JP3350215B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP3350215B2
JP3350215B2 JP09597494A JP9597494A JP3350215B2 JP 3350215 B2 JP3350215 B2 JP 3350215B2 JP 09597494 A JP09597494 A JP 09597494A JP 9597494 A JP9597494 A JP 9597494A JP 3350215 B2 JP3350215 B2 JP 3350215B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の製造プロセスにおける結晶
表面の清浄化は、得られる半導体装置の品質に極めて大
きな影響を及ぼす。シリコン(Si)結晶表面の場合を
例にとるとその表面に存在する自然酸化膜・有機汚染物
・重金属などの残留不純物は、例えば低温での高品質な
Siエピタキシャル成長を妨げたり、薄膜ゲ−ト酸化膜
の高精度の制御を困難にしたり、メタルオ−ミックコン
タクトの作成における直列抵抗の増加や整流特性などの
劣化といった、プロセスの阻害要因や素子性能の低下要
因として働く。従って残留不純物のないクリ−ンな結晶
表面の形成が不可欠である。
2. Description of the Related Art Cleaning a crystal surface in a semiconductor device manufacturing process has a very large effect on the quality of a semiconductor device obtained. For example, in the case of a silicon (Si) crystal surface, residual impurities such as a natural oxide film, organic contaminants, and heavy metals existing on the surface may hinder high-quality Si epitaxial growth at a low temperature, or a thin film gate. It acts as a factor that hinders high-precision control of the oxide film, increases a series resistance in the formation of a metal ohmic contact, and degrades rectification characteristics, etc., and causes a process hindrance and a device performance degrade. Therefore, it is essential to form a clean crystal surface free of residual impurities.

【0003】Si結晶表面の清浄化処理としては、有機
物や自然酸化膜の除去を目的として有機洗浄や酸洗浄を
行った後に真空中で800〜1000℃程度の高温で加
熱する方法が広く用いられている。この方法は確実では
あるが、清浄化表面が非常に活性となるため高真空中以
外では安定に保つことが容易ではない。
[0003] As a method for cleaning the surface of the Si crystal, a method of heating at a high temperature of about 800 to 1000 ° C in vacuum after performing organic cleaning or acid cleaning for the purpose of removing organic substances and natural oxide films is widely used. ing. Although this method is reliable, it is not easy to keep it stable except in a high vacuum because the cleaning surface is very active.

【0004】他方、酸化膜除去に限れば化学反応を利用
したドライエッチングが適用できるが、重金属を十分に
除去することができないためウエット前処理の併用が不
可欠となっている。
On the other hand, dry etching using a chemical reaction can be applied only to removal of an oxide film, but since heavy metals cannot be sufficiently removed, it is indispensable to use wet pretreatment together.

【0005】上述したような技術の代表例としてはフッ
化水素(HF)洗浄による結晶表面の酸化膜除去とその
後の最表面Siの水素終端が挙げられる。この方法で清
浄化されたSi結晶表面はその後、大気中で安定である
ことがRes.Soc.Symp.Proc.259
(1992)409において報告されている。ただし大
気中に放置すれば確実に表面の汚染が進むことは周知の
事実で、都合が悪い。さらに通常の半導体装置の製造工
程においてはHF洗浄をした後に純水を用いてリンス処
理をする必要があり、この純水中の溶存酸素濃度が、S
i結晶表面を酸化・汚染するなどの影響を及ぼすことが
知られている。
[0005] A typical example of the above-mentioned technique is removal of an oxide film on the crystal surface by hydrogen fluoride (HF) cleaning and subsequent hydrogen termination of the outermost surface Si. The surface of the Si crystal cleaned by this method is subsequently confirmed to be stable in the atmosphere by Res. Soc. Symp. Proc. 259
(1992) 409. However, it is a well-known fact that surface contamination proceeds reliably if left in the air, which is inconvenient. Further, in a normal semiconductor device manufacturing process, it is necessary to perform a rinsing process using pure water after HF cleaning.
It is known that the surface of the i-crystal is oxidized and contaminated.

【0006】ところで結晶上の酸化膜厚や炭素・酸素な
どの表面組成などはXPS(X−ray Photoe
lectron Spectroscopy)を用いる
ことによって、より詳細に評価することができる。この
XPS評価を利用して、HF洗浄をした後に、一般的に
使用されている溶存酸素濃度が数ppm程度の純水でリ
ンスしたSi基板表面の酸化膜厚や表面組成を調べる
と、nmオ−ダ−の酸化膜がリンス直後から存在してい
るのが分かる。これらは1μmル−ル程度の半導体装置
ではほぼ問題にならないものの、設計ル−ルの微細化や
高集積化が進むにつれて悪影響を及ぼすようになってき
ている。またSi結晶表面の酸化はリンス時間の経過と
共に進行する。これらのことから半導体装置の高性能化
を図る上でSi結晶などの表面をより清浄にすることが
でき、かつその清浄な状態を保持することができる処理
方法が求められている。
Incidentally, the oxide film thickness on the crystal and the surface composition of carbon and oxygen are determined by XPS (X-ray Photoe).
By using electron spectroscopy, more detailed evaluation can be performed. Using this XPS evaluation, after HF cleaning, the oxide film thickness and the surface composition of the surface of the Si substrate rinsed with pure water having a dissolved oxygen concentration of about several ppm, which is generally used, are examined. It can be seen that the oxide film of-is present immediately after the rinsing. Although these are almost no problem in a semiconductor device of about 1 μm rule, they have an adverse effect as the design rule becomes finer and the integration becomes higher. Oxidation of the Si crystal surface progresses as the rinsing time elapses. For these reasons, there is a demand for a processing method capable of cleaning the surface of a Si crystal or the like and maintaining the clean state in order to improve the performance of the semiconductor device.

【0007】一方、フッ化水素を含む処理液はSi基板
の平坦化処理にも用いられている。例えばSi(11
1)基板表面に関しては、pH調整した緩衝フッ酸(B
HF)溶液による処理やHFで処理した後に純水中でボ
イルする処理などが行われており原子レベルでの平坦化
が実現されている。またSi(100)基板表面に関し
ては、BHF溶液(pH=5.3)を用いた処理によっ
て最も平坦な表面が得られることが報告されている。
On the other hand, a processing solution containing hydrogen fluoride is also used for a flattening process of a Si substrate. For example, Si (11
1) Regarding the substrate surface, buffered hydrofluoric acid (B
An HF) solution treatment, a boil treatment in pure water after treatment with HF, and the like are performed, and flattening at an atomic level is realized. In addition, it has been reported that the flattened surface of a Si (100) substrate surface can be obtained by a treatment using a BHF solution (pH = 5.3).

【0008】しかし、このような平坦化処理において
は,例えばBHF溶液処理ではその後に純水リンスを行
わないことが条件となっており、またフッ化水素処理に
関しては純水リンスを高温で行わなければならないな
ど、製造プロセスの安全性や安定性の点で問題があっ
た。これらのことから簡易にかつ安全にSi基板表面を
平坦化することができる処理技術が求められている。
However, in such a flattening process, for example, in a BHF solution process, it is a condition that no pure water rinsing is performed thereafter, and in the case of a hydrogen fluoride process, pure water rinsing must be performed at a high temperature. There was a problem in the safety and stability of the manufacturing process. For these reasons, there is a need for a processing technique that can easily and safely planarize the surface of a Si substrate.

【0009】ところで最近の0.1μmル−ルのCMO
Sではゲ−ト酸化膜の厚さが数nmであり、またEEP
ROMのトンネル酸化膜も7〜10nm程度と、酸化膜
の厚さを極めて薄くすることが求められている。このよ
うな薄い酸化膜ではSi表面の凹凸が酸化膜を形成した
後の凹凸に相似的に伝達される。MOSゲ−ト耐圧はS
i表面のラフネスに依存しており、表面の平坦性が高い
ほどゲ−ト耐圧の均一性が向上する。またEEPROM
の信頼性に関してはトンネル酸化膜の平坦化によって電
界集中の緩和と電界耐圧の向上が認められる。このよう
なことからも安全でかつ簡便な、Si基板表面の原子レ
ベルによる平坦化技術が強く求められている。
By the way, a recent 0.1 μm rule CMO
In the case of S, the thickness of the gate oxide film is several nm.
The thickness of the oxide film of the tunnel oxide film of the ROM is required to be extremely small, about 7 to 10 nm. In such a thin oxide film, the irregularities on the Si surface are transmitted similarly to the irregularities after the oxide film is formed. MOS gate breakdown voltage is S
It depends on the roughness of the i-surface, and the higher the flatness of the surface is, the more uniform the gate breakdown voltage is. Also EEPROM
As for the reliability of the semiconductor device, the flattening of the tunnel oxide film alleviates the concentration of the electric field and improves the withstand voltage of the electric field. In view of the above, there is a strong demand for a safe and simple technology for flattening the Si substrate surface at the atomic level.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上述したようにSi基
板表面に代表される結晶表面の清浄化技術が検討されて
いるものの、従来の清浄化技術では清浄化度が不十分と
なる技術領域が出現していると共に、清浄化の後の酸化
膜の増加や炭素・酸素の吸着に見られるように清浄化し
た表面をその状態で保持することが困難であった。これ
らは結晶表面への良好な結晶成長などを阻害することか
ら、より高性能の半導体装置を製造するために上記のよ
うな問題点の解決が望まれている。
As described above, although a technique for cleaning a crystal surface typified by the surface of a Si substrate has been studied, there are technical areas in which the degree of cleaning is insufficient with the conventional cleaning technique. In addition to the appearance, it has been difficult to maintain the cleaned surface in that state as seen in the increase of the oxide film after the cleaning and the adsorption of carbon and oxygen. Since these hinder favorable crystal growth on the crystal surface and the like, it is desired to solve the above problems in order to manufacture a semiconductor device with higher performance.

【0011】一方、従来のSi基板の平坦化技術におい
ては安全性や安定性の面で問題があることから安全でか
つ簡便な、Si基板表面の原子レベルによる平坦化技術
が望まれている。
On the other hand, the conventional planarization technology for Si substrates has problems in terms of safety and stability. Therefore, there is a demand for a safe and simple planarization technology on the Si substrate surface at the atomic level.

【0012】本発明は上記のような課題を解決するため
に行われたもので、半導体の結晶表面をより一層清浄化
かつ平坦化してその状態を保持し、結晶表面上に形成さ
れる酸化膜との界面が清浄化できる半導体装置の製造方
法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has been made to further clean and flatten the crystal surface of a semiconductor and to maintain the state, thereby forming an oxide film formed on the crystal surface. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device in which an interface with the semiconductor device can be cleaned.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明は、半導体基板の半導体結晶表面を清浄化す
る表面処理工程と、その表面処理工程の後で前記半導体
結晶表面を平坦化する液体洗浄工程と、その液体洗浄工
程に続いて前記半導体結晶表面に酸化膜を形成する酸化
工程とを備えた半導体装置の製造方法を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a surface treatment step for cleaning a semiconductor crystal surface of a semiconductor substrate, and flattening the semiconductor crystal surface after the surface treatment step. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a liquid cleaning step of performing a liquid cleaning step; and an oxidation step of forming an oxide film on the surface of the semiconductor crystal subsequent to the liquid cleaning step.

【0014】ここで洗浄する工程における表面処理に用
いるものとしては液状表面処理剤などがあり、例えばフ
ッ酸系・純水・硫酸系・塩酸系・過酸化水素系・アンモ
ニア系、あるいはそれらを組み合わせたものなどが挙げ
られる。
The surface treatment used in the cleaning step includes a liquid surface treatment agent, for example, hydrofluoric acid, pure water, sulfuric acid, hydrochloric acid, hydrogen peroxide, ammonia, or a combination thereof. And the like.

【0015】また洗浄する工程に用いる液体は半導体基
板を実質的に酸化しない液体であることが望ましい。具
体的には溶存酸素濃度が300ppb以下の純水などが
用いられる。
The liquid used in the cleaning step is preferably a liquid that does not substantially oxidize the semiconductor substrate. Specifically, pure water having a dissolved oxygen concentration of 300 ppb or less is used.

【0016】純水中の溶存酸素濃度を低減させるにつれ
て、基板の結晶表面に形成される酸化膜の形成速度が低
下することが知られている。そして例えばSi(10
0)面に対しては溶存酸素濃度を300ppb以下とい
うように極めて低くすると酸化が起きないほどに抑えら
れる。この場合、結晶の表面は水素で終端されているの
で、炭素・酸素などの表面汚染物の付着も抑制できる。
よって表面処理をおこなった清浄な結晶の表面を純水に
よるリンスの後にも保持することができる。この状態は
少なくとも1週間程度の時間内であれば純水中に半導体
基板を漬けておく時間にはほとんど依存しない。
It is known that as the concentration of dissolved oxygen in pure water is reduced, the formation rate of an oxide film formed on the crystal surface of the substrate decreases. And, for example, Si (10
When the dissolved oxygen concentration is extremely low, such as 300 ppb or less, with respect to the 0) plane, oxidation can be suppressed so as not to occur. In this case, since the surface of the crystal is terminated with hydrogen, adhesion of surface contaminants such as carbon and oxygen can be suppressed.
Therefore, the surface of the clean crystal subjected to the surface treatment can be maintained even after rinsing with pure water. This state hardly depends on the time for immersing the semiconductor substrate in pure water for at least about one week.

【0017】なおSi(111)面の場合には溶存酸素
濃度が1ppm以下程度でも効果がある。またこのよう
な低濃度の純水を用いることは結晶の表面の平坦化にも
寄与する。フッ酸などを含む液状表面処理剤で処理した
Si結晶の表面は水素で終端されているものの、原子レ
ベルで見た場合、平滑度に関しては十分ではない。
In the case of the Si (111) surface, the effect is obtained even when the dissolved oxygen concentration is about 1 ppm or less. The use of such low-concentration pure water also contributes to planarization of the crystal surface. Although the surface of the Si crystal treated with a liquid surface treatment agent containing hydrofluoric acid or the like is terminated with hydrogen, the surface smoothness is not sufficient when viewed at the atomic level.

【0018】この状態のSi結晶表面の簡単な模式図を
図1に示す。図に示すようにSi結晶11の表面にはス
テップ12やファセット13などのマイクロラフネスが
存在する。
FIG. 1 shows a simple schematic diagram of the Si crystal surface in this state. As shown in the figure, micro-roughness such as steps 12 and facets 13 exists on the surface of the Si crystal 11.

【0019】また図2にHF処理などによって水素終端
されたSi原子の状態を示す。水素21と結合したSi
原子22と、内部のSi原子23との結合力24は水素
21とSi原子22との結合力25に比べて弱い。一
方、純水中にはOH- 基26が10-7mol/L存在し
ており、このOH- 基26はSi結合24の間に入って
最表面のSi原子22をエッチングする効果がある。た
だし例えば9ppm程度と純水中の溶存酸素濃度が高い
と、最表面のSi原子22のうち特に図1のステップ1
2の部分がエッチングの進行よりも早く酸化されOH-
基26の効果を十分に引き出すことができない。
FIG. 2 shows the state of Si atoms terminated with hydrogen by HF treatment or the like. Si bonded to hydrogen 21
The bonding force 24 between the atom 22 and the internal Si atom 23 is weaker than the bonding force 25 between the hydrogen 21 and the Si atom 22. On the other hand, an OH - group 26 exists in pure water at 10 -7 mol / L, and the OH - group 26 enters between the Si bonds 24 and has an effect of etching the Si atoms 22 on the outermost surface. However, if the concentration of dissolved oxygen in pure water is high, for example, about 9 ppm, of the Si atoms 22 on the outermost surface, step 1 in FIG.
Second part is oxidized faster than the progress of the etching OH -
The effect of the base 26 cannot be fully obtained.

【0020】これに対して溶存酸素濃度が300ppb
以下というような純水を用いると、結晶表面の酸化が抑
えられるため、OH- 基26によるエッチング効果を十
分に発揮させることができる。そしてこのOH- 基26
によるエッチングは主に図1のステップ12の部分で生
じるため、常温程度の純水リンス処理でもSi結晶の表
面を平坦化することができる。
On the other hand, when the dissolved oxygen concentration is 300 ppb
When the following pure water is used, the oxidation of the crystal surface is suppressed, so that the etching effect by the OH - group 26 can be sufficiently exhibited. And this OH - group 26
1 mainly occurs at the step 12 in FIG. 1, so that the surface of the Si crystal can be flattened even by pure water rinsing at about room temperature.

【0021】すなわち従来の高濃度な溶存酸素を含む純
水によるリンスでは酸化膜が形成することにより妨げら
れていたSi結晶の表面と純水との相互作用を、溶存酸
素濃度が300ppb以下というような純水を用いるこ
とにより確実に生じさせることができるようになる。こ
の結果、純水がSiの結晶をエッチングすることにより
結晶の表面を平坦化することができる。
That is, in the conventional rinsing with pure water containing high concentration of dissolved oxygen, the interaction between the surface of the Si crystal and the pure water, which has been hindered by the formation of an oxide film, is reduced to a concentration of 300 ppb or less. The use of pure water makes it possible to surely generate water. As a result, the surface of the crystal can be planarized by etching the Si crystal with pure water.

【0022】例えば平滑度の目安である中心線平均粗さ
a (DIN 4768、JISB 0601)で表し
た場合、本発明による平坦化処理によれば溶存酸素濃度
が300ppb以下というような純水で処理するだけで
a =0.1nm以下という値を100×100nm2
以上の領域で達成できる。
For example, when represented by the center line average roughness Ra (DIN 4768, JIS B 0601), which is a measure of smoothness, according to the flattening treatment according to the present invention, pure water having a dissolved oxygen concentration of 300 ppb or less is used. The value of Ra = 0.1 nm or less by processing alone is 100 × 100 nm 2
This can be achieved in the above areas.

【0023】このようにデバイスサイズでの平坦化がで
きると同時に、酸化膜の形成や酸素・炭素といった表面
汚染物の付着などを抑えて結晶の表面を確実に清浄化す
ることができる。よって良好な結晶の成長や界面の電気
特性の向上を実現することができ、より高性能な半導体
装置を得ることができる。
As described above, the surface of the crystal can be reliably cleaned by suppressing the formation of an oxide film and the attachment of surface contaminants such as oxygen and carbon, while at the same time achieving the planarization at the device size. Therefore, good crystal growth and improvement of the electrical characteristics of the interface can be realized, and a higher-performance semiconductor device can be obtained.

【0024】なおSi(100)面と比べるとSi(1
11)面のほうが溶存酸素に対する許容度は高く、1p
pm以下程度でも十分効果がある。以上では純水を用い
た例について述べたが、純水の他にもアンモニア系・p
H調整フッ酸系の溶液や純水をボイルしたものを用いて
も同様なエッチング効果が得られる。
Incidentally, when compared with the Si (100) plane, Si (1
11) The surface has higher tolerance to dissolved oxygen,
Even at about pm or less, there is a sufficient effect. In the above, the example using pure water has been described.
A similar etching effect can be obtained by using a H-adjusted hydrofluoric acid-based solution or a boiled pure water.

【0025】以上の洗浄する工程に連続して酸化膜を形
成する工程を行う。ここで連続してとは洗浄する工程で
用いた液体中に保持したまま、あるいは液体から取り出
すことなく液体の置換を行って、酸化膜を形成すること
を指す。
A step of forming an oxide film is performed successively to the above-described cleaning step. Here, “continuously” refers to forming an oxide film while maintaining the liquid in the liquid used in the cleaning step or by replacing the liquid without removing the liquid from the liquid.

【0026】この工程において用いることのできる液体
は純水、硫酸+過酸化水素系、フッ酸+過酸化水素系、
塩酸+過酸化水素系などのSiに対する酸化剤である。
いずれの液体を用いるにしても、洗浄工程の後に半導体
基板を液体から取り出すことなく、Si表面に酸化膜を
形成する。
The liquid which can be used in this step is pure water, sulfuric acid + hydrogen peroxide system, hydrofluoric acid + hydrogen peroxide system,
It is an oxidizing agent for Si such as hydrochloric acid + hydrogen peroxide.
Whichever liquid is used, an oxide film is formed on the Si surface without removing the semiconductor substrate from the liquid after the cleaning step.

【0027】なお液体から取り出す場合でも、Siの表
面に%以上の面密度では酸素・炭素などの汚染を生じさ
せない不活性ガスの雰囲気中に、一時的に半導体基板を
入れた後、酸化膜を形成する工程を行えば連続して酸化
膜を形成する場合と同様な効果が得られる。
Even when the semiconductor substrate is taken out of the liquid, the oxide film is removed after temporarily placing the semiconductor substrate in an atmosphere of an inert gas which does not cause contamination such as oxygen and carbon on the surface of Si at a surface density of not less than%. By performing the forming step, the same effect as in the case of continuously forming an oxide film can be obtained.

【0028】ここで不活性ガスとしては真空・高純度水
素ガス・窒素ガス・アルゴンガス・ヘリウムガスなどを
用いることができる。例えば洗浄する工程で純水を用い
酸化膜を形成する工程においても純水を用いたとする
と、洗浄する工程と酸化膜を形成する工程とで用いる液
体が同一であるから液体の置換を行わなくてもすむ。一
方、洗浄する工程で純水、酸化膜を形成する工程で硫酸
+過酸化水素系を用いた場合には、半導体基板を液体か
ら取り出さずに液体の置換を行えば、半導体の結晶表面
が清浄な状態のままで酸化膜を形成できる。つまり従来
のように洗浄する工程の後に酸化を行うために半導体基
板を液体から取り出すことによって、洗浄する工程で清
浄となった結晶の表面が汚染されてしまうのを防ぐこと
ができる。
Here, vacuum, high-purity hydrogen gas, nitrogen gas, argon gas, helium gas or the like can be used as the inert gas. For example, if pure water is used also in the step of forming an oxide film using pure water in the cleaning step, the liquid used in the cleaning step and the step of forming the oxide film are the same, so that replacement of the liquid is not performed. You can On the other hand, in the case where pure water is used in the cleaning step and sulfuric acid + hydrogen peroxide is used in the step of forming an oxide film, the semiconductor surface is cleaned by replacing the liquid without removing the semiconductor substrate from the liquid. The oxide film can be formed while keeping the state. In other words, by removing the semiconductor substrate from the liquid in order to perform oxidation after the cleaning step as in the related art, it is possible to prevent the surface of the crystal cleaned in the cleaning step from being contaminated.

【0029】また添加する酸素の濃度は酸化膜を形成す
る程度に高ければよく、具体的には300ppb〜9p
pm程度が好ましい。このように酸化膜を形成すると1
〜2nm程度の酸化膜が形成される。最近のCMOSの
ゲ−ト酸化膜では数nm、EEPROMのトンネル酸化
膜では7〜10nm程度の酸化膜が必要であるから、本
発明による酸化膜を形成する工程の後に従来と同様な方
法を用いて酸化を行い、半導体装置に必要な酸化膜の厚
さを得ることができる。
The concentration of oxygen to be added may be high enough to form an oxide film, specifically, 300 ppb to 9 ppb.
pm is preferred. When an oxide film is formed in this way, 1
An oxide film of about 2 nm is formed. Since a recent gate oxide film of CMOS requires an oxide film of several nm, and a tunnel oxide film of EEPROM requires an oxide film of about 7 to 10 nm, a method similar to the conventional method is used after the step of forming an oxide film according to the present invention. Oxidation to obtain a thickness of an oxide film required for the semiconductor device.

【0030】この際、本発明の酸化膜を形成する工程に
よってできる酸化膜と従来と同様な工程によってできる
酸化膜との界面が汚染される。しかしこの汚染は、従来
の酸化膜を形成する工程によってのみ酸化膜を形成した
場合に汚染されてしまう、半導体の結晶表面と酸化膜と
の界面に生じる汚染と比べると、XPS評価で20%以
上少ないことが分かった。
At this time, the interface between the oxide film formed by the process of forming the oxide film of the present invention and the oxide film formed by the conventional process is contaminated. However, this contamination is 20% or more in XPS evaluation as compared with the contamination generated at the interface between the crystal surface of the semiconductor and the oxide film, which is contaminated when the oxide film is formed only by the conventional oxide film forming process. It turned out to be less.

【0031】さらに本発明による酸化膜と酸化膜との界
面の汚染は従来の半導体の結晶表面と酸化膜との界面の
汚染と比べると、半導体装置の性能低下に寄与する度合
いが非常に少ない。つまり半導体装置の性能を決定する
上で重要な、半導体の結晶表面と酸化膜との界面は本発
明の酸化膜を形成する工程を用いると清浄に保たれたま
まなので、半導体装置の電気的特性の向上が実現し、高
性能な半導体装置を得ることができる。
Furthermore, the contamination at the interface between the oxide film and the oxide film according to the present invention contributes to the performance of the semiconductor device to a lesser extent than the conventional contamination at the interface between the crystal surface of the semiconductor and the oxide film. In other words, the interface between the crystal surface of the semiconductor and the oxide film, which is important in determining the performance of the semiconductor device, is kept clean by using the oxide film forming step of the present invention. And a high-performance semiconductor device can be obtained.

【0032】[0032]

【作用】本発明によれば半導体基板を表面処理した後に
液体で洗浄する工程を行い、この工程に連続して酸化膜
を形成する工程を行うので、従来の半導体基板を液体か
ら取り出して酸化を行う半導体装置と比べると、半導体
の結晶表面と酸化膜との界面がより一層清浄化かつ平坦
化される。
According to the present invention, a step of cleaning the surface of a semiconductor substrate with a liquid after the surface treatment is performed, and a step of forming an oxide film is performed continuously from this step. The interface between the crystal surface of the semiconductor and the oxide film is further cleaned and flattened as compared with a semiconductor device that performs the process.

【0033】[0033]

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。ま
ず図3に本発明の半導体装置の製造方法を適用した一実
施例による処理装置の構成を模式的に示す。図において
31は、ドレイン管33を下部に持つ処理容器であり、
ドレイン管33はその途中にバルブ32を持つ。この処
理容器31は石英、あるいはPVDFやPFAなどのテ
フロン系樹脂のような低溶出の材質から構成されてい
る。処理容器31は同様な材質からなる蓋34によって
密閉されており、この蓋34には純水などの導入管35
が接続されている。この導入管35はバルブ32を途中
に持つ。また導入管35はその上部に、酸素導入用バル
ブ37を途中に持つ酸素導入管36が接続されている。
Embodiments of the present invention will be described below. First, FIG. 3 schematically shows a configuration of a processing apparatus according to an embodiment to which a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is applied. In the figure, reference numeral 31 denotes a processing vessel having a drain tube 33 at a lower portion,
The drain pipe 33 has a valve 32 on its way. The processing container 31 is made of a low-elution material such as quartz or a Teflon-based resin such as PVDF or PFA. The processing vessel 31 is sealed by a lid 34 made of a similar material.
Is connected. The introduction pipe 35 has a valve 32 in the middle. An oxygen introduction pipe 36 having an oxygen introduction valve 37 in the middle is connected to the upper part of the introduction pipe 35.

【0034】処理容器21の内部にはあらかじめ処理内
容に応じて選択した液状表面処理剤38、例えば純水・
フッ酸系・硫酸系・塩酸系・過酸化水素系・アンモニア
系、あるいはそれらを組み合わせて調整したものを入れ
ておく。そしてこの中に半導体基板39、例えばSi結
晶基板を入れ、結晶の表面の残留不純物、例えば酸化膜
や有機汚染物などを除去する。次いでバルブ32を開け
溶存酸素濃度が300ppb以下の純水を処理容器31
に導入し液状表面処理剤38との置換を行った後、半導
体基板39の表面を導入した純水によって洗浄する。
Inside the processing container 21, a liquid surface treatment agent 38, such as pure water
Hydrofluoric acid-based, sulfuric acid-based, hydrochloric acid-based, hydrogen peroxide-based, ammonia-based, or a combination of these is added. Then, a semiconductor substrate 39, for example, a Si crystal substrate is put therein, and residual impurities on the surface of the crystal, for example, an oxide film and organic contaminants are removed. Next, the valve 32 is opened and pure water having a dissolved oxygen concentration of 300 ppb or less is supplied to the processing vessel 31.
After the replacement with the liquid surface treatment agent 38, the surface of the semiconductor substrate 39 is washed with the introduced pure water.

【0035】この純水による洗浄の後、酸素導入用バル
ブ37を開け酸素を処理容器31に導入し純水中の酸素
濃度を高くすることによって、半導体基板39の表面に
酸化膜を形成する。
After the cleaning with pure water, the oxygen introduction valve 37 is opened to introduce oxygen into the processing vessel 31 to increase the oxygen concentration in the pure water, thereby forming an oxide film on the surface of the semiconductor substrate 39.

【0036】上記のような構成の処理装置を用い上述し
た手順に従って、比抵抗25〜50Ω・cmの6インチ
p−Si(100)基板の処理を行った。処理液には2
%HF水溶液と溶存酸素濃度が300ppb以下の純水
を用いた。
A 6-inch p-Si (100) substrate having a specific resistance of 25 to 50 Ω · cm was processed using the processing apparatus having the above-described configuration according to the above-described procedure. 2 for processing solution
% HF aqueous solution and pure water having a dissolved oxygen concentration of 300 ppb or less were used.

【0037】この純水によるリンスでは流量が0.5c
m/sの場合、15分経過後においても酸化膜が形成さ
れていないだけでなく、5000時間経過した後におい
ても酸化が起こらない。この効果は溶存酸素濃度にして
300ppbまでほぼ同等である。
In this pure water rinsing, the flow rate is 0.5 c
In the case of m / s, not only the oxide film is not formed even after 15 minutes, but also oxidation does not occur even after 5000 hours. This effect is almost the same up to a dissolved oxygen concentration of 300 ppb.

【0038】なおSi(111)面では1ppm以下で
同等な効果が得られる。次に図4にSi(100)基板
をHF水溶液で処理した後に溶存酸素濃度だけを変化さ
せた純水でそれぞれリンスした際の、表面ラフネスの標
準偏差(RMS)と溶存酸素濃度との関係を示す。図で
は横軸が溶存酸素濃度、縦軸がRMSを表す。純水中の
溶存酸素濃度が300ppb以下、より具体的には20
0ppb以下になるとSi表面の酸化が抑制されてSi
エッチングが生じ、その結果として表面の平坦性が向上
してRMSが小さくなることがこの図より分かる。
On the Si (111) plane, the same effect can be obtained at 1 ppm or less. Next, FIG. 4 shows the relationship between the standard deviation (RMS) of surface roughness and the dissolved oxygen concentration when the Si (100) substrate was treated with an HF aqueous solution and then rinsed with pure water in which only the dissolved oxygen concentration was changed. Show. In the figure, the horizontal axis represents dissolved oxygen concentration, and the vertical axis represents RMS. The dissolved oxygen concentration in pure water is 300 ppb or less, more specifically, 20 ppb
At 0 ppb or less, oxidation of the Si surface is suppressed and
It can be seen from this figure that etching occurs and as a result the surface flatness is improved and the RMS is reduced.

【0039】またSi(111)面についても同様な効
果が得られる。上述した処理方法を適用した半導体装置
の製造例として、0.1μmル−ルのCMOSを製造し
た例を示す。図5は製造した0.1μmル−ルのNMO
Sの構成を示す断面図である。
Similar effects can be obtained for the Si (111) plane. As an example of manufacturing a semiconductor device to which the above-described processing method is applied, an example of manufacturing a 0.1 μm rule CMOS will be described. FIG. 5 shows the manufactured 0.1 μm rule NMO.
It is sectional drawing which shows the structure of S.

【0040】まずSi(100)基板51にロコス酸化
膜52を形成した。次いでSi(100)基板51の成
膜面にあたる表面の酸化膜をHF系溶液で除去した後に
溶存酸化濃度が30ppb以下の純水でリンス処理を行
い、平坦性に優れかつ清浄なSi表面51aを形成し
た。
First, a LOCOS oxide film 52 was formed on a Si (100) substrate 51. Next, after removing the oxide film on the surface corresponding to the film-forming surface of the Si (100) substrate 51 with an HF-based solution, a rinse treatment is performed with pure water having a dissolved oxidation concentration of 30 ppb or less to obtain a clean and flat Si surface 51a having excellent flatness. Formed.

【0041】次いでこのSi表面51a上に厚さ約1n
mのゲ−ト酸化膜53aを形成するために純水中に酸素
を導入して4ppmまで酸素濃度を高めた。このときS
i基板51は純水に入れたままにして、大気に晒さない
ようにした。
Next, on the Si surface 51a, a thickness of about 1 n
In order to form the gate oxide film 53a of m, oxygen was introduced into pure water to increase the oxygen concentration to 4 ppm. Then S
The i-substrate 51 was kept in pure water so as not to be exposed to the atmosphere.

【0042】この後Si基板51を純水中から取り出
し、ウェット酸化によって厚さ約4nmのゲ−ト酸化膜
53bを形成して、ゲ−ト酸化膜53の厚さが約5nm
となるようにした。
Thereafter, the Si substrate 51 is taken out of the pure water, and a gate oxide film 53b having a thickness of about 4 nm is formed by wet oxidation, and the thickness of the gate oxide film 53 is set to about 5 nm.
It was made to become.

【0043】ここでウェット酸化の代わりにドライ酸化
を用いてゲ−ト酸化膜53bを形成しても良い。引き続
いてソ−ス54・ドレイン55・ゲ−ト電極56・ソ−
ス電極57・ソレイン電極58を形成した。
Here, the gate oxide film 53b may be formed by using dry oxidation instead of wet oxidation. Subsequently, source 54, drain 55, gate electrode 56, source
A source electrode 57 and a solein electrode 58 were formed.

【0044】図6に上記の純水リンスにおける純水中の
溶存酸素濃度を変化させた際の、溶存酸素濃度とゲ−ト
耐圧との関係を示す。図では横軸が溶存酸素濃度、縦軸
がゲ−ト耐圧を表す。実線で示す、純水リンスの後にS
i基板51を大気に晒してゲ−ト酸化膜53を形成した
場合に比べて、破線で示す、純水リンスの後にSi基板
51を大気に晒すことなくゲ−ト酸化膜53aを形成
し、その後にゲ−ト酸化膜53bを形成した本実施例の
場合の方が10%程度の耐圧の向上が見られる。
FIG. 6 shows the relationship between the dissolved oxygen concentration and the gate pressure resistance when the dissolved oxygen concentration in the pure water in the pure water rinse is changed. In the figure, the horizontal axis represents the dissolved oxygen concentration, and the vertical axis represents the gate breakdown voltage. After the pure water rinse shown by the solid line, S
A gate oxide film 53a is formed without exposing the Si substrate 51 to the air after rinsing with pure water, as indicated by a broken line, as compared with a case where the gate oxide film 53 is formed by exposing the i-substrate 51 to the atmosphere, In the case of the present embodiment in which the gate oxide film 53b is formed thereafter, the improvement of the breakdown voltage by about 10% can be seen.

【0045】さらに溶存酸素濃度が5ppmまでの純水
で処理した領域はゲ−ト電圧が低く、溶存酸素濃度が3
00ppb以下、より具体的には200ppb以下程度
からゲ−ト電圧が増加することが分かる。さらに0.1
μmル−ルのCMOSの半導体装置に対応したゲ−ト電
圧を得るためには、溶存酸素濃度が30ppb以下の純
水で処理するのが最良であることが分かる。
Further, the region treated with pure water having a dissolved oxygen concentration of up to 5 ppm has a low gate voltage and a dissolved oxygen concentration of 3 ppm.
It can be seen that the gate voltage increases from 00 ppb or less, more specifically, from about 200 ppb or less. Further 0.1
It can be seen that in order to obtain a gate voltage corresponding to a μm rule CMOS semiconductor device, it is best to treat with pure water having a dissolved oxygen concentration of 30 ppb or less.

【0046】また既に報告されているように、平坦化に
よりSi表面にテラスなどのマイクロラフネスが少ない
場合はNMOSゲ−トに電圧が印加された時、電界集中
が緩和されてゲ−ト電圧の均一化ができ、素子特性の均
一化、歩留まりの向上などが期待できる。
As already reported, when micro roughness such as a terrace is small on the Si surface due to planarization, when a voltage is applied to the NMOS gate, the electric field concentration is reduced and the gate voltage is reduced. Uniformity can be achieved, and uniformity of element characteristics and improvement of yield can be expected.

【0047】なお(111)CMOSの場合には1pp
m以下でこの効果が現れる。また通常MOS構造ではS
i(100)基板が良く用いられる。これは(100)
の単位面積当たりのダングリングボンド数Nitが他の
面方位に比べて少なく、電界ストレスに対する信頼性の
点から有利であるからである。
In the case of (111) CMOS, 1 pp
This effect appears below m. In a normal MOS structure, S
An i (100) substrate is often used. This is (100)
This is because the number Nit of dangling bonds per unit area is smaller than other plane orientations, which is advantageous from the viewpoint of reliability against electric field stress.

【0048】MOSの動作状態ではホットエレクトロ
ン、ホットホ−ルのゲ−ト酸化膜への飛び込みが存在す
る。この飛び込みの際にダングリングボンドが切れ、こ
れが信頼性の低下につながる。このときSi(100)
表面に凹凸が存在すると、(100)面の他に(11
1)面方位などが存在していることを意味しており、理
想的な(100)面とはいえない。すなわち(111)
面などは(100)面よりもNitが多いため、理想的
な(100)のNitより凹凸が多い(100)表面で
は、ダングリングボンド数が多いことになり信頼性が低
下する。
In the operation state of the MOS, hot electrons and hot holes jump into the gate oxide film. The dangling bond breaks during this dive, which leads to a decrease in reliability. At this time, Si (100)
If there are irregularities on the surface, (11) besides the (100) plane
1) It means that the plane orientation and the like exist, and it cannot be said that it is an ideal (100) plane. That is, (111)
Since the surface and the like have more Nit than the (100) surface, the (100) surface having more irregularities than the ideal (100) Nit has a large number of dangling bonds and lowers the reliability.

【0049】このようなことから、Si基板表面の平坦
性を向上させることによって信頼性を高めることが可能
となる。次いで図7にSi基板51上に形成された酸化
膜の破壊電界強度を示す。図では横軸がSi−酸化膜界
面残留炭素濃度、縦軸が破壊電界強度を表す。純水リン
スの後にSi基板51を大気に晒してゲ−ト酸化膜53
を形成した場合に比べて、本実施例ではSi表面51a
とゲ−ト酸化膜53aとの界面の残留炭素濃度が約1%
以下に低減された結果、破壊電界強度が向上しているこ
とが分かる。
As described above, it is possible to improve the reliability by improving the flatness of the surface of the Si substrate. Next, FIG. 7 shows the breakdown electric field strength of the oxide film formed on the Si substrate 51. In the figure, the horizontal axis represents the concentration of residual carbon at the Si-oxide film interface, and the vertical axis represents the breakdown electric field strength. After rinsing with pure water, the Si substrate 51 is exposed to the atmosphere to form a gate oxide film 53.
In this embodiment, as compared with the case where
The residual carbon concentration at the interface between the substrate and the gate oxide film 53a is about 1%
It can be seen that as a result of the reduction below, the breakdown electric field strength is improved.

【0050】ここで図8に本発明を適用した処理装置の
他の構成例を示す。図8では図3と同一の部分には同じ
番号を付けてある。図3の処理装置と異なる点は、蓋3
4に純水導入管35と共にバルブ82を途中に持つ窒素
導入管81が接続されている点である。
FIG. 8 shows another configuration example of the processing apparatus to which the present invention is applied. 8, the same parts as those in FIG. 3 are given the same numbers. The difference from the processing apparatus of FIG.
4 is connected to a pure water introduction pipe 35 and a nitrogen introduction pipe 81 having a valve 82 in the middle.

【0051】このような処理装置においては図3に示し
た処理装置と同様に、まず処理容器31内に半導体基板
39と液状表面処理剤38とをあらかじめ入れておき、
半導体基板39表面の残留不純物を除去する。次にバル
ブ82を開けて窒素導入管81から高純度の窒素を導入
した後、バルブ32を開けて純水を導入する。このよう
に窒素を導入した状態で純水を供給することにより、溶
存酸素濃度が300ppb以下の純水をその場で作るこ
とができる。
In such a processing apparatus, as in the processing apparatus shown in FIG. 3, a semiconductor substrate 39 and a liquid surface treating agent 38 are first put in a processing vessel 31 in advance.
The impurities remaining on the surface of the semiconductor substrate 39 are removed. Next, after opening the valve 82 and introducing high-purity nitrogen from the nitrogen introduction pipe 81, the valve 32 is opened and pure water is introduced. By supplying pure water with nitrogen introduced in this way, pure water having a dissolved oxygen concentration of 300 ppb or less can be produced on the spot.

【0052】溶存酸素濃度の減少はヘンリ−の法則によ
り説明できる。ヘンリ−の法則とは、液中の溶存酸素濃
度がその液が接する気体中の酸素分圧に比例することを
いう。これを利用して、処理容器31内の窒素中酸素濃
度を399Pa以下にすることにより、溶存酸素濃度を
300ppb以下にすることができる。また処理容器3
1内の窒素中酸素濃度を13.3Pa以下にすることに
より、溶存酸素濃度を10ppbオ−ダ−まで下げるこ
とができる。
The decrease in the dissolved oxygen concentration can be explained by Henry's law. Henry's law means that the concentration of dissolved oxygen in a liquid is proportional to the partial pressure of oxygen in the gas in contact with the liquid. By utilizing this, the dissolved oxygen concentration can be reduced to 300 ppb or less by setting the oxygen concentration in nitrogen in the processing container 31 to 399 Pa or less. Processing container 3
By setting the oxygen concentration in nitrogen within 1 to 13.3 Pa or less, the dissolved oxygen concentration can be reduced to the order of 10 ppb.

【0053】また図9に本発明を適用した処理装置のさ
らに他の構成例を示す。図9では図8と同一の部分には
同じ番号を付けてある。図8と異なる点は窒素導入管8
1が処理容器31の内部にまで入ってきている点であ
る。
FIG. 9 shows still another configuration example of a processing apparatus to which the present invention is applied. In FIG. 9, the same parts as those in FIG. 8 are given the same numbers. 8 is different from FIG.
1 is that it has entered the inside of the processing container 31.

【0054】図9に示す処理装置において処理容器31
への純水の流入速度が速い場合には、液中からの酸素の
脱出速度が十分に確保されずに必要な溶存酸素濃度にま
で下がらないこともあり得る。この場合には窒素と純水
との接触面積を増やすことが必要で、例えば図9に示す
ように窒素バブリングを行うことで窒素と純水の接触面
積を意図的に増やすことができる。これにより溶存酸素
濃度を低減することができる。
In the processing apparatus shown in FIG.
When the flow rate of pure water into the solution is high, the escape rate of oxygen from the liquid may not be sufficiently ensured, and the concentration of dissolved oxygen may not be reduced to a required level. In this case, it is necessary to increase the contact area between nitrogen and pure water. For example, by performing nitrogen bubbling as shown in FIG. 9, the contact area between nitrogen and pure water can be intentionally increased. Thereby, the dissolved oxygen concentration can be reduced.

【0055】なお窒素の代わりにアルゴン・水素・ヘリ
ウムガス等をはじめとする他の気体であっても、その気
体中の酸素濃度が上記した濃度以下であれば同様の効果
が得られる。
It should be noted that other gases such as argon, hydrogen, helium gas and the like can be used in place of nitrogen as long as the oxygen concentration in the gas is equal to or less than the above-described concentration.

【0056】さらに処理装置の他の構成例を図10に示
す。図10では図3と同一の部分には同じ番号を付けて
ある。この装置の特徴は蓋34に真空排気装置101が
接続されていることである。
FIG. 10 shows another configuration example of the processing apparatus. In FIG. 10, the same parts as those in FIG. 3 are given the same numbers. The feature of this device is that a vacuum exhaust device 101 is connected to the lid 34.

【0057】真空排気装置101を設ける理由は、液状
表面処理剤38や純水の表面と接する雰囲気を真空排気
装置101によって減圧することで、溶存酸素濃度を低
減するためである。この場合も真空中の酸素濃度を39
9Pa以下にすることで溶存酸素濃度を300ppb以
下にすることができる。
The reason why the vacuum exhaust device 101 is provided is to reduce the concentration of dissolved oxygen by reducing the pressure of the atmosphere in contact with the surface treatment agent 38 and the surface of pure water by the vacuum exhaust device 101. Also in this case, the oxygen concentration in the vacuum is 39
By setting the pressure to 9 Pa or less, the dissolved oxygen concentration can be reduced to 300 ppb or less.

【0058】さらに処理装置の他の実施例を図11に示
す。図において111はドレイン管113を下部に持つ
処理容器であり、ドレイン管113はその途中にバルブ
112を持つ。また処理容器111には純水などの導入
管114が接続されており、さらにこの処理装置は処理
容器111の外側に外部容器115が配置される2重構
造になっている。処理容器111・外部容器115の上
部には窒素導入管116が接続された蓋117が配置さ
れている。窒素導入管116から導入された窒素は蓋1
17の内部に一度ためて均一に流出させるようになって
いる。この蓋117の外周部分117aは導入された窒
素を外周部分117aにも流出させ、蓋117内の窒素
の圧力と一方向の流れにより処理装置の内部に大気が混
入し酸素やCxy などの汚染物に半導体基板が汚染さ
れることを防止している。
FIG. 11 shows another embodiment of the processing apparatus. In the figure, reference numeral 111 denotes a processing vessel having a drain tube 113 at a lower portion, and the drain tube 113 has a valve 112 in the middle thereof. Further, an introduction pipe 114 of pure water or the like is connected to the processing container 111, and the processing apparatus has a double structure in which an external container 115 is disposed outside the processing container 111. A lid 117 to which a nitrogen introduction pipe 116 is connected is disposed above the processing container 111 and the external container 115. The nitrogen introduced from the nitrogen introduction pipe 116 is
17 so as to be accumulated once and flow out uniformly. The peripheral portion 117a of the lid 117 causes also flows out to the outer peripheral portion 117a of the introduced nitrogen, air is mixed into the processing unit by the pressure and the unidirectional flow of nitrogen in the lid 117 such as oxygen or C x H y The semiconductor substrate is prevented from being contaminated by the contaminants.

【0059】処理容器111の内部にはあらかじめ処理
内容に応じて選択した液状表面処理剤38、例えば純水
・フッ酸系・硫酸系・塩酸系・過酸化水素系・アンモニ
ア系、あるいはそれらを組み合わせて調整したものを入
れておく。そしてこの中に半導体基板39、例えばSi
結晶基板を入れ、結晶の表面の残留不純物、例えば酸化
膜や有機汚染物などを除去する。次いで純水導入管11
4より溶存酸素濃度が300ppb以下の純水を処理容
器111に導入し液状表面処理剤38との置換を行った
後、半導体基板39の表面を、導入した純水によって洗
浄する。
Inside the processing vessel 111, a liquid surface treating agent 38 selected in advance according to the processing content, for example, pure water, hydrofluoric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, hydrogen peroxide, ammonia, or a combination thereof Put the adjusted one. A semiconductor substrate 39 such as Si
A crystal substrate is put in, and residual impurities on the surface of the crystal, such as an oxide film and organic contaminants, are removed. Next, the pure water introduction pipe 11
4, pure water having a dissolved oxygen concentration of 300 ppb or less is introduced into the processing container 111 to replace the liquid surface treating agent 38, and then the surface of the semiconductor substrate 39 is washed with the introduced pure water.

【0060】この洗浄工程においては窒素導入管116
より窒素を導入し処理装置内の雰囲気を窒素にしておく
ことによって、純水中の溶存酸素濃度の増加を抑え、半
導体基板39表面の酸化を完全に抑制することができ
る。例えば5ppbの純水を用いた場合には溶存酸素濃
度を10ppb以下に抑制することができる。
In this cleaning step, the nitrogen introducing pipe 116 is used.
By introducing more nitrogen and setting the atmosphere in the processing apparatus to nitrogen, an increase in the concentration of dissolved oxygen in pure water can be suppressed, and oxidation of the surface of the semiconductor substrate 39 can be completely suppressed. For example, when 5 ppb of pure water is used, the dissolved oxygen concentration can be suppressed to 10 ppb or less.

【0061】この純水による洗浄の後、窒素導入管11
6より窒素の代わりに酸素を処理容器111に導入し純
水中の酸素濃度を高くすることによって、半導体基板3
9の表面に酸化膜を形成する。
After the cleaning with pure water, the nitrogen introduction pipe 11
6, oxygen is introduced into the processing vessel 111 in place of nitrogen to increase the oxygen concentration in the pure water, so that the semiconductor substrate 3
An oxide film is formed on the surface of the substrate 9.

【0062】さらに処理装置の他の構成例を図12に示
す。図12では図10と同一の部分には同じ番号を付け
てある。図10と異なる点は処理容器121がOリング
122によって2つの部分に分けることができるように
なっている点、純水などの導入管35と真空排気装置1
01が処理容器の手前で1本の導入管123にまとめら
れ、この導入管がバルブ124を途中に持つ点である。
このような構成にすることの利点はOリング122によ
って処理容器121内の真空度がより高くなることであ
る。
FIG. 12 shows another configuration example of the processing apparatus. 12, the same parts as those in FIG. 10 are given the same numbers. 10 is different from FIG. 10 in that the processing container 121 can be divided into two parts by an O-ring 122, the introduction pipe 35 of pure water or the like, and the evacuation device 1
01 is integrated into one introduction pipe 123 in front of the processing container, and this introduction pipe has a valve 124 in the middle.
The advantage of such a configuration is that the degree of vacuum in the processing container 121 is further increased by the O-ring 122.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体の結晶表面をより一層の清浄化かつ平坦化してその
状態を保持し、結晶表面上に形成される酸化膜との界面
が正常化できる半導体装置の製造方法を提供することが
できる。
As described above, according to the present invention, the crystal surface of the semiconductor is further cleaned and flattened to maintain the state, and the interface with the oxide film formed on the crystal surface is normal. It is possible to provide a method for manufacturing a semiconductor device which can be made into a semiconductor device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 HF系溶液で処理した後のSi基板表面の状
態を模式的に示す図。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a state of a surface of a Si substrate after being treated with an HF-based solution.

【図2】 HF系溶液で水素終端したSi基板表面の状
態を模式的に示す図。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a state of a surface of a Si substrate terminated with hydrogen with an HF-based solution.

【図3】 本発明の一実施例による処理装置の構成を模
式的に示す図。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a configuration of a processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図4】 種々の溶存酸素濃度の純水でリンスした際の
Si基板の表面ラフネスの標準偏差を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing the standard deviation of the surface roughness of a Si substrate when rinsed with pure water having various dissolved oxygen concentrations.

【図5】 本発明の実施例で作成したNMOSの構成を
示す断面図。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an NMOS formed in an example of the present invention.

【図6】 本発明の実施例で作成したNMOSの純水中
の溶存酸素濃度とゲ−ト耐圧との関係を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the dissolved oxygen concentration in pure water and the gate breakdown voltage of the NMOS produced in the embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の実施例で作成したNMOSの酸化膜
の破壊電界強度を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing the breakdown electric field strength of an NMOS oxide film formed in an example of the present invention.

【図8】 本発明の他の実施例による処理装置の構成を
模式的に示す図。
FIG. 8 is a diagram schematically showing a configuration of a processing apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の他の実施例による処理装置の構成を
模式的に示す図。
FIG. 9 is a diagram schematically showing a configuration of a processing apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図10】 本発明の他の実施例による処理装置の構成
を模式的に示す図。
FIG. 10 is a diagram schematically showing a configuration of a processing apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図11】 本発明の他の実施例による処理装置の構成
を模式的に示す図。
FIG. 11 is a diagram schematically showing a configuration of a processing apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図12】 本発明の他の実施例による処理装置の構成
を模式的に示す図。
FIG. 12 is a diagram schematically showing a configuration of a processing apparatus according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

31,111,121…処理容器 32,37,82,112、124…バルブ 33,113…ドレイン管 34,117…蓋 35,114…純水導入菅 36…酸素導入菅 38…液状表面処理剤 39…半導体基板 81,116…窒素導入菅 101…真空排気装置 122…Oリング 123…導入菅 31, 111, 121 ... processing vessel 32, 37, 82, 112, 124 ... valve 33, 113 ... drain pipe 34, 117 ... lid 35, 114 ... pure water introduction pipe 36 ... oxygen introduction pipe 38 ... liquid surface treatment agent 39 ... Semiconductor substrate 81,116 ... Nitrogen introduction tube 101 ... Vacuum exhaust device 122 ... O-ring 123 ... Introduction tube

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−29293(JP,A) 特開 平5−29307(JP,A) 特開 平1−150328(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/304 H01L 21/306 H01L 21/316 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) References JP-A-5-29293 (JP, A) JP-A-5-29307 (JP, A) JP-A-1-150328 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/304 H01L 21/306 H01L 21/316

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板の半導体結晶表面を清浄化す
る表面処理工程と、 その表面処理工程の後で前記半導体結晶表面を平坦化す
る液体洗浄工程と、 その液体洗浄工程に続いて前記半導体結晶表面に酸化膜
を形成する酸化工程とを備えたことを特徴とする半導体
装置の製造方法。
A semiconductor crystal surface of a semiconductor substrate is cleaned.
Surface treatment step, and flattening the semiconductor crystal surface after the surface treatment step.
A liquid cleaning step, and an oxide film on the semiconductor crystal surface following the liquid cleaning step.
Characterized by comprising an oxidation step of forming a semiconductor layer.
Device manufacturing method.
【請求項2】 半導体基板の表面をフッ酸系溶液で清浄
化する表面処理工程と、 その表面処理工程で清浄化された半導体基板の表面を純
水でエッチングし平坦化する純水洗浄工程と、 その純水洗浄工程に続いて前記半導体基板の表面に酸化
膜を形成する酸化工程とを備えたことを特徴とする半導
体装置の製造方法。
2. The surface of a semiconductor substrate is cleaned with a hydrofluoric acid-based solution.
Surface treatment process, and the surface of the semiconductor substrate cleaned in the surface treatment process
A pure water cleaning step of etching and flattening with water, and oxidizing the surface of the semiconductor substrate following the pure water cleaning step
An oxidation process for forming a film.
Manufacturing method of body device.
【請求項3】 前記平坦化は、溶存酸素濃度300pp
b以下の純水による洗浄により行われることを特徴とす
る請求項1及び請求項2に記載の半導体装置の製造方
法。
3. The method according to claim 1, wherein the flattening is performed at a dissolved oxygen concentration of 300 pp.
b. It is performed by washing with pure water not more than b.
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1 or claim 2.
Law.
【請求項4】 前記平坦化は、溶存酸素濃度30ppb
以下の純水による洗浄により行われることを特徴とする
請求項1及び請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein the flattening is performed at a dissolved oxygen concentration of 30 ppb.
It is performed by the following pure water cleaning
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
【請求項5】 前記平坦化は、溶存酸素濃度10ppb
以下の純水による洗浄により行われることを特徴とする
請求項1及び請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
5. The method according to claim 1, wherein the flattening is performed at a dissolved oxygen concentration of 10 ppb.
It is performed by the following pure water cleaning
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
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