JPS61270830A - 表面清浄化方法 - Google Patents
表面清浄化方法Info
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- JPS61270830A JPS61270830A JP11162785A JP11162785A JPS61270830A JP S61270830 A JPS61270830 A JP S61270830A JP 11162785 A JP11162785 A JP 11162785A JP 11162785 A JP11162785 A JP 11162785A JP S61270830 A JPS61270830 A JP S61270830A
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- 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System 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
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】
（産業上の利用分野）
本発明は、シリコン表面の清浄化方法に関する。
（従来技術とその問題点）
近年、マイクロ波用素子あるいは超高速パイボー乏素子
などへの応用を目的として、これまでのシリコン薄膜成
長技術にくらべ、よフ低温で成長。
などへの応用を目的として、これまでのシリコン薄膜成
長技術にくらべ、よフ低温で成長。
が行われ、従って不純物分布を乱すことがｔ”ｔとんど
ないとｂ５特徴を有する高真空中でのシリコン分子線成
長技術が盛んに研究開発されている。
ないとｂ５特徴を有する高真空中でのシリコン分子線成
長技術が盛んに研究開発されている。
このようなシリコン分子線成長技術においては単結晶シ
リコン基板表面の清浄度によってその上に成長するシリ
コン膜の結晶性が大きく左右される。従って基板表面の
清浄化方法については、これまでにも種々の方法が検討
されてきた。たとえば、日本電子工業振興協会により「
シリコン新デバイスに関する調査研究報告査工（昭和５
７年３月）」５２ページから６６ページに「ｓｉの分子
線成長技術」と題して発表された報告においては表面清
浄化のための第１の方法として高真空中で高温加熱する
方法、第２の方法としてイオンビームで基板表面をスパ
ッタする方法％Ｎ３の方法としてガリウムビームを照射
する方法、さらに第４の方法としてレーサ照射を行う方
法が示されている。
リコン基板表面の清浄度によってその上に成長するシリ
コン膜の結晶性が大きく左右される。従って基板表面の
清浄化方法については、これまでにも種々の方法が検討
されてきた。たとえば、日本電子工業振興協会により「
シリコン新デバイスに関する調査研究報告査工（昭和５
７年３月）」５２ページから６６ページに「ｓｉの分子
線成長技術」と題して発表された報告においては表面清
浄化のための第１の方法として高真空中で高温加熱する
方法、第２の方法としてイオンビームで基板表面をスパ
ッタする方法％Ｎ３の方法としてガリウムビームを照射
する方法、さらに第４の方法としてレーサ照射を行う方
法が示されている。
また最近では見方、弁上、高須によフ、第３０回応用物
理学関係連合講演会講演予稿集（昭和絽年４月）５０２
ページに「超高真空中ウェーノ・清浄化（Ｉ）」と題し
て発表された講演において第５の方法として、基板洗浄
時に表面く形成された薄い酸化シリコン膜上にさらにシ
リコンを極薄く堆積し、７１０℃ という低はで極薄シ
リコン膜が薄い酸化膜と反応し、両方力；ともに蒸発し
、清浄な表面が得られるという方法が示された。また、
Ｓ＃、辰己、津屋によシ第４５回応用物理学会学術講演
会講演予稿集（昭和５９年１０月）６５ページに「Ｓｉ
ＭＢＥの欠陥密度低減−オゾン処理と成長速度依存性」
と題して発表されたｖＩＩ波において新たな第６の方法
として、洗浄の途中で洗浄溶液中にオゾンを含むガスを
導入し、表面の保ｉ１１［ｆｆｉ化膜とシリコン基板界
面の炭素汚染を減少させるという方法が示された。
理学関係連合講演会講演予稿集（昭和絽年４月）５０２
ページに「超高真空中ウェーノ・清浄化（Ｉ）」と題し
て発表された講演において第５の方法として、基板洗浄
時に表面く形成された薄い酸化シリコン膜上にさらにシ
リコンを極薄く堆積し、７１０℃ という低はで極薄シ
リコン膜が薄い酸化膜と反応し、両方力；ともに蒸発し
、清浄な表面が得られるという方法が示された。また、
Ｓ＃、辰己、津屋によシ第４５回応用物理学会学術講演
会講演予稿集（昭和５９年１０月）６５ページに「Ｓｉ
ＭＢＥの欠陥密度低減−オゾン処理と成長速度依存性」
と題して発表されたｖＩＩ波において新たな第６の方法
として、洗浄の途中で洗浄溶液中にオゾンを含むガスを
導入し、表面の保ｉ１１［ｆｆｉ化膜とシリコン基板界
面の炭素汚染を減少させるという方法が示された。
以上述べたＪｇｌ、Ｍ３、第４％第５、第６の方法では
、いずれもシリコン基板をあらかじめ洗浄溶液中で洗浄
しているので、この洗浄段階での清浄化程度が最終的な
ウェーハ清浄化程度に影醤を与える。第６の方法では、
オゾンの効果により、かなりの汚染が除去でき、 （
１００）面では、シリコン分子ＩＩ！成長によるシリコ
ンエピタキシャル膜中の欠陥をなくすこと氷できるが、
（１１１）面では、いまだ［１０ｃＲ程度の欠陥が
残る。
、いずれもシリコン基板をあらかじめ洗浄溶液中で洗浄
しているので、この洗浄段階での清浄化程度が最終的な
ウェーハ清浄化程度に影醤を与える。第６の方法では、
オゾンの効果により、かなりの汚染が除去でき、 （
１００）面では、シリコン分子ＩＩ！成長によるシリコ
ンエピタキシャル膜中の欠陥をなくすこと氷できるが、
（１１１）面では、いまだ［１０ｃＲ程度の欠陥が
残る。
また、第２の方法では、超高真空内で表面をエツチング
でき、汚染除去には有効であるが、スパッタによって表
面に大きなダメージを与え、これを回復させるために高
温熱処理を必要とするという欠点がありた。
でき、汚染除去には有効であるが、スパッタによって表
面に大きなダメージを与え、これを回復させるために高
温熱処理を必要とするという欠点がありた。
（発明の目的）
本発明の目的は、このような従来の欠点を除去せしめて
、シリコン分子線成長により十分良好な結晶性を有する
シリコンエピタキシャル成長膜を得ることができるより
な、あるいはこれに限らず一般の集積回路の製造工程等
においても適用できるシリコンの表面清浄化方法を提供
することにある。
、シリコン分子線成長により十分良好な結晶性を有する
シリコンエピタキシャル成長膜を得ることができるより
な、あるいはこれに限らず一般の集積回路の製造工程等
においても適用できるシリコンの表面清浄化方法を提供
することにある。
（発明の構ｆｆ１）
本発明によれば、すくなくとも表面にシリコンを有する
基板の表面清浄化において、ＸｅＰｚ分子線を試料表面
に照射し表面シリコンをエツチングすることを特徴とす
る表面清浄化方法が得られる。
基板の表面清浄化において、ＸｅＰｚ分子線を試料表面
に照射し表面シリコンをエツチングすることを特徴とす
る表面清浄化方法が得られる。
（実施例）
次に本発明の実施例に′）いて図面を参照して説明する
。
。
通常のシリコンクエバは！１図（匈に示すようにシリコ
ン基板１０の表面に厚さ十数人の自然酸化Ｊ１２Ｇが存
在し、酸化ｌＮ２Ｏの表面に炭素等の汚染不純物３０が
存在し、また酸化Ｍ２０とシリコン基板１０との界面に
も炭素等の汚染不純物３１が存在している。
ン基板１０の表面に厚さ十数人の自然酸化Ｊ１２Ｇが存
在し、酸化ｌＮ２Ｏの表面に炭素等の汚染不純物３０が
存在し、また酸化Ｍ２０とシリコン基板１０との界面に
も炭素等の汚染不純物３１が存在している。
次に洗浄溶液たとえば２８チアンモニア水と３０′９に
過酸化水素水と水とを１：４：２０の比率で混合し、沸
騰した溶液中でシリコンクエバを５分ないし１０分間洗
浄するとアンモニア水のエツチング作用と過酸化水素水
の酸化シリコン膜形成作用かくりかえし作用することＫ
より、第１図＠に示すように酸化膜孔は除去され、新た
に表面に炭素等の汚染不純物がごくわずかしか存在しな
い良質の酸化シリコンＭ２１が厚さＩＯＡ程度形成され
る。このとき酸化膜孔とシリコン基板１０との界面に存
在し。
過酸化水素水と水とを１：４：２０の比率で混合し、沸
騰した溶液中でシリコンクエバを５分ないし１０分間洗
浄するとアンモニア水のエツチング作用と過酸化水素水
の酸化シリコン膜形成作用かくりかえし作用することＫ
より、第１図＠に示すように酸化膜孔は除去され、新た
に表面に炭素等の汚染不純物がごくわずかしか存在しな
い良質の酸化シリコンＭ２１が厚さＩＯＡ程度形成され
る。このとき酸化膜孔とシリコン基板１０との界面に存
在し。
た炭素等の汚染不純物３１は、大部分除去されるが一部
は残存し、また新たに付着することによって。
は残存し、また新たに付着することによって。
清浄前にくらべると少くはなるが相変らず存在する。さ
らに％空気中を移動することによ夕表面には炭素汚染３
２が付着する。
らに％空気中を移動することによ夕表面には炭素汚染３
２が付着する。
次Ｋｓ １０−”Ｔｏｒｒ程度の良好表真空度の真空容
器中にて、短時間例えば１分ないし２分、６００℃ない
し８５０℃に加熱すると第１図（Ｃ） Ｋ示すよ５に前
記酸化１１２１の表面から炭素３２が脱離する。さらに
、８５０℃以上に加熱すると第１図（ψに示すように酸
化シリコン膜２１が脱離する。しかし、界面に存在した
炭素汚染物３１は脱離せず表面に残存する。
器中にて、短時間例えば１分ないし２分、６００℃ない
し８５０℃に加熱すると第１図（Ｃ） Ｋ示すよ５に前
記酸化１１２１の表面から炭素３２が脱離する。さらに
、８５０℃以上に加熱すると第１図（ψに示すように酸
化シリコン膜２１が脱離する。しかし、界面に存在した
炭素汚染物３１は脱離せず表面に残存する。
この状態で、基板温ＦＩＩＬ８成長温度である４００℃
ないし８００℃に下げ、分子！成長を行なうと表面に残
存する炭素汚染物３１を核として結晶欠陥が発生する。
ないし８００℃に下げ、分子！成長を行なうと表面に残
存する炭素汚染物３１を核として結晶欠陥が発生する。
この炭素汚染物３１を除去するためには、基板温度を１
２００℃以上に上げて表面で８ｉのサーマルエツチング
を起こし、表面を削らなければならない。
２００℃以上に上げて表面で８ｉのサーマルエツチング
を起こし、表面を削らなければならない。
しかし、この様な高温に上けると、基板のドーピンググ
ロファイルを変えてしまい分子線成長め大きな長所であ
る低温成長とい５特長が失われる。
ロファイルを変えてしまい分子線成長め大きな長所であ
る低温成長とい５特長が失われる。
そこで、表面の保護酸化膜を除去した後、基板温度を成
長温度以下に下げノズルからＸｅＦｘ分子線を照射する
とＸｅＦｚ分子は、シリコン表面上でＸｅＦ嵩→ＸｅＦ
＋Ｆ と衝突解離し、フッ素がシリコンと結合し、５
ｉＦａとなり揮発する。このとき表面上に残存する炭素
等の汚染物も表面から脱離し、きわめて清浄な表面が得
られる０３１図（ｅ））。
長温度以下に下げノズルからＸｅＦｘ分子線を照射する
とＸｅＦｚ分子は、シリコン表面上でＸｅＦ嵩→ＸｅＦ
＋Ｆ と衝突解離し、フッ素がシリコンと結合し、５
ｉＦａとなり揮発する。このとき表面上に残存する炭素
等の汚染物も表面から脱離し、きわめて清浄な表面が得
られる０３１図（ｅ））。
面方位が（１１１）で比抵抗が１０〜２００拳１である
Ｐ型単結晶シリコン基板を２８％アンモニア水と３０−
過酸化水素水と水とを１：４：２０の比率で混合し、沸
騰した溶液中で１０分間洗浄し、次いで１０″″”Ｔｏ
ｒ ｒの超高真空内で前記第５の方法である極薄シリ
コン堆積法を用いて清浄化源ｔＬ７８０℃で表面の酸化
膜をとった後、基板温度を成長温度である６５０℃に下
け、ノズルからＸ ｅ Ｆ を分子ｉｌｌを分子線密度
２ ｘ ｌＱ ” ａｔｏｍｓ ／ｍｅ ｓｅｃで約２
分間照射し表面のシリコンを約２０ＯＡエツチングした
ときの効果を、その後のシリコン分子線成長膜の格子欠
陥！！Ｆ度により評価した所、次のような結果が得られ
、た。
Ｐ型単結晶シリコン基板を２８％アンモニア水と３０−
過酸化水素水と水とを１：４：２０の比率で混合し、沸
騰した溶液中で１０分間洗浄し、次いで１０″″”Ｔｏ
ｒ ｒの超高真空内で前記第５の方法である極薄シリ
コン堆積法を用いて清浄化源ｔＬ７８０℃で表面の酸化
膜をとった後、基板温度を成長温度である６５０℃に下
け、ノズルからＸ ｅ Ｆ を分子ｉｌｌを分子線密度
２ ｘ ｌＱ ” ａｔｏｍｓ ／ｍｅ ｓｅｃで約２
分間照射し表面のシリコンを約２０ＯＡエツチングした
ときの効果を、その後のシリコン分子線成長膜の格子欠
陥！！Ｆ度により評価した所、次のような結果が得られ
、た。
１．０μｍ厚のシリコン分子線成長後の試料を通常用い
られるジルトルエツチングにより格子欠陥密度を求めた
結果を第１表に示す。
られるジルトルエツチングにより格子欠陥密度を求めた
結果を第１表に示す。
第１表 格子欠陥密度の比較
第１表の格子欠陥密度の値よ夕、本発明の方法と従来の
方法とを比較して本発明の方法がすぐれていることがわ
かる。
方法とを比較して本発明の方法がすぐれていることがわ
かる。
ところで、本発明の方法にンいて優れた効果を発揮する
ＸｅＦ２照射のタイミングをもつと早めて表面の保護酸
化シリコン膜を除去せずに、ＸｅＦ。
ＸｅＦ２照射のタイミングをもつと早めて表面の保護酸
化シリコン膜を除去せずに、ＸｅＦ。
照射を行ない、その後ただちにシリコンの成長を行なっ
たところ、エピタキシャル膜は得られず、Ｍは多結晶化
した。これは、 Ｘｅｐ＊には、酸化シリコン膜をエツ
チングする作用が少なく、表面の保護酸化シリコｙＨ１
！、が残存したためである。
たところ、エピタキシャル膜は得られず、Ｍは多結晶化
した。これは、 Ｘｅｐ＊には、酸化シリコン膜をエツ
チングする作用が少なく、表面の保護酸化シリコｙＨ１
！、が残存したためである。
なお、本実施例ではシリコンウェハを対象としたが、本
発明の方法は表面にのみシリコンが存在するＳＯ８（Ｓ
ｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ５ａｐｐｈｉｒｅ ） −ｉｆ、
板や更に一般ＫＳＯＩ （８ｉ１ｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎ
５ｕｌａｔｏｒ）基板にも当然適用できる。
発明の方法は表面にのみシリコンが存在するＳＯ８（Ｓ
ｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ５ａｐｐｈｉｒｅ ） −ｉｆ、
板や更に一般ＫＳＯＩ （８ｉ１ｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎ
５ｕｌａｔｏｒ）基板にも当然適用できる。
また、以上の説明では本発明をシリコン分子線成長技術
における清浄化法に適用した場合を例にとって説明した
が、これに限られるものではなく集積回路製造等のウェ
ハ処理工程に広く一般的に適用できるものである。
における清浄化法に適用した場合を例にとって説明した
が、これに限られるものではなく集積回路製造等のウェ
ハ処理工程に広く一般的に適用できるものである。
（発明の効果）
以上詳しく説明したように、本発明によればシリコン表
面にＸｅＦ、分子線を照射し、シリコン表面をエツチン
グする表面清浄化方法が得られ、極薄シリコン堆積法を
併用した後、シリコン分子線成長法によタエピタキシャ
ル膜を形成すると格子欠陥の極めて少ない良質の膜が得
られる。更に分子線成長法に限らず一般の集積回路の製
造工程にも適用できる。
面にＸｅＦ、分子線を照射し、シリコン表面をエツチン
グする表面清浄化方法が得られ、極薄シリコン堆積法を
併用した後、シリコン分子線成長法によタエピタキシャ
ル膜を形成すると格子欠陥の極めて少ない良質の膜が得
られる。更に分子線成長法に限らず一般の集積回路の製
造工程にも適用できる。
第１図（４，（均、 （Ｃ）、 （ｄ）、 （ｅ）は本
発明の詳細な説明するためのシリコンウニノーの模式断
面図である。 図において、 １０・・・・・・シリコン基板、２０・・・・・・酸化
シリコン膜。
発明の詳細な説明するためのシリコンウニノーの模式断
面図である。 図において、 １０・・・・・・シリコン基板、２０・・・・・・酸化
シリコン膜。
Claims (1)
- すくなくとも表面にシリコンを有する基板の表面清浄化
において、ＸｅＦ＿２分子線を試料表面に照射し表面シ
リコンをエッチングすることを特徴とする表面清浄化方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11162785A JPS61270830A (ja) | 1985-05-24 | 1985-05-24 | 表面清浄化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11162785A JPS61270830A (ja) | 1985-05-24 | 1985-05-24 | 表面清浄化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61270830A true JPS61270830A (ja) | 1986-12-01 |
Family
ID=14566112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11162785A Pending JPS61270830A (ja) | 1985-05-24 | 1985-05-24 | 表面清浄化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61270830A (ja) |
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-
1985
- 1985-05-24 JP JP11162785A patent/JPS61270830A/ja active Pending
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