JP2639008B2 - 半導体基板の洗浄方法 - Google Patents
半導体基板の洗浄方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 シリコン半導体基板の洗浄方法に関し、 二酸化硅素膜の溶解を少なく押さえつゝ基板洗浄を行
うことを目的とし、 二酸化硅素よりなる絶縁膜を部分的に備えたシリコン
半導体基板を洗浄する際に半導体基板を硝酸と弗酸との
モル比（HNO3/HF）が50以上で、且つ弗酸濃度が0.1重量
％以下の硝酸−弗酸水溶液を少なくとも含んでいる洗浄
液に浸漬し、シリコン半導体基板の表面除去量が0.5μ
ｍ未満の範囲で表面処理することにより半導体基板の洗
浄方法を構成する。
うことを目的とし、 二酸化硅素よりなる絶縁膜を部分的に備えたシリコン
半導体基板を洗浄する際に半導体基板を硝酸と弗酸との
モル比（HNO3/HF）が50以上で、且つ弗酸濃度が0.1重量
％以下の硝酸−弗酸水溶液を少なくとも含んでいる洗浄
液に浸漬し、シリコン半導体基板の表面除去量が0.5μ
ｍ未満の範囲で表面処理することにより半導体基板の洗
浄方法を構成する。
本発明は二酸化硅素（SiO2）よりなる絶縁膜を備えた
シリコン（Si）半導体基板の洗浄方法に関する。
シリコン（Si）半導体基板の洗浄方法に関する。
半導体にはSiやゲルマニウム（Ge）のような単体半導
体とガリウム砒素（GaAs）やインジウム燐（InP）のよ
うな化合物半導体とがあるが、LSIにゃVLSIのような集
積回路の大部分はSiを用いて作られており、直径が５イ
ンチや６インチのように大型で厚さが500μｍ程度と薄
いSi半導体基板（以下ウエハ）を使用し、これに薄膜形
成技術，写真蝕刻技術（フォトリソグラフィ或いは電子
線リソグラフィ），不純物注入技術などを駆使して製造
されている。
体とガリウム砒素（GaAs）やインジウム燐（InP）のよ
うな化合物半導体とがあるが、LSIにゃVLSIのような集
積回路の大部分はSiを用いて作られており、直径が５イ
ンチや６インチのように大型で厚さが500μｍ程度と薄
いSi半導体基板（以下ウエハ）を使用し、これに薄膜形
成技術，写真蝕刻技術（フォトリソグラフィ或いは電子
線リソグラフィ），不純物注入技術などを駆使して製造
されている。
こゝで、半導体デバイスの製造に当たっては不純物特
に重金属元素やアルカリ元素がウエハ表面に吸着して存
在すると、デバイスの特性に直接に影響することから、
製造はクリーンルーム中で行うと共に、徹底したウエハ
の洗浄化が必要である。
に重金属元素やアルカリ元素がウエハ表面に吸着して存
在すると、デバイスの特性に直接に影響することから、
製造はクリーンルーム中で行うと共に、徹底したウエハ
の洗浄化が必要である。
本発明はSiウエハの洗浄方法に関するものである。
半導体デバイスの製造プロセスにおいてはSiウエハへ
の不純物の吸着或いは侵入の機会が多い。
の不純物の吸着或いは侵入の機会が多い。
例えば、ウエハの鏡面研磨にはコロイダルシリカのア
ルカリ溶液などを研磨液として用いて行っているが、こ
の研磨工程中に研磨液に含まれている不純物元素がウエ
ハ表面に取り込まれているので、研磨後には洗浄を行っ
てSiウエハの表面を清浄化することが必要である。
ルカリ溶液などを研磨液として用いて行っているが、こ
の研磨工程中に研磨液に含まれている不純物元素がウエ
ハ表面に取り込まれているので、研磨後には洗浄を行っ
てSiウエハの表面を清浄化することが必要である。
こゝで、Siウエハの洗浄にはW.Kern等が提案したRCA
洗浄（W.Kern他,RCA Review31,187（1970）及びその改
良法が使用されている。
洗浄（W.Kern他,RCA Review31,187（1970）及びその改
良法が使用されている。
この洗浄法は水酸化アンモニウム（NH4OH）と過酸化
水素（H2O2）からなる水溶液（SC−１液），弗酸（HF）
水溶液，塩酸（HCl）と過酸化水素（H2O2）からなる水
溶液（SC−２液）の三者を組み合わせて連続的に洗浄を
行い、吸着している不純物を除去するものである。
水素（H2O2）からなる水溶液（SC−１液），弗酸（HF）
水溶液，塩酸（HCl）と過酸化水素（H2O2）からなる水
溶液（SC−２液）の三者を組み合わせて連続的に洗浄を
行い、吸着している不純物を除去するものである。
然し、この方法を用いても鉄（Fe）などの重金属の除
去は難しく、これが半導体素子の特性劣化の原因の一つ
になっている。
去は難しく、これが半導体素子の特性劣化の原因の一つ
になっている。
そこで、発明者は吸着している不純物を除去する方法
として硝酸（HNO3）/HFのモル比が50以上のHNO3−HF混
液にSiウエハを浸漬し、Si基板の表面除去量が0.5μｍ
以下になるようにする洗浄方法を提案している。
として硝酸（HNO3）/HFのモル比が50以上のHNO3−HF混
液にSiウエハを浸漬し、Si基板の表面除去量が0.5μｍ
以下になるようにする洗浄方法を提案している。
（特願昭63−093813,昭和63年４月15日出願） この方法によるとSiウエハの表面凹凸を劣化すること
なく超清浄化が達成できる。
なく超清浄化が達成できる。
すなわち、Siウエハの表面凹凸が増加しない程度に薄
くエッチングすることにより吸着している重金属元素や
ウエハの極く表面領域に侵入している不純物などを完全
に除去するものである。
くエッチングすることにより吸着している重金属元素や
ウエハの極く表面領域に侵入している不純物などを完全
に除去するものである。
然し、この方法はSiウエハのみの表面には効果的であ
るが、二酸化硅素（SiO2）膜がパターン形成されている
Siウエハに対して適用することには問題がある。
るが、二酸化硅素（SiO2）膜がパターン形成されている
Siウエハに対して適用することには問題がある。
この理由はHNO3−HF混液はSiO2膜をも溶解するからで
ある。
ある。
さて、半導体デバイス形成工程においてはSiウエハだ
けの場合よりもSiO2膜をパターン形成してあるSiウエハ
を洗浄する機会が多い。
けの場合よりもSiO2膜をパターン形成してあるSiウエハ
を洗浄する機会が多い。
これらのことからSi/SiO2のエッチング比の大きな洗
浄方法の実用化が必要であった。
浄方法の実用化が必要であった。
以上記したようにSiウエハ上に半導体デバイスを形成
する場合に、予めSiO2膜がパターン形成してあるウエハ
を洗浄し、ウエハ表面に吸着している不純物元素を除去
する場合が多いが、かゝる場合にはSi/SiO2のエッチン
グ比が充分に大きなことが必要である。
する場合に、予めSiO2膜がパターン形成してあるウエハ
を洗浄し、ウエハ表面に吸着している不純物元素を除去
する場合が多いが、かゝる場合にはSi/SiO2のエッチン
グ比が充分に大きなことが必要である。
然し、発明者が提案している方法では、このエッチン
グ比が大きくないことが問題で、この解決が課題であ
る。
グ比が大きくないことが問題で、この解決が課題であ
る。
上記の課題はSiO2よりなる絶縁膜を備えたSiウエハを
洗浄する際に、SiウエハをHNO3とHFとのモル比（HNO3/H
F）が50以上で、且つHF濃度が0.1重量％以下のHNO3−HF
水溶液を少なくとも含む洗浄液に浸漬し、Siウエハの表
面除去量が0.5μｍ未満の範囲で表面処理するSiウエハ
の洗浄方法により解決することができる。
洗浄する際に、SiウエハをHNO3とHFとのモル比（HNO3/H
F）が50以上で、且つHF濃度が0.1重量％以下のHNO3−HF
水溶液を少なくとも含む洗浄液に浸漬し、Siウエハの表
面除去量が0.5μｍ未満の範囲で表面処理するSiウエハ
の洗浄方法により解決することができる。
本発明はHNO3/HFのモル比を従来のような50以上に保
つと共にHFの濃度を0.1重量％以下に保持することによ
りSiO2の溶解を抑制するものである。
つと共にHFの濃度を0.1重量％以下に保持することによ
りSiO2の溶解を抑制するものである。
すなわち、発明者が先に提案している洗浄方法はSiウ
エハに対しHNO3が酸化し、その酸化物をHFが溶解するこ
とを利用し、HNO3/HFのモル比を50以上と僅かに溶解作
用を示す程度に保ち、Siウエハの表面除去量が0.5μｍ
に達しない程度に浅く均一に溶解させることにより表面
の凹凸を当初と殆ど変えないでウエハ表面に存在してい
る不純物を除去するものである。
エハに対しHNO3が酸化し、その酸化物をHFが溶解するこ
とを利用し、HNO3/HFのモル比を50以上と僅かに溶解作
用を示す程度に保ち、Siウエハの表面除去量が0.5μｍ
に達しない程度に浅く均一に溶解させることにより表面
の凹凸を当初と殆ど変えないでウエハ表面に存在してい
る不純物を除去するものである。
然し、HNO3/HFのモル比を50以上に保つと云う条件で
はHF濃度が高い場合と低い場合とがあり、SiO2膜に対す
るエッチング速度は主としてHF濃度により決まってい
る。
はHF濃度が高い場合と低い場合とがあり、SiO2膜に対す
るエッチング速度は主としてHF濃度により決まってい
る。
第１図はこの状態を示すもので、横軸にはHNO3とHFと
のモル比を50以上に保った条件でのHF濃度を、また縦軸
にはSiとSiO2とのエッチング比（Si/SiO2）をとってあ
るが、HFの濃度が0.1％以下ではエッチング比が10以上
と急激に向上している。
のモル比を50以上に保った条件でのHF濃度を、また縦軸
にはSiとSiO2とのエッチング比（Si/SiO2）をとってあ
るが、HFの濃度が0.1％以下ではエッチング比が10以上
と急激に向上している。
また、ウエハ表面の凹凸は表面除去量が0.5μｍ以下
であれば当然増加することはない。
であれば当然増加することはない。
Siウエハの表面にSiO2からなる素子間分離膜を形成し
て素子間分離を行った後、ゲート酸化前処理に本発明に
よる洗浄方法を適用した。
て素子間分離を行った後、ゲート酸化前処理に本発明に
よる洗浄方法を適用した。
こゝで、素子間分離膜の厚さは約6000Åであり、使用
したHNO3とHFの濃度は前者を60重量％，後者を0.05重量
％とした。
したHNO3とHFの濃度は前者を60重量％，後者を0.05重量
％とした。
この場合のHNO3/HFのモル比は約450である。
また、Siウエハの表面エッチング量は0.05μｍとし
た。
た。
一方、SiO2膜のエッチング量は僅か30Å程度であり、
素子間分離膜として充分にその機能を果たしている。
素子間分離膜として充分にその機能を果たしている。
次に、かゝる洗浄処理を行ったたSiウエハと従来RCA
洗浄を行ったSiウエハとを用いてSiゲートMOSダイオー
ドを作り、50℃における電荷保持時間（Ｃ−ｔ保持時
間）を測定した。
洗浄を行ったSiウエハとを用いてSiゲートMOSダイオー
ドを作り、50℃における電荷保持時間（Ｃ−ｔ保持時
間）を測定した。
第２図はこの結果を示すものであって、本発明によれ
ばFeなど重金属元素の除去が充分に行われるためＣ−ｔ
保持時間は600秒と従来の約２倍に増加することができ
た。
ばFeなど重金属元素の除去が充分に行われるためＣ−ｔ
保持時間は600秒と従来の約２倍に増加することができ
た。
以上記したように本発明の実施によりSiO2の溶解を押
さえ、また表面の凹凸を増すことなくSiの表面洗浄を行
うことができ、これにより半導体デバイスの特性を向上
することが可能となる。
さえ、また表面の凹凸を増すことなくSiの表面洗浄を行
うことができ、これにより半導体デバイスの特性を向上
することが可能となる。
第１図はHNO3/HF溶液中のHF濃度（重量％）とSi/SiO2エ
ッチング比との関係図、 第２図はSiゲートMOSダイオードの電荷保持時間比較
図、 である。
ッチング比との関係図、 第２図はSiゲートMOSダイオードの電荷保持時間比較
図、 である。
Claims (1)
- 【請求項１】二酸化硅素よりなる絶縁膜を部分的に備え
たシリコン半導体基板を洗浄する際、該半導体基板を硝
酸と弗酸とのモル比（HNO3/HF）が50以上で、且つ弗酸
濃度が0.1％重量以下の硝酸−弗酸水溶液を少なくとも
含有する洗浄液に浸漬し、シリコン半導体基板の表面除
去量が0.5μｍ未満の範囲で表面処理することを特徴と
する半導体基板の洗浄方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63269016A JP2639008B2 (ja) | 1988-10-25 | 1988-10-25 | 半導体基板の洗浄方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63269016A JP2639008B2 (ja) | 1988-10-25 | 1988-10-25 | 半導体基板の洗浄方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02114638A JPH02114638A (ja) | 1990-04-26 |
| JP2639008B2 true JP2639008B2 (ja) | 1997-08-06 |
Family
ID=17466502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63269016A Expired - Lifetime JP2639008B2 (ja) | 1988-10-25 | 1988-10-25 | 半導体基板の洗浄方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2639008B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3575349B2 (ja) * | 1999-09-27 | 2004-10-13 | 日立プラント建設株式会社 | アルミノシリケートガラス基板の洗浄液及び洗浄方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5655053A (en) * | 1979-09-25 | 1981-05-15 | Rca Corp | Method of purifying polluted semiconductor wafer |
-
1988
- 1988-10-25 JP JP63269016A patent/JP2639008B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5655053A (en) * | 1979-09-25 | 1981-05-15 | Rca Corp | Method of purifying polluted semiconductor wafer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02114638A (ja) | 1990-04-26 |
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