JP3076202B2 - Method of depositing polysilicon film for EG - Google Patents
Method of depositing polysilicon film for EGInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ＥＧ（Ｅｘｔｒｉｎｓ
ｉｃ Ｇｅｔｔｅｒｉｎｇ）用のポリシリコン膜の被着
方法、詳しくはポリバックシール法におけるＥＧ層とし
てシリコンウェーハ裏面に被着されるポリシリコン膜堆
積の前処理方法に関する。The present invention relates to an EG (Extrins)
The present invention relates to a method for depositing a polysilicon film for ic gettering, and more particularly, to a pretreatment method for depositing a polysilicon film deposited on the back surface of a silicon wafer as an EG layer in a polyback sealing method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】デバイス製造工程中に、金属不純物等の
汚染が生じると、デバイス特性の劣化や歩留まりの低下
を引き起こす。工程中で不純物をシリコンウェーハ表面
の活性領域から取り除くためのゲッタリング技術の一つ
として、ＥＧ法が知られている。このＥＧ法にあって
も、バックサイドダメージ法、リンゲッタ法等ともに、
ポリバックシール法が知られている。ポリバックシール
法は、エッチング処理後のシリコンウェーハの裏面にポ
リシリコン膜を被着、形成し、このポリシリコン膜によ
り汚染不純物、点欠陥等を捕獲する方法である。2. Description of the Related Art Contamination such as metal impurities during the device manufacturing process causes deterioration of device characteristics and yield. The EG method is known as one of the gettering techniques for removing impurities from an active region on the surface of a silicon wafer during a process. Even in this EG method, both the backside damage method and the ring getter method
The polyback sealing method is known. The poly back seal method is a method in which a polysilicon film is deposited and formed on the back surface of a silicon wafer after an etching process, and contaminant impurities, point defects, and the like are captured by the polysilicon film.
【０００３】これまでのシリコンウェーハ裏面へのポリ
シリコン膜の被着は、以下のように行われていた。ま
ず、混酸エッチングによりウェーハの加工ダメージを完
全に除去する。その後、ＳＣ−２（Ｓｔａｎｄａｒｄ
Ｃｌｅａｎｉｎｇ−２）洗浄や、界面活性剤を含んだ弱
アルカリ性のエッチング液による洗浄を施す。さらにこ
の後、シリコンウェーハの裏面にＣＶＤによりポリシリ
コン膜を堆積していた。Conventionally, the deposition of a polysilicon film on the back surface of a silicon wafer has been performed as follows. First, the processing damage of the wafer is completely removed by mixed acid etching. Then, SC-2 (Standard)
Cleaning-2) Cleaning and cleaning with a weak alkaline etchant containing a surfactant are performed. Thereafter, a polysilicon film is deposited on the back surface of the silicon wafer by CVD.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来技術にあっては、ポリシリコン膜堆積前のシリ
コンウェーハは、その表裏面に、界面活性剤や環境から
の有機物が付着していた。この結果、ポリシリコン膜の
堆積中に、その堆積膜にごみ等の異物が含まれて汚れ、
突起等の不良を引き起こしていた。However, in such a conventional technique, a surface active agent or an organic substance from the environment adheres to the front and back surfaces of the silicon wafer before the polysilicon film is deposited. As a result, during the deposition of the polysilicon film, the deposited film contains foreign matters such as dust and becomes dirty.
This caused defects such as protrusions.
【０００５】また、ポリシリコン膜とウェーハ裏面との
界面の金属不純物レベルを改善するため、ポリシリコン
膜の堆積前にウェーハ裏面に塩酸処理またはフッ酸処理
を施すことも考えられる。しかし、この処理後、堆積し
たポリシリコン膜は、粒界の大きな多結晶となってしま
い、ゲッタリング能力自体が低下するという課題が生じ
ていた。In order to improve the level of metal impurities at the interface between the polysilicon film and the back surface of the wafer, it is conceivable to subject the back surface of the wafer to a hydrochloric acid treatment or a hydrofluoric acid treatment before depositing the polysilicon film. However, after this process, the deposited polysilicon film becomes polycrystal having a large grain boundary, and there has been a problem that the gettering ability itself is reduced.
【０００６】そこで、本発明者らは、上記課題を解決す
べく検討を重ねた結果、上記ポリシリコン膜堆積前の酸
化還元処理（ＳＣ−１洗浄または無機アルカリ／Ｈ2Ｏ2
洗浄）の後、ウェーハにフッ酸処理を施し、さらに、こ
のウェーハ裏面に清浄な酸化膜を形成するようにした。
この結果、金属不純物レベルが低く、かつ、粒界の小さ
なポリシリコン膜を収率良く形成することができること
を知見した。また、この清浄な酸化膜の形成には、オゾ
ン溶液またはオゾンガスを使用することが、有効であ
る。さらに、オゾン溶液の液中濃度を、０．５ｐｐｍ以
上とすると、数オングストロームの厚さの清浄な酸化膜
を形成することができることを知見した（図３参照）。
清浄な酸化膜を形成することができる理由は、上記前処
理洗浄においてウェーハ表面に付着した残留有機成分
や、環境から付着した比較的分子量の小さな有機物が、
オゾンの有機物分解特性により、分解除去されるからで
あると、推定される。The inventors of the present invention have conducted various studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, have found that the oxidation-reduction treatment (SC-1 cleaning or inorganic alkali / H 2 O 2
After cleaning, the wafer was subjected to hydrofluoric acid treatment, and a clean oxide film was formed on the back surface of the wafer.
As a result, they have found that a polysilicon film having a low metal impurity level and a small grain boundary can be formed with a high yield. To form this clean oxide film, it is effective to use an ozone solution or ozone gas. Furthermore, it has been found that when the concentration of the ozone solution in the solution is 0.5 ppm or more, a clean oxide film having a thickness of several angstroms can be formed (see FIG. 3).
The reason that a clean oxide film can be formed is that the residual organic components attached to the wafer surface in the above pretreatment cleaning and organic substances having a relatively small molecular weight attached from the environment,
It is presumed that this is because ozone is decomposed and removed due to the organic substance decomposition characteristics.
【０００７】よって、ポリシリコン膜堆積前のウェーハ
裏面は、有機物、金属不純物のきわめて少ない清浄面を
保持することができ、同時に数オングストローム程度の
酸化膜を形成した結果、上記ウェーハ裏面の清浄さを保
持したままポリシリコン膜を被着することができる。Therefore, the back surface of the wafer before the deposition of the polysilicon film can maintain a clean surface with very few organic substances and metal impurities, and at the same time, an oxide film of about several angstroms is formed. The polysilicon film can be deposited while holding.
【０００８】そこで、本発明は、有機物等の汚染による
汚れ、突起等がなく、金属不純物レベルが向上し、か
つ、粒界が小さくてゲッタリング能力が低下することも
ない、ＥＧ用ポリシリコン膜を形成することができるポ
リシリコン膜の被着方法を提供することを、その目的と
している。Therefore, the present invention provides a polysilicon film for EG which is free from contamination, projections, etc. due to contamination of organic substances and the like, has an improved level of metal impurities, has a small grain boundary and does not lower gettering ability. It is an object of the present invention to provide a method for depositing a polysilicon film capable of forming a polysilicon film.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】請求項１に記載した発明
は、シリコンウェーハを表面酸化還元処理を施した後、
フッ酸処理を施し、続いてオゾン溶液またはオゾンガス
を使用して酸化処理を施し、さらにこのシリコンウェー
ハの裏面にポリシリコン膜を被着するＥＧ用ポリシリコ
ン膜の被着方法である。ここで、シリコンウェーハに施
される表面酸化還元処理とは、酸化剤と還元剤との両方
を持ち合わせた混合液による処理をいう。例えばＳＣ−
１洗浄、フッ酸／硝酸洗浄などを意味している。また、
フッ酸処理後、上記オゾン溶液またはオゾンガスを使用
して酸化膜を形成する。これは、シリコンウェーハの表
面を親水化することが必要だからである。例えば３オン
グストローム程度の厚さの酸化膜を形成する。According to the first aspect of the present invention, after a silicon wafer is subjected to a surface oxidation-reduction treatment,
This is a method for depositing a polysilicon film for EG in which a hydrofluoric acid treatment is performed, followed by an oxidation treatment using an ozone solution or an ozone gas, and further a polysilicon film is deposited on the back surface of the silicon wafer. Here, the surface oxidation-reduction treatment performed on the silicon wafer refers to a treatment using a mixed solution having both an oxidizing agent and a reducing agent. For example, SC-
1 cleaning, hydrofluoric acid / nitric acid cleaning, etc. Also,
After the hydrofluoric acid treatment, an oxide film is formed using the above ozone solution or ozone gas. This is because it is necessary to make the surface of the silicon wafer hydrophilic. For example, an oxide film having a thickness of about 3 angstroms is formed.
【００１０】請求項２に記載した発明は、上記オゾン溶
液またはオゾンガスのオゾン濃度は０．５ｐｐｍ以上で
ある請求項１に記載のＥＣ用ポリシリコン膜の被着方法
である。The invention according to claim 2 is the method for depositing a polysilicon film for EC according to claim 1, wherein the ozone concentration of the ozone solution or ozone gas is 0.5 ppm or more.
【００１１】請求項３に記載した発明は、上記ポリシリ
コン膜の被着はＣＶＤ法による請求項１または請求項２
に記載のＥＧ用ポリシリコン膜の被着方法である。具体
的には減圧ＣＶＤ法による。酸化膜厚とオゾン濃度との
関係から酸化作用が安定するためである。According to a third aspect of the present invention, the deposition of the polysilicon film is performed by a CVD method.
2. The method for depositing a polysilicon film for EG described in (1). Specifically, a low pressure CVD method is used. This is because the oxidation action is stabilized from the relationship between the oxide film thickness and the ozone concentration.
【００１２】[0012]
【００１３】[0013]
【作用】請求項１に記載した発明では、シリコンウェー
ハの裏面を例えばＳＣ−１液で洗浄した後、裏面をフッ
酸処理し、さらに、この裏面をオゾン液またはオゾンガ
スで処理して酸化膜を形成する。ＳＣ−１洗浄（表面酸
化還元処理）により、シリコンウェーハの表裏面に付着
した有機物、カーボンなどを除去する。そして、フッ酸
洗浄によりシリコンウェーハの裏面を清浄化する。フッ
酸は、ＳＣ−１洗浄により生成されたシリコン酸化物と
反応し、このシリコン酸化物と共に不純物を除去するこ
ととなる。シリコンウェーハの表裏面は、酸化膜、不純
物などが存在しない清浄な面となる。この後、シリコン
ウェーハをオゾン溶液またはオゾンガスで処理して酸化
膜を形成する。酸化膜により、清浄化した裏面をその状
態に保持するものである。このオゾン処理により、より
清浄な酸化膜を形成することができる。過酸化水素中に
おける酸化処理、気相中での酸化処理などに比較して、
オゾン溶液処理は、適切な酸化力により、最も不純物の
少ない清浄な酸化を行うことができる。オゾン溶液は、
溶媒である超純水にオゾンを溶かしこんでいるからであ
る。そして、この酸化膜上にポリシリコン膜を被着す
る。シリコンウェーハの裏面とこのポリシリコン膜との
界面を清浄に保持しているため、ポリシリコン膜が汚染
されることがない。According to the first aspect of the present invention, the back surface of the silicon wafer is washed with, for example, SC-1 solution, the back surface is treated with hydrofluoric acid, and the back surface is further treated with an ozone solution or ozone gas to form an oxide film. Form. By SC-1 cleaning (surface oxidation-reduction treatment), organic substances, carbon, and the like attached to the front and back surfaces of the silicon wafer are removed. Then, the back surface of the silicon wafer is cleaned by hydrofluoric acid cleaning. The hydrofluoric acid reacts with the silicon oxide generated by the SC-1 cleaning, and removes impurities together with the silicon oxide. The front and back surfaces of the silicon wafer are clean surfaces free of oxide films, impurities, and the like. Thereafter, the silicon wafer is treated with an ozone solution or an ozone gas to form an oxide film. The oxide film keeps the cleaned back surface in that state. By this ozone treatment, a cleaner oxide film can be formed. Compared to oxidation treatment in hydrogen peroxide, oxidation treatment in the gas phase, etc.
In the ozone solution treatment, clean oxidation with the least amount of impurities can be performed with an appropriate oxidizing power. Ozone solution
This is because ozone is dissolved in ultrapure water as a solvent. Then, a polysilicon film is deposited on the oxide film. Since the interface between the back surface of the silicon wafer and the polysilicon film is kept clean, the polysilicon film is not contaminated.
【００１４】また、請求項２に記載の発明においては、
オゾン溶液またはオゾンガスを使用して酸化膜を形成す
る。この場合のオゾン濃度は０．５ｐｐｍ以上である。
このため、清浄さの維持に好適な厚さの酸化膜（３オン
グストローム程度の酸化膜）を容易に形成することがで
きる。Further, in the invention according to claim 2,
An oxide film is formed using an ozone solution or ozone gas. In this case, the ozone concentration is 0.5 ppm or more.
Therefore, it is possible to easily form an oxide film (an oxide film of about 3 angstroms) having a thickness suitable for maintaining cleanliness.
【００１５】請求項３に記載した発明では、ポリシリコ
ン膜の被着をＣＶＤ法で行う。例えば減圧ＣＶＤ法によ
り清浄な環境を維持しつつ、ポリシリコン膜を被着する
ことができることとなる。According to the third aspect of the present invention, the polysilicon film is deposited by a CVD method. For example, a polysilicon film can be deposited while maintaining a clean environment by a low pressure CVD method.
【００１６】[0016]
【００１７】[0017]
【実施例】以下、図面を参照して本発明方法の実施例に
ついて説明する。図１に示すように、ＣＺ、Ｐ型、（１
００）、６インチウェーハについて、前洗浄としてＳＣ
−１洗浄を行う。ＳＣ−１洗浄は、８５℃のＮＨ4ＯＨ
／Ｈ2Ｏ2／Ｈ2Ｏ＝１：１：５の混合溶液中に１０分間
浸漬して行う。次いで、室温での超純水（ＤＩＷ）リン
ス後、室温で体積濃度５％のフッ酸（ＨＦ）洗浄を施
す。さらに、室温での超純水リンス後、室温でのオゾン
溶液（０．５ｐｐｍ）による洗浄、超純水リンスを施
し、裏面に清浄な酸化膜を形成する。なお、オゾン溶液
は、通常の超純水にオゾンガスを溶かし込んだもので、
室温で保持している。そして、この後、減圧ＣＶＤ法に
よりポリシリコン膜を被着する。減圧ＣＶＤ法の条件
は、例えば東京ハイテック（株）の縦型ＬＰ−ＣＶＤシ
ステムを使用し、堆積ガスはモノシラン、堆積温度は６
４０〜６６０℃、成長レートは１５０オングストローム
／分、堆積する膜厚は１．５μｍとする。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the method of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, CZ, P type, (1
00), for 6-inch wafers, SC
-1 Wash. SC-1 cleaning is performed at 85 ° C. NH 4 OH
It is immersed in a mixed solution of / H 2 O 2 / H 2 O = 1: 1: 5 for 10 minutes. Next, after rinsing with ultrapure water (DIW) at room temperature, a hydrofluoric acid (HF) with a volume concentration of 5% is washed at room temperature. Further, after rinsing with ultrapure water at room temperature, washing with an ozone solution (0.5 ppm) at room temperature and rinsing with ultrapure water are performed to form a clean oxide film on the back surface. The ozone solution is obtained by dissolving ozone gas in ordinary ultrapure water.
Keep at room temperature. Thereafter, a polysilicon film is deposited by a low pressure CVD method. The conditions of the low pressure CVD method are, for example, a vertical LP-CVD system manufactured by Tokyo High Tech Co., Ltd., the deposition gas is monosilane, and the deposition temperature is
The temperature is 40 to 660 ° C., the growth rate is 150 Å / min, and the film thickness to be deposited is 1.5 μm.
【００１８】図２は、オゾン溶液の濃度と酸化膜の厚さ
との関係を示すグラフである。ＨＦ処理品では酸化膜が
ほとんど除去されるのに対し、上記したようにオゾン濃
度を０．５ｐｐｍ以上に高めた処理（室温、４分間浸
漬）では、その酸化膜の膜厚は５オングストローム以上
となる。膜厚はＥＳＣＡ、エリプソメータで測定した。
このエリプソメータでの測定値は酸化膜（ＳｉＯ2）表
面の有機物を含んでいる。このグラフからオゾン溶液の
濃度が０．５ｐｐｍ以上では清浄な酸化膜が形成される
ことがわかる。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the concentration of the ozone solution and the thickness of the oxide film. While the oxide film is almost completely removed in the HF-treated product, the film thickness of the oxide film is 5 Å or more in the process of increasing the ozone concentration to 0.5 ppm or more (immersion at room temperature for 4 minutes) as described above. Become. The film thickness was measured with an ESCA and an ellipsometer.
The value measured by the ellipsometer includes an organic substance on the surface of the oxide film (SiO 2 ). From this graph, it is understood that a clean oxide film is formed when the concentration of the ozone solution is 0.5 ppm or more.
【００１９】表１は従来方法と本発明方法との比較を示
す。これはポリシリコン膜中の不純物濃度を示すもので
ある。表面分析は、フレームレス原子吸光法によった。
表１に示すように、不純物レベルは１桁改善された。従
来方法は、ＳＣ−１洗浄、純水リンス、ＳＣ−２洗浄、
純水リンス後にポリシリコン膜を被着したものである。
これに対して本発明方法ではＳＣ−１洗浄、ＨＦ洗浄、
オゾン溶液ディップ、ＣＶＤによるポリシリコン膜を被
着している。Table 1 shows a comparison between the conventional method and the method of the present invention. This indicates the impurity concentration in the polysilicon film. Surface analysis was by flameless atomic absorption spectrometry.
As shown in Table 1, the impurity level was improved by one digit. Conventional methods include SC-1 cleaning, pure water rinsing, SC-2 cleaning,
A polysilicon film is deposited after rinsing with pure water.
On the other hand, in the method of the present invention, SC-1 cleaning, HF cleaning,
A polysilicon film is deposited by ozone solution dip and CVD.
【００２０】[0020]
【表１】 [Table 1]
【００２１】[0021]
【発明の効果】本発明によれば、汚れ、突起等のないポ
リシリコン膜を形成することができる。また、このポリ
シリコン膜を被着する際の生産性が向上する。このポリ
シリコン膜はその不純物グレードが向上している。よっ
て、ゲッタリング能力を高めたポリシリコン膜を形成す
ることができる。According to the present invention, it is possible to form a polysilicon film free from dirt, protrusions and the like. Further, the productivity when depositing the polysilicon film is improved. This polysilicon film has an improved impurity grade. Therefore, a polysilicon film with improved gettering ability can be formed.
【図１】本発明の一実施例に係るＥＧ用ポリシリコン膜
の被着方法を示す工程図である。FIG. 1 is a process chart showing a method of depositing a polysilicon film for EG according to one embodiment of the present invention.
【図２】本発明の一実施例に係るオゾン濃度と酸化膜厚
さとの関係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing a relationship between an ozone concentration and an oxide film thickness according to one embodiment of the present invention.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高石 和成 東京都千代田区岩本町３丁目８番16号 三菱マテリアルシリコン株式会社内 (72)発明者 遠藤 光弘 東京都千代田区岩本町３丁目８番16号 三菱マテリアルシリコン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭52−120777（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−315144（ＪＰ，Ａ) 前田和夫「最新ＬＳＩプロセス技術」 （昭58−７−25）工業調査会 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/322 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kazunari Takaishi 3-8-16 Iwamotocho, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Mitsubishi Materials Silicon Corporation (72) Inventor Mitsuhiro Endo 3--8, Iwamotocho, Chiyoda-ku, Tokyo No. 16 Inside Mitsubishi Materials Silicon Corporation (56) References JP-A-52-120777 (JP, A) JP-A-1-315144 (JP, A) Kazuo Maeda, "Latest LSI Process Technology" (58-7-25, 1983) ) Industrial Research Committee (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/322
Claims (3)
施した後、フッ酸処理を施し、 続いて、オゾン溶液またはオゾンガスを使用して酸化処
理を施し、 さらに、このシリコンウェーハの裏面にポリシリコン膜
を被着するＥＧ用ポリシリコン膜の被着方法。1. A silicon wafer is subjected to a surface oxidation-reduction treatment, a hydrofluoric acid treatment, an oxidation treatment using an ozone solution or an ozone gas, and a polysilicon film on the back surface of the silicon wafer. And a method of depositing a polysilicon film for EG.
ン濃度は０．５ｐｐｍ以上である請求項１に記載のＥＧ
用ポリシリコン膜の被着方法。2. The EG according to claim 1, wherein the ozone concentration of the ozone solution or ozone gas is 0.5 ppm or more.
Of depositing polysilicon film for use.
よる請求項１または請求項２に記載のＥＧ用ポリシリコ
ン膜の被着方法。3. The method according to claim 1, wherein the polysilicon film is deposited by a CVD method.
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