(57)【要約】      （修正有）【課題】チョクラルスキー法によるシリコン単結晶の引き上げにおいて、転位除去のため結晶の幾何学的軸を実際の[１１０]結晶軸に対して所定の角度分傾斜させてて成長させたシリコン単結晶の方位を、単結晶育成後、エピタキシャル成長に適した方位に補正する方法を提供する。【解決手段】（１１０）結晶面に比べて方位差を有する平面をウェハ表面として有するエピタキシャル被覆されたシリコンウェハにおいて、＜１１０＞方向はウェハ表面に対する法線から角度θ傾斜されていて、かつ傾斜された＜１１０＞方向の前記ウェハ平面中の方向＜−１１０＞での投影は角度φを形成し、θは０≦θ≦３゜及び４５゜≦φ≦９０゜（及び全ての対称的に等価の方向）で与えられるシリコンウェハ。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１１０）結晶面に比べて方位差を有する平面をウェハ表面として有するエピタキシャル被覆されたシリコンウェハにおいて、＜１１０＞方向はウェハ表面に対する法線から角度θ傾斜されていて、かつ傾斜された＜１１０＞方向の前記ウェハ平面中の方向＜−１１０＞での投影は角度φを形成し、θは０≦θ≦３゜及び４５゜≦φ≦９０゜（及び全ての対称的に等価の方向）で与えられることを特徴とする、エピタキシャル被覆されたシリコンウェハ。
【請求項２】
φ＝５５〜８５゜及びθ＝０〜２．５゜、及び全ての対称的に等価の方向を特徴とする、請求項１記載のエピタキシャル被覆されたシリコンウェハ。
【請求項３】
φ＝６０〜８０゜及びθ＝０．１〜１．５゜、及び全ての対称的に等価の方向を特徴とする、請求項１記載のエピタキシャル被覆されたシリコンウェハ。
【請求項４】
ＡＦＭ  ＲＭＳによる粗さ値が＜０．０９ｎｍであることを特徴とする、請求項１記載のエピタキシャル被覆されたシリコンウェハ。
【請求項５】
次の工程：
ａ）  ＜１１０＞方位を有する種結晶を使用して＜１１０＞方位を有するシリコン単結晶をチョクラルスキー法により引き上げるが、前記種結晶の幾何学的軸を実際の[１１０]結晶軸に対して所定の角度分傾斜させることで、引き上げられた＜１１０＞方位を有するシリコン単結晶も、実際の[１１０]結晶軸に対するその幾何学的軸の僅かな方位差を有する工程；
ｂ）  引き上げにより生じる前記シリコン単結晶の方位差の測定により前記シリコン単結晶を、方位設定する円柱状研削を行い、研削機中で加圧部材間に挟まれた単結晶を方位設定し、前記単結晶が所定の均一な直径を有するまで前記単結晶の周面を研削し、前記単結晶の引き上げにより生じる方位差を減少させるか又は所望の方位差を設定する工程；
ｃ）  円柱状研削された単結晶をワイヤーソーを用いてウェハにスライスする工程；
ｄ）  このようにスライスされたウェハを、機械的、化学的又は化学機械的方法で更に加工するが、前記方法によって前記表面の方位差は十分に変化させないままにする工程；
ｅ）  このようにさらに加工されたウェハにエピタキシャル層を設ける工程を有し、
前記＜１１０＞方向を前記ウェハ表面の法線から角度θだけ傾斜させ、傾斜された＜１１０＞方向の前記ウェハ平面中の方向＜−１１０＞での射影は角度φを有し、θは０≦θ≦３゜及び４５゜≦φ≦９０゜（及び全ての対称的に等価の方向）で与えられる、請求項１記載のエピタキシャル被覆されたシリコンウェハの製造方法。
【請求項６】
種結晶を、るつぼ中に存在するポリシリコン融液と接触させた後に、最初に細いネックを引き上げ、前記の細いネックが転位線の伝播を抑制するダッシュネッキング法を使用する、請求項５記載の方法。
【請求項７】
単結晶を、それぞれ１５０ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍ又は４５０ｍｍよりもいくらか大きい均一な直径に円柱状に研削する、請求項５から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
方位差を設定する円柱状研削の前に、方位差をエックス線ゴニオメータを用いて測定する、請求項５から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
方位を設定する円柱状研削の際に、引き上げられた結晶の方位差を約１゜分低減し、前記方位差の方向を円柱状研削により目標の方向に傾斜させる、請求項５から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
単結晶の切断の際に、前記ワイヤーソーのワイヤーガングに対して相対的に傾斜されたスライスベースに、切断されたウェハが、大きさ及び方向により定義された方位差を有する＜１１０＞結晶面を有する表面を有するように固定する、請求項５から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
所望の方位差は単結晶の引き上げ及び引き続く方位設定された円柱状研削によってのみ行われ、ワイヤーソー切断工程の間及び引き続く加工工程の際に、前記方位差の変化は生じないか、又は場合によりわずかな変化が生じる、請求項５から１０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
スライスされたウェハは、方位差を有する＜１１０＞表面を有し、前記方位差はθ＝０〜２．５゜及びφ＝５５〜８５゜である、請求項５から１１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
前記方位差はθ＝０．１〜１．５゜及びφ＝６０〜８０゜である、請求項５から１１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
スライスされたウェハは方位差を有する＜１１０＞表面を有し、前記＜１１０＞面は、最も近い＜１１１＞面の方向に又は最も近い＜０１１＞面の方向に傾斜されている、請求項１２又は１３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、＜１１０＞結晶方位を有するシリコンウェハの製造方法及びこのように製造されたシリコンウェハに関する。
【背景技術】
【０００２】
単結晶シリコンは、特に大きな直径（≧３００ｍｍ）を有するシリコン棒の場合に、いわゆるチョクラルスキー（ＣＺ）法を用いて成長させる。この場合、種結晶が石英るつぼ中で溶融されたシリコンの表面に付けられ、ゆっくりと上方へ引き上げられる。この場合、まず、ネックが作製され、引き続き引き上げ速度を低下させて円錐状の領域を形成させ、この円錐状の領域を円柱状の結晶に移行させる。前記結晶の引き上げ軸に関して前記結晶格子の方位は、通常では前記種結晶の結晶方位により予め決定されている。前記結晶成長方向は、通常では結晶引き上げ方向に対して平行又は結晶引き上げ方向に対して垂直の結晶棒の横断面の相応する結晶面に対して垂直である。
【０００３】
ＣＺ法による単結晶の成長の間に、多様な種類の結晶欠陥が生じることができる。このような転位をできる限り少なく有する結晶を成長させることが望ましい。特に重要な欠陥は、すべり転位（slip dislocation）である。このような転位は、結晶引き上げプロセスの多様な箇所で生じることができるが、引き上げプロセスの第１の部分の間に特に見ることができ、これは融液表面と種結晶との間の温度差によって引き起こされる。転位は動的であり、結晶格子中の最小の自由エネルギーの方向に伝播する傾向がある。
【０００４】
＜００１＞結晶方位が望ましい慣用の結晶成長の場合に、転位はしばしば、引き上げ軸に対して傾いている方向に伝播する、それというのも前記方向は最小のエネルギーの経路であるためである。これは、例えばJP 03-080184に記載されている。前記の細いネックを適当に延長することによって、円錐部及び引き続く本来の円柱状の結晶部分を製造する前に、前記転位はネック表面に伝播し、そこで消失する。結晶成長軸にほぼ沿っているが、前記結晶成長軸に対して平行ではなく伝播する転位は、前記ネックを比較的小さな直径に細くすることにより、つまり細いネック（文献中ではダッシュネックとも言われる）を作製することによりほぼ解消される。US 5,828,823は、転位を減少させるために約１０ｍｍの直径を有する長いネックを成長させて、かつ更に長い結晶の相応する重量を支えることができるネックを作製することを教示している。
【０００５】
いくつかの適用のために、＜００１＞とは異なる結晶方位を有するシリコンウェハを提供することが望ましい。この別の方位の一つは＜１１０＞である。この結晶方位は、特にその比較的高い正孔移動度のために有利である。
【０００６】
＜１１０＞方位で成長させた結晶の場合に、低いエネルギーの結晶面は｛１１１｝面であり、つまり｛１１０｝面に対して垂直である。従って、前記転位は＜１１０＞結晶軸に対して平行の方向に伝播する。このように前記転位は従来のネックの成長によって解消できない、それというのも、ネック軸に対して平行である前記転位は、前記軸に対して一定の角度をなしている転位よりも前記ネックの表面に伝播しないためである。このことから、この種の引き上げられた単結晶から作製されたシリコンウェハは転位を有する。
【０００７】
この問題を解消するために、JP 03-080184では僅かな方位差（misorientation）を有する種結晶を使用して、前記転位が伝播する低いエネルギーの方向を成長軸に対して僅かに傾けることが提案されている。前記成長軸に対して低いエネルギーの方向を傾斜させることにより、前記転位は前記ネックの表面に伝播し、かつ円柱状の結晶部分の作製の前に解消される。
【０００８】
US 5,769,941も、＜１１０＞方位の結晶の場合の軸方向に伝播する転位の解消について取り組んでいる。これは、前記種結晶の傾斜により、従って前記結晶軸から＜１１０＞方向（｛１１０｝面に対する法線）の傾斜によって達成され、この傾斜がネック表面に伝播する転位を可能にする。
【０００９】
先行技術において公知の全ての方法の場合に方位差を有するシリコン単結晶を製造し、その際、前記方位差は、例えば２〜５゜（US 5,769,941）であるか、又はこのために＜００１＞方向と＜１０１＞方向との間の全ての角を選択（JP 03-080184）することができる。JP 63-123893は、０．２〜４゜の方位差を有する結晶を開示している。
【００１０】
この方位差の大きさは製造されるシリコンウェハの特性に大きな影響を及ぼすことが明らかとなった。これは、しばしばエピタキシャル層を有する前記シリコンウェハを提供することが望ましい。
【００１１】
EP 1 592 045 A1では、＜１１０＞方位差を有するウェハのエピタキシャル層の表面粗さは傾斜角（実際の＜１１０＞方向に関するウェハ表面に対する法線との間の角度）に依存し、かつポリシングされたシリコンウェハ（エピ層なし）の粗さよりも小さいことが示された。この作用は、０〜８゜の傾斜角の場合に観察することができる。
【００１２】
ＡＦＭ顕微鏡写真は、＜１１０＞方位の場合にエピタキシャル層上にステップ部及びショルダ部を示す。ショルダ部の幅は、EP 1 592 045 A1によると、傾斜角及び２つのステップ部の間の距離から予測することができる。前記傾斜角が１゜を越える場合には、単原子層のステップ部の間のショルダ部の幅は、１０ｎｍ以下である。
【００１３】
ＣＺ引き上げによる方位差を適当な手段により（例えば方位設定したワイヤーソー切断により）再び完全に減少させることを試みる場合であっても、０゜の方位差（傾斜角）は実際に達成できない。通常では、ワイヤーソー切断の際に半導体棒（始端円錐部及び終端円錐部なし）の方位差は、ソーワイヤーにより形成されるワイヤーソーのワイヤーガングに対して相対的にスライスベース上に接着された半導体棒部分を適切に方位設定することにより低減される。前記スライスベースは完全な方位設定を正確に行うことはできず僅かな不正確性を排除できないため、正確に０゜の方位差はまれに達成されるだけである。つまり、本発明の範囲内で０゜の方位差を有する結晶又はウェハに言及する場合で合っても、約１０分までの比較的小さな偏差を考慮すべきであるか又は０．２゜（JP 63-123893も参照）までの比較的小さな偏差を考慮すべきである。
【００１４】
ワイヤーソー切断プロセスの間の個々の棒状部分の方位差の補正は、切断されたシリコンウェハが楕円状のウェハ形状を有することになる、それというのも、前記ワイヤーソーガングが前記棒状部分の円柱側面に対して９０゜ではない角度をなすためである。製造技術の観点から、これは主に２つの問題分野が生じる：第１は、斜めの切断により棒状部分の両端部にいわゆる「半月状のウェハ」が生じ、これが通常使用される炭素ベースからウェハを自動的に個別化することを不可能にし、かつ第２は、エッジを丸める際の複雑さが明らかに高められる、それというのも、楕円形のウェハのエッジを丸めるために特別な技術を提供しなければならないためである。更に、この楕円形のエッジを丸めていないウェハを市販のカセット中で搬送することにより、エッジの破損が生じる確率を高め、このことはウェハの廃棄を行う結果となりかねない。
【００１５】
更に、「半月状のウェハ」の手作業での取り扱いは、刃物のように鋭いエッジのために、作業者のため安全性を損なう結果となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】JP 03-080184
【特許文献２】US 5,828,823
【特許文献３】US 5,769,941
【特許文献４】JP 63-123893
【特許文献５】EP 1 592 045 A1
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の前記課題は、次の工程：
ａ）  ＜１１０＞方位を有する種結晶を使用して＜１１０＞方位を有するシリコン単結晶をチョクラルスキー法により引き上げるが、前記種結晶の幾何学的軸を実際の＜１１０＞結晶軸に対して所定の角度分傾斜させることで、引き上げられた＜１１０＞方位を有するシリコン単結晶も、実際の＜１１０＞結晶軸に対するその幾何学的軸の僅かな方位差を有する工程；
ｂ）  引き上げ後に生じる前記シリコン単結晶の方位差の測定により前記シリコン単結晶に、方位設定する円柱状研削を行い、研削機中で加圧部材間に挟まれた単結晶を適切に方位設定し、前記単結晶が所定の均一な直径を有するまで前記単結晶の周面を研削し、それにより前記単結晶の引き上げ後に生じる方位差を変更する工程；
ｃ）  円柱状に研削された単結晶からウェハをスライスする工程；
ｄ）  このようにスライスされたウェハを、機械的、化学的又は化学機械的方法で更に加工するが、前記方法によって表面の方位差は十分に変化させないままにする工程；
ｅ）  このように更に加工されたウェハ上にエピタキシャル層を設ける工程を有し、前記＜１１０＞方向をウェハ表面に対する法線から角度θだけ傾斜させ、傾斜された＜１１０＞方向の前記ウェハ平面中の方位＜−１１０＞での射影は角度φを形成し、かつθは０≦θ≦３゜及び４５゜≦φ≦９０゜（及び全ての対称的に等価の方向）で与えられる、請求項１記載のエピタキシャル被覆されたシリコンウェハの製造方法により解決される。
【００１８】
有利に、僅かに方位差を有する種が使用される。前記種は有利に種ホルダに取り付けられている。
【００１９】
有利に、使用された種結晶の方位差は５゜以下、有利に３゜以下、特に有利に２゜以下である。この下限は無転位の引き上げの必要条件により及びそれにより必要な前記ネックの長さにより制限される。
【００２０】
有利に前記方位差は、最も近い＜１００＞面又は＜１１１＞面の方向に向いている（結晶方向及び結晶面の定義に関する図１参照）。
【００２１】
それにより、このように引き上げられた単結晶も相応する方位差を有する。
【００２２】
前記単結晶は、有利に１５０ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍ又は４５０ｍｍの所望の最終直径に関して僅かに大きい（数ｍｍ）直径を有する。
【００２３】
この所望の最終直径は、後のシリコンウェハのエッジ加工工程（エッジ研削、エッジポリシング）により初めて達成される。
【００２４】
無転位の単結晶を引き上げるために、ダッシュネッキング法が使用され、つまり種結晶をるつぼ中に存在する多結晶シリコン融液と接触させた後に先ず、転位線の伝播を妨げる細いネックを引き上げる。
【００２５】
所望の方位差を設定するための手段を除いて、先行技術のチョクラルスキー法により引き上げられた結晶に相当する単結晶を引き上げた後に、有利に始端円錐部及び終端円錐部を分離する。次いで、前記結晶部分の円柱状研削を、定義された結晶方向に対して平行に行う。この場合、前記単結晶部分は、所望の結晶方位が端面に設けられた加圧部材により定義されるように配置する。
【００２６】
結晶方位は、エックス線ゴニオメータにより測定される。
【００２７】
方位設定される円柱状研削を行う相応する方法及び適当な装置は、欧州特許EP 0 962 284 B1に開示されている。
【００２８】
前記単結晶は有利に、ぞれぞれのウェハの最終直径よりもいくらか大きい均一な直径に円柱状に研削される。
【００２９】
方位を有する円柱状研削により、前記棒状部分の所望の方位差を設定できるか、又は引き上げにより得られた方位差を補正できる。
【００３０】
有利に、引き上げられた結晶の方位差の大きさを例えば約１゜だけ減少させ、その結果、例えば引き上げ後の方位差の大きさが約１．５゜である場合について、円柱状研削の後に約０．５゜の大きさの方位差が生じる。
【００３１】
有利に、方位設定する円柱状研削の場合に、ＣＺによる方位差を、製造技術的に達成される方向に、つまり例えば最も近い≦１１１＞面又は＜１００＞面の方向に傾ける（図１参照）。それにより、前記方位差の大きさ及び方向が変えられる。
【００３２】
引き続き、円柱状に研削された棒状部分はワイヤーソーでウェハにスライスされる。
【００３３】
これは、有利に、切断されたウェハが大きさ及び方向により定義された方位差を有する＜１１０＞結晶面を有する表面を有するように、前記単結晶をワイヤーソーのワイヤーガングに対して相対的に傾けられたスライスベースに固定することにより行われる。
【００３４】
しかしながら、所望の方位差を、単結晶を引き上げかつ引き続き前記したように方位設定する円柱状研削を行うことによるだけで達成することが特に有利である。
【００３５】
この有利な実施態様の場合に、先行技術により行われるワイヤーソー工程の間に、前記方位差の（大きさも方向も）変化しないか又は極めて僅にしか変化しない。
【００３６】
スライスされた前記ウェハは、従って、立体角φ及びθによって表すことができる方位差を有する＜１１０＞表面を有する。
【００３７】
スライスされたウェハの前記方位差はθ＝０〜３゜、φ＝４５〜９０゜（及び全ての対称的に等価の方向）である。
【００３８】
特に、φ＝５５〜８５゜及びθ＝０〜２．５゜（並びに全ての対称的に等価の方向、図８）が有利であり、特にφ＝６０〜８０゜及びθ＝０．１〜１．５゜（並びに全ての対称的に等価の方向、図９）が有利である。
【００３９】
結晶からウェハをスライスした後に、前記ウェハを包括的に平坦にし、平滑で、無欠陥でパーティクルのない表面及びエッジを提供するための加工工程を行う。
【００４０】
これは、有利に全くの機械的方法、例えば片面又は両面研削（ＳＳＧ、ＤＤＧ、粗研削及び／又は微細研削）及び／又はラッピング、化学的方法、例えば（酸又はアルカリによる）エッチング工程及び洗浄工程、化学機械的方法、例えば片面及び両面の一次研磨（ＳＳＰ、ＤＳＰ）又は化学的機械的二次研磨（ＣＭＰ）である。
【００４１】
この加工工程の場合に、＜１１０＞表面の方位差の変更は行われない。プロセス技術的に避けられない極めて僅かな変化は生じる。
【００４２】
このように加工されたウェハに、有利にエピタキシャル層を設けることができる。
【００４３】
堆積されたエピタキシャル層の粗さは、エピタキシャル基板の＜１１０＞表面の予め調節された方位差により決定的に影響を受ける。
【００４４】
次に、前記方法工程のいくつかを詳細に記載する。
【００４５】
結晶引き上げ＜１１０＞
先ず、＜１１０＞結晶方向を軸方向に対して所定の角度だけ傾けられている種結晶（方位差を有する種）を使用することによりシリコン単結晶を製造する。
【００４６】
このために、シリコン融液を有する石英るつぼを、結晶の引き上げのために準備する。
【００４７】
種結晶ホルダに取り付けられた種結晶を、前記シリコン融液中に浸漬する。引き続き前記種結晶ホルダを引き上げ、シリコンを成長させ、前記種結晶ホルダ及び前記るつぼを同じ方向又は逆方向に回転させる。
【００４８】
ＣＺ法の場合に、前記種結晶の軸の縦方向は引き上げ方向と一致する。
【００４９】
有利に、前記種結晶と融液表面との接触を行った後に、前記シリコン結晶の直径を細くする工程（断面積の縮小）を実施する（ダッシュネッキング）。その結果、熱衝撃により生じる転位ネットワークが形成される。細いネックの成長により、前記転位は後続して引き上げられる結晶部分内への伝播は回避される。
【００５０】
引き続き、前記種結晶を更に引き上げ、単結晶シリコンからなるシリコン棒を作製する。
【００５１】
この引き上げられたシリコン棒は、最終的にダッシュネッキングプロセスにより形成された上方部分と、まっすぐな円柱状のボディ及び場合による直径を減少させた末端部分とを有する。
【００５２】
この場合、前記種結晶の軸方向に対する＜１１０＞結晶方向の傾斜の方向が、｛１１０｝結晶面と並んで最も近い｛１１１｝結晶面の方向である、つまり［００１］方位である状態が生じる。
【００５３】
更に、前記種結晶の軸方向に対する＜１１０＞結晶方向の傾斜の方向は、｛１１０｝結晶面と並んで｛１００｝結晶面の方向である、つまり［１−１０］方向であることができる。
【００５４】
有利に、引き続く始端円錐部及び終端円錐部は分離される。
【００５５】
方位設定する円柱状研削
この方位設定する円柱状研削によって、前記結晶の所望の方位差を調節することができるか又は引き上げにより生じた方位差を補正することができる。
【００５６】
有利に、この引き上げられた結晶の方位差は約１゜低減されるので、引き上げ後に単結晶が約１．５゜の方位差を有する場合に、円柱状研削により約０．５゜の方位差が生じる。
【００５７】
有利に、このために前記結晶軸を所望の方法で方位設定し、引き続き前記結晶の端面側に加圧部材を固定、例えば接着する。前記加圧部材で、研削装置中での研削の間に前記結晶が挟まれている。引き続き、前記単結晶を所定の、均一な最終直径に達成するまで研削する。
【００５８】
ワイヤーソー切断
引き続き、前記の円柱状に研削された単結晶をワイヤーソーでウェハにスライスする。
【００５９】
ワイヤーソー切断時に、１つの作業工程において１つの結晶部分から多数のウェハがスライスされる。
【００６０】
US-5,771,876はこの種のワイヤーソーの機能原理を記載している。
【００６１】
ワイヤーソーは、１本のソーワイヤーから形成され、前記ワイヤが２つ以上のワイヤガイドローラ又はワイヤ変向ローラに巻き付けられているワイヤーガングを有する。
【００６２】
前記ソーワイヤーは、切断被覆で被覆されていてもよい。
【００６３】
固定砥粒なしのソーワイヤーを備えたワイヤーソーを使用する場合、スライス工程の間に砥粒はスラリーの形で供給される。
【００６４】
このスライス工程の際に、テーブル上に固定された結晶部分を、ソーワイヤーが互いに平行に置かれたワイヤセクションの形で配置されているワイヤーガングが貫通する。このワイヤーガングの貫通は、送り装置を用いて行われるテーブルとワイヤーガングとの間の相対運動により達成され、前記送り装置は、結晶部分をワイヤーガング（テーブル送り）に対して又はワイヤーガングを結晶部分に対してガイドする。
【００６５】
有利に、前記単結晶は、ワイヤーソーのワイヤーガングに対して相対的に傾斜されたテーブルに固定されるため、切断されたウェハは大きさ及び方向により定義された方位差を有する＜１１０＞結晶面を有する表面を有し、方位設定する円柱状研削の後に生じる方位差をつまり更に補正することができる。
【００６６】
しかしながら、ワイヤーソー切断工程を方位差の補正をせずに実施する、つまり、テーブル又はスライスベースを前記ワイヤーガングに対して傾けずに実施することが特に有利である。ワイヤーガングとスライスベース（又は前記スライスベースのガイドエッジ）をは９０゜の角度をなすのが好ましく、その結果、スライスされたシリコンウェハの結晶方位は、円柱状研削後の単結晶の結晶方位に一致する。
【００６７】
この方法を、次の実施態様を用いて説明することができる。
【００６８】
３００ｍｍ結晶を、わずかな方位差を有する＜１１０＞種結晶を用いて、ダッシュネッキングを含めてチョクラルスキー法によって引き上げ、始端円錐部と終端円錐部を分離して個々の棒状部分に切り分けた。
【００６９】
１４ｃｍの終端部及び１０ｃｍの長さを有する棒状部分について、幾何学的な棒状部分の軸と＜１１０＞方向との間の方位差は、θ＝２．１４゜及びφ〜０゜として測定された。
【００７０】
最終生成物のための目標は、θ＝０．６゜及びφほぼ９０゜の方位であった。
【００７１】
方位設定する円柱状研削後に、この状態はθ＝０．５２゜及びφ＝８８．９゜であった。テーブル又はスライスベースを前記ワイヤーガングに対して傾斜させない標準ワイヤーソー切断プロセスにより、プロセス技術的偏差によるオフオリエンテーションの更なるわずかな変化が生じる。
【００７２】
前記ウェハの個別化後のこのオフオリエンテーションは、θ＝０．５４゜及びφ＝８１．４゜として測定された（表１の最終行を参照）。θ＝０．６のウェハ表面のオフオリエンテーションのための予め決定された目標は、先行技術で公知の製造公差（Δθ＝±０．２゜）の範囲内で完全に達成できた。
【００７３】
この製造技術により達成可能なφの公差は、θの大きさに著しく依存し、かつ約０．６゜の角度θについてデルタφ＝±１０゜として評価することができる。
【００７４】
機械的及び化学機械的加工工程
ワイヤーソー切断の後に有利に次の加工工程が行われる：
−  機械的に敏感なエッジを丸める工程、
−  研削又はラッピングのような研磨工程の実施。
【００７５】
EP 547894 A1はラッピング法を記載し；研削法はEP 272531 A1及びEP 580162 A1の出願に請求されている。
【００７６】
＜１１０＞方位を有するシリコンウェハの最終的なフラットネスは、１つ以上のポリシングプロセスにより生じ、前記ポリシングプロセスの前に、場合により、損傷のある結晶層の除去のため及び不純物の除去のためにエッチング工程を先行して行うことができる。適当なエッチング工程は、例えばDE 19833257 C1から公知である。
【００７７】
化学機械的加工工程のこのグループはポリシング工程を含み、前記ポリシング工程を用いて部分的な化学反応及び部分的な機械的材料除去（研磨）により前記表面を平滑にし、前記表面の残留損傷を除去する。
【００７８】
典型的に片面を加工するポリシング法（片面ポリシング）により、一般により悪い平行平面性が生じ、両面で行われるポリシング法（両面ポリシング）は、改善されたフラットネスを有するウェハを製造することができる。
【００７９】
研削工程、洗浄工程及びエッチング工程の後に、前記ウェハの表面は一次研磨により平滑にされる。片面ポリシング（ＳＳＰ）の場合に、ウェハは加工の間に背面を支持プレートに、パテによるか、真空によるか又は接着により保持される。両面ポリシング（ＤＳＰ）の場合に、前記ウェハはこのために薄いキャリア内にルーズに挿入され、前面と背面とを同時に研磨布で覆われた上定盤と下定盤との間を「自由に浮動して」ポリシングされる。
【００８０】
更に、前記シリコンウェハの前面をヘーズフリー法（haze-free manner）で、例えば軟らかい研磨布でアルカリ性ポリシングゾルを用いてポリシングし；この工程までで生じる半導体ウェハの寸法を得るために、前記材料除去はこの場合比較的低く、例えば０．０５〜１．５μｍである。文献中には前記工程はＣＭＰポリシング（化学機械的ポリシング(chemo-mechanical polishing)）としてしばしば表される。
【００８１】
エピタキシャル被覆
引き続き、単結晶の＜１１０＞方位を有するシリコンウェハに、同じ結晶方位のシリコンからなる単結晶成長された層、いわゆるエピタキシャル被覆が設けられる。この種のエピタキシャル被覆されたシリコンウェハは、均質な材料からなるシリコンウェハと比べて所定の利点、例えば前記素子の短絡に引き続くバイポーラーＣＭＯＳ−スイッチ回路中での電荷反転の抑制（「ラッチアップ」の問題）、低い欠陥密度（例えばＣＯＰ（crystal-originated particies）の低減された数）並びにわずかな酸素含有量の不在の利点有し、それにより素子に関連する領域での酸素析出物による短絡の危険性を排除することができる。
【００８２】
このために、エピタキシャル反応器中で、１つ以上のシリコンウェハをサセプタ上で加熱源を用いて、有利に上側及び下側の加熱源を用いて、例えばランプ又はランプバンクを用いて加熱し、引き続き、ケイ素化合物を有するソースガス（シラン）、キャリアガス（例えば水素）及び場合によるドーピングガス（例えばジボラン）からなるガス混合物にさらされる。
【００８３】
エピタキシャル層は、有利にＣＶＤ法（chemical vapor deposition）により堆積され、ソースガスとしてシラン、例えばトリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ3、ＴＣＳ）を前記シリコンウェハの表面に供給し、そこで６００〜１２５０℃の温度で元素のケイ素と揮発性副生成物とに分解され、エピタキシャル成長するシリコン層が前記シリコンウェハ上に形成される。このエピタキシャル層はドープされていないか又は適当なドーピングガスを用いて、適切にホウ素、リン、ヒ素又はアンチモンを用いてドーピングされ、伝導型及び伝導率が調節される。
【００８４】
エピタキシャル被覆シリコンウェハの他の重要な幾何学的パラメータ（ＳＦＱＲ、ＧＢＩＲ及びエッジロールオフ）を最適化するために適した方法及び特にエピタキシャルプロセスにおける前記シリコンウェハの前処理（自然酸化物の除去のためのＨ2ベークプロセス、ＨＣｌエッチング処理）及びサセプタの前処理に関連する方法は、DE102005045337 A1、DE102005045338 A1及びDE102005045339 A1の出願に記載されていて、有利に本発明による方法の場合にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】結晶方位の定義を示す。
【図２】方位差の立体角範囲の定義を示す。
【図３】方位差の立体角範囲の定義を示す。
【図４】所定の方位差を有するエピタキシャル被覆されたウェハのための立体角範囲及びそれに属するＡＦＭ写真を示す。
【図５】所定の方位差を有するエピタキシャル被覆されたウェハのための立体角範囲及びそれに属するＡＦＭ写真を示す。
【図６】所定の方位差を有するエピタキシャル被覆されたウェハのための立体角範囲及びそれに属するＡＦＭ写真を示す。
【図７】所定の方位差のためのエピタキシャル被覆されたウェハの図式的な粗さ値を示す。
【図８】方位差の有利な立体角範囲を示す。
【図９】方位差の他の有利な立体角範囲を示す。
【実施例】
【００８６】
次に、本発明を図面により説明する。
【００８７】
図１は、二次元で表した結晶方位の定義を示す。
【００８８】
図２は、ウェハ１の方位差の立体角範囲の定義を示す。角度θは＜１００＞方向での傾斜の角度を示す。実際の方位差の角度に対して、角度φの付加的な記載が必要である。
【００８９】
図３は、図２を捕捉する、三次元で表した方位差の記載のための、本発明の場合に使用された立体角の定義を示す。
【００９０】
図４は、［−１１０］方向にノッチ２３を有するエピタキシャル被覆された半導体ウェハ１３の結晶方位を表す図を示す。前記半導体ウェハの平面は、方位差を有する＜１１０＞結晶面であり、立体角θ＝２．２８゜及びφ＝４．０１゜として表される。φ＝１．０１゜分の回転は、図２からの立体角の定義との関連で、符号Ａで表されている。更に半導体ウェハの表面のＡＦＭ写真が示される。生じた表面粗は、ＡＦＭ  ＲＭＳ（１μｍ×１μｍ）＝０．７３６ｎｍである。
【００９１】
図５は、［−１１０］方向にノッチ２４を有する半導体ウェハ１４の結晶方位を表す図を示す。前記半導体ウェハの平面は、方位差を有する＜１１０＞結晶面であり、立体角θ＝１．４９゜及びφ＝２６４．６゜として表される。φ＝２６４．６゜分の回転は、図２からの立体角の定義との関連で、符号Ｂで表されている。更に半導体ウェハの表面のＡＦＭ写真が示される。生じた表面粗さは、ＡＦＭ  ＲＭＳ（１μｍ×１μｍ）＝０．０８９ｎｍである。
【００９２】
図６は、［−１１０］方向にノッチ２５を有する半導体ウェハ１５の結晶方位を表す図を示す。前記半導体ウェハの平面は、方位差を有する＜１１０＞結晶面であり、立体角θ＝１．１８゜及びφ＝６８．０゜として表される。φ＝６８．０゜分の回転は、図２からの立体角の定義との関連で、符号Ｃで表されている。更に半導体ウェハの表面のＡＦＭ写真が示される。生じた表面粗さは、ＡＦＭ  ＲＭＳ（１μｍ×１μｍ）＝０．０５４ｎｍを示す。
【００９３】
図７は、表１からの結果の要約を示す。図４〜６からの符号Ａ、Ｂ及びＣは、ここでも使用されている。
【００９４】
図８は、ウェハ１の方位差の有利な立体角を示す。角度θ＝０〜２．５゜は＜１００＞方向での傾斜の角度を表す。角度φ＝４５〜９０゜は、実際の方位差の角度を示す。これは、前記方位差の対称的に等価の方向も示す。
【００９５】
図９は、ウェハ１の方位差の有利な立体角を示す。角度θ＝０．１〜１．５゜は＜１００＞方向での傾斜の角度を表す。角度φ＝５５〜８５゜は、実際の方位差の角度を示す。これは、前記方位差の対称的に等価の方向も示す。
【００９６】
【表１】
2010001210.tif 000002
【００９７】
図７との関連で表１から、粗さ値と立体角θ［゜］、φ［゜］との明らかな関係が読み取れる。前記角度φを第１象限上に示した。このことから、図７においても右にプロットされた角度φ*が生じる。
【００９８】
本発明の前記課題は、（１１０）結晶面に比べて方位差を有する平面をウェハ表面として有するエピタキシャル被覆されたシリコンウェハにおいて、＜１１０＞方向をウェハ表面に対する法線から角度θ傾斜させ、かつ傾斜された＜１１０＞方向の前記ウェハ平面中の方向＜−１１０＞での投影は角度φを形成し、θは０≦θ≦３゜及び４５゜≦φ≦９０゜（及び全ての対称的に等価の方向）で与えられることにより解決される。φ＝５５〜８５゜、θ＝０〜２．５゜、及び全ての対称的に等価の方向を特徴とする、ウェハ表面として方位差を有する（１１０）結晶面を有するエピタキシャル被覆されたシリコンウェハが特に有利である。
【００９９】
同様に、φ＝６０〜８０゜、θ＝０．１〜１．５゜、及び全ての対称的に等価の方向を特徴とする、ウェハ表面として方位差を有する（１１０）結晶面を有するエピタキシャル被覆されたシリコンウェハが特に有利である。
【０１００】
本発明によるエピタキシャル被覆されたシリコンウェハは、−０．０５５〜０．０８９ｎｍのＡＦＭ  ＲＭＳによる特に低い粗さ値を特徴とする。この種の低い粗さ値は、先行技術（EP 1 592 045 A1、図９参照）において達成できなかった（比較値：０．１０及び０．１２ｎｍ）。さらに、先行技術では角度θは達成される粗さ値にとって重要であり、かつθの値は０〜８゜が適していることから出発していた。
【０１０１】
本発明の場合には、この先行技術における認識は不完全であり、方位差を有するウェハ表面の試験の際に立体角を観察しなければならないことを初めて明らかにした。図７中に示された角度φとの関係はこのことを明らかにしている。
【０１０２】
本発明の範囲内で立体角として表現された前記の方位差は、同様に当業者に周知の「ミラー指数」により表すことができる。
【０１０３】
例：
Θ＝１．５゜及びφ＝４５゜、６０゜、８０゜、９０゜をミラー指数で表すと：
(719 696 18), (722 690 13), (725 688 4), (725 688 0)
Θ＝０．５゜及びφ＝４５゜、６０゜、８０゜、９０゜をミラー指数で表すと：
(711 702 6), (712 701 4), (713 701 1), (713 700 0)
立体角表示をミラー指数に変換するための他の例は：
Θ＝２゜、φ＝−９０゜≡（６８１  ７３１  ０）；Θ＝１．５゜、φ＝−９０゜≡（６８８  ７２２  ０）；
Θ＝１゜、φ＝−９０゜≡（６９４  ７１９  ０）；Θ＝１゜、φ＝−４５゜≡（６９８  ７１５  １）；
Θ＝１゜、φ＝４５゜≡（７１５  ６９８  １）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
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