(57)【要約】【課題】本発明は、高いゲッタリング能力を有し、かつ、エピタキシャル欠陥の発生を抑制した半導体エピタキシャルウェーハの製造方法を提供する。【解決手段】本発明の半導体エピタキシャルウェーハ１００の製造方法は、半導体ウェーハ１０の表面１０Ａにクラスターイオン１６を照射するクラスターイオン照射工程と、半導体ウェーハ１０の表面１０Ａからドーパント元素からなるモノマーイオン１７を注入するモノマーイオン注入工程と、前記照射工程および前記注入工程を経た半導体ウェーハ１０の表面１０Ａに、エピタキシャル層２０を形成する工程と、を有し、前記モノマーイオン注入工程において、表面１０Ａから半導体ウェーハ１０の厚み方向に３００ｎｍ以上離間した位置に、前記ドーパント元素の濃度プロファイルのピークを定めて注入を行うことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェーハの表面にクラスターイオンを照射するクラスターイオン照射工程と、
半導体ウェーハの表面から、ドーパント元素からなるモノマーイオンを注入するモノマーイオン注入工程と、
前記照射工程および前記注入工程を経た半導体ウェーハの前記照射および注入側の表面に、エピタキシャル層を形成する工程と、
を有し、
前記クラスターイオン照射工程において、前記半導体ウェーハの表面から該ウェーハの厚み方向の深さが１５０ｎｍまでの範囲に、前記クラスターイオンの構成元素の濃度プロファイルのピークを定めて照射を行うこと、
前記モノマーイオン注入工程において、前記半導体ウェーハの表面から該ウェーハの厚み方向に３００ｎｍ以上離間した位置に、前記ドーパント元素の濃度プロファイルのピークを定めて注入を行うこと、を特徴とする半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項２】
前記ドーパント元素がボロンである請求項１に記載の半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項３】
前記クラスターイオンが、構成元素として炭素を含む請求項１または２のいずれか１項に記載の半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項４】
前記クラスターイオンが、構成元素として炭素を含む２種以上の元素を含む請求項３に記載の半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項５】
前記クラスターイオン照射工程では、前記クラスターイオンの加速電圧１００ｋｅＶ／Ｃｌｕｓｔｅｒ以下、ドーズ量１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下の条件で照射し、
前記モノマーイオン注入工程では、前記モノマーイオンの加速電圧５００ｋｅＶ／ａｔｏｍ以下、ドーズ量１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下で注入する請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項６】
前記半導体ウェーハが、シリコンウェーハである請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項７】
半導体ウェーハの表面上にエピタキシャル層が形成された半導体エピタキシャルウェーハであって、
前記半導体ウェーハは、所定元素が固溶した第１固溶領域およびドーパント元素が固溶した第２固溶領域を有し、
前記第１固溶領域における前記所定元素のウェーハ厚み方向の濃度プロファイルは、半値幅が１００ｎｍ以下、かつ、前記半導体ウェーハの表面から該ウェーハの厚み方向の深さが１５０ｎｍまでの範囲にピークを有し、
前記第２固溶領域における前記ドーパント元素のウェーハの厚み方向の濃度プロファイルは、前記半導体ウェーハの表面から３００ｎｍ以上離間した位置にピークを有することを特徴とする半導体エピタキシャルウェーハ。
【請求項８】
前記ドーパント元素がボロンである請求項７に記載の半導体エピタキシャルウェーハ。
【請求項９】
前記所定元素が炭素を含む請求項７または８に記載の半導体エピタキシャルウェーハ。
【請求項１０】
前記所定元素が炭素を含む２種以上の元素を含む請求項９に記載の半導体エピタキシャルウェーハ。
【請求項１１】
前記半導体ウェーハが、シリコンウェーハである請求項７〜１０のいずれか１項に記載の半導体エピタキシャルウェーハ。
【請求項１２】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の製造方法で製造された半導体エピタキシャルウェーハまたは請求項７〜１１のいずれか１項に記載の半導体エピタキシャルウェーハの、表面に位置するエピタキシャル層に、固体撮像素子を形成することを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体エピタキシャルウェーハの製造方法、半導体エピタキシャルウェーハ、および固体撮像素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの特性を劣化させる要因として、金属汚染が挙げられる。例えば、裏面照射型固体撮像素子において、この素子の基板となる半導体エピタキシャルウェーハに混入した金属は、固体撮像素子の暗電流を増加させる要因となり、白傷欠陥と呼ばれる欠陥を生じさせる。裏面照射型固体撮像素子は、配線層などをセンサー部よりも下層に配置することで、外からの光をセンサーに直接取り込み、暗所などでもより鮮明な画像や動画を撮影することができるため、近年、デジタルビデオカメラやスマートフォンなどの携帯電話に広く用いられている。そのため、白傷欠陥を極力減らすことが望まれている。
【０００３】
ウェーハへの金属の混入は、主に半導体エピタキシャルウェーハの製造工程および固体撮像素子の製造工程（デバイス製造工程）において生じる。前者の半導体エピタキシャルウェーハの製造工程における金属汚染は、エピタキシャル成長炉の構成材からの重金属パーティクルによるもの、あるいは、エピタキシャル成長時の炉内ガスとして塩素系ガスを用いるために、その配管材料が金属腐食して発生する重金属パーティクルによるものなどが考えられる。近年、これら金属汚染は、エピタキシャル成長炉の構成材を耐腐食性に優れた材料に交換するなどにより、ある程度は改善されてきているが、十分ではない。一方、後者の固体撮像素子の製造工程では、イオン注入、拡散および酸化熱処理などの各処理中に、半導体基板の重金属汚染の発生が懸念される。
【０００４】
このような重金属汚染を抑制するために、重金属を捕獲するためのゲッタリングサイトを半導体ウェーハ中に形成する技術がある。その方法の一つとして、半導体ウェーハの表面からイオンを注入し、その後、注入側の表面上にエピタキシャル層を形成する方法が知られている。この方法では、イオン注入領域がゲッタリングサイトとして機能する。
【０００５】
本願出願人は特許文献１にて、半導体ウェーハの表面にクラスターイオンを照射して、該半導体ウェーハの表層部に、前記クラスターイオンの構成元素が固溶した改質層を形成する第１工程と、前記半導体ウェーハの改質層上にエピタキシャル層を形成する第２工程と、を有する半導体エピタキシャルウェーハの製造方法を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１５７１６２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載されたクラスターイオン技術を用いることによって、従来のモノマーイオン（シングルイオン）注入法に比べて、極めて優れたゲッタリング能力を有する半導体エピタキシャルウェーハを得ることができる。ここで、特許文献１における改質層によるゲッタリング能力をより高めるには、例えばクラスターイオンのドーズ量を多くすることが有効である。しかしながら、ドーズ量を多くしすぎると、その後に形成するエピタキシャル層にエピタキシャル欠陥が多数発生してしまうため、ドーズ量増加には限界があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで本発明は、上記課題に鑑み、より優れたゲッタリング能力を有し、かつ、エピタキシャル欠陥の発生を抑制した半導体エピタキシャルウェーハ、およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
本発明者らは、更なる検討によって以下の知見を得た。まず、本発明者らはクラスターイオンのドーズ量を増大することに替えて、クラスターイオンの照射と、ドーパント元素からなるモノマーイオンの注入とを併用することについて鋭意検討した。ところが、本発明者らの実験によると、モノマーイオンの注入条件によっては、エピタキシャル欠陥の発生を抑制するどころか、かえってエピタキシャル欠陥が増加してしまう場合があることが新たに判明したのである。そこで、モノマーイオンの注入条件について、本発明者らが詳細に検討した結果、モノマーイオンの飛程距離（イオン注入深さ）を、クラスターイオンの飛程距離（イオン照射深さ）よりもウェーハ厚み方向に離間させることにより、ゲッタリング能力を高めつつ、エピタキシャル欠陥の発生を抑制することができることを本発明者らは知見した。さらに、本発明者らがより詳細に検討した結果、クラスターイオン照射のドーズ量およびモノマーイオン注入のドーズ量が同じであっても、モノマーイオンの飛程距離とクラスターイオンの飛程距離によって、ゲッタリング能力をさらに高めることができることを知見し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の要旨構成は以下のとおりである。
【００１０】
本発明の半導体エピタキシャルウェーハの製造方法は、半導体ウェーハの表面にクラスターイオンを照射するクラスターイオン照射工程と、半導体ウェーハの表面から、ドーパント元素からなるモノマーイオンを注入するモノマーイオン注入工程と、前記照射工程および前記注入工程を経た半導体ウェーハの前記照射および注入側の表面に、エピタキシャル層を形成する工程と、を有し、前記クラスターイオン照射工程において、前記半導体ウェーハの表面から該ウェーハの厚み方向の深さが１５０ｎｍまでの範囲に、前記クラスターイオンの構成元素の濃度プロファイルのピークを定めて照射を行うこと、前記モノマーイオン注入工程において、前記半導体ウェーハの表面から該ウェーハの厚み方向に３００ｎｍ以上離間した位置に、前記ドーパント元素の濃度プロファイルのピークを定めて注入を行うこと、を特徴とする。
【００１１】
この場合、前記ドーパント元素がボロンであることが好ましい。
【００１２】
また、前記クラスターイオンが、構成元素として炭素を含むことが好ましく、構成元素として炭素を含む２種以上の元素を含むことがより好ましい。
【００１３】
また、前記クラスターイオン照射工程では、前記クラスターイオンの加速電圧１００ｋｅＶ／Ｃｌｕｓｔｅｒ以下、ドーズ量１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下の条件で照射し、前記モノマーイオン注入工程では、前記モノマーイオンの加速電圧５００ｋｅＶ／ａｔｏｍ以下、ドーズ量１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下で注入することが好ましい。
【００１４】
ここで、前記半導体ウェーハが、シリコンウェーハであることが好ましい。
【００１５】
また、本発明の半導体エピタキシャルウェーハは、半導体ウェーハの表面上にエピタキシャル層が形成された半導体エピタキシャルウェーハであって、前記半導体ウェーハは、所定元素が固溶した第１固溶領域およびドーパント元素が固溶した第２固溶領域を有し、前記第１固溶領域における前記所定元素のウェーハ厚み方向の濃度プロファイルは、半値幅が１００ｎｍ以下、かつ、前記半導体ウェーハの表面から該ウェーハの厚み方向の深さが１５０ｎｍまでの範囲にピークを有し、前記第２固溶領域における前記ドーパント元素のウェーハの厚み方向の濃度プロファイルは、前記半導体ウェーハの表面から３００ｎｍ以上離間した位置にピークを有することを特徴とする。
【００１６】
ここで、前記ドーパント元素がボロンであることがより好ましい。
【００１７】
また、前記所定元素が炭素を含むことが好ましく、前記所定元素が炭素を含む２種以上の元素を含むことがより好ましい。
【００１８】
また、前記半導体ウェーハが、シリコンウェーハであることが好ましい。
【００１９】
また、本発明の固体撮像素子の製造方法は、上記いずれか１つの製造方法で製造された半導体エピタキシャルウェーハまたは上記いずれか１つの半導体エピタキシャルウェーハの、前記エピタキシャル層に、固体撮像素子を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、クラスターイオン照射およびモノマーイオン注入を併用し、モノマーイオンの飛程距離をクラスターイオンの飛程距離よりもウェーハ厚み方向に離間したので、より優れたゲッタリング能力を有し、かつ、エピタキシャル欠陥の発生を抑制した半導体エピタキシャルウェーハの製造を実現することができる。また、本発明による半導体エピタキシャルウェーハは、より高いゲッタリング能力を有し、かつ、エピタキシャル欠陥の発生が抑制されている。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態による半導体エピタキシャルウェーハ１００の製造方法を説明する摸式断面図である。
【図２】（Ａ）はクラスターイオンを照射する場合の照射メカニズムを説明する模式図、（Ｂ）はモノマーイオンを注入する場合の注入メカニズムを説明する模式図である。
【図３】本発明の第２実施形態による半導体エピタキシャルウェーハ１００の製造方法を説明する摸式断面図である。
【図４】Ｎｉに対するゲッタリング能力を比較したグラフであり、（Ａ）は実施例１における濃度プロファイルであり、（Ｂ）は実施例２における濃度プロファイルであり、（Ｃ）は比較例における濃度プロファイルであり、（Ｄ）は従来例における濃度プロファイルである。
【図５】Ｆｅに対するゲッタリング能力を比較したグラフであり、（Ａ）は実施例２における濃度プロファイルであり、（Ｂ）は従来例における濃度プロファイルである。
【図６】エピタキシャルウェーハのエピタキシャル欠陥を示すＬＰＤマップである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、同一の構成要素には原則として同一の参照番号を付して、説明を省略する。また、図１，３では説明の便宜上、第１固溶領域１８（１８′）および第２固溶領域１９（１９′）のピークの存在位置を模式的に示しており、第１固溶領域と第２固溶領域との混在領域が存在することの排除を意図しない。また、第１固溶領域１８（１８′），第２固溶領域１９（１９′）およびエピタキシャル層２０の厚さについても、実際の厚さの割合と異なり誇張して示す。
【００２３】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による半導体エピタキシャルウェーハ１００の製造方法は、図１に示すように、半導体ウェーハ１０の表面１０Ａにクラスターイオン１６を照射するクラスターイオン照射工程（図１（Ａ）〜（Ｃ））と、半導体ウェーハ１０の表面１０Ａから、ドーパント元素からなるモノマーイオン１７を注入するモノマーイオン注入工程（図１（Ｄ），（Ｅ））と、上記照射工程および上記注入工程を経た半導体ウェーハ１０の照射および注入側の表面１０Ａに、エピタキシャル層２０を形成する工程（図１（Ｆ））と、を有する。ここで、上記クラスターイオン照射工程において、半導体ウェーハ１０の表面１０Ａから該ウェーハの厚み方向の深さが１５０ｎｍまでの範囲に、クラスターイオン１６の構成元素の濃度プロファイルのピークを定めて照射を行うことを特徴とし、かつ、上記モノマーイオン注入工程において、半導体ウェーハ１０の表面１０Ａから該ウェーハの厚み方向に３００ｎｍ以上離間した位置に、ドーパント元素の濃度プロファイルのピークを定めて注入を行うことを特徴とする。図１（Ｆ）は、この製造方法によって得られた半導体エピタキシャルウェーハ１００の模式断面図である。なお、エピタキシャル層２０は、裏面照射型固体撮像素子等の半導体素子を製造するためのデバイス層となる。以下、各工程の詳細を順に説明する。
【００２４】
まず、図１（Ａ）に示すように、半導体ウェーハ１０を用意する。半導体ウェーハ１０としては、例えばシリコン、化合物半導体（ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＳｉＣ）からなり、その表面１０Ａにエピタキシャル層を有しないバルクの単結晶ウェーハが挙げられるが、裏面照射型固体撮像素子を製造する場合、一般的にはバルクの単結晶シリコンウェーハを用いる。また、半導体ウェーハ１０は、チョクラルスキ法（ＣＺ法）や浮遊帯域溶融法（ＦＺ法）により育成された単結晶シリコンインゴットをワイヤーソー等でスライスしたシリコンウェーハを使用することができる。また、より優れたゲッタリング能力を得るために、半導体ウェーハ１０に炭素および／または窒素を添加してもよい。さらに、半導体ウェーハ１０に任意のドーパントを所定濃度添加して、いわゆるｎ＋型もしくはｐ＋型、またはｎ−型もしくはｐ−型の基板としてもよい。
【００２５】
また、半導体ウェーハ１０としては、バルク半導体ウェーハの表面に半導体エピタキシャル層が形成されたエピタキシャル半導体ウェーハを用いてもよい。例えば、バルクの単結晶シリコンウェーハの表面にシリコンエピタキシャル層が形成されたエピタキシャルシリコンウェーハである。シリコンエピタキシャル層は、ＣＶＤ法により一般的な条件で形成することができる。エピタキシャル層は、厚さが０．１〜１０μｍの範囲内とすることが好ましく、０．２〜５μｍの範囲内とすることがより好ましい。この場合、エピタキシャル層表面が半導体ウェーハ１０の表面１０Ａとなる。
【００２６】
次に、図１（Ｂ）に示すように、半導体ウェーハ１０の表面１０Ａから半導体ウェーハ１０の厚み方向の深さが１５０ｎｍまでの範囲に、クラスターイオン１６の構成元素の濃度プロファイルのピークを定めてクラスターイオン照射を行う。クラスターイオン１６を照射した結果、クラスターイオン１６の構成元素が上記濃度プロファイルに従って固溶した第１固溶領域１８が形成される（図１（Ｃ））。この第１固溶領域１８は、クラスターイオン１６の構成元素が半導体ウェーハの表層部の結晶の格子間位置または置換位置に固溶して局所的に存在する領域であり、ゲッタリングサイトとして働く。その理由は、半導体ウェーハ１０がシリコン単結晶からなるシリコンウェーハである場合を例とすると、以下のように推測される。すなわち、クラスターイオンの形態で照射された炭素等の構成元素は、シリコン単結晶の置換位置・格子間位置に高密度で局在する。そして、シリコン単結晶の平衡濃度以上にまで炭素等を固溶すると、重金属の固溶度（遷移金属の飽和溶解度）が極めて増加することが実験的に確認された。つまり、平衡濃度以上にまで固溶した炭素等により重金属の固溶度が増加し、これにより重金属に対する捕獲率が顕著に増加したものと考えられる。
【００２７】
なお、本明細書において「クラスターイオン」とは、原子または分子が複数集合して塊となったクラスターに正電荷または負電荷を与え、イオン化したものを意味する。クラスターは、複数（通常２〜２０００個程度）の原子または分子が互いに結合した塊状の集団である。
【００２８】
ここで、クラスターイオン１６を照射する場合と、後述するモノマーイオン１７を注入する場合との固溶の相違を、シリコンウェーハへの照射および注入を例として説明する。
シリコンウェーハに、例えばボロン（Ｂ）のモノマーイオン１７を注入する場合、図２（Ｂ）に示すように、モノマーイオン１７は、シリコンウェーハを構成するシリコン原子を弾き飛ばし、シリコンウェーハ中の所定深さ位置に注入されることによりボロンが固溶した第２固溶領域１９が形成される。モノマーイオンの飛程距離、すなわち注入深さは、注入イオンの構成元素の種類およびイオンの加速電圧に依存するが、シリコンウェーハの厚み方向におけるボロンの濃度プロファイルは、クラスターイオン照射の場合に比べて比較的ブロードになり、注入されたボロンの存在領域は概ね０．５〜１μｍ程度の厚みとなる。
【００２９】
一方、シリコンウェーハに、例えば炭素を含むクラスターイオンを照射する場合、図２（Ａ）に示すように、クラスターイオン１６は、シリコンウェーハに照射されるとそのエネルギーで瞬間的に１３５０〜１４００℃程度の高温状態となり、シリコンが融解する。その後、シリコンは急速に冷却され、シリコンウェーハ中の表層近傍に炭素を含むクラスターイオン１６の構成元素が固溶する。シリコンウェーハの厚み方向におけるクラスターイオンの構成元素の濃度プロファイルは、クラスターイオンの加速電圧およびクラスターサイズに依存するが、モノマーイオンの場合に比べてシャープになる。照射された炭素等の構成元素が局所的に存在する領域（すなわち、第１固溶領域１８）の厚みは、概ね５００ｎｍ以下（例えば５０〜４００ｎｍ程度）となり、シリコンウェーハの表面から厚み方向の深さが１５０ｎｍまでの範囲に、炭素等の構成元素の濃度プロファイルのピーク（あるいは極大値）が位置する。
【００３０】
なお、クラスターイオン照射およびモノマーイオン注入の形態で固溶した元素は、いずれも後述するエピタキシャル層２０の形成過程で多少の熱拡散は起こる。このため、エピタキシャル層２０形成後のイオン構成元素の濃度プロファイルは、これらの元素がエピタキシャル層２０形成前から存在するピークの両側に、ブロードな拡散領域として形成される。しかし、熱拡散した後でも、第１固溶領域１８′および後述する第２固溶領域１９′の濃度ピーク（あるいは極大値）の位置は、シリコンウェーハ表面からは変化しない。また、エピタキシャル層２０形成後の第１固溶領域１８′においてクラスターイオン１６の構成元素が局所的に存在する領域の厚みは大きく変化せず、濃度プロファイルの半値幅は１００ｎｍ以下となる（実施例において詳細を後述する図４を参照）。このように、クラスターイオン照射の場合、クラスターイオン構成元素の析出領域を局所的にかつ高濃度にすることができる。
【００３１】
なお、第１固溶領域１８はシリコンウェーハの表面１０Ａ側の最表層近傍、すなわち後に形成されるエピタキシャル層２０の直下に位置するため、近接ゲッタリングが可能となる。また、クラスターイオンの形態であれば、複数種のイオンを同時に照射することもできる。
【００３２】
次に、図１（Ｄ）に示すように、半導体ウェーハ１０の表面１０Ａからモノマーイオン注入を行う。ドーパント元素からなるモノマーイオン１７を注入した結果、ドーパント元素が固溶した第２固溶領域１９が形成される（図１（Ｅ））。この第２固溶領域１９は、図２（Ｂ）を用いて既述したとおり、モノマーイオン１７の構成元素が半導体ウェーハの表層部の結晶の格子間位置または置換位置に固溶した領域であり、第１固溶領域１８と同様にゲッタリングサイトとして働く。
【００３３】
ここで、半導体ウェーハ１０の表面１０Ａから半導体ウェーハ１０の厚み方向に３００ｎｍ以上離間した位置に、ドーパント元素の濃度プロファイルのピークを定める注入を行うことが肝要である。このような構成を採用することの技術的意義を、作用効果を含めて以下に説明する。
【００３４】
本発明者らは、より優れたゲッタリング能力を有する半導体エピタキシャルウェーハ１００を得るために、クラスターイオン照射に加えてドーパント元素からなるモノマーイオンをさらに注入することを検討した。ところが、本発明者らの実験によると、エピタキシャル層２０を形成した半導体エピタキシャルウェーハ１００において、モノマーイオンの飛程距離をクラスターイオンの飛程距離と同程度とすると、ゲッタリング能力を高めることはできるものの、エピタキシャル欠陥が増加してしまう場合があることが判明した（後述する比較例を参照）。これに対して、モノマーイオンの飛程距離（すなわちイオン注入深さ）を、クラスターイオンの飛程距離（すなわちイオン照射深さ）よりもウェーハ厚み方向に離間し、特にモノマーイオンの飛程距離を半導体ウェーハの表面１０Ａから半導体ウェーハ１０の厚み方向に３００ｎｍ以上離間させると、エピタキシャル欠陥発生を抑制しつつ、ゲッタリング能力をより向上させることが実験的に明らかとなった。その理由は明らかではないが、本発明者らは以下のように考えている。
【００３５】
モノマーイオンの飛程距離を、半導体ウェーハ１０の表面１０Ａから厚み方向に３００ｎｍ以上離間させることで、第２固溶領域１９′の厚み幅を広げることができることが実験的に確認された（後述する実施例１，２，比較例および図４（Ａ）〜（Ｃ）を参照）。ここで、第１固溶領域１８′を除く第２固溶領域１９′は、第１固溶領域１８′で捕獲しきれなかった重金属を捕獲するゲッタリングサイトとして働くため、第２固溶領域１９′の厚み幅が広がると、半導体エピタキシャルウェーハ全体としてのゲッタリング能力が向上することとなる。ただし、モノマーイオンの飛程距離を半導体ウェーハ１０Ａの表面１０Ａから離間させすぎると（換言すれば、クラスターイオンの飛程距離から離間させすぎると）、モノマーイオン注入により形成されるゲッタリングサイトが半導体エピタキシャルウェーハの表面から遠ざかることになる。したがって、エピタキシャル層２０直下での近接ゲッタリング効果を確実に得るためには、半導体ウェーハ１０の表面１０Ａからウェーハ厚み方向の深さが１５００ｎｍまでの範囲に、モノマーイオン１７の構成元素の濃度プロファイルのピークを定めて照射を行うことが好ましく、１０００ｎｍまでの範囲であることがより好ましい。なお、モノマーイオンの飛程距離が浅く、濃度プロファイルのピークがウェーハの表面から３００ｎｍ未満であると、ウェーハ表面におけるモノマーイオンによる注入ダメージの影響を大きく受けることとなり、エピタキシャル欠陥が発生する原因ともなる。
【００３６】
ここで、モノマーイオン１７の構成元素は、ボロン（Ｂ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）およびアンチモン（Ｓｂ）からなる群より選択された１または２以上のドーパント元素からなり、このドーパント元素はボロンであることがより好ましい。例えばボロンをモノマーイオン注入することにより、クラスターイオン照射により形成されたゲッタリングサイトである第１固溶領域において、鉄（Ｆｅ）などの拡散速度の遅い金属元素に対するゲッタリング効果をより向上することができ、その結果近接ゲッタリング効果を向上することもできることを本発明者らは実験的に明らかにした。すなわち、ドーパント元素としてボロンをモノマーイオン注入した場合、Ｎｉの捕獲に関しては、実施例において後述する図４からもわかるように、第１固溶領域１８′と、第１固溶領域１８′を除く第２固溶領域１９′とのそれぞれの領域においてＮｉの捕獲ピークが観察される。一方、Ｆｅの捕獲に関しては、後述する図５に示すように第１固溶領域１８′を除く第２固溶領域１９′においてはＦｅの捕獲ピークが観察されず、第１固溶領域１８′においてのみ、Ｆｅの捕獲ピークが観察される。また、従来例であるクラスターイオン照射のみの場合に比べて、第１固溶領域１８′においてＦｅに対してのゲッタリング能力が高められていることもわかる。このようにＮｉとＦｅとで捕獲ピークの出現領域が異なり、ゲッタリング能力が高まる理由は明らかではなく、また、本発明は理論に縛られるものでもないが、本発明者らは以下のように考えている。
Ｎｉは拡散速度が速いため、第１固溶領域１８′で捕獲しきれなかったＮｉが第１固溶領域１８′を除く第２固溶領域１９′で捕獲されるために、捕獲ピークがそれぞれの領域に出現したものと考えられる。これに対してＦｅは拡散速度が遅いため、第１固溶領域１８′を除く第２固溶領域１９′まで到達し難い。ここで、前述したように第２固溶領域１９′の厚み幅が広がっているため、第１固溶領域１８′内にはボロンが固溶した第２固溶領域１９′の一部が存在する混在領域が形成されている。そして、ＦｅはＦｅ−Ｂペアを造りやすい性質があるため、この混在領域でＦｅが捕獲されやすくなる。その結果、第１固溶領域１８′においてＦｅの捕獲効果が高まったと考えられる。
【００３７】
なお、本発明においては、上記モノマーイオン注入工程の後、半導体ウェーハ１０に対して結晶性回復のための回復熱処理を行うことが好ましい。その理由をシリコンウェーハに照射および注入する場合を例として以下に説明する。
まず、クラスターイオン１６は一般的に１０〜１００ｋｅＶ／Ｃｌｕｓｔｅｒ程度の加速電圧で照射するが、クラスターは複数の原子または分子の集合体であるため、１原子または１分子あたりのエネルギーを小さくして打ち込むことができ、シリコンウェーハの結晶へ与えるダメージは小さい。そのため、後述するエピタキシャル層２０を形成するためのエピタキシャル装置内で、エピタキシャル成長に先立ち行われる水素ベーク処理によって、シリコンウェーハの結晶性を十分回復させることができる。なお、水素ベーク処理の一般的な条件は、エピタキシャル成長装置内を水素雰囲気とし、６００℃以上９００℃以下の炉内温度でシリコンウェーハを炉内に投入し、１℃／秒以上１５℃／秒以下の昇温レートで１１００℃以上１２００℃以下の温度範囲にまで昇温させ、その温度で３０秒以上１分以下の間保持するものである。この水素ベーク処理は、本来はエピタキシャル層成長前の洗浄処理によりウェーハ表面に形成された自然酸化膜を除去するためのものであるが、上記条件の水素ベークによりシリコンウェーハの結晶性を十分回復させることができる。もちろん、エピタキシャル装置とは別個の熱処理装置を用いて回復熱処理を行ってもよい。
【００３８】
一方、モノマーイオン１７はクラスターイオン１６と異なり、各イオンが加速電圧で加速されたエネルギーをもってシリコン原子と衝突するため、モノマーイオンが注入されたシリコンウェーハ表層部の結晶性が乱れやすく、その後にウェーハの表面上に成長させるエピタキシャル層の結晶性を乱すことがある。そのため、本発明においては、上記モノマーイオン注入工程において、モノマーイオン注入後、半導体ウェーハ１０に対して結晶性回復のための回復熱処理を行うことが好ましい。この場合の回復熱処理としては、例えば窒素ガスまたはアルゴンガスなどの雰囲気下、９００℃以上１１００℃以下の温度で、１０分以上６０分以下の間、半導体ウェーハ１０を保持すればよい。また、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）やＲＴＯ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）などの、エピタキシャル装置とは別個の急速昇降温熱処理装置などを用いて回復熱処理を行うことも好ましい。
【００３９】
以上のクラスター照射工程およびモノマー注入工程を経た半導体ウェーハ１０の表面１０Ａに、図１（Ｆ）に示すようにエピタキシャル層２０を形成することで、半導体エピタキシャルウェーハ１００が作製される。なお、エピタキシャル層２０形成前の半導体ウェーハ１０中の第１固溶領域１８および第２固溶領域１９は、エピタキシャル層２０の形成時の熱拡散により、それぞれ第１固溶領域１８′、第２固溶領域１９′となる。
【００４０】
エピタキシャル層２０としては、シリコンエピタキシャル層が挙げられ、一般的な条件により形成することができる。例えば、水素をキャリアガスとして、ジクロロシラン、トリクロロシランなどのソースガスをチャンバー内に導入し、使用するソースガスによっても成長温度は異なるが、概ね１０００〜１２００℃の範囲の温度でＣＶＤ法により半導体ウェーハ１０上にエピタキシャル成長させることができる。エピタキシャル層２０は、厚さを１〜１５μｍの範囲内とすることが好ましい。１μｍ未満の場合、半導体ウェーハ１０からのドーパントの外方拡散によりエピタキシャル層１８の抵抗率が変化してしまう可能性があり、また、１５μｍ超えの場合、固体撮像素子の分光感度特性に影響が生じるおそれがあるからである。
【００４１】
かようにして、より優れたゲッタリング能力を有し、かつ、エピタキシャル欠陥の発生を抑制した半導体エピタキシャルウェーハの製造方法を提供することができる。
【００４２】
なお、半導体エピタキシャルウェーハ１００のエピタキシャル欠陥発生の有無は種々の方法により観察することができる。例えば、Ｓｕｒｆｓｃａｎ  ＳＰ１（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製）にてＮｏｒｍａｌモードにてサンプルウェーハを測定し、ＬＰＤ−Ｎとして一定数以上カウントされた場合に、エピタキシャル欠陥が発生したとすることができる。
【００４３】
以下、本発明におけるクラスターイオン１６の照射条件およびモノマーイオン１７の注入条件についてそれぞれ説明する。まず、照射するクラスターイオン１６の構成元素は特に限定されず、炭素、ボロン、リン、ヒ素などを挙げることができる。しかし、より高いゲッタリング能力を得る観点から、クラスターイオンが、構成元素として炭素を含むことが好ましい。格子位置の炭素原子は共有結合半径がシリコン単結晶と比較して小さいために、シリコン結晶格子の収縮場が形成されるため、格子間の不純物を引き付けるゲッタリング能力が高いからでる。
【００４４】
また、照射元素は炭素を含む２種以上の元素であることがより好ましい。特に、炭素に加えて、ボロン、リン、ヒ素およびアンチモンからなる群より選択された１または２以上のドーパント元素を照射することが好ましい。固溶する元素の種類により効率的にゲッタリング可能な金属の種類が異なるため、２種以上の元素を固溶させることにより、より幅広い金属汚染に対応できるからである。例えば、炭素の場合、ニッケル（Ｎｉ）を効率的にゲッタリングすることができ、ボロンの場合、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）を効率的にゲッタリングすることができる。
【００４５】
なお、イオン化させる化合物も特に限定されないが、イオン化が可能な炭素源化合物としては、エタン、メタン、二酸化炭素（ＣＯ２）などを用いることができ、イオン化が可能なボロン源化合物としては、ジボラン、デカボラン（Ｂ１０Ｈ１４）などを用いることができる。例えば、ジベンジルとデカボランを混合したガスを材料ガスとした場合、炭素、ボロンおよび水素が集合した水素化合物クラスターを生成することができる。また、シクロヘキサン（Ｃ６Ｈ１２）を材料ガスとすれば、炭素および水素からなるクラスターイオンを生成することができる。炭素源化合物としては特に、ピレン（Ｃ１６Ｈ１０）、ジベンジル（Ｃ１４Ｈ１４）などより生成したクラスターＣｎＨｍ（３≦ｎ≦１６，３≦ｍ≦１０）を用いることが好ましい。小サイズのクラスターイオンビームを制御し易いためである。
【００４６】
イオン化させる化合物としては、炭素および上記ドーパント元素の両方を含む化合物とすることも好ましい。このような化合物をクラスターイオンとして照射すれば、１回の照射で炭素およびドーパント元素の両方を固溶させることができるからである。
【００４７】
クラスターサイズは２〜１００個、好ましくは６０個以下、より好ましくは５０個以下で適宜設定することができる。クラスターサイズの調整は、ノズルから噴出されるガスのガス圧力および真空容器の圧力、イオン化する際のフィラメントへ印加する電圧などを調整することにより行うことができる。なお、クラスターサイズは、四重極高周波電界による質量分析またはタイムオブフライト質量分析によりクラスター個数分布を求め、クラスター個数の平均値をとることにより求めることができる。
【００４８】
なお、クラスターイオンは結合様式によって多種のクラスターが存在し、例えば以下の文献に記載されるような公知の方法で生成することができる。ガスクラスタービームの生成法として、（１）特開平９−４１１３８号公報、（２）特開平４−３５４８６５号公報、イオンビームの生成法として、（１）荷電粒子ビーム工学：石川順三：ＩＳＢＮ９７８−４−３３９−００７３４−３：コロナ社、（２）電子・イオンビーム工学：電気学会：ＩＳＢＮ４−８８６８６−２１７−９：オーム社、（３）クラスターイオンビーム基礎と応用：ＩＳＢＮ４−５２６−０５７６５−７：日刊工業新聞社。また、一般的に、正電荷のクラスターイオンの発生にはニールセン型イオン源あるいはカウフマン型イオン源が用いられ、負電荷のクラスターイオンの発生には体積生成法を用いた大電流負イオン源が用いられる。
【００４９】
クラスターイオンの加速電圧は、クラスターサイズとともに、第１固溶領域１８における構成元素の厚み方向の濃度プロファイルのピーク位置に影響を与える。半導体ウェーハ１０の表面１０Ａから半導体ウェーハ１０の厚み方向の深さが１５０ｎｍまでの範囲に、例えば炭素元素の濃度プロファイルのピークを定めるクラスターイオン照射を行うには、炭素１原子あたりの加速電圧を、０ｋｅＶ／ａｔｏｍ超え５０ｋｅＶ／ａｔｏｍ以下とし、好ましくは、４０ｋｅＶ／ａｔｏｍ以下とする。なお、加速電圧の調整には、（１）静電加速、（２）高周波加速の２方法が一般的に用いられる。前者の方法としては、複数の電極を等間隔に並べ、それらの間に等しい電圧を印加して、軸方向に等加速電界を作る方法がある。後者の方法としては、イオンを直線状に走らせながら高周波を用いて加速する線形ライナック法がある。
【００５０】
クラスターイオンのドーズ量は、イオン照射時間を制御することにより調整することができる。十分なゲッタリング能力を得つつ、エピタキシャル欠陥の発生を抑制するためには、ドーズ量は１×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以上１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下とすることが好ましく、５×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以上５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下とすることがより好ましい。
【００５１】
また、半導体ウェーハ１０の表面１０Ａから半導体ウェーハ１０の厚み方向に３００ｎｍ以上離間した位置に、モノマーイオン１７の構成元素であるドーパント元素の濃度プロファイルのピークが位置する注入を行うためには、例えばボロンを注入する場合、モノマーイオンの加速電圧を、１００ｋｅＶ／ａｔｏｍ以上５００ｋｅＶ／ａｔｏｍ以下とすることが好ましく、より好ましくは、２００ｋｅＶ／ａｔｏｍ以上４００ｋｅＶ／ａｔｏｍ以下とする。また、十分なゲッタリング能力を得つつ、エピタキシャル欠陥の発生を抑制するためには、ドーズ量は１×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以上１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下とすることが好ましく、５×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以上５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下とすることがより好ましい。
【００５２】
（第２実施形態）
これまで説明してきた第１実施形態においては、クラスターイオン照射工程の後、モノマーイオン注入工程を行ったが、モノマーイオン注入工程の後、クラスターイオン照射工程を行っても本発明の効果は得られる。すなわち、本発明の第２実施形態による半導体エピタキシャルウェーハ１００の製造方法は、図３に示すように、半導体ウェーハ１０の表面１０Ａから、ドーパント元素からなるモノマーイオン１７を注入するモノマーイオン注入工程（図３（Ａ）〜（Ｃ））と、半導体ウェーハ１０の表面１０Ａにクラスターイオン１６を照射するクラスターイオン照射工程（図３（Ｄ），（Ｅ））と、上記照射工程および上記注入工程を経た半導体ウェーハ１０の表面１０Ａに、エピタキシャル層２０を形成する工程（図３（Ｆ））と、を有する。第１実施形態と同様に、上記モノマーイオン注入工程において、半導体ウェーハ１０の表面１０Ａから該ウェーハの厚み方向に３００ｎｍ以上離間した位置に、モノマーイオン１７の構成元素であるドーパント元素の濃度プロファイルのピークを定めて注入を行うことを特徴とし、かつ、上記クラスターイオン照射工程において、半導体ウェーハ１０の表面１０Ａから該ウェーハの厚み方向の深さが１５０ｎｍまでの範囲に、クラスターイオン１６の構成元素の濃度プロファイルのピークを定めて照射を行うことを特徴とする。なお、第１実施形態において既述のとおり、モノマーイオン注入工程の後、結晶性回復のための回復熱処理をクラスターイオン照射工程に先立ち行うことが好ましい。
【００５３】
（半導体エピタキシャルウェーハ）
次に、上記製造方法により得られる半導体エピタキシャルウェーハ１００について説明する。半導体エピタキシャルウェーハ１００は、図１（Ｆ）または図３（Ｆ）に示すように、半導体ウェーハ１０の表面１０Ａ上にエピタキシャル層２０が形成された半導体エピタキシャルウェーハ１００であって、半導体ウェーハ１０は、所定元素が固溶した第１固溶領域１８′およびドーパント元素が固溶した第２固溶領域１９′を有する。ここで、
第１固溶領域１８′における所定元素のウェーハ厚み方向の濃度プロファイルは、半値幅が１００ｎｍ以下、かつ、半導体ウェーハ１０の表面１０Ａから該ウェーハの厚み方向の深さが１５０ｎｍまでの範囲にピークを有し、第２固溶領域１９′におけるドーパント元素のウェーハの厚み方向の濃度プロファイルは、半導体ウェーハ１０の表面１０Ａから３００ｎｍ以上離間した位置にピークを有することが、本発明による半導体エピタキシャルウェーハ１００の特徴である。
【００５４】
ここで、本明細書における半導体エピタキシャルウェーハ１００の「固溶領域」とは、イオンの照射または注入により、イオンの構成元素が半導体ウェーハ１０の表層部の結晶の格子間位置または置換位置に固溶した領域を意味し、エピタキシャル層２０形成後の状態で、ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析法）でウェーハ厚み方向におけるイオンの構成元素の濃度分布を測定した際に、半導体ウェーハの表面から固溶した元素のピーク濃度の１／３００以上の濃度で検出される範囲として特定される。既述のとおり、エピタキシャル層２０の形成により、エピタキシャル層２０形成前の第１固溶領域１８および第２固溶領域１９は熱拡散するが、第１固溶領域１８′および第２固溶領域１９′の濃度ピークの位置は、半導体ウェーハ表面からは変化しない。また、クラスターイオン照射を経た第１固溶領域１８′において、クラスターイオン１６の構成元素が局所的に存在する領域の厚みはエピタキシャル層２０形成前の第１固溶領域１８から大きく変化せず、濃度プロファイルの半値幅は１００ｎｍ以下となる。なお、半導体エピタキシャルウェーハ１００において、第１固溶領域１８′の厚みは通常、３０〜４００ｎｍ程度であり、第２固溶領域１９′の厚みは通常、１０００〜３０００ｎｍ程度である。
【００５５】
ここで、第２固溶領域１９′に固溶したドーパント元素はボロンであることがより好ましいのは既述のとおりである。また、所定元素としては、半導体ウェーハの主材料（シリコンウェーハの場合、シリコン）以外の元素であれば特に限定されないが、炭素または炭素を含む２種以上の元素とすることが好ましいのも既述のとおりである。さらに、半導体ウェーハ１０は、シリコンウェーハであることが好ましい。
【００５６】
本実施形態の半導体エピタキシャルウェーハ１００は、より優れたゲッタリング能力を有し、かつ、エピタキシャル欠陥の発生が抑制されている。
【００５７】
（固体撮像素子の製造方法）
本発明の実施形態による固体撮像素子の製造方法は、上記の製造方法で製造された半導体エピタキシャルウェーハまたは上記の半導体エピタキシャルウェーハ、すなわち半導体エピタキシャルウェーハ１００の表面に位置するエピタキシャル層２０に、固体撮像素子を形成することを特徴とする。この製造方法により得られる固体撮像素子は、従来に比べ白傷欠陥の発生を十分に抑制することができる。
【実施例】
【００５８】
（実施例１）
ＣＺ単結晶から得たｐ−型シリコンウェーハ（直径：３００ｍｍ、厚み：７７５μｍ、ドーパント種類：ボロン、抵抗率：２０Ω・ｃｍ）を用意した。次いで、クラスターイオン発生装置（日新イオン機器社製、型番：ＣＬＡＲＩＳ）を用いて、シクロヘキサン（Ｃ６Ｈ１２）をクラスターイオン化したＣ３Ｈ５のクラスターイオンを、加速電圧８０ｋｅＶ／Ｃｌｕｓｔｅｒ（炭素１原子あたりの加速電圧２３．４ｋｅＶ／ａｔｏｍであり、飛程距離は８０ｎｍである）の照射条件でシリコンウェーハの表面に照射した。なお、クラスターイオンを照射した際のドーズ量は炭素原子数に換算して、１．５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２とした。
【００５９】
次いで、大電流型イオン注入装置を用いて、ドーズ量：１．０×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２、加速電圧：１３０ｋｅＶ／ａｔｏｍ（飛程３００ｎｍ）でボロンのモノマーイオンをシリコンウェーハの表面から注入した。さらに、窒素雰囲気下１０００℃、１０分間の条件で回復熱処理を施した。
【００６０】
その後、シリコンウェーハを枚葉式エピタキシャル成長装置（アプライドマテリアルズ社製）内に搬送し、装置内で１１２０℃の温度で３０秒の水素ベーク処理を施した後、水素をキャリアガス、トリクロロシランをソースガス、１１５０℃でＣＶＤ法により、シリコンウェーハの表面上にシリコンのエピタキシャル層（厚さ：４．２μｍ、ドーパント種類：ボロン、抵抗率：１０Ω・ｃｍ）をエピタキシャル成長させ、実施例１にかかるエピタキシャルウェーハを作製した。
【００６１】
（実施例２）
モノマーイオンの加速電圧および注入飛程を表１に記載の条件とした以外は、実施例１と同じ条件で、実施例２にかかるエピタキシャルウェーハを作製した。
【００６２】
（比較例）
モノマーイオンの加速電圧および注入飛程を表１に記載の条件とした以外は、実施例１と同じ条件で、比較例にかかるエピタキシャルウェーハを作製した。
【００６３】
（従来例）
モノマーイオンを注入しなかった以外は、実施例１と同じ条件で、従来例にかかるエピタキシャルウェーハを作製した。
【００６４】
【表１】
2015176913.tif 000003
【００６５】
（ゲッタリング能力評価）
各エピタキシャルウェーハのエピタキシャル層の表面を、Ｎｉ汚染液（１．０×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ２）を用いてスピンコート汚染法により強制的に汚染し、次いで、窒素雰囲気中において７００℃で１０分間の熱処理を施した。その後、各エピタキシャルウェーハについてＳＩＭＳ測定を行い、ウェーハ厚み方向における炭素濃度、ボロン濃度およびＮｉ濃度のプロファイルをそれぞれ測定した。実施例１，２、比較例および従来例の濃度プロファイルを図４（Ａ）〜（Ｄ）にそれぞれ示す。ここで、図４の横軸の深さはエピタキシャルウェーハのエピタキシャル層表面をゼロ（図示せず）としている。図４Ａにおいては、深さ４．２μｍまでがエピタキシャル層に相当し、深さ４．２μｍ以深がシリコンウェーハに相当する。図中に、エピタキシャル層とシリコン基板との境界を示す破線を参考のために付す。ただし、ＳＩＭＳ測定した際に、エピタキシャル層の厚みには±０．１μｍ程度の測定誤差が生じ得る。各エピタキシャルウェーハの、Ｎｉの故意汚染濃度１．０×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ２に対する捕獲量の割合を表１に併せて示す。
【００６６】
また、実施例２および従来例にかかるエピタキシャルウェーハのエピタキシャル層の表面を、Ｆｅ汚染液（１．０×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ２）を用いてスピンコート汚染法により強制的に汚染し、次いで、窒素雰囲気中において７００℃で５時間の熱処理を施した。その後、各エピタキシャルウェーハについてＳＩＭＳ測定を行い、ウェーハ厚み方向における炭素濃度、ボロン濃度およびＦｅ濃度のプロファイルをそれぞれ測定した。実施例２および従来例の濃度プロファイルを図５（Ａ），（Ｂ）に示す。
【００６７】
（エピタキシャル欠陥の評価）
また、ゲッタリング能力評価とは別に、各エピタキシャルウェーハに対して、Ｓｕｒｆｓｃａｎ  ＳＰ１（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製）にてＮｏｒｍａｌモードにて測定を行い、ＬＰＤ−Ｎとしてカウントされた個数を確認した。各エピタキシャルウェーハのＬＰＤマップの測定結果を図６に示し、エピタキシャル欠陥の個数を表１に併せて示す。
【００６８】
（評価結果）
以上の結果から、モノマーイオンの飛程距離を、シリコンウェーハの表面からシリコンウェーハの厚み方向に３００ｎｍ以上離間させると、エピタキシャル欠陥発生を抑制しつつ、ゲッタリング能力をより向上できることがわかった。さらに、実施例１と実施例２とを比較すると、モノマーイオンの飛程距離を、シリコンウェーハの厚み方向により離間させると、ゲッタリング能力をさらに向上できることもわかった。ここで、図４を参照して実施例１，２と比較例とを比べると、いずれのエピタキシャルウェーハにおいても、エピタキシャルウェーハに炭素が固溶した第１固溶領域１８′およびボロンが固溶した第２固溶領域１９′が形成されたことが確認できる。実施例１および実施例２では、モノマーイオンの飛程距離をクラスターイオンの飛程距離から十分に離間したため、比較例に比べてＮｉに対するゲッタリング能力の向上が顕著に見られた。既述のとおり、シリコンウェーハの厚み方向のより深い領域においてもＮｉをゲッタリングできるためであると考えられる。
【００６９】
さらに、図５から、ボロンをモノマーイオン注入することにより、クラスターイオン照射により形成されたゲッタリングサイト（第１固溶領域１８′に相当）において、拡散速度の遅い金属元素であるＦｅに対するゲッタリング効果をより向上することができることもわかった。すなわち、エピタキシャルウェーハの近接ゲッタリング効果を向上することもできることがわかった。
【００７０】
なお、従来例と比較例とを比較すると、モノマーイオンの飛程距離と、クラスターイオンの飛程距離とが同程度の場合、ゲッタリング能力をある程度向上させることはできるが、エピタキシャル欠陥が増加してしまうことがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明によれば、より優れたゲッタリング能力を有し、かつ、エピタキシャル欠陥の発生を抑制した半導体エピタキシャルウェーハの製造を実現することができる。また、本発明による半導体エピタキシャルウェーハは、より高いゲッタリング能力を有し、かつ、エピタキシャル欠陥の発生が抑制されている。
【符号の説明】
【００７２】
１０    半導体ウェーハ
１０Ａ  半導体ウェーハの表面
１６    クラスターイオン
１７    モノマーイオン
１８    第１固溶領域
１９    第２固溶領域
２０    エピタキシャル層
１００  半導体エピタキシャルウェーハ
【図１】
2015176913.tif 000004
【図２】
2015176913.tif 000005
【図３】
2015176913.tif 000006
【図４】
2015176913.tif 000007
【図５】
2015176913.tif 000008
【図６】
2015176913.tif 000009