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JP2002289612A - Method for forming oxide film on semiconductor substrate surface and method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for forming oxide film on semiconductor substrate surface and method for manufacturing semiconductor device

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Publication number
JP2002289612A
JP2002289612A JP2001087230A JP2001087230A JP2002289612A JP 2002289612 A JP2002289612 A JP 2002289612A JP 2001087230 A JP2001087230 A JP 2001087230A JP 2001087230 A JP2001087230 A JP 2001087230A JP 2002289612 A JP2002289612 A JP 2002289612A
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JP
Japan
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oxide film
perchloric acid
semiconductor substrate
silicon
forming
Prior art date
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JP2001087230A
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Hikari Kobayashi
光 小林
Masayoshi Nishiyama
雅祥 西山
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Japan Science and Technology Agency
Original Assignee
Japan Science and Technology Corp
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Publication date
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  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form a high quality silicone dioxide film on the surface semiconduc tor substrate with good controllability, and the reduce leak current density. SOLUTION: After cleaning a silicon carbide substrate 1, the substrate is soaked in a heated perchloric acid water solution at 203 deg.C with 72.4 vol.% density for 25 minutes. Thus, the silicon dioxide film 5 is formed on the silicon carbide substrate 1. Thereafter, the substrate is heated in an electric furnace in 900 deg.C nitrogen for 2 hours. An aluminum gate electrode 7 is formed on the silicon dioxide film 5.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路な
どに用いられる金属―酸化物―半導体(MOS)トラン
ジスタやMOS容量などの素子においてゲート酸化膜や
容量酸化膜などに応用することのできる半導体基板表面
の酸化膜の形成方法と、その酸化膜を利用した半導体装
置の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device which can be applied to a gate oxide film, a capacitance oxide film and the like in a device such as a metal-oxide-semiconductor (MOS) transistor or a MOS capacitor used for a semiconductor integrated circuit or the like. The present invention relates to a method for forming an oxide film on a substrate surface and a method for manufacturing a semiconductor device using the oxide film.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体デバイス、とりわけMOSトラン
ジスタのゲート酸化膜やMOS容量の容量酸化膜として
は、通常、酸化膜が用いられている。これらの酸化膜に
は、高い絶縁破壊耐圧、高い絶縁破壊電荷量、低い固定
電荷密度、低い可動イオン密度、低い界面準位密度が要
求される。
2. Description of the Related Art An oxide film is usually used as a semiconductor device, particularly as a gate oxide film of a MOS transistor or a capacitance oxide film of a MOS capacitor. These oxide films are required to have high breakdown voltage, high breakdown charge, low fixed charge density, low mobile ion density, and low interface state density.

【0003】シリコンデバイスの場合、従来、MOSト
ランジスタのゲート酸化膜は、600℃以上の高温で、
半導体基板を乾燥酸素や水蒸気などの酸化性雰囲気に暴
露することによって形成されていた(例えば、VLSI
テクノロジー(VLSI Technology)、S.M.Sze編集、19
84年、131〜168ページ参照)。良質の酸化膜を
形成するためには、高温での酸化が必要とされており、
一般には900℃以上の高温で形成されている。
In the case of a silicon device, conventionally, the gate oxide film of a MOS transistor has been exposed to a high
It has been formed by exposing a semiconductor substrate to an oxidizing atmosphere such as dry oxygen or water vapor (for example, VLSI
Technology (VLSI Technology), SMSze Editing, 19
1984, pp. 131-168). Oxidation at a high temperature is required to form a high-quality oxide film,
Generally, it is formed at a high temperature of 900 ° C. or higher.

【0004】シリコンカーバイドを基板として高電流、
高電圧下で動作するデバイス、例えばパワーデバイス、
高周波デバイス、又は高温下で動作するデバイスのゲー
ト酸化膜や容量酸化膜としても、通常、酸化膜が用いら
れている。シリコンカーバイド基板に形成されるMOS
トランジスタのゲート酸化膜は、1050〜1150℃
の高温で、シリコンカーバイド基板を乾燥酸素や水蒸気
などの酸化性雰囲気に暴露することによって形成されて
いた。
[0004] High current, using silicon carbide as a substrate,
Devices operating under high voltage, such as power devices,
An oxide film is usually used also as a gate oxide film or a capacitance oxide film of a high-frequency device or a device operating at a high temperature. MOS formed on silicon carbide substrate
The gate oxide film of the transistor is 1050 to 1150 ° C.
The silicon carbide substrate was formed by exposing the silicon carbide substrate to an oxidizing atmosphere such as dry oxygen or water vapor at a high temperature.

【0005】また、低温で酸化膜を形成する方法とし
て、モノシランやクロロシランを400〜900℃で熱
分解させ、酸素と反応させることにより、基板表面に酸
化膜を堆積させる化学的気相成長法(CVD法)なども
用いられていた。このほかにも、低温で酸化膜を形成す
る方法として、プラズマ中で酸化を行なう方法がある。
しかし、低温で酸化膜を形成する方法では、いずれの方
法を用いた場合にも、高品質の酸化膜を制御性よく、か
つ再現性よく形成するのは困難な状況にある。
Further, as a method of forming an oxide film at a low temperature, a chemical vapor deposition method for depositing an oxide film on the substrate surface by thermally decomposing monosilane or chlorosilane at 400 to 900 ° C. and reacting with oxygen ( CVD method) has also been used. As another method for forming an oxide film at a low temperature, there is a method of performing oxidation in plasma.
However, in any method for forming an oxide film at a low temperature, it is difficult to form a high-quality oxide film with good controllability and reproducibility regardless of the method used.

【0006】現在、実用的に使用されている酸化膜形成
方法は高温の熱酸化による方法である。熱酸化法では、
高温になるほど酸化膜の膜質が良くなる傾向があるが、
一方では酸化膜/シリコン界面や酸化膜/シリコンカー
バイド界面がラフになり、MOSトランジスタのチャン
ネル移動度が低下するという問題が生じる。
At present, a practically used method of forming an oxide film is a method using high-temperature thermal oxidation. In the thermal oxidation method,
The higher the temperature, the better the quality of the oxide film tends to be.
On the other hand, the oxide film / silicon interface or the oxide film / silicon carbide interface becomes rough, which causes a problem that the channel mobility of the MOS transistor is reduced.

【0007】さらに、シリコンカーバイド基板の場合
は、高温熱酸化では酸化膜/シリコンカーバイド界面に
グラファイトが形成され、界面準位密度が高いこと、及
び固定電荷密度が高いことなどの問題も生じる。
Further, in the case of a silicon carbide substrate, graphite is formed at the interface between the oxide film and the silicon carbide in the high-temperature thermal oxidation, which causes problems such as a high interface state density and a high fixed charge density.

【0008】そこで、本発明者らは、高温加熱を用いる
ことなく、半導体基板の表面に高品質の酸化膜を制御性
よく形成することのできる半導体表面の酸化膜形成方法
を提案した(特開平10−223629号公報参照)。
そこでは、加熱した過塩素酸を含む溶液中に半導体基板
を浸漬することにより、又は半導体基板を加熱しながら
過塩素酸を含む気体に暴露することにより、その半導体
基板の表面に酸化膜を形成する。
Therefore, the present inventors have proposed a method for forming an oxide film on a semiconductor surface that can form a high-quality oxide film on the surface of a semiconductor substrate with good controllability without using high-temperature heating (Japanese Patent Laid-Open Publication No. HEI 9 (1994)]. 10-223629).
There, an oxide film is formed on the surface of the semiconductor substrate by immersing the semiconductor substrate in a solution containing heated perchloric acid or by exposing the semiconductor substrate to a gas containing perchloric acid while heating the semiconductor substrate. I do.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】過塩素酸によって半導
体基板表面を酸化して形成した酸化膜は、従来の高温加
熱による方法に比べて、低温で酸化膜を形成することが
できるため、界面特性の優れた酸化膜となり、安価に形
成することができるという利点を備えている。しかし、
その酸化膜を使用してデバイスを構成すると、リーク電
流密度が高くなることがわかった。
An oxide film formed by oxidizing the surface of a semiconductor substrate with perchloric acid can form an oxide film at a lower temperature than a conventional method using high-temperature heating. And has the advantage that it can be formed at low cost. But,
It was found that when a device was formed using the oxide film, the leak current density was increased.

【0010】そこで、本発明は、半導体基板の表面に高
品質の酸化膜を制御性よく形成するとともに、デバイス
に適用した場合にリーク電流密度を下げることのできる
酸化膜の形成方法と、その酸化膜を利用した半導体装置
の製造方法を提供することを目的とするものである。
Accordingly, the present invention provides a method of forming an oxide film capable of forming a high-quality oxide film on the surface of a semiconductor substrate with good controllability and lowering a leakage current density when applied to a device. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device using a film.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】半導体基板表面に酸化膜
を形成する本発明の第1の方法は、以下の工程(A)及
び(B)を含んでいる。 (A)加熱した過塩素酸を含む溶液中に半導体基板を浸
漬してその半導体基板の表面に酸化膜を形成する工程、
及び(B)酸化膜を形成した前記半導体基板を加熱処理
する工程。
A first method of the present invention for forming an oxide film on the surface of a semiconductor substrate includes the following steps (A) and (B). (A) a step of immersing the semiconductor substrate in a solution containing heated perchloric acid to form an oxide film on the surface of the semiconductor substrate;
And (B) heat-treating the semiconductor substrate on which the oxide film has been formed.

【0012】この方法において、工程(A)では、過塩
素酸を含む溶液の過塩素酸濃度は10Vol.(体積)%以
上であることが好ましい。それより低濃度の過塩素酸溶
液では酸化膜の成長速度が低下するからである。もっと
も好ましい過塩素酸溶液は、濃度が72.4Vol.%の過
塩素酸水溶液であり、この過塩素酸水溶液は沸点が20
3℃の水との共沸混合物である。
In this method, in the step (A), the concentration of perchloric acid in the solution containing perchloric acid is preferably 10 Vol. (Volume)% or more. This is because a lower concentration of the perchloric acid solution lowers the growth rate of the oxide film. The most preferred perchloric acid solution is an aqueous solution of perchloric acid having a concentration of 72.4 Vol.%, And the aqueous solution of perchloric acid has a boiling point of 20%.
It is an azeotrope with water at 3 ° C.

【0013】また、工程(A)において、酸化膜の成長
速度を高く維持するためには、過塩素酸を含む溶液の温
度を170℃以上で、かつ、その溶液の沸点以下とする
のが好ましい。
In the step (A), in order to keep the growth rate of the oxide film high, it is preferable that the temperature of the solution containing perchloric acid be 170 ° C. or higher and the boiling point of the solution be lower than the boiling point. .

【0014】半導体基板表面に酸化膜を形成する本発明
の第2の方法は、以下の工程(A)及び(B)を含んで
いる。 (A)半導体基板を加熱しながら過塩素酸を含む気体に
暴露してその半導体基板の表面に酸化膜を形成する工
程、及び(B)酸化膜を形成した前記半導体基板を加熱
処理する工程。
A second method of the present invention for forming an oxide film on the surface of a semiconductor substrate includes the following steps (A) and (B). (A) a step of exposing a semiconductor substrate to a gas containing perchloric acid while heating to form an oxide film on the surface of the semiconductor substrate; and (B) a step of heat-treating the semiconductor substrate on which the oxide film is formed.

【0015】この第2の方法において、工程(A)で
は、過塩素酸を含む気体が過塩素酸の蒸気であることが
好ましい。この第2の方法の場合には、酸化力を高める
ために、さらにオゾンを添加してもよい。また、この第
2の方法において、工程(A)での基板加熱温度は17
0℃以上500℃以下であることが好ましい。
In the second method, in the step (A), the gas containing perchloric acid is preferably a vapor of perchloric acid. In the case of the second method, ozone may be further added to increase the oxidizing power. In the second method, the substrate heating temperature in the step (A) is 17
The temperature is preferably from 0 ° C to 500 ° C.

【0016】工程(B)は第1と第2の方法で共通であ
る。そして、その工程(B)における加熱処理の温度
は、600℃から1,100℃の範囲であることが好ま
しい。加熱処理温度が600℃より低い場合は、酸化膜
中に塩素成分が残存し、リーク電流密度が高くなる。一
方、加熱処理温度が1,100℃を越えると、界面準位
密度が高くなる。また、工程(B)における加熱処理は
酸化膜中に塩素成分を除去するのが目的であるので、そ
の雰囲気ガスは塩素を含んでいないことが必要である。
そのような雰囲気ガスとしては、窒素、アルゴン、酸
素、水蒸気及び水素からなる群から選ばれた1種類のガ
ス又はそれらの2種類以上の混合ガス、例えば空気、で
あることが好ましい。
Step (B) is common to the first and second methods. And the temperature of the heat treatment in the step (B) is preferably in the range of 600 ° C to 1,100 ° C. If the heat treatment temperature is lower than 600 ° C., a chlorine component remains in the oxide film, and the leak current density increases. On the other hand, when the heat treatment temperature exceeds 1,100 ° C., the interface state density increases. In addition, since the heat treatment in the step (B) is intended to remove a chlorine component from the oxide film, it is necessary that the atmospheric gas does not contain chlorine.
As such an atmosphere gas, it is preferable to use one kind of gas selected from the group consisting of nitrogen, argon, oxygen, water vapor and hydrogen, or a mixed gas of two or more kinds thereof, for example, air.

【0017】この工程(B)を施すことにより、酸化膜
中に取り込まれていた塩素及び塩素化合物が脱離し、そ
れによってデバイスを構成したときのリーク電流密度が
低下するものと考えられる。本発明で酸化膜を形成する
半導体基板は単結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質
シリコン、砒化ガリウム、燐化インジウム、シリコンカ
ーバイド、シリコンゲルマニウムカーバイド及びシリコ
ンゲルマニウムからなる群から選ばれたものである。
It is considered that by performing this step (B), chlorine and chlorine compounds taken in the oxide film are desorbed, thereby reducing the leak current density when the device is formed. The semiconductor substrate forming the oxide film in the present invention is selected from the group consisting of single crystal silicon, polycrystalline silicon, amorphous silicon, gallium arsenide, indium phosphide, silicon carbide, silicon germanium carbide and silicon germanium. .

【0018】本発明の酸化膜形成方法によれば、半導体
基板の表面に膜厚1〜100nmの酸化膜を形成するこ
とができる。この酸化膜は、酸化剤として過塩素酸を用
いることにより、酸化膜中の金属不純物の含有量が極め
て少なくなり、また特に、半導体基板としてシリコンカ
ーバイド基板を使用する場合には、酸化膜/シリコンカ
ーバイド基板界面のグラファイトの量が極めて少なくな
る。そのため、この方法により形成した酸化膜は、界面
準位密度、固定電荷密度の低い界面特性に優れた酸化膜
となる。
According to the oxide film forming method of the present invention, an oxide film having a thickness of 1 to 100 nm can be formed on the surface of a semiconductor substrate. By using perchloric acid as an oxidizing agent, the content of metal impurities in the oxide film becomes extremely small. In particular, when a silicon carbide substrate is used as a semiconductor substrate, the oxide film / silicon The amount of graphite at the carbide substrate interface becomes extremely small. Therefore, the oxide film formed by this method becomes an oxide film having excellent interface characteristics with low interface state density and fixed charge density.

【0019】さらに、半導体基板としてシリコンカーバ
イド基板を使用する場合には、平坦な酸化膜/シリコン
カーバイド界面を形成できるため、MOSトランジスタ
とした場合、大きなチャンネル移動度が達成できる。ま
た、過塩素酸を含む溶液中への浸漬時間、又は過塩素酸
を含む気体への暴露時間を調整することにより、酸化膜
の膜厚の制御を簡単に行なうことができる。そして、工
程(B)における加熱処理を経ることにより、デバイス
を構成したときのリーク電流を低減することができる。
Further, when a silicon carbide substrate is used as a semiconductor substrate, a flat oxide film / silicon carbide interface can be formed, so that when a MOS transistor is used, a large channel mobility can be achieved. The thickness of the oxide film can be easily controlled by adjusting the time of immersion in the solution containing perchloric acid or the time of exposure to the gas containing perchloric acid. Then, through the heat treatment in the step (B), it is possible to reduce the leak current when the device is configured.

【0020】本発明の半導体装置の製造方法は、本発明
の酸化膜形成方法により形成された酸化膜を利用するも
のである。すなわち、本発明の酸化膜形成方法により半
導体基板の表面にMOSトランジスタのゲート酸化膜や
MOS容量の容量酸化膜となる膜厚1〜200nmの酸
化膜を形成した後、その酸化膜上に絶縁層もしくは導電
層、又はその両方を形成する工程を経ることにより、M
OSトランジスタなどの半導体装置を製造する。このよ
うにして製造された半導体装置では、そのゲート酸化膜
などの酸化膜は界面準位密度、固定電荷密度の低い界面
特性に優れ、リーク電流も低いものとなるので、高性能
なMOSトランジスタ等の半導体装置を実現することが
できる。
The method of manufacturing a semiconductor device of the present invention utilizes an oxide film formed by the method of forming an oxide film of the present invention. That is, after forming an oxide film having a thickness of 1 to 200 nm to be a gate oxide film of a MOS transistor or a capacitance oxide film of a MOS capacitor on the surface of a semiconductor substrate by the oxide film forming method of the present invention, an insulating layer is formed on the oxide film. Alternatively, through a step of forming a conductive layer, or both,
A semiconductor device such as an OS transistor is manufactured. In the semiconductor device manufactured in this manner, an oxide film such as a gate oxide film has excellent interface characteristics such as low interface state density and fixed charge density and low leakage current, so that a high-performance MOS transistor, etc. Semiconductor device can be realized.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、実施の形態を用いて本発明
をさらに具体的に説明する。 <第1の実施の形態>まず、本発明によりシリコンカー
バイド基板上に酸化膜である二酸化シリコン膜を形成す
る第1の実施の形態を図1を用いて説明する。本実施の
形態においては、MOS容量を作成する場合について説
明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to embodiments. <First Embodiment> First, a first embodiment of forming a silicon dioxide film as an oxide film on a silicon carbide substrate according to the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, a case where a MOS capacitor is created will be described.

【0022】(a)シリコンカーバイド基板1として
は、比抵抗10〜15Ωcmのn型導電性(0001)
シリコン面単結晶基板ウエハ上に、6×1015/cm3
のドナー密度で10μmの膜厚を持つエピタキシャル層
を用いた。まず、このシリコンカーバイド基板1上に公
知の選択酸化技術により、分離領域2と活性領域4を形
成した。この状態で、活性領域4の表面には自然酸化膜
3が存在している。
(A) The silicon carbide substrate 1 has an n-type conductivity (0001) of a specific resistance of 10 to 15 Ωcm.
6 × 10 15 / cm 3 on a silicon single crystal substrate wafer
An epitaxial layer having a thickness of 10 μm and a donor density of 10 μm was used. First, an isolation region 2 and an active region 4 were formed on the silicon carbide substrate 1 by a known selective oxidation technique. In this state, the natural oxide film 3 exists on the surface of the active region 4.

【0023】(b)次に、公知のRCA洗浄法(W. Ker
n, D. A. Plutien:RCAレビュー、31巻、187
頁、1970年参考)によって、シリコンカーバイド基
板1を洗浄した後、希HF溶液(0.5vol.%HF水溶
液)に5分間浸漬し、シリコンカーバイド基板表面の自
然酸化膜3を除去した。
(B) Next, a known RCA cleaning method (W. Ker
n, DA Plutien: RCA Review, Volume 31, 187
After washing the silicon carbide substrate 1 according to the method described on page 1, 1970, the silicon carbide substrate 1 was immersed in a dilute HF solution (0.5 vol.% HF aqueous solution) for 5 minutes to remove the natural oxide film 3 on the surface of the silicon carbide substrate.

【0024】(c)次に、シリコンカーバイド基板を超
純水で5分間洗浄した後、203℃に加熱した濃度7
2.4vol.%の過塩素酸水溶液に25分間浸漬すること
によって、シリコンカーバイド基板1の表面に二酸化シ
リコン膜5を形成した。その後、電気炉で窒素中900
℃で2時間加熱した。
(C) Next, the silicon carbide substrate was washed with ultrapure water for 5 minutes, and then heated to 203 ° C. to a concentration of 7%.
A silicon dioxide film 5 was formed on the surface of the silicon carbide substrate 1 by immersing it in a 2.4 vol.% Aqueous solution of perchloric acid for 25 minutes. Then, in an electric furnace 900 in nitrogen
Heated at ° C for 2 hours.

【0025】(d)次に電極を形成するために、スパッ
タ法によりアルミニウム膜6を1μmの厚さに堆積し
た。 (e)公知のフォトリソグラフィー技術よりアルミニウ
ム膜6上にゲート電極形状のレジストパターンを形成し
た後、そのレジストパターンをマスクとして公知のドラ
イエッチング技術によりアルミニウム膜6をエッチング
しゲート電極7を形成した。
(D) Next, to form an electrode, an aluminum film 6 was deposited to a thickness of 1 μm by sputtering. (E) After forming a gate electrode-shaped resist pattern on the aluminum film 6 by a known photolithography technique, the aluminum film 6 was etched by a known dry etching technique using the resist pattern as a mask to form a gate electrode 7.

【0026】図2に、上の実施の形態で示したのと同様
に、RCA洗浄法による洗浄、希HF溶液による自然酸
化膜の除去、及び超純水による洗浄を行なったシリコン
カーバイド基板を、203℃に加熱した濃度72.4v
ol.%の過塩素酸水溶液に120分間浸漬した後に観
測したX線光電子スペクトルを実線により示す。横軸は
結合エネルギー(Binding Energy)、縦軸は任意の単位
で示した強度(Intensity(arb.Units))である。X線光
電子スペクトルはVG SCIENTIFIC社製ESCALAB220i-XL装
置を用いて観測した。光電子は表面垂直方向で観測し
た。図2中、ピーク(1)はシリコンカーバイド基板の
Siの2p軌道からの光電子によるものであり、ピーク
(2)は二酸化シリコン膜のSiの2p軌道からの光電
子によるものである。ピーク(2)とピーク(1)の面
積強度比から、二酸化シリコン膜の膜厚が3.0nmと
計算された。破線のスペクトルは、実測されたスペクト
ルからバックグランドを除去した後、Si 2p3/2とS
i 2p1/2成分にピーク分離したものについてSi 2
3/2成分のみを表したものである。
FIG. 2 shows a silicon carbide substrate that has been subjected to cleaning by the RCA cleaning method, removal of a natural oxide film by a dilute HF solution, and cleaning by ultrapure water in the same manner as described in the above embodiment. Concentration 72.4v heated to 203 ° C
The X-ray photoelectron spectrum observed after immersion in an ol.% perchloric acid aqueous solution for 120 minutes is shown by a solid line. The horizontal axis represents binding energy (Binding Energy), and the vertical axis represents intensity (Intensity (arb. Units)) in arbitrary units. The X-ray photoelectron spectrum was observed using an ESCALAB220i-XL device manufactured by VG SCIENTIFIC. Photoelectrons were observed in the direction perpendicular to the surface. In FIG. 2, peak (1) is due to photoelectrons from the 2p orbital of Si on the silicon carbide substrate, and peak (2) is due to photoelectrons from the 2p orbital of Si in the silicon dioxide film. The thickness of the silicon dioxide film was calculated to be 3.0 nm from the area intensity ratio between the peak (2) and the peak (1). The dashed spectrum shows that after removing the background from the actually measured spectrum, Si 2p 3/2 and S
i 2p 1/2 component separated into peaks
Only the p 3/2 component is shown.

【0027】ピーク(1)とピーク(2)の間にはSi
+に起因する一本のサブオキサイドのピークのみが存在
して、Si2+やSi3+に起因するピークは存在しない。
これは過塩素酸の酸化力が強いため、サブオキサイドが
生成しないことを示している。サブオキサイドはトラッ
プ準位となる可能性があり、デバイスの電気特性を劣化
させる。過塩素酸による酸化では、一般の熱酸化に比較
してサブオキサイドの生成量が少ないことも、電気特性
が良好である一要因であると考えられる。
Between the peak (1) and the peak (2), Si
+ , There is only one suboxide peak, and no peaks due to Si 2+ or Si 3+ .
This indicates that no peroxide is generated because of the strong oxidizing power of perchloric acid. Suboxides can be trap levels and degrade device electrical properties. In the oxidation using perchloric acid, the fact that the amount of generated suboxides is smaller than that of general thermal oxidation is also considered to be one of the factors for good electrical characteristics.

【0028】図3は、上の実施の形態で示したのと同様
に、RCA洗浄法による洗浄、希HF溶液による自然酸
化膜の除去、及び超純水による洗浄を行なったシリコン
カーバイド基板を、203℃に加熱した濃度72.4v
ol.%の過塩素酸水溶液に1,200分間浸漬して二酸
化シリコン膜を形成した後、その断面を観測した走査型
顕微鏡写真である。図中、上端の黒い部分は空間である
が、下部の色の濃い領域はシリコンカーバイド基板、そ
の上のやや白い領域は二酸化シリコン膜である。図3か
ら、二酸化シリコン膜の膜厚を80nmと見積もること
ができる。また同二酸化シリコン膜の膜厚は、エリプソ
メータを用いても80nmと見積もられた。図3から、
二酸化シリコン膜の膜厚は均一であり、シリコンカーバ
イド基板との界面が平坦であることがわかる。
FIG. 3 shows a silicon carbide substrate that has been subjected to cleaning by the RCA cleaning method, removal of a natural oxide film by a dilute HF solution, and cleaning by ultrapure water, as in the above embodiment. Concentration 72.4v heated to 203 ° C
1 is a scanning micrograph showing a cross section of a silicon dioxide film formed by immersion in an aqueous solution of perchloric acid for 1,200 minutes to form a silicon dioxide film. In the figure, the black portion at the upper end is a space, the lower dark region is a silicon carbide substrate, and the upper slightly white region is a silicon dioxide film. From FIG. 3, the thickness of the silicon dioxide film can be estimated to be 80 nm. The thickness of the silicon dioxide film was estimated to be 80 nm even using an ellipsometer. From FIG.
It can be seen that the thickness of the silicon dioxide film is uniform and the interface with the silicon carbide substrate is flat.

【0029】以上のように、本実施の形態によれば、過
塩素酸水溶液を用いてシリコンカーバイド基板の表面を
酸化することによって、200℃程度の低温で二酸化シ
リコン膜を形成することが可能であることが確認され
た。また、このように過塩素酸水溶液を用いることによ
って、二酸化シリコン膜/シリコンカーバイド基板界面
に析出するグラファイトの量が極めて少なくなるため、
界面準位密度、固定電荷密度の低い界面特性に優れた二
酸化シリコン膜を形成することができる。
As described above, according to the present embodiment, a silicon dioxide film can be formed at a low temperature of about 200 ° C. by oxidizing the surface of a silicon carbide substrate using an aqueous solution of perchloric acid. It was confirmed that there was. Further, by using the perchloric acid aqueous solution in this way, the amount of graphite deposited at the silicon dioxide film / silicon carbide substrate interface becomes extremely small.
It is possible to form a silicon dioxide film having excellent interface characteristics with low interface state density and fixed charge density.

【0030】図4は、形成される二酸化シリコン膜の膜
厚を、203℃に加熱した濃度72.4vol.%の過塩
素酸水溶液に浸漬する時間に対してプロットしたもので
ある。横軸は分で表した浸漬時間(Immersion Time (mi
n))、縦軸は膜厚(Thickness (nm))である。二酸化シ
リコン膜を形成するために、シリコンカーバイド基板を
洗浄し、濃度1.0vol.%のフッ化水素酸(HF)水
溶液によって自然酸化膜を除去した後、203℃に加熱
した濃度72.4vol.%の過塩素酸水溶液に浸漬した。
二酸化シリコン膜の膜厚は、膜厚5nm以下の二酸化シ
リコン膜についてはX線光電子スペクトルから求め、膜
厚5nmより厚い二酸化シリコン膜についてはエリプソ
メトリーにより求めた。図4に示すように、二酸化シリ
コン膜の膜厚は時間とともに直線的に増加しており、過
塩素酸水溶液中への浸漬時間を調整することにより、二
酸化シリコン膜の膜厚の制御を簡単に行なうことができ
ることが分かる。
FIG. 4 is a graph in which the thickness of the formed silicon dioxide film is plotted with respect to the time of immersion in a perchloric acid aqueous solution heated to 203 ° C. and having a concentration of 72.4 vol.%. The horizontal axis is Immersion Time (mi
n)), and the vertical axis indicates the thickness (Thickness (nm)). In order to form a silicon dioxide film, the silicon carbide substrate was washed, a natural oxide film was removed with an aqueous solution of hydrofluoric acid (HF) having a concentration of 1.0 vol.%, And then a concentration of 72.4 vol. % Perchloric acid aqueous solution.
The thickness of the silicon dioxide film was determined from an X-ray photoelectron spectrum for a silicon dioxide film having a thickness of 5 nm or less, and was determined by ellipsometry for a silicon dioxide film having a thickness greater than 5 nm. As shown in FIG. 4, the thickness of the silicon dioxide film increases linearly with time, and the thickness of the silicon dioxide film can be easily controlled by adjusting the immersion time in the aqueous solution of perchloric acid. It turns out that it can be done.

【0031】図5に、RCA洗浄法による洗浄、希HF
溶液による自然酸化膜の除去、及び超純水による洗浄を
行なったシリコンカーバイド基板を、203℃に加熱し
た濃度72.4vol.%の過塩素酸水溶液に1,200
分浸漬して形成した二酸化シリコン膜上に、アルミニウ
ム電極を作成してMOS構造とした試料の電流−電圧曲
線を示す。横軸はアルミニウム電極に印加したゲート電
圧(Gate Voltage)、縦軸は電流密度(Current Densit
y)である。(a)は二酸化シリコン膜の形成後、加熱
処理を施さずに二酸化シリコン膜上にアルミニウム電極
を作成した試料であり、リーク電流密度が高い。一方、
(b)は二酸化シリコン膜の形成後、窒素中900℃で
2時間加熱処理を施した後に二酸化シリコン膜上にアル
ミニウム電極を作成した試料であり、リーク電流密度
は、ゲート電圧が2Vの時10-10A/cm2と十分低
い。
FIG. 5 shows cleaning by the RCA cleaning method and dilute HF.
The silicon carbide substrate having been subjected to the removal of the natural oxide film with the solution and the cleaning with the ultrapure water was heated at a temperature of 203 ° C. in a 72.4 vol.
The current-voltage curve of a sample in which an aluminum electrode is formed on a silicon dioxide film formed by immersion for a MOS structure is shown. The horizontal axis is the gate voltage (Gate Voltage) applied to the aluminum electrode, and the vertical axis is the current density (Current Densit).
y). (A) is a sample in which an aluminum electrode is formed on a silicon dioxide film without performing a heat treatment after forming the silicon dioxide film, and has a high leak current density. on the other hand,
(B) is a sample in which an aluminum electrode was formed on a silicon dioxide film after a silicon dioxide film was formed and then subjected to a heat treatment at 900 ° C. for 2 hours in nitrogen. The leak current density was 10 when the gate voltage was 2 V. It is sufficiently low at -10 A / cm 2 .

【0032】この実験結果から、過塩素酸水溶液を用い
て203℃で形成された二酸化シリコン膜は、加熱処理
を経ることにより、MOS容量やMOSトランジスタの
ゲート絶縁膜として有効なものになることがわかる。
From this experimental result, it can be seen that a silicon dioxide film formed at 203 ° C. using an aqueous solution of perchloric acid becomes effective as a MOS capacitor and a gate insulating film of a MOS transistor through heat treatment. Understand.

【0033】<第2の実施の形態>本発明によりシリコ
ン基板上に酸化膜である二酸化シリコン膜を形成する第
2の実施の形態を説明する。本実施の形態においては、
MOS容量を作成する場合について説明する。工程は第
1の実施の形態を示した図1と同じである。この実施例
では基板1をシリコン基板と読み替えるものとする。シ
リコン基板1としては、(100)面方位をもつp型導
電性で比抵抗約1Ωcmの単結晶シリコンウエハを用い
た。
<Second Embodiment> A second embodiment for forming a silicon dioxide film as an oxide film on a silicon substrate according to the present invention will be described. In the present embodiment,
A case where a MOS capacitor is created will be described. The steps are the same as those in FIG. 1 showing the first embodiment. In this embodiment, the substrate 1 is read as a silicon substrate. As the silicon substrate 1, a p-type conductive single crystal silicon wafer having a (100) plane orientation and a specific resistance of about 1 Ωcm was used.

【0034】第1の実施の形態と同様にして二酸化シリ
コン膜5を形成し、その二酸化シリコン膜5上にアルミ
ニウムゲート電極7を形成した。すなわち、シリコン基
板1上に公知の選択酸化技術により、分離領域2と活性
領域4を形成した後、公知のRCA洗浄法によってシリ
コン基板1を洗浄し、希HF溶液によって自然酸化膜を
除去し、さらに超純水で洗浄した。その後、このシリコ
ン基板1を203℃に加熱した濃度72.4vol.%の過
塩素酸水溶液に浸漬することによって、シリコン基板1
の表面に二酸化シリコン膜5を形成した。その後、電気
炉を用いて窒素中で加熱した。
A silicon dioxide film 5 was formed in the same manner as in the first embodiment, and an aluminum gate electrode 7 was formed on the silicon dioxide film 5. That is, after forming the isolation region 2 and the active region 4 on the silicon substrate 1 by a known selective oxidation technique, the silicon substrate 1 is cleaned by a known RCA cleaning method, and a natural oxide film is removed by a dilute HF solution. Further, it was washed with ultrapure water. Thereafter, the silicon substrate 1 is immersed in an aqueous solution of perchloric acid having a concentration of 72.4 vol.
A silicon dioxide film 5 was formed on the surface of the substrate. Then, it heated in nitrogen using the electric furnace.

【0035】MOS容量とするためには、二酸化シリコ
ン膜5上にスパッタ法によりアルミニウム膜6を堆積
し、そのアルミニウム膜6をフォトリソグラフィー技術
ドライエッチング技術によりエッチングしてゲート電極
7を形成した。
In order to form a MOS capacitor, an aluminum film 6 is deposited on the silicon dioxide film 5 by a sputtering method, and the aluminum film 6 is etched by a photolithography technique and a dry etching technique to form a gate electrode 7.

【0036】第2の実施の形態において形成した二酸化
シリコン膜について、図2と同様に測定したClの2p
軌道からの光電子によるX線光電子スペクトルを図6に
示す。(a)は過塩素酸水溶液に浸漬して形成したまま
の二酸化シリコン膜についてのもの、(b)はその後窒
素中800℃で加熱した後のものである。加熱処理前の
二酸化シリコン膜(a)には208.5eVと201.5
eVにピークが見られる。208.5eVのピークはC
lO4 -イオン中のClの2p軌道からの光電子によるも
の、201.5eVのピークはCl-イオンの2p軌道か
らの光電子によるものである。エッチバックにより二酸
化シリコン膜の膜厚を減少させながら測定した結果、C
lO4 -イオンとCl-イオンの濃度は二酸化シリコン膜
の全膜厚を通してほぼ一定であった。それに対し、
(b)に示されるように、窒素中800℃での加熱処理
を経ることにより、これらのピークは消失した。
For the silicon dioxide film formed in the second embodiment, Cl 2p was measured in the same manner as in FIG.
FIG. 6 shows an X-ray photoelectron spectrum due to photoelectrons from the orbit. (A) is for a silicon dioxide film as formed by immersion in an aqueous solution of perchloric acid, and (b) is for after heating at 800 ° C. in nitrogen. 208.5 eV and 201.5 are applied to the silicon dioxide film (a) before the heat treatment.
A peak is seen at eV. The peak at 208.5 eV is C
lO 4 - due to photoelectrons from the 2p orbital of Cl in the ion peak of 201.5eV is Cl - is due photoelectrons from 2p orbit of the ion. As a result of measurement while reducing the thickness of the silicon dioxide film by etch back, C
The concentrations of IO 4 - ions and Cl - ions were almost constant throughout the entire thickness of the silicon dioxide film. For it,
As shown in (b), these peaks disappeared after heat treatment at 800 ° C. in nitrogen.

【0037】図7に、上の実施の形態で、過塩素酸水溶
液にシリコン基板を浸漬する時間を90分間として形成
した二酸化シリコン膜について、図2と同様に測定した
X線光電子スペクトルを実線により示す。図中、ピーク
(1)はシリコン基板のSiの2p軌道からの光電子に
よるものであり、2p3/2レベルと2p1/2レベルの2つ
のピークに分かれている。ブロードなピーク(2)は二
酸化シリコン膜のSiの2p軌道からの光電子によるも
のである。破線のスペクトルは、実測されたスペクトル
からバックグランドを除去した後、Si 2p3/2とSi
2p1/2成分にピーク分離したものについてSi 2p
3/2成分のみを表したものである。ピーク(1)とピー
ク(2)の間にサブオキサイドよるピークは存在せず、
以下の図8や図9に示す良好な電気特性の一要因である
と考えられる。
FIG. 7 shows an X-ray photoelectron spectrum of the silicon dioxide film formed in the above embodiment, which was formed by immersing the silicon substrate in a perchloric acid aqueous solution for 90 minutes in the same manner as in FIG. Show. In the figure, the peak (1) is due to photoelectrons from the 2p orbital of Si on the silicon substrate, and is divided into two peaks of 2p 3/2 level and 2p 1/2 level. The broad peak (2) is due to photoelectrons from the 2p orbital of Si in the silicon dioxide film. The dashed spectrum shows that after removing the background from the actually measured spectrum, Si 2p 3/2 and Si
Si 2p for peak separated into 2p 1/2 components
Only the 3/2 component is shown. There is no suboxide peak between peak (1) and peak (2),
This is considered to be one factor of favorable electric characteristics shown in FIGS. 8 and 9 below.

【0038】シリコン基板に過塩素酸により二酸化シリ
コン膜を形成した場合にも、二酸化シリコン膜の膜厚は
均一であり、シリコン基板との界面が平坦であった。ま
た、形成される二酸化シリコン膜の膜厚は過塩素酸水溶
液に浸漬する時間により制御できることもわかった。
When a silicon dioxide film was formed on a silicon substrate with perchloric acid, the thickness of the silicon dioxide film was uniform and the interface with the silicon substrate was flat. It was also found that the thickness of the formed silicon dioxide film can be controlled by the time of immersion in the aqueous solution of perchloric acid.

【0039】図8に、この実施の形態において、二酸化
シリコン膜を18nm形成し、その上にアルミニウム電
極を形成してMOS構造とした試料の電流−電圧曲線を
示す。(b)は二酸化シリコン膜の形成後、加熱処理を
施さずに二酸化シリコン膜上にアルミニウム電極を作成
した試料であり、リーク電流密度が高い。一方、(a)
は二酸化シリコン膜の形成後、窒素中900℃で2時間
加熱処理を施した後に二酸化シリコン膜上にアルミニウ
ム電極を作成した試料であり、リーク電流密度は、ゲー
ト電圧が−1V〜1Vの範囲で10-9A/cm2と十分
低い。
FIG. 8 shows a current-voltage curve of a sample having a MOS structure in which a silicon dioxide film was formed to a thickness of 18 nm and an aluminum electrode was formed thereon in this embodiment. (B) is a sample in which an aluminum electrode is formed on a silicon dioxide film without performing a heat treatment after the formation of the silicon dioxide film, and has a high leak current density. On the other hand, (a)
Is a sample in which an aluminum electrode is formed on a silicon dioxide film after performing a heat treatment at 900 ° C. for 2 hours in nitrogen after a silicon dioxide film is formed. It is sufficiently low at 10 -9 A / cm 2 .

【0040】この実験結果から、過塩素酸水溶液を用い
て203℃でシリコン基板に形成された二酸化シリコン
膜も、加熱処理を経ることにより、MOS容量やMOS
トランジスタのゲート絶縁膜として有効なものになるこ
とがわかる。
From this experimental result, it was found that a silicon dioxide film formed on a silicon substrate at 203 ° C. using an aqueous solution of perchloric acid was also subjected to heat treatment to obtain a MOS capacitor and a MOS capacitor.
It turns out that the film is effective as a gate insulating film of a transistor.

【0041】図9に、図8の電流−電圧曲線の測定に用
いたのと同じMOS構造試料を用いて測定した容量−電
圧曲線を示す。横軸はアルミニウム電極に印加したゲー
ト電圧(Gate Voltage)、縦軸は容量(Capacitance)
である。太線は高周波を用いて測定した容量−電圧曲
線、細線は低周波を用いて測定した容量−電圧曲線であ
る。これら二つの曲線の比較から、ミッドギャップでの
界面準位密度が1.5×1010cm-2eV-1と見積もら
れた。この界面準位密度は、水素処理を施していないM
OS容量としては非常に低いものである。
FIG. 9 shows a capacitance-voltage curve measured using the same MOS structure sample used for measuring the current-voltage curve of FIG. The horizontal axis is the gate voltage (Gate Voltage) applied to the aluminum electrode, and the vertical axis is the capacitance (Capacitance).
It is. The thick line is a capacity-voltage curve measured using a high frequency, and the thin line is a capacity-voltage curve measured using a low frequency. From the comparison between these two curves, the interface state density at the mid gap was estimated to be 1.5 × 10 10 cm −2 eV −1 . This interface state density is M
The OS capacity is very low.

【0042】上記の実施の形態においては、濃度72.
4vol.%の過塩素酸水溶液を用いた場合を例に挙げて説
明したが、必ずしもこの濃度の過塩素酸溶液に限定され
るものではなく、過塩素酸の濃度が10vol.%以上であ
れば、所期の目的を達成することができる。
In the above embodiment, the concentration is 72.
The case where a 4 vol.% Aqueous solution of perchloric acid is used has been described as an example, but the present invention is not necessarily limited to a perchloric acid solution having this concentration. If the concentration of perchloric acid is 10 vol. To achieve the intended purpose.

【0043】また、上記の実施の形態においては、酸化
膜を形成するために、過塩素酸水溶液を用いているが、
過塩素酸は必ずしも溶液に限定されるものではなく、気
体の過塩素酸とシリコンカーバイドやシリコンなどの半
導体基板を反応させることによっても同様の酸化膜を形
成することができる。
In the above embodiment, an aqueous solution of perchloric acid is used to form an oxide film.
Perchloric acid is not necessarily limited to a solution, and a similar oxide film can be formed by reacting gaseous perchloric acid with a semiconductor substrate such as silicon carbide or silicon.

【0044】気体の過塩素酸により酸化膜を形成する方
法では、反応装置として、横長のチャンバーを備えたも
のを使用する。チャンバー内には半導体基板を水平状態
で支持することができ、チャンバーの外側からハロゲン
ランプや抵抗加熱によって半導体基板を加熱でき、チャ
ンバー内を減圧にして一端から所定のガスを供給して他
端から排出できるようにしておく。
In the method of forming an oxide film using gaseous perchloric acid, a reaction device having a horizontally long chamber is used. The semiconductor substrate can be supported horizontally in the chamber, the semiconductor substrate can be heated by a halogen lamp or resistance heating from the outside of the chamber, the inside of the chamber is depressurized, a predetermined gas is supplied from one end, and the other end is supplied from the other end. Make sure it can be drained.

【0045】チャンバー内に半導体基板を支持してお
き、チャンバー内にまず無水HFガスを供給して半導体
基板表面の自然酸化膜を除去する。次に、半導体基板の
表面温度が170〜500℃、例えば300℃になるよ
うに加熱しながら、チャンバー内に過塩素酸の蒸気を導
入して半導体基板表面にシリコン酸化膜を形成する。
A semiconductor substrate is supported in a chamber, and anhydrous HF gas is first supplied into the chamber to remove a natural oxide film on the surface of the semiconductor substrate. Next, while heating so that the surface temperature of the semiconductor substrate becomes 170 to 500 ° C., for example, 300 ° C., vapor of perchloric acid is introduced into the chamber to form a silicon oxide film on the surface of the semiconductor substrate.

【0046】シリコン酸化膜を形成するためのガスとし
ては、過塩素酸の濃度が10vol.%以上であればよく、
また酸化力を高めるために過塩素酸の蒸気にオゾンガス
を加えておいてもよい。本発明では、このように、液体
又は気体の過塩素酸により形成した酸化膜を600℃か
ら1,100℃の範囲で加熱することにより、デバイス
に適用した場合のリーク電流密度を下げる。
As a gas for forming a silicon oxide film, it is sufficient that the concentration of perchloric acid is 10 vol.% Or more.
Ozone gas may be added to the vapor of perchloric acid in order to increase the oxidizing power. In the present invention, by heating the oxide film formed of liquid or gaseous perchloric acid in the range of 600 ° C. to 1,100 ° C., the leak current density when applied to a device is reduced.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
過塩素酸を用いてシリコンカーバイド基板やシリコン基
板などの半導体基板表面を酸化することにより、界面特
性に優れた高品質の酸化膜を形成することができる。さ
らに加熱処理を施すことによりデバイスに利用した場合
のリーク電流密度を下げることができるので、これらの
酸化膜をゲート酸化膜として用いることにより高性能な
MOSデバイスを実現することができる。
As described above, according to the present invention,
By oxidizing the surface of a semiconductor substrate such as a silicon carbide substrate or a silicon substrate using perchloric acid, a high-quality oxide film having excellent interface characteristics can be formed. Further, by performing a heat treatment, the leakage current density when the device is used for a device can be reduced. Therefore, by using these oxide films as a gate oxide film, a high-performance MOS device can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の製造方法を説明するための工程断面
図である。
FIG. 1 is a process sectional view for explaining a manufacturing method of the present invention.

【図2】 本発明の第1の実施の形態において二酸化シ
リコン膜を形成したシリコンカーバイド基板によるSi
2p領域のX線光電子スペクトルである。
FIG. 2 shows a silicon carbide substrate having a silicon dioxide film formed thereon according to the first embodiment of the present invention.
It is an X-ray photoelectron spectrum of a 2p area.

【図3】 本発明の第1の実施の形態において二酸化シ
リコン膜を形成したよるシリコンカーバイド基板の断面
走査顕微鏡写真である。
FIG. 3 is a cross-sectional scanning micrograph of a silicon carbide substrate having a silicon dioxide film formed thereon according to the first embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の第1の実施の形態における過塩素酸
水溶液中へのシリコンカーバイド基板の浸漬時間と形成
させる二酸化シリコン膜の膜厚との関係を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a dipping time of a silicon carbide substrate in a perchloric acid aqueous solution and a thickness of a silicon dioxide film to be formed in the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1の実施の形態によりシリコンカー
バイド基板に二酸化シリコン膜を形成し、さらにその上
にアルミニウム電極を作成したMOS構造についての電
流−電圧曲線であり、曲線(a)は二酸化シリコン膜の
形成後加熱処理を施していない場合、曲線(b)は窒素
中900℃で2時間加熱処理を施した場合である。
FIG. 5 is a current-voltage curve for a MOS structure in which a silicon dioxide film is formed on a silicon carbide substrate according to the first embodiment of the present invention, and an aluminum electrode is further formed on the silicon dioxide film. Curve (b) shows the case where the heat treatment was performed in nitrogen at 900 ° C. for 2 hours when the heat treatment was not performed after the formation of the silicon dioxide film.

【図6】 本発明の第2の実施の形態において二酸化シ
リコン膜を形成したによるシリコン基板によるCl 2
p領域のX線光電子スペクトルである。
FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention, in which a silicon dioxide film is formed, and Cl 2 is formed on a silicon substrate.
It is an X-ray photoelectron spectrum of a p region.

【図7】 本発明の第2の実施の形態において二酸化シ
リコン膜を形成したシリコン基板によるSi 2p領域
のX線光電子スペクトルである。
FIG. 7 is an X-ray photoelectron spectrum of a Si 2p region using a silicon substrate on which a silicon dioxide film is formed according to the second embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の第2の実施の形態によりシリコン基
板に二酸化シリコン膜を形成し、さらにその上にアルミ
ニウム電極を作成したMOS構造についての電流−電圧
曲線であり、曲線(a)は二酸化シリコン膜の形成後加
熱処理を施していない場合、曲線(b)は窒素中900
℃で2時間加熱処理を施した場合である。
FIG. 8 is a current-voltage curve for a MOS structure in which a silicon dioxide film is formed on a silicon substrate according to a second embodiment of the present invention and an aluminum electrode is formed thereon, and curve (a) is a curve of FIG. When the heat treatment is not performed after the formation of the silicon film, the curve (b) shows
This is the case where heat treatment was performed at 2 ° C. for 2 hours.

【図9】 図8の電流−電圧曲線の測定に用いたのと同
じMOS構造試料を用いて測定した容量−電圧曲線を示
す図である。
9 is a diagram showing a capacitance-voltage curve measured using the same MOS structure sample used for the measurement of the current-voltage curve of FIG. 8;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコンカーバイド基板(シリコン基板) 2 分離領域 4 活性領域 5 二酸化シリコン膜 7 アルミニウム電極 REFERENCE SIGNS LIST 1 silicon carbide substrate (silicon substrate) 2 isolation region 4 active region 5 silicon dioxide film 7 aluminum electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F038 AC03 AC05 AC18 EZ01 EZ02 EZ16 EZ17 EZ20 5F058 BA11 BA20 BB04 BC02 BF69 BH04 BH05 BJ01 5F140 AA00 AA19 AC39 BA01 BA02 BA05 BA07 BA08 BA09 BA17 BE02 BE07 BE17 BF01 BF05 BG30 CB01  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F-term (reference)

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 以下の工程(A)及び(B)を含む酸化
膜の形成方法。 (A)加熱した過塩素酸を含む溶液中に半導体基板を浸
漬してその半導体基板の表面に酸化膜を形成する工程、
及び(B)酸化膜を形成した前記半導体基板を加熱処理
する工程。
1. A method for forming an oxide film, comprising the following steps (A) and (B). (A) a step of immersing the semiconductor substrate in a solution containing heated perchloric acid to form an oxide film on the surface of the semiconductor substrate;
And (B) heat-treating the semiconductor substrate on which the oxide film has been formed.
【請求項2】 前記工程(A)において、過塩素酸を含
む溶液の過塩素酸濃度は10vol.%以上である請求項1
に記載の酸化膜の形成方法。
2. In the step (A), the solution containing perchloric acid has a perchloric acid concentration of 10 vol.% Or more.
3. The method for forming an oxide film according to item 1.
【請求項3】 前記工程(A)において、過塩素酸を含
む溶液の温度を170℃以上で、かつ、その溶液の沸点
以下とする請求項1又は2に記載の酸化膜の形成方法。
3. The method for forming an oxide film according to claim 1, wherein in the step (A), the temperature of the solution containing perchloric acid is set to 170 ° C. or higher and equal to or lower than the boiling point of the solution.
【請求項4】 以下の工程(A)及び(B)を含む酸化
膜の形成方法。 (A)半導体基板を加熱しながら過塩素酸を含む気体に
暴露してその半導体基板の表面に酸化膜を形成する工
程、及び(B)酸化膜を形成した前記半導体基板を加熱
処理する工程。
4. A method for forming an oxide film including the following steps (A) and (B). (A) a step of exposing a semiconductor substrate to a gas containing perchloric acid while heating to form an oxide film on the surface of the semiconductor substrate; and (B) a step of heat-treating the semiconductor substrate on which the oxide film is formed.
【請求項5】 前記工程(A)において、過塩素酸を含
む気体が過塩素酸の蒸気である請求項4に記載の酸化膜
の形成方法。
5. The method for forming an oxide film according to claim 4, wherein in the step (A), the gas containing perchloric acid is vapor of perchloric acid.
【請求項6】 前記工程(B)において、前記加熱処理
の温度が600℃から1,100℃の範囲である請求項
1から5のいずれかに記載の酸化膜の形成方法。
6. The method for forming an oxide film according to claim 1, wherein in the step (B), the temperature of the heat treatment ranges from 600 ° C. to 1,100 ° C.
【請求項7】 前記加熱処理の雰囲気が塩素を含まない
ガスである請求項1から6のいずれかに記載の酸化膜の
形成方法。
7. The method for forming an oxide film according to claim 1, wherein the atmosphere of the heat treatment is a gas containing no chlorine.
【請求項8】 前記加熱処理の雰囲気が窒素、アルゴ
ン、酸素、水蒸気及び水素からなる群から選ばれた1種
類のガス又はそれらの2種類以上の混合ガスである請求
項7に記載の酸化膜の形成方法。
8. The oxide film according to claim 7, wherein the atmosphere of the heat treatment is one kind of gas selected from the group consisting of nitrogen, argon, oxygen, water vapor and hydrogen, or a mixed gas of two or more kinds thereof. Formation method.
【請求項9】 前記半導体基板は単結晶シリコン、多結
晶シリコン、非晶質シリコン、砒化ガリウム、燐化イン
ジウム、シリコンカーバイド、シリコンゲルマニウムカ
ーバイド及びシリコンゲルマニウムからなる群から選ば
れた半導体基板である請求項1から8のいずれかに記載
の酸化膜の形成方法。
9. The semiconductor substrate according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is selected from the group consisting of single crystal silicon, polycrystalline silicon, amorphous silicon, gallium arsenide, indium phosphide, silicon carbide, silicon germanium carbide, and silicon germanium. Item 10. The method for forming an oxide film according to any one of Items 1 to 8.
【請求項10】 請求項1から9のいずれかに記載の方
法により形成された酸化膜上に導電層を形成する工程を
含む半導体装置の製造方法。
10. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of forming a conductive layer on an oxide film formed by the method according to claim 1. Description:
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