[发明专利]外延片的制造方法

说明书

本发明为一种外延片的制造方法，其在硅基板上形成外延层，其具有在所述外延层中形成原子层的工序，所述原子层由选自氧、碳、氮、锗、锡、硼及磷组成的组中的一种元素的原子形成，且厚度为5nm以下，使用SiH₄气体，形成与所述原子层相接的外延层。由此，能够提供一种可在外延层中稳定地导入氧等的原子层的制造外延片的方法。

技术领域

本发明涉及一种外延片的制造方法。

背景技术

对于形成固态图像传感器或其他以晶体管为首的半导体元件的硅基板，要求具有吸除以重金属为首的损害元件特性的元素的功能。对于吸除，提出了在硅基板背面上设置多晶硅(Poly-Si)层、通过喷丸加工形成带伤痕层的方法、或利用硅基板的高浓度硼，形成析出物的各种方法，并将它们实用化。关于通过氧沉淀进行的吸除，对于电负性大的氧，通过捕获电离趋势大(电负性小)的金属来进行吸除。

此外，还提出了在元件的有源区附近形成吸除层，即所谓的近邻吸除。例如，有在离子注入有碳的基板上使硅外延生长的基板等。吸除需要将元素扩散至吸除点(金属比起作为单元素而存在，更倾向结合或偏聚在该点上，从而降低整个体系的的能量)。硅中所含的金属元素的扩散系数根据元素的不同而不同，并且由于近年来的工艺低温化，考虑到金属无法扩散至吸除点，提出了近邻吸除的方法。

认为若能够在近邻吸除中使用氧气，则可成为具有非常有效的吸除层的硅基板。特别是若为在外延层的中间具有氧原子层的外延片，则即使在近年来的低温工艺中，也能够确实地吸除金属杂质。

以上，以吸除金属杂质为中心进行了论述，例如，作为氧的效果，已知有通过在背面形成CVD氧化膜而防止外延生长时的自动掺杂的效果。

进一步，除了氧以外，可期待并应用以下的由硅与其他元素的组合带来的各种效果：对于与硅同为IV族(14族)的碳，为由碳带来的吸除效果；Ge与硅氧化膜的组合在光学设备中的应用；Ge等在硅上生长时的Sn的表面改性效果；为IV族以外时，由氮的析出促进带来的强度的提高等。

对现有技术进行说明。专利文献1为一种在硅上形成氧的薄层的结构并进一步使硅生长的方法。该方法为以ALD(“Atomic layer deposition”，“原子层沉积法”)为基础的技术。ALD为一种吸附含有目标原子的分子，然后解吸并去除分子中不需要的原子(分子)的方法，其利用表面结合，精度非常高且反应控制性良好，因而被广泛使用，但也存在如下弱点：由于去除不需要的原子而生成对原子层形成而言并不需要且表现出非意向的特性的杂质。实际上，在ALD法中，由于为了形成氧层而利用含有碳的分子，因此可能存在碳(不需要的碳)的影响。

专利文献2为涉及用于实现与专利文献1相同的基板的反应器的技术，关于原料气体及方法，其设定为MOVPE(有机金属化学气相沉积法)。由于为MOVPE，因此利用了有机金属。虽然容易进行反应控制，但在形成氧原子层时，可能存在不需要的杂质金属。特别是在适用于硅基板本身时，可能存在金属污染。

如上所述，所述专利文献1、2的技术基于ALD乃至MOVPE各种技术而进行。

专利文献3、4示出了通过在硅基板上导入多个氧原子层，能够提高设备特性的改善(迁移率)，但未提及具体的生长方法。

作为在硅基板上导入除氧以外的原子层的现有技术，例如如专利文献5所记载，公开了一种在硅的表面制成陡峭的铋分布(profile)的方法。专利文献5中记载了Delta掺杂，公开了以线状埋入掺杂剂的基础技术，但认为难以展开至晶圆的整个表面。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开第2014-165494号公报

专利文献2：日本特开第2013-197291号公报

专利文献3：美国专利第7,153,763号说明书