ms/cm3的磷掺杂量进行嘉晶成长，由此形成 n型的第二中间磊晶层22。其次，将掺杂有3X10 17at〇mS/cm3的磷的n+型的第一中间磊晶 层21和掺杂有I. 5X1014at〇mS/cm3的磷的n型的作为组件形成区域的磊晶层30依序层叠 在第二中间嘉晶层22上。
[0086] 将此时的磊晶成长条件示于以下的表1中。另外，对于此时的硅磊晶晶圆的剖面， 通过扫描型扩散电阻显微镜法（ScanningSpreadingResistanceMicroscopy，SSRM)而测 量载体浓度，进而通过二次离子质谱法（SecondaryIonMassSpectrometry，SIMS)而评价 磷扩散及碳扩散分布。其结果是，载体浓度和碳浓度相对于从晶圆表面算起的深度的关系 成为如图6A所示的关系。
[0087] (表I)
[0088]
[0089] 然后，将lX1016at〇mS/cm3的p型元素硼注入作为组件形成区域的磊晶层30内， 由此，形成P型导电层30p。对于该时刻的硅磊晶晶圆的剖面，通过扫描型扩散电阻显微镜 法（SSRM)而测量载体浓度之后，确定p/n边界，进而通过二次离子质谱法（S頂S)而评价磷 扩散及碳扩散分布。其结果是，载体浓度和碳浓度相对于从晶圆表面算起的深度的关系成 为如图6B所不的关系。
[0090] 然后，通过三段热处理（加速热处理）来实施热处理。该3段热处理的详细条件 如下所述。
[0091] (3段热处理条件）
[0092] 第一段…650°C氮气氛中，20分钟；
[0093] 第二段…800°C，4小时的干式氧化；
[0094] 第三段…1000°C，14小时的干式氧化处理后冷却。
[0095] 另外，对于三段热处理后的硅磊晶晶圆的剖面，仍通过扫描型扩散电阻显微镜法 (SSRM)而测量载体浓度之后，确定p/n边界，进而通过二次离子质谱法（S頂S)而评价磷扩 散及碳扩散分布。其结果是，载体浓度和碳浓度相对于从晶圆表面算起的深度的关系成为 如图6C所示的关系。在将设计阶段的p/n边界的位置设为0ym的情况下，如图6C所示， 实际的p/n边界的位置向晶圆表面侧偏移了 0.Iym左右，然后制作固态摄影元件，对图像 不均进行评价，未出现图像不均。
[0096] (比较例）
[0097] 利用与实施例相同的方法，准备掺杂有相同规格的碳的硅基板10。
[0098] 接着，将掺杂有3X10natoms/cm3的磷的n+型的第一中间磊晶层21和掺杂有 I. 5X1014at〇mS/cm3的磷的n型的作为组件形成区域的磊晶层30依序层叠在硅基板10上。
[0099] 将此时的磊晶成长条件示于以下的表2中。另外，对于该时刻的硅磊晶晶圆的剖 面，评价载体浓度与碳扩散分布。其结果是，载体浓度和碳浓度相对于从晶圆表面算起的深 度的关系成为如图7A所示的关系。
[0100] (表 2)
[0101]
[0102] 然后，与实施例同样地，在作为组件形成区域的磊晶层30内形成p型导电层30p。 对于该时刻的硅磊晶晶圆的剖面，在测量载体浓度的基础上，确定p/n边界，进而评价碳扩 散分布。其结果是，载体浓度和碳浓度相对于从晶圆表面算起的深度的关系成为如图7B所 不的关系。
[0103] 然后，与实施例同样地，通过三段热处理（加速热处理）而实施热处理。
[0104] 对于该三段热处理后的硅磊晶晶圆的剖面，也在测量载体浓度的基础上，确定p/n 边界，且评价碳扩散分布。其结果是，载体浓度和碳浓度相对于从晶圆表面算起的深度的关 系成为如图7C所示的关系。在将设计阶段的p/n边界的位置设为0ym的情况下，如图7C 所示，实际的p/n边界的位置向晶圆表面侧偏移了 0. 9ym，然后制作固态摄影元件，在对图 像不均进行评价之后，确认有较强烈的图像不均。
[0105] 根据以上的实施例、比较例的结果可知：本发明能够制造不会在半导体组件的动 作中电气性地妨碍特性的硅磊晶晶圆，且能够稳定地供给电气特性非常优异的硅磊晶晶 圆。
[0106] 此外，本发明并不限定于上述实施方式。上述实施方式为例示，凡是具有与本发明 的权利要求书所述的技术思想实质相同的结构，且发挥同样作用效果的实施方式均包含于 本发明的技术范围内。
[0107] 例如，本发明能够不受所制造的单晶硅的直径、晶体方位、导电类型、电阻率等限 定而被适用。
【主权项】
1. 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，该单晶硅棒是通过CZ法而 培育成的碳浓度为3X 1016atoms/cm3~2X 10 17atoms/cm3的单晶娃棒； 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。2. 根据权利要求1所述的硅磊晶晶圆，其特征在于，所述第二中间磊晶层的厚度为 0.5iim以上2ym以下。3. 根据权利要求1或2所述的硅磊晶晶圆，其特征在于，所述第二中间磊晶层的厚度是 根据所述硅基板中所掺杂的碳量而进行调整后的厚度。4. 根据权利要求1或2所述的硅磊晶晶圆，其特征在于，所述第二中间磊晶层的厚度是 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。5. -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3X 1016atoms/cm3~2X 10 17atoms/cm3的单晶娃棒； 在形成所述第一中间磊晶层之前，在所述硅基板上形成第二中间磊晶层。6. 根据权利要求5所述的硅磊晶晶圆的制造方法，其特征在于，将所述第二中间磊晶 层的厚度设为〇. 5 ym以上2 ym以下。7. 根据权利要求5或6所述的硅磊晶晶圆的制造方法，其特征在于，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。8. 根据权利要求5或6所述的硅磊晶晶圆的制造方法，其特征在于，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。
【专利摘要】本发明是一种硅磊晶晶圆及其制造方法，该硅磊晶晶圆在对如下单晶硅棒进行切割而制造的硅基板(10)上，具有第二中间磊晶层(22)和掺杂有掺杂剂的第一中间磊晶层(21)，在该第一中间磊晶层(21)上层叠有作为组件形成区域的磊晶层(30)，该单晶硅棒是通过CZ法而培育成的碳浓度为3×1016atoms/cm3～2×1017atoms/cm3的单晶硅棒。由此，本发明提供如下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。
【IPC分类】H01L21/205, H01L21/20, H01L21/02, C30B29/06
【公开号】CN105164790
【申请号】CN201480024949
【发明人】樱田昌弘
【申请人】信越半导体株式会社
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2014年3月28日
【公告号】WO2014181496A1