JPH10270434A - 半導体ウエーハの洗浄方法及び酸化膜の形成方法 - Google Patents

半導体ウエーハの洗浄方法及び酸化膜の形成方法

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JPH10270434A JP9218565A JP21856597A JPH10270434A JP H10270434 A JPH10270434 A JP H10270434A JP 9218565 A JP9218565 A JP 9218565A JP 21856597 A JP21856597 A JP 21856597A JP H10270434 A JPH10270434 A JP H10270434A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエーハ表面から自然酸化膜と不純物粒子を
比較的低温で効果的に除去する方法及び比較的低温でウ
エーハ表面に良質の酸化膜を成長させる方法を提供す
る。 【解決手段】 不要な酸化膜及び不純物粒子の除去は、
比較的低温の真空雰囲気下に半導体ウエーハに、プラズ
マによりイオン化される水素気体及び水素含有気体を印
可することにより達成され、また、酸化膜の形成は、真
空雰囲気下に比較的低温でプラズマを用いてＯ2 、Ｎ2
Ｏ又はＮＯ2 を半導体ウエーハに印可することにより達
成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の製造
に関し、より詳細には、ウエーハ上に成長される不要な
酸化膜と不純物粒子を除去する方法及び半導体ウエーハ
上に良質の酸化膜を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造工程は、半導体ウエーハ、例
えばシリコンウエーハあるいは基板上に所望の回路領域
を形成するため、酸化、エッチング、リソグラフィ、蒸
着等のようないろいろな工程段階を経る。一つの工程段
階が終わってウエーハを移動する途中に、ウエーハが空
気中に露出され、その結果、シリコンウエーハの表面に
は、経時によって最大４０Åまで厚くなる酸化膜（Ｓｉ
Ｏ2 ）が形成される。このような酸化膜を自然酸化膜と
いうが、自然酸化膜は、半導体製造工程中に所望しない
絶縁機能を行うため、次の工程を進行する前に除去しな
ければならない。
【０００３】一方、シリコンウエーハの表面には、ウエ
ーハの移動中に不純物粒子が取り付けられることもあ
る。このような自然酸化膜及び汚染成分を除去するため
に、湿式洗浄技術や、高温真空雰囲気下に無水フッ化水
素や水素を使用する乾式洗浄技術等が用いられている。
しかしながら、現在の洗浄技術では、ウエーハの表面に
損傷を与えることなく、自然酸化膜と不純物粒子を効果
的に除去するには不十分である。
【０００４】また、層間絶縁膜、ＭＯＳ（Metal Oxide
Semiconductor ）素子のゲート絶縁膜及びキャパシタ(c
apacitors)の誘電膜のような薄膜酸化膜は、非常に薄膜
でも絶縁機能を十分に行うために、優れた絶縁特性を有
さなければならない。
【０００５】従来の半導体製造工程においては、酸化膜
を形成させる方法は、常圧及び高温の拡散炉で行われ
た。酸化膜は、酸素（Ｏ2 ）等の酸化剤を大気又は窒素
雰囲気下に拡散炉に注入させることにより成長される。
しかし、このような従来技術により形成された酸化膜
は、優れた電気的特性を有していないので、絶縁薄膜と
して使用するには限界がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、ウエーハ表面から、自然酸化膜と不純物粒子を比較
的低温で効果的に除去する方法を提供することにある。
【０００７】また、本発明の他の目的は、比較的低温で
ウエーハ表面に良質の酸化膜を成長させる方法を提供す
ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の第１特徴による
と、自然酸化膜と不純物粒子は、真空炉内の半導体ウエ
ーハに、プラズマを用いてＨ2 ガスや水素含有気体を注
入することにより、比較的低温で効果的に除去される。
【０００９】また、本発明の第２特徴によると、良質の
薄膜酸化膜は、活性化プラズマを用いて真空炉内の半導
体ウエーハにＯ2 、Ｎ2 Ｏ又はＮＯ2 を注入することに
より、比較的低温で形成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明は、シリコンウエーハに自
然に成長した酸化膜及びウエーハ表面に取り付けられた
不純物粒子を除去するため、Ｈ2 ガスや水素含有気体、
例えば、ＰＨ 3 、Ｂ2 Ｈ6 、ＳｂＨ3 、ＡｓＨ3 等を使
用する。Ｈ2 ガスや水素含有気体は、１００℃乃至８０
０℃の比較的低温の真空炉内でプラズマにより励起され
る。水素含有気体に含有されることができる成分は、ホ
ウ素、リン、砒素、アンチモン、アルミニウム及びゲル
マニウム等のように、シリコン基板の不純物ドーピング
に使用されるイオン源から選択することができる。
【００１１】また、ウエーハ表面の洗浄工程において水
素含有気体を使用すると、ウエーハ表面の洗浄及び不純
物ドーピングが同時に行われる。例えば、ＭＯＳ素子の
ゲート電極として使用されるポリシリコン膜の表面を洗
浄するとき、水素含有気体をプラズマでイオン化させて
表面を洗浄すると、ポリシリコン表面が洗浄されると同
時に、水素に含有された不純物がポリシリコン内部にド
ーピングされる効果があり、これにより、ゲート電極の
表面ドーピング濃度が低下することを防止することがで
きる。
【００１２】層間絶縁膜、ゲート絶縁膜、キャパシタの
誘電体膜のような薄膜酸化膜は、比較的低温でも優れた
性質を有するように成長させることが好ましい。本発明
によると、真空炉内に位置したシリコンウエーハにＯ2
やＮＯ2 のような酸素含有気体が供給される。酸素含有
気体は、プラズマにより励起される。真空炉内の温度
は、比較的低温、例えば、２５０℃乃至８００℃に維持
される。
【００１３】本発明では、酸化膜の成長が真空雰囲気下
に進行されるので、自然酸化膜は形成されなく、約５Å
〜１μｍの厚さを有する良質の酸化膜がウエーハ表面に
形成される。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
シリコンウエーハ表面に被覆された自然酸化膜と不純物
粒子を比較的低温で効果的に除去することができるとと
もに、良質の薄膜酸化膜を比較的低温及び真空雰囲気下
に成長させることができる。上述した詳細な説明は、た
だ本発明を例示するものに過ぎないし、本発明の要旨及
び範囲を脱しない限り、いろいろな修正及び変形が可能
である。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体ウエーハから不要な酸化膜及び不
    純物粒子を除去するための方法であり、真空及び比較的
    低温雰囲気下において、プラズマにより活性化された水
    素気体を半導体ウエーハに印可することを特徴とする半
    導体ウエーハの洗浄方法。
  2. 【請求項２】 低温が、１００〜８００℃である請求項
    １に記載の半導体ウエーハの洗浄方法。
  3. 【請求項３】 水素気体が、シリコン基板の不純物ドー
    ピングに使用されるイオン源を含有することを特徴とす
    る請求項１に記載の半導体ウエーハの洗浄方法。
  4. 【請求項４】 イオン源が、ホウ素、リン、砒素、アン
    チモン、アルミニウム及びゲルマニウムよりなる群から
    選ばれることを特徴とする請求項３に記載の半導体ウエ
    ーハの洗浄方法。
  5. 【請求項５】 半導体ウエーハに酸化膜を形成するため
    の方法であり、真空及び比較的低温雰囲気下に酸素含有
    気体をプラズマを用いて半導体ウエーハに印可すること
    を特徴とする半導体ウエーハの酸化膜の形成方法。
  6. 【請求項６】 低温が、２５０〜８００℃であることを
    特徴とする請求項５に記載の半導体ウエーハの酸化膜の
    形成方法。
  7. 【請求項７】 酸素含有気体が、Ｏ2 であることを特徴
    とする請求項５に記載の半導体ウエーハの酸化膜の形成
    方法。
  8. 【請求項８】 酸素含有気体が、ＮＯ2 であることを特
    徴とする請求項５に記載の半導体ウエーハの酸化膜の形
    成方法。
  9. 【請求項９】 酸素含有気体が、Ｎ2 Ｏであることを特
    徴とする請求項５に記載の半導体ウエーハの酸化膜の形
    成方法。
  10. 【請求項１０】 酸化膜の厚さが、５Å〜１μｍである
    ことを特徴とする請求項５に記載の半導体ウエーハの酸
    化膜の形成方法。
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