JPH07302775A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体基板の結晶表面を清浄化かつ平坦化し
てその状態を保持し、結晶表面上に形成される酸化膜と
の界面が清浄化できる半導体装置の製造方法を提供する
ことを目的とする。 【構成】 半導体基板３８を液状表面処理剤３９で処理
した後に半導体基板３８の表面を酸化する速度よりもエ
ッチングする速度が速い液体で洗浄する工程と、半導体
基板３８を液体中に保持したままこの液体に酸素を添加
し半導体基板３８上に酸化膜を形成する工程とを備えた
半導体装置の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造プロセスにおける結晶
表面の清浄化は、得られる半導体装置の品質に極めて大
きな影響を及ぼす。シリコン（Ｓｉ）結晶表面の場合を
例にとるとその表面に存在する自然酸化膜・有機汚染物
・重金属などの残留不純物は、例えば低温での高品質な
Ｓｉエピタキシャル成長を妨げたり、薄膜ゲ−ト酸化膜
の高精度の制御を困難にしたり、メタルオ−ミックコン
タクトの作成における直列抵抗の増加や整流特性などの
劣化といった、プロセスの阻害要因や素子性能の低下要
因として働く。従って残留不純物のないクリ−ンな結晶
表面の形成が不可欠である。

【０００３】Ｓｉ結晶表面の清浄化処理としては、有機
物や自然酸化膜の除去を目的として有機洗浄や酸洗浄を
行った後に真空中で８００〜１０００℃程度の高温で加
熱する方法が広く用いられている。この方法は確実では
あるが、清浄化表面が非常に活性となるため高真空中以
外では安定に保つことが容易ではない。

【０００４】他方、酸化膜除去に限れば化学反応を利用
したドライエッチングが適用できるが、重金属を十分に
除去することができないためウエット前処理の併用が不
可欠となっている。

【０００５】上述したような技術の代表例としてはフッ
化水素（ＨＦ）洗浄による結晶表面の酸化膜除去とその
後の最表面Ｓｉの水素終端が挙げられる。この方法で清
浄化されたＳｉ結晶表面はその後、大気中で安定である
ことがＲｅｓ．Ｓｏｃ．Ｓｙｍｐ．Ｐｒｏｃ．２５９
（１９９２）４０９において報告されている。ただし大
気中に放置すれば確実に表面の汚染が進むことは周知の
事実で、都合が悪い。さらに通常の半導体装置の製造工
程においてはＨＦ洗浄をした後に純水を用いてリンス処
理をする必要があり、この純水中の溶存酸素濃度が、Ｓ
ｉ結晶表面を酸化・汚染するなどの影響を及ぼすことが
知られている。

【０００６】ところで結晶上の酸化膜厚や炭素・酸素な
どの表面組成などはＸＰＳ（Ｘ−ｒａｙ Ｐｈｏｔｏｅ
ｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いる
ことによって、より詳細に評価することができる。この
ＸＰＳ評価を利用して、ＨＦ洗浄をした後に、一般的に
使用されている溶存酸素濃度が数ｐｐｍ程度の純水でリ
ンスしたＳｉ基板表面の酸化膜厚や表面組成を調べる
と、ｎｍオ−ダ−の酸化膜がリンス直後から存在してい
るのが分かる。これらは１μｍル−ル程度の半導体装置
ではほぼ問題にならないものの、設計ル−ルの微細化や
高集積化が進むにつれて悪影響を及ぼすようになってき
ている。またＳｉ結晶表面の酸化はリンス時間の経過と
共に進行する。これらのことから半導体装置の高性能化
を図る上でＳｉ結晶などの表面をより清浄にすることが
でき、かつその清浄な状態を保持することができる処理
方法が求められている。

【０００７】一方、フッ化水素を含む処理液はＳｉ基板
の平坦化処理にも用いられている。例えばＳｉ（１１
１）基板表面に関しては、ｐＨ調整した緩衝フッ酸（Ｂ
ＨＦ）溶液による処理やＨＦで処理した後に純水中でボ
イルする処理などが行われており原子レベルでの平坦化
が実現されている。またＳｉ（１００）基板表面に関し
ては、ＢＨＦ溶液（ｐＨ＝５．３）を用いた処理によっ
て最も平坦な表面が得られることが報告されている。

【０００８】しかし、このような平坦化処理において
は，例えばＢＨＦ溶液処理ではその後に純水リンスを行
わないことが条件となっており、またフッ化水素処理に
関しては純水リンスを高温で行わなければならないな
ど、製造プロセスの安全性や安定性の点で問題があっ
た。これらのことから簡易にかつ安全にＳｉ基板表面を
平坦化することができる処理技術が求められている。

【０００９】ところで最近の０．１μｍル−ルのＣＭＯ
Ｓではゲ−ト酸化膜の厚さが数ｎｍであり、またＥＥＰ
ＲＯＭのトンネル酸化膜も７〜１０ｎｍ程度と、酸化膜
の厚さを極めて薄くすることが求められている。このよ
うな薄い酸化膜ではＳｉ表面の凹凸が酸化膜を形成した
後の凹凸に相似的に伝達される。ＭＯＳゲ−ト耐圧はＳ
ｉ表面のラフネスに依存しており、表面の平坦性が高い
ほどゲ−ト耐圧の均一性が向上する。またＥＥＰＲＯＭ
の信頼性に関してはトンネル酸化膜の平坦化によって電
界集中の緩和と電界耐圧の向上が認められる。このよう
なことからも安全でかつ簡便な、Ｓｉ基板表面の原子レ
ベルによる平坦化技術が強く求められている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述したようにＳｉ基
板表面に代表される結晶表面の清浄化技術が検討されて
いるものの、従来の清浄化技術では清浄化度が不十分と
なる技術領域が出現していると共に、清浄化の後の酸化
膜の増加や炭素・酸素の吸着に見られるように清浄化し
た表面をその状態で保持することが困難であった。これ
らは結晶表面への良好な結晶成長などを阻害することか
ら、より高性能の半導体装置を製造するために上記のよ
うな問題点の解決が望まれている。

【００１１】一方、従来のＳｉ基板の平坦化技術におい
ては安全性や安定性の面で問題があることから安全でか
つ簡便な、Ｓｉ基板表面の原子レベルによる平坦化技術
が望まれている。

【００１２】本発明は上記のような課題を解決するため
に行われたもので、半導体の結晶表面をより一層清浄化
かつ平坦化してその状態を保持し、結晶表面上に形成さ
れる酸化膜との界面が清浄化できる半導体装置の製造方
法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明は、半導体基板の表面を表面処理した後にこ
の半導体基板の表面を酸化する速度よりもエッチングす
る速度が速い液体で洗浄する工程と、この工程に連続し
て前記半導体基板の表面に酸化膜を形成する工程とを備
えた半導体装置の製造方法を提供する。

【００１４】ここで洗浄する工程における表面処理に用
いるものとしては液状表面処理剤などがあり、例えばフ
ッ酸系・純水・硫酸系・塩酸系・過酸化水素系・アンモ
ニア系、あるいはそれらを組み合わせたものなどが挙げ
られる。

【００１５】また洗浄する工程に用いる液体は半導体基
板を実質的に酸化しない液体であることが望ましい。具
体的には溶存酸素濃度が３００ｐｐｂ以下の純水などが
用いられる。

【００１６】純水中の溶存酸素濃度を低減させるにつれ
て、基板の結晶表面に形成される酸化膜の形成速度が低
下することが知られている。そして例えばＳｉ（１０
０）面に対しては溶存酸素濃度を３００ｐｐｂ以下とい
うように極めて低くすると酸化が起きないほどに抑えら
れる。この場合、結晶の表面は水素で終端されているの
で、炭素・酸素などの表面汚染物の付着も抑制できる。
よって表面処理をおこなった清浄な結晶の表面を純水に
よるリンスの後にも保持することができる。この状態は
少なくとも１週間程度の時間内であれば純水中に半導体
基板を漬けておく時間にはほとんど依存しない。

【００１７】なおＳｉ（１１１）面の場合には溶存酸素
濃度が１ｐｐｍ以下程度でも効果がある。またこのよう
な低濃度の純水を用いることは結晶の表面の平坦化にも
寄与する。フッ酸などを含む液状表面処理剤で処理した
Ｓｉ結晶の表面は水素で終端されているものの、原子レ
ベルで見た場合、平滑度に関しては十分ではない。

【００１８】この状態のＳｉ結晶表面の簡単な模式図を
図１に示す。図に示すようにＳｉ結晶１１の表面にはス
テップ１２やファセット１３などのマイクロラフネスが
存在する。

【００１９】また図２にＨＦ処理などによって水素終端
されたＳｉ原子の状態を示す。水素２１と結合したＳｉ
原子２２と、内部のＳｉ原子２３との結合力２４は水素
２１とＳｉ原子２２との結合力２５に比べて弱い。一
方、純水中にはＯＨ^- 基２６が１０^-7ｍｏｌ／Ｌ存在し
ており、このＯＨ^- 基２６はＳｉ結合２４の間に入って
最表面のＳｉ原子２２をエッチングする効果がある。た
だし例えば９ｐｐｍ程度と純水中の溶存酸素濃度が高い
と、最表面のＳｉ原子２２のうち特に図１のステップ１
２の部分がエッチングの進行よりも早く酸化されＯＨ^-
基２６の効果を十分に引き出すことができない。

【００２０】これに対して溶存酸素濃度が３００ｐｐｂ
以下というような純水を用いると、結晶表面の酸化が抑
えられるため、ＯＨ^- 基２６によるエッチング効果を十
分に発揮させることができる。そしてこのＯＨ^- 基２６
によるエッチングは主に図１のステップ１２の部分で生
じるため、常温程度の純水リンス処理でもＳｉ結晶の表
面を平坦化することができる。

【００２１】すなわち従来の高濃度な溶存酸素を含む純
水によるリンスでは酸化膜が形成することにより妨げら
れていたＳｉ結晶の表面と純水との相互作用を、溶存酸
素濃度が３００ｐｐｂ以下というような純水を用いるこ
とにより確実に生じさせることができるようになる。こ
の結果、純水がＳｉの結晶をエッチングすることにより
結晶の表面を平坦化することができる。

【００２２】例えば平滑度の目安である中心線平均粗さ
Ｒ_a （ＤＩＮ ４７６８、ＪＩＳＢ ０６０１）で表し
た場合、本発明による平坦化処理によれば溶存酸素濃度
が３００ｐｐｂ以下というような純水で処理するだけで
Ｒ_a ＝０．１ｎｍ以下という値を１００×１００ｎｍ²
以上の領域で達成できる。

【００２３】このようにデバイスサイズでの平坦化がで
きると同時に、酸化膜の形成や酸素・炭素といった表面
汚染物の付着などを抑えて結晶の表面を確実に清浄化す
ることができる。よって良好な結晶の成長や界面の電気
特性の向上を実現することができ、より高性能な半導体
装置を得ることができる。

【００２４】なおＳｉ（１００）面と比べるとＳｉ（１
１１）面のほうが溶存酸素に対する許容度は高く、１ｐ
ｐｍ以下程度でも十分効果がある。以上では純水を用い
た例について述べたが、純水の他にもアンモニア系・ｐ
Ｈ調整フッ酸系の溶液や純水をボイルしたものを用いて
も同様なエッチング効果が得られる。

【００２５】以上の洗浄する工程に連続して酸化膜を形
成する工程を行う。ここで連続してとは洗浄する工程で
用いた液体中に保持したまま、あるいは液体から取り出
すことなく液体の置換を行って、酸化膜を形成すること
を指す。

【００２６】この工程において用いることのできる液体
は純水、硫酸＋過酸化水素系、フッ酸＋過酸化水素系、
塩酸＋過酸化水素系などのＳｉに対する酸化剤である。
いずれの液体を用いるにしても、洗浄工程の後に半導体
基板を液体から取り出すことなく、Ｓｉ表面に酸化膜を
形成する。

【００２７】なお液体から取り出す場合でも、Ｓｉの表
面に％以上の面密度では酸素・炭素などの汚染を生じさ
せない不活性ガスの雰囲気中に、一時的に半導体基板を
入れた後、酸化膜を形成する工程を行えば連続して酸化
膜を形成する場合と同様な効果が得られる。

【００２８】ここで不活性ガスとしては真空・高純度水
素ガス・窒素ガス・アルゴンガス・ヘリウムガスなどを
用いることができる。例えば洗浄する工程で純水を用い
酸化膜を形成する工程においても純水を用いたとする
と、洗浄する工程と酸化膜を形成する工程とで用いる液
体が同一であるから液体の置換を行わなくてもすむ。一
方、洗浄する工程で純水、酸化膜を形成する工程で硫酸
＋過酸化水素系を用いた場合には、半導体基板を液体か
ら取り出さずに液体の置換を行えば、半導体の結晶表面
が清浄な状態のままで酸化膜を形成できる。つまり従来
のように洗浄する工程の後に酸化を行うために半導体基
板を液体から取り出すことによって、洗浄する工程で清
浄となった結晶の表面が汚染されてしまうのを防ぐこと
ができる。

【００２９】また添加する酸素の濃度は酸化膜を形成す
る程度に高ければよく、具体的には３００ｐｐｂ〜９ｐ
ｐｍ程度が好ましい。このように酸化膜を形成すると１
〜２ｎｍ程度の酸化膜が形成される。最近のＣＭＯＳの
ゲ−ト酸化膜では数ｎｍ、ＥＥＰＲＯＭのトンネル酸化
膜では７〜１０ｎｍ程度の酸化膜が必要であるから、本
発明による酸化膜を形成する工程の後に従来と同様な方
法を用いて酸化を行い、半導体装置に必要な酸化膜の厚
さを得ることができる。

【００３０】この際、本発明の酸化膜を形成する工程に
よってできる酸化膜と従来と同様な工程によってできる
酸化膜との界面が汚染される。しかしこの汚染は、従来
の酸化膜を形成する工程によってのみ酸化膜を形成した
場合に汚染されてしまう、半導体の結晶表面と酸化膜と
の界面に生じる汚染と比べると、ＸＰＳ評価で２０％以
上少ないことが分かった。

【００３１】さらに本発明による酸化膜と酸化膜との界
面の汚染は従来の半導体の結晶表面と酸化膜との界面の
汚染と比べると、半導体装置の性能低下に寄与する度合
いが非常に少ない。つまり半導体装置の性能を決定する
上で重要な、半導体の結晶表面と酸化膜との界面は本発
明の酸化膜を形成する工程を用いると清浄に保たれたま
まなので、半導体装置の電気的特性の向上が実現し、高
性能な半導体装置を得ることができる。

【００３２】

【作用】本発明によれば半導体基板を表面処理した後に
液体で洗浄する工程を行い、この工程に連続して酸化膜
を形成する工程を行うので、従来の半導体基板を液体か
ら取り出して酸化を行う半導体装置と比べると、半導体
の結晶表面と酸化膜との界面がより一層清浄化かつ平坦
化される。

【００３３】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。ま
ず図３に本発明の半導体装置の製造方法を適用した一実
施例による処理装置の構成を模式的に示す。図において
３１は、ドレイン管３３を下部に持つ処理容器であり、
ドレイン管３３はその途中にバルブ３２を持つ。この処
理容器３１は石英、あるいはＰＶＤＦやＰＦＡなどのテ
フロン系樹脂のような低溶出の材質から構成されてい
る。処理容器３１は同様な材質からなる蓋３４によって
密閉されており、この蓋３４には純水などの導入管３５
が接続されている。この導入管３５はバルブ３２を途中
に持つ。また導入管３５はその上部に、酸素導入用バル
ブ３７を途中に持つ酸素導入管３６が接続されている。

【００３４】処理容器２１の内部にはあらかじめ処理内
容に応じて選択した液状表面処理剤３８、例えば純水・
フッ酸系・硫酸系・塩酸系・過酸化水素系・アンモニア
系、あるいはそれらを組み合わせて調整したものを入れ
ておく。そしてこの中に半導体基板３９、例えばＳｉ結
晶基板を入れ、結晶の表面の残留不純物、例えば酸化膜
や有機汚染物などを除去する。次いでバルブ３２を開け
溶存酸素濃度が３００ｐｐｂ以下の純水を処理容器３１
に導入し液状表面処理剤３８との置換を行った後、半導
体基板３９の表面を導入した純水によって洗浄する。

【００３５】この純水による洗浄の後、酸素導入用バル
ブ３７を開け酸素を処理容器３１に導入し純水中の酸素
濃度を高くすることによって、半導体基板３９の表面に
酸化膜を形成する。

【００３６】上記のような構成の処理装置を用い上述し
た手順に従って、比抵抗２５〜５０Ω・ｃｍの６インチ
ｐ−Ｓｉ（１００）基板の処理を行った。処理液には２
％ＨＦ水溶液と溶存酸素濃度が３００ｐｐｂ以下の純水
を用いた。

【００３７】この純水によるリンスでは流量が０．５ｃ
ｍ／ｓの場合、１５分経過後においても酸化膜が形成さ
れていないだけでなく、５０００時間経過した後におい
ても酸化が起こらない。この効果は溶存酸素濃度にして
３００ｐｐｂまでほぼ同等である。

【００３８】なおＳｉ（１１１）面では１ｐｐｍ以下で
同等な効果が得られる。次に図４にＳｉ（１００）基板
をＨＦ水溶液で処理した後に溶存酸素濃度だけを変化さ
せた純水でそれぞれリンスした際の、表面ラフネスの標
準偏差（ＲＭＳ）と溶存酸素濃度との関係を示す。図で
は横軸が溶存酸素濃度、縦軸がＲＭＳを表す。純水中の
溶存酸素濃度が３００ｐｐｂ以下、より具体的には２０
０ｐｐｂ以下になるとＳｉ表面の酸化が抑制されてＳｉ
エッチングが生じ、その結果として表面の平坦性が向上
してＲＭＳが小さくなることがこの図より分かる。

【００３９】またＳｉ（１１１）面についても同様な効
果が得られる。上述した処理方法を適用した半導体装置
の製造例として、０．１μｍル−ルのＣＭＯＳを製造し
た例を示す。図５は製造した０．１μｍル−ルのＮＭＯ
Ｓの構成を示す断面図である。

【００４０】まずＳｉ（１００）基板５１にロコス酸化
膜５２を形成した。次いでＳｉ（１００）基板５１の成
膜面にあたる表面の酸化膜をＨＦ系溶液で除去した後に
溶存酸化濃度が３０ｐｐｂ以下の純水でリンス処理を行
い、平坦性に優れかつ清浄なＳｉ表面５１ａを形成し
た。

【００４１】次いでこのＳｉ表面５１ａ上に厚さ約１ｎ
ｍのゲ−ト酸化膜５３ａを形成するために純水中に酸素
を導入して４ｐｐｍまで酸素濃度を高めた。このときＳ
ｉ基板５１は純水に入れたままにして、大気に晒さない
ようにした。

【００４２】この後Ｓｉ基板５１を純水中から取り出
し、ウェット酸化によって厚さ約４ｎｍのゲ−ト酸化膜
５３ｂを形成して、ゲ−ト酸化膜５３の厚さが約５ｎｍ
となるようにした。

【００４３】ここでウェット酸化の代わりにドライ酸化
を用いてゲ−ト酸化膜５３ｂを形成しても良い。引き続
いてソ−ス５４・ドレイン５５・ゲ−ト電極５６・ソ−
ス電極５７・ソレイン電極５８を形成した。

【００４４】図６に上記の純水リンスにおける純水中の
溶存酸素濃度を変化させた際の、溶存酸素濃度とゲ−ト
耐圧との関係を示す。図では横軸が溶存酸素濃度、縦軸
がゲ−ト耐圧を表す。実線で示す、純水リンスの後にＳ
ｉ基板５１を大気に晒してゲ−ト酸化膜５３を形成した
場合に比べて、破線で示す、純水リンスの後にＳｉ基板
５１を大気に晒すことなくゲ−ト酸化膜５３ａを形成
し、その後にゲ−ト酸化膜５３ｂを形成した本実施例の
場合の方が１０％程度の耐圧の向上が見られる。

【００４５】さらに溶存酸素濃度が５ｐｐｍまでの純水
で処理した領域はゲ−ト電圧が低く、溶存酸素濃度が３
００ｐｐｂ以下、より具体的には２００ｐｐｂ以下程度
からゲ−ト電圧が増加することが分かる。さらに０．１
μｍル−ルのＣＭＯＳの半導体装置に対応したゲ−ト電
圧を得るためには、溶存酸素濃度が３０ｐｐｂ以下の純
水で処理するのが最良であることが分かる。

【００４６】また既に報告されているように、平坦化に
よりＳｉ表面にテラスなどのマイクロラフネスが少ない
場合はＮＭＯＳゲ−トに電圧が印加された時、電界集中
が緩和されてゲ−ト電圧の均一化ができ、素子特性の均
一化、歩留まりの向上などが期待できる。

【００４７】なお（１１１）ＣＭＯＳの場合には１ｐｐ
ｍ以下でこの効果が現れる。また通常ＭＯＳ構造ではＳ
ｉ（１００）基板が良く用いられる。これは（１００）
の単位面積当たりのダングリングボンド数Ｎｉｔが他の
面方位に比べて少なく、電界ストレスに対する信頼性の
点から有利であるからである。

【００４８】ＭＯＳの動作状態ではホットエレクトロ
ン、ホットホ−ルのゲ−ト酸化膜への飛び込みが存在す
る。この飛び込みの際にダングリングボンドが切れ、こ
れが信頼性の低下につながる。このときＳｉ（１００）
表面に凹凸が存在すると、（１００）面の他に（１１
１）面方位などが存在していることを意味しており、理
想的な（１００）面とはいえない。すなわち（１１１）
面などは（１００）面よりもＮｉｔが多いため、理想的
な（１００）のＮｉｔより凹凸が多い（１００）表面で
は、ダングリングボンド数が多いことになり信頼性が低
下する。

【００４９】このようなことから、Ｓｉ基板表面の平坦
性を向上させることによって信頼性を高めることが可能
となる。次いで図７にＳｉ基板５１上に形成された酸化
膜の破壊電界強度を示す。図では横軸がＳｉ−酸化膜界
面残留炭素濃度、縦軸が破壊電界強度を表す。純水リン
スの後にＳｉ基板５１を大気に晒してゲ−ト酸化膜５３
を形成した場合に比べて、本実施例ではＳｉ表面５１ａ
とゲ−ト酸化膜５３ａとの界面の残留炭素濃度が約１％
以下に低減された結果、破壊電界強度が向上しているこ
とが分かる。

【００５０】ここで図８に本発明を適用した処理装置の
他の構成例を示す。図８では図３と同一の部分には同じ
番号を付けてある。図３の処理装置と異なる点は、蓋３
４に純水導入管３５と共にバルブ８２を途中に持つ窒素
導入管８１が接続されている点である。

【００５１】このような処理装置においては図３に示し
た処理装置と同様に、まず処理容器３１内に半導体基板
３９と液状表面処理剤３８とをあらかじめ入れておき、
半導体基板３９表面の残留不純物を除去する。次にバル
ブ８２を開けて窒素導入管８１から高純度の窒素を導入
した後、バルブ３２を開けて純水を導入する。このよう
に窒素を導入した状態で純水を供給することにより、溶
存酸素濃度が３００ｐｐｂ以下の純水をその場で作るこ
とができる。

【００５２】溶存酸素濃度の減少はヘンリ−の法則によ
り説明できる。ヘンリ−の法則とは、液中の溶存酸素濃
度がその液が接する気体中の酸素分圧に比例することを
いう。これを利用して、処理容器３１内の窒素中酸素濃
度を３９９Ｐａ以下にすることにより、溶存酸素濃度を
３００ｐｐｂ以下にすることができる。また処理容器３
１内の窒素中酸素濃度を１３．３Ｐａ以下にすることに
より、溶存酸素濃度を１０ｐｐｂオ−ダ−まで下げるこ
とができる。

【００５３】また図９に本発明を適用した処理装置のさ
らに他の構成例を示す。図９では図８と同一の部分には
同じ番号を付けてある。図８と異なる点は窒素導入管８
１が処理容器３１の内部にまで入ってきている点であ
る。

【００５４】図９に示す処理装置において処理容器３１
への純水の流入速度が速い場合には、液中からの酸素の
脱出速度が十分に確保されずに必要な溶存酸素濃度にま
で下がらないこともあり得る。この場合には窒素と純水
との接触面積を増やすことが必要で、例えば図９に示す
ように窒素バブリングを行うことで窒素と純水の接触面
積を意図的に増やすことができる。これにより溶存酸素
濃度を低減することができる。

【００５５】なお窒素の代わりにアルゴン・水素・ヘリ
ウムガス等をはじめとする他の気体であっても、その気
体中の酸素濃度が上記した濃度以下であれば同様の効果
が得られる。

【００５６】さらに処理装置の他の構成例を図１０に示
す。図１０では図３と同一の部分には同じ番号を付けて
ある。この装置の特徴は蓋３４に真空排気装置１０１が
接続されていることである。

【００５７】真空排気装置１０１を設ける理由は、液状
表面処理剤３８や純水の表面と接する雰囲気を真空排気
装置１０１によって減圧することで、溶存酸素濃度を低
減するためである。この場合も真空中の酸素濃度を３９
９Ｐａ以下にすることで溶存酸素濃度を３００ｐｐｂ以
下にすることができる。

【００５８】さらに処理装置の他の実施例を図１１に示
す。図において１１１はドレイン管１１３を下部に持つ
処理容器であり、ドレイン管１１３はその途中にバルブ
１１２を持つ。また処理容器１１１には純水などの導入
管１１４が接続されており、さらにこの処理装置は処理
容器１１１の外側に外部容器１１５が配置される２重構
造になっている。処理容器１１１・外部容器１１５の上
部には窒素導入管１１６が接続された蓋１１７が配置さ
れている。窒素導入管１１６から導入された窒素は蓋１
１７の内部に一度ためて均一に流出させるようになって
いる。この蓋１１７の外周部分１１７ａは導入された窒
素を外周部分１１７ａにも流出させ、蓋１１７内の窒素
の圧力と一方向の流れにより処理装置の内部に大気が混
入し酸素やＣ_x Ｈ_y などの汚染物に半導体基板が汚染さ
れることを防止している。

【００５９】処理容器１１１の内部にはあらかじめ処理
内容に応じて選択した液状表面処理剤３８、例えば純水
・フッ酸系・硫酸系・塩酸系・過酸化水素系・アンモニ
ア系、あるいはそれらを組み合わせて調整したものを入
れておく。そしてこの中に半導体基板３９、例えばＳｉ
結晶基板を入れ、結晶の表面の残留不純物、例えば酸化
膜や有機汚染物などを除去する。次いで純水導入管１１
４より溶存酸素濃度が３００ｐｐｂ以下の純水を処理容
器１１１に導入し液状表面処理剤３８との置換を行った
後、半導体基板３９の表面を、導入した純水によって洗
浄する。

【００６０】この洗浄工程においては窒素導入管１１６
より窒素を導入し処理装置内の雰囲気を窒素にしておく
ことによって、純水中の溶存酸素濃度の増加を抑え、半
導体基板３９表面の酸化を完全に抑制することができ
る。例えば５ｐｐｂの純水を用いた場合には溶存酸素濃
度を１０ｐｐｂ以下に抑制することができる。

【００６１】この純水による洗浄の後、窒素導入管１１
６より窒素の代わりに酸素を処理容器１１１に導入し純
水中の酸素濃度を高くすることによって、半導体基板３
９の表面に酸化膜を形成する。

【００６２】さらに処理装置の他の構成例を図１２に示
す。図１２では図１０と同一の部分には同じ番号を付け
てある。図１０と異なる点は処理容器１２１がＯリング
１２２によって２つの部分に分けることができるように
なっている点、純水などの導入管３５と真空排気装置１
０１が処理容器の手前で１本の導入管１２３にまとめら
れ、この導入管がバルブ１２４を途中に持つ点である。
このような構成にすることの利点はＯリング１２２によ
って処理容器１２１内の真空度がより高くなることであ
る。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体の結晶表面をより一層の清浄化かつ平坦化してその
状態を保持し、結晶表面上に形成される酸化膜との界面
が正常化できる半導体装置の製造方法を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ＨＦ系溶液で処理した後のＳｉ基板表面の状
態を模式的に示す図。

【図２】 ＨＦ系溶液で水素終端したＳｉ基板表面の状
態を模式的に示す図。

【図３】 本発明の一実施例による処理装置の構成を模
式的に示す図。

【図４】 種々の溶存酸素濃度の純水でリンスした際の
Ｓｉ基板の表面ラフネスの標準偏差を示す図。

【図５】 本発明の実施例で作成したＮＭＯＳの構成を
示す断面図。

【図６】 本発明の実施例で作成したＮＭＯＳの純水中
の溶存酸素濃度とゲ−ト耐圧との関係を示す図。

【図７】 本発明の実施例で作成したＮＭＯＳの酸化膜
の破壊電界強度を示す図。

【図８】 本発明の他の実施例による処理装置の構成を
模式的に示す図。

【図９】 本発明の他の実施例による処理装置の構成を
模式的に示す図。

【図１０】 本発明の他の実施例による処理装置の構成
を模式的に示す図。

【図１１】 本発明の他の実施例による処理装置の構成
を模式的に示す図。

【図１２】 本発明の他の実施例による処理装置の構成
を模式的に示す図。

【符号の説明】

３１，１１１，１２１…処理容器 ３２，３７，８２，１１２、１２４…バルブ ３３，１１３…ドレイン管 ３４，１１７…蓋 ３５，１１４…純水導入菅 ３６…酸素導入菅 ３８…液状表面処理剤 ３９…半導体基板 ８１，１１６…窒素導入菅 １０１…真空排気装置 １２２…Ｏリング １２３…導入菅

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板の表面を表面処理した後にこ
   の半導体基板の表面を酸化する速度よりもエッチングす
   る速度が速い液体で洗浄する工程と、 この工程に連続して前記半導体基板の表面に酸化膜を形
   成する工程とを備えた半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 半導体基板の表面を表面処理した後にこ
   の半導体基板の表面を平坦化する液体で洗浄する工程
   と、 この工程に連続して前記半導体基板の表面に酸化膜を形
   成する工程とを備えた半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】 半導体基板の表面をフッ酸系の第１の溶
   液で表面処理する工程と、 この表面処理を施した半導体基板を純水またはアンモニ
   ア系からなる第２の溶液でエッチングする工程と、 この工程に連続し、かつこの工程で用いた第２の溶液に
   酸素を添加して前記半導体基板の表面に酸化膜を形成す
   る工程とを備えた半導体装置の製造方法。