JP2001509319A - 理想的な酸素析出シリコンウエハおよびそれのための酸素外方拡散の無い方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 後の熱処理工程においてウエハ中の酸素析出挙動に影響を与える単結晶シリコンウエハ（１）の熱処理方法。ウエハは、前表面（３）、裏面（５）、および前表面と裏面との間の中央面（７）を有する。この方法では、ウエハを熱処理（Ｓ２）に付して、結晶空格子点（１３）を形成し、空格子点はシリコンのバルク中に形成される。次いで、結晶空格子点の全てではないがいくつかが前表面に拡散するような速度でウエハを加熱処理温度から冷却して、ピーク密度が中央面上またはその近傍にあり、濃度がウエハの前表面の方向に一般に減少している空格子点濃度分布を有するウエハを製造する。

Description

【発明の詳細な説明】 理想的な酸素析出シリコンウエハおよびそれのための酸素外方拡散の無い方法発明の背景 本発明は、電子部品の製造において使用される半導体材料基板、特にシリコン ウエハの製造に関する。特に、本発明は、本質的にいずれかの任意の電子デバイ ス製造法の熱処理サイクル中に、酸素析出物の理想的な不均一深さ分布をウエハ が形成することを可能にするシリコンウエハの処理法に関する。 半導体電子部品のほとんどの製造方法のための出発材料である単結晶シリコン は、種単結晶を溶融シリコンに浸漬し次いで遅い引出によって成長させるいわゆ るチョクラルスキー法によって一般に製造されている。溶融シリコンは、石英ル ツボに収容されているので、種々の不純物によって汚染され、不純物の中で主た るものは酸素である。固化シリコンにおける酸素の実際の凝離係数によっておよ び溶融塊の温度でのシリコン中における酸素の溶解性によって決まる濃度に酸素 が達するまで、シリコン溶融塊の温度で、酸素が結晶格子に入る。当該濃度は、 電子デバイスの製造方法に典型的な温度における固形シリコンにおける酸素の溶 解性よりも高い。結晶が溶融塊から成長し冷却されると、酸素の溶解性は急速に 減少し、これにより、得られるスライスまたはウエハにおいて、酸素は過飽和濃 度で存在する。 電子デバイスの製造において一般的に使用される熱処理サイクルは、酸素が過 飽和になっているシリコンウエハにおいて酸素の析出を生じさせる。ウエハにお ける析出位置に依存して、析出は有害または有益である。ウエハの活性デバイス 領域に位置する酸素析出物は、デバイスの動作を損い得る。しかし、ウエハのバ ルクに位置する酸素析出物は、ウエハに接触するようになり得る望ましくない金 属不純物を捕捉し得る。金属を捕捉するウエハのバルクに位置する酸素析出物の 使用は、内的または本質的なゲタッリング（ＩＧ）と一般に呼ばれる。 歴史的に、電子デバイス製造法は、酸素析出物の無いウエハの表面付近の領域 または地域（一般に、「デニューデッドゾーン」または「無析出領域」と呼ばれ る。）を有するシリコンを製造するように設計されている一連の工程を有してい た。なお、ウエハの残り、すなわちウエハバルクは、ＩＧ目的のために充分な数 の酸素析出物を有する。デニューデッドゾーンは、例えば、高-低-高熱シークエ ンスにおいて、例示すれば、（ａ）少なくとも４時間にわたる不活性周囲におけ る高温（＞１１００℃）における酸素外方拡散の熱処理、（ｂ）低温（６００〜 ７５０℃）における酸素析出物核形成、（ｃ）高温（１０００〜１１５０℃）に おける酸素（ＳｉＯ₂）析出物の成長において、形成され得る。例えば、シムラ （F.Shimura）の「Semiconductor Silicon Crystal Technology」、Academic pr ess，Inc．（１９８９年）（カリフォルニア、サンジェゴ在）の第３６１〜３６ ７頁およびそれに引用された文献を参照できる。 しかしながら、ごく最近、先進の電子デバイス製造法、例えばＤＲＡＭ製造法 が始められており、高温プロセス工程の使用を最小限にしている。これらプロセ スの幾つかは、充分なバルク析出密度およびデニューデッドゾーンを与えるよう に充分な高温プロセス工程を維持しているが、材料に対する許容性がきつくて工 業的に実行できる製品を与えることができない。他の現在の高度に先進の電子デ バイス製造法は、外方拡散工程を全く含んでいない。活性デバイス領域における 酸素析出物に伴う問題のために、これら電子デバイスの製造業者は、プロセス条 件下でウエハにおけるいずれかでの酸素析出物を形成できないシリコンウエハを 使用しなければならない。結果として、すべてのＩＧポテンシャルが失われる。発明の概要 本発明の目的の中には、本質的にいずれかの電子デバイス製造法の熱処理サイ クル間に、酸素析出物の理想的な不均一深さ分布を形成する単結晶シリコンウエ ハを提供すること；ウエハバルクにおける酸素析出物の充分な密度および充分な 深さのデニューデッドゾーンを最適にかつ再現性よく形成するそのようなウエハ を提供すること；ウエハバルクにおける酸素析出物の形成およびデニューデッド ゾーンの形成が、ウエハのこれら領域における酸素濃度における差に依存しない ウエハを提供すること；デニューデッドゾーンの形成が酸素の外方拡散に依存し ないそのようなプロセスを提供すること；得られるデニューデッドゾーンの厚さ が、ＩＣ製造法シーケンスの詳細に本質的に依存しないそのようなウエハを提供 すること；ならびにウエハバルクにおける酸素析出物の形成およびデニューデッ ドゾーンの形成が、シリコンウエハをスライスするチョクラルスキー成長単結晶 シリコンインゴットの酸素濃度および熱履歴によって影響されないそのようなウ エハを提供することがある。 したがって、簡潔には、本発明は、一方はウエハの前表面であり、他方はウエ ハの裏面である一般的に平行な２つの主表面、前表面と裏面の間の中央面、前表 面と裏面とをつなぐ周縁部、前表面と、前表面から中央面に向かって測定して少 なくとも約１０μmの距離Ｄ₁との間にあるウエハの領域を含んでなる表面層、お よび中央面と第１領域との間にあるウエハの第２領域を含んでなるバルク層を有 する単結晶シリコンウエハを提供する。特に、ウエハは、バルク層中の空格子点 濃度が表面層中の空格子点濃度よりも高く、空格子点が空格子点ピーク密度は中 央面上またはその近傍にある濃度分布を有し、該濃度が一般にピーク密度位置か らウエハの前表面の方向に減少するという結晶空格子点の非均一分布を有してい る。 さらに、本発明は、一方はウエハの前表面であり、他方はウエハの裏面である 一般的に平行な２つの主表面、前表面と裏面の間の中央面、前表面と裏面とをつ なぐ周縁部、前表面から約１５μmを越えない距離Ｄ₂内にあるウエハ領域からな る前表面層、および中央面と前表面層との間のウエハ領域を含んでなるバルク層 を有してなる単結晶シリコンウエハを提供する。特に、バルク層は実質的に均一 な酸素濃度と、以下のような結晶空格子点濃度を有する： ウエハを８００℃で４時間、次いで１０００℃で１６時間アニールすることか ら本質的になる酸素析出熱処理に付した場合に、ウエハは、バルク層中の酸素析 出物のピーク密度が中央面またはその近傍にあり、バルク層中の酸素析出物の濃 度が前表面層の方向に一般に減少する濃度分布を持つ酸素析出物を含む。 さらに、本発明は、一方はウエハの前表面であり、他方はウエハの裏面である 一般的に平行な２つの主表面、前表面と裏面の間の中央面、前表面と裏面とをつ なぐ周縁部を含んでなる単結晶シリコンウエハを提供する。ウエハは、格子間酸 素を含むデニューデッドゾーンであり、前表面から中央面に向かって測定して、 前表面から少なくとも約１０μmの距離Ｄ₁にあるウエハの領域を含んでなるデニ ューデッドゾーンを有してなることを特徴とする。ウエハは、Ｄ₁の２分の１ に等しい距離におけるデニューデッドゾーン中の格子間酸素の濃度は、デニュー デッドゾーン中の最大格子間酸素濃度の少なくとも約７５％であることを特徴と する。 さらに、本発明は、前表面、裏面、前表面と裏面の間の中央面、前表面と、前 表面から中央面に向かって測定した距離Ｄとの間にあるウエハの領域を含んでな る表面層、および中央面と表面層との間にあるウエハの領域を含んでなるバルク 層を有する単結晶シリコンウエハを、後の熱処理工程におけるウエハ中の酸素の 析出挙動に影響を与えるように熱処理する方法を提供する。該方法は、非窒素化 雰囲気中でウエハを熱処理して表面層およびバルク層中に結晶空格子点を形成す る工程；熱処理されたウエハの冷却速度を制御して、空格子点ピーク密度は中央 面上またはその近傍にある空格子点濃度分布を有し、該濃度は一般にピーク密度 位置からウエハの前表面の方向に減少し、表面層とバルク層との間の空格子点濃 度の差は、７５０℃を越える温度でのウエハの熱処理によって表面層中にデニュ ーデッドゾーンおよびバルク層中に酸素クラスターまたは析出物を形成すること ができ、バルク層中の酸素クラスターまたは析出物の濃度は主として空格子点濃 度に依存しているような差であるウエハを製造する工程を含んでなる。 さらに、本発明は、チョクラルスキー法により成長された単結晶シリコンイン ゴットから切り出された単結晶シリコンウエハを、後の熱処理工程におけるウエ ハ中の酸素の析出挙動に影響を与えるように熱処理する方法に関する。シリコン ウエハは、前表面、裏面、前表面と裏面の間の中央面、前表面と、前表面から中 央面に向かって測定した距離Ｄとの間にあるウエハの領域を含んでなる表面層、 および中央面と表面層との間にあるウエハの領域を含んでなるバルク層を有する 。該方法は、（ｉ）ウエハを酸素含有雰囲気の存在下に加熱することにより、ウ エハ前表面上に酸化物層を成長させる工程；（ｉｉ）酸化されたウエハを少なく とも約１１７５℃の温度で加熱処理して、表面層およびバルク層に結晶空格子点 を形成する工程；（ｉｉｉ）９００℃未満の温度にウエハを冷却する工程；（ｉ ｖ）加熱温度と９００℃との間で加熱処理されたウエハの冷却速度を制御して、 空格子点ピーク密度は中央面上またはその近傍にある空格子点濃度分布を有し、 該濃度は、ウエハの前表面の方向に一般に減少し、表面層とバルク層との間の空 格子点濃度の差は、７５０℃を越える温度でのウエハの熱処理によって表面層中 にデニューデッドゾーンおよびバルク層中に酸素クラスターまたは析出物を形成 することができ、バルク層中の酸素クラスターまたは析出物の濃度は主として空 格子点濃度に依存しているような差であるウエハを製造する工程を含んでなる。 さらに、本発明は、チョクラルスキー法により成長された単結晶シリコンイン ゴットから切り出された単結晶シリコンウエハを、後の熱処理工程におけるウエ ハ中の酸素の析出挙動に影響を与えるように熱処理する方法に関する。シリコン ウエハは、前表面、裏面、前表面と裏面の間の中央面、前表面と、前表面から中 央面に向かって測定した距離Ｄとの間にあるウエハの領域を含んでなる表面層、 および中央面と表面層との間にあるウエハの領域を含んでなるバルク層を有する 。該方法は、（ｉ）ウエハを酸素含有雰囲気中で加熱することにより、表面層お よびバルク層に結晶空格子点を形成する工程、（ｉｉ）加熱処理されたウエハの 冷却速度を制御して、空格子点ピーク密度は中央面上またはその近傍にある空格 子点濃度分布を有し、該濃度は、ウエハの前表面の方向に一般に減少し、表面層 とバルク層との間の空格子点濃度の差は、７５０℃を越える温度でのウエハの熱 処理によって表面層中にデニューデッドゾーンおよびバルク層中に酸素クラスタ ーまたは析出物を形成することができ、酸素クラスターまたは析出物の濃度は主 として空格子点濃度に依存しているような差であるウエハを製造する工程を含ん でなる。 本発明の他の目的および特徴は、部分的に明らかであり、部分的に以下に説明 する。図面の簡単な説明 図１は、本発明の方法を概略的に示す図である。 図２は、実施例１に記載されたように処理されたウエハ（試料４−７）の断面 の写真である。 図３は、実施例１に記載された一連の工程に付されたウエハ（試料４−８）の 断面の写真である。 図４は、実施例１に記載された一連の工程に付されたウエハ（試料３−１４） の断面の写真である。 図５は、実施例１に記載された一連の工程に付されたウエハ（試料４−７）の 表面からの深さと、白金濃度（原子／ｃｍ³）の対数との関係を示すグラフであ る。 図６は、実施例２に記載された一連の工程に付されたウエハ（試料３−４）の 断面の写真である。 図７は、実施例２に記載された一連の工程に付されたウエハ（試料３−５）の 断面の写真である。 図８は、実施例２に記載された一連の工程に付されたウエハ（３−６）の断面 の写真である。 図９は、実施例３に記載された一連の工程に付されたウエハ（試料１−８）の 断面の写真である。 図１０は、実施例４に記載されたように、本発明に従って単結晶シリコンウエ ハを急速に熱アニーリングする間に雰囲気において存在する酸素の分圧と、バル ク微細欠陥（ＢＭＤ）の数密度との対数グラフである。好ましい態様の詳細な説明 本発明によれば、本質的に電子デバイス製造プロセスの間に、ＩＧ目的のため に充分な密度の酸素析出物を有するウエハバルクおよび充分な深さのデニューデ ッドゾーンを形成する理想的な析出ウエハを見いだした。好都合なことには、こ の理想的な析出ウエハは、半導体シリコン製造工業において通常に使用されてい る用具を使用してかなり短時間で製造される。この方法は、酸素が電子デバイス 製造プロセスの間に析出する手順を「プリント」または決めるシリコンにおける 「鋳型」を創り出す。 本発明の理想的な析出ウエハのための出発材料は、従来のチョクラルスキー結 晶成長法に従って成長された単結晶インゴットからスライスされた単結晶シリコ ンウエハである。そのような方法、ならびに標準的なシリコンのスライス、ラッ ピング、エッチングおよび磨き技術が、例えば、シムラ（F.Shimura）の「Semic onductor Silicon Crystal Technology」、Academic press，Inc.、１９８９年 および「Si1icon Chemical Etching」(J.Grabmaier編)、Springer-Verlag、New York、１９８２年に開示されている。 チョクラルスキー成長シリコンは、典型的には、約５ｘ１０¹⁷〜約９ｘ１０¹⁷ 原子／ｃｍ³（ＡＳＴＭ標準Ｆ−１２１−８３）の範囲の酸素濃度を有する。ウ エハの酸素析出挙動は理想的な析出ウエハにおける酸素濃度から本質的に切り離 されるようになるので、出発ウエハは、チョクラルスキー法によって得られる範 囲内または範囲外さえに入る酸素濃度を有していてよい。 シリコンの融点（約１４１０℃）から約７５０〜３５０℃までの単結晶シリコ ンインゴットの冷却速度に依存して、酸素析出物核中心が、ウエハをスライスす る単結晶シリコンインゴットにおいて形成することがある。出発材料におけるこ れら核中心の存在または不存在は本発明において重要ではなく、これら中心は、 約１３００℃を越えない温度でシリコンを熱処理することによって溶解し得る。 いくつかの熱処理、例えば、約４時間にわたって約８００℃の温度でシリコンを アニールすることは、これら中心を安定化させ、中心が、約１１５０℃を越えな い温度で溶解しなくなる。酸素析出物の検出限界は、現在、約５ｘ１０⁶析出物 ／ｃｍ³である。酸素析出物核中心の存在（または密度）は、現在使用されてい る技術を使用して、直接に測定することはできない。しかし、その存在を間接的 に検出するために、種々の技術が使用できる。前にも説明したように、シリコン における予め存在する酸素析出物核中心を安定化でき、析出物を、シリコンを酸 素析出熱処理に付すことによってこれら部位で成長させることができる。したが って、これら核中心の存在は、酸素析出熱処理の後に、例えば、４時間にわたっ て８００℃の温度で次いで１６時間にわたって１０００℃の温度でウエハをアニ ールした後に、間接的に測定することができる。 単結晶シリコンにおいて不純物として存在する場合に、置換カーボンは、酸素 析出物核中心の形成を触媒する能力を有する。この理由および他の理由から、単 結晶シリコン出発材料が低濃度の炭素を含有することが好ましい。すなわち、単 結晶シリコンは、約５ｘ１０¹⁶原子／ｃｍ³未満、より好ましくは約１ｘ１０¹⁶ 原子／ｃｍ³未満、最も好ましくは約５ｘ１０¹⁵原子／ｃｍ³未満の炭素濃度を有 することが好ましい。 図１を参照すると、本発明の理想的な析出ウエハ１のための出発材料が、前表 面３、後表面５、および前表面と後表面との間の仮想的な中央面７を有する。本 明細書において、用語「前」および「後」とは、ウエハの２つのほぼ平面状の主 表面を区別するために使用される。用語としてのウエハの前表面は、電子デバイ スが後に設けられる表面を必ずしも意味するのではなく、また、用語としてのウ エハの後表面は、電子デバイスが設けられる表面と反対側の主表面を必ずしも意 味するのではない。加えて、シリコンウエハは典型的にいくらかの総合厚さ変化 （ＴＴＶ）、たわみおよび反りを有するので、前表面の全ての地点と後表面の全 ての地点との間の中間点は、正確に平面内にないことがある。実際に、ＴＴＶ、 あわみおよび反りは一般にはわずかなものであるので、近似的には、中間点は、 前表面と後表面との間のほぼ等距離である仮想的な中間平面内にあると言うこと ができる。 本発明の方法の第１の態様において、ウエハ１は工程Ｓ₁において酸素含有雰 囲気中で熱処理され、ウエハ１を包囲する表面酸化物層９を成長させる。一般に 、酸化物層は、シリコン上に形成する本来の酸化物層（約１５オングストローム ）よりも大きい厚さを有する。好ましくは、酸化物層は、少なくとも約２０オン グストロームの厚さを有する。いくつかの態様において、少なくとも約２５オン グストローム、さらに少なくとも約３０オングストロームの厚さを有する。現在 まで得られている実験的証拠は、約３０オングストローム越える厚さを有する酸 化物層は、望ましい効果を阻害しない状態で、付加的な利点をほとんどまたは全 く与えない。 工程Ｓ₂において、ウエハを高温に加熱し、ウエハ１における結晶格子空孔１ ３の数密度を増加させる熱処理にウエハを付す。好ましくは、この熱処理工程は 、ウエハを急速に目標温度に加熱し、かなり短時間で該温度でアニールする急速 熱的アニーラーにおいて行われる。一般に、ウエハは、１１５０℃以上、好まし くは少なくとも１１７５℃、より好ましくは少なくとも１２００℃、最も好まし くは少なくとも１２００℃〜１２７５℃の温度に付される。 本発明の第１の態様において、急速熱的アニール工程は、窒化雰囲気、すなわ ち、露出シリコン表面を窒化できるアンモニアなどの窒素含有化合物ガスまたは 窒素ガス（Ｎ₂）を含有する雰囲気の存在下で、行う。雰囲気は、全体的に窒素 または窒素化合物ガスからなってよく、あるいはアルゴンのような非窒化ガスを 付加的に含んでいてよい。ウエハにおける空格子点濃度の増加は、即時でない場 合に、アニール温度達成時に、ほとんど達成される。ウエハは、少なくとも１秒 間、典型的には少なくとも数秒間（例えば少なくとも３秒間）、好ましくは数十 秒間（例えば、２０、３０、４０または５０秒間）、ウエハの所望特性に応じて 、約６０秒までの時間で（これは、工業的な急速熱的アニーラーの限界に近い） 、ほぼこの温度で一般に保持される。得られるウエハは、ウエハにおけるかなり 均一な空格子点濃度（数密度）を有する。 現在まで得られる実験的証拠に基づけば、急速な熱的アニール工程を行う雰囲 気は、酸素、水蒸気および他の酸化ガスのかなり小さい分圧しか有しないことが 好ましい。すなわち、雰囲気は、空格子点濃度の形成を抑制する充分な量のシリ コン自己格子間原子を注入するのに不充分であるそのようなガスの分圧または酸 化ガスの全不存在を有する。酸化ガス濃度の下限は正確には決められていないが 、０．０１気圧（ａｔｍ）の酸素分圧、あるいは１００万原子当たり１００００ 部（ｐｐｍａ）に対して、空格子点濃度の増加は観測されず、かつ効果は観測さ れない。雰囲気は、０．０１気圧（１００００ｐｐｍａ）未満、より好ましくは ０．００５気圧（５０００ｐｐｍａ）以下、特に好ましくは０．００２気圧（２ ０００ｐｐｍａ）以下、最も好ましくは０．００１気圧（１０００ｐｐｍａ）以 下である酸素および他の酸化ガスの分圧を有することが好ましい。 結晶格子空孔の形成を生じさせることに加えて、急速な熱的アニール工程は、 シリコン出発材料中に存在するいずれかの非安定化酸素析出物核中心の溶解を生 じさせる。これらの核中心は、例えば、ウエハをスライスする単結晶シリコンイ ンゴットの成長中に、あるいはウエハをスライスするインゴットまたはウエハの 予備熱履歴における他の出来事の結果として、形成される。したがって、これら 核中心が急速熱的アニール工程中に溶解できるのであれば、これら核中心の存在 または不存在は重要でない。 急速加熱アニール（rapid thermal anneal）は、ウエハを別々に一群の高電力 ランプによって加熱するような、種々の市販の急速加熱アニール（RTA）炉によ って、実施することができる。RTA炉は、シリコンウエハを急速に加熱しうるも ので、例えば、RTA炉は、ウエハを室温から1200℃に数秒で加熱することができ る。このような市販のRTA炉の１つは、AG Associates（カリフォルニア、マウン テンビュー）から市販のモデル６１０である。 固有の点欠陥（空格子点およびシリコン自己格子間（self-interstitial）欠 陥）は、単結晶シリコン中を拡散することができ、その拡散速度は、温度に依存 する。したがって、固有の点欠陥の濃度分布は、固有の点欠陥についての拡散率 の関数であり、再結合速度は、温度の関数である。例えば、固有の点欠陥は、ウ エハが急速加熱アニール工程でアニールされる温度の付近の温度で、比較的移動 しやすいが、商業的に実用的な時間については、700℃ほどの温度でも本質的に 移動しない。現在までに得られた実験データの示唆するとろによれば、空格子点 の有効拡散速度は、約700℃未満の温度で著しく遅く、恐らくは800℃、900℃ま たは1，000℃もの高温でも、空格子点は、商業的に実用的な時間について移動し ないようである。 工程S₂の完了後、ウエハは、工程S₃において、結晶格子空格子点が単結晶にお いて比較的移動しやすい温度範囲を通って、急速に冷却される。この温度範囲を 通って、ウエハの温度が低下するにつれて、空格子点は、酸化物層9に拡散して 消滅し、その結果、空格子点の濃度分布の変化につながり、その変化の程度は、 ウエハがこの温度範囲内に維持される時間の長さに依存する。ウエハがこの温度 範囲で、無限の時間維持されれば、空格子点濃度は、ウエハバルク11全体が、再 度実質的に均一になり、その濃度は、加熱処理工程の完了直後の結晶格子空格子 点の濃度よりも実質的に小さい平衡値である。しかしながら、ウエハの急冷によ って、結晶格子空格子点の非-均一性拡散を達成することができ、その最大空格 子点濃度は、中央面7またはその付近であり、空格子点濃度は、ウエハの前表面3 および裏面5の方向に減少する。一般に、この温度範囲内の平均冷却速度は、1秒 当たり少なくとも約5℃で、好適には１秒当たり少なくとも約20℃である。デニ ューデッドゾーンの所望の深さに応じて、平均冷却速度は、好適には１秒当たり 少なくとも約50℃、より好適には１秒当たり少なくとも約100℃であり、１秒当 たり約100〜約200℃の範囲の冷却速度がある種の用途について現在好適である。 ウエハを、結晶格子空格子点が単結晶シリコンにおいて比較的移動しやすい、上 記温度範囲からはずれた温度に冷却しても、冷却速度は、ウエハの析出特性に対 し実質的に影響を与えないようであるため、ごく狭い限界的なものではないよう である。好適には、冷却工程は、加熱工程が実施されるのと、同じ雰囲気下に実 施することができる。 工程S₄において、ウエハは、酸素析出加熱処理に付される。例えば、ウエハは 、温度800℃で4時間、次いで温度1000℃で6時間アニールする。これとは別の態 様として、好適には、ウエハは、電子デバイス製造法の第１工程として温度約80 0℃の炉に装入する。この温度で炉に装入すると、予め急速加熱アニールしたウ エハは、酸素析出に関し、異なった挙動を示す別の領域を有する。高濃度空格子 点領域（ウエハバルク）において、酸素は、ウエハが炉内部に入るにつれて急速 にクラスター化する。装入温度に達する時点までに、クラスター化工程は、終了 し、空格子点の初期濃度のみに応じてクラスター分布が達成される。低濃度空格 子点領域（ウエハ表面付近）では、ウエハは、予め存在する酸素析出物核形成中 心を欠如する、通常のウエハに類似の拳動を示す。すなわち、酸素のクラスター 化が観察されない。温度が800℃を越えて上昇するつれて、または温度が一定で ある場合、空格子点豊富領域のクラスターは、成長して析出物を形成し、これに より消費される一方、空格子点欠乏領域においては何も生じない。ウエハを種々 の空格子点濃度領域に分割することによって、テンプレートは、ウエハを炉に装 入すると瞬時に固定される酸素析出パターンが描かれれることによって、効果的 に形成される。 図1に示すように、ウエハにおける、得られた酸素析出物の深さ分布は、酸素 析出物-非含有材料（デニューデッドゾーン）15,15'の透明領域を特徴とし、こ れら15,15'は、各々、前表面3および裏面5から深さt,t'に延在する。酸素析出物 -非含有領域15と15'の間に、実質的に均一密度の酸素析出物を含む領域17が存在 する。 領域17の酸素析出物濃度は、一次的には加熱工程の関数であって、二次的には 冷却速度の関数である。一般に、酸素析出物の濃度は、加熱工程における温度の 上昇およびアニール時間の延長につれて増加し、約1×10⁷〜約5×10¹⁰析出物／c m³範囲の析出物密度が通常得られる。 酸素析出物-非含有材料（デニューデッドゾーン）15および15'の、前表面およ び裏面からの各深さtおよびt'は、一次的には、結晶格子空格子点がシリコンに おいて比較的移動しやすい温度範囲を介する、冷却速度の関数である。一般に、 深さt,t'は、冷却速度の減少につれて増加し、少なくとも約10、20、30、40、50 、70または100μmのデニューデッドゾーン深さが達成される。実質的には、デニ ューデッドゾーンの深さは、電子デバイス製造法の詳細には本質的に依存せず、 加えて、従来から実施されている酸素の外方拡散にも依存しない。 本発明のこの工程に使用される急速加熱処理は、ウエハ前表面および裏面の各 表面からの少量酸素の外方拡散をもたらしうるが、外方拡散の程度は、デニュー デッドゾーン形成用の従来法で観察されるものよりも実質的により小さい。その 結果、本発明の理想的な析出ウエハは、実質的に均一な格子間酸素濃度を、シリ コン表面からの距離の関数として有する。例えば、酸素析出加熱処理の前に、ウ エハは、実質的に均一な濃度の格子間酸素を、ウエハ中心から、シリコン表面の 約15μm以内のウエハ領域に、好適にはシリコン中心から、シリコン表面の約10 μm以内のウエハ領域に、より好適にはシリコン中心から、シリコン表面の約5μ m以内のウエハ領域に、最も好適にはシリコン中心から、シリコン表面の約3μm 内のウエハ領域に有する。本明細書に用いられる「実質的に均一な酸素」なる用 語は、約50％未満、好適には約20％未満、より好適には約10％未満の酸素濃度変 化を意味する。 代表的には、酸素析出加熱処理は、加熱処理ウエハから、実質的な量の酸素外 方拡散をもたらさない。その結果、ウエハ表面から数ミクロンを越える距離のデ ニューデッドゾーンにおける格子間酸素の濃度は、析出加熱処理の結果としては 実質的に変化しない。例えば、ウエハのデニューデッドゾーンが、シリコン表面 と距離D₁（少なくとも約10μm、前表面から中央面に向かって測定）との間のウ エハ領域からなる場合、D₁の半分に等しいシリコン表面からの距離におけるデニ ューデッドゾーン内の地点の酸素濃度は、代表的には、デニューデッドゾーンの いずれの箇所にもおける格子間酸素ピーク濃度の少なくとも約75％である。ある 種の酸素析出加熱処理について、このような地点の格子間酸素濃度は、上記濃度 よりも大きくてもよく、すなわち、デニューデッドゾーンのいずれの箇所にもお ける最大酸素濃度の少なくとも85％、90％または95％である。 本発明の第２具体例によれば、非窒化雰囲気を、第１具体例の加熱（急速加熱 アニール）および冷却工程に使用の窒化雰囲気に代えて、使用する。好適な非窒 化雰囲気には、アルゴン、ヘリウム、ネオン、二酸化炭素および他の非酸化性、 非窒化性元素および化合物ガスまたはそれらのガスの混合物が包含される。非窒 化雰囲気は、窒化雰囲気と同様に、比較的低い酸素分圧、すなわち、0.01atm（1 0,000ppma）未満、より好適には0.005atm（5,000ppma）未満、最も好適には0.00 2atm（2,000ppma）未満、特に好適には0.001atm（1,000ppma）未満の分圧である 。 本発明の第３具体例によれば、工程S₁（熱酸化工程）は、省略し、出発ウエハ は、天然酸化物層以外の酸化物層を有しない。しかしながら、このようなウエハ を窒素雰囲気下にアニールすると、その効果は、天然酸化物層よりも厚みがより 厚い酸化物層（強化酸化物層）を有するウエハを窒素中でアニールしたときに観 察される効果とは、異なったものになる。強化酸化物層を含有するウエハをアニ ールすると、直後ではないにしても、アニール温度に達することによって、実質 的に均一な空格子点濃度の増加が、ウエハのほぼ全体で達成される。さらに、空 格子点濃度は、所定のアニール温度でアニール時間の関数として実質的に増加し ないようである。しかしながら、ウエハが天然酸化物層以外のいずれの酸化物層 をも欠如する場合で、ウエハの前表面および裏面を窒素中でアニールすると、得 られるウエハは、ウエハの断面積についてほぼU字形の空格子点濃度（数密度（n umber density））分布を有する。すなわち、最大濃度は、前表面および裏面か ら数ミクロンの位置または数ミクロン以内の位置に存在し、相対的に一定でより 小さい濃度は、ウエハバルク全体に存在し、はじめて、ウエハバルクの最小濃度 は、強化酸化物層を有するウエハで得られる濃度にほぼ等しくなる。さらに、ア ニール時間の増加は、天然酸化物層以外の酸化物層を欠如するウエハにおける空 格子点濃度の増加をもたらす。 実験結果の示唆するところによれば、天然酸化物層以外に酸化物層を有しない ウエハと、強化酸化物層を有するウエハとについての、この挙動上の差異は、酸 素分子または他の酸化性ガスを雰囲気中に含めることで、回避することができる 。別の方法で説明すると、天然酸化物層以外に酸化物層を有しないウエハを、酸 素 を低分圧で含む窒素雰囲気下にアニールすると、ウエハは、強化酸化物層を有す るウエハと同じ挙動を示す。したがって、いずれの理論にも拘束されることはな いが、天然酸化物層よりも厚みがより厚い表面酸化物層は、シリコンの窒化を抑 制するシールドとして役立つようである。すなわち、この酸化物層は、出発ウエ ハ上に存在しうるか、または、系内で、アニール工程の間に強化酸化物層の成長 によって形成することができる。 したがって、本発明によれば、急速加熱アニール工程の間の雰囲気は、好適に は、少なくとも約0.0001atm（100ppma）、より好適には少なくとも約0.0002atm （200ppma）の分圧を有する。しかしながら、前記した理由のため、酸素の分圧 は、好適には0.01atm（10,000ppma）を越えず、より好適には0.005atm（5,000pp ma）未満、さらに好適には0.002atm（2,000ppma）未満、最も好適には0.001atm （1，000ppma）未満である。 本発明の他の具体例によれば、ウエハの前表面および裏面を、異なる雰囲気に さらすことができ、これらの各々は、1またはそれ以上の窒化または非窒化ガス を含むことができる。例えば、ウエハの前表面を非窒化雰囲気にさらしつつ、裏 面を窒化雰囲気にさらすことができる。これとは別の態様として、複数のウエハ （例えば2、3またはそれ以上のウエハ）を、各面が対向した配置で積層しながら 、同時にアニールすることができる。この方法でアニールすると、面と面が接触 した状態であるため、各面は、アニールの間に雰囲気から物理的にシールドされ る。これとは別の態様として、急速加熱アニール工程の間に使用される雰囲気お よびウエハの所望の酸素析出分布に応じて、酸化物層は、デニューデッドゾーン として望まれるウエハ面、例えばウエハの前表面3（図1を参照されたし）のみに 形成することができる。 本発明の方法の出発物質は、研磨シリコンウエハであってよく、これとは別の 態様として、予めラップされ、エッチングされているが、研磨していないシリコ ンウエハであってもよい。加えて、ウエハは、空格子点または自己格子間点欠陥 （主要な固有の点欠陥）を有することができる。例えば、ウエハは、中心から周 縁部にかけて優勢な空格子点であってもよく、中心から周縁部にかけて優勢な自 己格子間欠陥であってよく、またはウエハは、自己格子間欠陥優勢材料の軸方向 に沿って対称的なリングによって囲まれた、空格子点優勢材料の中心コアーを有 することができる。 エピタキシャル層を、理想的な析出ウエハ上に蒸着する必要がある場合、本発 明の方法は、エピタキシャル蒸着の前後のいずれかに実施することができる。蒸 着前に実施する場合、本発明方法の実施後でエピタキシャル蒸着の前にウエハの 酸素析出核形成中心を安定化させることが、望ましい。蒸着後に実施する場合、 本発明の方法に必要な冷却速度を達成できる限り、エピタキシャル蒸着の直後に エピタキシャル反応器によって本発明の方法を実施することが望ましい。 単結晶シリコンの結晶格子空格子点の測定は、白金拡散分析法で実施すること ができる。一般に、白金は、試料上に蒸着して水平面に拡散し、その拡散時間お よび温度は、好適には、Frank-Turnbullメカニズムが白金の拡散を支配するが白 金原子によって空格子点装飾（decoration）の安定状態に達するのに十分なよう に選択することができる。本発明にとって代表的な空格子点濃度を有するウエハ について、730℃×20分間の拡散時間および温度を使用することができるが、よ り正確な飛跡（tracking）は、より低い温度、例えば約680℃で達成できるよう である。加えて、ケイ化プロセスによる有りうる影響を最小にするため、白金蒸 着法は、好適には１未満の単一層の表面濃度をもたらす。白金拡散技術は、例え ば、次のような種々の文献に記載されている：Jacobら，J ．Appl．Phys.，vol． 82，p．182(1997);ZimmermannおよびRyssel，"The Modeling of Platinum Diffu sion In Silicon Under Non-Equilibrium Conditions,"J ．Eletrochemical Soci ety ，vol．139，p．256(1992);Zimmermann，Goesele，SeilenthalおよびEichine r，"Vacancy Concentration Wafer Mapping In Silicon,"Journal of Crystal G rowth ，vol．129，p．582(1993);ZimmermannおよびFalster，"Investigation Of The Nucleation of Oxygen Precipitates in Czochralski Silicon At An Earl y Stage,"Appl ．Phys．Lett.，vol．60，p．3250(1992);およびZimmermannおよ びRyssel，Appl ．Phys．A，vol．55，p．121(1992)。 実施例1〜4は、本発明の理想的な酸素析出法を説明する。よって、これらの実 施例は、本発明を制限する意図は７ない。実施例1 シリコン単結晶をチョクコラルスキー法によって引き出し、スライスし、研磨 してシリコンウエハを形成した。次いで、ウエハを表面酸化工程（S₁）、急速加 熱アニール工程（窒素またはアルゴン雰囲気）（S₂）、急冷工程（S₃）、酸素安 定化工程および成長工程（S₄）に、以下の表１に示した条件下に付した。工程S₁ 〜S₄前のウエハ初期酸素濃度（O_i）、工程S₄後のウエハバルク中酸素析出物濃度 （OPD）、および工程S₄後のデニューデッドゾーンの深さ（DZ）も、表１に報告 した。 図2、3および4は、得られたウエハの断面を示す（これらの図面は、倍率200倍 で撮った写真の拡大図である）。試料4〜7は、図2に示し、試料4〜8は、図3に示 し、試料3〜14は、図4に示す。 加えて、白金拡散法を用いて、試料4〜7の結晶格子空格子点濃度を測定した。 白金濃度-ウエハ表面（ウエハの前表面側に相当する0μmの深さ）からの深さの プロットは、図5に示す。 実施例2 本発明の方法は、チョクラルスキー成長シリコンウエハの酸素濃度から相対的 に独立していることを証明するために、異なる酸素濃度を有する3つのウエハを 、実施例1に記載したと同様な一連の工程に付した。3つの工程の各条件、工程S₁ 〜S₄前のウエハ初期酸素濃度（Oi）、工程S₄後のウエハバルク中酸素析出物濃度 （OPD）、および工程S₄後のデニューデッドゾーンの深さ（DZ）（ウエハ表面か ら測定）は、表２に示した。図6、7および8は、得られたウエハの断面を示す（ これらの図面は、倍率200倍で撮った写真の拡大図である）。試料3〜4は図6に示 し、試料3〜5は図7に示し、試料3〜6は、図8に示す。 実施例3 本発明の方法は、酸素析出物安定化および成長工程（S₄）に用いた条件から相対 的に独立していることを証明するために、同じ初期酸素濃度を有するウエハ（試 料1〜8）を、試料3〜4について実施例2に記載したと同様な一連の工程に付した 。ただし、商業的な16Mb特許方法を、酸素析出物安定化および成長工程（S₄）に 用いた。図9は、得られたウエハの断面である（これらの図面は、倍率200倍で撮 った写真の拡大図である）。工程S₄の後、試料1〜8および3〜4は、匹敵するバル ク酸素析出物密度（試料1〜8については7×10¹⁰／cm³、試料3〜4については4×1 0¹⁰／cm³）および匹敵するデニューデッドゾーンの深さ（約40μm）を有する。 実施例4 この実施例は、バルク微小欠陥（bulk microdefects）（BMD）の密度において 観察されうる特性、すなわち、酸素析出物の密度、および加熱処理の間に雰囲気 中で酸素濃度の増加から得られたデニューデッドゾーン（DZ）の深さを説明する 。３つの異なるウエハセットを、種々のプロセス条件下に急速加熱アニールに付 し た。セットAのウエハは、1200℃×30秒で窒素雰囲気下にアニールし、セットBの ウエハは、同じ条件下に20秒間アニールし、セットCのウエハは、アルゴン雰囲 気下に1200℃×30秒間アニールした。この実施例では、いずれのウエハについて も予備酸化工程を行わなかった。 以下の表３に示すように、酸素分圧は、所定のセットにおいて各ウエハについ て増加させた。アニールの完了後、各ウエハのBMD密度およびDZ深さを常法で測 定した。結果を以下の表３に示す。 以上のデータが示すように、雰囲気中の酸素分圧が増加するにつれて、バルク 微小欠陥の数密度は減少する。加えて、酸素分圧が10,000ppmaに達すると、バル ク微小欠陥の数密度は、本発明に従い、前もった急速加熱アニールを行わずに酸 素析出加熱処理に付したウエハにおいて観察されるバルク微小欠陥の数密度から 区別がつかない。 以上の結果を考慮に入れると、本発明のいくつかの目的が達成されたことがわ かる。 以上の構成および方法において、本発明の精神を逸脱しない限り、種々の変形 例をなすことができ、前記した記載に含まれる全ての事項は、単なる例示であっ て、制限する意図はない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ガンバロ，ダニエラ イタリア、イ―28066ガリアテ、ビア・ロ ーマ117／ビ番 (72)発明者 オルモ，マッシミリアーノ イタリア、イ―28100ノバーラ、ビアレ・ ベルディ11番

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．一方はウエハの前表面であり、他方はウエハの裏面である一般的に平行な ２つの主表面、前表面と裏面の間の中央面、前表面と裏面とをつなぐ周縁部、前 表面と、前表面から中央面に向かって測定して少なくとも約１０μmの距離Ｄ₁と の間にあるウエハの領域を含んでなる表面層、および中央面と第１領域との間に あるウエハの第２領域を含んでなるバルク層を有する単結晶シリコンウエハであ って、 ウエハは、バルク層中の空格子点濃度が表面層中の空格子点濃度よりも高く、 空格子点が空格子点ピーク密度は中央面上またはその近傍にある濃度分布を有し 、該濃度が一般にピーク密度位置からウエハの前表面の方向に減少するという結 晶空格子点の非均一分布を有していることを特徴とする単結晶シリコンウエハ。 ２．Ｄ₁は少なくとも約２０μmである請求項１に記載のウエハ。 ３．Ｄ₁は少なくとも約５０μmである請求項１に記載のウエハ。 ４．Ｄ₁は約３０〜約１００μmである請求項１に記載のウエハ。 ５．ウエハ表面から３μmを越える距離にある格子間酸素の濃度は、バルク層 中の格子間酸素の濃度の少なくとも５０％である請求項１に記載のウエハ。 ６．ウエハ表面から１０μmを越える距離にある格子間酸素の濃度は、バルク 層中の格子間酸素の濃度の少なくとも８０％である請求項１に記載のウエハ。 ７．Ｄ₁は少なくとも約２０μmである請求項６に記載のウエハ。 ８．Ｄ₁は少なくとも約５０μmである請求項６に記載のウエハ。 ９．Ｄ₁は約３０〜約１００μmである請求項６に記載のウエハ。 １０．ウエハ表面から１５μmを越える距離にある格子間酸素の濃度は、バル ク層中の格子間酸素の濃度の少なくとも９０％である請求項１に記載のウエハ。 １１．ウエハ表面上にエピタキシャル層をさらに有する請求項１に記載のウエ ハ。 １２．一方はウエハの前表面であり、他方はウエハの裏面である一般的に平行 な２つの主表面、前表面と裏面の間の中央面、前表面と裏面とをつなぐ周縁部、 前表面から約１５μmを越えない距離Ｄ₂内にあるウエハ領域からなる前表面層、 および中央面と前表面層との間のウエハ領域を含んでなるバルク層を有してなる 単結晶シリコンウエハであって、バルク層は実質的に均一な酸素濃度と、以下の ような結晶空格子点濃度を有する単結晶シリコンウエハ： ウエハを８００℃で４時間、次いで１０００℃で１６時間アニールすることか ら本質的になる酸素析出熱処理に付した場合に、ウエハは、バルク層中の酸素析 出物のピーク密度が中央面またはその近傍にあり、バルク層中の酸素析出物の濃 度が前表面層の方向に一般に減少する濃度分布を持つ酸素析出物を含む。 １３．Ｄ₂は約１０μmを越えない請求項１２に記載のウエハ。 １４．Ｄ₂は約５μmを越えない請求項１２に記載のウエハ。 １５．Ｄ₂は約３μmを越えない請求項１２に記載のウエハ。 １６．ウエハ表面上にエピタキシャル層をさらに有する請求項１２に記載のウ エハ。 １７．一方はウエハの前表面であり、他方はウエハの裏面である一般的に平行 な２つの主表面、前表面と裏面の間の中央面、前表面と裏面とをつなぐ周縁部、 前表面から中央面の方向で測定して少なくとも約１０μmの距離Ｄ₁までにあるウ エハの領域を含んでなり、格子間酸素を含むデニューデッドゾーンを有する単結 晶シリコンウエハであって、 Ｄ₁の２分の１に等しい距離におけるデニューデッドゾーン中の格子間酸素の 濃度は、デニューデッドゾーン中の最大格子間酸素濃度の少なくとも約７５％で ある単結晶シリコンウエハ。 １８．Ｄ₁は少なくとも約２０μmである請求項１７に記載のウエハ。 １９．Ｄ₁の２分の１に等しい距離におけるデニューデッドゾーン中の格子間 酸素の濃度は、デニューデッドゾーン中の最大格子間酸素濃度の少なくとも約８ ０％である請求項１８に記載のウエハ。 ２０．Ｄ₁の２分の１に等しい距離におけるデニューデッドゾーン中の格子間 酸素の濃度は、デニューデッドゾーン中の最大格子間酸素濃度の少なくとも約９ ０％である請求項１８に記載のウエハ。 ２１．Ｄ₁は少なくとも約５０μmである請求項１７に記載のウエハ。 ２２．Ｄ₁の２分の１に等しい距離におけるデニューデッドゾーン中の格子間 酸素の濃度は、デニューデッドゾーン中の最大格子間酸素濃度の少なくとも約８ ５％である請求項２１に記載のウエハ。 ２３．Ｄ₁の２分の１に等しい距離におけるデニューデッドゾーン中の格子間 酸素の濃度は、デニューデッドゾーン中の最大格子間酸素濃度の少なくとも約９ ５％である請求項２１に記載のウエハ。 ２４．Ｄ₁は約３０〜約１００μmである請求項１７に記載のウエハ。 ２５．Ｄ₁の２分の１に等しい距離におけるデニューデッドゾーン中の格子間 酸素の濃度は、デニューデッドゾーン中の最大格子間酸素濃度の少なくとも約８ ５％である請求項２４に記載のウエハ。 ２６．ウエハ表面上にエピタキシャル層をさらに有する請求項１７に記載のウ エハ。 ２７．前表面、裏面、前表面と裏面の間の中央面、前表面と、前表面から中央 面に向かって測定した距離Ｄとの間にあるウエハの領域を含んでなる表面層、お よび中央面と表面層との間にあるウエハの領域を含んでなるバルク層を有する単 結晶シリコンウエハを、後の熱処理工程におけるウエハ中の酸素の析出挙動に影 響を与えるように熱処理する方法であって、 非窒素化雰囲気中でウエハを熱処理して表面層およびバルク層中に結晶空格子 点を形成する工程、 熱処理されたウエハの冷却速度を制御して、空格子点ピーク密度は中央面上ま たはその近傍にある空格子点濃度分布を有し、該濃度は一般にピーク密度位置か らウエハの前表面の方向に減少し、表面層とバルク層との間の空格子点濃度の差 は、７５０℃を越える温度でのウエハの熱処理によって表面層中にデニューデッ ドゾーンおよびバルク層中に酸素クラスターまたは析出物を形成することができ 、バルク層中の酸素クラスターまたは析出物の濃度は主として空格子点濃度に依 存しているような差であるウエハを製造する工程 を含んでなる方法。 ２８．該熱処理は、酸素含有雰囲気中で約１１７５℃を超える温度において、 約５０００ppma未満の酸素分圧下、６０秒未満の時間、ウエハを加熱することか らなる請求項２７に記載の方法。 ２９．該雰囲気は主としてアルゴンまたはヘリウムである請求項２８に記載の 方法。 ３０．該冷却速度は、結晶空格子点がシリコン中で比較的移動しやすい温度範 囲を通して、少なくとも約５０℃／秒である請求項２８に記載の方法。 ３１．該冷却速度は、結晶空格子点がシリコン中で比較的移動しやすい温度範 囲を通して、少なくとも約１００℃／秒である請求項２８に記載の方法。 ３２．該加熱処理は、酸素分圧が約５０００ppma未満である酸素含有雰囲気中 、約１２００℃を越える温度でウエハを加熱することからなる請求項２７に記載 の方法。 ３３．該雰囲気は主としてアルゴンまたはヘリウムである請求項３２に記裁の 方法。 ３４．該冷却速度は、結晶空格子点がシリコン中で比較的移動しやすい温度範 囲を通して、少なくとも約５０℃／秒である請求項３２に記載の方法。 ３５．該冷却速度は、結晶空格子点がシリコン中で比較的移動しやすい温度範 囲を通して、少なくとも約１００℃／秒である請求項３２に記載の方法。 ３６．該加熱処理は、酸素分圧が約１０００ppma未満である酸素含有雰囲気中 、約１１７５℃を越える温度でウエハを加熱することからなる請求項２７に記載 の方法。 ３７．該雰囲気は主としてアルゴンまたはヘリウムである請求項３６に記載の 方法。 ３８．該冷却速度は、結晶空格子点がシリコン中で比較的移動しやすい温度範 囲を通して、少なくとも約５０℃／秒である請求項３６に記載の方法。 ３９．該冷却速度は、結晶空格子点がシリコン中で比較的移動しやすい温度範 囲を通して、少なくとも約１００℃／秒である請求項３６に記載の方法。 ４０．該加熱処理は、酸素分圧が約１０００ppma未満である酸素含有雰囲気中 、約１２００℃を越える温度でウエハを加熱することからなる請求項２７に記載 の方法。 ４１．該雰囲気は主としてアルゴンまたはヘリウムである請求項４０に記載の 方法。 ４２．該冷却速度は、結晶空格子点がシリコン中で比較的移動しやすい温度範 囲を通して、少なくとも約５０℃／秒である請求項４０に記載の方法。 ４３．該冷却速度は、結晶空格子点がシリコン中で比較的移動しやすい温度範 囲を通して、少なくとも約１００℃／秒である請求項４０に記載の方法。 ４４．前表面、裏面、前表面と裏面の間の中央面、前表面と、前表面から中央 面に向かって測定した距離Ｄとの間にあるウエハの領域を含んでなる表面層、お よび中央面と表面層との間にあるウエハの領域を含んでなるバルク層を有する、 チョクラルスキー法により成長された単結晶シリコンインゴットから切り出され た単結晶シリコンウエハを、後の熱処理工程におけるウエハ中の酸素の析出挙動 に影響を与えるように熱処理する方法であって、 ウエハを酸素含有雰囲気の存在下に加熱することにより、ウエハ前表面上に酸 化物層を成長させる工程、 酸化されたウエハを少なくとも約１１５０℃の温度で加熱処理して、表面層お よびバルク層に結晶空格子点を形成する工程、 ９００℃未満の温度にウエハを冷却する工程、 加熱温度と９００℃との間で加熱処理されたウエハの冷却速度を制御して、空 格子点ピーク密度は中央面上またはその近傍にある空格子点濃度分布を有し、該 濃度は、ウエハの前表面の方向に一般に減少し、表面層とバルク層との間の空格 子点濃度の差は、７５０℃を越える温度でのウエハの熱処理によって表面層中に デニューデッドゾーンおよびバルク層中に酸素クラスターまたは析出物を形成す ることができ、バルク層中の酸素クラスターまたは析出物の濃度は主として空格 子点濃度に依存しているような差であるウエハを製造する工程 を含んでなる方法。 ４５．冷却速度は、少なくとも５０℃／秒である請求項４４に記載の方法。 ４６．該加熱処理は、酸素分圧が約５０００ppma未満である酸素含有雰囲気中 、約１２００℃を越える温度でウエハを加熱することからなる請求項４５に記載 の方法。 ４７．該加熱処理は、酸素分圧が約１０００ppma未満である酸素含有雰囲気中 、約１２００℃を越える温度でウエハを加熱することからなる請求項４５に記載 の方法。 ４８．該雰囲気は主としてアルゴンまたはヘリウムである請求項４５に記載の 方法。 ４９．該雰囲気は主として窒素である請求項４５に記載の方法。 ５０．冷却速度は、少なくとも１００℃／秒である請求項４４に記載の方法。 ５１．該加熱処理は、酸素分圧が約５０００ppma未満である酸素含有雰囲気中 、約１２００℃を越える温度でウエハを加熱することからなる請求項５０に記載 の方法。 ５２．該加熱処理は、酸素分圧が約１０００ppma未満である酸素含有雰囲気中 、約１２００℃を越える温度でウエハを加熱することからなる請求項５０に記載 の方法。 ５３．該雰囲気は主としてアルゴンまたはヘリウムである請求項５０に記載の 方法。 ５４．該雰囲気は主として窒素である請求項５０に記載の方法。 ５５．前表面、裏面、前表面と裏面の間の中央面、前表面と、前表面から中央 面に向かって測定した距離Ｄとの間にあるウエハの領域を含んでなる表面層、お よび中央面と表面層との間にあるウエハの領域を含んでなるバルク層を有する、 チョクラルスキー法により成長された単結晶シリコンインゴットから切り出され た単結晶シリコンウエハを、後の熱処理工程におけるウエハ中の酸素の析出挙動 に影響を与えるように熱処理する方法であって、 ウエハを酸素含有雰囲気中で加熱することにより、表面層およびバルク層に結 晶空格子点を形成する工程、 加熱処理されたウエハの冷却速度を制御して、空格子点ピーク密度は中央面上 またはその近傍にある空格子点濃度分布を有し、該濃度は、ウエハの前表面の方 向に一般に減少し、表面層とバルク層との間の空格子点濃度の差は、７５０℃を 越える温度でのウエハの熱処理によって表面層中にデニューデッドゾーンおよび バルク層中に酸素クラスターまたは析出物を形成することができ、酸素クラスタ ーまたは析出物の濃度は主として空格子点濃度に依存しているような差であるウ エハを製造する工程 を含んでなる方法。 ５６．該加熱処理は、酸素分圧が約５０００ppma未満である酸素含有雰囲気中 、約１１７５℃を越える温度でウエハを加熱することからなる請求項５５に記載 の方法。 ５７．該雰囲気は主としてアルゴンまたはヘリウムである請求項５６に記載の 方法。 ５８．雰囲気は主として窒素である請求項５６に記載の方法。 ５９．冷却速度は、少なくとも５０℃／秒である請求項５６に記載の方法。 ６０．冷却速度は、少なくとも１００℃／秒である請求項５６に記載の方法。 ６１．該加熱処理は、酸素分圧が約１０００ppma未満である酸素含有雰囲気中 、約１１７５℃を越える温度でウエハを加熱することからなる請求項５５に記載 の方法。 ６２．該雰囲気は主としてアルゴンまたはヘリウムである請求項６１に記載の 方法。 ６３．雰囲気は主として窒素である請求項６１に記載の方法。 ６４．冷却速度は、少なくとも５０℃／秒である請求項６１に記載の方法。 ６５．冷却速度は、少なくとも１００℃／秒である請求項６１に記載の方法。 ６６．加熱処理は、約１２００℃を越える温度にウエハを加熱することを含む 請求項６１に記載の方法。 ６７．デニューデッドゾーンを含む近表面領域および酸素析出物を含むバルク 領域を有する単結晶シリコンウエハを製造する方法であって、 前表面、裏面、前表面と裏面の間の中央面、前表面と裏面とをつなぐ周縁部、 前表面と、前表面から中央面に向かって測定して少なくとも約１０μmの距離Ｄ₁ との間にあるウエハの領域を含んでなる表面層、および中央面と第１領域との間 にあるウエハの第２領域を含んでなるバルク層を有し、バルク層中の空格子点濃 度は、表面層中の空格子点濃度よりも高い不均一な結晶空格子点分布を持つ単結 晶シリコンウエハを、少なくとも約８００℃の温度でウエハをアニールする酸素 析出加熱処理に付す工程を含んでなる方法において、デニューデッドゾーンが表 面層中に形成され、酸素析出物がバルク層中に形成され、ウエハバルク中でのデ ニューデッドゾーンの形成および酸素析出物の形成は、ウエハのこれら領域中 の酸素濃度の差に依存しない方法。