JPH02151031A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH02151031A JPH02151031A JP63304140A JP30414088A JPH02151031A JP H02151031 A JPH02151031 A JP H02151031A JP 63304140 A JP63304140 A JP 63304140A JP 30414088 A JP30414088 A JP 30414088A JP H02151031 A JPH02151031 A JP H02151031A
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- oxide film
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、シリコン半導体基板の表面清浄化法に係り、
特に金属コンタクトの形成やエピタキシャル成長のため
の基板表面の自然酸化膜を低温でかつ基板にダメージを
与えることなく除去する方法に関する。
特に金属コンタクトの形成やエピタキシャル成長のため
の基板表面の自然酸化膜を低温でかつ基板にダメージを
与えることなく除去する方法に関する。
シリコン半導体基板の表面清浄化法、特に自然酸素膜の
低温除去法として、紫外線照射して光分解させる方法や
デポジション用の反応ガスを低濃度で供給してエツチン
グする方法等が提案されている。前者の方法に関するも
のとして特開昭６２−２９３７２４号、特開昭５９−１
４６３５号、後者の方法に関するものとして特開昭６２
−２８３６２４号等が挙げられる。
低温除去法として、紫外線照射して光分解させる方法や
デポジション用の反応ガスを低濃度で供給してエツチン
グする方法等が提案されている。前者の方法に関するも
のとして特開昭６２−２９３７２４号、特開昭５９−１
４６３５号、後者の方法に関するものとして特開昭６２
−２８３６２４号等が挙げられる。
基板表面の自然酸化の除去は、金属膜の堆積やエピタキ
シャル成長の直前に実施する必要があり、長時間放置し
たり、別室へ搬送したりしてはリークによる酸化や異物
付着の原因となり、自然酸化膜を除去した洗浄効果がな
くなる。洗浄はデポジションの前処理としてデポジショ
ンと同一反応容器内で、デポジションの直前に実施する
ことが効果的であり、また効率的でもある。
シャル成長の直前に実施する必要があり、長時間放置し
たり、別室へ搬送したりしてはリークによる酸化や異物
付着の原因となり、自然酸化膜を除去した洗浄効果がな
くなる。洗浄はデポジションの前処理としてデポジショ
ンと同一反応容器内で、デポジションの直前に実施する
ことが効果的であり、また効率的でもある。
上記従来技術においては、前者の方法では基板表面に紫
外光を照射する必要があり、デポジションと同一反応容
器で実施しようとすると、デポジション時に光入射窓の
くもりの問題があり、その対策のため装置やプロセスが
繁雑になる。表面清浄化処理とデポジションを別室で実
施するためには、リークタイトの反応容器、コンタミフ
リーの搬送システムが必要となり装置設備が大がかりに
なってしまう。
外光を照射する必要があり、デポジションと同一反応容
器で実施しようとすると、デポジション時に光入射窓の
くもりの問題があり、その対策のため装置やプロセスが
繁雑になる。表面清浄化処理とデポジションを別室で実
施するためには、リークタイトの反応容器、コンタミフ
リーの搬送システムが必要となり装置設備が大がかりに
なってしまう。
後者の方法では、反応ガスが自然酸化膜のエツチングと
膜形成との両方が可能なため、逆に制御が難しい問題が
ある。このため自然酸化膜のエツチング中に一旦デポジ
ションが起こると、その領域の自然酸化膜はエツチング
されなくなり、エピタキシャル成長時の欠陥や異物の原
因となる。
膜形成との両方が可能なため、逆に制御が難しい問題が
ある。このため自然酸化膜のエツチング中に一旦デポジ
ションが起こると、その領域の自然酸化膜はエツチング
されなくなり、エピタキシャル成長時の欠陥や異物の原
因となる。
本発明の目的は、シリコン半導体基板表面の清浄化法と
してデポジションの前処理に容易な操作で実施でき、か
つ効果の優れた方法を提供するにある。
してデポジションの前処理に容易な操作で実施でき、か
つ効果の優れた方法を提供するにある。
上記目的は、
（ａ）シリコン半導体基板を反応容器にセットし、フッ
化炭素を主成分とするガスのプラズマ放電によるイオン
を用いて自然酸化膜をドライエツチングする。
化炭素を主成分とするガスのプラズマ放電によるイオン
を用いて自然酸化膜をドライエツチングする。
（ｂ）これによる炭素やフッ素及びその化合物によるコ
ンタミを微量酸素を含むハロゲン（塩素、臭素）化合物
雰囲気中で約３５０〜４５０’Ｃに加熱することにより
除去する。特に炭素及びその化合物は酸化させＣｏ、Ｃ
ｏ２となって飛散し、またこのため基板シリコンの酸化
反応を阻止する。更にハロゲン化合物（ＨＣＱ 、 Ｃ
Ｑ２等）のシリコンエツチング作用により基板の表面酸
化は防止できる。基板表面のフッ素の吸着汚染物は加熱
により蒸発飛散される。
ンタミを微量酸素を含むハロゲン（塩素、臭素）化合物
雰囲気中で約３５０〜４５０’Ｃに加熱することにより
除去する。特に炭素及びその化合物は酸化させＣｏ、Ｃ
ｏ２となって飛散し、またこのため基板シリコンの酸化
反応を阻止する。更にハロゲン化合物（ＨＣＱ 、 Ｃ
Ｑ２等）のシリコンエツチング作用により基板の表面酸
化は防止できる。基板表面のフッ素の吸着汚染物は加熱
により蒸発飛散される。
（ｃ）更に引続いてハロゲン化合物ガスによりシリコン
表面をエツチングすることにより、残在する５ｉＣｘも
除去できる。
表面をエツチングすることにより、残在する５ｉＣｘも
除去できる。
なお、上記ｂ）の工程中にシリコン基板表面が再酸化さ
れた場合は、（ａ）〜（ｃ）の工程を繰返すことにより
基板表面は完全に清浄化できる。
れた場合は、（ａ）〜（ｃ）の工程を繰返すことにより
基板表面は完全に清浄化できる。
これにより、金属膜形成やエピタキシャル成長の前処理
として表面の自然酸化膜が低温で効率よく除去できる。
として表面の自然酸化膜が低温で効率よく除去できる。
上記本発明は、ケイ石（ＳｉＯｚ）を原料とし炭材によ
り還元し、更に塩酸ガスにより精製する高純度シリコン
の製法と類似している。しかし本発明では、シリコン半
導体基板表面の自然酸化膜が極めて薄いためマイルドな
条件でも、精製（清浄化）が達成できる。
り還元し、更に塩酸ガスにより精製する高純度シリコン
の製法と類似している。しかし本発明では、シリコン半
導体基板表面の自然酸化膜が極めて薄いためマイルドな
条件でも、精製（清浄化）が達成できる。
［作用］
シリコン半導体基板の表面には湿式洗浄時の水や空気中
の水分により、数〜１０数人の厚みの自然酸化膜が形成
されている。
の水分により、数〜１０数人の厚みの自然酸化膜が形成
されている。
金属膜やエピタキシャル成長のデポジションには自然酸
化膜の除去が不可欠である。
化膜の除去が不可欠である。
自然酸化膜のドライエツチングはフッ化炭素系ガスのプ
ラズマ放電により生成するイオンを用いることにより容
易に達成できる。これはシリコン半導体プロセスにおけ
る数１０００人の厚いシリコン酸化膜のドライエツチン
グで広く用いられている反応性イオンエツチングと同様
の方法であり、自然酸化膜は膜厚が薄いためプラズマ放
電によるイオンでも短時間でエツチングできる。
ラズマ放電により生成するイオンを用いることにより容
易に達成できる。これはシリコン半導体プロセスにおけ
る数１０００人の厚いシリコン酸化膜のドライエツチン
グで広く用いられている反応性イオンエツチングと同様
の方法であり、自然酸化膜は膜厚が薄いためプラズマ放
電によるイオンでも短時間でエツチングできる。
しかし、この工程ではシリコン基板表面に炭素やフッ素
及びこれらの化合物が残存する。通常の半導体プロセス
におけるドライエツチングでは、これらの残渣はホトレ
ジスト除去のための酸素プラズマやオゾン−硫酸溶液中
で分解除去しているが、この時自然酸化膜が形成される
ため、ここではこの方法は使用できない。このため本発
明では炭素やフッ素及びこれらの化合物の分解除去を試
みた。その結果、約３５０℃以上に加熱することにより
フッ、素及びその化合物は脱着除去され、また、雰囲気
として０．０１〜０．０４％の微量酸素とハロゲン化物
を供給することにより炭素化合物をＣｏ、ＣＯ２として
分解除去できることが判った。シリコン基板表面に残在
する炭素原子層はシリコンの酸化反応阻止としての作用
も有している。
及びこれらの化合物が残存する。通常の半導体プロセス
におけるドライエツチングでは、これらの残渣はホトレ
ジスト除去のための酸素プラズマやオゾン−硫酸溶液中
で分解除去しているが、この時自然酸化膜が形成される
ため、ここではこの方法は使用できない。このため本発
明では炭素やフッ素及びこれらの化合物の分解除去を試
みた。その結果、約３５０℃以上に加熱することにより
フッ、素及びその化合物は脱着除去され、また、雰囲気
として０．０１〜０．０４％の微量酸素とハロゲン化物
を供給することにより炭素化合物をＣｏ、ＣＯ２として
分解除去できることが判った。シリコン基板表面に残在
する炭素原子層はシリコンの酸化反応阻止としての作用
も有している。
また酸素分圧の制御されたハロゲン雰囲気中ではシリコ
ン基板のエツチングが生じ、これもシリコン表面の酸化
を防止している。
ン基板のエツチングが生じ、これもシリコン表面の酸化
を防止している。
更に、ハロゲン雰囲気中でエツチングすることにより残
在する５ｉＣｘも完全に除去できる。
在する５ｉＣｘも完全に除去できる。
引続いて、エピタキシャル成長や金属膜のデポジション
を実行することができる。
を実行することができる。
以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
〈実施例１〉
第１図は本発明に用いたシリコンエピタキシャル成長装
置の模式図である。
置の模式図である。
反応容器１内のサセプタ２」−にシリコン半導体基板１
０をセットした。
０をセットした。
シリコン半導体基板１０の品位は、製法ＣＺ、導電型ｎ
型、抵抗率２〜５Ω■、面方位（１００）、ライフタイ
ム２００μｓ以上、結晶中の酸素濃度（９±１ ） Ｘ
１０１７ａｔｏｍｓ／ Ｃ１＋？、微小欠陥１ｏケ／
ｄ以下、直径５φ、厚み５５０±５μｍ、表面仕上げ超
ミラー仕上げである。これを湿式洗浄した。
型、抵抗率２〜５Ω■、面方位（１００）、ライフタイ
ム２００μｓ以上、結晶中の酸素濃度（９±１ ） Ｘ
１０１７ａｔｏｍｓ／ Ｃ１＋？、微小欠陥１ｏケ／
ｄ以下、直径５φ、厚み５５０±５μｍ、表面仕上げ超
ミラー仕上げである。これを湿式洗浄した。
湿式洗浄は、１）４ＶＯＩ ＮＨ４０Ｈ（２９％）。
ＩＶｏｌ Ｈ２Ｏ２（３０％）、１ｆ）ＨＦ（２，５
％ ）、ｎｌ）４Ｖｏｌ ＨＣＱ （３６％）、Ｉ
Ｖｏｌ Ｈｚ○２（３０％）、■）純水の順に用いた
。その結果シリコン半導体基板１ｏの表面には４〜８人
のシリコン酸化膜が形成されている。この膜厚はエリプ
ソメ１へり一で測定した値であり、これは５ｉ−０ボン
ド距離の２〜４原子層に相当する。尚、シリコン半導体
基板１０は液体窒素中で冷却してからセットし、直ちに
次のプラズマエツチングを実施した。
％ ）、ｎｌ）４Ｖｏｌ ＨＣＱ （３６％）、Ｉ
Ｖｏｌ Ｈｚ○２（３０％）、■）純水の順に用いた
。その結果シリコン半導体基板１ｏの表面には４〜８人
のシリコン酸化膜が形成されている。この膜厚はエリプ
ソメ１へり一で測定した値であり、これは５ｉ−０ボン
ド距離の２〜４原子層に相当する。尚、シリコン半導体
基板１０は液体窒素中で冷却してからセットし、直ちに
次のプラズマエツチングを実施した。
プラズマエツチングは、反応ガスとしてＣｔｌＦ３２０
ｍ Ｑ ／ｗｉｎとＨ２１０ｍ Ｑ ／ｗｉｎを供給
し。
ｍ Ｑ ／ｗｉｎとＨ２１０ｍ Ｑ ／ｗｉｎを供給
し。
圧力１０ Ｐ ａ （０，０８Ｔｏｒｒ）で、２．４５
ＧＨｚ。
ＧＨｚ。
５００Ｗのマイクロ波で励起し１反応時間は１ｗ１ｎで
ある。マイクロ波励起はＲＦ励起に比べてイオン化効率
が高く、また基板の冷却はラジカルの反応をおさえるた
めである。マイクロ波放電用のキャピテイ３は石英製、
それより下流のガスノズル４は多結晶５ｉｌｌである。
ある。マイクロ波励起はＲＦ励起に比べてイオン化効率
が高く、また基板の冷却はラジカルの反応をおさえるた
めである。マイクロ波放電用のキャピテイ３は石英製、
それより下流のガスノズル４は多結晶５ｉｌｌである。
これはマイクロ波放電により生成したプラズマ、特にイ
オンがノズルと反応して消費されることを防ぐためであ
る。
オンがノズルと反応して消費されることを防ぐためであ
る。
次にシリコン半導体基板を３５０〜４５０℃に加熱して
、Ｈ２５Ｑ／ｍｉｎ 、 ＨＣＱ ２００Ｑ／ｍｉｎ
。
、Ｈ２５Ｑ／ｍｉｎ 、 ＨＣＱ ２００Ｑ／ｍｉｎ
。
０２２ ｍＱ ／ｍｉｎの常圧雰囲気中で１分間熱処理
した。
した。
次に反応容器内を一旦１０−’Ｐａまで排気後。
雰囲気をＨ２２０Ｑ ／ｍｉｎ 、 ＨＣＱ ２００
ｍＱ／ＤＩｉｎ。
ｍＱ／ＤＩｉｎ。
とした。更に次工程のシリコンエピタキシャル成長のた
め基板温度を８００℃に昇温させた。
め基板温度を８００℃に昇温させた。
エピタキシャル成長は、基板温度８００℃、反応ガスと
してＨ２２０Ｑ／ｍｉｎ 、 ２０％Ｓ ｉ Ｈ４（Ｈ
ｚベース）１．５Ｑ／ｍｉｎを用い、堆積速度は０．３
μｍ／ｍｉｎである。
してＨ２２０Ｑ／ｍｉｎ 、 ２０％Ｓ ｉ Ｈ４（Ｈ
ｚベース）１．５Ｑ／ｍｉｎを用い、堆積速度は０．３
μｍ／ｍｉｎである。
この様にして形成したシリコンエピタキシャル層は、Ｔ
ＥＭ （透過電子顕微鏡）ｗＡ察による微小欠陥密度Ｌ
Ｘ １０’ケ／ｄ以下、酸化−エツチング後の○ＳＦ
（酸化誘起欠陥）密度０ケ／ｄ、スリップ密度Ｏケ／ｄ
で従来の１０００℃以上の高温で形成したものと同様の
品位である。
ＥＭ （透過電子顕微鏡）ｗＡ察による微小欠陥密度Ｌ
Ｘ １０’ケ／ｄ以下、酸化−エツチング後の○ＳＦ
（酸化誘起欠陥）密度０ケ／ｄ、スリップ密度Ｏケ／ｄ
で従来の１０００℃以上の高温で形成したものと同様の
品位である。
〈実施例２〉
シリコンＶＬＳ Ｉの電極コンタクト形成のためのタン
グステンＣＶＤの前処理に適用した６まず、シリコン酸
化膜をホトエツチングして、１μｍφのコンタクトホー
ルを形成した。ホトリソグラフィでホトレジストのパタ
ーンを形成した後、ＣＨＦ ｓを用いた反応性イオンエ
ツチングで穴孔けした。ホトレジストをオゾン硫酸溶液
で分解した後、ＩＶｏｌＨＦ（４９％）、 ２０Ｖｏｌ
ＮＨａＦ（４０％）で２５ｓエツチングし、水洗した
。
グステンＣＶＤの前処理に適用した６まず、シリコン酸
化膜をホトエツチングして、１μｍφのコンタクトホー
ルを形成した。ホトリソグラフィでホトレジストのパタ
ーンを形成した後、ＣＨＦ ｓを用いた反応性イオンエ
ツチングで穴孔けした。ホトレジストをオゾン硫酸溶液
で分解した後、ＩＶｏｌＨＦ（４９％）、 ２０Ｖｏｌ
ＮＨａＦ（４０％）で２５ｓエツチングし、水洗した
。
上記サンプルを液体窒素で冷却後、反応容器内にセット
した。
した。
自然酸化膜のドライエツチングは実施例１と同様、ＣＨ
Ｆ ３ガスのマイクロ液励起プラズマエツチングによる
。
Ｆ ３ガスのマイクロ液励起プラズマエツチングによる
。
次に、基板温度を４１０℃に加熱し、雰囲気として、Ｈ
２５Ｑ／ｍｉｎ 、 ＨＣＱ ２００ｍｕ／ｌｌｌ１ｎ
。
２５Ｑ／ｍｉｎ 、 ＨＣＱ ２００ｍｕ／ｌｌｌ１ｎ
。
○ｚ０．５ｍ１２７ｍ１ｎを供給し、１分間保持した。
次に、反応容器内を１０−’Ｐａに排気後、Ｈ２とＨＣ
Ｑを再び供給し５分間保持した。
Ｑを再び供給し５分間保持した。
タングステン膜の堆積は、基板温度４１０℃、反応ガス
としてＨｌ ５ Ｅｌ／ｗｉｎ 、 ＷＦａ １０ｎ
Ｑ／ｗｉｎを供給し、堆積速度は０ 、８ ｐ ｍ ／
ｗｉｎ、堆積膜の抵抗率は６〜８μΩ−〔である。
としてＨｌ ５ Ｅｌ／ｗｉｎ 、 ＷＦａ １０ｎ
Ｑ／ｗｉｎを供給し、堆積速度は０ 、８ ｐ ｍ ／
ｗｉｎ、堆積膜の抵抗率は６〜８μΩ−〔である。
この結果、シリコン（Ａｓドープ ７〜ＬＯｍΩ−１）
とタングステンとのコンタクト抵抗は３〜５Ｘ１・０−
４Ω−１で、前処理なしの場合の３〜２０×１０−４Ω
−１に比べて、ばらつきが著しく低減された。
とタングステンとのコンタクト抵抗は３〜５Ｘ１・０−
４Ω−１で、前処理なしの場合の３〜２０×１０−４Ω
−１に比べて、ばらつきが著しく低減された。
また、スパッタ法で金属膜を堆積する際、前処理として
スパッタエツチングを用いるが、この方法では下地のシ
リコン半導体デバイス中の抵抗変化等のダメージを受け
やすいが、本発明の方法では抵抗率変化、ｐ−ｎ接合の
リーク電流増大、耐圧劣化、ＭＯ８構造のしきい値電圧
変化等のダメージは全くみられない。
スパッタエツチングを用いるが、この方法では下地のシ
リコン半導体デバイス中の抵抗変化等のダメージを受け
やすいが、本発明の方法では抵抗率変化、ｐ−ｎ接合の
リーク電流増大、耐圧劣化、ＭＯ８構造のしきい値電圧
変化等のダメージは全くみられない。
（発明の効果）
本発明によれば、低温でかつダメージフリーでシリコン
半導体基板の表面の自然酸化膜を除去できるので、エピ
タキシャル成長の低温化（８００℃）や金属コンタクト
のばらつき低減を達成できる。
半導体基板の表面の自然酸化膜を除去できるので、エピ
タキシャル成長の低温化（８００℃）や金属コンタクト
のばらつき低減を達成できる。
第１図は本発明を実施するための装置の模式図である。
１・・・反応容器、３・・・マイクロ波放電用キャビテ
ィ、１０・・・シリコン半導体基板。
ィ、１０・・・シリコン半導体基板。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、シリコン半導体基板の表面清浄化において、（ａ）
フッ化炭素ガスのプラズマ放電により、基板表面の自然
酸化膜をドライエッチング する工程 （ｂ）微量酸素を含むハロゲン（塩素、臭素）化合物ガ
ス雰囲気中で加熱する工程 （ｃ）ハロゲン化合物ガス雰囲気中でシリコン基板表面
をエッチングする工程 を順次少なくとも１回以上繰返すことを特徴とする半導
体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63304140A JPH02151031A (ja) | 1988-12-02 | 1988-12-02 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63304140A JPH02151031A (ja) | 1988-12-02 | 1988-12-02 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02151031A true JPH02151031A (ja) | 1990-06-11 |
Family
ID=17929525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63304140A Pending JPH02151031A (ja) | 1988-12-02 | 1988-12-02 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02151031A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5652171A (en) * | 1995-02-03 | 1997-07-29 | Matsushita Electronics Corporation | Method of manufacturing semiconductor device having capacitor |
| US5716494A (en) * | 1992-06-22 | 1998-02-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dry etching method, chemical vapor deposition method, and apparatus for processing semiconductor substrate |
| US5762813A (en) * | 1995-03-14 | 1998-06-09 | Nippon Steel Corporation | Method for fabricating semiconductor device |
| JP2001135622A (ja) * | 1999-10-25 | 2001-05-18 | Samsung Electronics Co Ltd | 酸化膜除去法及び酸化膜除去のための半導体製造装置 |
| KR100560952B1 (ko) * | 1999-06-30 | 2006-03-14 | 주식회사 하이닉스반도체 | 웨이퍼 표면 처리 방법 |
| JP2016111295A (ja) * | 2014-12-10 | 2016-06-20 | 住友電気工業株式会社 | 半導体受光素子を作製する方法、半導体受光素子 |
-
1988
- 1988-12-02 JP JP63304140A patent/JPH02151031A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5716494A (en) * | 1992-06-22 | 1998-02-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dry etching method, chemical vapor deposition method, and apparatus for processing semiconductor substrate |
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| US6089183A (en) * | 1992-06-22 | 2000-07-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dry etching method, chemical vapor deposition method, and apparatus for processing semiconductor substrate |
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| JP2016111295A (ja) * | 2014-12-10 | 2016-06-20 | 住友電気工業株式会社 | 半導体受光素子を作製する方法、半導体受光素子 |
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