JPH0729898A - 半導体製造方法 - Google Patents

半導体製造方法

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JPH0729898A
JPH0729898A JP5175738A JP17573893A JPH0729898A JP H0729898 A JPH0729898 A JP H0729898A JP 5175738 A JP5175738 A JP 5175738A JP 17573893 A JP17573893 A JP 17573893A JP H0729898 A JPH0729898 A JP H0729898A
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semiconductor
plasma
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Tadahiro Omi
忠弘 大見
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/60Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials
    • H10P14/63Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials characterised by the formation processes
    • H10P14/6302Non-deposition formation processes
    • H10P14/6304Formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate
    • H10P14/6306Formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor materials
    • H10P14/6308Formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor materials of Group IV semiconductors
    • H10P14/6309Formation 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
    • HELECTRICITY
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    • H10P14/6319Formation by plasma treatments, e.g. plasma oxidation of the substrate

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  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、低温処理でありながら極めて高い
絶縁特性を有する酸化膜を形成することを可能とする高
特性半導体の製造方法を提供することを目的とする。 【構成】 半導体ウエハまたは金属薄膜表面を酸化し酸
化膜を形成する工程において、不活性ガス及び酸素ガス
を含む混合ガスのプラズマ雰囲気中で酸化膜を形成し、
該酸化膜中に不活性ガスを含有させることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体製造方法に係わ
り、特に半導体の製造工程における酸化工程に適合した
半導体製造方法に関する。
【0002】
【背景技術】LSI製造プロセスで広く用いられている
酸化法には常圧下でのドライ酸化法とウェット酸化法が
ある。いずれの場合も、900℃〜1000℃という高
温下で酸素ガスを導入しながら酸化を行うものであるた
め、ウエハの熱歪、不純物再分布という問題が生じる。
【0003】そこで近年、酸素プラズマによる低温酸化
の検討が試みられている。これは数10mTorr〜数
100mTorrの酸素ガス中に高周波電界を印加し、
+やO2 +を生成させて酸化膜を形成する方法である。
酸素イオンあるいは励起状態にあるO2雰囲気中にシリ
コンなどの半導体ウエハを置くことにより、900℃以
下のウエハ温度で、酸化膜を形成することが可能とな
る。
【0004】図5は、シリコンウエハ温度が450℃の
場合、酸素プラズマで生成するシリコン酸化膜の膜厚と
酸化時間との関係を示したものである。このときの酸素
ガス圧は6mTorrであり、周波数100MHz、5
0Wの高周波電界を印加して、酸素プラズマを生成して
いる。図が示すように、酸化時間に伴いシリコン酸化膜
が増加しており、酸素プラズマ中でシリコンウエハ表面
が酸化されていることが分かる。
【0005】しかし、上記従来技術では、半導体ウエハ
表面層と酸化膜との界面において、半導体ウエハ表面層
原子と酸素との結合状態は、酸化膜中での結合状態と異
なるものとなる。図6は、酸素プラズマ中でシリコンウ
エハを酸化して形成したシリコン酸化膜(47Å)のX
線光電子分光スペクトルである。ここで使用したX線源
はAlKαである。図には、Si2Pに起因する3本のピ
ークが観られる。即ち、シリコンウエハからのピーク2
bとSiO2からのピーク2aの他に、ピーク2cが観
られる。このピーク2cはSiとシリコン酸化膜との界
面あるいはシリコン酸化膜中にSiO2以外のSiとO
の結合があることを示している。Siとシリコン酸化膜
との界面あるいはシリコン酸化膜中にSiO2以外のS
iとOの結合があると、酸化膜の絶縁耐圧不良が発生し
やすくなる。
【0006】図7は、酸素プラズマ中で、シリコンウエ
ハを酸化させて酸化膜を形成し、更に酸化膜上にAl電
極を形成したMOSダイオードの絶縁耐圧分布を調べた
ものである。熱酸化膜の場合、絶縁耐圧は10MV/c
m以上であるのに対し、O2プラズマによる酸化膜では
絶縁耐圧は最大でも6MV/cmと非常に低い値となっ
ている。
【0007】以上述べたように、従来の酸素プラズマに
よる酸化は、低温で酸化膜が得られるという利点はある
ものの、得られる酸化膜の絶縁特性は熱酸化膜に比べて
大幅に劣るという問題がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】以上の状況において、
本発明は、低温処理でありながら極めて高い絶縁特性を
有する酸化膜を形成することを可能とする高特性半導体
の製造方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体製造方法
は、半導体ウエハまたは金属薄膜表面を酸化し酸化膜を
形成する工程において、不活性ガス及び酸素ガスを含む
混合ガスのプラズマ雰囲気中で酸化膜を形成し、該酸化
膜中に不活性ガスを含有させることを特徴とする。
【0010】
【作用】本発明の製造方法によれば、酸化膜形成時に酸
化膜中に不活性ガスを含ませることにより、現在のとこ
ろその理由は明かではないが、半導体ウエハ(あるいは
金属薄膜)表面層の原子と酸素原子を安定に結合させる
ことが可能となる。従って、酸化膜の膜質が高品質にな
り、絶縁耐圧を向上させることが可能となる。しかも、
酸化膜形成時に不活性ガスが含まれていれば良く、後の
工程で酸化膜から抜け出ても半導体原子(あるいは金属
原子)と酸素原子間の安定な結合状態は保たれ、絶縁特
性は維持される。
【0011】
【実施例】以下に本発明に係る半導体製造方法の実施例
を図面に基づいて説明する。
【0012】図1は半導体ウエハをプラズマによって酸
化する装置の概念図である。本装置の特徴は、高周波電
源101によって例えば100MHzの高周波電界を上
部電極103に印加させ、チャンバ内に導入されたO2
ガスとArガスを効率よく放電させ、プラズマを生成さ
せる。
【0013】一方、高周波電源104によって、例えば
数10MHzの高周波電界を下部電極105に印加する
ことにより、下部電極105上に置かれた半導体ウエハ
106表面の電位を制御することができる。この電位
は、高周波電源104の出力を変えることにより、自由
に変えることが可能であり、Ar、O2混合プラズマの
電位より小さくなるように制御すれば、Arプラズマ中
のArイオンを半導体ウエハ106表面上に照射するこ
とができる。また半導体ウエハ106は、ヒータ107
によって加熱される。
【0014】この装置によってSiウエハ上に、良質な
SiO2膜を形成することが可能となる。例えばSiウ
エハ106をヒータ107で450℃まで加熱してお
き、Arガス圧力を30mTorr、O2ガスを0.1
mTorrとし、高周波電源101により、100MH
z、50Wの高周波電界を上部電極103に印加して、
Ar、O2混合ガスを放電させる。このときのAr、O2
混合ガスのプラズマ電位は15Vである。一方、高周波
電源104により、例えば40MHz、5Wの高周波電
界を下部電極105に印加すると、Siウエハ106表
面上に−1Vの電位が生じる。従って、Ar、O2混合
ガスのプラズマ電位とSiウエハ106表面上の電位の
差が16Vとなり、Ar+イオンを十分Siウエハ10
6表面上に照射することが可能となる。このArイオン
の照射により、Siウエハ酸化時に、Si酸化膜中にA
rを含ませることが可能となる。
【0015】本実施例では、Arガス、O2ガス導入後
に放電させ、プラズマを生起させたが、Arガスを導入
してプラズマを生起した後、酸素ガスを導入しても良
い。この場合、Arイオンによりウエハ表面がクリーニ
ングされた後に酸化膜が形成されるため、酸化膜の絶縁
特性は一層向上する。
【0016】次に、以上のようにして作製したシリコン
酸化膜中のAr量を求めた。シリコンウエハを加熱し、
酸化膜から放出されるAr放出量の温度変化を図2に示
す。放出されたAr量は大気圧イオン化質量分析法によ
り求めた。図から明らかなように、温度の上昇に伴い、
シリコン酸化膜中からのAr放出量は増加し、この放出
量から酸化膜中にAr原子が1×1014個から5×10
14個含まれていることが分かった。
【0017】図3はX線光電子分光法により、シリコン
酸化膜のSi原子とO原子の結合状態を調べたものであ
る。このときの酸化膜厚は60Åである。また、X線源
はAlKαを用いた。図が示すように、スペクトルには
シリコンウエハからのピーク6bと酸化膜であるSiO
2からのピーク6aのみ見られるだけで、SiO2以外の
SiとOの結合はないことが分かる。
【0018】図4に、以上の60Åの酸化膜上にAl電
極を形成して作製したMOSダイオードの絶縁耐圧分布
を示す。絶縁耐圧は最大で9MV/cmであり、図7で
示した従来のO2プラズマのみで酸化膜を形成したとき
と比較すると耐圧は3MV/cm向上していることが分
かる。
【0019】また、Arガスを放出させた酸化膜を用い
て作製したMOSダイオードについても同様な測定を行
ったところ、図4と同様な結果となった。
【0020】以上の結果から明らかなようにシリコン酸
化工程で、酸化膜中にArガスを含ませることによりS
i原子と酸素原子を450℃という低温でも安定に結合
させることができ、絶縁耐圧の優れたシリコン酸化膜を
形成することができる。
【0021】なお、本実施例ではシリコンウエハの酸化
を示したが、シリコンウエハに限定されるものではな
く、他の半導体ウエハあるいは半導体ウエハ上に形成さ
れた金属薄膜の酸化にも好適に適用される。金属(T
a)表面を実施例と同様にして酸化して得られた金属酸
化膜も、シリコン酸化膜と同様、より高い絶縁特性を有
することが確認されている。
【0022】また酸化膜厚として60Åの場合を説明し
たが、この膜厚に限るものではない。さらに酸化膜中に
含ませるガスとしてArガスを例としたが、他の不活性
ガスでも良い。また、酸化膜中に含ませる不活性ガスの
量は1×1014個から5×1014個と示したが、この量
に限定されないのは言うまでもない。さらに、シリコン
ウエハ106の温度を450℃としたがこの温度に限定
はされない。
【0023】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、酸化膜中に不
活性ガスを含ませることにより、半導体ウエハ表面層の
原子と酸素原子を低温でも安定に結合させることがで
き、絶縁耐圧に優れた酸化膜をもつ良好な半導体素子を
提供することができる。
【0024】請求項2の発明によれば、酸化膜形成工程
で、酸化膜中に効果的に不活性ガスを含ませることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる酸化膜形成装置の要部概略図で
ある。
【図2】本発明によって形成された酸化膜中のArガス
放出量の温度依存特性を示すグラフである。
【図3】本発明によって形成された酸化膜中のSiとO
の結合状態を示すX線光電子スペクトルである。
【図4】本発明によって形成された酸化膜の絶縁耐圧特
性を示すヒストグラムである。
【図5】従来技術による酸化膜厚と酸化時間との関係を
示すグラフである。
【図6】従来技術によって形成された酸化膜中のSiと
Oの結合状態を示すX線光電子スペクトルである。
【図7】従来技術によって形成された酸化膜の絶縁耐圧
特性を示すヒストグラムである。
【符号の説明】
101 高周波電源、 102 真空容器、 103 上部電極、 104 高周波電源、 105 下部電極、 106 半導体ウエハ、 107 ヒータ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体ウエハまたは金属薄膜表面を酸化
    し酸化膜を形成する工程において、不活性ガス及び酸素
    ガスを含む混合ガスのプラズマ雰囲気中で酸化膜を形成
    し、該酸化膜中に不活性ガスを含有させることを特徴と
    する半導体製造方法。
  2. 【請求項2】 前記酸化膜は、ゲート酸化膜であること
    を特徴とする請求項1に記載の半導体製造方法。
JP5175738A 1993-07-15 1993-07-15 半導体製造方法 Pending JPH0729898A (ja)

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PCT/JP1994/001160 WO1995002896A1 (en) 1993-07-15 1994-07-15 Method for manufacturing semiconductor

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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11168212A (ja) * 1997-12-02 1999-06-22 Tadahiro Omi 半導体装置
WO1999050899A1 (en) * 1998-03-27 1999-10-07 Tokyo University Of Agriculture & Technology Method for forming film
US6431667B1 (en) 1998-11-20 2002-08-13 Nec Corporation Structure for mounting and dismounting an equipment unit
US6500711B1 (en) * 2002-02-01 2002-12-31 Macronix International Co., Ltd. Fabrication method for an interpoly dielectric layer
WO2004081381A1 (ja) * 2003-03-12 2004-09-23 Tadahiro Ohmi ポンプ
KR100834612B1 (ko) * 2005-03-31 2008-06-02 가부시끼가이샤 도시바 실리콘계 피처리물의 처리 방법, 처리 장치 및 반도체장치의 제조 방법
WO2010038654A1 (ja) * 2008-09-30 2010-04-08 東京エレクトロン株式会社 シリコン酸化膜の形成方法及び装置
US8218311B2 (en) 2009-07-23 2012-07-10 Toshiba Tec Kabushiki Kaisha Electronic apparatus

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5825267A (ja) * 1981-08-07 1983-02-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd Mos型半導体装置およびその製造方法
JPS6227533A (ja) * 1985-07-26 1987-02-05 Japan Synthetic Rubber Co Ltd 内部酸化型合金およびその成形物の製造方法
JPS62274627A (ja) * 1986-05-23 1987-11-28 Hitachi Ltd 薄膜の製造方法
JPH0273635A (ja) * 1988-09-08 1990-03-13 Nec Corp 絶縁膜成長装置
JPH06103691B2 (ja) * 1989-02-20 1994-12-14 松下電器産業株式会社 薄膜の形成方法

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11168212A (ja) * 1997-12-02 1999-06-22 Tadahiro Omi 半導体装置
WO1999050899A1 (en) * 1998-03-27 1999-10-07 Tokyo University Of Agriculture & Technology Method for forming film
AU748409B2 (en) * 1998-03-27 2002-06-06 Tokyo University Of Agriculture & Technology Method for forming film
US6746726B2 (en) * 1998-03-27 2004-06-08 Tokyo University Of Agriculture & Technology Method for forming film
KR100441836B1 (ko) * 1998-03-27 2004-07-27 동경농공대학 성막 방법
US6431667B1 (en) 1998-11-20 2002-08-13 Nec Corporation Structure for mounting and dismounting an equipment unit
US6500711B1 (en) * 2002-02-01 2002-12-31 Macronix International Co., Ltd. Fabrication method for an interpoly dielectric layer
JP2004278308A (ja) * 2003-03-12 2004-10-07 Tadahiro Omi ポンプ
WO2004081381A1 (ja) * 2003-03-12 2004-09-23 Tadahiro Ohmi ポンプ
KR100834612B1 (ko) * 2005-03-31 2008-06-02 가부시끼가이샤 도시바 실리콘계 피처리물의 처리 방법, 처리 장치 및 반도체장치의 제조 방법
WO2010038654A1 (ja) * 2008-09-30 2010-04-08 東京エレクトロン株式会社 シリコン酸化膜の形成方法及び装置
JP2010087185A (ja) * 2008-09-30 2010-04-15 Tokyo Electron Ltd シリコン酸化膜の形成方法、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体およびプラズマ酸化処理装置
US8389420B2 (en) 2008-09-30 2013-03-05 Tokyo Electron Limited Method and apparatus for forming silicon oxide film
KR101255905B1 (ko) * 2008-09-30 2013-04-17 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 실리콘 산화막의 형성 방법 및 장치
US8218311B2 (en) 2009-07-23 2012-07-10 Toshiba Tec Kabushiki Kaisha Electronic apparatus
US8792235B2 (en) 2009-07-23 2014-07-29 Toshiba Tec Kabushiki Kaisha Electronic apparatus

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EP0709879A1 (en) 1996-05-01

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