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

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10555009
• 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

酸素とシリコン表面との反応機構を解明するため、超高純度酸素ガスを導入可能な昇温脱離分析装置内で水素終端シリコン表面と超高純度酸素ガスを接触させた後、昇温脱離分析を行い、酸素ガス導入条件では導入しない条件と比較して510℃から850℃の間の水素イオン強度が高く、シリコン表面は酸素と反応して水素の脱離が抑制されることを見いだしている。また、大気圧条件でのシリコンウェハ昇温過程における水素終端シリコン表面と酸素あるいは水との反応を明らかにするために、超高純度酸素、水素、窒素、アルゴンガスおよび超高純度水分を供給できる超清浄ガス供給系を備えた高清浄極薄シリコン酸化膜形成装置を設計・試作している。本装置を用いて、超高純度酸素ガス雰囲気中でシリコンウェハを室温から900℃まで昇温する間に各温度領域で成長するシリコン酸化膜の厚さを明らかにし、ウェハ昇温過程において水素終端シリコン表面と酸素との反応は550℃を越えてから顕著に進行し始め、850℃から900℃の間で最も酸化速度が速いことを明らかにしている。これは、減圧条件でのウェハ昇温過程において550℃を越えてから酸化が顕著に進行する昇温脱離分析結果と対応しており、シリコン表面反応を精密制御するうえで重要な知見である。さらに、ウェハ昇温過程における水素終端シリコン表面と酸素との反応の昇温速度依存性、酸素濃度依存性を明らかにしている。また、水とシリコン表面との反応機構の温度依存性を解明するため、超高純度水分発生装置、クローズド反応チャンバ、水分を除去する気水分離装置で構成するシステムを開発している。

Research Products

• [Publications] T. Ushiki, M.-C. Yu., K. Kawai, T. Shinohara, K. Ino, M. Morita, T. Ohmi: "GATE OXIDE RELIABILITY CONCERNS IN GATE-METAL SPUTTERING DEPOSITION PROCESS : AN EFFECT OF LOW-ENERGY LARGE MASS ION BOMBARDMENT"MICROELECTRONICS RELIABILITY. 39・3. 327-332 (1999)
• [Publications] K.Nshimura, S. Urabe, M. Morita: "Oxidation Control of Si(100) Surface in Heating-up Process"Precision Science and Technology for Perfect Surfaces. 421-425 (1999)