(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶シリコンウエハであって、
中心軸、中心軸に垂直な前表面および後表面、周囲縁、および中心軸からウエハの周囲縁に延在する半径を有するシリコンウエハ基材であって、該後表面が、オキシドシールを有さず、化学蒸着工程誘発ハローを実質的に有さず、該シリコンウエハ基材がP型またはN型ドーパント原子を含んで成るシリコンウエハ基材；および
軸対称領域の抵抗率が10％未満で変化する、中心軸から周囲縁に半径方向に外向きに延在する軸対称領域を特徴とするシリコンウエハ基材の前表面上のエピタキシャルシリコン層であって、該軸対称領域の半径がシリコンウエハ基材の半径の少なくとも80％であり、該エピタキシャルシリコン層がP型またはN型ドーパント原子を含んで成るエピタキシャルシリコン層；
を有して成る単結晶シリコンウエハ。
【請求項２】
前表面および後表面が鏡面光沢を有する請求項1に記載の単結晶シリコンウエハ。
【請求項３】
軸対称領域の抵抗率が2％未満で変化する請求項1に記載の単結晶シリコンウエハ。
【請求項４】
軸対称領域の半径が、シリコンウエハ基材の半径の少なくとも90％である請求項1に記載の単結晶シリコンウエハ。
【請求項５】
軸対称領域の半径が、シリコンウエハ基材の半径の100％である請求項1に記載の単結晶シリコンウエハ。
【請求項６】
エピタキシャルシリコン層が0．1μm〜200μmの厚みである請求項1に記載の単結晶シリコンウエハ。
【請求項７】
エピタキシャルシリコン層が2μm〜30μmの厚みである請求項1に記載の単結晶シリコンウエハ。
【請求項８】
0．5mm x 0．5mmの局所表面領域上での厚み変化が、エピタキシャルシリコン層の厚みの1％未満である請求項６に記載の単結晶シリコンウエハ。
【請求項９】
2mm x 2mmの局所表面領域上での厚み変化が、エピタキシャルシリコン層の厚みの1％未満である請求項６に記載の単結晶シリコンウエハ。
【請求項１０】
10mm x 10mmの局所表面領域上での厚み変化が、エピタキシャルシリコン層の厚みの3％未満である請求項６に記載の単結晶シリコンウエハ。
【請求項１１】
シリコンウエハ基材およびエピタキシャルシリコン層が、100Ωcm〜0．005Ωcmの電気抵抗率を有する請求項1に記載の単結晶シリコンウエハ。
【請求項１２】
シリコンウエハ基材が0．01Ωcm〜0．03Ωcmの電気抵抗率を有し、エピタキシャルシリコン層が1Ωcm〜20Ωcmの電気抵抗率を有する請求項1に記載の単結晶シリコンウエハ。
【請求項１３】
シリコンウエハ基材が0．005Ωcm〜0．01Ωcmの電気抵抗率を有し、エピタキシャルシリコン層が1Ωcm〜20Ωcmの電気抵抗率を有する請求項1に記載の単結晶シリコンウエハ。
【請求項１４】
シリコンウエハ基材が、
前表面と後表面の間の、前表面および後表面に平行な、中央面；
前表面から中央面に向かって少なくとも10μmの距離D1で延在するウエハの領域を含んで成る前表面層；および
中央面から前表面層に延在するウエハの領域を含んで成るバルク層；
をさらに有して成り；シリコンウエハ基材が、
結晶格子空孔の不均一分布を有し、該分布において、（a）バルク層が、前表面層より高い結晶格子空孔濃度を有し、（b）結晶格子空孔が、中央面に、または中央面の近くに、結晶格子空孔のピーク濃度を有する濃度プロファイルを有し、（c）結晶格子空孔の濃度が、ピーク濃度の位置からウエハの前表面に向かってほぼ減少することを特徴とする；
請求項1に記載の単結晶シリコンウエハ。
【請求項１５】
D1が50μm〜100μmである請求項１４に記載の単結晶シリコンウエハ。
【請求項１６】
シリコンウエハ基材が、
前表面と後表面の間の、前表面および後表面に平行な、中央面；
前表面から中央面に向かって少なくとも10μmの距離D1で延在するウエハの領域を含んで成る前表面層；および
中央面から前表面層に延在するウエハの領域を含んで成るバルク層；
をさらに有して成り；シリコンウエハ基材が、
酸素析出物の不均一分布を有し、該分布において、（a）バルク層が、前表面層より高い酸素析出物濃度を有し、（b）酸素析出物が、中央面に、または中央面の近くに、酸素析出物のピーク濃度を有する濃度プロファイルを有し、（c）酸素析出物の濃度が、ピーク濃度の位置からウエハの前表面に向かってほぼ減少することを特徴とする；
請求項1に記載の単結晶シリコンウエハ。
【請求項１７】
D1が50μm〜100μmである請求項１６に記載の単結晶シリコンウエハ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は一般に、電子部品の製造に使用される半導体材料基材、特にシリコンウエハの製造に関する。本発明は特に、減少したオートドーピングおよびハローがない後表面を有するエピタキシャルシリコン層を有して成る単結晶シリコンウエハに関する。
【０００２】
（背景技術）
チョクラルスキー法で成長させる単結晶シリコンの製造において、先ず、多結晶シリコンを、ドーパントを使用するかまたは使用せず石英ルツボで溶融させる。多結晶シリコンが溶融し、温度が平衡に達した後に、種結晶をメルトに浸し、次に、石英ルツボを回転させながら引き上げて単結晶シリコンインゴットを形成する。次に、単結晶シリコンインゴットを個々のシリコンウエハにスライスし、それらを、ラッピング／研削、エッチングおよび研磨を包含するいくつかの処理工程にかけて、鏡面光沢の前表面を有する完成シリコンウエハを得る。前表面の研磨に加えて、多くのデバイス製造業者は、鏡面光沢の研磨後表面をも必要とする（そのようなウエハは一般に「両面研磨」と称される）。デバイス製造用の完成ウエハを製造するために、ウエハを、エピタキシャル蒸着工程のような化学蒸着工程にかけて、ウエハの前表面に一般に約0．1μm〜約200μmの厚さのシリコンの薄い層を形成し、それによって、デバイスをエピタキシャル層上に直接的に製造することができる。従来のエピタキシャル蒸着工程は、米国特許第5904769号および第5769942号に開示されている。
【０００３】
エピタキシャル蒸着工程は一般に、2つの段階を含んで成る。第一段階において、シリコンを蒸着室に装填し、サセプターの上に降ろした後、ウエハの前表面を、水素または水素／塩酸混合物のような清浄ガスに約1150℃で暴露して、「予備焼付け」し、シリコンウエハの前表面を清浄にし、該表面の自然オキシド（自然酸化物）を除去して、エピタキシャルシリコン層が前表面に連続的かつ均一に成長することを可能にする。エピタキシャル蒸着工程の第二段階において、ウエハの前表面を、シランまたはトリクロロシランのような蒸気シリコン源に約800℃またはそれ以上で暴露して、前表面にシリコンのエピタキシャル層を蒸着させ、成長させる。エピタキシャル蒸着工程の両方の段階において、シリコンウエハをエピタキシャル蒸着室にサセプターによって維持し、該サセプターは、該工程の間に一般に回転して、エピタキシャル層の均一な成長を確実にする。サセプターは一般に高純度グラファイトから成り、グラファイトを完全に覆う炭化珪素層を有し、高温工程の間にグラファイトから周囲の環境に放出される鉄のような汚染物の量を減少させる。エピタキシャル成長工程において使用される一般的なサセプターは当分野で既知であり、米国特許第4322592号、第4496609号、第5200157号および第5242501号に開示されている。
【０００４】
装填工程の間に、ウエハをサセプター上に降ろすと共に、ガスが従来のサセプターとウエハの間に捕捉され、その結果、ウエハが「浮動」し、意図しない位置においてサセプター上に滑り込む（例えば、窪んだ「ポケット」から部分的に出ている）。これは、不均一なエピタキシャル成長を生じうる。さらに、予備焼付け段階の間に、少量の清浄ガス、例えば水素が、ウエハとサセプターの間のウエハの縁の周囲、およびウエハとサセプターの間のスペースに滲出（effuse）しうる。ウエハの後表面をオキシド層でシールする場合（一般に約3000Å〜約5500Åの厚み）、滲出水素がオキシド層と充分に反応せず、層にピンホールを形成するか、またはオキシド層を完全に除去する。後表面が、多くのデバイス製造業者によって所望されるエッチング（蝕刻）または研磨された表面であり、薄い自然オキシド層（一般に約15Å〜約30Å）だけを有する場合、水素または水素／塩酸混合物は一般に、清浄ガスがウエハのまわりに滲出する場所である後表面の外縁の近くの自然オキシド層を完全に除去し、自然オキシド層にピンホール開口を形成し、エッチングがウエハの外縁から内側に移動すると共にシリコン表面を露出させる。これらのピンホールは一般に、ウエハの周囲縁の内側の環状領域に形成される。
【０００５】
エピタキシャル蒸着工程の間に、少量のシリコン含有源ガスも、ウエハとサセプターの間のウエハの縁のまわり、およびウエハとサセプターの間のスペースに滲出しうる。ウエハの後表面がオキシドシールされている場合、シリコン皮膜の核形成および成長は実質的に抑制される。自然オキシド層が清浄ガスによって完全にエッチングされた領域において、シリコンの平滑連続層が成長する。しかし、清浄ガスが自然オキシド層を完全に除去していない領域においては、自然オキシド層のピンホールがシリコンウエハを露出させ、シリコン含有源ガスをピンホール内のシリコンに付着させ、エピタキシャル蒸着の間にウエハ後表面に不均一シリコン皮膜を形成させる。従って、自然オキシド層だけを有するエッチングまたは研磨後表面を有するウエハに関して、予備焼付け段階の間に自然オキシド層に形成されたピンホールは、後表面に、明るい照明下に曇って見える不連続シリコンの成長を生じうる。ウエハの後表面におけるこの曇り（もや）または「ハロー」は、約0．5μmの直径および約10nmの高さのシリコンの小さい膨らみ（growths）または隆起（bumps）から成る。これらのシリコンの膨らみは、光を散乱させ、曇りを生じ、デバイス処理の間にウエハの後表面を検査する機械画像および光学高温測定システムを妨げるので好ましくないと考えられる。ハローは特に、明るい光の下、および、両面研磨ウエハの鏡面光沢後表面におけるレーザーサーフィススキャナーによって、肉眼で見ることができる（図12A参照）。これに対して、単表面研磨ウエハの比較的粗い後表面は、反射光の有意な程度の拡散散乱を生じ、ハローの発生を減少させる。
【０００６】
エピタキシャルシリコン層の高温成長の間に出会う他の問題は、高温予備焼付けおよびエピタキシャル成長段階の際の、シリコンウエハの後表面におけるホウ素または燐のようなドーパント原子の外方拡散である。従来のサセプターの場合、後表面から外方拡散するドーパント原子は、ウエハの縁とサセプターの間に、ウエハの前表面に向かって滲出することができる。これらのドーパント原子は、成長しつつある蒸着層に組み込まれて汚染し、ウエハの縁の近くの抵抗率均一性を減少させる。シリコンウエハの後表面がオキシドシールされている場合、ドーパント原子は、後表面から実質的に外方拡散しない。しかし、エッチングまたは研磨後表面を有するシリコンウエハは、エピタキシャル蒸着工程の間の後表面からのドーパント原子の外方拡散を受け、それによって、好ましくない前表面のオートドーピングを生じる。
【０００７】
後表面ハローおよびオートドーピングを除去する試みに関して、いくつかの提案がなされている。後表面ハローを除去するために、Nakamura（日本国未審査特許出願第11−16844号）は、ウエハをエピタキシャル反応器に装填する10日前までに、後表面のフッ化水素ストリップおよび／または高温水素アニール工程を行うことを開示している。該方法は、処理工程を増やし、蒸着工程の複雑さおよびコストをかなり増加させる。Deatonら（米国特許第5960555号）は、パージガス流れをウエハの縁に誘導するウエハの縁に沿ったビルトインチャンネルを有するサセプターを使用することによって、前表面反応性源ガスが、ウエハ後表面に滲出するのを防止する方法を開示している。この方法は、現在のエピタキシャル蒸着室の実質的改変を必要とし、増加したパージガス流れを使用し、これによって、パージガスが前表面に漏出し、源ガスと混合し、得られたエピタキシャル皮膜を崩壊しうる。
【０００８】
Hoshi（日本国未審査特許出願第11−87250号）は、オートドーピングを減少させるために、サセプターの縁で真空吸引して、サセプターの縁のフッ素ドーパントを排出し、オートドーピングを防止することを開示している。この方法は、ウエハの縁の均一性および厚さに影響を与え、現在のエピタキシャル蒸着システムに実質的な改変を加えることを必要とする。Nakamura（日本国特許出願第10−223545号）は、サセプターの縁に溝を有し、それによって、外方拡散したドーパント原子が、溝を通って下に行き、排出管（exhaust）に入る改変サセプターを開示している。この方法も、かなりの量の蒸着ガスをウエハの後表面の下方に排出させ、前記のハロー作用ならびに排出システムの早期腐蝕および安全性の問題を生じうる。
【０００９】
従って、現在、エピタキシャル蒸着工程の間の、シリコンウエハの後表面におけるハロー作用、および後表面からのドーパント外方拡散に関連したオートドーピング問題を抑制する方法は満足のゆくものではない。従って、半導体工業において、エピタキシャル蒸着工程の間の、ハロー作用、およびシリコンウエハの前表面の好ましくないオートドーピングを解決する簡単かつ原価効率的な方法が求められている。
【００１０】
（発明の開示）
従って、本発明の目的は、（a）気相オートドーピングによって本質的に影響を受けていないエピタキシャル表面を有し、（b）ハローがない後表面を有する、単結晶シリコンウエハを提供することである。
【００１１】
従って、簡単に言えば、本発明は、中心軸、中心軸にほぼ垂直な前表面および後表面、周囲縁、および中心軸からウエハの周囲縁に延在する半径を有して成る単結晶シリコンウエハに関する。ウエハの後表面は、オキシドシールを有さず、化学蒸着工程によって誘発されるハローを実質的に有さない。さらに、シリコンウエハ基材は、P型またはN型ドーパント原子を含んで成る。単結晶シリコンウエハは、シリコンウエハ基材の前表面におけるエピタキシャルシリコン層をさらに有して成る。エピタキシャルシリコン層は、中心軸から周囲縁に向かって半径方向に外向きに延在する、抵抗率が実質的に均一な軸対称領域を特徴とする。軸対称領域の半径は、基材の半径の少なくとも約80％である。エピタキシャルシリコン層も、P型またはN型ドーパント原子を含んで成る。
【００１２】
本発明は、化学蒸着室において、シリコンウエハ基材上にエピタキシャルシリコン層を成長させる方法にも関する。該方法は、シリコンウエハ基材の前表面、およびシリコンウエハ基材の実質的に全後表面を、清浄ガスに接触させて、シリコンウエハ基材の前表面および後表面からオキシド層を除去することを含んで成る。オキシド層を除去した後、シリコンウエハ基材の前表面にエピタキシャル層を成長させる。エピタキシャル層の成長の間に、パージガスを化学蒸着室に導入して、エピタキシャルシリコン層に組み込まれるシリコンウエハ基材の後表面からの外方拡散ドーパント原子の数を減少させる。
【００１３】
本発明は、化学蒸着工程によってエピタキシャルシリコン層を成長させる間に、シリコンウエハを支持する装置にも関する。該装置は、サセプター上にシリコンウエハを支持する大きさおよび形態にされたサセプターを有して成る。サセプターは、シリコンウエハとぼほ平行に向き合う関係にある、約0．2開口／cm2〜約4開口／cm2の開口密度を有する表面を有する。開口は、流体が該表面を通過して流れて、シリコンウエハの後表面と流体とが接触しうるようにする。
【００１４】
本発明は、エピタキシャルシリコン層を、前表面および後表面を有するシリコンウエハ基材上に成長させる、エピタキシャル蒸着工程に使用される装置にも関する。該装置は、室、シリコンウエハ基材を支えるウエハ支持デバイス、ならびにウエハ支持デバイスおよびシリコンウエハ基材を支える回転手段を有して成る。ウエハ支持デバイスは、流体が、シリコンウエハ基材の前表面、およびシリコンウエハ基材の実質的に全後表面と接触することを可能にする。該装置は、発熱要素、清浄ガス、源ガスおよびパージガスを装置に入れるガス入口、および前記のガスを装置から出すガス出口をさらに有して成る。
【００１５】
本発明の他の目的および特徴は、一部は明らかであり、一部は下記に示す。
【００１６】
好ましい実施態様の詳細な説明
本発明によって、実質的にオートドーピングのない、エピタキシャルシリコン層を蒸着させた前表面、ならびにオキシドシールおよびハローのない後表面を有して成る単結晶シリコンウエハを開発した。
【００１７】
A．シリコンウエハ基材
本発明の出発材料は、チョクラルスキー結晶成長法の一般的改変法によって成長させた単結晶インゴットからスライスした単結晶シリコンウエハ基材であるのが好ましい。酸素を含有しないウエハ基材が必要とされる場合、フロート−ゾーン（float−zone）結晶成長法の一般的改変法によって成長させた単結晶インゴットから出発材料をスライスするのが好ましい。シリコンインゴットの成長、一般的シリコンスライシング、ラッピング、エッチングおよび研磨の方法は、当分野で既知であり、例えば、F．  Shimura，  Semiconductor  Silicon  Crystal  Technology（Academic  Press，  1989）、およびSilicon  Chemical  Etching（J．  Grabmaier編、Springer−Verlang，  New  York，  1982）に記載されている。
【００１８】
図1を参照すると、単結晶シリコンウエハ1は、中心軸8、該中心軸にほぼ垂直な前表面3および後表面5、前表面と後表面の間の仮想中央面（仮想中心面）7、前表面3および後表面5に接合する周囲縁、ならびに中心軸から周囲縁2に延在する半径9を有するのが好ましいウエハ基材4を有して成る。後表面は、オキシドシールを有さない。シリコンウエハは一般にいくらかの全厚み変化（TTV）、歪みおよび湾曲を有するので、前表面上の全ての点と後表面上の全ての点の間の中心点は、厳密には平面にならないことに注意すべきである。しかし、実際には、全厚み変化、歪みおよび曲がりは一般に極めて少ないので、極めて近似的に、中心点は、前表面と後表面にほぼ等距離の仮想中央面になると言える。
【００１９】
ウエハに1種類またはそれ以上のドーパントを含有させて、ウエハに種々の所望の特性を与えることができる。例えば、ウエハは、P型ウエハ（即ち、周期表の第3族からの元素、例えば、ホウ素、アルミニウム、ガリウムおよびインジウム、最も一般的にはホウ素でドーピングされたウエハ）、またはN型ウエハ（即ち、周期表の第5族からの元素、例えば、燐、ヒ素、アンチモン、最も一般的には燐でドーピングされたウエハ）であることができる。ウエハは、約100Ωcm〜約0．005Ωcmの抵抗率を有するP型ウエハであるのが好ましい。ホウ素をドーピングしたシリコンについては、前記の抵抗率値はそれぞれ約1.33x1014原子／cm3〜約2x1019原子／cm3のドーパント濃度に対応する。特に好ましい実施態様において、ウエハは、約20Ωcm〜約1Ωcmの抵抗率を有するP型ウエハ（一般にP−−シリコンと称される）である。他の特に好ましい実施態様において、ウエハは、約0．01Ωcm〜0．005Ωcmの抵抗率を有するP型ウエハ（一般にP＋＋−シリコンと称される）である。他の特に好ましい実施態様において、ウエハは、約0．03Ωcm〜0．01Ωcmの抵抗率を有するP型ウエハ（一般にP＋−シリコンと称される）である。
【００２０】
チョクラルスキー法を使用して製造したウエハは、一般的に、約5x1017原子／cm3〜約9x1017原子／cm3（言い換えれば、約10ppm〜約18ppm（即ち、ウエハ中の全原子1，000，000個につき、約10個〜約18個の酸素原子）（ASTM標準規格F−121−80）、最も一般的には、約6x1017原子／cm3〜約8．5x1017原子／cm3（即ち、約12ppm〜約17ppm）の酸素濃度を有する。
【００２１】
B．エピタキシャルシリコン層
本発明によって製造される単結晶シリコンウエハは、エピタキシャルシリコン層を蒸着させた表面を有して成る。エピタキシャル層は、ウエハ全体に蒸着させてもよく、またはウエハの一部だけに蒸着させてもよい。図1を参照すると、エピタキシャル層10が、ウエハの前表面3、好ましくはウエハの前表面3全体に蒸着される。エピタキシャル層をウエハの他の部分に蒸着させるのが好ましいかどうかは、ウエハの意図する使用に依存する。大部分の用途において、ウエハの他の部分におけるエピタキシャル層の存在または不存在は限定されない。
【００２２】
チョクラルスキー法によって製造したインゴットからスライスした単結晶シリコンウエハは、それらの表面に、結晶由来ピット（COP）を有する場合が多い。しかし、集積回路の製造に使用されるウエハは一般に、COPを本質的に有さない表面を有することが要求される。COPを本質的に有さない表面を有するウエハは、エピタキシャルシリコン層をウエハの表面に蒸着させ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、COPをふさぎ、最終的に平滑ウエハ表面を形成する。これは、最近の化学研究の論題である。Schmolkeら、The  Electrochem．  Soc．  Proc．、  第98−1巻、p．855（1998）；Hirofumiら、Jpn．  J．  Appl．  Phys．、第36巻、p．3565（1997）参照。一般に、ウエハ表面のCOPは、少なくとも約0．1μmのエピタキシャルシリコン層の厚みを使用することによって除去される。好ましくは、エピタキシャル層は約0．1μm以上および約2μm未満の厚みを有する。より好ましくは、エピタキシャル層は、約0．25μm〜約1μm、最も好ましくは約0．5μm〜約1μmの厚みを有する。
【００２３】
COPを除去することに加えて、別の目的にエピタキシャル層を使用する場合、そのような目的は、COPを除去するのに使用される好ましい厚みより厚いエピタキシャル層厚みを必要とすることもある。例えば、COPを除去することに加えて、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使用する場合、エピタキシャル層の厚みは、最大約200μmである。一般に、電気的特性を付与するために蒸着されるエピタキシャル層の厚みは、約1μm〜約100μm、好ましくは約2μm〜約30μmである。最少限の厚み（例えば約3μm）で付加的所望作用を得るのが、より好ましい。
【００２４】
エピタキシャル層の厚みは均一であるのが好ましい。ウエハの全表面における厚みの均一性は、目標の厚みの約1％未満〜約5％未満であるのが好ましい。従って、目標の厚みが約3μmである場合、全ウエハ表面の厚みの変化は、約30nm未満〜約150nm未満であるのが好ましい。より好ましくは、全ウエハ表面の厚みの変化は、約30nm未満〜約100nm未満である。エピタキシャル層の厚みは、Fourier  Transform赤外分光測定法（FTIR）を使用して、ウエハ表面のいくつかの点において一般に測定される。例えば、FTIRを使用して、ウエハの中心近く、および周囲縁に近い4点（例えば、周囲縁から内向きに5〜10mmで約90°離れた点）で、エピタキシャル層の厚みを測定する。
【００２５】
本発明のウエハを特徴付ける第二の方法は、「ナノトポグラフィー」と一般に称されるウエハの表面の高さの変化（局部表面領域における厚みの変化）である（例えば、ウエハ表面は、0．5mm x 0．5mm、2mm x 2mmまたは10mm x 10mmの仮想正方形に分割しうる）。ナノトポグラフィーは主として、ラッピング、エッチングおよび研磨のようなウエハ処理によるが、エピタキシャル層の厚みの変化も重大な原因である。フォトリソグラフィー（写真平版）の臨界特徴サイズが減少し続けると共に、シリコンウエハはより厳しいナノトポグラフィー基準を満たさなければならない（現在、最新技術の臨界特徴サイズは約0．15μm〜約0．18μmである）。エピタキシャルシリコン層のナノトポグラフィーの変化は、その大部分が、エピタキシャル蒸着工程の間のウエハの不均一加熱によって生じるウエハにおける熱勾配によるものである。不均一加熱の重大な原因は、サセプターにおける比較的大きいリフトピンホールであり、該ピンホールはリフトピンホールの直ぐ上のウエハの領域を周囲の材料と異なる温度に加熱させる。リフトピンを構成する材料（例えば、グラファイト、炭化珪素および石英）も、リフトピンの上方のウエハの領域を異なる温度に加熱させる。温度差は、エピタキシャル層を異なる速度で成長させて、ピンマークとして一般に知られている局部的厚み変化（例えば、40nm、60nmまたはそれ以上）を生じる。
【００２６】
本発明の1つの実施態様において、0．5mm x 0．5mm領域のナノトポグラフィーは、好ましくは、エピタキシャル層の目標厚みの約1％未満、より好ましくは該目標厚みの約0．7％未満、さらに好ましくは該目標厚みの約0．3％未満である。従って、3μmのエピタキシャル層については、0．5mm x 0．5mm領域のナノトポグラフィーは、好ましくは約30nm未満、より好ましくは約20nm未満、さらに好ましくは約10nm未満である。本発明の他の実施態様において、2mm x 2mm領域のナノトポグラフィーは、好ましくは、エピタキシャル層の目標厚みの約1％未満、より好ましくは該目標厚みの約0．7％未満、さらに好ましくは該目標厚みの約0．3％未満である。他の実施態様において、10mm x 10mm領域のナノトポグラフィーは、好ましくは、エピタキシャル層の目標厚みの約3％未満である。
【００２７】
C．エピタキシャル成長工程
前記のように、エッチングした後表面を有する単表面研磨ウエハ、および両面研磨ウエハは、前表面および後表面に自然オキシド層を有する。本発明によれば、エピタキシャル蒸着工程は、エピタキシャル層を前表面に蒸着する前に、ウエハの前表面および実質的に全後表面から自然オキシド層を除去することを含む。シリコンオキシド層の除去は、オキシダントを本質的に含有しない雰囲気（最も好ましくは、オキシダント不含雰囲気）において、シリコンオキシド層が表面から除去されるまでウエハの表面を加熱することによって行うのが好ましい。特に好ましい実施態様においては、ウエハの表面を少なくとも約1100℃の温度、より好ましくは少なくとも約1150℃の温度に加熱する。この加熱は、ウエハの全前表面および実質的に全後表面を、貴ガス（例えば、He、Ne、またはAr）、H2、HFガス、HClガス、またはそれらの組合せを含んで成る清浄ガスに暴露しながら行うのが好ましい。より好ましくは、清浄ガスは、H2、またはH2とHClの組合せを含んで成る。最も好ましくは、清浄ガスは、H2から本質的に成る。N2を含有する雰囲気を使用してもよいが、そのような雰囲気は、次に行う表面へのエピタキシャル蒸着を妨げる窒化物を表面上に形成するのであまり好ましくないことに注意すべきである。清浄ガスの流量は、少なくとも約10秒間にわたって、一般に約1L／分〜約50L／分であり、好ましくは約10L／分〜約20L／分である。
【００２８】
自然オキシド層を除去する清浄ガスへのウエハ後表面の暴露は、自然オキシド層のピンホールから生じるハロー作用を実質的に減少させるかまたは除去する。言い換えれば、エピタキシャル層を成長させる前に自然オキシドを除去することによって、ウエハ検査用の明るい光またはレーザーサーフィスキャナー下に肉眼でハローが見えないウエハ後表面を生じる。
【００２９】
自然オキシド層の除去の前またはその間に、スリップを生じない速度でウエハを加熱するのが好ましい。特に、ウエハの加熱が速すぎる場合、熱勾配が生じ、該熱勾配は、ウエハ内の種々の表面を相互に対して持ち上げるのに充分な内部応力を生じる（即ち、スリップ）。約750℃〜約800℃未満におけるウエハの急速加熱は、スリップの重大な原因ではないが、約800〜900℃から約1150〜1200℃へのウエハの急速加熱は、スリップを生じうる。軽度にドーピングされたウエハ（例えば、ホウ素でドーピングされ、約1Ωcm〜約100Ωcmの抵抗率を有するウエハ）はスリップを特に受けやすいことが分かった。この問題を避けるために、約800〜900℃から、シリコンオキシド除去温度に、約20℃／秒〜約35℃／秒の平均速度で、ウエハを加熱するのが好ましい。
【００３０】
ウエハの前表面および後表面から自然オキシド層を除去した後、清浄ガスの流れを停止し、反応室の温度を約600℃〜約1200℃、好ましくは少なくとも約1100℃、より好ましくは少なくとも約1150℃に調節する。次に、シリコン含有源ガスにウエハの前表面を接触させて、前表面にエピタキシャル層を蒸着させる。好ましくは、自然オキシドを除去してから30秒以内、より好ましくは、自然オキシド層を除去してから約20秒以内、最も好ましくは、自然オキシド層を除去してから約10秒以内で、前表面を源ガスに接触させる。シリコンオキシド層を除去した後、シリコン蒸着を開始するのを約10秒間待って、ウエハの温度を安定化し、均一にする。
【００３１】
エピタキシャル蒸着は、化学蒸着によって行うのが好ましい。一般的に言えば、化学蒸着は、エピタキシャル蒸着反応器、例えば、EPI  CENTURA（登録商標）反応器（Applied  Materials，  Santa  Clara，  CA）において、シリコンを含んで成る雰囲気にウエハの表面を暴露することを含む。本発明の好ましい実施態様においては、シリコンを含有する揮発性ガス（例えば、SiCl4、SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、またはSiH4）を含んで成る雰囲気にウエハの表面を暴露する。雰囲気は、キャリヤーガス（最も好ましくはH2）も含有するのが好ましい。1つの実施態様において、エピタキシャル蒸着の間のシリコン源は、SiH2Cl2またはSiH4である。SiH2Cl2を使用する場合、蒸着の間の反応器圧力は、約500〜約760トルであるのが好ましい。SiH4を使用する場合は、反応器圧力は約100トルであるのが好ましい。最も好ましくは、蒸着の間のシリコン源はSiHCl3である。これは、他のシリコン源よりかなり低価格である。さらに、SiHCl3を使用するエピタキシャル蒸着は、大気圧において行うことができる。これは、真空ポンプを必要とせず、反応室を崩壊防止のために堅固にする必要がないので有利である。さらに、危険性がほとんどなく、反応室への空気漏れの可能性が少ない。
【００３２】
エピタキシャル蒸着の間に、シリコンを含んで成る雰囲気が、多結晶シリコンを表面に蒸着させるのを防止するのに充分な温度に、ウエハ表面の温度を維持するのが好ましい。一般に、この間の表面温度は、少なくとも約900℃であるのが好ましい。より好ましくは、表面温度を約1050〜1150℃に維持する。最も好ましくは、表面温度をシリコンオキシド除去温度に維持する。
【００３３】
大気圧下に蒸着を行う場合、エピタキシャル層の成長速度は、好ましくは約3．5μm／分〜約4．0μm／分であるのが好ましい。これは、例えば、約1050℃〜1150℃の温度、約1L／分〜約20L／分の流速で、約2．5モル％のSiHCl3および約97．5モル％のH2から本質的に成る雰囲気を使用することによって行うことができる。
【００３４】
ウエハの意図する使用が、エピタキシャル層にドーパントを含有させることを必要とする場合、シリコンを含んで成る雰囲気もドーパントを含有するのが好ましい。例えば、エピタキシャル層がホウ素を含有するのが好ましい場合が多い。そのような層は、例えば、蒸着の間に雰囲気にB2H6を導入することによって製造できる。所望の特性（例えば抵抗率）を得るのに必要とされる雰囲気におけるB2H6のモル分率は、エピタキシャル蒸着の間の特定の基材からのホウ素の外方拡散の量、反応器および基材に汚染物として存在するP型ドーパントおよびN型ドーパントの量、ならびに反応器圧力および温度のようないくつかの要因に依存する。ウエハ基材と同様に、エピタキシャル層におけるドーパントの濃度を調節して、種々の抵抗率を得ることができる。例えば、約1125℃の温度、約1気圧の圧力で、約0．03ppmのB2H6を含有する雰囲気（即ち、1，000，000モルの全ガスに対して約0．03モルのB2H6）を使用して、約10Ωcmの抵抗率を有するエピタキシャル層が得られる。
【００３５】
シリコンウエハの前表面をシリコン含有源ガスに接触させると同時に、パ−ジガスを化学蒸着室に導入して、ウエハの前表面に成長するエピタキシャル層に組み込まれる、ウエハの後表面からの外方拡散ドーパント原子の数を減少させる。パージガスは、窒素、アルゴン、水素、トリクロロシランのようなシリコンを含有するガス、またはそれらの混合物を含んで成る。例えば、ASMによって製造されるEpsikon（登録商標）エピタキシャル反応器を使用する場合、パージガスは、エピタキシャル蒸着ガスと同じ組成（例えば、トリクロロシランと水素の混合物）であるのが好ましい。一般に、パージガスの流量は、約1L／分〜約50L／分、好ましくは約10L／分〜約20L／分である。
【００３６】
ウエハの実質的に全後表面をパージガスに暴露して、後表面からの外方拡散原子を前表面からそらし、それによって、基材の周囲縁に近い環状領域において、蒸着されつつあるエピタキシャル層へのそれらの組み込みを減少させるかまたは除去する。従って、エピタキシャル層の抵抗率は、オートドーピングによって実質的な影響を受けず、オートドーピングによる抵抗率の減少は、約10％未満、好ましくは約5％未満、より好ましくは約2％未満である。図1を参照すると、オートドーピングによって実質的な影響を受けないエピタキシャル層10の領域は、基材の半径9の長さの少なくとも約80％の半径11を有する、中心軸8から周囲縁2に半径方向に外向きに延在する軸対称領域6として特徴づけることができる。軸対称領域の半径11は、基材の半径9の長さの少なくとも約85％、90％、95％または100％であるのが好ましい。
【００３７】
所望の厚みを有するエピタキシャル層が一旦形成されると、シリコンを含んで成る雰囲気を、貴ガス、H2、またはそれらの組合せ、より好ましくはH2だけを使用して、反応室からパージするのが好ましい。次に、ウエハを、好ましくは、損傷を与えずに取り扱うことができる温度に冷却し（一般に約800〜900℃以下であるが、約900℃よりかなり高い温度でウエハを取り扱うことができる装置もある）、次に、エピタキシャル蒸着反応器から取り出す。
【００３８】
D．エピタキシャル蒸着反応器
前記のように、本発明のウエハは、下記の明確な数個の段階を統合したエピタキシャル蒸着工程よって製造される：（a）ウエハの前表面および後表面から自然オキシド層を除去し；（b）ウエハの前表面をシリコン含有源ガスに暴露することによって、ウエハの前表面にエピタキシャルシリコン層を成長させ；および（c）ウエハの後表面をパージガスに暴露する。単一エピタキシャル蒸着工程で前記のことを行うために、本発明のエピタキシャル蒸着反応器を改変して、ウエハの前表面および後表面への処理ガスの流動を可能にする。
【００３９】
一般に、エピタキシャル蒸着反応器は、石英で一般に製造された室、処理ガスを反応器に入れるガス入口、処理ガスを反応器から除去するガス出口、シリコンウエハの加熱用の発熱要素、ウエハを支えるサセプター、およびサセプターおよびウエハを支える回転手段を有して成る。本発明において、サセプターは、ウエハの前表面およびウエハの実質的に全後表面に流体を接触させるウエハ支持デバイスで置き換えられる。ウエハの前表面および後表面に流体を接触させることによって、装填の間の「浮動」を除くことができるので有利である。さらに、ウエハ支持デバイスは、エピタキシャル蒸着工程の予備焼付け段階に使用される清浄ガスが、シリコンウエハの実質的に全後表面に接触し、実質的に全自然オキシド層を化学的に除去することを可能にし、それによって、源ガスがシリコンウエハの後表面に接触する際のエピタキシャル層の成長の間に、平滑連続シリコン層が成長し、後表面におけるハロー作用が顕著に減少されるかまたは除去される。さらに、ウエハ支持デバイスは、エピタキシャル蒸着工程の間にウエハの後表面から外方拡散する、シリコンウエハに含有されるドーパント原子を、ウエハの前表面からパージガス流れに運び排出することを可能にする。外方拡散ドーパント原子の排出は、かなりの量のドーパントが、ウエハとサセプターの縁の間に滲出し、前表面と接触して、好ましくない前表面のオートドーピングを生じるのを防止する。
【００４０】
ウエハ支持デバイスは、処理ガス、特に清浄ガスおよびパージガスが、シリコンウエハ基材の後表面に接触しうるようにするどのような形態であってもよい。ウエハ支持デバイスは、例えば150mm、200mmおよび300mmまたはそれ以上のウエハを包含するどのような直径のシリコンウエハでも収容しうる大きさにすることができる。ウエハ支持デバイスは、従来材料、例えば、高温エピタキシャル蒸着工程の間にグラファイトから周囲環境に放出される汚染物の量を減少させるグラファイトを覆う炭化珪素またはガラス質炭素層を有する高純度グラファイトから構成することができる。ウエハ支持デバイスを構成するのに使用されるグラファイトは一般に少なくとも約99％、より好ましくは少なくとも約99．9％、最も好ましくは少なくとも約99．99％の純粋グラファイトである。グラファイトは、好ましくは約20ppm未満の合計金属、好ましくは、鉄、モリブデン、銅、およびニッケル、より好ましくは約5ppm未満の合計金属、特に、鉄、モリブデン、銅、およびニッケルも含有する。グラファイトを覆う炭化珪素またはガラス質炭素被膜は、一般に約75μm〜約150μm、好ましくは100μm〜約125μmの厚みを有する。グラファイトと同様に、炭化珪素またはガラス質炭素被膜は、約20ppm未満、好ましくは約5ppm未満の合計属濃度を有していなければならない。
【００４１】
本発明のエピタキシャル蒸着反応器は、ウエハの品質を向上させ、処理量を増加させる任意デバイスを有して成ってもよい。例えば、縁リング（edge  ring）を、シリコンウエハおよび／またはウエハ支持デバイスの周囲の外側に配置して、ウエハの縁を断熱し、および／または室に流入する処理ガスを、それらがウエハ表面と接触する前に予熱することによって、ウエハにおける温度均一性を向上させることができる。さらに、反応器は、シリコン含有源ガス流れとパージガス流れとの分離を向上させる仕切（dividers）を有して成ってもよい。サセプターと同様に、縁リングおよび仕切は一般に、炭化珪素およびガラス質炭素で被覆されたグラファイトから構成される。
【００４２】
E．有孔サセプター
1．ウエハが内環状棚に載る有孔サセプター
特定の形態または実施態様において、ウエハ支持デバイスは、有孔サセプターである。図2を参照すると、有孔サセプター12の断面図が示されている。有孔サセプター12は、前表面3および後表面5を有するシリコンウエハ基材を支えることができる内環状棚13を有する。有孔サセプター12は、複数の孔または開口15、16、17、18、19、20、21および22を有する多孔表面14を有する。後表面ロボットハンドリング（robotic  handling）を有する単一ウエハ反応器（例えば、Applied  Materialsによって製造されるCentura（登録商標）反応器）に使用される有孔サセプターは、ウエハリフトピンホール23、24および25（図示せず、図3参照）も必要とする。これに対して、ASMによって製造される単一ウエハEpsilon（登録商標）反応器、または手で装填されるバレル反応器に使用される有孔サセプターは、リフトピンホールを必要としない。「開口」および「孔」という用語は、本明細書において互換的に使用され、両方とも多孔表面14における開口通路を意味する。開口を有する多孔表面14は、シリコンウエハ基材4のすぐ下に配置される。本明細書において使用される「複数」という用語は、2つまたはそれ以上の孔を意味する。被膜を適用する前に、有孔サセプター12に孔15、16、17、18、19、20、21および22を開ける。エピタキシャル蒸着工程の予備焼付け段階の間に、孔15、16、17、18、19、20、21および22は、清浄ガスが、シリコンウエハ基材4の実質的に全後表面5に接触することを可能にして、清浄ガスが、シリコン基材4の後表面5の実質的に全ての自然オキシドと反応し、それらを除去しうるようにする。サセプター12の内環状棚13と接するシリコンウエハ基材4の後表面の部分は、ウエハとサセプターの間に清浄ガスが滲出する際に清浄ガスによって実質的にエッチングもされ、後表面の自然オキシド層を実質的に完全に除去する。エピタキシャル成長工程の間に、ウエハとサセプターの間に滲出し、後表面5に接触する源ガスが、シリコン表面に平滑に連続的に成長する際に、後表面5からの自然オキシドの除去は、シリコンウエハの後表面におけるハロー作用を有意に減少させるかまたは除去する。孔15、16、17、18、19、20、21および22は、エピタキシャル蒸着工程の高温清浄化段階およびエピタキシャル蒸着段階の際に、シリコンウエハ基材4の後表面から外方拡散するドーパント原子が、それらの孔を通って、パージガス流れまたは水素流れに排出され、シリコンウエハ基材4の前表面3から排出システムに入ることを可能にする。従って、エピタキシャル蒸着工程の間の、前表面のオートドーピングの有意な減少が達成される。
【００４３】
図3を参照すると、内環状棚13、および複数の孔を有する多孔表面14を有する有孔サセプター12の上面図が示されている。後表面ウエハハンドリングを有する反応器に使用される有孔サセプターは、多孔表面14上にウエハリフトピンホール23、24および25も必要とし、それらは、有孔サセプター12の下のリフトピン（図示せず）が、エピタキシャル蒸着工程の間および後に、シリコンウエハを有孔サセプター12に載せたり持ち上げたりすることを可能にする。縁リング27（図４を参照）は、有孔サセプター12の周囲を囲んで、シリコンウエハにおける温度均一性を確実にする。縁リング27は一般に、有孔サセプター12より約4cm〜約10cm大きい直径を有する。
【００４４】
シリコンウエハのすぐ下に配置される有孔サセプターの多孔表面の穴は、炭化珪素またはガラス質炭素被膜（サセプターに穴をあけた後にサセプターに適用される場合）が、穴を実質的にブロックするかまたは塞いで、穴を通る流体の流れを制限することがないような直径を有するのが好ましい。全体と通して一般に穴と称される開口は、正方形、スロット、菱形、または流体がそこを流れることができるどのような他の形であってもよいことを当業者は理解する。開口は、好ましくは約0．1mm〜約3mm、より好ましくは約0．1mm〜約1mm、最も好ましくは約0．5mm〜約1mmの幅を有する。開口の幅は、2つの角の最も短い距離、または開口が円形である場合は直径として定義される。エピタキシャル蒸着工程の予備焼付け段階の間に使用される清浄ガスが、シリコンウエハの実質的に全後表面に接触し、エッチングしうるように、有孔サセプターの穴の間隔をあける。約0．5mm〜約4cm、より好ましくは約2mm〜約2cm、最も好ましくは約6mm〜約1．5cmで有孔サセプターの穴の間隔あけることは、清浄ガスがシリコンウエハの実質的に全後表面に接触し、それによって、実質的に全ての自然オキシドを後表面からエッチングすることができる。サセプターの有孔表面の開口領域の合計パーセントは、有孔表面の全表面積の約0．5％〜約4％、より好ましくは有孔表面の全表面積の約1％〜約3％である。サセプターの有孔表面は、好ましくは約0．2穴／cm2〜約4穴／cm2、より好ましくは約0．8穴／cm2〜約1．75穴／cm2の密度を有する。本明細書において使用される「密度」という用語は、均一または不均一密度を意味する。
【００４５】
有孔サセプターの穴は、可能な限り小さい直径を有し、しかもその穴を通ってシリコンウエハの後表面に向かう流体の流れを炭化珪素またはガラス質炭素被膜が制限しないのが一般に好ましい。サセプターの穴が大きすぎる場合、後表面における局部的温度不均一性によって生じるウエハの前表面のナノトポグラフィーの問題が生じうる。有孔サセプターにおける大きい直径の穴は、シリコンウエハの下方に配置された加熱灯による後表面の直接照射によって、シリコンウエハの後表面にホットスポットまたはコールドスポットが発生しうる。これらのホットスポットまたはコールドスポットは、シリコンウエハの前表表面に温度勾配を形成し、シリコンウエハの前表面における不均一エピタキシャルシリコン成長を生じうる。エピタキシャル層の不均一成長は、ウエハの品質を顕著に低下させる。有孔サセプターの穴を斜角でサセプターに開けて、加熱灯による後表面の直接照射、および前表面における不均一エピタキシャル成長を生じるホットスポットまたはコールドスポットの形成の可能性をさらに減少させることができ、しかも、ガスがサセプターを通って後表面と接触しうるようにし、外方拡散したドーパント原子を後表面から除去しうるようにする。穴からのウエハの直接照射によるホットスポットまたはコールドスポットの形成およびシリコンウエハにおける温度勾配の発生の可能性をさらに減少し、リフトピンホールによって生じるホットスポットまたはコールドスポットを減少するかまたは除去するために、シリコンウエハの上方および下方の加熱灯の灯電力比率を調節して、灯からのバランスのとれた加熱を得ることができる。
【００４６】
図4を参照すると、本発明の有孔サセプター12を使用するエピタキシャル成長工程の間に使用されるエピタキシャル反応室30が示されている。有孔サセプター12は、回転支え31および32に取り付けられ、エピタキシャル蒸着工程の間に内環状棚13上のシリコンウエハ基材4を支える大きさおよび形態にされる。シリコンウエハ基材4は、有孔サセプター12の多孔表面14の穴15、16、17、18、19、20、21および22と間隔をあけた関係にある。リフトピンホール23は、リフトピン（図示せず）が、有孔サセプター12の多孔表面14を通ってシリコンウエハ基材4に接触できるようにし、それによって、エピタキシャル蒸着工程の前および後に、シリコンウエハ基材4を有孔サセプター12に載せたり持ち上げたりすることができる。エピタキシャル蒸着室30は、有孔サセプター12の上方および下方にそれぞれ配置された、エピタキシャル蒸着工程の間の加熱用の加熱灯配列33および34も有する。ガス入口35および36は、エピタキシャル蒸着工程の予備焼付け段階の間の清浄ガスの導入を可能にし、それによって、清浄ガスをシリコンウエハ基材4の上方および下方に導入して、シリコンウエハ基材4の前表面3および後表面5の自然オキシドの除去を向上させることができる。エピタキシャル成長段階の間に、ガス入口35は、シリコンウエハ基材4の上方を流れるシリコン含有源ガスを導入し、ガス入口36は、シリコンウエハ基材4の下方に水素または不活性ガスを導入して、シリコンウエハ基材4の後表面5をフラッシュし、外方拡散ドーパント原子が前表面に行かないようにする。図4に示すように、エピタキシャル蒸着室に導入されたガスは、シリコンウエハの前表面および後表面に平行に流れるのが好ましい（しかし、平行フローパターンは必要ではない）。そのようなフローパターンは、導入されたガスが、前表面に接触し、サセプター表面の穴を通ってサセプターを通過して、ウエハの後表面に接触することを可能にする。ガスは、シリコンウエハに平行に流れ、垂直に流れないので、シリコンウエハが、ウエハの縁と環状棚の縁の間に滲出するガスによって環状棚から持ち上げられて変形する可能性は、顕著に減少するかまたは除去される。ガス入口35および36から室30に導入されるガスは、出口37を通ってエピタキシャル蒸着室30から除去される。
【００４７】
有孔サセプターの穴は、清浄化段階の間に、清浄ガスが、有孔サセプターを通って、シリコンウエハの実質的に全後表面と接触することを可能にし、それによって、後表面に存在する自然オキシドが清浄ガスによって除去される。後表面からのこの自然オキシド除去は、エピタキシャル層の成長の間に源ガスと接触するシリコンウエハの後表面のどの部分でも平滑連続エピタキシャルシリコン層が成長することを可能にし、従って、後表面におけるハローの形成を実質的に除去する。さらに、有孔サセプターの穴は、不活性ガスまたは水素が、ウエハの後表面と接触することを可能にし、それによって、清浄化段階の間、およびエピタキシャル成長段階の間の両方において、後表面から外方拡散するドーパント原子をシリコンウエハから出口へ運び、従って、ウエハの前表面のオートドーピングの可能性を実質的に減少させる。
【００４８】
2．ウエハが多孔表面に載る有孔サセプター
本発明の選択的実施態様において、有孔サセプターを、シリコンウエハが多孔表面に直接的に載るような大きさおよび形態にし、それによって、図4に示す内環状棚13を除去する。図5を参照すると、シリコンウエハが多孔表面に直接的に載っている有孔サセプターの断面図が示されている。シリコンウエハ基材4の後表面5は、有孔サセプター40の多孔表面41に直接的に載っている。シリコンウエハ基材4の後表面5は、多孔表面41と直接的に接しているが、有孔サセプター40の下方に流れるガスは、穴42、43、44、45、46、47、48および49を通って多孔表面41を通過して、ウエハ基材4の実質的に全後表面と接触することができる。
【００４９】
3．ウエハが凹形多孔表面に載る有孔サセプター
他の選択的実施態様において、図5に示す本発明の有孔サセプターに変更を加えて、多孔表面を皿型にして、シリコンウエハの外縁だけが有孔サセプターに接するようにする。図6を参照すると、シリコンウエハが有孔サセプター50の多孔表面51に直接的に載っている有孔サセプター50の断面図が示されている。シリコンウエハ基材4の後表面5は、有孔サセプター50の多孔表面51に直接的に載っている。多孔表面51は、皿形にされ、それによって、シリコンウエハ基材4の外縁2は、多孔表面51に直接的に接し、シリコンウエハ基材4の後表面5の残りの部分は、多孔表面51と直接的に接していない。使用の間に、穴52、53、54、55、56、57および58は、それらを通ってウエハの後表面に行く流体の流れを可能にする。
【００５０】
本発明の有孔サセプターは、使用されるサセプターの形に関係なく、バレル、パンケーキおよびミニバッチ反応器を包含する種々のタイプの蒸着反応器と共に使用しうることを当業者は理解する。
【００５１】
F．延在リフトピンを有するサセプター
図7を参照すると、本発明の選択的実施態様において、ウエハ支持デバイスは、従来のサセプター60であり、該サセプターにおいて、少なくとも3つのリフトピン61、62、63は、全エピタキシャル蒸着工程（即ち、予備焼付けおよびエピタキシャル成長の間）を通して、延在した位置または上がった（up）位置に維持される。シリコンウエハをサセプター60より上に持ち上げることによって、予備焼付けの間に、エピタキシャル蒸着室30に洗浄ガスが導入され、ウエハ基材4の後表面5の自然オキシド層に接触して除去し、化学蒸着誘発ハローの形成を防止する。同様に、エピタキシャルシリコン層の成長の間に、エピタキシャル蒸着室30に導入されるパージガスは、後表面5から放出されるドーパント原子が前表面3に行かないようにし、エピタキシャルシリコン層のオートドーピングを防止する。
【００５２】
G．開放形ウエハ支持デバイス
本発明の選択的実施態様において、発熱要素からの直接的な照射にウエハの実質的に全後表面を暴露するようにウエハを支える（即ち、開放形ウエハ支持デバイス）。エピタキシャル蒸着室における開放形ウエハ支持デバイスの使用は、特定の用途に依存して好ましい場合がある。例えば、開放形ウエハ支持は、ウエハが所望の蒸着温度に速く到達しうるようにし、それによって処理量を増加させる。さらに、開放形ウエハ支持は、有孔サセプターより均一にウエハを加熱しうるようにし、より均一なエピタキシャル層（即ち、減少したナノトポグラフィー）を与える。
【００５３】
1．ピン支え
開放形ウエハ支持デバイスの1つの実施態様は、Steag（登録商標）SHS3000迅速熱アニーラーに使用されるデバイスと同様に、回転支えから延在する少なくとも3つのピンを有して成り、該ピンは、ウエハの周囲縁の内側でウエハの後表面に接して、エピタキシャル成長工程の間にウエハを支える。図8を参照すると、本発明のピン支えを使用する、エピタキシャル成長工程の間に使用されるエピタキシャル反応室30が示されている。3つのピン70、71および72は、回転支え74に取り付けられ、エピタキシャル蒸着工程の間にシリコンウエハ基材4を支える大きさおよび形態にされる。エピタキシャル蒸着室30は、ウエハ基材4の上方および下方にそれぞれ配置された、エピタキシャル蒸着工程の間の加熱用の加熱灯配列33および34も有する。ガス入口35および36は、エピタキシャル蒸着工程の予備焼き付け段階の間の清浄ガスの導入を可能にし、それによって、清浄ガスがシリコンウエハ基材4の上方および下方に導入されて、シリコンウエハ基材4の前表面3および後表面5の自然オキシド除去を向上させる。エピタキシャル成長段階の間に、ガス入口35は、ウエハ基材4の上方を流れるシリコン含有源ガスを導入し、ガス入口36は、ウエハ基材4の下方に水素または不活性ガスを導入して、シリコンウエハ基材4の後表面5をフラッシュし、外方拡散ドーパント原子が前表面3に行かないようにする。エピタキシャル蒸着室30は、室仕切75および76も有して成り、パージガスからの蒸着ガスの分離を向上させる。エピタキシャル蒸着室30は、支柱78および79上に縁リング77も有して成り、ウエハ表面の温度均一性を向上させる。
【００５４】
2．リング支え
図9を参照すると、選択的実施態様において、ウエハ支持デバイスは、Applied  Materialsによって製造されるCentura（登録商標）迅速熱処理装置に使用されるものと同様のリング支え80である。図10を参照すると、リング支え90は、ウエハ基材4を支える内環状棚91、および外環状段92を有して成るのが好ましく、該外環状段は、縁リングと極めて似た働きをして、ウエハの周囲縁を断熱し、反応ガスを予熱して、スリップを防止する。
【００５５】
H．本発明のエピタキシャル蒸着法の有効性
いくつかの実験を行って、本発明の単結晶ウエハを製造する本発明の方法および装置の有効性を評価した。例えば、一般的サセプターおよび有孔サセプターを使用して、約2．75μmの厚みのエピタキシャル層を、約0．005Ωcm〜約0．01Ωcmの抵抗率を有する直径200mmのホウ素ドーピングウエハ基材に蒸着した。図11を参照すると、後表面オキシドシールを有するウエハは、ウエハ表面において実質的に均一な抵抗率を有していたことがわかる。同様に、有孔サセプターを使用して、後表面オキシドシールを有さないウエハに蒸着したエピタキシャル層も、ウエハ表面において実質的に均一な抵抗率を有していた。しかし、一般的なサセプターを使用して、後表面オキシドシールを有さないウエハに蒸着したエピタキシャル層は、ウエハ表面において不均一な抵抗率を有していた（表面位置の関数としての抵抗率プロットの「W」形は、大部分が、抵抗率を許容範囲に維持するために周囲縁の近くのオートドーピングを補うために温度およびガス流れのような工程変数を操作したことによる）。そのような操作を行わなければ、抵抗率は、中心から、周囲縁から約10mmまでは実質的に均一であり、最後の10mmにおいて、オートドーピングによって抵抗率はかなり減少すると考えられる。例えば、周囲縁から内側に10mmにおいて、エピタキシャル層の抵抗率は、基材の抵抗率とエピタキシャル層の抵抗率との差に依存して、約10％〜約20％、または約50％またはそれ以上減少しうる。
【００５６】
図12Aを参照すると、Tencor（登録商標）SP1曇りマップは、後表面オキシドシールを有さないウエハにおける、従来のサセプターを使用してエピタキシャルシリコン層を蒸着することによって生じた後表面ハローの位置をはっきりと示している。これに対して、図12Bは、本発明の有孔サセプターを使用することによって、後表面オキシドシールを使用せずにハローが除去されることを示している。
【００５７】
図13Aを参照すると、ADE（登録商標）CR−83  SQMナノトポグラフィーマップは、従来のサセプターの使用によって、リフトピンホールの直ぐ上に、約60nmのナノトポグラフィーを有するエピタキシャル層を生じることをはっきりと示している。これに対して図13Bは、有孔サセプターの使用は、リフトピンホールの上方のエピタキシャル層のナノトポグラフィーを、約20nm未満にまで顕著に減少させることを示している。
【００５８】
種々の穴の大きさ、間隔および密度を有する有孔サセプターの3つの実施態様を、エピタキシャル蒸着工程の間に200mmの直径のシリコンウエハを支えることに関して評価した。各実施態様は、下部に向かって垂直にあけた約95mmの半径を有する筒形のほぼ等距離の穴を有していた。穴の数および大きさは、下記のように様々であった：有孔サセプターAは、約1．32mmの直径を有する274個の穴（約0．95穴／cm2の穴密度）を有し；有孔サセプターBは、約1．32mmの直径を有する548個の穴（約1．95穴／cm2の穴密度）を有し；有孔サセプターCは、約1．02mmの直径を有する274個の穴（約0．95穴／cm2の穴密度）を有していた。各実施態様は、サセプターの中心から約90mmの位置に、約120°の間隔をあけた、直径約8mmの3つのリフトピンホールも有していた。
【００５９】
前記の有孔サセプターを使用して、シリコンエピタキシャル層を有する多くのシリコンウエハを製造した。各ウエハは、後表面ハロー、および前表面のオートドーピングを有していなかった。現在までの結果は、ハローまたはオートドーピングに関して、穴密度の違いによって利益が得られるわけではないことを示している。しかし、エピタキシャルシリコンウエハ表面における減少したナノトポグラフィーは、サセプターC（小さい直径の穴を有するサセプター）を使用して製造したウエハにおいて観察された。特に、サセプターAおよびBを使用して成長させた約3μmの厚みのエピタキシャル層を有するウエハは、穴のすぐ上の表面に約20nmのナノトポグラフィーを示し、サセプターCを使用して製造したウエハは、約10nmまたはそれ以下のナノトポグラフィーを示した。
【００６０】
I．固有（イントリンシック）ゲッタリング単結晶シリコンウエハ
前記のように、チョクラルスキー法を使用して製造したウエハは、約10ppm〜約18ppmの酸素濃度を有する。さらに、シリコンの融点（即ち、約1410℃）から、約750℃〜約350℃への、単結晶シリコンインゴットの冷却速度に依存して、酸素析出物核形成中心を形成しうる。電子デバイスの製造に一般に使用される熱処理サイクルも、酸素の過飽和状態のシリコンウエハにおいて、酸素の析出を生じうる。析出物は、ウエハにおける位置に依存して、有害にも有益にもなりうる。ウエハの活性デバイス領域（即ち、一般に表面付近）に存在する酸素析出物は、デバイスの性能を損なう。しかし、ウエハのバルクに存在する酸素析出物は、ウエハと接触する好ましくない金属不純物を捕捉することができる。金属を捕捉するために、ウエハのバルクに存在する酸素析出物を使用することは、一般に内部または固有ゲッタリング（IG）と称される。
【００６１】
歴史的に、電子デバイスの製造工程は、酸素析出物を含有しないウエハの表面に近い領域（一般に、「デニューデッドゾーン（露出領域）」または「析出物不含領域」と称される）、およびIGの目的に充分な数の酸素析出物を含有するウエハの残りの部分（即ち、ウエハバルク）を有するシリコンウエハを製造するように設計された一連の段階を含む。露出領域は、例えば、（a）不活性ガス中、少なくとも約4時間にわたる高温（＞1100℃）での酸素外方拡散熱処理、（b）低温（600℃〜750℃）での酸素析出物核形成、および（c）高温（1000℃〜1150℃）での酸素（SiO2）析出物の成長のような、高−低−高の熱順序において形成される。例えば、F．  Shimura，  Semiconductor  Silicon  Crystal  Technology，  p．361−367（Academic  Press，  Inc．，  San  Diego  CA，  1989）（およびそれに引用されている文献）を参照。
【００６２】
しかし、最近では、進歩した電子デバイス製造法、例えばDRAM製造法は、高温処理工程の使用を最少限にしている。これらの製造法のいくつかは、露出領域および充分な密度のバルク析出物を得るのに充分な高温熱処理段階をまだ使用しているが、材料の許容範囲が狭すぎて、工業的に実現性のある製品にすることができない。現在の他の高度に進歩した電子デバイス製造法は、外方拡散段階を全く有さない。従って、活性デバイス領域における酸素析出物に関連した問題の故に、これらの電子デバイス製造業者は、それらの処理条件下に、ウエハのどこにも酸素析出物を形成し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、IGの可能性が失われる。
【００６３】
しかし、本発明は、ウエハ内における結晶格子空孔の鋳型の形成を可能にし、該鋳型は、ウエハを熱処理した際に、理想的な不均一な深さの酸素析出物の分布をウエハ内に生じる（全体として本発明に含まれる2000年6月15日に公開されたWO  00／34999参照）。一般に、結晶格子空孔の鋳型を形成するかどうかの判断は、ウエハ基材の組成に部分的に基づく。特に、ホウ素は酸素の析出を増加し、その結果、重度にドーピングされたP型基材（例えば、P＋およびP＋＋基材）は、充分な酸素析出物を形成するので、鋳型の形成は一般に必要ないが、軽度にドーピングされたP型基材（例えば、P−基材）は、IGの目的のために鋳型の形成を一般に必要とする。
【００６４】
図14は、本発明によって製造したウエハの加熱処理によって形成しうる1つのそのような酸素析出物分布を示す。この特定の実施態様において、ウエハ基材4（前表面3に蒸着したエピタキシャル層を有するかまたは有さない）は、酸素析出物95を含有しない領域93および93’（露出領域）を特徴とする。これらの領域は、前表面3および後表面5から、それぞれtおよびt'の深さで延在する。好ましくは、tおよびt'はそれぞれ約10μm〜100μm、より好ましくは約50μm〜約100μmである。酸素析出物不含領域93と93’の間に、実質的に均一な濃度の酸素析出物を含有する領域94が存在する。大部分の用途において、領域94における酸素析出物濃度は、少なくとも約5x108析出物／cm3、より好ましくは約1x109析出物／cm3である。図14の目的は、単に1つの本発明の実施態様を示すことによって、当業者に本発明を知らせるものであると理解すべきである。本発明は、その実施態様に限定されない。例えば、本発明を使用して、2つの露出領域93および93’を有する代わりに唯1つの露出領域93を有するウエハを製造することもできる。
【００６５】
結晶格子空孔の鋳型を形成するために、一般に、ウエハを先ず加熱し、次に、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、下記の通りである：（a）ウエハ全体に均一に分布する、結晶格子中の自己格子間原子および空孔対（即ち、Frenkel欠陥）を形成し、（b）ウエハに存在する不安定化した酸素析出物核形成中心を溶解する。一般に、より高い温度に加熱するほど、より多くのFrenkel欠陥が形成される。冷却段階の目的は、結晶格子空孔の不均一分布を生じさせることであり、該分布において、空孔濃度は、ウエハの中心かまたは中心付近で最大であり、ウエハの表面に向かって減少する。結晶格子空孔のこの不均一分布は、ウエハの表面付近の空孔の一部が冷却の間に表面に拡散し、それによって消滅し、その結果、表面付近における空孔の低濃度を生じることによって生じると考えられる。
【００６６】
大部分の用途において、ウエハを、少なくとも約1175℃の浸漬（soak）温度に加熱するのが好ましい。より好ましくは、約1200℃〜約1300℃、最も好ましくは約1225℃〜約1250℃の浸漬温度に加熱する。ウエハの温度が所望の浸漬温度に到達した際に、ウエハ温度を、所定時間にわたってその浸漬温度に維持する。好ましい時間は一般に約10秒〜約15秒である。一般的な現在の市販のエピタキシャル蒸着反応器において、ウエハを約12秒〜約15秒間にわたって浸漬温度に維持するのが好ましい。これに対して、一般的な現在の市販のRTA炉においては、ウエハを約10秒間にわたって浸漬温度に維持するのが好ましい。
【００６７】
一般に、雰囲気に露出させながらウエハを加熱する。本発明の1つの実施態様において、雰囲気は、H2OおよびH2を含んで成る酸化雰囲気である。しかし、より好ましくは、酸化雰囲気中のオキシダントは、少なくとも約300ppmの濃度で雰囲気に存在する酸素ガス（即ち、合計ガス1，000，000モルにつき300モルのO2）である。酸素濃度は、より好ましくは約300ppm〜約2000ppm、最も好ましくは約300ppm〜約500ppmである。酸化雰囲気の残りは、シリコン表面またはオキシダントと反応しないガスから本質的に成るのが好ましい。ガスの残りは、好ましくは貴ガスまたはN2、より好ましくは貴ガス、最も好ましくはArから本質的に成る。酸化雰囲気は、加熱の間に少なくともエピタキシャル表面に暴露するのが好ましい。より好ましくは、酸化雰囲気は、本質的にウエハの全表面に暴露する。
【００６８】
本発明の他の実施態様において、雰囲気は、本質的にオキシダントを含有しない。エピタキシャル反応器（以下に記載）において結晶格子空孔の鋳型を形成する場合、ウエハの表面の曇りを生じる傾向があるのもかかわらず、安全性の考慮（爆発を避ける）およびオキシダントと未反応クロロシランが接触する際に生じる粒子発生の故に、雰囲気は本質的にオキシダントを含有しないのが好ましい。オキシダントを本質的に含有しない雰囲気は、還元ガス（例えばH2）および／または不活性ガス（例えば、He、Ne、Ar、KrおよびXeのような貴ガス）を含んで成ることができる。雰囲気は、H2、Arおよびそれらの混合物から本質的に成るのが好ましい。
【００６９】
酸化雰囲気におけるウエハの熱処理の後に、ウエハを急速に冷却する。この冷却段階は、好都合なことに、熱処理を行ったのと同じ雰囲気で行うことができる。または、ウエハ表面と反応しない雰囲気で行うのも好ましい。ウエハを少なくとも約10℃／秒の速度で冷却するのが好ましい。より好ましくは少なくとも約15℃／秒、さらに好ましくは少なくとも約20℃／秒、最も好ましくは少なくとも約50℃／秒の速度でウエハを冷却する。結晶格子空孔が単結晶シリコンを通って拡散する温度範囲にウエハの温度が下がると共に、この急速冷却速度を使用するのが好ましい。一旦、結晶格子空孔が比較的移動性である温度の範囲を越えた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有意に影響を与えず、従って限定されない。一般に、結晶格子空孔は、約1000℃より高い温度で比較的移動性である。
【００７０】
特に好ましい実施態様において、ウエハの温度が、浸漬温度から、浸漬温度より約150℃低い温度に下がる際に、ウエハの平均冷却速度は、少なくとも約10℃／秒（より好ましくは少なくとも約15℃／秒、さらに好ましくは少なくとも約20℃／秒、最も好ましくは少なくとも約50℃／秒）である。他の特に好ましい実施態様において、ウエハの温度が、浸漬温度から、浸漬温度より約250℃低い温度に下がる際に、ウエハの平均冷却速度は、少なくとも約10℃／秒（より好ましくは少なくとも約15℃／秒、さらに好ましくは少なくとも約20℃／秒、最も好ましくは少なくとも約50℃／秒）である。
【００７１】
加熱および急速冷却は、例えば、高電力灯の列によってウエハを加熱する多くの市販の急速アニーリング（RTA）炉におい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、多くの炉は、ウエハを室温から1200℃に数秒間で加熱することができる。好適な市販の炉の例は、AG  Associated（Mountain  View，  CA）からの610型炉、およびApplied  Materials（Santa  Clara，  CA）からのCENTURA（登録商標）RTPである。
【００７２】
または、加熱および急速冷却は、エピタキシャル蒸着反応器においても行うことができ、但し、所望の冷却速度は反応器において到達しうるものとする。本出願人は、加熱および冷却段階を、EPI  CENTURA（登録商標）反応器で行えることを確認した。図15および図19を参照すると、そのような反応器は、ウエハを支えるサセプター101を有する。サセプター101は、ウエハリフト軸107の内腔106に滑動的に取り付けられたサセプター支持軸105のアーム103に固定的に取り付けられている。ウエハリフト軸は、反応器の下方ドーム（図示せず）の筒状開口部における垂直運動のために取り付けられている。サセプター支持軸105およびウエハリフト軸107を、必要に応じて一緒にかまたは独立に、垂直に動かす空気圧メカニズム（図示せず）を使用することができる。該メカニズムは、内腔106のサセプター支持軸105を回転させ、それによってサセプター101およびウエハを回転させるのにも使用できる。サセプターは、サセプターの開口に滑動可能に取り付けられて、それらの下方末端においてウエハリフト軸の止め111と係合する硬質ピン109を有する。ピン109の上方末端は、ウエハを支えることができる。一般に、ピン109は、反応器へのまたは反応器からの移動の間に、ウエハを支えるためだけに使用されている。
【００７３】
EPI  CENTURA（登録商標）反応器における熱処理のためにウエハを配置するために、例えば、硬質ピン109の間に適合する大きさにされるブレード113によって、ウエハを反応器に運ぶ（図19参照）。サセプター支持軸105およびウエハリフト軸107は、図15に示す交換位置から図16に示す定位置に、上向きに移動する。サセプター支持軸105の上向きの移動は、ピン109（ウエハリフト軸106と係合する）を、ウエハの後表面と係合させ、ブレード113からウエハを持ち上げる。次に、ブレードを反応器から除去する。図17を参照すると、次に、ウエハリフト軸107を静止させたまま、サセプター支持軸105をさらに上向きに移動させる。これは、サセプター101の上表面がウエハと接するまで、ピン109をサセプター101に対して下向きに滑らせる。次に、サセプター101はウエハを支える。一方、支持軸105は、サセプター101がリング115と共表面になるまで上向きに移動し続ける。共表面になった時に、サセプターは処理位置にある。次に、高電力灯の列（図示せず）を作動させて、ウエハを処理位置においてサセプター101で支えながらウエハを加熱する。ウエハが均一に加熱されるように、加熱の際にサセプター101およびウエハを回転させるのが好ましい。
【００７４】
結晶格子空孔が比較的移動性である温度において、EPI  CENTURA（登録商標）反応器におけるウエハの一般的な平均冷却速度（即ち、約10℃〜15℃／秒）は、RTA炉で得られる一般的平均冷却速度（即ち、約70℃〜100℃／秒）よりかなり遅くなる傾向があることがわかった。これは、一部分は、ウエハと接しているサセプター101（図17参照）が、加熱が終了した後にいくらかの時間にわたって熱いままであることによる。従って、冷却速度を速くするために、ウエハを、サセプター101からできるだけ遠い位置に移動させるのが好ましい。これは、加熱の終了後すぐに、サセプター支持軸105を、図18に示す交換位置に下げることによって行うことができる。ウエハは、ピン109だけで支えられているので、ウエハの実質的に全後表面および全前表面が、他の固体熱表面（ピン109以外）と接触しない。さらに、ウエハは、熱いサセプター101からできるだけ遠い位置に配置される。ウエハをサセプター101から持ち上げることによって、ウエハの冷却速度をほぼ2倍にすることができる（即ち、平均冷却速度が約10℃〜15℃／秒から約25℃〜約30℃／秒に増加する）。
【００７５】
選択的実施態様において、前記のピン支えまたはリング支えのような開放後表面ウエハ支持デバイスを有して成るエピタキシャル蒸着反応器において、所望の冷却速度を得ることができる。開放後表面ウエハ支持デバイスを使用することによって、サセプターの断熱作用を除去して、より急速にウエハを加熱し冷却することができる。特に、約25℃〜約30℃／秒の速度で一般に冷却するサセプターの上方にリフトピンで支えられたウエハに対して、ピン支えまたはリング支え上のウエハは一般に約70℃〜約100℃／秒の速度で冷却する。開放後表面ウエハ支持デバイスは、ウエハに損傷を与えうる、ピンにウエハを載せる付加的物理接触なしに、露出領域を形成する熱処理をエピタキシャル蒸着工程に統合できるので好ましい。
【００７６】
本発明によって製造される不均一空孔プロファイルは、後にウエハが加熱される際の酸素析出の鋳型である。特に、ウエハ基材4（図14参照）を加熱した際に、酸素が急速に密集して、高濃度の空孔を含有するウエハ基材4の領域94に析出物95を形成するが、低濃度の空孔を含有するウエハ表面3および5に近い領域93および93’においては、密集しにくい。一般に、酸素は約500℃〜約800℃の温度で核を形成し、約700℃〜約1000℃の温度で析出物を成長させる。従って、例えば、ウエハにおける酸素析出物95の不均一分布は、電子デバイス製造工程の熱処理サイクルが800℃に近い温度で行われる場合が多いことを考慮すれば、そのような熱処理サイクルの間に形成されると考えられる。
【００７７】
ウエハにおける結晶格子空孔の鋳型の形成および次の酸素析出は、次の処理工程が酸素析出物核形成中心／酸素析出物を消滅させないことを条件として、ウエハおよび／またはデバイス製造工程の間のどの時点で行ってもよい（例えば、核形成中心／酸素析出物をシリコンに溶解させるのに充分に短い時間での、充分な温度へのウエハの次の加熱）。本発明の1つの好ましい実施態様において、結晶格子空孔の鋳型および核形成中心／酸素析出物の形成が、エピタキシャル層を蒸着させた後に起こる。例えば、前記のように、結晶格子空孔の鋳型を、エピタキシャル蒸着後のウエハ製造工程の間に形成し、核形成／析出を、電子デバイス製造工程の熱処理サイクルの間に行う。他の実施態様において、結晶格子空孔および核形成中心／酸素析出物の形成が、エピタキシャル層の蒸着前に起こる。核形成中心／析出物は、後の熱処理に耐えるのに充分な大きさの核形成中心／析出物（即ち、核形成中心／析出物の半径が「臨界半径」より大きい）を成長させるのに充分な時間で、ウエハを所定温度に加熱することによって形成される。
【００７８】
前記に鑑みて、本発明の目的が達成されることが理解される。本発明の範囲を逸脱せず、前記の有孔サセプターに種々の変更を加えることができるので、前記の全ての事柄は、例示するものであって、限定するものではないと理解される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の出発材料として使用しうる単結晶シリコンウエハの構造を示す図である。
【図２】  図3の線26−26の面における、本発明のウエハ支持デバイスの実施態様の断面図である。
【図３】  本発明のウエハ支持デバイスの実施態様の上面図である。
【図４】  図3の線26−26の断面における本発明のウエハ支持デバイスの実施態様を示すエピタキシャル反応室の図である。
【図５】  本発明のウエハ支持デバイスの実施態様の断面図である。
【図６】  本発明のウエハ支持デバイスの実施態様の断面図である。
【図７】  ウエハ支持デバイスの実施態様を示す本発明のエピタキシャル反応室の図である。
【図８】  ウエハ支持デバイスの実施態様を示す本発明のエピタキシャル反応室の図である。
【図９】  ウエハ支持デバイスの実施態様を示す本発明のエピタキシャル反応室の図である。
【図１０】  ウエハ支持デバイスの実施態様を示す本発明のエピタキシャル反応室の図である。
【図１１】  本発明および従来法によって成長させたシリコンウエハに蒸着したエピタキシャル層の抵抗率プロファイルを比較するグラフである。
【図１２】  エピタキシャルウエハの後表面におけるハローの程度を比較する、2つの曇りマップを示す図である。図12Aは、従来法を使用して製造した、エピタキシー後の後表面シールを有さないウエハのマップであり、図12Bは、本発明によって製造した、エピタキシー後の後表面シールを有さないウエハのマップである。
【図１３】  エピタキシャルウエハの前表面のナノトポグラフィーを比較する、表面ナノトポグラフィーマップを示す図である。図13Aは、従来のサセプターを使用して製造したウエハのマップであり、図13Bは、貫通孔をあけたサセプターを使用して製造したウエハのマップである。
【図１４】  本発明の好ましい実施態様によって製造しうるウエハの酸素析出局面を示す図である。
【図１５】  反応器内のウエハの配置に関して、EPI  CENTURA（登録商標）反応器（Applied  Materials，  Santa  Clara，  CA）において使用されるメカニズムを示す模式図である。この図において、サセプター支持軸105およびウエハリフト軸107は、交換位置にある。
【図１６】  反応器内のウエハの位置に関して、EPI  CENTURA（登録商標）反応器において使用されるメカニズムを示す模式図であり、この図において、サセプター支持軸105およびウエハリフト軸107は、定位置にある。
【図１７】  反応器内のウエハの位置に関して、EPI  CENTURA（登録商標）反応器において使用されるメカニズムを示す模式図である。この図において、サセプター支持軸105およびウエハリフト軸107は、処理位置にある。
【図１８】  反応器内のウエハの位置に関して、EPI  CENTURA（登録商標）反応器において使用されるメカニズムを示す模式図である。この図は、本発明によってウエハを急速に冷却して、ウエハの結晶格子空孔プロファイルに影響を与える際の、サセプター支持軸105およびウエハリフト軸107の好ましい位置を示す。
【図１９】  図15の反応器内のウエハの配置に関して、EPI  CENTURA（登録商標）反応器において使用されるメカニズムを示す上面図である。
対応する符号は、図面を通じて対応する部分を示す。
【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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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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