JPH01146330A

JPH01146330A - シリコン固体の表面清浄化方法

Info

Publication number: JPH01146330A
Application number: JP30548687A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Takahagi; 隆行高萩; Akira Ishitani; 石谷　炯
Original assignee: Research Development Corp of Japan
Current assignee: Japan Science and Technology Agency
Priority date: 1987-12-02
Filing date: 1987-12-02
Publication date: 1989-06-08

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）この発明はシリコン固体の表面清浄化方法に関するもの
である。さらに詳しくは、この発明は、半導体製造工程
における薄膜形成および表面科学反応に好適な清浄シリ
コン固体表面を形成する方法に関するものである。

（背景技術）半導体デバイスの高速化、大規模集積化にともない、こ
れらデバイス製造の出発点となるシリコン固体表面の清
浄化、すなわちシリコン固体表面に付着した有機物及び
酸化膜を除去する技術が近年益々重要になってきている
。従来、半導体製造のためのシリコン固体表面の清浄化
は、（イ）超高真空中での７００°Ｃ以上の高温加熱を
行なったり、（ロ）超高真空中で、加速した希ガスイオ
ンによるエツチングによって行なうのが通例であった。

′　しかしながら上記の従来技術（イ）では、超高真空
中での高温加熱という極めて困難でかつ費用のかかる操
作をする必要がある上に、高温加熱を行なうことにより
、前置プロセスで形成された回路パターン等の固体内の
構造を変成する危険性が極めて高い。また、上記の従来
技術（ロ）においても、超高真空を必要とする上に希カ
スイオンの衝突によるエツチングで酸化膜を除去した後
の固体表面への希ガスの残留及び固体表面構造の乱れの
発生する欠点がある。

（発明の目的）この発明は、以上の通りの事情を踏まえてなされたもの
であり、従来方法の欠点を克服し、大気中かつ室温近傍
で、欠陥の少ない清浄なシリコン固体表面を形成する方
法を提供することを目的としている。

（発明の開示）この発明のシリコン固体の表面清浄化方法は、上記の目
的を実現するために、全有機炭素量が５０　ＤＤｂ以下
の極めて清浄な水で希釈した弗化水素酸水溶液で表面を
処理し、酸化膜を除去することを特徴としている。

また、さらにこの発明は、これに加えて、シリコン固体
表面に酸化性雰囲気内で紫外線を照射して表面の有機汚
染物を除去し、次いで、全有機炭素量が５０　ｏｐｂ以
下の極めて清浄な水で希釈した弗化水素酸水溶液で表面
を処理し、酸化膜を除去することを特徴とする表面清浄
化方法も提供するものである。

添付した図面に沿ってこの発明の方法について説明する
。第１図は、この発明の方法を概略的に示した清浄化方
法のプロセス断面図である。

この第１図に示したように、（Ａ）シリコンウェハー（
１）の表面に数　の厚さの酸化ＷＡ（２）とさらにその
上の有機汚染物（３）とを有しているシリコン固体を紫
外線（４）照射する。この場合、紫外線照射装置内には
酸素ガスを導入し、低圧水銀灯等を用いて紫外線（４）
を照射することによって酸素を活性化する。これによっ
て、シリコンウェハー（１）上の有機汚染物（３）を酸
化除去する。有機汚染物（３）は、ＣＯ２およびＨ２Ｏ
等に転化されて除去される。

次いで、（Ｂ）全有機炭素１（ＴＯＣ）が５０ｐｐｂ以
下の、特に好ましくは、３ｏｐｐｂ以下の極めて清浄な
水、すなわち超純水で希釈した弗化水素酸水溶液（５）
で処理し、シリコンウェハー（１）上の酸化膜（２）を
除去する。

この場合、弗化水素酸の水溶液の濃度は、０．３〜１０
％程度の範囲とすることができるが、より好ましくは、
１〜４％程度の濃度の水溶液とする。

弗化水素酸水溶液（５）による処理は、シリコンウェハ
ー（１）の浸漬によって行なうことができる。もちろん
、その他の弗化水素酸水溶液のスプレー洗浄、流下洗浄
等の適宜な方法によって行なうことができる。

以上のプロセス（Ａ＞（Ｂ）については、プロセス（Ａ
）は必ずしも必須のものではない、有機汚染物（３）の
存在状況に応じて、省略することらできる。

たとえば以上のように例示することのできるこの発明の
シリコン固体表面の清浄化方法によって、シリコン固体
表面のシリコン（Ｓｔ）原子の結合手のほとんど全てが
水素により終端された超清浄表面を得ることができる。

清浄化処理したシリコンの単結晶表面においては、シリ
コン原子の結合手が水素によって終端され、活性なダン
グリングボンドが存在しないため、空気中での再酸化の
速度は極めて遅く、また、終端している水素は容易には
ずすことができるので、次のプロセスの障害とはならな
い。

しかもこの発明の方法では、シリコン固体表面の酸化膜
を弗化水素酸で除去するため、最終的に清浄表面となる
のは初めに酸化膜とシリコンとの界面であった部分であ
り、このために清浄化表面での構造の乱れの発生する心
配もない。

次にこの発明の方法の実施例を示し、さらにこの発明に
ついて説明する。

実施例　１（Ａ）４〜５　の厚さの酸化膜と、その上の２の有機汚
染物とを有するシリコンウェハーに、酸素気流中におい
て１０分間低圧水銀灯からの遠紫外線を照射した。

この処理後のシリコンウェハー表面のＸ線光電子分光ス
ペクトルを示したものが第２図（ｂ）である、第２図（
ａ）は、処理前のスペクトルを示している。

この（ａ）（ｂ）のスペクトルの対比から明らかなよう
に、処理後のシリコンウェハー表面には、有機汚染物に
由来する炭素が存在しないことがわかる。Ｃ１ｓのピー
クが消失している。

なお、このＸ線光電子分光スペクトルは、ＥＳＣ＾ＬＡ
Ｂ　５　（英国ＶａｃｕｕＩＩＧｅｎｅｒａｔｅｒ　　
社製）装置を用い、Ｘ線源としてＡＩＫα　　、光１．
２電子脱出角度を試料表面に対して３０°、試、料温度４
０℃の測定条件において得たものである。

（Ｂ）次いで、５０％濃度の高純度弗化水素酸を全有機
炭素量（ＴＯＣ）１７ｐｐｂの超純水で１％に希釈した
弗化水素酸水溶液を用いて、２分間室温において浸漬処
理した。

得られた脱酸化膜処理したシリコンウェハーのＸ線光電
子分光スペクトルを示したものが第２図（Ｃ）である、
測定は、上記と同様の条件において行なった。

これによると、５ｉ２Ｄ、５１２Ｓ以外のビータは検出
されず、Ｏｌｓのピークは、第２図（ｂ）との対比から
明らかなように完全に消失している。極めて清浄なシリ
コン表面が形成されている。

また、この表面について、赤外線分光スペクトルを示し
たものが第３図である。この第３図に示したように、５
ｉ−Ｈの化学種に帰属される吸収が２０００〜２２００
■−１の領域において認められ、シリコンウェハー表面
のシリコン原子の結合手のすべてが水素で終端されてい
ることがわかる。

（発明の効果）この発明により、以上詳しく説明したように、表面が極
めて清浄でかつシリコン原子の結合手が水素で終端され
ていて、酸化や有機物の再付着が極めて低く抑えられ、
また表面の構造の乱れのないシリコン固体表面を得るこ
とができる。このため、大気中かつ室温近傍の温度にお
いて酸化膜及び有機汚染物が表面に存在しないシリコン
固体表面を形成することができる。したがって、半導体
製造過程において前置プロセスで作成した＃ｌ造の変成
を引き起こす危険性のある高温処理や希ガスイオンエツ
チング処理を行なうこと無く、清浄シリコン表面への薄
膜形成や表面科学的反応処理を行なうことが可能となり
、半導体製造プロセス上、極めて有利なものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の方法の概要を示したプロセス断面
図である。第２図は、シリコンウェハー表面のＸ線光電子分光スペ
クトルを示したスペクトル図である。第３図は、シリコ
ンウェハー表面の赤外線分光スペクトルを示したスペク
トル図である。１・・・シリコンウェハー２・・・酸化膜３・・・有機汚染物４・・・紫外線５・・・弗化水素酸水溶液代理人　弁理士　　西　　澤　　利　　夫第１図第２図結合エネルギー（ｅＶ　）第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）全有機炭素量が５０ｐｐｂ以下の極めて清浄な水
で希釈した弗化水素酸水溶液で表面を処理し、酸化膜を
除去することを特徴とするシリコン固体の表面清浄化方
法。
（２）シリコン固体表面に酸化性雰囲気内で紫外線を照
射して表面の有機汚染物を除去し、次いで、全有機炭素
量が５０ｐｐｂ以下の極めて清浄な水で希釈した弗化水
素酸水溶液で表面を処理し、酸化膜を除去することを特
徴とするシリコン固体の表面清浄化方法。