半导体外延晶片的制造方法、半导体外延晶片及固体摄像元件的制造方法技术

本发明专利技术提供一种更加有效率地制造能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的方法。本发明专利技术的半导体外延晶片（100）的制造方法，包括：第一工序，对半导体晶片（10）照射离子团（16），在该半导体晶片的表面（10A）形成由离子团（16）的构成元素构成的改性层（18）；以及第二工序，在半导体晶片（10）的改性层（18）上形成外延层（20）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。本专利技术特别涉及更加有效率地制造能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要因，能举出金属污染。例如，在背面照射型固体摄像元件中，混入到成为该元件的衬底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要因，会产生被称为白斑缺陷的缺陷。通过比传感器部靠下层配置布线层等，背面照射型固体摄像元件能够将来自外部的光直接取入到传感器，即便在暗处等也能拍摄更加鲜明的图像、动画，因此在近年被广泛用于数码摄像机、智能手机等的便携电话中。因此，希望能极力减少白斑缺陷。金属对晶片的混入主要发生在半导体外延晶片的制造工序及固体摄像元件的制造工序(器件制造工序)中。前者半导体外延晶片的制造工序中金属污染可考虑由来自外延生长炉的构成材料的重金属颗粒造成，或者，由于作为外延生长时的炉内气体使用氯类气体，所以其配管材料金属腐蚀而产生的重金属颗粒造成等。近年来，通过将外延生长炉的构成材料交换为耐腐蚀性优异的材料等方法，一定程度上改善了这些金属污染，但是并不充分。另一方面，后者固体摄像元件的制造工序中，担心在离子注入、扩散及氧化热处理等各处理中的半导体衬底的重金属污染。因此，以往在半导体外延晶片形成用于捕获金属的吸杂槽(gettering sink),或者采用高浓度硼衬底等的金属捕获能力(吸杂能力)高的衬底，来避免对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，通常用在半导体晶片的内部形成晶体缺陷即氧析出物(硅氧化物析出物的俗称，也称为BMD:Bulk Micro Defect (体积微缺陷)。)或转置的内部吸杂(IG Jntrinsic Gettering)法、和在半导体晶片的背面形成吸杂槽的外部吸杂(EG:Extrinsic Gettering)法。在此，作为重金属的吸杂法的一种手法，有利用离子注入在半导体晶片中形成吸杂部位的技术。在专利文献I中，记载了从硅晶片的一个面注入碳离子，形成碳离子注入区域之后，在该表面形成硅外延层，作为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部位起作用。此外，在专利文献2中，记载了向硅晶片注入碳离子而形成碳注入层，其后，用RTA(Rapid Thermal Annealing:快速热退火)装置进行用于恢复因离子注入而混乱的晶片的结晶性的热处理，从而缩短该恢复热处理工序的技术。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2008 - 294245号公报。
技术实现思路
专利技术要解决的课题 记载于专利文献I及专利文献2中技术，都是在外延层形成前向半导体晶片注入单离子。但是，由本专利技术人的研究结果可知，用实施单离子注入的半导体外延晶片制造的固体摄像元件中，不能充分抑制白斑缺陷，对该半导体外延晶片要求更强大的吸杂能力。此外，单离子的注入会使半导体晶片的结晶性较大地混乱，因此在外延层形成前有必要对半导体晶片以高温且长时间实施用于恢复结晶性的热处理(以下，称为“恢复热处理”。)。但是，以高温进行长时间的恢复热处理会阻碍生产量的提高。在专利文献2中，SP便恢复热处理本身为短时间，由于用外延装置之外的RTA装置进行恢复热处理，所以也仍然无法得到较高的生产量。于是本专利技术鉴于上述课题，以提供更加有效率地制造能够通过发挥更加高的吸杂能力来抑制金属污染的半导体外延晶片的方法为目的。用于解决课题的方案 本专利技术人进一步研究的结果，认知到与注入单离子的情况相比，对形成在半导体晶片上的外延层照射离子团(cluster ion)有以下有利的方面。即，在照射离子团的情况下，即便以与单离子同等的加速电压进行照射，每个原子或每个分子的能量也小于单离子的情况而冲撞到半导体晶片，因此能够使照射的元素的深度方向分布图的峰浓度为高浓度，能够使峰位置位于更靠近半导体晶片表面的位置。其结果，认知到提高吸杂能力。此外，认知到在离子团照射的情况下，与单离子注入相比能够减轻给予晶体的损伤，因此能够省略离子照射后进行的恢复热处理。本专利技术人根据上述认知，完成了本专利技术。即，本专利技术的半导体外延晶片的制造方法，其特征在于，包括:第一工序，对半导体晶片照射离子团，在该半导体晶片的表面形成由所述离子团的构成元素构成的改性层；以及第二工序，在所述半导体晶片的改性层上形成外延层。在此，所述半导体晶片可为硅晶片。此外，所述半导体晶片也可为在硅晶片的表面形成有硅外延层的外延硅晶片，在该情况下，所述第一工序中所述改性层形成在所述硅外延层的表面。本专利技术中，可在所述第一工序之后，将所述半导体晶片搬运到外延生长装置而进行第二工序，而无需对所述半导体晶片进行用于结晶性恢复的热处理。在此，优选的是作为构成元素，所述离子团包含碳，更优选的是作为构成元素包括碳而包含2种以上的元素。此外，可在所述第一工序中，以使所述改性层中所述构成元素的深度方向的浓度分布图的峰位于从所述半导体晶片的表面起的深度为150nm以下的范围内的方式照射所述尚子团。此外，优选的是第一工序在离子团的加速电压小于lOOkeV/Cluster、团大小(cluster size)为 100 个以下、团剂量(cluster dose)为 I X 1016atoms/cm2 以下的条件下进行。而且，更优选的是所述第一工序在离子团的加速电压为SOkeV/Cluster以下、团大小为60个以下、团剂量为5X 1013atomS/Cm2以下的条件下进行。接着，本专利技术的半导体外延晶片，其特征在于，包括:半导体晶片；改性层，形成于该半导体晶片的表面，由固溶于该半导体晶片中的既定元素构成；以及该改性层上的外延层，所述改性层中所述既定元素的深度方向的浓度分布图的半值宽度为IOOnm以下。在此，所述半导体晶片可为硅晶片。此外，所述半导体晶片也可为在硅晶片的表面形成有硅外延层的外延硅晶片，在该情况下，所述改性层位于所述硅外延层的表面。而且，优选的是所述改性层中所述浓度分布图的峰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，其峰浓度优选为I X 1015atomS/Cm3以上。在此，优选的是所述既定元素包含碳，更优选的是所述既定元素包括碳而包含2种以上的元素。再者，本专利技术的固体摄像元件的制造方法，其特征在于，在位于用上述任意一个制造方法制造的外延晶片或者上述任意一个外延晶片的表面的外延层，形成固体摄像元件。专利技术效果 依据本专利技术的半导体晶片的制造方法，由于对半导体晶片照射离子团，在该半导体晶片的表面形成由所述离子团的构成元素构成的改性层，所以该改性层发挥更高的吸杂能力，从而能够制造能够抑制金属污染的半导体外延晶片。此外，在离子团照射的情况下，与单离子注入相比能够减轻给予晶体的损伤，因此能够省略离子照射后进行的恢复热处理，从而能够更加有效率地制造半导体外延晶片。【附图说明】图1是说明本专利技术的一实施方式的半导体外延晶片100的制造方法的示意剖面图； 图2是说明本专利技术的其他实施方式的半导体外延晶片200的制造方法的示意剖面图；图3 (A)是说明照射离子团时的照射机制的示意图，(B)是说明注入单离子时的注入机制的不意图； 图4是关于实施例1 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】2011.05.13 JP 2011-107931;2011.05.13 JP 2011-107941.一种半导体外延晶片的制造方法，其特征在于，包括: 第一工序，对半导体晶片照射离子团，在该半导体晶片的表面形成由所述离子团的构成元素构成的改性层；以及 第二工序，在所述半导体晶片的改性层上形成外延层。2.根据权利要求1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。3.根据权利要求1所述的半导体外延晶片的制造方法，其中，所述半导体晶片为在硅晶片的表面形成有硅外延层的外延硅晶片，在所述第一工序中所述改性层形成在所述硅外延层的表面。4.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体外延晶片的制造方法，其中，在所述第一工序之后，将所述半导体晶片搬运到外延生长装置而进行第二工序，而不对所述半导体晶片进行用于结晶性恢复的热处理。5.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体外延晶片的制造方法，其中，作为构成元素，所述离子团包含碳。6.根据权利要求5所述的半导体外延晶片的制造方法，其中，作为构成元素，所述离子团包括碳而包含2种以上的元素。7.根据权利要求1至6中任一项所述的半导体外延晶片的制造方法，其中，在所述第一工序中，以使所述改性层中所述构成元素的深度方向的浓度分布图的峰位于从所述半导体晶片的表面起的深度为150nm以下的范围内的方式照射所述离子团。8.根据权利要求7所述的半导体外延晶片的制造方法，其中，所述第一工序在离子团的加速电压小于lOOkeV/Cluste...

【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：
国别省市：