JP3075778B2 - Surface treatment method for semiconductor substrate - Google Patents
Surface treatment method for semiconductor substrateInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、シリコン面が露出した
半導体基体の表面処理方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for treating a surface of a semiconductor substrate having an exposed silicon surface.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体基体表面にシリコン露出面を有す
る半導体装置、特に高耐圧を要する絶縁ゲート型半導体
装置においては、シリコン露出面の改質が重要になって
いる。具体的な問題としては、シリコンウェハ間の接着
を行う場合のコンタミネーション等による接着不良や特
性劣化、表面に露出したpn接合面での逆方向リーク電
流の増加、層間絶縁膜のドライエッチング開口形成後の
コンタクト抵抗増加、将来的にはトレンチ構造で側壁チ
ャンネルを形成したときのしきい値不良、単結晶Al等
の金属の選択CVDにおけるシリコン露出面の界面状態
の不安定性等がある。これらは、シリコン露出面の改
質、洗浄等の制御が十分にできていないことに起因して
いると推定される。その主な原因として、シリコン露出
面の前工程で残ったコンタミネーションや、そこに形成
された多孔質状の余りきれいでない自然酸化膜の発生等
が考えられ、このコンタミネーションや自然酸化膜等の
除去,抑制を十分に制御しないとデバイス的に問題にな
るレベルにきている。2. Description of the Related Art In a semiconductor device having an exposed silicon surface on the surface of a semiconductor substrate, particularly in an insulated gate semiconductor device requiring a high withstand voltage, it is important to modify the exposed silicon surface. Specific problems include adhesion failure and deterioration of characteristics due to contamination when bonding between silicon wafers, an increase in reverse leakage current at a pn junction surface exposed on the surface, and formation of a dry etching opening in an interlayer insulating film. There will be an increase in the contact resistance later, a threshold failure in the case where a sidewall channel is formed in a trench structure in the future, and instability of the interface state of the silicon exposed surface in selective CVD of a metal such as single crystal Al. These are presumed to be due to insufficient control of reforming and cleaning of the exposed silicon surface. The main causes are considered to be contamination remaining in the previous process of the exposed silicon surface and the occurrence of a porous natural oxide film that is not so clean formed thereon. If removal and suppression are not adequately controlled, the level is at a level where device problems arise.
【0003】従来、露出したシリコン表面の改質処理方
法としては、塩酸・過酸化水素の混液による処理(公称
SC−2処理)、第4アンモニウム塩基・過酸化水素の
混液による処理(公称アルカリ処理)、或いは、硫酸・
過酸化水素の混液等による処理が行われている。これ等
の処理は、酸化剤系の処理のために、処理後、シリコン
表面は親水性になるが、自然酸化膜が容易に成長し易
い。Conventionally, the exposed silicon surface is modified by a treatment with a mixed solution of hydrochloric acid and hydrogen peroxide (nominal SC-2 treatment) or a treatment with a mixed solution of quaternary ammonium base and hydrogen peroxide (nominal alkali treatment). ) Or sulfuric acid
Treatment with a mixed solution of hydrogen peroxide and the like is performed. In these treatments, the silicon surface becomes hydrophilic after the treatment because of the treatment with the oxidizing agent, but a natural oxide film easily grows.
【0004】露出したシリコン表面は基本的には親水性
であることが、後工程を考えた場合に望ましい。しか
し、上記した酸化剤系の処理を用いた場合、自然酸化膜
の成長が1.0〜1.5nm程度まで達する。しかもその
自然酸化膜は、膜中に、Naが1012atm/cm2 、Feが
5×1011atm/cm2 程度含まれる。また、コンタクト形
成のRIEやトレンチ形成のRIE等のドライエッチン
グ後のシリコン露出面には、Fe、Cr、Ni等が2×
1012atm/cm2 、Alが1013〜1014atm/cm2 、Na
が5×1011atm/cm2 程度有ることもわかっている。し
たがってRIE後の後処理が不十分だと、これらの金属
がシリコン表面に成長した多孔質の自然酸化膜中に捕ら
えられたままになる可能性も強い。The exposed silicon surface is basically hydrophilic
Is desirable when a post-process is considered. Only
When using the above-described oxidant-based treatment, a natural oxide film
Grows to about 1.0 to 1.5 nm. And that
The natural oxide film contains 10% Na in the film.12atm / cmTwo , Fe
5 × 1011atm / cmTwo Degree included. Also, contact type
Dry etching such as RIE for forming and RIE for forming trenches
2x Fe, Cr, Ni, etc.
1012atm / cmTwo , Al is 1013-1014atm / cmTwo , Na
Is 5 × 1011atm / cmTwo I know that there is a degree. I
If post-treatment after RIE is insufficient, these metals
Trapped in porous native oxide grown on silicon surface
There is also a strong possibility that it will be obtained.
【0005】上記した酸化剤系の処理した後、HF系の
処理でシリコン表面を改質する方法も用いられている。
この処理を行なうと表面の自然酸化膜は完全に除去でき
るが、表面はかなりの疎水性になってしまう。極端な場
合ウェハ表面上に水ガラス等が発生し、コンタミネーシ
ョンの原因になることも判明している。[0005] A method of modifying the silicon surface by HF-based treatment after the above-described oxidant-based treatment is also used.
By performing this treatment, the natural oxide film on the surface can be completely removed, but the surface becomes considerably hydrophobic. In extreme cases, it has been found that water glass or the like is generated on the wafer surface, which causes contamination.
【0006】シリコン露出面での自然酸化膜の成長程度
とpn接合面での逆方向リーク電流にはある程度の相関
があることは、実験的に確認されている。その関係は、
ほぼ、図8に示すようになり、上の説明を間接的に裏づ
ける結果となっている。It has been experimentally confirmed that there is a certain correlation between the degree of growth of the natural oxide film on the exposed silicon surface and the reverse leakage current at the pn junction surface. The relationship is
The result is almost as shown in FIG. 8, which results indirectly supporting the above description.
【0007】また最近注目されている単結晶AlのCV
Dによる選択成長においては、シリコン表面の親水性の
度合(H原子で終端されたSi表面の度合)は重要なフ
ァクターとなっており、自然酸化膜がシリコン表面に成
長しすぎても選択成長がうまくいかないとの指摘もあ
る。The CV of single-crystal Al, which has recently attracted attention,
In the selective growth by D, the degree of hydrophilicity of the silicon surface (the degree of the Si surface terminated with H atoms) is an important factor, and even if the natural oxide film grows too much on the silicon surface, the selective growth does not occur. Some point out that it does not work.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】以上のように従来の表
面処理法では、表面は十分に親水性になるが、シリコン
露出面に多孔質の余りきれいでない自然酸化膜が形成さ
れ、デバイス特性の劣化を増大させる原因となってい
る。As described above, in the conventional surface treatment method, the surface becomes sufficiently hydrophilic, but a porous and not so natural oxide film is formed on the exposed surface of the silicon, and the device characteristics are deteriorated. It causes deterioration.
【0009】本発明は、シリコン露出面の自然酸化膜の
成長を抑制するとともに、コンタミネーションの少ない
親水性を持った面を得ることを可能とした半導体基体の
表面処理方法を提供することを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method for treating the surface of a semiconductor substrate, which suppresses the growth of a natural oxide film on the exposed surface of silicon and enables to obtain a hydrophilic surface with less contamination. And
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、シリコン露出
面を有する半導体基体の表面を、第4アンモニウム塩基
水溶液を用いて、被処理面が親水性になる40℃以下の
液温条件で処理することを特徴とする。According to the present invention, a surface of a semiconductor substrate having a silicon exposed surface is treated with a quaternary ammonium base aqueous solution to make the surface to be treated hydrophilic at a temperature of 40 ° C. or less. It is characterized in that the treatment is performed under temperature conditions.
【0011】[0011]
【作用】第4アンモニウム塩基水溶液を用いてシリコン
露出面を表面処理する際に、処理温度を従来より低く保
つことによって、自然酸化膜の成長を抑制しながら、し
かも親水性の面を得ることができるということは、本発
明者等が初めて明らかにしたものである。好ましい液温
は、用いる処理液により異なるが、およそ60℃以下で
ある。When a surface of an exposed silicon surface is treated with an aqueous quaternary ammonium base solution, the treatment temperature is kept lower than before so that the growth of a natural oxide film can be suppressed and a hydrophilic surface can be obtained. The fact that the present invention can be achieved has been clarified for the first time by the present inventors. The preferred solution temperature varies depending on the treatment solution used, but is preferably about 60 ° C. or lower.
【0012】第4アンモニウム塩基としては、テトラメ
チルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルヒドロキシ
エチルアンモニウムヒドロキシド、トリエチルヒドロキ
シエチルアンモニウムヒドロキシド、トリプロピルアン
モニウムヒドロキシド等を使用するのが望ましい。これ
らのアンモニウム塩基中、窒素に結合するアルキル基の
炭素数が多い程、シリコンを洗浄,エッチングする能力
は低下するが、濃度を適当に調整することによって同等
の洗浄効果は十分に達成することができる。As the quaternary ammonium base, it is desirable to use tetramethylammonium hydroxide, trimethylhydroxyethylammonium hydroxide, triethylhydroxyethylammonium hydroxide, tripropylammonium hydroxide and the like. In these ammonium bases, the greater the number of carbon atoms of the alkyl group bonded to nitrogen, the lower the ability to clean and etch silicon, but the same cleaning effect can be sufficiently achieved by appropriately adjusting the concentration. it can.
【0013】また、第4アンモニウム塩基水溶液には非
イオン系界面活性剤を含ませることが望ましい。非イオ
ン界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルフ
ェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテ
ル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエ
チレンソルダン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン・
ポリオキシプロピレンのブロックポリマー、その他エチ
レンオキシドの付加したクレゾール・スチレン系コポリ
ーマー等が好ましい。これらの非イオン界面活性剤を微
量添加することによって、露出シリコン面のシリコンエ
ッチングレートの抑制しながらシリコン表面を洗浄し、
親水性にすることが可能になる。もちろん、これらの非
イオン活性剤を用いなくても、第4アンモニウム塩基の
濃度調整だけでも、このシリコン面のエッチングレート
の抑制は可能である。It is preferable that the quaternary ammonium base aqueous solution contains a nonionic surfactant. Examples of the nonionic surfactant include polyoxyethylene alkyl phenyl ether, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene fatty acid ester, polyoxyethylene sordan fatty acid ester, polyoxyethylene.
A block polymer of polyoxypropylene, a cresol / styrene-based copolymer to which ethylene oxide is added, and the like are preferable. By adding a small amount of these nonionic surfactants, the silicon surface is cleaned while suppressing the silicon etching rate of the exposed silicon surface,
It becomes possible to make it hydrophilic. Of course, even without using these nonionic activators, it is possible to suppress the etching rate of the silicon surface only by adjusting the concentration of the quaternary ammonium base.
【0014】[0014]
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。 実施例1:Embodiments of the present invention will be described below. Example 1
【0015】図1は、本発明の一実施例によるシリコン
・ウェハ接着を利用した絶縁ゲート型サイリスタの製造
工程を示す図である。図1(a) に示すように、n- 型の
第1のシリコンウェハと、p+ の第2の型シリコンウェ
ハ2を用意する。第1のシリコンウェハ1は、面方位
(100)、比抵抗170Ωcmであって、その一方の面
にP+31 をイオン注入した後、1200℃、N2 /O2
雰囲気中でスランプしてn+ 型バッファ層11を形成す
る。その後、酸化膜を全面剥離し、B+11 のイオン注入
及び1100℃のO2 雰囲気アニールにより、p+ 型層
12を形成し、表面の酸化膜を希HFにて全面剥離す
る。第2のシリコンウェハ2は、面方位(100)、比
抵抗4mΩcm程度のものである。FIG. 1 is a view showing a process of manufacturing an insulated gate thyristor utilizing silicon wafer bonding according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1 (a), n - A first silicon wafer of the mold and p + Is prepared. The first silicon wafer 1 has a plane orientation (100) and a specific resistance of 170 Ωcm, and has P +31 After ion implantation at 1200 ° C., N 2 / O 2
Slump in the atmosphere and n + The mold buffer layer 11 is formed. After that, the oxide film is entirely removed , and B +11 By the O 2 atmosphere annealing of ion implantation and 1100 ° C., p + The mold layer 12 is formed, and the oxide film on the surface is entirely peeled off with dilute HF. The second silicon wafer 2 has a plane orientation (100) and a specific resistance of about 4 mΩcm.
【0016】これらのウェハ1,2の接着すべき表面を
スクラバでゴミ除去等した後、両ウェハ1,2の接着直
前の前処理として本発明の処理を施した。その具体的な
処理内容とデータは、後に説明する。After the surfaces of the wafers 1 and 2 to be bonded were removed with a scrubber and the like, the treatment of the present invention was performed as a pretreatment immediately before the bonding of the wafers 1 and 2. The specific processing contents and data will be described later.
【0017】そして本発明の表面処理を施した後に、2
枚のウェハを接着して、図1(b) に示すように一体化す
る。その後、ウェハを所望の厚みに調整した後、通常の
素子工程により、図1(c) に示すような絶縁ゲート型サ
イリスタを形成する。すなわち、n- 型ウェハ側にp型
ベース層13,n型エミッタ層15が形成され、p型ベ
ース層上にゲート絶縁膜14を介してゲート電極14が
形成される。n型エミッタ層15にはカソード電極16
が、裏面のp型エミッタ層にはアノード電極17が形成
される。After performing the surface treatment of the present invention,
The two wafers are bonded and integrated as shown in FIG. Then, after adjusting the wafer to a desired thickness, an insulated gate thyristor as shown in FIG. 1C is formed by a normal element process. In other words, n - A p-type base layer 13 and an n-type emitter layer 15 are formed on the mold wafer side, and a gate electrode 14 is formed on the p-type base layer via a gate insulating film 14. The n-type emitter layer 15 has a cathode electrode 16
However, an anode electrode 17 is formed on the p-type emitter layer on the back surface.
【0018】ウェハ接着前の表面処理には、第4アンモ
ニウム塩基として1容量%トリエチルヒドロキシエチル
アンモニウムヒドロキシドを用いた。その際、シリコン
露出面の自然酸化膜の抑制効果を見るため、常温25℃
で処理時間を変えて実験を行い、また、シリコン露出面
の処理温度に対す効果を見るため処理温度を常温から9
0℃まで変化させて親水性の度合の変化を調べた。その
結果を図2および図3に示す。For the surface treatment before bonding the wafer, 1% by volume of triethylhydroxyethylammonium hydroxide was used as a quaternary ammonium base. At this time, in order to see the effect of suppressing the natural oxide film on the silicon exposed surface, the room temperature was set to 25 ° C.
The experiment was carried out by changing the processing time, and the processing temperature was changed from room temperature to 9 to see the effect on the processing temperature of the exposed silicon surface.
The temperature was changed to 0 ° C., and the change in the degree of hydrophilicity was examined. The results are shown in FIGS.
【0019】図2から明らかの通り、過酸化水素を含有
しない第4アンモニウム塩基によるシリコン露出面の処
理は自然酸化膜程度の極く薄い酸化膜の除去にある程度
効果があり、シリコン表面に成長した自然酸化膜を除去
しながら、表面を洗浄していく能力を有していることが
判明した。As is apparent from FIG. 2, the treatment of the exposed silicon surface with a quaternary ammonium base containing no hydrogen peroxide has a certain effect on the removal of an extremely thin oxide film as small as a natural oxide film, and has grown on the silicon surface. It was found that it had the ability to clean the surface while removing the native oxide film.
【0020】ちなみに現在通常用いられている過酸化水
素を含んだ酸化性溶液では、このような自然酸化膜の除
去能がないために、自然酸化膜中に取り込まれた金属等
の汚染物は容易に除去できない。Incidentally, in the case of an oxidizing solution containing hydrogen peroxide which is generally used at present, contaminants such as metals taken in the natural oxide film are easily removed due to the inability to remove such a natural oxide film. Cannot be removed.
【0021】図3は、処理温度に対してシリコン表面の
水の接触角とエッチング速度を測定したデータである。
このデータのシリコン表面の接触角特性から、40℃以
下の温度までは十分に親水性を示すが、60℃以上にな
ると急にシリコン表面が疎水性に変ることが観察され
る。これは、第4アンモニウム塩基(今の場合、トリメ
チルヒドロキシエチルアンモニウムヒドロキシド)が6
0℃以上の温度で分解してトリメチルアミン等のシリコ
ン表面への吸着反応が起きているためと推定される。シ
リコンエッチング速度の温度依存性のデータは、60℃
以上にピークを持ち、それ以上でエッチング速度が低下
してくる傾向を示すことが確認された。FIG. 3 shows data obtained by measuring the contact angle of water on the silicon surface and the etching rate with respect to the processing temperature.
From the contact angle characteristics of the silicon surface in this data, it is observed that the silicon surface is sufficiently hydrophilic up to a temperature of 40 ° C. or lower, but suddenly changes to hydrophobic at a temperature of 60 ° C. or higher. This is because a quaternary ammonium base (in this case, trimethylhydroxyethylammonium hydroxide) is 6
It is presumed that it was decomposed at a temperature of 0 ° C. or more and an adsorption reaction of trimethylamine or the like to the silicon surface occurred. The data on the temperature dependence of the silicon etching rate is 60 ° C.
It was confirmed that there was a peak as described above, and above that, the etching rate tended to decrease.
【0022】過酸化水素を含んだ第4アンモニウム塩基
等の酸化性溶液の場合は、液温を90℃程度までにして
も特にこの急激なシリコン表面の疎水化は起きないが、
この場合問題なのが、シリコン表面に成長した自然酸化
膜中の洗浄効果がないことである。In the case of an oxidizing solution such as a quaternary ammonium base containing hydrogen peroxide, even if the temperature of the solution is raised to about 90 ° C., this rapid silicon surface hydrophobicity does not occur.
In this case, the problem is that there is no cleaning effect in the natural oxide film grown on the silicon surface.
【0023】以上本実施例の検討結果から、シリコン表
面の自然酸化膜を除去しながら洗浄効果をあげ、同時に
半導体基体表面を親水性にするには、本発明の処理方法
によるしか解がないことが分かる。本実施例の40℃、
20分の1容量%のトリメチルヒドロキシエチルアンモ
ニウムヒドロキシド溶液による接着直前の前処理を施し
たものは、良好な接着特性を示し、特に接着面での汚染
によるデバイス特性の劣化は見られなかった。From the results of the examination of this embodiment, it can be seen that the cleaning effect can only be obtained by removing the natural oxide film on the silicon surface and at the same time making the surface of the semiconductor substrate hydrophilic by the treatment method of the present invention. I understand. 40 ° C. of the present embodiment,
Those subjected to the pretreatment immediately before bonding with a 1/20% by volume trimethylhydroxyethylammonium hydroxide solution showed good bonding characteristics, and no particular deterioration in device characteristics due to contamination on the bonding surface was observed.
【0024】データは特に示さないが、同様の表面処理
の効果を他の第4アンモニウム塩基について行なった
が、上述のトリメチルヒドロキシエチルアンモニウムヒ
ドロキシドと同様の傾向を示すことが確認された。さら
に、処理液に非イオン界面活性剤を添加しても、上述に
示した効果は変わらない。界面活性剤を添加すると、シ
リコンのエッチングレートを抑制できるために比較的長
い時間処理してもシリコン面のエッチングによる面アレ
等が発生し難く、表面処理としてのマージンが大きくな
ることも判明した。 実施例2:Although no particular data is shown, the same effect of the surface treatment was performed on other quaternary ammonium bases, and it was confirmed that the same tendency as that of the above-mentioned trimethylhydroxyethylammonium hydroxide was exhibited. Further, even if a nonionic surfactant is added to the treatment liquid, the above-mentioned effects are not changed. It has also been found that when a surfactant is added, the etching rate of silicon can be suppressed, so that even if the treatment is performed for a relatively long time, surface irregularity due to etching of the silicon surface does not easily occur, and the margin for the surface treatment increases. Example 2:
【0025】図4は、縦型の絶縁ゲートMOSFETの
製造工程である。図4(a) に示すように、n- 型シリコ
ン基板21の一方の面に選択的にp型ベース層2を形成
し、他方の面にn+ 型ドレイン層23を形成する。p型
ベース層22が形成された面の酸化膜を除去して、この
面に表面処理を施した後、図4(b) に示すようにゲート
酸化膜24を介してゲート電極25を形成し、n+ 型ソ
ース層26を拡散形成する。その後、ソース電極27,
ドレイン電極28を形成して完成する。FIG. 4 shows a process of manufacturing a vertical insulated gate MOSFET. As shown in FIG. 4 (a), n - The p-type base layer 2 is selectively formed on one surface of the silicon substrate 21 and the n + The mold drain layer 23 is formed. After removing the oxide film on the surface on which the p-type base layer 22 has been formed and subjecting this surface to a surface treatment, a gate electrode 25 is formed via a gate oxide film 24 as shown in FIG. , N + The mold source layer 26 is formed by diffusion. Then, the source electrode 27,
The drain electrode 28 is formed and completed.
【0026】以上の工程において、図4(a) に示すpn
接合面が露出した状態での表面処理として、塩酸と過酸
化水素混液処理(SC−2処理)を行った場合と、本発
明の処理方法の一例として、テトラメチルアンモニウム
ヒドロキシド1%液を用いて処理温度40℃で表面処理
した場合の表面処理効果を、pn接合面の逆方向リーク
電流のレベルを見ることによって比較した。In the above steps, the pn shown in FIG.
As a surface treatment in a state where the bonding surface is exposed, a mixed solution of hydrochloric acid and hydrogen peroxide (SC-2 treatment) is used. As an example of the treatment method of the present invention, a 1% solution of tetramethylammonium hydroxide is used. The surface treatment effect when the surface treatment was performed at a treatment temperature of 40 ° C. was compared by observing the level of the reverse leakage current at the pn junction surface.
【0027】図5にその結果を示す。SC−2処理では
逆方向リーク電流が大きく増加する傾向にあるのに対
し、本発明の処理方法では明らかに逆方向リーク電流が
抑制されている。FIG. 5 shows the result. In the SC-2 processing, the reverse leakage current tends to increase significantly, whereas in the processing method of the present invention, the reverse leakage current is clearly suppressed.
【0028】本発明の方法では、実施例1で説明したよ
うに、シリコン表面に成長した多孔性の汚染金属を含ん
だ自然酸化膜をある程度エッチングしながら表面を親水
性にして、pn接合面を効果的に洗浄することができ
る。この効果によって、表面再結合に起因する逆方向リ
ーク電流が抑制されるものと思われる。According to the method of the present invention, as described in the first embodiment, the surface is made hydrophilic while etching a natural oxide film containing a porous contaminant metal grown on the silicon surface to some extent, and the pn junction surface is formed. It can be effectively cleaned. It is considered that this effect suppresses reverse leakage current caused by surface recombination.
【0029】この傾向は、pn接合面をRIE法で露出
させた場合に特に顕著に観察され、HF系の処理後に本
発明の処理方法を用いると、RIE装置で発生したF
e、Al及びNa等のシリコン表面に付着した金属が効
果的に除去される。そのデータは、図6に示す通りであ
る。 実施例3:This tendency is particularly noticeable when the pn junction surface is exposed by the RIE method. When the processing method of the present invention is used after the HF processing, the F
Metals attached to the silicon surface, such as e, Al and Na, are effectively removed. The data is as shown in FIG. Example 3
【0030】コンタクトホールに単結晶Alを選択的に
堆積することを前提に、露出したシリコン表面の汚染除
去と同時に、その部分の自然酸化膜の成長を抑制しなが
ら、コンタクトホール部のシリコン表面の親水性の度合
(別の表現で言うならばH原子で終端されたシリコン表
面の度合)を再現性よく任意のレベルに制御するために
本発明の方法による効果を検討した。Assuming that single-crystal Al is selectively deposited in the contact hole, while removing the contamination of the exposed silicon surface and simultaneously suppressing the growth of the natural oxide film in that portion, the silicon surface of the contact hole portion is removed. In order to control the degree of hydrophilicity (in other words, the degree of the silicon surface terminated with H atoms) to an arbitrary level with good reproducibility, the effect of the method of the present invention was examined.
【0031】図7は、液温25℃で、第4アンモニウム
塩基としてトリメチルヒドロキシエチルアンモニウムヒ
ドロキシド1%溶液を用いてシリコン面を処理した結果
を示す。この結果から、本発明の方法を用いれば、自然
酸化膜の抑制とそのシリコン露出表面に吸着しているF
e系の汚染金属の除去が可能であり、また処理時間を任
意に選択することによって、単結晶Alの選択CVDに
重要なファクターであるH原子で終端されたシリコン表
面の度合(親水度)を再現よく制御できることが明らか
になった。FIG. 7 shows the result of treating a silicon surface at a liquid temperature of 25 ° C. using a 1% solution of trimethylhydroxyethylammonium hydroxide as a quaternary ammonium base. From these results, it is found that the use of the method of the present invention suppresses the natural oxide film and the F adsorbed on the silicon exposed surface.
It is possible to remove the e-type contaminant metal, and by arbitrarily selecting the treatment time, the degree (hydrophilicity) of the silicon surface terminated with H atoms, which is an important factor for selective CVD of single crystal Al, can be reduced. It became clear that control could be performed with good reproduction.
【0032】[0032]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、シリコン
露出面への自然酸化膜の抑制と表面の親水性面への改質
を行ないながら、シリコン表面に前工程等の処理によっ
て吸着した金属コンタミネーション等の除去を効果的に
行なうことができる。As described above, according to the present invention, while suppressing the natural oxide film on the silicon exposed surface and modifying the surface to a hydrophilic surface, the silicon is adsorbed on the silicon surface by a process such as a pre-process. Metal contamination and the like can be effectively removed.
【図1】実施例による絶縁ゲート型サイリスタの製造工
程を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a manufacturing process of an insulated gate thyristor according to an embodiment.
【図2】同実施例による処理時間と自然酸化膜厚の関係
を示す図。FIG. 2 is a view showing a relationship between a processing time and a natural oxide film thickness according to the embodiment.
【図3】同実施例による処理時間とシリコン露出面の接
触角およびエッチング速度の関係を示す図。FIG. 3 is a view showing a relationship between a processing time, a contact angle of an exposed silicon surface, and an etching rate according to the embodiment.
【図4】別の実施例による縦型MOSFETの製造工程
を示す図。FIG. 4 is a view showing a manufacturing process of a vertical MOSFET according to another embodiment.
【図5】同実施例によるpn接合の逆方向リーク電流
を、SC−2処理と比較して示す図。FIG. 5 is a diagram showing a reverse leakage current of a pn junction according to the same example as compared with SC-2 processing.
【図6】同実施例による金属汚染除去効果のデータを示
す図。FIG. 6 is a view showing data of a metal contamination removing effect according to the embodiment.
【図7】別の実施例による処理時間とシリコン露出面の
親水性の関係を示した図。FIG. 7 is a diagram showing a relationship between processing time and hydrophilicity of an exposed silicon surface according to another embodiment.
【図8】自然酸化膜厚とpn接合逆方向リーク電流の関
係を示す図。FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a natural oxide film thickness and a pn junction reverse leakage current.
1…第1のシリコン・ウェハ(n- 型層)、 2…第2のシリコン・ウェハ(p+ 型層)、 11…n+ 型バッファ層、 12…p+ 型層、 13…p型ベース層、 14…ゲート電極、 15…n+ 型エミッタ層、 16…カソード電極、 17…アノード電極、 21…n- 型シリコン・ウェハ、 22…p型ベース層、 23…n+ 型ドレイン層、 24…ゲート酸化膜、 25…ゲート電極、 26…n+ 型ソース層、 27…ソース電極、 28…ドレイン電極。1 ... the first silicon wafer (n - 2) Second silicon wafer (p + Mold layer), 11 ... n + Mold buffer layer, 12 ... p + Mold layer, 13 p-type base layer, 14 gate electrode, 15 n + Type emitter layer, 16 ... cathode electrode, 17 ... anode electrode, 21 ... n - Type silicon wafer, 22 ... p type base layer, 23 ... n + Type drain layer, 24 gate oxide film, 25 gate electrode, 26 n + Type source layer, 27: source electrode, 28: drain electrode.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−14924(JP,A) 特開 昭50−158281(JP,A) 特開 昭50−158282(JP,A) 特開 昭50−147281(JP,A) 特開 昭60−21526(JP,A) 特開 昭63−274149(JP,A) 特開 昭50−147287(JP,A) 特開 平2−232925(JP,A) 特公 昭55−2474(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/304,21/306,21/308 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-1-14924 (JP, A) JP-A-50-158281 (JP, A) JP-A-50-158282 (JP, A) JP-A 50-158 147281 (JP, A) JP-A-60-21526 (JP, A) JP-A-63-274149 (JP, A) JP-A-50-147287 (JP, A) JP-A-2-232925 (JP, A) Japanese Patent Publication No. 55-2474 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/304, 21/306, 21/308
Claims (2)
アンモニウム塩基溶液を用いて、前記シリコン面が親水
性となる40℃以下の液温条件で処理することを特徴と
する半導体基体の表面処理方法。A semiconductor substrate having an exposed silicon surface is bonded to a fourth substrate.
A method for treating a surface of a semiconductor substrate, wherein the treatment is performed using an ammonium base solution under a liquid temperature condition of 40 ° C. or less at which the silicon surface becomes hydrophilic.
系界面活性剤を含ませることを特徴とする請求項1記載
の半導体基体の表面処理方法。2. The method according to claim 1, wherein the quaternary ammonium base solution contains a nonionic surfactant.
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