JP2001274167A - シリコン半導体基板およびその製造方法 - Google Patents
シリコン半導体基板およびその製造方法Info
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- JP2001274167A JP2001274167A JP2000210597A JP2000210597A JP2001274167A JP 2001274167 A JP2001274167 A JP 2001274167A JP 2000210597 A JP2000210597 A JP 2000210597A JP 2000210597 A JP2000210597 A JP 2000210597A JP 2001274167 A JP2001274167 A JP 2001274167A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 この発明は、デバイスプロセス中の熱処理で
酸素析出が起こって重金属ゲッタリング能力があり、か
つ表面の結晶欠陥がなくデバイス特性に優れたシリコン
半導体基板、およびその製造方法を提供することを目的
とする。 【解決手段】 シリコン単結晶において基板窒素濃度が
１×１０13／ｃｍ3以上である単結晶から切り出したシ
リコン単結晶ウエハに、エピ層を堆積したときに、積層
欠陥（リング状分布積層欠陥）が０．５個／ｃｍ2以下
であること、あるいは転位（転位ピット欠陥）がウエハ
全面に渡って０．５個／ｃｍ2以下であることを特徴と
するシリコン単結晶基板およびその製造方法である。
酸素析出が起こって重金属ゲッタリング能力があり、か
つ表面の結晶欠陥がなくデバイス特性に優れたシリコン
半導体基板、およびその製造方法を提供することを目的
とする。 【解決手段】 シリコン単結晶において基板窒素濃度が
１×１０13／ｃｍ3以上である単結晶から切り出したシ
リコン単結晶ウエハに、エピ層を堆積したときに、積層
欠陥（リング状分布積層欠陥）が０．５個／ｃｍ2以下
であること、あるいは転位（転位ピット欠陥）がウエハ
全面に渡って０．５個／ｃｍ2以下であることを特徴と
するシリコン単結晶基板およびその製造方法である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン半導体基
板及びその製造方法に関するもので、特に、ゲッタリン
グ特性に優れ、かつ表面欠陥が少なくＴＤＤＢ特性に優
れた品質のシリコン半導体基板、及びその製造方法に関
するものである。
板及びその製造方法に関するもので、特に、ゲッタリン
グ特性に優れ、かつ表面欠陥が少なくＴＤＤＢ特性に優
れた品質のシリコン半導体基板、及びその製造方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】高集積ＭＯＳデバイスの基板として用い
られるチョクラルスキー法により製造されるシリコン半
導体基板には結晶製造中に混入した酸素が過飽和に存在
しており、それが後のデバイスプロセス中に析出してウ
エハ内部に酸素析出物が形成される。この酸素析出物が
ウエハ内部に十分な量存在した場合、デバイスプロセス
中に混入してくる重金属はウエハ内部に吸収され、デバ
イス活性層であるウエハ表面は清浄に保たれる。このよ
うな技術をイントリンシックゲッタリングと呼び、重金
属汚染によるデバイス特性劣化を防止する効果があるた
め、シリコン単結晶基板にはデバイスプロセス中に適度
の酸素析出が起こることが求められている。
られるチョクラルスキー法により製造されるシリコン半
導体基板には結晶製造中に混入した酸素が過飽和に存在
しており、それが後のデバイスプロセス中に析出してウ
エハ内部に酸素析出物が形成される。この酸素析出物が
ウエハ内部に十分な量存在した場合、デバイスプロセス
中に混入してくる重金属はウエハ内部に吸収され、デバ
イス活性層であるウエハ表面は清浄に保たれる。このよ
うな技術をイントリンシックゲッタリングと呼び、重金
属汚染によるデバイス特性劣化を防止する効果があるた
め、シリコン単結晶基板にはデバイスプロセス中に適度
の酸素析出が起こることが求められている。
【０００３】近年、高品質デバイス用の基板として、シ
リコン単結晶ウエハの上に、エピタキシャル法によりシ
リコン単結晶層（エピ層）を堆積させた、シリコン半導
体基板（所謂エピウエハ）が用いられてきている。しか
し、エピウエハは、その製造プロセス上で１１００℃以
上の高温熱処理を経るため、デバイスプロセス中の酸素
析出が起こらなくなり、ゲッタリング特性がシリコン単
結晶ウエハに比べて劣ることが分かってきた。この原因
は、エピ層堆積プロセスの高温熱処理中に、その後のデ
バイスプロセスにおいて酸素析出の核となる酸素析出核
が消滅するためと考えられる。
リコン単結晶ウエハの上に、エピタキシャル法によりシ
リコン単結晶層（エピ層）を堆積させた、シリコン半導
体基板（所謂エピウエハ）が用いられてきている。しか
し、エピウエハは、その製造プロセス上で１１００℃以
上の高温熱処理を経るため、デバイスプロセス中の酸素
析出が起こらなくなり、ゲッタリング特性がシリコン単
結晶ウエハに比べて劣ることが分かってきた。この原因
は、エピ層堆積プロセスの高温熱処理中に、その後のデ
バイスプロセスにおいて酸素析出の核となる酸素析出核
が消滅するためと考えられる。
【０００４】このようなエピ層堆積による酸素析出不足
を補うため、例えば特開平８-２５０５０６号公報に
は、ウエハ内部に酸素析出物を形成する熱処理工程と、
酸素析出物密度を制御するための温度保持工程を施した
後、ウエハ表面にエピ層を成長させたエピウエハが提案
されている。また、特開平９-１９９５０７号公報で
は、特定の熱処理により、表面よりほぼ均一にＳｉＯ2
析出物を所定量含有させた後に、エピ層成長させたエピ
ウエハが提案されている。これらの結晶では、エピ層堆
積の高温熱処理中でも消えないような酸素析出核が作り
込まれているため、エピウエハになった後もデバイスプ
ロセス中で酸素析出が十分起こり、ゲッタリング特性に
優れている。しかし、上記方法では、エピ層堆積プロセ
ス中でも消えないような酸素析出物を作り込むためのウ
エハの熱処理工程が複雑なものとなるため、生産性を損
なうとともにウエハコストを増大させるという問題点が
あった。
を補うため、例えば特開平８-２５０５０６号公報に
は、ウエハ内部に酸素析出物を形成する熱処理工程と、
酸素析出物密度を制御するための温度保持工程を施した
後、ウエハ表面にエピ層を成長させたエピウエハが提案
されている。また、特開平９-１９９５０７号公報で
は、特定の熱処理により、表面よりほぼ均一にＳｉＯ2
析出物を所定量含有させた後に、エピ層成長させたエピ
ウエハが提案されている。これらの結晶では、エピ層堆
積の高温熱処理中でも消えないような酸素析出核が作り
込まれているため、エピウエハになった後もデバイスプ
ロセス中で酸素析出が十分起こり、ゲッタリング特性に
優れている。しかし、上記方法では、エピ層堆積プロセ
ス中でも消えないような酸素析出物を作り込むためのウ
エハの熱処理工程が複雑なものとなるため、生産性を損
なうとともにウエハコストを増大させるという問題点が
あった。
【０００５】これとは別に、不純物元素を添加して析出
を促進させる手法も提案されている。特に、窒素を添加
した場合、酸素析出の核が安定となりエピ層堆積後も酸
素析出が起こることが分かってきた。例えば、特開平１
１-１８９４９３号公報には、窒素を１×１０13／ｃｍ3
以上添加したシリコンウエハにエピ層を堆積すること
で、その後のプロセス熱処理で十分な析出が起こり、ゲ
ッタリング特性に優れたエピウエハを製造することが提
案されている。本方法は、ＯＳＦ領域がシリコン単結晶
ウエハ内に存在するような窒素添加シリコン単結晶ウエ
ハを使うことを特徴としている。しかし、そのような窒
素添加シリコン単結晶ウエハにエピ層を堆積した場合、
シリコン単結晶ウエハのＯＳＦ領域に当たる部分に堆積
されたエピ層の中に結晶欠陥が発生し、ＴＤＤＢ（Time
Dependent Dielectric Breakdown：経時絶縁破壊）特
性などのデバイス特性を低下させてしまう。そのため、
この方法では、エピウエハとして実用的ではない。
を促進させる手法も提案されている。特に、窒素を添加
した場合、酸素析出の核が安定となりエピ層堆積後も酸
素析出が起こることが分かってきた。例えば、特開平１
１-１８９４９３号公報には、窒素を１×１０13／ｃｍ3
以上添加したシリコンウエハにエピ層を堆積すること
で、その後のプロセス熱処理で十分な析出が起こり、ゲ
ッタリング特性に優れたエピウエハを製造することが提
案されている。本方法は、ＯＳＦ領域がシリコン単結晶
ウエハ内に存在するような窒素添加シリコン単結晶ウエ
ハを使うことを特徴としている。しかし、そのような窒
素添加シリコン単結晶ウエハにエピ層を堆積した場合、
シリコン単結晶ウエハのＯＳＦ領域に当たる部分に堆積
されたエピ層の中に結晶欠陥が発生し、ＴＤＤＢ（Time
Dependent Dielectric Breakdown：経時絶縁破壊）特
性などのデバイス特性を低下させてしまう。そのため、
この方法では、エピウエハとして実用的ではない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】窒素添加されたシリコ
ン単結晶ウエハにエピ層を堆積した時に発生する結晶欠
陥は、エピ層堆積する前のシリコン単結晶ウエハの品質
に起因していることがわかってきた。よって、窒素添加
シリコン単結晶ウエハをエピウエハの基板として使用す
る場合は、従来の酸素析出という品質の他に、エピ層に
欠陥が発生しないような品質の窒素添加シリコン単結晶
ウエハを作り込む必要がある。
ン単結晶ウエハにエピ層を堆積した時に発生する結晶欠
陥は、エピ層堆積する前のシリコン単結晶ウエハの品質
に起因していることがわかってきた。よって、窒素添加
シリコン単結晶ウエハをエピウエハの基板として使用す
る場合は、従来の酸素析出という品質の他に、エピ層に
欠陥が発生しないような品質の窒素添加シリコン単結晶
ウエハを作り込む必要がある。
【０００７】本発明は、窒素添加シリコン単結晶ウエハ
の結晶品質を改善することにより、エピ層に欠陥がな
く、更にデバイスプロセス中の酸素析出能に優れ、重金
属のゲッタリング能力も良好であるようなシリコン半導
体基板、及びそのようなシリコン半導体基板の製造方法
を提供するものである。
の結晶品質を改善することにより、エピ層に欠陥がな
く、更にデバイスプロセス中の酸素析出能に優れ、重金
属のゲッタリング能力も良好であるようなシリコン半導
体基板、及びそのようなシリコン半導体基板の製造方法
を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、シリコン
融液中に窒素を添加し、種々の育成条件でシリコン単結
晶を製造し、その結晶から切り出したシリコン単結晶ウ
エハにエピ層堆積を行って、エピ層に生成する結晶欠陥
を調査した。同時に、エピ層堆積前の状態でのシリコン
単結晶ウエハの品質も詳細に調査した。その結果、エピ
層には、後に述べる二種類の結晶欠陥が発生し、これら
結晶欠陥は、エピ層堆積前の窒素添加シリコン単結晶ウ
エハに存在している微小欠陥の内、シリコン単結晶ウエ
ハ表面に露出していたものが、エピ層に転写されて形成
されたものであることがわかった。詳細な検討の結果、
エピ層結晶欠陥の発生を防止するためには、（ａ） 結
晶製造条件の最適化により窒素添加シリコン単結晶ウエ
ハの微小欠陥をなくす、（ｂ） エピ層堆積前の前処理
で窒素添加シリコン単結晶ウエハの微小欠陥を消滅させ
る、と言う二つの方法が有効であることが判明し、これ
らの知見を以て、本発明を完成した。
融液中に窒素を添加し、種々の育成条件でシリコン単結
晶を製造し、その結晶から切り出したシリコン単結晶ウ
エハにエピ層堆積を行って、エピ層に生成する結晶欠陥
を調査した。同時に、エピ層堆積前の状態でのシリコン
単結晶ウエハの品質も詳細に調査した。その結果、エピ
層には、後に述べる二種類の結晶欠陥が発生し、これら
結晶欠陥は、エピ層堆積前の窒素添加シリコン単結晶ウ
エハに存在している微小欠陥の内、シリコン単結晶ウエ
ハ表面に露出していたものが、エピ層に転写されて形成
されたものであることがわかった。詳細な検討の結果、
エピ層結晶欠陥の発生を防止するためには、（ａ） 結
晶製造条件の最適化により窒素添加シリコン単結晶ウエ
ハの微小欠陥をなくす、（ｂ） エピ層堆積前の前処理
で窒素添加シリコン単結晶ウエハの微小欠陥を消滅させ
る、と言う二つの方法が有効であることが判明し、これ
らの知見を以て、本発明を完成した。
【０００９】すなわち、本発明は、（１） チョクラル
スキー法により製造された窒素含有シリコン単結晶から
切り出したシリコン単結晶ウエハの表面に、エピタキシ
ャル法によりシリコン単結晶層（エピ層）を堆積してな
るシリコン半導体基板であって、前記シリコン単結晶ウ
エハの窒素濃度が１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上１
×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下であり、前記シリコン
半導体基板の全面に渡って、｛１１１｝面上の格子間原
子型積層欠陥（リング状分布積層欠陥）が、エピ層中に
０．５個／ｃｍ2以下であることを特徴とするシリコン
半導体基板、（２） チョクラルスキー法により製造さ
れた窒素含有シリコン単結晶から切り出したシリコン単
結晶ウエハの表面に、エピタキシャル法によりシリコン
単結晶層（エピ層）を堆積してなるシリコン半導体基板
であって、前記シリコン単結晶ウエハの窒素濃度が１×
１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上１×１０16ａｔｏｍｓ／
ｃｍ3以下であり、前記シリコン半導体基板の全面に渡
って、選択エッチング後に観察される転位（転位ピット
欠陥）が、エピ層中に０．５個／ｃｍ2以下であること
を特徴とするシリコン半導体基板、（３） チョクラル
スキー法により製造された窒素含有シリコン単結晶から
切り出したシリコン単結晶ウエハの表面に、エピタキシ
ャル法によりシリコン単結晶層（エピ層）を堆積してな
るシリコン半導体基板であって、窒素濃度が１×１０13
ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以
下であり、かつ該ウエハ全面に渡って、サイズ５０ｎｍ
以上のボイド密度が５×１０5／ｃｍ3以上５×１０7／
ｃｍ3以下であるシリコン単結晶ウエハの表面に、エピ
タキシャル法によりエピ層を堆積してなることを特徴と
するシリコン半導体基板、（４） チョクラルスキー法
により製造された窒素含有シリコン単結晶から切り出し
たシリコン単結晶ウエハの表面に、エピタキシャル法に
よりシリコン単結晶層（エピ層）を堆積してなるシリコ
ン半導体基板であって、窒素濃度が１×１０13ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3以上１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下であ
り、かつ該ウエハ全面に渡って、直径１μｍ以上の転位
ループが１×１０4／ｃｍ3以下であるシリコン単結晶ウ
エハの表面に、エピタキシャル法によりエピ層を堆積し
てなることを特徴とするシリコン半導体基板、（５）
前記シリコン単結晶ウエハの炭素濃度が１×１０16ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ 3以上１×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下で
ある（１）〜（４）の何れか１項に記載のシリコン半導
体基板、（６） 窒素を１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
以上１．５×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下含有するシ
リコン融液を用いて、チョクラルスキー法により、引上
速度をＶ［ｍｍ／ｍｉｎ］、融点〜１３５０℃までの結
晶成長軸方向の平均温度勾配をＧ［℃／ｍｍ］とした
時、基板抵抗率ρ［Ωｃｍ］を０．５Ωｃｍ＜ρ＜３０
Ωｃｍとする場合、Ｖ／Ｇ［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］≦０．
１３であり、基板抵抗率ρ［Ωｃｍ］を０．０Ωｃｍ＜
ρ≦０．５Ωｃｍとする場合、Ｖ／Ｇ［ｍｍ 2／℃ｍｉ
ｎ］≦０．３２である条件で、シリコン単結晶を成長さ
せた後に、該単結晶から切り出したシリコン単結晶ウエ
ハの表面に、エピタキシャル法によりシリコン単結晶層
を堆積することを特徴とするシリコン半導体基板の製造
方法、（７） 窒素を１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以
上１．５×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下含有するシリ
コン融液を用いて、チョクラルスキー法により製造され
たシリコン単結晶から切り出したシリコン単結晶ウエハ
を、非酸化性雰囲気あるいは水素雰囲気で１１００℃以
上で６０秒以上熱処理した後に、該ウエハ表面にエピタ
キシャル法によりシリコン単結晶層を堆積することを特
徴とするシリコン半導体基板の製造方法、（８） 窒素
を１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上１．５×１０19ａ
ｔｏｍｓ／ｃｍ3以下含有するシリコン融液を用いて、
チョクラルスキー法により、引上速度をＶ［ｍｍ／ｍｉ
ｎ］、融点〜１３５０℃までの結晶成長軸方向の平均温
度勾配をＧ［℃／ｍｍ］とした時、基板抵抗率ρ［Ωｃ
ｍ］を０．５Ωｃｍ＜ρ＜３０Ωｃｍとする場合、Ｖ／
Ｇ［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］≧０．１５であり、基板抵抗率
ρ［Ωｃｍ］を０．０Ωｃｍ＜ρ≦０．５Ωｃｍとする
場合、Ｖ／Ｇ［ｍｍ 2／℃ｍｉｎ］≧０．３６である条
件で、成長させたシリコン単結晶から切り出したシリコ
ン単結晶ウエハの表面に、エピタキシャル法によりシリ
コン単結晶層を堆積することを特徴とするシリコン半導
体基板の製造方法、（９） 窒素を１×１０16ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3以上１．５×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下含
有するシリコン融液を用いて、チョクラルスキー法によ
り、引上速度をＶ［ｍｍ／ｍｉｎ］、融点〜１３５０℃
までの結晶成長軸方向の平均温度勾配をＧ［℃／ｍｍ］
とした時、基板抵抗率ρ［Ωｃｍ］を０．５Ωｃｍ＜ρ
＜３０Ωｃｍとする場合、Ｖ／Ｇ［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］
≦０．１０であり、基板抵抗率ρ［Ωｃｍ］を０．０Ω
ｃｍ＜ρ≦０．５Ωｃｍとする場合、Ｖ／Ｇ［ｍｍ 2／
℃ｍｉｎ］≦０．３０である条件で、成長させたシリコ
ン単結晶から切り出したシリコン単結晶ウエハの表面
に、エピタキシャル法によりシリコン単結晶層を堆積す
ることを特徴とするシリコン半導体基板の製造方法、
（１０） 前記シリコン融液に、さらに炭素を１×１０
17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上１×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
以下含有する（６）〜（９）の何れか１項に記載のシリ
コン半導体基板の製造方法、である。
スキー法により製造された窒素含有シリコン単結晶から
切り出したシリコン単結晶ウエハの表面に、エピタキシ
ャル法によりシリコン単結晶層（エピ層）を堆積してな
るシリコン半導体基板であって、前記シリコン単結晶ウ
エハの窒素濃度が１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上１
×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下であり、前記シリコン
半導体基板の全面に渡って、｛１１１｝面上の格子間原
子型積層欠陥（リング状分布積層欠陥）が、エピ層中に
０．５個／ｃｍ2以下であることを特徴とするシリコン
半導体基板、（２） チョクラルスキー法により製造さ
れた窒素含有シリコン単結晶から切り出したシリコン単
結晶ウエハの表面に、エピタキシャル法によりシリコン
単結晶層（エピ層）を堆積してなるシリコン半導体基板
であって、前記シリコン単結晶ウエハの窒素濃度が１×
１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上１×１０16ａｔｏｍｓ／
ｃｍ3以下であり、前記シリコン半導体基板の全面に渡
って、選択エッチング後に観察される転位（転位ピット
欠陥）が、エピ層中に０．５個／ｃｍ2以下であること
を特徴とするシリコン半導体基板、（３） チョクラル
スキー法により製造された窒素含有シリコン単結晶から
切り出したシリコン単結晶ウエハの表面に、エピタキシ
ャル法によりシリコン単結晶層（エピ層）を堆積してな
るシリコン半導体基板であって、窒素濃度が１×１０13
ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以
下であり、かつ該ウエハ全面に渡って、サイズ５０ｎｍ
以上のボイド密度が５×１０5／ｃｍ3以上５×１０7／
ｃｍ3以下であるシリコン単結晶ウエハの表面に、エピ
タキシャル法によりエピ層を堆積してなることを特徴と
するシリコン半導体基板、（４） チョクラルスキー法
により製造された窒素含有シリコン単結晶から切り出し
たシリコン単結晶ウエハの表面に、エピタキシャル法に
よりシリコン単結晶層（エピ層）を堆積してなるシリコ
ン半導体基板であって、窒素濃度が１×１０13ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3以上１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下であ
り、かつ該ウエハ全面に渡って、直径１μｍ以上の転位
ループが１×１０4／ｃｍ3以下であるシリコン単結晶ウ
エハの表面に、エピタキシャル法によりエピ層を堆積し
てなることを特徴とするシリコン半導体基板、（５）
前記シリコン単結晶ウエハの炭素濃度が１×１０16ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ 3以上１×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下で
ある（１）〜（４）の何れか１項に記載のシリコン半導
体基板、（６） 窒素を１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
以上１．５×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下含有するシ
リコン融液を用いて、チョクラルスキー法により、引上
速度をＶ［ｍｍ／ｍｉｎ］、融点〜１３５０℃までの結
晶成長軸方向の平均温度勾配をＧ［℃／ｍｍ］とした
時、基板抵抗率ρ［Ωｃｍ］を０．５Ωｃｍ＜ρ＜３０
Ωｃｍとする場合、Ｖ／Ｇ［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］≦０．
１３であり、基板抵抗率ρ［Ωｃｍ］を０．０Ωｃｍ＜
ρ≦０．５Ωｃｍとする場合、Ｖ／Ｇ［ｍｍ 2／℃ｍｉ
ｎ］≦０．３２である条件で、シリコン単結晶を成長さ
せた後に、該単結晶から切り出したシリコン単結晶ウエ
ハの表面に、エピタキシャル法によりシリコン単結晶層
を堆積することを特徴とするシリコン半導体基板の製造
方法、（７） 窒素を１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以
上１．５×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下含有するシリ
コン融液を用いて、チョクラルスキー法により製造され
たシリコン単結晶から切り出したシリコン単結晶ウエハ
を、非酸化性雰囲気あるいは水素雰囲気で１１００℃以
上で６０秒以上熱処理した後に、該ウエハ表面にエピタ
キシャル法によりシリコン単結晶層を堆積することを特
徴とするシリコン半導体基板の製造方法、（８） 窒素
を１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上１．５×１０19ａ
ｔｏｍｓ／ｃｍ3以下含有するシリコン融液を用いて、
チョクラルスキー法により、引上速度をＶ［ｍｍ／ｍｉ
ｎ］、融点〜１３５０℃までの結晶成長軸方向の平均温
度勾配をＧ［℃／ｍｍ］とした時、基板抵抗率ρ［Ωｃ
ｍ］を０．５Ωｃｍ＜ρ＜３０Ωｃｍとする場合、Ｖ／
Ｇ［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］≧０．１５であり、基板抵抗率
ρ［Ωｃｍ］を０．０Ωｃｍ＜ρ≦０．５Ωｃｍとする
場合、Ｖ／Ｇ［ｍｍ 2／℃ｍｉｎ］≧０．３６である条
件で、成長させたシリコン単結晶から切り出したシリコ
ン単結晶ウエハの表面に、エピタキシャル法によりシリ
コン単結晶層を堆積することを特徴とするシリコン半導
体基板の製造方法、（９） 窒素を１×１０16ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3以上１．５×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下含
有するシリコン融液を用いて、チョクラルスキー法によ
り、引上速度をＶ［ｍｍ／ｍｉｎ］、融点〜１３５０℃
までの結晶成長軸方向の平均温度勾配をＧ［℃／ｍｍ］
とした時、基板抵抗率ρ［Ωｃｍ］を０．５Ωｃｍ＜ρ
＜３０Ωｃｍとする場合、Ｖ／Ｇ［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］
≦０．１０であり、基板抵抗率ρ［Ωｃｍ］を０．０Ω
ｃｍ＜ρ≦０．５Ωｃｍとする場合、Ｖ／Ｇ［ｍｍ 2／
℃ｍｉｎ］≦０．３０である条件で、成長させたシリコ
ン単結晶から切り出したシリコン単結晶ウエハの表面
に、エピタキシャル法によりシリコン単結晶層を堆積す
ることを特徴とするシリコン半導体基板の製造方法、
（１０） 前記シリコン融液に、さらに炭素を１×１０
17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上１×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
以下含有する（６）〜（９）の何れか１項に記載のシリ
コン半導体基板の製造方法、である。
【００１０】
【発明の実施の形態】エピ層堆積後の酸素析出とゲッタ
リング能力を確保するためには、ある一定値以上の窒素
を添加する必要がある。窒素濃度としては、１×１０13
ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上、より望ましくは２×１０13ａ
ｔｏｍｓ／ｃｍ3以上が適当である。窒素濃度が１×１
０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3未満の場合、エピ層堆積後の酸
素析出物密度が１０8／ｃｍ3未満となるため、ゲッタリ
ング能力が不足してしまう。窒素濃度が高くなると多結
晶化しやすくなるため、窒素濃度上限は１×１０16ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ3以下が適当である。窒素添加のみでもゲ
ッタリング能としては十分であるが、ユーザーの要望と
して、より高密度の酸素析出物が求められることもあ
る。その場合は、窒素と同時に炭素を添加することが効
果的である。炭素は、８００℃以下の低温熱処理におけ
る析出促進に効果があるのに対し、窒素は、９００℃以
上の高温熱処理における析出促進に効果があるため、両
者を添加することで、デバイスプロセス中の低温・高温
両方で酸素析出が起こり、析出物密度を増やすことが出
来る。炭素濃度としては、１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ
3以上、より好ましくは３×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以
上が適当である。炭素濃度が１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ3未満の場合は、特に１１００℃以下の熱処理で構成
される低温ＣＭＯＳプロセスの場合に１０9／ｃｍ3未満
の析出物密度となるため、添加効果が認められない恐れ
がある。また、炭素濃度が高くなると多結晶化しやすく
なるため、炭素濃度上限は１×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ
3以下が適当である。
リング能力を確保するためには、ある一定値以上の窒素
を添加する必要がある。窒素濃度としては、１×１０13
ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上、より望ましくは２×１０13ａ
ｔｏｍｓ／ｃｍ3以上が適当である。窒素濃度が１×１
０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3未満の場合、エピ層堆積後の酸
素析出物密度が１０8／ｃｍ3未満となるため、ゲッタリ
ング能力が不足してしまう。窒素濃度が高くなると多結
晶化しやすくなるため、窒素濃度上限は１×１０16ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ3以下が適当である。窒素添加のみでもゲ
ッタリング能としては十分であるが、ユーザーの要望と
して、より高密度の酸素析出物が求められることもあ
る。その場合は、窒素と同時に炭素を添加することが効
果的である。炭素は、８００℃以下の低温熱処理におけ
る析出促進に効果があるのに対し、窒素は、９００℃以
上の高温熱処理における析出促進に効果があるため、両
者を添加することで、デバイスプロセス中の低温・高温
両方で酸素析出が起こり、析出物密度を増やすことが出
来る。炭素濃度としては、１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ
3以上、より好ましくは３×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以
上が適当である。炭素濃度が１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ3未満の場合は、特に１１００℃以下の熱処理で構成
される低温ＣＭＯＳプロセスの場合に１０9／ｃｍ3未満
の析出物密度となるため、添加効果が認められない恐れ
がある。また、炭素濃度が高くなると多結晶化しやすく
なるため、炭素濃度上限は１×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ
3以下が適当である。
【００１１】窒素添加したＣＺ-Ｓｉ結晶には、図１に
示すような３種類の欠陥領域（ボイド領域、ＯＳＦ領
域、Ｉ領域）が存在する。これらの欠陥領域の分布は、
炭素添加の有無に関わらず、Ｖ／Ｇ（結晶成長速度／固
液界面の結晶軸方向温度勾配）と窒素濃度、基板抵抗率
のパラメーターで一義的に決定される。ボイド領域と
は、結晶育成中に過剰の原子空孔が導入される領域であ
り、それらの原子空孔が凝集してできたボイド欠陥が存
在する。ＯＳＦ領域は、シリコン単結晶ウエハを酸化熱
処理したときに、酸化誘起積層欠陥（Oxidation induce
d Stacking Fault：以後ＯＳＦと呼ぶ）が発生する領域
である。Ｉ領域とは、結晶育成中に過剰の格子間原子が
導入される領域である。Ｖ／Ｇが大きくなると、ボイド
領域がウエハ全面に渡って広がり、Ｖ／Ｇが小さくなる
と、ボイド領域がウエハ中心に収縮し、Ｉ領域がウエハ
全面に広がるようになる。ＯＳＦ領域は、ボイド領域と
Ｉ領域の境界に位置する。
示すような３種類の欠陥領域（ボイド領域、ＯＳＦ領
域、Ｉ領域）が存在する。これらの欠陥領域の分布は、
炭素添加の有無に関わらず、Ｖ／Ｇ（結晶成長速度／固
液界面の結晶軸方向温度勾配）と窒素濃度、基板抵抗率
のパラメーターで一義的に決定される。ボイド領域と
は、結晶育成中に過剰の原子空孔が導入される領域であ
り、それらの原子空孔が凝集してできたボイド欠陥が存
在する。ＯＳＦ領域は、シリコン単結晶ウエハを酸化熱
処理したときに、酸化誘起積層欠陥（Oxidation induce
d Stacking Fault：以後ＯＳＦと呼ぶ）が発生する領域
である。Ｉ領域とは、結晶育成中に過剰の格子間原子が
導入される領域である。Ｖ／Ｇが大きくなると、ボイド
領域がウエハ全面に渡って広がり、Ｖ／Ｇが小さくなる
と、ボイド領域がウエハ中心に収縮し、Ｉ領域がウエハ
全面に広がるようになる。ＯＳＦ領域は、ボイド領域と
Ｉ領域の境界に位置する。
【００１２】このような欠陥領域を含む窒素添加ＣＺ-
Ｓｉ結晶から切り出したシリコン単結晶ウエハにエピ層
を堆積した場合、基板となるシリコン単結晶ウエハとは
別に、エピ層のみに形成される特有な結晶欠陥として、
リング状分布積層欠陥と転位ピット欠陥の２種類が発生
することが明らかになった。
Ｓｉ結晶から切り出したシリコン単結晶ウエハにエピ層
を堆積した場合、基板となるシリコン単結晶ウエハとは
別に、エピ層のみに形成される特有な結晶欠陥として、
リング状分布積層欠陥と転位ピット欠陥の２種類が発生
することが明らかになった。
【００１３】リング状分布積層欠陥は、図２に示すよう
に、シリコン単結晶ウエハとエピ層界面からエピ層表面
へ伸びる｛１１１｝面上の格子間原子型積層欠陥であ
り、（１００）ウエハにエピ堆積を行った場合、エピ膜
厚をＴ［μｍ］としたときに、辺長がほぼＴ×√２［μ
ｍ］となる正三角形の構造を取る。このリング状分布積
層欠陥は、表面異物計で見たときに、ウエハ上の異物と
同じような散乱像として見えることから、エピ層堆積後
のウエハを表面異物計で測ることにより、その個数を評
価することが出来る。
に、シリコン単結晶ウエハとエピ層界面からエピ層表面
へ伸びる｛１１１｝面上の格子間原子型積層欠陥であ
り、（１００）ウエハにエピ堆積を行った場合、エピ膜
厚をＴ［μｍ］としたときに、辺長がほぼＴ×√２［μ
ｍ］となる正三角形の構造を取る。このリング状分布積
層欠陥は、表面異物計で見たときに、ウエハ上の異物と
同じような散乱像として見えることから、エピ層堆積後
のウエハを表面異物計で測ることにより、その個数を評
価することが出来る。
【００１４】転位ピット欠陥は、図３に示すように、エ
ピ層界面からエピ層表面へ伸びる一本あるいは数本の転
位である。この転位ピット欠陥は、エピ層堆積後のウエ
ハをそのまま表面異物計等で測っても検出されず、エピ
層堆積後のウエハ表面をライトエッチ・セコエッチ等の
選択エッチングを行うことでできるピットを数えること
によって、その個数を評価することが出来る。なお、そ
の際、選択エッチングのエッチング量［μｍ］は、エピ
層膜厚Ｔ［μｍ］より少なくする。
ピ層界面からエピ層表面へ伸びる一本あるいは数本の転
位である。この転位ピット欠陥は、エピ層堆積後のウエ
ハをそのまま表面異物計等で測っても検出されず、エピ
層堆積後のウエハ表面をライトエッチ・セコエッチ等の
選択エッチングを行うことでできるピットを数えること
によって、その個数を評価することが出来る。なお、そ
の際、選択エッチングのエッチング量［μｍ］は、エピ
層膜厚Ｔ［μｍ］より少なくする。
【００１５】リング状分布積層欠陥が０．５個／ｃｍ2
超、あるいは転位ピット欠陥が０．５個／ｃｍ2超存在
した場合、例えば電極面積２０ｍｍ2のデバイスにおい
て、これらの欠陥によって破壊が引き起こされる確率が
１０％を越える。これらの欠陥が多数存在する電極は、
ＴＤＤＢ特性などの電気特性が劣化するため、このよう
な欠陥を多数内在するウエハは、高品質デバイス用のシ
リコン半導体基板として使うことができない。
超、あるいは転位ピット欠陥が０．５個／ｃｍ2超存在
した場合、例えば電極面積２０ｍｍ2のデバイスにおい
て、これらの欠陥によって破壊が引き起こされる確率が
１０％を越える。これらの欠陥が多数存在する電極は、
ＴＤＤＢ特性などの電気特性が劣化するため、このよう
な欠陥を多数内在するウエハは、高品質デバイス用のシ
リコン半導体基板として使うことができない。
【００１６】上記エピ層特有の欠陥のウエハ面内の発生
位置を詳細に調査した結果、図４に示すように、エピ層
堆積前のシリコン単結晶ウエハの欠陥状態と対応してい
ることがわかった。
位置を詳細に調査した結果、図４に示すように、エピ層
堆積前のシリコン単結晶ウエハの欠陥状態と対応してい
ることがわかった。
【００１７】リング状分布積層欠陥が発生する領域は、
エピ層堆積前のシリコン単結晶ウエハにおいて、ＯＳＦ
領域の内側（すなわちボイド領域寄り）であることがわ
かった。この領域では、サイズ５０ｎｍ以上になりきれ
なかった原子空孔集合体が微小酸素析出物となり、自ら
の体積膨張で吐き出した格子間原子が周囲に凝集して、
微小な格子間原子型積層欠陥を形成していると考えられ
る。そのような格子間原子型積層欠陥の上にエピ層を堆
積することにより、格子間原子型積層欠陥がエピ層に転
写して、リング状分布積層欠陥が形成されると推察され
る。種々の結晶でシリコン単結晶ウエハの欠陥分布とリ
ング状分布積層欠陥分布との位置関係を詳細に調査した
結果、ウエハ全面でサイズ５０ｎｍ以上のボイド密度が
５×１０ 5／ｃｍ3以上になっているようなウエハ、もし
くは、ボイド領域がウエハ中心に収縮し消滅してしまっ
ているウエハにおいては、エピ層堆積後のリング状分布
積層欠陥が０．５個／ｃｍ2以下に抑えられることが明
らかとなった。なお、前者のような、ウエハ全面でサイ
ズ５０ｎｍ以上のボイド密度が５×１０5／ｃｍ3以上に
なっているウエハはＯＳＦ領域がウエハ外側に完全に除
外されたものである。サイズ５０ｎｍのボイド密度が０
／ｃｍ3以上５×１０5／ｃｍ3未満であるような領域に
は、リング状分布積層欠陥が０．５個／ｃｍ2超発生す
ることもわかった。そのような領域では、上述したよう
な微小な格子間原子型積層欠陥が存在しているものと考
えられる。必要以上にボイドが多くなると、エピ層への
ボイドの転写が起こり、エピ層のＴＤＤＢ特性が劣化す
るので、ボイド密度は５×１０ 7／ｃｍ3以下に抑えてお
くことが望ましい。
エピ層堆積前のシリコン単結晶ウエハにおいて、ＯＳＦ
領域の内側（すなわちボイド領域寄り）であることがわ
かった。この領域では、サイズ５０ｎｍ以上になりきれ
なかった原子空孔集合体が微小酸素析出物となり、自ら
の体積膨張で吐き出した格子間原子が周囲に凝集して、
微小な格子間原子型積層欠陥を形成していると考えられ
る。そのような格子間原子型積層欠陥の上にエピ層を堆
積することにより、格子間原子型積層欠陥がエピ層に転
写して、リング状分布積層欠陥が形成されると推察され
る。種々の結晶でシリコン単結晶ウエハの欠陥分布とリ
ング状分布積層欠陥分布との位置関係を詳細に調査した
結果、ウエハ全面でサイズ５０ｎｍ以上のボイド密度が
５×１０ 5／ｃｍ3以上になっているようなウエハ、もし
くは、ボイド領域がウエハ中心に収縮し消滅してしまっ
ているウエハにおいては、エピ層堆積後のリング状分布
積層欠陥が０．５個／ｃｍ2以下に抑えられることが明
らかとなった。なお、前者のような、ウエハ全面でサイ
ズ５０ｎｍ以上のボイド密度が５×１０5／ｃｍ3以上に
なっているウエハはＯＳＦ領域がウエハ外側に完全に除
外されたものである。サイズ５０ｎｍのボイド密度が０
／ｃｍ3以上５×１０5／ｃｍ3未満であるような領域に
は、リング状分布積層欠陥が０．５個／ｃｍ2超発生す
ることもわかった。そのような領域では、上述したよう
な微小な格子間原子型積層欠陥が存在しているものと考
えられる。必要以上にボイドが多くなると、エピ層への
ボイドの転写が起こり、エピ層のＴＤＤＢ特性が劣化す
るので、ボイド密度は５×１０ 7／ｃｍ3以下に抑えてお
くことが望ましい。
【００１８】転位ピット欠陥が発生する領域は、エピ層
堆積前のシリコン単結晶ウエハにおいてＯＳＦ領域であ
り、かつ前記リング状分布積層欠陥が発生する領域の外
側であることがわかった。また、エピ層堆積前のシリコ
ン単結晶ウエハの前記領域には、直径が１μｍ以上の転
位ループが存在することが明らかとなった。この領域で
は、原子空孔集合体から形成された微小酸素析出物の個
数がリング状分布積層欠陥領域より多いため、吐き出さ
れる格子間原子の濃度が増加した結果、析出物周囲の積
層欠陥がアンフォールトして前述のような転位ループと
なったと考えられる。なお、この転位ループとは従来よ
り発見されているＩ領域の転位クラスター（H. Takeno
et al. Mat. Res. Soc. Symp. Proc. vol. 262, 1992）
とは発生原因が異なる別の欠陥である。すなわち、Ｉ領
域の転位クラスターは過剰に導入されたＩそのものが自
然に集合してできたものであるのに対して、ここで述べ
ている転位ループは微小酸素析出物が発生原因であり、
転位ループの中心付近に酸素析出物が存在していること
が特徴である。そのような転位ループは、エピ堆積した
ときに消滅することなしにエピ層に転写されてしまうた
め、転位ピット欠陥が形成されると推察される。種々の
結晶で転位ループと転位ピット欠陥の関係を詳細に調査
した結果、直径１μｍ以上の転位ループが１×１０4／
ｃｍ3超存在する領域では、転位ループが０．５個／ｃ
ｍ2超になることがわかった。このことは、エピ層堆積
前のシリコン単結晶ウエハにおいて、ウエハミラー面か
ら０．５μｍより浅い領域に存在する転位ループが、エ
ピ層堆積前のシリコン単結晶ウエハ表面に顔を出し、エ
ピ層堆積後、エピ層に転写されるためと考えられる。
堆積前のシリコン単結晶ウエハにおいてＯＳＦ領域であ
り、かつ前記リング状分布積層欠陥が発生する領域の外
側であることがわかった。また、エピ層堆積前のシリコ
ン単結晶ウエハの前記領域には、直径が１μｍ以上の転
位ループが存在することが明らかとなった。この領域で
は、原子空孔集合体から形成された微小酸素析出物の個
数がリング状分布積層欠陥領域より多いため、吐き出さ
れる格子間原子の濃度が増加した結果、析出物周囲の積
層欠陥がアンフォールトして前述のような転位ループと
なったと考えられる。なお、この転位ループとは従来よ
り発見されているＩ領域の転位クラスター（H. Takeno
et al. Mat. Res. Soc. Symp. Proc. vol. 262, 1992）
とは発生原因が異なる別の欠陥である。すなわち、Ｉ領
域の転位クラスターは過剰に導入されたＩそのものが自
然に集合してできたものであるのに対して、ここで述べ
ている転位ループは微小酸素析出物が発生原因であり、
転位ループの中心付近に酸素析出物が存在していること
が特徴である。そのような転位ループは、エピ堆積した
ときに消滅することなしにエピ層に転写されてしまうた
め、転位ピット欠陥が形成されると推察される。種々の
結晶で転位ループと転位ピット欠陥の関係を詳細に調査
した結果、直径１μｍ以上の転位ループが１×１０4／
ｃｍ3超存在する領域では、転位ループが０．５個／ｃ
ｍ2超になることがわかった。このことは、エピ層堆積
前のシリコン単結晶ウエハにおいて、ウエハミラー面か
ら０．５μｍより浅い領域に存在する転位ループが、エ
ピ層堆積前のシリコン単結晶ウエハ表面に顔を出し、エ
ピ層堆積後、エピ層に転写されるためと考えられる。
【００１９】このように、エピ層欠陥は、窒素添加シリ
コン単結晶ウエハのＯＳＦ領域に存在するｇｒｏｗｎ-
ｉｎ結晶欠陥がエピ層に転写して発生することがわかっ
た。そのため、エピ層堆積前にｇｒｏｗｎ-ｉｎ結晶欠
陥を低減する、あるいは消去する方策を取ることがエピ
層欠陥低減に有効である。
コン単結晶ウエハのＯＳＦ領域に存在するｇｒｏｗｎ-
ｉｎ結晶欠陥がエピ層に転写して発生することがわかっ
た。そのため、エピ層堆積前にｇｒｏｗｎ-ｉｎ結晶欠
陥を低減する、あるいは消去する方策を取ることがエピ
層欠陥低減に有効である。
【００２０】エピ膜厚については特に規定しないが、一
般的に膜厚の制御性から０．５μｍ以上が望ましい。
０．５μｍ未満のエピ膜厚では面内の膜厚均一性を達成
するのが困難になる。またスループットから２０μｍ以
下が望ましい。２０μｍ超のエピ膜厚ではエピ堆積工程
が３０分以上となるため生産性が落ちて実用的ではな
い。
般的に膜厚の制御性から０．５μｍ以上が望ましい。
０．５μｍ未満のエピ膜厚では面内の膜厚均一性を達成
するのが困難になる。またスループットから２０μｍ以
下が望ましい。２０μｍ超のエピ膜厚ではエピ堆積工程
が３０分以上となるため生産性が落ちて実用的ではな
い。
【００２１】次に、上記エピ層欠陥が発生しない窒素添
加シリコン半導体基板、及び窒素・炭素添加シリコン半
導体基板の製造方法について、以下に説明する。
加シリコン半導体基板、及び窒素・炭素添加シリコン半
導体基板の製造方法について、以下に説明する。
【００２２】窒素を１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上
含むシリコン単結晶を育成するためには、偏析の関係か
ら、シリコン融液中に１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以
上の窒素を添加する必要がある。シリコン融液中に窒素
が１．５×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3超添加された場
合、窒素濃度が高くなって、多結晶化が起こりやすくな
るため、実用には不適当である。
含むシリコン単結晶を育成するためには、偏析の関係か
ら、シリコン融液中に１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以
上の窒素を添加する必要がある。シリコン融液中に窒素
が１．５×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3超添加された場
合、窒素濃度が高くなって、多結晶化が起こりやすくな
るため、実用には不適当である。
【００２３】炭素を１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上
含むシリコン単結晶を育成するためには、偏析の関係か
ら、シリコン融液中に３×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以
上の炭素を添加する必要がある。シリコン融液中に炭素
が１×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3超添加された場合、炭
素濃度が高くなって、多結晶化が起こりやすくなるた
め、実用には不適当である。
含むシリコン単結晶を育成するためには、偏析の関係か
ら、シリコン融液中に３×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以
上の炭素を添加する必要がある。シリコン融液中に炭素
が１×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3超添加された場合、炭
素濃度が高くなって、多結晶化が起こりやすくなるた
め、実用には不適当である。
【００２４】窒素添加シリコン単結晶ウエハ、及び窒素
・炭素添加シリコン単結晶ウエハを用い、かつリング状
分布積層欠陥が０．５個／ｃｍ2以下になるエピウエハ
の製造方法として、例えば以下の方法がある。
・炭素添加シリコン単結晶ウエハを用い、かつリング状
分布積層欠陥が０．５個／ｃｍ2以下になるエピウエハ
の製造方法として、例えば以下の方法がある。
【００２５】（Ａ） 結晶育成時のＶ／Ｇを、基板抵抗
率ρ［Ωｃｍ］が０．５Ωｃｍ＜ρ＜３０Ωｃｍの時Ｖ
／Ｇ［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］≦０．１３に、基板抵抗率ρ
［Ωｃｍ］が０．０Ωｃｍ＜ρ≦０．５Ωｃｍの時Ｖ／
Ｇ［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］≦０．３２に制御し、育成した
シリコン単結晶から切り出したシリコン単結晶ウエハ
に、エピタキシャル法により所定厚みのエピ層を堆積す
る。
率ρ［Ωｃｍ］が０．５Ωｃｍ＜ρ＜３０Ωｃｍの時Ｖ
／Ｇ［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］≦０．１３に、基板抵抗率ρ
［Ωｃｍ］が０．０Ωｃｍ＜ρ≦０．５Ωｃｍの時Ｖ／
Ｇ［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］≦０．３２に制御し、育成した
シリコン単結晶から切り出したシリコン単結晶ウエハ
に、エピタキシャル法により所定厚みのエピ層を堆積す
る。
【００２６】（Ｂ） 結晶育成時のＶ／Ｇを、基板抵抗
率ρ［Ωｃｍ］が０．５Ωｃｍ＜ρ＜３０Ωｃｍの時Ｖ
／Ｇ［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］≧０．１５に、基板抵抗率ρ
［Ωｃｍ］が０．０Ωｃｍ＜ρ≦０．５Ωｃｍの時Ｖ／
Ｇ［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］≧０．３６に制御し、育成した
シリコン単結晶から切り出したシリコン単結晶ウエハ
に、エピタキシャル法により所定厚みのエピ層を堆積す
る。
率ρ［Ωｃｍ］が０．５Ωｃｍ＜ρ＜３０Ωｃｍの時Ｖ
／Ｇ［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］≧０．１５に、基板抵抗率ρ
［Ωｃｍ］が０．０Ωｃｍ＜ρ≦０．５Ωｃｍの時Ｖ／
Ｇ［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］≧０．３６に制御し、育成した
シリコン単結晶から切り出したシリコン単結晶ウエハ
に、エピタキシャル法により所定厚みのエピ層を堆積す
る。
【００２７】結晶育成時のＶ／Ｇが、基板抵抗率ρが
０．５Ωｃｍ＜ρ＜３０Ωｃｍの時に０．１３＜Ｖ／Ｇ
［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］＜０．１５であり、０．０Ωｃｍ
＜ρ≦０．５Ωｃｍの時に０．３２＜Ｖ／Ｇ［ｍｍ2／
℃ｍｉｎ］＜０．３６である場合は、リング状分布積層
欠陥の発生原因となる欠陥がシリコン単結晶ウエハに形
成されてしまうため、エピ層堆積後にリング状分布積層
欠陥が０．５個／ｃｍ2超発生してしまう。Ｖ／Ｇの上
限及び下限は特に規定しないが、生産性の問題から、下
限は０．０５［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］以上、上限は結晶引
上装置の冷却能力から０．４０［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］以
下が、現実的である。なお、（Ｂ）の方法で製造したシ
リコン単結晶ウエハは、ウエハ全面に渡ってサイズ５０
ｎｍ以上のボイド密度が５×１０5／ｃｍ3以上になって
おり、ＯＳＦ領域がウエハ外側に完全に除外されてい
る。
０．５Ωｃｍ＜ρ＜３０Ωｃｍの時に０．１３＜Ｖ／Ｇ
［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］＜０．１５であり、０．０Ωｃｍ
＜ρ≦０．５Ωｃｍの時に０．３２＜Ｖ／Ｇ［ｍｍ2／
℃ｍｉｎ］＜０．３６である場合は、リング状分布積層
欠陥の発生原因となる欠陥がシリコン単結晶ウエハに形
成されてしまうため、エピ層堆積後にリング状分布積層
欠陥が０．５個／ｃｍ2超発生してしまう。Ｖ／Ｇの上
限及び下限は特に規定しないが、生産性の問題から、下
限は０．０５［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］以上、上限は結晶引
上装置の冷却能力から０．４０［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］以
下が、現実的である。なお、（Ｂ）の方法で製造したシ
リコン単結晶ウエハは、ウエハ全面に渡ってサイズ５０
ｎｍ以上のボイド密度が５×１０5／ｃｍ3以上になって
おり、ＯＳＦ領域がウエハ外側に完全に除外されてい
る。
【００２８】窒素添加シリコン単結晶ウエハ、及び窒素
・炭素添加シリコン単結晶ウエハを用い、かつ転位ピッ
ト欠陥が０．５個／ｃｍ2以下になるようなエピウエハ
の製造方法として、例えば以下の方法がある。
・炭素添加シリコン単結晶ウエハを用い、かつ転位ピッ
ト欠陥が０．５個／ｃｍ2以下になるようなエピウエハ
の製造方法として、例えば以下の方法がある。
【００２９】（Ｃ） エピ層堆積前に、非酸化性雰囲気
あるいは水素雰囲気で、１１００℃以上で６０秒以上熱
処理したシリコン単結晶ウエハに、エピタキシャル法に
より所定厚みのエピ層を堆積する。
あるいは水素雰囲気で、１１００℃以上で６０秒以上熱
処理したシリコン単結晶ウエハに、エピタキシャル法に
より所定厚みのエピ層を堆積する。
【００３０】（Ｄ） 結晶育成時のＶ／Ｇを、基板抵抗
率ρ［Ωｃｍ］が０．５Ωｃｍ＜ρ＜３０Ωｃｍの時Ｖ
／Ｇ［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］≦０．１０に、基板抵抗率ρ
［Ωｃｍ］が０．０Ωｃｍ＜ρ≦０．５Ωｃｍの時Ｖ／
Ｇ［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］≦０．３０に制御し、育成した
シリコン単結晶から切り出したシリコン単結晶ウエハ
に、エピタキシャル法により所定厚みのエピ層を堆積す
る。
率ρ［Ωｃｍ］が０．５Ωｃｍ＜ρ＜３０Ωｃｍの時Ｖ
／Ｇ［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］≦０．１０に、基板抵抗率ρ
［Ωｃｍ］が０．０Ωｃｍ＜ρ≦０．５Ωｃｍの時Ｖ／
Ｇ［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］≦０．３０に制御し、育成した
シリコン単結晶から切り出したシリコン単結晶ウエハ
に、エピタキシャル法により所定厚みのエピ層を堆積す
る。
【００３１】（Ｃ）のような熱処理は、エピ層堆積前の
シリコン単結晶ウエハ表層に存在していた転位ピット欠
陥の発生原因となる転位ループを消滅させるものと考え
られる。非酸化性雰囲気としては、不純物が５ｐｐｍ以
下であり、熱処理後の酸化膜厚が２ｎｍ以下に押さえら
れていればよく、ガスとしては、例えばＡｒなどの希ガ
スが有効である。熱処理後の酸化膜厚が２ｎｍ超となる
酸化雰囲気中では、微小転位ループが消滅せず、それに
加えてＯＳＦも形成されるため好ましくない。１１００
℃未満、６０秒未満では、エピ層堆積後の転位ピット欠
陥が０．５個／ｃｍ2にならない。原因として、１１０
０℃未満では、点欠陥反応が活性化せず、転位ループ消
滅現象が起こらなかったため、また、６０秒未満では、
転位ループ消滅に要する時間として不十分だったためと
考えられる。結晶育成時のＶ／Ｇが、基板抵抗率ρが
０．５Ωｃｍ＜ρ＜３０Ωｃｍの時Ｖ／Ｇ［ｍｍ2／℃
ｍｉｎ］＞０．１０であり、０．０Ωｃｍ＜ρ≦０．５
Ωｃｍの時Ｖ／Ｇ［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］＞０．３０であ
る場合は、転位ピット欠陥の発生原因となる転位ループ
がシリコン単結晶ウエハに形成されてしまうため、エピ
層堆積後に転位ピット欠陥が０．５個／ｃｍ2超発生し
てしまう。なお、（Ｄ）の方法で製造したシリコン単結
晶ウエハは、ウエハ全面に渡って直径１μｍ以上の転位
ループが１×１０4／ｃｍ3以下になっている。
シリコン単結晶ウエハ表層に存在していた転位ピット欠
陥の発生原因となる転位ループを消滅させるものと考え
られる。非酸化性雰囲気としては、不純物が５ｐｐｍ以
下であり、熱処理後の酸化膜厚が２ｎｍ以下に押さえら
れていればよく、ガスとしては、例えばＡｒなどの希ガ
スが有効である。熱処理後の酸化膜厚が２ｎｍ超となる
酸化雰囲気中では、微小転位ループが消滅せず、それに
加えてＯＳＦも形成されるため好ましくない。１１００
℃未満、６０秒未満では、エピ層堆積後の転位ピット欠
陥が０．５個／ｃｍ2にならない。原因として、１１０
０℃未満では、点欠陥反応が活性化せず、転位ループ消
滅現象が起こらなかったため、また、６０秒未満では、
転位ループ消滅に要する時間として不十分だったためと
考えられる。結晶育成時のＶ／Ｇが、基板抵抗率ρが
０．５Ωｃｍ＜ρ＜３０Ωｃｍの時Ｖ／Ｇ［ｍｍ2／℃
ｍｉｎ］＞０．１０であり、０．０Ωｃｍ＜ρ≦０．５
Ωｃｍの時Ｖ／Ｇ［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］＞０．３０であ
る場合は、転位ピット欠陥の発生原因となる転位ループ
がシリコン単結晶ウエハに形成されてしまうため、エピ
層堆積後に転位ピット欠陥が０．５個／ｃｍ2超発生し
てしまう。なお、（Ｄ）の方法で製造したシリコン単結
晶ウエハは、ウエハ全面に渡って直径１μｍ以上の転位
ループが１×１０4／ｃｍ3以下になっている。
【００３２】エピ堆積方法については特に規定はしない
が、市販されているジクロルシラン、トリクロルシラン
を原料ガスとする枚葉エピ堆積装置・バッチ式エピ堆積
装置を使った方法で、いわゆるエピ後の輝点の原因とな
るようなシリコン単結晶ウエハ上の異物がエピ堆積前の
洗浄で十分排除されているようなプロセスであれば問題
はない。
が、市販されているジクロルシラン、トリクロルシラン
を原料ガスとする枚葉エピ堆積装置・バッチ式エピ堆積
装置を使った方法で、いわゆるエピ後の輝点の原因とな
るようなシリコン単結晶ウエハ上の異物がエピ堆積前の
洗浄で十分排除されているようなプロセスであれば問題
はない。
【００３３】
【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明を説明する
が、本発明はこれらの実施例の記載によって制限される
ものではない。
が、本発明はこれらの実施例の記載によって制限される
ものではない。
【００３４】実施例１ 本実施例に用いられるシリコン単結晶製造装置は、通常
のＣＺ法によるシリコン単結晶製造に用いられるもので
あれば、特に制限されるものではない。この装置を利用
して育成されたシリコン単結晶は、伝導型：ｐ型（ボロ
ンドープ）、結晶径：８インチ（２００ｍｍ）、抵抗
率：０．００４〜１０．５Ωｃｍ、酸素濃度６．０〜
８．０×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3（日本電子工業振興
協会による酸素濃度換算係数を用いて算出）である。窒
素添加は、シリコン融液中に窒化膜付きウエハを投入す
ることによって行った。シリコン融液中の窒素濃度は、
投入した窒化膜付きウエハについていた窒素の総量とシ
リコン融液の量から算出した。引上速度Ｖ［ｍｍ／ｍｉ
ｎ］、融点〜１３５０℃までの結晶成長軸方向の平均温
度勾配Ｇ［℃／ｍｍ］としたときのＶ／Ｇを変化させる
ため、結晶成長速度あるいはシリコン単結晶製造装置の
内部構造を変えた複数の結晶育成条件にて、シリコン単
結晶を育成した。この結晶から切り出して作成したシリ
コン単結晶ウエハに、エピタキシャル法により５μｍの
シリコン単結晶層（エピ層）を堆積して、シリコン半導
体基板（エピウエハ）を作成した。
のＣＺ法によるシリコン単結晶製造に用いられるもので
あれば、特に制限されるものではない。この装置を利用
して育成されたシリコン単結晶は、伝導型：ｐ型（ボロ
ンドープ）、結晶径：８インチ（２００ｍｍ）、抵抗
率：０．００４〜１０．５Ωｃｍ、酸素濃度６．０〜
８．０×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3（日本電子工業振興
協会による酸素濃度換算係数を用いて算出）である。窒
素添加は、シリコン融液中に窒化膜付きウエハを投入す
ることによって行った。シリコン融液中の窒素濃度は、
投入した窒化膜付きウエハについていた窒素の総量とシ
リコン融液の量から算出した。引上速度Ｖ［ｍｍ／ｍｉ
ｎ］、融点〜１３５０℃までの結晶成長軸方向の平均温
度勾配Ｇ［℃／ｍｍ］としたときのＶ／Ｇを変化させる
ため、結晶成長速度あるいはシリコン単結晶製造装置の
内部構造を変えた複数の結晶育成条件にて、シリコン単
結晶を育成した。この結晶から切り出して作成したシリ
コン単結晶ウエハに、エピタキシャル法により５μｍの
シリコン単結晶層（エピ層）を堆積して、シリコン半導
体基板（エピウエハ）を作成した。
【００３５】窒素濃度は、エピ層堆積後のシリコン半導
体基板からサンプルを採取し、表面のエピ層を除去する
ために２０μｍのポリッシュを行った後、二次イオン質
量分析装置（ＳＩＭＳ）を用いて測定した。
体基板からサンプルを採取し、表面のエピ層を除去する
ために２０μｍのポリッシュを行った後、二次イオン質
量分析装置（ＳＩＭＳ）を用いて測定した。
【００３６】エピ層のリング状分布積層欠陥は、以下の
手順で評価した。先ず、エピウエハをそのまま、Ｔｅｎ
ｃｏｒ社製表面異物計ＳＰ１を用い、測定条件として
０．１μｍ以上の異物を評価するモードにて、異物の個
数と分布を調査した。その後、エピウエハをＳＣ１洗浄
にかけて異物を除去し、再び表面異物計にて異物を測定
し、洗浄前後で残っている異物をリング状分布積層欠陥
と判定して、その個数をカウントした。密度を算出する
ためにウエハ全体を覆うように１ｃｍ2の正方形状格子
を作って、各格子に含まれるリング状分布積層欠陥の個
数から、各格子におけるリング状分布積層欠陥の面積密
度を算出し、面積密度の最大値を求めた。
手順で評価した。先ず、エピウエハをそのまま、Ｔｅｎ
ｃｏｒ社製表面異物計ＳＰ１を用い、測定条件として
０．１μｍ以上の異物を評価するモードにて、異物の個
数と分布を調査した。その後、エピウエハをＳＣ１洗浄
にかけて異物を除去し、再び表面異物計にて異物を測定
し、洗浄前後で残っている異物をリング状分布積層欠陥
と判定して、その個数をカウントした。密度を算出する
ためにウエハ全体を覆うように１ｃｍ2の正方形状格子
を作って、各格子に含まれるリング状分布積層欠陥の個
数から、各格子におけるリング状分布積層欠陥の面積密
度を算出し、面積密度の最大値を求めた。
【００３７】エピ層堆積後の酸素析出挙動を評価するた
めに、エピウエハに対して表１に示す４段のデバイスプ
ロセスを模した熱処理を施し、エピ表面から１００μｍ
の深さの酸素析出物を赤外干渉法で測定した。市販され
ている赤外干渉法による欠陥評価装置として、ＨＹＴ社
のＯＰＰ（Optical Precipitate Profiler）を用いた。
めに、エピウエハに対して表１に示す４段のデバイスプ
ロセスを模した熱処理を施し、エピ表面から１００μｍ
の深さの酸素析出物を赤外干渉法で測定した。市販され
ている赤外干渉法による欠陥評価装置として、ＨＹＴ社
のＯＰＰ（Optical Precipitate Profiler）を用いた。
【００３８】また、エピ層堆積後のゲッタリング挙動を
評価するため、表１に示す４段のデバイスプロセスを模
した熱処理を施した後に、スピンコート法にてＮｉをウ
エハ表面に１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ2塗布し、ＭＯＳダ
イオードを実装した。ゲート酸化の条件は１０００℃、
３０分、dry Ｏ2で、酸化膜厚は３００ｎｍとした。そ
の後、ＭＯＳ-Ｃ-ｔ法による発生ライフタイム測定を行
った。
評価するため、表１に示す４段のデバイスプロセスを模
した熱処理を施した後に、スピンコート法にてＮｉをウ
エハ表面に１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ2塗布し、ＭＯＳダ
イオードを実装した。ゲート酸化の条件は１０００℃、
３０分、dry Ｏ2で、酸化膜厚は３００ｎｍとした。そ
の後、ＭＯＳ-Ｃ-ｔ法による発生ライフタイム測定を行
った。
【００３９】
【表１】
【００４０】ＴＤＤＢを評価するため、電極面積２０ｍ
ｍ2のポリシリＭＯＳをエピウエハ上に作成した。酸化
膜厚は２５ｎｍとした。連続ストレス電流密度を−５ｍ
Ａ／ｃｍ2とし、破壊判定電界を１０ＭＶ／ｃｍとした
時のＱbdが１０Ｃ／ｃｍ2以上であるような歩留まりを
調査した。
ｍ2のポリシリＭＯＳをエピウエハ上に作成した。酸化
膜厚は２５ｎｍとした。連続ストレス電流密度を−５ｍ
Ａ／ｃｍ2とし、破壊判定電界を１０ＭＶ／ｃｍとした
時のＱbdが１０Ｃ／ｃｍ2以上であるような歩留まりを
調査した。
【００４１】評価結果を比較例も含めて表２に示す。融
液窒素濃度が１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上である
ものは、基板窒素濃度が１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
以上になり、熱処理後の析出物密度が１０8／ｃｍ3以上
でライフタイムが２０ｍｓｅｃ以上とゲッタリング特性
に優れていた。また、基板抵抗率ρ［Ωｃｍ］が０．５
Ωｃｍ＜ρ＜３０Ωｃｍの時Ｖ／Ｇ［ｍｍ2／℃ｍｉ
ｎ］≦０．１３であり、基板抵抗率ρ［Ωｃｍ］が０．
０Ωｃｍ＜ρ≦０．５Ωｃｍの時Ｖ／Ｇ［ｍｍ2／℃ｍ
ｉｎ］≦０．３２である場合は、エピ層のリング状分布
積層欠陥が０．５個／ｃｍ2以下、ＴＤＤＢが９０％以
上とエピ層品質が良好であった。
液窒素濃度が１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上である
ものは、基板窒素濃度が１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
以上になり、熱処理後の析出物密度が１０8／ｃｍ3以上
でライフタイムが２０ｍｓｅｃ以上とゲッタリング特性
に優れていた。また、基板抵抗率ρ［Ωｃｍ］が０．５
Ωｃｍ＜ρ＜３０Ωｃｍの時Ｖ／Ｇ［ｍｍ2／℃ｍｉ
ｎ］≦０．１３であり、基板抵抗率ρ［Ωｃｍ］が０．
０Ωｃｍ＜ρ≦０．５Ωｃｍの時Ｖ／Ｇ［ｍｍ2／℃ｍ
ｉｎ］≦０．３２である場合は、エピ層のリング状分布
積層欠陥が０．５個／ｃｍ2以下、ＴＤＤＢが９０％以
上とエピ層品質が良好であった。
【００４２】
【表２】
【００４３】実施例２ シリコン単結晶の引き上げ及び窒素の添加法は、実施例
１と同様である。この結晶から切り出して作成したシリ
コン単結晶ウエハに、実施例１と同様に５μｍのエピ層
を堆積した。但し、実施例１とは異なり、エピ層堆積前
の熱処理として、エピ層堆積装置チャンバー内での熱処
理、あるいはＲＴＡによる熱処理、あるいはバッチ式縦
型炉による熱処理を行った。
１と同様である。この結晶から切り出して作成したシリ
コン単結晶ウエハに、実施例１と同様に５μｍのエピ層
を堆積した。但し、実施例１とは異なり、エピ層堆積前
の熱処理として、エピ層堆積装置チャンバー内での熱処
理、あるいはＲＴＡによる熱処理、あるいはバッチ式縦
型炉による熱処理を行った。
【００４４】エピ層の転位ピット欠陥を評価した。評価
は、ライトエッチ液にてエピ層表面３μｍをエッチング
し、１μｍ以上のサイズを持つ菱形もしくは流線型状の
ピットの個数を、光学顕微鏡観察にてカウントした。エ
ピ層堆積後の析出挙動、ゲッタリング挙動、ＴＤＤＢ評
価は、実施例１と同様である。
は、ライトエッチ液にてエピ層表面３μｍをエッチング
し、１μｍ以上のサイズを持つ菱形もしくは流線型状の
ピットの個数を、光学顕微鏡観察にてカウントした。エ
ピ層堆積後の析出挙動、ゲッタリング挙動、ＴＤＤＢ評
価は、実施例１と同様である。
【００４５】評価結果を比較例も含めて表３に示す。融
液窒素濃度が１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上である
ものは、基板窒素濃度が１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
以上になり、熱処理後の析出物密度が１０8／ｃｍ3以上
で、ライフタイムが２０ｍｓｅｃ以上と、ゲッタリング
特性に優れていた。また、１００％Ｈ2、あるいは１０
０％Ａｒで、１１００℃、６０秒以上の熱処理を行った
ものは、エピ層の転位ピット欠陥が０．５個／ｃｍ2以
下、ＴＤＤＢが９０％以上と、エピ層品質が良好であっ
た。
液窒素濃度が１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上である
ものは、基板窒素濃度が１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
以上になり、熱処理後の析出物密度が１０8／ｃｍ3以上
で、ライフタイムが２０ｍｓｅｃ以上と、ゲッタリング
特性に優れていた。また、１００％Ｈ2、あるいは１０
０％Ａｒで、１１００℃、６０秒以上の熱処理を行った
ものは、エピ層の転位ピット欠陥が０．５個／ｃｍ2以
下、ＴＤＤＢが９０％以上と、エピ層品質が良好であっ
た。
【００４６】
【表３】
【００４７】実施例３ シリコン単結晶の引き上げ及び窒素の添加法は、実施例
１と同様である。
１と同様である。
【００４８】シリコン単結晶から切り出したシリコン単
結晶ウエハのボイド欠陥評価はＯＰＰを用い、両面を鏡
面化したシリコン単結晶ウエハにおいて、ウエハ表層か
ら３００μｍの位置に焦点を合わせて、対角長が５０ｎ
ｍ以上のボイド総数を測定し、密度を算出した。エピ層
堆積後の欠陥評価、析出評価、ゲッタリング評価、ＴＤ
ＤＢ評価は、実施例１と同様である。
結晶ウエハのボイド欠陥評価はＯＰＰを用い、両面を鏡
面化したシリコン単結晶ウエハにおいて、ウエハ表層か
ら３００μｍの位置に焦点を合わせて、対角長が５０ｎ
ｍ以上のボイド総数を測定し、密度を算出した。エピ層
堆積後の欠陥評価、析出評価、ゲッタリング評価、ＴＤ
ＤＢ評価は、実施例１と同様である。
【００４９】評価結果を比較例も含めて表４に示す。融
液窒素濃度が１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上である
ものは、基板窒素濃度が１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
以上になり、熱処理後の析出物密度が１０8／ｃｍ3以上
で、ライフタイムが２０ｍｓｅｃ以上と、ゲッタリング
特性に優れていた。また、基板抵抗率ρが０．５Ωｃｍ
＜ρ＜３０Ωｃｍの時Ｖ／Ｇ［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］≧
０．１５であり、０．０Ωｃｍ＜ρ≦０．５Ωｃｍの時
Ｖ／Ｇ［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］≧０．３６である場合は、
サイズ５０ｎｍ以上のボイド密度が５×１０5／ｃｍ3以
上となり、エピ層のリング状分布積層欠陥が０．５個／
ｃｍ2以下、ＴＤＤＢが９０％以上と、エピ層品質が良
好であった。
液窒素濃度が１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上である
ものは、基板窒素濃度が１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
以上になり、熱処理後の析出物密度が１０8／ｃｍ3以上
で、ライフタイムが２０ｍｓｅｃ以上と、ゲッタリング
特性に優れていた。また、基板抵抗率ρが０．５Ωｃｍ
＜ρ＜３０Ωｃｍの時Ｖ／Ｇ［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］≧
０．１５であり、０．０Ωｃｍ＜ρ≦０．５Ωｃｍの時
Ｖ／Ｇ［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］≧０．３６である場合は、
サイズ５０ｎｍ以上のボイド密度が５×１０5／ｃｍ3以
上となり、エピ層のリング状分布積層欠陥が０．５個／
ｃｍ2以下、ＴＤＤＢが９０％以上と、エピ層品質が良
好であった。
【００５０】
【表４】
【００５１】実施例４ シリコン単結晶の引き上げ及び窒素の添加法は実施例１
と同様である。
と同様である。
【００５２】シリコン単結晶から切り出したシリコン単
結晶ウエハの転位ループ密度評価はＯＰＰを用い、両面
を鏡面化したシリコン単結晶ウエハにおいて、ウエハ表
層から３００μｍの位置に焦点を合わせて、直径１μｍ
以上の転位ループを測定し、密度を算出した。エピ層堆
積後の欠陥評価、析出評価、ゲッタリング評価、ＴＤＤ
Ｂ評価は、実施例２と同様である。
結晶ウエハの転位ループ密度評価はＯＰＰを用い、両面
を鏡面化したシリコン単結晶ウエハにおいて、ウエハ表
層から３００μｍの位置に焦点を合わせて、直径１μｍ
以上の転位ループを測定し、密度を算出した。エピ層堆
積後の欠陥評価、析出評価、ゲッタリング評価、ＴＤＤ
Ｂ評価は、実施例２と同様である。
【００５３】評価結果を比較例も含めて表５に示す。融
液窒素濃度が１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上である
ものは、基板窒素濃度が１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
以上になり、熱処理後の析出物密度が１０8／ｃｍ3以上
で、ライフタイムが２０ｍｓｅｃ以上と、ゲッタリング
特性に優れていた。また、基板抵抗率ρが０．５Ωｃｍ
＜ρ＜３０Ωｃｍの時Ｖ／Ｇ［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］≦
０．１０であり、基板抵抗率ρが０．０Ωｃｍ＜ρ≦
０．５Ωｃｍの時Ｖ／Ｇ［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］≦０．３
０である場合は、直径１μｍ以上の転位ループが１×１
０4／ｃｍ3以下となり、エピ層の転位ピット欠陥が０．
５個／ｃｍ2以下、ＴＤＤＢが９０％以上と、エピ層品
質が良好であった。
液窒素濃度が１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上である
ものは、基板窒素濃度が１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
以上になり、熱処理後の析出物密度が１０8／ｃｍ3以上
で、ライフタイムが２０ｍｓｅｃ以上と、ゲッタリング
特性に優れていた。また、基板抵抗率ρが０．５Ωｃｍ
＜ρ＜３０Ωｃｍの時Ｖ／Ｇ［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］≦
０．１０であり、基板抵抗率ρが０．０Ωｃｍ＜ρ≦
０．５Ωｃｍの時Ｖ／Ｇ［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］≦０．３
０である場合は、直径１μｍ以上の転位ループが１×１
０4／ｃｍ3以下となり、エピ層の転位ピット欠陥が０．
５個／ｃｍ2以下、ＴＤＤＢが９０％以上と、エピ層品
質が良好であった。
【００５４】
【表５】
【００５５】実施例５ シリコン単結晶の引き上げ及び窒素の添加法は実施例１
と同様である。炭素添加は、シリコン融液中に炭素粉を
投入することで行った。融液中の炭素濃度は、投入した
炭素の総量とシリコン融液の量から算出した。シリコン
単結晶ウエハ中のエピ層堆積後の酸素析出挙動及びゲッ
タリング挙動を評価するため、表６に示す５段の低温デ
バイスプロセスを模した熱処理を行った。熱処理以外の
評価項目（エピ層堆積後の欠陥評価、析出評価、ゲッタ
リング評価、ＴＤＤＢ評価）は、実施例１と同様であ
る。シリコン半導体基板の炭素濃度は、エピ層堆積後の
ウエハをＦＴＩＲにて測定し、日本電子工業振興協会に
よる濃度換算係数を用いて算出した。抵抗値が０．５Ω
ｃｍ以下のシリコン半導体基板は、２０μｍのポリッシ
ュを行って、表面のエピ層を除去した後ＳＩＭＳを用い
て測定した。
と同様である。炭素添加は、シリコン融液中に炭素粉を
投入することで行った。融液中の炭素濃度は、投入した
炭素の総量とシリコン融液の量から算出した。シリコン
単結晶ウエハ中のエピ層堆積後の酸素析出挙動及びゲッ
タリング挙動を評価するため、表６に示す５段の低温デ
バイスプロセスを模した熱処理を行った。熱処理以外の
評価項目（エピ層堆積後の欠陥評価、析出評価、ゲッタ
リング評価、ＴＤＤＢ評価）は、実施例１と同様であ
る。シリコン半導体基板の炭素濃度は、エピ層堆積後の
ウエハをＦＴＩＲにて測定し、日本電子工業振興協会に
よる濃度換算係数を用いて算出した。抵抗値が０．５Ω
ｃｍ以下のシリコン半導体基板は、２０μｍのポリッシ
ュを行って、表面のエピ層を除去した後ＳＩＭＳを用い
て測定した。
【００５６】
【表６】
【００５７】評価結果を比較例も含めて表７に示す。融
液炭素濃度が１×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上である
ものは、基板炭素濃度が１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
以上になった。基板窒素濃度が１×１０13ａｔｏｍｓ／
ｃｍ3以上、かつ、基板炭素濃度が１×１０16ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3以上のものは、熱処理後の析出物密度が１０9
／ｃｍ3以上で、ライフタイムが２０ｍｓｅｃ以上と、
ゲッタリング特性に優れていた。基板窒素濃度が１×１
０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3未満のものは、熱処理後の析出
物密度が１０8／ｃｍ3未満であり、ライフタイムが１０
ｍｓｅｃ以下と、実施例に比べて劣った。基板窒素濃度
が１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上、かつ、基板炭素
濃度が１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3未満のものは、熱
処理後の析出物密度が１０8／ｃｍ3以上１０9／ｃｍ3未
満となり、ライフタイムが１０ｍｓｅｃ以上２０ｍｓｅ
ｃ未満であった。この結晶のゲッタリング特性は、基板
窒素濃度が１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3未満のものよ
りは優れているが、基板窒素濃度が１×１０13ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3以上、かつ、基板炭素濃度が１×１０16ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ3以上のものに比べると多少劣っていた。
また、基板抵抗率ρが０．５Ωｃｍ＜ρ＜３０Ωｃｍの
時Ｖ／Ｇ［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］≦０．１３であり、基板
抵抗率ρが０．０Ωｃｍ＜ρ≦０．５Ωｃｍの時Ｖ／Ｇ
［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］≦０．３２である場合は、エピ層
のリング状分布積層欠陥が０．５個／ｃｍ2以下、ＴＤ
ＤＢが９０％以上と、エピ層品質が良好であった。
液炭素濃度が１×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上である
ものは、基板炭素濃度が１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
以上になった。基板窒素濃度が１×１０13ａｔｏｍｓ／
ｃｍ3以上、かつ、基板炭素濃度が１×１０16ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3以上のものは、熱処理後の析出物密度が１０9
／ｃｍ3以上で、ライフタイムが２０ｍｓｅｃ以上と、
ゲッタリング特性に優れていた。基板窒素濃度が１×１
０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3未満のものは、熱処理後の析出
物密度が１０8／ｃｍ3未満であり、ライフタイムが１０
ｍｓｅｃ以下と、実施例に比べて劣った。基板窒素濃度
が１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上、かつ、基板炭素
濃度が１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3未満のものは、熱
処理後の析出物密度が１０8／ｃｍ3以上１０9／ｃｍ3未
満となり、ライフタイムが１０ｍｓｅｃ以上２０ｍｓｅ
ｃ未満であった。この結晶のゲッタリング特性は、基板
窒素濃度が１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3未満のものよ
りは優れているが、基板窒素濃度が１×１０13ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3以上、かつ、基板炭素濃度が１×１０16ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ3以上のものに比べると多少劣っていた。
また、基板抵抗率ρが０．５Ωｃｍ＜ρ＜３０Ωｃｍの
時Ｖ／Ｇ［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］≦０．１３であり、基板
抵抗率ρが０．０Ωｃｍ＜ρ≦０．５Ωｃｍの時Ｖ／Ｇ
［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］≦０．３２である場合は、エピ層
のリング状分布積層欠陥が０．５個／ｃｍ2以下、ＴＤ
ＤＢが９０％以上と、エピ層品質が良好であった。
【００５８】
【表７】
【００５９】実施例６ シリコン単結晶の引き上げ及び窒素・炭素の添加法は、
実施例５と同様である。エピ層堆積前の熱処理として、
エピ層堆積装置チャンバー内での熱処理、あるいはＲＴ
Ａによる熱処理、あるいはバッチ式縦型炉による熱処理
を行った。エピ層堆積後の酸素析出挙動及びゲッタリン
グ挙動を評価するため施した低温のデバイスプロセスを
模した熱処理は、実施例５と同様である。熱処理以外の
評価項目（エピ層堆積後の欠陥評価、析出評価、ゲッタ
リング評価、ＴＤＤＢ評価）は、実施例２と同様であ
る。
実施例５と同様である。エピ層堆積前の熱処理として、
エピ層堆積装置チャンバー内での熱処理、あるいはＲＴ
Ａによる熱処理、あるいはバッチ式縦型炉による熱処理
を行った。エピ層堆積後の酸素析出挙動及びゲッタリン
グ挙動を評価するため施した低温のデバイスプロセスを
模した熱処理は、実施例５と同様である。熱処理以外の
評価項目（エピ層堆積後の欠陥評価、析出評価、ゲッタ
リング評価、ＴＤＤＢ評価）は、実施例２と同様であ
る。
【００６０】評価結果を比較例も含めて表８に示す。基
板窒素濃度が１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上、か
つ、基板炭素濃度が１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上
のものは、熱処理後の析出物密度が１０9／ｃｍ3以上
で、ライフタイムが２０ｍｓｅｃ以上と、ゲッタリング
特性に優れていた。基板窒素濃度が１×１０13ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3以上、かつ、基板炭素濃度が１×１０16ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ3未満のものは、熱処理後の析出物密度が
１０8／ｃｍ3以上１０9／ｃｍ3未満となり、ライフタイ
ムが１０ｍｓｅｃ以上２０ｍｓｅｃ未満であり、基板窒
素濃度が１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上、かつ、基
板炭素濃度が１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上のもの
に比べて多少劣った。また、１００％Ｈ2、あるいは１
００％Ａｒで、１１００℃、６０秒以上の熱処理を行っ
たものは、エピ層の転位ピット欠陥が０．５個／ｃｍ2
以下、ＴＤＤＢが９０％以上と、エピ層品質が良好であ
った。
板窒素濃度が１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上、か
つ、基板炭素濃度が１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上
のものは、熱処理後の析出物密度が１０9／ｃｍ3以上
で、ライフタイムが２０ｍｓｅｃ以上と、ゲッタリング
特性に優れていた。基板窒素濃度が１×１０13ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3以上、かつ、基板炭素濃度が１×１０16ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ3未満のものは、熱処理後の析出物密度が
１０8／ｃｍ3以上１０9／ｃｍ3未満となり、ライフタイ
ムが１０ｍｓｅｃ以上２０ｍｓｅｃ未満であり、基板窒
素濃度が１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上、かつ、基
板炭素濃度が１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上のもの
に比べて多少劣った。また、１００％Ｈ2、あるいは１
００％Ａｒで、１１００℃、６０秒以上の熱処理を行っ
たものは、エピ層の転位ピット欠陥が０．５個／ｃｍ2
以下、ＴＤＤＢが９０％以上と、エピ層品質が良好であ
った。
【００６１】
【表８】
【００６２】実施例７ シリコン単結晶の引き上げ及び窒素・炭素の添加法は実
施例５と同様である。エピ層堆積前の欠陥評価は、実施
例５と同様である。エピ層堆積後の酸素析出挙動及びゲ
ッタリング挙動を評価するため施した、低温のデバイス
プロセスを模した熱処理は、実施例５と同様である。熱
処理以外の評価項目（エピ層堆積前後の欠陥評価、析出
評価、ゲッタリング評価、ＴＤＤＢ評価）は、実施例３
と同様である。
施例５と同様である。エピ層堆積前の欠陥評価は、実施
例５と同様である。エピ層堆積後の酸素析出挙動及びゲ
ッタリング挙動を評価するため施した、低温のデバイス
プロセスを模した熱処理は、実施例５と同様である。熱
処理以外の評価項目（エピ層堆積前後の欠陥評価、析出
評価、ゲッタリング評価、ＴＤＤＢ評価）は、実施例３
と同様である。
【００６３】評価結果を比較例も含めて表９に示す。基
板窒素濃度が１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上、か
つ、基板炭素濃度が１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上
のものは、熱処理後の析出物密度が１０9／ｃｍ3以上
で、ライフタイムが２０ｍｓｅｃ以上と、ゲッタリング
特性に優れていた。基板窒素濃度が１×１０13ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3未満のものは、熱処理後の析出物密度が１０8
／ｃｍ3未満であり、ライフタイムが１０ｍｓｅｃ以下
と、実施例に比べて劣った。基板窒素濃度が１×１０ 13
ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上、かつ、基板炭素濃度が１×１
０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3未満のものは、熱処理後の析出
物密度が１０8／ｃｍ3以上１０9／ｃｍ3未満となり、ラ
イフタイムが１０ｍｓｅｃ以上２０ｍｓｅｃ未満であっ
た。この結晶のゲッタリング特性は、基板窒素濃度が１
×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3未満のものよりは優れてい
るが、基板窒素濃度が１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以
上、かつ、基板炭素濃度が１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ
3以上のものに比べると多少劣っていた。また、基板抵
抗率ρが０．５Ωｃｍ＜ρ＜３０Ωｃｍの時Ｖ／Ｇ［ｍ
ｍ2／℃ｍｉｎ］≧０．１５であり、基板抵抗率ρが
０．０Ωｃｍ＜ρ≦０．５Ωｃｍの時Ｖ／Ｇ［ｍｍ2／
℃ｍｉｎ］≧０．３６である場合は、サイズ５０ｎｍ以
上のボイド密度が５×１０5／ｃｍ3以上となり、エピ層
のリング状分布積層欠陥が０．５個／ｃｍ2以下、ＴＤ
ＤＢが９０％以上と、エピ層品質が良好であった。
板窒素濃度が１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上、か
つ、基板炭素濃度が１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上
のものは、熱処理後の析出物密度が１０9／ｃｍ3以上
で、ライフタイムが２０ｍｓｅｃ以上と、ゲッタリング
特性に優れていた。基板窒素濃度が１×１０13ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3未満のものは、熱処理後の析出物密度が１０8
／ｃｍ3未満であり、ライフタイムが１０ｍｓｅｃ以下
と、実施例に比べて劣った。基板窒素濃度が１×１０ 13
ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上、かつ、基板炭素濃度が１×１
０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3未満のものは、熱処理後の析出
物密度が１０8／ｃｍ3以上１０9／ｃｍ3未満となり、ラ
イフタイムが１０ｍｓｅｃ以上２０ｍｓｅｃ未満であっ
た。この結晶のゲッタリング特性は、基板窒素濃度が１
×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3未満のものよりは優れてい
るが、基板窒素濃度が１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以
上、かつ、基板炭素濃度が１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ
3以上のものに比べると多少劣っていた。また、基板抵
抗率ρが０．５Ωｃｍ＜ρ＜３０Ωｃｍの時Ｖ／Ｇ［ｍ
ｍ2／℃ｍｉｎ］≧０．１５であり、基板抵抗率ρが
０．０Ωｃｍ＜ρ≦０．５Ωｃｍの時Ｖ／Ｇ［ｍｍ2／
℃ｍｉｎ］≧０．３６である場合は、サイズ５０ｎｍ以
上のボイド密度が５×１０5／ｃｍ3以上となり、エピ層
のリング状分布積層欠陥が０．５個／ｃｍ2以下、ＴＤ
ＤＢが９０％以上と、エピ層品質が良好であった。
【００６４】
【表９】
【００６５】実施例８ シリコン単結晶の引き上げ及び窒素・炭素の添加法は実
施例５と同様である。エピ層堆積前の欠陥評価は、実施
例５と同様である。エピ層堆積後の酸素析出挙動及びゲ
ッタリング挙動を評価するため施した低温のデバイスプ
ロセスを模した熱処理は、実施例５と同様である。熱処
理以外の評価項目（エピ層堆積前後の欠陥評価、析出評
価、ゲッタリング評価、ＴＤＤＢ評価）は実施例４と同
様である。
施例５と同様である。エピ層堆積前の欠陥評価は、実施
例５と同様である。エピ層堆積後の酸素析出挙動及びゲ
ッタリング挙動を評価するため施した低温のデバイスプ
ロセスを模した熱処理は、実施例５と同様である。熱処
理以外の評価項目（エピ層堆積前後の欠陥評価、析出評
価、ゲッタリング評価、ＴＤＤＢ評価）は実施例４と同
様である。
【００６６】評価結果を比較例も含めて表１０に示す。
基板窒素濃度が１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上、か
つ、基板炭素濃度が１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上
のものは、熱処理後の析出物密度が１０9／ｃｍ3以上
で、ライフタイムが２０ｍｓｅｃ以上と、ゲッタリング
特性に優れていた。基板窒素濃度が１×１０13ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3未満のものは、熱処理後の析出物密度が１０8
／ｃｍ3未満であり、ライフタイムが１０ｍｓｅｃ以下
と、実施例に比べて劣った。基板窒素濃度が１×１０13
ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上、かつ、基板炭素濃度が１×１
０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3未満のものは、熱処理後の析出
物密度が１０8／ｃｍ3以上１０9／ｃｍ3未満となり、ラ
イフタイムが１０ｍｓｅｃ以上２０ｍｓｅｃ未満であっ
た。この結晶のゲッタリング特性は、基板窒素濃度が１
×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3未満のものよりは優れてい
るが、基板窒素濃度が１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以
上、かつ、基板炭素濃度が１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ
3以上のものに比べると多少劣っていた。また、基板抵
抗率ρが０．５Ωｃｍ＜ρ＜３０Ωｃｍの時Ｖ／Ｇ［ｍ
ｍ2／℃ｍｉｎ］≦０．１０であり、基板抵抗率ρが
０．０Ωｃｍ＜ρ≦０．５Ωｃｍの時Ｖ／Ｇ［ｍｍ2／
℃ｍｉｎ］≦０．３０である場合は、直径１μｍ以上の
転位ループが１×１０4／ｃｍ3以下となり、エピ層の転
位ピット欠陥が０．５個／ｃｍ2以下、ＴＤＤＢが９０
％以上と、エピ層品質が良好であった。
基板窒素濃度が１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上、か
つ、基板炭素濃度が１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上
のものは、熱処理後の析出物密度が１０9／ｃｍ3以上
で、ライフタイムが２０ｍｓｅｃ以上と、ゲッタリング
特性に優れていた。基板窒素濃度が１×１０13ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3未満のものは、熱処理後の析出物密度が１０8
／ｃｍ3未満であり、ライフタイムが１０ｍｓｅｃ以下
と、実施例に比べて劣った。基板窒素濃度が１×１０13
ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上、かつ、基板炭素濃度が１×１
０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3未満のものは、熱処理後の析出
物密度が１０8／ｃｍ3以上１０9／ｃｍ3未満となり、ラ
イフタイムが１０ｍｓｅｃ以上２０ｍｓｅｃ未満であっ
た。この結晶のゲッタリング特性は、基板窒素濃度が１
×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3未満のものよりは優れてい
るが、基板窒素濃度が１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以
上、かつ、基板炭素濃度が１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ
3以上のものに比べると多少劣っていた。また、基板抵
抗率ρが０．５Ωｃｍ＜ρ＜３０Ωｃｍの時Ｖ／Ｇ［ｍ
ｍ2／℃ｍｉｎ］≦０．１０であり、基板抵抗率ρが
０．０Ωｃｍ＜ρ≦０．５Ωｃｍの時Ｖ／Ｇ［ｍｍ2／
℃ｍｉｎ］≦０．３０である場合は、直径１μｍ以上の
転位ループが１×１０4／ｃｍ3以下となり、エピ層の転
位ピット欠陥が０．５個／ｃｍ2以下、ＴＤＤＢが９０
％以上と、エピ層品質が良好であった。
【００６７】
【表１０】
【００６８】
【発明の効果】本発明のシリコン半導体基板は、エピ層
があるにも係らず、デバイスプロセス後の酸素析出が十
分起こり、重金属のゲッタリング能力に優れている。そ
して、基板表面の結晶欠陥がなく、ＴＤＤＢなどのデバ
イス特性に優れているため、高集積度の高い信頼性を要
求されるＭＯＳデバイス用ウエハを製造するのに最適な
シリコン半導体基板である。
があるにも係らず、デバイスプロセス後の酸素析出が十
分起こり、重金属のゲッタリング能力に優れている。そ
して、基板表面の結晶欠陥がなく、ＴＤＤＢなどのデバ
イス特性に優れているため、高集積度の高い信頼性を要
求されるＭＯＳデバイス用ウエハを製造するのに最適な
シリコン半導体基板である。
【００６９】また、本発明のシリコン半導体基板の製造
方法は、従来のシリコン単結晶引上炉やエピ層堆積装置
の改造をすることなく、品質の優れた上記シリコン半導
体基板を歩留り良く製造することができるため、経済的
にも工業的にも、その効果は大きい。
方法は、従来のシリコン単結晶引上炉やエピ層堆積装置
の改造をすることなく、品質の優れた上記シリコン半導
体基板を歩留り良く製造することができるため、経済的
にも工業的にも、その効果は大きい。
【図１】 窒素添加シリコン単結晶ウエハの欠陥領域分
布模式図である。
布模式図である。
【図２】 リング状分布積層欠陥の構造の模式図であ
る。
る。
【図３】 転位ピット欠陥の構造の模式図である。
【図４】 窒素添加シリコン単結晶ウエハの欠陥領域と
エピ層を堆積したシリコン半導体基板のエピ層欠陥分布
との関連を示す模式図である。
エピ層を堆積したシリコン半導体基板のエピ層欠陥分布
との関連を示す模式図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂本 光 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 北原 功一 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 太田 泰光 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 田中 正博 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 大橋 渡 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 Ｆターム(参考） 4G077 AA02 AA03 BB03 CF10 DB04 EA10 EB01 EH10 HA06 HA12 5F053 AA12 DD01 FF01 GG01 HH04 KK03 PP03
Claims (10)
- 【請求項１】 チョクラルスキー法により製造された窒
素含有シリコン単結晶から切り出したシリコン単結晶ウ
エハの表面に、エピタキシャル法によりシリコン単結晶
層（エピ層）を堆積してなるシリコン半導体基板であっ
て、前記シリコン単結晶ウエハの窒素濃度が１×１０13
ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以
下であり、前記シリコン半導体基板の全面に渡って、
｛１１１｝面上の格子間原子型積層欠陥（リング状分布
積層欠陥）が、エピ層中に０．５個／ｃｍ2以下である
ことを特徴とするシリコン半導体基板。 - 【請求項２】 チョクラルスキー法により製造された窒
素含有シリコン単結晶から切り出したシリコン単結晶ウ
エハの表面に、エピタキシャル法によりシリコン単結晶
層（エピ層）を堆積してなるシリコン半導体基板であっ
て、前記シリコン単結晶ウエハの窒素濃度が１×１０13
ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以
下であり、前記シリコン半導体基板の全面に渡って、選
択エッチング後に観察される転位（転位ピット欠陥）
が、エピ層中に０．５個／ｃｍ 2以下であることを特徴
とするシリコン半導体基板。 - 【請求項３】 チョクラルスキー法により製造された窒
素含有シリコン単結晶から切り出したシリコン単結晶ウ
エハの表面に、エピタキシャル法によりシリコン単結晶
層（エピ層）を堆積してなるシリコン半導体基板であっ
て、窒素濃度が１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上１×
１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下であり、かつ該ウエハ全
面に渡って、サイズ５０ｎｍ以上のボイド密度が５×１
０5／ｃｍ3以上５×１０7／ｃｍ3以下であるシリコン単
結晶ウエハの表面に、エピタキシャル法によりエピ層を
堆積してなることを特徴とするシリコン半導体基板。 - 【請求項４】 チョクラルスキー法により製造された窒
素含有シリコン単結晶から切り出したシリコン単結晶ウ
エハの表面に、エピタキシャル法によりシリコン単結晶
層（エピ層）を堆積してなるシリコン半導体基板であっ
て、窒素濃度が１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上１×
１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下であり、かつ該ウエハ全
面に渡って、直径１μｍ以上の転位ループが１×１０4
／ｃｍ3以下であるシリコン単結晶ウエハの表面に、エ
ピタキシャル法によりエピ層を堆積してなることを特徴
とするシリコン半導体基板。 - 【請求項５】 前記シリコン単結晶ウエハの炭素濃度が
１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上１×１０18ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3以下である請求項１〜４の何れか１項に記載
のシリコン半導体基板。 - 【請求項６】 窒素を１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以
上１．５×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下含有するシリ
コン融液を用いて、チョクラルスキー法により、引上速
度をＶ［ｍｍ／ｍｉｎ］、融点〜１３５０℃までの結晶
成長軸方向の平均温度勾配をＧ［℃／ｍｍ］とした時、
基板抵抗率ρ［Ωｃｍ］を０．５Ωｃｍ＜ρ＜３０Ωｃ
ｍとする場合、Ｖ／Ｇ［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］≦０．１３
であり、基板抵抗率ρ［Ωｃｍ］を０．０Ωｃｍ＜ρ≦
０．５Ωｃｍとする場合、Ｖ／Ｇ［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］
≦０．３２である条件で、シリコン単結晶を成長させた
後に、該単結晶から切り出したシリコン単結晶ウエハの
表面に、エピタキシャル法によりシリコン単結晶層を堆
積することを特徴とするシリコン半導体基板の製造方
法。 - 【請求項７】 窒素を１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以
上１．５×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下含有するシリ
コン融液を用いて、チョクラルスキー法により製造され
たシリコン単結晶から切り出したシリコン単結晶ウエハ
を、非酸化性雰囲気あるいは水素雰囲気で１１００℃以
上で６０秒以上熱処理した後に、該ウエハ表面にエピタ
キシャル法によりシリコン単結晶層を堆積することを特
徴とするシリコン半導体基板の製造方法。 - 【請求項８】 窒素を１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以
上１．５×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下含有するシリ
コン融液を用いて、チョクラルスキー法により、引上速
度をＶ［ｍｍ／ｍｉｎ］、融点〜１３５０℃までの結晶
成長軸方向の平均温度勾配をＧ［℃／ｍｍ］とした時、
基板抵抗率ρ［Ωｃｍ］を０．５Ωｃｍ＜ρ＜３０Ωｃ
ｍとする場合、Ｖ／Ｇ［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］≧０．１５
であり、基板抵抗率ρ［Ωｃｍ］を０．０Ωｃｍ＜ρ≦
０．５Ωｃｍとする場合、Ｖ／Ｇ［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］
≧０．３６である条件で、成長させたシリコン単結晶か
ら切り出したシリコン単結晶ウエハの表面に、エピタキ
シャル法によりシリコン単結晶層を堆積することを特徴
とするシリコン半導体基板の製造方法。 - 【請求項９】 窒素を１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以
上１．５×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下含有するシリ
コン融液を用いて、チョクラルスキー法により、引上速
度をＶ［ｍｍ／ｍｉｎ］、融点〜１３５０℃までの結晶
成長軸方向の平均温度勾配をＧ［℃／ｍｍ］とした時、
基板抵抗率ρ［Ωｃｍ］を０．５Ωｃｍ＜ρ＜３０Ωｃ
ｍとする場合、Ｖ／Ｇ［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］≦０．１０
であり、基板抵抗率ρ［Ωｃｍ］を０．０Ωｃｍ＜ρ≦
０．５Ωｃｍとする場合、Ｖ／Ｇ［ｍｍ2／℃ｍｉｎ］
≦０．３０である条件で、成長させたシリコン単結晶か
ら切り出したシリコン単結晶ウエハの表面に、エピタキ
シャル法によりシリコン単結晶層を堆積することを特徴
とするシリコン半導体基板の製造方法。 - 【請求項１０】 前記シリコン融液に、さらに炭素を１
×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上１×１０19ａｔｏｍｓ
／ｃｍ3以下含有する請求項６〜９の何れか１項に記載
のシリコン半導体基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000210597A JP4510997B2 (ja) | 2000-01-18 | 2000-07-11 | シリコン半導体基板およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000-9535 | 2000-01-18 | ||
| JP2000009535 | 2000-01-18 | ||
| JP2000210597A JP4510997B2 (ja) | 2000-01-18 | 2000-07-11 | シリコン半導体基板およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001274167A true JP2001274167A (ja) | 2001-10-05 |
| JP4510997B2 JP4510997B2 (ja) | 2010-07-28 |
Family
ID=26583726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000210597A Expired - Lifetime JP4510997B2 (ja) | 2000-01-18 | 2000-07-11 | シリコン半導体基板およびその製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4510997B2 (ja) |
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| JP2002241194A (ja) * | 2001-02-15 | 2002-08-28 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | エピタキシャルシリコンウエーハの製造方法およびエピタキシャルシリコンウエーハ |
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| US7816688B2 (en) | 2001-11-30 | 2010-10-19 | Panasonic Corporation | Semiconductor device and production method therefor |
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| JP2017024965A (ja) * | 2015-07-28 | 2017-02-02 | 株式会社Sumco | エピタキシャルシリコンウェーハ |
-
2000
- 2000-07-11 JP JP2000210597A patent/JP4510997B2/ja not_active Expired - Lifetime
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|---|---|---|---|---|
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| US7204881B2 (en) | 2002-07-12 | 2007-04-17 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Silicon wafer for epitaxial growth, an epitaxial wafer, and a method for producing it |
| WO2004007815A1 (ja) * | 2002-07-12 | 2004-01-22 | Shin-Etsu Handotai Co.,Ltd. | エピタキシャル成長用シリコンウエーハ及びエピタキシャルウエーハ並びにその製造方法 |
| KR101001981B1 (ko) * | 2002-07-12 | 2010-12-16 | 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 | 에피텍셜 성장용 실리콘 웨이퍼 및 에피텍셜 웨이퍼 및 그제조방법 |
| US7632349B2 (en) | 2005-08-26 | 2009-12-15 | Sumco Corporation | Silicon wafer surface defect evaluation method |
| US8696809B2 (en) | 2007-06-18 | 2014-04-15 | Sumco Techxiv Corporation | Manufacturing method of epitaxial silicon wafer and substrate cleaning apparatus |
| JP2017024965A (ja) * | 2015-07-28 | 2017-02-02 | 株式会社Sumco | エピタキシャルシリコンウェーハ |
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| JP4510997B2 (ja) | 2010-07-28 |
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