JP2010045254A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

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JP2010045254A JP2008209113A JP2008209113A JP2010045254A JP 2010045254 A JP2010045254 A JP 2010045254A JP 2008209113 A JP2008209113 A JP 2008209113A JP 2008209113 A JP2008209113 A JP 2008209113A JP 2010045254 A JP2010045254 A JP 2010045254A
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Yoshiki Kamata
善己 鎌田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a semiconductor device to which a cleaning method effective on a semiconductor substrate containing Ge is applied. <P>SOLUTION: A method of manufacturing a semiconductor device is characterized in that a semiconductor substrate containing Ge is cleaned with a halogenated gas containing at least one among an HCL gas, an HBr gas and an HI gas. A method of manufacturing a semiconductor device is characterized in that a semiconductor substrate containing Ge is cleaned with an HCL solution of 75 to 110°C. For example, the methods are applicable to preprocessing of a gate insulating film of MISFET, preprocessing of source-drain electrode formation, and preprocessing of metal plug formation for a contact. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、Geを含有する半導体基板に効果的な洗浄処理が適用された半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device in which an effective cleaning process is applied to a semiconductor substrate containing Ge.

MISFETの性能向上は、これまで微細化によって達成されてきた。しかし、微細化が限界に近づきつつあり、微細化以外のMISFETの性能向上技術が検討されている。その一例としてSiよりも、電子やホールの移動度が高いSi基板以外の基板、例えばSiGe基板やGe基板等のGeを含有する半導体基板を用いる事が検討されている。   The performance improvement of MISFET has been achieved by miniaturization so far. However, miniaturization is approaching the limit, and techniques for improving the performance of MISFETs other than miniaturization are being studied. As an example, the use of a substrate other than a Si substrate having higher electron and hole mobility than Si, for example, a semiconductor substrate containing Ge, such as a SiGe substrate or a Ge substrate, has been studied.

これらGeを含有する基板における問題点の一つに、素子作成時に必須の洗浄処理である前処理技術が確立していないことが挙げられる。Si酸化物とGe酸化物の物性が異なるため、Si素子の前処理をそのままGe素子の前処理に流用することができない。酸化物の物性が異なる一例として、SiOがHF溶液でしかエッチングできないのと対照的に、Ge基板上のGe酸化物は、HF溶液以外のハロゲン酸溶液、すなわちHCl溶液、HBr溶液、HI溶液でエッチングできることが挙げられる(非特許文献1)。 One of the problems with these Ge-containing substrates is that a pretreatment technique, which is an essential cleaning process at the time of device fabrication, has not been established. Since the physical properties of the Si oxide and the Ge oxide are different, the pretreatment of the Si element cannot be directly applied to the pretreatment of the Ge element. As an example of the different physical properties of oxides, in contrast to SiO 2 which can only be etched with HF solutions, Ge oxides on Ge substrates are halogen acid solutions other than HF solutions, ie HCl solutions, HBr solutions, HI solutions. Can be etched (Non-patent Document 1).

また、溶液以外の前処理方法としては、通常のSiプロセスで用いられている気相前処理、例えばVapor HF処理がGeを含有する半導体基板の前処理においてもGe酸化物除去において有効であることが報告されている(非特許文献2)。基板表面の初期酸化物は有機物や金属元素等、様々な汚染物質を含む。このため、前処理プロセス時に再付着することの無いよう効果的に基板表面から除去される必要がある。更に前処理されたGe基板は、空気中の湿気や酸素によって容易に酸化されてしまうことも報告されている(非特許文献3)。
Onsia,B.,et al.,“A Study of the Influence of Typical Wet Chemical Treatments on the germanium Wafer Surface”,Diffus.Defect Data B, Solid State Phenom.(2005) 103−104, 27 Chui,C.O.,et al.,“Germanium MOS Capacitors Incorporating Ultrathin High−k Gate Dielectric”, IEEE Electron Device Lett.(2002) 23, 473 Sakuraba,M., et al.,“H−terminatationon Ge(100) and Si(100) by diluted HF dipping and by annealing in H2”,Electrochemical Society Proceedings(1998) 97−35, 213
In addition, as a pretreatment method other than a solution, vapor phase pretreatment used in a normal Si process, for example, Vapor HF treatment is effective in removing Ge oxide even in pretreatment of a semiconductor substrate containing Ge. Has been reported (Non-Patent Document 2). The initial oxide on the substrate surface contains various contaminants such as organic substances and metal elements. For this reason, it needs to be effectively removed from the substrate surface so as not to be reattached during the pretreatment process. Further, it has been reported that the pretreated Ge substrate is easily oxidized by moisture or oxygen in the air (Non-patent Document 3).
Onsia, B.M. , Et al. , “A Study of the Inflation of Typical Wet Chemical Treatments on the German Wafer Surface”, Diffus. Defect Data B, Solid State Phenom. (2005) 103-104, 27 Chui, C.I. O. , Et al. , “Germanium MOS Capacitors Intracoding Ultrathin High-k Gate Directive”, IEEE Electron Device Lett. (2002) 23, 473 Sakuraba, M .; , Et al. , "H-termination on Ge (100) and Si (100) by diluted HF dipping and by annealing in H2", Electrochemical Society Processings (1998) 97-35, 213.

本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、Geを含有する半導体基板に効果的な洗浄処理が適用された半導体装置の製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a method of manufacturing a semiconductor device in which an effective cleaning process is applied to a semiconductor substrate containing Ge. .

本発明の第1の態様の半導体装置の製造方法は、Geを含有する半導体基板を、HClガス、HBrガスまたはHIガスの少なくとも一種を含むハロゲン化ガスで洗浄処理を行うことを特徴とする。   The semiconductor device manufacturing method according to the first aspect of the present invention is characterized in that a semiconductor substrate containing Ge is cleaned with a halogenated gas containing at least one of HCl gas, HBr gas, or HI gas.

ここで第1の態様において、前記半導体基板の温度が、前記洗浄処理で形成されるGeのハロゲン化物またはGeの水素化ハロゲン化物の沸点以上であることが望ましい。   Here, in the first aspect, it is desirable that the temperature of the semiconductor substrate is equal to or higher than the boiling point of the Ge halide or Ge hydride formed by the cleaning process.

ここで第1の態様において、前記半導体基板の温度がHOの沸点以上であることが望ましい。 Here, in the first aspect, it is desirable that the temperature of the semiconductor substrate is equal to or higher than the boiling point of H 2 O.

ここで第1の態様において、前記洗浄処理中または前記洗浄処理後に、前記半導体基板表面にシリル化剤を供給し、前記シリル化剤を供給した後に、前記半導体基板表面を酸化することが望ましい。   Here, in the first aspect, it is desirable to supply a silylating agent to the surface of the semiconductor substrate during the cleaning process or after the cleaning process, and oxidize the surface of the semiconductor substrate after supplying the silylating agent.

また、本発明の第2の態様の半導体装置の製造方法は、Geを含有する半導体基板を、75℃以上110℃以下のHCl溶液で洗浄処理を行うことを特徴とする。   The semiconductor device manufacturing method according to the second aspect of the present invention is characterized in that a semiconductor substrate containing Ge is washed with an HCl solution at 75 ° C. or higher and 110 ° C. or lower.

ここで第2の態様において、前記HCl溶液が、83℃以上110℃以下であることが望ましい。   Here, in the second aspect, it is desirable that the HCl solution is 83 ° C. or higher and 110 ° C. or lower.

ここで第2の態様において、前記洗浄処理後に、前記洗浄処理と同一槽内で、メッキ法により前記半導体基板上に金属膜を形成することが望ましい。   Here, in the second aspect, it is desirable to form a metal film on the semiconductor substrate by a plating method in the same tank as the cleaning process after the cleaning process.

ここで第2の態様において、前記HCl溶液がアルコールを含有することが望ましい。   Here, in the second embodiment, it is desirable that the HCl solution contains an alcohol.

ここで第2の態様において、前記HCl溶液が硫化物溶液を含有することが望ましい。   Here, in the second embodiment, it is desirable that the HCl solution contains a sulfide solution.

ここで第1および2の態様において、前記洗浄処理後にアルコールによるリンス処理を行うことが望ましい。   Here, in the first and second embodiments, it is desirable to perform a rinse treatment with alcohol after the washing treatment.

本発明によれば、Geを含有する半導体基板に効果的な洗浄処理が適用された半導体装置の製造方法を提供することが可能になる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the manufacturing method of the semiconductor device by which the effective cleaning process was applied to the semiconductor substrate containing Ge.

以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態の半導体装置の製造方法は、Geを含有する半導体基板を、HClガス、HBrガスまたはHIガスの少なくとも一種を含むハロゲン化ガスで洗浄処理を行うものである。まず、Ge基板上にゲート絶縁膜を形成する際の前処理として、HClガスによる洗浄処理を行う場合を例に説明する。
(First embodiment)
In the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment of the present invention, a semiconductor substrate containing Ge is cleaned with a halogenated gas containing at least one of HCl gas, HBr gas, or HI gas. First, as an example of a pretreatment for forming a gate insulating film on a Ge substrate, a cleaning process using HCl gas will be described.

図2は、本実施の形態の製造方法を示す工程断面図である。まず、図2(a)に示すように、Ge基板10上にリソグラフィー法、RIE法、CVD法等の公知のプロセス技術を用いて、SiOで埋め込まれた素子分離領域22を形成する。Ge基板10上のGeが表面に露出している領域、いわゆる活性領域には、Ge酸化物膜24が、例えば0.1〜1nm程度自然酸化膜として形成されている。通常、このGe酸化物膜24は、GeO(Ge dioxide)、GeO(Ge monoxide)またはこれらの混合物である。 FIG. 2 is a process cross-sectional view illustrating the manufacturing method of the present embodiment. First, as shown in FIG. 2A, an element isolation region 22 embedded with SiO 2 is formed on a Ge substrate 10 using a known process technique such as a lithography method, an RIE method, or a CVD method. In a region where Ge on the Ge substrate 10 is exposed on the surface, that is, an active region, a Ge oxide film 24 is formed as a natural oxide film, for example, about 0.1 to 1 nm. In general, the Ge oxide film 24 is made of GeO 2 (Ge dioxide), GeO (Ge monooxide), or a mixture thereof.

次に、図2(b)に示すように、公知の気相エッチング装置において、HClガスでGe基板10を前処理する。この前処理により、このGe酸化物膜24がエッチングされ、活性領域のGe基板10表面が露出する。ここで、HClガスは、HFガスやHF溶液と異なり、SiOをエッチングしない。したがって、この処理により、Ge酸化物膜24が、素子分離領域22のSiOに対して選択的に除去されることになる。 Next, as shown in FIG. 2B, the Ge substrate 10 is pretreated with HCl gas in a known vapor phase etching apparatus. By this pretreatment, the Ge oxide film 24 is etched, and the surface of the Ge substrate 10 in the active region is exposed. Here, unlike HF gas or HF solution, HCl gas does not etch SiO 2 . Therefore, the Ge oxide film 24 is selectively removed with respect to SiO 2 in the element isolation region 22 by this process.

図3は、前処理で用いられる気相エッチング装置の一例を示す概念図である。HCl溶液を入れた溶液槽12から、N等の不活性ガスによるバブリングでHClガスを発生させる。そして、発生させたHClガスを、Ge基板10をその内部に載置したチャンバ14内に導入する。このHClガスによりGe基板10上のGe酸化物膜がエッチングされる。 FIG. 3 is a conceptual diagram showing an example of a vapor phase etching apparatus used in the pretreatment. HCl gas is generated from the solution tank 12 containing the HCl solution by bubbling with an inert gas such as N 2 . Then, the generated HCl gas is introduced into the chamber 14 in which the Ge substrate 10 is placed. The Ge oxide film on the Ge substrate 10 is etched by the HCl gas.

ここでGe酸化物膜24がエッチングされてGe基板10表面を再酸化しないために、HClガスは水を含まないことが望ましい。このような処理は、例えば、チャンバ14とチャンバ12の間に、HClガスを脱水することを目的とした装置、簡便には乾燥剤を介在させることにより乾燥したHClガスをGe基板10前処理チャンバ14に導入することで実現できる。   Here, it is desirable that the HCl gas does not contain water so that the Ge oxide film 24 is not etched and the surface of the Ge substrate 10 is not re-oxidized. Such a process is performed, for example, by an apparatus for dehydrating HCl gas between the chamber 14 and the chamber 12, or simply by supplying a HCl gas dried by interposing a desiccant to the Ge substrate 10 pretreatment chamber. 14 can be realized.

次に、図2(c)に示すように前処理したGe基板10上にゲート絶縁膜26を形成する。ゲート絶縁膜26は、例えば公知のALD(Atomic Layer Deposition)装置にて、高誘電体膜であるHfOを約3nm程度堆積することで形成が可能である。前処理を行う装置からゲート絶縁膜26を形成する装置への搬送は、Ge基板10表面の酸化を防止するため、乾燥したNガスやArガス等の不活性ガスで封止された搬送BOX(環境BOX)を利用することが望ましい。また、Ge基板10表面の酸化を防止するため、前処理終了から、ゲート絶縁膜26形成までの時間は極力短くすることが望ましい。 Next, a gate insulating film 26 is formed on the pretreated Ge substrate 10 as shown in FIG. The gate insulating film 26 can be formed, for example, by depositing about 3 nm of HfO 2 that is a high dielectric film using a known ALD (Atomic Layer Deposition) apparatus. The transport from the pre-processing apparatus to the apparatus for forming the gate insulating film 26 is performed by a transport BOX sealed with an inert gas such as dry N 2 gas or Ar gas in order to prevent oxidation of the surface of the Ge substrate 10. It is desirable to use (Environment BOX). In order to prevent oxidation of the surface of the Ge substrate 10, it is desirable to shorten the time from the end of the pretreatment to the formation of the gate insulating film 26 as much as possible.

次に、図2(d)に示すように、公知のプロセス技術を用いて、ゲート絶縁膜26上に例えば金属のゲート電極28を形成する。このようにして、Ge基板10にMISデバイスが形成される。   Next, as shown in FIG. 2D, for example, a metal gate electrode 28 is formed on the gate insulating film 26 by using a known process technique. In this way, a MIS device is formed on the Ge substrate 10.

本実施の形態の製造方法によれば、Ge基板上のGe酸化物を効果的にエッチングできる。特に、GeOのみならず、GeOも効果的に除去可能である。このため、Ge基板とゲート絶縁膜界面のGe酸化物の介在を抑制したMISデバイスの製造が可能になる。したがって、Ge基板上に高誘電率膜を有するMISキャパシタを形成する場合、比較的誘電率の低いGe酸化物層が介在することが抑制できる。よって、高いキャパシタンスを有するMISキャパシタを形成することが可能となる。 According to the manufacturing method of the present embodiment, the Ge oxide on the Ge substrate can be effectively etched. In particular, not only GeO 2 but also GeO can be effectively removed. This makes it possible to manufacture a MIS device that suppresses the intervention of Ge oxide at the interface between the Ge substrate and the gate insulating film. Therefore, when a MIS capacitor having a high dielectric constant film is formed on a Ge substrate, it is possible to suppress the presence of a Ge oxide layer having a relatively low dielectric constant. Therefore, it is possible to form a MIS capacitor having a high capacitance.

HF溶液でGe酸化物をエッチングする場合、例えば20重量%以上程度の高濃度のHF溶液が必要となる。本実施の形態によれば、素子分離領域のSiOがエッチングされ問題となる。また、前処理により、SiOがエッチングされないことから、素子分離領域のSiO膜の後退が生じない。したがって、基板上に上層配線等の形成時に問題になる不要な下地段差の形成や、絶縁膜の膜厚の薄膜化に伴う素子分離耐圧の劣化等を回避することが可能となる。 When the Ge oxide is etched with the HF solution, for example, a high concentration HF solution of about 20% by weight or more is required. According to the present embodiment, SiO 2 in the element isolation region is etched, which causes a problem. Further, since SiO 2 is not etched by the pretreatment, the SiO 2 film in the element isolation region does not recede. Therefore, it is possible to avoid the formation of an unnecessary base step which becomes a problem when forming the upper layer wiring or the like on the substrate, the deterioration of the element isolation withstand voltage accompanying the reduction in the thickness of the insulating film, and the like.

ここでは、前処理のガスとして、HClガスを用いる場合について説明したが、HClガス、HBrガスまたはHIガスの少なくとも一種を含むハロゲン化ガスを適用することが可能である。また、Ge基板に限らず、Geを含有する半導体基板であれば、例えばSiGe基板にも適用することが可能である。   Although the case of using HCl gas as the pretreatment gas has been described here, a halogenated gas containing at least one of HCl gas, HBr gas, or HI gas can be used. In addition to the Ge substrate, any semiconductor substrate containing Ge can be applied to, for example, a SiGe substrate.

次に、本実施の形態の作用・効果についてさらに詳細に説明する。一般に、常温近傍での酸化は水と酸素の2条件が揃った場合に起きる。逆に言えば水、若しくは酸素のどちらか一方が欠けた場合は酸化されないことになる。このため、酸化の必要条件である水を含む溶液処理よりも水を含まないガスによる気相処理はGe基板の酸化抑制に効果があるであろうことに発明者は着目した。   Next, the operation and effect of the present embodiment will be described in more detail. In general, oxidation near room temperature occurs when two conditions of water and oxygen are met. Conversely, if either water or oxygen is missing, it will not be oxidized. For this reason, the inventor paid attention to the fact that the gas phase treatment with a gas not containing water would be more effective in suppressing the oxidation of the Ge substrate than the solution treatment containing water, which is a necessary condition for oxidation.

Ge酸化物はSi酸化物と異なり、多形(polymorph)である。GeO(Ge dioxide)以外にGeO(Ge monoxide)も比較的安定に存在することが知られている。これらGeOおよびGeOの気相ハロゲン酸によるエッチング可能性を、Gibbs free energyを用いて熱力学的観点からGe酸化物の安定性を調べることで検討した。図4はGe酸化物の安定性を検討した結果を示す図である。 Unlike Si oxide, Ge oxide is polymorphic. GeO (Ge monoxide) other than GeO 2 (Ge dioxide) are also known to exist relatively stably. The possibility of etching GeO 2 and GeO by vapor phase halogen acid was examined by examining the stability of Ge oxide from a thermodynamic viewpoint using Gibbs free energy. FIG. 4 is a diagram showing the results of examining the stability of Ge oxide.

下記の(式1)はXがハロゲン元素F、Cl、Br若しくはIを表し、(g)は気相(gas)状態であることを表し、(式1)〜(式3)の右辺のGibbs free energyΔG(右辺)から左辺のGibbs free energyΔG(左辺)を引いたものをΔFとし図4に示している。
SiO+4HX(g)=SiX+2HO ・・・ (式1)
GeO+4HX(g)=GeX+2HO ・・・ (式2)
GeO+4HX(g)=GeX+H+HO ・・・ (式3)
In the following (Formula 1), X represents a halogen element F, Cl, Br or I, (g) represents a gas phase (gas) state, and Gibbs on the right side of (Formula 1) to (Formula 3) FIG. 4 shows ΔF obtained by subtracting Gibbs free energy ΔG 0 (left side) on the left side from free energy ΔG 0 (right side).
SiO 2 + 4HX (g) = SiX 4 + 2H 2 O ··· ( Equation 1)
GeO 2 + 4HX (g) = GeX 4 + 2H 2 O (Formula 2)
GeO + 4HX (g) = GeX 4 + H 2 + H 2 O (Formula 3)

図4のΔFが0より小さい場合は、反応が熱力学的に起こりうることを表し、ΔFが0より大きい場合は、反応が熱力学的に起こり得ないことを表している。この結果よりまず、SiOはHF以外の気相ハロゲン酸にエッチングされないことが確認される。但しSiOのHIによるエッチングはデータが無かったために計算されていない。 When ΔF in FIG. 4 is less than 0, it indicates that the reaction can occur thermodynamically, and when ΔF is greater than 0, it indicates that the reaction cannot occur thermodynamically. From this result, it is first confirmed that SiO 2 is not etched by gas phase halogen acids other than HF. However, SiO 2 HI etching was not calculated because there was no data.

次に、Ge酸化物はGeO、GeO共に全ての気相ハロゲン酸にエッチングされ得ることが熱力学的に予想されることが、本計算結果により始めて明らかとなった。このGe酸化物のエッチング可能性に関する結果はSi酸化物の結果からは全く予想されないものである。また、(式1)〜(式3)の左辺のHXは全て気相で計算されていることを注記しておく。気相のHXにおける上記(式1)〜(式3)の計算例および実験例(vapor HF除く)は報告が無い。 Next, it was revealed for the first time by this calculation result that it is predicted thermodynamically that Ge oxide can be etched into all gas-phase halogen acids together with GeO 2 and GeO. This Ge oxide etchability result is completely unexpected from the Si oxide results. It should be noted that all the HXs on the left side of (Expression 1) to (Expression 3) are calculated in the gas phase. There are no reports of calculation examples and experimental examples (excluding vapor HF) of the above (formula 1) to (formula 3) in gas phase HX.

また、Ge酸化物の除去は、上記(式2)(式3)以外にも、下記のようなGeの水素化ハロゲン化物(ここでは、GeHXの場合)が生成される反応によっても生ずることが予想される。
2GeO+6HX(g)=2GeHX+2HO+O ・・・ (式4)
GeO+3HX(g)=GeHX+HO ・・・ (式5)
In addition to the above (formula 2) and (formula 3), the removal of the Ge oxide is also caused by a reaction in which the following Ge hydride halide (in this case, GeHX 3 ) is generated. Is expected.
2GeO 2 + 6HX (g) = 2GeHX 3 + 2H 2 O + O 2 (Formula 4)
GeO + 3HX (g) = GeHX 3 + H 2 O (Formula 5)

図1は、Ge酸化物のHClガスによるエッチング結果を示す図である。XPS(X−ray photoelectron spectroscopy)で、HClガスによる処理前後でのGe基板上のGe酸化物量を評価している。XPS測定条件は単色化されたAl KαをX線源としてTOA(take off angle)が15deg、つまり試料の水平方向との成す角が15度の条件で測定している。測定試料は洗浄処理時のGe基板の基板温度をパラメータとし、処理時間は5分としたものである。各スペクトルは、Ge3dの基板由来のGe−Ge結合のピークを29.3eVとしてX線照射時に試料が帯電する影響を補正している。図1より、HClガス洗浄処理によりGe基板の表面にあるGe酸化物が除去されていることが分かる。   FIG. 1 is a diagram showing a result of etching Ge oxide with HCl gas. The amount of Ge oxide on the Ge substrate before and after the treatment with HCl gas is evaluated by XPS (X-ray photoelectron spectroscopy). The XPS measurement conditions are measured using a monochromatic Al Kα as an X-ray source under a condition where TOA (take off angle) is 15 degrees, that is, the angle formed with the horizontal direction of the sample is 15 degrees. The measurement sample uses the substrate temperature of the Ge substrate during the cleaning process as a parameter, and the processing time is 5 minutes. In each spectrum, the peak of Ge—Ge bond derived from the Ge3d substrate is set to 29.3 eV, and the influence of charging the sample during X-ray irradiation is corrected. 1 that the Ge oxide on the surface of the Ge substrate is removed by the HCl gas cleaning process.

また、90℃以上の処理は70℃以下の処理と比較して顕著にGe酸化物量が減少しているのが確認される。これは、下記のように、GeHClおよびGeClの沸点75℃および83℃を境としているため、Ge酸化物のエッチングにより生成されたGeの水素化ハロゲン化物およびGeのハロゲン化物が効果的に除去されるためと考えられる。 In addition, it is confirmed that the treatment at 90 ° C. or higher significantly reduces the Ge oxide amount as compared with the treatment at 70 ° C. or lower. As described below, since the boiling points of GeHCl 3 and GeCl 4 are 75 ° C. and 83 ° C., the Ge hydride and Ge halide produced by etching the Ge oxide are effectively used. This is thought to be removed.

例えば、ハロゲン化ガスがHClガスである場合の上記(式2)は下記(式6)となる。
GeO+4HCl(g)=GeCl+2HO ・・・ (式6)
ここで、半導体基板の温度が、GeClの沸点である83℃以上になると、エッチングの反応性生成物であるGeClが半導体基板表面からガスとして除去される。したがって、(式4)の左辺から右辺への反応が促進されることになり、半導体基板表面のGe酸化物の反応が一層促進されることになる。(式3)のGeOの場合も同様である。
For example, the above (formula 2) when the halogenated gas is HCl gas is the following (formula 6).
GeO 2 + 4HCl (g) = GeCl 4 + 2H 2 O (Formula 6)
Here, the temperature of the semiconductor substrate is equal to or more than 83 ° C., the boiling point of GeCl 4, GeCl 4 is a reactive product of etching is removed as a gas from the semiconductor substrate surface. Therefore, the reaction from the left side to the right side of (Expression 4) is promoted, and the reaction of Ge oxide on the surface of the semiconductor substrate is further promoted. The same applies to GeO in (Formula 3).

同様に、ハロゲン化ガスがHClガスである場合の上記(式4)は下記(式7)となる。
2GeO+6HCl(g)=2GeHCl+2HO+O ・・・ (式7)
ここで、半導体基板の温度が、GeHClの沸点である75℃以上になると、エッチングの反応性生成物であるGeHClが半導体基板表面からガスとして除去される。したがって、(式7)の左辺から右辺への反応が促進されることになり、半導体基板表面のGe酸化物の反応が一層促進されることになる。(式5)のGeOの場合も同様である。
Similarly, the above (formula 4) when the halogenated gas is HCl gas becomes the following (formula 7).
2GeO 2 + 6HCl (g) = 2GeHCl 3 + 2H 2 O + O 2 ··· ( Equation 7)
Here, the temperature of the semiconductor substrate is equal to or more than 75 ° C., the boiling point of GeHCl 3, is GeHCl 3 is a reactive product of etching is removed as a gas from the semiconductor substrate surface. Therefore, the reaction from the left side to the right side of (Expression 7) is promoted, and the reaction of Ge oxide on the surface of the semiconductor substrate is further promoted. The same applies to GeO in (Formula 5).

よって、本実施の形態において、Geを含有する半導体基板の温度が、洗浄処理で形成されるGeのハロゲン化物、または、Geの水素化ハロゲン化物(hydrohalides, GeH4−y, X=Cl, Br, I, y=1,2,3)の沸点以上であることが望ましいことが分かる。すなわち、洗浄処理される半導体基板の温度が、上記(式2)および(式3)の右辺におけるハロゲン化物GeXまたは上記(式4)(式5)の右辺における水素化ハロゲン化物GeHX3, GeH, GeHXの沸点以上であることが望ましい。そして、Geを含有する半導体基板の温度が、Geのハロゲン化物、および、Geの水素化ハロゲン化物双方の沸点以上であることが、さらに望ましい。 Therefore, in this embodiment, the temperature of the Ge-containing semiconductor substrate is changed to a Ge halide formed by a cleaning process or a Ge hydride (Hydrohalides, GeH y X 4-y , X = Cl). , Br, I, y = 1, 2, 3), the boiling point of which is desirable. That is, the temperature of the semiconductor substrate to be cleaned is the halide GeX 4 on the right side of (Formula 2) and (Formula 3) or the hydride halide GeHX 3, GeH on the right side of (Formula 4) (Formula 5). The boiling point of 2 X 2 or GeH 3 X is desirable. It is further desirable that the temperature of the semiconductor substrate containing Ge is equal to or higher than the boiling points of both the Ge halide and the Ge hydrogen halide.

ハロゲン化ガスがHBrガス、HIガスである場合、反応で生ずるハロゲン化物は、それぞれGeBrと、GeIとである。ここでGeBrの沸点は186℃、GeBrの沸点は400℃である。したがって、ハロゲン化ガスがHBrガス、HIガスである場合は、半導体基板の温度がそれぞれ、186℃以上、400℃以上であることが望ましい。 When halide gas is HBr gas, HI gas, halide produced in the reaction are each as GeBr 4, GeI 4 Doo. Here, the boiling point of GeBr 4 is 186 ° C., and the boiling point of GeBr 4 is 400 ° C. Therefore, when the halogenated gas is HBr gas or HI gas, the temperature of the semiconductor substrate is preferably 186 ° C. or higher and 400 ° C. or higher, respectively.

また、本実施の形態において、半導体基板の温度がHOの沸点以上であることが好ましい。HOの沸点は、圧力等の条件により変化するが、常圧の場合は100℃である。上記の(式2)、(式3)、(式4)、(式5)から明らかなように、ハロゲン化ガスでGe酸化物をエッチング除去する場合、反応生成物としてHOが生ずる。したがって、半導体基板の温度をHOの沸点以上とすることによって、反応生成物であるHOが系から除去される。これにより、左辺から右辺への反応が進み、Ge酸化物の除去が一層促進されることになる。また、基板表面にHOが存在することによるGe基板の再酸化も抑制される。 In this embodiment mode, the temperature of the semiconductor substrate is preferably equal to or higher than the boiling point of H 2 O. The boiling point of H 2 O varies depending on conditions such as pressure, but is 100 ° C. at normal pressure. As apparent from the above (Formula 2), (Formula 3), (Formula 4), and (Formula 5), when the Ge oxide is removed by etching with a halogenated gas, H 2 O is generated as a reaction product. Therefore, by making the temperature of the semiconductor substrate equal to or higher than the boiling point of H 2 O, the reaction product H 2 O is removed from the system. Thereby, the reaction from the left side to the right side proceeds, and the removal of the Ge oxide is further promoted. Further, re-oxidation of the Ge substrate due to the presence of H 2 O on the substrate surface is also suppressed.

ここではゲート絶縁膜形成の前処理として、ハロゲン化ガスによる洗浄処理を適用する例について説明したが、本実施の形態のハロゲン化ガスによる洗浄処理の適用はこの前処理への適用に限られるものではない。例えば、MISFETのソース・ドレイン電極として、金属膜と半導体基板を反応させてジャーマナイド層やシリコンジャーマナイド層を形成する際の、金属膜形成の前処理としても有効である。Ge酸化物を前処理により効果的に除去することにより、半導体基板と、ジャーマナイド層やシリコンジャーマナイド層の間の接触抵抗を低減することが可能となる。   Here, an example in which a cleaning process using a halogenated gas is applied as a pretreatment for forming a gate insulating film has been described. However, the application of the cleaning process using a halogenated gas according to the present embodiment is limited to this pretreatment. is not. For example, it is also effective as a pretreatment for forming a metal film when forming a germanide layer or a silicon germanide layer by reacting a metal film and a semiconductor substrate as source / drain electrodes of a MISFET. By effectively removing the Ge oxide by pretreatment, the contact resistance between the semiconductor substrate and the germanide layer or the silicon germanide layer can be reduced.

また、例えば半導体装置の金属配線と、Geを含有する半導体基板とのコンタクトを形成する際の、コンタクトホール開孔後処理あるいは、コンタクトプラグを形成する金属膜堆積の前処理に適用することも有効である。この場合も、Ge酸化物を前処理により効果的に除去することにより、金属配線と半導体基板とのコンタクト抵抗を低減することが可能となる。   Also, for example, it is effective to apply to a post-process for opening a contact hole or a pre-process for depositing a metal film to form a contact plug when forming a contact between a metal wiring of a semiconductor device and a semiconductor substrate containing Ge. It is. Also in this case, it is possible to reduce the contact resistance between the metal wiring and the semiconductor substrate by effectively removing the Ge oxide by the pretreatment.

(第2の実施の形態)
本発明の第2の実施の形態の半導体装置の製造方法は、Geを含有する半導体基板の洗浄処理中または洗浄処理後に、半導体基板表面にシリル化剤を供給し、シリル化剤を供給した後に、半導体基板表面を酸化することを特徴とする以外は第1の実施の形態と同様である。したがって、第1の実施の形態と重複する内容については、記載を省略する。
(Second Embodiment)
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, after the silylating agent is supplied to the surface of the semiconductor substrate and after the silylating agent is supplied during or after the cleaning process of the semiconductor substrate containing Ge. This is the same as the first embodiment except that the surface of the semiconductor substrate is oxidized. Therefore, the description overlapping with the first embodiment is omitted.

ここでは、Ge基板上にゲート絶縁膜を形成する際の前処理としての洗浄処理中に、HClガスと同時に、半導体基板表面にシリル化剤としてMeSiNHSiMe(HMDS)を供給する場合を例に説明する。 In this example, Me 3 SiNHSiMe 3 (HMDS) is supplied as a silylating agent to the surface of the semiconductor substrate simultaneously with the HCl gas during the cleaning process as a pretreatment when forming the gate insulating film on the Ge substrate. Explained.

図5は、本実施の形態の製造方法を示す工程断面図である。まず、図5(a)に示すように、SiOで埋め込まれた素子分離領域22を形成する。Ge基板10上のGeが表面に露出している領域、いわゆる活性領域には、Ge酸化物膜24が、例えば0.1〜1nm程度自然酸化膜として形成されている。 FIG. 5 is a process cross-sectional view illustrating the manufacturing method of the present embodiment. First, as shown in FIG. 5A, an element isolation region 22 embedded with SiO 2 is formed. In a region where Ge on the Ge substrate 10 is exposed on the surface, that is, an active region, a Ge oxide film 24 is formed as a natural oxide film, for example, about 0.1 to 1 nm.

次に、図5(b)に示すように、公知の気相エッチング装置において、水を含まないHClガスおよびHMDSを同時に供給し、Ge基板10を前処理する。この前処理により、Ge酸化物膜24がエッチングされ、活性領域のGe基板10表面が露出する。そして、露出したGe基板10表面のGeがClで終端される。Clで終端されたGeは、HClガスと同時に供給されるHMDSにより、R(シリル基)−Si−Oで終端され、シリル基終端層30がGe基板10表面に形成される。   Next, as shown in FIG. 5B, in a known vapor phase etching apparatus, HCl gas not containing water and HMDS are simultaneously supplied to preprocess the Ge substrate 10. By this pretreatment, the Ge oxide film 24 is etched, and the surface of the Ge substrate 10 in the active region is exposed. Then, Ge on the exposed surface of the Ge substrate 10 is terminated with Cl. Ge terminated with Cl is terminated with R (silyl group) -Si-O by HMDS supplied simultaneously with HCl gas, and a silyl group termination layer 30 is formed on the surface of the Ge substrate 10.

図6は、この前処理で用いられる気相エッチング装置の一例を示す概念図である。HCl溶液を入れた溶液槽12とHMDSを入れた第2の溶液槽16から、それぞれ、N等の不活性ガスによるバブリングでHClガスおよびHMDSのガスを発生させる。そして、発生させたHClガスを、Ge基板10をその内部に載置したチャンバ14内に導入する。このHClガスによりGe基板10上のGe酸化物膜がエッチングされるとともに、シリル基終端層30がGe基板10表面に形成される。 FIG. 6 is a conceptual diagram showing an example of a vapor phase etching apparatus used in this pretreatment. HCl gas and HMDS gas are generated by bubbling with an inert gas such as N 2 from the solution tank 12 containing the HCl solution and the second solution tank 16 containing the HMDS, respectively. Then, the generated HCl gas is introduced into the chamber 14 in which the Ge substrate 10 is placed. The Ge oxide film on the Ge substrate 10 is etched by the HCl gas, and the silyl group termination layer 30 is formed on the surface of the Ge substrate 10.

次に、図5(c)に示すように、例えば、公知のプラズマ酸化プロセスにより、シリル基終端層30において、Siに結合しているR基を酸化する。これによりR基を離脱させ、Ge基板10表面にSi酸化物膜32が形成される。プラズマ酸化プロセス以外の酸化プロセスを適用しても構わない。   Next, as shown in FIG. 5C, for example, the R group bonded to Si is oxidized in the silyl group termination layer 30 by a known plasma oxidation process. As a result, the R group is released, and the Si oxide film 32 is formed on the surface of the Ge substrate 10. An oxidation process other than the plasma oxidation process may be applied.

次に、図5(d)に示すようにSi酸化物膜32上に高誘電体膜34を形成する。高誘電体膜34は、例えば公知のALD(Atomic Layer Deposition)装置にて、HfOを約3nm程度堆積することで形成が可能である。 Next, a high dielectric film 34 is formed on the Si oxide film 32 as shown in FIG. The high dielectric film 34 can be formed by depositing about 3 nm of HfO 2 with a known ALD (Atomic Layer Deposition) apparatus, for example.

次に、図5(e)に示すように、公知のプロセス技術を用いて、高誘電体膜34上に例えば金属のゲート電極28を形成する。このようにして、Ge基板10にMISデバイスが形成される。   Next, as shown in FIG. 5E, for example, a metal gate electrode 28 is formed on the high dielectric film 34 by using a known process technique. In this way, a MIS device is formed on the Ge substrate 10.

本実施の形態の製造方法によれば、第1の実施の形態と同様に、比較的誘電率の低いGe酸化物層が介在することが抑制できる。よって、高いキャパシタンスを有するMISキャパシタを形成することが可能となる。   According to the manufacturing method of the present embodiment, it is possible to suppress the presence of a Ge oxide layer having a relatively low dielectric constant, as in the first embodiment. Therefore, it is possible to form a MIS capacitor having a high capacitance.

また、HMDSもSiOをエッチングしないことから、第1の実施の形態同様に処理により、素子分離領域のSiO膜の後退が生じない。したがって、基板上に上層配線等の形成で問題になる不要な下地段差の形成や、絶縁膜の膜厚の薄膜化に伴う素子分離耐圧の劣化等を回避することが可能となる。 Further, since the HMDS also does not etch SiO 2, the embodiment likewise the process in the first preferred, no retreat of the SiO 2 film of the element isolation region. Therefore, it is possible to avoid the formation of an unnecessary base step, which is a problem in the formation of the upper wiring on the substrate, the deterioration of the element isolation withstand voltage accompanying the reduction in the thickness of the insulating film, and the like.

さらに、本実施の形態によれば、Ge基板10と高誘電体膜34との間に、均一性の高いSi酸化物膜32が形成される。したがって、Ge基板10に直接高誘電体膜34を形成した場合に生ずる、界面準位に起因する特性劣化が抑制されたMISデバイスを提供できるという利点がある。   Furthermore, according to the present embodiment, a highly uniform Si oxide film 32 is formed between the Ge substrate 10 and the high dielectric film 34. Therefore, there is an advantage that it is possible to provide a MIS device in which the characteristic deterioration caused by the interface state that occurs when the high dielectric film 34 is directly formed on the Ge substrate 10 is suppressed.

ここでは、HClガスとHMDSを同時に供給する前処理を例に説明した。プロセス時間を短縮する観点からはHClガスによる前処理においてHMDSを同時供給することが望ましい。しかし、先にHClガスによる前処理を行った後に、HMDSを供給する方法を選択することも可能である。   Here, the pre-processing for supplying HCl gas and HMDS simultaneously has been described as an example. From the viewpoint of shortening the process time, it is desirable to simultaneously supply HMDS in the pretreatment with HCl gas. However, it is also possible to select a method for supplying HMDS after pretreatment with HCl gas.

また、シリル化剤としては、後に、Ge基板表面のGe−O−Si結合を切ることなくSi−R結合を切り離す観点から、R基(シリル基)の小さいシリル化剤が有効である。これは、R基が小さいほど、SiとR基の平均解離エネルギーが小さくなるためである。例えば、Si(CH、Si(Cの平均解離エネルギーは、それぞれ317、356(D/kJ/mol)である。R基の解離容易性の観点からは、R基の小さいHMDSが特に有効である。また、HMDSは半導体装置の製造方法においてリソグラフィー工程におけるレジスト密着性向上処理にも使用されており、半導体装置の製造プロセスとの親和性も高く望ましい。ただし、立体障害、水素結合の度合いによってR基の大きなシリル化剤も有効に作用し得る。 Further, as the silylating agent, a silylating agent having a small R group (silyl group) is effective from the viewpoint of breaking the Si—R bond without breaking the Ge—O—Si bond on the Ge substrate surface later. This is because the smaller the R group, the smaller the average dissociation energy between Si and R groups. For example, the average dissociation energies of Si (CH 3 ) 4 and Si (C 2 H 5 ) 4 are 317 and 356 (D / kJ / mol), respectively. From the viewpoint of easy dissociation of the R group, HMDS having a small R group is particularly effective. HMDS is also used for resist adhesion improving processing in a lithography process in a method for manufacturing a semiconductor device, and it is desirable that HMDS has high compatibility with the semiconductor device manufacturing process. However, depending on the degree of steric hindrance and hydrogen bond, a silylating agent having a large R group can also act effectively.

シリル化剤はHMDSに限られることはない。例えば、MeSiCl(KA−31),O=C−(NHSiMe(BTSU),CFC−(OSiMe)=(NSiMe)(BSTFA),MeSiOSOCF(TMST),EtSiCl(TESC),t−BuMeSiCl(TBMS),Cl(i−Pr)SiOSi(i−Pr)Cl(CIPS)等を適用することも考えられる。 The silylating agent is not limited to HMDS. For example, Me 3 SiCl (KA-31 ), O = C- (NHSiMe 3) 2 (BTSU), CF 3 C- (OSiMe 3) = (NSiMe 3) (BSTFA), Me 3 SiOSO 2 CF 3 (TMST) Et 3 SiCl (TESC), t-BuMe 2 SiCl (TBMS), Cl (i-Pr) 2 SiOSi (i-Pr) 2 Cl (CIPS), etc. may be applied.

図7は、本実施の形態の変形例の工程フロー図である。この変形例においては、HClガスとHMDSによる処理の後に、熱処理またはプラズマ処理を行う。そして、その後にさらにHMDSを供給する処理を行う。そして、これらの工程を繰り返した後に、酸化処理を行い、Si酸化物膜をGe基板上に形成する。   FIG. 7 is a process flow diagram of a modification of the present embodiment. In this modification, heat treatment or plasma treatment is performed after treatment with HCl gas and HMDS. And the process which supplies HMDS further is performed after that. Then, after repeating these steps, an oxidation process is performed to form a Si oxide film on the Ge substrate.

この変形例のように、熱処理またはプラズマ処理を行うことで、直前のHMDSによる処理で形成されたSi−R結合を切断し、R基による立体障害を取り除く。その後、次のHMDS処理でR−Si−O結合を追加形成する。この処理を繰り返すことで、より効果的に均一なシリル化終端層を形成することが可能となる。結果的により均一性の高い
Si酸化物膜をGe基板上に形成することが可能となる。
As in this modification, by performing heat treatment or plasma treatment, the Si—R bond formed by the treatment with the immediately preceding HMDS is cut, and the steric hindrance due to the R group is removed. Thereafter, an R—Si—O bond is additionally formed by the next HMDS process. By repeating this process, a uniform silylated termination layer can be formed more effectively. As a result, a more uniform Si oxide film can be formed on the Ge substrate.

そして、2回目以降のHMDS処理においても、同時にHClガスを供給することが望ましい。HClガスを供給することで、熱処理あるいはプラズマ処理によって生じたGe酸化物を除去することが可能となるからである。   In the second and subsequent HMDS processes, it is desirable to supply HCl gas at the same time. This is because it is possible to remove Ge oxide generated by heat treatment or plasma treatment by supplying HCl gas.

(第3の実施の形態)
本発明の第3の実施の形態の半導体装置の製造方法は、ハロゲンガスによる前処理と、続く絶縁膜や金属膜の成膜とを同一の装置内で行うこと以外は、第1および第2の実施の形態と同様である。したがって、第1および第2の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。
(Third embodiment)
The method of manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention is the first and second methods except that the pretreatment with the halogen gas and the subsequent formation of the insulating film and the metal film are performed in the same apparatus. This is the same as the embodiment. Therefore, the description overlapping with the first and second embodiments is omitted.

図8は、本実施の形態の半導体装置の製造方法で用いられる製造装置の一例を示す概念図である。例えば前処理用のHClガスと、ALD法においてHfOゲート絶縁膜のソースガスとなるHfClをチャンバ40内に供給可能に構成されている。このように、Cl系、HCl系ガスに対する耐性を有するチャンバ40内にGe基板10を載置し、まずHClガスを流して、Ge基板10表面のGe酸化物膜を除去する。その状態で、酸化性の雰囲気にGe基板10を暴露することなくソースガスであるHfClを流し、再酸化によるGe酸化物の形成を回避しつつHfOゲート絶縁膜を堆積する。 FIG. 8 is a conceptual diagram showing an example of a manufacturing apparatus used in the method for manufacturing a semiconductor device of the present embodiment. For example, the pretreatment HCl gas and HfCl 4 serving as the source gas of the HfO 2 gate insulating film in the ALD method can be supplied into the chamber 40. In this way, the Ge substrate 10 is placed in the chamber 40 having resistance to Cl-based and HCl-based gas, and first, an HCl gas is flowed to remove the Ge oxide film on the surface of the Ge substrate 10. In this state, flowing HfCl 4 is a source gas without exposing the Ge substrate 10 in an oxidizing atmosphere to deposit a HfO 2 gate insulating film while avoiding the formation of Ge oxides by reoxidation.

本実施の形態によれば、Ge基板10とその表面のゲート絶縁膜との間に介在するGe酸化物を最小限に抑制することが可能である。したがって、高いキャパシタンスを有するMISキャパシタの実現が可能となる。   According to the present embodiment, it is possible to minimize the Ge oxide interposed between the Ge substrate 10 and the gate insulating film on the surface thereof. Therefore, an MIS capacitor having a high capacitance can be realized.

(第4の実施の形態)
本発明の第4の実施の形態の半導体装置の製造方法は、Geを含有する半導体基板を、75℃以上110℃以下のHCl溶液で洗浄処理を行うものである。まず、Ge基板上にゲート絶縁膜を形成する際の前処理として、HClをHOで希釈したHCl溶液による洗浄処理を行う場合を例に説明する。
(Fourth embodiment)
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention, a semiconductor substrate containing Ge is washed with an HCl solution at 75 ° C. or higher and 110 ° C. or lower. First, as an example of a pretreatment for forming a gate insulating film on a Ge substrate, a cleaning process using an HCl solution in which HCl is diluted with H 2 O will be described.

図9は、本実施の形態の製造方法を示す工程断面図である。まず、図9(a)に示すように、Ge基板10上にリソグラフィー法、RIE法、CVD法等の公知のプロセス技術を用いて、SiOで埋め込まれた素子分離領域22を形成する。Ge基板10上のGeが表面に露出している領域、いわゆる活性領域には、Ge酸化物膜24が、例えば0.1〜1nm程度自然酸化膜として形成されている。通常、このGe酸化物膜24は、GeOまたはGeOである。 FIG. 9 is a process cross-sectional view illustrating the manufacturing method of the present embodiment. First, as shown in FIG. 9A, an element isolation region 22 embedded with SiO 2 is formed on a Ge substrate 10 using a known process technique such as a lithography method, an RIE method, or a CVD method. In a region where Ge on the Ge substrate 10 is exposed on the surface, that is, an active region, a Ge oxide film 24 is formed as a natural oxide film, for example, about 0.1 to 1 nm. Usually, the Ge oxide film 24 is GeO 2 or GeO.

次に、図9(b)に示すように、公知のウェットエッチング装置において、75℃以上110℃以下のHCl溶液でGe基板10を前処理する。この前処理により、Ge酸化物膜24がエッチングされ、活性領域のGe基板10表面が露出する。ここで、HCl溶液は、HFガスやHF溶液と異なり、SiOをエッチングしない。したがって、この処理により、Ge酸化物膜24が、素子分離領域22のSiOに対して選択的に除去されることになる。 Next, as shown in FIG. 9B, the Ge substrate 10 is pretreated with an HCl solution at 75 ° C. or higher and 110 ° C. or lower in a known wet etching apparatus. By this pretreatment, the Ge oxide film 24 is etched, and the surface of the Ge substrate 10 in the active region is exposed. Here, unlike the HF gas and the HF solution, the HCl solution does not etch SiO 2 . Therefore, the Ge oxide film 24 is selectively removed with respect to SiO 2 in the element isolation region 22 by this process.

次に、図9(c)に示すように前処理したGe基板10上にゲート絶縁膜26を形成する。ゲート絶縁膜26は、例えば公知のALD(Atomic Layer Deposition)装置にて、高誘電体膜であるHfOを約3nm程度堆積することで形成が可能である。前処理を行う装置からゲート絶縁膜26を形成する装置への搬送は、Ge基板10表面の酸化を防止するため、乾燥したNガスやArガス等の不活性ガスで封止された搬送BOX(環境BOX)を利用することが望ましい。また、Ge基板10表面の酸化を防止するため、前処理終了から、ゲート絶縁膜26形成までの時間は極力短くすることが望ましい。 Next, a gate insulating film 26 is formed on the pretreated Ge substrate 10 as shown in FIG. The gate insulating film 26, for example, in a known ALD (Atomic Layer Deposition) apparatus, it is possible to form by depositing an HfO 2 about 3nm which is a high dielectric film. The transport from the pre-processing apparatus to the apparatus for forming the gate insulating film 26 is performed by a transport BOX sealed with an inert gas such as dry N 2 gas or Ar gas in order to prevent oxidation of the surface of the Ge substrate 10. It is desirable to use (Environment BOX). In order to prevent oxidation of the surface of the Ge substrate 10, it is desirable to shorten the time from the end of the pretreatment to the formation of the gate insulating film 26 as much as possible.

次に、図9(d)に示すように、公知のプロセス技術を用いて、ゲート絶縁膜26上に例えば金属のゲート電極28を形成する。このようにして、Ge基板10にMISデバイスが形成される。   Next, as shown in FIG. 9D, for example, a metal gate electrode 28 is formed on the gate insulating film 26 using a known process technique. In this way, a MIS device is formed on the Ge substrate 10.

本実施の形態において、HCl溶液によるGe酸化物のエッチングは下記(式8)、(式9)、(式10)、(式11)によって表される。
GeO+4HCl=GeCl+2HO ・・・ (式8)
GeO+4HCl=GeCl+H+HO ・・・ (式9)
2GeO+6HCl=2GeHCl+2HO+O ・・・ (式10)
GeO+3HCl=GeHCl+HO ・・・ (式11)
In the present embodiment, the etching of the Ge oxide by the HCl solution is expressed by the following (Expression 8), (Expression 9), (Expression 10), and (Expression 11).
GeO 2 + 4HCl = GeCl 4 + 2H 2 O (Formula 8)
GeO + 4HCl = GeCl 4 + H 2 + H 2 O (formula 9)
2GeO 2 + 6HCl = 2GeHCl 3 + 2H 2 O + O 2 (Formula 10)
GeO + 3HCl = GeHCl 3 + H 2 O (Formula 11)

本実施の形態において、HCl溶液の温度を75℃以上とする。この場合(式10)(式11)の右辺の反応生成物であるGeHClの沸点が75℃であるため、生成したGeHClが半導体基板表面からガスとして除去される。このため、左辺から右辺への反応が促進されることになり、半導体基板表面のGe酸化物の反応が一層促進されることになる。 In this embodiment, the temperature of the HCl solution is 75 ° C. or higher. In this case, since the boiling point of GeHCl 3 which is the reaction product on the right side of (Equation 10) and (Equation 11) is 75 ° C., the produced GeHCl 3 is removed from the semiconductor substrate surface as a gas. For this reason, the reaction from the left side to the right side is promoted, and the reaction of the Ge oxide on the surface of the semiconductor substrate is further promoted.

本実施の形態において、HCl溶液の温度を110℃以下とするのは、HClとHOの共沸温度が約110℃であるため、この温度以上のHClとHOとのHCl溶液が存在しえないためである。 In this embodiment, to the temperature of the HCl solution and 110 ° C. or less, since the azeotropic temperature of HCl and H 2 O is about 110 ° C., HCl solution of the temperature above the HCl and H 2 O is This is because it cannot exist.

また、本実施の形態において、HCl溶液の温度を83℃以上とすることが望ましい。この場合(式8)(式9)の右辺の反応生成物であるGeClの沸点が83℃であるため、生成したGeClが半導体基板表面からガスとして除去される。このため、左辺から右辺への反応が一層促進されることになり、半導体基板表面のGe酸化物の反応がより一層促進されることになるからである。 In this embodiment, it is desirable that the temperature of the HCl solution be 83 ° C. or higher. In this case, since the boiling point of GeCl 4 which is the reaction product on the right side of (Equation 8) and (Equation 9) is 83 ° C., the produced GeCl 4 is removed as a gas from the surface of the semiconductor substrate. For this reason, the reaction from the left side to the right side is further promoted, and the reaction of the Ge oxide on the surface of the semiconductor substrate is further promoted.

本実施の形態の製造方法によれば、第1の実施の形態同様、Ge基板上のGe酸化物を効果的にエッチングできる。このため、Ge基板とゲート絶縁膜界面のGe酸化物の介在を抑制したMISデバイスの製造が可能になる。したがって、Ge基板上に高誘電率膜を有するMISキャパシタを形成する場合、比較的誘電率の低いGe酸化物層が介在することが抑制できる。よって、高いキャパシタンスを有するMISキャパシタを形成することが可能となる。   According to the manufacturing method of the present embodiment, the Ge oxide on the Ge substrate can be effectively etched as in the first embodiment. This makes it possible to manufacture a MIS device that suppresses the intervention of Ge oxide at the interface between the Ge substrate and the gate insulating film. Therefore, when a MIS capacitor having a high dielectric constant film is formed on a Ge substrate, it is possible to suppress the presence of a Ge oxide layer having a relatively low dielectric constant. Therefore, it is possible to form a MIS capacitor having a high capacitance.

また、前処理により、SiOがエッチングされないことから、素子分離領域のSiO膜の後退が生じない。したがって、基板上に上層配線等の形成時に問題になる不要な下地段差の形成や、絶縁膜の膜厚の薄膜化に伴う素子分離耐圧の劣化等を回避することが可能となる。 Further, since SiO 2 is not etched by the pretreatment, the SiO 2 film in the element isolation region does not recede. Therefore, it is possible to avoid the formation of an unnecessary base step which becomes a problem when forming the upper layer wiring or the like on the substrate, the deterioration of the element isolation withstand voltage accompanying the reduction in the thickness of the insulating film, and the like.

図10は、Ge酸化物のHCl溶液によるエッチング結果を示す図である。XPS(X−ray photoelectron spectroscopy)で、HCl溶液による処理前後でのGe基板上のGe酸化物量を評価している。XPS測定条件は単色化されたAl KαをX線源としてTOA(take off angle)が15deg、つまり試料の水平方向との成す角が15度の条件で測定している。   FIG. 10 is a diagram showing a result of etching with an HCl solution of Ge oxide. XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) evaluates the amount of Ge oxide on the Ge substrate before and after treatment with an HCl solution. The XPS measurement conditions are measured using a monochromatic Al Kα as an X-ray source under a condition where TOA (take off angle) is 15 degrees, that is, the angle formed with the horizontal direction of the sample is 15 degrees.

測定試料はHCl溶液温度が20、50、95、110℃と異なる4試料、処理時間は全て5分。各スペクトルは、Ge3dの基板由来のGe−Ge結合のピークを29.3eVとしてX線照射時に試料が帯電する影響を補正している。   The measurement samples are 4 samples whose HCl solution temperature is different from 20, 50, 95, 110 ° C., and the processing time is 5 minutes. In each spectrum, the peak of Ge—Ge bond derived from the Ge3d substrate is set to 29.3 eV, and the influence of charging the sample during X-ray irradiation is corrected.

図10より、気相HCl処理により33eV近傍のGe−Oのピークが消滅していることからGe基板の表面にあるGe酸化物の内、GeOが除去されていることが分かる。また、温度が高くなるとともにGe−Oのピークも減少している。このように、本実施の形態においては、GeOも効果的にエッチング除去されていることが明らかである。 From FIG. 10, it can be seen that GeO 2 is removed from the Ge oxide on the surface of the Ge substrate because the Ge—O 2 peak in the vicinity of 33 eV disappears due to the vapor phase HCl treatment. Further, the Ge—O peak decreases as the temperature increases. Thus, in this embodiment, it is clear that GeO is also effectively removed by etching.

また、特に110℃熱処理試料では上記反応式(式6)のHOもガスとしてGe基板表面から除去されるため、HOによる基板酸化が抑制され95℃試料よりもGe酸化物残り量が少なかったと考えられる。このような基板酸化抑制効果は、HOの沸点である100℃以上で、HOとHClの共沸温度である110℃以下の間で顕著となる。HCl溶液が共沸する場合のHCl濃度および温度は20%および110℃であり、濃度が20%でない場合はHClもしくは水が沸騰により蒸発し20%となり110℃で共沸する。例えば20%より薄いHCl溶液の場合、100℃以上で水が沸騰し濃度が上昇し110℃で共沸する。よって、HCl溶液の温度が100℃以上であることがより望ましい。 In particular, in the 110 ° C. heat-treated sample, H 2 O in the above reaction formula (Formula 6) is also removed from the Ge substrate surface as a gas, so that the substrate oxidation by H 2 O is suppressed and the remaining amount of Ge oxide is higher than that in the 95 ° C. sample. It is thought that there were few. Such substrate oxidation suppressing effect, with H 2 O of 100 ° C. or higher, the boiling point, becomes remarkable between 110 ° C. or less azeotropic temperature of between H 2 O and HCl. When the HCl solution azeotropes, the HCl concentration and temperature are 20% and 110 ° C., and when the concentration is not 20%, HCl or water evaporates by boiling to 20% and azeotropes at 110 ° C. For example, in the case of an HCl solution thinner than 20%, water boils above 100 ° C., the concentration increases, and azeotropes at 110 ° C. Therefore, the temperature of the HCl solution is more preferably 100 ° C. or higher.

本実施の形態において、HCl溶液がアルコールを含有することが望ましい。HCl溶液中にHO(水)が存在する場合、HOはGeCl等の雰囲気中のハロゲン化物と反応してGe酸化物を形成しGe基板上でパーティクルを発生する可能性がある。このため、水の少なくとも一部をCHOH等のアルコールで置換し、アルコールと親和性が良いGeCl等のハロゲン化物やHOを効果的に除去するとよい。HClを水で希釈する代わりにアルコールを溶媒とし、水を含まない系で洗浄処理すれば、より効果的である。 In the present embodiment, it is desirable that the HCl solution contains alcohol. When H 2 O (water) is present in the HCl solution, H 2 O may react with a halide in an atmosphere such as GeCl 4 to form Ge oxide and generate particles on the Ge substrate. . For this reason, it is preferable to replace at least a part of water with an alcohol such as CH 3 OH, and to effectively remove halides such as GeCl 4 and H 2 O that have a good affinity with the alcohol. It is more effective if the alcohol is used as a solvent instead of diluting HCl with water and washing is performed in a system not containing water.

(第5の実施の形態)
本発明の第5の実施の形態の半導体装置の製造方法は、HCL溶液によりGeを含有する半導体基板を洗浄処理した後に、洗浄処理と同一槽内でメッキ法により半導体基板上に金属膜を形成する製造方法である。ここでは、Ge基板上に形成されるMISFETのソース・ドレイン電極として、金属膜と半導体基板を反応させてジャーマナイド層を形成する際の、金属膜堆積の前処理としてHClをHOで希釈したHCl溶液による洗浄処理を行う場合を例に説明する。
(Fifth embodiment)
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention, after a semiconductor substrate containing Ge is cleaned with an HCL solution, a metal film is formed on the semiconductor substrate by plating in the same bath as the cleaning process. Manufacturing method. Here, HCl was diluted with H 2 O as a pretreatment for metal film deposition when forming a germanide layer by reacting a metal film and a semiconductor substrate as source / drain electrodes of a MISFET formed on a Ge substrate. An example in which the cleaning process using the HCl solution is performed will be described.

図11は、本実施の形態の製造方法を示す工程断面図である。まず、図11(a)に示すように、Ge基板10上に、SiOで埋め込まれた素子分離領域22を形成する。そして、Ge基板10上にゲート絶縁膜26を介して、例えば金属のゲート電極28が形成されている。そして、ゲート電極28は例えばシリコン窒化膜46によって覆われている。Ge基板10上のGeが表面に露出している領域、いわゆるソース・ドレイン領域には、Ge酸化物膜24が、例えば0.1〜1nm程度自然酸化膜として形成されている。通常、このGe酸化物膜24は、GeOまたはGeOである。 FIG. 11 is a process cross-sectional view illustrating the manufacturing method of the present embodiment. First, as shown in FIG. 11A, an element isolation region 22 embedded with SiO 2 is formed on a Ge substrate 10. For example, a metal gate electrode 28 is formed on the Ge substrate 10 with a gate insulating film 26 interposed therebetween. The gate electrode 28 is covered with a silicon nitride film 46, for example. In a region where Ge on the Ge substrate 10 is exposed on the surface, so-called source / drain regions, a Ge oxide film 24 is formed as a natural oxide film, for example, about 0.1 to 1 nm. Usually, the Ge oxide film 24 is GeO 2 or GeO.

次に、図11(b)に示すように、公知のメッキ装置において、75℃以上110℃以下のHCl溶液でGe基板10を前処理する。この前処理により、このGe酸化物膜24がエッチングされ、活性領域のGe基板10表面が露出する。ここで、HCl溶液は、HFガスやHF溶液と異なり、SiOをエッチングしない。したがって、この処理により、このGe酸化物膜24が、素子分離領域22のSiOに対して選択的に除去されることになる。 Next, as shown in FIG. 11B, the Ge substrate 10 is pretreated with an HCl solution at 75 ° C. or higher and 110 ° C. or lower in a known plating apparatus. By this pretreatment, the Ge oxide film 24 is etched, and the surface of the Ge substrate 10 in the active region is exposed. Here, unlike the HF gas and the HF solution, the HCl solution does not etch SiO 2 . Therefore, this Ge oxide film 24 is selectively removed with respect to SiO 2 in the element isolation region 22 by this process.

次に、前処理を行ったメッキ装置の同一槽内において、HClをメッキ液として、例えばNi(ニッケル)をメッキ法によりGe基板10上に形成する。Niは標準電極電位が−0.257Vであり、水素の0.000Vよりも小さいためHCl等の酸溶液中でイオンとして存在する。そのため、メッキ法にてGe基板10上にNiを金属膜42として形成することが可能である。   Next, in the same tank of the plating apparatus that has been subjected to the pretreatment, for example, Ni (nickel) is formed on the Ge substrate 10 by plating using HCl as a plating solution. Ni has a standard electrode potential of −0.257 V, which is smaller than 0.000 V of hydrogen, and therefore exists as an ion in an acid solution such as HCl. Therefore, it is possible to form Ni as the metal film 42 on the Ge substrate 10 by plating.

ここで、HClをメッキ液として用いることで、前処理と金属膜42形成を1つのプロセス処理として行うことも可能になる。また、前処理と金属膜42形成のメッキ処理とで異なる液温が要求される場合には、それぞれの処理温度を変えて連続したシークエンスで行えばよい。なお、メッキ法は無電解メッキまたは電解メッキいずれの手法をとるものであっても構わない。メッキ液としてHClを用いることがプロセス簡略化の観点からは望ましいが、前処理後にGe基板10が酸化性雰囲気に暴露しないようにしてメッキ液を他の溶液に置換することも可能である。   Here, by using HCl as the plating solution, the pretreatment and the formation of the metal film 42 can be performed as one process treatment. In addition, when different liquid temperatures are required for the pretreatment and the plating treatment for forming the metal film 42, the respective treatment temperatures may be changed to perform a continuous sequence. The plating method may be either electroless plating or electrolytic plating. Although it is desirable to use HCl as the plating solution from the viewpoint of simplifying the process, it is possible to replace the plating solution with another solution so that the Ge substrate 10 is not exposed to the oxidizing atmosphere after the pretreatment.

次に、図11(c)に示すように、例えば、250〜600℃程度の温度で熱処理を行いNiの金属膜42と、ソース・ドレイン領域のGe基板10とを反応させる。これによりNiGe(ニッケルジャーマナイド)層44をソース・ドレイン領域に形成する。   Next, as shown in FIG. 11C, for example, heat treatment is performed at a temperature of about 250 to 600 ° C. to react the Ni metal film 42 with the Ge substrate 10 in the source / drain regions. Thereby, a NiGe (nickel germanide) layer 44 is formed in the source / drain regions.

その後、図11(d)に示すように、未反応のNiの金属膜42を、例えば硫酸と過酸化水素水の混合溶液で選択的に除去する。このようにして、ソース・ドレイン電極にNiGe層44を備えるGe基板10上のMISFETが形成される。   Thereafter, as shown in FIG. 11D, the unreacted Ni metal film 42 is selectively removed with, for example, a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide. In this way, the MISFET on the Ge substrate 10 having the NiGe layer 44 on the source / drain electrodes is formed.

本実施の形態によれば、Ge酸化物を前処理により効果的に除去するとともに、前処理を行ったのと同一槽内においてメッキ法により金属膜を形成する。したがって、Ge基板表面が金属膜形成前に酸化性の雰囲気に暴露されることはない。したがって、Ge基板表面の再酸化も生じにくい。よって、Ge基板と、ジャーマナイド層との間の接触抵抗を低減することが可能となる。このようにして、Ge基板によりキャリアのチャネル移動度が向上するとともに、ソース・ドレイン電極の寄生抵抗も低減した高性能なMISFETが実現される。   According to the present embodiment, the Ge oxide is effectively removed by the pretreatment, and the metal film is formed by the plating method in the same tank where the pretreatment is performed. Therefore, the Ge substrate surface is not exposed to an oxidizing atmosphere before the metal film is formed. Therefore, re-oxidation of the Ge substrate surface hardly occurs. Therefore, the contact resistance between the Ge substrate and the germanide layer can be reduced. In this way, a high-performance MISFET with improved carrier channel mobility and reduced parasitic resistance of the source / drain electrodes is realized by the Ge substrate.

なお、ここではソース・ドレイン電極領域に形成する金属膜としてNiを例に説明したが、必ずしもNiに限られることなく、AlやLi、K、Ca、Na、Mg、Zn、Fe、Sn、Pb等を適用することが可能である。   Here, although Ni has been described as an example of the metal film formed in the source / drain electrode region, it is not necessarily limited to Ni, but Al, Li, K, Ca, Na, Mg, Zn, Fe, Sn, Pb Etc. can be applied.

また、ここではGe基板を例に説明したが、Geを含有する半導体基板であればその他の半導体基板に本実施の形態を適用することが可能である。また、ソース・ドレイン電極の形成に限らず、例えば、コンタクトの金属プラグを製造する前処理と金属膜形成の処理にも適用することが可能である。   Although the Ge substrate has been described here as an example, the present embodiment can be applied to other semiconductor substrates as long as they are Ge-containing semiconductor substrates. Further, the present invention is not limited to the formation of the source / drain electrodes, and can be applied to, for example, a pretreatment for manufacturing a contact metal plug and a metal film formation treatment.

(第6の実施の形態)
本発明の第6の実施の形態の半導体装置の製造方法は、HCl溶液が硫化物溶液を含有すること以外は、第4の実施の形態と同様である。したがって、重複する内容については記載を省略する。
(Sixth embodiment)
The semiconductor device manufacturing method of the sixth embodiment of the present invention is the same as that of the fourth embodiment except that the HCl solution contains a sulfide solution. Therefore, description is abbreviate | omitted about the overlapping content.

具体的には(NHS溶液とHCl溶液の混合液でGe基板を表面処理し、Ge基板表面上のGe酸化物をHClでエッチングし、(NHSでGe−S結合をGe基板表面に形成する。ここで、HCl溶液と(NHS溶液を別々の処理槽に入れHCl溶液処理後に続けて(NHS溶液処理することでも構わない。 Specifically, the Ge substrate is surface-treated with a mixed solution of (NH 4 ) 2 S solution and HCl solution, Ge oxide on the Ge substrate surface is etched with HCl, and Ge—S bond is formed with (NH 4 ) 2 S. Is formed on the surface of the Ge substrate. Here, it is also possible to place the HCl solution and the (NH 4 ) 2 S solution in separate treatment tanks and then perform the (NH 4 ) 2 S solution treatment after the HCl solution treatment.

Geを含む半導体基板において、Ge−S結合がゲート絶縁膜と半導体基板との界面に存在すると、MIS特性が向上する。本実施の形態によれば、界面のGeOを除去し、Ge−S結合を界面に存在させることで、MIS特性の向上効果が得られる。   When a Ge—S bond is present at the interface between the gate insulating film and the semiconductor substrate in the semiconductor substrate containing Ge, the MIS characteristics are improved. According to the present embodiment, the effect of improving the MIS characteristics can be obtained by removing GeO at the interface and causing Ge—S bonds to exist at the interface.

(第7の実施の形態)
本発明の第7の実施の形態の半導体装置の製造方法は、HCl溶液もしくはHClガスでGe基板表面を処理した後、アルコールでリンス処理すること以外は、第1〜第6の実施の形態と同様である。したがって、重複する内容については記載を省略する。
(Seventh embodiment)
The manufacturing method of the semiconductor device according to the seventh embodiment of the present invention is the same as that of the first to sixth embodiments except that the Ge substrate surface is treated with HCl solution or HCl gas and then rinsed with alcohol. It is the same. Therefore, description is abbreviate | omitted about the overlapping content.

図12(a)および(b)は110℃のHCl溶液処理後のリンス液の種類依存性、つまり純水(HO)、エタノール(ethanol)、およびイソプロピルアルコール(IPA)後のGe酸化物量を評価したXPS Ge3dスペクトルである。リンス処理時間はそれぞれ10分である。通常の純水リンスと比較してアルコール(エタノールおよびイソプロピルアルコール)リンスした場合の方が、Ge酸化物残り量が少ない。これは純水の誘電率が80と大きいのに対してエタノールおよびイソプロピルアルコールの誘電率がそれぞれ24,18と小さいためリンスの際にGe基板が再酸化され難いためと考えられる。 12 (a) and 12 (b) show the dependency of the rinse solution after treatment with an HCl solution at 110 ° C., that is, the amount of Ge oxide after pure water (H 2 O), ethanol (ethanol), and isopropyl alcohol (IPA). Is an XPS Ge3d spectrum. The rinsing time is 10 minutes each. In the case of rinsing with alcohol (ethanol and isopropyl alcohol) as compared with normal pure water rinsing, the remaining amount of Ge oxide is small. This is thought to be because the dielectric constant of pure water is as high as 80, whereas the dielectric constants of ethanol and isopropyl alcohol are as small as 24 and 18, respectively, so that the Ge substrate is hardly reoxidized during rinsing.

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。上記、実施の形態はあくまで、例として挙げられているだけであり、本発明を限定するものではない。また、実施の形態の説明においては、半導体装置の製造方法等で、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略した。しかし、必要とされる半導体装置の製造方法等に関わる要素を適宜選択して用いることができる。   The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. The above embodiment is merely given as an example and does not limit the present invention. Further, in the description of the embodiments, the description of the parts and the like that are not directly required for the description of the present invention in the manufacturing method of the semiconductor device and the like is omitted. However, it is possible to appropriately select and use elements related to a required method for manufacturing a semiconductor device.

例えば、実施の形態においては、半導体基板の材料が主にGe(ゲルマニウム)である場合について記述したが、本発明をその他のGeを含有する半導体基板、例えば、SixGe1−x(0≦x<1)を材料とする半導体基板についても適用することが可能である。   For example, in the embodiment, the case where the material of the semiconductor substrate is mainly Ge (germanium) has been described. However, the present invention is applied to a semiconductor substrate containing other Ge, for example, SixGe1-x (0 ≦ x <1). It is also possible to apply to a semiconductor substrate made of a material.

そして、SiGe基板においてGe濃度が85%以上の半導体基板に適用することが望ましい。これはGe濃度が85%以上でバンドギャップ幅の狭小化が生じ、Ge基板を半導体基板に適用する場合のSi基板に対する優位性が顕著になるからである。   And it is desirable to apply to a semiconductor substrate having a Ge concentration of 85% or more in the SiGe substrate. This is because the band gap width is narrowed when the Ge concentration is 85% or more, and the superiority over the Si substrate when the Ge substrate is applied to a semiconductor substrate becomes remarkable.

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての半導体装置の製造方法は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物の範囲によって定義されるものである。   In addition, all methods of manufacturing a semiconductor device that include the elements of the present invention and whose design can be changed as appropriate by those skilled in the art are included in the scope of the present invention. The scope of the present invention is defined by the appended claims and equivalents thereof.

第1の実施の形態のGe酸化物のHClガスによるエッチング結果を示す図。The figure which shows the etching result by HCl gas of Ge oxide of 1st Embodiment. 第1の実施の形態の半導体装置の製造方法を示す工程断面図。Process sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device of 1st Embodiment. 第1の実施の形態の気相エッチング装置の一例を示す概念図。The conceptual diagram which shows an example of the gaseous-phase etching apparatus of 1st Embodiment. Ge酸化物の安定性を検討した結果を示す図。The figure which shows the result of having examined stability of Ge oxide. 第2の実施の形態の半導体装置の製造方法を示す工程断面図。Process sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device of 2nd Embodiment. 第2の実施の形態の気相エッチング装置の一例を示す概念図。The conceptual diagram which shows an example of the gaseous-phase etching apparatus of 2nd Embodiment. 第2の実施の形態の変形例の工程フロー図。The process flow figure of the modification of a 2nd embodiment. 第3の実施の形態の製造装置の一例を示す概念図。The conceptual diagram which shows an example of the manufacturing apparatus of 3rd Embodiment. 第4の実施の形態の半導体装置の製造方法を示す工程断面図。Process sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device of 4th Embodiment. 第4の実施の形態のGe酸化物のHCl溶液によるエッチング結果を示す図。The figure which shows the etching result by the HCl solution of Ge oxide of 4th Embodiment. 第5の実施の形態の半導体装置の製造方法を示す工程断面図。Process sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device of 5th Embodiment. 第7の実施の形態のアルコールリンスによるGe基板の再酸化抑制結果を示す図。The figure which shows the reoxidation suppression result of Ge board | substrate by the alcohol rinse of 7th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 Ge基板
12 溶液槽
14 チャンバ
16 第2の溶液槽
22 素子分離領域
24 Ge酸化物膜
26 ゲート絶縁膜
28 ゲート電極
30 シリル基終端層
32 Si酸化物膜
34 高誘電体膜
40 チャンバ
42 金属膜
44 NiGe層
46 シリコン窒化膜


10 Ge substrate 12 Solution tank 14 Chamber 16 Second solution tank 22 Element isolation region 24 Ge oxide film 26 Gate insulating film 28 Gate electrode 30 Silyl group termination layer 32 Si oxide film 34 High dielectric film 40 Chamber 42 Metal film 44 NiGe layer 46 Silicon nitride film


Claims (10)

Geを含有する半導体基板を、HClガス、HBrガスまたはHIガスの少なくとも一種を含むハロゲン化ガスで洗浄処理を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。   A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: performing a cleaning process on a semiconductor substrate containing Ge with a halogenated gas containing at least one of HCl gas, HBr gas, and HI gas. 前記半導体基板の温度が、前記洗浄処理で形成されるGeのハロゲン化物またはGeの水素化ハロゲン化物の沸点以上であ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。   2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a temperature of the semiconductor substrate is equal to or higher than a boiling point of Ge halide or Ge hydrogen halide formed by the cleaning process. 前記半導体基板の温度がHOの沸点以上であることを特徴とする請求項1または請求項2記載の半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the temperature of the semiconductor substrate is equal to or higher than the boiling point of H 2 O. 前記洗浄処理中または前記洗浄処理後に、前記半導体基板表面にシリル化剤を供給し、前記シリル化剤を供給した後に、前記半導体基板表面を酸化することを特徴とする請求項1ないし請求項3いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。   4. A silylating agent is supplied to the surface of the semiconductor substrate during or after the cleaning process, and the surface of the semiconductor substrate is oxidized after the silylating agent is supplied. A manufacturing method of a semiconductor device given in any 1 paragraph. Geを含有する半導体基板を、75℃以上110℃以下のHCl溶液で洗浄処理を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。   A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that a semiconductor substrate containing Ge is washed with an HCl solution at 75 ° C. or higher and 110 ° C. or lower. 前記HCl溶液が、83℃以上110℃以下であることを特徴とする請求項5記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the HCl solution is at 83 ° C. or higher and 110 ° C. or lower. 前記洗浄処理後に、前記洗浄処理と同一槽内で、メッキ法により前記半導体基板上に金属膜を形成することを特徴とする請求項5または請求項6記載の半導体装置の製造方法。   7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein a metal film is formed on the semiconductor substrate by plating in the same tank as the cleaning process after the cleaning process. 前記HCl溶液がアルコールを含有することを特徴とする請求項5ないし請求項7いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the HCl solution contains an alcohol. 前記HCl溶液が硫化物溶液を含有することを特徴とする請求項5ないし請求項8いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the HCl solution contains a sulfide solution. 前記洗浄処理後にアルコールによるリンス処理を行うことを特徴とする請求項1ないし請求項9いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。


10. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a rinsing process with alcohol is performed after the cleaning process.


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