JPH0228323A - ＳｉＯ↓２膜のエッチング方法 - Google Patents

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】 〔概　要］ ＳｉＯ□膜のエンチング方法に関し、 低温かつ基板損傷の少ないエツチング方法の提供を目的
とし、 半導体基板をシラン系ガス雰囲気にさらし、該シラン系
ガスに高エネルギーを有する光を照射することにより前
記半導体基板上のＳｉＯア膜と反応させ、生成されるＳ
ｉＯを除去することを含み構成する。

〔産業上の利用分野］ 本発明は、ＳｉＯｚＭのエツチング方法に関する。

さらに詳しく説明すれば、シリコン基板上に自然酸化し
てできた薄いＳｉＯ２膜に対して行なう結晶成長の前処
理としてのエツチング方法に関する。

〔従来の技術〕

シリコン基板上のＳｉＯ□膜のエツチングは、通常のＩ
Ｃ製造プロセスでは必須のものである。特にエピタキシ
ャル成長においては、シリコン基板が自然酸化してでき
た薄いＳｉＯ□膜を除去して、清浄なＳｉ表面を得るこ
とが重要である。

従来、半導体基板上のＳｉＯ□膜のエツチング方法とし
ては、基板を加熱して５ｉＱｚを蒸発させる方法や不活
性ガスのイオンビームを５ｉｏＪ＃にぶつケチ積極的に
エツチングする方法がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

一般に基板を加熱してＳｉＯ□を蒸発させるエツチング
方法は、還元性のガス雰囲気中で、たとえばＨ２雰囲気
またはｕ　、　＋　ＨＣＬ雰囲気中でシリコン基板を高
温（９００−１２００″Ｃ）に加熱することにより、基
板原子のＳｉと被エツチング面である酸化膜分子の５ｉ
Ｏ１とが、 Ｓｉ　＋　Ｓｉ島→２ＳｉＯ↑ 上記のように反応する結果、ガスとして気相中に放出さ
れるＳｉＯを真空引きするなどして排気し、ＳｉＯガス
の放出がなくなるまで、すなわちＳｉＯ□膜が完全に除
去されるまで排気を行なって清浄なシリコン表面を得て
いた。しかし、この方法では基板を９００〜１２００°
Ｃの高温に加熱するため、素子形成後に行なう部分的な
エピタキシャル成長に対しては、すでに形成された不純
物領域の不純物分布を乱すので適用できない。

一方、不活性ガスのイオンビームを５４０ｇ膜に直接ぶ
つけて積極的にエツチングする方法は、低温で行なえる
利点はあるが、イオンを基板にぶつけるために基板をｔ
ｌ傷させる欠点があるので、高精度な素子形成には適さ
ない。

本発明は、低温かつ基板損傷の少ないエツチング方法の
提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的は、半導体基板をシラン系ガス雰囲気にさらし
、該シラン系ガスに高エネルギーを有する光を照射する
ことにより前記半導体基板上の５ｉＯ１膜と反応させ、
生成されるＳｉＯを除去することを特徴とする５４０ｇ
膜のエツチング方法により達成される。

〔作　用〕

５ｉＨａ、　ＳｉＪ＊、　Ｓｉ□Ｈ１等のシラン系ガス
に光を照射すると、照射された光エネルギーに対応した
エネルギー単位にある電子が励起され、前記シラン系ガ
スの分子は解離またはイオン化する。例えば、モノシラ
ン（ＳｉＨ４）にエネルギー１６ｅＶの光を照射すると
、外殻（Ｍ殻）の電子が励起されて、ＳｉＬ”＋　５ｉ
Ｈｓ”、　Ｓ＋Ｈ”、　ｓ＋”″　（生成量が多い順に
列挙）が生成される。また、エネルギー１１５ｅＶの光
を照射すると、内殻（Ｌ殻）の電子が励起されて、Ｓｉ
’＋　ＳｉＨ”＋　５ｉｌｈ”、　ＳｉＨ”＋　５ｉＨ
ｚ”、　Ｓｉ”（生成量が多い順に列挙）が生成される
。

このように高エネルギーの光を照射して生成されるシリ
コンイオン（Ｓｉ’　、　Ｓｉ”）は、基板上のＳｉＯ
□膜と次のように反応し、 Ｓｉ”　（Ｓｉ”）　＋　Ｓｉｎｇ→２ＳｉＯ↑生成さ
れたＳｉＯがガスとして気相中に放出される。

前記化学反応は、ＳｉＯの丙気圧が平衡状態に達するま
で続く。従って、生成されるＳｉＯガスを随時除去し、
たとえば真空引きして排気してやれば、５ｉ０２膜が無
くなるまでＳｉＯガスの放出は続き、やがて清浄なシリ
コン表面が得られる。なお、この反応は比較的低／！１
（６００〜９００°Ｃ程度）でも起こるので、すでにド
ープされた不純物の分布を乱すことはない。

また照射する光としては、シリコンイオン（Ｓｉ’、　
Ｓｉ”）を多く生成する光を使用すれば効率がよい。例
えば、前記のモノシラン（Ｓｉｌｌａ）を使用する場合
では、シリコンイオン（Ｓｉ”、　Ｓｉ”）の生成量の
多い１１５ｅＶのエネルギーを有する光を使用した方が
効果的である。

さらに、基板上の５ｉＯ１膜にも高エネルギー光が直接
照射されるので、被加工面のＳｉＯ□も励起されること
による前記化学反応の促進効果もある。

〔実施例〕

第１図は、本発明のエツチング方法に係る実施例に使用
する装置の構成図である。図において、１は反応室であ
り、反応室ｌは光取り入れ口１ａおよび基板加熱装置１
ｂを備え、該基板加熱装置ｉｂＯ上に試料としてのＳｉ
基板２が設置される。

さらに反応室１にはシラン系ガスを供給するガス供給装
置３および反応室内を真空引きする排気袋Ｗ、４が接続
されている。なお、５は反応室内の圧力を測定する圧力
計である。

次に図を参照にしながら、本発明のエツチング方法につ
いて説明する。

まず、反応室１の基板加熱装置ｌｂ上に被処理面（５４
０ｇ膜）を有するシリコン基板２を設置し、ガス供給装
置３によりモノシランガスＳｉＨ４を反応室１内に送り
込むとともに、前記シランガスおよびＳｉ基板２にシン
クロトロン放射光を照射する。

なお、照射するシンクロトロン放射光には、少なくとも
シリコンの外殻（Ｍ殻）電子を励起するエネルギー（１
６ｅＶ）の光、あるいは内殻（Ｌ殻）電子を励起するエ
ネルギー（１１５ｅＶ）の光を含むものを選択する。

前記シランガスＳｔ、、にシンクロトロン放射光を照射
すると、シリコンイオン（Ｓｉ”　、　Ｓｉ！″）が生
成され、１亥シリコンイオン（Ｓｉ”　、　Ｓｉ”）は
、基板上の５ｉｏｔＷｔと次のように反応し、Ｓｉ”　
（Ｓｉ”）　＋　ＳｉＯ□→２ＳｉＯ↑生成されたＳｉ
Ｏがガスとして気相中に放出される。

こうして生成されるＳｉＯガスを排気装置４により随時
排気してやれば、ＳｉＯ□膜が無くなるまでＳｉＯガス
の放出は続き、やがて清浄なシリコン表面が得られる。

なお、ＳｉＯの蒸発速度を促進するために基板加熱装置
１ｂによりＳｉ基板２を加熱するが、このときの温度は
Ｓｔ基板内の不純物分布を乱す恐れのあるときは６００
°Ｃ程度を上限とし、このような心配のないときは１０
００°Ｃ程度まで温度を上げてＳｉＯの蒸発速度を速め
てエツチング時間の短縮を図ってもよい。

また、本発明ではＳｉ基Ｆｉ２上の５ｔｏｉＦＩにもシ
ンクロトロン放射光が直接照射され、これにより被加工
面の５ｒＯｔが励起されることによる反応促進を利用す
るので、反応室１内の反応圧力は、使用ガスの吸収係数
や光路長にも依存するが、おおむね０、ＩＴ　ｏ　ｒ　
ｒ程度とする。

さらに本実施例では、使用ガスとしてモノシランＳｉＪ
を使用したが、他のシラン系ガス、例えばジシラン５ｉ
ｚＨｂやトリシラン５ｉＪｓなどを使用してもよいこと
は言うまでもない。

以上、説明したように本発明の５ｉＱｚ［工・ンチング
方法では、シリコンイオン（Ｓｉ”　、　Ｓｉ”）を被
加工物である５ｉ（ｂと反応させることにより、ガスと
して発生するＳｉＯを排気装Ｗ４により排気するだけで
あるから、Ｓｉ基板２を傷つけるようなことはなく、ま
たＳｉＯは比較的低温でガスとして気相中に放出される
ので、プロセスの温度が低くなる。

従って、すでに形成された不純物分布を乱すことも無く
なり、素子形成後の部分的なエピタキシャル成長が可能
となり、微細素子の形成に効果がある。

〔発明の効果） 本発明によれば、シリコンイオン（Ｓｉ”　、　Ｓｉ”
）をＳｉｎｇと反応させ、生成されるＳｉＯを排気して
ＳｉＱ□膜のエツチングを行なう０発生するＳｔＯの蒸
気圧はＳｉＯ□のそれに比べて高く、このためガスとし
て放出される量が多いので、従来に比べ、エンチングに
要する時間が短くて済む。さらにＳｉＯは比較的低温で
ガスとして気相中に放出されるので、プロセスの温度が
低くなる。従って、すでに形成された不純物分布を乱す
ことも無くなり、素子形成後の部分的なエピタキシャル
成長が可能となり、微細素子の形成に効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に係るエツチング方法に使用
する装置の構成図である。 （符号の説明） １・・・反応室、 １ａ・・・光取り入れ口、 ■ｂ・・・基板加熱装置、 ２・・・Ｓｉ基板 ３・・・ガス供給装置、 ４・・・排気装置、 ５・・・圧力計。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　半導体基板をシラン系ガス雰囲気にさらし、該シラン
   系ガスに高エネルギーを有する光を照射することにより
   前記半導体基板上のＳｉＯ＿２膜と反応させ、生成され
   るＳｉＯを除去することを特徴とするＳｉＯ＿２膜のエ
   ッチング方法。