JPH04355921A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JPH04355921A JPH04355921A JP17423091A JP17423091A JPH04355921A JP H04355921 A JPH04355921 A JP H04355921A JP 17423091 A JP17423091 A JP 17423091A JP 17423091 A JP17423091 A JP 17423091A JP H04355921 A JPH04355921 A JP H04355921A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxide film
- cleaning
- solution
- semiconductor device
- natural oxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000010408 film Substances 0.000 claims abstract description 101
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 30
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 64
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 abstract description 21
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 12
- 238000005406 washing Methods 0.000 abstract 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 31
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 14
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 9
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 102100022749 Aminopeptidase N Human genes 0.000 description 2
- 101710099461 Aminopeptidase N Proteins 0.000 description 2
- -1 ammonia peroxide Chemical class 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910017121 AlSiO Inorganic materials 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002808 Si–O–Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006283 Si—O—H Inorganic materials 0.000 description 1
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関し、特にＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ型電界効果トランジス
タ）やＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等に設ける薄いゲー
ト絶縁膜の形成方法に適用して好適なプロセスを主とす
る半導体装置の製造方法に関するものである。
関し、特にＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ型電界効果トランジス
タ）やＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等に設ける薄いゲー
ト絶縁膜の形成方法に適用して好適なプロセスを主とす
る半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、シリコン（以後Ｓｉと記す）
基板又はＳｉ薄膜を基体として構成される半導体装置に
はＭＯＳＦＥＴやＴＦＴ等がある。これらの半導体装置
の形成段階すなわち製造工程中において、例えばゲート
絶縁膜（Ｓｉ酸化膜：Ｓｉｏ２ 膜）の形成前に行われ
るＳｉ表面のウエット洗浄には希フッ化水素酸液やアン
モニア過水液が使用されている。
基板又はＳｉ薄膜を基体として構成される半導体装置に
はＭＯＳＦＥＴやＴＦＴ等がある。これらの半導体装置
の形成段階すなわち製造工程中において、例えばゲート
絶縁膜（Ｓｉ酸化膜：Ｓｉｏ２ 膜）の形成前に行われ
るＳｉ表面のウエット洗浄には希フッ化水素酸液やアン
モニア過水液が使用されている。
【０００３】ここで、希フッ化水素酸液は、希フッ酸液
と通称されているが、フッ化水素ＨＦの水溶液であり、
以後希ＨＦ液と略記する。また、アンモニア過水は、ア
ンモニア水ＮＨ４ ＯＨ（あるいはアンモニアＮＨ３
）及び過酸化水素Ｈ２ Ｏ２ の混合水溶液であり、以
後はＡＰＭ（Ａｍｍｏｎｉａ Ｐｅｒｏｘｉｄｅ
Ｍｉｘｔｕｒｅの略）液と略記するそして、上述のよう
な従来の洗浄プロセスにおいて、洗浄後のＳｉの表面状
態は最終洗浄の使用液によって特徴（決定）づけられる
ことが知られている。すなわち、最終洗浄に希ＨＦ液を
用いた場合には、Ｓｉ表面はＨＦ洗浄で特徴づけられる
自然酸化膜と表面汚染が、また、最終洗浄がＡＰＭ液を
用いた場合はＡＰＭ洗浄で特徴づけられる自然酸化膜と
表面汚染層が形成される。ＡＰＭの洗浄の場合には、完
全に清浄なＳｉ表面は得られず、約１０Ａ（Ａはオング
ストローム）以下の厚さを有する自然酸化膜が残存し、
かつその中に何らかの特徴的な表面が存在しているのが
実状である。
と通称されているが、フッ化水素ＨＦの水溶液であり、
以後希ＨＦ液と略記する。また、アンモニア過水は、ア
ンモニア水ＮＨ４ ＯＨ（あるいはアンモニアＮＨ３
）及び過酸化水素Ｈ２ Ｏ２ の混合水溶液であり、以
後はＡＰＭ（Ａｍｍｏｎｉａ Ｐｅｒｏｘｉｄｅ
Ｍｉｘｔｕｒｅの略）液と略記するそして、上述のよう
な従来の洗浄プロセスにおいて、洗浄後のＳｉの表面状
態は最終洗浄の使用液によって特徴（決定）づけられる
ことが知られている。すなわち、最終洗浄に希ＨＦ液を
用いた場合には、Ｓｉ表面はＨＦ洗浄で特徴づけられる
自然酸化膜と表面汚染が、また、最終洗浄がＡＰＭ液を
用いた場合はＡＰＭ洗浄で特徴づけられる自然酸化膜と
表面汚染層が形成される。ＡＰＭの洗浄の場合には、完
全に清浄なＳｉ表面は得られず、約１０Ａ（Ａはオング
ストローム）以下の厚さを有する自然酸化膜が残存し、
かつその中に何らかの特徴的な表面が存在しているのが
実状である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述のような半導体装
置の製造方法における従来のＳｉ表面の洗浄工程では、
洗浄液として用いるＡＰＭ液や希ＨＦ液のようにゆるや
かなエッチング液の違いによる各プロセスによって、そ
れぞれ特徴的な自然酸化膜の形成とそれに付随する表面
汚染層の存在があり、以下に述べるような問題が指摘さ
れる。
置の製造方法における従来のＳｉ表面の洗浄工程では、
洗浄液として用いるＡＰＭ液や希ＨＦ液のようにゆるや
かなエッチング液の違いによる各プロセスによって、そ
れぞれ特徴的な自然酸化膜の形成とそれに付随する表面
汚染層の存在があり、以下に述べるような問題が指摘さ
れる。
【０００５】自然酸化膜の形成はやむを得ないとしても
、表面のミクロ的な形態特性をみると、まず、ＨＦ最終
洗浄ではＳｉ表面が疎水性で、かつパーティクル付着が
多いという不具合がある。一方、ＡＰＭ洗浄では、パー
ティクル除去効果が大きく、Ｓｉ表面は親水性で、かつ
パーティクル付着がしにくいという利点があるものの、
ＦｅやＡｌの金属汚染が大きいという欠点がある。 特に、この金属汚染の存在は、この状態のＳｉ表面に例
えばゲート酸化膜を形成した場合の決定的な障害となる
ものである。
、表面のミクロ的な形態特性をみると、まず、ＨＦ最終
洗浄ではＳｉ表面が疎水性で、かつパーティクル付着が
多いという不具合がある。一方、ＡＰＭ洗浄では、パー
ティクル除去効果が大きく、Ｓｉ表面は親水性で、かつ
パーティクル付着がしにくいという利点があるものの、
ＦｅやＡｌの金属汚染が大きいという欠点がある。 特に、この金属汚染の存在は、この状態のＳｉ表面に例
えばゲート酸化膜を形成した場合の決定的な障害となる
ものである。
【０００６】すなわち、ＭＯＳＦＥＴやメモリ用のＭＯ
Ｓキャパシタのゲート酸化膜の厚さは年々薄くなってき
ていて、ことにＭＯＳキャパシタの場合は単位面積当り
の容量を稼ぐために薄くせざるを得ないようになってお
り、酸化膜の厚さは１００Ａ前後となってきたのが現状
である。このため、上述のような表面汚染は酸化膜の絶
縁耐圧不良を誘発しやすくなるので、表面金属汚染のな
い無欠陥の薄い酸化膜の形成が必要であり、その実現が
要望されていた。
Ｓキャパシタのゲート酸化膜の厚さは年々薄くなってき
ていて、ことにＭＯＳキャパシタの場合は単位面積当り
の容量を稼ぐために薄くせざるを得ないようになってお
り、酸化膜の厚さは１００Ａ前後となってきたのが現状
である。このため、上述のような表面汚染は酸化膜の絶
縁耐圧不良を誘発しやすくなるので、表面金属汚染のな
い無欠陥の薄い酸化膜の形成が必要であり、その実現が
要望されていた。
【０００７】本発明は上述のような課題を解決するため
になされたもので、（ａ）パーティクルの付着が少なく
、（ｂ）表面汚染がなく、かつ、（ｃ）Ｓｉ表面を親水
性に制御できる洗浄方法を主として構成する半導体装置
の製造方法を提供することを目的とするものである。
になされたもので、（ａ）パーティクルの付着が少なく
、（ｂ）表面汚染がなく、かつ、（ｃ）Ｓｉ表面を親水
性に制御できる洗浄方法を主として構成する半導体装置
の製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
の製造方法は、Ｓｉ基板又はＳｉ薄膜を基体として構成
する半導体装置のＳｉ表面をＡＰＭ液を用いて洗浄する
第１の洗浄工程と、ついで、希ＨＦ液を用いて洗浄する
第２の洗浄工程と、この洗浄表面を熱酸化するＳｉ酸化
膜形成工程とを有するものである。この場合、上述の希
ＨＦ液にはＨ２ Ｏ２ を含有させてもよい。また、上
述の第２の洗浄工程は第１の洗浄工程によって形成され
たＳｉ表面上の自然酸化膜を表面から２０〜８０％をエ
ッチング除去することが望ましい。
の製造方法は、Ｓｉ基板又はＳｉ薄膜を基体として構成
する半導体装置のＳｉ表面をＡＰＭ液を用いて洗浄する
第１の洗浄工程と、ついで、希ＨＦ液を用いて洗浄する
第２の洗浄工程と、この洗浄表面を熱酸化するＳｉ酸化
膜形成工程とを有するものである。この場合、上述の希
ＨＦ液にはＨ２ Ｏ２ を含有させてもよい。また、上
述の第２の洗浄工程は第１の洗浄工程によって形成され
たＳｉ表面上の自然酸化膜を表面から２０〜８０％をエ
ッチング除去することが望ましい。
【０００９】
【作用】本発明においては、ＡＰＭ液の洗浄についで、
希ＨＦ液洗浄を行ったのち熱酸化工程に入るようになっ
ている。したがって、基本的には、ＡＰＭ洗浄によって
生じた自然酸化膜の表面近傍の汚染領域を希ＨＦ液で除
去することにより、熱酸化膜形成のためのＳｉ基板表面
保護としての汚染のない自然酸化膜を残存させ、この保
護膜の下に熱酸化膜を形成することにより良質の薄いＳ
ｉ酸化膜を得る段取りが得られる。
希ＨＦ液洗浄を行ったのち熱酸化工程に入るようになっ
ている。したがって、基本的には、ＡＰＭ洗浄によって
生じた自然酸化膜の表面近傍の汚染領域を希ＨＦ液で除
去することにより、熱酸化膜形成のためのＳｉ基板表面
保護としての汚染のない自然酸化膜を残存させ、この保
護膜の下に熱酸化膜を形成することにより良質の薄いＳ
ｉ酸化膜を得る段取りが得られる。
【００１０】より具体的には、ＡＰＭ液の洗浄によりパ
ーティクルを除去し、約１０Ａ程度の自然酸化膜をＳｉ
表面に形成後、希ＨＦ洗浄により自然酸化膜の金属汚染
領域である表面層を約３Ａ程度除去することにより、ク
リーンな自然酸化膜を数Ａ残存させている。このため希
ＨＦ洗浄後もＳｉ表面は親水性を示しパーティクル付着
は回避できる。このため、パーティクル付着や汚染のな
い親水性を持つＳｉ表面洗浄が可能になる。すなわち、
ＡＰＭ液洗浄による表面汚染が、自然酸化膜の最表面（
〜３Ａ）領域にのみ存在することの発見に基づき、この
汚染最表面層のみを希ＨＦ液で除去する点が本発明によ
る半導体装置の製造方法の特徴となっている。
ーティクルを除去し、約１０Ａ程度の自然酸化膜をＳｉ
表面に形成後、希ＨＦ洗浄により自然酸化膜の金属汚染
領域である表面層を約３Ａ程度除去することにより、ク
リーンな自然酸化膜を数Ａ残存させている。このため希
ＨＦ洗浄後もＳｉ表面は親水性を示しパーティクル付着
は回避できる。このため、パーティクル付着や汚染のな
い親水性を持つＳｉ表面洗浄が可能になる。すなわち、
ＡＰＭ液洗浄による表面汚染が、自然酸化膜の最表面（
〜３Ａ）領域にのみ存在することの発見に基づき、この
汚染最表面層のみを希ＨＦ液で除去する点が本発明によ
る半導体装置の製造方法の特徴となっている。
【００１１】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明による半導体装
置の製造方法を説明する。図１〜図３は本発明による半
導体装置の製造（洗浄）工程断面図である。
置の製造方法を説明する。図１〜図３は本発明による半
導体装置の製造（洗浄）工程断面図である。
【００１２】図１において、ＬＳＩの形成プロセス中の
Ｓｉ基板１を、ＡＰＭ液（ＮＨ４ ＯＨ：Ｈ２ Ｏ２
：Ｈ２ Ｏ＝１：１：６、６０℃）で３分間処理した後
、Ｓｉ基板１表面には、約１０Ａの自然酸化膜下層２及
び最表面層３が形成される。ついで、図２において、希
ＨＦ液（ＨＦ：Ｈ２ Ｏ＝１：２００、２３．５℃）に
よる５秒のエッチング処理により、この自然酸化膜の最
表面層３が除去される。後に示すように、最表面層３に
はＡｌやＦｅの金属汚染が存在し、自然酸化膜下層２は
クリーンな自然酸化膜となっている。
Ｓｉ基板１を、ＡＰＭ液（ＮＨ４ ＯＨ：Ｈ２ Ｏ２
：Ｈ２ Ｏ＝１：１：６、６０℃）で３分間処理した後
、Ｓｉ基板１表面には、約１０Ａの自然酸化膜下層２及
び最表面層３が形成される。ついで、図２において、希
ＨＦ液（ＨＦ：Ｈ２ Ｏ＝１：２００、２３．５℃）に
よる５秒のエッチング処理により、この自然酸化膜の最
表面層３が除去される。後に示すように、最表面層３に
はＡｌやＦｅの金属汚染が存在し、自然酸化膜下層２は
クリーンな自然酸化膜となっている。
【００１３】ついで、図２の状態のＳｉ基板１の熱酸化
を行い、図３に示すように、熱酸化膜４及び熱酸化膜の
最表面層５が合計してほぼ１００Ａ形成する。
を行い、図３に示すように、熱酸化膜４及び熱酸化膜の
最表面層５が合計してほぼ１００Ａ形成する。
【００１４】後に示すように、この熱酸化膜の最表面層
５の厚さは約３Ａであるが、この最表面層５の領域は前
洗浄により形成された自然酸化膜の影響を受け、Ａｌと
それに伴う負のチャージが存在している。このチャージ
が存在する最表面層５を、希ＨＦ液（ＨＦ：Ｈ２ Ｏ＝
１：２００）を用いて、１０秒の処理で除去する。これ
により、図１の前洗浄により特徴的に形成された自然酸
化膜３に存在していた汚染やチャージの混入がないクリ
ーンな熱酸化膜が形成できる。この熱酸化膜は、ＭＯＳ
ＦＥＴやＴＦＴのゲート絶縁薄膜に用いると特に有効で
ある。
５の厚さは約３Ａであるが、この最表面層５の領域は前
洗浄により形成された自然酸化膜の影響を受け、Ａｌと
それに伴う負のチャージが存在している。このチャージ
が存在する最表面層５を、希ＨＦ液（ＨＦ：Ｈ２ Ｏ＝
１：２００）を用いて、１０秒の処理で除去する。これ
により、図１の前洗浄により特徴的に形成された自然酸
化膜３に存在していた汚染やチャージの混入がないクリ
ーンな熱酸化膜が形成できる。この熱酸化膜は、ＭＯＳ
ＦＥＴやＴＦＴのゲート絶縁薄膜に用いると特に有効で
ある。
【００１５】なお、上記の最終の希ＨＦ液洗浄に用いた
希ＨＦ液の代りに、ＨＦ：Ｈ２ Ｏ２ ：Ｈ２ Ｏ＝１
：１：２００のＨＦとＨ２ Ｏ２ の混合水溶液を用い
ると、熱酸化膜の最表面層５及び熱酸化膜４をよりソフ
トにエッチングする洗浄が可能となり、表面から２０〜
８０％の熱酸化膜を任意の厚さにエッチング除去する制
御が可能となる。
希ＨＦ液の代りに、ＨＦ：Ｈ２ Ｏ２ ：Ｈ２ Ｏ＝１
：１：２００のＨＦとＨ２ Ｏ２ の混合水溶液を用い
ると、熱酸化膜の最表面層５及び熱酸化膜４をよりソフ
トにエッチングする洗浄が可能となり、表面から２０〜
８０％の熱酸化膜を任意の厚さにエッチング除去する制
御が可能となる。
【００１６】つぎに、上述のクリーンさの度合いについ
て種々検討実験を行った結果について説明する。
て種々検討実験を行った結果について説明する。
【００１７】図４は前洗浄で形成された自然酸化膜厚と
Ｓｉウェハーのキャリアのライフタイムとの関係を示す
線図である。図において、（１００）Ｎ型Ｓｉ基板を、
ＡＰＭ液（ＮＨ４ ＯＨ：Ｈ２ Ｏ２ ：Ｈ２ Ｏ＝１
：１：６、６０℃）で３分間処理した自然酸化膜厚１０
ＡのＳｉウェハーをアンモニア過水洗浄後、希ＨＦ液（
ＨＦ：Ｈ２ Ｏ＝１：２００）により自然酸化膜の表面
を除去し、残った自然酸化膜が４〜８Ａの範囲の膜厚を
有するＳｉウェハーについて、各々ドライ酸化（１００
０℃ Ｄｒｙ Ｏ２ ６０分）処理後、μ波反
射を用いて、Ｓｉウェハー中のキャリアのライフタイム
を測定した結果である。縦軸はライフタイム（μｓｅｃ
）、下の横軸はＡＰＭ液または希ＨＦ液で洗浄後のウェ
ハー表面の残存自然酸化膜厚である。また、上の横軸は
ＨＦ液により除去された酸化膜厚を示す。
Ｓｉウェハーのキャリアのライフタイムとの関係を示す
線図である。図において、（１００）Ｎ型Ｓｉ基板を、
ＡＰＭ液（ＮＨ４ ＯＨ：Ｈ２ Ｏ２ ：Ｈ２ Ｏ＝１
：１：６、６０℃）で３分間処理した自然酸化膜厚１０
ＡのＳｉウェハーをアンモニア過水洗浄後、希ＨＦ液（
ＨＦ：Ｈ２ Ｏ＝１：２００）により自然酸化膜の表面
を除去し、残った自然酸化膜が４〜８Ａの範囲の膜厚を
有するＳｉウェハーについて、各々ドライ酸化（１００
０℃ Ｄｒｙ Ｏ２ ６０分）処理後、μ波反
射を用いて、Ｓｉウェハー中のキャリアのライフタイム
を測定した結果である。縦軸はライフタイム（μｓｅｃ
）、下の横軸はＡＰＭ液または希ＨＦ液で洗浄後のウェ
ハー表面の残存自然酸化膜厚である。また、上の横軸は
ＨＦ液により除去された酸化膜厚を示す。
【００１８】図４から明らかなように、ＡＰＭ液洗浄後
のライフタイムは〜１００μｓｅｃと小さく、深い準位
を形成する金属汚染が洗浄で生じていることを示してい
る。一方、希ＨＦ液により自然酸化膜を約３Ａ程度除去
した場合は、ライフタイムは〜４００μｓｅｃを超え、
完全に希ＨＦ液にて自然酸化膜を除去した場合のライフ
タイムに等しい。また、２Ａ程度の除去でもライフタイ
ムは〜４００μｓｅｃ弱と回復している。すなわち、Ａ
ＰＭ液洗浄後の自然酸化膜では、この自然酸化膜の最表
面層約３Ａの領域に汚染が局在していると考えられる。 このため２０％程度の表面自然酸化膜を除去すれば汚染
が回避できる。
のライフタイムは〜１００μｓｅｃと小さく、深い準位
を形成する金属汚染が洗浄で生じていることを示してい
る。一方、希ＨＦ液により自然酸化膜を約３Ａ程度除去
した場合は、ライフタイムは〜４００μｓｅｃを超え、
完全に希ＨＦ液にて自然酸化膜を除去した場合のライフ
タイムに等しい。また、２Ａ程度の除去でもライフタイ
ムは〜４００μｓｅｃ弱と回復している。すなわち、Ａ
ＰＭ液洗浄後の自然酸化膜では、この自然酸化膜の最表
面層約３Ａの領域に汚染が局在していると考えられる。 このため２０％程度の表面自然酸化膜を除去すれば汚染
が回避できる。
【００１９】図５は前洗浄で形成された自然酸化膜厚と
酸化膜中の固定電荷（Ｑｏｘ）との関係を示す線図であ
る。図において、前洗浄条件及び横軸は図４と同様であ
り、縦軸は、前に述べたと同様に、ＡＰＭ液または希Ｈ
Ｆ液で洗浄したＳｉウェハーについて、ドライ酸化（９
００℃ Ｄｒｙ Ｏ２ １５分）処理後、ＳＰ
Ｖ法（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｈｏｔｏ Ｖｏｌｔａｇ
ｅ法）により測定した酸化膜中の固定電荷（Ｑｏｘ）を
示す。
酸化膜中の固定電荷（Ｑｏｘ）との関係を示す線図であ
る。図において、前洗浄条件及び横軸は図４と同様であ
り、縦軸は、前に述べたと同様に、ＡＰＭ液または希Ｈ
Ｆ液で洗浄したＳｉウェハーについて、ドライ酸化（９
００℃ Ｄｒｙ Ｏ２ １５分）処理後、ＳＰ
Ｖ法（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｈｏｔｏ Ｖｏｌｔａｇ
ｅ法）により測定した酸化膜中の固定電荷（Ｑｏｘ）を
示す。
【００２０】Ｑｏｘは、図５にみられるように、前洗浄
の効果が熱酸化膜最表面層約５Ａに現れている。このチ
ャージの原因はまだ明らかになっていないものの、Ａｌ
が熱酸化膜の最表面に存在した場合には負の電荷を生じ
る。これは自然酸化膜中のＡｌＳｉＯやＯＨ基やＯ基の
存在によるものと考えられ、Ｓｉ表面へのパーティクル
の付着しやすさの目安になるものと推測している。図５
からわかるように、ＡＰＭ液洗浄ウェハーでは、多量の
負のチャージが存在し、希ＨＦ液洗浄でこの自然酸化膜
を少しずつ除去した場合、除去量にほぼ比例して負のチ
ャージが減少する。すなわわち、負のチャージの原因と
なるＡｌや他の物質は、ＡＰＭ液洗浄後の自然酸化膜の
深さ方向にほぼ均一に存在することを意味する。
の効果が熱酸化膜最表面層約５Ａに現れている。このチ
ャージの原因はまだ明らかになっていないものの、Ａｌ
が熱酸化膜の最表面に存在した場合には負の電荷を生じ
る。これは自然酸化膜中のＡｌＳｉＯやＯＨ基やＯ基の
存在によるものと考えられ、Ｓｉ表面へのパーティクル
の付着しやすさの目安になるものと推測している。図５
からわかるように、ＡＰＭ液洗浄ウェハーでは、多量の
負のチャージが存在し、希ＨＦ液洗浄でこの自然酸化膜
を少しずつ除去した場合、除去量にほぼ比例して負のチ
ャージが減少する。すなわわち、負のチャージの原因と
なるＡｌや他の物質は、ＡＰＭ液洗浄後の自然酸化膜の
深さ方向にほぼ均一に存在することを意味する。
【００２１】これは、洗浄時のＳｉ表面のチャージが関
与するパーティクルの付着しにくさについては、この自
然酸化膜の最表面層３Ａ程度を除去しても変化が小さい
ことを意味する。また、Ｓｉ−Ｏ−ＳｉやＳｉ−Ｏ−Ｈ
基が残りの自然酸化膜に存在するため、Ｓｉ表面は親水
性を示すと考えられる。Ｓｉ基板を親水性に保つために
は、ＡＰＭ洗浄において形成された自然酸化膜の２０％
以上の確保が必要と推定する。
与するパーティクルの付着しにくさについては、この自
然酸化膜の最表面層３Ａ程度を除去しても変化が小さい
ことを意味する。また、Ｓｉ−Ｏ−ＳｉやＳｉ−Ｏ−Ｈ
基が残りの自然酸化膜に存在するため、Ｓｉ表面は親水
性を示すと考えられる。Ｓｉ基板を親水性に保つために
は、ＡＰＭ洗浄において形成された自然酸化膜の２０％
以上の確保が必要と推定する。
【００２２】これに関連して、負のチャージの原因とな
る不純物質としてＦｅを例にとった場合、Ｆｅの存在量
とＱｏｘとの関係について検討した結果を説明する。図
６は酸化膜中のＦｅ濃度と固定電荷Ｑｏｘとの関係を示
す線図である。図において、横軸はＦｅ濃度、縦軸は固
定電荷である。
る不純物質としてＦｅを例にとった場合、Ｆｅの存在量
とＱｏｘとの関係について検討した結果を説明する。図
６は酸化膜中のＦｅ濃度と固定電荷Ｑｏｘとの関係を示
す線図である。図において、横軸はＦｅ濃度、縦軸は固
定電荷である。
【００２３】図６から明らかなように、Ｓｉ基板表面上
のＦｅ不純物存在（汚染）量の増加に伴い、Ｓｉ基板表
面上の自然酸化膜中の負の電荷が増加している。すなわ
ち、Ｆｅは、自然酸化膜中に取り込まれると負の電荷を
（呈）すると考えられる。また、Ｆｅの汚染量が１０１
１ｃｍ−２以下でも負の電荷量は変化している。このこ
とから、表面光電圧（ＳＰＶ）を用いた測定から、Ｓｉ
基板表面の自然酸化膜中の１０１０ｃｍ−２オーダーの
Ｆｅ原子が検出できることがわかる。そして、Ｑｏｘと
負のチャージを呈する不純物（物質）の量とは良好な対
応関係が存在することが認められた。なお、熱酸化膜Ｆ
ｅは熱酸化膜中に取り込まれるものの、Ｆｅは負のチャ
ージの原因にはならない。
のＦｅ不純物存在（汚染）量の増加に伴い、Ｓｉ基板表
面上の自然酸化膜中の負の電荷が増加している。すなわ
ち、Ｆｅは、自然酸化膜中に取り込まれると負の電荷を
（呈）すると考えられる。また、Ｆｅの汚染量が１０１
１ｃｍ−２以下でも負の電荷量は変化している。このこ
とから、表面光電圧（ＳＰＶ）を用いた測定から、Ｓｉ
基板表面の自然酸化膜中の１０１０ｃｍ−２オーダーの
Ｆｅ原子が検出できることがわかる。そして、Ｑｏｘと
負のチャージを呈する不純物（物質）の量とは良好な対
応関係が存在することが認められた。なお、熱酸化膜Ｆ
ｅは熱酸化膜中に取り込まれるものの、Ｆｅは負のチャ
ージの原因にはならない。
【００２４】図７は熱酸化膜厚と固定電荷Ｑｏｘとの関
係を示す線図である。（１００）Ｎ型Ｓｉ基板を、ＡＰ
Ｍ液（ＮＨ４ ＯＨ：Ｈ２ Ｏ２ ：Ｈ２ Ｏ＝１：１
：６、６０℃）で３分間洗浄後、熱酸化膜（Ｄｒｙ
Ｏ２ ９００℃ １５ｍｉｎ処理）を厚さ７５Ａ
形成したＳｉウェハーについて、ＳＰＶ法によりＱｏｘ
を評価した。次に、希ＨＦ液（ＨＦ：Ｈ２ Ｏ＝１：２
００）により熱酸化膜を少しずつエッチング除去した試
料毎にＱｏｘを評価している。図７の下の横軸は熱酸化
後またはＨＦエッチング後の残存熱酸化膜厚を示し、上
の横軸は希ＨＦ液により除去された酸化膜厚である。縦
軸は各試料の熱酸化膜のＱｏｘを示す。
係を示す線図である。（１００）Ｎ型Ｓｉ基板を、ＡＰ
Ｍ液（ＮＨ４ ＯＨ：Ｈ２ Ｏ２ ：Ｈ２ Ｏ＝１：１
：６、６０℃）で３分間洗浄後、熱酸化膜（Ｄｒｙ
Ｏ２ ９００℃ １５ｍｉｎ処理）を厚さ７５Ａ
形成したＳｉウェハーについて、ＳＰＶ法によりＱｏｘ
を評価した。次に、希ＨＦ液（ＨＦ：Ｈ２ Ｏ＝１：２
００）により熱酸化膜を少しずつエッチング除去した試
料毎にＱｏｘを評価している。図７の下の横軸は熱酸化
後またはＨＦエッチング後の残存熱酸化膜厚を示し、上
の横軸は希ＨＦ液により除去された酸化膜厚である。縦
軸は各試料の熱酸化膜のＱｏｘを示す。
【００２５】図７から明らかなように、負のチャージは
熱酸化膜表面層（〜５Ａ）の領域に存在する。この熱酸
化膜最表面層のチャージは、酸化前洗浄に依存し、ＡＰ
Ｍ液洗浄では図７に示すように負のチャージを示し、図
には示さないが、ＨＦ洗浄や塩酸過水洗浄においては正
のチャージを持つ。いずれの場合にもチャージは熱酸化
膜最表面層に存在することから、酸化前洗浄により生じ
た自然酸化膜は、熱酸化後も熱酸化膜最表面層に残存し
Ｑｏｘの原因となっていると考えられる。ＡＰＭ洗浄で
は、熱酸化膜の最表面にＡｌが存在し、この最表面のＡ
ｌが負のチャージの原因になっていることがわかってい
る。
熱酸化膜表面層（〜５Ａ）の領域に存在する。この熱酸
化膜最表面層のチャージは、酸化前洗浄に依存し、ＡＰ
Ｍ液洗浄では図７に示すように負のチャージを示し、図
には示さないが、ＨＦ洗浄や塩酸過水洗浄においては正
のチャージを持つ。いずれの場合にもチャージは熱酸化
膜最表面層に存在することから、酸化前洗浄により生じ
た自然酸化膜は、熱酸化後も熱酸化膜最表面層に残存し
Ｑｏｘの原因となっていると考えられる。ＡＰＭ洗浄で
は、熱酸化膜の最表面にＡｌが存在し、この最表面のＡ
ｌが負のチャージの原因になっていることがわかってい
る。
【００２６】なお、上記実施例においてはＳｉ基板に酸
化膜を形成する場合についての説明が、Ｓｉ薄膜上に形
成する場合の洗浄方法についても同様に適用できること
はいうまでもない。
化膜を形成する場合についての説明が、Ｓｉ薄膜上に形
成する場合の洗浄方法についても同様に適用できること
はいうまでもない。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による半導
体装置の製造方法によれば、アンモニア過水洗浄でパー
ティクル除去し、次の希ＨＦ液洗浄により、アンモニア
過水洗浄で形成された自然酸化膜の汚染層（表面）の約
２０％以上を除去しクリーンな自然酸化膜（ＳｉＯｘ）
を（少なくとも自然酸化膜の下層２０％以上）残存させ
、その後、熱酸化して薄い酸化膜を形成している。さら
に、熱酸化膜の最表面に存在する該自然酸化膜成分（Ｓ
ｉＯｘ）を希ＨＦ液で除去するものである。このため、
本発明では、パーティクルや汚染付着の生じない、かつ
、自然酸化膜中の汚染物質成分のないクリーンな高信頼
性なＳｉＯ２ 膜を得ることができる。従って、ＭＯＳ
ＦＥＴやＴＦＴからなるＬＳＩに適用した場合の高信頼
性を実現できる製造方法を確立できる効果がある。
体装置の製造方法によれば、アンモニア過水洗浄でパー
ティクル除去し、次の希ＨＦ液洗浄により、アンモニア
過水洗浄で形成された自然酸化膜の汚染層（表面）の約
２０％以上を除去しクリーンな自然酸化膜（ＳｉＯｘ）
を（少なくとも自然酸化膜の下層２０％以上）残存させ
、その後、熱酸化して薄い酸化膜を形成している。さら
に、熱酸化膜の最表面に存在する該自然酸化膜成分（Ｓ
ｉＯｘ）を希ＨＦ液で除去するものである。このため、
本発明では、パーティクルや汚染付着の生じない、かつ
、自然酸化膜中の汚染物質成分のないクリーンな高信頼
性なＳｉＯ２ 膜を得ることができる。従って、ＭＯＳ
ＦＥＴやＴＦＴからなるＬＳＩに適用した場合の高信頼
性を実現できる製造方法を確立できる効果がある。
【図１】本発明による半導体装置の製造方法中の第１の
洗浄工程を説明する工程断面図である。
洗浄工程を説明する工程断面図である。
【図２】図１につづく第２の洗浄工程を説明する工程断
面図である。
面図である。
【図３】図２につづく熱酸化工程後を説明する工程断面
図である。
図である。
【図４】本発明の前洗浄で形成された自然酸化膜厚とラ
イフタイムとの関係を示す線図である。
イフタイムとの関係を示す線図である。
【図５】本発明による自然酸化膜と酸化膜中の固定電荷
との関係を示す線図である。
との関係を示す線図である。
【図６】本発明による酸化膜中のＦｅ濃度と固定電荷と
の関係を示す線図である。
の関係を示す線図である。
【図７】本発明による熱酸化膜と固定電荷との関係を示
す線図である。
す線図である。
１ Ｓｉ基板
２ 自然酸化膜下層
３ 自然酸化膜最表面層
４ 熱酸化膜
５ 熱酸化膜の最表面層
Claims (3)
- 【請求項１】 シリコン基板又はシリコン薄膜を基体
として構成している半導体装置の製造方法において、は
じめに、シリコン表面をアンモニア過水液を用いて洗浄
する第１の洗浄工程と、ついで、希フッ化水素酸液を用
いて洗浄する第２の洗浄工程と、この洗浄された前記シ
リコン表面を熱酸化するシリコン酸化膜形成工程とを有
することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 希フッ化水素酸液は過酸化水素水を含
有していることを特徴とする請求項１記載の半導体装置
の製造方法。 - 【請求項３】 希フッ化水素酸液を用いた第２の洗浄
工程は、アンモニア過水液を用いた第１の洗浄工程によ
って形成されたシリコン表面の自然酸化膜の表面層の１
オングストローム以上８オングストローム以下をエッチ
ング除去し、表面を親水性に保つものであることを特徴
とする請求項１又は２記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17423091A JP3151864B2 (ja) | 1990-08-24 | 1991-07-16 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2-223835 | 1990-08-24 | ||
| JP22383590 | 1990-08-24 | ||
| JP17423091A JP3151864B2 (ja) | 1990-08-24 | 1991-07-16 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04355921A true JPH04355921A (ja) | 1992-12-09 |
| JP3151864B2 JP3151864B2 (ja) | 2001-04-03 |
Family
ID=26495922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17423091A Expired - Fee Related JP3151864B2 (ja) | 1990-08-24 | 1991-07-16 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3151864B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0745603A (ja) * | 1993-07-27 | 1995-02-14 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 半導体装置の製造方法及びその製造工程の管理方法 |
| JPH09115869A (ja) * | 1995-08-10 | 1997-05-02 | Seiko Epson Corp | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
| JP2001033644A (ja) * | 1999-07-19 | 2001-02-09 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 光導波路膜の製造方法 |
| JP2002057154A (ja) * | 2000-08-14 | 2002-02-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| KR100443521B1 (ko) * | 1996-10-30 | 2004-10-14 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체디바이스의제조방법 |
| JP2007500941A (ja) * | 2003-07-31 | 2007-01-18 | エフエスアイ インターナショナル インコーポレイテッド | 高度に均一な酸化物層、とりわけ超薄層の調節された成長 |
| WO2021225027A1 (ja) * | 2020-05-08 | 2021-11-11 | 信越半導体株式会社 | 半導体基板の熱酸化膜形成方法 |
| WO2021240948A1 (ja) * | 2020-05-26 | 2021-12-02 | 信越半導体株式会社 | 半導体基板の熱酸化膜形成方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102043540B1 (ko) * | 2018-01-27 | 2019-11-11 | (주)삼성정밀 | 알루미늄 디스크와 마찰패드 결합구조 |
-
1991
- 1991-07-16 JP JP17423091A patent/JP3151864B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0745603A (ja) * | 1993-07-27 | 1995-02-14 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 半導体装置の製造方法及びその製造工程の管理方法 |
| JPH09115869A (ja) * | 1995-08-10 | 1997-05-02 | Seiko Epson Corp | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
| US5904574A (en) * | 1995-08-10 | 1999-05-18 | Seiko Epson Corporation | Process of making semiconductor device and improved semiconductor device |
| KR100443521B1 (ko) * | 1996-10-30 | 2004-10-14 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체디바이스의제조방법 |
| JP2001033644A (ja) * | 1999-07-19 | 2001-02-09 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 光導波路膜の製造方法 |
| JP2002057154A (ja) * | 2000-08-14 | 2002-02-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JP2007500941A (ja) * | 2003-07-31 | 2007-01-18 | エフエスアイ インターナショナル インコーポレイテッド | 高度に均一な酸化物層、とりわけ超薄層の調節された成長 |
| WO2021225027A1 (ja) * | 2020-05-08 | 2021-11-11 | 信越半導体株式会社 | 半導体基板の熱酸化膜形成方法 |
| JP2022002285A (ja) * | 2020-05-08 | 2022-01-06 | 信越半導体株式会社 | 半導体基板の熱酸化膜形成方法 |
| WO2021240948A1 (ja) * | 2020-05-26 | 2021-12-02 | 信越半導体株式会社 | 半導体基板の熱酸化膜形成方法 |
| JP2022002286A (ja) * | 2020-05-26 | 2022-01-06 | 信越半導体株式会社 | 半導体基板の熱酸化膜形成方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3151864B2 (ja) | 2001-04-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5229334A (en) | Method of forming a gate insulating film involving a step of cleaning using an ammonia-peroxide solution | |
| US5942131A (en) | Treatment of a surface having an expose silicon/silica interface | |
| JP5570680B2 (ja) | 室温共有結合方法 | |
| JP5619872B2 (ja) | シリコンオンインシュレータ基板を薄化する方法 | |
| JP2001319918A (ja) | 基板表面の処理方法、半導体素子向け基板表面の処理方法 | |
| KR19980042006A (ko) | 메가소닉 필드존재하에서 희석한 화학 부식액을 사용한ＳｉＯ₂에치속도 제어 방법 | |
| JPH09115869A (ja) | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 | |
| JP4162211B2 (ja) | シリコンウエハの洗浄方法および洗浄されたシリコンウエハ | |
| JPH04355921A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US6521534B1 (en) | Treatment of exposed silicon and silicon dioxide surfaces | |
| JPH1187281A (ja) | シリコンウエーハの洗浄方法 | |
| JP6760245B2 (ja) | 薄膜ｓｏｉ層を有するｓｏｉウェーハの製造方法 | |
| JP2002043435A (ja) | システムオンチップの製造方法、半導体装置の製造方法 | |
| US5930650A (en) | Method of etching silicon materials | |
| JPH0521595A (ja) | 半導体基板の洗浄方法 | |
| JPH0817775A (ja) | 半導体装置の洗浄方法 | |
| JP3611142B2 (ja) | 張り合わせウェーハおよびその製造方法 | |
| EP1132951A1 (en) | Process of cleaning silicon prior to formation of the gate oxide | |
| JPH08181094A (ja) | 半導体基板表面の平坦化方法 | |
| JP4587646B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2602598B2 (ja) | 半導体基板の処理方法 | |
| JP2985253B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2639008B2 (ja) | 半導体基板の洗浄方法 | |
| JPS62118528A (ja) | 半導体装置の処理方法 | |
| KR950001904A (ko) | 게이트전극 형성방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090126 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100126 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |