JP2874241B2 - 半導体装置のドライクリーニング方法 - Google Patents
半導体装置のドライクリーニング方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は，シリコン酸化膜の表面のドライクリーニン
グ方法に関し， シリコン酸化膜表面の重金属汚染を塩素ラジカルを用
いて効果的に除去することを目的とし， 半導体基板上に被覆した二酸化シリコン膜上に，シリ
コン系のガスを用いて，薄くシリコン膜を堆積し，塩素
ラジカルを作用させて該シリコン膜を完全にエッチング
して，該二酸化シリコン膜上の重金属を除去するよう
に， 光励起反応により塩素のラジカルを発生させて，シリ
コン膜の堆積と該シリコン膜のエッチングを連続して行
うように， 二酸化シリコン膜上にシリコン膜を堆積した後，熱処
理を行い，重金属を該シリコン膜中にゲッタリングした
後，該シリコン膜を完全にエッチングするように構成す
る。
グ方法に関し， シリコン酸化膜表面の重金属汚染を塩素ラジカルを用
いて効果的に除去することを目的とし， 半導体基板上に被覆した二酸化シリコン膜上に，シリ
コン系のガスを用いて，薄くシリコン膜を堆積し，塩素
ラジカルを作用させて該シリコン膜を完全にエッチング
して，該二酸化シリコン膜上の重金属を除去するよう
に， 光励起反応により塩素のラジカルを発生させて，シリ
コン膜の堆積と該シリコン膜のエッチングを連続して行
うように， 二酸化シリコン膜上にシリコン膜を堆積した後，熱処
理を行い，重金属を該シリコン膜中にゲッタリングした
後，該シリコン膜を完全にエッチングするように構成す
る。
本発明は，シリコン酸化膜の表面のドライクリーニン
グ方法に関する。
グ方法に関する。
近年,LSIの高集積化，微細化が著しいが,LSIが微細化
していくと，これまでは問題にならなかったレベルの汚
染の影響を受けるようになる。
していくと，これまでは問題にならなかったレベルの汚
染の影響を受けるようになる。
ことに，プロセスの途中に入り込む微量の重金属は，
素子の特性に様々な悪影響を及ぼす。例えば,MOSデバイ
スではゲート酸化膜表面の重金属汚染が，しきい値電圧
の変動や耐圧の劣化を引き起こす。
素子の特性に様々な悪影響を及ぼす。例えば,MOSデバイ
スではゲート酸化膜表面の重金属汚染が，しきい値電圧
の変動や耐圧の劣化を引き起こす。
このため，適当な方法で半導体基板の表面をクリーニ
ングする必要がある。
ングする必要がある。
従来，シリコン基板表面の重金属ドライクリーニング
方法としては，塩素ガスのラジカルを用いることが有力
で，研究が進められている。
方法としては，塩素ガスのラジカルを用いることが有力
で，研究が進められている。
このクリーニング方法はシリコンを塩素ラジカルで薄
くエッチングすることで，表面の重金属を除去すると考
えられている。その際，表面の重金属は塩素ラジカルと
結合して，蒸気圧の高い塩化物となって気化する。
くエッチングすることで，表面の重金属を除去すると考
えられている。その際，表面の重金属は塩素ラジカルと
結合して，蒸気圧の高い塩化物となって気化する。
ところで，塩素ラジカルによるエッチングでは，シリ
コンはエッチングはできるものの，シリコン酸化膜は殆
どエッチングがされない。
コンはエッチングはできるものの，シリコン酸化膜は殆
どエッチングがされない。
従って，シリコン酸化膜の表面の重金属汚染の除去は
塩素ラジカルでは効果が表れにくい。
塩素ラジカルでは効果が表れにくい。
従って，シリコン酸化膜表面のクリーニングには大き
な効果が得られにくい。
な効果が得られにくい。
本発明は，シリコン酸化膜表面の重金属汚染を塩素ガ
スのラジカルを用いて効果的に除去する方法を提供する
ことである。
スのラジカルを用いて効果的に除去する方法を提供する
ことである。
第１図は本発明の原理説明図である。
図において,1は半導体基板,2はSiO2膜,3は重金属,4は
シリコン,5はシリコン膜,6は塩素ラジカル,7は四塩化珪
素,8は金属塩化物である。
シリコン,5はシリコン膜,6は塩素ラジカル,7は四塩化珪
素,8は金属塩化物である。
上記の問題点は，半導体基板１上に被覆した二酸化シ
リコン膜２上に，まずCVD（化学気相成長法）で，シリ
コン系のガス４を用いて，薄くシリコン膜５を堆積し，
それから，光励起反応による塩素ラジカル６を作用させ
て該シリコン膜を完全にエッチングして，該二酸化シリ
コン膜２上の重金属３を除去することにより，また，同
一反応室内で光励起反応によりシリコン系のガス４を励
起させて，シリコン膜５の堆積を行い，続いて光励起反
応による塩素ガスを用いて，該シリコン膜５のエッチン
グを同時に行うことにより，或いは，二酸化シリコン膜
２上にシリコン膜５を堆積した後，熱処理を行い，重金
属３を該シリコン膜５中にゲッタリングした後，該シリ
コン膜５をゲッタリングして，該二酸化シリコン膜２上
の重金属３を除去することにより，また，同一反応室内
重で完全にエッチングすることにより解決される。
リコン膜２上に，まずCVD（化学気相成長法）で，シリ
コン系のガス４を用いて，薄くシリコン膜５を堆積し，
それから，光励起反応による塩素ラジカル６を作用させ
て該シリコン膜を完全にエッチングして，該二酸化シリ
コン膜２上の重金属３を除去することにより，また，同
一反応室内で光励起反応によりシリコン系のガス４を励
起させて，シリコン膜５の堆積を行い，続いて光励起反
応による塩素ガスを用いて，該シリコン膜５のエッチン
グを同時に行うことにより，或いは，二酸化シリコン膜
２上にシリコン膜５を堆積した後，熱処理を行い，重金
属３を該シリコン膜５中にゲッタリングした後，該シリ
コン膜５をゲッタリングして，該二酸化シリコン膜２上
の重金属３を除去することにより，また，同一反応室内
重で完全にエッチングすることにより解決される。
本発明では，薄いシリコン膜を形成し，その中に重金
属等の汚染を取込み，シリコン膜毎エッチングして重金
属を完全に除去してしまう。
属等の汚染を取込み，シリコン膜毎エッチングして重金
属を完全に除去してしまう。
第２図は本発明の第１の実施例の説明図，第３図は本
発明の第２の実施例の説明図である。
発明の第２の実施例の説明図である。
図において,9は反応管,10は基板ホルダー,11は基板,1
2はヒーター,13はガス導入口,14は排気口,15は反応チャ
ンバ,16は高圧水銀ランプ,17はヒーター,18はガス導入
口,19は排気口,20は反応チャンバ,21は高圧水銀ランプ,
22はヒーター,23はシランガス導入口,24は塩素ガス導入
口,25は排気口である。
2はヒーター,13はガス導入口,14は排気口,15は反応チャ
ンバ,16は高圧水銀ランプ,17はヒーター,18はガス導入
口,19は排気口,20は反応チャンバ,21は高圧水銀ランプ,
22はヒーター,23はシランガス導入口,24は塩素ガス導入
口,25は排気口である。
第１の実施例について説明する。
第２図（ａ）に示すように，通常のCVD装置を用い
て，半導体の基板11として，例えばSi基板上にゲート用
のSiO2膜を形成した表面に，シリコン膜の堆積を熱CVD
法により行う。
て，半導体の基板11として，例えばSi基板上にゲート用
のSiO2膜を形成した表面に，シリコン膜の堆積を熱CVD
法により行う。
まず，基板ホルダー10上に縦に十数枚セットした基板
11を400〜600℃程度の基板温度で，シランガス（SiH4）
を1,000sccmの流量で２分間流し,SiO2膜上に10nm程度の
膜厚のSi薄膜を堆積させる。
11を400〜600℃程度の基板温度で，シランガス（SiH4）
を1,000sccmの流量で２分間流し,SiO2膜上に10nm程度の
膜厚のSi薄膜を堆積させる。
次に，第２図（ｂ）に示すように，光励起塩素エッチ
ング装置により,Si薄膜をエッチングする。
ング装置により,Si薄膜をエッチングする。
この装置は，高圧水銀ランプ16と基板11を加熱するヒ
ーター12と塩素ガスの導入口13とガスの排気口14とより
構成されている。
ーター12と塩素ガスの導入口13とガスの排気口14とより
構成されている。
このエッチング装置において，塩素ガスの流量を50sc
cm,反応チャンバ15の内圧を20Torrの状態で，基板11の
温度を400℃程度にし，高圧水銀ランプ16を反応チャン
バ15内に30秒照射すると，紫外線により塩素ガスが光励
起されて，塩素ラジカルとなり,10nmの膜圧のSi膜はそ
の中に取り込まれた重金属と共に完全にエッチング除去
されて，清浄な表面のSiO2膜が得られる 次に，第２の実施例について説明する。
cm,反応チャンバ15の内圧を20Torrの状態で，基板11の
温度を400℃程度にし，高圧水銀ランプ16を反応チャン
バ15内に30秒照射すると，紫外線により塩素ガスが光励
起されて，塩素ラジカルとなり,10nmの膜圧のSi膜はそ
の中に取り込まれた重金属と共に完全にエッチング除去
されて，清浄な表面のSiO2膜が得られる 次に，第２の実施例について説明する。
即ち，第３図に示すのは本発明によるクリーニング方
法を応用した装置である。この装置は一つの反応チャン
バ20にシランガス導入口23と塩素ガス導入口24とを設け
てあるのを特徴とし，前述の本発明の二つのプロセスを
続けて同一装置内にて実施するものである。
法を応用した装置である。この装置は一つの反応チャン
バ20にシランガス導入口23と塩素ガス導入口24とを設け
てあるのを特徴とし，前述の本発明の二つのプロセスを
続けて同一装置内にて実施するものである。
先ず，シリコン薄膜の堆積を光CVD法で行う。300〜40
0℃程度の基板温度で，シランガス導入口23からシラン
ガスを60sccmの流量で流し，そこに高圧水銀ランプ21か
ら紫外線を２分間，反応チャンバ20内に照射すること
で,SiO2膜上に10nm程度の膜厚のSi薄膜を堆積させる。
0℃程度の基板温度で，シランガス導入口23からシラン
ガスを60sccmの流量で流し，そこに高圧水銀ランプ21か
ら紫外線を２分間，反応チャンバ20内に照射すること
で,SiO2膜上に10nm程度の膜厚のSi薄膜を堆積させる。
その後，ガスの排気口25から残留シランガスをドライ
ポンプで引き排出する。
ポンプで引き排出する。
次に，塩素ガス導入口24から，塩素ガスの流量を50sc
cmで，内圧20Torrにし，基板11の温度をヒーター22によ
り400℃程度に加熱し，高圧水銀ランプ21から紫外線を3
0秒間，反応チャンバ内に照射することで,10nmのSi薄膜
を完全にエッチングして，清浄なSiO2膜の表面が得られ
る。
cmで，内圧20Torrにし，基板11の温度をヒーター22によ
り400℃程度に加熱し，高圧水銀ランプ21から紫外線を3
0秒間，反応チャンバ内に照射することで,10nmのSi薄膜
を完全にエッチングして，清浄なSiO2膜の表面が得られ
る。
更に,Si薄膜を10nm堆積した後に，熱処理を行うこと
により,Si膜中に重金属を積極的に取り込ませて，いわ
ゆるゲッタリングを行った場合には，そのクリーニング
効果がより増大する。
により,Si膜中に重金属を積極的に取り込ませて，いわ
ゆるゲッタリングを行った場合には，そのクリーニング
効果がより増大する。
本発明によるドライクリーニング処理により，半導体
基板上に被覆した二酸化シリコン膜の表面上の重金属汚
染を完全に除去でき,MOS等の半導体装置の品質向上に大
きく寄与することができる。
基板上に被覆した二酸化シリコン膜の表面上の重金属汚
染を完全に除去でき,MOS等の半導体装置の品質向上に大
きく寄与することができる。
第１図は本発明の原理説明図， 第２図は本発明の第１の実施例の説明図， 第３図は本発明の第２の実施例の説明図， 図において， １は半導体基板,2はSiO2膜,3は重金属,4はSi,5はSi膜,6
はCl,7はSiCl4,8は金属塩化物,9は反応管,10は基板ホル
ダー,11は基板,12はヒーター,13はガス導入口,14は排気
口,15は反応チャンバ,16は高圧水銀ランプ,17はヒータ
ー,18はガス導入口,19は排気口,20は反応チャンバ,21は
高圧水銀ランプ,22はヒーター,23はシランガス導入口,2
4は塩素ガス導入口,25は排気口 である。
はCl,7はSiCl4,8は金属塩化物,9は反応管,10は基板ホル
ダー,11は基板,12はヒーター,13はガス導入口,14は排気
口,15は反応チャンバ,16は高圧水銀ランプ,17はヒータ
ー,18はガス導入口,19は排気口,20は反応チャンバ,21は
高圧水銀ランプ,22はヒーター,23はシランガス導入口,2
4は塩素ガス導入口,25は排気口 である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/304 H01L 21/302
Claims (3)
- 【請求項１】半導体基板（１）上に被覆した二酸化シリ
コン膜（２）上に，シリコン系のガス（４）を用いて，
薄くシリコン膜（５）を堆積し，塩素ラジカル（６）を
作用させて該シリコン膜（５）を完全にエッチングし
て，該二酸化シリコン膜（２）上の重金属（３）を除去
することを特徴とする半導体装置のドライクリーニング
方法。 - 【請求項２】光励起反応により塩素のラジカル（６）を
発生させて，シリコン膜（５）の堆積と該シリコン膜
（５）のエッチングを連続して行うことを特徴とする請
求項１記載の半導体装置のドライクリーニング方法。 - 【請求項３】二酸化シリコン膜（２）上にシリコン膜
（５）を堆積した後、熱処理を行い，重金属（３）を該
シリコン膜（５）中にゲッタリングした後，該シリコン
膜（５）を完全にエッチングすることを特徴とする請求
項１記載の半導体装置のドライクリーニング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2532190A JP2874241B2 (ja) | 1990-02-05 | 1990-02-05 | 半導体装置のドライクリーニング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2532190A JP2874241B2 (ja) | 1990-02-05 | 1990-02-05 | 半導体装置のドライクリーニング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03229415A JPH03229415A (ja) | 1991-10-11 |
| JP2874241B2 true JP2874241B2 (ja) | 1999-03-24 |
Family
ID=12162717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2532190A Expired - Lifetime JP2874241B2 (ja) | 1990-02-05 | 1990-02-05 | 半導体装置のドライクリーニング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2874241B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USRE43450E1 (en) | 1994-09-29 | 2012-06-05 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for fabricating semiconductor thin film |
| US5789284A (en) | 1994-09-29 | 1998-08-04 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for fabricating semiconductor thin film |
| US6331457B1 (en) | 1997-01-24 | 2001-12-18 | Semiconductor Energy Laboratory., Ltd. Co. | Method for manufacturing a semiconductor thin film |
| JP3295346B2 (ja) | 1997-07-14 | 2002-06-24 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 結晶性珪素膜の作製方法及びそれを用いた薄膜トランジスタ |
| JP3830623B2 (ja) | 1997-07-14 | 2006-10-04 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 結晶性半導体膜の作製方法 |
| KR20020041180A (ko) * | 2000-11-27 | 2002-06-01 | 윤종용 | 반도체 장치의 세정 방법 |
-
1990
- 1990-02-05 JP JP2532190A patent/JP2874241B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03229415A (ja) | 1991-10-11 |
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