JPS61199639A - 半導体の酸化方法 - Google Patents
半導体の酸化方法Info
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- JPS61199639A JPS61199639A JP60040176A JP4017685A JPS61199639A JP S61199639 A JPS61199639 A JP S61199639A JP 60040176 A JP60040176 A JP 60040176A JP 4017685 A JP4017685 A JP 4017685A JP S61199639 A JPS61199639 A JP S61199639A
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- 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
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- Formation Of Insulating Films (AREA)
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。
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、半導体の酸化方法に関し、特に半導体の表層
に酸化膜を形成する方法に関するものである。
に酸化膜を形成する方法に関するものである。
近年の半導体装置の製造工程においては、酸化膜形成が
不可欠な技術になっている。
不可欠な技術になっている。
従来、半導体装置の製造工程の中でもシリコン基板など
の半導体基板上に酸化膜を形成する方法としては、たと
えば、乾燥酸化、水蒸気酸化などの熱酸化による方法や
、気相成長法などが知られている。
の半導体基板上に酸化膜を形成する方法としては、たと
えば、乾燥酸化、水蒸気酸化などの熱酸化による方法や
、気相成長法などが知られている。
しかしながら、技術の進歩に伴う歩留り向上の要求や、
平面的のみならず立体的な微細化の要求があり、これら
の要求に答える技術として低温で迅速かつ高精度に酸化
膜を形成する方法が求められ、これに応する一例として
、エキシマレーザ−などの半導体基体の表層に吸収され
この表層部分を瞬時加熱する短波長のパルスレーザ−を
、半導体基板の内部側を低温に保ちながら酸素雰囲気中
の上記半導体基板に照射し、迅速に表層部分に酸化膜を
形成するとともに、この内部側の歪などの発生を防止す
るような酸化膜の形成の方法が知られている。
平面的のみならず立体的な微細化の要求があり、これら
の要求に答える技術として低温で迅速かつ高精度に酸化
膜を形成する方法が求められ、これに応する一例として
、エキシマレーザ−などの半導体基体の表層に吸収され
この表層部分を瞬時加熱する短波長のパルスレーザ−を
、半導体基板の内部側を低温に保ちながら酸素雰囲気中
の上記半導体基板に照射し、迅速に表層部分に酸化膜を
形成するとともに、この内部側の歪などの発生を防止す
るような酸化膜の形成の方法が知られている。
前述のように、短波長のパルスレーザ−には、高速に酸
化膜を形成できる他、低温で基板内部にダメージを与え
ることなく酸化を行うことができるという長所がある。
化膜を形成できる他、低温で基板内部にダメージを与え
ることなく酸化を行うことができるという長所がある。
しかし、雰囲気を酸素０２にすることでは表面の酸化反
応速度が遅く、十分に短波長レーザーの性能を引き出せ
ないのみならず、酸化反応が瞬時にかつ低温で行われる
ため、ＳｉＯと５ｉ０２とが併存するような不均一な酸
化膜が形成されるおそれもある。
応速度が遅く、十分に短波長レーザーの性能を引き出せ
ないのみならず、酸化反応が瞬時にかつ低温で行われる
ため、ＳｉＯと５ｉ０２とが併存するような不均一な酸
化膜が形成されるおそれもある。
本発明は、このような問題点に鑑み、半導体の表層部分
に高速でかつ均一に酸化膜を形成する方法を提供するこ
とを目的とする。
に高速でかつ均一に酸化膜を形成する方法を提供するこ
とを目的とする。
本発明は、強酸化性ガスを光分解可能なエネルギーを有
するエネルギービームを用いて光分解し、光分解された
励起状態の酸素原子により半導体の表面を酸化する半導
体の酸化方法により、上述の問題点を解決するものであ
る。
するエネルギービームを用いて光分解し、光分解された
励起状態の酸素原子により半導体の表面を酸化する半導
体の酸化方法により、上述の問題点を解決するものであ
る。
強酸化性ガスに光吸収させることによって解離あるいは
さらに強酸化性ガスの構成原子の電子系を光励起状態し
、この励起状態の強酸化性ガスの構成原子と基板の構成
原子とが容易に酸化反応するため、酸化膜が均一かつ高
速に形成される。
さらに強酸化性ガスの構成原子の電子系を光励起状態し
、この励起状態の強酸化性ガスの構成原子と基板の構成
原子とが容易に酸化反応するため、酸化膜が均一かつ高
速に形成される。
本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明する。
第１の実施例は、第１図に示すように強酸化性ガスにオ
ゾンと酸素の混合ガス（分圧０．５気圧の０２ガスと、
１％の０３ガスを含む分圧０．５気圧の０２ガスとの混
合ガス）を用い、該ガスを光分解する光源としてＫｒＦ
エキシマレーザ−（波長２４９ｎｍ）を使用した例であ
る。
ゾンと酸素の混合ガス（分圧０．５気圧の０２ガスと、
１％の０３ガスを含む分圧０．５気圧の０２ガスとの混
合ガス）を用い、該ガスを光分解する光源としてＫｒＦ
エキシマレーザ−（波長２４９ｎｍ）を使用した例であ
る。
まず、この例では、予め基板を加熱するＸｅＦエキシマ
レーザ−（波長３５０ｎｍ）のレーザービームａが石英
窓４を介して酸化膜形成装置１の反応室３に配置された
シリコン基板２に照射する。
レーザ−（波長３５０ｎｍ）のレーザービームａが石英
窓４を介して酸化膜形成装置１の反応室３に配置された
シリコン基板２に照射する。
このＸｅＦエキシマレーザ−はパルスレーザ−であり、
ＸｅＦエキシマレーザ−のレーザービームａは図中上方
より照射されシリコン基板２の表層部を加熱する。この
予備加熱は、およそ９００℃以下で行われ、従って基板
の内部に熱的な歪を生ずることはない、さらにこのシリ
コン基板２の表層部の加熱と前後して、光分解を生じて
高速にシリコン基板２の表層部を酸化する強酸化性ガス
であるオゾンと酸素の混合ガスを上記反応室３に送る。
ＸｅＦエキシマレーザ−のレーザービームａは図中上方
より照射されシリコン基板２の表層部を加熱する。この
予備加熱は、およそ９００℃以下で行われ、従って基板
の内部に熱的な歪を生ずることはない、さらにこのシリ
コン基板２の表層部の加熱と前後して、光分解を生じて
高速にシリコン基板２の表層部を酸化する強酸化性ガス
であるオゾンと酸素の混合ガスを上記反応室３に送る。
この混合ガスを送ることによって上記反応室３の雰囲気
は上記混合ガスになり、上記酸化膜形成装置１の反応室
３内の上記混合ガスに、別ビームとしてＫｒＦエキシマ
レーザ−のレーザービームｂを照射する。
は上記混合ガスになり、上記酸化膜形成装置１の反応室
３内の上記混合ガスに、別ビームとしてＫｒＦエキシマ
レーザ−のレーザービームｂを照射する。
上記ＫｒＦエキシマレーザ−のレーザービームｂは、上
記反応室３の雰囲気の混合ガスの構成原子である酸素原
子を光分解あるいは光励起する。
記反応室３の雰囲気の混合ガスの構成原子である酸素原
子を光分解あるいは光励起する。
そして、この混合ガスの酸素原子が、ＸｅＦエキシマレ
ーザ−のレーザービームａによって予備加熱されたシリ
コン基板２の構成原子であるＳｉ原子と容易に結合する
ことによって高速に酸化膜がシリコン基板２の表層部に
形成される。
ーザ−のレーザービームａによって予備加熱されたシリ
コン基板２の構成原子であるＳｉ原子と容易に結合する
ことによって高速に酸化膜がシリコン基板２の表層部に
形成される。
この反応について説明すると、第２図に示すよウニ強酸
化性ガスと照射されるエネルギービームの波長との関係
およびシリコン基板と照射されるエネルギービームの波
長との関係があり、まず、強酸化性ガスと照射されるエ
ネルギービームの波長との関係では、この第１の実施例
のように強酸化性ガスとして０３ガスを含む場合には、
Ｑ３’ ｍ Ｏ２＋ ＯＸ という光分解によって、励起状態の酸素原子０車が生成
され、この生成された励起状態の酸素原子０本は、酸化
力が強いため迅速な酸化反応を実現できる。
化性ガスと照射されるエネルギービームの波長との関係
およびシリコン基板と照射されるエネルギービームの波
長との関係があり、まず、強酸化性ガスと照射されるエ
ネルギービームの波長との関係では、この第１の実施例
のように強酸化性ガスとして０３ガスを含む場合には、
Ｑ３’ ｍ Ｏ２＋ ＯＸ という光分解によって、励起状態の酸素原子０車が生成
され、この生成された励起状態の酸素原子０本は、酸化
力が強いため迅速な酸化反応を実現できる。
”続いて、上記混合ガスに含まれるオゾンの吸収スペク
トルの波長依存性については、第３図に示すようにＫｒ
Ｆエキシマレーザ−の波長である２４９ｎｍで効率よく
光吸収が起こることが示されており、この波長でのオゾ
ンを光分解して励起状態の酸素原子を生成する量子効率
も第４図に示すように優れていることがわかる。従って
ＫｒＦエキシマレーザ−のレーザービームｂをオゾンに
照射するでとは、光分解し励起によって活性化した酸素
原子を効率よく供給することになり、酸化膜の高速形成
の要因となっている。
トルの波長依存性については、第３図に示すようにＫｒ
Ｆエキシマレーザ−の波長である２４９ｎｍで効率よく
光吸収が起こることが示されており、この波長でのオゾ
ンを光分解して励起状態の酸素原子を生成する量子効率
も第４図に示すように優れていることがわかる。従って
ＫｒＦエキシマレーザ−のレーザービームｂをオゾンに
照射するでとは、光分解し励起によって活性化した酸素
原子を効率よく供給することになり、酸化膜の高速形成
の要因となっている。
また、シリコン基板と照射されるエネルギービームの波
長の関係については、シリコン基板２を加熱するエネル
ギービームの波長はおよそ１１３Ｑｎｍ以下の波長のエ
ネルギービームであることが、シリコン基板の表層部の
みを効率よく加熱するのに必要である。上記第１の実施
例に説明した予備加熱は、上述したようにシリコン基板
２に直接照射されるＸｅＦエキシマレーザ−のレーザー
ビームａによって行われており、このレーザービームａ
の波長は３５０ ｎｍである。したがって、上記第１の
実施例で使用したＸｅＦエキシマレーザ−のレーザービ
ームａによってシリコン基ｆ！２の表面層のみを効率よ
く加熱することができ、しかも光分解と加熱が別光源で
あるため酸化膜の膜厚の制御も正確になる。また、照射
される光線の方向によっては、表層部近傍で光分解をさ
せたり光分解を起こさせる領域を広く取ることができ、
効率よく酸化膜を形成することができる。さらにエネル
ギー量を制御することにより、基板の内部に熱的な歪を
生ずることもなく、逆にエネルギー量を大きくした場合
には、表層部のみを熔融して高速に酸化することができ
る。
長の関係については、シリコン基板２を加熱するエネル
ギービームの波長はおよそ１１３Ｑｎｍ以下の波長のエ
ネルギービームであることが、シリコン基板の表層部の
みを効率よく加熱するのに必要である。上記第１の実施
例に説明した予備加熱は、上述したようにシリコン基板
２に直接照射されるＸｅＦエキシマレーザ−のレーザー
ビームａによって行われており、このレーザービームａ
の波長は３５０ ｎｍである。したがって、上記第１の
実施例で使用したＸｅＦエキシマレーザ−のレーザービ
ームａによってシリコン基ｆ！２の表面層のみを効率よ
く加熱することができ、しかも光分解と加熱が別光源で
あるため酸化膜の膜厚の制御も正確になる。また、照射
される光線の方向によっては、表層部近傍で光分解をさ
せたり光分解を起こさせる領域を広く取ることができ、
効率よく酸化膜を形成することができる。さらにエネル
ギー量を制御することにより、基板の内部に熱的な歪を
生ずることもなく、逆にエネルギー量を大きくした場合
には、表層部のみを熔融して高速に酸化することができ
る。
尚、上記第１の実施例に使用した光分解用のレーザービ
ームについては、オゾン混合ガス雰囲気では、３２０ｎ
ｍ以下の波長のエネルギービームであればＫｒＦエキシ
マレーザ−に限定されずいかなるエネルギービームを用
いてもよい。また、加熱用のＸｅＦエキシマレーザ−に
ついてもこれに限定されず、１１３０ｎｍ以下の波長の
パルスレーザ−であればいかなるものでもよく、さらに
表層部のみを加熱し、基板内部に歪を生ずるものでなけ
ればいかなるエネルギービームでもよい。
ームについては、オゾン混合ガス雰囲気では、３２０ｎ
ｍ以下の波長のエネルギービームであればＫｒＦエキシ
マレーザ−に限定されずいかなるエネルギービームを用
いてもよい。また、加熱用のＸｅＦエキシマレーザ−に
ついてもこれに限定されず、１１３０ｎｍ以下の波長の
パルスレーザ−であればいかなるものでもよく、さらに
表層部のみを加熱し、基板内部に歪を生ずるものでなけ
ればいかなるエネルギービームでもよい。
上記第１の実施例では、光分解可能なエネルギーを有す
るレーザービームａを直接にシリコン基板２に照射して
いない。しかし、光分解可能なエネルギーを有するエネ
ルギービームが強酸化性ガスのみならず基板に照射され
た場合には、例えば、第２図に示すシリコン基板とエネ
ルギービームの波長との関係のように、加熱や基板の構
成原子の間のボンディングが切断されるなどの現象が生
ずる。そして、この基板の構成原子の間のボンディング
切断を利用して、さらに迅速に酸化膜を形成することが
できる。すなわち、基板がシリコン基板の場合は、第２
図に示されるように、加熱にっいては１１３０ｎｍ以下
の波長で、基板の構成原子の間のボンディングの切断に
ついては２６００ｍ以下の波長でそれぞれこれらの現象
が生じ、これらを上記光分解作用と組み合わせることに
よって一層迅速な酸化反応を生じさせることができる。
るレーザービームａを直接にシリコン基板２に照射して
いない。しかし、光分解可能なエネルギーを有するエネ
ルギービームが強酸化性ガスのみならず基板に照射され
た場合には、例えば、第２図に示すシリコン基板とエネ
ルギービームの波長との関係のように、加熱や基板の構
成原子の間のボンディングが切断されるなどの現象が生
ずる。そして、この基板の構成原子の間のボンディング
切断を利用して、さらに迅速に酸化膜を形成することが
できる。すなわち、基板がシリコン基板の場合は、第２
図に示されるように、加熱にっいては１１３０ｎｍ以下
の波長で、基板の構成原子の間のボンディングの切断に
ついては２６００ｍ以下の波長でそれぞれこれらの現象
が生じ、これらを上記光分解作用と組み合わせることに
よって一層迅速な酸化反応を生じさせることができる。
本発明の第２の実施例は、第１の実施例と同様に強酸化
性ガスとしてオゾンの混合ガスを用い、エネルギービー
ムの波長が２６０ｎｍ以下では基板の構成原子であるＳ
ｉ原子間のボンディング切断が生じることを利用し、波
長が２６０ｎｍ以下のエネルギービームとしてＫｒＦエ
キシマレーザ−（波長２４９ｎｍ）を使用して、原子間
のボンディング切断と上記混合ガスの光分解を複合させ
た例である。
性ガスとしてオゾンの混合ガスを用い、エネルギービー
ムの波長が２６０ｎｍ以下では基板の構成原子であるＳ
ｉ原子間のボンディング切断が生じることを利用し、波
長が２６０ｎｍ以下のエネルギービームとしてＫｒＦエ
キシマレーザ−（波長２４９ｎｍ）を使用して、原子間
のボンディング切断と上記混合ガスの光分解を複合させ
た例である。
まず、この第５図に示す例では、ＫｒＦエキシマレーザ
−のレーザービームＣは、石英窓１４を介して酸化膜形
成装置１１の反応室１３内部に配置されたシリコン基板
１２に照射する。この反応室１３には、雰囲気ガスとし
て光分解可能な強酸化性ガスである上記混合ガスが送ら
れている。ＫｒＦエキシマレーザ−のレーザービームＣ
は上記シリコン基板１２に照射し、このシリコン基板１
２の表面層を９００℃以下に予備加熱すると同時に、こ
のシリコン基板１２の表層部において、シリコン基板１
２の構成原子であるＳｉ原子のボンディング切断をする
。そして、さらにＫｒＦエキシマレーザ−のレーザービ
ームＣは、上記第１の実施例と同様に強酸化性ガスであ
る上記オゾンと酸素の混合ガスにも光吸収され、この光
吸収により上記光分解が生じて励起状態の酸素原子０本
を生成する。そして、この励起状態の酸素原子０本とボ
ンディング切断されたＳｉ原子が容易に結合することに
よって、一般の５ｉ０２膜形成より高速に酸化膜を形成
するものである。
−のレーザービームＣは、石英窓１４を介して酸化膜形
成装置１１の反応室１３内部に配置されたシリコン基板
１２に照射する。この反応室１３には、雰囲気ガスとし
て光分解可能な強酸化性ガスである上記混合ガスが送ら
れている。ＫｒＦエキシマレーザ−のレーザービームＣ
は上記シリコン基板１２に照射し、このシリコン基板１
２の表面層を９００℃以下に予備加熱すると同時に、こ
のシリコン基板１２の表層部において、シリコン基板１
２の構成原子であるＳｉ原子のボンディング切断をする
。そして、さらにＫｒＦエキシマレーザ−のレーザービ
ームＣは、上記第１の実施例と同様に強酸化性ガスであ
る上記オゾンと酸素の混合ガスにも光吸収され、この光
吸収により上記光分解が生じて励起状態の酸素原子０本
を生成する。そして、この励起状態の酸素原子０本とボ
ンディング切断されたＳｉ原子が容易に結合することに
よって、一般の５ｉ０２膜形成より高速に酸化膜を形成
するものである。
この第２の実施例では、上述した第１の実施例のように
単なる光分解のみの作用ではなく、ボンディング切断さ
れたＳｉ原子と光分解によって生成された励起状態の酸
素原子が容易に結合するという複合作用などによって、
エネルギービームの性能を引き出し迅速に酸化膜を形成
することができ、さらに予備加熱およびボンディング切
断と光分解の作用を単一の光源を使用して行うため、酸
化膜形成機構が簡単であり、装置上も利点を有している
。また、表層部のみにエネルギーを供与しているため基
板内部に歪を生ずることもなく、基板の表層部のみを溶
融してさらに高速に酸化膜を形成することができる。
単なる光分解のみの作用ではなく、ボンディング切断さ
れたＳｉ原子と光分解によって生成された励起状態の酸
素原子が容易に結合するという複合作用などによって、
エネルギービームの性能を引き出し迅速に酸化膜を形成
することができ、さらに予備加熱およびボンディング切
断と光分解の作用を単一の光源を使用して行うため、酸
化膜形成機構が簡単であり、装置上も利点を有している
。また、表層部のみにエネルギーを供与しているため基
板内部に歪を生ずることもなく、基板の表層部のみを溶
融してさらに高速に酸化膜を形成することができる。
尚、上記予備加熱およびボンディング切断と光分解の作
用をさせるＫｒＦエキシマレーザ−は、これに限定され
ず２６０ｎｍ以下の波長のエネルギービームであればよ
く、予備加熱に関して表層部のみを加熱するような別の
エネルギービームを使用してもよい。
用をさせるＫｒＦエキシマレーザ−は、これに限定され
ず２６０ｎｍ以下の波長のエネルギービームであればよ
く、予備加熱に関して表層部のみを加熱するような別の
エネルギービームを使用してもよい。
次に本発明の第３の実施例を説明する。第３の実施例は
、第２の実施例と同様の方法によって、酸化膜を形成す
る方法であるが、用いる光源を低圧水銀灯とした例であ
る。
、第２の実施例と同様の方法によって、酸化膜を形成す
る方法であるが、用いる光源を低圧水銀灯とした例であ
る。
第６図に示すように、強酸化性ガスとしてオゾンの混合
ガスを用い、光分解を生じさせかつ基板の構成原子であ
るＳｉ原子のボンディング切断をするエネルギービーム
として低圧水銀灯（波長２３５ｎｍ）を使用し、低圧水
銀灯のビームｄは、シリコン基板２２と強酸化性ガスで
あるオゾンに照射している。この低圧水銀灯を使用する
場合は、低圧水銀灯自体ではシリコン基板２２の表層部
の予備加熱のエネルギー量が不足するため、予備加熱の
ための別ビームが必要であり、シリコン基板２２の表層
部の加熱のためのＸｅＦエキシマレーザ−（波長３５０
ｒ１ｍ）を用いている。尚、予備加熱のための別ビーム
はこれに限定されず、ＸｅＣ１エキシマレーザ−や、Ａ
ｒレーザーなどの波長が１１３０ｎｍ以下のエネルギー
ビームを使用すれば予備加熱することができる。
ガスを用い、光分解を生じさせかつ基板の構成原子であ
るＳｉ原子のボンディング切断をするエネルギービーム
として低圧水銀灯（波長２３５ｎｍ）を使用し、低圧水
銀灯のビームｄは、シリコン基板２２と強酸化性ガスで
あるオゾンに照射している。この低圧水銀灯を使用する
場合は、低圧水銀灯自体ではシリコン基板２２の表層部
の予備加熱のエネルギー量が不足するため、予備加熱の
ための別ビームが必要であり、シリコン基板２２の表層
部の加熱のためのＸｅＦエキシマレーザ−（波長３５０
ｒ１ｍ）を用いている。尚、予備加熱のための別ビーム
はこれに限定されず、ＸｅＣ１エキシマレーザ−や、Ａ
ｒレーザーなどの波長が１１３０ｎｍ以下のエネルギー
ビームを使用すれば予備加熱することができる。
この第３の実施例による酸化膜の形成方法は、第２の実
施例に準じておこなわれ、低圧水銀灯のビームｄのオゾ
ン混合ガスへの照射による光分解による励起状態の酸素
原子の生成と、低圧水銀灯のビームｄのシリコン基板２
２への照射によるシリコン基板２２の表層部のＳｉ原子
のボンディング切断を行い、この励起状態の酸素原子と
Ｓｉ原子が容易に結合することなどによって、高速に酸
化膜を形成することができる。
施例に準じておこなわれ、低圧水銀灯のビームｄのオゾ
ン混合ガスへの照射による光分解による励起状態の酸素
原子の生成と、低圧水銀灯のビームｄのシリコン基板２
２への照射によるシリコン基板２２の表層部のＳｉ原子
のボンディング切断を行い、この励起状態の酸素原子と
Ｓｉ原子が容易に結合することなどによって、高速に酸
化膜を形成することができる。
次に第４の実施例として、ＹＡＧレーザ−ビーム（波長
１０１０６５ｎの２次以上の高調波を使用した例を説明
する。
１０１０６５ｎの２次以上の高調波を使用した例を説明
する。
ＹＡＧレーザ−ビームの４次の高調波は、その波長がお
よそ２６６ ｎｍであるため、強酸化性ガスとしてオゾ
ンの混合ガスを使用した場合に、オゾンガスの光分解を
生じさせることができる。第７図に示すようにＹＡＧレ
ーザ−ビームの４次の高調波ｅは、シリコン基板３２の
雰囲気°ガスであるオゾンの混合ガスに照射して、この
オゾンガスの光吸収から励起状態の酸素原子を生じさせ
る。
よそ２６６ ｎｍであるため、強酸化性ガスとしてオゾ
ンの混合ガスを使用した場合に、オゾンガスの光分解を
生じさせることができる。第７図に示すようにＹＡＧレ
ーザ−ビームの４次の高調波ｅは、シリコン基板３２の
雰囲気°ガスであるオゾンの混合ガスに照射して、この
オゾンガスの光吸収から励起状態の酸素原子を生じさせ
る。
そして、この励起状態の酸素原子は、容易にシリコン基
板３２の構成原子であるＳｉ原子と結合し、迅速に酸化
膜を形成するものである。この実施例の場合にも、基板
の予備加熱には別のエネルギービームを用いることもで
き、また、波長が２６０ｎｍ以下のシリコン基板３２の
表層部のＳｉ原子のボンディングを切断するようなエネ
ルギービームや、シリコン基板３２の表層部を熔融する
ようなエネルギービームを組み合わせることができる。
板３２の構成原子であるＳｉ原子と結合し、迅速に酸化
膜を形成するものである。この実施例の場合にも、基板
の予備加熱には別のエネルギービームを用いることもで
き、また、波長が２６０ｎｍ以下のシリコン基板３２の
表層部のＳｉ原子のボンディングを切断するようなエネ
ルギービームや、シリコン基板３２の表層部を熔融する
ようなエネルギービームを組み合わせることができる。
最後に第５の実施例として、ＸｅＣｌエキシマレーザ−
（波長３０８ｎｍ）のレーザービームｆを使用した例を
説明する。
（波長３０８ｎｍ）のレーザービームｆを使用した例を
説明する。
上記実施例と同様に、雰囲気のガスに光分解可能な強酸
化性ガスとしてオゾンと酸素の上記混合ガスを使用し、
この混合ガスを光分解するとともにシリコン基板４２を
加熱するエネルギービームとしてＸｅＣ１エキシマレー
ザ−のレーザービームｆを、エネルギー量５００ｍＪ／
ｃｄ、３５ｎ３のパルスＩｌｌ、ｌ）当たり１０パルス
で計８００パルスの照射条件で照射する場合では、雰囲
気のガスに酸素ガスのみを使用した場合に比べて酸化速
度で約２倍の酸化膜の形成が行えた。
化性ガスとしてオゾンと酸素の上記混合ガスを使用し、
この混合ガスを光分解するとともにシリコン基板４２を
加熱するエネルギービームとしてＸｅＣ１エキシマレー
ザ−のレーザービームｆを、エネルギー量５００ｍＪ／
ｃｄ、３５ｎ３のパルスＩｌｌ、ｌ）当たり１０パルス
で計８００パルスの照射条件で照射する場合では、雰囲
気のガスに酸素ガスのみを使用した場合に比べて酸化速
度で約２倍の酸化膜の形成が行えた。
なお、上記第１ないし第５の実施例について、各実施例
中に使用される強酸化性ガスは、オゾンの混合ガスにつ
いて説明したが、強酸化性ガスはこれに限定されず、た
とえばＮｏガス、Ｎ２０ガス、Ｎ Ｏ２ガスやハロゲン
であるＣＩ２等のガスや、ＣＣｌ４やＳＦｓなどのガス
あるいはこれらの組み合わせでもよく、エネルギービー
ムが照射された場合に、光分解を生じて容易に基板の構
成原子と結合するものであればいかなるものでもよい、
また、エネルギービームは、強酸化性ガスに応じて選択
できるものであり、これらの関係は波長によりすなわち
加熱、光分解およびボンディング切断という機能面から
選択もしくは組み合わせることができる。−例として、
第２図に示すようにＮＯ２ガス、Ｎ２０ガスおよび０２
ガスを使用する場合は、Ｎ Ｏ２は２４４ｎｍ以下、Ｎ
２０は２３０ ｎｍ以下、Ｏ２は１７５ｎｍ以下の波長
のエネルギービームでそれぞれ光分解するため、たとえ
ば、０２では、Ｘｅレゾナンスランプ、Ｆ２エキシマレ
ーザ−１Ａ ｒ Ｆエキシマレーザ−などを使用するこ
とができ、またＮ２０では、ＡｒＦエキシマレ−゛ザー
、重水素ランプ、低圧水銀灯などを使用することができ
、上述した０３については、上記ＫｒＦエキシマレーザ
ー１上記低圧水銀灯、重水素ランプ、ＸｅＣｌエキシマ
レーザ−などを使用することができ、これらのエネルギ
ービームによって光分解を行い、容易に基板の構成原子
と結合させることができる。またさらに、エネルギービ
ームは、各種レーザービームの高次の高調波を使用する
こともでき、エレクトロンビーム、イオンビームでもよ
い。
中に使用される強酸化性ガスは、オゾンの混合ガスにつ
いて説明したが、強酸化性ガスはこれに限定されず、た
とえばＮｏガス、Ｎ２０ガス、Ｎ Ｏ２ガスやハロゲン
であるＣＩ２等のガスや、ＣＣｌ４やＳＦｓなどのガス
あるいはこれらの組み合わせでもよく、エネルギービー
ムが照射された場合に、光分解を生じて容易に基板の構
成原子と結合するものであればいかなるものでもよい、
また、エネルギービームは、強酸化性ガスに応じて選択
できるものであり、これらの関係は波長によりすなわち
加熱、光分解およびボンディング切断という機能面から
選択もしくは組み合わせることができる。−例として、
第２図に示すようにＮＯ２ガス、Ｎ２０ガスおよび０２
ガスを使用する場合は、Ｎ Ｏ２は２４４ｎｍ以下、Ｎ
２０は２３０ ｎｍ以下、Ｏ２は１７５ｎｍ以下の波長
のエネルギービームでそれぞれ光分解するため、たとえ
ば、０２では、Ｘｅレゾナンスランプ、Ｆ２エキシマレ
ーザ−１Ａ ｒ Ｆエキシマレーザ−などを使用するこ
とができ、またＮ２０では、ＡｒＦエキシマレ−゛ザー
、重水素ランプ、低圧水銀灯などを使用することができ
、上述した０３については、上記ＫｒＦエキシマレーザ
ー１上記低圧水銀灯、重水素ランプ、ＸｅＣｌエキシマ
レーザ−などを使用することができ、これらのエネルギ
ービームによって光分解を行い、容易に基板の構成原子
と結合させることができる。またさらに、エネルギービ
ームは、各種レーザービームの高次の高調波を使用する
こともでき、エレクトロンビーム、イオンビームでもよ
い。
また、基板としては、上述したシリコン基板に限定され
ずＧ ａ Ａ Ｓ 、Ｔ ａ ％ Ｍ ｏ 、Ａ Ｉな
どの基板でもよく、ＧａＡｓ基板の場合は、基板内部の
砒素を発生させずに迅速に酸化膜を形成することもでき
る。
ずＧ ａ Ａ Ｓ 、Ｔ ａ ％ Ｍ ｏ 、Ａ Ｉな
どの基板でもよく、ＧａＡｓ基板の場合は、基板内部の
砒素を発生させずに迅速に酸化膜を形成することもでき
る。
本発明の酸化膜の形成方法によれば、基板内部に熱的な
歪を与えることなく酸化膜を形成し、しかも強酸化性ガ
スの光分解によって、活性化された酸素原子をたとえば
シリコン基板のＳｉ原子等と結合させることができるた
めに高速で、かつ質の高い酸化膜を形成することができ
る。
歪を与えることなく酸化膜を形成し、しかも強酸化性ガ
スの光分解によって、活性化された酸素原子をたとえば
シリコン基板のＳｉ原子等と結合させることができるた
めに高速で、かつ質の高い酸化膜を形成することができ
る。
第１図は本発明の第１の実施例のＫｒＦエキシマレーザ
−によって光分解を行い酸化膜を形成する方法を示す模
式図であり、第２図はエネルギービームの波長とそのシ
リコン基板に対する機能の関係およびエネルギービーム
の波長と強酸化性ガスの光分解の関係を示す図であり、
第３図はオゾンの光吸収スペクトルを示す特性図であり
、第４図はオゾンを光分解して励起状態の酸素を生成す
る量子効率の波長依存性を示す特性図であり、第５図は
本発明の第２の実施例のＫｒＦエキシマレーザ−によっ
てシリコン原子のボンディング切断と強酸化性ガスのオ
ゾン混合ガスの光分解を行う方法による酸化膜形成方法
を説明する模式図であり、第６図ないし第８図はそれぞ
れ第３の実施例、第４の実施例および第５の実施例を説
明する他の光源を用いた場合の模式図である。 ２．１２．２２．３２．４２・・・シリコン基板ａ・・
・・ＸｅＦエキシマレーザ−のレーザービｂ、、ｃ・・
ＫｒＦエキシマレーザ−のレーザービーム ｄ・・・・低圧水銀灯のビーム ｅ・・・・ＹＡＧレーザ−ビームの４次の高調波ｒ・・
・・ＸｅＣ１エネルギービームのレーザービーム 特 許 出 願 人 ソニー株式会社代理人 弁
理士 小池 見間 田村榮− 第２− 第３ｍ 第４ｍ シ１８［ｆＬ→ １５５ｍ 第５ｇ １１′ ｓ７図 第８図 手続ネ甫正書（自発） １、事件の表示 昭和６０年 特許側 第４０１７６号 ２、発鳴の名称 半導体の酸化方法 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京部品用区北品用６丁目７番３５号名称 （２
１８） ソ ニ − 株 式 会 社代表者大賀典雄 ４、代理人 住所 〒１０５東京都港区虎ノ門二丁目６番４号第１１
森ビル１１階 Ｔｎ （５０８） ８２６６１１ｔ５氏
名 （６７７３） 弁理士 小 池 界−（他１名
）５、補正命令の日付 自 発 ６、補正の対象 ７、補正の内容 明細書、第１６頁第７行目〜第１０行目に記載される「
上述したシリコン基板に限定されずＧａＡｓ、Ｔａ、Ｍ
ｏ、Ａ １などの基板でもよく、ＧａＡｓ基板の場合は
、基板内部の砒素を発生させずＪを 「上述したシリコン基板に限定されずゲルマニウム基板
やＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰ等の化合物半導体の基板、
Ｔａ、Ｍｏ、Ａ １などの金属の基板でもよく、ＧａＡ
ｓ、ＩｎＰ、ＧａＰ等の基板の場合は、基板内部の砒素
や燐等の発生させず」と補正する。 以上
−によって光分解を行い酸化膜を形成する方法を示す模
式図であり、第２図はエネルギービームの波長とそのシ
リコン基板に対する機能の関係およびエネルギービーム
の波長と強酸化性ガスの光分解の関係を示す図であり、
第３図はオゾンの光吸収スペクトルを示す特性図であり
、第４図はオゾンを光分解して励起状態の酸素を生成す
る量子効率の波長依存性を示す特性図であり、第５図は
本発明の第２の実施例のＫｒＦエキシマレーザ−によっ
てシリコン原子のボンディング切断と強酸化性ガスのオ
ゾン混合ガスの光分解を行う方法による酸化膜形成方法
を説明する模式図であり、第６図ないし第８図はそれぞ
れ第３の実施例、第４の実施例および第５の実施例を説
明する他の光源を用いた場合の模式図である。 ２．１２．２２．３２．４２・・・シリコン基板ａ・・
・・ＸｅＦエキシマレーザ−のレーザービｂ、、ｃ・・
ＫｒＦエキシマレーザ−のレーザービーム ｄ・・・・低圧水銀灯のビーム ｅ・・・・ＹＡＧレーザ−ビームの４次の高調波ｒ・・
・・ＸｅＣ１エネルギービームのレーザービーム 特 許 出 願 人 ソニー株式会社代理人 弁
理士 小池 見間 田村榮− 第２− 第３ｍ 第４ｍ シ１８［ｆＬ→ １５５ｍ 第５ｇ １１′ ｓ７図 第８図 手続ネ甫正書（自発） １、事件の表示 昭和６０年 特許側 第４０１７６号 ２、発鳴の名称 半導体の酸化方法 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京部品用区北品用６丁目７番３５号名称 （２
１８） ソ ニ − 株 式 会 社代表者大賀典雄 ４、代理人 住所 〒１０５東京都港区虎ノ門二丁目６番４号第１１
森ビル１１階 Ｔｎ （５０８） ８２６６１１ｔ５氏
名 （６７７３） 弁理士 小 池 界−（他１名
）５、補正命令の日付 自 発 ６、補正の対象 ７、補正の内容 明細書、第１６頁第７行目〜第１０行目に記載される「
上述したシリコン基板に限定されずＧａＡｓ、Ｔａ、Ｍ
ｏ、Ａ １などの基板でもよく、ＧａＡｓ基板の場合は
、基板内部の砒素を発生させずＪを 「上述したシリコン基板に限定されずゲルマニウム基板
やＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰ等の化合物半導体の基板、
Ｔａ、Ｍｏ、Ａ １などの金属の基板でもよく、ＧａＡ
ｓ、ＩｎＰ、ＧａＰ等の基板の場合は、基板内部の砒素
や燐等の発生させず」と補正する。 以上
Claims (1)
- 強酸化性ガスを光分解可能なエネルギーを有するエネル
ギービームを用いて該強酸化性ガスを光分解し、光分解
された励起状態の酸素原子により半導体の表面を酸化す
る半導体の酸化方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60040176A JPH077760B2 (ja) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | 半導体の酸化方法 |
| KR1019860001254A KR860006827A (ko) | 1985-02-28 | 1986-02-22 | 반도체의 산화방법 |
| PCT/JP1986/000103 WO1986005320A1 (en) | 1985-02-28 | 1986-02-28 | Method and system for fabricating insulating layer on semiconductor substrate surface |
| DE8686901517A DE3680623D1 (de) | 1985-02-28 | 1986-02-28 | Verfahren zur herstellung isolierender oxid-schichten auf einem halbleiterkoerper. |
| EP86901517A EP0216933B1 (en) | 1985-02-28 | 1986-02-28 | Method for fabricating an insulating oxide layer on semiconductor substrate surface |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60040176A JPH077760B2 (ja) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | 半導体の酸化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61199639A true JPS61199639A (ja) | 1986-09-04 |
| JPH077760B2 JPH077760B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=12573461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60040176A Expired - Fee Related JPH077760B2 (ja) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | 半導体の酸化方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH077760B2 (ja) |
| KR (1) | KR860006827A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1306570C (zh) * | 2002-06-04 | 2007-03-21 | 夏普株式会社 | 在低温下氧化硅片的方法和用于该方法的装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6319759B1 (en) * | 1998-08-10 | 2001-11-20 | International Business Machines Corporation | Method for making oxide |
| JP2002110662A (ja) * | 2000-09-29 | 2002-04-12 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法および半導体装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5125967A (ja) * | 1974-08-28 | 1976-03-03 | Sony Corp | |
| JPS51147177A (en) * | 1975-06-12 | 1976-12-17 | Fujitsu Ltd | A treatment method of tantaum oxide |
| JPS5975636A (ja) * | 1982-10-25 | 1984-04-28 | Seiko Epson Corp | 酸化膜の形成法 |
-
1985
- 1985-02-28 JP JP60040176A patent/JPH077760B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1986
- 1986-02-22 KR KR1019860001254A patent/KR860006827A/ko not_active Ceased
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5125967A (ja) * | 1974-08-28 | 1976-03-03 | Sony Corp | |
| JPS51147177A (en) * | 1975-06-12 | 1976-12-17 | Fujitsu Ltd | A treatment method of tantaum oxide |
| JPS5975636A (ja) * | 1982-10-25 | 1984-04-28 | Seiko Epson Corp | 酸化膜の形成法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1306570C (zh) * | 2002-06-04 | 2007-03-21 | 夏普株式会社 | 在低温下氧化硅片的方法和用于该方法的装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR860006827A (ko) | 1986-09-15 |
| JPH077760B2 (ja) | 1995-01-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |