JP2002134516A - シリコンウェーハおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低酸素シリコンウェーハで、表層に厚さが均
一なＤＺ層を有し、ウェーハ内部にＩＧ層を有するシリ
コンウェーハおよびその製造方法を提供する。 【解決手段】 低酸素シリコンウェーハを５５０〜８０
０℃で低温熱処理し、ウェーハ中に酸素析出核を生成後
１０００〜１２００℃で高温熱処理する。よってウェー
ハ表層の酸素がウェーハ表面から外方拡散され、酸素析
出核が安定化（臨界核以上）し、ＤＺ層１１が現出す
る。次にウェーハを７５０〜１１００℃で加熱するとウ
ェーハ内部の酸素析出核に酸素が捕獲され、酸素析出物
が成長する。結果、ＩＧ層１２が形成される。よって低
酸素のシリコンウェーハ１０であっても、ウェーハ表層
に厚さ方向の幅が均一なＤＺ層１１が形成され、ウェー
ハ内部にＩＧ層１２が形成されたウェーハが得られた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はシリコンウェーハ
およびその製造方法、詳しくは酸素が析出しにくい低酸
素シリコンウェーハ（例えばピュアシリコンウェーハ）
の内部に、ＩＧ層を形成させたシリコンウェーハおよび
その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、デバイス製造プロセスで取り扱わ
れるＣＺシリコン単結晶には、０．５×１０^１７〜１．
１×１０^１７原子／ｃｍ^３ という固溶度以上の酸素が
不純物として混入されている（新ＡＳＴＭ）。つまり、
ＣＺシリコン中、酸素は常に過飽和状態で存在してお
り、その結果、各種の熱処理によって、ウェーハ内部に
酸素が酸化シリコン（酸素析出物）として析出されるこ
とになる。そこで近年、磁界引き上げ方式のＭＣＺ法な
どにより、酸素濃度が０．５×１０^１７原子／ｃｍ^３
以下の低酸素シリコンウェーハが作製されている（新Ａ
ＳＴＭ）。ＭＣＺ法によれば、磁界印加によってシリコ
ンの融液対流を抑制し、石英坩堝からシリコン融液中に
溶け込む酸素量を減らすことができる。低酸素シリコン
ウェーハは、一般的なシリコンウェーハよりも酸素濃度
が低い。そのため、熱処理してもシリコンウェーハの内
部に酸化シリコンは析出されない。

【０００３】ところが、最近になって、デバイスメーカ
から、低酸素シリコンウェーハの内部にＩＧ層を形成し
て、デバイスが作製されるＤＺ層に存在する重金属をゲ
ッタリング可能なシリコンウェーハの開発が求められて
きた。従来、この要請への対策として、例えばハロゲン
ランプを有する短時間アニール装置（ＲＴＡ）を採用し
たランプアニール法、または、７００℃程度の低い温度
を維持して熱処理する低温熱処理法などが知られてい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
ランプアニール法によれば、そのランプレートが２５〜
１００℃／秒と高い。また、加熱炉に挿入されたシリコ
ンウェーハは、そのウェーハ外周部が環状のサセプタま
たは３本のピンによって支持される。そのため、シリコ
ンウェーハは、この支持状態でハロゲンランプにより短
時間で１２００℃まで昇温される。これにより、特にシ
リコンウェーハの支持部分やウェーハ外周部に、スリッ
プなどが発生するおそれがあった。また、後者の低温熱
処理法にあっては、前述したように加熱の開始時から終
了時まで、シリコンウェーハは７００℃の低温で熱処理
されている。これにより、得られたＤＺ層の厚さ方向の
幅は１０μｍ以下で、形成された酸素析出核が不安定に
なっていた。そのため、デバイスを作製するにはＤＺ層
が薄すぎるという問題点があった。

【０００５】そこで、発明者は、鋭意研究の結果、低酸
素シリコンウェーハであっても、まず低温熱処理（５５
０〜８００℃）によりウェーハ中に酸素析出核を生成
し、次いでウェーハ表層にＤＺ層を形成し、析出核を臨
界核以上まで大きくして安定化させる高温熱処理（１０
００〜１２００℃）を施すという２段階の加熱処理を行
えば、その後、低酸素シリコンウェーハを７５０〜１０
００℃で加熱して、ウェーハ内部の酸素析出核に酸素を
捕獲させて酸素析出物を成長させることにより、低酸素
シリコンウェーハであっても、厚さ方向の幅が均一で大
きなＤＺ層が形成されたＩＧ層を有する低酸素シリコン
ウェーハを作製することができることを見出し、この発
明を完成させた。また、低温熱処理から高温熱処理に移
行する際のランプレートが従来のＲＴＡ装置よりも低い
加熱装置を採用することで、急加熱・急冷却を原因とす
るウェーハのスリップの発生を解消することができるこ
とも見出し、この発明を完成させた。

【０００６】

【発明の目的】この発明は、低酸素シリコンウェーハで
ありながら、ウェーハ表層に厚さ方向の幅が均一で大き
なＤＺ層を有し、かつウェーハ内部にＩＧ層を有するシ
リコンウェーハおよびその製造方法を提供することを、
その目的としている。また、この発明は、ＤＺ層の酸素
濃度を低下させることができるシリコンウェーハおよび
その製造方法を提供することを、その目的としている。
さらに、この発明は、ウェーハのスリップの発生を解消
することができるシリコンウェーハおよびその製造方法
を提供することを、その目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、酸素濃度が低い低酸素シリコンウェーハを５５０〜
８００℃で低温熱処理して、この低酸素シリコンウェー
ハに酸素析出核を生成し、次いでこの低酸素シリコンウ
ェーハを１０００〜１２００℃で高温熱処理して、この
低酸素シリコンウェーハの表層にＤＺ層を形成するとと
もに、前記低温で形成した酸素析出核を臨界核以上まで
大きくして安定化し、その後、この低酸素シリコンウェ
ーハを７５０〜１１００℃で加熱することで、この低酸
素シリコンウェーハの内部の酸素析出核に酸素を捕獲し
て酸素析出物を成長させることによって、ＩＧ層を形成
したシリコンウェーハである。

【０００８】この低酸素シリコンウェーハは、例えばＭ
ＣＺ法などによる引き上げ後、ウェーハ加工された酸素
濃度が低い、例えば０．５×１０^１７原子／ｃｍ^３ 以
下のシリコンウェーハである。ここで、低酸素シリコン
ウェーハであるピュアシリコンウェーハの製造方法を概
略説明する。ピュアシリコンウェーハの具体的な作製方
法の一例が、特開平８−３３０３１６号公報の「シリコ
ン単結晶ウェーハおよびその製造方法」に記載されてい
る。この公開特許公報によるピュアシリコンウェーハの
作製方法を説明する。

【０００９】すなわち、まずＣＺ法による単結晶シリコ
ンインゴットを引き上げる際に、引き上げ速度をＶ（ｍ
ｍ／ｍｉｎ）とし、シリコン融点から１３００℃までの
温度範囲における引き上げ幅方向の結晶内温度勾配の平
均値をＧ（℃／ｍｍ）とするとき、Ｖ／Ｇ値を、結晶中
心位置から、結晶外周より半径方向内側へ３０ｍｍの位
置までのインゴット中心部領域では０．２０〜０．２２
ｍｍ^２／℃・ｍｉｎとし、この結晶外周より半径方向内
側へ３０ｍｍの位置から、結晶外周位置までのインゴッ
ト外周部領域では０．２０〜０．２２ｍｍ^２ ／℃・ｍ
ｉｎとするか、もしくは結晶外周に向かって徐々に増加
させて、この単結晶シリコンインゴットを低速引き上げ
により作製する。これにより、単結晶シリコンインゴッ
ト中から、酸化誘起体積欠陥を含む欠陥が排除される。
その後、こうして得られた単結晶シリコンインゴット
を、順次、ブロック切断、スライス、面取り、研磨する
ことにより、ピュアシリコンウェーハが作製される。

【００１０】低酸素シリコンウェーハの加熱炉の種類は
限定されない。例えば、バッチ式の縦型炉や横型炉など
が挙げられる。低温熱処理時のウェーハ加熱温度が５５
０℃未満では酸素析出核が形成されないおそれがある。
また、８００℃を超えると酸素析出核が形成されず、す
でに存在している酸素析出核が粗大化するおそれがあ
る。低温熱処理時の加熱時間は０．５〜５時間、好まし
くは１〜３時間である。０．５時間未満では十分な酸素
析出核が形成されないおそれがある。また、５時間を超
えると生産性が低下するおそれがある。

【００１１】低温熱処理時の炉内の雰囲気ガスは限定さ
れない。例えば、窒素ガス、アルゴンガスといった不活
性ガスなどが挙げられる。また、活性を有する水素ガス
でもよい。低温熱処理時の雰囲気ガスの流量は、５〜４
０リットル／分、好ましくは１０〜２０リットル／分で
ある。５リットル／分未満では、パージが十分でなく、
シリコンウェーハが炉内の不純物によって汚染される可
能性がある。また、４０リットル／分を超えると、シリ
コンウェーハ間の温度が不均一になったり、ガス消費量
が多くなって不経済になるおそれがある（ただし、ガス
流量は、加熱炉の容積などに依存する）。

【００１２】酸素析出核の生成は、一般的に、低温熱処
理というプロセスで行われる。高温熱処理時のウェーハ
加熱温度が１０００℃未満では、主成した酸素析出核の
安定化（臨界核以上の大きさへの成長）が図れない。ま
た、１２００℃を超えると、炉内の不純物によりシリコ
ンウェーハが汚染されたり、シリコンウェーハにスリッ
プが発生したりするおそれがある。このように、低温熱
処理ウェーハに高温熱処理を施すと、ウェーハ表層では
酸素が外方へ拡散する一方、ウェーハ内部では、低温熱
処理時に生じた酸素析出核に酸素が捕獲され、これが臨
界核以上の大きさまで成長されることになる。高温熱処
理時の加熱時間は１〜７時間、好ましくは３〜５時間で
ある。１時間未満では酸素析出核の安定化が図れないこ
とがある。また、７時間を超えると熱処理炉からのシリ
コンウェーハへの汚染やスリップが発生するおそれがあ
る。低温熱処理から高温熱処理への移行する際のランプ
レートは限定されない。

【００１３】高温熱処理時の炉内の雰囲気ガスは限定さ
れない。例えば、請求項２および請求項４のアルゴンガ
スのほか、水素ガスなどが挙げられる。この水素ガスを
採用すると、高温熱処理時における酸素のウェーハ外方
への拡散速度を増加させることができる。これは、ウェ
ーハ表面に酸化膜が形成されないことから酸素濃度がゼ
ロの条件が酸素の拡散を促進させたり、高温の水素還元
作用によって析出酸素の溶解作用も発生するためと考え
られる。高温熱処理時の雰囲気ガスの流量は、５〜４０
リットル／分、好ましくは１０〜２０リットル／分であ
る。５リットル／分未満ではパージが不十分で、シリコ
ンウェーハが炉内の不純物によって汚染されるおそれが
ある。また４０リットル／分を超えると炉内の温度の均
一性が低下する懸念がある。

【００１４】ＤＺ層の厚さは１０〜１００μｍ、好まし
くは１０〜５０μｍである。１０μｍ未満ではデバイス
のリーク不良が発生するおそれがある。また、１００μ
ｍを超えるとデバイス近傍でのゲッタリングの能力が低
下するおそれがある。

【００１５】酸素析出核の成長を促す加熱時（以下、析
出核成長熱処理時）の好ましい温度は９００〜１１００
℃である。７５０℃未満では、酸素析出核が小さくて、
析出核が成長しないおそれがある。また、１１００℃を
超えると、酸素析出核が粗大化したり、小さい酸素析出
核が消失して密度が低下したりするおそれがある。析出
核成長加熱時の加熱時間は１０〜２０時間、好ましくは
１４〜１８時間である。１０時間未満では酸素析出核が
十分に成長しない。また、１８時間を超えると、酸素析
出核が粗大化し過ぎて、シリコンウェーハが歪むおそれ
がある。析出核成長加熱時のランプレートは１〜１０℃
／分、特に３〜５℃／分が好ましい。１℃／分未満では
処理時間がかかり過ぎて不経済になりやすい。また、１
０℃／分を超えるとシリコンウェーハにスリップが発生
するおそれがある。

【００１６】析出核成長加熱時の炉内の雰囲気ガスは限
定されない。例えば、窒素（Ｎ_２）／酸素（Ｏ_２ ）ガ
スなどが挙げられる。高温熱処理時の雰囲気ガスの流量
は５〜４０リットル／分、好ましくは１０〜２０リット
ル／分である。５リットル／分未満では、パージが十分
でなく、シリコンウェーハが汚染されるおそれがある。
また、４０リットル／分を超えると炉内の温度の均一性
が低下する懸念がある。これらの事項は、請求項４にも
該当する。

【００１７】請求項２に記載の発明は、前記低温熱処理
が、窒素ガス，アルゴンガス，酸素ガス，水素ガスおよ
びこれらの混合ガスのうち、何れか１つのガスを用いた
雰囲気で行われた請求項１に記載のシリコンウェーハで
ある。ガスの流量は５〜４０リットル／分、好ましくは
１０〜２０リットル／分である。５リットル／分未満で
はパージが十分でなく、シリコンウェーハが汚染される
おそれがある。また、４０リットル／分を超えると、炉
内の温度の均一性が低下するおそれがある。これらの事
項は、請求項５にも該当する。

【００１８】請求項３に記載の発明は、前記低温熱処理
から高温熱処理へ移行する際のランプレートを０．０５
〜５℃／分とした請求項１または請求項２に記載のシリ
コンウェーハである。好ましいランプレートは１〜３℃
／分である。０．０５℃／分未満では経済的に問題が生
じることがある。また、５℃／分を超えると、均一に酸
素析出核が形成されないおそれがある。これらの事項
は、請求項６にも該当する。

【００１９】請求項４に記載の発明は、酸素濃度が低い
低酸素シリコンウェーハを５５０〜８００℃で低温熱処
理して、該低酸素シリコンウェーハに酸素析出核を生成
する工程と、該酸素析出核が生成された低酸素シリコン
ウェーハを１０００〜１２００℃で高温熱処理して、該
低酸素シリコンウェーハの表層にＤＺ層を形成するとと
もに、前記低温で形成した酸素析出核を臨界核以上まで
大きくして安定化する工程と、該ＤＺ層が形成された低
酸素シリコンウェーハを７５０〜１１００℃で加熱する
ことにより、ウェーハ内部の酸素析出核に酸素を捕獲さ
せて酸素析出物を成長させ、ウェーハ内部にＩＧ層を形
成する工程とを備えたシリコンウェーハの製造方法であ
る。

【００２０】請求項５に記載の発明は、前記低温熱処理
が、窒素ガス，アルゴンガス，酸素ガス，水素ガスおよ
びこれらの混合ガスのうち、何れか１つのガスを用いた
雰囲気で行われる請求項４に記載のシリコンウェーハの
製造方法である。

【００２１】請求項６に記載の発明は、前記低温熱処理
から高温熱処理へ移行する際のランプレートが０．０５
〜５℃／分である請求項４または請求項５に記載のシリ
コンウェーハの製造方法である。

【００２２】

【作用】請求項１および請求項４の発明によれば、まず
低酸素シリコンウェーハを加熱炉に挿入して５５０〜８
００℃の低温で熱処理する。これにより、酸素濃度が低
いウェーハではあるものの、この低酸素シリコンウェー
ハに、酸素析出核が均一に生成される。次に、この低温
熱処理された低酸素シリコンウェーハを１０００〜１２
００℃の温度で高温熱処理する。これにより、ウェーハ
表層に存在する酸素がウェーハ表面から外方に拡散する
一方、ウェーハ内部では酸素析出核に酸素が捕獲され、
これが臨界核以上の大きさまで成長して安定化する。こ
のようなウェーハ表面からの酸素の拡散によって、低酸
素シリコンウェーハの表層に不純物が極めて少ないＤＺ
層が形成される。続いて、この高温熱処理された低酸素
シリコンウェーハを、７５０〜１１００℃で加熱する。
すると、ウェーハ内部で臨界核以上の大きさに達した酸
素析出核に酸素が捕獲される。これにより、酸素析出物
が成長して徐々にＩＧ層が形成される。その結果、低酸
素シリコンウェーハであっても、従来の低温熱処理だけ
によるＩＧ層の形成方法では得られなかった、厚さ方向
の幅が均一な完全度の高いＤＺ層を作製することができ
る。

【００２３】特に、請求項２および請求項５の発明によ
れば、低温熱処理が窒素ガス，アルゴンガス，酸素ガ
ス，水素ガスおよびこれらの混合ガスのうち、何れか１
つのガスを用いた雰囲気で行われる。このうち、窒素
は、一般にシリコン結晶を強化し、酸素析出物を消滅さ
せる作用があると言われている。これは、拡散係数が高
い窒素が、シリコン結晶中に容易に拡散して酸素析出物
の位置に集積するためである。窒素ガスを採用した場合
には、このような集積作用によって、低温熱処理時にウ
ェーハ表層の酸素析出核を低減させることができる。こ
れにより、高温熱処理時に発生する、ＤＺ層の酸素析出
物をさらに減らすことができる。

【００２４】また、請求項３および請求項６の発明によ
れば、低温熱処理から高温熱処理へ移行する際のランプ
レートを０．０５〜５℃／分とする。したがって、低酸
素シリコンウェーハをハロゲンランプなどで急加熱する
従来のランプアニール法の問題点であったウェーハのス
リップを解消することができる。すなわち、炉内温度は
低温から高温へ比較的低い温度勾配で移行するため、低
酸素シリコンウェーハの、ウェーハ支持部材との接触部
分にスリップが発生しにくい。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を図面を
参照して説明する。図１は、この発明の第１の実施例に
係るシリコンウェーハの拡大断面図である。図２は、こ
の発明の第１の実施例に係るシリコンウェーハの製造方
法を示すフローシートである。図３は、この発明の第１
の実施例に係るシリコンウェーハの製造方法における熱
処理工程での炉内温度のプロファイルである。図１にお
いて、１０は低酸素シリコンウェーハであり、この低酸
素シリコンウェーハ１０は、その表層に厚さ約１５μｍ
のＤＺ層１１が形成される一方、ウェーハ内部にＩＧ層
１２が形成されている。

【００２６】以下、図２および図３を参照して、この低
酸素シリコンウェーハ１０の製造方法を説明する。図２
に示すように、この第１の実施例にあっては、スライ
ス，面取り，ラップ，エッチング，表面研磨，仕上げ洗
浄，低温熱処理，高温熱処理，析出核成長熱処理の各工
程を経てシリコンウェーハ１０が作製される。以下、各
工程を詳細に説明する。

【００２７】前記ＭＣＺ法により引き上げられた、酸素
濃度が０．７×１０^１７原子／ｃｍ ^３ のシリコンイン
ゴットは、スライス工程（Ｓ１０１）で、厚さ８６０μ
ｍ程度の８インチの低酸素シリコンウェーハにスライス
される。その後、このウェーハに面取り（Ｓ１０２）が
施される。すなわち、ウェーハの外周部が＃６００〜＃
１５００のメタル面取り用砥石により、所定の形状に面
取りされる。これにより、ウェーハ外周部は所定の丸み
を帯びた形状（例えばＭＯＳ型の面取り形状）に成形さ
れる。

【００２８】面取りされた低酸素シリコンウェーハは、
ラッピング工程（Ｓ１０３）でラッピングされる。具体
的には、低酸素シリコンウェーハを、互いに平行に保た
れたラップ定盤の間に配置し、アルミナ砥粒と分散剤と
水の混合物であるラップ液を、ラップ定盤と低酸素シリ
コンウェーハとの間に流し込む。そして、加圧下で回転
・すり合わせることで、ウェーハ表裏両面を機械的にラ
ップする。この際のラップ量は、ウェーハの表裏両面を
合わせて４０〜８０μｍ程度である。

【００２９】続いて、このラッピング後のウェーハ（ラ
ップドウェーハ）に、エッチングが施される（Ｓ１０
４）。この場合には、ラップドウェーハを、フッ酸と硝
酸とを混合した混酸液からなる酸性エッチング液に浸漬
し、ラップ加工での歪み、面取り加工での歪みなどを除
去している。酸エッチはシリコンウェーハとの反応性が
高くて、エッチング速度がアルカリエッチよりも速い。
この際、エッチング温度は５０℃、エッチング時間は３
０秒である。次に、エッチドウェーハの表面には、バッ
チ式の鏡面研磨装置を用いて鏡面研磨が施される（Ｓ１
０５）。このときの研磨量は１２μｍ程度である。その
後、鏡面ウェーハに洗浄工程（Ｓ１０６）が施される。
具体的には、ＲＣＡ系の洗浄とする。

【００３０】得られた片面鏡面の低酸素シリコンウェー
ハは、次にウェーハ内部にＩＧ層を形成するための２段
階の熱処理が施される。具体的には、まず低酸素シリコ
ンウェーハを、縦型加熱装置の加熱炉に挿入する。そし
て、ここで前段の低温熱処理（Ｓ１０７）と、後段の高
温熱処理（Ｓ１０８）とを順に行う。図２に示すよう
に、この炉内に窒素ガスが２０リットル／分で供給され
る。この炉内に、低酸素シリコンウェーハを、５ｃｍ／
分の速度で、４５分かけて搬入する。このときの炉内温
度は７００℃である。次に、この７００℃を維持し、低
温熱処理する。加熱時間は１８０分間である。これによ
り、ウェーハの全域で酸素析出核が生成される。この低
温熱処理は、窒素ガスの雰囲気で行われている。この窒
素はシリコンに対する拡散係数が高い。そのため、窒素
がウェーハ表面から低酸素シリコンウェーハに容易に拡
散し、ウェーハ表層に存在する酸素析出核に集積して、
その総数を減らす。

【００３１】その後、炉内雰囲気ガスを窒素ガスからア
ルゴンガス（２０リットル／分）に変更するとともに、
ランプレート３℃／分で炉内温度を徐々に高める。１３
３．３分後、炉内温度は１１００℃に達し、この温度を
１２０分間維持することで低酸素シリコンウェーハの高
温熱処理を行う。これにより、ウェーハ表層に存在する
酸素がウェーハ表面から外方に拡散される一方、ウェー
ハ内部の酸素析出核は臨界核以上の大きさまで成長して
安定化し、低酸素シリコンウェーハの表層に酸素析出物
がほとんど存在しないＤＺ層が形成される。このとき、
低温熱処理時の雰囲気ガスに窒素ガスを採用して、あら
かじめウェーハ表層の酸素析出核の総数を低減させてい
るので、高温熱処理後にＤＺ層１１に存在する酸素析出
物（酸素濃度）の総数は、例えば低温熱処理の雰囲気ガ
スにアルゴンガスなどの他の不活性ガスを採用した場合
よりも低減する。これにより、単結晶シリコンからなる
ＤＺ層の純度をさらに高めることができる。その後、加
熱炉の炉内温度をランプレート３℃／分で徐々に下げ
る。これにより、１３３．３分後には、炉内温度が７０
０℃まで下がる。この温度に達したなら、雰囲気ガスを
アルゴンガスから窒素ガスに変更し、５ｃｍ／分の速度
で４５分間かけて、ＤＺ層を有する低酸素シリコンウェ
ーハを炉外へ搬出する。

【００３２】こうして得られた２段加熱処理後の低酸素
シリコンウェーハは、その後、再び加熱炉の内部に挿入
されて１０００℃の析出核成長加熱（Ｓ１０９）が行わ
れる。すると、ウェーハ内部で臨界核以上の大きさまで
達していた酸素析出核に酸素が捕獲される。これによ
り、酸素析出核が酸素析出物へと成長し、ウェーハの内
部にＩＧ層１２が形成される。このＩＧ層１２によっ
て、例えばＤＺ層１１に含まれる重金属などをゲッタリ
ングすることができる。このように、第１の実施例では
低温熱処理後に高温熱処理を施すようにしたので、従来
の低温熱処理だけによるＩＧ層の形成方法では得られな
かった厚さ方向の幅が均一で完全性の高いＤＺ層を、こ
の低酸素シリコンウェーハに作製することができる。ま
た、ここでは低温熱処理から高温熱処理へ移行する際の
ランプレートを３℃／分とした。その結果、従来のラン
プアニール法の問題点であったウェーハのスリップを解
消することができる。これは、縦型加熱装置を採用し、
炉内温度を、低温から高温に比較的低い温度勾配で移行
させて、低酸素シリコンウェーハのウェーハ支持部材と
接触する部分にスリップを発生しにくくしたためであ
る。なお、前述した臨界核まで達していない微小な酸素
析出核は、この析出核の成長熱処理時に縮小または溶解
してしまう。

【００３３】次に、図４に基づいて、この発明の第２の
実施例に係るシリコンウェーハおよびその製造方法を説
明する。図４は、この発明の第２の実施例に係るシリコ
ンウェーハの製造方法における熱処理工程での炉内温度
のプロファイルである。この図４に示す第２の実施例で
は、低酸素シリコンウェーハの加熱炉内への搬入温度を
変更する一方、２段階熱処理のうち、前段の低温熱処理
の方法に第１の実施例とは異なる方法を採用した。

【００３４】すなわち、加熱炉内に低酸素シリコンウェ
ーハを搬入するときの炉内温度を５５０℃とする。それ
から、ランプレート１℃／分で炉内温度を徐々に上昇さ
せて行き、１５０分後に炉内温度を７００℃まで昇温す
る。その後、この温度を３０分間維持する。このような
炉内温度のプロファイルを設定したので、より微細な酸
素析出核を均一に析出させ、それを安定化させることが
できる。その他の構成、作用、効果は第１の実施例と同
様であるので説明を省略する。

【００３５】次に、図５に基づいて、この発明の第３の
実施例に係るシリコンウェーハおよびその製造方法を説
明する。図５は、この発明の第３の実施例に係るシリコ
ンウェーハの製造方法における熱処理工程での炉内温度
のプロファイルである。図５に示すように、この第３の
実施例では、低酸素シリコンウェーハの加熱炉内への搬
入温度を第２の実施例と同じ温度に変更する一方、前段
の低温熱処理の方法を、第１の実施例および第２の実施
例とは異なる方法とした。

【００３６】すなわち、加熱炉内に低酸素シリコンウェ
ーハを搬入する際の炉内温度を５５０℃とし、次いでこ
の炉内温度を５５０℃に保持し、そのまま１８０分、低
温熱処理する。なお、低温熱処理の温度が第１の実施例
の７００℃よりも１５０℃だけ低いので、高温熱処理時
に際し、ランプレート３℃／分で炉内温度を上昇させて
いくと、目標温度の１１００℃に達するまでに、第１の
実施例の１３３．３分より５０分も長い１８３．３分が
かかることになる。このような炉内温度のプロファイル
を採用したので、より微細な酸素析出核を均一に分散さ
せることができる。その他の構成、作用、効果は第１の
実施例と同様であるので説明を省略する。

【００３７】次に、図６に基づいて、この発明の低温熱
処理および高温熱処理という２段階の熱処理を施し、さ
らに７５０〜１１００℃の酸素析出物の析出熱処理を行
った低酸素シリコンウェーハについて、ＢＭＤのピーク
密度、ＢＭＤのバルク密度、ＤＺ層の厚さ方向の幅につ
いての各試験データを報告する。図６（ａ）は、この発
明の低酸素シリコンウェーハの中心部から外周部にかけ
てのＢＭＤのバルク密度の分布を示すグラフである。図
６（ｂ）は、この発明の低酸素シリコンウェーハの中心
部から外周部にかけてのＤＺ層の厚さ方向の幅を示すグ
ラフである。なお、この試験時には、光学系のマクロス
コープを用いて、４００倍の倍率でＢＭＤの個数をカウ
ントした。

【００３８】図６のグラフ中、条件１は第１の実施例の
炉内温度のプロファイルにしたがって低酸素シリコンウ
ェーハを２段熱処理した際の試験データ、条件２は第２
の実施例の炉内温度のプロファイルにしたがって低酸素
シリコンウェーハを２段熱処理した際の試験データ、条
件３は第３の実施例の炉内温度のプロファイルにしたが
って低酸素シリコンウェーハを２段熱処理した際の試験
データである。図６（ａ）の折れ線グラフから明らかな
ように、ウェーハ内部（バルク）は高いＢＭＤの密度と
なっている。これにより、低酸素シリコンウェーハの内
部に、酸素濃度が高いＩＧ層が形成されていることが分
かった。また、図６（ｂ）の折れ線グラフから明らかな
ように、ウェーハ表層にはウェーハ厚さ方向の幅が１０
〜２０μｍという、従来の低温熱処理だけでＩＧ層を形
成した場合に比べて、厚さ方向の幅が均一で大きなＤＺ
層が形成されていた。

【００３９】

【発明の効果】この発明によれば、低酸素シリコンウェ
ーハを低温熱処理して酸素析出核を生成させた後、これ
を高温熱処理してＤＺ層を形成し、次いで所定温度によ
る析出核成長加熱を行うので、ウェーハ内部の酸素析出
核を酸素析出物に成長させて、このウェーハ内部にＩＧ
層を形成させることができる。しかも、低温熱処理後に
高温熱処理を施す工程としたので、ＤＺ層の厚さ方向の
幅を均一で大きくすることができる。

【００４０】特に、請求項２および請求項５の発明によ
れば、低温熱処理時の炉内の雰囲気ガスとして窒素ガス
を採用した場合には、窒素を低酸素シリコンウェーハの
表面からその表層の酸素析出核に集積させて、ＤＺ層の
酸素濃度をさらに低減させることができる。

【００４１】また、請求項３および請求項６の発明によ
れば、低温熱処理から高温熱処理へ移行する際のランプ
レートを０．０５〜５℃／分としたので、低温熱処理か
ら高温熱処理に移行する際に、従来法では低酸素シリコ
ンウェーハを急加熱していたことで発生していたウェー
ハのスリップを解消することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例に係るシリコンウェー
ハの拡大断面図である。

【図２】この発明の第１の実施例に係るシリコンウェー
ハの製造方法を示すフローシートである。

【図３】この発明の第１の実施例に係るシリコンウェー
ハの製造方法における熱処理工程での炉内温度のプロフ
ァイルである。

【図４】この発明の第２の実施例に係るシリコンウェー
ハの製造方法における熱処理工程での炉内温度のプロフ
ァイルである。

【図５】この発明の第３の実施例に係るシリコンウェー
ハの製造方法における熱処理工程での炉内温度のプロフ
ァイルである。

【図６】（ａ）は、この発明の低酸素シリコンウェーハ
の中心部から外周部にかけてのＢＭＤのバルク密度の分
布を示すグラフである。（ｂ）は、この発明の低酸素シ
リコンウェーハの中心部から外周部にかけてのＤＺ層の
厚さ方向の幅を示すグラフである。

【符号の説明】

１０ シリコンウェーハ、 １１ ＤＺ層、 １２ ＩＧ層。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸素濃度が低い低酸素シリコンウェーハ
   を５５０〜８００℃で低温熱処理して、この低酸素シリ
   コンウェーハに酸素析出核を生成し、次いでこの低酸素
   シリコンウェーハを１０００〜１２００℃で高温熱処理
   して、この低酸素シリコンウェーハの表層にＤＺ層を形
   成するとともに、前記低温で形成した酸素析出核を臨界
   核以上まで大きくして安定化し、その後、この低酸素シ
   リコンウェーハを７５０〜１１００℃で加熱すること
   で、この低酸素シリコンウェーハの内部の酸素析出核に
   酸素を捕獲して酸素析出物を成長させることによって、
   ＩＧ層を形成したシリコンウェーハ。
2. 【請求項２】 前記低温熱処理が、窒素ガス，アルゴン
   ガス，酸素ガス，水素ガスおよびこれらの混合ガスのう
   ち、何れか１つのガスを用いた雰囲気で行われた請求項
   １に記載のシリコンウェーハ。
3. 【請求項３】 前記低温熱処理から高温熱処理へ移行す
   る際のランプレートを０．０５〜５℃／分とした請求項
   １または請求項２に記載のシリコンウェーハ。
4. 【請求項４】 酸素濃度が低い低酸素シリコンウェーハ
   を５５０〜８００℃で低温熱処理して、該低酸素シリコ
   ンウェーハに酸素析出核を生成する工程と、 該酸素析出核が生成された低酸素シリコンウェーハを１
   ０００〜１２００℃で高温熱処理して、該低酸素シリコ
   ンウェーハの表層にＤＺ層を形成するとともに、前記低
   温で形成した酸素析出核を臨界核以上まで大きくして安
   定化する工程と、 該ＤＺ層が形成された低酸素シリコ
   ンウェーハを７５０〜１１００℃で加熱することによ
   り、ウェーハ内部の酸素析出核に酸素を捕獲させて酸素
   析出物を成長させ、ウェーハ内部にＩＧ層を形成する工
   程とを備えたシリコンウェーハの製造方法。
5. 【請求項５】 前記低温熱処理が、窒素ガス，アルゴン
   ガス，酸素ガス，水素ガスおよびこれらの混合ガスのう
   ち、何れか１つのガスを用いた雰囲気で行われる請求項
   ４に記載のシリコンウェーハの製造方法。
6. 【請求項６】 前記低温熱処理から高温熱処理へ移行す
   る際のランプレートが０．０５〜５℃／分である請求項
   ４または請求項５に記載のシリコンウェーハの製造方
   法。