JP2000001391A - シリコン単結晶ウエーハ及びその製造方法 - Google Patents
シリコン単結晶ウエーハ及びその製造方法Info
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
- Y10S117/917—Magnetic
Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱酸化処理をした際にリング状に発生するＯ
ＳＦあるいはＯＳＦの潜在核が極低欠陥密度で存在する
が、ＦＰＤ、ＣＯＰ、Ｌ／Ｄ、ＬＳＴＤ及びＣｕデコレ
ーションにより検出される欠陥がウエーハ全面内に存在
しないＣＺ法によるシリコン単結晶ウエーハを安定した
製造条件下に製造する。 【解決手段】 結晶成長時に、結晶中の固液界面近傍の
融点から1400℃の間の温度勾配をＧ（温度変化量／結晶
軸方向長さ）［℃／ｃｍ］とし、結晶中心部分の温度勾
配Ｇｃ［℃／ｃｍ］と結晶周辺部分の温度勾配Ｇｅ［℃
／ｃｍ］との差を△Ｇ＝（Ｇｅ−Ｇｃ）で表した時、△
Ｇが０または負となるように炉内温度を制御し、かつ結
晶直径を横軸に、引上げ速度を縦軸として欠陥分布を示
した欠陥分布図において、ＯＳＦ領域が帯状逆Ｍ字型を
形成する時、ＯＳＦ領域の内側ラインの最小値に対応す
る引上げ速度と、ＯＳＦ領域の外側ラインの最小値に対
応する引上げ速度の範囲内に制御しながら結晶を引上げ
るシリコン単結晶の製造方法。
ＳＦあるいはＯＳＦの潜在核が極低欠陥密度で存在する
が、ＦＰＤ、ＣＯＰ、Ｌ／Ｄ、ＬＳＴＤ及びＣｕデコレ
ーションにより検出される欠陥がウエーハ全面内に存在
しないＣＺ法によるシリコン単結晶ウエーハを安定した
製造条件下に製造する。 【解決手段】 結晶成長時に、結晶中の固液界面近傍の
融点から1400℃の間の温度勾配をＧ（温度変化量／結晶
軸方向長さ）［℃／ｃｍ］とし、結晶中心部分の温度勾
配Ｇｃ［℃／ｃｍ］と結晶周辺部分の温度勾配Ｇｅ［℃
／ｃｍ］との差を△Ｇ＝（Ｇｅ−Ｇｃ）で表した時、△
Ｇが０または負となるように炉内温度を制御し、かつ結
晶直径を横軸に、引上げ速度を縦軸として欠陥分布を示
した欠陥分布図において、ＯＳＦ領域が帯状逆Ｍ字型を
形成する時、ＯＳＦ領域の内側ラインの最小値に対応す
る引上げ速度と、ＯＳＦ領域の外側ラインの最小値に対
応する引上げ速度の範囲内に制御しながら結晶を引上げ
るシリコン単結晶の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、結晶欠陥が少ない
シリコン単結晶ウエーハ及びその製造方法に関するもの
である。
シリコン単結晶ウエーハ及びその製造方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】近年は、半導体回路の高集積化に伴う素
子の微細化に伴い、その基板となるチョクラルスキー法
（以下、ＣＺ法と略記する）で作製されたシリコン単結
晶に対する品質要求が高まってきている。特に、ＦＰ
Ｄ、ＬＳＴＤ、ＣＯＰ等のグローンイン（Ｇｒｏｗｎ−
ｉｎ）欠陥と呼ばれる酸化膜耐圧特性やデバイスの特性
を悪化させる、単結晶成長起因の欠陥が存在しその密度
とサイズの低減が重要視されている。
子の微細化に伴い、その基板となるチョクラルスキー法
（以下、ＣＺ法と略記する）で作製されたシリコン単結
晶に対する品質要求が高まってきている。特に、ＦＰ
Ｄ、ＬＳＴＤ、ＣＯＰ等のグローンイン（Ｇｒｏｗｎ−
ｉｎ）欠陥と呼ばれる酸化膜耐圧特性やデバイスの特性
を悪化させる、単結晶成長起因の欠陥が存在しその密度
とサイズの低減が重要視されている。
【０００３】これらの欠陥を説明するに当たって、先
ず、シリコン単結晶に取り込まれるベイカンシイ（Ｖａ
ｃａｎｃｙ、以下Ｖと略記することがある）と呼ばれる
空孔型の点欠陥と、インタースティシアル−シリコン
（Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ−Ｓｉ、以下Ｉと略記する
ことがある）と呼ばれる格子間型シリコン点欠陥のそれ
ぞれの取り込まれる濃度を決定する因子について、一般
的に知られていることを説明する。
ず、シリコン単結晶に取り込まれるベイカンシイ（Ｖａ
ｃａｎｃｙ、以下Ｖと略記することがある）と呼ばれる
空孔型の点欠陥と、インタースティシアル−シリコン
（Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ−Ｓｉ、以下Ｉと略記する
ことがある）と呼ばれる格子間型シリコン点欠陥のそれ
ぞれの取り込まれる濃度を決定する因子について、一般
的に知られていることを説明する。
【０００４】シリコン単結晶において、Ｖ領域とは、Ｖ
ａｃａｎｃｙ、つまりシリコン原子の不足から発生する
凹部、穴のようなものが多い領域であり、Ｉ領域とは、
シリコン原子が余分に存在することにより発生する転位
や余分なシリコン原子の塊が多い領域のことであり、そ
してＶ領域とＩ領域の間には、原子の不足や余分が無い
（少ない）ニュートラル（Ｎｅｕｔｒａｌ、以下Ｎと略
記することがある）領域が存在していることになる。そ
して、前記グローンイン欠陥（ＦＰＤ、ＬＳＴＤ、ＣＯ
Ｐ等）というのは、あくまでもＶやＩが過飽和な状態の
時に発生するものであり、多少の原子の偏りがあって
も、飽和以下であれば、欠陥としては存在しないことが
判ってきた。
ａｃａｎｃｙ、つまりシリコン原子の不足から発生する
凹部、穴のようなものが多い領域であり、Ｉ領域とは、
シリコン原子が余分に存在することにより発生する転位
や余分なシリコン原子の塊が多い領域のことであり、そ
してＶ領域とＩ領域の間には、原子の不足や余分が無い
（少ない）ニュートラル（Ｎｅｕｔｒａｌ、以下Ｎと略
記することがある）領域が存在していることになる。そ
して、前記グローンイン欠陥（ＦＰＤ、ＬＳＴＤ、ＣＯ
Ｐ等）というのは、あくまでもＶやＩが過飽和な状態の
時に発生するものであり、多少の原子の偏りがあって
も、飽和以下であれば、欠陥としては存在しないことが
判ってきた。
【０００５】この両点欠陥の濃度は、ＣＺ法における結
晶の引上げ速度（成長速度）と結晶中の固液界面近傍の
温度勾配Ｇとの関係から決まり、Ｖ領域とＩ領域との境
界近辺にはＯＳＦ（酸化誘起積層欠陥、Ｏｘｉｄａｔｉ
ｏｎ Ｉｎｄｕｓｅｄ Ｓｔａｃｋｉｎｇ Ｆａｕｌ
ｔ）と呼ばれる欠陥が、結晶成長軸に対する垂直方向の
断面で見た時に、リング状に分布（以下、ＯＳＦリング
ということがある）していることが確認されている。
晶の引上げ速度（成長速度）と結晶中の固液界面近傍の
温度勾配Ｇとの関係から決まり、Ｖ領域とＩ領域との境
界近辺にはＯＳＦ（酸化誘起積層欠陥、Ｏｘｉｄａｔｉ
ｏｎ Ｉｎｄｕｓｅｄ Ｓｔａｃｋｉｎｇ Ｆａｕｌ
ｔ）と呼ばれる欠陥が、結晶成長軸に対する垂直方向の
断面で見た時に、リング状に分布（以下、ＯＳＦリング
ということがある）していることが確認されている。
【０００６】これら結晶成長起因の欠陥は、通常の結晶
中固液界面近傍の温度勾配Ｇが大きい炉内構造（ホット
ゾーン：ＨＺということがある）を使用したＣＺ引上げ
機で結晶軸方向に成長速度を高速から低速に変化させた
場合、図５に示したような欠陥分布図として得られる。
中固液界面近傍の温度勾配Ｇが大きい炉内構造（ホット
ゾーン：ＨＺということがある）を使用したＣＺ引上げ
機で結晶軸方向に成長速度を高速から低速に変化させた
場合、図５に示したような欠陥分布図として得られる。
【０００７】そしてこれらを結晶径方向（面）で分類す
ると、図６に示したように、例えば成長速度が０．６ｍ
ｍ／ｍｉｎ前後以上と比較的高速の場合には、空孔タイ
プの点欠陥が集合したボイド起因とされているＦＰＤ、
ＬＳＴＤ、ＣＯＰ等のグローンイン欠陥が結晶径方向全
域に高密度に存在し、これら欠陥が存在する領域はＶ−
リッチ領域と呼ばれている（図５のライン（Ａ）、図６
（Ａ）参照）。 また、成長速度が０．６ｍｍ／ｍｉｎ
以下の場合は、成長速度の低下に伴い、ＯＳＦリングが
結晶の周辺から発生し、このリングの外側に転位ループ
起因と考えられているＬ／Ｄ（Ｌａｒｇｅ Ｄｉｓｌｏ
ｃａｔｉｏｎ：格子間転位ループの略号、ＬＳＥＰＤ、
ＬＦＰＤ等）の欠陥が低密度に存在し、これら欠陥が存
在する領域はＩ−リッチ領域（Ｌ／Ｄ領域ということが
ある）と呼ばれている。さらに、成長速度を０．４ｍｍ
／ｍｉｎ前後以下と低速にすると、ＯＳＦリングがウエ
ーハの中心に凝集して消滅し、全面がＩ−リッチ領域と
なる（図５のライン（Ｃ）、図６（Ｃ））。
ると、図６に示したように、例えば成長速度が０．６ｍ
ｍ／ｍｉｎ前後以上と比較的高速の場合には、空孔タイ
プの点欠陥が集合したボイド起因とされているＦＰＤ、
ＬＳＴＤ、ＣＯＰ等のグローンイン欠陥が結晶径方向全
域に高密度に存在し、これら欠陥が存在する領域はＶ−
リッチ領域と呼ばれている（図５のライン（Ａ）、図６
（Ａ）参照）。 また、成長速度が０．６ｍｍ／ｍｉｎ
以下の場合は、成長速度の低下に伴い、ＯＳＦリングが
結晶の周辺から発生し、このリングの外側に転位ループ
起因と考えられているＬ／Ｄ（Ｌａｒｇｅ Ｄｉｓｌｏ
ｃａｔｉｏｎ：格子間転位ループの略号、ＬＳＥＰＤ、
ＬＦＰＤ等）の欠陥が低密度に存在し、これら欠陥が存
在する領域はＩ−リッチ領域（Ｌ／Ｄ領域ということが
ある）と呼ばれている。さらに、成長速度を０．４ｍｍ
／ｍｉｎ前後以下と低速にすると、ＯＳＦリングがウエ
ーハの中心に凝集して消滅し、全面がＩ−リッチ領域と
なる（図５のライン（Ｃ）、図６（Ｃ））。
【０００８】また、最近Ｖ−リッチ領域とＩ−リッチ領
域の中間でＯＳＦリングの外側に、Ｎ領域と呼ばれる、
空孔起因のＦＰＤ、ＬＳＴＤ、ＣＯＰも、転位ループ起
因のＬＳＥＰＤ、ＬＦＰＤも存在しない領域の存在が発
見されている。この領域はＯＳＦリングの外側にあり、
そして、酸素析出熱処理を施し、Ｘ−ｒａｙ観察等で析
出のコントラストを確認した場合に、酸素析出がほとん
どなく、かつ、ＬＳＥＰＤ、ＬＦＰＤが形成されるほど
リッチではないＩ−リッチ領域側であると報告している
（図５のライン（Ｂ）、図６（Ｂ）参照）。
域の中間でＯＳＦリングの外側に、Ｎ領域と呼ばれる、
空孔起因のＦＰＤ、ＬＳＴＤ、ＣＯＰも、転位ループ起
因のＬＳＥＰＤ、ＬＦＰＤも存在しない領域の存在が発
見されている。この領域はＯＳＦリングの外側にあり、
そして、酸素析出熱処理を施し、Ｘ−ｒａｙ観察等で析
出のコントラストを確認した場合に、酸素析出がほとん
どなく、かつ、ＬＳＥＰＤ、ＬＦＰＤが形成されるほど
リッチではないＩ−リッチ領域側であると報告している
（図５のライン（Ｂ）、図６（Ｂ）参照）。
【０００９】そして、従来のＣＺ引上げ機ではウエーハ
の極一部にしか存在しないＮ領域を、引上げ機の炉内温
度分布を改良し、引上げ速度を調節して、Ｖ／Ｇ値（単
結晶引上げ速度をＶ［ｍｍ／ｍｉｎ］とし、シリコンの
融点から１３００℃の間の引上げ軸方向の結晶内温度勾
配の平均値をＧ［℃／ｍｍ］とするとき、Ｖ／Ｇで表わ
される比）を０．２０〜０．２２ｍｍ2 ／℃・ｍｉｎと
してウエーハ全面及び結晶全長に対して制御すれば、Ｎ
領域をウエーハ全面に広げることが可能であると提案
（特開平８−３３０３１６号公報）している。
の極一部にしか存在しないＮ領域を、引上げ機の炉内温
度分布を改良し、引上げ速度を調節して、Ｖ／Ｇ値（単
結晶引上げ速度をＶ［ｍｍ／ｍｉｎ］とし、シリコンの
融点から１３００℃の間の引上げ軸方向の結晶内温度勾
配の平均値をＧ［℃／ｍｍ］とするとき、Ｖ／Ｇで表わ
される比）を０．２０〜０．２２ｍｍ2 ／℃・ｍｉｎと
してウエーハ全面及び結晶全長に対して制御すれば、Ｎ
領域をウエーハ全面に広げることが可能であると提案
（特開平８−３３０３１６号公報）している。
【００１０】しかしながら、このような極低欠陥領域を
結晶全体に広げて製造しようとすると、この領域がＩ−
リッチ領域側のＮ領域のみに限定されるため、製造条件
の上で制御範囲が極めて狭く、実験機ならともかく生産
機では精密制御が難しく、生産性に難点があって実用的
でない。
結晶全体に広げて製造しようとすると、この領域がＩ−
リッチ領域側のＮ領域のみに限定されるため、製造条件
の上で制御範囲が極めて狭く、実験機ならともかく生産
機では精密制御が難しく、生産性に難点があって実用的
でない。
【００１１】一方、現行の通常のシリコン単結晶は、図
５に示すように結晶軸方向に成長速度を故意に高速から
低速に変化させる操業を行った場合、図６に示したよう
に（Ａ）全面Ｖ−リッチ領域型、（Ｂ）Ｖ−リッチ領域
とＮ−領域の共存型、（Ｃ）全面Ｉ−リッチ領域型（Ｌ
／Ｄリッチ領域型ということがある）及び（Ｄ）Ｖ−リ
ッチ領域とＩ−リッチ領域共存型（不図示）が形成さ
れ、目的用途に応じて各品質が得られるよう結晶軸方向
の成長速度を調整して製造している。
５に示すように結晶軸方向に成長速度を故意に高速から
低速に変化させる操業を行った場合、図６に示したよう
に（Ａ）全面Ｖ−リッチ領域型、（Ｂ）Ｖ−リッチ領域
とＮ−領域の共存型、（Ｃ）全面Ｉ−リッチ領域型（Ｌ
／Ｄリッチ領域型ということがある）及び（Ｄ）Ｖ−リ
ッチ領域とＩ−リッチ領域共存型（不図示）が形成さ
れ、目的用途に応じて各品質が得られるよう結晶軸方向
の成長速度を調整して製造している。
【００１２】そしてこれらの内、（Ａ）の全面Ｖ−リッ
チ領域型は標準品として量産されている。（Ｂ）のＶ−
Ｎ共存型は（Ａ）の改良品として製造されているが、デ
バイス工程でＮ−領域は高歩留りであってもＶ−リッチ
領域では低下し、不完全なものである。（Ｃ）の全面Ｉ
−リッチ領域型はパーティクルモニターとして製造して
いるが、Ｌ／Ｄが障害となり、デバイス作製用としては
使用されていない。また、（Ａ）、（Ｃ）、（Ｄ）各タ
イプのウエーハは、デバイス工程に投入しても、ウエー
ハ表面に残存しているサイズが大きい空孔や格子間転位
等の影響により、デバイスの歩留りが悪化する傾向があ
る。
チ領域型は標準品として量産されている。（Ｂ）のＶ−
Ｎ共存型は（Ａ）の改良品として製造されているが、デ
バイス工程でＮ−領域は高歩留りであってもＶ−リッチ
領域では低下し、不完全なものである。（Ｃ）の全面Ｉ
−リッチ領域型はパーティクルモニターとして製造して
いるが、Ｌ／Ｄが障害となり、デバイス作製用としては
使用されていない。また、（Ａ）、（Ｃ）、（Ｄ）各タ
イプのウエーハは、デバイス工程に投入しても、ウエー
ハ表面に残存しているサイズが大きい空孔や格子間転位
等の影響により、デバイスの歩留りが悪化する傾向があ
る。
【００１３】さらに最近では、（Ｅ）タイプ（不図示）
として全面Ｎ−領域型が提案されているが前述したよう
に生産性に難点があって実用的でない。また、（Ｆ）タ
イプとして、全面Ｎ−領域で熱酸化処理した際にＯＳＦ
リングを発生するか、あるいはＯＳＦの核が存在し、か
つ全面にＦＰＤ、Ｌ／Ｄが存在しない単結晶が提案（特
願平９−３２５４２８号）されているが、ＦＰＤよりさ
らに微細なベイカンシイ欠陥が存在している場合があ
り、このような欠陥は、例えばＣｕデコレーションで検
出されるものである。そして、これが酸化膜耐圧を劣化
させる原因となっており、さらに改善が望まれていた。
として全面Ｎ−領域型が提案されているが前述したよう
に生産性に難点があって実用的でない。また、（Ｆ）タ
イプとして、全面Ｎ−領域で熱酸化処理した際にＯＳＦ
リングを発生するか、あるいはＯＳＦの核が存在し、か
つ全面にＦＰＤ、Ｌ／Ｄが存在しない単結晶が提案（特
願平９−３２５４２８号）されているが、ＦＰＤよりさ
らに微細なベイカンシイ欠陥が存在している場合があ
り、このような欠陥は、例えばＣｕデコレーションで検
出されるものである。そして、これが酸化膜耐圧を劣化
させる原因となっており、さらに改善が望まれていた。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題点に鑑みなされたもので、熱酸化処理をした際にリ
ング状に発生するＯＳＦあるいはＯＳＦの潜在核が極低
密度で存在するが、ＦＰＤ、ＣＯＰ、Ｌ／Ｄ、ＬＳＴＤ
及びＣｕデコレーションにより検出される欠陥がウエー
ハ全面内に存在しないＣＺ法によるシリコン単結晶ウエ
ーハを安定した製造条件下に得ることを目的とする。
問題点に鑑みなされたもので、熱酸化処理をした際にリ
ング状に発生するＯＳＦあるいはＯＳＦの潜在核が極低
密度で存在するが、ＦＰＤ、ＣＯＰ、Ｌ／Ｄ、ＬＳＴＤ
及びＣｕデコレーションにより検出される欠陥がウエー
ハ全面内に存在しないＣＺ法によるシリコン単結晶ウエ
ーハを安定した製造条件下に得ることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために為されたもので、本発明の請求項１に記載
した発明は、チョクラルスキー法により育成されたシリ
コン単結晶ウエーハであって、熱酸化処理をした際にリ
ング状に発生するＯＳＦあるいはＯＳＦの核が存在し、
かつ、ＦＰＤ、ＣＯＰ、Ｌ／Ｄ、ＬＳＴＤ及びＣｕデコ
レーションにより検出される欠陥がウエーハ全面内に存
在しないことを特徴とするシリコン単結晶ウエーハであ
る。このように、本発明のウエーハは、ＯＳＦリングあ
るいはその潜在核は存在するが、ＦＰＤ等のグローンイ
ン欠陥はなく、特にＣｕデコレーションにより検出され
る欠陥が存在しないものである。
成するために為されたもので、本発明の請求項１に記載
した発明は、チョクラルスキー法により育成されたシリ
コン単結晶ウエーハであって、熱酸化処理をした際にリ
ング状に発生するＯＳＦあるいはＯＳＦの核が存在し、
かつ、ＦＰＤ、ＣＯＰ、Ｌ／Ｄ、ＬＳＴＤ及びＣｕデコ
レーションにより検出される欠陥がウエーハ全面内に存
在しないことを特徴とするシリコン単結晶ウエーハであ
る。このように、本発明のウエーハは、ＯＳＦリングあ
るいはその潜在核は存在するが、ＦＰＤ等のグローンイ
ン欠陥はなく、特にＣｕデコレーションにより検出され
る欠陥が存在しないものである。
【００１６】そして、この場合、請求項２に記載したよ
うに、ウエーハの酸素濃度が２４ｐｐｍａ（ＡＳＴＭ’
７９値）未満であることが好ましい。このようにする
と、熱酸化処理をした際にＯＳＦの核は存在するが、Ｏ
ＳＦは発生せず、かつ、ＦＰＤ、ＣＯＰ、Ｌ／Ｄ、ＬＳ
ＴＤ及びＣｕデコレーションにより検出される欠陥等が
ウエーハ全面内に存在しないシリコン単結晶ウエーハを
得ることができる。
うに、ウエーハの酸素濃度が２４ｐｐｍａ（ＡＳＴＭ’
７９値）未満であることが好ましい。このようにする
と、熱酸化処理をした際にＯＳＦの核は存在するが、Ｏ
ＳＦは発生せず、かつ、ＦＰＤ、ＣＯＰ、Ｌ／Ｄ、ＬＳ
ＴＤ及びＣｕデコレーションにより検出される欠陥等が
ウエーハ全面内に存在しないシリコン単結晶ウエーハを
得ることができる。
【００１７】さらに請求項３に記載した発明は、前記熱
酸化処理をした際に発生するＯＳＦの密度が１００個／
ｃｍ2 以下であるという極低欠陥のシリコン単結晶ウエ
ーハである。この場合、ＯＳＦ密度の測定は、シリコン
単結晶ウエーハに、１２００℃／１００分の熱処理を施
したのち、ライト（Ｗｒｉｇｈｔ）液でエッチング処理
して測定を行った。
酸化処理をした際に発生するＯＳＦの密度が１００個／
ｃｍ2 以下であるという極低欠陥のシリコン単結晶ウエ
ーハである。この場合、ＯＳＦ密度の測定は、シリコン
単結晶ウエーハに、１２００℃／１００分の熱処理を施
したのち、ライト（Ｗｒｉｇｈｔ）液でエッチング処理
して測定を行った。
【００１８】そして、このようなシリコン単結晶ウエー
ハの製造方法としては、本発明の請求項４に記載したよ
うに、チョクラルスキー法によってシリコン単結晶を製
造する場合において、育成されるシリコン単結晶が結晶
成長時に、結晶中の固液界面近傍の融点から１４００℃
の間の温度勾配をＧ（温度変化量／結晶軸方向長さ）
［℃／ｃｍ］とし、結晶中心部分の温度勾配Ｇｃ［℃／
ｃｍ］と結晶周辺部分の温度勾配Ｇｅ［℃／ｃｍ］との
差を△Ｇ＝（Ｇｅ−Ｇｃ）で表した時、△Ｇが０または
負として引上げることを特徴とするシリコン単結晶の製
造方法である。
ハの製造方法としては、本発明の請求項４に記載したよ
うに、チョクラルスキー法によってシリコン単結晶を製
造する場合において、育成されるシリコン単結晶が結晶
成長時に、結晶中の固液界面近傍の融点から１４００℃
の間の温度勾配をＧ（温度変化量／結晶軸方向長さ）
［℃／ｃｍ］とし、結晶中心部分の温度勾配Ｇｃ［℃／
ｃｍ］と結晶周辺部分の温度勾配Ｇｅ［℃／ｃｍ］との
差を△Ｇ＝（Ｇｅ−Ｇｃ）で表した時、△Ｇが０または
負として引上げることを特徴とするシリコン単結晶の製
造方法である。
【００１９】さらに本発明の請求項５に記載した発明
は、チョクラルスキー法によってシリコン単結晶を製造
する場合において、育成されるシリコン単結晶が結晶成
長時に、結晶中の固液界面近傍の融点から１４００℃の
間の温度勾配をＧ（温度変化量／結晶軸方向長さ）［℃
／ｃｍ］とし、結晶中心部分の温度勾配Ｇｃ［℃／ｃ
ｍ］と結晶周辺部分の温度勾配Ｇｅ［℃／ｃｍ］との差
を△Ｇ＝（Ｇｅ−Ｇｃ）で表した時、△Ｇが０または負
となるように炉内温度を制御し、かつ結晶直径を横軸
に、引上げ速度を縦軸として欠陥分布を示した欠陥分布
図において、ＯＳＦ領域が帯状逆Ｍ字型を形成する時、
ＯＳＦ領域の内側ラインの最小値に対応する引上げ速度
と、ＯＳＦ領域の外側ラインの最小値に対応する引上げ
速度の範囲内に制御しながら結晶を引上げることを特徴
とするシリコン単結晶の製造方法である。ここで、ＯＳ
Ｆ領域とは、結晶成長軸方向のＯＳＦリングの分布を示
す。
は、チョクラルスキー法によってシリコン単結晶を製造
する場合において、育成されるシリコン単結晶が結晶成
長時に、結晶中の固液界面近傍の融点から１４００℃の
間の温度勾配をＧ（温度変化量／結晶軸方向長さ）［℃
／ｃｍ］とし、結晶中心部分の温度勾配Ｇｃ［℃／ｃ
ｍ］と結晶周辺部分の温度勾配Ｇｅ［℃／ｃｍ］との差
を△Ｇ＝（Ｇｅ−Ｇｃ）で表した時、△Ｇが０または負
となるように炉内温度を制御し、かつ結晶直径を横軸
に、引上げ速度を縦軸として欠陥分布を示した欠陥分布
図において、ＯＳＦ領域が帯状逆Ｍ字型を形成する時、
ＯＳＦ領域の内側ラインの最小値に対応する引上げ速度
と、ＯＳＦ領域の外側ラインの最小値に対応する引上げ
速度の範囲内に制御しながら結晶を引上げることを特徴
とするシリコン単結晶の製造方法である。ここで、ＯＳ
Ｆ領域とは、結晶成長軸方向のＯＳＦリングの分布を示
す。
【００２０】このように、実験・調査の結果を解析して
求めた図１の欠陥分布図を元に、シリコンの融点から１
４００℃の間の引上げ軸方向の結晶内温度勾配Ｇの結晶
中心と結晶周辺との差△Ｇが０または負となるように炉
内温度を制御し、引上げ速度を上記で規定した範囲内に
制御しながら結晶を引上げれば、請求項１に記載した、
熱酸化処理をした際にリング状に発生するＯＳＦあるい
はＯＳＦの核が存在し、かつ、ＦＰＤ、ＣＯＰ、Ｌ／
Ｄ、ＬＳＴＤ及びＣｕデコレーションにより検出される
欠陥がウエーハ全面内に存在しないシリコン単結晶を作
製することができる。
求めた図１の欠陥分布図を元に、シリコンの融点から１
４００℃の間の引上げ軸方向の結晶内温度勾配Ｇの結晶
中心と結晶周辺との差△Ｇが０または負となるように炉
内温度を制御し、引上げ速度を上記で規定した範囲内に
制御しながら結晶を引上げれば、請求項１に記載した、
熱酸化処理をした際にリング状に発生するＯＳＦあるい
はＯＳＦの核が存在し、かつ、ＦＰＤ、ＣＯＰ、Ｌ／
Ｄ、ＬＳＴＤ及びＣｕデコレーションにより検出される
欠陥がウエーハ全面内に存在しないシリコン単結晶を作
製することができる。
【００２１】そして、この場合、請求項６に記載したよ
うに、前記結晶成長時の引上げ速度の精度を、結晶定径
部（単結晶の直胴部分をいう）の成長長さ１０ｃｍごと
に算出した引上げ速度の平均値±０．０１［ｍｍ／ｍｉ
ｎ］以内とすることが望ましい。引上げ速度の精度をこ
のように高精度にすれば、容易に請求項４で規定する条
件下でシリコン単結晶を安定して製造することができ
る。
うに、前記結晶成長時の引上げ速度の精度を、結晶定径
部（単結晶の直胴部分をいう）の成長長さ１０ｃｍごと
に算出した引上げ速度の平均値±０．０１［ｍｍ／ｍｉ
ｎ］以内とすることが望ましい。引上げ速度の精度をこ
のように高精度にすれば、容易に請求項４で規定する条
件下でシリコン単結晶を安定して製造することができ
る。
【００２２】また、請求項７に記載したように、炉内温
度を制御するためには、引上げ装置内に環状固液界面断
熱材を設け、この下端と融液表面との間隔を５〜１０ｃ
ｍに設定すればよい。こうすれば、上記結晶中心部分の
温度勾配Ｇｃ［℃／ｃｍ］と結晶周辺部分の温度勾配Ｇ
ｅ［℃／ｃｍ］との差△Ｇ＝（Ｇｅ−Ｇｃ）が０または
負、すなわち結晶周辺の温度勾配と結晶中心の温度勾配
が等しいか、あるいは結晶周辺の温度勾配の方が結晶中
心より低くなるように炉内温度を制御することができ、
欠陥分布が逆Ｍ字型となる。
度を制御するためには、引上げ装置内に環状固液界面断
熱材を設け、この下端と融液表面との間隔を５〜１０ｃ
ｍに設定すればよい。こうすれば、上記結晶中心部分の
温度勾配Ｇｃ［℃／ｃｍ］と結晶周辺部分の温度勾配Ｇ
ｅ［℃／ｃｍ］との差△Ｇ＝（Ｇｅ−Ｇｃ）が０または
負、すなわち結晶周辺の温度勾配と結晶中心の温度勾配
が等しいか、あるいは結晶周辺の温度勾配の方が結晶中
心より低くなるように炉内温度を制御することができ、
欠陥分布が逆Ｍ字型となる。
【００２３】そして、上記請求項４ないし請求項７に記
載のシリコン単結晶の製造方法で製造されたシリコン単
結晶をスライスして得られるシリコン単結晶ウエーハ
（請求項８）は、請求項１のように、ウエーハに熱酸化
処理をした際に、リング状に発生するＯＳＦあるいはＯ
ＳＦの核が存在するが、ＦＰＤ、ＣＯＰ、Ｌ／Ｄ、ＬＳ
ＴＤ及びＣｕデコレーションにより検出される欠陥がウ
エーハ全面内に存在しないシリコン単結晶ウエーハとな
る。
載のシリコン単結晶の製造方法で製造されたシリコン単
結晶をスライスして得られるシリコン単結晶ウエーハ
（請求項８）は、請求項１のように、ウエーハに熱酸化
処理をした際に、リング状に発生するＯＳＦあるいはＯ
ＳＦの核が存在するが、ＦＰＤ、ＣＯＰ、Ｌ／Ｄ、ＬＳ
ＴＤ及びＣｕデコレーションにより検出される欠陥がウ
エーハ全面内に存在しないシリコン単結晶ウエーハとな
る。
【００２４】以下、本発明につき詳細に説明するが、本
発明はこれらに限定されるものではない。説明に先立ち
各用語につき予め解説しておく。 １）ＦＰＤ（Ｆｌｏｗ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｄｅｆｅｃ
ｔ）とは、成長後のシリコン単結晶棒からウェーハを切
り出し、表面の歪み層を弗酸と硝酸の混合液でエッチン
グして取り除いた後、Ｋ2 Ｃｒ2 Ｏ7 と弗酸と水の混合
液で表面をエッチング（Ｓｅｃｃｏエッチング）するこ
とによりピットおよびさざ波模様が生じる。このさざ波
模様をＦＰＤと称し、ウェーハ面内のＦＰＤ密度が高い
ほど酸化膜耐圧の不良が増える（特開平４−１９２３４
５号公報参照）。
発明はこれらに限定されるものではない。説明に先立ち
各用語につき予め解説しておく。 １）ＦＰＤ（Ｆｌｏｗ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｄｅｆｅｃ
ｔ）とは、成長後のシリコン単結晶棒からウェーハを切
り出し、表面の歪み層を弗酸と硝酸の混合液でエッチン
グして取り除いた後、Ｋ2 Ｃｒ2 Ｏ7 と弗酸と水の混合
液で表面をエッチング（Ｓｅｃｃｏエッチング）するこ
とによりピットおよびさざ波模様が生じる。このさざ波
模様をＦＰＤと称し、ウェーハ面内のＦＰＤ密度が高い
ほど酸化膜耐圧の不良が増える（特開平４−１９２３４
５号公報参照）。
【００２５】２）ＳＥＰＤ（Ｓｅｃｃｏ Ｅｔｃｈ Ｐ
ｉｔ Ｄｅｆｅｃｔ）とは、ＦＰＤと同一のＳｅｃｃｏ
エッチングを施した時に、流れ模様（ｆｌｏｗ ｐａｔ
ｔｅｒｎ）を伴うものをＦＰＤと呼び、流れ模様を伴わ
ないものをＳＥＰＤと呼ぶ。この中で１０μｍ以上の大
きいＳＥＰＤ（ＬＳＥＰＤ）は転位クラスターに起因す
ると考えられ、デバイスに転位クラスターが存在する場
合、この転位を通じて電流がリークし、Ｐ−Ｎジャンク
ションとしての機能を果たさなくなる。
ｉｔ Ｄｅｆｅｃｔ）とは、ＦＰＤと同一のＳｅｃｃｏ
エッチングを施した時に、流れ模様（ｆｌｏｗ ｐａｔ
ｔｅｒｎ）を伴うものをＦＰＤと呼び、流れ模様を伴わ
ないものをＳＥＰＤと呼ぶ。この中で１０μｍ以上の大
きいＳＥＰＤ（ＬＳＥＰＤ）は転位クラスターに起因す
ると考えられ、デバイスに転位クラスターが存在する場
合、この転位を通じて電流がリークし、Ｐ−Ｎジャンク
ションとしての機能を果たさなくなる。
【００２６】３）ＬＳＴＤ（Ｌａｓｅｒ Ｓｃａｔｔｅ
ｒｉｎｇ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ Ｄｅｆｅｃｔ）と
は、成長後のシリコン単結晶棒からウエーハを切り出
し、表面の歪み層を弗酸と硝酸の混合液でエッチングし
て取り除いた後、ウエーハを劈開する。この劈開面より
赤外光を入射し、ウエーハ表面から出た光を検出するこ
とでウエーハ内に存在する欠陥による散乱光を検出する
ことができる。ここで観察される散乱体については学会
等ですでに報告があり、酸素析出物とみなされている
（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ． Ｖｏｌ．３２，
Ｐ３６７９，１９９３参照）。また、最近の研究では、
八面体のボイド（穴）であるという結果も報告されてい
る。
ｒｉｎｇ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ Ｄｅｆｅｃｔ）と
は、成長後のシリコン単結晶棒からウエーハを切り出
し、表面の歪み層を弗酸と硝酸の混合液でエッチングし
て取り除いた後、ウエーハを劈開する。この劈開面より
赤外光を入射し、ウエーハ表面から出た光を検出するこ
とでウエーハ内に存在する欠陥による散乱光を検出する
ことができる。ここで観察される散乱体については学会
等ですでに報告があり、酸素析出物とみなされている
（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ． Ｖｏｌ．３２，
Ｐ３６７９，１９９３参照）。また、最近の研究では、
八面体のボイド（穴）であるという結果も報告されてい
る。
【００２７】４）ＣＯＰ（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｒｉｇｉ
ｎａｔｅｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅ）とは、ウエーハの中心
部の酸化膜耐圧を劣化させる原因となる欠陥で、Ｓｅｃ
ｃｏエッチではＦＰＤになる欠陥が、ＳＣ−１洗浄（Ｎ
Ｈ4 ＯＨ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ＝１：１：１０の混合液に
よる洗浄）では選択エッチング液として働き、ＣＯＰに
なる。このピットの直径は１μｍ以下で光散乱法で調べ
る。
ｎａｔｅｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅ）とは、ウエーハの中心
部の酸化膜耐圧を劣化させる原因となる欠陥で、Ｓｅｃ
ｃｏエッチではＦＰＤになる欠陥が、ＳＣ−１洗浄（Ｎ
Ｈ4 ＯＨ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ＝１：１：１０の混合液に
よる洗浄）では選択エッチング液として働き、ＣＯＰに
なる。このピットの直径は１μｍ以下で光散乱法で調べ
る。
【００２８】５）Ｌ／Ｄ（Ｌａｒｇｅ Ｄｉｓｌｏｃａ
ｔｉｏｎ：格子間転位ループの略号）には、ＬＳＥＰ
Ｄ、ＬＦＰＤ等があり、転位ループ起因と考えられてい
る欠陥である。ＬＳＥＰＤは、上記したようにＳＥＰＤ
の中でも１０μｍ以上の大きいものをいう。また、ＬＦ
ＰＤは、上記したＦＰＤの中でも先端ピットの大きさが
１０μｍ以上の大きいものをいい、こちらも転位ループ
起因と考えられている。
ｔｉｏｎ：格子間転位ループの略号）には、ＬＳＥＰ
Ｄ、ＬＦＰＤ等があり、転位ループ起因と考えられてい
る欠陥である。ＬＳＥＰＤは、上記したようにＳＥＰＤ
の中でも１０μｍ以上の大きいものをいう。また、ＬＦ
ＰＤは、上記したＦＰＤの中でも先端ピットの大きさが
１０μｍ以上の大きいものをいい、こちらも転位ループ
起因と考えられている。
【００２９】６）Ｃｕデコレーションとは、不純物（Ｃ
ｕ）を意図的に熱拡散させ、飽和後急冷して欠陥に不純
物を析出させることにより結晶欠陥を赤外顕微鏡で観察
する方法であり、ＦＰＤよりさらに微細なベイカンシイ
欠陥（Ｖ欠陥：空孔型点欠陥）等の検出に有効である。
ｕ）を意図的に熱拡散させ、飽和後急冷して欠陥に不純
物を析出させることにより結晶欠陥を赤外顕微鏡で観察
する方法であり、ＦＰＤよりさらに微細なベイカンシイ
欠陥（Ｖ欠陥：空孔型点欠陥）等の検出に有効である。
【００３０】本発明者らは、先に特願平９−１９９４１
５号で提案したように、ＣＺ法によるシリコン単結晶成
長に関し、Ｖ領域とＩ領域の境界近辺について、詳細に
調査したところ、この境界近辺の極く狭い領域にＦＰ
Ｄ、ＬＳＴＤ、ＣＯＰの数が著しく少なく、Ｌ／Ｄも存
在しないニュートラルな領域があることを発見した。
５号で提案したように、ＣＺ法によるシリコン単結晶成
長に関し、Ｖ領域とＩ領域の境界近辺について、詳細に
調査したところ、この境界近辺の極く狭い領域にＦＰ
Ｄ、ＬＳＴＤ、ＣＯＰの数が著しく少なく、Ｌ／Ｄも存
在しないニュートラルな領域があることを発見した。
【００３１】そこで、このニュートラルな領域をウエー
ハ全面に広げることができれば、点欠陥を大幅に減らせ
ると発想し、成長（引上げ）速度と温度勾配の関係の中
で、結晶のウエーハ面内では、引上げ速度はほぼ一定で
あるから、面内の点欠陥の濃度分布を決定する主な因子
は温度勾配である。つまり、ウエーハ面内で、軸方向の
温度勾配に差があることが問題で、この差を減らすこと
が出来れば、ウエーハ面内の点欠陥の濃度差も減らせる
ことを見出し、結晶中心部の温度勾配Ｇｃと結晶周辺部
分の温度勾配Ｇｅとの差を△Ｇ＝（Ｇｅ−Ｇｃ）≦５℃
／ｃｍとなるように炉内温度を制御して引上げ速度を調
節すれば、ウエーハ全面がＮ領域からなる欠陥のないウ
エーハが得られるようになった。
ハ全面に広げることができれば、点欠陥を大幅に減らせ
ると発想し、成長（引上げ）速度と温度勾配の関係の中
で、結晶のウエーハ面内では、引上げ速度はほぼ一定で
あるから、面内の点欠陥の濃度分布を決定する主な因子
は温度勾配である。つまり、ウエーハ面内で、軸方向の
温度勾配に差があることが問題で、この差を減らすこと
が出来れば、ウエーハ面内の点欠陥の濃度差も減らせる
ことを見出し、結晶中心部の温度勾配Ｇｃと結晶周辺部
分の温度勾配Ｇｅとの差を△Ｇ＝（Ｇｅ−Ｇｃ）≦５℃
／ｃｍとなるように炉内温度を制御して引上げ速度を調
節すれば、ウエーハ全面がＮ領域からなる欠陥のないウ
エーハが得られるようになった。
【００３２】本発明では、上記のような温度勾配の差△
Ｇが小さいＣＺ法による結晶引上げ装置を使用し、炉内
構造を組み変えて△Ｇを変化させ、引上げ速度を変えて
結晶面内を調査した結果、新たに次のような知見を得
た。使用した炉内構造は図４（ａ）に示したように、湯
面から環状固液界面断熱材の下端までの間隔を変えて△
Ｇを変化させ、平均引上げ速度を例えば０．６〜０．３
ｍｍ／ｍｉｎまで、１０ｃｍ毎に０．０５ｍｍ／ｍｉｎ
づつ減速して変化させて、ＯＳＦリングが結晶バルク中
心で消滅し、Ｌ／Ｄ領域が形成される様子を調査した。
Ｇが小さいＣＺ法による結晶引上げ装置を使用し、炉内
構造を組み変えて△Ｇを変化させ、引上げ速度を変えて
結晶面内を調査した結果、新たに次のような知見を得
た。使用した炉内構造は図４（ａ）に示したように、湯
面から環状固液界面断熱材の下端までの間隔を変えて△
Ｇを変化させ、平均引上げ速度を例えば０．６〜０．３
ｍｍ／ｍｉｎまで、１０ｃｍ毎に０．０５ｍｍ／ｍｉｎ
づつ減速して変化させて、ＯＳＦリングが結晶バルク中
心で消滅し、Ｌ／Ｄ領域が形成される様子を調査した。
【００３３】その結果を解析して図１に欠陥分布図とし
て示した。横軸は結晶直径方向、縦軸は成長速度であ
る。図１は、△Ｇが０または負、すなわち結晶周辺の温
度勾配Ｇｅと結晶中心の温度勾配Ｇｃが等しいか、ある
いは結晶周辺の温度勾配Ｇｅの方が結晶中心の温度勾配
Ｇｃより低い場合で、かつ成長速度が０．５０〜０．４
８ｍｍ／ｍｉｎの範囲において、ＯＳＦが帯状で逆Ｍ字
型に分布していることを表している。そしてこの分布の
内、成長速度が０．５０〜０．４８ｍｍ／ｍｉｎの範囲
を結晶面として見ると、図３のようにＯＳＦリングまた
はその潜在核が存在するが、これ以外の部分はＮ−領域
であるウエーハとなっていることが判る。
て示した。横軸は結晶直径方向、縦軸は成長速度であ
る。図１は、△Ｇが０または負、すなわち結晶周辺の温
度勾配Ｇｅと結晶中心の温度勾配Ｇｃが等しいか、ある
いは結晶周辺の温度勾配Ｇｅの方が結晶中心の温度勾配
Ｇｃより低い場合で、かつ成長速度が０．５０〜０．４
８ｍｍ／ｍｉｎの範囲において、ＯＳＦが帯状で逆Ｍ字
型に分布していることを表している。そしてこの分布の
内、成長速度が０．５０〜０．４８ｍｍ／ｍｉｎの範囲
を結晶面として見ると、図３のようにＯＳＦリングまた
はその潜在核が存在するが、これ以外の部分はＮ−領域
であるウエーハとなっていることが判る。
【００３４】このウエーハの最大の特徴は、ＯＳＦ領域
以外の部分のＮ−領域が全部Ｉ−リッチ側のＮ−領域で
あることである。すなわち、本来ＯＳＦリングの内側は
Ｖ−リッチ側となる筈であるが（図５のライン（Ｂ）、
図６（Ｂ）参照）、本発明では、ＯＳＦリングの内側も
外側もＩ−リッチ側のＮ−領域となる。従って、ＦＰ
Ｄ、ＣＯＰ型の他、Ｃｕデコレーションにより検出され
る筈の欠陥もウエーハ全面から排除されている。
以外の部分のＮ−領域が全部Ｉ−リッチ側のＮ−領域で
あることである。すなわち、本来ＯＳＦリングの内側は
Ｖ−リッチ側となる筈であるが（図５のライン（Ｂ）、
図６（Ｂ）参照）、本発明では、ＯＳＦリングの内側も
外側もＩ−リッチ側のＮ−領域となる。従って、ＦＰ
Ｄ、ＣＯＰ型の他、Ｃｕデコレーションにより検出され
る筈の欠陥もウエーハ全面から排除されている。
【００３５】そして、本発明は図１の欠陥分布図におい
て、ＯＳＦ領域が帯状逆Ｍ字型を形成する時、ＯＳＦ領
域の内側ラインの最小値に対応する引上げ速度と、ＯＳ
Ｆ領域の外側ラインの最小値に対応する引上げ速度の範
囲内に引上げ速度を制御しながら結晶を引上げようとい
うもので、上記の例で具体的に言えば、成長速度を０．
５０〜０．４８ｍｍ／ｍｉｎの範囲内に設定し、結晶定
径部の成長長さ１０ｃｍごとに算出した目標成長速度の
平均値±０．０１ｍｍ／ｍｉｎ以内となるように高精度
に制御して引上げる。こうして得られた単結晶棒を縦割
りし、前記同様欠陥分布を調査した。その結果を図２に
示す。図２から明らかなように最適成長速度を維持して
引上げた部分はその全長に亙ってＯＳＦ領域がリング状
に分布し、ＯＳＦ領域以外の全面がＮ−領域であること
が判る。
て、ＯＳＦ領域が帯状逆Ｍ字型を形成する時、ＯＳＦ領
域の内側ラインの最小値に対応する引上げ速度と、ＯＳ
Ｆ領域の外側ラインの最小値に対応する引上げ速度の範
囲内に引上げ速度を制御しながら結晶を引上げようとい
うもので、上記の例で具体的に言えば、成長速度を０．
５０〜０．４８ｍｍ／ｍｉｎの範囲内に設定し、結晶定
径部の成長長さ１０ｃｍごとに算出した目標成長速度の
平均値±０．０１ｍｍ／ｍｉｎ以内となるように高精度
に制御して引上げる。こうして得られた単結晶棒を縦割
りし、前記同様欠陥分布を調査した。その結果を図２に
示す。図２から明らかなように最適成長速度を維持して
引上げた部分はその全長に亙ってＯＳＦ領域がリング状
に分布し、ＯＳＦ領域以外の全面がＮ−領域であること
が判る。
【００３６】逆に△Ｇが０を超えてプラスの場合、すな
わち結晶周辺の温度勾配Ｇｅの方が結晶中心の温度勾配
Ｇｃより高い場合は、成長速度が約０．６〜０．４ｍｍ
／ｍｉｎの範囲において、図５に示したようにＯＳＦは
帯状でＵ字型に分布しており、図６の結晶面内分布で見
ても本発明品のような全面Ｉ−リッチ側のＮ−領域のみ
で形成されたものであってＯＳＦリングまたはその潜在
核が存在するウエーハが現れることはないことが判る。
以上のことは従来の△Ｇがプラス側に大きい結晶引上げ
装置で実験した場合には発見されず、今回上記の△Ｇが
０または負の結晶引上げ装置を使用した結晶を調査した
結果、発見したものである。
わち結晶周辺の温度勾配Ｇｅの方が結晶中心の温度勾配
Ｇｃより高い場合は、成長速度が約０．６〜０．４ｍｍ
／ｍｉｎの範囲において、図５に示したようにＯＳＦは
帯状でＵ字型に分布しており、図６の結晶面内分布で見
ても本発明品のような全面Ｉ−リッチ側のＮ−領域のみ
で形成されたものであってＯＳＦリングまたはその潜在
核が存在するウエーハが現れることはないことが判る。
以上のことは従来の△Ｇがプラス側に大きい結晶引上げ
装置で実験した場合には発見されず、今回上記の△Ｇが
０または負の結晶引上げ装置を使用した結晶を調査した
結果、発見したものである。
【００３７】この調査における引上げ装置の炉内温度に
ついては、総合伝熱解析ソフトＦＥＭＡＧ（Ｆ．Ｄｕｐ
ｒｅｔ，Ｐ．Ｎｉｃｏｄｅｍｅ，Ｙ．Ｒｙｃｋｍａｎ
ｓ，Ｐ．Ｗｏｕｔｅｒｓ，ａｎｄ Ｍ．Ｊ．Ｃｒｏｃｈ
ｅｔ，Ｉｎｔ．Ｊ．ＨｅａｔＭａｓｓ Ｔｒａｎｓｆｅ
ｒ，３３，１８４９（１９９０））を使用して鋭意解析
を行った結果、判明したものである。
ついては、総合伝熱解析ソフトＦＥＭＡＧ（Ｆ．Ｄｕｐ
ｒｅｔ，Ｐ．Ｎｉｃｏｄｅｍｅ，Ｙ．Ｒｙｃｋｍａｎ
ｓ，Ｐ．Ｗｏｕｔｅｒｓ，ａｎｄ Ｍ．Ｊ．Ｃｒｏｃｈ
ｅｔ，Ｉｎｔ．Ｊ．ＨｅａｔＭａｓｓ Ｔｒａｎｓｆｅ
ｒ，３３，１８４９（１９９０））を使用して鋭意解析
を行った結果、判明したものである。
【００３８】一方、本発明のウエーハに存在するＯＳＦ
については、最近の研究からウエーハ全面内で低酸素濃
度とした場合には、ＯＳＦの核が存在しても熱酸化処理
によりＯＳＦを発生することはなく、デバイスに影響を
与えないということが判ってきている。この酸素濃度の
限界値は、同一の結晶引上げ装置を使用して、数種類の
酸素濃度レベルの結晶を引上げた結果、ウエーハ全面内
の酸素濃度が２４ｐｐｍａ（ＡＳＴＭ’７９）未満であ
れば、ウエーハの熱酸化処理を行った時にＯＳＦが発生
しないことが確認された。
については、最近の研究からウエーハ全面内で低酸素濃
度とした場合には、ＯＳＦの核が存在しても熱酸化処理
によりＯＳＦを発生することはなく、デバイスに影響を
与えないということが判ってきている。この酸素濃度の
限界値は、同一の結晶引上げ装置を使用して、数種類の
酸素濃度レベルの結晶を引上げた結果、ウエーハ全面内
の酸素濃度が２４ｐｐｍａ（ＡＳＴＭ’７９）未満であ
れば、ウエーハの熱酸化処理を行った時にＯＳＦが発生
しないことが確認された。
【００３９】すなわち、調査によれば、一本の結晶を引
上げ中に徐々に酸素濃度を下げていった時に、結晶全長
にわたってＯＳＦとなる核は存在するが、ウエーハの熱
酸化処理を行った時にＯＳＦが観察されるのは２４ｐｐ
ｍａまでで、２４ｐｐｍａ未満ではＯＳＦの核は存在す
るが、熱酸化処理によるＯＳＦは発生していないことが
判った。
上げ中に徐々に酸素濃度を下げていった時に、結晶全長
にわたってＯＳＦとなる核は存在するが、ウエーハの熱
酸化処理を行った時にＯＳＦが観察されるのは２４ｐｐ
ｍａまでで、２４ｐｐｍａ未満ではＯＳＦの核は存在す
るが、熱酸化処理によるＯＳＦは発生していないことが
判った。
【００４０】ちなみに、成長結晶中の酸素濃度を２４ｐ
ｐｍａ未満にするには、従来から一般に用いられている
方法で行えばよく、例えば、ルツボの回転数あるいは融
液内温度分布等を調整して融液の対流を制御する等の手
段により簡単に行うことができる。
ｐｍａ未満にするには、従来から一般に用いられている
方法で行えばよく、例えば、ルツボの回転数あるいは融
液内温度分布等を調整して融液の対流を制御する等の手
段により簡単に行うことができる。
【００４１】なお、ＯＳＦリングは発生しなくても、そ
の核の存在するところでは酸素析出が少なくなるという
傾向があるが、近年のデバイスプロセスの低温化におい
ては、強いゲッタリングも要求されないので、ＯＳＦリ
ングでの酸素析出の少なさは問題にならないのである。
の核の存在するところでは酸素析出が少なくなるという
傾向があるが、近年のデバイスプロセスの低温化におい
ては、強いゲッタリングも要求されないので、ＯＳＦリ
ングでの酸素析出の少なさは問題にならないのである。
【００４２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。まず、本発明
で使用するＣＺ法による単結晶引上げ装置の構成例を図
４（ａ）により説明する。図４（ａ）に示すように、こ
の単結晶引上げ装置３０は、引上げ室３１と、引上げ室
３１中に設けられたルツボ３２と、ルツボ３２の周囲に
配置されたヒータ３４と、ルツボ３２を回転させるルツ
ボ保持軸３３及びその回転機構（図示せず）と、シリコ
ンの種結晶５を保持するシードチャック６と、シードチ
ャック６を引上げるワイヤ７と、ワイヤ７を回転又は巻
き取る巻取機構（図示せず）を備えて構成されている。
ルツボ３２は、その内側のシリコン融液（湯）２を収容
する側には石英ルツボが設けられ、その外側には黒鉛ル
ツボが設けられている。また、ヒータ３４の外側周囲に
は断熱材３５が配置されている。
て、図面を参照しながら詳細に説明する。まず、本発明
で使用するＣＺ法による単結晶引上げ装置の構成例を図
４（ａ）により説明する。図４（ａ）に示すように、こ
の単結晶引上げ装置３０は、引上げ室３１と、引上げ室
３１中に設けられたルツボ３２と、ルツボ３２の周囲に
配置されたヒータ３４と、ルツボ３２を回転させるルツ
ボ保持軸３３及びその回転機構（図示せず）と、シリコ
ンの種結晶５を保持するシードチャック６と、シードチ
ャック６を引上げるワイヤ７と、ワイヤ７を回転又は巻
き取る巻取機構（図示せず）を備えて構成されている。
ルツボ３２は、その内側のシリコン融液（湯）２を収容
する側には石英ルツボが設けられ、その外側には黒鉛ル
ツボが設けられている。また、ヒータ３４の外側周囲に
は断熱材３５が配置されている。
【００４３】また、本発明の製造方法に関わる製造条件
を設定するために、結晶の固液界面４の外周に環状の固
液界面断熱材８を設けている。この固液界面断熱材８
は、その下端とシリコン融液２の湯面３との間に５〜１
０ｃｍの間隔１０を設けて設置されている。図４（ｂ）
に示したヒータを囲繞する断熱材３５の上に設けられた
上部断熱材９は、炉内温度条件によって使用するもの
で、その場合は、間隔１０を調節することになる。さら
に、冷却ガスを吹き付けたり、輻射熱を遮って単結晶を
冷却する筒状の冷却装置（不図示）を設けることもあ
る。別に、最近では引上げ室３１の水平方向の外側に、
図示しない磁石を設置し、シリコン融液２に水平方向あ
るいは垂直方向等の磁場を印加することによって、融液
の対流を抑制し、単結晶の安定成長をはかる、いわゆる
ＭＣＺ法が用いられることも多い。
を設定するために、結晶の固液界面４の外周に環状の固
液界面断熱材８を設けている。この固液界面断熱材８
は、その下端とシリコン融液２の湯面３との間に５〜１
０ｃｍの間隔１０を設けて設置されている。図４（ｂ）
に示したヒータを囲繞する断熱材３５の上に設けられた
上部断熱材９は、炉内温度条件によって使用するもの
で、その場合は、間隔１０を調節することになる。さら
に、冷却ガスを吹き付けたり、輻射熱を遮って単結晶を
冷却する筒状の冷却装置（不図示）を設けることもあ
る。別に、最近では引上げ室３１の水平方向の外側に、
図示しない磁石を設置し、シリコン融液２に水平方向あ
るいは垂直方向等の磁場を印加することによって、融液
の対流を抑制し、単結晶の安定成長をはかる、いわゆる
ＭＣＺ法が用いられることも多い。
【００４４】次に、上記の単結晶引上げ装置３０による
単結晶育成方法について説明する。まず、ルツボ３２内
でシリコンの高純度多結晶原料を融点（約１４２０°
Ｃ）以上に加熱して融解する。次に、ワイヤ７を巻き出
すことにより融液２の表面略中心部に種結晶５の先端を
接触又は浸漬させる。その後、ルツボ保持軸３３を適宜
の方向に回転させるとともに、ワイヤ７を回転させなが
ら巻き取り種結晶５を引上げることにより、単結晶育成
が開始される。以後、引上げ速度と温度を適切に調節す
ることにより略円柱形状の単結晶棒１を得ることができ
る。
単結晶育成方法について説明する。まず、ルツボ３２内
でシリコンの高純度多結晶原料を融点（約１４２０°
Ｃ）以上に加熱して融解する。次に、ワイヤ７を巻き出
すことにより融液２の表面略中心部に種結晶５の先端を
接触又は浸漬させる。その後、ルツボ保持軸３３を適宜
の方向に回転させるとともに、ワイヤ７を回転させなが
ら巻き取り種結晶５を引上げることにより、単結晶育成
が開始される。以後、引上げ速度と温度を適切に調節す
ることにより略円柱形状の単結晶棒１を得ることができ
る。
【００４５】この場合、本発明では、本発明の目的を達
成するために特に重要であるのは、図４（ａ）または図
４（ｂ）に示したように、引上げ室３１の湯面上の単結
晶棒１中の液状部分の外周空間において、湯面近傍の結
晶の融点から１４００℃までの温度域が制御できるよう
に環状の固液界面断熱材８を設けたことと、断熱材３５
の上に上部断熱材９を配置したことである。
成するために特に重要であるのは、図４（ａ）または図
４（ｂ）に示したように、引上げ室３１の湯面上の単結
晶棒１中の液状部分の外周空間において、湯面近傍の結
晶の融点から１４００℃までの温度域が制御できるよう
に環状の固液界面断熱材８を設けたことと、断熱材３５
の上に上部断熱材９を配置したことである。
【００４６】すなわち、この炉内温度を制御するため
に、図４（ａ）に示したように、引上げ室３１内に環状
固液界面断熱材８を設け、この下端と融液表面との間隔
１０を５〜１０ｃｍに設定すればよい。こうすれば、上
記結晶中心部分の温度勾配Ｇｃ［℃／ｃｍ］と結晶周辺
部分の温度勾配Ｇｅ［℃／ｃｍ］との差△Ｇ＝（Ｇｅ−
Ｇｃ）が０または負、すなわち結晶周辺の温度勾配と結
晶中心の温度勾配が等しいか、あるいは結晶周辺の温度
勾配の方が結晶中心より低くなるように炉内温度を制御
することができる。別の方法としては、図４（ｂ）に示
したように、上記間隔１０を調節すると共に、上部断熱
体９を断熱材３５の上に継ぎ足して上部空間からの放熱
を制御する方法もある。
に、図４（ａ）に示したように、引上げ室３１内に環状
固液界面断熱材８を設け、この下端と融液表面との間隔
１０を５〜１０ｃｍに設定すればよい。こうすれば、上
記結晶中心部分の温度勾配Ｇｃ［℃／ｃｍ］と結晶周辺
部分の温度勾配Ｇｅ［℃／ｃｍ］との差△Ｇ＝（Ｇｅ−
Ｇｃ）が０または負、すなわち結晶周辺の温度勾配と結
晶中心の温度勾配が等しいか、あるいは結晶周辺の温度
勾配の方が結晶中心より低くなるように炉内温度を制御
することができる。別の方法としては、図４（ｂ）に示
したように、上記間隔１０を調節すると共に、上部断熱
体９を断熱材３５の上に継ぎ足して上部空間からの放熱
を制御する方法もある。
【００４７】また、前記結晶成長時の引上げ速度の精度
については、結晶定径部の成長長さ１０ｃｍごとに算出
した引上げ速度の平均値±０．０１［ｍｍ／ｍｉｎ］以
内とすることが望ましく、引上げ速度の精度がこの範囲
にあれば、上記炉内温度（△Ｇ）と引上げ速度条件値と
の相乗効果により、結晶全長に亙ってＯＳＦ領域にはそ
の潜在核があるが、それ以外の面内全面がＮ−領域であ
るシリコン単結晶を安定して製造することができる。
については、結晶定径部の成長長さ１０ｃｍごとに算出
した引上げ速度の平均値±０．０１［ｍｍ／ｍｉｎ］以
内とすることが望ましく、引上げ速度の精度がこの範囲
にあれば、上記炉内温度（△Ｇ）と引上げ速度条件値と
の相乗効果により、結晶全長に亙ってＯＳＦ領域にはそ
の潜在核があるが、それ以外の面内全面がＮ−領域であ
るシリコン単結晶を安定して製造することができる。
【００４８】以上述べたシリコン単結晶の製造方法で製
造されたシリコン単結晶をスライスして得られるシリコ
ン単結晶ウエーハは、ウエーハに熱酸化処理をした際
に、リング状に発生するＯＳＦあるいはＯＳＦの核が存
在し、かつ、ＦＰＤ、ＣＯＰ、Ｌ／Ｄ、ＬＳＴＤ及びＣ
ｕデコレーションにより検出される欠陥がウエーハ全面
内に存在せず、熱酸化処理をした際に発生するＯＳＦの
密度が１００個／ｃｍ2以下の極低欠陥品である。
造されたシリコン単結晶をスライスして得られるシリコ
ン単結晶ウエーハは、ウエーハに熱酸化処理をした際
に、リング状に発生するＯＳＦあるいはＯＳＦの核が存
在し、かつ、ＦＰＤ、ＣＯＰ、Ｌ／Ｄ、ＬＳＴＤ及びＣ
ｕデコレーションにより検出される欠陥がウエーハ全面
内に存在せず、熱酸化処理をした際に発生するＯＳＦの
密度が１００個／ｃｍ2以下の極低欠陥品である。
【００４９】
【実施例】以下、本発明の実施例を挙げて説明するが、
本発明はこれらに限定されるものではない。 （実施例１）図４（ａ）に示した引上げ装置３０で、２
４インチ石英ルツボに原料多結晶シリコンを１００Ｋｇ
チャージし、直径８インチ、方位＜１００＞、直胴長さ
約１ｍのシリコン単結晶棒を引上げた。使用した炉内構
造（ホットゾーン：ＨＺ）は、湯面３と環状固液界面断
熱材８の下端との間隔１０を７０ｍｍに設定し、シリコ
ン融液２の湯温は約１４２０℃に保持した。
本発明はこれらに限定されるものではない。 （実施例１）図４（ａ）に示した引上げ装置３０で、２
４インチ石英ルツボに原料多結晶シリコンを１００Ｋｇ
チャージし、直径８インチ、方位＜１００＞、直胴長さ
約１ｍのシリコン単結晶棒を引上げた。使用した炉内構
造（ホットゾーン：ＨＺ）は、湯面３と環状固液界面断
熱材８の下端との間隔１０を７０ｍｍに設定し、シリコ
ン融液２の湯温は約１４２０℃に保持した。
【００５０】以上の条件下で平均引上げ速度を０．６〜
０．３ｍｍ／ｍｉｎまで、１０ｃｍ毎に０．０５ｍｍ／
ｍｉｎづつ減速して変化させて、ＯＳＦリングが結晶バ
ルク中心で消滅し、Ｌ／Ｄ領域が形成される様子を調査
した。調査方法は、結晶を厚さ２ｍｍに縦割りし、表面
の加工歪みをエッチング除去して２枚の試料を作製し
た。１枚は３０分間セコ・エッチングを施した後、ＦＰ
Ｄ、Ｌ／Ｄを観察した。また、残りの１枚については、
１２００℃／１００分間の熱処理を施した後、ライト液
でエッチング処理してＯＳＦの発生状況を確認した。そ
の結果をまとめて図１に欠陥分布図として示した。横軸
は結晶直径方向、縦軸は引上げ速度である。図からＯＳ
Ｆが帯状で逆Ｍ字型に分布していることが判る。これを
見ると、この炉内構造では、本発明品を得るためには、
成長速度を０．４８〜０．５０ｍｍ／ｍｉｎに制御すれ
ば良いことが判る。
０．３ｍｍ／ｍｉｎまで、１０ｃｍ毎に０．０５ｍｍ／
ｍｉｎづつ減速して変化させて、ＯＳＦリングが結晶バ
ルク中心で消滅し、Ｌ／Ｄ領域が形成される様子を調査
した。調査方法は、結晶を厚さ２ｍｍに縦割りし、表面
の加工歪みをエッチング除去して２枚の試料を作製し
た。１枚は３０分間セコ・エッチングを施した後、ＦＰ
Ｄ、Ｌ／Ｄを観察した。また、残りの１枚については、
１２００℃／１００分間の熱処理を施した後、ライト液
でエッチング処理してＯＳＦの発生状況を確認した。そ
の結果をまとめて図１に欠陥分布図として示した。横軸
は結晶直径方向、縦軸は引上げ速度である。図からＯＳ
Ｆが帯状で逆Ｍ字型に分布していることが判る。これを
見ると、この炉内構造では、本発明品を得るためには、
成長速度を０．４８〜０．５０ｍｍ／ｍｉｎに制御すれ
ば良いことが判る。
【００５１】次に、上記調査・実験結果を元に、結晶面
内にＯＳＦリングが存在するがＯＳＦ領域以外の全面が
Ｎ−領域である本発明品を結晶軸方向に拡大するため
に、最適成長速度（０．５〜０．４８ｍｍ／ｍｉｎ）に
設定し、結晶定径部の成長長さ１０ｃｍごとに算出した
目標成長速度の平均値±０．０１以内となるように制御
して引上げた。こうして得られた単結晶棒を縦割りし、
前記同様欠分布を調査した。その結果を図２に示す。図
から明らかなように最適成長速度を維持して引上げた部
分はその全長に亙ってＯＳＦ領域がリング状に分布し、
ＯＳＦ領域以外の全面がＮ−領域であることが判る。
内にＯＳＦリングが存在するがＯＳＦ領域以外の全面が
Ｎ−領域である本発明品を結晶軸方向に拡大するため
に、最適成長速度（０．５〜０．４８ｍｍ／ｍｉｎ）に
設定し、結晶定径部の成長長さ１０ｃｍごとに算出した
目標成長速度の平均値±０．０１以内となるように制御
して引上げた。こうして得られた単結晶棒を縦割りし、
前記同様欠分布を調査した。その結果を図２に示す。図
から明らかなように最適成長速度を維持して引上げた部
分はその全長に亙ってＯＳＦ領域がリング状に分布し、
ＯＳＦ領域以外の全面がＮ−領域であることが判る。
【００５２】別に上記と同条件で単結晶棒を引上げ、鏡
面研磨仕上げウエーハに加工し、ＦＰＤ、Ｌ／Ｄ、ＯＳ
Ｆ、ＬＳＴＤ等の評価を行った。その結果、図３に示し
たように中央部にＯＳＦリングが存在するがＯＳＦ領域
以外の面内全面がＮ−領域であるウエーハであった。Ｏ
ＳＦ領域におけるＯＳＦの密度は、約５０ケ／ｃｍ2で
あり、低密度であった。さらにＣｕデコレーションを施
したところ、Ｎ−領域部に空孔型欠陥は発生しなかっ
た。なお、このウエーハの酸化膜耐圧特性は、Ｃ−モー
ド良品率１００％となった。Ｃ−モード測定条件は、次
の通りである。 １）酸化膜厚：２５ｎｍ、 ２）測定電極：リンド
ープ・ポリシリコン、 ３）電極面積：８ｍｍ2 、 ４）判定電流：１ｍＡ
／ｃｍ2 、 ５）良品判定：絶縁破壊電界が８ＭＶ／ｃｍ以上のもの
を良品と判定した。
面研磨仕上げウエーハに加工し、ＦＰＤ、Ｌ／Ｄ、ＯＳ
Ｆ、ＬＳＴＤ等の評価を行った。その結果、図３に示し
たように中央部にＯＳＦリングが存在するがＯＳＦ領域
以外の面内全面がＮ−領域であるウエーハであった。Ｏ
ＳＦ領域におけるＯＳＦの密度は、約５０ケ／ｃｍ2で
あり、低密度であった。さらにＣｕデコレーションを施
したところ、Ｎ−領域部に空孔型欠陥は発生しなかっ
た。なお、このウエーハの酸化膜耐圧特性は、Ｃ−モー
ド良品率１００％となった。Ｃ−モード測定条件は、次
の通りである。 １）酸化膜厚：２５ｎｍ、 ２）測定電極：リンド
ープ・ポリシリコン、 ３）電極面積：８ｍｍ2 、 ４）判定電流：１ｍＡ
／ｃｍ2 、 ５）良品判定：絶縁破壊電界が８ＭＶ／ｃｍ以上のもの
を良品と判定した。
【００５３】（実施例２）炉内構造を図４（ｂ）に示し
たように、断熱材３５の上に上部断熱材９を設置し、シ
リコン融液面３と環状固液界面断熱材８の下端との間隔
１０を６０ｍｍとした以外は実施例１と同じ条件で引上
げた結果、実施例１とほぼ同じ品質の単結晶棒を得た。
この場合、△Ｇが一層、マイナス側にシフトする結果、
ウエーハ面内のＯＳＦ領域の幅が狭くなる傾向が見られ
た。
たように、断熱材３５の上に上部断熱材９を設置し、シ
リコン融液面３と環状固液界面断熱材８の下端との間隔
１０を６０ｍｍとした以外は実施例１と同じ条件で引上
げた結果、実施例１とほぼ同じ品質の単結晶棒を得た。
この場合、△Ｇが一層、マイナス側にシフトする結果、
ウエーハ面内のＯＳＦ領域の幅が狭くなる傾向が見られ
た。
【００５４】（実施例３）成長結晶中の酸素濃度を２４
ｐｐｍａ以下に抑えた以外は、実施例１と同条件で引上
げ、欠陥を評価したところ、酸化処理をしてもＯＳＦは
発生しなかった。すなわちこれは、ＯＳＦの潜在核は存
在するものと思われるが、低酸素であるため、熱酸化処
理しても発生しないものであると思われる。
ｐｐｍａ以下に抑えた以外は、実施例１と同条件で引上
げ、欠陥を評価したところ、酸化処理をしてもＯＳＦは
発生しなかった。すなわちこれは、ＯＳＦの潜在核は存
在するものと思われるが、低酸素であるため、熱酸化処
理しても発生しないものであると思われる。
【００５５】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同
一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いか
なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同
一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いか
なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００５６】例えば、上記実施形態においては、直径８
インチのシリコン単結晶を育成する場合につき例を挙げ
て説明したが、本発明はこれには限定されず、直径１０
〜１６インチあるいはそれ以上のシリコン単結晶にも適
用できる。また、本発明は、シリコン融液に水平磁場、
縦磁場、カスプ磁場等を印加するいわゆるＭＣＺ法にも
適用できることは言うまでもない。
インチのシリコン単結晶を育成する場合につき例を挙げ
て説明したが、本発明はこれには限定されず、直径１０
〜１６インチあるいはそれ以上のシリコン単結晶にも適
用できる。また、本発明は、シリコン融液に水平磁場、
縦磁場、カスプ磁場等を印加するいわゆるＭＣＺ法にも
適用できることは言うまでもない。
【００５７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
熱酸化処理をした際にリング状に発生するＯＳＦあるい
はＯＳＦの核が存在し、かつ、ＦＰＤ、ＣＯＰ、Ｌ／
Ｄ、ＬＳＴＤ及び特にＣｕデコレーションにより検出さ
れる欠陥がウエーハ全面内に存在しない最大限Ｎ領域を
拡大したウエーハを容易に作製することができる。そし
て、低酸素化を併用すればＯＳＦも発生せず、実質上ウ
エーハ全面が無欠陥のシリコン単結晶ウエーハを製造す
ることができる。
熱酸化処理をした際にリング状に発生するＯＳＦあるい
はＯＳＦの核が存在し、かつ、ＦＰＤ、ＣＯＰ、Ｌ／
Ｄ、ＬＳＴＤ及び特にＣｕデコレーションにより検出さ
れる欠陥がウエーハ全面内に存在しない最大限Ｎ領域を
拡大したウエーハを容易に作製することができる。そし
て、低酸素化を併用すればＯＳＦも発生せず、実質上ウ
エーハ全面が無欠陥のシリコン単結晶ウエーハを製造す
ることができる。
【図１】本発明のシリコン単結晶軸方向における、結晶
の径方向位置を横軸とし、成長速度を縦軸とした場合の
諸欠陥分布図である。
の径方向位置を横軸とし、成長速度を縦軸とした場合の
諸欠陥分布図である。
【図２】本発明で作製した単結晶棒の軸方向の諸欠陥分
布を表した縦断面説明図である。
布を表した縦断面説明図である。
【図３】本発明の引上げ条件で引上げた場合の結晶面内
諸欠陥分布を表した説明図である。
諸欠陥分布を表した説明図である。
【図４】本発明で使用したＣＺ法による単結晶引上げ装
置の概略説明図である。 （ａ）特定の炉内構造とした例、（ｂ）：（ａ）の炉内
構造に上部断熱材を付加した例。
置の概略説明図である。 （ａ）特定の炉内構造とした例、（ｂ）：（ａ）の炉内
構造に上部断熱材を付加した例。
【図５】従来の引上げ方法によるシリコン単結晶軸方向
における、結晶の径方向位置を横軸とし、成長速度を縦
軸とした場合の諸欠陥分布図である。
における、結晶の径方向位置を横軸とし、成長速度を縦
軸とした場合の諸欠陥分布図である。
【図６】従来の引上げ方法における引上げ速度と結晶面
内欠陥分布との関係を表した説明図である。 （Ａ）高速引上げの場合、（Ｂ）中速引上げの場合、
（Ｃ）低速引上げの場合。
内欠陥分布との関係を表した説明図である。 （Ａ）高速引上げの場合、（Ｂ）中速引上げの場合、
（Ｃ）低速引上げの場合。
１…成長単結晶棒、２…シリコン融液、３…湯面、４…
固液界面、５…種結晶、６…シードチャック、７…ワイ
ヤ、８…環状固液界面断熱材、９…上部断熱材、１０…
湯面と固液界面断熱材下端との間隔、３０…単結晶引上
げ装置、３１…引上げ室、３２…ルツボ、３３…ルツボ
保持軸、３４…ヒータ、３５…断熱材。Ｖ…Ｖ−リッチ
領域、Ｎ…Ｎ−領域、ＯＲ…ＯＳＦリング及びＯＳＦ領
域、Ｌ／Ｄ…Ｌ／Ｄ領域（Ｉ−リッチ領域）。
固液界面、５…種結晶、６…シードチャック、７…ワイ
ヤ、８…環状固液界面断熱材、９…上部断熱材、１０…
湯面と固液界面断熱材下端との間隔、３０…単結晶引上
げ装置、３１…引上げ室、３２…ルツボ、３３…ルツボ
保持軸、３４…ヒータ、３５…断熱材。Ｖ…Ｖ−リッチ
領域、Ｎ…Ｎ−領域、ＯＲ…ＯＳＦリング及びＯＳＦ領
域、Ｌ／Ｄ…Ｌ／Ｄ領域（Ｉ−リッチ領域）。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年９月１８日（１９９８．９．１
８）
８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３３】その結果を解析して図１に欠陥分布図とし
て示した。横軸は結晶直径方向、縦軸は成長速度であ
る。図１は、△Ｇが０または負、すなわち結晶周辺の温
度勾配Ｇｅと結晶中心の温度勾配Ｇｃが等しいか、ある
いは結晶周辺の温度勾配Ｇｅの方が結晶中心の温度勾配
Ｇｃより低い場合で、かつ成長速度が０．５２〜０．４
８ｍｍ／ｍｉｎの範囲において、ＯＳＦが帯状で逆Ｍ字
型に分布していることを表している。そしてこの分布の
内、成長速度が０．５０〜０．４８ｍｍ／ｍｉｎの範囲
を結晶面として見ると、図３のようにＯＳＦリングまた
はその潜在核が存在するが、これ以外の部分はＮ−領域
であるウエーハとなっていることが判る。
て示した。横軸は結晶直径方向、縦軸は成長速度であ
る。図１は、△Ｇが０または負、すなわち結晶周辺の温
度勾配Ｇｅと結晶中心の温度勾配Ｇｃが等しいか、ある
いは結晶周辺の温度勾配Ｇｅの方が結晶中心の温度勾配
Ｇｃより低い場合で、かつ成長速度が０．５２〜０．４
８ｍｍ／ｍｉｎの範囲において、ＯＳＦが帯状で逆Ｍ字
型に分布していることを表している。そしてこの分布の
内、成長速度が０．５０〜０．４８ｍｍ／ｍｉｎの範囲
を結晶面として見ると、図３のようにＯＳＦリングまた
はその潜在核が存在するが、これ以外の部分はＮ−領域
であるウエーハとなっていることが判る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 友彦 福島県西白河郡西郷村大字小田倉字大平 150番地 信越半導体株式会社白河工場内 Ｆターム(参考） 4G050 FF51 FF55 4G077 AA02 AB01 BA04 CF00 EH06 EH09 4M106 AA20 BA05 BA08 BA10 CB19 CB20 5F053 AA12 BB04 BB58 DD01 FF04 GG01 RR03 5H323 AA05 BB17 CA06 CB02 CB44
Claims (8)
- 【請求項１】 チョクラルスキー法により育成されたシ
リコン単結晶ウエーハであって、熱酸化処理をした際に
リング状に発生するＯＳＦあるいはＯＳＦの核が存在
し、かつ、ＦＰＤ、ＣＯＰ、Ｌ／Ｄ、ＬＳＴＤ及びＣｕ
デコレーションにより検出される欠陥がウエーハ全面内
に存在しないことを特徴とするシリコン単結晶ウエー
ハ。 - 【請求項２】 前記ウエーハの酸素濃度が２４ｐｐｍａ
未満であることを特徴とする請求項１に記載したシリコ
ン単結晶ウエーハ。 - 【請求項３】 前記熱酸化処理をした際に発生するＯＳ
Ｆの密度が１００個／ｃｍ2 以下であることを特徴とす
る請求項１または請求項２に記載したシリコン単結晶ウ
エーハ。 - 【請求項４】 チョクラルスキー法によってシリコン単
結晶を製造する場合において、育成されるシリコン単結
晶が結晶成長時に、結晶中の固液界面近傍の融点から１
４００℃の間の温度勾配をＧ（温度変化量／結晶軸方向
長さ）［℃／ｃｍ］とし、結晶中心部分の温度勾配Ｇｃ
［℃／ｃｍ］と結晶周辺部分の温度勾配Ｇｅ［℃／ｃ
ｍ］との差を△Ｇ＝（Ｇｅ−Ｇｃ）で表した時、△Ｇが
０または負として引上げることを特徴とするシリコン単
結晶の製造方法。 - 【請求項５】 チョクラルスキー法によってシリコン単
結晶を製造する場合において、育成されるシリコン単結
晶が結晶成長時に、結晶中の固液界面近傍の融点から１
４００℃の間の温度勾配をＧ（温度変化量／結晶軸方向
長さ）［℃／ｃｍ］とし、結晶中心部分の温度勾配Ｇｃ
［℃／ｃｍ］と結晶周辺部分の温度勾配Ｇｅ［℃／ｃ
ｍ］との差を△Ｇ＝（Ｇｅ−Ｇｃ）で表した時、△Ｇが
０または負となるように炉内温度を制御し、かつ結晶直
径を横軸に、引上げ速度を縦軸として欠陥分布を示した
欠陥分布図において、ＯＳＦ領域が帯状逆Ｍ字型を形成
する時、ＯＳＦ領域の内側ラインの最小値に対応する引
上げ速度と、ＯＳＦ領域の外側ラインの最小値に対応す
る引上げ速度の範囲内に制御しながら結晶を引上げるこ
とを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。 - 【請求項６】 前記結晶成長時の引上げ速度の精度を、
結晶定径部の成長長さ１０ｃｍごとに算出した引上げ速
度の平均値±０．０１［ｍｍ／ｍｉｎ］以内とすること
を特徴とする請求項４または請求項５に記載したシリコ
ン単結晶の製造方法。 - 【請求項７】 前記炉内温度を制御するために、引上げ
装置内に環状固液界面断熱材を設け、これと融液表面と
の間隔を５〜１０ｃｍに設定することを特徴とする請求
項４ないし請求項６のいずれか１項に記載したシリコン
単結晶の製造方法。 - 【請求項８】 請求項４ないし請求項７の方法で得られ
たシリコン単結晶から得られることを特徴とするシリコ
ン単結晶ウエーハ。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17971098A JP3943717B2 (ja) | 1998-06-11 | 1998-06-11 | シリコン単結晶ウエーハ及びその製造方法 |
| TW088109055A TWI233455B (en) | 1998-06-11 | 1999-06-01 | Silicon single crystal wafer and a method for producing it |
| DE69935822T DE69935822T2 (de) | 1998-06-11 | 1999-06-02 | Einkristalline Siliziumscheibe und Verfahren zu ihrer Herstellung |
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