CN112951932B - 固体摄像组件用的硅单晶基板及硅磊晶晶圆、以及固体摄像组件 - Google Patents

固体摄像组件用的硅单晶基板及硅磊晶晶圆、以及固体摄像组件 Download PDF

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Abstract

技术问题：本发明提供一种能够抑制固体摄像组件的残像特性的固体摄像组件用的硅单晶基板及硅磊晶晶圆。解决手段：一种固体摄像组件用的硅单晶基板，是将通过CZ法制作的硅单晶进行切片而获得的固体摄像组件用的硅单晶基板，其特征在于，所述硅单晶基板是主掺杂物为Ga的p型硅单晶基板，并且B浓度为5×1014atoms/cm3以下。

Description

固体摄像组件用的硅单晶基板及硅磊晶晶圆、以及固体摄像 组件
技术领域
本发明涉及一种固体摄像组件用的硅单晶基板及硅磊晶晶圆、以及固体摄像组件。
背景技术
固体摄像组件已经应用于以智能手机为首的行动设备。固体摄像组件通过PN结部的空乏层区域(光二极管)捕捉由光产生的载流子，从而将光信息转换成电子信息而获得影像(光电转换)。近年来，随着像素数的增加，通过将高速缓存设于光二极管附近，从而能够在短时间内获得多个图像，除了高画质之外，也能够拍摄以往难以捕捉的、每一个瞬间的照片。这是因为可在短时间内从光二极管读取数据。
目前的问题在于残像特性。这是一种由于将因光电效应所产生的载流子捕获后，经过一定时间后再释放，因此由于该载流子的影响而造成看到影像残留的现象。在高功能化且短时间地获得多个数据时，如果存在该残像，则意味着之前的摄影数据的影响会残留。作为残像特性的原因，认为是基板中的硼与氧的复合体(参照非专利文献1、2及专利文献1、2)。
另外，近年来对自动驾驶的期待提高，因此，LiDAR(激光雷达)作为传感器(眼)而受到注目。这是一种将红外线作为光源进行照射，并通过传感器捕捉反射光而测量周围状况(距离)的技术，以往，在飞机或山地测量等领域中使用。通过与毫米波组合，能够进行自动运转所要求的高精度测量。在该LiDAR***中，传感器的部分使用固体摄像组件。其中，关于增加灵敏度的精心构思，正在讨论在将光子入射至一个光二极管时，利用二极管的雪崩击穿(突崩溃)，使载流子产生量倍增而实现高敏感度化的方法。在此领域中，如果产生之前的残像特性，则有精度下降(虽然本来没有光，但是感知到有光。另外，为了避免残像，而设置延迟时间，导致时间分辨率下降等)的可能性。
固体摄像组件除了所述自动运转以外，也期望在例如设置于工业机械人的视觉传感器、或用于外科手术等的医疗用途等众多领域中使用。
由于包含这些光二极管的固体摄像组件使用硅基板制作，因此开发能够抑制残像特性的基板非常重要。
现有技术文献
专利文献
【专利文献1】日本特开2019-9212号公报
【专利文献2】日本特开2019-79834号公报
【专利文献3】日本专利第3679366号
非专利文献
【非专利文献1】第77届应用物理学会秋季学术演讲会，演讲论文集14p-P6-10金田翼、大谷章“CMOS影像传感器的残像现象机制的阐明1”
【非专利文献2】第77届应用物理学会秋季学术演讲会，演讲论文集14p-P6-10金田翼、大谷章“CMOS影像传感器的残像现象机制的阐明2”
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明鉴于上述问题点而做出，其目的在于提供一种能够抑制固体摄像组件的残像特性的固体摄像组件用的硅单晶基板及硅磊晶晶圆。
(二)技术方案
为了达成上述目的，本发明提供一种固体摄像组件用的硅单晶基板，是将通过CZ法制作的硅单晶进行切片而获得的固体摄像组件用的硅单晶基板，其特征在于，所述硅单晶基板是主掺杂物为Ga的p型硅单晶基板，并且B浓度为5×1014atoms/cm3以下。
如此，如果以通过CZ法(丘克拉斯基法)制作的硅单晶进行切片而获得的p型硅单晶基板作为固体摄像组件用的硅单晶基板，则由于可使作为残像特性原因的B浓度降低，因此无论晶格间氧浓度如何，都能够抑制残像特性，其中，该基板的主掺杂物以Ga(镓)来取代通常使用的B(硼)，并且基板中的B浓度为5×1014atoms/cm3以下。
另外，由于是CZ基板，因此在基板强度、吸杂能力、基板直径尺寸等方面能够优于FZ(浮区)基板。
另外，所谓“主掺杂物”是指决定硅单晶基板的导电型的最大浓度掺杂物。
另外，优选地，所述p型硅单晶基板中的晶格间氧浓度为1ppma以上15ppma以下。
如果为15ppma以下，则能够使尽管光未入射，氧仍会在空乏层中成为产生中心，并产生电子空穴对而导致电荷产生的现象(称为白斑(日语：白キズ)，或是暗电流)的产生概率降低。另一方面，如果为1ppma以上，则能够更确实地防止基板强度的下降、或对重金属污染的吸杂能力不足成为问题。
另外，上述晶格间氧浓度的值基于JEIDA(JEITA)规格。JEIDA是社团法人日本电子工业振兴协会的简称，JEIDA示出使用确定的换算系数计算晶格间氧浓度。当前，JEIDA已改称为JEITA(社团法人电子信息技术产业协会)。
另外，本发明提供一种固体摄像组件，具有光二极管部、内存部及运算部，其特征在于，至少所述光二极管部形成于上述本发明的固体摄像组件用的硅单晶基板。
固体摄像组件至少包含光二极管部、内存部及运算部，但是由于产生残像特性的是光二极管部，因此通过使用主掺杂物为Ga、且B浓度为5×1014atoms/cm3以下的p型硅单晶基板作为至少形成有光二极管部的基板，从而能够制作抑制了残像特性的固体摄像组件。
另外，本发明提供一种固体摄像组件用的硅磊晶晶圆，是在硅单晶基板的表面具有硅磊晶层的固体摄像组件用的硅磊晶晶圆，其特征在于，所述硅磊晶层是主掺杂物为Ga的p型磊晶层，并且B浓度为5×1014atoms/cm3以下。
在使用硅磊晶晶圆制作固体摄像组件时，由于在形成光二极管的硅磊晶层(也单纯称为磊晶层)中几乎不含氧，因此即使像以往那样磊晶层的主掺杂物为B，也不应该形成作为残像特性原因的B与氧的复合体。然而，因为磊晶层的堆积、或器件制作过程中的热处理，在现有产品中，有时硅单晶基板中的氧会扩散至磊晶层而导致产生残像特性。但是，在本发明中，由于磊晶层中的主掺杂物为Ga，并且B浓度为5×1014atoms/cm3以下，因此无论来自基板的氧如何扩散，都能够抑制残像特性。另外，即使在硅单晶基板中也包含B，且该B也扩散至磊晶层，但是由于磊晶层中的初始B浓度如上述那样为极低，因此依然能够抑制残像特性。
另外，所述硅单晶基板是主掺杂物为Ga的p型硅单晶基板，并且B浓度为5×1014atoms/cm3以下。
在形成磊晶层的硅单晶基板中包含有B与氧的情况下，根据它们的浓度与硅单晶基板所经受的热处理，在现有产品中，有时两个元素会扩散至磊晶层而导致产生残像特性。另外，通过将硅单晶基板中的主掺杂物设为Ga，并且将B浓度设为5×1014atoms/cm3以下，能够更确实地抑制残像特性。
另外，所述硅单晶基板是主掺杂物为B、且B浓度为1×1018atoms/cm3以上的p+型硅单晶基板。
如果是这样的p+型硅单晶基板，则能够更加提高“可能因磊晶层的堆积、或器件制作过程的热处理而产生的金属杂质等的吸杂能力”。在这种情况下，虽然可能会有B从p+型硅单晶基板扩散至磊晶层，但是由于如前所述，在磊晶层中几乎不含氧，因此能够抑制作为残像特性原因的B与氧形成复合体。
另外，所述硅单晶基板是主掺杂物为B、且B浓度为1×1016atoms/cm3以下的p-型硅单晶基板。
如果是这样的p-型硅单晶基板，则由于“因磊晶层的堆积、或器件制作过程的热处理而在磊晶层中扩散的B”有限，因此能够抑制在磊晶层中的B与氧形成复合体，并且能够通过提高硅单晶基板的晶格间氧浓度而提高吸杂能力及基板强度。
另外，所述硅单晶基板是n型硅单晶基板。
由于如果是n型硅单晶基板则几乎不含B，因此无论来自基板的氧如何扩散，都能够抑制残像特性。
n型硅单晶基板的情况也与p-型硅单晶基板相同，能够抑制在磊晶层中的B与氧形成复合体，并且能够通过提高硅单晶基板的晶格间氧浓度，而提高吸杂能力及基板强度。
另外，本发明提供一种固体摄像组件，具有光二极管部、内存部及运算部，其特征在于，至少所述光二极管部形成于上述本发明的固体摄像组件用的硅磊晶晶圆的所述硅磊晶层。
固体摄像组件至少具有光二极管部、内存部及运算部，但是由于产生残像特性的是光二极管部，因此通过使用主掺杂物为Ga、且B浓度为5×1014atoms/cm3以下的p型硅单晶基板作为至少形成有光二极管部的磊晶层，从而能够制作抑制了残像特性的固体摄像组件。
(三)有益效果
如上所述，根据本发明，可提供一种能够抑制固体摄像组件的残像特性的固体摄像组件用的硅单晶基板及固体摄像组件。另外，可提供一种能够抑制固体摄像组件的残像特性的固体摄像组件用的硅磊晶晶圆及固体摄像组件。
附图说明
图1是显示本发明的固体摄像组件用的硅单晶基板的一例的示意图。
图2是显示基于CZ法的单晶提拉装置的一例的示意图。
图3A是显示本发明的固体摄像组件的一例的示意图。
图3B是显示本发明的固体摄像组件的制造方法的一例的示意图。
图4是显示残像特性评价装置的一例的构成图。
图5是显示半导体基板的评价方法的测量顺序的一例的图。
图6是显示实施例1及比较例1的残像特性评价结果的图表。
图7是显示本发明的固体摄像组件用的硅磊晶晶圆的一例的示意图。
附图标记说明
10:p型硅单晶基板；20:单晶提拉装置；201:坩埚；202:底部腔室；203:单晶；204:顶部腔室；205:卷线机构；206:金属线；207:晶种；208:晶种支持部；209:石英坩埚；210:石墨坩埚；211:加热器；212:隔热材料；213:支撑轴；214:驱动装置；215:整流筒；216:硅熔液；30:固体摄像组件；301:第一基板；302:第二基板；303:光二极管部；304:内存部及运算部；305:栅极氧化膜；306:STI(组件分离部)；307:配线；308:层间绝缘膜；40:残像特性评价装置；401:PN结；402:基板；403:照明部；404:光纤；405:照度计；406:开尔文探针；407:电流测量器(SMU)；70:硅磊晶晶圆；701:p型硅磊晶层；702:硅单晶基板。
具体实施方式
本案发明人等对于抑制固体摄像组件的残像特性进行精心研究，其结果，特别着眼于和残像特性有关的B与氧的复合体，为了减少该复合体，想到使用Ga代替B而作为p型的主掺杂物。
另外，对于使用Ga代替B作为p型掺杂物的例子，已知用作太阳电池用的硅单晶(专利文献3)。
但是，太阳电池与固体摄像组件相比，制造过程及制造商不同，且技术领域也不同。
除此之外，由于用于太阳电池是以获得抑制光劣化的效果为目的，与之相对用于固体摄像组件是以获得抑制残像特性的效果为目的，因此在作为目的的效果方面也完全不同。
因此，使用Ga为主掺杂物的p型硅单晶基板作为固体摄像组件用的硅单晶基板的实例，到目前为止均不存在，甚至不存在其想法。
另外，认为如果要抑制与残像特性有关的B与氧形成复合体，则会以使氧浓度降低为目标，而采用FZ基板(从通过FZ法制作且几乎不含氧的硅单晶进行切片而获得的硅单晶基板)。
但是，对于采用FZ基板作为固体摄像组件用的情况，由于具有以下等缺点，因此几乎不会采用FZ基板作为固体摄像组件用，该缺点为：(1)由于几乎不含氧因此基板强度较低、并且也无法获得氧沉淀物产生的吸杂能力；(2)由于会为了增加基板强度而掺杂氮，因此电阻率由于氮供体的产生而改变并且光二极管部的空乏层宽度改变，而对组件特性造成影响；(3)与CZ基板相比，直径小了一世代(目前在量产层级的最大直径，CZ基板为300mm而FZ基板为200mm)等。
如上所述，发现只要是主掺杂物为Ga的p型CZ硅单晶基板，且B浓度为5×1014atoms/cm3以下这样的较低值，则固体摄像组件的残像特性和基板强度等良好，进而完成了本发明。另外，发现只要是具有与上述Ga、B条件相同的硅磊晶层的硅磊晶晶圆，则固体摄像组件的残像特性良好，进而完成了本发明。
以下，对于本发明，作为实施方式的一例，参考附图进行详细说明，但是本发明并不限于此。
将本发明中的固体摄像组件用的硅单晶基板的示意图示于图1。如图1所示，本发明的硅单晶基板10是主掺杂物为Ga的p型CZ硅单晶基板，并且B浓度为5×1014atoms/cm3以下。
首先，由于是通过CZ法制作的硅单晶基板，因此和例如几乎不含氧的FZ硅单晶基板相比，具有基板强度较高、能够获得氧沉淀物产生的吸杂能力、以及基板直径大一世代等优点。另外，基板直径并无特别限定，但是例如可在300mm以上，另外可在450mm以上。
另外，主掺杂物，即决定基板导电型的掺杂物，并非在现有的固体摄像组件用的硅单晶基板中所掺杂的B，而是Ga。此外，B浓度为5×1014atoms/cm3以下这样的较低值。因此，本发明可提供这样的硅单晶基板，其能够抑制主掺杂物为B的现有产品中制造固体摄像组件时会成为问题的“因BO2复合体而产生的残像特性”，并且无论晶格间氧浓度如何，就残像特性而言质量优于现有的固体摄像组件。
Ga浓度并无特别限定，可根据所期望的电阻率等而适当决定。
另外，B浓度的下限并无特别限定。虽然在单晶制造时会有无法避免混入的可能性，但是为了防止上述BO2复合体的产生，优选越少越好。
另外，关于掺杂物，只要能满足上述条件即可，除了Ga、B之外也可混入其他掺杂物。
另外，作为硅单晶基板10的氧浓度，例如可设置为1ppma以上15ppma以下。
如果为15ppma以下，则能够使尽管光未入射，氧仍会在空乏层中成为产生中心，并产生电子空穴对而导致产生电荷的白斑(或者暗电流)的产生概率降低。
另外，如果为1ppma以上，则能够更确实地防止基板强度的下降、或对重金属污染的吸杂能力不足成为问题。
另外，优选设为10ppma以下，更优选设为5ppma以下。
以下，详细说明上述本发明的硅单晶基板10的制造方法的一例。首先，参照图2而示出基于CZ法的单晶提拉装置的构成例。
单晶提拉装置20由底部腔室202及顶部腔室204构成，其中，底部腔室202收纳将原料熔融的坩埚201，顶部腔室204对提拉起的单晶(单晶棒)203进行收纳并取出。另外，在顶部腔室204的顶部具备提拉单晶的卷线机构205，其依照单晶的生长而进行将金属线206下放或卷升的操作。另外，在此金属线206的前端，用于提拉硅单晶的晶种207安装于晶种支持部208。
另一方面，底部腔室202内的坩埚201构成为以内侧为石英坩埚209，外侧为石墨坩埚210，并在此坩埚201的周围配置有加热器211，用于将添加至坩埚内的多晶硅原料熔化，另外，加热器由隔热材212包围。另外，在坩埚201的内部，充满了因通过加热器加热而熔解的硅熔液216。另外，此坩埚201由可旋转动作、上下动作的支撑轴213支撑，用于此的驱动装置214安装于底部腔室202的底部。另外，也可使用对导入炉内的惰性气体进行整流的整流筒215。
接着，说明使用上述装置的硅单晶的制造方法。首先，将多晶硅原料与掺杂剂即Ga置入坩埚201内，并通过加热器211加热而将原料熔融。在本实施方式中，将Ga与多晶硅原料在熔融前一起置入坩埚，但是因为在量产时需要精细的浓度调整，因此期望制作高浓度的Ga掺杂硅单晶，再将其细微地粉碎而制作掺杂剂，并在将多晶硅原料熔融之后将其投入，以调整为期望的浓度。
接着，在多晶硅原料全部熔化后，在卷线机构205的金属线206的前端安装用于生长单晶棒的晶种207，并将金属线206轻轻地下放而使晶种207的前端与硅熔液216接触。此时，坩埚201与晶种207互相向相反方向旋转，另外，提拉机内部处于减压状态，并处于由从炉内顶部流入的例如氩气等惰性气体充满的状态。
在晶种207周围的温度稳定后，一边使晶种207与坩埚201互相向相反方向旋转，一边轻轻地将金属线206卷取并开始提拉晶种207。另外，实施为了消除在晶种207产生的滑移位错而进行的颈缩。在进行颈缩直到消除滑移位错的粗度、长度后，逐渐地扩大直径而制作单晶203的锥体部，并扩大直径至所期望的直径为止。在锥体直径扩大至规定直径时，转移至制作单晶棒的定径部(圆柱部)。此时，坩埚的旋转速度、提拉速度、腔室内的惰性气体压力、流量等随着生长的单晶所包含的氧浓度而适当调整。另外，结晶直径通过调整温度与提拉速度而进行控制。
在将单晶圆柱部提拉规定长度后，这次在将结晶直径缩径并制作完尾部后，将尾部前端从硅熔液面分离，并将生长好的硅单晶卷升至顶部腔室204，等待结晶冷却。在单晶棒冷却至可取出的温度后，从提拉机取出，并移转至将结晶加工成晶圆的步骤。
在加工步骤中，首先，将锥体部与尾部切断，并对单晶棒的周围进行圆筒研磨，以切断加工为适当大小的块料。另外，通过切片机将该成为适当大小的单晶块料切片而成为晶圆状后，再根据需要而实施倒角、抛光等，并进一步通过蚀刻去除加工形变，以制作作为基板的晶圆。
在上述例子中，举出了有意地仅掺杂Ga的例子，但是掺杂剂并不限于此。只要将Ga掺杂作为决定导电型的主掺杂物，并且使B浓度为5×1014atoms/cm3以下即可。
可根据所期望的电阻率等而适当决定。
作为固体摄像组件用的电阻率，例如优选在0.1～20Ωcm的范围内。
图3A显示本发明的固体摄像组件的一例。在此举出背面照射型的固体摄像组件为例，但是本发明并不限于此。
固体摄像组件30包含光二极管部303、内存部及运算部304。固体摄像组件30分别在第一基板301(本发明的硅单晶基板10)与第二基板302上形成各种组件并进行贴合。
第一基板即形成有光二极管部303的基板如本发明的硅单晶基板10那样，是主掺杂物为Ga的p型CZ硅单晶基板，并且B浓度为5×1014atoms/cm3以下。
另一方面，第二基板例如可为CZ硅单晶基板。其可以并非如第一基板那样主掺杂物为Ga，可以适当决定。
如果是这样的固体摄像组件30，则由于产生残像特性的是光二极管部303，因此通过至少第一基板301使用主掺杂物为Ga且B浓度为5×1014atoms/cm3以下的p型CZ硅单晶基板，而成为抑制了残像特性的固体摄像组件。
另外，将上述固体摄像组件30的制造方法的一例示于图3B。
首先，准备本发明的基板即第一基板301、第二基板302。
对于这些基板，除了形成栅极氧化膜305等而形成各种组件(光二极管部303(受光组件)、内存部及运算部304)之外，也形成STI(组件隔离部)306、配线307、层间绝缘膜308等。
之后，将形成有各种组件的第一基板301、第二基板302贴合，以制作固体摄像组件30。
另外，以下说明有别于使用上述硅单晶基板的固体摄像组件的实施方式的、使用能够抑制残像特性的硅磊晶晶圆的固体摄像组件。
首先，将本发明中的固体摄像组件用的硅磊晶晶圆的示意图显示于图7。如图7所示，本发明的硅磊晶晶圆70在硅单晶基板702的表面具有主掺杂物为Ga且B浓度为5×1014atoms/cm3以下的p型硅磊晶层701。如果是这样的硅磊晶晶圆70，则由于硅磊晶层701中原本的B浓度极低，且几乎不含氧，因此即使氧或B从硅单晶基板702扩散，也能够抑制氧与B形成复合体，从而抑制残像特性。
另外，硅单晶基板702本身(例如主掺杂物等)并无限定，可适当决定。以下举出硅单晶基板702的例子。
硅单晶基板702例如可以是主掺杂物为Ga、并且B浓度为5×1014atoms/cm3以下的p型硅单晶基板。如果是这样的p型硅单晶基板，则能够更确实地抑制因硅单晶基板所接受的热处理而B与氧扩散至硅磊晶层701，从而导致残像特性产生的情形。
另外，硅单晶基板702例如可以是主掺杂物为B、且B浓度为1×1018atoms/cm3以上的p+型硅单晶基板。如果是这样的p+型硅单晶基板，则能够更加提高可能因硅磊晶层701的堆积、期间制作过程的热处理而产生的金属杂质等的吸杂能力”。此情况下，虽然可能会有B从p+型硅单晶基板扩散至磊晶层，但是由于磊晶层中几乎不含氧，因此能够抑制作为残像特性原因的B与氧形成复合体。B浓度的上限并无特别限定，但是越高越好，例如，可为B对硅单晶的固溶极限。
此时，此p+型硅单晶基板的晶格间氧浓度并无限定，但是为了更确实地防止氧从p+型硅单晶基板扩散至磊晶层，优选将晶格间氧浓度设为20ppma以下，更优选设为15ppma以下。
另外，硅单晶基板702例如可以是主掺杂物为B、且B浓度为1×1016atoms/cm3以下的p-型硅单晶基板。如果是这样的p-型硅单晶基板，则由于“因磊晶层的堆积、或器件制作过程的热处理而在磊晶层中扩散的B”有限，因此能够抑制在磊晶层中的B与氧形成复合体，并且能够通过提高硅单晶基板的晶格间氧浓度而提高吸杂能力及基板强度。B浓度的下限并无特别限定，越低越能抑制B与氧形成复合体。
另外，硅单晶基板702例如可为n型硅单晶基板。如果是n型硅单晶基板则几乎不含B，因此与p-型硅单晶基板同样地，能够更确实地抑制在磊晶层中的B与氧形成复合体，并且能够通过提高硅单晶基板的晶格间氧浓度，而提高吸杂能力及基板强度。
接着，说明制造上述本发明的硅磊晶晶圆的方法。
首先，硅单晶基板702例如可使用如图2所示的CZ法的单晶提拉装置20进行制造、并进行切片、倒角等而获得。另外，在有意地掺杂B的情况下，在单晶提拉时，只要将B掺杂剂以所期望浓度与原料一起熔融即可。
另外，在制造出的硅单晶基板702上层叠硅磊晶层701。在这种情况，使用的磊晶装置并无特别限定，例如可使用与现有相同的装置。在炉内的基座上配置硅单晶基板702，对炉内进行加热，并且使三氯硅烷等作为载气、原料气体而在炉内流动，并且为了Ga掺杂，例如也一并使包含氯化镓的气体流动。由此，可层叠“主掺杂物为Ga的p型、且即使B无法避免地混入也能够将浓度抑制在5×1014atoms/cm3以下(越低越好)的磊晶层701”，从而可制造本发明的硅磊晶晶圆70。
另外，Ga掺杂的方法并不限于上述方法，可根据所期望的浓度等而适当决定。
接着，说明使用上述硅磊晶晶圆的固体摄像组件，但是本发明并不限于此。
与前述使用了图3A的硅单晶基板的固体摄像组件30相同，是具有光二极管部、内存部及运算部的固体摄像组件。但是，在图3A的例子中，形成有光二极管部303的第一基板301是本发明的硅单晶基板10，而在此替换为上述的硅磊晶晶圆70。
在形成有光二极管部的硅磊晶层中，至少硅磊晶层中的主掺杂物为Ga，并且B浓度为5×1014atoms/cm3以下，就残像特性而言，是质量优于以往的固体摄像组件。
实施例
以下，示出实施例及比较例而更具体地说明本发明，但是本发明并不限于此。
(实施例1)
使用图2的装置提拉CZ硅单晶，并进行切片而制作出主掺杂物为Ga的本发明的固体摄像组件用的p型硅单晶基板。在制作时，具体的参数如下所述。另外，虽然有意地掺杂Ga，但是无法避免混入B。
直径300mm、晶向<100>、氧浓度：3.4～10.5ppma、电阻率5Ωcm、Ga浓度：3×1015atoms/cm3、B浓度：5×1013atoms/cm3以下(通过SIMS所测的下限值以下)。
(比较例1)
制作出主掺杂物为B的现有固体摄像组件用的p型硅单晶基板。在制作时，具体的参数如下所述。除此之外以和实施例1相同的方式制作。
直径300mm、晶向<100>、氧浓度：3.4～10.5ppma、电阻率10Ωcm、B浓度：1×1015atoms/cm3。
使用实施例1、比较例1的基板形成PN结，并以基板等级比较残像特性的氧浓度相依性(以450℃、75小时退火后的“光照射前后的漏电流比”进行评价)。关于评价装置、方法在以下详述。
为了说明具体的评价方法，在图4中显示残像特性评价装置40的一例。该评价装置由对具有PN结构造401的半导体基板402进行光照射的装置(照明部)403、光纤404、测量光的光量的装置(照度计)405、具备开尔文探针(Kelvin Probe)406的电流测量器(SMU)407构成。另外，设置基板，并在半导体基板402的表面进行了规定时间的规定照度的光照射后(进行光照射的步骤)，进行关闭光照射后的、测量光照射后的载流子产生量的步骤。
在此，光照射使用白色光的LED。另外，测量时的光量为500勒克斯。另外，光照射的时间为10秒。
接着，测量如上述形成的PN结的载流子产生量。将具体的光照射与测量的时序概念图示于图5。图5是显示半导体基板的评价方法的测量顺序的一例的图。
通过光照射而产生的载流子产生量，会受到半导体基板402的种类或半导体基板402所包含的轻元素，特别是碳元素的影响。因此，为了避免最初通过光照射产生的载流子量的差异对残像特性造成影响，如图5所示，一边进行光照射一边一度测量载流子产生量(光照射中的载流子产生量)。如此一来，考虑最初产生的载流子量的差异而评价半导体基板。
另外，将关闭光照射后的、光照射后的载流子产生量的测量时间设为1秒。
另外，在图5中，在进行关闭光照射后的载流子产生量的测量前一度停止测量，其原因是为了更确实地避免关闭光照射时的噪声。
另外，根据光照射开启/关闭时的载流子测量探针的电流值的比率评价残像特性。例如，光照射关闭后的电流值较高相应地表示载流子受到捕获，可推测残像特性较差。
在实际的固体摄像组件的例子中，也是通过打开快门时入射的光而产生的电子/空穴对来产生电荷，并通过导入该电荷而构筑为影像，但是在关闭快门后，迅速地释放电子/空穴对很重要，如果释放较慢则会作为残像，而对下一帧造成影响。
(实施例1与比较例1的评价结果)
将评价结果示于图6。在比较例1(主掺杂为B)的情况下，发现在任何氧浓度[Oi]下，和实施例1(主掺杂为Ga)相比光照射前后的电流比较大，而残像特性较差。具体而言，对于光照射前后的电流比而言，比较例1为2.7～5.2，而实施例1为1.2～1.6。如果以450℃进行75小时退火，则在产生BO2缺陷的B掺杂结晶的比较例1中电流值变化，但是在Ga掺杂结晶的实施例1中BO2形成受到抑制，因此电流值变化(残像特性变化)受到抑制。另外，可知，在比较例1中，电流比随着氧浓度增加而变大，会有随着氧浓度增加而残像特性劣化的倾向。
另一方面，在实施例1的情况下，即使氧浓度增加，光照射前后电流比也几乎固定在较低值(接近1的值)，可判断为残像特性良好。
(实施例2)
使用图2的装置提拉CZ硅单晶，并进行切片而制作出主掺杂物为Ga的本发明的固体摄像组件用的p型硅单晶基板。在制作时，具体的参数如下所述。另外，除了Ga之外，还有意地微量掺杂B进行制作。
直径300mm、晶向<100>、氧浓度：5ppma、电阻率4Ωcm、Ga浓度：3×1015atoms/cm3、B浓度：5×1014atoms/cm3
另外，以和实施例1同样的方式进行残像特性的评价。
(实施例2的评价结果)
光照射前后的电流比约为1.6，可判断为残像特性良好。
(实施例3)
为了制作本发明的固体摄像组件用的硅磊晶晶圆，首先，使用图2的装置提拉CZ硅单晶，进行切片而制作出主掺杂物为Ga的p型硅单晶基板，并在此基板上形成主掺杂物为Ga的p型磊晶层。在制作时，具体的参数如下所述。
(硅单晶基板)
直径300mm、晶向<100>、氧浓度：15ppma、电阻率4Ωcm、Ga浓度：3×1015atoms/cm3、B浓度：5×1013atoms/cm3以下(通过SIMS所测的下限值以下)
(硅磊晶层)
磊晶层膜厚：5μm、电阻率10Ωcm、Ga浓度：1×1015atoms/cm3、B浓度：5×1013atoms/cm3以下(通过SIMS所测的下限值以下)
另外，以和实施例1同样的方式进行残像特性的评价。
(实施例3的评价结果)
光照射前后的电流比约为1.8，可判断为残像特性良好。
(比较例2)
除了使用B(在磊晶层中的B浓度：1×1015atoms/cm3)代替Ga作为硅磊晶层的掺杂物之外，以和实施例3相同的条件制作硅磊晶晶圆，并以和实施例1相同的方式进行残像特性的评价。
(比较例2的评价结果)
光照射前后的电流比约为8.2，与实施例3相比较大，判断为残像特性恶劣。
(实施例4)
为了制作本发明的固体摄像组件用的硅磊晶晶圆，首先，使用图2的装置提拉CZ硅单晶，进行切片而制作出主掺杂物为B的p+型硅单晶基板，并在此基板上形成主掺杂物为Ga的p型磊晶层。在制作时，具体的参数如下所述。
(硅单晶基板)
直径300mm、晶向<100>、氧浓度：10ppma、电阻率0.01Ωcm、B浓度：8.5×1018atoms/cm3
(硅磊晶层)
磊晶层膜厚：5μm、电阻率10Ωcm、Ga浓度：1×1015atoms/cm3、B浓度：5×1013atoms/cm3以下(通过SIMS所测的下限值以下)
另外，以和实施例1相同的方式进行残像特性的评价。
(实施例4的评价结果)
光照射前后的电流比约为2.1，可判断为残像特性良好。
(实施例5)
为了制作本发明的固体摄像组件用的硅磊晶晶圆，首先，使用图2的装置提拉CZ硅单晶，进行切片而制作出主掺杂物为B的p-型硅单晶基板，并在此基板上形成主掺杂物为Ga的p型磊晶层。在制作时，具体的参数如下所述。
(硅单晶基板)
直径300mm、晶向<100>、氧浓度：15ppma、电阻率10Ωcm、B浓度：1×1015atoms/cm3
(硅磊晶层)
磊晶层膜厚：5μm、电阻率10Ωcm、Ga浓度：1×1015atoms/cm3、B浓度：5×1013atoms/cm3以下(通过SIMS所测的下限值以下)
另外，以和实施例1相同的方式进行残像特性的评价。
(实施例5的评价结果)
光照射前后的电流比约为2.2，可判断为残像特性良好。
(实施例6)
为了制作本发明的固体摄像组件用的硅磊晶晶圆，首先，使用图2的装置提拉CZ硅单晶，进行切片而制作出主掺杂物为Ga的p型硅单晶基板，并在此基板上形成主掺杂物为Ga的p型磊晶层。在制作时，具体的参数如下所述。另外，在磊晶层中，除了Ga之外还有意地微量掺杂B进行制作。
(硅单晶基板)
直径300mm、晶向<100>、氧浓度：15ppma、电阻率4Ωcm、Ga浓度：3×1015atoms/cm3、B浓度：5×1013atoms/cm3以下(通过SIMS所测之下限值以下)
(硅磊晶层)
磊晶层膜厚：5μm、电阻率8Ωcm、Ga浓度：1×1015atoms/cm3、B浓度：5×1014atoms/cm3
另外，以和实施例1相同的方式进行残像特性的评价。
(实施例6的评价结果)
光照射前后的电流比约为2.3，可判断为残像特性良好。
另外，本发明并不限于上述实施方式。上述实施方式为示例，凡具有与本发明的权利要求书所记载的技术思想实质上同样的构成并产生相同作用效果的任何方案都包含在本发明的技术范围内。

Claims (6)

1.一种固体摄像组件用的硅磊晶晶圆，是在硅单晶基板的表面具有硅磊晶层的固体摄像组件用的硅磊晶晶圆，其特征在于，
所述硅磊晶层是主掺杂物为Ga的p型磊晶层，并且B浓度为5×1014原子/cm3以下。
2.根据权利要求1所述的固体摄像组件用的硅磊晶晶圆，其特征在于，
所述硅单晶基板是主掺杂物为Ga的p型硅单晶基板，并且B浓度为5×1014原子/cm3以下。
3.根据权利要求1所述的固体摄像组件用的硅磊晶晶圆，其特征在于，
所述硅单晶基板是主掺杂物为B且B浓度为1×1018原子/cm3以上的p+型硅单晶基板。
4.根据权利要求1所述的固体摄像组件用的硅磊晶晶圆，其特征在于，
所述硅单晶基板是主掺杂物为B且B浓度为1×1016原子/cm3以下的p-型硅单晶基板。
5.根据权利要求1所述的固体摄像组件用的硅磊晶晶圆，其特征在于，
所述硅单晶基板是n型硅单晶基板。
6.一种固体摄像组件，具有光二极管部、内存部及运算部，其特征在于，
至少所述光二极管部形成于权利要求1至5中任一项所述的固体摄像组件用的硅磊晶晶圆的所述硅磊晶层。
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