JPS63200537A

JPS63200537A - 酸化シリコン膜形成装置

Info

Publication number: JPS63200537A
Application number: JP3405987A
Authority: JP
Inventors: Shigeyuki Matsumoto; 繁幸松本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-02-16
Filing date: 1987-02-16
Publication date: 1988-08-18

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、シリコン表面に酸化シリコン膜を形成する際
に、歩留まり、品質、均一性の向上を企画した酸化シリ
コン膜形成技術に関する。

［従来技術］酸化シリコン膜形成法には、熱酸化法、真空堆積法、Ｃ
ＶＤ法等があるが、一般には熱酸化法が利用されてる。

この熱酸化法は、酸化雰囲気中でシリコン基板を所定の
高温度に加熱することにより、該基板表面に、酸化シリ
コンの膜を形成するものである。

従来の熱酸化法を実施するための装置は、第２図に示す
ように、加熱部３、灼熱管部２、石英管部ｌから構成さ
れており、種々のガスを石英管部ｌに導入できる構造を
有している０石英管部ｌには複数のガス導入管が接続さ
れており、少なくとも一体の導入管は、加熱炉温か水素
の発火点より高くなるように他のガスを導入する構成で
あり、水素ガスを箭率よく燃焼させる役割を有するもの
である。

従来、酸素ガスを流し、石英管部内を酸素雰囲気で満た
し、２〜５分後、水素ガスを流して燃焼させる。その際
発生する水蒸気の流れにより、石英管部内に設置ｙれた
シリコン基板の表面を酸化する。この場合、温度と時間
で酸化膜厚を制御するのか・般的方法である。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、以上に述へた従来法では、水素を流す前
に酸素雰囲気に保つため、その際、シリコン基板の表面
は水蒸気ではなく酸素により酸化が進行してしまい、薄
い酸化膜形成時には、目標値に対してのばらつきが大き
くなり、且つ厚い酸化膜形成時においても、酸化膜、シ
リコン界面に形成される準位の数が不安定であるという
問題点を有していた。

なお、酸化のみによる酸化（ドライ酸化）は膜質として
は脆く、かっＰａｃｋｉｎｇ　ｄｅｎｓｉｔｙ　（充填
度）の低い膜が形成Ｘれ半導体プロセスの中では望まし
くないものである。

本発明は上記従来の問題点に鑑み成されたものであり、
その目的は、酸化膜・シリコン界面準位の数が少なく安
定しており、且つ膜厚の目標値に対して、ばらつきが少
なく安定して供給できる酸化シリコン膜形成方法を提供
することにある。

［問題点を解決するための手段］上記目的を達成するために、本発明による酸化シリコン
膜形成装置は、少なくともシリコン基板を収納する石英
チューブ内を加熱する手段と、該石英チューブに、所定
のガスを選択的に送入流動させる手段とを具備した酸化
シリコン膜形成装置において、上記石英チューブの外部
に混合器を配設し、少なくとも水素ガスと酸素ガスを上
記石英チューブの外部に配設した混合器内で均一に混合
し、該混合ガスを該石英チューブ内に送入流動させ水素
燃焼を生じさせることにより上記シリコン基板上に酸化
シリコン膜を形成することを特徴とする。

［作用］上記のとおり、本発明によれば石英チューブ外に設けた
混合器内で水素ガスと酸素ガスを均一に混合した後に石
英チューブ内に送入流動させることができる。従って、
シリコン基板を酸素雰囲気中に放ｌすることなく、きわ
めて安定した水蒸気流に晒すことによりシリコン、酸化
膜界面の準位の少なく（第１表）、１１つ薄い酸化膜の
膜厚が再現性よく形成することができた（第２表）。

［実施例］以下、本発明を、実施例により添付図面を参照にして、
説明する。

本発明に係る酸化シリコン膜形成装置は、第１図に示す
ように、石英チューブｌを加熱し、丘っ加熱温度を制御
する手段を付加したヒータ部３、該石英チューブｌの加
熱を、径方向、軸方向に均熱部を拡大するための均熱管
部２、シリコン基板９を設置するための石英ボード８及
び外気のまき込みを防ぐための石英キャップ１０によっ
て構成されている。

また、石英チューブｌのノズル部１７には、接合部１４
により接合された混合器１２、及びガス導入管１５．１
６が設けられ、図示していないパルプの開閉により、ガ
ス導入孔４から所定のガスを選択的に流入することがで
きる構造を有している。

また、上記混合器１２内には、導入管１５゜１６からの
ガスを均一に混合するための拡散板１３が設けられてい
る。

該石英チューブｌは、その清浄度が酸化シリコン膜の膜
質を左右するため、該ガス導入孔４より、常時、純度の
高いガスを流しておく。

更に、酸化シリコン膜が形成されるシリコン基板９は、
石英ボード８の上に複数枚設置されており、ソフトラン
ディング機構等によって、石英チューブ１の均熱部１１
へ移動されるようになっている。

次に、第１図の装置の作用を説明する。予め、石英チュ
ーブ１内部は、ガス導入管６から、送入流動された窒素
雰囲気で満たされているため、酸素雰囲気で発生する、
バッキングデンシティの低い脆い酸化シリコン膜は形成
されない。

シリコン基板９及び石英ボード８は、所定の位置に設置
された後、湿度が均一になるまでの３０秒〜５分の間装
置される。

その後、窒素ガスの流入を停止した後、図示されていな
いパルプを開けることにより、ガス導入管１５．１６よ
り酸素及び水素ガスがそれぞれ混合憲１２に導入され、
拡散板１３により均一に混合される。更に、ガス導入孔
４を通じて水素と酸素のガスを、石英チューブｌ内を送
入させ、水素燃焼させる。

本発明によると、水素酸素ガスを同時に均一に混合した
ガスを、石英チューブ内に流し燃焼させることによって
発生した均一な水蒸気流により、酸化シリコン膜を形成
することができる。従って、第１表と第２表に見られる
ように、５ｉ−Ｓ　ｉ　０２界面準位及び膜厚の再現性
によい結果が得られる。

なお、本発明に用いた条件を次に示す。

シリコン基板９が石英チューブｌ内に放置、均熱化した
後、窒素の送入を停止し、混合器１２へ向けて酸素２〜
８ｆＬ／分、水素１〜５見／分を同時に流す。

その際、石英チューブｌの内部温度は、５ｉ−３ｉ　０
２界面準位を下げるために、薄い酸化膜の場合は８００
〜９００℃が望ましく、厚い酸化膜の場合は９００〜１
１００℃が望ましい。水素と酸素を送入流動させること
による水素燃焼の時間により膜厚を制御する。また、界
面準位を安定に下げるため、水素燃焼停止後、窒素を２
〜８文／分流し、酸化シリコン膜形成を終了する。

［発明の効果］以上の様に本発明に基づく方式は、従来の方式によって
形成される酸化シリコン膜にくらべ、膜質、膜厚の再現
性ともに良好であり半導体プロセスの中で充分使用可能
な酸化シリコン膜を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る実施例を示す図、第２図は従来技
術の説明図である。ｌ・・・石英チューブ、２・―・均熱管部、３・・・ヒ
ータ部、４，５・・・ガス導入孔、６゜７・・・ガス導
入管、８・・φ石英ボード、９・・・シリコン基板、１
０・・・石英キャップ、１１・・・均熱部、１２・−・
混合器、１３・・・拡散板、１４・・・接合部、１５．
１６・・・ガス導入管、１７・・・ノズル部。

Claims

【特許請求の範囲】

シリコン基板を収納する石英チューブ内を加熱する手段
と、該石英チューブに、所定のガスを選択的に送入流動
させる手段とを具備した酸化シリコン膜形成装置におい
て、上記石英チューブの外部に混合器を配置し、少なく
とも水素ガスと酸素ガスを上記石英チューブの外部に配
設した混合器内で均一に混合し、該混合ガスを該石英チ
ューブ内に送入流動させ水素燃焼を生じさせることによ
り上記シリコン基板上に酸化シリコン膜を形成すること
を特徴とする酸化シリコン膜形成装置。