JP2002334886A - シリコンウェーハの酸素析出物密度の評価方法及びその評価方法に基づいて製造されたシリコンウェーハ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＲＴＡ熱処理により導入された原子空孔濃度
から、所定の熱処理前にこの熱処理にて生成される酸素
析出物密度を精度良くかつ効率的に予測する。 【解決手段】 先ずチョクラルスキー法により作製され
たシリコンウェーハを窒素雰囲気下で昇温速度３０〜７
０℃／秒で室温から１２００〜１２８０℃まで加熱して
上記ウェーハをこの温度に０〜３０秒間保持した後に、
このウェーハを降温速度１０〜１００℃／秒で室温まで
冷却するＲＴＡ熱処理を行う。次にこのＲＴＡ熱処理を
行ったウェーハに白金を拡散しＤＬＴＳ法にて白金濃度
を測定することにより原子空孔濃度Ｖを求める。更に上
記ＲＴＡ熱処理を行ったウェーハに所定の熱処理を行っ
て生成された酸素析出物密度ＤをＤ∝Ｖ^3/2及びＤ∝Ｖ
^1/2という式から算出して評価する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウェーハ
の酸素析出物密度の評価方法及びその評価方法に基づい
て製造されたシリコンウェーハに関する。更に詳しく
は、チョクラルスキー法（以下、ＣＺ法という）により
製造されかつ窒化性雰囲気下のＲＴＡ熱処理により積極
的に原子空孔が導入されたシリコンウェーハの窒素雰囲
気下における析出熱処理後の酸素析出物密度の評価方法
と、その評価方法に基づいてＣＺ法により製造されかつ
窒化性雰囲気下でＲＴＡ処理されたシリコンウェーハに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、シリコンウェーハ内の原子空孔濃
度を知る方法として、陽電子消滅法が知られている。こ
の陽電子消滅法では、低速陽電子ビームをシリコンウェ
ーハに照射し、この照射陽電子をシリコンウェーハ中の
電子と対消滅させ、この際に発生するガンマ線を検出す
ることにより、原子空孔濃度などの情報を得られるよう
になっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の陽
電子消滅法による原子空孔濃度の測定方法では、検出感
度が低いため、原子空孔濃度を精度良く得ることができ
ない不具合があった。また、上記従来の陽電子消滅法に
よる原子空孔濃度の測定方法では、ガンマ線を用い、設
備が大型化するため、効率的に原子空孔濃度を測定でき
ない問題点もあった。本発明の目的は、ＲＴＡ熱処理に
よりシリコンウェーハ内に導入された原子空孔濃度か
ら、所定の熱処理により生成される酸素析出物密度を精
度良くかつ効率的に予測できる、シリコンウェーハの酸
素析出物密度の評価方法を提供することにある。本発明
の別の目的は、所定の原子空孔濃度を有し、かつ所定の
熱処理により生成される酸素析出物密度を精度良く予測
できる、シリコンウェーハを提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
ＣＺ法により作製されたシリコンウェーハを窒素雰囲気
又は窒素及びアルゴン混合雰囲気の窒化性雰囲気下で昇
温速度３０〜７０℃／秒で室温から１２００〜１２８０
℃まで加熱して上記シリコンウェーハをこの温度に０〜
３０秒間保持した後にこのシリコンウェーハを降温速度
１０〜１００℃／秒で室温まで冷却するＲＴＡ熱処理を
行い、このＲＴＡ熱処理を行ったシリコンウェーハに白
金を拡散しＤＬＴＳ法にて白金濃度を測定することによ
り原子空孔濃度Ｖ個／ｃｍ³を求めるとともに、上記Ｒ
ＴＡ熱処理を行ったシリコンウェーハに所定の熱処理を
行って生成された酸素析出物密度Ｄ個／ｃｍ³を、原子
空孔濃度Ｖが４．２×１０¹²個／ｃｍ³以下のときに式
（１）から算出して評価し、原子空孔濃度Ｖが４．２×
１０¹²個／ｃｍ³を越えるときに式（２）から式（１）
から算出して評価するシリコンウェーハの酸素析出物密
度の評価方法である。 Ｄ∝Ｖ^3/2 ……（１） Ｄ∝Ｖ^1/2 ……（２）

【０００５】従来、点欠陥の凝集体の殆ど存在しないシ
リコンウェーハに含まれる原子空孔濃度は多くとも１×
１０¹¹個／ｃｍ³であると言われている。しかし窒素雰
囲気又は窒素及びアルゴン雰囲気の窒化性雰囲気下にお
けるＲＴＡ熱処理の条件を変化させることにより、原子
空孔濃度を１×１０¹¹〜２×１０¹³個／ｃｍ³の範囲内
で変更可能である。一方、上記ＲＴＡ熱処理を行ったシ
リコンウェーハに白金を拡散させ、この白金の濃度をＤ
ＬＴＳ法により測定した場合、この白金濃度は原子空孔
濃度に対応しているので、白金濃度を測定することによ
り原子空孔濃度を求めることができる。また上記原子空
孔濃度はシリコンウェーハに更に所定の熱処理を行うこ
とにより生成される酸素析出物の密度と式（１）及び式
（２）の関係を有する。この結果、上記ＲＴＡ熱処理を
行って所定の原子空孔濃度を有するシリコンウェーハに
上記所定の熱処理を行う前に、この所定の熱処理により
生成される酸素析出物の密度を精度良くかつ効率的に予
測できる。

【０００６】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明であって、更にＲＴＡ熱処理を行ったシリコンウェー
ハを窒素雰囲気下で６００〜９００℃に１〜１６時間保
持する第１熱処理を行った後に連続して９００〜１１０
０℃に１６〜７２時間保持する第２熱処理を行って上記
シリコンウェーハ内に酸素析出物を生成したときに、シ
リコンウェーハの酸素析出物密度Ｄ個／ｃｍ³を、原子
空孔濃度Ｖが４．２×１０¹²個／ｃｍ³以下のときに式
（３）から算出して評価し、原子空孔濃度Ｖが４．２×
１０¹²個／ｃｍ³を越えるときに式（４）から算出して
評価することを特徴とする。 Ｄ＝２．５×１０^-9×Ｖ^3/2 ……（３） Ｄ＝８．０×１０³×Ｖ^1/2 ……（４） この請求項２に記載されたシリコンウェーハの酸素析出
物密度の評価方法では、ＲＴＡ熱処理を行ったシリコン
ウェーハに更に上記第１及び第２熱処理を行うことによ
り酸素析出物が生成され、この酸素析出物密度は上記Ｒ
ＴＡ熱処理による原子空孔濃度と式（３）及び式（４）
の関係を有するので、ＲＴＡ熱処理を行って所定の原子
空孔濃度を有するシリコンウェーハに上記第１及び第２
熱処理を行う前に、これら第１及び第２熱処理により生
成される酸素析出物の密度を精度良くかつ効率的に予測
できる。

【０００７】請求項３に係る発明は、請求項１又は２記
載のシリコンウェーハの酸素析出物密度の評価方法に基
づいて、シリコンウェーハの表面から５０μｍ〜１５０
μｍの深さの範囲内で原子空孔濃度が１×１０¹¹〜２×
１０¹³個／ｃｍ³の範囲内の所定濃度となるように製造
されたシリコンウェーハである。この請求項３に記載さ
れたシリコンウェーハでは、このシリコンウェーハ内の
原子空孔濃度が正確に判っているので、所定の熱処理を
行う前にこの熱処理により生成される酸素析出物の密度
を精度良く表示できる。なお、この酸素析出物密度はゲ
ッタリング効果が期待されるシリコンウェーハの重要な
製品仕様である。

【０００８】請求項４に係る発明は、請求項３に係る発
明であって、更に図２に示すように、両表面から５０μ
ｍ〜１５０μｍの深さの範囲内で原子空孔濃度が１×１
０¹¹〜２×１０¹³個／ｃｍ³の範囲内と最も大きく、所
定の深さから厚さ方向の中心に向うに従って原子空孔濃
度が次第に小さくなり、かつ所定の深さから厚さ方向の
表面に向うに従って原子空孔濃度が急激に小さくなるよ
うに分布することを特徴とする。通常、シリコンウェー
ハ表面からの深さが数μｍである領域に、ＣＰＵやメモ
リ等の半導体装置が製造される。金属などの汚染物質が
ウェーハに混入すると、半導体装置の動作不良を起すお
それがあるため、これらの汚染物質を酸素析出物にゲッ
タリングさせることにより上記不良を回避している。こ
の酸素析出物を半導体装置を形成する領域の近くに配置
することで、効率的なゲッタリングを期待できる。窒化
性雰囲気下でのＲＴＡ熱処理により表面から導入される
原子空孔は、熱拡散によりウェーハ内部に拡散し、この
ウェーハを降温速度１０〜１００℃／秒で冷却すること
により、原子空孔の拡散は凍結される。降温速度が速い
ほど凍結される原子空孔濃度が高い。このためウェーハ
内部での原子空孔濃度はウェーハ表面から５０μｍ〜１
５０μｍの深さの範囲での原子空孔濃度と比べて急激に
小さくなっている。またシリコンウェーハ表面で原子空
孔濃度が小さくなるのは、ＲＴＡ熱処理の冷却過程にお
いて、原子空孔濃度がその温度での熱平衡濃度に近付く
ためである。即ち、この熱平衡濃度は、導入された原子
空孔濃度に比べて小さいため、原子空孔濃度の分布は表
面側で小さくなる。この結果、原子空孔濃度の分布が深
さ方向にＭ型となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を説明す
る。本発明のシリコンウェーハはＣＺ法により引上げら
れたシリコン単結晶棒から切出すことにより形成され
る。またこのシリコンウェーハには、成長時導入欠陥が
殆どないことが望ましく、ＣＯＰなどの空孔型ボイド
（Void）欠陥の検出下限値を１×１０⁵個／ｃｍ³とし、
ＬＤなどの格子間型欠陥の検出下限値を１×１０ ⁴個／
ｃｍ³とするとき、これらの欠陥の総数は上記検出下限
値以下であることが望ましい。ここで、成長時導入欠陥
とは、ＣＺ法によりホットゾーン炉内のシリコン融液か
らシリコン単結晶のインゴットを引上げたときに発生す
る三次元欠陥（agglomerates）である。インゴットを継
続的に引上げることによって接触面であった部分が引上
げとともに冷却し始め、この冷却の間に、空孔型欠陥又
は格子間シリコン型欠陥が拡散により互いに合併して、
空孔型欠陥（vacancy agglomerates）又は格子間シリコ
ン型欠陥（interstitial agglomerates）が形成され
る。空孔型欠陥はＣＯＰ（Crystal Originated Particl
e）の他に、ＬＳＴＤ（Laser Scattering Tomograph De
fects）又はＦＰＤ（Flow Pattern Defects）と呼ばれ
る欠陥を含み、格子間シリコン型欠陥はＬＤ（Intersti
tial-type Large Dislocation）と呼ばれる欠陥を含
む。

【００１０】上記ＣＯＰとは、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。また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分間無撹拌にてセコエッチ
ング［Secco etching、（Ｋ₂Ｃｒ₂Ｏ₇：50％ＨＦ：純水
＝44g：2000cc：1000cc）の混合液によるエッチング］
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
源であり、ＬＳＴＤ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
を発生する源である。更にＬＤとは、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
に浸漬したときにウェーハ表面に出現するピットであ
り、転位ピットと呼ばれたり、或いは転位クラスタとも
呼ばれる。

【００１１】上記シリコンウェーハにはＲＴＡ（Rapid
Thermal Annealing）熱処理が行われる。このＲＴＡ熱
処理は窒素雰囲気又は窒素及びアルゴン混合雰囲気の窒
化性雰囲気下で、昇温速度３０〜７０℃／秒、好ましく
は４０〜６０℃／秒で室温から１２００〜１２８０℃、
好ましくは１２３０〜１２５０℃までシリコンウェーハ
を加熱して、このシリコンウェーハをこの温度に０〜３
０秒間、好ましくは５〜１５秒間保持した後に、このシ
リコンウェーハを降温速度１０〜１００℃／秒、好まし
くは３０〜７０℃／秒で室温まで冷却する熱処理であ
る。

【００１２】なお、昇温速度を３０〜７０℃／秒の範囲
に限定したのは、３０℃／秒未満では１回のＲＴＡ熱処
理に時間が掛りすぎ、７０℃／秒を越えると温度安定の
判定に誤差を生じ易くなるからである。また保持温度を
１２００〜１２８０℃に限定したには、１２００℃未満
ではウェーハ内に導入される原子空孔の濃度が少なく、
１２８０℃を越えるとウェーハにスリップなどの欠陥が
導入され易くなるからである。更に上記保持温度に０〜
３０秒間保持したのは、３０秒間を越えるとウェーハに
スリップなどの欠陥が導入され易くなるからである。一
方、降温速度を１０〜１００℃／秒の範囲に限定したの
は、１０℃／秒未満では冷却工程に時間が掛りすぎ、ま
た凍結される原子空孔濃度が少なく、１００℃／秒を越
えると装置の稼働上、急冷速度設定が不可能だからであ
る。また保持時間が０秒間とは、昇温した後に直ちに降
温し、所定の温度に保持しないことを意味する。更に上
記ＲＴＡ熱処理に用いられる加熱源は白熱ランプ、ハロ
ゲンランプ、アークランプ、グラファイトヒータ等であ
る。

【００１３】シリコンウェーハに上記ＲＴＡ熱処理を行
うことにより、ウェーハ内の原子空孔濃度が１×１０¹¹
〜２×１０¹³個／ｃｍ³の範囲の所定値となる。この原
子空孔濃度は直接測定することは困難であるけれども、
このシリコンウェーハに白金を拡散しＤＬＴＳ（Deep L
evel Transient Spectroscopy：深い準位の過渡容量応
答）法にて白金濃度を測定することにより、上記原子空
孔濃度を求めることが可能となる。シリコンウェーハ内
に白金を拡散するには、シリコンウェーハをフッ酸に浸
漬して自然酸化膜を除去した後に、ＳＣ−１液（ＮＨ₃
ＯＨ＋Ｈ₂Ｏ₂＋Ｈ₂Ｏ＝１：１：５）に浸漬してウェー
ハ表面に化学酸化膜を形成してウェーハ表面を親水面と
し、原子吸光用標準液を白金拡散液としてスピンコート
法により塗布した後に、７００〜８００℃の温度範囲で
白金を拡散する方法が用いられる。またシリコンウェー
ハ内に拡散された白金濃度をＤＬＴＳ法にて測定するに
は、Ｐｔ−Ｈ複合体の解離挙動を把握し、シリコンウェ
ーハ中に数準位ある白金に起因した深い準位から求める
方法が用いられる。

【００１４】具体的には、シリコンウェーハ中の白金は
格子間位置を拡散し、平衡状態では主に格子位置を占め
る。即ち、格子間の白金原子は原子空孔と結合し、置換
位置を占める。一方、シリコンウェーハ中の白金原子は
Ｐｔ−Ｈ複合体を形成し、置換位置白金原子に起因する
ＤＬＴＳ信号とは異なる温度にＤＬＴＳ信号が出現す
る。しかし所定の熱処理（窒素雰囲気中３７７℃に６０
分間保持）を行うことによりＰｔ−Ｈ複合体が解離する
ため、水素を伴わない置換位置の白金原子によるＤＬＴ
Ｓ信号が出現する。この結果、このＤＬＴＳ信号から白
金濃度を測定できるので、この測定された白金濃度を原
子空孔濃度とみなすことができる。なお、原子空孔濃度
を１×１０¹¹〜２×１０¹³個／ｃｍ³の範囲に限定した
のは、１×１０¹¹個／ｃｍ³未満では、白金を拡散する
熱処理において、白金原子が原子空孔を占有するだけで
なく、格子位置のシリコン原子を追い出して白金がシリ
コン格子位置を占有し、原子空孔と結合した白金と区別
できなるためであり、また格子間シリコンが原子空孔と
結合する過程も含まれてしまい原子空孔の数を求めるこ
とが困難になるからであり、２×１０¹³個／ｃｍ³を越
えると、原子空孔と結合する白金が不足し、白金濃度と
原子空孔濃度とが対応しなくなるからであり、白金の初
期濃度と拡散濃度と時間の再調整が必要となる。

【００１５】上述のようにして求められたシリコンウェ
ーハの原子空孔濃度Ｖ（個／ｃｍ³）は、所定の熱処理
を行うことにより生成される酸素析出物密度Ｄ（個／ｃ
ｍ³）と、原子空孔濃度Ｖが４．２×１０¹²個／ｃｍ³以
下のときに式（１）の関係を有し、原子空孔濃度Ｖが
４．２×１０¹²個／ｃｍ³を越えるときに式（２）の関
係を有する。 Ｄ∝Ｖ^3/2 ……（１） Ｄ∝Ｖ^1/2 ……（２） 上記所定の熱処理を例えば次の第１及び第２熱処理から
なる２段熱処理とすれば、式（１）は式（３）のよう
に、式（２）は式（４）のようにそれぞれ変形される。 Ｄ＝２．５×１０^-9×Ｖ^3/2 ……（３） Ｄ＝８．０×１０³×Ｖ^1/2 ……（４）

【００１６】第１熱処理はＲＴＡ熱処理を行ったシリコ
ンウェーハを窒素雰囲気下で６００〜９００℃、好まし
くは７５０〜８５０℃に１〜１６時間、好ましくは３〜
５時間保持する熱処理である。ここで第１熱処理の保持
温度を６００〜９００℃に限定したのは、６００℃未満
では、形成される析出核の密度が少ないために酸素析出
物の密度が少なくなるという不具合があり、９００℃を
越えると、酸素析出核が消滅するという不具合があるか
らである。また第１熱処理の保持時間を１〜１６時間と
したは、１時間未満では、形成される析出核の密度が少
ないために酸素析出物の密度が極端に少なくなるという
不具合があり、１６時間を越えても析出核密度に変化が
ないためである。

【００１７】第２熱処理は第１熱処理終了後に更に昇温
することにより行われ、シリコンウェーハを９００〜１
１００℃、好ましくは９５０〜１０５０℃に１６〜７２
時間、好ましくは１６〜２４時間保持する熱処理であ
る。ここで第２熱処理の保持温度を９００〜１１００℃
に限定したのは、９００℃未満では、析出物の成長が遅
く、その大きさが小さいために観察が困難であり、１１
００℃を越えると、板状の酸素析出物が八面体などの形
態に変化することもあり、形態を同一にした酸素析出物
の生成挙動を把握するという意図に反するからである。
また第２熱処理の保持時間を１６〜７２時間としたは、
１６時間未満では、酸素析出物の成長が十分ではなく、
大きさの小さい析出物が観測されることがあり、密度の
計測に誤差を生じ易くなるからであり、７２時間を越え
ると、酸素析出物の密度に変化がなくなり、また酸素析
出物の形態に変化が生じる不具合があるからである。

【００１８】上述の評価方法によりシリコンウェーハの
酸素析出物密度を評価することにより、ＲＴＡ熱処理を
行って所定の原子空孔濃度を有するシリコンウェーハに
所定の熱処理を行う前に、この所定の熱処理により生成
される酸素析出物の密度を式（１）及び式（２）から精
度良くかつ効率的に予測できる。所定の熱処理を第１及
び第２熱処理とすれば、ＲＴＡ熱処理を行って所定の原
子空孔濃度を有するシリコンウェーハに上記第１及び第
２熱処理を行う前に、これら第１及び第２熱処理により
生成される酸素析出物の密度を式（３）及び式（４）か
ら精度良くかつ効率的に予測できる。

【００１９】また上述の評価方法に基づいて、シリコン
ウェーハを製造すると、このシリコンウェーハの表面か
ら５０μｍ〜１５０μｍ、好ましくはウェーハ表面から
測定した原子空孔濃度が最高となる深さを中心とする前
後５０μｍの範囲での原子空孔濃度が１×１０¹¹〜２×
１０¹³個／ｃｍ³、好ましくは５×１０¹¹〜４×１０^{1 2}
個／ｃｍ³の範囲内の所定濃度となる。シリコンウェー
ハの表面から５０μｍ〜１５０μｍの範囲に限定したの
は、５０μｍ以下を評価範囲とすると、原子空孔濃度が
ウェーハ表面側で急激に減少するＤＺ領域が評価範囲に
含まれてしまい、正確に評価できないからであり、１５
０μｍを越えると原子空孔濃度がウェーハ内部で急激に
減少する領域が評価範囲に含まれてしまい、上記と同様
に正確に評価できないからである。このようにシリコン
ウェーハ内の原子空孔濃度が正確に判れば、所定の熱処
理を行う前にこの熱処理により生成される酸素析出物の
密度を精度良く表示できる。即ち、この酸素析出物密度
はゲッタリング効果が期待されるシリコンウェーハの重
要な製品仕様となる。

【００２０】また図２に示すように、シリコンウェーハ
の両表面から５０μｍ〜１５０μｍの深さの範囲内で原
子空孔濃度が１×１０¹¹〜２×１０¹³個／ｃｍ³の範囲
内と最も大きく、所定の深さから厚さ方向の中心に向う
に従って原子空孔濃度が次第に小さくなり、かつ所定の
深さから厚さ方向の表面に向うに従って原子空孔濃度が
急激に小さくなるように、即ち原子空孔濃度が略Ｍ字型
に分布することが好ましい。半導体装置の不良をもたら
す金属原子の酸素析出物によるゲッタリング能力は、酸
素析出物密度が高いほど優れる。このためＲＴＡ熱処理
によりウェーハの深さ方向に均一な原子空孔を導入する
ことは可能であるけれども、酸素析出物を高密度でかつ
均一に形成すると、ウェーハ中の酸素濃度が低下し、ウ
ェーハの機械的強度が低下してしまい、ウェーハが破損
するおそれがある。シリコンウェーハ内に上記のように
略Ｍ字型に原子空孔濃度を分布させることにより、高い
ゲッタリング能力を有するとともに、機械的強度が低下
しないシリコンウェーハを得ることができる。

【００２１】

【実施例】次に本発明の実施例を詳しく説明する。 ＜実施例１＞シリコン単結晶引上げ装置を用いて直径８
インチのシリコンインゴットを引上げた。このインゴッ
トは直胴部の長さが１０００ｍｍ、結晶方位が（１０
０）、酸素濃度が１．０×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ
³（旧ＡＳＴＭ）であった。インゴットは引上げ時のＶ
／Ｇを０．０３ｍｍ²／分℃から０．０１５ｍｍ²／分℃
まで連続的に減少させながら育成した。このインゴット
から２枚のシリコンウェーハを切出した後に鏡面研磨
し、酸素濃度を極端に低減したアルゴン及び窒素の混合
雰囲気下でＲＴＡ熱処理を行った。このＲＴＡ熱処理は
室温から１２５０℃まで５０℃／秒の昇温速度でシリコ
ンウェーハを加熱し、１２５０℃で１０秒間保持し、更
に３０℃／秒の降温速度で冷却する熱処理であった。こ
れら２枚のシリコンウェーハを実施例１とした。

【００２２】＜実施例２＞実施例１と同一のインゴット
から切出された２枚のシリコンウェーハを用意した。こ
れらのシリコンウェーハを鏡面研磨し、アルゴン及び窒
素の混合雰囲気下でＲＴＡ熱処理を行った。このＲＴＡ
熱処理は室温から１２５０℃まで５０℃／秒の昇温速度
でシリコンウェーハを加熱し、１２５０℃で３０秒間保
持し、更に３０℃／秒の降温速度で冷却する熱処理であ
った。これら２枚のシリコンウェーハを実施例２とし
た。 ＜実施例３＞実施例１と同一のインゴットから切出され
た２枚のシリコンウェーハを用意した。これらのシリコ
ンウェーハを鏡面研磨し、アルゴン及び窒素の混合雰囲
気下でＲＴＡ熱処理を行った。このＲＴＡ熱処理は室温
から１２５０℃まで５０℃／秒の昇温速度でシリコンウ
ェーハを加熱し、１２５０℃で１０秒間保持し、更に３
０℃／秒の降温速度で冷却する熱処理であった。これら
２枚のシリコンウェーハを実施例３とした。 ＜実施例４＞実施例１と同一のインゴットから切出され
た２枚のシリコンウェーハを用意した。これらのシリコ
ンウェーハを鏡面研磨し、アルゴン及び窒素の混合雰囲
気下でＲＴＡ熱処理を行った。このＲＴＡ熱処理は室温
から１２５０℃まで５０℃／秒の昇温速度でシリコンウ
ェーハを加熱し、１２５０℃で５秒間保持し、更に３０
℃／秒の降温速度で冷却する熱処理であった。これら２
枚のシリコンウェーハを実施例４とした。

【００２３】＜比較試験及び評価＞実施例１〜４の各２
枚の８インチシリコンウェーハのうちの各１枚に白金を
拡散した後に、ＤＬＴＳ法にて白金濃度を測定すること
により、ウェーハの厚さ方向の原子空孔濃度Ｖ個／ｃｍ
³の分布を求めた。一方、実施例１〜４の各２枚の８イ
ンチシリコンウェーハのうちの残りの各１枚に次の２段
熱処理を行った後に、セコエッチ（Secco Etch）法にて
酸素析出物密度Ｄ個／ｃｍ³を測定した。上記２段熱処
理は窒素雰囲気下で８００℃に４時間保持する第１熱処
理を行った後に、続けて１０００℃まで加熱して１００
０℃に１６時間保持する第２熱処理を行う熱処理であっ
た。このようにして測定された原子空孔濃度及び酸素析
出物密度を図１にプロットした。また式（３）及び式
（４）の直線を図１に実線で描いた。図１から明らかな
ように、式（３）及び式（４）のＶに原子空孔濃度を代
入して算出される酸素析出物密度は、実測された酸素析
出物密度に極めて良く一致した。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、Ｃ
Ｚ法により作製されたシリコンウェーハに窒素雰囲気下
又は窒素及びアルゴン混合雰囲気下でＲＴＡ熱処理を行
い、このシリコンウェーハに白金を拡散しＤＬＴＳ法に
て白金濃度を測定することにより原子空孔濃度Ｖを求
め、更にこのシリコンウェーハに所定の熱処理を行って
生成された酸素析出物密度ＤをＤ∝Ｖ^3/2及びＤ∝Ｖ^1/2
という式から算出して評価したので、ＲＴＡ熱処理を行
って所定の原子空孔濃度を有するシリコンウェーハに上
記所定の熱処理を行う前に、この所定の熱処理により生
成される酸素析出物の密度を精度良くかつ効率的に予測
できる。また上記ＲＴＡ熱処理を行ったシリコンウェー
ハに所定の２段熱処理を行ってシリコンウェーハ内に酸
素析出物を生成したときに、このシリコンウェーハ内の
酸素析出物密度ＤをＤ＝２．５×１０^-9×Ｖ^3/2及びＤ
＝８．０×１０³×Ｖ^1/2という式から算出して評価すれ
ば、ＲＴＡ熱処理を行って所定の原子空孔濃度を有する
シリコンウェーハに上記第１及び第２熱処理を行う前
に、これら第１及び第２熱処理により生成される酸素析
出物の密度を精度良くかつ効率的に予測できる。

【００２５】また上記シリコンウェーハの酸素析出物密
度の評価方法に基づいて、シリコンウェーハの表面から
５０μｍ〜１５０μｍの深さの範囲内で原子空孔濃度が
１×１０¹¹〜２×１０¹³個／ｃｍ³の範囲内の所定濃度
となるようにＲＴＡ熱処理を用いてシリコンウェーハを
製造すれば、シリコンウェーハ内の原子空孔濃度が正確
に判っているので、所定の熱処理を行う前にこの熱処理
により生成される酸素析出物の密度を精度良く表示でき
る。更にシリコンウェーハの両表面から５０μｍ〜１５
０μｍの深さの範囲内で原子空孔濃度が１×１０¹¹〜２
×１０¹³個／ｃｍ³の範囲内と最も大きく、所定の深さ
から厚さ方向の中心に向うに従って原子空孔濃度が次第
に小さくなり、かつ所定の深さから厚さ方向の表面に向
うに従って原子空孔濃度が急激に小さくなるように分布
させれば、即ち原子空孔濃度を略Ｍ字型に分布させれ
ば、窒素雰囲気下での析出熱処理により形成される酸素
析出物密度は、略Ｍ字型の原子空孔密度を反映した深さ
分布となり、半導体装置の形成領域直下で酸素析出物密
度が高くなるため、高いゲッタリング能力を有するとと
もに、ウェーハ内部では酸素析出物密度が少ないため、
機械的強度が低下しないシリコンウェーハを得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の原子空孔濃度の変化に対する酸
素析出物密度の変化を示す図。

【図２】本発明のシリコンウェーハの厚さ方向における
原子空孔濃度の変化を示す図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M106 AA01 CB03 CB08 DH17 DJ20 DJ40

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チョクラルスキー法により作製されたシ
   リコンウェーハを窒素雰囲気又は窒素及びアルゴン混合
   雰囲気の窒化性雰囲気下で昇温速度３０〜７０℃／秒で
   室温から１２００〜１２８０℃まで加熱して前記シリコ
   ンウェーハをこの温度に０〜３０秒間保持した後に前記
   シリコンウェーハを降温速度１０〜１００℃／秒で室温
   まで冷却するＲＴＡ熱処理を行い、 前記ＲＴＡ熱処理を行ったシリコンウェーハに白金を拡
   散しＤＬＴＳ法にて白金濃度を測定することにより原子
   空孔濃度Ｖ個／ｃｍ³を求めるとともに、 前記ＲＴＡ熱処理を行ったシリコンウェーハに所定の熱
   処理を行って生成された酸素析出物密度Ｄ個／ｃｍ
   ³を、前記原子空孔濃度Ｖが４．２×１０¹²個／ｃｍ³以
   下のときに式（１）から算出して評価し、前記原子空孔
   濃度Ｖが４．２×１０¹²個／ｃｍ³を越えるときに式
   （２）から算出して評価するシリコンウェーハの酸素析
   出物密度の評価方法。 Ｄ∝Ｖ^3/2 ……（１） Ｄ∝Ｖ^1/2 ……（２）
2. 【請求項２】 ＲＴＡ熱処理を行ったシリコンウェーハ
   を窒素雰囲気下で６００〜９００℃に１〜１６時間保持
   する第１熱処理を行った後に連続して９００〜１１００
   ℃に１６〜７２時間保持する第２熱処理を行って前記シ
   リコンウェーハ内に酸素析出物を生成したときに、 前記シリコンウェーハの酸素析出物密度Ｄ個／ｃｍ
   ³を、原子空孔濃度Ｖが４．２×１０¹²個／ｃｍ³以下の
   ときに式（３）から算出して評価し、前記原子空孔濃度
   Ｖが４．２×１０¹²個／ｃｍ³を越えるときに式（４）
   から算出して評価する請求項１記載のシリコンウェーハ
   の酸素析出物密度の評価方法。 Ｄ＝２．５×１０^-9×Ｖ^3/2 ……（３） Ｄ＝８．０×１０³×Ｖ^1/2 ……（４）
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載のシリコンウェーハ
   の酸素析出物密度の評価方法に基づいて、前記シリコン
   ウェーハの表面から５０μｍ〜１５０μｍの深さの範囲
   内で原子空孔濃度が１×１０¹¹〜２×１０¹³個／ｃｍ³
   の範囲内の所定濃度となるように製造されたシリコンウ
   ェーハ。
4. 【請求項４】 両表面から５０μｍ〜１５０μｍの深さ
   の範囲内で原子空孔濃度が１×１０¹¹〜２×１０¹³個／
   ｃｍ³の範囲内と最も大きく、前記所定の深さから厚さ
   方向の中心に向うに従って前記原子空孔濃度が次第に小
   さくなり、かつ前記所定の深さから厚さ方向の表面に向
   うに従って前記原子空孔濃度が急激に小さくなるように
   分布する請求項３記載のシリコンウェーハ。