超LSIの完全ドライ・トータル低温製造ラインシステムの試作研究

• 研究課題/領域番号: 04505002
• 研究種目: 試験研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 電子材料工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 大見 忠弘 東北大学, 工学部, 教授 (20016463)
• 研究分担者: 森田 瑞穂 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 助教授 (50157905) ; 柴田 直 東北大学, 工学部, 助教授 (00187402)
• 研究期間 (年度): 1992 – 1993
• 研究課題ステータス: 完了 (1993年度)
• 配分額: 40,900千円 (直接経費: 40,900千円); 1993年度: 17,300千円 (直接経費: 17,300千円); 1992年度: 23,600千円 (直接経費: 23,600千円)
• キーワード: ドライプロセス / 低温プロセス / 超LSI / 半導体製造装置 / イオン注入 / 静電気障害 / MOSFET / ゲート酸化 / 完全自動化ライン / 二周波励起プラズマ / プロセス装置技術 / 超高真空技術 / DRAMメモリセル

研究概要

前年度の装置技術を主体とした基礎開発に続き、本年度は製造ライントータルシステムとしてのさらなる性能向上の研究、各製造プロセス低温化の研究、さらにデバイス試作によるドライ、トータル低温製造プロセスの有効性の検証等を行った。
まず、本システムの基本となる乾燥N_2ガス中、もしくは減圧雰囲気下でのウェハ搬送では、静電気発生によるパーティクルの付着やデバイスの破壊が大きな問題となっているが、軟X線及び真空紫外線を用いた新たな除電技術の開発によりこれを解決した。金属の発塵や、電磁ノイズの発生を一切伴わない、極めて迅速で且つクリーンな除電技術を実現した。高性能微細デバイス実現の鍵は、精密なドーパントプロファイルの制御であるが、低エネルギイオンプロセスにおける精密プラズマ制御技術により、任意のキャリヤプロファイルを半導体基板中につくり出すことに成功した。これは、高性能極微細デバイスの製作に非常に有効な技術である。さらに、450℃アニールでイオン注入層を再結晶化させ、10^<-8>A/cm^2という低リーク電流の接合を形成することにも成功した。さらに、これまで最大の難関であったゲート酸化膜形成も、イオンアシスト酸化により、450℃という超低温での成長に成功した。このように全てのプロセスを450℃以下で行うトータル低温化プロセスをドライプロセスで確立したのである。さらにこれらのプロセスを用いて実際にMOSFETを試作し、その可能性を実証した。

研究成果

• [文献書誌] T.Ohmi: "ULSI Reliability Through Ultraclean Processing" Proc.IEEE. 81. 716-729 (1993)
• [文献書誌] T.Ohmi: "New Technique for the Measurement of Adsorbed Moisture Concentration on a Solid Surface" Rev.Sci.Instrum.64. 2683-2686 (1993)
• [文献書誌] Y.Maeda: "High-Selectivity and High-Deposition Rate Tungsten CVD Freed chamber Cleaning" J.Electrochem.Soc.141. 566-591 (1994)
• [文献書誌] H.Uetake: "Proposal for Equipment Standardization by Dual-Frequency-Excitation Plasma Processing" Extended Abstracts,1993 International Conference on Solid State Devices and Materials,Chiba. 591-593 (1993)
• [文献書誌] K.Ino: "In situ Chamber Cleaning Using Halo-genated-Gas Plasmas Evaluated by Plasma-Parameter Extraction" Extended Abstracts,1993 International Conference on Solid State Devices and Materials,Chiba. 588-590 (1993)
• [文献書誌] K.Ino: "In situ Chamber Cleaning Using Halo-genated-Gas Plasmas Evaluated by Plasma-Parameter Analysis" Extended Abstracts,184th Electrochemical Society Meeting,New Orleans. 539-540 (1993)
• [文献書誌] M.Hirayama: "Low-Temperature Silicon Epitaxy by Precisely Controlled Plasma Processing" Proceedings,International Workshop on Process and Devices of Scaled LSI's,Seoul.152-157 (1993)
• [文献書誌] M.Hirayama: "Impact of High-Precision RF-Plasma Control on Very-Low-Temperature Silicon Epitaxy" Extended Abstracts,1993 International Conference on Solid State Devices and Materials,Chiba. 210-212 (1993)
• [文献書誌] M.Morita: "Characterization and Control of Native Oxide on Silicon" Japan.J.Apply.Phys. 33. 370-374 (1994)
• [文献書誌] H.Goto: "Dual Excitation Reactive Ion Etcher for Low Energy Plasma Processing" J.Vac.Science and Technology A. 10. 3048-3054 (1992)
• [文献書誌] H.Goto: "A proposed Magnetically Enhanced Reactive Ion Etcher for ULSI" IEEE Trans.Semiconductor Manufacturing. 5. 337-346 (1992)
• [文献書誌] H.Goto: "Independent Control of Ion Density and Ion Bombardment Energy in a Dual RF Excitation Plasma" IEEE Trans.Semiconductor Manufacturing. 6. 58-64 (1993)
• [文献書誌] Y.Kawai: "Ultra-low-Temperature growth of high-integrity gate oxide films by low-energy ion-assisted oxidation" Appl.Phys.Lett.(印刷中).
• [文献書誌] T.Ohmi: "The Technology of Chromium Oxide Passivation on Stainless Steel Surface" J.Electrochem.Soc. 140. 1691-1699 (1993)
• [文献書誌] S.Takahashi: "Corrosion-resistant and non-catalytic properties of Cr_2O_3 surface treatment for specialty gases" Proceedings Microcontamination 93 Conference,San Jose,Sept.1993. 596-605 (1993)
• [文献書誌] W.Shindo: "Low Temperature Silicon Epitaxy Technology Using a Low-Energy Ion Bombardment Process" Proc.International Conference on Advanced Microelectronic Devices and Processing,March 3-5. 441-444 (1994)
• [文献書誌] H.H.Goto: "Dual Excitation Reactive Ion Etcher for Low Energy Plasma Processing" Joutnal of Vacuum Science and Technology A. 10. 3048-3054 (1992)
• [文献書誌] H.Inaba: "Neutralization of Wafer Charging in Nitrogen Gas" IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing. 5. 359-367 (1992)
• [文献書誌] H.H.Goto: "A Proposed Magnetically Enhanced Reactive Ion Etcher for ULSI" IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing. 5. 337-346 (1992)
• [文献書誌] R.Ohmi: "Influence of Silicon Wafer Surface Orientation on Very Thin Oxide Quality" Applied Physics Letters. 62. 405-407 (1993)
• [文献書誌] K.Makihara: "Preoxide-Controlled Oxidation for Very Thin Oxide Films" Japanese Journal of Applied Physics. 32. 294-297 (1993)
• [文献書誌] H.H.Goto: "Independent Control of Ion Drnsity and Ion Bombardment Energy in a Dual RF Excitation Plasma" IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing. 6. (1993)