硅晶片的氧化膜形成方法技术

本发明专利技术涉及一种硅晶片的氧化膜形成方法，是形成硅晶片的氧化膜的方法，其中：先测定硅晶片的表面粗糙度及／或硅晶片表层部的结晶性，然后根据测定值来调整硅晶片的氧化条件，并在调整后的氧化条件下，在硅晶片上形成氧化膜。由此，提供一种氧化膜形成方法，能根据氧化膜形成前的硅晶片的表面及／或表面层的状态，来调整氧化条件，由此，例如即使是极薄的氧化膜，也能精度良好地形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种例如将薄氧化膜形成在硅晶片上的方法。
技术介绍
金氧半导体(MOS (Metal Oxide Semiconductor))电容和晶体管等的半导体器件，要被形成在半导体硅晶片的主表面上。形成于这些半导体器件中的栅极氧化膜等的绝 缘膜，伴随半导体器件的高密度化，其厚度减少，另一方面，由于降低电源电压是困难 的，所以绝缘膜是在高电场强度中使用。因此，需要更高品质的绝缘膜。伴随微细化，硅氧化膜的薄膜化持续进展，氧化膜厚度的偏差容许范围的绝对 值也逼近至数个原子数的状况。另外，伴随薄膜化，在对氧化膜施加电场时，由于直接 隧穿电流，绝缘性降低、栅极漏电流增大，于是，新的高介电率(High-k)材料正在研究 中，以突破作为绝缘膜的界限。但是，即使是采用这些新材料时，以高精度来形成薄膜 氧化膜，例如先成长厚度薄的硅氧化膜，然后在该硅氧化膜上成长高介电率材料等的技 术，变成越来越重要。作为此氧化膜成长控制，一直进行氧化手段的研究等，然而，作为硅晶片本身 的影响，已知有结晶方位(B.E.Deal，J.Electrochem.Soc., 125，576(1978).、E.A.Irene et.al.， J.Electrochem.Soc., 133, 1253(1986).、 S.I.Raider et.Al., J.Electrochem.Soc., 127，1783(1980.)或是掺杂(B.E.Deal，et.al., J.Electrochem.Soc., 112，430(1965).、 C.P.Ho et.al.，J.Electrochem.Soc., 125，665(1978).、Seong S.Choi et.Al.，Appl.Phys. Lett., 51，1001(1987).、RCPMo et.al., J.Electrochem.Soc., 126，1516，1523(1979).。 然而，在进入形成接近5纳米(nm)或是5纳米以下的所谓的极薄氧化膜的时代，前述以 外的参数，几乎都没有相关的报告。作为结晶方位相依性，不论是湿式氧化、干式氧化，其氧化速度是 <111>><100>的关系。此氧化速度的面方位相依性，是以各面方位的结晶面上的硅原子 密度差来作说明。相对于<111>是7.85 X IO14 (/cm2)，<100>是6.8 X IO14 (/cm2)，面密 度较高的一方，其氧化速度快。但是，<110>面与<111>面之间，其氧化速度的关系复杂。<111>的面密度是 7.85 X IO14 (/cm2)，而<110>的面密度则是9.6 X IO14 (/cm2)，若从面密度的观点来考虑， 氧化速度推测为<110>><111>。当氧化膜的厚度是15纳米以下的薄厚度时，是此种顺序 关系，但是若比15纳米更厚，则此顺序关系会逆转，变成<111>><110>。关于此种复杂 的动态关系，还没有相关的讨论。另外，掺杂剂会促进氧化速度，详细来说，若掺杂剂是磷的情况，温度越低则 氧化速度增加的程度越大，而一旦变成高温则氧化速度增加的效果变小。砷也有相同的 倾向。另一方面，若是硼的情况，则即使是变成高温，氧化速度增加的效果也会持续。进而，根据最近的研究(例如，高桑(人名)“极薄硅氧化膜形成过程的实时 RHEED-AES观察”，表面科学，23，536(2002).)，提出一种模式，主张由界面应变所产生的点缺陷的空穴与放出硅原子此两种因素，担负促进氧化反应的功能。随着氧化反 应的详细解析，这些现象并无法利用先前的Deal-Grove模式来说明，特别是在尝试说明 薄膜区域中的氧化区域时。但是，例如在形成极薄的氧化膜时，为了使膜厚均勻化，只有利用上述先前的 参数是不充分的，为了更高精度地调整氧化条件，需要新的参数。
技术实现思路
因此，本专利技术是针对上述问题而开发出来，其目的是提供一种氧化膜形成方 法，能根据氧化膜形成前的硅晶片的表面及/或表面层的状态，来调整氧化条件，由 此，例如能形成精度良好的极薄的氧化膜。为了达成上述目的，本专利技术提供一种，是形成硅晶片 的氧化膜的方法，其特征在于，先测定硅晶片的表面粗糙度及/或硅晶片表层部的结晶 性，然后根据该测定值来调整前述硅晶片的氧化条件，并在该调整后的氧化条件下，在 前述硅晶片上形成氧化膜。如此，若通过本专利技术的氧化膜形成方法，根据硅晶片的表面粗糙度及/或结晶 性，能调整氧化条件，因此，能以简单的方法进行测定，然后正确地实行氧化条件的调 整。另外，若是本专利技术的方法，由于能根据表面粗糙度及/或结晶性来调整氧化条件， 即使是在先前一直作为参数来使用的材料或结晶方位是相同的晶片彼此之间的情况，也 能分别掌握各个晶片的氧化速度，形成精度良好的氧化膜，即使是薄的氧化膜，也能在 各晶片上形成均勻的膜厚。另外，与先前的氧化速度的参数不同，在测定后而在形成氧 化膜形前，利用进行再研磨等，来调整表面粗糙度和结晶性等，由此便能调整晶片的氧 化速度，而能形成良好的氧化膜。另外，结晶性与表面粗糙度有密切的关系，能二个都测定，且即使只有调查其 中一方，也能正确地调整硅晶片的氧化条件。进而，表面粗糙度和结晶性良好的晶片，在晶片面内，氧化速度均勻，容易在 面内形成均勻厚度的氧化膜，因此，也能选出表面粗糙度和结晶性良好的晶片，来形成氧化膜。此时，优选是根据原子力显微镜(AFM)，测定前述硅晶片的表面粗糙度的轮 廓算术平均偏差值(Ra值)，由此来实行前述硅晶片的表面粗糙度的测定。如此，在本专利技术中，为了测定表面粗糙度，能根据通常使用的原子力显微镜 (AFM)来测定硅晶片的表面粗糙度的Ra值。此时，优选是根据前述测定的表面粗糙度的轮廓算术平均偏差值是否为0.17 纳米以下，来调整前述硅晶片的氧化条件。如此，根据原子力显微镜(AFM)测定而得的表面粗糙度的Ra值，若是0.17纳 米以下，则由于氧化速度充分慢，容易控制氧化膜的膜厚，在晶片面内容易形成均勻的 氧化膜，因此，以上述值为基准，分配要一起形成氧化膜的晶片，由此便能容易地调整 氧化条件。另外，优选是根据测定由X射线绕射测定所得到的摇摆曲线的半值宽度，来 实行前述硅晶片表层部的结晶性的测定。如此，若根据测定由X射线绕射测定所得到的摇摆曲线的半值宽度，来实行结 晶性的测定，则将结晶性作成正确表示的数值而能加以掌握，且能更容易地实行氧化条 件的调整。此时，优选是根据前述测定的摇摆曲线的半值宽度是否为0.00074°以下，来 调整前述硅晶片的氧化条件。如此，若由X射线绕射测定所得到的摇摆曲线的半值宽度为0.00074°以下，则 由于氧化速度充分慢，容易控制氧化膜的厚度，由于可在晶片面内容易形成均勻的氧化 膜，因此，以上述值为基准，分配要放入相同批次中的晶片，由此便能更容易地调整氧 化条件。此时，优选是将前述形成的氧化膜的厚度作成5纳米以下的厚度。如此，若是本专利技术的氧化膜形成方法，即使是5纳米以下的极薄的氧化膜，也 能正确地掌握各个硅晶片的氧化速度，因此能形成一种膜厚的精度良好且在晶片面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅晶片的氧化膜形成方法，是形成硅晶片的氧化膜的方法，其特征在于，　　先测定硅晶片的表面粗糙度及／或硅晶片表层部的结晶性，然后根据该测定值来调整前述硅晶片的氧化条件，并在该调整后的氧化条件下，在前述硅晶片上形成氧化膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：大槻刚，户部敏视，水泽康，
申请(专利权)人：信越半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP