(57)【要約】半導体ウエハ上のエピタキシャル層、及び半導体ウエハ中の削剥領域を形成するための装置及び方法。一つのチャンバが、エピタキシャル層及び削剥領域の双方の形成に使用される。削剥領域は、ウエハを環状のサポートで、ウエハ周辺のエッジ部分のみをサポートと接触させて支持しながら、チャンバ中でウエハを加熱し続いて急冷することにより形成される。
2004503086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源及び環状のウエハサポートを有するチャンバ中でウエハを加熱及び冷却することにより削剥領域を形成する半導体ウエハの処理方法であって、
内部と、該内部に操作できるように接続された熱源と、該内部中に配置された環状のウエハサポートとを有するチャンバ中に半導体ウエハを配置する工程と、
少なくとも約１１７５℃の温度に該チャンバ内部で該ウエハを加熱し、その後に、該ウエハが約８５０℃より低い温度になるまで、少なくとも約１０℃／秒の速度で該ウエハを冷却し、該冷却中において、該ウエハの周辺部分のみが該サポートと接触するように該環状サポート上に該ウエハを載せる工程とを含む方法。
【請求項２】
約９００℃と約１１５０℃との間の温度に、該チャンバ内部のウエハを加熱し、その上にエピタキシャル層を堆積させて被覆されたウエハを形成する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
該冷却速度が、少なくとも約１５℃／秒である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
該冷却速度が、少なくとも約２０℃／秒である請求項３に記載の方法。
【請求項５】
該冷却速度が、少なくとも約５０℃／秒である請求項４に記載の方法。
【請求項６】
該ウエハの温度が少なくとも約３２５℃となるまでの、該冷却速度が、少なくとも１５℃／秒である請求項３に記載の方法。
【請求項７】
該ウエハの温度が少なくとも約３２５℃となるまでの、該冷却速度が、少なくとも２０℃／秒である請求項４に記載の方法。
【請求項８】
該ウエハの温度が少なくとも約３２５℃となるまでの、該冷却速度が少なくとも５０℃／秒である請求項５に記載の方法。
【請求項９】
該ウエハの温度が少なくとも約４００℃となるまでの、該冷却速度が、少なくとも１５℃／秒である請求項３に記載の方法。
【請求項１０】
該ウエハの温度が少なくとも約４００℃となるまでの、該冷却速度が、少なくとも２０℃／秒である請求項４に記載の方法。
【請求項１１】
該ウエハの温度が少なくとも約４００℃となるまでの、該冷却速度が、少なくとも５０℃／秒である請求項５に記載の方法。
【請求項１２】
該ウエハの温度が少なくとも約４５０℃となるまでの、該冷却速度が、少なくとも１５℃／秒である請求項３に記載の方法。
【請求項１３】
該ウエハの温度が少なくとも約４５０℃となるまでの、該冷却速度が、少なくとも２０℃／秒である請求項４に記載の方法。
【請求項１４】
該ウエハの温度が少なくとも約４５０℃となるまでの、該冷却速度が、少なくとも５０℃／秒である請求項５に記載の方法。
【請求項１５】
該熱源が、光である請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
該熱源が、ハロゲンランプである請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
該削剥領域を形成する該加熱及び該冷却中に、該ウエハが、該ウエハサポートにかかる伝導性熱移動が実質的に無いように維持される請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
半導体ウエハを処理して削剥領域を形成する装置であって、
ハウジングの壁と選択的に開くドアとにより規定される内部チャンバを有し、操作中に該内部チャンバが外部又は該ハウジングから封止できるハウジングと、
該内部チャンバに操作可能なように接続され、該内部チャンバ中の内容物を選択的に加熱する熱源と、
少なくとも該ウエハが該内部チャンバ中にある間、ウエハを支持するように該ウエハをその上に受ける環状リングと、該環状リングと噛合って、該壁から間隔をおいて該環状リングを支持する第１サポート手段とを含むウエハサポートとを含む装置。
【請求項１９】
該第１サポート手段が、第２サポート上に搭載され、該環状リングを支持する複数のピンを含む請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
該熱源が、光源を含む請求項１８の装置。
【請求項２１】
該光源が、ハロゲンランプを含む請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
操作中に該内部チャンバに気体を導入し、該ウエハ上にエピタキシャル層を形成する導入手段を含む請求項２０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の背景）
本発明は、一般に、電子部品を製造する際に用いられる、とりわけシリコンウエハなどの半導体材料基板を形成するための方法およびその装置に関する。とりわけ本発明は、単結晶シリコンウエハおよびその形成に関する。このウエハは、本質的にすべての電子デバイスの製造プロセスの熱処理サイクル中に形成される、理想的で、不均一な酸素析出物の深さ分布を有する削剥領域（ｄｅｎｕｄｅｄ ｚｏｎｅ）を含む。加えて、このウエハは、その上に蒸着されたエピタキシャルシリコン層を有する少なくとも１の主面を含む。
【０００２】
半導体電子部品の殆どの製造プロセスにおける原材料である単結晶シリコンは、一般に、チョクラルスキ法（Ｃｚ法）を用いて形成される。この方法によれば、多結晶シリコン（ポリシリコン）を坩堝内に充填、溶融し、種結晶を溶融シリコンと接触するように移動させ、ゆっくりと引き上げることにより単結晶シリコンを成長させる。引き上げ工程で最初に形成される結晶部分は、細いネック部である。ネック部の形成が完了した後、結晶の直径が目標とする、あるいは所望する直径となるまで、引き上げ速度および／または溶融温度を下げることにより、結晶の直径を大きくする。溶融水準が下がるのを補いながら、引き上げ速度および／または溶融温度を制御することにより、ほぼ一定の直径を有する結晶の主要本体部を成長させる。成長プロセスの最終段階近くになって、坩堝に溶融シリコンがなくなる前に、結晶の直径を徐々に小さくして、終端円錐部を形成する。通常、終端円錐部は、結晶引き上げ速度を上げ、坩堝に供給される熱を増やすことにより形成される。直径が十分に小さくなった時に、結晶が溶融液から分離される。
【０００３】
凝固後の結晶冷却時に、結晶成長チャンバにおいて、単結晶シリコンに数多くの欠陥が生じる。こうした欠陥は、部分的には、結晶格子空孔および格子間シリコンとして知られた内因性点欠陥の過剰な存在（即ち、固溶限界を超える濃度）により生じる。溶融液から成長したシリコン結晶は、通常、一方または他方のタイプの内因性点欠陥が過剰に存在した状態で成長する。こうしたシリコン内の点欠陥のタイプと濃度は凝固時に左右されると考えられており、この濃度が系における臨界的な過飽和レベルに達し、点欠陥の移動度が十分に高いとき、反応（または凝集現象）が生じ易くなる。チョクラルスキ法によるシリコン内で凝集する内因性点欠陥の密度は、これまで、約１×１０３／ｃｍ３から約１×１０７／ｃｍ３の範囲内にある。こうした値が比較的に低い場合、デバイス製造業者にとって、凝集した内因性点欠陥は、その重要性がにわかに増大し、実際のところ、デバイス製造プロセスにおける歩留り低減要因と考えられており、複雑で集積度の高い回路を製造するための材料の歩留りに対し、深刻な影響を与えかねない。
【０００４】
とりわけ問題の多いタイプの欠陥は、結晶起因性ピット（ＣＯＰｓ：Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ Ｐｉｔｓ）が存在することである。このタイプの欠陥の原因は、シリコン格子空孔が凝集することにある。特に、シリコン格子空孔が、シリコンインゴット内で凝集したとき、ボイドが形成される。後に、インゴットがスライスされてウエハが形成されたとき、これらの空孔は、ウエハ表面上に露出し、ピットとして現われる。こうしたピットを結晶起因性ピットという。
【０００５】
現在のところ、内因性点欠陥が凝集する問題を解決するために、一般に、３つの主要なアプローチがある。第１のアプローチは、内因性点欠陥がインゴット内で凝集する濃度を低減するために、結晶引き上げ技術に焦点を当てる方法を含む。このアプローチは、更に、空孔が優位な材料を形成する結晶引き上げ条件を有する方法と、格子間原子が優位な材料を形成する結晶引き上げ条件を有する方法とに分けられる。例えば、（ｉ）結晶格子空孔が優位な内因性点欠陥である場合、結晶を成長させるときのｖ／Ｇ０を制御すること（ここで、ｖは成長速度、Ｇ０は軸方向の温度勾配の平均）、および（ｉｉ）結晶引き上げプロセス中の約１１００℃から約１０５０℃の範囲の温度であるシリコンインゴットの冷却温度を変化させて（通常、遅くして）、凝集する欠陥の核形成速度に影響を与えることにより、凝集する欠陥密度を低減することができると報告されている。このアプローチによれば、凝集する欠陥の密度を小さくできるが、発生そのものを阻止することはできない。デバイス製造業者から課せられる要求がますます厳しくなるにつれ、これらの欠陥の存在はより大きな問題となってくる。
【０００６】
一方、結晶の本体部が成長するときの引き上げ速度を約０．４ｍｍ／分以下に抑えることが報告されている。しかしながら、引き上げ速度をこのように遅くすると、各結晶引き上げ装置の生産量が少なくなるので、上記提案は満足のいくようなものではない。より重要なことには、引き上げ速度をこのようにすると、高い濃度の格子間原子を有する単結晶シリコンが形成される。さらに高濃度により、凝集した格子間原子欠陥が形成され、こうした欠陥に付随する問題が生じる。
【０００７】
凝集する内因性点欠陥の問題を解決するための第２のアプローチは、凝集した内因性点欠陥が形成された後、その分解または消滅に焦点を当てる方法を含む。一般には、ウエハ形態にあるシリコンに高温度の熱処理を施すことにより実現される。例えば、Ｆｕｓｅｇａｗａらの欧州特許公開第５０３，８１６号において、０．８ｍｍ／分を超える引き上げ速度でシリコンインゴットを成長させるとともに、ウエハ表面近傍の薄層領域での欠陥密度を低減するために１１５０℃から１２８０℃の範囲にある温度で、インゴットをスライスして形成されたウエハを熱処理することが開示されている。ウエハ内で凝集した内因性点欠陥の濃度と位置に依存して、必要とされる特定の処理は異なる。結晶を切断して得られた異なるウエハは、こうした欠陥の軸方向濃度が均一でなく、異なる成長後処理条件を必要とすることがある。このようにウエハを熱処理すると、比較的に費用が嵩み、シリコンウエハ内に金属不純物が導入される惧れが生じ、必ずしもすべてのタイプの結晶欠陥に対して有効であるわけではない。
【０００８】
凝集した内因性点欠陥に関する問題を解決するための第３のアプローチは、単結晶シリコンウエハの表面上に結晶性の薄膜をエピタキシャル蒸着させることである。この方法によれば、凝集した内因性点欠陥が実質的に存在しない表面を有する単結晶シリコンウエハが提供される。しかしながら、従来式のエピタキシャル蒸着技術は、ウエハのコストを実質的に増大させる。
【０００９】
チョクラルスキ法で生成された単結晶シリコンは、上述の凝集した点欠陥を含むとともに、通常、主に酸素などのさまざまな不純物を含む。例えば、溶融シリコンが石英製の坩堝内にあるときに、この汚染物質は生じる。溶融シリコンの塊りの温度において、酸素濃度がシリコンに対する酸素溶解度、および凝固シリコン内の酸素の偏析係数に依存する濃度に達するまで、酸素が結晶格子内に入ってくる。こうした濃度は、電子デバイスを製造する際の一般的な温度における固体シリコンに対する酸素溶解度より大きい。したがって、結晶が溶融した塊りから成長し、冷却するとき、結晶内の酸素溶解度は、急激に低下する。この結果、過飽和濃度の酸素を含むウエハが形成される。
【００１０】
電子デバイスを製造する際に、通常採用される熱処理サイクルにより、酸素内に過飽和したシリコンウエハ内の酸素が析出する。ウエハ内の位置に依存して、析出物は、有害または有益なものとなり得る。ウエハの活性デバイス領域にある酸素析出物は、デバイスの動作に障害を与え得る。しかし、ウエハのバルク内にある酸素析出物は、ウエハが接触する可能性のある不要な金属不純物を捕獲することができる。ウエハのバルク内にある酸素析出物を利用して金属を捕獲することを、一般に、内部または内因性ゲッタリング（ＩＧ）という。
【００１１】
歴史的には、電子デバイスの製造プロセス中に、ウエハ（即ちウエハバルク）が内因性ゲッタリングの目的に適う程度に十分な酸素析出物量を含みながらも、ウエハの表面近傍において酸素析出物の存在しない領域（一般に、「削剥領域（ｄｅｎｕｄｅｄ ｚｏｎｅ）」または「析出物不在領域（ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅ ｆｒｅｅ ｚｏｎｅ）」と呼ぶ。）を形成するように企図した一連のステップを含んでいた。削剥領域は、（ａ）少なくとも約４時間、不活性ガス雰囲気中で、高温（１１００℃より高温）で酸素解離のための熱処理を行い、（ｂ）低温（６００℃から７５０℃）で酸素析出核を形成し、（ｃ）高温（１０００℃から１１５０℃）で酸素析出物を成長させるといった、高−低−高の温度シーケンスで形成されていた。Ｆ．Ｓｈｉｍｕｒａ， Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ｐｐ． ３６１−３６７ （Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ， Ｉｎｃ．， Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ ＣＡ， １９８９）（およびここで引用された文献）を参照されたい。
【００１２】
しかし近年になって、ＤＲＡＭ製造プロセスなどの先端技術による電子デバイスの製造プロセスは、高温ステップをできるだけ使用しないようになってきた。これらのプロセスのいくつかは、削剥領域および十分なバルク析出物濃度を構成するような高温プロセスを有するものの、材料に対する許容度は、あまりにも厳格で、市販可能な製品を形成することができない。現在ある最先端技術による電子デバイスの別の製造プロセスによれば、解離ステップを全く行わない。したがって、活性デバイス領域における酸素析出物に付随する問題が生じるため、電子デバイスの製造業者は、プロセス条件下において、ウエハ内のどこにも酸素析出物が形成されないシリコンウエハを使用しなければならない。その結果、内因性ゲッタリングは行われなくなる。
【００１３】
（発明の概要）
本発明の目的は、（ａ）すべての電子デバイスの製造プロセスにおいて不可欠な熱処理サイクル中に生じる、理想的で、均一でない酸素析出物の深さ分布が形成され、（ｂ）結晶起因性ピットの無いエピタキシャル表面を有する単結晶シリコンウエハを提供すること、加熱された半導体ウエハの冷却速度を大きくするのに効果的な装置を提供すること、半導体ウエハ中の削剥領域と半導体ウエハ上のエピタキシャル層との双方を形成するのに有用な装置を提供することである。
【００１４】
本発明の一の態様は、熱源と環状ウエハサポートとを有するチャンバ中でウエハを加熱、冷却して削剥領域を形成するための、半導体ウエハの処理方法の提供を含む。この方法は、内部と、内部に操作可能なように接続された熱源と、内部に配置された環状のウエハサポートとを有するチャンバ中に半導体ウエハを配置する工程を含む。少なくとも約１１７５℃の温度までウエハがチャンバ内部で加熱され、その後少なくとも約１０℃／秒の速度で、ウエハが約８５０℃より低い温度になるまで冷却される。冷却中、ウエハは、周辺部分のみがサポートに接触するように環状サポート上に配置される。
【００１５】
本発明の他の態様は、半導体ウエハを処理して削剥領域を形成するための装置を含む。この装置は、壁と選択的に開くことができるドアにより規定される内部を有するチャンバを含み、チャンバ内部は操作中は外部から封止される。熱源は、操作可能なようにチャンバと接続され、チャンバ内部で中身を選択的に加熱する。ウエハサポートは、その上にウエハを保持し、少なくともウエハがチャンバ内部にある期間ウエハを支持する環状リングを含む。第１サポート手段は、環状リングとかみ合って、壁から間隔を置いて環状リングを支持する。
【００１６】
他の目的および特徴の一部については明らかであり、一部については以下に説明する。
【００１７】
（好適な実施形態の詳細な説明）
本発明によれば、少なくとも１つの主面を有し、その主面上に積層されたエピタキシャルシリコン層と、チャンバ内で形成された少なくとも１つの削剥領域（ｄｅｎｕｄｅｄ ｚｏｎｅ）とを含む新規で有用な単結晶シリコンウエハが提供される。このウエハのエピタキシャル表面には、結晶起因性ピットが存在せず、ウエハは、電子デバイスの製造プロセス中に加熱されたとき、酸素が析出する型を決定するための「テンプレート」を有する。すなわち、すべての電子デバイスの製造プロセスにおける加熱ステップ中、ウエハには、（ａ）十分な深さを有する削剥領域と、（ｂ）内因性ゲッタリング（ＩＧ）の目的に適う十分な濃度の酸素析出物を含むウエハバルクとが形成される。また本発明により、こうした単結晶シリコンウエハを生成するための新規な方法が開発された。この方法は、半導体シリコンの製造産業界で広く利用されている装置を用いてすぐさま実施でき、製造装置の高価な部分であるＲＴＡを必要としない。
【００１８】
Ａ．原材料
本発明に係る理想的な析出ウエハの原材料は、チョクラルスキ結晶成長法の任意の従来式変形例にしたが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エハである。この方法および、標準的なシリコンのスライス技術、ラッピング技術、エッチング技術、および研磨技術は、広く知られており、例えば、Ｆ． Ｓｈｉｍｕｒａ， Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ （Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ， １９８９）、およびＳｉｌｉｃｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｔｃｈｉｎｇ （Ｊ． Ｇｒａｂｍａｉｅｒ， ｅｄ．， Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ， １９８２）に開示されている。
【００１９】
図１を参照すると、ウエハ１は、表面３と、裏面５と、表面３および裏面５の間の仮想的な中央平面７とを有する。「表面」および「裏面」なる用語は、この文脈においては、ウエハ１の一般的に平坦な２つの主要な面を区別するために用いられる。ウエハ１の表面３（この文言を用いる）は、必ずしも後に電子デバイスが形成される表面ではなく、ウエハ１の裏面５が、必ずしも電子デバイスが形成される面と対向するウエハ１の主面ではない。加えて、シリコンウエハは、通常、いくらかの全体厚ばらつき（ＴＴＶ：Ｔｏｔａｌ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ）、歪み、および湾曲を有し、表面上の各点と裏面上の各点の中点は、正確に同一平面内に存在し得ない。しかし実際には、全体厚ばらつき、歪み、および湾曲はごく僅かであるので、高精度の近似による中点は、表面および裏面からほぼ等距離にある仮想的な中央平面内にあるといえる。
【００２０】
ウエハは、さまざまな所望する特性を得るために、１つまたはそれ以上のドーパントを含むことがある。ウエハは、例えば、（周期表の３族の元素、最も一般的にはホウ素がドープされた）Ｐ型ウエハ、または（周期表の５族の元素、最も一般的には砒素がドープされた）Ｎ型ウエハである。ウエハは、好適には、約０．０１Ωｃｍないし約５０Ωｃｍの範囲の比抵抗を有するＰ型ウエハである。とりわけ好適な実施形態において、ウエハは、約１Ωｃｍないし約２０Ωｃｍの範囲の比抵抗を有するＰ型ウエハである。
【００２１】
ウエハは、チョクラルスキ法を用いて生成されているので、任意の位置において、約５×１０１７原子数／ｃｍ３ないし約９×１０１７原子数／ｃｍ３（ＡＳＴＭ規格、Ｆ−１２１−８３）の酸素濃度を有する。酸素がウエハから析出すると、本質的に、酸素濃度が理想的な析出ウエハにおける酸素濃度から逸脱するので、当初のウエハは、チョクラルスキ法で得られる範囲の中、もしくは範囲外の酸素濃度を有していてもよい。加えて、シリコンの融点（すなわち、約１４１０℃）から、７５０℃ないし約３５０℃の間の範囲にある温度に至るまで、単結晶シリコンインゴットの冷却速度に依存して、酸素析出物の核中心が形成され得る。約１２５０℃を超えない温度でシリコンを熱処理することにより、こうした原材料の核中心が分解し得なければ、原材料の核中心の有無は、本発明において重要な問題ではない。
【００２２】
本発明は、空孔の多いウエハ原材料を用いる場合につき、とりわけ有用である。この「空孔の多いウエハ」という文言は、比較的に数多くの結晶格子空孔が凝集したもの（凝集物）を含むウエハを意味する。これらの凝集物は、通常、八面体構造を有する。バルクウエハにおいて、凝集物はボイドを形成し、ウエハ表面では結晶起因性ピット（ＣＯＰ）を形成する。空孔の多いウエハ内の結晶格子空孔の凝集物濃度は、通常、約５×１０５／ｃｍ３ないし約１×１０６／ｃｍ３であり、ウエハ表面上のＣＯＰの面密度は、通常、約０．５ないし約１０ＣＯＰ／ｃｍ２である。こうしたウエハは、比較的に安価なプロセス（例えば、従来式の開放構成のチョクラルスキ法）で形成されたシリコンインゴットからスライスされているので、とりわけ好適な原材料である。
【００２３】
Ｂ．エピタキシャル蒸着
本発明に従い生成された単結晶シリコンウエハは、必要であれば、その上に蒸着されたエピタキシャルシリコン層を有する表面を含んでもよい。エピタキシャル層は、ウエハの全体または一部分にのみ蒸着されている。図１を参照すると、エピタキシャル層は、好適には、ウエハの表面３の上に形成されている。とりわけ好適な実施形態において、ウエハの表面３全体の上に形成されている。エピタキシャル層がウエハの他の部分の上にも形成されていることが好ましいかどうかは、そのウエハの意図した用途に左右される。殆どの用途において、ウエハの他の部分の上にもエピタキシャル層があるかどうかは、重要な問題ではない。
【００２４】
上述したように、チョクラルスキ法を用いて生成された単結晶シリコンウエハは、しばしば表面上にＣＯＰを有する。しかしながら、集積回路を製造する際に用いられるウエハは、一般に、ＣＯＰが存在しない表面を有することが必要である。ＣＯＰが存在しない表面を有するウエハは、ウエハ表面上にエピタキシャルシリコン層を成長させることにより形成できる。このエピタキシャル層は、ＣＯＰを穴埋めし、最終的には滑らかなウエハ表面を形成する。これは、最近の科学的研究の話題であった。ＳｃｈｍｏｌｋｅらのＴｈｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ Ｓｏｃ． Ｐｒｏｃ．， ｖｏｌ． ＰＶ９８−１， Ｐ． ８５５ （１９９８）、およびＨｉｒｏｆｕｍｉらのＪｐｎ． Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．， ｖｏｌ． ３６， ｐ ２５６５ （１９９７）を参照されたい。少なくとも約０．１μｍの膜厚を有するエピタキシャルシリコン層を用いることにより、ウエハ表面上のＣＯＰを排除することができる。好適には、エピタキシャル層は、約０．１μｍないし約２μｍの範囲の厚みを有する。より好適には、エピタキシャル層は、約０．２５μｍないし約１μｍの範囲の厚みを有する。最も好適には、エピタキシャル層は、約０．６５μｍないし約１μｍの範囲の厚みを有する。
【００２５】
なお、エピタキシャル層を用いることにより、ＣＯＰが排除されることに加えて、ウエハ表面の電気的特性が悪影響を受ける場合、エピタキシャル層の好適な膜厚を変化させてもよいことに留意すべきである。例えば、エピタキシャル層を用いて、ウエハ表面近傍のドーパント濃度分布を正確に制御することができる。ＣＯＰを排除すること以外の目的でエピタキシャル層を用いる場合、ＣＯＰを排除するために必要な厚みよりも大きいエピタキシャル層厚が必要となり得る。このような場合、別の好ましい効果を得るための最小膜厚が好適に用いられる。ウエハ上により厚い層を成長させるためには、より長い成長時間が必要であり、かつ反応容器の洗浄をより頻繁に洗浄しなければならないので、ウエハ上により厚い層を成長させることは、一般に、商業的見地からみて好ましくない。
【００２６】
ウエハが自然の酸化シリコン層（例えば、一般に、約１０Åないし約１５Åの厚みを有し、室温に曝したときシリコンウエハ上に形成される酸化シリコン層）を有する場合、ウエハ表面上にエピタキシャル層を成長させる前に、酸化シリコン層をウエハ表面から取り除いておくことが好ましい。ここで用いられる「シリコン酸化層」という用語は、酸素原子と化学結合したシリコン原子の層を意味する。通常、こうした酸化シリコン層は、１つのシリコン原子当たりに約２つの酸素原子を含む。
【００２７】
本発明の好適な実施形態において、酸化シリコン層が表面から除去されるまで、酸化物を含まない雰囲気中でウエハ表面を加熱することにより、酸化シリコン層は除去される。好適には、ウエハ表面は少なくとも約１１００℃まで加熱され、より好適には、ウエハ表面は少なくとも約１１５０℃まで加熱される。ウエハ表面をＨ２ガスまたは希ガス（例えば、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ）を含む雰囲気中に曝した状態で、この加熱ステップを実施することが好ましい。より好適には、雰囲気はＨ２ガスを含む。最も好適には、他の雰囲気を用いると、ウエハ表面上にエッチピットを形成する傾向があるので、雰囲気はＨ２ガスのみからなる。
【００２８】
Ｈ２存在下でウエハを加熱することにより酸化シリコン層を除去するエピタキシャル蒸着手順において、ウエハを高温（例えば、約９００℃ないし約１２５０℃）に加熱し、ウエハをこの温度でしばらくの時間（例えば、通常、約９０秒まで）焼成する。しかしながら、ウエハ表面温度が約１１００℃（好適には約１１５０℃）まで加熱されると、酸化シリコン層は、後の焼成ステップを行うまでもなく除去されることが確認されたので、焼成ステップを省略できる。焼成ステップの省略により、ウエハを生成するために必要な時間が短縮され、商業的に好ましい。
【００２９】
本発明の好適な実施形態において、酸化シリコン層を除去するためにウエハ表面を加熱した後、３０秒以内（より好適には、約１０秒以内）でシリコンを成長させることが好ましい。これは、一般に、少なくとも約１１００℃（より好適には少なくとも約１１５０℃）の温度までウエハ表面を加熱し、表面温度がこの温度に達した後、３０秒以内（より好適には、１０秒以内）でシリコン成長を開始することにより実現される。酸化シリコン層を除去した後、約１０秒までの時間、シリコン成長の開始を遅らせることにより、ウエハの温度を安定させ、均一にすることができる。
【００３０】
酸化シリコン層を除去する間、断層（スリップ）が生じないように、一定の温度勾配でウエハを加熱する。より具体的にいうと、ウエハをあまりにも急激に加熱すると、その温度勾配により内部応力が形成され、ウエハ内の異なる平面が互いに対してずれる（断層が生じる）。低濃度でドープされたウエハ（例えば、ホウ素がドープされた、約１Ωｃｍないし約１０Ωｃｍの比抵抗を有するウエハ）は、特に、断層が生じやすいことが分かってきた。この問題を解決するためには、室温から酸化シリコンの除去温度まで、約２０℃／秒ないし約３５℃／秒の範囲の平均温度勾配で、ウエハを加熱することが好ましい。この加熱ステップは、ウエハをハロゲンランプからの光などの輻射熱に曝すことで実現される。
【００３１】
エピタキシャル蒸着は、気相化学蒸着法を用いて実施される。概して云えば、気相化学蒸着法は、例えば、ＥＰＩ ＣＥＮＴＵＲＡ（登録商標）リアクタ（カリフォルニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）などのエピタキシャル蒸着リアクタ内においてシリコンを含む雰囲気中にウエハ表面を曝すステップを含む。本発明の好適な実施形態において、ウエハ表面は、シリコンを含む揮発性ガス（例えば、ＳｉＣｌ４、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨ３Ｃｌ、またはＳｉＨ４）に曝される。これらのガスは、流体源とチャンバの間を連通する入口手段（図示せず）を介してチャンバ内に導入される。内部チャンバ９０は、一般に符号８９で指定されたハウジングにより形成され、このハウジングは、壁部９１，９２，９３，９４，９５，９６を有し、壁部９６がチャンバの底部を形成する。またハウジングは、選択的に開閉されるドア９７を有し、閉じたとき、チャンバ内部は外部から封止され、ウエハを処理している間、外部と異なる圧力を維持し、そして／または不要な流体の出入を防止することができる。また、雰囲気中にはキャリアガス（好適にはＨ２）が含まれることが好ましい。１つの実施形態においては、エピタキシャル蒸着時のシリコン源はＳｉＨ２Ｃｌ２、またはＳｉＨ４である。ＳｉＨ２Ｃｌ２が用いられた場合、蒸着時のリアクタ真空圧は、約５００Ｔｏｒｒないし約７６０Ｔｏｒｒである。一方、ＳｉＨ４が用いられた場合、リアクタ圧は約１００Ｔｏｒｒである。最も好適には、成長時のシリコン源はＳｉＨＣｌ３である。これは、他のシリコン源よりも遥かに安価である。さらに、ＳｉＨＣｌ３を用いたエピタキシャル蒸着は、大気圧下で実施することができる。これは、真空ポンプを必要とせず、リアクタチャンバは、破壊防止のために、さほど頑丈でなくてもよいので、好適である。さらに、安全性上の問題が殆どなく、空気または他の気体がリアクタチャンバ内にもれる可能性が低減される。
【００３２】
エピタキシャル蒸着時、ウエハの表面は、シリコンを含む雰囲気により、多結晶シリコンが表面上に積層されるのを防止するのに十分な温度に維持されることが好ましい。この間、表面温度は、一般に、少なくとも約９００℃であることが好ましい。より好適には、表面温度は、約１０５０℃ないし約１１５０℃の範囲の温度に維持される。最も好適には、表面温度は、酸化シリコン除去温度に維持される。
【００３３】
大気圧下で蒸着するとき、エピタキシャル蒸着の成長速度は、約３．５μｍ／分ないし約４．０μｍ／分の間であることが好ましい。これは、例えば、温度が約１１５０℃で絶対圧力が約１気圧の約２．５モル％のＳｉＨＣｌ３と約９７．５モル％のＨ２からなる雰囲気を用いて行うことができる。
【００３４】
利用されるウエハのエピタキシャル層に、意図してドーパントを含ませる場合、シリコンを含む雰囲気にドーパントも含まれることが好ましい。例えば、エピタキシャル層に対してホウ素が含まれることが好ましい場合が多い。こうした層は、例えば、蒸着時、雰囲気中にＢ２Ｈ６を含ませて形成することができる。所望の特性（例えば、比抵抗）を得るために必要な雰囲気中のＢ２Ｈ６のモル分率は、例えば、エピタキシャル蒸着時にホウ素が特定基板から解離する量、汚染物質としてリアクタおよび基板内に存在するＰ型ドーパントの量、およびリアクタの圧力および温度などのいくつかのファクタに依存する。比抵抗が約１０Ωｃｍのエピタキシャル層を得るためには、温度が約１１２５℃で絶対圧力が約１気圧の、約０．０３ｐｐｍ（すなわち、全体ガス１，０００，０００モルに対して約０．０３モルのＢ２Ｈ６）のＢ２Ｈ６を含む雰囲気が用いられる。
【００３５】
所望の厚みを有するエピタキシャル層が形成された後、希ガス（例えば、Ａｒ、Ｎｅ、またはＨｅ）またはＨ２を用いて、好適にはＨ２を用いて、シリコンを含む雰囲気を一掃する。その後ウエハを、７００℃を超えない温度まで冷却し、エピタキシャル蒸着リアクタから取り出される。
【００３６】
従来式のエピタキシャル蒸着手順によれば、一般に、エピタキシャル蒸着時に形成された副生物を除去するために、エピタキシャル蒸着の後にポストエピ洗浄ステップを含む。このステップは、副生物が空気と反応した場合に生じる経時的な濁りを防止するために用いられる。加えて、数多くのポストエピ洗浄技術によれば、エピタキシャル表面上に酸化シリコン層を形成して、表面を不動態化（被膜で保護）する傾向がある。従来式のポストエピ洗浄方法は、例えば、当業者により広く知られた数多くの洗浄液のいくつかにエピタキシャル表面を浸漬するステップを含む。これらの溶液として、例えば、ピラニア混合液（すなわち、硫酸と過酸化水素の混合液）、ＳＣ−１混合液、およびＳＣ−２混合液が含まれる。こうしたポストエピ洗浄ステップの多くは、完了するまで少なくとも５分必要である。しかし、一般に、ポストエピ洗浄ステップは、必ずしも次のステップ（すなわち、以下に説明する熱処理ステップ）を行う前に必要であるとは限らないことが分かった。これは、熱処理ステップが、好適には酸素ガスである酸化剤を含む雰囲気中で行われるという事実による。この酸化剤は、蒸着後にウエハ上に残ったエピタキシャル蒸着副生物と反応する傾向がある。酸化剤と副生物が反応して揮発性物質が生成され、これがウエハ表面から離脱する。酸化剤は、エピタキシャル蒸着副生物を除去すると共に、エピタキシャル層を不動態化する酸化層を、エピタキシャル層の上に形成する。したがって、このプロセスにおける次のステップ（工程）を行う前に、従来式のポストエピ洗浄処理（特に、ウエハをポストエピ洗浄溶液と接触させるステップ）を行う必要がなくなる。
【００３７】
Ｃ．後続の温度プロセス工程においてウエハ内の酸素析出現象に影響を与える熱処理
エピタキシャル蒸着が行われた場合はエピタキシャル蒸着後に、ウエハを処理して、結晶格子空孔のテンプレートをウエハ内に形成する。これは、すべての電子デバイスの製造プロセスにおいて不可欠な熱処理サイクル中など、ウエハが加熱処理された場合に、理想的で、均一でない深さ分布を有する酸素析出物をウエハ内に形成する。図２は、本発明を用いて形成できる酸素析出物分布の一例を示す。この特別の実施形態において、ウエハ１は、酸素析出物が実質的に存在しない領域（削剥領域）１５，１５’により特徴付けられる。これらの領域は、表面３および裏面５からそれぞれ深さｔ，ｔ’だけ延びている。好適には、深さｔ，ｔ’は共に、約１０μｍないし約１００μｍの範囲にあって、より好適には、約５０μｍないし約１００μｍの範囲にある。酸素析出物不存在領域１５，１５’の間には、酸素析出物が実質的に均一な濃度で存在する領域１７がある。殆どの場合、領域１７における酸素析出物濃度は、少なくとも約５×１０８析出物個／ｃｍ３であり、より好適には、少なくとも約１×１０９析出物個／ｃｍ３である。なお、図２の主旨は、本発明の単なる１つの実施形態として説明することにより、当業者が本発明を理解しやすくするためのものである。本発明は、この実施形態に限定されない。例えば、本発明を用いて、（２つの削剥領域１５，１５’ではなくて）ただ１つの削剥領域１５を有するウエハを形成することもできる。
【００３８】
結晶格子空孔のテンプレートを形成するためには、まずウエハを加熱した後、少なくとも約１０℃／秒の速度で冷却する。ウエハを加熱する目的は、（ａ）ウエハ全体に均一に分布する結晶格子内に、格子間原子と空孔の対（すなわち、フレンケル欠陥）を形成し、（ｂ）ウエハ内に存在するすべての不安定な酸素析出物の核中心を取り除くことにある。一般に、より高い温度で加熱すると、より多くのフレンケル欠陥が生じる。冷却ステップの目的は、結晶格子空孔の均一でない分布を形成するためであり、このとき空孔濃度は、ウエハの中央部またはその近傍において最大となる。このように結晶格子空孔が不均一な分布を有するのは、ウエハの表面付近にある空孔の一部が冷却時に表面に拡散して、消滅し、その結果、表面近くでは空孔濃度が低くなるという事実による。
【００３９】
そして例えば、このウエハを用いて電子部品を製造する場合など、ウエハが後に加熱されるとき、不均一な空孔プロファイルは、酸素析出物のテンプレートとなる。具体的には、ウエハ１が加熱されると（図２参照）、空孔の濃度がより高いウエハ１の領域１７内において、にわかに酸素が集中して、析出物５２が形成されるのに対し、空孔の濃度がより低いウエハ表面３および５に近い領域１５，１５’においては、酸素は集中しにくい。通常、酸素は、約５００℃ないし約８００℃の範囲の温度において凝集し、約７００℃ないし約１０００℃の範囲の温度で析出する。すなわち、例えば、電子デバイスの製造プロセスにおける熱処理サイクルが８００℃近くの温度で実施されることが多い場合、熱処理サイクル中に、不均一な酸素析出物の分布をウエハ内に形成することができる。
【００４０】
上述のように、本発明を都合よく利用して、比較的に数多くの結晶依存性ピットを表面上に有し、そしてボイドをバルク内に有する、空孔の多いウエハ原材料を処理することができる。図３は、本発明による空孔の多いウエハ原材料から形成され、加熱して酸素析出物が形成されたエピタキシャルウエハに対する、結晶格子空孔の凝集物５１と酸素析出物５２のプロファイルを示す。エピタキシャル層５０は、ウエハ１の外側表面３，４，６上にある（この特定の実施形態においては、裏面５上にはエピタキシャル層はない）。エピタキシャル層は、結晶起因性ピットを穴埋めするので、ウエハは、滑らかで、結晶起因性ピットが存在しない表面２，８を有する。この酸素析出物５２のプロファイルは、図２に示す酸素析出物５２のプロファイルと同様であり、内因性ゲッタリングを行うには十分なものである。ウエハ１内のバルク内に完全に収まった空孔集塊物５１のプロファイル（すなわち、バルク内のボイドのプロファイル）は、本発明のプロセスを通して同じであり（すなわち、濃度は、約５×１０４／ｃｍ３ないし約１×１０６／ｃｍ３に維持され）、表面２，８と凝集物５１の間の障壁として機能するエピタキシャル層５０が存在するため、ウエハ１の表面２，８に影響を与えることはない。したがって、このウエハ製造プロセスによれば、比較的に安価であまり大掛りでない装置を用いて、一部には、内因性ゲッタリング機能を有するシリコンウエハを形成し、空孔の多い原材料を用いて結晶起因性ピットが存在しない表面、および１つまたはそれ以上の削剥領域を有するウエハを形成することができるので、このウエハ製造プロセスは商業的に有用である。
【００４１】
削剥領域を形成するための加熱及び急冷は、ＥＰＩ形成チャンバ中で行われ、かかるチャンバ中では、操作しやすいようにチャンバと結合した熱源によりウエハが加熱される。削剥領域の形成は、エピタキシャル層の形成後に完了し、１つが形成されたら場合、削剥領域の効果が維持される。好適な熱源は、ラピッドサーマルアニール（ＲＴＡ）炉で使用されるような高出力ランプの列（バンク）である。光により、シリコンウエハの急激な加熱が可能となる。例えば、多くの場合、ウエハを室温から１２００℃まで、数秒間で加熱することができる。例えば、商業的に入手可能なＲＴＡ炉は、ＡＧアソシエーツ（カリフォルニア州のマウンテン・ビュー）製のモデル６１０炉と、アプライド・マテリアル（カリフォルニア州のサンタ・クララ）製のＣＥＮＴＵＲＡ　ＲＴＰとを含む。
【００４２】
削剥領域を形成するための加熱及び急冷は、エピタキシャル・デポジション・リアクタで行われる。これは第２の加熱炉を不要とし、ＥＰＩチャンバからＲＴＡへの移動の影響を除去する。図示するように、熱源は内部チャンバ９０と操作しやすいように結合され、内部チャンバ９０中に搭載された、ハロゲンランプのような高出力ランプ９９の列を含む。ウエハ１は、プロセス位置にサポート１０１で支持されながら（図７）、ランプ９９が作動して、光からのエネルギで加熱される。好適には、サポート１０１とウエハは、適当な駆動手段１００で回転され、ウエハはその深さ方向により均一に加熱される。これらのランプは先の加熱工程で使用するランプと同じランプでも良い。図４から図７を参照すると、ハウジング８９は、削剥領域を形成するための加熱及び冷却中にウエハを支持するサポート１０１を含む。急冷のために、少なくとも冷却中は、ウエハは、高い熱容量を有するサポート手段又は他の要素から間隔を置く必要がある。ウエハ１の幅方向の温度均一性を改良するために、加熱又は処理中は、加熱された本体部又はサセプタ１０２は、ウエハ１に隣接して、ウエハ１に直接輻射熱が移動するように配置することができる。サセプタ１０２が使用された場合、ウエハ１とサセプタとの間隔は、約２ｍｍから約３０ｍｍの範囲とすべきである。サセプタが使用された場合、冷却中はサセプタがウエハ１から遠ざけられ、冷却速度を大きくするのが好ましい。好ましい具体例では、サポート１０１は、好適には、ウエハ１の汚染も防止できる石英及び／又はＳｉＣのような熱抵抗材料からなる環状リングである。サポート１０１は、ウエハ１よりやや小さい中央開口部１０３を有し、好適には双方は円形で、ウエハはサポートの上部表面中央１０４の部分に重ねられる。中央開口部１０３の直径はウエハの直径より小さく、サポート１０１は、ウエハ１の周辺部又は端部マージン１０５の小さな部分にのみ接触し、好適には、ウエハの端部から約５ｍｍより小さい部分である。マージン１０５は除外領域であり、小片として切り取られ、それゆえにその特性は重要ではない。サポート１０１は、シェルフ１０７中の孔部１０６に受け入れられる。
【００４３】
図示するように、好適には、サセプタ１０１はサポート手段によりチャンバ９０中に支持され、サポート手段は、図示された構造のように、壁９１−９６及びドア９７から間隔を置いてサポート１０１を配置する複数のピン又は柱１０９を含む。ピンは、複数（好適には３つ）のアーム１１２を含むプラットホーム１１１の上に立ちあがった状態に配置される。アーム１１２はまた、駆動手段１００に接続されたシャフト１１５の上に搭載され、シャフト及びサポート１０１を回転させ、それによりウエハ１を回転させる。少なくとも冷却時にウエハから間隔が維持できる限り、サセプタ１０２は、シャフト１１５、サポート１０１、又はプラットホーム１１１上に搭載できる。プロセスのエピタキシャル被覆中において、ウエハ１とサセプタ１０２との間隔を近付けることにより、ウエハ１の裏面の被覆量を低減できる。
【００４４】
リフトピン１２０は、サポート１０１の上に搭載され、サポート中の穿孔１２２の中を軸方向に移動できる。リフトピン１２０は、ウエハ１を上げたり下げたり操作でき、ブレード１２１を備えたウエハの出し入れを行う。ピン１２０は、穿孔１２２から抜け落ちるのを防止するための、拡大されたヘッド１２４を有する。ピン１２０はまた、それぞれのフット１２８とかみ合った下端部１２６を有する。図示するように、フット１２８は（好適には３つの）アーム１３０に搭載され、更にアーム１３０はシャフト１３２に搭載される。シャフト１３２は、軸方向の相対的な動きのために、軸方向に動くようにシャフト１１５に搭載される。空気式シリンダのような駆動手段１３５は、シャフト１１５、１３２に操作しやすいように接続され、選択的に軸方向に移動する。更に、シャフト１３２はシャフト１１５の周囲を回転し、アーム１１２とピン１２０との間の接触を防止する。
【００４５】
ウエハ１の冷却には、少なくとも約１０℃／秒、好適には少なくとも約１５℃／秒、より好適には少なくとも約２０℃／秒、更に好適には少なくとも約５０℃／秒の速度の冷却が必要とされる。本発明は、サポート１０１を使用することによりこれを達成する。素早い冷却は、ウエハ１の裏面３、５又は４、６の十分な部分が、固体や高い熱容量の支持部材ではなくチャンバ９０の気体環境に接することにより達成される。
【００４６】
更なる応用例では、好適にはウエハ１が、酸化雰囲気中で加熱されて、少なくとも約１１７５℃の温度に浸されて削剥領域を形成する。更に好適には、約１２００℃と約１２５０℃との間の範囲の温度に浸すように加熱される。ここで述べたウエハの温度は、パイロメータのような温度測定装置で、表面温度として測定される。一旦、ウエハの温度が好ましい浸漬温度に達したら、ウエハ温度は浸漬温度に一定期間保たれるのが好ましい。好ましい浸漬時間の量は、約５秒から約３０秒の間の範囲である。好適には、ウエハは、浸漬温度に、約５秒から約１０秒の間の範囲で保持される。より遅い冷却速度のために、冷却工程の前に、より高い濃度のシリコン格子欠陥を形成するために、より高い温度に加熱されても良い。
【００４７】
図８及び図９は、本発明の結果を示す。図８は、種々のウエハ／サポート構成のための、冷却速度の違いを示すコンピュータシミュレーションである。ライン１は、ウエハがサセプタ上で冷却される場合の、ウエハ冷却の温度／時間の計算された関係を示す。ライン２は、ウエハがピット上であるが、サセプタから浮かされて、又は僅かに分離されて冷却される場合の、ウエハ冷却の温度／時間の計算された関係を示す。ライン３は、ウエハがサセプタ無しでサポート１０１上で冷却される場合の、ウエハ冷却の温度／時間の計算された関係を示す。図８は、サセプタ上での冷却と比較した環状サポート上での冷却のための、十分に大きくなった冷却速度を示す。図９は、ピン上で急冷された３つの異なる原材料Ａ、Ｂ、Ｃの、形成されたＢＭＤ（Ｂｕｌｋ Ｍｉｃｒｏ Ｄｅｆｅｃｔｓ）と浸漬温度との間の関係を示す。材料Ａは１３ｐｐｍａ（ｐａｒｔ ｐｅｒ ｍｉｌｌｉｏｎ ａｔｏｍｉｃ ｏｆ ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ ｏｘｙｇｅｎ）を含み、材料Ｂは１０ｐｐｍａを含み、材料Ｃは１４．８ｐｐｍａを含む。グラフは、異なった原材料、及び異なった浸漬温度を用いたＢＭＤの形成への有効性を示す。ＢＭＤの形成は、ウエハ１の品質を向上させるために好ましい。
【００４８】
上述のように、ウエハ１の熱処理に続いてウエハは急冷される。この急冷工程は、都合の良いように、熱処理が行われたハウジング８９中で行われるのが良い。代わりに、ウエハ表面と反応しない雰囲気中で行われても良い。急冷速度は、結晶格子空孔が単結晶シリコン中を拡散する温度範囲を通って、ウエハの温度が下げられるのが好ましい。一旦、結晶格子空孔が相対的に移動する温度範囲外に、ウエハが冷却されれば、冷却温度はウエハの凝集特性には十分な影響は与えず、冷却速度は狭い臨界値ではなくかる。一般に、結晶格子空孔は、約８５０℃より高い温度で相対的に移動する。約８５０℃より低い温度、好適には約８００℃より低い温度まで、ウエハを急冷することが好ましい。
【００４９】
好適な実施形態において、ウエハの温度が、浸漬温度から、少なくとも約３２５℃以上で削剥領域形成のための浸漬温度未満の温度に至るまで下降する際、ウエハの平均的な冷却速度は少なくとも約１０℃／秒である。より好適には、ウエハの温度が、浸漬温度から、少なくとも約３２５℃以上で浸漬温度未満の範囲の温度に至るまで下降する際、ウエハの平均的な冷却速度は少なくとも約１５℃／秒である。さらにより好適には、ウエハの温度が、浸漬温度から、少なくとも約３２５℃以上で浸漬温度未満の範囲の温度に至るまで下降する際、ウエハの平均的な冷却速度は少なくとも約２０℃／秒である。最も好適には、ウエハの温度が、浸漬温度から、少なくとも約３２５℃以上で浸漬温度未満の範囲の温度に至るまで下降する際、ウエハの平均的な冷却速度は少なくとも約５０℃／秒である。
【００５０】
とりわけ好適な実施形態において、ウエハの温度が、削剥領域形成のための浸漬温度から、少なくとも約４００℃以上で浸漬温度未満の範囲の温度に至るまで下降する際、ウエハの平均的な冷却速度は少なくとも約１０℃／秒である。より好適には、ウエハの温度が、浸漬温度から、少なくとも約４００℃以上で浸漬温度未満の範囲の温度に至るまで下降する際、ウエハの平均的な冷却速度は少なくとも約１５℃／秒である。さらに好適には、ウエハの温度が、浸漬温度から、少なくとも約４００℃以上で浸漬温度未満の範囲の温度に至るまで下降する際、ウエハの平均的な冷却速度は少なくとも約２０℃／秒である。最も好適には、ウエハの温度が、浸漬温度から、少なくとも約４００℃以上で浸漬温度未満の範囲の温度に至るまで下降する際、ウエハの平均的な冷却速度は少なくとも約５０℃／秒である。
【００５１】
別のとりわけ好適な実施形態において、ウエハの温度が、削剥領域形成のための浸漬温度から、少なくとも約４５０℃以上で浸漬温度未満の範囲の温度に至るまで下降する際、ウエハの平均的な冷却速度は少なくとも約１０℃／秒である。より好適には、ウエハの温度が、浸漬温度から、少なくとも約４５０℃以上で浸漬温度未満の範囲の温度に至るまで下降する際、ウエハの平均的な冷却速度は少なくとも約１５℃／秒である。さらに好適には、ウエハの温度が、浸漬温度から、少なくとも約４５０℃以上で浸漬温度未満の範囲の温度に至るまで下降する際、ウエハの平均的な冷却速度は少なくとも約２０℃／秒である。最も好適には、ウエハの温度が、浸漬温度から、少なくとも約４５０℃以上で浸漬温度未満の範囲の温度に至るまで下降する際、ウエハの平均的な冷却速度は少なくとも約５０℃／秒である。
【００５２】
一般的なエピタキシャルリアクタ中での、ウエハの一般的な平均冷却速度（すなわち、約１０〜１５℃／秒）は、結晶格子空孔が比較的移動できる温度でのＲＴＡで達成される一般的な平均冷却速度（すなわち、約７０〜１００℃／秒）よりずっと小さいことが見出された。
【００５３】
本発明またはその好適な実施形態の構成要素を説明する際、不定冠詞「ａ（１つの）」、「ａｎ（１つの）」、「ｔｈｅ（その）」、「ｓａｉｄ（先の）」は、１つまたはそれ以上の構成要素の存在を意味するものである。「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（備える）」「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（有する）」「ｈａｖｉｎｇ（含む）」という用語は、包含する旨を意味し、列挙された構成要素の他に追加的な構成要素が存在することを示唆する。
【００５４】
上述の構成において、本発明の範囲から逸脱することなく、さまざまな変更例を構成することができ、これまで開示し、添付図面に図示したすべての事項は例示的なものであって、限定する意図はないと理解する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明にかかる原材料として用いられる単結晶シリコンウエハの好適な構造を示す。
【図２】図２は、本発明の好適な実施形態により形成されたウエハの酸素析出物の断面プロファイルを示す。
【図３】図３は、原材料が空孔の多い単結晶シリコンウエハである場合の、本発明の好適な実施形態により形成されたウエハの酸素析出物の断面プロファイルを示す。
【図４】図４は、リアクタ中でウエハを配置するためにリアクタ中で用いられるメカニズムの概略図を示す。本図では、サセプタサポートシャフト１０５とウエハリフトシャフト１０７とがウエハ上昇位置にある。
【図５】図５は、リアクタ中でウエハを配置するためにリアクタ中で用いられるメカニズムの概略図を示す。本図では、サセプタサポートシャフト１０５とウエハリフトシャフト１０７とがウエハ加熱位置にある。
【図６】図６は、リアクタ中で、リアクタ内にウエハを配置するために用いられるウエハサポートの平面概略図を示す。
【図７】図７は、内部の詳細を示すための切り欠き部分を有するリアクタの概略図を示す。
【図８】図８は、様々なウエハサポート装置上の、ウエハの冷却速度を示すコンピュータシミュレーションを示すグラフである。
【図９】図９は、浸漬温度の関数としての、ＢＭＤレベルを示すグラフである。
【符号の説明】
１　ウエハ、３　表面、５　裏面、７　中央平面、１５，１５’　削剥領域、５０　エピタキシャル層、５１　凝集物、５２　酸素析出物、８９　ハウジング、９０　チャンバ、９１，９２，９３，９４，９５，９６　壁、９７　ドア、９９　ランプ、１０１　サポート、１０２　サセプタ、１０３　中央開口部、１０４　上部表面中央、１０５　マージン、１０６　孔部、１０７　シェルフ、１０９　柱、１１２　アーム、１１５　シャフト、１２０　ピン、１２１　ブレード、１２４　ヘッド、１２８　フット、１３０　アーム、１３２　シャフト。
【図８】
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【図９】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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