DE19855394A1 - Semiconductor substrate processing involves cleaning and forming an artificial oxide layer - Google Patents

Semiconductor substrate processing involves cleaning and forming an artificial oxide layer

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Abstract

An artificial oxide layer is formed on a semiconductor substrate after RCA cleaning and native oxide film removal. A semiconductor substrate is processed by RCA cleaning, removal of the resulting native oxide film and exposure to an atmosphere containing 20-100% oxygen to form an oxide layer of saturation thickness. Independent claims are also included for the following: (i) a semiconductor substrate processing method comprising RCA cleaning, removal of the resulting native oxide film and dipping in pure water at 20-100 deg C to form an oxide layer of 10-15\*10<-10> m thickness; and (ii) a semiconductor substrate processing method comprising SPM cleaning, using a mixture of sulfuric acid, hydrogen peroxide solution and pure water, and APM-ozone water cleaning, using a mixture of ammonia, hydrogen peroxide solution, pure water and ozone water, to form an oxide layer.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Be­ arbeiten eines Halbleitersubstrats. Sie bezieht sich insbesonde­ re auf ein Verfahren zum Bearbeiten von Halbleitersubstraten, in denen eine Verunreinigung durch Fremdatome (Verunreinigungen) verhindert wird.The present invention relates to a method for loading work a semiconductor substrate. It relates in particular re on a method for processing semiconductor substrates, in which are contaminated by foreign atoms (impurities) is prevented.

Halbleitersubstrate (z. B. Siliciumsubstrate) werden in einer Vorbehandlung vor dem Halbleitervorrichtungsherstellungsprozeß (Halbleitervorrichtungsherstellungsvorgang) gereinigt. Ein RCA-Rei­ nigungsprozeß (RCA-Reinigungsvorgang) wird für das Reinigen benutzt. In dem RCA-Reinigungsprozeß werden Halbleitersubstrate einem SPN-Reinigungsprozeß (SPN-Reinigungsvorgang, Sultfuric-Hy­ drogen Peroxide Mixture-Reinigungsprozeß, Schwefelsäure- Wasserstoffperoxid-Mischungs-Reinigungsprozeß) unter Verwenden einer Mischung von Schwefelsäure (H2SO4), Wasserstoffperoxidlö­ sung (H2O2) und reinem Wasser (H2O) als Reinigungslösung, einem APM-Reinigungsprozeß (APM-Reinigungsvorgang, Ammonia-Hydrogen Peroxide Mixture-, Ammoniak-Wasserstoffperoxid-Mischungs- Reinigungsprozeß) unter Verwenden einer Mischung von Ammoniak (NH4OH), Wasserstoffperoxidlösung (H2O2) und reinem Wasser (H2O) als Reinigungslösung und einem HPM-Reinigungsprozeß (HPM-Rei­ nigungsvorgang, Hydrochloric Acid-Hydrogen Peroxid Mixture-, Chlorwasserstoffsäure-Wasserstoffperoxid-Mischungs-Rei­ nigungsprozeß) unter Verwenden einer Mischung aus Chlorwas­ serstoffsäure (Salzsäure, HCl), Wasserstoffperoxidlösung (H2O2) und reinem Wasser (H2O) als Reinigungslösung ausgesetzt. Semiconductor substrates (e.g., silicon substrates) are cleaned in a pretreatment before the semiconductor device manufacturing process (semiconductor device manufacturing process). An RCA cleaning process (RCA cleaning process) is used for cleaning. In the RCA cleaning process, semiconductor substrates are subjected to an SPN cleaning process (SPN cleaning process, Sultfuric-Hy drogen Peroxide Mixture cleaning process, sulfuric acid-hydrogen peroxide mixture cleaning process) using a mixture of sulfuric acid (H 2 SO 4 ), hydrogen peroxide solution (H 2 O 2 ) and pure water (H 2 O) as a cleaning solution, an APM cleaning process (APM cleaning process, ammonia-hydrogen peroxide mixture, ammonia-hydrogen peroxide mixture cleaning process) using a mixture of ammonia (NH 4 OH) , Hydrogen peroxide solution (H 2 O 2 ) and pure water (H 2 O) as a cleaning solution, and an HPM cleaning process (HPM cleaning process, Hydrochloric Acid-Hydrogen Peroxide Mixture, hydrochloric acid-hydrogen peroxide mixture cleaning process) using a mixture from hydrochloric acid (hydrochloric acid, HCl), hydrogen peroxide solution (H 2 O 2 ) and pure water (H 2 O) as a cleaning solution exposed.

Die SPM-Reinigung ist zum Entfernen von organischer Materie ge­ eignet, die APM-Reinigung ist zum Entfernen organischer Materie und Schwermetallen geeignet und die HPM-Reinigung ist zum Ent­ fernen von Schwermetallen geeignet. Ein Reinigungsprozeß mit reinem Wasser wird zwischen den einzelnen oben beschriebenen Reinigungsprozessen ausgeführt. Nur der SPM-Reinigungsprozeß und der APM-Reinigungsprozeß kann anstelle der Anwendung aller die­ ser drei Arten von Reinigungsprozessen ausgeführt werden.SPM cleaning is designed to remove organic matter APM cleaning is suitable for removing organic matter and heavy metals, and HPM cleaning is away from heavy metals. A cleaning process with pure water is described between each above Cleaning processes carried out. Only the SPM cleaning process and the APM cleaning process can replace all of those three types of cleaning processes are carried out.

Während der RCA-Reinigungsprozeß organische Materie und Schwer­ metalle von der Oberfläche eines Halbleitersubstrats entfernt, wird eine Oxidschicht auf der Halbleitersubstratoberfläche wäh­ rend des Reinigungsprozesses gebildet. Die Schicht ist aus einem nativen-Oxid (natürlichem Oxid) gebildet, das auf natürliche Weise durch in reinem Wasser gelöstem Sauerstoff und durch die oxidierende Wirkung der Wasserstoffperoxidlösung gebildet wird. Dieses Phänomen wird in der JP 7-86220 A, in der JP 5-29292 A und in der JP 63-29516 A beschrieben.During the RCA cleaning process organic matter and heavy metals removed from the surface of a semiconductor substrate, an oxide layer is selected on the semiconductor substrate surface formed during the cleaning process. The layer is one native oxide (natural oxide) formed on natural Way through oxygen dissolved in pure water and through the oxidizing effect of the hydrogen peroxide solution is formed. This phenomenon is described in JP 7-86220 A, in JP 5-29292 A and described in JP 63-29516 A.

In Fig. 7 und Fig. 8 sind Ergebnisse gezeigt, die durch Analy­ sieren einer nativen Oxidschicht auf einem Halbleitersubstrat durch SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry, Sekundärionen- Massenspektrometrie) erhalten sind. In Fig. 7 sind die Ergebnis­ se gezeigt, die durch Analysieren von Bor in einer nativen Oxid­ schicht auf einem Halbleitersubstrat unmittelbar nach dem Aus­ führen der RCA-Reinigung erhalten sind. In Fig. 8 sind die Er­ gebnisse gezeigt, die durch Analysieren von Bor in einer nativen Oxidschicht auf einem Halbleitersubstrat erhalten sind, welches in (an) reiner Luft für mehrere Stunden nach dem Ausführen des RCA-Reinigungsprozesses belassen wurde. In jeder der Zeichnungen (Figuren) sind auf der Abszisse die Tiefe (µ m) und auf der Or­ dinate die Konzentration (Atom/cm3) gezeigt. FIG. 7 and FIG. 8 show results obtained by analyzing a native oxide layer on a semiconductor substrate by SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry, secondary ion mass spectrometry). In Fig. 7, the results are shown se obtained by analyzing boron in a native oxide layer on a semiconductor substrate immediately after performing the RCA cleaning. In FIG. 8, the results of it are shown, which are obtained by analyzing boron in a native oxide layer on a semiconductor substrate in pure (an) air was left for several hours after performing the RCA cleaning process. In each of the drawings (figures) the depth (µ m) is shown on the abscissa and the concentration (atom / cm 3 ) is shown on the ordinate.

Wie in Fig. 7 gezeigt ist, ist unmittelbar nach dem RCA-Rei­ nigungsprozeß die Konzentration von Bor in der Oxidschicht nicht höher als die niedrigste Erfassungsgrenze und ist in dem Untergrund verborgen. Jedoch, wie in der Fläche X in Fig. 8 ge­ zeigt ist, wird die Konzentration von Bor höher in der Nachbar­ schaft der Oberfläche, wenn sie in reiner Luft belassen wird. Dies bedeutet, daß in Luft enthaltenes Bor in die native Oxid­ schicht auf dem Halbleitersubstrat aufgenommen wurde. Es ist un­ nötig darauf hinzuweisen, daß, wenn Bor, das als ein Halbleiter­ fremdatom (Halbleiterdotierstoff) wirkt, in Halbleiterschichten nach der Bildung der Halbleitervorrichtungen wandert, es einen Einfluß auf die Charakteristika der Halbleitervorrichtungen aus­ übt. Insbesondere ist es nötig, wenn Halbleitersubstrate in den Halbleitervorrichtungsherstellungsprozeß kommen, ohne daß die native Oxidschicht nach dem Reinigen entfernt wird, die größte Sorgfalt darauf zu verwenden, das Einschließen von Bor in die Oxidschicht zu vermeiden. Jedoch gibt es, wie oben erwähnt, das Problem, daß die native Oxidschicht, welche während des Reini­ gungsprozesses von Halbleitersubstraten gebildet ist, Bor auf­ nimmt, wenn sie in Luft belassen wird. Auch für andere Substan­ zen, die in Luft vorhanden sind und Halbleitercharakteristika beeinflussen, ist es nötig, das Einschließen beispielsweise von Phosphor und Natrium in die Oxidschicht zu vermeiden.As shown in Fig. 7, immediately after the RCA cleaning process, the concentration of boron in the oxide layer is not higher than the lowest detection limit and is hidden in the underground. However, as shown in area X in FIG. 8, the concentration of boron becomes higher in the vicinity of the surface when left in clean air. This means that boron contained in air was taken up in the native oxide layer on the semiconductor substrate. It is needless to say that when boron, which acts as a semiconductor impurity (semiconductor dopant), migrates in semiconductor layers after the formation of the semiconductor devices, it exerts an influence on the characteristics of the semiconductor devices. In particular, when semiconductor substrates enter the semiconductor device manufacturing process without removing the native oxide layer after cleaning, the greatest care must be taken to avoid including boron in the oxide layer. However, as mentioned above, there is a problem that the native oxide layer formed by semiconductor substrates during the cleaning process absorbs boron when left in air. For other substances that are present in air and influence semiconductor characteristics, it is also necessary to avoid including, for example, phosphorus and sodium in the oxide layer.

Die vorliegende Erfindung dient dazu, das oben diskutierte Pro­ bleme zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Bearbeiten eines Halbleitersubstrats anzu­ geben, das fähig ist, eine Oxidschicht zu bilden, welche weniger anfällig dafür ist, Halbleitercharakteristika beeinflussende Fremdatome aufzunehmen.The present invention serves the Pro discussed above to solve bleme, and an object of the present invention it to adopt a method for processing a semiconductor substrate which is capable of forming an oxide layer which is less is susceptible to affecting semiconductor characteristics Pick up foreign atoms.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach einem der An­ sprüche 1, 5 und 7.This problem is solved by a method according to one of the An sayings 1, 5 and 7.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ange­ geben. Developments of the invention are set out in the dependent claims give.  

Ein Verfahren zum Bearbeiten eines Halbleitersubstrats weist die Schritte auf: (a) Anwenden eines RCA-Reinigungsprozesses auf das Halbleitersubstrat; (b) Entfernen einer nativen Oxidschicht, die auf einer Oberfläche des Halbleitersubstrats während des RCA-Reinigungs­ prozesses gebildet ist; und (c) Aussetzen des Halblei­ tersubstrats, von dem die native Oxidschicht entfernt wurde, ei­ ner reinen Atmosphäre von Sauerstoff mit einem prozentualen Sau­ erstoffgehalt von 20 bis 100% zum Bilden einer Oxidschicht mit einer Dicke, welche die Sättigungsdicke erreicht, auf der Ober­ fläche, des Halbleitersubstrats.A method for processing a semiconductor substrate has the Steps on: (a) Apply an RCA cleaning process to the Semiconductor substrate; (b) removing a native oxide layer that on a surface of the semiconductor substrate during the RCA cleaning process is formed; and (c) exposing the semi-lead substrate from which the native oxide layer has been removed, ei a pure atmosphere of oxygen with a percentage sow content of 20 to 100% to form an oxide layer a thickness that reaches the saturation thickness on the top area, of the semiconductor substrate.

Vorzugsweise weist in dem Verfahren zum Bearbeiten eines Halb­ leitersubstrats der Schritt (c) die Schritte auf: Vorbereiten einer Vakuumkammer mit einer Evakuiervorrichtung, Setzen des Halbleitersubstrats, von dem die native Oxidschicht entfernt wurde, in die Vakuumkammer, Evakuieren der Luft aus der Vakuum­ kammer zum Erzeugen eines Vakuums und Einleiten von Sauerstoff in die Vakuumkammer.Preferably points in the method for editing a half step (c) the steps on: Prepare a vacuum chamber with an evacuation device, setting the Semiconductor substrate from which the native oxide layer is removed was, into the vacuum chamber, evacuating the air from the vacuum chamber for creating a vacuum and introducing oxygen into the vacuum chamber.

Vorzugsweise weist in dem Verfahren zum Bearbeiten eines Halb­ leitersubstrats der Schritt (c) die Schritte auf: Vorbereiten einer geschlossenen Kammer, Setzen des Halbleitersubstrats, von dem die native Oxidschicht entfernt wurde, in die geschlossene Kammer, Entfernen der Luft aus der geschlossenen Kammer durch Ersetzen (durch Ersetzen mit einem anderen Gas) und Einleiten von Sauerstoff in die geschlossene Kammer.Preferably points in the method for editing a half step (c) the steps on: Prepare a closed chamber, setting the semiconductor substrate, from after removing the native oxide layer into the closed one Chamber, removing air from the closed chamber through Replace (by replacing with another gas) and initiate of oxygen into the closed chamber.

Vorzugsweise weist in dem Verfahren zum Bearbeiten eines Halb­ leitersubstrats der Schritt (c) den Schritt auf: Vorsehen eines Dampfes aus reinem Wasser derart, daß die Feuchtigkeit in der Atmosphäre von Sauerstoff 40% oder mehr beträgt.Preferably points in the method for editing a half step (c) the step of: providing one Steam from pure water such that the moisture in the Atmosphere of oxygen is 40% or more.

Ein Verfahren zum Bearbeiten eines Halbleitersubstrats weist die Schritte auf: (a) Anwenden eines RCA-Reinigungsprozesses auf das Halbleitersubstrat; (b) Entfernen einer nativen Oxidschicht, die auf einer Oberfläche des Halbleitersubstrats während des RCA- Reinigungsprozesses gebildet ist; und (c) Eintauchen des Halb­ leitersubstrats, von dem die native Oxidschicht entfernt wurde, in reines Wasser bei 20 bis 100°C zum Bilden einer Oxidschicht mit einer Dicke, welche 10 bis 15 × 10-10 m erreicht, auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats.A method of processing a semiconductor substrate comprises the steps of: (a) applying an RCA cleaning process to the semiconductor substrate; (b) removing a native oxide layer formed on a surface of the semiconductor substrate during the RCA cleaning process; and (c) immersing the semiconductor substrate from which the native oxide layer has been removed in pure water at 20 to 100 ° C to form an oxide layer having a thickness reaching 10 to 15 x 10 -10 m on the surface of the semiconductor substrate .

Vorzugsweise weist in dem Verfahren zum Bearbeiten eines Halb­ leitersubstrats der Schritt (c) den Schritt auf: Eintauchen des Halbleitersubstrats in reines Wasser für 10 bis 20 Stunden.Preferably points in the method for editing a half step (c) the step of: immersing the Semiconductor substrates in pure water for 10 to 20 hours.

Ein Verfahren zum Bearbeiten eines Halbleitersubstrats weist die Schritte auf: (a) Anwenden eines SPM-Reinigungsprozesses unter Verwenden einer Mischung von Schwefelsäure, Wasserstoffperoxid­ lösung und reinem Wasser als eine Reinigungslösung auf das Halb­ leitersubstrat; und (b) Anwenden eines APM-Ozonwasser- Reinigungsprozesses unter Verwenden einer Mischung von Ammoniak, Wasserstoffperoxidlösung, reinem Wasser und Ozonwasser als eine Reinigungslösung auf das SPM-gereinigte Halbleitersubstrat zum Bilden einer Oxidschicht auf einer Oberfläche des Halbleitersub­ strats.A method for processing a semiconductor substrate has the Steps on: (a) Apply an SPM cleaning process below Use a mixture of sulfuric acid, hydrogen peroxide solution and pure water as a cleaning solution on the half conductor substrate; and (b) applying an APM ozone water Cleaning process using a mixture of ammonia, Hydrogen peroxide solution, pure water and ozone water as one Cleaning solution on the SPM-cleaned semiconductor substrate for Form an oxide layer on a surface of the semiconductor sub strats.

Vorzugsweise weist der Schritt (b) in dem Verfahren zum Bearbei­ ten eines Halbleitersubstrats den Schritt auf: Hinzufügen des Ozonwassers derart, daß die Konzentration von Ozon in der gesam­ ten Lösung 1 bis 10 ppm beträgt.Preferably, step (b) in the processing method step of a semiconductor substrate: Add the Ozone water such that the concentration of ozone in the total th solution is 1 to 10 ppm.

Gemäß des Verfahrens zum Bearbeiten eines Halbleitersubstrats ist es möglich, eine Oxidschicht zu bilden, die keine in Luft enthaltenen Verunreinigungen aufnimmt, falls sie an Luft belas­ sen wird, auf einer Oberfläche eines Halbleitersubstrats durch Aussetzen eines Halbleitersubstrats, von der eine während eines RCA-Reinigungsprozesses gebildete native Oxidschicht entfernt wurde, einer Atmosphäre von Sauerstoff mit mindestens einer Reinraum-Pegel-Reinheit und einer prozentualen Sauerstoffkonzen­ tration von 20 bis 100%. Demgemäß werden, sogar falls das ge­ reinigte Halbleitersubstrat in einen Halbleitervorrichtungsher­ stellungsprozeß gebracht wird ohne Entfernen der Oxidschicht auf dem Halbleitersubstrat, die Charakteristika (Eigenschaften) der Halbleitervorrichtungen nicht beeinflußt. Dann ist es nicht not­ wendig, die Oxidschicht auf dem Halbleitersubstrat zu entfernen, wobei auf diese Weise der Halbleitervorrichtungsherstellungspro­ zeß vereinfacht wird.According to the method of processing a semiconductor substrate it is possible to form an oxide layer that is not in air contained impurities if they leave in air is carried out on a surface of a semiconductor substrate Exposing a semiconductor substrate, one of which during a RCA cleaning process formed native oxide layer removed an atmosphere of oxygen with at least one Clean room level purity and a percentage oxygen concentration tration from 20 to 100%. Accordingly, even if the ge cleaned semiconductor substrate into a semiconductor device  Positioning process is brought on without removing the oxide layer the semiconductor substrate, the characteristics of the Semiconductor devices are not affected. Then it is not necessary maneuverable to remove the oxide layer on the semiconductor substrate, in this way, the semiconductor device manufacturing pro zeß is simplified.

Gemäß des Verfahrens zum Bearbeiten des Halbleitersubstrats ist es möglich, eine Oxidschicht zu erhalten, die eine äußerst ge­ ringe Menge von Verunreinigungen enthält und keine in Luft ent­ haltenen Verunreinigungen aufnimmt, sogar falls sie an (in) Luft belassen wird.According to the method of processing the semiconductor substrate it is possible to obtain an oxide layer which is extremely ge contains a lot of impurities and none in air contaminants, even if they are in (in) air is left.

Gemäß des Verfahrens zum Bearbeiten des Halbleitersubstrats ist es möglich, auf relativ einfache Weise eine Oxidschicht zu er­ halten, die keine Verunreinigungen in der Luft aufnimmt, sogar falls sie an Luft belassen wird.According to the method of processing the semiconductor substrate it is possible to create an oxide layer in a relatively simple manner hold that doesn't pick up impurities in the air, even if left in air.

Gemäß des Verfahrens zum Bearbeiten des Halbleitersubstrats ist es möglich, eine Oxidschicht mit einer erwünschten Dicke schnel­ ler zu erhalten als bei der Bildung in einer reinen Atmosphäre von Sauerstoff.According to the method of processing the semiconductor substrate it is possible to quickly form an oxide layer with a desired thickness to maintain more than with education in a pure atmosphere of oxygen.

Gemäß des Verfahrens zum Bearbeiten des Halbleitersubstrats ist es möglich, auf relativ einfache Weise und in einer kurzen Zeit­ periode (Zeitspanne) eine Oxidschicht zu erhalten, die keine in Luft vorhandenen Verunreinigungen aufnimmt, sogar falls sie an Luft belassen wird. Ferner kann, da es möglich ist, eine Oxid­ schicht bis zu einer Dicke zu bilden, welche gleich oder größer ist als die Sättigungsdicke in Luft, durch Eintauchen eines Halbleitersubstrats in reines Wasser, eine Oxidschicht mit einer Dicke, welche nicht an Luft gebildet werden kann, zu erhalten.According to the method of processing the semiconductor substrate it is possible in a relatively simple manner and in a short time period (period of time) to obtain an oxide layer which is not in Air picks up contaminants, even if they are Air is left. Furthermore, since it is possible, an oxide layer to form a thickness which is equal to or greater is than the saturation thickness in air, by immersing one Semiconductor substrate in pure water, an oxide layer with a To obtain thickness that can not be formed in air.

Gemäß des Verfahrens zum Bearbeiten des Halbleitersubstrats ist es möglich, eine Oxidschicht mit einer Dicke zu erhalten, die gleich der Sättigungsdicke an Luft ist. According to the method of processing the semiconductor substrate it is possible to obtain an oxide layer with a thickness that is equal to the saturation thickness in air.  

Gemäß des Verfahrens zum Bearbeiten des Halbleitersubstrats ist es möglich, eine Oxidschicht, welche kein Bor aufnimmt, sogar falls sie an Luft belassen wird, in einem Halbleitersubstratrei­ nigungsprozeß zu bilden, wodurch die Bearbeitungsschritte im Vergleich zu dem Verfahren vereinfacht werden, in dem eine Oxid­ schicht, die kein Bor aufnimmt, gebildet wird nach dem Entfernen einer in dem Reinigungsprozeß gebildeten Oxidschicht.According to the method of processing the semiconductor substrate it is even possible to use an oxide layer that does not absorb boron if left in air, in a semiconductor substrate Formation process, whereby the processing steps in Compared to the process in which an oxide is simplified layer that does not absorb boron is formed after removal an oxide layer formed in the cleaning process.

Gemäß des Verfahrens zum Bearbeiten des Halbleitersubstrats ist es möglich, auf einfache Weise eine APM-Ozonwasser-Rei­ nigungslösung zu erhalten, die fähig ist, eine Oxidschicht zu bilden, welche kein Bor aufnimmt, sogar falls sie an Luft belas­ sen wird.According to the method of processing the semiconductor substrate it is possible to easily create an APM ozone water series to obtain cleaning solution which is able to form an oxide layer form which does not absorb boron, even if left in air will.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der fol­ genden Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Er­ findung anhand der beiliegenden Figuren. Von diesen zeigen:Further features and expediencies result from the fol description of embodiments of the present Er finding using the attached figures. Of these show:

Fig. 1 ein Flußdiagramm eines Verfahrens zum Bearbeiten eines Halbleitersubstrats gemäß einer ersten Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 1 is a flowchart of a method for processing a semiconductor substrate according to a first imple mentation of the present invention;

Fig. 2 ein Diagramm von Ergebnissen, die durch eine SIMS-Analyse einer Oxidschicht erhalten wurden unmit­ telbar nachdem diese durch das Halbleitersubstrat­ bearbeitungsverfahren gemäß der ersten Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung gebildet wur­ de; Fig. 2 is a diagram of results obtained by a SIMS analysis of an oxide layer UNMIT telbar after passing through the semiconductor substrate processing method according approximate shape of the present invention formed WUR de exporting the first;

Fig. 3 ein Diagramm von Ergebnissen, die durch eine SIMS-Analyse einer Oxidschicht erhalten wurde, welche durch das Halbleiterbearbeitungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung gebildet wurde und an Luft belassen wurde; Fig. 3 is a graph of results obtained by a SIMS analysis of an oxide film, which of the first embodiment of the present OF INVENTION dung was formed by the semiconductor processing method of and was left in air;

Fig. 4 ein Flußdiagramm eines Verfahrens zum Bearbeiten eines Halbleitersubstrats gemäß einer zweiten Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 4 is a flowchart of a method for processing a semiconductor substrate according to a second embodiment of the present invention;

Fig. 5 ein Flußdiagramm eines Verfahrens zum Bearbeiten eines Halbleitersubstrats gemäß einer dritten Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 5 is a flowchart of a method for processing a semiconductor substrate according to a third imple mentation of the present invention;

Fig. 6 ein Flußdiagramm eines Verfahrens zum Bearbeiten eines Halbleitersubstrats gemäß einer vierten Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 6 is a flowchart of a method for processing a semiconductor substrate according to a fourth imple mentation of the present invention;

Fig. 7 ein Diagramm von Ergebnissen, die durch eine SIMS-Analyse einer nativen Oxidschicht erhalten wurden unmittelbar nachdem diese durch den RCA-Rei­ nigungsprozeß gebildet wurde; Fig. 7 is a graph of results obtained by a SIMS analysis of a native oxide layer immediately after it has been formed nigungsprozeß by the RCA Rei;

Fig. 8 ein Diagramm von Ergebnissen, die durch eine SIMS-Analyse einer nativen Oxidschicht erhalten wurden, welche durch den RCA-Reinigungsprozeß erhalten wurde und dann an Luft belassen wurde. Fig. 8 is a graph of results obtained by a SIMS analysis of a native oxide layer, which was obtained by the RCA cleaning process and was then left to air.

A. Erste AusführungsformA. First embodiment A1. BearbeitungsverfahrenA1. Machining processes

Es wird auf das Flußdiagramm in Fig. 1 Bezug genommen; eine er­ ste Ausführungsform eines Verfahrens zum Bearbeiten eines Halb­ leitersubstrats wird nun beschrieben.Reference is made to the flow chart in Fig. 1; a first embodiment of a method for processing a semiconductor substrate will now be described.

Zuerst wird, wie in den Schritten S1 bis S7 gezeigt ist, ein RCA-Reinigungsprozeß (RCA-Reinigungsverfahren) auf ein Halblei­ tersubstrat angewendet (hier ein Siliciumsubstrat). Insbesondere werden ein SPM(Sulfuric-Hydrogen Peroxide Mixture)- Reinigungsprozeß (Schritt S2) unter Verwenden einer Mischung von Schwefelsäure (H2SO4), Wasserstoffperoxidlösung (H2O2) und reinem Wasser (H2O) als Reinigungslösung, ein APM (Ammonia-Hydrogen Per­ oxide Mixture)-Reinigungsprozeß (Schritt S4) unter Verwenden ei­ ner Mischung von Ammoniak (NH4OH), Wasserstoffperoxidlösung (H2O2) und reinem Wasser (H2O) als Reinigungslösung und ein HPM-(Hydro­ chloric acid-Hydrogen Peroxide Mixture)-Reinigungsprozeß (Schritt S6) unter Verwenden einer Mischung von Chlorwasser­ stoffsäure (Salzsäure, HCl), Wasserstoff­ peroxidlösung (H2O2) und reinem Wasser (H2O) als Reinigungslö­ sung der Reihe nach ausgeführt.First, as shown in steps S1 to S7, an RCA cleaning process (RCA cleaning method) is applied to a semiconductor substrate (here, a silicon substrate). In particular, an SPM (Sulfuric-Hydrogen Peroxide Mixture) cleaning process (step S2) using a mixture of sulfuric acid (H 2 SO 4 ), hydrogen peroxide solution (H 2 O 2 ) and pure water (H 2 O) as a cleaning solution, is an APM (Ammonia-Hydrogen Per oxide Mixture) cleaning process (step S4) using a mixture of ammonia (NH 4 OH), hydrogen peroxide solution (H 2 O 2 ) and pure water (H 2 O) as a cleaning solution and an HPM (hydro chloric acid-hydrogen peroxide mixture) cleaning process (step S6) using a mixture of hydrochloric acid (hydrochloric acid, HCl), hydrogen peroxide solution (H 2 O 2 ) and pure water (H 2 O) as the cleaning solution in order.

Hier beträgt für die Bedingungen des SPM-Reinigungsprozesses die Konzentration der Schwefelsäure ungefähr 98%, die Konzentration der Wasserstoffperoxidlösung beträgt ungefähr 31%, das Verhält­ nis der Schwefelsäure zu der Wasserstoffperoxidlösung beträgt 5 : 1 und die Bearbeitungszeit beträgt ungefähr zehn Minuten. Für die Bedingungen des APM-Reinigungsprozesses beträgt die Konzen­ tration des Ammoniak ungefähr 29%, die Konzentration der Was­ serstoffperoxidlösung beträgt ungefähr 31%, das Ammoniak- Wasserstoffperoxidlösung-reines Wasser-Verhältnis beträgt 1 : 1: 5 und die Bearbeitungszeit beträgt ungefähr zehn Minuten. Für die Bedingungen des HPM-Reinigungsprozesses beträgt die Konzentrati­ on der Chlorwasserstoffsäure ungefähr 37%, die Konzentration der Wasserstoffperoxidlösung beträgt ungefähr 31%, das Chlor­ wasserstoffsäure-Wasserstoffperoxidlösung-reines Wasser- Verhältnis beträgt 1 : 1 : 6 und die Bearbeitungszeit beträgt unge­ fähr zehn Minuten.Here is for the conditions of the SPM cleaning process Concentration of sulfuric acid about 98%, the concentration the hydrogen peroxide solution is approximately 31%, the ratio nis of the sulfuric acid to the hydrogen peroxide solution 5: 1 and the processing time is about ten minutes. For the conditions of the APM cleaning process are conc ammonia tration about 29%, the concentration of what hydrogen peroxide solution is approximately 31%, the ammonia Hydrogen peroxide solution-pure water ratio is 1: 1: 5 and the processing time is about ten minutes. For the The conditions of the HPM cleaning process are the concentrates on the hydrochloric acid about 37%, the concentration the hydrogen peroxide solution is approximately 31%, the chlorine hydrochloric acid-hydrogen peroxide solution-pure water- Ratio is 1: 1: 6 and the processing time is approx for ten minutes.

Der Reinwasser-Reinigungsprozeß zum Reinigen des Halbleiter­ substrats mit reinem Wasser wird vor dem SPM-Reinigungsprozeß, nach dem HPM-Reinigungsprozeß und zwischen den einzelnen Reini­ gungsprozessen ausgeführt (Schritte S1, S3, S5, S7). In dem RCA-Rei­ nigungsprozeß können nur der SPM-Reinigungsprozeß und der APM-Reinigungsprozeß anstelle des Ausführens all der drei Arten von oben diskutierten Reinigungsprozessen ausgeführt werden.The pure water cleaning process for cleaning the semiconductor substrate with pure water is used before the SPM cleaning process, after the HPM cleaning process and between the individual cleaners execution processes carried out (steps S1, S3, S5, S7). In the RCA-Rei only the SPM cleaning process and the APM cleaning process instead of doing all three types cleaning processes discussed above are carried out.

Nach dem RCA-Reinigungsprozeß wird das Halbleitersubstrat mit verdünnter Fluorwasserstoffsäure (HF) zum Entfernen einer nati­ ven (natürlichen) Oxidschicht, die während des RCA-Rei­ nigungsprozesses auf dem Halbleitersubstrat gebildet wurde, behandelt (Schritt S8). Für die Bedingungen der Behandlung mit der verdünnten Fluorwasserstoffsäure beträgt die Konzentration der Fluorwasserstoffsäure ungefähr 50%, das Verhältnis der Flu­ orwasserstoffsäure zu reinem Wasser (Reinwasser) beträgt 1 : 100 und die Bearbeitungszeit beträgt ungefähr eine Minute.After the RCA cleaning process, the semiconductor substrate is also dilute hydrofluoric acid (HF) to remove a nat ven (natural) oxide layer, which during the RCA-Rei cleaning process was formed on the semiconductor substrate, treated (step S8). For the conditions of treatment with the diluted hydrofluoric acid is the concentration of hydrofluoric acid about 50%, the ratio of flu  hydrochloric acid to pure water (pure water) is 1: 100 and the processing time is about one minute.

Schließlich wird das Halbleitersubstrat, von dem die native Oxidschicht entfernt wurde, in einer reinen Atmosphäre von Sau­ erstoff für eine vorbestimmte Zeitperiode zum Bilden einer Oxid­ schicht auf der Halbleitersubstratoberfläche aufbewahrt (gelagert) (Schritt S9). Hier beträgt der prozentuale Anteil von Sauerstoff in der Sauerstoffatmosphäre an dem Ort für die Lage­ rung ungefähr 20 bis 100%. Falls die Definition (Festlegung) mit der Reinheit in einem Reinraum zum Herstellen von Halblei­ tervorrichtungen durchgeführt wird, kann eine reine Atmosphäre von Sauerstoff beispielsweise einer Klasse 100 oder niedriger verwendet werden.Finally, the semiconductor substrate from which the native oxide layer has been removed is stored in a pure atmosphere of oxygen for a predetermined period of time to form an oxide layer on the semiconductor substrate surface (step S9). Here, the percentage of oxygen in the oxygen atmosphere at the location for storage is about 20 to 100%. If the definition (purity) is made in a clean room for manufacturing semiconductor devices, a pure atmosphere of oxygen of, for example, a class 100 or lower can be used.

Idealer ist es, wenn es in einer Vakuumkammer gelagert wird, welche mit Sauerstoff bis ungefähr Atmosphärendruck oder niedri­ ger gefüllt ist, wobei Luft evakuiert (abgepumpt) ist. Noch ein­ facher kann es in einer geschlossenen Kammer gelagert werden, in der Luft durch Stickstoff oder dergleichen ersetzt (verdrängt) wurde und der Stickstoff durch Sauerstoff ersetzt wurde. In die­ sem Fall wird der Druck von Sauerstoff in der Kammer höher ge­ halten als der Atmosphärendruck, um Luft fernzuhalten (das Ein­ dringen von Luft zu verhindern). Alternativ wird Sauerstoff zu­ geführt und auf konstante Weise (andauernd) abgeführt (abgepumpt). Noch einfacher kann es in einer Kammer wie bei­ spielsweise einem Exsikkator, gelagert werden, welcher sich in einem Reinraum befindet.It is more ideal if it is stored in a vacuum chamber, which with oxygen to about atmospheric pressure or low ger is filled, whereby air is evacuated (pumped out). Another one more often it can be stored in a closed chamber the air replaced (displaced) with nitrogen or the like and the nitrogen was replaced by oxygen. In the In this case, the pressure of oxygen in the chamber is increased hold than atmospheric pressure to keep air out (the on prevent air from entering). Alternatively, oxygen is added led and discharged in a constant manner (continuously) (drained). It can be even easier in a chamber like in for example, a desiccator, which is in a clean room.

Die Lagerzeit hängt von der Konzentration des Sauerstoffs ab. Falls die Überlegungen auf der Basis der Zeit stattfinden, in der das Wachstum der Oxidschicht aufhört (Sättigungszeit), wird es (d. h. das Halbleitersubstrat) in dem noch einfacheren Fall (d. h. in dem letzten oben genannten Fall der Lagerung in einer Kammer, wie beispielsweise einem Exsikkator) ungefähr 24 bis 48 Stunden in der Reinraumluft gelagert. Die Dicke der Oxidschicht beträgt in diesem Fall ungefähr 10 bis 15 × 10-10 m.The storage time depends on the concentration of oxygen. If the considerations take place on the basis of the time in which the growth of the oxide layer stops (saturation time), it will (ie the semiconductor substrate) in the even simpler case (ie in the latter case of storage in a chamber, such as one) Desiccator) stored in clean room air for approximately 24 to 48 hours. The thickness of the oxide layer in this case is approximately 10 to 15 × 10 -10 m.

Fig. 2 und Fig. 3 zeigen Ergebnisse, die durch Analysieren einer Oxidschicht erhalten wurde, welche in dieser Weise auf einem Halbleitersubstrat gebildet wurde, durch SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry, Sekundärionen-Massenspektrometrie). Fig. 2 zeigt die Ergebnisse, die durch Analysieren von Bor in einer Oxidschicht auf einem Halbleitersubstrat unmittelbar nach der Bildung erhalten wurde, und Fig. 3 zeigt die Ergebnisse, die durch Analysieren von Bor in einer Oxidschicht auf einem Halb­ leitersubstrat erhalten wurde, nachdem sie für mehrere Stunden in Reinraumluft nach der Bildung belassen wurde. In beiden Dia­ grammen zeigt die Abszisse die Tiefe (µ m) und die Ordinate zeigt die Konzentration (Atom/cm3). Fig. 2 and Fig. 3 show results obtained by analyzing an oxide layer which was formed in this manner on a semiconductor substrate by SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry, secondary ion mass spectrometry). FIG. 2 shows the results obtained by analyzing boron in an oxide layer on a semiconductor substrate immediately after formation, and FIG. 3 shows the results obtained by analyzing boron in an oxide layer on a semiconductor substrate after it was left in clean room air for several hours after formation. In both diagrams, the abscissa shows the depth (µ m) and the ordinate shows the concentration (atom / cm 3 ).

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist die Konzentration von Bor in der Oxidschicht nicht höher als die niedrigste Erfassungsgrenze (nicht höher als 1 × 10-10 Atome/cm3) und in dem Untergrund ver­ borgen unmittelbar nach der Bildung. Nachdem sie in Reinraum­ atmosphäre belassen wurde, wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist die Konzentration von Bor in der Oxidschicht ebenfalls nicht höher als die niedrigste Erfassungsgrenze und in dem Untergrund ver­ borgen. Das bedeutet, daß eine in einer reinen Atmosphäre von Sauerstoff gebildeten Oxidschicht nicht Bor aufnimmt, sogar wenn sie in Luft belassen wird.As shown in Fig. 2, the concentration of boron in the oxide layer is not higher than the lowest detection limit (not higher than 1 × 10 -10 atoms / cm 3 ) and hidden in the substrate immediately after formation. After being left in the clean room atmosphere as shown in Fig. 3, the concentration of boron in the oxide layer is also not higher than the lowest detection limit and hidden in the underground. This means that an oxide layer formed in a pure atmosphere of oxygen does not pick up boron even if it is left in air.

Einer der möglichen Gründe, daß Bor nicht aufgenommen wird, ist, daß die in einer reinen Atmosphäre von Sauerstoff gebildete Oxidschicht eine dichtere Struktur aufweist als eine in dem RCA-Rei­ nigungsprozeß gebildete native Oxidschicht. Die JP Nr. 7-86220 A, die bereits erwähnt wurde, offenbart eine Technologie des Benutzens einer in einem Reinigungsprozeß gebildeten nativen Oxidschicht. Jedoch wird in dieser Literaturstelle das oben ge­ nannte Problem nicht erkannt, daß eine während eines Reinigungs­ prozesses gebildete native Oxidschicht die Eigenschaft aufweist, Bor einzulagern (einzuführen).One of the possible reasons that boron is not ingested is that the one formed in a pure atmosphere of oxygen Oxide layer has a denser structure than one in the RCA series cleaning process formed native oxide layer. JP No. 7-86220 A, a technology that has already been mentioned discloses using a native formed in a cleaning process Oxide layer. However, in this reference the above is ge Problem not recognized that one during a cleaning  process-formed native oxide layer has the property To store (import) boron.

A2. Charakteristische Wirkungsweisen und EffekteA2. Characteristic modes of action and effects

Bisher wurde gemäß des Bearbeitungsverfahrens der ersten Ausfüh­ rungsform beschrieben, daß es möglich ist, auf relativ einfache Weise eine Oxidschicht zu erhalten, die Bor nicht aufnimmt, so­ gar wenn sie in Luft belassen wird. Demgemäß bewegt sich, sogar falls ein gereinigtes Halbleitersubstrat in einen Halbleitervor­ richtungsherstellungsprozeß gebracht wird, ohne daß die Oxid­ schicht auf dem Halbleitersubstrat entfernt wird, kein Bor von der Oxidschicht in die Halbleiterschichten, um die Charakteri­ stika (Eigenschaften) der Halbleitervorrichtungen zu beeinflus­ sen. Dann ist es nicht notwendig, die Oxidschicht auf dem Halb­ leitersubstrat zu entfernen, was den Prozeß (Vorgang) des Her­ stellens der Halbleitervorrichtungen vereinfacht.So far, according to the machining process, the first version tion form described that it is possible to relatively simple Way to get an oxide layer that does not absorb boron, so even if it is left in the air. Accordingly, moves, even if a cleaned semiconductor substrate into a semiconductor pre directional process is brought without the oxide layer on the semiconductor substrate is removed, no boron from the oxide layer in the semiconductor layers to the characteri Stika (properties) of the semiconductor devices sen. Then it is not necessary to put the oxide layer on the half remove conductor substrate, which the process Placement of the semiconductor devices simplified.

B. Zweite AusführungsformB. Second embodiment B1. BearbeitungsverfahrenB1. Machining processes

Es wird auf das in Fig. 4 gezeigte Flußdiagramm Bezug genommen; eine zweite Ausführungsform eines Verfahrens zum Bearbeiten ei­ nes Halbleitersubstrats wird beschrieben.Reference is made to the flow chart shown in Fig. 4; a second embodiment of a method for processing a semiconductor substrate is described.

Zuerst wird, wie in den Schritten S1 bis S7 gezeigt ist, der RCA-Reinigungsprozeß auf ein Halbleitersubstrat angewandt. In dem RCA-Reinigungsprozeß können nur die SPM- und APM-Rei­ nigungsprozesse verwendet (angewandt) werden.First, as shown in steps S1 to S7, the RCA cleaning process applied to a semiconductor substrate. In only the SPM and APM series can be used in the RCA cleaning process processes are used.

Als nächstes wird das RCA-gereinigte Halbleitersubstrat mit ver­ dünnter Fluorwasserstoffsäure behandelt, um eine native Oxid­ schicht zu entfernen, welche während des RCA-Reinigungsprozesses auf dem Halbleitersubstrat gebildet wurde (Schritt S11). Next, the RCA-cleaned semiconductor substrate with ver thinner hydrofluoric acid treated to a native oxide remove any layer that occurs during the RCA cleaning process was formed on the semiconductor substrate (step S11).  

Schließlich wird das Halbleitersubstrat, von dem die native Oxidschicht entfernt wurde, in reines Wasser getaucht für eine vorbestimmte Zeitperiode, um eine Oxidschicht auf der Halblei­ tersubstratoberfläche zu bilden (Schritt S12). Hier beträgt die Eintauchzeit in reinem Wasser ungefähr 10 bis 20 Stunden und die Temperatur des reinen Wassers beträgt 20 bis 100°C.Finally, the semiconductor substrate from which the native Has been removed, dipped in pure water for an oxide layer predetermined time period, around an oxide layer on the semi-lead to form the substrate surface (step S12). Here is the Immersion time in pure water about 10 to 20 hours and that Pure water temperature is 20 to 100 ° C.

Die Erfinder und andere führten Untersuchungen durch, um heraus­ zufinden, daß die Wachstumsrate der Oxidschicht in dem Fall, in dem das Halbleitersubstrat in reines Wasser getaucht wird, 1,4 mal schneller ist als in demjenigen Fall einer Atmosphäre von Sauerstoff. Es wurde auch herausgefunden, daß die Oxidschicht in reinem Wasser fortfährt zu wachsen, ohne gesättigt zu werden (abzusättigen, eine Sättigung zu erreichen).The inventors and others conducted research to find out find that the growth rate of the oxide layer in the case in which the semiconductor substrate is immersed in pure water, 1.4 times faster than in the case of an atmosphere of Oxygen. It was also found that the oxide layer in pure water continues to grow without becoming saturated (to saturate to achieve saturation).

Zum Beispiel fährt die Oxidschicht fort zu wachsen, wenn sie in reines Wasser bei 23°C (Raumtemperatur in einem Reinraum) einge­ taucht wird, ohne nach dem Verstreichen von 1000 Minuten (unge­ fähr 17 Stunden) abzusättigen. In diesem Fall liegt die Dicke der Oxidschicht über der Sättigungsdicke in einer Atmosphäre von Sauerstoff (10 bis 15 × 10-10 m). Wenn sie an Luft gebracht wird, endet die Oxidation.For example, the oxide layer continues to grow when immersed in pure water at 23 ° C (room temperature in a clean room) without saturating after the lapse of 1000 minutes (approximately 17 hours). In this case, the thickness of the oxide layer is above the saturation thickness in an atmosphere of oxygen (10 to 15 × 10 -10 m). When exposed to air, the oxidation ends.

Es wurde durch SIMS herausgefunden, daß die in dieser Weise auf einem Halbleitersubstrat gebildete Oxidschicht nicht Bor auf­ nimmt, sogar wenn sie in Reinraumluft belassen wird. Die durch SIMS erhaltenen Ergebnisse sind hier nicht gezeigt, da sie die­ selben sind wie diejenigen, die unter Bezugnahme auf Fig. 2 und Fig. 3 beschrieben wurden.It was found by SIMS that the oxide layer thus formed on a semiconductor substrate does not absorb boron even if it is left in clean room air. Were the results obtained by SIMS are not shown here since they are the same as those described with reference to Fig. 2 and Fig. 3 will be described.

Als eine mögliche Ursache, daß Bor nicht aufgenommen wird, wird in Erwägung gezogen, daß die in reinem Wasser gebildete Oxid­ schicht eine dichtere Struktur besitzt, als die während des RCA-Rei­ nigungsprozesses gebildete native Oxidschicht. Die JP Nr. 5-29292 A beschreibt, daß eine native Oxidschicht auf der Oberflä­ che des Siliciumsubstrats gebildet wird, wenn ein Siliciumsub­ strat mit reinem Wasser gespült wird. Dies ist ein übliches und allgemein bekanntes Phänomen und in der JP Nr. 5-29292 A wird diese als übliche Technologie diskutiert. Daher ist, obwohl die technische Idee des Behandelns eines Siliciumsubstrats für eine kurze Zeitperiode mit reinem Wasser üblicherweise existierte, die technische Idee der vorliegenden Ausführungsform des Eintau­ chens eines Siliciumsubstrats in reines Wasser für eine lange Zeitperiode zum Bilden einer Oxidschicht, welche kein Bor auf­ nimmt, nicht bekannt. Ferner erreicht die Dicke der Oxidschicht nicht die Sättigungsdicke mit der Spülbehandlung, die in der JP Nr. 5-29292 A beschrieben ist. Falls sie (d. h. die Oxidschicht der Spülbehandlung) in diesem Zustand in Luft belassen wird, fährt sie fort zu wachsen, während sie in Luft enthaltenes Bor aufnimmt. Jedoch beschreibt die JP Nr. 5-29292 A, daß die in der Spülbehandlung gebildete Oxidschicht bald entfernt wird, was be­ deutet, daß in dieser Druckschrift den Einschluß von Bor nicht als ein Problem erkannt wird.As a possible cause that boron is not absorbed contemplated that the oxide formed in pure water layer has a denser structure than that during the RCA series native oxide layer. JP No. 5-29292 A describes that a native oxide layer on the surface surface of the silicon substrate is formed when a silicon sub  strat is rinsed with pure water. This is a common and well-known phenomenon and in JP No. 5-29292 A discussed this as common technology. Therefore, although the technical idea of treating a silicon substrate for a short period of time with pure water usually existed the technical idea of the present embodiment of the thawing a silicon substrate in pure water for a long time Time period for forming an oxide layer which does not contain boron takes, not known. Furthermore, the thickness of the oxide layer reaches not the saturation thickness with the rinse treatment described in JP No. 5-29292 A. If they (i.e. the oxide layer the rinsing treatment) is left in this state in air, it continues to grow while it contains boron contained in air records. However, JP No. 5-29292 A describes that the in Rinsing treatment formed oxide layer is soon removed, which be indicates that the inclusion of boron is not in this document is recognized as a problem.

B2. Charakteristische Wirkungsweisen und EffekteB2. Characteristic modes of action and effects

Wie bisher diskutiert wurde, ist es gemäß des Bearbeitungsver­ fahrens der zweiten Ausführungsform möglich, auf relativ einfa­ che Weise und in einer kurzen Zeit eine Oxidschicht zu erhalten, die Bor nicht aufnimmt, sogar wenn sie in Luft belassen wird.As previously discussed, according to the processing ver driving the second embodiment possible, on relatively simple to obtain an oxide layer in a short time, the boron does not absorb even when left in the air.

Ferner kann, da es möglich ist, eine Oxidschicht bis zu einer Dicke zu bilden, die gleich oder größer ist als die Sättigungs­ dicke in Luft durch Eintauchen eines Halbleitersubstrats in rei­ nes Wasser, die Oxidschicht bis zu einer Dicke gebildet werden, die nicht in Luft gebildet werden kann.Furthermore, since it is possible, an oxide layer up to one Form thickness that is equal to or greater than the saturation thickness in air by immersing a semiconductor substrate in rei water, the oxide layer can be formed to a thickness that cannot be formed in air.

B3. ModifikationenB3. Modifications

Obwohl ein Verfahren, in dem ein Halbleitersubstrat in reinem Wasser bei 20 bis 100°C eingetaucht wird, beschrieben wurde, kann eine Oxidschicht durch Lagern eines Halbleitersubstrats für eine lange Zeitperiode in einer Atmosphäre mit einer Wasser­ dampfdichte von 40% oder höher gebildet werden.Although a process in which a semiconductor substrate is in pure Water is immersed at 20 to 100 ° C has been described, can form an oxide layer by storing a semiconductor substrate for  a long period of time in an atmosphere with a water vapor density of 40% or higher can be formed.

Zum Beispiel ist es möglich, eine Oxidschicht zu bilden, welche kein Bor aufnimmt, sogar wenn sie in Luft belassen wird, durch Behandeln eines Halbleitersubstrats mit einer Atmosphäre (Aus­ setzen eines Halbleitersubstrats einer Atmosphäre) mit einer Feuchtigkeit so hoch wie 80 bis 90% für 10 bis 20 Stunden. Die Feuchtigkeit kann erreicht werden durch Verwenden eines Befeuch­ ters, der Wasserdampf mit Ultraschallwellen erzeugt, oder durch Verwenden von Dampf, der durch Kochen von reinem Wasser erhalten wird.For example, it is possible to form an oxide layer which does not absorb boron even when left in the air Treating a semiconductor substrate with an atmosphere (off set a semiconductor substrate of an atmosphere) with a Humidity as high as 80 to 90% for 10 to 20 hours. The Moisture can be achieved by using a humidifier ters, which generates water vapor with ultrasonic waves, or by Use steam obtained by boiling pure water becomes.

Wenn dieses Verfahren gewählt wird, wird es vorzugsweise in ei­ ner reinen Atmosphäre von Sauerstoff ausgeführt. Um eine reine Atmosphäre von Sauerstoff zu erhalten, können derartige Verfah­ ren, wie sie in der ersten Ausführungsform beschrieben wurden, gewählt werden.If this method is chosen, it is preferably in egg a pure atmosphere of oxygen. To be a pure one To obtain an atmosphere of oxygen, such a process can as described in the first embodiment, to get voted.

Durch Wählen der oben genannten Verfahren kann eine Oxidschicht mit einer erwünschten Dicke schneller erhalten werden als in ei­ ner reinen Atmosphäre von Sauerstoff. Es ist auch möglich, die Bildungsrate der Oxidschicht anzupassen durch Anpassen der Sau­ erstoffkonzentration.By choosing the above methods an oxide layer can be created with a desired thickness can be obtained faster than in egg a pure atmosphere of oxygen. It is also possible that Adjust the rate of formation of the oxide layer by adjusting the sow concentration of substances.

C. Dritte AusführungsformC. Third embodiment C1. BearbeitungsverfahrenC1. Machining processes

Eine dritte Ausführungsform eines Verfahrens zum Bearbeiten ei­ nes Halbleitersubstrats wird nun unter Bezugnahme auf das in Fig. 5 gezeigte Flußdiagramm beschrieben.A third embodiment of a method for processing a semiconductor substrate will now be described with reference to the flowchart shown in FIG. 5.

Zuerst wird, wie in den Schritten S1 bis S3 gezeigt ist, ein Halbleitersubstrat durch den SPM-Reinigungsprozeß gereinigt. Als nächstes wird nach dem SPM-Reinigungsprozeß ein APM-Ozonwasser- Reinigungsprozeß (ein APM-Reinigungsprozeß mit ozonisiertem Was­ ser) unter Verwenden einer Mischung von Ammoniak (NH4OH), Was­ serstoffperoxidlösung (H2O2), reinem Wasser (H2O) und Ozonwasser (ozonisiertem Wasser, O3) als Reinigungslösung auf das Halblei­ tersubstrat angewendet (Schritt S21) gefolgt von einem Reinwas­ ser-Reinigungsprozeß in dem letzten Schritt (Schritt S22).First, as shown in steps S1 to S3, a semiconductor substrate is cleaned by the SPM cleaning process. Next, after the SPM cleaning process, an APM ozone water cleaning process (an APM cleaning process with ozonized water) using a mixture of ammonia (NH 4 OH), hydrogen peroxide solution (H 2 O 2 ), pure water (H 2 O) and ozone water (ozonized water, O 3 ) as a cleaning solution applied to the semiconductor substrate (step S21) followed by a pure water cleaning process in the last step (step S22).

Die Menge von Ozonwasser ist derart gesetzt, daß die Ozon- Konzentration in der gesamten Lösung ungefähr 1 bis 10 ppm be­ trägt. Eine Oxidschicht wird auf der Oberfläche des Halbleiter­ substrats durch den APM-Ozonwasser-Reinigungsprozeß gebildet.The amount of ozone water is set so that the ozone Concentration in the whole solution about 1 to 10 ppm wearing. An oxide layer is formed on the surface of the semiconductor formed by the APM ozone water purification process.

Die Bearbeitungszeit des APM-Ozonwasser-Reinigungsprozesses be­ trägt ungefähr genau so viel wie diejenige in dem bekannten APM-Rei­ nigungsprozeß (ungefähr zehn Minuten). Die Dicke der gebilde­ ten Oxidschicht erreicht nicht die Sättigungsdicke. Deshalb fährt sie fort zu wachsen, wenn sie an (in) reiner Raumluft be­ lassen wird. Jedoch wurde durch eine SIMS-Analyse gezeigt, daß die in dieser Weise gebildete Oxidschicht Bor nicht aufnimmt, sogar wenn sie in reiner Raumluft belassen wird.The processing time of the APM ozone water cleaning process be carries about as much as the one in the well-known APM-Rei cleaning process (about ten minutes). The thickness of the structure th oxide layer does not reach the saturation thickness. Therefore it continues to grow when it is exposed to clean indoor air will let. However, it was shown by SIMS analysis that the oxide layer formed in this way does not take up boron, even if it is left in clean room air.

C2. Charakteristische Wirkungsweisen und EffekteC2. Characteristic modes of action and effects

Es wurde oben diskutiert, daß es gemäß des Bearbeitungsverfah­ rens der dritten Ausführungsform möglich ist, eine Oxidschicht zu bilden, die Bor nicht aufnimmt, sogar wenn sie in Luft belas­ sen wird, durch Reinigen eines Halbleitersubstrats mit einer Lö­ sung, welche durch Hinzufügen von Ozonwasser zu der bekannten APM-Reinigungslösung erhalten wurde. Dies vereinfacht die Pro­ zeßschritte im Vergleich zu dem Verfahren, in dem eine Oxid­ schicht, welche Bor nicht aufnimmt, nach dem Entfernen einer in dem Reinigungsprozeß gebildeten Oxidschicht gebildet wird.It was discussed above that according to the processing procedure rens the third embodiment is possible, an oxide layer to form, which boron does not take up, even when left in air by cleaning a semiconductor substrate with a solder solution by adding ozone water to the known APM cleaning solution was obtained. This simplifies the pro steps compared to the process in which an oxide layer which boron does not absorb after removing one in the oxide layer formed in the cleaning process is formed.

D. Vierte AusführungsformD. Fourth embodiment D1. BearbeitungsverfahrenD1. Machining processes

Während das oben beschriebene Bearbeitungsverfahren der dritten Ausführungsform ein Beispiel zeigt, in dem ein Halbleitersub­ strat mit einer APM-Ozonwasserlösung gereinigt wird, kann eine Oxidschicht, welche kein Bor aufnimmt, sogar wenn sie in Luft belassen wird, gebildet werden durch Reinigen eines Halbleiter­ substrats mit Ozonwasser.While the third-party machining method described above Embodiment shows an example in which a semiconductor sub can be cleaned with an APM ozone water solution Oxide layer that does not absorb boron, even when in air is left to be formed by cleaning a semiconductor substrate with ozone water.

Ein Verfahren zum Bearbeiten eines Halbleitersubstrats gemäß ei­ ner vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf das in Fig. 6 gezeigte Flußdiagramm be­ schrieben.A method of processing a semiconductor substrate according to a fourth embodiment of the present invention will now be described with reference to the flowchart shown in FIG. 6.

Zuerst wird, wie in den Schritten S1 bis S7 gezeigt ist, der RCA-Reinigungsprozeß auf ein Halbleitersubstrat angewendet. In dem RCA-Reinigungsprozeß können nur die SPM- und APM-Rei­ nigungsprozesse ausgeführt werden.First, as shown in steps S1 to S7, the RCA cleaning process applied to a semiconductor substrate. In only the SPM and APM series can be used in the RCA cleaning process cleaning processes are carried out.

Als nächstes wird das RCA-gereinigte Halbleitersubstrat mit ver­ dünnter Fluorwasserstoffsäure behandelt, um eine native Oxid­ schicht auf dem Halbleitersubstrat zu entfernen, welche während des RCA-Reinigungsprozesses gebildet wurde (Schritt S31).Next, the RCA-cleaned semiconductor substrate with ver thinner hydrofluoric acid treated to a native oxide remove layer on the semiconductor substrate, which during of the RCA cleaning process has been formed (step S31).

Schließlich wird das Halbleitersubstrat, von dem die native Oxidschicht entfernt wurde, durch Verwenden von Ozonwasser mit einer Ozonkonzentration von ungefähr 5 bis 10 ppm gereinigt (Schritt S32).Finally, the semiconductor substrate from which the native Oxide layer was removed by using ozone water an ozone concentration of about 5 to 10 ppm (Step S32).

Obwohl die Bearbeitungszeit der Ozonwasser-Reinigung ungefähr drei Minuten beträgt, erreicht die Dicke der gebildeten Oxid­ schicht die Sättigung (den Sättigungswert). Es wurde durch die SIMS-Analyse gezeigt, daß eine in dieser Weise gebildete Oxid­ schicht Bor nicht aufnimmt, sogar wenn sie in reiner Raumluft belassen wird.Although the processing time of the ozone water purification is approximately is three minutes, the thickness of the oxide formed reached layer the saturation (the saturation value). It was through the SIMS analysis showed that an oxide formed in this way layer does not absorb boron, even when it is in clean room air is left.

D2. Charakteristische Wirkungsweisen und EffekteD2. Characteristic modes of action and effects

Es wurde bisher beschrieben, daß es gemäß des Bearbeitungsver­ fahrens der vierten Ausführungsform möglich ist, eine Oxid­ schicht zu bilden, die nicht Bor aufnimmt, sogar wenn sie in Luft belassen wird, auf relativ einfache Weise und in einer sehr kurzen Zeit durch Reinigen eines Halbleitersubstrats mit Ozon­ wasser.It has been described so far that according to the machining ver Driving the fourth embodiment is possible, an oxide to form a layer that does not absorb boron, even when in Air is left in a relatively simple way and in a very short time by cleaning a semiconductor substrate with ozone water.

Die Bearbeitungsverfahren der oben beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsform wurden nur unter Berücksichtigung der Kontamination (Verunreinigung) durch Bor diskutiert. Jedoch ist es unnötig zu erwähnen, daß die Bearbeitungsverfahren der Erfin­ dung eine Oxidschicht vorsehen, die weder Phosphor noch Natrium aufnimmt, welche in Luft vorhanden sind und die Halbleitercha­ rakteristika beeinflussen.The processing methods of the first to above described fourth embodiment were only considering the Contamination (contamination) by boron discussed. However is it goes without saying that the machining processes of the Erfin provide an oxide layer that is neither phosphorus nor sodium picks up which are in the air and the semiconductor cha influence characteristics.

Claims (8)

1. Verfahren zum Bearbeiten eines Halbleitersubstrats mit den Schritten
  • (a) Anwenden eines RCA-Reinigungsprozesses auf das Halbleiter­ substrat (S1 bis S7),
  • (b) Entfernen einer nativen Oxidschicht, die auf einer Oberflä­ che des Halbleitersubstrats während des RCA-Reinigungsprozesses gebildet ist (S8), und
  • (c) Aussetzen des Halbleitersubstrats, von dem die native Oxid­ schicht entfernt wurde, einer reinen Atmosphäre von Sauerstoff mit einem prozentualen Sauerstoffgehalt von 20 bis 100% zum Bilden einer Oxidschicht mit einer Dicke, welche die Sättigungs­ dicke erreicht, auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats (S9).
1. Method for processing a semiconductor substrate with the steps
  • (a) applying an RCA cleaning process to the semiconductor substrate (S1 to S7),
  • (b) removing a native oxide layer formed on a surface of the semiconductor substrate during the RCA cleaning process (S8), and
  • (c) exposing the semiconductor substrate from which the native oxide layer has been removed to a pure atmosphere of oxygen with an oxygen percentage of 20 to 100% to form an oxide layer with a thickness that reaches the saturation thickness on the surface of the semiconductor substrate ( S9).
2. Verfahren zum Bearbeiten eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 1, bei dem der Schritt (c) die Schritte aufweist:
Vorbereiten einer Vakuumkammer mit einer Evakuiervorrichtung, Setzen des Halbleitersubstrats, von dem die native Oxidschicht entfernt wurde, in die Vakuumkammer,
Evakuieren der Luft aus der Vakuumkammer zum Erzeugen eines Va­ kuums, und
Einleiten von Sauerstoff in die Vakuumkammer.2. A method of processing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein step (c) comprises the steps:
Preparing a vacuum chamber with an evacuation device, placing the semiconductor substrate from which the native oxide layer has been removed into the vacuum chamber,
Evacuating the air from the vacuum chamber to create a vacuum, and
Introducing oxygen into the vacuum chamber. 3. Verfahren zum Bearbeiten eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 1, bei dem der Schritt (c) die Schritte aufweist:
Vorbereiten einer geschlossenen Kammer,
Setzen des Halbleitersubstrats, von dem die native Oxidschicht entfernt wurde, in die geschlossene Kammer,
Entfernen der Luft aus der geschlossenen Kammer durch Ersetzen, und
Einleiten von Sauerstoff in die geschlossene Kammer.3. The method for processing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein step (c) comprises the steps:
Preparing a closed chamber,
Placing the semiconductor substrate from which the native oxide layer has been removed into the closed chamber,
Removing the air from the closed chamber by replacing, and
Introduce oxygen into the closed chamber. 4. Verfahren zum Bearbeiten eines Halbleitersubstrats nach einem dem Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Schritt (c) den Schritt Zuführen von Dampf aus reinem Wasser derart, daß die Feuchtig­ keit in der Atmosphäre von Sauerstoff 40% oder mehr beträgt, aufweist.4. Method for processing a semiconductor substrate according to one of claims 1 to 3, wherein step (c) the step  Add steam from pure water such that the moisture is 40% or more in the atmosphere of oxygen, having. 5. Verfahren zum Bearbeiten eines Halbleitersubstrats mit den Schritten:
  • (a) Anwenden eines RCA-Reinigungsprozesses auf das Halbleiter­ substrat (S1 bis S7),
  • (b) Entfernen einer nativen Oxidschicht, die auf einer Oberflä­ che des Halbleitersubstrats während des RCA-Reinigungsprozesses gebildet ist (S11), und
  • (c) Eintauchen des Halbleitersubstrats, von dem die native Oxid­ schicht entfernt wurde, in reines Wasser bei 20 bis 100°C zum Bilden einer Oxidschicht mit einer Dicke, die 10 bis 15 × 10-10 m erreicht, auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats (S12).
5. Method for processing a semiconductor substrate with the steps:
  • (a) applying an RCA cleaning process to the semiconductor substrate (S1 to S7),
  • (b) removing a native oxide layer formed on a surface of the semiconductor substrate during the RCA cleaning process (S11), and
  • (c) immersing the semiconductor substrate from which the native oxide layer has been removed in pure water at 20 to 100 ° C to form an oxide layer having a thickness reaching 10 to 15 × 10 -10 m on the surface of the semiconductor substrate ( S12).
6. Verfahren zum Bearbeiten eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 5, bei dem der Schritt (c) den Schritt Eintauchen des Halbleitersubstrats in reines Wasser für 10 bis 20 Stunden aufweist.6. Method of processing a semiconductor substrate according to Claim 5, wherein step (c) the step Immerse the semiconductor substrate in pure water for 10 to Has 20 hours. 7. Verfahren zum Bearbeiten eines Halbleitersubstrats mit den Schritten:
  • (a) Anwenden eines SPM-Reinigungsprozesses unter Verwenden einer Mischung von Schwefelsäure, Wasserstoffperoxidlösung und reinem Wasser als eine Reinigungslösung auf das Halbleitersubstrat (S1 bis S3), und
  • (b) Anwenden eines APM-Ozonwasser-Reinigungsprozesses unter Ver­ wenden einer Mischung von Ammoniak, Wasserstoffperoxidlösung, reinem Wasser und Ozonwasser als eine Reinigungslösung auf das SPM-gereinigte Halbleitersubstrat zum Bilden einer Oxidschicht auf einer Oberfläche des Halbleitersubstrats (S21).
7. Method for processing a semiconductor substrate with the steps:
  • (a) Applying an SPM cleaning process using a mixture of sulfuric acid, hydrogen peroxide solution and pure water as a cleaning solution on the semiconductor substrate (S1 to S3), and
  • (b) Applying an APM ozone water cleaning process using a mixture of ammonia, hydrogen peroxide solution, pure water and ozone water as a cleaning solution to the SPM-cleaned semiconductor substrate to form an oxide layer on a surface of the semiconductor substrate (S21).
8. Verfahren zum Bearbeiten eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 7, bei dem der Schritt (b) den Schritt Hinzufügen des Ozonwassers derart, daß die Konzentration des Ozons in der ge­ samter Lösung 1 bis 10 ppm beträgt, aufweist.8. Method for processing a semiconductor substrate according to Claim 7, wherein step (b) comprises adding the step  Ozone water such that the concentration of ozone in the ge total solution is 1 to 10 ppm.
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