[發(fā)明專利]外延硅晶片及其制造方法以及半導體器件的制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202180052286.6
• 申請日: 2021-07-08
• 公開（公告）號: CN115989562A
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發(fā)明（設計）人: 廣瀨諒;門野武
• 申請（專利權）人: 勝高股份有限公司
• 主分類號: H01L21/20
• 分類號: H01L21/20
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 梅黎

本發(fā)明的外延硅晶片(100)的制造方法的特征在于具有：對硅晶片(10)的表面(10A)照射包含SiHsubgt;x/subgt;(x為選自1～3的整數(shù)中的1個以上)離子及Csubgt;2/subgt;Hsubgt;y/subgt;(y為選自2～5的整數(shù)中的1個以上)離子的簇離子(12)的束，從而在所述硅晶片的表層部形成固溶有所述簇離子束的構(gòu)成元素的改性層(14)的工序；及在所述硅晶片的改性層(14)上形成硅外延層(16)的工序，將所述SiHsubgt;x/subgt;離子的劑量設為1.5×10supgt;14/supgt;個離子/cmsupgt;2/supgt;以上。

技術領域

本發(fā)明涉及一種外延硅晶片及其制造方法以及半導體器件的制造方法。

背景技術

在硅晶片上形成有單晶硅的外延層的外延硅晶片被用作用于制作MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor?Field-Effect?Transistor：金屬氧化物半導體場效應晶體管)、DRAM(Dynamic?Random?Access?Memory：動態(tài)隨機存取記憶體)、功率晶體管(powertransistor)及BSI(Back?Side?Illuminatio?n：背面照明)型CIS(CMOS?Image?Sensor：互補金屬氧化物半導體圖像傳感器)等各種半導體器件的器件基板。

在此，若外延層被重金屬污染，則成為使CIS的暗電流增加，產(chǎn)生被稱為白色損傷缺陷的缺陷等使半導體器件的特性劣化的主要原因。因此，為了抑制這種重金屬污染，有在硅晶片中形成用于捕獲重金屬的吸雜部位(getteringsite)的技術。作為其方法之一，已知有在硅晶片中注入離子，其后形成外延層的方法。在該方法中，離子注入?yún)^(qū)域作為吸雜部位而發(fā)揮作用。

在專利文獻1及專利文獻2中記載有一種外延硅晶片的制造方法，其包括：對硅晶片的表面照射C₃H₅等構(gòu)成元素包含碳及氫的簇離子(cluster?io?n)，從而在所述硅晶片的表層部形成固溶有所述簇離子的構(gòu)成元素的改性層的工序；及在所述硅晶片的改性層上形成硅外延層的工序。

在專利文獻1中示出了與注入碳的單體離子而獲得的離子注入?yún)^(qū)域相比，照射構(gòu)成元素包含碳及氫的簇離子而形成的改性層發(fā)揮更高的吸雜能力。

在專利文獻2中，作為專利文獻1中記載的技術的改良技術而記載有：以改性層中的厚度方向上的一部分成為非晶層的方式以高劑量照射構(gòu)成元素包含碳及氫的簇離子，由此能夠提高重金屬的吸雜能力。并且，在專利文獻2中記載有：在如上所述那樣以高劑量照射簇離子的情況下，在外延生長后的改性層的截面TEM圖像中，目視到因注入碳等所引起的微小的黑點狀缺陷，并考察該黑點狀缺陷是否有助于吸雜能力的提高。

現(xiàn)有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：國際公開第2012/157162號

專利文獻2：國際公開第2015/104965號

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的技術問題

在專利文獻1及專利文獻2之類的包含碳及氫的簇離子的照射技術中，為了進一步提高基于改性層的吸雜能力，有效的是增加由簇離子所得的碳劑量。然而，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明人的研究，關于以高碳劑量制作的外延硅晶片，判明了特別是在BSI型CIS的用途等外延層的厚度薄至4μm以下的情況下，存在電特性劣化的情況。推測其原因在于：在高碳劑量的情況下，在外延生長中及器件形成工藝中，存在于改性層中的高濃度的碳擴散至硅外延層中，在硅外延層上形成因碳所引起的點缺陷。特別是在外延層薄的情況下，在外延層的器件形成區(qū)域中存在因碳所引起的點缺陷。

其中，若為了抑制這種因碳所引起的點缺陷的形成，而減少由簇離子所得的碳劑量，則無法充分獲得重金屬的吸雜能力。即，在先前的包含碳及氫的簇離子的照射技術中，無法兼顧獲得高吸雜能力及在外延生長中及器件形成工藝中抑制碳向外延層擴散。