[发明专利]半导体外延晶片的制造方法以及半导体器件的制造方法

说明书

本发明提供一种半导体外延晶片的制造方法，其即使在被供于低温的器件形成工艺中的情况下，也能够制造在外延层中可充分获得氢的钝化效果的半导体外延晶片。本发明的半导体外延晶片(100)的制造方法的特征在于，包括：第1工序，对半导体晶片(10)的表面(10A)照射含有碳、磷及氢作为构成元素的簇离子(12)，在该半导体晶片的表层部形成所述簇离子的构成元素固溶而成的改性层(14)；以及第2工序，在所述半导体晶片的改性层(14)上形成外延层(18)，在将所述簇离子(12)中的碳、磷及氢的原子数以Csubgt;x/subgt;Psubgt;y/subgt;Hsubgt;z/subgt;标记时，磷原子数y相对于碳原子数x的比y/x满足0.5以上且2.0以下，其中，x、y、z为1以上的整数。

技术领域

本发明涉及一种半导体外延晶片的制造方法以及半导体器件的制造方法。

背景技术

在以硅晶片作为代表例的半导体晶片上形成有外延层的半导体外延晶片被用作用以制作MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)、DRAM(Dynamic Random Access Memory，动态随机存取存储器)、功率晶体管(power transistor)及背面照射型固体摄像元件等各种半导体器件的器件基板。

例如背面照射型固体摄像元件通过将布线层等配置于比传感器部更靠下层的位置而将来自外部的光直接引入到传感器中，在暗处等也能够拍摄更清晰的图像或动画。因此，背面照射型固体摄像元件近年来被广泛地用于数码摄影机(digital videocamera)或智能手机(smartphone)等移动电话中。

近年来半导体器件的微细化或高性能化愈发进步，在该状况下，为了使器件特性高品质化，期望被用作器件基板的半导体外延晶片的高品质化。

因此，本案申请人在专利文献1中提出了一种半导体外延晶片的制造方法，其包括：第1工序，对半导体晶片的表面照射例如C₃H₅离子等含有氢作为构成元素的簇离子；以及第2工序，在所述第1工序后，在所述半导体晶片的表面上形成外延层，在所述第1工序中，将所述簇离子的束电流值设为50μA以上。该专利文献1中记载的技术的概要为如下所述。

在如下半导体外延晶片中，即使利用二次离子质量分析法(SIMS：Secondary IonMass Spectrometry)测定表层部中的深度方向的氢浓度分布，氢浓度为检测下限以下，也未观察到氢的浓度峰，关于该半导体外延晶片，首先以单体离子(单原子离子)的形态向半导体晶片中注入氢离子，并在半导体晶片的表层部形成氢离子注入区域，其后在该表层部上形成外延层。所述情况的原因在于：由于氢为轻元素，因此通过外延层形成时的加热而氢向外扩散，氢几乎不会残留在半导体晶片中。

在专利文献1中，如C₃H₅离子那样以簇离子的形态注入氢并将束电流值设为50μA以上，由此，即使在形成外延层后，也能够使氢高浓度地残留在半导体晶片的表层部，能够制造在该表层部的深度方向的氢浓度分布中存在峰的半导体外延晶片。残留在半导体晶片的表层部(即外延层的正下方)的氢因在外延层形成半导体器件的器件形成工艺时的热处理而扩散于外延层，使外延层内的缺陷钝化。因此，若将专利文献1的半导体外延晶片供于器件形成工艺中，则外延层的结晶性提高，可期待器件特性的提高。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2016/031328号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题