[go: up one dir, main page]

JPH02303131A - 絶縁膜形成方法 - Google Patents

絶縁膜形成方法

Info

Publication number
JPH02303131A
JPH02303131A JP1125420A JP12542089A JPH02303131A JP H02303131 A JPH02303131 A JP H02303131A JP 1125420 A JP1125420 A JP 1125420A JP 12542089 A JP12542089 A JP 12542089A JP H02303131 A JPH02303131 A JP H02303131A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
insulating film
heat treatment
substrate
temperature
forming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1125420A
Other languages
English (en)
Inventor
Hisashi Fukuda
永 福田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
Priority to JP1125420A priority Critical patent/JPH02303131A/ja
Priority to DE69014421T priority patent/DE69014421T2/de
Priority to EP90108599A priority patent/EP0402617B1/en
Priority to US07/522,126 priority patent/US5009926A/en
Priority to KR1019900007149A priority patent/KR900019144A/ko
Publication of JPH02303131A publication Critical patent/JPH02303131A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/20—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041—Cleaning
    • H01L21/02043—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
    • H01L21/02046—Dry cleaning only
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/02227—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process
    • H01L21/0223—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate
    • H01L21/02233—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor substrate or a semiconductor layer
    • H01L21/02236—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor substrate or a semiconductor layer group IV semiconductor
    • H01L21/02238—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor substrate or a semiconductor layer group IV semiconductor silicon in uncombined form, i.e. pure silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02299—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment
    • H01L21/02312—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment treatment by exposure to a gas or vapour
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02318—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment
    • H01L21/02356—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment to change the morphology of the insulating layer, e.g. transformation of an amorphous layer into a crystalline layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/314—Inorganic layers
    • H01L21/316—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass
    • H01L21/3165—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass formed by oxidation
    • H01L21/31654—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass formed by oxidation of semiconductor materials, e.g. the body itself
    • H01L21/31658—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass formed by oxidation of semiconductor materials, e.g. the body itself by thermal oxidation, e.g. of SiGe
    • H01L21/31662—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass formed by oxidation of semiconductor materials, e.g. the body itself by thermal oxidation, e.g. of SiGe of silicon in uncombined form
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02164—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon oxide, e.g. SiO2
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/02227—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process
    • H01L21/02255—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by thermal treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は絶縁膜形成方法、特に膜厚の極めて薄い絶縁
膜を高品質に形成するための方法に関する。
（従来の技術） 最先端技術により形成されるシリコン集積回路、特にＭ
ＯＳ　（Ｍｅｔａｌ　０ｘｉｄｅ　Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕ
ｃｔｏｒ）集積回路では膜厚が極めて薄い酸化膜がゲー
ト絶縁膜に用いられる。とりわけ１．０口ｍ以下のゲー
ト長を有するサブミクロンＭＯＳデバイスでは膜厚が例
えば１００λ以下となる酸化膜が用いられ、このように
膜厚を薄くすることによって利得の向上を図っている。
酸化膜の形成は、例えば文献：　ｒＭＯ８ＬｓＩ製造技
術、徳山　　醜、橋本　哲−編著、日経マグロウヒル社
、Ｐ、６４（＋９８５）Ｊに示されるように次のように
しで行なわれる。
この文献に開示されている方法では、まず、電気炉によ
って８００〜１２００℃に加熱した石英管内に、清浄化
した基板を配置する。その後、酸化膜形成のための酸化
ガスを石英管内に導入する。酸化ガスとしては例えば、
乾燥した酸素ガス、或は酸素及び水素の混合ガス、或は
塩酸を霧状にして酸素ガスと混合したガスを用いる。酸
化時間と酸化膜厚とは第４図に、横軸に酸化時間（秒）
及び縦軸に酸化膜厚（λ）をプロットして示した、破線
工で示すように、一定の間係があるので、酸化ガスを導
入した石英管内に、形成しようとする膜厚に見合った一
定時間、一定温度で基板を放雪して酸化膜を連続成長さ
せることによっで、均一な膜厚の酸化膜を基板表面に形
成する。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、以上に述べた酸化膜形成方法では、酸化
膜を休み無く連続成長させているので、例えば、１００
Å以下の薄い領域の膜厚を制御するのが困難であった。
そのため、膜厚制御を行なうためには、８００°Ｃ以下
に酸化温度を下げで酸化速度を下げるか、或は窒素で酸
素を希釈して酸化を行なう方法をとっていた。
しかしながら、低温酸化法ではシリコン／二酸化シリコ
ン界面が粗れる。一方、希釈酸化法の場合では、窒素が
シリコン／二酸化シリコン界面に偏析し、そのため界面
準位密度を増加させる等の問題があった。それ故、上述
のいずれの方法を行なっても、薄い酸化膜の絶縁破壊耐
性等の膜質自体の向上は望めなかった。
また、これらの低温、希釈酸化による酸化膜は一般（こ
密てはなく、シリコン／シリコン酸化膜界面で、例えば
シリコン原子の不対結合や、或は歪んだ５ｉ−０−８ｉ
結合が多く存在し、そのため、もともと界面準位が高く
なる傾向があった。
このように形成された酸化膜を、ＭＯ８型電解効果トラ
ンジスタのゲート酸化膜として使用する場合、上記の現
象に起因して種々の問題が生じでいる８例えば、ゲート
長１．０ｕｍ以下の微細ＭＯ８型電解効果トランジスタ
においては、チャネル領域で発生したホットエレクトロ
ンが酸化膜中に侵入した場合、電子はこのようなシリコ
ン原子の不対結合や、歪んだ５ｉ−０結合にトラップさ
れ、新たな界面準位を発生させ、そのためＭＯ５型トラ
シジスタにおける閾値電圧の変動や、伝達コンダクタン
スの低下を引き起こすという問題が生しる。
このような問題点の解決を図るため、この出願に係る発
明者等が種々の研究及び実験を行なったこころ、簿膜を
従来のように休み無く連続成長きせるのではなく、複数
回に分けて段階的に積み重ねて成長させれば、界面の粗
れや界面準位密度の増加を招く恐れか無いことを発見し
た。
ざらに、このように段階的に積み重ねで成膜させた絶縁
膜を、次の積み重ねられるべき絶縁膜の成膜前或は成膜
と同時に、結晶化すれば、整合性の優れしかも良貨の結
晶性の絶縁膜が得られることを発見した。
そこで、この出願に係る発明の目的は、従来の問題点に
鑑み、形成すべき絶縁層の膜厚を正確に制御し得ると共
に、膜質の優れた薄い絶縁膜を形成する方法を提供する
ことにある。
（課題を解決するための手段） この目的の達成を図るため、この出願の第コの発明によ
れば、 同一の反応炉内で還元性ガス雰囲気中での加熱処理と反
応性ガス雰囲気中ての加熱処理とを順次に行なって基板
を清浄化し、続いて絶縁膜形成用ガス雰囲気中で加熱処
理を行なって基板に絶縁膜を形成するに当り、 同一反応炉内で、基板に絶縁層の成膜のための加熱処理
とその少基板温度を室温にまで下げる処理と、その後成
膜時の加熱温度よりも高い温度で、当該細縁膜の結晶化
のための高温熱処理を行なう処理とを含むサイクルを繰
り返して行なうことを特徴とする。
この発明の実施に当っては、絶縁膜を酸化膜とするのが
好適である。
この発明の実施に当っては、基板の加熱を赤外線照射（
こよって行なうのが好適である。
ざらに、この発明の実施に当り、高温熱処理を不活性ガ
ス雰囲気中で行なうのが好適である。
さらに、この発明の実施に当り、成膜時の加熱温度％１
０００’　Ｃとし、結晶化のための高温熱処理温度を少
なくとも１３５０℃以上とするのが好適である。
ざらに、この発明の実施に当り、高温熱処理により得ら
れた結晶性絶縁膜の構造がクリストバライト構造である
ことが好適である。
また、この出願の第２の発明によれば、同一の反応炉内
で還元性ガス雰囲気での加熱処理と反応性ガス雰囲気中
での加熱処理とを順次に行なって基板を清浄化し、続い
て絶縁膜形成用ガス雰囲気中で加熱処理を行なって基板
に絶縁膜を形成するに当り、 同一反応炉内で、基板温度を室温にまで下げた成膜休止
期間を挟んで、基板に数オングストローム（入）の膜厚
の絶縁膜の成膜のための加熱処理を繰つ返し行ない、 順次の加熱処理時での加熱温度を最初の加熱処理時の加
熱温度からそれよりも高い所定の加熱温度にまで、各加
熱処理毎に段階的に上げていき、各加熱処理毎にそれ以
前の加熱処理で成膜した絶縁層の結晶化を図る ことを特徴とする。
この発明の実施に当っては、絶縁膜を酸化膜とするのが
好適である。
ざら１こ、この発明の実施に当り、加熱処理を赤外線照
射によって行なうのか好適である。
ざらに、この発明の実施に当り、成膜のための最初の加
熱温度を少なくとも１ｏｏｏ℃とするのが好適である。
ざらに、この発明の実施に当り、所定の加熱温度を１４
００℃とするのが好適である。
ざらに、この発明の実施に当り、加熱処理によって得ら
れた結晶′ａｓｅ締膜の構造がクリストバライト構造で
あるのが好適である。
尚、ここで基板とは、シリコン基板の他に、このシリコ
ン基板にエピタキシャル層を形成したもの、その他、こ
れらに限らず絶縁膜が形成されるべき広く下地を意味し
ている。
（作用） 上述した第１の発明の構成によれば、絶縁膜形成用のガ
ス雰囲気例えば酸化ガス雰囲気中で、基板に例えば数秒
という短時間の赤外線照射等による加熱処理を行なう工
程と、それに続いて基板温度を一旦室温にまで低下させ
て成膜を休ませた後、好ましくは不活性ガス雰囲気中で
、赤外線照射で成膜時の加熱温度よりも高い温度で高温
熱処理を行なってそれまでに成膜された絶縁膜例えば酸
化膜の結晶化を図る工程とを交互に繰り返し行なう。従
って、加熱処理毎にそれ以前の加熱処理で成膜された絶
縁膜例えば酸化膜が結晶化され、数オングストローム（
人）程度の膜厚で積層してなる結晶性の優れた高品質の
絶縁膜例えばシリコン酸化膜を得ることが出来る。
また、上述した第２の発明の構成によれば、絶縁膜形成
用のガス雰囲気例えば酸化ガス雰囲気中で、基板に、例
えば数秒という短時間の加熱処理例えば赤外線照射を行
なう工程と、基板温度を一旦室温にまで低下させて成膜
を休ませる工程とを交互に繰り返し行なう。そして、こ
の順次の加熱処理は、最初の加熱処理時の加熱温度例え
ば１０００℃よりも高いある所定の温度例えば１４００
℃まで、加熱処理毎に少なくとも段階的に高めていく、
このような一連の加熱処理を好ましくは減圧下で行ない
かつこれらの加熱温度を正確に制御して行なう。
このようにして、加熱処理毎に、それ以前の加熱処理で
成膜された絶縁膜例えば酸化膜が結晶化され、数λ程度
の膜厚で積層してなる結晶性の優れた、高品質の絶縁膜
例えばシリコン酸化膜を得ることが出来る。
（実施例） 以下、図面を参照し、この出願の発明の実施例につき説
明する。
尚、図面は発明か理解出来る程度に、各構成成分の寸法
、形状及び配設位置を概略的に示しているにすぎない、
また、以下の説明では、特定の材料及び特定の数値的条
件を挙げて説明するが、これら材料及び条件は単なる好
適例にすぎず、従ってこれらに何ら限定されるものでは
ない。
先ず、この発明の詳細な説明に入る前に、この発明を実
施するための装置につき説明する。
くこの発明の実施のために使用して好適な絶縁膜形成装
置の構造の実施例の説明〉 第２図はこの発明の方法を実施するための絶縁膜形成装
置の主要部（主として反応炉及び加熱部の構成）を概略
的に示す断面図である。尚、第２図では反応炉内に基板
を設置した状態を示す。
また第３図はこの発明の詳細な説明に供する図であり、
絶縁膜形成装置の全体構成を概略的に示す図である。
第３図にも示すように、この絶縁膜形成装置は、基板が
設置される反応炉１０と、反応炉１０内の真空排気を行
なうための排気手段１２と、ガス供給部１４と、加熱処
理を行なうための加熱部１６とを備えて成る。以下、こ
の装置の構造の実施例につき説明する。
第２図にも示すようにこの実施例では、反応炉（チャン
バー）１０ヲ例えば本体１０ａ　、　Ｍ部材ｊｏｂ及び
昇降部材１０ｃから構成する。本体１０ａ及び昇降部材
１０ｃの形成材料としては例えば、ステンレスを、また
蓋部材１０ｂ及び後述の支持体２０の形成材料としては
、例えば石英を用いる。
本体１０ａ及び昇降部材１０ｃは分離可能に一体となっ
て凹部ａ％膜形成るものであり、昇降部材１０ｃの凹部
ａの側に基板１日を載せるための支持体２０を設けて昇
降部材１０ｃの昇降によって支持体２０をのせた基板１
８を反応炉１０内へ入れ或は反応炉１０外へ取り出せる
ようにする０図示例では昇降部材１０ｃ　％例えば機械
的に昇降させるための昇降部材１０ｃを昇降装置２２と
連結させている。
また蓋部材１０ｂを着脱自在に本体１０ａに取り付ける
。本体１０ａと蓋部材１０ｂ及び昇降部材１０ｃとの間
には気密保持部材２４例えばパイトンパツキンを設けて
おり、従って反応炉１０内の真空引きを行なった際に気
密保持部材２４を介し、気と状態が形成できるようにな
している。
また凹部ａの基板近傍位置に基板１８の表面温度を測定
するための温度測定手段２６例えばオプティカルパイロ
メータを設ける。
ざらにこの実施例では加熱部１６を任意好適な構成の赤
外線照射手段、例えば赤外線ランプ１６ａとこの手段１
６ａ　％支持するための支持部材＋６ｂとを以って構成
する。赤外線ランプ１６ａとしてはタングステンハロゲ
ンランプその他の任意好適なランプを用いる。好ましく
は、複数個の赤外線ランプ１６ａを反応炉１０内の加熱
を均一に行なえるように配置する。
通常、赤外線ランプ１６ａは、反応炉１０外に配置する
。この際、反応炉１０の一部を赤外線を透過する材料を
以って構成し、赤外線を反応炉１０外から反応炉１０内
に透過させるようにする。赤外線を透過する材料として
は例えば石英を用い、例えば蓋部材］Ｏａを石英で形成
する。
加熱部１６の構成及び配設位置は後述する加熱処理を行
なえる任意好適な構成及び配設位置として良く、例えば
加熱部１６ヲヒーターを以って構成し、このヒーターを
反応炉１０内に設けるようにしても良い。
支持部材＋６ｂの配設位］％これに限定するものではな
いが、図示例では支持部材＋６ｂ　Ｖ支持部材＋６ｂと
本体１０ａとの間に蓋部材１０ｂ及び本体１０ａの当接
部を閉じ込めるように、本体１０ａに着脱自在に取り付
け、ざらに支持部材＋６ｂと本体１０との間に気と保持
部材２４を設ける。このように支持部材＋ｓｂ　ｖ設け
ることによって反応炉１０内の真空気密性の向上が図れ
る。
尚、第２図において符号２８は反応炉１０及びガス供給
部１４の門に設けたガス供給管、また３０は反応炉１０
及び排気手段１２の間に設けた排気管を示す。
次に第３図を参照してこの実施例の真空排気系及びガス
供給系につき説明する。尚、真空排気系及びガス供給系
を以下（こ述べる例に限定するものではない。
ます真空排気系につき説明する。この実施例では排気手
段１２を例えばターボ分子ポンプ１２ａとこのポンプ１
２ａと接続されたロータリーポンプ＋２ｂとを以って構
成する。排気手段１２ヲ例えば図示のように配設した排
気管３０及びバルブを介して反応炉１０ど連通させて接
続する。
第３図においで３２ａ〜３２ｄは排気管３０に連通させ
て設けた真空計゛（或は圧力ゲージ）であり、真′空計
３２ａ及び３２ｄを例えば１〜１０−３Ｔｏ　ｒ　ｒの
紀囲の圧力測定に用いるバラトロン真空計とし、また真
空計３２ｂ及び３２ｃを例えば１０−３〜１Ｏ−８Ｔｏ
ｒｒの範囲の圧力測定に用いるイオンゲージとする。真
空計３２ｂと排気管３０との門には真空計３２ｂを保護
するための自動開閉バルブ３４を設け、真空計３２ｂの
動作時に真空計３２ｂに対して］０−３Ｔｏｒｒ以上の
圧力ヲ負荷しないようにバルブ３４の開閉を自動制御す
る。３６ａ〜３６ｆは排気手段１２及び反応炉１０の間
に設けられる自動開閉バルブであり、これらバルブ３６
ａ〜３６ｆ　ｔそれぞれ任意好適に開閉することによっ
て、反応炉１０内の圧力を任意好適な圧力に制御し反応
炉１０内に低真空排気状態及び高真空排気状態を形成す
る。
ざらに３８は圧力調整用のニードルバルブ及び４０はレ
リーフバルブであり、バルブ４０は反応炉１０内の圧力
が大気圧例えば７６０Ｔｏ　ｒ　ｒ％越えた場合に自動
的に開放し、バルブ４０の開放によってガス供給部１４
から反応炉１０内へ供給されたガスを排気する。
次にガス供給系につき説明する。この実施例ではガス供
給部１４を還元性ガス源１４ａ、反応性ガス源１４ｂ、
酸化ガス源１４ｃ及びパージ用ガス源例えば不活性ガス
源＋４ｄ％以って構成する。ガス供給部１４を例えば図
示のように配設した供給管２８及びバルブを介して反応
炉１０と連通させて接続する。
第３図において４２はガス供給系、４４はバルブ、４６
ａ　〜４６ｄ及び４８ａ〜４８ｂは自動開閉バルブ、５
０ａ〜５０ｂはガス供給部１４から反応炉ガスへ導入さ
れるガスに関する自動ガス流量コシトローラである。
バルブ４４．４８ａ　、４８ｂ　、４６ａ〜４６ｄをそ
れぞれ任意好適に開閉することによって、所望のガスを
ガス供給部１４から反応炉１０へ供給できる。
〈第１の発明の絶縁膜形成方法の実施例の説明〉次に、
この発明の絶縁膜形成方法につき説明するが、この実施
例では絶縁膜をシリコン酸化膜とする。
第１図（Ａ）は第１の発明の説明に供する、加熱サイク
ルを説明するための図である０図の横軸は時間及び縦軸
は温度をプロットして示しである。
又、以下の説明では第２図、第３図を適宜参照されたい
。
この発明では、反応炉１０内に基板１８を設コした後、
基板の清浄化を行なってから、絶縁膜の成膜処理を行な
う。以下、これにつき順次説明する。
■［清浄化］ この絶縁膜の成膜前の基板の清浄化法については、この
出願に係る出願人等によって既に提案されでいるが、こ
の発明の方法でもこの清浄化方法を用いるのが好適であ
り、これにつき説明する。
この発明における実施例では、予備処理として基板１日
として例えばシリコン基板を用意し、従来行なわれてい
る如く、化学薬品、純水等を用いて基板１８の酸化前洗
浄を行なう。
次に予備処理として、反応炉１０内で基板１８に自然酸
化膜が形成されるのを防止するため、反応炉１０内にパ
ージ用の不活′１ガス例えば窒素ガスを予め導入してお
く。還元′ｉガス、反応性ガス及び酸化ガスはまだ導入
しない。このときバルブ４４．４８ｂ及び４６ｄ　！開
き、バルブ４８ａ　、４６ａ　−４６ｃ　％閉じておく
。
次に反応炉１０内に基板１０を設冨する。基板１０は昇
降部材１０ｃの支持体２０上に固定する。
これらの予備処理後、基板表面の清浄化処理を行なう、
この清浄化処理は、還元性ガス雰囲気中、続いて反応性
ガス雰囲気中で、順次に、加熱処理を行なって基板１８
を反応炉１０内で清浄化する。
以下、この基板の清浄化処理工程につき説明する。
良μａチ除カ 基板の清浄化に当り、まずバルブ４８ｂ　、４６ａを閉
じで基板１８を設＝した反応炉１０内への不活性ガスの
供給を停止する。
次に排気手段１２によって反応炉１０内を例えば１ｘｌ
（１６Ｔｏｒｒの高真空に真空排気し、反応炉１０内を
清浄化する。この真空排気を行なうためバルブ３８．３
６ａ　、３６ｅ　、３６ｆ　、３４を閉じでおいてバル
ブ３６ｂ　、３６ｃ　、３６ｄ　％開きロータリーポン
プ１２ｂを作動させ、反応炉１０内の圧力を真空計３２
ａでモニター（監視）しながら真空排気を行なう。
そして反応炉１０内が例えば１ｘ１０−３Ｔｏｒｒの圧
力となった後、バルブ３６ｃ　、３６ｄを閉じでバルブ
３６ｅ　、３４を開き、真空計３２ｂで反応炉ｌｏ内の
圧力をモニターしながら１　ｘ　１Ｏ−６Ｔｏ　ｒ　ｒ
まで反応炉１０内を真空排気する。
高真空に反応炉１０内を排気したら、次に反応炉１０内
に還元性ガス例えば水素ガスを導入する（第１図（Ａ）
のＨ２フロー）。還元性ガスの導入に当っては、次に行
なう還元性ガス雰囲気中での加熱処理において、反応炉
１０内の減圧状態を維持するために、バルブ３６ｂ　、
３６ｅ　、３４を閉じでバルブ３８．３６ａを開いた状
態としてこの状態でバルブ４４．４８ａ　、４６ａを開
いて還元性ガス例えば水素ガスを反応炉１０内に供給す
る。
反応炉１０内の減圧状態の維持は還元性ガスを導入しな
がらバルブ３８を操作するとともに還元性ガスの流量と
自動流量コントローラ５０ａで調整することによって行
なえる。反応炉１０内を例えば１００〜１Ｏ−２Ｔｏｒ
ｒの低真空の減圧状態に維持する。
次１こ加熱部１６によって自然酸化膜の除去のための加
熱処理を行なう（第１図）。この加熱処理によって還元
性ガス雰囲気中で基板１８を加熱して基板１８の自然酸
化膜を還元し自然酸化膜を基板１８から除去する。基板
１８の加熱は例えば基板１８への赤外線照射によって行
なう。反応炉１０内を減圧状態に維持しながら加熱処理
を行なうことによって自然酸化膜の還元による反応生成
物が反応炉１０外へ排気され、その結果、反応生成物に
よって基板１８及び反応炉１０内が汚染される度合を低
減出来る。
この加熱処理では、基板１日の表面温度を温度測定手段
２６で測定しながら、例えば基板１８の表面温度を５０
℃／秒〜２００°Ｃ／秒の間の適当な割合で、好ましく
は、約１００℃／秒で、上昇させて約１０００℃となっ
たら約１０〜３０秒間１０００°Ｃの状態を保持するよ
うに、基板１８の加熱を制御する。
次に加熱部１６による基板１８の加熱を停止すると共に
バルブ４６を閉じて還元性ガスの供給を停止し、そして
基板１８の表面温度が室温、例えば約２５１０となるま
で基板１８が冷却するのを待つ。
この冷却は基板１８が自然に冷却するようにしても良い
し、強制的に冷却するようにしでも良い。強制冷却は例
えばバルブ４８ａ　＠閉じでバルブ４８ｂ、４６ｄを開
けて不活゛注ガスを大量に反応炉１０内に導入すること
によって行なえる。
次にバルブ３８．３６ａ　％閉してバルブ３６ｂ　、　
３６ｅを開けて反応炉１０内を例えば１×１ｏ〜６Ｔｏ
ｒｒの高真空に排気し、反応炉１０内を清浄化する。
４枚表里辺請」 次にバルブ３６ｂ　、３６ｅを閉じてバルブ３８．３６
ａを開き、反応性ガス例えば重量比で１％−塩酸−９９
％水素ガスの比で塩酸を霧状にして水素ガスと混合した
ガスを導入する（第１図（Ａ）のＨＣρフロー）。反応
性ガスの導入（こ当っては、次に行なう反応性ガス雰囲
気中での加熱処理において反応炉１０内の減圧状態を維
持するために、還元性ガス雰囲気中での加熱処理と同様
にして、反応炉１０内を例えば１００〜１Ｏ−２ＴＯｒ
ｒの低真空の減圧状態に維持する。
次に加熱部１６によって加熱処理を行なう。この加熱処
理によって熱的に活性化された反応性ガスが基板１８自
体及び不純物と化学的に反応して揮発性の反応生成物を
形成し、基板１８を工・シチングするので、基板１８に
付着している無機物等の不純物を除去できる。反応性ガ
スの熱的活性化は例えば反応性ガスに赤外線を照射する
ことによって行なう。反応炉１０内を減圧状態に維持し
ながら加熱処理を行なうので、基板１８のエツチングに
よる揮発性の反応生成物が反応炉１０外へ排気され、そ
の結果、反応生成物によって基板１８及び反応炉１０内
が汚染される度合を低減できる。
この加熱処理で、基板１８も加熱するようにすれば反応
性ガスと基板１８及び不純物との反応性を向上できる。
例えば、基板１８の表面温度を約１０００℃に保持する
ように基板１８を加熱しながら約２０秒間、反応性ガス
による基板１８のエツチングを行なえばよい。
次に、加熱部１６による加熱処理を停止すると共にバル
ブ４６ｂを閉じで反応性ガスの供給を停止し、基板１８
が室温まで冷却するのを待つ。この冷却は基板１８の自
然冷却としても良いし強制冷却としても良い。
次に、バルブ３８．３６ａ＠Ｍし、バルブ３６ｂ、３６
ｅを開き反応炉１０内を例えばｌＸ１Ｏ−６ＴｏｒｒＯ
高真空に排気する。
■［ｖｉ化膜の成膜］ 次に酸化ガス雰囲気中で加熱処理を行なって基板に酸化
膜を形成するためバルブ３６ｂ　、３６ｅを閉じ、バル
ブ３８．３６ａ　、４８ｂ　、４８ｃを開き、酸化性ガ
ス例えば酸素ガスを反応炉１０内に供給する（第１図（
Ａ）の０２フロー）。このどき酸化膜形成時の反応生成
物を反応炉１０外（こ排気するため、反応炉１０内を例
えば１００−１０−２Ｔｏ　ｒ　ｒの低真空の減圧状態
に維持する。
次に、加熱部１６による加熱処理によって基板１８を加
熱して基板表面に酸化膜を形成する。
この基板１８の加熱は例えば、基板表面温度を温度測定
手段２６で測定しながら、例えば５０°Ｃ／秒〜２００
°Ｃ／秒の間の適当な割合で、好ましくは、昇温速度約
１００℃／秒で、加熱温度Ｔ、である約１０００°Ｃま
で上昇させ約２秒〜６秒間、好ましくは約５秒間（第１
図（Ａ）にｔ、で示す時間）、約１０００℃に保持する
ように行なう、この場合、上昇温度を一定の割合で行な
うのが好適であるか、それは酸化膜等の絶縁膜の成長度
合を一定にして品質の良い膜を形成するためである。尚
、昇温速度を上述したような範囲としたのは膜厚の制御
性及びまたは品質の良い膜を形成するためである。又、
加熱温度下、を約１０００℃としたのは、絶Ｒ興の成膜
に要する、好ましい最低の温度であるからである。また
ｔ＋！２〜６秒間程度としたのは膜厚の制御性及びまた
は膜質の観点からである。このような条件で、基板を加
熱することによっで膜厚約１０λという薄い、良質の酸
化膜を形成できる。
酸化膜の膜厚制御は例えば、酸化温度、酸化時間及び酸
化ガスの流！ｌを調整することによって行なえる。
所望の膜厚の酸化膜を形成したら、次に基板１８の加熱
を停止する。
この加熱の停止と共に或は加熱停止の後に、バルブ４６
ｃ　％閉じて酸化ガスの供給を停止しバルブ４６ｄ　を
開いて反応炉１０内の酸化ガスを不活性ガス、例えばア
ルゴン（Ａ　ｒ）ガスに置換する（第１図（Ａ）のＡｒ
フロー）。不活性ガスに置換することによって酸化膜が
必要以上に成長するのを粗止する。
次に基板１８を室温例えば２５°Ｃまで冷却する。
このような工程を経て得られた酸化膜は、シリコン／酸
化膜界面、酸化膜中に、未結合手を含む５ｉ−５ｉ結合
、Ｓｉ−○結合、Ｏ−Ｏ結合が数多く存在する非晶質構
造となっている（第５図（Ａ））。
そこで、これらの未結合手を除去し、結晶性の構造をも
つ酸化膜を形成するために、以下に示す熱処理工程を行
なう。
バルブ４６ｄを開け、Ａｒガスを反応炉１０内に導入し
ている状態で、基板１８の加熱を行なう、好ましい結晶
性構造を得るという観点から、この基板１８の加熱は、
基板表面温度を温度測定手段２６で測定しながら、例え
ば昇温速度２００℃／秒で約１３５０°Ｃにまで上昇さ
せ、約２秒間、結晶化のための高温熱処理温度Ｔ３であ
る約１３５０°Ｃに保持するように行なう、このような
条件で基板を加熱することによって非晶質シリコン酸化
膜は、結晶化し、β−クリストバライト構造をとる（第
５図（Ｂ））。このようにして、結晶化することにより
、シリコン／酸化膜、酸化膜中の不対結合手はなくなり
、極めて規則性のあるネットワークを形成するようにな
る。
このような結晶化のための高温熱処理後、再び基板１８
を室温にまで冷却する。基板１８が室温、例えば２５°
Ｃまで下がったらバルブ４６ｄを閉じて４８ｂ　、４８
Ｃ￥？開き、バルブ４８ｃ　％開け、反応炉１０内へ酸
素を供給する。このとき、先はどと同様に反応炉１０内
ａ　１００〜１０−２Ｔｏ　ｒ　ｒの減圧状態に維持し
ながら、一層目の結晶化された酸化膜上に、二層目の酸
化膜を成膜する（第１図（Ａ）のｔ２の時間の加熱処理
）。
この加熱処理によって得られた二層目の酸化膜は、上部
が非晶質構造となるため、先の結晶化のための高温熱処
理工程を引き続いて行なう。
第１図（Ａ）に示すように、上述したような酸化膜の成
膜と、基板の室温までの冷却と、そのすぐ後での結晶化
のための高温でのアニールを一サイクルとするサイクル
を繰り返し行なって、成膜された酸化膜を結晶化し、さ
らに新たに酸化膜を成膜してこれを結晶化して、全体と
して、所望の膜厚に達するまで結晶化した酸化膜の積層
膜を形成する（菓１図（Ａ））、例えば、第１図（Ａ）
に示すように酸化のための加熱サイクルを４回繰り返し
行なうことにより、それぞれの酸化時間ｆ＋、ｔ２、ｔ
３及びｔ４での成膜厚の総合した成膜厚を得る（この総
合膜厚は総合酸化時間：Ｔ＝ｔ＋　＋ｔ２　＋ｔ３＋ｔ
ａで実質的に定まる）。また、前の加熱と次の加熱まで
の時間及び結晶化のための高温でのアニール時間は任意
適当に定めれば良い。
笥４図１ここの発明の実施例の酸化膜厚−酸化特開特性
を実線曲線■で示す、このように、この発明では、最初
、基板１８上に形成された自然酸化膜を除去した後、酸
化膜を形成するので、酸化膜厚は酸化時間に比例して増
加する。この場合、各酸化膜の成膜のための酸化時間を
一定にすれば、成膜厚ΔＴ　ａｘもほぼ一定とすること
が可能である。
このようにして最終的に得られた、結晶化された酸化膜
は、β−クリストバライト構造を有しており、それ故、
シリコン／酸化膜界面が極めて整合性の良い状態となっ
ている。
これらの酸化工程後、バルブ３６ｂ　、３６ｅを開いて
、反応炉１０内を例えば１ｘｌＯ−’Ｔｏｒｒの高真空
に排気して反応炉１０内を清浄化する。
この真空排気の後、バルブ４６ｄ　！開いて反応炉１０
内に不活性ガスを導入し基板１８を反応炉１０内で不活
性ガス雰囲気中に保持する。
く第２の発明の絶縁膜形成方法の実施例の説明〉第１図
（Ｂ）はこの第２の発明の説明に供する、加熱サイクル
を説明するための図である０図の横軸は時間及び縦軸は
温度をプロットしで示しである。
又、以下の説明においても、第２図及び第３図を適宜参
照されたい。
又、第２の発明による方法は、既に説明した第１の発明
の方法と工程上変わらない部分があるので、説明の重複
を回避するため、特に必要となる場合を除き、相違する
点につき説明する。
■［清浄化コ この実施例の場合にも、第１の発明の実施例と同様に、
反応炉１０内にシリコン基板１８を設置した後、基板の
清浄化（第１図（Ｂ）：自然酸化膜の除去及び基板表面
の清浄化）等を行なった後に基板１８上に絶縁膜として
のシリコン酸化膜の成膜を行なう。
■［酸化膜の成膜］ この実施例の方法では、第１の発明の方法の場合と同様
にして反応炉１０内を１００〜］ｏ−２Ｔｏｒｒの低真
空の減圧状態にしてから、酸化膜の成膜のための加熱処
理を行なう。
この加熱処理は、先ず、基板１８上に薄い例えば数オン
グストローム（λ）の膜厚の酸化膜を成膜した後、基板
温度を室温例えば約２５゛Ｃにまで下げて一旦成膜を休
止する。次に、−回目に形成した酸化膜上に加熱処理を
行なって二回目の酸化膜を好ましくは同じ膜厚で成膜し
、再び基板温度を室温まで下げて成膜を休止する。この
ように、成膜期間と成膜体止期間とを繰り返し行なって
最終的１こ積層されて得られた膜厚が１００λ以下の所
定の膜厚となったときこの一連のサイクルを終了する。
この第２の発明の実施例では、この成膜サイクルにおい
て、第１の発明の実施例のような、各酸化膜の成膜毎に
、これを結晶化するための高温度Ｔ３　　（１３５０’
　Ｃ）でのアニールを行なわない、その代わり、この第
２の発明の実施例では、酸化膜の成膜毎に、順次に、加
熱温度を一定の昇温の割合で、設計上定めた任意好適な
最終段階での、成膜のための所定温度Ｔ４にまで、段階
的に上げで行く。
この点につき以下、説明する。
反応炉１０内に減圧状態で酸素ガスを導入する（第１図
（Ｂ）の減圧酸化及び０２７０−）。
この基板１８の加熱は、基板表面温度を温度測定手段２
６で測定しながら、例えば５０°Ｃ／秒〜２００°Ｃ／
秒間の適当な割合で、好ましくは、昇温速度約１００℃
／秒で最初の加熱処理温度Ｔ、である約１０００°Ｃま
で上昇させ、膜厚の制御性及びまたは膜質の観点から約
２〜６秒間、好ましくは約２秒問、約１０００°Ｃに保
持するように行なう。この場合にも、上昇温度を一定の
割合で行なうのが好適であるが、それは酸化膜等の絶縁
膜の成長度合を一定にして品質の良い膜を形成するため
である。尚、昇温速度を上述したような範囲としたのは
、膜厚の制御性及びまたは品質の良い膜を形成するため
である。又、加熱温度Ｔ、を約１０００℃としたのは、
絶縁膜の成膜に要する、好ましい最低の温度であるから
である。このような条件で基板を加熱することによって
膜厚的５λという薄い、良質の酸化膜を形成出来る。
この場合にも、酸化膜の膜厚制御は例えば、酸化温度、
酸化時間及び酸化ガスの流量を調整することによって行
なえる。
所望の膜厚の酸化膜を形成したら、次に基板１８の加熱
を停止する。
次に、酸化温度のみを変え、第１回目の酸化温度（”ｒ
、：１０００°Ｃ）よりも適当な温度、膜厚の制御性、
結晶化及びまたは膜質の観点から好ましくは約４０’　
Ｃ高くしで、第２回目の酸化を行なう。
このように、酸化温度を段階的に約４０℃ずつ上げた酸
化のための加熱サイクルを繰り返し行ない、最終的に酸
化温度か設計上の所定温度Ｔ４である例えば約１４００
℃に達するまで行なう、この場合の所定温度Ｔ４は、最
終的に得る酸化膜の膜厚をどの程度にするかによって実
質的に決められる。
この実施例において、第１回目の酸化工程で得られた酸
化膜は、シリコシ／酸化膜界面、酸化膜中に未結合手を
含む５ｉ−８ｉ結合、Ｓｌ−○結合、Ｏ−Ｏ結合が数多
く存在する非晶質構造となっている（第５図（Ａ））。
ざらに、第２回目以降の酸化工程では、上記の非晶質シ
リコン酸化膜は徐々に結晶化し、第５図（Ｂ）で示され
る如く、β−クリストバライト構造に変化しでいく。こ
の構造では、５ｉ−３ｉ結合、５ｉ−０結合、○−Ｏ結
合の未結合手がなくなり、極めて規則性のあるネットワ
ークを形成するようになる。
この出願に係る第１及び第２の発明は上述した実施例に
のみ限定されるものではなく、多くの変形又は変更をな
し得ること明らかである。例えば、絶縁膜としてシリコ
ン酸化膜を例に挙げて説明したが、シリコン以外の他の
酸化膜はもとより、酸化膜以外の窒化膜等の他のＳｌ！
！、縁膜の形成にも、この発明を適用して好適である。
尚、その場合には、絶縁膜形成用のガスを、形成すべき
絶縁膜に適合したガスとすることが必要である。
又、不活性ガスとしてＡｒガスを用いたが、他の不活性
ガスであってもよいこともちろんである。
又、上述した実施例で基板を室温まで冷却するが、この
場合の室温として２５°Ｃを例として挙げたが、室温と
は必ずしも２５°Ｃではなく、形成すべき絶縁膜が成長
しない温度と解するものとする。
（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この出願に係る第
１及び第２の発明の絶縁膜形成方法によれば、反応炉内
に基板を設ゴし、還元性ガス雰囲気中及び反応性ガス雰
囲気中で加熱処理を行なって基板を清浄化してから、絶
縁膜形成用の、例えば酸化ガス等のガス雰囲気中で加熱
処理を行ない基板に絶縁膜例えば酸化膜を形成する。そ
して、第１の発明の場合には、各酸化膜の成膜毎に、た
だちに不活性ガス雰囲気中で高温熱処理を行なって酸化
膜の結晶化を行なう。
還元性ガス雰囲気中での加熱処理を行なった場合には、
基板表面の自然酸化膜が還元されるので、基板の自然酸
化膜を除去できる。また反応性ガス雰囲気中で加熱処理
を行なうことにより、基板がエツチングされるので基板
に付着している不純物を除去できる。このようにして基
板の自然酸化膜及び不純物の除去を行なうことによって
、従来と同様に、基板の清浄化が行なえる。
このように反応炉内で基板を清浄化し、清浄化した基板
の清浄度を保持したまま絶縁膜を例えば酸化膜を形成す
ることができるので、これがため従来に比して不純物に
汚染されていない、より純度の、高い高品質の絶縁膜例
えば酸化膜の形成か行なえる。
さらに絶縁膜形成においては、１０００’　Ｃ以上の高
温で、しかも数秒間の加熱処理を行なうので、高品質で
しかも数人単位毎の薄い絶縁膜例えば酸化膜を形成でき
る。この絶縁膜形成のための加熱工程を繰り返すことに
より所望の、全体として１００λ程度よりも薄い膜厚の
絶Ｒ膜例えば酸化膜を制御性よく形成することができる
。
ざらに、例えば、シリコン基板上にシリコン酸化膜を形
成するに当り、第１の発明の方法によれば、酸化膜の形
成後、不活性ガス雰囲気中で高温熱処理を行なって酸化
膜を成膜毎に結晶化しておつ、また、第２の発明の方法
によれば、酸化膜の成膜毎に、成膜のために酸化温度を
段階的に上げていく酸化工程を行なっているので、いず
れの方法によっても酸化膜の結晶化が行なえ、それ故、
極めて整合性のよいシリコン／酸化膜界面、及び不対結
合手の極めて少ない良質の結晶性シリコン酸化層を得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図（Ａ）及び（Ｂ）は、この出願の第１及び第２の
発明の絶縁膜形成方法の一実施例の説明に供する、加熱
サイクルの説明図、 第２図は、この発明の絶縁膜形成方法の一実施例１８：
実施するための要部を概略的に示す断面図、第３図は、
この発明の絶縁膜形成方法の一実施例を実施するための
装置の全体構成を概略的に示す図、 第４図は、この発明および従来の結縁膜形成方法の説明
に供する、酸化時間−酸化膜厚特性曲線図、 第５図（Ａ）および（Ｂ）は、この発明の説明に供する
、シリコン／シリコン酸化膜界面の様子を模写的に示す
説明図である。 １０−・・反応炉、　　　　　ｌ０ａ一本体＋ｏｂ　−
・・蓋部材、　　　　　ｌ０ｃ−昇降部材１２・・・排
気手段、　　　　１２ａ　−・・ターボ分子ポンプ＋２
ｂ−・・ロータリーポンプ １４・・・ガス供給部、　　　１４ａ　・＝還元性ガス
源＋４ｂ　−・・反応性ガス源、　１４ｃ　−酸化ガス
源＋４ｄ・・・不活性ガス源、　＋　６−・加熱部１６
ａ　−・・赤外線ランプ、　＋６ｂ　−・・支持部材１
８・・・基板、　　　　　　２０−・・支持体２２・・
・昇降装置、　　　　２４・・・気密保持部材２６・・
・温度測定手段、　　２８・・・ガス供給管３０−・・
排気管、　　　　　３２ａ　〜３２ｄ　−真空計３４．
３６ａ　〜３６ｆ　、　３Ｂ、４０．４４．４６ａ−４
６ｄ、４８ａ　、４８ｂ　−バルブ ４２・・・ガス供給系 ５０ａ　、５０ｂ　＝・ガス流量コントローラ。 特許出願人　　　　　　沖電気工業株式会社温度（℃） −※屯 Ｑ　　　　　　　　　　　　５０　　　　　　　　　　
　１００酸化眸間（秒） 従来およびこの発明の説明図 第４図

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）同一の反応炉内で還元性ガス雰囲気中での加熱処
    理と反応性ガス雰囲気中での加熱処理とを順次に行なっ
    て基板を清浄化し、続いて絶縁膜形成用ガス雰囲気中で
    加熱処理を行なって基板に絶縁膜を形成するに当り、 同一反応炉内で、基板に絶縁膜の成膜のための加熱処理
    とその後基板温度を室温にまで下げる処理と、その後成
    膜時の加熱温度よりも高い温度で、当該絶縁膜の結晶化
    のための高温熱処理を行なう処理とを含むサイクルを繰
    り返して行なうことを特徴とする絶縁膜形成方法。
  2. （２）請求項１記載の絶縁膜形成方法において、前記高
    温熱処理を不活性ガス雰囲気中で行なうことを特徴とす
    る絶縁膜形成方法。
  3. （３）請求項１記載の絶縁膜形成方法において、前記成
    膜時の加熱温度を１０００℃とし前記結晶化のための高
    温熱処理での熱処理温度を少なくとも１３５０℃以上と
    することを特徴とする絶縁膜形成方法。
  4. （４）請求項１記載の絶縁膜形成方法において、前記結
    晶化のための高温熱処理により得られた結晶性絶縁膜の
    構造がクリストバライト構造であることを特徴とする絶
    縁膜形成方法。
  5. （５）請求項１記載の絶縁膜形成方法において、前記成
    膜加熱処理及び結晶化のための高温熱処理を赤外線照射
    によって行なうことを特徴とする絶縁膜形成方法。
  6. （６）請求項１〜５のいずれか一項に記載の絶縁膜形成
    方法において、前記絶縁膜形成用ガス雰囲気を酸化ガス
    雰囲気とし、前記絶縁膜を酸化膜としたことを特徴とす
    る絶縁膜形成方法。
  7. （７）同一の反応炉内で還元性ガス雰囲気での加熱処理
    と反応性ガス雰囲気中での加熱処理とを順次に行なって
    基板を清浄化し、続いて絶縁膜形成用ガス雰囲気中で加
    熱処理を行なって基板に絶縁膜を形成するに当り、 同一反応炉内で、基板温度を室温にまで下げた成膜休止
    期間を挟んで、基板に数オングストローム（Å）の膜厚
    の絶縁膜の成膜のための加熱処理を繰り返し行ない、 順次の加熱処理時での加熱温度を最初の加熱処理時の加
    熱温度からそれよりも高い所定の加熱温度にまで、各加
    熱処理毎に段階的に上げていき、各加熱処理毎にそれ以
    前の加熱処理で成膜した絶縁層の結晶化を図る ことを特徴とする絶縁膜形成方法。
  8. （８）請求項７記載の絶縁膜形成方法において、前記成
    膜のための最初の加熱処理での加熱温度を少なくとも１
    ０００℃としたことを特徴とする絶縁膜形成方法。
  9. （９）請求項７記載の絶縁膜形成方法において、前記所
    定の加熱温度を１４００℃としたことを特徴とする絶縁
    膜形成方法。
  10. （１０）請求項７記載の絶縁膜形成方法において、前記
    加熱処理されて得られた結晶性絶縁膜の構造がクリスト
    バライト構造であることを特徴とする絶縁膜形成方法。
  11. （１１）請求項７記載の絶縁膜形成方法において、前記
    加熱処理を赤外線照射によって行なうことを特徴とする
    絶縁膜形成方法。
  12. （１２）請求項７〜１１のいずれか一項に記載の絶縁膜
    形成方法において、前記絶縁膜形成用ガス雰囲気を酸化
    ガス雰囲気とし、前記絶縁膜を酸化膜としたことを特徴
    とする絶縁膜形成方法。
JP1125420A 1989-05-18 1989-05-18 絶縁膜形成方法 Pending JPH02303131A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1125420A JPH02303131A (ja) 1989-05-18 1989-05-18 絶縁膜形成方法
DE69014421T DE69014421T2 (de) 1989-05-18 1990-05-07 Methode zur Erzeugung einer isolierten Schicht.
EP90108599A EP0402617B1 (en) 1989-05-18 1990-05-07 Method of forming an insulating film
US07/522,126 US5009926A (en) 1989-05-18 1990-05-11 Method of forming an insulating film
KR1019900007149A KR900019144A (ko) 1989-05-18 1990-05-18 절연막 형성방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1125420A JPH02303131A (ja) 1989-05-18 1989-05-18 絶縁膜形成方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH02303131A true JPH02303131A (ja) 1990-12-17

Family

ID=14909665

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1125420A Pending JPH02303131A (ja) 1989-05-18 1989-05-18 絶縁膜形成方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5009926A (ja)
EP (1) EP0402617B1 (ja)
JP (1) JPH02303131A (ja)
KR (1) KR900019144A (ja)
DE (1) DE69014421T2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11300193A (ja) * 1998-04-23 1999-11-02 Kokusai Electric Co Ltd 基板処理装置

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2613498B2 (ja) * 1991-03-15 1997-05-28 信越半導体株式会社 Ｓｉ単結晶ウエーハの熱処理方法
US5203631A (en) * 1991-10-18 1993-04-20 Varian Associates, Inc. Narrow spectral band pyrometry
US5279850A (en) * 1992-07-15 1994-01-18 Harris Corporation Gas phase chemical reduction of metallic branding layer of electronic circuit package for deposition of branding ink
JPH0684925A (ja) * 1992-07-17 1994-03-25 Toshiba Corp 半導体基板およびその処理方法
AU3859995A (en) * 1994-09-28 1996-04-19 Midwest Research Institute Application of optical processing for growth of silicon dioxide
US5462012A (en) * 1994-11-29 1995-10-31 At&T Corp. Substrates and methods for gas phase deposition of semiconductors and other materials
WO1996033510A1 (en) * 1995-04-21 1996-10-24 International Business Machines Corporation PROCESS FOR THE CREATION OF A THERMAL SiO2 LAYER WITH EXTREMELY UNIFORM LAYER THICKNESS
KR100239405B1 (ko) * 1996-10-24 2000-01-15 김영환 반도체 제조장치
US5849643A (en) * 1997-05-23 1998-12-15 Advanced Micro Devices, Inc. Gate oxidation technique for deep sub quarter micron transistors
JPH11307526A (ja) * 1998-04-24 1999-11-05 Nec Corp 酸化膜の作製方法
US6303524B1 (en) * 2001-02-20 2001-10-16 Mattson Thermal Products Inc. High temperature short time curing of low dielectric constant materials using rapid thermal processing techniques
WO2003043070A1 (fr) * 2001-11-12 2003-05-22 Sony Corporation Dispositif de recuit laser et procede de fabrication d'un transistor a couches minces
US6852645B2 (en) * 2003-02-13 2005-02-08 Texas Instruments Incorporated High temperature interface layer growth for high-k gate dielectric
JP4647499B2 (ja) * 2003-12-18 2011-03-09 東京エレクトロン株式会社 成膜方法およびコンピュータ可読記録媒体
US7888217B2 (en) * 2005-10-20 2011-02-15 Applied Materials, Inc. Method for fabricating a gate dielectric of a field effect transistor
US7727828B2 (en) * 2005-10-20 2010-06-01 Applied Materials, Inc. Method for fabricating a gate dielectric of a field effect transistor
JP5479304B2 (ja) * 2010-11-10 2014-04-23 信越半導体株式会社 シリコン単結晶ウェーハの熱酸化膜形成方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3206376A1 (de) * 1982-02-22 1983-09-01 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren zur herstellung von siliziumoxidschichten
EP0250161B1 (en) * 1986-06-18 2000-10-04 AT&T Corp. Method of manufacturing devices including a semiconductor/dielectric interface
JPH01134932A (ja) * 1987-11-19 1989-05-26 Oki Electric Ind Co Ltd 基板清浄化方法及び基板清浄化装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11300193A (ja) * 1998-04-23 1999-11-02 Kokusai Electric Co Ltd 基板処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP0402617B1 (en) 1994-11-30
EP0402617A1 (en) 1990-12-19
DE69014421D1 (de) 1995-01-12
KR900019144A (ko) 1990-12-24
DE69014421T2 (de) 1995-06-22
US5009926A (en) 1991-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH02303131A (ja) 絶縁膜形成方法
US5198392A (en) Method of forming a nitrided silicon dioxide (SiOx Ny) film
US4871416A (en) Method and device for cleaning substrates
US5500388A (en) Heat treatment process for wafers
EP0430030A2 (en) Method of forming an insulating film
JPH0669195A (ja) 絶縁膜形成方法
JP2966157B2 (ja) ゲート電極構造の形成方法
JP2763587B2 (ja) 絶縁膜形成方法
JPH01225127A (ja) 基板清浄化方法及び基板加熱装置
JPH0418728A (ja) 絶縁膜形成方法
JPH03244125A (ja) 絶縁膜形成方法
JPH03134153A (ja) 酸化膜形成方法及びその装置
JPH09235189A (ja) 半導体単結晶薄膜の製造方法
JPH04257226A (ja) 絶縁膜形成方法
JPH042127A (ja) 絶縁膜形成方法
JPH04245631A (ja) 酸化膜形成方法
JPH05304146A (ja) 絶縁膜形成方法
JPH04257225A (ja) 絶縁膜形成方法
JPH0645257A (ja) 半導体薄膜形成方法
JPH04268730A (ja) 絶縁膜形成方法
JPH03203236A (ja) 絶縁膜形成方法
JPH03154340A (ja) 絶縁膜形成方法
JPH04245636A (ja) 絶縁膜形成方法
JPH02150029A (ja) 絶縁膜形成方法及び絶縁膜形成装置
JPH03219632A (ja) 絶縁膜形成方法