JPH08330302A - シリコン酸化膜の形成方法 - Google Patents
シリコン酸化膜の形成方法Info
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- JPH08330302A JPH08330302A JP16010395A JP16010395A JPH08330302A JP H08330302 A JPH08330302 A JP H08330302A JP 16010395 A JP16010395 A JP 16010395A JP 16010395 A JP16010395 A JP 16010395A JP H08330302 A JPH08330302 A JP H08330302A
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- silicon oxide
- forming
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- silicon
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Abstract
(57)【要約】
【目的】Ｅ’中心が少なく、絶縁破壊耐圧が高く、信頼
性に優れたシリコン酸化膜を形成するためのシリコン酸
化膜の形成方法を提供する。 【構成】シリコン酸化膜の形成方法は、半導体基板１０
上にシリコン酸化膜１１を形成した後、イオン注入法に
よりイオンを該シリコン酸化膜１１に注入し、その後、
ハロゲン元素を含有する不活性ガス雰囲気中で該シリコ
ン酸化膜１１を熱処理する。イオン注入におけるイオン
種は、珪素、酸素、窒素、ヒ素、リン、ホウ素及びハロ
ゲン元素から成る群から選ばれた少なくとも１種の元
素、あるいはかかる元素から構成された化合物の形態で
あることが好ましい。
性に優れたシリコン酸化膜を形成するためのシリコン酸
化膜の形成方法を提供する。 【構成】シリコン酸化膜の形成方法は、半導体基板１０
上にシリコン酸化膜１１を形成した後、イオン注入法に
よりイオンを該シリコン酸化膜１１に注入し、その後、
ハロゲン元素を含有する不活性ガス雰囲気中で該シリコ
ン酸化膜１１を熱処理する。イオン注入におけるイオン
種は、珪素、酸素、窒素、ヒ素、リン、ホウ素及びハロ
ゲン元素から成る群から選ばれた少なくとも１種の元
素、あるいはかかる元素から構成された化合物の形態で
あることが好ましい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板上にシリコ
ン酸化膜を形成する方法に関する。
ン酸化膜を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＭＯＳ型半導体装置の製造においては、
シリコン酸化膜から成るゲート酸化膜を半導体基板の表
面上に形成する必要があり、このシリコン酸化膜の特性
がＭＯＳ型半導体装置の信頼性を担っているといっても
過言ではない。従って、シリコン酸化膜には、常に高い
絶縁破壊耐圧が要求されている。シリコン酸化膜の絶縁
破壊機構として様々なモデルが提唱されているが、シリ
コン酸化膜中の電子又は正孔トラップが関与していると
いう考え方が一般的であり、特に C. Hu らの正孔トラ
ップによる絶縁破壊モデルは有名である。これに関して
は、I.C. Chen, S. Holland and C. Hu : IEEE Trans.
Electron Devices, pp413-422, 1985 を参照されたい。
シリコン酸化膜から成るゲート酸化膜を半導体基板の表
面上に形成する必要があり、このシリコン酸化膜の特性
がＭＯＳ型半導体装置の信頼性を担っているといっても
過言ではない。従って、シリコン酸化膜には、常に高い
絶縁破壊耐圧が要求されている。シリコン酸化膜の絶縁
破壊機構として様々なモデルが提唱されているが、シリ
コン酸化膜中の電子又は正孔トラップが関与していると
いう考え方が一般的であり、特に C. Hu らの正孔トラ
ップによる絶縁破壊モデルは有名である。これに関して
は、I.C. Chen, S. Holland and C. Hu : IEEE Trans.
Electron Devices, pp413-422, 1985 を参照されたい。
【０００３】この正孔トラップを評価する場合、電気的
な測定だけでは微視的な情報を得ることが難しいため、
光、Ｘ線、電子スピン共鳴（Electron Spin Resonanc
e、以下ＥＳＲと略す）等の物理的解析技術を用いた研
究報告が多くなされている。特にＥＳＲ分析の結果か
ら、シリコン酸化膜中にはＥ’中心と呼ばれる構造欠陥
が存在することが知られている。
な測定だけでは微視的な情報を得ることが難しいため、
光、Ｘ線、電子スピン共鳴（Electron Spin Resonanc
e、以下ＥＳＲと略す）等の物理的解析技術を用いた研
究報告が多くなされている。特にＥＳＲ分析の結果か
ら、シリコン酸化膜中にはＥ’中心と呼ばれる構造欠陥
が存在することが知られている。
【０００４】Ｅ’中心とは酸素空位と関連した３価のシ
リコン欠陥であり、図５に示すような形態をしている。
即ち、１つのＳｉ原子が３つのＯ原子と結合している
が、かかる１つのＳｉ原子にはダングリングボンドが存
在する状態を指す。このＥ’中心は正孔の注入やガンマ
線の照射等によって増加することが知られている。図５
には、酸素空位に正孔が捕獲されることによってＥ’中
心が生成されるモデルを示している。また、Ｅ’中心の
密度は、電気的なＣ−Ｖ（容量−電圧）測定から求めた
正孔トラップ密度と一対一に対応していることが知られ
ている。即ち、Ｅ’中心こそ、シリコン酸化膜の絶縁破
壊を引き起こす正孔トラップであると考えられている。
尚、図５の出典は、Hideki Sakata and Akira Toriumu,
"Substrate Hole Current Generation and Oxide Brea
kdown in Si MOSFETs under Fowler-Nordheim Electron
Tunneling Injection", IEDM 93, pp337-340 である。
リコン欠陥であり、図５に示すような形態をしている。
即ち、１つのＳｉ原子が３つのＯ原子と結合している
が、かかる１つのＳｉ原子にはダングリングボンドが存
在する状態を指す。このＥ’中心は正孔の注入やガンマ
線の照射等によって増加することが知られている。図５
には、酸素空位に正孔が捕獲されることによってＥ’中
心が生成されるモデルを示している。また、Ｅ’中心の
密度は、電気的なＣ−Ｖ（容量−電圧）測定から求めた
正孔トラップ密度と一対一に対応していることが知られ
ている。即ち、Ｅ’中心こそ、シリコン酸化膜の絶縁破
壊を引き起こす正孔トラップであると考えられている。
尚、図５の出典は、Hideki Sakata and Akira Toriumu,
"Substrate Hole Current Generation and Oxide Brea
kdown in Si MOSFETs under Fowler-Nordheim Electron
Tunneling Injection", IEDM 93, pp337-340 である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】絶縁破壊耐圧が高く信
頼性の優れたシリコン酸化膜を得るためには、絶縁破壊
を引き起こすと考えられている正孔トラップを低減させ
る必要がある。そして、正孔トラップを低減させるため
には、シリコン酸化膜の構造欠陥の一つであるＥ’中心
を低減させる必要がある。
頼性の優れたシリコン酸化膜を得るためには、絶縁破壊
を引き起こすと考えられている正孔トラップを低減させ
る必要がある。そして、正孔トラップを低減させるため
には、シリコン酸化膜の構造欠陥の一つであるＥ’中心
を低減させる必要がある。
【０００６】従って、本発明の目的は、このＥ’中心が
少なく、絶縁破壊耐圧が高く、信頼性に優れたシリコン
酸化膜を形成するためのシリコン酸化膜の形成方法を提
供することにある。
少なく、絶縁破壊耐圧が高く、信頼性に優れたシリコン
酸化膜を形成するためのシリコン酸化膜の形成方法を提
供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明のシリコン酸化膜の形成方法は、半導体基板
上にシリコン酸化膜を形成した後、イオン注入法により
イオンを該シリコン酸化膜に注入し、その後、ハロゲン
元素を含有する不活性ガス雰囲気中で該シリコン酸化膜
を熱処理することを特徴とする。
めの本発明のシリコン酸化膜の形成方法は、半導体基板
上にシリコン酸化膜を形成した後、イオン注入法により
イオンを該シリコン酸化膜に注入し、その後、ハロゲン
元素を含有する不活性ガス雰囲気中で該シリコン酸化膜
を熱処理することを特徴とする。
【０００８】本発明のシリコン酸化膜の形成方法におい
ては、前記イオン注入におけるイオン種は、シリコン酸
化膜の特性に対して悪影響を与えないイオン種であれば
如何なるイオン種であってもよく、珪素、酸素、窒素、
ヒ素、リン、ホウ素及びハロゲン元素から成る群から選
ばれた少なくとも１種の元素、あるいはかかる元素から
構成された化合物の形態であることが好ましい。
ては、前記イオン注入におけるイオン種は、シリコン酸
化膜の特性に対して悪影響を与えないイオン種であれば
如何なるイオン種であってもよく、珪素、酸素、窒素、
ヒ素、リン、ホウ素及びハロゲン元素から成る群から選
ばれた少なくとも１種の元素、あるいはかかる元素から
構成された化合物の形態であることが好ましい。
【０００９】イオン注入のエネルギーを、投影飛程が、
シリコン酸化膜中、又はシリコン酸化膜と半導体基板と
の界面近傍となるように選ぶことが好ましい。また、イ
オン注入のドーズ量及びエネルギーを、それぞれ、１×
１０10乃至１×１０16ｃｍ-2、及び１乃至５０ｋｅＶと
することが望ましい。尚、イオン注入のエネルギーは、
シリコン酸化膜の厚さ及び用いるイオン種の種類に基づ
き決定すればよい。
シリコン酸化膜中、又はシリコン酸化膜と半導体基板と
の界面近傍となるように選ぶことが好ましい。また、イ
オン注入のドーズ量及びエネルギーを、それぞれ、１×
１０10乃至１×１０16ｃｍ-2、及び１乃至５０ｋｅＶと
することが望ましい。尚、イオン注入のエネルギーは、
シリコン酸化膜の厚さ及び用いるイオン種の種類に基づ
き決定すればよい。
【００１０】シリコン酸化膜の形成方法は、如何なる方
法で行うこともできるが、加湿酸化法にて行うことが好
ましく、中でも、パイロジェニック酸化法とすることが
望ましい。
法で行うこともできるが、加湿酸化法にて行うことが好
ましく、中でも、パイロジェニック酸化法とすることが
望ましい。
【００１１】不活性ガス雰囲気中に含有されるハロゲン
元素として、塩素、臭素、フッ素を挙げることができる
が、なかでも塩素とすることが望ましい。不活性ガス中
に含有されるハロゲン元素の形態としては、例えば、Ｈ
Ｃｌ、ＣＣｌ4、Ｃ2ＨＣｌ3、ＣＨ2Ｃｌ2、Ｃ2Ｈ3Ｃ
ｌ3、Ｃｌ2、Ｂｒ2、ＨＢｒ、ＮＦ3、ＳＦ6を挙げるこ
とができる。不活性ガス中のハロゲン元素の含有率は、
分子又は化合物の形態を基準として、０．００１〜１０
容量％、好ましくは０．００５〜１０容量％、更に好ま
しくは０．０２〜１０容量％である。例えば塩酸ガスを
用いる場合、不活性ガス中の塩酸ガス含有率は０．０２
〜１０容量％であることが望ましい。不活性ガスとして
は、窒素ガス、アルゴンガスを例示することができる。
元素として、塩素、臭素、フッ素を挙げることができる
が、なかでも塩素とすることが望ましい。不活性ガス中
に含有されるハロゲン元素の形態としては、例えば、Ｈ
Ｃｌ、ＣＣｌ4、Ｃ2ＨＣｌ3、ＣＨ2Ｃｌ2、Ｃ2Ｈ3Ｃ
ｌ3、Ｃｌ2、Ｂｒ2、ＨＢｒ、ＮＦ3、ＳＦ6を挙げるこ
とができる。不活性ガス中のハロゲン元素の含有率は、
分子又は化合物の形態を基準として、０．００１〜１０
容量％、好ましくは０．００５〜１０容量％、更に好ま
しくは０．０２〜１０容量％である。例えば塩酸ガスを
用いる場合、不活性ガス中の塩酸ガス含有率は０．０２
〜１０容量％であることが望ましい。不活性ガスとして
は、窒素ガス、アルゴンガスを例示することができる。
【００１２】また、熱処理は炉アニール処理であること
が望ましい。熱処理の温度は、７００〜１２００゜Ｃ、
好ましくは７００〜１１００゜Ｃである。
が望ましい。熱処理の温度は、７００〜１２００゜Ｃ、
好ましくは７００〜１１００゜Ｃである。
【００１３】半導体基板とは、シリコン半導体基板等の
半導体基板そのものだけでなく、半導体基板上にエピタ
キシャル層、多結晶層、あるいは非晶質層が形成された
もの、更には、半導体基板やこれらの層に半導体素子が
形成されたもの等、シリコン酸化膜を形成すべき下地を
意味する。シリコン半導体基板の作製方法はＣＺ法、Ｍ
ＣＺ法、ＤＬＣＺ法、ＦＺ法等、如何なる方法であって
もよいし、また、予め水素アニールが加えられたもので
もよい。
半導体基板そのものだけでなく、半導体基板上にエピタ
キシャル層、多結晶層、あるいは非晶質層が形成された
もの、更には、半導体基板やこれらの層に半導体素子が
形成されたもの等、シリコン酸化膜を形成すべき下地を
意味する。シリコン半導体基板の作製方法はＣＺ法、Ｍ
ＣＺ法、ＤＬＣＺ法、ＦＺ法等、如何なる方法であって
もよいし、また、予め水素アニールが加えられたもので
もよい。
【００１４】本発明のシリコン酸化膜の形成方法は、例
えばＭＯＳ型トランジスタのゲート酸化膜、層間絶縁膜
や素子分離領域の形成、トップゲート型若しくはボトム
ゲート型薄膜トランジスタのゲート酸化膜の形成、フラ
ッシュメモリのトンネル酸化膜の形成等、各種半導体装
置におけるシリコン酸化膜の形成に適用することができ
る。
えばＭＯＳ型トランジスタのゲート酸化膜、層間絶縁膜
や素子分離領域の形成、トップゲート型若しくはボトム
ゲート型薄膜トランジスタのゲート酸化膜の形成、フラ
ッシュメモリのトンネル酸化膜の形成等、各種半導体装
置におけるシリコン酸化膜の形成に適用することができ
る。
【００１５】
【作用】本発明の作用を、図２を参照して説明する。シ
リコン酸化膜は非晶質ではあるが、周期的な構造が全く
存在しないわけではなく、局所的には図２の（Ａ）に示
すように１つのシリコン原子に４つの酸素が結合してい
る構造を有すると考えられている。この中には、Ｅ’中
心の原因となる酸素空位も含まれている。ここで、イオ
ン注入法によりイオンをシリコン酸化膜に注入すると、
シリコン酸化膜の構造はより乱雑に非晶質化される。次
に、ハロゲン元素を含有する不活性ガス雰囲気中で、イ
オン注入後のシリコン酸化膜を熱処理すると、図２の
（Ａ）に類似した構造が再び形成される。このとき、不
活性ガス雰囲気中にハロゲン元素が存在すると、酸素空
位となるシリコン−シリコン結合が生成する代わりに、
強力なシリコン−塩素結合が生成される（図２の（Ｂ）
参照）。その結果、Ｅ’中心の生成を、効果的に抑制す
ることができる。
リコン酸化膜は非晶質ではあるが、周期的な構造が全く
存在しないわけではなく、局所的には図２の（Ａ）に示
すように１つのシリコン原子に４つの酸素が結合してい
る構造を有すると考えられている。この中には、Ｅ’中
心の原因となる酸素空位も含まれている。ここで、イオ
ン注入法によりイオンをシリコン酸化膜に注入すると、
シリコン酸化膜の構造はより乱雑に非晶質化される。次
に、ハロゲン元素を含有する不活性ガス雰囲気中で、イ
オン注入後のシリコン酸化膜を熱処理すると、図２の
（Ａ）に類似した構造が再び形成される。このとき、不
活性ガス雰囲気中にハロゲン元素が存在すると、酸素空
位となるシリコン−シリコン結合が生成する代わりに、
強力なシリコン−塩素結合が生成される（図２の（Ｂ）
参照）。その結果、Ｅ’中心の生成を、効果的に抑制す
ることができる。
【００１６】また、イオン注入のエネルギー、あるいは
イオン注入のドーズ量及びエネルギーを規定することに
よって、シリコン酸化膜の構造を確実に非晶質化するこ
とができる。
イオン注入のドーズ量及びエネルギーを規定することに
よって、シリコン酸化膜の構造を確実に非晶質化するこ
とができる。
【００１７】
【実施例】以下、図面を参照して、実施例に基づき本発
明を説明する。
明を説明する。
【００１８】（実施例１）図１の（Ａ）に模式的な一部
断面図を示すように、シリコン半導体基板から成る半導
体基板１０の表面に、加湿酸化法の一種である従来のパ
イロジェニック酸化法によって、厚さ１０ｎｍのシリコ
ン酸化膜１１を形成した。パイロジェニック酸化法にお
ける基板温度を８５０゜Ｃとした。尚、ＥＳＲ分析時に
生じるマイクロ波の誘電損失の影響を低下させるため、
半導体基板１０は、抵抗率が１０００Ωｃｍ以上のもの
を用いた。
断面図を示すように、シリコン半導体基板から成る半導
体基板１０の表面に、加湿酸化法の一種である従来のパ
イロジェニック酸化法によって、厚さ１０ｎｍのシリコ
ン酸化膜１１を形成した。パイロジェニック酸化法にお
ける基板温度を８５０゜Ｃとした。尚、ＥＳＲ分析時に
生じるマイクロ波の誘電損失の影響を低下させるため、
半導体基板１０は、抵抗率が１０００Ωｃｍ以上のもの
を用いた。
【００１９】次に、図１の（Ｂ）に模式図を示すよう
に、イオン注入法により、珪素イオンをシリコン酸化膜
に注入した。イオン注入の条件を、以下のとおりとし
た。尚、このイオン注入条件における投影飛程は、約
０．０１１μｍである。 イオン種 ：Ｓｉ+ ドーズ量 ：１×１０13ｃｍ-2 注入エネルギー：１０ｋｅＶ
に、イオン注入法により、珪素イオンをシリコン酸化膜
に注入した。イオン注入の条件を、以下のとおりとし
た。尚、このイオン注入条件における投影飛程は、約
０．０１１μｍである。 イオン種 ：Ｓｉ+ ドーズ量 ：１×１０13ｃｍ-2 注入エネルギー：１０ｋｅＶ
【００２０】イオン注入後、図１の（Ｃ）に模式図を示
すように、拡散炉を用いて、０．１容量％の塩酸ガスを
含有する窒素ガス雰囲気中で、このシリコン酸化膜を熱
処理した。熱処理の条件を以下のとおりとした。 基板温度 ：８５０゜Ｃ 熱処理時間：３０分
すように、拡散炉を用いて、０．１容量％の塩酸ガスを
含有する窒素ガス雰囲気中で、このシリコン酸化膜を熱
処理した。熱処理の条件を以下のとおりとした。 基板温度 ：８５０゜Ｃ 熱処理時間：３０分
【００２１】（比較例１）比較例１においては、イオン
注入後の熱処理を窒素ガス１００％雰囲気中で行った点
が実施例１と異なる。使用したシリコン半導体基板の抵
抗率、パイロジェニック酸化法の条件、イオン注入条件
及び熱処理条件は、実施例１と同様とした。
注入後の熱処理を窒素ガス１００％雰囲気中で行った点
が実施例１と異なる。使用したシリコン半導体基板の抵
抗率、パイロジェニック酸化法の条件、イオン注入条件
及び熱処理条件は、実施例１と同様とした。
【００２２】（比較例２）比較例２においては、イオン
注入を行わなかった点が実施例１と異なる。使用したシ
リコン半導体基板の抵抗率、パイロジェニック酸化法の
条件及び熱処理条件は、実施例１と同様とした。
注入を行わなかった点が実施例１と異なる。使用したシ
リコン半導体基板の抵抗率、パイロジェニック酸化法の
条件及び熱処理条件は、実施例１と同様とした。
【００２３】［ＥＳＲ分析方法］実施例１、比較例１及
び比較例２にて得られたシリコン酸化膜を、ＥＳＲ（電
子スピン共鳴）にて分析した。６×３０ｍｍ2の短冊状
に切り出したシリコン酸化膜が形成された半導体基板か
ら成る各試料を３枚重ねて、分析器の試料管に挿入し
た。日本電子株式会社製、Ｘ−ｂａｎｄＥＳＲ分析器
（型番：ＪＥＳ−ＲＥ２Ｘ）を用いて、以下の条件でＥ
ＳＲ分析を行った。 マイクロ波の周波数：約９ＧＨｚ マイクロ波のパワー：５ｍＷ 測定磁場 ：３２０±７．５ｍＴ 測定時定数 ：０．０３ｓｅｃ 試料温度 ：室温 変調磁場の周波数 ：１００ｋＨｚ 変調磁場の幅 ：０．１６ｍＴ
び比較例２にて得られたシリコン酸化膜を、ＥＳＲ（電
子スピン共鳴）にて分析した。６×３０ｍｍ2の短冊状
に切り出したシリコン酸化膜が形成された半導体基板か
ら成る各試料を３枚重ねて、分析器の試料管に挿入し
た。日本電子株式会社製、Ｘ−ｂａｎｄＥＳＲ分析器
（型番：ＪＥＳ−ＲＥ２Ｘ）を用いて、以下の条件でＥ
ＳＲ分析を行った。 マイクロ波の周波数：約９ＧＨｚ マイクロ波のパワー：５ｍＷ 測定磁場 ：３２０±７．５ｍＴ 測定時定数 ：０．０３ｓｅｃ 試料温度 ：室温 変調磁場の周波数 ：１００ｋＨｚ 変調磁場の幅 ：０．１６ｍＴ
【００２４】［ＥＳＲ分析によるＥ’中心密度の定量結
果］実施例１にて得られた試料のＥＳＲ微分信号である
ＥＳＲスペクトルを図３に示す。ＥＳＲスペクトルの両
端にある大きなピークは、スピン量が既知のＭｎ2+によ
るものであり、中央にあるピークは、Ｅ’中心と、Ｐｂ
中心（シリコン酸化膜とシリコン半導体基板の界面や試
料の劈開面に存在し、１つのＳｉ原子が３つのＳｉ原子
と結合しているが、かかる１つのＳｉ原子にはダングリ
ングボンドが存在する状態を指す）によるものである。
求めるＥ’中心のスピン密度は、スピン量が既知のＭｎ
2+のピークとの面積比によって得ることができる。
果］実施例１にて得られた試料のＥＳＲ微分信号である
ＥＳＲスペクトルを図３に示す。ＥＳＲスペクトルの両
端にある大きなピークは、スピン量が既知のＭｎ2+によ
るものであり、中央にあるピークは、Ｅ’中心と、Ｐｂ
中心（シリコン酸化膜とシリコン半導体基板の界面や試
料の劈開面に存在し、１つのＳｉ原子が３つのＳｉ原子
と結合しているが、かかる１つのＳｉ原子にはダングリ
ングボンドが存在する状態を指す）によるものである。
求めるＥ’中心のスピン密度は、スピン量が既知のＭｎ
2+のピークとの面積比によって得ることができる。
【００２５】実施例１、比較例１及び比較例２にて得ら
れたシリコン酸化膜中のＥ’中心密度の定量結果を図４
に示す。実施例１においては、比較例１及び比較例２に
比べて、１桁以上Ｅ’中心密度が低減していることが判
る。尚、実施例１が比較例１に比べてＥ’中心密度が低
い理由は、珪素イオン注入後の熱処理雰囲気中に塩素が
含まれているからであり、Ｅ’中心の原因となる酸素空
位に塩素が結合してシリコン−塩素結合を形成している
からであると推測できる。また、実施例１が比較例２に
比べてＥ’中心密度が低い理由は、実施例１において
は、珪素イオンの注入によってシリコン酸化膜の酸素空
位を有する構造が一度破壊されるのに対し、比較例２に
おいては、シリコン酸化膜形成時に生じた大量の酸素空
位が、熱処理による塩素の結合だけでは低減できないか
らであると推測できる。
れたシリコン酸化膜中のＥ’中心密度の定量結果を図４
に示す。実施例１においては、比較例１及び比較例２に
比べて、１桁以上Ｅ’中心密度が低減していることが判
る。尚、実施例１が比較例１に比べてＥ’中心密度が低
い理由は、珪素イオン注入後の熱処理雰囲気中に塩素が
含まれているからであり、Ｅ’中心の原因となる酸素空
位に塩素が結合してシリコン−塩素結合を形成している
からであると推測できる。また、実施例１が比較例２に
比べてＥ’中心密度が低い理由は、実施例１において
は、珪素イオンの注入によってシリコン酸化膜の酸素空
位を有する構造が一度破壊されるのに対し、比較例２に
おいては、シリコン酸化膜形成時に生じた大量の酸素空
位が、熱処理による塩素の結合だけでは低減できないか
らであると推測できる。
【００２６】以上のＥＳＲ分析結果から、本発明のシリ
コン酸化膜の形成方法により、Ｅ’中心の生成が飛躍的
に抑制されていることが判る。
コン酸化膜の形成方法により、Ｅ’中心の生成が飛躍的
に抑制されていることが判る。
【００２７】以上、本発明を好適な実施例に基づき説明
したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。加湿酸化法として、酸素、窒素、アルゴン等のキ
ャリアガスに水蒸気を混ぜ、あるいは乾燥酸素を水バブ
ラに通す従来の加湿酸化法を採用することができる。ま
た、珪素イオンの酸素イオンのイオン注入条件はあくま
で例示であり、他のイオン種として、酸素、窒素、ヒ
素、リン、ホウ素及びハロゲン元素から成る群から選ば
れた少なくとも１種の元素、あるいはかかる元素から構
成された化合物の形態を挙げることができる。更には、
イオン注入を一度だけでなく、例えば、珪素イオンと酸
素イオンを連続して注入したり、イオン注入と熱処理と
を数回繰り返す等、本発明の主旨を逸脱しない範囲でイ
オン注入や熱処理の方法、条件を適宜変更することがで
きる。
したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。加湿酸化法として、酸素、窒素、アルゴン等のキ
ャリアガスに水蒸気を混ぜ、あるいは乾燥酸素を水バブ
ラに通す従来の加湿酸化法を採用することができる。ま
た、珪素イオンの酸素イオンのイオン注入条件はあくま
で例示であり、他のイオン種として、酸素、窒素、ヒ
素、リン、ホウ素及びハロゲン元素から成る群から選ば
れた少なくとも１種の元素、あるいはかかる元素から構
成された化合物の形態を挙げることができる。更には、
イオン注入を一度だけでなく、例えば、珪素イオンと酸
素イオンを連続して注入したり、イオン注入と熱処理と
を数回繰り返す等、本発明の主旨を逸脱しない範囲でイ
オン注入や熱処理の方法、条件を適宜変更することがで
きる。
【００２８】
【発明の効果】本発明のシリコン酸化膜の形成方法によ
って形成されたシリコン酸化膜においては、Ｅ’中心の
生成を効果的に抑制することができるので、欠陥が少な
く、優れた絶縁破壊耐圧特性と信頼性とを有するシリコ
ン酸化膜を形成することができる。
って形成されたシリコン酸化膜においては、Ｅ’中心の
生成を効果的に抑制することができるので、欠陥が少な
く、優れた絶縁破壊耐圧特性と信頼性とを有するシリコ
ン酸化膜を形成することができる。
【図１】本発明のシリコン酸化膜の形成方法を説明する
ための、半導体基板等の模式的な一部断面図である。
ための、半導体基板等の模式的な一部断面図である。
【図２】本発明の作用を説明するための、シリコン酸化
膜の模式的な構造を示す図である。
膜の模式的な構造を示す図である。
【図３】実施例１におけるＥＳＲスペクトルを示す図で
ある。
ある。
【図４】実施例１並びに比較例１及び比較例２のＥＳＲ
スペクトルから求めたＥ’中心密度を示す図である。
スペクトルから求めたＥ’中心密度を示す図である。
【図５】正孔注入によるＥ’中心の生成モデルを示す図
である。
である。
１０ 半導体基板 １１ シリコン酸化膜 １２ ゲート電極
Claims (9)
- 【請求項１】半導体基板上にシリコン酸化膜を形成した
後、イオン注入法によりイオンを該シリコン酸化膜に注
入し、その後、ハロゲン元素を含有する不活性ガス雰囲
気中で該シリコン酸化膜を熱処理することを特徴とする
シリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項２】前記イオン注入におけるイオン種は、珪
素、酸素、窒素、ヒ素、リン、ホウ素及びハロゲン元素
から成る群から選ばれた少なくとも１種の元素、あるい
はかかる元素から構成された化合物の形態であることを
特徴とする請求項１に記載のシリコン酸化膜の形成方
法。 - 【請求項３】前記イオン注入のエネルギーを、投影飛程
が、シリコン酸化膜中、又はシリコン酸化膜と半導体基
板との界面近傍となるように選ぶことを特徴とする請求
項１又は請求項２に記載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項４】前記イオン注入のドーズ量及びエネルギー
は、それぞれ、１×１０10乃至１×１０16ｃｍ-2、及び
１乃至５０ｋｅＶであることを特徴とする請求項１乃至
請求項３のいずれか１項に記載のシリコン酸化膜の形成
方法。 - 【請求項５】前記シリコン酸化膜の形成方法はパイロジ
ェニック酸化法であることを特徴とする請求項１乃至請
求項４のいずれか１項に記載のシリコン酸化膜の形成方
法。 - 【請求項６】不活性ガス雰囲気中に含有されるハロゲン
元素は塩素であることを特徴とする請求項１乃至請求項
５のいずれか１項に記載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項７】前記塩素は塩酸の形態であり、不活性ガス
雰囲気中に含有される塩酸濃度は０．０２乃至１０容量
％であることを特徴とする請求項６に記載のシリコン酸
化膜の形成方法。 - 【請求項８】前記熱処理は炉アニール処理であることを
特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載
のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項９】前記熱処理は７００乃至１１００゜Ｃの温
度で行われることを特徴とする請求項１乃至請求項８の
いずれか１項に記載のシリコン酸化膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16010395A JPH08330302A (ja) | 1995-06-02 | 1995-06-02 | シリコン酸化膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16010395A JPH08330302A (ja) | 1995-06-02 | 1995-06-02 | シリコン酸化膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08330302A true JPH08330302A (ja) | 1996-12-13 |
Family
ID=15707922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16010395A Pending JPH08330302A (ja) | 1995-06-02 | 1995-06-02 | シリコン酸化膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08330302A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11204793A (ja) * | 1997-10-24 | 1999-07-30 | Lsi Logic Corp | 電子デバイスのゲート酸化物を硬化させる方法及び半導体デバイス |
| US7598559B2 (en) | 2005-03-04 | 2009-10-06 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor storage device, manufacturing method therefor, and portable electronic equipment |
| JP2013106019A (ja) * | 2011-11-17 | 2013-05-30 | Toyota Central R&D Labs Inc | 半導体装置とその製造方法 |
| WO2014190771A1 (zh) * | 2013-05-30 | 2014-12-04 | 北京大学 | 淀积在锗基或三五族化合物基衬底上的栅介质的处理方法 |
-
1995
- 1995-06-02 JP JP16010395A patent/JPH08330302A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11204793A (ja) * | 1997-10-24 | 1999-07-30 | Lsi Logic Corp | 電子デバイスのゲート酸化物を硬化させる方法及び半導体デバイス |
| US7598559B2 (en) | 2005-03-04 | 2009-10-06 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor storage device, manufacturing method therefor, and portable electronic equipment |
| JP2013106019A (ja) * | 2011-11-17 | 2013-05-30 | Toyota Central R&D Labs Inc | 半導体装置とその製造方法 |
| WO2014190771A1 (zh) * | 2013-05-30 | 2014-12-04 | 北京大学 | 淀积在锗基或三五族化合物基衬底上的栅介质的处理方法 |
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