【手続補正書】
【提出日】平成23年12月14日(2011.12.14)
【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】
シリコン単結晶から切り出されたシリコン基板表面にシリコンエピタキシャル層が成膜堆積されたエピタキシャルウェーハであって、
前記シリコンエピタキシャル層表面の酸素濃度が１．０×１０１７〜１２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３ (ＡＳＴＭ  Ｆ−１２１，１９７９)とされてなることを特徴とするエピタキシャルウェーハ。
【請求項２】
請求項１記載のエピタキシャルウェーハには、前記シリコンエピタキシャル層表面に、１０ＭＰａ〜１０００ＭＰａとされる膜応力を生じる歪み層が形成されてなることを特徴とするエピタキシャルウェーハ。
【請求項３】
請求項１記載のエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
エピタキシャル成長後に非酸化性雰囲気で前記シリコンエピタキシャル層表面の酸素濃度が１．０×１０１７〜１２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  (ＡＳＴＭ  Ｆ−１２１，１９７９)となるように処理する酸素濃度設定熱処理工程を有することを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項４】
請求項２記載のエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
エピタキシャル成長される前記シリコンエピタキシャル層の膜厚が２μｍ以下とされてなることを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項５】
請求項１記載のエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
エピタキシャル成長後に非酸化性雰囲気で前記シリコンエピタキシャル層の酸素濃度を上昇させる酸素濃度設定熱処理工程と、
前記シリコンエピタキシャル層表面の酸素濃度が１．０×１０１７〜１２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  (ＡＳＴＭ  Ｆ−１２１，１９７９)となるように表面を除去処理する表面除去工程と、を有することを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項６】
請求項５記載のエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
エピタキシャル成長される前記シリコンエピタキシャル層の膜厚が２μ〜４μｍとされるとともに、前記表面除去工程により除去される膜厚が０．６〜２．６μｍとされてなることを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項７】
請求項３から６のいずれか記載のエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
前記酸素濃度設定熱処理工程における熱処理温度が９００℃以上シリコンの融点以下とされてなることを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項８】
請求項１記載のエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
シリコン単結晶から切り出されたシリコン基板表面にシリコンエピタキシャル層が成膜堆積されたエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
エピタキシャル成長後に酸化性雰囲気にて、温度Ｘ（℃）と、処理時間Ｙ（ｓｅｃ）とされる処理条件により前記シリコンエピタキシャル層の酸素濃度を上昇させる酸素濃度設定熱処理工程を有し、
前記処理温度Ｘと処理時間Ｙとが、
処理温度Ｘが８００℃〜１４００℃の範囲、処理時間Ｙが１８０ｍｉｎ以下で、かつ、      Ｙ ≧ １．２１×１０１０  ｅｘｐ（−０．０１７６Ｘ）
の関係を満たすように設定されてなることを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項９】
請求項８記載のエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
前記シリコンエピタキシャル層表面の酸化膜を除去する酸化膜除去工程を有することを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項１０】
請求項３から９のいずれか記載のエピタキシャルウェーハの製造方法において、
前記シリコンエピタキシャル層表面に、１０ＭＰａ〜１０００ＭＰａとされる膜応力を生じる歪み層を形成する歪み層形成工程を有することを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明のエピタキシャルウェーハは、シリコン単結晶から切り出されたシリコン基板表面にシリコンエピタキシャル層が成膜堆積されたエピタキシャルウェーハであって、
前記シリコンエピタキシャル層表面の酸素濃度が１．０×１０１７〜１２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３ (ＡＳＴＭ  Ｆ−１２１，１９７９)とされてなることにより上記課題を解決した。
本発明において、上記のエピタキシャルウェーハには、前記シリコンエピタキシャル層表面に、１０ＭＰａ〜１０００ＭＰａとされる膜応力を生じる歪み層が形成されてなることがより好ましい。
本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法は、上記のエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
エピタキシャル成長後に非酸化性雰囲気で前記シリコンエピタキシャル層表面の酸素濃度が１．０×１０１７〜１２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３ (ＡＳＴＭ  Ｆ−１２１，１９７９)となるように処理する酸素濃度設定熱処理工程を有することが可能である。
また、また、本発明において、上記のエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
エピタキシャル成長される前記シリコンエピタキシャル層の膜厚が２μｍ以下とされてなる手段を採用することもできる。
また、上記のエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
エピタキシャル成長後に非酸化性雰囲気で前記シリコンエピタキシャル層の酸素濃度を上昇させる酸素濃度設定熱処理工程と、
前記シリコンエピタキシャル層表面の酸素濃度が１．０×１０１７〜１２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３ (ＡＳＴＭ  Ｆ−１２１，１９７９)となるように表面を除去処理する表面除去工程と、を有することができる。
本発明においては、上記のエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
エピタキシャル成長される前記シリコンエピタキシャル層の膜厚が２μ〜４μｍとされるとともに、前記表面除去工程により除去される膜厚が０．６〜２．６μｍとされてなることが望ましい。
さらに、上記のいずれか記載のエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
前記酸素濃度設定熱処理工程における熱処理温度が９００℃以上シリコンの融点以下とされてなることが可能である。
本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法は、シリコン単結晶から切り出されたシリコン基板表面にシリコンエピタキシャル層が成膜堆積されたエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
エピタキシャル成長後に酸化性雰囲気にて、温度Ｘ（℃）と、処理時間Ｙ（ｓｅｃ）とされる処理条件により前記シリコンエピタキシャル層の酸素濃度を上昇させる酸素濃度設定熱処理工程を有し、
前記処理温度Ｘと処理時間Ｙとが、
処理温度Ｘが８００℃〜１４００℃の範囲、処理時間Ｙが１８０ｍｉｎ以下で、かつ、      Ｙ ≧ １．２１×１０１０  ｅｘｐ（−０．０１７６Ｘ）
の関係を満たすように設定されてなることにより上記課題を解決した。
本発明においては、上記のエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
前記シリコンエピタキシャル層表面の酸化膜を除去する酸化膜除去工程を有することが好ましい。
本発明においては、上記のいずれか記載のエピタキシャルウェーハの製造方法において、
前記シリコンエピタキシャル層表面に、１０ＭＰａ〜１０００ＭＰａとされる膜応力を生じる歪み層を形成する歪み層形成工程を有することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明のエピタキシャルウェーハは、シリコン単結晶から切り出されたシリコン基板表面にシリコンエピタキシャル層が成膜堆積されたエピタキシャルウェーハであって、
前記シリコンエピタキシャル層表面の酸素濃度が１．０×１０１７〜１２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３ (ＡＳＴＭ  Ｆ−１２１，１９７９)とされてなることにより、エピタキシャル層表面に歪み層を形成した後の熱処理等によって、膜応力が増大した場合でも、転位の発生を抑制することが可能となる。
これにより、デバイス工程にて歪み層が形成されるシリコンエピタキシャルウェーハとして、高速ＭＯＳＦＥＴ、ＭＯＤＦＥＴ、ＨＥＭＴ等に好適などに提供した際に特性の優れたウェーハを提供することが可能となる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明において、上記のエピタキシャルウェーハには、前記シリコンエピタキシャル層表面に、１０ＭＰａ〜１０００ＭＰａとされる膜応力を生じる歪み層が形成されてなることで、このような膜応力を生じた場合でも、歪み層の形成されたエピタキシャル層における酸素濃度が上記の範囲に設定されているので、転位発生を抑制することができる状態で、所望のデバイス特性を有するデバイス構造を有するデバイス製造へシリコンウェーハを供することが可能となる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法は、上記のエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
エピタキシャル成長後に非酸化性雰囲気で前記シリコンエピタキシャル層表面の酸素濃度が１．０×１０１７〜１２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３ (ＡＳＴＭ  Ｆ−１２１，１９７９)となるように処理する酸素濃度設定熱処理工程を有することで、非酸化性雰囲気による熱処理によりバルク側基板シリコンに固溶している酸素がエピタキシャル層に外方拡散（Out-diffusion）し、その結果、成膜時にはほとんど含有されていなかったエピタキシャル層における酸素濃度を上記の範囲まで上昇させることができ、これにより転位発生を抑制することが可能なシリコンウェーハを製造することが可能となる。
【手続補正６】
【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】
また、本発明において、上記のエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
エピタキシャル成長される前記シリコンエピタキシャル層の膜厚が２μｍ以下とされてなることにより、転位が伸展しない短時間低温の熱処理においても、バルク側からの外方拡散により転位抑制に必要な酸素濃度をエピタキシャル層の膜厚方向ほぼ全体で実現することができる。つまり、酸素濃度設定熱処理工程において、酸素濃度はエピタキシャル層のバルク側から表面側に向けて上昇してくるが、上記の範囲よりエピタキシャル層が厚い場合には、この酸素濃度設定熱処理工程終了時点において、外方拡散による酸素濃度の上昇が転位抑制基準値に達しない部分が表面側（外側）に残る可能性がある。エピタキシャル層の膜厚を上記の範囲とすることにより、このように外方拡散による酸素濃度上昇が充分におこなわれ、転位抑制基準値以下の酸素濃度を有する部分が残ることを防止することが可能となる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
また、上記のエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
エピタキシャル成長後に非酸化性雰囲気で前記シリコンエピタキシャル層の酸素濃度を
上昇させる酸素濃度設定熱処理工程と、
前記シリコンエピタキシャル層表面の酸素濃度が１．０×１０１７〜１２×１０１７ａ
ｔｏｍｓ／ｃｍ３ (ＡＳＴＭ  Ｆ−１２１，１９７９)となるように表面を除去処理する
表面除去工程と、を有することにより、酸素濃度設定熱処理工程終了時点において、外方
拡散による酸素濃度の上昇が転位抑制基準値に達しない部分が表面側（外側）に残った場
合であっても、表面除去工程によって、転位抑制基準値以下の酸素濃度を有する部分を除
去して、エピタキシャル層における酸素濃度が上記の転位抑制可能となる条件範囲を満た
すように設定でき、この結果、転位発生を抑制することが可能なシリコンウェーハを製造
することが可能となる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明においては、上記のエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
エピタキシャル成長される前記シリコンエピタキシャル層の膜厚が２μ〜４μｍとされるとともに、前記表面除去工程により除去される膜厚が０．６〜２．６μｍとされてなることにより、バルク側からの外方拡散および表面除去により転位抑制に必要な酸素濃度をエピタキシャル層の膜厚方向ほぼ全体で実現することができる。つまり、酸素濃度設定熱処理工程終了時点において、外方拡散による酸素濃度の上昇が転位抑制基準値に達しない部分が表面側（外側）に残った場合であっても、表面除去工程によって、転位抑制基準値以下の酸素濃度を有する部分を除去して、エピタキシャル層における酸素濃度が上記の転位抑制可能となる条件範囲を満たすように設定でき、この結果、転位発生を抑制することが可能なシリコンウェーハを製造することが可能となる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
さらに、上記のいずれか記載のエピタキシャルウェーハの製造方法であって、  前記酸素濃度設定熱処理工程における熱処理温度が９００℃以上シリコンの融点以下とされてなることにより、バルク側からの外方拡散により転位抑制に充分な酸素をエピタキシャル層の膜厚方向に供給し、表面除去を必要とするかまたはこれをおこなわないエピタキシャル層ほぼ全体で転位抑制に必要な酸素濃度を実現することができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法は、シリコン単結晶から切り出されたシリコン基板表面にシリコンエピタキシャル層が成膜堆積されたエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
エピタキシャル成長後に酸化性雰囲気にて、温度Ｘ（℃）と、処理時間Ｙ（ｓｅｃ）とされる処理条件により前記シリコンエピタキシャル層の酸素濃度を上昇させる酸素濃度設定熱処理工程を有し、
前記処理温度Ｘと処理時間Ｙとが、
処理温度Ｘが８００℃〜１４００℃、８００〜１２５０℃の範囲、処理時間Ｙが１８０ｍｉｎ以下で、かつ、
Ｙ ≧ １．２１×１０１０  ｅｘｐ（−０．０１７６Ｘ）
の関係を満たすように設定されてなることにより、主として、酸素を含む雰囲気ガス（酸化性雰囲気）によって形成された表面酸化膜からの内方拡散（In-diffusion；注入）を利用して酸素濃度上昇をおこなうことができ、この結果、エピタキシャル層表面に歪み層を形成した後の熱処理等によって、膜応力が増大した場合でも、転位の発生を抑制することが可能となる酸素濃度をエピタキシャル層において実現する酸素濃度制御をおこなうことが可能となる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
本発明においては、上記のエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
前記シリコンエピタキシャル層表面の酸化膜を除去する酸化膜除去工程を有することができ、この酸化膜除去工程として、研磨あるいはＨＦ等によるエッチングなどの表面除去処理を採用することが好ましい。これにより、表面にエピタキシャル層を成膜したままの表面状態に対応するウェーハを製造することが可能となる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
本発明においては、上記のいずれか記載のエピタキシャルウェーハの製造方法に
おいて、
前記シリコンエピタキシャル層表面に、１０ＭＰａ〜１０００ＭＰａとされる膜応力を生じる歪み層を形成する歪み層形成工程を有することで、このような膜応力を生じた場合でも、歪み層の形成されたエピタキシャル層における酸素濃度を上記の範囲に設定することが可能となり、このため、転位発生を抑制することができる状態で、所望のデバイス特性を有するデバイス構造を有するデバイス製造へシリコンウェーハを供することができる。