JPH05129263A - 半導体基板の処理方法 - Google Patents
半導体基板の処理方法Info
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- JPH05129263A JPH05129263A JP28795491A JP28795491A JPH05129263A JP H05129263 A JPH05129263 A JP H05129263A JP 28795491 A JP28795491 A JP 28795491A JP 28795491 A JP28795491 A JP 28795491A JP H05129263 A JPH05129263 A JP H05129263A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 シリコンウエファの表面を清浄するに当た
り、自然酸化膜をシリコンウエファを高温で加熱するこ
となく除去するとともに均一なエッチングを行って表面
の平坦性を確保できる半導体基板の処理方法を提供しよ
うとするものである。 【構成】 シリコンウエファをフッ化塩素系ガスと水素
ガスまたは塩化水素ガスとの混合ガス雰囲気中に入れ、
シリコンウエファを100 〜600 ℃の範囲の温度に加熱
し、熱化学によって生成されるフッ化水素でシリコンウ
エファ表面に形成されている自然酸化膜を除去し、次に
雰囲気をフッ化塩素系ガスのみとして自然酸化膜が除去
されたシリコンウエファを均一にエッチングする。
り、自然酸化膜をシリコンウエファを高温で加熱するこ
となく除去するとともに均一なエッチングを行って表面
の平坦性を確保できる半導体基板の処理方法を提供しよ
うとするものである。 【構成】 シリコンウエファをフッ化塩素系ガスと水素
ガスまたは塩化水素ガスとの混合ガス雰囲気中に入れ、
シリコンウエファを100 〜600 ℃の範囲の温度に加熱
し、熱化学によって生成されるフッ化水素でシリコンウ
エファ表面に形成されている自然酸化膜を除去し、次に
雰囲気をフッ化塩素系ガスのみとして自然酸化膜が除去
されたシリコンウエファを均一にエッチングする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体基板の処理方法、
特に熱化学反応を利用して半導体基板の表面を清浄化す
る方法に関するものである。
特に熱化学反応を利用して半導体基板の表面を清浄化す
る方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、シリコンウエファの表面を洗浄す
る方法としては、アンモニア／過酸化水素混合液、塩酸
／過酸化水素混合液によるＲＣＡ洗浄や、硫酸／過酸化
水素混合液、フッ酸／過酸化水素混合液等の酸と過酸化
水素との混合液による溶液洗浄が行われている。また、
さらに半導体基板表面を清浄化する方法として半導体基
板表面に付着している金属不純物元素を除去するために
犠牲酸化を加える方法も知られている。
る方法としては、アンモニア／過酸化水素混合液、塩酸
／過酸化水素混合液によるＲＣＡ洗浄や、硫酸／過酸化
水素混合液、フッ酸／過酸化水素混合液等の酸と過酸化
水素との混合液による溶液洗浄が行われている。また、
さらに半導体基板表面を清浄化する方法として半導体基
板表面に付着している金属不純物元素を除去するために
犠牲酸化を加える方法も知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した溶液による表
面処理では、使用する薬液により二次汚染が発生すると
いう問題があった。また、溶液による洗浄処理では、ト
レンチ構造等の微細な溝を洗浄する際に、溶液が溝の中
まで十分に入らなかったり、一旦溝に入った溶液が新た
な溶液と入れ代わらないため十分な洗浄を行うことがで
きず、半導体基板の表面に形成されている自然酸化膜を
十分に除去できないという問題があった。このように自
然酸化膜を十分に除去することができないと、エッチン
グを行う際にむらが生じ、半導体基板の表面に凹凸が形
成されてしまう欠点がある。
面処理では、使用する薬液により二次汚染が発生すると
いう問題があった。また、溶液による洗浄処理では、ト
レンチ構造等の微細な溝を洗浄する際に、溶液が溝の中
まで十分に入らなかったり、一旦溝に入った溶液が新た
な溶液と入れ代わらないため十分な洗浄を行うことがで
きず、半導体基板の表面に形成されている自然酸化膜を
十分に除去できないという問題があった。このように自
然酸化膜を十分に除去することができないと、エッチン
グを行う際にむらが生じ、半導体基板の表面に凹凸が形
成されてしまう欠点がある。
【０００４】また、表面処理として犠牲酸化を用いる方
法においては、酸化する際に800 〜1000℃といった高温
度状態に半導体基板を数時間保持する必要があるので、
半導体基板表面に付着している金属元素が内部に拡散し
てしまい十分に金属元素を除去することができないとと
もに半導体基板に注入した不純物の再拡散や絶縁膜中で
の不純物の拡散などが発生し、素子特性を劣化させると
いう問題があった。
法においては、酸化する際に800 〜1000℃といった高温
度状態に半導体基板を数時間保持する必要があるので、
半導体基板表面に付着している金属元素が内部に拡散し
てしまい十分に金属元素を除去することができないとと
もに半導体基板に注入した不純物の再拡散や絶縁膜中で
の不純物の拡散などが発生し、素子特性を劣化させると
いう問題があった。
【０００５】本発明の目的は、上述した従来の方法の欠
点を除去し、半導体基板を高温に加熱することなく半導
体基板表面に付着されている金属元素を有効に除去する
ことができ、さらに半導体基板表面に形成されている微
細構造の内部までも十分に清浄して自然酸化膜を除去す
ることができる半導体基板の処理方法を提供しようとす
るものである。
点を除去し、半導体基板を高温に加熱することなく半導
体基板表面に付着されている金属元素を有効に除去する
ことができ、さらに半導体基板表面に形成されている微
細構造の内部までも十分に清浄して自然酸化膜を除去す
ることができる半導体基板の処理方法を提供しようとす
るものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体基板
の処理方法は、表面を清浄処理すべき半導体基板を、フ
ッ化塩素系ガスと、水素ガスまたは塩化水素ガスとを含
む混合ガス雰囲気中に入れ、半導体基板を100 〜600 ℃
の温度に加熱し、半導体基板表面において熱化学反応に
よりフッ化水素を生成し、これにより半導体基板の表面
に形成されている自然酸化膜を除去し、次に雰囲気をフ
ッ化塩素系ガスのみとして半導体基板の表面をエッチン
グすることを特徴とするものである。本発明による処理
方法を実施する際には、前記自然酸化膜の除去後、フッ
化塩素系ガスのみのエッチングにおいて、前記半導体基
板を100 〜300 ℃の温度に加熱するのが好適である。
の処理方法は、表面を清浄処理すべき半導体基板を、フ
ッ化塩素系ガスと、水素ガスまたは塩化水素ガスとを含
む混合ガス雰囲気中に入れ、半導体基板を100 〜600 ℃
の温度に加熱し、半導体基板表面において熱化学反応に
よりフッ化水素を生成し、これにより半導体基板の表面
に形成されている自然酸化膜を除去し、次に雰囲気をフ
ッ化塩素系ガスのみとして半導体基板の表面をエッチン
グすることを特徴とするものである。本発明による処理
方法を実施する際には、前記自然酸化膜の除去後、フッ
化塩素系ガスのみのエッチングにおいて、前記半導体基
板を100 〜300 ℃の温度に加熱するのが好適である。
【０００７】
【作用】このような本発明による半導体基板の処理方法
においては、フッ化塩素系ガスと水素ガスまたは塩化水
素ガスとの混合ガスによってフッ化水素を生成するよう
にしたので、半導体基板の表面に形成されている微細な
パターンの上に形成されている自然酸化膜を有効に除去
することができる。また、溶液洗浄の代わりにガス洗浄
をおこなうので、薬液からの二次汚染の影響も除去する
ことができる。また、この際には半導体基板は100 〜60
0 ℃といった低温で加熱するだけであるから、半導体基
板の注入されている不純物が再拡散したり絶縁膜中の不
純物が拡散したりすることはない。また、自然酸化膜の
除去後に、フッ化塩素系ガスのみによるエッチングは低
温で行うことができるので、半導体基板の表面に付着し
ている各種金属不純物が内部に拡散することはなく、ハ
ロゲン化物として処理系から容易に排出することができ
る。
においては、フッ化塩素系ガスと水素ガスまたは塩化水
素ガスとの混合ガスによってフッ化水素を生成するよう
にしたので、半導体基板の表面に形成されている微細な
パターンの上に形成されている自然酸化膜を有効に除去
することができる。また、溶液洗浄の代わりにガス洗浄
をおこなうので、薬液からの二次汚染の影響も除去する
ことができる。また、この際には半導体基板は100 〜60
0 ℃といった低温で加熱するだけであるから、半導体基
板の注入されている不純物が再拡散したり絶縁膜中の不
純物が拡散したりすることはない。また、自然酸化膜の
除去後に、フッ化塩素系ガスのみによるエッチングは低
温で行うことができるので、半導体基板の表面に付着し
ている各種金属不純物が内部に拡散することはなく、ハ
ロゲン化物として処理系から容易に排出することができ
る。
【０００８】また、この半導体基板のエッチングによる
表面の清浄化は、犠牲酸化に比べてプロセスの工程が簡
単になる。すなわち、犠牲酸化においては、洗浄→犠牲
酸化→剥離→洗浄→次工程となるのに対し、本発明では
洗浄→次工程となるので、工程数が削減され、製造プロ
セスが簡単になる。
表面の清浄化は、犠牲酸化に比べてプロセスの工程が簡
単になる。すなわち、犠牲酸化においては、洗浄→犠牲
酸化→剥離→洗浄→次工程となるのに対し、本発明では
洗浄→次工程となるので、工程数が削減され、製造プロ
セスが簡単になる。
【０００９】
【実施例】本発明による半導体基板の処理方法の一実施
例を説明すると、先ず、Ｎ型シリコンウエファをチャン
バの所定の位置に置いた後、ガス供給ボックスからClF3
ガスとH2ガスとをそれぞれチャンバ内に導く。このとき
のガスの分圧は、それぞれ10-3〜10Torrおよび1 〜500T
orr とする。次に、シリコンウエファを220 ℃の温度に
加熱することにより、シリコンウエファの表面において
ClF3ガスとH2ガスとを反応させ、フッ化水素を生成す
る。このようにして生成されたフッ化水素によってシリ
コンウエファの表面に形成されている厚さ10Å程度の自
然酸化膜を除去する。本例では、この処理中シリコンウ
エファの温度を220 ℃に保持するが、本発明では100 〜
600 ℃の範囲の温度に維持することによってシリコンウ
エファの表面に形成されている自然酸化膜を除去するこ
とができる。
例を説明すると、先ず、Ｎ型シリコンウエファをチャン
バの所定の位置に置いた後、ガス供給ボックスからClF3
ガスとH2ガスとをそれぞれチャンバ内に導く。このとき
のガスの分圧は、それぞれ10-3〜10Torrおよび1 〜500T
orr とする。次に、シリコンウエファを220 ℃の温度に
加熱することにより、シリコンウエファの表面において
ClF3ガスとH2ガスとを反応させ、フッ化水素を生成す
る。このようにして生成されたフッ化水素によってシリ
コンウエファの表面に形成されている厚さ10Å程度の自
然酸化膜を除去する。本例では、この処理中シリコンウ
エファの温度を220 ℃に保持するが、本発明では100 〜
600 ℃の範囲の温度に維持することによってシリコンウ
エファの表面に形成されている自然酸化膜を除去するこ
とができる。
【００１０】次に、 ガスの供給を止め、ClF3ガスのみ
をチャンバに導入する。これにより、上述したように自
然酸化膜が除去されたシリコンウエファの表面のエッチ
ングを行うが、このときシリコンウエファを120 ℃の温
度に加熱してシリコンウエファ表面での金属除去効果を
高める。本例ではシリコンウエファを120 ℃の温度に加
熱するが、このシリコンウエファの温度は100 〜300 ℃
の範囲の温度に加熱することができる。
をチャンバに導入する。これにより、上述したように自
然酸化膜が除去されたシリコンウエファの表面のエッチ
ングを行うが、このときシリコンウエファを120 ℃の温
度に加熱してシリコンウエファ表面での金属除去効果を
高める。本例ではシリコンウエファを120 ℃の温度に加
熱するが、このシリコンウエファの温度は100 〜300 ℃
の範囲の温度に加熱することができる。
【００１１】次に、ClF3ガスの供給を止め、H2ガスをチ
ャンバに導入し、シリコンウエファ表面の塩素基を水素
に置き換えて、ウエファ表面を水素終端させる。このと
き、シリコンウエファを100 〜600℃の範囲の温度、本
例では300 ℃の温度に加熱して、塩素基を水素基に効率
良く置き換えるようにする。
ャンバに導入し、シリコンウエファ表面の塩素基を水素
に置き換えて、ウエファ表面を水素終端させる。このと
き、シリコンウエファを100 〜600℃の範囲の温度、本
例では300 ℃の温度に加熱して、塩素基を水素基に効率
良く置き換えるようにする。
【００１２】図１は、上述した本発明の実施例によって
表面を処理した後のシリコンウエファの表面をＸ線光電
子分光法によって測定して表面自然酸化膜が存在するか
否かを検出した結果を示すものである。図１に示すよう
に本発明の方法によって処理したシリコンウエファの表
面には自然酸化膜（SiO2）のピーク(104eV付近) は全く
観測されなかった。
表面を処理した後のシリコンウエファの表面をＸ線光電
子分光法によって測定して表面自然酸化膜が存在するか
否かを検出した結果を示すものである。図１に示すよう
に本発明の方法によって処理したシリコンウエファの表
面には自然酸化膜（SiO2）のピーク(104eV付近) は全く
観測されなかった。
【００１３】図２は、従来のようにアンモニア／過酸化
水素混合液にて表面を処理した後のシリコンウエファの
Ｘ線光電子分光法による測定結果を示すものであり、10
4 eV付近の自然酸化膜のピークは消滅しておらず、シリ
コンウエファ表面に自然酸化膜が残存していることがわ
かる。このときの自然酸化膜の膜厚はピーク値から計算
すると約６Åであった。
水素混合液にて表面を処理した後のシリコンウエファの
Ｘ線光電子分光法による測定結果を示すものであり、10
4 eV付近の自然酸化膜のピークは消滅しておらず、シリ
コンウエファ表面に自然酸化膜が残存していることがわ
かる。このときの自然酸化膜の膜厚はピーク値から計算
すると約６Åであった。
【００１４】図３は、本発明による処理方法によって表
面を処理したシリコンウエファを、乾燥酸素雰囲気中で
900 ℃の温度で酸化して200 Åの熱酸化膜を形成した場
合と、シリコンウエファをフッ酸溶液処理をした後に酸
化して熱酸化膜を形成した場合における少数キャリア生
成の寿命を測定した結果を示すものである。図２および
３に示すように、本発明による表面処理を行った後は、
汚染物を含んでいる自然酸化膜が除去され、しかも表面
に付着されている金属元素も除去されているため、少数
キャリアの寿命を改善することができる。
面を処理したシリコンウエファを、乾燥酸素雰囲気中で
900 ℃の温度で酸化して200 Åの熱酸化膜を形成した場
合と、シリコンウエファをフッ酸溶液処理をした後に酸
化して熱酸化膜を形成した場合における少数キャリア生
成の寿命を測定した結果を示すものである。図２および
３に示すように、本発明による表面処理を行った後は、
汚染物を含んでいる自然酸化膜が除去され、しかも表面
に付着されている金属元素も除去されているため、少数
キャリアの寿命を改善することができる。
【００１５】上述した実施例においては、フッ化塩素系
ガスとしてClF3ガスを用いたが、その他のフッ化塩素系
ガス、例えばClF, ClF2, ClF5, Cl2F6などを用いても同
様の効果を得ることができる。また、上述した実施例で
は、フッ化塩素系ガスとH2ガスとの混合ガスを使用した
が、フッ化塩素系ガスとHCl ガスとの混合ガスを使用す
ることもできる。さらに、フッ化塩素系ガスと水素ガス
または塩化水素ガスとの混合ガスの反応によってフッ化
水素を生成させて半導体基板の表面に形成されている自
然酸化膜を除去するようにしたが、この際フッ化水素ガ
スを反応チャンバへ導入しても良いことも勿論である。
ガスとしてClF3ガスを用いたが、その他のフッ化塩素系
ガス、例えばClF, ClF2, ClF5, Cl2F6などを用いても同
様の効果を得ることができる。また、上述した実施例で
は、フッ化塩素系ガスとH2ガスとの混合ガスを使用した
が、フッ化塩素系ガスとHCl ガスとの混合ガスを使用す
ることもできる。さらに、フッ化塩素系ガスと水素ガス
または塩化水素ガスとの混合ガスの反応によってフッ化
水素を生成させて半導体基板の表面に形成されている自
然酸化膜を除去するようにしたが、この際フッ化水素ガ
スを反応チャンバへ導入しても良いことも勿論である。
【００１６】
【発明の効果】上述した本発明による半導体基板の処理
方法は、フッ化塩素系ガスと水素ガスまたは塩化水素ガ
スとの反応によって生成されるフッ化水素により半導体
基板の表面に形成されている自然酸化膜を除去し、次に
反応ガスをフッ化塩素系ガスのみとすることによって半
導体基板のエッチングを行うものであるが、ガスによる
表面処理であるため二次汚染の恐れがなく、また半導体
基板を高温に加熱することもないので、表面に付着した
不純物金属元素が内部に拡散したり、半導体基板に注入
した不純物が再拡散したり、絶縁物中において不純物が
拡散したりすることを抑制することができ、素子特性を
改善することができる。
方法は、フッ化塩素系ガスと水素ガスまたは塩化水素ガ
スとの反応によって生成されるフッ化水素により半導体
基板の表面に形成されている自然酸化膜を除去し、次に
反応ガスをフッ化塩素系ガスのみとすることによって半
導体基板のエッチングを行うものであるが、ガスによる
表面処理であるため二次汚染の恐れがなく、また半導体
基板を高温に加熱することもないので、表面に付着した
不純物金属元素が内部に拡散したり、半導体基板に注入
した不純物が再拡散したり、絶縁物中において不純物が
拡散したりすることを抑制することができ、素子特性を
改善することができる。
【図１】図１は本発明の方法によって処理した半導体基
板表面のＸ線光電子分法による測定結果を示すピーク強
度図である。
板表面のＸ線光電子分法による測定結果を示すピーク強
度図である。
【図２】図２は従来の方法で処理した半導体基板表面の
Ｘ線光電子分光法による測定結果を示すピーク強度図で
ある。
Ｘ線光電子分光法による測定結果を示すピーク強度図で
ある。
【図３】図３は本発明の方法および従来の方法で表面処
理した半導体基板に熱酸化膜を形成した場合の少数キャ
リアの寿命を対比して示すグラフである。
理した半導体基板に熱酸化膜を形成した場合の少数キャ
リアの寿命を対比して示すグラフである。
Claims (2)
- 【請求項１】 表面を清浄処理すべき半導体基板を、フ
ッ化塩素系ガスと、水素ガスまたは塩化水素ガスとを含
む混合ガス雰囲気中に入れ、半導体基板を100 〜600 ℃
の温度に加熱し、半導体基板表面において熱化学反応に
よりフッ化水素を生成し、これにより半導体基板の表面
に形成されている自然酸化膜を除去し、次に雰囲気をフ
ッ化塩素系ガスのみとして半導体基板の表面をエッチン
グすることを特徴とする半導体基板の処理方法。 - 【請求項２】 前記自然酸化膜の除去後、フッ化塩素系
ガスのみのエッチングにおいて、前記半導体基板を100
〜300 ℃の温度に加熱することを特徴とする請求項１記
載の半導体基板の処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28795491A JPH05129263A (ja) | 1991-11-01 | 1991-11-01 | 半導体基板の処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28795491A JPH05129263A (ja) | 1991-11-01 | 1991-11-01 | 半導体基板の処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05129263A true JPH05129263A (ja) | 1993-05-25 |
Family
ID=17723895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28795491A Pending JPH05129263A (ja) | 1991-11-01 | 1991-11-01 | 半導体基板の処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05129263A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07221069A (ja) * | 1994-01-28 | 1995-08-18 | Iwatani Internatl Corp | 酸化シリコン上の窒化膜の除去方法 |
| JPH08222644A (ja) * | 1995-02-14 | 1996-08-30 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPH08306802A (ja) * | 1995-04-28 | 1996-11-22 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JP2009200181A (ja) * | 2008-02-20 | 2009-09-03 | Tokyo Electron Ltd | 基板処理方法 |
| KR100970789B1 (ko) * | 2005-06-22 | 2010-07-16 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 반도체 처리용 성막 방법 및 장치와, 컴퓨터로 판독 가능한 매체 |
| JP2011151114A (ja) * | 2010-01-20 | 2011-08-04 | Tokyo Electron Ltd | シリコン基板上のパターン修復方法及びシリコン基板上のパターン修復装置 |
| JP2023043845A (ja) * | 2021-09-16 | 2023-03-29 | 株式会社日立ハイテク | エッチング処理方法およびエッチング処理装置 |
-
1991
- 1991-11-01 JP JP28795491A patent/JPH05129263A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07221069A (ja) * | 1994-01-28 | 1995-08-18 | Iwatani Internatl Corp | 酸化シリコン上の窒化膜の除去方法 |
| JPH08222644A (ja) * | 1995-02-14 | 1996-08-30 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPH08306802A (ja) * | 1995-04-28 | 1996-11-22 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| KR100970789B1 (ko) * | 2005-06-22 | 2010-07-16 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 반도체 처리용 성막 방법 및 장치와, 컴퓨터로 판독 가능한 매체 |
| JP2009200181A (ja) * | 2008-02-20 | 2009-09-03 | Tokyo Electron Ltd | 基板処理方法 |
| JP2011151114A (ja) * | 2010-01-20 | 2011-08-04 | Tokyo Electron Ltd | シリコン基板上のパターン修復方法及びシリコン基板上のパターン修復装置 |
| JP2023043845A (ja) * | 2021-09-16 | 2023-03-29 | 株式会社日立ハイテク | エッチング処理方法およびエッチング処理装置 |
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