JPH0496226A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH0496226A JPH0496226A JP20713390A JP20713390A JPH0496226A JP H0496226 A JPH0496226 A JP H0496226A JP 20713390 A JP20713390 A JP 20713390A JP 20713390 A JP20713390 A JP 20713390A JP H0496226 A JPH0496226 A JP H0496226A
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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】
［概要］
Ｓｉ基板の清浄面形成工程を改良した半導体装置の製造
方法に関し、 Ｆ系ガスによるＳｉ基板の清浄化処理において基板に残
留するＦ原子を低温で除去すること、および処理後表面
の再汚染を防止することを目的とし、 ＨＦ、Ｆ＊ 、Ｆ、とＦ２の混合ガス、ＨＦとＨｔＯの
混合ガス、ＮＦ、およびゼノフロライドの１種以上から
なるガス、およびこれらの１種以上と希釈ガスの混合ガ
スから構成されるＦ系ガスによりＳｉ基板表面のＳｉ自
然酸化膜を除去処理し、その後、励起、イオン化または
ラジカル化した水素分子あるいは原子をＳｉ基板表面に
照射あるいは１ｌＩｎするように構成する。
方法に関し、 Ｆ系ガスによるＳｉ基板の清浄化処理において基板に残
留するＦ原子を低温で除去すること、および処理後表面
の再汚染を防止することを目的とし、 ＨＦ、Ｆ＊ 、Ｆ、とＦ２の混合ガス、ＨＦとＨｔＯの
混合ガス、ＮＦ、およびゼノフロライドの１種以上から
なるガス、およびこれらの１種以上と希釈ガスの混合ガ
スから構成されるＦ系ガスによりＳｉ基板表面のＳｉ自
然酸化膜を除去処理し、その後、励起、イオン化または
ラジカル化した水素分子あるいは原子をＳｉ基板表面に
照射あるいは１ｌＩｎするように構成する。
〔産業上の利用分野１
本発明は、半導体装置の製造方法に関するものであり、
さらに詳しく述べるならばＳｉ基板の清浄面形成工程を
改良した半導体装置の製造方法に関する。
さらに詳しく述べるならばＳｉ基板の清浄面形成工程を
改良した半導体装置の製造方法に関する。
［従来の技術］
Ｓｉ基板表面の自然酸化膜を除去する技術は、エピタキ
シャル成長の前処理やコンタクト形成の前処理等として
ＵＬＳ Ｉ製造技術の重要なプロセスである。すなわち
、自然酸化膜はＳｉ基板を大気中に露出すると、または
、溶液洗浄の過程で表面に数人程度の厚みで形成され、
エピタキシャル層の結晶性、配向性に有害であるので、
この自然酸化膜を除去しＳＬの清浄表面を得る技術が重
要になる。
シャル成長の前処理やコンタクト形成の前処理等として
ＵＬＳ Ｉ製造技術の重要なプロセスである。すなわち
、自然酸化膜はＳｉ基板を大気中に露出すると、または
、溶液洗浄の過程で表面に数人程度の厚みで形成され、
エピタキシャル層の結晶性、配向性に有害であるので、
この自然酸化膜を除去しＳＬの清浄表面を得る技術が重
要になる。
従来技術としては、エツチング液を使用する湿式法があ
ったが、Ｓｉ基板もエツチングしてしまうために、その
上に形成する膜の性能は優れなかった。また、ドライプ
ロセスとしては水素雰囲気中で７５０〜１２００℃で酸
化膜を還元する高温プロセスもあったが、高温プロセス
では拡散層が広がるために素子の微細化の観点から低温
化が望ましいので、ＨＦ等のＦ系ガスを用いる低温法が
最近盛んに研究されている。
ったが、Ｓｉ基板もエツチングしてしまうために、その
上に形成する膜の性能は優れなかった。また、ドライプ
ロセスとしては水素雰囲気中で７５０〜１２００℃で酸
化膜を還元する高温プロセスもあったが、高温プロセス
では拡散層が広がるために素子の微細化の観点から低温
化が望ましいので、ＨＦ等のＦ系ガスを用いる低温法が
最近盛んに研究されている。
［発明が解決しようとする課題］
しかし、従来の低温プロセスでは自然酸化膜を除去した
後のＳｉ表面にＦ原子が残留してしまい、このＦ原子が
除去し難いという問題を生じていた。また、活性なＳｉ
基板表面が露出するため自然酸化膜を除去したＳｉ基板
が再汚染され易いという問題も生じていた０例えば、Ｓ
ｉのホモエピタキシーへこの従来方法を応用すると、Ｓ
ｉ基板表面の残留Ｆ原子や活性なＳｉ面を再汚染した炭
素や酸素原子がエピタキシャル層に欠陥を発生させる原
因となっていた。
後のＳｉ表面にＦ原子が残留してしまい、このＦ原子が
除去し難いという問題を生じていた。また、活性なＳｉ
基板表面が露出するため自然酸化膜を除去したＳｉ基板
が再汚染され易いという問題も生じていた０例えば、Ｓ
ｉのホモエピタキシーへこの従来方法を応用すると、Ｓ
ｉ基板表面の残留Ｆ原子や活性なＳｉ面を再汚染した炭
素や酸素原子がエピタキシャル層に欠陥を発生させる原
因となっていた。
本発明は、Ｆ系ガスによるＳｉ基板の清浄化処理におい
て基板に残留するＦ原子を低温で除去すること、および
処理後表面の再汚染を防止することを目的とする。
て基板に残留するＦ原子を低温で除去すること、および
処理後表面の再汚染を防止することを目的とする。
［課題を解決するための手段］
本発明は、この従来技術の問題を解決する方法として、
Ｆ系ガスによる自然酸化膜除去処理後なんらかの方法で
励起、イオン化、ラジカル化した水素分子あるいは原子
にＳｉ基板表面を曝露するものである。
Ｆ系ガスによる自然酸化膜除去処理後なんらかの方法で
励起、イオン化、ラジカル化した水素分子あるいは原子
にＳｉ基板表面を曝露するものである。
以下、本発明の構成を詳しく説明する。
Ｆ系ガスは、ＨＦ、Ｆ、、Ｆ、とＨ２の混合ガス、ＨＦ
とＨ，Ｏの混合ガス、ＮＦ、およびゼノフロライドの１
種以上からなるガス、あるいはこれらをＡｒ、Ｎａなと
で希釈したガスを使用することができる。
とＨ，Ｏの混合ガス、ＮＦ、およびゼノフロライドの１
種以上からなるガス、あるいはこれらをＡｒ、Ｎａなと
で希釈したガスを使用することができる。
以下Ｆ系ガスの反応につき説明する。
まずＦ８は次式により５ｉｆｔと直接反応する。
２ Ｆ ２ ＋ Ｓ ｉ Ｏｔ→ｓｉｌ’４＋ｏ２ 丁
（１）反応生成物であるＳ ｉ Ｆ ａは水溶性で
あるので水洗により除去できるが、水洗により新たな自
然酸化膜が生成するので、以下詳しく説明するように励
起水素などによる除去処理を行う。
（１）反応生成物であるＳ ｉ Ｆ ａは水溶性で
あるので水洗により除去できるが、水洗により新たな自
然酸化膜が生成するので、以下詳しく説明するように励
起水素などによる除去処理を行う。
次にＨＦの反応は以下の式に従う。
％式％（２１
基板表面に自然に存在する微量のＨ，Ｏまたは気相のＨ
ｘＯがＨＦと（２）式により反応し、ＨＦ、−と生成す
る。これが酸化物と次のように反応して自然酸化膜を除
去する。
ｘＯがＨＦと（２）式により反応し、ＨＦ、−と生成す
る。これが酸化物と次のように反応して自然酸化膜を除
去する。
Ｓ ｉ ０２ ＋２８Ｆ２−＋２８３ ０’
→Ｓ ｉ Ｆ ４ ↑＋ ４ Ｈｘ Ｏ（３） 上記した自然酸化膜の除去は、低温プロセスの利点を享
受するために１００℃以下、特に室温で行うことが好ま
しい。
→Ｓ ｉ Ｆ ４ ↑＋ ４ Ｈｘ Ｏ（３） 上記した自然酸化膜の除去は、低温プロセスの利点を享
受するために１００℃以下、特に室温で行うことが好ま
しい。
自然酸化膜除去の結果Ｓｉ基板表面に残存したＦ系化合
物を除去するために、何らかの方法で水素原子または分
子を励起し電子の軌道を高エネルギ側に移す）、イオン
化（アニオンまたはカチオンを作る）、ラジカル化した
ものにＦ系ガスで処理したＳｉ基板表面を曝露するか照
射する。
物を除去するために、何らかの方法で水素原子または分
子を励起し電子の軌道を高エネルギ側に移す）、イオン
化（アニオンまたはカチオンを作る）、ラジカル化した
ものにＦ系ガスで処理したＳｉ基板表面を曝露するか照
射する。
これらの方法の一つであるマイクロ波放電は２．４５Ｇ
Ｈｚの放電下で水素原子および分子を通して、これらを
励起し、イオン化しかつラジカル化する。
Ｈｚの放電下で水素原子および分子を通して、これらを
励起し、イオン化しかつラジカル化する。
別の方法である熱Ｗフィラメントによる解離は２０００
℃以上に加熱されたＷフィラメントにより水素原子また
は分子により解離して、分子を原子に、さらに原子を解
離励起種、ラジカルに解離する方法である。また、真空
紫外光照射は真空中におかれ平均自由行程が長（なった
水素分子ガスに紫外光（波長１５０ｍｍ以下）を照射す
ることにより水素を励起種、ラジカルにする方法である
。
℃以上に加熱されたＷフィラメントにより水素原子また
は分子により解離して、分子を原子に、さらに原子を解
離励起種、ラジカルに解離する方法である。また、真空
紫外光照射は真空中におかれ平均自由行程が長（なった
水素分子ガスに紫外光（波長１５０ｍｍ以下）を照射す
ることにより水素を励起種、ラジカルにする方法である
。
上気した励起水素による処理は室温により行うことが好
ましい。
ましい。
上記励起水素等にＳｉ基板を暴露するには励起水素など
が高密度に発生している場所にＳｉ基板を配置し、照射
はプラズマのように一定方向の流れの中にＳｉ基板を配
置することにより行う。暴露又は照射の時間は、Ｓｉ基
板の大きさや励起水素等の１度により適宜選択される。
が高密度に発生している場所にＳｉ基板を配置し、照射
はプラズマのように一定方向の流れの中にＳｉ基板を配
置することにより行う。暴露又は照射の時間は、Ｓｉ基
板の大きさや励起水素等の１度により適宜選択される。
上記の処理の後の基板は再汚染のおそれは非常に少ない
。しかしながら、基板を大気にさらすことなくＳｉ、Ｓ
ｉの酸化膜や窒化膜、金属等の膜を形成することにより
、結晶性が極めて良好な成膜を行うことができる。大気
に長時間さらすとＦ原子がＨ，Ｏなどと反応し、あるい
は酸素などがＳｉ基板表面に吸着することによってエピ
タキシャル層の欠陥の原因となるので、大気にさらすこ
とはできるだけ避は直ちに膜の形成を行うが、あるいは
不活性雰囲気で保持した後に膜形成を行うことが好まし
い。
。しかしながら、基板を大気にさらすことなくＳｉ、Ｓ
ｉの酸化膜や窒化膜、金属等の膜を形成することにより
、結晶性が極めて良好な成膜を行うことができる。大気
に長時間さらすとＦ原子がＨ，Ｏなどと反応し、あるい
は酸素などがＳｉ基板表面に吸着することによってエピ
タキシャル層の欠陥の原因となるので、大気にさらすこ
とはできるだけ避は直ちに膜の形成を行うが、あるいは
不活性雰囲気で保持した後に膜形成を行うことが好まし
い。
［作用］
本発明により、Ｆ化合物のＦ原子がＳｉ基板１（第１図
）から除去出来る原理はＳｉ基板（１）表面のＦとＨ”
（励起）、Ｈ”（イオン）、Ｈ（ラジカル）が反応
してＨＦとして脱離するからである。また、Ｓｉ基板１
（第２図）表面のダングリングボンド２を水素原子（
第３図参照）が終端するため、Ｓｉ基板表面は有機物に
由来するＣ１０原子に対して不活性になり、さらにＦ原
子除去の結果発生したＨＦに対しても不活性になる。な
お、本方法では熱酸化膜等の除去も可能ではあるが低温
プロセスであり、効率が悪いために、請求項１の発明で
は自然酸化膜の除去を対象としている。
）から除去出来る原理はＳｉ基板（１）表面のＦとＨ”
（励起）、Ｈ”（イオン）、Ｈ（ラジカル）が反応
してＨＦとして脱離するからである。また、Ｓｉ基板１
（第２図）表面のダングリングボンド２を水素原子（
第３図参照）が終端するため、Ｓｉ基板表面は有機物に
由来するＣ１０原子に対して不活性になり、さらにＦ原
子除去の結果発生したＨＦに対しても不活性になる。な
お、本方法では熱酸化膜等の除去も可能ではあるが低温
プロセスであり、効率が悪いために、請求項１の発明で
は自然酸化膜の除去を対象としている。
請求項２記載の方法では特に低温プロセスの効果が犬で
あり、微細素子の形成に有利である。
あり、微細素子の形成に有利である。
励起水素等による処理後Ｓｉ基板を大気にさらさずに膜
成長を行うことにより膜成長を行うことができる。
成長を行うことにより膜成長を行うことができる。
以下、実施例によりさらに詳しく本発明を説明する。
［実施例］
第４図に本発明を実施するための装置の概略図を示す。
１０は反応チャンバー １１はマイクロ波放電室、１４
はダウンフロー管である。
はダウンフロー管である。
まず、この装置のサセプタ１３にＳｉ基板１をセットし
１反応チャンバー１０内を真空にした後に、ＨＦとＨ，
Ｏの混合ガス（Ｎ、希釈）に室温で５分間曝露すること
により自然酸化膜の除去を行った。続いて、マイクロ波
放電室１１にて２゜４５ＧＨｚの電源１２により水素プ
ラズマを発生させ、ダウンフロー形式で室温で基板に照
射した。
１反応チャンバー１０内を真空にした後に、ＨＦとＨ，
Ｏの混合ガス（Ｎ、希釈）に室温で５分間曝露すること
により自然酸化膜の除去を行った。続いて、マイクロ波
放電室１１にて２゜４５ＧＨｚの電源１２により水素プ
ラズマを発生させ、ダウンフロー形式で室温で基板に照
射した。
この処理の後、大気に曝すことなくＳｉエピタキシー槽
に搬送しそこでアニールを行わすＳｉエピタキシーを６
００℃で行った。
に搬送しそこでアニールを行わすＳｉエピタキシーを６
００℃で行った。
エピタキシャル層の結晶性は良好であり、ＳＩＭ Ｓ、
で測定したところＳｉ基板との界面に酸素およびフッ素
原子は検出されなかった。
で測定したところＳｉ基板との界面に酸素およびフッ素
原子は検出されなかった。
［発明の効果］
本発明により、Ｓｉ基板表面の残留Ｆ原子量を除去し、
自然酸化膜除去後の再汚染も防止することができる。
自然酸化膜除去後の再汚染も防止することができる。
また、本発明をＳｉのホモエピタキシーに応用した場合
、表面残留Ｆ原子に起因する欠陥が無い膜を得ることが
出来る。さらに、酸素、炭素が付着していないＳｉ基板
表面が長時間安定に実現できるため、Ｓｉのホモエピタ
キシーに応用した場合、成長前の高温熱処理が不必要に
なり、前処理の低温化が実現できる。
、表面残留Ｆ原子に起因する欠陥が無い膜を得ることが
出来る。さらに、酸素、炭素が付着していないＳｉ基板
表面が長時間安定に実現できるため、Ｓｉのホモエピタ
キシーに応用した場合、成長前の高温熱処理が不必要に
なり、前処理の低温化が実現できる。
第１図〜第３図は本発明の原理説明図であり、第１図は
水素イオンなどによるＦ原子の除去、第２図は水素イオ
ンなどとＳｉダングリングボンドとの結合、 第３図はＳｉ基板の不活性化をそれぞれ概念的に説明し
、 第４図は自然酸化膜除去及びＦ系ガスによる処理装置の
概念図である。 １−３ｉ基板、２−ダングリングボンド、３−３ｉ原子
、４−水素分子
水素イオンなどによるＦ原子の除去、第２図は水素イオ
ンなどとＳｉダングリングボンドとの結合、 第３図はＳｉ基板の不活性化をそれぞれ概念的に説明し
、 第４図は自然酸化膜除去及びＦ系ガスによる処理装置の
概念図である。 １−３ｉ基板、２−ダングリングボンド、３−３ｉ原子
、４−水素分子
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ＨＦ、Ｆ＿２、Ｆ＿２とＨ＿２の混合ガス、ＨＦと
Ｈ＿２Ｏの混合ガス、ＮＦ＿３およびゼノフロライドの
１種以上からなるガス、およびこれらの１種以上と希釈
ガスの混合ガスから構成されるＦ系ガスによりＳｉ基板
表面のＳｉ自然酸化膜を除去処理し、その後、励起、イ
オン化またはラジカル化した水素分子あるいは原子をＳ
ｉ基板表面に照射あるいは曝露することを特徴とする半
導体装置の製造方法。 ２、前記自然酸化膜の除去を１００℃以下で行うことを
特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。 ３、前記照射あるいは暴露後に、Ｓｉ基板を大気にさら
すことなく、Ｓｉ、Ｓｉ酸化物、Ｓｉ窒化物または金属
の膜を形成す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 |
|---|---|---|---|
| JP20713390A JPH0496226A (ja) | 1990-08-03 | 1990-08-03 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20713390A JPH0496226A (ja) | 1990-08-03 | 1990-08-03 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0496226A true JPH0496226A (ja) | 1992-03-27 |
Family
ID=16534744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20713390A Pending JPH0496226A (ja) | 1990-08-03 | 1990-08-03 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0496226A (ja) |
Cited By (13)
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-
1990
- 1990-08-03 JP JP20713390A patent/JPH0496226A/ja active Pending
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