完全クローズド系の酸素フリー水/水フリー酸素とのシリコン表面反応機構制御の研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10555009
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 森田 瑞穂 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50157905)
• Keywords: 半導体表面 / 半導体プロセス / シリコン / 表面反応

Research Abstract

シリコンウェハ昇温時の水素終端シリコン表面と水との反応性を明らかにするために、昇温脱離分析において加熱プロセスと冷却プロセスを組み合わせる方法を提案し、昇温脱離分析により昇温過程でのシリコン表面を分析し、希フッ酸洗浄シリコン(100)表面は約400℃以上で水と反応し始めることを初めて見いだしている。すなわち、希フッ酸洗浄シリコンからの水素の昇温脱離スペクトルは、加熱プロセスにおいて約400℃と約510℃でピークを示し、希フッ酸洗浄シリコン(100)表面は300℃以下で安定であること、約400℃での水素の脱離後シリコンが水と反応し、約510℃での水素の脱離後のシリコン表面は反応性がより高くなっていることを明らかにしている。そして、昇温脱離分析において加熱プロセスと冷却プロセスを組み合わせる方法は、昇温時のシリコン表面状態を解明するうえで非常に有効な方法であることを実証している。次に、昇温脱離分析装置に超高純度酸素ガスを導入するガス供給系を設計・試作し、昇温脱離分析装置に酸素ガスを導入して希フッ酸洗浄シリコン(100)表面の昇温脱離分析を行い、酸素雰囲気下においても約400℃と約510℃でピークを示す水素の脱離が観測されるが、約510℃での水素の脱離後シリコン表面は酸素あるいは水と反応することを見いだしている。さらに、超清浄極薄シリコン酸化膜形成装置に酸素ガスを導入し、シリコンウェハを昇温し、昇温過程での酸化反応の昇温速度依存性を明らかにしている。

Research Products

• [Publications] T.Ushiki,K.Kawai,M.-C.Yu,T.Shinohara,K.Ino,M.Morita,T.Ohmi: "Improvement of Gate Oxide Reliability for Tantalum-Gate MOS Devices Using Xenon Plasma Sputtering Technology" IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES. 45・11. 2349-2354 (1998)
• [Publications] M.Morita,K.Nshimura,S.Urabe: "Si Oxidation in Heating-up for Gate Oxide Formation" International Symposium on Future of Intellectual Integrated Electronics. (1999)
• [Publications] Mizuho Morita: "Ultraclean Surface Processing of Silicon Wafers 42.Native Oxide Films and Chemical Oxide Films" Springer, 16 (1998)