(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドルウェハ、シリコン層、及び上記ハンドルウェハと上記シリコン層との間の誘電体層を含み、上記シリコン層は、シリコン−オン−インシュレータ構造の外表面を規定する劈開された表面を有するシリコン−オン−インシュレータ構造を処理する方法であって、
上記構造を炉内に挿入する工程と、
上記劈開された表面のエッチング速度が速度論的に制限されるように炉の温度を設定する工程と、
気体のエッチャントの上記炉へのフローを開始する工程と、
上記劈開された表面をエッチングする工程と、を備える方法。
【請求項２】
上記劈開された表面をエッチングする工程が、当該構造のシリコン層の少なくとも一部を除去することを含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
上記気体のエッチャントが、水素及び塩化水素の混合物である請求項１記載の方法。
【請求項４】
上記炉の温度が、９００℃〜９５０℃に設定される請求項１記載の方法。
【請求項５】
上記劈開された表面の所望量のシリコン層が上記気体のエッチャントにより除去された時点で気体のエッチャントのフローを停止させる工程をさらに備える請求項１記載の方法。
【請求項６】
気体のエッチャントのフローを停止させた後、当該構造上においてエピタキシャル析出プロセスを実行する工程をさらに備える請求項５記載の方法。
【請求項７】
上記劈開された表面上のシリコンの析出速度が速度論的に制限されるように炉の温度を設定する工程と、
析出ガスの上記炉へのフローを開始させる工程と、
上記析出ガスを用いて、当該構造の劈開された表面上にシリコンを析出させる工程と、をさらに備える請求項１記載の方法。
【請求項８】
上記析出ガスが、モノシラン、ジクロロシラン、トリクロロシラン、およびテトラクロロシランの少なくとも１つを含む請求項７記載の方法。
【請求項９】
上記析出工程が、当該構造の劈開された表面に、上記析出ガスに含まれるシリコンを析出させることを含む請求項７記載の方法。
【請求項１０】
上記析出ガスがトリクロロシランであり、上記炉の温度が、９５０℃〜１０５０℃に設定される請求項７記載の方法。
【請求項１１】
所望の厚さのシリコンが当該構造の劈開された表面に析出された時点で析出ガスのフローを停止させる工程をさらに備える請求項７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
半導体ウェハは、概して、単結晶のインゴット（具体的には、シリコンのインゴット）から調製され、その後個々のウェハに分割される。本明細書においては、シリコンで構成された半導体ウェハについて言及するが、例えばゲルマニウム若しくはガリウム砒素等の他の材料を同様に使用してもよい。
【背景技術】
【０００２】
シリコン−オン−インシュレータ（ＳＯＩ）ウェハは、ウェハの一種である。ＳＯＩウェハは、絶縁層（具体的には酸化物層）の上にシリコンの薄膜層を含み、前記絶縁層は、同様にシリコン基板上に配置されている。シリコン−オン−インシュレータウェハは、シリコン−オン−インシュレータ構造の一種である。
【０００３】
ＳＯＩウェハを作製する具体的なプロセスには、研磨した、ドナーウェハのフロント表面の上に、酸化物の層を析出させることが含まれる。粒子（具体的には、水素原子、若しくは水素原子とヘリウム原子とのコンビネーション）は、ドナーウェハのフロント表面下特定の深さのところに埋め込まれている。当該埋め込まれた粒子は、ドナーウェハの、当該粒子が埋め込まれた特定の深さのところにおいて劈開面を形成する。ドナーウェハの表面は洗浄されて、インプラントプロセスにおいて析出された材料が除去される。
【０００４】
ドナーウェハのフロント表面は、その後、ハンドルウェハと結合され、結合ウェハが作製される。ドナーウェハの表面とハンドルウェハの表面に、例えば酸素若しくは窒素を含むプラズマをさらすことによりドナーウェハとハンドルウェハとを結合させる。プラズマにさらすことにより、通常表面活性化と称されるプロセスにおいて当該表面の構造が変更される。これらのウェハはその後押圧され、それらの間に結合が形成される。当該結合は、比較的脆弱であり、次のプロセスを行う前に強化しなければならない。
【０００５】
いくつかのプロセスにおいて、ドナーウェハとハンドルウェハ（すなわち、結合ウェハ）の間の結合は、およそ３００℃〜５００℃の温度で、上記結合ウェハ対を加熱若しくはアニールすることにより強化される。温度を上昇させることにより、近接する、ドナーウェハの表面と、ハンドルウェハの表面との間において化学結合が形成され、それにより、ドナーウェハとハンドルウェハとの間の結合が強固なものとされる。結合ウェハの加熱若しくはアニーリングとともに、事前にドナーウェハに埋め込まれていた粒子により、劈開面が脆弱化される。ドナーウェハの一部は、その後、上記結合ウェハから上記劈開面に沿って分離（すなわち劈開）され、ＳＯＩウェハが形成される。
【０００６】
当該結合ウェハは、初め固定具に取り付けられる。当該固定具において、ドナーウェハの一部を当該結合ウェハから引き離すために、機械的な力を上記結合ウェハの両側の側面に垂直な方向に加える。ある方法によれば、上記機械的な力を付加するために、吸着カップが用いられる。ドナーウェハの一部を分離することは、劈開面において、結合ウェハのエッジに機械的ウェッジを押し付けることにより開始され、劈開面に沿ってクラックが伝播し始める。吸着カップにより加えられる機械的な力により、その後上記結合ウェハからドナーウェハの一部が引き離される。他の方法によれば、上記のようにする代わりに、結合した対を、所定の期間、高温にさらすことにより、結合ウェハからドナーウェハの一部を分離してもよい。高温にさらすことにより、クラックが発生し、劈開面に沿ってクラックが伝播し、これにより、ドナーウェハの一部が分離される。
【０００７】
結果として得られたＳＯＩウェハは、上記酸化物層及び上記ハンドルウェハの上に配置されたシリコンの薄膜層（劈開後に残るドナーウェハの一部）を含む。シリコンの薄膜層の劈開された表面は、最終使用アプリケーションに適さない粗い表面を有することとなる。当該表面に対するダメージは、シリコンの結晶構造において、粒子の埋め込み及びそれによる転位の結果である可能性がある。したがって、上記劈開された表面を滑らかにするため付加的な加工処理が必要となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以前の処理では、シリコンの表面層を滑らかにかつ薄くするために、高温のガスエッチング（すなわち、エピタキシャルスムージング（エピスムージング））若しくは上記表面層へのシリコン薄膜層の析出（すなわち、エピタキシャル析出（エピ析出））が用いられていた。これらの従前の方法では、エッチング若しくは析出は、反応が輸送制限される（すなわち、反応速度がフレッシュな反応液の接触可能性(availability)により制限される）温度で実行されている。これらの輸送制限された反応により、シリコンの表面層の端部において、厚さが変動することとなる（すなわち、膜厚分布においてシャープな勾配となる）。従前のプロセスにより引き起こされる膜厚の変動を排除するため、さらなる処理が必要とされる。表面層の端部において膜厚の変動を減少させる従前の試みとして、上記露出された酸化物層を上記ハンドルウェハから除去することが含まれる。しかしながら、酸化物層をハンドルウェハから除去することは、多大な時間を要し、コストが嵩み、通常、酸化物層の露出されていない部分により引き起こされる残留応力のため、ウェハが大きく屈曲したり湾曲したりする。
【０００９】
そのため、現在の処理オペレーションの欠点を解決するとともに、結合ウェハ処理オペレーションの使用に適したウェハ表面処理方法に対する未だ実現されていないニーズが存在している。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１発明は、ハンドルウェハ、シリコン層、及び上記ハンドルウェハと上記シリコン層との間の誘電体層を含むシリコン−オン−インシュレータ構造を処理する方法である。上記シリコン層は、上記構造の外表面を規定する劈開面を有する。当該方法は、上記構造を炉に挿入する工程を含む。その後、エッチング反応が速度論的に制限されるように上記炉の温度を制御しつつ、上記ウェハの劈開面をエッチングする。その後、上記劈開面における析出速度が速度論的に制限されるように上記炉の温度を制御しつつ、上記ウェハ上にエピタキシャル層を積層する。
【００１１】
第２発明は、ハンドルウェハ、シリコン層、及び上記ハンドルウェハと上記シリコン層との間の誘電体層を含むシリコン−オン−インシュレータ構造を処理する方法である。上記シリコン層は、上記構造の外表面を規定する劈開面を有する。当該方法は、上記構造を炉に挿入する工程を含む。その後、上記劈開された表面のエッチング速度が速度論的に制限されるように上記炉の温度を設定する。その後、気体のエッチャントのフローを上記炉へ導入し、上記劈開された表面をエッチングする。
【００１２】
第３発明は、ハンドルウェハ、シリコン層、及び上記ハンドルウェハと上記シリコン層との間の誘電体層を含むシリコン−オン−インシュレータ構造を処理する方法である。上記シリコン層は、上記構造の外表面を規定する劈開面を有する。当該方法は、上記構造を炉に挿入する工程を含む。その後、上記劈開された表面上でのシリコンの析出速度が速度論的に制限されるように上記炉の温度を設定する。その後、析出ガスのフローを上記炉へ導入し、上記構造の劈開された表面上にシリコンを析出させる。
【００１３】
上述の発明に関連して言及した特徴について様々な改良が存在する。上記同様に、さらなる特徴を上述の発明に挿入してもよい。これらの改良及び付加的な特徴は、個々に若しくは組み合わせて存在してもよい。例えば、実施の形態のいずれかに関連して以下に述べる様々な特徴を、単独で若しくは組み合わせて上述の発明のいずれかに組み込んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図面は、同一縮尺ではなく、例示を容易にするため一の特徴が誇張されていることもある。図１Ａは、ドナーシリコンウェハの上面図である。図１Ｂは、図１Ｂのドナーシリコンウェハの断面図である。
【図２】図２は、イオンインプランテーションを受けたドナーシリコンウェハの断面図である。
【図３】図３は、ハンドルシリコンウェハに結合されたドナーシリコンウェハを含む結合ウェハの断面図である。
【図４】図４は、ドナーウェハの一部を除去した後の、図３の結合ウェハの断面図である。
【図５】図５は、結合ウェハの劈開面を加工処理した後の、図４の結合ウェハの断面図である。
【図６】図６は、例示を簡単にするために誇張された特徴を有する、図５の部分拡大図である。
【図７】図７は、ＳＯＩウェハ上においてエピタキシャルスムージングプロセスを実行する方法を示したフローダイアグラムである。
【図８】図８は、ＳＯＩウェハ上においてエピタキシャルス析出プロセスを実行する方法を示したフローダイアグラムである。
【図９】図９は、温度と、結合ウェハの劈開面のエッチング速度との関係を示したチャートである。
【図１０】図１０Ａ〜１０Ｃは、表面の中心から様々な距離における、異なる温度についての、上記結合ウェハの劈開面のエッチング速度間の関係を示したチャートである。
【図１１】図１１は、温度と、結合ウェハの劈開面の析出速度との関係を示したチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
まず初めに図１Ａおよび図１Ｂを参照する。ドナーウェハ１１０および酸化物層１２０が図示されている。図１Ａは、ドナーウェハ１１０の上面図であり、図１Ｂは、上記ドナーウェハの断面図である。酸化物層１２０は、ドナーウェハ１１０のフロント表面１１２に結合されている。酸化物層１２０は、ドナーウェハ１１０を、酸化物層の成長に適した雰囲気にさらすことによりフロント表面１１２上で成長させることができる。これに代えて、酸化物層１２０は、フロント表面１１２上に既知の任意の化学的析出プロセスにより析出させることができ、酸化物層１２０は絶縁体（すなわち誘電体）として機能する。
【００１６】
図２は、粒子（具体的には、水素原子、もしくは水素原子とヘリウム原子とのコンビネーション）が埋め込まれたドナーウェハ１１０の断面図である。ドナーウェハ１１０には、ドナーウェハ１１０のフロント表面１１２の下特定の深さの位置に粒子が埋め込まれている。いくつかの実施の形態において、当該粒子は、イオンインプレンテーションプロセスにより埋め込まれた水素イオン若しくはヘリウムイオンである。その後、劈開面１１４が、上記粒子が埋め込まれた特定の深さに等しい、フロント表面からの距離において、ドナーウェハ１２０のフロント表面１１２の下に形成される。劈開面１１４は、ドナーウェハ１１０を通る平面を規定する。当該平面において、ドナーウェハは、ドナーウェハのその後の加熱時において、イオンの埋め込みにより実質的に脆弱化される。
【００１７】
図３は、ドナーウェハ１１０およびハンドルウェハ１３０の断面図である。ドナーウェハ１１０とハンドルウェハ１３０とを適切な方法（親水性結合等）により結合させる。ドナーウェハ１１０の表面とハンドルウェハ１３０の表面を例えば酸素もしくは窒素等を含むプラズマにさらすことによりドナーウェハ１１０とハンドルウェハ１３０とを結合させる。ウェハ１１０、１３０の表面は、通常表面活性化と称されるプロセスにおいてプラズマにさらされることにより修飾される。ウェハ１１０、１３０は、その後、押圧され、それらの間に結合が形成される。当該結合は脆弱であり、次の加工処理を実行する前に強化しなければならない。いくつかの実施の形態において、図６から最も良く分かるように、ハンドルウェハ１３０は、酸化物の薄膜層１５６により被覆されている。ハンドルウェハを、酸化物層の成長に適した雰囲気にさらすことにより、酸化物層１５６をハンドルウェハ１３０上で成長させてもよい。
【００１８】
ドナーウェハ１１０及びハンドルウェハ１３０が一緒になって結合ウェハ１４０が形成される。いくつかのプロセスにおいて、ドナーウェハとハンドルウェハ（すなわち、結合ウェハ）の親水性結合は、上記結合ウェハ対をおよそ３００℃〜５００℃の温度で加熱もしくはアニールすることにより強固なものとされる。高温により、隣接する、ドナーウェハの表面とハンドルウェハの表面との間において化学結合が形成され、それによりドナーウェハとハンドルウェハとの間の結合が強固なものとされる。結合ウェハの加熱もしくはアニールと同時に、ドナーウェハに事前に埋め込まれた粒子は移動し始め劈開面が脆弱化される。
【００１９】
図４は、図３に示された結合ウェハ１４０の断面図である。結合ウェハ１４０の一部は劈開プロセスの間に除去され、概して１５０と称されるシリコン−オン−インシュレータ（ＳＯＩ）ウェハが作製される。他の方法によれば、上記に代えて、結合対は、所定期間、高温にさらされ、結合ウェハからドナーウェハの一部が分離される。高温にさらすことにより、クラックが発生し、劈開面に沿ってクラックが伝播し、ドナーウェハの一部を分離する機能を有する。
【００２０】
劈開面１１４が、イオンの埋め込みにより実質的に脆弱化されるため、劈開面１１４は、力が加えられた場合にウェハが容易に分離される境界を規定する。いくつかの実施の形態によれば、最初、結合ウェハ１４０は、固定具に配置される。当該固定具において、結合ウェハからドナーウェハの一部を引き離すために、結合ウェハの両側の側面に垂直に機械的な力を加える。ある実施の形態では、機械的な力を加えるために吸着カップを使用する。ドナーウェハ１１０の一部の分離は、劈開面において、結合ウェハのエッジに機械的ウェッジを押し当てることにより開始され、クラックが劈開面に沿って伝播し始める。劈開面の脆弱な構造のため、クラックは、結合ウェハ１４０が劈開面に沿って２つに分離されるまで、劈開面に沿って伝播する。その後、吸着カップにより加えられた機械的な力により結合ウェハ１４０が引き離され２つのピースに分離される。一方のピースは、ドナーウェハ１１０の一部のみからなる。他方のピースは、ハンドルウェハ１３０と、ハンドルウェハ１３０に接続されたドナーウェハ１１０の一部とからなり、ＳＯＩウェハ１５０が形成される。
【００２１】
ＳＯＩウェハ１５０の劈開された表面１５２は、劈開面１１４に沿って結合ウェハ１４０を分離した後に得られる表面を規定する。劈開された表面１５２は、劈開面１１４に沿って分離された結果ダメージを受けた表面を有する。さらなる加工処理をしなければ、当該ダメージにより、当該表面は最終使用アプリケーションに適さない表面となる。したがって、劈開された表面１５２は、付加的な処理工程に供され、ダメージが修復され、劈開された表面１５２が滑らかになる。
【００２２】
図５は、劈開された表面１５２が加工処理された後滑らかな劈開された表面１５２ＳとなったＳＯＩウェハ１５０の断面図である。図５から分かるように、滑らかな劈開された表面１５２Ｓは、均一な分布を有する滑らかな表面を有する。ＳＯＩウェハ１５０の処理については、以下の図７〜９に関連して、より詳細に議論されている。
【００２３】
図６は、図５の一部を拡大したものを示しており、比率が大きく誇張されている。ハンドルウェハ１３０、酸化物層１２０、及び滑らかな劈開された表面１５２Ｓ上の酸化物層１５６の相対厚さは、明確のために大きく誇張されている。さらに、テラス領域１６０の幅も同様に誇張されている。図６に示すように、滑らかな劈開された表面１５２Ｓ及び酸化物層１２０は、ハンドルウェハ１３０の酸化物層１５６の全体には拡がっていない。そうではなく、滑らかな劈開された表面１５２Ｓ及び近接する酸化物層１２０は、ハンドルウェハ１３０の周縁エッジ１５８の径方向内側で終端しており、テラス領域１６０、及び露出された酸化物層１５６から離れる。酸化物層１５６は、ハンドルウェハ１３０を取り囲み、その周縁エッジ１５８から半径方向外側に拡がっている。そのため、テラス領域１６０は、ハンドルウェハ１３０の周縁エッジ１５８に近接しこれを取り囲む酸化物層１５６の一部を含む。いくつかの実施の形態において、テラス領域１６０の幅は、ハンドルウェハ１３０の厚さの２倍であってもよい。
【００２４】
上述のように、以前のシステムでは、図５に示された、滑らかな劈開された表面１５２Ｓを形成するため、高温でエピスムージングプロセス及びエピ析出プロセスが用いられる。これらのプロセスは、以前のシステムにおいて、プロセスの各化学反応の速度が輸送制限される温度で実行される。換言すれば、化学反応の速度は、フレッシュな反応剤の接触可能性により制限され、反応速度が化学反応の反応速度論のみにより制限される速度論的制限反応と対照的である。
【００２５】
プロセスの輸送制限により、ハンドルウェハ１３０の周縁エッジ１５８に近接する滑らかな表面１５２Ｓの厚さにおいてシャープな勾配が発生すると考えられる。いくつかのプロセスにおいて、滑らかな表面１５２Ｓの厚さにおけるシャープな勾配は、ハンドルウェハ１３０のエッジから内側へ５ｍｍ〜１０ｍｍ拡がっている。
【００２６】
エピスムースプロセスもしくはエピ析出プロセスの反応物は、ハンドルウェハ１３０の周縁エッジ１５８近くの酸化物層１５６に近接する、滑らかな表面１５２Ｓのエッジと接触するため、反応速度は、当該エッジに近接する材料が存在しないことにより大きくなる。さらに、エピ−スムージングプロセスもしくはエピ析出プロセスの反応物は、テラス領域において酸化物層１５６と反応しない。そのため、反応速度はエッジ部分で大きくなる。これは、エッジ部分では、周縁エッジ１５８の内側に配置された、滑らかな表面１５２Ｓの他の領域に接触可能なものと比較して、接触可能な多量の反応物が存在しているからである。これに加えて、テラス領域近くの滑らかな表面１５２Ｓにおける増加した反応速度は、境界層理論、及び／又は、テラス領域からの反応物の横方向拡散により引き起こされる。
【００２７】
したがって、エピ析出プロセスにおいて、周縁エッジ１５８における、もしくは周縁エッジ１５８に近い位置での、このような増加した反応速度により、シリコンの析出が増加し、これに対応して、周縁エッジに近接する滑らかな表面１５２Ｓの膜厚も増加する。エピスムージングオペレーションにおいて、このような増加した反応速度により、表面からエッチング除去されるシリコンの量が増加し、これに対応して、周縁エッジ１５８に近接する滑らかな表面１５２Ｓの膜厚が減少する。
【００２８】
図７は、ＳＯＩウェハ１５０の劈開された表面１５２上においてエピスムージング（すなわちエッチング）プロセスを実行するための方法７００を示している。当該方法７００は、ＳＯＩウェハ１５０を炉に挿入することから開始される。ＳＯＩウェハ１５０は、例えばロボットによるマニピュレータなどの適切なデバイスにより炉に挿入してもよい。炉は、ＳＯＩウェハ上においてエピスムージングプロセスを実行するに適した、適当なエピタキシャル析出及び／又はスムージング炉であってもよい。炉は、典型的には、当該炉の内部を加熱することができる１以上のランプ又は他の機構を備える。
【００２９】
その後、輸送制限されるのと対照的にエッチング反応が速度論的に制限されるようにブロック７２０において炉内の温度を設定する。上述のように、エピスムージング反応が速度論的に制限されるように温度を設定および制御することによりＳＯＩウェハ１５０の劈開面１５２上において膜厚がより均一となる。反応速度が速度論的に制限される場合、ＳＯＩウェハ１５０の中心と外側端部との速度差は減少する。ＳＯＩウェハ１５０の端部において増加するのと異なり、反応速度は、ＳＯＩウェハ１５０の表面に亘って比較的均一である。いくつかの実施の形態によれば、エッチング反応が速度論的に制限される温度は、９００℃〜９５０℃である。さらに、析出速度の速度論的制限に対応する減少した温度により、より冷たいオフセット温度を用いることができる。いくつかの実施の形態において、炉内の独立した温度制御装置を有する３つのオフセット領域が存在する。当該３つのオフセット領域は、前部、サイド、後部である。温度の均一性を達成するため、当該オフセット領域温度の設定ポイントは、中心領域の温度設定ポイントに関連づけて調整される。したがって、中心領域についてのより低い設定ポイントにより、オフセット領域において用いられる設定ポイントがより低くなる。
【００３０】
ブロック７３０において、気体のエッチャントの炉内へのフローが開始される。いくつかの実施の形態によれば、気体のエッチャントのフローは、ＳＯＩウェハ１５０が炉内に挿入された直後開始される。これらの実施の形態においては、炉の温度は、エッチング反応が速度論的に制限されることが確実となるようにすでに適切な温度に設定されている。気体のエッチャントは、いくつかの実施の形態によれば、ＨＣｌもしくは塩素とＨ２との混合物であってもよい。
【００３１】
気体のエッチャントの炉内へのフローは、その後、所定期間継続される。当該所定期間の長さは、ＳＯＩウェハの劈開面１５２から除去されるシリコン量およびシリコンがエッチングされる速度に依存して決定してもよい。例えば、もしエッチング速度が３．０オングストローム／秒、除去されるシリコン量が９００オングストロームである場合、ＳＯＩウェハは、気体のエッチャントのフローが開始された後３００秒間炉から出していても良い。
【００３２】
その後、気体のエッチャントのフローは、所望量のシリコンが気体のエッチャントにより除去された後停止させる。ＳＯＩウェハ１５０は、その後炉から取り出される。いくつかの実施の形態によれば、ＳＯＩウェハ１５０は、ロボットによる輸送システムにより炉から取り出しても良い。他の実施の形態では、ＳＯＩウェハ１５０は、図８に関連して以下に述べるように、炉内に残ったままであってもよく、そして同じ炉内においてエピ析出反応に供してもよい。
【００３３】
図８は、ＳＯＩウェハ１５０の劈開された表面１５２上においてエピ析出プロセスを実行するための方法８００を示している。方法８００は、ＳＯＩウェハ１５０を炉に挿入することから開始される。ＳＯＩウェハ１５０は、例えばロボット等の任意の適切な装置により炉内に挿入してもよい。炉は、図７に関連して上述したタイプと同じタイプのものであってもよい。ＳＯＩウェハ１５０が事前にエピスムージングプロセスに供されるいくつかの実施の形態において、ウェハはすでに炉内に配置されていてもよい。
【００３４】
その後、輸送制限されるのとは対照的に、析出速度が速度論的に制限されるように、ブロック８２０において炉内の温度が設定される。上述のように、析出速度が速度論的に制限されるように温度を設定及び制御することにより、ＳＯＩウェハ１５０の劈開された表面１５２上において、膜厚の勾配が一様となる。析出速度が速度論的に制限される場合、ＳＯＩウェハ１５０の中心におけるシリコン析出層の膜厚と外側端部におけるシリコン析出層の膜厚との差が減少する。析出層の膜厚は、ＳＯＩウェハ１５０の端部において増加することはなく、ウェハの表面に亘って比較的均一である。トリクロロシランを用いるいくつかの実施の形態では、析出速度が速度論的に制限される温度は、約９５０℃〜約１０５０℃であり、また他の実施の形態においては約１０００℃である。他のシリコンソースガスタイプの場合、速度論的に制限された温度範囲は異なっていてもよい。速度論的に制限された成長温度範囲は、例えば、ジクロロシランもしくはモノシランについては、トリクロロシランより若干低い。さらに、析出速度の速度論的制限に対応する減少した温度により、炉内のより低いオフセット温度を用いることができる。当該より低いオフセット温度を用いて、テラス１６０の近くの劈開された表面１５２の膜厚分布を効果的に制御してもよい。
【００３５】
ブロック８３０において、析出ガスの炉内へのフローが開始される。析出ガスは、モノシラン、ジクロロシラン、トリクロロシラン、テトラクロロシランもしくは他の適切なガスのいずれかであってもよい。いくつかの実施の形態において、析出ガスには水素が含まれていてもよい。いくつかの実施の形態によれば、析出ガスのフローは、ＳＯＩウェハ１５０が炉内に挿入された直後に開始される。これらの実施の形態において、炉の温度は、析出速度（すなわち成長速度）が速度論的に制限されることを確実なものとするためにすでに適切な温度に設定されている。テラス領域１６０の近くの膜厚勾配を減少及び／又は排除することに加えて、析出速度を速度論的に制限することに関連する減少した温度により、より高いフロー速度の析出ガスを用いることが可能となる。さらに、より高いフロー速度の析出ガスにより、析出ガスの再循環フローが減少する。これは、析出ガスのレーリー数が減少するためである。減少した再循環フローにより、析出ガスによる炉壁上に析出するシリコン量がさらに減少する。
【００３６】
析出ガスの炉へのフローは所定期間継続する。上記所定期間の長さは、ＳＯＩウェハの劈開された表面１５２上に析出されるシリコン量およびシリコンが析出される速度に基づいて決定してもよい。例えば、もし析出速度が２２０オングストローム／秒であり、析出されるシリコン量が１３２００オングストローム（１．３２マイクロメートル）である場合、ＳＯＩウェハは、析出ガスのフローが開始された後６０秒間炉から出しておいてもよい（もしくは析出ガスのフローを中止してもよい）。
【００３７】
その後、析出ガスのフローは、ＳＯＩウェハの劈開された表面１５２上に、所望量のシリコンが析出された後停止させる。その後、ＳＯＩウェハ１５０を炉から取り出す。いくつかの実施の形態では、ＳＯＩウェハ１５０は、ロボットによる輸送システムにより炉から取り出してもよい。
【００３８】
図９に図示したチャートは、温度と、ＳＯＩウェハの表面のエッチング速度との関係を示している。図９から明確に分かるように、エッチング速度は、温度が９５０℃以下まで減少すると劇的に減少する。９５０℃においてもしくは９５０℃付近において、エッチング反応が、輸送制限されることが中止され、代わりに速度論的に制限されるようになると考えられる。
【００３９】
図１０Ａ〜１０Ｃに図示されたチャートは、ウェハ中心からの様々な距離におけるＳＯＩウェハの表面のエッチング速度における関係を示している（当該ケースにおいては２００ｍｍのＳＯＩウェハ）。図１０Ａは、１１００℃で実行されたエピスムージングプロセスについての関係を示しており、図１０Ｂは、９５０℃で実行された場合の関係を示しており、図１０Ｃは、９００℃での関係を示している。
【００４０】
図１０Ａ及び１０Ｂ（事前に使用された温度における関係を示している）に明確に示されているように、エピスムージングプロセスの間のエッチング速度は、ウェハの端部に向かって増加する。このようなエッチング速度の増加により、これに対応して、ウェハの端部におけるもしくはウェハの端部近くにおけるウェハの膜厚が減少する。これにより、ウェハの端部においてもしくはウェハの端部近くにおいてシャープな膜厚勾配が発生する。しかしながら、図１０Ｃは、反応が速度論的に制限され輸送制限されていない図７において上述した方法による、エッチング速度と、ウェハの中心からの距離との関係を示している。図１０Ｃから分かるように、ウェハの端部近くのエッチング速度の不均一性は、図１０Ａ及び１０Ｂと比較して、およそ４分の１に減少する。具体的な実施の形態において、反応が速度論的に制限され、輸送制限がされていない温度はおよそ９００℃〜９５０℃である。
【００４１】
図１１において図示されたチャートは、温度と、ＳＯＩウェハの表面上の析出速度との関係を示している。図１１から明確に分かるように、析出速度は、温度が９５０℃以下まで減少すると劇的に減少する。９５０℃においてもしくは９５０℃付近において、析出反応は、輸送制限されることが中止され、代わりに速度論的に制限されるようになる。
【００４２】
本明細書において説明され記載された発明の実施の形態においてオペレーションの実行の順序もしくはパフォーマンスは特別な定めが無い限り絶対必要なものではない。すなわち、オペレーションは、特別な定めが無い限り任意の順序で実行してもよいし、本発明の実施の形態には、本明細書において開示されたものより付加的なもしくはより少ないオペレーションしか含まれていなくてもよい。例えば、特定のオペレーションを他のオペレーションの前、これと同時、もしくはこの後に実行することもしくは行うことは、本発明の様々な側面に含まれる。
【００４３】
本発明もしくはその実施の形態において構成要素を導入する場合、冠詞”ａ”、”ａｎ”、”ｔｈｅ”および”ｓａｉｄ”は、１以上の構成要素が存在することを意味しようとしている。”含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）”、”含有する（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）”および”有する（ｈａｖｉｎｇ）”なる用語は、包括的であることを意図しており、列挙された構成要素以外に付加的な構成要素が存在していてもよいことを意味しようとしている。
【００４４】
本発明の技術的範囲を逸脱しない限り、上述の構成において様々変更することが可能である。上記記載に含まれ添付の図面に示された全ての事項は、例示であって、限定ではないと解釈されるべきである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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