JP4951625B2 - シリコン表面の調製 - Google Patents
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Description
本出願は、米国特許第6,620,743号(Pagliaro他、2001年3月26日出願)に関連する。
図1の工程10は、水酸化アンモニウム/過酸化水素混合物(APM)によりシリコンウェーハを任意に洗浄することを包含する。好ましい実施形態の水酸化アンモニウム/過酸化水素洗浄工程10は、800mL〜1,000mLの30%過酸化水素、300mL〜600mLの29%水酸化アンモニウム及び11ガロン(41L)の水の溶液を用いる。したがって総浴濃度は、好ましくは0.50容積%〜0.80容積%の水酸化アンモニウム、さらに好ましくは0.58容積%〜0.73容積%の水酸化アンモニウムである。総浴濃度は、好ましくは約0.10%〜0.50%過酸化水素、さらに好ましくは約0.21%〜約0.42%過酸化水素である。溶液は、好ましくは約20℃〜50℃の温度、さらに好ましくは30℃〜40℃で保持され、そしてウェーハは約5分〜15分間、溶液中に保持される。図1の工程10のAPM溶液は、RCA洗浄プロセスのSC−1溶液と同様である。
図1の希フッ化水素(dHF)酸処理工程20は、APM洗浄工程10の後、又はシリコン表面の調製における第1の工程として実施され得る。
シリコンウェーハが工程20において希フッ化水素酸で処理された後、図1のすすぎ工程30における処理されたシリコン表面の最大水素パシベーション(passivation)のために、シリコンウェーハは超純水ですすがれる。すすぎ30のために用いられる超純水は、望ましくは、安定な水素終端化及び粒子中性状態を維持するために希フッ化水素酸を生成するために用いられる超純水と同一純度を有する。処理されたシリコンウェーハは、好ましくは前のエッチング工程からすべてのHF酸及び粒子を除去するのに十分な時間、超純水ですすがれる。特定時間は、処理のために用いられる容器の容積及びすすぎ水の流量によって変わる。
シリコンウェーハが超純水ですすがれた後、シリコンウェーハ50は図1の乾燥工程40で乾燥される。種々の乾燥装置が乾燥工程40に適しているが、Rhetech480STは、Rhetech, Inc. (Coopersburg, PA)から市販されている例示的なスピン/すすぎ乾燥機である。例示的な一実施形態では、シリコンウェーハは、in−situすすぎ工程30でのすすぎ後にスピン/すすぎ乾燥機に移され得る。スピンのみの乾燥工程40では、シリコンウェーハは、約15slm〜25slmの速度で熱イオン化窒素が乾燥機中に流入される間、スピン乾燥される。熱窒素ガスは、好ましくは60℃〜80℃の温度で、さらに好ましくは60℃〜80℃の温度で、最も好ましくは約70℃の温度である。乾燥サイクルは、機械のすすぎサイクルを用いることなく、400rpm〜600rpmで実行される。窒素流は、乾燥機に進入する前に0.003μmより大きい粒子を除去するフィルターを通過させられる。したがって、例示的な一実施形態では、シリコンウェーハは、裸シリコンウェーハに関しては240秒間、又はヒーター処理し、帯電防止(イオン化)処理したパターニングされたシリコンウェーハに関しては480秒間、500rpmで乾燥工程40において乾燥される。
PRE=100×(PC処理前−PC乾燥後)/(PC処理前)
(式中、「PRE」は処理/すすぎ/乾燥プロセス全体の粒子除去効率を意味し、そして「PC」は粒子数を意味する)。上記に開示されたPREに関する粒子数は、Tencor Surfscan(登録商標)6200又はSP−1粒子計数器(KLA-Tencor, San Jose, CAから市販されている)を用いて測定された。
1. プロセシングは低温で実行される;
2. 設備及び化学物質の経費が安い;
3. 当該方法はカスタマーにより容易に許容される;
4. 当該方法は、様々な市販の設備を使用することにより用いられ得る;
5. エッチング薬液はシンプルである;そして
6. 当該方法は安全であり、最小限の環境有害廃棄物質しか生じない。
図2に示した方法による希フッ化水素酸処理工程22は、図1に示した方法の工程20と同様であるが、但し、工程22は陰イオン性界面活性剤を含まない。いくつかの実施形態では、工程22は好ましくは、水素ガス化水中でフッ化水素酸を希釈し、又はそうでなければHF水溶液を水素化することを包含する。処置工程22におけるHF溶液の水素化は有利には、水素ラジカル(H+)の余剰を生じて、自然酸化膜の解離及び除去中のシリコン表面の最適なSi−H終端化を増強する。水素ガス化水は、以下に開示され、希HF溶液の調製に含まれる図3に示す方法により調製され得る。しかしながら有利な安定性及び水素終端化は、処理工程22において水素ガス化水を利用しないが、すすぎ工程32において水素ガス化水を用いる実施形態においてさえ得られ得る。
シリコンウェーハが工程22において希フッ化水素酸で処理された後、シリコンウェーハは、図2のin−situすすぎ工程32において水素ガス化水でin−situですすがれる。in−situすすぎ32のために用いられる水素ガス化水は、望ましくは1.2〜1.6ppmの溶存水素濃度を有し、そして以下に記載される図3で示される方法に従って調製される。水素ガス化水の使用は、有利には、水素ラジカル(H+)の余剰を生じて、すすぎ工程中の最適なSi−H終端化を増強し、そして浴の薬液中に懸濁される粒子のゼータ電位を正に荷電して、粒子がシリコン表面に付着するのを遅らせる。したがって、水素ガス化水はシリコン表面の水素終端化を形成するか又は維持するのを手助けし、これが、汚染粒子がシリコンの表面に付着するのを防止するのに役立つ。
Claims (21)
- シリコン表面の調製方法であって、
先行する酸化工程を伴わずにシリコン表面を希フッ化水素酸で処理すること;
処理後に水素ガス化水で、処理容器内にてシリコン表面をその場ですすぐこと(ただし、シリコン表面は処理とすすぎとの間に空気に曝露しない);及び
すすぎ後にシリコン表面を乾燥すること
を包含する、シリコン表面の調製方法。 - 前記処理、すすぎ及び乾燥後に前記シリコン表面が水素終端化シリコン表面を有する、請求項1に記載の方法。
- 水素ガス化水による前記すすぎが、水素ガス化水を用いない方法と比較して前記シリコン表面の水素終端化を改良する、請求項2に記載の方法。
- 前記すすぎが、メガソニックエネルギーを前記水素ガス化水に適用することを包含する、請求項1に記載の方法。
- 前記メガソニックエネルギーが、約800〜1200kHzの周波数での振動を含む、請求項4に記載の方法。
- 前記処理、すすぎ及び乾燥が95%より大きい粒子除去効率を有する、請求項4に記載の方法。
- 前記水素ガス化水が約1.2〜1.6ppmの溶存水素濃度を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記希フッ化水素酸が水素化水溶液を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記水素化水溶液が、該水素化水溶液を用いない方法と比較して前記シリコン表面上の水素終端化を増強する過剰の水素ラジカルを生じる、請求項8に記載の方法。
- 前記水素ガス化水が、該水素ガス化水中に懸濁される粒子のゼータ電位を正に荷電するよう構成される、請求項1に記載の方法。
- 前記乾燥がイソプロピルアルコールを用いることを包含する、請求項1に記載の方法。
- 前記処理され、すすがれ、且つ乾燥されたシリコン表面が、約3日より長い間空気に曝露後に1Å未満の自然酸化膜を成長させる、請求項1に記載の方法。
- 集積回路の形成方法であって、集積回路の形成のための基板の表面を、この表面を希フッ化水素酸で処理した後で水素ガス化水に曝露することを包含し、前記表面の処理及び曝露は、前記処理及び曝露の間に前記表面を空気に曝すことなく同じ容器内で行い、先行する酸化工程を伴わずに前記処理及び曝露を行う集積回路の形成方法。
- 前記表面が水素終端化シリコン表面を含む、請求項13に記載の方法。
- 前記水素ガス化水に前記表面を曝露することが、該水素ガス化水に該表面を曝露することを包含しない方法と比較して前記水素終端化シリコン表面の水素終端化を改良するよう構成される、請求項14に記載の方法。
- 前記すすぎが、メガソニックエネルギーにシリコン表面を曝露することを包含する、請求項13に記載の方法。
- 前記メガソニックエネルギーが、約800〜1200kHzの周波数での振動を含む、請求項16に記載の方法。
- 前記水素ガス化水が約1.2〜1.6ppmの溶存水素濃度を有する、請求項13に記載の方法。
- 前記水素ガス化水が、該水素ガス化水中に懸濁される粒子のゼータ電位を正に荷電するよう構成される、請求項13に記載の方法。
- 前記表面をイソプロピルアルコールに曝露することをさらに包含する、請求項13に記載の方法。
- 前記処理された基板の表面上にエピタキシャル層を形成することをさらに包含する、請求項13に記載の方法。
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