JP6729447B2

JP6729447B2 - Epitaxial silicon wafer manufacturing method and solid-state imaging device manufacturing method

Info

Publication number: JP6729447B2
Application number: JP2017034013A
Authority: JP
Inventors: 武門野; 栗田　一成; 一成栗田
Original assignee: Sumco Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2017-02-24
Filing date: 2017-02-24
Publication date: 2020-07-22
Anticipated expiration: 2037-02-24
Also published as: JP2018139277A

Description

本発明は、エピタキシャルシリコンウェーハの製造方法および固体撮像素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an epitaxial silicon wafer and a method for manufacturing a solid-state image sensor.

半導体デバイスの特性を劣化させる要因として、金属汚染が挙げられる。例えば、裏面照射型固体撮像素子では、この素子の基板となる半導体エピタキシャルウェーハに混入した金属は、固体撮像素子の暗電流を増加させる要因となり、白傷欠陥と呼ばれる欠陥を生じさせる。裏面照射型固体撮像素子は、配線層などをセンサー部よりも下層に配置することで、外からの光をセンサーに直接取り込み、暗所などでもより鮮明な画像や動画を撮影することができるため、近年、デジタルビデオカメラやスマートフォンなどの携帯電話に広く用いられている。そのため、白傷欠陥を極力減らすことが望まれている。 Metal contamination is a factor that deteriorates the characteristics of semiconductor devices. For example, in a backside illuminated solid-state imaging device, the metal mixed in the semiconductor epitaxial wafer that is the substrate of this device becomes a factor that increases the dark current of the solid-state imaging device, causing defects called white defects. The back-illuminated solid-state imaging device can capture the light from the outside directly into the sensor by arranging the wiring layer in the lower layer than the sensor part, so that clearer images and moving images can be taken even in dark places. In recent years, it has been widely used in mobile phones such as digital video cameras and smartphones. Therefore, it is desired to reduce white defects as much as possible.

ウェーハへの金属の混入は、主に半導体エピタキシャルウェーハの製造工程および固体撮像素子の製造工程（デバイス製造工程）において生じる。前者の半導体エピタキシャルウェーハの製造工程における金属汚染は、エピタキシャル成長炉の構成材からの重金属パーティクルによるもの、あるいは、エピタキシャル成長時の炉内ガスとして塩素系ガスを用いるために、その配管材料が金属腐食して発生する重金属パーティクルによるものなどが考えられる。近年、これら金属汚染は、エピタキシャル成長炉の構成材を耐腐食性に優れた材料に交換するなどにより、ある程度は改善されてきているが、十分ではない。一方、後者の固体撮像素子の製造工程においては、イオン注入、拡散および酸化熱処理などの各処理中で、半導体基板の重金属汚染が懸念される。 Mixing of metal into a wafer occurs mainly in a semiconductor epitaxial wafer manufacturing process and a solid-state imaging device manufacturing process (device manufacturing process). The former metal contamination in the semiconductor epitaxial wafer manufacturing process is caused by heavy metal particles from the constituent materials of the epitaxial growth furnace, or the chlorine-based gas is used as the furnace gas during the epitaxial growth, so that the piping material corrodes. It is possible that the heavy metal particles are generated. In recent years, these metal contaminations have been improved to some extent by replacing the constituent material of the epitaxial growth furnace with a material having excellent corrosion resistance, but they are not sufficient. On the other hand, in the latter solid-state imaging device manufacturing process, heavy metal contamination of the semiconductor substrate is a concern during each process such as ion implantation, diffusion, and oxidation heat treatment.

このような重金属汚染を抑制するために、重金属を捕獲するためのゲッタリングサイトを半導体ウェーハ中に形成する技術がある。その方法の一つとして、半導体ウェーハ中にイオンを注入し、その後エピタキシャル層を形成する方法が知られている。この方法では、イオン注入領域がゲッタリングサイトとして機能する。 In order to suppress such heavy metal contamination, there is a technique of forming a gettering site for capturing heavy metals in a semiconductor wafer. As one of the methods, there is known a method of implanting ions into a semiconductor wafer and then forming an epitaxial layer. In this method, the ion implantation region functions as a gettering site.

特許文献１には、シリコンウェーハの表面にクラスターイオンを照射して、該シリコンウェーハの表層部に、前記クラスターイオンの構成元素が固溶した改質層を形成する第１工程と、前記シリコンウェーハの改質層上にエピタキシャル層を形成する第２工程と、を有するエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法が記載されている。 In Patent Document 1, a first step of irradiating the surface of a silicon wafer with cluster ions to form a modified layer in which the constituent elements of the cluster ions form a solid solution on the surface layer portion of the silicon wafer; And a second step of forming an epitaxial layer on the modified layer of 1., a method of manufacturing an epitaxial silicon wafer is described.

国際公開第２０１２／１５７１６２号International Publication No. 2012/157162

特許文献１では、クラスターイオンを照射して形成した改質層は、モノマーイオン（シングルイオン）を注入して得たイオン注入領域よりも高いゲッタリング能力が得られることを示している。ここで、特許文献１における改質層によるゲッタリング能力をより高くするには、例えばクラスターイオンのドーズ量を多くすることが有効である。しかしながら、ドーズ量を多くしすぎると、その後に形成するエピタキシャル層にエピタキシャル欠陥が多数発生してしまう。特許文献１では、ゲッタリング能力の向上にのみ着目しており、エピタキシャル欠陥の発生を抑制することは考慮されておらず、この点において改善の余地があった。 Patent Document 1 shows that the modified layer formed by irradiating with cluster ions has a higher gettering ability than an ion implantation region obtained by implanting monomer ions (single ions). Here, in order to further enhance the gettering ability of the modified layer in Patent Document 1, it is effective to increase the dose amount of cluster ions, for example. However, if the dose amount is too large, a large number of epitaxial defects will occur in the epitaxial layer formed thereafter. Patent Document 1 focuses only on the improvement of the gettering ability and does not consider suppressing the generation of epitaxial defects, and there is room for improvement in this respect.

そこで本発明は、上記課題に鑑み、高いゲッタリング能力を有し、かつ、エピタキシャル欠陥の発生を抑制したンエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an epitaxial silicon wafer having a high gettering ability and suppressing the occurrence of epitaxial defects.

本発明者らは、上記課題を解決するために如何にしてクラスター照射条件を設定するかを検討するべく、種々の照射条件でクラスターイオンを照射したシリコンウェーハ上に、エピタキシャル層を形成する試験を行った。そして、エピタキシャル欠陥の発生を予測する手法として、クラスターイオン照射後かつエピタキシャル成長前のシリコンウェーハの最表層領域（表面から数ｎｍの領域）をＸＰＳ（X-ray Photoelectron Spectroscopy）法により測定して、得られるＳｉ２ｐスペクトルに基づいて最表層領域の結晶性を評価することを着想した。Ｓｉ２ｐはシリコンの電子軌道の一つであり、電子軌道は電子の存在する空間である。Ｓｉの電子配置は、Ｋ殻（１ｓ）とＬ殻（２ｓ，２ｐ）が満たされた状態であり、最外殻のＭ殻（３ｓ，３ｐ）で構成されている。そして、このＸＰＳ測定で得られたＳｉ２ｐスペクトルから、シリコンの完全結晶のＳｉ２ｐスペクトルを差し引いて得られるスペクトル（以下、「アモルファス成分スペクトル」という。）は、クラスターイオン照射後の最表層領域のアモルファス度合いを示すものと考えられ、このアモルファス成分スペクトルのピーク強度と、その後形成されたエピタキシャル層の表面のエピタキシャル欠陥数とに相関があることを見出した。 The inventors of the present invention conducted a test for forming an epitaxial layer on a silicon wafer irradiated with cluster ions under various irradiation conditions in order to investigate how to set the cluster irradiation conditions in order to solve the above problems. went. Then, as a method of predicting the occurrence of epitaxial defects, the outermost surface region (region of several nm from the surface) of the silicon wafer after irradiation of cluster ions and before epitaxial growth is measured by XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) method and obtained. It was conceived to evaluate the crystallinity of the outermost layer region based on the obtained Si2p spectrum. Si2p is one of the electron orbits of silicon, and the electron orbit is a space where electrons exist. The electron configuration of Si is a state in which K shells (1s) and L shells (2s, 2p) are filled, and is composed of the outermost M shells (3s, 3p). Then, a spectrum obtained by subtracting the Si2p spectrum of the perfect crystal of silicon from the Si2p spectrum obtained by this XPS (hereinafter referred to as "amorphous component spectrum") is an amorphous degree of the outermost layer region after irradiation of cluster ions. It has been found that there is a correlation between the peak intensity of the amorphous component spectrum and the number of epitaxial defects on the surface of the epitaxial layer formed thereafter.

そこで、このアモルファス成分スペクトルのピーク強度が所定の値以下（後述する目標ピーク強度）となるように、クラスターイオンを照射することにより、その後形成するエピタキシャル層でのエピタキシャル欠陥の発生を抑制することができることを見出し、本発明を完成するに至った。 Therefore, by irradiating the cluster ions so that the peak intensity of the amorphous component spectrum becomes a predetermined value or less (target peak intensity described later), it is possible to suppress the occurrence of epitaxial defects in the epitaxial layer formed thereafter. They have found that they can do so and have completed the present invention.

上記知見に基づき完成した本発明の要旨構成は以下のとおりである。
（１）試験用シリコンウェーハの表面に第１クラスターイオンを照射して、該試験用シリコンウェーハの表層部に、前記第１クラスターイオンの構成元素が固溶した第１改質層を形成する工程と、
その後、前記表層部をＸＰＳ測定して、第１のＳｉ２ｐスペクトルを得る工程と、
前記第１のＳｉ２ｐスペクトルから、前記第１クラスターイオンの照射前に予め前記試験用シリコンウェーハの表層部をＸＰＳ測定して求めた第２のＳｉ２ｐスペクトルを差し引いて、アモルファス成分スペクトルを得る工程と、
前記試験用シリコンウェーハの第１改質層上に第１エピタキシャル層を形成する工程と、
前記第１エピタキシャル層の表面のエピタキシャル欠陥数を検出する工程と、
を含む試験を複数のクラスターイオン照射条件下でくり返し、
前記試験により得たアモルファス成分スペクトルのピーク強度と前記エピタキシャル欠陥数との関係に基づき、前記エピタキシャル欠陥数が目標値以下となる目標ピーク強度を求め、
シリコンウェーハの表面に、第２クラスターイオンを照射して、該シリコンウェーハの表層部に、前記第２クラスターイオンの構成元素が固溶した第２改質層を形成する第１工程と、
前記シリコンウェーハの第２改質層上に第２エピタキシャル層を形成する第２工程と、
を有し、前記第１工程は、前記シリコンウェーハの表層部から求めるアモルファス成分スペクトルのピーク強度が、前記目標ピーク強度となる照射条件下で行うことを特徴とするエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法。 The gist of the present invention completed based on the above findings is as follows.
(1) A step of irradiating the surface of the test silicon wafer with first cluster ions to form a first modified layer in which the constituent elements of the first cluster ions are solid-dissolved on the surface layer portion of the test silicon wafer. When,
Then, XPS measurement of the surface layer portion to obtain a first Si2p spectrum,
A step of subtracting a second Si2p spectrum obtained by XPS measurement of the surface layer portion of the test silicon wafer before the irradiation of the first cluster ions from the first Si2p spectrum to obtain an amorphous component spectrum;
Forming a first epitaxial layer on the first modified layer of the test silicon wafer;
Detecting the number of epitaxial defects on the surface of the first epitaxial layer,
Repeated test including multiple ion irradiation conditions,
Based on the relationship between the peak intensity of the amorphous component spectrum obtained by the test and the number of epitaxial defects, the target peak intensity of the number of epitaxial defects is equal to or less than a target value,
A first step of irradiating the surface of the silicon wafer with second cluster ions to form a second modified layer in which the constituent elements of the second cluster ions are in solid solution on the surface layer portion of the silicon wafer;
A second step of forming a second epitaxial layer on the second modified layer of the silicon wafer;
And the first step is performed under irradiation conditions such that the peak intensity of the amorphous component spectrum obtained from the surface layer of the silicon wafer is the target peak intensity.

（２）前記試験は、前記第１クラスターイオンを同一クラスターイオン種で固定して、複数のドーズ量にてくり返し、
前記ドーズ量と前記試験により得た前記アモルファス成分スペクトルのピーク強度との関係に基づき、前記目標ピーク強度が実現できる目標ドーズ量を求め、
前記第１工程は、前記第２クラスターイオンを前記第１クラスターイオンと同一クラスターイオン種として、ドーズ量を前記目標ドーズ量とした照射条件下で行う、上記（１）に記載のエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法。 (2) In the test, the first cluster ions are fixed with the same cluster ion species and repeated at a plurality of doses,
Based on the relationship between the dose amount and the peak intensity of the amorphous component spectrum obtained by the test, obtain a target dose amount that can achieve the target peak intensity,
The epitaxial silicon wafer according to (1) above, wherein the first step is performed under irradiation conditions in which the second cluster ions are the same cluster ion species as the first cluster ions and the dose amount is the target dose amount. Production method.

（３）前記試験は、前記第１クラスターイオンを同一クラスターイオン種で固定して、複数のドーズ量にてくり返し、これを複数のクラスターイオン種について行い、
前記複数のクラスターイオン種ごとに、前記ドーズ量と前記試験により得た前記アモルファス成分スペクトルのピーク強度との関係に基づき、前記目標ピーク強度が実現できる目標ドーズ量を求め、
前記第１工程は、前記第２クラスターイオンのクラスターイオン種に対応する前記目標ドーズ量の照射条件下で行う、上記（１）に記載のエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法。 (3) In the test, the first cluster ions are fixed with the same cluster ion species, repeated at a plurality of dose amounts, and this is performed for a plurality of cluster ion species.
For each of the plurality of cluster ion species, based on the relationship between the dose amount and the peak intensity of the amorphous component spectrum obtained by the test, obtain a target dose amount that can achieve the target peak intensity,
The method for producing an epitaxial silicon wafer according to (1) above, wherein the first step is performed under irradiation conditions of the target dose amount corresponding to the cluster ion species of the second cluster ions.

（４）前記クラスターイオンが、構成元素として炭素を含む上記（１）〜（３）のいずれか一項に記載のエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法。 (4) The method for producing an epitaxial silicon wafer according to any one of (1) to (3) above, wherein the cluster ions contain carbon as a constituent element.

（５）前記クラスターイオンが、構成元素として炭素を含む２種以上の元素を含む上記（４）に記載のエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法。 (5) The method for producing an epitaxial silicon wafer according to (4), wherein the cluster ions contain two or more kinds of elements containing carbon as a constituent element.

（６）前記クラスターイオンの炭素数が１６個以下である上記（４）または（５）に記載のエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法。 (6) The method for producing an epitaxial silicon wafer according to (4) or (5), wherein the cluster ions have 16 or less carbon atoms.

（７）シリコンウェーハの表面にクラスターイオンを照射して、該シリコンウェーハの表層部に、前記クラスターイオンの構成元素が固溶した改質層を形成する第１工程と、
前記シリコンウェーハの改質層上にエピタキシャル層を形成する第２工程と、
を有し、
前記第１工程では、予めＸＰＳ測定により求めた前記表層部のアモルファス成分スペクトルのピーク強度と、前記エピタキシャル層の表面のエピタキシャル欠陥数との関係に基づき、前記クラスターイオンの照射条件を調整することを特徴とするエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法。 (7) A first step of irradiating the surface of the silicon wafer with cluster ions to form, on the surface layer of the silicon wafer, a modified layer in which the constituent elements of the cluster ions are in solid solution.
A second step of forming an epitaxial layer on the modified layer of the silicon wafer,
Have
In the first step, the irradiation condition of the cluster ions may be adjusted based on the relationship between the peak intensity of the amorphous component spectrum of the surface layer portion previously obtained by XPS measurement and the number of epitaxial defects on the surface of the epitaxial layer. A method of manufacturing an epitaxial silicon wafer having the characteristics.

（８）前記第１工程では、予め求めた、前記表層部のアモルファス成分スペクトルのピーク強度と前記エピタキシャル層の表面のエピタキシャル欠陥数との関係、および、前記表層部のアモルファス成分スペクトルのピーク強度と前記クラスターイオンのドーズ量との関係に基づき、前記クラスターイオンの照射条件としてドーズ量を調整する、上記（７）に記載のエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法。 (8) In the first step, the relationship between the peak intensity of the amorphous component spectrum of the surface layer portion and the number of epitaxial defects on the surface of the epitaxial layer, which is obtained in advance, and the peak intensity of the amorphous component spectrum of the surface layer portion, The method for producing an epitaxial silicon wafer according to (7) above, wherein the dose amount is adjusted as the irradiation condition of the cluster ions based on the relationship with the dose amount of the cluster ions.

（９）上記（１）〜（８）のいずれか一項に記載の製造方法で製造されたエピタキシャルシリコンウェーハの、前記エピタキシャル層に、固体撮像素子を形成することを特徴とする固体撮像素子の製造方法。 (9) A solid-state image sensor, comprising a solid-state image sensor formed on the epitaxial layer of the epitaxial silicon wafer manufactured by the method according to any one of (1) to (8). Production method.

本発明のエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法によれば、高いゲッタリング能力を有し、かつ、エピタキシャル欠陥の発生を抑制したエピタキシャルシリコンウェーハを得ることができる。 According to the method for producing an epitaxial silicon wafer of the present invention, it is possible to obtain an epitaxial silicon wafer having a high gettering ability and suppressing the generation of epitaxial defects.

本発明の一実施形態によるエピタキシャルシリコンウェーハ１００の製造方法を説明する模式断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the epitaxial silicon wafer 100 according to the embodiment of the present invention. シリコンウェーハの表層部をＸＰＳ測定して得たＳｉ２ｐスペクトルの概略図であり、（Ａ）は表層部が完全に単結晶である場合、（Ｂ）は表層部が離散的にアモルファス化している場合、（Ｃ）は表層部が完全にアモルファス化している場合を示す。It is the schematic of the Si2p spectrum obtained by carrying out XPS measurement of the surface layer part of a silicon wafer, (A) when the surface layer part is a completely single crystal, (B) when the surface layer part is discretely amorphized. , (C) show the case where the surface layer portion is completely amorphized. 本発明においてアモルファス成分スペクトルを求める方法を説明する図面であり、（Ａ）はクラスターイオン照射後のシリコンウェーハの表層部をＸＰＳ測定して得たＳｉ２ｐスペクトルの一例であり、（Ｂ）は、当該Ｓｉ２ｐスペクトルから、クラスターイオン照射前のシリコンウェーハの表層部をＸＰＳ測定して得たＳｉ２ｐスペクトルを差し引いて得た、アモルファス成分スペクトルの一例である。It is drawing explaining the method of calculating|requiring an amorphous component spectrum in this invention, (A) is an example of the Si2p spectrum obtained by XPS measurement of the surface layer part of the silicon wafer after cluster ion irradiation, (B) is the said It is an example of an amorphous component spectrum obtained by subtracting the Si2p spectrum obtained by XPS measurement of the surface layer portion of the silicon wafer before the cluster ion irradiation from the Si2p spectrum. クラスターイオンのドーズ量と、アモルファス成分スペクトルの規格化後ピーク強度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the dose amount of a cluster ion, and the peak intensity after standardization of an amorphous component spectrum. アモルファス成分スペクトルの規格化後ピーク強度と、その後形成されたエピタキシャル層の表面のエピタキシャル欠陥数との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the peak intensity|strength after normalization of an amorphous component spectrum, and the number of epitaxial defects of the surface of the epitaxial layer formed after that.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図１では説明の便宜上、実際の厚さの割合とは異なり、シリコンウェーハ１０に対して改質層１４およびエピタキシャル層２０の厚さを誇張して示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that, for convenience of description, in FIG. 1, unlike the actual thickness ratio, the thicknesses of the modified layer 14 and the epitaxial layer 20 are exaggerated with respect to the silicon wafer 10.

（エピタキシャルシリコンウェーハの製造方法）
本発明の一実施形態によるエピタキシャルシリコンウェーハ１００の製造方法は、図１に示すように、シリコンウェーハ１０の表面１０Ａにクラスターイオン１２を照射して、シリコンウェーハ１０の表層部に、このクラスターイオン１２の構成元素が固溶した改質層１４を形成する第１工程（図１（Ａ），（Ｂ））と、シリコンウェーハ１０の改質層１４上にエピタキシャル層２０を形成する第２工程（図１（Ｃ））と、を有する。図１（Ｃ）は、この製造方法の結果得られた半導体エピタキシャルウェーハ１００の模式断面図である。エピタキシャル層２０は、裏面照射型固体撮像素子等の半導体素子を製造するためのデバイス層となる。 (Method of manufacturing epitaxial silicon wafer)
As shown in FIG. 1, a method for manufacturing an epitaxial silicon wafer 100 according to an embodiment of the present invention irradiates a surface 10A of a silicon wafer 10 with cluster ions 12 and causes the surface ions of the silicon wafer 10 to have the cluster ions 12. The first step (FIGS. 1A and 1B) of forming the reformed layer 14 in which the constituent elements of (1) are solid-solved, and the second step of forming the epitaxial layer 20 on the reformed layer 14 of the silicon wafer 10 1(C)). FIG. 1C is a schematic sectional view of a semiconductor epitaxial wafer 100 obtained as a result of this manufacturing method. The epitaxial layer 20 serves as a device layer for manufacturing a semiconductor device such as a backside illumination type solid-state imaging device.

シリコンウェーハ１０としては、例えば、表面にエピタキシャル層を有しないバルクの単結晶シリコンウェーハが挙げられる。また、より高いゲッタリング能力を得るために、シリコンウェーハ１０に炭素および／または窒素を添加してもよい。さらに、シリコンウェーハ１０に任意のドーパントを所定濃度添加して、いわゆるｎ＋型もしくはｐ＋型、またはｎ−型もしくはｐ−型の基板としてもよい。 Examples of the silicon wafer 10 include a bulk single crystal silicon wafer having no epitaxial layer on the surface. Further, carbon and/or nitrogen may be added to the silicon wafer 10 in order to obtain higher gettering ability. Furthermore, a so-called n+ type or p+ type, or n− type or p− type substrate may be obtained by adding a predetermined concentration of an arbitrary dopant to the silicon wafer 10.

また、シリコンウェーハ１０としては、バルクの単結晶シリコンウェーハ表面にシリコンエピタキシャル層が形成されたエピタキシャルシリコンウェーハを用いてもよい。シリコンエピタキシャル層は、ＣＶＤ法により一般的な条件で形成することができる。エピタキシャル層は、厚さが０．１〜１０μｍの範囲内とすることが好ましく、０．２〜５μｍの範囲内とすることがより好ましい。 Further, as the silicon wafer 10, an epitaxial silicon wafer in which a silicon epitaxial layer is formed on the surface of a bulk single crystal silicon wafer may be used. The silicon epitaxial layer can be formed by a CVD method under general conditions. The epitaxial layer preferably has a thickness of 0.1 to 10 μm, more preferably 0.2 to 5 μm.

ここで、本実施形態の特徴的工程は、図１（Ａ）に示すクラスターイオン照射工程である。本明細書において「クラスターイオン」とは、原子または分子が複数集合して塊となったクラスターに正電荷または負電荷を与え、イオン化したものを意味する。クラスターは、複数（通常２〜２０００個程度）の原子または分子が互いに結合した塊状の集団である。 Here, the characteristic step of this embodiment is the cluster ion irradiation step shown in FIG. In the present specification, the “cluster ion” means an ionized one by giving a positive charge or a negative charge to a cluster formed by a plurality of atoms or molecules being aggregated. A cluster is a massive group in which a plurality (usually about 2 to 2000) of atoms or molecules are bonded to each other.

シリコンウェーハに、例えば炭素と水素からなるクラスターイオンを照射する場合、クラスターイオン１２は、シリコンウェーハに照射されるとそのエネルギーで瞬間的に１３５０〜１４００℃程度の高温状態となり、シリコンが融解する。その後、シリコンは急速に冷却され、シリコンウェーハ中の表面近傍に炭素および水素が固溶する。すなわち、本明細書における「改質層」とは、照射するイオンの構成元素が半導体ウェーハ表面部の結晶の格子間位置または置換位置に固溶した層を意味する。二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Secondary Iron Mass Spectrometry）によるシリコンウェーハの深さ方向における炭素の濃度プロファイルは、クラスターイオンの加速電圧およびクラスターサイズに依存するが、モノマーイオンの場合に比べてシャープになり、照射された炭素の局所的に存在する領域（すなわち、改質層）の厚みは、概ね５００ｎｍ以下（例えば５０〜４００ｎｍ程度）となる。この改質層１４がゲッタリングサイトとなる。 When a silicon wafer is irradiated with cluster ions composed of, for example, carbon and hydrogen, the cluster ions 12 instantaneously reach a high temperature of about 1350 to 1400° C. due to the energy of the irradiation of the silicon wafer, and the silicon melts. After that, the silicon is cooled rapidly, and carbon and hydrogen are solid-solved in the vicinity of the surface of the silicon wafer. That is, the "modified layer" in the present specification means a layer in which the constituent elements of the ions to be irradiated are solid-dissolved at the interstitial position or substitution position of the crystal on the surface portion of the semiconductor wafer. The concentration profile of carbon in the depth direction of a silicon wafer by secondary ion mass spectrometry (SIMS) depends on the acceleration voltage and cluster size of cluster ions, but is sharper than that of monomer ions. The thickness of the region where the irradiated carbon is locally present (that is, the modified layer) is about 500 nm or less (for example, about 50 to 400 nm). This modified layer 14 becomes a gettering site.

クラスターイオンは結合様式によって多種のクラスターが存在し、例えば以下の文献に記載されるような公知の方法で生成することができる。ガスクラスタービームの生成法として、（１）特開平９−４１１３８号公報、（２）特開平４−３５４８６５号公報、イオンビームの生成法として、（１）荷電粒子ビーム工学：石川順三：ISBN978-4-339-00734-3:コロナ社、（２）電子・イオンビーム工学：電気学会：ISBN4-88686-217-9:オーム社、（３）クラスターイオンビーム基礎と応用：ISBN4-526-05765-7:日刊工業新聞社。また、一般的に、正電荷のクラスターイオンの発生にはニールセン型イオン源あるいはカウフマン型イオン源が用いられ、負電荷のクラスターイオンの発生には体積生成法を用いた大電流負イオン源が用いられる。 There are various types of cluster ions depending on the binding mode, and they can be generated by a known method as described in the following documents, for example. As a method for generating a gas cluster beam, (1) JP-A-9-41138, (2) JP-A-4-354865, and as an ion beam generating method, (1) charged particle beam engineering: Junzo Ishikawa: ISBN978 -4-339-00734-3: Corona, (2) Electron and Ion Beam Engineering: The Institute of Electrical Engineers: ISBN4-88686-217-9: Ohm, (3) Cluster Ion Beam Fundamentals and Applications: ISBN4-526-05765 -7: Nikkan Kogyo Shimbun. Generally, a Nielsen type ion source or Kaufman type ion source is used to generate positively charged cluster ions, and a large current negative ion source using a volume generation method is used to generate negatively charged cluster ions. To be

このようにクラスターイオン照射により、高いゲッタリング能力を得られるが、本実施形態では、さらに、ＸＰＳ法による測定結果に基づいて、クラスターイオン照射条件を適切に設定することにより、その後形成するエピタキシャル層２０におけるエピタキシャル欠陥の発生を十分に抑制することを指向するものである。以下に、ＸＰＳ測定によるシリコンウェーハの表層部の結晶性評価方法と、本発明を完成に導いた実験例を説明する。 As described above, high gettering ability can be obtained by cluster ion irradiation. However, in the present embodiment, further, by appropriately setting the cluster ion irradiation conditions based on the measurement result by the XPS method, an epitaxial layer to be formed later is formed. It is intended to sufficiently suppress the generation of epitaxial defects in 20. Below, the crystallinity evaluation method of the surface layer part of the silicon wafer by XPS measurement and the experimental example which led to the completion of the present invention will be explained.

（ＸＰＳ法）
ＸＰＳ法は、超高真空下で試料表面にＸ線を照射すると、光電効果により表面から光電子が真空中に放出される現象に基づいて、その光電子の運動エネルギーを観測することによって、その表面の元素組成や化学状態に関する情報を得ることができる分析法として一般的に知られている。本発明では、このＸＰＳ法によって、シリコンウェーハの表層部の結晶性を評価する点に特徴がある。以下、結晶性の評価方法について、より詳細に説明する。 (XPS method)
In the XPS method, when a sample surface is irradiated with X-rays in an ultrahigh vacuum, photoelectrons are emitted from the surface into a vacuum due to a photoelectric effect. It is generally known as an analytical method capable of obtaining information on elemental composition and chemical state. The present invention is characterized in that the crystallinity of the surface layer portion of the silicon wafer is evaluated by this XPS method. Hereinafter, the crystallinity evaluation method will be described in more detail.

本発明では、シリコンウェーハの表層部をＸＰＳ測定して得られるＳｉ２ｐスペクトルに着目する。まず、クラスターイオン照射前のシリコンウェーハの表層部をＸＰＳ測定すると、得られるＳｉ２ｐスペクトルは図２（Ａ）に示すような単結晶シリコンに固有のスペクトルであり、９９．３ｅＶ付近と９９．８ｅＶ付近に２つのピークが現れる。 In the present invention, attention is paid to the Si2p spectrum obtained by XPS measurement of the surface layer portion of the silicon wafer. First, when XPS measurement is performed on the surface layer portion of the silicon wafer before the cluster ion irradiation, the obtained Si2p spectrum is a spectrum peculiar to single crystal silicon as shown in FIG. 2A, and is around 99.3 eV and around 99.8 eV. Two peaks appear at.

ここで、シリコンウェーハの表面にクラスターイオンを照射すると、その照射条件に依存して、表層部の改質層の一部又は全部がアモルファス化することがわかった。例えば、あるクラスター種のクラスターイオンを種々のドーズ量でシリコンウェーハに照射すると、ドーズ量が大きくなるにつれて表層部のアモルファス化の程度が徐々に進み、ある閾値以上のドーズ量においては、表層部が全体的にアモルファス化する。閾値となるドーズ量はクラスター種によって異なるが、いずれのクラスター種でも、この傾向は同じであった。 Here, it has been found that when the surface of the silicon wafer is irradiated with cluster ions, a part or all of the modified layer in the surface layer portion becomes amorphous depending on the irradiation condition. For example, when a silicon wafer is irradiated with cluster ions of a certain cluster species at various dose amounts, the degree of amorphization of the surface layer portion gradually progresses as the dose amount increases, and at a dose amount above a certain threshold, the surface layer portion It becomes amorphous as a whole. The dose amount that becomes the threshold differs depending on the cluster species, but this tendency was the same for all cluster species.

そして、表層部が完全にアモルファス化している場合、得られるＳｉ２ｐスペクトルは、図２（Ｃ）に示すように、９９．８ｅＶのピークが消失し、９９．３ｅＶ付近のみ残るブロードなスペクトルとなった。表層部が完全な単結晶である図２（Ａ）の場合と、表層部が完全なアモルファスである図２（Ｃ）の場合との中間の状態、すなわち、表層部が離散的にアモルファス化している場合には、図２（Ｂ）に示すように、２つのピークは認識できつつも、図２（Ａ）よりはブロードなＳｉ２ｐスペクトルとなった。 When the surface layer portion is completely amorphized, the obtained Si2p spectrum has a broad spectrum in which the peak at 99.8 eV disappears and only the vicinity of 99.3 eV remains, as shown in FIG. 2(C). .. 2A in which the surface layer portion is a complete single crystal and FIG. 2C in which the surface layer portion is completely amorphous, that is, the surface layer portion is discretely amorphized. 2B, the two peaks were recognizable, but the spectrum was broader than that of FIG. 2A.

以上のような知見から、図３（Ａ）に示すような、ある照射条件下でクラスターイオンを照射したシリコンウェーハの表層部をＸＰＳ測定して得られたＳｉ２ｐスペクトルから、図２（Ａ）の表層部が完全な単結晶である場合のＳｉ２ｐスペクトルを差し引いて得られるスペクトル（図３（Ｂ）に示すようなアモルファス成分スペクトル）は、クラスターイオン照射後の最表層領域のアモルファス度合いを示すものと考えられた。 From the above findings, the Si2p spectrum obtained by XPS measurement of the surface layer portion of the silicon wafer irradiated with cluster ions under a certain irradiation condition as shown in FIG. The spectrum obtained by subtracting the Si2p spectrum when the surface layer portion is a complete single crystal (amorphous component spectrum as shown in FIG. 3(B)) indicates that the degree of amorphousness in the outermost surface layer region after the irradiation of cluster ions. it was thought.

例えば、あるシリコンウェーハにおいて、アモルファス成分スペクトルでピークがない場合には、当該シリコンウェーハの表層部は、完全に単結晶であることがわかる。そして、図３（Ｂ）に示すアモルファス成分スペクトルのピーク強度が大きくなるほど、表層部のアモルファス化が進行していることになる。そして、表層部が完全にアモルファス化した場合に、アモルファス成分スペクトルのピーク強度が最大を示すことになる。 For example, when there is no peak in the amorphous component spectrum of a silicon wafer, it can be seen that the surface layer portion of the silicon wafer is completely single crystal. As the peak intensity of the amorphous component spectrum shown in FIG. 3B increases, the amorphization of the surface layer portion progresses. When the surface layer portion is completely amorphized, the peak intensity of the amorphous component spectrum shows the maximum.

本発明では、このようにして評価したアモルファス成分スペクトルのピーク強度と、その後形成されたエピタキシャル層の表面のエピタキシャル欠陥数とに相関があるとの知見を、本発明者らが初めて見出した。この知見に基づき、本発明では、シリコンウェーハ表層部にクラスターイオン照射によって改質層を形成し、その後改質層上にエピタキシャル層を形成して、エピタキシャルシリコンウェーハを得るにあたり、当該エピタキシャル層でのエピタキシャル欠陥の発生を抑制できるクラスターイオン照射条件を、ＸＰＳ測定によって決定するのである。 In the present invention, the present inventors have found for the first time that the peak intensity of the amorphous component spectrum evaluated in this way has a correlation with the number of epitaxial defects on the surface of the epitaxial layer formed thereafter. Based on this knowledge, in the present invention, a modified layer is formed on the surface layer of the silicon wafer by irradiation of cluster ions, and then an epitaxial layer is formed on the modified layer to obtain an epitaxial silicon wafer. The cluster ion irradiation conditions that can suppress the generation of epitaxial defects are determined by XPS measurement.

（実験例１）
ＣＺ単結晶シリコンインゴットから得たｎ型シリコンウェーハ（直径：３００ｍｍ、厚さ：７２５μｍ、ドーパント：リン、ドーパント濃度：５．０×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３）を用意した。ＸＰＳ分析装置（アルバック・ファイ株式会社製、PHI Quantera）を用いて、シリコンウェーハの表層部をＸＰＳ測定して、表層部が完全な単結晶である場合のＳｉ２ｐスペクトルを得た。 (Experimental example 1)
An n-type silicon wafer (diameter: 300 mm, thickness: 725 μm, dopant: phosphorus, dopant concentration: 5.0×10 ¹⁴ atoms/cm ³ ) obtained from a CZ single crystal silicon ingot was prepared. An XPS analyzer (PHI Quantera manufactured by ULVAC-PHI, Inc.) was used to perform XPS measurement on the surface layer portion of the silicon wafer to obtain a Si2p spectrum when the surface layer portion was a perfect single crystal.

次に、クラスターイオン発生装置（日新イオン機器社製、型番：CLARIS）を用いて、Ｃ₁₆Ｈ₁₀ガスよりＣ_５Ｈ_５クラスターを生成して、クラスターイオンのドーズ量を１．０×１０^１４〜５．０×１０^１４Ｃｌｕｓｔｅｒｓ／ｃｍ^２の範囲の種々の値として、シリコンウェーハの表面に照射し、改質層を形成した。クラスター当りの加速電圧は８０ｋｅＶ／Cluster、ビーム電流値は２．５ｍＡで固定した。 Next, using a cluster ion generator (manufactured by Nisshin Ion Equipment Co., Ltd., model number: CLARIS), C ₅ H ₅ clusters were generated from C ₁₆ H ₁₀ gas, and the dose amount of cluster ions was 1.0×10 5. ^A modified layer was formed by irradiating the surface of the silicon wafer with various values in the range of ^{14 to} 5.0×10 ¹⁴ Clusters/cm ² . The acceleration voltage per cluster was fixed at 80 keV/Cluster, and the beam current value was fixed at 2.5 mA.

その後、上記ＸＰＳ分析装置を用いて、各シリコンウェーハの表層部をＸＰＳ測定して、Ｓｉ２ｐスペクトルを得た。 After that, the surface layer portion of each silicon wafer was subjected to XPS measurement using the XPS analyzer to obtain a Si2p spectrum.

その後、シリコンウェーハを枚葉式エピタキシャル成長装置（アプライドマテリアルズ社製）内に搬送し、装置内で１１２０℃の温度で３０秒の水素ベーク処理を施した後、水素をキャリアガス、トリクロロシランをソースガスとして１１５０℃でＣＶＤ法により、シリコンウェーハの改質層上にシリコンエピタキシャル層（厚さ：８μｍ、ドーパント：リン、ドーパント濃度：１．０×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３）をエピタキシャル成長させ、エピタキシャルシリコンウェーハを得た。 After that, the silicon wafer is transferred into a single-wafer epitaxial growth apparatus (manufactured by Applied Materials) and subjected to hydrogen bake treatment at a temperature of 1120° C. for 30 seconds in the apparatus, and then hydrogen is used as a carrier gas and trichlorosilane as a source. As a gas, a silicon epitaxial layer (thickness: 8 μm, dopant: phosphorus, dopant concentration: 1.0×10 ¹⁵ atoms/cm ³ ) is epitaxially grown on the modified layer of the silicon wafer by a CVD method at 1150° C. to form an epitaxial silicon film. A wafer was obtained.

ＳＩＭＳ測定により炭素および水素の濃度プロファイルを測定した。シリコンウェーハ表面から８０ｎｍの範囲において、急峻なピークが確認されたことから、改質層が特定できた。 The concentration profile of carbon and hydrogen was measured by SIMS measurement. Since a steep peak was confirmed in the range of 80 nm from the silicon wafer surface, the modified layer could be identified.

また、エピタキシャルシリコンウェーハのシリコンエピタキシャル層の表面を、光散乱方式のパーティクルカウンター（Surfscan SP1，KLA−Tencor社製）にてNormalモード条件にて測定し、９０ｎｍ以上のＬＰＤとしてカウントされるもののうち、ＬＰＤ−Ｎとしてカウントされるものをエピタキシャル欠陥と定義し、その数を求めた。 Further, the surface of the silicon epitaxial layer of the epitaxial silicon wafer is measured by a light scattering type particle counter (Surfscan SP1, manufactured by KLA-Tencor) under Normal mode conditions, and is counted as LPD of 90 nm or more. What was counted as LPD-N was defined as an epitaxial defect, and the number thereof was calculated.

（実験例２）
さらに、クラスターイオン種を、シクロヘキサンより生成したＣ_３Ｈ_５クラスターとした以外は、上記と同じ手順で実験を行った。ドーズ量は、３．３×１０^１３〜３．３×１０^１５Ｃｌｕｓｔｅｒｓ／ｃｍ^２の範囲の種々の値とした。 (Experimental example 2)
Further, an experiment was conducted by the same procedure as above except that the cluster ion species was C ₃ H ₅ cluster generated from cyclohexane. The dose amount was set to various values in the range of 3.3×10 ^{13 to} 3.3×10 ¹⁵ Clusters/cm ² .

（実験結果および考察）
実験例１，２について、各シリコンウェーハの表層部から得られたＳｉ２ｐスペクトルから、表層部が完全な単結晶である場合のＳｉ２ｐスペクトルを差し引いて、アモルファス成分スペクトルを得た。そして、各アモルファス成分スペクトルにおいて、ピーク強度を求めた。実験例１，２とも、ある閾値以上のドーズ量においては、アモルファス成分スペクトルのピーク強度が飽和した。この飽和ピーク強度の場合、表層部は全体的にアモルファス化しているものと考えられる。そこで、飽和ピーク強度を「１」として、各シリコンウェーハにおけるアモルファス成分スペクトルのピーク強度を規格化して求めた。この規格化後のピーク強度を、以下「表層アモルファス化率」と称する。図４に、クラスターイオンのドーズ量と、表層アモルファス化率との関係を示す。また、図５に、表層アモルファス化率とエピタキシャル欠陥数との関係を示す。 (Experimental results and discussion)
For Experimental Examples 1 and 2, the Si2p spectrum when the surface layer portion was a perfect single crystal was subtracted from the Si2p spectrum obtained from the surface layer portion of each silicon wafer to obtain an amorphous component spectrum. Then, the peak intensity was obtained in each amorphous component spectrum. In each of Experimental Examples 1 and 2, the peak intensity of the amorphous component spectrum was saturated at a dose amount higher than a certain threshold value. In the case of this saturation peak intensity, it is considered that the surface layer portion is wholly amorphous. Therefore, the saturation peak intensity was set to "1" and the peak intensity of the amorphous component spectrum in each silicon wafer was standardized and obtained. The peak intensity after this standardization is hereinafter referred to as "surface layer amorphization rate". FIG. 4 shows the relationship between the dose amount of cluster ions and the surface layer amorphization rate. Further, FIG. 5 shows the relationship between the surface layer amorphization rate and the number of epitaxial defects.

図５を参照して、表層アモルファス化率とエピタキシャル欠陥数とには相関があることがわかった。実験例１，２の結果から、表層アモルファス化率が０．３７以下ではエピタキシャル欠陥が発生せず、０．５０以上でエピタキシャル欠陥が発生した。つまり、エピタキシャル欠陥数を確実にゼロとするための目標表層アモルファス化率は、０．３７以下であることがわかった。 With reference to FIG. 5, it was found that there is a correlation between the surface layer amorphization rate and the number of epitaxial defects. From the results of Experimental Examples 1 and 2, epitaxial defects did not occur when the surface layer amorphization ratio was 0.37 or less, and epitaxial defects occurred when the surface layer amorphization ratio was 0.50 or more. In other words, it was found that the target surface layer amorphization ratio for ensuring that the number of epitaxial defects is zero is 0.37 or less.

次に図４を参照して、実験例１の場合では、黒丸のプロットをつないだ検量線に基づいて、上記目標表層アモルファス化率０．３７以下を実現するためのクラスターイオンドーズ量を求めることができる。また、実験例２の場合では、黒い四角のプロットをつないだ検量線に基づいて、上記目標表層アモルファス化率０．３７以下を実現するためのクラスターイオンドーズ量を求めることができる。このように、炭素ドーズ量以外のクラスター照射条件を固定した場合、炭素ドーズ量と表層アモルファス化率との間にも相関があることがわかった。 Next, referring to FIG. 4, in the case of Experimental Example 1, the cluster ion dose amount for achieving the target surface layer amorphization rate of 0.37 or less is obtained based on the calibration curve connecting the plots of black circles. You can Further, in the case of Experimental Example 2, the cluster ion dose amount for realizing the target surface layer amorphization rate of 0.37 or less can be obtained based on the calibration curve connecting the black square plots. Thus, it was found that when the cluster irradiation conditions other than the carbon dose amount were fixed, there was a correlation between the carbon dose amount and the surface layer amorphization rate.

よって、ドーズ量以外のクラスターイオン照射条件を実験例１または実験例２の条件とする場合には、図４より求めた目標クラスターイオンドーズ量で、クラスターイオンを照射すれば、エピタキシャル欠陥の発生を抑えることができる。 Therefore, when the cluster ion irradiation conditions other than the dose amount are set to the conditions of Experimental Example 1 or Experimental Example 2, when the cluster ions are irradiated at the target cluster ion dose amount obtained from FIG. 4, the generation of epitaxial defects occurs. Can be suppressed.

このように、炭素のドーズ量が３．３×１０^１３〜３．３×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２という広い範囲において、ＸＰＳ測定から求めたアモルファス成分スペクトルのピーク強度とエピタキシャル欠陥数との間に相関が取れることがわかった。 As described above, in a wide range of carbon dose of 3.3×10 ¹³ to 3.3×10 ¹⁵ atoms/cm ² , between the peak intensity of the amorphous component spectrum obtained from XPS measurement and the number of epitaxial defects. It turned out that correlation can be taken.

（クラスターイオンの照射条件）
上記実験例に示したように、本実施形態ではまず、試験用シリコンウェーハの表面に第１クラスターイオンを照射して、該試験用シリコンウェーハの表層部に、前記第１クラスターイオンの構成元素が固溶した第１改質層を形成する工程と、その後、前記表層部をＸＰＳ測定して、第１のＳｉ２ｐスペクトルを得る工程と、前記第１のＳｉ２ｐスペクトルから、前記第１クラスターイオンの照射前に予め前記試験用シリコンウェーハの表層部をＸＰＳ測定して求めた第２のＳｉ２ｐスペクトルを差し引いて、アモルファス成分スペクトルを得る工程と、前記試験用シリコンウェーハの第１改質層上に第１エピタキシャル層を形成する工程と、前記第１エピタキシャル層の表面のエピタキシャル欠陥数を検出する工程と、を含む試験を複数のクラスターイオン照射条件下でくり返す。 (Irradiation conditions of cluster ions)
As shown in the above experimental example, in the present embodiment, first, the surface of the test silicon wafer is irradiated with the first cluster ions, and the constituent elements of the first cluster ions are present in the surface layer portion of the test silicon wafer. A step of forming a solid-soluted first modified layer, a step of XPS measurement of the surface layer portion to obtain a first Si2p spectrum, and a step of irradiating the first cluster ion from the first Si2p spectrum. A step of subtracting the second Si2p spectrum previously obtained by XPS measurement of the surface layer portion of the test silicon wafer to obtain an amorphous component spectrum, and a first modified layer on the first modified layer of the test silicon wafer. A test including a step of forming an epitaxial layer and a step of detecting the number of epitaxial defects on the surface of the first epitaxial layer is repeated under a plurality of cluster ion irradiation conditions.

そして、この試験により得たアモルファス成分スペクトルのピーク強度と前記エピタキシャル欠陥数との関係に基づき、前記エピタキシャル欠陥数が目標値以下となる目標ピーク強度を求める。上記実験例１，２では、図５に基づいて目標ピーク強度を定めることができる。 Then, based on the relationship between the peak intensity of the amorphous component spectrum obtained by this test and the number of epitaxial defects, the target peak intensity at which the number of epitaxial defects is equal to or less than the target value is obtained. In Experimental Examples 1 and 2, the target peak intensity can be determined based on FIG.

そして、図１で説明したとおりに、シリコンウェーハ１０の表面１０Ａにクラスターイオン１２（第２クラスターイオン）を照射して、シリコンウェーハ１０の表層部に、クラスターイオン１２の構成元素が固溶した改質層１４（第２改質層）を形成する第１工程と、シリコンウェーハの改質層１４上にエピタキシャル層２０（第２エピタキシャル層）を形成する第２工程と、を行う。この際、第１工程は、シリコンウェーハ１０の表層部から求めるアモルファス成分スペクトルのピーク強度が、前記目標ピーク強度となる照射条件下で行う。このようにすることで、エピタキシャル層２０におけるエピタキシャル欠陥の発生を十分に抑制することができる。 Then, as described with reference to FIG. 1, the surface 10A of the silicon wafer 10 is irradiated with the cluster ions 12 (second cluster ions), and the constituent elements of the cluster ions 12 are solid-dissolved in the surface layer portion of the silicon wafer 10. The first step of forming the quality layer 14 (second modified layer) and the second step of forming the epitaxial layer 20 (second epitaxial layer) on the modified layer 14 of the silicon wafer are performed. At this time, the first step is performed under the irradiation condition in which the peak intensity of the amorphous component spectrum obtained from the surface layer portion of the silicon wafer 10 becomes the target peak intensity. By doing so, generation of epitaxial defects in the epitaxial layer 20 can be sufficiently suppressed.

上記実験例１，２のように、この試験は、クラスターイオン種（すなわちクラスターサイズ）を固定して、複数のドーズ量にてくり返し、ドーズ量と試験により得たアモルファス成分スペクトルのピーク強度との関係に基づき、目標ピーク強度が実現できる目標ドーズ量を求めることが好ましい。しかも、これを複数のクラスターイオン種について行い、複数のクラスターイオン種ごとに、ドーズ量と試験により得たアモルファス成分スペクトルのピーク強度との関係に基づき、目標ピーク強度が実現できる目標ドーズ量を求めることが好ましい。上記実験例１，２では、図４に基づいて目標ドーズ量を定めることができる。 As in Experimental Examples 1 and 2, in this test, the cluster ion species (that is, the cluster size) was fixed and repeated at a plurality of dose amounts, and the dose amount and the peak intensity of the amorphous component spectrum obtained by the test were compared. It is preferable to obtain the target dose amount that can achieve the target peak intensity based on the relationship. Moreover, this is performed for a plurality of cluster ion species, and for each of the plurality of cluster ion species, a target dose amount that can achieve the target peak intensity is obtained based on the relationship between the dose amount and the peak intensity of the amorphous component spectrum obtained by the test. It is preferable. In Experimental Examples 1 and 2, the target dose amount can be determined based on FIG.

そして、図１における第１工程を、照射するクラスターイオン１２のクラスターイオン種に対応する目標ドーズ量の照射条件下で行う。このようにすることで、エピタキシャル層２０におけるエピタキシャル欠陥の発生を十分に抑制することができる。このとき、ドーズ量以外のクラスターイオン照射条件（加速電圧、ビーム電流値）およびエピタキシャル層の成長条件は、目標ドーズ量を算出するための試験における条件と同じとする。 Then, the first step in FIG. 1 is performed under the irradiation condition of the target dose amount corresponding to the cluster ion species of the cluster ions 12 to be irradiated. By doing so, generation of epitaxial defects in the epitaxial layer 20 can be sufficiently suppressed. At this time, the cluster ion irradiation conditions (accelerating voltage, beam current value) and the growth conditions of the epitaxial layer other than the dose amount are the same as the conditions in the test for calculating the target dose amount.

このように、ドーズ量以外のクラスターイオン照射条件を任意の条件に固定して、上記実験例１，２のように、複数のドーズ量にてくり返せば、当該照射条件における、エピタキシャル欠陥の発生を十分に抑制できるドーズ量を求めることができるのである。 In this way, if the cluster ion irradiation conditions other than the dose amount are fixed to arbitrary conditions and repeated at a plurality of dose amounts as in Experimental Examples 1 and 2, the occurrence of epitaxial defects under the irradiation conditions is generated. It is possible to obtain a dose amount that can sufficiently suppress the above.

以下で、考慮すべき代表的なクラスター照射条件について説明する。 Hereinafter, typical cluster irradiation conditions to be considered will be described.

まず、照射する元素はゲッタリングに寄与する元素であれば特に限定されず、炭素、ホウ素、リン、砒素などを挙げることができる。しかし、より高いゲッタリング能力を得る観点から、クラスターイオンが、構成元素として炭素を含むことが好ましい。 First, the element to be irradiated is not particularly limited as long as it is an element that contributes to gettering, and examples thereof include carbon, boron, phosphorus, and arsenic. However, from the viewpoint of obtaining higher gettering ability, it is preferable that the cluster ions contain carbon as a constituent element.

また、照射元素としては炭素を含む２種以上の元素がより好ましい。特に、炭素に加えて、ホウ素、リン、砒素およびアンチモンからなる群より選択された１または２以上のドーパント元素を照射することが好ましい。固溶する元素の種類により効率的にゲッタリング可能な金属の種類が異なるため、２種以上の元素を固溶させることにより、より幅広い金属汚染に対応できるからである。例えば、炭素の場合、ニッケルを効率的にゲッタリングすることができ、ホウ素の場合、銅、鉄を効率的にゲッタリングすることができる。 Further, as the irradiation element, two or more kinds of elements containing carbon are more preferable. In particular, it is preferable to irradiate with one or more dopant elements selected from the group consisting of boron, phosphorus, arsenic and antimony in addition to carbon. This is because the type of metal that can be efficiently gettered differs depending on the type of element that forms a solid solution, and a wider range of metal contamination can be dealt with by forming a solid solution of two or more types of elements. For example, in the case of carbon, nickel can be efficiently gettered, and in the case of boron, copper and iron can be efficiently gettered.

イオン化させる化合物も特に限定されないが、イオン化が可能な炭素源化合物としては、エタン、メタン、二酸化炭素（ＣＯ_２）などを用いることができ、イオン化が可能なホウ素源化合物としては、ジボラン、デカボラン（Ｂ_１０Ｈ_１４）などを用いることができる。例えば、ジベンジルとデカボランを混合したガスを材料ガスとした場合、炭素、ホウ素および水素が集合した水素化合物クラスターを生成することができる。また、シクロヘキサン（Ｃ_６Ｈ_１２）を材料ガスとすれば、炭素および水素からなるクラスターイオンを生成することができる。炭素源化合物としては特に、ピレン(Ｃ_１６Ｈ_１０)、ジベンジル（Ｃ_１４Ｈ_１４）などより生成したクラスターＣ_ｎＨ_ｍ（３≦ｎ≦１６，３≦ｍ≦１０）を用いることが好ましい。小サイズのクラスターイオンビームを制御し易いためである。 The compound to be ionized is not particularly limited, but as the ionizable carbon source compound, ethane, methane, carbon dioxide (CO ₂ ) or the like can be used, and as the ionizable boron source compound, diborane, decaborane ( B ₁₀ H ₁₄ ) or the like can be used. For example, when a gas in which dibenzyl and decaborane are mixed is used as a material gas, a hydrogen compound cluster in which carbon, boron and hydrogen are aggregated can be generated. Further, when cyclohexane (C ₆ H ₁₂ ) is used as the material gas, cluster ions composed of carbon and hydrogen can be generated. As the carbon source compound, it is particularly preferable to use a cluster C _n H _m (3≦n≦16, 3≦m≦10) formed from pyrene (C ₁₆ H ₁₀ ), dibenzyl (C ₁₄ H ₁₄ ), or the like. This is because it is easy to control a small-sized cluster ion beam.

イオン化させる化合物としては、炭素および上記ドーパント元素の両方を含む化合物とすることも好ましい。このような化合物をクラスターイオンとして照射すれば、１回の照射で炭素およびドーパント元素の両方を固溶させることができるからである。 The compound to be ionized is also preferably a compound containing both carbon and the above dopant element. When such a compound is irradiated as cluster ions, both carbon and the dopant element can be solid-solved with one irradiation.

クラスターイオンを照射したシリコンウェーハの表層部のアモルファス成分スペクトルは、クラスターイオンのドーズ量、クラスターサイズ、クラスターイオンの加速電圧、およびビーム電流値などにより制御される。本明細書において「クラスターサイズ」とは、１つのクラスターを構成する原子または分子の個数を意味する。 The amorphous component spectrum of the surface layer of the silicon wafer irradiated with the cluster ions is controlled by the dose amount of the cluster ions, the cluster size, the acceleration voltage of the cluster ions, the beam current value, and the like. In the present specification, the “cluster size” means the number of atoms or molecules forming one cluster.

クラスターサイズは２〜１００個、好ましくは６０個以下、より好ましくは５０個以下で適宜設定することができる。上記実験例では、クラスターサイズ８個のＣ_３Ｈ_５と、クラスターサイズ１０個のＣ_５Ｈ_５を用いた。クラスターサイズの調整は、ノズルから噴出されるガスのガス圧力および真空容器の圧力、イオン化する際のフィラメントへ印加する電圧などを調整することにより行うことができる。なお、クラスターサイズは、四重極高周波電界による質量分析またはタイムオブフライト質量分析によりクラスター個数分布を求め、クラスター個数の平均値をとることにより求めることができる。 The cluster size can be appropriately set to 2 to 100, preferably 60 or less, more preferably 50 or less. In the above experimental example, C ₃ H ₅ having a cluster size of 8 and C ₅ H ₅ having a cluster size of 10 were used. The cluster size can be adjusted by adjusting the gas pressure of the gas ejected from the nozzle, the pressure of the vacuum container, the voltage applied to the filament during ionization, and the like. The cluster size can be obtained by obtaining a cluster number distribution by mass analysis using a quadrupole high-frequency electric field or time of flight mass analysis, and taking the average value of the cluster numbers.

クラスターイオンのドーズ量は、イオン照射時間を制御することにより調整することができる。本実施形態において、炭素のドーズ量は概ね１×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２以上１×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２以下の範囲内において、前記目標ドーズ量が設定される。 The dose amount of cluster ions can be adjusted by controlling the ion irradiation time. In the present embodiment, the target dose amount is set within a range where the carbon dose amount is approximately 1×10 ¹⁴ atoms/cm ² or more and 1×10 ¹⁶ atoms/cm ² or less.

クラスターイオンの加速電圧は、クラスターサイズとともに、アモルファス成分スペクトルのピーク強度に影響を与える。クラスターイオンとしてＣ_ｎＨ_ｍ（３≦ｎ≦１６，３≦ｍ≦１０）を用いる場合、炭素１原子あたりの加速電圧は、０ｋｅＶ／ａｔｏｍ超え５０ｋｅＶ／ａｔｏｍ以下とし、好ましくは、４０ｋｅＶ／ａｔｏｍ以下とすることが好ましい。 The accelerating voltage of cluster ions influences the cluster size and the peak intensity of the amorphous component spectrum. When C _n H _m (3≦n≦16, 3≦m≦10) is used as the cluster ions, the acceleration voltage per carbon atom is more than 0 keV/atom and less than 50 keV/atom, preferably less than 40 keV/atom. It is preferable that

なお、加速電圧の調整には、（１）静電加速、（２）高周波加速の２方法が一般的に用いられる。前者の方法としては、複数の電極を等間隔に並べ、それらの間に等しい電圧を印加して、軸方向に等加速電界を作る方法がある。後者の方法としては、イオンを直線状に走らせながら高周波を用いて加速する線形ライナック法がある。 Two methods of (1) electrostatic acceleration and (2) high frequency acceleration are generally used for adjusting the acceleration voltage. As the former method, there is a method in which a plurality of electrodes are arranged at equal intervals and an equal voltage is applied between them to create a uniform acceleration electric field in the axial direction. As the latter method, there is a linear linac method in which ions are accelerated linearly while using high frequency waves.

シリコンウェーハ１０の表層部のアモルファス成分スペクトルのピーク強度が目標ピーク強度となる条件で行うためには、ビーム電流値は概ね０．３ｍＡ以上３．０ｍＡ以下とすることが好ましい。 In order to carry out under the condition that the peak intensity of the amorphous component spectrum of the surface layer portion of the silicon wafer 10 becomes the target peak intensity, it is preferable that the beam current value is approximately 0.3 mA or more and 3.0 mA or less.

（回復熱処理）
クラスターイオンは一般的に１０〜１００ｋｅＶ/Cluster程度の加速電圧で照射するが、クラスターは複数の原子または分子の集合体であるため、１原子または１分子あたりのエネルギーを小さくして打ち込むことができ、シリコンウェーハの結晶へ与えるダメージは小さい。そのため、一実施形態では、上記第１工程の後、シリコンウェーハに対して結晶性回復のための熱処理を行うことなく、シリコンウェーハをエピタキシャル成長装置に搬送して上記第２工程を行うことができ、高いゲッタリング能力を有するエピタキシャルシリコンウェーハ１００を効率的に製造することができる。すなわち、ＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）やＲＴＯ（Rapid Thermal Oxidation）などの、エピタキシャル装置とは別個の急速昇降温熱処理装置などを用いて回復熱処理を行う必要がない。 (Recovery heat treatment)
Generally, cluster ions are irradiated with an accelerating voltage of about 10 to 100 keV/Cluster, but since clusters are aggregates of multiple atoms or molecules, it is possible to implant with a small energy per atom or molecule. The damage to the crystal of the silicon wafer is small. Therefore, in one embodiment, after the first step, the silicon wafer can be transferred to the epitaxial growth apparatus and the second step can be performed without performing heat treatment for crystallinity recovery on the silicon wafer, It is possible to efficiently manufacture the epitaxial silicon wafer 100 having a high gettering ability. That is, it is not necessary to perform recovery heat treatment using a rapid thermal annealing device such as RTA (Rapid Thermal Annealing) or RTO (Rapid Thermal Oxidation) that is separate from the epitaxial device.

それは、以下に述べるエピタキシャル層２０を形成するためのエピタキシャル装置内で、エピタキシャル成長に先立ち行われる水素ベーク処理によって、シリコンウェーハ１０の結晶性を十分回復させることができるからである。水素ベーク処理の一般的な条件は、エピタキシャル成長装置内を水素雰囲気とし、６００℃以上９００℃以下の炉内温度でシリコンウェーハ１０を炉内に投入し、１℃／秒以上１５℃／秒以下の昇温レートで１１００℃以上１２００℃以下の温度範囲にまで昇温させ、その温度で３０秒以上１分以下の間保持するものである。この水素ベーク処理は、本来はエピタキシャル層成長前の洗浄処理によりウェーハ表面に形成された自然酸化膜を除去するためのものであるが、上記条件の水素ベークによりシリコンウェーハ１０の結晶性を十分回復させることができる。 This is because the crystallinity of the silicon wafer 10 can be sufficiently recovered by the hydrogen baking process performed prior to the epitaxial growth in the epitaxial device for forming the epitaxial layer 20 described below. The general conditions of the hydrogen bake treatment are as follows: a hydrogen atmosphere is used in the epitaxial growth apparatus, the silicon wafer 10 is charged into the furnace at a furnace temperature of 600° C. or higher and 900° C. or lower, and 1° C./sec or higher and 15° C./sec or lower. The heating rate is raised to a temperature range of 1100° C. or more and 1200° C. or less, and the temperature is maintained for 30 seconds or more and 1 minute or less. This hydrogen bake treatment is originally intended to remove the native oxide film formed on the wafer surface by the cleaning treatment before the epitaxial layer growth, but the hydrogen bake under the above conditions sufficiently restores the crystallinity of the silicon wafer 10. Can be made.

もちろん第１工程の後、第２工程の前に、エピタキシャル装置とは別個の熱処理装置を用いて回復熱処理を行ってもよい。この回復熱処理は、９００℃以上１２００℃以下で１０秒以上１時間以下行えばよい。この回復熱処理は、例えば、シリコンウェーハ１０をエピタキシャル成長装置内に搬送する前に、ＲＴＡやＲＴＯなどの急速昇降温熱処理装置や、バッチ式熱処理装置（縦型熱処理装置、横型熱処理装置）を用いて行うことができる。 Of course, after the first step and before the second step, the recovery heat treatment may be performed using a heat treatment apparatus separate from the epitaxial apparatus. This recovery heat treatment may be performed at 900° C. or higher and 1200° C. or lower for 10 seconds or longer and 1 hour or shorter. This recovery heat treatment is performed, for example, by using a rapid heat-up/down heat treatment apparatus such as RTA or RTO or a batch-type heat treatment apparatus (vertical heat treatment apparatus, horizontal heat treatment apparatus) before the silicon wafer 10 is transferred into the epitaxial growth apparatus. be able to.

（エピタキシャル成長工程）
改質層１４上に形成するシリコンエピタキシャル層２０は、一般的な条件により形成することができる。例えば、水素をキャリアガスとして、ジクロロシラン、トリクロロシランなどのソースガスをチャンバー内に導入し、使用するソースガスによっても成長温度は異なるが、概ね１０００〜１２００℃の範囲の温度でＣＶＤ法によりシリコンウェーハ１０上にエピタキシャル成長させることができる。エピタキシャル層２０は、厚さが１〜１５μｍの範囲内とすることが好ましい。１μｍ未満の場合、シリコンウェーハ１０からのドーパントの外方拡散によりエピタキシャル層２０の抵抗率が変化してしまう可能性があり、また、１５μｍ超えの場合、固体撮像素子の分光感度特性に影響が生じるおそれがあるからである。 (Epitaxial growth process)
The silicon epitaxial layer 20 formed on the modified layer 14 can be formed under general conditions. For example, hydrogen is used as a carrier gas, a source gas such as dichlorosilane or trichlorosilane is introduced into the chamber, and the growth temperature varies depending on the source gas used, but the silicon is formed by the CVD method at a temperature in the range of about 1000 to 1200° C. It can be epitaxially grown on the wafer 10. The epitaxial layer 20 preferably has a thickness within the range of 1 to 15 μm. If it is less than 1 μm, the resistivity of the epitaxial layer 20 may change due to outdiffusion of the dopant from the silicon wafer 10, and if it exceeds 15 μm, the spectral sensitivity characteristics of the solid-state imaging device are affected. This is because there is a risk.

（固体撮像素子の製造方法）
本発明の実施形態による固体撮像素子の製造方法は、上記の製造方法で製造されたエピタキシャルシリコンウェーハ１００の表面に位置するエピタキシャル層２０に、固体撮像素子を形成することを特徴とする。この製造方法により得られる固体撮像素子は、従来に比べ白傷欠陥の発生を十分に抑制することができる。 (Method of manufacturing solid-state image sensor)
The method for manufacturing a solid-state image sensor according to the embodiment of the present invention is characterized in that the solid-state image sensor is formed on the epitaxial layer 20 located on the surface of the epitaxial silicon wafer 100 manufactured by the above-described manufacturing method. The solid-state imaging device obtained by this manufacturing method can sufficiently suppress the occurrence of white defects as compared with the conventional one.

本発明により製造されたエピタキシャルシリコンウェーハは、固体撮像素子などの各種半導体デバイスの作製に用いることができる。 The epitaxial silicon wafer manufactured by the present invention can be used for manufacturing various semiconductor devices such as a solid-state imaging device.

１００エピタキシャルシリコンウェーハ
１０シリコンウェーハ
１０Ａシリコンウェーハの表面
１２クラスターイオン
１４改質層
２０エピタキシャル層 100 Epitaxial Silicon Wafer 10 Silicon Wafer 10A Surface of Silicon Wafer 12 Cluster Ion 14 Modified Layer 20 Epitaxial Layer

Claims

試験用シリコンウェーハの表面に、ゲッタリングに寄与する構成元素を含む第１クラスターイオンを照射して、該試験用シリコンウェーハの表層部に、前記第１クラスターイオンの構成元素が固溶した第１改質層を形成する工程と、
その後、前記表層部をＸＰＳ測定して、第１のＳｉ２ｐスペクトルを得る工程と、
前記第１のＳｉ２ｐスペクトルから、前記第１クラスターイオンの照射前に予め前記試験用シリコンウェーハの表層部をＸＰＳ測定して求めた第２のＳｉ２ｐスペクトルを差し引いて、アモルファス成分スペクトルを得る工程と、
前記試験用シリコンウェーハの第１改質層上に第１エピタキシャル層を形成する工程と、
前記第１エピタキシャル層の表面のエピタキシャル欠陥数を検出する工程と、
を含む試験を複数のクラスターイオン照射条件下でくり返し、
前記試験により得たアモルファス成分スペクトルのピーク強度と前記エピタキシャル欠陥数との関係に基づき、前記エピタキシャル欠陥数が目標値以下となる目標ピーク強度を求め、
シリコンウェーハの表面に、ゲッタリングに寄与する構成元素を含む第２クラスターイオンを照射して、該シリコンウェーハの表層部に、前記第２クラスターイオンの構成元素が固溶した第２改質層を形成する第１工程と、
前記シリコンウェーハの第２改質層上に第２エピタキシャル層を形成する第２工程と、
を有し、前記第１工程は、前記シリコンウェーハの表層部から求めるアモルファス成分スペクトルのピーク強度が、前記目標ピーク強度となる照射条件下で行うことを特徴とするエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法。 The surface of the test silicon wafer is irradiated with first cluster ions containing a constituent element that contributes to gettering , and the surface layer of the test silicon wafer is solid-dissolved with the constituent element of the first cluster ion. A step of forming a modified layer,
Then, XPS measurement of the surface layer portion to obtain a first Si2p spectrum,
A step of subtracting a second Si2p spectrum obtained by XPS measurement of the surface layer portion of the test silicon wafer before the irradiation of the first cluster ions from the first Si2p spectrum to obtain an amorphous component spectrum;
Forming a first epitaxial layer on the first modified layer of the test silicon wafer;
Detecting the number of epitaxial defects on the surface of the first epitaxial layer,
Repeated test including multiple ion irradiation conditions,
Based on the relationship between the peak intensity of the amorphous component spectrum obtained by the test and the number of epitaxial defects, the target peak intensity of the number of epitaxial defects is equal to or less than a target value,
The surface of the silicon wafer is irradiated with a second cluster ion containing a constituent element that contributes to gettering , and the surface layer of the silicon wafer is provided with a second modified layer in which the constituent element of the second cluster ion is in solid solution. A first step of forming,
A second step of forming a second epitaxial layer on the second modified layer of the silicon wafer;
And the first step is performed under irradiation conditions such that the peak intensity of the amorphous component spectrum obtained from the surface layer of the silicon wafer is the target peak intensity.

前記試験は、前記第１クラスターイオンを同一クラスターイオン種で固定して、複数のドーズ量にてくり返し、
前記ドーズ量と前記試験により得た前記アモルファス成分スペクトルのピーク強度との関係に基づき、前記目標ピーク強度が実現できる目標ドーズ量を求め、
前記第１工程は、前記第２クラスターイオンを前記第１クラスターイオンと同一クラスターイオン種として、ドーズ量を前記目標ドーズ量とした照射条件下で行う、請求項１に記載のエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法。 In the test, the first cluster ions are fixed with the same cluster ion species and repeated at a plurality of dose amounts,
Based on the relationship between the dose amount and the peak intensity of the amorphous component spectrum obtained by the test, obtain a target dose amount that can achieve the target peak intensity,
The manufacturing of an epitaxial silicon wafer according to claim 1, wherein the first step is performed under irradiation conditions in which the second cluster ions are the same cluster ion species as the first cluster ions and the dose amount is the target dose amount. Method.

前記試験は、前記第１クラスターイオンを同一クラスターイオン種で固定して、複数のドーズ量にてくり返し、これを複数のクラスターイオン種について行い、
前記複数のクラスターイオン種ごとに、前記ドーズ量と前記試験により得た前記アモルファス成分スペクトルのピーク強度との関係に基づき、前記目標ピーク強度が実現できる目標ドーズ量を求め、
前記第１工程は、前記第２クラスターイオンのクラスターイオン種に対応する前記目標ドーズ量の照射条件下で行う、請求項１に記載のエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法。 The test is carried out for a plurality of cluster ion species by fixing the first cluster ions with the same cluster ion species and repeating the plurality of dose amounts.
For each of the plurality of cluster ion species, based on the relationship between the dose amount and the peak intensity of the amorphous component spectrum obtained by the test, obtain a target dose amount that can achieve the target peak intensity,
The method for manufacturing an epitaxial silicon wafer according to claim 1, wherein the first step is performed under irradiation conditions of the target dose amount corresponding to the cluster ion species of the second cluster ions.

前記第１および第２クラスターイオンが、構成元素として炭素を含む請求項１〜３のいずれか一項に記載のエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法。 The method for producing an epitaxial silicon wafer according to claim 1, wherein the first and second cluster ions contain carbon as a constituent element.

前記第１および第２クラスターイオンが、構成元素として炭素を含む２種以上の元素を含む請求項４に記載のエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法。 The method for producing an epitaxial silicon wafer according to claim 4, wherein the first and second cluster ions include two or more kinds of elements containing carbon as a constituent element.

前記第１および第２クラスターイオンの炭素数が１６個以下である請求項４または５に記載のエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法。 The method for producing an epitaxial silicon wafer according to claim 4, wherein the first and second cluster ions have 16 or less carbon atoms.

シリコンウェーハの表面に、ゲッタリングに寄与する構成元素を含むクラスターイオンを照射して、該シリコンウェーハの表層部に、前記クラスターイオンの構成元素が固溶した改質層を形成する第１工程と、
前記シリコンウェーハの改質層上にエピタキシャル層を形成する第２工程と、
を有し、
前記第１工程では、予めＸＰＳ測定により求めた前記表層部のアモルファス成分スペクトルのピーク強度と、前記エピタキシャル層の表面のエピタキシャル欠陥数との関係に基づき、前記クラスターイオンの照射条件を調整することを特徴とするエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法。 A first step of irradiating the surface of the silicon wafer with cluster ions containing a constituent element that contributes to gettering , and forming a modified layer in which the constituent elements of the cluster ion are solid-solved on the surface layer portion of the silicon wafer; ,
A second step of forming an epitaxial layer on the modified layer of the silicon wafer,
Have
In the first step, the irradiation condition of the cluster ions may be adjusted based on the relationship between the peak intensity of the amorphous component spectrum of the surface layer portion previously obtained by XPS measurement and the number of epitaxial defects on the surface of the epitaxial layer. A method of manufacturing an epitaxial silicon wafer having the characteristics.

前記第１工程では、予め求めた、前記表層部のアモルファス成分スペクトルのピーク強度と前記エピタキシャル層の表面のエピタキシャル欠陥数との関係、および、前記表層部のアモルファス成分スペクトルのピーク強度と前記クラスターイオンのドーズ量との関係に基づき、前記クラスターイオンの照射条件としてドーズ量を調整する、請求項７に記載のエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法。 In the first step, the relationship between the peak intensity of the amorphous component spectrum of the surface layer portion and the number of epitaxial defects on the surface of the epitaxial layer, which is obtained in advance, and the peak intensity of the amorphous component spectrum of the surface layer portion and the cluster ions The method for producing an epitaxial silicon wafer according to claim 7, wherein the dose amount is adjusted as the irradiation condition of the cluster ions based on the relationship with the dose amount of.

請求項１〜８のいずれか一項に記載の製造方法で製造されたエピタキシャルシリコンウェーハの、前記エピタキシャル層に、固体撮像素子を形成することを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
A method for manufacturing a solid-state imaging device, comprising forming a solid-state imaging device on the epitaxial layer of the epitaxial silicon wafer manufactured by the manufacturing method according to claim 1.