JPH1174276A - エピタキシャルシリコン半導体基板とその製造方法 - Google Patents
エピタキシャルシリコン半導体基板とその製造方法Info
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- JPH1174276A JPH1174276A JP24765797A JP24765797A JPH1174276A JP H1174276 A JPH1174276 A JP H1174276A JP 24765797 A JP24765797 A JP 24765797A JP 24765797 A JP24765797 A JP 24765797A JP H1174276 A JPH1174276 A JP H1174276A
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Abstract
ず、全ての重金属不純物のゲッタリング能力を向上させ
たエピタキシャルシリコン半導体基板の提供。 【解決手段】 シリコン半導体基板1を鏡面研磨後、基
板表面よりイオン注入を行い基板表面近傍に転位・歪み
層2を形成し、その後基板表面にシリコンエピタキシャ
ル層3をエピタキシャル成長、成膜することにより、デ
バイスプロセスで使用される表面より数μm程度の領域
においては何ら悪影響がなく、シリコン中での拡散係数
の大きい重金属元素、小さい重金属元素にかかわらずゲ
ッタリングが可能である。
Description
シリコン半導体基板の改良に係り、半導体基板製造プロ
セスにおいて、半導体基板を鏡面研磨後の工程からエピ
タキシャル層を形成する以前の工程でシリコン半導体基
板表面側よりイオン注入を行うことにより、重金属不純
物のゲッタリング能力を向上させたエピタキシャルシリ
コン半導体基板とその製造方法に関する。
WELL拡散層の形成に高エネルギーイオン注入が用い
られるようになり、また、接合深さをより浅くするため
に、デバイスプロセスの温度は1000℃以下の低温で
行われるようになってきた。このために、酸素外方拡散
が充分に起こらず表面近傍でのDZ層の形成が困難にな
ることから、基板の酸素濃度を低下させることが行われ
てきたが、表面近傍での結晶欠陥の発生を完全に抑制す
ることは困難であった。
まない高品質のエピタキシャル層をシリコンウェーハ上
に成長させたいわゆるシリコンエピタキシャルウェーハ
が、今日の高集積デバイスに多く用いられるようになっ
てきた。
として使用されるウェーハは、おおよそ、 インゴット
からのスライス→ラッピング→エッチング→鏡面研磨
なる工程にて製造されている。
ゲッタリング源としては、基板裏面に損傷を施すBSD
タイプ、エッチングまたは鏡面研磨後、減圧CVD法等
で裏面側表面に多結晶シリコン膜を形成するPBSタイ
プのものがあり、またボロンを高濃度にドープした基板
を用いたり、さらにシリコン半導体基板内部の酸素析出
物によるもの(IG)等がある。
ン半導体基板において、表面より重金属汚染が生じた場
合にシリコン中での拡散係数が大きい重金属元素(鉄、
銅等)は通常のデバイス工程の熱処理で基板裏面のゲッ
タリング源および基板内部のゲッタリング源まで十分に
拡散が可能である。
重金属元素(モリブデン等)はシリコン半導体基板裏面
のゲッタリング源およびシリコン半導体基板内部のゲッ
タリング源まで十分に拡散できず、エピタキシャル層に
残っていることを本発明者は確認した。
シリコン半導体基板のライフタイムを悪くすることを本
発明者は確認し、報告(宮崎他;第40回応物予稿19
93年春30p‐ZP‐12)した。
きい元素、小さい元素共に十分にゲッタリング可能な、
すなわち全ての重金属不純物のゲッタリング能力を向上
させたエピタキシャルシリコン半導体基板とその製造方
法の提供を目的とする。
物のゲッタリング能力を向上させるゲッタリング源を目
的に種々検討した結果、イオン注入による転位・歪み層
の導入に着目した。すなわち、半導体デバイスプロセス
では高エネルギーイオン注入が用いられるが、従来のエ
ピタキシャルシリコン半導体基板製造プロセスにおいて
は、シリコン半導体基板にエピタキシャル層を形成する
以前の工程でイオン注入を施すことはない。それは、イ
オン注入により生じた表面近傍の転位、歪み等の存在
は、デバイスに悪影響を与えるためである。
層の導入を目的に種々検討した結果、シリコン半導体基
板を鏡面研磨後、基板表面よりイオン注入を行い基板表
面近傍に転位・歪み層を形成し、その後基板表面にシリ
コン層をエピタキシャル成長、成膜することにより、デ
バイスプロセスで使用される表面より数μm程度の領域
においては何ら悪影響がないことを知見し、この発明を
完成した。
入による転位・歪み層を有し、基板表面上に成膜したエ
ピタキシャルシリコン層を有するエピタキシャルシリコ
ン半導体基板は、エピタキシャル層付近にゲッタリング
源をもつことで、シリコン中での拡散係数の大きい重金
属元素、小さい重金属元素にかかわらずゲッタリングが
可能であり、かつデバイス工程に供される領域がデバイ
スに何ら悪影響のないエピタキシャルシリコン半導体基
板である。
不純物の電気特性への影響を調べるため、CZ法による
6インチ、P(100)、N(100)、酸素濃度12
×1017atoms/cc(ASTM F‐121、1
979)、比抵抗11Ωcmのシリコン半導体基板を用
い、Mo水溶液でスピンコート汚染後、乾燥酸素中10
00℃、10分の熱処理を行った。
化膜中のMo濃度は、気相分解法により回収後、ICP
‐MS(ネブライザー法)により分析した。評価につい
ては、再結合ライフタイム(τr)の測定はμ‐wav
e Photoconductive Decay(μ
‐PCD)法により行った。その結果を図2にモリブデ
ン(Mo)の表面汚染量とシリコンの再結合ライフタイ
ムの関係を示すごとく、Moはシリコンの再結合ライフ
タイムを悪くすることがわかる。
(Cu)のシリコン中での拡散距離を比較した表を示
す。この表より、MoはFeやCuに比べ拡散速度が極
めて遅い元素であることがわかる。例えば、エピタキシ
ャルシリコン半導体基板表面側よりMo汚染が起こった
場合、厚さ600μmのエピタキシャルシリコン半導体
基板の裏面側へ到達するには、1000℃で1000時
間以上の時間を要するため裏面に形成したゲッタリング
源では通常行われているデバイス工程の熱処理中にはゲ
ッタリング不可能であることが容易に想像できる。
素をゲッタリングするにはエピタキシャルシリコン半導
体基板に用いるシリコン半導体基板の表面近傍にゲッタ
リング源を形成する必要がある。
ャルシリコン半導体基板の製造方法を説明する。図1A
に示すごとく、シリコン半導体基板1表面よりイオン注
入を行う。このイオン注入により図1Bに示すごとく、
該基板1の表面近傍には転位・歪み層2が形成され、こ
の部分がゲッタリング源となる。表面近傍に形成された
ゲッタリング源により、拡散係数の小さい元素について
もゲッタリングが可能となる。
たゲッタリング源である転位・歪み層2は、このまま基
板を使用するとデバイス形成領域内に存在するため、イ
オン注入により生じた転位・歪み等によりデバイスに悪
影響を及ぼすため、図1Cに示すごとく、イオン注入を
施しゲッタリング源の転位・歪み層2を形成した基板1
にエピタキシャル層3を形成することにより、デバイス
プロセスで使用される領域、すなわち表面より数μm程
度はエピタキシャル層3であり、転位・歪み等は存在し
ないためデバイスに供することが可能である。
リコン半導体基板は、エピタキシャル層3の近くにゲッ
タリング源が存在しているため、従来のエピタキシャル
シリコン半導体基板よりもゲッタリング能力が優れてい
る。
転位・歪み層を形成するためのイオン注入の条件は、要
求されるゲッタリング源の強度、表面からの深さなどに
応じて、イオンの注入量、注入エネルギー等を適宜選定
することにより制御可能である。好ましくは、イオン種
は水素、ヘリウム等の軽元素でデバイスへの影響のない
ものがよい。注入量は、1×1015atoms/cm2
以上、1×1018atoms/cm2以下がよい。注入
エネルギーは、30keV〜300keVがよい。
017atoms/cc(ASTMF‐121、197
9)のシリコン半導体基板(1)と、このシリコン半導
体基板(1)に比抵抗10Ωcm、酸素濃度12〜15
×1017/atoms/ccのエピタキシャル層を設け
たエピタキシャルシリコン半導体基板(2)、さらに前
記エピタキシャルシリコン半導体基板(2)と同等のス
ペックからなるこの発明の製造方法によるエピタキシャ
ルシリコン半導体基板(3)を作製した。なお、イオン
注入の条件は、イオン種はヘリウム(He)、注入量1
×1016atoms/cm2、注入エネルギー40ke
Vである。
汚染後にMo濃度の測定を行った。Moの表面汚染はス
ピンコート法により行い、汚染量は1×1012atom
s/cm2である。また、Moの拡散熱処理は1000
℃×1時間、窒素雰囲気中で行った。Mo濃度はDLT
S(Deep Level Transient Sp
ectroscopy)法により測定した。
たMo濃度の比較を示す。(1)〜(3)の各々のサン
プル水準は、(1)シリコン半導体基板:比抵抗10Ω
・cm、酸素濃度12〜15×1017atoms/c
c、(2)エピタキシャルシリコン半導体基板:シリコ
ン半導体基板の比抵抗15Ω・cm、エピタキシャル層
の比抵抗10Ω・cmで酸素濃度はそれぞれ(1)と同
じである。(3)Heイオン注入を施したシリコン半導
体基板にエピタキシャル層を形成したエピタキシャルシ
リコン半導体基板:シリコン半導体基板、エピタキシャ
ル層の各々の比抵抗、酸素濃度は(2)と同じである。
ン注入を施したエピタキシャルシリコン半導体基板での
み濃度の低下がみられた。これはイオン注入したことに
より表面近傍にゲッタリング源が形成されMoがゲッタ
リングされたことを示している。ここではMoの結果の
みを示したが、Fe、Cuについてもイオン注入を施し
たエピタキシャルシリコン半導体基板で最も濃度の低下
がみられた。
研磨後、基板表面よりイオン注入を行い基板表面近傍に
転位・歪み層を形成し、その後基板表面にシリコン層を
エピタキシャル成長、成膜することにより、デバイスプ
ロセスで使用される表面より数μm程度の領域において
は何ら悪影響がなく、シリコン中での拡散係数の大きい
重金属元素、小さい重金属元素にかかわらずゲッタリン
グが可能である。
リコン半導体基板の製造方法を示す基板の断面説明図で
ある。
係を示すグラフである。
Mo汚染濃度との関係を示すグラフである。
Claims (2)
- 【請求項1】 基板表面近傍にイオン注入による転位・
歪み層を有し、基板表面上に成膜したエピタキシャルシ
リコン層を有するエピタキシャルシリコン半導体基板。 - 【請求項2】 シリコン半導体基板を鏡面研磨後、基板
表面よりイオン注入を行い基板表面近傍に転位・歪み層
を形成し、その後基板表面にシリコン層をエピタキシャ
ル成長、成膜するエピタキシャルシリコン半導体基板の
製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24765797A JPH1174276A (ja) | 1997-08-27 | 1997-08-27 | エピタキシャルシリコン半導体基板とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24765797A JPH1174276A (ja) | 1997-08-27 | 1997-08-27 | エピタキシャルシリコン半導体基板とその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1174276A true JPH1174276A (ja) | 1999-03-16 |
Family
ID=17166742
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24765797A Pending JPH1174276A (ja) | 1997-08-27 | 1997-08-27 | エピタキシャルシリコン半導体基板とその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1174276A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004165225A (ja) * | 2002-11-08 | 2004-06-10 | Sony Corp | 半導体基板の製造方法、固体撮像装置の製造方法及び固体撮像装置用の選別方法 |
JP2007281119A (ja) * | 2006-04-05 | 2007-10-25 | Sumco Corp | 熱処理評価用ウェーハ、熱処理評価方法、および半導体ウェーハの製造方法 |
JP2009206385A (ja) * | 2008-02-29 | 2009-09-10 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 歪みシリコン層が形成されたシリコンウェーハ及びその製造方法 |
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JP2014099478A (ja) * | 2012-11-13 | 2014-05-29 | Sumco Corp | エピタキシャルシリコンウェーハの汚染評価方法およびエピタキシャル成長装置炉内の汚染評価方法 |
CN104823269A (zh) * | 2012-11-13 | 2015-08-05 | 胜高股份有限公司 | 半导体外延晶片的制造方法、半导体外延晶片以及固体摄像元件的制造方法 |
-
1997
- 1997-08-27 JP JP24765797A patent/JPH1174276A/ja active Pending
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