JPH0691077B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JPH0691077B2 JPH0691077B2 JP60061497A JP6149785A JPH0691077B2 JP H0691077 B2 JPH0691077 B2 JP H0691077B2 JP 60061497 A JP60061497 A JP 60061497A JP 6149785 A JP6149785 A JP 6149785A JP H0691077 B2 JPH0691077 B2 JP H0691077B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxidation
- oxide film
- thermal oxide
- osf
- semiconductor device
- 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.)
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/60—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/60—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials
- H10P14/63—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials characterised by the formation processes
- H10P14/6302—Non-deposition formation processes
- H10P14/6304—Formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate
- H10P14/6306—Formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor materials
- H10P14/6308—Formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor materials of Group IV semiconductors
- H10P14/6309—Formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor materials of Group IV semiconductors of silicon in uncombined form, i.e. pure silicon
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H10P14/6302—Non-deposition formation processes
- H10P14/6322—Formation by thermal treatments
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- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に半導体基板
表面に膜厚100nm以上の熱酸化膜を形成する際に使用さ
れるものである。
表面に膜厚100nm以上の熱酸化膜を形成する際に使用さ
れるものである。
〔発明の技術的背景とその問題点〕 半導体装置の製造工程において、シリコン基板表面に膜
厚100nm以上の熱酸化膜を形成する工程は例えば素子分
離領域形成工程等に用いられている。従来、こうした膜
厚100nm以上の熱酸化膜を形成する際の雰囲気として
は、水蒸気を含む酸化性雰囲気が用いられている。これ
は、第２図に示す如く、例えば1000℃において、水蒸気
雰囲気中での酸化速度が、100％乾燥酸素雰囲気又はHCl
を例えば３％含む乾燥酸素雰囲気中での酸化速度よりも
速く、スループットの点では有利なためである。
厚100nm以上の熱酸化膜を形成する工程は例えば素子分
離領域形成工程等に用いられている。従来、こうした膜
厚100nm以上の熱酸化膜を形成する際の雰囲気として
は、水蒸気を含む酸化性雰囲気が用いられている。これ
は、第２図に示す如く、例えば1000℃において、水蒸気
雰囲気中での酸化速度が、100％乾燥酸素雰囲気又はHCl
を例えば３％含む乾燥酸素雰囲気中での酸化速度よりも
速く、スループットの点では有利なためである。
一方、酸化時にシリコン基板に発生する欠陥（Oxidatio
n−induced Stacking Fault、以下OSFと記す）は、素子
のリーク特性を悪化させ、例えばCCD等の画像素子にお
いては画像上に白い点を発生させるため問題となってい
る。
n−induced Stacking Fault、以下OSFと記す）は、素子
のリーク特性を悪化させ、例えばCCD等の画像素子にお
いては画像上に白い点を発生させるため問題となってい
る。
このOSFの発生は酸化速度及び酸化時間と関係してお
り、酸化温度が高く、また酸化時間が長いほどOSFの長
さが長くなることが報告されている（A.M.Lin et al.,
J.Electro chem.Soc.,vol.128,1121（1981））。また、
OSFの発生は酸化雰囲気にも依存する。すなわち、シリ
コン基板を水蒸気雰囲気中又は乾燥酸素雰囲気中、1000
℃で酸化して膜厚１μｍの熱酸化膜を形成した場合のOS
Fの発生密度を調べたところ、第３図に示すように乾燥
酸素雰囲気中で酸化した方がOSFの発生密度が少ないこ
とがわかった。また、HClを含む乾燥酸素雰囲気中で酸
化した場合にはOSFの長さが縮小することも知られてい
る。
り、酸化温度が高く、また酸化時間が長いほどOSFの長
さが長くなることが報告されている（A.M.Lin et al.,
J.Electro chem.Soc.,vol.128,1121（1981））。また、
OSFの発生は酸化雰囲気にも依存する。すなわち、シリ
コン基板を水蒸気雰囲気中又は乾燥酸素雰囲気中、1000
℃で酸化して膜厚１μｍの熱酸化膜を形成した場合のOS
Fの発生密度を調べたところ、第３図に示すように乾燥
酸素雰囲気中で酸化した方がOSFの発生密度が少ないこ
とがわかった。また、HClを含む乾燥酸素雰囲気中で酸
化した場合にはOSFの長さが縮小することも知られてい
る。
以上のように、スループットの点では水蒸気雰囲気中で
の酸化が有利であり、実際に膜厚100nm以上の熱酸化膜
を形成する場合には水蒸気雰囲気が使用されているが、
OSFが多く発生するという欠点がある。一方、100％乾燥
酸素雰囲気又はHClを含む酸素雰囲気中での酸化はOSFの
発生が少ない点で有利であるが、スループットの点で実
施困難である。
の酸化が有利であり、実際に膜厚100nm以上の熱酸化膜
を形成する場合には水蒸気雰囲気が使用されているが、
OSFが多く発生するという欠点がある。一方、100％乾燥
酸素雰囲気又はHClを含む酸素雰囲気中での酸化はOSFの
発生が少ない点で有利であるが、スループットの点で実
施困難である。
本発明は上記事情を考慮してなされたものであり、OSF
の発生密度を小さくし、しかもスループットをそれほど
低下させることなく膜厚100nm以上の熱酸化膜を形成し
得る半導体装置の製造方法を提供しようとするものであ
る。
の発生密度を小さくし、しかもスループットをそれほど
低下させることなく膜厚100nm以上の熱酸化膜を形成し
得る半導体装置の製造方法を提供しようとするものであ
る。
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板表面に膜
厚100nm以上のシリコンの熱酸化膜を有する半導体装置
を製造するにあたり、半導体基板を酸素とアルゴン又は
窒素とを含み酸素濃度が希釈された酸化性雰囲気中で酸
化して膜厚40nm以上の熱酸化膜を形成した後、前記酸化
性雰囲気を水蒸気を含む酸化性雰囲気に変えて連続的に
酸化して膜厚100nm以上の熱酸化膜を形成することを特
徴とするものである。
厚100nm以上のシリコンの熱酸化膜を有する半導体装置
を製造するにあたり、半導体基板を酸素とアルゴン又は
窒素とを含み酸素濃度が希釈された酸化性雰囲気中で酸
化して膜厚40nm以上の熱酸化膜を形成した後、前記酸化
性雰囲気を水蒸気を含む酸化性雰囲気に変えて連続的に
酸化して膜厚100nm以上の熱酸化膜を形成することを特
徴とするものである。
このような方法によれば、酸化工程の初期と後期とで雰
囲気を変えているので、OSFの発生密度を小さくし、ス
ループットもそれほど低下させることなく膜厚100nm以
上の熱酸化膜を形成することができる。
囲気を変えているので、OSFの発生密度を小さくし、ス
ループットもそれほど低下させることなく膜厚100nm以
上の熱酸化膜を形成することができる。
本発明において、酸化工程切期に酸素含む酸化性雰囲気
中で酸化を行なうことにより形成する熱酸化膜の膜厚を
40nm以上としたのは、膜厚40nm未満の熱酸化膜を形成し
た場合には、OSFの発生密度が水蒸気を含む酸化性雰囲
気のみを用いて酸化した場合と大差がなためである。
中で酸化を行なうことにより形成する熱酸化膜の膜厚を
40nm以上としたのは、膜厚40nm未満の熱酸化膜を形成し
た場合には、OSFの発生密度が水蒸気を含む酸化性雰囲
気のみを用いて酸化した場合と大差がなためである。
以下、本発明の実施例を説明する。
表面の結晶方位（100）、比抵抗〜３Ωcmのｎ型シリコ
ン基板を1000℃で酸化して膜厚200nmの熱酸化膜を形成
した。
ン基板を1000℃で酸化して膜厚200nmの熱酸化膜を形成
した。
この際、まず酸素流量６/minの酸化性雰囲気中で酸化
して膜厚80nmの熱酸化膜を形成した。その後、酸化性雰
囲気を水素流量６/min、酸素流量４/minの混合ガス
に変えて水素の燃焼により生じる水蒸気によって連続的
に酸化して膜厚200nmの熱酸化膜を形成した。
して膜厚80nmの熱酸化膜を形成した。その後、酸化性雰
囲気を水素流量６/min、酸素流量４/minの混合ガス
に変えて水素の燃焼により生じる水蒸気によって連続的
に酸化して膜厚200nmの熱酸化膜を形成した。
比較例として水素流量６/min、酸素流量４/minの混
合ガスのみを用い、水素の燃焼により生じる水蒸気によ
って酸化して膜厚200nmの熱酸化膜を形成した。
合ガスのみを用い、水素の燃焼により生じる水蒸気によ
って酸化して膜厚200nmの熱酸化膜を形成した。
それぞれのウェハについて、OSFの観察を容易にするた
めに、更に1000℃の乾燥酸素雰囲気中で20時間、酸化を
行なった。その後、熱酸化膜をフッ酸で除去し、ライト
エッチングを行ない、OSFの観察を行なった。第１図に
実施例及び比較例の方法により発生したOSFの密度を示
す。
めに、更に1000℃の乾燥酸素雰囲気中で20時間、酸化を
行なった。その後、熱酸化膜をフッ酸で除去し、ライト
エッチングを行ない、OSFの観察を行なった。第１図に
実施例及び比較例の方法により発生したOSFの密度を示
す。
第１図から明らかなように、比較例の方法では平均10個
/cm2程度のOSF密度であるのに対し、実施例の方法では
１個/cm2程度のOSF密度であることがわかる。したがっ
て、実施例の方法によりOSFの発生を抑制することが可
能となる。
/cm2程度のOSF密度であるのに対し、実施例の方法では
１個/cm2程度のOSF密度であることがわかる。したがっ
て、実施例の方法によりOSFの発生を抑制することが可
能となる。
これは以下のような理由によるものと考えられる。すな
わち、一般にOSFの発生機構としては、ある潜在核に格
子間シリコンが集まって積層欠陥に成長するという機構
が考えられている。こうした機構にもとづけば、実施例
の方法では酸化初期において酸化速度が遅いため、酸化
膜−シリコン界面で格子間シリコンが少なく、OSFの成
長が遅いと考えられる。
わち、一般にOSFの発生機構としては、ある潜在核に格
子間シリコンが集まって積層欠陥に成長するという機構
が考えられている。こうした機構にもとづけば、実施例
の方法では酸化初期において酸化速度が遅いため、酸化
膜−シリコン界面で格子間シリコンが少なく、OSFの成
長が遅いと考えられる。
更に、本発明方法をCCD素子の製造に使用した場合、白
点が１素子中に平均0.5個となり、従来の方法を用いて
製造されたCCD素子では白点が１素子中に平均５個であ
ったのと比較すると、白点を大幅に減少することができ
た。この結果、CCD素子の歩留りが大幅に向上した。
点が１素子中に平均0.5個となり、従来の方法を用いて
製造されたCCD素子では白点が１素子中に平均５個であ
ったのと比較すると、白点を大幅に減少することができ
た。この結果、CCD素子の歩留りが大幅に向上した。
同様に、本発明方法を用いてメモリ素子を製造した場合
にも、歩留りを向上することができた。
にも、歩留りを向上することができた。
一方、酸化時間は実施例の方法では比較例の方法の約４
倍となるが、酸化の前後の処理工程も含めると、酸化工
程の時間はせいぜい従来の約２倍となるにすぎない。そ
して、酸化工程の時間延長が全素子製造工程中に占める
割合はわずかであるので、スループットがそれほど低下
するわけではなく、コストに与える影響は少ない。ま
た、製造装置は従来のものをそのまま使用できることか
ら、この点においてもコスト的には問題がない。
倍となるが、酸化の前後の処理工程も含めると、酸化工
程の時間はせいぜい従来の約２倍となるにすぎない。そ
して、酸化工程の時間延長が全素子製造工程中に占める
割合はわずかであるので、スループットがそれほど低下
するわけではなく、コストに与える影響は少ない。ま
た、製造装置は従来のものをそのまま使用できることか
ら、この点においてもコスト的には問題がない。
なお、上記実施例では酸化工程の初期に100％乾燥酸素
雰囲気を用いたが、初期の酸化速度により遅くし、OSF
の発生を少なくするために、酸素とともにアルゴン又は
窒素を流し、酸素濃度を希釈するようにしてもよい。
雰囲気を用いたが、初期の酸化速度により遅くし、OSF
の発生を少なくするために、酸素とともにアルゴン又は
窒素を流し、酸素濃度を希釈するようにしてもよい。
また、酸化工程の初期の雰囲気をHClガスを含む乾燥酸
素雰囲気とした場合にも、同様にOSFの生を少なくする
効果が得られる。
素雰囲気とした場合にも、同様にOSFの生を少なくする
効果が得られる。
以上詳述した如く本発明の半導体装置の製造方法によれ
ば、OSFの発生を少なくし、しかもスループットをそれ
ほど低下させることなく膜厚100nm以上の熱酸化膜を形
成することができ、工業的価値が極めて大きいものであ
る。
ば、OSFの発生を少なくし、しかもスループットをそれ
ほど低下させることなく膜厚100nm以上の熱酸化膜を形
成することができ、工業的価値が極めて大きいものであ
る。
第１図は本発明の実施例及び比較例の方法により膜厚20
0nmの熱酸化膜を形成した場合のOSF発生密度を示す特性
図、第２図は従来の方法での酸化時間と酸化膜厚との関
係を示す特性図、第３図は従来の方法により膜厚１μｍ
の熱酸化膜を形成した場合のOSF発生密度を示す特性図
である。
0nmの熱酸化膜を形成した場合のOSF発生密度を示す特性
図、第２図は従来の方法での酸化時間と酸化膜厚との関
係を示す特性図、第３図は従来の方法により膜厚１μｍ
の熱酸化膜を形成した場合のOSF発生密度を示す特性図
である。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基板表面に膜厚100nm以上のシリコ
ンの熱酸化膜を有する半導体装置を製造するにあたり、
半導体基板を酸素とアルゴン又は窒素とを含み酸素濃度
が希釈された酸化性雰囲気中で酸化して膜厚40nm以上の
熱酸化膜を形成した後、前記酸化性雰囲気を水蒸気を含
む酸化性雰囲気に変えて連続的に酸化して膜厚100nm以
上の熱酸化膜を形成することを特徴とする半導体装置の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60061497A JPH0691077B2 (ja) | 1985-03-26 | 1985-03-26 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60061497A JPH0691077B2 (ja) | 1985-03-26 | 1985-03-26 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61220338A JPS61220338A (ja) | 1986-09-30 |
| JPH0691077B2 true JPH0691077B2 (ja) | 1994-11-14 |
Family
ID=13172789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60061497A Expired - Lifetime JPH0691077B2 (ja) | 1985-03-26 | 1985-03-26 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0691077B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5817581A (en) * | 1995-04-21 | 1998-10-06 | International Business Machines Corporation | Process for the creation of a thermal SiO2 layer with extremely uniform layer thickness |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51140234A (en) * | 1975-05-30 | 1976-12-03 | Yamatake Honeywell Co Ltd | Valve actuator |
| JPS5279875A (en) * | 1975-12-26 | 1977-07-05 | Nec Corp | Oxidation of silicon wafer |
| JPS5398779A (en) * | 1977-02-10 | 1978-08-29 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Manufacture for silicon oxide film |
| JPS55140234A (en) * | 1979-04-19 | 1980-11-01 | Nec Kyushu Ltd | Method of forming oxide film by heating |
| JPS56158431A (en) * | 1980-05-13 | 1981-12-07 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | Forming of oxidized film of semiconductor element for electric power |
| JPS56161646A (en) * | 1980-05-19 | 1981-12-12 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
| JPS571232A (en) * | 1980-06-04 | 1982-01-06 | Mitsubishi Electric Corp | Oxide film forming device |
| JPS58134425A (ja) * | 1982-02-05 | 1983-08-10 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体素子の製造方法 |
| JPS5975636A (ja) * | 1982-10-25 | 1984-04-28 | Seiko Epson Corp | 酸化膜の形成法 |
-
1985
- 1985-03-26 JP JP60061497A patent/JPH0691077B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61220338A (ja) | 1986-09-30 |
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