TW201218250A - Silicon epitaxial wafer, method for manufacturing silicon epitaxial wafer, and method for manufacturing semiconductor element or integrated circuit - Google Patents
Silicon epitaxial wafer, method for manufacturing silicon epitaxial wafer, and method for manufacturing semiconductor element or integrated circuit Download PDFInfo
- Publication number
- TW201218250A TW201218250A TW100111067A TW100111067A TW201218250A TW 201218250 A TW201218250 A TW 201218250A TW 100111067 A TW100111067 A TW 100111067A TW 100111067 A TW100111067 A TW 100111067A TW 201218250 A TW201218250 A TW 201218250A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- substrate
- ion implantation
- concentration
- layer
- epitaxial
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 120
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 62
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 27
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 10
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title abstract description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title abstract description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 316
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 307
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 229
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 102
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 98
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 98
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 93
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 93
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 80
- -1 carbon ions Chemical class 0.000 claims abstract description 74
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims description 191
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 136
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 98
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 70
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 70
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 69
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 58
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 58
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 24
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims description 24
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 20
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 18
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 16
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 16
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 14
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 14
- 241000238631 Hexapoda Species 0.000 claims description 9
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 8
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 7
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910021647 smectite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 206010012735 Diarrhoea Diseases 0.000 claims 1
- 241000239226 Scorpiones Species 0.000 claims 1
- 230000009418 agronomic effect Effects 0.000 claims 1
- 201000009310 astigmatism Diseases 0.000 claims 1
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 claims 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims 1
- 229910001427 strontium ion Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 abstract description 109
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 abstract description 72
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 81
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 23
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 20
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 16
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 15
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 5
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 238000001004 secondary ion mass spectrometry Methods 0.000 description 4
- 229910003811 SiGeC Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 3
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 2
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N hydridophosphorus(.) (triplet) Chemical compound [PH] BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 2
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 229910001925 ruthenium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(iv) oxide Chemical compound O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- BGJSXRVXTHVRSN-UHFFFAOYSA-N 1,3,5-trioxane Chemical compound C1OCOCO1 BGJSXRVXTHVRSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SFBODOKJTYAUCM-UHFFFAOYSA-N Ipriflavone Chemical compound C=1C(OC(C)C)=CC=C(C2=O)C=1OC=C2C1=CC=CC=C1 SFBODOKJTYAUCM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004990 Smectic liquid crystal Substances 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000027697 autoimmune lymphoproliferative syndrome due to CTLA4 haploinsuffiency Diseases 0.000 description 1
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052601 baryte Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010428 baryte Substances 0.000 description 1
- VTYDSHHBXXPBBQ-UHFFFAOYSA-N boron germanium Chemical compound [B].[Ge] VTYDSHHBXXPBBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007833 carbon precursor Substances 0.000 description 1
- 230000005465 channeling Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229960001701 chloroform Drugs 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 210000003298 dental enamel Anatomy 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000003642 hunger Nutrition 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 229960005431 ipriflavone Drugs 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 150000004032 porphyrins Chemical class 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000004151 rapid thermal annealing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 235000020083 shōchū Nutrition 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
- H01L21/26506—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation in group IV semiconductors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02521—Materials
- H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
- H01L21/02532—Silicon, silicon germanium, germanium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02367—Substrates
- H01L21/0237—Materials
- H01L21/02373—Group 14 semiconducting materials
- H01L21/02381—Silicon, silicon germanium, germanium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02656—Special treatments
- H01L21/02658—Pretreatments
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02656—Special treatments
- H01L21/02658—Pretreatments
- H01L21/02661—In-situ cleaning
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/22—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
- H01L21/2205—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities from the substrate during epitaxy, e.g. autodoping; Preventing or using autodoping
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Description
201218250 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種磊晶矽晶圓及磊晶矽晶圓的製造方 法，具體而言，本發明關於一種磊晶矽晶圓和其製造方法， 是一種可於電阻率極低的矽基板上再現性良好地進行轉變 寬度（transition width)狹窄且電阻高的蟲晶層的成長的技 術，並且例如可達成一面降低縱型元件的逆耐壓的變異， 一面實現低導通電阻。 【先前技術】 功率金屬氧化物半導體（Power Metal Oxide Semiconductor)電晶體、IGBT(絕緣閘極雙極電晶體）這類的 使電流從晶圓表面流動至背面的開關電晶體（switching transistor)、和必須極力地減少基板的電位變動而使元件特 性安定化的元件’大部分是使用磊晶晶圓。 其理由是可獨立地控制用以確保元件的耐壓所需的電 阻率較高的磊晶層、及在導通狀態下成為寄生電阻之矽基 板的電阻率。 因此，特別是矽基板的電阻率會對導通電阻（接通電阻 (on resistance))造成強烈影響的功率金屬氧化物半導體（以 下稱為功率MOS)，正積極地逐漸發展矽基板的低電阻化。 此處’ N型的矽基板’在進行結晶成長時，逐漸使用 容易導入更高濃度的摻雜劑的紅磷來作為摻雜劑。 201218250 藉此以在下限為5mQcm左右的低耐壓功率m〇§用 磊晶晶圓的矽基板的電阻率，最近逐漸降低至以 下。 然而，由於磷的擴散係數較砷和銻更大，故在磊晶成 長時或形成半導體元件時所進行的熱處理中，會發生向外 擴散（以下也稱為往外擴散），而使磊晶層的厚度變薄，因 此有必須將磊晶層成長為超過用以確保預定逆耐壓所需的 厚度的問題。 因此’當使用N型矽基板時’逐漸使用自動摻雜、向 外擴散少的砷和銻來作為摻雜劑。 然而，若欲摻雜高濃度的砷，則有成為電惰性的摻雜 劑會增加的問題。此外，若使用綈，則固溶度低，而在製 f經高濃度摻雜的結晶本身上有極限。而且，也有進行結 晶成長時或磊晶成長時容易產生結晶缺陷的問題。 從如此的背景來看，由於結晶的產生性極度惡化，故 實際上極低電阻的蟲晶基板並不使用此等摻雜劑，此外至 今也未曾使用。 也就是說，當欲使用N型的極低電阻率的石夕基板時， :於坤和録即摻雜劑的一部分會進入晶格間位置而成為電 或無法固溶於結晶中’而容易產生結晶缺陷，故並 法使用呼和録，因此必彡頁使用紅磷來作為摻雜劑。 ^近的中、低耐麼功率職，也已實現元件製程溫度 皿化’而碟的向外擴散的影響逐漸減少。從如此的背 *看’逐漸使用intern左右的使用紅麟作為摻雜劑的磊 201218250 晶基板。 然而，如前述，由於因製作元件時進行的熱處理而使 -磷谷易從基板侧擴散至磊晶層，故會使電阻率維持一定的 • 區域減 >、必須與其相對應地增加初期的遙晶層的厚度。 事實會對作為原本的目的的降低元件的導通電阻造成相 、、、’果此外’有因進行蟲晶成長成為更厚，而導致生 產性降低或成本上升。並且，若增加高電阻的遙晶層的厚 度，使磊晶層與矽基板的邊界的摻雜劑濃度變化的區域（轉 變寬度）增加，則也會產生漏電流增加的問題。 另方面’ p型的矽基板’由於若利用硼以外的摻雜 劑則有各種問題，故不論摻雜量多寡’一般均使用硼來作 為摻雜劑。 由於硼可較容易地高濃度摻雜，故可隨著元件製造步 驟的熱處理的低溫化，而從5mQcm左右進一步進行低電阻 化°在無自動摻雜和向外擴散的影響的範圍内，以低耐壓 功率MOS等為中心，逐漸發展p型矽基板的低電阻化。 然而’哪為擴散係數大的元素，因此向外擴散、自動 摻雜成為問題。 , 相對地，藉由以氧化膜將矽基板的背面予以密封，至 今一直利用進行自動摻雜的控制的技術（例如參照專利文 獻1)。 [先前技術文獻] (專利文獻） 專利文獻1 :日本特開昭58-95819號公報 201218250 (非專利文獻） 非專利文獻 1 : H. J_ Osten，D. Knoll, H.Rucker，“Dopant diffusion controle by adding carbon into Si and SiGe : principles and device application’’， Materials science&Engineering B87(2001)262-270 非專利文獻 2 : Ibrahim Ban et. al.，“Suppression of Oxidation-Enhanced Boron Diffusion in Silicon by Carbon Implantation and Characterization of MOSFET’s with Carbon-Implanted Channels”，IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES VOL.44 NO.9( 1997) 1 544-1 55 1 非專利文獻 3 : Hofker. W. K.，et. al., “Concentration profiles of boron implantation in amorphous and polycrystalline silicon” Radiant. Eff.，24 p223(1975) 【發明内容】 [發明所欲解決之問題] 如此’當使用硼、磷作為低電阻磊晶基板的摻雜劑時， 在進行蟲晶成長時，從基板擴散至成長環境的摻雜劑再度 摻雜於磊晶層中的所謂自動摻雜、和在製造元件時進行的 熱處理中從基板進行固體擴散至磊晶層的向外擴散的程度 變大，會成為問題。 而且’也有下述矛盾：為了使磊晶層的電阻率安定化， 必須增加磊晶層的厚度，但如此進行會導致元件的導通電 6 § 201218250 阻惡化等。 在使用此等低電阻基板進行磊晶成長時，是使用以無 摻雜的氧化膜等將基板背面予以密封的技術、單片（single ^^£61")遙日日裝置的尚速成長技術、和對基座（3旧£；6^〇11)下部 進行的氣流控制技術（開孔基座）等，來謀求磊晶成長中發 生的向外擴散、自動摻雜的減少。 然而’由於無法防止從基板表面側發生的向外擴散， 故仍在控制進行磊晶成長時及製作元件時的基板與磊晶層 的邊界的摻雜劑濃度變化的區域（轉變區域）方面仍有問 題。 本發明疋有鑑於上述問題而作成，其目的在於提供一 種蟲晶石夕晶圓*其製造方&，該蠢晶石夕晶圓（由用以獲得 元件的預定電特性所需的期望電阻率的磊晶層、及較先前 更低電阻的基板所構成’而可實現低耐壓功率M〇s、中耐 壓功率MOS和攝影元件等的電特性的提高，並且相較於先 刖可t強力地抑制蟲晶成&中與元件製造步驟的熱處理 中所發生的自動摻雜、向外擴散。 [解決問題之技術手段] β為了解決上述問題，本發明提供-種蟲晶石夕晶圓，其 疋在夕基板形成有磊晶層，所述磊晶矽晶圓的特徵在於： 前述石夕基板’摻雜有濃纟2加1()19咖—3以上的構或 ;旁面側形成有CVD(Chemical Vapor epos山。n ’化學氣相沉積）氧化膜，並形成有藉由從表面 注入碳離子而得的碳離子注入層，並且，於形成有該碳離 201218250 子注入層的前述矽基板的表面，形成有前述磊晶層。 如此，由於在使用摻雜有濃度2〇xl〇丨9at〇ms/cm3以上 的高濃度的磷或硼的矽晶圓來作為基板的磊晶矽晶圓中， 於石夕基板的至少背面側形成有CVD氧化膜，故在形成蟲晶 層時，會抑㈣或硼料基板背面往外，料抑制蟲 晶成長的環境受到摻雜劑污染，藉此抑制自動摻雜發生， 而抑制磊晶層的電阻率偏離期望值。 此外，由於在形成有磊晶層的一側的表面，形成有碳 離子注入層’故在石夕基板的碳離子注人層巾，高遭度的碳 會進入矽晶格中，因此會發生空孔增大、晶格間的矽減少。 晶格間的矽減少，會減少磷和硼等被擠出晶格間的機會， 而顯著抑制如硼、磷這樣的鍵半徑較矽更小的原子的（排除 (kickout)式）擴散。藉此，在形成遙晶層時進行的熱處理和 製造元件時進行的熱處理中的從矽基板往磊晶層的向外擴 散，會受到抑制。 藉由此等功效，可獲得一種磊晶矽晶圓，其是由期望 電阻率的蟲晶層、及較先前更低電阻率的石夕基板所構成， 而可獲得低耐壓功率M0S和攝影元件等的預定電特性。 此處，為了降低晶格間的矽濃度，前述碳離子注入層， 較佳是注入有3.0xl014at〇ms/cm2以上的劑量的碳離子。 如此，若碳離子的劑量為3.0x10uat〇ms/cm2以上，則 可更強力地抑制磷或硼擴散至矽基板表面側的外側，而可 獲得具有更符合期望的電阻率分布的磊晶矽晶圓。 此外，前述CVD氧化膜，較佳是：到較形成有前述碳 201218250 離子注入層的位置更表面側為止，覆蓋前述矽基板的側面。 如此’藉由作成到較形成有碳離子注入層的位置更表 .面側為止覆蓋有CVD氧化膜，而藉由CVD氧化膜與碳離 ‘子注入層將摻雜有高濃度的硼或磷而成的矽基板予以密 封，更強力地抑制硼或磷的向外擴散和自動摻雜，而可獲 仔一種具有更符合期望的設計值的磊晶層的磊晶矽晶圓。 而且，刚述磊晶層的雜質濃度是前述矽基板的雜質濃 度的1/1000以下時，有效性更大，在碳注入層的雜質擴散 的抑制效果更顯著，因而較佳。 如上述，本發明的磊晶矽晶圓，由於使用摻雜有高濃 度的磷或硼的矽基板，且經抑制磷或硼的向外擴散和自動 換雜’故即使遙晶層的電阻率亦即雜質濃度，與基板相差 3位數以上，仍可維持接近階段型的分布。 並且，較佳是：前述矽基板，摻雜有濃度 〇.5xl〇20atoms/cm3 以上的鱗， 刖述碳離子/主入層，是在將前述矽基板中所摻雜的鱗 的濃度設為 Axl〇20atoms/cm3 時，注入 4Axl〇15at_/cm2 以上的劑量的碳離子而形成， • 前述磊晶層，是掺雜有濃度5 〇χ1〇丨7at〇ms/cm3以下的 碟而成。 若是如此的磷濃度與碳離子的劑量，則在磊晶層的成 長中及元件製作步驟中，可控制磊晶層的邊界的鱗摻雜劑 的移動，可防止從石夕基板表面側發生的自動換雜、向外擴 藉此可獲得一種磊晶矽晶圓，其可提高如導通電阻、 201218250 漏電流減少的最後所得的元件的電特性 是摻雜有濃度 此外，較佳是：前述矽基板 0.2xl02〇atoms/cm3以上的硼而成， 是在漿前述矽基板中所摻雜 前述碳離子注入層 的濃度設為Bxl〇2°at〇ms/Cm3拄 15 ns/cm 時，注入 4Bxl015atoms/cm 以上的劑量的碳離子而形成， 前述遙晶層，是掺雜有濃度2 〇xl〇17at〇ms/cm3以下的 而成。 若是如此的硼濃度及碳離子的劑量’則在磊晶層的成 長中及元件製作步驟中，可控制^層的邊界的㈣雜劑 的移動’可防止從石夕基板表面側發生的自動摻雜、向外擴 散。藉此’可獲得一種磊晶矽晶圓，其可提高如導通電阻、 漏電流減少的最後所得的元件的電特性。 並且’刚述CVD氧化膜的膜厚較佳是1500A以上。 若為如此的膜厚，則可進一步抑制硼或磷摻雜劑的向 外擴散和自動摻雜。 此外，本發明提供一種磊晶矽晶圓的製造方法，是製 造蠢晶石夕晶圓6^法，所述製造方法的特徵在於：先準備 摻雜有濃度2.(^10丨^〇1113/(^3以上的磷或硼而成的矽基 板’於該所準備的梦基板，以任意順序進行於背面側形成 CVD氧化膜的步驟、及於表面側&入碳離+而形成碳離子 注入層的步驟後，於經進行前述碳離子注入後的表面形成 蠢晶層。 在使用換雜有濃度2.0x l〇19atoms/cm3以上的高濃度的
S 10 201218250 磷或硼而成的矽基板來製作磊晶矽晶圓時，重點是抑制蠢 晶成長令與製造元件步驟的熱處理時所發生的自動摻雜、 向外擴散。 此處，由於可有效防止在磊晶步驟中從基板往外擴散 至遙晶成長環境中，故以CVD氧化膜將石夕基板的至少背面 側密封，對於自動摻雜而言非常有效。 然而，對於表面側而言，由於為了便於進行磊晶成長， 而無法以CVD氧化膜予以密封，故該部分會成為自動摻雜 的原因，因此必須抑制。於是，為了於形成磊晶層的表面 的正下方形成填和删的擴散係數小的薄層，而將碳進行離 子注入而形成碳離子注入層。藉此’可抑制表面側發生的 往外擴散，而可提供一種磊晶矽晶圓的製造方法，其不僅 可抑制磊晶成長中發生的自動摻雜，也可抑制在隨後的元 件製造階段中摻雜劑從矽基板向外擴散至磊晶層側。 此處，前述碳離子的劑量，較佳是3.0xl0i4at〇ms/cm2 以上。 如此’若碳離子的劑量是3_〇χ 10丨4atoms/cm2以上，則 可更強力地抑制碟和侧從石夕基板的表面側擴散至外側，而 可製造具有成為更符合期望值的電阻率的磊晶層的磊晶矽 晶圓。 此外，在進行前述CVD氧化膜形成步驟與前述碳離子 注入層形成步驟後’可使用RTA(Rapid Thermal
Annealing ’快速熱退火）裝置，以3(rc/sec以上的升溫速 度進行加熱，並在900°C以上的溫度進行丨〇秒以上的回復 201218250 退火（以下，也稱為回復熱處理），然後形成前述磊晶層。 如此，藉由RTA裝置來進行回復熱處理，即可回復受 到碳離子注入所擾亂的矽基板的結晶性，可使磊晶層的結 晶性良好，而可製造結晶缺陷少且電阻率成為期望值的磊 晶石夕晶圓。 而且，在進行前述CVD氧化膜形成步驟與前述碳離子 注入層形成步驟後，再導入至單片式磊晶裝置中之後，可 從600 C以上的溫度區域，以15〇c/sec以上的升溫速度進 行升溫，並錢氣環境中，在1〇5〇<t以上的溫度保持 秒以上後，形成前述磊晶層。 ，如此’藉由單片式磊晶裝置，即可以依據的速度 進行結晶性回復熱處理，而可在不另外獨立進行回復熱處 理的情形下回復碳離子注入損傷，且可在不增加熱處理次 數的情形下減少結晶缺陷。因此，可抑制磷和硼的擴散量， 並且在不增加步驟數的情形下回復結晶性，而可製造更高 品質（結晶缺陷少且電阻率成為期望值）的蟲晶碎晶圓。 並且，前述CVD氧化膜，較佳是以覆蓋到較前述矽基 板的前述碳離子注入層的位置更接近前述石夕基板表面的位 置的側面為止的方式來加以形成。 如此，藉由以覆蓋到較石夕基板的碳離子注入層的位置 更接近石夕基板表面的位置的側面為止的方式來形成CM 氧化膜’即能以CVD氧化膜與碳離子注入層來將石夕基板予 以密封。藉此，可更確實且強力地抑制蝴和磷的向外擴散 和自動#雜’而可製造一種具有更符合期望的電阻率的為 12 201218250 晶層的磊晶矽晶圓。 此外’較佳是：先準備摻雜有濃度〇.5xl0〜。ms/cm3 以上的磷而成的矽基板作為前述矽基板， 在前述形成碳離子注入層沾止时丄 層的步驟中，在將前述矽基板 中所摻雜的鱗的濃度設為Αχ 1〇2〇 + . 3 * υ atoms/cm3時，於表面側注 入4Αχ 1 015atoms/cm2以上的劑旦从山社 齊J里的奴離子而形成前述碳離 子注入層， 於經進行前述碳離子注 使的石夕基板的表面，形成摻 雜有濃度5.0Xl0”at〇ms/cm3以下的磷而成的前述磊晶層。 、若以如此的礙濃度與碳離子的劑量來準備石夕基板，形 成碳離子注入層，並形志爭曰a 肜成磊層，則可獲得一種磊晶矽晶 圓的製方法’其在磊晶層的成長中與元件製作步驟中， 可控制磊晶層的邊界的磷摻雜劑的移動，可防止從石夕基板 表面側發生的自動摻雜、向外擴散。藉此，可獲得一種磊 晶石夕晶圓，其可 一 杈回如導通電阻、漏電流減少的最後所得 的元件的電特性。 並且’較佳是：先準備摻雜有濃度〇2χ1〇〜_/(^3 以上的硼而成的矽基板作為前述矽基板， 在刖述形成碳離子注入層的步驟中，在將前述矽基板 中所換雜^的濃度設為BxlG2%tGms/em3時，於表面側注 1(> atoms/cm2以上的劑量的碳離子而形成前述碳離 子注入層， 於經進行刚述碳離子注入後的矽基板的表面，形成摻 雜有農度2.0xl0”at〇ms/cm3以下的棚而成的前述遙晶層。 13 201218250 若以如此的哪濃度與碳離子的劑量來準備石夕基板’形 成碳離子注入層，並形成蟲晶層’則可獲得一種遙晶石夕晶 圓的製造方法’其在蟲晶層的成長中與元件製作步驟中， 可控制磊晶層的邊界的硼摻雜劑的移動，可防止從矽基板 表面側發生的自動摻雜、向外擴散。藉此，可獲得一：蟲 晶矽晶圓，其可提高如導通電阻、漏電流減少的最後所得 的元件的電特性。 此外，在前述形成碳離子注入層的步驟十，碳離子的 注入能量較佳是lOOkeV以下。 由於若為如此的注入能量’則可於矽基板表面附近形 成高碳濃度的碳離子注人層，故可獲得—縣晶梦晶圓的 製造方法，其可進一步防止自動摻雜、向外擴散。 並且，在前述形成CVD氧化膜的步驟中，較佳是形成 膜厚1500A以上的無摻雜的CVD氧化膜。 若為如此的膜厚的CVD氧化膜，則可獲得一種磊晶矽 晶圓的製造方法，其可進一步防止自動摻雜、向外擴散。 此外，在進行則述碳離子注入後，較佳是在形成前述 磊曰b層刖，以20 C /sec以上的溫度上升率，從6〇〇。〇升溫至 l〇〇〇°C，並在氫氣環境中’在105(rc以上的溫度保持3〇秒 以上而進行回復退火步驟。 進行如此的回復退火，即可獲得一種磊晶矽晶圓的製 造方法’其可回復受到碳離子注入所擾亂的矽基板的結晶 性’可藉由使磊晶層於其上氣相沉積來獲得結晶性良好的 蟲晶層。藉此，可製造磊晶層中結晶缺陷少的磊晶矽晶圓。 14 201218250 並且’本發明提供—種半 方法，其使用藉由前述磊晶石夕 晶石夕晶圓來製造半導體元件或 特徵在於： 導體元件或積體電路的製造 晶圓的製造方法所製得的蟲 積體電路，所述製造方法的 保持1分鐘以上的轨虚抑 _ ^ ,、,、处理，疋以使該熱處理的最高溫 度成為950C以下的方式來進行。 在製造半導體元件或積體電路時，如此進行熱處理， 即可獲得-種半導體元件或積體電路的製造方法，其可控 制磊晶層的邊界的摻雜劑的移動，可防止從矽基板表面： 發生的自動摻雜、向外擴散。 [功效] 如以上所說明，根據本發明，可提供一種磊晶矽晶圓 及其製造方法，該磊晶矽晶圓’是由用以獲得元件的預定 電特性所需的期望電阻率的遙晶層、及較先前更低電阻的 基板所構成，而可貫現低耐壓功率MOS和攝影元件等的電 特性的提高，並且可較先前更強力地抑制磊晶成長中發生 的自動摻雜、和元件製造步驟進行的熱處理中的摻雜劑的 向外擴散。 此外，如以上所說明，使用預定濃度的硼、磷作為摻 雜劑，且注入預定劑量的碳離子，即可提供一種磊晶矽晶 圓及其製造方法，該磊晶矽晶圓，在磊晶層的成長中及元 件製作步驟中，可控制磊晶層的邊界的摻雜劑的移動，可 有效防止從矽基板表面側發生的自動摻雜、向外擴散。藉 此，可獲知一種蟲晶石夕晶圓，其可提高如導通電阻、漏電 15 201218250 流減少的最後所得的元件的電特性.並且，本發明可提供 一種半導體元件或積體電路的製造方法，其使用該磊晶矽 晶圓來實施。 【實施方式】 [實施發明的較佳形態] 以下’更具體地說明本發明。 第4圖是表示在使磊晶層磊晶成長於矽基板的表面上 時’摻雜劑雜質移動的概要。 如第4圖⑷所示，在形成蟲晶層時，& 了在進行蟲晶 成長前去㈣基板1G表面的自然氧化膜n，而如第4圖㈨ 所不進行預烤。然』，此時，晶圓中的摻雜劑會往外擴散 至環境氣體中，而滞留在基座20附近。 、 且如第4圓（c)所示，若開始形成磊晶層12，則由 ;蟲3曰層12的成長速度會較掺雜劑的擴散速度更快，故不 會從基板在外擴散。然、而，在蠢晶層12的成長初期，往外 擴散至環境氣體中而滯留的摻雜劑會進人蟲晶層12中。 此處’如第4圖（d)所示，當未對石夕基板1()實施任何 動摻雜對策時，由於磊晶層不會於矽基板10的背面側成 雜劑=劑:持續從背面側往外擴散。因此，滯留的摻 率繼墙 續成長的蟲晶層中，而使蟲晶層12的電阻 +繼續偏離期望值。 處雖然有如第4圖⑷所示地也使環境氣體流入基 201218250 座的背面側、或如第4圖⑴所示地 來將石夕基板的背面側予以密封，但^雜的氧化膜u 基板10表面往外擴散至# 種針對從石夕 顆政至磊晶層12的情况 無法抑制磊晶層12的電阻率的偏離。 疋全 於是，為了減少石夕基板表面側的往外 罩蓋沉積法（Capdepositi〇n)來抑制表面側的自動換^ = 述罩蓋沉積法，是先在低溫進行自 Μ虚所 二’立刻使薄的，晶層成長來抑制往外擴 -欠已擴散有摻雜劑的環境氣體後而進行蟲晶成長。 然而’有雖然步驟變葙雜^ 心甘㈣ 變複雜但部未有效抑制自動摻雜的 。。、原因疋.在進行用以去除位於碎基板表面的自缺 氧化膜的預烤中，摻雜劑會往外擴散至環境氣體的沉殺層 中而吸附於基座，故沖洗的效果不大。 此處，掺雜劑從石夕基板向外擴散至蟲晶層，是取決於 摻雜劑物種的擴散传數盘p a + e 、— 倾苽保数與磊晶成長的條件（主要為環境溫 度與進行蟲晶成長所需的時間）。 如第5圖所示，由於碟、侧為擴散係數較大的元素， 故該向外擴散的程度變大’但因廣泛地使用單片型的遙晶 裝置’實現高速升降溫、高逮成長，而可降低羞晶成長中 的向外擴散至磊晶層側的情況。 然而，對於自動摻雜而言，單月磊晶裝置並非一定有 效。 此外，在單片磊晶裝置中，由於成長速度為高速，故 會在未充分進行沖洗的狀態下開始進行磊晶成長，因此會 17 201218250 成為上述自動摻雜對策並非有效的理由之—。 於是’必須抑制矽基板表面側的擴散本身。 也就疋說’利用形成一種摻雜劑的擴散係數小的材料 的被膜，即可抑制向外擴散。然而，如上述，雖然背面側 只要以無摻雜的CVD氧化膜予以密封即可，但是，其手法 無法適用於表面側。 此外，對於在矽中的擴散係數大的元素，向外擴散的 現象變強。也就是說，作為用於向外擴散的對冑，最有效 的是降低擴散係數。 於疋，本發明人對於降低摻雜劑在矽中的擴散係數的 方法，反覆致力進行研究後，結果著眼於下述現象：在含 有高濃度的碳的矽中，晶格間的矽原子數減少，會減少硼 和碟等被擠出曰曰格間的機會，而顯著抑制侧和麟等的鍵半 控較石夕更小的原子的（排除（kick 〇ut)現象）擴散，並加速坤 和料的鍵半徑較石夕更大的原子的（空孔型）擴散。也就是 說’著眼於.在摻雜有高濃度的碳的結晶區域中，麟、侧 的擴散會減速的現象，來抑制蟲晶成長中及製作元件令發 生的自動摻雜、向外擴散的情況。 再者，關於摻雜劑雜質在含有高濃度的碳的矽中的擴 散係數變化的行為，㈣異質雙極電晶體中的彌的輪 廓控制已實用化，也有許多關於其原理的報告(非專利文獻 1、非專利文獻2)。 y為了實際提高元件的特性，不僅蠢晶成長步驟，在隨 後進行的元件製造步財的熱處理令，也必須抑制摻雜劑 201218250
散。不僅磊晶成長步驟， :尚’而容易發生往磊晶層的擴 包含磊晶成長步驟後的元件製造 步驟的熱處理’均必須整體地實現有效的抑制摻雜劑的擴 將碳離子注入至矽基板後，在進行磊晶成長的步驟 中，矽基板表面的碳濃度分布如何變化，能根據關於離子 注入的基礎資料概略得知。也就是說，依據劑量與加速能 量來獲得離子注入結束階段的深度方向的輪廓，使用高斯 分布（Gaussian distribution)的公式，即可概略求出將石夕基 板進行熱處理後的碳濃度分布的變化。 相對地，摻雜劑從矽基板往磊晶層的擴散，可根據誤 差函數概略求出。摻雜劑的擴散為從一定濃度開始的擴 散，碳濃度分布的變化是一定量物質的擴散。利用碳離子 注入所形成的碳濃度分布的陡峭波峰，具有在熱處理中會 降低的性質。 此處’若提高碳離子注入能量’則碳濃度分布的波峰 位置變深，晶圓表面的碳濃度降低。由於碳為較輕的元素， 故若以高加速能量來注入’則晶圓表面的濃度容易降低。 已知例如：以l〇〇keV來進行l〇x l〇15at〇ms/cm2的劑量的離 子注入時，表面的碳濃度成為lxl〇18atoms/cm3左右，而若 19 201218250 以50keV進行，則成為6x 1〇i8at〇ms/cm3左右（非專利文獻 3)。 如前述，若於矽基板表面附近存在高濃度的碳離子注 入層，則由於能更良好地抑制摻雜劑往磊晶層的擴散，故 較佳是碳離子注入的劑量大且碳離子注入能量低。 實際上’由於在為晶成長前進行的熱處理中，表面的 碳濃度會變高，表面的摻雜劑濃度會變低，故在將前述矽 基板中所推雜的碟的濃度設為A><l〇2Qatoms/cm3時，碳離子 注入層注入4AxlO丨5atoms/cm2以上的劑量的離子，在將前 述石夕基板中所摻雜的硼的濃度設為Bxl〇2()at〇ms/Cm3時，碳 離子注入層注入4Bxl〇15atoms/cm2以上的劑量的離子，藉 此’在進行磊晶成長前’碳濃度會成為與摻雜劑濃度相同 程度以上，而可抑制往磊晶層的擴散。 若石夕基板的麟濃度較高，且注入碳的劑量未達 4Axl〇15atoms/Cm2，則雖然確認了在磊晶成長階段中的對 於磷擴散的減速效果，但在隨後的熱處理中，減速效果會 變传不顯著。由於在蟲晶成長後進行的熱處理中，在遙晶 層-矽基板界面附近，碳進行高斯分布形態的擴散，磷、蝴 進行誤差函數型的擴散，故其相對濃度複雜地變化。在該 區域中，為了利用碳離子注入來安定地抑制摻雜劑的擴 散，較佳是將該劑量設為預定量以上。 如前述，在含有高濃度的碳的矽基板中，晶格間石夕的 濃度減少，結果，會減少磷和硼等被擠出晶格間的機會， 鍵半徑較矽更小的原子的（晶格間型）擴散減速，鍵半徑較 20 201218250 石夕更大的原子的（空孔型）擴散加速。特別是，在高溫中， 由於晶格間石夕與空孔的濃度兩者均因生成弗侖克爾對 (Frankel pair)而增加，故因石夕基板中的碳而造成晶格間石夕 的減少’使得擴散抑制效果減少。因&，當欲以碳離子注 入層來抑制磷摻雜劑、硼摻雜劑等的擴散時，不僅遙晶成 長步驟’在元件製作步驟的熱處理中，較佳皆是以等於，m 的方式在低溫進行熱處理。SiGeC型異質雙極電晶體中的 棚的輪廟控制’在低溫進行元件熱處理時，已實用化。再 者此處’所明Dt ’疋表示在溫度t的擴散係數，所謂/ Dt， 是-種指#’用卩表示因熱處理所造成的擴散大小的標準。 第10圖是表示在矽基板注入碳離子並進行熱處理前 及進行熱處理後的碳濃度輪廓的變化。可知第10圖所示的 熱處理後的碳濃度輪廓未成為單純的高斯形態的擴散輪 廓。如此，吾人認為碳離子的擴散應也因空孔型擴散及晶 格間型擴散兩者的機構而發生，因此，藉由將高濃度的碳 離子注入至石夕基板’在磊晶成長步驟及元件製造步驟中即 可抑制摻雜劑（磷、硼）從矽基板浮出至磊晶層的現象。結 果可實現縱型電晶體的導通電阻減少、漏電流減少。 此外’另一方面’已知若以lx 1 〇l5at〇ins/cm2以上的劑 量注入碳離子，則該區域會成為強力的吸附場所。因此， 經上述的碳離子注入的磊晶層-矽基板區域也成為安定且 強力的吸附場所，而當然也可期待如也有助於使用此手法 提兩元件的良率、電特性的附帶效果。 而且，本發明人反覆致力進行研究後結果發現，藉由 21 C' 201218250 對成為蟲晶層的正下古μ上 .. 下方的石夕基板進行碳離子注入而形成碳 離子注入層，决女Α 卩制矽基板表面側（形成磊晶層的側）發生 的向外擴散，進一乎— 〆 併形成免面側的CVD氧化膜，即可 抑制自動捧雜，可猶ρ 了獲侍期望的電阻率的磊晶層，遂完成本 發明。 ★、 >‘、、、圖式烊細說明本發明，但本發明並不受此 等所限定。第ί 圖疋表不本發明的磊晶矽晶圓的概略的一 例的圖。 如第1圖（a)所不，本發明的蟲晶石夕晶圓卜於石夕基板 2形成有蟲晶層5。 而且，至少矽基板2摻雜有濃度2.〇xl〇19atoms/cm3以 、的磷或硼且至少於背面2b側形成有CVD氧化膜4， 、：表面2a側形成有藉由從表面注入碳離子而得的碳離 子'主入層3。而且’於形成有碳離子注入層3的側的表面 2a形成有磊晶層5。 如此，在由摻雜有濃度2.〇xl〇19at〇ms/cm3以上的磷或 侧的石夕基板及遙晶層所構成的蟲晶石夕晶圓，於石夕基板的至 夕背面側形成有CVD氧化膜，於形成有磊晶層的側的表面 .側形成有礙離子注入層，在形成遙晶層時進行熱處理時， •藉由身面的CVD氧化膜來抑制背面側的往外擴散，在表面 侧是藉由碳離子注入層來抑制爛和填的擴散而抑制往外擴 散。藉此抑制摻雜劑自動摻雜至磊晶層。此外，在製造元 件時，也藉由碳離子注入層的存在來抑制向外擴散至蠢晶 層。再者’石夕基板中所摻雜的磷或硼，較佳是掺雜濃度 22 201218250 2.0xl019atoms/cm3以上固溶極限以下。 因此，可獲得一種磊晶矽晶圓，其是由下述所構成： 適於獲得低耐壓功率M0S、中耐壓功率M〇s和攝影元件 等的預定電特性且電阻率偏離期望值的程度較先前更小的 磊晶層；及較先前更低電阻率的矽基板。 此外，如第1圖（b)所示，可將磊晶矽晶圓丨，，製作成 其CVD氧化膜4’覆蓋到較矽基板2的形成有碳離子注入層 3的位置更接近石夕基板表面的位置的側面為止。 如此的磊晶矽晶圓，是經藉由CVD氧化膜與碳離子注 入層將矽基板予以完全密封。因此，較先前更強力地抑制 矽基板中所掺雜的高濃度的硼或磷在進行熱處理時發生的 向外擴散和在形成磊晶層時發生的自動摻雜。因此，可獲 得具有成為更符合期望值的電阻率的磊晶層的磊晶矽晶 圓。 此處，碳離子注入層3可注入有3.〇xl〇"at〇ms/cm2以 上的劑1E的碳離子。 秦疋具有^厌離子的劑量為3.〇χ 1〇丨'toms/cm2以上的碳 離子注入層的磊晶矽晶圓，則限制使離子注入區域的碳的 波峰濃度成為基板的摻雜劑濃度以上，結果強力地抑制石夕 基板表面側的磷或硼往外擴散。因此，可獲得具有更符合 期望值的電阻率的蠢晶層的蟲晶石夕晶圓。再者，破離子較 佳是注入 3.0xl014at〇mS/cm2以上 3.〇xl〇15atonis/cm2以下的 劑量。 此時’與SiGeC異質雙極電晶體的情形同樣地，為了 23 201218250 抑制擴散至蟲晶層’藉由於磊晶層側形成摻雜有高濃户的 碳的磊晶層’也可獲得相同的效果。然而，與SiGe中不同 若石夕中的碳的固溶度不甚高，而欲強制地進行摻雜，則會 產生結晶缺陷，故實際上無法使用。 此外，在高濃度（1019at〇mS/cm3以上）的摻雜區域會發 生碳所造成的予體（donor)。由於產生碳濃度的1/1〇〇至 1/1000的予體’故也有會形成n型層的問題。於摻雜有 1019atoms/cm3以上的硼的基板注入碳離子時，無法形成由 碳予體所形成的η型翻轉層，而電阻率的變化也成為1〇% 以下。 而且’羞晶層5的雜質濃度可為珍基板2的雜質濃产 的1/1000以下。 即便使用高濃度的矽基板，只要磊晶層的雜質濃度仍 較高’則自動摻雜的影響會相對地降低。現今的磊晶裝置， 若磊晶層與基板的濃度比成為1/1000以下，則會大幅受到 自動摻雜的影響。若將本方法適用於磊晶層的雜質濃度為 基板的雜質濃度的1/1000以下的磊晶矽晶圓，則其效果極 為顯著。再者，磊晶層的雜質濃度較佳是相對於矽基板的 雜質濃度為1/1000以下且盡可能少。 特別是，較佳是下述磊晶矽晶圓：矽基板是摻雜有濃 度0.5><l〇2()atorns/cm3以上的磷而成’碳離子注入層是在將 矽基板中所摻雜的磷的濃度設為Ax 102Gatoms/cm3時，注入 4Ax 1015atoms/cm2以上的劑量的碳離子而形成’遙晶層是 摻雜有濃度5.〇xl017atoms/cm3以下的鱗而成。較佳是下述 24 201218250 遙晶石夕晶圓.石夕基板是換雜有濃度〇.2xl020atoms/cm3以上 的蝴而成’碳離子注入層是在將石夕基板中所摻雜的蝴的濃 度设為 Bx10 〇atoms/cm 時，注入 4Βχ10丨5atoms/cni2 以上 的劑量的碳離子而形成，磊晶層是摻雜有濃度 2.〇x 1017atoms/cm3以下的蝴而成。 此時’矽基板中所摻雜的磷較佳是摻雜濃度 0_5xl020atoms/cm3以上固溶極限以下，矽基板中所摻雜的 棚較佳是摻雜濃度〇.2xl02Qatoms/cm3以上固溶極限以下。 此外’摻雜硼時’碳離子較佳是注入4Axl〇15at〇ms/cm2以 上6Axl015atoms/cm2以下的劑量，摻雜磷時，碳離子較佳 是注入 4Bxl015atoms/cm2 以上 l〇B><1015atoms/cm2 以下的 劑量。碳離子注入的劑量越多’則使磷、硼的擴散減速的 效果越大，但另一方面’為了避免離子注入的生產性降低、 蠢晶層的結晶缺陷產生’較佳是接近4Ax 1015atoms/cm2及 4Bxl015atoms/cm2的劑量。並且，磊晶層中所摻雜的磷較 佳是推雜濃度 〇.5xl017atoms/cm2 以上且為 5.0xl017atoms/cm3以下’矽基板中所摻雜的硼較佳是掺雜 濃度 0.2x1017atoms/cm2 以上且為 2.0x1 〇nat〇ms/cm3 以下。 若為如此的磷或硼濃度、及碳離子的劑量，則在遙晶 層的成長中及元件製作步驟中，可控制磊晶層的邊界的磷 或硼摻雜劑的移動’可防止從矽基板表面側發生的自動糝 雜、向外擴散。藉此，可獲得一種磊晶矽晶圓，其可提高 如導通電阻、漏電流減少的最後所得的元件的電特性。 並且’前述CVD氧化膜的膜厚較佳是15〇〇人以上。若 25 201218250 為如此的膜厚，則可進一步抑制硼或碗摻雜劑的向外擴散 和自動摻雜。藉此，可獲得一種磊晶矽晶圓，其可提高如 導通電阻、漏電流減少的最後所得的元件的電特性。 其•人，參照圖而在以下表示本發明的磊晶石夕晶圓的製 k方法的例，但本發明當然不受此等所限定。第2圖是 表示本發明的磊晶矽晶圓的製造方法的一例的步驟流程 圖。 如第2圖（a)所示，首先準備摻雜有濃度 2.0xl019at〇mS/Cm3以上的磷或硼而成的矽基板。 此處所準備的矽基板’除了摻雜有濃度 2.〇xl019atoms/cm3以上的磷或硼以外，其他物性無特別限 疋’只要使用從以例如CZ(Czochralski，柴式.）法進行成長 的矽單結晶棒切片而製成的矽基板即可。此外，結晶定向、 結晶徑、其他條件等也只要因應規格而製作成所期望的規 格即可，無特別限定。再者，矽基板中所摻雜的磷或硼， 較佳疋摻雜濃度2,〇xl〇丨9atoms/cm3以上固溶極限以下。 接著’如第2圖（b)、（c)所示，於所準備的矽基板，進 行於背面側形成CVD氧化膜的步驟，然後進行於表面侧注 入碳離子而形成碳離子注入層的步驟。 或者’如第2圖（b’）、（c’）所示，進行於所準備的矽基 板的表面側使用墊氧化層（pacj oxide)注入碳離子而形成碳 離子注入層的步驟’然後進行於背面側形成CVD氧化膜的 步驟。 此時，較佳是形成有200至300 A左右的膜厚的墊氧化 26 201218250 層。可有效防止溝流（channenng)及使注入離子時的射程 (Rp)不會過深。在注入碳離子時進行偏斜（tilting)、或將加 速能量設為較低，即可獲得同樣的效果。 該奴離子注入步驟及CVD氧化膜形成步驟是任意順 序，且可先進行其中任一步驟，無特別限定。 然而，若在碳離子注入步驟後進行CVD氧化膜形成步 驟’則在CVD氧化膜形成步驟後亦即磊晶層形成步驟前， 必須藉由研磨來去除進入表面側的氧化膜，而製造效率不 甚良好。另-方面，在CVD氧化膜形成步驟後進行碳離子 注入步驟時，由於碳離子注入步驟中不會受到從背面發生 的自動摻雜的影響’故在碳離子注人步驟後無須研磨背面 側。因此，從製造效率的面來看4進行⑽氧化膜形成 步驟，然後進行碳離子注入步驟的第2圖（b)、（c)，較為方 便。 此外，此⑻或（c，）的CVD氧化膜的形成步驟，可為轨 分解法，也可為電聚成長法’其形成方法無特別限定，所 形成的CVD氧化膜宜為未摻雜有摻雜劑的無摻雜氧 化膜。 而且，（b’）或⑷的碳離子注入㈣，可將碳離子的劑 量設為 3.〇xl〇14atoms/cm2 以上。 藉由將碳離子的劑量為上述劑量，即可更確實地抑制 磷和硼從矽基板的表面側擴散，而可獲得—種具有成為更 符合期望值的電阻率的磊晶層的磊晶矽晶硇 子較佳是注入—―2以…。匕Cm 27 201218250 以下的劑量。 再者’碳離子的加速能量宜為20keV以上。藉此，碳 離子注入層的深度不會過淺’而可有助於使硼、磷的擴散 確實地靜止。 此外’在形成碳離子注入層的步驟中，碳離子的注入 能量較佳是lOOkeV以下。由於若為如此的注入能量，則可 於矽基板表面附近形成高碳濃度的碳離子注入層，故可獲 得一種蟲晶石夕晶圓的製造方法，其可進一步防止自動摻 雜、向外擴散。藉此，可獲得一種磊晶矽晶圓，其可提高 如導通電阻、漏電流減少的最後所得的元件的電特性。 此處，第7圖是表示於矽基板表面注入碳離子時的注 入能量與所形成的碳濃度分布的關係。如此，注入能量越 低，則越可於矽基板表面附近形成碳離子注入層。 並且，碳離子的注入量可因應矽基板的摻雜劑濃度來 調整，例如：當矽基板的摻雜劑濃度為1χ1〇,9至 lxl〇2Qatoms/cm3 左右時，較佳是成為 lxl015at〇ms/cm2 左 右。如此注入離子，可使用大電流離子注入機，可確保標 準的生產性。此外，形成此高濃度碳離子注入層的價廉且 田J作用、的手法，較佳是在矽基板的硼摻雜劑和碟摻雜劑 的濃度不超過l.〇x l〇2〇at〇ms/cm3的範圍内進行離子注入。 經如上述進行而注入碳離子後的矽基板，當具有墊氧 化膜時’可使用I酸溶液僅將表面侧進行钮刻而去除。此 外’备不具有塾氧化膜時’可直接進行持續RCA(Radi〇 Corporation of America，美國無線電公司）洗淨的步驟。此 28 201218250 時的RCA洗淨，較佳是仔細進行SC1洗淨中㈣刻量的管 理。 並且，可以下述方式連續形成碳離子注入區域及cvd 氧化膜：以覆蓋到較前述珍基板的前述碳離子注入層的位 置更接近前述石夕基板》面的&置的側面為止的方式來形成 CVD氧化膜，亦即與碳離子注入區域完全重疊。 藉由以與矽基板的碳離子注入區域完全重疊的方式， 連續形成碳離子注入區域及CVD氧化膜，即可以cvd氧 化膜及碳離子注入層將矽基板予以密封。藉此，可更強力 地抑制硼和矽的向外擴散和自動摻雜發生，因此，可獲得 具有成為更符合期望值的電阻率的磊晶層的磊晶矽晶圓。 並且，在形成CVD氧化膜的步驟中，較佳是形成膜厚 1500A以上的無掺雜的CVD氧化膜。若為如此的膜厚的 CVD氧化膜，則可獲得一種磊晶矽晶圓的製造方法，其可 進步防止自動摻雜、向外擴散。藉此，可製造一種磊晶 矽晶圓，其可提高如導通電阻、漏電流減少的最後所得的 元件的電特性。再者，CVD氧化膜的膜厚較佳是15〇〇A以 上5000A以下。 此外’可如第2圖（d)所示，使用RTA裝置，以3(TC/sec 以上的升溫速度進行加熱’並在900 °C以上的溫度進行1〇 秒以上的回復退火’然後進行步驟（6)的形成磊晶層。 如此’藉由RTA裝置，以30°C/sec以上的升溫速度進 行加熱’並在9001以上的溫度進行1 〇秒以上的回復退 火’即可回復因碳離子注入步驟所擾亂的矽基板的結晶 29 201218250 性，可藉由於其上進行氣相沉積而獲得結晶性良好的磊晶 層。也就是說，可獲得磊晶層中結晶缺陷少的磊晶矽晶圓。 再者，前述回復退火時的升溫速度較佳是3〇<t/sec以上裝 置性能極限以下，例如60°c/sec以下，前述回復退火較佳 是在900°C以上且為1100。(：以下的溫度進行，並且較佳是 進行10秒以上60秒以下的時間。 而且，如第2圖（d)所示，進行CVD氧化膜形成步驟 及碳離子注入層形成步驟後，再導入至單片式磊晶裝置中 之後從600 C以上的溫度區域卩} 5〇c /sec卩上的升溫速度 進行升溫，並在氫氣環境甲，在1〇5(rc以上的溫度保持3〇 秒以上。 如此，亦可藉由單片式磊晶裝置，來進行結晶性回復 熱處理。此時，由於不另外使用其他裝置進行回復熱處理， 故不會增加作為磷和硼的擴散主要因素的熱處理，且不會 增加步驟數’而可獲得結晶性良好的蟲晶碎晶圓。因此， 若藉由如此的方法，則可製造一種磊晶矽晶圓，其結晶性 良好’摻㈣的擴散亦經抑制’且價廉。前述回復熱處理 較佳是從60〇。〇以上且為75()〇c以下的溫度區域以饥⑻ 以上且為3(TC/See以下的升溫速度進行升溫’並在氮氣環 境中，在105(TC以上且為115〇。〇以下的溫度保持3〇秒以 上且為6 0秒以下。 再者，該結晶性的回復，是藉由如上述使用RTA裝置 I7可女疋地進行’而防止結晶缺陷產生’但不限定於此， 也可使用擴散爐。 30 201218250 當不使用輻射加熱型的裝覃進行時，如此的回復退火 步驟特別有用’而容易安定地避免隨後的磊晶成長中的積 層缺陷產生。 此外，使用輻射加熱方式的磊晶裝置時，由於可進行 接近RTA裝置的急速加熱，故也可與蟲晶成長前進行的預 烤同時進行碳離子注入後的回復退火步驟。此時，以 15°C/Sec以上，盡可能以2{rc/sec以上的速度來進行7⑼。〔 至looot:的溫度區域的加熱，然後，可在1〇5〇t>c以上的溫 度進行預烤30秒以上，並去除自然氧化膜及進行回 I 理後，進入磊晶成長步驟。 ' 然後，如第2圖（e)所示，於經進行碳離子注入的表面 形成磊晶層。藉此完成磊晶晶圓（第2圖（f)) ^ 磊晶成長的原料氣體可為單矽烷、二氣矽烷、三氣矽 烷任一者，較佳是在高速成長條件下進行且縮短在高溫的 保持時間。特別是’在進行i 〇l5at〇ms/cm2左右的碳離子注 入時’重點是在如因進行離子注入而產生的結晶缺陷不會 傳遞至磊晶層的條件下進行磊晶成長步驟。 如此，藉由於矽基板的至少背面側形成CVD氧化膜（第 2圖（b)或（c’）），即可防止磷或硼從磊晶步驟中的矽基板的 老面側擴散至I晶成長環境中’而可強力地抑制自動摻雜。 此外，藉由將碳進行離子注入而形成碳離子注入層（第 2圖(b’）或（c))，即可降低磷和硼在矽基板表面的擴散係 數，可抑制石夕基板表面侧的捧雜劑往外擴冑，而可抑制為 a曰成長中的自動摻雜、與元件製造步驟中的向外擴散。 31 201218250 ，該等功效’在使用摻雜有濃度2 上的高濃度的磷或硼的矽基板來製作磊晶矽晶圓時相較 於先刖’可更強力地抑制吳曰士、i 士也在丨 市J蕊aB成長中與製造元件步驟的熱 處理時所發生的自動摻雜、 雜向外擴散’而可製造一種磊晶 梦晶圓，其是由電阻率高的否 千〇的磊日日層、及電阻率低且電阻率 的轉變寬度窄的矽基板所構成。 再者’當使用摻雜有高濃度的磷而成的矽基板時，磷 的擴散係數大。因&，有在製作元件時進行的熱處理中磷 會從石夕基板側擴散至蟲晶層側，而使^層的厚度實質上 變薄’且在矽基板與磊晶層界面的摻雜劑輪廓也會發生下 陷的問題。 然而，在本發明中，藉由導入碳離子注入層，即可抑 制此摻雜劑的浮出。因& ’由於在元件步驟結束的時點， 磊晶層的摻雜劑的輪廓也可將轉變寬度維持在較小，故磊 晶層的厚度’對於預定耐壓，與其相對應地形成為較薄。 特別是，較佳是下述蟲晶石夕晶圓的製造方法：先準備 換雜有濃度0.5xl02Qatoms/cm3以上的磷而成的矽基板作 為矽基板，在形成碳離子注入層的步驟中，在將矽美板中 所摻雜的磷的濃度設為Axl02〇at〇ms/cm3時， 二 、·* A衣面側注入
4Ax丨015atoms/cm2以上的劑量的碳離子而形成碳離子注入 層，於經進行碳離子注入後的矽基板的表面，形成摻雜有 濃度5.0xl017at〇mS/cm3以下的磷而成的磊晶層。此外，較 佳是下述蟲晶石夕晶圓的製造方法：先準備摻雜有濃度 〇.2xl〇2()at〇mS/Cm3以上的硼而成的矽基板，作為矽基板X 32 201218250 在形成碳離子注入層的步驟中，在將矽基板中所摻雜的硼 的濃度k為Bxl〇20at〇ms/cm3時，於表面側注入 • 4BXl〇15at〇ms/cm2以上的劑量的碳離子而形成碳離子注入 •層，於經進行碳離子注入後的矽基板的表面，形成摻雜有 浪度2.〇xl〇17at〇ms/cm3以下的硼而成的磊晶層。 若以如此的磷或硼濃度、及碳離子的劑量來準備矽基 板，形成碳離子注入層，並形成磊晶層，則可獲得一種磊 夕曰B圓的製&方法，其在蟲晶層的成長中及元件製作步 驟中，可控制磊晶層的邊界的硼摻雜劑的移動，可防止從 夕土板表面側發生的自動摻雜、向外擴散。藉此，可獲得 種磊曰曰矽晶圓，其可提高如導通電阻、漏電流減少的最 後所得的元件的電特性。 如以上所說明，使用預定濃度的硼、磷作為摻雜劑， 且庄入預定劑量的碳離子，即可提供一種蠢晶石夕晶圓及其 製造方法，該磊晶矽晶圓’在磊晶層的成長中及元件製作 步驟中，可控制蠢晶層的邊界的摻雜劑的移動，可有效防 止從矽基板表面侧發生的自動摻雜、向外擴散。 並且’本發明提供—種半導體元件或積體電路的製造 ，彳法’其使用藉由层晶發晶圓的製造方法所製得的蟲晶石夕 .來製造半導體元件或積體電路，所述製造方法的特徵 在於：保持1分鐘以上的熱處理，是以使該熱處理的最高 溫度成為95G°C以下的方式來進行。第6圖是表示有關從本 發明的石夕基板進行遙晶成長、以及元件製造步驟的製造步 驟的概略流程。 33 201218250 曰田於本發月的蠢晶砂晶圓上形成例如縱型的m〇s電 曰曰體時&佳疋將進行場氧化和形成源極、通道區域的雙 重擴放構ie的/皿度’設為95〇。。以下。當$ SiGeC的異質 雙極電晶體時，由於在進行場氧化後形成硼摻雜的基底 層，故隨後的射極等的形成步驟是在9，c以下進行。低对 壓力率MOS也逐漸發展微細化及製程低溫化，但形成場氧 化的恤度較佳是在950C以下。雖使用峨、棚來形成通道和 源極區域’但由於在該區域中不會受到碳的影響，故可在 與不進行碳離子注入的情形相同的條件下發展製程。其 他，在製作攝影元件等時，相對於在較95〇。〇更高溫進行處 理的步驟，較佳是將其製程條件盡可能改為低溫、長時間 條件。如此的製程條件，對於如前述保持丨分鐘以上的熱 處理，較佳是以使該熱處理的最高溫度成為95(rc以下的方 式來進行。 在製造半導體元件或積體電路時，如此進行熱處理， 即可獲得一種半導體元件或積體電路的製造方法，其可控 制蟲晶層的邊界的摻雜劑的移動’可有效防止從矽基板表 面側發生的自動摻雜、向外擴散。藉此，可製造如導通電 阻、漏電流減少的最後所得的元件的電特性優異的半導體 元件或積體電路。 [實施例] 以下，列舉實施例及比較例來更具體說明本發明，但 本發明並不受此等所限定。 (實施例1) 34 201218250
1 ·2ηιΩ(：ιη 的 CZ 從直徑200mm、紅磷摻雜、電阻率為 單結晶來製作蟲晶用的石夕基板。 然後，於背面側形成厚度30〇11111的CVD氧化膜。 然後於該石夕基板使用大電流離子注入裝置進行碳離 子的注入。具體而言，於矽基板的進行離子注入的表面， 在不形成墊氧化冑的情形下W 5。的偏❹進行冑流對策。
’atoms/cnT 令加速電壓為60keV，令劑量為ι.〇χ 1〇ι 然後，在注入離子後，使用RTA裝置進行回復熱處理。 其熱處理條件為··升溫速度3(rc/sec、氮氣環境12〇〇t：、 30秒。 然後，實施基板洗淨後，進行磊晶成長。該磊晶成長 疋使用早片式反應機，使用三氣石夕烧作為石夕源在1 1 5 C 形成厚度5 μιη的遙晶層。 以紅外線的干涉法來調查所形成的磊晶層的厚度後， 結果在5.0至5.2μιη的範圍。此外’藉由以肖特基（Sch〇uky) 二極體進行的CV(Capacitance Voltage，電容電壓）法來測 定蟲晶層的電阻率後，結果在晶圓中央為1〇 〇ficm。 對於所製传的屋晶碎晶圓’進行如以下所示的評估。 以優先钱刻（preferential etching)來評估所製得的蠢晶 石夕晶圓的蠢晶層的缺陷。 此外’對於經進行優先姓刻的晶圓，從較強烈地受到 自動摻雜的影響的外周10至20mm的位置分別切割出晶 片’並分別進行磨角（angle lapping)後，藉由散佈電阻 (spreading resistance)來測定摻雜劑輪廓。此處，散佈電阻 35 201218250 是以修正資料來從電 所示。再者1晶層的厚度，：雜質濃度。結果如第3圖 部分變薄約ΐ.〇μιηβ i以優先蝕刻進行蝕刻的 (比較例1、2) 為了進行比較，各攘供，u 片與貫施例1中所使用的矽 基板相同的製造方法（同一杬 枇）的矽基板，對其中一片於背 面側形成CVD氧化膜，在不、隹〜… . 、 不進行碳離子注入的情形下製造 遙晶晶圓（比較例1 )，對餘留沾 τ餘留的另—片，在不於背面側形成 CVD氧化膜的情形下進扞破雜工、+ 月〜r琨仃碾離子注入，而製造磊晶晶圓（比 較例2)。 再者，CVD氧化膜的形成條件、碳離子注入條件、磊 晶層的形成條件，分別與實施例1相同。 比較例1的蠢晶晶圓的晶圓中心的轰晶層的厚度，是 在5，1至5·3μπι的範圍。此外，電阻率是在9 9i2cm至9 2Qcm 的範圍。 此外’比較例2的磊晶晶圓的晶圓中心的磊晶層的厚 度’是在5.1至5.3μπι的範圍。而且，電阻率為9 9Qcm。 而且，對於比較例1、2的磊晶矽晶圓，進行與實施例 1同樣的評估。結果如第3圖所示。 以優先餘刻來調查蟲晶層的缺陷後，結果，實施例1、 比較例1、2任一者的磊晶晶圓，積層缺陷的密度均在平均 等級的範圍内。 而且，如第3圖所示，結果磊晶層的磷濃度低至高依 序為實施例1、比較例1、比較例2，從散佈電阻的測定結 201218250 果來看，可觀察到對於自動摻雜而言為有意義的差異。 對於從進行蟲晶成長時的基板向外擴散至蟲晶層，由 於矽基板與磊晶層的界面不明確，故無法明確地確認差 異’但低至两依序為比較例2、比較例1、實施例1。 再者，在第3圖中，由於磨角的精度一定不佳，故磊 μ層與基板的界面，以使輪廓一致的方式重疊表示。 由上述結果可知，藉由使用經以無摻雜的CVD氧化膜 將背面予以密封的高濃度磷摻雜矽基板，且於表面側進行 碳離子/主入’可大幅抑制向外擴散、自動摻雜。 此外也可知，當對低電阻率的矽基板進行離子注入 時，也可抑制摻雜劑從元件製造步驟中的基板側擴散至磊 晶層側，而無須將磊晶層的厚度增加至超過用以確保元件 的耐壓所需的厚度。 (實施例2) 從直徑200mm、硼摻雜 '電阻率為3 2mQcm(硼摻雜濃 度：0.25 X i 02〇atoms/cm3)的cz單結晶來製作石夕基板。然後， 於背面側形成厚度500nm的CVD氧化膜。 然後，於該基板使用大電流離子注入裝置進行碳離子 的注入。在不#成墊氧化膜的情形下u 的偏_來進行溝 流對策。令加速電壓為60keV ，令劑量為 l.〇xl〇15at〇mS/cm2。然後，在注入離子後，不藉由rta裝 置或擴散爐進行回復熱處理H實施基板洗淨後，進 行遙晶成長。纟晶成長是使用I!射加熱方式的單片式反應 37 201218250 機’使用三氯矽烷作為矽源，以2(rc /sec的升溫速度加 熱至1000 C，在1150。(：進行預烤後，在相同溫度形成摻雜 . 有l.5xl〇15at〇ms/cm3的硼的磊晶層，而製造磊晶矽晶圓。 , 以紅外線的干涉法來調查該磊晶層的厚度後，結果在5.5 至5·8μπι的範圍《此外，藉由以肖特基二極體進行的cv 法來測定磊晶層的電阻率後，結果在晶圓中央為丨〇 〇|Qcm。 (比較例3) 為了進行比較’除了不進行上述碳離子注入以外，其 餘與實施例2同樣進行，而製造磊晶矽晶圓。此時晶圓中 心的遙晶層的厚度在5.2至5 · 6 μπι的範圍。此外，電阻率 在中央部為9.9Dcm。 以優先餘刻來調查藉由實施例2及比較例3所製得的 蟲晶矽晶圓的磊晶層的缺陷。結果，確認在實施例2中， 因進行碳離子注入所造成的損傷並未對磊晶層引起積層缺 陷。此外’在實施例2及比較例3中，磊晶層的缺陷密度 在平均等級的範圍内。 對於實施例2及比較例3的磊晶矽晶圓，準備下述石夕 晶圓：未進行熱處理者；經在下述熱處理條件下使用縱型 的擴散爐進行熱處理者：在950°C20小時及在ii〇〇°Ci小 時’在含有3 %的氧氣的氮氣環境中^對於這些石夕晶圓， 從較強烈地受到自動摻雜的影響的外周1 〇至2〇mm的位置 为別切割出晶片’並藉由四極型的SIMS(Secondary Ion Mass Spectroscopy ’二次離子質譜法）來測定從磊晶層表面 38 201218250 往石夕基板方㈣8_的㈣深度輪廟。結果如第8圖所 示。第8圖顯示，在比較例3中，未抑制磷摻雜劑的擴散。 另-方面’可知當未進行熱處理時’已抑制硼摻雜劑擴散 至磊晶層’藉此推測已抑制硼摻雜劑在磊晶成長步驟中擴 散。此外’可知當在95Qt：進行熱處理2〇小時作為近似元 件製作步驟時，也抑制硼摻雜劑的擴散。然而，當纟“㈣ 進行熱處理1小時時，领摻雜劑的擴散僅些微減速。 由上述結果可知，藉由使用經以無摻雜的CVD氧化膜 將背面予以密封的摻雜有高濃度的侧的石夕基板，且於表面 側進行碳離子注入，在溫度95代附近f時長時間進行蟲晶 成長後的熱處理’即可抑制職％基板擴散（往外擴散）至 (實施例3) 從直徑2〇〇_、紅磷摻雜、電阻率為i 2m^m(碟推雜 濃度··㈣川〜咖/…的cz單結晶來製作石夕基板。在 石夕基板製造步驟中間’於背面侧形成厚度3〇〇nm的CM 氧化膜。 ，然後，於該基板使用大電流離子注人裝置進行碳離子 ❹人》形成^•氧化膜〇令加速電壓A碰eV，令劑量為 UxiO'tomsW進行離子後在注人離子後·， 不藉由RTA裝置或擴散爐進行回復熱處理。錢，實施基 板洗淨後，進行遙晶成長。爲晶成長是使_射加熱方式 的單片式反應機，使用三氣钱作為妙源，以抓⑹的 39 201218250 速又加熱至1000°C，在1150°C進行預烤後，在相同 狐度形成摻雜有〇5xl〇16at〇ms/cm3的磷的磊晶層，而製造 磊日日矽日日圓。以紅外線的干涉法來調查該磊晶層的厚度 後結果在5.2至5·4μιη的範圍。此外，藉由以肖特基二 極體進行# Cv法來測定遙晶層的電阻率後，結果在晶圓 中央附近為l.OQcm。 (比較例4) 為了進行比較’除了不進行上述碳離子注入以外，其 餘與實施例3同樣進行，而製造蟲晶石夕晶圓。此時晶圓中 〜的磊日曰層的厚度在5 2至5 5μιη的範圍。此外，電阻率 在中央部為〇.99ftcm。 以優先蝕刻來調查藉由實施例3及比較例4所製得的 磊日日矽日日圓的磊晶層的缺陷。結果’確認在實施例3中， 因進行碳離子注人所造成的損傷並未對蟲晶㈣起積層缺 此外’在貫施例3及比較例4中，磊晶層的缺陷密度 在平均等級的範圍内。 對於實施例3及比較例4的磊晶矽晶圓，準備下述矽 曰曰圓·未進行熱處理者；經在下述熱處理條件下使用縱型 的擴散爐進行熱處理者：在95〇。。2〇小時及在11〇〇。。小 時，在含有3%的氧氣的氮氣環境中。對於該等，從較強 烈地又到自動摻雜的影響的外周丨〇至2〇mm的位置分別切 割出曰曰片，並藉由四極型的SIMS來測定從磊晶層表面往 石夕基板方向約8叫的硼的深度輪廓。結果如第9圖所示。 201218250 第9圖顯示’在比較例4中，未抑制磷摻雜劑的擴散。另 一方面’可知當未進行熱處理時，已抑制磷摻雜劑擴散至 遙晶層’藉此推測已抑制磷摻雜劑在磊晶成長步驟中擴 散。此外，可知當在95〇〇C進行熱處理2〇小時作為近似元 件製作步驟時，也抑制磷摻雜劑的擴散。然而，當在11〇〇<>c 進行熱處理1小時時’磷摻雜劑的擴散僅些微減速。 由該第9圖可知’在上述的遠離矽基板界面的位置未 觀察到磷的減速擴散，是相當於碳濃度低的部位。也就是 說，當碳離子注入條件相同時，實施例3的磊晶矽晶圓的 磷摻雜劑濃度較硼矽基板（實施例2)的情形更高’結果在遠 離矽基板·磊晶界面某種程度的部位，碳濃度低，磷摻雜劑 的擴散抑制效果弱。 由上述了知’為了藉由注入碳離子來抑制摻雜劑從妙 基板往外擴散至磊晶層，較佳是適當設定如下述的離子注 入條件（劑量、加速能量）：在開始磊晶成長的時點，矽基 板表面的碳濃度成為預定濃度以上。 再者，本發明並不限定於上述實施形態。上述實施形 態僅為例示，具有與本發明的申請專利範圍中所記載的技 術心想貫質上相同的構成且發揮同樣的作用效果，全部均 包含於本發明的技術範圍内。 201218250 【圖式簡單說明】 第1圖疋表不本發明的遙晶碎晶圓的概略的一例的 圖。 第2圖是表示本發明的磊晶矽晶圓的製造方法的一例 的步驟流程圖。 第3圖是表示實施例與比較例丨、2的從磊晶矽晶圓的 晶圓表面開始的磷的往深度方向的濃度分布的圖。 第4圖是表示在使磊晶層磊晶成長於矽基板的表面上 時’摻雜劑雜質移動的概要的說明圖。 第5圖是表示各種元素的擴散係數與溫度的關係的 圖0 第6圖是表示藉由本發明的半導體元件或積體電路的 製造方法來進行的製作功率MOS的概略步驟流程圖。 第7圖是表示碳離子的注入能量與深度方向的碳濃度 刀布（劑 $ : 1.5xl〇15atoms/cm2)的圖。 第8圖是表示本發明與先前的磊晶晶圓在熱處理前後 的磊晶層-矽基板界面附近的硼的濃度分布（sims)的變化 的圖。 第9圖是表示本發明與先前的蟲晶晶園在熱處理前後 的蠢晶層：基板界面附近的磷的濃度分布⑻Ms)的變化 的圖。 第10圖是表示熱處理前與在110(rc熱處理H、時後的 本發明的蟲晶晶圓的遙晶層-石夕基板界面附近的碳的濃度 42 201218250 分布（SIMS)的變化的圖。 【主要元件符號說明】 1 ' Γ 蟲晶碎晶圓 2 矽基板 2a 矽基板的表面 2b 矽基板的背面 3 碳·離子注入層 4、4, CVD氧化膜 5 遙晶層 10 石夕基板 11 自然氧化膜 12 遙晶層 13 無摻雜的氧化膜 20 基座 43
Claims (1)
- 201218250 七、申請專利範圍： 1· 種爲晶石夕晶圓’是在石夕基板形成有轰晶層而成，所 述蟲晶石夕晶圓的特徵在於： 前述矽基板，摻雜有濃度2.0xl0^atoms/cm3以上的磷 或棚’且至少於背面側形成有CVD氧化膜，並形成有藉由 從表面注入碳離子而得的碳離子注入層，並且， 於形成有該碳離子注入層的前述矽基板的表面，形成 有前述磊晶層。 2 ·如h求項1所述之蠢晶石夕晶圓，其中：前述碳離子注 入層’ >主入有3.〇xl〇14atoms/cm2以上的劑量的碳離子。 3. 如請求項1所述之磊晶矽晶圓，其中：前述CVD氧化 膜是到較形成有前述碳離子注入層的位置更表面側為 止’覆蓋前述矽基板的側面。 4. 如6青求項2所述之磊晶矽晶圓，其中：前述CVD氧化 膜，是到較形成有前述碳離子注入層的位置更表面側為 止’覆蓋前述矽基板的側面。 5. 如請求項1所述之磊晶矽晶圓，其中：前述磊晶層的 雜質濃度是前述矽基板的雜質濃度的1/1〇〇〇以下。 6·如請求項2所述之蟲晶石夕晶圓，其中：前述蟲晶層的 雜質濃度是前述矽基板的雜質濃度的1/1〇〇〇以下。 7. 如請求項3所述之磊晶矽晶圓，其中：前述磊晶層的 雜質渡度是前述矽基板的雜質濃度的1/1〇〇〇以下。 8. 如請求項4所述之蠢晶石夕晶圓，其中：前述蟲晶層的 44 201218250 雜質濃度是前述石々I^ 基·板的雜質濃度的1/1000以下。 9 · 如請求項1至又 8中任一項所述之磊晶矽晶圓，其中： 月述石夕基板，摻雜有濃度0,5 XI。2。 atoms/cm3以上的磷， 前述碳離子、、Φ λ a ’是在將前述矽基板中所摻雜的磷 的濃度設為Αχ 1020£i+ ,, 〇ms/cm 時，注入 4Αχ 1015atoms/cm2 以上的劑量^ϊ #轴^ v 里的杈離子而形成， 述磊日日層’摻雜有濃度5.〇xl〇17at〇ms/cm3以下的磷。 10.如請求項 主8中任一項所述之磊晶矽晶圓，其中： 引述石夕基板’摻雜有濃度〇.2xl〇2()atoms/cm3以上的硼， 前述碳離子注入層，是在將前述矽基板中所摻雜的硼 的濃度叹為 Bxl〇2°at〇ms/cm3 時，注入 4Bxl〇15at〇ms/cm2 以上的劑量的碳離子而形成， 刖述磊晶層，摻雜有濃度2 0xl0i7at〇ms/cm3以下的硼。 11.如請求項1至8中任一項所述之磊晶矽晶圓，其中： 前述CVD氧化膜的膜厚是1500A以上。 12. 如請求項9所述之磊晶矽晶圓，其中：前述cVD氧化 膜的膜厚是1 5〇〇A以上。 13. 如請求項1〇所述之磊晶矽晶圓，其中：前述CVD氧 化膜的臈厚是15〇〇A以上。 14 ’ 一種蟲晶矽晶圓的製造方法’是製造磊晶矽晶圓的方 法’所述製造方法的特徵在於： 先準備摻雜有濃度2.〇x 1019atoms/cm3以上的雄或棚而 成的矽基板， 於該所準備的石夕基板，以任意順序進行於背面側形成 45 201218250 CVD氧化膜的步驟、與於表面側注入碳離子而形成碳離子 注入層的步驟後， 於經進行前述碳離子注入後的表面，形成磊晶層。 15. 如請求項14所述之磊晶矽晶圓的製造方法，其中：前 述碳離子的劑量設為3.0xl014atoms/cm2以上。 16. 如請求項14所述之磊晶矽晶圓的製造方法，其中：在 進行前述CVD氧化膜形成步驟與前述碳離子注入層形成 步驟後’使用RTA裝置，以30°C/Sec以上的升溫速度來進 行加熱’並在900°C以上的溫度進行1〇秒以上的回復退 火’然後形成前述磊晶層。 17. 如凊求項15所述之磊晶石夕晶圓的製造方法，其中：在 進行前述CVD氧化膜形成步驟與前述碳離子注入層形成 步驟後’使用RTA裝置，以3〇t/sec以上的升溫速度進行 加熱’並在900C以上的溫度進行1〇秒以上的回復退火， 然後形成前述磊晶層。 18. 如請求項14所述之磊晶矽晶圓的製造方法，其中：在 進行前述CVD氧化膜形成步驟與前述碳離子注入層形成 步驟後’再導入至單片式蠢晶裝置中之後，從6〇〇。〇以上的 溫度區域’以ifC/sec以上的升溫速度進行升溫，並在氫 氣環境中，在1050°C以上的溫度保持3〇秒以上後，形成前 述兹晶層。 19·如請求項15所述之磊晶矽晶圓的製造方法，其中：在 進行刚述CVD氧化膜形成步驟與前述碳離子注入層形成 步驟後，再導入至單片式磊晶裝置中之後，從6〇〇t：以上的 46 201218250 溫度區域’以15 °c /sec以上的升溫速度進行升溫，並在氫 氣環境中’在1050°C以上的溫度保持30秒以上後，形成前 述磊晶層。 20·如請求項14所述之磊晶矽晶圓的製造方法，其中：將 前述CVD氧化膜，以覆蓋到較前述>5夕基板的前述碳離子注 入層的位置更接近前述梦基板表面的位置的側面為止的方 式來加以形成。 21. 如請求項15所述之磊晶矽晶圓的製造方法，其中：將 前述CVD氧化膜，以覆蓋到較前述矽基板的前述碳離子注 入層的位置更接近前述矽基板表面的位置的側面為止的方 式來加以形成。 22. 如請求項16所述之蟲晶碎晶圓的製造方法，其中：將 前述CVD氧化膜，以覆蓋到較前述矽基板的前述碳離子注 入層的位置更接近前述矽基板表面的位置的側面為止的方 式來加以形成。 23. 如請求項17所述之磊晶矽晶圓的製造方法，其中：將 前述CVD氧化膜，以覆蓋到較前述矽基板的前述碳離子注 入層的位置更接近前述矽基板表面的位置的側面為止的方 式來加以形成。 24. 如請求項18所述之蟲晶石夕晶圓的製造方法’其中：將 前述CVD氧化膜，以覆蓋到較前述矽基板的前述碳離子注 入層的位置更接近前述矽基板表面的位置的側面為止的方 式來加以形成。 25. 如請求項19所述之磊晶矽晶圓的製造方法，其中：將 201218250 前述CVD氧化膜’以覆蓋到較前述矽基板的前述碳離子注 入層的位置更接近前述矽基板表面的位置的側面為止的方 式來加以形成。 26. 如請求項1 4所述之磊晶矽晶圓的製造方法，其中：先 準備摻雜有濃度0.5><102()atoms/cm3以上的麟而成的石夕基 板’作為前述矽基板， 在前述形成碳離子注入層的步驟中，在將前述矽基板 中所換雜的碟的濃.度設為Axl02Qatoms/cm3時，於表面側注 入4Axl〇15atoms/cm2以上的劑量的碳離子而形成前述碳離 子注入層， 於經進行前述破離子注入後的石夕基板的表面，形成摻 雜有濃度5.〇xi〇17at〇ms/cm3以下的磷而成的前述磊晶層。 27. 如請求項1 5所述之磊晶矽晶圓的製造方法，其中：先 準備掺雜有滚度〇5xl〇20at〇ms/cm3以上的磷而成的石夕基 板，作為前述;5夕基板， 在前述形成碳離子注入層的步驟中，在將前述矽基板 中所摻雜的磷的濃度設為AxlO20 atoms/cm3時，於表面側注 入4Ax l〇15at〇ms/cm2以上的劑量的碳離子而形成前述碳離 子注入層， 於經進行前述碳離子 注入後的石夕基板的表面，形成摻 雜有濃度5.〇x1〇i7at〇ms/cm3以下的磷而成的前述磊晶層。 28·如請求項16所述之磊晶矽晶圓的製造方法，其中：先 準備摻雜有濃度 0.5><102()atoms/cm3以上的磷而成的石夕基 板，作為前述矽基板， 48 S 201218250 在則述形成碳離子注入層的步驟中，在將前述石夕基板 中所摻雜的磷的濃度設為Axl〇20atoms/cm3時，於表面側注 入4Axl〇15at〇ms/cm2以上的劑量的碳離子而形成前述碳離 子注入層， 於經進行前述碳離子注入後的矽基板的表面，形成摻 雜有濃度5.〇xl〇17atoms/cm3以下的磷而成的前述磊晶層。 29. 如請求項17所述之磊晶矽晶圓的製造方法’其中：先 準備摻雜有濃度〇 5 X 102()atoms/cm3以上的碗而成的石夕基 板，作為前述矽基板， 在則述形成碳離子注入層的步驟中，在將前述矽基板 中所摻雜的嶙的濃度設為AM O20atoms/cm3時，於表面側注 入4Αχ 1 〇15atoms/cm2以上的劑量的碳離子而形成前述碳離 子注入層， 於經進行前述碳離子注入後的矽基板的表面，形成掺 雜有濃度5.〇xi〇17atoms/cm3以下的磷而成的前述磊晶層。 30. 如請求項a所述之磊晶矽晶圓的製造方法，其中··先 準備掺雜有濃度〇5xl O20atoms/cm3以上的構而成的石夕基 板’作為前述矽基板， 在前述形成碳離子注入層的步驟中，在將前述矽基板 中所摻雜的磷的濃度設為Axl020atoms/cm3時，於表面側注 入4Axl〇15atoms/cm2以上的劑量的碳離子而形成前述碳離 子注入層， 於經進行前述碳離子注入後的矽基板的表面，形成摻 雜有濃度5.〇><1〇丨、1〇1118/()1113以下的磷而成的前述磊晶層。 49 201218250 3 1 ·如請求項i 9所述之磊晶矽晶圓的製造方法，其中：先 準備摻雜有濃度0.5χ 1020atoms/cm3以上的填而成的石夕基 板，作為前述石夕基板， 在前述形成碳離子注入層的步驟中，在將前述矽基板 中所摻雜的磷的濃度設為Axl020atoms/cm3時，於表面侧注 入4Axl〇15at〇ms/cm2以上的劑量的碳離子而形成前述碳離 子注入層， 於經進行前述碳離子注入後的矽基板的表面，形成摻 雜有濃度5.〇xi〇17atoms/cm3以下的磷而成的前述磊晶層。 32. 如請求項20所述之磊晶矽晶圓的製造方法，其中：先 準備摻雜有濃度 0.5><102()atoms/cm3以上的磷而成的妙基 板’作為前述矽基板， 在前述形成碳離子注入層的步驟中，在將前述矽基板 中所摻雜的碟的濃度設為Ax 1020atoms/cm3時，於表面側注 入4Axl〇15at〇ms/cm2以上的劑量的碳離子而形成前述碳離 子注入層， 於經進行前述碳離子注入後的矽基板的表面，形成摻 雜有濃度5.〇xi〇17at〇ms/cm3以下的磷而成的前述磊晶層。 33. 如請求項21所述之磊晶矽晶圓的製造方法，其中：先 準備摻雜有濃度0.5xl02〇at〇ms/cm3以上的磷而成的梦基 板’作為前述矽基板， 在前述形成碳離子注入層的步驟中，在將前述矽基板 中所摻雜的磷的濃度設為Axl 02Gatoms/cm3時，於表面側注 入4Axl〇15atoms/cm2以上的劑量的碳離子而形成前述碳離 50 201218250 子注入層， ;’厂進行前述碳離子注入後的石夕基板的表面，形成摻 雜有濃度5.〇χΐ〇、ί〇ηΐ8/ειη3以下的磷而成的前述磊晶層。 34. 如凊求項22所述之磊晶矽晶圓的製造方法，其中：先 準備摻雜有濃纟〇.5xl〇2()atoms/cm3以上的磷而成的矽基 板，作為前述矽基板， 在則述形成碳離子注入層的步驟中，在將前述矽基板 中斤摻雜的磷的濃度設為Axl O20atoms/cm3時，於表面側注 入4Αχ 1 〇 at〇ms/cm2以上的劑量的碳離子而形成前述碳離 子注入層， 於經進行前述碳離子注入後的矽基板的表面，形成摻 雜有濃度5.〇xl〇17atoms/cm3以下的磷而成的前述磊晶層。 35. 如睛求項23所述之磊晶矽晶圓的製造方法，其中：先 準備摻雜有濃度〇.5xl02Gatoms/cm3以上的填而成的矽基 板，作為前述矽基板， 在前述形成碳離子注入層的步驟中，在將前述矽基板 中所捧雜的磷的濃度設為Axl02Qatoms/cm3時，於表面側注 入 4Axl〇15at〇ms/ cm2以上的劑量的碳離子而形成前述碳離 子注入層， 於經進行前述碳離子注入後的矽基板的表面，形成摻 雜有濃度5.〇x1〇!7at〇ms/cm3以下的磷而成的前述磊晶層。 36·如請求項24所述之磊晶矽晶圓的製造方法，其中：先 準備摻雜有濃度0.5xl〇2()atoms/cm3以上的磷而成的矽基 板，作為前述矽基板， 51 201218250 在前述形成碳離子注入層的步驟中，在將前述矽基板 中所摻雜的磷的濃度設為Axl 〇2%t〇ms/cm3時，於表面側注 入4Axl〇i5atoms/cm2以上的劑量的碳離子而形成前述碳離 子注入層， 於經進行前述碳離子注入後的矽基板的表面，形成掺 雜有濃度5.0x10丨7atoms/cm3以下的磷而成的前述蟲晶層。 37. 如請求項25所述之磊晶矽晶圓的製造方法，其中：先 準備摻雜有濃度0.5xl02〇atoms/cm3以上的磷而成的矽基 板，作為前述矽基板， 在前述形成碳離子注入層的步驟中’在將前述矽基板 中所摻雜的磷的濃度設為Axl 020 atoms/cm3時，於表面側注 A 1 〇 atoms/cm以上的劑量的碳離子而形成前述碳離 子注入層， 於經進行前述碳離子注入後的矽基板的表面，形成摻 雜有濃度5.〇xi〇i7atoms/cm3以下的磷而成的前述磊晶層。 38. 如請求項14所述之磊晶矽晶圓的製造方法，其中：先 準備摻雜有濃度〇.2><102Qatoms/cm3以上的硼而成的矽基 板，作為前述矽基板， 在前述形成碳離子注入層的步驟中，在將前述矽基板 中所摻雜的蝴的濃度設為Bx 102()atoms/cm3時，於表面側注 入 4B X1 π * 5 υ at〇ms/cm2以上的劑量的碳離子而形成前述碳離 子注入層， 於&進行前述碳離子注入後的矽基板的表面，形成摻 '有/農度2.〇x l〇17atoms/cm3以下的硼而成的前述遙晶層。 52 201218250 3 9.如請求項1 5所述之磊晶矽晶圓的製造方法’其中：先 準備摻雜有濃度〇 2xl〇20atoms/cm3以上的爛而成的石夕基 板，作為前述矽基板， 在前述形成碳離子注入層的步驟中’在將前述矽基板 中所摻雜的硼的濃度設為Bxl〇2()atoms/cin3時，於表面側注 入4Bx1015at〇ms/cm2以上的劑量的破離子而形成前述碳離 子注入層， 於經進行前述碳離子注入後的矽基板的表面，形成摻 雜有濃度2.〇x i〇17at〇ms/cm3以下的硼而成的前述磊晶層。 40·如請求項丨6所述之磊晶矽晶圓的製造方法，其中：先 準備穆雜有濃度〇.2xl02()atoms/cm3以上的硼而成的矽基 板，作為前述矽基板， 在前述形成碳離子注入層的步驟中，在將前述矽基板 中所換雜的硼的濃度設為Bxl020at〇ms/Cm3時，於表面側注 入4Bxi〇i5at〇ms/cm2以上的劑量的碳離子而形成前述碳離 子注入層， 於經進行前述碳離子注入後的矽基板的表面’形成摻 雜有/農度2.〇xi〇17atoms/cm3以下的硼而成的前述蟲晶層。 41.如請求項17所述之磊晶矽晶圓的製造方法，其中：先 準備摻雜有濃纟02xi〇2〇at〇ms/cm3以上的硼而成的矽基 板’作為前述矽基板， 在則述形成碳離子注入層的步驟中，在將前述矽基板 夕雜的硼的濃度設為Bx 1〇2〇at〇ms/cm3時，於表面側注 Βχ1〇 atoms/cm2以上的劑量的碳離子而形成前述碳離 53 201218250 子注入層， 於、’’£進行前述碳離子注入後的石夕基板的表面，形成摻 雜有/農度2.〇x1〇i7atoms/cm3以下的硼而成的前述磊晶層。 42’如請求項18所述之磊晶矽晶圓的製造方法，其中：先 準備摻雜有濃度〇 2xl〇2〇at〇ms/cm3以上的蝴而成的矽基 板，作為前述石夕基板， 在前述形成碳離子注入層的步驟中，在將前述矽基板 斤捧雜的侧的濃度設為Βχ1020atoms/cm3時，於表面側注 入4B><1〇15atoms/cm2以上的劑量的碳離子而形成前述碳離 子注入層， 於經進行前述碳離子注入後的矽基板的表面，形成摻 雜有/農度2.〇xl〇17atoms/cm3以下的硼而成的前述磊晶層。 43.如請求項19所述之磊晶矽晶圓的製造方法，其中··先 準備摻雜有濃度0.2xl02()atoms/cm3以上的硼而成的石夕基 板，作為前述矽基板， 在前述形成碳離子注入層的步驟中，在將前述矽基板 中所摻雜的硼的濃度設為Bxl02Gatoms/cm3時，於表面側注 入Uxiohabms/cm2以上的劑量的碳離子而形成前述碳離 子注入層， 於經進行前述碳離子注入後的矽基板的表面，形成摻 雜有濃度之力吣…^⑺聊化一以下的硼而成的前述磊晶層。 44·如請求項20所述之磊晶矽晶圓的製造方法，其中：先 準·備摻雜有濃度0.2xl02Gatoms/cm3以上的硼而成的;&夕基 板，作為前述矽基板， 54 201218250 在前述形成碳離子注入層的步驟中，在將前述石夕基板 中所摻雜的侧的濃度設為Bx 102Gatoms/cm3時，於表面側注 入4Bxl〇15at〇ms/cm2以上的劑量的破離子而形成前述破離 子注入層， 於經進行前述碳離子注入後的矽基板的表面，形成換 雜有遭度2_〇χ 1 〇17atoms/cm3以下的棚而成的前述為晶層。 45·如請求項21所述之磊晶矽晶圓的製造方法，其中：先 準備摻雜有濃度 0.2xl02()atoms/cm3以上的硼而成的石夕基 板’作為前述矽基板， 在前述形成碳離子注入層的步驟中，在將前述矽基板 中所摻雜的蝴的濃度設為Bx 1020atoms/cm3時，於表面側注 入4Bxl〇15atoms/cm2以上的劑量的碳離子而形成前述碳離 子注入層， 於經進行前述碳離子注入後的矽基板的表面，形成摻 雜有濃度2.〇xl〇17atoms/cm3以下的硼而成的前述磊晶層。 46.如請求項22所述之磊晶矽晶圓的製造方法，其中：先 準備摻雜有濃度 0.2><102()atoms/cm3以上的棚而成的石夕基 板’作為前述矽基板， 在剛述形成碳離子注入層的步驟中’在將前述碎基板 中所摻雜的硼的濃度設為Bxl02()atoms/cm3時，於表面側注 入4Bx l〇15atoms/cm2以上的劑量的碳離子而形成前述碳離 子注入層， 於經進行前述碳離子注入後的矽基板的表面，形成摻 雜有濃度2.〇xl〇]7atoms/cm3以下的硼而成的前述磊晶層。 55 201218250 47. 如請求項23所述之磊晶矽晶圓的製造方法，其中：先 準備摻雜有濃度〇.2xl〇2〇atoms/cm3以上的硼而成的石夕基 板，作為前述石夕基板， 在前述形成碳離子注入層的步驟中，在將前述石夕基板 中所摻雜的硼的濃度設為Bxl02Dat〇ms/cm3時，於表面側注 入4Bxi〇15at〇rns/cm2以上的劑量的碳離子而形成前述碳離 子注入層， 於經進行前述碳離子注入後的矽基板的表面，形成摻 雜有濃度2,〇xi〇17at〇ms/cm3以下的硼而成的前述磊晶層。 48. 如請求項24所述之磊晶矽晶圓的製造方法，其中：先 準備摻雜有濃度〇.2xl02()atoms/cm3以上的硼而持的妙基 板’作為前述矽基板， 在前述形成碳離子注入層的步驟中，在將前述秒基板 中所摻雜的硼的濃度設為Bxl02()at〇ms/cm3時，於表面側注 入4Bxi〇15at〇ms/cm2以上的劑量的碳離子而形成前述碳離 子注·入層， 於經進行前述碳離子注入後的矽基板的表面，形成摻 雜有濃度2.〇xi〇17at〇ms/cm3以下的硼而成的前述磊晶層。 49 •如請求項25所述之磊晶矽晶圓的製造方法，其中：先 準備摻雜有濃度〇.2xl〇2()atonis/cm3以上的硼而成的矽基 板’作為前述矽基板， 在刚述形成碳離子注入層的步驟中，在將前述石夕基板 中所摻雜的硼的濃度設為Bx 102〇atoms/cm3時，於表面側注 入4Bx10i5at〇ms/cm2以上的劑量的碳離子而形成前述碳離 56 201218250 子注入屢， 於經進行前述碳離子注 雜# 、齒于/主入後的矽基板的表面，形成摻 雜有濃度 2.〇x1()nabw / 3 5ft s cm以下的硼而成的前述磊晶層。 5〇.如明表項14至49 方法，装 項所述之磊晶矽晶圓的製造 的' '^述形成碳離子注人層的步驟t，碳離子 的，主此量設為lOOkeV以下。 方求項14至49中任-項所述之磊晶矽晶圓的製造 。Λ Ί .在則述形成CVD氧化膜的步驟中，形成膜厚 以上的無摻雜的CVD氧化膜。 石夕晶圓的製造方法，其中：在 中’形成膜厚1 500A以上的無 52.如請求項50所述之磊晶 則述形成CVD氧化膜的步驟 捧雜的CVD氧化膜。 、月求項14至49中任一項所述之遙晶硬日日日圓的製造 =法’其中：在進行料碳離子注人後，而在形成前述蟲 曰曰層前，以2〇t：，sec以上的溫度上升率，從6〇〇t升溫至 100〇C ’並在氫氣環境中，在1〇5〇。〇以上的溫度保持秒 以上而進行回復退火步驟。 54·如請求項50所述之磊晶矽晶圓的製造方法，其中：在 進行則述碳離子注入後，而在形成前述磊晶層前，以 2〇C/see以上的溫度上升率，從600°c升溫至1000〇C，並在 氫氣環境中，在1050。(：以上的溫度保持3〇秒以上而進行回 復退火步驟。 55，如請求項51所述之磊晶矽晶圓的製造方法，其中：在 進行前述碳離子注入後’而在形成前述磊晶層前，以 57 201218250 20C/Sec以上的溫度上升率’從600°c升溫至100(TC，並在 氫氣％境中，在105(rc以上的溫度保持30秒以上而進行回 復退火步驟。 56·如晴求項52所述之蟲晶秒晶圓的製造方法，其中··在 進行引述碳離子注入後’而在形成前述磊晶層前，以 20 C/sec以上的溫度上升率，從6〇〇艺升溫至㈧。c，並在 氫氣環境中，在_以上的溫度保持30秒以上而進行回 復退火步驟。 -種半導體元件或積體電路的製造方法，其使用藉由 请求項14至49 t任-項所述之蟲晶石夕晶圓的製造方法所 製得的蟲晶碎晶圓來製造半導體㈣或積體料，所述製 造方法的特徵在於： 度成為950 °C以下的方式來進行 % -種半導體元件或積體電路的製造方法，其使用藉由 請求項5〇所述之遙晶砂晶圓的製造方法所製得的蟲以 晶圓來製造半導體元件或積體電路，戶斤述製造方 在於： m 度成為950°C以下的方式來進行。 59.—種半導體元件或積體電路的製造方法，其使用藉 請求項51所述之H夕晶圓的製造方法所製得的p 晶圓來製造事導體元件或積體電路，所述製造方法㈣ 在於： β 58 201218250 保持丨分钂以上的熱處理，是以 度成為95〇。〇以下的方式來進行， ^熱處理的最高溫 60. —種半導體元件或積體電路 万法，Α 請求項5 2所述之蟲晶石夕晶圓的製、Α 士、、+ ^ 曰固 ^ ^ /所製得的蠢晶石夕 明圓來製造半導體疋件或積體電路， ? 在於： 路’所迷製造方法的特徵 保持1分鐘以上的熱處理，a w站# & 尺乂使該熱處理的最高、田 度成為95〇t以下的方式來進行。 61. —種半導體元件或積體電路 地〇_、 , ^ ^表以方法，其使用藉由 δ月求項5 3所述之秘晶石夕晶圓的贺 曰η .诚 扪製造方法所製得的磊晶矽 晶圓來製造半導體几件或積體電路， ^ ^ 电略，所述製造方法的特徵 保持1分鐘以上的熱處理，县 疋以使該熱處理的最高溫 度成為950°C以下的方式來進行。 62. —種半導體元件或積體電 %叫的製造方法，其使用藉由 請求項54所述之磊晶矽晶圓的制Α 日圓的製造方法所製得的磊晶矽 晶圓來製造半導體元件或積體雷％ &、+，⑻4 菔電路，所述製造方法的特徵 在於： 以使該熱處理的最高溫 保持1分鐘以上的熱處理，是 度成為95(TC以下的方式來進行。 63.—種半導體元件或積體 請求項55所述之磊晶矽晶 晶圓來製造半導體元件或積 在於： 電路的製造方法，其使用藉由 圓的製造方法所製得的磊晶石夕 體電路，所述製造方法的特徵 59 201218250 保持1分鐘以上的熱處理，是 度成為950。(：以下的方式來進行。 以使該熱處理的最高 、、田 其使用藉由 64. —種半導體元件或積體電路的製造方法 请求項5 6所述之磊晶矽晶圓的製造方法所製得的磊晶矽 晶圓來製造半導體元件或積體電路，所述製造方法的特徵 在於： 保持1分鐘以上的熱處理，是以使該熱處理的最高溫 度成為95〇C以下的方式來進/一 60
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010089226 | 2010-04-08 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201218250A true TW201218250A (en) | 2012-05-01 |
Family
ID=44762276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW100111067A TW201218250A (en) | 2010-04-08 | 2011-03-30 | Silicon epitaxial wafer, method for manufacturing silicon epitaxial wafer, and method for manufacturing semiconductor element or integrated circuit |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5440693B2 (zh) |
| TW (1) | TW201218250A (zh) |
| WO (1) | WO2011125305A1 (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10153323B2 (en) | 2014-01-07 | 2018-12-11 | Sumco Corporation | Method of producing semiconductor epitaxial wafer, semiconductor epitaxial wafer, and method of producing solid-state image sensor |
| CN110875376A (zh) * | 2018-09-03 | 2020-03-10 | 环球晶圆股份有限公司 | 外延基板及其制造方法 |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6278591B2 (ja) * | 2012-11-13 | 2018-02-14 | 株式会社Sumco | 半導体エピタキシャルウェーハの製造方法、半導体エピタキシャルウェーハ、および固体撮像素子の製造方法 |
| JP6229258B2 (ja) * | 2012-11-13 | 2017-11-15 | 株式会社Sumco | 貼り合わせウェーハの製造方法および貼り合わせウェーハ |
| JP6280301B2 (ja) * | 2012-11-13 | 2018-02-14 | 株式会社Sumco | エピタキシャルシリコンウェーハの製造方法、エピタキシャルシリコンウェーハ、および固体撮像素子の製造方法 |
| JP6278592B2 (ja) * | 2012-11-13 | 2018-02-14 | 株式会社Sumco | 半導体エピタキシャルウェーハの製造方法、半導体エピタキシャルウェーハ、および固体撮像素子の製造方法 |
| JP6289805B2 (ja) * | 2012-11-13 | 2018-03-07 | 株式会社Sumco | 半導体エピタキシャルウェーハの製造方法、半導体エピタキシャルウェーハ、および固体撮像素子の製造方法 |
| JP6535432B2 (ja) * | 2012-11-13 | 2019-06-26 | 株式会社Sumco | 半導体エピタキシャルウェーハの製造方法、半導体エピタキシャルウェーハ、および固体撮像素子の製造方法 |
| JP6056772B2 (ja) * | 2014-01-07 | 2017-01-11 | 株式会社Sumco | エピタキシャルウェーハの製造方法およびエピタキシャルウェーハ |
| DE102014116666B4 (de) * | 2014-11-14 | 2022-04-21 | Infineon Technologies Ag | Ein Verfahren zum Bilden eines Halbleiterbauelements |
| JP6308159B2 (ja) * | 2015-03-30 | 2018-04-11 | 信越半導体株式会社 | エピタキシャルウェーハの製造方法 |
| JP6369388B2 (ja) * | 2015-05-13 | 2018-08-08 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶基板の評価方法 |
| JP2017123477A (ja) * | 2017-02-28 | 2017-07-13 | 株式会社Sumco | 半導体エピタキシャルウェーハの製造方法、半導体エピタキシャルウェーハ、および固体撮像素子の製造方法 |
| JP6265291B2 (ja) * | 2017-03-28 | 2018-01-24 | 株式会社Sumco | 貼り合わせウェーハの製造方法および貼り合わせウェーハ |
| JP6724852B2 (ja) * | 2017-04-19 | 2020-07-15 | 株式会社Sumco | エピタキシャルシリコンウェーハのエピタキシャル層厚の測定方法、及びエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法 |
| JP2017183736A (ja) * | 2017-05-11 | 2017-10-05 | 株式会社Sumco | 半導体エピタキシャルウェーハの製造方法、半導体エピタキシャルウェーハ、および固体撮像素子の製造方法 |
| TWI668739B (zh) | 2018-04-03 | 2019-08-11 | 環球晶圓股份有限公司 | 磊晶基板及其製造方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10242153A (ja) * | 1997-02-26 | 1998-09-11 | Hitachi Ltd | 半導体ウエハ、半導体ウエハの製造方法、半導体装置および半導体装置の製造方法 |
| JP3791667B2 (ja) * | 2000-06-29 | 2006-06-28 | 信越半導体株式会社 | シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法 |
| JP2003163216A (ja) * | 2001-09-12 | 2003-06-06 | Wacker Nsce Corp | エピタキシャルシリコンウエハおよびその製造方法 |
| JP2009038124A (ja) * | 2007-07-31 | 2009-02-19 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | エピタキシャルウェーハの製造方法およびエピタキシャルウェーハ |
| JP5401809B2 (ja) * | 2008-03-05 | 2014-01-29 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | シリコン基板とその製造方法 |
| JP5347288B2 (ja) * | 2008-03-17 | 2013-11-20 | 信越半導体株式会社 | シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法 |
| JP4666189B2 (ja) * | 2008-08-28 | 2011-04-06 | 信越半導体株式会社 | Ｓｏｉウェーハの製造方法 |
-
2011
- 2011-03-28 JP JP2012509302A patent/JP5440693B2/ja active Active
- 2011-03-28 WO PCT/JP2011/001824 patent/WO2011125305A1/ja active Application Filing
- 2011-03-30 TW TW100111067A patent/TW201218250A/zh unknown
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10153323B2 (en) | 2014-01-07 | 2018-12-11 | Sumco Corporation | Method of producing semiconductor epitaxial wafer, semiconductor epitaxial wafer, and method of producing solid-state image sensor |
| US10629648B2 (en) | 2014-01-07 | 2020-04-21 | Sumco Corporation | Method of producing semiconductor epitaxial wafer, semiconductor epitaxial wafer, and method of producing solid-state image sensor |
| US11211423B2 (en) | 2014-01-07 | 2021-12-28 | Sumco Corporation | Method of producing semiconductor epitaxial wafer, semiconductor epitaxial wafer, and method of producing solid-state image sensor |
| CN110875376A (zh) * | 2018-09-03 | 2020-03-10 | 环球晶圆股份有限公司 | 外延基板及其制造方法 |
| CN110875376B (zh) * | 2018-09-03 | 2023-05-02 | 环球晶圆股份有限公司 | 外延基板及其制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPWO2011125305A1 (ja) | 2013-07-08 |
| WO2011125305A1 (ja) | 2011-10-13 |
| JP5440693B2 (ja) | 2014-03-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TW201218250A (en) | Silicon epitaxial wafer, method for manufacturing silicon epitaxial wafer, and method for manufacturing semiconductor element or integrated circuit | |
| US20090252974A1 (en) | Epitaxial wafer having a heavily doped substrate and process for the preparation thereof | |
| JP3184320B2 (ja) | ダイヤモンド電界効果トランジスタ | |
| US6781214B1 (en) | Metastable base in a high-performance HBT | |
| TW200903661A (en) | Noise reduction in a semiconductor device using counter-doping | |
| JP2001024194A (ja) | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 | |
| JPH06342805A (ja) | 珪素からなる半導体装置の製造方法 | |
| TW201107544A (en) | Anneal wafer, method for manufacturing anneal wafer, and method for manufacturing device | |
| JP2005510085A (ja) | 極浅接合を形成するための方法 | |
| US7833886B2 (en) | Method of producing a semiconductor element in a substrate | |
| US6063682A (en) | Ultra-shallow p-type junction having reduced sheet resistance and method for producing shallow junctions | |
| US8357995B2 (en) | Semiconductor element | |
| JPH10312974A (ja) | シリコン装置にきわめて浅い接合を形成する方法 | |
| US7122452B2 (en) | Method of manufacturing a semiconductor on a silicon on insulator (SOI) substrate using solid epitaxial regrowth (SPER) and semiconductor device made thereby | |
| JPH07247197A (ja) | 半導体装置とその製造方法 | |
| CN113178414A (zh) | 碳化硅欧姆接触结构的形成方法及mos晶体管的制备方法 | |
| JP4151876B2 (ja) | シリコンウェーハの製造方法 | |
| JPH0964355A (ja) | 半導体素子の製造方法 | |
| JPH07249763A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP7540187B2 (ja) | 酸化ガリウム半導体の製造方法 | |
| EP1577932A2 (en) | Method of manufacturing a semiconductor on a silicon on insulator (SOI) substrate using solid epitaxial regrowth (SPER) and semiconductor device made thereby | |
| JPH1187260A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP3384439B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH06224380A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP5092353B2 (ja) | 炭化珪素へのドーピング方法および炭化珪素半導体装置の製造方法 |