JPH0521412A - 半導体基板の処理方法 - Google Patents
半導体基板の処理方法Info
- Publication number
- JPH0521412A JPH0521412A JP16857191A JP16857191A JPH0521412A JP H0521412 A JPH0521412 A JP H0521412A JP 16857191 A JP16857191 A JP 16857191A JP 16857191 A JP16857191 A JP 16857191A JP H0521412 A JPH0521412 A JP H0521412A
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- Japan
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- wafer
- aqueous solution
- oxide film
- substrate
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 シリコン基板の表面を原子レベルで平坦化す
る方法に関し，メカノケミカルポリッシング後にウエハ
表面に存在する微小凹凸を平坦化し，デバイス特性の向
上を目的とする。 【構成】 シリコン基板をフッ酸を含む水溶液中に浸漬
した後引上げて，該基板の表面に生成している自然酸化
膜を除去すると同時に該基板表面を水素原子で覆う工程
と，次いで，該水素原子が蒸発しない温度以下の温度で
該基板の表面を酸化する工程と，次いで，該基板をフッ
酸を含む水溶液中に浸漬して前記酸化により生成した酸
化膜を除去する工程とを有するように構成する。
る方法に関し，メカノケミカルポリッシング後にウエハ
表面に存在する微小凹凸を平坦化し，デバイス特性の向
上を目的とする。 【構成】 シリコン基板をフッ酸を含む水溶液中に浸漬
した後引上げて，該基板の表面に生成している自然酸化
膜を除去すると同時に該基板表面を水素原子で覆う工程
と，次いで，該水素原子が蒸発しない温度以下の温度で
該基板の表面を酸化する工程と，次いで，該基板をフッ
酸を含む水溶液中に浸漬して前記酸化により生成した酸
化膜を除去する工程とを有するように構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体基板（ウエハ）の
処理方法に係り, 特にシリコン(Si)基板の表面を原子レ
ベルで平坦化する方法に関する。
処理方法に係り, 特にシリコン(Si)基板の表面を原子レ
ベルで平坦化する方法に関する。
【０００２】近年, 半導体装置の微細化に伴い, Siウエ
ハ表面の微小な凹凸がその性能に悪影響を与えるように
なり，その対策が要望されている。本発明はこの要望に
対処したウエハの処理方法として利用できる。
ハ表面の微小な凹凸がその性能に悪影響を与えるように
なり，その対策が要望されている。本発明はこの要望に
対処したウエハの処理方法として利用できる。
【０００３】
【従来の技術】ウエハの平坦化方法の従来例として，メ
カノケミカルポリッシングが行われている。
カノケミカルポリッシングが行われている。
【０００４】この方法は，研磨材と呼ばれる粉末とアル
カリ溶液とによってウエハ表面を研磨して，ウエハ表面
を平坦化している。この方法で得られた面は広い範囲で
は平坦であるといえるが，微視的には多くの凹凸が存在
することは良く知られている。
カリ溶液とによってウエハ表面を研磨して，ウエハ表面
を平坦化している。この方法で得られた面は広い範囲で
は平坦であるといえるが，微視的には多くの凹凸が存在
することは良く知られている。
【０００５】この凹凸面は溶液によるエッチングや表面
処理によってなくなることはなく，むしろ処理ごとに凹
凸が強調されることがある。
処理によってなくなることはなく，むしろ処理ごとに凹
凸が強調されることがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来例の処理による微
視的な凹凸による悪影響は素子が微細化される程大きく
なる。
視的な凹凸による悪影響は素子が微細化される程大きく
なる。
【０００７】例えば，この影響はウエハの熱酸化後のSi
と二酸化シリコン(SiO2)膜との界面にもおよび, MOS FE
T の特性を左右するキャリアの移動度を低下させること
が示されている1)。
と二酸化シリコン(SiO2)膜との界面にもおよび, MOS FE
T の特性を左右するキャリアの移動度を低下させること
が示されている1)。
【０００８】1) P.O.Hahn and M.Henzler, J.Vac.Sci.T
echnol. A2(2)(1987) 574. おおまかにいって，移動度の低下は, 室温では20〜30
％, 低温では50〜80％であるが，この微小凹凸に起因し
ている。
echnol. A2(2)(1987) 574. おおまかにいって，移動度の低下は, 室温では20〜30
％, 低温では50〜80％であるが，この微小凹凸に起因し
ている。
【０００９】本発明はメカノケミカルポリッシング後に
ウエハ表面に存在する微小凹凸を平坦化し，デバイス特
性の向上を目的とする。
ウエハ表面に存在する微小凹凸を平坦化し，デバイス特
性の向上を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題の解決は，シリ
コン基板をフッ酸を含む水溶液中に浸漬した後引上げ
て，該基板の表面に生成している自然酸化膜を除去する
と同時に該基板表面を水素原子で覆う工程と，次いで，
該水素原子が蒸発しない温度以下の温度で該基板の表面
を酸化する工程と，次いで，該基板をフッ酸を含む水溶
液中に浸漬して前記酸化により生成した酸化膜を除去す
る工程とを有することを特徴とする半導体基板の処理方
法により達成される。
コン基板をフッ酸を含む水溶液中に浸漬した後引上げ
て，該基板の表面に生成している自然酸化膜を除去する
と同時に該基板表面を水素原子で覆う工程と，次いで，
該水素原子が蒸発しない温度以下の温度で該基板の表面
を酸化する工程と，次いで，該基板をフッ酸を含む水溶
液中に浸漬して前記酸化により生成した酸化膜を除去す
る工程とを有することを特徴とする半導体基板の処理方
法により達成される。
【００１１】
【作用】本発明では, ウエハを従来技術であるメカノケ
ミカルポリッシング後に通常の洗浄を行い, 希フッ酸(H
F)水溶液によって表面の自然酸化膜を除去すると同時に
表面を水素原子で覆い化学的に安定させる。次いで, ウ
エハを水素原子が蒸発しない温度（ 700℃）以下の低温
でその表面を酸化させる。
ミカルポリッシング後に通常の洗浄を行い, 希フッ酸(H
F)水溶液によって表面の自然酸化膜を除去すると同時に
表面を水素原子で覆い化学的に安定させる。次いで, ウ
エハを水素原子が蒸発しない温度（ 700℃）以下の低温
でその表面を酸化させる。
【００１２】このとき, 酸化は表面に存在する凸部に選
択的に起こる。この後，希フッ酸水溶液でこの酸化膜を
除去することによって，原子層レベルでの平坦化が実現
できる。
択的に起こる。この後，希フッ酸水溶液でこの酸化膜を
除去することによって，原子層レベルでの平坦化が実現
できる。
【００１３】ここで，酸化が表面に存在する凸部に選択
的に起こる理由は次の通りである。基板表面の凸部の両
端はSi-Si 結合数は化学式１に示されるように平坦部に
比べて必ず少なく，Si-Si 結合の代わりに Si-H 結合に
置き換えられる。
的に起こる理由は次の通りである。基板表面の凸部の両
端はSi-Si 結合数は化学式１に示されるように平坦部に
比べて必ず少なく，Si-Si 結合の代わりに Si-H 結合に
置き換えられる。
【００１４】このような表面での酸化は，まず表面にあ
る一番弱いSi-Si 結合に対して酸素原子が侵入してSi-O
-Si 結合をつくる1)。 1) Y.Nagasawa and H.Ishida, Solid-State Electronic
s, Vol.33,129(1990). 酸素の侵入は，となりのSi-Si 結合を弱め，特に水素と
の結合を持っている凸部表面のSiのSi-Si 結合が一番弱
くなる。
る一番弱いSi-Si 結合に対して酸素原子が侵入してSi-O
-Si 結合をつくる1)。 1) Y.Nagasawa and H.Ishida, Solid-State Electronic
s, Vol.33,129(1990). 酸素の侵入は，となりのSi-Si 結合を弱め，特に水素と
の結合を持っている凸部表面のSiのSi-Si 結合が一番弱
くなる。
【００１５】化学式２に示されるように，次々と横方向
に酸化が進行する。
に酸化が進行する。
【００１６】
【化１】
【００１７】
【化２】
【００１８】
【実施例】図１は本発明の実施例１を説明する処理装置
の断面図である。この例は低温酸化のために光酸化を用
いている。
の断面図である。この例は低温酸化のために光酸化を用
いている。
【００１９】図において，１は処理室，２は処理ガス導
入口，３は排気口，４はウエハ載置台，５は合成石英ま
たはフッ化マグネシウム(MgF2)等からなる光透過窓，６
は重水素ランプまたは低圧水銀ランプ，Ｗはウエハであ
る。
入口，３は排気口，４はウエハ載置台，５は合成石英ま
たはフッ化マグネシウム(MgF2)等からなる光透過窓，６
は重水素ランプまたは低圧水銀ランプ，Ｗはウエハであ
る。
【００２０】次に実施例の処理を順に説明する。 ウ
エハ表面をメカノケミカルポリッシング後にNH4OH/H2O2
水溶液を用いて洗浄する。
エハ表面をメカノケミカルポリッシング後にNH4OH/H2O2
水溶液を用いて洗浄する。
【００２１】 1.5 ％ HF 水溶液中にウエハを浸漬
し，ウエハ表面の自然酸化膜を除去する。このときのウ
エハの表面は水素原子に覆われた凹凸面である。
し，ウエハ表面の自然酸化膜を除去する。このときのウ
エハの表面は水素原子に覆われた凹凸面である。
【００２２】 １気圧の20％ O2/N2雰囲気中にウエハ
を置き，このガスに重水素ランプまたは低圧水銀ランプ
を照射する。光照射により，O2分子が解離してO 原子が
生成され， O2＋O →O3 の反応を経てオゾン(O3)が生成し，ウエハ表面に拡散し
て酸化する。
を置き，このガスに重水素ランプまたは低圧水銀ランプ
を照射する。光照射により，O2分子が解離してO 原子が
生成され， O2＋O →O3 の反応を経てオゾン(O3)が生成し，ウエハ表面に拡散し
て酸化する。
【００２３】 1.5 ％ HF 水溶液中にウエハを浸漬
し，ウエハ表面に形成された酸化膜を除去する。 上
記のとの工程を適当な回数繰り返すことにより, ウ
エハ表面は平坦面となる。
し，ウエハ表面に形成された酸化膜を除去する。 上
記のとの工程を適当な回数繰り返すことにより, ウ
エハ表面は平坦面となる。
【００２４】次に，他の実施例として，低温酸化方法に
オゾン発生器を用いたり，プラズマ酸化を用いても同様
の効果が得られる。図２は本発明の実施例２を説明する
処理装置の断面図である。
オゾン発生器を用いたり，プラズマ酸化を用いても同様
の効果が得られる。図２は本発明の実施例２を説明する
処理装置の断面図である。
【００２５】図において，７はオゾン発生器である。ま
た，オゾン発生器を用いる代わりに, 処理室にμ波電力
を導入して酸素(O2)プラズマを発生させたり，あるいは
処理室内に電極を設けて電極間にRF電力を印加してO2プ
ラズマを発生させてもよい。
た，オゾン発生器を用いる代わりに, 処理室にμ波電力
を導入して酸素(O2)プラズマを発生させたり，あるいは
処理室内に電極を設けて電極間にRF電力を印加してO2プ
ラズマを発生させてもよい。
【００２６】実施例の一連のプロセスの後に，実際の半
導体装置の製造方工程では， 熱酸化または熱窒化等
の表面からの拡散を利用して基板内部に成膜を行う。
基板表面から外側に成長または堆積により成膜を行
う。 基板表面を除去する。
導体装置の製造方工程では， 熱酸化または熱窒化等
の表面からの拡散を利用して基板内部に成膜を行う。
基板表面から外側に成長または堆積により成膜を行
う。 基板表面を除去する。
【００２７】等の工程を行うが，これらの工程の微細制
御が可能となった。
御が可能となった。
【００２８】
【発明の効果】メカノケミカルポリッシング後にウエハ
表面に存在する微小凹凸を平坦化でき, デバイス特性が
向上した。
表面に存在する微小凹凸を平坦化でき, デバイス特性が
向上した。
【００２９】この結果, 室温動作MOS FET のゲート
遅延時間が約30％減少した。 金属とSiとの接触抵抗
が減少した。
遅延時間が約30％減少した。 金属とSiとの接触抵抗
が減少した。
【００３０】20〜40％の減少が見られた。
【図１】 本発明の実施例１を説明する処理装置の断面
図
図
【図２】 本発明の実施例２を説明する処理装置の断面
図
図
１ 処理室 ２ 処理ガス導入口 ３ 排気口 ４ ウエハ載置台 ５ 光透過窓 ６ 重水素ランプまたは低圧水銀ランプ ７ オゾン発生器
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 シリコン基板をフッ酸を含む水溶液中に
浸漬した後引上げて，該基板の表面に生成している自然
酸化膜を除去すると同時に該基板表面を水素原子で覆う
工程と， 次いで，該水素原子が蒸発しない温度以下の温度で該基
板の表面を酸化する工程と， 次いで，該基板をフッ酸を含む水溶液中に浸漬して前記
酸化により生成した酸化膜を除去する工程とを有するこ
とを特徴とする半導体基板の処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16857191A JPH0521412A (ja) | 1991-07-10 | 1991-07-10 | 半導体基板の処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16857191A JPH0521412A (ja) | 1991-07-10 | 1991-07-10 | 半導体基板の処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0521412A true JPH0521412A (ja) | 1993-01-29 |
Family
ID=15870513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16857191A Withdrawn JPH0521412A (ja) | 1991-07-10 | 1991-07-10 | 半導体基板の処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0521412A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5626681A (en) * | 1994-10-21 | 1997-05-06 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method of cleaning semiconductor wafers |
| EP0805484A1 (en) * | 1995-01-13 | 1997-11-05 | Daikin Industries, Limited | Method of cleaning substrates |
| EP0818809A2 (en) * | 1996-06-13 | 1998-01-14 | MEMC Electronic Materials, Inc. | Method of washing semiconductor wafers |
| JP2015220370A (ja) * | 2014-05-19 | 2015-12-07 | 株式会社Sumco | シリコンウェーハの製造方法及びシリコンウェーハ |
-
1991
- 1991-07-10 JP JP16857191A patent/JPH0521412A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5626681A (en) * | 1994-10-21 | 1997-05-06 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method of cleaning semiconductor wafers |
| EP0805484A1 (en) * | 1995-01-13 | 1997-11-05 | Daikin Industries, Limited | Method of cleaning substrates |
| EP0805484A4 (en) * | 1995-01-13 | 1998-04-01 | Daikin Ind Ltd | METHOD FOR CLEANING SUBSTRATES |
| KR100471704B1 (ko) * | 1995-01-13 | 2005-04-14 | 다이낑 고오교 가부시키가이샤 | 기판의세정방법 |
| EP0818809A2 (en) * | 1996-06-13 | 1998-01-14 | MEMC Electronic Materials, Inc. | Method of washing semiconductor wafers |
| EP0818809A3 (en) * | 1996-06-13 | 1998-06-10 | MEMC Electronic Materials, Inc. | Method of washing semiconductor wafers |
| JP2015220370A (ja) * | 2014-05-19 | 2015-12-07 | 株式会社Sumco | シリコンウェーハの製造方法及びシリコンウェーハ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981008 |