硅磊晶晶圆及硅磊晶晶圆的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种娃嘉晶晶圆及娃嘉晶晶圆的制造方法，该娃嘉晶晶圆用于内存、 逻辑电路或固态摄影元件等半导体组件基板，且以掺杂有碳的单晶硅基板（下面也称为硅 基板）为原材料。
【背景技术】
[0002] 从通过切克劳斯基（CZ，Czochralski)法等制作成的单晶硅棒，切割出用于内存、 逻辑电路或固态摄影元件等半导体组件基板的硅基板。根据用途，制作对硅基板实施镜面 加工所得的抛光晶圆、退火晶圆、形成有嘉晶层的嘉晶晶圆或SOI晶圆等，各种晶圆的要求 越来越高，所述退火晶圆是在镜面加工后，以抑制晶圆表层部的缺陷或在主体（夕）内 形成IGQntrinsicgettering，本体内吸气）层为目的而实施了退火处理所得的晶圆。进 一步为了获得性能高且可靠性高的组件，使用含有氧原子的硅基板而设法提高IG能力。
[0003] 已知硅基板中所含的氧原子，通过热处理进程而与硅原子结合，形成氧析出物或 BMD(BulkMicroDefect，主体微缺陷），从而捕获晶圆内部的重金属等污染原子，提高组件 特性。
[0004] 近年来，为了控制硅基板中的结晶缺陷且赋予充分的IG能力，进行了如下的制 造，g卩，在单晶成长进程中，以高浓度吸收（取9込)氧的方式来进行控制，或刻意地掺杂 碳或氮等。尤其在固态摄影元件用途中，适用如下磊晶晶圆，该磊晶晶圆在从通过所述方法 制造而成的单晶硅棒切割出来的硅基板上形成有磊晶层。
[0005] 该磊晶晶圆具有能够分离成作为组件形成区域的磊晶层和硅基板的合理构造，且 已提出大量如下方案：发挥该磊晶晶圆的特征，对并非组件形成区域的硅基板赋予充分的 IG能力。
[0006] 作为上述方案之一，近年来，对通过CZ法且掺杂如氮或碳这类的元素培育而成的 单晶硅棒进行切片加工，来制作硅基板，由此，能够在组件进程中使氧在硅基板主体内显著 析出或能够形成高密度的BMD，这种硅基板由于能够发挥优异的IG能力等优点，其应用范 围逐步扩大。
[0007] 另外，根据组件的用途，具有如图3所不的嘉晶晶圆。图3是现有的娃嘉晶晶圆的 概略图。该磊晶晶圆在掺杂有碳的硅基板10与作为组件形成区域的磊晶层30的中间具有 中间磊晶层20,该中间磊晶层20掺杂有p型或n型元素（掺杂剂）。
[0008] 当制作这种娃嘉晶晶圆时，例如于使n+(P)的中间嘉晶层20在娃基板10上成长的 情况下，作为一例，以使掺杂剂的浓度达到1><10 1631:〇1118/〇113~101\1:〇1118/〇113等级的方式， 通过气体掺杂而添加掺杂剂，由此，使中间磊晶层20成长。
[0009] 然后，在形成中间磊晶层20后，使作为组件形成区域的磊晶层30成长。例如 在使作为n(P)的组件形成区域的磊晶层30成长时，作为一例，以使掺杂剂的浓度达到 1父1〇1；^1：01118/〇11 3~1〇1531：01118/〇113等级的方式，通过气体掺杂而添加掺杂齐1」，由此，使作为 组件形成区域的磊晶层30成长。
[0010] 因此，通过所述磊晶成长工序，能够获得n(基板）/n+/n这样的磊晶层成为双层 构造的硅磊晶晶圆。所述双层构造的磊晶晶圆被用于各种用途，但由于磊晶层30为组件形 成区域，并且有时形成凹下部工;LO，因此，有时在获得n(基板）/n+/n硅磊晶晶圆后， 如图4所示，例如选择性地将p型杂质注入至作为组件形成区域的磊晶层30(n)而形成p 型导电层30p。在该情况下，p/n边界存在于p型导电层30p与中间嘉晶层20(n+)的边界 区域。
[0011] 晶圆表面与p/n边界之间的距离，在设计组件方面较为重要，近年来，在组件的微 细化的同时，存在微米等级或亚微米等级的误差有时可以成为妨碍电气特性的重要原因的 情况。例如在固态摄影元件的情况下，上述误差成为将储存于光电二极管中的一部分的电 荷向作为组件形成区域的磊晶层30(n)输送时的障碍。因此，作为组件形成区域的磊晶层 30(n)与p型导电层30p的p/n边界的位置变得重要，在p/n边界与晶圆表面之间的距离 不均匀时，该距离的不均匀可以成为固态摄影元件的图像不均的重要原因。
[0012] 另外，由于p/n边界的位置取决于由组件进程的热进程所产生的中间磊晶层（此 处为n型元素）的扩散距离的大小，因此，热进程后的中间磊晶层20(此处为n型元素）的 扩散距离也是产生极大影响的控制因素。
[0013] 例如在专利文献1中有如下记述：使用从添加有碳的CZ单晶硅棒制造而成的硅基 板，规定在该基板表面上所形成的组件形成区域的厚度。
[0014] 然而，如上所述，最近，在组件正逐步微细化的同时，存在使组件形成区域的厚度 变薄的要求。特别是为了最大限度地发挥IG效果优异的添加有碳的CZ硅基板的优点，需 要提出一种即使组件形成区域的厚度较薄，也不会妨碍组件特性的晶圆。
[0015] 现有技术文献
[0016] 专利文献
[0017] 专利文献1 :日本专利公开2009-206431号公报
【发明内容】
[0018](一）要解决的技术问题
[0019] 本发明人发现：在将碳掺杂至硅基板的情况下，根据碳的掺杂量，热进程后的中间 磊晶层的扩散距离的大小存在差异。这里，在硅基板的碳掺杂量较多的情况下，中间磊晶层 的元素的扩散距离增长，在碳掺杂量较少的情况下，中间磊晶层的元素的扩散距离缩短。另 外，已知在中间磊晶层的元素扩散的同时，硅基板的碳也会扩散，该碳的扩散会对中间磊晶 层的元素的扩散距离产生较大影响。
[0020] 本发明是鉴于上述问题点而完成的，其提供一种硅磊晶晶圆及硅磊晶晶圆的制造 方法，该硅磊晶晶圆用于内存、逻辑电路或固态摄影元件等半导体组件基板，并以掺杂有碳 的硅基板为原材料，且工业性优异。
[0021] (二）技术方案
[0022] 为了实现上述目的，本发明提供一种硅磊晶晶圆，其在掺杂有碳的硅基板上具有 掺杂有掺杂剂的第一中间磊晶层，且在该第一中间磊晶层上层叠有作为组件形成区域的磊 晶层，该硅磊晶晶圆的特征在于，所述硅基板是对如下单晶硅棒进行切割而制造的硅基板， 该单晶娃棒是通过CZ法而培育成的碳浓度为3X1016atoms/cm3~2X10 17atoms/cm3的单晶 硅棒，在所述硅基板与所述第一中间磊晶层之间具有第二中间磊晶层。
[0023] 另外，本发明提供一种硅磊晶晶圆的制造方法，其先准备掺杂有碳的硅基板，在该 硅基板上形成掺杂有掺杂剂的第一中间磊晶层，然后将作为组件形成区域的磊晶层层叠在 该第一中间磊晶层上，该硅磊晶晶圆的制造方法的特征在于，在准备所述硅基板时，准备 对如下单晶硅棒进行切割而制造的硅基板，该单晶硅棒是通过CZ法而培育成的碳浓度为 3X1016atoms/cm3~2X10 17atoms/cm3的单晶娃棒，在形成所述第一中间嘉晶层之前，在所 述硅基板上形成第二中间磊晶层。
[0024] 这样，作成如下的娃嘉晶晶圆及其制造方法，该娃嘉晶晶圆在对通过CZ法而培育 成的碳浓度为3X1016atoms/cm3~2X10 17atoms/cm3的单晶娃棒进行切割而制造的娃基板 上，依序层叠有第二中间磊晶层、第一中间磊晶层以及作为组件形成区域的磊晶层，由此， 由于能够在形成第二中间磊晶层的进程中减少碳浓度，因此能够在第一中间磊晶层与作为 组件形成区域的磊晶层之间的边界充分地减少碳浓度，即使碳在组件进程中扩散，也能