JPS59106121A - 半導体基板の表面処理方法 - Google Patents
半導体基板の表面処理方法Info
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- JPS59106121A JPS59106121A JP21642482A JP21642482A JPS59106121A JP S59106121 A JPS59106121 A JP S59106121A JP 21642482 A JP21642482 A JP 21642482A JP 21642482 A JP21642482 A JP 21642482A JP S59106121 A JPS59106121 A JP S59106121A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
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- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（ａ） 発明の技術分野
本発明は研磨により住する吸着層を完全に除去する表面
処理方法に関する。
処理方法に関する。
（ｂン 従術の背景
ＭＯＳ−ＦＥＴ、ＭＯＳダイオードなどの半導体デバイ
スにおいて鬼気的特性が不安定な原因として材料中に含
まれるナトリウムイオン（Ｎａ＋３．カリウムイオン（
Ｋ ）などの存在が挙げられている。例えばシリコン（
Ｓｉ）半導体基板（ウエノ・）金熱威化して酸化膜（Ｓ
ｉｎ２）を形成しこれ音用いたｉｖｌ ０Ｓ構造におい
てＶＦＢ（フラットバンド電圧）が経時変化する理由は
５ｉ０２膜中に正電荷の分布があシ）これが電界により
移動することによるとされている。
スにおいて鬼気的特性が不安定な原因として材料中に含
まれるナトリウムイオン（Ｎａ＋３．カリウムイオン（
Ｋ ）などの存在が挙げられている。例えばシリコン（
Ｓｉ）半導体基板（ウエノ・）金熱威化して酸化膜（Ｓ
ｉｎ２）を形成しこれ音用いたｉｖｌ ０Ｓ構造におい
てＶＦＢ（フラットバンド電圧）が経時変化する理由は
５ｉ０２膜中に正電荷の分布があシ）これが電界により
移動することによるとされている。
ここで、Ｎａ＋Ｋ などのアルカリイオンの半導体基板
中への侵入はデバイスの製造プロセス中にも生ずるが、
特に基板（ウェハ）の研磨などの挽面処理工程中に起シ
易い。
中への侵入はデバイスの製造プロセス中にも生ずるが、
特に基板（ウェハ）の研磨などの挽面処理工程中に起シ
易い。
そこで、Ｎａ＋Ｋ などの可動イオンのウェハ内への侵
入を防ぐため各種の方法が構しられているが未だ光分で
はない。
入を防ぐため各種の方法が構しられているが未だ光分で
はない。
（Ｃ） 従来技術と問題点
半導体デバイスはウェハ上への熱処理、イオン注入など
谷オｊの工程金経て作られるが、ウェハはこれに先立っ
て完全に平滑な結晶面を出す光面処理が行われている。
谷オｊの工程金経て作られるが、ウェハはこれに先立っ
て完全に平滑な結晶面を出す光面処理が行われている。
以下、Ｓｌウェハ全側圧とって説明する。Ｓｔを用いた
半導体デバイスは、結晶引上げにより成長させた単結晶
ロンドから切シ出した厚さ約４００〔μりのウェハ紫そ
のまま用いて製造する場合もあるが、ＩＣなど製造に当
っては塞子間分離を完全に行い、また浮遊容量を少くす
ることを目的とし、Ｓｉ半導体基板（ウェハ）の上にマ
グネシャスピネル（ＭｇＯ−４０ａ）或はサファイア（
α・Ａｌｔ２０３）などを数〔μｍ〕の厚さにエピタキ
シャル成長させ、更にこの上にシリコン層を数１０〔μ
ｍ〕の厚さにエピタキシャル成長させ、これ全基板とし
て用いることが提案されている。
半導体デバイスは、結晶引上げにより成長させた単結晶
ロンドから切シ出した厚さ約４００〔μりのウェハ紫そ
のまま用いて製造する場合もあるが、ＩＣなど製造に当
っては塞子間分離を完全に行い、また浮遊容量を少くす
ることを目的とし、Ｓｉ半導体基板（ウェハ）の上にマ
グネシャスピネル（ＭｇＯ−４０ａ）或はサファイア（
α・Ａｌｔ２０３）などを数〔μｍ〕の厚さにエピタキ
シャル成長させ、更にこの上にシリコン層を数１０〔μ
ｍ〕の厚さにエピタキシャル成長させ、これ全基板とし
て用いることが提案されている。
第１図はかかる基板の断面図でこの例の場合、厚さ４０
０〔μｍ〕のシリコン半導体基板（Ｓｔウェハ）１の上
には厚さ約１〔μｍ〕のＭ ｇ Ｏ−Ｍ ２０ｓノ脅２
がアク、更にその上に厚さ約５０〔μｍ〕のシリコンエ
ピタキシャル層３が形成されている。
０〔μｍ〕のシリコン半導体基板（Ｓｔウェハ）１の上
には厚さ約１〔μｍ〕のＭ ｇ Ｏ−Ｍ ２０ｓノ脅２
がアク、更にその上に厚さ約５０〔μｍ〕のシリコンエ
ピタキシャル層３が形成されている。
かかる結晶基板は結晶学上は完全であるが、表面に凹凸
があるため、そのままデバイスを形成することはできな
い。そこでシリコンエピタキシャル成長層４３をメカノ
ケミカル研磨によシ約ＩＱ（、μｍ〕削り、これにより
結晶基板面の平滑化が行われている。
があるため、そのままデバイスを形成することはできな
い。そこでシリコンエピタキシャル成長層４３をメカノ
ケミカル研磨によシ約ＩＱ（、μｍ〕削り、これにより
結晶基板面の平滑化が行われている。
ここで、メカノケミカル研磨は物理的研磨と化羊溶解と
を併用した研磨液であって、研磨液は献度０．１〔モル
／４）の水酸化カリ（ＫＯＨ）水浴液（ＰＨ１１”）に
粒径が１０〜４０［Ａ］のコロイド状シリカ（ＳｉＯｚ
）ｋ濃度３１係］に懸濁したものからなり、研磨機の回
転部に張った研賠イ１］にかかる研磨液を滴下すると共
に、ステンレス定盤に合成ワックスを用いて固定した結
晶基板を圧接し、研駒台と定盤とをそれぞれ独立に回転
さぜることによジ結晶基板の研磨を行うものである。
を併用した研磨液であって、研磨液は献度０．１〔モル
／４）の水酸化カリ（ＫＯＨ）水浴液（ＰＨ１１”）に
粒径が１０〜４０［Ａ］のコロイド状シリカ（ＳｉＯｚ
）ｋ濃度３１係］に懸濁したものからなり、研磨機の回
転部に張った研賠イ１］にかかる研磨液を滴下すると共
に、ステンレス定盤に合成ワックスを用いて固定した結
晶基板を圧接し、研駒台と定盤とをそれぞれ独立に回転
さぜることによジ結晶基板の研磨を行うものである。
かかる研磨法においては、結晶基板はシリカ（Ｓｉｎ２
）からなる砥粒により切削されると共に、ＫＯＨ水溶液
により僅かづつ溶解されるため平滑な表面が得られる。
）からなる砥粒により切削されると共に、ＫＯＨ水溶液
により僅かづつ溶解されるため平滑な表面が得られる。
然し乍ら研磨された結晶面は格子配列が崩れることによ
り活性となり゛、微細な砥粒および研ＰｋＭ液の容質が
耐着した変性Ｊ匂を形成している。
り活性となり゛、微細な砥粒および研ＰｋＭ液の容質が
耐着した変性Ｊ匂を形成している。
第２図はこの状態を示すもので、シリコンエピタキシャ
ル成長層３は本実〃ｉ例の場合、研磨によシ約５０〔μ
ｍ〕より約４０〔μｍ〕にまで減少しているが、この表
面には変性層４が生じている。そこで従来はメカノケミ
カル研磨が終了した後は次のような薬品処理および洗滌
処８！ヲ繰返し行い変性層の除去に努めている。すなわ
ち、硫［（ｌ（２ＳＯ４）の過酸化水素水（Ｈ２０２）
溶液への浸漬、弗酸（ＨＦ）の水浴液への浸漬、水酸化
アンモニウム（１’ＪＨ４０Ｈ）のＨ２Ｏ２溶液への浸
漬、塩酸ＣＨＣｌ’）のＨ２Ｏ２浴液への反漬、硝酸溶
液中での煮沸および純水による煮沸洗滌全順次行い、こ
れによシ変性層４を＊ｐｓ除して清浄な結晶面ヲ得、次
にこれを用いてデバイス形成を行っていた。
ル成長層３は本実〃ｉ例の場合、研磨によシ約５０〔μ
ｍ〕より約４０〔μｍ〕にまで減少しているが、この表
面には変性層４が生じている。そこで従来はメカノケミ
カル研磨が終了した後は次のような薬品処理および洗滌
処８！ヲ繰返し行い変性層の除去に努めている。すなわ
ち、硫［（ｌ（２ＳＯ４）の過酸化水素水（Ｈ２０２）
溶液への浸漬、弗酸（ＨＦ）の水浴液への浸漬、水酸化
アンモニウム（１’ＪＨ４０Ｈ）のＨ２Ｏ２溶液への浸
漬、塩酸ＣＨＣｌ’）のＨ２Ｏ２浴液への反漬、硝酸溶
液中での煮沸および純水による煮沸洗滌全順次行い、こ
れによシ変性層４を＊ｐｓ除して清浄な結晶面ヲ得、次
にこれを用いてデバイス形成を行っていた。
然しこのように徹底した表面処ＪＭｋ行っても、なお製
造した半導体デバイスについてアルカリイオンの影＃を
見出すことがある。
造した半導体デバイスについてアルカリイオンの影＃を
見出すことがある。
発明者は・電子顕微鏡を用いて表面処理１掟の結晶基板
面を観桜した結果、局部的に変性層の一部が残存してお
り、これが半導体デバイスの電気的特性の不安定さと関
連があることを見出した。
面を観桜した結果、局部的に変性層の一部が残存してお
り、これが半導体デバイスの電気的特性の不安定さと関
連があることを見出した。
（ｄ） 発明の目的
本発明はメカノケミカル研磨により生じた変性層を完全
に除去することによシ、半導体デバイスの安定化ケ図る
ことを目的とする。
に除去することによシ、半導体デバイスの安定化ケ図る
ことを目的とする。
（ｅ） 発明の構成
本発明の目的は半導体結晶基板の研磨工程終了後、更に
水を用いて結晶基板を研磨し、引続いて酸洗滌処理を行
うことによジ達成することができる。
水を用いて結晶基板を研磨し、引続いて酸洗滌処理を行
うことによジ達成することができる。
（ｆ） 発明の実施例
本発明はメカノケミカル研磨においては変性層が極めて
活性であるために、砥粒およびアルカリ肩 イオンが吸４されておシ、これが架品処理によっでは完
全に除去することが難しいことから、変性層の表面にあ
る吸看層を砥粒を用いないで水のみを用いて研磨し除去
するものである。ここで砥粒が無いため研島速反は非常
に遅いが一部に差支えない。
活性であるために、砥粒およびアルカリ肩 イオンが吸４されておシ、これが架品処理によっでは完
全に除去することが難しいことから、変性層の表面にあ
る吸看層を砥粒を用いないで水のみを用いて研磨し除去
するものである。ここで砥粒が無いため研島速反は非常
に遅いが一部に差支えない。
すなわちメカノケミカル研磨においては本実施例の場合
、粒径が１０〜１００ＩＸｌのコロイダルシリカが懸濁
されたＫＯＨ水浴液を用いているが、研磨によす生じた
変性層４の表面には数分子の硅敵イオン（Ｓｉｎｓ
）とに十或はＫＯＨ中に不純物として移住する水酸化ナ
トリウム（ＮａＯＩ４）からのＮａ＋とが複雑に結合し
てＤｔＬ浴性の伺ユ順塩を形成し、これが第２図に示さ
れるように吸着ＪｇＩＩ５として変性Ｊ曽４の表面に存
在していることが判った。それでかかる硅酸基金除去す
る方法として、本発明によれば純水を用いて研Ｈを行う
。この場合イυＦ后速度は０．１〔μｍ／時〕と非常に
遅いが硅酸塩からなる吸着層５の除去だけが目的である
から充分である。
、粒径が１０〜１００ＩＸｌのコロイダルシリカが懸濁
されたＫＯＨ水浴液を用いているが、研磨によす生じた
変性層４の表面には数分子の硅敵イオン（Ｓｉｎｓ
）とに十或はＫＯＨ中に不純物として移住する水酸化ナ
トリウム（ＮａＯＩ４）からのＮａ＋とが複雑に結合し
てＤｔＬ浴性の伺ユ順塩を形成し、これが第２図に示さ
れるように吸着ＪｇＩＩ５として変性Ｊ曽４の表面に存
在していることが判った。それでかかる硅酸基金除去す
る方法として、本発明によれば純水を用いて研Ｈを行う
。この場合イυＦ后速度は０．１〔μｍ／時〕と非常に
遅いが硅酸塩からなる吸着層５の除去だけが目的である
から充分である。
次に従来と同様に桑品処珪を施して変性層４を除去すれ
ば消葎な結晶基板を得ることができる。
ば消葎な結晶基板を得ることができる。
なお果躾によると、純水研磨は】０分程度打っただけで
も′電子顕微鏡観斯で硅酸塩などの吸”ｋｌ曽５の除去
に顕著な効果が認められた。
も′電子顕微鏡観斯で硅酸塩などの吸”ｋｌ曽５の除去
に顕著な効果が認められた。
次に本発明の半導体デバイスへの効果としては通常の工
程により ｔＶｉ ＯＳダイオード全作成し、これに１
Ｘｔｏ’ （Ｖ／Ｃｒ＋＋）の直流電界を加え乍ら、２
００ （０）に加熱するＢＴ処理（バイアス・温度処理
→を６０分行う強制劣化試験を行ったところ、従来の工
程で作ったものは平均してＶＦＲが２■変化したが、１
０分間の純水研磨工程全附加して作ったものはＶＦＲが
平均して０．７（Ｖｌと従来と転べて大幅に安定性を増
すことがでさた。
程により ｔＶｉ ＯＳダイオード全作成し、これに１
Ｘｔｏ’ （Ｖ／Ｃｒ＋＋）の直流電界を加え乍ら、２
００ （０）に加熱するＢＴ処理（バイアス・温度処理
→を６０分行う強制劣化試験を行ったところ、従来の工
程で作ったものは平均してＶＦＲが２■変化したが、１
０分間の純水研磨工程全附加して作ったものはＶＦＲが
平均して０．７（Ｖｌと従来と転べて大幅に安定性を増
すことがでさた。
このように従来のイν１）忌工程に加えて純水研磨工程
を加えることにより、吸着層金元全に除去することがで
き可動イオンの影響を無くすことができる。
を加えることにより、吸着層金元全に除去することがで
き可動イオンの影響を無くすことができる。
なお、１１Ｊ記本光明の実施例にあっては、半導体基板
として単結晶７絶縁体層上にエピタキシャル成長された
シリコン単結晶層を含む半導体基板を掲げたが１１本発
明はこれに限られるものではなく、引上げ法等により生
成された単結晶ロッドから切出された半導体基板を直接
に用いる場合にも適用することができる。
として単結晶７絶縁体層上にエピタキシャル成長された
シリコン単結晶層を含む半導体基板を掲げたが１１本発
明はこれに限られるものではなく、引上げ法等により生
成された単結晶ロッドから切出された半導体基板を直接
に用いる場合にも適用することができる。
（ｇ） 発明の効果
本発明の実施によりＭ、０８−ＦＥＴおよびＭＯ８構造
のダイオードについて特性の不安疋さを無くすことがで
きる。
のダイオードについて特性の不安疋さを無くすことがで
きる。
第１図（はＩＣ製造用５ｉＲｊ品基板のじ［面構造、ま
た第２図は研磨後のＳｉ結晶基板の断面構造の説明図で
ある。 図ニオイテ、１はＳｉウェハ、２はＭ ｇ Ｏ＠Ｍ２Ｏ
２層、３はＳ ｉＪｍｓ ４は変性層、５は吸着層。 Ｙ／ν
た第２図は研磨後のＳｉ結晶基板の断面構造の説明図で
ある。 図ニオイテ、１はＳｉウェハ、２はＭ ｇ Ｏ＠Ｍ２Ｏ
２層、３はＳ ｉＪｍｓ ４は変性層、５は吸着層。 Ｙ／ν
Claims (1)
- 砥粒を懸濁させた研磨液を用いて行う半導体基板の研磨
工程終了後、更に水を用いて被処理基板を研磨し、引紐
いてば洗滌処理を行うことを％徴とする半導体基板の表
面処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21642482A JPS59106121A (ja) | 1982-12-10 | 1982-12-10 | 半導体基板の表面処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21642482A JPS59106121A (ja) | 1982-12-10 | 1982-12-10 | 半導体基板の表面処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59106121A true JPS59106121A (ja) | 1984-06-19 |
Family
ID=16688343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21642482A Pending JPS59106121A (ja) | 1982-12-10 | 1982-12-10 | 半導体基板の表面処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59106121A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4883775A (en) * | 1986-12-17 | 1989-11-28 | Fujitsu Limited | Process for cleaning and protecting semiconductor substrates |
| JPH02275629A (ja) * | 1989-04-17 | 1990-11-09 | Kyushu Electron Metal Co Ltd | 半導体ウェーハの研摩方法 |
| JPH04246871A (ja) * | 1990-09-25 | 1992-09-02 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | ジョセフソン集積回路の製造方法 |
-
1982
- 1982-12-10 JP JP21642482A patent/JPS59106121A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4883775A (en) * | 1986-12-17 | 1989-11-28 | Fujitsu Limited | Process for cleaning and protecting semiconductor substrates |
| JPH02275629A (ja) * | 1989-04-17 | 1990-11-09 | Kyushu Electron Metal Co Ltd | 半導体ウェーハの研摩方法 |
| JPH04246871A (ja) * | 1990-09-25 | 1992-09-02 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | ジョセフソン集積回路の製造方法 |
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