JPH07307332A - Surface cleaning method and thin film forming method - Google Patents
Surface cleaning method and thin film forming methodInfo
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- JPH07307332A JPH07307332A JP11972694A JP11972694A JPH07307332A JP H07307332 A JPH07307332 A JP H07307332A JP 11972694 A JP11972694 A JP 11972694A JP 11972694 A JP11972694 A JP 11972694A JP H07307332 A JPH07307332 A JP H07307332A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体,金属などの酸
化され易い基板や膜の表面清浄化法およびその表面に薄
膜を形成する薄膜形成法に係わり、特に半導体集積回路
の製造工程中における清浄な半導体表面形成に適用され
る表面清浄化法および薄膜形成法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for cleaning the surface of a substrate or a film such as a semiconductor or a metal which is easily oxidized, and a thin film forming method for forming a thin film on the surface thereof, particularly in the manufacturing process of a semiconductor integrated circuit. The present invention relates to a surface cleaning method and a thin film forming method applied to form a clean semiconductor surface.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体集積回路の製造工程中には、極め
て清浄な半導体表面を必要とする工程がいくつかある。
その工程の代表的な例としては、単結晶半導体基板表面
に同種や異種の半導体膜あるいは金属膜をエピタキシャ
ル成長させる工程,不純物が添加された半導体の表面に
金属膜を堆積してオーミック接合やショットキー接合を
形成する工程などがある。例えばシリコン(Si)やゲ
ルマニウム(Ge)あるいは化合物半導体は、酸化され
易く、水分や酸素に触れると、表面に酸化膜を形成す
る。この酸化膜は、エピタキシャル成長やオーミック接
合の形成を阻害するため、膜を堆積する前に除去するこ
とが必要である。この表面の清浄化の善し悪しが、エピ
タキシャル成長やオーミック接合の品質を決める重要な
要因となっている。2. Description of the Related Art There are some processes in the manufacturing process of semiconductor integrated circuits which require an extremely clean semiconductor surface.
Typical examples of the process are a process of epitaxially growing a semiconductor film of the same kind or different kinds or a metal film on the surface of a single crystal semiconductor substrate, a metal film is deposited on the surface of a semiconductor to which an impurity is added, and ohmic junction or Schottky There is a step of forming a bond. For example, silicon (Si), germanium (Ge), or a compound semiconductor is easily oxidized and forms an oxide film on the surface when exposed to moisture or oxygen. Since this oxide film hinders epitaxial growth and formation of ohmic contact, it is necessary to remove it before depositing the film. Whether the surface is cleaned or not is an important factor that determines the quality of epitaxial growth and ohmic junction.
【0003】還元性ガスを用いて表面を清浄化する方法
としては、従来、水素(H2 )プラズマや水素ラジカル
を表面に晒す方法あるいは表面を加熱してシラン(Si
H4)ガスを流す方法(特開平3−224223号公
報)などが提案されていた。シリコンの表面が酸化され
て二酸化珪素(SiO2 )が形成されている場合、Si
H4 によって還元が起こるときの化学反応は、 SiH4 (g)→Si+2H2 (g) (1) SiO2 (s)+Si→2SiO(g) (2) であると考えられている。なお、これらの式において、
sは固体,gはガスをそれぞれ表している。SiH4 の
分解は、圧力が低いときには比較的高温でないと活発で
はない。また、一酸化珪素(SiO)は、常温では固体
であり、比較的高い温度で昇華する。したがって(1)
式の反応は、基板温度がある程度高い(600℃程度以
上)ときに活発になる。前述したSiH4 を用いる方法
に良く似た方法としては、高真空中でシリコン蒸気を基
板表面に供給する方法も提案されている。この場合の表
面での還元反応は(2)式である。As a method of cleaning the surface using a reducing gas, conventionally, a method of exposing the surface to hydrogen (H 2 ) plasma or hydrogen radicals or heating the surface to produce silane (Si
A method of flowing H 4 ) gas (Japanese Patent Laid-Open No. 3-224223) has been proposed. If the surface of silicon is oxidized to form silicon dioxide (SiO 2 ), Si
The chemical reaction when reduction is caused by H 4 is considered to be SiH 4 (g) → Si + 2H 2 (g) (1) SiO 2 (s) + Si → 2SiO (g) (2). Note that in these equations,
s represents a solid and g represents a gas. Decomposition of SiH 4 is not active at low pressures but only at relatively high temperatures. Further, silicon monoxide (SiO) is a solid at room temperature and sublimes at a relatively high temperature. Therefore (1)
The reaction of the equation becomes active when the substrate temperature is high to some extent (about 600 ° C. or higher). As a method very similar to the method using SiH 4 described above, a method of supplying silicon vapor to the substrate surface in a high vacuum has been proposed. The reduction reaction on the surface in this case is represented by the formula (2).
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水素プ
ラズマを用いる方法は、活性種の濃度を高くするために
プラズマの発生出力を大きくしなければならなかった
り、清浄化に時間がかかってしまうという問題があっ
た。なお、大きなプラズマの発生出力は、大規模集積回
路で用いられる薄いゲート酸化膜を破壊してしまう。ま
た、シランガスを用いる方法は、還元に場所的な斑を生
ずるため、早く還元される部分と遅く還元される部分と
が発生してしまい、還元の遅い部分まで充分に還元しよ
うとすると、早く還元された部分では、シリコンの化学
気相成長(CVD)が起こり、しかも、比較的速い堆積
速度でシリコンが成長するため、表面に凹凸を生じてし
まうという問題があった。However, the method using hydrogen plasma has a problem that the plasma generation output must be increased in order to increase the concentration of active species and that cleaning takes time. was there. The generated output of large plasma destroys the thin gate oxide film used in a large scale integrated circuit. Further, the method using silane gas causes local unevenness in the reduction, so that a portion that is reduced early and a portion that is reduced later are generated. There is a problem that chemical vapor deposition (CVD) of silicon occurs in the formed portion, and since silicon grows at a relatively high deposition rate, unevenness occurs on the surface.
【0005】さらにシリコン蒸気を用いる方法は、シリ
コンを加熱して蒸発させるための抵抗加熱装置や電子ビ
ーム加熱装置あるいはスパッタ装置をCVD装置の反応
室内または反応室と連結した真空室内に設置し、基板表
面の清浄化を行った後に引き続いてCVDを行うと、ソ
ースガスやその分解生成物に汚染され、前述したシリコ
ン蒸発手段が正常に動作しなくなってしまうという問題
があった。前述したシリコン蒸発手段とCVD装置との
間に真空バルブを設置し、CVDを行うときにこの真空
バルブを閉じるようにすれば、前述した汚染の問題を解
決することは可能であるが、このようにするためには、
シリコン蒸発手段を高真空に保つための排気装置が新た
に必要であり、装置が複雑化・大型化する問題が生ず
る。また、バルブの開閉によってパーティクルが基板表
面に付着してしまうという問題も発生する。さらに前述
したシリコンを蒸発させるための手段では、シリコンの
蒸発速度を空間的な均一性を保って所定の極く僅かな速
度に制御することは極めて難しいものと予想される。Further, in the method using silicon vapor, a resistance heating device, an electron beam heating device or a sputtering device for heating and evaporating silicon is installed in the reaction chamber of the CVD device or a vacuum chamber connected to the reaction chamber, and the substrate is used. If CVD is subsequently performed after cleaning the surface, there is a problem in that the source gas and its decomposition products are contaminated, and the above-mentioned silicon evaporation means does not operate normally. It is possible to solve the above-mentioned problem of contamination by installing a vacuum valve between the silicon evaporation means and the CVD device and closing the vacuum valve when performing CVD. In order to
A new evacuation device for maintaining the silicon evaporation means in a high vacuum is newly required, which causes a problem that the device becomes complicated and large. There is also a problem that particles are attached to the surface of the substrate by opening and closing the valve. Further, it is expected that it is extremely difficult to control the evaporation rate of silicon to a predetermined extremely small speed while maintaining spatial uniformity by the above-mentioned means for evaporating silicon.
【0006】したがって本発明は、前述した従来の課題
を解決するためになされたものであり、その目的は、基
板の清浄化処理で生じたような清浄表面でのCVDの生
起による表面の凹凸の発生がなく、還元斑のない清浄な
表面が得られる表面清浄化法および薄膜形成法を提供す
ることにある。Therefore, the present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems, and its purpose is to prevent the unevenness of the surface due to the occurrence of CVD on the clean surface such as generated in the cleaning processing of the substrate. It is an object of the present invention to provide a surface cleaning method and a thin film forming method that can generate a clean surface without generation of reduction spots.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、水素および希ガスのうちの一種また
はそれらのガスの組合せからなる放電補助ガスのプラズ
マを発生させ、前記プラズマ中に還元性ガスを供給する
ことによって基板表面を清浄化するようにしたものであ
る。また、他の本発明は、表面清浄化を行った後、引き
続いて金属または半導体の気相成長用ガスを供給し、金
属または半導体を前記基板の半導体または金属表面のみ
に選択成長させたものである。In order to achieve such an object, the present invention generates a plasma of a discharge assisting gas composed of one of hydrogen and a rare gas or a combination of these gases, and generates plasma in the plasma. The substrate surface is cleaned by supplying a reducing gas to the substrate. In another aspect of the present invention, after performing surface cleaning, a gas for vapor phase growth of metal or semiconductor is continuously supplied, and the metal or semiconductor is selectively grown only on the semiconductor or metal surface of the substrate. is there.
【0008】[0008]
【作用】本発明においては、例えば還元性ガスの一例と
してSiH4 の場合について説明する。放電補助ガスの
プラズマ中に適量のSiH4 を供給すると、SiH4 は
プラズマによって分解または励起されるため、SiO2
との反応が活発になる。このため、SiH4 ガスの供給
量を極僅かにしても還元効果を得ることができる。Si
H4 の分圧を低くすると、SiH4 の表面での熱分解に
よるSiの堆積速度が極く小さくなるので、表面の酸化
物の還元が終了した部分にはSiがほとんど堆積しなく
なる。このため、表面に大きな凹凸は生じなくなる。さ
らに表面に厚いSiO2 膜が部分的に形成され、薄く酸
化しているシリコン表面が部分的に顔を出しているよう
な基板を用いると、プラズマによるSiH4の分解速度
を適度に小さくし、厚いSiO2 膜上に付着したSiが
前述した(2)式の反応によってすべてガス化するよう
にすれば、薄い酸化膜が全て還元された時点でも厚い酸
化膜上にはSiが堆積しないようにすることもできる。In the present invention, the case of SiH 4 will be described as an example of the reducing gas. When an appropriate amount of SiH 4 is supplied into the plasma of the discharge assisting gas, SiH 4 is decomposed or excited by the plasma, so SiO 2
Reaction with becomes active. Therefore, the reduction effect can be obtained even if the supply amount of SiH 4 gas is extremely small. Si
When the partial pressure of H 4 is lowered, the deposition rate of Si due to thermal decomposition on the surface of SiH 4 becomes extremely small, so that Si is hardly deposited on the portion where the reduction of oxide on the surface is completed. Therefore, no large unevenness is generated on the surface. Furthermore, if a substrate with a thick SiO 2 film partially formed on the surface and a thinly oxidized silicon surface partially exposed is used, the decomposition rate of SiH 4 by plasma is appropriately reduced, If all the Si attached to the thick SiO 2 film is gasified by the reaction of the above-mentioned equation (2), Si will not be deposited on the thick oxide film even when all the thin oxide film is reduced. You can also do it.
【0009】[0009]
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。本発明を実施するには、基板を加熱できるプ
ラズマCVD装置を用いる。プラズマCVD装置として
図1に示した構成を有する装置を用いて実施した例につ
いて説明する。図1のプラズマ装置は、プラズマ発生室
1と反応室2とがアパーチャ板3によって接続され、プ
ラズマ発生室1で発生させたプラズマが反応室2に漏れ
るようにしてウェハ4上に低密度のプラズマを安定に発
生できるようにしたものである。5および6は排気口、
7は高周波電源、8はヒータ、9および10はガス導入
口である。なお、本発明を実施するに当たっては、要は
プラズマを発生できるCVD装置があれば良く、図1の
装置に限るものではない。プラズマの発生には、平行平
板型,電子サイクロトロン共鳴(ECR)型,誘導コイ
ル型などの種々のプラズマ発生装置が利用可能である。
図1の装置は、特に金属膜をプラズマCVDで堆積する
のに好適な装置として考案されたものである。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. To carry out the present invention, a plasma CVD apparatus capable of heating a substrate is used. An example in which the apparatus having the configuration shown in FIG. 1 is used as the plasma CVD apparatus will be described. In the plasma apparatus of FIG. 1, the plasma generation chamber 1 and the reaction chamber 2 are connected by an aperture plate 3, and the plasma generated in the plasma generation chamber 1 leaks to the reaction chamber 2 so that a low-density plasma is formed on the wafer 4. It is possible to stably generate. 5 and 6 are exhaust ports,
Reference numeral 7 is a high frequency power source, 8 is a heater, and 9 and 10 are gas inlets. In order to carry out the present invention, it suffices that a CVD apparatus capable of generating plasma is used, and the present invention is not limited to the apparatus shown in FIG. Various plasma generators such as a parallel plate type, an electron cyclotron resonance (ECR) type, and an induction coil type can be used for generating plasma.
The apparatus of FIG. 1 was devised as an apparatus suitable for depositing a metal film by plasma CVD in particular.
【0010】このCVD装置は、プラズマ発生室1内に
ガス導入口9から水素や希ガスなどの放電補助ガスを供
給してプラズマを発生させ、反応室2内にガス導入口1
0からソースガスを供給してプラズマCVDを行う装置
である。放電補助ガスとしてプラズマで分解・励起され
ても固体が堆積しないガスを用い、アパーチャ板3のア
パーチャのコンダクタンスを適度に絞ってプラズマ発生
室1内の圧力を反応室2内の圧力よりも高くし、ソース
ガスがプラズマ発生室1内に侵入しないようにしてこの
装置を使用すれば、プラズマCVD法で金属膜を比較的
安定に堆積することができる。アパーチャ板3の反応室
2側の面は、ソースガスの分解生成物が付着して汚れる
ことがあるが、この場合は塩素やフッ素を含むクリーニ
ング用ガスをガス導入口10から供給し、プラズマを採
用してクリーニングすれば良い。In this CVD apparatus, a discharge assisting gas such as hydrogen or a rare gas is supplied into the plasma generating chamber 1 from the gas introducing port 9 to generate plasma, and the gas introducing port 1 is introduced into the reaction chamber 2.
This is an apparatus for supplying a source gas from 0 to perform plasma CVD. A gas that does not deposit solids when decomposed and excited by plasma is used as a discharge auxiliary gas, and the conductance of the aperture of the aperture plate 3 is appropriately narrowed to make the pressure in the plasma generation chamber 1 higher than that in the reaction chamber 2. By using this apparatus so that the source gas does not enter the plasma generation chamber 1, the metal film can be deposited relatively stably by the plasma CVD method. The surface of the aperture plate 3 on the reaction chamber 2 side may be contaminated by the decomposition products of the source gas. In this case, a cleaning gas containing chlorine or fluorine is supplied from the gas inlet 10 to generate plasma. Adopt it and clean it.
【0011】次に図1のプラズマ装置を用いて本発明を
実施した例について説明する。まず、ウェハ4を反応室
2内のサセプタにセットし、ヒータ8により加熱し、放
電補助ガスのプラズマを発生させる。放電補助ガスとし
ては、例えばアルゴン(Ar)のみ、H2 とArとの混
合ガスあるいはH2 のみを用いる。H2 は放電し難いた
め、H2 のみでプラズマを発生させるためには、高周波
の投入出力を大きくしたり、プラズマ発生室1内の水素
の圧力を高くする必要がある。反応室2内に放電補助ガ
スの弱いプラズマを発生させるには、反応室2内の圧力
を0.1Pa程度以上にし、アパーチャ板3に開けるア
パーチャの径を適度な大きさにしてプラズマ発生室1内
の圧力を反応室2内の圧力よりも10〜100倍になる
ようにし、かつプラズマがプラズマ発生室1から反応室
2に漏れる大きさにする。アパーチャ板3のアパーチャ
径は大きい方がプラズマが漏れ易いが、一方、プラズマ
発生室1内と反応室2内の圧力差を大きくしてソースガ
スのプラズマ発生室1内への侵入を防ぐにはアパーチャ
の径は小さい方が良いので、両者を満足させるには適度
な大きさがある。Next, an example of carrying out the present invention using the plasma device of FIG. 1 will be described. First, the wafer 4 is set on the susceptor in the reaction chamber 2 and heated by the heater 8 to generate plasma of the discharge auxiliary gas. As the discharge auxiliary gas, for example, only argon (Ar), a mixed gas of H 2 and Ar, or only H 2 is used. Since H 2 is difficult to discharge, it is necessary to increase the input power of high frequency or increase the pressure of hydrogen in the plasma generation chamber 1 in order to generate plasma only by H 2 . In order to generate a weak plasma of the discharge auxiliary gas in the reaction chamber 2, the pressure in the reaction chamber 2 is set to about 0.1 Pa or more, and the diameter of the aperture opened in the aperture plate 3 is set to an appropriate size. The internal pressure is set to be 10 to 100 times higher than the internal pressure of the reaction chamber 2, and the plasma is sized to leak from the plasma generation chamber 1 to the reaction chamber 2. The larger the aperture diameter of the aperture plate 3 is, the easier the plasma leaks, but on the other hand, in order to prevent the source gas from entering the plasma generation chamber 1 by increasing the pressure difference between the plasma generation chamber 1 and the reaction chamber 2. The smaller the diameter of the aperture, the better the size of the two.
【0012】このようにして放電補助ガスのプラズマを
発生させた後、反応室2内にガス導入口10からSiH
4 を少量供給する。供給されたSiH4 は、反応室2内
に発生しているプラズマによって分解・励起され、ウェ
ハ4の表面の酸化膜を還元する。還元性ガスとしてSi
H4 を用いる場合には、ウェハ4の加熱温度は約600
℃以上、より好適には約700℃程度以上に加熱する必
要がある。SiH4 の供給量を多くしたり、プラズマの
発生出力を大きくして分解を必要以上に速めると、Si
が堆積し、酸化膜がシリコンに閉じ込められてSiOが
蒸発できなくなってしまう。SiH4 の分解速度は、供
給流量とプラズマ発生出力(プラズマ密度を変化させ
る)とによって容易に制御することができる。また、S
iH4 の分解速度は、プラズマを断続的に繰り返し発生
させる方法やSiH4 を断続的に繰り返し供給する方法
でも制御することができる。After the plasma of the discharge auxiliary gas is generated in this manner, SiH is introduced into the reaction chamber 2 through the gas inlet 10.
Supply a small amount of 4 . The supplied SiH 4 is decomposed and excited by the plasma generated in the reaction chamber 2, and reduces the oxide film on the surface of the wafer 4. Si as a reducing gas
When H 4 is used, the heating temperature of the wafer 4 is about 600.
It is necessary to heat at a temperature of not less than 0 ° C, more preferably about 700 ° C or more. If the amount of SiH 4 supplied is increased or the plasma generation output is increased to accelerate decomposition more than necessary, Si
Are deposited, the oxide film is confined in silicon, and SiO cannot be evaporated. The decomposition rate of SiH 4 can be easily controlled by the supply flow rate and the plasma generation output (changing the plasma density). Also, S
The decomposition rate of iH 4 can also be controlled by a method of intermittently and repeatedly generating plasma or a method of intermittently and repeatedly supplying SiH 4 .
【0013】このような方法によれば、SiH4 の供給
量は少ないため、ウェハ4の表面でのSiH4 の熱分解
速度は小さい。このため、ウェハ4の表面の酸化膜が還
元されてシリコン表面が出てきても、その部分にはプラ
ズマで分解されたSiがゆっくり堆積するだけで、堆積
速度の大きい熱CVDがほとんど起こらない。このた
め、従来のSiH4 の熱分解による表面の清浄化法で生
じたような還元斑に起因する局部的な熱CVDによる表
面の粗い凹凸を生じることがない。According to such a method, since the amount of SiH 4 supplied is small, the rate of thermal decomposition of SiH 4 on the surface of the wafer 4 is small. Therefore, even if the oxide film on the surface of the wafer 4 is reduced and the silicon surface comes out, Si decomposed by plasma is slowly deposited on that portion, and thermal CVD with a high deposition rate hardly occurs. Therefore, the rough surface unevenness due to the local thermal CVD caused by the reduction unevenness, which is caused by the conventional surface cleaning method by the thermal decomposition of SiH 4 , is not generated.
【0014】本実施例による酸化膜還元効果は、以下に
説明する実験と二次イオン質量分析(SIMS)の測定
とにより確認することができた。まず、直径4インチの
シリコン単結晶ウェハを硫酸(H2SO4)と過酸化水素
(H2 O2 )との混合液に浸漬して洗浄し、純水で充分
にすすぎ、希フッ酸に浸漬してウェハ表面の自然酸化膜
を除去し、純水ですすぎ、再びH2SO4 /H2O2 混合
液に浸漬してウェハ表面に薄い酸化膜を形成し、純水で
充分にすすぎ、最後に乾燥させて評価用ウェハとした。The effect of reducing the oxide film according to the present embodiment could be confirmed by the experiment described below and the measurement of secondary ion mass spectrometry (SIMS). First, a 4-inch diameter silicon single crystal wafer is immersed in a mixed solution of sulfuric acid (H 2 SO 4 ) and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) for cleaning, rinsed thoroughly with pure water, and diluted with dilute hydrofluoric acid. Dip to remove the natural oxide film on the wafer surface, rinse with pure water, and then immerse again in the H 2 SO 4 / H 2 O 2 mixed solution to form a thin oxide film on the wafer surface and rinse it thoroughly with pure water. Finally, it was dried to obtain an evaluation wafer.
【0015】図1に示されたCVD装置を用い、1枚目
の評価用ウェハを反応室2内のサセプタにセットし、7
10〜730℃に加熱し、ガス導入口10からSiH4
を約50cc/分供給し、排気口5を絞って反応室2内の
圧力を約40Paとした。SiH4 が供給されて圧力が
上がると、すぐにシリコンの熱CVDが始まった。この
状態を約1分間保持して約130nmの厚さのシリコン
膜を成長させ、ウェハを反応室2から取り出して第1番
目の試料とした。この第1番目の試料は、ウェハ表面の
清浄化処理を行わないリファレンスの試料であり、評価
用ウェハ表面上に形成されている薄い酸化膜は、基板と
堆積されたシリコン膜との間に閉じ込められている。Using the CVD apparatus shown in FIG. 1, the first evaluation wafer was set on the susceptor in the reaction chamber 2, and
It is heated to 10 to 730 ° C., and SiH 4 is introduced from the gas inlet 10.
Was supplied at a rate of about 50 cc / min, and the exhaust port 5 was throttled to set the pressure in the reaction chamber 2 to about 40 Pa. As soon as SiH 4 was supplied and the pressure increased, thermal CVD of silicon started. This state was maintained for about 1 minute to grow a silicon film having a thickness of about 130 nm, and the wafer was taken out of the reaction chamber 2 to obtain a first sample. This first sample is a reference sample in which the cleaning treatment of the wafer surface is not performed, and the thin oxide film formed on the evaluation wafer surface is confined between the substrate and the deposited silicon film. Has been.
【0016】次に2枚目の評価用ウェハをサセプタにセ
ットして同じ温度に昇温し、ガス導入口9からArを約
40cc/分供給し、ガス導入口10からH2 を約100
cc/分供給して反応室2内の圧力を約0.8Paとし、
高周波電力を約300W投入してプラズマを発生させ
た。この状態を約5分間保持した後、高周波の印加を止
め、さらにArとH2 との供給を止め、ガス導入口10
からSiH4 を約50cc/分供給し、排気口5を絞って
反応室2内の圧力を約40Paとし、シリコンの熱CV
Dを約1分間行ってシリコン膜を成長させ、ウェハを反
応室2から取り出して第2番目の試料とした。この第2
番目の試料は、水素プラズマのみによる表面清浄化処理
を行った試料である。Next, the second evaluation wafer is set on the susceptor and heated to the same temperature, Ar is supplied from the gas inlet 9 at about 40 cc / min, and H 2 is supplied from the gas inlet 10 at about 100.
cc / min to supply the pressure in the reaction chamber 2 to about 0.8 Pa,
About 300 W of high frequency power was applied to generate plasma. After maintaining this state for about 5 minutes, the application of high frequency is stopped, the supply of Ar and H 2 is stopped, and the gas inlet 10
SiH 4 is supplied at about 50 cc / min from the above, the exhaust port 5 is throttled to set the pressure in the reaction chamber 2 to about 40 Pa, and the heat CV of silicon is set.
D was performed for about 1 minute to grow a silicon film, and the wafer was taken out of the reaction chamber 2 to obtain a second sample. This second
The second sample is a sample that has been subjected to a surface cleaning treatment using only hydrogen plasma.
【0017】次に3枚目の評価用ウェハをサセプタにセ
ットして同じ温度に昇温し、ガス導入口9からArを約
40cc/分供給し、ガス導入口10からH2 を約100
cc/分供給して反応室2内の圧力を約0.8Paとし、
高周波電力を約300W投入してプラズマを発生させ、
この状態を約5分間保持した後、高周波の印加を止め、
ArとH2 との供給をそのまま保持してガス導入口10
からSiH4 を約2cc/分供給し、約300Wの高周波
電力を印加して約20秒間プラズマを発生させた後、高
周波の印加を約40秒間停止するというプラズマのオン
/オフサイクルを3回繰り返し、ArとH2 との供給を
止め、ガス導入口10からSiH4 を約50cc/分供給
し、排気口5を絞って反応室2内の圧力を約40Paと
し、シリコンの熱CVDを約1分間行ってシリコン膜を
成長させ、ウェハを反応室2から取り出して第3番目の
試料とした。この第3番目の試料は、水素プラズマと本
実施例の表面清浄化処理を行った試料である。Next, the third evaluation wafer is set on the susceptor and heated to the same temperature, Ar is supplied from the gas inlet 9 at about 40 cc / min, and H 2 is supplied from the gas inlet 10 at about 100.
cc / min to supply the pressure in the reaction chamber 2 to about 0.8 Pa,
About 300 W of high frequency power is applied to generate plasma,
After maintaining this state for about 5 minutes, stop applying high frequency,
Gas supply port 10 while maintaining the supply of Ar and H 2 as they are
SiH 4 is supplied at a rate of about 2 cc / min, a high frequency power of about 300 W is applied to generate plasma for about 20 seconds, and then the application of high frequency is stopped for about 40 seconds. The plasma on / off cycle is repeated three times. , Ar and H 2 are stopped, SiH 4 is supplied from the gas inlet 10 at about 50 cc / min, the exhaust port 5 is throttled to set the pressure in the reaction chamber 2 to about 40 Pa, and the thermal CVD of silicon is performed at about 1 This was performed for 3 minutes to grow a silicon film, and the wafer was taken out from the reaction chamber 2 to obtain a third sample. The third sample is a sample that has been subjected to the surface cleaning treatment of this embodiment with hydrogen plasma.
【0018】以上の3枚の試料をSIMS分析し、評価
用ウェハ表面に形成した膜厚の薄い酸化膜の還元の程度
を測定した。SIMS分析では、1次イオンとしてセシ
ウムイオン(Cs+ )を用いた。測定結果を図2ないし
図4に示す。これらの図において、横軸は表面からの深
さを示し、縦軸は濃度を示している。図2に示された清
浄化処理を行わなかったリファレンスの試料の酸素のピ
ーク濃度(2.7×1021原子/cc)に比べ、図3に示
された水素プラズマによる清浄化処理を行った第2番目
の試料の酸素のピーク濃度(1.9×1021原子/cc)
は、減少しており、水素プラズマ処理が酸化膜を還元し
たことが分かる。図4に示された水素プラズマ処理に本
実施例の清浄化処理を行った試料の酸素のピーク濃度
(8×1020原子/cc)は、さらに減少しており、本実
施例の清浄化処理が酸化膜を還元するのに顕著な効果を
有していることが分かる。The above three samples were subjected to SIMS analysis to measure the degree of reduction of the thin oxide film formed on the surface of the evaluation wafer. In SIMS analysis, cesium ion (Cs + ) was used as the primary ion. The measurement results are shown in FIGS. In these figures, the horizontal axis represents the depth from the surface, and the vertical axis represents the concentration. Compared to the peak concentration of oxygen (2.7 × 10 21 atoms / cc) of the reference sample that was not subjected to the cleaning treatment shown in FIG. 2, the cleaning treatment using hydrogen plasma shown in FIG. 3 was performed. Peak oxygen concentration of the second sample (1.9 × 10 21 atoms / cc)
Indicates that the hydrogen plasma treatment reduced the oxide film. The peak concentration of oxygen (8 × 10 20 atoms / cc) of the sample subjected to the cleaning treatment of this embodiment in the hydrogen plasma treatment shown in FIG. 4 is further decreased, and the cleaning treatment of this embodiment is It can be seen that has a remarkable effect on reducing the oxide film.
【0019】積分濃度で求めた酸素量は、それぞれ4.
5×1015,2.3×1015および1.1×1015原子
/cm2 であり、これらはSiO2 の形でそれぞれ2.
9,1.5および0.7ML(モノレイヤー)の厚さに
相当する。これらの値からも本実施例の清浄化の効果は
明かである。なお、図2ないし図4のSIMS分析デー
タの酸素のピークの深さが異なるのは、測定時の試料の
スパッタ速度の違いではなく、堆積したシリコンの膜厚
の違いによるものである。同じ条件で同じ時間CVDを
行ったにもかかわらず、残留酸素量の少ない方がシリコ
ンが厚く成長している。これは、表面の酸素量が多いリ
ファレンスの試料には結晶粒径の小さな多結晶シリコン
が成長し、酸素量が少ない第3番目の試料にはエピタキ
シャルシリコンが成長しており、これらのシリコンの成
長速度の差が膜厚の差をもたらしたためである。The oxygen amount obtained by the integrated concentration is 4.
5 × 10 15, a 2.3 × 10 15 and 1.1 × 10 15 atoms / cm 2, which are each in the form of SiO 2 2.
It corresponds to a thickness of 9, 1.5 and 0.7 ML (monolayer). From these values, the cleaning effect of this embodiment is clear. Note that the oxygen peak depths of the SIMS analysis data in FIGS. 2 to 4 are different not due to the difference in the sputtering rate of the sample at the time of measurement but due to the difference in the film thickness of the deposited silicon. Despite performing the CVD for the same time under the same conditions, the smaller the residual oxygen amount, the thicker the silicon is grown. This is because polycrystalline silicon with a small crystal grain size has grown on the reference sample with a large amount of oxygen on the surface, and epitaxial silicon has grown on the third sample with a small amount of oxygen. This is because the difference in speed caused the difference in film thickness.
【0020】ここで、他のSIMS分析で明かになった
水素プラズマの効果について補足説明する。図1の装置
を用いて前述した条件で処理したときの水素プラズマの
酸化膜還元効果は、高周波電力と処理時間とに依存し、
高周波電力が約300Wよりも小さいと還元効果は小さ
くなり、また、高周波電力が約300Wのときでも処理
時間の長い方が還元効果は大きくなる。例えば処理時間
が約10分のときの試料の酸素の積分濃度は、約5分の
ときの約半分であり、処理時間と残留酸素量とが反比例
しており、約10分程度では飽和していない。この結果
から水素プラズマによる酸化膜還元効果で大きな還元速
度を得るには、大きなプラズマ発生出力を必要とするこ
とが分かる。ウェハ表面の清浄化処理において、大きな
プラズマ発生出力を用いることは、適用する対象によっ
ては大きな問題を引き起こす。例えばウェハにMOSト
ランジスタなどのゲート電極が形成されている場合には
良く知られているようにプラズマの影響によってゲート
絶縁膜が破壊されることがある。Here, a supplementary explanation will be given on the effect of hydrogen plasma which is revealed by another SIMS analysis. The oxide film reduction effect of hydrogen plasma when treated under the conditions described above using the apparatus of FIG. 1 depends on the high frequency power and the treatment time,
When the high frequency power is less than about 300 W, the reduction effect becomes small, and even when the high frequency power is about 300 W, the reduction effect becomes greater as the treatment time is longer. For example, the integrated concentration of oxygen in the sample when the treatment time is about 10 minutes is about half that when the treatment time is about 5 minutes, and the treatment time and the residual oxygen amount are in inverse proportion to each other. Absent. From this result, it is understood that a large plasma generation output is required in order to obtain a large reduction rate by the effect of reducing the oxide film by hydrogen plasma. The use of a large plasma generation power in a wafer surface cleaning process causes a large problem depending on the application target. For example, when a gate electrode such as a MOS transistor is formed on a wafer, the gate insulating film may be destroyed by the influence of plasma as is well known.
【0021】これに対して本実施例の清浄化処理法は、
SiH4 の分解を基礎にしているため、大きなプラズマ
密度を必要としない。小さなプラズマ密度でも充分な効
果が得られた実施例を以下に説明する。膜厚の厚い酸化
膜が部分的に形成された面方位(100)のシリコン単
結晶ウェハを希フッ酸に浸漬して表面の薄い酸化膜を除
去した後、水洗,乾燥し、図1のCVD装置のサセプタ
にセットし、710〜730℃に加熱した。ガス導入口
9からArのみを約30cc/分供給し、ガス導入口10
からSiH4 を約2cc/分供給して約50Wの高周波電
力を印加してプラズマを約20秒間発生させ、高周波電
力の印加を約40秒間停止する高周波のオン/オフサイ
クルを3回繰り返し、次にガス導入口10からSiH4
を約20cc/分供給して約5分間この状態を保持した。
反応室2内の圧力は、Arのみの供給のとき、約0.2
7Pa,SiH4 を加えたとき、約0.4Paであっ
た。On the other hand, the cleaning method of this embodiment is
Since it is based on the decomposition of SiH 4 , it does not require a large plasma density. An example in which a sufficient effect is obtained even with a small plasma density will be described below. A silicon single crystal wafer with a plane orientation (100) in which a thick oxide film is partially formed is immersed in dilute hydrofluoric acid to remove the thin oxide film on the surface, then washed with water and dried, and then the CVD shown in FIG. It was set on the susceptor of the apparatus and heated to 710 to 730 ° C. Only Ar is supplied from the gas inlet 9 at about 30 cc / min, and the gas inlet 10
SiH 4 is supplied at about 2 cc / min from the above to generate a plasma for about 20 seconds by applying a high frequency power of about 50 W, and the high frequency on / off cycle of stopping the high frequency power application for about 40 seconds is repeated three times. From the gas inlet 10 to SiH 4
Was supplied for about 20 cc / min and this state was maintained for about 5 minutes.
The pressure in the reaction chamber 2 is about 0.2 when only Ar is supplied.
It was about 0.4 Pa when 7 Pa and SiH 4 were added.
【0022】走査型電子顕微鏡(SEM)でウェハの表
面や断面を観察すると、膜厚の厚い酸化膜の上には膜は
成長しておらず、希フッ酸処理で薄い酸化膜が除去され
た部分のみに表面が極めて平坦で平滑な約45nmの厚
さにシリコン膜が成長していた。膜厚の厚い酸化膜のエ
ッジの近傍には、ファセット面が現れており、膜はシリ
コンが選択的にエピタキシャル成長したものであること
を示していた。比較のために前述した工程において、高
周波電力を印加せずにシリコンを成長させると、2〜3
分のインキュベーションタイム(ソースガスを供給して
から膜の成長が始まるまでの時間)の経過後、選択的に
シリコン膜が成長する。しかしながら、成長するシリコ
ン膜は、平坦ではなく、四角錘の核を連ねたような表面
になる。インキュベーションタイムの期間中にSiH4
によって希フッ酸処理後に付いたウェハ表面の酸素の還
元が行われるが、斑を生じ、早く清浄化された部分から
シリコンの成長が始まるために凹凸の激しい表面になっ
てしまったと考えられる。When observing the surface and cross section of the wafer with a scanning electron microscope (SEM), no film was grown on the thick oxide film, and the thin oxide film was removed by the dilute hydrofluoric acid treatment. The silicon film was grown to a thickness of about 45 nm in which the surface was extremely flat and smooth only in the portion. A facet surface appeared near the edge of the thick oxide film, indicating that the film was formed by selective epitaxial growth of silicon. In the process described above for comparison, if silicon is grown without applying high frequency power, 2-3
After a lapse of a minute incubation time (time from the supply of the source gas to the start of film growth), the silicon film is selectively grown. However, the growing silicon film is not flat, but has a surface in which nuclei of square pyramids are connected. SiH 4 during the incubation time
Oxygen is reduced on the surface of the wafer after the treatment with dilute hydrofluoric acid, but it is considered that unevenness was caused by the generation of spots and the growth of silicon starting from the cleaned portion earlier.
【0023】次に半導体基板の表面をより清浄にする方
法について説明する。良く知られているように半導体基
板の表面には、酸素と同様に炭素(C)が付き易い。炭
素は空気中やCVD装置内での油の蒸発により、ハイド
ロカーボンとして付くことが多い。前述した実施例の還
元処理は、この炭素を除去する能力がない。そこで始め
に酸素プラズマを発生させて炭素をCO2 またはCOの
形にして蒸発させた後、引き続いてAr/H2 ガスプラ
ズマにSiH4 などを添加する還元処理で表面の酸化膜
を除去すれば、炭素も酸素も基板表面から除去すること
ができる。Next, a method for cleaning the surface of the semiconductor substrate will be described. As is well known, carbon (C) is likely to be attached to the surface of a semiconductor substrate like oxygen. Carbon is often attached as hydrocarbon due to evaporation of oil in air or in a CVD apparatus. The reduction process of the previous example does not have the ability to remove this carbon. Therefore, if oxygen plasma is first generated to evaporate carbon in the form of CO 2 or CO, and then the oxide film on the surface is removed by a reduction treatment in which SiH 4 or the like is added to Ar / H 2 gas plasma. Both carbon and oxygen can be removed from the substrate surface.
【0024】図1のプラズマ装置で酸素プラズマを発生
させるには二通りの方法がある。第1の方法としては、
ガス導入口9から酸素(O2 )ガスを例えば10〜10
0cc/分供給し、50〜500Wの高周波電力を印加し
て発生させる。第2の方法としては、ガス導入口9から
アルゴンガスを例えば10〜100cc/分供給し、50
〜500Wの高周波電力を印加してプラズマを発生さ
せ、ガス導入口10から酸素ガスを例えば10〜100
cc/分供給し、アルゴンガスプラズマで酸素ガスを励起
する方法である。第1の方法の方が酸素ガスがより強く
励起されるため、より強い酸化効果が得られるが、プラ
ズマ発生室1内に酸素ガスを入れたくない場合には前述
した第2の方法を用いる。この酸化処理は、基板温度が
あまり高くなくても効果が得られるので、基板を加熱し
て所定の温度に上げる間に行うこともできる。この酸化
処理が終了し、次に還元処理に移る時には、水の発生を
防ぐため、酸素ガスを充分に排気してから水素ガスを供
給するようにする。There are two methods for generating oxygen plasma in the plasma apparatus of FIG. The first method is
Oxygen (O 2 ) gas is supplied from the gas inlet 9 to, for example, 10 to 10
It is supplied at 0 cc / min and high-frequency power of 50 to 500 W is applied to generate it. As a second method, argon gas is supplied from the gas inlet 9 at, for example, 10 to 100 cc / min, and 50
A high frequency power of up to 500 W is applied to generate plasma, and oxygen gas is supplied from the gas inlet 10 to, for example, 10 to 100.
It is a method of supplying cc / min and exciting oxygen gas with argon gas plasma. Since the first method excites the oxygen gas more strongly, a stronger oxidation effect can be obtained, but when the oxygen gas is not desired to be introduced into the plasma generation chamber 1, the second method described above is used. Since the effect of this oxidation treatment can be obtained even if the substrate temperature is not so high, it can be performed while heating the substrate to a predetermined temperature. When the oxidation treatment is completed and the reduction treatment is subsequently performed, oxygen gas is sufficiently exhausted before hydrogen gas is supplied in order to prevent generation of water.
【0025】なお、前述した実施例では、還元性ガスと
してSiH4 を用いたが、プラズマで分解されてSiを
生成するガスとして例えば、ジシラン(Si2H6)やト
リシラン(Si3 H8 )さらにSinH2n+2 (n=4,
5,…)をSiH4 の代わりに用いても同様な効果が得
られる。また、ゲルマン(GeH4 )やGenH
2n+2(n=2,3,…)も酸化膜に対して同様な還元効
果を有するので、SiH4 の代わりに用いることができ
る。還元ガスとしてGeH4 などを用いた場合には、ウ
ェハ温度は、SiH4 などを用いる場合より低くするこ
とができる。Although SiH 4 was used as the reducing gas in the above-mentioned embodiments, disilane (Si 2 H 6 ) or trisilane (Si 3 H 8 ) is used as a gas that is decomposed by plasma to produce Si. Furthermore, Si n H 2n + 2 (n = 4,
5, ...) is used instead of SiH 4 , the same effect can be obtained. Also, germane (GeH 4 ) and Ge n H
Since 2n + 2 (n = 2, 3, ...) Has a similar reducing effect on the oxide film, it can be used instead of SiH 4 . When GeH 4 or the like is used as the reducing gas, the wafer temperature can be lower than when SiH 4 or the like is used.
【0026】また、本発明による清浄化処理法を適用す
るのに好適なウェハまたは膜の材料としては、単結晶,
多結晶,アモルファスのシリコンとこれらのシリコンに
不純物がドープされた半導体素子および単結晶,多結
晶,アモルファスのゲルマニウムとこれらのゲルマニウ
ムに不純物がドープされた半導体素子並びに単結晶,多
結晶,アモルファスのSiGeとこれらのSiGeに不
純物がドープされた半導体素子がある。前述した材料以
外にもSiOもしくはGeOを生成して酸化物を還元で
きる材料であれば本発明を適用して効果を上げることが
できる。例えば、各種金属のシリサイドやゲルマナイド
は、酸化性雰囲気中でその表面にSiO2やGeO2 を
形成することが知られており、これらの酸化物を還元す
るのに本発明は有用である。Further, as the material of the wafer or film suitable for applying the cleaning treatment method according to the present invention, single crystal,
Polycrystalline and amorphous silicon and semiconductor devices in which these silicons are doped with impurities and single crystals, polycrystalline and amorphous germanium and semiconductor devices in which these germaniums are doped with impurities and single crystal, polycrystalline and amorphous SiGe There is a semiconductor element in which these SiGe are doped with impurities. In addition to the above-mentioned materials, the present invention can be applied to improve the effect as long as the material can generate SiO or GeO to reduce the oxide. For example, it is known that silicides and germanides of various metals form SiO 2 and GeO 2 on the surface thereof in an oxidizing atmosphere, and the present invention is useful for reducing these oxides.
【0027】また、前述した実施例では、本発明による
清浄化処理後にシリコン膜をエピタキシャル成長させた
場合について説明したが、シリコン以外の膜を形成する
場合にも本発明は顕著な効果が得られる。例えば、本発
明による清浄化処理を行った後、シリコン基板上にGa
AsなどのIII −V族半導体膜をエピタキシャル成長さ
せる場合、Si/SiGe/Siヘテロエピタキシャル
構造を成長させる場合などにも有用である。さらに四塩
化チタン(TiCl4 )とシランなどとを用いてチタン
シリサイド膜をCVD法やプラズマCVD法で成長させ
る場合にも好適である。このソースガス系によるCVD
で生じている問題、すなわち表面の僅かな量の酸化物に
よっても成長が阻害され、長いインキュベーションタイ
ムが生じたり、島状成長になったりし易いという問題を
解決することができる。Further, in the above-mentioned embodiment, the case where the silicon film is epitaxially grown after the cleaning treatment according to the present invention has been described. However, the present invention can obtain a remarkable effect when a film other than silicon is formed. For example, after performing the cleaning treatment according to the present invention, Ga on the silicon substrate
It is also useful when epitaxially growing a III-V group semiconductor film such as As or when growing a Si / SiGe / Si heteroepitaxial structure. Further, it is also suitable when a titanium silicide film is grown by a CVD method or a plasma CVD method using titanium tetrachloride (TiCl 4 ) and silane. CVD by this source gas system
It is possible to solve the problem that occurs in step 2, that is, the growth is inhibited even by a small amount of the oxide on the surface, a long incubation time is likely to occur, and island growth is likely to occur.
【0028】この場合、プラズマCVD法を用い、Ti
Cl4/SiH4の流量とプラズマ発生出力とを適当に選
ぶことにより、(001)単結晶Si基板上にC49構
造のTiSi2 膜を選択的にエピタキシャル成長させる
ことができる(特願平4−262784号参照)。この
ような方法によれば、エピタキシャル成長の品質を高め
る効果がある。さらにシリコン基板のシリコン面にはS
iの成長による凹凸が殆ど形成されないので、例えばM
OSトランジスタのソース・ドレイン電極のシリコンの
上にチタンシリサイド膜を薄く成長させて抵抗の低いオ
ーミックコンタクトを形成することができる。また、ゲ
ルマンなどを用い、Geを選択成長させる場合やTiC
l4 とゲルマンなどとを用い、チタンゲルマナイドを選
択成長させる場合にも本発明は同様な効果が得られる。In this case, the plasma CVD method is used and the Ti
By appropriately selecting the flow rate of Cl 4 / SiH 4 and the plasma generation output, a TiSi 2 film having a C49 structure can be selectively epitaxially grown on a (001) single crystal Si substrate (Japanese Patent Application No. 4-262784). No.). According to such a method, there is an effect of improving the quality of epitaxial growth. Furthermore, on the silicon surface of the silicon substrate, S
Since the unevenness due to the growth of i is hardly formed, for example, M
A titanium silicide film can be thinly grown on silicon of the source / drain electrodes of the OS transistor to form an ohmic contact with low resistance. In addition, when Ge is selectively grown by using germane, TiC
The same effect can be obtained by the present invention when titanium germanide is selectively grown using l 4 and germane.
【0029】また、有機アルミニウムガスを用いてAl
をシリコン表面やチタンシリサイド表面に選択成長ある
いは選択エピタキシャル成長させる場合にも、本発明に
よる表面清浄化法は有用である。さらにWF6 ,H2 お
よびSiH4 ガスを用いたW膜の選択成長を行う際に本
発明を用いても同様な効果が得られる。基板表面の酸化
層の還元温度と、その上に堆積する膜の成長温度とが異
なる場合には、それぞれ最適な基板温度に変えてプロセ
スを進めれば良い。表面清浄化後、次のプロセスに移る
までの間は基板の表面が再酸化されないように基板が水
分や酸素のない雰囲気に置かれていなければならないこ
とは言うまでもない。ただし、これらの選択成長におい
ては絶縁膜表面にプラズマで分解された還元性ガスの分
解生成物が残っていると、選択性を損なう結果になり易
いので、分解生成物が絶縁膜と反応して全て気化するよ
うにプラズマによる還元性ガスの分解速度を充分に小さ
くする必要がある。Further, using an organoaluminum gas, Al
The surface cleaning method according to the present invention is also useful when selectively growing or selectively epitaxially growing silicon on the surface of silicon or the surface of titanium silicide. Furthermore, the same effect can be obtained by using the present invention when the W film is selectively grown using WF 6 , H 2 and SiH 4 gas. When the reduction temperature of the oxide layer on the substrate surface and the growth temperature of the film deposited thereon are different, the process may be advanced by changing the substrate temperature to the optimum one. Needless to say, the substrate must be placed in an atmosphere free of moisture and oxygen so that the surface of the substrate is not reoxidized after the surface cleaning until the next process. However, in these selective growths, if the decomposition products of the reducing gas decomposed by plasma remain on the surface of the insulating film, the result is likely to impair the selectivity, so the decomposition products react with the insulating film. It is necessary to sufficiently reduce the decomposition rate of the reducing gas by the plasma so that all of the gas is vaporized.
【0030】本発明は、プラズマの発生出力または還元
性ガスの供給流量を制御することにより、容易にこの分
解速度を制御することができる。本発明を適用して選択
成長が可能となる絶縁膜の種類としては、還元性ガスの
分解生成物であるSiやGeと反応してSiOやGeO
を生成する絶縁膜が要求される。したがってその主成分
がSiO2 やGeO2 である絶縁膜を用いれば選択成長
が可能である。例えば、ホスホシリケートガラス(PS
G),ボロホスホシリケートガラス(BPSG)または
スピンオンガラス(SOG)などを用いても選択成長が
可能である。In the present invention, the decomposition rate can be easily controlled by controlling the plasma generation output or the reducing gas supply flow rate. The types of insulating films that can be selectively grown by applying the present invention include SiO and GeO that react with Si and Ge that are decomposition products of reducing gas.
An insulating film that generates is required. Therefore, selective growth is possible by using an insulating film whose main component is SiO 2 or GeO 2 . For example, phosphosilicate glass (PS
G), borophosphosilicate glass (BPSG), spin-on glass (SOG) or the like can also be used for selective growth.
【0031】[0031]
【発明の効果】以上、説明したように本発明による表面
清浄化法によれば、放電補助ガスでプラズマを発生さ
せ、その中に還元性ガスを供給して還元性ガスを分解・
励起し、表面を還元するので、従来の還元性ガスのみに
よる清浄化処理で生じたような清浄表面での気相成長の
生起による表面の凹凸の発生がなく、還元斑のない清浄
な表面が得られるという極めて優れた効果を有する。As described above, according to the surface cleaning method of the present invention, plasma is generated by the discharge auxiliary gas, and the reducing gas is supplied into the plasma to decompose the reducing gas.
Since it excites and reduces the surface, there is no unevenness on the surface due to the occurrence of vapor phase growth on the clean surface that occurred in the conventional cleaning treatment using only reducing gas, and a clean surface without reduction spots is obtained. It has an extremely excellent effect of being obtained.
【0032】また、本発明による薄膜形成法によれば、
清浄化処理した半導体基板表面上に半導体を気相成長法
で堆積すると、平坦で平滑な薄い半導体薄膜が得られる
という極めて優れた効果を有する。また、本発明による
清浄化処理を行えば、金属膜を気相成長法で形成する場
合にもインキュベーションタイムの発生原因を除去でき
るので、半導体デバイスなどを製造する場合において、
高歩留まりで高信頼性のデバイスを製造することができ
るという極めて優れた効果を有する。According to the thin film forming method of the present invention,
When a semiconductor is deposited on the surface of a cleaned semiconductor substrate by a vapor phase epitaxy method, a flat and smooth thin semiconductor thin film can be obtained, which is an extremely excellent effect. Further, by performing the cleaning treatment according to the present invention, the cause of the incubation time can be removed even when the metal film is formed by the vapor phase growth method.
It has an extremely excellent effect that a device with high yield and high reliability can be manufactured.
【図1】 本発明による表面清浄化法を実施するために
使用するCVD装置の構成の一例を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a CVD apparatus used to carry out a surface cleaning method according to the present invention.
【図2】 リファレンス試料のSIMS分析データを示
す図である。FIG. 2 is a diagram showing SIMS analysis data of a reference sample.
【図3】 水素プラズマ処理を行った試料のSIMS分
析データを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing SIMS analysis data of a sample subjected to hydrogen plasma treatment.
【図4】 水素プラズマ処理と本発明の清浄化処理とを
行った試料のSIMS分析データを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing SIMS analysis data of a sample subjected to hydrogen plasma treatment and the cleaning treatment of the present invention.
1…プラズマ発生室、2…反応室、3…アパーチャ板、
4…ウェハ、5,6…排気口、7…高周波電源、8…ヒ
ータ、9,10…ガス導入口。1 ... Plasma generating chamber, 2 ... Reaction chamber, 3 ... Aperture plate,
4 ... Wafer, 5, 6 ... Exhaust port, 7 ... High frequency power source, 8 ... Heater, 9, 10 ... Gas inlet port.
───────────────────────────────────────────────────── 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 H01L 21/304 341 D 21/31 H01L 21/31 C ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI Technical display location H01L 21/304 341 D 21/31 H01L 21/31 C
Claims (8)
ガスのガスプラズマにIV族半導体の水素化物の中から選
ばれた還元性ガスを添加して前記還元性ガスを分解・励
起させ、加熱した基板の表面に晒すことにより、前記基
板表面の酸化物を還元・除去することを特徴とする表面
清浄化法。1. A reducing gas selected from hydrides of group IV semiconductors is added to a gas plasma of a discharge auxiliary gas selected from hydrogen and a rare gas to decompose and excite the reducing gas, and heating is performed. A surface cleaning method characterized by reducing and removing oxides on the surface of the substrate by exposing it to the surface of the substrate.
化に先立ち、酸素ガスプラズマに前記基板の表面を晒し
て前記基板の表面を酸化することを特徴とする表面清浄
化法。2. The surface cleaning method according to claim 1, wherein prior to cleaning the surface of the substrate, the surface of the substrate is exposed to oxygen gas plasma to oxidize the surface of the substrate.
IV族半導体の水素化物がSinH2n+2 (n=1,2,
3,…)またはGenH2n+2(n=1,2,3,…)と
し、前記基板の表面がSi,Si−Ge,Ge,金属シ
リサイドおよび金属ゲルマナイドの中の一つからなる表
面とすることを特徴とする表面清浄化法。3. The method according to claim 1 or 2, wherein
The hydride of the group IV semiconductor is Si n H 2n + 2 (n = 1, 2,
3, ...) or Ge n H 2n + 2 (n = 1, 2, 3, ...) And the surface of the substrate is one of Si, Si-Ge, Ge, metal silicide and metal germanide. A surface cleaning method characterized by:
いて、前記基板がSiとOとをまたはGeとOとを含む
絶縁膜表面と、半導体または金属表面とを有し、前記ガ
スプラズマの密度を小さくするかまたは前記還元性ガス
の供給流量を少なくして前記還元性ガスの分解速度を小
さくし、前記還元性ガスの分解生成物と前記絶縁膜との
反応生成物を全て気化させることにより、前記絶縁膜の
表面には前記還元性ガスの分解生成物を堆積させずに前
記基板の半導体または金属表面の酸化物を還元・除去す
ることを特徴とする表面清浄化法。4. The gas plasma according to claim 1, wherein the substrate has an insulating film surface containing Si and O or Ge and O, and a semiconductor or metal surface. Or reducing the supply flow rate of the reducing gas to reduce the decomposition rate of the reducing gas, and vaporize all the reaction products of the decomposition products of the reducing gas and the insulating film. As a result, the surface cleaning method is characterized in that the oxide of the semiconductor or metal surface of the substrate is reduced and removed without depositing the decomposition product of the reducing gas on the surface of the insulating film.
解速度を小さくするに当たり、前記ガスプラズマを断続
的に発生させることを特徴とする表面清浄化法。5. The surface cleaning method according to claim 4, wherein the gas plasma is intermittently generated when reducing the decomposition rate of the reducing gas.
4または請求項5における表面清浄化を行った後、引き
続いて金属または半導体の気相成長用ガスを供給し、金
属または半導体を前記基板の半導体または金属表面のみ
に選択成長させることを特徴とする薄膜形成法。6. After the surface cleaning according to claim 1, claim 2, claim 3, claim 4 or claim 5, a metal or semiconductor vapor phase growth gas is subsequently supplied to supply the metal or A method of forming a thin film, which comprises selectively growing a semiconductor only on the semiconductor or metal surface of the substrate.
Si−Ge,Ge,および III−V半導体の中の一つか
らなり、前記金属はチタンシリサイド,W,およびAl
の中の一つからなり、前記基板の表面はSi,Si−G
e,Ge,金属はシリサイドおよび金属ゲルマナイドの
中の一つからなることを特徴とする薄膜形成法。7. The semiconductor according to claim 6, wherein the semiconductor is Si,
It is composed of one of Si-Ge, Ge, and III-V semiconductors, and the metal is titanium silicide, W, and Al.
The surface of the substrate is made of Si, Si-G.
A method of forming a thin film, wherein e, Ge, and metal are one of silicide and metal germanide.
半導体表面が単結晶であり、前記金属または半導体を単
結晶半導体表面に選択エピタキシャル成長させることを
特徴とする薄膜形成法。8. The thin film forming method according to claim 6 or 7, wherein the semiconductor surface is a single crystal, and the metal or semiconductor is selectively epitaxially grown on the single crystal semiconductor surface.
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JP11972694A JPH07307332A (en) | 1994-05-10 | 1994-05-10 | Surface cleaning method and thin film forming method |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP11972694A JPH07307332A (en) | 1994-05-10 | 1994-05-10 | Surface cleaning method and thin film forming method |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH07307332A true JPH07307332A (en) | 1995-11-21 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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1994
- 1994-05-10 JP JP11972694A patent/JPH07307332A/en active Pending
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