(57)【要約】本発明は、一般に高抵抗率ＣＺシリコンウエハ、またはそれに由来する高抵抗率シリコン構造体、およびその製造方法に関する。特に、高抵抗率シリコン構造体はその基板として大直径ＣＺシリコンウエハを含み、基板ウエハの抵抗率は、その中のアクセプター原子（例えば、ホウ素）の濃度から独立しており、基板の抵抗率は、その中のアクセプター原子の濃度に基づいて計算される抵抗率よりも実質的に高い。
2008545605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高抵抗率シリコン構造体の製造方法であって、
約５０Ω−ｃｍ以上の初期抵抗率を有するＣＺ単結晶を有するシリコン構造体に、結果として得られる熱処理された構造体の基板が、サーマルドナー濃度［ＴＤ］：アクセプター濃度［Ａ］の比率が約０．８：１〜約１．２：１の範囲であるサーマルドナー濃度［ＴＤ］およびアクセプター濃度［Ａ］を有するような保持時間および温度で、熱処理を施すことを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記比率が約０．９：１〜１．１：１の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ホウ素原子が前記アクセプターであり、酸素クラスターが前記サーマルドナーであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記構造体の基板のホウ素濃度［Ｂ］と酸素濃度［Ｏｉ］、および前記熱処理の温度Ｔが、下記の式：
［Ｂ］＝１ｅ１４（［Ｏｉ］／［Ｏｉ］ｒｅｆ）ｎｅｘｐ（Ｅ／ｋＴ−Ｅ／ｋＴｒｅｆ）
により関係付けられ、ここで、
［Ｂ］はホウ素濃度、
［Ｏｉ］ｒｅｆは格子間酸素の基準濃度で約６．６ｅ１７ｃｍ−３、
［Ｏｉ］は前記構造体の基板の実際の格子間酸素濃度、
ｎは酸素指数で約７、
Ｅは活性化エネルギーで約４ｅＶ、
ｋはボルツマン定数、
Ｔは前記熱処理の実際の温度、
Ｔｒｅｆは基準温度で約５２０℃、
であり、さらに、
（ｉ）与えられたホウ素濃度［Ｂ］について、酸素濃度は計算濃度の約±０．５ｐｐｍａであり、熱処理温度は計算温度の約±１０℃であり、
（ｉｉ）与えられた酸素濃度［Ｏｉ］について、ホウ素濃度は計算濃度の約±２０％であり、熱処理温度は計算温度の約±１０℃であり、さらに、
（ｉｉｉ）与えられた熱処理温度Ｔについて、酸素濃度は計算濃度の約±０．５ｐｐｍａであり、およびホウ素濃度は計算濃度の約±２０％であることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記熱処理された基板の結果として得られる抵抗率が、その中のアクセプター濃度に基づいて計算される抵抗率よりも少なくとも約１０倍大きいことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記構造体の基板が、表層および裏層と、外周エッジと、前記表層および裏層のそれぞれに実質的に垂直な中心軸と、さらに前記中心軸から前記表層および裏層と実質的に平行に、前記外周エッジへ向かって延びる半径とを有してなり、前記基板が前記半径に沿って変動する酸素濃度を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記酸素濃度が、前記半径に沿って、約５ｐｐｍａから約２０ｐｐｍａまでで変動することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記構造体の基板が、表層および裏層と、外周エッジと、前記表層および裏層のそれぞれに実質的に垂直な中心軸と、さらに前記中心軸から前記表層および裏層と実質的に平行に、前記外周エッジへ向かって延びる半径とを有し、前記基板が前記半径に沿って変動するホウ素濃度を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ホウ素濃度が、前記半径に沿って、少なくとも約１％から約２０％までで変動することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記熱処理の温度が、約４８０℃を越え、約６００℃までの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記熱処理が、約１０分から約２５０分までの時間で行われることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記シリコン構造体の基板が、少なくとも約５ｐｐｍａから約２０ｐｐｍａまでの範囲の酸素濃度を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記シリコン構造体の基板が、少なくとも約１００Ω−ｃｍから約３００Ω−ｃｍまでの範囲の初期抵抗率を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記熱処理の後、結果として得られる熱処理されたシリコン構造体の基板が少なくとも約１０００Ω−ｃｍの抵抗率を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
高抵抗率ＣＺ単結晶シリコンウエハの製造方法であって、
少なくとも１５０ｍｍの公称直径と少なくとも約５０Ω−ｃｍの初期抵抗率を有するＣＺ単結晶シリコンウエハに、結果として得られる熱処理されたウエハが、サーマルドナー濃度［ＴＤ］：アクセプター濃度［Ａ］の比率が約０．８：１〜約１．２：１の範囲であるような、少なくともサーマルドナー濃度［ＴＤ］とアクセプター濃度［Ａ］に渡る領域を有するような保持時間および温度で、熱処理を施すことを含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記比率が、約０．９：１〜１．１：１の範囲であることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
ホウ素原子が前記アクセプターであり、酸素クラスターが前記サーマルドナーであることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記ウエハのホウ素濃度［Ｂ］と酸素濃度［Ｏｉ］、および前記熱処理の温度Ｔが、式：
［Ｂ］＝１ｅ１４（［Ｏｉ］／［Ｏｉ］ｒｅｆ）ｎｅｘｐ（Ｅ／ｋＴ−Ｅ／ｋＴｒｅｆ）
により関係付けられ、ここで、
［Ｂ］はホウ素濃度、
［Ｏｉ］ｒｅｆは格子間酸素の基準濃度で約６．６ｅ１７ｃｍ−３、
［Ｏｉ］は前記ウエハの実際の格子間酸素濃度、
ｎは酸素指数で約７、
Ｅは活性化エネルギーで約４ｅＶ、
ｋはボルツマン定数、
Ｔは前記熱処理の実際の温度、
Ｔｒｅｆは基準温度で約５２０℃、であり、さらに、
（ｉ）与えられたホウ素濃度［Ｂ］について、酸素濃度は計算濃度の約±０．５ｐｐｍａであり、熱処理温度は計算温度の約±１０℃であり、
（ｉｉ）与えられた酸素濃度［Ｏｉ］について、ホウ素濃度は計算濃度の約±２０％であり、熱処理温度は計算温度の約±１０℃であり、さらに、
（ｉｉｉ）与えられた熱処理温度Ｔについて、酸素濃度は計算濃度の約±０．５ｐｐｍａであり、またホウ素濃度は計算濃度の約±２０％であることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記熱処理されたウエハの結果として得られる抵抗率が、その中のアクセプター濃度に基づいて計算される抵抗率よりも少なくとも約１０倍大きいことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記ウエハが、表面および裏面と、外周エッジと、前記表面および裏面のそれぞれに実質的に垂直な中心軸と、さらに前記中心軸から前記表面および裏面と実質的に平行に、前記外周エッジへ向かって延びる半径とを有し、前記ウエハが前記半径に沿って変動する酸素濃度を有することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
前記酸素濃度が、前記半径に沿って、約５ｐｐｍａから約２０ｐｐｍａまでで変動することを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記ウエハが、表面および裏面と、外周エッジと、前記表面および裏面のそれぞれに実質的に垂直な中心軸と、さらに前記中心軸から前記表面および裏面と実質的に平行に、前記外周エッジへ向かって延びる半径とを有し、前記ウエハが前記半径に沿って変動するホウ素濃度を有することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２３】
前記ホウ素濃度が、前記半径に沿って、少なくとも約１％から約２０％までで変動することを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記熱処理の温度が、約４８０℃を越えて約６００℃までの範囲にあることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２５】
前記熱処理が、約１０分から約２５０分までの時間で行われることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記ウエハが、少なくとも約５ｐｐｍａから約２０ｐｐｍａまでの範囲の酸素濃度を有することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２７】
前記ウエハが、少なくとも約１００Ω−ｃｍから３００Ω−ｃｍまでの範囲の初期抵抗率を有することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２８】
前記ウエハが、前記熱処理の後、少なくとも約１０００Ω−ｃｍの抵抗率を有することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２９】
ＣＺ単結晶シリコン基板を含む高抵抗率シリコン構造体であって、前記基板がサーマルドナー濃度［ＴＤ］：アクセプター濃度［Ａ］の比率が約０．８：１〜約１．２：１の範囲であるサーマルドナー濃度［ＴＤ］およびアクセプター濃度［Ａ］を有することを特徴とする高抵抗率シリコン構造体。
【請求項３０】
前記比率が、約０．９：１〜約１．１：１の範囲であることを特徴とする請求項２９に記載の構造体。
【請求項３１】
ホウ素原子が前記アクセプターであり、酸素クラスターが前記サーマルドナーであることを特徴とする請求項２９に記載の構造体。
【請求項３２】
前記抵抗率が、前記ホウ素濃度に基づいて計算される抵抗率よりも実質的に高いことを特徴とする請求項３１に記載の構造体。
【請求項３３】
前記抵抗率が、ホウ素濃度に基づいて計算される抵抗率よりも少なくとも約１０倍大きいことを特徴とする請求項３２に記載の構造体。
【請求項３４】
前記構造体の基板が、表層および裏層と、外周エッジと、前記表層および裏層のそれぞれに実質的に垂直な中心軸と、さらに前記中心軸から前記表層および裏層に実質的に平行に、前記外周エッジへ向かって延びる半径とを有してなり、前記基板が前記半径に沿って変動する酸素濃度および／またはホウ素濃度を有することを特徴とする請求項２９に記載の構造体。
【請求項３５】
前記ホウ素濃度が、前記半径に沿って、少なくとも約１％から約２０％までで変動することを特徴とする請求項３４に記載の構造体。
【請求項３６】
前記酸素濃度が、前記半径に沿って、約５ｐｐｍａ以上約２０ｐｐｍａまでで変動することを特徴とする請求項３４に記載の構造体。
【請求項３７】
前記構造体が、電子デバイスであることを特徴とする請求項２９に記載の構造体。
【請求項３８】
前記構造体が、受動電子デバイスであることを特徴とする請求項２９に記載の構造体。
【請求項３９】
前記構造体の基板が、Ａｕドープされていないことを特徴とする請求項２９に記載の構造体。
【請求項４０】
前記構造体の基板が、少なくとも約１０００Ω−ｃｍの抵抗率を有することを特徴とする請求項２９に記載の構造体。
【請求項４１】
前記構造体が、前記基板の表面上に堆積されたエピタキシャル層をさらに含むことを特徴とする請求項２９に記載の構造体。
【請求項４２】
前記構造体がＳＯＩ（silicon on insulator）構造体であり、前記構造体は前記基板の表面上に酸化物層を有し、および前記酸化物層上にデバイス層をさらに有することを特徴とする請求項２９に記載の構造体。
【請求項４３】
高抵抗率ＣＺ単結晶シリコンウエハであって、１５０ｍｍ以上の公称直径を有しており、サーマルドナー濃度［ＴＤ］：アクセプター濃度［Ａ］の比率が約０．８：１〜約１．２：１の範囲であるサーマルドナー濃度［ＴＤ］およびアクセプター濃度［Ａ］を有することを特徴とするウエハ。
【請求項４４】
前記比率が約０．９：１〜１．１：１の範囲であることを特徴とする請求項４３に記載のウエハ。
【請求項４５】
ホウ素原子が前記アクセプターであり、酸素クラスターが前記サーマルドナーであることを特徴とする請求項４３に記載のウエハ。
【請求項４６】
前記抵抗率が、前記ホウ素濃度に基づいて計算される抵抗率よりも実質的に高いことを特徴とする請求項４５に記載のウエハ。
【請求項４７】
前記抵抗率が、ホウ素濃度に基づいて計算される抵抗率よりも少なくとも約１０倍大きいことを特徴とする請求項４６に記載のウエハ。
【請求項４８】
前記ウエハが、表面および裏面と、外周エッジと、前記表面および裏面のそれぞれに実質的に垂直な中心軸と、さらに前記中心軸から前記表面および裏面と実質的に平行に、前記外周エッジへ向かって延びる半径とを有し、前記ウエハが前記半径に沿って変動する酸素濃度および／またはホウ素濃度を有することを特徴とする請求項４３に記載のウエハ。
【請求項４９】
前記半径に沿って、前記ホウ素濃度が、少なくとも約１％から約２０％までで変動することを特徴とする請求項４８に記載のウエハ。
【請求項５０】
前記半径に沿って、前記酸素濃度が、少なくとも約５ｐｐｍａから約２０ｐｐｍａまでで変動することを特徴とする請求項４８に記載のウエハ。
【請求項５１】
前記ウエハが、Ａｕドープされていないことを特徴とする請求項４３に記載のウエハ。
【請求項５２】
前記ウエハが、約１０００Ω−ｃｍ以上の抵抗率を有することを特徴とする請求項４３に記載のウエハ。
【請求項５３】
前記ウエハの表面上に堆積されたエピタキシャル層をさらに含むことを特徴とする請求項４３に記載のウエハ。
【請求項５４】
請求項４３に記載のウエハをハンドルウエハとして有するＳＯＩ構造体であって、前記ハンドルウエハはその表面上に酸化物層を有し、および前記酸化物層の表面上にデバイス層を有することを特徴とするＳＯＩ構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に高抵抗率ＣＺシリコン構造体、およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、高抵抗率シリコン構造体は大口直径ＣＺシリコンウエハまたはこれに由来する基板を含み、前記ウエハまたは基板の抵抗率がその中のアクセプター原子（例えば、ホウ素）の濃度から切り離されており、前記構造体の抵抗率（resistivity）がその中のアクセプター原子の濃度に基づいて計算される抵抗率よりも実質的に高いことを特徴とする。このようなウエハは、例えば高周波（例えば、マイクロ波またはラジオ波（ＲＦ））の用途に特に適している。
【背景技術】
【０００２】
従来から高抵抗率デバイスにはガリウム砒素（ＧａＡｓ）ウエハが最も多く用いられてきた。ガリウム砒素は、キャリヤ移動度が生来高いと言う利点に加え、高周波用途ならびにモノリシック回路におけるデバイスの絶縁、クロストークや伝送線路損失の最小化、および高Ｑインダクタの製造に必要な高抵抗率基板の提供を可能にする。
【０００３】
しかし最近になって、高抵抗率単結晶シリコンウエハ製造のための製造技術が進歩するに伴い、高抵抗率電子産業においてこのようなウエハの使用が拡大している。単結晶シリコンの製造には２つの方法、すなわちチョクラルスキー（ＣＺ（Czochralski））法およびフローティング・ゾーン（ＦＺ）法、が使用されている。ＦＺシリコンは抵抗率が約１０ｋΩまたはそれ以上までのものが市販されているがこの材料には制限がある。例えばこのような材料は製造コストが高く、その中の酸素濃度が低いことが少なくとも一部原因となって、多くの用途に必要とされる機械的安定性が不足し、さらに大きさにも制限がある。例えば、ＦＺシリコンは業界標準となりつつある３００ｍｍ以上の直径のものを入手することができない。
【０００４】
ＣＺシリコンはＦＺシリコンに伴う多くの制限に対処するものであるが、現行の技術で製造されたＣＺシリコンにも制限が無いわけではない。例えば、ホウ素はＣＺシリコンにおいて一般的な汚染物質（contaminant）である。十分に高い純度を有するＣＺ材料を成長させて、高い抵抗率を直接達成するためには、ホウ素濃度が一般に１．３×１０１３原子／ｃｍ−３を越えないようにする必要がある。商業環境においてＣＺシリコンをこのレベルの純度もしくはそれ以上に製造することは難しく、また高価になる。例えば、典型的に完全合成の坩堝（crucible）が必要とされる。しかしながら、低いホウ素濃度をひとたび得たとしても、第２の課題、すなわちサーマルドナーの存在、が生じる。サーマルドナーは、集積回路製造プロセスの一部で採用される熱処理中に、ＣＺシリコン中の格子間酸素の存在によって形成される。
【０００５】
低抵抗率ウエハにおけるサーマルドナーの形成は通常問題とならないが、これは一般にサーマルドナーが形成される３００℃を越え５００℃までもしくはそれ未満の温度範囲における滞留時間が、一般に１から２時間と比較的短く、ｎ型またはｐ型ドーピングで導入されたキャリヤの大部分が支配的になるためである。しかしながら、追加されるドーパントの濃度が低い高抵抗率用途の場合、デバイス製造プロセスにおけるサーマルドナーの形成は、ウエハの最終抵抗率の主要な要因（factor）である（例えば、Ｗ．Ｋａｉｓｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，Ｐｈｖｓ．Ｒｅｖ.,１０５，１７５１，（１９５７）、Ｗ．Ｋａｉｓｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，Ｐｈｖｓ．Ｒｅｖ.,１１２，１５４６，（１９５８）；Ｌｏｎｄｏｓ  ｅｔ  ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｖｓ．Ｌｅｔｔ．，６２，１５２５，（１９９３）を参照されたい）。従って、高抵抗率ＣＺ用途の場合、残留する格子間酸素の濃度はデバイス製造時のサーマルドナー形成速度に強い影響を及ぼす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これまで、ＣＺサーマルドナーの問題に対して提案されてきた解決策は実質的に同じ方法を必要としてきた。すなわちこれらの方法は、シリコン基板中の酸素濃度をＣＺプロセスのみで得られるそれより遥かに低く抑えることを試みるものである。これは、いずれの基板の初期抵抗率目標値に対しても、サーマルドナーの形成が問題とならないような十分に低い酸素濃度が存在するという考え方である。一般にこの方法は、成長時に形成された格子間酸素を固溶体から析出させる熱処理を必要とする。しかしながらこの方法は、一般に数十時間の高温処理を含むため、高価で時間がかかる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従って簡略には、本発明は高抵抗率ＣＺ単結晶シリコンウエハに関する。ウエハは１５０ｍｍ以上の公称直径を有し、サーマルドナー濃度［ＴＤ］とアクセプター濃度［Ａ］を有し、［ＴＤ］：［Ａ］比率が約０．８：１〜約１．２：１である。
【０００８】
さらに本発明はＣＺ単結晶シリコン基板を含む高抵抗率シリコン構造体に関し、前記基板はサーマルドナー濃度［ＴＤ］とアクセプター濃度［Ａ］を有し、［ＴＤ］：［Ａ］比率が約０．８：１〜約１．２：１である。
【０００９】
さらにまた本発明は、ホウ素を含有し、前記ホウ素濃度に基づいて計算される抵抗率よりも実質的に高い抵抗率を有するＣＺ単結晶シリコン基板を含む高抵抗率シリコン構造体に関する。１つの好適な実施形態において、抵抗率はホウ素濃度に基づいて計算される抵抗率の約５倍以上または約１０倍以上である。
【００１０】
さらにまた本発明は、高抵抗率ＣＺ単結晶シリコンウエハに関し、前記ウエハは、約１５０ｍｍ以上の公称直径を有し、ホウ素を含み、前記ホウ素の濃度に基づいて計算される抵抗率よりも実質的に高い抵抗率を有する。１つの好適な実施形態において、抵抗率はホウ素濃度に基づいて計算される抵抗率の約５倍以上または約１０倍以上である。
【００１１】
さらにまた本発明は、上述した高抵抗率シリコンウエハまたは構造体の１つ以上の製造方法に関する。例えば本発明は、さらに高抵抗率シリコン構造体の製造方法に関し、約５０Ω−ｃｍ以上の初期抵抗率を有するＣＺ単結晶を有するシリコン構造体に、ある保持時間および温度における熱処理を施すことを含み、結果として得られる熱処理された構造体の基板がサーマルドナー濃度［ＴＤ］およびアクセプター濃度［Ａ］を有し、［ＴＤ］：［Ａ］比率が約０．８：１〜約１．２：１ある。
【００１２】
さらにまた本発明は、高抵抗率ＣＺ単結晶シリコンウエハの製造方法に関し、１５０ｍｍ以上の公称直径と約５０Ω−ｃｍ以上の初期抵抗率を有するＣＺ単結晶シリコンウエハに、ある保持時間および温度の熱処理を施すことを含み、結果として得られる熱処理されたウエハがサーマルドナー濃度［ＴＤ］およびアクセプター濃度［Ａ］を有し、［ＴＤ］：［Ａ］比率が約０．８：１〜約１．２：１である。
【００１３】
さらに本発明は、高抵抗率シリコン構造体の製造方法に関する。この方法は、ホウ素と格子間酸素を含有し約５０Ω−ｃｍ以上の初期抵抗率を有するＣＺ単結晶シリコン基板を具備するシリコン構造体に、結果として得られる抵抗率がその中のホウ素濃度に基づいて計算される抵抗率よりも実質的に高いＣＺ単結晶シリコン基板を含む単結晶シリコン構造体を得るに十分な時間および温度で熱処理を施すことを含む。１つの好適な実施形態において、抵抗率はホウ素濃度に基づいて計算される抵抗率の約５倍以上または約１０倍以上である。
【００１４】
さらに本発明は、高抵抗率ＣＺ単結晶シリコンウエハの製造方法に関する。この方法は、ホウ素と格子間酸素を含有し約５０Ω−ｃｍ以上の初期抵抗率を有するＣＺ単結晶シリコンウエハに、結果として得られる抵抗率がその中のホウ素濃度に基づいて計算される抵抗率よりも実質的に高いＣＺ単結晶シリコンウエハを得るために十分な時間および温度で熱処理を施すことを含む。１つの好適な実施形態において、抵抗率はホウ素濃度に基づいて計算される抵抗率の約５倍以上または約１０倍以上である。
【００１５】
さらにまた本発明は前述した方法の１つに関し、構造体の基板またはウエハのホウ素濃度［Ｂ］と酸素濃度［Ｏｉ］、および熱処理の温度Ｔが、下記の式により関係付けられることを特徴とする。
［Ｂ］＝１ｅ１４（［Ｏｉ］／［Ｏｉ］ｒｅｆ）ｎｅｘｐ（Ｅ／ｋＴ−Ｅ／ｋＴｒｅｆ）
ここで：［Ｂ］はホウ素濃度、［Ｏｉ］ｒｅｆは格子間酸素基準濃度で約６．６ｅ１７ｃｍ−３、［Ｏｉ］はウエハまたは構造体基板の実際の格子間酸素濃度、ｎは酸素指数で約７、Ｅは活性化エネルギーで約４ｅＶ、ｋはボルツマン定数、Ｔは実際の熱処理温度、Ｔｒｅｆは基準温度で約５２０℃であり、さらに：（ｉ）与えられたホウ素濃度［Ｂ］について、酸素濃度は計算濃度の約±０．５ｐｐｍａであり、熱処理温度は計算温度の約±１０℃であり、（ｉｉ）与えられた酸素濃度［Ｏｉ］について、ホウ素濃度は計算濃度の約±２０％であり、熱処理温度は計算温度の約±１０℃であり、さらに、（iii）与えられた熱処理温度Ｔについて、酸素濃度は計算濃度の約±０．５ｐｐｍａであり、またホウ素濃度は計算濃度の約±２０％である。
【００１６】
さらに本発明は、前述のシリコン構造体および／またはウエハのアッセンブリに関し、当該アッセンブリは例えば少なくとも約１０、約２０またはそれ以上の前記構造体またはウエハを具備する。
【００１７】
さらに本発明は前述のシリコンウエハの１つに関し、前記ウエハはその表面にエピタキシャルシリコン層が堆積している。代って本発明は、前述のシリコンウエハの１つを含むＳＯＩ（silicon-on-insulator）構造体に関し、前記ウエハは前記ＳＯＩ構造体の基板、またはハンドルウエハ（handle wafer）としての機能を果たす。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に更なる詳細を説明するように、本発明の方法によれば、ＣＺ単結晶シリコンウエハ、またはこのウエハに由来する基板を含むシリコン構造体を、その中のアクセプター原子（例えばホウ素原子）の濃度から実質的に切り離された抵抗率を有するように製造できることが見出された。本方法は、前記シリコンウエハまたはこのウエハに由来する基板を含むシリコン構造体を、その内部にサーマルドナーを形成し、これにより内部に存在するアクセプター原子がその抵抗率に及ぼす影響を「相殺（cancel out）」するように制御された熱処理を採用する。その結果、ＣＺ単結晶シリコンウエハ、またはこのウエハに由来する基板を含むシリコン構造体を、非常に高い抵抗率（例えば、数千から数万Ω−ｃｍの範囲の抵抗率）を有するように製造することができる。
【００１９】
１．補償（compensation）または「相殺」
抵抗率に関し、アクセプター原子（例えば、ホウ素原子）とドナー原子（例えば、酸素クラスター、高温に加熱する際に形成されるためサーマルドナーとして知られている。）との間の「補償」に関する一般概念は既に知られている。これは、酸素サーマルドナー等のドナー元素をシリコンに添加、または導入することにより、ホウ素等のアクセプター原子がシリコンの抵抗率に及ぼす影響を相殺するという考えに関している。この概念は既に知られているものの、これまで、大口直径ＣＺウエハ（例えば、公称直径で１５０ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍまたはそれ以上）またはこれらに由来する基板の大部分について補償を行うようには応用されていない。特定の理論にとらわれない一般論として、上述した結果を達成するためのこれまでの試みは、補償が（ｉ）サーマルドナー原子濃度、（ｉｉ）アクセプター原子濃度、（ｉｉｉ）サーマルドナーを形成するために行う熱処理の保持時間、および（ｉｖ）前記熱処理の温度、の４つの変数が適合した場合のみに達成されるという考えに起因して失敗してきたものと考えられる。
【００２０】
ａ．抵抗率に及ぼすサーマルドナーの影響：４５０℃より低い熱処理
図１に示すように、サーマルドナー濃度［ＴＤ］は加熱時間の経過と共に増大し、増加率（即ち、図１の線の勾配）は加熱されるＣＺシリコン中の酸素濃度の４乗によって決まるというのが現在一般に受け入れられた見解である。しかしながらこの見解は、基本的に約４５０℃以下の温度で行われる熱処理に基づいている。
【００２１】
サーマルドナー（ＴＤ、Thermal Donor）の生成によって追加された電子は、シリコン片の抵抗率および型にある程度影響を及ぼすことがある。しかしながらこれは、結果として追加される電子の濃度（サーマルドナー自体の濃度の２倍）がドーパント濃度（例えば、５％、４％、３％、２％以下など数パーセント）に近いかそれを越える場合に限られている。ＴＤが形成される速度は主として１）アニール温度、および２）酸素濃度、の２つで決定される。ＴＤ形成速度をこれら２つの変数の関数として見た比較的最近の研究（例えば、Ｌａｎｄｏｓ  ｅｔ  ａｌ．，Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｌｅｔｔ，  ６２，  １５２５  （１９９３）を参照）の結果を図２に説明する。
【００２２】
ｐ型シリコンの場合、ＴＤによって生成した電子の合計濃度がドーパント（通常、ホウ素）の濃度に近づき始めると、ホウ素によって形成されたホールがＴＤによって生成した電子により「補償」されるに従い、抵抗率は急激に非常に高い値（例えば、約３００ｋΩ−ｃｍ程度）、すなわちＴＤ電子濃度がホウ素濃度とほぼ等しくなる点、になるまで定常的に増加する。ＴＤ電子濃度がホウ素濃度を越えてさらに増加するに従い、キャリヤの大部分は電子となり、材料の型はｐ型からｎ型に変換する。そしてＴＤ電子がさらに形成されると、抵抗率はｎ型のまま急激に減少し始める。ＴＤ形成時の代表的な抵抗率挙動の例を図３に示す。これは、初め１００Ω−ｃｍのｐ型サンプルについて、代表的なＴＤ生成速度１ｅ１４ｃｍ−３／ｈｒを仮定し計算した結果である。
【００２３】
抵抗率が非常に高い状態は、アニールの何れかの時点で非常に短い限られた時間（一般的に分オーダー、例えば約３０分、２０分、１０分、場合によっては５分未満の時間）のみ達成される。アニール時に抵抗率が非常に高くなり、ｐ型からｎ型へ転換する時点は、ＴＤの生成速度で決められ、従って酸素濃度、アニール温度、さらにアニールされるサンプルのホウ素濃度で決められる。
【００２４】
抵抗率ピーク対時間のグラフは、生成するＴＤとホウ素濃度の調和（matching）によって決まるため、曲線の形状は、他の変数（例えば、アニール温度、酸素濃度）が同じとしても、サンプルの初期抵抗率で決められる。図４はこの点を説明するもので、３種のサンプルの抵抗率の変化を計算したものである。ここから、これらの材料（開始抵抗率が約８０、１００、１２０Ω−ｃｍ）から得られる抵抗率は近いものの同一ではないことが判る。
【００２５】
ＴＤ形成速度の酸素濃度依存性は大きい。ＴＤ形成温度約５００℃におけるそれは[Ｏｉ]９、約４５０℃におけるそれは[Ｏｉ]４、約４００℃におけるそれは[Ｏｉ]２であることが見出される。このような依存性の効果を見るため、下記の例を考えて見る。一般的な酸素濃度の仕様は±１ｐｐｍａである。[Ｏｉ]：[Ｏｉ]２に対する依存性の最も低い例を用い、本例で典型的な速度である１ｅ１４ｃｍ−３／時間の付近における生成速度の変化±０．２５ｅ１４の影響を比較する。これを図５に示す。より現実的に、より一般的なＴＤ生成温度である４５０℃（対応する速度依存性[Ｏｉ]４）に対する速度依存性の同様な変化は、顕著に狭い酸素濃度領域（即ち、目標値に対し±０．５ｐｐｍａ）に対応する。
【００２６】
ｂ．抵抗率に及ぼすサーマルドナーの影響：４５０℃より高い熱処理
これに対し図６に示すように、本発明によれば、ＣＺシリコンをより高い温度（例えば、本明細書で詳述するように約４８０℃以上、約４９０℃以上、約５００℃以上、例えば約４８０℃と約６００℃との間、または約４８５℃あるいは約４９０℃と約５９０℃との間、または約５００℃と約５７５℃との間）に加熱すると、サーマルドナーの濃度が、従来の場合のサーマルドナー（例えば、最大約１ｅ１６ｃｍ―３まで）のように単調ではなく、増加することが見出されている。むしろこの濃度はある時点で飽和、または、ある時間（例えば、３０分間以上、約６０分間以上、約９０分間以上、約１２０分間以上）プラトーに達する。言い換えれば、サーマルドナー濃度は初期に増加するものの、熱処理のある時点でサーマルドナーの増加率は大幅に減少し、ある時間、実質的に一定になることがある。（例えば、図７ａ、７ｂおよび８参照）熱処理を十分に長い時間継続すると、サーマルドナー濃度が再度増加し始めることがある。
【００２７】
付加された電子のプラトー領域における濃度は、サンプルのアニール温度と酸素濃度よって決まることが判明した。サンプル中に（例えば４５０℃での予備ＴＤアニールにより）予備的に生成したサーマルドナーが存在するか又はしないかにかかわらず、同様な電子濃度付加のプラトー領域が出現する。酸素濃度６ｅ１７ｃｍ−３（初期約３００Ω−ｃｍ、ｐ型ホウ素ドープ）のサンプルについて、５６０℃および５７０℃の各アニール温度において見出された２つのプラトー領域の例をそれぞれ図７ａおよび７ｂに示す。
【００２８】
下記の式で説明するように、プラトー領域における付加された電子の濃度Ｎは温度に対しアレニウスの関係にあり、ここでＥは約４．２ｅＶである。酸素濃度依存性は指数法則にあるものと推定され、ｎは約７である。
Ｎ〜[Ｏｉ]７ｅｘｐ[４．２ｅＶ／ｋＴ]
図８はこれまでに実験的に求められたプラトー領域、または付加電子濃度の飽和領域におけるアニール温度と酸素濃度のデータを示している。
【００２９】
飽和電子濃度のプラトー時間が比較的長いことは、ある個体数のシリコンウエハの抵抗率を増大させる方法の実現に有用である。プラトー領域の付加電子濃度をバックグラウンドのホウ素濃度と整合させることは、従来のサーマルドナー方法に対し幾分の改善となるであろう。このシステムはアニール時間ほど感受性が高くない。しかしながらこの方法は、前記４つの変数の１つ、すなわち時間、の制約のみを低減するに過ぎず、一般に商業的に十分な解決策とはならない。他の３つの変数（即ち、[Ｏｉ]、[Ｂ]、およびアニール温度）の制約は残されたままである。
【００３０】
当技術分野における従来の知見は、たとえサーマルドナー濃度が飽和またはプラトーに達する上述したような時間のウィンドウが存在するとしても、ＣＺシリコンを高抵抗率状態にするためには、サーマルドナー濃度とアクセプター濃度の関係を（例えば、サーマルドナー濃度の半分をホウ素濃度に等しくするなどのように）精密に保たれなければならないことを示唆している。しかしながら本発明によれば、このことが当てはまらないことがあることがさらに見出された。すなわち、例えば、アニール温度と時間を制御する等の手段により、アクセプター原子の濃度値（例えば、ホウ素濃度）と（サーマルドナー濃度の関数である）飽和またはプラトー電子濃度値との間で精密な整合を行わずに済むことが判明した。むしろ、単にこれら２つの値を互いに近づけるだけで十分である。特定の理論にとらわれずに言えば、高抵抗率状態はこの系の自然状態であり、従って系はこれら２つが互いに十分近くなった際,自らを高抵抗率状態に調整するのである。その結果、ここに商業的に実用性のあるウィンドウが存在する。
【００３１】
さらに、特定の理論にとらわれずに言えば、ここでの要点は、サーマルドナーの高温度領域部分（例えば、Ｔが４８０℃以上）において、「ノーマル」サーマルドナーと異なる第２のタイプのサーマルドナーが制御されつつ形成されるという点にあると、さらに考えられる。この新たな型のサーマルドナーは「復元（reconstructing）」種として特徴付けられ、系が自らを高抵抗率状態に調整するように「自己補償」できるようにするものである。対照的に、「ノーマル」型は「安定」型（stable type）である。従って、この方法によって高抵抗率状態を作り出すための好ましい方法は次の通りである。すなわち、所定の酸素濃度および温度に対するプラトー濃度を、補償すべきホウ素濃度に概ね整合させる。そのため、図８のデータおよびそこから導かれる関係式（すなわち、以下詳述の式（１ａ））を用い、（詳細は以下に記載するように）飽和した過剰電子濃度がホウ素濃度にある程度近くなるように、酸素濃度とアニール温度の許容できる組み合わせを概略推定することができる。代わりに［Ｏｉ］、［Ｂ］またはＴの３つの変数の内１つを固定することにより、残りの２つの組み合わせを決めても良い。３つの変数の内２つを決めることで３つ目も決まる。
【００３２】
２．高抵抗率シリコンとその製造方法
ａ．熱処理
上記の事項を考慮し、本発明によれば、アクセプター原子、特にホウ素と、格子間酸素とを含むＣＺ単結晶シリコンウエハまたはこのウエハに由来する基板を含むシリコン構造体に十分な時間および温度の熱処理を施すことにより、内部のアクセプター原子（例えば、ホウ素）の濃度に基づいて計算される抵抗率よりも実質的に高い抵抗率を有するウエハ、またはこのウエハに由来する基板を含むシリコン構造体を作ることができることを留意すべきである。そのような結果として作られるウエハまたはシリコン構造体の基板は、その中のアクセプター原子（例えば、ホウ素）の濃度から実質的に「切り離された（decoupled）」抵抗率を有している。
【００３３】
本願発明に関して、熱処理の結果得られるＣＺ単結晶シリコンウエハ、または結果として得られるシリコン構造体のＣＺ単結晶シリコン基板の抵抗率は、その中のアクセプター原子（例えば、ホウ素）の濃度に基づいて計算される抵抗率よりも「実質的に高く」、抵抗率計算値より５倍以上、好ましくは抵抗率計算値より１０倍以上、より好ましくは１５倍以上、より好ましくは２０倍以上、より好ましくは２５倍以上、より好ましくは３０倍以上、より好ましくは３５倍以上、より好ましくは４０倍以上、より好ましくは４５倍以上、より好ましくは５０倍以上、より好ましくは５５倍以上、より好ましくは６０倍以上、より好ましくは６５倍以上、より好ましくは７０倍以上、より好ましくは７５倍以上、より好ましくは８０倍以上、より好ましくは８５倍以上、より好ましくは９０倍以上、より好ましくは９５倍以上、さらにより好ましくは１００倍以上となっていることを留意すべきである。
【００３４】
本発明によれば、以下さらに詳述するように、アクセプター原子濃度（例えば、ホウ素濃度［Ｂ］）、初期酸素濃度［Ｏｉ］および熱処理温度Ｔの関係が、アクセプターおよびサーマルドナーが抵抗率に及ぼす悪影響を顕著に低減できるような方法で十分に制御される場合に、このようなウエハまたはウエハ構造体を得ることができるということが見出された。具体的には、ホウ素濃度［Ｂ］、格子間酸素濃度［Ｏｉ］、熱処理温度Ｔは、例えば次式（１ａ）で関係付けられることが判明した。
［Ｂ］＝１ｅ１４（［Ｏｉ］／［Ｏｉ］ｒｅｆ）ｎｅｘｐ（Ｅ／ｋＴ−Ｅ／ｋＴｒｅｆ）  （１ａ）
ここで：
［Ｂ］はホウ素濃度、
［Ｏｉ］ｒｅｆは格子間酸素の基準濃度でおよそ６．６ｅ１７ｃｍ−３、
［Ｏｉ］はウエハまたは基板における実際の格子間酸素濃度、
ｎは酸素指数で約７、
Ｅは活性化エネルギーで約４ｅＶ、
ｋはボルツマン定数、Ｔは実際の熱処理温度、
Ｔｒｅｆは基準温度で約５２０℃、
であり、さらに、本発明のフレキシビリティに照らし、上式（１ａ）で表される関係に従い：
（ｉ）与えられたホウ素濃度［Ｂ］について酸素濃度は、計算濃度の約±０．５ｐｐｍａ、好ましくは約±０．４ｐｐｍａ、さらに好ましくは約±０．３ｐｐｍａ、さらにより好ましくは約±０．２５ｐｐｍａとし、また熱処理温度は計算温度の約±１０℃、好ましくは約±９℃、より好ましくは約±８℃、さらにより好ましくは約±６℃、そしてさらにより好ましくは約±５℃であり：
（ｉｉ）与えられた酸素濃度［Ｏｉ］についてホウ素濃度は、計算濃度の約±２０％、好ましくは約±１８％、より好ましくは約±１６％、さらにより好ましくは約±１４％、さらにより好ましくは約±１２％、そしてさらにより好ましくは±１０％とし、また熱処理温度は計算温度の約±１０℃、好ましくは約±９℃、より好ましくは約±８℃、さらにより好ましくは約±６℃、そしてさらにより好ましくは約±５℃であり、および／または、
（iii）与えられた熱処理温度Ｔについて酸素濃度は、計算濃度の約±０．５ｐｐｍａ、好ましくは約±０．４ｐｐｍａ、より好ましくは約±０．３ｐｐｍａ、そしてさらにより好ましくは約±０．２５ｐｐｍａとし、またホウ素濃度は、計算濃度の約±２０％、好ましくは約±18％、より好ましくは約±１６％、さらにより好ましくは約±１４％、さらにより好ましくは約±１２％、そしてさらにより好ましくは±１０％である。
ここで、酸素濃度および／または熱処理温度と関係するものとしてホウ素濃度について上に引用した数値はいずれも、酸素濃度について上に引用した数値との組み合わせとして使用できるもので、またその逆も同様であることを理解されるべきである。さらに、ホウ素濃度（または酸素濃度）について上に引用した２つ数値を組み合わせ、本発明により許容されるホウ素（または酸素）の濃度範囲を定義するために用いることができることも理解されるべきである。
【００３５】
図９は、説明のために式（１ａ）を用いて計算した代表的なプロットを示している。さらに下記の実施例（例えば、実施例１〜３）は、上述の式ならびにここに詳述する方法を用いて得られる結果を説明する。
【００３６】
実際には、式（１ａ）についてパラメータの組み合わせを自由に選択するか、またはパラメータの１つまたは２つを、（例えば、アニール温度が集積回路製造プロセスの要求により限られるなどの）他の要因を考慮して固定することができることを留意すべきである。また、２つのパラメータを固定すると第３のパラメータの選定は限定される。
【００３７】
さらに式（１ａ）に関し、好適な一組のパラメータを選定した後に、サンプルを要求される温度にて所定の時間でアニールすることができることも留意すべきである。要求される時間は一般に、例えば、約３０分から約１２０分であるが、より長くても（例えば、約１５０から約２５０分でも）、またより短くても（例えば、約１０から約２５分でも）構わない。サンプルのアニールに要求される実際の時間は変動してよく、その決定には一般的な実験を必要とすることがある。アニールの後、サンプルは非常に高抵抗の状態になる。
【００３８】
さらにまた場合によって、式（１ａ）を、ホウ素濃度だけでなく、アクセプター濃度についてより一般的に表現できることに留意すべきである。しかしながらこれまでの経験上、ホウ素は最も一般的なアクセプターであり、従ってＣＺ単結晶シリコンにおいて最も典型的に考慮される。そのため本明細書全般を通じ、ホウ素濃度が一般に基準とされる。しかしながらそのような基準は、より一般的に基準アクセプター濃度であると解釈される場合もあると理解されるべきである。
【００３９】
これまでの経験によれば、本明細書でより詳細を記載するように、上述した関係が最適となる温度は一般的に、少なくとも約４８０℃から約６００℃まで、または少なくとも約４８５℃もしくは少なくとも４９０℃から約５８０℃まで、または約５００℃以上５７５℃までの範囲にあることをさらに留意すべきである。熱処理の保持時間も様々で、他箇所に詳述するが、一般的には１０分以上２５０分まで、または約１５以上約２００分まで、または約２０分以上約１５０分までの範囲にある。
【００４０】
上述を考慮して本発明は、ＣＺ単結晶シリコンウエハ、またはこのウエハに由来する基板を含むシリコン構造体であって、サーマルドナー濃度［ＴＤ］とアクセプター濃度［Ａ］の両者の比率［ＴＤ］：［Ａ］が、約０．８：１から約１．２：１の範囲、そして場合によっては、約０．８５：１から１．１５：１の範囲、約０．９：１から１．１：１の範囲、または約０．９５：１から１．０５：１の範囲となることを特徴とするＣＺ単結晶シリコンウエハまたはこのウエハに由来する基板を含むシリコン構造体の製造を可能にする。例えば前記の比率は約０．８：１、約０．８５：１、約０．９：１、約０．９５：１、約１：１、約１．０５：１、約１．１：１、約１．１５：１、または約１．２：１であってよい。ある特定の一実施形態においては、この比率は１：１以外の値である。
【００４１】
図１０ａから１０ｄに示すように、本発明の方法は、所定の抵抗値（すなわち、［ＴＤ］：［Ａ］比率、または他箇所に引用される抵抗値）が、好適には、熱処理したＣＺシリコンウエハまたはＣＺシリコンウエハから得られる基材において、実質的に全てのウエハまたは基板について達成されること（すなわち、少なくとも８０％、８５％、９０％、９５％、場合によっては１００％のＣＺシリコンウエハまたは基材がこの高抵抗率状態に効果的に転化され得ること）を可能とするものであるが、代わりに、ウエハまたは基板の少なくとも約２０％、３０％、４０％、５０％、６０％あるいは約７０％をこの高抵抗率状態に転化することができることも留意すべきである。さらに、または場合によって、高抵抗率領域をウエハまたは基板内に形成することも可能であって、この領域は半径方向表面の約２０％以上、好適には約３０％以上、約４０％以上、約５０％以上、約６０％以上、約７０％以上、約８０％以上、約９０％以上または場合により約９５％以上におよび、および／または、ウエハまたは基板厚さの約２０％以上、好適には約３０％以上、約４０％以上、約５０％以上、約６０％以上、約７０％以上、約８０％以上、約９０％以上または場合により約９５％以上の深さまたは厚さに及ぶ。例えば、１つの好適な実施形態において、高抵抗率領域はウエハまたは基板表面の約５０％から約９５％、または約７０％から約９０％におよび、また好適にはウエハまたは基板厚さの約５０％から約９５％、または約７０％から約９０％に及ぶ。
【００４２】
この点において、本発明の熱処理により高抵抗率状態に効果的に変換されるウエハまたは基板の部分に関し、上述した表面について示されたそれぞれの百分率の割合の値は、厚さについて示されたいずれの百分率の割合の値とも組み合わせることができ、またその逆も同様であることを理解されるべきである。さらに、上述した表面（または厚さ）についての百分率の割合の値の何れか２つを組み合わせ、本発明による範囲を定義することができることを理解されるべきである。
【００４３】
単結晶シリコン中のサーマルドナーおよびアクセプターの濃度を最小化することよって高抵抗率のＣＺシリコンを製造する従来の方法に対し、本発明では、酸素濃度、ホウ素濃度および熱処理温度の関係が適切に制御され（すなわち、式（１ａ）に示される関係がその中で満足／維持され）、さらに熱処理温度が、本明細書にさらに詳述するように、サーマルドナーが格子間酸素から形成されるのに十分に高い温度である限り、実質的に如何なるＣＺウエハも利用することができる。
しかしながら、一般に、本発明の熱処理を施すＣＺ単結晶シリコンウエハまたはシリコン構造体の基板は、約５０Ω−ｃｍ以上の初期抵抗率（従って、さらに本明細書に詳述するようにホウ素濃度）を有しており、好適には約１００Ω−ｃｍ以上、約１５０Ω−ｃｍ以上、約２００Ω−ｃｍ以上、約２５０Ω−ｃｍ以上、約３００Ω−ｃｍ以上の初期抵抗率を有しても良い。従って、この開始ウエハ、または開始シリコン構造体の基板は、例えば、５０または１００Ω−ｃｍ以上から３００Ω−ｃｍまで、約１２５以上約２５０Ω−ｃｍまで、または約１５０Ω−ｃｍ以上２００Ω−ｃｍまでの範囲の初期抵抗率を有している。
【００４４】
その際、ＣＺウエハまたはシリコン構造体の基板の初期抵抗率は、１つの好適な実施形態において、実質的にその中のホウ素濃度に対応する場合があることを留意すべきである。すなわち、上述した抵抗率は代わりにホウ素濃度の観点から見ること、すなわち抵抗率とホウ素濃度とは逆相関関係にある（すなわち、抵抗率の増加は、ホウ素濃度の減少を示す）として見ることができる。従って、ウエハまたはシリコン構造体の基板のホウ素濃度は、通常約２．６×１０１４ｃｍ−３未満、好ましくは約１．３×１０１４ｃｍ−３、約８．７×１０１３ｃｍ−３、約６．５×１０１３ｃｍ−３、約５．２×１０１３ｃｍ−３、約４．３×１０１３ｃｍ−３未満である。従って開始ウエハ、または開始シリコン構造体の基板は、例えば約４．３×１０１３ｃｍ−３から約２．６×１０１４ｃｍ−３、約５．２×１０１３ｃｍ−３から約１．３×１０１４ｃｍ−３、または約６．５×１０１３ｃｍ−３から約８．７×１０１３ｃｍ−３の範囲のホウ素濃度を有している。
【００４５】
また開始ウエハまたは開始シリコン構造体は、さらにまたは場合によって、その中の酸素濃度によって制限され得る点もさらに留意すべきである。より具体的には、本熱処理を施すウエハまたは本熱処理を施すシリコン構造体基板の酸素濃度は、通常約５ｐｐｍａ以上約２０ｐｐｍａまで、好ましくは約６ｐｐｍａ以上約１８ｐｐｍａまで、約８ｐｐｍａ以上約１６ｐｐｍａまで、約１０以上約１５ｐｐｍａまで、また場合によっては約１２ｐｐｍａ以上約１４ｐｐｍａまでの範囲にあることを留意すべきである。（例えば図１１を参照すると、高抵抗率を達成するために必要な酸素濃度は、初期抵抗率が約２０Ω−ｃｍを下回ると、急激に上昇することが判る。図１１は計算例を示したもので、［Ｏｉ］４の依存性に対し、酸素濃度は±０．１ｐｐｍａのみ変化する。このような変化は酸素濃度を求めるためのＦＴＩＲ法の測定誤差の範囲内である。しかしながら、この仮想的な酸素濃度範囲の狭さにもかかわらず、高抵抗率状態を達成するためのアニール時間には実際のところ重複が生じない。）
【００４６】
本明細書でさらに詳述するように、熱処理を行う際の温度は、所望のシリコン構造体（例えば、所望の電気、電子デバイス）の製造プロセスと協調して選択することが好ましい。すなわち、熱処理温度はシリコン構造体製造プロセスで用いられる温度であるか、製造プロセスで許容される温度（即ち、方法全体やそこから得られるシリコン構造体に許容し難い変更をもたらすことなく製造プロセス内で使用できる温度）であることが好ましい。本発明の熱処理工程それ自体が、実際の製造プロセスの一部として行われることがさらに好ましい。すなわち、シリコン構造体（例えば、デバイス）に使用されるＣＺ単結晶シリコンウエハが、本明細書に開示される関係（例えば上記式（１ａ）参照）に従い適当に対を成したホウ素濃度と酸素濃度を有し、所望のシリコン構造体（例えば、デバイス）の製造プロセス内で一般に採用される熱処理を施した際に、結果として本発明の高抵抗率が得られることがさらに好ましい。
【００４７】
しかしながら、熱処理の温度に関して、一般的に熱処理温度は約４８０℃を越え、約６００℃まで（例えば、約５９０℃、５８０℃、５７０℃、５６０℃、５５０℃、５４０℃、５３０℃、５２０℃、５１０℃、５００℃、場合によっては４９０℃未満）であることを留意すべきである。このような熱処理温度は、例えば、約４８０℃を越え、約６００℃まで、約４８５℃または４９０℃を越え、約５８０℃まで、約５００℃を越え、約５７５℃まで、約５１０℃を越え、約５５０℃まで、または約５２０℃を越え、約５３０℃までの範囲にある。
【００４８】
熱処理の保持時間は、温度、ホウ素濃度および／または酸素濃度の変化に伴って、変化し得る。与えられた一式の条件（すなわち、温度、ホウ素濃度および／または酸素濃度）に対する好適な保持時間は、当技術分野の一般的な方法により実験的に決定することができる。しかしながら、一般的には、本熱処理の保持時間は、約５分を越え、約２５０分未満、好ましくは約２００分未満、約１５０分未満、約１２５分未満、約１２０分未満、約１１０分未満、約１００分未満、約９０分未満、約８０分未満、約７０分未満、約６０分未満、約５０分未満、約４０分未満、約３０分未満、また場合によっては約２０分未満とすることができる。従って、ウエハまたはシリコン構造体に、約１０から約２５０分、約１５から約２００分、約２０から約１５０分、約２５から約１２５分、約３０から約１２０分、約３５から約１１０分、約４０から約１００分、約５０から約９０分、または約６０から約８０分の保持時間の熱処理を施すことができる。この際、一般に温度が高いほど保持時間は短くなり、その逆も同様であることを留意すべきである。
【００４９】
本発明の方法によれば、熱処理の結果得られるＣＺウエハまたは熱処理されたシリコン構造体の基板は、この熱処理の後で、約５００Ω−ｃｍ以上、約７５０Ω−ｃｍ以上、約１０００Ω−ｃｍ以上、約１５００Ω−ｃｍ以上、約２０００Ω−ｃｍ以上、約２５００Ω−ｃｍ以上、約３０００Ω−ｃｍ以上、約３５００Ω−ｃｍ以上、約４０００Ω−ｃｍ以上、約４５００Ω−ｃｍ以上、約５０００Ω−ｃｍ以上（例えば、約５５００Ω−ｃｍ、約６０００Ω−ｃｍ、約６５００Ω−ｃｍ、約７０００Ω−ｃｍ、約７５００Ω−ｃｍ、約８０００Ω−ｃｍ、約８５００Ω−ｃｍ、約９０００Ω−ｃｍ、約９５００Ω−ｃｍ、約１００００Ω−ｃｍ、約２００００Ω−ｃｍ、また場合によって約３００００Ω−ｃｍ）の抵抗率を有することができることを留意すべきである。
【００５０】
その際、この高抵抗率はウエハまたは基板の直径または幅、および／または厚さの全域に広がることができることを留意すべきである。しかしながら代わりに、高抵抗率領域を、ウエハまたは基板内部に形成することも可能であって、この領域は表面半径方向の２０％、好適には４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％または場合により約９５％に及ぶこと、および／または、ウエハまたは基板厚さの２０％、好適には４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％または場合により約９５％の深さまたは厚さに及ぶことがある。例えば、１つの好適な実施形態において、高抵抗率領域はウエハまたは基板表面の約５０％から約９５％、または約７０％から約９０％におよび、また好適にはウエハまたは基板厚さの約５０％から約９５％、または約７０％から約９０％に及ぶ。
【００５１】
その際、与えられたパラメータに対し上記で引用された如何なる数値も、それが特定の比率、濃度、温度、時間、抵抗率などであれ、本発明の範囲から逸脱することなく、他の１つ以上のパラメータの如何なる数値とも組み合わせて使用できることをさらに理解されるべきである。さらに与えられたパラメータに対し上記で引用された如何なる２つの数値、それが特定の比率、濃度、温度、時間、抵抗率などであれ、を組み合わせ、本発明による範囲を逸脱することのない、比率、濃度、温度、時間、抵抗率などの範囲を定義することができることを理解されるべきである。
【００５２】
ｂ．熱処理後の冷却
これまでの経験によれば、少なくともある場合において、上に詳述した熱処理後の冷却条件（例えば、冷却速度）は、本発明においてさほど重要ではないことが示唆される。例えば、本明細書に詳述される高抵抗率状態を作り出すのに適した温度でシリコンウエハをアニールした後の冷却速度の影響についていくつかの実験を行った。急速に冷却したサンプル（例えば、大きな金属板上に意図的に急冷）と、より緩慢に冷却したサンプル（例えば、通常のチューブ炉から引き出して自然冷却）を比較したところ、明確な差異は認められなかった。従って、特に低い温度（例えば、約２５０℃、約２００℃、約１５０℃また場合によっては約１００℃）における制御冷却の可能性は、抵抗率制御を改善するため場合によって使用しても良い。
【００５３】
さらに、または代わりに、ウエハまたは基板に本明細書に詳述する熱処理を施した後、これを、約７５℃を越え、約２５０℃未満、または約１００℃を越え、約２００℃未満の温度に場合によって冷却し、所定の時間で（例えば、２〜３分から約１時間まで、例えば約５分から約６０分まで、または約１０分から約４５分まで、または約１５分から約３０分まで）、この温度または温度範囲内に保持することができる。
【００５４】
ｃ．熱処理後の抵抗率の緩和
またある場合には、アニールの後に抵抗率の緩和（relaxation of resistivity）が起こることも留意すべきである。例えば、サンプルの抵抗率は、熱処理後、最終的な値または実質的に安定な値に落ち着くまで、与えられた温度、例えば室温、において、所定の時間で（例えば、数十時間、例えば約１０時間、約２５時間、約５０時間、約７５時間、約１００時間またはそれ以上、場合によっては約５日から１週間）に渡り、約１０％、約２０％、約３０％、約４０％、場合によっては約５０％程度ドリフトする場合がある。これまでの経験によれば、本明細書に詳述する熱処理の後の抵抗率は、時間の経過と共により高い値、つまり実際には上方、にドリフトする。実質的に安定な抵抗率を決定するまでに、時として数日、場合によっては１週間が経過する場合がある。ここに記載する測定はこのような室温での安定化期間の後で行われたものである。さらにこれまでの経験によれば、抵抗率の緩和速度は、サンプル温度を室温よりも多少上昇させること（例えば、緩和温度を、約２５℃を越えて約７５℃未満、または約４０℃を越えて約５０℃未満で上昇させること）によって、より速くなることを留意すべきである。
【００５５】
３．代替的方法−二段アニール工程
これまでに行った幾つかの実験は、一段アニールの代わりに、適宜選定された温度で二段アニールを行うことが有利である場合があることを示唆する。この二段プロセスは上記した高抵抗率アニールの前に、対象となるウエハまたはウエハ集合体に適するように決められた温度での低温度予備アニールを追加したものである。少なくともある場合、この二段方法は、ウエハを高抵抗率状態に変換するための時間およびプロセスの両方のウィンドウを改善する。すなわち、高温域におけるアニール時間が短くなる、および／または、前述した３つの関連し合うパラメータのパラメータウィンドウが広くなるなどである。
【００５６】
予備アニールの目的は、高抵抗率アニールの前に、比較的高濃度の純粋な「ノーマル」サーマルドナーを（すなわち約４８０℃未満の温度において）生成させ、ホウ素濃度に近づける、またはこれを越えるようにすることにある。これを、ノーマルサーマルドナーが最も早く生成する温度で行うと有利な場合がある。サーマルドナーの生成速度は一般に、例えば、４２５℃を越え４６０℃未満、または約４３５℃、約４５０℃で最大となる。
【００５７】
これらの温度において十分に高い濃度のサーマルドナーを形成するのに必要な時間は、ホウ素濃度および酸素濃度により異なる。しかしながらこの時間は、時間経過に伴うサンプル抵抗率の変化を測定することで、実験的に容易に決定することができる。サンプルがｐ型からｎ型に変わるとき、サーマルドナー濃度がホウ素濃度を上回る。
【００５８】
低温域で十分に高い濃度のノーマルサーマルドナーを導入した後、これらのウエハを高温（例えば、約４８０℃を越える温度、すなわち対象となるウエハの酸素およびホウ素濃度に相応しい温度）でアニールし、これらのウエハを高抵抗率状態に変換する。このような二段の実施形態は、（一段の実施形態について）他箇所に記載するように、メタライゼーションの後、または前に実施する。
【００５９】
その際、多くの場合、このような二段プロセスについての合計時間は、一段プロセスの時間よりも長くなり得ることを留意すべきである。しかしながら、このような処理の利点として、工程安定性が改善されること、また約４８０℃を超える温度での保持時間が短いことなどが考えられる。
【００６０】
４．アセンブリとその中の変動
本発明の方法は、ここに説明されるＣＺシリコン構造体またはＣＺウエハのアッセンブリの製造を可能にする。すなわち本発明によれば、その内部に存在する構造体またはウエハのそれぞれが本発明の高抵抗率特性を保有するように、ＣＺシリコン構造体またはＣＺウエハのアッセンブリを製造できる。このようなアッセンブリは、例えば、少なくとも１０個の構造体またはウエハ、そして場合によって約２０、約３０、約４０、約５０個またはそれ以上の構造体またはウエハを含む場合がある。
【００６１】
本発明による上述したアッセンブリのウエハまたはこれら２つ以上の構造体の基板における酸素濃度は、約０．１ｐｐｍａ以上、約０．５ｐｐｍａ以上、約１ｐｐｍａ以上、約１．５ｐｐｍａ以上、約２ｐｐｍａ以上、約２．５ｐｐｍａ以上、約３ｐｐｍａ以上、約３．５ｐｐｍａ以上、約４ｐｐｍａ以上、約４．５ｐｐｍａ以上、または約５ｐｐｍａ以上異なる場合がある。さらに、または代わりに、上述した各ウエハまたは基板、または前述したアッセンブリそれぞれの各酸素濃度の差は約５ｐｐｍａから約２０ｐｐｍａ、約８ｐｐｍａから約１５ｐｐｍａ、約１０から約１４ｐｐｍａ、または約１１から約１３ｐｐｍａの範囲内にある。
【００６２】
また本発明によれば、上述したアッセンブリの２つ以上のウエハまたはこれら構造体の基板におけるホウ素濃度は、約１％以上、約２％以上、約３％以上、約４％以上、約５％以上、約６％以上、約７％以上、約８％以上、約９％以上、約１０％以上、約１２％以上、約１４％以上、約１６％以上、約１８％以上、または約２０％以上異なる場合がある。さらにまたは代わりに、前記ウエハまたは基板、または前記アッセンブリのホウ素濃度の差は約１％以上約２０％まで、約２％以上約１８％まで、約４％以上約１６％まで、約６％以上約１４％まで、または約８％以上約１２％までの範囲にある。
【００６３】
その際、集合内において［Ｏｉ］および／または［Ｂ］に分布（場合によっては上に定義した範囲より大きな分布）を有するこのような基板またはウエハの集合を、場合によって測定を行い、異なる温度で熱処理を施すように、２つ以上のグループに分類しても良い。このように２つもしくはそれ以上のアニール工程を導入することにより、ウエハまたは基板の仕様をより厳しく管理するためのコスト増大を相殺できる場合がある。
【００６４】
その際、酸素濃度および／またはホウ素濃度の変動に関し、変動は与えられたウエハまたは基板内部にも存在し得ることをさらに留意すべきである。より具体的には、１つの実施形態において本発明は、ウエハおよび／またはその製造方法に関し、前記ウエハは表面および裏面と、外周エッジと、前記表面および裏面のそれぞれに実質的に垂直な中心軸と、さらに前記中心軸から前記表面および裏面と実質的に平行に、前記外周エッジへ向かって延びる半径とを有し、前記ウエハは前記半径に沿って変化する酸素濃度および／またはホウ素濃度を有する。代わりに、本発明は、単結晶シリコン基板を有する構造体に関し、前記構造体の基板は表層および裏層と、外周エッジと、前記表層および裏層のそれぞれに実質的に垂直な中心軸と、さらに前記中心軸から前記表層および裏層と実質的に平行に、前記外周エッジへ向かって延びる半径とを有し、前記基板は前記半径に沿って変動する酸素濃度および／またはホウ素濃度を有する。これらいずれの実施形態においても、前記半径に沿って、酸素濃度は約０．１ｐｐｍａ以上、約０．５ｐｐｍａ以上、約１ｐｐｍａ以上、約１．５ｐｐｍａ以上、約２ｐｐｍａ以上、約２．５ｐｐｍａ以上、約３ｐｐｍａ以上、約３．５ｐｐｍａ以上、約４ｐｐｍａ以上、約４．５ｐｐｍａ以上、または約５ｐｐｍａ以上変動することがある。（その濃度は、例えば約５ｐｐｍａから約２０ｐｐｍａまで、約８ｐｐｍａから約１５ｐｐｍａまで、約１０から約１４ｐｐｍａまで、または約１１から約１３ｐｐｍａまでである。）さらに、または代りに、前記半径に沿って、ホウ素濃度は１％以上、２％以上、３％以上、４％以上、５％以上、６％以上、７％以上、８％以上、９％以上、１０％以上、１２％以上、１４％以上、１６％以上、１８％以上または２０％以上変動する。（前記濃度は、例えば、約１％以上約２０％まで、約２％以上約１８％まで、約４％以上約１６％まで、約６％以上約１４％まで、または約８％以上約１２％までの範囲である。）
【００６５】
５．他のウエハ実施形態
本明細書に詳述の熱処理を施すウエハは、場合によってエピタキシャルまたはＳＯＩウエハでも良い。すなわち本発明の方法を施すウエハは、場合によってその表面にエピタキシャル層を有することができ、また多層構造体の一部とすることもでき、そのハンドルウエハは高い抵抗率を有している。従って、これらの実施形態において、前記３つのパラメータに関する仕様は、エピタキシャル基板、またはＳＯＩ構造に埋め込まれた酸化層下の基板（すなわち、構造体のハンドルウエハ）にも適用される。エピタキシャル層またはＳＯＩデバイス層自体は、実質的に如何なる抵抗率を有しても良い。さらに、エピタキシャル層の酸素濃度は、当技術分野で周知の従来的な範囲にあり、従って必然的に低い。
【００６６】
さらにエピタキシャル堆積は当技術分野で周知の手段で実施することができることも留意すべきである。さらに、ＳＯＩ（semiconductor-on-insulator）構造も当技術分野において周知の手段（例えば、水素注入法（hydrogen-implantation）または接合法（bonded applications））により製造することができる。ＳＯＩ複合体は、例えば米国特許第５，４９４，８４９号（Ｉｙｅｒら）に記載の方法で製造することができる。
【００６７】
６．デバイス製造
上述したように、ホウ素濃度、酸素濃度、アニール温度を制御することにより高抵抗率を有するシリコンウエハを製造することができるが、高抵抗率半導体デバイス製品を完成するためには、さらにこれらのウエハにデバイス製造処理を施す必要がある。半導体デバイス製造プロセスでは、シリコンウエハに加熱、冷却が施され、さらにデバイスがシリコンウエハ表面に追加される。この加熱、冷却は通常ホウ素および酸素の濃度と分布に影響を及ぼし、本明細書記載の手段によって高抵抗率となったシリコンウエハの抵抗率を低下させる場合がある。すなわち、本明細書記載の方法によって製造された高抵抗率シリコンウエハは、デバイス製造プロセスを施す間に高抵抗率を失うこともあり得る。従って本発明の１つの観点は、高抵抗率の半導体デバイス（すなわち、一般的に約１ｋΩより大きな抵抗率を有するデバイス）が電子デバイス用に製造できるように、デバイス製造プロセスを操作することを含む。このようなデバイスには、例えば、平面インダクタやＲＣフィルタ等の受動電子デバイスの他、集積回路やマイクロチップ等の電子デバイスが含まれる。
【００６８】
従って本発明は、１つの実施形態において、シリコンウエハを含む半導体の製造方法に関し、アニール温度、ホウ素濃度、酸素濃度が本明細書記載の式（１ａ）に示す関係に従って維持される、および／または本明細書に記載の範囲に従う、ことを特徴とするものである。
【００６９】
前述したように、アニールプロセスで形成される高抵抗率状態は、一般に高温熱処理に対して安定ではない。従って、高温において上記の効果は実質的に消失する場合がある。このため、与えられた仕様のウエハを高抵抗率状態に変換するように施される特定の熱処理は、少なくともいくつかの実施形態において、デバイス製造プロセスの最後またはその近くで実施することが好ましい。最も好ましくは、この熱処理は、デバイス製造プロセスにおいて通常必要とされる「メタライゼーション後アニール処理（post metallization anneal）」として機能するが、必ずしもそうで無いこともある。処理されたウエハまたはシリコン構造体に、高すぎる温度または長すぎる保持時間を含むその後の加熱工程を施すと、本発明の方法の効果は消失し得るが、前記ウエハまたは構造体を本発明に適合する方法にて再加熱すると、それによって高抵抗率状態または効果を回復させたりまたは復元させたりすることができる。
【００７０】
本発明に従ったデバイス製造プロセスの基本的な実施形態を図１２のブロック図に示す。しかしながら、別法として、図１３のブロック図に示すように、高抵抗率アニール処理をメタライゼーション前に行うことが望ましい場合もある。例えば、最終的に仕上がったデバイスが、所望の高抵抗率状態または効果を達成するのに必要な最低温度（例えば、約４８０℃と考えられる）においてさえ不安定な場合がある。そのような場合には、メタライゼーション後アニールを実施するが、高抵抗率効果の低減または消失を避けるため、４００℃よりあまり高くない温度（例えば、約４２５℃、または約４５０℃）で比較的短い時間（例えば、例えば最大約１０から４０分、または約２０から約３０分）に制限することが好ましい。しかしながら、ウエハの酸素濃度が非常に低ければ、後に続くメタライゼーション後熱処理の温度を高く、および／または時間を長くすることが可能な場合もある。
【００７１】
７．デバイス製造時における酸素析出の制御
本発明において重要となる酸素濃度は、デバイス製造プロセス後の格子間酸素濃度（interstitial oxygen concentration）である。従って、もし酸素が酸素析出へ測定し得る程度で失われるのであれば、この点を考慮する必要があることを留意すべきである。関連するほとんどの用途（例えば、非常に高速の、従って非常に小型のデバイス）に対するプロセスの「サーマル・バジェット（thermal budgets）」には限りがある。言い換えれば、析出物への酸素消失の範囲が限られることがある。この場合、初期酸素濃度は、大筋で、最終酸素濃度に実質的に等しくなる。そうでない場合には、均一な酸素析出挙動を確実にするため何らかの注意が必要である。すなわち、例えば、少なくともある場合には、ウエハまたは構造体に「ｔａｂｕｌａ  ｒａｓａ」熱処理（例えば、引用することによって本明細書に包含する米国特許第６，３３６，９６８号に開示されているような、酸素析出が起こらない方法）を施したり、またはＭＤＺ熱処理（例えば、引用することによって本明細書に包含する米国特許第５，９９４，７６１号、第６，２０４，１５２号、第６，１９１，０１０号、第６，２８４，３８４号および第６，２３６，１０４号などに開示されているような酸素析出を制御する方法）を施したりすることが含まれる。
【００７２】
８．測定法
本発明によれば、抵抗率は、当技術分野で周知の手段を用いた４点探針法で測定される表面抵抗率でも表され、および／または、基板層もしくはウエハ表面の、少なくとも約５０マイクロメートル（ミクロン）、または約７５ミクロン、約１００ミクロン、約１２５ミクロン、約１５０ミクロン、約１７５ミクロン、もしくは約２００ミクロン以上下側について、当技術分野で周知の手段より測定される広がり抵抗率によっても表され得ることに留意すべきである。
【００７３】
ドーパント濃度は、当技術分野で一般に周知の、ＳＩＭＳ、ホール効果、および／または赤外分光法によって測定できる。シリコン中のサーマルドナーは、これもまた当技術分野で周知の、ホール効果、および／または赤外吸収分光法により検出することができる。
【００７４】
９．ＣＺウエハ直径
本発明によって製造されるＣＺウエハは、主として、約１５０ｍｍ以上の公称直径を有し、好ましくは約２００ｍｍ、約３００ｍｍまたはそれ以上の公称直径を有している。
【００７５】
１０．例示的なプロセス実施形態
本発明による１つの好適な実施形態において、上記に定義されるような高抵抗率ウエハまたは構造体基板は、約１２から約１５ｐｐｍａの格子間酸素濃度と、約２．７５×１０１４ｃｍ−３から約３．２５×１０１４ｃｍ−３のホウ素濃度とを有するＣＺシリコンウエハ、またはＣＺウエハを基板として含むシリコン構造体に、約５０５から約５１５℃で約１０から約１００分間の熱処理を施すことにより形成することができる。その結果得られるウエハ、またはシリコン構造体基板の抵抗率は、約１２００から約１９００Ω−ｃｍまでの範囲にある。
【００７６】
本発明によるもう１つの好適な実施形態において、上記に定義されるような高抵抗率ウエハまたは構造体基板は、約１２から約１５ｐｐｍａの格子間酸素濃度と、約２．７５×１０１４ｃｍ−３から約３．２５×１０１４ｃｍ−３のホウ素濃度とを有するＣＺシリコンウエハ、またはＣＺウエハを基板として含むシリコン構造体に、約５００から約５２５℃で約８０から約１５０分間の熱処理を施すことによって形成することができる。その結果得られるウエハ、またはシリコン構造体基板の抵抗率は、約５００から約２０００Ω−ｃｍまでの範囲にある。
【００７７】
本発明によるさらにもう１つの好適な実施形態において、上記に定義されるような高抵抗率ウエハまたは構造体基板は、約８から約１２ｐｐｍａの格子間酸素濃度と、約５．５０×１０１３ｃｍ−３から約６．００×１０１３ｃｍ−３のホウ素濃度とを有するＣＺシリコンウエハ、またはＣＺウエハを基板として含むシリコン構造体に、約４９０から約４９５℃で約６０から約８０分の熱処理を施すことによって形成することができる。その結果得られるウエハ、またはシリコン構造体基板の抵抗率は、約１５００から約２８００Ω−ｃｍまでの範囲にある。
【００７８】
本発明によるさらにもう１つの好適な実施形態において、上記に定義されるような高抵抗率ウエハまたは構造体基板は、約８から約１２ｐｐｍａの格子間酸素濃度と、約５．５０×１０１３ｃｍ−３から約６．００×１０１３ｃｍ−３のホウ素濃度とを有するＣＺシリコンウエハ、またはＣＺウエハを基板として含むシリコン構造体に、約４９０から約４９５℃で約６０から約８０分の熱処理を施すことによって形成することができる。その結果得られるウエハ、またはシリコン構造体基板の抵抗率は、約１５００から約２５００Ω−ｃｍまでの範囲にある。
【００７９】
本発明によるさらにもう１つの好適な実施形態において、上記に定義されるような高抵抗率ウエハまたは構造体基板は、約６から約８ｐｐｍａの格子間酸素濃度と、約１．７５×１０１４ｃｍ−３から約２．２５×１０１４ｃｍ−３のホウ素濃度とを有するＣＺシリコンウエハ、またはＣＺウエハを基板として含むシリコン構造体に、約５１０から約５３５℃で約４０から約１１０分の熱処理を施すことによって形成することができる。その結果得られるウエハ、またはシリコン構造体基板の抵抗率は、約３５０から約１１，０００Ω−ｃｍまでの範囲にある。
【００８０】
本発明によるさらにもう１つの好適な実施形態において、上記に定義されるような高抵抗率ウエハまたは構造体基板は、約６から約８ｐｐｍａの格子間酸素濃度と、約４．５×１０１３ｃｍ−３から約５．０×１０１３ｃｍ−３のホウ素濃度とを有するＣＺシリコンウエハ、またはＣＺウエハを基板として含むシリコン構造体に、約４９５から約５３０℃で約１０から約７０分の熱処理を施すことによって形成することができる。その結果得られるウエハ、またはシリコン構造体基板の抵抗率は、約８００から約１９，５００Ω−ｃｍまでの範囲にある。
【００８１】
さらに、ここに示したこれらの実施形態において、前記シリコンウエハ、またはシリコンウエハ構造体の基板を、金（Ａｕ）以外の何かで場合によってドープする、すなわち本発明の実施形態のいずれかにおいて、高抵抗率ウエハ、または高抵抗率シリコン構造体の基板は、金ドープされていないことを留意すべきである。
【００８２】
実施例
以下の実施例は説明のみのために提示するものである。従って、これらを限定的なものと見なしてはならない。
【００８３】
（実施例１）
本明細書の式（１ａ）に説明される本発明の方法を用いて得られる結果の例を図１４に示す。図１４の抵抗率データは、本発明に定義される条件下でウエハに施したアニール中の異なる段階におけるキャリヤ濃度を、ホール効果により測定して得たものである。本実施例において、サンプルには、初期に約３００Ω−ｃｍ（すなわち［Ｂ］は約４ｅ１３ｃｍ−３に等しい）を有し、酸素濃度は約６．５ｅ１７ｃｍ−３のものを用いた。この種のサンプルにおいて高抵抗率を達成するために適切なアニール温度は、約５３０℃と決定された。この実施例においては、サンプルに予めサーマルドナーが生成しており、実際のサンプルはアニール前に（約４５０℃、３時間の予備アニールにより）ｎ−型であった。
【００８４】
図１４は、ホール効果測定から推定される、本サンプルの約５３０℃におけるアニール時の抵抗率の変化を示している。初期にｎ−型であったサンプルは高抵抗値側に急速に緩和する。この高い抵抗率値（２〜２０ｋΩ−ｃｍ）は、約２時間のアニールに渡って継続する。これは意外な結果で、「ノーマル」サーマルドナーから期待される結果とは異なる。さらに、ウエハ内の別の位置（例えば、半径位置）、そして同型の別のウエハ、について行った測定も同様な挙動を示した。同様な挙動は、適宜組み合わせた広い範囲のパラメータを有する多くのサンプルに観察された。以下さらに他の例を提示する。
【００８５】
これらサンプルについて行った広がり抵抗測定の結果、バルク抵抗率は非常に均一であったことに留意すべきである。これもまた従来知られているサーマルドナーの挙動と大きく異なる。ノーマルサーマルドナーの場合、成長時に組み込まれたストライエーション（例えば、約１００ミクロンの周期）による自然な酸素濃度の変動は、材料がｐ−型からｎ−型に遷移する近傍で、酸素濃度のストライエーションに同期したウエハ全域に渡る変動、場合によっては厚さ方向全域に渡るｎ−型からｐ−型への反転、を引き起こすに十分である。注目すべきことに、本発明の技術によって製造される高抵抗率材料は、酸素（またはホウ素）濃度ストライエーションの影響を受けない模様である。
【００８６】
（実施例２）
上述の実施例１に加え、本発明よって提供される非常に好ましい（そして本明細書に記載の式（１ａ）に従った）「適切な」条件合わせをさらに実証するため、実施例１に用いたものと同様なサンプルを計算温度付近、今回は上記型の材料に対し約５３０℃、でアニールした。アニール後の飽和抵抗率の結果を図１５に示す。
【００８７】
（実施例３−比較例）
本実施例は、自己補償効果が無い場合、抵抗率対温度曲線、ρ（Ｔ）、がどの様になるかを説明するためのものである。
【００８８】
復元に基づく自己補償がない単純な「ノーマル」の場合、抵抗率は達成された差分Ｎ＝２Ｎｔｄ（Ｔ，Ｃ）−ＮＡのみによって実質的に制御される。Ｎ＞０において、キャリヤ（電子）濃度はｎ＝Ｎである。Ｎ＜０において、キャリヤ（ホール）濃度はｐ＝−Ｎである。より一般的には、非常に小さい差分Ｎにおいて抵抗率は固有値に近づくことができ、この場合（これが満足されることは稀であるが）、ｎおよびｐに対するより一般的な表現を用いることができる。
ｎ＝Ｎ／２＋［（Ｎ／２）２＋ｎｉ２］１／２，    （２）
ｐ＝−Ｎ／２＋［（Ｎ／２）２＋ｎｉ２］１／２，    （３）
ここで、ｎｉは、固有の電子濃度（室温において約１．３×１０１０ｃｍ−３付近）である。抵抗率はρ＝１／（ｅμｎｎ＋ｅμｐｐ）である。ドリフト移動度（drift mobilities）、μｎおよびμｐは、（室温において）それぞれ約１.５５０ｃｍ２／ｓＶおよび約４５０ｃｍ２／ｓＶである。
【００８９】
ドナー／アクセプター差分、Ｎ、は、（新たに見出された「自己補償」効果が無いも場合に）ＮＡおよび２Ｎtｄの正確な一致のために必要とされる温度Ｔｃを用いて簡易的に表現される。
Ｎ＝ＮＡ［ｅｘｐ（Ｅｔｄ／ｋＴ−Ｅｔｄ／ｋＴｃ）−１］              （４）
従って、Ｔｃの狭い範囲内でパラメータＥｔｄ／ｋＴｃ２は実質的に変わらないため、量は温度偏差Ｔ-Ｔｃの普遍的な関数となる。
【００９０】
達成される抵抗率について計算された依存性、すなわち正確な補償時のＴｃからの温度偏差への依存性を図１６ａに示す。ホウ素濃度ＮＡについては、一般的な値、約３×１０１３ｃｍ−３（開始抵抗率ρＡ、約４６３Ω−ｃｍに相当）および約１０１４ｃｍ−３（抵抗率で約１３９Ω−ｃｍ）を仮定した。補償温度Ｔｃは約５２０℃とした。ここで、結果はＴｃに対して殆ど無関係であることを留意すべきである。図１６ａおよび１６ｂのプロットは達成された抵抗率の絶対値の結果を与える。しかしながら、達成されたキャリヤ濃度は、実際には上式（４）に従ってＮＡで目盛られており、従って抵抗率は初期値ρＡで目盛られている。従って、初期抵抗率とは無関係に、温度偏差Ｔ−Ｔｃのみで決まる抵抗率増大因子Ｆｒ（達成された抵抗率の初期抵抗率に対する比）が存在する。この増大因子を図１６ｂにプロットする。
【００９１】
（実施例４−９）
本明細書に概説した方法および関係（例えば、式（１ａ）を参照）を用いて、ホウ素と酸素濃度を様々に組み合わせて高抵抗率状態を作る多くの事例から、さらにデータを収集した。対象となるウエハについて与えられた［Ｏｉ］および［Ｂ］を元に（式（１ａ）に従って）計算された「理想的」または好適なアニール温度における実験の結果を以下のデータ図表に示す。サンプルをウエハから採取し、この温度に近い温度にて種々の時間でアニールした。他のサンプルは「理想的」または好適なアニール温度近傍の他の温度で各時間アニールした。このようにしてウィンドウサイズ、すなわち許容される変動の範囲に関する更なるデータを得た。いくつかのサンプルは、計算温度における自己補償アニールの前に、高濃度の「ノーマル」または安定なサーマルドナーを生成させるため、４５０℃における予備アニールを行っていることを留意すべきである。
【００９２】
本方法を適用して達成された抵抗率増加の例を以下に示す。これ等の例では、酸素およびホウ素濃度を様々に組み合わせたウエハが集められた。試験中の各ウエハの中心位置における実際の酸素およびホウ素濃度を、各個別のデータ表（すなわち、表１−６）の見出し部分に示す。上述の方法を用い、特定の酸素およびホウ素濃度の組み合わせに適したアニール温度を決定した。この計算温度もまた各表の見出し部分に表記する。ウエハを小片に切断し、これが由来するウエハについて計算された温度またはそれに近い温度において、各小片をそれぞれ所定の時間でアニールした。理想的計算温度付近でアニールした際のサンプル抵抗率の時間変化を、アニール後に４点探針測定で求めた（アニールと４点探針測定の間には、少なくとも２、３日程度の室温保管を行って良いものとした。−下記参照）。
【００９３】
得られた抵抗率の結果を、そのアニール時間および温度に対応する欄に示す。各サンプル欄には、サンプルがｎ型またはp型と判定されたかを併記する。しかしながら、抵抗率の値が非常に高い（例えば、約１ｋΩ−ｃｍを越える）場合、ここに用いた方法による型の判定は幾分不確かであることを留意すべきである。
【００９４】
ホウ素と酸素の組み合わせについて広い範囲にわたる調査を行うことで、本発明の一般原理が確認された。計算された「理想的な」あるいは好適な温度ついてかなり広い範囲（約４９５℃から約５３０℃まで）が、集められたサンプルと共に網羅されている。一般に、モデルとの一致は良好で、見出された温度ウィンドウも均一に広い。
【００９５】
（実施例４）
約４５０℃で３時間予備アニールしたウエハ０４２４６９５９から採取したサンプルの抵抗率（Ω−ｃｍ単位）；初期抵抗率は約４３Ω−ｃｍであった。［Ｂ］は約３．０３×１０１４ｃｍ−３であった。［Ｏｉ］は約１４ｐｐｍａ（７ｘ１０１７ｃｍ−３）であった。Ｔｃａｌｃは約５１０℃であった。
【表１】
2008545605.tif 000003
ここで本明細書に記した抵抗率は、当技術分野で周知の計算方法を用いて容易に［Ｂ］に変換できることを留意すべきである。（例えばwww.solecon.com（すなわち、www.solecon.com/sra/rho2ccal.htm）などのオンラインで利用できる変換カリキュレータを参照。）
【００９６】
（実施例５）
ウエハ０４２４６９５９（予備アニール無し）、初期抵抗率約４３Ω−ｃｍ、［Ｂ]約３．０３×１０１４ｃｍ−３、［Ｏｉ］約７×１０１７ｃｍ−３、Ｔｃａｌｃ約５１０.４℃
【表２】
2008545605.tif 000004
実施例６
【００９７】
ウエハ４１９ＤＦＡ−１（予備アニール無し）、初期抵抗率約２２５Ω−ｃｍ、［Ｂ］約５．７７×１０１３ｃｍ−３、［Ｏｉ］約９．２８ｐｐｍａ、Ｔｃａｌｃ約４９４．６℃
【表３】
2008545605.tif 000005
【００９８】
（実施例７）
ウエハ４１９ＤＦＡ−２（予備アニール無し）、初期抵抗率約２２７Ω−ｃｍ、［Ｂ］約５．７２×１０１３ｃｍ−３、［Ｏｉ］約９．４１ｐｐｍａ、Ｔｃａｌｃ約４９５．８℃
【表４】
2008545605.tif 000006
【００９９】
（実施例８）
ウエハＭＱ０ＡＭＭＨ（予備アニール無し）、初期抵抗率約６５Ω−ｃｍ、［Ｂ］約２．００×１０１４ｃｍ−３、［Ｏｉ］約７．２４×１０１７ｃｍ−３、Ｔｃａｌｃ約５１９．１℃
【表５】
2008545605.tif 000007
【０１００】
（実施例９）
ウエハＴＲ６（ＣＴＳＱＸ００３）（予備アニール無し）、初期抵抗率約２７０Ω−ｃｍ、［Ｂ]約４．８１×１０１３ｃｍ−３、［Ｏｉ］約６．６×１０１７ｃｍ−３、Ｔｃａｌｃは約５３１．３℃
【表６】
2008545605.tif 000008
実施例１０
【０１０１】
本実施例では、約４００℃における工程後の短時間アニールが高抵抗率状態に及ぼす影響について調査した。これらの試験には２つのサンプルを用いた。これらのサンプルは本プロセスによって高抵抗率にしたものであった。高抵抗率化は約５３０℃のアニールによって行った（この試験に用いたサンプルは図１４に抵抗率を示したものと同様のものである：言い換えれば、初期ホウ素制御抵抗率は約３００Ω−ｃｍ、酸素濃度は約６．６ｅ１７ｃｍ−３であった）。本材料を高抵抗率状態にするためアニールしたところ、サンプルの１つはｐ型、もう１つはｎ型であった。両者とも抵抗率は１ｋΩ−ｃｍを超える高抵抗率にあった。
【０１０２】
本実験の興味の対象は、ここに記載するアニールプロセスによってもたらされた高抵抗率状態の、その後の熱処理における安定性にある。この目的を達成するために、これらのサンプルに約４００℃の逐次的なアニールを施し、アニール間の抵抗率を測定した。このようなアニール時における抵抗率および高抵抗率緩和の時間依存性を約１０分から約６０分の間のアニール時間について求めた。結果を図１７にまとめて示す。
【０１０３】
０分の時点で、試験中のウエハの高抵抗率の初期値は決まっている。最も短時間（すなわち１０分）のアニール後に、抵抗率はまだ高い状態を維持している。初期にｐ型のサンプルは、抵抗率がむしろ上昇する（そして、導電型（conductivity type）のものはｎ型に変換される）。アニール時間をさらに増加させると、抵抗率は徐々に低下する結果となる。約６０分経過後、得られたサンプルは、成長直後の材料とほぼ同等の低い抵抗率（例えば、約３００Ω−ｃｍ）を有していた。このことから、アニール時間が長過ぎない（例えば、約６０分未満）限り、４００℃における処理後に高抵抗率状態が保持されるものと結論付けられる。中間的なホウ素濃度を有するサンプルＣＴＳ−ＱＸ００３および１８ＨＬＢＡ−１Ａの場合、約５３０℃のアニールによって高抵抗率が達成された。図１７に示す曲線は、導電性型が相反する２つの異なるサンプルについてのものである。
【０１０４】
（実施例１１）
この実施例では、高抵抗率基材の形成についての酸素デヌーデッドゾーン（oxygen denuded zone）の影響、すなわち、酸素表面外方拡散（out diffusion）領域の、高抵抗率状態への変換（または転化）についての影響を調べた。本実験では、約１１００℃で約３時間の熱処理を行い、約６．６ｅ１７ｃｍ−３のバルク酸素濃度を有するサンプルから大量の酸素を外方拡散させた。この処理特有の拡散距離２（Ｄｔ）１／２は約１７ミクロンであった。ウエハの抵抗率は約３００Ω−ｃｍで、この酸素、ホウ素濃度の組み合わせから導かれる所望のアニール温度は５３０℃であった。
【０１０５】
サンプルのアニールは、酸素外方拡散処理を伴ってまたは伴わないで、ならびに、酸素外方拡散と高抵抗率処理の間に４５０℃、３時間のサーマルドナー予備アニールの挿入を伴ってまたは伴わないで、行った。サンプルの詳細を以下に示す。
2008545605.tif 000009
アニール後のサンプルの広がり抵抗プロフィール結果を図１７Ａ−Ｄに示す。
【０１０６】
(実施例１２−１７)
上記の実施例４−９に詳述と同様な実験をさらに行った。これら実験（実施例１２−１７）の詳細を以下にまとめる。
【０１０７】
(実施例１２)
約１２から約１５ｐｐｍａの格子間酸素濃度と、約２．７５×１０１４ｃｍ−３から約３．２５×１０１４ｃｍ−３のホウ素濃度とを有する複数のＣＺシリコンウエハ、またはＣＺシリコン構造（ウエハ）に由来する基板を含むシリコン構造体に、約５０５℃から約５１５℃で、約１０から約１００分間の熱処理を施した。その結果得られたウエハ、または前記構造体の基板の抵抗率は、約１２００から１９００Ω−ｃｍまでの範囲にあった。
【０１０８】
(実施例１３)
約１２から約１５ｐｐｍａの格子間酸素濃度と、約２．７５×１０１４ｃｍ−３から約３．２５×１０１４ｃｍ−３のホウ素濃度とを有する複数のＣＺシリコンウエハ、またはＣＺシリコン構造に由来する基板を含むシリコン構造体に、約５００℃から約５２５℃で約８０から約１５０分間の熱処理を施した。その結果得られたウエハ、または前記構造体の基板の抵抗率は約５００から２０００Ω−ｃｍまでの範囲にあった。
【０１０９】
（実施例１４）
約８から約１２ｐｐｍａの格子間酸素濃度と、約５．５０×１０１３ｃｍ−３から約６．００×１０１３ｃｍ−３のホウ素濃度とを有する複数のＣＺシリコンウエハ、またはＣＺシリコン構造に由来する基板を含むシリコン構造体に、約４９０℃から約４９５℃で約６０から約８０分間の熱処理を施した。その結果得られたウエハ、または前記構造体の基板の抵抗率は約１５００から２８００Ω−ｃｍまでの範囲にあった。
【０１１０】
（実施例１５）
約８から約１２ｐｐｍａの格子間酸素濃度と、約５．５０×１０１３ｃｍ−３から約６．００×１０１３ｃｍ−３のホウ素濃度とを有する複数のＣＺウエハ、またはＣＺシリコン構造に由来する基板を含むシリコン構造体に、約４９０℃から約４９５℃で約６０分から約８０分間の熱処理を施した。その結果得られたウエハ、または前記構造体の基板の抵抗率は約１５００から約２５００Ω−ｃｍまでの範囲にあった。
【０１１１】
（実施例１６）
約６から約８ｐｐｍａの格子間酸素濃度と、約１．７５×１０１４ｃｍ−３から約２．２５×１０１４ｃｍ−３のホウ素濃度と、を有する複数のＣＺシリコンウエハ、またはＣＺシリコン構造に由来する基板を含むシリコン構造体に、約５１０℃から５３５℃で約４０から約１１０分間の熱処理を施した。その結果得られたウエハ、または前記構造体の基板の抵抗率は約３５０から１１，０００Ω−ｃｍまでの範囲にあった。
【０１１２】
（実施例１７）
約６から約８ｐｐｍａの格子間酸素濃度と、約４．５×１０１３ｃｍ−３から約５．０×１０１３ｃｍ−３のホウ素濃度とを有する複数のＣＺシリコンウエハ、またはＣＺシリコン構造に由来する基板を含むシリコン構造体に、約４９５℃から約５３０℃で約１０から約７０分間の熱処理を施した。その結果得られたウエハ、または前記構造体の基板の抵抗率は約８００から１９，５００Ω−ｃｍまでの範囲にあった。
【０１１３】
（実施例１８）
本実施例では、ウエハのグループの挙動を説明するため、２つのグループのＣＺウエハに本発明による高抵抗率熱処理を施した。まず本試験の全てのウエハに４５０℃、３時間の熱処理を施した。次いで、第１グループのウエハ（グループ１）を、これらの酸素およびホウ素濃度に基づき式（１ａ）に従って求められる温度にて同時にアニールした（即ち、５３０℃にて３０分アニールした）。第２グループのウエハ（グループ２）も、これらの酸素およびホウ素濃度に基づき式（１ａ）に従って求められる温度にて同時にアニールした（即ち、５１０℃にて３０分アニールした）。本実施例の結果を下記の表にまとめる。
2008545605.tif 000010
【０１１４】
上の記載は、説明を意図したものであって、限定を意図したものではないと理解されたい。上の記載を読むことにより、多くの実施形態が当業者にとって明らかになるであろう。従って本発明の範囲は、上記記載のみを参照して決められるべきものではなく、特許請求の範囲およびこれら請求範囲が権利化された場合の均等物の全範囲を考慮して決められるべきものである。
【０１１５】
本発明およびその実施形態の構成要素を表す際、冠詞“ａ”，“ａｎ”（ひとつの），“ｔｈｅ"および“ｓａｉｄ"（前記、当該）は、１つ以上の要素があることを意味することを意図する。用語“ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ”（具備する），“ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ”（含む）および“ｈａｖｉｎｇ”（有する）は包含的であることを意図し、記載された要素以外の追加的要素が存在する場合があることを意味する。
【０１１６】
端点（endpoint）によって表される数値範囲は、その範囲内に含まれる全ての数値を含む。たとえば、１から５の範囲と表記されたときは、１、１．６、２、２．８、３、３．２、４、４．７５および５を含む意味である。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】図１は、約４５０℃もしくはそれ以下の温度にてアニールした場合の、時間の経過に対する、ＣＺ単結晶シリコン中におけるサーマルドナー濃度の変化について、一般的に受け入れられている見解の説明図である。ここに示す直線の傾きは、アニールされるシリコン中の酸素濃度の４乗によって決まるものと一般的に理解されていることを留意すべきである。
【図２】図２は、サーマルドナーの初期形成速度の説明図である。
【図３】図３は、アニール時におけるサーマルドナー（ＴＤ）生成に伴う抵抗率の一般的挙動の説明図である。これは、約１ｅ１４ｃｍ−３／時の典型的なＴＤ生成速度および初期抵抗率１００Ω−ｃｍのｐ型（概算）のサンプルを用いて、計算した例である。このグラフにおいて、負の抵抗率の値はｎ型導電性を示している。
【図４】図４は、アニールの間に、開始抵抗率がＴＤ影響抵抗率のみに及ぼす影響の説明図である。これは代表的なＴＤ生成速度である約１ｅ１４ｃｍ−３／時と約８０、約１００および約１２０Ω−ｃｍ（ｐ型）の初期抵抗率値を用いた計算例である。本図において、負の抵抗率値はｎ型導電性を示している。
【図５】図５は、アニールの間に、酸素濃度範囲がＴＤ影響抵抗率に及ぼす効果の説明図である。これらは仮想的な酸素濃度範囲の中心において、代表的なＴＤ生成速度である約１ｅ１４ｃｍ−３／時を用いて計算した例である。代表的な約［Ｏｉ］４の酸素依存性について、本説明図に示された範囲は約±０．５ｐｐｍａの酸素濃度範囲に対応する。図中の全ての例について初期抵抗率は１００Ω−ｃｍ、ｐ型である。本図において、負の抵抗率値はｎ型導電性を示している。
【図６】図６は、本発明の知見に従って、従来適用されていた温度を超える温度（例えば約４８０℃もしくはそれ以上）でアニールした場合に、サーマルドナー濃度が時間の経過とともに、ＣＺ単結晶シリコン中でどのように変化するかを示すグラフである。本発明によれば、高温において、サーマルドナーの濃度は所定の時間はプラトーに達することが見出されたことを留意すべきである。
【図７Ａ】図７ａは、約５６０℃でアニールした際の、ＴＤ生成（曲線１）および予備生成したＴＤの崩壊（曲線２）の動力学的曲線を示すグラフである。
【図７Ｂ】図７ｂは、約５７０℃でアニールした際の、ＴＤ生成（曲線１）および予備生成したＴＤの崩壊（曲線２）の動力学的曲線を示すグラフである。
【図８】図８は、２つの異なる酸素濃度について、低ホウ素濃度（約２ｅ１２ｃｍ−３）材料中で測定され、飽和され、付加された電子濃度を、温度の関数として示すグラフである。下側の曲線（四角）はより低い酸素濃度に対するものである。
【図９Ａ】図９ａは、本発明の高抵抗率状態を達成するための条件が、（式（１ａ）に定義されるような）条件を満たすような温度、初期抵抗率、および酸素濃度空間の軌跡を示すグラフである。
【図９Ｂ】図９ｂは、本発明の高抵抗率状態を達成するための条件が、（式（１ａ）に定義されるような）条件を満たすような温度、初期抵抗率、および酸素濃度空間の軌跡を示すグラフである。図９ｂにおいて、各曲線に付した番号１−４はそれぞれ、酸素濃度５×１０１７ｃｍ−３、６×１０１７ｃｍ−３、７×１０１７ｃｍ−３、８×１０１７ｃｍ−３を示している。（これらの濃度はそれぞれ１０ｐｐｍａ、１２ｐｐｍａ、１４ｐｐｍａおよび１６ｐｐｍａに対応する。）
【図１０Ａ】図１０Ａは、抵抗率を高めるために本発明の方法を施した１つのウエハについて測定した広がり抵抗（spreading resistance）の１つのプロットを示すグラフである。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、抵抗率を高めるために本発明の方法を施した１つのウエハについて測定した広がり抵抗の１つのプロットを示すグラフである。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、抵抗率を高めるために本発明の方法を施した１つのウエハについて測定した広がり抵抗の１つのプロットを示すグラフである。
【図１０Ｄ】図１０Ｄは、抵抗率を高めるために本発明の方法を施した１つのウエハについて測定した広がり抵抗の１つのプロットを示すグラフである。図１０Ａから１０Ｄは、本プロセスによって達成される効果の均一性を示している。ウエハ中の深さの関数としての抵抗率を、半径に沿った４つの異なる点で測定した。半径方向位置は２００ｍｍウエハのエッジからそれぞれ１、３、５および７ｃｍ（すなわち、図１０Ａはエッジから１ｃｍ、図１０Ｂはエッジから３ｃｍ、図１０Ｃはエッジから５ｃｍ、そして図１０Ｄはエッジから７ｃｍ）の各点とした。各曲線とも、表面を０として、裏面に向かう抵抗率を示している。尺度は０から６００ミクロンである。ウエハの総厚さは約６７５ミクロンであった。測定されたデータは、本質的にすべての半径位置において、本質的にいずれの深さにおいても１０３の値にひじょうに近い。このデータは本プロセスが、半径および深さの両方向に実質的に均一な結果をもたらすことができるということを示している。（これらのグラフにおいて、Ｙ軸は抵抗率であって、その範囲は１０−２Ω−ｃｍから１０５Ω−ｃｍまでであって、横軸方向のそれぞれの線は、下から上の方へ、それぞれ１０−２、１０−１、１００、１０１、１０２、１０３、１０４、および１０５Ω−ｃｍを示している。Ｘ軸は深さであって、その範囲は０から６００ミクロンであり、すなわちＸ軸上の各垂線は、０から６００ミクロンまでの５０ミクロンの増分を示している。）
【図１１】図１１は、［Ｏｉ］４依存性を適用し、サンプル母数の酸素濃度が約±０．１ｐｐｍａ（サーマルドナー率、約１００Ω−ｃｍ）程度でのみ変動することを示した計算例を示すグラフである。
【図１２】図１２は、デバイス製造プロセスのメタライゼーション工程後に、本明細書に詳述する熱処理を行う、本発明の実施形態を説明するフローチャートまたはブロック図である。
【図１３】図１３は、デバイス製造プロセスのメタライゼーション工程前に、本明細書に詳述する熱処理を行う、本発明の実施形態を説明するフローチャートまたはブロック図である。
【図１４】図１４は、サンプル中の［Ｂ］および［Ｏｉ］が既知の際、図９ａおよび９ｂから導出される概算アニール温度を用いて高抵抗率状態を作り出すことを示すグラフである。中実点はｎ型導電性を指す。中空点はｐ型導電性を指す。
【図１５】図１５は、図１４の結果に用いられたものと同様なサンプルについて、得られる飽和抵抗率値を示すグラフである。但し、これら特定のサンプルについて、約５３０℃の中心のまたは「理想的」な温度付近で、温度を変動させている。許容されるアニール温度の広いウィンドウが認められる。
【図１６Ａ】図１６ａは、「ノーマル」サーマルドナーのみを含み、「復元」サーマルドナーを含まない単純モデル内における、「理想的な」補償温度からの逸脱または変動に対する抵抗率計算値を示すグラフである。図１６ａはホウ素濃度が約２ｅ１３ｃｍ−３（曲線１）の場合、および約２ｅ１４ｃｍ−３（曲線２）の場合についての抵抗率を示している。
【図１６Ｂ】図１６ｂは、「ノーマル」サーマルドナーのみを含み、「復元」サーマルドナーを含まない単純モデル内における、「理想的な」補償温度からの逸脱または変動に対する抵抗率計算値を示すグラフである。図１６ｂは、本質的に、どのような初期抵抗率に対しても、変わらない抵抗率増大因子を示している。
【図１７】図１７は、４００℃アニールが高抵抗率サンプルの抵抗率に及ぼす影響の説明図するグラフである。中空の印はｐ型に対応し、中実の印はｎ型に対応する。
【図１８Ａ】図１８ａは、大きな［Ｏｉ］デヌーデッドゾーンを有する熱処理したサンプルに得られる高抵抗率状態を示すグラフである。より具体的には、図１８ａは、１１００℃の外方拡散アニール後に、５３０℃のみで処理を行った結果を示している。
【図１８Ｂ】図１８ｂは、大きな［Ｏｉ］デヌーデッドゾーンを有する熱処理したサンプルに得られる高抵抗率状態を示すグラフである。より具体的には、図１８ｂは、１１００℃での外方拡散アニールを行い、そして４５０℃での予備アニールを行った後に、５３０℃で処理を行った結果を示すグラフである。（すなわち、１１００℃におけるアニール後、５３０℃のアニール前に、４５０℃においてノーマルサーマルドナー形成アニールを実施した。）
【図１８Ｃ】図１８ｃは、大きな［Ｏｉ］デヌーデッドゾーンを有する熱処理したサンプルに得られる高抵抗率状態を示すグラフである。より具体的には、図１８ｃは、外方拡散も、サーマルドナー形成用予備アニールも行わず、５３０℃で処理した結果を示すグラフである。
【図１８Ｄ】図１８ｄは、大きな［Ｏｉ］デヌーデッドゾーンを有する熱処理したサンプルに得られる高抵抗率状態を示すグラフである。より具体的には、図１８ｄは、サーマルドナー形成用の４５０℃における予備アニール後に、５３０℃の処理を実施した結果を示すグラフである。これら図は全て抵抗率（ＳＲＰ：広がり抵抗率分布）の深さ依存性（０から１２０ミクロン）を示している。
【図１】
2008545605.tif 000011
【図２】
2008545605.tif 000012
【図３】
2008545605.tif 000013
【図４】
2008545605.tif 000014
【図５】
2008545605.tif 000015
【図６】
2008545605.tif 000016
【図７Ａ】
2008545605.tif 000017
【図７Ｂ】
2008545605.tif 000018
【図８】
2008545605.tif 000019
【図９Ａ】
2008545605.tif 000020
【図９Ｂ】
2008545605.tif 000021
【図１０Ａ】
2008545605.tif 000022
【図１０Ｂ】
2008545605.tif 000023
【図１０Ｃ】
2008545605.tif 000024
【図１０Ｄ】
2008545605.tif 000025
【図１１】
2008545605.tif 000026
【図１２】
2008545605.tif 000027
【図１３】
2008545605.tif 000028
【図１４】
2008545605.tif 000029
【図１５】
2008545605.tif 000030
【図１６Ａ】
2008545605.tif 000031
【図１６Ｂ】
2008545605.tif 000032
【図１７】
2008545605.tif 000033
【図１８Ａ】
2008545605.tif 000034
【図１８Ｂ】
2008545605.tif 000035
【図１８Ｃ】
2008545605.tif 000036
【図１８Ｄ】
2008545605.tif 000037
【国際調査報告】
2008545605.tif 000038
2008545605.tif 000039
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