JP3460551B2 - 結晶欠陥の少ないシリコン単結晶ウエーハ及びその製造方法 - Google Patents
結晶欠陥の少ないシリコン単結晶ウエーハ及びその製造方法Info
- Publication number
- JP3460551B2 JP3460551B2 JP32542897A JP32542897A JP3460551B2 JP 3460551 B2 JP3460551 B2 JP 3460551B2 JP 32542897 A JP32542897 A JP 32542897A JP 32542897 A JP32542897 A JP 32542897A JP 3460551 B2 JP3460551 B2 JP 3460551B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crystal
- wafer
- region
- single crystal
- pulling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- 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
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/02—Elements
- C30B29/06—Silicon
-
- 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
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/20—Controlling or regulating
- C30B15/203—Controlling or regulating the relationship of pull rate (v) to axial thermal gradient (G)
-
- 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
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/20—Controlling or regulating
- C30B15/206—Controlling or regulating the thermal history of growing the ingot
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、結晶欠陥が少ない
シリコン単結晶ウエーハ及びその製造方法に関するもの
である。
シリコン単結晶ウエ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】近年は、半導体回路の高集積化に伴う素
子の微細化に伴い、その基板となるチョクラルスキー法
（以下、ＣＺ法と略記する）で作製されたシリコン単結
晶に対する品質要求が高まってきている。特に、ＦＰ
Ｄ、ＬＳＴＤ、ＣＯＰ等のグローンイン（Ｇｒｏｗｎ−
ｉｎ）欠陥と呼ばれる酸化膜耐圧特性やデバイスの特性
を悪化させる、単結晶成長起因の欠陥が存在しその密度
とサイズの低減が重要視されている。
子の微細化に伴い、その基板となるチョクラルスキー法
（以下、ＣＺ法と略記する）で作製されたシリコン単結
晶に対する品質要求が高まってきている。特に、ＦＰ
Ｄ、ＬＳＴＤ、ＣＯＰ等のグローンイン（Ｇｒｏｗｎ−
ｉｎ）欠陥と呼ばれる酸化膜耐圧特性やデバイスの特性
を悪化させる、単結晶成長起因の欠陥が存在しその密度
とサイズの低減が重要視されている。
【０００３】これらの欠陥を説明するに当たって、先
ず、シリコン単結晶に取り込まれるベイカンシイ（Ｖａ
ｃａｎｃｙ、以下Ｖと略記することがある）と呼ばれる
空孔型の点欠陥と、インタースティシアル−シリコン
（Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ−Ｓｉ、以下Ｉと略記する
ことがある）と呼ばれる格子間型シリコン点欠陥のそれ
ぞれの取り込まれる濃度を決定する因子について、一般
的に知られていることを説明する。
ず、シリコン単結晶に取り込まれるベイカンシイ（Ｖａ
ｃａｎｃｙ、以下Ｖと略記することがある）と呼ばれる
空孔型の点欠陥と、インタースティシアル−シリコン
（Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ−Ｓｉ、以下Ｉと略記する
ことがある）と呼ばれる格子間型シリコン点欠陥のそれ
ぞれの取り込まれる濃度を決定する因子について、一般
的に知られていることを説明する。
【０００４】シリコン単結晶において、Ｖ領域とは、Ｖ
ａｃａｎｃｙ、つまりシリコン原子の不足から発生する
凹部、穴のようなものが多い領域であり、Ｉ領域とは、
シリコン原子が余分に存在することにより発生する転位
や余分なシリコン原子の塊が多い領域のことであり、そ
してＶ領域とＩ領域の間には、原子の不足や余分が無い
（少ない）ニュートラル（Ｎｅｕｔｒａｌ、以下Ｎと略
記することがある）領域が存在していることになる。そ
して、前記グローンイン欠陥（ＦＰＤ、ＬＳＴＤ、ＣＯ
Ｐ等）というのは、あくまでもＶやＩが過飽和な状態の
時に発生するものであり、多少の原子の偏りがあって
も、飽和以下であれば、欠陥としては存在しないことが
判ってきた。
ａｃａｎｃｙ、つまりシリコン原子の不足から発生する
凹部、穴のようなものが多い領域であり、Ｉ領域とは、
シリコン原子が余分に存在することにより発生する転位
や余分なシリコン原子の塊が多い領域のことであり、そ
してＶ領域とＩ領域の間には、原子の不足や余分が無い
（少ない）ニュートラル（Ｎｅｕｔｒａｌ、以下Ｎと略
記することがある）領域が存在していることになる。そ
して、前記グローンイン欠陥（ＦＰＤ、ＬＳＴＤ、ＣＯ
Ｐ等）というのは、あくまでもＶやＩが過飽和な状態の
時に発生するものであり、多少の原子の偏りがあって
も、飽和以下であれば、欠陥としては存在しないことが
判ってきた。
【０００５】この両点欠陥の濃度は、ＣＺ法における結
晶の引上げ速度（成長速度）と結晶中の固液界面近傍の
温度勾配Ｇとの関係から決まり、Ｖ領域とＩ領域との境
界近辺にはＯＳＦ（酸化誘起積層欠陥、Ｏｘｉｄａｔｉ
ｏｎ Ｉｎｄｕｓｅｄ Ｓｔａｃｋｉｎｇ Ｆａｕｌ
ｔ）と呼ばれるリング状の欠陥の存在が確認されてい
る。
晶の引上げ速度（成長速度）と結晶中の固液界面近傍の
温度勾配Ｇとの関係から決まり、Ｖ領域とＩ領域との境
界近辺にはＯＳＦ（酸化誘起積層欠陥、Ｏｘｉｄａｔｉ
ｏｎ Ｉｎｄｕｓｅｄ Ｓｔａｃｋｉｎｇ Ｆａｕｌ
ｔ）と呼ばれるリング状の欠陥の存在が確認されてい
る。
【０００６】これら結晶成長起因の欠陥を分類すると、
成長速度が０．６ｍｍ／ｍｉｎ前後以上と比較的高速の
場合には、空孔タイプの点欠陥が集合したボイド起因と
されているＦＰＤ、ＬＳＴＤ、ＣＯＰ等のグローンイン
欠陥が結晶径方向全域に高密度に存在し、これら欠陥が
存在する領域はＶ−リッチ領域と呼ばれている（図４
（ａ）参照）。 また、成長速度が０．６ｍｍ／ｍｉｎ
以下の場合は、成長速度の低下に伴い、上記したＯＳＦ
リングが結晶の周辺から発生し、このリングの外側に転
位ループ起因と考えられているＬ／Ｄ（Ｌａｒｇｅ Ｄ
ｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ：格子間転位ループの略号、ＬＳ
ＥＰＤ、ＬＦＰＤ等）の欠陥が低密度に存在し、これら
欠陥が存在する領域はＩ−リッチ領域と呼ばれている
（図４（ｂ）参照）。さらに、成長速度を０．４ｍｍ／
ｍｉｎ前後と低速にすると、ＯＳＦリングがウエーハの
中心に凝集して消滅し、全面がＩ−リッチ領域となる
（図４（ｃ））。
成長速度が０．６ｍｍ／ｍｉｎ前後以上と比較的高速の
場合には、空孔タイプの点欠陥が集合したボイド起因と
されているＦＰＤ、ＬＳＴＤ、ＣＯＰ等のグローンイン
欠陥が結晶径方向全域に高密度に存在し、これら欠陥が
存在する領域はＶ−リッチ領域と呼ばれている（図４
（ａ）参照）。 また、成長速度が０．６ｍｍ／ｍｉｎ
以下の場合は、成長速度の低下に伴い、上記したＯＳＦ
リングが結晶の周辺から発生し、このリングの外側に転
位ループ起因と考えられているＬ／Ｄ（Ｌａｒｇｅ Ｄ
ｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ：格子間転位ループの略号、ＬＳ
ＥＰＤ、ＬＦＰＤ等）の欠陥が低密度に存在し、これら
欠陥が存在する領域はＩ−リッチ領域と呼ばれている
（図４（ｂ）参照）。さらに、成長速度を０．４ｍｍ／
ｍｉｎ前後と低速にすると、ＯＳＦリングがウエーハの
中心に凝集して消滅し、全面がＩ−リッチ領域となる
（図４（ｃ））。
【０００７】また、最近Ｖ−リッチ領域とＩ−リッチ領
域の中間でＯＳＦリングの外側に、Ｎ領域と呼ばれる、
空孔起因のＦＰＤ、ＬＳＴＤ、ＣＯＰも、転位ループ起
因のＬＳＥＰＤ、ＬＦＰＤも存在しない領域の存在が発
見されている（特開平８−３３０３１６号参照）。この
領域はＯＳＦリングの外側にあり、そして、酸素析出熱
処理を施し、Ｘ−ｒａｙ観察等で析出のコントラストを
確認した場合に、酸素析出がほとんどなく、かつ、ＬＳ
ＥＰＤ、ＬＦＰＤが形成されるほどリッチではないＩ−
リッチ領域側であると報告している（図３（ａ）参
照）。そして、従来のＣＺ引上げ機ではウエーハの極一
部にしか存在しないＮ領域を、引上げ機の炉内温度分布
を改良し、引上げ速度を調節して、Ｆ／Ｇ値（単結晶引
上げ速度をＦ［ｍｍ／ｍｉｎ］とし、シリコンの融点か
ら１３００℃の間の引上げ軸方向の結晶内温度勾配の平
均値をＧ［℃／ｍｍ］とするとき、Ｆ／Ｇで表わされる
比）を０．２０〜０．２２ｍｍ2 ／℃・ｍｉｎとしてウ
エーハ全面及び結晶全長に対して制御すれば、Ｎ領域を
ウエーハ全面に広げることが可能であると提案している
（図３（ｂ）参照）。
域の中間でＯＳＦリングの外側に、Ｎ領域と呼ばれる、
空孔起因のＦＰＤ、ＬＳＴＤ、ＣＯＰも、転位ループ起
因のＬＳＥＰＤ、ＬＦＰＤも存在しない領域の存在が発
見されている（特開平８−３３０３１６号参照）。この
領域はＯＳＦリングの外側にあり、そして、酸素析出熱
処理を施し、Ｘ−ｒａｙ観察等で析出のコントラストを
確認した場合に、酸素析出がほとんどなく、かつ、ＬＳ
ＥＰＤ、ＬＦＰＤが形成されるほどリッチではないＩ−
リッチ領域側であると報告している（図３（ａ）参
照）。そして、従来のＣＺ引上げ機ではウエーハの極一
部にしか存在しないＮ領域を、引上げ機の炉内温度分布
を改良し、引上げ速度を調節して、Ｆ／Ｇ値（単結晶引
上げ速度をＦ［ｍｍ／ｍｉｎ］とし、シリコンの融点か
ら１３００℃の間の引上げ軸方向の結晶内温度勾配の平
均値をＧ［℃／ｍｍ］とするとき、Ｆ／Ｇで表わされる
比）を０．２０〜０．２２ｍｍ2 ／℃・ｍｉｎとしてウ
エーハ全面及び結晶全長に対して制御すれば、Ｎ領域を
ウエーハ全面に広げることが可能であると提案している
（図３（ｂ）参照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな極低欠陥領域を結晶全体に広げて製造しようとする
と、この領域がＩ−リッチ領域側のＮ領域のみに限定さ
れるため、製造条件の上で制御範囲が極めて狭く、実験
機ならともかく生産機では精密制御が難しく、生産性に
難点があって実用的でない。さらに、この発明に開示さ
れていた欠陥分布図は、本発明者らが実験・調査して求
めたデータや、データを基にした作成した欠陥分布図
（図１参照）とは大幅に異なることが判明した。
うな極低欠陥領域を結晶全体に広げて製造しようとする
と、この領域がＩ−リッチ領域側のＮ領域のみに限定さ
れるため、製造条件の上で制御範囲が極めて狭く、実験
機ならともかく生産機では精密制御が難しく、生産性に
難点があって実用的でない。さらに、この発明に開示さ
れていた欠陥分布図は、本発明者らが実験・調査して求
めたデータや、データを基にした作成した欠陥分布図
（図１参照）とは大幅に異なることが判明した。
【０００９】本発明は、このような問題点に鑑みなされ
たもので、制御幅が広く、制御し易い製造条件の下で、
Ｖ−リッチ領域およびＩ−リッチ領域のいずれも存在し
ない、結晶全面に亙って極低欠陥密度であるＣＺ法によ
るシリコン単結晶ウエーハを、高生産性を維持しながら
得ることを目的とする。
たもので、制御幅が広く、制御し易い製造条件の下で、
Ｖ−リッチ領域およびＩ−リッチ領域のいずれも存在し
ない、結晶全面に亙って極低欠陥密度であるＣＺ法によ
るシリコン単結晶ウエーハを、高生産性を維持しながら
得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために為されたもので、本発明に記載した発明
は、ＣＺ法により育成されたシリコン単結晶ウエーハに
おいて、熱酸化処理をした際にリング状に発生するＯＳ
ＦリングあるいはＯＳＦリングの核が存在し、かつ、Ｆ
ＰＤ及びＬ／Ｄがウエーハ全面内に存在しないことを特
徴とするシリコン単結晶ウエーハである。
成するために為されたもので、本発明に記載した発明
は、ＣＺ法により育成されたシリコン単結晶ウエーハに
おいて、熱酸化処理をした際にリング状に発生するＯＳ
ＦリングあるいはＯＳＦリングの核が存在し、かつ、Ｆ
ＰＤ及びＬ／Ｄがウエーハ全面内に存在しないことを特
徴とするシリコン単結晶ウエーハである。
【００１１】そして、このようなシリコン単結晶ウエー
ハの製造方法としては、本発明に記載したように、チョ
クラルスキー法によってシリコン単結晶を育成する際
に、引上げ速度をＦ［ｍｍ／ｍｉｎ］とし、シリコンの
融点から１４００℃の間の引上げ軸方向の結晶内温度勾
配の平均値をＧ［℃／ｍｍ］で表した時、結晶中心から
結晶周辺までの距離Ｄ［ｍｍ］を横軸とし、Ｆ／Ｇ［ｍ
ｍ２ ／℃・ｍｉｎ］の値を縦軸として欠陥分布を示し
た欠陥分布図において、Ｖ−リッチ領域とＮ−領域の境
界線ならびにＮ−領域とＩ−リッチ領域の境界線で囲繞
された領域内で結晶を引上げ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である。
ハの製造方法としては、本発明に記載したように、チョ
クラルスキー法によってシリコン単結晶を育成する際
に、引上げ速度をＦ［ｍｍ／ｍｉｎ］とし、シリコンの
融点から１４００℃の間の引上げ軸方向の結晶内温度勾
配の平均値をＧ［℃／ｍｍ］で表した時、結晶中心から
結晶周辺までの距離Ｄ［ｍｍ］を横軸とし、Ｆ／Ｇ［ｍ
ｍ２ ／℃・ｍｉｎ］の値を縦軸として欠陥分布を示し
た欠陥分布図において、Ｖ−リッチ領域とＮ−領域の境
界線ならびにＮ−領域とＩ−リッチ領域の境界線で囲繞
された領域内で結晶を引上げ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である。
【００１２】このように、実験・調査の結果を解析して
求めた図１の欠陥分布図を基に、Ｖ−リッチ領域とＮ−
領域の境界線ならびにＮ−領域とＩ−リッチ領域の境界
線で囲繞された領域内に収まるように、結晶の引上げ速
度Ｆとシリコンの融点から１４００℃の間の引上げ軸方
向の結晶内温度勾配の平均値Ｇを制御して結晶を引上げ
れば、前記に記載した、熱酸化処理をした際にリング状
に発生するＯＳＦリングあるいはＯＳＦリングの核が存
在し、かつ、ＦＰＤ及びＬ／Ｄがウエーハ全面内に存在
しないシリコン単結晶ウエーハを作製することができ
る。
求めた図１の欠陥分布図を基に、Ｖ−リッチ領域とＮ−
領域の境界線ならびにＮ−領域とＩ−リッチ領域の境界
線で囲繞された領域内に収まるように、結晶の引上げ速
度Ｆとシリコンの融点から１４００℃の間の引上げ軸方
向の結晶内温度勾配の平均値Ｇを制御して結晶を引上げ
れば、前記に記載した、熱酸化処理をした際にリング状
に発生するＯＳＦリングあるいはＯＳＦリングの核が存
在し、かつ、ＦＰＤ及びＬ／Ｄがウエーハ全面内に存在
しないシリコン単結晶ウエーハを作製することができ
る。
【００１３】さらに、具体的には、 前記Ｆ／Ｇの値を
結晶中心で、０．１１２〜０．１４２ｍｍ２ ／℃・ｍ
ｉｎとして結晶を引上げることとした。
結晶中心で、０．１１２〜０．１４２ｍｍ２ ／℃・ｍ
ｉｎとして結晶を引上げることとした。
【００１４】このように、Ｆ／Ｇの値を結晶中心で、
０．１１２〜０．１４２ｍｍ2 ／℃・ｍｉｎに制御する
ことによって、図１に見られるように、熱酸化処理時に
ＯＳＦリングを発生し得る領域を含んだままではある
が、ＯＳＦリング内外のＮ領域を最大限拡大するように
して引上げるので、引上げ速度と結晶内温度勾配との制
御範囲が広くなり生産機においても製造条件設定が容易
になり、Ｎ領域の多いウエーハを簡単に作製することが
できる。
０．１１２〜０．１４２ｍｍ2 ／℃・ｍｉｎに制御する
ことによって、図１に見られるように、熱酸化処理時に
ＯＳＦリングを発生し得る領域を含んだままではある
が、ＯＳＦリング内外のＮ領域を最大限拡大するように
して引上げるので、引上げ速度と結晶内温度勾配との制
御範囲が広くなり生産機においても製造条件設定が容易
になり、Ｎ領域の多いウエーハを簡単に作製することが
できる。
【００１５】このように、本発明に記載の製造方法によ
って得られたシリコン単結晶ウエーハは、該ウエーハを
熱酸化処理をした際に、リング状にＯＳＦリングは発生
し、あるいはＯＳＦリングの核は潜在しているが、ＦＰ
Ｄ及びＬ／Ｄ（ＬＳＥＰＤ、ＬＦＰＤ）は、ウエーハ全
面内に存在しないというウエーハで、図２（ｂ）に示し
たように、いわゆるウエーハ全面にＶ−リッチ領域とＩ
−リッチ領域は存在せず、中性なＮ領域の面積が非常に
大きなものである。このようなＮ領域の大きい本発明の
シリコンウエーハには、ＯＳＦリングの核は潜在してお
り、該ウエーハを熱酸化処理した際にはリング状にＯＳ
Ｆが発生し得るＯＳＦリングの内側にもＮ領域が存在す
ることを利用して、前記ＯＳＦリング外側のＮ領域とＯ
ＳＦリング内側のＮ領域を最大限に拡大した新規な欠陥
構造を持ったウエーハである。
って得られたシリコン単結晶ウエーハは、該ウエーハを
熱酸化処理をした際に、リング状にＯＳＦリングは発生
し、あるいはＯＳＦリングの核は潜在しているが、ＦＰ
Ｄ及びＬ／Ｄ（ＬＳＥＰＤ、ＬＦＰＤ）は、ウエーハ全
面内に存在しないというウエーハで、図２（ｂ）に示し
たように、いわゆるウエーハ全面にＶ−リッチ領域とＩ
−リッチ領域は存在せず、中性なＮ領域の面積が非常に
大きなものである。このようなＮ領域の大きい本発明の
シリコンウエーハには、ＯＳＦリングの核は潜在してお
り、該ウエーハを熱酸化処理した際にはリング状にＯＳ
Ｆが発生し得るＯＳＦリングの内側にもＮ領域が存在す
ることを利用して、前記ＯＳＦリング外側のＮ領域とＯ
ＳＦリング内側のＮ領域を最大限に拡大した新規な欠陥
構造を持ったウエーハである。
【００１６】そして、本発明に記載した発明は、ＣＺ法
により育成されたシリコン単結晶ウエーハにおいて、ウ
エーハ全面の酸素濃度が２４ｐｐｍａ（ＡＳＴＭ’７９
値）未満であり、酸素析出熱処理によりＯＳＦリングの
潜在核は存在するが、ＯＳＦ熱酸化処理をした際にはＯ
ＳＦリングは発生せず、かつ、ＦＰＤ及びＬ／Ｄがウエ
ーハ全面内に存在しないことを特徴とするシリコン単結
晶ウエーハである。そして、このようなシリコン単結晶
ウエーハの製造方法としては、前記に記載した製造方法
に加えて、前記結晶中の１０５０℃から８５０℃までの
温度域を通過する時間が１４０分以下となるように制御
するようにした。
により育成されたシリコン単結晶ウエーハにおいて、ウ
エーハ全面の酸素濃度が２４ｐｐｍａ（ＡＳＴＭ’７９
値）未満であり、酸素析出熱処理によりＯＳＦリングの
潜在核は存在するが、ＯＳＦ熱酸化処理をした際にはＯ
ＳＦリングは発生せず、かつ、ＦＰＤ及びＬ／Ｄがウエ
ーハ全面内に存在しないことを特徴とするシリコン単結
晶ウエーハである。そして、このようなシリコン単結晶
ウエーハの製造方法としては、前記に記載した製造方法
に加えて、前記結晶中の１０５０℃から８５０℃までの
温度域を通過する時間が１４０分以下となるように制御
するようにした。
【００１７】このように、成長結晶内の酸素濃度を２４
ｐｐｍａ未満に抑え、あるいは成長結晶中の１０５０℃
から８５０℃までの温度域を通過する時間を１４０分以
下となるように熱履歴を制御すれば、ＯＳＦ核の成長を
阻害することができ、実質上、ＯＳＦリングあるいはＯ
ＳＦリングの潜在核がウエーハ内に存在してもデバイス
に影響を与えることはないので、結局該ウエーハをＯＳ
Ｆ熱酸化処理をした際に、ＯＳＦリングの核は潜在して
いるが、ＯＳＦリングを発生することはなく、ＦＰＤ及
びＬ／Ｄ（ＬＳＥＰＤ、ＬＦＰＤ）もウエーハ全面内に
存在しないという、いわゆるウエーハ全面がＶ−リッチ
領域、Ｉ−リッチ領域も、害を及ぼすようなＯＳＦリン
グも存在しない全面使用可能な結晶全面に亙って極低欠
陥密度なウエーハを得ることができる。しかもこの場
合、Ｆ／Ｇの制御も広い制御範囲とすることが可能であ
り、ウエーハを実用上容易に作製することができる。
ｐｐｍａ未満に抑え、あるいは成長結晶中の１０５０℃
から８５０℃までの温度域を通過する時間を１４０分以
下となるように熱履歴を制御すれば、ＯＳＦ核の成長を
阻害することができ、実質上、ＯＳＦリングあるいはＯ
ＳＦリングの潜在核がウエーハ内に存在してもデバイス
に影響を与えることはないので、結局該ウエーハをＯＳ
Ｆ熱酸化処理をした際に、ＯＳＦリングの核は潜在して
いるが、ＯＳＦリングを発生することはなく、ＦＰＤ及
びＬ／Ｄ（ＬＳＥＰＤ、ＬＦＰＤ）もウエーハ全面内に
存在しないという、いわゆるウエーハ全面がＶ−リッチ
領域、Ｉ−リッチ領域も、害を及ぼすようなＯＳＦリン
グも存在しない全面使用可能な結晶全面に亙って極低欠
陥密度なウエーハを得ることができる。しかもこの場
合、Ｆ／Ｇの制御も広い制御範囲とすることが可能であ
り、ウエーハを実用上容易に作製することができる。
【００１８】以下、本発明につき詳細に説明するが、本
発明はこれらに限定されるものではない。説明に先立ち
各用語につき予め解説しておく。 １）ＦＰＤ（Ｆｌｏｗ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｄｅｆｅｃ
ｔ）とは、成長後のシリコン単結晶棒からウェーハを切
り出し、表面の歪み層を弗酸と硝酸の混合液でエッチン
グして取り除いた後、Ｋ2 Ｃｒ2 Ｏ7 と弗酸と水の混合
液で表面をエッチング（Ｓｅｃｃｏエッチング）するこ
とによりピットおよびさざ波模様が生じる。このさざ波
模様をＦＰＤと称し、ウェーハ面内のＦＰＤ密度が高い
ほど酸化膜耐圧の不良が増える（特開平４−１９２３４
５号公報参照）。
発明はこれらに限定されるものではない。説明に先立ち
各用語につき予め解説しておく。 １）ＦＰＤ（Ｆｌｏｗ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｄｅｆｅｃ
ｔ）とは、成長後のシリコン単結晶棒からウェーハを切
り出し、表面の歪み層を弗酸と硝酸の混合液でエッチン
グして取り除いた後、Ｋ2 Ｃｒ2 Ｏ7 と弗酸と水の混合
液で表面をエッチング（Ｓｅｃｃｏエッチング）するこ
とによりピットおよびさざ波模様が生じる。このさざ波
模様をＦＰＤと称し、ウェーハ面内のＦＰＤ密度が高い
ほど酸化膜耐圧の不良が増える（特開平４−１９２３４
５号公報参照）。
【００１９】２）ＳＥＰＤ（Ｓｅｃｃｏ Ｅｔｃｈ Ｐ
ｉｔ Ｄｅｆｅｃｔ）とは、ＦＰＤと同一のＳｅｃｃｏ
エッチングを施した時に、流れ模様（ｆｌｏｗ ｐａｔ
ｔｅｒｎ）を伴うものをＦＰＤと呼び、流れ模様を伴わ
ないものをＳＥＰＤと呼ぶ。この中で１０μｍ以上の大
きいＳＥＰＤ（ＬＳＥＰＤ）は転位クラスターに起因す
ると考えられ、デバイスに転位クラスターが存在する場
合、この転位を通じて電流がリークし、Ｐ−Ｎジャンク
ションとしての機能を果たさなくなる。
ｉｔ Ｄｅｆｅｃｔ）とは、ＦＰＤと同一のＳｅｃｃｏ
エッチングを施した時に、流れ模様（ｆｌｏｗ ｐａｔ
ｔｅｒｎ）を伴うものをＦＰＤと呼び、流れ模様を伴わ
ないものをＳＥＰＤと呼ぶ。この中で１０μｍ以上の大
きいＳＥＰＤ（ＬＳＥＰＤ）は転位クラスターに起因す
ると考えられ、デバイスに転位クラスターが存在する場
合、この転位を通じて電流がリークし、Ｐ−Ｎジャンク
ションとしての機能を果たさなくなる。
【００２０】３）ＬＳＴＤ（Ｌａｓｅｒ Ｓｃａｔｔｅ
ｒｉｎｇ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ Ｄｅｆｅｃｔ）と
は、成長後のシリコン単結晶棒からウエーハを切り出
し、表面の歪み層を弗酸と硝酸の混合液でエッチングし
て取り除いた後、ウエーハを劈開する。この劈開面より
赤外光を入射し、ウエーハ表面から出た光を検出するこ
とでウエーハ内に存在する欠陥による散乱光を検出する
ことができる。ここで観察される散乱体については学会
等ですでに報告があり、酸素析出物とみなされている
（Ｊ．Ｊ．Ａ．Ｐ． Ｖｏｌ．３２，Ｐ３６７９，１９
９３参照）。また、最近の研究では、八面体のボイド
（穴）であるという結果も報告されている。
ｒｉｎｇ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ Ｄｅｆｅｃｔ）と
は、成長後のシリコン単結晶棒からウエーハを切り出
し、表面の歪み層を弗酸と硝酸の混合液でエッチングし
て取り除いた後、ウエーハを劈開する。この劈開面より
赤外光を入射し、ウエーハ表面から出た光を検出するこ
とでウエーハ内に存在する欠陥による散乱光を検出する
ことができる。ここで観察される散乱体については学会
等ですでに報告があり、酸素析出物とみなされている
（Ｊ．Ｊ．Ａ．Ｐ． Ｖｏｌ．３２，Ｐ３６７９，１９
９３参照）。また、最近の研究では、八面体のボイド
（穴）であるという結果も報告されている。
【００２１】４）ＣＯＰ（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｒｉｇｉ
ｎａｔｅｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅ）とは、ウエーハの中心
部の酸化膜耐圧を劣化させる原因となる欠陥で、Ｓｅｃ
ｃｏエッチではＦＰＤになる欠陥が、ＳＣ−１洗浄（Ｎ
Ｈ4 ＯＨ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ＝１：１：１０の混合液に
よる洗浄）では選択エッチング液として働き、ＣＯＰに
なる。このピットの直径は１μｍ以下で光散乱法で調べ
る。
ｎａｔｅｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅ）とは、ウエーハの中心
部の酸化膜耐圧を劣化させる原因となる欠陥で、Ｓｅｃ
ｃｏエッチではＦＰＤになる欠陥が、ＳＣ−１洗浄（Ｎ
Ｈ4 ＯＨ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ＝１：１：１０の混合液に
よる洗浄）では選択エッチング液として働き、ＣＯＰに
なる。このピットの直径は１μｍ以下で光散乱法で調べ
る。
【００２２】５）Ｌ／Ｄ（Ｌａｒｇｅ Ｄｉｓｌｏｃａ
ｔｉｏｎ：格子間転位ループの略号）には、ＬＳＥＰ
Ｄ、ＬＦＰＤ等があり、転位ループ起因と考えられてい
る欠陥である。ＬＳＥＰＤは、上記したようにＳＥＰＤ
の中でも１０μｍ以上の大きいものをいう。また、ＬＦ
ＰＤは、上記したＦＰＤの中でも先端ピットの大きさが
１０μｍ以上の大きいものをいい、こちらも転位ループ
起因と考えられている。
ｔｉｏｎ：格子間転位ループの略号）には、ＬＳＥＰ
Ｄ、ＬＦＰＤ等があり、転位ループ起因と考えられてい
る欠陥である。ＬＳＥＰＤは、上記したようにＳＥＰＤ
の中でも１０μｍ以上の大きいものをいう。また、ＬＦ
ＰＤは、上記したＦＰＤの中でも先端ピットの大きさが
１０μｍ以上の大きいものをいい、こちらも転位ループ
起因と考えられている。
【００２３】本発明者らは、先に特願平９−１９９４１
５号で提案したように、ＣＺ法によるシリコン単結晶成
長に関し、Ｖ領域とＩ領域の境界近辺について、詳細に
調査したところ、この境界近辺の極く狭い領域にＦＰ
Ｄ、ＬＳＴＤ、ＣＯＰの数が著しく少なく、ＬＳＥＰＤ
も存在しないニュートラルな領域があることを発見し
た。
５号で提案したように、ＣＺ法によるシリコン単結晶成
長に関し、Ｖ領域とＩ領域の境界近辺について、詳細に
調査したところ、この境界近辺の極く狭い領域にＦＰ
Ｄ、ＬＳＴＤ、ＣＯＰの数が著しく少なく、ＬＳＥＰＤ
も存在しないニュートラルな領域があることを発見し
た。
【００２４】そこで、このニュートラルな領域をウエー
ハ全面に広げることができれば、点欠陥を大幅に減らせ
ると発想し、成長（引上げ）速度と温度勾配の関係の中
で、結晶のウエーハ面内では、引上げ速度はほぼ一定で
あるから、面内の点欠陥の濃度分布を決定する主な因子
は温度勾配である。つまり、ウエーハ面内で、軸方向の
温度勾配に差があることが問題で、この差を減らすこと
が出来れば、ウエーハ面内の点欠陥の濃度差も減らせる
ことを見出し、結晶中心部の温度勾配Ｇｃと結晶周辺部
分の温度勾配Ｇｅとの差を△Ｇ＝（Ｇｅ−Ｇｃ）≦５℃
／ｃｍとなるように炉内温度を制御して引上げ速度を調
節すれば、ウエーハ全面がＮ領域からなる欠陥のないウ
エーハが得られるようになった。
ハ全面に広げることができれば、点欠陥を大幅に減らせ
ると発想し、成長（引上げ）速度と温度勾配の関係の中
で、結晶のウエーハ面内では、引上げ速度はほぼ一定で
あるから、面内の点欠陥の濃度分布を決定する主な因子
は温度勾配である。つまり、ウエーハ面内で、軸方向の
温度勾配に差があることが問題で、この差を減らすこと
が出来れば、ウエーハ面内の点欠陥の濃度差も減らせる
ことを見出し、結晶中心部の温度勾配Ｇｃと結晶周辺部
分の温度勾配Ｇｅとの差を△Ｇ＝（Ｇｅ−Ｇｃ）≦５℃
／ｃｍとなるように炉内温度を制御して引上げ速度を調
節すれば、ウエーハ全面がＮ領域からなる欠陥のないウ
エーハが得られるようになった。
【００２５】本発明では、上記のような温度勾配の差△
Ｇが小さいＣＺ法による結晶引上げ装置を使用し、引上
げ速度を変えて結晶面内を調査した結果、新たに次のよ
うな知見を得た。Ｖ−リッチ領域とＩ−リッチ領域の間
に存在するＮ領域は、従来はＯＳＦリング（核）の外側
のみと考えられていたが、ＯＳＦリングの内側にも、Ｎ
領域が存在することを確認した（図２（ａ）参照）。す
なわち、上記特願平９−１９９４１５号の場合、ＯＳＦ
リングは、Ｖ−リッチ領域とＮ領域の境界領域となって
いた（図３（ａ）参照）が、この二つは必ずしも一致し
ないことがわかった。このことは従来の△Ｇの大きい結
晶引上げ装置で実験した場合には発見されず、今回上記
の△Ｇの小さい結晶引上げ装置を使用した結晶を調査し
た結果、発見したものである。
Ｇが小さいＣＺ法による結晶引上げ装置を使用し、引上
げ速度を変えて結晶面内を調査した結果、新たに次のよ
うな知見を得た。Ｖ−リッチ領域とＩ−リッチ領域の間
に存在するＮ領域は、従来はＯＳＦリング（核）の外側
のみと考えられていたが、ＯＳＦリングの内側にも、Ｎ
領域が存在することを確認した（図２（ａ）参照）。す
なわち、上記特願平９−１９９４１５号の場合、ＯＳＦ
リングは、Ｖ−リッチ領域とＮ領域の境界領域となって
いた（図３（ａ）参照）が、この二つは必ずしも一致し
ないことがわかった。このことは従来の△Ｇの大きい結
晶引上げ装置で実験した場合には発見されず、今回上記
の△Ｇの小さい結晶引上げ装置を使用した結晶を調査し
た結果、発見したものである。
【００２６】この調査における引上げ装置の炉内温度
を、総合伝熱解析ソフトＦＥＭＡＧ（Ｆ．Ｄｕｐｒｅ
ｔ，Ｐ．Ｎｉｃｏｄｅｍｅ，Ｙ．Ｒｙｃｋｍａｎｓ，
Ｐ．Ｗｏｕｔｅｒｓ，ａｎｄ Ｍ．Ｊ．Ｃｒｏｃｈｅ
ｔ，Ｉｎｔ．Ｊ．Ｈｅａｔ ＭａｓｓＴｒａｎｓｆｅ
ｒ，３３，１８４９（１９９０））を使用して鋭意解析
を行った。その結果、引上げ速度をＦ［ｍｍ／ｍｉｎ］
とし、シリコンの融点から１４００℃の間の引上げ軸方
向の結晶内温度勾配の平均値をＧ［℃／ｍｍ］で表した
時、Ｆ／Ｇの値を結晶中心で、０．１１２〜０．１４２
ｍｍ2 ／℃・ｍｉｎの範囲内となるように引上げ速度Ｆ
と温度勾配平均値Ｇとを制御すれば、ＯＳＦ熱酸化処理
をした際にリング状に発生するＯＳＦリングあるいはＯ
ＳＦリングの核が存在するものの、ＦＰＤ及びＬ／Ｄが
ウエーハ全面内に存在しないシリコン単結晶ウエーハが
得られることが判った。
を、総合伝熱解析ソフトＦＥＭＡＧ（Ｆ．Ｄｕｐｒｅ
ｔ，Ｐ．Ｎｉｃｏｄｅｍｅ，Ｙ．Ｒｙｃｋｍａｎｓ，
Ｐ．Ｗｏｕｔｅｒｓ，ａｎｄ Ｍ．Ｊ．Ｃｒｏｃｈｅ
ｔ，Ｉｎｔ．Ｊ．Ｈｅａｔ ＭａｓｓＴｒａｎｓｆｅ
ｒ，３３，１８４９（１９９０））を使用して鋭意解析
を行った。その結果、引上げ速度をＦ［ｍｍ／ｍｉｎ］
とし、シリコンの融点から１４００℃の間の引上げ軸方
向の結晶内温度勾配の平均値をＧ［℃／ｍｍ］で表した
時、Ｆ／Ｇの値を結晶中心で、０．１１２〜０．１４２
ｍｍ2 ／℃・ｍｉｎの範囲内となるように引上げ速度Ｆ
と温度勾配平均値Ｇとを制御すれば、ＯＳＦ熱酸化処理
をした際にリング状に発生するＯＳＦリングあるいはＯ
ＳＦリングの核が存在するものの、ＦＰＤ及びＬ／Ｄが
ウエーハ全面内に存在しないシリコン単結晶ウエーハが
得られることが判った。
【００２７】図１は、直径６インチのシリコン単結晶を
例とした場合であるが、結晶の径方向位置を横軸とし、
Ｆ／Ｇ値を縦軸とした場合の諸欠陥分布を表している。
図１から明らかなように、Ｖ−リッチ領域／Ｎ領域の境
界は、結晶中心位置と中心から約５０ｍｍまでの位置と
の間では０．１４２ｍｍ2 ／℃・ｍｉｎから緩やかに上
昇し、この位置から外周にかけては急激にＦ／Ｇ値を増
大した線上にある。ＯＳＦリング領域の中心は、約０．
１２５ｍｍ2 ／℃・ｍｉｎで、結晶外周にかけてはＶ−
リッチ領域／Ｎ領域の境界線とほぼ平行して急激にＦ／
Ｇ値を増大した線上にある。さらにＮ領域／Ｉ−リッチ
領域との境界は、結晶中心位置と中心から約７０ｍｍま
での位置との間で０．１１２ｍｍ2 ／℃・ｍｉｎとな
り、その後、結晶外周に向って急激に落ち込んでいる。
従って、ＯＳＦリングを含むそのウエーハ内のＮ領域を
最大限に利用するには、結晶中心位置で０．１１２〜
０．１４２ｍｍ2 ／℃・ｍｉｎとなるようにすればよ
い。
例とした場合であるが、結晶の径方向位置を横軸とし、
Ｆ／Ｇ値を縦軸とした場合の諸欠陥分布を表している。
図１から明らかなように、Ｖ−リッチ領域／Ｎ領域の境
界は、結晶中心位置と中心から約５０ｍｍまでの位置と
の間では０．１４２ｍｍ2 ／℃・ｍｉｎから緩やかに上
昇し、この位置から外周にかけては急激にＦ／Ｇ値を増
大した線上にある。ＯＳＦリング領域の中心は、約０．
１２５ｍｍ2 ／℃・ｍｉｎで、結晶外周にかけてはＶ−
リッチ領域／Ｎ領域の境界線とほぼ平行して急激にＦ／
Ｇ値を増大した線上にある。さらにＮ領域／Ｉ−リッチ
領域との境界は、結晶中心位置と中心から約７０ｍｍま
での位置との間で０．１１２ｍｍ2 ／℃・ｍｉｎとな
り、その後、結晶外周に向って急激に落ち込んでいる。
従って、ＯＳＦリングを含むそのウエーハ内のＮ領域を
最大限に利用するには、結晶中心位置で０．１１２〜
０．１４２ｍｍ2 ／℃・ｍｉｎとなるようにすればよ
い。
【００２８】これをウエーハの面で説明すると、従来
は、図３（ａ）に示したように、通常の引上げ速度と結
晶引上げ装置におけるＯＳＦリングの外側に存在するＮ
領域を結晶全面に拡大すべく（図３（ｂ）参照）、特別
な結晶引上げ装置を用いて引上げ速度と△Ｇを制御し、
無欠陥結晶を製造しようとしていたが、引上げ速度、温
度勾配等製造条件の制御幅が極めて狭く、制御が困難で
生産性に難点があり、実用的でなかった。
は、図３（ａ）に示したように、通常の引上げ速度と結
晶引上げ装置におけるＯＳＦリングの外側に存在するＮ
領域を結晶全面に拡大すべく（図３（ｂ）参照）、特別
な結晶引上げ装置を用いて引上げ速度と△Ｇを制御し、
無欠陥結晶を製造しようとしていたが、引上げ速度、温
度勾配等製造条件の制御幅が極めて狭く、制御が困難で
生産性に難点があり、実用的でなかった。
【００２９】本発明では、ＯＳＦリングの外側のＮ領域
だけに限定せず、今回発見したＯＳＦリングの内側にも
存在するＮ領域（図２（ａ）参照）をも使用してＮ領域
を最大限拡大することにした。すなわち、図２（ｂ）に
示したようにＯＳＦリングを含んだままＮ領域を最大限
ウエーハ全面に拡大することができる引上げ速度と△Ｇ
及び結晶引上げ装置を選択して引上げた。その結果、上
記したようなＦ／Ｇ値の範囲内に収まるように引上げ速
度と結晶内温度勾配を調整して引上げれば、従来よりも
拡大された制御幅をもつ製造条件下で容易に低欠陥のウ
エーハを製造することができる。
だけに限定せず、今回発見したＯＳＦリングの内側にも
存在するＮ領域（図２（ａ）参照）をも使用してＮ領域
を最大限拡大することにした。すなわち、図２（ｂ）に
示したようにＯＳＦリングを含んだままＮ領域を最大限
ウエーハ全面に拡大することができる引上げ速度と△Ｇ
及び結晶引上げ装置を選択して引上げた。その結果、上
記したようなＦ／Ｇ値の範囲内に収まるように引上げ速
度と結晶内温度勾配を調整して引上げれば、従来よりも
拡大された制御幅をもつ製造条件下で容易に低欠陥のウ
エーハを製造することができる。
【００３０】一方、ＯＳＦリングについては、最近の研
究からウエーハ全面内で低酸素濃度の場合には、ＯＳＦ
リングの核が存在しても熱酸化処理によりＯＳＦリング
を発生することはなく、デバイスに影響を与えないとい
うことが判ってきている。この酸素濃度の限界値は、同
一の結晶引上げ装置を使用して、数種類の酸素濃度レベ
ルの結晶を引上げた結果、ウエーハ全面内の酸素濃度が
２４ｐｐｍａ未満であれば、ウエーハの熱酸化処理を行
った時にＯＳＦリングが発生しないことが確認されてい
る。
究からウエーハ全面内で低酸素濃度の場合には、ＯＳＦ
リングの核が存在しても熱酸化処理によりＯＳＦリング
を発生することはなく、デバイスに影響を与えないとい
うことが判ってきている。この酸素濃度の限界値は、同
一の結晶引上げ装置を使用して、数種類の酸素濃度レベ
ルの結晶を引上げた結果、ウエーハ全面内の酸素濃度が
２４ｐｐｍａ未満であれば、ウエーハの熱酸化処理を行
った時にＯＳＦリングが発生しないことが確認されてい
る。
【００３１】すなわち、図５は、一本の結晶を引上げ中
に徐々に酸素濃度を下げていった時に、結晶全長にわた
ってＯＳＦとなる核は存在するが、ウエーハの熱酸化処
理を行った時にＯＳＦリングが観察されるのは２４ｐｐ
ｍａまでで、２４ｐｐｍａ未満ではＯＳＦリング核は存
在するが、熱酸化処理によるＯＳＦリングは発生してい
ないことを表している。
に徐々に酸素濃度を下げていった時に、結晶全長にわた
ってＯＳＦとなる核は存在するが、ウエーハの熱酸化処
理を行った時にＯＳＦリングが観察されるのは２４ｐｐ
ｍａまでで、２４ｐｐｍａ未満ではＯＳＦリング核は存
在するが、熱酸化処理によるＯＳＦリングは発生してい
ないことを表している。
【００３２】ちなみに、成長結晶中の酸素濃度を２４ｐ
ｐｍａ未満にするには、従来から一般に用いられている
方法で行えばよく、例えば、ルツボの回転数あるいは融
液内温度分布等を調整して融液の対流を制御する等の手
段により簡単に行うことができる。
ｐｍａ未満にするには、従来から一般に用いられている
方法で行えばよく、例えば、ルツボの回転数あるいは融
液内温度分布等を調整して融液の対流を制御する等の手
段により簡単に行うことができる。
【００３３】なお、ＯＳＦリングは発生しなくても、そ
の核の存在するところでは酸素析出が少なくなるという
傾向があるが、デバイスの低温下プロセスにおいては、
強いゲッタリングも要求されないので、ＯＳＦ領域での
酸素析出の少なさは問題にならない。
の核の存在するところでは酸素析出が少なくなるという
傾向があるが、デバイスの低温下プロセスにおいては、
強いゲッタリングも要求されないので、ＯＳＦ領域での
酸素析出の少なさは問題にならない。
【００３４】次いでＯＳＦリング核の成長を阻害する条
件を検討した。炉内温度分布の異なる結晶引上げ装置
（炉内構成を変更したもの）を数種類使用して、ＯＳＦ
熱酸化処理時にＯＳＦリングが発生するように、引上げ
速度を制御して結晶を引上げた結果、１０５０〜８５０
℃の温度帯域を１４０分以下で通過する熱履歴を与えた
結晶には、その後ＯＳＦリング発生の有無を確認するＯ
ＳＦ熱酸化処理を施してもＯＳＦリングは確認されなか
った（Ｉ．Ｙａｍａｓｈｉｔａ ａｎｄ Ｙ．Ｓｈｉｍ
ａｎｕｋｉ：Ｔｈｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ
ＳｏｃｉｅｔｙＥｘｔｅｎｄｅｄ Ａｂｓｔｒａｃ
ｔ，Ｌｏｓ Ａｎｇｅｌｓ，Ｃａｒｉｆｏｒｎｉａ，Ｍ
ａｙ７−１２，１９８９，Ｐ．３４６参照）。
件を検討した。炉内温度分布の異なる結晶引上げ装置
（炉内構成を変更したもの）を数種類使用して、ＯＳＦ
熱酸化処理時にＯＳＦリングが発生するように、引上げ
速度を制御して結晶を引上げた結果、１０５０〜８５０
℃の温度帯域を１４０分以下で通過する熱履歴を与えた
結晶には、その後ＯＳＦリング発生の有無を確認するＯ
ＳＦ熱酸化処理を施してもＯＳＦリングは確認されなか
った（Ｉ．Ｙａｍａｓｈｉｔａ ａｎｄ Ｙ．Ｓｈｉｍ
ａｎｕｋｉ：Ｔｈｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ
ＳｏｃｉｅｔｙＥｘｔｅｎｄｅｄ Ａｂｓｔｒａｃ
ｔ，Ｌｏｓ Ａｎｇｅｌｓ，Ｃａｒｉｆｏｒｎｉａ，Ｍ
ａｙ７−１２，１９８９，Ｐ．３４６参照）。
【００３５】そこで、Ｆ／Ｇ値制御に加えて、結晶中酸
素濃度を２４ｐｐｍａ未満に抑え、あるいは、成長結晶
の１０５０℃から８５０℃までの温度域を通過する熱履
歴を１４０分以下となるように制御してＯＳＦリング核
の成長を阻害すれば、ＯＳＦ熱酸化処理をした際にはＯ
ＳＦリングの発生はなく、かつ、ＦＰＤ及びＬ／Ｄが存
在せず、結晶全面が使用可能な領域で占められ、無欠陥
の結晶を広い条件範囲で作製することができる。
素濃度を２４ｐｐｍａ未満に抑え、あるいは、成長結晶
の１０５０℃から８５０℃までの温度域を通過する熱履
歴を１４０分以下となるように制御してＯＳＦリング核
の成長を阻害すれば、ＯＳＦ熱酸化処理をした際にはＯ
ＳＦリングの発生はなく、かつ、ＦＰＤ及びＬ／Ｄが存
在せず、結晶全面が使用可能な領域で占められ、無欠陥
の結晶を広い条件範囲で作製することができる。
【００３６】すなわち、ＣＺ法によってシリコン単結晶
を育成する際に、引上げ速度をＦ［ｍｍ／ｍｉｎ］と
し、シリコンの融点から１４００℃の間の引上げ軸方向
の結晶内温度勾配の平均値をＧ［℃／ｍｍ］で表した
時、Ｆ／Ｇの値を結晶中心で、０．１１２〜０．１４２
ｍｍ2 ／℃・ｍｉｎに制御し、結晶中酸素濃度を２４ｐ
ｐｍａ未満に抑え、あるいは、前記結晶中の１０５０℃
から８５０℃までの温度域を通過する時間が１４０分以
下となるように制御することによって、広いＮ領域を持
つと共に熱酸化処理をしてもＯＳＦリングが発生しな
い、全面使用可能な無欠陥ウエーハを制御幅の広い条件
下で容易に製造することができる。
を育成する際に、引上げ速度をＦ［ｍｍ／ｍｉｎ］と
し、シリコンの融点から１４００℃の間の引上げ軸方向
の結晶内温度勾配の平均値をＧ［℃／ｍｍ］で表した
時、Ｆ／Ｇの値を結晶中心で、０．１１２〜０．１４２
ｍｍ2 ／℃・ｍｉｎに制御し、結晶中酸素濃度を２４ｐ
ｐｍａ未満に抑え、あるいは、前記結晶中の１０５０℃
から８５０℃までの温度域を通過する時間が１４０分以
下となるように制御することによって、広いＮ領域を持
つと共に熱酸化処理をしてもＯＳＦリングが発生しな
い、全面使用可能な無欠陥ウエーハを制御幅の広い条件
下で容易に製造することができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。まず、本発明
で使用するＣＺ法による単結晶引上げ装置の構成例を図
６により説明する。図６に示すように、この単結晶引上
げ装置３０は、引上げ室３１と、引上げ室３１中に設け
られたルツボ３２と、ルツボ３２の周囲に配置されたヒ
ータ３４と、ルツボ３２を回転させるルツボ保持軸３３
及びその回転機構（図示せず）と、シリコンの種子結晶
５を保持するシードチャック６と、シードチャック６を
引上げるケーブル７と、ケーブル７を回転又は巻き取る
巻取機構（図示せず）を備えて構成されている。ルツボ
３２は、その内側のシリコン融液（湯）２を収容する側
には石英ルツボが設けられ、その外側には黒鉛ルツボが
設けられている。また、ヒータ３４の外側周囲には断熱
材３５が配置されている。
て、図面を参照しながら詳細に説明する。まず、本発明
で使用するＣＺ法による単結晶引上げ装置の構成例を図
６により説明する。図６に示すように、この単結晶引上
げ装置３０は、引上げ室３１と、引上げ室３１中に設け
られたルツボ３２と、ルツボ３２の周囲に配置されたヒ
ータ３４と、ルツボ３２を回転させるルツボ保持軸３３
及びその回転機構（図示せず）と、シリコンの種子結晶
５を保持するシードチャック６と、シードチャック６を
引上げるケーブル７と、ケーブル７を回転又は巻き取る
巻取機構（図示せず）を備えて構成されている。ルツボ
３２は、その内側のシリコン融液（湯）２を収容する側
には石英ルツボが設けられ、その外側には黒鉛ルツボが
設けられている。また、ヒータ３４の外側周囲には断熱
材３５が配置されている。
【００３８】また、本発明の製造方法に関わる製造条件
を設定するために、結晶の固液界面の外周に環状の固液
界面断熱材８を設け、その上に上部囲繞断熱材９が配置
されている。この固液界面断熱材８は、その下端とシリ
コン融液２の湯面との間に３〜５ｃｍの隙間１０を設け
て設置されている。上部囲繞断熱材９は条件によっては
使用しないこともある。さらに、冷却ガスを吹き付けた
り、輻射熱を遮って単結晶を冷却する筒状の冷却装置３
６を設けている。別に、最近では引上げ室３１の水平方
向の外側に、図示しない磁石を設置し、シリコン融液２
に水平方向あるいは垂直方向等の磁場を印加することに
よって、融液の対流を抑制し、単結晶の安定成長をはか
る、いわゆるＭＣＺ法が用いられることも多い。
を設定するために、結晶の固液界面の外周に環状の固液
界面断熱材８を設け、その上に上部囲繞断熱材９が配置
されている。この固液界面断熱材８は、その下端とシリ
コン融液２の湯面との間に３〜５ｃｍの隙間１０を設け
て設置されている。上部囲繞断熱材９は条件によっては
使用しないこともある。さらに、冷却ガスを吹き付けた
り、輻射熱を遮って単結晶を冷却する筒状の冷却装置３
６を設けている。別に、最近では引上げ室３１の水平方
向の外側に、図示しない磁石を設置し、シリコン融液２
に水平方向あるいは垂直方向等の磁場を印加することに
よって、融液の対流を抑制し、単結晶の安定成長をはか
る、いわゆるＭＣＺ法が用いられることも多い。
【００３９】次に、上記の単結晶引上げ装置３０による
単結晶育成方法について説明する。まず、ルツボ３２内
でシリコンの高純度多結晶原料を融点（約１４２０°
Ｃ）以上に加熱して融解する。次に、ケーブル７を巻き
出すことにより融液２の表面略中心部に種子結晶５の先
端を接触又は浸漬させる。その後、ルツボ保持軸３３を
適宜の方向に回転させるとともに、ケーブル７を回転さ
せながら巻き取り種子結晶５を引上げることにより、単
結晶育成が開始される。以後、引上げ速度と温度を適切
に調節することにより略円柱形状の単結晶棒１を得るこ
とができる。
単結晶育成方法について説明する。まず、ルツボ３２内
でシリコンの高純度多結晶原料を融点（約１４２０°
Ｃ）以上に加熱して融解する。次に、ケーブル７を巻き
出すことにより融液２の表面略中心部に種子結晶５の先
端を接触又は浸漬させる。その後、ルツボ保持軸３３を
適宜の方向に回転させるとともに、ケーブル７を回転さ
せながら巻き取り種子結晶５を引上げることにより、単
結晶育成が開始される。以後、引上げ速度と温度を適切
に調節することにより略円柱形状の単結晶棒１を得るこ
とができる。
【００４０】この場合、本発明では、本発明の目的を達
成するために特に重要であるのは、図６に示したよう
に、引上げ室３１の湯面上の単結晶棒１中の液状部分の
外周空間において、湯面近傍の結晶の温度が１４２０℃
から１４００℃までの温度域に環状の固液界面断熱材８
を設けたことと、その上に上部囲繞断熱材９を配置した
ことである。さらに、必要に応じてこの断熱材の上部に
結晶を冷却する装置、例えば冷却装置３６を設けて、こ
れに上部より冷却ガスを吹きつけて結晶を冷却できるも
のとし、筒下部に輻射熱反射板を取り付けた構造として
もよい。
成するために特に重要であるのは、図６に示したよう
に、引上げ室３１の湯面上の単結晶棒１中の液状部分の
外周空間において、湯面近傍の結晶の温度が１４２０℃
から１４００℃までの温度域に環状の固液界面断熱材８
を設けたことと、その上に上部囲繞断熱材９を配置した
ことである。さらに、必要に応じてこの断熱材の上部に
結晶を冷却する装置、例えば冷却装置３６を設けて、こ
れに上部より冷却ガスを吹きつけて結晶を冷却できるも
のとし、筒下部に輻射熱反射板を取り付けた構造として
もよい。
【００４１】このように液面の直上の位置に所定の隙間
を設けて断熱材を配置し、さらにこの断熱材の上部に結
晶を冷却する装置を設けた構造とすることによって、結
晶成長界面近傍では輻射熱により保温効果が得られ、結
晶の上部ではヒータ等からの輻射熱をカットできるの
で、本発明の製造条件を満足させることができる。この
結晶の冷却装置としては、前記筒状の冷却装置３６とは
別に、結晶の周囲を囲繞する空冷ダクトや水冷蛇管等を
設けて所望の温度勾配を確保するようにしても良い。
を設けて断熱材を配置し、さらにこの断熱材の上部に結
晶を冷却する装置を設けた構造とすることによって、結
晶成長界面近傍では輻射熱により保温効果が得られ、結
晶の上部ではヒータ等からの輻射熱をカットできるの
で、本発明の製造条件を満足させることができる。この
結晶の冷却装置としては、前記筒状の冷却装置３６とは
別に、結晶の周囲を囲繞する空冷ダクトや水冷蛇管等を
設けて所望の温度勾配を確保するようにしても良い。
【００４２】本発明で使用した単結晶引上げ装置と比較
のために従来の装置を図７に示した。 基本的な構造に
ついては、本発明で使用した引上げ装置と同じである
が、固液界面断熱材８、上部囲繞断熱材９や冷却装置３
６は装備していない。
のために従来の装置を図７に示した。 基本的な構造に
ついては、本発明で使用した引上げ装置と同じである
が、固液界面断熱材８、上部囲繞断熱材９や冷却装置３
６は装備していない。
【００４３】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施の形態を実施例
を挙げて説明するが、本発明はこれらに限定されるもの
ではない。 （実施例１）図６に示した引上げ装置３０で、２０イン
チ石英ルツボに原料多結晶シリコンを６０Ｋｇチャージ
し、直径６インチ、方位＜１００＞のシリコン単結晶棒
を平均引上げ速度を０．８８〜０．５０ｍｍ／ｍｉｎに
下げながら引上げを行った（単結晶棒の直胴長さ約８５
ｃｍ）。シリコン融液の湯温は約１４２０℃、湯面から
環状の固液界面断熱材の下端までは、４ｃｍの空間と
し、その上に１０ｃｍ高さの環状固液界面断熱材を配置
し、湯面から引上げ室天井までの高さをルツボ保持軸を
調整して３０ｃｍに設定し、上部囲繞断熱材を配備し
た。そして、結晶中心部でのＦ／Ｇ値を０．２２〜０．
１０ｍｍ2 ・℃／ｍｉｎに変化させて引上げた。
を挙げて説明するが、本発明はこれらに限定されるもの
ではない。 （実施例１）図６に示した引上げ装置３０で、２０イン
チ石英ルツボに原料多結晶シリコンを６０Ｋｇチャージ
し、直径６インチ、方位＜１００＞のシリコン単結晶棒
を平均引上げ速度を０．８８〜０．５０ｍｍ／ｍｉｎに
下げながら引上げを行った（単結晶棒の直胴長さ約８５
ｃｍ）。シリコン融液の湯温は約１４２０℃、湯面から
環状の固液界面断熱材の下端までは、４ｃｍの空間と
し、その上に１０ｃｍ高さの環状固液界面断熱材を配置
し、湯面から引上げ室天井までの高さをルツボ保持軸を
調整して３０ｃｍに設定し、上部囲繞断熱材を配備し
た。そして、結晶中心部でのＦ／Ｇ値を０．２２〜０．
１０ｍｍ2 ・℃／ｍｉｎに変化させて引上げた。
【００４４】ここで得られた単結晶棒から、ウエーハを
切り出し、鏡面加工を施してシリコン単結晶の鏡面ウエ
ーハを作製し、グローンイン欠陥の測定を行った。ま
た、熱酸化処理を施してＯＳＦリング発生の有無を確認
した。その結果、Ｆ／Ｇ値が０．１１２〜０．１４２ｍ
ｍ2 ／℃・ｍｉｎの範囲内において、ウエーハ外周部よ
り約１５ｍｍ位置に熱酸化処理時に発生するＯＳＦリン
グ領域は存在するが、該リング内外のグローンイン欠陥
の存在しないＮ領域を最大限拡大した極低欠陥ウエーハ
を得た。なお、このウエーハの酸化膜耐圧特性は、Ｃ−
モード良品率１００％となった。なお、Ｃ−モード測定
条件は、次の通りである。 １）酸化膜厚：２５ｎｍ、 ２）測定電極：リンドープ・ポリシリコン、 ３）電極面積：８ｍｍ2 、 ４）判定電流：１ｍＡ／ｃｍ2 、 ５）良品判定：絶縁破壊電界が８ＭＶ／ｃｍ以上のものを良品と判定した。
切り出し、鏡面加工を施してシリコン単結晶の鏡面ウエ
ーハを作製し、グローンイン欠陥の測定を行った。ま
た、熱酸化処理を施してＯＳＦリング発生の有無を確認
した。その結果、Ｆ／Ｇ値が０．１１２〜０．１４２ｍ
ｍ2 ／℃・ｍｉｎの範囲内において、ウエーハ外周部よ
り約１５ｍｍ位置に熱酸化処理時に発生するＯＳＦリン
グ領域は存在するが、該リング内外のグローンイン欠陥
の存在しないＮ領域を最大限拡大した極低欠陥ウエーハ
を得た。なお、このウエーハの酸化膜耐圧特性は、Ｃ−
モード良品率１００％となった。なお、Ｃ−モード測定
条件は、次の通りである。 １）酸化膜厚：２５ｎｍ、 ２）測定電極：リンドープ・ポリシリコン、 ３）電極面積：８ｍｍ2 、 ４）判定電流：１ｍＡ／ｃｍ2 、 ５）良品判定：絶縁破壊電界が８ＭＶ／ｃｍ以上のものを良品と判定した。
【００４５】（実施例２）単結晶引上げ中に徐々に酸素
濃度を下げて行った以外は実施例１と同一条件で引上
げ、得られた単結晶棒から、ウエーハを切り出し、鏡面
加工を施してシリコン単結晶の鏡面ウエーハを作製し、
グローンイン欠陥の測定を行った。また、熱酸化処理を
施してＯＳＦリング発生の有無を確認した。
濃度を下げて行った以外は実施例１と同一条件で引上
げ、得られた単結晶棒から、ウエーハを切り出し、鏡面
加工を施してシリコン単結晶の鏡面ウエーハを作製し、
グローンイン欠陥の測定を行った。また、熱酸化処理を
施してＯＳＦリング発生の有無を確認した。
【００４６】その結果、Ｆ／Ｇ値が０．１１２〜０．１
４２ｍｍ2 ／℃・ｍｉｎの範囲内において、ウエーハ面
内酸素濃度が２４ｐｐｍａ以上のウエーハは全面グロー
ンイン欠陥の存在しないＮ領域でウエーハ中心から約１
５ｍｍ位置にＯＳＦリングを有する極低欠陥ウエーハで
あった。これに対してウエーハ面内酸素濃度が２４ｐｐ
ｍａ未満のウエーハは全面グローンイン欠陥の存在しな
いＮ領域で、ＯＳＦ核は存在するが熱酸化処理によって
ＯＳＦリングを発生しない無欠陥ウエーハであった。な
お、このウエーハの酸化膜耐圧特性は、Ｃ−モード良品
率１００％となった。
４２ｍｍ2 ／℃・ｍｉｎの範囲内において、ウエーハ面
内酸素濃度が２４ｐｐｍａ以上のウエーハは全面グロー
ンイン欠陥の存在しないＮ領域でウエーハ中心から約１
５ｍｍ位置にＯＳＦリングを有する極低欠陥ウエーハで
あった。これに対してウエーハ面内酸素濃度が２４ｐｐ
ｍａ未満のウエーハは全面グローンイン欠陥の存在しな
いＮ領域で、ＯＳＦ核は存在するが熱酸化処理によって
ＯＳＦリングを発生しない無欠陥ウエーハであった。な
お、このウエーハの酸化膜耐圧特性は、Ｃ−モード良品
率１００％となった。
【００４７】（実施例３）単結晶引上げ中に、結晶中の
１０５０〜８５０℃までの温度域を通過する時間を１４
０分以下とした熱履歴を与えた以外は実施例１と同一条
件で引上げ、得られた単結晶棒から、ウエーハを切り出
し、鏡面加工を施してシリコン単結晶の鏡面ウエーハを
作製し、グローンイン欠陥の測定を行った。また、熱酸
化処理を施してＯＳＦリング発生の有無を確認した。
１０５０〜８５０℃までの温度域を通過する時間を１４
０分以下とした熱履歴を与えた以外は実施例１と同一条
件で引上げ、得られた単結晶棒から、ウエーハを切り出
し、鏡面加工を施してシリコン単結晶の鏡面ウエーハを
作製し、グローンイン欠陥の測定を行った。また、熱酸
化処理を施してＯＳＦリング発生の有無を確認した。
【００４８】その結果、酸素濃度が２７ｐｐｍａのもの
であっても、Ｆ／Ｇ値が０．１１２〜０．１４２ｍｍ2
／℃・ｍｉｎの範囲内において、全面グローンイン欠陥
の存在しないＮ領域で、ＯＳＦ核は存在するが熱酸化処
理によってＯＳＦリングを発生しない無欠陥ウエーハで
あった。なお、このウエーハの酸化膜耐圧特性は、Ｃ−
モード良品率１００％となった。
であっても、Ｆ／Ｇ値が０．１１２〜０．１４２ｍｍ2
／℃・ｍｉｎの範囲内において、全面グローンイン欠陥
の存在しないＮ領域で、ＯＳＦ核は存在するが熱酸化処
理によってＯＳＦリングを発生しない無欠陥ウエーハで
あった。なお、このウエーハの酸化膜耐圧特性は、Ｃ−
モード良品率１００％となった。
【００４９】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。
【００５０】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を育成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、引上げ速
度をＦ［ｍｍ／ｍｉｎ］とし、シリコンの融点から１４
００℃の間の引上げ軸方向の結晶内温度勾配の平均値を
Ｇ［℃／ｍｍ］で表した時、Ｆ／Ｇの値を結晶中心で、
０．１１２〜０．１４２ｍｍ2 ／℃・ｍｉｎとなるよう
に制御すれば、直径８〜１６インチあるいはそれ以上の
シリコン単結晶にも適用できる。また、本発明は、シリ
コン融液に水平磁場、縦磁場、カスプ磁場等を印加する
いわゆるＭＣＺ法にも適用できることは言うまでもな
い。
インチのシリコン単結晶を育成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、引上げ速
度をＦ［ｍｍ／ｍｉｎ］とし、シリコンの融点から１４
００℃の間の引上げ軸方向の結晶内温度勾配の平均値を
Ｇ［℃／ｍｍ］で表した時、Ｆ／Ｇの値を結晶中心で、
０．１１２〜０．１４２ｍｍ2 ／℃・ｍｉｎとなるよう
に制御すれば、直径８〜１６インチあるいはそれ以上の
シリコン単結晶にも適用できる。また、本発明は、シリ
コン融液に水平磁場、縦磁場、カスプ磁場等を印加する
いわゆるＭＣＺ法にも適用できることは言うまでもな
い。
【００５１】さらに、上記実施形態においては、低酸素
化と熱履歴制御を別々に説明したが、両者を共に実施し
てもよく、より確実にＯＳＦリングを無害化することが
できる。
化と熱履歴制御を別々に説明したが、両者を共に実施し
てもよく、より確実にＯＳＦリングを無害化することが
できる。
【００５２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
単結晶育成条件の制御幅が広くなり、ＯＳＦリング外側
のＮ領域、ＯＳＦリング、あるいはＯＳＦ核及びその内
側のＮ領域も使用することにより最大限Ｎ領域を拡大し
たウエーハを容易に作製することができる。そして、低
酸素化あるいは低温域の熱履歴の制御を併用すればＯＳ
Ｆリングも発生せず、グローイン欠陥も極低レベルのウ
エーハ全面が無欠陥のシリコン単結晶ウエーハを製造す
ることができる。
単結晶育成条件の制御幅が広くなり、ＯＳＦリング外側
のＮ領域、ＯＳＦリング、あるいはＯＳＦ核及びその内
側のＮ領域も使用することにより最大限Ｎ領域を拡大し
たウエーハを容易に作製することができる。そして、低
酸素化あるいは低温域の熱履歴の制御を併用すればＯＳ
Ｆリングも発生せず、グローイン欠陥も極低レベルのウ
エーハ全面が無欠陥のシリコン単結晶ウエーハを製造す
ることができる。
【図１】シリコン単結晶ウエーハ面内における、結晶の
径方向位置を横軸とし、Ｆ／Ｇ値を縦軸とした場合の諸
欠陥分布図である。
径方向位置を横軸とし、Ｆ／Ｇ値を縦軸とした場合の諸
欠陥分布図である。
【図２】本発明で発見した結晶面内諸欠陥分布を表した
説明図である。 （ａ）通常の引上げ条件で引上げた場合、（ｂ）本発明
の引上げ条件で引上げた場合。
説明図である。 （ａ）通常の引上げ条件で引上げた場合、（ｂ）本発明
の引上げ条件で引上げた場合。
【図３】従来の引上げ方法における結晶面内諸欠陥分布
を表した説明図である。 （ａ）通常の引上げ条件で引上げた場合、（ｂ）引上げ
速度と結晶内温度勾配を精密制御して引上げた場合。
を表した説明図である。 （ａ）通常の引上げ条件で引上げた場合、（ｂ）引上げ
速度と結晶内温度勾配を精密制御して引上げた場合。
【図４】従来の引上げ方法における引上げ速度と結晶面
内欠陥分布との関係を表した説明図である。 （ａ）高速引上げの場合、（ｂ）中速引上げの場合、
（ｃ）低速引上げの場合。
内欠陥分布との関係を表した説明図である。 （ａ）高速引上げの場合、（ｂ）中速引上げの場合、
（ｃ）低速引上げの場合。
【図５】本発明において、ウエーハに熱酸化処理を施し
た際のＯＳＦリングの発生領域とＯＳＦ核の存在領域と
の境界位置が結晶中酸素濃度に影響されていることを表
した説明図である。 （ａ）結晶棒の長さ方向位置と酸素濃度の関係を表した
グラフ、（ｂ）結晶縦断面において、ＯＳＦリングの発
生領域とＯＳＦ核の存在領域との境界位置を示す説明図
である。
た際のＯＳＦリングの発生領域とＯＳＦ核の存在領域と
の境界位置が結晶中酸素濃度に影響されていることを表
した説明図である。 （ａ）結晶棒の長さ方向位置と酸素濃度の関係を表した
グラフ、（ｂ）結晶縦断面において、ＯＳＦリングの発
生領域とＯＳＦ核の存在領域との境界位置を示す説明図
である。
【図６】 本発明で使用したＣＺ法による単結晶引上げ
装置の概略説明図である。
装置の概略説明図である。
【図７】ＣＺ法による従来の単結晶引上げ装置の概略説
明図である。
明図である。
１…成長単結晶棒、
２…シリコン融液、
３…湯面、
４…固液界面、
５…種子結晶、
６…シードチャック、
７…ケーブル、
８…固液界面断熱材、
９…上部囲繞断熱材、
１０…湯面と固液界面断熱材下端との隙間、
３０…単結晶引上げ装置、
３１…引上げ室、
３２…ルツボ、
３３…ルツボ保持軸、
３４…ヒータ、
３５…断熱材、
３６…冷却装置。
Ｖ …Ｖ−リッチ領域、
Ｎ …Ｎ−領域、
Ｉ …Ｉ−リッチ領域、
ＯＲ…ＯＳＦリング。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 村岡 正三
群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越
半導体株式会社 半導体磯部研究所内
(56)参考文献 特開 平８−330316（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−202690（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−1393（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−130593（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−41399（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−106282（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−265294（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−264611（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−165487（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−235174（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C30B 15/00
C30B 29/06 502
H01L 21/208
H01L 21/02
Claims (4)
- 【請求項１】 チョクラルスキー法により育成されたシ
リコン単結晶ウエーハにおいて、ウエーハ全面の酸素濃
度が２４ｐｐｍａ未満であり、酸素析出熱処理によりＯ
ＳＦリングの潜在核は存在するが、ＯＳＦ熱酸化処理を
した際にはＯＳＦリングは発生せず、かつ、ＦＰＤ及び
Ｌ／Ｄがウエーハ全面内に存在しないＯＳＦリング内外
のＮ領域を含むものであることを特徴とするシリコン単
結晶ウエーハ。 - 【請求項２】 チョクラルスキー法によってシリコン単
結晶を育成する際に、引上げ速度をＦ［ｍｍ／ｍｉｎ］
とし、シリコンの融点から１４００℃の間の引上げ軸方
向の結晶内温度勾配の平均値をＧ［℃／ｍｍ］で表した
時、結晶中心から結晶周辺までの距離Ｄ［ｍｍ］を横軸
とし、Ｆ／Ｇ［ｍｍ２ ／℃・ｍｉｎ］の値を縦軸とし
て欠陥分布を示した欠陥分布図において、Ｖ−リッチ領
域とＯＳＦリング内側のＮ−領域の境界線ならびにＯＳ
Ｆリング外側のＮ−領域とＩ−リッチ領域の境界線で囲
繞された領域内で結晶を引上げ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３】 前記Ｆ／Ｇの値を結晶中心で、０．１１
２〜０．１４２ｍｍ２／℃・ｍｉｎとして結晶を引上げ
ることを特徴とする、請求項２に記載したシリコン単結
晶ウエーハの製造方法。 - 【請求項４】 前記結晶中の１０５０℃から８５０℃ま
での温度域を通過する時間が１４０分以下となるように
制御することを特徴とする、請求項２または請求項３に
記載したシリコン単結晶ウエーハの製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32542897A JP3460551B2 (ja) | 1997-11-11 | 1997-11-11 | 結晶欠陥の少ないシリコン単結晶ウエーハ及びその製造方法 |
| US09/188,490 US6066306A (en) | 1997-11-11 | 1998-11-09 | Silicon single crystal wafer having few crystal defects, and method RFO producing the same |
| US09/454,841 US6120599A (en) | 1997-11-11 | 1999-12-06 | Silicon single crystal wafer having few crystal defects, and method for producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32542897A JP3460551B2 (ja) | 1997-11-11 | 1997-11-11 | 結晶欠陥の少ないシリコン単結晶ウエーハ及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11147786A JPH11147786A (ja) | 1999-06-02 |
| JP3460551B2 true JP3460551B2 (ja) | 2003-10-27 |
Family
ID=18176754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32542897A Expired - Fee Related JP3460551B2 (ja) | 1997-11-11 | 1997-11-11 | 結晶欠陥の少ないシリコン単結晶ウエーハ及びその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6066306A (ja) |
| JP (1) | JP3460551B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008001569A1 (fr) | 2006-06-26 | 2008-01-03 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Système de fabrication d'un cristal de silicium unique et procédé de fabrication d'un cristal de silicium unique au moyen dudit système |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6077343A (en) * | 1998-06-04 | 2000-06-20 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Silicon single crystal wafer having few defects wherein nitrogen is doped and a method for producing it |
| JP4244411B2 (ja) * | 1998-09-14 | 2009-03-25 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法 |
| DE19847695A1 (de) * | 1998-10-15 | 2000-04-20 | Wacker Siltronic Halbleitermat | Verfahren zum Ziehen eines Einkristalls |
| JP3601324B2 (ja) * | 1998-11-19 | 2004-12-15 | 信越半導体株式会社 | 結晶欠陥の少ないシリコン単結晶ウエーハ及びその製造方法 |
| JP2001044398A (ja) * | 1999-07-30 | 2001-02-16 | Mitsubishi Materials Silicon Corp | 張り合わせ基板およびその製造方法 |
| JP3601383B2 (ja) * | 1999-11-25 | 2004-12-15 | 信越半導体株式会社 | エピタキシャル成長用シリコンウエーハ及びエピタキシャルウエーハ並びにその製造方法 |
| JP3624827B2 (ja) | 2000-12-20 | 2005-03-02 | 三菱住友シリコン株式会社 | シリコン単結晶の製造方法 |
| KR100805518B1 (ko) * | 2001-01-26 | 2008-02-20 | 엠이엠씨 일렉트로닉 머티리얼즈 인코포레이티드 | 산화 유도된 적층 결함을 실질적으로 포함하지 않는베이컨시 지배 코어를 갖는 낮은 결함 밀도의 실리콘 |
| JP4150167B2 (ja) * | 2001-02-16 | 2008-09-17 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | シリコン単結晶の製造方法 |
| WO2003003441A1 (fr) | 2001-06-28 | 2003-01-09 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Procede de production de plaquette recuite et plaquette recuite ainsi obtenue |
| JP4473571B2 (ja) | 2001-07-10 | 2010-06-02 | 信越半導体株式会社 | シリコンウェーハの製造方法 |
| JP4151474B2 (ja) | 2003-05-13 | 2008-09-17 | 信越半導体株式会社 | 単結晶の製造方法及び単結晶 |
| JP2005015313A (ja) | 2003-06-27 | 2005-01-20 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶の製造方法及び単結晶 |
| JP4193610B2 (ja) * | 2003-06-27 | 2008-12-10 | 信越半導体株式会社 | 単結晶の製造方法 |
| JP2005015312A (ja) | 2003-06-27 | 2005-01-20 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶の製造方法及び単結晶 |
| JP4407192B2 (ja) * | 2003-07-29 | 2010-02-03 | 信越半導体株式会社 | 単結晶の製造方法 |
| WO2005019506A1 (ja) | 2003-08-20 | 2005-03-03 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | 単結晶の製造方法及びシリコン単結晶ウエーハ |
| JP4661204B2 (ja) | 2004-12-16 | 2011-03-30 | 信越半導体株式会社 | 単結晶の製造方法およびアニールウェーハの製造方法ならびにアニールウェーハ |
| JP4901487B2 (ja) * | 2007-01-09 | 2012-03-21 | Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 | 半導体単結晶の製造方法 |
| JP5127235B2 (ja) * | 2007-01-10 | 2013-01-23 | 株式会社豊田中央研究所 | 半導体装置の製造方法 |
| JP5446277B2 (ja) | 2009-01-13 | 2014-03-19 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | シリコン単結晶の製造方法 |
| JP5993550B2 (ja) | 2011-03-08 | 2016-09-14 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶ウェーハの製造方法 |
| JP5776669B2 (ja) | 2012-11-13 | 2015-09-09 | 株式会社Sumco | エピタキシャルシリコンウェーハの製造方法、エピタキシャルシリコンウェーハ、および固体撮像素子の製造方法 |
| US9064823B2 (en) * | 2013-03-13 | 2015-06-23 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Method for qualifying a semiconductor wafer for subsequent processing |
| US10141413B2 (en) | 2013-03-13 | 2018-11-27 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Wafer strength by control of uniformity of edge bulk micro defects |
| US20220145493A1 (en) * | 2020-11-11 | 2022-05-12 | Globalwafers Co., Ltd. | Methods for forming a silicon substrate with reduced grown-in nuclei for epitaxial defects and methods for forming an epitaxial wafer |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06103714B2 (ja) * | 1990-11-22 | 1994-12-14 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶の電気特性検査方法 |
| IT1280041B1 (it) * | 1993-12-16 | 1997-12-29 | Wacker Chemitronic | Procedimento per il tiraggio di un monocristallo di silicio |
| JP3552278B2 (ja) * | 1994-06-30 | 2004-08-11 | 三菱住友シリコン株式会社 | シリコン単結晶の製造方法 |
| JP2826589B2 (ja) * | 1995-03-30 | 1998-11-18 | 住友シチックス株式会社 | 単結晶シリコン育成方法 |
| JP3085146B2 (ja) * | 1995-05-31 | 2000-09-04 | 住友金属工業株式会社 | シリコン単結晶ウェーハおよびその製造方法 |
-
1997
- 1997-11-11 JP JP32542897A patent/JP3460551B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-11-09 US US09/188,490 patent/US6066306A/en not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-12-06 US US09/454,841 patent/US6120599A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008001569A1 (fr) | 2006-06-26 | 2008-01-03 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Système de fabrication d'un cristal de silicium unique et procédé de fabrication d'un cristal de silicium unique au moyen dudit système |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11147786A (ja) | 1999-06-02 |
| US6120599A (en) | 2000-09-19 |
| US6066306A (en) | 2000-05-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3460551B2 (ja) | 結晶欠陥の少ないシリコン単結晶ウエーハ及びその製造方法 | |
| JP3747123B2 (ja) | 結晶欠陥の少ないシリコン単結晶の製造方法及びシリコン単結晶ウエーハ | |
| JP3943717B2 (ja) | シリコン単結晶ウエーハ及びその製造方法 | |
| JP3994665B2 (ja) | シリコン単結晶ウエーハおよびシリコン単結晶の製造方法 | |
| US5968264A (en) | Method and apparatus for manufacturing a silicon single crystal having few crystal defects, and a silicon single crystal and silicon wafers manufactured by the same | |
| JP3692812B2 (ja) | 窒素ドープした低欠陥シリコン単結晶ウエーハおよびその製造方法 | |
| JP4020987B2 (ja) | ウエーハ周辺部に結晶欠陥がないシリコン単結晶およびその製造方法 | |
| JP4699675B2 (ja) | アニールウェーハの製造方法 | |
| JP3601324B2 (ja) | 結晶欠陥の少ないシリコン単結晶ウエーハ及びその製造方法 | |
| JP3627498B2 (ja) | シリコン単結晶の製造方法 | |
| JP3634133B2 (ja) | 結晶欠陥の少ないシリコン単結晶の製造方法及びシリコン単結晶ウエーハ | |
| JP2003327493A (ja) | シリコン単結晶ウエーハ及びエピタキシャルウエーハ並びにシリコン単結晶の製造方法 | |
| JP4218080B2 (ja) | シリコン単結晶ウエーハ及びその製造方法 | |
| JPH11349394A (ja) | 窒素ドープした低欠陥シリコン単結晶ウエーハおよびその製造方法 | |
| JP2003321297A (ja) | シリコン単結晶の製造方法及びシリコン単結晶ウェーハ | |
| JP2005119964A (ja) | 窒素ドープした低欠陥シリコン単結晶ウエーハおよびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080815 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080815 Year of fee payment: 5 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080815 Year of fee payment: 5 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080815 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090815 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090815 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100815 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110815 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110815 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120815 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120815 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130815 Year of fee payment: 10 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |