JPH0715902B2 - A safe way to etch silicon dioxide - Google Patents

A safe way to etch silicon dioxide

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JPH0715902B2
JPH0715902B2 JP28999292A JP28999292A JPH0715902B2 JP H0715902 B2 JPH0715902 B2 JP H0715902B2 JP 28999292 A JP28999292 A JP 28999292A JP 28999292 A JP28999292 A JP 28999292A JP H0715902 B2 JPH0715902 B2 JP H0715902B2
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silicon dioxide
etching
anhydrous
ammonium fluoride
sio
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ジョナサン・ダニエル・チャプル=ソコル
リチャード・アンソニー・コンティ
デービッド・エドワード・コテツキ
アンドリュー・ハーバート・サイモン
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、一般にシリコン(S
i)基板の表面から固有二酸化シリコン(SiO2)を
エッチングによって除去する方法に関し、より具体的に
は、無水フッ化アンモニウム(NH4F)を使って固有
SiO2をエッチングで除去する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention generally relates to silicon (S
i) A method for etching native silicon dioxide (SiO 2 ) from the surface of a substrate, and more specifically, a method for etching native SiO 2 using anhydrous ammonium fluoride (NH 4 F).

【0002】[0002]

【従来の技術】シリコン基板の表面が周囲空気にさらさ
れると、その表面上に自然発生的に生じる固有SiO2
層が形成される。多くの半導体(たとえば、低温エピタ
キシ、ポリシリコン付着、シリサイド化)工程では、シ
リコン・ウェハ表面があらゆる固有SiO2を含まない
ことを必要とする。ここ数年の間に、Si表面から固有
SiO2をエッチングで除去するための異なる多数の方
法が開発されてきた。最も普通に使用されているSiO
2エッチング技法の一つは、基板をフッ化水素酸(H
F)にさらすものである(湿式または乾式)。しかし、
液状または気状HFの使用は、毒性と腐食性が強いた
め、半導体製造業者にとって大きな欠点がある。HFの
毒性が強いため、半導体製造業者は、従業員と環境がH
Fガスによって損なわれないようにするための安全手順
と安全装置を実施する必要がある。HFの腐食性が強い
ため、半導体製造業者は、貯蔵容器とHFガスをエッチ
ング・チェンバに送るための配管に非腐食性の材料を利
用する必要があるが、この種の装置は、非腐食性特性を
もたない容器や配管より一般に高くつく。
2. Description of the Related Art When a surface of a silicon substrate is exposed to ambient air, a natural SiO 2 spontaneously occurs on the surface.
A layer is formed. Many semiconductor (eg, low temperature epitaxy, polysilicon deposition, silicidation) processes require that the silicon wafer surface be free of any native SiO 2 . During the last few years, a number of different methods for removing specific SiO 2 by etching a Si surface have been developed. The most commonly used SiO
One of the two etching techniques is to use hydrofluoric acid (H
F) (wet or dry). But,
The use of liquid or gaseous HF has major drawbacks for semiconductor manufacturers due to its high toxicity and corrosivity. Due to the high toxicity of HF, semiconductor manufacturers are
It is necessary to implement safety procedures and safety devices to prevent damage by F gas. Due to the strong corrosive nature of HF, semiconductor manufacturers need to utilize non-corrosive materials for storage vessels and plumbing for delivering HF gas to the etching chamber. Generally more expensive than uncharacterized containers and piping.

【0003】ニシノ等は、1989 Dry Prcess Symposium
IV-2, 90-92(1989)で、シリコン基板から固有SiO2
を選択的にエッチングする方法を開示している。この方
法は、NH3及びNF3のマイクロ波放電によって生成す
るフッ素原子と水素化窒素を使用するものである。ニシ
ノ等のエッチング法では、まずNH4 +及びF-をイオン
性SiO2の分極Si原子と反応させて、基板表面に
(NH42SiF6の被膜を作成する。100℃以上に
加熱すると、(NH42SiF6被膜は気化して、酸素
を含まないシリコン表面が残る。ニシノ等の方法は、依
然として腐食性ガスを反応チェンバに搬入する必要があ
るので、理想的ではない。さらに、ニシノ等の方法で
は、最初にウェハ温度を100℃以下に保って、基板表
面にエッチング被膜を形成させ、続いて100℃以上に
加熱してエッチング生成物を除去させる。ニシノ等は、
最初から温度を100℃以上に保った場合、被膜の付着
は起こらず、SiO2のエッチングも起こらないことを
認めている。したがって、ニシノ等の方法では、半導体
製造業者が、タイミング及び温度制御パラメータを管理
しなければならない。
Nishino et al., 1989 Dry Prcess Symposium
IV-2, with 90-92 (1989), intrinsic SiO 2 from a silicon substrate
A method of selectively etching is disclosed. This method uses nitrogen hydride and fluorine atoms generated by microwave discharge of NH 3 and NF 3 . In the etching method of Nishino et al., NH 4 + and F are first reacted with polarized Si atoms of ionic SiO 2 to form a film of (NH 4 ) 2 SiF 6 on the substrate surface. When heated to 100 ° C. or higher, the (NH 4 ) 2 SiF 6 coating vaporizes, leaving an oxygen-free silicon surface. The method of Nishino et al. Is not ideal as it still requires the corrosive gas to be brought into the reaction chamber. Furthermore, in the method of Nishino et al., First, the wafer temperature is kept at 100 ° C. or lower to form an etching film on the substrate surface, and then heating is performed at 100 ° C. or higher to remove etching products. Nishino, etc.
From the beginning, it was confirmed that when the temperature was kept at 100 ° C. or higher, the coating did not adhere and the SiO 2 etching did not occur. Therefore, the method of Nishino et al. Requires semiconductor manufacturers to manage timing and temperature control parameters.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、無水
NH4Fを使ってシリコン表面から固有SiO2を除去す
る方法を提供することである。
It is an object of the present invention to provide a method of removing native SiO 2 from a silicon surface using anhydrous NH 4 F.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、無水N
4Fを使ってシリコン表面から固有SiO2をエッチン
グする。エッチング・チェンバ内に、清浄化すべき基板
と共にNH4Fの供給源を用意する。加熱すると、無水
NH4Fが昇華して、HFガスとNH3ガスを生成する。
次いでこのHFガスがシリコン基板の表面上の固有Si
2をエッチングによって除去する。
According to the present invention, anhydrous N 2
Etch the native SiO 2 from the silicon surface using H 4 F. A source of NH 4 F is provided in the etching chamber along with the substrate to be cleaned. When heated, anhydrous NH 4 F sublimes to produce HF gas and NH 3 gas.
Next, this HF gas is transferred to the surface of the silicon substrate
O 2 is removed by etching.

【0006】[0006]

【実施例】無水NH4Fは、100℃以上の温度、1〜
10トル程度の圧力のとき、次式に従って昇華する。 NH4(c) → HF(g)+NH3(g)
EXAMPLE Anhydrous NH 4 F is used at a temperature of 100 ° C. or higher, 1 to
At a pressure of about 10 torr, it sublimes according to the following formula. NH 4 F (c) → HF (g) + NH 3 (g)

【0007】無水NH4Fは、容易に水を吸収して、空
気にさらされたとき、反応性が低い形である水性NH4
Fに変換されるので、気状または水性HFより本来安全
である。水性NH4Fは、緩衝HF溶液の生成に使用さ
れ、加熱または蒸発したとき気状HFを形成しない。無
水NH4Fは、Aldrich Chemical, Sigma Chemical,Alfa
Chemicalなど様々な製造元から市販されている。
Anhydrous NH 4 F is a form of aqueous NH 4 F that readily absorbs water and is a less reactive form when exposed to air.
Converted to F, it is inherently safer than gaseous or aqueous HF. Aqueous NH 4 F is used to make a buffered HF solution and does not form gaseous HF when heated or evaporated. Anhydrous NH 4 F is available from Aldrich Chemical, Sigma Chemical, Alfa
It is commercially available from various manufacturers such as Chemical.

【0008】本発明では、エッチングで除去すべき固有
SiO2層を有するシリコン基板を無水NH4Fの容器
(たとえばアンプルなど)と共にエッチング・チェンバ
に置くことを企図している。無水NH4Fの容器を昇華
点より高い温度に加熱すると、HFガスが発生し、それ
がシリコン基板の表面からSiO2をエッチングする。
昇華の間に発生したNH3ガスも、その反応で電子供与
体として働いてエッチングを助けている可能性がある。
SiO2をエッチングするためのHFガスの供給量の制
御は、無水NH4Fの容器がさらされる温度を調節する
(すなわち、HFガスが必要なとき温度を昇華点より上
または下に変調する、あるいは類似の工程)ことによっ
て達成できる。必要なら、SiO2のエッチングの助け
として別に水蒸気を添加することもできるが、HFガス
の発生前に無水NH4Fが水性NH4Fに変換されないよ
うに注意を払う必要がある。SiO2の再成長を防止す
るため、付着などを含めて後続の加工ステップは、Si
2層のエッチングの直後に、同じチェンバまたはエッ
チング・チェンバに連結された別の真空下のチェンバで
実行することが好ましい。
The present invention contemplates placing a silicon substrate having a unique SiO 2 layer to be etched away in an etching chamber with a container of anhydrous NH 4 F (such as an ampoule). When a container of anhydrous NH 4 F is heated above the sublimation point, HF gas is generated, which etches SiO 2 from the surface of the silicon substrate.
The NH 3 gas generated during sublimation may also act as an electron donor in the reaction and assist the etching.
Controlling the supply of HF gas to etch SiO 2 controls the temperature to which the container of anhydrous NH 4 F is exposed (ie, modulating the temperature above or below the sublimation point when HF gas is needed, Alternatively, it can be achieved by similar steps). If necessary, additional water vapor can be added to aid in the etching of SiO 2 , but care must be taken not to convert anhydrous NH 4 F to aqueous NH 4 F before the generation of HF gas. In order to prevent the re-growth of SiO 2 , the subsequent processing steps including adhesion etc.
Immediately after etching the O 2 layer, it is preferable to carry out in the same chamber or another chamber under vacuum connected to the etching chamber.

【0009】テスト実験では、熱成長させたSiO2
を有するシリコン基板を、無水NH4Fの容器に隣接し
て置いた。基板を周囲温度に保ち、無水NH4Fを20
0℃の温度に加熱して昇華させ、HFガスとNH3ガス
を形成させた。基板表面上のSiO2は、毎分30オン
グストロームの速度でエッチングされることが観察され
た。
In a test experiment, a silicon substrate with a thermally grown SiO 2 layer was placed adjacent to a container of anhydrous NH 4 F. Keep the substrate at ambient temperature and dry with anhydrous NH 4 F.
It was heated to a temperature of 0 ° C. and sublimated to form HF gas and NH 3 gas. It was observed that the SiO 2 on the substrate surface was etched at a rate of 30 Å / min.

【0010】[0010]

【発明の効果】本発明によれば、効果的に且つ安全にS
i表面から固有SiO2をエッチングで除去できる。
According to the present invention, S can be effectively and safely
Inherent SiO 2 can be removed from the i surface by etching.

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 9272−4M 21/306 D (72)発明者 リチャード・アンソニー・コンティ アメリカ合衆国10549、ニューヨーク州マ ウント・キスコ、フォックスウッド・サー クル 47 (72)発明者 デービッド・エドワード・コテツキ アメリカ合衆国12533、ニューヨーク州ホ ープウェル・ジャンクション、シルバン・ レーク・ロード 37 (72)発明者 アンドリュー・ハーバート・サイモン アメリカ合衆国12524、ニューヨーク州フ ィッシュキル、グリーンヒル・ドライブ 31シーContinuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI Technical indication location 9272-4M 21/306 D (72) Inventor Richard Anthony Conti United States 10549, Munt Kisco, NY Fox Wood Circle 47 (72) Inventor David Edward Kotecki United States 12533, Hopewell Junction, New York, Sylvan Lake Road 37 (72) Inventor Andrew Herbert Simon United States 12524, Fishkill, NY, Green Hill Drive 31 Sea

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】その上に二酸化シリコン層が形成されたシ
リコン基板をエッチング・チェンバ内に置くステップ
と、上記エッチング・チェンバ内に無水フッ化アンモニ
ウムを供給するステップと、上記の無水フッ化アンモニ
ウムをその昇華点より高い温度に加熱して、上記シリコ
ン基板上の上記二酸化シリコンをエッチングするガス種
を生成させるステップと、を含む、二酸化シリコンをエ
ッチングまたは清浄化する方法。
1. A step of placing a silicon substrate having a silicon dioxide layer formed thereon in an etching chamber, a step of supplying anhydrous ammonium fluoride into the etching chamber, and a step of removing the anhydrous ammonium fluoride. Heating to a temperature above its sublimation point to produce a gas species that etches the silicon dioxide on the silicon substrate, and etching or cleaning the silicon dioxide.
【請求項2】上記加熱ステップで生成される上記ガス種
がフッ化水素を含むことを特徴とする、請求項1に記載
の方法。
2. The method of claim 1, wherein the gas species produced in the heating step comprises hydrogen fluoride.
【請求項3】上記加熱ステップで上記無水フッ化アンモ
ニウムを100℃以上に加熱することを特徴とする、請
求項1に記載の方法。
3. The method according to claim 1, wherein the anhydrous ammonium fluoride is heated to 100 ° C. or higher in the heating step.
【請求項4】さらに、上記シリコン基板を、上記無水フ
ッ化水素を昇華させるのに必要な上記温度より低い温度
に保つステップを含む、請求項1に記載の方法。
4. The method of claim 1, further comprising the step of maintaining the silicon substrate at a temperature below the temperature required to sublime the anhydrous hydrogen fluoride.
【請求項5】上記加熱ステップが、上記二酸化シリコン
層のエッチング速度を調節するため、上記無水フッ化ア
ンモニウムが加熱される温度を調節するステップを含む
ことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
5. The method of claim 1, wherein the heating step comprises adjusting the temperature at which the anhydrous ammonium fluoride is heated to adjust the etching rate of the silicon dioxide layer. Method.
【請求項6】さらに、上記二酸化シリコン層の除去後
に、上記シリコン基板上に材料の層を付着するステップ
を含み、上記付着ステップが、上記無水フッ化アンモニ
ウム加熱ステップの直後に実行される、請求項1に記載
の方法。
6. The method further comprises depositing a layer of material on the silicon substrate after removing the silicon dioxide layer, the depositing step being performed immediately after the anhydrous ammonium fluoride heating step. The method according to Item 1.
JP28999292A 1991-10-28 1992-10-28 A safe way to etch silicon dioxide Expired - Lifetime JPH0715902B2 (en)

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US78385791A 1991-10-28 1991-10-28
US783857 1997-01-16

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JPH05217997A JPH05217997A (en) 1993-08-27
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US8206605B2 (en) 2006-11-01 2012-06-26 Tokyo Electron Limited Substrate processing method and substrate processing system
JP4849614B2 (en) * 2006-11-01 2012-01-11 東京エレクトロン株式会社 Substrate processing method and substrate processing system
WO2015093555A1 (en) 2013-12-18 2015-06-25 Canon Kabushiki Kaisha Piezoelectric material, piezoelectric element, and electronic apparatus

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