JPH0418729A - シリコンウエーハの酸化膜形成前処理方法及びシリコンウエーハの酸化液 - 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】 ［産業−１−の利用分野ｊ 本発明は、例えば超１．　Ｓ　Ｉ製造に用いられるシリ
コンウェーハの表面に厚さの均一なシリコン酸化膜を効
率良く形成することのできるシリコンウェーハの酸化膜
形成方法に関するものである。

「従来の技術」 集積回路素子を製造する際に、シリコンウェーハ（以下
、ウェーハと略称する）に回路パターンを形成する前］
二程として、絶縁膜となる酸化膜が形成される。この膜
は、緻密で、かつ厚さが予め設定した厚さに均一に形成
されていることが好ましい。

これを成膜するには、その前工程において形成された酸
化膜あるいは種々の付着物等の影響を除去するために洗
浄処理を行い、その後に、熱酸化法により、酸化雰囲気
の炉において一定時間保持して酸化膜を形成している。

」二足の洗浄処理としては、例えば次のような工程から
なるＲＣＡ法が用いられている。

■１．５　ｍｏｌ＃２のアンモニア水と９　、８１１１
ｏｌ／ｆ）、の過酸化水素水および純水を体積比で１　
（１〜２）：（５〜７）に混合した温度７５〜８５°Ｃ
の混合液中に、ウェーハを１０〜２０分間浸漬してウェ
ーハ表而−１−の何機物やパーティクル等を除去する。

■５０ｗＬ％のフッ化水素酸と純水を体積比で１１０に
混合した混合液中にウェーハを１分間浸漬して、ウェー
ハ表面上の自然酸化膜を除去する。

■１２　ｍｏｌ／ｌ！の塩酸と９　、８　ｍｏｌ＃の過
酸化水素水および純水を体積比で１　（１〜２）（６〜
８）に混合した混合液中にウェーハを１０〜２０分間浸
漬して、ウェーハーＬの重金属を除去する。

−に記のような洗浄を行い、正常とな−たくノエーハ表
面の自然酸化膜を完全に除去した後、熱酸化に、）、り
酸化膜を形成している。

［−発明が解決しようとする課題−１ しかしながら、熱酸化膜の厚さが徐々に薄くなって八で
おり、従来の方法で酸化膜を形成すると、所定のνさに
することがｉｔ　Ｌ　＜、面内でのばらつきも大きい。

また、自然酸化膜を除去１−た表面は活性であり、パー
ティクル等が付着しやすい。

このため、後の回路パターンの形成工程に悪影響を与え
るおそれがあった。

本発明は、熱酸化法の１）ｉｊに比較的簡単な工程を加
えて２段階で酸化膜を形成することにより、効率よく均
一な厚さの酸化膜を形成することを目的としている。

「課題を解決するための手段」 本発明者等は、ウェーハの表面に、溶液中で薄く均一な
酸化膜を形成し、この初期酸化膜をベースにさらに熱酸
化法により酸化膜を形成することに想到したものである
。

第１請求項の発明は、シリコンウェーハの表面の酸化膜
を除去し、シリコンウェーハを酸化液中に浸漬し２て表
面に自然酸化膜を形成した後、このシリコンウェーハを
酸化雰囲気中に保持してさらに熱酸化膜を形成するもの
である。

第２請求項の発明は、アンモニアの濃度かモル濃度にて
１．０ｘｌＧ−’　”−１，０Ｘ１０−’ｍｏｌ＃’？
？あり、過酸化水素の濃度がモル濃度にて１．０ＸｌＯ
−５〜１．Ｏｍｏｌ＃！であるようなシリコンウェーハ
の酸化液を提供するものである。

「イ乍用　」 本発明においては、予め均一な薄い酸化膜が形成されて
おり、酸化炉においてこれをベースとして酸化膜が成長
する。洗浄工程の最後の処理液でウェーハの表面には所
定の厚さの自然酸化膜が形成されているため、大気にさ
らしても表面に伺着するパーティクルはほとんど無い。

酸化剤としては過酸化水素水が用いられ、アンモニア水
などを酸化反応の加速剤として加えてもよい。酸化剤及
び加速剤の濃度を適当に設定することにより、酸化膜の
厚さを調整することができ、従って、反応時間を設定す
れば目的とする厚さの均一な酸化膜が得られる。

「゛ノエーハ酸化液の濃度及び配合量を上記の範囲に規
定したのは、アンモニア水のモル濃度が１．０Ｘ１０−
′ｍｏｌ＃！以下であると、酸化膜の成長が遅く実用的
でないという不都合が生じ、また、１．０Ｘ１０−’ｍ
ｏｌ／（！以」−１であると逆に酸化膜の成長が抑制さ
れるためである。

Ｕ実施例−１ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

シリコンウェーハを−１−述したＲＣΔ法を用いて洗浄
し、表面の洗浄と酸化膜の除去を行った後、温度を８５
℃にした酸化液中に保持した。

第１図に、処理時間を１５分、Ｈ、０２の濃度を４ＩＩ
ｌｏ１／Ｑと固定した時のＮ　Ｉ（４０Ｔ−１の濃度と
膜厚の関係を示す。

また、第２図に、Ｈ２Ｏ２の濃度を１　、４　ｍｏｌ／
（！。

Ｎ　Ｈ、ＯＨの濃度を１．Ｏｘｌｏ−５ｍｏ！／Ｑと固
定した場合の処理時間による膜厚の変化を示す。

次に、本発明の方法と従来の方法０４Ｆ処理後）により
、それぞれ５０人のシリコン酸化膜を形成し、同じウェ
ーハの中での厚さのばらつきを調べた。

本発明の方法の条件は、酸化液中で温度を所定値８５℃
にして酸化液中に浸漬させ、１０分間保持し、純水で洗
浄し、乾燥した後、これを酸化雰囲気炉に保持してさら
にシリコン酸化膜を形成した。酸化液は、アンモニアの
モル濃度が１．、ＯＸｌ、Ｏ−５〜１．ＯＸ　１０　’
ｍｏｌ／１２、過酸化水素水のモル濃度が０　、５　ｍ
ｏｆ／Ｃとなるように混合１．て作成しノこ液である。

第１表 このように、本発明において同一ウェーハ内の厚さのば
らつきが少ないのは、予め均一な薄い酸化膜が形成され
ており、高温の酸化炉においてこれをベースとして酸化
反応が進行するためであると考えられる。

なお、１−述のように、本発明の方法は洗浄の工程の一
部として酸化液への浸漬工程を付加するものであるのて
、作業の手間の増加はほとんどない。

「発明の効果−４ 第１請求項に記載の発明（′Ａ１ンリコンウエーハを酸
化液中に浸漬して表面に自然酸化膜を形成［−た後、こ
のンリコンウエーハを高温の酸化雰囲気中に保谷してさ
らにシリコン酸化膜を形成ケるようにしたものであるの
で、比較的簡単な］１程を加えるだけで、所要時間を大
幅に増やすことなく、ウェーハ内の厚さが均一・である
ような酸化膜を形成することができ、また、第２請求項
に記載の発明は、アンモニアの濃度がモル濃度にて１．
ＯＸｌ、ｏ−５〜１．０ＸｌＯ−’ｍｏｌ＃！ｓ過酸化
水素の濃度がモル濃度にて１．０Ｘｌｏ−’　−１，０
ｍｏｌ／Ｃである酸化液であるから、これにウェーハを
浸漬することにより、簡単かつ低コストの方法でウェー
ハの表面に薄＜カつ均一・な酸化膜を再現性良く形成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願発明の実施例におけるアンモニア濃度ど酸
化膜厚の関係を示すグラフ、第２図は処理時間と酸化膜
厚の関係を示すグラフである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリコンウェーハの表面の酸化膜を除去し、シリ
   コンウェーハを酸化液中に浸漬して表面に自然酸化膜を
   形成した後、このシリコンウェーハを高温の酸化雰囲気
   中に保持して熱酸化膜を形成することを特徴とするシリ
   コンウェーハの酸化膜形成前処理方法。
2. （２）アンモニアの濃度がモル濃度にて１．０×１０＾
   −＾５〜１．０×１０＾−＾１ｍｏｌ／ｌであり、過酸
   化水素の濃度がモル濃度にて１．０×１０＾−＾１〜１
   ．０ｍｏｌ／ｌであることを特徴とするシリコンウェー
   ハの酸化液。