JP3392921B2 - 乾式エッチング工程後のシリコン基板の表面処理方法 - Google Patents

乾式エッチング工程後のシリコン基板の表面処理方法

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子の製造工程
に関し、特に半導体素子の特性を向上させるエッチング
工程後のシリコン基板の表面処理技術に関する。 【0002】 【従来の技術】半導体素子の製造工程において、所定の
パターンを形成するために、プラズマエッチング工程を
行う。その際被エッチング層が全部除去された後、過渡
にエッチングされると、プラズマによりシリコン基板が
露出される。それによりシリコン表面の状態を変化させ
る損傷または外部粒子による汚染の影響を受ける。 【0003】このような問題はリーク電流(leaka
ge current)を発生する等、半導体素子の特
性を悪化させることとなる。したがって、主エッチング
工程後にプラズマにより損傷されたシリコン基板表面を
薄く除去して損傷された部分を除去することにより、素
子の特性を向上させる。この時、シリコン基板の表面を
薄くエッチングしながら、シリコン基板表面が、さらに
他の傷つけを受けないようにしなければならないし、過
渡エッチングはシリコン基板内に形成された接合の深さ
を薄くするおそれがあるので、表面エッチングの効果を
最大にするためには、適当なエッチング厚さに設定しな
ければならない。 【0004】現在まで、シリコン基板の表面エッチング
技術は、エッチング装備からエッチングチャンバーを分
離してプラズマに直接的にシリコンウェーハを露出させ
ないようにしたプラズマ分離型エッチング装置により、
CHF3、またはCF4、またはO2 ガスを用いて表面エ
ッチングを行っていた。 【0005】また、プラズマ分離型のようなリモートプ
ラズマのない一般的な乾式エッチング装備においても、
同様の効果を得るための努力がなされていた。これは工
程の単純化も達成しようとするもので、同一のチャンバ
ー内において酸化膜エッチングとシリコン基板表面の微
細エッチング(light etching)を連続し
て行うことが試みられたが、良い効果を達成することが
できなかった。現在は1個の装備本体にチャンバーのみ
を別途構成して主エッチング工程とシリコン表面エッチ
ング工程を行うシステムが利用されている。 【0006】一方、近年には一般のエッチングシステム
としては、図1に示したECRが広く利用されている。
このシステムは、2.45GHzのマイクロ波でプラズ
マを誘起させ、工程チャンバーの周辺に磁石を設けてチ
ャンバー内プラズマに磁場を形成して電子等の粒子が
2.45GHzの周波数の同一の回転運動をする共鳴現
象を起こすことにより、イオン密度が他のシステムに比
べて大きく、かつイオンのエネルギは小さいので、表面
損傷がほとんどないようにしたシステムである。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このE
CRシステムは、ポリシリコンやアルミニウム等の配線
形成のための異方性エッチング工程のみに利用されてお
り、最近ではこのシステムを利用して酸化膜をエッチン
グする技術が発表されているが、プラズマに損傷された
シリコン基板の表面エッチングには使用されていない。
本発明の目的は、半導体素子の製造工程時、半導体素子
の特性を向上させるために、ECRシステムを利用して
シリコン基板の表面を処理する方法を提供することにあ
る。 【0008】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の乾式エッチング工程後のシリコン基板の
表面処理方法は、乾式エッチング工程後に露出されたシ
リコン基板の表面をECRを利用してエッチングするこ
とを特徴とする。 【0009】プラズマエッチング工程の際、被エッチン
グ層が全部除去された後、過渡エッチングされると、プ
ラズマにシリコン基板が露出され、シリコン表面の状態
を変化させる損傷または外部粒子による汚染の影響を受
けることとなり、これによりリーク電流の問題が誘発さ
れる等、半導体素子の特性を悪化させることとなる。 【0010】したがって、主エッチング工程後にプラズ
マにより損傷されたシリコン基板の表面を薄く除去して
損傷された部分を除去することにより、素子の特性を向
上させる。この時、シリコン基板表面を薄くエッチング
しながら、シリコン基板表面がさらに他の損傷を受けな
いようにしなければならない。また、過渡エッチングは
シリコン基板内に形成された接合の深さを薄くすること
もあるので、表面エッチングの効果を最大にするために
は適正なエッチング厚さを設定しなければならない。 【0011】本発明は上述したように、主エッチング工
程後にプラズマによって損傷されたシリコン基板の表面
を薄くエッチングして損傷部分を除去するために、EC
Rによるエッチングを利用する。 【0012】ECRシステムは、2.45GHzのマイ
クロ波によりプラズマを誘起させ、工程チャンバーの周
辺に磁石を設けてチャンバー内プラズマに磁場を形成し
て電子等の粒子が2.45GHzの周波数の同様な回転
運動をする共鳴現象を起こして、イオンの密度が他のシ
ステムに比べて大きく、イオンのエネルギは小さいもの
となって表面損傷がないようにしたシステムで、本発明
ではSF6 ガスとO2ガスとを適当配合したガスを利用
して前記ECRシステムでシリコン基板の表面を薄くエ
ッチングする。 【0013】 【実施例】ついで、図2を参照して本発明の実施例と、
これの比較例を説明する。ベアシリコンウェーハを酸化
膜エッチング装置で、熱酸化膜を基準として、300Å
でエッチングした後、ECRを利用してシリコン表面を
各々100Å,200Åでエッチングした試片(,
)、かつ酸化膜エッチング装置で熱酸化膜を基準とし
て1000Åでエッチングした後ECRを利用してシリ
コン表面を各々100Å,200Å,300Åでエッチ
ングした試片(,,)等、本発明のシリコン基板
の表面処理を施したシリコンウェーハを各々図1に示し
た工程順序により、まず、H2SO4溶液で洗浄した後、
ついでHFによって洗浄した後、シリコンウェーハの損
傷を測定した後、継続して、さらにH2SO4溶液で洗浄
し、HFで洗浄した後酸化させて、ライフタイムを測定
した。 【0014】前記本発明のECRを利用したシリコン表
面のエッチングの時の工程条件は次の通りである。エッ
チング装備は、図1に示したECRシステムを用い、ガ
スとしてはSF6 5〜50sccm,O2 10〜200sc
cm、 望ましくはSF6 25sccm,O2 50sccm を用
い、RFパワーは0〜20w、望ましくは5w、圧力は
2〜5mTorr、望ましくは10mTorrの条件で、シリコン
ウェーハの表面をエッチングする。 【0015】 【比較例】なんの処理をしないベアシリコンウェーハで
ある基準シリコンウェーハ()と、ベアシリコンウェ
ーハを酸化膜エッチング装置において、熱酸化膜を基準
として、それぞれ300Å,1000Åでエッチングし
た試片(,)等のシリコンウェーハを上述した図1
の工程により、まず、H2SO4溶液で洗浄した後、HF
溶液で洗浄して、シリコンウェーハの損傷を測定した
後、継続して、さらにH2SO4溶液で洗浄し、ついでH
Fで洗浄した後、酸化させてライフタイムを測定した。 【0016】以上のような工程による本発明の実施例に
よるシリコンウェーハ()と、比較例のシリ
コンウェーハ()の各工程についての表面状態の
変化を比較,観察した結果を次の表に示した。 【0017】 【0018】前記測定した結果値から表面の損傷程度を
示すTW(thermal wave)値は、その値が
大きくなるほど多い損傷を受けることを示し、また外部
粒子による汚染程度を示すライフタイムは、その値が小
さくなるほど多い影響を受けることを示す。 【0019】上記の測定結果値から分かるように、本発
明のシリコン表面処理を施したシリコンウェーハ(
)は、ベアシリコンウェーハ状態である基準ウェ
ーハ()とほとんど同じTW値とライフタイムを有す
る。 【0020】このように本発明のECRを利用したシリ
コン表面エッチングにより回復されたシリコン表面の損
傷および汚染程度がなんの工程を行わない、損傷および
汚染のないベアシリコンウェーハ()と同じの水準で
あることが分かる。 【0021】一方、ECRによるエッチング工程を行わ
ない比較例のシリコンウェーハ()の場合、TW値
は基準シリコンウェーハより非常に大きく、そのライフ
タイム値は基準シリコンウェーハより非常に小さい。し
たがって、本発明の実施例と比較例とを比較すれば、本
発明のECRを利用したシリコンの表面処理方法のシリ
コン表面の損傷回復の結果が非常に優れていることが分
かる。 【0022】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ECRを利用して所定のエッチング工程の終了したシリ
コン基板の表面をエッチングしてエッチング工程の時損
傷され汚染された表面を除去することにより、なんの工
程を行わない最初のベアシリコンウェーハの表面状態の
程度まで表面状態を回復することができる。したがっ
て、本発明により損傷されたシリコン表面を除去した
後、素子を製造すると、素子の特性が向上する。本発明
のシリコン表面処理を行ったウェーハ上に素子を製造す
る場合、本発明の表面処理を行わないウェーハ上に素子
を製造する場合に比べて、リーク電流が約0.1に減少
することになって素子特性が向上される。
【図面の簡単な説明】 【図1】ECR装備構成図である。 【図2】本発明の実施例および比較例の工程順序図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−243185(JP,A) 特開 平1−179324(JP,A) 特開 平4−267332(JP,A) 特開 昭63−9121(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3065

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 乾式エッチング工程後に露出されたシリ
    コン基板の表面を処理する方法において、 前記シリコン基板の表面を、ECRを利用してエッチン
    グするECRエッチング工程を有し、 前記ECRエッチング工程は、ガスとして、25sccmの
    SF 6 ガスと50sccmのO 2 ガスとを配合したガスを用
    い、かつRFパワーを5W、圧力を10mTorrとして設
    定した条件で、前記シリコン基板の表面のエッチング厚
    さを100〜300Åの範囲にエッチングする ことを特
    徴とするシリコン基板の表面処理方法。
JP31406793A 1993-11-22 1993-11-22 乾式エッチング工程後のシリコン基板の表面処理方法 Expired - Lifetime JP3392921B2 (ja)

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