(57)【要約】  ゲート絶縁膜はシリコン基板を高温熱酸化により形成したので基板全体に酸化膜が形成された。  シリコン基板の表面を露出させる工程と、前記露出した表面に亜酸化窒素を溶解させた溶液を接触させる工程と、前記溶液が接触する領域に紫外光を照射して前記シリコン基板の表面を酸化させてシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜の上に電極を形成して電界効果型トランジスタを形成する工程とを含む半導体装置の製造方法。
2007060881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に電界効果型トランジスタを有する半導体装置の製造方法において、シリコン基板の表面を露出させる工程と、前記露出した表面に亜酸化窒素を溶解させた溶液を接触させる工程と、前記溶液が接触する領域に紫外光を照射して前記シリコン基板の表面を酸化させてシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜の上に電極を形成して電界効果型トランジスタを形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記シリコン基板の表面を酸化させる工程において、前記シリコン基板の表面の特定領域に紫外光を照射する時間と他の領域に紫外光を照射する時間とが異なることにより、前記特定領域の酸化膜の膜厚と前記他の領域の酸化膜の膜厚とが異なることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記シリコン基板の表面に導電領域を形成する工程と、前記導電領域の表面に亜酸化窒素を溶解させた溶液を接触させる工程と、前記溶液が接触する領域に紫外光を照射して前記導電領域の表面を酸化させて酸化膜を形成する工程と、前記酸化膜の上に電極を形成して容量を形成する工程と、を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
基板上に電界効果型トランジスタを有する半導体装置の製造方法において、絶縁性基板上にゲート電極を形成する工程と、前記電極に亜酸化窒素を溶解させた溶液を接触させる工程と、前記溶液が接触する領域に紫外光を照射して前記電極を酸化させてゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜の上に半導体薄膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記紫外光は、波長が１７３ｎｍから２４０ｎｍの範囲にスペクトルを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記紫外光は、クリプトンーヨウ素（ＫｒＩ）エキシマランプから照射されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載した製造方法によって得られる半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界効果型トランジスタの製造方法、特にそのゲート絶縁膜の形成方法、及び、容量の形成方法、特にその絶縁膜の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シリコン基板上の電界効果型ＭＯＳトランジスタを形成する際のゲート絶縁膜の形成方法として、シリコン基板の表面を露出させて、この露出した表面を温度約１０００℃に加熱した酸素雰囲気で、あるいは高圧水蒸気中で熱酸化する方法により行っていた。また、メモリ素子用の容量を形成する場合には、上記と同様にシリコン基板の表面を熱酸化する、あるいは、シリコン基板上に形成した電極の上に、シランガス及び酸素ガス又はシランガスとアンモニアガスを導入したＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やＰＣＶＤ（Ｐｌａｓｕｍａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によりシリコン酸化膜やシリコン窒化膜を堆積した（特許文献１、２参照）。【０００３】
また、絶縁性基板上に薄膜トランジスタを形成する際のゲート絶縁膜の形成方法は、上記と同様にＣＶＤ法やＰＣＶＤ法によって行っている。
【特許文献１】特開平５−１８２９６８号公報
【特許文献２】特開平５−１８８３９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、シリコン基板上にゲート絶縁膜を形成する場合には、酸化すべき表面を露出させたシリコン基板全体を酸素雰囲気中約１０００℃に加熱するものであることから、基板全体においてほぼ同一の膜厚のシリコン酸化膜から成るゲート絶縁膜となった。そのために、一つの工程で異なる膜厚のゲート絶縁膜を得ることができなかった。ＣＶＤ法やＰＣＶＤ法によるシリコン酸化膜やシリコン窒化膜の形成の場合においても同様であり、シリコン基板表面の特定領域と他の領域のゲート絶縁膜の膜厚を同一の工程で異なるように形成することは困難であった。【０００５】
また、熱酸化によりシリコン酸化膜の形成においては、酸化膜を形成すべき領域以外の領域にもシリコン酸化膜が形成される。例えば、トランジスタのチャネル形成領域以外の領域のシリコンやポリシリコンの表面が酸化され、あるいはシリコン基板の裏面も酸化されて酸化膜が形成された。そのために、これらの酸化膜を除去する工程が必要となる、という課題があった。【０００６】
また、高温の熱酸化であるために、耐熱性のない素子や材料等を酸化処理前にシリコン基板表面に形成することができないという制約があった。【０００７】
また、ＣＶＤ法やＰＣＶＤ法によりシリコン酸化膜やシリコン窒化膜の形成には、シランガスが用いられている。シランガスは有毒性のガスであると共に大気に触れると発火するという危険物でもあるため、排気ガスの処理設備や安全性確保のための設備投資が増大し、製造コストを上昇させる、という課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために以下の手段を講じた。【０００９】
本発明は、基板上に電界効果型トランジスタを有する半導体装置の製造方法において、シリコン基板の表面を露出させる工程と、前記露出した表面に亜酸化窒素を溶解させた溶液を接触させる工程と、前記溶液が接触する領域に紫外光を照射して前記シリコン基板の表面を酸化させてシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜の上に電極を形成して電界効果型トランジスタを形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法である。【００１０】
また、前記シリコン基板の表面を酸化させる工程において、前記シリコン基板の表面の特定領域に紫外光を照射する時間と他の領域に紫外光を照射する時間とが異なることにより、前記特定領域の酸化膜の膜厚と前記他の領域の酸化膜の膜厚とが異なることを特徴とする前記に記載の半導体装置の製造方法である。【００１１】
また、前記シリコン基板の表面に導電領域を形成する工程と、前記導電領域の表面に亜酸化窒素を溶解させた溶液を接触させる工程と、前記溶液が接触する領域に紫外光を照射して前記導電領域の表面を酸化させて酸化膜を形成する工程と、前記酸化膜の上に電極を形成して容量を形成する工程と、を含むことを特徴とする前記に記載の半導体装置の製造方法とした。【００１２】
本発明は、基板上に電界効果型トランジスタを有する半導体装置の製造方法において、絶縁性基板上にゲート電極を形成する工程と、前記電極に亜酸化窒素を溶解させた溶液を接触させる工程と、前記溶液が接触する領域に紫外光を照射して前記電極を酸化させてゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜の上に半導体薄膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法である。【００１３】
また、前記紫外光は、波長が１７３ｎｍから２４０ｎｍの範囲にスペクトルを有することを特徴とする前記のいずれかに記載の半導体装置の製造方法である。【００１４】
また、前記紫外光は、クリプトンーヨウ素（ＫｒＩ）エキシマランプから照射されたことを特徴とする前記のいずれかに記載の半導体装置の製造方法である。【００１５】
さらに、前記のいずれかに記載した製造方法によって得られる半導体装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、亜酸化窒素を溶解した溶液をシリコン基板の表面に接触させて紫外光を照射し、紫外光が照射された領域の半導体又は導体を酸化させるものであるため、酸化膜を形成すべき領域に対して選択的に紫外光を照射することにより、必要な領域にのみに酸化膜を形成することができるという利点を有する。【００１７】
また、紫外光の照射時間が長いほど酸化膜は厚く成長するので、特定領域と他の領域に対する紫外光の照射時間を変えることにより、同一の工程で特定領域と他の領域の酸化膜の膜厚を互いに異なるように形成することができるという利点を有する。【００１８】
また、酸化膜の成長のために高温処理を必要としないので、工程の自由度が拡大されるとともに、亜酸化窒素を溶解した溶液は有毒性がなく危険物でもないために、廃液処理のための特別の設備投資を必要としないという利点を有する。【００１９】
また、絶縁性基板上に薄膜トランジスタを形成する場合に、酸化膜を堆積してパターニングする工程を省くことができるほか、室温で酸化膜を形成することができるので、製造工程数を短縮させ、製造プロセスの設定の自由度を高め、使用する材料の選択の自由度を高くすることができる、という利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に関連するシリコン基板の酸化実験結果を示すグラフである。
【図２】本発明の実施の形態に関連するシリコン基板の酸化実験結果を示すグラフである。
【図３】本発明の実施の形態に関連する紫外光照射と酸化に関係を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態に関連する亜酸化窒素溶液の紫外光波長領域における光吸収特性について、紫外光照射時間の依存性を示すグラフである。
【図５】図１と図２の実験に用いた実験装置の模式的断面図である。
【図６】本実施の形態における半導体装置の製造方法を示す模式図である。
【図７】本実施の形態における半導体装置の製造方法を示す模式図である。
【図８】本実施の形態における半導体装置の製造方法を示す模式図である。
【図９】本実施の形態における半導体装置の製造方法を示す模式図である。
【図１０】本実施の形態における半導体装置の製造方法を示す模式図である。
【図１１】亜酸化窒素溶液のＵＶ吸収スペクトルを示すグラフである。
【図１２】酸素分子のＵＶ吸収スペクトルを示すグラフである。
【符号の説明】
【００２１】
１０  実験装置
１１、２４、４９、６３  水溶液
１４、２５、５０、６４  光源
２０、４０  シリコン基板
２６、４４，６２  ゲート絶縁膜
２９、４３、６１  ゲート電極
２１、４１  素子分離領域
２７、５１、６５  紫外光
３０ｓ、３２ｓ  ソース領域
３０ｄ、３２ｄ  ドレイン領域
３１、３３  フォトレジスト
３４、５１  層間絶縁膜
４２  不純物領域
４６  トレンチ
４７  導電領域
４８  絶縁層
６０  絶縁性基板
６８  画素電極
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明に係る半導体装置の製造方法においては、亜酸化窒素を溶解させた溶液をシリコン基板の表面に接触させ、紫外光を照射してシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜を生成し、その上に電極を形成して電界効果型トランジスタを形成する。シリコン酸化膜の生成は室温で行うことができる。そのために、シリコン酸化膜の生成前に耐熱性のない素子や材料を形成した状態でもシリコン酸化膜から成るゲート絶縁膜を形成することができる。【００２３】
また、シリコン酸化膜の膜厚は、紫外光を照射した時間が長いほど厚くなる。この特徴を利用して、シリコン基板の表面の特定領域への紫外光の照射時間と他の領域の紫外光の照射時間とを変えて、同一の工程で膜厚の異なるゲート絶縁膜を形成する。【００２４】
また、シリコン基板の表面に容量を形成する場合に、亜酸化窒素を溶解させた溶液を導電領域、例えばシリコン基板表面や電極材料の表面に接触させて紫外光を照射し、この紫外光が照射された導電領域の電極材料を酸化させて酸化膜を形成し、容量を構成する絶縁膜とする。【００２５】
また、絶縁性基板上にゲート電極を形成し、このゲート電極に亜酸化窒素を溶解した溶液を接触させ、この接触する領域に紫外光を照射してゲート電極を酸化させ、その上に半導体薄膜を形成して薄膜トランジスタを形成する。【００２６】
また、亜酸化窒素による酸化を促進させる紫外光としては、波長１７３ｎｍから２４０ｎｍの範囲に入る光を用いる。紫外光としてはクリプトン−ヨウ素（ＫｒＩ）エキシマランプを使用する。【００２７】
次に、亜酸化窒素と紫外光との反応について説明する。【００２８】
被処理物に亜酸化窒素を接触させ、この接触した領域に紫外光を照射して被処理物を酸化させるというメカニズムは次のように理解することができる。溶液中に溶解した亜酸化窒素に紫外光を照射すると亜酸化窒素が窒素と酸素に解離される。この解離した酸素は極めて高い酸化力を有する（この酸素を原子酸素という）。原子酸素が被処理物に衝突して被処理物が酸化され、酸化膜が形成される。この原子酸素は溶液中において拡散移動距離が極めて小さい。そのため、原子酸素が発生した極近傍の領域の物質のみ酸化させることになる。これは、紫外光が照射された領域の物質が酸化し、紫外光が照射されていない領域の物質は酸化されないことを意味する。従って、被処理物の表面の特定領域のみ酸化させることができる。【００２９】
次に、亜酸化窒素を溶解した水溶液にシリコン基板を浸漬して紫外光を照射したときにシリコン基板の表面にシリコン酸化膜が形成されることについて図１、図２及び図５を用いて、また、光触媒の酸化力評価において用いられるメチレンブルーを用いて紫外光の照射を停止すると酸化も停止することについて図３を用いて、また、亜酸化窒素の紫外光吸収の波長依存性について図４及び表１を用いてそれぞれ説明する。【００３０】
図１は、亜酸化窒素が溶解している水溶液にシリコン基板を浸漬し、紫外光を照射してシリコン酸化膜を成長させたときの、光照射時間とシリコン酸化膜の膜厚との関係を示すグラフである。横軸が紫外光の照射時間を示し、縦軸がシリコン酸化膜の酸化膜厚を示している。【００３１】
実験は図５に示す実験装置１０により行った。まず、亜酸化窒素を約０．１％（１０６８ｐｐｍ）程度含有する水溶液１１を容器１２に供給し、シリコン基板Ｗを突起１３に載置して水溶液１１に浸漬する。シリコン基板Ｗは予め表面の酸化物をフッ化水素水溶液にて除去しておく。次に、光源１４として低圧水銀ランプにより波長２４０ｎｍ以下、出力１１０Ｗの紫外光を水溶液１１に浸漬したシリコン基板Ｗに照射した。その結果、図１に示すように、３分の紫外光の照射により約１０Åのシリコン酸化膜が成長した。なお、シリコン酸化膜の膜厚はＸ線光電子分光（ＸＰＳ：Ｘ−ｒａｙ  Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｏｒｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）によるＳｉ２ｐスペクトルの波形解析により求めた。【００３２】
図２は、亜酸化窒素に換えてヘリウム（Ｈｅ）を溶解した水にシリコン基板Ｗを浸漬し、上記図１と同様の紫外光を照射してシリコン酸化膜を成長させたときの光照射時間とシリコン酸化膜の膜厚との関係を示すグラフである。なお、ヘリウムは亜酸化窒素を溶解した水溶液１１との比較を行う上で、使用する水中に溶解してしまっている空気成分（Ｎ２、Ｏ２、ＣＯ２）を追い出すために、水中に強制的に溶解させた。図２のグラフから明らかなように、１分間の紫外光の照射時間で１Å程度、３分間の照射時間でも２Å程度の酸化膜しか生成されないことが確認された。図１との比較から、水中の亜酸化窒素に光を照射することにより、この水溶液１１と接触したシリコン基板Ｗの表面に効率よく酸化膜を生成できることが確認された。【００３３】
図３は、亜酸化窒素を溶解した水溶液１１にメチレンブルーを添加した、メチレンブルー水溶液１１に紫外光を照射したときの、紫外光照射時間と波長６６５ｎｍにおけるメチレンブルー水溶液１１の吸光度との関係を示すグラフである。横軸が紫外光の照射を開始してから経過した時間を示し、縦軸が波長６６５ｎｍにおけるメチレンブルーの吸光度を示す。メチレンブルーは水溶液１１の状態では青色を呈し、酸化されることで青色が消失して無色になる。この性質を利用して酸化力評価を行うものであり、光触媒の酸化力評価として定番的な方法である。実験は、シリコン基板Ｗを除去した図５に示す実験装置１０により行った。まず、亜酸化窒素を約１０００ｐｐｍ及びメチレンブルーを１０ｐｐｍ溶解させた水溶液１１を容器１２に入れ、光源１４として出力が１２００Ｗの高圧水銀ランプにより容器全面に紫外光を照射してこの水溶液１１の波長６６５ｎｍにおける吸光度を測定した。【００３４】
図３においては、紫外光の照射を開始した後０．５分が経過した時点で水溶液１１への紫外光の照射を停止し、その時点から更に１分間が経過した時点で再び水溶液１１に紫外光を照射した。このときのメチレンブルー水溶液１１の波長６６５ｎｍにおける吸光度の変化を示している。このグラフから、紫外光の照射を開始するとともに水溶液１１中のメチレンブルーが分解するが、紫外光の照射を停止した状態にしてから１分間にはメチレンブルーの分解も停止した。その後、紫外光が照射した状態に戻ると同時にメチレンブルーの分解が始まる。この結果から、紫外光の照射時間によって物質が酸化し、紫外光の遮断によって物質の酸化が停止すること、即ち紫外光を照射する時間を制御することによって酸化を制御することができることが理解できる。【００３５】
ここである物質に入射された光の強度をＩｉ、そこから出射された光の強度をＩｏとすると、光の透過率（Ｔ）は数式１によって表される。そして、そのときの吸光度は数式２によって表される。【００３６】
【数１】
2007060881.tif 000003
【００３７】
【数２】
2007060881.tif 000004
【００３８】
図３のグラフから、連続１分間の照射時間で約５割程度のメチレンブルーが分解され、連続３分間の照射時間で約９割程度のメチレンブルーが分解していることが確認された。【００３９】
図４は、実験装置１０を用い、紫外光を照射したときの亜酸化窒素水溶液（亜酸化窒素含有量約１０００ｐｐｍ）の吸収スペクトルを示したものである。容器１２内にメチレンブルーは入っていない。横軸は、測定範囲２００〜３４０ｎｍの波長帯域を示し、縦軸は吸光度を示している。曲線Ｃ１〜Ｃ３は亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）の吸光度を示し、Ｃ３が３分間照射、Ｃ２が１分間照射、Ｃ１が照射なしを示している。グラフからも明らかなように、２４０ｎｍ以上の波長の光では、吸光度がゼロであり、光が全く吸収されていない。言い換えれば、光エネルギーの照射による亜酸化窒素の解離が行われないことがわかる。【００４０】
表１は、図４に示した波長２０５ｎｍにおける吸光度から求めた亜酸化窒素の濃度変化を示すものである。なお、照射時間がゼロの濃度を飽和濃度（水温２５℃での値）として、各々の吸光度の相対値を掛け算にて算出したものである。３分間の照射により亜酸化窒素の濃度がかなり減少しているのがわかる。【００４１】
【表１】
2007060881.tif 000005
【００４２】
また、図４に示した実験結果から、実質的にオゾン（Ｏ3）の副生物の検出はされなかった。すなわち、オゾンの最大波長（λｍａｘ）は２６０ｎｍであるが、そこでの吸光度は検出限界以下であった。【００４３】
次に、本発明に係る半導体装置の製造方法の実施の形態について、図６及び図７を用いて具体的に説明する。【００４４】
図６（ａ）から（ｄ）及び図７（ｅ）から（ｈ）は、電界効果型トランジスタを形成する半導体装置の製造方法を示すシリコン基板の模式的断面図である。図６（ａ）は、Ｐ型シリコン基板２０の基板表面に、シリコン酸化膜からなる素子分離領域２１とＮウエル２２とを形成し、Ｎ型電界効果型トランジスタ領域２３とＰ型電界効果型トランジスタ領域８０とを形成した状態を示す。通常の電界効果型トランジスタの製造方法により形成する。【００４５】
ここまでの製造方法について代表的な例を簡単に説明する。Ｐ型のシリコン基板２０の表面にシリコン窒化膜を堆積してパターニングを行い、次に熱酸化によりシリコン酸化膜を厚く生成して素子分離領域２１を形成する。次に、Ｎ型電界効果型トランジスタ領域２３をフォトマスクにより被覆し、Ｐ型電界効果型トランジスタ領域８０の上のフォトレジストをフォトマスクプロセスにより除去し、ドライエッチングによりＰ型電界効果型トランジスタ領域８０のシリコン窒化膜を除去する。そして、フォトレジスト及びシリコン窒化膜が除去されたＰ型電界効果型トランジスタ領域８０に燐イオンをイオン注入して、Ｎウエル２２を形成する。なお、一般的には、シリコン窒化膜を形成する前にシリコン基板２０の上にシリコン酸化膜を形成して、イオン注入の際のダメージから基板表面を保護する。【００４６】
上記製造方法では、素子分離領域２１をシリコン基板の熱酸化により形成した例について説明したが、これを熱酸化ではなく、素子分離領域２１を形成すべき領域に浅いトレンチ（溝）を形成し、このトレンチにシリコン酸化膜をＣＶＤ法により埋め込み、その後ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）処理を施して素子分離領域２１とすることもできる。【００４７】
図６（ｂ）は、ゲート酸化膜の形成方法を示す模式的図である。まず、図６（ａ）の工程で得られたシリコン基板２０の自然酸化膜をフッ酸と過酸化水素水により除去し、その後純水により洗浄して清浄な表面を露出させる。次に、この清浄な表面を亜酸化窒素が溶解した水溶液２４に接触させる。次に、紫外光２７を光源２５から照射して、表面を酸化させてシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜２６を成長させる。シリコン酸化膜は光源２５から紫外光２７が照射されたときから成長を開始し、紫外光２７の照射を中止したときに成長は中止する。従って、ゲート絶縁膜２６の膜厚は紫外光２７の照射時間により制御することができる。【００４８】
図６（ｃ）は、シリコン基板２０と光源２５との間に紫外光２７を遮光するマスク３９を挿入した状態を示す模式的図である。マスク３９を挿入することによりＰ型電界効果型トランジスタ領域８０には紫外光２７が照射されず、Ｎ型電界効果型トランジスタ領域２３にのみ照射される。これにより、Ｐ型電界効果型トランジスタ領域８０のシリコン酸化膜から成るゲート絶縁膜２６ｂの膜厚は増加せず、Ｎ型電界効果型トランジスタ領域２３のゲート絶縁膜２６ａの膜厚が増加する。すなわち、シリコン基板表面の一酸化工程において異なる領域に異なる膜厚のシリコン酸化膜を同時に形成することができる。【００４９】
また、ゲート絶縁膜２６であるシリコン酸化膜を成長させる領域にのみ紫外光２７を照射し、シリコン基板２０の表面が露出しているが、シリコン酸化膜の形成が不要な領域には遮光マスクにより紫外光２７を遮蔽する。これにより、選択的にシリコン酸化膜を形成することができる。従来法の熱酸化法やＣＶＤ法と比較して、不要な領域のシリコン酸化膜除去の工程を通す必要が無く、製造工程の短縮化を図ることができる。また、本製造方法においては室温でシリコン酸化膜を成長させることができる。熱酸化によるシリコン酸化膜が約１０００℃の熱処理工程を必要としたのに比較して、簡便な設備でゲート絶縁膜２６を形成することができる。また、ＣＶＤ法によるシリコン酸化膜の形成はシランガスと酸素ガスの化学反応により行うが、シランガスは有毒であり、また、大気中では発火する危険物でもある。これに対して亜酸化窒素を溶解した水溶液は毒性がなく、危険物でもないので、廃液処理や安全性確保が容易となる。【００５０】
亜酸化窒素は１０ｐｐｍから１０００ｐｐｍの濃度に適宜設定する。亜酸化窒素の溶解濃度を適宜に設定することにより、極めて薄い酸化膜を高精度で形成することができる。【００５１】
シリコン基板２０と亜酸化窒素が溶解した水溶液２４との接触は、回転可能なテーブルにシリコン基板２０を吸着固定し、シリコン基板２０の表面にディスペンサーにより水溶液２４を滴下又は噴射して行う。その後紫外光を照射して酸化させ、終了後はテーブルを回転させて水溶液２４をシリコン基板表面から除去し、純水を供給して洗浄後に乾燥させる。また、水溶液２４をディスペンサーにより供給する方法の他に、図５に示したように、亜酸化窒素が溶解した水溶液２４を容器に保持し、この水溶液２４にシリコン基板を浸漬して接触させてもよい。【００５２】
光源２５として、波長１９１ｎｍの発光スペクトルを有するクリプトン−ヨウ素（ＫｒＩ）エキシマランプを使用した。エキシマランプの他に、波長１７３ｎｍから２４０ｎｍにスペクトルを有する紫外光を発光する光源２５を使用することができる。例えば、高圧水銀ランプや低圧水銀ランプを使用することができる。【００５３】
図６（ｄ）は、シリコン基板２０の表面全面に多結晶シリコン膜２８を堆積した状態を示すシリコン基板２０の模式的断面図である。多結晶シリコン膜２８はシランガスを用いてＣＶＤにより堆積した。図７（ｅ）は、多結晶シリコン膜２８からなるゲート電極２９をフォトリソグラフィー及びエッチングにより選択的に形成した状態を示すシリコン基板２０の模式的断面図である。【００５４】
図７（ｆ）は、Ｎ型電界効果型トランジスタ領域２３にソース領域３０ｓ及びドレイン領域３０ｄを形成する状態を示すシリコン基板２０の模式的断面図である。まず、Ｐ型電界効果型トランジスタ領域８０にフォトレジスト３１を選択的に形成する。次に、燐（Ｐ）イオンをイオン注入法によりイオン注入する。すると、ゲート電極２９に対して自己整合的にゲート絶縁膜２６ａ下の半導体基板に燐イオンが注入され、ソース領域３０ｓ及びドレイン領域３０ｄが形成される。【００５５】
図７（ｇ）は、Ｐ型電界効果型トランジスタ領域８０にソース領域３２ｓ及びドレイン領域３２ｄを形成する状態を示すシリコン基板２０の模式的断面図である。まず、Ｎ型電界効果型トランジスタ領域２３にフォトレジスト３３を選択的に形成する。次に、ボロン（Ｂ）イオンをイオン注入法によりイオン注入する。すると、ゲート電極２９に対して自己整合的にゲート絶縁膜２６ｂ下の半導体基板にボロンイオンが注入され、ソース領域３２ｓ及びドレイン領域３２ｄが形成される。【００５６】
上記ソース領域３０ｓ、３２ｓやドレイン領域３０ｄ、３２ｄは、基本的な電界効果型トランジスタの構造を示している。ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ）構造の電界効果型トランジスタを形成する場合には、この後ゲート電極２９の両側面に薄い絶縁膜からなるサイドウォールを形成し、Ｎ型電界効果型トランジスタ領域２３には砒素イオンをイオン注入し、Ｐ型電界効果型トランジスタ領域８０にはボロンイオンをイオン注入する。【００５７】
図６（ｈ）は、電界効果型トランジスタを形成した状態を示すシリコン基板２０の模式的断面図である。上記ソース領域３０ｓ、３２ｓ、ドレイン領域３０ｄ、３２ｄを形成した後に、シリコン酸化膜からなる層間絶縁膜３４をＣＶＤ法により堆積し、次にソース電極３５及びドレイン電極３６と電気的導通をとるためのコンタクトホール３７を形成し、次にタングステンからなるタングステンプラグ３８をコンタクトホール３７に充填し、次にアルミニュウムから成るソース電極３５及びドレイン電極３６を選択的に形成する。この後に、保護膜等を表面に形成して完成するが、図６（ｈ）においては省略した。【００５８】
なお、上記半導体装置の製造方法においては、亜酸化窒素を溶解した水溶液２４に紫外光を照射してシリコン基板２０の表面を酸化してゲート絶縁膜２６とすることについて説明したが、ゲート絶縁膜２６の他に、イオン注入の際に半導体表面が損傷を受けること防止するためのインプラ保護膜の形成等に適用することができる。【００５９】
図８（ａ）から図８（ｄ）及び図９（ｅ）、（ｆ）は、トレンチ型容量を備えたＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）セルを有する半導体装置の製造方法を示す。図８（ａ）は、電界効果型トランジスタを形成したシリコン基板２０の模式的断面図である。電界効果型トランジスタは上記図６において説明した方法により形成したシリコン基板２０を使用することができる。Ｐ型のシリコン基板４０の表面には、シリコン酸化膜からなる素子分離領域４１と、素子分離領域４１に挟まれた表面領域にポリシリコンから成るゲート電極４３、シリコン酸化膜から成るゲート絶縁膜４４、ソース領域又はドレイン領域を構成するＮ型純物領域４２が形成されている。【００６０】
図８（ｂ）は、容量を形成するためのトレンチ４６を形成した状態を示すシリコン基板４０の模式的断面図である。まず、シリコン基板４０の表面にフォトレジストをスピンコーターにより塗布する。次に、トレンチ４６を形成する領域のフォトレジストを選択的に除去する。次に、反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｃｈｉｎｇ）法によりゲート絶縁膜４４及びシリコン基板４０を異方性エッチングによりエッチングを行ってトレンチ４６を形成する。【００６１】
図８（ｃ）は、トレンチ４６の内壁部及び底部に電極を形成する状態を示すシリコン基板４０の模式的断面図である。燐イオン又は砒素（Ａｓ）イオンをイオン注入法により注入して導電領域４７を形成する。導電領域４７は容量の一方の電極となり、電界効果型トランジスタの不純物領域４２と電気的に接続されている。【００６２】
図８（ｄ）は、トレンチ４６の内壁及び底部にシリコン酸化膜から成る絶縁層４８を形成する状態を示すシリコン基板４０の模式的断面図である。まず、シリコン基板４０を亜酸化窒素が溶解した水溶液４９に接触させる。次に、紫外光５１を光源５０から照射して、シリコン基板４０のシリコンが表出したトレンチ４６の表面を酸化させて、シリコン酸化膜からなる絶縁層４８を成長させる。シリコン酸化膜は光源５０から紫外光５１が照射されたときから成長を開始し、紫外光５１の照射を中止したときに成長は中止する。従って、絶縁層４８の膜厚は紫外光５１の照射時間により制御することができる。【００６３】
亜酸化窒素は１０ｐｐｍから１０００ｐｐｍの濃度に適宜設定する。亜酸化窒素の溶解濃度を適宜に設定することにより、極めて薄い酸化膜を高精度で形成することができる。【００６４】
シリコン基板４０と亜酸化窒素が溶解した水溶液４９との接触は、回転可能なステージにシリコン基板４０を吸着させ、吸着したシリコン基板４０の表面にディスペンサー等により水溶液４９を滴下又は噴射させて行う。紫外光５１を照射して酸化終了後はステージを回転させて水溶液４９をシリコン基板の表面から除去し、純水を供給して洗浄後に乾燥させる。また、水溶液４９とシリコン基板４０とを接触させる方法としては、上記の他に図５に示したように、亜酸化窒素を溶解した水溶液１１を容器に保持し、この水溶液１１にシリコン基板４０を浸漬して接触させることもできる。光源５０は、クリプトン−ヨウ素（ＫｒＩ）エキシマランプを使用した。【００６５】
図９（ｅ）は、トレンチ４６の絶縁層４８の上に電極５０を形成した状態を示すシリコン基板４０の模式的断面図である。電極５０としては、多結晶シリコンをＣＶＤ法により形成した。多結晶シリコンの他に、タングステンやタングステンシリサイド等の導体を使用することができる。図９（ｆ）は、不純物領域４２と電気的導通をとるための導体を形成した状態を示すシリコン基板４０の模式的断面図である。シリコン酸化膜からなる層間絶縁膜５１を堆積し、電界効果型トランジスタのソース領域又はドレイン領域を構成する不純物領域４２とコンタクトをとるためのコンタクトホール５３を形成し、次にタングステンプラグをコンタクトホール５３に充填し、次に、アルミニュウムからなる導体５２を形成した。【００６６】
亜酸化窒素の溶解した水溶液４９をトレンチ４６の内壁及び底部に接触させ、紫外光を照射してシリコン酸化膜からなる絶縁層４８を形成することにより、シリコン基板４０を高温度に晒すことなく高品質でありかつ極めて薄い絶縁膜を高精度で形成することができる。また、上記図８及び図９の実施の形態においては、シリコン基板４０に形成したトレンチ４６に容量を形成したが、これをスタック型容量とする場合には、容量を構成する下側電極をシリコン基板上に選択的に形成した後に、亜酸化窒素が溶解した水溶液４９を当該電極に接触させて紫外光を照射し、その電極の表面に酸化膜を形成して容量構成用の絶縁膜とすることもできる。【００６７】
図１０（ａ）から（ｅ）は、液晶ディスプレイやエレクトロルミネッセンス表示装置等に使用される薄膜トランジスタを形成する半導体措置の製造方法を示す。図１０（ａ）は、絶縁性基板６０の上にゲート電極６１を選択的に形成した状態を示す模式的断面図である。絶縁性基板６０としてはガラス基板、石英基板等の透明基板を用いる。ゲート電極６１は、スパッタリング法によりタンタル（Ｔａ）を堆積し、次にフォトリソグラフィ及びエッチングプロセスにより、ゲート電極６１の形状とした。ゲート電極６１として、タンタルのほかにアルミニュウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）やタングステン（Ｗ）等の他の金属電極を使用することが可能である。【００６８】
なお、以下１本のゲート電極６１の１個の薄膜トランジスタの形成について説明するが、実際には同一のゲート電極６１が横方向に多数同時に形成され、また紙面垂直方向にも多数の薄膜トランジスタが同時に形成されるものである。【００６９】
図１０（ｂ）は、ゲート電極６１の表面を酸化してゲート絶縁膜６２を形成する方法を示す模式的断面図である。まず、絶縁性基板６０の表面に形成したゲート電極６１を亜酸化窒素が溶解した水溶液６３に接触させる。次に、紫外光６５を光源６４から照射してタンタルの表面を酸化させて酸化タンタル（例えば五酸化タンタル：Ｔａ２Ｏ５）からなるゲート絶縁膜６２を成長させて形成する。酸化タンタル膜は光源６４から紫外光６５が照射されたときから成長を開始し、紫外光６５の照射を中止したときに成長は中止する。従って、ゲート絶縁膜６２の膜厚は紫外光６５の照射時間により制御することができる。【００７０】
また、ゲート絶縁膜６２である酸化タンタル膜を成長させる領域にのみ紫外光２７を照射し、金属タンタルの表面が露出しているが、酸化タンタルの形成が不要な領域、例えば外部駆動回路と電気的接続をとるためのコンタクト領域に対しては、遮光マスクにより紫外光２７を遮蔽して酸化タンタルが形成されないようにする。【００７１】
また、この酸化タンタルの形成は室温程度の低温で行うことができる。そのために、６００℃以下に軟化点を有する通常のガラス基板や、プラスチック材料等を基板として使用することができる。また、液晶ディスプレイやエレクトロルミネッセンス表示装置では、絶縁性基板６０の外周領域に薄膜トランジスタ等を形成した駆動回路を構成する場合がある。本実施の形態におけるゲート絶縁膜６２は室温で形成できるので、既に絶縁性基板上に形成されている駆動回路が高温処理により特性劣化が生ずる等の場合に特に有効である。【００７２】
また、絶縁性基板６０の外周表面に形成する駆動用薄膜トランジスタと内部に形成する画素表示用薄膜トランジスタとを同時に形成する場合において、外周部の駆動用薄膜トランジスタのゲート絶縁膜と画素部の画素表示用薄膜トランジスタのゲート絶縁膜の膜厚とが互いに異なる膜厚が要求される場合であっても、外周部と画素部で紫外光の照射時間を異なるようにすることにより、異なる膜厚のゲート絶縁膜を同一の工程で形成することができる。例えば、外周部の駆動用薄膜トランジスタの閾値Ｖｔｈが高く、内部の画素表示用薄膜トランジスタの閾値Ｖｔｈが低い特性が要求される場合に、閾値Ｖｔｈはゲート絶縁膜の膜厚と比例関係にあるから、絶縁性基板６０全体に紫外光６５を照射し、次に、紫外光６５を遮蔽するマスクを内部領域に挿入して内部領域の紫外光を遮断し、外周部のみに紫外光を所定時間延長して照射すればよい。これにより、外周部の駆動用薄膜トランジスタのゲート絶縁膜を厚く、内部の画素表示用薄膜トランジスタのゲート絶縁膜を薄く形成して、同一の工程で異なる閾値Ｖｔｈを有する薄膜トランジスタを同時に形成することができる。【００７３】
亜酸化窒素は１０ｐｐｍから１０００ｐｐｍの濃度に適宜設定する。亜酸化窒素の溶解濃度を適宜に設定することにより、極めて薄い酸化膜を高精度で形成することができる。絶縁性基板６０と亜酸化窒素が溶解した水溶液６３との接触は、回転可能なステージに絶縁性基板６０を吸着させ、吸着した絶縁性基板６０の表面にディスペンサー等により水溶液６３を滴下又は噴射させて行う。紫外光６５を照射して酸化終了後はステージを回転させて水溶液６３を絶縁性基板６０から除去し、純水を供給して洗浄後に乾燥させる。また、図５に示したように、亜酸化窒素が溶解した水溶液１１を容器に保持し、この水溶液１１に絶縁性基板６０を浸漬して接触させることもできる。光源６４としては、波長２４０ｎｍ以下にスペクトルを有する紫外光の光源６４を使用することができ、本実施の形態においてはクリプトン−ヨウ素（ＫｒＩ）エキシマランプを使用した。【００７４】
図１０（ｃ）は、半導体薄膜６６を選択的に形成した状態を示す絶縁性基板６０の模式的断面図である。半導体薄膜６６として、ＰＣＶＤ法によるアモルファスシリコン膜を形成した。次にフォトリソグラフィ及びエッチングによりアモルファスシリコン膜をゲート電極６１の近傍に選択的に形成して、半導体薄膜６６とした。半導体薄膜６６として、アモルファスシリコンの他に多結晶シリコンを形成することもできる。この場合は、上記選択的に形成したアモルファスシリコン膜を局所的なレーザーアニール法により多結晶シリコンへ相変換させる。【００７５】
図１０（ｄ）は、ソース及びドレインからなる電極６７を選択的に形成した状態を示す絶縁性基板６０の模式的断面図である。アルミニュウムをスパッタリング法により堆積し、次にフォトリソグラフィ及びエッチング工程を通して、電極６７を半導体薄膜６４の上及び絶縁性基板６０の上に分離して形成した。電極６７としては、アルミニュウム、クロム、金（Ａｕ）、インジウム−錫等を使用することができる。【００７６】
図１０（ｅ）は、画素電極６８を選択的に形成した状態を示す絶縁性基板６０の模式的断面図である。画素電極６８はインジウム−亜鉛酸化物を蒸着法により堆積し、次にフォトリソグラフィ及びエッチング工程によりパターニングし、電極６７の一方の電極と電気的に接続して形成した。インジウム−錫酸化物は透明導電膜であり、透過型液晶ディスプレイに適用することができる。反射型液晶ディスプレイの場合には画素電極６８として不透明な金属電極を用いることができる。【００７７】
なお、図１０（ａ）から（ｅ）において説明した薄膜トランジスタの製造方法では、絶縁性基板６０の上にゲート電極６１、ゲート絶縁膜６２、半導体薄膜６６、電極６７の順に形成した。これを、まずソース電極及びドレイン電極を構成する電極６７を絶縁性基板６０の上に形成し、その上に半導体薄膜６６を形成し、次に、亜酸化窒素を溶解した水溶液６３を半導体薄膜６６と接触させて光源６４により紫外光６５を照射して、半導体薄膜６６の表面にゲート酸化膜６２を成長させて形成し、次にゲート電極６２を形成することもできる。半導体薄膜６６としてＰＣＶＤ法によりアモルファスシリコン膜を使用した場合には、その表面にシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜６２を形成することができる。【００７８】
以上、図６から図１０において説明した本願発明に係る実施の形態において、亜酸化窒素を溶解する溶液として水を使用した。波長２４０ｎｍの光に対して透過能力を持つものであれば、水以外の有機溶液あるいはこれらを混合した溶液を使用することができる。例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、メチルシクロヘキサン、シクロヘキサン、アセトニトリル、ヘキサン、ジオキサン、グリセリン、ｎ−ペンタン、ジクロルメタン、メチル水素ポリシロキサン、環状ジメチルシロキサン、テトラメチルオルソシリケート、パーフルオロポリエーテル、パーフルオロヘキサン、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリブチル等の有機溶液を使用することができる。【００７９】
また、被酸化処理物として主にシリコン単結晶や金属タンタルについて説明したが、ゲート絶縁膜として、あるいは、容量や他の素子の形成のために、次の材料を酸化してゲート絶縁膜や容量を構成する絶縁膜とすることができる。例えば、アルミニュウム、銅、鉄、亜鉛、チタン、銀、ジルコニウム、タングステン、クロム、モリブデン、ハフニウム、ルテニウム、ニオブ、イットリウム、スカンジウム、ネオジウム、ランタン、セリウム、コバルト、バナジウム、マンガン、ガリウム、ゲルマニウム、インジウム、スズ、ロジウム、パラジウム、カドミウム、アンチモン、水銀カドミウムテルル、ガリウムアルミニウムヒ素、インジウムガリウムヒ素、インジウムガリウムリン、インジウムリン、インジウムアンチモン、ガリウムヒ素、ガリウムアンチモン、ガリウムリン、及びこれらを含む合金等である。【００８０】
次に、酸化に利用できる紫外光及びその光源について説明する。【００８１】
図４及び表１の結果から、亜酸化窒素による光の吸収は２４０ｎｍよりも短波長でなければならず、また、亜酸化窒素水溶液に照射する光の波長は、１７３ｎｍ以上であり、かつ２４０ｎｍ以下の範囲が望ましい。高圧水銀ランプや低圧水銀ランプ、及び、オゾンレス高圧水銀ランプは、紫外光の波長としては１７３ｎｍ以上かつ２４０ｎｍ以下の範囲内にある。【００８２】
しかしながら、高圧水銀ランプが発する波長２００ｎｍ以上を中心とする光、また、低圧水銀ランプが発する波長１８５ｎｍを中心とする光、あるいは、上述したオゾンレス高圧水銀ランプが発する波長２３０ｎｍ以上を中心とする光は、大気中の酸素に吸収され易く、亜酸化窒素に吸収されにくい等の理由で、亜酸化窒素の分解効率が低いという問題がある。また、光が大気中の酸素に吸収され易いとオゾンの発生量が多くなってしまい、環境に対する負荷となるという問題がある。【００８３】
そこで、１９１ｎｍを主成分とする波長の紫外光を発するクリプトン−ヨウ素を用いた誘電体バリア放電ランプ、すなわちＫｒＩエキシマランプを紫外光の光源として用いることによって、かかる問題を解決することができる。【００８４】
図１１は、亜酸化窒素を溶解した溶解水のＵＶ吸収スペクトルを示す。横軸が波長、縦軸が吸光度を示す（Brit.J.Anaesth.,44,310(1972)より引用）。図１１において、横軸が波長を表し縦軸が吸光度を示す。同図のＵＶ吸収スペクトルは、１００％亜酸化窒素により平衡に達した水の吸収スペクトルを表し、参照セルとしてヘリウムにより平衡化された水を用いている。【００８５】
図１１から解るように、亜酸化窒素水溶液のＵＶ吸収スペクトルは、１９０ｎｍ付近において吸光度で０．７を超えるピークを示す。低圧水銀ランプの発光波長は１８５ｎｍを中心とするものであり、１８５ｎｍの波長での吸光度は、亜酸化窒素水溶液のＵＶ吸収スペクトルのピークである０．７を大きく下回る約０．０５となるため、効率が極めて低い。【００８６】
一方、亜酸化窒素水溶液のＵＶ吸収スペクトルがピークを示す１９０ｎｍ付近を中心とした波長で発光する光源としては、アルゴン−フッ素を用いた誘電体バリア放電ランプいわゆるフッ化アルゴンエキシマランプが知られている。フッ化アルゴンエキシマランプは１９３ｎｍを中心とした波長で発光する。【００８７】
一般に、エキシマランプは、立ち上がり、立下りがよいという、本発明にかかる酸化反応に適した特性を有している。しかしながら、従来のフッ化アルゴンエキシマランプでは、封入されるフッ素によって石英管が劣化しやすいという不具合を備えていた。【００８８】
すなわち、従来のフッ化アルゴンエキシマランプでは、フッ素と石英管との相性が悪く、寿命が短いという問題がある。また、図１１から明らかなように、亜酸化窒素水溶液のＵＶ吸収スペクトルはピーク付近で急峻であるため、１９０ｎｍに近いといえども、１９３ｎｍの波長では、吸光度がピークの値に比べて大きく低下する。【００８９】
そこで、本願発明者は、亜酸化窒素水溶液及び亜酸化窒素を溶解する有機溶液による吸光度が最も高い波長１９０ｎｍに極めて近い、波長１９０ｎｍとほぼ同一の範囲内の、たとえば±１ｎｍの範囲内の波長１９１ｎｍの紫外波長で発光するＫｒＩエキシマランプＬを開発し、酸化装置３０に採用したものである。【００９０】
なお、亜酸化窒素の溶液の吸光度は、その溶媒によって僅かに異なる場合があり、また吸光度が最も高くなる波長が僅かにシフトする場合もある。本例における水溶液では、吸光度のピーク形状に基づき、吸光度が最も高い波長とほぼ同一の範囲を±１ｎｍとしたが、この範囲は溶液の種類、言い換えると溶媒の種類によって異なるため、この種類によって吸光度が最も高い波長とほぼ同一の範囲も異なる場合がある。【００９１】
ＫｒＩエキシマランプＬは、固体のヨウ素を気化させて所定量を量り取り石英管に封入する方法により製造したものである。【００９２】
亜酸化窒素水溶液における、ＫｒＩエキシマランプＬが発光する波長１９１ｎｍの吸光度は、ピーク吸光度に近い約０．６５であり、かなり効率が良いと言える。たとえば低圧水銀ランプ１６の発光波長１８５ｎｍにおける吸光度が約０．０５であることから、ＫｒＩエキシマランプＬを光源に用いることによって、低圧水銀ランプ１６と比較して１０倍を超える効率で酸素原子を発生させることが可能となることがわかる。【００９３】
ＫｒＩエキシマランプは、立ち上がり特性及び立下り特性が良好であるという性質を備えているうえ、封入したヨウ素の作用により、石英管が劣化しにくく、寿命が長いという利点がある。【００９４】
また、ＫｒＩエキシマランプＬによって発せられる波長１９１ｎｍの紫外光は、低圧水銀ランプによって発せられる波長１８５ｎｍの紫外光に近く、亜酸化窒素を分解して酸化反応を行うのに十分大きなエネルギーを持つ。また、以下に示すように、ＫｒＩエキシマランプＬは、発光によるオゾンの発生が少ないという優れた特性を持つことも分かった。【００９５】
図１２は、酸素のＵＶ吸収スペクトルを示す。横軸が波長であり縦軸が吸光係数を示す（J.Chem.Phys.,21,1206(1953)より引用）。かかるスペクトルにおいて、波長１７５ｎｍ付近から波長２００ｎｍ付近の領域では、非常に細かな吸収係数の周期的変動が見られる。かかる領域は、シューマンルンゲ帯と呼ばれるものである。【００９６】
ＫｒＩエキシマランプＬによって発せられる１９１ｎｍの波長は、シューマンルンゲ帯中に含まれており、５−０バンドと４−０バンドとの間のいわば谷の部分に相当し、吸収係数が小さい。このように、ＫｒＩエキシマランプＬによって発せられる１９１ｎｍの波長は、酸素分子による吸光度が周期的に変化するシューマンルンゲ帯における、吸光度が極小となる波長とほぼ同一の範囲内の波長となっている。よって、酸素分子による吸収が少なく、酸素分子の解離、及びそれに引き続くオゾンの発生が少ない。【００９７】
なお、吸光度の周期的変動形状に基づき、吸光度が極小となる波長とほぼ同一といえる範囲は異なるが、５−０バンドと４−０バンドとの間の形状からすれば、ＫｒＩエキシマランプＬによって発せられる１９１ｎｍの波長は、ほぼ同一の範囲内にあるといえる。【００９８】
これに対し、例えば、従来の低圧水銀ランプによって発せられる紫外光の波長１８５ｎｍは、シューマンルンゲ帯中の８−０バンド上に位置し、吸収係数が大きい。したがって、低圧水銀ランプと亜酸化窒素溶液との間に大気が存在すると、紫外光のエネルギーが酸素分子に吸収されやすく、多量にオゾンが発生するため、オゾン対策のための装置を要し、酸化反応の効率が低く、これを備えた装置の構造の複雑化、設計上の問題、大型化、高価格化を招くこととなる。【００９９】
これに対し、ＫｒＩエキシマランプＬには次のような利点がある。すなわち、ＫｒＩエキシマランプＬと亜酸化窒素溶液との間に大気が存在しても、ＫｒＩエキシマランプＬから発せられた紫外光のエネルギーが酸素分子に吸収されにくく、よって紫外光が亜酸化窒素溶液に至るまでに弱まりにくいので、高効率で亜酸化窒素を分解できる。また大気による影響が少ないために、ＫｒＩエキシマランプＬの配設位置の自由度が高い。そして、オゾン対策のための処理チャンバー等の密閉装置などを省略または簡略化することができる。よって、酸化装置３０の酸化反応の効率が高く、構造が簡単で設計の自由度が高く、小型で低廉なものとすることができる。【０１００】
このことは、ＫｒＩエキシマランプＬによって発せられる１９１ｎｍの波長が、溶液Ｓの吸光度が最も高い波長とほぼ同一の範囲内にあり、かつ、酸素分子のシューマンルンゲ帯における吸光度が極小となる波長とほぼ同一の範囲内にあるという２つの条件を同時に満たしていることによる相乗効果で、特に顕著に発揮されている。なお、光源として、ＫｒＩエキシマランプＬを用いなくとも、かかる２つの条件のうち何れか１つを満たしていれば、本発明の適用性を有する。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明は、基板上に電界効果型トランジスタを有する半導体装置の製造の際に利用可能であり、必要な領域のみに酸化膜を形成することができ、さらに、同一の工程で膜厚の異なる領域の形成を行うことが可能である。
【図１】
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【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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