(57)【要約】この発明は、シリコン基材を、本質的にいずれか任意の電子デバイス製造プロセスの熱処理サイクルの間に、基材に理想的酸素析出物の不均一な深さ分布を形成することを可能にする理想的析出ウエハ熱処理に付し、並びに表面の下側に酸素若しくは窒素イオン又は分子状酸素を注入し及びウエハをアニーリングすることによってウエハ表面の下側に誘電層を形成する、イントリンシックゲッタリングを有するシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）構造体を製造する方法に関する。更に、シリコンウエハは最初にエピタキシャル層を有していてもよいし、又はこの発明のプロセスの間に基材にエピタキシャル層をデポジットしてもよい。
2004533125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つは前方表面であり、もう１つは後方表面である、全体として平行な２つの主表面、前記前方表面と前記後方表面との間の中央平面、前記前方表面から中央平面へ向かって測定して少なくとも１０マイクロメートルの距離Ｄ１の部分と前記前方表面との間における基材の第１の領域を有する表面層、前記中央平面と前記第１の領域との間における基材の第２の領域を有するバルク層、前記前方表面と前記後方表面とを連絡する外周縁部、中央軸、並びに、前記中央軸から前記外周縁部へ延びる半径を有するシリコン基材を有してなるシリコン・オン・インシュレータ構造体を製造するための方法であって、
シリコン基材の中に酸素を注入して、全体として基材の前方表面に対して平行であり、前方表面と中央平面との間の領域に位置する誘電層を生じさせる工程；
シリコン基材を理想的析出熱処理に付して、バルク層中の空孔の濃度が表面層中の空孔の濃度よりも高い、結晶格子空孔の不均一な分布を生じさせる工程；並びに
シリコン基材の前方表面にエピタキシャル層をデポジットする工程
を含んでなる方法。
【請求項２】
シリコン基材を理想的析出熱処理に付する前に、前方表面にエピタキシャル層をデポジットする請求項１記載の方法。
【請求項３】
エピタキシャル層をデポジットする前に、シリコン基材中に酸素を注入する請求項２記載の方法。
【請求項４】
シリコン基材を理想的析出熱処理に付した後に、シリコン基材中に酸素を注入する請求項２記載の方法。
【請求項５】
シリコン基材を酸素析出及び安定化熱処理に付して、バルク層に酸素析出物を生成させ及び安定化させ、並びに、表面層に析出物のない領域を生じさせる工程を更に含んでなる請求項４記載の方法。
【請求項６】
シリコン基材を理想的析出熱処理に付した後であって、シリコン基材中に酸素を注入する前に、酸素析出及び安定化熱処理を行う請求項５記載の方法。
【請求項７】
酸素析出及び安定化熱処理によってバルク層に２次欠陥を生じさせる請求項５記載の方法。
【請求項８】
エピタキシャル層をデポジットした後であって、シリコン基材を理想的析出熱処理に付する前に、シリコン基材中に酸素を注入する請求項２記載の方法。
【請求項９】
シリコン基材の表面にエピタキシャル層をデポジットする前に、シリコン基材を理想的析出熱処理に付する請求項１記載の方法。
【請求項１０】
シリコン基材を酸素析出及び安定化熱処理に付して、バルク層に酸素析出物を生成させ及び安定化させ、並びに、表面層に析出物のない領域を生じさせる工程を更に含んでなる請求項９記載の方法。
【請求項１１】
シリコン基材を理想的析出熱処理に付した後であって、シリコン基材の表面にエピタキシャル層をデポジットする前に、酸素析出及び安定化熱処理を行う請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
酸素析出及び安定化熱処理によってバルク層に２次欠陥を生じさせる請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
シリコン基材を理想的析出熱処理に付する前に、シリコン基材に酸素を注入する請求項９記載の方法。
【請求項１４】
シリコン基材の表面にエピタキシャル層をデポジットした後に、シリコン基材に酸素を注入する請求項９記載の方法。
【請求項１５】
シリコン基材を理想的析出熱処理に付した後であって、シリコン基材の表面にエピタキシャル層をデポジットする前に、シリコン基材に酸素を注入する請求項９記載の方法。
【請求項１６】
シリコン基材を酸素析出及び安定化熱処理に付して、バルク層に酸素析出物を生成させ及び安定化させ、並びに、表面層に析出物のない領域を生じさせる工程を更に含んでなる請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
シリコン基材を理想的析出熱処理に付した後であって、シリコン基材に酸素を注入する前に、酸素析出及び安定化熱処理を行う請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
酸素析出及び安定化熱処理によってバルク層に２次欠陥を生じさせる請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
シリコン基材が、内因性点欠陥が優勢である第１の軸対象な領域であって、凝集内因性点欠陥が実質的にない領域を有する請求項１記載の方法。
【請求項２０】
第１の軸対象な領域ではシリコン自己格子間原子が優勢な内因性点欠陥であって、前記第１の軸対象な領域は、シリコン基材の外周縁部から半径方向内側へ延びており、並びに、前記外周縁部から中央軸へ向かって半径方向内側へ測定して、シリコン基材の半径の長さの少なくとも約３０％の幅を有している請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
第１の軸対象な領域は全体として環状の形状を有しており、シリコン基材は、全体として円筒形形状であって、空孔が優勢な内因性点欠陥である第２の軸対象な領域を更に有しており、前記第２の領域はシリコン基材において第１の領域の半径方向内側に位置している請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
第１の軸対象な領域ではシリコン自己格子間原子が優勢な内因性点欠陥であって、前記第１の軸対象な領域は、シリコン基材の外周縁部から半径方向内側へ延びており、並びに、前記外周縁部から中央軸へ向かって半径方向内側へ測定して、シリコン基材の半径の長さの少なくとも約８０％の幅を有している請求項１９記載の方法。
【請求項２３】
第１の軸対象な領域は全体として環状の形状を有しており、シリコン基材は、全体として円筒形形状であって、空孔が優勢な内因性点欠陥である第２の軸対象な領域を更に有しており、前記第２の領域はシリコン基材において第１の領域の半径方向内側に位置している請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
第１の軸対象な領域ではシリコン自己格子間原子が優勢な内因性点欠陥であって、前記第１の軸対象な領域は、シリコン基材の外周縁部から半径方向内側へ延びており、並びに、前記外周縁部から中央軸へ向かって半径方向内側へ測定して、シリコン基材の半径の長さにほぼ等しい幅を有している請求項１９記載の方法。
【請求項２５】
第１の軸対象な領域では空孔が優勢な内因性点欠陥であって、前記第１の軸対象な領域は、シリコン基材の中央軸を含むか、又は、シリコン基材の半径に沿って測定して、少なくとも約１５ｍｍの幅を有する請求項１９記載の方法。
【請求項２６】
全体として環状の形状を有し、シリコン自己格子間原子が優勢な内因性点欠陥である第２の軸対象な領域を更に有しており、前記第２の軸対象な領域は前記第１の軸対象な領域の半径方向外側に位置する請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
前記第１の軸対象な領域は、シリコン基材の半径の長さの少なくとも約２５％の幅を有する請求項２５記載の方法。
【請求項２８】
前記第１の軸対象な領域は、シリコン基材の半径の長さにほぼ等しい幅を有する請求項２５記載の方法。
【請求項２９】
１つは前方表面であり、もう１つは後方表面である、全体として平行な２つの主表面、前記前方表面と前記後方表面との間の中央平面、前記前方表面から中央平面へ向かって測定して少なくとも１０マイクロメートルの距離Ｄ１の部分と前記前方表面との間における基材の第１の領域を有する表面層、前記中央平面と前記第１の領域との間における基材の第２の領域を有するバルク層、前記前方表面と前記後方表面とを連絡する外周縁部、中央軸、並びに、前記中央軸から前記外周縁部へ延びる半径を有するシリコン基材を有してなるシリコン・オン・インシュレータ構造体を製造するための方法であって、
シリコン基材の中に酸素を注入して、全体として基材の前方表面に対して平行であり、前方表面と中央平面との間の領域に位置する誘電層を生じさせる工程；
シリコン基材を理想的析出熱処理に付して、バルク層中の空孔の濃度が表面層中の空孔の濃度よりも高い、結晶格子空孔の不均一な分布を生じさせる工程；並びに
前記熱処理した基材を酸素析出及び安定化熱処理に付して、バルク層に酸素析出物を生成させ及び安定化させ、並びに、表面層に析出物のない領域を生じさせる工程
を含んでなる方法。
【請求項３０】
熱処理したシリコン基材を酸素析出及び安定化熱処理に付した後、シリコン基材に酸素を注入する請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
酸素析出及び安定化熱処理によって、バルク層に２次欠陥を生じさせる請求項２９記載の方法。
【請求項３２】
シリコン基材を理想的析出熱処理に付する前に、シリコン基材中に酸素を注入する請求項２９記載の方法。
【請求項３３】
シリコン基材が、内因性点欠陥が優勢である第１の軸対象な領域であって、凝集内因性点欠陥が実質的にない領域を有する請求項２９記載の方法。
【請求項３４】
第１の軸対象な領域ではシリコン自己格子間原子が優勢な内因性点欠陥であって、前記第１の軸対象な領域は、シリコン基材の外周縁部から半径方向内側へ延びており、並びに、前記外周縁部から中央軸へ向かって半径方向内側へ測定して、シリコン基材の半径の長さの少なくとも約３０％の幅を有している請求項３３記載の方法。
【請求項３５】
第１の軸対象な領域は全体として環状の形状を有しており、シリコン基材は、全体として円筒形形状であって、空孔が優勢な内因性点欠陥である第２の軸対象な領域を更に有しており、前記第２の領域はシリコン基材において第１の領域の半径方向内側に位置している請求項３４記載の方法。
【請求項３６】
第１の軸対象な領域ではシリコン自己格子間原子が優勢な内因性点欠陥であって、前記第１の軸対象な領域は、シリコン基材の外周縁部から半径方向内側へ延びており、並びに、前記外周縁部から中央軸へ向かって半径方向内側へ測定して、シリコン基材の半径の長さの少なくとも約８０％の幅を有している請求項３３記載の方法。
【請求項３７】
第１の軸対象な領域は全体として環状の形状を有しており、シリコン基材は、全体として円筒形形状であって、空孔が優勢な内因性点欠陥である第２の軸対象な領域を更に有しており、前記第２の領域はシリコン基材において第１の領域の半径方向内側に位置している請求項３６記載の方法。
【請求項３８】
第１の軸対象な領域ではシリコン自己格子間原子が優勢な内因性点欠陥であって、前記第１の軸対象な領域は、シリコン基材の外周縁部から半径方向内側へ延びており、並びに、前記外周縁部から中央軸へ向かって半径方向内側へ測定して、シリコン基材の半径の長さにほぼ等しい幅を有している請求項３３記載の方法。
【請求項３９】
第１の軸対象な領域では空孔が優勢な内因性点欠陥であって、前記第１の軸対象な領域は、シリコン基材の中央軸を含むか、又は、シリコン基材の半径に沿って測定して、少なくとも約１５ｍｍの幅を有する請求項３３記載の方法。
【請求項４０】
全体として環状の形状を有し、シリコン自己格子間原子が優勢な内因性点欠陥である第２の軸対象な領域を更に有しており、前記第２の軸対象な領域は前記第１の軸対象な領域の半径方向外側に位置する請求項３９記載の方法。
【請求項４１】
前記第１の軸対象な領域は、シリコン基材の半径の長さの少なくとも約２５％の幅を有する請求項３９記載の方法。
【請求項４２】
前記第１の軸対象な領域は、シリコン基材の半径の長さにほぼ等しい幅を有する請求項３９記載の方法。
【請求項４３】
デバイス層、支持層及びこれらの間の誘電層を有してなるシリコン・オン・インシュレータ構造体であって、前記デバイス層はエピタキシャル層を有しており、前記支持層は、(i)第１の部分層及び第２の部分層を有してなり、前記第１の部分層は、誘電層から第２の部分層の方へ延びており、及び、絶縁層から第２の部分層の方へ測定して厚さＴを有しており；並びに、(ii)第１の部分層における空孔の濃度よりも第２の部分層における空孔の濃度の方が高い不均一な結晶格子空孔濃度を有しているシリコン・オン・インシュレータ構造体。
【請求項４４】
シリコン・オン・インシュレータ構造体を、８００℃にて４時間アニーリングし、その後１０００℃にて１６時間アニーリングすることから本質的になる酸素析出熱処理に付して、第２の部分層における析出物の濃度が第１の部分層の向きへ全体として低下し、第２の部分層において中央平面又はその近くに析出物のピーク密度が存在する濃度プロファイルを有する酸素析出物を支持層が有する請求項４３記載のシリコン・オン・インシュレータ構造体。
【請求項４５】
第１の部分層は少なくとも５マイクロメートルの厚さを有する請求項４３記載のシリコン・オン・インシュレータ構造体。
【請求項４６】
第１の部分層は少なくとも約１０マイクロメートルの厚さを有する請求項４３記載のシリコン・オン・インシュレータ構造体。
【請求項４７】
第１の部分層は少なくとも約２０マイクロメートルの厚さを有する請求項４３記載のシリコン・オン・インシュレータ構造体。
【請求項４８】
第１の部分層は少なくとも約５０マイクロメートルの厚さを有する請求項４３記載のシリコン・オン・インシュレータ構造体。
【請求項４９】
エピタキシャル層は、少なくとも約０．１μｍから約２μｍまでの範囲の厚さを有する請求項４３記載のシリコン・オン・インシュレータ構造体。
【請求項５０】
エピタキシャル層は、約０．２５μｍから約１μｍまでの範囲の厚さを有する請求項４３記載のシリコン・オン・インシュレータ構造体。
【請求項５１】
支持層は、約１×１０１６原子／ｃｍ３以下の炭素濃度を有する請求項４３記載のシリコン・オン・インシュレータ構造体。
【請求項５２】
デバイス層、支持層及びこれらの間の誘電層を有してなるシリコン・オン・インシュレータ構造体であって、前記デバイス層はエピタキシャル層を有しており、前記支持層は、(i)第１の部分層及び第２の部分層を有してなり、前記第１の部分層は、誘電層から第２の部分層の方へ延びており、及び、絶縁層から第２の部分層の方へ測定して厚さＴを有しており；並びに、(ii)第１の部分層における析出物の濃度よりも第２の部分層における析出物の濃度の方が高い、安定化された酸素析出物の不均一な深さ分布を有しているシリコン・オン・インシュレータ構造体。
【請求項５３】
支持層は、第２の部分層における析出物の濃度が第１の部分層の向きへ全体として低下し、第２の部分層において中央平面又はその近くに析出物のピーク密度が存在する安定化された酸素析出物濃度プロファイルを支持層が有する請求項５２記載のシリコン・オン・インシュレータ構造体。
【請求項５４】
第１の部分層は少なくとも約５マイクロメートルの厚さを有する請求項５２記載のシリコン・オン・インシュレータ構造体。
【請求項５５】
第１の部分層は少なくとも約１０マイクロメートルの厚さを有する請求項５２記載のシリコン・オン・インシュレータ構造体。
【請求項５６】
第１の部分層は少なくとも約２０マイクロメートルの厚さを有する請求項５２記載のシリコン・オン・インシュレータ構造体。
【請求項５７】
第１の部分層は少なくとも約５０マイクロメートルの厚さを有する請求項５２記載のシリコン・オン・インシュレータ構造体。
【請求項５８】
第１の部分層は約５μｍから約１００μｍまでの範囲の厚さを有する請求項５２記載のシリコン・オン・インシュレータ構造体。
【請求項５９】
エピタキシャル層は少なくとも約０．１μｍから約２μｍまでの範囲の厚さを有する請求項５２記載のシリコン・オン・インシュレータ構造体。
【請求項６０】
エピタキシャル層は約０．２５μｍから約１μｍまでの範囲の厚さを有する請求項５２記載のシリコン・オン・インシュレータ構造体。
【請求項６１】
支持層は、約１×１０１６原子／ｃｍ３以下の炭素濃度を有する請求項５２記載のシリコン・オン・インシュレータ構造体。
【請求項６２】
酸素析出物は少なくとも約４０ｎｍの平均断面積を有する請求項５２記載のシリコン・オン・インシュレータ構造体。
【請求項６３】
酸素析出物は少なくとも約５０ｎｍの平均断面積を有する請求項５２記載のシリコン・オン・インシュレータ構造体。
【請求項６４】
酸素析出物は少なくとも約６０ｎｍの平均断面積を有する請求項５２記載のシリコン・オン・インシュレータ構造体。
【請求項６５】
支持層の酸素濃度は少なくとも約６×１０１７原子／ｃｍ３である請求項５２記載のシリコン・オン・インシュレータ構造体。
【請求項６６】
デバイス層、支持層及びこれらの間の誘電層を有してなるシリコン・オン・インシュレータ構造体であって、前記デバイス層はエピタキシャル層を有しており、前記支持層は、(i)第１の部分層及び第２の部分層を有してなり、前記第１の部分層は、誘電層から第２の部分層の方へ延びており、及び、絶縁層から第２の部分層の方へ測定して厚さＴを有しており；並びに、(ii)第１の部分層における欠陥の濃度よりも第２の部分層における欠陥の濃度の方が高いイントリンシックゲッタリング部位として作用し得る２次欠陥の不均一な深さ分布を有しているシリコン・オン・インシュレータ構造体。
【請求項６７】
支持層は、第２の部分層における欠陥の濃度が第１の部分層の向きへ全体として低下し、第２の部分層において中央平面又はその近くに欠陥のピーク密度が存在する２次欠陥濃度プロファイルを有する請求項６６記載のシリコン・オン・インシュレータ構造体。
【請求項６８】
第１の部分層は少なくとも約５マイクロメートルの厚さを有する請求項６６記載のシリコン・オン・インシュレータ構造体。
【請求項６９】
第１の部分層は少なくとも約１０マイクロメートルの厚さを有する請求項６６記載のシリコン・オン・インシュレータ構造体。
【請求項７０】
第１の部分層は少なくとも約２０マイクロメートルの厚さを有する請求項６６記載のシリコン・オン・インシュレータ構造体。
【請求項７１】
第１の部分層は約５μｍから約１００μｍまでの範囲の厚さを有する請求項６６記載のシリコン・オン・インシュレータ構造体。
【請求項７２】
エピタキシャル層は少なくとも約０．１μｍから約２μｍまでの範囲の厚さを有する請求項６６記載のシリコン・オン・インシュレータ構造体。
【請求項７３】
エピタキシャル層は約０．２５μｍから約１μｍまでの範囲の厚さを有する請求項６６記載のシリコン・オン・インシュレータ構造体。
【請求項７４】
支持層は約１×１０１６原子／ｃｍ３以下の炭素濃度を有する請求項６６記載のシリコン・オン・インシュレータ構造体。
【請求項７５】
支持層の酸素濃度は少なくとも約６×１０１７原子／ｃｍ３である請求項６６記載のシリコン・オン・インシュレータ構造体。
【請求項７６】
２次欠陥は、プリズマティック転位ループ若しくはタングル若しくは積層欠陥である請求項６６記載のシリコン・オン・インシュレータ構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
本発明は、イントリンシックゲッタリング(intrinsic gettering)(ＩＧ)を有するシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）構造体を製造する方法に関する。特に、本発明は、シリコンウエハ又は基材を、本質的にいずれかの任意の電子デバイス製造プロセスの熱処理サイクルの間に、基材に理想的酸素析出物の不均一な深さ分布を生じさせることのできる理想的析出ウエハ熱処理に付し、並びに、基材表面の下側に酸素若しくは窒素イオン又は酸素分子を注入し、及びアニーリングすることによって、基材表面の下側に誘電層(dielectric layer)を形成する、イントリンシックゲッタリングを有するシリコン・オン・インシュレータ構造体を製造する方法に関する。更に、シリコン基材は最初にエピタキシャル層を有していてもよいし、又は本発明のプロセスの間に基材にエピタキシャル層をデポジット(deposit)してもよい。
【０００２】
ＳＯＩ構造体は、一般に、ハンドルウエハ又は層、デバイス層、及び、前記ハンドル層と前記デバイス層との間の絶縁層（又はフィルム；即ち誘電層）（一般に酸化物層である）を有している。一般に、デバイス層は、０．０５〜２０μｍの厚みである。そのような基材は、この技術分野において知られている種々の技術を用いて調製することができる。例えば、シリコンウエハをハンドルウエハに結合させた後、ハンドルウエハ上にシリコンの薄い層のみが残るようになるまで徐々にエッチング除去する（例えば、米国特許第5189500号参照のこと、この刊行物は引用することによってその内容を本明細書に含めることとする）、しばしばバック・エッチＳＯＩ（即ち、ＢＥＳＯＩ）と称されるウエハシニング(thinning)技術を用いることができる。別法として、１枚のウエハ(single wafer)を用いて、そのウエハの表面の下側に分子状酸素イオン（Ｏ２＋）又は原子状酸素イオン（Ｏ＋）を注入(implant)して酸化物層を形成することができる。このプロセスは、一般に、ＳＩＭＯＸ（即ち、Ｓeparation by ＩＭplantation of ＯＸygen；例えば、米国特許第5436175号及びPlasma Immersion Ion Implantation For Semiconductor Processing, Materials Chemistry and Physics 46 (1996) 132-139参照、両刊行物共、引用することによってその内容を本明細書に含めることとする）と称される。そのようなプロセスは、より常套のウエハシニングプロセスと比べて、ＳＯＩ構造体の製造に関して、消耗されるシリコンウエハの数を減らす作用をもたらすので、有利であると考えられている。
【０００３】
シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）構造体は、チョクラルスキー法によって成長させた単結晶シリコンインゴットからスライスしたシリコンウエハから調製することができる。近年、固化後、結晶を冷却する際の成長プロセスの間に、単結晶シリコン中に多くの欠陥が生成することが認識されてきている。そのような欠陥は、一部において、空孔(vacancies)及び自己格子間原子(self-interstitials)として知られている、内因性点欠陥(intrinsic point defect、又は真性点欠陥)が過剰に存在すること（例えば、溶解限度を越える濃度であること）に起因する。融液から成長するシリコン結晶は、一般に、１又はそれ以上の種類の内因性点欠陥、例えば結晶格子空孔やシリコン自己格子間原子を過剰に含む。シリコン中のこれらの点欠陥の初期濃度及び種類を固化の時点で測定し、その濃度が系における臨界過飽和(critical supersaturation)のレベルに達して、点欠陥の移動性(mobility)が十分に高い場合には、反応又は凝集イベントが生じやすいということが示唆されている。シリコン中で凝集した内因性点欠陥は、例えばシリコン・オン・インシュレータ構造体に用いられるものように、高度及び複雑に集積された回路（ＩＣ）の製造に関して、材料の収率（又は歩留まり）の可能性に重大な影響を及ぼし得る。
【０００４】
空孔型欠陥は、例えばＤ欠陥、フローパターン欠陥（ＦＰＤｓ）、ゲート酸化物インテグリティ（ＧＯＩ(Gate Oxide Integrity))欠陥、クリスタルオリジネーテッドパーティクル欠陥（ＣＯＰ)(結晶由来パーティクル欠陥）、クリスタルオリジネーテッドライトポイント欠陥（ＬＰＤｓ)(結晶由来ライト点欠陥）、および、赤外光散乱技術（例えば走査赤外線鏡検法及びレーザー走査断層撮影法）によって観察されるある種のバルク欠陥等のような観察し得る結晶欠陥の原因であると考えられている。空孔の過剰な領域には、リング状酸化誘起積層欠陥(ＯＩＳＦ)(oxidation induced stacking faults)を生じるための核として作用する欠陥も存在している。この特定の欠陥は、過剰空孔の存在によって引き起こされる高温核形成酸素凝集(high temperature nucleated oxygen agglomerate)であると考えられている。
【０００５】
上述のような空孔型欠陥に加えて、凝集した空孔欠陥又は空隙(ボイド、voids)は「ＨＦ欠陥」（即ち、金属析出欠陥）の原因となり得るとも考えられている。ＨＦ欠陥は、他の空孔型欠陥と同様に、今日のＳＯＩ技術について重大な問題であると考えられている。
【０００６】
自己格子間原子に関する欠陥についてなされた研究は、空孔型欠陥の場合程多くはない。これらは、一般に、格子間型転位ループ又はネットワークの密度が低いものであると考えられている。そのような欠陥は、重要なウエハ性能の基準であるゲート酸化物インテグリティ(gate oxide integrity)欠陥の原因ではないとしても、電流漏れ(current leakage)の問題を通常伴う他の種類のデバイス欠陥の原因であると広く考えられている。
【０００７】
凝集した内因性点欠陥は、そのような欠陥を含むシリコンウエハをデバイス層のソース（源）として用いる場合に、ＳＯＩ基材にとって性能上の問題を生じ得る。性能上の問題は、ＳＯＩ構造体のハンドルウエハ又はハンドル層に存在する金属汚染物質(metallic contaminants)によっても生じ得る。これは、ＳＯＩプロセスに用いられる熱処理の間に、例えば、ＳＯＩ構造体のクリーニング及びハンドリングの結果として、ハンドルウエハ又はハンドル層に存在する金属汚染物質がシリコンマトリクスの中を通って移動し、ハンドルウエハとデバイス層との間の酸化物層まで達するためである。一般的に言えば、これらの不純物は酸化物層の中を通過してデバイス層の中へは移動し得ないのであるが、酸化物層はこれらの不純物が析出するのに好適な部位(site)である。この析出は、酸化物層を乱し、ＳＯＩ構造体から形成されるＳＯＩデバイスの性能に影響を及ぼす。
【０００８】
従って、凝集内因性点欠陥を実質的に含まないデバイス層を有するＳＯＩ構造体の存在が必要とされ続けている。更に、酸化物層／シリコン界面において又はその近くにて、金属不純物質が析出することを防止することができるハンドルウエハ又はハンドル層を有するＳＯＩ構造体に対する必要性も続いている。
【０００９】
発明の概要
従って、本発明の特徴には、向上したゲッタリング能を有するハンドルウエハ若しくはハンドル層及びエピタキシャル層を含んでなるデバイス層を有するシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）構造体を提供すること；ハンドルウエハ若しくはハンドル層が、本質的にいずれか任意の電子デバイス製造プロセスの熱処理サイクルの間に、理想的酸素析出物の不均一な深さ分布を形成することができるＳＯＩ構造体を提供すること；並びにデバイス製造の間に金属析出欠陥の生成しやすさをより低減させたＳＯＩ構造体を提供することが含まれる。
【００１０】
更に、本発明の特徴には、シリコン・オン・インシュレータ構造体を製造する方法であって、シリコンウエハ又は基材を理想的析出熱処理(Ideal Precipitating Heat Treatment)に付する工程及びその表面の下側に酸化物層を注入する工程を含む方法を提供すること；基材の表面にエピタキシャル層をデポジットさせる工程を更に含むそのような方法を提供すること；並びに、そのような理想的析出熱処理の一部として、基材を酸素析出及び安定化熱処理に更に付して、酸素注入及び／又はエピタキシャルデポジションプロセス工程後に残存する(survive)ことができるイントリンシックゲッタリング部位(intrinsic gettering sites)を生成させるそのような方法を提供することが含まれる。
【００１１】
従って、簡単には、本発明は、（ｉ）酸素析出熱処理（例えば、ウエハを８００℃にて４時間アニーリングし、その後１０００℃にて１６時間アニーリングすることから本質的になる処理）に付すると、酸素析出物の不均一な深さ分布を形成する支持ハンドルウエハ又は層；（ii）エピタキシャル層を有する単結晶シリコンデバイス層；並びに（iii）支持層とデバイス層との間の誘電層を有してなるシリコン・オン・インシュレータ構造体を目的とする。
【００１２】
本発明は、更に、（ｉ）安定化された酸素析出物の不均一な分布を有する支持ハンドルウエハ又は層；（ii）エピタキシャル層を有する単結晶シリコンデバイス層；並びに（iii）支持層とデバイス層との間に誘電層を有してなるシリコン・オン・インシュレータ構造体を目的とする。
【００１３】
本発明は、更に、（ｉ）イントリンシックゲッタリング部位として機能する２次欠陥（例えば、プリズマティック転位ループ若しくはタングル(tangles)若しくは積層欠陥(stacking faults)）の分布を有する支持ハンドルウエハ又は層；（ii）エピタキシャル層を有する単結晶シリコンデバイス層；並びに（iii）支持層とデバイス層との間の誘電層を有してなるシリコン・オン・インシュレータ構造体を目的とする。
【００１４】
本発明は、更に、シリコン・オン・インシュレータ構造体を製造するための方法であって、一方は前方表面であり、他方は後方表面である、全体として平行な２つの主表面、前記前方表面と後方表面との間の中央平面、前記前方表面と後方表面とを連絡する外周縁部、前記前方表面から中央平面へ向かって測定して距離Ｄ１の部分と前記前方表面との間のシリコン基材の第１の領域を有する表面層、及び、中央平面と第１の領域との間におけるシリコンウエハの第２の領域を有するバルク層を有する単結晶シリコン基材を、理想的析出熱処理に付して、ウエハ中の結晶格子空孔の不均一な深さの分布を生じさせて、表面層内の空孔の濃度よりも、バルク層内の空孔の濃度を高くさせる工程；基材の前方表面にエピタキシャル層をデポジットさせる工程；並びに、基材の前方表面の下側に酸素を注入して、この表面の下側に酸化物層を生じさせる工程を含んでなる方法の提供を目的とする。
【００１５】
本発明は、更に、シリコン・オン・インシュレータ構造体を製造するための方法であって、一方は前方表面であり、他方は後方表面である、全体として平行な２つの主表面、前記前方表面と後方表面との間の中央平面、前記前方表面と後方表面とを連絡する外周縁部、前記前方表面から中央平面へ向かって測定して距離Ｄ１の部分と前記前方表面との間のシリコン基材の第１の領域を有する表面層、及び、中央平面と第１の領域との間におけるシリコンウエハの第２の領域を有するバルク層を有する単結晶シリコン基材を、理想的析出熱処理に付して、基材中に結晶格子空孔の不均一な深さの分布を生じさせて、表面層内の空孔の濃度よりもバルク層内の空孔の濃度を高くさせる工程；シリコン基材を酸素析出熱処理に付して、バルク層中の酸素析出物の核形成及び成長を生じさせて、酸素析出物が１１５０℃を越えない温度で消失し得ないように、酸素析出物を安定化させるのに十分な寸法とし、基材の前方表面にエピタキシャル層をデポジットさせる工程；並びに、基材の前方表面の下側に酸素を注入して、この表面の下側に酸化物層を生じさせる工程を含んでなる方法の提供を目的とする。
【００１６】
本発明は、更に、シリコン・オン・インシュレータ構造体を製造するための方法であって、一方は前方表面であり、他方は後方表面である、全体として平行な２つの主表面、前記前方表面と後方表面との間の中央平面、前記前方表面と後方表面とを連絡する外周縁部、前記前方表面から中央平面へ向かって測定して距離Ｄ１の部分と前記前方表面との間のシリコン基材の第１の領域を有する表面層、及び、中央平面と第１の領域との間におけるシリコンウエハの第２の領域を有するバルク層を有する単結晶シリコン基材を、理想的析出熱処理に付して、基材中に表面層内の空孔の濃度よりもバルク層内の空孔の濃度が高い不均一な深さの結晶格子空孔の分布を生じさせる工程；シリコン基材を酸素析出熱処理に付して、酸素析出物がその後の酸素注入プロセスの間に消失し得ないように、酸素析出物を安定化させるのに十分な寸法へ、バルク層中の酸素析出物の核形成及び成長を生じさせる工程；基材の前方表面にエピタキシャル層をデポジットさせる工程；並びに、基材の前方表面の下側に酸素を注入して、この表面の下側に酸化物層を生じさせる工程を含んでなる方法の提供を目的とする。
【００１７】
本発明は、更に、シリコン・オン・インシュレータ構造体を製造するための方法であって、１つは前方表面であり、もう１つは後方表面である、全体として平行な２つの主表面、前記前方表面と後方表面との間の中央平面、前記前方表面と後方表面とを連絡する外周縁部、前記前方表面から中央平面へ向かって測定して距離Ｄ１の部分と前記前方表面との間のシリコン基材の第１の領域を有する表面層、及び、中央平面と第１の領域との間におけるシリコン基材の第２の領域を有するバルク層を有する単結晶シリコン基材を、理想的析出熱処理に付して、基材中に表面層内の空孔濃度よりもバルク層内の空孔濃度が高い結晶格子空孔の不均一な分布を生じさせる工程；シリコン基材を熱処理に付して、その後のエピタキシャルデポジション及び／又は酸素注入プロセスを耐えて（後に）残存することができる酸素析出物及び／又は２次欠陥（例えば、プリズマティック転位ループ若しくはタングル(tangle)若しくは積層欠陥）を生じさせる工程；基材の前方表面にエピタキシャル層をデポジットさせる工程；並びに、基材の前方表面の下側に酸素を注入して、この表面の下側に酸化物層を生じさせる工程を含んでなる方法の提供を目的とする。
【００１８】
本発明は、更に、ＳＯＩ構造体を製造するための方法であって、一方は前方表面であり、他方は後方表面である、全体として平行な２つの主表面、前記前方表面と後方表面との間の中央平面、前記前方表面と後方表面とを連絡する外周縁部、前記前方表面から中央平面へ向かって測定して距離Ｄ１の部分と前記前方表面との間のシリコン基材の第１の領域を有する表面層、及び、中央平面と第１の領域との間におけるシリコン基材の第２の領域を有するバルク層を有する単結晶シリコン基材を、理想的析出熱処理に付して、基材中に表面層内の空孔濃度よりもバルク層内の空孔濃度が高い結晶格子空孔の不均一な分布を生じさせる工程；基材の前方表面にエピタキシャル層をデポジットさせる工程；基材の前方表面の下側に酸素を注入して、この表面の下側に酸化物層を生じさせる工程；並びに、酸素を注入した基材をサーマルアニーリングに付して、注入した酸素がシリコンと化学的に結合する際に、注入した酸素を再分配させ、その中に二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）層を生じさせる工程を含んでなる方法の提供を目的とする。
【００１９】
本発明は、更に、一方は前方表面であり、他方は後方表面である、全体として平行な２つの主表面、前記前方表面と後方表面との間の中央平面、前記前方表面から中央平面へ向かって測定して距離Ｄ１の部分と前記前方表面との間のシリコン基材の第１の領域を有する表面層、中央平面と第１の領域との間におけるシリコン基材の第２の領域を有するバルク層、前記前方表面と後方表面とを連絡する外周縁部、中央軸、及び、中央軸から外周縁部へ延びる半径を有する基材を含む酸化物上シリコン(a silicon on oxide)構造体を製造するための方法に関する。この方法は、シリコン基材の中に酸素を注入して、前方表面と中央平面との間の領域に位置し、前方表面に対して全体として平行である誘電層を生じさせる工程；シリコン基材を理想的析出熱処理に付して、結晶格子空孔の不均一な深さの分布を生じさせて、表面層内の空孔の濃度よりも、バルク層内の空孔の濃度を高くさせる工程；並びに、理想的析出をしたシリコン基材を酸素析出及び安定化熱処理に付して、バルク層に酸素析出物を生じさせ及び安定化させ、表面層において析出物のない領域(precipitate-free zone)を生じさせ及び安定化させる工程を含んでなる。
本発明のその他の目的及び特徴は、以下の記載から明らかになったり、以下の記載にて指摘したりする。
【００２０】
好ましい態様の詳細な説明
本発明によれば、インターナルゲッタリング（ＩＧ）の目的のために十分な２次欠陥及び／又は酸素析出物の密度を有する絶縁体上シリコン（ＳＯＩ）構造体を製造するための方法が提供される。本発明の方法の１つの態様では、単結晶シリコン基材ウエハの表面の下側に酸素を注入し、その後、本明細書において説明するように、これを理想的析出ウエハ熱処理(ideal precipitating wafer heat treatment)に付する。１つの態様において、酸素析出物及び／又は理想的析出ウエハ処理の前又は後のいずれかで、基材の表面にエピタキシャル層がデポジットされる。
【００２１】
理想的析出ウエハ熱処理プロセスは、シリコン基材ウエハ内に、その中に酸素が析出することになる様子を決定又は「プリント」する、「テンプレート」を生じさせる。理想的析出ウエハ熱処理プロセスの一部として基材を更に熱アニーリングに付して、（使用する処理工程の特定の順に応じて）酸素注入プロセス及び／又はエピタキシャルデポジションプロセス後に残存するように、酸素を析出させ及び酸素析出物を安定化させることができる。別法として、酸素析出物を、２次欠陥、例えば、プリズマティック転位ループ若しくはタングル(tangles)若しくは積層欠陥を生じさせるのに十分な寸法に成長させることができる。このようにして、インターナルゲッタリングのための空孔テンプレートに従って、２次欠陥を生じさせ、その結果、その中に生成した酸素析出物がその後に消失する場合であっても、十分なインターナルゲッタリング能を有するＳＯＩ基材を製造することができる。
【００２２】
本発明のための出発材料は、１つの態様において、常套のチョクラルスキー法技術に従って成長させた単結晶シリコン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。そのような方法、並びに標準的なシリコンスライシング、ラッピング、エッチング及びポリッシング技術は、例えば、F. Simura, Semiconductor Silicon Crystal Technology, Academic Press, 1989, 及びSilicon Chemical Etching, (J. Grabmaier ed.) Springer-Verlag, New York, 1982に開示されている。しかしながら、出発ウエハは凝集内因性点欠陥を実質的に有さない領域を含むことが好ましい。そのようなウエハは、例えば米国特許第６２５４６７２号及び同第５９１９３０２号（引用することによって両者の内容を本明細書に含める）に記載されている方法に従って成長させた単結晶シリコンインゴットから得られる。
【００２３】
上述のような欠陥を実質的に有さない単結晶シリコンインゴットの生成に関して、内因性点欠陥の初期濃度及び型は、インゴットが固化温度（又は凝固温度）（例えば、約１４１０℃）から１３００℃以上の温度（例えば、少なくとも約１３２５℃、少なくとも約１３５０℃又は少なくとも約１３７５℃）へ冷却される際に最初に決定されるようである；即ち、これらの欠陥の初期濃度及び型は、比ｖ／Ｇ０［式中、ｖは成長速度であり、Ｇ０はこの温度範囲での平均軸方向温度勾配である。］の値によって制御されるということに注意されたい。図１を参照すると、比ｖ／Ｇ０の値を増大させるためには、自己格子間原子優勢型成長の低下から空孔優勢型成長の増大への遷移（移行）が、今日入手し得る情報に基づけば、約２．１×１０−５ｃｍ２／ｓＫ［式中、Ｇ０は上記規定の温度範囲において軸方向温度勾配が一定である条件下で測定している。］であると認められるｖ／Ｇ０の臨界値近くで生じている。この臨界値において、これら内因性点欠陥の濃度は平衡である。しかしながら、ｖ／Ｇ０の値が臨界値を越えると、空孔濃度が増大する。同様に、ｖ／Ｇ０の値が臨界値を下回ると、自己格子間原子濃度が増大する。これらの濃度が、系における臨界過飽和のレベルに達すると、そして、点欠陥の移動性が十分に高いと、反応又は凝集事象(agglomeration event)が生じやすくなる。
【００２４】
Ｉ．結晶成長
他の文献（例えば、米国特許第６２５４６７２号及び同第５９１９３０２号参照）において報告されているように、空孔又は自己格子間原子が凝集して欠陥を生じる反応を抑制することができることが見出されている。特定の理論に拘束される訳ではないが、結晶インゴットの成長及び冷却の間に空孔濃度又は自己格子間原子濃度を制御する場合に、これらの反応を抑制して、系の自由エネルギー（ΔＧ）の変動が、これらの凝集反応が自発的に生じる臨界値を決して越えないようにすることができると一般に考えられる。換言すれば、インゴットを固化温度から冷却する際に、系が空孔又は自己格子間原子の臨界的過飽和になることを防止することによって、空孔及び自己格子間原子の凝集を防止することができると考えられている。
【００２５】
そのような欠陥の生成を防止することは、臨界過飽和が決して生じないように、十分に低い空孔又は自己格子間原子の初期濃度（これは、比ｖ／Ｇ０(ｒ)［式中、ｖ／Ｇ０(ｒ)は、以下において更に説明するように、半径位置の関数としての比ｖ／Ｇ０を表す。］によって制御される）を形成することによって達成することができる。しかしながら、実際に、そのような濃度を結晶半径の全体にわたって達成することは困難であり、一般に、結晶固化に続いて（例えば、比ｖ／Ｇ０(ｒ)によって決められる初期濃度の確立に続いて）、初期空孔濃度又は初期自己格子間原子濃度を抑制することによって、臨界的過飽和は防止することができる。
【００２６】
自己格子間原子の移動性は比較的高く（例えば、一般に約１０−４ｃｍ２／秒）、空孔の移動性の程度はより低いため、自己格子間原子を結晶表面に位置するシンク(sink)へ又は結晶内に位置する空孔優勢領域へ半径方向に拡散させることによって、比較的大きな距離（例えば約５ｃｍから約１０ｃｍ又はそれ以上の距離）にわたって自己格子間原子及び空孔の抑制に影響を及ぼすことができる。内因性点欠陥の初期濃度の半径方向の拡散のために十分な時間が許容されることを条件として、自己格子間原子及び空孔の濃度を抑制することに、半径方向の拡散を効果的に用いることができる。一般に、拡散時間は、自己格子間原子及び空孔の初期濃度における半径方向の変動に依存しており、より小さな半径方向の変動はより短い拡散時間を必要とする。
【００２７】
一般に、チョクラルスキー法に従って成長させた単結晶シリコンについて、平均軸方向温度勾配Ｇ０は、半径の増加の関数として、増大する。このことは、一般にｖ／Ｇ０の値は、インゴットの半径にわたって１通りではないということを意味する。この変動の結果として、内因性点欠陥の初期濃度及び型は一定ではない。図３及び４に示すように、ｖ／Ｉ境界２０として、ｖ／Ｇ０の臨界値がインゴットの半径４０に沿ってある部分に達した場合に、材料は空孔優勢型から自己格子間原子優勢型へスイッチ（遷移）することになる。更に、インゴットは、（増加する半径の関数として、空孔の初期濃度が低下する）空孔優勢領域８０の全体として筒状の領域を包囲して、（増加する半径の関数として、シリコン自己格子間原子の初期濃度が増加する）自己格子間原子優勢材料６０の軸対象な領域を有することになる。
【００２８】
ｖ／Ｉ境界を有するインゴットを固化温度から冷却すると、自己格子間原子及び空孔の半径方向の拡散によって、自己格子間原子と空孔との再結合(recombination)のために、ｖ／Ｉ境界の半径方向内側へのシフトが生じる。更に、結晶が冷却されると、結晶の表面へ自己格子間原子の半径方向の拡散が生じ得る。結晶が冷却されると、結晶の表面は、平衡点欠陥濃度近くに維持することができる。点欠陥が半径方向へ拡散すると、ｖ／Ｉ境界の外側において自己格子間原子濃度を低下させ、及びｖ／Ｉ境界の内側において空孔濃度を低下させる傾向がある。従って、拡散のために十分な時間が許容される場合には、結晶全体の空孔及び自己格子間原子の濃度は、凝集反応が生じる臨界値よりも、これらの個々の系の自由エネルギーが低くなるようにすることができる。
【００２９】
図５を参照すると、結晶成長の条件は、成長速度ｖ、平均軸方向温度勾配Ｇ０及び冷却速度を含めて、中心軸１２０、シードコーン１４０、エンドコーン１６０及びシードコーンとエンドコーンとの間の半径一定の部分１８０を有する、チョクラルスキー法に従って成長させた単結晶シリコンインゴット１００を生じさせるように制御することが好ましい。インゴットの半径一定の部分は、そこから本発明のウエハを得ることができるのであるが、外周縁部２００を有しており、及び中心軸１２０から外周縁部２００へ延びる半径４０を有している。成長条件は、（ｉ）自己格子間原子優勢な材料の、実質的に欠陥のない軸対象な領域６０、及び／又は（ii）その一部は少なくとも実質的に欠陥のない軸対象な領域９０である、空孔優勢な材料の軸対象な領域８０、が形成されるように制御することができる。存在する場合に、軸対象な領域６０及び９０は、以下において更に説明するように、種々の幅を有することができる。
【００３０】
（上述のように定義される）成長速度ｖおよび平均軸方向温度勾配Ｇ０は、典型的には、比ｖ／Ｇ０が、ｖ／Ｇ０臨界値の約０．５倍〜約２．５倍の範囲の値（即ち、ｖ／Ｇ０臨界値に関して現在入手可能な情報に基づいて約１×１０−５ｃｍ２／ｓＫ〜約５×１０−５ｃｍ２／ｓＫ）となるように制御される。この比ｖ／Ｇ０は、好ましくは、ｖ／Ｇ０臨界値の約０．６倍〜約１．５倍の範囲の値（即ち、ｖ／Ｇ０臨界値に関して現在入手可能な情報に基づいて約１．３×１０−５ｃｍ２／ｓＫ〜約３×１０−５ｃｍ２／ｓＫ）である。この比ｖ／Ｇ０は、最も好ましくは、ｖ／Ｇ０臨界値の約０．７５倍〜約１．２５倍の範囲の値（即ち、ｖ／Ｇ０臨界値に関して現在入手可能な情報に基づいて約１．６×１０−５ｃｍ２／ｓＫ〜約２．１×１０−５ｃｍ２／ｓＫ）である。１つの特に好ましい態様において、軸対称領域９０内のｖ／Ｇ０は、ｖ／Ｇ０臨界値と、ｖ／Ｇ０臨界値の１．１倍との間に含まれる値を有する。もう１つの特に好ましい態様において、軸対称領域６０内のｖ／Ｇ０は、ｖ／Ｇ０臨界値の約０．７５倍と、ｖ／Ｇ０臨界値との間に含まれる値を有する。
【００３１】
軸対称領域６０または９０の幅を最大にするためには、インゴットを固化温度から約１０５０℃を越える温度にまで冷却することが好ましく、その時間は以下の通りである：（ｉ）１５０ｍｍの公称直径のシリコン結晶に関して、少なくとも約５時間、好ましくは少なくとも約１０時間、より好ましくは少なくとも約１５時間、（ii）２００ｍｍの公称直径のシリコン結晶に関して、少なくとも約５時間、好ましくは少なくとも約１０時間、より好ましくは少なくとも約２０時間、さらにより好ましくは少なくとも約２５時間、最も好ましくは少なくとも約３０時間、および（iii）２００ｍｍを越える公称直径を有するシリコン結晶に関して、少なくとも約２０時間、好ましくは少なくとも約４０時間、より好ましくは少なくとも約６０時間、最も好ましくは少なくとも約７５時間。冷却速度の制御は、熱移動を最小限にするためにこの分野で現在知られているいずれかの手段を用いることによって行うことができ、そのような手段には、断熱材、ヒーター、輻射遮蔽材および磁場の使用が含まれる。
【００３２】
平均軸方向温度勾配Ｇ０の制御は、結晶引き上げ装置の「ホットゾーン」の設計、即ち、特に、ヒーター、断熱材、熱および輻射遮蔽材を作製するグラファイト（または、他の材料）の設計を通じて達成することができる。個々の設計は結晶引き上げ装置の構造体および型式に依存して変動し得るが、一般に、Ｇ０は、融液／固体の界面での熱移動を制御するためにこの分野で現在知られているいずれかの手段、反射材、輻射遮蔽材、パージ管、光パイプおよびヒーターを含む手段を用いて行うことができる。一般に、Ｇ０の半径方向の変動は、そのような装置を融液／固体の界面の上方にて約１結晶直径(one crystal diameter)以内に配置することによって最小にされる。Ｇ０は、融液（溶融物）および結晶に対して、装置の位置を調節することによってさらに制御することができる。このことは、ホットゾーンにおいて装置の位置を調節することによって、又はホットゾーンにおいて融液表面の位置を調節することによって達成される。さらに、ヒーター（例えば、ボトム・ヒーター、又は結晶引き上げ装置の成長チャンバー内で、ルツボ下側に配されるヒーター）を用いる場合、Ｇ０は、ヒーターに供給される出力を調節することによってさらに調節することができる。これらの方法のいずれかまたはすべてを、融液容量がそのプロセスの間になくなるバッチ式のチョクラルスキープロセスの間に使用することができる。
【００３３】
平均軸方向温度勾配Ｇ０がインゴットの直径の関数として比較的一定しているということは、実質的に欠陥のないウエハを製造するための方法におけるいくつかの態様にとって一般に好ましいことである。しかしながら、ホットゾーンの構成の改良はＧ０の変動を最小にするように考慮されるので、一定の成長速度を維持することに伴う機械的な問題はますます重要なファクターとなることに注意する必要がある。これは成長プロセスが引き上げ速度における何らかの変動に対してより一層敏感になり、引き上げ速度は成長速度ｖに直接的に影響するためである。プロセス制御に関して、このことはインゴットの半径について異なるＧ０値を有することが好ましいことを意味する。しかしながら、Ｇ０値の差が大きくなると、ウエハ縁部へ向かって全体として増大する自己格子間原子の高い濃度が生じ、それにより、凝集した内因性点欠陥の生成を防止することがますます困難になり得る。
【００３４】
上述した事項を考慮して、Ｇ０の制御には、Ｇ０の半径方向の変動を最小にすることと、好ましいプロセス制御条件を維持することとの間でのバランスが含まれる。従って、典型的には、結晶長約１直径後の引き上げ速度は、約０．２ｍｍ／分〜約０．８ｍｍ／分の範囲となる。引き上げ速度は、好ましくは、約０．２５ｍｍ／分〜約０．６ｍｍ／分の範囲であり、より好ましくは約０．３ｍｍ／分〜約０．５ｍｍ／分の範囲である。引き上げ速度は、結晶の直径および結晶引き上げ機構成の両方に依存することに注意すべきである。上述の範囲は、直径２００ｍｍの結晶について典型的なものである。一般に、結晶の直径が大きくなると、引き上げ速度は低下することになる。しかしながら、結晶引き上げ装置は、本明細書に記載する速度を越える引き上げ速度が許容されるように構成することができる。その結果、最も好ましくは、結晶引き上げ装置は、本発明に従って、１又はそれ以上の軸対称な領域の形成を許容しながら、引き上げ速度を可能な限り速くすることができるように構成されることになる。
【００３５】
自己格子間原子の拡散の程度は、商業的に実用的な目的で、インゴットを固化温度（約１４１０℃）から、シリコン自己格子間原子が不動化(immobile)する温度まで冷却する際の冷却速度を制御することによって制御される。シリコン自己格子間原子は、シリコンの固化温度（即ち、約１４１０℃）付近の温度では極めて移動しやすいと観察されている。しかしながら、単結晶シリコンインゴットの温度が低くなると、この移動性は低下する。一般に、約７００℃以下の温度、そしておそらくは、８００℃、９００℃、１０００℃もの温度で、又は１０５０℃の温度の場合であっても、自己格子間原子の拡散速度は商業的に実用的な時間にて、本質的に移動し得ない程度にかなりの程度で遅くなる。
【００３６】
このことに関して、自己格子間原子の凝集反応が生じる温度は、理論的には広い温度範囲にわたり変動し得るが、実際的な問題として、この範囲は、常套のチョクラルスキー法成長シリコンに関しては比較的狭いということに注意すべきである。このことは、チョクラルスキー法によって成長させたシリコンに関して典型的に得られる自己格子間原子の初期濃度が比較的狭い範囲にあることの結果である。従って、一般に、自己格子間原子の凝集反応は、生じるとすれば、約１１００℃〜約８００℃の範囲内の温度で、典型的には約１０５０℃の温度で起こり得る。
【００３７】
従って、自己格子間原子が移動し得ると考えられる温度範囲において、ホットゾーンでの温度に依存して、冷却速度は典型的には約０．１℃／分〜約３℃／分の範囲である。冷却速度は、好ましくは、約０．１℃／分〜約１．５℃／分の範囲であり、より好ましくは約０．１℃／分〜約１℃／分の範囲であり、さらにより好ましくは約０．１℃／分〜約０．５℃／分の範囲である。
【００３８】
自己格子間原子が移動し得ると考えられる温度範囲内でインゴットの冷却速度を制御することによって、自己格子間原子には結晶表面に位置するシンクへ又は空孔優勢領域へ拡散するための時間が与えられ、そこで自己格子間原子は消滅し得る。従って、そのような格子間原子の濃度を抑制することができ、そのことが凝集事象が生じることの防止作用となる。冷却速度を制御することによる格子間原子の拡散係数（拡散率(diffusivity))の利用は、凝集した欠陥を含まない軸対称領域を得るために必要とされ得るｖ／Ｇ０条件を、そうでなければ厳しいのであるが、緩和させるように作用する。換言すれば、格子間原子に拡散のための時間を許容するために冷却速度を制御し得るという事実の結果として、臨界値に対して相対的により大きな範囲のｖ／Ｇ０値が、凝集した欠陥を含まない軸対称領域を得るために許容され得る。
【００３９】
結晶の直径一定部分のかなりの長さにわたってそのような冷却速度を達成するために、エンドコーンの成長が完了したときのインゴットの処理に対するのと同様に、インゴットのエンドコーンの成長プロセスに対しても、考慮する必要がある。典型的には、インゴットの直径一定部分の成長が完了すると、エンドコーンを形成するために必要なテーパー化を始めるために、引き上げ速度は増大される。しかしながら、引き上げ速度のそのような増大により、直径一定部分の下側領域は、上述のように、格子間原子が充分に移動し得る温度範囲内で一層早く冷却される。その結果として、これらの格子間原子にはシンクへ拡散して消滅するのに充分な時間が与えられなくなる。即ち、この下側領域における濃度は充分な程度に抑制され得ず、格子間欠陥の凝集が生じ得る。
【００４０】
インゴットのこの下側領域においてそのような欠陥の形成が生じることを防止するためには、インゴットの直径一定部分が、チョクラルスキー法に従って均一な熱履歴（heat history)を有することが好ましい。均一な熱履歴は、直径一定部分の成長を行っている間だけでなく、結晶のエンドコーンの成長を行っている間、そして場合によっては、エンドコーンの成長の後も、比較的一定の速度でインゴットをシリコン融液から引き上げることによって達成することができる。特に、エンドコーンの成長を開始するときに、約１０５０℃を越える温度に留まっているインゴットの直径一定部分のいずれかの領域が、既に約１０５０℃以下の温度へ冷却されている凝集内因性点欠陥のない軸対象な領域を有するインゴットの直径一定部分の他の領域と、同じ熱履歴を受け得ること確保するように、エンドコーンの引き上げ速度を設定することが好ましい。比較的一定の速度は、例えば、以下のようにして達成することができる：（ｉ）結晶の直径一定部分の成長を行っているときのルツボおよび結晶の回転速度に対して相対的に、エンドコーンの成長を行っているときのルツボおよび結晶の回転速度を低下させること、および／または（ii）エンドコーンの成長を行うときに常套のように供給される出力に対して相対的に、エンドコーンの成長を行うときにシリコン溶融物を加熱するために使用されるヒーターに供給される出力を増加させること。これらのプロセス変数のさらなる調整は、個々に行ったり又は組み合わせて行ったりすることができる。
【００４１】
上述のように、空孔優勢領域の最小半径が存在し、このために凝集格子間欠陥の抑制が達成され得る。最小半径の値は、ｖ／Ｇ０（ｒ）および冷却速度に依存する。結晶引き上げ装置およびホットゾーンの構成が変化すると、ｖ／Ｇ０（ｒ）に関して上に示した範囲、引き上げ速度および冷却速度も変動する。同様に、これらの条件は、成長する結晶の長さに沿っても変動し得る。いくつかの態様では、上述のように、凝集した格子間欠陥を含まない格子間原子優勢領域の幅は、好ましくは最大となる。従って、この領域の幅を、結晶半径と、所定の結晶引き上げ装置において成長する結晶の長手方向に沿う空孔優勢領域の最小半径との間の差を越えることなく、その差に可能な限り近い値に維持することが望まれる。
【００４２】
所定の結晶引き上げ装置のホットゾーン構成について、軸対称領域６０および９０の幅を最大にするために必要とされる結晶引き上げ速度プロファイルは、実験的に求めることができる。一般的には、このような実験的アプローチには、特定の結晶引き上げ装置で成長させたインゴットに関する軸方向の温度特性(profile)、ならびに同じ引き上げ装置で成長させたインゴットに関する平均軸方向温度勾配における半径方向の変動について、容易に入手できるデータを最初に得ることが含まれる。まとめると、このようなデータを用いて、１またはそれ以上の単結晶シリコンインゴットを引き上げ、次いで凝集格子間欠陥の存在についてこのインゴットを分析する。このようにして、最適な引き上げ速度プロファイル（特性）を決定することができる。
【００４３】
インゴットの半径にわたってＧ０が増大することから得られるｖ／Ｇ０の半径方向の変動に加えて、ｖが変動する結果として、あるいはチョクラルスキー法によるＧ０の自然の変動の結果として、ｖ／Ｇ０も軸方向に変動し得る。標準的なチョクラルスキー法に関して、インゴットを一定の直径に維持するために、成長サイクル全体で引き上げ速度を調節しながらｖは変更される。引き上げ速度におけるこれらの調節または変動は、次いで、インゴットの直径一定部分の長さにわたって、ｖ／Ｇ０の変動を生じさせる。従って、本発明のプロセスにおいて、インゴットの軸対称領域の幅を最大にするために、引き上げ速度を制御することが望ましい。しかしながら、その結果として、インゴットの半径に変動が生じ得る。従って、得られるインゴットが一定の直径を有することを確保するために、インゴットは、所望する直径よりも大きい直径に成長させることが好ましい。それから、インゴットをこの分野で標準的なプロセスに付して、表面から過剰の材料を除去し、従って、直径一定部分を有するインゴットが確実に得られる。
【００４４】
図５を再び参照すると、本発明のデバイス層を得ることができるウエハは、単結晶シリコンインゴット１００からスライスして得ることができる。このインゴットは、自己格子間原子が優勢な材料の軸対称領域６０を有し得る。この領域６０は、空孔優勢材料の全体として円筒形形状の領域８０をさらに包囲し得る。その領域８０の一部または全体は、凝集した内因性点欠陥を実質的に有さない領域９０を有することもできる。あるいは、自己格子間原子優勢領域６０が中心部から縁部まで延びていてもよいし、または空孔優勢領域９０が中心部から縁部まで延びていてもよい。
【００４５】
もう１つの態様において、ｖ／Ｉ境界２０から軸１２０まで延びる半径４０に沿って測定して、軸対称領域９０は少なくとも約１５ｍｍの幅を有する。軸対称領域９０は、インゴットの直径一定部分の半径の、好ましくは少なくとも約７．５％、より好ましくはその少なくとも約１５％、さらにより好ましくはその少なくとも約２５％、最も好ましくはその少なくとも約５０％である幅を有することが好ましい。特に好ましい態様において、軸対称領域９０はインゴットの軸１２０を含む。即ち、軸対称領域９０および全体として円筒形形状の領域８０は一致する。換言すれば、インゴット１００は、空孔優勢材料の全体として円筒形形状の領域８０を有しており、その少なくとも一部は凝集欠陥を有していない領域である。さらに、軸対称領域９０は、長さが、インゴットの直径一定部分の長さの少なくとも約２０％の長さ、好ましくはその少なくとも約４０％の長さ、より好ましくはその少なくとも約６０％の長さ、さらにより好ましくはその少なくとも約８０％の長さにわたって延びている。
【００４６】
さらにもう１つの態様において、そのようなウエハは、軸対称領域６０を有する単結晶シリコンインゴット１００から得ることができる。その軸対称領域６０は、一般には、外周縁部２００から半径方向に内側に中心軸１２０へ向かって測定して、インゴットの直径一定部分の半径の少なくとも約３０％の幅２２０を有しており、そしていくつかの態様においては、幅２２０は、少なくとも約４０％、少なくとも約６０％、又は少なくとも約８０％のこともある。さらに、この軸対称領域は全体として、インゴットの直径一定部分の長さの少なくとも約２０％、好ましくは少なくとも約４０％、より好ましくは少なくとも約６０％、さらにより好ましくは少なくとも約８０％である長さ２６０にわたって延びている。
【００４７】
軸対称領域６０および軸対称領域９０の幅は、中心軸１２０の長さ方向に沿って多少の変動があり得ることに留意すべきである。従って、所定の長さの軸対称領域に関して、軸対称領域６０の幅２２０は、インゴット１００の外周縁部２００から、中心軸から最も遠い点に向かって半径方向に距離を測定することによって求められる。換言すれば、幅は、軸対称領域６０の所定の長さにおいて最小の距離が求められるように測定される。同様に、軸対称領域９０の幅は、ｖ／Ｉ境界２０から、中心軸１２０から最も遠い点に向かって半径方向に距離を測定することによって求められる。換言すれば、幅は、軸対称領域９０の特定の長さにおいて最小の距離が求められるように測定される。
【００４８】
成長条件を制御することによって、凝集した空孔型欠陥、凝集した自己格子間原子型欠陥、又は両方の型の内因性点欠陥を実質的に有さない単結晶シリコンウエハを得ることができる。一般に、凝集した空孔型欠陥は、凝集した自己格子間原子型欠陥よりも一層問題となり得ると考えられている。従って、ウエハは、ウエハの半径に等しいか又はそれ以下の幅の領域で凝集した格子間原子型欠陥を有する軸対象な領域を有し得る一方で、ウエハが少なくとも凝集した空孔型欠陥を実質的に有さない実質的に半径幅の軸対象な領域を有することが好ましい。実質的に両方の型の凝集した内因性点欠陥を実質的に有さない実質的に半径方向の軸対象な領域を、ウエハが有することが好ましい。そのようなウエハをＳＯＩ構造体用の供給源として使用することにより、凝集した内因性点欠陥を実質的に含まない実質的に半径幅を有する軸対称領域を含むデバイス層を有する構造体が得られる。そのようなデバイス層は、デバイス層にそのような欠陥が存在することに伴う性能的な問題の多くを排除するので、好都合である。
【００４９】
ＩＩ．理想的析出熱処理
理想的析出ウエハ熱処理プロセスを、単結晶シリコンウエハ、エピタキシャル層がデポジットされた単結晶シリコンウエハ、又は誘電層若しくは絶縁層を含むシリコン構造体、即ち、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）構造体に適用することができる。チョクラルスキー成長シリコンは、一般に、約５×１０１７原子／ｃｍ３〜約９×１０１７原子／ｃｍ３（ＡＳＴＭ標準Ｆ−１２１−８３）の範囲内の酸素濃度を有する。ウエハの酸素析出プロファイルは理想的析出ウエハ中の酸素濃度とは本質的には連携されていないので、出発ウエハの酸素濃度は、チョクラルスキープロセスによって到達可能な範囲内またはその範囲外のいずれかの濃度であり得る。しかしながら、酸素濃度は一旦生成した酸素析出物の消失又は成長に影響することがあり、即ち、酸素格子間原子の濃度が上昇することによって、酸素析出物の成長が促進され、及びそのような析出物の消失が減らされる。従って、酸素濃度は上述した範囲内又は範囲外のいずれであってもよいが、本発明の範囲から逸脱しない限り、出発ウエハが有する酸素濃度は、好ましくは少なくとも約６×１０１７原子／ｃｍ３であり、より好ましくは少なくとも約７×１０１７原子／ｃｍ３であり、及び約８×１０１７原子／ｃｍ３若しくはそれ以上の値であってもよい（ＡＳＴＭ標準Ｆ−１２１−８３）。
【００５０】
シリコンの融点（約１４１０℃）の温度から約７５０℃〜約３５０℃の範囲を通る単結晶シリコンインゴットの冷却速度に応じて、ウエハがスライスされる単結晶シリコンインゴット内に、酸素析出物核形成中心(oxygen precipitate nucleation centers)が生じ得る。しかしながら、出発物質中にこれらの核形成中心が存在すること又は存在しないことは、約１３００℃を越えない温度にてシリコンを熱処理することによってこれら核形成中心を溶解させ得る場合には、本発明にとってあまり重要ではない。ある種の熱処理、例えば約８００℃の温度にて約４時間でシリコンをアニーリングする処理などは、以下においてより詳細に説明するように、これらの核形成中心が約１１５０℃を越えない温度にて溶解し得ないように、これら核形成中心を安定化させることができる。酸素析出物についての検出限界(detection limit)は、今日、約５×１０６析出物／ｃｍ３である。酸素析出核形成中心の存在（または、密度）は、現在利用可能な技術を用いて、直接的に測定することができない。しかしながら、種々の技術を用いて、その存在を間接的に検出することはできる。上述のように、シリコンを酸素析出熱処理に付することによって、シリコン中に前もって存在する酸素析出物核形成中心を安定化させることができ、そして、これらの部位において析出物を成長させることができる。従って、このような核形成中心の存在は、酸素析出熱処理、例えば８００℃の温度で４時間、次いで１０００℃の温度で１６時間のウエハのアニーリング処理などの後で、間接的に測定することができる。
【００５１】
置換型の炭素は、単結晶シリコン中に不純物として存在する場合、酸素析出核形成中心の生成の触媒作用(catalyze)を果たすことができる。従って、このような理由および他の理由のために、単結晶シリコン出発物質は、低濃度の炭素を有することが好ましい。即ち、単結晶シリコンは、約５×１０１６原子／ｃｍ３以下、好ましくは約１×１０１６原子／ｃｍ３以下、より好ましくは約５×１０１５原子／ｃｍ３以下の炭素濃度を有する。
【００５２】
ここで、図６を参照すると、本発明の理想的析出ウエハの１つの出発材料、又は理想的析出プロセスから得られるウエハである単結晶シリコンウエハ１は、前方表面３、後方表面５、前記前方表面と前記後方表面との間の仮想的中央平面７を有している。本明細書において、用語「前方」および「後方」は、全体として平板状であるウエハの２つの主たる表面を区別するために使用される；ウエハの前方表面は、この用語を本明細書中で使用する場合に、その後に電子デバイスを組み立てる表面である必要は必ずしもなく、また、ウエハの後方表面は、この用語を本明細書中で使用する場合に、電子デバイスを組み立てる表面と反対側のウエハの主表面である必要は必ずしもない。さらに、シリコンウエハは、典型的には、ある程度の全体的な厚みの変動（ＴＴＶ(total thickness variation))、反り（warp）および湾曲（bow）を有するので、前方表面の各点と後方表面の各点との中間点は、正確に１つの平面内には含まれ得ない；しかしながら、実際の問題として、ＴＴＶ、反りおよび湾曲は一般に非常にわずかであるので、近い近似では、そのような中間点は、前方表面と後方表面との間のほぼ等しい距離にある仮想的な中央平面に含まれると表現することができる。出発物質は、エピタキシャルウエハ（即ち、前方表面３又は後方表面５のいずれかにエピタキシャル層がデポジットされているシリコンウエハ１）又は前方表面３と中央平面４との間若しくは後方表面５と中央平面４との間に絶縁層又は誘電層がデポジットされているＳＯＩ構造体であってよいということに注意されたい。
【００５３】
理想的析出プロセスの第１の態様において、ウエハ１を包み込む表面酸化物層９を成長させるために、工程Ｓ１において酸素含有雰囲気中でウエハ１を熱処理する。一般に、酸化物層は、シリコン表面に生成する自然の酸化物層（約１５オングストローム）よりも大きな厚さを有することになる；この酸化物層は、好ましくは少なくとも約２０オングストロームの厚さを有し、いくつかの態様においては少なくとも約２５オングストロームの厚さを有し、または少なくとも約３０オングストロームの厚さを有する場合もある。しかしながら、今日までに得られた実験的証拠により、約３０オングストロームを越える厚さの酸化物層は、所望の効果を妨害することはないが、さらなる利点は全く又はほとんどもたらさないことが示されている。
【００５４】
工程Ｓ２において、ウエハを熱処理工程に付することによって、ウエハを高温に加熱し、ウエハ１内に結晶格子空孔１３を形成させ、及びそれによってその数密度を増大させる。この熱処理工程は、ウエハを目標温度へ迅速に加熱し、その温度にて比較的短時間でアニーリング処理するラピッド・サーマル・アニーラー(rapid thermal annealer)にて行うことが好ましい。一般に、ウエハは、１１５０℃を越える温度、好ましくは少なくとも１１７５℃、より好ましくは少なくとも約１２００℃に、最も好ましくは約１２００℃〜１２７５℃の範囲の温度に付される。
【００５５】
１つの態様において、ラピッド・サーマル・アニーリング工程は、窒化性の雰囲気(nitriding atmosphere)、例えば、窒素ガス（Ｎ２）を含有する雰囲気、またはさらされているシリコン表面を窒化することができる窒素含有化合物ガス、例えばアンモニアなどを含む雰囲気の存在下で行われる。従って、そのような雰囲気は、全体が窒素ガスまたは窒素化合物ガスから構成されていてもよいし、又は、非窒化性のガス、例えばアルゴンなどをさらに含んでいてもよい。ウエハ全体における空孔濃度の増大は、直ちではないとしても、アニーリング温度に達したときにほぼ達成される。ウエハは、一般に、この温度に、少なくとも１秒間、典型的には少なくとも数秒間（例えば、少なくとも３秒間）、好ましくは数十秒間（例えば、２０秒間、３０秒間、４０秒間若しくは５０秒間）、およびウエハの所望の特性に応じて、約６０秒（これは市販のラピッドサーマルアニーラーについてほぼ限界である）までの範囲であり得る時間で保持される。得られるウエハは、このウエハ内に比較的均一な（又は一様な）空孔濃度（数密度）特性を有する。
【００５６】
今日までに得られた実験的証拠に基づけば、ラピッドサーマルアニーリング工程を行う雰囲気は、酸素、水蒸気および他の酸化性ガスをせいぜい比較的低い分圧で有することが好ましい；即ち、その雰囲気は、酸化性ガスが全く存在しないものであるか、またはそのようなガスの分圧が空孔濃度の成長（又は増大）を抑制するのに充分な量のシリコン自己格子間原子を注入するには不充分な程度で含むものである。酸化性ガスの下限濃度は正確には決定されていないが、０．０１気圧（ａｔｍ）、即ち１０，０００部／百万原子（ｐｐｍａ(parts per million atomic)）の酸素分圧に関して、空孔濃度の増大および効果が認められないことが明らかにされている。従って、雰囲気は、酸素および他の酸化性ガスの分圧が０．０１ａｔｍ（１０，０００ｐｐｍａ）以下であることが好ましく；雰囲気中におけるこれらのガスの分圧が約０．００５ａｔｍ（５，０００ｐｐｍａ）以下であることがより好ましく、約０．００２ａｔｍ（２，０００ｐｐｍａ）以下であることが更により好ましく、約０．００１ａｔｍ（１，０００ｐｐｍａ）以下であることが最も好ましい。
【００５７】
ラピッドサーマルアニーリング工程は、結晶格子空孔を生成させることに加えて、シリコンの出発材料中に存在する安定化されていないいずれかの酸素析出物核形成中心の溶解(dissolution)を引き起こす。このような核形成中心は、例えば、ウエハが切り出された（スライスされた）単結晶シリコンインゴットの成長の間に形成されたり、又は、ウエハ若しくはウエハが切り出されたインゴットのそれまでの熱履歴におけるいくつかの他の事象(event)の結果として形成されたりし得る。従って、出発材料にこれらのような核形成中心が存在するか否かということは、これら核形成中心がラピッドサーマルアニーリング工程の間に溶解し得る場合には、あまり重要ではない。
【００５８】
ラピッドサーマルアニーリング処理は、高出力光源の列によってウエハを個々に加熱する市販の種々のラピッドサーマルアニーリング処理（「ＲＴＡ」）炉のいずれかによって行うことができる。ＲＴＡ炉は、シリコンウエハを急速に加熱することができる。例えば、ＲＴＡ炉は、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。そのような市販のＲＴＡ炉の１つに、AG Associates（Mountain View、カリフォルニア）から入手できるモデル６１０炉がある。
【００５９】
内因性（真性）点欠陥（空孔およびシリコン自己格子間原子）は、温度に依存する拡散速度で単結晶シリコン内を拡散し得る。従って、内因性点欠陥の濃度プロファイルは、温度の関数としての再結合速度と内因性点欠陥の拡散率(diffusivity)との関数である。例えば、内因性点欠陥は、ラピッドサーマルアニーリング工程においてウエハがアニーリング処理される温度付近の温度では比較的移動し得るが、７００℃付近の温度ではいずれかの商業的に実用的な間隔の時間では本質的に移動し得ない。これまでに得られた実験的証拠によれば、空孔の有効拡散速度は、約７００℃以下の温度で、そしておそらくは、８００℃または９００℃あるいは１０００℃の場合さえある温度ではかなりの程度遅いことが示唆されており、空孔はいずれかの商業的に実用的な間隔の時間では移動しないと考えることができる。
【００６０】
工程Ｓ２が終了すると、単結晶シリコン中で結晶格子空孔が比較的移動し得る温度範囲を通って、ウエハは工程Ｓ３において急冷される。ウエハの温度がこの範囲の温度を通過して降下する際に、空孔は酸化物層９へ拡散してから消滅し、従って、ウエハがこの範囲内の温度に保持された時間の長さに応じて、空孔濃度プロファイルに変化がもたらされる。ウエハがこの範囲内のこの温度に無限の時間で保持されるとすれば、空孔濃度は再びウエハバルク１１の全体について実質的に均一になり、その濃度は、熱処理工程の終了直後における結晶格子空孔濃度よりも実質的に少ない平衡値である。しかしながら、ウエハを急冷することによって、中央平面７において又はその近くに最大の空孔濃度がもたらされ、ウエハの前方表面３および後方表面５へ向かって空孔濃度が低下した、結晶格子空孔の不均一な分布が形成され得る。一般に、この温度範囲内での平均冷却速度は、少なくとも約５℃／秒であり、好ましくは少なくとも約２０℃／秒である。析出物のない領域の所望の深さに応じて、平均冷却速度は、好ましくは少なくとも５０℃／秒であり、さらにより好ましくは少なくとも１００℃／秒であるが、約１００℃／秒〜約２００℃／秒の範囲の冷却速度が、今日のところいくつかの適用に関して好ましい。結晶格子空孔が単結晶シリコン中で比較的移動し得る温度範囲外の温度にウエハが冷却されると、冷却速度は、ウエハの析出特性にあまり大きな影響を与えないようであり、従って、冷却速度は、あまり厳密さは要求されないようである。便宜上、冷却工程は、加熱工程が行われるのと同じ雰囲気中で行うことができる。
【００６１】
工程Ｓ４において、ウエハは、酸素析出熱処理に付される。例えば、ウエハは、８００℃の温度にて４時間でアニールし、次いで１０００℃の温度にて１６時間でアニールすることができる。あるいは好ましくは、ウエハは、電子デバイス製造プロセスの最初の工程のように、約８００℃の温度の炉内に入れられる。この温度の炉に入れられたときに、前もってラピッドサーマルアニーリング処理がなされたウエハは、酸素析出に関して異なる挙動をする別の領域を有することになる。高い空孔率の領域（ウエハバルク）では、ウエハが炉に入れられると、酸素が急速にクラスター化する。負荷温度(loading temperature)に到達するときまでにクラスター化過程は終了して、空孔の初期濃度だけに依存するクラスター分布が得られる。低い空孔率の領域（ウエハ表面の近く）では、ウエハは、以前から存在する酸素析出物核形成中心を有さない正常なウエハのように挙動する；即ち、酸素のクラスター化は観測されない。温度が８００℃を越えて高くなるとき、あるいは温度が一定に維持される場合、空孔に富む領域内のクラスターは、成長して析出し、それによって消費されるが、空孔が少ない領域では何も起こらない。ウエハを種々の空孔濃度の領域に分割することによって、ウエハを炉に入れたときに固定される酸素析出物パターンが書き込まれるテンプレートが効果的に得られる。
【００６２】
図６に示すように、ウエハ中において得られる酸素析出物の深さ分布は、前方表面３および後方表面５から、それぞれ深さｔ、ｔ’まで延びる、酸素析出物を含まない材料（デヌーデッドゾーン(denuded zone)）１５および１５’の明確な領域によって特徴づけられる。酸素析出物を含まない領域１５と１５’との間には、実質的に均一な酸素析出物密度を有する領域１７が存在する。
【００６３】
領域１７における酸素析出物の濃度は、主として加熱工程の関数であり、副次的には冷却速度の関数である。一般に、酸素析出物の濃度は、加熱工程における温度の上昇およびアニーリング時間の増大とともに大きくなり、約１×１０７〜約５×１０１０析出物／ｃｍ３の範囲の析出物密度が日常的に得られる。
【００６４】
酸素析出物を含まない材料（デヌーデッドゾーン）１５および１５’の前方表面および後方表面からのそれぞれの深さｔ、ｔ’は、主として、結晶格子空孔がシリコン中で比較的移動し得る温度範囲を通る冷却速度の関数である。一般に、冷却速度が低下すると、深さｔ、ｔ’は増加し、少なくとも約１０ミクロン、２０ミクロン、３０ミクロン、４０ミクロン、５０ミクロン、７０ミクロン、または場合によっては１００ミクロンもの酸素析出物のない領域(precipitation-free zone)の深さを得ることができる。重要なことに、酸素析出物を含まない領域の深さは、本質的には、電子デバイス製造プロセスの詳細には依存せず、さらに、常套のように実施されている酸素の外部拡散（out-diffusion）に依存しない。
【００６５】
本発明のプロセスにおいて用いるラピッド・サーマル・アニーリングによって、ウエハの前方表面および後方表面から少量の酸素が外部拡散し得るが、外部拡散の量は析出物のない領域の生成に関する常套のプロセスにおいて観測される量よりも著しく少ない。結果として、本発明の理想的析出ウエハは、シリコン表面からの距離の関数として、実質的に一様な格子間酸素濃度を有する。例えば、酸素析出熱処理を行う前では、ウエハは実質的に均一な格子間酸素濃度を、ウエハの中心からウエハ表面の約１５ミクロン以内のウエハ領域まで、より好ましくはシリコンの中心からウエハ表面の約１０ミクロン以内のウエハ領域まで、さらにより好ましくはシリコンの中心からウエハ表面の約５ミクロン以内のウエハ領域まで、最も好ましくはシリコンの中心からウエハ表面の約３ミクロン以内のウエハ領域までに有する。本明細書において、実質的に一様（均一）な酸素濃度は、酸素濃度の分散(variance)が約５０％以下、好ましくは約２０％以下、最も好ましくは約１０％以下であることを意味するものとする。
【００６６】
一般に、酸素析出熱処理によっては、実質量の酸素が加熱処理されたウエハから外部拡散を生じることはない。その結果、ウエハ表面から数ミクロンを越える距離にある析出物のない領域における格子間酸素濃度は、析出熱処理の結果としては大きく変動しないであろう。例えば、ウエハの析出物のない領域が、前方表面から中央平面に向かって測定して距離Ｄ１（これは少なくとも約１０ミクロンである）の領域とシリコン表面との間におけるウエハの領域からなる場合、シリコン表面からＤ１の二分の一（１／２）に等しい距離にある析出物のない領域内のある位置での酸素濃度は、典型的には、析出物のない領域内の任意の場所での格子間酸素濃度のピーク濃度の少なくとも約７５％になるであろう。
いくつかの酸素析出熱処理の場合、この位置での格子間酸素濃度は、それよりも多少は大きくなり、例えば、析出物のない領域における任意の場所での最大酸素濃度の少なくとも８５％、９０％であり、又は場合によっては９５％のこともある。
【００６７】
理想的ウエハ熱処理の第２の態様において、第１の態様の加熱（ラピッドサーマルアニーリング）工程および冷却工程において用いた窒化性雰囲気の代わりに、非窒化性雰囲気が使用される。好適な非窒化性雰囲気には、アルゴン、ヘリウム、ネオン、二酸化炭素および他のそのような非酸化性及び非窒化性元素および化合物のガス、あるいはそのようなガスの混合物が含まれる。このような非窒化性の雰囲気は、窒化性雰囲気と同様に、比較的低い分圧の酸素、即ち、０．０１ａｔｍ（１０，０００ｐｐｍａ）以下、より好ましくは０．００５ａｔｍ（５，０００ｐｐｍａ）以下、より好ましくは０．００２ａｔｍ（２，０００ｐｐｍａ）以下、最も好ましくは０．００１ａｔｍ（１，０００ｐｐｍａ）以下の分圧の酸素を含むことができる。
【００６８】
理想的ウエハ熱処理の第３の態様において、工程Ｓ１（熱酸化工程）は省略されており、出発ウエハは自然の酸化物層のみを有している。しかしながら、そのようなウエハを窒素雰囲気中でアニーリング処理すると、その効果は、自然の酸化物層よりも厚みが大きい酸化物層（「エンハンスト酸化物層(enhanced oxide layer)」）を有するウエハを窒素中でアニーリング処理する場合に観察される効果とは異なるものとなる。エンハンスト酸化物層を有するウエハを窒素雰囲気中でアニーリング処理する場合、アニーリング温度に達すると、直ぐではないとしても、アニーリング温度の近くに達すると、ウエハ全体において、空孔濃度の実質的に一様な増加が達成される；さらに、空孔濃度は、所定のアニーリング温度でのアニーリング時間の関数として大きくは増大しないようである。しかしながら、ウエハが自然の酸化物層しか有さず、ウエハの前方表面および後方表面が窒素中でアニーリング処理される場合には、得られるウエハは、ウエハの断面に関して、ほぼ「Ｕ字形状」の空孔濃度（数密度）プロファイルを有することになる；即ち、最大濃度が前方表面および後方表面の数ミクロン以内のところに存在し、それよりも低く比較的一定した濃度がウエハバルク全体に存在することになる。ウエハバルクにおけるその最小濃度は、初期には、エンハンスト酸化物層を有するウエハ中で得られる濃度にほぼ等しい。さらに、アニーリング時間を増大させると、自然の酸化物層のみを有するウエハ中において空孔濃度は増大する。「Ｕ字形状」の空孔濃度プロファイルを形成した後、ウエハの冷却速度を制御することによって、表面近くの領域における空孔濃度を低下させ、それによって冷却したウエハに「Ｍ字形状」の空孔濃度プロファイルを生じさせることができる；即ち、表面層における濃度は、空孔の最大濃度が前方表面と中央平面との間及び中央平面と後方表面との間に形成され、濃度はピーク濃度どうしの間で中央平面若しくはその近くの局部的最小濃度へ全体として低下し、及び、ピーク濃度から前方表面及び後方表面へ全体として低下する濃度となる。
【００６９】
実験的な証拠により、自然の酸化物層のみを有するウエハの挙動と、エンハンスト酸化物層を有するウエハの挙動とのこのような差を、分子状酸素または他の酸化性ガスを雰囲気中に含ませることによって回避できることがさらに示唆されている。換言すれば、自然の酸化物のみを有するウエハを低い酸素分圧を有する窒素雰囲気中でアニーリング処理すると、そのウエハはエンハンスト酸化物層を有するウエハと同じように挙動するのである。何らかの理論にとらわれるものではないが、自然の酸化物層よりも大きな厚みを有する表面酸化物層は、シリコンの窒化(nitridization)を阻害する遮蔽物(shield)として役立つようである。従って、このような酸化物層は、出発ウエハの表面に存在してもよいし、またはアニーリング工程中にエンハンスト酸化物層を成長させることによってその場で(in situ)形成させてもよい。
【００７０】
従って、中央平面若しくはその近くのピーク濃度を所望し、ウエハはその表面に自然の酸化物層のみを有する場合、ラピッドサーマルアニーリング工程中における雰囲気は、好ましくは少なくとも約０．０００１ａｔｍ（１００ｐｐｍａ）の分圧、より好ましくは少なくとも約０．０００２ａｔｍ（２００ｐｐｍａ）の分圧を含む。しかしながら、上述したような理由のために、酸素分圧は、好ましくは０．０１ａｔｍ（１０，０００ｐｐｍａ）を越えず、より好ましくは０．００５ａｔｍ（５，０００ｐｐｍａ）以下であり、なおより好ましくは０．００２ａｔｍ（２，０００ｐｐｍａ）以下であり、最も好ましくは０．００１ａｔｍ（１，０００ｐｐｍａ）以下である。
【００７１】
本発明のもう１つの態様において、ウエハの前方表面と後方表面とを異なる雰囲気にさらすことがあり、それぞれの雰囲気は１又はそれ以上の窒化性又は非窒化性ガスを含んでいてよい。例えば、ウエハの前方表面を非窒化性雰囲気にさらし、ウエハの後方表面を窒化性雰囲気にさらすことができる。別法として、複数のウエハ（例えば、２枚、３枚又はそれ以上のウエハ）をこのようにしてアニーリング処理する場合に、フェース・ツー・フェース（対面式（face-to-face))の配置で重ねて、同時にアニーリング処理することができる。この場合には、フェース・ツー・フェース接触させる２つの面をアニーリング処理の間の雰囲気から機械的にシールドする。別法として、並びに、ラピッドサーマルアニーリング工程の間に用いる雰囲気に応じて、及び、ウエハの所望の酸素析出物プロファイルに応じて、ウエハの析出物のない領域を所望する側、例えばウエハの前方表面３（図１参照）にのみ酸化物層を形成することができる。
【００７２】
理想的析出ウエハのための出発物質は、研磨されたシリコンウエハ、あるいはラップ処理およびエッチングが行われたが研磨されていないシリコンウエハであってよい。さらに、ウエハは、優勢な内因性点欠陥として、空孔または自己格子間原子点欠陥を有し得る。例えば、ウエハは、中央部から縁部にかけて空孔が優勢に存在するか、中央部から縁部にかけて自己格子間原子が優勢に存在するか、あるいは、軸対称的な環の形態の自己格子間原子優勢材料によって囲まれた空孔優勢材料の中央コアを有し得る。
【００７３】
単結晶シリコン中の結晶格子空孔の測定は、白金拡散分析(platinum diffusion analysis)によって行うことができる。一般に、白金の拡散がフランク−ターンブル機構(Frank-turnbull mechanism)によって支配されるが、白金原子による空孔修飾の定常状態に達するには充分であるように選択されることが好ましい拡散時間及び拡散温度にて、白金を試料に堆積させ、水平表面で拡散させる。本発明に関して典型的な空孔濃度を有するウエハの場合、７３０℃で２０分間の拡散時間および拡散温度を使用することができるが、より低い温度（例えば、約６８０℃）にてより正確な追跡(tracking)が達成できるようである。更に、ケイ化プロセス(silicidation)によると考えられる影響を最小限にするために、白金堆積法(platinum deposition method)により、１単層(one monolayer)以下の表面濃度を生じることが好ましい。白金拡散技術については本明細書以外にも記載されている：例えば、Ｊａｃｏｂ他、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、第８２巻、１８２頁（１９９７）；ＺｉｍｍｅｒｍａｎｎおよびＲｙｓｓｅｌ、「非平衡条件下でのシリコンにおける白金拡散のモデル化(The Modeling of Platinum Diffusion In Silicon Under Non-Equilibrium Conditions)」、Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ、第１３９巻、２５６頁（１９９２）；Ｚｉｍｍｅｒｍａｎｎ、Ｇｏｅｓｅｌｅ、ＳｅｉｌｅｎｔｈａｌおよびＥｉｃｈｉｎｅｒ、「シリコンにおける空孔濃度ウエハマッピング(Vacancy Concentration Wafer Mapping In Silicon)」、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ、第１２９巻、５８２頁（１９９３）；ＺｉｍｍｅｒｍａｎｎおよびＦａｌｓｔｅｒ、「初期段階のチョクラルスキーシリコンにおける酸素析出物の核形成の研究(Investigation Of The Nucleation of Oxygen Precipitates in Czochralski Silicon At An Early Stage)」、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．、第６０巻、３２５０頁（１９９２）；ＺｉｍｍｅｒｍａｎｎおよびＲｙｓｓｅｌ、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ａ、第５５巻、１２１頁（１９９２）。
【００７４】
III.酸素析出物核形成及び安定化
一般に、理想的析出熱処理は、エピタキシャルデポジション工程及び／又はイオン注入工程の前又は後で行うことができる。重要なことは、エピタキシャルデポジション工程及び／又はイオン注入工程（特に、イオン注入サーマルアニーリング）は、理想的析出熱処理の間に生成する空孔プロファイルに影響を及ぼすことができる。従って、理想的析出ウエハ処理の後、及びその後のエピタキシャルデポジション工程及び／又はイオン注入工程、特にイオン注入サーマルアニーリング工程の前に、空孔プロファイルに従って酸素析出物を成長及び安定化させて、それらがエピタキシャルデポジション処理又はイオン注入処理後に残存することが好ましい。
【００７５】
ウエハを酸素析出及び安定化熱処理に付することによって酸素析出物を成長及び安定化させることができる。その処理では、酸素格子間原子が拡散して、空孔領域にて凝集し、エピタキシャルデポジション処理後に残存するのに十分な寸法の酸素析出物を形成するように成長するのに十分な時間でそのような温度に、ウエハを加熱する。酸素原子を拡散させ、空孔と結合させ、１１５０℃のエピタキシャルプロセス温度にて安定性を有する酸素析出物核を形成するには、一般に、８００℃の温度にて２〜４時間の熱処理で十分であるということが見出されている。安定化の時間及び期間を増減させて、酸素析出物がより高い温度のアニーリング処理、例えばイオン注入アニーリング処理後に残存することができるように、酸素析出物を成長させることができる。
【００７６】
酸素を析出させ、析出物をエピタキシャルデポジション処理又はイオン注入アニーリング処理後に残存するのに十分な臨界的寸法へ成長させるプロセスは、主として酸素格子間原子の拡散速度によって制限される。簡単な拡散制限成長モデルにおいては、温度Ｔ及び時間ｔでの熱処理後において、析出物半径Ｒは、式：
【数１】
2004533125.tif 000003
［式中、Ｃｉは初期格子間酸素濃度であり；Ｃｉ＊は温度Ｔにおける平衡格子間酸素濃度であり；ＷＯＸはＳｉＯ２分子の体積であり；Ｄ（Ｔ）は温度ＴにおけるＳｉ中格子間酸素原子の拡散率であり；ｔは温度Ｔにおける熱処理時間である。］
で示される（Semiconductors and Semimetals、第４２巻、Oxygen in Silicon、F. Shimura編集、Academic Press、１９９４年、第３６７頁）。そこで、所定の格子間酸素濃度については、析出物半径は拡散長さＬｄｉｆｆに比例して、
【数２】
2004533125.tif 000004
［式中、Ｄ（Ｔ）及びｔは、上記の定義の通りである。］
で示される。格子間酸素の拡散率Ｄ（Ｔ）は、式：
【数３】
2004533125.tif 000005
［式中、Ｔはケルビン度(degrees Kelvin)単位での熱処理温度であり；Ｄ（Ｔ）はｍｍ２／分単位を有する。］
で示される。
【００７７】
高温エピタキシャルデポジションプロセス後に残存するため、酸素析出物半径Ｒは、臨界半径Ｒｃ以上であることが必要である。このようにして、所定の熱処理温度について、酸素析出物を生成させ及び安定化させるのに必要とされる臨界拡散長さ(critical diffusion length)を測定して、酸素格子間原子を拡散及び結合させ、酸素析出物を生じさせて、エピタキシャルプロセス後に残存するのに十分な寸法に成長させるのに必要とされる時間の長さを計算することができる；即ち、臨界拡散長さは、式：
【数４】
2004533125.tif 000006
［式中、ＬＣは臨界拡散長さ（ミクロン単位）であり；Ｄ(Ｔ）はｍｍ２／分の単位を有する格子間酸素拡散率であり；及びｔminは酸素析出物を成長及び安定化させるのに必要な最小熱処理時間（分単位）である。］
によって求めることができる。従って、式（１）〜（４）により、所定の熱処理温度について酸素析出物を成長及び安定化させるのに必要な最小時間（ｔmin）を、熱処理温度及び臨界拡散長さの関数として、式：
【数５】
2004533125.tif 000007
によって計算することができる。
【００７８】
酸素析出物がエピタキシャルプロセス後に残存するするように、酸素析出物を成長及び安定化させるのに必要な臨界拡散長さは、約０．５ｍｍであり；即ち、約８００℃の熱処理温度に約４時間の間さらされた理想的析出ウエハは、空孔プロファイルに対応する濃度プロファイルを有する濃度の酸素析出物を有しており、従って析出物はエピタキシャルデポジションプロセス後に残存することができるということが、予備的実験データによって示されている。約４時間の間、約８００℃の温度に加熱されたウエハ中の酸素格子間原子についての拡散長さは、上記の式（２）及び（３）によって測定して、約０．５ｍｍである。従って、理想的析出ウエハが特定の熱処理温度に維持される好ましい時間の長さは、少なくとも約０．５ｍｍの臨界拡散長さと仮定して、式（５）から求めることができる。従って、約７５０℃の熱処理温度を用いる場合にはウエハをその温度に約５時間維持することが好ましく、約８００℃の熱処理温度を用いる場合にはウエハをその温度に約４時間維持することが好ましく、約８５０℃の熱処理温度を用いる場合にはウエハをその温度に約１時間維持することが好ましく、約９００℃の熱処理温度を用いる場合にはウエハをその温度に約０．２時間維持することが好ましい。
【００７９】
約８２５℃以上の温度において、ウエハの温度を上昇させる割合は本発明にはあまり重要ではないが、加熱速度(heating rate)は、空孔プロファイルを拡散させてしまうのに十分な程度に温度が高くなる前に、空孔サイトに酸素原子を拡散及び凝集させるのに十分な程度にゆっくりとしたものであることが必要である。従って、約８００℃以上では、ウエハの温度を約５℃／分〜約３０℃／分の割合で上昇させることが好ましい。７５０℃から所望の熱処理温度へのランプアップ（温度上昇(ramp up)）及びこれに対応して７５０℃へのランプダウン（温度降下(ramp down)）を含めて、熱処理プロセスの全拡散長さは、式（２）及び（３）、並びに、熱処理の温度上昇部分(temperature ramping portion)について式（２）及び（３）を積分する数的又は系統的拡張方法(expansion methods)を用いて、熱処理プロセスの各部分についておよその拡散長さを計算することによって求めることができる。それから、熱処理の個々の部分の拡散長さを積分に加えて、全拡散長さが得られる。例えば、本発明の１つの態様において、理想的析出ウエハの温度は、約７５０℃から約８５０℃へ約１０℃／分の割合（昇温速度）で上昇させ、８５０℃に約１．１時間維持し、７５０℃へ約１０℃／分の割合で降下させる。表Ｉに示すように、全体の累積拡散長さ（cumulative diffusion length)は約０．５１２μｍである。もう１つの態様において、理想的析出ウエハの温度は、約７５０℃から約９００℃へ約１０℃／分の割合で上昇させ、９００℃にて約０．２５時間保持し、７５０℃へ約１０℃／分の割合で降下させる。表ＩＩに示すように、全体の累積拡散長さは約０．５０８μｍである。同様に、式（１）及び（２）を用いて、ランプ・レート（昇温速度(ramp rate))、熱処理温度、及び保持時間などの種々の組合せを選択して、得られる全体の拡散長さが少なくとも約０．５μｍであって、空孔プロファイルに従って酸素を析出させ、酸素析出物を安定化させるのに十分な時間を提供することができる。
【００８０】
イオン注入アニーリング処理は一般に、ウエハを約１１００℃から約１４００℃へ約０．１時間〜約１２時間の範囲の時間で加熱する必要があるということに注意すべきである。酸素析出物は、イオン注入アニーリング後に残存するために、エピタキシャルデポジション後に残存することに要求されるよりも著しく大きく成長させることも必要となり得る；即ち、酸素析出物は、その析出物の平均断面積が少なくとも約４０ｎｍ、より好ましくは少なくとも約５０ｎｍ、場合によっては少なくとも約６０ｎｍのことさえあるように成長させることが好ましい。
【００８１】
酸素析出物がより高温でのイオン注入アニーリング後に残存するように、酸素析出物を成長及び安定化させるのに必要な臨界拡散長さは、実験的に求めることができる；即ち、理想的析出ウエハは、種々の安定化条件（即ち、熱処理温度及び時間）に付することができ、イオン注入アニーリングに付することができ、酸素析出物の得られる濃度を測定する分析を行って、析出物がイオン注入アニーリング後に残存することができるか否かを測定することができる。それから、イオン注入アニーリング後に残存するために必要とされる安定化条件に加熱されたウエハ中の酸素格子間原子についての拡散長さを、上式（２）及び（３）に入れて（代入して）、臨界拡散長さを測定することができる。
【００８２】
２次欠陥、例えば、プリズマティック転位ループ若しくはタングル(tangles)若しくは積層欠陥を生じさせるのに十分な寸法に酸素析出物が成長することが好ましい。有利であることは、酸素析出物が２次欠陥を生じさせるのに十分な寸法に成長したウエハは、その酸素析出物がその後に溶解（又は消失(dissolve))する場合であっても、その内部ゲッタリング能(intrinsic gettering ability)を保持する；即ち、２次欠陥は酸素析出物とは無関係に内部ゲッタリングサイトとして作用するということである。従って、２次欠陥を有するウエハを、存在する酸素析出物のすべてが溶解するように熱処理に付する場合、ウエハはなおも内部ゲッタリング能を有することになる。
【００８３】
一般に、そのような２次欠陥を生じさせることは、ウエハを少なくとも約８００℃、好ましくは少なくとも約９００℃、より好ましくは少なくとも約１０００℃又はそれ以上の温度に加熱し、その熱処理温度に、少なくとも約２時間、より好ましくは少なくとも約４時間、より好ましくは少なくとも約８時間、又は場合によっては約１６時間もの間、又はそれ以上の時間で維持することによって行うことができる。その熱処理時間は、一般に、より低い熱処理温度の場合には長くしたり、より高い熱処理温度の場合には短くしたりすることができる。２次欠陥、例えば、プリズマティック転位ループ若しくはタングル(tangles)若しくは積層欠陥の存在は、標準的検出方法、例えば透過型電子顕微鏡(ＴＥＭ）を用いて調べることができる。
【００８４】
最後に、上述のように、初期酸素濃度は酸素析出物の成長速度に影響を及ぼしており、より高い初期酸素濃度を有するウエハは、より大きな酸素析出物を生じさせる傾向がある。従って、特に大きな酸素析出物を所望するような用途において、初期酸素濃度は、少なくとも６×１０１７原子／ｃｍ３であり、より好ましくは少なくとも約７×１０１７原子／ｃｍ３であり、及び場合によっては約８×１０１７原子／ｃｍ３若しくはそれ以上の値であってもよい（ＡＳＴＭ標準Ｆ−１２１−８３）。
【００８５】
【表Ｉ】
2004533125.tif 000008
【００８６】
【表ＩＩ】
2004533125.tif 000009
【００８７】
IV．エピタキシャルデポジション
ウエハの全体に、又は別法としてウエハの一部のみにエピタキシャル層をデポジットすることができる。再び図６を参照すると、ウエハ１の前方表面３にエピタキシャル層がデポジットされていることが好ましい。特に好ましい態様において、エピタキシャル層は、ウエハの前方表面３の全体にデポジットされている。ウエハのいずれか他の部分にデポジットされているエピタキシャル層を有することが好ましいか否かは、意図するウエハの用途に依存する。大部分の用途について、ウエハのいずれか他の部分にエピタキシャル層が存在するか否かということは、あまり重要ではない。
【００８８】
チョクラルスキー法（Ｃｚ法）によって製造されたインゴットから切り出される単結晶シリコンウエハは、しばしばその表面にＣＯＰｓを有している。しかしながら、集積回路の製造に用いられるウエハは、本質的にＣＯＰｓが存在しない表面を有することが一般に要求される。本質的にＣＯＰｓが存在しない表面を有するウエハは、ウエハの表面にエピタキシャルシリコン層をデポジットすることによって製造することができる。そのようなエピタキシャル層はＣＯＰｓを埋めて、最終的に滑らかなウエハ表面を形成し得る。このことは、近年の科学研究における話題である（例えば、Schmolkeら、The Electrochem. Soc. Proc.、PV98-1巻、第855頁（1998年)；及び、Hirofumiら、Jpn. J. Appl. Phys.、第36巻、第2565頁（1997年）；２つの文献とも、参照することによってその記載事項を本明細書に含めることとする）。出願人らは、この発明において、少なくとも約０．１μｍの厚さのエピタキシャルシリコン層を用いることによって、ウエハ表面のＣＯＰｓを除去することができるということを見出した。好ましくは、エピタキシャル層は少なくとも約０．１μｍで、約２μｍ以下の厚みを有する。エピタキシャル層が約０．２５μｍ〜約１μｍの厚みを有することがより好ましく、約０．６５μｍ〜約１μｍの厚みを有することが最も好ましい。
【００８９】
ＣＯＰｓの除去に加えて、ウエハ表面に電気的特性を付与するためにエピタキシャル層を用いる場合には、エピタキシャル層の好ましい厚さは変化するということに注意すべきである。例えば、ウエハ表面近くのドーパント濃度プロファイルの精密な制御は、エピタキシャル層を用いることによって達成することができる。ＣＯＰｓを除去すること以外の目的にエピタキシャル層を用いる場合、そのような目的には、ＣＯＰｓ除去に用いるのに好ましい厚さよりも大きな厚みのエピタキシャル層が必要となることもある。そのような場合、追加的に所望する効果を達成するための最小の厚みを用いることが好ましい。ウエハ上により厚い層をデポジットすることは、一般に商業的要求はより低い。その理由は、より厚い層を形成するためには、より長いデポジション時間を必要とし、反応容器の清浄化をより頻繁に行うことが必要となるためである。
【００９０】
ウエハが、その表面にケイ素酸化物層（例えば、室温で空気にさらされた場合にシリコン表面に生成し、一般に約１０〜約１５オングストロームの厚みを有する自然の酸化物層、又は、理想的析出ウエハ処理の一部としてデポジットされた酸化物層）を有する場合、エピタキシャル層を表面にデポジットする前に、ウエハの表面からケイ素酸化物層を除去することが好ましい。本明細書において用いる場合、「ケイ素酸化物層」とは、酸素原子に化学的に結合しているケイ素原子の層を指している。一般に、そのようなケイ素酸化物層は、ケイ素原子１個あたり、約２個の酸素原子を有している。
【００９１】
本発明の好ましい態様において、ケイ素酸化物の除去は、ケイ素酸化物層が表面から除去されるまで、本質的にオキシダントをほとんど含まない雰囲気（最も好ましくはオキシダントが存在しない雰囲気）でウエハの表面を加熱することによって行うことが好ましい。特に好ましい態様では、ウエハの表面を少なくとも約１１００℃、より好ましくは少なくとも約１１５０℃の温度まで加熱する。この加熱は、貴ガス（例えば、Ｈｅ、Ｎｅ若しくはＡｒ）、Ｈ２、ＨＦ、ＨＣｌガス又はこれらの組合せを含む雰囲気にウエハの表面をさらしながら行うことが好ましい。雰囲気がＨＦガス、ＨＣｌガス、Ｈ２又はこれらの組合せを含むことがより好ましく、貴ガスを含む雰囲気はウエハ表面にピットを生じさせる傾向がある。雰囲気が本質的にＨ２を含むことが最も好ましい。Ｎ２を含む雰囲気を使用することもできるが、そのような雰囲気はそれ程好ましいものではない。それは、そのような雰囲気は表面に窒化物を形成して、これがその後の表面でのエピタキシャルデポジションの妨げとなる傾向を有するためである。
【００９２】
伝統的に、Ｈ２の存在下においてウエハを加熱することによってケイ素酸化物層を除去するエピタキシャルデポジションのプロトコルは、加熱するウエハを高温（例えば、約１０００℃〜約１２５０℃）に加熱した後、その温度で一定の時間（例えば、一般に約１０〜約９０秒間）ベークすることを必要とする。Ｈ２を含む雰囲気にて、ウエハの表面を約１１００℃（より好ましくは、約１１５０℃）に加熱する場合、その後のベーク工程を行うことなく、ケイ素酸化物層が除去され、これによってベーク工程が不必要なものとなるということが、本発明によって見出された。ベーク工程をなくすることは、ウエハの製造に要する時間を短縮することができ、従って商業的に望ましいことである。
【００９３】
本発明の好ましい態様では、ウエハ表面を加熱してケイ素酸化物層を除去し、その後、その表面をケイ素を含む雰囲気にさらして、その表面にエピタキシャル層をデポジットする。表面をケイ素を含む雰囲気にさらすことは、好ましくはケイ素酸化物層を除去した後約３０秒以下で、より好ましくはケイ素酸化物層を除去した後約２０秒以下で、最も好ましくはケイ素酸化物層を除去した後約１０秒以下で行う。特に好ましい態様では、ウエハ表面を少なくとも１１００℃（より好ましくは、約１１５０℃）に加熱し、ウエハ表面がその温度に達した後、その表面をケイ素を含む雰囲気に３０秒以下の時間でさらす。ウエハ表面がその温度に達した後、ケイ素を含む雰囲気にウエハ表面を２０秒以内でさらすことがより好ましく、ウエハ表面がその温度に達した後、ケイ素を含む雰囲気にウエハ表面を１０秒以内でさらすことが特に好ましい。ケイ素酸化物層を除去後、シリコンデポジションの開始を約１０秒間待つことによって、ウエハの温度を安定化させ及び均一にすることができる。
【００９４】
ケイ素酸化物層を除去する間、スリップ(slip)を生じさせない速度(rate)にてウエハを加熱することが好ましい。特に、ウエハの加熱が速過ぎると、ウエハに熱勾配(thermal gradient)が生じることになり、これは、ウエハ内に相互にシフトする（従って、スリップする）種々の面を生じさせるのに十分な内部応力（ストレス）を発生する。軽度にドープされたウエハ（例えば、ホウ素によりドープされ、約１〜約１０Ω―ｃｍの抵抗率を有するウエハ）は、特にスリップを受けやすいということが見出されている。この問題を防止するため、ウエハは、室温からケイ素酸化物除去温度まで、約２０〜約３５℃／秒の平均速度にて加熱することが好ましい。
【００９５】
エピタキシャルデポジションは、化学蒸着法（ＣＶＤ(chemical vapor deposition))によって行うことが好ましい。一般に、化学蒸着法には、エピタキシャルデポジション反応装置、例えばＥＰＩ ＣＥＮＴＵＲＡ（登録商標）反応装置（Applied Materials、Santa Clara、カリフォルニア）内で、ケイ素を含む雰囲気にウエハの表面をさらすことが含まれる。本発明の好ましい態様では、ケイ素を含む揮発性ガス（例えば、ＳｉＣｌ４、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨ３Ｃｌ又はＳｉＨ４）を含む雰囲気にウエハの表面をさらす。雰囲気はキャリヤーガス（最も好ましくはＨ２）を含むことが好ましい。１つの態様において、エピタキシャルデポジションの間のケイ素源は、ＳｉＨ２Ｃｌ２又はＳｉＨ４である。ＳｉＨ２Ｃｌ２を用いる場合、デポジションの間の反応装置圧力は、約５００〜約７００Ｔｏｒｒであることが好ましい。他方で、ＳｉＨ４を用いる場合、反応装置圧力は約１００Ｔｏｒｒであることが好ましい。最も好ましくは、デポジションの間のケイ素源はＳｉＨＣｌ３である。この場合は、他のケイ素源よりもより安価になり得る。更に、ＳｉＨＣｌ３を用いるエピタキシャルデポジションは、大気圧で行うことができる。このことは、真空ポンプを必要としないこと、及び、圧潰防止のために反応チャンバーを堅牢にする必要がないことという理由から、利点である。更に、安全面で呈される危険性がより少なくなり、反応装置チャンバーの中へのリークが生じるおそれが少なくなる。
【００９６】
エピタキシャルデポジションの間、ウエハ表面の温度を、ケイ素を含む雰囲気がウエハ表面に多結晶シリコンをデポジットすることを防止するのに十分な温度に維持することが好ましい。一般に、この間でのウエハ表面の温度は、少なくとも約９００℃である。表面の温度を、約１０５０℃〜約１１５０℃に維持することがより好ましい。表面の温度をケイ素酸化物除去温度に維持することが最も好ましい。
【００９７】
エピタキシャルデポジションの成長速度は、デポジションを大気圧下で行う場合には、約３．５μｍ／分〜約４．０μｍ／分であることが好ましい。このことは、例えば、約１１５０℃の温度にて、本質的に約２．５モル％のＳｉＨＣｌ３及び約９７．５モル％のＨ２からなる雰囲気を用いることによって達成することができる。
【００９８】
ウエハの意図する使用に、エピタキシャル層がドーパントを含むことが必要である場合、ケイ素を含む雰囲気もドーパントを含むことが好ましい。例えば、エピタキシャル層がホウ素を含むことが好ましい場合がしばしばある。そのような層は、例えば、デポジションの間の雰囲気中にＢ２Ｈ６を含ませることによって調製することができる。所望の特性（例えば、抵抗率）を得るために必要とされる雰囲気中のＢ２Ｈ６のモル分率は、いくつかのファクター、例えば、エピタキシャルデポジションの間における特定の基材からのホウ素外部拡散の量、反応装置及び基材中に汚染物質(contaminant)として存在するＰ−型ドーパント及びＮ−型ドーパントの量、並びに反応装置圧力及び温度等に依存することになる。出願人らは、約１１２５℃の温度及び約１気圧の圧力で、約０．０３ｐｐｍのＢ２Ｈ６（即ち、１,０００,０００モルのガス全体あたりで、約０．０３モルのＢ２Ｈ６）を含む雰囲気を用いて、約１０Ω−ｃｍの抵抗率を有するエピタキシャル層を首尾よく得ることができた。
【００９９】
所望の厚さを有するエピタキシャル層が一旦形成されると、貴ガス、Ｈ２又はこれらの組合せ、より好ましくはＨ２単独によって反応チャンバーからケイ素を含む雰囲気をパージする。その後、ウエハを約７００℃の温度に冷却して、エピタキシャルデポジション反応装置から取り出すことが好ましい。
【０１００】
常套のエピタキシャルデポジションのプロトコルには、一般に、エピタキシャルデポジションに続いて、エピタキシャルデポジション工程の間に生じた副生物を除去するための清浄化工程が含まれる。この工程は、そのような副生物が空気と反応する場合に得られる、時間に依存するヘイズ(haze)を防止するためのものである。更に、この工程では、ウエハ表面を不活性化（即ち、保護）しようとする、エピタキシャル層上のケイ素酸化物層を一般に形成する。常套のポスト―エピタキシャル―デポジション・クリーニング法には、例えば、この技術分野において当業者によく知られている種々の清浄化溶液のいずれかに、エピタキシャル表面を浸すことが含まれる。これらの溶液には、例えば、ピランハ(piranha)混合物（即ち、硫酸と過酸化水素との混合物)、ＳＣ−１混合物（即ち、"RCA standard clean 1"としても知られているＨ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２及びＮＨ４ＯＨの混合物)、ＳＣ−２混合物（即ち、"RCA standard clean 2"としても知られているＨ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２及びＨＣｌの混合物）が含まれる（例えば、W. Kern, "The Evolution of Silicon Wafer Cleaning Technology" J. Electrochem. Soc., Vol. 17, No.6, 1887-92 (1990年)参照のこと)。多くのそのようなポスト―エピタキシャル―デポジション・クリーニング工程は、高価な湿式清浄化装置、大量の超純粋な薬品、しばしば追加的な収率低下をもたらす追加のウエハハンドリングを必要とする。
【０１０１】
Ｖ．ＳＯＩ構造体の製造
「理想的析出」ハンドル層又はウエハを有するＳＯＩ構造体は、シリコンウエハを理想的析出ウエハプロファイルに付し、イオン注入プロセスを用いてウエハ表面の下側に窒化ケイ素又は二酸化ケイ素などの誘電層を注入することによって得ることができる。好ましくは、ウエハの表面の下側に分子状酸素イオン（Ｏ２＋）又は原子状酸素イオン（Ｏ＋）を注入して、ウエハの表面の下側に約０．０５μｍ〜約０．５μｍの酸化物層を形成し、その酸化物層は約０．０５μｍ〜約０．５μｍの厚みを有する。この方法は、一般に、ＳＩＭＯＸ（即ち、Ｓeparation by ＩＭplantation of ＯＸygen）と称される（例えば、米国特許第5436175号及びPlasma Immersion Ion Implantation For Semiconductor Processing, Materials Chemistry and Physics 46 (1996) 132-139参照、両刊行物共、引用することによってその内容を本明細書に含めることとする）。
【０１０２】
一般に、注入を行ったウエハはサーマルアニーリングに付して、デバイス層への損傷を修復し、注入した酸素がケイ素と化学的に結合して二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）層を形成する際に、注入した酸素を再分配(redistribute)させる。サーマルアニーリングの温度は、一般に、約１１００℃〜約１４００℃であり、好ましくは約１３００℃〜約１３５０℃であり、より好ましくは約１３００℃である。サーマルアニーリングの時間は、一般に、約０．１時間〜約１２時間、より好ましくは約６時間であり、デバイス層及び誘電層の両者に所望する特性に応じて変動し得る。ＳＯＩ構造体は、エピタキシャル層を有するデバイス層を更に有することになり得る。ウエハを理想的析出ウエハプロセスに付する工程又は誘電層を注入する工程の前又は後のいずれかに、基材の表面にエピタキシャル層をデポジットすることができる。
【０１０３】
本発明の種々の工程を実施するための正確な順序は、本発明の範囲から逸脱しない限り変更することができる。例えば、本発明の１つの態様では、シリコンウエハの表面に最初にエピタキシャル層をデポジットして、エピタキシャルウエハを形成する。その後、エピタキシャルウエハを理想的析出熱処理に付して、理想的析出エピタキシャルウエハを製造する。それから、理想的析出エピタキシャルウエハをイオン注入工程及びサーマルアニーリングに付して、ウエハ表面の下側に誘電層を生じさせ、シリコン・オン・オキシド構造体（ＳＯＩ構造体）を形成する。ここで、デバイス層はエピタキシャル層を有しており、ハンドル層は不均一な分布の空孔を有している。
【０１０４】
本発明のもう１つの態様では、最初にシリコンウエハを理想的析出熱処理に付して、理想的析出ウエハを製造する。その後、理想的析出ウエハの表面にエピタキシャル層をデポジットする。その後、理想的析出エピタキシャルウエハをイオン注入プロセス及びサーマルアニーリングに付して、ウエハ表面の下側に誘電層を生じさせ、ＳＯＩ構造体を形成する。この場合に、デバイス層はエピタキシャル層を有しており、ハンドル層は不均一な分布の空孔を有している。
【０１０５】
更にもう１つの態様では、シリコンウエハをイオン注入プロセスに付して、デバイス層、ハンドル層、及び前記デバイス層とハンドル層とを分ける誘電層を有するＳＯＩ構造体を製造する。その後、ＳＯＩ構造体を理想的析出熱処理に付して、ハンドル層が不均一な分布の空孔を有する理想的析出ＳＯＩ構造体を形成する。
【０１０６】
更にもう１つ態様では、シリコンウエハをイオン注入プロセスに付して、デバイス層、ハンドル層、及び前記デバイス層とハンドル層とを分ける誘電層を有するＳＯＩ構造体を製造する。その後、ＳＯＩ構造体を理想的析出熱処理に付して、理想的析出ＳＯＩ構造体を形成する。その後、デバイス層の表面にエピタキシャル層をデポジットするか、又は、ＳＯＩ構造体を理想的析出ウエハ処理に付する前に、ＳＯＩ構造体にエピタキシャル層をデポジットして、デバイス層がエピタキシャル層を有しており、ハンドル層が不均一な分布の空孔を有しているＳＯＩ構造体を形成する。
【０１０７】
本発明の各態様において、理想的析出熱処理には、上述したように、酸素析出及び安定化処理を含むことができる。酸素析出及び安定化処理は、２次欠陥を生じさせるのに十分なものであることが好ましい。特に、理想的析出熱処理は、エピタキシャルデポジション及び／又はイオン注入工程のいずれかの前に行う場合、酸素析出及び安定化処理を含むことが好ましい。更に、イオン注入の後のサーマルアニーリングは、本発明の範囲から逸脱しない限り、理想的析出熱処理及び／又はエピタキシャルデポジション工程の前又は後に行うことができる。即ち、理想的析出熱処理及び／又はエピタキシャルデポジション工程の前にイオン注入工程を行うこともできるし、理想的析出熱処理及び／又はエピタキシャルデポジション工程の後で、イオン注入工程後のサーマルアニーリングを行うこともできる。
【０１０８】
上述の事項を考慮すると、本発明のいくつかの目的が達成されることが理解できるであろう。本発明の範囲から逸脱しない限り、本発明の方法について種々の変更を行うことができるので、本明細書に含まれるすべての事項は、例示のためのものであって、限られた意味を意図するものではない。更に、本発明又は本発明の好ましい態様の要素を導入する場合、冠詞の”a”、”an”、”the”および”said”は１以上の要素があることを意味することを意図している。「含んでなる（有してなる）(comprising)」、「含む（有する）(including)」および「有する(having)」等の語は、挙げられている要素以外の付加要素が存在することも含めて、そのような意味であることを意図している。
【０１０９】
実施例
実施例１〜４は、本発明の理想的酸素析出プロセスについて説明している。これらの実施例は、限定する意味に解釈すべきではない。
実施例１
チョクラルスキー法によって、シリコン単結晶を引き上げ、スライス及び研磨を行って、複数のシリコンウエハを製造した。その後、これらのウエハを、表面酸化工程（Ｓ１)、窒素中またはアルゴン中でのラピッドサーマルアニーリング処理工程（Ｓ２）に付し、急冷し（Ｓ３)、そして表IIIに示す条件下での酸素安定化及び成長工程（Ｓ４）に付した。工程Ｓ１〜工程Ｓ４の前におけるウエハの初期酸素濃度（Ｏｉ)、工程Ｓ４の後でのウエハのバルクにおける酸素析出物密度（ＯＰＤ)、および工程Ｓ４の後での析出物のない領域の深さ（ＤＺ）も表IIIに示している。
【０１１０】
【表ＩＩＩ】
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【０１１１】
図７、図８および図９は、得られたウエハの断面を示す（これらの図は、２００倍の倍率で撮影された写真の拡大である）；試料４−７を図７に示し、試料４−８を図８に示し、試料３−１４を図９に示している。
さらに、試料４−７における結晶格子空孔の濃度を、白金拡散技法を使用してマッピングした。白金濃度のウエハ表面からの深さに対するプロット（０マイクロメートルの深さはウエハの前方表面に対応する）を図１０に示す。
【０１１２】
実施例２
チョクラルスキー法によって成長させたシリコンウエハに関して、本発明のプロセスが酸素濃度に比較的依存しないことを明らかにするために、異なる酸素濃度を有する３枚のウエハを、実施例１に記載する同じ系列の工程に付した。これらの各工程の条件、工程Ｓ１〜工程Ｓ４の前におけるウエハの初期酸素濃度（Ｏｉ)、工程Ｓ４の後でのウエハバルク中酸素析出密度（ＯＰＤ)、および工程Ｓ４の後におけるウエハ表面から測定されるデヌーデッドゾーン（ＤＺ）若しくは析出物のない領域の深さを表IVに示している。図１１、図２３および図１３は、得られたウエハの断面（これらの図は、２００倍の倍率で撮影された写真の拡大である）を示しており；試料３−４を図１１に示し、試料３−５を図１２に示し、試料３−６を図１３に示している。
【０１１３】
【表ＩＶ】
2004533125.tif 000011
【０１１４】
実施例３
本発明のプロセスが、酸素析出物安定化および成長工程（Ｓ４）のために使用される条件に比較的依存しないことを明らかにするために、同じ初期酸素濃度を有するウエハ（試料１−８）を、試料３−４に関する実施例２に記載する同じ系統の工程に付した。この場合に、酸素析出物安定化および成長工程（Ｓ４）として、市販の１６Ｍｂ  ＤＲＡＭプロセスを使用した。図１４は、得られたウエハの断面を示す（この図は、２００倍の倍率で撮影された写真の拡大である）。工程Ｓ４の後で、試料１−８および試料３−４は、匹敵し得るバルク酸素析出物密度（試料１−８の７×１０１０／ｃｍ３に対して、試料３−４の４×１０１０／ｃｍ３)、及び匹敵し得る析出物のない領域の深さ（約４０マイクロメートル）を有していた。
【０１１５】
実施例４
この実施例は、熱処理中に、バルクミクロ欠陥（ＢＭＤ）密度、即ち酸素析出化物の密度、並びに、雰囲気中の酸素濃度の増大によって得られるデヌーデッドゾーン（ＤＺ）の深さについて観察され得る傾向を例示する。３組の異なるウエハを、種々のプロセス条件下でのラピッドサーマルアニーリング処理に付した。Ａ組のウエハは１２００℃で３０秒間、窒素雰囲気下でアニーリング処理した；Ｂ組のウエハは同じ条件下で２０秒間アニーリング処理した；Ｃ組のウエハは１２００℃で３０秒間、アルゴン雰囲気下でアニーリング処理した。予備酸化工程は、本実施例では３組のウエハのいずれに対しても行わなかった。
以下の表Ｖに示すように、所定の組の中で各ウエハについて酸素分圧を増大させた。アニーリング処理が完了すると、各ウエハのＢＭＤ密度およびＤＺ深さを、この技術分野において標準的な手段で測定した。結果を以下の表Ｖに示す。
【０１１６】
【表Ｖ】
2004533125.tif 000012
ＮＤ＝測定されず
【０１１７】
上述のデータは、雰囲気中の酸素分圧が増大（又は上昇）すると、バルクミクロ欠陥の数密度が低下することを示している。さらに、酸素分圧が１０，０００ｐｐｍａに達すると、バルクミクロ欠陥の数密度は、本発明による事前のラピッドサーマルアニーリング処理を行わずに酸素析出熱処理に付されたウエハで観測されるバルクミクロ欠陥の数密度と区別することができない。
【０１１８】
以上の事項を考慮すると、本発明のいくつかの目的が達成されていることが理解されるであろう。
本発明の範囲から逸脱することなく、上記の構成およびプロセスにおいて、種々の変更を行うことできるので、以上の説明に含まれるすべての事項は、例示として解釈されるべきものであり、限定する意味に解釈されるべきものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】図１は、比ｖ／Ｇ０［式中、ｖは成長速度であり、Ｇ０は平均軸方向温度勾配である。］の値が増大するにつれて、自己格子間原子の初期濃度［Ｉ］及び空孔の初期濃度［ｖ］が変化する様子の例を示すグラフである。
【図２】図２は、所定の自己格子間原子初期濃度［Ｉ］について、温度Ｔが低下する際に、ΔＧＩ（凝集自己格子間原子欠陥を生じさせるために必要な自由エネルギーの変化）がどのように増大するかという例を示すグラフである。
【図３】図３は、Ｇ０の値が増大することによって、比ｖ／Ｇ０の値が低下するにつれて、インゴット又はウエハの半径に沿って、自己格子間原子の初期濃度［Ｉ］及び空孔の初期濃度［ｖ］がどのように変動するかという例を示すグラフである。ｖ／Ｉ境界において、空孔優勢型材料から自己格子間原子優勢型材料への遷移が生じることに注意されたい。
【図４】図４は、単結晶シリコンインゴット又はウエハの平面図であって、空孔（ｖ）優勢型材料の領域及び自己格子間原子（Ｉ）優勢型材料の領域、並びに、それら両者の間に存在するｖ／Ｉ境界をそれぞれ示している。
【図５】図５は、単結晶シリコンインゴットの長手方向断面図であって、インゴットの半径一定部分についての軸対称な領域を示している。
【図６】図６は、理想的析出ウエハプロセスを模式的に示す図である。
【図７】図７は、実施例１において説明するように処理したウエハ（試料４−７）の断面の写真である。
【図８】図８は、実施例１において説明する一連の工程に付されたウエハ（試料４−８）の断面の写真である。
【図９】図９は、実施例１において説明する一連の工程に付されたウエハ（試料３−１４）の断面の写真である。
【図１０】図１０は、実施例１において説明する一連の工程に付されたウエハ（試料４−７）について、表面からの深さに対する白金濃度（原子／ｃｍ３）の対数グラフである。
【図１１】図１１は、実施例２において説明する一連の工程に付されたウエハ（試料３−４）の断面の写真である。
【図１２】図１２は、実施例２において説明する一連の工程に付されたウエハ（試料３−５）の断面の写真である。
【図１３】図１３は、実施例２において説明する一連の工程に付されたウエハ（試料３−６）の断面の写真である。
【図１４】図１４は、実施例３において説明する一連の工程に付されたウエハ（試料１−８）の断面の写真である。
【図１】
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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１０】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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