[发明专利]半导体外延晶片的制造方法、半导体外延晶片以及固体摄像元件的制造方法

说明书

提供了能够通过发挥更高的吸杂能力来抑制金属污染的半导体外延晶片及其制造方法、以及使用该半导体外延晶片来制造固体摄像元件的方法。本发明的半导体外延晶片100的制造方法的特征在于，具有：第一工序，在其中，对包括碳和氮的至少一个的半导体晶片10照射簇离子16，在该半导体晶片10的表面10A形成簇离子16的构成元素固溶而成的改性层18；以及第二工序，在其中，在半导体晶片10的改性层18上形成第一外延层20。

技术领域

本发明涉及半导体外延晶片的制造方法、半导体外延晶片以及固体摄像元件的制造方法。本发明特别涉及制造能够通过发挥更高的吸杂（gettering）能力来抑制金属污染的半导体外延晶片的方法。

背景技术

作为使半导体器件的特性劣化的主要原因，可举出金属污染。例如，在背面照射型固体摄像元件中，混入到作为该元件的基板的半导体外延晶片的金属成为使固体摄像元件的暗电流增加的主要原因，使被称为白色损伤缺陷的缺陷产生。背面照射型固体摄像元件通过将布线层等配置在比传感器部下层，从而将来自外部的光直接导入到传感器，即使在暗处等也能够拍摄更鲜明的图像、活动图，因此，近年来，被广泛地用于数字视频摄像机、智能电话等便携式电话。因此，期望极力减少白色损伤缺陷。

向晶片的金属的混入主要在半导体外延晶片的制造工序和固体摄像元件的制造工序（器件制造工序）中产生。关于前者的半导体外延晶片的制造工序中的金属污染，可考虑由来自外延生长炉的构成材料的重金属微粒所造成的金属污染、或者由于将氯类气体用作外延生长时的炉内气体而使其配管材料发生金属腐蚀而产生的重金属微粒所造成的金属污染等。近年来，这些金属污染通过将外延生长炉的构成材料更换为耐腐蚀性优秀的材料等而某种程度能够改善，但是，并不充分。另一方面，在后者的固体摄像元件的制造工序中，在离子注入、扩散和氧化热处理等各处理中，担忧半导体基板的重金属污染。

因此，历来，在半导体外延晶片形成用于捕获金属的吸杂槽或者使用高浓度硼基板等金属的捕获能力（吸杂能力）高的基板来避免向半导体晶片的金属污染。

作为在半导体晶片形成吸杂槽的方法，在半导体晶片的内部形成作为晶体缺陷的氧沉淀物（也称为BMD：Bulk Micro Defect，体微缺陷）、位错的本征吸杂（IG；IntrinsicGettering）法、在半导体晶片的背面形成吸杂槽的非本征吸杂（EG；Extrinsic Gettering）法是一般的。

在此，作为重金属的吸杂法的一种手法，有通过在半导体晶片中进行离子注入来形成吸杂处的技术。例如，在专利文献1中，记载了在从硅晶片的一面注入碳离子而形成了碳离子注入区域之后在该表面形成硅外延层来做成硅外延晶片的制造方法。在该技术中，碳离子注入区域作为吸杂处起作用。

此外，在专利文献2中，记载了通过在对包括氮的硅基板注入碳离子而形成了碳/氮混合区域之后在硅基板的表面形成硅外延层来制造与专利文献1所记载的技术相比能够降低白色损伤缺陷的半导体基板的技术。

进而，在专利文献3中，记载了通过在对包括碳和氮的至少一个的硅基板注入了硼离子或碳离子之后在硅基板的表面形成硅外延层来制造具有吸杂能力并且在外延层没有晶体缺陷的外延硅晶片的技术。

进而，此外，在专利文献4中，记载了通过在对包括碳的硅基板在从该硅基板的表面比1.2μm深的位置注入碳离子而形成了宽度广的碳离子注入层之后在硅基板的表面形成硅外延层来制造具有强的吸杂能力并且没有外延缺陷的外延晶片的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6-338507号公报

专利文献2：日本特开2002-134511号公报

专利文献3：日本特开2003-163216号公报

专利文献4：日本特开2010-016169号公报。