安
定しており、珪っ膜厚の目標値に対して、ばらつきが少
なく安定して供給できる酸化シリコン膜形成方法を提供
することにある。

［問題点を解決するための手段］」二足目的を達成するために、本発明による酸化シリコ
ン膜形成方法はシリコン基板を収納する石英チューブ内
を加熱する手段と、該石英チューブに、所定のガスを選
択的に、送入流動させる手段とを具備した酸化シリコン
膜形成装置を用いた酸化シリコン膜形成方法におて上記
ガスのうち水素ガスと酸素ガスを時間的に同時に、又は
水素ガスを酸素ガスよりも早く送入流動させることによ
り、酸化シリコン膜を形成することを特徴とする。

［作用］上記のとおり、本発明によれば水素ガスと酸素ガスを同
時に送入流動させ、若しくは水素ガスの送入流動後、酸
素ガスを送入流動させ、又はシリコン基板の出し入れを
窒素雰囲気中で行うことができる。従って、シリコン基
板を、酸素雰囲気中に放置することなく、きわめてクリ
ーンな水蒸気に、ｙらすことにより、酸化膜シリコン界
面の準位が少なくなり（第１表）、且つ薄い酸化膜の膜
厚が再現性よく形成することができた（第２表）。

第１表、第２表において第工欄は従来の方法、第■欄と
第■欄は本発明の方法である。

′　Ｕ発明の実施例Ｊ以下、本発明を、実施例により添付図面を参照にして、
説明する。

本発明に係る酸化シリコン膜形成装置は、第１図に示す
ように、石英チューブｌを加熱し、且つ加熱温度を制御
する手段を付加したヒータ部３、該石英チューブｌの加
熱を、径方向、軸方向に均熱部を拡大するための均熱管
部２、シリコン基板９を設置するための石英ボード８及
び外気のまき込みを防ぐための石英キャップ１０によっ
て構成Ｓれている。

上記石英チューブ１にはガス導入管６．７が設けられ、
図示していないパルプの開閉により、ガス導入孔４．５
から所定のガスを選択的に流すこ水素ガスを、それぞれ
両者同時に、又は水素ガスの後の酸素ガスを石英チュー
ブｌ内を送入させ燃焼させる。

本発明によると、水素ガスと酸素ガスを同時、あるいは
水素ガスを先に送入流動した後、酸素ガスを流し燃焼さ
せることによって発生した水蒸気により、酸化シリコン
膜を形成する方法において、既述した第１表、第２表の
ように、５ｉ０２−Ｓｉ界面準位及び膜厚の再現性によ
い結果が得られた。

なお、本発明を実施するために用いた条件を次に示す。

（１）水素ガスと、酸素ガスとを同時に流入する場合。

シリコン基板９を石英チューブｌ内に放置し、それが均
熱化した後、窒素送入を停止する。酸素２〜８文／分、
水素１〜５ｆｉ／分を同時に流す。

その際、石英チューブｌの内部温度は、５ｉ−３ｉ０２
界面準位を下げるために、薄い酸化膜の水素カスを、そ
れぞれ両者同時に、又は水素カスの後の酸素カスを石英
チューブｌ内を送入させ燃焼させる。

本発明によると、水素ガスと酸素ガスを同時、あるいは
水素ガスを先に送入流動した後、酸素ガスを流し燃焼さ
せることによって発生した水蒸気により、酸化シリコン
膜を形成する方法において、既述した第１表、第２表の
ように、５ｉＯ２−３ｉ界面準位及び膜厚の再現性によ
い結果が得られた。

なお、本発明を実施するために用いた条件を次に示す。

（１）水素ガスと、酸素ガスとを同時に流入する場合。

シリコン基板９を石英チューブｌ内に放置し、それが均
熱化した後、窒素送入を停止する。酸素２〜８文／分、
水素１〜５文／分を同時に流す。

その際、石英チューブ１の内部温度は、５ｉ−３ｉＯ２
界面準位を下げるために、薄い酸化膜の場合は８００〜
９００℃が望ましく、厚い酸化膜の場合は９００〜１１
００℃が望ましい。水素と酸素を送入流動させることに
よる水素燃焼の時間により膜厚を制御する。また、界面
準位を安定に下げるため、水素燃焼停止後、窒素を２〜
８文／分流し、酸化シリコン膜形成を終了する。

（２）水素ガスを先に流入する場合。

シリコン基板９を石英チューブｌ内に窒素雰囲気中で放
置、均熱化された後、窒素（２〜８見／分）中の、水素
分圧０−１５％の混合ガスを、１〜１０分間流す。その
後、窒素と水素の混合ガスを停止し、酸素２〜８立／分
、水素１〜５立／分を同時に流し、その水素燃焼による
水蒸気雰囲気にて、酸化シリコン膜の形成を行なう。

［発明の効果］以上のように本発明によれば、従来にくらべ、膜質、膜
厚の再現性ともに良好であり、酸化膜シリコン界面の準
位が少なく、かつ膜厚がその目標値に対してばらつかな
くなり、半導体プロセスの中で充分使用可能な酸化シリ
コン膜を提供することができるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る実施例を示す図、第２図は従来技
術の説明図である。ｌ・・・石英チー−ブ、２・・・均熱管部、３・・・ヒ
ータ部、４，５・ｅ・ガス導入孔、６゜７・・・ガス導
入管、８・・・石英ボード、９・・・シリコン基板、ｌ
Ｏ・・・石英キャップ、１１・・・均熱部。

Claims

【特許請求の範囲】１　シリコン基板を収納する石英チューブ内を加熱する
手段と、該石英チューブに、所定のガスを選択的に送入
流動させる手段とを具備した酸化シリコン膜形成装置を
用いた酸化シリコン膜形成方法において、上記ガスのう
ち、水素ガスと酸素ガスを時間的に同時に、又は水素ガ
スを酸素ガスよりも早く、送入流動させることにより、
酸化シリコン膜を形成することを特徴とする酸化シリコ
ン膜形成方法。２　上記シリコン基板の石英チューブの均熱部への出し
入れの雰囲気が窒素雰囲気であることを特徴とする上記
特許請求の範囲第１項記載の酸化シリコン膜形成方法。