JP2017112276A - 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
(1)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工程は、前記半導体ウェーハの温度を25℃より高く保持した状態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。
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18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18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。
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18に、埋め込み型フォトダイオード等の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。
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、シリコンウェーハの表面に照射し、改質層を形成した。このときの基板温度および炭素のドーズ量は、表1に記載の条件とした。炭素1原子当りの加速電圧は23.4keV/atom、ビーム電流値は800μA、Tilt:0°、Twist:0°とした。基板温度50℃は、クラスターイオン照射装置内でステージを冷却するための冷媒を常温の純水とすることにより実現した。
各試験例で作製したシリコンエピタキシャルウェーハの表面を、Ni汚染液液(ともに1.0×1013/cm2)でスピンコート汚染法を用いて故意に汚染し、引き続き900℃、30分の熱処理を施した。その後、SIMS測定を行い、改質層に捕獲されたNi捕獲量(Niプルファイルの積分値)を測定した。結果を表1に示す。
各試験例で作製したシリコンエピタキシャルウェーハのエピタキシャル層の表面をSurfscan SP1(KLA−Tencor社製)にてNormalモードにて測定を行い、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して測定した。結果を表1に示す。
基板温度及び炭素ドーズ量を表2に示すものとした以外は実験例1と同じ条件としてシリコンウェーハにC3H5クラスターを照射した場合について、以下に方法でシミュレーション実験を行った。
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
18 エピタキシャル層
Claims (9)
- 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工程は、前記半導体ウェーハの温度を25℃より高く保持した状態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。 - 前記第1工程は、前記半導体ウェーハの温度を50℃以上に保持した状態で行う請求項1に記載の半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。
- 前記第1工程は、前記半導体ウェーハの温度を700℃以下に保持した状態で行う請求項1又は2に記載の半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。
- 前記半導体ウェーハが、シリコンウェーハである請求項1〜3のいずれか一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のいずれか一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。
- 前記第1工程において、炭素のドーズ量が1×1013atoms/cm2〜1×1016atoms/cm2である請求項5〜7のいずれか一項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1〜8のいずれか一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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