(57)【要約】【課題】半導体基板に付着したＧｅ汚染を除去できる半導体基板の汚染物除去方法を提供する。【解決手段】半導体デバイス製造過程において付着したゲルマニウム（Ｇｅ）汚染物を除去するために、酸化力を有する溶液、例えば、アンモニア−過酸化水素水（ＡＰＭ），塩酸−過酸化水素水（ＨＰＭ）、硫酸−過酸化水素水（ＳＰＭ）、王水等による処理、もしくは、酸素プラズマ処理等の酸化処理に連続して、弗酸（ＨＦ）含有水溶液による処理を行なう。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に付着したゲルマニウム汚染を除去する半導体基板の汚染物除去方法であって、半導体基板表面を酸化する酸化処理工程と、その工程の後に弗素イオン含有水溶液による洗浄を行なう洗浄工程とからなることを特徴とする半導体基板の汚染物除去方法。
【請求項２】
前記弗素イオン含有水溶液が、ＤＨＦ、ＦＰＭ及びＢＨＦの中から選ばれる一以上の組み合わせであることを特徴する請求項１に記載の半導体基板の汚染物除去方法。
【請求項３】
前記酸化処理工程が、ＡＰＭ、ＨＰＭ、ＳＰＭ及び王水の中から選ばれる一以上の組み合わせによる処理であることを特徴する請求項１または請求項２に記載の半導体基板の汚染物除去方法。
【請求項４】
前記酸化処理工程が、酸素プラズマ処理であることを特徴する請求項１または請求項２に記載の半導体基板の汚染物除去方法。
【請求項５】
前記酸化処理工程が、酸素プラズマ処理と、その後に行われるＡＰＭ、ＨＰＭ、ＳＰＭ及び王水の中から選ばれる一以上の組み合わせによる酸化処理とからなることを特徴する請求項１または請求項２に記載の半導体基板の汚染物除去方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、半導体装置製造過程で半導体基板に付着したゲルマニウム汚染を除去する半導体基板の汚染物除去方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体装置製造工程において基板に付着した金属汚染の除去方法としては、ＳＰＭ（Ｓｕｌｆｕｒｉｃ−Ｈｙｄｒｏｇｅｎ　Ｐｅｒｏｘｉｄｅ　Ｍｉｘｔｕｒｅ）やＨＰＭ（Ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｃ　ａｃｉｄ−Ｈｙｄｒｏｇｅｎ　Ｐｅｒｏｘｉｄｅ　Ｍｉｘｔｕｒｅ）溶液による洗浄が行なわれている。
図２は、従来の金属汚染の除去方法を示すフロー図であり、金属汚染基板に対し、ＳＰＭやＨＰＭ溶液による洗浄を行い（Ｓ１１）、基板を清浄化する。
また、その前段階において、ＡＰＭ（Ａｍｍｏｎｉａ−Ｈｙｄｒｏｇｅｎ　Ｐｅｒｏｘｉｄｅ　Ｍｉｘｔｕｒｅ）洗浄も行われているが、これは基板に付着したパーティクル除去の目的で行われているものであり、むしろ処理過程において混入しうる金属汚染、例えば、アルミニウム（Ａｌ），鉄（Ｆｅ）などが再付着する可能性が高く、元来、金属汚染除去を主たる目的としたものではない。
このように、今まで金属汚染除去の手段としては、主に上記のＳＰＭやＨＰＭ溶液による洗浄が行なわれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の半導体装置製造方法においては次のような問題があった。
局所的にシリコン酸化膜もしくはシリコン窒化膜が開孔されたシリコンデバイス基板において、その開孔部分に選択的にＳｉＧｅエピタキシャル膜を成長させる際、適切な成長条件を選ぶことにより、そのシリコン酸化膜もしくはシリコン窒化膜上にＳｉＧｅ膜は成膜されない。
また、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観測しうるような微小粒子状のＳｉＧｅも発生しない。
しかしながら、表面にまったくＧｅが付着していないわけではなく、汚染レベルとしては、１０１１〜１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ２レベル存在している。
ここで、半導体基板の汚染、特にＧｅ汚染とは、前記シリコン酸化膜もしくはシリコン窒化膜上にＧｅが半導体デバイスとしての機能を損なう程度の量以上存在することを意味する。
また、このようにＧｅ汚染されたシリコンデバイス基板を後続のデバイス製造工程に進めることにより、他基板へ汚染が転写する。
高濃度にＧｅ汚染物が発生すると、それにより接合リーク電流の増大やゲート絶縁膜の信頼性が低下し、デバイスの性能を著しく劣化させる恐れがある。
したがって、Ｇｅ汚染された基板自身のデバイス性能維持のため、さらには、他シリコンデバイス基板への転写汚染による性能劣化を防ぐためにも、充分にＧｅ汚染物を除去する必要がある。
【０００４】
近年注目されているＳｉＧｅ膜の導入により、シリコンデバイス基板へのＧｅ汚染も無視できない問題になってきた。
今まで金属汚染除去に用いられてきたＳＰＭやＨＰＭ溶液は、ＧｅがＳＰＭやＨＰＭ溶液では溶解されないため、基板に付着したＧｅ汚染除去能力はほとんどない。
一方、Ｇｅ汚染物が酸化物として付着している場合にはＨＦ系の溶液で容易に溶解することが可能であるが、ＳｉＧｅ成長直後の汚染は酸化物状態ではなく、上記ＨＦ系の洗浄を行なっても付着したＧｅ汚染物は除去できない。
したがって、今まで通りの洗浄方法ではＧｅ汚染に対しての効果を望めない。
【０００５】
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、半導体基板に付着したＧｅ汚染物を除去可能で汚染による性能劣化を防ぐ半導体基板の汚染物除去方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために提供する本願第一の発明に係る半導体基板の汚染物除去方法は、半導体基板に付着したゲルマニウム汚染を除去する半導体基板の汚染物除去方法であって、半導体基板表面を酸化する酸化処理工程と、その工程の後に弗素イオン含有水溶液による洗浄を行なう洗浄工程とからなることを特徴とする。
【０００７】
半導体基板表面の酸化処理を行い、続いて弗素イオン含有水溶液による洗浄を行なうことにより、付着したＧｅ汚染物が酸化され、このＧｅ酸化物を弗素イオン含有水溶液で溶解し、Ｇｅ汚染物を除去できる。
従来の技術では、表面の酸化膜を除去する目的で、ＲＣＡ洗浄後にＤＨＦ処理が行われ、汚染除去は主にＲＣＡ洗浄中（ゲート酸化前）に実施されている。
確かに、ＤＨＦでも金属汚染除去の効果はあるが、Ｓｉ面が露出する場合にはＣｕ（銅）汚染除去能力はなく、むしろ、溶液中やウェーハの他の箇所にＣｕが存在すると溶液を介して汚染してしまう。
従って、強力な金属汚染除去工程がＤＨＦの前に必ず行われ、ウェーハに付着した金属汚染を除去した後に酸化膜のエッチングが行われる。
ただし、金属汚染除去工程により形成される薄い化学酸化膜がデバイス上問題ない場合には、酸化膜エッチング後に金属汚染除去用の洗浄が行われる。
本願発明は、Ｇｅ汚染除去を目的とし、ＡＰＭ＋ＤＨＦの組み合わせであるが、その後に金属汚染除去としてＨＰＭやＳＰＭを組み合わせる事を妨げるものではない。
また、ＡＰＭとＤＨＦの間にＨＰＭやＳＰＭを取り入れても、本願発明の効果はなくならないが、ＤＨＦ処理後のＣｕ汚染等を考えると、本発明の後に金属除去洗浄を取り入れる方が望ましい。
さらに、ＤＨＦの変わりにＦＰＭ（フッ酸過水）や、ＤＨＦにＨＣｌやＨＮＯ３を添加したものを用いれば、Ｃｕ汚染の懸念を除くことができる。
【０００８】
前記課題を解決するために提供する本願第二の発明に係る半導体基板の汚染物除去方法は、本願第一の発明に係る半導体基板の汚染物除去方法において、前記弗素イオン含有水溶液が、ＤＨＦ、ＦＰＭ及びＢＨＦの中から選ばれる一以上の組み合わせであることを特徴する。
【０００９】
弗素イオン含有水溶液が、ＤＨＦ、ＦＰＭ、ＢＨＦの中から選ばれる一以上の組み合わせであることにより、Ｇｅ酸化物を容易に溶解できる。
【００１０】
前記課題を解決するために提供する本願第三の発明に係る半導体基板の汚染物除去方法は、本願第一の発明または本願第二の発明に係る半導体基板の汚染物除去方法において、前記酸化処理工程が、ＡＰＭ、ＨＰＭ、ＳＰＭ及び王水の中から選ばれる一以上の組み合わせによる処理であることを特徴する。
【００１１】
半導体基板表面の酸化処理が、ＡＰＭ、ＨＰＭ、ＳＰＭ、王水の中から選ばれる一以上の組み合わせによる処理であることにより、これらの酸化力を有する溶液によりＧｅ汚染を容易に酸化できる。
【００１２】
前記課題を解決するために提供する本願第四の発明に係る半導体基板の汚染物除去方法は、本願第一の発明または本願第二の発明に係る半導体基板の汚染物除去方法において、前記酸化処理工程が、酸素プラズマ処理であることを特徴する。
【００１３】
半導体基板表面の酸化処理が、酸素プラズマ処理であることにより、酸素プラズマ処理によってＧｅ汚染を容易に酸化できる。
【００１４】
前記課題を解決するために提供する本願第五の発明に係る本願第一の発明または本願第二の発明に係る半導体基板の汚染物除去方法において、前記酸化処理工程が、酸素プラズマ処理と、その後に行われるＡＰＭ、ＨＰＭ、ＳＰＭ及び王水の中から選ばれる一以上の組み合わせによる酸化処理とからなることを特徴する。
【００１５】
半導体基板表面の酸化処理が、酸素プラズマ処理と、これに引き続くＡＰＭ、ＨＰＭ、ＳＰＭ、王水の中から選ばれる一以上の組み合わせによる処理とであることにより、酸素プラズマ処理で生じた金属汚染やパーティクルを除去しつつＧｅ汚染物を酸化できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る半導体基板の汚染物除去方法の一実施の形態における構成について図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る半導体基板の汚染物除去方法の一実施の形態における構成を示すフロー図である。
図１に示すように、半導体装置製造過程でＧｅ汚染されたシリコンデバイス基板を、ＡＰＭ，ＨＰＭ，ＳＰＭ，王水等、酸化力を有する溶液で処理し（Ｓ１）、さらにＨＦ含有水溶液で処理する（Ｓ２）。
これにより、基板表面に付着したＧｅ汚染物は充分に除去され、その基板自身のデバイス特性への悪影響を抑制でき、更には他のシリコンデバイス基板への汚染も防げることとなる。
【００１７】
以下に具体例を挙げて説明する。
（実施例１）
シリコン窒化膜が局所的に開孔されたシリコンデバイス基板において、選択的にＳｉＧｅエピタキシャル膜を成長させる。
その基板をＡＰＭ溶液で処理し、基板表面のＧｅ汚染物を酸化物状態にする。その後、希ＨＦ水溶液（ＤＨＦ）で処理し、酸化物状態となったＧｅ汚染を溶解除去する。
その際のＡＰＭ処理条件は、ＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ＝１：４：２０の液組成において、液温６５℃で１０分程度浸漬して行なった。
また、ＤＨＦ処理条件は、ＨＦ：Ｈ２Ｏ＝１：１００の液組成において、室温で１０分程度行なった。
上記洗浄処理を行なうことにより、洗浄処理前には約２×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ２の濃度でシリコン窒化膜上に存在したＧｅ汚染物は、約５×１０９ａｔｏｍｓ／ｃｍ２にまで減少させることができた。
【００１８】
一方、上記処理条件の下で、ＡＰＭ処理のみの場合には約６×１０１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ２、ＤＨＦ処理のみの場合には約１×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ２残留し、洗浄効果はほとんど見られなかった。
このことにより、ＡＰＭ処理やＤＨＦ処理単独でのＧｅ汚染物除去能力はほとんどなく、ＡＰＭ処理に続けてＤＨＦ処理することにより充分なＧｅ汚染物の除去能力が得られることがわかる。
【００１９】
なお、本発明は、上記処理条件に限定されるものではなく、上記ＡＰＭ処理ではＧｅ汚染物が充分酸化される条件、上記希釈ＨＦ水溶液処理では酸化物状態となったＧｅ汚染物を充分溶解除去できる条件であれば、本実施例と同様の効果が得られる。
また、上記Ｇｅ汚染除去処理において、ＨＰＭ，ＳＰＭ，王水処理等、Ｇｅ汚染物を充分酸化物状態できる処理であるならばＡＰＭ処理の替わりに用いることができる。
さらに、ＤＨＦ処理の替わりに、ＨＦ−Ｈ２Ｏ２水（ＦＰＭ），ＮＨ４Ｆ含有水溶液（ＢＨＦ），界面活性剤入りＨＦ水溶液等、Ｇｅ酸化物を溶解できる溶液ならば利用可能である。
【００２０】
（実施例２）
次に、Ｇｅ汚染の酸化処理において、酸素プラズマ処理を用いた例を示す。
ＳｉＧｅエピタキシャル成長等でＧｅ汚染されたシリコンデバイス基板を酸素プラズマ処理し、続いてＤＨＦ処理を施した。
これにより、１０９ａｔｏｍｓ／ｃｍ２レベル以下にまでＧｅ汚染物を除去することができた。
【００２１】
その際、ＤＨＦ処理の替わりに、ＦＰＭ，ＢＨＦ，界面活性剤入りＨＦ水溶液等、Ｇｅ酸化物を溶解できる溶液でならば利用可能である。
また、酸素プラズマ処理とＤＨＦ処理等のＧｅ酸化物溶解処理の間に、酸素プラズマ処理で発生しうる金属汚染やパーティクル除去等の目的のために適当な洗浄処理を施してもＧｅ汚染除去効果は失わない。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る半導体基板の汚染物除去方法によれば、洗浄の第一段階に酸化力を有した処理を行なうことにより、汚染として付着しているＧｅが充分に酸化され、酸化されたＧｅは、それに続くＨＦ系の水溶液で容易に溶解されるため、Ｇｅ汚染物を効率よく除去できるようになる。
したがって、ＳｉＧｅ成長時等に付着したＧｅ汚染を効率よく除去して半導体装置を製造することができ、Ｇｅ汚染による装置性能の劣化を防ぐことができる。
【００２３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る本発明に係る半導体基板の汚染物除去方法の一実施の形態における構成を示すフロー図である。
【図２】従来の金属汚染の除去方法を示すフロー図である。
【図１】
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【図２】
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