[發明專利]外延硅晶片及其制造方法、以及貼合SOI晶片及其制造方法

有效

• 申請號: 201180017235.6
• 申請日: 2011-03-01
• 公開（公告）號: CN102859649A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 加藤正弘;岡哲史;小林德弘;石塚徹;能登宣彥
• 申請（專利權）人: 信越半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/20;H01L21/205;H01L27/12
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 崔香丹;張永康

技術領域

本發明涉及一種在單晶硅基板的主表面上形成有外延硅層的外延硅晶片及其制造方法，以及一種貼合SOI晶片及其制造方法。

背景技術

作為半導體基板使用的單晶硅基板，是使用例如柴氏法(CzochraIski?method，CZ法)對提拉而成的單晶硅棒，施加切片、倒角(去角取面)、研磨、蝕刻及鏡面拋光等操作后制成。

并且，為了提高該單晶硅基板的表面部分的結晶品質，通過在高溫條件下向單晶硅基板的主表面供應硅原料，使外延硅層氣相生長的方法也被使用。

已知在此種外延硅晶片（以下，有時僅記載為外延晶片。）的制造方法中，根據不同的條件，會在表面上形成凹凸，而使元件特性變差。

例如，在專利文獻1中，提出一種將進行外延生長的單晶硅基板的主表面的結晶學的臺階密度(stepdensity)抑制在約10¹⁰個/cm²以下的技術，作為預防這種凹凸的方法。

并且，在專利文獻2中，提出有一種通過對單晶硅基板表面規定晶軸的角度范圍，從而減少被稱為霧影(haze)的凹凸的方法。

并且，在專利文獻3中，提出有一種技術，所述技術是在存在稱為結晶起因的微粒(Crystal?Originated?Particle，COP)的缺陷的單晶硅基板上，使外延硅層生長時，為防止被稱為淚滴的凹凸的產生，對相對于單晶硅基板表面的晶軸的角度范圍進行規定的技術。

此處，使外延硅層氣相生長在單晶硅基板上的氣相生長法中，當使外延層生長時，如果摻入高濃度的摻雜劑，則在外延層表面上高度差呈條紋狀地形成，則表面形狀變差。

現有技術文獻

(專利文獻)

專利文獻1：日本特開平6-338464

專利文獻2：日本特開2000-260711

專利文獻3：日本特開2004-339003

發明內容

如上所述，當使外延層生長在單晶硅基板的主表面上時，存在以下問題：如果摻入高濃度的摻雜劑，那么在外延層表面上，高度差將形成為條紋狀，表面形狀變差。

然而，在任一上述技術中，關于抑制在外延層生長時摻入高濃度的摻雜劑時所產生的凹凸，均未作記載。如果存在此種凹凸，將對元件特性產生不良影響，并且，如果貼合具有這種凹凸的外延硅晶片，從而制成被稱為絕緣體上硅(Silicon?on?Insulator，SOI)的晶片，將存在以下問題：貼合面的粘著性變差，從而產生缺陷。

本發明是有鑒于上述問題而完成，目的在于，提供一種外延硅晶片及其制造方法、以及使用該外延硅晶片的貼合SOI晶片及其制造方法，所述外延硅晶片，即使在單晶硅基板主表面上形成有摻雜劑濃度為1×10¹⁹/cm³以上的高濃度的外延層的情況下，也會抑制外延層表面的條紋狀凹凸。

為了解決上述課題，本發明提供一種外延硅晶片，是使外延硅層氣相生長在單晶硅基板的主表面上而成的外延硅晶片，所述外延硅晶片的特征在于：

前述單晶硅基板的主表面，相對于[100]軸，自(100)面向[011]方向或[0-1-1]方向只傾斜角度θ，并向[01-1]方向或[0-11]方向只傾斜角度φ，前述角度θ及角度φ不足10＇，前述外延硅層的摻雜劑濃度為1×10¹⁹/cm³以上。

這樣，形成一種外延硅晶片，通過將單晶硅基板的主表面調整成，自(100)面實質上僅在特定的方向具有一定的傾斜度（相對于[100]軸，自(100)面向[011]方向或[0-1-1]方向只傾斜角度θ，并向[01-1]方向或[0-11]方向只傾斜角度φ，且角度θ及角度φ不足10＇的傾斜度），即便在該單晶硅基板上形成有摻雜劑濃度為1×10¹⁹/cm³以上的高濃度的外延層的情況下，也會抑制外延層表面的條紋狀凹凸。

此處，摻雜劑可以為磷。

并且，本發明提供一種外延硅晶片的制造方法，具有使外延硅層氣相生長在單晶硅基板的主表面上的工序，所述外延硅晶片的制造方法的特征在于：

作為前述單晶硅基板，使用主表面相對于[100]軸，自(100)面向[011]方向或[0-1-1]方向只傾斜角度θ，并向[01-1]方向或[0-11]方向只傾斜角度φ，前述角度θ及角度φ不足10＇的單晶硅基板，

使摻雜劑濃度為1×10¹⁹/cm³以上的外延層氣相生長在該單晶硅基板的主表面上。