KR101341132B1 - Epitaxial substrate for back illuminated solid-state imaging device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 이면조사형 고체촬상소자를 보다 높은 생산율로 제조할 수 있는 에피택셜 기판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판(100)은, 탄소, 또는 탄소 및 질소가 첨가되고, 저항율이 100Ω·㎝ 미만인 p형 실리콘 기판(1)과, 상기 p형 실리콘 기판상의 p형 제 1 에피택셜층(2)과, 상기 제 1 에피택셜층상의 p형 또는 n형 제 2 에피택셜층(3)을 구비하며, 상기 제 1 에피택셜층(2)은, p형 불순물의 피크 농도가 2.7×1017atoms/㎤ 이상 1.1×1019atoms/㎤ 미만인 것을 특징으로 한다.
An object of the present invention is to provide an epitaxial substrate and a method for manufacturing the back-illuminated solid-state image pickup device at a higher production rate.
The epitaxial substrate 100 for back-illumination type solid-state image pickup device of the present invention includes a p-type silicon substrate 1 having carbon, carbon and nitrogen added thereto, and a resistivity of less than 100? Cm, and p on the p-type silicon substrate. A first type epitaxial layer 2 and a p-type or n-type second epitaxial layer 3 on the first epitaxial layer, wherein the first epitaxial layer 2 is formed of a p-type impurity. It is characterized by the peak concentration being 2.7 x 10 17 atoms / cm 3 or more and less than 1.1 x 10 19 atoms / cm 3.

Description

이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판 및 그 제조방법{EPITAXIAL SUBSTRATE FOR BACK ILLUMINATED SOLID-STATE IMAGING DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF} Epitaxial substrate for back-illumination type solid-state image pickup device and its manufacturing method {EPITAXIAL SUBSTRATE FOR BACK ILLUMINATED SOLID-STATE IMAGING DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은, 이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 이면조사형 고체촬상소자를 높은 생산율로 제조할 수 있는 에피택셜 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an epitaxial substrate for a backside irradiation solid-state image pickup device and a manufacturing method thereof, and more particularly to an epitaxial substrate capable of producing a backside irradiation type solid state image pickup device at a high production rate.

디지털 비디오카메라나 휴대전화 등에 이용되는 이면조사형 고체촬상소자는, 배선층 등을 센서부보다 하층에 배치함으로써, 외부로부터의 광을 센서에 직접 도입시켜, 어두운 곳 등에서도 보다 선명한 화상이나 동영상을 촬영할 수 있기 때문에, 최근 널리 이용되고 있다. 이러한 이면조사형 고체촬상소자를 제조할 때, 반도체기판에 불순물로서 금속이 혼입되는 경우가 있다. 반도체기판에 혼입된 금속은, 고체촬상소자의 암전류를 증가시키는 요인이 되며, 백점(white spot) 결함이라 불리는 결함을 발생시킨다.The back-illumination type solid-state image pickup device used in digital video cameras, mobile phones, and the like, can arrange a wiring layer or the like below the sensor unit to directly introduce light from the outside into the sensor to capture clearer images and videos even in dark places. It is widely used in recent years. When manufacturing such a back-illumination type solid-state image sensor, metal may be mixed as an impurity in a semiconductor substrate. The metal mixed in the semiconductor substrate becomes a factor of increasing the dark current of the solid state image pickup device, and causes a defect called a white spot defect.

반도체기판에 대한 금속의 혼입은, 주로 반도체 에피택셜 기판의 제조공정 및 고체촬상소자의 제조공정에서 발생한다. 전자(前者)의 반도체 에피택셜 기판의 제조공정에 있어서의 금속오염은, 에피택셜 성장로의 구성재로부터의 중금속 파티클에 의한 것이나, 혹은 에피택셜 성장시의 로내 가스로서 염소계 가스를 이용하여, 그 배관재료가 금속부식되어 발생하는 중금속 파티클에 의한 것 등이 고려된다. 최근, 이러한 금속오염은, 에피택셜 성장로의 구성재를 내부식성이 뛰어난 재료로 교환하는 등에 의해, 어느 정도는 개선되어오고 있으나 충분하지는 않다. 한편, 후자의 고체촬상소자의 제조공정에 있어서는, 이온 주입, 확산 및 산화 열처리 등의 각 처리 중에서의 반도체기판의 중금속 오염이 우려된다.Incorporation of the metal into the semiconductor substrate mainly occurs in the manufacturing process of the semiconductor epitaxial substrate and the manufacturing process of the solid state imaging device. Metal contamination in the former semiconductor epitaxial substrate manufacturing process is caused by heavy metal particles from the constituent material of the epitaxial growth furnace, or by using chlorine gas as the furnace gas during epitaxial growth. Consideration is given to heavy metal particles resulting from metal corrosion. In recent years, such metal contamination has been improved to some extent by replacing the constituent material of the epitaxial growth furnace with a material having excellent corrosion resistance, but this is not sufficient. On the other hand, in the manufacturing process of the latter solid-state image pickup device, there is a fear that heavy metal contamination of the semiconductor substrate during each treatment such as ion implantation, diffusion, and oxidative heat treatment.

이 때문에, 종래는, 반도체 에피택셜 기판에, 금속을 포획하기 위한 게터링 싱크를 형성하거나, 혹은 고농도 붕소기판 등의 금속 포획 능력(게터링 능력)이 높은 기판을 이용하여, 반도체기판에 대한 금속오염을 회피하여 왔다.Therefore, conventionally, a gettering sink for trapping metal is formed on a semiconductor epitaxial substrate, or a metal with respect to a semiconductor substrate is formed by using a substrate having a high metal trapping ability (gettering capability) such as a high concentration boron substrate. Pollution has been avoided.

반도체기판에 게터링 싱크를 형성하는 방법은, 반도체기판의 내부에 결정 결함인 산소석출물(실리콘 산화물 석출물의 통칭으로서, BMD : Bulk Micro Defect라고도 함)을 형성하는 인트린식 게터링(IG)법과, 반도체기판의 이면에 게터링 싱크를 형성하는 익스트린식 게터링(EG)법으로 대별된다.The method of forming a gettering sink on a semiconductor substrate includes an intrinsic gettering (IG) method of forming an oxygen precipitate (commonly known as a silicon oxide precipitate, also referred to as a BMD: Bulk Micro Defect) as a crystal defect in a semiconductor substrate; It is roughly classified by the Extrinsic Gettering (EG) method, which forms a gettering sink on the back surface of the semiconductor substrate.

상기 IG법을 이용하는 예로서, 실리콘 기판상에 에피택셜층을 성장시켜 디바이스를 제조함에 있어서, 실리콘 기판에 탄소 및/또는 질소를 첨가해 둠으로써, 반도체기판의 내부에 산소석출물을 안정적으로 형성하여, 높은 게터링 능력을 얻는 방법이 알려져 있다(특허문헌 1 참조).As an example using the IG method, in forming a device by growing an epitaxial layer on a silicon substrate, by adding carbon and / or nitrogen to the silicon substrate, oxygen precipitates are stably formed in the semiconductor substrate. The method of obtaining a high gettering capability is known (refer patent document 1).

여기서, 이면조사형 고체촬상소자를 제조함에 있어서, p형 실리콘 기판상에 2층의 에피택셜층을 형성한 에피택셜 기판(특허문헌 2 참조)을 이용할 수 있다. 실리콘 기판으로부터 순서대로 제 1 에피택셜층, 제 2 에피택셜층으로 하면, 에피택셜 기판 표면에 있는 탑 에피택셜층인 제 2 에피택셜층이, 디바이스를 제조하기 위한 디바이스층이 된다. 여기서, 제 1 에피택셜층은, 붕소 등을 도핑한 p형 에피택셜층으로 한다. 이로써, 제 1 에피택셜층은, 기판에 비해 저항율이 낮아진다. 이 때문에, 디바이스 제조 후, 디바이스층을 남기고 실리콘 기판 및 제 1 에피택셜층을 제거하여 박막 디바이스로 하기 위해, 기판측으로부터 에칭 또는 연마 등을 실시할 때, 제 1 에피택셜층이 에칭 정지층 또는 연마 정지층으로서 기능한다.Here, in manufacturing a backside irradiation solid-state imaging device, an epitaxial substrate (see Patent Document 2) in which two epitaxial layers are formed on a p-type silicon substrate can be used. When the first epitaxial layer and the second epitaxial layer are sequentially formed from the silicon substrate, the second epitaxial layer, which is the top epitaxial layer on the surface of the epitaxial substrate, becomes the device layer for manufacturing the device. Here, the first epitaxial layer is a p-type epitaxial layer doped with boron or the like. As a result, the first epitaxial layer has a lower resistivity than the substrate. For this reason, in order to remove a silicon substrate and a 1st epitaxial layer and leave a device layer after a device manufacture, and to make a thin film device, when an etching or polishing etc. is performed from the board | substrate side, a 1st epitaxial layer is an etching stop layer or It functions as a polishing stop layer.

특허문헌 1 : 일본 특허공개공보 2002-201091호Patent Document 1: Japanese Patent Publication No. 2002-201091 특허문헌 2 : 일본 특허공개공보 H08-241977호Patent Document 2: Japanese Patent Application Publication H08-241977

본 발명자들은, 이와 같이 하여 제조한 이면조사형 고체촬상소자의 소자특성을 조사한 바, 게터링 싱크를 형성하고 있음에도 불구하고, 원하는 특성을 얻을 수 없는 소자가 많아, 제품 생산율이 낮다는 것을 알았다. 이에, 발명자들이 면밀히 검토한 바, 디바이스 제조공정의 열처리에 의해, 제 1 에피택셜층의 p형 불순물이 디바이스층(제 2 에피택셜층)으로 확산되어 있는 것이 주된 원인이라는 인식에 이르렀다. 제 1 에피택셜층으로부터 디바이스층으로 p형 불순물이 많이 확산되면, 디바이스층에서 원하는 설계와 다른 불순물 프로파일(두께방향의 농도분포)이 형성되어, 원하는 특성이 얻어지지 않게 된다.The inventors of the present invention have investigated the device characteristics of the back-illuminated solid-state imaging device manufactured in this way, and found that despite the formation of a gettering sink, many devices cannot obtain desired characteristics, resulting in low product yield. As a result, the inventors have carefully examined that the heat treatment in the device manufacturing process led to the recognition that the p-type impurity of the first epitaxial layer was diffused into the device layer (second epitaxial layer). If a large amount of p-type impurities are diffused from the first epitaxial layer into the device layer, an impurity profile (concentration distribution in the thickness direction) different from the desired design is formed in the device layer, so that desired characteristics are not obtained.

더욱이, 본 발명자들은, 탄소를 첨가하지 않는 p형 실리콘 기판을 이용하였을 경우에 비해, 게터링 능력을 높이기 위해 탄소를 첨가한 p형 실리콘 기판을 이용하였을 경우에 특히 이러한 현상이 현저히 발생하여, 제품 생산율이 더욱 저하된다는 지견을 얻었다. 이 지견에 따르면, 탄소를 첨가하지 않는 p형 실리콘 기판을 이용하면, 제 1 에피택셜층으로부터 디바이스층으로의 p형 불순물의 확산을 억제할 수 있지만, 충분한 게터링 능력을 얻을 수는 없다.Furthermore, the present inventors have noticed that this phenomenon is particularly remarkable when using a p-type silicon substrate containing carbon in order to increase the gettering capability, compared to a case of using a p-type silicon substrate without carbon. It was found that the production rate was further lowered. According to this finding, when a p-type silicon substrate without carbon is used, diffusion of p-type impurities from the first epitaxial layer to the device layer can be suppressed, but sufficient gettering capability cannot be obtained.

이에 본 발명은, 상기 과제를 감안하여, 탄소를 첨가한 p형 실리콘 기판상에 p형 제 1 에피택셜층을 형성하고, 그 위의 제 2 에피택셜층을 디바이스층으로 하는 에피택셜 기판으로서, 이면조사형 고체촬상소자를 보다 높은 제품 생산율(구체적으로는, 80%이상)로 제조할 수 있는 에피택셜 기판 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.In view of the above problems, the present invention provides an epitaxial substrate on which a p-type first epitaxial layer is formed on a p-type silicon substrate to which carbon is added, and the second epitaxial layer thereon is a device layer. An object of the present invention is to provide an epitaxial substrate and a method for manufacturing the back-illuminated solid-state image pickup device at a higher product production rate (specifically, 80% or more).

제 1 에피택셜층으로부터 디바이스층이 되는 제 2 에피택셜층으로의 p형 불순물의 확산은, 디바이스 특성에 직접적으로 악영향을 끼치는 현상이다. 한편, 제 1 에피택셜층에 p형 불순물을 도핑하는 것은, 에칭 정지 또는 연마 정지로서의 기능을 부여하기 위함이며, 제 1 에피택셜층 내의 p형 불순물농도를 다소 낮게 하여도, 주의 깊게 제거처리(에칭 또는 연마)를 실시함으로써, 디바이스층까지 제거할 가능성은 저감시킬 수가 있다. 이에, 본 발명자들은, 제 1 에피택셜층이 에칭 정지 또는 연마 정지로서 기능하는 범위에서, 제 1 에피택셜층의 p형 불순물농도를 낮게 설정하여, 디바이스층으로의 p형 불순물의 확산을 억제함으로써, 보다 높은 제품 생산율을 얻을 수 있는 것으로 생각하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.Diffusion of p-type impurities from the first epitaxial layer to the second epitaxial layer serving as the device layer is a phenomenon which directly adversely affects the device characteristics. On the other hand, doping the p-type impurity to the first epitaxial layer is intended to give a function as an etching stop or polishing stop, and carefully removes the p-type impurity concentration in the first epitaxial layer even if the concentration of the p-type impurity is slightly lowered. Etching or polishing), the possibility of removing even the device layer can be reduced. Accordingly, the present inventors set the p-type impurity concentration of the first epitaxial layer to be low in a range in which the first epitaxial layer functions as an etching stop or polishing stop, thereby suppressing the diffusion of the p-type impurity into the device layer. Considering that a higher product production rate can be obtained, the present invention has been completed.

본 발명은, 상기의 지견 및 검토에 근거하는 것이며, 그 요지 구성은 아래와 같다.This invention is based on said knowledge and examination, The summary structure is as follows.

(1) 탄소, 또는 탄소 및 질소가 첨가되며, 저항율이 100Ω·㎝ 미만인 p형 실리콘 기판과, 상기 p형 실리콘 기판상의 p형 제 1 에피택셜층과, 상기 제 1 에피택셜층상의 p형 또는 n형 제 2 에피택셜층을 가지고,(1) p-type silicon substrate having carbon or carbon and nitrogen added and resistivity of less than 100? Cm, a p-type first epitaxial layer on the p-type silicon substrate, and a p-type on the first epitaxial layer or has an n-type second epitaxial layer,

상기 제 1 에피택셜층은, p형 불순물의 피크 농도가 2.7×1017atoms/㎤ 이상 1.1×1019atoms/㎤ 미만인 것을 특징으로 하는 이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판.The epitaxial substrate for back-illumination type solid-state image pickup device according to claim 1, wherein the peak concentration of the p-type impurity is 2.7 × 10 17 atoms / cm 3 or more and less than 1.1 × 10 19 atoms / cm 3.

(2) 상기 제 1 에피택셜층은, 두께가 4㎛ 이상 10㎛ 이하인 상기 (1)에 기재된 이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판.(2) The epitaxial substrate for back-illumination type solid-state image pickup device according to (1), wherein the first epitaxial layer has a thickness of 4 µm or more and 10 µm or less.

(3) 상기 제 2 에피택셜층은, 두께가 4㎛ 이상 10㎛ 이하인 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판.(3) The epitaxial substrate for back-illumination type solid-state image pickup device according to (1) or (2), wherein the second epitaxial layer has a thickness of 4 µm or more and 10 µm or less.

(4) 상기 p형 실리콘 기판 내에는, 상기 탄소 또는 탄소 및 질소와, 산소를 포함하는 석출물을 갖는 영역을 구비하고,(4) In the said p-type silicon substrate, it is provided with the area | region which has the said carbon or carbon, nitrogen, and the deposit containing oxygen,

상기 영역의 상기 p형 실리콘 기판의 깊이방향 중심부에 있어서의 석출물의 밀도가, 5×105/㎠ 이상 5×107/㎠ 이하인 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판.The back-illumination type solid-state imaging device according to (1) or (2), wherein the density of the precipitate in the depth-oriented central portion of the p-type silicon substrate in the region is 5 × 10 5 / cm 2 or more and 5 × 10 7 / cm 2 or less. Epitaxial substrate.

(5) 상기 p형 제 2 에피택셜층은, p형 불순물의 피크 농도가 4.4×1013atoms/㎤ 이상 2.8×1017atoms/㎤ 이하인 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판.(5) The backside irradiation solid according to (1) or (2), wherein the p-type second epitaxial layer has a peak concentration of p-type impurities of 4.4 × 10 13 atoms / cm 3 or more and 2.8 × 10 17 atoms / cm 3 or less. An epitaxial substrate for an imaging device.

(6) 상기 n형 제 2 에피택셜층은, n형 불순물의 피크 농도가 1.4×1013atoms/㎤ 이상 7.8×1016atoms/㎤ 이하인 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판.(6) The backside irradiation solid according to (1) or (2), wherein the n-type second epitaxial layer has a peak concentration of n-type impurities of 1.4 × 10 13 atoms / cm 3 or more and 7.8 × 10 16 atoms / cm 3 or less. An epitaxial substrate for an imaging device.

(7) 상기 p형 불순물이 붕소인 상기 (5)에 기재된 이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판.(7) The epitaxial substrate for back-illumination type solid-state image pickup device according to (5), wherein the p-type impurity is boron.

(8) 상기 n형 불순물이 인인 상기 (6)에 기재된 이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판.(8) The epitaxial substrate for back-illumination type solid-state image sensor according to (6), wherein the n-type impurity is phosphorus.

(9) 탄소만 첨가한 상기 p형 실리콘 기판은, 탄소의 평균 농도가, 0.1×1016atoms/㎤ 이상 20×1016atoms/㎤ 이하인 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판.(9) The back-illumination solid according to the above (1) or (2), wherein the p-type silicon substrate containing only carbon has an average concentration of carbon of 0.1 × 10 16 atoms / cm 3 or more and 20 × 10 16 atoms / cm 3 or less. An epitaxial substrate for an imaging device.

(10) 탄소 및 질소의 쌍방을 첨가한 상기 p형 실리콘 기판은, 탄소의 평균 농도가 0.1×1016atoms/㎤ 이상 20×1016atoms/㎤ 이하이며, 질소의 평균 농도가 0.5×1013atoms/㎤ 이상 50×1013atoms/㎤ 이하인 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판.(10) In the p-type silicon substrate to which both carbon and nitrogen are added, the average concentration of carbon is 0.1 × 10 16 atoms / cm 3 or more and 20 × 10 16 atoms / cm 3 or less, and the average concentration of nitrogen is 0.5 × 10 13. An epitaxial substrate for back-illumination type solid-state image pickup device according to (1) or (2), wherein atoms / cm 3 or more and 50 × 10 13 atoms / cm 3 or less.

(11) 탄소, 또는 탄소 및 질소가 첨가되며, 저항율이 100Ω·㎝ 미만인 p형 실리콘 기판상에, p형 제 1 에피택셜층을 형성하는 공정과, 상기 제 1 에피택셜층 상에, p형 또는 n형 제 2 에피택셜층을 형성하는 공정을 구비하고,(11) a step of forming a p-type first epitaxial layer on a p-type silicon substrate having carbon or carbon and nitrogen added thereto, and having a resistivity of less than 100? Cm; and a p-type on the first epitaxial layer Or a step of forming an n-type second epitaxial layer,

상기 제 1 에피택셜층에 있어서의, p형 불순물의 피크 농도를 2.7×1017atoms/㎤ 이상 1.1×1019atoms/㎤ 미만으로 하는 것을 특징으로 하는 이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판의 제조방법.The peak concentration of the p-type impurity in the first epitaxial layer is 2.7 × 10 17 atoms / cm 3 or more and less than 1.1 × 10 19 atoms / cm 3. Manufacturing method.

(12) 상기 제 1 에피택셜층은, 두께가 4㎛ 이상 10㎛ 이하인 상기 (11)에 기재된 이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판의 제조방법.(12) The method for producing an epitaxial substrate for a backside irradiation type solid-state image sensor according to (11), wherein the first epitaxial layer has a thickness of 4 µm or more and 10 µm or less.

(13) 상기 제 1 에피택셜층 형성공정 전의 실리콘 기판은, 격자간 산소농도가 1×1018atoms/㎤ 이상 2×1018atoms/㎤ 이하인 상기 (11) 또는 (12)에 기재된 이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판의 제조방법.(13) The backside irradiation type according to (11) or (12), wherein the silicon substrate before the first epitaxial layer forming step has a lattice oxygen concentration of 1 × 10 18 atoms / cm 3 or more and 2 × 10 18 atoms / cm 3 or less. A method of manufacturing an epitaxial substrate for a solid state image pickup device.

(14) 상기 제 2 에피택셜층을 형성하는 공정 후, 상기 p형 실리콘 기판 내에, 상기 탄소 또는 탄소 및 질소와, 산소를 포함하는 석출물을 갖는 영역을 형성하기 위한 열처리 공정을 구비하는 상기 (11) 또는 (12)에 기재된 이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판의 제조방법.(14) After the step of forming the second epitaxial layer, (11) comprising a heat treatment step for forming a region having a precipitate containing carbon, carbon, nitrogen, and oxygen in the p-type silicon substrate; Or the manufacturing method of the epitaxial board | substrate for back side irradiation type solid-state image sensor as described in (12).

(15) 상기 열처리 공정은,(15) The heat treatment step,

상기 실리콘 기판을 500∼800℃의 범위 내의 제 1 온도까지 가열한 후, 상기 제 1 온도로 10∼180분간 유지하는 저온 열처리를 실행하고,After heating the silicon substrate to a first temperature within the range of 500 to 800 ° C., low temperature heat treatment is performed for 10 to 180 minutes at the first temperature,

이어서, 4℃/분 이하의 온도상승속도로 900∼1150℃의 범위 내의 제 2 온도까지 가열한 후, 상기 제 2 온도로 15∼200분간 유지하는 고온 열처리를 실행하는 것을 포함하는 상기 (14)에 기재된 이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판의 제조방법.Subsequently, (14) comprising heating to a second temperature within a range of 900 to 1150 ° C. at a temperature rising rate of 4 ° C./min or less, and then performing a high temperature heat treatment for 15 to 200 minutes at the second temperature. The manufacturing method of the epitaxial substrate for backside irradiation type solid-state image sensor of description.

본 발명에 따르면, 제 1 에피택셜층의 p형 불순물의 피크 농도를 2.7×1017atoms/㎤ 이상 1.1×1019atoms/㎤ 미만으로 함으로써, 디바이스층으로의 p형 불순물의 확산을 억제할 수 있어, 이면조사형 고체촬상소자를 높은 생산율로 제조할 수 있게 된다.According to the present invention, diffusion of the p-type impurity into the device layer can be suppressed by setting the peak concentration of the p-type impurity in the first epitaxial layer to be 2.7 × 10 17 atoms / cm 3 or more and less than 1.1 × 10 19 atoms / cm 3. Therefore, it is possible to manufacture the back-illumination type solid state image pickup device at a high production rate.

도 1은 본 발명의 일 실시형태인 이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판을 나타내는 모식 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태인 이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판의 제조방법을 설명하는 모식 단면도이다.
도 3은 비교예의 에피택셜 기판에 대해, 에피택셜 기판 표면으로부터의 깊이에 대한 붕소 농도의 분포를 나타내는 그래프로서, (a)는 열처리 전의 에피택셜 기판, (b)는 열처리 후의 에피택셜 기판을 나타낸다.
도 4는 비교예 및 실시예에서, 에피택셜 기판에 대해 수행한(디바이스 제조공정에 상당함) 열처리의 열이력을 나타내는 그래프이다.
도 5는 실시예에 있어서, 에피택셜 기판 표면으로부터의 깊이에 대한 탄소농도의 분포를 나타내는 그래프로서, ■(검게 칠한 사각)은 열처리 전의 에피택셜 기판, □(흰 사각)은 열처리 후의 에피택셜 기판을 나타낸다.
도 6은 보다 바람직한 실시예에 있어서, 에피택셜 기판 표면으로부터의 깊이에 대한 탄소농도의 분포를 나타내는 그래프로서, ■(검게 칠한 사각)은 열처리 전의 에피택셜 기판, □(흰 사각)은 열처리 후의 에피택셜 기판을 나타낸다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic cross section which shows the epitaxial substrate for backside irradiation type solid-state image sensor which is one Embodiment of this invention.
FIG. 2: is a schematic cross section explaining the manufacturing method of the epitaxial substrate for backside irradiation type solid-state image sensor which is one Embodiment of this invention.
Fig. 3 is a graph showing the distribution of boron concentration with respect to the depth from the epitaxial substrate surface for the epitaxial substrate of the comparative example, (a) shows an epitaxial substrate before heat treatment, and (b) shows an epitaxial substrate after heat treatment. .
4 is a graph showing the thermal history of heat treatment performed on the epitaxial substrate (corresponding to the device manufacturing process) in Comparative Examples and Examples.
FIG. 5 is a graph showing the distribution of carbon concentration to depth from the surface of the epitaxial substrate in Example, where (black square) is an epitaxial substrate before heat treatment, and (white square) is an epitaxial substrate after heat treatment. Indicates.
6 is a graph showing the distribution of carbon concentration to depth from the surface of the epitaxial substrate in a more preferred embodiment, where (black square) is an epitaxial substrate before heat treatment, and (white square) is epitaxial after heat treatment. Represents a tactical substrate.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 한편, 동일한 구성 요소에는 원칙으로서 동일한 참조 번호를 사용하고 설명은 생략한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. In addition, the same reference numeral is used for the same component as a principle, and description is abbreviate | omitted.

(이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판)(Epitaxial substrate for back-illumination solid-state image pickup device)

본 발명에 따른 이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판(100)은, p형 실리콘 기판(1)과, 상기 p형 실리콘 기판상의 p형 제 1 에피택셜층(2)과, 상기 제 1 에피택셜층(2)위의 p형 또는 n형 제 2 에피택셜층(3)을 갖는다. 여기서, 도 1에서는 설명의 편의상, 실제의 두께 비율과는 다르며, 실리콘 기판(1)에 대하여 제 1 및 제 2 에피택셜층의 두께를 과장하여 나타낸다.An epitaxial substrate 100 for a backside illumination solid-state image pickup device according to the present invention includes a p-type silicon substrate 1, a p-type first epitaxial layer 2 on the p-type silicon substrate, and the first epitaxial substrate. The p-type or n-type second epitaxial layer 3 on the tactile layer 2 is provided. In FIG. 1, for convenience of explanation, the thickness is different from the actual thickness ratio, and the thicknesses of the first and second epitaxial layers are exaggerated for the silicon substrate 1.

p형 실리콘 기판(1)은, 게터링 능력을 충분히 얻기 위하여, 탄소, 또는 탄소 및 질소가 첨가된 것으로 하고, 저항율은 100Ω·㎝ 미만이며, 바람직하게는 0.008Ω·㎝ 이상이다. 또한, p형 실리콘 기판(1)의 p형 불순물은, 붕소로 하는 것이 바람직하며, 그 평균 농도는, 1.3×1014atoms/㎤보다 크고, 1.1×1019atoms/㎤ 이하인 것이 바람직하다.In order to fully obtain the gettering capability, the p-type silicon substrate 1 has carbon, or carbon and nitrogen added thereto, and the resistivity is less than 100 Ω · cm, preferably 0.008 Ω · cm or more. The p-type impurity of the p-type silicon substrate 1 is preferably boron, and its average concentration is preferably larger than 1.3 × 10 14 atoms / cm 3 and 1.1 × 10 19 atoms / cm 3 or less.

제 2 에피택셜층(3)은, 이면조사형 고체촬상소자를 제조하기 위한 디바이스층이다. 제 1 에피택셜층(2)은, p형 에피택셜층이며, 디바이스 제조 후, 제 2 에피택셜층(3)을 남기고, 에피택셜 기판(100)의 이면측(실리콘 기판(1)측)으로부터 에칭 또는 연마를 수행할 때, 에칭 정지층 또는 연마 정지층으로서 기능하는 것이다. 즉, 제 1 에피택셜층(2)에서는 실리콘 기판(1)보다 저항율이 작다는 점에서, 저항율의 변화에 근거하여 실리콘 기판(1)의 제거가 완료되었음을 검지할 수가 있다. 예컨대, 에칭에 의해 실리콘 기판(1)을 제거할 경우에는, 실리콘 기판(1)에 비해 제 1 에피택셜층(2)쪽이 에칭 레이트가 낮다는 것으로부터 검지할 수 있고, 또한, 연마에 의해 실리콘 기판(1)을 제거할 경우에는, 연마시의 저항치의 변화에 의해 검지할 수가 있다.The second epitaxial layer 3 is a device layer for manufacturing a backside irradiation solid-state image pickup device. The first epitaxial layer 2 is a p-type epitaxial layer and leaves the second epitaxial layer 3 after the device is fabricated, and is formed from the rear surface side (silicon substrate 1 side) of the epitaxial substrate 100. When performing etching or polishing, it serves as an etch stop layer or a polishing stop layer. That is, since the resistivity of the first epitaxial layer 2 is smaller than that of the silicon substrate 1, the removal of the silicon substrate 1 can be detected based on the change in the resistivity. For example, when the silicon substrate 1 is removed by etching, the etching rate of the first epitaxial layer 2 is lower than that of the silicon substrate 1, and the etching rate can be detected. When removing the silicon substrate 1, it can detect by the change of the resistance value at the time of grinding | polishing.

한편, 본 명세서에 있어서 「디바이스 제조」의 공정은, 구체적으로는, 반도체 에피택셜 기판 형성공정에 있어서의 에피택셜층 성장공정 후부터 고체촬상소자의 형성공정까지를 의미한다.In addition, in this specification, the process of "device manufacture" specifically means from the epitaxial layer growth process in a semiconductor epitaxial substrate formation process to the formation process of a solid-state image sensor.

여기서, 본 발명의 특징적 구성으로서, 제 1 에피택셜층(2)은, p형 불순물의 피크 농도가 2.7×1017atoms/㎤ 이상 1.1×1019atoms/㎤ 미만으로 한다. 이러한 구성을 채용하는 것의 기술적 의의를, 작용효과와 함께 설명하도록 한다. 실리콘 기판(1)에 탄소를 첨가하는지 여부에 상관없이, 제 1 에피택셜층의 p형 불순물은, 그 확산계수에 따라서 열처리에 의해 다소 확산된다. 그러나, 이미 기술한 바와 같이, 탄소를 첨가하지 않는 p형 실리콘 기판을 이용하였을 경우에 비해, 게터링 능력을 높이도록 탄소를 첨가한 실리콘 기판을 이용하였을 경우, 이러한 현상이 특별히 현저하게 일어나는 것으로 판명되었다. 이러한 현상이 일어나는 원인은 반드시 명확한 것은 아니지만, 본 발명자들은 탄소를 첨가함으로써, 실리콘 기판에 있어서의 석출물 밀도가 높아지고, 이에 따라 발생되는 격자간 실리콘이, 제 1 에피택셜층의 p형 불순물의 확산속도를 높인 것으로 추측하고 있다. 이에, 제 1 에피택셜층에 있어서의 p형 불순물의 피크 농도를 1.1×1019atoms/㎤ 미만으로 함으로써, 디바이스 제조공정의 열처리에서, 제 1 에피택셜층으로부터 제 2 에피택셜층으로의 p형 불순물의 확산량을 저감시킬 수가 있다. 또한, p형 불순물의 피크 농도가 2.7×1017atoms/㎤ 미만이면, 실리콘 기판과 제 1 에피택셜층에서 저항율의 차가 작아지며, 또한, 에칭정지를 목적으로 하는 에칭 레이트의 차도 현저하게는 확인되지 않게 되는 경향이 있기 때문에, 2.7×1017atoms/㎤ 이상으로 한다.Here, as a characteristic configuration of the present invention, the first epitaxial layer 2 has a peak concentration of p-type impurity of not less than 2.7 × 10 17 atoms / cm 3 and less than 1.1 × 10 19 atoms / cm 3. The technical significance of adopting such a configuration will be explained along with the effect. Regardless of whether or not carbon is added to the silicon substrate 1, the p-type impurity of the first epitaxial layer is somewhat diffused by heat treatment according to its diffusion coefficient. However, as previously described, it is found that this phenomenon is particularly remarkable when using a silicon-doped silicon substrate to increase the gettering capability, compared to a p-type silicon substrate without carbon. It became. Although the cause of this phenomenon is not necessarily clear, the inventors of the present invention have found that the addition of carbon increases the density of precipitates in the silicon substrate, and the interstitial silicon generated thereby causes the diffusion rate of the p-type impurity in the first epitaxial layer. It is estimated to increase. Therefore, by setting the peak concentration of the p-type impurity in the first epitaxial layer to be less than 1.1 × 10 19 atoms / cm 3, the p-type from the first epitaxial layer to the second epitaxial layer in the heat treatment of the device manufacturing process. The diffusion amount of impurities can be reduced. When the peak concentration of the p-type impurity is less than 2.7 x 10 17 atoms / cm 3, the difference in resistivity between the silicon substrate and the first epitaxial layer becomes small, and the difference in etching rate for the purpose of etching stopping is also remarkably confirmed. Since it tends not to be made, it is set to 2.7 * 10 <17> atoms / cm <3> or more.

또한, 불순물확산의 억제와 제거정지기능의 양립이라는 관점에서 제 1 에피택셜층의 p형 불순물의 바람직한 피크 농도는, 실리콘 기판(1)의 p형 불순물농도보다 높고, 2.7×1017atoms/㎤보다 크며, 보다 바람직하게는, 3.2×1017atoms/㎤ 이상 1.1×1019atoms/㎤ 이하이다.In addition, from the viewpoint of both suppressing impurity diffusion and eliminating stop function, the preferred peak concentration of the p-type impurity of the first epitaxial layer is higher than the p-type impurity concentration of the silicon substrate 1, and is 2.7 × 10 17 atoms / cm 3. It is larger, More preferably, it is 3.2 * 10 <17> atoms / cm <3> or more and 1.1 * 10 <19> atoms / cm <3> or less.

제 1 에피택셜층(2)은, 두께가 4㎛ 이상 10㎛ 이하인 것이 바람직하고, 5㎛ 초과 10㎛ 이하인 것이 보다 바람직하고, 6㎛ 이상 10㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 본 발명에서는, 제 1 에피택셜층의 p형 불순물의 피크 농도를 낮게 하기 때문에, 제 1 에피택셜층에서의 에칭 레이트의 저하 현상이 얻어지기 어렵지만, 4㎛ 이상으로 하면, 실리콘 기판(1)의 제거 완료를 검지하지 못하고, 제 2 에피택셜층까지 제거하기 시작할 확률을 저감시킬 수가 있다. 또한, 10㎛ 이하로 함으로써, 후막화에 의한 기판의 휨을 억제할 수가 있다. 한편, 에피택셜 기판의 휨은, 층간(기판과 제 1 에피택셜층의 계면)의 격자정수차가 원인 중 하나이며, 격자정수는 p형 불순물농도가 높을수록 작아진다. 본 발명에 있어서는, p형 불순물의 피크 농도를 낮게 하기 때문에, 실리콘 기판과 제 1 에피택셜층의 계면에서 p형 불순물농도의 차, 즉, 격자간 정수의 차가 작아진다는 점에서, 기판의 휨이 발생되기 어려운 상태로 되어 있다.It is preferable that the 1st epitaxial layer 2 is 4 micrometers or more and 10 micrometers or less, It is more preferable that it is more than 5 micrometers and 10 micrometers or less, It is further more preferable that they are 6 micrometers or more and 10 micrometers or less. In the present invention, since the peak concentration of the p-type impurity in the first epitaxial layer is lowered, the phenomenon of lowering the etching rate in the first epitaxial layer is hardly obtained. Without detecting the completion of removal, the probability of starting removal to the second epitaxial layer can be reduced. Moreover, by setting it as 10 micrometers or less, the curvature of the board | substrate by thickening can be suppressed. On the other hand, the warpage of the epitaxial substrate is caused by lattice constant aberration between layers (the interface between the substrate and the first epitaxial layer), and the lattice constant becomes smaller as the p-type impurity concentration is higher. In the present invention, since the peak concentration of the p-type impurity is lowered, the difference in the p-type impurity concentration at the interface between the silicon substrate and the first epitaxial layer, that is, the difference between the lattice constants, becomes smaller. This is in a difficult state to occur.

더욱이, 제 1 에피택셜층(2)의 두께를 4㎛ 이상으로 두껍게 설정함으로써, 디바이스 제조시의 열처리에 의한 실리콘 기판(1)으로부터 제 2 에피택셜층(3)으로의 탄소의 확산을 충분히 억제할 수도 있다.Furthermore, by setting the thickness of the first epitaxial layer 2 to 4 mu m or more, diffusion of carbon from the silicon substrate 1 to the second epitaxial layer 3 due to the heat treatment during device manufacturing is sufficiently suppressed. You may.

제 2 에피택셜층(3)은, 두께가 4㎛ 이상 10㎛ 이하인 것이 바람직하다. 두께가 4㎛ 미만이면, 장파장의 입사광의 분광 감도가 저하될 우려가 있기 때문이며, 한편, 두께가 10㎛을 초과하면, 웨이퍼의 평탄도가 저하될 우려가 있기 때문이다. 한편, 제 2 에피택셜층으로의 p형 불순물의 확산량이 많으면, 제 2 에피택셜층을 후막화하여, 디바이스 제조 후에, 제 2 에피택셜층 중 제 1 에피택셜층 근방의 영역을 제거하는 등의 공정이 필요하게 되는 경우도 있다. 그러나, 본 발명에 있어서는, 제 2 에피택셜층으로의 p형 불순물의 확산량이 적기 때문에, 제 2 에피택셜층의 두께를 5㎛ 이하로까지 얇게 할 수가 있다.It is preferable that the 2nd epitaxial layer 3 is 4 micrometers or more and 10 micrometers or less. This is because when the thickness is less than 4 µm, the spectral sensitivity of long-wave incident light may decrease. On the other hand, when the thickness exceeds 10 µm, the flatness of the wafer may decrease. On the other hand, if the amount of diffusion of the p-type impurity into the second epitaxial layer is large, the second epitaxial layer is thickened to remove the region near the first epitaxial layer among the second epitaxial layers after device fabrication. A process may be necessary. However, in the present invention, since the amount of diffusion of the p-type impurity into the second epitaxial layer is small, the thickness of the second epitaxial layer can be reduced to 5 µm or less.

p형 실리콘 기판(1) 내에는, 탄소 또는 탄소 및 질소와, 산소를 포함하는 석출물을 갖는 영역(4)을 구비하며, 이 석출물 영역(4)의 p형 실리콘 기판(1)의 깊이방향 중심부에 있어서의 석출물의 밀도는, 5×105/㎠ 이상 5×107/㎠ 이하인 것이 바람직하다. 석출물의 밀도가 5×105/㎠ 미만이면, 게터링 능력이 부족하게 될 우려가 있으며, 한편, 석출물의 밀도가 5×107/㎠을 초과하여도, 석출 과다로 인한 에피결함이 발생될 우려가 있기 때문이다. 한편, 이러한 석출물은, 후술하는 열처리 공정에 의해 형성할 수 있다. 즉, 상기 석출물 밀도는, 열처리 공정 후의 것이다. 또한, 석출물의 크기는, 10nm∼300nm의 범위로 하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 석출물은, 에피택셜 기판을 라이트 에칭으로 2㎛ 정도 에칭하고, 에칭면을 광학현미경으로 관찰함으로써 측정하였다. 본 명세서에 있어서 「석출물」이란, 실리콘 기판(1)에 탄소를 첨가했을 경우에는, 탄소·산소계 석출물을, 탄소 및 질소를 첨가했을 경우에는, 탄소·질소·산소계 석출물을 의미한다.In the p-type silicon substrate 1, a region 4 having a precipitate containing carbon or carbon and nitrogen and oxygen is provided, and the center portion in the depth direction of the p-type silicon substrate 1 of the precipitate region 4 is provided. It is preferable that the density of the precipitate in is 5 * 10 <5> / cm <2> or more and 5 * 10 <7> / cm <2> or less. If the density of the precipitate is less than 5 × 10 5 / cm 2, there is a fear that the gettering ability is insufficient, while even if the density of the precipitate exceeds 5 × 10 7 / cm 2, epi defects due to excessive precipitation may occur. This is because there is concern. In addition, such a precipitate can be formed by the heat processing process mentioned later. That is, the said precipitate density is a thing after a heat processing process. Moreover, it is preferable to make the size of a precipitate into the range of 10 nm-300 nm. In addition, the said precipitate was measured by etching an epitaxial substrate about 2 micrometers by light etching, and observing an etching surface with an optical microscope. In this specification, when carbon is added to the silicon substrate 1, a "precipitate" means a carbon, oxygen-type precipitate, when carbon and nitrogen are added, and carbon and nitrogen-type precipitates.

p형 제 2 에피택셜층(3)은, 포토다이오드에 있어서의 충분한 공핍층의 확보를 위하여, p형 불순물의 피크 농도가 4.4×1013atoms/㎤ 이상 2.8×1017atoms/㎤ 이하인 것이 바람직하다.In order to ensure sufficient depletion layer in the photodiode, the p-type second epitaxial layer 3 preferably has a peak concentration of p-type impurities of 4.4 × 10 13 atoms / cm 3 or more and 2.8 × 10 17 atoms / cm 3 or less. Do.

n형 제 2 에피택셜층(3)은, 포토다이오드에 있어서의 충분한 공핍층의 확보를 위하여, n형 불순물의 피크 농도가 1.4×1013atoms/㎤ 이상 7.8×1016atoms/㎤ 이하인 것이 바람직하다.In order to ensure sufficient depletion layer in the photodiode, the n-type second epitaxial layer 3 preferably has a peak concentration of n-type impurities of 1.4 × 10 13 atoms / cm 3 or more and 7.8 × 10 16 atoms / cm 3 or less. Do.

제 1 에피택셜층 및/또는 제 2 에피택셜층의 p형 불순물로서는, 예컨대 붕소, 알루미늄 등을 들 수 있다. 특히, 결정 내에서 플러스 차지를 갖는 중금속을 게터링한다는 점이나 에칭정지현상을 담보한다는 점에서, 붕소를 이용하는 것이 바람직하다.Examples of the p-type impurity of the first epitaxial layer and / or the second epitaxial layer include boron, aluminum, and the like. In particular, it is preferable to use boron in terms of gettering heavy metals having a positive charge in the crystal and ensuring etching stoppage.

제 2 에피택셜층의 n형 불순물로서는, 예컨대 인, 비소 등을 들 수 있다. 특히, CMOS 프로세스에 있어서의 회로설계 용이성의 측면에서, 인을 이용하는 것이 바람직하다.Examples of the n-type impurity of the second epitaxial layer include phosphorus, arsenic, and the like. In particular, it is preferable to use phosphorus from the viewpoint of the ease of circuit design in a CMOS process.

탄소만 첨가한 p형 실리콘 기판(1)의 경우, 탄소의 평균 농도가, 0.1×1016atoms/㎤ 이상 20×1016atoms/㎤ 이하인 것이 바람직하다. 탄소농도가 0.1×1016atoms/㎤ 미만이면, 석출물을 충분히 형성할 수 없고, 한편, 탄소농도가 20×1016atoms/㎤을 초과하면, 석출물의 사이즈가 작아져, 게터링 능력을 발휘하기 위해 필요한 왜곡을 확보할 수 없게 될 우려가 있기 때문이다.In the case of the p-type silicon substrate 1 containing only carbon, the average concentration of carbon is preferably 0.1 × 10 16 atoms / cm 3 or more and 20 × 10 16 atoms / cm 3 or less. If the carbon concentration is less than 0.1 x 10 16 atoms / cm 3, the precipitate cannot be formed sufficiently. On the other hand, if the carbon concentration is more than 20 x 10 16 atoms / cm 3, the size of the precipitate becomes small and exhibits gettering capability. This is because there is a risk that the necessary distortion may not be obtained.

탄소 및 질소의 쌍방을 첨가한 p형 실리콘 기판(1)의 경우, 탄소의 평균 농도는 마찬가지로, 0.1×1016atoms/㎤ 이상 20×1016atoms/㎤ 이하이며, 질소의 평균 농도가 0.5×1013atoms/㎤ 이상 50×1013atoms/㎤ 이하인 것이 바람직하다. 실리콘 기판에 질소를 첨가하면, 석출물 사이즈의 증대라는 효과를 얻을 수 있기 때문이다. 또한, 질소농도가 0.5×1013atoms/㎤ 미만이면, 석출물 사이즈의 증대효과가 얻어지지 않게 될 우려가 있는 한편, 질소농도가 50×1013atoms/㎤을 초과하면, 석출물 사이즈가 지나치게 커져, 에피층에 결함을 신장시키게 될 우려가 있기 때문이다.In the case of the p-type silicon substrate 1 to which both carbon and nitrogen are added, the average concentration of carbon is similarly 0.1 × 10 16 atoms / cm 3 or more and 20 × 10 16 atoms / cm 3 or less, and the average concentration of nitrogen is 0.5 × to 10 13 atoms / ㎤ more than 50 × 10 13 atoms / ㎤ or less. If nitrogen is added to the silicon substrate, the effect of increasing the precipitate size can be obtained. If the nitrogen concentration is less than 0.5 × 10 13 atoms / cm 3, the effect of increasing the precipitate size may not be obtained. If the nitrogen concentration exceeds 50 × 10 13 atoms / cm 3, the precipitate size becomes too large, This is because there is a fear that the defects are stretched in the epitaxial layer.

(이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판의 제조방법)(Method of manufacturing epitaxial substrate for backside illuminated solid state image pickup device)

도 2는, 본 발명의 일 실시형태인 이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판(100)의 제조방법을 설명하는 모식 단면도이다. 상기 에피택셜 기판(100)의 제조방법은, 탄소, 또는 탄소 및 질소가 첨가되고, 저항율이 100Ω·㎝ 미만인 p형 실리콘 기판(1)을 준비하며(도 2(a)), 그 표면상에, p형 제 1 에피택셜층(2)을 형성하는 공정(도 2(b))과, 상기 제 1 에피택셜층(2)상에, p형 또는 n형 제 2 에피택셜층(3)을 형성하는 공정(도 2(c))을 갖는다. 그리고, 제 1 에피택셜층(2)에 있어서의, p형 불순물의 피크 농도를 2.7×1017atoms/㎤ 이상 1.1×1019atoms/㎤ 미만으로 함으로써, 제 2 에피택셜층으로의 p형 불순물의 확산을 억제할 수 있어, 이면조사형 고체촬상소자를 높은 생산율로 제조할 수 있게 된다. 또한, 이미 기술한 바와 같이, 제 1 에피택셜층(2)은, 두께가 4㎛ 이상 10㎛ 이하인 것이 바람직하다.FIG. 2: is a schematic cross section explaining the manufacturing method of the epitaxial board | substrate 100 for backside irradiation type solid-state image sensor which is one Embodiment of this invention. In the method for producing the epitaxial substrate 100, a p-type silicon substrate 1 having carbon or carbon and nitrogen added thereto and a resistivity of less than 100 Ω · cm is prepared (FIG. 2 (a)), and on the surface thereof. to form the p-type first epitaxial layer 2 (FIG. 2B), and the p-type or n-type second epitaxial layer 3 on the first epitaxial layer 2. It has a process (FIG. 2 (c)) to form. And the p-type impurity to a 2nd epitaxial layer by making the peak concentration of p-type impurity in the 1st epitaxial layer 2 into 2.7 * 10 <17> atoms / cm <3> or more and less than 1.1 * 10 <19> atoms / cm <3>. Diffusion can be suppressed, and the back-illumination solid-state image pickup device can be manufactured at a high production rate. As described above, the first epitaxial layer 2 preferably has a thickness of 4 µm or more and 10 µm or less.

제 1 에피택셜층 형성공정(도 2(b)) 전의 실리콘 기판(1)은, 격자간 산소농도가 1×1018atoms/㎤ 이상 2×1018atoms/㎤ 이하인 것이 바람직하다. 격자간 산소농도가 1×1018atoms/㎤ 미만이면, 게터링 싱크로서 작용하는 석출물을 충분히 형성할 수 없으며, 한편, 격자간 산소농도가 2×1018atoms/㎤을 초과했을 경우, 석출물의 1개당 사이즈가 커져, 에피택셜층으로 전위가 빠져나올 가능성이 높아지기 때문이다.In the silicon substrate 1 before the first epitaxial layer forming step (FIG. 2), the oxygen concentration between lattice is preferably 1 × 10 18 atoms / cm 3 or more and 2 × 10 18 atoms / cm 3 or less. If the interstitial oxygen concentration is less than 1 × 10 18 atoms / cm 3, the precipitate that functions as a gettering sink cannot be formed sufficiently. On the other hand, if the interstitial oxygen concentration exceeds 2 × 10 18 atoms / cm 3, the precipitates This is because the size per unit increases, and the potential for the dislocation to escape to the epitaxial layer increases.

제 2 에피택셜층(3)을 형성하는 공정(도 2(c)) 후, p형 실리콘 기판(1)내에, 탄소 또는 탄소 및 질소와, 산소를 포함하는 석출물을 갖는 영역을 형성하기 위한 열처리 공정(도 2(d))을 수행하는 것이 바람직하다. 디바이스 제조중의 열처리에 의해 산소석출물을 형성하는 것이 아니라, 에피택셜 기판의 제조공정 후, 디바이스 제조공정 전에, 석출물 영역을 형성하기 위한 열처리를 수행함으로써, 디바이스 프로세스 초기부터 충분한 게터링 능력을 얻을 수가 있다.After the step of forming the second epitaxial layer 3 (Fig. 2 (c)), a heat treatment for forming a region having carbon, carbon, nitrogen and precipitates containing oxygen in the p-type silicon substrate 1 It is preferable to carry out the process (Fig. 2 (d)). A sufficient gettering capability can be obtained from the beginning of the device process by performing a heat treatment to form a precipitate region after the epitaxial substrate manufacturing process and before the device manufacturing process, instead of forming the oxygen precipitate by the heat treatment during device manufacturing. have.

열처리공정(도 2(d))은, 실리콘 기판(1)을 500∼800℃의 범위 내의 제 1 온도까지 가열한 후, 상기 제 1 온도로 10∼180분간 유지하는 저온열처리를 수행하고, 이어서, 4℃/분 이하의 온도상승속도로 900∼1150℃의 범위 내의 제 2 온도까지 가열한 후, 상기 제 2 온도로 15∼200분간 유지하는 고온열처리를 수행하는 것이 바람직하다. 이러한 2단계 열처리를 실시함으로써, 석출물이 석출되어 실리콘 기판(1)에 석출물 영역(4)을 형성할 수가 있다. 석출물로서는, 예컨대 SiO2,SiOC 등을 들 수 있다.In the heat treatment step (FIG. 2 (d)), the silicon substrate 1 is heated to a first temperature within a range of 500 to 800 ° C., and then a low temperature heat treatment is performed for 10 to 180 minutes at the first temperature. , Heating to a second temperature within the range of 900 to 1150 ° C. at a temperature rising rate of 4 ° C./min or less, and then performing a high temperature heat treatment for 15 to 200 minutes at the second temperature. By performing this two-step heat treatment, precipitates can be precipitated to form the precipitate region 4 in the silicon substrate 1. As the precipitate, for example, there may be mentioned SiO 2, SiOC or the like.

한편, 도 1 및 도 2는, 대표적인 실시형태의 예를 나타낸 것이며, 본 발명이 이들 실시형태로 한정되는 것은 아니다.1 and 2 show examples of typical embodiments, and the present invention is not limited to these embodiments.

(측정방법)(How to measure)

이하에, 본 발명에서 규정하는 수치의 측정방법을 정리하여 설명한다.Below, the measuring method of the numerical value prescribed | regulated by this invention is collectively demonstrated.

탄소 또는 질소의 피크 농도 또는 평균 농도 : SIMS(2차 이온 질량분석계)에 의해 깊이방향의 농도분포를 측정하고, 대상 깊이 구간의 최대농도를 「피크 농도」라 하며, 대상 깊이 구간의 평균 농도를 「평균 농도」라 한다.Peak concentration or average concentration of carbon or nitrogen: Measure the concentration distribution in the depth direction by SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometer), and the maximum concentration in the target depth section is called "peak concentration", and the average concentration in the target depth section It is called "average concentration."

p형 또는 n형 불순물의 피크 농도 : 마찬가지로 SIMS 측정으로 구한다.Peak concentration of p-type or n-type impurity: Similarly obtained by SIMS measurement.

막 두께 : FT-IRMembrane Thickness: FT-IR

석출물 밀도 : 에피택셜 기판을 라이트 에칭으로 2㎛ 정도 에칭하고, 에칭면을 광학현미경으로 관찰함으로써 측정한다.Precipitate Density: The epitaxial substrate is etched by light etching about 2 占 퐉 and measured by observing the etching surface with an optical microscope.

격자간 산소농도 : FT-IR(ASTM F121-1979)Oxygen concentration between lattice: FT-IR (ASTM F121-1979)

격자치환위치 탄소농도 : FT-IR(ASTM F123-1981)Lattice-substituted carbon concentration: FT-IR (ASTM F123-1981)

고붕소 농도 실리콘 내의 산소농도 : SIMSOxygen concentration in high boron concentration silicon: SIMS

고붕소 농도 실리콘내의 탄소농도 : SIMSCarbon concentration in high boron concentration silicon: SIMS

(실시예)(Example)

(비교예 1)(Comparative Example 1)

탄소첨가 p형 실리콘 기판(두께 : 775㎛, 탄소농도(평균 농도) : 5.0×1016atoms/㎤, 붕소 농도 : 1.34×1015atoms/㎤, 저항율 : 10Ω·㎝, 격자간 산소농도 : 1.5×1018atoms/㎤)상에, MOCVD법에 의해, p형 제 1 에피택셜층(두께 : 1㎛, 붕소 농도(피크 농도) : 4.5×1019atoms/㎤, 저항율 : 2.5mΩ·㎝) 및 n형 제 2 에피택셜층(두께 : 5.5㎛, 인 농도(피크 농도) : 8.6×1013atoms/㎤, 저항율 : 50Ω·㎝)을 순서대로 에피택셜 성장시켰다. 그 후, 열처리(p형 실리콘 기판을 650℃까지 가열한 후, 이 온도로 60분간 유지하고, 이어서, 3℃/분으로 1000℃까지 가열한 후, 이 온도를 120분간 유지)를 실시함으로써, 석출부 영역(석출물밀도 : 2×106/㎠)을 형성하여, 비교예에 관한 이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판을 얻었다.P-type silicon substrate with carbon (thickness: 775 µm, carbon concentration (average concentration): 5.0 × 10 16 atoms / cm 3, boron concentration: 1.34 × 10 15 atoms / cm 3, resistivity: 10Ω · cm, interstitial oxygen concentration: 1.5) P-type first epitaxial layer (thickness: 1 mu m, boron concentration (peak concentration): 4.5 x 10 19 atoms / cm3, resistivity: 2.5 m? Cm) on the x10 18 atoms / cm3) by MOCVD method And an n-type second epitaxial layer (thickness: 5.5 µm, phosphorus concentration (peak concentration): 8.6x10 13 atoms / cm 3, resistivity: 50 Ω · cm) were epitaxially grown in this order. Thereafter, by performing a heat treatment (heating the p-type silicon substrate to 650 ° C., holding at this temperature for 60 minutes, then heating to 1000 ° C. at 3 ° C./min, and maintaining this temperature for 120 minutes), A precipitate region (precipitate density: 2 × 10 6 / cm 2) was formed to obtain an epitaxial substrate for a back-illumination solid-state image pickup device according to a comparative example.

상기 에피택셜 기판의 표면으로부터의 깊이에 대한 붕소 농도의 분포를 도 3(a)에 나타낸다. 측정은, SIMS에 의해 수행하였다. 깊이 0㎛으로부터 5.5㎛(좌측 파선)까지의 두께 5.5㎛가 제 2 에피택셜층이고, 5.5㎛으로부터 6.5㎛(우측 파선)까지의 두께 1㎛가 제 1 에피택셜층이며, 6.5㎛보다 깊은 영역은 실리콘 기판이다. 도 3(a)로부터, 열처리 전의 에피택셜 기판에 있어서, 제 2 에피택셜층에는 붕소가 거의 분포되어 있지 않음을 알 수 있다. 제 1 에피택셜층에 있어서의 붕소의 최대농도(피크 농도)는, A에 나타낸 바와 같이 4.5×1019atoms/㎤였다.The distribution of the boron concentration with respect to the depth from the surface of the epitaxial substrate is shown in Fig. 3 (a). The measurement was performed by SIMS. 5.5 μm thickness from 0 μm to 5.5 μm (left dashed line) is the second epitaxial layer, and 1 μm thickness from 5.5 μm to 6.5 μm (right dashed line) is the first epitaxial layer and is deeper than 6.5 μm Is a silicon substrate. It can be seen from FIG. 3A that boron is hardly distributed in the second epitaxial layer in the epitaxial substrate before the heat treatment. As shown in A, the maximum concentration (peak concentration) of boron in a 1st epitaxial layer was 4.5 * 10 <19> atoms / cm <3>.

다음으로, 상기 에피택셜 기판에 대하여, 디바이스 제조공정의 열처리에 상당하는 조건(열처리 조건은, 도 4에 나타내는 열-시간 프로파일임)으로 열처리를 실시한 후, 도 3과 같은 측정을 수행하였다. 결과를 도 3(b)에 나타낸다. 제 1 에피택셜층에 있어서의 붕소의 최대농도(피크 농도)는, B에 나타낸 바와 같이 3.4×1019atoms/㎤로 열처리 전보다 감소하고, 그만큼 제 2 에피택셜층과 기판내에 붕소가 확산되어 있음을 알 수 있다. 비교예 1에 있어서는, 열처리 전(도 3 (a))에는 붕소의 분포 영역이 2.12㎛인 데 대해, 열처리 후(도 3(b))에는 3.84㎛로 확산되어 있었다. 즉, 확산량은 1.72㎛이었다. 또한, 확산에 따른 최대농도의 감소(A-B)는, 1.1×1019atoms/㎤이었다.Next, the epitaxial substrate was subjected to heat treatment under conditions corresponding to the heat treatment in the device fabrication process (heat treatment condition is the heat-time profile shown in FIG. 4), and then measurement as shown in FIG. 3 was performed. The results are shown in FIG. 3 (b). As shown in B, the maximum concentration (peak concentration) of boron in the first epitaxial layer decreases to 3.4x10 19 atoms / cm 3 before the heat treatment, so that boron is diffused in the second epitaxial layer and the substrate. It can be seen. In the comparative example 1, while the distribution area of boron was 2.12 micrometers before heat processing (FIG. 3 (a)), it spread | diffused to 3.84 micrometers after heat processing (FIG. 3 (b)). That is, the diffusion amount was 1.72 mu m. In addition, the decrease in maximum concentration (AB) due to diffusion was 1.1 × 10 19 atoms / cm 3.

(실시예 1-1∼1-5)(Examples 1-1 to 1-5)

p형 제 1 에피택셜층의 붕소의 최대농도(피크 농도)를, 본 발명의 범위로 한 표 1에 나타내는 이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판에서, 비교예 1과 같은 실험을 실시하였다. 한편, 표 1의 탄소농도 및 질소농도는 「평균 농도」를 의미하고, 붕소 농도 및 인 농도는 「피크 농도」를 의미한다.Experiments similar to those of Comparative Example 1 were carried out on the epitaxial substrate for back-illumination type solid-state imaging device shown in Table 1 having the maximum concentration (peak concentration) of boron in the p-type first epitaxial layer as the scope of the present invention. In addition, carbon concentration and nitrogen concentration of Table 1 mean "average concentration", and boron concentration and phosphorus concentration mean "peak concentration."

실리콘 기판Silicon substrate p형 제 1 에피층p-type first epi layer 제 2 에피층2nd epi layer 탄소농도Carbon concentration 질소농도Nitrogen concentration 막 두께Film thickness 붕소 농도Boron concentration 도전형Challenge type 붕소 또는 인 농도Boron or phosphorus concentration atoms/cm3 atoms / cm 3 atoms/cm3 atoms / cm 3 μmμm atoms/cm3 atoms / cm 3 atoms/cm3 atoms / cm 3 비교예 1Comparative Example 1 5.0×1016 5.0 × 10 16 -- 1One 4.5×10 19 4.5 × 1 0 19 nn 8.6×1013 8.6 × 10 13 실시예 1-1Example 1-1 5.0×1016 5.0 × 10 16 -- 55 9.0×1018 9.0 × 10 18 pp 2.7×1013 2.7 × 10 13 실시예 1-2Examples 1-2 5.0×1016 5.0 × 10 16 -- 55 9.0×1018 9.0 × 10 18 nn 8.6×1013 8.6 × 10 13 실시예 1-3Example 1-3 5.0×1016 5.0 × 10 16 1.0×1014 1.0 × 10 14 55 9.0×1018 9.0 × 10 18 nn 8.6×1013 8.6 × 10 13 실시예 1-4Example 1-4 5.0×1016 5.0 × 10 16 -- 55 6.0×1018 6.0 × 10 18 nn 8.6×1013 8.6 × 10 13 실시예 1-5Examples 1-5 5.0×1016 5.0 × 10 16 -- 44 5.0×1018 5.0 × 10 18 nn 8.6×1013 8.6 × 10 13

한편, 표 1에 나타낸 것 이외의 기판에 관한 수치는, 비교예 1과 같다.In addition, the numerical value about board | substrates other than what is shown in Table 1 is the same as that of the comparative example 1.

이들 기판에 대하여, 비교예 1과 마찬가지로 열처리에 따른 붕소의 확산량 및 최대농도의 감소를 산출하고, 그 결과를 비교예 1과 함께 표 2에 나타내었다.For these substrates, similarly to Comparative Example 1, the decrease in the diffusion amount and the maximum concentration of boron due to the heat treatment was calculated, and the results are shown in Table 2 together with Comparative Example 1.

확산량Diffusion 최대농도감소량Maximum concentration decrease μ mμ m atoms/cm3 atoms / cm 3 비교예 1Comparative Example 1 1.72 1.72 1.1×1019 1.1 × 10 19 실시예 1-1Example 1-1 1.28 1.28 3.4×1018 3.4 × 10 18 실시예 1-2Examples 1-2 1.27 1.27 3.2×1018 3.2 × 10 18 실시예 1-3Example 1-3 1.28 1.28 3.3×1018 3.3 × 10 18 실시예 1-4Example 1-4 1.10 1.10 1.7×1018 1.7 × 10 18 실시예 1-5Examples 1-5 1.07 1.07 1.6×1018 1.6 × 10 18

이와 같이, 실시예 1-1∼1-5 모두, 비교예 1보다 제 2 에피택셜층으로의 붕소의 확산이 억제되어 있음을 알 수 있다.As described above, it can be seen that in Examples 1-1 to 1-5, the diffusion of boron into the second epitaxial layer is suppressed more than in Comparative Example 1.

(실시예 2-1)(Example 2-1)

실시예 1-5의 기판에 있어서, 에피택셜 기판 표면으로부터의 깊이에 대한 탄소농도의 분포를 도 5에 나타내었다. 가열처리 후에는, 실리콘 기판의 표면 근방의 탄소가 제 2 에피택셜층의 제 1 에피택셜층 근방영역까지 약간 확산되어 있음을 알 수 있다.In the substrate of Example 1-5, the distribution of the carbon concentration with respect to the depth from the epitaxial substrate surface is shown in FIG. After the heat treatment, it can be seen that carbon near the surface of the silicon substrate is slightly diffused to the region near the first epitaxial layer of the second epitaxial layer.

(실시예 2-2)(Example 2-2)

실시예 1-5의 기판에 있어서의, 제 1 에피택셜층의 두께를 4㎛에서 6㎛로 변경한 것 이외에는, 실시예 2-1과 동일한 실험을 실시하였다. 에피택셜 기판 표면으로부터의 깊이에 대한 탄소농도의 분포를 도 6에 나타내었다. 깊이 0㎛으로부터 5.5㎛(좌측 파선)까지의 두께 5.5㎛가 제 2 에피택셜층이고, 5.5㎛으로부터 11.5㎛(우측 파선)까지의 두께 6㎛가 제 1 에피택셜층이며, 11.5㎛보다 깊은 영역은 실리콘 기판이다. 탄소는, 제 1 에피택셜층에는 확산되어 있지만, 이 층을 후막화했기 때문에, 디바이스층이 되는 제 2 에피택셜층에는 확산되어 있지 않음을 알 수 있다. 이 때문에, 실시예 2-2는 제 2 에피택셜층에 대하여 붕소의 확산과 탄소의 확산의 양방을 억제할 수 있으므로, 보다 바람직한 실시예이다.The same experiment as in Example 2-1 was conducted except that the thickness of the first epitaxial layer in the substrate of Example 1-5 was changed from 4 µm to 6 µm. The distribution of carbon concentration versus depth from the epitaxial substrate surface is shown in FIG. 6. 5.5 μm thickness from 0 μm to 5.5 μm (left dashed line) is the second epitaxial layer, and 6 μm thickness from 5.5 μm to 11.5 μm (right dashed line) is the first epitaxial layer and is deeper than 11.5 μm Is a silicon substrate. It is understood that carbon is diffused in the first epitaxial layer, but since the layer is thickened, it is not diffused in the second epitaxial layer serving as the device layer. For this reason, Example 2-2 is a more preferable example, since both the diffusion of boron and the diffusion of carbon can be suppressed with respect to a 2nd epitaxial layer.

본 발명에 따르면, 제 1 에피택셜층의 p형 불순물의 피크 농도를 2.7×1017atoms/㎤ 이상 1.1×1019atoms/㎤ 미만으로 함으로써, 디바이스층으로의 p형 불순물의 확산을 억제할 수 있어, 이면조사형 고체촬상소자를 높은 생산율로 제조할 수 있게 된다.According to the present invention, diffusion of the p-type impurity into the device layer can be suppressed by setting the peak concentration of the p-type impurity in the first epitaxial layer to be 2.7 × 10 17 atoms / cm 3 or more and less than 1.1 × 10 19 atoms / cm 3. Therefore, it is possible to manufacture the back-illumination type solid state image pickup device at a high production rate.

1 : 실리콘 기판
2 : 제 1 에피택셜층
3 : 제 2 에피택셜층(디바이스층)
4 : 석출물 영역
100 : 이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판
1: silicon substrate
2: first epitaxial layer
3: second epitaxial layer (device layer)
4: precipitate area
100: epitaxial substrate for backside-illumination solid-state image pickup device

Claims (15)

탄소, 또는 탄소 및 질소가 첨가되며, 저항율이 100Ω·㎝ 미만인 p형 실리콘 기판과,
상기 p형 실리콘 기판상의 p형 제 1 에피택셜층과,
상기 제 1 에피택셜층상의 p형 또는 n형 제 2 에피택셜층을 가지고,
상기 제 1 에피택셜층은, p형 불순물의 피크 농도가 2.7×1017atoms/㎤ 이상 1.1×1019atoms/㎤ 미만인 것을 특징으로 하고,
상기 p형 실리콘 기판 내에는, 상기 탄소 또는 탄소 및 질소와, 산소를 포함하는 석출물을 갖는 영역을 구비하고,
상기 영역의 상기 p형 실리콘 기판의 깊이 방향 중심부에 있어서의 석출물의 밀도가, 5×105/㎠ 이상 5×107/㎠ 이하인 이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판.
A p-type silicon substrate having carbon or carbon and nitrogen added thereto, and having a resistivity of less than 100 Ω · cm;
A p-type first epitaxial layer on the p-type silicon substrate,
Having a p-type or n-type second epitaxial layer on the first epitaxial layer,
The first epitaxial layer has a peak concentration of p-type impurity of 2.7 × 10 17 atoms / cm 3 or more and less than 1.1 × 10 19 atoms / cm 3,
In the said p-type silicon substrate, the area | region which has the said carbon or carbon, nitrogen, and the deposit containing oxygen is provided,
An epitaxial substrate for a back-illumination type solid-state image pickup device having a density of precipitates at a central portion in a depth direction of the p-type silicon substrate in the region of 5 × 10 5 / cm 2 or more and 5 × 10 7 / cm 2 or less.
제 1항에 있어서,
상기 제 1 에피택셜층은, 두께가 4㎛ 이상 10㎛ 이하인 이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판.
The method of claim 1,
The epitaxial substrate for back-illumination type solid-state image pickup device of which said 1st epitaxial layer is 4 micrometers-10 micrometers in thickness.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 제 2 에피택셜층은, 두께가 4㎛ 이상 10㎛ 이하인 이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판.
3. The method according to claim 1 or 2,
The epitaxial substrate for back-illumination type solid-state image pickup device of which said 2nd epitaxial layer is 4 micrometers-10 micrometers in thickness.
삭제delete 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 p형 제 2 에피택셜층은, p형 불순물의 피크 농도가 4.4×1013atoms/㎤ 이상 2.8×1017atoms/㎤ 이하인 이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판.
3. The method according to claim 1 or 2,
The p-type second epitaxial layer is an epitaxial substrate for back-illumination solid-state image pickup device having a peak concentration of p-type impurity of 4.4 × 10 13 atoms / cm 3 or more and 2.8 × 10 17 atoms / cm 3 or less.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 n형 제 2 에피택셜층은, n형 불순물의 피크 농도가 1.4×1013atoms/㎤ 이상 7.8×1016atoms/㎤ 이하인 이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판.
3. The method according to claim 1 or 2,
The n-type second epitaxial layer is an epitaxial substrate for a backside irradiation solid-state image pickup device having a peak concentration of n-type impurities of 1.4 × 10 13 atoms / cm 3 or more and 7.8 × 10 16 atoms / cm 3 or less.
제 5항에 있어서,
상기 p형 불순물이 붕소인 이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판.
6. The method of claim 5,
An epitaxial substrate for a back-illumination solid-state image pickup device wherein the p-type impurity is boron.
제 6항에 있어서,
상기 n형 불순물이 인인 이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판.
The method according to claim 6,
An epitaxial substrate for back-illumination type solid-state image pickup device wherein the n-type impurity is phosphorus.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
탄소만 첨가한 상기 p형 실리콘 기판은, 탄소의 평균 농도가, 0.1×1016atoms/㎤ 이상 20×1016atoms/㎤ 이하인 이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판.
3. The method according to claim 1 or 2,
The p-type silicon substrate in which only carbon is added has an average concentration of carbon of 0.1 × 10 16 atoms / cm 3 or more and 20 × 10 16 atoms / cm 3 or less.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
탄소 및 질소의 쌍방을 첨가한 상기 p형 실리콘 기판은, 탄소의 평균 농도가 0.1×1016atoms/㎤ 이상 20×1016atoms/㎤ 이하이며, 질소의 평균 농도가 0.5×1013atoms/㎤ 이상 50×1013atoms/㎤ 이하인 이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판.
3. The method according to claim 1 or 2,
In the p-type silicon substrate to which both carbon and nitrogen are added, the average concentration of carbon is 0.1 × 10 16 atoms / cm 3 or more and 20 × 10 16 atoms / cm 3 or less, and the average concentration of nitrogen is 0.5 × 10 13 atoms / cm 3. An epitaxial substrate for a backside-illumination type solid-state image sensor that is 50 x 10 13 atoms / cm 3 or more.
탄소, 또는 탄소 및 질소가 첨가되고, 저항율이 100Ω·㎝ 미만인 p형 실리콘 기판상에, p형 제 1 에피택셜층을 형성하는 공정과,
상기 제 1 에피택셜층 상에, p형 또는 n형 제 2 에피택셜층을 형성하는 공정을 가지며,
상기 제 1 에피택셜층에 있어서의, p형 불순물의 피크 농도를 2.7×1017atoms/㎤ 이상 1.1×1019atoms/㎤ 미만으로 하는 것을 특징으로 하고,
상기 제 2 에피택셜층을 형성하는 공정 후, 상기 p형 실리콘 기판 내에, 상기 탄소 또는 탄소 및 질소와, 산소를 포함하는 석출물을 갖는 영역을 형성하기 위한 열처리 공정을 구비하는 이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판의 제조방법.
Forming a p-type first epitaxial layer on a p-type silicon substrate having carbon or carbon and nitrogen added thereto, and having a resistivity of less than 100 Ω · cm;
And forming a p-type or n-type second epitaxial layer on the first epitaxial layer,
The peak concentration of the p-type impurity in the first epitaxial layer is set to be 2.7 × 10 17 atoms / cm 3 or more and less than 1.1 × 10 19 atoms / cm 3,
A back-illumination type solid-state image pickup device having a heat treatment step for forming a region having said carbon, carbon, nitrogen, and precipitates containing oxygen in said p-type silicon substrate after said step of forming said second epitaxial layer Method for producing an epitaxial substrate for use.
제 11항에 있어서,
상기 제 1 에피택셜층은, 두께가 4㎛ 이상 10㎛ 이하인 이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판의 제조방법.
12. The method of claim 11,
The first epitaxial layer has a thickness of 4 µm or more and 10 µm or less.
제 11항 또는 제 12항에 있어서,
상기 제 1 에피택셜층 형성공정 전의 실리콘 기판은, 격자간 산소농도가 1×1018atoms/㎤ 이상 2×1018atoms/㎤ 이하인 이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판의 제조방법.
13. The method according to claim 11 or 12,
The silicon substrate before the first epitaxial layer forming step has a lattice oxygen concentration of 1 × 10 18 atoms / cm 3 or more and 2 × 10 18 atoms / cm 3 or less.
삭제delete 제 11항에 있어서,
상기 열처리 공정은,
상기 실리콘 기판을 500∼800℃의 범위 내의 제 1 온도까지 가열한 후, 상기 제 1 온도로 10∼180분간 유지하는 저온열처리를 수행하고,
이어서, 4℃/분 이하의 온도상승속도로 900∼1150℃의 범위 내의 제 2 온도까지 가열한 후, 상기 제 2 온도로 15∼200분간 유지하는 고온열처리를 수행하는 것을 포함하는 이면조사형 고체촬상소자용 에피택셜 기판의 제조방법.
12. The method of claim 11,
The heat treatment step,
After the silicon substrate is heated to a first temperature within the range of 500 to 800 ° C., low temperature heat treatment is performed for 10 to 180 minutes at the first temperature,
Subsequently, after heating to the 2nd temperature within the range of 900-1150 degreeC by the temperature increase rate of 4 degrees-C / min or less, performing the high temperature heat processing for 15 to 200 minutes at the said 2nd temperature, A method of manufacturing an epitaxial substrate for an imaging device.
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