JPH03120719A - 半導体基板の処理液及び処理方法 - Google Patents
半導体基板の処理液及び処理方法Info
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- JPH03120719A JPH03120719A JP25912189A JP25912189A JPH03120719A JP H03120719 A JPH03120719 A JP H03120719A JP 25912189 A JP25912189 A JP 25912189A JP 25912189 A JP25912189 A JP 25912189A JP H03120719 A JPH03120719 A JP H03120719A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体基板の処理液に関し、特に金属1−
不純物の取り込みが少なく、且つ金属不純物の除去能力
に優れている上に、微粒子の付着が極めて少ない処理液
に関する。
に優れている上に、微粒子の付着が極めて少ない処理液
に関する。
従来、この種の処理液として、金属不純物の除去に対し
ては、硫酸−過酸化水素混合液(以後SPMと記す)、
塩酸−過酸化水素混合液(以後I(PMと記す)等が利
用され、微粒子の除去にはアンモニア−過酸化水素混合
液(以後APMと記す)が使用されている。また、酸化
膜の除去に対しては、希弗酸(DHF)が使用されてい
る。
ては、硫酸−過酸化水素混合液(以後SPMと記す)、
塩酸−過酸化水素混合液(以後I(PMと記す)等が利
用され、微粒子の除去にはアンモニア−過酸化水素混合
液(以後APMと記す)が使用されている。また、酸化
膜の除去に対しては、希弗酸(DHF)が使用されてい
る。
上述した従来の処理液において、APMは半導体基板に
対するアンモニアのエツチング作用を利用して半導体基
板上の微粒子を除去するために使用される。しかしなが
ら、APMはCu等のようにアンモニアと錯体を作りや
すい金属に対しては比較的除去効果が高いが、全体的に
見れば、SPM、HPMのような酸を主成分とした処理
液と比較して、金属に対する除去能力は劣っている。さ
− らに、APMでは半導体基板に対する過剰なエツチング
を防止するために、酸化剤として過酸化水素が添加され
ているが、この過酸化水素の強力な酸化性によって、薬
液中にA、ff、Fe等のような極めて酸化されやすい
金属不純物が含まれていると、それら金属不純物は処理
中に形成される自然酸化膜中に取り込まれる。取り込ま
れた金属不純物はその後の熱処理プロセスを経て半導体
基板中ニ拡散し、接合リークの増大やキャリアライフタ
イムの低下をもたらしたりDRAMにおけるtlold
特性の劣化を引き起こしたりする。またゲート工程にお
いてはゲート耐圧の劣化やvf、の変動等の原因になっ
たりする。それ故、金属不純物の除去を目的とした洗浄
工程においては、APM単独で使用されることは少なく
、APM処理の後に、SPM、HPM等の酸処理を追加
したり、APM処理時に形成される自然酸化膜を除去す
るためにDHFによる処理が追加される。
対するアンモニアのエツチング作用を利用して半導体基
板上の微粒子を除去するために使用される。しかしなが
ら、APMはCu等のようにアンモニアと錯体を作りや
すい金属に対しては比較的除去効果が高いが、全体的に
見れば、SPM、HPMのような酸を主成分とした処理
液と比較して、金属に対する除去能力は劣っている。さ
− らに、APMでは半導体基板に対する過剰なエツチング
を防止するために、酸化剤として過酸化水素が添加され
ているが、この過酸化水素の強力な酸化性によって、薬
液中にA、ff、Fe等のような極めて酸化されやすい
金属不純物が含まれていると、それら金属不純物は処理
中に形成される自然酸化膜中に取り込まれる。取り込ま
れた金属不純物はその後の熱処理プロセスを経て半導体
基板中ニ拡散し、接合リークの増大やキャリアライフタ
イムの低下をもたらしたりDRAMにおけるtlold
特性の劣化を引き起こしたりする。またゲート工程にお
いてはゲート耐圧の劣化やvf、の変動等の原因になっ
たりする。それ故、金属不純物の除去を目的とした洗浄
工程においては、APM単独で使用されることは少なく
、APM処理の後に、SPM、HPM等の酸処理を追加
したり、APM処理時に形成される自然酸化膜を除去す
るためにDHFによる処理が追加される。
SPM、HPMは酸の働きによって金属不純物を溶解除
去することができるため、金属不純物に対する除去効果
はかなり高い。しかしながら、SPM、HPMといえど
も、薬液中の過酸化水素の働きにより基板表面に自然酸
化膜が形成され、薬液中の金属不純物濃度が高い場合に
は自然酸化膜中に取り込まれる。
去することができるため、金属不純物に対する除去効果
はかなり高い。しかしながら、SPM、HPMといえど
も、薬液中の過酸化水素の働きにより基板表面に自然酸
化膜が形成され、薬液中の金属不純物濃度が高い場合に
は自然酸化膜中に取り込まれる。
また、近年テバイスの高集積化に伴ない、ゲート酸化膜
や容量絶縁膜の薄膜化が進んでいる。上述したAPM、
SPM、HPMでは、処理時に10〜20人の自然酸化
膜が形成される。この自然酸化膜は、100人程変り薄
い酸化膜を形成する上で、膜質の低下や膜厚の不均一さ
をもたらす原因であり、自然酸化膜の制御がますます重
要な問題となりつつある。
や容量絶縁膜の薄膜化が進んでいる。上述したAPM、
SPM、HPMでは、処理時に10〜20人の自然酸化
膜が形成される。この自然酸化膜は、100人程変り薄
い酸化膜を形成する上で、膜質の低下や膜厚の不均一さ
をもたらす原因であり、自然酸化膜の制御がますます重
要な問題となりつつある。
一方、DHFは、自然酸化膜の除去が行なえることから
、Aβ、Fe等の金属不純物の取り込みは起こりにくく
なる。しかしながら、D HFで処理を行なうと、シリ
コン結晶面が露出するため、薬液中にシリコンよりもイ
オン化傾向の小さな金属(例えばCu、Au等)が含ま
れていると、それらの金属が基板表面に析出するという
問題がある。
、Aβ、Fe等の金属不純物の取り込みは起こりにくく
なる。しかしながら、D HFで処理を行なうと、シリ
コン結晶面が露出するため、薬液中にシリコンよりもイ
オン化傾向の小さな金属(例えばCu、Au等)が含ま
れていると、それらの金属が基板表面に析出するという
問題がある。
さらに、DHFにおいては半導体基板上への微粒子の付
着も問題となる。一般にデバイス特性に悪影響を与える
微粒子の大きさは設計ルールの約1710と言われてお
り、4MDRAMでは0.1 μm以下の微粒子が問題
となる。この半導体基板上の微粒子は、例えばリングラ
フィ工程においてはパターン欠陥を引き起こしたり、酸
化・拡散工程においては、酸化膜厚異常の原因となって
ゲート酸化膜耐圧の劣化を引き起こしたり、異常拡散の
原因となったりする。
着も問題となる。一般にデバイス特性に悪影響を与える
微粒子の大きさは設計ルールの約1710と言われてお
り、4MDRAMでは0.1 μm以下の微粒子が問題
となる。この半導体基板上の微粒子は、例えばリングラ
フィ工程においてはパターン欠陥を引き起こしたり、酸
化・拡散工程においては、酸化膜厚異常の原因となって
ゲート酸化膜耐圧の劣化を引き起こしたり、異常拡散の
原因となったりする。
以上述べたように、従来の処理液では、いずれの金属に
対しても優れた除去能力を持ち、かつ微粒子の付着も少
なくできるような洗浄液の実現は困難であった。
対しても優れた除去能力を持ち、かつ微粒子の付着も少
なくできるような洗浄液の実現は困難であった。
本発明の半導体基板の処理液は0,5乃至15重量%の
過酸化水素を含み、且つ弗酸濃度を01乃至10重量%
とすることを特徴としている。
過酸化水素を含み、且つ弗酸濃度を01乃至10重量%
とすることを特徴としている。
上述した従来の半導体基板の処理液に対して、一
本発明の処理液は0.1乃至10重量%の弗酸を含むD
HF中に0.5乃至15重量%の過酸化水素を添加する
という相違点を有する。
HF中に0.5乃至15重量%の過酸化水素を添加する
という相違点を有する。
DHF中に過酸化水素を添加することによって、半導体
基板表面を極<傅<酸化しながら、その自然酸化膜の除
去を行なうことができる。そのため、従来D HFで問
題となっていた、Cu等の析出を防止することができる
上に、微粒子の付着も少なくできる。また、最終的に形
成される自然酸化膜の厚さも従来のSPM、HPM、A
PMよりもかなり薄くなるために、Affl、Feのよ
うな酸化されやすい金属の取り込みも少なくなる。
基板表面を極<傅<酸化しながら、その自然酸化膜の除
去を行なうことができる。そのため、従来D HFで問
題となっていた、Cu等の析出を防止することができる
上に、微粒子の付着も少なくできる。また、最終的に形
成される自然酸化膜の厚さも従来のSPM、HPM、A
PMよりもかなり薄くなるために、Affl、Feのよ
うな酸化されやすい金属の取り込みも少なくなる。
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第1図は本発明および従来の処理液中からの金属不純物
の取り込み量を評価した結果である。第1図(a) 、
(b)はそれぞれ、原子吸光分析および少数キャリア
の再結合ライフタイムの測定結果である。
の取り込み量を評価した結果である。第1図(a) 、
(b)はそれぞれ、原子吸光分析および少数キャリア
の再結合ライフタイムの測定結果である。
A、f2.Fe、Cr、Ni、Cuを各1 ppm添加
し一 た処理液中であらかじめ、DI(F処理によって清浄な
面を露出させた半導体基板を10分間処理した。処理後
の半導体基板は純水によって10分間リンスを行なった
後遠心乾燥法により乾燥した。
し一 た処理液中であらかじめ、DI(F処理によって清浄な
面を露出させた半導体基板を10分間処理した。処理後
の半導体基板は純水によって10分間リンスを行なった
後遠心乾燥法により乾燥した。
乾燥後半導体基板上に残留している金属不純物を原子吸
光分析および少数キャリア再結合ライフタイム測定によ
って評価した。少数キャリア再結合ライフタイムは、処
理後の半導体基板に950℃の酸化性雰囲気中で熱処理
を施した後、μ波反射式非接触ライフタイム測定器にて
測定した。従来の処理液としては、APM (NI(J
OH/H2O2/H20: 1/115)、HPM (
HCρ/H2O2/H20: 1/115)、SPM
(H,SO,/H2O2:4/l)、DHF (HF:
0.5%)を用い、本発明の処理液としてはDHF/
H2O2(HF: 0.5%。
光分析および少数キャリア再結合ライフタイム測定によ
って評価した。少数キャリア再結合ライフタイムは、処
理後の半導体基板に950℃の酸化性雰囲気中で熱処理
を施した後、μ波反射式非接触ライフタイム測定器にて
測定した。従来の処理液としては、APM (NI(J
OH/H2O2/H20: 1/115)、HPM (
HCρ/H2O2/H20: 1/115)、SPM
(H,SO,/H2O2:4/l)、DHF (HF:
0.5%)を用い、本発明の処理液としてはDHF/
H2O2(HF: 0.5%。
H2O2:1%)を用いた。
従来法において、APMでは各金属とも多量に取り込ん
でおり特にAA、Feの取り込みが多い。
でおり特にAA、Feの取り込みが多い。
HPM、SPMでも微量ではあるが、Affl、Fe等
の金属が取り込まれている。また、DHFでは、Cuが
多量に取り込まれている。このように従来の処理液を使
用した場合、何らかの金属不純物の取り込みがあった。
の金属が取り込まれている。また、DHFでは、Cuが
多量に取り込まれている。このように従来の処理液を使
用した場合、何らかの金属不純物の取り込みがあった。
これに対して、本発明のD HF / H202では、
AA、Fe、Cr、Niはむろんであるが、従来DHF
で問題であったCuの取り込みもなく、いずれの金属不
純物に対しても取り込み量は検出限界以下であった。
AA、Fe、Cr、Niはむろんであるが、従来DHF
で問題であったCuの取り込みもなく、いずれの金属不
純物に対しても取り込み量は検出限界以下であった。
第1図(b)のライフタイムの結果は、この原子吸光の
結果とよく対応しており、Al1.Feを多量に取り込
んでいるAPMではライフタイムが極めて短い。また、
Cuを多量に取り込んでいるDHFでは特にN型ザブで
のライフタイムの劣化が著しい。HPM、SPMでも微
量に取り込んでいるAA、Fe等のため、ライフタイム
は清浄な基板のライフタイムよりも低下している。これ
に対して、 D HF / H202でのライフタイム
は清浄な基板のものと同程度であり、DI−1:F/H
2O2処理の半導体基板表面が極めて清浄であることを
示している。
結果とよく対応しており、Al1.Feを多量に取り込
んでいるAPMではライフタイムが極めて短い。また、
Cuを多量に取り込んでいるDHFでは特にN型ザブで
のライフタイムの劣化が著しい。HPM、SPMでも微
量に取り込んでいるAA、Fe等のため、ライフタイム
は清浄な基板のライフタイムよりも低下している。これ
に対して、 D HF / H202でのライフタイム
は清浄な基板のものと同程度であり、DI−1:F/H
2O2処理の半導体基板表面が極めて清浄であることを
示している。
第2図は本発明および従来の処理液による金属不純物に
対する除去効果を比較したものである。
対する除去効果を比較したものである。
第2図(a) 、 (b)はそれぞれ原子吸光分析およ
び少数キャリアの再結合ライフタイムの測定結果である
。
び少数キャリアの再結合ライフタイムの測定結果である
。
清浄な半導体基板をAA、Fe、Or、Ni。
Cuによって定量汚染させ、定量汚染後者処理液によっ
て処理を行なった。処理時間は10分、純水によるリン
ス時間は10分であった。汚染量は、A、C,Fe、C
r、Niに対しては表面濃度が1013原子/c+fl
、Cuに対しては1012原子/ cfである。
て処理を行なった。処理時間は10分、純水によるリン
ス時間は10分であった。汚染量は、A、C,Fe、C
r、Niに対しては表面濃度が1013原子/c+fl
、Cuに対しては1012原子/ cfである。
APMでは、Al1.Feに対する除去効果が低く、は
とんど除去されていない。HPM、SPMはいずれの金
属に対しても除去効果が高いが、AA。
とんど除去されていない。HPM、SPMはいずれの金
属に対しても除去効果が高いが、AA。
Feは完全には除去されていない。DHFはCuに対す
る除去効果が低い。これに対して本発明のDHF/H2
O2では、いずれの金属も検出限界以下であり、極めて
除去効果が高い事が分る。
る除去効果が低い。これに対して本発明のDHF/H2
O2では、いずれの金属も検出限界以下であり、極めて
除去効果が高い事が分る。
第3図は、本発明のD HF / H20□におけるH
F濃度とH202濃度を変化させた場合の処理液=9 からの金属不純物の取り込みを評価した結果である。F
e、Cuを各1 ppm添加した処理液中で半導体基板
を10分間処理した後純水によって10分間リンスを行
なった。リンス後、遠心乾燥法により乾燥した。評価は
少数キャリアの再結合ライフタイム測定により行なった
。
F濃度とH202濃度を変化させた場合の処理液=9 からの金属不純物の取り込みを評価した結果である。F
e、Cuを各1 ppm添加した処理液中で半導体基板
を10分間処理した後純水によって10分間リンスを行
なった。リンス後、遠心乾燥法により乾燥した。評価は
少数キャリアの再結合ライフタイム測定により行なった
。
HF濃度が0.1乃至10重量%およびH202濃度が
O15乃至15重量%の範囲内で不純物の取り込みはな
く、ライフタイムは清浄なウェハーの場合と同じであっ
た。HF濃度、H2O2濃度がこれ以下の場合には、液
調合時における制御性が悪くなる。一方濃度がこれ以上
高くなれば経済性に劣る。従って、HF濃度、H2O2
濃度としてはこの範囲が適当である。
O15乃至15重量%の範囲内で不純物の取り込みはな
く、ライフタイムは清浄なウェハーの場合と同じであっ
た。HF濃度、H2O2濃度がこれ以下の場合には、液
調合時における制御性が悪くなる。一方濃度がこれ以上
高くなれば経済性に劣る。従って、HF濃度、H2O2
濃度としてはこの範囲が適当である。
第4図は本発明の他の実施例の半導体基板表面上に付着
する微粒子の測定結果を示す。
する微粒子の測定結果を示す。
半導体基板を各処理液中で10分間処理した後、純水に
て10分間リンスを行なった。リンス後、遠心乾燥法に
よって乾燥し、乾燥後、半導体基板表面」二に付着した
微粒子数をレーザー散乱式微粒1 子カウンターにて計数した。図中の値は各処理液での処
理前後の差を微粒子付着数として示している。
て10分間リンスを行なった。リンス後、遠心乾燥法に
よって乾燥し、乾燥後、半導体基板表面」二に付着した
微粒子数をレーザー散乱式微粒1 子カウンターにて計数した。図中の値は各処理液での処
理前後の差を微粒子付着数として示している。
従来の処理液としては、APM (NH,OH/H2O
2/H20=1/115)、HPM (HCρ/H2O
2/H20=1/115)およびDHFを用いた。また
リファレンスとしては純水リンスのみの水準を用いた。
2/H20=1/115)、HPM (HCρ/H2O
2/H20=1/115)およびDHFを用いた。また
リファレンスとしては純水リンスのみの水準を用いた。
従来法において、APM処理した水準では微粒子の付着
あ1最も少なくリファレンスの水準並みであるが、HP
Mでは数十個、DME’では100個程鹿の微粒子が
付着している。さらにDHFの場合、バラツキが大きい
。これに対して、本発明のDHF/H20□では、DH
Fと比較して微粒子の付着が極めて少なくなっており、
リファレンスとほぼ同程度である。また液の組成を変え
てもバラツキが少なく、微粒子の付着数は非常に安定し
ている。
あ1最も少なくリファレンスの水準並みであるが、HP
Mでは数十個、DME’では100個程鹿の微粒子が
付着している。さらにDHFの場合、バラツキが大きい
。これに対して、本発明のDHF/H20□では、DH
Fと比較して微粒子の付着が極めて少なくなっており、
リファレンスとほぼ同程度である。また液の組成を変え
てもバラツキが少なく、微粒子の付着数は非常に安定し
ている。
このように、D HF / H202においては、従来
DHFで問題となっていた微粒子の付着も抑えることが
できる。
DHFで問題となっていた微粒子の付着も抑えることが
できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明の処理液は、弗酸濃度を0.
1乃至IO重量%、過酸化水素濃度を0.5乃至15重
量%とすることにより、処理液中からの金属不純物の取
り込みが少なく、且つ金属不純物の除去能力に優れてい
る上に、微粒子の付着が極めて少ない処理液を提供する
ことができる。
1乃至IO重量%、過酸化水素濃度を0.5乃至15重
量%とすることにより、処理液中からの金属不純物の取
り込みが少なく、且つ金属不純物の除去能力に優れてい
る上に、微粒子の付着が極めて少ない処理液を提供する
ことができる。
従って本発明の処理液を用いて処理することによって、
高品質、高歩留りの半導体装置を製造することができる
効果がある。
高品質、高歩留りの半導体装置を製造することができる
効果がある。
第1図(a) 、 (b)はそれぞれ、本発明および従
来の処理液中からの金属不純物の取り込みを示す、原子
吸光分析および少数キャリアの再結合ライフタイム測定
の結果を示す図、第2図(a) 、 (b)は本発明お
よび従来の処理液による金属不純物に対する除去効果を
示す、原子吸光分析および少数キャリアの再結合ライフ
タイム測定の結果を示す図、第3図は、本発明のD H
F / H202における、処理液中からの金属不純物
取り込みの組成比依存性を示す、少数キャリアの再結合
ライフタイムの測定結果を示す図、第4図は半導体基板
表面上に付着する微粒子の測定結果を示す図である。
来の処理液中からの金属不純物の取り込みを示す、原子
吸光分析および少数キャリアの再結合ライフタイム測定
の結果を示す図、第2図(a) 、 (b)は本発明お
よび従来の処理液による金属不純物に対する除去効果を
示す、原子吸光分析および少数キャリアの再結合ライフ
タイム測定の結果を示す図、第3図は、本発明のD H
F / H202における、処理液中からの金属不純物
取り込みの組成比依存性を示す、少数キャリアの再結合
ライフタイムの測定結果を示す図、第4図は半導体基板
表面上に付着する微粒子の測定結果を示す図である。
Claims (2)
- (1)弗酸と純水とを混合することによって半導体基板
表面の金属不純物および酸化膜除去を行なう半導体基板
の処理液において、0.5乃至15重量%の過酸化水素
を含み、且つ弗酸濃度を0.1乃至10重量%とするこ
とを特徴とする半導体基板の処理液。 - (2)0.5乃至15重量%の過酸化水素を含み、且つ
弗酸濃度を0.1乃至10重量%とする処理液を用いて
半導体基板を処理する工程を有することを特徴とする半
導体基板の処理方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1259121A JP2776583B2 (ja) | 1989-10-03 | 1989-10-03 | 半導体基板の処理液及び処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03120719A true JPH03120719A (ja) | 1991-05-22 |
JP2776583B2 JP2776583B2 (ja) | 1998-07-16 |
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ID=17329608
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP1259121A Expired - Fee Related JP2776583B2 (ja) | 1989-10-03 | 1989-10-03 | 半導体基板の処理液及び処理方法 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2776583B2 (ja) |
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-
1989
- 1989-10-03 JP JP1259121A patent/JP2776583B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
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