外延晶片的制造方法和外延晶片技术

提供抑制外延缺陷的形成、同时具有优异的吸杂能力的外延晶片的制造方法。其特征在于具有以下工序：簇离子照射工序，以2.0×1014/cm2以上1.0×1016/cm2以下的剂量对具有0.001Ω·cm以上0.1Ω·cm以下的电阻率的硅晶片10的表面照射至少含有碳的簇离子16，形成簇离子16的构成元素在硅晶片10的表面部固溶而成的改性层18；和外延层形成工序，在硅晶片10的改性层18上形成具有比硅晶片10高的电阻率的外延层20。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及外延晶片的制造方法和外延晶片，特别涉及抑制外延缺陷的形成、具有优异的吸杂能力的外延晶片的制造方法。
技术介绍
近年来，硅装置的微细化日益发展，要求在装置形成区域不存在导致漏电流增大、载体寿命缩短的晶体缺陷。为了适应该要求，制作使外延层在硅晶片上生长的外延晶片，使用表面的外延层作为装置形成区域。作为硅装置制造工艺中的问题点之一，可举出重金属在晶片中的混入。例如钴、铜或镍等重金属混入晶片中时，带来停顿时间不良、保留不良、结泄漏不良以及氧化膜的绝缘破坏等，对装置特性显著的不良影响。因此为了抑制重金属在装置形成区域中扩散，通常是采用吸杂法。该吸杂法有：使氧在晶片内部析出，利用所形成的氧析出物作为吸杂部位的内吸杂法(IG法；Intrinsic Gettering method)；和在晶片的背面使用喷砂法等施加机械变形，或形成多晶硅膜等来制成吸杂部位的外吸杂法(EG法；Extrinsic Gettering method)。但是，由于装置形成工艺的低温化以及硅晶片的大口径化，出现无法对硅晶片、继而对外延晶片充分赋予吸杂能力的问题。即，由于形成工艺温度的低温化，难以使氧析出物在晶片内部形成。另外对于具有300mm以上的口径的硅晶片，不仅对其主面、对其背面通常也实施镜面研磨处理，存在无法对晶片的背面赋予机械变形、或无法形成多晶硅膜等的状况。如上所述，目前存在难以对晶片赋予吸杂能力的状况。在这样的背景下，作为对外延晶片赋予吸杂能力的方法，专利文献1中提出了以下技术：将碳离子注入到硅晶片表面，制作在硅晶片的表面部形成有吸杂层的硅晶片，该吸杂层包含含有高浓度碳的区域(以下称为“高浓度碳区域”)，然后在该硅晶片的表面上形成外延层，由此制作具有优异的吸杂能力的外延晶片。但是，在硅晶片上形成外延层时、或者在装置形成区域上形成装置元件时，如果污染金属附着于晶片表面，则污染金属由于上述的装置形成工艺的低温化而无法从装置形成区域脱离，可能无法被捕获至存在于距晶片表面较深位置的吸杂区。另外，为了向距晶片表面较深位置以高浓度注入碳离子，形成吸杂层，必须提高碳离子的加速电压，其结果，晶片表面的结晶性变差，也有在其上生长的外延层产生缺陷的问题。作为解决该问题的方法，专利文献2中记载了以下技术：将原子或分子多个集合成块的簇离子注入到硅晶片表面附近的极浅的位置，以包含高浓度元素区域的吸杂层的形式形成改性层，由此解决晶片表面的结晶性混乱的问题，并且制造具有更优异的吸杂能力的外延晶片。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平5-152304号公报专利文献2：国际公开第2012/17162号小册子。
技术实现思路
专利技术所要解决的课题专利文献2所述的通过簇离子照射形成的改性层与专利文献1所述的通过离子注入法得到的吸杂层相比具有高吸杂能力。但是如上所述，装置的微细化日益进展，因此对于金属污染对策的要求也日益严格，人们希望吸杂能力进一步提高。在专利文献2记载的簇离子照射技术中，为了提高外延晶片的吸杂能力，可增加所照射的簇离子的剂量。但是本专利技术人了解到：为了提高吸杂能力而增加剂量地进行簇离子的照射以制作外延晶片时，在外延层形成的晶体缺陷(即外延缺陷)增加。这样，在通过簇离子照射技术对外延晶片赋予吸杂能力时，吸杂能力的提高与外延缺陷的降低存在折衷(trade-off)的关系，必须确立一种制造抑制外延缺陷的形成、同时具有优异的吸杂能力的外延晶片的途径。因此，本专利技术的目的在于提供制造抑制外延缺陷的形成、同时具有优异的吸杂能力的外延晶片的途径。解决课题的方案专利技术人对于解决上述课题的途径进行了深入的研究。其结果发现：在通过簇离子照射技术提供吸杂能力提高的外延晶片时，降低作为外延晶片的基板的硅晶片的电阻率，这对于抑制外延层中的缺陷的产生有效。但是，通常使用电阻率低的硅晶片形成比硅晶片高电阻率的外延层所得的外延晶片中，由于装置形成工序中的热处理等，有硅晶片中的掺杂剂、氧扩散到外延层内，外延层的电阻率发生变动的问题。根据本专利技术人的实验，认识到，对于低电阻率的硅晶片以规定的剂量范围照射簇离子时，掺杂剂向外延层内的扩散得到抑制，并且也可抑制硅晶片中的氧向外延层内扩散，从而完成了本专利技术。即，本专利技术的要旨构成如下所述。(1)外延晶片的制造方法，其特征在于，具有以下工序：簇离子照射工序，以2.0×1014/cm2以上1.0×1016/cm2以下的剂量对具有0.001Ω·cm以上0.1Ω·cm以下的电阻率的硅晶片的表面照射至少含有碳的簇离子，形成所述簇离子的构成元素在所述硅晶片的表面部固溶而成的改性层；和外延层形成工序，在所述硅晶片的改性层上形成具有比所述硅晶片高的电阻率的外延层。(2)所述(1)所述的外延晶片的制造方法，其中，所述簇离子含有包含碳的2种以上的元素作为构成元素。(3)所述(1)或(2)所述的外延晶片的制造方法，其中，所述硅晶片的电阻率通过硼的添加来调节。(4)所述(1)-(3)中任一项所述的外延晶片的制造方法，其中，在所述簇离子照射工序之后且在所述外延层形成工序之前，进一步具有在非氧化性气氛中以500℃以上1100℃以下的温度进行热处理的热处理工序。(5)外延晶片，其特征在于具有：具有0.001Ω·cm以上0.1Ω·cm以下的电阻率的硅晶片，形成于该硅晶片的表面部、由至少包含碳的规定元素在该硅晶片中固溶而成的改性层，和在该改性层上、具有比所述硅晶片高的电阻率的外延层；所述改性层中的所述规定元素在深度方向的浓度分布的半值宽度为100nm以下，所述改性层中的所述浓度分布的峰值浓度为9.0×1018原子/cm3以上1.0×1021原子/cm3以下。(6)所述(5)所述的外延晶片，其中，所述改性层中的所述浓度分布的峰值位于距所述硅晶片表面的深度为150nm以下的范围内。(7)所述(5)或(6)所述的外延晶片，其中，所述规定元素含有包含碳的2种以上的元素。(8)所述(5)-(7)中任一项所述的外延晶片，其中，所述硅晶片的电阻率通过硼的添加来调节。专利技术效果根据本专利技术，使用具有低电阻率的硅晶片作为外延晶片的基板，因此可获得抑制外延缺陷形成、同时具有优异的吸杂能力的外延晶片。另外以适当范围内的剂量对上述具有低电阻率的硅晶片进行簇离子的照射，因此可以抑制氧和掺杂剂由硅晶片向外延层的扩散，抑制外延层的电阻率的变动。附图说明图1是说明本专利技术的外延晶片的制造方法的示意截面图。图2是说明簇离子的剂量与抑制硼向外延层内扩散的效果的关系的图。图3是说明通过本专利技术的外延晶片的制造方法，抑制硅晶片中的氧向外延层扩散的情形的图。图4是说明通过本专利技术的外延晶片的制造方法，硅晶片中的电阻率变动得到抑制的情形的图。具体实施方式(外延晶片的制造方法)以下参照附图对本专利技术的实施方案进行说明。图1是说明本专利技术的外延晶片的制造方法的示意截面图。该图中所示的外延晶片100的制造方法具有以下工序：簇离子照射工序，对硅晶片10的表面10A照射至少含有碳的簇离子16，形成簇离子16的构成元素在硅晶片10的表面部固溶而成的改性层18(图1(A)-(C))；和外延层形成工序，在硅晶片10的改性层18上形成具有比硅晶片10高的电阻率的外延层20(图1(D))。这里，使用具有0.001Ω·cm以上0.1本文档来自技高网...

【技术保护点】
外延晶片的制造方法，其特征在于，具有以下工序：簇离子照射工序，以2.0×1014/cm2以上1.0×1016/cm2以下的剂量对具有0.001Ω·cm以上0.1Ω·cm以下的电阻率的硅晶片的表面照射至少含有碳的簇离子，形成所述簇离子的构成元素在所述硅晶片的表面部固溶而成的改性层；和外延层形成工序，在所述硅晶片的改性层上形成具有比所述硅晶片高的电阻率的外延层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.07 JP 2014-0010741. 外延晶片的制造方法，其特征在于，具有以下工序：簇离子照射工序，以2.0×1014/cm2以上1.0×1016/cm2以下的剂量对具有0.001Ω·cm以上0.1Ω·cm以下的电阻率的硅晶片的表面照射至少含有碳的簇离子，形成所述簇离子的构成元素在所述硅晶片的表面部固溶而成的改性层；和外延层形成工序，在所述硅晶片的改性层上形成具有比所述硅晶片高的电阻率的外延层。2.权利要求1所述的外延晶片的制造方法，其中，所述簇离子含有包含碳的2种以上的元素作为构成元素。3.权利要求1或2所述的外延晶片的制造方法，其中，所述硅晶片的电阻率通过硼的添加来调节。4.权利要求1-3中任一项所述的外延晶片的制造方法，其中，在所述簇离子照射工序之后且在所述外延层形成工序之前，进一步具有在非氧化性...

【专利技术属性】
技术研发人员：岩永卓朗，栗田一成，门野武，
申请(专利权)人：胜高股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP