半导体外延晶片的制造方法、半导体外延晶片以及固体摄像元件的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及半导体外延晶片的制造方法、半导体外延晶片W及固体摄像元件的制 造方法。本发明特别设及制造能够通过发挥更高的吸杂（gettering)能力来抑制金属污染 并且外延层表面的雾度（haze)级别降低的半导体外延晶片的方法。
【背景技术】
[0002] 作为使半导体器件的特性劣化的主要原因，可举出金属污染。例如，在背面照射型 固体摄像元件中，混入到作为该元件的基板的半导体外延晶片的金属成为使固体摄像元件 的暗电流增加的主要原因，使被称为白色损伤缺陷的缺陷产生。背面照射型固体摄像元件 通过将布线层等配置在比传感器部下层，从而将来自外部的光直接导入到传感器，即使在 暗处等也能够拍摄更鲜明的图像、活动图，因此，近年来，被广泛地用于数字视频摄像机、智 能电话等便携式电话。因此，期望极力减少白色损伤缺陷。
[0003] 向晶片的金属的混入主要在半导体外延晶片的制造工序和固体摄像兀件的制造 工序(器件制造工序）中产生。关于前者的半导体外延晶片的制造工序中的金属污染，可考 虑由来自外延生长炉的构成材料的重金属微粒所造成的金属污染、或者由于将氯类气体用 作外延生长时的炉内气体而使其配管材料发生金属腐蚀而产生的重金属微粒所造成的金 属污染等。近年来，该些金属污染通过将外延生长炉的构成材料更换为耐腐蚀性优秀的材 料等而某种程度能够改善，但是，并不充分。另一方面，在后者的固体摄像元件的制造工序 中，在离子注入、扩散和氧化热处理等各处理中，担忧半导体基板的重金属污染。
[0004] 因此，历来，在半导体外延晶片形成用于捕获金属的吸杂槽或者使用高浓度棚基 板等金属的捕获能力（吸杂能力）高的基板来避免向半导体晶片的金属污染。
[0005] 作为在半导体晶片形成吸杂槽的方法，在半导体晶片的内部形成作为晶体缺陷的 氧沉淀物（为娃氧化物沉淀物的通称，也称为BMD;BulkMicroDefect,体微缺陷)、位错的 本征吸杂（IG;IntrinsicGettering)法、在半导体晶片的背面形成吸杂槽的非本征吸杂 (EG；ExtrinsicGettering)法是一般的。
[0006] 在此，作为重金属的吸杂法的一种手法，有在半导体晶片中通过单体离子(单个离 子）注入来形成吸杂处的技术。在专利文献1中，记载了在从娃晶片的一面注入碳离子而 形成碳离子注入区域之后在该表面形成娃外延层而做成娃外延晶片的制造方法。在该技术 中，碳离子注入区域作为吸杂处起作用。
[0007] 此外，在专利文献2中，记载了如下技术；对娃晶片注入碳离子来形成碳注入层， 之后，用RTA(RapidThermalAnnealing;快速热退火)装置进行用于使由于离子注入而变 乱的晶片的结晶性恢复的热处理下，称为"恢复热处理")，由此，使该恢复热处理工序缩 短，之后形成娃外延层。
[000引进而，在专利文献3中，记载了特征在于如下的外延晶片的制造方法；对娃单晶 体基板在剂量5X10"~IX1016原子/cm2的范围内离子注入棚、碳、侣、神、铺中至少一种， 之后，在不对进行了该离子注入的所述娃单晶体基板进行恢复热处理的情况下进行洗净之 后，使用枚叶式外延装置在1100°CW上的温度下形成外延层。
[0009] 现有技术文献 专利文献 专利文献1 ;日本特开平6-338507号公报 专利文献2 ;日本特开2008-294245号公报 专利文献3 ;日本特开2010-177233号公报。
【发明内容】
[0010] 发明要解决的课题 专利文献1、专利文献2W及专利文献3所记载的技术均是在外延层形成前将单体离子 注入到半导体晶片的技术。然而，根据本发明人们的研究，可知，在施行了单体离子的注入 的半导体外延晶片中，吸杂能力并不充分，而要求更强力的吸杂能力。
[0011] 此外，为了从半导体外延晶片得到高品质的半导体器件，外延层表面的平坦度高 (雾度级别低）是重要的。
[0012] 于是，本发明鉴于上述课题，其目的在于，提供具有更高的吸杂能力并且外延层表 面的雾度级别降低的半导体外延晶片及其制造方法、W及从该半导体外延晶片形成固体摄 像元件的固体摄像元件的制造方法。
[0013] 用于解决课题的方案 根据本发明人们的研究，发现了，通过对半导体晶片照射簇离子，从而与注入单体离子 的情况相比，有W下的有利点。目P，在照射簇离子的情况下，即使W与单体离子同等的加速 电压进行照射，每1原子或每1分子的能量也比单体离子的情况小地碰撞于半导体晶片，因 此，能够使照射的元素的深度方向分布的峰值浓度为高浓度，从而能够使峰值位置位于更 靠近半导体晶片表面的位置。其结果是，发现了吸杂能力提高。此外，簇离子的照射为照射 原子或分子多个集合的块，因此，根据使用的簇离子的尺寸、剂量，有半导体晶片最外侧表 面的结晶性被扰乱、外延层表面的平坦度变差(雾度级别变高）的情况。因此，发现了，在簇 离子的照射后进行恢复热处理，使半导体晶片表面的雾度级别恢复到规定的级别，之后，形 成外延层，由此，能够充分降低外延层表面的雾度级别。
[0014]本发明人们基于上述发现而实现了完成本发明。
[0015]目P，本发明的半导体外延晶片的制造方法的特征在于，具有：第一工序，在其中，对 半导体晶片照射簇离子，在该半导体晶片的表面形成由所述簇离子的构成元素构成的改性 层；第二工序，在该第一工序之后，W使所述半导体晶片表面的雾度级别成为0. 20ppmW下 的方式对所述半导体晶片进行结晶性恢复用的热处理；W及第=工序，在该第二工序之后， 在所述半导体晶片的改性层上形成外延层。
[0016]在此，能够使所述半导体晶片为娃晶片。
[0017]此外，所述半导体晶片可W为在娃晶片的表面形成有娃外延层的外延娃晶片，在 该情况下，在所述第一工序中，所述改性层形成在所述娃外延层的表面。
[001引在此，优选的是，所述簇离子将碳包括为构成元素，更优选的是，所述簇离子将包 括碳的2种W上的元素包括为构成元素。
[0019] 在此，优选的是，所述簇离子的碳的剂量为2.0X10"原子/cm2。
[0020] 接着，本发明的半导体外延晶片的特征在于，具有；半导体晶片；形成在该半导体 晶片的表面并且由固溶在该半导体晶片中的规定元素构成的改性层；W及该改性层上的外 延层，所述改性层中的所述规定元素的深度方向的浓度分布的半宽度为lOOnmW下，所述 外延层表面的雾度级别为0. 30ppmW下。
[0021] 在此，能够使所述半导体晶片为娃晶片。
[0022] 此外，所述半导体晶片可W为在娃晶片的表面形成有娃外延层的外延娃晶片，在 该情况下，所述改性层位于所述娃外延层的表面。
[0023] 进而，优选的是，所述改性层中的所述浓度分布的峰值位于从所述半导体晶片的 表面起的深度为150nmW下的范围内，该峰值浓度优选为1Xl〇is原子/cm3W上。
[0024] 在此，优选的是，所述规定元素包括碳，更优选的是，所述规定元素包括包含碳的2 种W上的元素。
[0025] 而且，本发明的固体摄像元件的制造方法的特征在于，将固体摄像元件形成于通 过上述任一项的制造方法而制造的外延晶片或者上述任一项的外延晶片的、位于表面的外 延层。
[0026] 发明效果 根据本发明，由于对半导体晶片照射簇离子，在该半导体晶片的表面形成由所述簇离 子的构成元素构成的改性层，之后施行使半导体晶片表面的雾度级别恢复的热处理，所W 能够得到能够通过该改性层发挥更高的吸杂能力来抑制金属污染并且外延层表面的雾度 级别降低的半导体外延晶片，此外，能够从该半导体外延晶片形成高品质的固体摄像元件。
【附图说明】
[0027] 图1是说明本发明的一个实施方式的半导体外延晶片100的制造方法的示意截面 图。
[002引图2是说明本发明的另一实施方式的半导体外延晶片200的制造方法的示意截面 图。
[0029] 图3 (A)是说明照射簇离子的情况下的照射机制的示意图，（B)是说明注入单体 离子的情况下的注入机制的示意图。
[0030] 图4是参考例1、2中的通过SIMS测定而得到的碳的浓度分布。
[0031] 图5 (A)是针对实施例1、（B)是针对比较例4而一起示出了娃外延晶片的碳浓度 分布和吸杂能力评价后的Ni浓度分布的图表。
【具体实施方式】
[0032]W下，参照附图并详细地说明本发明的实施方式。再有，作为原则，对同一构成要 素标注同一附图标记，省略说明。此外，在图1和图2中，为了说明的方便，与实际的厚度的 比例不同，相对于半导体晶片10而夸张地示出了第一和第二外延层14、20的厚度。
[0033](半导体外延晶片的制造方法） 如图1所示，本发明的第一实施方式的半导体外延晶片100的制造方法的特征在于，具 有：第一工序（图1(A)、(B))，在其中，对半导体晶片10照射簇离子16,在半导体晶片10的 表面lOA形成由该簇离子16的构成元素构成的改性层18 ;第二工序（图1(C))，在其中，W半导体晶片10的表面10A的雾度级别成为0. 20ppmW下的方式对半导体晶片10进行结晶 性恢复用的热处理(恢复热处理）；W及第=工序（图1 (D))，在其中，在半导体晶片10的改 性层18上形成外延层20。图1 (D)是该制造方法的结果所得的半导体外延晶片100的示 意截面图。
[0034] 作为半导体晶片10,可举出例如由娃、化合物半导体（GaAs、GaN、SiC)构成并且在 表面不具有