半导体外延晶片的制造方法技术

提供即使簇离子注入条件相同，也可具有更高的吸杂能力的半导体外延晶片的制造方法。根据本发明专利技术的半导体外延晶片的制造方法具有：第一工序，其是在半导体晶片的表面注入含有碳、氢和氧这3种元素作为构成元素的多元素簇离子，在该半导体晶片的表层部形成固溶有所述多元素簇离子的构成元素的改性层；第二工序，其是在该第一工序之后，进行用于增大在所述改性层内形成的黑点状缺陷的缺陷密度的缺陷形成热处理；和第三工序，其是在该第二工序之后，在所述半导体晶片的改性层上形成外延层。

Manufacturing Method of Semiconductor Epitaxy Wafer

【技术实现步骤摘要】
半导体外延晶片的制造方法
本专利技术涉及半导体外延晶片的制造方法。本专利技术特别是涉及发挥更高的吸杂能力的半导体外延晶片的制造方法。
技术介绍
作为使半导体器件特性劣化的主要原因，可列举出金属污染。例如，在背照式固态成像元件中，在成为该元件基板的半导体外延晶片中混入的金属成为使固态成像元件的暗电流增大的主要原因，产生称为白点缺陷(白傷欠陥)的缺陷。由于背照式固态成像元件通过将配线层等配置在传感器部的下层，将来自外部的光直接摄入传感器中，即使在暗处等也可拍摄更鲜明的图像或动画，因此近年来被广泛用于数码摄像机或智能电话等移动电话。因此，期望尽可能减少白点缺陷。金属向半导体元件基板的混入主要发生在半导体外延晶片的制造工序和固态成像元件的制造工序(器件制造工序)。据认为，前者的半导体外延晶片制造工序中的金属污染是来自外延生长炉构成材料的重金属颗粒所导致的，或者，是因使用氯系气体作为外延生长时的炉内气体致使其管路材料发生金属腐蚀而产生的重金属颗粒所导致的等。近年来，这些金属污染虽然通过将外延生长炉的构成材料更换为耐腐蚀性优异的材料等而得到某种程度的改善，但不充分。另一方面，在后者的固态成像元件制造工序中，在离子注入、扩散和氧化热处理等各种处理中，担心半导体外延晶片的重金属污染。因此，通常通过在半导体外延晶片上形成用于捕获金属的吸杂层，来避免对半导体外延晶片的金属污染。在这里，作为形成吸杂层的技术，有在形成外延层之前照射簇离子的技术。在专利文献1中，在半导体外延晶片的制造方法中公开了含有碳、氢和氧作为构成元素的簇离子注入技术。而且，在专利文献1中还公开了通过含有碳、氢和氧这3种元素的簇离子注入，会形成据推测来源于晶格间隙硅的较大尺寸的黑点状缺陷(专利文献1中的第2黑点状缺陷)。专利文献1的实验结果提示该黑点状缺陷作为强力的吸杂位点起作用。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2017-157613号公报。
技术实现思路
专利技术所要解决的问题通过采用专利文献1所公开的簇离子注入技术，可得到具有极其优异的吸杂能力的半导体外延晶片。但是，虽然利用簇离子注入的吸杂位点的形成机制及其特性在某种程度上得到阐明，但尚在研究之中。特别是对于除了碳和氢以外、进一步含有另外1种以上元素作为簇离子的构成元素的多元素簇离子，尚未阐明的方面还很多。以下在本说明书中，在簇离子的构成元素含有3种以上元素的情况下，称为“多元素簇离子”。在这里，为了进一步提高专利文献1中的由改性层产生的吸杂能力，例如增多簇离子的剂量是有效的。但是，若过度增多剂量，则有在改性层上形成的外延层中产生大量外延缺陷的情况。如上所述，增加剂量所产生的吸杂能力的改善是有限的。因此，期待以簇离子注入条件以外的观点，确立用于进一步提高吸杂能力的新技术。因此，本专利技术的目的在于，提供即使簇离子注入条件相同，也可具有更高的吸杂能力的半导体外延晶片的制造方法。解决问题的手段为了解决上述问题，本专利技术人进行了深入研究。而且，本专利技术人研究了是否可通过调整外延生长条件代替簇离子注入条件来提高吸杂能力。在这里，用图1说明外延生长处理所伴有的热处理程序的通常的概念图。该热处理程序大致分为以下3个过程：(i)从将半导体晶片投入外延生长炉内至达到外延生长温度的升温过程，(ii)在半导体晶片表面使外延层生长的外延生长过程，(iii)在形成外延层后，到将得到的半导体外延晶片从外延生长炉取出为止的降温过程。本专利技术人深入研究，结果发现，成为吸杂位点的黑点状缺陷的生成数很大程度上依赖于上述(i)升温过程。而且，本专利技术人发现，通过进行兼任用于增大黑点状缺陷的缺陷密度的缺陷形成热处理的升温过程，即使簇离子注入条件相同，也可进一步提高吸杂能力。本专利技术基于上述见解而完成，其主旨构成如下。(1)半导体外延晶片的制造方法，其特征在于，具有：第一工序，其是在半导体晶片的表面注入含有碳、氢和氧这3种元素作为构成元素的多元素簇离子，在该半导体晶片的表层部形成固溶有所述多元素簇离子的构成元素的改性层；第二工序，其是在该第一工序之后，进行用于增大在所述改性层内形成的黑点状缺陷的缺陷密度的缺陷形成热处理；和第三工序，其是在该第二工序之后，在所述半导体晶片的改性层上形成外延层。(2)上述(1)所述的半导体外延晶片的制造方法，其中，所述第二工序中的所述缺陷形成热处理的热处理条件为：将所述半导体晶片保持在低于800℃的第1温度区域的第1保持时间为0秒以上且45秒以下，并且从第1温度区域升温后的、将所述半导体晶片保持在800℃以上且低于1000℃的第2温度区域的第2保持时间为30秒以上。(3)上述(1)或(2)所述的半导体外延晶片的制造方法，其中，所述多元素簇离子的构成元素由碳、氢和氧这3种元素组成。(4)上述(1)~(3)中任一项所述的半导体外延晶片的制造方法，其中，所述半导体晶片为硅晶片。专利技术的效果根据本专利技术，可提供即使簇离子注入条件相同，也可具有更高的吸杂能力的半导体外延晶片的制造方法。附图说明图1是表示外延生长所伴有的通常的热处理程序的概念图。图2是表示参考实验例1中的外延硅晶片的基板界面附近的TEM截面图的图。图3是表示参考实验例2中的外延硅晶片的基板界面附近的TEM截面图的图。图4是说明根据本专利技术的一个实施方式的外延生长所伴有的热处理程序的一个方式的示意截面图。图5是说明根据本专利技术的一个实施方式的半导体外延晶片100的制造方法的示意截面图。具体实施方式在详细说明实施方式前，首先说明使本专利技术得以完成的实验(参考实验例1、2)。[参考实验例1]准备由CZ单晶硅锭得到的硅晶片(直径：300mm，厚度：725μm，掺杂剂种类：磷，电阻率：10Ω·cm)。接着，使用簇离子发生装置(NISSINIONEQUIPMENTCO.,LTD.制，型号：CLARIS(注册商标))，在加速电压为80keV/簇的注入条件下，将二乙醚(C4H10O)簇离子化而得的由CH3O构成的多元素簇离子注入到硅晶片的表面。另外，将该簇离子的剂量设为1.0×1015簇/cm2。接着，将上述硅晶片搬运至高速热处理装置(HISOLINC.制，型号：AccuThermoAw610)内。然后，为了进行模拟1100℃、300秒的外延生长的热处理(以下称为模拟生长热处理)，在氮气气氛下，在以下条件下进行热处理：炉内投入温度：500℃到模拟生长温度为止的升温速率：60℃/s。(样品2~4)除了将样品1的60℃/s的升温速率变为15℃/s、8℃/s、4℃/s以外，与样品1同样地操作，分别制作样品2~4。对于各样品1~4，取得进行模拟生长热处理前后的TEM截面。将结果示出于图2中。[参考实验例2](样品5)在与样品1相同的条件下，将由CH3O构成的多元素簇离子注入到硅晶片的表面。接着，为了进行800℃、300秒的模拟生长热处理，与参考实验例1同样地操作，将簇离子注入后的硅晶片搬运至高速热处理装置(HISOLINC.制)内，在以下条件下进行热处理：炉内投入温度：500℃到模拟生长温度为止的升温速率：8℃/s。(样品6~8)除了将样品5的模拟生长热处理的800℃的热处理温度变为900℃、1000℃、1100℃以外，与样品5同样地操作，分别制作样品6~8。对于各样品5~8，取得进行模拟外延生长本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.半导体外延晶片的制造方法，其特征在于，具有：第一工序，其是在半导体晶片的表面注入含有碳、氢和氧这3种元素作为构成元素的多元素簇离子，在该半导体晶片的表层部形成固溶有所述多元素簇离子的构成元素的改性层；第二工序，其是在该第一工序之后，进行用于增大在所述改性层内形成的黑点状缺陷的缺陷密度的缺陷形成热处理；和第三工序，其是在该第二工序之后，在所述半导体晶片的改性层上形成外延层。

【技术特征摘要】
2018.03.01 JP 2018-0369091.半导体外延晶片的制造方法，其特征在于，具有：第一工序，其是在半导体晶片的表面注入含有碳、氢和氧这3种元素作为构成元素的多元素簇离子，在该半导体晶片的表层部形成固溶有所述多元素簇离子的构成元素的改性层；第二工序，其是在该第一工序之后，进行用于增大在所述改性层内形成的黑点状缺陷的缺陷密度的缺陷形成热处理；和第三工序，其是在该第二工序之后，在所述半导体晶片的改性层上形成外延层。2.权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：广濑谅，
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