JPH04127529A - 表面清浄化方法 - Google Patents
表面清浄化方法Info
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- JPH04127529A JPH04127529A JP2247135A JP24713590A JPH04127529A JP H04127529 A JPH04127529 A JP H04127529A JP 2247135 A JP2247135 A JP 2247135A JP 24713590 A JP24713590 A JP 24713590A JP H04127529 A JPH04127529 A JP H04127529A
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
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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
本発明は半導体素子の製造方法に係り、特にシリコン素
子製造工程において、酸化膜形成やエビ層堆積の前処理
として、残存酸化膜や炭化物等の汚染粒子の無い清浄な
シリコン表面を形成する方法に関する。 （従来の技術］ シリコン素子の微細化が進むに従って、プロセスの前処
理工程として自然酸化膜や炭化物等の残存粒子の無い清
浄なシリコン表面を形成する必要性が高まっている。 従来、シリコン表面の残存粒子を除去するためには弗酸
水溶液による洗浄が広く用いられている。 弗酸水溶液による洗浄の詳細は９例えば「信学技おいて
論じられている。本方法は弗酸水溶液中でシリコン表面
の洗浄を行い、自然酸化膜等を溶出させて除去するもの
で、清浄なシリコン表面を簡便かつ高いスループットで
形成することが可能である。
子製造工程において、酸化膜形成やエビ層堆積の前処理
として、残存酸化膜や炭化物等の汚染粒子の無い清浄な
シリコン表面を形成する方法に関する。 （従来の技術］ シリコン素子の微細化が進むに従って、プロセスの前処
理工程として自然酸化膜や炭化物等の残存粒子の無い清
浄なシリコン表面を形成する必要性が高まっている。 従来、シリコン表面の残存粒子を除去するためには弗酸
水溶液による洗浄が広く用いられている。 弗酸水溶液による洗浄の詳細は９例えば「信学技おいて
論じられている。本方法は弗酸水溶液中でシリコン表面
の洗浄を行い、自然酸化膜等を溶出させて除去するもの
で、清浄なシリコン表面を簡便かつ高いスループットで
形成することが可能である。
上記従来の洗浄方法においては、弗酸水溶液で洗浄後の
シリコン表面に酸化膜が部分的に残存したり、あるいは
弗素や水素のシリコン表面への終端が生ずる。これらの
残存粒子は引き続く絶縁膜の堆積やシリコンのエビ成長
の阻害要因となり。 特に半導体素子の微細化による堆積膜の極薄膜化に伴っ
て、素子特性劣化の原因となるという問題点があった。 本発明の目的は、上記従来法の問題点に対して残存粒子
の無い清浄なシリコン表面を形成する方法を提供するこ
とにある。
シリコン表面に酸化膜が部分的に残存したり、あるいは
弗素や水素のシリコン表面への終端が生ずる。これらの
残存粒子は引き続く絶縁膜の堆積やシリコンのエビ成長
の阻害要因となり。 特に半導体素子の微細化による堆積膜の極薄膜化に伴っ
て、素子特性劣化の原因となるという問題点があった。 本発明の目的は、上記従来法の問題点に対して残存粒子
の無い清浄なシリコン表面を形成する方法を提供するこ
とにある。
上記目的を達成するため２本発明は水素等の反応ガスの
ラジカル雰囲気中にシリコン表面を晒して自然酸化膜や
炭化物に反応ガス終端を行うと共に９表面に軟Ｘ線から
紫外線の光照射を行うことを特徴とする。 反応ガスの終端によって化学結合状態が変化した酸化膜
や炭化物は軟Ｘ線から紫外線に対する光刺激脱離効果が
大きいため、引き続く光照射によって容易に脱離され清
浄なシリコン表面を形成することが可能となる。
ラジカル雰囲気中にシリコン表面を晒して自然酸化膜や
炭化物に反応ガス終端を行うと共に９表面に軟Ｘ線から
紫外線の光照射を行うことを特徴とする。 反応ガスの終端によって化学結合状態が変化した酸化膜
や炭化物は軟Ｘ線から紫外線に対する光刺激脱離効果が
大きいため、引き続く光照射によって容易に脱離され清
浄なシリコン表面を形成することが可能となる。
以下、シリコンの自然酸化膜除去を一例とし本発明の詳
細な説明する。 シリコンの自然酸化膜は、一般にシリコン原子の回りに
酸素原子が４個配位した安定なＳｉｎ。 構造を取っており、一般に軟Ｘ線から紫外線の光の照射
によって光刺激脱離を行うのは困難である。 一方、水素のラジカル雰囲気中にシリコン自然酸化膜を
晒すことにより、シリコンと酸素の化学結合の切断なら
びに切断部分への水素の終端が起こる。この結果、シリ
コン自然酸化膜は軟Ｘ線から紫外線の光照射によって容
易に分解ならびに光刺激脱離を受け、酸化膜の除去によ
る表面清浄化が可能となる。この反応は光照射による内
殻電子励起に基づく反応（従って、照射光のエネルギー
は基板材料又は反応ガスの構成元素の内殻電子の励起エ
ネルギーを超えることが必要）であり反応に熱が関与し
ないため、低温での表面清浄化が可能となる。また、処
理が真空中で行われるため、薬液等による清浄表面の再
汚染を防ぐことが可能となる。
細な説明する。 シリコンの自然酸化膜は、一般にシリコン原子の回りに
酸素原子が４個配位した安定なＳｉｎ。 構造を取っており、一般に軟Ｘ線から紫外線の光の照射
によって光刺激脱離を行うのは困難である。 一方、水素のラジカル雰囲気中にシリコン自然酸化膜を
晒すことにより、シリコンと酸素の化学結合の切断なら
びに切断部分への水素の終端が起こる。この結果、シリ
コン自然酸化膜は軟Ｘ線から紫外線の光照射によって容
易に分解ならびに光刺激脱離を受け、酸化膜の除去によ
る表面清浄化が可能となる。この反応は光照射による内
殻電子励起に基づく反応（従って、照射光のエネルギー
は基板材料又は反応ガスの構成元素の内殻電子の励起エ
ネルギーを超えることが必要）であり反応に熱が関与し
ないため、低温での表面清浄化が可能となる。また、処
理が真空中で行われるため、薬液等による清浄表面の再
汚染を防ぐことが可能となる。
実施例１：
以下９本発明の一実施例を第１図、第２図、第３図によ
り説明する。第１図において、１は強度が０．ＩＷ／ｃ
ｍ”のシンクロトロン放射光による軟Ｘ線から紫外線、
２は真空チャンバ、３は真空ポンプ、４，５，６，７は
真空バルブ、８は電子エネルギー分析器、９は質量分析
器、１０は高周波コイル、１１はタングステンフィラメ
ント。 １２．１３は水素ボンベ、１４はシリコン基板。 １５は表面に終端した水素である。 始めにバルブ４，６．７を閉じた後、バルブ５を開けて
真空ポンプ３によりチャンバ２を１Ｏ−１Ｐａ以下の圧
力に排気した０次にバルブ４を開けて水素（酸素、水素
化物、フッ化物、塩化物でも良い）を１．３Ｘ１０−’
Ｐａ導入するとともにフィラメント１１を約１５００℃
に通電加熱による励起法を用いることにより水素をラジ
カル化し。 さらにこの雰囲気中にシリコン基板１４を５００秒間保
持することによって表面の自然酸化膜上に水素を終端さ
せた。この後バルブ４を閉じてチャンバ２を再び１０−
＠Ｐａ以下の圧力に復帰させた後、バルブ６を開けて放
射光１を１５分間照射（マスクを用いても良い）させた
、放射光１照射中のシリコン基板１４の昇温は２００℃
以下であった。 第２図に上記の処理を行う前と４回繰
り返した後の、電子エネルギー分析器８による放射光照
射中の基板１４からのＳｉ ＬＶＶオージェ電子スペク
トルの変化を示す０本処理によって自然酸化膜の残存を
示す化学シフト成分（図のＳ ｉ Ｏ。 矢印の部分）が消滅すると共にシリコンからの成分（図
のＳｉ矢印の部分）が増大し、基板１４表面の清浄化が
行われたことが確認された。 また、第３図に質量分析１１９による放射光照射中の表
面からの脱離イオン種の質量分析結果を示す、照射中に
Ｈ＋、○”、ＯＨ”、Ｓｉ＋、ＳｉＨ◆の各イオンが観
測され、上記の処理によって自然酸化膜が分解している
ことが確認された。さらにＣＨ３”、Ｃ，Ｈｌ”が９Ｈ
ｔて１ｊＩｌｌＫ、表面ニ付着した炭化物についても分
解が行われたことが明らかになった。なお、上記検討で
はフィラメント１１の通電加熱により水素ラジカルの生
成を行ったが、バルブ７を開いて水素の噴流を導入する
と共に、コイル１０に１３．５６ＭＨｚ、２００Ｗの高
周波を印加することによりラジカル化（したがってラジ
カルの噴流化ができる）させて基板１４に結合させるこ
とにより、同様な清浄化を行うことが可能であった。ま
た、ラジカル化にはマイクロ波、放射光を用いても良い
。 実施例２： 第１図においてバルブ４，６．７を閉じた後。 バルブ５を開けて真空ポンプ３によりチャンバ２を１０
””Ｐａ以下の圧力に排気した。 次にフィラメント１１を約１５００℃に通電加熱したす
ると共にバルブ４を開けて酸素を１．３ＸＩＯ’″’Ｐ
ａ導入して光および電子衝撃により水素をラジカル化し
、さらに同時にバルブ６を開いて放射光１１の照射を行
なった。その結果表面の清浄化速度が増大し、１５分間
の照射によって実施例１と同等の効果を得ることが可能
であった。 【発明の効果１ 本発明によれば、シリコン等の半導体表面からＶ自然酸
化膜や炭化物等の残存粒子を低温かつ超高真空中で除去
し、清浄な表面を実現することが可能となる。
り説明する。第１図において、１は強度が０．ＩＷ／ｃ
ｍ”のシンクロトロン放射光による軟Ｘ線から紫外線、
２は真空チャンバ、３は真空ポンプ、４，５，６，７は
真空バルブ、８は電子エネルギー分析器、９は質量分析
器、１０は高周波コイル、１１はタングステンフィラメ
ント。 １２．１３は水素ボンベ、１４はシリコン基板。 １５は表面に終端した水素である。 始めにバルブ４，６．７を閉じた後、バルブ５を開けて
真空ポンプ３によりチャンバ２を１Ｏ−１Ｐａ以下の圧
力に排気した０次にバルブ４を開けて水素（酸素、水素
化物、フッ化物、塩化物でも良い）を１．３Ｘ１０−’
Ｐａ導入するとともにフィラメント１１を約１５００℃
に通電加熱による励起法を用いることにより水素をラジ
カル化し。 さらにこの雰囲気中にシリコン基板１４を５００秒間保
持することによって表面の自然酸化膜上に水素を終端さ
せた。この後バルブ４を閉じてチャンバ２を再び１０−
＠Ｐａ以下の圧力に復帰させた後、バルブ６を開けて放
射光１を１５分間照射（マスクを用いても良い）させた
、放射光１照射中のシリコン基板１４の昇温は２００℃
以下であった。 第２図に上記の処理を行う前と４回繰
り返した後の、電子エネルギー分析器８による放射光照
射中の基板１４からのＳｉ ＬＶＶオージェ電子スペク
トルの変化を示す０本処理によって自然酸化膜の残存を
示す化学シフト成分（図のＳ ｉ Ｏ。 矢印の部分）が消滅すると共にシリコンからの成分（図
のＳｉ矢印の部分）が増大し、基板１４表面の清浄化が
行われたことが確認された。 また、第３図に質量分析１１９による放射光照射中の表
面からの脱離イオン種の質量分析結果を示す、照射中に
Ｈ＋、○”、ＯＨ”、Ｓｉ＋、ＳｉＨ◆の各イオンが観
測され、上記の処理によって自然酸化膜が分解している
ことが確認された。さらにＣＨ３”、Ｃ，Ｈｌ”が９Ｈ
ｔて１ｊＩｌｌＫ、表面ニ付着した炭化物についても分
解が行われたことが明らかになった。なお、上記検討で
はフィラメント１１の通電加熱により水素ラジカルの生
成を行ったが、バルブ７を開いて水素の噴流を導入する
と共に、コイル１０に１３．５６ＭＨｚ、２００Ｗの高
周波を印加することによりラジカル化（したがってラジ
カルの噴流化ができる）させて基板１４に結合させるこ
とにより、同様な清浄化を行うことが可能であった。ま
た、ラジカル化にはマイクロ波、放射光を用いても良い
。 実施例２： 第１図においてバルブ４，６．７を閉じた後。 バルブ５を開けて真空ポンプ３によりチャンバ２を１０
””Ｐａ以下の圧力に排気した。 次にフィラメント１１を約１５００℃に通電加熱したす
ると共にバルブ４を開けて酸素を１．３ＸＩＯ’″’Ｐ
ａ導入して光および電子衝撃により水素をラジカル化し
、さらに同時にバルブ６を開いて放射光１１の照射を行
なった。その結果表面の清浄化速度が増大し、１５分間
の照射によって実施例１と同等の効果を得ることが可能
であった。 【発明の効果１ 本発明によれば、シリコン等の半導体表面からＶ自然酸
化膜や炭化物等の残存粒子を低温かつ超高真空中で除去
し、清浄な表面を実現することが可能となる。
第１図は本発明による表面清浄化方法の概念を表わす図
、第２図は水素を終端したシリコン自然酸化膜の、放射
光照射による５ｉＬＶＶオージエスペクトルの変化を表
わす図、第３図は水素を終端したシリコン自然酸化膜表
面からの、放射光照射中の脱離イオン種の質量分析結果
を示す図である。 符号の説明 １ニシンクロトロン放射光による軟Ｘ線から紫外線、２
：真空チャンバ、３：真空ポンプ。 ４〜７：真空バルブ、８：電子エネルギー分析器。 ９：質量分析装置、１０：高周波コイル。 １１：タングステンフィラメント。 １２．１３：水素ボンベ、１４：シリコン基板。 １５：基板表面に終端した水素 ２−−−’ｊｆンλパ Ｊ −−−ｊｒ□”ンフ。 ｌ／−一−フづラメント ／２．／） −−−’；”−ンへ 夕θ ７ρρ ノ５ρ ｉ １ｉノエｊン：ノしキ°°−（＜巳ｔに）第 目 タ ノｔ ｊ ３ρ 賀＋駁
、第２図は水素を終端したシリコン自然酸化膜の、放射
光照射による５ｉＬＶＶオージエスペクトルの変化を表
わす図、第３図は水素を終端したシリコン自然酸化膜表
面からの、放射光照射中の脱離イオン種の質量分析結果
を示す図である。 符号の説明 １ニシンクロトロン放射光による軟Ｘ線から紫外線、２
：真空チャンバ、３：真空ポンプ。 ４〜７：真空バルブ、８：電子エネルギー分析器。 ９：質量分析装置、１０：高周波コイル。 １１：タングステンフィラメント。 １２．１３：水素ボンベ、１４：シリコン基板。 １５：基板表面に終端した水素 ２−−−’ｊｆンλパ Ｊ −−−ｊｒ□”ンフ。 ｌ／−一−フづラメント ／２．／） −−−’；”−ンへ 夕θ ７ρρ ノ５ρ ｉ １ｉノエｊン：ノしキ°°−（＜巳ｔに）第 目 タ ノｔ ｊ ３ρ 賀＋駁
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、反応ガスをラジカル化すると共に同ラジカル雰囲気
中に基板を晒し、基板表面の残存粒子に反応ガスを結合
させた後、軟Ｘ線から紫外線の光照射を行うことによっ
て残存粒子の光刺激脱離を行い、清浄な基板表面を形成
することを特徴とする表面清浄化方法。 ２、特許請求の範囲第１項の表面清浄化方法において、
反応ガスのラジカル雰囲気中で基板表面に軟Ｘ線から紫
外線の光を照射し、残存粒子への反応ガス結合ならびに
光刺激脱離を同時に行うことにより、清浄な基板表面を
形成することを特徴とする表面清浄化方法。３、特許請
求の範囲第１項あるいは第２項の表面清浄化方法におい
て、基板が半導体ウェハであることを特徴とする表面清
浄化方法。 ４、特許請求の範囲第１項から第３項までのいずれか１
つの項の表面清浄化方法において、反応ガスに水素、酸
素、水素化物、フッ化物、塩化物を用いることを特徴と
する表面清浄化方法。 ５、特許請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１
つの項の表面清浄化方法において、反応ガスのラジカル
生成に放射光、高周波ならびにマイクロ波放電を用いる
ことを特徴とする表面清浄化方法。 ６、特許請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１
つの項の表面清浄化方法において、反応ガスのラジカル
生成にフィラメントの通電加熱による励起法を用いるこ
とを特徴とする表面清浄化方法。 ７、特許請求の範囲第１項から第６項までのいずれか１
つの項の表面清浄化方法において、反応ガスのラジカル
を噴流化することによって、基板への結合性を向上した
ことを特徴とする表面清浄化方法。 ８、特許請求の範囲第１項から第７項までのいずれか１
つの項の表面清浄化方法において、照射される軟Ｘ線か
ら紫外線が基板材料または反応ガスの構成元素の内殻電
子の励起エネルギーを超えるエネルギーを有することを
特徴とする表面清浄化方法。 ９、特許請求の範囲第１項から第８項までのいずれか１
つの項の表面清浄化方法において、処理中の基板温度が
２００℃以下の低温であることを特徴とする表面清浄化
方法。 １０、特許請求の範囲第１項から第９項までのいずれか
１つの項の表面清浄化方法において、上記軟Ｘ線から紫
外線の光照射を特定領域に行うことによって、基板表面
を部分的に清浄化することを特徴とする表面清浄化方法
。 １１、特許請求の範囲第１項から第１０項までのいずれ
か１つの項の表面清浄化方法において、軟Ｘ線から紫外
線の光源にシンクロトロン放射光を用いることを特徴と
する表面清浄化方法。 １２、特許請求の範囲第１項から第１１項までのいずれ
か１つの項に記載の表面清浄化方法を可能とする表面清
浄化装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2247135A JPH04127529A (ja) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | 表面清浄化方法 |
| KR1019910015951A KR920007109A (ko) | 1990-09-19 | 1991-09-13 | 표면 청정화 방법 및 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2247135A JPH04127529A (ja) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | 表面清浄化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04127529A true JPH04127529A (ja) | 1992-04-28 |
Family
ID=17158956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2247135A Pending JPH04127529A (ja) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | 表面清浄化方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04127529A (ja) |
| KR (1) | KR920007109A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04168768A (ja) * | 1990-10-31 | 1992-06-16 | Nec Yamagata Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPH0590236A (ja) * | 1991-09-26 | 1993-04-09 | Nec Corp | 化合物半導体表面上の酸素の除去方法 |
| US5409543A (en) * | 1992-12-22 | 1995-04-25 | Sandia Corporation | Dry soldering with hot filament produced atomic hydrogen |
| US5413954A (en) * | 1992-11-10 | 1995-05-09 | At&T Bell Laboratories | Method of making a silicon-based device comprising surface plasma cleaning |
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Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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1990
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1991
- 1991-09-13 KR KR1019910015951A patent/KR920007109A/ko not_active Application Discontinuation
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| JP2624366B2 (ja) * | 1990-10-31 | 1997-06-25 | 山形日本電気株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
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Also Published As
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