JPH03166726A - 酸化シリコン形成方法および形成装置 - Google Patents
酸化シリコン形成方法および形成装置Info
- Publication number
- JPH03166726A JPH03166726A JP1304926A JP30492689A JPH03166726A JP H03166726 A JPH03166726 A JP H03166726A JP 1304926 A JP1304926 A JP 1304926A JP 30492689 A JP30492689 A JP 30492689A JP H03166726 A JPH03166726 A JP H03166726A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen
- oxygen
- silicon
- atomic
- oxide film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 36
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 20
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 33
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 22
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- -1 oxygen ions Chemical class 0.000 claims abstract description 11
- YZCKVEUIGOORGS-UHFFFAOYSA-N Hydrogen atom Chemical compound [H] YZCKVEUIGOORGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 12
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 12
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 14
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract description 8
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 abstract description 8
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000002128 reflection high energy electron diffraction Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 235000014593 oils and fats Nutrition 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
- H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
- H01L21/02164—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon oxide, e.g. SiO2
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
- H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
- H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
- H01L21/02299—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment
- H01L21/02312—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment treatment by exposure to a gas or vapour
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は酸化シリコン形成方法および形成装置に関する
。
。
[従来の技術およびその課題]
従来、シリコン酸化膜の形成方法は、シリコン基板の熱
酸化もしくは気相或長によるものであったニシリコン基
板の熱酸化によれば高品質のシリコン酸化膜が得られ、
また界面はシリコン基板内に形成されるため界面単位密
度も少ない。しかし、熱酸化のためには800℃以上の
高温を必要とし、熱酸化の過程で不純物の拡故によって
、基板内に形成した不純物プロファイルが崩れてしまう
という欠点がある。
酸化もしくは気相或長によるものであったニシリコン基
板の熱酸化によれば高品質のシリコン酸化膜が得られ、
また界面はシリコン基板内に形成されるため界面単位密
度も少ない。しかし、熱酸化のためには800℃以上の
高温を必要とし、熱酸化の過程で不純物の拡故によって
、基板内に形成した不純物プロファイルが崩れてしまう
という欠点がある。
一方、気相或長によれば低温の酸化膜形成が可能ではあ
る。しかし、この気相或長では気相中でシリコンと酸素
の反応が起こり、SiOz粒子となって基板上に降り積
もるため、酸化膜中にはボイドが多数存在する。このた
め、気相戊長によって形成した酸化膜は、熱酸化膜に比
べて耐圧が低くリーク電流も多い。さらに、シリコン表
面の清浄化が行われないため、界面準位密度が多く、M
OSデバイスのゲート酸化膜等、高品質の酸化膜が要求
ざれる箇所には使用することができないという問題点が
あった。
る。しかし、この気相或長では気相中でシリコンと酸素
の反応が起こり、SiOz粒子となって基板上に降り積
もるため、酸化膜中にはボイドが多数存在する。このた
め、気相戊長によって形成した酸化膜は、熱酸化膜に比
べて耐圧が低くリーク電流も多い。さらに、シリコン表
面の清浄化が行われないため、界面準位密度が多く、M
OSデバイスのゲート酸化膜等、高品質の酸化膜が要求
ざれる箇所には使用することができないという問題点が
あった。
さらに、MOSデバイスのゲート酸化膜は、LSIの高
密度化に伴い薄膜化の傾向にあり、近い将来には100
入あるいはそれ以下の膜厚が必要になると予想される。
密度化に伴い薄膜化の傾向にあり、近い将来には100
入あるいはそれ以下の膜厚が必要になると予想される。
特にDRAMでは、α線によるソフトエラーを防止する
ために容量を少なくすることが困難な状況にあり、従っ
て微細化に伴う容量の減少を酸化膜の薄膜化で補う必要
がある。
ために容量を少なくすることが困難な状況にあり、従っ
て微細化に伴う容量の減少を酸化膜の薄膜化で補う必要
がある。
ざらに、チップサイズの大型化によりゲート領域の占め
る面積も広くなりつつあり、大面積にわたって耐圧不良
のない電気的絶縁性の優れた酸化膜が要求ざれる。一方
、酸化膜厚が薄くなっても動作電圧を下げることは実用
上困難であり、酸化膜は従来よりも高い電界強度のもと
で使用される傾向にある。しかし、熱酸化膜は膜厚が薄
くなると、ピンホールやウィークスポットなど絶縁不良
を引き起こす欠陥が多数発生する。この原因は、3iと
SiO2の界面に存在するS t Ox層の影響が酸化
膜厚が薄くなってくると無視し得なくなってくること、
また微粒子、有機物、油脂あるいはバクテリアの付着な
どによる表面の汚染であると考えられている。
る面積も広くなりつつあり、大面積にわたって耐圧不良
のない電気的絶縁性の優れた酸化膜が要求ざれる。一方
、酸化膜厚が薄くなっても動作電圧を下げることは実用
上困難であり、酸化膜は従来よりも高い電界強度のもと
で使用される傾向にある。しかし、熱酸化膜は膜厚が薄
くなると、ピンホールやウィークスポットなど絶縁不良
を引き起こす欠陥が多数発生する。この原因は、3iと
SiO2の界面に存在するS t Ox層の影響が酸化
膜厚が薄くなってくると無視し得なくなってくること、
また微粒子、有機物、油脂あるいはバクテリアの付着な
どによる表面の汚染であると考えられている。
そこで、本発明者は先に分子状の3iと電子サイクロト
ロン・(ECR)によって発生した酸素プラズマを同時
に基板に供給したところ、低温で酸化膜が形成できるこ
とを見い出した。また、この方法では気相或艮による酸
化膜の堆積と異なり分子線領域で行うため、気相反応で
はなく表面での3iの酸化であり、気相戒長に比べてよ
り緻密な膜の形成を行うことができることがわかった。
ロン・(ECR)によって発生した酸素プラズマを同時
に基板に供給したところ、低温で酸化膜が形成できるこ
とを見い出した。また、この方法では気相或艮による酸
化膜の堆積と異なり分子線領域で行うため、気相反応で
はなく表面での3iの酸化であり、気相戒長に比べてよ
り緻密な膜の形成を行うことができることがわかった。
さらに、SiO2形成前にSiMBEでSiのバツファ
ーエピタキシャル層を或長することによってSiOz/
Si界面を原子オーダーで平坦にすることができ、界面
の凹凸による電界集中に起因する耐圧の低下を減少させ
ることができた。このようにして形成した酸化膜の耐圧
およびリーク電流は同じ厚さの熱酸化膜と同等であった
。
ーエピタキシャル層を或長することによってSiOz/
Si界面を原子オーダーで平坦にすることができ、界面
の凹凸による電界集中に起因する耐圧の低下を減少させ
ることができた。このようにして形成した酸化膜の耐圧
およびリーク電流は同じ厚さの熱酸化膜と同等であった
。
しかし、この方法は低温でのS i 02の堆積である
ため、基板3i表面を清浄化しても上層3i02と3i
基板表面とが完全にはつながらず、界面にダングリング
ボンドが残り、このダングリングボンドに起因する界面
単位が発生するという問題があった。この界面単位密度
は熱酸化膜の場合に比べると約10倍多く、MOSのゲ
ート酸化膜としては用いることができなかった。
ため、基板3i表面を清浄化しても上層3i02と3i
基板表面とが完全にはつながらず、界面にダングリング
ボンドが残り、このダングリングボンドに起因する界面
単位が発生するという問題があった。この界面単位密度
は熱酸化膜の場合に比べると約10倍多く、MOSのゲ
ート酸化膜としては用いることができなかった。
本発明の目的は、このような従来の欠点を除去せしめて
、低温形成でき、かつ界面単位の少ない酸化シリコンを
形成する方法および形成装置を提供することにある。
、低温形成でき、かつ界面単位の少ない酸化シリコンを
形成する方法および形成装置を提供することにある。
[課題を解決するための手段]
本発明は、清浄面を出したシリコン基板上に、真空中で
原子体水素(H)または原子体水素(H〉を含む水素分
子線(H2)を照躬する工程と、引き続いてシリコン分
子線を照射しながら、酸素イオン(O−)、原子状酸素
(O)または酸素イオンあるいは原子状酸素を含む酸素
分子線(O2〉を同時に照射する工程とを有することを
特徴とする酸化シリコン形成方法、および真空槽内にシ
リコン分子線発生用の電子銃式蒸着装置と、原子状水素
および酸素イオン発生用の電子サイクロトロン共鳴型(
ECR型)プラズマ源とを備えてなることを特徴とする
酸化シリコン形成装置である。
原子体水素(H)または原子体水素(H〉を含む水素分
子線(H2)を照躬する工程と、引き続いてシリコン分
子線を照射しながら、酸素イオン(O−)、原子状酸素
(O)または酸素イオンあるいは原子状酸素を含む酸素
分子線(O2〉を同時に照射する工程とを有することを
特徴とする酸化シリコン形成方法、および真空槽内にシ
リコン分子線発生用の電子銃式蒸着装置と、原子状水素
および酸素イオン発生用の電子サイクロトロン共鳴型(
ECR型)プラズマ源とを備えてなることを特徴とする
酸化シリコン形成装置である。
[作用]
本発明の原理について説明する。原子状酸素もしくは酸
素イオンをシリコン基板に照射すると、室温近傍の低温
でも容易に清浄表面上に吸着する。
素イオンをシリコン基板に照射すると、室温近傍の低温
でも容易に清浄表面上に吸着する。
しかし、従来の基板熱酸化では、酸化はS102と基板
Si結晶界面において起こっているため、酸素のSiO
2中での拡散と基板結晶3iのバックボンドを切るため
に多くのエネルギーを必要とし、これが酸化温度と時間
を決定している。
Si結晶界面において起こっているため、酸素のSiO
2中での拡散と基板結晶3iのバックボンドを切るため
に多くのエネルギーを必要とし、これが酸化温度と時間
を決定している。
第3図(a)に示すように、表面側から分子状の3iと
原子状酸素もしくは酸素イオンを同時に供給すると、酸
化はいつも表面で起こり、しかも結晶を組んでいるシリ
コン基板31のバックボンドを切る必要がないため、低
温でシリコン酸化膜32が形成できる。しかし、以上の
ような酸化膜形成方法では低温でのSiO2の堆積であ
るため、第3図(b)に示すように、シリコン基板31
表面を清浄化しても上層SiO2と3i基板表面とが完
全にはつながらず、界面にダングリングボンド33が残
り、このダングリングボンド33に起因する界面単位が
発生する。
原子状酸素もしくは酸素イオンを同時に供給すると、酸
化はいつも表面で起こり、しかも結晶を組んでいるシリ
コン基板31のバックボンドを切る必要がないため、低
温でシリコン酸化膜32が形成できる。しかし、以上の
ような酸化膜形成方法では低温でのSiO2の堆積であ
るため、第3図(b)に示すように、シリコン基板31
表面を清浄化しても上層SiO2と3i基板表面とが完
全にはつながらず、界面にダングリングボンド33が残
り、このダングリングボンド33に起因する界面単位が
発生する。
そこで、本発明においては、界面に残るダングリングボ
ンドを終端させるために、第1図(a)に示すように、
清浄化した基板表面に予め原子状水素を照射した後、第
1図(b)に示すようにシリコン分子線を照躬しながら
、酸素イオンもしくは原子状酸素を照射してシリコン酸
化膜13を堆積させる。このようにすると、清浄面上の
ダングリングボンドが水素によって終端され、Siと分
子線で或長したSiO2との界面における界面単位が、
水素終端処理を行わない場合に比較して飛躍的に減少す
る。このようにして或長した膜では或長温度が室温でも
、耐圧、リーク電流、界面単位密度共に、熱酸化によっ
て形成された酸化膜と同程度のものを作ることができる
。予め照射する水素が分子(H2)状態の時は、水素分
子はシリコン清浄面で解離吸着せず、ダングリングボン
ドの終端効果はなかった。
ンドを終端させるために、第1図(a)に示すように、
清浄化した基板表面に予め原子状水素を照射した後、第
1図(b)に示すようにシリコン分子線を照躬しながら
、酸素イオンもしくは原子状酸素を照射してシリコン酸
化膜13を堆積させる。このようにすると、清浄面上の
ダングリングボンドが水素によって終端され、Siと分
子線で或長したSiO2との界面における界面単位が、
水素終端処理を行わない場合に比較して飛躍的に減少す
る。このようにして或長した膜では或長温度が室温でも
、耐圧、リーク電流、界面単位密度共に、熱酸化によっ
て形成された酸化膜と同程度のものを作ることができる
。予め照射する水素が分子(H2)状態の時は、水素分
子はシリコン清浄面で解離吸着せず、ダングリングボン
ドの終端効果はなかった。
また本方法は、基板3iを酸化するのではなく3iも表
面側から供給するために、基板はSiである必要はなく
、化合物半導体基板上でも同様な酸化膜が得られる。
面側から供給するために、基板はSiである必要はなく
、化合物半導体基板上でも同様な酸化膜が得られる。
[実施例]
次に本発明の実施例について具体的に説明する。
第2図は本発明による酸化シリコン形成装置の一例を示
したものである。真空容器1として40CCの電子銃式
3i蒸着装置5および100 WのECR型プラズマ源
4を備えたMBE装置を用いて酸化シリコンの形成を行
った。ECR型プラズマ源4に供給するガスは目2ボン
ベ7および02ボンベ6より供給ざれる水素と酸素であ
り、バルブ8によって切り替えられるようになっている
。ECR型プラズマ源4には、この他、発振器26、導
波管27、アンテナ28オよびマグネット25が設置さ
れている。
したものである。真空容器1として40CCの電子銃式
3i蒸着装置5および100 WのECR型プラズマ源
4を備えたMBE装置を用いて酸化シリコンの形成を行
った。ECR型プラズマ源4に供給するガスは目2ボン
ベ7および02ボンベ6より供給ざれる水素と酸素であ
り、バルブ8によって切り替えられるようになっている
。ECR型プラズマ源4には、この他、発振器26、導
波管27、アンテナ28オよびマグネット25が設置さ
れている。
基板3として4インチn型Si (100 ) 10
〜20Ωcm基板を用い、基板保持部2に設置する。
〜20Ωcm基板を用い、基板保持部2に設置する。
基板3はRCA洗浄後、形成室内に搬送し、10六のa
−Siを堆積後、800℃、1分間の清浄化を行って、
清浄面を出し、或長温度500℃でバッファ層であるエ
ビタキシャル層を3000 A或長じた。基板温度を室
温に下げた後、清浄面にECR型プラズマ源4から水素
プラズマを10分間照射して水素原子によるダングリン
グボンドの終端処理を行った。この時、反射高速電子線
回折(R口EED)パターンが清浄面を示す2×1から
水素が吸着していることを示す1×1に変化することを
確認した。形成室内の水素分圧は5 X 10−5 T
Orrであった。次に、この表面上にECR型プラズマ
源4から酸素プラズマを照射しながら、電子銃式3i蒸
着装置5からSi02の形成速度換算で0.55 A/
Sの3i分子線を照射し、酸化膜を形成した。酸素分圧
は5 X 10−5 Torrであった。形成温度は室
温であり、形成膜厚は約100八であった。
−Siを堆積後、800℃、1分間の清浄化を行って、
清浄面を出し、或長温度500℃でバッファ層であるエ
ビタキシャル層を3000 A或長じた。基板温度を室
温に下げた後、清浄面にECR型プラズマ源4から水素
プラズマを10分間照射して水素原子によるダングリン
グボンドの終端処理を行った。この時、反射高速電子線
回折(R口EED)パターンが清浄面を示す2×1から
水素が吸着していることを示す1×1に変化することを
確認した。形成室内の水素分圧は5 X 10−5 T
Orrであった。次に、この表面上にECR型プラズマ
源4から酸素プラズマを照射しながら、電子銃式3i蒸
着装置5からSi02の形成速度換算で0.55 A/
Sの3i分子線を照射し、酸化膜を形成した。酸素分圧
は5 X 10−5 Torrであった。形成温度は室
温であり、形成膜厚は約100八であった。
はじめに、形成された酸化膜の界面準位を調べるために
MOSキャパシターを試作し、Cv測定によるターマン
法により界面単位密度を求めた。
MOSキャパシターを試作し、Cv測定によるターマン
法により界面単位密度を求めた。
表−1に水素終端処理を行った場合と行わない場合およ
び熱酸化膜の界面準位の比較を示す。
び熱酸化膜の界面準位の比較を示す。
表 − 1
表からわかるように、水素終端処理を行わない場合には
、1012〜1013cm−2であった界面準位が水素
終端処理を行うことによって約1桁下がって1011,
,,2となり、ほぼ熱酸化膜と同程度まで界面準位密度
を下げることができた。
、1012〜1013cm−2であった界面準位が水素
終端処理を行うことによって約1桁下がって1011,
,,2となり、ほぼ熱酸化膜と同程度まで界面準位密度
を下げることができた。
第4図は同サンプルのIV測定の結果を示す図である。
図中、実線は本発明の方法によって水素終端処理を行っ
たもの、破線は水素終端処理を行わなかったもの、一点
鎖線は熱酸化によるものをそれぞれ示す。リーク電流は
3種のサンプルとも同程度で、ECR酸素プラズマとS
i分子線を用いて形成した膜は熱酸化膜と同じく欠陥が
少なく、リーク電流も少ないことがわかった。
たもの、破線は水素終端処理を行わなかったもの、一点
鎖線は熱酸化によるものをそれぞれ示す。リーク電流は
3種のサンプルとも同程度で、ECR酸素プラズマとS
i分子線を用いて形成した膜は熱酸化膜と同じく欠陥が
少なく、リーク電流も少ないことがわかった。
最後に、本方法で形威したSiO2/Si界面の平坦性
を評価するために、3i(100)面上に500℃で3
00O Aのエビタキシャルバッフ7一層を成長後、基
板温度を室温に下げ、次いで清浄面にECR型プラズマ
源から水素プラズマを10分間照躬して水素によるダン
グリングボンドの終端処理を行い、次にこの表面上にE
CR型プラズマ源から酸素プラズマを照射しながら電子
銃式3i蒸着装置から$1分子線を照射して50 Aの
SiO2を形成し、界面の断面格子像を観察した。MB
Eでバッファ−層を或長じているため界面ば極めて平坦
であり、界面の乱れは通常の3i(100)ウエハを用
いた場合、数10OAごとに観察される1原子層ステッ
プだけであった。これはもとのMBE成長バッフ7一層
上に存在するものである。
を評価するために、3i(100)面上に500℃で3
00O Aのエビタキシャルバッフ7一層を成長後、基
板温度を室温に下げ、次いで清浄面にECR型プラズマ
源から水素プラズマを10分間照躬して水素によるダン
グリングボンドの終端処理を行い、次にこの表面上にE
CR型プラズマ源から酸素プラズマを照射しながら電子
銃式3i蒸着装置から$1分子線を照射して50 Aの
SiO2を形成し、界面の断面格子像を観察した。MB
Eでバッファ−層を或長じているため界面ば極めて平坦
であり、界面の乱れは通常の3i(100)ウエハを用
いた場合、数10OAごとに観察される1原子層ステッ
プだけであった。これはもとのMBE成長バッフ7一層
上に存在するものである。
この1原子層ステップの密度はウエハ表面の傾きに依存
し、正確に(ioo)面であるウエハを使った場合、数
1000 Aの平坦なテラスを得ることができた。
し、正確に(ioo)面であるウエハを使った場合、数
1000 Aの平坦なテラスを得ることができた。
なお、本実施例ではシリコンウエハを対象としたが、本
発明の方法は表面にのみシリコンが存在するSOS (
Silicon on Sapphire)基板や、
さらに一般に3Q I( Silicon on In
sulator >基板等にも当然適用できる。また、
本方法は、基板Siを.酸化するのではなく、3iも表
面側から供給するために、本質的に基板はSiである必
要はなく、化合物半導体上でも同様に良質な酸化膜が得
られる。
発明の方法は表面にのみシリコンが存在するSOS (
Silicon on Sapphire)基板や、
さらに一般に3Q I( Silicon on In
sulator >基板等にも当然適用できる。また、
本方法は、基板Siを.酸化するのではなく、3iも表
面側から供給するために、本質的に基板はSiである必
要はなく、化合物半導体上でも同様に良質な酸化膜が得
られる。
[発明の効果]
以上、詳細に述べたとおり、本発明によれば電気的に熱
酸化膜と同等な界面単位の極めて少ない酸化膜の形成を
室温で行うことができる酸化シリコン形成方法および形
成装置が得られる。
酸化膜と同等な界面単位の極めて少ない酸化膜の形成を
室温で行うことができる酸化シリコン形成方法および形
成装置が得られる。
第1図は本発明の方法の作用を説明するための説明図、
第2図は本発明の酸化シリコン形成装置の一例の概略構
或図、第3図は従来技術による酸化シリコン形成方法の
作用を説明するための説明図、第4図はSiO2形成方
法の相違によるI■特性の相違を示す特性図である。
第2図は本発明の酸化シリコン形成装置の一例の概略構
或図、第3図は従来技術による酸化シリコン形成方法の
作用を説明するための説明図、第4図はSiO2形成方
法の相違によるI■特性の相違を示す特性図である。
Claims (2)
- (1)清浄面を出したシリコン基板上に、真空中で原子
体水素(H)または原子状水素(H)を含む水素分子線
(H_2)を照射する工程と、引き続いてシリコン分子
線を照射しながら、酸素イオン(O^−)、原子状酸素
(O)または酸素イオンあるいは原子状酸素を含む酸素
分子線(O_2)を同時に照射する工程とを有すること
を特徴とする酸化シリコン形成方法。 - (2)真空槽内にシリコン分子線発生用の電子銃式蒸着
装置と、原子状水素および酸素イオン発生用の電子サイ
クロトロン共鳴型(ECR型)プラズマ源とを備えてな
ることを特徴とする酸化シリコン形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1304926A JPH03166726A (ja) | 1989-11-27 | 1989-11-27 | 酸化シリコン形成方法および形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1304926A JPH03166726A (ja) | 1989-11-27 | 1989-11-27 | 酸化シリコン形成方法および形成装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03166726A true JPH03166726A (ja) | 1991-07-18 |
Family
ID=17938977
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1304926A Pending JPH03166726A (ja) | 1989-11-27 | 1989-11-27 | 酸化シリコン形成方法および形成装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03166726A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05243266A (ja) * | 1991-12-17 | 1993-09-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体ヘテロ界面形成方法 |
EP1077480A1 (en) * | 1999-08-17 | 2001-02-21 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus to enchance properties of Si-O-C low K films |
US6602806B1 (en) | 1999-08-17 | 2003-08-05 | Applied Materials, Inc. | Thermal CVD process for depositing a low dielectric constant carbon-doped silicon oxide film |
-
1989
- 1989-11-27 JP JP1304926A patent/JPH03166726A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05243266A (ja) * | 1991-12-17 | 1993-09-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体ヘテロ界面形成方法 |
EP1077480A1 (en) * | 1999-08-17 | 2001-02-21 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus to enchance properties of Si-O-C low K films |
US6602806B1 (en) | 1999-08-17 | 2003-08-05 | Applied Materials, Inc. | Thermal CVD process for depositing a low dielectric constant carbon-doped silicon oxide film |
US6635575B1 (en) | 1999-08-17 | 2003-10-21 | Applied Materials, Inc. | Methods and apparatus to enhance properties of Si-O-C low K films |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6057557A (en) | Semiconductor substrate semiconductor device and liquid crystal display device | |
US6281138B1 (en) | System and method for forming a uniform thin gate oxide layer | |
TW465101B (en) | Semiconductor substrate and method for producing the same | |
EP0984483B1 (en) | Semiconductor substrate and method for producing the same | |
JP3251889B2 (ja) | 中間ギャップ作業関数タングステン・ゲートの製造方法 | |
US20140239461A1 (en) | Oxygen Monolayer on a Semiconductor | |
JP2001284349A (ja) | シリコン基材装置のための高誘電率ゲート酸化物 | |
JPH05211127A (ja) | プラズマ強化化学気相成長法 | |
JP3272532B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
EP0122822B1 (fr) | Procédé de fabrication d'un dispositif semi-conducteur du type comprenant au moins une couche de silicium déposée sur un substrat isolant | |
JPH03166726A (ja) | 酸化シリコン形成方法および形成装置 | |
US6661075B2 (en) | Abrupt pn junction diode formed using chemical vapor deposition processing | |
US5610097A (en) | Method for forming electrode on semiconductor | |
JP2018056421A (ja) | 半導体装置 | |
JP2937998B1 (ja) | 配線の製造方法 | |
JPH0282578A (ja) | 薄膜トランジスタの製造方法 | |
JP2595935B2 (ja) | 表面清浄化方法 | |
JPH03201434A (ja) | 酸化シリコン膜の形成方法 | |
JPH0297015A (ja) | 熱処理方法 | |
JPH038331A (ja) | 酸化シリコン形成方法及び形成装置 | |
GB2179679A (en) | Forming a dielectric film and semiconductor device including said film | |
JPH02172226A (ja) | シリコン酸化膜の形成方法及び形成装置 | |
JPH04139825A (ja) | シリコン酸化膜の形成方法及びその装置 | |
JPH07297151A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JPH11176828A (ja) | シリコン酸化膜の形成方法 |