半导体外延晶片的制造方法、半导体外延晶片以及固体摄像元件的制造方法技术

提供了能够通过发挥更高的吸杂能力来抑制金属污染的半导体外延晶片及其制造方法、以及使用该半导体外延晶片来制造固体摄像元件的方法。本发明专利技术的半导体外延晶片100的制造方法的特征在于，具有：第一工序，在其中，对包括碳和氮的至少一个的半导体晶片10照射簇离子16，在该半导体晶片10的表面10A形成簇离子16的构成元素固溶而成的改性层18；以及第二工序，在其中，在半导体晶片10的改性层18上形成第一外延层20。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体外延晶片的制造方法、半导体外延晶片以及固体摄像元件的制 造方法。本专利技术特别涉及制造能够通过发挥更高的吸杂（gettering)能力来抑制金属污染 的半导体外延晶片的方法。
技术介绍
作为使半导体器件的特性劣化的主要原因，可举出金属污染。例如，在背面照射型 固体摄像元件中，混入到作为该元件的基板的半导体外延晶片的金属成为使固体摄像元件 的暗电流增加的主要原因，使被称为白色损伤缺陷的缺陷产生。背面照射型固体摄像元件 通过将布线层等配置在比传感器部下层，从而将来自外部的光直接导入到传感器，即使在 暗处等也能够拍摄更鲜明的图像、活动图，因此，近年来，被广泛地用于数字视频摄像机、智 能电话等便携式电话。因此，期望极力减少白色损伤缺陷。 向晶片的金属的混入主要在半导体外延晶片的制造工序和固体摄像兀件的制造 工序(器件制造工序）中产生。关于前者的半导体外延晶片的制造工序中的金属污染，可考 虑由来自外延生长炉的构成材料的重金属微粒所造成的金属污染、或者由于将氯类气体用 作外延生长时的炉内气体而使其配管材料发生金属腐蚀而产生的重金属微粒所造成的金 属污染等。近年来，这些金属污染通过将外延生长炉的构成材料更换为耐腐蚀性优秀的材 料等而某种程度能够改善，但是，并不充分。另一方面，在后者的固体摄像元件的制造工序 中，在离子注入、扩散和氧化热处理等各处理中，担忧半导体基板的重金属污染。 因此，历来，在半导体外延晶片形成用于捕获金属的吸杂槽或者使用高浓度硼基 板等金属的捕获能力（吸杂能力）高的基板来避免向半导体晶片的金属污染。 作为在半导体晶片形成吸杂槽的方法，在半导体晶片的内部形成作为晶体缺陷的 氧沉淀物（也称为BMD :Bulk Micro Defect，体微缺陷)、位错的本征吸杂（IG;Intrinsic Gettering)法、在半导体晶片的背面形成吸杂槽的非本征吸杂（EG ;Extrinsic Gettering) 法是一般的。 在此，作为重金属的吸杂法的一种手法，有通过在半导体晶片中进行离子注入来 形成吸杂处的技术。例如，在专利文献1中，记载了在从硅晶片的一面注入碳离子而形成了 碳离子注入区域之后在该表面形成硅外延层来做成硅外延晶片的制造方法。在该技术中， 碳离子注入区域作为吸杂处起作用。 此外，在专利文献2中，记载了通过在对包括氮的硅基板注入碳离子而形成了碳/ 氮混合区域之后在硅基板的表面形成硅外延层来制造与专利文献1所记载的技术相比能 够降低白色损伤缺陷的半导体基板的技术。 进而，在专利文献3中，记载了通过在对包括碳和氮的至少一个的硅基板注入了 硼离子或碳离子之后在硅基板的表面形成硅外延层来制造具有吸杂能力并且在外延层没 有晶体缺陷的外延娃晶片的技术。 进而，此外，在专利文献4中，记载了通过在对包括碳的硅基板在从该硅基板的表 面比1.2 μπι深的位置注入碳离子而形成了宽度广的碳离子注入层之后在硅基板的表面形 成硅外延层来制造具有强的吸杂能力并且没有外延缺陷的外延晶片的技术。 现有技术文献 专利文献 专利文献1 :日本特开平6-338507号公报 专利文献2 :日本特开2002-134511号公报 专利文献3 :日本特开2003-163216号公报 专利文献4 :日本特开2010-016169号公报。
技术实现思路
专利技术要解决的课题 上述专利文献1~4所记载的技术均是在外延层形成前将单体离子(单个离子)注入到半 导体晶片的技术。然而，根据本专利技术人们的研宄，可知，在从施行了单体离子注入的半导体 外延晶片制造的固体摄像元件中，吸杂能力依然不充分，对该半导体外延晶片要求更强力 的吸杂能力。 于是本专利技术鉴于上述课题，其目的在于，提供能够通过发挥更高的吸杂能力来抑 制金属污染的半导体外延晶片及其制造方法、以及使用该半导体外延晶片来制造固体摄像 元件的方法。 用于解决课题的方案 根据本专利技术人们的进一步的研宄，发现了通过对具有包括碳和氮的至少一个的块状 半导体晶片的半导体晶片照射簇离子，从而与注入单体离子的情况相比，有以下的有利点。 即，在照射簇离子的情况下，即使以与单体离子同等的加速电压进行照射，也能够使每1原 子或每1分子的能量比单体离子的情况小地碰撞于半导体晶片。此外，由于能够一次照射 多个原子，所以能够使照射的元素的深度方向分布（prof i Ie )的峰值浓度为高浓度，从而能 够使峰值位置位于更靠近半导体晶片表面的位置。其结果是，发现吸杂能力提高，实现完成 本专利技术。 即，本专利技术的半导体外延晶片的制造方法的特征在于，具有：第一工序，在其中，对 包括碳和氮的至少一个的半导体晶片照射簇离子，在该半导体晶片的表面形成所述簇离子 的构成元素固溶而成的改性层；以及第二工序，在其中，在所述半导体晶片的改性层上形成 第一外延层。 在本专利技术中，所述半导体晶片能够为硅晶片。 此外，所述半导体晶片能够为在硅晶片的表面形成有第二外延层的外延晶片，在 该情况下，在所述第一工序中，所述改性层形成于所述第二外延层的表面。 在此，所述半导体晶片中的碳浓度优选为I X IO15原子/cm3以上I X 10 17原子/cm3 以下（ASTM F123 1981)，氮浓度优选为5X IO12原子/cm 3以上5X10 14原子/cm 3以下。 此外，所述半导体晶片中的氧浓度优选为9 X IO17原子/cm 3以上18 X 10 17原子/ cm3以下（ASTM F121 1979)。 在此，优选为，在所述第一工序之后并且在所述第二工序之前，对所述半导体晶片 施行用于促进氧沉淀物的形成的热处理。 此外，优选的是，所述簇离子将碳包括为构成元素，更优选的是，所述簇离子将包 括碳的2种以上的元素包括为构成元素。此外，所述簇离子还能够包括掺杂元素，该掺杂元 素能够为从由硼、磷、砷和锑构成的组中选择的1种以上的元素。 进而，优选的是，所述第一工序在每1碳原子的加速电压为50keV/原子以下、簇尺 寸为100个以下、碳的剂量为IX 1〇16原子/cm2以下的条件下进行。 接着，本专利技术的半导体外延晶片的特征在于，具有：半导体晶片，具有包括碳和氮 的至少一个的块状半导体晶片；形成在该半导体晶片的表面并且在该半导体晶片中规定元 素固溶而成的改性层；以及该改性层上的第一外延层，所述改性层中的所述规定元素的深 度方向的浓度分布的半宽度为IOOnm以下。 在此，所述半导体晶片能够为娃晶片。 此外，所述半导体晶片能够为在硅晶片的表面形成有第二外延层的外延晶片，在 该情况下，所述改性层位于所述第二外延层的表面。 在此，所述半导体晶片中的碳浓度优选为I X IO15原子/cm3以上I X 10 17原子/cm3 以下（ASTM F123 1981)，氮浓度优选为5X IO12原子/cm 3以上5X10 14原子/cm 3以下。 此外，所述半导体晶片中的氧浓度优选为9 X IO17原子/cm 3以上18 X 10 17原子/ cm3以下（ASTM F121 1979)。 进而，此外，优选的是，所述改性层中的所述浓度分布的峰值位于从所述半导体晶 片的表面起的深度为150nm以下的范围内，优选的是，该峰值浓度为I X IO15原子/cm3以上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体外延晶片的制造方法，其特征在于，具有：第一工序，在其中，对包括碳和氮的至少一个的半导体晶片照射簇离子，在该半导体晶片的表面形成所述簇离子的构成元素固溶而成的改性层；以及第二工序，在其中，在所述半导体晶片的改性层上形成第一外延层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：门野武，栗田一成，
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