JP2015216296A - 半導体エピタキシャルウェーハの製造方法および固体撮像素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
すなわち、本発明の半導体エピタキシャルウェーハの製造方法は、
試験用半導体ウェーハの表面にクラスターイオンを照射して、該試験用半導体ウェーハの表面部に、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クラスターイオン照射工程と、
前記クラスターイオン照射工程後に、前記表面部のHaze値を測定するHaze測定工程と、
前記Haze測定工程後に、前記試験用半導体ウェーハの改質層上にエピタキシャル層を形成する工程と、
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前記Haze値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Haze値を求め、
前記試験用半導体ウェーハと同種の半導体ウェーハの表面に前記クラスターイオンを照射して、該半導体ウェーハの表面部に、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、
前記半導体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工程は、前記半導体ウェーハの表面部のHaze値が前記目標Haze値となる条件で行うことを特徴とする。
半導体ウェーハの表面にクラスターイオンを照射して、該半導体ウェーハの表面部に、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、
前記半導体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、予め求めた、前記表面部のHaze値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。
本発明の一実施形態による半導体エピタキシャルウェーハ100の製造方法は、図1に示すように、半導体ウェーハ10の表面10Aにクラスターイオン12を照射して、半導体ウェーハ10の表面部に、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、半導体ウェーハ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。
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:5.0×1014atoms/cm3)を用意した。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、シクロヘキサンよりC3H5クラスターを生成して、炭素のドーズ量を種々の値として、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。
さらに、クラスターイオン種を、C16H10より生成したC5H5クラスターとした以外は、実験例1と同じ実験を行った。
図3に、実験例1および2における、炭素のドーズ量と測定したHaze値との関係を示す。図4に、測定したHaze値とエピタキシャル欠陥数との関係を示す。
上記実験例に示したように、本実施形態ではまず、試験用半導体ウェーハの表面にクラスターイオンを照射して、該試験用半導体ウェーハの表面部に、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クラスターイオン照射工程と、前記クラスターイオン照射工程後に、前記表面部のHaze値を測定するHaze測定工程と、前記Haze測定工程後に、前記試験用半導体ウェーハの改質層上にエピタキシャル層を形成する工程と、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。
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半導体エピタキシャルウェーハ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。
10 半導体ウェーハ
10A 半導体ウェーハの表面
12 クラスターイオン
14 改質層
20 エピタキシャル層
Claims (10)
- 試験用半導体ウェーハの表面にクラスターイオンを照射して、該試験用半導体ウェーハの表面部に、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クラスターイオン照射工程と、
前記クラスターイオン照射工程後に、前記表面部のHaze値を測定するHaze測定工程と、
前記Haze測定工程後に、前記試験用半導体ウェーハの改質層上にエピタキシャル層を形成する工程と、
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前記Haze値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Haze値を求め、
前記試験用半導体ウェーハと同種の半導体ウェーハの表面に前記クラスターイオンを照射して、該半導体ウェーハの表面部に、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、
前記半導体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工程は、前記半導体ウェーハの表面部のHaze値が前記目標Haze値となる条件で行うことを特徴とする半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。 - 前記試験は、前記クラスターイオン照射条件として、同一クラスターサイズの複数のドーズ量にてくり返し、
前記ドーズ量と前記Haze値との関係に基づき、前記目標Haze値となる目標ドーズ量を求め、
前記第1工程は、前記目標ドーズ量の条件で行う請求項1に記載の半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。 - 前記試験により、複数のクラスターサイズについて、前記ドーズ量と前記Haze値との関係を求め、前記クラスターサイズごとに、前記目標Haze値となる目標ドーズ量を求め、
前記第1工程は、照射する前記クラスターイオンのクラスターサイズに対応する前記目標ドーズ量の条件で行う請求項2に記載の半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。 - 前記Haze測定工程では、光散乱方式のパーティクルカウンターを用いて、前記試験用半導体ウェーハの表面から前記改質層の全体を含む深さ領域における光散乱強度(Haze)を測定する請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。
- 前記クラスターイオンが、構成元素として炭素を含む請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。
- 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請求項5に記載の半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。
- 前記クラスターイオンの炭素数が16個以下である請求項5または6に記載の半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。
- 半導体ウェーハの表面にクラスターイオンを照射して、該半導体ウェーハの表面部に、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、
前記半導体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、予め求めた、前記表面部のHaze値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半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。 - 前記第1工程では、予め求めた、前記表面部のHaze値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、前記表面部のHaze値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8に記載の半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の製造方法で製造された半導体エピタキシャルウェーハの、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。
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