[发明专利]硅外延晶片的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在单晶硅晶片表面形成外延层的硅外延晶片的制造方法。

背景技术

在制造半导体电子元件的大部分方法中，成为初始材料的单晶硅通过所谓的切克劳斯基(CZ)法等制造。例如，在CZ法中，使单晶种在熔化的硅中浸渍之后缓慢地提拉而培养单晶。而且，在将这种单晶硅切片而制作的单晶硅晶片上使例如外延层生长，而能够制造硅外延晶片。

这里，说明利用现有技术制造硅外延晶片的方法的一例。单晶硅晶棒一般通过切克劳斯基(CZ)法或悬浮区熔(FZ)法等而生长。就所生长的单晶硅晶棒而言，被切割，并为使其具有直径而实施倒圆加工(外圆磨削工序)。接着，从该单晶硅晶棒切出晶片状的单晶硅晶片(切片加工工序)，为了去除所切出的单晶硅晶片的周边部的角而实施倒角(倒斜角加工工序)。进而，为了消除该单晶硅晶片表面的凹凸、提高平坦度、使表面的伤痕最小，而实施机械磨削(研磨加工工序：在该阶段称为已研磨晶片)，利用混合酸蚀刻去除机械磨削时形成于单晶硅晶片的表面的变形层(蚀刻工序：在该阶段称为已蚀刻晶片)。

接着，实施用于去除氧供体的供体消除热处理，或在晶片的背面形成低电阻晶片所需的用于防止自动掺杂的保护膜(掺杂剂挥发防止用保护膜)。其后，对于以机械磨削就不能去除的表面伤痕，实施旨在通过化学且机械的研磨(化学机械研磨：CMP)使得晶片的表面成为镜面状的镜面研磨(镜面抛光工序：在该阶段称为已抛光晶片)，经在该所研磨的单晶硅晶片的表面形成外延层的工序而制造硅外延晶片。这种硅外延晶片的制造方法，记载在例如专利文献1中。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-59933号公报

发明内容

发明所要解决的问题

在成为这种外延生长用单晶硅晶片的初始材料的单晶硅中，对于MOSFET等某种功率器件，出于减少开关动作的电阻成分的目的，也是要求掺杂了大量的砷或磷的超低电阻率的单晶。尤其，在如实施高温热处理的器件工艺流程中，更需要掺杂有热扩散的影响比磷更小的砷的超低电阻晶体。

然而，在使用于外延生长用单晶硅晶片的掺砷晶体为超低电阻的情况下，若以过去的工序条件制造硅外延晶片，则有时在所生长的外延层产生大量的堆垛层错(Stacking Fault，SF)，导致器件特性变差。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种硅外延晶片的制造方法，该方法在掺杂有砷的超低电阻单晶硅晶片上进行外延生长时，能够抑制堆垛层错的产生。

用于解决问题的方案

为了达到上述目的，本发明提供一种硅外延晶片的制造方法，该硅外延晶片的制造方法其特征在于，在通过掺杂砷而使电阻率为1.0～1.7mΩcm，并进一步掺杂碳、或氮、或碳和氮而制造的N型单晶硅晶片上形成硅外延层。

这样一来，能够抑制成为外延层形成时所产生的堆垛层错的核的晶体缺陷的形成，其结果，能够有效且可靠地防止在外延层产生的堆叠层错。

即、根据本发明的硅外延晶片的制造方法，在以过去的方法就会产生大量的堆垛层错的掺杂有砷的超低电阻单晶硅晶片(电阻率为1.7mΩcm以下)上，以简单的方法形成几乎不存在堆垛层错的外延层，从而能够制造高质量的硅外延晶片。

这里，在上述N型单晶硅晶片掺杂碳时，能够将所掺杂的碳的浓度设为0.2～5ppma。

若这样将碳浓度设为0.2ppma以上，则能够更可靠地抑制成为硅晶体中的堆垛层错的核的晶体缺陷的形成，其结果，能够更有效且可靠地防止在外延层产生的堆垛层错。而且，掺杂5ppma之多也足以防止堆垛层错的核的形成。

而且，在上述N型单晶硅晶片掺杂氮时，能够将所掺杂的氮的浓度设为1×10¹³～2×10¹⁴atoms/cm³。

若这样将氮浓度设为1×10¹³atoms/cm³以上，则能够更可靠地抑制成为硅晶体中的堆垛层错的核的晶体缺陷的形成，其结果，能够更有效且可靠地防止在外延层产生的堆垛层错。而且，掺杂2×10¹⁴atoms/cm³之多也足以防止堆垛层错的核的形成。

发明效果

根据如上所述的本发明的硅外延晶片的制造方法，由于在掺杂有砷的超低电阻的N型单晶硅晶片上，以简单的方法形成几乎不存在堆垛层错的外延层，从而能够制造高质量的硅外延晶片。

附图说明

图1是表示本发明的硅外延晶片的制造方法的实施方式的一例的流程图。