JP5440693B2 - シリコンエピタキシャルウエーハ、シリコンエピタキシャルウエーハの製造方法、及び半導体素子又は集積回路の製造方法 - Google Patents
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Description
そのため、特に、シリコン基板の抵抗率がオン抵抗に強く影響するパワーMOSでは、シリコン基板の低抵抗化が積極的に進められてきている。
これによって以前は5mΩcm程度が下限であった低耐圧パワーMOS用エピタキシャルウエーハのシリコン基板の抵抗率は、最近では1mΩcm以下まで下げられてきている。
しかし、ヒ素を高濃度にドープしようとすると電気的に不活性となるドーパントが増えてしまうという問題がある。また、アンチモンでは固溶度が低く、高濃度にドープした結晶そのものの製造に限界がある。そして、結晶成長時やエピタキシャル成長時に結晶欠陥が発生しやすくなるという問題もある。
すなわち、N型の極めて低い抵抗率のシリコン基板を用いようとした場合、ドーパントの一部が格子間位置に入るようになり電気的に不活性になったり、結晶に固溶できなくなって、結晶欠陥が生じやすくなるヒ素やアンチモンを用いることが出来ないので、赤燐をドープ剤として用いることが必要となる。
ボロンは比較的容易に高濃度のドーピングが可能であるので、素子製造工程の熱処理の低温化に伴って5mΩcm程度から更に低抵抗化されてきている。オートドープやアウトディフュージョンの影響がない範囲で、低耐圧パワーMOS等を中心としてP型シリコン基板の低抵抗化が進められてきている。
これに対し、シリコン基板の裏面を酸化膜でシールすることによって、オートドーピングの制御を行う技術は古くから利用されてきている(例えば特許文献1参照)。
そしてエピタキシャル層の抵抗率を安定化させるために、エピタキシャル層厚を厚くする必要が生じるが、それが素子のオン抵抗の悪化等を招くという矛盾も抱えている。
しかし、基板表面側からのアウトディフュージョンは防止できていないため、エピタキシャル成長時、及び素子製作時の基板とエピタキシャル層の境界におけるドーパント濃度が変化する領域(遷移領域)の制御には、課題が残されている。
また、エピタキシャル層が形成される側の表面に炭素イオン注入層が形成されたものであるので、シリコン基板の炭素イオン注入層ではシリコン結晶格子に高濃度の炭素が取り込まれることにより、空孔の増大、格子間シリコンの減少が起こる。格子間シリコンの減少はリンやボロンが格子間に押し出される機会が減少して、ボロン、リンといったシリコンより結合半径の小さな原子の(キックアウト型)拡散は著しく抑制されたものとなる。これによって、エピタキシャル層の形成の際の熱処理や素子製造時の熱処理におけるシリコン基板からエピタキシャル層へのアウトディフュージョンが抑制されたものとなる。
これらの効果によって、所望の抵抗率のエピタキシャル層と従来より更に低抵抗率なシリコン基板からなる、低耐圧パワーMOSや撮像素子等の所定の電気特性を得ることができるシリコンエピタキシャルウエーハとなる。
このように、炭素イオンのドーズ量が3.0×1014atoms/cm2以上であれば、リンまたはボロンのシリコン基板表面側における外方への拡散をより強力に抑制されたものとすることができ、より所望の抵抗率分布を有するシリコンエピタキシャルウエーハとすることができる。
このように、炭素イオン注入層が形成された位置より表面側までCVD酸化膜に覆われたものとすることによって、ボロン又はリンが高濃度にドープされたシリコン基板がCVD酸化膜と炭素イオン注入層によってシールされたものとなり、ボロン又はリンのアウトディフュージョンやオートドープが更に強力に抑制されたものとなり、更に所望の設計値のエピタキシャル層を有するシリコンエピタキシャルウエーハを得ることができる。
上述のように、本発明のシリコンエピタキシャルウエーハは、リンまたはボロンが高濃度にドープされたシリコン基板が用いられ、かつリンまたはボロンのアウトディフュージョンやオートドープが抑制されたものであるため、エピタキシャル層の抵抗率が、つまり、不純物濃度が基板のそれと3桁以上異なっても、階段型に近い分布を維持できるようになる。
前記炭素イオン注入層は、前記シリコン基板にドープされたリンの濃度をA×1020atoms/cm3としたとき、4A×1015atoms/cm2以上のドーズ量で炭素イオンを注入して形成されたものであり、
前記エピタキシャル層は、リンが5.0×1017atoms/cm3以下の濃度でドープされたものであることが好ましい。
前記炭素イオン注入層は、前記シリコン基板にドープされたボロンの濃度をB×1020atoms/cm3としたとき、4B×1015atoms/cm2以上のドーズ量で炭素イオンを注入して形成されたものであり、
前記エピタキシャル層は、ボロンが2.0×1017atoms/cm3以下の濃度でドープされたものであることも好ましい。
ここで、オートドープについては、エピタキシャル工程中の基板からエピタキシャル成長雰囲気中への外方拡散を防止することが有効であるため、シリコン基板の少なくとも裏面側をCVD酸化膜でシールすることが非常に有効である。
しかし、表面側については、エピタキシャル成長を行う都合上、CVD酸化膜でシールできないので、この部分がオートドープの原因になるため、これを抑制する必要がある。そこで、リンやボロンの拡散係数が小さい薄層をエピタキシャル層を形成する表面の直下に形成するべく、炭素をイオン注入して炭素イオン注入層を形成することとする。これによって、表面側における外方拡散を抑制することができるようになり、エピタキシャル成長中のオートドープだけでなく、その後の素子製造段階におけるシリコン基板からエピタキシャル層側へのドーパントのアウトディフュージョンを抑制することができるシリコンエピタキシャルウエーハの製造方法を提供することができる。
このように、炭素イオンのドーズ量を3.0×1014atoms/cm2以上とすることによって、リンやボロンがシリコン基板の表面側から外方へ拡散することをより強力に抑制することができ、より所望の値の抵抗率となったエピタキシャル層を有するシリコンエピタキシャルウエーハを製造することができる。
このように、RTA装置によって回復熱処理を行うことによって、炭素イオン注入によって乱れたシリコン基板の結晶性を回復させることができ、エピタキシャル層の結晶性をより良好なものとすることができ、結晶欠陥が少なく、抵抗率が所望の値となったシリコンエピタキシャルウエーハを製造することができる。
このように、枚葉式エピタキシャル装置によって、RTAに準ずる速度での結晶性回復熱処理を行うことができ、回復熱処理を別途独立して行うことなく炭素イオン注入ダメージを回復させることができ、熱処理回数を増やすことなく結晶欠陥を低減することができる。従って、リンやボロンの拡散量を抑制するとともに、工程数を増やすことなく結晶性を回復させることができ、更に高品質(結晶欠陥が少なく、抵抗率が所望の値となった)なシリコンエピタキシャルウエーハを製造することができる。
このように、シリコン基板の炭素イオン注入層の位置よりシリコン基板表面により近い位置の側面まで覆うようにCVD酸化膜を形成することによって、シリコン基板をCVD酸化膜と炭素イオン注入層でシールすることができる。これによってボロンやリンのアウトディフュージョンやオートドープをより確実且つ強力に抑制することができるようになり、更に所望の抵抗率のエピタキシャル層を有するシリコンエピタキシャルウエーハを製造することができる。
前記炭素イオン注入層を形成する工程において、前記シリコン基板にドープされたリンの濃度をA×1020atoms/cm3としたとき、4A×1015atoms/cm2以上のドーズ量で表面側に炭素イオンを注入して前記炭素イオン注入層を形成し、
前記炭素イオン注入を行ったシリコン基板の表面に、リンが5.0×1017atoms/cm3以下の濃度でドープされた前記エピタキシャル層を形成することが好ましい。
前記炭素イオン注入層を形成する工程において、前記シリコン基板にドープされたボロンの濃度をB×1020atoms/cm3としたとき、4B×1015atoms/cm2以上のドーズ量で表面側に炭素イオンを注入して前記炭素イオン注入層を形成し、
前記炭素イオン注入を行ったシリコン基板の表面に、ボロンが2.0×1017atoms/cm3以下の濃度でドープされた前記エピタキシャル層を形成することも好ましい。
1分より長く保持する熱処理は、該熱処理の最高温度を950℃以下となるようにすることを特徴とする半導体素子又は集積回路の製造方法を提供する。
図4に、シリコン基板の表面にエピタキシャル層をエピタキシャル成長させる最中のドーパント不純物の動きの概要を示す。
しかし、工程が複雑になる割には、それほどオートドープの抑制には有効ではないという問題がある。なぜなら、シリコン基板表面にある自然酸化膜を除去するためのプリベーク中に雰囲気ガスの澱層中にドーパントが外方拡散してサセプター等に吸着したりするため、パージがそれほど有効ではないからである。
図5に示すように、リン、ボロンは比較的拡散係数の大きな元素であるので、このアウトディフュージョンは大きくなるが、枚葉型のエピタキシャル装置が広く用いられるようになり、高速昇降温、高速成長が実現されたことにより、エピタキシャル成長中のエピタキシャル層側へのアウトディフュージョンは低減されてきている。
また、枚葉エピタキシャル装置では成長速度が高速となるため、パージが十分行われない状態でエピタキシャル成長が開始されるため、上述のようなオートドープ対策が有効でない理由の一つになっている。
つまり、ドーパントの拡散係数の小さな材料の被膜を形成することでアウトディフュージョンを抑制することが可能である。しかし裏面側はノンドープのCVD酸化膜でシールすればよいのは上述の通りだが、その手法は表面側には適用できない。
また、アウトディフュージョンは、シリコン中の拡散係数の大きな元素についてはその現象が強くなる。すなわち、そのための対策として最も有効なことは、拡散係数を小さくすることである。
図1(a)に示すように、本発明のシリコンエピタキシャルウエーハ1は、シリコン基板2にエピタキシャル層5が形成されたものである。
そして、少なくとも、シリコン基板2は、リンまたはボロンが2.0×1019atoms/cm3以上の濃度でドープされており、かつ少なくとも裏面2b側にCVD酸化膜4が形成され、表面2a側には表面から炭素イオンが注入されたことによる炭素イオン注入層3が形成されたものである。そして、炭素イオン注入層3が形成された側の表面2aにエピタキシャル層5が形成されたものである。
よって、低耐圧パワーMOS、中耐圧パワーMOSや撮像素子等の所定の電気特性を得るのに好適な、抵抗率が所望の値からのずれが従来に比べて小さいエピタキシャル層と、従来より低抵抗率なシリコン基板から構成されたシリコンエピタキシャルウエーハとなっている。
このようなエピタキシャルウエーハでは、シリコン基板がCVD酸化膜と炭素イオン注入層によって完全にシールされたものとなる。そのため、シリコン基板に高濃度にドープされたボロンまたはリンが、熱処理時のアウトディフュージョンや、エピタキシャル層形成の際のオートドープが、従来に比べて更に強力に抑制されたものとなる。従って、更に所望の値の抵抗率となったエピタキシャル層を有するシリコンエピタキシャルウエーハとなる。
炭素イオンのドーズ量が3.0×1014atoms/cm2以上の炭素イオン注入層を有するシリコンエピタキシャルウエーハであれば、イオン注入領域の炭素のピーク濃度を基板のドーパント濃度以上とすることが約束され、その結果シリコン基板表面側におけるリンまたはボロンの外方への拡散がより強く抑制されたものとすることができる。よって、より所望の値の抵抗率のエピタキシャル層を有するシリコンエピタキシャルウエーハとなる。なお、炭素イオンは、3.0×1014atoms/cm2以上3.0×1015atoms/cm2以下のドーズ量で注入されることが好ましい。
また、高濃度(1019atoms/cm3以上)のドーピング領域では、炭素起因ドナーが発生する。炭素濃度の1/100から1/1000のドナーが発生するので、n型層が形成されるという問題もある。1019atoms/cm3以上のボロンがドープされた基板に炭素イオンを注入した場合は、炭素ドナーによるn型反転層ができることはなく、抵抗率の変化も10%以下となる。
高濃度のシリコン基板を用いても、エピタキシャル層の不純物濃度も比較的高ければ、オートドープの影響は相対的に小さくなる。現状のエピタキシャル装置では、エピタキシャル層と基板の濃度比が1/1000以下となると、オートドープの影響を大きく受けるようになる。エピタキシャル層の不純物濃度が基板の不純物濃度の1/1000以下のエピタキシャルウエーハに本方法を適用すると、その効果は極めて顕著なものとなる。なお、エピタキシャル層の不純物濃度は、シリコン基板の不純物濃度に対し1/1000以下できる限り少ない方が好ましい。
ここで準備するシリコン基板は、リンまたはボロンが2.0×1019atoms/cm3以上の濃度でドープされたものであること以外の他の物性は特に限定されず、例えばCZ法で育成したシリコン単結晶棒からスライスして作製したものを用いればよい。また結晶方位、結晶径、その他の条件等も規格に応じて所望のものとすれば良く、特に限定されない。なお、シリコン基板にドープされるリンまたはボロンは、2.0×1019atoms/cm3以上固溶限界以下の濃度でドープされることが好ましい。
若しくは、図2(b’)、(c’)に示すように、準備したシリコン基板の表面側にパッドオキサイドを用いて炭素イオンを注入して炭素イオン注入層を形成する工程を行い、その後裏面側にCVD酸化膜を形成する工程を行う。
しかし、炭素イオン注入工程の後にCVD酸化膜形成工程を行うと、CVD酸化膜形成工程後、すなわちエピタキシャル層形成工程の前に表面側に回り込んだ酸化膜を研磨で除去しなければならず、製造効率があまり良くない。一方、CVD酸化膜形成工程後に炭素イオン注入工程を行った場合は、炭素イオン注入工程中に裏面からのオートドープの影響を受けることがないので、炭素イオン注入工程後に裏面側を研磨する必要はない。そのため、CVD酸化膜形成工程を先に行い、その後炭素イオン注入工程を行う図2(b)、(c)のほうが製造効率の面から都合が良い。
炭素イオンのドーズ量を上述のものとすることによって、シリコン基板の表面側からのリンやボロンの拡散をより確実に抑制することができ、より所望の値の抵抗率となったエピタキシャル層を有するシリコンエピタキシャルウエーハが得られるようになる。なお、炭素イオンは、3.0×1014atoms/cm2以上3.0×1015atoms/cm2以下のドーズ量で注入されることが好ましい。
シリコン基板の炭素イオン注入領域と完全にオーバーラップするように、炭素イオン注入領域とCVD酸化膜を連続して形成することによって、シリコン基板をCVD酸化膜と炭素イオン注入層でシールすることができる。これによってボロンやリンのアウトディフュージョンやオートドープが発生することをより強力に抑制することができ、従って、更に所望の値の抵抗率となったエピタキシャル層を有するシリコンエピタキシャルウエーハを得ることができる。
このように、昇温速度30℃/sec以上で加熱し、900℃以上の温度で10秒以上の回復アニールをRTA装置によって行うことで、先の炭素イオン注入工程で乱れたシリコン基板の結晶性を回復させることができ、その上に気相成長させることによって結晶性の良好なエピタキシャル層を得ることができるようになる。すなわち、エピタキシャル層に結晶欠陥の少ないシリコンエピタキシャルウエーハが得られるようになる。なお、前記回復アニールの際の昇温速度は30℃/sec以上、装置性能の限界以下、例えば60℃/sec以下であることが好ましく、前記回復アニールは900℃以上1100℃以下の温度で行われることが好ましく、また10秒以上60秒以下の時間で行われることが好ましい。
このように、枚葉式エピタキシャル装置によっても、結晶性回復熱処理を行うことができる。この場合、回復熱処理を別途他の装置を用いて行うことがないため、リンやボロンの拡散要因である熱処理を増やすことなく、かつ工程数を増やすことなく結晶性が良好なシリコンエピタキシャルウエーハが得られる。従って、このような方法によれば、結晶性が良好でドーパントの拡散も抑制された安価なシリコンエピタキシャルウエーハを製造することができるようになる。なお、前記回復熱処理は、600℃以上750℃以下の温度領域から15℃/sec以上30℃/sec以下の昇温速度で昇温して、水素雰囲気下、1,050℃以上1150℃以下の温度で30秒以上60秒以下保持することが好ましい。
また、炭素をイオン注入して炭素イオン注入層を形成(図2(b’)または(c))することによって、シリコン基板表面でのリンやボロンの拡散係数を小さくすることができ、シリコン基板表面側のドーパントの外方拡散を抑制できるようになり、エピタキシャル成長中のオートドープや、素子製造工程でのアウトディフュージョンを抑制することができるようになる。
これらの効果によって、2.0×1019atoms/cm3以上と高濃度にリンまたはボロンがドープされたシリコン基板を用いてシリコンエピタキシャルウエーハを作製する際にも、エピタキシャル成長中や素子を製造する際の熱処理時におけるオートドープ、アウトディフュージョンを、従来より強く抑制することができ、抵抗率の高いエピタキシャル層と抵抗率が低く、抵抗率の遷移幅が狭いシリコン基板からなるシリコンエピタキシャルウエーハを製造することができる。
しかし、本発明では炭素イオン注入層を導入することにより、このドーパントの浮き上がりを抑制することができる。従って、エピタキシャル層のドーパントのプロファイルがデバイス工程終了時点でも遷移幅を小さく保つことができるので、エピタキシャル層の厚さについては、所定の耐圧に対して、その分薄く形成することができるようになる。
直径200mm、赤燐ドープ、抵抗率が1.2mΩcmのCZ単結晶からエピタキシャル用のシリコン基板を作製した。
そして裏面側に300nmの厚さのCVD酸化膜を形成した。
そしてイオン注入後に、RTA装置を用いて回復熱処理を行った。この熱処理条件は、昇温速度30℃/sec、窒素雰囲気1200℃、30秒とした。
形成したエピタキシャル層の厚さを赤外線の干渉法で調べた結果、5.0〜5.2μmの範囲であった。また、エピタキシャル層の抵抗率はショットキーダイオードによるCV法により測定した結果、ウエーハ中央で10.0Ωcmであった。
作製したエピタキシャルウエーハのエピタキシャル層の欠陥を、プレファレンシャルエッチングで評価した。
また、プレファレンシャルエッチングを行ったウエーハについて、オートドープの影響を比較的強く受ける外周10〜20mmの位置からそれぞれチップを切り出し、それぞれ角度研摩を行い、スプレデイングレジスタンスによりドーパントプロファイルを測定した。ここでスプレデイングレジスタンスは補正データで抵抗値から不純物濃度に換算した。その結果を図3に示した。なお、エピタキシャル層の厚さはプレファレンシャルエッチングでエッチングした分、約1.0μm薄くなっている。
比較のために、実施例1で用いたシリコン基板と同じ製造方法(同一ロット)のシリコン基板を1枚ずつ準備し、このうち一方には裏面側にCVD酸化膜を形成して、炭素イオン注入を行わずにエピタキシャルウエーハを製造し(比較例1)、残りの一方には裏面側にCVD酸化膜を形成せずに炭素イオン注入を行ってエピタキシャルウエーハを製造した(比較例2)。
なお、CVD酸化膜の形成条件、炭素イオン注入条件、エピタキシャル層の形成条件は、各々実施例と同じとした。
また、比較例2のエピタキシャルウエーハのウエーハ中心のエピタキシャル層の厚さは5.1〜5.3μmの範囲であった。そして抵抗率は9.9Ωcmであった。
そして比較例1,2のシリコンエピタキシャルウエーハに対して、実施例と同様の評価を行った。その結果を図3に示す。
エピタキシャル成長時の基板からエピタキシャル層へのアウトディフュージョンについては、シリコン基板とエピタキシャル層との界面が明確でないので、差異を明確に確認できないが、比較例2、比較例1、実施例の順に少ない。
なお図3では、角度研摩の精度が必ずしもよくないので、エピタキシャル層と基板の界面については、プロファイルが一致するように重ねて示している。
また、低抵抗率のシリコン基板にイオン注入を行った場合には、素子製造工程中の基板側からエピタキシャル層側へのドーパントの拡散も抑制することができ、素子の耐圧を確保するため必要以上にエピタキシャル層の厚さを厚くすることが必要ないことも判った。
直径200mm、ボロンドープ、抵抗率が3.2mΩcm(ボロンドープ濃度:0.25×1020atoms/cm3)のCZ単結晶からシリコン基板を作製した。シリコン基板製造工程途中で裏面側に、500nmの厚さのCVD酸化膜を形成した。
比較のために、上記炭素イオンの注入を行わない以外は実施例2と同様にしてシリコンエピタキシャルウエーハを製造した。このときのウエーハ中心のエピタキシャル層の厚さは5.2〜5.6μmの範囲であった。また、抵抗率は中央部で9.9Ωcmであった。
直径200mm、赤燐ドープ、抵抗率が1.2mΩcm(リンドープ濃度:0.6×1020atoms/cm3)のCZ単結晶からシリコン基板を作製した。シリコン基板製造工程途中で裏面側に、300nmの厚さのCVD酸化膜を形成した。
比較のために、上記炭素イオンの注入を行わない以外は実施例3と同様にしてシリコンエピタキシャルウエーハを製造した。このときのウエーハ中心のエピタキシャル層の厚さは5.2〜5.5μmの範囲であった。また、抵抗率は中央部で0.99Ωcmであった。
Claims (16)
- シリコン基板にエピタキシャル層が形成されたシリコンエピタキシャルウエーハであって、
前記シリコン基板は、リンまたはボロンが2.0×1019atoms/cm3以上の濃度でドープされており、かつ少なくとも裏面側にCVD酸化膜が形成され、表面から炭素イオンが注入されたことによる炭素イオン注入層が形成されたものであり、
該炭素イオン注入層が形成された前記シリコン基板の表面に前記エピタキシャル層が形成されたものであり、
前記CVD酸化膜は、前記シリコン基板の側面を前記炭素イオン注入層が形成された位置より表面側まで覆うものであることを特徴とするシリコンエピタキシャルウエーハ。 - 前記炭素イオン注入層は、炭素イオンが3.0×1014atoms/cm2以上のドーズ量で注入されたものであることを特徴とする請求項1に記載のシリコンエピタキシャルウエーハ。
- 前記エピタキシャル層の不純物濃度が、前記シリコン基板の不純物濃度の1/1000以下であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のシリコンエピタキシャルウエーハ。
- 前記シリコン基板は、リンが0.5×1020atoms/cm3以上の濃度でドープされたものであり、
前記炭素イオン注入層は、注入する炭素イオンのドーズ量を、前記シリコン基板にドープされたリンの濃度がA×1020atoms/cm3 であるとき(Aは0.5以上の数値である)、4A×1015atoms/cm2以上として形成されたものであり、
前記エピタキシャル層は、リンが5.0×1017atoms/cm3以下の濃度でドープされたものであることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のシリコンエピタキシャルウエーハ。 - 前記シリコン基板は、ボロンが0.2×1020atoms/cm3以上の濃度でドープされたものであり、
前記炭素イオン注入層は、注入する炭素イオンのドーズ量を、前記シリコン基板にドープされたボロンの濃度がB×1020atoms/cm3 であるとき(Bは0.2以上の数値である)、4B×1015atoms/cm2以上として形成されたものであり、
前記エピタキシャル層は、ボロンが2.0×1017atoms/cm3以下の濃度でドープされたものであることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のシリコンエピタキシャルウエーハ。 - 前記CVD酸化膜の膜厚は、1500Å以上であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のシリコンエピタキシャルウエーハ。
- シリコンエピタキシャルウエーハの製造方法であって、
リンまたはボロンが2.0×1019atoms/cm3以上の濃度でドープされたシリコン基板を準備し、
該準備したシリコン基板に、裏面側にCVD酸化膜を形成する工程と、表面側に炭素イオンを注入して炭素イオン注入層を形成する工程とを順不同で行った後、
前記炭素イオン注入を行った表面にエピタキシャル層を形成し、
前記CVD酸化膜を、前記シリコン基板の前記炭素イオン注入層の位置より前記シリコン基板表面に近い位置の側面まで覆うように形成することを特徴とするシリコンエピタキシャルウエーハの製造方法。 - 前記炭素イオンのドーズ量を、3.0×1014atoms/cm2以上とすることを特徴とする請求項7に記載のシリコンエピタキシャルウエーハの製造方法。
- 前記CVD酸化膜形成工程と前記炭素イオン注入層形成工程を行った後、RTA装置を用いて、昇温速度30℃/sec以上で加熱し、900℃以上の温度で10秒以上の回復アニールを行い、その後前記エピタキシャル層を形成することを特徴とする請求項7または請求項8に記載のシリコンエピタキシャルウエーハの製造方法。
- 前記CVD酸化膜形成工程と前記炭素イオン注入層形成工程を行った後、枚葉式エピタキシャル装置に導入した後、600℃以上の温度領域から15℃/sec以上の昇温速度で昇温し、水素雰囲気下、1,050℃以上の温度で30秒以上保持した後、前記エピタキシャル層を形成することを特徴とする請求項7または請求項8に記載のシリコンエピタキシャルウエーハの製造方法。
- 前記シリコン基板として、リンが0.5×1020atoms/cm3以上の濃度でドープされたシリコン基板を準備し、
前記炭素イオン注入層を形成する工程において、前記シリコン基板にドープされたリンの濃度がA×1020atoms/cm3 であるとき(Aは0.5以上の数値である)、4A×1015atoms/cm2以上のドーズ量で表面側に炭素イオンを注入して前記炭素イオン注入層を形成し、
前記炭素イオン注入を行ったシリコン基板の表面に、リンが5.0×1017atoms/cm3以下の濃度でドープされた前記エピタキシャル層を形成することを特徴とする請求項7ないし請求項10のいずれか1項に記載のシリコンエピタキシャルウエーハの製造方法。 - 前記シリコン基板として、ボロンが0.2×1020atoms/cm3以上の濃度でドープされたシリコン基板を準備し、
前記炭素イオン注入層を形成する工程において、前記シリコン基板にドープされたボロンの濃度がB×1020atoms/cm3 であるとき(Bは0.2以上の数値である)、4B×1015atoms/cm2以上のドーズ量で表面側に炭素イオンを注入して前記炭素イオン注入層を形成し、
前記炭素イオン注入を行ったシリコン基板の表面に、ボロンが2.0×1017atoms/cm3以下の濃度でドープされた前記エピタキシャル層を形成することを特徴とする請求項7ないし請求項10のいずれか1項に記載のシリコンエピタキシャルウエーハの製造方法。 - 前記炭素イオン注入層を形成する工程において、炭素イオンの注入エネルギーは100keV以下とすることを特徴とする請求項7ないし請求項12のいずれか1項に記載のシリコンエピタキシャルウエーハの製造方法。
- 前記CVD酸化膜を形成する工程において、1500Å以上の膜厚のノンドープのCVD酸化膜を形成することを特徴とする請求項7ないし請求項13のいずれか1項に記載のシリコンエピタキシャルウエーハの製造方法。
- 前記炭素イオン注入の後、前記エピタキシャル層の形成前において、20℃/sec以上の温度上昇率で600℃から1000℃まで昇温し、水素雰囲気下、1,050℃以上の温度で30秒以上保持して回復アニール工程を行うことを特徴とする請求項7ないし請求項14のいずれか1項に記載のシリコンエピタキシャルウエーハの製造方法。
- 請求項7ないし請求項15のいずれか1項に記載のシリコンエピタキシャルウエーハの製造方法により製造されたシリコンエピタキシャルウエーハを用いて半導体素子又は集積回路を製造する方法であって、
1分より長く保持する熱処理は、該熱処理の最高温度を950℃以下となるようにすることを特徴とする半導体素子又は集積回路の製造方法。
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