[发明专利]外延硅晶片及其制造方法、以及贴合SOI晶片及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在单晶硅基板的主表面上形成有外延硅层的外延硅晶片及其制造方法，以及一种贴合SOI晶片及其制造方法。

背景技术

作为半导体基板使用的单晶硅基板，是使用例如柴氏法(CzochraIski method，CZ法)对提拉而成的单晶硅棒，施加切片、倒角(去角取面)、研磨、蚀刻及镜面抛光等操作后制成。

并且，为了提高该单晶硅基板的表面部分的结晶品质，通过在高温条件下向单晶硅基板的主表面供应硅原料，使外延硅层气相生长的方法也被使用。

已知在此种外延硅晶片（以下，有时仅记载为外延晶片。）的制造方法中，根据不同的条件，会在表面上形成凹凸，而使元件特性变差。

例如，在专利文献1中，提出一种将进行外延生长的单晶硅基板的主表面的结晶学的台阶密度(stepdensity)抑制在约10¹⁰个/cm²以下的技术，作为预防这种凹凸的方法。

并且，在专利文献2中，提出有一种通过对单晶硅基板表面规定晶轴的角度范围，从而减少被称为雾影(haze)的凹凸的方法。

并且，在专利文献3中，提出有一种技术，所述技术是在存在称为结晶起因的微粒(Crystal Originated Particle，COP)的缺陷的单晶硅基板上，使外延硅层生长时，为防止被称为泪滴的凹凸的产生，对相对于单晶硅基板表面的晶轴的角度范围进行规定的技术。

此处，使外延硅层气相生长在单晶硅基板上的气相生长法中，当使外延层生长时，如果掺入高浓度的掺杂剂，则在外延层表面上高度差呈条纹状地形成，则表面形状变差。

现有技术文献

(专利文献)

专利文献1：日本特开平6-338464

专利文献2：日本特开2000-260711

专利文献3：日本特开2004-339003

发明内容

如上所述，当使外延层生长在单晶硅基板的主表面上时，存在以下问题：如果掺入高浓度的掺杂剂，那么在外延层表面上，高度差将形成为条纹状，表面形状变差。

然而，在任一上述技术中，关于抑制在外延层生长时掺入高浓度的掺杂剂时所产生的凹凸，均未作记载。如果存在此种凹凸，将对元件特性产生不良影响，并且，如果贴合具有这种凹凸的外延硅晶片，从而制成被称为绝缘体上硅(Silicon on Insulator，SOI)的晶片，将存在以下问题：贴合面的粘着性变差，从而产生缺陷。

本发明是有鉴于上述问题而完成，目的在于，提供一种外延硅晶片及其制造方法、以及使用该外延硅晶片的贴合SOI晶片及其制造方法，所述外延硅晶片，即使在单晶硅基板主表面上形成有掺杂剂浓度为1×10¹⁹/cm³以上的高浓度的外延层的情况下，也会抑制外延层表面的条纹状凹凸。

为了解决上述课题，本发明提供一种外延硅晶片，是使外延硅层气相生长在单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：

前述单晶硅基板的主表面，相对于[100]轴，自(100)面向[011]方向或[0-1-1]方向只倾斜角度θ，并向[01-1]方向或[0-11]方向只倾斜角度φ，前述角度θ及角度φ不足10＇，前述外延硅层的掺杂剂浓度为1×10¹⁹/cm³以上。

这样，形成一种外延硅晶片，通过将单晶硅基板的主表面调整成，自(100)面实质上仅在特定的方向具有一定的倾斜度（相对于[100]轴，自(100)面向[011]方向或[0-1-1]方向只倾斜角度θ，并向[01-1]方向或[0-11]方向只倾斜角度φ，且角度θ及角度φ不足10＇的倾斜度），即便在该单晶硅基板上形成有掺杂剂浓度为1×10¹⁹/cm³以上的高浓度的外延层的情况下，也会抑制外延层表面的条纹状凹凸。

此处，掺杂剂可以为磷。

并且，本发明提供一种外延硅晶片的制造方法，具有使外延硅层气相生长在单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：

作为前述单晶硅基板，使用主表面相对于[100]轴，自(100)面向[011]方向或[0-1-1]方向只倾斜角度θ，并向[01-1]方向或[0-11]方向只倾斜角度φ，前述角度θ及角度φ不足10＇的单晶硅基板，

使掺杂剂浓度为1×10¹⁹/cm³以上的外延层气相生长在该单晶硅基板的主表面上。