JPH077760B2 - 半導体の酸化方法 - Google Patents
半導体の酸化方法Info
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- H10P14/60—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials
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- H10P14/6306—Formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor materials
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体の酸化方法に関し、特に半導体の表層
に酸化膜を形成する方法に関するものである。
に酸化膜を形成する方法に関するものである。
近年の半導体装置の製造工程においては、酸化膜形成が
不可欠な技術になっている。
不可欠な技術になっている。
従来、半導体装置の製造工程の中でもシリコン基板など
の半導体基板上に酸化膜を形成する方法としては、たと
えば、乾燥酸化、水蒸気酸化などの熱酸化による方法
や、気相成長法などが知られている。
の半導体基板上に酸化膜を形成する方法としては、たと
えば、乾燥酸化、水蒸気酸化などの熱酸化による方法
や、気相成長法などが知られている。
しかしながら、技術の進歩に伴う歩留り向上の要求や、
平面的のみならず立体的な微細化の要求があり、これら
の要求に答える技術として低温で迅速かつ高精度に酸化
膜を形成する方法が求められ、これに応ずる一例とし
て、エキシマレーザーなどの半導体基体の表層に吸収さ
れこの表層部分を瞬時加熱する短波長のパルスレーザー
を、半導体基板の内部側を低温に保ちながら酸素雰囲気
中の上記半導体基板に照射し、迅速に表層部分に酸化膜
を形成するとともに、この内部側の歪などの発生を防止
するような酸化膜の形成の方法が知られている。
平面的のみならず立体的な微細化の要求があり、これら
の要求に答える技術として低温で迅速かつ高精度に酸化
膜を形成する方法が求められ、これに応ずる一例とし
て、エキシマレーザーなどの半導体基体の表層に吸収さ
れこの表層部分を瞬時加熱する短波長のパルスレーザー
を、半導体基板の内部側を低温に保ちながら酸素雰囲気
中の上記半導体基板に照射し、迅速に表層部分に酸化膜
を形成するとともに、この内部側の歪などの発生を防止
するような酸化膜の形成の方法が知られている。
前述のように、短波長のパルスレーザーには、高速に酸
化膜を形成できる他、低温で基板内部にダメージを与え
ることなく酸化を行うことができるという長所がある。
しかし、雰囲気を酸素O2にすることでは表面の酸化反応
速度が遅く、十分に短波長レーザーの性能を引き出せな
いのみならず、酸化反応が瞬時にかつ低温で行われるた
め、SiOとSiO2とが併存するような不均一な酸化膜が形
成されるおそれもある。
化膜を形成できる他、低温で基板内部にダメージを与え
ることなく酸化を行うことができるという長所がある。
しかし、雰囲気を酸素O2にすることでは表面の酸化反応
速度が遅く、十分に短波長レーザーの性能を引き出せな
いのみならず、酸化反応が瞬時にかつ低温で行われるた
め、SiOとSiO2とが併存するような不均一な酸化膜が形
成されるおそれもある。
本発明は、このような問題点に鑑み、半導体の表層部分
に高速でかつ均一に酸化膜を形成する方法を提供するこ
とを目的とする。
に高速でかつ均一に酸化膜を形成する方法を提供するこ
とを目的とする。
本発明は、強酸化性ガス中に配された半導体基板に対
し、該基板を加熱するための第１の波長のエネルギービ
ームと、強酸化性ガスを光分解可能なエネルギーを有す
る第２の波長のエネルギービームを照射し、光分解され
た励起状態の酸素原子により半導体基板の表面を酸化す
ることを特徴とするものであり、これにより上述の問題
点を解決するものである。
し、該基板を加熱するための第１の波長のエネルギービ
ームと、強酸化性ガスを光分解可能なエネルギーを有す
る第２の波長のエネルギービームを照射し、光分解され
た励起状態の酸素原子により半導体基板の表面を酸化す
ることを特徴とするものであり、これにより上述の問題
点を解決するものである。
このとき、第１の波長のエネルギービームと第２の波長
のエネルギービームは半導体基板の基板面に対して略々
垂直方向から照射することが好ましく、また、第１の波
長のエネルギービームを波長1130nm以下のエネルギービ
ーム、第２の波長のエネルギービームを波長260nm以下
のエネルギービームとすることが好ましい。
のエネルギービームは半導体基板の基板面に対して略々
垂直方向から照射することが好ましく、また、第１の波
長のエネルギービームを波長1130nm以下のエネルギービ
ーム、第２の波長のエネルギービームを波長260nm以下
のエネルギービームとすることが好ましい。
半導体基板に第１の波長のエネルギービームを照射して
予備加熱するとともに、強酸化性ガスに第２の波長のエ
ネルギービームを光吸収させることによって解離あるい
はさらに強酸化性ガスの構成原子の電子系を光励起状態
とすると、この励起状態の強酸化性ガスの構成原子と半
導体基板の構成原子とが容易に酸化反応するため、酸化
膜が均一かつ高速に形成される。
予備加熱するとともに、強酸化性ガスに第２の波長のエ
ネルギービームを光吸収させることによって解離あるい
はさらに強酸化性ガスの構成原子の電子系を光励起状態
とすると、この励起状態の強酸化性ガスの構成原子と半
導体基板の構成原子とが容易に酸化反応するため、酸化
膜が均一かつ高速に形成される。
本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明する。
第１の実施例は、第１図に示すように強酸化性ガスにオ
ゾンと酸素の混合ガス（分圧0.5気圧のO2ガスと、１％
のO3ガスを含む分圧0.5気圧のO2ガスとの混合ガス）を
用い、該ガスを光分解する光源としてKrFエキシマレー
ザー（波長249nm）を使用した例である。
ゾンと酸素の混合ガス（分圧0.5気圧のO2ガスと、１％
のO3ガスを含む分圧0.5気圧のO2ガスとの混合ガス）を
用い、該ガスを光分解する光源としてKrFエキシマレー
ザー（波長249nm）を使用した例である。
まず、この例では、予め基板を加熱するXeFエキシマレ
ーザー（波長350nm）のレーザービームａが石英窓４を
介して酸化膜形成装置１の反応室３に配置されたシリコ
ン基板２に照射する。このXeFエキシマレーザーはパル
スレーザーであり、XeFエキシマレーザーのレーザービ
ームａは図中上方より照射されシリコン基板２の表層部
を加熱する。この予備加熱は、およそ900℃以下で行わ
れ、従って基板の内部に熱的な歪を生ずることはない。
さらにこのシリコン基板２の表層部の加熱と前後して、
光分解を生じて高速にシリコン基板２の表層部を酸化す
る強酸化性ガスであるオゾンと酸素の混合ガスを上記反
応室３に送る。この混合ガスを送ることによって上記反
応室３の雰囲気は上記混合ガスになり、上記酸化膜形成
装置１の反応室３内の上記混合ガスに、別ビームとして
KrFエキシマレーザーのレーザービームｂを照射する。
ーザー（波長350nm）のレーザービームａが石英窓４を
介して酸化膜形成装置１の反応室３に配置されたシリコ
ン基板２に照射する。このXeFエキシマレーザーはパル
スレーザーであり、XeFエキシマレーザーのレーザービ
ームａは図中上方より照射されシリコン基板２の表層部
を加熱する。この予備加熱は、およそ900℃以下で行わ
れ、従って基板の内部に熱的な歪を生ずることはない。
さらにこのシリコン基板２の表層部の加熱と前後して、
光分解を生じて高速にシリコン基板２の表層部を酸化す
る強酸化性ガスであるオゾンと酸素の混合ガスを上記反
応室３に送る。この混合ガスを送ることによって上記反
応室３の雰囲気は上記混合ガスになり、上記酸化膜形成
装置１の反応室３内の上記混合ガスに、別ビームとして
KrFエキシマレーザーのレーザービームｂを照射する。
上記KrFエキシマレーザーのレーザービームｂは、上記
反応室３の雰囲気の混合ガスの構成原子である酸素原子
を光分解あるいは光励起する。そして、この混合ガスの
酸素原子が、XeFエキシマレーザーのレーザービームａ
によって予備加熱されたシリコン基板２の構成原子であ
るSi原子と容易に結合することによって高速に酸化膜が
シリコン基板２の表層部に形成される。
反応室３の雰囲気の混合ガスの構成原子である酸素原子
を光分解あるいは光励起する。そして、この混合ガスの
酸素原子が、XeFエキシマレーザーのレーザービームａ
によって予備加熱されたシリコン基板２の構成原子であ
るSi原子と容易に結合することによって高速に酸化膜が
シリコン基板２の表層部に形成される。
この反応について説明すると、第２図に示すように強酸
化性ガスと照射されるエネルギービームの波長との関係
およびシリコン基板と照射されるエネルギービームの波
長との関係があり、まず、強酸化性ガスと照射されるエ
ネルギービームの波長との関係では、この第１の実施例
のように強酸化性ガスとしてO3ガスを含む場合には、 という光分解によって、励起状態の酸素原子O*が生成さ
れ、この生成された励起状態の酸素原子O*は、酸化力が
強いため迅速な酸化反応を実現できる。
化性ガスと照射されるエネルギービームの波長との関係
およびシリコン基板と照射されるエネルギービームの波
長との関係があり、まず、強酸化性ガスと照射されるエ
ネルギービームの波長との関係では、この第１の実施例
のように強酸化性ガスとしてO3ガスを含む場合には、 という光分解によって、励起状態の酸素原子O*が生成さ
れ、この生成された励起状態の酸素原子O*は、酸化力が
強いため迅速な酸化反応を実現できる。
続いて、上記混合ガスに含まれるオゾンの吸収スペクト
ルの波長依存性については、第３図に示すようにKrFエ
キシマレーザーの波長である249nmで効率よく光吸収が
起こることが示されており、この波長でのオゾンを光分
解して励起状態の酸素原子を生成する量子効率も第４図
に示すように優れていることがわかる。従ってKrFエキ
シマレーザーのレーザービームｂをオゾンに照射するこ
とは、光分解し励起によって活性化した酸素原子を効率
よく供給することになり、酸化膜の高速形成の要因とな
っている。
ルの波長依存性については、第３図に示すようにKrFエ
キシマレーザーの波長である249nmで効率よく光吸収が
起こることが示されており、この波長でのオゾンを光分
解して励起状態の酸素原子を生成する量子効率も第４図
に示すように優れていることがわかる。従ってKrFエキ
シマレーザーのレーザービームｂをオゾンに照射するこ
とは、光分解し励起によって活性化した酸素原子を効率
よく供給することになり、酸化膜の高速形成の要因とな
っている。
また、シリコン基板と照射されるエネルギービームの波
長の関係については、シリコン基板２を加熱するエネル
ギービームの波長はおよそ1130nm以下の波長のエネルギ
ービームであることが、シリコン基板の表層部のみを効
率よく加熱するのに必要である。上記第１の実施例に説
明した予備加熱は、上述したようにシリコン基板２に直
接照射されるXeFエキシマレーザーのレーザービームａ
によって行われており、このレーザービームａの波長は
350nmである。したがって、上記第１の実施例で使用し
たXeFエキシマレーザーのレーザービームａによってシ
リコン基板２の表面層のみを効率よく加熱することがで
き、しかも光分解と加熱が別光源であるため酸化膜の膜
厚の制御も正確になる。また、照射される光線の方向に
よっては、表層部近傍で光分解をさせたり光分解を起こ
させる領域を広く取ることができ、効率よく酸化膜を形
成することができる。さらにエネルギー量を制御するこ
とにより、基板の内部に熱的な歪を生ずることもなく、
逆にエネルギー量を大きくした場合には、表層部のみを
溶融して高速に酸化することができる。
長の関係については、シリコン基板２を加熱するエネル
ギービームの波長はおよそ1130nm以下の波長のエネルギ
ービームであることが、シリコン基板の表層部のみを効
率よく加熱するのに必要である。上記第１の実施例に説
明した予備加熱は、上述したようにシリコン基板２に直
接照射されるXeFエキシマレーザーのレーザービームａ
によって行われており、このレーザービームａの波長は
350nmである。したがって、上記第１の実施例で使用し
たXeFエキシマレーザーのレーザービームａによってシ
リコン基板２の表面層のみを効率よく加熱することがで
き、しかも光分解と加熱が別光源であるため酸化膜の膜
厚の制御も正確になる。また、照射される光線の方向に
よっては、表層部近傍で光分解をさせたり光分解を起こ
させる領域を広く取ることができ、効率よく酸化膜を形
成することができる。さらにエネルギー量を制御するこ
とにより、基板の内部に熱的な歪を生ずることもなく、
逆にエネルギー量を大きくした場合には、表層部のみを
溶融して高速に酸化することができる。
尚、上記第１の実施例に使用した光分解用のレーザービ
ームについては、オゾン混合ガス雰囲気では、320nm以
下の波長のエネルギービームであればKrFエキシマレー
ザーに限定されずいかなるエネルギービームを用いても
よい。また、加熱用のXeFエキシマレーザーについても
これに限定されず、1130nm以下の波長のパルスレーザー
であればいかなるものでもよく、さらに表層部のみを加
熱し、基板内部に歪を生ずるものでなければいかなるエ
ネルギービームでもよい。
ームについては、オゾン混合ガス雰囲気では、320nm以
下の波長のエネルギービームであればKrFエキシマレー
ザーに限定されずいかなるエネルギービームを用いても
よい。また、加熱用のXeFエキシマレーザーについても
これに限定されず、1130nm以下の波長のパルスレーザー
であればいかなるものでもよく、さらに表層部のみを加
熱し、基板内部に歪を生ずるものでなければいかなるエ
ネルギービームでもよい。
上記第１の実施例では、光分解可能なエネルギーを有す
るレーザービームａを直接にシリコン基板２に照射して
いない。しかし、光分解可能なエネルギーを有するエネ
ルギービームが強酸化性ガスのみならず基板に照射され
た場合には、例えば、第２図に示すシリコン基板とエネ
ルギービームの波長との関係のように、加熱や基板の構
成原子の間のボンディングが切断されるなどの現象が生
ずる。そして、この基板の構成原子の間のボンディング
切断を利用して、さらに迅速に酸化膜を形成することが
できる。すなわち、基板がシリコン基板の場合は、第２
図に示されるように、加熱については1130nm以下の波長
で、基板の構成原子の間のボンディングの切断について
は260nm以下の波長でそれぞれこれらの現象が生じ、こ
れらを上記光分解作用と組あ合わせることによって一層
迅速な酸化反応を生じさせることができる。
るレーザービームａを直接にシリコン基板２に照射して
いない。しかし、光分解可能なエネルギーを有するエネ
ルギービームが強酸化性ガスのみならず基板に照射され
た場合には、例えば、第２図に示すシリコン基板とエネ
ルギービームの波長との関係のように、加熱や基板の構
成原子の間のボンディングが切断されるなどの現象が生
ずる。そして、この基板の構成原子の間のボンディング
切断を利用して、さらに迅速に酸化膜を形成することが
できる。すなわち、基板がシリコン基板の場合は、第２
図に示されるように、加熱については1130nm以下の波長
で、基板の構成原子の間のボンディングの切断について
は260nm以下の波長でそれぞれこれらの現象が生じ、こ
れらを上記光分解作用と組あ合わせることによって一層
迅速な酸化反応を生じさせることができる。
本発明の第２の実施例は、第１の実施例と同様に強酸化
性ガスとしてオゾンの混合ガスを用い、エネルギービー
ムの波長が260nm以下では基板の構成原子であるSi原子
間のボンディング切断が生じることを利用し、波長が26
0nm以下のエネルギービームとしてKrFエキシマレーザー
（波長249nm）を使用して、原子間のボンディング切断
と上記混合ガスの光分解を複合させた例である。
性ガスとしてオゾンの混合ガスを用い、エネルギービー
ムの波長が260nm以下では基板の構成原子であるSi原子
間のボンディング切断が生じることを利用し、波長が26
0nm以下のエネルギービームとしてKrFエキシマレーザー
（波長249nm）を使用して、原子間のボンディング切断
と上記混合ガスの光分解を複合させた例である。
まず、この第５図に示す例では、KrFエキシマレーザー
のレーザービームｃは、石英窓14を介して酸化膜形成装
置11の反応室13内部に配置されたシリコン基板12に照射
する。この反応室13には、雰囲気ガスとして光分解可能
な強酸化性ガスである上記混合ガスが送られている。Kr
Fエキシマレーザーのレーザービームｃは上記シリコン
基板12に照射し、このシリコン基板12の表面層を900℃
以下に予備加熱すると同時に、このシリコン基板12の表
層部において、シリコン基板12の構成原子であるSi原子
のボンディング切断をする。そして、さらにKrFエキシ
マレーザーのレーザービームｃは、上記第１の実施例と
同様に強酸化性ガスである上記オゾンと酸素の混合ガス
にも光吸収され、この光吸収により上記光分解が生じて
励起状態の酸素原子O*を生成する。そして、この励起状
態の酸素原子O*とボンディング切断されたSi原子が容易
に結合することによって、一般のSiO2膜形成より高速に
酸化膜を形成するものである。
のレーザービームｃは、石英窓14を介して酸化膜形成装
置11の反応室13内部に配置されたシリコン基板12に照射
する。この反応室13には、雰囲気ガスとして光分解可能
な強酸化性ガスである上記混合ガスが送られている。Kr
Fエキシマレーザーのレーザービームｃは上記シリコン
基板12に照射し、このシリコン基板12の表面層を900℃
以下に予備加熱すると同時に、このシリコン基板12の表
層部において、シリコン基板12の構成原子であるSi原子
のボンディング切断をする。そして、さらにKrFエキシ
マレーザーのレーザービームｃは、上記第１の実施例と
同様に強酸化性ガスである上記オゾンと酸素の混合ガス
にも光吸収され、この光吸収により上記光分解が生じて
励起状態の酸素原子O*を生成する。そして、この励起状
態の酸素原子O*とボンディング切断されたSi原子が容易
に結合することによって、一般のSiO2膜形成より高速に
酸化膜を形成するものである。
この第２の実施例では、上述した第１の実施例のように
単なる光分解のみの作用ではなく、ボンディング切断さ
れたSi原子と光分解によって生成された励起状態の酸素
原子が容易に結合するという複合作用などによって、エ
ネルギービームの性能を引き出し迅速に酸化膜を形成す
ることができ、さらに予備加熱およびボンディング切断
と光分解の作用を単一の光源を使用して行うため、酸化
膜形成機構が簡単であり、装置上も利点を有している。
また、表層部のみにエネルギーを供与しているため基板
内部に歪を生ずることもなく、基板の表層部のみを溶融
してさらに高速に酸素膜を形成することができる。
単なる光分解のみの作用ではなく、ボンディング切断さ
れたSi原子と光分解によって生成された励起状態の酸素
原子が容易に結合するという複合作用などによって、エ
ネルギービームの性能を引き出し迅速に酸化膜を形成す
ることができ、さらに予備加熱およびボンディング切断
と光分解の作用を単一の光源を使用して行うため、酸化
膜形成機構が簡単であり、装置上も利点を有している。
また、表層部のみにエネルギーを供与しているため基板
内部に歪を生ずることもなく、基板の表層部のみを溶融
してさらに高速に酸素膜を形成することができる。
尚、上記予備加熱およびボンディング切断と光分解の作
用をさせるKrFエキシマレーザーは、これに限定されず2
60nm以下の波長のエネルギービームであればよく、予備
加熱に関して表層部のみを加熱するような別のエネルギ
ービームを使用してもよい。
用をさせるKrFエキシマレーザーは、これに限定されず2
60nm以下の波長のエネルギービームであればよく、予備
加熱に関して表層部のみを加熱するような別のエネルギ
ービームを使用してもよい。
次に本発明の第３の実施例を説明する。第３の実施例
は、第２の実施例と同様の方法によって、酸化膜を形成
する方法であるが、用いる光源を低圧水銀灯とした例で
ある。
は、第２の実施例と同様の方法によって、酸化膜を形成
する方法であるが、用いる光源を低圧水銀灯とした例で
ある。
第６図に示すように、強酸化性ガスとしてオゾンの混合
ガスを用い、光分解を生じさせかつ基板の構成原子であ
るSi原子のボンディング切断をするエネルギービームと
して低圧水銀灯（波長235nm）を使用し、低圧水銀灯の
ビームｄは、シリコン基板22と強酸化性ガスであるオゾ
ンに照射している。この低圧水銀灯を使用する場合は、
低圧水銀灯自体ではシリコン基板22の表層部の予備加熱
のエネルギー量が不足するため、予備加熱のための別ビ
ームが必要であり、シリコン基板22の表層部の加熱のた
めのXeFエキシマレーザー（波長350nm）を用いている。
尚、予備加熱のための別ビームはこれに限定されず、Xe
Clエキシマレーザーや、Arレーザーなどの波長が1130nm
以下のエネルギービームを使用すれば予備加熱すること
ができる。
ガスを用い、光分解を生じさせかつ基板の構成原子であ
るSi原子のボンディング切断をするエネルギービームと
して低圧水銀灯（波長235nm）を使用し、低圧水銀灯の
ビームｄは、シリコン基板22と強酸化性ガスであるオゾ
ンに照射している。この低圧水銀灯を使用する場合は、
低圧水銀灯自体ではシリコン基板22の表層部の予備加熱
のエネルギー量が不足するため、予備加熱のための別ビ
ームが必要であり、シリコン基板22の表層部の加熱のた
めのXeFエキシマレーザー（波長350nm）を用いている。
尚、予備加熱のための別ビームはこれに限定されず、Xe
Clエキシマレーザーや、Arレーザーなどの波長が1130nm
以下のエネルギービームを使用すれば予備加熱すること
ができる。
この第３の実施例による酸化膜の形成方法は、第２の実
施例に準じておこなわれ、低圧水銀灯のビームｄのオゾ
ン混合ガスへの照射による光分解による励起状態の酸素
原子の生成と、低圧水銀灯のビームｄのシリコン基板22
への照射によるシリコン基板22の表層部のSi原子のボン
ディング切断を行い、この励起状態の酸素原子とSi原子
が容易に結合することなどによって、高速に酸化膜を形
成することができる。
施例に準じておこなわれ、低圧水銀灯のビームｄのオゾ
ン混合ガスへの照射による光分解による励起状態の酸素
原子の生成と、低圧水銀灯のビームｄのシリコン基板22
への照射によるシリコン基板22の表層部のSi原子のボン
ディング切断を行い、この励起状態の酸素原子とSi原子
が容易に結合することなどによって、高速に酸化膜を形
成することができる。
次に第４の実施例として、YAGレーザービーム（波長106
5nm）の２次以上の高調波を使用した例を説明する。
5nm）の２次以上の高調波を使用した例を説明する。
YAGレーザービームの４次の高調波は、その波長がおよ
そ266nmであるため、強酸化性ガスとしてオゾンの混合
ガスを使用した場合に、オゾンガスの光分解を生じさせ
ることができる。第７図に示すようにYAGレーザービー
ムの４次の高調波ｅは、シリコン基板32の雰囲気ガスで
あるオゾンの混合ガスに照射して、このオゾンガスの光
吸収から励起状態の酸素原子を生じさせる。そして、こ
の励起状態の酸素原子は、容易にシリコン基板32の構成
原子であるSi原子と結合し、迅速に酸化膜を形成するも
のである。この実施例の場合にも、基板の予備加熱には
別のエネルギービームを用いることもでき、また、波長
が260nm以下のシリコン基板32の表層部のSi原子のボン
ディングを切断するようなエネルギービームや、シリコ
ン基板32の表層部を溶融するようなエネルギービームを
組み合わせることができる。
そ266nmであるため、強酸化性ガスとしてオゾンの混合
ガスを使用した場合に、オゾンガスの光分解を生じさせ
ることができる。第７図に示すようにYAGレーザービー
ムの４次の高調波ｅは、シリコン基板32の雰囲気ガスで
あるオゾンの混合ガスに照射して、このオゾンガスの光
吸収から励起状態の酸素原子を生じさせる。そして、こ
の励起状態の酸素原子は、容易にシリコン基板32の構成
原子であるSi原子と結合し、迅速に酸化膜を形成するも
のである。この実施例の場合にも、基板の予備加熱には
別のエネルギービームを用いることもでき、また、波長
が260nm以下のシリコン基板32の表層部のSi原子のボン
ディングを切断するようなエネルギービームや、シリコ
ン基板32の表層部を溶融するようなエネルギービームを
組み合わせることができる。
最後に第５の実施例として、XeClエキシマレーザー（波
長308nm）のレーザービームｆを使用した例を説明す
る。
長308nm）のレーザービームｆを使用した例を説明す
る。
上記実施例と同様に、雰囲気のガスに光分解可能な強酸
化性ガスとしてオゾンと酸素の上記混合ガスを使用し、
この混合ガスを光分解するとともにシリコン基板42を加
熱するエネルギービームとしてXeClエキシマレーザーの
レーザービームｆを、エネルギー量500mJ/cm2、35nsの
パルス幅、１秒当たり10パルスで計800パルスの照射条
件で照射する場合では、雰囲気のガスに酸素ガスのみを
使用した場合に比べて酸化速度で約２倍の酸化膜の形成
が行えた。
化性ガスとしてオゾンと酸素の上記混合ガスを使用し、
この混合ガスを光分解するとともにシリコン基板42を加
熱するエネルギービームとしてXeClエキシマレーザーの
レーザービームｆを、エネルギー量500mJ/cm2、35nsの
パルス幅、１秒当たり10パルスで計800パルスの照射条
件で照射する場合では、雰囲気のガスに酸素ガスのみを
使用した場合に比べて酸化速度で約２倍の酸化膜の形成
が行えた。
なお、上記第１ないし第５の実施例について、各実施例
中に使用される強酸化性ガスは、オゾンの混合ガスにつ
いて説明したが、強酸化性ガスはこれに限定されず、た
とえばNOガス、N2Oガス、NO2ガスやハロゲンであるCl2
等のガスや、CCl4やSF6などのガスあるいはこれらの組
み合わせでもよく、エネルギービームが照射された場合
に、光分解を生じて容易に基板の構成原子と結合するも
のであればいかなるものでもよい。また、エネルギービ
ームは、強酸化性ガスに応じて選択できるものであり、
これらの関係は波長によりすなわち加熱、光分解および
ボンディング切断という機能面から選択もしくは組み合
わせることができる。一例として、第２図に示すように
NO2ガス、N2OガスおよびO2ガスを使用する場合は、NO2
は244nm以下、N2Oは230nm以下、O2は175nm以下の波長の
エネルギービームでそれぞれ光分解するため、たとえ
ば、O2では、Xeレゾナンスランプ、F2エキシマレーザ
ー、ArFエキシマレーザーなどを使用することができ、
またN2Oでは、ArFエキシマレーザー、重水素ランプ、低
圧水銀灯などを使用することができ、上述したO3につい
ては、上記KrFエキシマレーザー、上記低圧水銀灯、重
水素ランプ、XeClエキシマレーザーなどを使用すること
ができ、これらのエネルギービームによって光分解を行
い、容易に基板の構成原子と結合させることができる。
またさらに、エネルギービームは、各種レーザービーム
の高次の高調波を使用することもでき、エレクトロンビ
ーム、イオンビームでもよい。
中に使用される強酸化性ガスは、オゾンの混合ガスにつ
いて説明したが、強酸化性ガスはこれに限定されず、た
とえばNOガス、N2Oガス、NO2ガスやハロゲンであるCl2
等のガスや、CCl4やSF6などのガスあるいはこれらの組
み合わせでもよく、エネルギービームが照射された場合
に、光分解を生じて容易に基板の構成原子と結合するも
のであればいかなるものでもよい。また、エネルギービ
ームは、強酸化性ガスに応じて選択できるものであり、
これらの関係は波長によりすなわち加熱、光分解および
ボンディング切断という機能面から選択もしくは組み合
わせることができる。一例として、第２図に示すように
NO2ガス、N2OガスおよびO2ガスを使用する場合は、NO2
は244nm以下、N2Oは230nm以下、O2は175nm以下の波長の
エネルギービームでそれぞれ光分解するため、たとえ
ば、O2では、Xeレゾナンスランプ、F2エキシマレーザ
ー、ArFエキシマレーザーなどを使用することができ、
またN2Oでは、ArFエキシマレーザー、重水素ランプ、低
圧水銀灯などを使用することができ、上述したO3につい
ては、上記KrFエキシマレーザー、上記低圧水銀灯、重
水素ランプ、XeClエキシマレーザーなどを使用すること
ができ、これらのエネルギービームによって光分解を行
い、容易に基板の構成原子と結合させることができる。
またさらに、エネルギービームは、各種レーザービーム
の高次の高調波を使用することもでき、エレクトロンビ
ーム、イオンビームでもよい。
また、基板としては、上述したシリコン基板に限定され
ずゲルマニウム基板やGaAs、InP、GaP等の化合物半導体
の基板、Ta、Mo、Alなどの金属の基板でもよく、GaAs、
InP、GaP等の基板の場合は、基板内部の砒素や燐等の発
生させずに迅速に酸化膜を形成することもできる。
ずゲルマニウム基板やGaAs、InP、GaP等の化合物半導体
の基板、Ta、Mo、Alなどの金属の基板でもよく、GaAs、
InP、GaP等の基板の場合は、基板内部の砒素や燐等の発
生させずに迅速に酸化膜を形成することもできる。
本発明の酸化膜の形成方法によれば、基板内部に熱的な
歪を与えることなく酸化膜を形成し、しかも強酸化性ガ
スの光分解によって、活性化された酸素原子をたとえば
シリコン基板のSi原子等と結合させることができるため
に高速で、かつ質の高い酸化膜を形成することができ
る。
歪を与えることなく酸化膜を形成し、しかも強酸化性ガ
スの光分解によって、活性化された酸素原子をたとえば
シリコン基板のSi原子等と結合させることができるため
に高速で、かつ質の高い酸化膜を形成することができ
る。
第１図は本発明の第１の実施例のKrFエキシマレーザー
によって光分解を行い酸化膜を形成する方法を示す模式
図であり、第２図はエネルギービームの波長とそのシリ
コン基板に対する機能の関係およびエネルギービームの
波長と強酸化性ガスの光分解の関係を示す図であり、第
３図はオゾンの光吸収スペクトルを示す特性図であり、
第４図はオゾンを光分解して励起状態の酸素を生成する
量子効率の波長依存性を示す特性図であり、第５図は本
発明の第２の実施例のKrFエキシマレーザーによってシ
リコン原子のボンディング切断と強酸化性ガスのオゾン
混合ガスの光分解を行う方法による酸化膜形成方法を説
明する模式図であり、第６図ないし第８図はそれぞれ第
３の実施例、第４の実施例および第５の実施例を説明す
る他の光源を用いた場合の模式図である。 ２、12、22、32、42……シリコン基板 ａ……XeFエキシマレーザーのレーザービーム ｂ、ｃ……KrFエキシマレーザーのレーザービーム ｄ……低圧水銀灯のビーム ｅ……YAGレーザービームの４次の高調波 ｆ……XeClエネルギービームのレーザービーム
によって光分解を行い酸化膜を形成する方法を示す模式
図であり、第２図はエネルギービームの波長とそのシリ
コン基板に対する機能の関係およびエネルギービームの
波長と強酸化性ガスの光分解の関係を示す図であり、第
３図はオゾンの光吸収スペクトルを示す特性図であり、
第４図はオゾンを光分解して励起状態の酸素を生成する
量子効率の波長依存性を示す特性図であり、第５図は本
発明の第２の実施例のKrFエキシマレーザーによってシ
リコン原子のボンディング切断と強酸化性ガスのオゾン
混合ガスの光分解を行う方法による酸化膜形成方法を説
明する模式図であり、第６図ないし第８図はそれぞれ第
３の実施例、第４の実施例および第５の実施例を説明す
る他の光源を用いた場合の模式図である。 ２、12、22、32、42……シリコン基板 ａ……XeFエキシマレーザーのレーザービーム ｂ、ｃ……KrFエキシマレーザーのレーザービーム ｄ……低圧水銀灯のビーム ｅ……YAGレーザービームの４次の高調波 ｆ……XeClエネルギービームのレーザービーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−25967（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−147177（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−75636（ＪＰ，Ａ) 特公 昭37−10258（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭42−19029（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭44−15737（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (3)
- 【請求項１】強酸化性ガス中に配された半導体基板に対
し、該基板を加熱するための第１の波長のエネルギービ
ームと、強酸化性ガスを光分解可能なエネルギーを有す
る第２の波長のエネルギービームを照射し、光分解され
た励起状態の酸素原子により半導体基板の表面を酸化す
る半導体の酸化方法。 - 【請求項２】第１の波長のエネルギービームと第２の波
長のエネルギービームを半導体基板の基板面に対して略
々垂直方向から照射することを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の半導体の酸化方法。 - 【請求項３】第１の波長のエネルギービームが波長1130
nm以下のエネルギービームであり、第２の波長のエネル
ギービームが波長260nm以下のエネルギービームである
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体の
酸化方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60040176A JPH077760B2 (ja) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | 半導体の酸化方法 |
| KR1019860001254A KR860006827A (ko) | 1985-02-28 | 1986-02-22 | 반도체의 산화방법 |
| EP86901517A EP0216933B1 (en) | 1985-02-28 | 1986-02-28 | Method for fabricating an insulating oxide layer on semiconductor substrate surface |
| DE8686901517A DE3680623D1 (de) | 1985-02-28 | 1986-02-28 | Verfahren zur herstellung isolierender oxid-schichten auf einem halbleiterkoerper. |
| PCT/JP1986/000103 WO1986005320A1 (en) | 1985-02-28 | 1986-02-28 | Method and system for fabricating insulating layer on semiconductor substrate surface |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60040176A JPH077760B2 (ja) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | 半導体の酸化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61199639A JPS61199639A (ja) | 1986-09-04 |
| JPH077760B2 true JPH077760B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=12573461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60040176A Expired - Fee Related JPH077760B2 (ja) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | 半導体の酸化方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH077760B2 (ja) |
| KR (1) | KR860006827A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6319759B1 (en) * | 1998-08-10 | 2001-11-20 | International Business Machines Corporation | Method for making oxide |
| JP2002110662A (ja) * | 2000-09-29 | 2002-04-12 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法および半導体装置 |
| US6551947B1 (en) * | 2002-06-04 | 2003-04-22 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Method of forming a high quality gate oxide at low temperatures |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5125967A (ja) * | 1974-08-28 | 1976-03-03 | Sony Corp | Kagobutsuhandotaiheno zetsuenseisankamaku no keiseiho |
| JPS51147177A (en) * | 1975-06-12 | 1976-12-17 | Fujitsu Ltd | A treatment method of tantaum oxide |
| JPS5975636A (ja) * | 1982-10-25 | 1984-04-28 | Seiko Epson Corp | 酸化膜の形成法 |
-
1985
- 1985-02-28 JP JP60040176A patent/JPH077760B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1986
- 1986-02-22 KR KR1019860001254A patent/KR860006827A/ko not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR860006827A (ko) | 1986-09-15 |
| JPS61199639A (ja) | 1986-09-04 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |