JP2002134518A - 抵抗率を調整したシリコンウェーハ及びそのウェーハの製造方法 - Google Patents
抵抗率を調整したシリコンウェーハ及びそのウェーハの製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 デバイス工程の熱処理でウェーハ面内で均一
なゲッタリング効果が得られ、比較的高い引上げ速度で
も点欠陥の凝集体が殆ど存在せず、高い歩留まりで半導
体集積回路を製造できる。ウェーハの抵抗率を所望の値
に調整し得る。 【解決手段】 点欠陥の凝集体の数が検出下限値である
１×１０3個／ｃｍ3以下でありかつ１〜１５Ωｃｍの範
囲内に抵抗率を調整したｐ型シリコンウェーハである。
インゴット中のボロン濃度Ｃ1が１×１０17〜１×１０
20ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の範囲内に、リン濃度が０．９０
Ｃ1〜０．９９９Ｃ1ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の範囲内になる
ようにボロンとリンをドープし、かつインゴットの引上
げ速度をＶとし、シリコン融液とインゴットの接触面の
インゴット鉛直方向の温度勾配をＧとするとき、ウェー
ハ状態で熱酸化処理をした際にリング状に発生するＯＳ
Ｆがウェーハ中心部で消滅するように、Ｖ／Ｇ値を決め
てインゴットを引上げる。
なゲッタリング効果が得られ、比較的高い引上げ速度で
も点欠陥の凝集体が殆ど存在せず、高い歩留まりで半導
体集積回路を製造できる。ウェーハの抵抗率を所望の値
に調整し得る。 【解決手段】 点欠陥の凝集体の数が検出下限値である
１×１０3個／ｃｍ3以下でありかつ１〜１５Ωｃｍの範
囲内に抵抗率を調整したｐ型シリコンウェーハである。
インゴット中のボロン濃度Ｃ1が１×１０17〜１×１０
20ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の範囲内に、リン濃度が０．９０
Ｃ1〜０．９９９Ｃ1ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の範囲内になる
ようにボロンとリンをドープし、かつインゴットの引上
げ速度をＶとし、シリコン融液とインゴットの接触面の
インゴット鉛直方向の温度勾配をＧとするとき、ウェー
ハ状態で熱酸化処理をした際にリング状に発生するＯＳ
Ｆがウェーハ中心部で消滅するように、Ｖ／Ｇ値を決め
てインゴットを引上げる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、チョクラルスキー
法（以下、ＣＺ法という。）により作られた、抵抗率を
調整したシリコンウェーハ及びそのウェーハの製造方法
に関する。更に詳しくは点欠陥の凝集体が殆ど存在しな
い抵抗率が１〜１５Ωｃｍのｐ型のシリコンウェーハ及
びその製造方法に関するものである。
法（以下、ＣＺ法という。）により作られた、抵抗率を
調整したシリコンウェーハ及びそのウェーハの製造方法
に関する。更に詳しくは点欠陥の凝集体が殆ど存在しな
い抵抗率が１〜１５Ωｃｍのｐ型のシリコンウェーハ及
びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体集積回路を製造する工程に
おいて、歩留りを低下させる原因として酸化誘起積層欠
陥（Oxidation Induced Stacking Fault、以下、ＯＳＦ
という。）の核となる酸素析出物の微小欠陥や、結晶に
起因したパーティクル（Crystal Originated Particl
e、以下、ＣＯＰという。）や、或いは侵入型転位（Int
erstitial-type Large Dislocation、以下、ＬＤとい
う。）の存在が挙げられている。ＯＳＦは、結晶成長時
にその核となる微小欠陥が導入され、半導体デバイスを
製造する際の熱酸化工程等で顕在化し、作製したデバイ
スのリーク電流の増加等の不良原因になる。またＣＯＰ
は、鏡面研磨後のシリコンウェーハをアンモニアと過酸
化水素の混合液で洗浄したときにウェーハ表面に出現す
る結晶に起因したピットである。このウェーハをパーテ
ィクルカウンタで測定すると、このピットも本来のパー
ティクル（異物）とともに光散乱欠陥として検出され
る。このＣＯＰは電気的特性、例えば酸化膜の経時絶縁
破壊特性（Time Dependent dielectric Breakdown、Ｔ
ＤＤＢ）、酸化膜耐圧特性（Time Zero Dielectric Bre
akdown、ＴＺＤＢ）等を劣化させる原因となる。またＣ
ＯＰがウェーハ表面に存在するとデバイスの配線工程に
おいて段差を生じ、断線の原因となり得る。そして素子
分離部分においてもリーク等の原因となり、製品の歩留
りを低くする。更にＬＤは、転位クラスタとも呼ばれた
り、或いはこの欠陥を生じたシリコンウェーハをフッ酸
を主成分とする選択エッチング液に浸漬するとピットを
生じることから転位ピットとも呼ばれる。このＬＤも、
電気的特性、例えばリーク特性、アイソレーション特性
等を劣化させる原因となる。
おいて、歩留りを低下させる原因として酸化誘起積層欠
陥（Oxidation Induced Stacking Fault、以下、ＯＳＦ
という。）の核となる酸素析出物の微小欠陥や、結晶に
起因したパーティクル（Crystal Originated Particl
e、以下、ＣＯＰという。）や、或いは侵入型転位（Int
erstitial-type Large Dislocation、以下、ＬＤとい
う。）の存在が挙げられている。ＯＳＦは、結晶成長時
にその核となる微小欠陥が導入され、半導体デバイスを
製造する際の熱酸化工程等で顕在化し、作製したデバイ
スのリーク電流の増加等の不良原因になる。またＣＯＰ
は、鏡面研磨後のシリコンウェーハをアンモニアと過酸
化水素の混合液で洗浄したときにウェーハ表面に出現す
る結晶に起因したピットである。このウェーハをパーテ
ィクルカウンタで測定すると、このピットも本来のパー
ティクル（異物）とともに光散乱欠陥として検出され
る。このＣＯＰは電気的特性、例えば酸化膜の経時絶縁
破壊特性（Time Dependent dielectric Breakdown、Ｔ
ＤＤＢ）、酸化膜耐圧特性（Time Zero Dielectric Bre
akdown、ＴＺＤＢ）等を劣化させる原因となる。またＣ
ＯＰがウェーハ表面に存在するとデバイスの配線工程に
おいて段差を生じ、断線の原因となり得る。そして素子
分離部分においてもリーク等の原因となり、製品の歩留
りを低くする。更にＬＤは、転位クラスタとも呼ばれた
り、或いはこの欠陥を生じたシリコンウェーハをフッ酸
を主成分とする選択エッチング液に浸漬するとピットを
生じることから転位ピットとも呼ばれる。このＬＤも、
電気的特性、例えばリーク特性、アイソレーション特性
等を劣化させる原因となる。
【０００３】以上のことから、半導体集積回路を製造す
るために用いられるシリコンウェーハからＯＳＦ、ＣＯ
Ｐ及びＬＤを減少させることが必要となっている。この
ＯＳＦ、ＣＯＰ及びＬＤを有しない無欠陥のシリコンウ
ェーハが特開平１１−１３９３号公報に開示されてい
る。この無欠陥のシリコンウェーハは、シリコン単結晶
インゴット内での空孔型点欠陥の凝集体及び格子間シリ
コン型点欠陥の凝集体がそれぞれ存在しないパーフェク
ト領域を［Ｐ］とするとき、パーフェクト領域［Ｐ］か
らなるインゴットから切出されたシリコンウェーハであ
る。パーフェクト領域［Ｐ］は、格子間シリコン型点欠
陥が支配的に存在する領域［Ｉ］と、シリコン単結晶イ
ンゴット内で空孔型点欠陥が支配的に存在する領域
［Ｖ］との間に介在する。このパーフェクト領域［Ｐ］
からなるシリコンウェーハは、インゴットの引上げ速度
をＶ（ｍｍ／分）とし、シリコン融液とインゴットの接
触面におけるインゴット鉛直方向の温度勾配をＧ（℃／
ｍｍ）とするとき、熱酸化処理をした際にリング状に発
生するＯＳＦがウェーハ中心部で消滅するように、Ｖ／
Ｇ（ｍｍ2／分・℃）の値を決めて作られる。一方、シ
リコンウェーハはＯＳＦ、ＣＯＰ及びＬＤを有しない上
に、既存のデバイス工程との整合を図るために、抵抗率
が１〜１５Ωｃｍの範囲内にあることが求められる。ま
た半導体デバイスメーカーの中には、デバイス工程で生
じる金属汚染をゲッタリングする能力を有するシリコン
ウェーハを求める場合がある。ゲッタリング能力が十分
に備わっていないウェーハでは、デバイス工程で金属に
より汚染されると、接合リークや、金属不純物によるト
ラップ準位によるデバイスの動作不良等を生じ、これに
より製品の歩留りが低下する。
るために用いられるシリコンウェーハからＯＳＦ、ＣＯ
Ｐ及びＬＤを減少させることが必要となっている。この
ＯＳＦ、ＣＯＰ及びＬＤを有しない無欠陥のシリコンウ
ェーハが特開平１１−１３９３号公報に開示されてい
る。この無欠陥のシリコンウェーハは、シリコン単結晶
インゴット内での空孔型点欠陥の凝集体及び格子間シリ
コン型点欠陥の凝集体がそれぞれ存在しないパーフェク
ト領域を［Ｐ］とするとき、パーフェクト領域［Ｐ］か
らなるインゴットから切出されたシリコンウェーハであ
る。パーフェクト領域［Ｐ］は、格子間シリコン型点欠
陥が支配的に存在する領域［Ｉ］と、シリコン単結晶イ
ンゴット内で空孔型点欠陥が支配的に存在する領域
［Ｖ］との間に介在する。このパーフェクト領域［Ｐ］
からなるシリコンウェーハは、インゴットの引上げ速度
をＶ（ｍｍ／分）とし、シリコン融液とインゴットの接
触面におけるインゴット鉛直方向の温度勾配をＧ（℃／
ｍｍ）とするとき、熱酸化処理をした際にリング状に発
生するＯＳＦがウェーハ中心部で消滅するように、Ｖ／
Ｇ（ｍｍ2／分・℃）の値を決めて作られる。一方、シ
リコンウェーハはＯＳＦ、ＣＯＰ及びＬＤを有しない上
に、既存のデバイス工程との整合を図るために、抵抗率
が１〜１５Ωｃｍの範囲内にあることが求められる。ま
た半導体デバイスメーカーの中には、デバイス工程で生
じる金属汚染をゲッタリングする能力を有するシリコン
ウェーハを求める場合がある。ゲッタリング能力が十分
に備わっていないウェーハでは、デバイス工程で金属に
より汚染されると、接合リークや、金属不純物によるト
ラップ準位によるデバイスの動作不良等を生じ、これに
より製品の歩留りが低下する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記パーフェクト領域
［Ｐ］からなるインゴットから切出されたシリコンウェ
ーハは、通常抵抗率が１〜１５Ωｃｍであり、ＯＳＦ、
ＣＯＰ及びＬＤを有しないけれども、デバイス工程の熱
処理において、必ずしもウェーハ面内で均一に酸素析出
が起らず、これによりゲッタリング効果が十分に得られ
ない場合がある。またパーフェクト領域［Ｐ］からなる
シリコンウェーハを作り出すＶ／Ｇ値は、温度勾配Ｇが
一定である場合、インゴットの引上げ速度Ｖに比例し、
狭い範囲に制御された比較的低い速度でインゴットを引
上げることが要求されるが、この要求を確実に充足する
ことは技術的に必ずしも容易ではなく、インゴットの生
産性も高くない。
［Ｐ］からなるインゴットから切出されたシリコンウェ
ーハは、通常抵抗率が１〜１５Ωｃｍであり、ＯＳＦ、
ＣＯＰ及びＬＤを有しないけれども、デバイス工程の熱
処理において、必ずしもウェーハ面内で均一に酸素析出
が起らず、これによりゲッタリング効果が十分に得られ
ない場合がある。またパーフェクト領域［Ｐ］からなる
シリコンウェーハを作り出すＶ／Ｇ値は、温度勾配Ｇが
一定である場合、インゴットの引上げ速度Ｖに比例し、
狭い範囲に制御された比較的低い速度でインゴットを引
上げることが要求されるが、この要求を確実に充足する
ことは技術的に必ずしも容易ではなく、インゴットの生
産性も高くない。
【０００５】本発明の目的は、比較的高い速度でかつ広
い範囲のＶ／Ｇ値でインゴットを引上げても点欠陥の凝
集体が殆ど存在せず、高い歩留まりで半導体集積回路を
製造でき、抵抗率が１〜１５Ωｃｍであることにより、
既存のデバイス工程との整合を図ることができるシリコ
ンウェーハ及びその製造方法を提供することにある。本
発明の別の目的は、デバイス工程の熱処理でウェーハ面
内で均一なゲッタリング効果が得られるシリコンウェー
ハ及びその製造方法を提供することにある。本発明の更
に別の目的は、所望の抵抗率に調整し得るシリコンウェ
ーハ及びその製造方法を提供することにある。
い範囲のＶ／Ｇ値でインゴットを引上げても点欠陥の凝
集体が殆ど存在せず、高い歩留まりで半導体集積回路を
製造でき、抵抗率が１〜１５Ωｃｍであることにより、
既存のデバイス工程との整合を図ることができるシリコ
ンウェーハ及びその製造方法を提供することにある。本
発明の別の目的は、デバイス工程の熱処理でウェーハ面
内で均一なゲッタリング効果が得られるシリコンウェー
ハ及びその製造方法を提供することにある。本発明の更
に別の目的は、所望の抵抗率に調整し得るシリコンウェ
ーハ及びその製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
点欠陥の凝集体の検出下限値を１×１０3個／ｃｍ3とす
るとき、前記点欠陥の凝集体の数が前記検出下限値以下
でありかつ導電型がｐ型であって、１〜１５Ωｃｍの範
囲内に抵抗率を調整したシリコンウェーハである。請求
項１に係る発明によれば、点欠陥の凝集体が殆ど存在し
ないため、高い歩留まりで半導体集積回路を製造でき
る。また抵抗率が１〜１５Ωｃｍであるため、既存のデ
バイス工程との整合を図ることができる。
点欠陥の凝集体の検出下限値を１×１０3個／ｃｍ3とす
るとき、前記点欠陥の凝集体の数が前記検出下限値以下
でありかつ導電型がｐ型であって、１〜１５Ωｃｍの範
囲内に抵抗率を調整したシリコンウェーハである。請求
項１に係る発明によれば、点欠陥の凝集体が殆ど存在し
ないため、高い歩留まりで半導体集積回路を製造でき
る。また抵抗率が１〜１５Ωｃｍであるため、既存のデ
バイス工程との整合を図ることができる。
【０００７】請求項２に係る発明は、チョクラルスキー
法に基づいて、シリコン単結晶インゴット中のｐ型不純
物が所定の第１濃度Ｃ1、ｎ型不純物が第１濃度より小
さい所定の第２濃度Ｃ2にそれぞれなるように、ｐ型不
純物とｎ型不純物とを原料シリコンを融解したシリコン
融液にそれぞれ含ませて、シリコン融液からインゴット
を引上げ、このインゴットから抵抗率を調整したシリコ
ンウェーハを製造する方法である。請求項２に係る発明
によれば、ｎ型不純物の第２濃度Ｃ2がｐ型不純物の第
１濃度Ｃ1より小さいため、導電型がｐ型であって、し
かも抵抗率の調整されたシリコンウェーハを作製するこ
とができる。
法に基づいて、シリコン単結晶インゴット中のｐ型不純
物が所定の第１濃度Ｃ1、ｎ型不純物が第１濃度より小
さい所定の第２濃度Ｃ2にそれぞれなるように、ｐ型不
純物とｎ型不純物とを原料シリコンを融解したシリコン
融液にそれぞれ含ませて、シリコン融液からインゴット
を引上げ、このインゴットから抵抗率を調整したシリコ
ンウェーハを製造する方法である。請求項２に係る発明
によれば、ｎ型不純物の第２濃度Ｃ2がｐ型不純物の第
１濃度Ｃ1より小さいため、導電型がｐ型であって、し
かも抵抗率の調整されたシリコンウェーハを作製するこ
とができる。
【０００８】請求項３に係る発明は、請求項２に係る発
明であって、ｐ型不純物がボロン、ｎ型不純物がリン、
アンチモン又は砒素であるとき、シリコン単結晶インゴ
ット中の第１濃度Ｃ1が１×１０17〜１×１０20ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ3の範囲内に、第２濃度Ｃ2が０．９０Ｃ1〜
０．９９９Ｃ1ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の範囲内にそれぞれな
るようにｐ型不純物及びｎ型不純物をドープし、かつイ
ンゴットの引上げ速度をＶ（ｍｍ／分）とし、シリコン
融液とインゴットの接触面におけるインゴット鉛直方向
の温度勾配をＧ（℃／ｍｍ）とするとき、ウェーハの状
態で熱酸化処理をした際にリング状に発生するＯＳＦが
ウェーハ中心部で消滅するように、Ｖ／Ｇ（ｍｍ2／分
・℃）の値を決めてインゴットを引上げるシリコンウェ
ーハの製造方法である。
明であって、ｐ型不純物がボロン、ｎ型不純物がリン、
アンチモン又は砒素であるとき、シリコン単結晶インゴ
ット中の第１濃度Ｃ1が１×１０17〜１×１０20ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ3の範囲内に、第２濃度Ｃ2が０．９０Ｃ1〜
０．９９９Ｃ1ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の範囲内にそれぞれな
るようにｐ型不純物及びｎ型不純物をドープし、かつイ
ンゴットの引上げ速度をＶ（ｍｍ／分）とし、シリコン
融液とインゴットの接触面におけるインゴット鉛直方向
の温度勾配をＧ（℃／ｍｍ）とするとき、ウェーハの状
態で熱酸化処理をした際にリング状に発生するＯＳＦが
ウェーハ中心部で消滅するように、Ｖ／Ｇ（ｍｍ2／分
・℃）の値を決めてインゴットを引上げるシリコンウェ
ーハの製造方法である。
【０００９】請求項３に係る発明によれば、ｐ型不純物
のボロンの第１濃度Ｃ1を１×１０1 7ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
以上にして、Ｖ／Ｇ値をウェーハの状態で熱酸化処理を
した際にリング状に発生するＯＳＦがウェーハ中心部で
消滅する条件で、インゴットを引上げることにより、第
一に、このインゴットから作られたシリコンウェーハは
熱処理によってウェーハ面内で均一かつ高密度に酸素析
出物（Bulk Micro Defect、以下、ＢＭＤという。）が
発生する。このＢＭＤはデバイス工程中に侵入する微量
の金属不純物を捕獲する、いわゆるイントリンシックゲ
ッタリング（以下、ＩＧという。）効果を生じさせる。
また第二に、高濃度でドープしたＢ原子と点欠陥（格子
間Ｓｉと空孔）との相互作用によって、点欠陥の拡散又
は平衡濃度が変化し、これにより格子間Ｓｉ型点欠陥の
凝集体（interstitial agglomerates）の形成が抑制さ
れるため、シリコンウェーハにはＬＤは全く現れない領
域が広がる。また第三に、ＯＳＦがウェーハ中心部で消
滅するときの引上げ速度Ｖは、ボロンを高濃度にしない
ときに比べてＢ原子と点欠陥との相互作用によって高
く、インゴットの生産性を高める。更に第四に、ボロン
の濃度Ｃ1を１×１０1 8ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上にする
と、本来シリコンウェーハの抵抗率は０．０４Ωｃｍ以
下になるが、リン、アンチモン又は砒素のｎ型不純物を
０．９０Ｃ1〜０．９９９Ｃ1ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の濃度
Ｃ2でドープすることにより、得られるシリコンウェー
ハの抵抗率は１〜１５Ωｃｍに調整若しくは補償され
る。
のボロンの第１濃度Ｃ1を１×１０1 7ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
以上にして、Ｖ／Ｇ値をウェーハの状態で熱酸化処理を
した際にリング状に発生するＯＳＦがウェーハ中心部で
消滅する条件で、インゴットを引上げることにより、第
一に、このインゴットから作られたシリコンウェーハは
熱処理によってウェーハ面内で均一かつ高密度に酸素析
出物（Bulk Micro Defect、以下、ＢＭＤという。）が
発生する。このＢＭＤはデバイス工程中に侵入する微量
の金属不純物を捕獲する、いわゆるイントリンシックゲ
ッタリング（以下、ＩＧという。）効果を生じさせる。
また第二に、高濃度でドープしたＢ原子と点欠陥（格子
間Ｓｉと空孔）との相互作用によって、点欠陥の拡散又
は平衡濃度が変化し、これにより格子間Ｓｉ型点欠陥の
凝集体（interstitial agglomerates）の形成が抑制さ
れるため、シリコンウェーハにはＬＤは全く現れない領
域が広がる。また第三に、ＯＳＦがウェーハ中心部で消
滅するときの引上げ速度Ｖは、ボロンを高濃度にしない
ときに比べてＢ原子と点欠陥との相互作用によって高
く、インゴットの生産性を高める。更に第四に、ボロン
の濃度Ｃ1を１×１０1 8ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上にする
と、本来シリコンウェーハの抵抗率は０．０４Ωｃｍ以
下になるが、リン、アンチモン又は砒素のｎ型不純物を
０．９０Ｃ1〜０．９９９Ｃ1ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の濃度
Ｃ2でドープすることにより、得られるシリコンウェー
ハの抵抗率は１〜１５Ωｃｍに調整若しくは補償され
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明のシリコンウェーハは、Ｃ
Ｚ法によりホットゾーン炉内のシリコン融液からインゴ
ットを所定の条件で引上げた後、このインゴットをスラ
イスして作製される。この所定の条件は、インゴットの
引上げ速度をＶ（ｍｍ／分）、ホットゾーン構造でイン
ゴット−シリコン融液の接触面のインゴット鉛直方向の
温度勾配をＧ（℃／ｍｍ）とするときに、Ｖ／Ｇ（ｍｍ
2／分・℃）の値を制御して決められる。ここで、Ｇは
具体的にはシリコン融液との接触面に近い１４１２〜１
３００℃のインゴットにおけるその鉛直方向の温度勾配
をいう。前述したように、このＣＺシリコンウェーハ
は、熱酸化処理（例えば１０００〜１２００℃で１〜２
時間）を受けたときに、リング状のＯＳＦが生じること
がある。このＯＳＦリングは、Ｖ／Ｇ値が大きくなるに
つれてインゴットの外周側に移動し、Ｖ／Ｇ値が小さく
なるにつれてリング径が小さくなり、ウェーハ中心部で
ディスク状になった後、消滅する。
Ｚ法によりホットゾーン炉内のシリコン融液からインゴ
ットを所定の条件で引上げた後、このインゴットをスラ
イスして作製される。この所定の条件は、インゴットの
引上げ速度をＶ（ｍｍ／分）、ホットゾーン構造でイン
ゴット−シリコン融液の接触面のインゴット鉛直方向の
温度勾配をＧ（℃／ｍｍ）とするときに、Ｖ／Ｇ（ｍｍ
2／分・℃）の値を制御して決められる。ここで、Ｇは
具体的にはシリコン融液との接触面に近い１４１２〜１
３００℃のインゴットにおけるその鉛直方向の温度勾配
をいう。前述したように、このＣＺシリコンウェーハ
は、熱酸化処理（例えば１０００〜１２００℃で１〜２
時間）を受けたときに、リング状のＯＳＦが生じること
がある。このＯＳＦリングは、Ｖ／Ｇ値が大きくなるに
つれてインゴットの外周側に移動し、Ｖ／Ｇ値が小さく
なるにつれてリング径が小さくなり、ウェーハ中心部で
ディスク状になった後、消滅する。
【００１１】このことを図１（ａ）に基づいて説明す
る。図１（ａ）は引上げ速度Ｖを徐々に低下させてＶ／
Ｇ値を連続的に低下させたときのインゴットの縦断面図
である。このインゴットは導電型がｐ型で抵抗率が１〜
１５Ωｃｍになるように、１×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ
3の濃度でボロンがドープされて引上げられている。図
１（ａ）には、インゴット内で空孔型点欠陥が支配的に
存在する領域［Ｖ］と、格子間シリコン型点欠陥が支配
的に存在する領域［Ｉ］と、空孔型点欠陥の凝集体及び
格子間シリコン型点欠陥の凝集体が存在しないパーフェ
クト領域［Ｐ］とが存在する。インゴットの軸方向位置
Ｐ1は、中央に空孔型点欠陥が支配的に存在する領域を
含む。位置Ｐ3は格子間シリコン型点欠陥が支配的に存
在するリング領域及び中央のパーフェクト領域を含む。
また位置Ｐ2は中央に空孔型点欠陥の凝集体が実質的に
存在せず、縁部分に格子間シリコン型点欠陥の凝集体も
実質的に存在しない、全てパーフェクト領域である。空
孔型点欠陥の凝集体は、前述したＣＯＰの他に、ＬＳＴ
Ｄ（Laser Scattering Tomograph Defects）又はＦＰＤ
（Flow Pattern Defects）と呼ばれる欠陥を含む。ＬＳ
ＴＤとは、シリコン単結晶内に赤外線を照射したときに
シリコンとは異なる屈折率を有し散乱光を発生する源で
あり、ＦＰＤとは、インゴットをスライスして作製され
たシリコンウェーハを３０分間セコ（Secco）エッチン
グ液で化学エッチングしたときに現れる特異なフローパ
ターンを呈する痕跡の源である。
る。図１（ａ）は引上げ速度Ｖを徐々に低下させてＶ／
Ｇ値を連続的に低下させたときのインゴットの縦断面図
である。このインゴットは導電型がｐ型で抵抗率が１〜
１５Ωｃｍになるように、１×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ
3の濃度でボロンがドープされて引上げられている。図
１（ａ）には、インゴット内で空孔型点欠陥が支配的に
存在する領域［Ｖ］と、格子間シリコン型点欠陥が支配
的に存在する領域［Ｉ］と、空孔型点欠陥の凝集体及び
格子間シリコン型点欠陥の凝集体が存在しないパーフェ
クト領域［Ｐ］とが存在する。インゴットの軸方向位置
Ｐ1は、中央に空孔型点欠陥が支配的に存在する領域を
含む。位置Ｐ3は格子間シリコン型点欠陥が支配的に存
在するリング領域及び中央のパーフェクト領域を含む。
また位置Ｐ2は中央に空孔型点欠陥の凝集体が実質的に
存在せず、縁部分に格子間シリコン型点欠陥の凝集体も
実質的に存在しない、全てパーフェクト領域である。空
孔型点欠陥の凝集体は、前述したＣＯＰの他に、ＬＳＴ
Ｄ（Laser Scattering Tomograph Defects）又はＦＰＤ
（Flow Pattern Defects）と呼ばれる欠陥を含む。ＬＳ
ＴＤとは、シリコン単結晶内に赤外線を照射したときに
シリコンとは異なる屈折率を有し散乱光を発生する源で
あり、ＦＰＤとは、インゴットをスライスして作製され
たシリコンウェーハを３０分間セコ（Secco）エッチン
グ液で化学エッチングしたときに現れる特異なフローパ
ターンを呈する痕跡の源である。
【００１２】この位置Ｐ1に対応したウェーハＷ1は、中
央に空孔型点欠陥が支配的に存在する領域を含む。位置
Ｐ3に対応したウェーハＷ3は、格子間シリコン型点欠陥
が支配的に存在するリング及び中央のパーフェクト領域
を含む。また位置Ｐ2に対応したウェーハＷ2は、中央に
空孔型点欠陥の凝集体が実質的に存在せず、縁部分に格
子間シリコン型点欠陥の凝集体も実質的に存在しないの
で全てパーフェクト領域である。この空孔型点欠陥が支
配的に存在する領域のパーフェクト領域に接する僅かな
領域は、ウェーハ面内でＣＯＰもＬＤも実質的に発生し
ていない領域である。しかしこのシリコンウェーハＷ1
に対して、酸化性雰囲気下、例えば１０００〜１２００
℃で１〜２時間熱処理すると、ＯＳＦを生じる。図３に
示すように、ウェーハＷ1ではウェーハの半径の１／２
付近にＯＳＦリングが発生する。このＯＳＦリングで囲
まれた空孔型点欠陥が支配的に存在する領域［Ｖ］はＣ
ＯＰが出現する。
央に空孔型点欠陥が支配的に存在する領域を含む。位置
Ｐ3に対応したウェーハＷ3は、格子間シリコン型点欠陥
が支配的に存在するリング及び中央のパーフェクト領域
を含む。また位置Ｐ2に対応したウェーハＷ2は、中央に
空孔型点欠陥の凝集体が実質的に存在せず、縁部分に格
子間シリコン型点欠陥の凝集体も実質的に存在しないの
で全てパーフェクト領域である。この空孔型点欠陥が支
配的に存在する領域のパーフェクト領域に接する僅かな
領域は、ウェーハ面内でＣＯＰもＬＤも実質的に発生し
ていない領域である。しかしこのシリコンウェーハＷ1
に対して、酸化性雰囲気下、例えば１０００〜１２００
℃で１〜２時間熱処理すると、ＯＳＦを生じる。図３に
示すように、ウェーハＷ1ではウェーハの半径の１／２
付近にＯＳＦリングが発生する。このＯＳＦリングで囲
まれた空孔型点欠陥が支配的に存在する領域［Ｖ］はＣ
ＯＰが出現する。
【００１３】一方、このＯＳＦのリング径はＶ／Ｇ値を
一定にしておいても、ｐ型不純物であるボロン（Ｂ）の
ドープ量に応じて変化する。図３に示すように、ＯＳＦ
のリング径をＤ1、ウェーハの径をＤ0とし、このときの
Ｄ1／Ｄ0とボロンの濃度との関係を図４に示す。図４か
ら明らかなように、ボロン濃度が２×１０17ａｔｏｍｓ
／ｃｍ3以下では、リング状をなし、約６×１０17ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ3でディスク状になり、９×１０17ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ3以上になると消滅する。図１（ｂ）及び図
１（ｃ）に、Ｖ／Ｇ値を連続的に低下させたときの図１
（ａ）と同じ軸方向位置のインゴットの縦断面図をそれ
ぞれ示す。図１（ｂ）では導電型がｐ型で抵抗率が０．
０４Ωｃｍ以下になるように、１×１０18ａｔｏｍｓ／
ｃｍ3の濃度のボロンがドープされてインゴットが引上
げられている。また図１（ｃ）では導電型がｐ型で抵抗
率が1〜１５Ωｃｍの範囲内になるように、１×１０18
ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の濃度のボロンと０．９９９×１０
18〜０．９８５×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の濃度のリ
ンがそれぞれドープされてインゴットが引上げられてい
る。
一定にしておいても、ｐ型不純物であるボロン（Ｂ）の
ドープ量に応じて変化する。図３に示すように、ＯＳＦ
のリング径をＤ1、ウェーハの径をＤ0とし、このときの
Ｄ1／Ｄ0とボロンの濃度との関係を図４に示す。図４か
ら明らかなように、ボロン濃度が２×１０17ａｔｏｍｓ
／ｃｍ3以下では、リング状をなし、約６×１０17ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ3でディスク状になり、９×１０17ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ3以上になると消滅する。図１（ｂ）及び図
１（ｃ）に、Ｖ／Ｇ値を連続的に低下させたときの図１
（ａ）と同じ軸方向位置のインゴットの縦断面図をそれ
ぞれ示す。図１（ｂ）では導電型がｐ型で抵抗率が０．
０４Ωｃｍ以下になるように、１×１０18ａｔｏｍｓ／
ｃｍ3の濃度のボロンがドープされてインゴットが引上
げられている。また図１（ｃ）では導電型がｐ型で抵抗
率が1〜１５Ωｃｍの範囲内になるように、１×１０18
ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の濃度のボロンと０．９９９×１０
18〜０．９８５×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の濃度のリ
ンがそれぞれドープされてインゴットが引上げられてい
る。
【００１４】図１（ｂ）及び図１（ｃ）では図１（ａ）
と同じ位置Ｐ1で熱酸化処理した際にリング状に発生す
るＯＳＦがウェーハ中心部で消滅したウェーハが得られ
る。図１（ｂ）及び図１（ｃ）の位置Ｐ1に代表される
ウェーハは、図１（ａ）の位置Ｐ2に対応するウェーハ
であって、中央に空孔型点欠陥の凝集体が実質的に存在
せず、縁部分に格子間シリコン型点欠陥の凝集体も実質
的に存在しないので全てパーフェクト領域のウェーハで
ある。しかしながら、図１（ｂ）の位置Ｐ1に代表され
るウェーハは、抵抗率が０．０４Ωｃｍ以下と低いた
め、このウェーハの表面に１０Ωｃｍ程度のエピタキシ
ャル層を積層したエピタキシャルウェーハの基板には適
するものの、０．０４Ωｃｍ以下のままでは既存のデバ
イス工程との整合が図られない。これに対して、図１
（ｃ）の位置Ｐ1に代表されるウェーハは、抵抗率が１
〜１５Ωｃｍであって、既存のデバイス工程との整合が
図られ、ＣＯＰやＬＤなどの点欠陥の凝集体の数が検出
下限値以下であるウェーハである。なお、ＣＯＰやＬＤ
などの点欠陥の凝集体は検出方法によって検出感度、検
出下限値が異なる値を示すことがあるため、本明細書に
おいては、鏡面加工されたシリコン単結晶を無攪拌エッ
チングを施した後に光学顕微鏡により、観察面積とエッ
チング取り代との積を検査体積として観察するとき、フ
ローパターン（空孔型欠陥）及び転位クラスタ（格子間
シリコン型点欠陥）の各凝集体が１×１０-3ｃｍ3の検
査体積に対して１個欠陥が検出された場合を検出下限値
（１×１０3個／ｃｍ3）とする。
と同じ位置Ｐ1で熱酸化処理した際にリング状に発生す
るＯＳＦがウェーハ中心部で消滅したウェーハが得られ
る。図１（ｂ）及び図１（ｃ）の位置Ｐ1に代表される
ウェーハは、図１（ａ）の位置Ｐ2に対応するウェーハ
であって、中央に空孔型点欠陥の凝集体が実質的に存在
せず、縁部分に格子間シリコン型点欠陥の凝集体も実質
的に存在しないので全てパーフェクト領域のウェーハで
ある。しかしながら、図１（ｂ）の位置Ｐ1に代表され
るウェーハは、抵抗率が０．０４Ωｃｍ以下と低いた
め、このウェーハの表面に１０Ωｃｍ程度のエピタキシ
ャル層を積層したエピタキシャルウェーハの基板には適
するものの、０．０４Ωｃｍ以下のままでは既存のデバ
イス工程との整合が図られない。これに対して、図１
（ｃ）の位置Ｐ1に代表されるウェーハは、抵抗率が１
〜１５Ωｃｍであって、既存のデバイス工程との整合が
図られ、ＣＯＰやＬＤなどの点欠陥の凝集体の数が検出
下限値以下であるウェーハである。なお、ＣＯＰやＬＤ
などの点欠陥の凝集体は検出方法によって検出感度、検
出下限値が異なる値を示すことがあるため、本明細書に
おいては、鏡面加工されたシリコン単結晶を無攪拌エッ
チングを施した後に光学顕微鏡により、観察面積とエッ
チング取り代との積を検査体積として観察するとき、フ
ローパターン（空孔型欠陥）及び転位クラスタ（格子間
シリコン型点欠陥）の各凝集体が１×１０-3ｃｍ3の検
査体積に対して１個欠陥が検出された場合を検出下限値
（１×１０3個／ｃｍ3）とする。
【００１５】図２（ａ）〜（ｃ）に図１（ａ）〜（ｃ）
と実質的に同じインゴット縦断面図を示す。図２（ａ）
は図１（ａ）に、図２（ｂ）は図１（ｂ）に、図２
（ｃ）は図１（ｃ）にそれぞれ対応する。図２（ａ）〜
（ｃ）においては空孔型点欠陥の凝集体も格子間シリコ
ン型点欠陥の凝集体も実質的に存在しない全てパーフェ
クト領域［Ｐ］を製造し得るＶ／Ｇの範囲を比較して示
す。図２から明らかなように、パーフェクト領域［Ｐ］
を製造し得るＶ／Ｇの範囲が図２（ａ）では僅かにＲa
であったものが、図２（ｂ）及び（ｃ）ではこれより広
いＲb、Ｒcとなり、図２（ｂ）及び（ｃ）において、Ｖ
／Ｇの厳格な引上げ制御を行わなくても、全長にわたっ
てパーフェクト領域［Ｐ］からなるシリコン単結晶イン
ゴットを容易に製造することができる。
と実質的に同じインゴット縦断面図を示す。図２（ａ）
は図１（ａ）に、図２（ｂ）は図１（ｂ）に、図２
（ｃ）は図１（ｃ）にそれぞれ対応する。図２（ａ）〜
（ｃ）においては空孔型点欠陥の凝集体も格子間シリコ
ン型点欠陥の凝集体も実質的に存在しない全てパーフェ
クト領域［Ｐ］を製造し得るＶ／Ｇの範囲を比較して示
す。図２から明らかなように、パーフェクト領域［Ｐ］
を製造し得るＶ／Ｇの範囲が図２（ａ）では僅かにＲa
であったものが、図２（ｂ）及び（ｃ）ではこれより広
いＲb、Ｒcとなり、図２（ｂ）及び（ｃ）において、Ｖ
／Ｇの厳格な引上げ制御を行わなくても、全長にわたっ
てパーフェクト領域［Ｐ］からなるシリコン単結晶イン
ゴットを容易に製造することができる。
【００１６】次に図１（ｃ）の位置Ｐ1に代表されるシ
リコンウェーハの製造方法について説明する。ｐ型不純
物のボロンを高濃度にドープすることにより低抵抗率に
なるシリコンウェーハの抵抗率を補償するためにドープ
するｎ型不純物としては、リン、アンチモン又は砒素が
挙げられる。この中でリンがシリコン原子と共有結合半
径の最も近いため好ましい。ｐ型不純物のボロン濃度を
第１濃度Ｃ1とするとき、濃度Ｃ1は１×１０17〜１×１
０20ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の範囲内であることが、熱酸化
処理した際にリング状に発生するＯＳＦがウェーハ中心
部で消滅したウェーハを得るために必要である。好まし
くは１×１０18〜１×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の範囲
内である。またｎ型不純物のリン濃度を第２濃度Ｃ2と
するとき、濃度Ｃ2は濃度Ｃ1より低い０．９０Ｃ1〜
０．９９９Ｃ1ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の範囲内であることが
必要である。ｐ型ウェーハの抵抗率を補償して１〜１５
Ωｃｍにするためである。この濃度Ｃ2は好ましくは
０．９５Ｃ1〜０．９９５Ｃ1ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の範囲
内である。ｐ型不純物の偏析係数とｎ型不純物の偏析係
数とは異なるため、インゴットのトップ側とボトム側と
において抵抗値は大きく変化する。このため、シリコン
単結晶（インゴット）の引上げ方法としてはドーパント
の追加供給が可能な連続引上げ（ＣＣＺ）法がインゴッ
ト全長にわたって抵抗値を均一化でき好ましい。
リコンウェーハの製造方法について説明する。ｐ型不純
物のボロンを高濃度にドープすることにより低抵抗率に
なるシリコンウェーハの抵抗率を補償するためにドープ
するｎ型不純物としては、リン、アンチモン又は砒素が
挙げられる。この中でリンがシリコン原子と共有結合半
径の最も近いため好ましい。ｐ型不純物のボロン濃度を
第１濃度Ｃ1とするとき、濃度Ｃ1は１×１０17〜１×１
０20ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の範囲内であることが、熱酸化
処理した際にリング状に発生するＯＳＦがウェーハ中心
部で消滅したウェーハを得るために必要である。好まし
くは１×１０18〜１×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の範囲
内である。またｎ型不純物のリン濃度を第２濃度Ｃ2と
するとき、濃度Ｃ2は濃度Ｃ1より低い０．９０Ｃ1〜
０．９９９Ｃ1ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の範囲内であることが
必要である。ｐ型ウェーハの抵抗率を補償して１〜１５
Ωｃｍにするためである。この濃度Ｃ2は好ましくは
０．９５Ｃ1〜０．９９５Ｃ1ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の範囲
内である。ｐ型不純物の偏析係数とｎ型不純物の偏析係
数とは異なるため、インゴットのトップ側とボトム側と
において抵抗値は大きく変化する。このため、シリコン
単結晶（インゴット）の引上げ方法としてはドーパント
の追加供給が可能な連続引上げ（ＣＣＺ）法がインゴッ
ト全長にわたって抵抗値を均一化でき好ましい。
【００１７】
【実施例】次に本発明の実施例を比較例とともに説明す
る。 ＜実施例１＞ウェーハにおける抵抗率１０Ωｃｍ、ボロ
ン濃度１．００×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3及びリン濃
度０．９９×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3を目標として、
ＣＣＺ法によりシリコン単結晶インゴットを引上げた。
高純度の多結晶シリコン２０ｋｇを初期原料とし、この
原料とともに金属ボロン１．２６ｇと、リンをドープし
たシリコンドーパント１４．７ｇと、リンをドープした
単結晶シリコンのリチャージ塊状物２０ｋｇとを石英る
つぼに入れ、この石英るつぼを加熱して原料及びドーパ
ントを融解した。また金属ボロンを含む粒状多結晶シリ
コンを引上げ中にシリコン融液に徐々に供給した。この
供給原料は合計で３２ｋｇであった。実施例１と同じ引
上げ速度Ｖ＝０．８ｍｍ／分、インゴット中心の温度勾
配Ｇ＝３．４℃／ｍｍ、Ｖ／Ｇ＝０．２３ｍｍ2／分・
℃で引上げ、直径６インチで直胴部が９００ｍｍのイン
ゴットを得た。前述したように、ボロンとリンの各偏析
係数は相違するが、ボロンのドーパントを追加補充して
補正することにより、図５に示すようにインゴットの長
さが大きくなって固化率が１に近づいても、抵抗率は引
上げ初期のときと比べて変化が少なかった。 ＜比較例１＞引上げ速度Ｖを０．９ｍｍ／分にした以
外、実施例１と同じ条件でインゴットを引上げた。
る。 ＜実施例１＞ウェーハにおける抵抗率１０Ωｃｍ、ボロ
ン濃度１．００×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3及びリン濃
度０．９９×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3を目標として、
ＣＣＺ法によりシリコン単結晶インゴットを引上げた。
高純度の多結晶シリコン２０ｋｇを初期原料とし、この
原料とともに金属ボロン１．２６ｇと、リンをドープし
たシリコンドーパント１４．７ｇと、リンをドープした
単結晶シリコンのリチャージ塊状物２０ｋｇとを石英る
つぼに入れ、この石英るつぼを加熱して原料及びドーパ
ントを融解した。また金属ボロンを含む粒状多結晶シリ
コンを引上げ中にシリコン融液に徐々に供給した。この
供給原料は合計で３２ｋｇであった。実施例１と同じ引
上げ速度Ｖ＝０．８ｍｍ／分、インゴット中心の温度勾
配Ｇ＝３．４℃／ｍｍ、Ｖ／Ｇ＝０．２３ｍｍ2／分・
℃で引上げ、直径６インチで直胴部が９００ｍｍのイン
ゴットを得た。前述したように、ボロンとリンの各偏析
係数は相違するが、ボロンのドーパントを追加補充して
補正することにより、図５に示すようにインゴットの長
さが大きくなって固化率が１に近づいても、抵抗率は引
上げ初期のときと比べて変化が少なかった。 ＜比較例１＞引上げ速度Ｖを０．９ｍｍ／分にした以
外、実施例１と同じ条件でインゴットを引上げた。
【００１８】＜比較例２＞実施例１と同じ目標値をもっ
て、金属ボロン２．２０ｇと、リンをドープしたシリコ
ンドーパント２５．６ｇと、リンをドープした単結晶シ
リコンのリチャージ塊状物３５ｋｇとを石英るつぼに入
れ、この石英るつぼを加熱して原料及びドーパントを融
解した。引上げ速度Ｖ＝０．８ｍｍ／分、インゴット中
心の温度勾配Ｇ＝３．４℃／ｍｍ、Ｖ／Ｇ＝０．２３ｍ
ｍ2／分・℃でシリコン単結晶インゴットをＣＺ法によ
り引上げた。この引上げ条件はドーパントをドープしな
いときの図３に示すＤ1／Ｄ0が０．９になる条件にほぼ
等しい。引上げたインゴットは直径６インチで直胴部が
６００ｍｍであった。ボロンの偏析係数が０．８及びリ
ンの偏析係数が０．３５であるため、インゴットの長さ
が大きくなって固化率が１に近づく程、図６に示すよう
に抵抗率は変化し、インゴットの導電型はｐ型からｎ型
へ反転した。 ＜比較例３＞引上げ速度Ｖを０．９ｍｍ／分にした以
外、比較例２と同じ条件でインゴットを引上げた。
て、金属ボロン２．２０ｇと、リンをドープしたシリコ
ンドーパント２５．６ｇと、リンをドープした単結晶シ
リコンのリチャージ塊状物３５ｋｇとを石英るつぼに入
れ、この石英るつぼを加熱して原料及びドーパントを融
解した。引上げ速度Ｖ＝０．８ｍｍ／分、インゴット中
心の温度勾配Ｇ＝３．４℃／ｍｍ、Ｖ／Ｇ＝０．２３ｍ
ｍ2／分・℃でシリコン単結晶インゴットをＣＺ法によ
り引上げた。この引上げ条件はドーパントをドープしな
いときの図３に示すＤ1／Ｄ0が０．９になる条件にほぼ
等しい。引上げたインゴットは直径６インチで直胴部が
６００ｍｍであった。ボロンの偏析係数が０．８及びリ
ンの偏析係数が０．３５であるため、インゴットの長さ
が大きくなって固化率が１に近づく程、図６に示すよう
に抵抗率は変化し、インゴットの導電型はｐ型からｎ型
へ反転した。 ＜比較例３＞引上げ速度Ｖを０．９ｍｍ／分にした以
外、比較例２と同じ条件でインゴットを引上げた。
【００１９】＜比較例４＞ウェーハにおける抵抗率１０
Ωｃｍ、ボロン濃度１×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ 3を目
標として、高純度の多結晶シリコン３５ｋｇとともに、
ボロンをドープしたシリコンドーパント１．７８ｇを石
英るつぼに入れ、この石英るつぼを加熱して原料を融解
した。実施例１と同じ引上げ速度Ｖ＝０．８ｍｍ／分、
インゴット中心の温度勾配Ｇ＝３．４℃／ｍｍ、Ｖ／Ｇ
＝０．２３ｍｍ2／分・℃でＣＺ法により引上げ、直径
６インチで直胴部が６００ｍｍのインゴットを得た。 ＜比較例５＞引上げ速度Ｖを０．９ｍｍ／分にした以
外、比較例４と同じ条件でインゴットを引上げた。
Ωｃｍ、ボロン濃度１×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ 3を目
標として、高純度の多結晶シリコン３５ｋｇとともに、
ボロンをドープしたシリコンドーパント１．７８ｇを石
英るつぼに入れ、この石英るつぼを加熱して原料を融解
した。実施例１と同じ引上げ速度Ｖ＝０．８ｍｍ／分、
インゴット中心の温度勾配Ｇ＝３．４℃／ｍｍ、Ｖ／Ｇ
＝０．２３ｍｍ2／分・℃でＣＺ法により引上げ、直径
６インチで直胴部が６００ｍｍのインゴットを得た。 ＜比較例５＞引上げ速度Ｖを０．９ｍｍ／分にした以
外、比較例４と同じ条件でインゴットを引上げた。
【００２０】＜比較例６＞ウェーハにおける抵抗率０．
０２Ωｃｍ、ボロン濃度１×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
を目標として、高純度の多結晶シリコン３５ｋｇととも
に、金属ボロン２．２ｇを石英るつぼに入れ、この石英
るつぼを加熱して原料を融解した。実施例１と同じ引上
げ速度Ｖ＝０．８ｍｍ／分、インゴット中心の温度勾配
Ｇ＝３．４℃／ｍｍ、Ｖ／Ｇ＝０．２３ｍｍ2／分・℃
でＣＺ法により引上げ、直径６インチで直胴部が６００
ｍｍのインゴットを得た。 ＜比較例７＞引上げ速度Ｖを０．９ｍｍ／分にした以
外、比較例６と同じ条件でインゴットを引上げた。
０２Ωｃｍ、ボロン濃度１×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
を目標として、高純度の多結晶シリコン３５ｋｇととも
に、金属ボロン２．２ｇを石英るつぼに入れ、この石英
るつぼを加熱して原料を融解した。実施例１と同じ引上
げ速度Ｖ＝０．８ｍｍ／分、インゴット中心の温度勾配
Ｇ＝３．４℃／ｍｍ、Ｖ／Ｇ＝０．２３ｍｍ2／分・℃
でＣＺ法により引上げ、直径６インチで直胴部が６００
ｍｍのインゴットを得た。 ＜比較例７＞引上げ速度Ｖを０．９ｍｍ／分にした以
外、比較例６と同じ条件でインゴットを引上げた。
【００２１】＜比較評価＞実施例１及び比較例１〜７の
各インゴットからスライスされたシリコンウェーハをそ
れぞれラッピングし、面取り加工を施した後、鏡面研磨
をした。このようにして得られたシリコンウェーハをそ
れぞれ酸素雰囲気下、１１００℃で１時間熱処理してＯ
ＳＦの発生の有無を調べた。またドナーキラー熱処理
後、四端子抵抗測定法により各シリコンウェーハの抵抗
率を測定した。続いて実施例１及び比較例１〜７の各シ
リコンウェーハ表面の直径１４４ｍｍの円内における
０．１１μｍ以上１０μｍ以下のＣＯＰの数をレーザパ
ーティクルカウンタ（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製、ＳＦ
Ｓ６２００）を用いて調べた。また実施例１及び比較例
１〜７の各シリコンウェーハをセコ（Secco）エッチン
グ液に撹拌せずに３０分間浸漬し、これにより現れる特
異なフローパターンの有無を見い出した後、更に光学顕
微鏡でエッチングピットの有無を観察し、ＦＤＰ及びＬ
Ｄの有無を調べた。
各インゴットからスライスされたシリコンウェーハをそ
れぞれラッピングし、面取り加工を施した後、鏡面研磨
をした。このようにして得られたシリコンウェーハをそ
れぞれ酸素雰囲気下、１１００℃で１時間熱処理してＯ
ＳＦの発生の有無を調べた。またドナーキラー熱処理
後、四端子抵抗測定法により各シリコンウェーハの抵抗
率を測定した。続いて実施例１及び比較例１〜７の各シ
リコンウェーハ表面の直径１４４ｍｍの円内における
０．１１μｍ以上１０μｍ以下のＣＯＰの数をレーザパ
ーティクルカウンタ（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製、ＳＦ
Ｓ６２００）を用いて調べた。また実施例１及び比較例
１〜７の各シリコンウェーハをセコ（Secco）エッチン
グ液に撹拌せずに３０分間浸漬し、これにより現れる特
異なフローパターンの有無を見い出した後、更に光学顕
微鏡でエッチングピットの有無を観察し、ＦＤＰ及びＬ
Ｄの有無を調べた。
【００２２】更に半導体デバイス製造工程に模して、こ
れらのシリコンウェーハを８００℃で４時間、引続いて
１０００℃で１６時間熱処理した。熱処理した後、この
ウェーハを劈開し、ウェーハ表面をライト（Wright）エ
ッチング液で選択エッチングを３分間行い、光学顕微鏡
の観察により、ウェーハ表面から深さ３００μｍにおけ
るウェーハ中心部から周縁部に至るまでのＢＭＤを測定
しその密度を求めた。これらの結果を表１に示す。
れらのシリコンウェーハを８００℃で４時間、引続いて
１０００℃で１６時間熱処理した。熱処理した後、この
ウェーハを劈開し、ウェーハ表面をライト（Wright）エ
ッチング液で選択エッチングを３分間行い、光学顕微鏡
の観察により、ウェーハ表面から深さ３００μｍにおけ
るウェーハ中心部から周縁部に至るまでのＢＭＤを測定
しその密度を求めた。これらの結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】表１から明らかなように、ボロンとリンを
ドープした、引上げ速度０．８ｍｍ／分の実施例１のウ
ェーハには、ＯＳＦは出現せず、またＣＯＰ、ＦＰＤ及
びＬＤの各密度も実質的に０であった。更に熱処理後の
ＢＭＤ密度は１×１０10〜１×１０11個／ｃｍ3であ
り、ＩＧ効果を有することが判った。これらに対して、
比較例２及び３では固化率（インゴットの長さ）が約
０．３を越えたところでｐ型からｎ型へ導電型が反転し
た。また比較例４、５のウェーハでは、酸化性雰囲気下
の熱処理でＯＳＦリングが現れ、比較例１，３及び７の
ウェーハでは、ディスク状のＯＳＦが現れた。これに伴
い、比較例２及び６を除いた比較例１、３、４、５、７
のウェーハではＣＯＰ密度が実施例１と比べて多く、特
に比較例４及び５のウェーハでは熱処理後のＢＭＤ密度
がＯＳＦリングの内側と外側とで大きく相違し、ウェー
ハ面内で均一なＩＧ効果が得られないことが判った。更
に比較例６及び７のウェーハでは、抵抗率が０．０３Ω
ｃｍであって、所望の１〜１５Ωｃｍの抵抗率ではなか
った。
ドープした、引上げ速度０．８ｍｍ／分の実施例１のウ
ェーハには、ＯＳＦは出現せず、またＣＯＰ、ＦＰＤ及
びＬＤの各密度も実質的に０であった。更に熱処理後の
ＢＭＤ密度は１×１０10〜１×１０11個／ｃｍ3であ
り、ＩＧ効果を有することが判った。これらに対して、
比較例２及び３では固化率（インゴットの長さ）が約
０．３を越えたところでｐ型からｎ型へ導電型が反転し
た。また比較例４、５のウェーハでは、酸化性雰囲気下
の熱処理でＯＳＦリングが現れ、比較例１，３及び７の
ウェーハでは、ディスク状のＯＳＦが現れた。これに伴
い、比較例２及び６を除いた比較例１、３、４、５、７
のウェーハではＣＯＰ密度が実施例１と比べて多く、特
に比較例４及び５のウェーハでは熱処理後のＢＭＤ密度
がＯＳＦリングの内側と外側とで大きく相違し、ウェー
ハ面内で均一なＩＧ効果が得られないことが判った。更
に比較例６及び７のウェーハでは、抵抗率が０．０３Ω
ｃｍであって、所望の１〜１５Ωｃｍの抵抗率ではなか
った。
【００２５】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のシリコンウ
ェーハは点欠陥の凝集体が殆ど存在しないため、高い歩
留まりで半導体集積回路を製造できる。また抵抗率が１
〜１５Ωｃｍであるため、既存のデバイス工程との整合
を図ることができる。またシリコン単結晶を引上げると
きにｐ型不純物とこれより少ないｎ型不純物の双方をド
ープするため、所望の抵抗率に調整したｐ型シリコンウ
ェーハが得られる。更にボロンの濃度Ｃ1を１×１０17
〜１×１０20ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の範囲内に、リン、ア
ンチモン又は砒素の濃度を０．９０Ｃ1〜０．９９９Ｃ1
ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の範囲内にして、ウェーハの状態で
熱酸化処理をした際にリング状に発生するＯＳＦがウェ
ーハ中心部で消滅するように、Ｖ／Ｇ値を決めてインゴ
ットを引上げることにより、第一に、このインゴットか
ら作られたシリコンウェーハのウェーハ面内で均一かつ
高密度にＢＭＤを生じさせ、ＩＧ効果が得られる。第二
に、高濃度でドープしたＢ原子が格子間Ｓｉ及び空孔と
相互に作用することにより、格子間Ｓｉの過飽和度が低
下するため、格子間Ｓｉ型点欠陥の凝集体の形成が抑制
され、シリコンウェーハにはＬＤは全く現れないと考え
られる。また第三に、ボロンをドーパントとして抵抗率
１０Ωｃｍのインゴットを得る通常の引上げ速度と比較
して、ＯＳＦがウェーハ中心部で消滅するときの引上げ
速度Ｖは高く、インゴットの生産性を高める。更に第四
に、シリコンウェーハの抵抗率を１〜１５Ωｃｍに調整
することができる。
ェーハは点欠陥の凝集体が殆ど存在しないため、高い歩
留まりで半導体集積回路を製造できる。また抵抗率が１
〜１５Ωｃｍであるため、既存のデバイス工程との整合
を図ることができる。またシリコン単結晶を引上げると
きにｐ型不純物とこれより少ないｎ型不純物の双方をド
ープするため、所望の抵抗率に調整したｐ型シリコンウ
ェーハが得られる。更にボロンの濃度Ｃ1を１×１０17
〜１×１０20ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の範囲内に、リン、ア
ンチモン又は砒素の濃度を０．９０Ｃ1〜０．９９９Ｃ1
ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の範囲内にして、ウェーハの状態で
熱酸化処理をした際にリング状に発生するＯＳＦがウェ
ーハ中心部で消滅するように、Ｖ／Ｇ値を決めてインゴ
ットを引上げることにより、第一に、このインゴットか
ら作られたシリコンウェーハのウェーハ面内で均一かつ
高密度にＢＭＤを生じさせ、ＩＧ効果が得られる。第二
に、高濃度でドープしたＢ原子が格子間Ｓｉ及び空孔と
相互に作用することにより、格子間Ｓｉの過飽和度が低
下するため、格子間Ｓｉ型点欠陥の凝集体の形成が抑制
され、シリコンウェーハにはＬＤは全く現れないと考え
られる。また第三に、ボロンをドーパントとして抵抗率
１０Ωｃｍのインゴットを得る通常の引上げ速度と比較
して、ＯＳＦがウェーハ中心部で消滅するときの引上げ
速度Ｖは高く、インゴットの生産性を高める。更に第四
に、シリコンウェーハの抵抗率を１〜１５Ωｃｍに調整
することができる。
【図１】（ａ）ボロンを低濃度でドープしてＶ／Ｇ値を
変化させて引上げたときのシリコン単結晶インゴットの
Ｘ線トポグラフィの概略図。 （ｂ）ボロンを高濃度でドープしてＶ／Ｇ値を変化させ
て引上げたときのシリコン単結晶インゴットのＸ線トポ
グラフィの概略図。 （ｃ）ボロンを高濃度で、かつ抵抗率が１〜１５Ωｃｍ
に調整されるようにリンをドープしてＶ／Ｇ値を変化さ
せて引上げたときのシリコン単結晶インゴットのＸ線ト
ポグラフィの概略図。
変化させて引上げたときのシリコン単結晶インゴットの
Ｘ線トポグラフィの概略図。 （ｂ）ボロンを高濃度でドープしてＶ／Ｇ値を変化させ
て引上げたときのシリコン単結晶インゴットのＸ線トポ
グラフィの概略図。 （ｃ）ボロンを高濃度で、かつ抵抗率が１〜１５Ωｃｍ
に調整されるようにリンをドープしてＶ／Ｇ値を変化さ
せて引上げたときのシリコン単結晶インゴットのＸ線ト
ポグラフィの概略図。
【図２】（ａ）ボロンを低濃度でドープしてＶ／Ｇ値を
変化させて引上げたときのシリコン単結晶インゴットの
Ｘ線トポグラフィの概略図。 （ｂ）ボロンを高濃度でドープしてＶ／Ｇ値を変化させ
て引上げたときのシリコン単結晶インゴットのＸ線トポ
グラフィの概略図。 （ｃ）ボロンを高濃度で、かつ抵抗率が１〜１５Ωｃｍ
に調整されるようにリンをドープしてＶ／Ｇ値を変化さ
せて引上げたときのシリコン単結晶インゴットのＸ線ト
ポグラフィの概略図。
変化させて引上げたときのシリコン単結晶インゴットの
Ｘ線トポグラフィの概略図。 （ｂ）ボロンを高濃度でドープしてＶ／Ｇ値を変化させ
て引上げたときのシリコン単結晶インゴットのＸ線トポ
グラフィの概略図。 （ｃ）ボロンを高濃度で、かつ抵抗率が１〜１５Ωｃｍ
に調整されるようにリンをドープしてＶ／Ｇ値を変化さ
せて引上げたときのシリコン単結晶インゴットのＸ線ト
ポグラフィの概略図。
【図３】ＯＳＦを生じたシリコンウェーハの平面図。
【図４】Ｖ／Ｇ値を一定にしてＢ濃度を変えたときのＤ
1／Ｄ0の値の変化を示す図。
1／Ｄ0の値の変化を示す図。
【図５】実施例１のインゴットを引上げたときのインゴ
ット長により抵抗率が変化する状況を示す図。
ット長により抵抗率が変化する状況を示す図。
【図６】比較例２のインゴットを引上げたときのインゴ
ット長により抵抗率が変化する状況を示す図。
ット長により抵抗率が変化する状況を示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白木 弘幸 東京都千代田区大手町１丁目５番１号 三 菱マテリアルシリコン株式会社内 Ｆターム(参考） 4G077 AA02 BA04 CF10 EB01 FE17 5F053 AA12 DD01 FF04 GG01 JJ01 JJ03 RR01
Claims (3)
- 【請求項１】 点欠陥の凝集体の検出下限値を１×１０
3個／ｃｍ3とするとき、前記点欠陥の凝集体の数が前記
検出下限値以下でありかつ導電型がｐ型であって、１〜
１５Ωｃｍの範囲内に抵抗率を調整したシリコンウェー
ハ。 - 【請求項２】 チョクラルスキー法に基づいて、シリコ
ン単結晶インゴット中のｐ型不純物が所定の第１濃度(C
1)、ｎ型不純物が前記第１濃度より小さい所定の第２濃
度(C2)にそれぞれなるように、前記ｐ型不純物とｎ型不
純物とを原料シリコンを融解したシリコン融液にそれぞ
れ含ませて、前記シリコン融液からインゴットを引上
げ、前記インゴットから抵抗率を調整したシリコンウェ
ーハを製造する方法。 - 【請求項３】 ｐ型不純物がボロンであり、ｎ型不純物
がリン、アンチモン又は砒素であって、シリコン単結晶
インゴット中の第１濃度(C1)が１×１０17〜１×１０20
ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の範囲内に、第２濃度(C2)が０．９
０Ｃ1〜０．９９９Ｃ1ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の範囲内にそ
れぞれなるように前記ｐ型不純物及びｎ型不純物をドー
プし、かつ前記インゴットの引上げ速度をＶ（ｍｍ／
分）とし、シリコン融液とインゴットの接触面における
インゴット鉛直方向の温度勾配をＧ（℃／ｍｍ）とする
とき、ウェーハの状態で熱酸化処理をした際にリング状
に発生する酸化誘起積層欠陥がウェーハ中心部で消滅す
るように、Ｖ／Ｇ（ｍｍ2／分・℃）の値を決めて前記
インゴットを引上げる請求項２記載のシリコンウェーハ
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000328796A JP2002134518A (ja) | 2000-10-27 | 2000-10-27 | 抵抗率を調整したシリコンウェーハ及びそのウェーハの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000328796A JP2002134518A (ja) | 2000-10-27 | 2000-10-27 | 抵抗率を調整したシリコンウェーハ及びそのウェーハの製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002134518A true JP2002134518A (ja) | 2002-05-10 |
Family
ID=18805597
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000328796A Pending JP2002134518A (ja) | 2000-10-27 | 2000-10-27 | 抵抗率を調整したシリコンウェーハ及びそのウェーハの製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
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