DE112013005407T5 - Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-Epitaxiewafern, Halbleiter-Epitaxiewafer, und Verfahren zur Herstellung von Festkörper-Bildsensorvorrichtungen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-Epitaxiewafern, Halbleiter-Epitaxiewafer, und Verfahren zur Herstellung von Festkörper-Bildsensorvorrichtungen Download PDF

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Abstract

Bereitgestellt wird ein Halbleiter-Epitaxiewafer mit reduzierter Metallverunreinigung durch das Erreichen höherer Getterfähigkeit, ein Verfahren zur Herstellung des Halbleiter-Epitaxiewafers und ein Verfahren zur Herstellung einer Festkörper-Bildsensorvorrichtung unter Verwendung des Halbleiter-Epitaxiewafers. Das Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Epitaxiewafers 100 umfasst einen ersten Schritt des Bestrahlens eines Halbleiter-Wafers 10, der mindestens eines von Kohlenstoff und Stickstoff enthält, mit Cluster-Ionen 16, wodurch ein Modifizierungsschicht 18 gebildet wird aus einem konstituierenden Element der Cluster-Ionen 16, enthalten als feste Lösung, in einem Oberflächenbereich des Halbleiter-Wafers 10; und einen zweiten Schritt der Bildung einer ersten Epitaxieschicht 20 auf der Modifizierungsschicht 18 des Halbleiter-Wafers 10.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Epitaxiewafers, einen Halbleiter-Epitaxiewafer und ein Verfahren zur Herstellung einer Festkörper-Bildsensorvorrichtung. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Epitaxiewafers, das Metallverunreinigungen durch das Erreichen höherer Getterfähigkeit unterdrücken kann.
  • HINTERGRUND
  • Metallkontamination ist einer der Faktoren, die die Eigenschaften einer Halbleitervorrichtung verschlechtern. Zum Beispiel bei einer von hinten beleuchteten Festkörper-Bildsensorvorrichtung verursacht Metall, das eingemischt ist in einen Halbleiter-Epitaxiewafer, der ein Substrat der Vorrichtung sein soll, erhöhten Dunkelstrom in der Festkörper-Bildsensorvorrichtung und resultiert in der Bildung von Defekten, die als „weiße Punktfehler” bezeichnet werden. In den letzten Jahren sind von hinten beleuchtete Festkörper-Bildsensorvorrichtungen weit verwendet worden in digitalen Videokameras und Mobiltelefonen wie Smartphones, da sie Licht direkt von außen empfangen können und schärfere Bilder oder bewegte Bilder auch an dunklen Orten und dergleichen aufnehmen können aufgrund der Tatsache, dass eine Verdrahtungsschicht und dergleichen davon an einer unteren Schicht als ein Sensorabschnitt angeordnet sind. Daher ist es wünschenswert, weiße Punktfehler so weit wie möglich zu reduzieren.
  • Das Einmischen von Metall in einen Wafer tritt hauptsächlich auf bei einem Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Epitaxiewafers und einem Verfahren zur Herstellung einer Festkörper-Bildsensorvorrichtung (Vorrichtungs-Herstellungsverfahren). Metallverunreinigung in dem ersten Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Epitaxiewafers kann verursacht sein durch Schwermetallpartikel von Komponenten eines Epitaxiewachstumsofens, oder Schwermetallpartikel von der Metallkorrosion von Rohrmaterialien des Ofens aufgrund von Gas auf Chlorbasis, das während des epitaxialen Wachstums in dem Ofen verwendet wird. In den letzten Jahren sind solche Metallverunreinigungen zu einem gewissen Grad durch Ersetzen von Komponenten von Epitaxiewachstumsöfen durch hochkorrosionsbeständige Materialien reduziert worden, aber nicht in ausreichendem Maße. Andererseits würde in dem letzteren Verfahren zur Herstellung einer Festkörper-Bildsensorvorrichtung Schwermetallverunreinigung von Halbleiter-Substraten auftreten in den Verfahrensschritten wie Ionenimplantation, Diffusion und oxidierende Wärmebehandlung in dem Herstellungsverfahren.
  • Aus diesen Gründen ist konventioneller weise Schwermetallverunreinigung von Halbleiter-Epitaxiewafern verhindert worden durch Bildung in dem Halbleiter-Wafer einer Getter-Senke zum Einfangen des Metalls oder durch Verwendung eines Substrats mit einer hohen Fähigkeit, das Metall einzufangen (Getterfähigkeit), wie etwa ein Substrat mit hoher Borkonzentration.
  • Im allgemeinen wird eine Getter-Senke gebildet in einem Halbleiter-Wafer durch ein Verfahren der intrinsischen Getterung (IG), bei dem eine Sauerstoffabscheidung (auch bezeichnet als Bulk-Mikrodefekt (BMD)) oder eine Dislokation, die Kristalldefekte sind, gebildet wird innerhalb des Halbleiter-Wafers, oder durch ein Verfahren der extrinsischen Getterung (EG), bei dem die Getter-Senke auf der Rückfläche des Halbleiter-Wafers gebildet wird.
  • Hier kann eine Technik zum Ausbilden einer Einfangstelle in einem Halbleiter-Wafer durch Ionen-Implantation als eine Technik zum Gettern von Schwermetall angegeben werden. Zum Beispiel JP H06-338507 A (PTL 1) offenbart ein Herstellungsverfahren, durch das Kohlenstoffionen durch eine Oberfläche eines Siliciumwafers implantiert werden, um einen Kohlenstoffionenimplantationsbereich zu bilden, und dann eine Silicium-Epitaxieschicht auf der Oberfläche gebildet wird, wodurch ein Silicium-Epitaxiewafer erhalten wird. Bei dieser Technik dient der Kohlenstoffionenimplantationsbereich als eine Einfangstelle.
  • JP 2002-134511 A (PTL 2) beschreibt eine Technik zur Herstellung eines Halbleitersubstrats, durch die ein Siliciumsubstrat, das Stickstoff enthält, mit Kohlenstoffionen implantiert wird, um einen Kohlenstoff/Stickstoff-Mischbereich zu bilden, und dann wird eine Silicium-Epitaxieschicht gebildet auf der Oberfläche des Siliciumsubstrats, wodurch weiße Punktfehler reduziert werden, verglichen mit der in JP H06-338507 A (PTL 1) beschriebenen Technik.
  • Ferner beschreibt die JP 2003-163216 A (PTL 3) eine Technik zur Herstellung eines epitaxialen Siliciumwafers, bei der ein Siliciumsubstrat, das mindestens eines von Kohlenstoff und Stickstoff enthält, mit Borionen oder Kohlenstoffionen implantiert wird, und eine epitaxiale Siliciumschicht wird dann auf der Oberfläche des Siliciumsubstrats gebildet, wodurch ein epitaxialer Siliciumwafer erhalten wird, der Getterfähigkeit aufweist ohne Kristalldefekte in der Epitaxieschicht.
  • Ferner beschreibt JP 2010-016169 A (PTL 4) eine Technik zur Herstellung eines epitaxialen Wafers, bei der ein Siliciumsubstrat, das Kohlenstoff enthält, mit Kohlenstoffionen implantiert wird an einer Position in einer Tiefe von mehr als 1,2 μm von der Oberfläche des Siliciumsubstrats, um eine Kohlenstoff-ioneninjizierte Schicht mit einer großen Breite zu bilden, und eine epitaxiale Siliciumschicht wird dann auf der Oberfläche des Siliciumsubstrats gebildet, wodurch ein epitaxialer Wafer mit einer hohen Getterfähigkeit ohne epitaxiale Defekte erhalten wird.
  • DOKUMENTLISTE
  • Patentliteratur
    • PTL 1: JP H06-338507 A
    • PTL 2: JP 2002-134511 A
    • PTL 3: JP 2003-163216 A
    • PTL 4: JP 2010-016169 A
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Bei allen in PTL 1 bis 4 oben beschriebenen Techniken werden Monomer-Ionen (Einzel-Ionen) in einen Halbleiter-Wafer vor der Bildung einer Epitaxieschicht implantiert. Nach Untersuchungen der Erfinder der vorliegenden Erfindung wurde jedoch gefunden, dass die Getterfähigkeit unzureichend ist auch bei Festkörper-Bildsensorvorrichtungen die hergestellt wurden unter Verwendung von Halbleiter-Epitaxiewafern, die einer Monomer-Ionenimplantation unterzogen wurden, und Halbleiter-Epitaxiewafer benötigt werden, die eine stärkere Getterfähigkeit erzielen.
  • In Hinblick auf die obigen Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung bereitzustellen: einen Halbleiter-Epitaxiewafer mit reduzierter Metallverunreinigung durch das Erreichen höherer Getterfähigkeit, ein Verfahren zur Herstellung des Halbleiter-Epitaxiewafers, und ein Verfahren zur Herstellung einer Festkörper-Bildsensorvorrichtung unter Verwendung des Halbleiter-Epitaxiewafers.
  • Nach weiteren Untersuchungen durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung wurde gefunden, dass Bestrahlung eines Halbleiter-Wafers mit einem Volumen-Halbleiter-Wafer, enthaltend mindestens eines von Kohlenstoff und Stickstoff, mit Cluster-Ionen vorteilhaft ist in den folgenden Punkten gegenüber dem Fall der Implantation von Monomer-Ionen. Genauer gesagt, selbst wenn die Bestrahlung mit Cluster-Ionen mit der gleichen Beschleunigungsspannung wie im Fall von Monomer-Ionenimplantation durchgeführt wird, kollidieren die Cluster-Ionen mit dem Halbleiter-Wafer mit einer niedrigeren Energie pro einem Atom oder einem Molekül als im Fall von Monomer-Ionenimplantation. Da ferner die Bestrahlung mit einer Vielzahl von Atomen auf einmal durchgeführt werden kann, wird eine höhere Spitzenkonzentration in dem Tiefenrichtung-Profil des Bestrahlungselements, was es ermöglicht, dass sich die Spitzenposition der Oberfläche des Halbleiter-Wafers weiter nähert. So fanden sie, dass die Getterfähigkeit verbessert wurde, und haben die vorliegende Erfindung vervollständigt.
  • Insbesondere umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Epitaxiewafers gemäß der vorliegenden Erfindung: einen ersten Schritt des Bestrahlens eines Halbleiter-Wafers, enthaltend mindestens eines aus Kohlenstoff und Stickstoff, mit Cluster-Ionen, wodurch eine Modifizierungsschicht aus einem konstituierenden Element der Cluster-Ionen, enthalten als eine feste Lösung, in einem Oberflächenbereich des Halbleiter-Wafer gebildet wird; und einen zweiten Schritt der Bildung einer ersten Epitaxieschicht auf der Modifizierungsschicht des Halbleiter-Wafers.
  • Bei der vorliegenden Erfindung kann der Halbleiter-Wafer ein Siliciumwafer sein.
  • Ferner kann der Halbleiter-Wafer ein Epitaxiewafer sein, bei dem eine zweite Epitaxieschicht auf einer Oberfläche eines Siliciumwafers gebildet ist. In diesem Fall wird die Modifizierungsschicht in einem Oberflächenbereich der zweiten Epitaxieschicht in dem ersten Schritt gebildet.
  • Hierbei ist die Kohlenstoffkonzentration des Halbleiter-Wafers bevorzugt 1 × 1015 Atome/cm3 oder mehr und 1 × 1017 Atome/cm3 oder weniger (ASTM F123 1981), während die Stickstoffkonzentration bevorzugt 5 × 1012 Atome/cm3 oder mehr und 5 × 1014 Atome/cm3 oder weniger ist.
  • Ferner ist die Sauerstoffkonzentration des Halbleiter-Wafers bevorzugt 9 × 1017 Atome/cm3 oder mehr und 18 × 1017 Atome/cm3 oder weniger (ASTM F121 1979).
  • Bevorzugt wird nach dem ersten Schritt und vor dem zweiten Schritt der Halbleiter-Wafer einer Wärmebehandlung unterworfen zur Förderung der Bildung einer Sauerstoffabscheidung.
  • Weiterhin enthalten die Cluster-Ionen bevorzugt Kohlenstoff als konstituierendes Element. Mehr bevorzugt enthalten die Cluster-Ionen mindestens zwei Arten von Elementen einschließlich Kohlenstoff als konstituierende Elemente. Ferner können die Cluster-Ionen weiterhin ein oder mehrere Dotierungselemente enthalten. Das/die Dotierungselement(e) können aus der Gruppe bestehend aus Bor, Phosphor, Arsen und Antimon ausgewählt werden.
  • Ferner wird der erste Schritt bevorzugt unter den Bedingungen durchgeführt: einer Beschleunigungsspannung von 50 keV/Atom oder weniger pro Kohlenstoffatom, einer Cluster-Größe von 100 oder weniger, und einer Kohlenstoff Dosis von 1 × 1016 Atome/cm2 oder weniger.
  • Ein Halbleiter-Epitaxiewafer gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Halbleiter-Wafer mit einem Volumen-Halbleiter-Wafer, enthaltend mindestens eines aus Kohlenstoff und Stickstoff; eine Modifizierungsschicht, gebildet aus einem bestimmten Element, enthalten als eine feste Lösung in dem Halbleiter-Wafer, wobei die Modifizierungsschicht in einem Oberflächenbereich des Halbleiter-Wafers gebildet ist; und eine erste Epitaxieschicht auf der Modifizierungsschicht. Die Halbwertsbreite des Konzentrationsprofils der bestimmte Elemente in der Tiefenrichtung der Modifizierungsschicht beträgt 100 nm oder weniger.
  • Hierbei kann der Halbleiter-Wafer ein Siliciumwafer sein.
  • Ferner kann der Halbleiter-Wafer ein Epitaxiewafer sein, in dem eine zweite Epitaxieschicht auf einer Oberfläche eines Siliciumwafers gebildet ist. In diesem Fall befindet sich die Modifizierungsschicht in einem Oberflächenbereich der zweiten Epitaxieschicht.
  • Hierbei ist die Kohlenstoffkonzentration des Halbleiter-Wafers bevorzugt 1 × 1015 Atome/cm3 oder mehr und 1 × 1017 Atome/cm3 oder weniger (ASTM F123 1981), während die Stickstoffkonzentration bevorzugt 5 × 1012 Atome/cm3 oder mehr und 5 × 1014 Atome/cm3 oder weniger ist.
  • Ferner ist die Sauerstoffkonzentration des Halbleiter-Wafers bevorzugt 9 × 1017 Atome/cm3 oder mehr und 18 × 1017 Atome/cm3 oder weniger (ASTM F121 1979).
  • Weiterhin liegt der Spitzenwert des Konzentrationsprofils der Modifizierungsschicht bevorzugt in einer Tiefe innerhalb von 150 nm von der Oberfläche des Halbleiter-Wafers, wobei die Spitzenkonzentration des Konzentrationsprofils des Modifizierungsschicht bevorzugt 1 × 1015/cm3 oder mehr ist.
  • Dabei schließen die bestimmten Elemente bevorzugt Kohlenstoff ein. Mehr bevorzugt sind die bestimmten Elemente mindestens zwei Arten von Elementen einschließlich Kohlenstoff. Ferner können die bestimmten Elemente des weiteren ein oder mehrere Dotierungselemente enthalten. Das/die Dotierungselement(e) können aus der Gruppe bestehend aus Bor, Phosphor, Arsen und Antimon ausgewählt werden.
  • Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Festkörper-Bildsensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Festkörper-Bildsensorvorrichtung gebildet auf der ersten Epitaxieschicht die sich in dem Oberflächenbereich des Epitaxiewafers befindet, der durch eines der obigen Herstellungsverfahren hergestellt worden ist, oder eines der obigen Halbleiter-Epitaxiewafer.
  • (Vorteilhafte Wirkung der Erfindung)
  • Gemäß einem Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Epitaxiewafers gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Halbleiter-Wafer mit einem Volumen-Halbleiter-Wafer enthaltend mindestens eines von Kohlenstoff und Stickstoff, mit Cluster-Ionen, wodurch eine Modifizierungsschicht aus einem konstituierenden Element der Cluster-Ionen, enthalten als feste Lösung, in einem Oberflächenbereich des Halbleiter-Wafer gebildet wird, was es ermöglicht, einen Halbleiter-Epitaxiewafer herzustellen, der Metallverunreinigungen durch das Erreichen höherer Getterfähigkeit des Modifizierungsschicht verringern kann.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1(A) bis 1(C) sind schematische Querschnittsansichten, die ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Epitaxiewafers 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen.
  • 2(A) bis 2(D) sind schematische Querschnittsansichten, die ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Epitaxiewafers 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen.
  • 3(A) ist eine schematische Ansicht, die die Bestrahlungsvorrichtung zum Bestrahlen mit Cluster-Ionen darstellt. 3(B) ist eine schematische Ansicht, die den Implantationsmechanismus zum Implantieren eines Monomer-Ion darstellt.
  • 4 zeigt das Kohlenstoffkonzentrationsprofil des Siliciumwafer in Erfindungsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1.
  • 5 zeigt das Kohlenstoffkonzentrationsprofil von epitaxialen Siliciumwafern in Erfindungsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Im Prinzip werden die gleichen Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und die Beschreibung wird nicht wiederholt. Ferner sind in 1(A) bis 1(C) und die 2(A) bis 2(D), eine zweite Epitaxieschicht 14 und eine erste Epitaxieschicht 20 übertrieben dargestellt in Bezug auf einen Halbleiter-Wafer 10 in der Dicke für die Zwecke der Erläuterung, so dass das Dickenverhältnis nicht dem tatsächlichen Verhältnis entspricht.
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Epitaxiewafers 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst, wie in den 1(A) bis 1(C) gezeigt, einem ersten Schritt (1(A) und 1(B)) des Bestrahlens eines Halbleiter-Wafers 10, enthaltend mindestens eines aus Kohlenstoff und Stickstoff Cluster-Ionen 16, um eine Modifizierungsschicht 18 zu bilden aus einem konstituierenden Element der Cluster-Ionen 16, enthalten als feste Lösung, in einem Oberflächenbereich des Halbleiter-Wafers 10; und einem zweiten Schritt (1(C)) des Bildens einer ersten Epitaxieschicht 20 auf der Modifizierungsschicht 18 der Halbleiter-Wafers 10. 1(C) ist eine schematische Querschnittsansicht des Halbleiter-Epitaxiewafers 100, der durch dieses Herstellungsverfahren erhalten wird.
  • Zunächst umfassen bei dieser Ausführungsform Beispiele für den Halbleiter-Wafer 10 beispielsweise einen Einkristall-Wafer aus Silicium oder einem Verbundhalbleiter (GaAs, GaN oder SiC). Im allgemeinen wird ein Einkristall-Siliciumwafer in Fällen der Herstellung von hinten beleuchteter Festkörper-Bildsensorvorrichtungen verwendet. Ferner kann der Halbleiter-Wafer 10 durch Züchten eines Einkristall-Siliciumblocks durch das Czochralski-Verfahren (CZ-Verfahren) oder das Schwebezonenschmelzverfahren (FZ-Verfahren) und das Schneiden mit einer Drahtsäge oder dergleichen hergestellt werden. Dieser Halbleiter-Wafer 10 kann als n-Typ oder p-Typ hergestellt werden durch Zugabe eines gegebenen Verunreinigungsdotierungsmittels.
  • Alternativ kann ein Halbleiter-Epitaxiewafer, in dem eine epitaxiale Halbleiterschicht (zweite Epitaxieschicht) 14 auf einer Oberfläche des Volumen-Halbleiter-Wafer 12 gebildet ist, wie in 2(A) gezeigt, als ein Beispiel für den Halbleiter-Wafer 10 angegeben werden. Ein Beispiel ist ein epitaxialer Siliciumwafer, in dem eine epitaxiale Siliciumschicht auf der Oberfläche eines Volumen-Einkristallsiliciumwafer gebildet ist. Die epitaxiale Siliciumschicht kann durch chemische Dampfabscheidung (CVD) unter typischen Bedingungen hergestellt werden. Die zweite Epitaxieschicht 14 hat bevorzugt eine Dicke im Bereich von 0,1 μm bis 10 μm, mehr bevorzugt im Bereich von 0,2 μm bis 5 μm.
  • Beispielsweise bei einem Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Epitaxiewafers 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in den 2(A) bis 2(D) gezeigt, wird zuerst ein erster Schritt (2(A) bis 2(C)) des Bestrahlens einer Oberfläche 10A eines Halbleiter-Wafers 10 durchgeführt, bei dem eine zweite Epitaxieschicht 14 auf einer Oberfläche (zumindest einseitig) eines Volumen-Halbleiter-Wafer 12 gebildet wird mit Cluster-Ionen 16, um eine Modifizierungsschicht 18 zu bilden, in der konstituierende Elemente der Cluster-Ionen 16 enthalten sind als festen Lösung in dem Oberflächenbereich des Halbleiter-Wafers 10 (dem Oberflächenbereich der zweiten Epitaxieschicht 14 in dieser Ausführungsform). Ein zweiter Schritt (2(D)) des Bildens einer ersten Epitaxieschicht 20 auf der Modifizierungsschicht 18 des Halbleiter-Wafers 10 wird sodann durchgeführt. 2(D) ist eine schematische Querschnittsansicht des durch dieses Herstellungsverfahren erhaltenen Halbleiter-Epitaxiewafers 200.
  • In der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Halbleiter-Wafer 10, der mindestens eines von Kohlenstoff und Stickstoff enthält, als das Substrat verwendet für die Halbleiter-Epitaxiewafer 100 und 200. Kohlenstoff, der in dem Halbleiter-Wafer 10 zugegeben ist, wirkt um das Wachstum von Sauerstoffabscheidungskeimen oder BMDs in der Masse zu fördern. Auf der anderen Seite wirkt Stickstoff, der in dem Halbleiter-Wafer 10 zugegeben ist, um thermisch stabile BMDs, die kaum durch Hochtemperatur-Wärmebehandlungen, wie einem Epitaxieverfahren, beseitigt werden, im Wafervolumen zu bilden. Die in dem Wafer vorhanden BMDs haben die Fähigkeit des Einfangens von Metallverunreinigungen, die von der Rückseite des Halbleiter-Wafers 10 eingemischt sind (IG-Fähigkeit); daher kann die Kohlenstoffkonzentration und der Stickstoffkonzentration in dem Halbleiter-Wafer 10 zu einem geeigneten Bereich, der die Getterfähigkeit des Halbleiter-Wafers 10 verbessert, gesteuert werden.
  • Die Kohlenstoffkonzentration des Halbleiter-Wafers 10 ist bevorzugt 1 × 1015 Atome/cm3 oder mehr und 1 × 1017 Atome/cm3 oder weniger (ASTM F123 1981). Hier kann eine Kohlenstoffkonzentration von 1 × 1015 Atome/cm3 oder mehr zur Förderung der Abscheidung von Sauerstoff in dem Halbleiter-Wafer 10 führen. Des weiteren kann eine Kohlenstoffkonzentration von 1 × 1017 Atome/cm3 oder weniger die Bildung von Versetzungen verhindern beim Züchten eines Einkristall-Siliciumblocks, der ein Material für den Halbleiter-Wafer 10 ist. Beispielsweise wenn der Einkristall-Siliciumblocks durch das CZ-Verfahren gezüchtet wird, kann die Kohlenstoffkonzentration eingestellt werden durch Verändern der Zugabemenge von Kohlenstoffpulver, das zu einem Quarztiegel zugegeben wird.
  • Die Stickstoffkonzentration der Halbleiter-Wafer 10 ist bevorzugt 5 × 1012 Atome/cm3 oder mehr und 5 × 1014 Atome/cm3 oder weniger. Hier ermöglicht eine Stickstoff-Konzentration von 5 × 1012 Atome/cm3 oder mehr die Bildung von BMDs in dem Halbleiter-Wafer 10 in einer Dichte, die ausreicht um Metallverunreinigungen einzufangen. Ferner kann eine Stickstoffkonzentration von 5 × 1014 Atome/cm3 oder weniger die Bildung von epitaxialen Defekte wie Stapelfehlern auf dem Oberflächenbereich der ersten Epitaxieschicht 20 unterdrücken. Mehr bevorzugt ist die Stickstoffkonzentration 1 × 1014 Atome/cm3 oder weniger. Beispielsweise wenn der Einkristall-Siliciumblocks durch das CZ-Verfahren gezüchtet wird, kann die Stickstoffkonzentration eingestellt werden durch Verändern der Zugabemenge von Siliciumnitrid, das zu einem Quarztiegel zugegeben wird.
  • Um eine ausreichende Sauerstoffabscheidungswirkung von Kohlenstoff und Stickstoff in diesen Konzentrationsbereichen zu erreichen, ist die Sauerstoffkonzentration des Halbleiter-Wafers 10 bevorzugt 9 × 1017 Atome/cm3 oder mehr. Ferner ist die Sauerstoffkonzentration bevorzugt 18 × 1017 Atome/cm3 oder weniger (ASTM F121 1979), was epitaxiale Defekte auf dem Oberflächenbereich der ersten Epitaxieschicht 20 unterdrücken kann. Beispielsweise wenn der Einkristall-Siliciumblocks durch das CZ-Verfahren gezüchtet wird, kann die Sauerstoffkonzentration eingestellt werden zum Beispiel durch Verändern der Rotationsgeschwindigkeit des Quarztiegels.
  • Hier wird die technische Bedeutung des Verwendens des Schritts der Bestrahlung mit Cluster-Ionen, der ein charakteristischer Schritt der vorliegenden Erfindung ist, mit der Funktion und Wirkung beschrieben. Die Modifizierungsschicht 18, die als Ergebnis der Bestrahlung mit den Cluster-Ionen 16 gebildet wird, ist eine Region, wo die konstituierenden Elemente der Cluster-Ionen 16 als eine feste Lösung an interstitiellen Kristall-Positionen oder Substitutionspositionen in dem Kristallgitter des Oberflächenbereichs des Halbleiter-Wafers 10 lokalisiert sind, wobei die Region als ein Getter-Stelle fungiert. Der Grund kann wie folgt sein. Nach der Bestrahlung mit Elementen wie Kohlenstoff und Bor in der Form von Cluster-Ionen werden diese Elemente in hoher Dichte an Substitutionspositionen und Zwischenpositionen in dem einkristallinen Silicium lokalisiert. Es wurde experimentell gefunden, dass, wenn Kohlenstoff oder Bor umgewandelt werden in eine feste Lösung zu der Gleichgewichtskonzentration des Siliciumeinkristalls oder höher, sich die feste Löslichkeit der Schwermetalle (Sättigungslöslichkeit von Übergangsmetall) extrem erhöht. Mit anderen Worten scheint es, dass Kohlenstoff oder Bor, umgewandelt in eine feste Lösung zu der Gleichgewichtskonzentration oder höher, die Löslichkeit von Schwermetallen erhöhen, was zu einer deutlich erhöhten Rate des Einfangens der Schwermetalle führt.
  • Hierbei kann, da die Bestrahlung mit den Cluster-Ionen 16 in der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, eine höhere Getterfähigkeit erreicht werden im Vergleich mit dem Fall des Implantierens von Monomer-Ionen; darüber hinaus kann die Wiederherstellungswärmebehandlung entfallen. Daher können die Halbleiter-Epitaxiewafer 100 und 200, die eine höhere Getterfähigkeit erreichen, effizienter hergestellt werden und die Bildung von weißen Punktdefekten in von hinten beleuchteten Festkörper-Bildsensorvorrichtungen, die aus den durch die Herstellungsverfahren erhaltenen Halbleiter-Epitaxiewafern 100 und 200 hergestellt werden, wird im Vergleich zu den herkömmlichen Vorrichtungen voraussichtlich unterdrückt.
  • Man beachte, dass „Cluster-Ionen” hier Cluster bedeutet, die gebildet werden durch Aggregation einer Mehrzahl von Atomen oder Molekülen, die ionisiert werden, indem sie positiv oder negativ geladen werden. Ein Cluster ist ein Volumen-Aggregat mit einer Mehrzahl (typischerweise 2 bis 2000) Atomen oder Molekülen, die miteinander verbunden sind.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung erwägen, dass der Mechanismus der Erzielung einer hohen Getterfähigkeit durch die Bestrahlung mit den Cluster-Ionen 16 wie folgt ist.
  • Wenn beispielsweise Kohlenstoff-Monomer-Ionen implantiert werden in einen Siliciumwafer, sputtern die Monomer-Ionen Siliciumatome, die den zu implantierenden Siliciumwafer bilden, zu einer vorbestimmten Tiefenposition in dem Siliciumwafer, wie in 3(B) gezeigt. Die Implantationstiefe hängt dabei von der Art der konstituierenden Elemente der Implantations-Ionen und der Beschleunigungsspannung der Ionen ab. In diesem Fall ist das Konzentrationsprofil von Kohlenstoff in der Tiefenrichtung des Siliciumwafers relativ breit und der Kohlenstoff-implantierte Bereich erstreckt sich etwa 0,5 μm bis 1 μm. Wenn die Implantation gleichzeitig mit einer Vielzahl von Arten von Ionen bei der gleichen Energie durchgeführt wird, werden leichtere Elemente tiefer implantiert, mit anderen Worten, die Elemente werden in Abhängigkeit von ihrer Masse an verschiedenen Positionen implantiert. Dementsprechend ist das Konzentrationsprofil der implantierten Elemente breiter in einem solchen Fall.
  • Monomer-Ionen werden typischerweise bei einer Beschleunigungsspannung von etwa 150 keV bis 2000 keV implantiert. Da jedoch die Ionen mit Siliciumatomen kollidieren mit der Energie, die zum Abbau der Kristallinität des Oberflächenbereichs des Siliciumwafers führt, in den die Monomer-Ionen implantiert werden. Dementsprechend wird die Kristallinität einer später auf die Waferoberfläche aufzuwachsenen Epitaxieschicht beeinträchtigt. Ferner wird, je höher die Beschleunigungsspannung ist, die Kristallinität desto mehr verschlechtert. Daher ist es erforderlich, eine Wärmebehandlung zur Rückgewinnung der gestörten Kristallinität für eine lange Zeit nach der Ionenimplantation und bei einer hohen Temperatur (Wiederherstellungswärmebehandlung) durchzuführen.
  • Andererseits werden, wenn der Siliciumwafer mit Cluster-Ionen 16 bestrahlt wird, beispielsweise bestehend aus Kohlenstoff und Bor, wie in 3(A) gezeigt, wenn der Siliciumwafer mit den Cluster-Ionen 16 bestrahlt wird, die Ionen sofort zu einem Hochtemperaturzustand von etwa 1350°C bis 1400°C gemacht aufgrund der Bestrahlungsenergie, wodurch Silicium schmilzt. Danach wird das Silicium rasch abgekühlt, um eine feste Lösung von Kohlenstoff und Bor in der Nähe der Oberfläche des Siliciumwafers zu bilden. Entsprechend bedeutet eine „Modifizierungsschicht” hier eine Schicht, in der die konstituierenden Elemente der für die Bestrahlung verwendeten Ionen eine feste Lösung bei interstitiellen Kristallpositionen oder Substitutionspositionen in dem Kristallgitter des Oberflächenbereichs des Silicium-Wafers bilden. Das Konzentrationsprofil von Kohlenstoff und Bor in der Tiefenrichtung des Siliciumwafers ist schärfer als im Vergleich mit dem Fall der Verwendung von Monomer-Ionen, allerdings in Abhängigkeit von der Beschleunigungsspannung und der Cluster-Größe der Cluster-Ionen 16. Die Dicke des Bereichs, in dem der bzw. das zur Bestrahlung verwendete Kohlenstoff und Bor lokalisiert sind (das heißt, die Modifizierungsschicht) ist ein Bereich von etwa 500 nm oder weniger (zum Beispiel etwa 50 nm bis 400 nm). Man beachte, dass die für die Bestrahlung in Form von Cluster-Ionen verwendeten Elemente zu einem gewissen Grad im Verlauf der Bildung der Epitaxieschicht 20 thermisch diffundiert werden. Demgemäß sind nach der Bildung der ersten Epitaxieschicht 20 in dem Konzentrationsprofil von Kohlenstoff und Bor, breite Diffusionsbereiche auf beiden Seiten der Spitzen, die die Lokalisierung von diesen Elementen indizieren, gebildet. Allerdings ändert sich die Dicke der Modifizierungsschicht nicht wesentlich (siehe 5 wie unten beschrieben). Folglich, werden Kohlenstoff und Bor in einer hohen Konzentration in einem örtlich begrenzten Bereich abgeschieden. Da die Modifizierungsschicht 18 ist in der Nähe der Oberfläche des Siliciumwafers gebildet ist, kann ferner Annäherungs-Getterung durchgeführt werden. Es wird davon ausgegangen, dass dies zum Erreichen einer noch höheren Getterfähigkeit führt. Man beachte, dass die Bestrahlung gleichzeitig durchgeführt werden kann mit einer Vielzahl von Arten von Ionen in der Form von Cluster-Ionen.
  • Im allgemeinen wird Bestrahlung mit Cluster-Ionen 16 bei einer Beschleunigungsspannung von etwa 10 keV/Cluster bis 100 keV/Cluster ausgeführt. Da ein Cluster ein Aggregat aus einer Vielzahl von Atomen oder Molekülen ist, können die Ionen bei reduzierter Energie pro einem Atom oder einem Molekül implantiert werden, was zu weniger Beschädigung der Kristalle in dem Siliciumwafers führt. Ferner verschlechtert Cluster-Ionenbestrahlung nicht die Kristallinität eines Halbleiter-Wafers 10 im Vergleich mit der Monomer-Ionenimplantation auch aufgrund des oben beschriebenen Implantationsmechanismus. Dementsprechend kann, nach dem ersten Schritt ohne Durchführung einer Wiederherstellungswärmebehandlung an dem Halbleiter-Wafer 10, der Halbleiter-Wafer 10 in eine epitaxialen Wachstumsvorrichtung übertragen werden, um dem zweiten Schritt unterworfen zu werden.
  • Die Cluster-Ionen 16 können eine Vielzahl von Clustern beinhalten in Abhängigkeit von dem Bindungsmodus, und können erzeugt werden beispielsweise durch die in den folgenden Dokumenten beschriebenen bekannten Verfahren. Verfahren zur Erzeugung von Gasclusterstrahlen werden beschrieben in (1) JP 09-041138 A und (2) JP 04-354865 A . Verfahren zur Erzeugung von Ionenstrahlen werden beschreiben in (1) Junzo Ishikawa, ”Charged particle beam engineering”, ISBN 978-4-339-00734-3 CORONA PUBLISHING, (2) The Institution of Electrical Engineers of Japan, ”Electron/Ion Beam Engineering”, Ohmsha, ISBN 4-88686-217-9, und (3) ”Cluster Ion Beam--Basic and Applications”, THE NIKKAN KOGYO SHIMBUN, ISBN 4-526-05765-7. Im allgemeinen wird eine Nielsen-Ionenquelle oder eine Kaufman-Ionenquelle zur Erzeugung positiv geladener Cluster-Ionen verwendet, während eine Gegenionenquelle mit hohem Strom unter Verwendung von Serienfertigung zum Erzeugen negativ geladener Cluster-Ionen verwendet wird.
  • Die Bedingungen für die Bestrahlung mit Cluster-Ionen 16 werden nachfolgend beschrieben. Erstens umfassen Beispiele der für die Bestrahlung verwendeten Elemente, ohne darauf beschränkt zu sein, Kohlenstoff, Bor, Phosphor, Arsen und Antimon. Jedoch im Hinblick auf das Erreichen höherer Getterfähigkeit enthalten die Cluster-Ionen 16 bevorzugt Kohlenstoff als konstituierendes Element. Kohlenstoffatome an einer Gitterstelle haben einen kleineren kovalente Radius als einkristallines Silicium, so dass eine Druckstelle in dem Siliciumkristallgitter erzeugt wird, was zu hoher Getterfähigkeit zum Anziehen von Verunreinigungen im Gitter führt.
  • Weiterhin enthalten die Cluster-Ionen mehr bevorzugt mindestens zwei Arten von Elementen einschließlich Kohlenstoff als konstituierende Elemente. Da die Arten der effizient zu getternden Metalle abhängig sind von den Arten der abgeschiedenen Elementen, kann eine feste Lösung von zwei oder mehr Arten von Elementen eine größere Vielfalt an Metallverunreinigungen abdecken. Beispielsweise kann Kohlenstoff effizient Nickel gettern, während Bor wirksam Kupfer und Eisen gettern kann.
  • Ferner können die Cluster-Ionen des weiteren ein Dotierungselement als konstituierende Elemente neben Kohlenstoff oder zwei oder mehrere Arten von Elementen einschließlich Kohlenstoff enthalten. Das Dotierungselement kann ein oder mehrere Elemente, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Bor, Phosphor, Arsen und Antimon sein.
  • Die zu ionisierenden Verbindungen sind nicht besonders beschränkt, aber Beispiele von Verbindungen, die in geeigneter Weise ionisiert werden können, umfassen Ethan, Methan, Propan, Dibenzyl (C14H14) und Kohlendioxid (CO2) als Kohlenstoffquellen und Diboran und Decaboran (B10H14) als Bor-Quellen. Wenn beispielsweise ein Mischgas aus Dibenzyl und Decaboran als Materialgas verwendet wird, kann eine Wasserstoffverbindungs-Cluster, in dem Kohlenstoff und Wasserstoff aggregiert sind, hergestellt werden. Alternativ können, wenn Cyclohexan (C6H12) als Materialgas verwendet wird, aus Kohlenstoff und Wasserstoff gebildete Cluster-Ionen erzeugt werden. Ferner werden insbesondere CnHm-(3 ≤ n ≤ 16, 3 ≤ m ≤ 10) Cluster, hergestellt aus Pyren (C16H10), Dibenzyl (C14H14) oder dergleichen, bevorzugt verwendet. Dies liegt daran, dass Cluster-Ionenstrahlen mit einer kleinen Größe leicht gebildet werden können.
  • Ferner werden die Beschleunigungsspannung und die Clustergröße der Cluster-Ionen 16 gesteuert, wodurch die Spitzenposition des Konzentrationsprofils der konstituierenden Elemente in der Tiefenrichtung der Modifizierungsschicht 18 gesteuert wird. „Cluster-Größe” bedeutet hierin die Anzahl der Atome oder Moleküle die einen Cluster konstituieren.
  • In dem ersten Schritt der vorliegenden Erfindung wird hinsichtlich der Erzielung einer höheren Getterfähigkeit, die Bestrahlung mit den Cluster-Ionen 16 bevorzugt so ausgeführt, dass die Spitze des Konzentrationsprofils der konstituierenden Elemente in der Tiefenrichtung der Modifizierungsschicht 18 in einer Tiefe innerhalb von 150 nm von der Oberfläche 10A des Halbleiter-Wafers 10 liegt. Man beachte, dass in dieser Beschreibung in dem Fall, dass die konstituierenden Elemente mindesten zwei Arten von Elementen umfassen, „das Konzentrationsprofil der konstituierenden Elemente in der Tiefenrichtung” die Profile bedeutet in Bezug auf die entsprechenden Einzelelemente, aber nicht in Bezug auf die Summe davon.
  • Für eine Bedingung, die erforderlich ist, um die Spitzenpositionen auf die Tiefenebene festzulegen, wird, wenn CnHm (3 ≤ n ≤ 16, 3 ≤ m ≤ 10) als Cluster-Ionen 16 verwendet wird, die Beschleunigungsspannung je ein Kohlenstoffatom eingestellt auf höher als 0 keV/Atom und 50 keV/Atom oder weniger, und bevorzugt eingestellt auf 40 keV/Atom oder weniger. Ferner ist die Clustergröße 2 bis 100, bevorzugt 60 oder weniger, mehr bevorzugt 50 oder weniger.
  • Zur Einstellung der Beschleunigungsspannung werden häufig die zwei Verfahren (1) Elektrostatische-Feld-Beschleunigung und (2) Oszillierende-Feld-Beschleunigung verwendet. Beispiele für das erstere Verfahren umfassen ein Verfahren, bei dem eine Vielzahl von Elektroden in regelmäßigen Abständen angeordnet sind und die gleiche Spannung dazwischen angelegt wird, wodurch konstante Beschleunigungsfelder in der Richtung der Achsen gebildet werden. Beispiele für das letztere Verfahren umfassen ein Verfahren der linearen Beschleunigung (Linac), bei dem Ionen in einer geraden Linie überführt und mit Hochfrequenzwellen beschleunigt werden. Die Clustergröße kann eingestellt werden durch Steuern des Drucks des aus einer Düse ausgestoßenen Gases, des Drucks eines Vakuumbehälters, der an den Heizdraht angelegten Spannung in der Ionisierung und dergleichen. Die Clustergröße wird bestimmt durch Auffinden der Clusterzahl-Verteilung durch Massenspektrometrie unter Verwendung des oszillierenden Quadrupolfelds oder der Time-of-Flight-Massenspektrometrie, und die Bildung des Mittelwerts der Clusterzahlen.
  • Die Dosierung der Cluster kann durch die Steuerung der Ionenbestrahlungszeit eingestellt werden. Bei der vorliegenden Erfindung ist die Dosis von Kohlenstoff 1 × 1013 Atome/cm2 bis 1 × 1016 Atome/cm2, bevorzugt 5 × 1015 Atome/cm2 oder weniger. In einem Fall einer Kohlenstoff-Dosis von weniger als 1 × 1013 Atome/cm2 würde eine ausreichende Getterfähigkeit nicht erreicht werden, wohingegen eine Dosis von mehr als 1 × 1016 Atome/cm2 große Schäden an der epitaxialen Oberfläche verursachen würde.
  • Nach der vorliegenden Erfindung ist es, wie oben beschrieben, nicht erforderlich eine Wiederherstellungswärmebehandlung unter Verwendung einer Vorrichtung zur schnellen Erwärmung/Kühlung für RTA (Rapid Thermal Annealing), RTO (Rapid Thermal Oxidation) oder dergleichen getrennt von der Epitaxie-Apparatur durchzuführen. Der Grund hierfür ist, dass die Kristallinität des Halbleiter-Wafers 10 ausreichend wiederhergestellt werden kann durch Wasserstoff-Backen, das vor dem epitaxialen Wachstum in einer epitaxialen Vorrichtung zur Bildung der ersten epitaxialen Schicht 20 durchgeführt wird, die unten beschrieben werden. Für die Bedingungen für das Wasserstoff-Backen weist die epitaxiale Wachstumsvorrichtung eine Wasserstoffatmosphäre im Inneren auf. Der Halbleiter-Wafer 10 wird in dem Ofen mit einer Ofentemperatur von 600°C oder mehr und 900°C oder weniger platziert und erhitzt auf einen Temperaturbereich von 1100°C oder mehr bis 1200°C oder weniger bei einer Heizrate von 1°C/s oder höher bis 15°C/s oder weniger, und die Temperatur wird für 30 s oder mehr und 1 min oder weniger gehalten. Dieses Wasserstoff-Backen wird im wesentlichen durchgeführt zur Entfernung von natürlichen Oxidfilmen auf der Oberfläche des Wafers durch einen Reinigungsprozess vor dem Epitaxieschichtwachstum; jedoch kann das Wasserstoff-Backen unter den obigen Bedingungen die Kristallinität des Halbleiter-Wafers 10 ausreichend wiederherstellen.
  • Natürlich kann die Wiederherstellungswärmebehandlung durchgeführt werden unter Verwendung einer von der epitaxialen Vorrichtung getrennten Heizvorrichtung nach dem ersten Schritt vor dem zweiten Schritt. Diese Wiederherstellungswärmebehandlung kann bei 900°C oder mehr und 1200°C oder weniger für 10 s oder mehr und 1 h oder weniger durchgeführt werden. Hierbei ist die Backtemperatur 900°C oder mehr und 1200°C oder weniger, denn wenn sie weniger als 900°C ist, kann die Wirkung der Wiederherstellung der Kristallinität kaum erreicht werden, während, wenn sie mehr als 1200°C ist, Versetzungen gebildet würden aufgrund der Wärmebehandlung bei einer hohen Temperatur und die Wärmelast an der Vorrichtung erhöht werden würde. Ferner ist die Wärmebehandlungszeit 10 s oder mehr und 1 h oder weniger, da, wenn sie weniger als 10 s ist, die Wirkung der Wiederherstellung kaum erreicht würde, während, wenn sie mehr als 1 h ist, die Produktivität abnehmen würde und die Wärmelast an der Vorrichtung erhöht werden würde.
  • Eine solche Wiederherstellungswärmebehandlung kann durchgeführt werden, indem zum Beispiel eine Vorrichtung zur schnellen Erwärmung/Kühlung für RTA oder RTO oder eine Batch-Heizvorrichtung (vertikale Wärmebehandlungsvorrichtung oder horizontale Wärmebehandlungsvorrichtung) verwendet wird. Da die erstere eine Wärmebehandlung unter Verwendung vom Lampenstrahlung durchführt, ist ihre Vorrichtungsstruktur nicht geeignet für die Langzeitbehandlung, und ist geeignet für die Wärmebehandlung für 15 min oder weniger. Andererseits erfordert die letztere viel Zeit, um die Temperatur auf eine vorbestimmte Temperatur zu erhöhen; sie kann jedoch gleichzeitig eine große Anzahl von Wafern auf einmal verarbeiten. Ferner führt die letztere eine Widerstandsheizung durch, was eine Langzeit-Wärmebehandlung ermöglicht. Die verwendete Wärmebehandlungsvorrichtung kann unter Berücksichtigung der Bestrahlungsbedingungen in Bezug auf die Cluster-Ionen 16 in geeigneter Weise ausgewählt werden.
  • Eine epitaxiale Siliciumschicht kann angegeben werden als ein Beispiel für die erste Epitaxieschicht 20, die auf der Modifizierungsschicht 18 gebildet wird, und die epitaxiale Siliciumschicht kann unter typischen Bedingungen hergestellt werden. Zum Beispiel kann ein Ausgangsgas wie Dichlorsilan oder Trichlorsilan in eine Kammer unter Verwendung von Wasserstoff als ein Trägergas eingeführt werden, so dass das Quellenmaterial epitaxial auf dem Halbleiter-Wafer 10 durch CVD bei einer Temperatur im Bereich von etwa 1000°C bis 1200°C aufgewachsen wird, obgleich die Wachstumstemperatur auch von der zu verwendenden Gasquelle abhängt. Die Dicke der ersten Epitaxieschicht 20 ist bevorzugt im Bereich von 1 μm bis 15 μm. Wenn die Dicke weniger als 1 μm ist, würde sich der spezifische Widerstand der ersten Epitaxieschicht 20 durch Ausdiffundieren von Dotierstoffen aus dem Halbleiter-Wafer 10 ändern, während eine Dicke von mehr als 15 μm die spektralen Empfindlichkeitseigenschaften der Festkörper-Bildsensorvorrichtung beeinflussen würde. Die erste Epitaxieschicht 20 wird als Vorrichtungsschicht zur Herstellung einer von hinten beleuchteten Festkörper-Bildsensorvorrichtung verwendet.
  • Bevorzugt wird nach dem ersten Schritt und vor dem zweiten Schritt der Halbleiter-Wafer 10 einer Behandlung zur Förderung der Bildung einer Sauerstoffabscheidung unterworfen. Zum Beispiel wird nachdem der mit den Cluster-Ionen 16 bestrahlte Halbleiter-Wafer 10 in einen vertikalen Heizofen überführt worden ist, die Wärmebehandlung durchgeführt beispielsweise bei 600°C oder mehr und 900°C oder weniger für 15 Minuten oder mehr und 4 h oder weniger. Diese Wärmebehandlung führt zu der Bildung von BMDs in ausreichender Dichte, wodurch eine Getterfähigkeit gegenüber metallischen Verunreinigungen erzielt wird, die von der Rückseite der epitaxialen Halbleiter-Wafer 100 und 200 eingemischt sind. Ferner kann die Wärmebehandlung auch die obige Wiederherstellungswärmebehandlung Bedeckung abdecken.
  • Als nächstes werden die nach den obigen Herstellungsverfahren hergestellten Halbleiter-Epitaxiewafer 100 und 200 beschrieben. Der Halbleiter-Epitaxiewafer 100 gemäß der ersten Ausführungsform und der Halbleiter-Epitaxiewafer 200 gemäß der zweiten Ausführungsform umfassen: den Halbleiter-Wafer 10, der mindestens eines von Kohlenstoff und Stickstoff enthält; die Modifizierungsschicht 18, gebildet aus einem bestimmten Element, enthalten als feste Lösung in dem Halbleiter-Wafer 10, wobei die Modifizierungsschicht 18 auf der Oberfläche des Halbleiter-Wafers 10 gebildet ist; und die erste Epitaxieschicht 20 auf der Modifizierungsschicht 18, wie gezeigt in 1(C) und 2(D). Hierbei ist die Halbwertsbreite W des Konzentrationsprofils der bestimmten Elemente in der Modifizierungsschicht 18 100 nm oder weniger.
  • Insbesondere können gemäß dem Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Epitaxiewafers gemäß der vorliegenden Erfindung die die Cluster-Ionen konstituierenden Elemente in einer hohen Konzentration in einem lokalisierten Bereich abgeschieden werden, verglichen mit der Monomer-Ionenimplantation, was zu einer Halbwertsbreite W von 100 nm oder weniger führt. Die untere Grenze davon kann eingestellt werden auf 10 nm. Man beachte, dass „Konzentrationsprofil in der Tiefenrichtung” hier eine Konzentrationsverteilung in der Tiefenrichtung bedeutet, die durch Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS) gemessen wird. Ferner bedeutet „die Halbwertsbreite des Konzentrationsprofils der bestimmten Elemente in der Tiefenrichtung” die Halbwertsbreite des Konzentrationsprofils der bestimmte Elemente, die durch SIMS gemessen wird, wobei die Epitaxieschicht auf 1 μm verdünnt ist unter Berücksichtigung der Messgenauigkeit, wenn die Dicke der Epitaxieschicht 1 μm übersteigt.
  • Die Kohlenstoffkonzentration des Halbleiter-Wafers 10 ist bevorzugt 1 × 1015 Atome/cm3 oder mehr und 1 × 1017 Atome/cm3 oder weniger (ASTM F123 1981), während die Stickstoffkonzentration davon bevorzugt 5 × 1012 Atome/cm3 oder mehr und 5 × 1014 Atome/cm3 oder weniger ist, wie oben angegeben. Außerdem ist, um eine ausreichende Wirkung der Sauerstoffabscheidung von Kohlenstoff und Stickstoff in diesen Konzentrationsbereichen zu erreichen, die Sauerstoffkonzentration des Halbleiter-Wafers 10 bevorzugt 9 × 1017 Atome/cm3 oder mehr (ASTM F121 1979), wie ebenfalls oben angegeben.
  • Des weiteren sind die bestimmten Elemente nicht besonders beschränkt, solange sie andere Elemente als Silicium sind. Jedoch sind Kohlenstoff oder mindestens zwei Arten von Elementen einschließlich Kohlenstoff bevorzugt, wie oben beschrieben. Darüber hinaus können die bestimmten Elemente Dotierungselemente enthalten, und die Dotierungselemente können ein oder mehrere Elemente, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Bor, Phosphor, Arsen und Antimon sein.
  • Im Hinblick auf das Erreichen höherer Getterfähigkeit für die Halbleiter-Epitaxiewafer 100 und 200, liegt die Spitze des Konzentrationsprofils in der Modifizierungsschicht 18 in einer Tiefe innerhalb von 150 nm von der Oberfläche des Halbleiter-Wafers 10. Die Spitzenkonzentration des Konzentrationsprofils ist bevorzugt 1 × 1015 Atome/cm3 oder mehr, stärker bevorzugt im Bereich von 1 × 1017 Atome/cm3 bis 1 × 1022 Atome/cm3, mehr bevorzugt im Bereich von 1 × 1019 Atome/cm3 bis 1 × 1021 Atome/cm3.
  • Ferner kann die Dicke der Modifizierungsschicht 18 in der Tiefenrichtung ungefähr in dem Bereich von 30 nm bis 400 nm liegen.
  • Gemäß den Halbleiter-Epitaxiewafern 100 und 200 dieser Ausführungsform kann eine höhere Getterfähigkeit als herkömmlich erreicht werden, was es ermöglicht, Metallkontamination weiter zu unterdrücken.
  • Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Festkörper-Bildsensorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Festkörper-Bildsensorvorrichtung gebildet werden auf einem nach den obigen Herstellungsverfahren hergestellten Halbleiter-Epitaxiewafer oder einem obigen Halbleiter-Epitaxiewafer, und zwar auf der ersten Epitaxieschicht 20, die sich in dem Oberflächenbereich der Halbleiter-Epitaxiewafer 100 und 200 befindet. Bei den durch diese Herstellungsverfahren erhaltenen Festkörper-Bildsensorvorrichtungen können Weißpunktdefekte ausreichend unterdrückt werden als herkömmlich.
  • Typische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind oben beschrieben worden; jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Zum Beispiel können zwei Schichten von Epitaxieschichten auf dem Halbleiter-Wafer 10 gebildet werden.
  • BEISPIELE
  • (Erfindungsbeispiele 1 bis 5)
  • Die Beispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend beschrieben.
  • Zuerst wurde ein Einkristall-Siliciumblock, enthaltend mindestens eines von Kohlenstoff oder Stickstoff, in einer in Tabelle 1 gezeigten Konzentration durch das CZ-Verfahren gezüchtet. Aus dem erhaltenen Einkristall-Siliciumblock wurden n-Typ-Siliciumwafer (Durchmesser: 300 mm, Dicke: 775 μm, Dotierstoff: Phosphor, Dotierstoffkonzentration: 4 × 1014 Atome/cm3, Sauerstoffkonzentration: 15 × 1017 Atome) hergestellt. Als nächstes wurden C5H5-Cluster als Cluster-Ionen erzeugt unter Verwendung eines Cluster-Ionengenerators (CLARIS von Nissin Ion Equipment Co., Ltd.) und die Oberfläche jeder Siliciumwaferschicht wurde mit den Clustern bestrahlt unter den Bedingungen einer Dosis: 9,00 × 1013 Clusters/cm2 (Kohlenstoff-Dosis: 4,5 × 1014 Atome/cm2), und einer Beschleunigungsspannung: 14,77 keV/Atom pro einem Kohlenstoffatom. Anschließend wurde jeder Siliciumwafer HF-gereinigt und dann in eine Einzel-Wafer-Verarbeitungs-Epitaxiewachstumsvorrichtung (hergestellt von Applied Materials, Inc.) überführt und in der Vorrichtung für 30 s einem Wasserstoff-Backen bei 1120°C unterworfen. Danach wurde eine epitaxiale Siliciumschicht (Dicke: 6 μm, Art der Dotierung: Phosphor, Dotierstoffkonzentration: 1 × 1015 Atome/cm3) epitaxial auf dem Siliciumwafer durch CVD bei 1150°C aufgewachsen unter Verwendung von Wasserstoff als Trägergas und Trichlorsilan als Ausgangsgas, wodurch ein epitaxialer Siliciumwafer der vorliegenden Erfindung erhalten wurde.
  • (Vergleichsbeispiele 1 bis 5)
  • Epitaxiale Siliciumwafer gemäß den Vergleichsbeispielen 1 bis 5 wurden in der gleichen Weise hergestellt wie die Erfindungsbeispiele 1 bis 5, außer dass Kohlenstoff-Monomer-Ionen gebildet wurden unter Verwendung von CO2 als Materialgas und ein Monomer-Ionenimplantationsschritt durchgeführt wurde unter den Bedingungen einer Dosis: 9,00 × 1013 Atome/cm2 und einer Beschleunigungsspannung: 300 keV/Atom anstelle des Schritts der Bestrahlung mit Cluster-Ionen.
  • (Vergleichsbeispiel 6)
  • Ein epitaxialer Siliciumwafers gemäß dem Vergleichsbeispiel 6 wurde unter den gleichen Bedingungen hergestellt wie in Erfindungsbeispiel 1, außer dass die Bestrahlung mit Cluster-Ionen nicht durchgeführt wurde.
  • (Vergleichsbeispiel 7)
  • Ein epitaxialer Siliciumwafers gemäß dem Vergleichsbeispiel 7 wurde unter den gleichen Bedingungen hergestellt wie in Erfindungsbeispiel 3, außer dass die Bestrahlung mit Cluster-Ionen nicht durchgeführt wurde.
  • (Vergleichsbeispiel 8)
  • Ein epitaxialer Siliciumwafers gemäß dem Vergleichsbeispiel 8 wurde unter den gleichen Bedingungen hergestellt wie in Erfindungsbeispiel 1, außer dass die Bestrahlung mit Cluster-Ionen nicht durchgeführt wurde und weder Kohlenstoff noch Stickstoff zugegeben wurde.
  • Die in den obigen Erfindungsbeispielen und Vergleichsbeispielen hergestellten Proben wurden ausgewertet.
  • (1) SIMS
  • Zuerst wurde, um den Unterschied zwischen den Kohlenstoffprofilen unmittelbar nach der Cluster-Ionenbestrahlung und unmittelbar nach der Monomer-Ionenimplantation zu klären, für Erfindungsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1, SIMS durchgeführt an dem Siliciumwafer vor der Bildung einer Epitaxieschicht. Die erhaltenen Kohlenstoffkonzentrationsprofile sind in 4 zum Vergleich gezeigt. Dabei entspricht die horizontale Achse in 4 der Tiefe von der Oberfläche des Siliciumwafers.
  • Als nächstes wurden die epitaxialen Siliciumwafer von Erfindungsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 der SIMS unterzogen. Die erhaltenen Kohlenstoffkonzentrationsprofile sind in 5 gezeigt. Die horizontale Achse in 5 entspricht der Tiefe von der Oberfläche des epitaxialen Siliciumwafers.
  • Tabelle 1 zeigt die Halbwertsbreite des Kohlenstoffkonzentrationsprofils von jeder in den Erfindungsbeispielen und Vergleichsbeispielen hergestellten Probe, erhalten nach Durchführung der SIMS auf der auf 1 μm verdünnten Epitaxieschicht. Wie oben erwähnt, ist die in der Tabelle 1 gezeigte Halbwertsbreite, die Halbwertsbreite, die erhalten wurde durch Ausführen von SIMS auf der auf 1 μm verdünnten Epitaxieschicht, so dass sich die in Tabelle 1 gezeigte Halbwertsbreite von der Halbwertsbreite in der 5 unterscheidet. Tabelle 1 zeigt auch die Spitzenpositionen und die Spitzenkonzentrationen der durch SIMS auf den verdünnten Epitaxiewafern erhalten Konzentrationen.
  • Figure DE112013005407T5_0002
  • Wie in 4 gezeigt ist anhand des Vergleichs zwischen den Kohlenstoffprofilen des Siliciumwafers unmittelbar nach der Cluster-Ionenbestrahlung in Erfindungsbeispiel 1 und des Siliciumwafers vor Bildung der Epitaxieschicht, das heißt, eines Zwischenprodukts in Vergleichsbeispiel 1 unmittelbar nach der Monomer-Ionen-Implantation, ist das Kohlenstoffkonzentrationsprofil scharf im Fall der Cluster-Ionenbestrahlung, während das Kohlenstoffkonzentrationsprofil breit ist im Fall der Monomer-Ionenimplantation. Daher wird das Kohlenstoffkonzentrationsprofil nach der Bildung der Epitaxieschicht vermutlich die gleiche Tendenz haben. Wie auch bei dem Kohlenstoff-Konzentrationsprofil gesehen werden kann, das erhalten wurde nach dem Bilden der Epitaxieschicht auf den Zwischenprodukten (5), wurde durch die Cluster-Ionenbestrahlung eine Modifizierungsschicht tatsächlich in einer höheren Konzentration in einem mehr lokalisierten Bereich gebildet als durch die Monomer-Ionenimplantation. Obwohl nicht gezeigt, wurden Konzentrationsprofile, die die gleiche Neigung haben, in den Erfindungsbeispielen 2 bis 5 und den Vergleichsbeispielen 2 bis 5 erhalten.
  • (2) Bewertung der Getterfähigkeit
  • Die Oberfläche der epitaxialen Siliciumwafer in jeder der in den Erfindungsbeispielen und Vergleichsbeispielen hergestellten Proben wurde absichtlich kontaminiert durch das Schleuderbeschichtungskontaminationsverfahren unter Verwendung eines Ni-Verunreinigungsmittels (1,0 × 1012/cm2) und dann einer Wärmebehandlung bei 900°C für 30 Minuten unterworfen. Danach wurde SIMS wurde durchgeführt. Für die Erfindungsbeispiele und Vergleichsbeispiele wurde die Getterfähigkeit durch Bewerten des Spitzenwertes des Ni-Konzentration bewertet. Diese Bewertung wurde vorgenommen durch Klassifizieren der Werte der Spitzenkonzentration des Ni-Konzentrationsprofils gemäß den folgenden Kriterien. Die erhaltenen Bewertungsergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.

    ++: 1 × 1017 Atome/cm3 oder mehr

    +: 7,5 × 1016 Atome/cm3 oder mehr und weniger als 1 × 1017 Atome/cm3

    –: weniger als 7,5 × 1016 Atome/cm3
  • Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, mit Bezug auf jeden epitaxialen Siliciumwafer der Erfindungsbeispiele 1 bis 5, ist der Spitzenwert der Ni-Konzentration 1 × 1017 Atome/cm3 oder mehr und die durch Bestrahlung mit Cluster-Ionen gebildete Modifizierungsschicht fängt eine große Menge an Ni ein, wodurch eine hohe Getterfähigkeit erzielt wird. Wie in Tabelle 1 gezeigt wird, ist bei jedem der Erfindungsbeispiele 1 bis 5, bei denen die Cluster-Ionenbestrahlung durchgeführt wurde, die Halbwertsbreite 100 nm oder weniger, während bei jedem der Vergleichsbeispiele 1 bis 5, bei denen die Monomer-Ionenimplantation durchgeführt wurde, die Halbwertsbreite mehr als 100 nm ist. Dementsprechend kann davon ausgegangen werden, dass in den Erfindungsbeispielen 1 bis 5, bei denen die Cluster-Ionenbestrahlung durchgeführt wurde, höhere Getterfähigkeit erreicht werden kann, da die Halbwertsbreite des Kohlenstoffkonzentrationsprofils kleiner als in den Vergleichsbeispielen 1 bis 5 ist, bei denen die Monomer-Ionenimplantation durchgeführt wurde. Man beachte, dass in jedem der Vergleichsbeispiele 6 bis 8, bei denen die Cluster-Ionenbestrahlung und die Monomer-Ionenimplantation nicht durchgeführt wurden, der Spitzenwert der Ni-Konzentration weniger als 7,5 × 1016 Atome/cm3 betrug und die Getterfähigkeit niedrig war.
  • (3) Bewertung der BMD-Dichte
  • Jeder der in den Erfindungsbeispielen und Vergleichsbeispielen hergestellten epitaxialen Siliciumwafer wurde einer Wärmebehandlung bei 800°C für 4 Stunden und bei 1000°C für 16 Stunden unterworfen, und die Dichte von BMDs in dem Siliciumwafer (Volumen-Wafer) wurde bestimmt. Die Dichte wurde bestimmt durch Spalten des Siliciumwafers und Durchführen vom leichtem Ätzen (Ätzmenge: 2 μm) an der Spaltebene, gefolgt von Beobachtung der Waferspaltung mit einem optischen Mikroskop.
  • Als Ergebnis wurde gefunden, dass bei jedem der in den Erfindungsbeispielen 1 bis 5 und Vergleichsbeispielen 1 bis 7 hergestellten epitaxialen Siliciumwafern, BMDs gebildet wurden mit 1 × 106 Atome/cm2 oder mehr. Dies wird auf die Zugabe von Kohlenstoff und/oder Stickstoff zu dem Siliciumwafer zurückgeführt. Andererseits war bei dem in Vergleichsbeispiel 8 hergestellten Probenwafer die BMD-Dichte 0,1 × 106 Atome/cm2 oder weniger, da weder Kohlenstoff noch Stickstoff zugegeben wurde.
  • (4) Bewertung von epitaxialen Defekten
  • Die Oberfläche des Epitaxiewafers in jeder der durch die Erfindungsbeispiele und Vergleichsbeispielen hergestellten Proben wurde beobachtet und bewertet unter Verwendung eines Surfscan SP-2, hergestellt von KLA-Tencor Corporation, um die Bildung von LPDs zu untersuchen. Dabei war der Beobachtungsmodus der schräge Modus (Schrägeinfall-Modus) und die Oberflächenvertiefungen wurden untersucht basierend auf dem Verhältnis der gemessenen Größen unter Verwendung von breiten/schmalen Kanälen. Anschließend wurde bestimmt, ob die LPDs Stapelfehler (SF) waren oder nicht, durch die Beobachtung und Auswertung des Bereichs, wo die LPDs gebildet sind unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops (SEM).
  • Folglich war für jeden der epitaxialen Siliciumwafer in den Erfindungsbeispielen 1 bis 5 und Vergleichsbeispielen 6 bis 8 die Anzahl der auf der Epitaxieschichtoberfläche beobachteten SFs 5/Wafer oder weniger, während bei jedem der epitaxiale Siliciumwafer in den Vergleichsbeispielen 1 bis 5, bei denen die Monomer-Ionenimplantation durchgeführt wurde, SFs beobachtet wurden in einer Anzahl von 10/Wafer oder mehr. Dies kann darauf zurückgeführt werden, dass eine Wiederherstellungswärmebehandlung nicht durchgeführt wurde vor dem epitaxialen Wachstumsverfahren in den Vergleichsbeispielen 1 bis 5, was zu dem epitaxialen Wachstums mit gestörter Kristallinität an dem Waferoberflächenbereich aufgrund der Monomer-Ionenimplantation führt.
  • GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
  • Die vorliegende Erfindung macht es möglich, effizient eine Halbleiter-Epitaxiewafer herzustellen, der Metallbelverunreinigung durch das Erreichen höherer Getterfähigkeit unterdrücken kann. Somit ist die Erfindung nützlich in der Halbleiter-Waferproduktionsindustrie.
  • Bezugszeichenliste
    • 100, 200
    Halbleiter-Epitaxiewafer
    10
    Halbleiter-Wafer
    10A
    Oberfläche des Halbleiter-Wafers
    12
    Volumen-Halbleiter-Wafer
    14
    zweite Epitaxieschicht
    16
    Cluster-Ionen
    18
    Modifizierungsschicht
    20
    erste Epitaxieschicht

Claims (21)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Epitaxiewafers, umfassend: einen ersten Schritt des Bestrahlens eines Halbleiter-Wafers, der mindestens eines von Kohlenstoff und Stickstoff enthält, mit Cluster-Ionen, wodurch eine Modifizierungsschicht aus einem konstituierenden Element der Cluster-Ionen, enthalten als feste Lösung, in einem Oberflächenbereich des Halbleiter-Wafers gebildet wird; und einen zweiten Schritt der Bildung einer ersten Epitaxieschicht auf der Modifizierungsschicht des Halbleiter-Wafers.
  2. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Epitaxiewafers gemäß Anspruch 1, wobei der Halbleiter-Wafer ein Siliciumwafer ist.
  3. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Epitaxiewafers gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Halbleiter-Wafer ein Epitaxiewafer ist, in dem eine zweite Epitaxieschicht auf einer Oberfläche eines Siliciumwafers gebildet ist, und in dem ersten Schritt die Modifizierungsschicht auf einer Oberfläche der zweiten Epitaxieschicht gebildet wird.
  4. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Epitaxiewafers gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kohlenstoffkonzentration des Halbleiter-Wafers 1 × 1015 Atome/cm3 oder mehr und 1 × 1017 Atome/cm3 oder weniger (ASTM F123 1981) ist, während die Stickstoff-Konzentration davon 5 × 1012 Atome/cm3 oder mehr und 5 × 1014 Atome/cm3 oder weniger ist.
  5. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Epitaxiewafers gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Sauerstoffkonzentration des Halbleiter-Wafers 9 × 1017 Atome/cm3 oder mehr und 18 × 1017 Atome/cm3 oder weniger (ASTM F121 1979) ist.
  6. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Epitaxiewafers gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei nach dem ersten Schritt und vor dem zweiten Schritt der Halbleiter-Wafer einer Wärmebehandlung unterworfen wird zur Förderung der Bildung einer Sauerstoffabscheidung.
  7. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Epitaxiewafers gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Cluster-Ionen Kohlenstoff als konstituierendes Element enthalten.
  8. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Epitaxiewafers gemäß Anspruch 7, wobei die Cluster-Ionen mindestens zwei Arten von Elementen einschließlich Kohlenstoff als konstituierende Elemente enthalten.
  9. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Epitaxiewafers gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei die Cluster-Ionen des weiteren ein oder mehrere Dotierungselemente, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Bor, Phosphor, Arsen und Antimon enthalten.
  10. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Epitaxiewafers gemäß Anspruch 9, wobei der erste Schritt durchgeführt wird unter den Bedingungen: einer Beschleunigungsspannung von 50 keV/Atom oder weniger pro einem Kohlenstoffatom, einer Clustergröße von 100 oder weniger und einer Kohlenstoffdosis von 1 × 1016 Atome/cm2 oder weniger.
  11. Halbleiter-Epitaxiewafer, umfassend: einen Halbleiter-Wafer, der mindestens eines von Kohlenstoff und Stickstoff enthält; eine Modifizierungsschicht, gebildet aus einem bestimmten Element, enthalten als feste Lösung, in dem Halbleiter-Wafer, wobei die Modifizierungsschicht in einem Oberflächenbereich des Halbleiter-Wafers gebildet ist; und eine erste Epitaxie-Schicht auf der Modifizierungsschicht, wobei die Halbwertsbreite des Konzentrationsprofils des bestimmten Elements in der Tiefenrichtung der Modifizierungsschicht 100 nm oder weniger ist.
  12. Halbleiter-Epitaxiewafer gemäß Anspruch 11, wobei der Halbleiter-Wafer ein Siliciumwafer ist.
  13. Halbleiter-Epitaxiewafer gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei der Halbleiter-Wafer ein Epitaxiewafer ist, in dem eine zweite Epitaxieschicht auf einer Oberfläche eines Siliciumwafers gebildet ist, und die Modifizierungsschicht in einem Oberflächenbereich der zweiten Epitaxieschicht liegt.
  14. Halbleiter-Epitaxiewafer gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Kohlenstoffkonzentration des Halbleiter-Wafers 1 × 1015 Atome/cm3 oder mehr und 1 × 1017 Atome/cm3 oder weniger (ASTM F123 1981) ist, während die Stickstoffkonzentration davon 5 × 1012 Atome/cm3 oder mehr und 5 × 1014 Atome/cm3 oder weniger ist.
  15. Halbleiter-Epitaxiewafer gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Sauerstoffkonzentration des Halbleiter-Wafers 9 × 1017 Atome/cm3 oder mehr und 18 × 1017 Atome/cm3 oder weniger (ASTM F121 1979) ist.
  16. Halbleiter-Epitaxiewafer gemäß einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei der Spitzenwert des Konzentrationsprofils der Modifizierungsschicht in einer Tiefe innerhalb von 150 nm von der Oberfläche des Halbleiter-Wafers liegt.
  17. Halbleiter-Epitaxiewafer gemäß einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei die Spitzenkonzentration des Konzentrationsprofils der Modifizierungsschicht 1 × 1015 Atome/cm3 oder mehr beträgt.
  18. Halbleiter-Epitaxiewafer gemäß einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei die bestimmten Elemente Kohlenstoff umfassen.
  19. Halbleiter-Epitaxiewafer gemäß Anspruch 18, wobei die bestimmten Elemente zumindest zwei Arten von Elementen einschließlich Kohlenstoff umfassen.
  20. Halbleiter-Epitaxiewafer gemäß Anspruch 18 oder 19, wobei die bestimmten Elemente des weiteren eines oder mehrere Dotierungselemente, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Bor, Phosphor, Arsen und Antimon, enthalten.
  21. Verfahren zur Herstellung einer Festkörper-Bildsensorvorrichtung, wobei eine Festkörper-Bildsensorvorrichtung gebildet wird auf der ersten Epitaxieschicht in dem Oberflächenbereich des Halbleiter-Epitaxiewafers, der durch das Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 hergestellt worden ist, oder des Halbleiter-Epitaxiewafers nach einem der Ansprüche 11 bis 20.
DE112013005407.8T 2012-11-13 2013-11-11 Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-Epitaxiewafern, Halbleiter-Epitaxiewafer, und Verfahren zur Herstellung von Festkörper-Bildsensorvorrichtungen Active DE112013005407B4 (de)

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