JP2002043318A - シリコン単結晶ウエーハの製造方法 - Google Patents
シリコン単結晶ウエーハの製造方法Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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- H01L21/3225—Thermally inducing defects using oxygen present in the silicon body for intrinsic gettering
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ウエーハ表層部には従来に比べて高品質のＤ
Ｚ層を有し、かつバルク部には十分な密度の酸素誘起欠
陥を有するシリコン単結晶ウエーハを製造する方法を提
供する。 【解決手段】 格子間酸素を含有するシリコン単結晶ウ
エーハに熱処理を施すことにより酸素析出物を有するシ
リコン単結晶ウエーハを製造する方法において、前記熱
処理は、少なくとも、抵抗加熱式の熱処理炉を用いて熱
処理する工程と急速加熱・急速冷却装置を用いて熱処理
する工程とを有することを特徴とするシリコン単結晶ウ
エーハの製造方法及びこの方法で製造されたシリコン単
結晶ウエーハ。
Ｚ層を有し、かつバルク部には十分な密度の酸素誘起欠
陥を有するシリコン単結晶ウエーハを製造する方法を提
供する。 【解決手段】 格子間酸素を含有するシリコン単結晶ウ
エーハに熱処理を施すことにより酸素析出物を有するシ
リコン単結晶ウエーハを製造する方法において、前記熱
処理は、少なくとも、抵抗加熱式の熱処理炉を用いて熱
処理する工程と急速加熱・急速冷却装置を用いて熱処理
する工程とを有することを特徴とするシリコン単結晶ウ
エーハの製造方法及びこの方法で製造されたシリコン単
結晶ウエーハ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、表層部に無欠陥層
（ＤＺ層、Ｄｅｎｕｄｅｄ Ｚｏｎｅ）を有し、かつバ
ルク部には十分なゲッタリングサイトを有するシリコン
単結晶ウエーハの製造方法に関する。
（ＤＺ層、Ｄｅｎｕｄｅｄ Ｚｏｎｅ）を有し、かつバ
ルク部には十分なゲッタリングサイトを有するシリコン
単結晶ウエーハの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】シリコン単結晶ウエーハには、デバイス
の特性上、デバイスの活性層となる表層部には結晶欠陥
が無いことが求められている。更に、デバイス作製工程
にはデバイス特性を劣化させる重金属汚染が入りやすい
工程が存在するため、これら重金属汚染のゲッタリング
サイトをウエーハのバルク部に有するイントリンシック
ゲッタリング（ＩＧ、Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ Ｇｅｔｔｅ
ｒｉｎｇ）効果の高いウエーハ（ＩＧウエーハ）が求め
られている。
の特性上、デバイスの活性層となる表層部には結晶欠陥
が無いことが求められている。更に、デバイス作製工程
にはデバイス特性を劣化させる重金属汚染が入りやすい
工程が存在するため、これら重金属汚染のゲッタリング
サイトをウエーハのバルク部に有するイントリンシック
ゲッタリング（ＩＧ、Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ Ｇｅｔｔｅ
ｒｉｎｇ）効果の高いウエーハ（ＩＧウエーハ）が求め
られている。
【０００３】ウエーハ内部に酸素析出物あるいはそれに
起因する転位および積層欠陥などの結晶欠陥（以下、酸
素誘起欠陥という）を形成させる方法としては、例えば
チョクラルスキー（ＣＺ）法により作製され格子間酸素
をある程度の濃度で含有するＣＺシリコン単結晶ウエー
ハに対して、多段のＩＧ熱処理（例えば、高温、低温、
中温の３段階熱処理など）を加えることにより、表層部
にはＤＺ層を形成し、バルク部には酸素誘起欠陥を形成
する手法が知られている。
起因する転位および積層欠陥などの結晶欠陥（以下、酸
素誘起欠陥という）を形成させる方法としては、例えば
チョクラルスキー（ＣＺ）法により作製され格子間酸素
をある程度の濃度で含有するＣＺシリコン単結晶ウエー
ハに対して、多段のＩＧ熱処理（例えば、高温、低温、
中温の３段階熱処理など）を加えることにより、表層部
にはＤＺ層を形成し、バルク部には酸素誘起欠陥を形成
する手法が知られている。
【０００４】しかし、このような手法によりＩＧ能力の
高いＩＧウエーハを作製しようとすると、デバイス活性
層となる表層部にも酸素誘起欠陥が増加する傾向がある
という欠点があった。これは、ＩＧ能力がウエーハ内部
の酸素析出物量（酸素析出物密度）に大きく依存するた
め、これを高める最も簡単な方法としてＩＧ熱処理を施
すシリコンウエーハに含まれる格子間酸素濃度を高くす
ることが行われるが、これによりウエーハ表層部の酸素
析出物も増加してしまうからである。また、高密度の結
晶欠陥を内部に誘起させるために熱処理を長時間行う場
合には、長時間熱処理により内部に存在する酸素誘起欠
陥は大きく成長しデバイス活性領域にまで達することも
あった。
高いＩＧウエーハを作製しようとすると、デバイス活性
層となる表層部にも酸素誘起欠陥が増加する傾向がある
という欠点があった。これは、ＩＧ能力がウエーハ内部
の酸素析出物量（酸素析出物密度）に大きく依存するた
め、これを高める最も簡単な方法としてＩＧ熱処理を施
すシリコンウエーハに含まれる格子間酸素濃度を高くす
ることが行われるが、これによりウエーハ表層部の酸素
析出物も増加してしまうからである。また、高密度の結
晶欠陥を内部に誘起させるために熱処理を長時間行う場
合には、長時間熱処理により内部に存在する酸素誘起欠
陥は大きく成長しデバイス活性領域にまで達することも
あった。
【０００５】さらに、ＣＺウエーハにはＣＺ結晶育成中
に形成されるグローンイン（ｇｒｏｗｎ−ｉｎ）欠陥と
しては、微小な酸素析出物のほか、原子空孔の集合体で
あると考えられている空洞型の結晶欠陥（以下、ボイド
欠陥と呼ぶ（ＣＯＰとも呼ばれている））が存在するこ
とが知られているが、従来のＩＧウエーハのＤＺ層には
依然としてこのボイド欠陥が存在していることが判って
いる。すなわち、ＤＺ層（無欠陥層）とは言っても実際
に無欠陥化（低欠陥化）されているのは酸素析出物に起
因する欠陥であり、このようなボイド欠陥をも低減した
ものではなかった。
に形成されるグローンイン（ｇｒｏｗｎ−ｉｎ）欠陥と
しては、微小な酸素析出物のほか、原子空孔の集合体で
あると考えられている空洞型の結晶欠陥（以下、ボイド
欠陥と呼ぶ（ＣＯＰとも呼ばれている））が存在するこ
とが知られているが、従来のＩＧウエーハのＤＺ層には
依然としてこのボイド欠陥が存在していることが判って
いる。すなわち、ＤＺ層（無欠陥層）とは言っても実際
に無欠陥化（低欠陥化）されているのは酸素析出物に起
因する欠陥であり、このようなボイド欠陥をも低減した
ものではなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】表面からある特定深さ
迄は結晶欠陥が無く、また表面からある特定深さから深
い領域では酸素析出物等のゲッタリングサイトが十分に
存在し、優れたゲッタリング能力を有するウエーハを効
率よく作製することが求められている。優れたゲッタリ
ング能力が必要とされる理由は、デバイス工程に於いて
歩留まりを低下させる原因の一つに重金属不純物の影響
があるからであり、ウエーハ内部の酸素析出物等のゲッ
タリングサイトが十分に形成されていないと、ゲッタリ
ング不足になり重金属がデバイスの活性層に捕獲される
ために、リーク電流の増加等のデバイス特性の劣化が起
こるからである。
迄は結晶欠陥が無く、また表面からある特定深さから深
い領域では酸素析出物等のゲッタリングサイトが十分に
存在し、優れたゲッタリング能力を有するウエーハを効
率よく作製することが求められている。優れたゲッタリ
ング能力が必要とされる理由は、デバイス工程に於いて
歩留まりを低下させる原因の一つに重金属不純物の影響
があるからであり、ウエーハ内部の酸素析出物等のゲッ
タリングサイトが十分に形成されていないと、ゲッタリ
ング不足になり重金属がデバイスの活性層に捕獲される
ために、リーク電流の増加等のデバイス特性の劣化が起
こるからである。
【０００７】もちろん、デバイス工程のすべての工程で
清浄度を保つことができればそれに越したことはない
が、実際にはウエーハを重金属汚染等から完全に回避す
ることは不可能である。従って、ウエーハ内部にゲッタ
リングサイトとなる酸素誘起欠陥を充分に形成すること
が望まれる。同時に、デバイス活性層となるウエーハ表
層部は、酸素析出物やボイド欠陥等の結晶欠陥が存在し
ない領域が十分な深さで存在することが望まれる。
清浄度を保つことができればそれに越したことはない
が、実際にはウエーハを重金属汚染等から完全に回避す
ることは不可能である。従って、ウエーハ内部にゲッタ
リングサイトとなる酸素誘起欠陥を充分に形成すること
が望まれる。同時に、デバイス活性層となるウエーハ表
層部は、酸素析出物やボイド欠陥等の結晶欠陥が存在し
ない領域が十分な深さで存在することが望まれる。
【０００８】そこで本発明は、ウエーハ表層部には従来
に比べて高品質のＤＺ層を有し、かつバルク部には十分
な密度の酸素誘起欠陥を有するシリコン単結晶ウエーハ
を製造する方法を提供することを主たる目的とする。
に比べて高品質のＤＺ層を有し、かつバルク部には十分
な密度の酸素誘起欠陥を有するシリコン単結晶ウエーハ
を製造する方法を提供することを主たる目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明のシリコン単結晶ウエーハの製造方法に係る発明
は、格子間酸素を含有するシリコン単結晶ウエーハに熱
処理を施すことにより酸素誘起欠陥を有するシリコン単
結晶ウエーハを製造する方法において、前記熱処理は、
少なくとも、抵抗加熱式の熱処理炉を用いて熱処理する
工程と急速加熱・急速冷却装置を用いて熱処理する工程
とを有することを特徴とするものである（請求項１）。
本発明のシリコン単結晶ウエーハの製造方法に係る発明
は、格子間酸素を含有するシリコン単結晶ウエーハに熱
処理を施すことにより酸素誘起欠陥を有するシリコン単
結晶ウエーハを製造する方法において、前記熱処理は、
少なくとも、抵抗加熱式の熱処理炉を用いて熱処理する
工程と急速加熱・急速冷却装置を用いて熱処理する工程
とを有することを特徴とするものである（請求項１）。
【００１０】このように本発明は、酸素析出物等のゲッ
タリングサイトをバルク部に形成するための析出熱処理
およびウエーハ表面のボイド欠陥を除去する熱処理とし
て、抵抗加熱式の熱処理炉（複数枚のウエーハを１度に
処理可能な、いわゆるバッチ炉であり、一般的には縦型
炉と横型炉とがある）と、急速加熱・急速冷却装置（通
常は枚葉式であり、数秒〜数十秒程度で目的の温度への
昇降温が可能な、いわゆるＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅ
ｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）装置であり、赤外線ラ
ンプを用いたランプ加熱方式が採用されるものが多い）
の両者を用いて熱処理することを特徴としている。これ
らの装置による熱処理を組み合わせることにより、酸素
誘起欠陥の発生が促進され、ボイド欠陥が低減された領
域（以下、ボイドフリー領域と呼ぶことがある）が拡大
する効果が得られる。
タリングサイトをバルク部に形成するための析出熱処理
およびウエーハ表面のボイド欠陥を除去する熱処理とし
て、抵抗加熱式の熱処理炉（複数枚のウエーハを１度に
処理可能な、いわゆるバッチ炉であり、一般的には縦型
炉と横型炉とがある）と、急速加熱・急速冷却装置（通
常は枚葉式であり、数秒〜数十秒程度で目的の温度への
昇降温が可能な、いわゆるＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅ
ｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）装置であり、赤外線ラ
ンプを用いたランプ加熱方式が採用されるものが多い）
の両者を用いて熱処理することを特徴としている。これ
らの装置による熱処理を組み合わせることにより、酸素
誘起欠陥の発生が促進され、ボイド欠陥が低減された領
域（以下、ボイドフリー領域と呼ぶことがある）が拡大
する効果が得られる。
【００１１】そしてこの場合、抵抗加熱式の熱処理炉を
用いる熱処理は１０００〜１３００℃、１０〜３００分
の範囲で行われ、急速加熱・急速冷却装置を用いる熱処
理は１０００〜１３５０℃、１〜３００秒の範囲で行わ
れることが好ましい（請求項２）。
用いる熱処理は１０００〜１３００℃、１０〜３００分
の範囲で行われ、急速加熱・急速冷却装置を用いる熱処
理は１０００〜１３５０℃、１〜３００秒の範囲で行わ
れることが好ましい（請求項２）。
【００１２】これは、本発明の熱処理に用いる両装置の
熱処理条件の適切な範囲を設定したものである。これら
の範囲よりも低温側、短時間側では、酸素誘起欠陥の促
進とボイドフリー領域の拡大効果が不十分となり、逆に
高温側、長時間側では、重金属汚染によるデバイス特性
の劣化が顕著になること、装置にかかる負担が大きくな
るため装置の耐久性に問題が生じること、スループット
が低下すること等の理由により、コストアップにつなが
るため実用的ではない。
熱処理条件の適切な範囲を設定したものである。これら
の範囲よりも低温側、短時間側では、酸素誘起欠陥の促
進とボイドフリー領域の拡大効果が不十分となり、逆に
高温側、長時間側では、重金属汚染によるデバイス特性
の劣化が顕著になること、装置にかかる負担が大きくな
るため装置の耐久性に問題が生じること、スループット
が低下すること等の理由により、コストアップにつなが
るため実用的ではない。
【００１３】さらにこの場合、熱処理を行うシリコン単
結晶ウエーハとして、窒素濃度が１×１０10〜５×１０
15個／ｃｍ3 の範囲でドープされたシリコン単結晶ウエ
ーハを用いることが好ましい（請求項３）。
結晶ウエーハとして、窒素濃度が１×１０10〜５×１０
15個／ｃｍ3 の範囲でドープされたシリコン単結晶ウエ
ーハを用いることが好ましい（請求項３）。
【００１４】窒素がドープされるとグローンイン欠陥の
密度が大きくなるが、サイズが小さくなるため、熱処理
を加えると表層部のグローンイン欠陥を効率的に消滅さ
せることができ、かつ、バルク部では高密度の酸素析出
物を得ることができる。窒素濃度が下限値未満では窒素
ドープによる上記の効果が十分に得られなくなる一方、
上限値を超えると結晶育成時に単結晶化の妨げになる。
密度が大きくなるが、サイズが小さくなるため、熱処理
を加えると表層部のグローンイン欠陥を効率的に消滅さ
せることができ、かつ、バルク部では高密度の酸素析出
物を得ることができる。窒素濃度が下限値未満では窒素
ドープによる上記の効果が十分に得られなくなる一方、
上限値を超えると結晶育成時に単結晶化の妨げになる。
【００１５】加えて、熱処理を行うシリコン単結晶ウエ
ーハとして、炭素濃度が０．１〜５ｐｐｍａの範囲でド
ープされたシリコン単結晶ウエーハを用いることが好ま
しい（請求項４）。このように、炭素をドープすること
によっても酸素析出を促進することができ、その効果を
得るためには０．１ｐｐｍａ以上の濃度が必要とされ、
５ｐｐｍａを超えると、窒素の場合と同様に単結晶育成
時に単結晶化の妨げになる。
ーハとして、炭素濃度が０．１〜５ｐｐｍａの範囲でド
ープされたシリコン単結晶ウエーハを用いることが好ま
しい（請求項４）。このように、炭素をドープすること
によっても酸素析出を促進することができ、その効果を
得るためには０．１ｐｐｍａ以上の濃度が必要とされ、
５ｐｐｍａを超えると、窒素の場合と同様に単結晶育成
時に単結晶化の妨げになる。
【００１６】そして、本発明によれば、前記製造方法に
より製造された表層部には酸素誘起欠陥やボイド欠陥等
結晶欠陥の存在しない無欠陥層を有し、かつバルク部に
は十分なゲッタリングサイトを有するシリコン単結晶ウ
エーハが提供される（請求項５）。
より製造された表層部には酸素誘起欠陥やボイド欠陥等
結晶欠陥の存在しない無欠陥層を有し、かつバルク部に
は十分なゲッタリングサイトを有するシリコン単結晶ウ
エーハが提供される（請求項５）。
【００１７】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明者らは、表層部には結晶欠陥のないＤＺ層を有し、
バルク部には十分な密度の酸素析出物等のゲッタリング
サイトを有するシリコン単結晶ウエーハの製造に関し、
鋭意調査、実験を行った。その結果、熱処理装置とし
て、少なくとも抵抗加熱式の熱処理炉と急速加熱・急速
冷却装置を用いる２段階の工程で熱処理を施せは上記目
的を達成可能であることを知見し、諸条件を見極めて本
発明を完成させた。
発明者らは、表層部には結晶欠陥のないＤＺ層を有し、
バルク部には十分な密度の酸素析出物等のゲッタリング
サイトを有するシリコン単結晶ウエーハの製造に関し、
鋭意調査、実験を行った。その結果、熱処理装置とし
て、少なくとも抵抗加熱式の熱処理炉と急速加熱・急速
冷却装置を用いる２段階の工程で熱処理を施せは上記目
的を達成可能であることを知見し、諸条件を見極めて本
発明を完成させた。
【００１８】上記のように、本発明の熱処理は、少なく
とも抵抗加熱式の熱処理炉と急速加熱・急速冷却装置を
用いる２段階の工程で熱処理を施すことが必要であり、
熱処理装置の熱処理条件は、各種の実験の結果、熱処理
装置の方式別に次のような熱処理条件下で熱処理を行え
ば良いことを見出した。
とも抵抗加熱式の熱処理炉と急速加熱・急速冷却装置を
用いる２段階の工程で熱処理を施すことが必要であり、
熱処理装置の熱処理条件は、各種の実験の結果、熱処理
装置の方式別に次のような熱処理条件下で熱処理を行え
ば良いことを見出した。
【００１９】抵抗加熱式の熱処理炉を用いた熱処理は、
１０００〜１３００℃、１０〜３００分の範囲で行うの
が良い。さらにこの条件下でウエーハ表層部のグローン
イン欠陥を効率よく消滅させるためには、１１００℃以
上、１時間以上の熱処理が好ましい。熱処理雰囲気とし
ては、水素雰囲気、アルゴン等の不活性ガス雰囲気、或
いはこれらの混合ガス雰囲気が好適である。
１０００〜１３００℃、１０〜３００分の範囲で行うの
が良い。さらにこの条件下でウエーハ表層部のグローン
イン欠陥を効率よく消滅させるためには、１１００℃以
上、１時間以上の熱処理が好ましい。熱処理雰囲気とし
ては、水素雰囲気、アルゴン等の不活性ガス雰囲気、或
いはこれらの混合ガス雰囲気が好適である。
【００２０】また、この熱処理の後、連続的に酸化熱処
理を行えば、前段の熱処理でボイド欠陥の内壁酸化膜が
外方拡散により消滅し、その後の酸化による格子間シリ
コンの注入により、ボイド欠陥が効率よく消滅するの
で、ボイドフリー領域をより深く形成することができ
る。
理を行えば、前段の熱処理でボイド欠陥の内壁酸化膜が
外方拡散により消滅し、その後の酸化による格子間シリ
コンの注入により、ボイド欠陥が効率よく消滅するの
で、ボイドフリー領域をより深く形成することができ
る。
【００２１】急速加熱・急速冷却装置（ＲＴＡ装置）を
用いる熱処理は１０００〜１３５０℃、１〜３００秒の
範囲で行う。これにより、ウエーハ最表面近傍のボイド
欠陥（ＣＯＰとも呼ばれる）を効率良く除去することが
できると同時に、内部の酸素誘起欠陥を増やす効果が得
られる。さらにこれらの効果を効率良く得るためには、
１２００℃以上、３０〜６０秒程度の熱処理が好適であ
る。また、酸素誘起欠陥を増やすため熱処理雰囲気とし
ては、原子空孔および格子間シリコンが注入される窒素
または酸素あるいはその混合雰囲気が好適である。
用いる熱処理は１０００〜１３５０℃、１〜３００秒の
範囲で行う。これにより、ウエーハ最表面近傍のボイド
欠陥（ＣＯＰとも呼ばれる）を効率良く除去することが
できると同時に、内部の酸素誘起欠陥を増やす効果が得
られる。さらにこれらの効果を効率良く得るためには、
１２００℃以上、３０〜６０秒程度の熱処理が好適であ
る。また、酸素誘起欠陥を増やすため熱処理雰囲気とし
ては、原子空孔および格子間シリコンが注入される窒素
または酸素あるいはその混合雰囲気が好適である。
【００２２】これら２種類の熱処理装置を用いた熱処理
工程の順序は特に限定されるものではない。また、これ
らの熱処理工程を複数回繰り返すことも可能であるが、
シリコンウエーハの製造コストを考慮すると、各工程を
それぞれ１回ずつのみ行うことが好ましい。また、これ
らの熱処理をデバイス作製プロセス中に追加したり、デ
バイス作製プロセスの熱処理と兼用して行っても同様の
効果が得られる。
工程の順序は特に限定されるものではない。また、これ
らの熱処理工程を複数回繰り返すことも可能であるが、
シリコンウエーハの製造コストを考慮すると、各工程を
それぞれ１回ずつのみ行うことが好ましい。また、これ
らの熱処理をデバイス作製プロセス中に追加したり、デ
バイス作製プロセスの熱処理と兼用して行っても同様の
効果が得られる。
【００２３】一方、本発明において使用するウエーハ
（熱処理を施すウエーハ）としては、熱処理後に酸素析
出物がバルク中に形成される程度の格子間酸素を含有す
るシリコン単結晶ウエーハである必要がある。通常のＣ
Ｚウエーハ、或いは磁場を印加して引き上げられた、い
わゆるＭＣＺウエーハであれば数ｐｐｍａ〜３０ｐｐｍ
ａ（ＪＥＩＤＡ（日本電子工業振興協会）規格）の格子
間酸素を含有させることができるが、熱処理後に十分な
密度の酸素析出物を得るためには、１５〜２５ｐｐｍａ
が好ましい。
（熱処理を施すウエーハ）としては、熱処理後に酸素析
出物がバルク中に形成される程度の格子間酸素を含有す
るシリコン単結晶ウエーハである必要がある。通常のＣ
Ｚウエーハ、或いは磁場を印加して引き上げられた、い
わゆるＭＣＺウエーハであれば数ｐｐｍａ〜３０ｐｐｍ
ａ（ＪＥＩＤＡ（日本電子工業振興協会）規格）の格子
間酸素を含有させることができるが、熱処理後に十分な
密度の酸素析出物を得るためには、１５〜２５ｐｐｍａ
が好ましい。
【００２４】また、窒素や炭素がドープされたシリコン
単結晶ウエーハを用いることにより、酸素析出を促進し
たり、グローンイン欠陥サイズを小さくし、熱処理によ
り消滅し易くする等の効果があるので好適である。
単結晶ウエーハを用いることにより、酸素析出を促進し
たり、グローンイン欠陥サイズを小さくし、熱処理によ
り消滅し易くする等の効果があるので好適である。
【００２５】窒素濃度としては、１×１０10〜５×１０
15個／ｃｍ3 の範囲でドープされたシリコン単結晶ウエ
ーハを用いることが好ましく、窒素がドープされるとグ
ローンイン欠陥の密度が大きくなるが、サイズが小さく
なるため、熱処理を加えると表層部のグローンイン欠陥
を効率的に消滅させることができるとともに、バルク部
では高密度の酸素析出物を得ることができる。窒素濃度
が下限値である１×１０10個／ｃｍ3 未満では窒素ドー
プによる上記の効果が十分に得られなくなる一方、上限
値である５×１０15個／ｃｍ3 を超えると結晶育成時に
単結晶化の妨げになるので好ましくない。
15個／ｃｍ3 の範囲でドープされたシリコン単結晶ウエ
ーハを用いることが好ましく、窒素がドープされるとグ
ローンイン欠陥の密度が大きくなるが、サイズが小さく
なるため、熱処理を加えると表層部のグローンイン欠陥
を効率的に消滅させることができるとともに、バルク部
では高密度の酸素析出物を得ることができる。窒素濃度
が下限値である１×１０10個／ｃｍ3 未満では窒素ドー
プによる上記の効果が十分に得られなくなる一方、上限
値である５×１０15個／ｃｍ3 を超えると結晶育成時に
単結晶化の妨げになるので好ましくない。
【００２６】一方、炭素濃度については、０．１〜５ｐ
ｐｍａの範囲でドープされたシリコン単結晶ウエーハを
用いることが好ましく、炭素をドープすることによって
も酸素析出を促進することができ、その効果を得るため
には０．１ｐｐｍａ以上の濃度が必要とされ、５ｐｐｍ
ａを超えると、窒素の場合と同様に単結晶育成時に単結
晶化の妨げになるので好ましくない。
ｐｍａの範囲でドープされたシリコン単結晶ウエーハを
用いることが好ましく、炭素をドープすることによって
も酸素析出を促進することができ、その効果を得るため
には０．１ｐｐｍａ以上の濃度が必要とされ、５ｐｐｍ
ａを超えると、窒素の場合と同様に単結晶育成時に単結
晶化の妨げになるので好ましくない。
【００２７】窒素や炭素が所定の濃度でドープされたシ
リコン単結晶ウエーハを作製するためには、通常のＣＺ
単結晶を引き上げる際に、原料シリコンを溶融する石英
ルツボ中に窒化膜付きシリコンウエーハを所定量投入し
たり、炭素棒をシリコン融液に所定面積で所定時間接触
させる等の方法を用いればよく、それぞれの元素の偏析
係数を考慮して計算することにより、適切な濃度に制御
することが可能である。
リコン単結晶ウエーハを作製するためには、通常のＣＺ
単結晶を引き上げる際に、原料シリコンを溶融する石英
ルツボ中に窒化膜付きシリコンウエーハを所定量投入し
たり、炭素棒をシリコン融液に所定面積で所定時間接触
させる等の方法を用いればよく、それぞれの元素の偏析
係数を考慮して計算することにより、適切な濃度に制御
することが可能である。
【００２８】
【発明の実施の形態】先ず本発明で用いられるシリコン
単結晶ウエーハの抵抗加熱式の熱処理炉は、複数枚のウ
エーハを１度に処理可能な、いわゆるバッチ炉であり、
一般的には縦型炉と横型炉とがある。横型のバッチ炉と
しては、東京エレクトロン社製のＵＬ−２６０−１０Ｈ
のような装置を挙げることができる。これらは極めて汎
用されている炉であり、本発明では一般に用いられてい
る炉を用いて熱処理すればよい。
単結晶ウエーハの抵抗加熱式の熱処理炉は、複数枚のウ
エーハを１度に処理可能な、いわゆるバッチ炉であり、
一般的には縦型炉と横型炉とがある。横型のバッチ炉と
しては、東京エレクトロン社製のＵＬ−２６０−１０Ｈ
のような装置を挙げることができる。これらは極めて汎
用されている炉であり、本発明では一般に用いられてい
る炉を用いて熱処理すればよい。
【００２９】次に、急速加熱・急速冷却装置は、通常は
枚葉式であり、数秒〜数十秒程度で目的の温度への昇降
温が可能な、いわゆるＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍ
ａｌＡｎｎｅａｌｉｎｇ）装置であり、赤外線ランプを
用いたランプ加熱方式を採用した装置を挙げることがで
きる。また、市販されているものとして、例えばシュテ
ィアック マイクロテック インターナショナル社製、
ＳＨＳ−２８００のような装置を挙げることができ、こ
れらは特別複雑なものではなく、高価なものでもない。
枚葉式であり、数秒〜数十秒程度で目的の温度への昇降
温が可能な、いわゆるＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍ
ａｌＡｎｎｅａｌｉｎｇ）装置であり、赤外線ランプを
用いたランプ加熱方式を採用した装置を挙げることがで
きる。また、市販されているものとして、例えばシュテ
ィアック マイクロテック インターナショナル社製、
ＳＨＳ−２８００のような装置を挙げることができ、こ
れらは特別複雑なものではなく、高価なものでもない。
【００３０】ここで、本発明で用いたシリコン単結晶ウ
エーハの急速加熱・急速冷却装置の一例を示す。図１
は、ＲＴＡ装置の概略図である。図１の熱処理装置１０
は、石英からなるチャンバー１を有し、このチャンバー
１内でウエーハを熱処理するようになっている。加熱
は、チャンバー１を上下左右から囲繞するように配置さ
れる加熱ランプ２によって行う。このランプはそれぞれ
独立に供給される電力を制御できるようになっている。
エーハの急速加熱・急速冷却装置の一例を示す。図１
は、ＲＴＡ装置の概略図である。図１の熱処理装置１０
は、石英からなるチャンバー１を有し、このチャンバー
１内でウエーハを熱処理するようになっている。加熱
は、チャンバー１を上下左右から囲繞するように配置さ
れる加熱ランプ２によって行う。このランプはそれぞれ
独立に供給される電力を制御できるようになっている。
【００３１】ガスの排気側は、オートシャッター３が装
備され、外気を封鎖している。オートシャッター３は、
ゲートバルブによって開閉可能に構成される不図示のウ
エーハ挿入口が設けられている。また、オートシャッタ
ー３にはガス排気口が設けられており、炉内雰囲気を調
整できるようになっている。
備され、外気を封鎖している。オートシャッター３は、
ゲートバルブによって開閉可能に構成される不図示のウ
エーハ挿入口が設けられている。また、オートシャッタ
ー３にはガス排気口が設けられており、炉内雰囲気を調
整できるようになっている。
【００３２】そして、ウエーハ８は石英トレイ４に形成
された３点支持部５の上に配置される。トレイ４のガス
導入口側には、石英製のバッファ６が設けられており、
導入ガスがウエーハに直接当たるのを防ぐことができる
ようになっている。また、チャンバー１には不図示の温
度測定用特殊窓が設けられており、チャンバー１の外部
に設置されたパイロメータ７により、その特殊窓を通し
てウエーハ８の温度を測定することができる。
された３点支持部５の上に配置される。トレイ４のガス
導入口側には、石英製のバッファ６が設けられており、
導入ガスがウエーハに直接当たるのを防ぐことができる
ようになっている。また、チャンバー１には不図示の温
度測定用特殊窓が設けられており、チャンバー１の外部
に設置されたパイロメータ７により、その特殊窓を通し
てウエーハ８の温度を測定することができる。
【００３３】以上のような熱処理装置１０によって、ウ
エーハを急速加熱・急速冷却する処理は次のように行わ
れる。まず、熱処理装置１０に隣接して配置される、不
図示のウエーハハンドリング装置によってウエーハ８を
挿入口からチャンバー１内に入れ、トレイ４上に配置し
た後、オートシャッター３を閉める。
エーハを急速加熱・急速冷却する処理は次のように行わ
れる。まず、熱処理装置１０に隣接して配置される、不
図示のウエーハハンドリング装置によってウエーハ８を
挿入口からチャンバー１内に入れ、トレイ４上に配置し
た後、オートシャッター３を閉める。
【００３４】そして、窒素ガスで十分パージした後、雰
囲気ガスを水素、アルゴン、あるいは窒素と酸素等の混
合ガスにし、加熱ランプ２に電力を供給し、ウエーハ８
を例えば１０００〜１３５０℃の所定の温度に昇温す
る。この際、目的の温度になるまでに要する時間は例え
ば３０秒程度である。次にその温度において所定時間保
持することにより、ウエーハ８に高温熱処理を加えるこ
とができる。所定時間経過し高温熱処理が終了したな
ら、ランプの出力を下げウエーハの温度を下げる。この
降温も例えば３０秒程度で行うことができる。最後に、
ウエーハハンドリング装置によってウエーハを取り出す
ことにより、熱処理を完了する。
囲気ガスを水素、アルゴン、あるいは窒素と酸素等の混
合ガスにし、加熱ランプ２に電力を供給し、ウエーハ８
を例えば１０００〜１３５０℃の所定の温度に昇温す
る。この際、目的の温度になるまでに要する時間は例え
ば３０秒程度である。次にその温度において所定時間保
持することにより、ウエーハ８に高温熱処理を加えるこ
とができる。所定時間経過し高温熱処理が終了したな
ら、ランプの出力を下げウエーハの温度を下げる。この
降温も例えば３０秒程度で行うことができる。最後に、
ウエーハハンドリング装置によってウエーハを取り出す
ことにより、熱処理を完了する。
【００３５】さらに熱処理するウエーハがある場合に
は、次々にウエーハを投入して連続的にＲＴＡ処理をす
ることができる。また、ＲＴＡ装置により熱酸化処理を
する場合は、処理温度、処理ガス雰囲気等を変更すれば
よい。
は、次々にウエーハを投入して連続的にＲＴＡ処理をす
ることができる。また、ＲＴＡ装置により熱酸化処理を
する場合は、処理温度、処理ガス雰囲気等を変更すれば
よい。
【００３６】
【実施例】以下、本発明の実施例と比較例を挙げて、本
発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定され
るものではない。 （実施例１、実施例２、比較例１〜比較例４）下記２種
類のＣＺシリコンウエーハ（Ａ、Ｂ）を作製し、これら
を用いて以下の実験を行った。 実施例１：ウエーハＡ：直径 １５０ｍｍ、導電型 ｐ
型、結晶方位 ＜１００＞、抵抗率 １０Ω・ｃｍ、窒
素濃度 １．０×１０13個／ｃｍ3 （計算値）、酸素濃
度 １５ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡ（日本電子工業振興協
会）規格）。 実施例２：ウエーハＢ：直径 １５０ｍｍ、導電型 ｐ
型、結晶方位 ＜１００＞、抵抗率 １０Ω・ｃｍ、窒
素 ノンドープ、酸素濃度 １５ｐｐｍａ（ＪＥＩＤ
Ａ）。
発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定され
るものではない。 （実施例１、実施例２、比較例１〜比較例４）下記２種
類のＣＺシリコンウエーハ（Ａ、Ｂ）を作製し、これら
を用いて以下の実験を行った。 実施例１：ウエーハＡ：直径 １５０ｍｍ、導電型 ｐ
型、結晶方位 ＜１００＞、抵抗率 １０Ω・ｃｍ、窒
素濃度 １．０×１０13個／ｃｍ3 （計算値）、酸素濃
度 １５ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡ（日本電子工業振興協
会）規格）。 実施例２：ウエーハＢ：直径 １５０ｍｍ、導電型 ｐ
型、結晶方位 ＜１００＞、抵抗率 １０Ω・ｃｍ、窒
素 ノンドープ、酸素濃度 １５ｐｐｍａ（ＪＥＩＤ
Ａ）。
【００３７】まず、これらのウエーハを標準的な洗浄
（ＳＣ−１、ＳＣ−２、ＳＣ−１、）を行ってから横型
バッチ炉（東京エレクトロン社製、ＵＬ−２６０−１０
Ｈ）により熱処理した。熱処理条件は１１５０℃、４時
間のアルゴン雰囲気（Ａｒ１００％）で行った。ウエー
ハを取り出した後、ＲＴＡ装置（シュティアック マイ
クロテック インターナショナル社製、ＳＨＳ−２８０
０型）で窒素と酸素の混合ガス雰囲気下、１２００℃、
３０秒の熱処理を行った後、酸素析出物を顕在化させる
ため、窒素雰囲気で８００℃、４時間＋１０００℃、１
６時間の熱処理を行って、バルク中の酸素析出物密度お
よびＤＺ層幅を測定した。
（ＳＣ−１、ＳＣ−２、ＳＣ−１、）を行ってから横型
バッチ炉（東京エレクトロン社製、ＵＬ−２６０−１０
Ｈ）により熱処理した。熱処理条件は１１５０℃、４時
間のアルゴン雰囲気（Ａｒ１００％）で行った。ウエー
ハを取り出した後、ＲＴＡ装置（シュティアック マイ
クロテック インターナショナル社製、ＳＨＳ−２８０
０型）で窒素と酸素の混合ガス雰囲気下、１２００℃、
３０秒の熱処理を行った後、酸素析出物を顕在化させる
ため、窒素雰囲気で８００℃、４時間＋１０００℃、１
６時間の熱処理を行って、バルク中の酸素析出物密度お
よびＤＺ層幅を測定した。
【００３８】また、比較のため、これらの熱処理のうち
横型バッチ炉の熱処理のみを行ったウエーハ（比較例
１：ウエーハＡ、比較例３：ウエーハＢ、）、および両
熱処理を行わなかったウエーハ（比較例２：ウエーハ
Ａ、比較例４：ウエーハＢ）についても評価した。
横型バッチ炉の熱処理のみを行ったウエーハ（比較例
１：ウエーハＡ、比較例３：ウエーハＢ、）、および両
熱処理を行わなかったウエーハ（比較例２：ウエーハ
Ａ、比較例４：ウエーハＢ）についても評価した。
【００３９】尚、酸素析出物密度の測定はＯＰＰ（Ｏｐ
ｔｉｃａｌ Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅ Ｐｒｏｆｉｌｅ
ｒ）法を用いて行い、ＤＺ層幅の測定は、ウエーハ表面
から角度研磨を行った後、その角度研磨面に選択エッチ
ング（セコエッチング）を施し、光学顕微鏡により測定
した。従って、測定されたＤＺ層幅は、ボイドフリー領
域を示す値ではない。以上の熱処理条件と結果を表１に
示した。
ｔｉｃａｌ Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅ Ｐｒｏｆｉｌｅ
ｒ）法を用いて行い、ＤＺ層幅の測定は、ウエーハ表面
から角度研磨を行った後、その角度研磨面に選択エッチ
ング（セコエッチング）を施し、光学顕微鏡により測定
した。従って、測定されたＤＺ層幅は、ボイドフリー領
域を示す値ではない。以上の熱処理条件と結果を表１に
示した。
【００４０】
【表１】
【００４１】この結果から窒素ドープした結晶から切り
出したウエーハＡを熱処理すると窒素ドープしないウエ
ーハＢと比較して酸素析出物が多く存在し、さらにＲＴ
Ａ処理することにより酸素析出物が増加することが判
る。尚、横型バッチ炉の熱処理のみを行ったウエーハＡ
（比較例１）は酸素析出物のＤＺ層が６５μｍ存在した
が、ＲＴＡ処理を追加したウエーハＡ（実施例１）では
そのＤＺ層が３５μｍになった。これはＲＴＡ処理によ
り酸素析出が促進された結果、ＤＺ層幅が狭まったこと
を示している。ＤＺ層幅が狭くなったことは、一見、不
利な効果であるように受け取られそうであるが、デバイ
ス活性領域となる部分として要求される幅は高々１０μ
ｍ程度であるため、３５μｍもＤＺ層があれば十分であ
り、それよりもむしろ、酸素析出物密度が１桁増加した
ことによるゲッタリング能力向上効果の方が大きい。こ
れに対して、窒素ノンドープのウエーハＢ（実施例２、
比較例３、４）のＤＺ層幅は、酸素析出物密度が低いた
めに明確に測定することができなかった。熱処理工程を
行っていないウエーハＡ（比較例２）のＤＺ層幅も同様
に測定できなかった。さらに窒素ドープウエーハＡのバ
ルク中の結晶欠陥をＴＥＭ（透過電子顕微鏡）観察した
ところ、ＲＴＡ処理により転位が発生していることが確
認された。この転位はゲッタリングに有効に作用するも
のである。
出したウエーハＡを熱処理すると窒素ドープしないウエ
ーハＢと比較して酸素析出物が多く存在し、さらにＲＴ
Ａ処理することにより酸素析出物が増加することが判
る。尚、横型バッチ炉の熱処理のみを行ったウエーハＡ
（比較例１）は酸素析出物のＤＺ層が６５μｍ存在した
が、ＲＴＡ処理を追加したウエーハＡ（実施例１）では
そのＤＺ層が３５μｍになった。これはＲＴＡ処理によ
り酸素析出が促進された結果、ＤＺ層幅が狭まったこと
を示している。ＤＺ層幅が狭くなったことは、一見、不
利な効果であるように受け取られそうであるが、デバイ
ス活性領域となる部分として要求される幅は高々１０μ
ｍ程度であるため、３５μｍもＤＺ層があれば十分であ
り、それよりもむしろ、酸素析出物密度が１桁増加した
ことによるゲッタリング能力向上効果の方が大きい。こ
れに対して、窒素ノンドープのウエーハＢ（実施例２、
比較例３、４）のＤＺ層幅は、酸素析出物密度が低いた
めに明確に測定することができなかった。熱処理工程を
行っていないウエーハＡ（比較例２）のＤＺ層幅も同様
に測定できなかった。さらに窒素ドープウエーハＡのバ
ルク中の結晶欠陥をＴＥＭ（透過電子顕微鏡）観察した
ところ、ＲＴＡ処理により転位が発生していることが確
認された。この転位はゲッタリングに有効に作用するも
のである。
【００４２】（実施例３、実施例４）抵抗加熱式の熱処
理炉による熱処理に加えてＲＴＡ熱処理によるボイドフ
リー領域に対する効果を確認するため、下記２種類のＣ
Ｚシリコンウエーハ（Ｃ、Ｄ）を作製し、これらを用い
て以下の実験を行った。 実施例３：ウエーハＣ：直径 １５０ｍｍ、導電型 ｐ
型、結晶方位 ＜１００＞、抵抗率 １０Ω・ｃｍ、窒
素濃度 １．０×１０13個／ｃｍ3 （計算値）、酸素濃
度 １３ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡ）。 実施例４：ウエーハＤ：直径 １５０ｍｍ、導電型 ｐ
型、結晶方位 ＜１００＞、抵抗率 １０Ω・ｃｍ、窒
素濃度 １．０×１０13個／ｃｍ3 （計算値）、酸素濃
度 １５ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡ）。
理炉による熱処理に加えてＲＴＡ熱処理によるボイドフ
リー領域に対する効果を確認するため、下記２種類のＣ
Ｚシリコンウエーハ（Ｃ、Ｄ）を作製し、これらを用い
て以下の実験を行った。 実施例３：ウエーハＣ：直径 １５０ｍｍ、導電型 ｐ
型、結晶方位 ＜１００＞、抵抗率 １０Ω・ｃｍ、窒
素濃度 １．０×１０13個／ｃｍ3 （計算値）、酸素濃
度 １３ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡ）。 実施例４：ウエーハＤ：直径 １５０ｍｍ、導電型 ｐ
型、結晶方位 ＜１００＞、抵抗率 １０Ω・ｃｍ、窒
素濃度 １．０×１０13個／ｃｍ3 （計算値）、酸素濃
度 １５ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡ）。
【００４３】まず、これらのウエーハを標準的な洗浄
（ＳＣ−１、ＳＣ−２、ＳＣ−１、）を行ってから横型
バッチ炉（東京エレクトロン社製、ＵＬ−２６０−１０
Ｈ）により熱処理した。熱処理条件は１２００℃、１時
間のアルゴン雰囲気（Ａｒ１００％）で行った。ウエー
ハを取り出した後、ＲＴＡ装置（シュティアック マイ
クロテック インターナショナル社製、ＳＨＳ−２８０
０型）で１２００℃、３０秒の熱処理（窒素と酸素の混
合ガス雰囲気）を行った。比較として、ＲＴＡ熱処理を
行わないウエーハＣ（比較例５）、Ｄ（比較例６）（１
２００℃、１時間、Ａｒの熱処理のみ）も作製した。
（ＳＣ−１、ＳＣ−２、ＳＣ−１、）を行ってから横型
バッチ炉（東京エレクトロン社製、ＵＬ−２６０−１０
Ｈ）により熱処理した。熱処理条件は１２００℃、１時
間のアルゴン雰囲気（Ａｒ１００％）で行った。ウエー
ハを取り出した後、ＲＴＡ装置（シュティアック マイ
クロテック インターナショナル社製、ＳＨＳ−２８０
０型）で１２００℃、３０秒の熱処理（窒素と酸素の混
合ガス雰囲気）を行った。比較として、ＲＴＡ熱処理を
行わないウエーハＣ（比較例５）、Ｄ（比較例６）（１
２００℃、１時間、Ａｒの熱処理のみ）も作製した。
【００４４】次に、作製されたこれらのウエーハを表面
から所定の深さまで研磨加工し、それぞれの深さにおけ
る酸化膜耐圧特性［ＴＺＤＢ（Ｔｉｍｅ Ｚｅｒｏ Ｄ
ｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ）良品率］を
測定した。ＴＺＤＢ良品率は、ボイド欠陥（ＣＯＰ）と
よい相関があり、ボイド欠陥が多いと良品率が低下する
ことが判っている。
から所定の深さまで研磨加工し、それぞれの深さにおけ
る酸化膜耐圧特性［ＴＺＤＢ（Ｔｉｍｅ Ｚｅｒｏ Ｄ
ｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ）良品率］を
測定した。ＴＺＤＢ良品率は、ボイド欠陥（ＣＯＰ）と
よい相関があり、ボイド欠陥が多いと良品率が低下する
ことが判っている。
【００４５】ＴＺＤＢ良品率の測定にあたっては、ウエ
ーハ表面に２５ｎｍの熱酸化膜を形成し、その上にさら
にリン（Ｐ）ドープポリシリコン電極（電極面積 ８ｍ
ｍ2）を作製し、判定電流値を１ｍＡ／ｃｍ2 として絶
縁破壊電界 ８ＭＶ／ｃｍ以上のものを良品として、ウ
エーハ面内１００点を測定することにより、良品率を算
出した。結果を図２に示した。
ーハ表面に２５ｎｍの熱酸化膜を形成し、その上にさら
にリン（Ｐ）ドープポリシリコン電極（電極面積 ８ｍ
ｍ2）を作製し、判定電流値を１ｍＡ／ｃｍ2 として絶
縁破壊電界 ８ＭＶ／ｃｍ以上のものを良品として、ウ
エーハ面内１００点を測定することにより、良品率を算
出した。結果を図２に示した。
【００４６】図２からわかるように、初期酸素濃度が１
３ｐｐｍａ、１５ｐｐｍａいずれのウエーハにおいて
も、ＲＴＡ熱処理を加えることにより、ＴＺＤＢ良品率
が低下する深さが深くなること、すなわち、より深くま
でボイドフリー領域が広がっていることがわかる。
３ｐｐｍａ、１５ｐｐｍａいずれのウエーハにおいて
も、ＲＴＡ熱処理を加えることにより、ＴＺＤＢ良品率
が低下する深さが深くなること、すなわち、より深くま
でボイドフリー領域が広がっていることがわかる。
【００４７】ＲＴＡ熱処理を加えることによりボイドフ
リー領域が広がる理由については明らかではないが、抵
抗加熱式の熱処理炉による熱処理にＲＴＡ熱処理を加え
ることにより、ボイドフリー領域が拡大され、しかも、
実施例１、実施例２の結果からは、バルク中の酸素析出
物密度の増加や転位等の欠陥が発生することがいえる。
従って、ＤＺ層の高品質化とゲッタリング能力向上が同
時に達成できることが判った。
リー領域が広がる理由については明らかではないが、抵
抗加熱式の熱処理炉による熱処理にＲＴＡ熱処理を加え
ることにより、ボイドフリー領域が拡大され、しかも、
実施例１、実施例２の結果からは、バルク中の酸素析出
物密度の増加や転位等の欠陥が発生することがいえる。
従って、ＤＺ層の高品質化とゲッタリング能力向上が同
時に達成できることが判った。
【００４８】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。
【００４９】例えば、上記実施形態においては、直径６
インチのシリコン単結晶ウエーハを熱処理する場合につ
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８〜１６インチあるいはそれ以上のシリコン単
結晶ウエーハにも適用できる。また、本発明が適用され
るシリコン単結晶ウエーハは、ＣＺ法で製造されたか、
ＭＣＺ法あるいはその他の方法で製造されたかは問われ
ない。
インチのシリコン単結晶ウエーハを熱処理する場合につ
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８〜１６インチあるいはそれ以上のシリコン単
結晶ウエーハにも適用できる。また、本発明が適用され
るシリコン単結晶ウエーハは、ＣＺ法で製造されたか、
ＭＣＺ法あるいはその他の方法で製造されたかは問われ
ない。
【００５０】
【発明の効果】本発明によれば、従来に比べ高品質のＤ
Ｚ層をウエーハ表層部に有し、かつバルク部には十分な
密度の酸素析出物を有し、高いゲッタリング能力を有す
るシリコン単結晶ウエーハを製造することができる。
Ｚ層をウエーハ表層部に有し、かつバルク部には十分な
密度の酸素析出物を有し、高いゲッタリング能力を有す
るシリコン単結晶ウエーハを製造することができる。
【図１】本発明で使用する急速加熱・急速冷却装置（Ｒ
ＴＡ装置）の一例を示す概略図である。
ＴＡ装置）の一例を示す概略図である。
【図２】実施例３、４、比較例５、６におけるウエーハ
表面からの研磨量とＴＺＤＢ良品率との関係を示す結果
図である。
表面からの研磨量とＴＺＤＢ良品率との関係を示す結果
図である。
１…チャンバー、 ２…加熱ランプ、 ３…オートシャ
ッター、４…石英トレイ、 ５…３点支持部、 ６…バ
ッファ、 ７…パイロメータ、８…ウエーハ、 １０…
熱処理装置。
ッター、４…石英トレイ、 ５…３点支持部、 ６…バ
ッファ、 ７…パイロメータ、８…ウエーハ、 １０…
熱処理装置。
Claims (5)
- 【請求項１】 格子間酸素を含有するシリコン単結晶ウ
エーハに熱処理を施すことにより酸素誘起欠陥を有する
シリコン単結晶ウエーハを製造する方法において、前記
熱処理は、少なくとも、抵抗加熱式の熱処理炉を用いて
熱処理する工程と急速加熱・急速冷却装置を用いて熱処
理する工程とを有することを特徴とするシリコン単結晶
ウエーハの製造方法。 - 【請求項２】 前記抵抗加熱式の熱処理炉を用いる熱処
理は１０００〜１３００℃、１０〜３００分の範囲で行
われ、前記急速加熱・急速冷却装置を用いる熱処理は１
０００〜１３５０℃、１〜３００秒の範囲で行われるこ
とを特徴とする請求項１に記載されたシリコン単結晶ウ
エーハの製造方法。 - 【請求項３】 前記熱処理を行うシリコン単結晶ウエー
ハとして、窒素濃度が１×１０10〜５×１０15個／ｃｍ
3 の範囲でドープされたシリコン単結晶ウエーハを用い
ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載され
たシリコン単結晶ウエーハの製造方法。 - 【請求項４】 前記熱処理を行うシリコン単結晶ウエー
ハとして、炭素濃度が０．１〜５ｐｐｍａの範囲でドー
プされたシリコン単結晶ウエーハを用いることを特徴と
する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載された
シリコン単結晶ウエーハの製造方法。 - 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれか１項
に記載のシリコン単結晶ウエーハの製造方法により製造
されたことを特徴とするシリコン単結晶ウエーハ。
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