【手続補正書】
【提出日】平成23年3月30日(2011.3.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エピタキシャルシリコンウェーハを製造する方法であって、
高ドープ単結晶シリコン基板中に転位ループ層を形成する工程であって、
前記高ドープシリコン基板は、チョクラルスキー法によって成長させたインゴットからスライスされ、中心軸と、前記中心軸に対してほぼ垂直な前面および裏面と、前記前面と前記裏面とを接続する円周端面と、前記中心軸から前記円周端面まで延在する半径と、約５ｍΩ・ｃｍ未満の抵抗率と、を有しており、
転位ループは前記前面に延在しない、転位ループ層形成工程と、
前記エピタキシャルシリコンウェーハを形成するために、前記高ドープシリコン基板の前記前面にエピタキシャルシリコン層を堆積する工程であって、前記エピタキシャル層は、約１０ｍΩ・ｃｍより大きな抵抗率を有する、堆積工程と、
を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項２】
前記転位ループは、前記高ドープ単結晶シリコン基板へのイオン注入と、少なくとも約７５０℃でのアニールとによって形成されることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記注入イオンは、シリコン、ゲルマニウム、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノンおよびそれらの組合せから成る群から選ばれることを特徴とする請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記イオン注入は、少なくとも約３０ｋｅＶのエネルギーレベルで行われることを特徴とする請求項２に記載の製造方法。
【請求項５】
前記イオン注入工程は、少なくとも約６×１０１３原子／ｃｍ２を注入することを特徴とする請求項２に記載の製造方法。
【請求項６】
前記アニールは、少なくとも約３秒行われることを特徴とする請求項２に記載の製造方法。
【請求項７】
前記高ドープシリコン基板はＮ型ドーパントを含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項８】
前記高ドープシリコン基板は、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂおよびそれらの組合せから成る群から選ばれたドーパントを含むことを特徴とする請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
前記高ドープシリコン基板はＰ型ドーパントを含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記高ドープシリコン基板は、Ｂ、Ａｌ、Ｇａおよびそれらの組合せから成る群から選ばれたドーパントを含むことを特徴とする請求項９に記載の製造方法。
【請求項１１】
前記エピタキシャル層はＮ型ドーパントを含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項１２】
前記エピタキシャル層は、Ｐ、Ａｓおよびそれらの組合せから成る群から選ばれたドーパントを含むことを特徴とする請求項１１に記載の製造方法。
【請求項１３】
前記エピタキシャル層はＰ型ドーパントを含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項１４】
前記エピタキシャル層は、Ｂ、Ａｌ、Ｇａおよびそれらの組合せから成る群から選ばれたドーパントを含むことを特徴とする請求項１３に記載の製造方法。
【請求項１５】
前記アニーリング工程の前に、前記高ドープ単結晶シリコン基板の前記裏面にポリシリコン層を堆積する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項１６】
前記転位ループ層が、前記高ドープシリコン基板の前記前面から少なくとも約１００Åの深さにあることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項１７】
前記転位ループ層は、少なくとも約１×１０８ループ／ｃｍ２の濃度を有することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項１８】
前記転位ループ層が、前記半径の少なくとも約１０％の半径方向の幅を有していることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項１９】
既存の酸素析出物を溶解するために、少なくとも１１５０℃の温度で高ドープ単結晶シリコン基板をアニーリングするアニーリング工程と、
前記高ドープシリコン基板を、アニーリング温度から室温まで冷却する冷却工程と、をさらに含み、
単結晶シリコン基板に均一濃度の空孔を導入するために、
（i）前記アニーリング工程の雰囲気が制御されるか、
（ii）前記冷却工程中に冷却速度が制御されるか、あるいは、
（iii）前記アニーリング工程の前記雰囲気が制御され、且つ前記冷却工程中に前記冷却速度が制御され、
前記均一濃度は、酸化析出物熱処理中に酸素析出物を触媒するのに不十分であることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項２０】
前記アニーリング工程と前記エピタキシャルシリコン層の前記堆積工程とが同じ装置の中で行なわれ、
前記冷却工程は、前記エピタキシャルシリコン層の前記堆積工程の後に行なわれ、
前記アニーリング温度から前記空孔が実際に不動になる温度までの前記冷却速度は、毎秒２０℃以下であることを特徴とする請求項１９に記載の製造方法。
【請求項２１】
前記高ドープシリコン基板の冷却工程が、
前記アニーリング温度から、約１１５０℃よりは低いが約９５０℃よりは高い温度まで、毎秒２０℃を超える冷却速度で冷却する過程と、
その次に、その温度範囲内において少なくとも約２秒保持する過程と、
を含むことを特徴とする請求項１９に記載の製造方法。
【請求項２２】
前記アニーリング工程の前記雰囲気は、アニーリング雰囲気中に十分な酸素分圧を含むことにより制御されることを特徴とする請求項１９に記載の製造方法。
【請求項２３】
前記雰囲気中の前記酸素分圧は、少なくとも約０．００２気圧であることを特徴とする請求項２２に記載の製造方法。
【請求項２４】
前記雰囲気中の前記酸素分圧は、少なくとも約０．０１気圧であることを特徴とする請求項２２に記載の製造方法。
【請求項２５】
前記冷却工程中の前記冷却速度は、毎秒約２０℃以下になるように制御されることを特徴とする請求項１９に記載の製造方法。
【請求項２６】
前記冷却工程中の前記冷却速度は、毎秒約１０℃以下になるように制御されることを特徴とする請求項１９に記載の製造方法。
【請求項２７】
前記冷却工程中の前記冷却速度は、毎秒約５℃以下になるように制御されることを特徴とする請求項１９に記載の製造方法。
【請求項２８】
前記エピタキシャル層は、少なくとも約１００ｍΩ・ｃｍの抵抗率を有することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項２９】
前記エピタキシャル層は、少なくとも約３００ｍΩ・ｃｍの抵抗率を有することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３０】
チョクラルスキー法によって成長させたインゴットからスライスされた高ドープ単結晶シリコン基板であって、中心軸と、前記中心軸に対してほぼ垂直な前面および裏面と、前記前面と前記裏面とを接続する円周端面と、前記中心軸から前記円周端面まで延在する半径と、約５ｍΩ・ｃｍ未満の抵抗率と、を有している前記高ドープ単結晶シリコン基板と、
エピタキシャルシリコンウェーハを形成している前記高ドープシリコン基板の前記前面上のエピタキシャルシリコン層であって、約１０ｍΩ・ｃｍより大きな抵抗率を有しているエピタキシャルシリコン層と、
前記基板中の転位ループ層であって、転位ループは前記基板と前記エピタキシャル層との界面まで延在していない、転位ループ層と、
を含むことを特徴とするエピタキシャルシリコンウェーハ。
【請求項３１】
前記高ドープシリコン基板はＮ型ドーパントを含むことを特徴とする請求項３０に記載のウェーハ。
【請求項３２】
前記高ドープシリコン基板は、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂおよびそれらの組合せから成る群から選ばれたドーパントを含むことを特徴とする請求項３１に記載のウェーハ。
【請求項３３】
前記高ドープシリコン基板はＰ型ドーパントを含むことを特徴とする請求項３０に記載のウェーハ。
【請求項３４】
前記高ドープシリコン基板は、Ｂ、Ａｌ、Ｇａおよびそれらの組合せから成る群から選ばれたドーパントを含むことを特徴とする請求項３３に記載のウェーハ。
【請求項３５】
前記エピタキシャル層はＮ型ドーパントを含むことを特徴とする請求項３０に記載のウェーハ。
【請求項３６】
前記エピタキシャル層は、Ｐ、Ａｓおよびそれらの組合せから成る群から選ばれたドーパントを含むことを特徴とする請求項３５に記載のウェーハ。
【請求項３７】
前記エピタキシャル層はＰ型ドーパントを含むことを特徴とする請求項３０に記載のウェーハ。
【請求項３８】
前記エピタキシャル層は、Ｂ、Ａｌ、Ｇａおよびそれらの組合せから成る群から選ばれたドーパントを含むことを特徴とする請求項３７に記載のウェーハ。
【請求項３９】
前記高ドープシリコン基板は、酸素析出物の核が実質的にないことを特徴とする請求項３０に記載のウェーハ。
【請求項４０】
前記転位ループ層が、前記基板と前記エピタキシャル層との前記界面から少なくとも約１００Åの深さにあることを特徴とする請求項３０に記載のウェーハ。
【請求項４１】
前記転位ループ層は、少なくとも約１×１０８ループ／ｃｍ２の濃度を有することを特徴とする請求項３０に記載のウェーハ。
【請求項４２】
前記転位ループ層が、前記半径の少なくとも約１０％の半径方向の幅を有していることを特徴とする請求項３０に記載のウェーハ。
【請求項４３】
前記エピタキシャル層は、少なくとも約１００ｍΩ・ｃｍの抵抗率を有することを特徴とする請求項３０に記載のウェーハ。
【請求項４４】
前記エピタキシャル層は、少なくとも約３００ｍΩ・ｃｍの抵抗率を有することを特徴とする請求項３０に記載のウェーハ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
I．シリコン基板
再び図１を参照すると、シリコン基板１０は、チョクラルスキー結晶成長法によって成長させた単結晶インゴットからスライスされた単結晶シリコンウェーハから得られる。単結晶シリコンウェーハは、中心軸と、中心軸に対してほぼ垂直な前面および裏面と、円周端面と、中心軸から円周端面まで延在する半径(radius)とを有している。ウェーハは研磨されるか、あるいは代わりとして、研磨せずにラッピングおよびエッチングされる。さらに、ウェーハは、支配的な(predominant)固有の点欠陥として、空孔あるいは自己格子間原子の点欠陥を持っていてもよい。例えば、ウェーハは、中心から端面まで空孔が支配的でも、中心から端面まで自己格子間原子が支配的でもよく、あるいはウェーハは、自己格子間原子が支配的な材料(self-interstitial dominated material)の軸対称なリングに囲まれた空孔が支配的な材料(vacancy dominated material)の中心コアを含んでいてもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
したがって、ある実施態様では、アニールウェーハ中の空孔濃度は、空孔が比較的移動性を有する温度領域を通るウェーハの冷却速度を制御することによって、少なくとも部分的に制御される。そのような制御は、空孔が比較的移動性を有する温度範囲よりも低い温度にウェーハを冷却する前に、冷却されたウェーハ中の結晶格子の空孔の数密度を減少するのに十分な時間だけ行使される。アニールウェーハの温度がこの範囲を通って下がると、空孔はウェーハ表面に拡散して消滅し、空孔濃度プロファイルの変化をもたらす。そのような変化の広がりは、アニールウェーハがこの範囲内の温度で維持される時間の長さ及び温度の大きさに依存し、一般的に、より大きい温度およびより長い拡散時間は、増加した拡散をもたらす。一般に、アニール温度から、空孔が実際に不動になる温度（例えば約９５０℃）までの平均冷却速度は、好ましくは毎秒２０℃以下、より好ましくは毎秒約１０℃以下、さらに好ましくは毎秒約５℃以下である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
本願明細書で使用される高速熱処理によって、ウェーハの前面および裏面の表面から、少量の酸素が外側に拡散するかもしれないが、得られたアニールウェーハは、シリコン表面からの距離の関数として実質的に均一な格子間酸素濃度を有している。例えば、アニールウェーハは、シリコンの中心から、シリコン表面から約１５ミクロン以内のウェーハ領域まで、より好ましくは、シリコンの中心から、シリコン表面から約１０ミクロン以内のウェーハ領域まで、さらに好ましくは、シリコンの中心から、シリコン表面から約５ミクロン以内のウェーハ領域まで、最も好ましくは、シリコンの中心から、シリコン表面から約３ミクロン以内のウェーハ領域まで、実質的に均一な格子間酸素濃度を持つだろう。この状況において、実質的に均一な酸素濃度とは、約５０％以下、好ましくは約２０％以下、より好ましくは約１０％以下の酸素濃度の変化を意味するものとする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
この実施態様の他の変形によれば、ウェーハの冷却速度は、冷却雰囲気の制御と共にあるいは制御なしに、制御される。具体的には、冷却速度は、アニール温度から、空孔が実際に不動になる温度（例えば約９５０℃）までの平均冷却速が、好ましくは毎秒２０℃以下、より好ましくは毎秒約１０℃以下、さらに好ましくは毎秒約５℃以下になるように、制御される。代わりに、温度は、約１１５０℃よりは低いが約９５０℃よりは高い温度まで、急速に（例えば２０℃／秒より大きな速度で）下げられ、そして、保持温度に依存して、数秒〜数分保持する。例えば、１１５０℃近くの温度では、少なくとも約２、３、４、６秒あるいはそれ以上で十分であり、一方、９５０℃近くの温度では、少なくとも約２、３、４、６秒あるいはそれ以上が必要であろう。