JPS6074441A - 半導体層の表面処理方法 - Google Patents
半導体層の表面処理方法Info
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- JPS6074441A JPS6074441A JP18109683A JP18109683A JPS6074441A JP S6074441 A JPS6074441 A JP S6074441A JP 18109683 A JP18109683 A JP 18109683A JP 18109683 A JP18109683 A JP 18109683A JP S6074441 A JPS6074441 A JP S6074441A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- 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
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
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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】
本発明は、半導体装置の製造工程において、ドライエツ
チングを行なうことによって露呈することとなる半導体
層表面の処理方法に関するものである。
チングを行なうことによって露呈することとなる半導体
層表面の処理方法に関するものである。
半導体装置の製造に用いられるドライエツチング技術で
は弗化炭素系ガスやそれを含む混合ガスをプラズマ中に
導入して、生成されたフッ素ラジカル、フッ化炭素ラジ
カル又はフッ素イオン、フッ化炭素イオンなどをエッチ
ャントしてシリコン基板上に形成したシリコン酸化膜や
シリコン窒化膜を選択的にエツチングすると単結晶シリ
コン基板表面にドライエツチング損傷が生じる問題点が
あった。
は弗化炭素系ガスやそれを含む混合ガスをプラズマ中に
導入して、生成されたフッ素ラジカル、フッ化炭素ラジ
カル又はフッ素イオン、フッ化炭素イオンなどをエッチ
ャントしてシリコン基板上に形成したシリコン酸化膜や
シリコン窒化膜を選択的にエツチングすると単結晶シリ
コン基板表面にドライエツチング損傷が生じる問題点が
あった。
このドライエツチング損傷には、エツチング中に生じた
イオン種の基板への注入による不純物汚染とイオン照射
によってシリコン基板内に生じる結晶欠陥の両者がある
。これらの損傷欠陥が基板内に残っていると、基板上に
形成した素子の特性が極めて低下したり、電気的な接触
不良が生じたシする欠点があった。
イオン種の基板への注入による不純物汚染とイオン照射
によってシリコン基板内に生じる結晶欠陥の両者がある
。これらの損傷欠陥が基板内に残っていると、基板上に
形成した素子の特性が極めて低下したり、電気的な接触
不良が生じたシする欠点があった。
従来ドライエツチングの損傷を回避するためには、シリ
コン基板表面が露出する直前でドライエツチングを止め
、そのあと弗酸主成分の水溶液等を用いてシリコン基板
が露出するまで酸化膜及び窒化膜をウェットエツチング
するという方法が用いられることもあった。しかるに出
来るだけ薄く。
コン基板表面が露出する直前でドライエツチングを止め
、そのあと弗酸主成分の水溶液等を用いてシリコン基板
が露出するまで酸化膜及び窒化膜をウェットエツチング
するという方法が用いられることもあった。しかるに出
来るだけ薄く。
しかも均一な膜厚に残すことは極めて困難であり、その
後の酸化膜及び窒化膜の水溶液によるエツチングでは、
加エバターンが所望の寸法より拡大してしまい微卸Ｊ加
工手段として使用することはできない、という欠点があ
った。したがってドライエツチング損傷をｔ！！ｌ復さ
せるような表面処理技術が必猥となってくる。
後の酸化膜及び窒化膜の水溶液によるエツチングでは、
加エバターンが所望の寸法より拡大してしまい微卸Ｊ加
工手段として使用することはできない、という欠点があ
った。したがってドライエツチング損傷をｔ！！ｌ復さ
せるような表面処理技術が必猥となってくる。
通常、イオン注入等によって生じた損傷回復方法として
、電気炉による穿索中の熱処理法、赤外線照射法、レー
ザ光線照射法などが用いられているが、いずれも結晶欠
陥の回復には効果はあるが不純物汚染層を除去すること
は困難であった。
、電気炉による穿索中の熱処理法、赤外線照射法、レー
ザ光線照射法などが用いられているが、いずれも結晶欠
陥の回復には効果はあるが不純物汚染層を除去すること
は困難であった。
本発明の目的は、ドライエツチング後の半導体層表面の
損傷層を、熱工程によって取除く半導体層の表面処理方
法を提供することにある。
損傷層を、熱工程によって取除く半導体層の表面処理方
法を提供することにある。
本発明は少なくとも表面にシリコン単結晶層をそなえた
基板上に形成されたシリコン酸化膜もしくはシリコン窒
化膜もしくはその両者を少くとも弗化炭素を含むガスを
用いるドライエツチングで前記シリコン単結晶層が露呈
するまで選択的にエツチングした後、酸素と水素とを含
む混合ガス雰囲気中で、あるいは高圧酸化法を用いて酸
化膜を形成し、その後この酸化膜をフッ酸を含む溶液で
除去する工程から成ることを特徴とする。
基板上に形成されたシリコン酸化膜もしくはシリコン窒
化膜もしくはその両者を少くとも弗化炭素を含むガスを
用いるドライエツチングで前記シリコン単結晶層が露呈
するまで選択的にエツチングした後、酸素と水素とを含
む混合ガス雰囲気中で、あるいは高圧酸化法を用いて酸
化膜を形成し、その後この酸化膜をフッ酸を含む溶液で
除去する工程から成ることを特徴とする。
弗化炭素系ガス、例えばＣＦ、やＣＨＦ Ｂ ＋Ｃｓ
Ｆ Ｂを用いてシリコン基板をドライエツチングした後
の基板表面は、フッ素や炭素が高濃度に分イロし、その
深さは、入射電子によって異なるが５０〜１００八程度
であることが調べられている。さらにドライエツチング
中のイオン＠撃によってシリコン基板の表面層が非晶質
化していることも推測される。
Ｆ Ｂを用いてシリコン基板をドライエツチングした後
の基板表面は、フッ素や炭素が高濃度に分イロし、その
深さは、入射電子によって異なるが５０〜１００八程度
であることが調べられている。さらにドライエツチング
中のイオン＠撃によってシリコン基板の表面層が非晶質
化していることも推測される。
これら非晶質の結晶への回復は熱工程によシ成されるが
不純物は除去されずにより深く基板内部に進行するため
、損傷回復の効果は少ない。
不純物は除去されずにより深く基板内部に進行するため
、損傷回復の効果は少ない。
本発明は、ドライエツチング終了後熱処理工程によって
半導体基板中の損傷を低温で短時間でほぼ完全に除去す
ることができる。この熱処理による効果と新しく結晶欠
陥が誘起されない条件から熱処理温度は５００℃から９
５０℃までの範囲が最も良く、酸化膜厚は５０〜４００
Ａの範囲で、かつ不純物欠陥が内部に拡散進行する速度
よジ酸化膜の成長速度を大きくして不純物を酸化膜中に
とシこむために、熱処理のガス雰囲気の酸素と水素の混
合比において可能な範囲で水素の添加量を多量にするこ
とが望ましい。また高圧酸化法は低温で酸化速度音大き
くできるため有効な手段である。
半導体基板中の損傷を低温で短時間でほぼ完全に除去す
ることができる。この熱処理による効果と新しく結晶欠
陥が誘起されない条件から熱処理温度は５００℃から９
５０℃までの範囲が最も良く、酸化膜厚は５０〜４００
Ａの範囲で、かつ不純物欠陥が内部に拡散進行する速度
よジ酸化膜の成長速度を大きくして不純物を酸化膜中に
とシこむために、熱処理のガス雰囲気の酸素と水素の混
合比において可能な範囲で水素の添加量を多量にするこ
とが望ましい。また高圧酸化法は低温で酸化速度音大き
くできるため有効な手段である。
本発明を用いることによって基板表面には制御された均
一なけい酸化１いが形成され、この酸化膜には外気から
の汚染から基板表面を保静する作用もあシ、次工程直前
に希釈された弗酸の水浴液にてこの薄い酸化膜を容易に
除去できる利点がある。
一なけい酸化１いが形成され、この酸化膜には外気から
の汚染から基板表面を保静する作用もあシ、次工程直前
に希釈された弗酸の水浴液にてこの薄い酸化膜を容易に
除去できる利点がある。
このため加工寸法の変化は無視できる程小さく、半導体
装置の製造における表面処理方法として広範囲にオリ用
できる。
装置の製造における表面処理方法として広範囲にオリ用
できる。
本発明の効果を示す実施例を説明する。
第１図（ａ） 、 （ｂ） 、 （ｃ） 、 （ｄ）は
、ドライエツチング法によってシリコン基板上のシリコ
ン酸化膜をレジストマスクを用いてエツチングした後、
不純物除去する工程を説明するための模式的断面図であ
る。
、ドライエツチング法によってシリコン基板上のシリコ
ン酸化膜をレジストマスクを用いてエツチングした後、
不純物除去する工程を説明するための模式的断面図であ
る。
第１図（−）は、写真蝕刻技術によってレジスト３のパ
ターンを形成したマスクを用いてＣＦ４とＨ７の流量比
１０：２の混合ガスにより、平行平板型反応性スパッタ
エツチング装ｆｉｌｃｈ用いてシリコン酸化膜２をシリ
コン基板１が露呈するまでエツチングする。するとエツ
チングガスのフッ素や炭素の不純物がシリコン基板内部
に注入され不純物汚染損傷層４を生じる。
ターンを形成したマスクを用いてＣＦ４とＨ７の流量比
１０：２の混合ガスにより、平行平板型反応性スパッタ
エツチング装ｆｉｌｃｈ用いてシリコン酸化膜２をシリ
コン基板１が露呈するまでエツチングする。するとエツ
チングガスのフッ素や炭素の不純物がシリコン基板内部
に注入され不純物汚染損傷層４を生じる。
第１図（ｂ）ではレジストマスクを剥離後、電気炉で加
熱された石英管内に基板Ｉｔ配装し酸化処理をするが、
そのとき管内温度が高くても酸素のみの雰囲気あるいは
酸素より水素の混合比が少ない雰囲気では、酸化速度が
小さｂのでその状態を図で示すならば、不純物汚染４が
成長酸化膜５に留まらずにシリコン基板内部に拡散進行
してしまう。
熱された石英管内に基板Ｉｔ配装し酸化処理をするが、
そのとき管内温度が高くても酸素のみの雰囲気あるいは
酸素より水素の混合比が少ない雰囲気では、酸化速度が
小さｂのでその状態を図で示すならば、不純物汚染４が
成長酸化膜５に留まらずにシリコン基板内部に拡散進行
してしまう。
一方第１図（Ｃ）は電気炉温度が低いが、雰囲気の酸素
に対して水素の混合比が十分大きく酸化速度が大きい条
件の場合で、不純物汚染４のシリコン基板内部に拡散進
行するよシ酸化速度のほうが速いため成長酸化膜５内に
不純物汚染を溜めることができる。第１図（ｄ）は水溶
液にて得られた酸化膜をエツチング除去した後の形状を
表わしたものである。本実施例ではシリコン基板ノ・−
配置管内温度を８５０℃で酸化雰囲気は酸素１容と水素
１容で２５分酸化すると厚さ約３００Ｘ程度の酸化膜が
得られ、酸化膜内でドライエツチング結晶損傷を溜め、
そして弗酸水溶液例えば弗酸と水とｉｌ：３０の比で混
合した液で３〜４分エツチングすることにより、酸化膜
全エツチング除去してシリコン表面が再び露呈し／ｌ？
有の疎水性（水をはじく性質）が現われ、ドライエツチ
ングによる結晶欠陥はほとんどなくなっていた。さらに
シリコン表面に薄い酸化１１ψをつけた状態でイオンマ
イクロアナライザー（ＩＭＡ）によって不純物分布を測
定すると。
に対して水素の混合比が十分大きく酸化速度が大きい条
件の場合で、不純物汚染４のシリコン基板内部に拡散進
行するよシ酸化速度のほうが速いため成長酸化膜５内に
不純物汚染を溜めることができる。第１図（ｄ）は水溶
液にて得られた酸化膜をエツチング除去した後の形状を
表わしたものである。本実施例ではシリコン基板ノ・−
配置管内温度を８５０℃で酸化雰囲気は酸素１容と水素
１容で２５分酸化すると厚さ約３００Ｘ程度の酸化膜が
得られ、酸化膜内でドライエツチング結晶損傷を溜め、
そして弗酸水溶液例えば弗酸と水とｉｌ：３０の比で混
合した液で３〜４分エツチングすることにより、酸化膜
全エツチング除去してシリコン表面が再び露呈し／ｌ？
有の疎水性（水をはじく性質）が現われ、ドライエツチ
ングによる結晶欠陥はほとんどなくなっていた。さらに
シリコン表面に薄い酸化１１ψをつけた状態でイオンマ
イクロアナライザー（ＩＭＡ）によって不純物分布を測
定すると。
フッ素や炭素は検出されず、もとの単結晶基板と同程度
の不純物濃度を示すことが確認された。
の不純物濃度を示すことが確認された。
またこの実施例では酸化膜５′ｆ６：厚さ約３００Ａ形
滅したが、１ｏｏＸていど形成するだけでも効果がある
。
滅したが、１ｏｏＸていど形成するだけでも効果がある
。
本発明の効果の一つとして次のことがある。第１図で説
明した工程が終了したあと選択性エピタキシャル技術を
用いることにより酸化膜２の開口部にシリコン膜を成長
すると、基板単結晶を種とした欠陥のないエピタキシャ
ル膜を得ることができ、しかも寸法変化を生じない。
明した工程が終了したあと選択性エピタキシャル技術を
用いることにより酸化膜２の開口部にシリコン膜を成長
すると、基板単結晶を種とした欠陥のないエピタキシャ
ル膜を得ることができ、しかも寸法変化を生じない。
また本発明は半導体装置のコンタクト領域の処理に用い
ても大きな効果が得られる。例えばドライエ、チング法
を使って酸化膜等のエツチングを行ない微細なコンタク
ト穴を形成した後で１本発明を施すことによシ配線金属
と基板との間に良好なオーム性接触を高い歩留りで得る
ことができる。
ても大きな効果が得られる。例えばドライエ、チング法
を使って酸化膜等のエツチングを行ない微細なコンタク
ト穴を形成した後で１本発明を施すことによシ配線金属
と基板との間に良好なオーム性接触を高い歩留りで得る
ことができる。
さらに本発明は単結晶シリコン基板だけでなく５ＯＳ（
Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ ５ａｐｐｈｉｒｅ）やＳｏ Ｉ
（Ｓ ｉｌ １ｃｏｎｏｎ Ｉｎ５ｕｌａｔｏｒ ）
の表面シリコン膜層の表面処理としても同様な効果が得
られる。
Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ ５ａｐｐｈｉｒｅ）やＳｏ Ｉ
（Ｓ ｉｌ １ｃｏｎｏｎ Ｉｎ５ｕｌａｔｏｒ ）
の表面シリコン膜層の表面処理としても同様な効果が得
られる。
第１図（ａ） 、 （ｂ） 、 （ｃ） 、 （ｄ）は
ドライエツチング法によりシリコンｒ俊化膜全レジスト
マスクを用いてエツチングする工程における基板の模式
的断面図である。図中１はシリコン基板、２は熱酸化膜
、３はレジストマスク、４けドライエツチング損傷領域
層、５は表面処理によって形成した薄いシリコン酸化膜
層。 代１ｊｐ人ヅｒ理士白 原 晋（、３）ゝ−゛ 第１図
ドライエツチング法によりシリコンｒ俊化膜全レジスト
マスクを用いてエツチングする工程における基板の模式
的断面図である。図中１はシリコン基板、２は熱酸化膜
、３はレジストマスク、４けドライエツチング損傷領域
層、５は表面処理によって形成した薄いシリコン酸化膜
層。 代１ｊｐ人ヅｒ理士白 原 晋（、３）ゝ−゛ 第１図
Claims (1)
- （１）少なくとも表向にシリコン単結晶）ｇｊを備えた
基板上に形成したシリコン酸化膜もしくはシリコン髪化
膜もしくはその両者を弗化炭素を含むガスを用いるドラ
イエツチング法によって前記シリコン単結晶表面が籍呈
するまで選択的にエツチングした後、酸素と水素金倉む
混合ガス雰囲気中であるいは高圧酸化法を用いて酸化膜
全形成し、その後との酸化膜をフッ酸を含む溶液でエツ
チング除去することを特徴とした半導体層の表面処理方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18109683A JPS6074441A (ja) | 1983-09-29 | 1983-09-29 | 半導体層の表面処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18109683A JPS6074441A (ja) | 1983-09-29 | 1983-09-29 | 半導体層の表面処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6074441A true JPS6074441A (ja) | 1985-04-26 |
| JPH0410739B2 JPH0410739B2 (ja) | 1992-02-26 |
Family
ID=16094758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18109683A Granted JPS6074441A (ja) | 1983-09-29 | 1983-09-29 | 半導体層の表面処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6074441A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62133760A (ja) * | 1985-12-02 | 1987-06-16 | インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション | バイポ−ラ・トランジスタの製造方法 |
| JPS6474719A (en) * | 1987-09-17 | 1989-03-20 | Toshiba Corp | Manufacture of semiconductor device |
| US4886765A (en) * | 1988-10-26 | 1989-12-12 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Method of making silicides by heating in oxygen to remove contamination |
| US4897154A (en) * | 1986-07-03 | 1990-01-30 | International Business Machines Corporation | Post dry-etch cleaning method for restoring wafer properties |
-
1983
- 1983-09-29 JP JP18109683A patent/JPS6074441A/ja active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62133760A (ja) * | 1985-12-02 | 1987-06-16 | インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション | バイポ−ラ・トランジスタの製造方法 |
| US4897154A (en) * | 1986-07-03 | 1990-01-30 | International Business Machines Corporation | Post dry-etch cleaning method for restoring wafer properties |
| JPS6474719A (en) * | 1987-09-17 | 1989-03-20 | Toshiba Corp | Manufacture of semiconductor device |
| US4886765A (en) * | 1988-10-26 | 1989-12-12 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Method of making silicides by heating in oxygen to remove contamination |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0410739B2 (ja) | 1992-02-26 |
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