JPH0353530A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH0353530A
JPH0353530A JP18924689A JP18924689A JPH0353530A JP H0353530 A JPH0353530 A JP H0353530A JP 18924689 A JP18924689 A JP 18924689A JP 18924689 A JP18924689 A JP 18924689A JP H0353530 A JPH0353530 A JP H0353530A
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田島 和浩
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、酸化膜を形成する半導体装置の製造、方法に
関し、特に急熱短時間酸化(RTO;RapidThe
rmal Oxidation )処理による均一な酸
化膜の形戒方法に関する。
〔発明の概要〕
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上にほぼ
均一な第一の酸化膜を急熱短時間酸化処理により形威し
、次いで、前記急熱短時間酸化処理を行った同一反応室
内で任意の厚さの第二の酸化膜を象,熱短時間酸化処理
により形成することにより、酸化膜の耐圧特性を確保し
ながら、WA厚の均一性を向上させるものである。
〔従来の技術〕
酸化膜形成技術には気相化学反応(CVD・),スバッ
タ.回転塗布により基板にS i O2膜を堆積させる
堆積法と常圧酸化,高圧酸化及び酸素プラズマ酸化によ
る酸化法がある.このうち、酸化法は、常圧酸化.高圧
酸化のように酸素ガスもしくは水蒸気中で700−11
00゜Cの比較的高温で酸化する方法と、酸素プラズマ
を酸化種として400〜7 0 0 ”Cの比較的低温
でシリコン基板を酸化する方法が知られている。常圧酸
化は最も一般的な方法であり、特に素子間分離のための
LOCOSM化とゲート酸化膜形成において重要であと
ころで、近年、MOSメモリーが微細化されるに従って
ゲート酸化膜の薄膜化が進み、100人以下の酸化膜が
使用されている.このような100人以下の膜厚の酸化
膜を形成する方法として白熱線等のヒータを熱源とする
従来の電気炉を用いる場合、酸化レートを下げて膜厚の
均一性を確保するとともに、900゜C以下の比較的低
温で酸化し、不純物の拡散が起こらないようにして膜質
の低下を防止している。
しかし、酸化膜のgi膜化にともなって処理温度をさら
に低温化させる必要があり、このような低温化に起因す
る耐圧性の低下や膜がポーラスになる等の膜質の劣化が
起きる虞れがある。
そこで、上述のような膜質の劣化を改善するための技術
として、最近では、ハロゲンランプ照射による急熱短時
間酸化が注目されている(例えば、特開昭63−211
759号公報参照.).この急熱短時間酸化処理は、ハ
ロゲンランプ(近赤外光0. 4〜4.0μm波長)の
輻射による赤外線により.短時間(数秒間或いは数分間
程度)、試料を連続的に照射するものである。このよう
なハロゲンランプ照射を用い、酸素ガス中でドライ酸化
された酸化膜は、水蒸気中で電気炉を用いてウェット酸
化された酸化膜と同等あるいはそれ以上の耐圧特性を有
している. 〔発明が解決しようとする課題〕 ところが、上述のハロゲンランプ照射による急熱短時間
酸化処理によって酸化膜を形成する方法では、耐圧性は
確保されるが、一方で半導体基体の面内の膜厚の均一性
が低下するという欠点がある。一般的に、酸化膜の膜厚
と膜厚のばらつき度の関係は、膜厚が薄くなるに従って
欣厚のばらつきが大きくなる傾向にある.また、従来の
急熱短時間酸化によって形威した酸化膜と電気炉を用い
て形成した酸化膜を比較した場合、実験結果によれば、
膜厚が200人以下の領域では急熱短時間酸化による酸
化膜の均一性は大きく劣化しており、急熱短時間酸化処
理による酸化膜の均一度の値は電気炉による酸化膜の均
一度の約1/2になった.これは、酸化膜を処理する際
の初期の酸化レートが電気炉を用いた場合に比べて速い
ためと考えられる。さらに、膜厚が50人以下の極めて
薄い膜厚の領域において急熱短時間酸化処理による酸化
膜のばらつき度は約10%を越える値となり、このよう
な均一度の低下に伴い耐圧分布も低下するという問題が
ある。
そこで、本発明は、急熱短時間酸化処理により形或する
方法であって、特に膜厚が100入よりも}通い酸化膜
においても膜圧特性及び膜厚の均一性の両方の点で優れ
た酸化膜を形威する半導体装置の製造方法を提供するこ
とを目的とする.〔課題を解決するための手段〕 本発明の多層配線形威方法は上述の目的を達戒するため
に提案されたものであり、シリコン基板等の半導体基仮
に対し、ほぼ均一な第一の酸化膜を第一の急熱短時間酸
化処理により形威する工程と、前記第一の急熱短時間酸
化処理を行った同一反応室内で任、意の厚さの第二の酸
化Rタを第二の急熱短時間酸化処理により形成する工程
とからなることを特徴とする.ここで、第二の酸化膜は
第一の酸化膜がさらに酸化されたものであって、一体に
形成される。
ここで、第一の急熱短時間酸化処理は処理瓜度を750
〜850゜Cの範囲で行うことができ、より好ましくは
、780〜8 2 0 ’Cである。第二の急熱短時間
酸化処理においては、1100〜1200゜C程度の範
囲で行うことができる.また、第一の急熱短時間酸化処
理の処理温度までの昇温速度は、50゜C/ s e 
c以下とされ、第二の急熱短時間酸化処理の処理温度ま
での昇温速度は、5〜100゜(/secとされ、10
0℃/ s e c以上は均一性の面から好ましくない
また、第一の酸化膜の膜厚が例えば20人以下とされ、
第二の酸化膜と第一の酸化膜の膜厚の和が例えば100
人よりも薄いような酸化膜を形成する場合に、本発明の
半導体装置の製造方法は適応できる。
〔作用〕
先ず、シリコン基板上の酸化膜を750〜850゜Cの
比較的低温で急熱短時間酸化することにより、膜厚の均
一性に優れた第一の酸化膜が形成される。次いで、上述
の急熱短時間酸化処理を行った同一反応室内で連続的に
1100〜1200℃の高温で通常の急熱短時間酸化処
理を行って任意の厚さの第二の酸化膜を形戒することに
より、第二の酸化膜の酸化工程では既に第一の酸化膜が
形威されているので、膜厚は酸化時間の1/2乗に比例
し、酸化処理における初期の酸化レートが速くなる虞れ
がない。従って、従来の急熱短時間酸化の場合に比べて
低い酸化レートで急熱短時間酸化が行われるため、酸化
膜の膜厚の均一性が確保されたまま酸化が進行する.ま
た、第二の急熱短時間酸化を行うので信頼性の高い耐圧
特性が得られる. 〔実施例〕 本発明の好適な実施例゜を図面を参照しながら説明する
本発明は、ハロゲンランプ加熱を用いた急熱短特間酸化
によってシリコン酸化膜を形威する半導体装置の製造方
法である。
先ず、半導体基板であるシリコン基板の表面を洗浄し、
希フン酸による表面処理を行う。この表面処理を行った
半導体基板上には薄い自然酸化膜が形成される. 次に、第1図に示すように、ハロゲンランプ加熱により
昇温速度を50゜(:/sec以下で800゜Cまで昇
温し、800゜Cで第一の急熱短時間酸化を行ってII
厚が20人程度である第一の酸化膜が形威される.なお
、第一の急熱短時間酸化処理の処理温度は750〜B5
0″Cの範囲とすることが好ましく、より好ましくは、
780〜820゜Cである. そして、第一の急熱短時間酸化を行った同一反応室内で
連続してl150゜Cまで加熱する.温度が1150゜
Cに達した後、この温度で通常の短時間酸化により所望
の膜厚の第二の酸化膜が形成される。1150’Cまで
の昇温速度は5〜1 0 0 ’C/ s e cが適
当とされ、均一性の面から100゜C/ s e c以
上は好ましくない。
なお、第二の急熱短時間酸化では、処理温度を1 10
0〜1200゜Cの範囲内で行うことができる. ここで、第2図は、本実施例の酸化膜の形戒方法によっ
て得られた酸化膜の膜厚(横軸)と膜厚のばらつき度(
縦軸)の関係を示すものであり、同時に、電気炉による
酸化膜及び従来の急熱短時間酸化による酸化膜との比較
を示すものである.第2図に示すように、本実施例によ
る酸化膜は電気炉による酸化膜とほぼ同じレベルの膜厚
の均一性の高い酸化膜が得られており、膜厚が50人の
非常に薄い膜においても膜厚のばらつき度はわずか5%
程度である。一方、従来の急熱短時間酸化による酸化膜
と比較した場合、100入以下の膜厚の領域で、2倍以
上の均一性が得られている.以上のような二段階の急熱
短時間酸化を行って酸化膜を形戒することにより、予め
第一の酸化膜が形成されているので第二の酸化膜の酸化
工程では実質的な酸化レートが低くなるため、膜厚がば
らつく要因がなくなり、均一な酸化膜が形威される。ま
た、高温で酸化処理されるので耐圧特性が向上する. 〔発明の効果〕 本発明の半導体装置の製造方法で5よ、温度の異なった
二段階の急熱短時間酸化が行われる。即ち、比較的低温
では均一な酸化膜が形成され、高温の急熱短時間酸化で
は酸化膜の欣質特性が向上される。第二のt熱短時間酸
化は既に第一の酸化膜が形威されているために、その酸
化レートが高くならず、酸化膜の均一性が確保されたま
ま進行する.従って、100人以下程度の膜厚の薄い酸
化膜においても耐圧特性と均一性に優れた酸化膜の形威
が実現される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にかかる半導体装置の製造方法の一例の
温度スケジュールを示す図である.第2図は本発明にか
かる半導体装置の製造方法の一例の膜厚と均一性の関係
図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体基板に対し、ほぼ均一な第一の酸化膜を第一の急
    熱短時間酸化処理により形成する工程と、前記第一の急
    熱短時間酸化処理を行った同一反応室内で任意の厚さの
    第二の酸化膜を第二の急熱短時間酸化処理により形成す
    る工程を具備してなる半導体装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007087978A (ja) * 2005-09-16 2007-04-05 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
JP2008182192A (ja) * 2006-12-26 2008-08-07 Sumco Corp 貼り合わせウェーハの製造方法
CN113436961A (zh) * 2021-06-24 2021-09-24 西安奕斯伟硅片技术有限公司 氧化膜生成方法

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