硅磊晶晶圆及硅磊晶晶圆的制造方法_2

文档序号:8947576阅读:来源:国知局
够 将碳浓度抑制得低至不会引起作为组件形成区域的磊晶层内的p/n边界位置偏移的水平 为止。
[0025] 另外,在本发明中,所述第二中间磊晶层的厚度优选为0. 5ym以上2ym以下,在 本发明的制造方法中,优选将所述第二中间磊晶层的厚度设为〇.5ym以上2ym以下。
[0026] 这样,第二中间磊晶层为0. 5ym以上2ym以下的厚度,由此,能够良好地抑制朝 向作为组件形成区域的磊晶层内的碳的扩散,在第一中间磊晶层的扩散之后,能够在大致 依照设计的位置形成p/n边界。
[0027] 进而,在本发明中,所述第二中间磊晶层的厚度优选为根据所述硅基板中所掺杂 的碳量而进行调整后的厚度;在本发明的制造方法中,优选根据所述硅基板中所掺杂的碳 量,调整所述第二中间磊晶层的厚度。
[0028] 这样,根据硅基板中所掺杂的碳量而调整第二中间磊晶层的厚度,由此,例如在硅 基板的碳浓度较低时,通过将第二中间磊晶层的厚度调整得较薄,能够抑制p/n边界的位 置偏移,且能够抑制制造成本。
[0029] 另一方面,在本发明中,所述第二中间磊晶层的厚度优选为根据从所述单晶硅棒 切割出所述硅基板的位置而进行调整后的厚度;在本发明的制造方法中,优选地,根据从所 述单晶硅棒切割出所述硅基板的位置,调整所述第二中间磊晶层的厚度。
[0030] 在CZ单晶硅棒培育进程中,由于碳的偏析,在锥侧与尾侧碳浓度根据单晶棒的成 长方向的位置而发生变化,因此如本发明这样,根据从单晶硅棒切割出硅基板的位置,调整 第二中间磊晶层的厚度,由此,能够更简单地调整第二中间磊晶层的厚度。由此,能够更切 实地抑制p/n边界的位置偏移,且能够抑制制造成本。
[0031](三)有益效果
[0032] 如上所述,根据本发明,即使因使用掺杂有碳的硅基板而导致碳在组件进程中扩 散,也能够将碳浓度抑制得低至不会引起作为组件形成区域的磊晶层内的p/n边界位置 偏移的水平为止,因此,能够提供如下硅磊晶晶圆及其制造方法,该硅磊晶晶圆能够用于内 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。
【附图说明】
[0033] 图1是本发明的硅磊晶晶圆的概略图。
[0034] 图2是在图1的本发明的娃嘉晶晶圆上形成有p型导电层的情况下的概略图。
[0035] 图3是现有的娃嘉晶晶圆的概略图。
[0036] 图4是在图3的现有的娃嘉晶晶圆上形成有p型导电层时的概略图。
[0037] 图5是单晶硅棒的提拉装置的概略图。
[0038] 图6A是关于实施例中的热处理前的硅磊晶晶圆,用于说明载体浓度和碳浓度相 对于从晶圆表面算起的深度的关系的图。
[0039] 图6B是关于实施例中的p型导电层注入刚结束后的娃嘉晶晶圆,用于说明载体浓 度和碳浓度相对于从晶圆表面算起的深度的关系的图。
[0040] 图6C是关于实施例中的热处理后的娃嘉晶晶圆,用于说明载体浓度和碳浓度相 对于从晶圆表面算起的深度的关系的图。
[0041 ] 图7A是关于比较例中的热处理前的硅磊晶晶圆,用于说明载体浓度和碳浓度相 对于从晶圆表面算起的深度的关系的图。
[0042] 图7B是关于比较例中的p型导电层注入刚结束后的硅磊晶晶圆,用于说明载体浓 度和碳浓度相对于从晶圆表面算起的深度的关系的图。
[0043] 图7C是关于比较例中的热处理后的硅磊晶晶圆,用于说明载体浓度和碳浓度相 对于从晶圆表面算起的深度的关系的图。
【具体实施方式】
[0044] 如上所述,本发明人发现:在将碳掺杂至硅基板时,根据碳掺杂量,热进程后的中 间磊晶层的扩散距离的大小存在差异。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大的影响。
[0045] 因此,本发明人发现:只要在中间磊晶层与硅基板之间进一步形成中间磊晶层 (第二中间磊晶层),且对因硅基板的碳的扩散而分布的碳浓度进行调整,则即使在第二中 间磊晶层上形成第一中间磊晶层且经过高温热进程,作为组件形成区域的磊晶层内的p/n 边界的位置也不会移动,从而完成了本发明。
[0046] 下面,参照附图更详细地说明本发明的实施方式,但本发明并不限定于该等实施 方式。
[0047] 首先,参照图1及图2,对本发明的硅磊晶晶圆及其制造方法进行如下说明。
[0048] 本发明的娃嘉晶晶圆,如上所述在对如下单晶娃棒进彳丁切割而制造的娃基板10 上层叠有第二中间磊晶层22、第一中间磊晶层21及作为组件形成区域的磊晶层30,该单晶 娃棒是通过CZ法而培育成的碳浓度为3X1016atoms/cm3~2X10 17atoms/cm3的单晶娃棒 (图1)。另外,图2是在作为组件形成区域的磊晶层30内形成有p型导电层30p的图。
[0049] 在制造图1的构造的硅磊晶晶圆的情况下,首先,准备对如下单晶硅棒进行切割 而制造的硅基板10,该单晶硅棒是使用如图5所示的单晶硅棒提拉装置,通过切克劳斯基 (CZ:Czochralski)法而培育成的碳浓度为 3X1016atoms/cm3~2X10 17atoms/cm3的单晶娃 棒。
[0050] 图5所示的单晶硅棒提拉装置50具备主腔室51a及提拉腔室51b。在主腔室51a 的内部,设置有用于收容已熔融的原料熔液52的石英坩埚53a和用于支持石英坩埚53a的 石墨坩埚53b。这些坩埚经由称为承载轴(\r只夕少)的支持轴54a上的托盘54b而受 到支持。在坩埚外侧设置有主加热器55,进而在该主加热器55的外侧,沿着主腔室51a的 内壁而设置有隔热材料56。在坩埚上方设置有由带遮热板的圆筒形状的由石墨材料构成的 气体整流筒57。
[0051] 下面,对使用上述图5所示的单晶硅棒提拉装置50而获得掺杂有碳的单晶硅棒59 的方法进行说明。
[0052] 首先,将高纯度硅多晶装入至石英坩埚53a内,例如在目标导电类型为n型的情况 下,例如添加磷(P)作为掺杂剂。
[0053] 对于CZ法而言,存在不施加磁场的情况或施加磁场的情况,但有时根据用途而变 更条件。另外,决定硅基板的导电类型或电阻率的元素也可根据用途而变更,可以添加磷 ⑵、硼⑶、砷、锑、镓、锗、铝等元素。
[0054] 然后,将原料填充至石英坩埚53a之后,一边使真空栗工作而从气体流出口进行 排气,一边使氩(Ar)气体从设置于提拉腔室51b的气体导入口流入,将内部更换为Ar气 氛。
[0055] 接着,利用以围绕石墨坩埚53b的方式而配置的主加热器55,对处于石英坩埚53a 内的原料进行加热而使该原料熔融,获得原料熔液52。在原料熔融后,将晶种58浸渍于原 料熔液52中,一边使晶种58旋转,一边进行提拉,从而培育成单晶硅棒59。
[0056] 这里,添加原料为碳,掺杂碳的方法也可以为以下方法:在单晶硅棒59提拉进程 中,通过气体而进行掺杂的方法;使用放入有高纯度碳粉末、碳块或碳粉末的硅多晶制容器 的方法;或者将含有规定量的碳的多晶硅投入至坩埚内等方法;这些方法可适当地进行选 择。
[0057] 这样获得的单晶硅棒59,经由晶圆加工工序而成为硅(子)基板。关于硅基板的 加工方法,通常而言,通过内周刀或线锯等切断装置(未图示)进行切割,对所获得的硅基 板的表面进行研磨、清洗等表面处理。此外,除了这些工序以外,也存在倒角、研光等各种工 序,且存在根据
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