外延硅晶片及其制造方法、以及贴合SOI晶片及其制造方法技术

本发明专利技术的外延硅晶片，是使外延硅层气相生长在单晶硅基板的主表面上而成的外延硅晶片，所述外延硅晶片的特征在于：单晶硅基板的主表面，相对于[100]轴，自(100)面向[011]方向或[0-1-1]方向只倾斜角度θ，并向[01-1]方向或[0-11]方向只倾斜角度φ，θ及φ不足10＇，外延硅层的掺杂剂浓度为1×1019/cm3以上。由此，提供一种外延晶片及其制造方法、以及使用该外延硅晶片而成的贴合SOI晶片及其制造方法，所述外延晶片是在单晶硅基板的主表面上，形成有掺杂剂浓度为1×1019/cm3以上的外延层，且外延层表面的条纹状凹凸得以被抑制。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在单晶硅基板的主表面上形成有外延硅层的外延硅晶片及其制造方法，以及一种贴合SOI晶片及其制造方法。
技术介绍
作为半导体基板使用的单晶娃基板,是使用例如柴氏法(Czochralski method,CZ法)对提拉而成的单晶硅棒，施加切片、倒角(去角取面)、研磨、蚀刻及镜面抛光等操作后制成。 并且，为了提高该单晶硅基板的表面部分的结晶品质，通过在高温条件下向单晶娃基板的主表面供应娃原料，使外延娃层气相生长的方法也被使用。已知在此种外延硅晶片(以下，有时仅记载为外延晶片。)的制造方法中，根据不同的条件，会在表面上形成凹凸，而使元件特性变差。例如，在专利文献I中，提出一种将进行外延生长的单晶硅基板的主表面的结晶学的台阶密度(stepdensity)抑制在约101°个/cm2以下的技术,作为预防这种凹凸的方法。并且，在专利文献2中，提出有一种通过对单晶硅基板表面规定晶轴的角度范围，从而减少被称为雾影(haze)的凹凸的方法。并且，在专利文献3中，提出有一种技术，所述技术是在存在称为结晶起因的微粒(Crystal Originated Particle, COP)的缺陷的单晶娃基板上,使外延娃层生长时,为防止被称为泪滴的凹凸的产生，对相对于单晶硅基板表面的晶轴的角度范围进行规定的技术。此处，使外延硅层气相生长在单晶硅基板上的气相生长法中，当使外延层生长时，如果掺入高浓度的掺杂剂，则在外延层表面上高度差呈条纹状地形成，则表面形状变差。现有技术文献(专利文献)专利文献I :日本特开平6-338464专利文献2 :日本特开2000-260711专利文献3 日本特开2004-33900
技术实现思路
如上所述，当使外延层生长在单晶硅基板的主表面上时，存在以下问题如果掺入高浓度的掺杂剂，那么在外延层表面上，高度差将形成为条纹状，表面形状变差。然而,在任一上述技术中，关于抑制在外延层生长时掺入高浓度的掺杂剂时所产生的凹凸，均未作记载。如果存在此种凹凸，将对元件特性产生不良影响，并且，如果贴合具有这种凹凸的外延娃晶片，从而制成被称为绝缘体上娃(Silicon on Insulator, SOI)的晶片，将存在以下问题贴合面的粘着性变差，从而产生缺陷。本专利技术是有鉴于上述问题而完成，目的在于，提供一种外延硅晶片及其制造方法、以及使用该外延硅晶片的贴合SOI晶片及其制造方法，所述外延硅晶片，即使在单晶硅基板主表面上形成有掺杂剂浓度为IXio1Vcm3以上的高浓度的外延层的情况下，也会抑制外延层表面的条纹状凹凸。为了解决上述课题，本专利技术提供一种外延硅晶片，是使外延硅层气相生长在单晶娃基板的主表面上而成的外延娃晶片，所述外延娃晶片的特征在于前述单晶硅基板的主表面，相对于轴，自(100)面向方向或方向只倾斜角度Θ，并向方向或方向只倾斜角度Φ，前述角度Θ及角度φ不足10丨，前述外延硅层的掺杂剂浓度为IX IO1Vcm3以上。这样，形成一种外延硅晶片，通过将单晶硅基板的主表面调整成，自(100)面实质上仅在特定的方向具有一定的倾斜度(相对于轴，自(100)面向方向或方向只倾斜角度Θ，并向方向或方向只倾斜角度Φ，且角度Θ及 角度Φ不足10 '的倾斜度)，即便在该单晶硅基板上形成有掺杂剂浓度为IXio1Vcm3以上的高浓度的外延层的情况下，也会抑制外延层表面的条纹状凹凸。此处，掺杂剂可以为磷。并且，本专利技术提供一种外延硅晶片的制造方法，具有使外延硅层气相生长在单晶娃基板的主表面上的工序，所述外延娃晶片的制造方法的特征在于作为前述单晶硅基板，使用主表面相对于轴，自(100)面向方向或方向只倾斜角度Θ，并向方向或方向只倾斜角度Φ，前述角度Θ及角度Φ不足10 ’的单晶硅基板，使掺杂剂浓度为I X IO1Vcm3以上的外延层气相生长在该单晶硅基板的主表面上。如果使用本专利技术的这种外延硅晶片的制造方法，可以制造一种外延硅晶片，即使高浓度地掺入掺杂剂，也可以抑制外延硅层表面的条纹状凹凸。此处，掺杂剂可以为磷。并且，本专利技术提供一种贴合SOI晶片的制造方法，贴合结合晶片与基体晶片来制造贴合SOI晶片，所述贴合SOI晶片的制造方法的特征在于使用由前述方法制造而成的外延硅晶片，作为所述结合晶片及/或所述基体晶片，从而制造贴合SOI晶片。这样，如果使用由前述方法制造而成的外延硅晶片来作为贴合晶片，可以制造一种具有高浓度(掺杂剂浓度为IX IO1Vcm3以上)的SOI层的贴合SOI晶片。并且，如果使用由前述方法制造而成的外延硅晶片来作为基体晶片，可以制造一种在绝缘膜(埋入式氧化膜)的正下方具有高浓度层(外延层)的贴合SOI晶片。并且，也可以将由前述方法制造而成的外延硅晶片用于结合晶片和基体晶片两者。并且，本专利技术提供一种贴合SOI晶片，是在基体晶片的上部至少依次形成埋入式氧化膜、SOI层而成的贴合SOI晶片，所述贴合SOI晶片的特征在于前述SOI层的掺杂剂浓度为IXio1Vcm3以上，且该SOI层的主表面，相对于轴，自(100)面向方向或方向只倾斜角度θ，并向方向或方向只倾斜角度Φ，前述角度Θ及角度Φ不足1(Γ。本专利技术的这种贴合SOI晶片，具有掺杂剂浓度为I X IO1Vcm3以上的高浓度的SOI层，而且，贴合界面的粘着性得到改善，进而成为一种由贴合不良所引起的缺陷的产生得以被抑制的优质贴合SOI晶片。此时，前述基体晶片是使掺杂剂浓度为IXlO1Vcm3以上的外延硅层气相生长在单晶娃基板上而成的外延娃晶片，该外延娃晶片的主表面，相对于轴，自(100)面向方向或方向只倾斜角度Θ，并向方向或方向只倾斜角度Φ，前述角度Θ及角度Φ不足1(Γ。这样，如果基体晶片为上述外延硅晶片，可以在埋入式氧化膜正下方具有高浓度层(外延层)，而且，贴合SOI晶片的贴合界面的粘着性得到改善，进而贴合SOI晶片的缺陷的产生得以被大幅度抑制。 并且，本专利技术提供一种贴合SOI晶片，是在基体晶片的上部至少依次形成埋入式氧化膜、SOI层而成的贴合SOI晶片，所述贴合SOI晶片的特征在于前述基体晶片是使掺杂剂浓度为I X IO1Vcm3以上的外延硅层气相生长在单晶硅基板上而成的外延娃晶片，该外延娃晶片的主表面，相对于轴，自(100)面向方向或方向只倾斜角度0，并向方向或方向只倾斜角度Φ，前述角度Θ及角度Φ不足1(Γ。本专利技术的这种贴合SOI晶片，在埋入式氧化膜正下方具有高浓度层(外延层)，而且，贴合界面的粘着性得到改善，进而成为一种由贴合不良所引起的缺陷的产生得以被抑制的优质贴合SOI晶片。并且，这时，掺杂剂可以为磷。综上所述，根据本专利技术，可以提供一种外延硅晶片及其制造方法，所述外延硅晶片是在单晶硅基板主表面上，形成有掺杂剂浓度为IXlO1Vcm3以上的高浓度的外延层，且外延层表面的条纹状凹凸得以被抑制。并且，根据本专利技术，可以提供一种贴合SOI晶片以及这些晶片的制造方法，所述贴合SOI晶片是具有高浓度(掺杂剂浓度为IXlO1Vcm3以上)的SOI层且缺陷的产生得以被抑制的优质贴合SOI晶片，或在绝缘膜(埋入式氧化膜)的正下方具有高浓度层(外延层)的贴合SOI晶片。附图说明图I (a)是根据表示方向的米勒指数显示，图I (b)是根据表示方向的米勒指数显示，图1(c)是根据表示方向的米勒指数显本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：加藤正弘，冈哲史，小林德弘，石塚徹，能登宣彦，
申请(专利权)人：信越半导体股份有限公司，
类型：
国别省市：