(57)【要約】【課題】熱処理によるＳｉの放出を抑制可能で、Ｓｉを主体とする芯部と酸化膜との境界面を比較的滑らかにすることができる三次元構造体の製造方法、縦型トランジスタの製造方法、縦型トランジスタ用ウェ−ハおよび縦型トランジスタ用基板を提供する。【解決手段】酸素濃度が１×１０１７ atoms/cm3以上の表層を有する単結晶シリコン基板の表層を、エッチングにより加工して三次元形状を形成した後、熱処理を行ってその三次元形状の表面に酸化膜を形成することにより、三次元構造体を製造する。三次元構造体は、シリコン基板の厚み方向に凹凸を有する形状を成し、シリコン基板の厚み方向に沿った高さが、１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素濃度が１×１０１７ atoms/cm3以上の表層を有するシリコン基板の前記表層を加工して三次元形状を形成した後、熱処理を行って前記三次元形状の表面に酸化膜を形成することにより、三次元構造体を製造することを特徴とする三次元構造体の製造方法。
【請求項２】
前記表層は、酸素濃度が１×１０１８ atoms/cm3以上であることを特徴とする請求項１記載の三次元構造体の製造方法。
【請求項３】
前記三次元構造体は、前記シリコン基板の厚み方向に凹凸を有する形状を成し、前記シリコン基板の厚み方向に沿った高さが、１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１または２記載の三次元構造体の製造方法。
【請求項４】
前記三次元構造体は、前記高さが１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項３記載の三次元構造体の製造方法。
【請求項５】
前記三次元構造体は、前記シリコン基板の厚み方向に対して垂直な方向の長さが１ｎｍ以上１００００ｎｍ以下、前記シリコン基板の厚み方向に対して垂直な方向の幅が１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項３または４記載の三次元構造体の製造方法。
【請求項６】
前記三次元形状は、エッチングにより前記表層を加工して形成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の三次元構造体の製造方法。
【請求項７】
前記シリコン基板は単結晶シリコン基板であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の三次元構造体の製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の三次元構造体の製造方法により製造された前記酸化膜を有する三次元構造体を用いてトランジスタを製造することを特徴とする縦型トランジスタの製造方法。
【請求項９】
酸素濃度が１×１０１７ atoms/cm3以上の表層を有するシリコン基板を有することを特徴とする縦型トランジスタ用ウェ−ハ。
【請求項１０】
前記表層は、酸素濃度が１×１０１８ atoms/cm3以上であることを特徴とする請求項９記載の縦型トランジスタ用ウェ−ハ。
【請求項１１】
シリコン基板と、
前記シリコン基板の表面に設けられた三次元構造体とを有し、
前記三次元構造体は、前記シリコン基板から連続したＳｉを主体とする芯部と、前記芯部の表面を覆うＳｉＯ２製の被膜とを有し、前記芯部と前記被膜との境界面での１０ｎｍ以下の周期の凹凸の高低差が１．５ｎｍ以下であることを
特徴とする縦型トランジスタ用基板。
【請求項１２】
直径または最短辺が、１μｍ以下の三次元構造を含む三次元構造トランジスタにおいて、少なくとも前記三次元構造の高さ方向の深さまでの領域での酸素濃度が、１×１０１８ atoms/cm3以上となっているＳｉ基板を用いて加工した三次元構造体を用いて作られた三次元構造トランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元構造体の製造方法、縦型トランジスタの製造方法、縦型トランジスタ用ウェ−ハおよび縦型トランジスタ用基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリコン基板を利用して三次元構造体を有する縦型トランジスタを製造する際に、ゲート領域等を形成するために、シリコン基板の表面をエッチングしてピラーやトレンチ等から成る三次元形状を形成した後、熱処理等によりその表面を酸化させることにより、内部がＳｉを主体とする芯部から成り、その表面が二酸化ケイ素等の酸化膜で覆われた三次元構造体を形成することが行われている（例えば、特許文献１または２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５１７６１８０号公報
【特許文献２】特表２００７−５２９１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１および２に記載の方法では、シリコン基板として、三次元形状を形成する表層の酸素濃度が１×１０１６ atoms/cm3程度以下のものを使用しており、熱処理を行うと、その三次元形状からＳｉが放出されてしまうため、Ｓｉを主体とする芯部が細くなるという課題があった。また、三次元構造体の芯部と酸化膜との境界面に凹凸が形成されるため、電気抵抗が大きくなり、電気特性が低下してしまうという課題もあった。【０００５】
本発明は、このような課題に着目してなされたもので、熱処理によるＳｉの放出を抑制可能で、Ｓｉを主体とする芯部と酸化膜との境界面を比較的滑らかにすることができる三次元構造体の製造方法、縦型トランジスタの製造方法、縦型トランジスタ用ウェ−ハおよび縦型トランジスタ用基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る三次元構造体の製造方法は、酸素濃度が１×１０１７ atoms/cm3以上の表層を有するシリコン基板の前記表層を加工して三次元形状を形成した後、熱処理を行って前記三次元形状の表面に酸化膜を形成することにより、三次元構造体を製造することを特徴とする。【０００７】
本発明に係る三次元構造体の製造方法は、Ｓｉを主体とする芯部と、その表面に形成された酸化膜とを有する三次元構造体を製造することができる。本発明に係る三次元構造体の製造方法は、酸素濃度が１×１０１７ atoms/cm3以上の表層を有するシリコン基板を使用するため、熱処理を行ったとき、表層に含まれる酸素が外方拡散し、酸化膜の形成に必要な酸素原子を、熱処理雰囲気中からだけでなく、シリコン基板からも同時に供給することができる。これにより、均一な酸化膜成長を行うことができる。また、シリコン基板から酸素が供給されるため、その酸素が、三次元形状の表面から放出されるＳｉと直ちに結合して、Ｓｉ−Ｏ結合を形成する。このように、Ｓｉを、酸化膜から昇華させることなく、酸化膜の形成に寄与させることができ、熱処理によるＳｉの放出を抑制することができる。また、これにより、Ｓｉを主体とする芯部が細くなるのを抑制することができる。【０００８】
本発明に係る三次元構造体の製造方法は、熱処理により均一な酸化膜が形成されるため、酸素濃度が低いシリコン基板を使用したときと比べて、芯部と酸化膜との境界面を滑らかにすることができる。これにより、芯部での電子の移動がスムーズになるため、電気抵抗が小さくなり、消費電力を抑制できるとともに、電気特性を向上させることができる。また、転位や積層欠陥などの結晶欠陥の導入ソースが減少するため、変形や断裂などの構造不良の抑制にも寄与することができる。【０００９】
本発明に係る三次元構造体の製造方法で、前記表層は、酸素濃度が大きいほど、熱処理によるＳｉの放出抑制効果や、芯部と酸化膜との境界面の平滑性が向上すると考えられることから、酸素濃度が１×１０１８ atoms/cm3以上であることが特に好ましい。【００１０】
本発明に係る三次元構造体の製造方法で、前記三次元構造体は、前記シリコン基板の厚み方向に凹凸を有する形状を成し、前記シリコン基板の厚み方向に沿った高さが、１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましく、特に、５ｎｍ以上であることが好ましく、また、１００ｎｍ以下であることが好ましい。また、前記三次元構造体は、前記シリコン基板の厚み方向（高さ）に対して垂直な方向の長さが１ｎｍ以上１００００ｎｍ以下、前記シリコン基板の厚み方向（高さ）に対して垂直な方向の幅が１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。これらの場合、例えば、三次元構造体として、ピラー構造、フィン構造、ワイヤ構造、ドット構造、リボン構造、トレンチを有する構造等を形成することができる。【００１１】
本発明に係る三次元構造体の製造方法で、前記三次元形状は、いかなる方法で表層を加工して形成されてもよく、例えば、エッチングにより表層を加工することができる。また、本発明に係る三次元構造体の製造方法で、前記シリコン基板は単結晶シリコン基板であることが好ましい。【００１２】
本発明に係る縦型トランジスタの製造方法は、本発明に係る三次元構造体の製造方法により製造された前記酸化膜を有する三次元構造体を用いてトランジスタを製造することを特徴とする。【００１３】
本発明に係る縦型トランジスタの製造方法は、本発明に係る三次元構造体の製造方法により製造された三次元構造体を用いるため、電気特性に優れた縦型トランジスタを製造することができる。三次元構造体を用いて縦型トランジスタを製造する方法は、いかなる方法であってもよい。ここで、縦型トランジスタとは、三次元構造を有するトランジスタである。【００１４】
本発明に係る縦型トランジスタ用ウェ−ハは、酸素濃度が１×１０１７ atoms/cm3以上の表層を有するシリコン基板を有することを特徴とする。前記表層は、酸素濃度が１×１０１８ atoms/cm3以上であることが好ましい。【００１５】
本発明に係る縦型トランジスタ用ウェ−ハは、シリコン基板の表層が１×１０１７ または １×１０１８ atoms/cm3以上の酸素濃度を有しているため、本発明に係る三次元構造体の製造方法や縦型トランジスタの製造方法に好適に使用することができる。本発明に係る縦型トランジスタ用ウェ−ハは、本発明に係る三次元構造体の製造方法や縦型トランジスタの製造方法で使用されることにより、熱処理によるＳｉの放出を抑制できるとともに、芯部と酸化膜との境界面を滑らかにすることができる。これにより、電気特性に優れた縦型トランジスタを製造することができる。【００１６】
本発明に係る縦型トランジスタ用基板は、シリコン基板と、前記シリコン基板の表面に設けられた三次元構造体とを有し、前記三次元構造体は、前記シリコン基板から連続したＳｉを主体とする芯部と、前記芯部の表面を覆うＳｉＯ２製の被膜とを有し、前記芯部と前記被膜との境界面での１０ｎｍ以下の周期の凹凸の高低差が１．５ｎｍ以下であることを特徴とする。【００１７】
本発明に係る縦型トランジスタ用基板は、本発明に係る縦型トランジスタ用ウェ−ハを使用して、本発明に係る三次元構造体の製造方法や縦型トランジスタの製造方法により好適に製造することができる。本発明に係る縦型トランジスタ用基板は、三次元構造体の芯部とＳｉＯ２製の被膜との境界面での１０ｎｍ以下の周期の凹凸の高低差が１．５ｎｍ以下であり、比較的滑らかな形状を成しているため、芯部での電子の移動がスムーズで電気抵抗が小さく、消費電力が少なく、電気特性に優れている。これにより、電気特性に優れた縦型トランジスタを製造することができる。なお、本発明に係る縦型トランジスタ用基板は、三次元構造体を形成する前段階のものとして、表面に三次元形状を有するシリコン基板から成り、前記シリコン基板の前記三次元形状を有する表面の酸素濃度が１×１０１７ atoms/cm3以上、好ましくは１×１０１８ atoms/cm3以上であってもよい。【００１８】
本発明に係る三次元構造トランジスタは、直径または最短辺が、１μｍ以下の三次元構造を含む三次元構造トランジスタにおいて、少なくとも前記三次元構造の高さ方向の深さまでの領域での酸素濃度が、１×１０１８ atoms/cm3以上となっているＳｉ基板を用いて加工した三次元構造体を用いて作られたことを特徴とする。本発明に係る三次元構造トランジスタは、本発明に係る三次元構造体の製造方法や縦型トランジスタの製造方法により好適に製造することができ、製造時の熱処理によるＳｉの放出を抑制することができる。また、Ｓｉを主体とする芯部と酸化膜との境界面が比較的滑らかであり、電気特性に優れている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、熱処理によるＳｉの放出を抑制可能で、Ｓｉを主体とする芯部と酸化膜との境界面を比較的滑らかにすることができる三次元構造体の製造方法、縦型トランジスタの製造方法、縦型トランジスタ用ウェ−ハおよび縦型トランジスタ用基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態の三次元構造体の製造方法に関し、表層の酸素濃度が（ａ）１×１０１８ atoms/cm3前後、（ｂ）１×１０１６ atoms/cm3程度、（ｃ）１×１０１５ atoms/cm3程度のシリコン基板の、熱処理前（As-Product）および熱処理後（900℃-4h）の酸素濃度（Concentration）を示すグラフである。
【図２】本発明の実施の形態の三次元構造体の製造方法の、製造プロセスの一例を示す垂直断面図である。
【図３】図２に示す製造プロセスにより、（ａ）高酸素濃度シリコン基板、（ｂ）低酸素濃度シリコン基板を使用して製造された、ピラーの直径７０ｎｍ、酸化膜の膜厚４０ｎｍのときのピラー部分の垂直断面を示す透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真である。
【図４】図２に示す製造プロセスにより、（ａ）高酸素濃度シリコン基板、（ｂ）低酸素濃度シリコン基板を使用して製造された、ピラーの直径７０ｎｍ、熱処理温度１０００℃のときのピラー部分の垂直断面を示す透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真である。
【図５】図２に示す製造プロセスにより製造された、ピラーの直径７０ｎｍ、酸化膜の膜厚４０ｎｍのときの、（ａ）高酸素濃度シリコン基板を使用した熱処理前、（ｂ）低酸素濃度シリコン基板を使用した熱処理前、（ｃ）高酸素濃度シリコン基板を使用した熱処理後、（ｄ）低酸素濃度シリコン基板を使用した熱処理後の、ピラーの垂直断面を示す透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真である。
【図６】図５（ｃ）および（ｄ）に示す、（ａ）高酸素濃度シリコン基板、（ｂ）低酸素濃度シリコン基板を使用した熱処理後の、ピラーの裾部の芯部と酸化膜との境界付近の垂直断面を示す透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真である。
【図７】図５（ｃ）および（ｄ）に示す、（ａ）高酸素濃度シリコン基板、（ｂ）低酸素濃度シリコン基板を使用した熱処理後の、ピラーの先端部の芯部と酸化膜との境界付近の垂直断面を示す透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、実施例に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
本発明の実施の形態の三次元構造体の製造方法は、酸素濃度が１×１０１７ atoms/cm3以上の表層を有する単結晶シリコン基板から成る本発明の実施の形態の縦型トランジスタ用ウェ−ハを用いて、三次元構造体を製造する。すなわち、まず、シリコン基板の表層を加工して三次元形状を形成する。このとき、例えば、フォトリソグラフィを用いてパターンを形成し、エッチングにより不要な部分を除去することにより、シリコン基板の表層に三次元形状を形成する。
【００２２】
三次元形状を形成後、熱処理を行って三次元形状の表面に酸化膜を形成する。これにより、Ｓｉを主体とする芯部と、その表面に形成された酸化膜とを有する三次元構造体を製造することができる。このとき、熱処理は、例えば、酸化を促進するために、乾燥した酸素雰囲気中で行われることが好ましい。また、例えば、熱処理温度を８００〜１０００℃とし、要求される酸化膜の厚みに応じて、処理時間を調整することが好ましい。
【００２３】
三次元構造体の形状としては、シリコン基板の厚み方向に沿った方向を高さＨとし、その高さＨに垂直な方向で、最も短い部分を幅Ｗ、幅Ｗに対して垂直な方向を長さＬ（≧Ｗ）とすると、例えば、Ｈ／Ｗ＞１かつＬ／Ｗ＝１のピラー構造、Ｈ／Ｗ＞１かつＬ／Ｗ＞１のフィン構造、Ｈ／Ｗ＝１かつＬ／Ｗ＞１のワイヤ構造、Ｈ／Ｗ＝１かつＬ／Ｗ＝１のドット構造、Ｈ／Ｗ＜１かつＬ／Ｗ≧１リボン構造などを形成することができる。このとき、１ｎｍ≦Ｈ≦１０００ｎｍ、１ｎｍ≦Ｌ≦１００００ｎｍ、１ｎｍ≦Ｗ≦１００ｎｍであることが好ましい。特に、５ｎｍ≦Ｈが好ましく、また、Ｈ≦１００ｎｍが好ましい。
【００２４】
図１（ａ）に示すように、表層の酸素濃度（Concentration）が１×１０１８ atoms/cm3前後のシリコン基板（製品名「ＥＣＡＳ（登録商標）−Ａ」；グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社製）を使用して、酸素雰囲気中で、９００℃で４時間の熱処理を行ったとき、シリコン基板の表面から約５μｍまでの深さの領域で酸素濃度が減少しており、酸素が外方拡散していることがわかる。これにより、酸化膜の形成に必要な酸素原子を、熱処理雰囲気中からだけでなく、シリコン基板からも同時に供給できることがわかる。これに対し、図１（ｂ）および（ｃ）に示すように、表層の酸素濃度が１×１０１６ atoms/cm3程度のシリコン基板（製品名「ＥＣＡＳ−Ｃ」；グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社製）および １×１０１５ atoms/cm3程度のシリコン基板（製品名「ＥＣＡＳ−Ｅ」；グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社製）を使用すると、熱処理により表層付近の酸素濃度が増えており、主に熱処理雰囲気中から酸素が取り込まれていることがわかる。
【００２５】
このように、表層の酸素濃度が１×１０１８ atoms/cm3程度、好ましくは１×１０１７ atoms/cm3以上のシリコン基板を用いることにより、熱処理中にシリコン基板からも酸素が供給されるため、均一な酸化膜成長を行うことができる。また、シリコン基板から供給される酸素が、三次元形状の表面から放出されるＳｉと直ちに結合して、Ｓｉ−Ｏ結合を形成するため、Ｓｉを、酸化膜から昇華させることなく、酸化膜の形成に寄与させることができ、熱処理によるＳｉの放出を抑制することができる。また、これにより、Ｓｉを主体とする芯部が細くなるのを抑制することができる。また、均一な酸化膜が形成されるため、酸素濃度が低いシリコン基板を使用したときと比べて、芯部と酸化膜との境界面を滑らかにすることができる。
【００２６】
こうして、本発明の実施の形態の三次元構造体の製造方法により、酸化膜を有する三次元構造体を製造することができる。製造された三次元構造体は、芯部と酸化膜との境界面が滑らかであるため、芯部での電子の移動がスムーズで電気抵抗が小さくなり、消費電力を抑制するとともに、優れた電気特性を有する。また、転位や積層欠陥などの結晶欠陥の導入ソースが減少するため、変形や断裂などの構造不良が抑制されている。
【００２７】
製造された三次元構造体を有する基板は、本発明の実施の形態の縦型トランジスタ用基板として使用することができる。また、本発明の実施の形態の縦型トランジスタの製造方法は、製造された三次元構造体を用いて、電気特性に優れた縦型トランジスタを製造することができる。三次元構造体を用いて縦型トランジスタを製造する方法は、既存の方法など、縦型トランジスタを製造可能な方法であれば、いかなる方法であってもよい。
【実施例１】
【００２８】
表層の酸素濃度が異なるシリコン基板を用いて、本発明の実施の形態の三次元構造体の製造方法により、円柱状のピラー構造を有する三次元構造体を製造した。シリコン基板としては、少なくとも表面から深さ２００ｎｍまでの表層の酸素濃度が１×１０１８ atoms/cm3以上の高酸素濃度シリコン基板（製品名「ＥＣＡＳ−Ａ」；グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社製；以下、「高酸素Ａ１」ともいう）、および、表面から深さ２００ｎｍまでの表層の酸素濃度が１×１０１６〜５×１０１６ atoms/cm3程度の低酸素濃度シリコン基板（製品名「ＥＣＡＳ−Ｃ」；グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社製；以下、「低酸素Ｃ」ともいう）の２種類を用いた。【００２９】
まず、図２（ａ）に示すように、ＳｉＮ膜１１をマスクとして液浸リソグラフィを行い、シリコン基板１０の表層に、円柱状のピラー１２を形成した。このとき、ピラー１２の高さを２００ｎｍとし、直径を７０、９０、１００ｎｍの３種類とした。次に、図２（ｂ）に示すように、乾燥した酸素雰囲気の酸化炉の内部で熱処理を行い、表面にＳｉＯ２製の酸化膜１３を形成した。これにより、ピラー１２の部分の酸化膜１３の内側が、Ｓｉを主体とする芯部１２ａとなる。さらに、図２（ｃ）に示すように、プラズマＣＶＤ法により、酸化膜１３の表面に、保護膜として、膜厚が１８０ｎｍ以上のＳｉＧｅ膜１４を形成した。【００３０】
酸化膜１３の膜厚による影響を調べるために、図２（ｂ）での熱処理温度を９００℃とし、酸化膜１３の膜厚が２０、３０、４０ｎｍの３種類のものを製造した。このときの、ピラー１２の部分の垂直断面の観察結果の一例を、図３に示す。なお、断面観察の際には、ＦＩＢ（集束イオンビーム）を用いて断面の薄膜試料を作製し、ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）により観察を行った。【００３１】
各垂直断面のＴＥＭ像から、ピラー１２の中腹部での芯部１２ａ（Ｓｉ）および酸化膜１３（ＳｉＯ２）外縁の直径を求め、水平断面を円と仮定して、芯部１２ａおよび酸化膜１３のＳｉ原子数を計算で求めた。また、熱処理前のピラー１２の部分についても同様にして、ピラー１２の中腹部でのＳｉ原子数を計算で求めた。こうして求めた熱処理前後の各Ｓｉ原子数から、熱処理によるＳｉ原子の放出割合（％）を、以下の（１）式で求めた。
Ｓｉ原子の放出割合＝
［１−（熱処理後の芯部１２ａのＳｉ原子数＋酸化膜１３のＳｉ原子数）
／（熱処理前のＳｉ原子数）］×１００                    （１）【００３２】
各シリコン基板１０での酸化膜１３の各膜厚およびピラー１２の各直径に対する、熱処理によるＳｉ原子の放出割合を表１に示す。表１に示すように、酸化膜１３の膜厚およびピラー１２の直径が同じものであれば、高酸素濃度シリコン基板の方が、低酸素濃度シリコン基板よりも、Ｓｉの放出割合が低くなる傾向があることが確認された。また、酸化膜１３の膜厚が大きいほど、また、ピラー１２の直径が小さいほど、Ｓｉの放出割合が高くなることも確認された。【００３３】
【表１】
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【００３４】
次に、熱処理の温度による影響を調べるために、図２（ｂ）での熱処理温度を８００℃、９００℃、１０００℃の３種類とし、酸化膜１３の厚さが４０ｎｍのものを製造した。このときの、ピラー１２の部分の垂直断面の観察結果の一例を、図４に示す。なお、断面観察の際には、図３の場合と同様に、ＦＩＢを用いて断面の薄膜試料を作製し、ＴＥＭにより観察を行った。【００３５】
また、（１）式を用いて、表１の場合と同様にして、熱処理によるＳｉ原子の放出割合（％）を求めた。各シリコン基板１０での熱処理の各温度およびピラー１２の各直径に対する、熱処理によるＳｉ原子の放出割合を表２に示す。表２に示すように、熱処理の温度およびピラー１２の直径が同じであれば、高酸素濃度シリコン基板の方が、低酸素濃度シリコン基板よりも、Ｓｉの放出割合が低くなる傾向があることが確認された。また、ピラー１２の直径が小さいほど、Ｓｉの放出割合が高くなることも確認された。【００３６】
【表２】
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【００３７】
次に、ピラー１２の部分の高分解能ＴＥＭ観察を行った。観察には、原子分解能分析電子顕微鏡「ＪＥＭ−ＡＲＭ２００Ｆ（日本電子株式会社製）」を用いた。測定条件は、電子銃が冷陰極電界放出形電子銃、加速電圧が２００ｋＶ、分解能が１００ｐｍである。観察試料としては、図３（ａ）および（ｂ）に示す、それぞれ高酸素濃度シリコン基板および低酸素濃度シリコン基板を使用して製造された、ピラー１２の直径７０ｎｍ、酸化膜１３の膜厚４０ｎｍのものを用いた。また、断面の観察の際には、複合ビーム加工観察装置「ＪＩＢ−４６０１Ｆ（日本電子株式会社製）」を用いてＦＩＢ加工を行い、薄膜試料を作製した。【００３８】
熱処理前および熱処理後の各試料のピラー１２の垂直断面、熱処理後のピラー１２の裾部の芯部１２ａと酸化膜１３との境界付近の垂直断面、および熱処理後のピラー１２の先端部の芯部１２ａと酸化膜１３との境界付近の垂直断面を、それぞれ図５、図６および図７に示す。【００３９】
図５（ａ）および（ｂ）に示すように、高酸素濃度シリコン基板および低酸素濃度シリコン基板を使用した双方とも、熱処理前のピラー１２の側面には、数１０ｎｍの周期で、高低差が１．５ｎｍより大きい凹凸が認められ、滑らかではないことが確認された。熱処理を行うことにより、図５（ｃ）に示すように、高酸素濃度シリコン基板を使用したものは、ピラー１２の芯部１２ａと酸化膜１３との境界面に、１０ｎｍ以下の周期のもので高低差が１．５ｎｍ以上の凹凸は認められず、滑らかになっていることが確認された。これに対し、図５（ｄ）に示すように、低酸素濃度シリコン基板１０を使用したものは、熱処理を行っても、ピラー１２の芯部１２ａと酸化膜１３との境界面に、１０ｎｍ以下の周期のもので高低差が１．５ｎｍより大きい凹凸が多く残っており、滑らかになっていないことが確認された。【００４０】
また、図６（ａ）および図７（ａ）に示すように、高酸素濃度シリコン基板を使用したものは、Ｓｉ原子（各図中の白い点）が明瞭に認められ、ピラー１２の芯部１２ａと酸化膜１３との境界面も明瞭であり、滑らかであることが確認された。これに対し、図６（ｂ）および図７（ｂ）に示すように、低酸素濃度シリコン基板を使用したものは、ピラー１２の芯部１２ａと酸化膜１３との境界付近のＳｉ原子（各図中の白い点）が不明瞭でぼやけており、ピラー１２の芯部１２ａと酸化膜１３との境界面も不明瞭であることが確認された。これは、境界付近にＯ２が入り込んでいるためであり、これにより、境界面が滑らかになっていないものと考えられる。
【符号の説明】
【００４１】
１０  シリコン基板
１１  ＳｉＮ膜
１２  ピラー
１２ａ  芯部
１３  酸化膜
１４  ＳｉＧｅ膜
【図１】
2019017326.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2019017326.tif 000010
【図７】
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【国際調査報告】
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