JP2000272998A - エピタキシャル層付きシリコンウェーハ及びその製造方法。 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 極薄いエピタキシャル層の形成でＯＳＦフリ
ーかつＣＯＰフリーを達成するシリコンウェーハを製造
する。 【解決手段】 引上げ速度をＶ（ｍｍ／分）とし、シリ
コン融点から１３００℃までの温度範囲でそれぞれイン
ゴットの中心における軸方向の温度勾配をＧa（℃／ｍ
ｍ）とし、インゴットの周縁における軸方向の温度勾配
をＧb（℃／ｍｍ）とするとき、Ｖ／Ｇa及びＶ／Ｇbが
それぞれ０．２３〜０．３０ｍｍ²／分・℃になるよう
にインゴットを引上げる。インゴットをスライスして得
られたウェーハの表面に厚さ０．２μｍ以上のシリコン
単結晶のエピタキシャル層を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路を
製造するために用いられるエピタキシャル層付きシリコ
ンウェーハ及びその製造方法に関する。更に詳しくはチ
ョクラルスキー法（以下、ＣＺ法という。）により育成
されるシリコンウェーハの表面にエピタキシャル層を形
成したシリコンウェ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、半導体集積回路を製造する工程に
おいて、歩留りを低下させる原因として酸化誘起積層欠
陥（Oxidation Induced Stacking Fault、以下、ＯＳＦ
という。）の核となる酸素析出物の微小欠陥や、結晶に
起因したパーティクル（Crystal Originated Particl
e、以下、ＣＯＰという。）の存在が挙げられている。
ＯＳＦは、結晶成長時にその核となる微小欠陥が導入さ
れ、半導体デバイスを製造する際の酸化工程等で顕在化
し、作製したデバイスのリーク電流の増加等の不良原因
になる。また鏡面研磨後のシリコンウェーハをアンモニ
アと過酸化水素の混合液で洗浄すると、ウェーハ表面に
ピットが形成され、このウェーハをパーティクルカウン
タで測定すると、ピットも本来のパーティクルとともに
パーティクルとして検出される。上記ピットは結晶に起
因したものであり、本来のパーティクルと区別するため
に、ＣＯＰと称される。このウェーハ表面のピットであ
るＣＯＰは電気的特性、例えば酸化膜の経時絶縁破壊特
性（Time Dependent dielectric Breakdown、ＴＤＤ
Ｂ）、酸化膜耐圧特性（Time Zero Dielectric Breakdo
wn、ＴＺＤＢ）等を劣化させる原因となる。またＣＯＰ
がウェーハ表面に存在するとデバイスの配線工程におい
て段差を生じ、この段差は断線の原因となって、製品の
歩留りを低くする。更にデバイス工程における汚染をゲ
ッタリングする能力がウェーハの面内で均一でない場合
には、ゲッタリング能力の弱いところで、接合リーク等
の原因で歩留まりを低くする。

【０００３】以上のことから、半導体集積回路を製造す
るために用いられるシリコンウェーハからＯＳＦ及びＣ
ＯＰを減少させ、かつ酸素析出がウェーハ面内で均一に
発生させることが必要となっている。従来、このために
シリコンウェーハの表面にシリコン単結晶をエピタキシ
ャル成長させてエピタキシャル層を形成し、ＣＯＰがな
いとされるウェーハが作られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、近年、半導体
集積回路が高集積化するにつれ、エピタキシャル層を薄
くする傾向になってきている。このため、従来のシリコ
ンウェーハを用いてこの表面に形成するエピタキシャル
層を薄くすると、ＣＯＰがエピタキシャル層表面に残存
する問題を生じる。また従来のシリコンウェーハではＣ
ＯＰの面内での分布が均一でないことから、デバイス工
程においてウェーハ面内で均一に酸素析出が起らず、こ
れによりゲッタリング能力がウェーハ面内で不均一にな
る不具合がある。

【０００５】本発明の目的は、極薄いエピタキシャル層
の形成でＯＳＦフリーかつＣＯＰフリーを達成し得るエ
ピタキシャル層付きシリコンウェーハ及びその製造方法
を提供することにある。本発明の別の目的は、半導体デ
バイス製造工程で熱処理したときに酸素析出核がウェー
ハの中心から周縁にかけて均一に出現してイントリンシ
ックゲッタリング（ＩＧ）源になり得るエピタキシャル
層付きＩＧ用シリコンウェーハを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
酸素雰囲気下、１０００℃±３０℃の温度範囲で２〜５
時間熱処理し、引続き１１３０℃±３０℃の温度範囲で
１〜１６時間熱処理をした際に酸化誘起積層欠陥（ＯＳ
Ｆ）が発生しないシリコンウェーハであって、このウェ
ーハの表面に厚さ０．２μｍ以上のシリコン単結晶のエ
ピタキシャル層を有し、このエピタキシャル層表面全体
における結晶に起因したパーティクル（ＣＯＰ）の数が
０個であることを特徴とするエピタキシャル層付きシリ
コンウェーハである。エピタキシャル層を形成する前の
シリコンウェーハでは０．１２μｍ未満のＣＯＰの数が
３〜１０個／ｃｍ²であって、０．１２μｍ以上のＣＯ
Ｐの数が０．５個／ｃｍ²未満である。これらのＣＯＰ
は従来のウェーハのＣＯＰより小さくかつ少ないため、
ウェーハ表面に厚さ０．２μｍ以上の極薄いエピタキシ
ャル層を形成するだけで、０．１２μｍ以上のＣＯＰが
消失するばかりでなく、０．１２μｍ未満のＣＯＰも容
易に消失する。

【０００７】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明であって、ウェーハ内部の酸素濃度が１．２×１０¹⁸
ａｔｏｍｓ／ｃｍ³〜１．６×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ³
（旧ＡＳＴＭ）であって、ウェーハ全体に空孔（ベーカ
ンシー固まり）が分布したエピタキシャル層付きシリコ
ンウェーハである。請求項２に係るシリコンウェーハ
は、イントリンシックゲッタリング（以下、ＩＧとい
う。）効果を必要とする半導体デバイスメーカーが半導
体デバイス製造工程で熱処理したときに酸素析出核がウ
ェーハの中心から周縁にかけて均一に出現してＩＧ源に
なり得る。

【０００８】請求項３に係る発明は、請求項１に係る発
明であって、ウェーハ内部の酸素濃度が１．２×１０¹⁸
ａｔｏｍｓ／ｃｍ³未満（旧ＡＳＴＭ）であって、ウェ
ーハ全体に酸素原子が分布したエピタキシャル層付きシ
リコンウェーハである。請求項３に係るシリコンウェー
ハは、ＩＧ効果を必要としない半導体デバイスメーカー
が半導体デバイス製造工程で熱処理したときに酸素析出
核を生じず、酸素濃度の低いシリコンウェーハになる。

【０００９】請求項４に係る発明は、チョクラルスキー
法でシリコン単結晶インゴットを引上げ、このインゴッ
トをスライスしてシリコンウェーハを製造する方法にお
いて、引上げ速度をＶ（ｍｍ／分）とし、シリコン融点
から１３００℃までの温度範囲でそれぞれインゴットの
中心における軸方向の温度勾配をＧa（℃／ｍｍ）と
し、インゴットの周縁における軸方向の温度勾配をＧb
（℃／ｍｍ）とするとき、Ｖ／Ｇa及びＶ／Ｇbがそれぞ
れ０．２３〜０．３０ｍｍ²／分・℃になるようにイン
ゴットを引上げ、インゴットをスライスして作製された
ウェーハ表面に厚さ０．２μｍのシリコン単結晶のエピ
タキシャル層を形成することを特徴とするエピタキシャ
ル層付きシリコンウェーハの製造方法である。請求項４
に係る方法で製造すると、酸素雰囲気下、１０００℃±
３０℃の温度範囲で２〜５時間熱処理し、引続き１１３
０℃±３０℃の温度範囲で１〜１６時間熱処理をした際
にＯＳＦが発生せず、しかもウェーハ表面にエピタキシ
ャル層を形成することにより、エピタキシャル層形成前
にウェーハ表面に存在していた０．１２μｍ以上のＣＯ
Ｐは消失するばかりでなく、０．１２μｍ未満のＣＯＰ
も容易に消失する。

【００１０】なお、ＣＯＰのサイズは、パーティクルカ
ウンタの製造メーカー、型式によって異なる値を示すこ
とがあるため、本明細書において「０．１２μｍのＣＯ
Ｐ」とは、垂直入射型のＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製のＳ
ＦＳ６２００シリーズ、ＡＤＥ社製のＣＲ８０シリーズ
又は日立電子エンジニアリング社製のＬＳ６０００シリ
ーズの各パーティクルカウンタで０．１２μｍの値を示
すＣＯＰをいう。また上記パーティクルカウンタで計測
される値はポリスチレンラテックス粒子の換算値であ
り、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）による実測値ではない。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明のシリコンウェーハは、Ｃ
Ｚ法によりホットゾーン炉内のシリコン融液からインゴ
ットをボロンコフ（Voronkov）の理論に基づいた所定の
引上げ速度プロファイルで引上げ、このインゴットをス
ライスして作製される。一般的に、ＣＺ法によりホット
ゾーン炉内のシリコン融液からシリコン単結晶のインゴ
ットを引上げたときには、シリコン単結晶における欠陥
として、点欠陥（point defect）と固まり（agglomerat
es：三次元欠陥）が発生する。点欠陥はべーカンシー点
欠陥とインタースチシャル点欠陥という二つの一般的な
形態がある。べーカンシー点欠陥は一つのシリコン原子
がシリコン結晶格子で正常的な位置の一つから離脱した
ものである。このようなべーカンシーがべーカンシー点
欠陥になる。一方、原子がシリコン結晶の非格子地点
（インタースチシャルサイト）で発見されるとこれがイ
ンタースチシャル点欠陥になる。

【００１２】点欠陥は一般的にシリコン融液（溶融シリ
コン）とインゴット（固状シリコン）の間の接触面で形
成される。しかし、インゴットを継続的に引上げること
によって接触面であった部分は引上げとともに冷却し始
める。冷却の間、べーカンシー点欠陥又はインタースチ
シャル点欠陥のそれぞれ拡散が欠陥を互いに合併して、
べーカンシー固まり（vacancy agglomerates）又はイン
タースチシャル固まり（interstitial agglomerates）
が形成される。言い換えれば、固まりは点欠陥の合併に
起因して発生する三次元構造である。べーカンシー固ま
りは前述したＣＯＰの他に、ＬＳＴＤ（Laser Scatteri
ng Tomograph Defects）又はＦＰＤ（Flow Pattern Def
ects）と呼ばれる欠陥を含み、インタースチシャル固ま
りはＬ／Ｄ（Large/Dislocation）固まり又はディスロ
ケーション欠陥と呼ばれる欠陥を含む。ＦＰＤとは、イ
ンゴットをスライスして作製されたシリコンウェーハを
３０分間セコ（Secco）エッチング液で化学エッチング
したときに現れる特異なフローパターンを呈する痕跡の
源であり、ＬＳＴＤとは、シリコン単結晶内に赤外線を
照射したときにシリコンとは異なる屈折率を有し散乱光
を発生する源である。

【００１３】ボロンコフの理論は、欠陥の数が少ない高
純度インゴットを成長させるために、インゴットの引上
げ速度をＶ（ｍｍ／分）、ホットゾーン構造でインゴッ
ト−シリコン融液の接触面の温度勾配をＧ（℃／ｍｍ）
とするときに、Ｖ／Ｇ（ｍｍ²／分・℃）を制御するこ
とである。この理論では、図１に示すように、Ｖ／Ｇは
関数としてべーカンシー及びインタースチシャル濃度を
図式的に表現し、ウェーハでべーカンシー／インタース
チシャル混合の発生がＶ／Ｇによって決定されることを
説明している。より詳しくは、Ｖ／Ｇ比が臨界点以上で
はべーカンシー豊富インゴットが形成される反面、Ｖ／
Ｇ比が臨界点以下ではインタースチシャル豊富インゴッ
トが形成される。

【００１４】本発明の所定の引上げ速度プロファイル
は、インゴットがホットゾーン炉内のシリコン溶融物か
ら引上げられる時、温度勾配に対する引上げ速度の比
（Ｖ／Ｇ）がインゴットの中央にあるべーカンシー豊富
領域内に制限する臨界比（(Ｖ／Ｇ)₁）を大きく越える
ように決められる。この引上げ速度のプロファイルは、
実験的に基準インゴットを軸方向にスライスすること
で、実験的に基準インゴットをウェーハにスライスする
ことで、またはこれらの技術を組合わせることで、シミ
ュレーションによって上記ボロンコフの理論に基づき決
定される。即ち、この決定は、シミュレーションの後、
インゴットの軸方向スライス及びスライスされたウェー
ハの確認を行い、更にシミュレーションを繰り返すこと
によりなされる。シミュレーションのために複数種類の
引上げ速度が所定の範囲で決められ、複数個の基準イン
ゴットが成長される。図２に示すように、シミュレーシ
ョンのための引上げ速度プロファイルは１．２ｍｍ／分
のような高い引上げ速度（a）から０．５ｍｍ／分の低
い引上げ速度（c）及び再び高い引上げ速度（d）に調整
される。上記低い引上げ速度は０．４ｍｍ／分又はそれ
以下であることもあってもよく、引上げ速度（b）及び
（d）での変化は線形的なものが望ましい。

【００１５】異なった速度で引上げられ複数個の基準イ
ンゴットは各別に軸方向にスライスされる。最適のＶ／
Ｇが軸方向のスライス、ウェーハの確認及びシミュレー
ションの結果の相関関係から決定され、続いて最適な引
上げ速度プロファイルが決定され、そのプロファイルで
インゴットが製造される。実際の引上げ速度プロファイ
ルは所望のインゴットの直径、使用される特定のホット
ゾーン炉及びシリコン溶融物の品質等を含めてこれに限
定されない多くの変数に依存する。

【００１６】引上げ速度を徐々に低下させてＶ／Ｇを連
続的に低下させたときのインゴットの断面図を描いてみ
ると、図３に示される事実が分かる。図３には、インゴ
ット内でのべーカンシー豊富領域が［Ｖ］、インタース
チシャル豊富領域が［Ｉ］、及びベーカンシー固まり及
びインタースチシャル固まりが存在しないパーフェクト
領域が［Ｐ］としてそれぞれ示される。図３に示すよう
に、インゴットの軸方向位置Ｐ₁は、全ての領域がべー
カンシー豊富領域である。位置Ｐ₂は中央にべーカンシ
ー豊富領域を含む。位置Ｐ₄はインタースチシャル豊富
リング及び中央のパーフェクト領域を含む。また位置Ｐ
₃は中央にべーカンシーがないし縁部分にインタースチ
シャルもないので全てパーフェクト領域である。

【００１７】図３から明らかなように、位置Ｐ₁に対応
したウェーハＷ₁は、全ての領域がべーカンシー豊富領
域である。位置Ｐ₂に対応したウェーハＷ₂は中央にべー
カンシー豊富領域を含む。位置Ｐ₄に対応したウェーハ
Ｗ₄はインタースチシャル豊富リング及び中央のパーフ
ェクト領域を含む。また位置Ｐ₃に対応したウェーハＷ₃
は中央にべーカンシーがないし縁部分にインタースチシ
ャルもないので全てパーフェクト領域である。

【００１８】ウェーハＷ₂は、酸素雰囲気下、１０００
℃±３０℃の温度範囲で２〜５時間熱処理し、引続き１
１３０℃±３０℃の温度範囲で１〜１６時間熱処理する
と、図４に示すようにウェーハの半径の１／２付近にＯ
ＳＦリングが発生する。位置Ｐ₂に対応したウェーハＷ₂
から位置Ｐ₁に対応したウェーハＷ₁に向かう程、ＯＳＦ
リングの径は拡大し、図５に示すように位置Ｐ₁に対応
したウェーハＷ₁ではインゴットの径を越え、上記熱酸
化処理してもＯＳＦリングは生じない。

【００１９】しかし、一般的に位置Ｐ₁に対応したウェ
ーハＷ₁ではウェーハの周縁からウェーハの中心に向か
う程、サイズの大きなＣＯＰが出現する傾向にあるの
で、本発明の特徴ある引上げ方法は、位置Ｐ₁に対応す
る領域をインゴット全長にわたって育成する方法であっ
て、かつインゴットの中心における軸方向の温度勾配を
Ｇaとし、インゴットの周縁における軸方向の温度勾配
をＧbとするときに、Ｖ／Ｇa及びＶ／Ｇbがそれぞれ
０．２３〜０．３０ｍｍ²／分・℃になるようにインゴ
ットを引上げることにある。このように引上げると、ウ
ェーハの中心においても０．１２μｍ以上のＣＯＰの数
は０．５個／ｃｍ²以下になり、ウェーハ表面における
０．１２μｍ未満のＣＯＰの数は３〜１０個／ｃｍ²の
範囲に抑制される。Ｖ／Ｇa及びＶ／Ｇbが０．２３ｍｍ
²／分・℃未満では、ＯＳＦが発生する不具合があり、
０．３０ｍｍ²／分・℃を超えると、シリコン単結晶イ
ンゴットの育成が不安定になる。

【００２０】０．１２μｍ以上のＣＯＰは前述した所定
のパーティクルカウンタで測定する。０．１２μｍ未満
のＣＯＰのうち、０．１０μｍ以上のＣＯＰは前述した
所定のパーティクルカウンタで測定する。或いは０．１
２μｍ未満のＣＯＰは、ＦＰＤをカウントすることによ
り測定するか、或いは特許第２５２０３１６号の「シリ
コンウェーハの微小ピットの検出方法」に基づいて測定
される。この検出方法は、パーティクルカウンタを用い
てシリコンウェーハ表面のピット数を測定することがで
きるまで、アンモニア系洗浄液を用いて一定条件の下で
このウェーハ表面を複数回洗浄するとともに、洗浄後の
ウェーハ表面のピット数をこのパーティクルカウンタを
用いて測定し、更に同一条件でこのウェーハ表面を再洗
浄して、再洗浄後のウェーハ表面のピット数をこのパー
ティクルカウンタを用いて測定し、これらの測定値の差
及び測定可能になるまでの洗浄回数に基づいて、１回洗
浄後のウェーハ表面の微小ピットの大きさとその数を検
出する方法である。

【００２１】本発明のシリコンウェーハは、更にウェー
ハ中の酸素濃度が制御される。ＣＺ法において、ホット
ゾーン炉内に供給するアルゴンの流量、シリコン溶融物
を貯える石英るつぼの回転速度、ホットゾーン炉内の圧
力等を変えることにより、ウェーハ中の酸素濃度が制御
される。ウェーハ内部の酸素濃度を１．２×１０¹⁸ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ³〜１．６×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ³（旧
ＡＳＴＭ）にして、ウェーハ全体に酸素原子を分布させ
ることにより、ＩＧ用シリコンウェーハが得られる。こ
の酸素濃度にするために、例えばアルゴンの流量を６０
〜１１０リットル／分、シリコン溶融物を貯える石英る
つぼの回転速度を４〜１２ｒｐｍ、ホットゾーン炉内の
圧力を２０〜８０Ｔｏｒｒになるように制御する。ＩＧ
用でない低酸素濃度のシリコンウェーハは、ウェーハ内
部の酸素濃度を１．２×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ³未満
（旧ＡＳＴＭ）に制御される。この酸素濃度にするため
には例えばアルゴンの流量を８０〜１５０リットル／
分、シリコン溶融物を貯える石英るつぼの回転速度を４
〜９ｒｐｍ、ホットゾーン炉内の圧力を１５〜６０Ｔｏ
ｒｒになるように制御する。

【００２２】上記条件で引上げられたインゴットをスラ
イスして作製されたシリコンウェーハの表面には、シリ
コン単結晶薄膜がエピタキシャル成長法により形成され
る。このエピタキシャル層は、約１０００〜１２００℃
の高温で化学的気相堆積（ＣＶＤ）法により、四塩化シ
リコン（ＳｉＣｌ₄）を水素（Ｈ₂）ガスで還元させるこ
とにより形成される。ここで厚さ０．２μｍ以上のエピ
タキシャル層を形成することにより、エピタキシャル層
形成前にウェーハ表面に存在していた０．１２μｍ以上
のＣＯＰは消失するばかりでなく、０．１２μｍ未満の
ＣＯＰも容易に消失する。即ち、ウェーハ表面全体にお
けるＣＯＰの数が０個（ＣＯＰフリー）となる。常圧Ｃ
ＶＤ法による場合、エピタキシャル層の厚さが０．２μ
ｍ未満ではエピタキシャル層の厚さがウェーハ面内で安
定しない。、減圧ＣＶＤ法による場合、エピタキシャル
層の厚さが０．２μｍ未満ではＣＯＰは十分に消失しな
い。高集積度用のエピタキシャル層付きシリコンウェー
ハの場合、エピタキシャル層の厚さの上限値は３μｍ程
度以下にすることが好ましい。

【００２３】

【実施例】次に本発明の実施例を比較例とともに説明す
る。 ＜実施例１＞図３に示した位置Ｐ₁に対応する領域をイ
ンゴット全長にわたって育成するように、かつインゴッ
トの中心における軸方向の温度勾配をＧaとし、インゴ
ットの周縁における軸方向の温度勾配をＧbとするとき
に、Ｖ／Ｇa及びＶ／Ｇbがそれぞれ約０．２７ｍｍ²／
分・℃になるようにインゴットを引上げた。このときイ
ンゴット中の酸素濃度を制御するため、アルゴンの流量
を約１１０リットル／分、シリコン溶融物を貯える石英
るつぼの回転速度を約５〜１０ｒｐｍ、ホットゾーン炉
内の圧力を約６０Ｔｏｒｒに維持した。こうして引上げ
られたインゴットからスライスされたシリコンウェーハ
をラッピングし、面取り加工を施した後、鏡面研磨する
ことにより、直径８インチで厚さ７４０μｍのシリコン
ウェーハを用意した。用意したうちの５枚のシリコンウ
ェーハをＣＯＰ数の測定用とし、別の５枚をウェーハ中
の酸素濃度を測定するために用いた。

【００２４】＜実施例２＞実施例１と同様にして得られ
たシリコンウェーハをＯＳＦが顕在化するか否か調べる
ために用いた。また別の５枚のシリコンウェーハについ
て、それぞれの表面に減圧ＣＶＤ法（８０Ｔｏｒｒ）に
より、四塩化シリコン（ＳｉＣｌ₄）を水素（Ｈ₂）ガス
で還元させることにより、１μｍの厚さでシリコン単結
晶のエピタキシャル層を形成した。

【００２５】実施例１及び実施例２の各５枚のシリコン
ウェーハの表面の直径２００ｍｍの円内における０．１
２μｍ以上のＣＯＰの数をレーザパーティクルカウンタ
（ＫＬＡ-Ｔｅｎｃｏｒ社製、ＳＦＳ６２００）を用い
て調べた。同一の各５枚のシリコンウェーハの表面の直
径２００ｍｍの円内における０．１２μｍ未満のＣＯＰ
の数を前述した特許第２５２０３１６号の「シリコンウ
ェーハの微小ピットの検出方法」に基づき、同一のレー
ザパーティクルカウンタを用いて測定した。これらの結
果を表１に示す。比較のため、同一のレーザパーティク
ルカウンタを用いて測定したときに、サイズが０．１２
μｍ未満であるＣＯＰの数が５個／ｃｍ²存在し、０．
１２μｍ以上のＣＯＰの数が１個／ｃｍ²存在するシリ
コンウェーハを比較例１とした。そしてこのシリコンウ
ェーハの表面に実施例１と同様に１μｍ厚のエピタキシ
ャル層を形成した。このエピタキシャル層付きシリコン
ウェーハを比較例２とした。

【００２６】実施例１及び比較例１の別の各５枚のシリ
コンウェーハの表面から５μｍの深さにおける酸素濃度
を二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）により測定した。そ
の平均値を表１に示す。これらのそれぞれの平均値を表
１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１から明らかなように、０．１２μｍ未
満のＣＯＰの数は、比較例１のシリコンウェーハでは５
個／ｃｍ²であったのに対して、実施例１のシリコンウ
ェーハでは平均６．５個／ｃｍ²であった。また０．１
２μｍ以上のＣＯＰの数が、比較例１のシリコンウェー
ハでは１個／ｃｍ²であったのに対して、実施例１のシ
リコンウェーハでは平均０．３５個／ｃｍ²で少なかっ
た。実施例１及び比較例１のシリコンウェーハとも酸素
濃度が約１．３×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ³であり、Ｉ
Ｇ用ウェーハに適していた。また比較例２のシリコンウ
ェーハがＯＳＦが顕在化し、かつこのウェーハでは０．
１２μｍ未満のＣＯＰの数が平均０個／ｃｍ²、０．１
２μｍ以上のＣＯＰの数が平均０．５個／ｃｍ²であっ
たのに対して、実施例２のシリコンウェーハではＯＳＦ
は顕在化せず、かつこのウェーハでは０．１２μｍ以上
のＣＯＰは勿論のこと０．１２μｍ未満のＣＯＰについ
ても検出されず、０個であった。即ち、比較例１のウェ
ーハで存在していた０．１２μｍ未満のＣＯＰは、エピ
タキシャル層を形成した比較例２のウェーハにおいて消
失しない。これは比較例１のウェーハのＣＯＰが実施例
１のウェーハのＣＯＰより大きく、厚さ１μｍ程度のエ
ピタキシャル層を形成しただけでは完全に消失しないた
めと考えられる。

【００２９】＜実施例３及び比較例３＞薄膜エピタキシ
ャル層の形成には、減圧ＣＶＤ法を用いる必要がある。
減圧（８０Ｔｏｒｒ）で実施例１と比較例１の各ウェー
ハを用い、エピタキシャル層の厚さを０．２μｍ、３μ
ｍ、５μｍ、７μｍ及び１０μｍと変化させたときのウ
ェーハ当りの各ＣＯＰの数を求めた。その結果を図６に
示す。図６から明らかなように、実施例１のウェーハ表
面にエピタキシャル層を形成した場合には、０．２μｍ
厚からすべてＣＯＰが消失し、ＣＯＰフリーであるのに
対して、比較例１のウェーハ表面にエピタキシャル層を
形成した場合には、５μｍでやっとＣＯＰが消失してい
ることが判った。

【００３０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、極
薄いエピタキシャル層の形成でＯＳＦフリーかつＣＯＰ
フリーを達成するシリコンウェーハを得ることができ
る。また半導体デバイス製造工程で熱処理したときに酸
素析出核がウェーハの中心から周縁にかけて均一に出現
してイントリンシックゲッタリング（ＩＧ）源になり得
るＩＧ用シリコンウェーハを製造することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ボロンコフの理論を基づいた、Ｖ／Ｇ比が臨界
点以上ではべーカンシー豊富インゴットが形成され、Ｖ
／Ｇ比が臨界点以下ではインタースチシャル豊富インゴ
ットが形成されることを示す図。

【図２】所望の引上げ速度プロファイルを決定するため
の引上げ速度の変化を示す特性図。

【図３】本発明による基準インゴットのベーカンシー豊
富領域、インタースチシャル豊富領域及びパーフェクト
領域を示すＸ線トモグラフィの概略図。

【図４】図３の位置Ｐ₂に対応するシリコンウェーハＷ₂
にＯＳＦが出現する状況を示す図。

【図５】図３の位置Ｐ₁に対応するシリコンウェーハＷ₁
にＯＳＦが出現しない状況を示す図。

【図６】実施例３及び比較例３のエピタキシャル層の厚
さを変化したときのＣＯＰ数の状況を示す図。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸素雰囲気下、１０００℃±３０℃の温
   度範囲で２〜５時間熱処理し、引続き１１３０℃±３０
   ℃の温度範囲で１〜１６時間熱処理をした際に酸化誘起
   積層欠陥が発生しないシリコンウェーハであって、 前記ウェーハの表面に厚さ０．２μｍ以上のシリコン単
   結晶のエピタキシャル層を有し、前記エピタキシャル層
   表面全体における結晶に起因したパーティクルの数が０
   個であるエピタキシャル層付きシリコンウェーハ。
2. 【請求項２】 ウェーハ内部の酸素濃度が１．２×１０
   ¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ³〜１．６×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃ
   ｍ³（旧ＡＳＴＭ）であって、ウェーハ全体に酸素原子
   が分布した請求項１記載のエピタキシャル層付きシリコ
   ンウェーハ。
3. 【請求項３】 ウェーハ内部の酸素濃度が１．２×１０
   ¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ³未満（旧ＡＳＴＭ）であって、ウ
   ェーハ全体に空孔（ベーカンシー固まり）が分布した請
   求項１記載のエピタキシャル層付きシリコンウェーハ。
4. 【請求項４】 チョクラルスキー法でシリコン単結晶イ
   ンゴットを引上げ、前記インゴットをスライスしてシリ
   コンウェーハを製造する方法において、 引上げ速度をＶ（ｍｍ／分）とし、シリコン融点から１
   ３００℃までの温度範囲でそれぞれ前記インゴットの中
   心における軸方向の温度勾配をＧa（℃／ｍｍ）とし、
   前記インゴットの周縁における軸方向の温度勾配をＧb
   （℃／ｍｍ）とするとき、Ｖ／Ｇa及びＶ／Ｇbがそれぞ
   れ０．２３〜０．３０ｍｍ²／分・℃になるように前記
   インゴットを引上げ、 前記インゴットをスライスして作製されたウェーハ表面
   に厚さ０．２μｍ以上のシリコン単結晶のエピタキシャ
   ル層を形成するエピタキシャル層付きシリコンウェーハ
   の製造方法。