半導体用語集
酸化
英語表記：oxidation
Si基板の一部または全体を酸素と反応させてSiO₂を形成する技術。Siデバイスの作成において、酸化技術は、Siデバイスの基本構成要素であるゲート絶縁膜の形成を始め、不純物拡散マスク用絶縁膜、イオン注入マスク用絶縁膜、素子分離用絶縁膜、キャパシタ用絶縁膜などの形成へ幅広く利用されている。そしてSiデバイスの集積化を可能としたプレーナ技術において、酸化技術は、拡散技術、フォトリソグラフィ技術とともに、最も重要な役割を果たしている。
Siデバイスに用いられる酸化膜は、Siを高温で酸化性の雰囲気で加熱することにより（熱酸化）えられる。熱酸化法でSi基板上に酸化膜が成長する過程は、Deal-Groveモデルで説明される。プラズマ酸化を用いると酸化の温度を常温程度まで下げられ、また電界液中での陽極酸化によっても、Si基板表面を常温で酸化することは可能であるが、ともに酸化膜中に欠陥や不純物が含まれやすく、Siデバイスに幅広く使用されるには至っていない。
Siデバイスの素子寸法の縮小とともに、ゲート絶縁膜の薄膜化が必要となるが、膜厚が4nm程度以下になると、ゲート電極にドープしたホウ素が、外方拡散してSi基板に到達し、デバイス特性を変動させるようになる。ホウ素の外方拡散を阻止するために、ゲート絶緑膜に窒化酸化膜が使用され始めている。
酸化膜厚がさらに薄膜化して3nm 以下になると、ゲート絶縁膜を流れるトンネル電流が顕著になり、デバイス特性に影響を及ぼすようになる。トンネル電流を抑制するために、熱窒化膜やTa₂O₅などの高誘電率絶縁膜を酸化膜の代わりに使用する試みがなされている。
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