JPH05152284A - Manufacture of oxide film on silicon surface - Google Patents
Manufacture of oxide film on silicon surfaceInfo
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- JPH05152284A JPH05152284A JP31670591A JP31670591A JPH05152284A JP H05152284 A JPH05152284 A JP H05152284A JP 31670591 A JP31670591 A JP 31670591A JP 31670591 A JP31670591 A JP 31670591A JP H05152284 A JPH05152284 A JP H05152284A
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、シリコン表面に薄い酸
化膜のパターンを形成するための酸化膜製造方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an oxide film manufacturing method for forming a thin oxide film pattern on a silicon surface.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、半導体デバイスにおけるシリコン
表面に酸化膜（ＳｉＯ2 ）のパターンを形成する方法
は、図２に示すように、シリコン１の表面に酸化膜２を
一様に形成する酸化工程（ａ）と、酸化膜２の表面にフ
ォトレジスト３を一様に塗布した後、必要なパターンを
形成したフォトマスク４を使用して露光し、次いで現像
する露光現像工程（ｂ），（ｃ）と、表面に部分的に露
光した酸化膜２をエッチング液により除去するととも
に、表面に残るフォトレジスト３を除去して酸化膜２の
パターンを得るエッチング工程（ｄ），（ｅ）とを備え
ている。2. Description of the Related Art Conventionally, a method of forming a pattern of an oxide film (SiO 2 ) on the surface of silicon in a semiconductor device is, as shown in FIG. 2, an oxidation step of uniformly forming an oxide film 2 on the surface of silicon 1. (A) and the exposure and development steps (b) and (c) in which the photoresist 3 is evenly applied to the surface of the oxide film 2 and then exposed using a photomask 4 on which a required pattern is formed and then developed. ) And etching steps (d) and (e) for removing the oxide film 2 partially exposed to the surface with an etching solution and removing the photoresist 3 remaining on the surface to obtain the pattern of the oxide film 2. ing.
【０００３】シリコン１の表面に酸化膜２を一様に形成
する酸化工程（ａ）は、７００°Ｃ〜１２５０°Ｃ程度
の温度に設定された炉内に酸化ガスを供給して行なわれ
る。酸化ガスとしては、Ｏ2 （乾燥酸素）、Ｈ2 Ｏ（水
蒸気）、またはＨ2 Ｏを含んだＯ2 やＮ2 等が用いられ
る。The oxidation step (a) for uniformly forming the oxide film 2 on the surface of the silicon 1 is carried out by supplying an oxidizing gas into a furnace set to a temperature of about 700 ° C to 1250 ° C. As the oxidizing gas, O 2 (dry oxygen), H 2 O (steam), O 2 or N 2 containing H 2 O, or the like is used.
【０００４】露光現像工程（ｂ），（ｃ）は、酸化膜２
の表面にフォトレジスト（感光性高分子材料）３を一様
に塗布し、その上にフォトマスク４の微細なパターンを
投影して感光させ、現像液に浸漬して光の当たった部分
のフォトレジスト３を除去してマスクパターンを得る
（逆の場合もある。）。この工程は、フォトマスク４を
使用せずに電子ビーム等により直接パターンを描画する
技術もある。In the exposure and development steps (b) and (c), the oxide film 2 is used.
Photoresist (photosensitive polymer material) 3 is evenly coated on the surface of, and a fine pattern of photomask 4 is projected on it to expose it to light. The resist 3 is removed to obtain a mask pattern (the reverse is also true). In this step, there is also a technique of directly drawing a pattern with an electron beam or the like without using the photomask 4.
【０００５】エッチング工程（ｄ），（ｅ）は、現像液
に酸化膜２上に残ったフォトレジスト３をマスクとし
て、露出している酸化膜２のみをエッチング液により腐
蝕させ、その後表面のフォトレジスト３を除去して酸化
膜２のパターンを得る。エッチング工程は、従来は化学
薬品を用いたウェットエッチングが主として行なわれて
いたが、最近では回路パターンの微細化、高精度化の要
求から気体中の物理的、化学的反応を利用するドライエ
ッチング法が行なわれるようになった。In the etching steps (d) and (e), only the exposed oxide film 2 is corroded by the etching solution using the photoresist 3 remaining on the oxide film 2 as a mask in the developing solution, and then the surface photo The resist 3 is removed to obtain the pattern of the oxide film 2. Conventionally, wet etching using chemicals has been mainly used as the etching process, but recently, due to the demand for finer circuit patterns and higher precision, a dry etching method utilizing physical and chemical reactions in gas is used. Was started.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】このように、従来のシ
リコン表面に酸化膜のパターンを形成する方法は、少な
くとも酸化、露光現像、エッチングの各工程を必要と
し、その間にも汚染除去のために超純水による洗浄が何
回も行なわれ、かつ使用する化学薬品やガス材料の中に
は危険なものもあり、その保守管理には十分に注意する
必要があった。As described above, the conventional method of forming the pattern of the oxide film on the silicon surface requires at least the steps of oxidation, exposure and development, and etching. Cleaning with ultrapure water was performed many times, and some of the chemicals and gas materials used were dangerous, and it was necessary to pay sufficient attention to maintenance and management.
【０００７】また、シリコン表面に形成される酸化膜の
成長がシリコン表面の凹凸や欠陥に左右されるため、非
常に薄い酸化膜パターンの形成が困難であるという問題
があった。Further, since the growth of the oxide film formed on the silicon surface depends on the irregularities and defects on the silicon surface, there is a problem that it is difficult to form a very thin oxide film pattern.
【０００８】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、製造が容易で非常に薄い酸化膜パターン
を容易に形成することのできる優れたシリコン表面の酸
化膜製造方法を提供することを目的とする。The present invention solves such a conventional problem and provides an excellent method for manufacturing an oxide film on a silicon surface, which is easy to manufacture and can form an extremely thin oxide film pattern. The purpose is to
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、原子サイズの欠陥が酸化されやすいこと
を利用して、シリコン表面に電子ビームを部分的に照射
して電子ビームが当たった部分に原子サイズの欠陥を生
じさせた後、このシリコン表面を酸化雰囲気中に曝し
て、欠陥の生じた部分にのみ酸化膜を形成するようにし
たものである。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention utilizes the fact that atomic-size defects are easily oxidized, and partially irradiates the electron beam on the silicon surface to generate an electron beam. After producing atomic-size defects in the hit portion, the silicon surface is exposed to an oxidizing atmosphere so that an oxide film is formed only in the defective portion.
【００１０】[0010]
【作用】したがって、本発明によれば、酸化膜の形成と
酸化膜パターンの形成とが同時に行なわれ、かつ酸化を
室温で行なうことができるので、シリコン基板を劣化さ
せずに高品質で安定した酸化膜パターンを極めて容易に
得ることができる。Therefore, according to the present invention, since the formation of the oxide film and the formation of the oxide film pattern can be performed at the same time and the oxidation can be performed at room temperature, the silicon substrate is not deteriorated and stable with high quality. An oxide film pattern can be obtained very easily.
【００１１】[0011]
【実施例】以下、本発明の一実施例について説明する。
図１は本発明の一実施例における酸化膜製造工程を模式
的に示したものである。まず工程（ａ）では、高度に洗
浄されたシリコン１１の（１００）表面に電子ビーム１
２を部分的に照射して必要なパターンを描画する。露光
装置は電子ビーム露光装置と同じ構造のものを使用す
る。電子ビーム１２は、シリコン１１を透過しない波長
のものが使用され、直径を描画パターンの線幅に応じて
絞り込み、シリコン１１の表面の１原子層か２原子層の
ボンド結合を破壊するようにその出力が制御されてい
る。このようにして電子ビーム１２によりパターンを描
画すると、電子ビーム１２が当たった部分の表層のシリ
コン原子のボンド結合が切断されて原子の空隙が生じ、
欠陥パターン１３が形成される。EXAMPLE An example of the present invention will be described below.
FIG. 1 schematically shows an oxide film manufacturing process in one embodiment of the present invention. First, in step (a), an electron beam 1 is applied to the (100) surface of highly cleaned silicon 11.
2 is partially irradiated to draw the required pattern. The exposure apparatus has the same structure as the electron beam exposure apparatus. The electron beam 12 has a wavelength that does not pass through the silicon 11, and its diameter is narrowed according to the line width of the drawing pattern so that the bond bond of one atomic layer or two atomic layers on the surface of the silicon 11 is broken. Output is controlled. When the pattern is drawn by the electron beam 12 in this way, the bond bond of the silicon atom in the surface layer of the portion hit by the electron beam 12 is broken and the void of the atom is generated,
The defect pattern 13 is formed.
【００１２】文献R.J.Hamers and U.K.Ko¨hler:“Dete
rmination of the local electronic structure of ato
mic-sized defects on Si(100) by Tunneling Spectros
copy”,J.Vac.Sci.Technol.A7(4),July/Aug 1989,pp285
4-2559には、Ｓｉ（１００）表面には、タイプＣと呼ば
れる第１層の原子の欠陥が分布しており、このタイプＣ
の欠陥は強い金属的な性質を有することが記載されてい
る。したがって、シリコン１１の表面の１原子層か２原
子層かを電子ビーム１２で破壊して欠陥パターン１３を
作ることにより、このパターン１３の部分は他の部分よ
りも強い金属的な性質を呈することになり、酸化されや
すくなる。Reference RJ Hamers and UK Ko ¨hler: “Dete
rmination of the local electronic structure of ato
mic-sized defects on Si (100) by Tunneling Spectros
copy ”, J.Vac.Sci.Technol.A7 (4), July / Aug 1989, pp285
In 4-2559, atomic defects of the first layer called type C are distributed on the Si (100) surface.
It is described that the defects of (1) have strong metallic properties. Therefore, by destroying one atomic layer or two atomic layers on the surface of the silicon 11 with the electron beam 12 to form the defect pattern 13, the portion of the pattern 13 has a stronger metallic property than the other portions. And is easily oxidized.
【００１３】そこで、このような欠陥パターン１３を形
成されたシリコン１１の表面を、工程（ｂ）において室
温で酸素分子（Ｏ2 ）からなる酸化雰囲気１４に曝すこ
とにより、欠陥パターン１３の部分にのみ酸化膜１５が
形成されることになる。この酸化膜１５は極めて薄く、
かつ均一で安定したものである。Therefore, the surface of the silicon 11 on which such a defect pattern 13 is formed is exposed to an oxidizing atmosphere 14 composed of oxygen molecules (O 2 ) at room temperature in the step (b), so that the portion of the defect pattern 13 is exposed. Only the oxide film 15 is formed. This oxide film 15 is extremely thin,
It is also uniform and stable.
【００１４】半導体デバイスの高集積化、高性能化を達
成するために、パターンはより微細化されており、線幅
もサブミクロンが達成されている。このような状況にあ
って、酸化膜も、より薄いものが要求されている。従来
の酸化膜形成工程では、熱を長時間加える必要があるの
で、シリコン基板自体に不純物再拡散が生じ、品質を低
下させる恐れがある。これに対し、本実施例では、室温
で酸化膜が形成できるのでシリコン基板の品質を劣化さ
せることがない。また従来の酸化膜形成法では、酸化膜
を薄く形成すると不均一になるので、必要な絶縁破壊耐
圧を得るために酸化膜を厚く形成する必要があったが、
本実施例では、酸化膜を極く薄く形成しても均一な酸化
膜が得られるので、高品質で安定した酸化膜パターンを
得ることができる。In order to achieve high integration and high performance of semiconductor devices, patterns have been made finer and line widths of submicron have been achieved. Under such circumstances, a thinner oxide film is required. In the conventional oxide film forming process, since it is necessary to apply heat for a long time, there is a possibility that impurity re-diffusion occurs in the silicon substrate itself and the quality is deteriorated. On the other hand, in this embodiment, since the oxide film can be formed at room temperature, the quality of the silicon substrate is not deteriorated. Further, in the conventional oxide film forming method, if the oxide film is formed thin, it becomes non-uniform, so it was necessary to form the oxide film thick in order to obtain the necessary breakdown voltage.
In this embodiment, since a uniform oxide film can be obtained even if the oxide film is formed extremely thin, a high quality and stable oxide film pattern can be obtained.
【００１５】なお本実施例においては、酸化雰囲気を作
る酸化剤として酸素分子（Ｏ2 ）を使用したが、これに
代えてＨ2 Ｏ，ＣＯ2，Ｎ2 Ｏ，ＮＯ，ＮＯ2 等を使用
することもできる。In the present embodiment, oxygen molecules (O 2 ) were used as the oxidizing agent for forming the oxidizing atmosphere, but H 2 O, CO 2 , N 2 O, NO, NO 2 or the like was used instead. You can also do it.
【００１６】[0016]
【発明の効果】本発明は、上記実施例から明らかなよう
に、原子サイズの欠陥が酸化されやすいことを利用し
て、シリコン表面に電子ビームを部分的に照射して電子
ビームが当たった部分に原子サイズの欠陥を生じさせた
後、このシリコン表面を酸化雰囲気中に曝して、欠陥の
生じた部分にのみ酸化膜を形成するようにしたものであ
り、酸化膜の形成と酸化膜パターンの形成とを同時に行
なうことができるので、酸化膜製造工程を大幅に短縮す
ることができるとともに、酸化を室温で行なうことがで
きるので、シリコン基板を劣化させずに高品質で安定し
た酸化膜パターンを得ることができる。As is apparent from the above-described embodiments, the present invention utilizes the fact that atomic-size defects are easily oxidized, so that the silicon surface is partially irradiated with the electron beam, and the portion where the electron beam hits the surface. After producing atomic-size defects in the silicon, the silicon surface is exposed to an oxidizing atmosphere so that an oxide film is formed only in the areas where the defects are generated. Since the formation and the formation can be performed simultaneously, the oxide film manufacturing process can be significantly shortened, and the oxidation can be performed at room temperature, so that a high-quality and stable oxide film pattern can be formed without degrading the silicon substrate. Obtainable.
【図１】本発明の一実施例における酸化膜製造工程を示
す模式図FIG. 1 is a schematic diagram showing an oxide film manufacturing process in one embodiment of the present invention.
【図２】従来例における酸化膜製造工程を示す模式図FIG. 2 is a schematic view showing an oxide film manufacturing process in a conventional example.
１１ シリコン １２ 電子ビーム １３ 欠陥パターン １４ 酸化雰囲気 １５ 酸化膜 11 silicon 12 electron beam 13 defect pattern 14 oxidizing atmosphere 15 oxide film
Claims (2)
射して電子ビームが当たった部分に原子サイズの欠陥を
生じさせ、このシリコン表面を酸化雰囲気中に曝すこと
により前記欠陥部分のみに酸化膜を形成するシリコン表
面の酸化膜製造方法。1. A silicon surface is partially irradiated with an electron beam to generate an atomic size defect in a portion hit by the electron beam, and the silicon surface is exposed to an oxidizing atmosphere to form an oxide film only in the defective portion. A method for manufacturing an oxide film on a silicon surface for forming a film.
項１記載のシリコン表面の酸化膜製造方法。2. The method for producing an oxide film on a silicon surface according to claim 1, wherein the silicon surface is a (100) plane.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31670591A JPH05152284A (en) | 1991-11-29 | 1991-11-29 | Manufacture of oxide film on silicon surface |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31670591A JPH05152284A (en) | 1991-11-29 | 1991-11-29 | Manufacture of oxide film on silicon surface |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05152284A true JPH05152284A (en) | 1993-06-18 |
Family
ID=18079987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31670591A Pending JPH05152284A (en) | 1991-11-29 | 1991-11-29 | Manufacture of oxide film on silicon surface |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05152284A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002280541A (en) * | 2001-03-16 | 2002-09-27 | Sharp Corp | Method for forming fine pattern, unit electronic element and quantum dot laser |
-
1991
- 1991-11-29 JP JP31670591A patent/JPH05152284A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002280541A (en) * | 2001-03-16 | 2002-09-27 | Sharp Corp | Method for forming fine pattern, unit electronic element and quantum dot laser |
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