JP4708697B2 - エピタキシャルシリコンウェーハ - Google Patents

Description

この発明はエピタキシャルシリコンウェーハ、詳しくは半導体の集積回路素子用のエピタキシャルシリコンウェーハとして好適なエピタキシャルシリコンウェーハに関する。

シリコン半導体の集積回路素子（デバイス)の高集積化は、急速に進んでおり、デバイスが形成されるシリコンウェーハの品質に対する要求は、ますます厳しくなっている。すなわち、高集積化に伴い集積回路は微細となる。そのため、デバイスが形成されるいわゆるデバイス活性領域では、転位などの結晶欠陥および金属系不純物が厳しく制限される。これらは、リーク電流の増大およびキャリアのライフタイム低下の原因となるためである。
近年、電源コントロールなどの用途として、パワー半導体デバイスが用いられている。パワー半導体デバイス用の基板としては、チョクラルスキー（ＣＺ）法により育成されたシリコン単結晶インゴットをスライスし、得られたシリコンウェーハの表面に、結晶欠陥をほぼ完全に含まないシリコンエピタキシャル層を成長させたエピタキシャルシリコンウェーハが主に利用されている。そのシリコンウェーハには、一般的に高濃度にドーパントがドープされている。
パワー半導体デバイスは、さらなる低消費電力化に向け、抵抗率が低いシリコンウェーハの提供が求められている。ｎ型シリコンウェーハの場合では、ｎ型のドーパントである砒素（Ａｓ）を高濃度にドープすることで、０．００２Ωｃｍのシリコンウェーハを作製する。また、ｐ型のシリコンウェーハの場合では、ｐ型のドーパントであるボロン（Ｂ）を高濃度にドープし、ｐ型のエピタキシャルシリコンウェーハの基板とする。

しかしながら、特に０．００３Ωｃｍ以下の抵抗率のシリコンウェーハにシリコンエピタキシャル層を成長させると、シリコンウェーハの格子定数とシリコンエピタキシャル層の格子定数との差を起因とし、エピタキシャルシリコンウェーハ内にミスフィット転位が発生する。ミスフィット転位はエピタキシャル成長中にシリコンエピタキシャル層の表面に移動することから、半導体デバイスを作製する活性領域に転位が存在する。このように、シリコンエピタキシャル層に結晶欠陥としての転位が存在すると、デバイスの動作不良の原因となり、良品歩留まりが低下する。

上述した問題を解消する従来技術として、例えば特許文献１のように、ボロン（Ｂ）をドープしたシリコンウェーハにゲルマニウム（Ｇｅ）をドープする方法が知られている。開示された技術によれば、ボロンおよびゲルマニウムを［Ｇｅ］＝８［Ｂ］の関係式を満足するようにドープすることで、ボロンが０．００２％以上（０．０１５Ωｃｍ以下）ドープされたシリコンウェーハの格子定数と、シリコンエピタキシャル層の格子定数との差を解消し、ミスフィット転位の発生を低減することができるとしている。上記式中、［Ｂ］はボロン濃度、［Ｇｅ］はゲルマニウム濃度である。
米国特許第４７６９６８９号

しかしながら、シリコン単結晶の育成方法としてＣＺ法を採用した場合、ボロンの偏析係数とゲルマニウムの偏析係数とが異なることから、育成するシリコン結晶のすべての結晶領域（結晶長）が、常に、特許文献１の［Ｇｅ］＝８［Ｂ］の関係を満足させることは不可能である。また、シリコンウェーハの抵抗率を低くするため、ボロンを高濃度にドープした場合に必要なゲルマニウムのドープ量は膨大となる。例えば、ボロン濃度が３．６×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３（抵抗率０．００３Ωｃｍ）の場合には、シリコン融液の重量が３５ｋｇとすると、必要となるゲルマニウム量は１．５ｋｇとなる。ゲルマニウムが非常に高価であることから、シリコンウェーハの製造コストが高騰する。さらに、本発明者らの検討によれば、高濃度にボロンを添加するとともに、高濃度にゲルマニウムをドープした場合、シリコン単結晶育成時にシリコン単結晶が有転位化する確率が高まり、シリコン単結晶インゴットの製造時の結晶歩留まりを低下させることが判明した。

この発明は、ミスフィット転位の発生を効果的に抑制することができるエピタキシャルシリコンウェーハを提供することを、その目的としている。
また、この発明は、抵抗率が０．００３Ωｃｍ以下のミスフィット転位が発生しやすいシリコンウェーハにシリコンエピタキシャル層を成長させるに際して、ミスフィット転位の発生を効果的に抑制することができるエピタキシャルシリコンウェーハを提供することを、その目的としている。

請求項１に記載の発明は、チョクラルスキー法により育成され、ボロン濃度が３．６〜５．６×１０ ^１９ ａｔｏｍｓ／ｃｍ ^３ 及びゲルマニウム濃度が０．５０〜２．２５×１０ ^２０ ａｔｏｍｓ／ｃｍ ^３ となり、抵抗率が０．００３Ωｃｍ以下で、前記ボロン濃度と前記ゲルマニウム濃度とが、−０．８×１０ ^−３ ≦４．６４×１０ ^−２４ ×［Ｇｅ］−２．６９×１０ ^−２３ ×［Ｂ］≦１．５×１０ ^−３ の関係式を満たし、前記ゲルマニウム濃度が前記ボロン濃度の１．４〜４．０倍となるようにボロン及びゲルマニウムが添加されたシリコン単結晶インゴットをスライスしてシリコンウェーハを作製し、得られたシリコンウェーハの表面にシリコンエピタキシャル層を成長させたエピタキシャルウェーハである。
ただし、［Ｂ］はボロン濃度、［Ｇｅ］はゲルマニウム濃度、濃度単位はａｔｏｍｓ／ｃｍ^３である。

請求項１に記載の発明によれば、チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を育成するあたり、−０．８×１０^−３≦４．６４×１０^−２４×［Ｇｅ］−２．６９×１０^−２３×［Ｂ］≦１．５×１０^−３の関係式を満たす範囲で、シリコン融液にボロンとゲルマニウムとを添加する。この式中、［Ｂ］はボロン濃度、［Ｇｅ］はゲルマニウム濃度、濃度単位はａｔｏｍｓ／ｃｍ^３である。

また、ボロン濃度を３．６×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上、抵抗率を０．００３Ωｃｍ以下としている。ここまでボロン濃度を高めたシリコン単結晶インゴットでは、ミスフィット転位が発生しやすい。しかしながら、上述したように高濃度なボロンの添加によるシリコンの格子定数の短小化を、同時に添加されたゲルマニウムが抑制する。その結果、ミスフィット転位の発生を抑制することができる。

ミスフィット転位の発生を低減するために必要なゲルマニウム濃度を、ボロン濃度の４倍以下としている。これにより、ゲルマニウム濃度がボロン濃度の８倍となる従来法に比較して、ゲルマニウムの使用量を低減することができる。ゲルマニウムは高価である。よって、シリコンウェーハの製造コストを低減させることができる。しかも、ボロンとゲルマニウムとを高濃度にドープすると、シリコン単結晶育成時、シリコン単結晶が有転位化する確率が高まる。しかしながら、ゲルマニウムの添加量が従来に比較して少ないので、有転位化の確率も抑えることができる。その結果、シリコン単結晶インゴットの製造時の結晶歩留まりを高めることができる。

上記式を満足するほどの多量のボロンとゲルマニウムとをシリコン融液に添加すると、シリコンウェーハの抵抗率が大きく低下する。このように抵抗率が低いシリコンウェーハでは、通常、シリコンウェーハの格子定数と、そのウェーハ表面にエピタキシャル成長されるシリコンエピタキシャル層の格子定数との差が大きく、ミスフィット転位が発生しやすい。しかしながら、大量のボロンの添加によるシリコンの格子定数の短小化を、ゲルマニウムを添加することで抑制している。ゲルマニウムは、シリコンの格子定数を長大化する作用を有している。そのため、シリコンウェーハにシリコンエピタキシャル層を成長する際、シリコンエピタキシャル層の格子定数とシリコンウェーハの格子定数との差が小さくなる。その結果、ミスフィット転位の発生を効果的に抑制することができる。これにより、ミスフィット転位の発生が抑制されたデバイス特性の優れたエピタキシャルシリコンウェーハの作製が可能となる。

高濃度にボロンを添加したシリコンウェーハの表面にシリコンエピタキシャル膜を成膜した場合に発生するミスフィット転位は、シリコンウェーハ側の格子定数とシリコンエピタキシャル膜中の格子定数との差に起因すると考えられる。ボロン濃度の変化による格子定数変化（Δａ_Ｓｉ−Ｂ、単位はオングストローム）は、下記の式（Ｖｅｇａｒｄ則）で計算される。
Δａ_Ｓｉ−Ｂ＝ａ_Ｓｉ×（ｒ_Ｂ−ｒ_Ｓｉ）／ｒ_Ｓｉ×［Ｂ］／［Ｓｉ］........（１ａ）

式中、ａ_Ｓｉはいかなる元素も添加されていないシリコン単結晶の格子定数である。また、ｒ_Ｓｉはシリコン（Ｓｉ）原子の半径、ｒ_Bはボロン（Ｂ）原子の半径、［Ｂ］はボロン濃度、［Ｓｉ］はシリコン濃度を示している。シリコン原子の半径は１．１７オングストローム、ボロン原子の半径は０．８８オングストロームである。高純度シリコン結晶の格子定数（ａ_Ｓｉ）は５．４３オングストロームである。また、シリコン単結晶のＳｉ原子密度は５．０×１０^２２ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３である。これにより(１ａ)式は、
Δａ_Ｓｉ−Ｂ＝−２．６９×１０^−２３×［Ｂ］........（１ｂ）
となる。この式から明らかなように、高濃度にボロンを添加したシリコンウェーハの場合、ボロンを添加しないものに比べて格子定数が小さくなる。

一方、ゲルマニウムをドープした場合の格子定数変化（Δａ_{Ｓｉ−Ｇｅ}、単位はオングストローム）も(１ａ)式と同様に（Ｖｅｇａｒｄ則）を用いて計算される。
Δａ_{Ｓｉ−Ｇｅ}＝ａ_Ｓｉ×（ｒ_Ｇｅ−ｒ_Ｓｉ）／ｒ_Ｓｉ×［Ｇｅ］／［Ｓｉ］........（２ａ）
ここで、ｒ_Ｇｅはゲルマニウムの原子の半径で１．２２オングストローム、［Ｇｅ］はゲルマニウムの濃度である。したがって、（２ａ）式は、
Δａ_{Ｓｉ−Ｇｅ}＝４．６４×１０^−２４［Ｇｅ］........（２ｂ）
と表せる。よって、ゲルマニウムを添加することでゲルマニウムを添加しない場合に比べて格子定数が大きくなる。

以上のことから、ボロンとゲルマニウムを同時添加した場合の格子定数変化（Δａ_{Ｓｉ−Ｇｅ−Ｂ}＝（Δａ_{Ｓｉ−Ｇｅ−Ｂ}、単位はオングストローム）は（１ｂ）式と（２ｂ）式との和で求められる。
Δａ_{Ｓｉ−Ｇｅ−Ｂ}＝Δａ_{Ｓｉ−Ｇｅ}＋Δａ_Ｓｉ−Ｂ＝４．６４×１０^−２４×［Ｇｅ］−２．６９×１０^−２３×［Ｂ］........（３）
ゲルマニウムをボロンと同時にドープすることで、エピタキシャル基板であるシリコンウェーハ内での格子変化が抑制され、シリコンエピタキシャル層の格子定数とシリコンウェーハの格子定数との差が少なくなる。よって、ミスフィット転位の発生が抑制されたと考えられる。

４．６４×１０^−２４×［Ｇｅ］−２．６９×１０^−２３×［Ｂ］が−０．８×１０^−３未満あるいは４．６４×１０^−２４×［Ｇｅ］−２．６９×１０^−２３×［Ｂ］が１．５×１０^−３を超える場合には、ミスフィット転位が発生する。
シリコン単結晶インゴットの初期酸素濃度は、酸素濃度不足によるシリコンウェーハの強度の低下抑制と、十分なＩＧ効果を得るのに必要な酸素析出量を確保するため、１．０×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３（ＡＳＴＭ−’７９）以上とした方が好ましい。
また、発明者らの詳細な検討によれば、ゲルマニウムを添加しない場合、シリコンウェーハ中のボロン濃度が３．６×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３であれば、シリコンエピタキシャル層の厚さが２μｍ以上でミスフィット転位の発生が顕著となる。これに対して、ボロン濃度が１．１×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３の場合、シリコンエピタキシャル層の厚さが１５μｍ以上でミスフィット転位が発生する。すなわち、３．６×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下のボロン濃度を有するシリコンウェーハであっても、シリコンエピタキシャル層を厚く成長させた場合には、本発明の効果を期待することができる。

ボロン濃度が３．６×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上、抵抗率が０．００３Ωｃｍ以下の低抵抗率のシリコンウェーハ上にシリコンエピタキシャル層を形成する場合、他の比較的抵抗率の高いシリコンウェーハを使用する場合に比べて、特にミスフィット転位が発生しやすくなる。これにより、本発明で規定する所定量のゲルマニウムの添加が有効となる。

ゲルマニウム濃度のボロン濃度に対する倍率は１．４〜４．０倍である。４．０倍を超えると、シリコン単結晶育成時にシリコン単結晶が有転位化する確率が高まり、シリコン単結晶インゴットの製造時の結晶歩留まりが低下する。

上記式を満足するほどの多量のボロンとゲルマニウムとをシリコン融液に添加すると、シリコンウェーハの抵抗率が大きく低下する。このように抵抗率が低いシリコンウェーハでは、通常、シリコンウェーハの格子定数と、そのウェーハ表面にエピタキシャル成長されるシリコンエピタキシャル層の格子定数との差が大きく、ミスフィット転位が発生しやすい。しかしながら、ボロンの大量添加によるシリコンの格子定数の短小化を、ゲルマニウムを添加することで抑制している。ゲルマニウムは、シリコンの格子定数を長大化する作用を有している。そのため、シリコンウェーハにシリコンエピタキシャル層を成長する際、シリコンエピタキシャル層の格子定数とシリコンウェーハの格子定数との差が小さくなる。その結果、ミスフィット転位の発生を効果的に抑制することができる。これにより、ミスフィット転位の発生が抑制されたデバイス特性の優れたエピタキシャルシリコンウェーハの作製が可能となる。
シリコンエピタキシャル層を成長させる方法は限定されない。例えば、気相エピタキシャル成長法、分子線エピタキシャル成長法などを採用することができる。
気相エピタキシャル成長では、原料ガスとして、例えばＳｉＨ_４、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、ＳｉＨＣｌ_３、ＳｉＣｌ_４などを採用することができる。

さらに、ボロン濃度が３．６〜５．６×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３で、ゲルマニウム濃度が、０．５０〜２．２５×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３で、かつゲルマニウム濃度／ボロン濃度が１．４〜４．０としたので、著しく無転位シリコン単結晶の収率が高まる。

請求項２に記載された発明は、炭素が、１×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上の濃度でドープされた請求項１に記載のエピタキシャルシリコンウェーハである。
さらに、請求項２に記載のエピタキシャルシリコンウェーハでは、シリコン融液中にボロン、ゲルマニウムだけではなく、炭素を１×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上の濃度で添加する。このように炭素をドープすると、熱応力に対する耐性が増大し、その後、シリコンウェーハにシリコンエピタキシャル層をエピタキシャル成長する場合、塑性変形量が小さくなる。したがって、ボロンとゲルマニウムだけをドープしたシリコンウェーハに比べて、ミスフィット転位の発生が抑制される。また、炭素をドープすれば、エピタキシャル成長後の酸素析出核形成量も増大する。これにより、炭素をドープしない場合に比べて多量のＢＭＤが発生し、シリコンウェーハのＩＧ効果を増大することができる。その結果、デバイス作製時の歩留まりを高めることができる。

ミスフィット転位の発生は、上述したシリコンウェーハの格子定数とシリコンエピタキシャル層の格子定数とのミスマッチだけではなく、シリコンエピタキシャル層をエピタキシャル成長中の熱応力の作用によるシリコンウェーハの塑性変形量も関係していると考えられる。これを踏まえて、ゲルマニウムに加えて炭素をドープしたシリコンウェーハでは、ボロンおよびゲルマニウムをドープしたシリコンウェーハと比較し、ミスフィット転位の発生が抑制される。その理由は定かではないものの、炭素をドープしたことで熱応力に対する耐性が増大し、エピタキシャル成長中の塑性変形量が小さくなることなどが考えられる。

また、シリコン単結晶中に炭素をドープすれば、エピタキシャル成長後の酸素析出核形成量が増大し、炭素をドープしない場合よりも多くの熱処理誘起欠陥（ＢＭＤ：Ｂｕｌｋ Ｍｉｃｒｏ Ｄｅｆｅｃｔ）が観察される。
酸素析出物は、デバイス作製時に発生する重金属原子をシリコンウェーハ内に捕獲するＩＧ（Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ Ｇｅｔｔｅｒｉｎｇ）に有効である。そのため、ＢＭＤ密度が高いシリコンウェーハはそのＩＧ効果が大きく、デバイス作製時の歩留まり改善に有効である。

請求項１に記載のエピタキシャルシリコンウェーハによれば、ボロンとゲルマニウムとを−０．８×１０^−３≦４．６４×１０^−２４×［Ｇｅ］−２．６９×１０^−２３×［Ｂ］≦１．５×１０^−３の関係式を満たす範囲でシリコンウェーハにドープしたので、高濃度にボロンが添加されたシリコンウェーハにシリコンエピタキシャル層を成長する場合に生じるミスフィット転位を低減することができる。

また、ボロン濃度が３．６×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上、シリコンウェーハの抵抗率が０．００３Ωｃｍ以下の、ゲッタリング能力に優れた高品質なエピタキシャルシリコンウェーハを提供することができる。

さらに、ミスフィット転位を低減するために必要なゲルマニウム濃度をボロン濃度の５倍以下としたので、ゲルマニウムの使用量を低減させることができる。その結果、シリコンエピタキシャルウェーハの製造コストを安価にすることできる。しかも、有転位化の確率を抑えることができる。よって、シリコン単結晶インゴットの製造時の結晶歩留まりを高めることができる。

また、ボロン濃度が３．６〜５．６×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３で、ゲルマニウム濃度が、０．５０〜２．２５×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３で、かつゲルマニウム濃度／ボロン濃度が１．４〜４．０としたので、著しく無転位シリコン単結晶の収率が高まる。

請求項２に記載のエピタキシャルシリコンウェーハによれば、シリコン融液中にボロン、ゲルマニウムだけではなく、炭素を１×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上の濃度で添加したので、ボロンとゲルマニウムとがドープされたシリコンウェーハに比べて、ミスフィット転位の発生を抑制することができる。また、炭素をドープすれば、エピタキシャル成長後の酸素析出核形成量も増大する。これにより、炭素をドープしない場合に比べて多量のＢＭＤが発生し、シリコンウェーハのＩＧ効果を増大することができる。その結果、デバイス作製時の歩留まりを高めることができる。

以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。ただし、この発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

ＣＺ法によりシリコン単結晶インゴットを育成する際、(1)シリコン融液にボロンおよびゲルマニウムを所定量ずつドープし、直径１５０ｍｍのシリコン単結晶を育成した。また、(2)シリコン融液にボロン、ゲルマニウムおよび炭素をそれぞれ所定量ずつドープし、直径１５０ｍｍのシリコン単結晶インゴットを育成した。ボロン、ゲルマニウムおよび炭素の濃度の測定は、２次イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ）を使用した。(1)，(2)により作製された各シリコン単結晶インゴットからシリコンウェーハをスライスし、各スライスドウェーハに対して常法に則り、面取り、ラップ、酸エッチング、鏡面研磨の各工程を施してシリコンウェーハを作製した。次に、(1)，(2)のシリコンウェーハをエピタキシャル成長装置内にそれぞれ挿入し、１１５０℃で水素ベーク後、これらをエピタキシャル成長装置内で、１０７５℃の条件下で、ＳｉＨＣｌ_３ガスを供給し、各シリコンウェーハの表面に６μｍまたは１５μｍの厚さのシリコンエピタキシャル層を成長させ、(1)，(2)のシリコンウェーハを基板としたエピタキシャルシリコンウェーハをそれぞれ製造した。

その後、各エピタキシャルシリコンウェーハのエピタキシャル層の表面をＸ線トポグラフィーにより検査し、ミスフィット転位の発生状況を観察した。
次に、これらのエピタキシャルシリコンウェーハに８００℃で４時間の熱処理を施し、その後、さらに１０００℃で１６時間の熱処理を施し、ウェーハを劈開してライトエッチング液（ＨＦ＋ＨＮＯ_３＋ＣｒＯ_３＋Ｃｕ（ＮＯ_３）_２＋Ｈ₂Ｏ＋ＣＨ_３−ＣＯＯＨ）により３分間の選択エッチングを行い、光学顕微鏡により１ｃｍ^２当たりのエッチングピットをカウントすることで、シリコンウェーハ内に形成された熱処理誘起欠陥の密度を求めた。その結果を表１に示す。

比較例１はゲルマニウムをドープしていない。そのため、シリコンウェーハの格子定数変化(Δａ_{Ｓｉ−Ｇｅ−Ｂ})が−０．８×１０^−３ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満で、ミスフィット転位が発生している。ゲルマニウムがドープされた試験例１，２ではΔａ_{Ｓｉ−Ｇｅ−Ｂ}が−０．８×１０^−３ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上、１．５×１０^−３ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下で、ミスフィット転位の発生が抑制されている。ゲルマニウムがドープされた比較例２では、ゲルマニウムのドープ量が試験例１，２と比較して高濃度にドープされている。そのため、Δａ_{Ｓｉ−Ｇｅ−Ｂ}が１．５×１０^−３ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３を超え、シリコンウェーハの一部にミスフィット転位が観察された。
ミスフィット転位の発生状況の一例として、比較例１のＸ線トポグラフィー像を図１（ａ）に示す。高密度のミスフィット転位がシリコンウェーハの全面で観察されている。また、ボロンとゲルマニウムとが添加された試験例１のＸ線トポグラフィー像を図１（ｂ）に示す。ミスフィット転位の発生は、比較例１に比べて大幅に抑制されていることがわかる。

エピタキシャル層の膜厚を１５μｍと厚く成長させた試験例３，４および比較例３のうち、Δａ_{Ｓｉ−Ｇｅ−B}が−０．７３×１０^−３ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３の試験例３では、ミスフィット転位がウェーハ外周部に観察された。ただし、特に問題となるレベルではない。試験例４では、ミスフィット転位はまったく観察されなかった。比較例３では、Δａ_{Ｓｉ−Ｇｅ−Ｂ}が１．５８×１０^−３ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３であり、比較例２と比べてエピタキシャル層の膜厚が厚いため、より多くのミスフィット転位がウェーハ全面で観察された。炭素をドープした試験例５は、炭素濃度が１×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満である。そのため、ミスフィット転位の発生レベル、またはＢＭＤ密度も試験例３と比べて大差なかった。炭素濃度が１×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上となった試験例６では、試験例３に比べてミスフィット転位の発生が抑制され、ＢＭＤ密度も高密度に観察された。

次に、ＣＺ法によるシリコン単結晶インゴットの育成時において、高濃度ボロンと高濃度ゲルマニウムとを同時に添加したときの、結晶歩留まりの影響を調査した。すなわち、ボロン、ゲルマニウムの濃度比率を変更し、各濃度比率を有する直径１５０ｍｍのシリコン単結晶インゴットを複数本（ｎ数＝各４本）育成し、シリコン単結晶の有転位化発生状況を調査した。その結果を表２に示す。表中、○印は、単結晶全長で無転位シリコン単結晶が育成された場合を示し、×印は、単結晶育成過程でシリコン単結晶に転位が発生した場合を示す。

表２から明らかなように、添加されたゲルマニウム濃度がボロン濃度の５倍を超える比較例４〜６では、何れも無転位化率は５０％以下であり、無転位シリコン単結晶の収率が低くなることが分かる。一方、添加したゲルマニウム濃度がボロン濃度の５倍以下である試験例７〜１０では、著しく無転位シリコン単結晶の収率が向上した。

このように、添加するボロン濃度とゲルマニウム濃度を−０．８×１０^−３≦４．６４×１０^−２４×［Ｇｅ］−２．６９×１０^−２３×［Ｂ］≦１．５×１０^−３の範囲内でドープしたことで、エピタキシャル膜成長時のミスフィット転位発生を防止することができる。特に、添加するゲルマニウム濃度がボロン濃度の５倍以下となるようにドープすれば、シリコン単結晶育成時の有転位化発生も効果的に抑制することができる。

（ａ）表１中の比較例１のＸ線トポグラフィー像である。（ｂ）表１中の試験例１のＸ線トポグラフィー像である。

Claims (2)

1. チョクラルスキー法により育成され、ボロン濃度が３．６〜５．６×１０ ^１９ ａｔｏｍｓ／ｃｍ ^３ 及びゲルマニウム濃度が０．５０〜２．２５×１０ ^２０ ａｔｏｍｓ／ｃｍ ^３ となり、
   抵抗率が０．００３Ωｃｍ以下で、
   前記ボロン濃度と前記ゲルマニウム濃度とが、
   −０．８×１０ ^−３ ≦４．６４×１０ ^−２４ ×［Ｇｅ］−２．６９×１０ ^−２３ ×［Ｂ］≦１．５×１０ ^−３
   の関係式を満たし、前記ゲルマニウム濃度が前記ボロン濃度の１．４〜４．０倍となるようにボロン及びゲルマニウムが添加されたシリコン単結晶インゴットをスライスしてシリコンウェーハを作製し、
   得られたシリコンウェーハの表面にシリコンエピタキシャル層を成長させたエピタキシャルウェーハ。
   ただし、［Ｂ］はボロン濃度、［Ｇｅ］はゲルマニウム濃度、濃度単位はａｔｏｍｓ／ｃｍ^３である。
2. 炭素が、１×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上の濃度でドープされた請求項１に記載のエピタキシャルシリコンウェーハ。

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