JP2003100762A - シリコンウェーハの製造方法及びシリコンウェーハ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリコンウェーハの製造方法及びシリコンウ
ェーハにおいて、セコエッチング法では検出できない点
欠陥の凝集体をさらに低減すること。 【解決手段】 シリコン単結晶インゴット内での格子間
シリコン型点欠陥が支配的に存在する領域を〔Ｉ〕と
し、空孔型点欠陥が支配的に存在する領域を〔Ｖ〕と
し、格子間シリコン型点欠陥の凝集体及び空孔型点欠陥
の凝集体の数がセコエッチング法で検出下限値以下であ
るパーフェクト領域を〔Ｐ〕とするときに、パーフェク
ト領域〔Ｐ〕からなるインゴットから切り出されたシリ
コンウェーハＷを、雰囲気ガスＧ１中で熱処理する熱処
理工程を有し、前記雰囲気ガスを、不活性ガス及び還元
性ガスの少なくとも一方とし、前記熱処理の温度を、１
１００℃以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＯＳＦ、ＣＯＰ等
を有しないシリコンウェーハ、そしてそのシリコンウェ
ーハを雰囲気ガス中で熱処理して内部に空孔を形成し、
さらに熱処理して表層にＤＺ(Denuded Zone)層を形成す
るシリコンウェーハの製造方法及びこの方法で製造され
たシリコンウェーハに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高品質なシリコンウェーハとし
て、シリコン単結晶インゴット内での格子間シリコン型
点欠陥が支配的に存在する領域を〔Ｉ〕とし、空孔型点
欠陥が支配的に存在する領域を〔Ｖ〕とし、格子間シリ
コン型点欠陥の凝集体及び空孔型点欠陥の凝集体の数が
セコエッチング法で検出下限値以下であるパーフェクト
領域を〔Ｐ〕とするときに、パーフェクト領域〔Ｐ〕か
らなるインゴットから切り出されたシリコンウェーハが
開発されている。なお、空孔型点欠陥は、一つのシリコ
ン原子がシリコン結晶格子で正常な一つから離脱した空
孔による欠陥であり、また、格子間シリコン点欠陥は、
原子がシリコン結晶の格子点以外の位置（インタースチ
シャルサイト）にある場合の欠陥をいう。

【０００３】すなわち、このパーフェクト領域〔Ｐ〕か
らなるシリコンウェーハは、例えば特開平１−１３９３
号公報に提案されているように、ＣＺ（チョクラルスキ
ー）法によりホットゾーン内のシリコン融液からインゴ
ットをボロンコフ(Voronkov)理論に基づいた引上速度プ
ロファイルで引き上げられ、このインゴットをスライス
して作製される。このインゴットは、引上速度をＶ（ｍ
ｍ／分）とし、ルツボ中のシリコン融液とインゴットと
の界面近傍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（Oxidation Induced Stacking Fau
lt;酸素誘起積層欠陥）がウェーハ中心部で消滅するよ
うに、Ｖ／Ｇ（ｍｍ²／分・℃）の値を決めて作られ
る。

【０００４】上記ボロンコフ理論では、図４に示すよう
に、Ｖ／Ｇを横軸にとり、空孔型点欠陥濃度と格子間シ
リコン型欠陥濃度を同一の縦軸にとって、Ｖ／Ｇと点欠
陥濃度との関係を図式的に表現し、空孔領域と格子間シ
リコン領域の境界がＶ／Ｇによって決定されることを説
明している。より詳しくは、Ｖ／Ｇ比が臨界点以上では
空孔型点欠陥濃度が優勢なインゴットが形成される反
面、Ｖ／Ｇ比が臨界点以上では格子間シリコン型点欠陥
濃度が優勢なインゴットが形成される。図４において、
〔Ｉ〕は格子間シリコン型点欠陥が支配的であって、格
子間シリコン点欠陥が存在する領域（（Ｖ／Ｇ）₁以
下）を示し、〔Ｖ〕はインゴット内での空孔型点欠陥が
支配的であって、空孔型点欠陥の凝集体が存在する領域
（（Ｖ／Ｇ） ₂以下）を示し、〔Ｐ〕は空孔型点欠陥の
凝集体及び格子間シリコン型点欠陥の凝集体の数がセコ
エッチング法の検出下限値以下であるパーフェクト領域
（（Ｖ／Ｇ）₁〜（Ｖ／Ｇ）₂）を示す。領域〔Ｐ〕に隣
接する領域〔Ｖ〕にはＯＳＦ核を形成する領域〔ＯＳ
Ｆ〕（（Ｖ／Ｇ）₂〜（Ｖ／Ｇ）₃）が存在する。

【０００５】したがって、シリコンウェーハに供される
インゴットの引上速度プロファイルは、インゴットがホ
ットゾーン内のシリコン融液から引き上げられるとき、
温度勾配に対する引上速度の比（Ｖ／Ｇ）が格子間シリ
コン型点欠陥の凝集体の発生を防止する第１臨界比
（（Ｖ／Ｇ）₁）以上であって、空孔型点欠陥の凝集体
をインゴットの中央にある空孔型点欠陥が支配的に存在
する領域内に制限する第２臨界比（（Ｖ／Ｇ）₂）以下
に維持されるように決められる。この引上速度のプロフ
ァイルは、実験的に基準インゴットを軸方向にスライス
することやシミュレーションによって上記ボロンコフ理
論に基づいて決定される。

【０００６】なお、ＣＯＰ等の点欠陥の凝集体が検出方
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。そのため、パーフェクト領域〔Ｐ〕は、鏡面加
工されたシリコン単結晶をセコエッチング法、すなわち
無攪拌セコ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
察した際に、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１×１
０^-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）とするとき、点
欠陥の凝集体の数が上記検出下限値以下である領域をい
う。

【０００７】一方、ＣＺ（チョクラルスキー）法で引上
成長されたシリコン単結晶を加工して作製されたシリコ
ンウェーハは、酸素不純物を多く含んでおり、この酸素
不純物は転位や欠陥等を生じさせる酸素析出物(BMD:Bul
k Micro Defect)となる。この酸素析出物がデバイスが
形成される表面にある場合、リーク電流増大や酸化膜耐
圧低下等の原因になって半導体デバイスの特性に大きな
影響を及ぼす。

【０００８】このため、シリコンウェーハ表面に対し、
高温で短時間の急速加熱・急冷の熱処理（ＲＴＡ：Rapi
d Thermal Annealing）を所定の雰囲気ガス中で施し、
内部に高濃度の熱平衡の原子空孔（Vacancy：以下、単
に空孔と称す）を形成し、急冷により凍結するととも
に、この後の熱処理で表面において空孔を外方拡散させ
ることによりＤＺ層（無欠陥層）を均一に形成する方法
が用いられている（例えば、国際公開公報 ＷＯ 98/386
75に記載の技術）。そして、上記ＤＺ層形成後に、上記
温度より低温で熱処理を施すことで、内部の欠陥層とし
て酸素析出核を形成・安定化してゲッタリング効果を有
するＢＭＤ層を形成する工程が採用されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記シ
リコンウェーハでは、以下のような課題が残されてい
る。パーフェクト領域〔Ｐ〕といっても、上述したよう
にセコエッチング法の検出下限値以下の領域であって、
検出下限値以下の点欠陥の凝集体が存在する場合があ
る。すなわち、上記パーフェクト領域〔Ｐ〕からなるイ
ンゴットから切り出されたウェーハであっても、Ｖ／Ｇ
比を臨界点に完全に一致させることは困難であり、無欠
陥結晶が得られる条件範囲が狭いため、上記セコエッチ
ングの手法で点欠陥の凝集体が検出されなくても、例え
ば、別の検出法によるＬＳＴＤ（レーサ゛・スキャタリンク゛・トモク゛ラフ
・テ゛フェクト）を検査すると、点欠陥の凝集体が検出される
場合があった。また、このようなパーフェクト領域のウ
ェーハは、面内に空孔領域と格子間Ｓｉ領域が混在し
て、その後の熱処理により空孔に酸素を析出させた場合
にゲッタリング能力の不均一性が生じていた。また、こ
れに対する対策としてＲＴＡ処理により空孔を注入した
ウェーハであっても、その後のデバイス製造工程中の熱
処理によって析出の形成に使われる空孔が消滅して、析
出させることができないこともあった。

【００１０】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、セコエッチング法では検出できない点欠陥の凝集
体をさらに低減することができるシリコンウェーハの製
造方法及びシリコンウェーハを提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明
のシリコンウェーハの製造方法は、シリコン単結晶イン
ゴット内での格子間シリコン型点欠陥が支配的に存在す
る領域を〔Ｉ〕とし、空孔型点欠陥が支配的に存在する
領域を〔Ｖ〕とし、格子間シリコン型点欠陥の凝集体及
び空孔型点欠陥の凝集体の数がセコエッチング法で検出
下限値以下であるパーフェクト領域を〔Ｐ〕とするとき
に、パーフェクト領域〔Ｐ〕からなるインゴットから切
り出されたシリコンウェーハを、雰囲気ガス中で熱処理
する熱処理工程を有し、前記雰囲気ガスを、不活性ガス
及び還元性ガスの少なくとも一方とし、前記熱処理の温
度を、１１００℃以上とすることを特徴とする。

【００１２】このシリコンウェーハの製造方法では、パ
ーフェクト領域〔Ｐ〕からなるインゴットから切り出さ
れたシリコンウェーハを、雰囲気ガス中で熱処理する熱
処理工程を有し、前記雰囲気ガスを、不活性ガス及び還
元性ガスの少なくとも一方とし、前記熱処理の温度を、
１１００℃以上とするので、ＣＯＰやＬＳＴＤ等の点欠
陥の凝集体が僅かに残存していても、後述するように、
これらの空洞欠陥を溶解・収縮させて消滅させることが
でき、点欠陥の凝集体が存在しないシリコンウェーハを
得ることができる。

【００１３】また、本発明のシリコンウェーハの製造方
法は、前記熱処理工程後に、窒化ガスを含む雰囲気ガス
中で前記シリコンウェーハを熱処理して内部に新たに空
孔を形成する空孔形成工程を有する技術が採用される。
すなわち、このシリコンウェーハの製造方法では、空孔
形成工程において、窒化ガスを含む雰囲気ガス中でシリ
コンウェーハを熱処理して内部に新たに空孔を形成する
ので、内部に形成された高濃度の空孔に酸素析出物を析
出させる熱処理を施せば、高いゲッタリング効果を有す
るシリコンウェーハを得ることができる。

【００１４】また、本発明のシリコンウェーハの製造方
法は、前記パーフェクト領域〔Ｐ〕からなるインゴット
から切り出されたシリコンウェーハが、予め窒化ガスを
含む雰囲気中で熱処理されて内部に新たに空孔が形成さ
れたシリコンウェーハである技術が採用される。すなわ
ち、このシリコンウェーハの製造方法では、予め窒化ガ
スを含む雰囲気中で熱処理されて内部に新たに空孔が形
成されたシリコンウェーハであるので、内部に形成され
た高濃度の空孔に酸素析出物を析出させる熱処理を施せ
ば、高いゲッタリング効果を有するシリコンウェーハを
得ることができる。

【００１５】さらに、本発明のシリコンウェーハの製造
方法は、前記熱処理の温度を１２８０℃以下とすると共
に、該温度までの昇温速度を１０℃／分以下とすること
が好ましい。すなわち、このシリコンウェーハの製造方
法では、熱処理の温度を１２８０℃以下とするので、高
温による酸素析出物の再溶解を防ぐことができると共
に、スリップの発生を抑制することができる。さらに、
熱処理温度までの昇温速度を１０℃／分以下とするの
で、酸素析出物の消滅を防いで析出物分布を維持するこ
とができる。また、析出核の安定化を図る効果もあり、
その後のデバイス製造工程中における熱処理で空孔が消
滅することによるゲッタリング能力の低下を防ぐことも
できる。

【００１６】また、本発明のシリコンウェーハの製造方
法は、前記空孔を形成するための熱処理よりも低い温度
で前記シリコンウェーハを熱処理して表層に無欠陥層を
形成すると共に内部の空孔に酸素を析出させる析出処理
工程を有する技術が採用される。すなわち、このシリコ
ンウェーハの製造方法では、析出処理工程において、空
孔を形成するための熱処理よりも低い温度でシリコンウ
ェーハを熱処理して表層に無欠陥層を形成すると共に内
部の空孔に酸素を析出させるので、デバイス形成に好適
なＤＺ層を表層に有する共に近接ゲッタリング効果を有
する高ＢＭＤ密度領域を内部に有する高機能シリコンウ
ェーハを作製することができる。

【００１７】本発明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格子間シリコン型点欠陥が支配的
に存在する領域を〔Ｉ〕とし、空孔型点欠陥が支配的に
存在する領域を〔Ｖ〕とし、格子間シリコン型点欠陥の
凝集体及び空孔型点欠陥の凝集体の数がセコエッチング
法で検出下限値以下のパーフェクト領域を〔Ｐ〕とする
ときに、パーフェクト領域〔Ｐ〕からなるインゴットか
ら切り出されたシリコンウェーハであって、上記本発明
のシリコンウェーハの製造方法により作製されたことを
特徴とする。すなわち、このシリコンウェーハでは、上
記本発明のシリコンウェーハの製造方法により作製され
ているので、ＬＳＴＤ等の点欠陥の凝集体が存在しない
非常に高品質なシリコンウェーハであり、デバイス作製
において高い歩留まりを得ることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るシリコンウェ
ーハの製造方法及びシリコンウェーハの第１実施形態
を、図１から図３を参照しながら説明する。

【００１９】図１は、シリコンウェーハＷを複数枚載置
可能なＳｉＣ又はシリコンのボート１を用いたバッチ式
の縦型熱処理炉を示すものである。この熱処理炉は、ボ
ート１を下方から内部に挿入可能な円筒状の石英反応管
２と、該石英反応管２の周囲を覆うように配置され石英
反応管２内のシリコンウェーハＷを加熱するヒータ３
と、石英反応管２内に接続されて水素ガス等の雰囲気ガ
スＧ１を供給するガス供給源４と、ボート１を支持する
と共に上下動させて石英反応管２に挿入及び石英反応管
２下方に抜き出すエレベータ機構５とを備えている。

【００２０】上記シリコンウェーハＷは、上述したシリ
コン単結晶インゴット内での格子間シリコン型点欠陥が
支配的に存在する領域を〔Ｉ〕とし、空孔型点欠陥が支
配的に存在する領域を〔Ｖ〕とし、格子間シリコン型点
欠陥の凝集体及び空孔型点欠陥の凝集体が存在しないパ
ーフェクト領域を〔Ｐ〕とするときに、パーフェクト領
域〔Ｐ〕からなるインゴットから切り出されたシリコン
ウェーハである。

【００２１】このシリコンウェーハＷを、上記熱処理炉
を用いて雰囲気ガスＧ１中で熱処理し、残存する点欠陥
の凝集体を消滅させる方法について、以下に説明する。

【００２２】まず、ボート１にシリコンウェーハＷを載
置し、これをエレベータ機構５により上昇させて石英反
応管２内に挿入し配置する。そして、ヒータ３により所
定の温度まで石英反応管２内を加熱するとともに、ガス
供給源４から不活性ガス及び還元性ガスの少なくとも一
方の雰囲気ガスＧ１を石英反応管２内に供給して還元性
雰囲気又は不活性ガス雰囲気とし、所定時間だけシリコ
ンウェーハＷを熱処理することにより行われる。

【００２３】この際、上記熱処理の温度を１１００℃以
上かつ１２８０℃以下に設定し、熱処理時間を例えば１
時間にし、また上記温度までの昇温速度を１０℃／分以
下とする。なお、本実施形態では、熱処理温度１２００
℃で昇温速度５℃／分に設定している。また、雰囲気ガ
スＧ１として還元性ガスである水素ガスを用いている。

【００２４】この熱処理により、上記パーフェクト領域
〔Ｐ〕のシリコンウェーハＷにＣＯＰやＬＳＴＤ等の点
欠陥の凝集体が僅かに残存していても、これらの空洞欠
陥を溶解・収縮させて消滅させることができ、点欠陥の
凝集体が存在しないシリコンウェーハを得ることができ
る。すなわち、残存している点欠陥の凝集体は空洞欠陥
であることから、上記水素ガス又はアルゴンガス中の熱
処理により、酸素の外方拡散が生じて表面の酸素濃度が
低下し、空洞の内壁酸化膜が除去されて空洞欠陥が溶解
する。さらに、溶解により活性化した空洞欠陥内に格子
間シリコンが入り込んで、凝集体が収縮し、消滅するた
めである。

【００２５】なお、１１００℃以上の上記熱処理とした
のは、少なくとも表面から５μｍの厚さ範囲内で５×１
０¹⁷ｃｍ^-3以下の酸素濃度が得られ、空洞欠陥を収縮さ
せることができるためである。また、不活性ガス及び還
元性ガスの少なくとも一方の雰囲気ガスＧ１としたの
は、酸素や窒素を含む雰囲気ガスでは、表面が酸化又は
窒化されてしまい酸素の外方拡散を妨げてしまうためで
ある。

【００２６】次に、上記熱処理を行ったシリコンウェー
ハＷを、さらに内部に空孔形成のための熱処理（ＲＴＡ
処理）を行う方法について、さらにこのウェーハＷの表
層にＤＺ層を形成すると共に内部にＢＭＤ層を形成する
熱処理を施す方法について、図２及び図３を参照して説
明する。

【００２７】図２は、枚葉式のＲＴＡ処理用熱処理炉を
示すものである。該熱処理炉は、図２に示すように、シ
リコンウェーハＷを載置可能な円環状のサセプタ１１
と、該サセプタ１１を内部に収納した反応室１２とを備
えている。なお、反応室１２の外部には、シリコンウェ
ーハＷを加熱するランプ（図示略）が配置されている。

【００２８】サセプタ１１は、シリコンカーバイト等で
形成されており、内側に段部１１ａが設けられ、該段部
１１ａ上にシリコンウェーハＷの周縁部を載置するよう
になっている。反応室１２には、シリコンウェーハＷの
表面に雰囲気ガスＧ２を供給する供給口１２ａ及び供給
された雰囲気ガスＧ２を排出する排出口１２ｂが設けら
れている。また、供給口１２ａは、雰囲気ガスＧ２の供
給源（図示略）に接続されている。

【００２９】雰囲気ガスＧ２は、窒化ガス、例えばＮ₂
（窒素）、ＮＨ₃、ＮＯ、Ｎ₂Ｏ、Ｎ₂Ｏ₂、ヒドラジン、
ジメチルヒドラジン等やこれらの混合ガス又はこれらの
窒化ガスとＡｒ（アルゴン）、Ｎ₂、Ｏ₂（酸素）、Ｈ₂
（水素）等との混合ガスである。なお、これらのガスの
組み合わせは、爆発や燃焼などの危険性がないように行
われる。また、本実施形態では、Ｎ₂よりも分解温度が
低く、熱処理温度を低く設定可能なＮＨ₃を主とした雰
囲気ガスＧ２を用いている。

【００３０】この熱処理炉により上記熱処理したシリコ
ンウェーハＷにＲＴＡ処理（急加熱及び急冷却の熱処
理）を施すには、サセプタ１１にシリコンウェーハＷを
載置した後、供給口１２ａから上記雰囲気ガスＧ２をシ
リコンウェーハＷの表面に供給した状態で、９００℃か
ら１２５０℃までの範囲の熱処理温度かつ６０ｓｅｃ以
下の熱処理時間で、短時間の急速加熱・急冷（例えば、
５０℃／秒の昇温又は降温）の熱処理を行う。なお、こ
の熱処理は、上記熱処理温度での熱処理時間が短時間
（１ｓｅｃ未満）であるスパイクアニールを含むもので
ある。

【００３１】この熱処理温度及び熱処理時間の範囲であ
れば、確実にスリップの発生を抑制すると共に、後述す
るその後の２段階熱処理により十分なＤＺ層及びＢＭＤ
密度を得ることができる。なお、本実施形態では、より
スリップの発生抑制に好適な条件、１１００℃から１１
８０℃までの熱処理温度かつ３０ｓｅｃ以下の熱処理時
間でＲＴＡ処理を行う。上記熱処理により、雰囲気ガス
中の窒化ガスがシリコンウェーハＷの表面を窒化、すな
わち窒化膜を形成して、図３の（ａ）に示すように、内
部に空孔（Vacancy）Ｖを十分に注入することができ
る。

【００３２】さらに、上記ＲＴＡ処理後に該熱処理より
低い温度で、空孔Ｖへの酸素析出を行うために熱処理
（例えば、８００℃４時間の熱処理）を熱処理炉等で施
すことにより、図３の（ｂ）に示すように、表層では、
空孔の外方拡散と酸化膜形成に伴う格子間Ｓｉの注入に
よる空孔と格子間Ｓｉによる対消滅によって表層にＤＺ
層ＤＺを形成すると共に、酸素析出核の安定を図り、さ
らに長時間の熱処理（例えば、１０００℃１６時間行う
熱処理）を施すことにより、析出物の成長を行い、内部
に高ＢＭＤ密度のＢＭＤ層ＢＭＤを形成する。なお、こ
の上記ＤＺ層形成又は酸素析出のための熱処理を特に行
わず、その後のデバイス作製工程に伴って行われる熱処
理で行っても構わない。

【００３３】このようにＲＴＡ熱処理後に、該熱処理よ
りも低い温度でシリコンウェーハＷを熱処理して表層に
ＤＺ層ＤＺを形成すると共に内部の空孔Ｖに酸素を析出
させＢＭＤ層ＢＭＤを形成するので、デバイス形成に好
適なＤＺ層ＤＺを表層に有すると共に近接ゲッタリング
効果を有する高ＢＭＤ密度のＢＭＤ層ＢＭＤを内部に有
する高機能シリコンウェーハを作製することができる。

【００３４】次に、本発明に係るシリコンウェーハの製
造方法及びシリコンウェーハの第２実施形態を説明す
る。

【００３５】第２実施形態と第１実施形態との異なる点
は、第１実施形態では、残存する点欠陥の凝集体を消滅
させる熱処理を行った後に、空孔形成のためのＲＴＡ処
理を行うのに対し、第２実施形態では、上記パーフェク
ト領域〔Ｐ〕からなるインゴットから切り出されたシリ
コンウェーハＷを空孔形成のための上記ＲＴＡ処理を行
った後に、残存する点欠陥の凝集体を消滅させる上記熱
処理を行う点である。

【００３６】すなわち、本実施形態では、パーフェクト
領域〔Ｐ〕からなるインゴットから切り出され予めＲＴ
Ａ処理により内部に空孔が新たに注入されたシリコンウ
ェーハＷに対して、残存する点欠陥の凝集体を消滅させ
る熱処理を行うので、酸素析出核形成の元である高濃度
の空孔を有すると共に、無欠陥な高品質シリコンウェー
ハを得ることができる。

【００３７】なお、本実施形態では、残存する点欠陥の
凝集体を消滅させる熱処理の温度を１２８０℃以下とす
ると共に、該温度までの昇温速度を１０℃／分以下とす
ることが好ましい。すなわち、熱処理の温度を１２８０
℃以下とすることにより、高温による酸素析出物の再溶
解を防ぐことができると共に、スリップの発生を抑制す
ることができる。さらに、熱処理温度までの昇温速度を
１０℃／分以下とすることにより、酸素析出物の消滅を
防いで析出物分布を維持することができる。なお、本実
施形態では、昇温速度を５℃／分に設定している。

【００３８】また、ＲＴＡ処理後に点欠陥の凝集体を消
滅させる上記熱処理は、酸素析出核の安定化を図る効果
もあり、デバイス製造工程中における熱処理で空孔が消
滅することを防ぐこともできる。したがって、第１実施
形態では、ＲＴＡ処理後に析出核安定化のための熱処理
を別途行うか、デバイス製造工程中の熱処理により、析
出核安定化を行うこととしているが、第２実施形態で
は、残存する点欠陥の凝集体を消滅させる熱処理によ
り、酸素析出核が安定化するため、析出核安定化の熱処
理工程を省略することが可能であると共に、後のデバイ
ス作製工程中の熱処理において空孔が消滅してしまうこ
とを防ぐことができる。

【００３９】また、本実施形態においても第１実施形態
と同様に、空孔を形成するための上記ＲＴＡ処理よりも
低い温度でシリコンウェーハＷを熱処理して表層に無欠
陥層ＤＺを形成すると共に、内部の空孔に酸素を析出さ
せれば、デバイス形成に好適なＤＺ層ＤＺを表層に有す
る共に、近接ゲッタリング効果を有する高ＢＭＤ密度領
域を内部に有する高機能シリコンウェーハを作製するこ
とができる。

【００４０】なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態
に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において種々の変更を加えることが可能である。

【００４１】例えば、上記各実施形態では、プラズマ化
した上記窒化ガスを雰囲気ガスとしてもよい。この場
合、上記窒化ガスがプラズマ化して活性化されているた
め、さらに表面の窒化及び空孔の注入が促進される。ま
た、雰囲気ガスが三種類以上の混合ガスである場合は、
そのうちの一種類以上がＮ₂やＮＨ₃等の窒化ガスであれ
ばよい。また、上記雰囲気ガスの圧力は、減圧、常圧又
は加圧のいずれの状態でもよい。

【００４２】また、上記各実施形態によりウェーハ表面
にＲＴＡ処理で形成される窒化膜、酸窒化膜（シリコン
酸化窒化膜）は、Ｓｉ₃Ｎ₄を代表とするＳｉ_xＮ_yであ
る。また、酸化膜を窒化した場合には、Ｓｉ₂Ｎ₂Ｏを代
表とするＳｉ₂Ｎ_xＯ_4-1.5xが形成される。すなわち、シ
リコン酸化窒化膜が形成される。このシリコン酸化窒化
膜は、自然酸化膜、ケミカル酸化膜又は熱酸化膜を昇華
させずに窒化させたものである。また、これらの窒化膜
は、さらに膜中に水素が含まれていても構わない。な
お、効率的に空孔の注入を行うためには、なるべく表面
に酸化膜が存在しない方が好ましい。

【００４３】

【実施例】次に、本発明に係る実施例により具体的に説
明する。上記パーフェクト領域〔Ｐ〕のシリコンウェー
ハＷを、上記第１実施形態及び上記第２実施形態に基づ
いて実際に点欠陥の凝集体を消滅させる上記熱処理を施
した場合について、点欠陥の凝集体の数を処理前後で測
定した。その結果、上記第１実施形態及び上記第２実施
形態に基づいて処理し作製したシリコンウェーハでは、
上記処理を施す前において点欠陥の凝集体がＬＳＴＤで
１０個／ｃｍ²だけ検出されていたのに対し、上記処理
後は点欠陥の凝集体が検出されず、完全に点欠陥の凝集
体が消滅していることがわかった。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、以下の効果を奏する。
本発明のシリコンウェーハの製造方法及びシリコンウェ
ーハによれば、パーフェクト領域〔Ｐ〕からなるインゴ
ットから切り出されたシリコンウェーハを、雰囲気ガス
中で熱処理する熱処理工程を有し、雰囲気ガスを、不活
性ガス及び還元性ガスの少なくとも一方とし、熱処理の
温度を、１１００℃以上とするので、ＣＯＰやＬＳＴＤ
等の点欠陥の凝集体が僅かに残存していても、これらの
空洞欠陥を溶解・収縮させて消滅させることができ、点
欠陥の凝集体が存在しないシリコンウェーハを得ること
ができる。また、このシリコンウェーハを熱処理して内
部に新たに空孔を形成する、若しくは上記熱処理前に予
め熱処理して内部に空孔を形成すれば、酸素析出核形成
の元になる高濃度の空孔を有し、この空孔に、酸素析出
物を析出させる熱処理により高いゲッタリング効果を有
するシリコンウェーハを得ることができる。

【００４５】また、本発明のシリコンウェーハの製造方
法及びシリコンウェーハによれば、空孔を形成するため
の熱処理よりも低い温度でシリコンウェーハを熱処理し
て表層に無欠陥層を形成すると共に内部の空孔に酸素を
析出させるので、デバイス形成に好適なＤＺ層を表層に
有する共に近接ゲッタリング効果を有する高ＢＭＤ密度
領域を内部に有する高機能シリコンウェーハを作製する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るシリコンウェーハの製造方法及
びシリコンウェーハの第１実施形態におけるバッチ式の
熱処理炉を示す概略的な全体断面図である。

【図２】 本発明に係るシリコンウェーハの製造方法及
びシリコンウェーハの第１実施形態における枚葉式の熱
処理炉を示す概略的な全体断面図である。

【図３】 本発明に係るシリコンウェーハの製造方法及
びシリコンウェーハの第１実施形態におけるＲＴＡ処理
後及びその後の酸素析出のための熱処理後のウェーハを
示す拡大断面図である。

【図４】 ボロンコフ理論に基づいた、Ｖ／Ｇ比が臨界
点以上では空孔豊富インゴットが形成され、Ｖ／Ｇ比が
臨界点以下では格子間シリコン豊富インゴットが形成さ
れ、パーフェクト領域が第１臨界比（（Ｖ／Ｇ）₁）以
上第２臨界比（（Ｖ／Ｇ）₂）以下であることを示す図
である。

【符号の説明】

１、１１ サセプタ ２ 石英反応管（反応室） １２ 反応室 ＢＭＤ ＢＭＤ層 ＤＺ ＤＺ層（無欠陥層） Ｇ１、Ｇ２ 雰囲気ガス Ｖ 空孔(Vacancy) Ｗ シリコンウェーハ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリコン単結晶インゴット内での格子間
   シリコン型点欠陥が支配的に存在する領域を〔Ｉ〕と
   し、空孔型点欠陥が支配的に存在する領域を〔Ｖ〕と
   し、格子間シリコン型点欠陥の凝集体及び空孔型点欠陥
   の凝集体の数がセコエッチング法で検出下限値以下であ
   るパーフェクト領域を〔Ｐ〕とするときに、パーフェク
   ト領域〔Ｐ〕からなるインゴットから切り出されたシリ
   コンウェーハを、雰囲気ガス中で熱処理する熱処理工程
   を有し、 前記雰囲気ガスを、不活性ガス及び還元性ガスの少なく
   とも一方とし、 前記熱処理の温度を、１１００℃以上とすることを特徴
   とするシリコンウェーハの製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のシリコンウェーハの製
   造方法において、 前記熱処理工程後に、窒化ガスを含む雰囲気ガス中で前
   記シリコンウェーハを熱処理して内部に新たに空孔を形
   成する空孔形成工程を有することを特徴とするシリコン
   ウェーハの製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のシリコンウェーハの製
   造方法において、 前記パーフェクト領域〔Ｐ〕からなるインゴットから切
   り出されたシリコンウェーハは、予め窒化ガスを含む雰
   囲気中で熱処理されて内部に新たに空孔が形成されたシ
   リコンウェーハであることを特徴とするシリコンウェー
   ハの製造方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のシリコンウェーハの製
   造方法において、 前記熱処理の温度を１２８０℃以下とすると共に、該温
   度までの昇温速度を１０℃／分以下とすることを特徴と
   するシリコンウェーハの製造方法。
5. 【請求項５】 請求項２から４のいずれかに記載のシリ
   コンウェーハの製造方法において、 前記空孔を形成するための熱処理よりも低い温度で前記
   シリコンウェーハを熱処理して表層に無欠陥層を形成す
   ると共に内部の空孔に酸素を析出させる析出処理工程を
   有することを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。
6. 【請求項６】 シリコン単結晶インゴット内での格子間
   シリコン型点欠陥が支配的に存在する領域を〔Ｉ〕と
   し、空孔型点欠陥が支配的に存在する領域を〔Ｖ〕と
   し、格子間シリコン型点欠陥の凝集体及び空孔型点欠陥
   の凝集体の数がセコエッチング法で検出下限値以下のパ
   ーフェクト領域を〔Ｐ〕とするときに、パーフェクト領
   域〔Ｐ〕からなるインゴットから切り出されたシリコン
   ウェーハであって、 請求項１から５のいずれかに記載のシリコンウェーハの
   製造方法により作製されたことを特徴とするシリコンウ
   ェーハ。