TWI404134B - 半導體裝置之製造方法及半導體表面上之微型粗糙度之降低方法 - Google Patents

半導體裝置之製造方法及半導體表面上之微型粗糙度之降低方法 Download PDF

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Description

半導體裝置之製造方法及半導體表面上之微型粗糙度之降低方法
本發明係關於半導體基板及半導體元件之製造技術。本發明尤有關於：抑制半導體表面上之微型粗糙之產生，可形成平坦之半導體表面之表面處置方法、包含如此之方法之半導體裝置之製造方法、及為實施此等方法之裝置。
由使用LSI或TFT－LCD之平面顯示器等所代表之半導體元件之高密集化、高性能化不停持續。有人指出：半導體表面或絕緣膜/半導體界面、電極/半導體界面之表面粗糙或不需要之半導體氧化物，係半導體元件之電特性惡化或產能低下之原因。
閘極絕緣膜/半導體界面之表面粗糙之問題，於相對較大之尺寸之元件製造中並不顯著，然而因伴隨元件尺寸之微細化之近年來之閘極絕緣膜之薄膜化而變得無法忽視。不需要之氧化物之問題亦相同。此問題，自進入於閘極絕緣膜使用矽氧化膜以外之高介電常數材料之世代變得更加深刻。
半導體表面一旦暴露於水與氧中即被氧化之事為人所知。非專利文獻1中，森田等於報告中指出：分析大氣中矽之氧化過程，相對於於包含水分之一般大氣中於室溫下數小時即發生氧化，於無水分之乾燥空氣中即使經過150小時以上亦不發生氧化。
此事意味著：使用水溶液之清洗、蝕刻、CMP(Chemical Mechanical Polishing，化學機械研磨)等之濕製程，係易於發生氧化之狀況。另外，水溶液中之氧化亦強烈受液中之溶存氧之影響。於非專利文獻1中顯示：超純水中之矽之氧化強烈受水中之溶存氧之影響、一旦降低氧濃度氧化膜之成長即難以發生。
由於此等之情事，為抑制於濕製程中矽之氧化，使用降低溶存氧濃度之純水，或除去氧後添加氮或氫，使其溶存之純水之法為人所行。
然而，即使使用此等技術，由於清洗或蝕刻、CMP等濕製程之蒙氣係大氣，有氧自大氣蒙氣溶解至液中發生氧化之問題。並且，即使於已除去氧之添加有氫之水中，雖僅微量，亦有發生矽之氧化之問題。
關於表面粗糙，即使於已降低溶存氧之純水中亦會發生矽之溶解，隨此溶解之進展表面平坦性會惡化之事為人所知。矽之溶解，pH值愈高速度愈增，pH3以上之液體，特別係於鹼性液中發生粗糙，表面平坦度之惡化變得顯著。
半導體表面之清洗、蝕刻、研磨等濕製程中，由於頻繁使用以用於藥液之沖洗之純水為首之自中性至鹼性區域之溶液，粗度增大成為問題。關於如此之隨矽之溶解粗度增大之原因，尚未充分被剖析。
其為矽時，與係自過去用於半導體元件方面之面方位之100面相比，110面或551面時粗糙發生，表面平坦度易於惡化。110面，較元件電特性為100面時佳，然而相關製造技術上之問題成為實用化之阻礙。
為抑制如此之濕製程中之表面粗糙，有降低水溶液pH值、縮短處理時間、使溫度低溫化等方法，然而有某程度必須犧牲清洗性或蝕刻性之問題，粗度增大之機制剖析與因此而衍生之根本之改善技術為眾所期待。
非專利文獻1：J.Appl.Phys.,Vol.68,No.3：pp.1272－1281,1990
專利文獻1：專利第3083809號
本發明之目的為：提供半導體材料之表面暴露於液體之表面處理步驟中，可降低半導體表面之表面微型粗度之增大之處理方法、處理裝置。
本發明之另一目的為：提供在半導體材料之表面暴露於液體之表面處理步驟中，可降低半導體表面之非想望之氧化之處理方法、處理裝置。
本案發明人等，為解決上述課題不斷戮力探討，結果發現下列之驚人事實，而完成本發明：表面處理環境中必然存在之螢光燈等光線，對半導體表面之粗度或表面之氧化造成不良影響。
亦即，本發明之要旨，係在於半導體材料之表面暴露於液體之表面處理步驟中，以半導體表面不接觸光線而遮光為特徵之半導體裝置之製造方法、降低表面微型粗度之方法及其裝置。具體而言，係以於不接觸光線而遮光之處理室內進行上述之表面處理步驟為特徵。
在此，於專利文獻1，提出有防止因半導體組件接觸光線而被誘導之金屬導體之電化學性之溶解之方法。對形成於半導體電路內之PN接合，一旦照射具有半導體之頻帶隙能量以上之能量之光線，即會發生電流流動於PN接合部之現象，亦即與太陽電池相同之現象。在此，P與N各與二金屬導體連接，此一旦外露於電解質溶液，由於電解所需之要素全部齊全，因此發生陽極金屬成分之溶解。因此提出半導體材料不外露於如此之光線之解決法。
專利文獻1自太陽電池與電化學性之溶解之觀點來看，可極為合理地理解。亦即，專利文獻1說明：光線照射於PN接合部時，即發生電化學性之溶解。然而，專利文獻1完全沒有陳述關於半導體表面之粗度之增加或表面氧化等問題。
另一方面，本案發明人等首次實驗性地發現下列之新事實：即使係於半導體基板上未形成有如此之PN接合或金屬導體而成之電路時(僅單純為P型半導體基板表面或N型半導體基板表面)，光線一旦照射，半導體表面之粗度亦會增加。特別係發現：半導體表面由水或水溶液被表面處理時，因光線照射半導體表面之粗度會增加。粗度增加之原因，被懷疑係由於光線氧化物局部性地產生於半導體表面，因半導體與半導體氧化物之溶解速度差，表面之粗度增大，但說不定係由於其他原因。
以下，具體説明關於本發明之態樣。
本發明中之半導體材料，若係半導體物質無特別限定，然而可舉矽、鍺等單一元素而成之半導體材料，或砷化鎵、氮化鎵、矽鍺等化合物半導體為例。不限於單晶，可適用於多晶或非晶之半導體材料。
於供半導體積體電路應用上，特別以使用矽為佳。用於半導體積體電路之矽一般為單晶矽。矽表面之結晶面方位，多採用(100)面、4。裁切(100)面之面、(110)面、(551)面、(111)面等。(110)面或(551)面，於習知之濕製程極易發生表面粗糙，然而若應用本發明，可大幅抑制表面粗糙因而可妥善活用。
於顯示器用途等之TFT或太陽電池，非晶或多晶之矽為人所用，而本發明亦可活用於此等。
本發明之表面暴露於液體之表面處理步驟，可舉清洗、蝕刻、顯影、研磨等濕製程之步驟為例。另外，個個步驟中藥液處理步驟、除去藥液之超純水沖洗步驟、乾燥步驟亦包含在內。
半導體元件之製造步驟中，為除去基板表面之污染或不需要之氧化物，頻繁地進行清洗。清洗中，半導體表面外露之清洗步驟、例如矽晶圓製造步驟中之清洗、閘極絕緣膜形成前之清洗、矽與金屬佈線之接觸形成前之清洗等，亦適用於本發明。其中於閘極絕緣膜形成前之清洗，不需要之氧化物或表面微型粗度之降低為人所強烈地要求，宜適用於本發明。
於半導體表面之清洗使用之硫酸/過氧化氫水混合液(SPM)、鹽酸/過氧化氫水混合液(HPM)、氨/過氧化氫水混合液(APM)、氟酸、氟酸/過氧化氫混合液(FPM)、氨水、NaOH水溶液、KOH水溶液、TMAH(氫氧化四甲銨)水溶液、膽鹼水溶液、超純水等，各樣之Ph值區域之藥液或純水，亦可適用於本發明。其中使用pH3以上之溶液，會使表面微型粗糙之惡化顯著，然而應用本發明即可使粗度降低因此適宜。
並且，自矽表面除去氧化膜之稀氟酸處理步驟，或其後之純水沖洗步驟中，應完全抑制氧化物之發生，因此宜應用本發明。
於蝕刻步驟應用本發明時，可使用既知之酸或鹼，或其混合物做為蝕刻液。具體而言可舉氟酸、緩衝氟酸、氟酸/硝酸混合液、氟酸/硝酸/醋酸混合液、氟酸/硝酸/磷酸混合液、氟酸/過氧化氫混合液(FPM)等氟酸系水溶液、氨水、氨/過氧化氫水混合液(APM)、NaOH水溶液、KOH水溶液、TMAH(氫氧化四甲銨)水溶液、膽鹼水溶液、乙二胺水溶液等鹼性水溶液、磷酸/硝酸/醋酸、草酸、硝酸鈰銨水溶液等為例。此等中，以半導體表面直接暴露於氟酸系水溶液、鹼性溶液之液體中之例為多，因此本發明被妥善應用。製造矽晶圓之際所用之矽基板之鹼性蝕刻步驟中，表面粗糙特別嚴重而成為問題，因此本發明被妥善應用。
應用本發明於顯影步驟時，做為顯影液既知之TMAH水溶液、膽鹼水溶液、NaOH水溶液、KOH水溶液等為人所用。於此等之鹼性水溶液中矽等半導體表面特別易於溶解，表面微型粗度亦增大，因此宜適用於本發明。
本發明亦可應用於Chemical Mechanical Polishing(CMP)等研磨步驟。特別係做為半導體表面外露於液體之研磨步驟，可舉半導體基板製造時之最終研磨步驟為例。研磨劑，可使用既知之矽石或氧化鈰、礬土系漿體，特別係以膠質矽石為基礎之漿體，由於能降低表面微型粗度故適宜。
於用於表面處理之超純水或各種藥液，以半導體表面之溶解或粗度降低為目的，有時會添加有機溶媒或界面活性劑等。本發明，與此等之技術組合，因此可更加降低表面微型粗度，故適宜。如此之有機溶媒，可舉2－丙醇、乙醇等醇類、乙基甲基甲酮、二乙基酮等酮類、聚氧乙烯烷醚、烷基苯磺酸等界面活性劑類為例。
用於表面處理之超純水或各種藥液，使大氣成分除氣，或應需要使氫、氮、臭氧、氨、碳酸氣等溶存氣體溶解亦可。
本發明即使於藥液或純水中含有溶存氧之狀況亦可適用，而一旦降低溶存氧，可能使氧化與表面粗度更加降低。液中之氧濃度應為1ppm以下，10ppb以下則更為適當。
並且，因抑制氧之再溶解之目的，亦可溶解氫或氮於液體。
隨液中之氧濃度降低，將表面處理步驟之蒙氣，以氮取代，一旦降低氣相中之氧濃度，即可阻礙氧再溶解至液中，故適宜。
本發明，以半導體表面不接觸光線為特徵。半導體之頻帶隙能量，係矽時，為1.1eV，此能量以上之光為波長1.1 μm以下之光線，包含紅外線之一部分、可見光、紫外線等。其中，來自於半導體元件之製造環境中大量存在之螢光燈或LED燈等之可見光或紫外線，為矽表面微型粗度增大之原因，遮光此等係重要。另外，做為對象之光線不限於1.1 μm以下。
遮光，自表面處理裝置排除光源，以遮光材料覆蓋自裝置外部光線可能射入之部分而進行之，俾使半導體表面不接觸光線。此時，為使半導體表面不接觸光線，宜於已遮光之黑暗狀態中，進行使用液體之清洗、蝕刻、顯影等表面處理。如此，即使於黑暗狀態處理，亦無目視表面處理中之半導體表面之狀態之必要。
本發明，於已遮斷光線之狀態，進行半導體之表面處理，而於基板之有無或位置確認、或線上表面測量、膜厚測量等，應用任何以光線進行之測量方法時，宜使用含有相較之下對表面粗度影響少，半導體之頻帶隙能量以下之能量之光線。具體而言，係矽時，可使用波長1.2 μm以上之光線，例如遠紅外線。如此之測量技術，於清洗、蝕刻、顯影等步驟可被妥善使用。
另外，本發明，適用於半導體表面暴露於液體之步驟。由於即使於氣相中之製造步驟或保管步驟，表面吸附有水分時，亦可能發生相同之事，因此宜更加使本發明亦適用於此等之步驟。於室溫之大氣中矽晶圓表面吸附有水分之事為人所知。特別係於以蝕刻除去矽表面之氧化物後之步驟，於半導體表面可能存在吸附水分之環境下，宜進行遮光。
應用本發明，可使半導體表面之微型粗度之降低成為可能。於半導體元件之閘極絕緣膜形成前特別被要求要有較佳之原子層級之平坦度，而以習知技術以AFM測定之中心線平均粗度(Ra)為0.1nm~0.15nm左右。若應用本發明，可使Ra為0.1nm以下之極為平坦之半導體表面成真，半導體元件之性能提昇。
另外，若進行表面微型粗度降低法中，出現於本發明之處理法之前，高溫熱氧化或晶膜成長、氫氣退火處理等已被提出之平坦化處理步驟，則可更進一步降低表面微型粗度，故適當。
若應用本發明於半導體表面之清洗、蝕刻、顯影、研磨等濕製程，則可降低表面微型粗度之增大或過去雖僅微量但形成之氧化物之發生。因此，可提昇半導體元件之電特性或產能。
 實施發明之最佳形態
以下，參照圖示説明關於本發明之表面處理方法及表面處理裝置。本發明只要不超越其要旨，依以下之形態無任何限定。
(實施形態1)
於實施形態1，説明關於本發明之處理方法使用於半導體元件製造時之形態。
本發明可適用於被使用於目前半導體製造步驟中之清洗、蝕刻、顯影、研磨等各種表面處理步驟，此等之表面處理步驟之任一皆進行於處理室內。本發明，以遮光材料圍繞處理室之周圍，遮斷光線之狀態進行此等之表面處理步驟。此時之遮光材料，使用由樹脂包覆鋁箔表面者，於處理室內遮光。
做為清洗工程之例，於圖1顯示半導體元件清洗時被廣泛使用之RCA清洗法。進行有於各藥液處理之間以水去除基板表面之藥液之所謂沖洗處理。本發明，各可適用於此等之各藥液清洗步驟、沖洗步驟。特別係，於稀氟酸清洗或其後之沖洗，半導體表面上之氧化膜為被除去之狀態，因此宜適用本發明。
在此，使用適用於DRAM(Dynamic Random Access Memory)製造等，做為半導體元件製造之初始步驟被普遍引進之熱氧化處理，所謂閘極氧化膜形成之前處理之例説明本發明。在此說明關於本步驟適用於DRAM製造時之狀況，而本步驟，不限於DRAM製造，做為各式各樣之LSI製造之步驟為人所使用。
圖2係顯示閘極氧化膜形成步驟之例，圖3係顯示閘極氧化膜形成步驟之半導體基板之處理階段之剖面圖。準備有圖3之a)所示之矽單晶所成之半導體基板1。半導體基板清洗後(步驟：圖2中之1)，形成圖3之b)中之矽氧化膜2及矽氮化膜3。以光蝕刻技術形成圖案後(步驟：圖2中之2)，形成圖3之c)中之場氧化膜4(步驟：圖2中之3)。其後，如圖3中之d)所示，蝕刻矽氮化膜3，使用HF系藥液，場氧化膜4亦蝕刻(步驟：圖2中之4)，使矽基板表面於閘極區域外露。其後，形成圖3之e)中所示之前氧化膜5(步驟：圖2中之5)，如圖3之f)所示使用HF系藥液蝕刻已形成之氧化膜(步驟：圖2中之6)。其後，形成圖3中所示之閘極絕緣膜6(步驟：圖2中之6)。
本發明，可使用於上述步驟中之半導體基板之清洗(圖2中之1)、由場氧化膜蝕刻進行之閘極區域氧化膜之蝕刻(圖2中之4)、前氧化膜之蝕刻(圖2中之6)、及各個蝕刻後之清洗(藥液清洗及水沖洗)步驟。
因使用本發明於閘極絕緣膜形成前之各步驟，可抑制形成之閘極絕緣膜與半導體基板界面之表面粗糙或不需要之氧化物之發生，被製造之半導體元件之性能提昇成為可能。閘極絕緣膜、矽基板界面之平坦性之改善，對被製造之半導體元件之性能提昇貢獻極大。
(實施例)
以下説明本發明之具體態樣，而本發明只要不超越其要旨，依以下之形態無任何限定。
<實施例1及比較例1>
關於以超純水處理矽晶圓之際之矽表面之氧化抑制，已驗證本發明之效果。使用如下之矽晶圓：(CZ法，n型，比電阻：0.8~1.2 Ω cm，面方位：100)，預先以硫酸/過氧化氫水清洗後，以稀氟酸處理(0.5%，室溫，1分鐘)，除去表面之氧化膜，其後，以超純水進行5分鐘沖洗。
實驗於1級，溫度23度之無塵室之大氣中進行。
實施例1，於以鋁製之遮光材料遮斷光線之環境(亦即，以遮光材料圍繞處理室之周圍之狀態)進行，比較例1以螢光燈照射進行。於處理槽之正上方配置15W之螢光燈。矽表面附近之照度約一萬1x。矽晶圓配置於自處理槽內之液面35 mm深之位置，表面向上，俾使螢光燈之光線垂直照射。於處理槽(750 cc)充滿空氣飽和之超純水，並且以每分鐘約1.5L/min之流量，自處理槽之底部流入空氣飽和之超純水，使槽溢流。於經過一定時間後，升起於如此之環境下浸漬之矽晶圓，以氮吹送乾燥，測定矽表面之狀態。
空氣飽和之超純水中之溶存氧濃度約8ppm。
矽表面之氧化狀態使用FTIR－ATR法(Attenuated Total Reflection Fourier Transform lnfrared法，衰减全反射傅利葉變換紅外光譜法)，使矽晶圓表面密接在斜角部被裁切成約30度之Ge稜鏡而加以測定。以此方法在2050~2150 cm－1 附近，可檢測到未氧化之矽亦即矽鹵化物之峰部；而於2250 cm－1 附近，可檢測來自於氧進入到矽之反向鍵的矽氧化物之峰部。
結果顯示於圖4。可知以比較例1之螢光燈照射時隨時間之經過，矽鹵化物峰部之強度低下，而來自矽氧化物之峰部之強度增大。另一者面，於實施例1之遮光狀態，即使時間經過，矽鹵化物之峰部較能維持，來自矽氧化物之峰部之強度亦不增大。
自以上之結果可知，即使僅以以清洗為首之各樣表面處理步驟中被頻繁使用之純水，處理一般之矽晶圓，有光線時，氧化會被促進，此氧化可以遮光大幅改善。
<實施例2及比較例2、3>
於圖5(a)，改變光線強度，以比較於空氣飽和之超純水浸漬1小時後矽晶圓之表面狀態。
於比較例2使用照度10000lx之螢光燈，於比較例3使用照度50000lx之鹵素燈。1小時之浸漬中，未進行超純水之追加補充。其他之條件，使其與實施例1相同而進行。
與實施例2之遮光狀態相比可知，於比較例2及3，光線之強度愈增強，來自氧化物之峰部強度愈增大，氧化物愈增加。
<實施例3及比較例4、5>
於圖5(b)，使用溶存氧濃度1ppb以下，添加有1.3－1.5ppm之氫之超純水，改變光線強度，以比較浸漬1小時後矽晶圓之表面狀態。
使用鹵素燈於比較例4、5之照明。1小時之浸漬中，以每分鐘約1.5L/min之流量，自處理槽之底部流入上述之添加氫之超純水，使槽溢流。其他之條件，使其與實施例1相同而進行。
可知於遮光狀態下，一旦使用已降低溶存氧量之超純水，即可更加抑制氧化物之產生。並且可知，如此，即使係使用添加有氫之超純水之狀況，如比較例4、5所示，光線之強度愈強，雖僅微量但來自氧化物之峰部強度會愈增大，氧化物愈增加。
<實施例4~14及比較例6~13>
關於以氨水表面處理矽晶圓時之表面微型粗糙之抑制，已驗證本發明之效果。實驗條件及結果顯示於表1。
使用以CZ法製成之面方位：100、110、551、111、n型(比電阻：0.8~1.2 Ω cm)、p型(比電阻：8~12 Ω cm)、n＋型(摻雜磷約1020 atoms/cm2 )之矽晶圓。使用如下之矽晶圓：先於表1之實驗，做為前處理，預先以硫酸/過氧化氫水清洗後，以稀氟酸處理(0.5%，室溫，1分鐘)，除去表面之氧化膜，其後，以超純水進行5分鐘沖洗。
實驗於1級，溫度23度之無塵室之大氣中進行。唯於表中之表面處理條件欄記載有「氮蒙氣下」時係於以氮取代之手套箱中進行。
實施例4~14，於已遮斷光線之環境進行，比較例6~13以螢光燈照射進行。處理槽(750 cc)，充滿表1所示之氨水，表面處理矽晶圓。配置15W之螢光燈於處理槽之正上方。矽表面附近之照度約1萬lx。矽晶圓配置於自處理槽內之液面35 mm深之位置，表面向上，俾使螢光燈之光線垂直照射。
表中之「氨水」係指以超純水稀釋半導體工業用之29wt%水溶液至0.26wt%者。pH值約11。使用氧濃度1ppb以下之超純水，而於大氣中實驗時，大氣之氧於處理之過程溶入，因此被認為溶解有1ppm以上之溶存氧濃度。關於記載有「氨水(空氣飽和)」者，係於上述「氨水」調整後，於瓶中與大氣一同倒入，充分攪拌至氣液混合良好，使其空氣飽和者。關於記載有「氨水(使用氫水，氮蒙氣下)」者，係使用於蒙氣以氮取代之手套箱內，使半導體工業用29%之氨水溶液中之溶存氧以氮取代後，以添加有氫之超純水稀釋至0.26wt%者。此時之液中之溶存氧濃度為0.1ppm以下。
於氨水浸漬處理矽晶圓10分鐘後，於遮光之狀態以添加有氫之超純水(溶存氧濃度：1ppb以下，氫濃度：1.3－1.5ppm)沖洗5分鐘升起，以氮吹送乾燥，測定矽表面之微型粗度。
表面微型粗度以AFM(Atomic Force Microscope)測定。另外，為進行比較，僅實施前處理之矽晶圓之表面微型粗度之值亦做為初始值記載於表中。
另外，於圖6示有實施例4、5、6、比較例6之AFM影像。
如自此等之實驗結果所知，於遮光狀態，無論矽表面之面方位或型為何，皆可降低表面微型粗度之增大。
於氮蒙氣下，使用添加有氫之超純水，降低溶存氧至0.1ppm以下(實施例6、12)，可使遮光狀態之表面微型粗度更加降低。
可知面方位中，特別係(551)面，可以遮光降低表面微型粗度值至極低。
<實施例15~18及比較例14~20>
關於以超純水表面處理矽晶圓時之表面微型粗糙抑制，已驗證本發明之效果。於表2示以實驗條件及結果。
實施例，於已遮斷光線之環境進行，比較例由螢光燈或LED燈(波長：530nm或625nm)照射進行。由螢光燈及LED燈照射時之矽表面附近之照度約1萬1x。使用超純水(添加有氫之超純水)做為表面處理液，處理時間如表中所示之時間。於添加有氫之超純水中表面處理後原狀升起，以氮吹送乾燥。其他，以與實施例4相同之方法進行表面處理，測定表面微型粗度。
如自表2所知，於遮光狀態，無論矽表面之面方位或型為何，皆可降低表面微型粗度。因光線造成之不良影響，無論螢光燈、530nm或625nm之單波長LED光皆同。
可知面方位中，特別係551面，可以遮光大幅降低表面微型粗度。於圖7示以實施例18、比較例18之AFM影像。
另外，於實施例及比較例，為使照射有螢光燈者與遮光者之差異易於理解，進行有長時間之表面處理，而實際之處理中處理係於10秒至15分鐘左右之短時間內進行。此時，表面微型粗糙之惡化可更為降低。
<實施例19~24>
關於以氟酸及緩衝氟酸表面處理矽晶圓時之表面微型粗度，已驗證本發明之效果。於表3示以實驗條件及結果。
先於表3之實驗，使用預先以硫酸/過氧化氫水清洗後，以超純水進行5分鐘沖洗者。
實施例，於已遮斷光線之環境進行。使用各種藥液作為表面處理液，表面處理時間如表中所示之時間。其他，以與實施例4相同之方法進行表面處理。
以藥液表面處理矽晶圓後，其後，於遮光狀態以添加有氫之超純水(溶存氧濃度：1ppb以下，氫濃度：1.3－1.5ppm)沖洗5分鐘升起，以氮吹送乾燥，測定矽表面之微型粗度。
自表可知，於遮光狀態，特別係以氟酸處理後表面之微型粗度降低。(110)面、(551)面示以良好之值。
<實施例25~28及比較例21~23>
關於以表4所示之各種藥液表面處理矽晶圓時之表面微型粗度，已驗證本發明之效果。於表4示以實驗條件及結果。
先於表4之實驗，使用如下者：預先以硫酸/過氧化氫水清洗後，以稀氟酸處理(0.5%，室溫，1分鐘)，除去表面之氧化膜，其後，以超純水進行5分鐘沖洗。
實施例25~28，於已遮斷光線之環境進行，比較例21~23以鹵素燈照射進行。以鹵素燈照射時之矽表面附近之照度約10萬lx。使用各種藥液作為表面處理液，表面處理時間如表中所示之時間。在此，APM(1/1/5)係混合比為1/1/5之氨水(29wt%)/過氧化氫水(31 wt%)/水之清洗液。其他，以與實施例4相同之方法進行表面處理。
以藥液表面處理矽晶圓後，其後，於遮光狀態以添加有氫之超純水(溶存氧濃度：1ppb以下，氫濃度：1.3－1.5ppm)沖洗5分鐘升起，以氮吹送乾燥，測定矽表面之微型粗度。
自表可知，於遮光狀態，以各種藥液表面之微型粗度降低。
【產業上利用性】
本發明不僅矽晶圓之表面處理，亦適用於使用其他化合物半導體等之液體之表面處理。
1．．．半導體基板
2．．．矽氧化膜
3．．．矽氮化膜
4．．．場氧化膜
5．．．前氧化膜
6．．．閘極絕緣膜
圖1係顯示可適用本發明之清洗步驟之一例之流程圖。
圖2係依步驟順序説明可適用本發明之閘極氧化膜形成步驟之圖。
圖3a)~g)係依步驟順序説明閘極氧化膜形成步驟之剖面圖。
圖4(a)係説明進行與本發明之實施例1關聯之表面處理時之測定結果之曲線圖，(b)係顯示不使用本發明以進行表面處理之比較例1時之測定結果之曲線圖。
圖5(a)係顯示浸漬矽晶圓於空氣飽和之超純水中時之本發明之實施例2及比較例2、3之測定結果之圖，(b)係顯示浸漬矽晶圓於已添加氫之超純水中時之本發明之實施例3及比較例4、5之測定結果之圖。
圖6係顯示本發明之實施例4、比較例6、實施例5、實施例6之AFM影像之圖。
圖7係顯示本發明之實施例18、比較例18之AFM影像之圖。

Claims (8)

  1. 一種半導體裝置之製造方法，包含以下之步驟：準備半導體基板並對其表面進行濕式清洗，在該經清洗的表面上形成絕緣膜，對該形成的絕緣膜進行濕式蝕刻以形成閘極絶緣膜，其後再次進行濕式清洗；該半導體裝置之製造方法，其特徵在於：濕式清洗步驟、濕式蝕刻步驟、再次濕式清洗步驟之各步驟，係在遮光下的環境實施，藉此對於該濕式清洗步驟、濕式蝕刻步驟、以及再次濕式清洗步驟之各步驟中該半導體基板的表面粗度，與未遮光狀態下實施該各步驟之情形相比較，更加以抑制。
  2. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中，該3個步驟分別所使用的處理液中之氧濃度為1ppb以下。
  3. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中，該遮光下的環境之蒙氣為氮蒙氣。
  4. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中，該半導體基板為矽晶圓，且遮光的光線之波長為1.1μm以下。
  5. 一種半導體裝置之製造方法，清洗半導體基板，對經清洗的半導體基板上所形成之絕緣膜進行蝕刻之後，將其暴露於液體來進行再次清洗步驟，以形成閘極絶緣膜；該半導體裝置之製造方法，其特徵在於：該半導體基板的清洗步驟、該絕緣膜的蝕刻步驟、以及再次清洗步驟之各步驟，係在遮光以使該半導體基板表面不接觸光線的情況下進行，藉此對於半導體基板的清洗步驟、該絕緣膜的蝕刻步驟、以及再次清洗步驟之各步驟中該半導體基板的表面粗度，與未對該各步驟進行遮光之情形相比較，更加以抑制，在此狀態下形成該閘極絕緣膜。
  6. 如申請專利範圍第5項之半導體裝置之製造方法，其中，該半導體基板的清洗、該絕緣膜的蝕刻、以及再次清洗之步驟，係於遮光而使該半導體基板表面不接觸光線之處理室內進行。
  7. 如申請專利範圍第5或6項之半導體裝置之製造方法，其中，該被遮光的光線，係具有形成該半導體基板之半導體的頻帶隙能量以上之能量之光線。
  8. 如申請專利範圍第5或6項之半導體裝置之製造方法，其中，該半導體基板的半導體為矽，且該被遮光的光線為可見光、紫外線。
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