(57)【要約】【課題】容易にかつ低コストで従来のようなゲッタリング効果を得られるゲッタリングサイトを形成する半導体装置を得ることを目的とする。【解決手段】本発明の一実施形態における半導体装置の製造方法は、（a）半導体基板１を準備する工程と、（b）半導体基板１の表面側からイオン注入し、半導体基板１の表層部にアモルファス層２を形成する工程と、（c）半導体基板１に熱処理を行ってアモルファス層２を再結晶化した再結晶層３を形成し、半導体基板１と再結晶層３との界面近傍に微少結晶欠陥４を形成する工程と、（d）再結晶層３に半導体素子５を形成する工程と、を備える。【選択図】図１
2009158705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（a）半導体基板を準備する工程と、
（b）前記半導体基板の表面側からイオン注入し、前記半導体基板の表層部にアモルファス層を形成する工程と、
（c）前記半導体基板に熱処理を行って前記アモルファス層を再結晶化した再結晶層を形成し、前記半導体基板と前記再結晶層との界面近傍に微少結晶欠陥を形成する工程と、
（d）前記再結晶層に半導体素子を形成する工程と、を備える半導体装置の製造方法。
【請求項２】
（e）前記工程（a）と（b）の間に、前記半導体基板上の所定の領域にレジスト膜を形成する工程をさらに備え、
前記工程（b）は、前記半導体基板の表層部の前記所定の領域を除く一部の領域に前記アモルファス層を形成する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記工程（b）は、メモリセル領域に前記アモルファス層を形成する請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記工程（b）は、前記半導体基板を構成している元素と同じ元素のイオンを注入する請求項１から３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記工程（b）は、Siイオンを注入する請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
半導体基板と、
前記半導体基板の表層部をアモルファス化したアモルファス層を再結晶化した再結晶層と、
前記半導体基板と前記再結晶層との界面近傍に形成した微少結晶欠陥と、
前記再結晶層に形成した半導体素子と、を備える半導体装置。
【請求項７】
前記再結晶層は、前記半導体基板の表層部の一部の領域である請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記再結晶層は、メモリセル領域である請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
（f）半導体ベース基板を準備する工程と、
（g）前記半導体ベース基板の表面側からイオン注入し、前記半導体ベース基板の表層部にアモルファス層を形成する工程と、
（h）前記半導体ベース基板に熱処理を行って前記アモルファス層を再結晶化した再結晶層を形成し、前記半導体ベース基板と前記再結晶層との界面近傍に微少結晶欠陥を形成する工程と、を備える半導体基板の製造方法。
【請求項１０】
前記工程（g）は、前記半導体ベース基板を構成している元素と同じ元素のイオンを注入する請求項９に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項１１】
前記工程（g）は、Siイオンを注入する請求項１０に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項１２】
半導体ベース基板と、
前記半導体ベース基板の表層部をアモルファス化したアモルファス層を再結晶化した再結晶層と、
前記半導体ベース基板と前記再結晶層との界面近傍に形成した微少結晶欠陥と、を備える半導体基板。
【請求項１３】
前記再結晶層は、前記半導体ベース基板の表層部の一部の領域である請求項１２に記載の半導体基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低濃度不純物基板をベース基板とした半導体装置、その半導体装置の製造方法、半導体基板、およびその半導体基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体基板中にゲッタリングサイトを形成した半導体装置が知られている。このゲッタリングサイトは、半導体基板の表面近傍の不純物を捕獲して固定することにより、半導体基板の表面近傍から不純物を除去するゲッタリングを行うものである。一般に、ゲッタリングサイトを形成する半導体装置の半導体基板は２層構造で構成されている。図３は、従来のゲッタリングサイト９を備えた半導体装置を示した図である。この半導体基板は、高濃度不純物基板７をベース基板にしたバルク基板を適用し、この高濃度不純物基板７上に低濃度不純物層８（エピ層）を形成し、この半導体基板に熱処理を施すことによって、ベース基板中にゲッタリングサイトを形成したものである。本発明に関係する技術が下記特許文献１に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平３−１１６８２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような半導体装置は、高温アニールすることにより、高濃度の不純物が低濃度不純物層に拡散して、不純物プロファイルが崩れることがある。そのため、ベース基板からの不純物拡散が基板表面に形成されるデバイス部に影響を与えないように、ベース基板表面に低濃度不純物層を厚く形成する必要があった。その結果、半導体装置がコスト高になるという問題があった。
【０００５】
そこで本発明はかかる問題を解決するためになされたものであり、容易にかつ低コストで従来のようなゲッタリング効果が得られるゲッタリングサイトを形成する半導体装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態における半導体装置の製造方法は、（a）半導体基板を準備する工程と、（b）前記半導体基板の表面側からイオン注入し、前記半導体基板の表層部にアモルファス層を形成する工程と、（c）前記半導体基板に熱処理を行って前記アモルファス層を再結晶化した再結晶層を形成し、前記半導体基板と前記再結晶層との界面近傍に微少結晶欠陥を形成する工程と、（d）前記再結晶層に半導体素子を形成する工程と、を備える。
【０００７】
本発明の一実施形態における半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板の表層部をアモルファス化したアモルファス層を再結晶化した再結晶層と、前記半導体基板と前記再結晶層との界面近傍に形成した微少結晶欠陥と、前記再結晶層に形成した半導体素子と、を備える。
【０００８】
本発明の一実施形態における半導体基板の製造方法は、（f）半導体ベース基板を準備する工程と、（g）前記半導体ベース基板の表面側からイオン注入し、前記半導体ベース基板の表層部にアモルファス層を形成する工程と、（h）前記半導体ベース基板に熱処理を行って前記アモルファス層を再結晶化した再結晶層を形成し、前記半導体ベース基板と前記再結晶層との界面近傍に微少結晶欠陥を形成する工程と、を備える。
【０００９】
本発明の一実施形態における半導体基板は、半導体ベース基板と、前記半導体ベース基板の表層部をアモルファス化したアモルファス層を再結晶化した再結晶層と、前記半導体ベース基板と前記再結晶層との界面近傍に形成した微少結晶欠陥と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一実施形態における半導体装置の製造方法によれば、ベース基板として高濃度不純物の半導体基板を使用せずに、低濃度不純物の半導体基板を使用することで、不純物拡散による不純物プロファイルの崩れを防ぐことができる。また、SPE技術を用いることで、容易にかつ低コストでゲッタリングサイトを形成することができる。また、ゲッタリングサイトが基板表面に接近するので、基板表面の重金属などが効率よく除去されて、ゲート酸化膜信頼性が向上する。
【００１１】
本発明の一実施形態における半導体装置によれば、ベース基板として高濃度不純物の半導体基板を使用せずに低濃度不純物の半導体基板を使用することで、不純物拡散による不純物プロファイルの崩れを防ぐことができる。また、ゲッタリングサイトが基板表面に接近した構成となるので、基板表面の重金属などが効率よく除去されて、ゲート酸化膜信頼性が向上する。
【００１２】
本発明の一実施形態における半導体基板の製造方法によれば、ベース基板として高濃度不純物の半導体基板を使用せずに低濃度不純物の半導体基板を使用することで、不純物拡散による不純物プロファイルの崩れを防ぐことができる。また、SPE技術を用いることで、容易にかつ低コストでゲッタリングサイトを形成することができる。
【００１３】
本発明の一実施形態における半導体基板によれば、ベース基板として高濃度不純物の半導体基板を使用せずに低濃度不純物の半導体基板を使用することで、不純物拡散による不純物プロファイルの崩れを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１におけるゲッタリングサイトを備えた半導体装置の製造方法を示した図である。本発明は、低濃度不純物の半導体基板１をベース基板としたバルク基板に、SPE（Solid Phase Epitaxy）技術を適用するものである。以下に図１を参照して、本実施の形態における半導体装置の製造方法について説明する。
【００１５】
はじめに、低濃度不純物の半導体基板１をベース基板として準備する（図１（a））。次に、低濃度不純物の半導体基板１の表面側からSi注入を行い、Si注入領域をアモルファス化して低濃度不純物の半導体基板１の表層部にアモルファス層２を形成する（図１（b））。
【００１６】
次に、低濃度不純物の半導体基板１に熱処理（アニール）を行い、アモルファス層２を再結晶化させて再結晶層３を形成する。このように再結晶化を行うことにより、低濃度不純物の半導体基板１と再結晶層３との界面近傍に微少結晶欠陥４が形成される（図１（c））。この微少結晶欠陥４はゲッタリングサイトとなり、低濃度の半導体基板１の表面近傍の不純物を捕獲して固定することにより、表面近傍から不純物を除去するゲッタリングを行う。以上の工程により、半導体基板が形成される。
【００１７】
半導体基板形成以降は、再結晶層３に半導体素子５を形成する一般的な工程を行い、ゲッタリングサイトを形成した半導体装置を形成する（図１（d））。
【００１８】
次に、本実施の形態の半導体装置を製造する各工程の条件について説明する。まず、低濃度不純物の半導体基板１に行うSi注入とSi注入によって形成されるアモルファス層２との関係について説明する。Si注入条件は、エネルギーを６０keV、ドーズ量を１×１０15〜５×１０15cm-2とした場合、深さ約１６０nmまでアモルファス層２が形成される。また、エネルギーを１１０keV、ドーズ量を１×１０15〜５×１０15cm-2とした場合、深さ約３００nmまでアモルファス層２が形成される。このように、Si注入条件（エネルギー条件）を調整することにより、アモルファス層２の深さを調整することができる。上述した条件より、STI（Shallow Trench Isolation）より深い領域に微少結晶欠陥４を形成したい場合は、エネルギーを１１０keV以上で注入するのが望ましい。
【００１９】
次に、アモルファス層２を再結晶化させるために行う熱処理（アニール）条件について説明する。この熱処理条件は、５００〜９００℃の窒素雰囲気下にて、処理時間を１時間以上とする。この熱処理を行うことにより、低濃度不純物の半導体基板１と再結晶層３との界面近傍にのみ微少結晶欠陥４が形成される。例えば、９００℃以上で熱処理を行う場合は、界面近傍に形成される微少結晶欠陥４が消失するため、ゲッタリング効果がなくなってしまう。
【００２０】
また、本実施の形態では、低濃度不純物のSi基板にSi注入を行うものとしているが、その他の低濃度不純物の半導体基板１を用い、その半導体基板と同種の元素のイオン注入を行ってもよい。
【００２１】
以上の工程により製造された半導体基板を備える半導体装置は、高濃度不純物基板を使用しないで低濃度不純物基板を使用することで不純物拡散を防ぐことができる。また、SPE技術を用いることで容易にかつ低コストでゲッタリングサイトを形成することができる。また、ゲッタリングサイトが基板表面に接近する構成となるので、基板表面の重金属などが効率よく除去されて、ゲート酸化膜信頼性が向上する。
【００２２】
＜実施の形態２＞
図２は、本発明の実施の形態２におけるゲッタリングサイトを備えた半導体装置の製造方法を示した図である。本実施の形態は、例えばフラッシュメモリのメモリセル領域など、低濃度不純物の半導体基板１の一部の領域にゲッタリングサイトを形成する半導体装置の製造方法に関するものである。
【００２３】
はじめに、低濃度不純物の半導体基板１をベース基板として準備する（図２（a））。次に、低濃度不純物の半導体基板１上の所定の領域にフォトレジスト膜６を形成する。例えば、このフォトレジスト膜６は、メモリセル領域のみが開口されるように形成し、その他の周辺回路領域等は、閉口されるように形成する。次に、低濃度不純物の半導体基板１の表面側からSi注入を行い、Si注入領域をアモルファス化して、低濃度不純物の半導体基板１の表層部の上述した所定の領域以外の一部の領域にアモルファス層２を形成する（図２（b））。
【００２４】
次に、低濃度不純物半導体基板１に熱処理（アニール）を行い、アモルファス層２を再結晶化させて再結晶層３を形成する。このように再結晶化を行うことにより、低濃度不純物の半導体基板１と再結晶層３との界面近傍に微少結晶欠陥４が形成される（図２（c））。この微少結晶欠陥４がゲッタリングサイトとなり、低濃度の半導体基板１の表面近傍の不純物を捕獲して固定することにより、表面近傍から不純物を除去するゲッタリングを行う。以上の工程により、低濃度不純物の半導体基板１の一部の領域に微少結晶欠陥４を形成した半導体基板が形成される。
【００２５】
半導体基板形成以降は、再結晶層３に半導体素子５を形成する一般的な工程を行い、例えばフラッシュメモリセル領域のみにゲッタリングサイトを形成した半導体装置を形成する（図２（d））。
【００２６】
次に、本実施の形態の半導体装置を製造する各工程の条件については、実施の形態１と同様のため、説明を省略する。
【００２７】
また、本実施の形態では、低濃度不純物のSi基板にSi注入を行うものとしているが、その他の低濃度不純物の半導体基板１を用い、その半導体基板と同種の元素のイオン注入を行ってもよい。
【００２８】
以上の工程により製造された半導体基板を備える半導体装置は、高濃度不純物基板を使用しないで低濃度不純物基板を使用することで不純物拡散を防ぐことができる。また、SPE技術を用いることで容易にかつ低コストでゲッタリングサイトを形成することができる。また、ゲッタリングサイトが基板表面に接近する構成となるので、基板表面の重金属などが効率よく除去されて、ゲート酸化膜信頼性が向上する。また、フラッシュメモリセル領域などの特定の領域のみにゲッタリングサイトを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態１における半導体装置の製造方法を示した図である。
【図２】本発明の実施の形態２における半導体装置の製造方法を示した図である。
【図３】従来技術における半導体装置を示した図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  低濃度不純物の半導体基板、２  アモルファス層、３  再結晶層、４  結晶欠陥、５  半導体素子、６  レジスト膜、７  高濃度不純物の半導体基板、８  低濃度不純物層、９  ゲッタリングサイト。
【図１】
2009158705.tif 000003
【図２】
2009158705.tif 000004
【図３】
2009158705.tif 000005