JPH11162977A - Method of forming silicon oxide film - Google Patents
Method of forming silicon oxide filmInfo
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- JPH11162977A JPH11162977A JP34368397A JP34368397A JPH11162977A JP H11162977 A JPH11162977 A JP H11162977A JP 34368397 A JP34368397 A JP 34368397A JP 34368397 A JP34368397 A JP 34368397A JP H11162977 A JPH11162977 A JP H11162977A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、清浄度の高い酸化雰囲気により、
また、酸化処理後、熱処理を施すことにより、酸化膜の
改質を行い、信頼性の高いシリコン酸化膜を形成するこ
とを目的とする。
【解決手段】 本発明のシリコン酸化膜の形成方法は、
酸素及び水素から、触媒作用により水分を発生させ、高
温に保持されたシリコンに接触させることにより、シリ
コンの酸化膜を形成することを特徴とする。また本発明
のシリコン酸化膜の形成方法は、酸素及び水素から、触
媒作用により水分を発生させ、希釈ガスを添加し、高温
に保持されたシリコンに接触させることにより、シリコ
ンの酸化膜を形成することを特徴とする。本発明の搬送
方法は、上述のシリコン酸化膜の形成後に、不純物であ
る水分が100ppb以下でありハイドロカーボンが1
00ppb以下のクリーン窒素またはクリーン窒素/酸
素雰囲気で次行程の処理室へ搬送することを特徴とす
る。
(57) [Summary] [PROBLEMS] The present invention provides a highly clean oxidizing atmosphere.
Another object is to form a highly reliable silicon oxide film by performing a heat treatment after the oxidation treatment to modify the oxide film. SOLUTION: The method for forming a silicon oxide film of the present invention comprises:
Moisture is generated from oxygen and hydrogen by a catalytic action and is brought into contact with silicon kept at a high temperature to form a silicon oxide film. In the method for forming a silicon oxide film of the present invention, a silicon oxide film is formed by generating water from oxygen and hydrogen by a catalytic action, adding a diluent gas, and contacting the silicon kept at a high temperature. It is characterized by the following. According to the transport method of the present invention, after the above-described silicon oxide film is formed, the water as an impurity is 100 ppb or less and the hydrocarbon is 1
It is characterized in that it is transferred to a processing chamber in the next step in a clean nitrogen or clean nitrogen / oxygen atmosphere of 00 ppb or less.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造におけるシ
リコンの酸化において、信頼性の高い酸化膜を形成する
技術にかかる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for forming a highly reliable oxide film in oxidizing silicon in semiconductor manufacturing.
【0002】[0002]
【発明の背景】半導体製造において、現在、MPU等の
高速化のためにデバイスサイズの微細化が進んでいる。
微細化に伴い、ゲート酸化膜厚も薄膜化し、信頼性の高
い極薄ゲート酸化膜が求められている。BACKGROUND OF THE INVENTION In the manufacture of semiconductors, the device size is currently being reduced in order to increase the speed of an MPU or the like.
With miniaturization, the thickness of the gate oxide film is also reduced, and a highly reliable ultra-thin gate oxide film is required.
【0003】特にフラッシュメモリーに対しては、ゲー
ト酸化膜に高電界を加え、トンネル電流を流し情報の書
き込み消去を行っている。そのため、高電解でも劣化し
ない信頼性の高い酸化膜を形成する技術を確立すること
が重要である。In particular, in a flash memory, a high electric field is applied to a gate oxide film, and a tunnel current flows to write and erase information. Therefore, it is important to establish a technology for forming a highly reliable oxide film that does not deteriorate even in high electrolysis.
【0004】従来、酸化膜の形成には、パイロジェニッ
ク方式の酸化膜形成技術が導入されている。パイロジェ
ニック方式は、過剰の酸素雰囲気中に水素を導入し、導
入口で着火させ、水分を発生させるといった方式であ
り、この方式では、水分濃度の柔軟性がなく、水分発生
時の温度が高温のため、シリコン基板面内の温度を均一
に保持することが困難であり、着火点の材料の溶出によ
る酸化雰囲気の劣化などの問題により、信頼性の高い酸
化膜を得ることが困難であった。Conventionally, a pyrogenic oxide film forming technique has been introduced for forming an oxide film. The pyrogenic method is a method in which hydrogen is introduced into an excess oxygen atmosphere, ignited at the inlet, and moisture is generated.In this method, the moisture concentration is not flexible and the temperature at the time of moisture generation is high. Therefore, it is difficult to maintain a uniform temperature in the plane of the silicon substrate, and it is difficult to obtain a highly reliable oxide film due to problems such as deterioration of the oxidizing atmosphere due to elution of the material at the ignition point.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、清浄度の高
い酸化雰囲気により、信頼性の高いシリコン酸化膜を形
成することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to form a highly reliable silicon oxide film in an oxidizing atmosphere with high cleanliness.
【0006】本発明は、酸化処理後、熱処理を施すこと
により、酸化膜の改質を行い、さらに信頼性の高いシリ
コン酸化膜を形成することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to reform an oxide film by performing a heat treatment after an oxidation process to form a highly reliable silicon oxide film.
【0007】[0007]
【課題を解決する手段】本発明のシリコン酸化膜の形成
方法は、酸素及び水素から、触媒作用により水分を発生
させ、高温に保持されたシリコンに接触させることによ
り、シリコンの酸化膜を形成することを特徴とする。According to the method of forming a silicon oxide film of the present invention, water is generated by catalytic action from oxygen and hydrogen, and the silicon oxide film is formed by contacting the silicon kept at a high temperature. It is characterized by the following.
【0008】また本発明のシリコン酸化膜の形成方法
は、酸素及び水素から、触媒作用により水分を発生さ
せ、希釈ガスを添加し、高温に保持されたシリコンに接
触させることにより、シリコンの酸化膜を形成すること
を特徴とする。The method of forming a silicon oxide film according to the present invention is characterized in that a water is generated from oxygen and hydrogen by a catalytic action, a diluent gas is added, and the silicon oxide film is brought into contact with silicon kept at a high temperature. Is formed.
【0009】本発明は、前記酸素に対する水素の体積比
は、酸素/水素が1/3以上〜1/1であることが好ま
しい。In the present invention, the volume ratio of hydrogen to oxygen is preferably such that oxygen / hydrogen is at least 1/3 to 1/1.
【0010】本発明は、前記酸素に対する水素の体積比
は、略1/2であることが好ましい。In the present invention, the volume ratio of hydrogen to oxygen is preferably about 1/2.
【0011】本発明は、前記希釈ガスはアルゴンもしく
は窒素であることが好ましい。In the present invention, the diluent gas is preferably argon or nitrogen.
【0012】本発明は、水分による酸化の後に、アルゴ
ンまたは窒素で熱処理を施すことが好ましい。In the present invention, it is preferable to perform a heat treatment with argon or nitrogen after the oxidation with moisture.
【0013】本発明は、水分による酸化の後に、酸素を
含むガスで酸化膜を形成することが好ましい。In the present invention, it is preferable to form an oxide film with a gas containing oxygen after the oxidation with moisture.
【0014】本発明は、前記酸素を含むガスは酸素をア
ルゴンまたは窒素で希釈したガスであることが好まし
い。In the present invention, the gas containing oxygen is preferably a gas obtained by diluting oxygen with argon or nitrogen.
【0015】本発明の搬送方法は、上述のシリコン酸化
膜の形成後に、不純物である水分が100ppb以下で
ありハイドロカーボンが100ppb以下のクリーン窒
素またはクリーン窒素/酸素雰囲気で次行程の処理室へ
搬送することを特徴とする。According to the transfer method of the present invention, after the formation of the silicon oxide film, the transfer of the silicon oxide film to the processing chamber of the next step is performed in a clean nitrogen or clean nitrogen / oxygen atmosphere in which the water content of impurities is 100 ppb or less and the hydrocarbon is 100 ppb or less. It is characterized by doing.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】本発明は、酸素及び水素から、触
媒作用により水分を発生させ、シリコンの酸化膜を形成
することを特徴とする。触媒作用により、従来技術にお
ける高温(約2000℃)での水分発生が低温(約45
0℃)で行え酸化形成時における温度制御が容易になり
シリコン基板面内の温度を均一に保持することが容易
で、また反応炉の材料溶出を防止することにより、清浄
度の高い酸化雰囲気を作り出すことが可能で、信頼性の
高い酸化膜を形成することが可能である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention is characterized in that water is generated by catalytic action from oxygen and hydrogen to form a silicon oxide film. Due to the catalysis, water generation at high temperatures (about 2000 ° C.) in the prior art is reduced to low temperatures (about 45
0 ° C), temperature control during oxidation formation is easy, it is easy to keep the temperature in the silicon substrate surface uniform, and by preventing material elution in the reaction furnace, a highly clean oxidizing atmosphere can be formed. The oxide film can be formed and a highly reliable oxide film can be formed.
【0017】酸化条件において、使用する酸素と水素の
体積比は、酸素/水素が1/3以上(水素過剰状態)か
ら1/1以下まで(酸素過剰状態)であり、好ましくは
1/2であり、従来では不可能であった様々な酸化種で
の酸化膜形成が可能である。酸化雰囲気において、水分
を希釈するガスに、アルゴン、もしくは窒素を用いるこ
とが好ましい。Under oxidizing conditions, the volume ratio of oxygen to hydrogen used is from oxygen / hydrogen of 1/3 or more (hydrogen excess state) to 1/1 or less (oxygen excess state), preferably 1/2. Yes, it is possible to form an oxide film with various oxidizing species, which was not possible in the past. In an oxidizing atmosphere, it is preferable to use argon or nitrogen as a gas for diluting moisture.
【0018】本発明における、水分による酸化の後に、
アルゴン、もしくは窒素を用いて、熱処理を施すことに
より、酸化膜形成時に吸着した水分、および電気的特性
において欠陥になりうる水素−シリコン結合、もしくは
水酸基−シリコン結合を除去することにより、信頼性の
高い酸化膜を形成することが可能となる。In the present invention, after oxidation with water,
Heat treatment using argon or nitrogen removes moisture adsorbed at the time of oxide film formation and hydrogen-silicon bonds or hydroxyl-silicon bonds, which can cause defects in electrical characteristics, thereby improving reliability. A high oxide film can be formed.
【0019】また、前述の酸化の後に、酸素と結合して
いないシリコンを酸化するため、酸素により熱処理する
ことにより、信頼性の高い酸化膜を得ることが可能であ
る。前述の酸素熱処理において希釈ガスに、アルゴン、
もしくは窒素を用いても良い。Further, after the above-described oxidation, silicon which is not bonded to oxygen is oxidized, so that a heat treatment is performed with oxygen, whereby a highly reliable oxide film can be obtained. Argon, as a diluent gas in the oxygen heat treatment described above,
Alternatively, nitrogen may be used.
【0020】本発明の酸化の後に、シリコン酸化膜に水
分、ハイドロカーボンなどの付着を防ぐため、次工程へ
の搬送はクリーン窒素あるいはクリーン窒素/酸素雰囲
気中で搬送する。たとえば、ボックス内をクリーン窒素
あるいはクリーン窒素/酸素で充填しその内部にシリコ
ン酸化膜が形成された基板を収納して搬送する。ここ
で、クリーン窒素あるいはクリーン窒素/酸素とは水分
が100ppb以下(好ましくは10ppb以下)、ハ
イドロカーボンが100ppb以下(好ましくは10p
pb以下)の窒素あるいは窒素/酸素である。After the oxidation according to the present invention, in order to prevent adhesion of moisture, hydrocarbons and the like to the silicon oxide film, the silicon oxide film is transported to the next step in a clean nitrogen or clean nitrogen / oxygen atmosphere. For example, the box is filled with clean nitrogen or clean nitrogen / oxygen, and a substrate having a silicon oxide film formed therein is accommodated and transported. Here, clean nitrogen or clean nitrogen / oxygen means that the water content is 100 ppb or less (preferably 10 ppb or less) and the hydrocarbon content is 100 ppb or less (preferably 10 ppb or less).
pb or less) of nitrogen or nitrogen / oxygen.
【0021】[0021]
【実施例】以下、図面を参照して本発明にかかる、半導
体製造におけるシリコンの酸化において、信頼性の高い
酸化膜を形成する技術の説明をするが、本発明はこれら
の実施例に限定されるものではない。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A technique for forming a highly reliable oxide film in the oxidation of silicon in semiconductor manufacturing according to the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these examples. Not something.
【0022】今回、白金を約2μmコーティングした反
応炉により、触媒作用により水分を発生させ、シリコン
の酸化を行った。水分の発生に有効な金属触媒は、他に
ニッケルやパラジウム、金、銅などでも良い。In this case, silicon was oxidized by generating water by a catalytic action in a reactor coated with about 2 μm of platinum. The metal catalyst effective for generating moisture may be nickel, palladium, gold, copper, or the like.
【0023】(実施例1)パイロジェニック方式により
発生した水分と触媒作用による水分発生器により発生し
た水分の汚染量の比較を行うため、酸素1L/分と水素
500cc/分をそれぞれ導入し、発生した水分をアモ
ルファスカーボンの基板に3時間付け、TECNOS社
のTREX610を用い全反射蛍光X線分光法により金
属汚染量の測定を行った時の結果を表1に示す。(Example 1) In order to compare the amount of contamination of the water generated by the pyrogenic method with the amount of water generated by the water generator by the catalytic action, 1 L / min of oxygen and 500 cc / min of hydrogen were introduced, respectively. The obtained water was applied to an amorphous carbon substrate for 3 hours, and the amount of metal contamination was measured by total reflection X-ray fluorescence spectroscopy using TREX610 of TECNOS.
【0024】[0024]
【表1】 表1より、パイロジェニック方式の水分発生方法では、
着火時の反応炉の材料(シリコンガラス)溶出により、
水分が汚染されているが、触媒作用による水分発生器で
は、水分の汚染は観察されなかった。[Table 1] From Table 1, in the pyrogenic water generation method,
Due to the elution of the reaction furnace material (silicon glass) at the time of ignition,
Although water was contaminated, no water contamination was observed in the catalytic water generator.
【0025】この水分の汚染量は、酸化膜形成時の清浄
度を表し、清浄度の高い酸化雰囲気を作り出すことが可
能な触媒作用による水分発生方法の方が、信頼性の高い
酸化膜を形成することが可能である。The amount of water contamination indicates the cleanliness at the time of forming the oxide film, and the method of generating water by the catalytic action capable of creating an oxidizing atmosphere with high cleanliness forms a highly reliable oxide film. It is possible to
【0026】(実施例2)実施例1で用いた水分発生器
により、酸素と水素の体積比を、酸素/水素が1/3以
上(水素過剰状態)から1/1以下まで(酸素過剰状
態)で、水分を発生させ、900℃に保持したシリコン
基板上に接触させ、酸化膜を約6nm形成した基板で、
MOSキャパシタ(酸化膜上にゲート電極として燐がド
ーピングされた多結晶シリコン(ポリシリコン)を成膜
した、n+poly−Si/SiO2/n−Si構造)を
作成し、その時の、電気的特性をヒューレットパッカー
ド社製の4156Bを用いて酸化種依存性の測定を行っ
た。その時の、測定条件は、ゲート電極の電圧を正に
し、一定電流ストレス(1A/cm2)を印可した時の
結果を図1に示す。(Example 2) By the moisture generator used in Example 1, the volume ratio of oxygen to hydrogen was changed from 1/3 or more (hydrogen excess state) to 1/1 or less (oxygen excess state). ), A moisture is generated and brought into contact with a silicon substrate held at 900 ° C. to form an oxide film with a thickness of about 6 nm;
A MOS capacitor (an n + poly-Si / SiO 2 / n-Si structure in which polycrystalline silicon (polysilicon) doped with phosphorus is formed as a gate electrode on an oxide film) is formed, and an electrical connection at that time is formed. The characteristics were measured for oxidized species dependence using 4156B manufactured by Hewlett-Packard Company. The measurement conditions at that time are shown in FIG. 1 when the voltage of the gate electrode was made positive and a constant current stress (1 A / cm 2 ) was applied.
【0027】図1は、経時絶縁破壊特性を示している。
縦軸は累積故障率、横軸は絶縁破壊までにいたる電荷注
入量である。電荷注入量とは、一定電流ストレスが1A
/cm2=1C(秒・cm2)の場合、10秒間で酸化膜
が一定電流によるストレスにより絶縁破壊に至った場
合、10C/cm2となる。酸化膜質が良好であると
は、絶縁破壊が起こりにくいことであり、つまり注入電
荷量が多ければよい。したがって、グラフの右側にある
ものほど良い特性を持っていることになる。フラッシュ
メモリーにおいて、ストレス条件(1A/cm2)で1
0C/cm2、酸化膜に電荷が注入できると100万回
の書き込み消去が可能になる。FIG. 1 shows the dielectric breakdown characteristics over time.
The vertical axis represents the cumulative failure rate, and the horizontal axis represents the charge injection amount up to the dielectric breakdown. The charge injection amount is a constant current stress of 1 A
In the case where / cm 2 = 1C (second · cm 2 ), the dielectric constant is 10 C / cm 2 when the oxide film is broken down due to the stress caused by the constant current in 10 seconds. Good oxide film quality means that dielectric breakdown is unlikely to occur, that is, it is sufficient that the injected charge amount is large. Therefore, those on the right side of the graph have better characteristics. In a flash memory, the stress condition (1 A / cm 2 )
When charge can be injected into the oxide film at 0 C / cm 2 , writing and erasing can be performed one million times.
【0028】図1より、酸素過剰状態では、酸化が水分
酸化とドライ酸化が同時に起こり、水分酸化とドライ酸
化膜の特性の間に位置しており、水素過剰状態では、酸
化が水素によるエッチングの作用により完全にSiO2
になっていないため、良好な結果が得られず、酸素と水
素の体積比が1/2の時に、良好な結果が得られている
ことが分かる。このことから、酸化膜形成時の条件は、
使用する酸素と水素の体積比は、酸素/水素が1/3以
上(水素過剰状態)から1/1以下まで(酸素過剰状
態)であり、好ましくは1/2であることが分かる。From FIG. 1, it can be seen from FIG. 1 that in the excess oxygen state, the oxidation occurs simultaneously with the moisture oxidation and the dry oxidation, and is located between the characteristics of the moisture oxidation and the dry oxide film. Completely SiO 2 by action
It can be seen that good results were not obtained, and good results were obtained when the volume ratio of oxygen to hydrogen was 1/2. From this, the conditions at the time of forming the oxide film are as follows:
It can be seen that the volume ratio of oxygen to hydrogen used is from 1/3 or more (hydrogen excess state) to 1/1 or less (oxygen excess state), preferably 1/2.
【0029】尚、今回は、希釈ガスにアルゴンを用い、
水分は2%とした。水分濃度を高くすると、酸化速度が
速くなるため、同じ酸加速度を得るために、形成温度を
低くできることから、電気炉等からの汚染を減らすこと
ができ、さらに良い結果が得られると推測される。ま
た、希釈ガスに、窒素を用いても良い。In this case, argon was used as the diluent gas,
The water content was 2%. If the water concentration is increased, the oxidation rate is increased, and the formation temperature can be lowered in order to obtain the same acid acceleration. Therefore, it is presumed that contamination from an electric furnace or the like can be reduced, and better results can be obtained. . Further, nitrogen may be used as the dilution gas.
【0030】(実施例3)実施例2と同様に、使用する
酸素と水素の体積比は、酸素/水素が1/2で、酸化膜
を形成し、酸化膜形成後に温度を保持したままアルゴン
で熱処理を加え、MOSキャパシタを作成し、電気的特
性の測定を行い、酸化後の熱処理の効果の結果を図2に
示す。測定条件は、実施例2と同じ、ゲート電極の電圧
を正にし、一定電流ストレス(1A/cm2)印加し
た。Example 3 As in Example 2, the volume ratio of oxygen and hydrogen used was 1/2 oxygen / hydrogen, an oxide film was formed, and after forming the oxide film, argon was used while maintaining the temperature. A heat treatment is applied to form a MOS capacitor, the electrical characteristics are measured, and the results of the effect of the heat treatment after oxidation are shown in FIG. The measurement conditions were the same as in Example 2, except that the gate electrode voltage was made positive and a constant current stress (1 A / cm 2 ) was applied.
【0031】図2は横軸がストレスの印可時間で縦軸が
ゲート電圧の変化量を示したものである。酸化膜に一定
のストレス電流が流れるようにゲート電極の電圧を印可
するが、ゲート酸化膜の不完全な部分に電子やホールが
トラップすると一定電流を流すためにゲート電圧が変化
する。したがって、完全なゲート酸化膜の場合、一定電
流ストレス印可に対して、ゲート電圧は変化しない。つ
まり、良い酸化膜ほどゲート電圧の変化量が少ないこと
になる。In FIG. 2, the abscissa axis indicates the application time of the stress, and the ordinate axis indicates the amount of change in the gate voltage. The voltage of the gate electrode is applied so that a constant stress current flows in the oxide film. However, when electrons or holes are trapped in an incomplete portion of the gate oxide film, the gate voltage changes to flow a constant current. Therefore, in the case of a complete gate oxide film, the gate voltage does not change when a constant current stress is applied. In other words, the better the oxide film, the smaller the amount of change in the gate voltage.
【0032】図2より、水分による酸化の後に、アルゴ
ンを用いて熱処理を施すことによりゲート電圧のシフト
量が減っている。つまり、アルゴンを用いてゲート酸化
後、熱処理を施すことにより、酸化膜形成時に吸着した
水分、および電気的特性において欠陥になりうる水素−
シリコン結合、もしくは水酸基−シリコン結合を除去す
ることにより、信頼性の高い酸化膜を形成することが分
かる。最適な時間は、1時間程度であると推測される。
また、熱処理を行うガスに窒素を用いても良い。As shown in FIG. 2, the amount of shift of the gate voltage is reduced by performing a heat treatment using argon after the oxidation with moisture. That is, by performing a heat treatment after the gate oxidation using argon, moisture adsorbed at the time of forming the oxide film and hydrogen which can be a defect in electrical characteristics are obtained.
It is understood that a highly reliable oxide film is formed by removing a silicon bond or a hydroxyl-silicon bond. The optimal time is estimated to be about one hour.
Further, nitrogen may be used as a heat treatment gas.
【0033】(実施例4)実施例3と同様に、使用する
酸素と水素の体積比は、酸素/水素が1/2で、酸化膜
を形成し、酸化膜形成後に温度を保持したままアルゴン
で希釈された10%酸素混合ガスで熱処理を加え、MO
Sキャパシタを作成し、電気的特性の測定を行い、酸化
後の熱処理の効果の結果を図3に示す。Example 4 As in Example 3, the volume ratio of oxygen and hydrogen used was 1/2 oxygen / hydrogen, an oxide film was formed, and after forming the oxide film, argon was used while maintaining the temperature. Heat treatment with 10% oxygen mixed gas diluted with
An S capacitor was prepared, its electrical characteristics were measured, and the results of the effect of the heat treatment after oxidation are shown in FIG.
【0034】図3は経時絶縁破壊特性を示し、測定条件
は、ゲート電極の電圧を負にし、一定電流ストレス
(0.1A/cm2)である。ゲート電極の電圧が負の場
合は、フラッシュメモリーにおいて消去の時に使用され
る。100万回の消去可能であるためにはストレス電流
(1A/cm2)において10C/cm2の特性を有する
酸化膜である。現在、一般的にゲート電極の印可電圧が
負の場合の経時絶縁破壊特性が悪く、特性改善が求めら
れている。FIG. 3 shows the time-dependent dielectric breakdown characteristics. The measurement conditions are a constant current stress (0.1 A / cm 2 ) with a negative gate electrode voltage. When the voltage of the gate electrode is negative, it is used at the time of erasing in the flash memory. An oxide film having a characteristic of 10 C / cm 2 at a stress current (1 A / cm 2 ) in order to be able to erase one million times. At present, generally, the time-dependent dielectric breakdown characteristics when the applied voltage of the gate electrode is negative are poor, and improvement of the characteristics is required.
【0035】図3より、水分による酸化の後に、酸素と
結合していないシリコンを酸化するため、酸素により熱
処理することにより、絶縁破壊にいたるまでの電荷注入
量が増え信頼性の高い酸化膜を得ることが可能である。From FIG. 3, it can be seen from FIG. 3 that, after oxidation with moisture, silicon not bonded to oxygen is oxidized, so that heat treatment with oxygen increases the charge injection amount up to dielectric breakdown, thereby increasing the reliability of the oxide film. It is possible to get.
【0036】10%酸素/アルゴン混合ガスでは、1分
の熱処理時間がもっとも最適であるが、酸素濃度を大き
くすることにより、熱処理の時間を短くすることが可能
であると考えられる。また、今回は希釈ガスにアルゴン
を用いたが、希釈せずに100%酸素を用いても良く、
また希釈ガスに窒素を用いても良い。With a 10% oxygen / argon mixed gas, the heat treatment time of one minute is the most optimal, but it is considered that the heat treatment time can be shortened by increasing the oxygen concentration. Also, this time, argon was used as a diluent gas, but 100% oxygen may be used without dilution.
Further, nitrogen may be used as the diluent gas.
【0037】(実施例5)実施例2と同様に、使用する
酸素と水素の体積比は、酸素/水素が1/2で、酸化膜
を形成した後に、シリコン酸化膜に水分、ハイドロカー
ボンなどの付着を防ぐため、クリーン窒素雰囲気を保持
することが可能な搬送容器で搬送し、MOSキャパシタ
を作成し、電気的特性の測定を行い、クリーン窒素雰囲
気での搬送の効果の結果を図4に示す。図4(a)はク
リーン窒素搬送を行わない場合であり、図4(b)はク
リーン窒素搬送を行った場合である。(Example 5) As in Example 2, the volume ratio of oxygen and hydrogen used was 1/2 oxygen / hydrogen. After an oxide film was formed, moisture, hydrocarbon, etc. were added to the silicon oxide film. In order to prevent the adhesion of ash, the wafer was transferred in a transfer container capable of holding a clean nitrogen atmosphere, a MOS capacitor was prepared, the electrical characteristics were measured, and the results of the effect of the transfer in a clean nitrogen atmosphere are shown in FIG. Show. FIG. 4A shows a case in which clean nitrogen transfer is not performed, and FIG. 4B shows a case in which clean nitrogen transfer is performed.
【0038】図4(a)、(b)より、クリーン窒素搬
送を行わない時では、絶縁破壊電界がばらついていたの
に対し、クリーン窒素搬送を行った時の絶縁破壊電界は
ばらつかなくなり、クリーン窒素搬送を行うことによ
り、信頼性の高い酸化膜を得ることが可能である。4 (a) and 4 (b), when the clean nitrogen transport was not performed, the dielectric breakdown electric field varied, but when the clean nitrogen transport was performed, the dielectric breakdown electric field did not vary. By performing clean nitrogen transport, a highly reliable oxide film can be obtained.
【0039】また、今回は、搬送雰囲気をクリーン窒素
で行ったが、これをクリーン窒素/酸素雰囲気で搬送し
ても良い。In this embodiment, the transfer atmosphere is clean nitrogen, but the transfer may be performed in a clean nitrogen / oxygen atmosphere.
【0040】[0040]
【発明の効果】本発明によれば、清浄度の高い酸化雰囲
気により、信頼性の高いシリコン酸化膜を形成すること
が可能となる。According to the present invention, it is possible to form a highly reliable silicon oxide film in an oxidizing atmosphere with high cleanliness.
【0041】本発明によれば、酸化処理後、熱処理を施
すことにより、酸化膜の改質を行い、さらに信頼性の高
いシリコン酸化膜を形成することが可能となる。According to the present invention, by performing a heat treatment after the oxidation treatment, the oxide film is reformed, and a silicon oxide film with higher reliability can be formed.
【図1】様々な酸化種による酸化膜の電気的特性(酸化
種依存性)を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing electrical characteristics (oxidation species dependence) of an oxide film by various oxidation species.
【図2】酸化後の熱処理による効果(熱処理依存性)を
示す。FIG. 2 shows the effect of heat treatment after oxidation (heat treatment dependence).
【図3】酸化後の酸素熱処理による効果(酸素熱処理依
存性)を示す。FIG. 3 shows the effect of oxygen heat treatment after oxidation (dependence on oxygen heat treatment).
【図4】酸化膜形成後のクリーン窒素搬送による効果を
示す。FIG. 4 shows the effect of clean nitrogen transport after forming an oxide film.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新田 雄久 東京都文京区本郷4丁目1番4号株式会社 ウルトラクリーンテクノロジー開発研究所 内 (72)発明者 岩本 敏幸 宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉(無番地) 東北大学内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yuhisa Nitta 4-1-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo Inside Ultra Clean Technology Development Laboratory Co., Ltd. (72) Inventor Toshiyuki Iwamoto Aramaki Aoba-ku, Aoba-ku, Sendai, Miyagi Aoba (unnumbered) Tohoku University
Claims (9)
を発生させ、高温に保持されたシリコンに接触させるこ
とにより、シリコンの酸化膜を形成することを特徴とす
るシリコン酸化膜の形成方法。1. A method for forming a silicon oxide film, comprising generating moisture from oxygen and hydrogen by a catalytic action and bringing the silicon into contact with silicon kept at a high temperature to form a silicon oxide film.
を発生させ、希釈ガスを添加し、高温に保持されたシリ
コンに接触させることにより、シリコンの酸化膜を形成
することを特徴とするシリコン酸化膜の形成方法。2. A silicon oxide film comprising forming a silicon oxide film by generating water from oxygen and hydrogen by a catalytic action, adding a diluent gas, and bringing it into contact with silicon kept at a high temperature. Method of forming a film.
/水素が1/3以上〜1/1であることを特徴とする請
求項2記載のシリコン酸化膜の形成方法。3. The method for forming a silicon oxide film according to claim 2, wherein the volume ratio of hydrogen to oxygen is such that oxygen / hydrogen is at least 1 / to 1/1.
/2であることを特徴とする請求項3記載のシリコン酸
化膜の形成方法。4. The volume ratio of hydrogen to oxygen is approximately 1
4. The method of claim 3, wherein the ratio is / 2.
あることを特徴とする請求項2記載のシリコン酸化膜の
形成方法。5. The method according to claim 2, wherein the dilution gas is argon or nitrogen.
窒素で熱処理を施すことを特徴とする酸化膜形成方法。6. A method for forming an oxide film, comprising performing a heat treatment with argon or nitrogen after oxidation with water.
で酸化膜を形成することを特徴とする請求項1ないし6
のいずれか1項記載のシリコン酸化膜の形成方法。7. An oxide film is formed by a gas containing oxygen after oxidation by water.
5. The method for forming a silicon oxide film according to claim 1.
たは窒素で希釈したガスであることを特徴とする請求項
7記載のシリコン酸化膜の形成方法。8. The method according to claim 7, wherein the gas containing oxygen is a gas obtained by diluting oxygen with argon or nitrogen.
シリコン酸化膜の形成後に、不純物である水分が100
ppb以下でありハイドロカーボンが100ppb以下
のクリーン窒素またはクリーン窒素/酸素雰囲気で次行
程の処理室へ搬送することを特徴とする搬送方法。9. After the formation of the silicon oxide film according to claim 1, 100% of water as an impurity is removed.
A transfer method, wherein the transfer is carried out to a processing chamber of the next step in a clean nitrogen or clean nitrogen / oxygen atmosphere of ppb or less and hydrocarbons of 100 ppb or less.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34368397A JPH11162977A (en) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | Method of forming silicon oxide film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34368397A JPH11162977A (en) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | Method of forming silicon oxide film |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11162977A true JPH11162977A (en) | 1999-06-18 |
Family
ID=18363448
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34368397A Pending JPH11162977A (en) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | Method of forming silicon oxide film |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11162977A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007005754A (en) * | 2005-06-24 | 2007-01-11 | Hynix Semiconductor Inc | Dielectric film manufacturing method for flash memory device |
| US7700156B2 (en) | 2003-07-04 | 2010-04-20 | Tokyo Electron Limited | Method and apparatus for forming silicon oxide film |
| CN115910748A (en) * | 2021-09-30 | 2023-04-04 | 株式会社国际电气 | Substrate processing method, semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus, and recording medium |
-
1997
- 1997-11-28 JP JP34368397A patent/JPH11162977A/en active Pending
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| TWI876195B (en) * | 2021-09-30 | 2025-03-11 | 日商國際電氣股份有限公司 | Substrate processing method, semiconductor device manufacturing method, substrate processing device and program |
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