JPH05326477A - 半導体基板表面のハロゲン除去方法 - Google Patents
半導体基板表面のハロゲン除去方法Info
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- JPH05326477A JPH05326477A JP13349192A JP13349192A JPH05326477A JP H05326477 A JPH05326477 A JP H05326477A JP 13349192 A JP13349192 A JP 13349192A JP 13349192 A JP13349192 A JP 13349192A JP H05326477 A JPH05326477 A JP H05326477A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】半導体基板の残留ハロゲンを除去する際に半導
体基板に実質的な損傷を与えずに、低温プロセスを可能
とする。 【構成】処理すべき半導体基板の入れられた処理室
（３）を超高真空にした後、微量の水素ガスを処理室
（３）に導入し、水素圧力を10-5〜10-4トールに維持し
ながら300 ℃程度の温度で半導体基板を熱処理すること
を特徴とする。
体基板に実質的な損傷を与えずに、低温プロセスを可能
とする。 【構成】処理すべき半導体基板の入れられた処理室
（３）を超高真空にした後、微量の水素ガスを処理室
（３）に導入し、水素圧力を10-5〜10-4トールに維持し
ながら300 ℃程度の温度で半導体基板を熱処理すること
を特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板上への薄膜
形成時の前処理における半導体基板表面のハロゲン除去
方法に関するものである。
形成時の前処理における半導体基板表面のハロゲン除去
方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】半導体エピタキシャル層成長や金属半導体
界面形成の質及び信頼を高めるためには、前処理として
半導体上の自然酸化膜や汚染物質を完全に除去すること
が重要である。その一つの方法として化学処理により洗
浄した半導体基板をハロゲンガスにより表面エッチング
して基板表面の自然酸化膜やカーボン系不純物の除去を
行う方法が知られている。この方法を実施する処理装置
の一例を添付図面の図１に示す。図示装置はエッチング
室１と、準備室２と、試料加熱機構を備えた熱処理また
は成膜室３とから成っている。各室はゲート弁４、５で
仕切られおり、そして各室には排気ポンプ（図示してな
い）が接続されている。エッチング室１にはエッチング
用のハロゲンガス導入機構６及びハロゲンガスの供給を
制御するマスフローコントローラ７が設けられ、また熱
処理または成膜室３には水素ガス導入機構８及び水素ガ
スの供給を制御するマスフローコントローラ９が設けら
れている。熱処理または成膜室３は10-8トール以下の超
高真空にできるように構成されている。なお図１におい
て10は基板ホルダ、11は処理すべき半導体基板を準備室
２を介してエッチング室１、または熱処理または成膜室
３へ搬入したりこれらの室から搬出するための基板搬送
機構である。
界面形成の質及び信頼を高めるためには、前処理として
半導体上の自然酸化膜や汚染物質を完全に除去すること
が重要である。その一つの方法として化学処理により洗
浄した半導体基板をハロゲンガスにより表面エッチング
して基板表面の自然酸化膜やカーボン系不純物の除去を
行う方法が知られている。この方法を実施する処理装置
の一例を添付図面の図１に示す。図示装置はエッチング
室１と、準備室２と、試料加熱機構を備えた熱処理また
は成膜室３とから成っている。各室はゲート弁４、５で
仕切られおり、そして各室には排気ポンプ（図示してな
い）が接続されている。エッチング室１にはエッチング
用のハロゲンガス導入機構６及びハロゲンガスの供給を
制御するマスフローコントローラ７が設けられ、また熱
処理または成膜室３には水素ガス導入機構８及び水素ガ
スの供給を制御するマスフローコントローラ９が設けら
れている。熱処理または成膜室３は10-8トール以下の超
高真空にできるように構成されている。なお図１におい
て10は基板ホルダ、11は処理すべき半導体基板を準備室
２を介してエッチング室１、または熱処理または成膜室
３へ搬入したりこれらの室から搬出するための基板搬送
機構である。
【０００３】このように構成された装置の動作におい
て、通常の化学処理により洗浄された半導体基板は、基
板搬送機構11を用いて準備室２へ導入され、予備排気が
行われる。その後、半導体基板は基板搬送機構11を用い
て準備室２からエッチング室１へ移され、ハロゲンガス
導入機構６及びマスフローコントローラ７によりエッチ
ング室１にハロゲンガスが導入され、ハロゲンガスより
半導体基板の表面エッチングが行われる。この処理によ
り半導体基板の表面の自然酸化膜やカーボン系不純物等
が除去される。しかしこの処理で使用したハロゲンが半
導体基板表面に残留してしまい、この残留ハロゲンはそ
の後の形成膜質を劣化させたり信頼性を低下させること
になる。そこでこのような半導体基板表面上の残留ハロ
ゲンを除去するため、エッチング処理した半導体基板を
エッチング室１から準備室２を介して熱処理または成膜
室３へ搬送し、熱処理または成膜室３内を超高真空に排
気するかまたは水素ガス導入機構８及びマスフローコン
トローラ９により常圧水素ガスを導入して、基板を加熱
して残留ハロゲンの除去が行われる。この場合、半導体
基板表面上の残留ハロゲンを除去するためには超高真空
中においても700 ℃以上の高温にする必要がある。
て、通常の化学処理により洗浄された半導体基板は、基
板搬送機構11を用いて準備室２へ導入され、予備排気が
行われる。その後、半導体基板は基板搬送機構11を用い
て準備室２からエッチング室１へ移され、ハロゲンガス
導入機構６及びマスフローコントローラ７によりエッチ
ング室１にハロゲンガスが導入され、ハロゲンガスより
半導体基板の表面エッチングが行われる。この処理によ
り半導体基板の表面の自然酸化膜やカーボン系不純物等
が除去される。しかしこの処理で使用したハロゲンが半
導体基板表面に残留してしまい、この残留ハロゲンはそ
の後の形成膜質を劣化させたり信頼性を低下させること
になる。そこでこのような半導体基板表面上の残留ハロ
ゲンを除去するため、エッチング処理した半導体基板を
エッチング室１から準備室２を介して熱処理または成膜
室３へ搬送し、熱処理または成膜室３内を超高真空に排
気するかまたは水素ガス導入機構８及びマスフローコン
トローラ９により常圧水素ガスを導入して、基板を加熱
して残留ハロゲンの除去が行われる。この場合、半導体
基板表面上の残留ハロゲンを除去するためには超高真空
中においても700 ℃以上の高温にする必要がある。
【０００４】フッ素ガスにより自然酸化膜を除去した基
板について、常圧水素中での熱処理による残留フッ素量
の熱処理温度依存性を示す一例を図４のグラフ(a) に例
示する。800 ℃近くまでは残留フッ素の減少は見られ
ず、残留フッ素を除去するには800 ℃程度の非常に高い
温度が必要であることが認められる。
板について、常圧水素中での熱処理による残留フッ素量
の熱処理温度依存性を示す一例を図４のグラフ(a) に例
示する。800 ℃近くまでは残留フッ素の減少は見られ
ず、残留フッ素を除去するには800 ℃程度の非常に高い
温度が必要であることが認められる。
【０００５】残留フッ素量の超高真空中熱処理温度依存
性を図４のグラフ(b) に示す。この場合もフッ素の除去
には超高真空中において700 ℃以上の温度が必要である
ことが認められる。
性を図４のグラフ(b) に示す。この場合もフッ素の除去
には超高真空中において700 ℃以上の温度が必要である
ことが認められる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の方法
では、700 ℃以上の高温が必要となるため、半導体基板
に与える損傷が大きくなるという問題点があった。すな
わち、最近の集積回路素子の微細化、薄膜化に伴い、一
層低温、低損傷処理が要求されている。また、自然酸化
膜除去方法としては紫外光励起水素、フッ素混合ガス処
理による自然酸化膜除去方法では、光源やプラズマ電源
等の特殊な装置が必要となり、装置の構成が複雑かつ大
型となるという問題点があった。
では、700 ℃以上の高温が必要となるため、半導体基板
に与える損傷が大きくなるという問題点があった。すな
わち、最近の集積回路素子の微細化、薄膜化に伴い、一
層低温、低損傷処理が要求されている。また、自然酸化
膜除去方法としては紫外光励起水素、フッ素混合ガス処
理による自然酸化膜除去方法では、光源やプラズマ電源
等の特殊な装置が必要となり、装置の構成が複雑かつ大
型となるという問題点があった。
【０００７】そこで、本発明は、上記のような従来法に
伴う問題点を解決して特別な装置を設ける必要なしに基
板の損傷を伴わない低い温度でハロゲンを除去できる半
導体基板表面のハロゲン除去方法を提供することを目的
としている。
伴う問題点を解決して特別な装置を設ける必要なしに基
板の損傷を伴わない低い温度でハロゲンを除去できる半
導体基板表面のハロゲン除去方法を提供することを目的
としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明による半導体基板表面のハロゲン除去方法
は、処理すべき半導体基板の入れられた処理室を超高真
空にした後、微量の水素ガスを処理室に導入し、低圧力
水素ガス中で半導体基板を比較的低い温度で熱処理する
ことを特徴としている。本発明の方法においては、好ま
しくは半導体基板は、水素圧力を10-5〜10-4トールに維
持しながら300 ℃程度の温度で加熱処理され得る。
めに、本発明による半導体基板表面のハロゲン除去方法
は、処理すべき半導体基板の入れられた処理室を超高真
空にした後、微量の水素ガスを処理室に導入し、低圧力
水素ガス中で半導体基板を比較的低い温度で熱処理する
ことを特徴としている。本発明の方法においては、好ま
しくは半導体基板は、水素圧力を10-5〜10-4トールに維
持しながら300 ℃程度の温度で加熱処理され得る。
【０００９】
【作用】本発明による半導体基板表面のハロゲン除去方
法においては、水素を供給することにより半導体基板の
表面におけるハロゲン吸着状態が変化する。また水素圧
力を低くすることにより、半導体基板の表面における反
応生成物の脱離が促進され、比較的低温度でハロゲンの
除去が可能となる。反応機構としては例えば、シリコン
基板上に残留しているフッ素の場合には、 −Ｓｉ−Ｆ（吸着）＋Ｈ2 →−Ｓｉ−ＨＦ（吸着） →（加熱）−Ｓｉ−Ｈまたは−Ｓｉ− ＋ＨＦ（気相） が推定される。
法においては、水素を供給することにより半導体基板の
表面におけるハロゲン吸着状態が変化する。また水素圧
力を低くすることにより、半導体基板の表面における反
応生成物の脱離が促進され、比較的低温度でハロゲンの
除去が可能となる。反応機構としては例えば、シリコン
基板上に残留しているフッ素の場合には、 −Ｓｉ−Ｆ（吸着）＋Ｈ2 →−Ｓｉ−ＨＦ（吸着） →（加熱）−Ｓｉ−Ｈまたは−Ｓｉ− ＋ＨＦ（気相） が推定される。
【００１０】
【実施例】以下本発明の実施例について説明する。本発
明の方法を実施する装置として図１に示す装置を用いて
説明する。装置の構成は図１について上記で説明したも
のと実質的に同じである。本発明においては、ハロゲン
ガスによるエッチング処理までは図１に関して説明した
仕方で行われる。すなわち、半導体基板は基板搬送機構
11により準備室２へ導入して、予備排気を行なった後、
基板搬送機構11を用いて準備室２からエッチング室１へ
移送される。エッチング室１にはハロゲンガス導入機構
６及びマスフローコントローラ７によりハロゲンガスが
導入され、ハロゲンガスより半導体基板の表面エッチン
グが行われ、半導体基板の表面の自然酸化膜やカーボン
系不純物等が除去される。こうしてエッチング処理を施
した半導体基板は基板搬送機構11によりエッチング室１
から準備室２を介して熱処理または成膜室３へ搬送され
る。この熱処理または成膜室３を10-8トール以下の超高
真空に排気後、水素ガス導入機構８及びマスフローコン
トローラ９により水素ガスを微量導入しながら、高真空
ポンプで熱処理または成膜室３内を排気し、水素圧力を
10-5〜10-4トールに維持する。この状態で半導体基板を
約300 ℃程度の温度に加熱し、半導体基板表面上の残留
ハロゲンを除去する。その後、導入ガスを原料ガスに切
換えることにより、所望の成膜を行うことができる。例
えば原料ガスとしてＳｉＨ4 ガスを用いた場合には、半
導体基板上にＳｉ膜が形成される。
明の方法を実施する装置として図１に示す装置を用いて
説明する。装置の構成は図１について上記で説明したも
のと実質的に同じである。本発明においては、ハロゲン
ガスによるエッチング処理までは図１に関して説明した
仕方で行われる。すなわち、半導体基板は基板搬送機構
11により準備室２へ導入して、予備排気を行なった後、
基板搬送機構11を用いて準備室２からエッチング室１へ
移送される。エッチング室１にはハロゲンガス導入機構
６及びマスフローコントローラ７によりハロゲンガスが
導入され、ハロゲンガスより半導体基板の表面エッチン
グが行われ、半導体基板の表面の自然酸化膜やカーボン
系不純物等が除去される。こうしてエッチング処理を施
した半導体基板は基板搬送機構11によりエッチング室１
から準備室２を介して熱処理または成膜室３へ搬送され
る。この熱処理または成膜室３を10-8トール以下の超高
真空に排気後、水素ガス導入機構８及びマスフローコン
トローラ９により水素ガスを微量導入しながら、高真空
ポンプで熱処理または成膜室３内を排気し、水素圧力を
10-5〜10-4トールに維持する。この状態で半導体基板を
約300 ℃程度の温度に加熱し、半導体基板表面上の残留
ハロゲンを除去する。その後、導入ガスを原料ガスに切
換えることにより、所望の成膜を行うことができる。例
えば原料ガスとしてＳｉＨ4 ガスを用いた場合には、半
導体基板上にＳｉ膜が形成される。
【００１１】図２には本発明の方法と従来法との比較例
を示し、三フッ化塩素ガスでエッチング処理した後のシ
リコン基板について図１に示すような処理装置を用いて
従来法により超高真空（10-9トール）で60分間熱処理を
行ない、熱処理後のシリコン基板の表面に残留する塩素
及びフッ素からのオージェ信号強度の熱処理温度依存性
では、塩素については500 ℃以下、またフッ素について
は300 ℃以下では減少はほとんど見られず、700 ℃以上
の高温熱処理することによって実質的に減少することが
認められる。これに対して、同様に三フッ化塩素ガスで
エッチング処理したシリコン基板について本発明による
方法に従って、微量の水素ガスを導入し、５×10-5トー
ルの低圧力水素ガス中で60分間熱処理した後のシリコン
基板の表面に残留する塩素及びフッ素からのオージェ信
号強度の熱処理温度依存性においては、上記の従来法に
よる同温度での超高真空中の熱処理の場合に比べて塩素
及びフッ素とも極めて少なくなり、約300 ℃で検出され
なくなっていることが認められる。このことは比較的低
温でシリコン基板表面上の塩素やフッ素が水素と反応
し、表面より脱離したことを示している。上の高温熱処
理することによって実質的に減少することが認められ
る。
を示し、三フッ化塩素ガスでエッチング処理した後のシ
リコン基板について図１に示すような処理装置を用いて
従来法により超高真空（10-9トール）で60分間熱処理を
行ない、熱処理後のシリコン基板の表面に残留する塩素
及びフッ素からのオージェ信号強度の熱処理温度依存性
では、塩素については500 ℃以下、またフッ素について
は300 ℃以下では減少はほとんど見られず、700 ℃以上
の高温熱処理することによって実質的に減少することが
認められる。これに対して、同様に三フッ化塩素ガスで
エッチング処理したシリコン基板について本発明による
方法に従って、微量の水素ガスを導入し、５×10-5トー
ルの低圧力水素ガス中で60分間熱処理した後のシリコン
基板の表面に残留する塩素及びフッ素からのオージェ信
号強度の熱処理温度依存性においては、上記の従来法に
よる同温度での超高真空中の熱処理の場合に比べて塩素
及びフッ素とも極めて少なくなり、約300 ℃で検出され
なくなっていることが認められる。このことは比較的低
温でシリコン基板表面上の塩素やフッ素が水素と反応
し、表面より脱離したことを示している。上の高温熱処
理することによって実質的に減少することが認められ
る。
【００１２】図３には本発明の方法によるシリコン基板
上の残留塩素及びフッ素の水素圧力依存性を例示し、三
フッ化塩素ガスでエッチング処理したシリコン基板に対
して基板温度を150 ℃にして60分間熱処理を種々の水素
圧力について行った。150 ℃の温度において超高真空状
態から水素ガスを導入して水素圧力を増加させていく
と、10-4トールまでは残留塩素及びフッ素は急激に減少
することが認められる。これは、シリコン基板表面の塩
素やフッ素と水素との反応において水素不足の状態にあ
り、反応速度が水素供給量に律速しているためと考えら
れる。なお、水素圧力を10-4トール以上に増加させる
と、残留塩素やフッ素はむしろ増加し、これは高い水素
圧力の下では水素が基板表面に大量に供給されることに
なるため反応生成物の脱離が抑制されるためでないかと
考えられる。従って、本発明では、半導体基板の表面に
残留しているハロゲンは水素圧力に大きく依存し、10-5
〜10-4トールにおいて300 ℃という非常に低い基板温度
で完全に除去できることが見出された。
上の残留塩素及びフッ素の水素圧力依存性を例示し、三
フッ化塩素ガスでエッチング処理したシリコン基板に対
して基板温度を150 ℃にして60分間熱処理を種々の水素
圧力について行った。150 ℃の温度において超高真空状
態から水素ガスを導入して水素圧力を増加させていく
と、10-4トールまでは残留塩素及びフッ素は急激に減少
することが認められる。これは、シリコン基板表面の塩
素やフッ素と水素との反応において水素不足の状態にあ
り、反応速度が水素供給量に律速しているためと考えら
れる。なお、水素圧力を10-4トール以上に増加させる
と、残留塩素やフッ素はむしろ増加し、これは高い水素
圧力の下では水素が基板表面に大量に供給されることに
なるため反応生成物の脱離が抑制されるためでないかと
考えられる。従って、本発明では、半導体基板の表面に
残留しているハロゲンは水素圧力に大きく依存し、10-5
〜10-4トールにおいて300 ℃という非常に低い基板温度
で完全に除去できることが見出された。
【００１３】ところで、上記実施例では相成長の前処理
工程としての例が示されているが、本発明の方法は金属
膜等のスパッタ、蒸着等の前処理工程にも応用すること
ができる。
工程としての例が示されているが、本発明の方法は金属
膜等のスパッタ、蒸着等の前処理工程にも応用すること
ができる。
【００１４】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の方法
によれば、処理すべき半導体基板の入れられた処理室を
超高真空にした後、微量の水素ガスを処理室に導入し、
低圧力水素ガス中で半導体基板を比較的低い温度で熱処
理することにより、従来の処理装置の構造を実質的に変
更する必要なしに半導体基板の表面に残留しているハロ
ゲンを完全に除去することができる。また本発明の方法
は単純な低温熱処理であるので、基板の損傷を低く抑え
ることができるだけでなく低コストで大量同時処理が容
易となり、極めて有用な基板処理方法を提供することが
できる。
によれば、処理すべき半導体基板の入れられた処理室を
超高真空にした後、微量の水素ガスを処理室に導入し、
低圧力水素ガス中で半導体基板を比較的低い温度で熱処
理することにより、従来の処理装置の構造を実質的に変
更する必要なしに半導体基板の表面に残留しているハロ
ゲンを完全に除去することができる。また本発明の方法
は単純な低温熱処理であるので、基板の損傷を低く抑え
ることができるだけでなく低コストで大量同時処理が容
易となり、極めて有用な基板処理方法を提供することが
できる。
【図１】 本発明の方法を実施するのに用いられ得る通
常の処理装置の一例を示す概略図。
常の処理装置の一例を示す概略図。
【図２】 本発明の方法による半導体基板上の残留ハロ
ゲンの熱処理温度依存性を従来の方法によるもの比較し
て示すグラフ。
ゲンの熱処理温度依存性を従来の方法によるもの比較し
て示すグラフ。
【図３】 本発明の方法による半導体基板上の残留ハロ
ゲンの水素圧力依存性を示すグラフ。
ゲンの水素圧力依存性を示すグラフ。
【図４】 従来の方法による残留ハロゲンの熱処理温度
依存性の一例を示すグラフ。
依存性の一例を示すグラフ。
１：エッチング室 ２：準備室 ３：熱処理または成膜室 ４：ゲート弁 ５：ゲート弁 ６：ハロゲンガス導入機構 ７：ハロゲンガスのマスフローコントローラ ８：水素ガス導入機構 ９：水素ガスのマスフローコントローラ 10：基板ホルダ 11：基板搬送機構
Claims (2)
- 【請求項１】半導体基板上への薄膜形成時の前処理にお
ける半導体基板表面のハロゲン除去方法において、処理
すべき半導体基板の入れられた処理室を超高真空にした
後、微量の水素ガスを処理室に導入し、低圧力水素ガス
中で半導体基板を比較的低い温度で熱処理することを特
徴とする半導体基板表面のハロゲン除去方法。 - 【請求項２】水素圧力を10-5〜10-4トールに維持しなが
ら300 ℃程度の温度で半導体基板を熱処理する請求項１
に記載の半導体基板表面のハロゲン除去方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13349192A JPH05326477A (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | 半導体基板表面のハロゲン除去方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13349192A JPH05326477A (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | 半導体基板表面のハロゲン除去方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05326477A true JPH05326477A (ja) | 1993-12-10 |
Family
ID=15106014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13349192A Pending JPH05326477A (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | 半導体基板表面のハロゲン除去方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05326477A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US7060206B2 (en) | 2000-01-18 | 2006-06-13 | Valence Technology, Inc. | Synthesis of metal compounds under carbothermal conditions |
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| KR20170026180A (ko) | 2015-08-31 | 2017-03-08 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 할로겐 제거 방법 및 반도체 장치의 제조 방법 |
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-
1992
- 1992-05-26 JP JP13349192A patent/JPH05326477A/ja active Pending
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