JPH1012580A - シリコン基板表面の清浄化方法及びその装置 - Google Patents
シリコン基板表面の清浄化方法及びその装置Info
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- JPH1012580A JPH1012580A JP16400996A JP16400996A JPH1012580A JP H1012580 A JPH1012580 A JP H1012580A JP 16400996 A JP16400996 A JP 16400996A JP 16400996 A JP16400996 A JP 16400996A JP H1012580 A JPH1012580 A JP H1012580A
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- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 分子線による照射に代わる方法を提供し、以
て、一度に一枚という枚葉処理ではなく、複数枚処理を
可能とし、処理量を向上させコスト低減を可能とするこ
とを目的とする。 【解決手段】 シリコン基板３を真空容器１中に配置
し、ゲルマニウム水素化物ガスに前記基板３を曝して同
時に前記基板を加熱することを特徴とする。
て、一度に一枚という枚葉処理ではなく、複数枚処理を
可能とし、処理量を向上させコスト低減を可能とするこ
とを目的とする。 【解決手段】 シリコン基板３を真空容器１中に配置
し、ゲルマニウム水素化物ガスに前記基板３を曝して同
時に前記基板を加熱することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン基板表面
の清浄化方法及びその装置に関する。詳しくは、シリコ
ン基板上に半導体電子デバイスを形成する工程における
最初の段階である基板表面の清浄化工程に適用されるも
のである。
の清浄化方法及びその装置に関する。詳しくは、シリコ
ン基板上に半導体電子デバイスを形成する工程における
最初の段階である基板表面の清浄化工程に適用されるも
のである。
【０００２】
【従来の技術】シリコン基板上にトランジスタや集積回
路等の電子デバイスを形成する場合、シリコン基板上に
膜を形成したりエッチング等を施したりすることで表面
加工を行うが、これらの工程の前段階として基板表面の
不純物を除去する清浄化の工程が必要である。
路等の電子デバイスを形成する場合、シリコン基板上に
膜を形成したりエッチング等を施したりすることで表面
加工を行うが、これらの工程の前段階として基板表面の
不純物を除去する清浄化の工程が必要である。
【０００３】不純物として、シリコン酸化物（ＳiＯ2、
ＳiＯ）、炭化水素（Ｃ2Ｈ6、ＣＨ4等）などが挙げられ
るが、これらの不純物が加工前に基板表面に残留してい
ると、その後、電子デバイスを形成した場合、電子デバ
イスの欠陥を引き起し、歩留まりを劣化させることにな
る。
ＳiＯ）、炭化水素（Ｃ2Ｈ6、ＣＨ4等）などが挙げられ
るが、これらの不純物が加工前に基板表面に残留してい
ると、その後、電子デバイスを形成した場合、電子デバ
イスの欠陥を引き起し、歩留まりを劣化させることにな
る。
【０００４】従って、清浄化工程において可能な限り基
板表面上の不純物を低減させることが重要であり、実用
上不純物原子密度として５×１０12molecule/cm2以下に
抑えることが望まれている。
板表面上の不純物を低減させることが重要であり、実用
上不純物原子密度として５×１０12molecule/cm2以下に
抑えることが望まれている。
【０００５】一般にシリコン基板表面の清浄化を行うに
は、幾つかの方法がある。広く行われている方法とし
て、水素アニール法がある。これは真空容器若しくは反
応管からなる容器の中にシリコン基板を配置し、同容器
内に高純度水素を流し、同時に基板を１１００℃程度に
加熱する方法である。水素中で加熱される基板は、雰囲
気である水素と反応し、不純物が昇華してしまう原理を
利用したものである。
は、幾つかの方法がある。広く行われている方法とし
て、水素アニール法がある。これは真空容器若しくは反
応管からなる容器の中にシリコン基板を配置し、同容器
内に高純度水素を流し、同時に基板を１１００℃程度に
加熱する方法である。水素中で加熱される基板は、雰囲
気である水素と反応し、不純物が昇華してしまう原理を
利用したものである。
【０００６】この方法は、簡便であるが、処理中に基板
を１１００℃に加熱してしまうため、加熱による格子欠
陥や不純物拡散が基板内に発生し、基板の品質が劣化す
るという欠点がある。一方、上記方法に代わり、更に低
温で行う方法として、１０Å以下の薄い酸化膜を基板表
面に化学処理によって形成し、同基板を超高真空中で８
００〜１１００℃の範囲で加熱する方法が考案されてい
る。
を１１００℃に加熱してしまうため、加熱による格子欠
陥や不純物拡散が基板内に発生し、基板の品質が劣化す
るという欠点がある。一方、上記方法に代わり、更に低
温で行う方法として、１０Å以下の薄い酸化膜を基板表
面に化学処理によって形成し、同基板を超高真空中で８
００〜１１００℃の範囲で加熱する方法が考案されてい
る。
【０００７】この方法では、基板表面上に形成された酸
化膜が１０Å以下の薄い状態であると、８００℃程度の
温度でも昇華してしまい、その際表面の不純物分子を揮
発する現象を利用するものである。この方法の場合、処
理温度が８００℃程度となり、処理温度が低減でき、基
板の品質を損なうことはないが、酸化膜除去に１時間以
上の時間がかかるという問題があった。
化膜が１０Å以下の薄い状態であると、８００℃程度の
温度でも昇華してしまい、その際表面の不純物分子を揮
発する現象を利用するものである。この方法の場合、処
理温度が８００℃程度となり、処理温度が低減でき、基
板の品質を損なうことはないが、酸化膜除去に１時間以
上の時間がかかるという問題があった。
【０００８】更に、この間に真空容器内の真空度が変動
してしまい、不純物が再付着して清浄化が不完全となる
ことが多かった。従って、実際には８００℃より更に高
い１０００℃程度に温度を設定し、処理温度を犠牲にし
て処理時間を短くして適用しているのが現状である。こ
の方法の問題点は、８００℃の加熱では、薄い酸化膜の
昇華の温度が遅いということである。
してしまい、不純物が再付着して清浄化が不完全となる
ことが多かった。従って、実際には８００℃より更に高
い１０００℃程度に温度を設定し、処理温度を犠牲にし
て処理時間を短くして適用しているのが現状である。こ
の方法の問題点は、８００℃の加熱では、薄い酸化膜の
昇華の温度が遅いということである。
【０００９】これを解消するため、シリコン基板上に薄
いシリコン酸化膜を形成し、加熱しながら表面にゲルマ
ニウム（Ｇe)を分子線にして蒸着する方法が考案されて
いる。その典型的な装置例を図２に示す。同図に示すよ
うに、真空容器６内に基板加熱台７を設置すると共にこ
の基板加熱台７上にシリコン基板８を配置して８００℃
程度まで加熱し、同時に加熱るつぼ１１内の固体Ｇeを
加熱して蒸発させ、ゲルマニウム分子線９として基板に
照射する。このとき分子線強度は、基板表面上で、１０
11〜１０12molecule/cm2になるように設定する。
いシリコン酸化膜を形成し、加熱しながら表面にゲルマ
ニウム（Ｇe)を分子線にして蒸着する方法が考案されて
いる。その典型的な装置例を図２に示す。同図に示すよ
うに、真空容器６内に基板加熱台７を設置すると共にこ
の基板加熱台７上にシリコン基板８を配置して８００℃
程度まで加熱し、同時に加熱るつぼ１１内の固体Ｇeを
加熱して蒸発させ、ゲルマニウム分子線９として基板に
照射する。このとき分子線強度は、基板表面上で、１０
11〜１０12molecule/cm2になるように設定する。
【００１０】この方法では、基板表面に蒸着されるゲル
マニウムが基板表面の酸化膜（ＳiＯ2）と反応し、Ｇe
Ｏとして揮発し、昇華速度を早める効果がある。この方
法では、１０分程度の比較的短時間で処理が済み、処理
時間の長さに起因する表面の再汚染の問題は回避できる
ようになった。
マニウムが基板表面の酸化膜（ＳiＯ2）と反応し、Ｇe
Ｏとして揮発し、昇華速度を早める効果がある。この方
法では、１０分程度の比較的短時間で処理が済み、処理
時間の長さに起因する表面の再汚染の問題は回避できる
ようになった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】図２に示すようにゲル
マニウムを分子線にして基板表面に照射する方法は、原
理上、一度で一枚の基板しか対応できず、処理枚数に制
限があった。従って、一度に処理できる量が少なくな
り、コスト高の問題があった。また、分子線を発生させ
るため、電子ビーム蒸着機を真空装置に付帯させる必要
があり、装置が高額となる問題があった。
マニウムを分子線にして基板表面に照射する方法は、原
理上、一度で一枚の基板しか対応できず、処理枚数に制
限があった。従って、一度に処理できる量が少なくな
り、コスト高の問題があった。また、分子線を発生させ
るため、電子ビーム蒸着機を真空装置に付帯させる必要
があり、装置が高額となる問題があった。
【００１２】本発明は、上述した事情に鑑みてなされた
ものであり、従来のゲルマニウムを基板表面に供給する
方法として、分子線による照射に代わる方法を提供し、
以て、一度に一枚という枚葉処理ではなく、複数枚処理
を可能とし、処理量を向上させコスト低減を可能とする
ことを目的とする。
ものであり、従来のゲルマニウムを基板表面に供給する
方法として、分子線による照射に代わる方法を提供し、
以て、一度に一枚という枚葉処理ではなく、複数枚処理
を可能とし、処理量を向上させコスト低減を可能とする
ことを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
発明のシリコン基板表面の清浄化方法は、シリコン基板
を真空容器中に配置し、ゲルマニウム水素化物ガスに前
記基板を曝して同時に前記基板を加熱することを特徴と
する。
発明のシリコン基板表面の清浄化方法は、シリコン基板
を真空容器中に配置し、ゲルマニウム水素化物ガスに前
記基板を曝して同時に前記基板を加熱することを特徴と
する。
【００１４】上記目的を達成するシリコン基板表面の清
浄化装置は、真空容器に真空排気用ポンプ、シリコン基
板を保持する支え具、基板を加熱する装置、ゲルマニウ
ム水素化物を導入する機構を具備することを特徴とす
る。
浄化装置は、真空容器に真空排気用ポンプ、シリコン基
板を保持する支え具、基板を加熱する装置、ゲルマニウ
ム水素化物を導入する機構を具備することを特徴とす
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明は、従来用いられていたゲ
ルマニウム分子線蒸着に代わり、真空容器内にゲルマニ
ウム水素化物ガス、例えば、ゲルマン（ＧeＨ4）を小流
量導入して処理対象となるシリコン基板を曝し、同時に
基板を８００℃程度に加熱する。
ルマニウム分子線蒸着に代わり、真空容器内にゲルマニ
ウム水素化物ガス、例えば、ゲルマン（ＧeＨ4）を小流
量導入して処理対象となるシリコン基板を曝し、同時に
基板を８００℃程度に加熱する。
【００１６】この場合、容器内に導入されたゲルマン分
子は、加熱された基板表面に当たり、表面付近で熱分解
反応を起こし、基板上に固体のゲルマニウムを析出す
る。化学反応式で表記すると次のようになる。 ＧeＨ4→Ｇe＋２Ｈ2
子は、加熱された基板表面に当たり、表面付近で熱分解
反応を起こし、基板上に固体のゲルマニウムを析出す
る。化学反応式で表記すると次のようになる。 ＧeＨ4→Ｇe＋２Ｈ2
【００１７】基板表面に析出するゲルマニウムは、基板
表面のシリコン酸化膜（ＳiＯ2）と反応を起こし、以下
の化学反応式でＧeＯとして揮発する。 ＳiＯ2＋Ｇe→ＳiＯ＋ＧeＯ ＳiＯ＋Ｇe→Ｓi＋ＧeＯ
表面のシリコン酸化膜（ＳiＯ2）と反応を起こし、以下
の化学反応式でＧeＯとして揮発する。 ＳiＯ2＋Ｇe→ＳiＯ＋ＧeＯ ＳiＯ＋Ｇe→Ｓi＋ＧeＯ
【００１８】また、基板表面に析出したゲルマニウム自
体、基板の熱を受けて昇華してしまう。従って、上式の
反応で表面のシリコン酸化物中の酸素が完全に揮発した
後は、ゲルマニウム自体が単体で揮発してしまう。ある
程度時間がたって、表面の酸化物が除去しきれた後は、
ゲルマンガスの導入を止めて加熱を続ければ表面のゲル
マニウムは揮発してしまい、表面はシリコンのみの不純
物のない表面が表れる。
体、基板の熱を受けて昇華してしまう。従って、上式の
反応で表面のシリコン酸化物中の酸素が完全に揮発した
後は、ゲルマニウム自体が単体で揮発してしまう。ある
程度時間がたって、表面の酸化物が除去しきれた後は、
ゲルマンガスの導入を止めて加熱を続ければ表面のゲル
マニウムは揮発してしまい、表面はシリコンのみの不純
物のない表面が表れる。
【００１９】シリコン酸化物以外の不純物、炭化水素
（Ｃ2Ｈ6、ＣＨ4）であるが、表面の酸化膜上に弱く付
着していることが多いので、上記処理で酸化膜が揮発す
る前に、同時に揮発してしまう。
（Ｃ2Ｈ6、ＣＨ4）であるが、表面の酸化膜上に弱く付
着していることが多いので、上記処理で酸化膜が揮発す
る前に、同時に揮発してしまう。
【００２０】尚、処理温度としては、７００℃以上の温
度で上記処理は可能であるが、処理時間を実用上有効な
程度に短縮するためには、８００℃以上とすることが望
ましい。また、シリコン基板に格子欠陥を発生させない
ためには、処理温度を１０００℃以下とすることが必要
である。
度で上記処理は可能であるが、処理時間を実用上有効な
程度に短縮するためには、８００℃以上とすることが望
ましい。また、シリコン基板に格子欠陥を発生させない
ためには、処理温度を１０００℃以下とすることが必要
である。
【００２１】〔作用〕ゲルマンはガスであり、従って、
シリコン基板が複数枚であろうとも、同一容器内にあれ
ば、どの基板も一様にガスに曝すことができる。また、
ゲルマンは５００℃以上のＳi基板に触れると熱分解反
応を起こし、固体のＧeになる。
シリコン基板が複数枚であろうとも、同一容器内にあれ
ば、どの基板も一様にガスに曝すことができる。また、
ゲルマンは５００℃以上のＳi基板に触れると熱分解反
応を起こし、固体のＧeになる。
【００２２】従って、加熱したシリコン基板にゲルマン
ガスを曝すことは、固体Ｇeを分子線にして照射するこ
とにより基板表面にＧeを供給することと等しい効果を
奏し、更に、ガスによる供給であるために複数枚の基板
を一度に処理することが可能となる。
ガスを曝すことは、固体Ｇeを分子線にして照射するこ
とにより基板表面にＧeを供給することと等しい効果を
奏し、更に、ガスによる供給であるために複数枚の基板
を一度に処理することが可能となる。
【００２３】
【実施例】以下、本発明について、図面に示す実施例を
参照して詳細に説明する。本発明の一実施例を図１に示
す。図中、１は真空容器、２は基板加熱台、３はシリコ
ン基板、４は流量調整バルブ、５はガス排気ポンプであ
る。本実施例において、シリコン基板の清浄化は次のよ
うにして行った。
参照して詳細に説明する。本発明の一実施例を図１に示
す。図中、１は真空容器、２は基板加熱台、３はシリコ
ン基板、４は流量調整バルブ、５はガス排気ポンプであ
る。本実施例において、シリコン基板の清浄化は次のよ
うにして行った。
【００２４】先ず、シリコン基板３を濃硫酸と過酸化水
素水の１：１の混合水溶液に１０分間浸し、その後、２
％のフッ化水素酸溶液に２分浸して、更に、再度濃硫酸
と過酸化水素水の１：１の混合水溶液に１０分間浸し
た。
素水の１：１の混合水溶液に１０分間浸し、その後、２
％のフッ化水素酸溶液に２分浸して、更に、再度濃硫酸
と過酸化水素水の１：１の混合水溶液に１０分間浸し
た。
【００２５】次に、シリコン基板３を超純水で流下洗浄
して、窒素吹き付けにより乾燥させた。これらの処理に
よって、基板表面に１０Å程度の薄いシリコン酸化膜
（ＳiＯ2）が形成される。引き続き、シリコン基板３を
真空容器６内に移し、基板加熱台２に装着し、真空容器
３をガス排気ポンプ５により真空度が１×１０-8Ｔｏｒ
ｒ以下になるまで排気した。
して、窒素吹き付けにより乾燥させた。これらの処理に
よって、基板表面に１０Å程度の薄いシリコン酸化膜
（ＳiＯ2）が形成される。引き続き、シリコン基板３を
真空容器６内に移し、基板加熱台２に装着し、真空容器
３をガス排気ポンプ５により真空度が１×１０-8Ｔｏｒ
ｒ以下になるまで排気した。
【００２６】上記真空度が達成された後、シリコン基板
３を８００℃に加熱し、同時にゲルマンガスを流量調整
バルブ４を通じて真空容器１内に１×１０-6Ｔｏｒｒの
圧力になるように調整して導入する。このまま、２０分
間放置し、その後２０分間ゲルマンガスの導入を止め、
シリコン基板３を加熱したまま真空中に放置した。
３を８００℃に加熱し、同時にゲルマンガスを流量調整
バルブ４を通じて真空容器１内に１×１０-6Ｔｏｒｒの
圧力になるように調整して導入する。このまま、２０分
間放置し、その後２０分間ゲルマンガスの導入を止め、
シリコン基板３を加熱したまま真空中に放置した。
【００２７】最初のゲルマンを導入している２０分間
に、ゲルマンはシリコン基板３の表面上で熱分解反応を
起こし、その表面にゲルマニウムが析出する。析出した
ゲルマニウムは、基板表面のシリコン酸化膜であるＳi
Ｏ2と反応し、このシリコン酸化膜中の酸素原子ＯがＧe
Ｏとして揮発する。この処理の間に、表面のシリコン酸
化膜は完全に除去され、わずかな量のゲルマニウムが表
面に残留する。このゲルマニウムは鋼板の２０分間の真
空中加熱により除去される。
に、ゲルマンはシリコン基板３の表面上で熱分解反応を
起こし、その表面にゲルマニウムが析出する。析出した
ゲルマニウムは、基板表面のシリコン酸化膜であるＳi
Ｏ2と反応し、このシリコン酸化膜中の酸素原子ＯがＧe
Ｏとして揮発する。この処理の間に、表面のシリコン酸
化膜は完全に除去され、わずかな量のゲルマニウムが表
面に残留する。このゲルマニウムは鋼板の２０分間の真
空中加熱により除去される。
【００２８】この後、基板を室温に戻し、清浄化処理は
完了する。ＳiＯ2以外の表面不純物である炭化水素や、
炭化珪素等は、シリコン酸化膜が除去される際に一緒に
揮発してしまう。上記処理の結果、表面のシリコン酸化
物及び炭化水素の存在を表す酸素及び炭素濃度は、処理
前に１×１０15atom/cc程度存在していたものが、処理
後には１×１０13atom/cc以下に低減していることが、
オージェ電子分光測定の結果判った。
完了する。ＳiＯ2以外の表面不純物である炭化水素や、
炭化珪素等は、シリコン酸化膜が除去される際に一緒に
揮発してしまう。上記処理の結果、表面のシリコン酸化
物及び炭化水素の存在を表す酸素及び炭素濃度は、処理
前に１×１０15atom/cc程度存在していたものが、処理
後には１×１０13atom/cc以下に低減していることが、
オージェ電子分光測定の結果判った。
【００２９】更に、ゲルマニウムの濃度も測定限界以下
に抑えられていた。このことから、シリコン酸化物及び
炭化水素等の不純物が充分に除去されており、また、ゲ
ルマニウムの残留もないことから、シリコン表面の清浄
化が完全に行われていることが判った。
に抑えられていた。このことから、シリコン酸化物及び
炭化水素等の不純物が充分に除去されており、また、ゲ
ルマニウムの残留もないことから、シリコン表面の清浄
化が完全に行われていることが判った。
【００３０】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明は、シリコン基板上にトランジスタ等
の電子部品を形成する前段階としての基板清浄化の工程
において、表面に残留する不純物の除去に係る基板の処
理温度を低減させることができ、また、除去時間を短く
することができる。更に、一度で複数枚の基板を処理で
き、これにより、処理に係るコストを低減させることが
できる。
たように、本発明は、シリコン基板上にトランジスタ等
の電子部品を形成する前段階としての基板清浄化の工程
において、表面に残留する不純物の除去に係る基板の処
理温度を低減させることができ、また、除去時間を短く
することができる。更に、一度で複数枚の基板を処理で
き、これにより、処理に係るコストを低減させることが
できる。
【図１】本発明の一実施例に係るシリコン基板の清浄化
を行う装置の模式図である。
を行う装置の模式図である。
【図２】従来技術におけるシリコン基板表面の清浄化を
行う装置の模式図である。
行う装置の模式図である。
【符号の説明】 １，６ 真空容器 ２，７ 基板加熱台 ３，８ シリコン基板 ４ 流量調整バルブ ５ ガス排気ポンプ ９ ゲルマニウム分子線 １０ 固体ゲルマニウム １１ 加熱るつぼ
Claims (2)
- 【請求項１】 シリコン基板を真空容器中に配置し、ゲ
ルマニウム水素化物ガスに前記基板を曝して同時に前記
基板を加熱することを特徴とするシリコン基板表面の清
浄化方法。 - 【請求項２】 真空容器に真空排気用ポンプ、シリコン
基板を保持する支え具、基板を加熱する装置、ゲルマニ
ウム水素化物を導入する機構を具備することを特徴とす
るシリコン基板表面の清浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16400996A JPH1012580A (ja) | 1996-06-25 | 1996-06-25 | シリコン基板表面の清浄化方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16400996A JPH1012580A (ja) | 1996-06-25 | 1996-06-25 | シリコン基板表面の清浄化方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1012580A true JPH1012580A (ja) | 1998-01-16 |
Family
ID=15785042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16400996A Withdrawn JPH1012580A (ja) | 1996-06-25 | 1996-06-25 | シリコン基板表面の清浄化方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1012580A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7084041B2 (en) | 2003-03-06 | 2006-08-01 | Samsung Electronics, Co., Ltd. | Bipolar device and method of manufacturing the same including pre-treatment using germane gas |
-
1996
- 1996-06-25 JP JP16400996A patent/JPH1012580A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7084041B2 (en) | 2003-03-06 | 2006-08-01 | Samsung Electronics, Co., Ltd. | Bipolar device and method of manufacturing the same including pre-treatment using germane gas |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030902 |