JPH0290531A - 半導体装置の製造方法およびウエハ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置（半導体デバイス）の製造方法お
よびその製造で用いられるシリコン単結晶板からなるウ
ェハに関し、特に、機械強度が強くかつ製造工程におけ
る熱処理工程で発生する熱応力転位の発生をウェハの土
面表層部で抑制でき、さらに必要に応じて工程の汚染等
に起因して発生する酸化誘起積層欠陥の発生も防止でき
る半導体装置製造技術に関する。

〔従来の技術〕

半導体装Ｍ（半導体デバイス）の製造において使用され
る半導体の一つとして、シリコン（Ｓｌ）が知られてい
る。このシリコンは、ルツボ内のシリコン融液に種結晶
の先端を浸け、種結晶やルツボを回転させつつ種結晶を
引き上げながら単結晶を種結晶の下に成長させるＣＺ（
Ｃｚｏｃｈ−ｒａｌｓｋｉ）法や、多結晶棒状体を高周
波コイルで順次加熱することによって単結晶化するＦＺ
　（Ｆｌｏａｔ　　Ｚｏｎｅ）法が知られている。

前記ＣＺ法によって製造されたウェハ（薄いシリコン単
結晶板、単に基板とも称する。）は、前記ＦＺ法による
ウェハに比較して熱処理によって転位（スリップ）等の
結晶欠陥や反りが発生することが少なく熱的に強い、こ
の結果、シリコンを用いる半導体装置の製造にあっては
、ＣＺ法によるウェハが多用されている。ＣＺ法によっ
て製造されたシリコン単結晶体（インゴット）は、単結
晶製造時にルツボから溶は出した酸素が単結晶内に入り
込む特徴がある。そして、この酸素の含有璽、すなわち
、格子間酸素濃度は半導体装置の特性１品質、製造歩留
りに大きく影響する。

通常、半導体装置製造にあって、プロセスでの汚染によ
って酸化誘起積層欠陥がウェハ（基板）内部に発生する
のを防止するため、汚染重金属等をゲッターするのに必
要な結晶欠陥をバルク内部に作り込むイントリンシック
ゲッタリング技術が多用されている。このため、一部の
プロセスではイントリンシックゲッタ　リング技術が適
用できるように、基板の格子間酸素濃度が８．５×１０
１７ａ　Ｌ　ｏｍｓ／ｃｍ”以上の基板を使用している
。

一方、ウェハの製造技術面にあって、現状では、各結晶
メーカーとも基板面内での格子間酸素濃度を均一化する
方向が主流である。したがって、後述する本発明の場合
とは逆にウェハは、その全域が略同−値の格子間酸素濃
度となっている。なお、シリコン中の酸素の影響につい
ては、日本ニス・ニス・ティ株式会社発行［ソリッド　
ステートテクノロジー（ｓｏｌｉｄ　　５Ｌａｔｅ　　
Ｌｅ　−ｃｈｎｏｌｏｇｙ）日本版４１９８７年４月号
、Ｐ４３１〜Ｐ４９に記載されている。

他方、ウェハ（シリコン単結晶板）の強度を向上させる
ために、２枚のシリコン単結晶板を重ね合わせ（貼り合
わせ）で１枚の単結晶を製造する技術が開発されている
。この技術については特開昭６０−２３６２１０号公報
「半導体ウェハの接合方法」あるいは、特開昭６１−２
５６６２１号公報「接着型半導体基板の製造方法」等に
記載されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のように、半導体装置製造プロセスでのｌＦＪ染に
よって発生する酸化誘起積層欠陥を防止するため、基板
（ウェハ）における格子間酸素濃度は８．５×１０１７
ａｔｏｍｓ／ｃｍ’以上となっている。このように格子
間酸素濃度が高くかつ均一に形成されたウェハは、前述
のようにイントリンシックゲッタリング技術が適用され
る結果、ウェハの表裏面および周面から酸素が外方拡散
するとともに、ウェハの内部には略均−に酸素が析出す
る。そして、その後の半導体装置製造工程でウェハが熱
処理されると、前記酸素析出物が基となって微小欠陥が
発生する。この微小欠陥は、半導体装置製造工程で重金
属でウェハがｌｒｊ染されるようなことがあった場合、
前記微小欠陥で前記重金属を捕獲（ゲンター）し、ウェ
ハの主面のアクティブ領域の２ｒ、染を防止し、半導体
装置の特性劣化を防止するようになる。

なお、イントリンシックゲッタリングにあっては、高温
アニール処理では基板表面の酸素は外方拡１ｔｋ（アウ
トデイフュージョン）するとともに、基板（バルク）内
の酸素は析出する。また、低温アニールでも基板内の残
留酸素は析出核が形成される。さらに、半導体装置製造
プロセスでの熱処理によって前記析出核が原因となって
転位や酸化誘起積層欠陥等の結晶欠陥が発生ずる。

しかし、ウェハ内部に微小欠陥が存在するということは
、機械的にはウェハの強度が低くなるということでもあ
る。ウェハ強度が問題となると判明した作業の一つとし
てウェハを炉（高温の処理炉）に入れる作業がある。炉
体内にウェハを挿入する際は、ウェハの温度と炉体内の
温度差が数百度以上と大きいため、ウェハには熱応力が
発生し、その値が臨界値を越えると熱応力転位が誘起さ
れる。特にウェハ周辺部にはその形状がらして大きな熱
応力が発生する。このため、前記微小欠陥が核となり、
多量の熱応力転位が発生し、機械的強度はさらに弱くな
る。第１２図は半導体装置裂造完のシリコン単結晶板か
らなるウェハ（基板）ｌの模式的断面図を、第１３図は
同じくそのウェハ１の主面の顕＠鏡で観察できた状態を
示す模式的な平面図である。第１２図に示されるように
、ウェハｌの内部には点々で示されるように結晶欠陥２
が発生している。特に、ウェハｌの周辺部分では熱応力
転位はウェハの厚さ（深さ）方向全体に発生するため、
ウェハ１の主面周辺部分には、第１３図に示されるよう
に、熱応力転位としてのスリップライン３として現われ
る。この結果、ウェハ１はその周辺部分でこのスリ・ノ
ブライン３に沿う方向に沿って割れ易くなる。なお、こ
のウェハ１の主面の結晶面は（１００）面である。また
、ウェハｌの一縁には結晶軸＜１１０＞に沿う結晶方向
識別用のオリエンテーションフラット７が設けられてい
る。したがって、ウェハ１の主面の結晶面が異なればＩ
ｒＩ記スリスリップライン３われる方向は異なった方向
となり、ウェハ１の割れ欠けはそのスリンプライン３の
方向に沿って生しることになる。

未発明打等の実験によれば、熱処理工程でウェハが熱に
Ｂ西された際、酸素濃度が８．５ＸｌＯＩ７ａＬｏｍｓ
／ｃｍ’程度から過剰な酸素析出がバルク内に生じ易く
なるため熱応力転位が発生し易（なることが判明した。

そこで、本発明者はウェハ周面表層部の格子間酸素４度
を低下させておけば熱処理時、ウェハ周面表層部では結
晶欠陥が発生し難くなり、この結果としてウェハの機械
的強度低下を抑止できることに気が付き本発明をなした
。

本発明の目的は機械強度の強いシリコンからなるウェハ
およびその製造技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、ウェハ主面に結晶欠陥が発生し難
いウェハおよびその製造技術を提供することにより、品
質の安定した半導体装置を高歩留りで製造できる半導体
装置の製造技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうら代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりであすなわち、本発
明のウェハは、ウェハ周辺の周面表層部に、たとえば０
．１ｍｍ程度の深さの強度維持層の格子間酸素濃度を、
熱処理時、酸素析出が生じ難い８ＸＩ　Ｏ”ａ　Ｌ　ｏ
ｍｓ／ｃｍ３程度の濃度としであるとともに、このウェ
ハ周面表層部およびこのウェハ周面表層部から内部に至
るわずかな遷移領域を除く部分の格子間酸素濃度を、プ
ロセスの汚染物質をゲッターするに必要な９゜５×１０
１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ’程度としである。

〔作用〕

上記した手段によれば、本発明のウェハはイントリンシ
ックゲッタリング処理が適用できるように、基板の格子
間酸素濃度を９．５ＸｌＯ”ａｔｏｍｓ／ｃｍ”程度と
しているが、基板周辺の表層部の格子間酸素濃度は８×
１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度と低くしであるため、
半導体装置の製造でウェハに対してイントリンシックゲ
ッタリング処理を行った場合、ウェハの周辺では酸素の
析出が殆ど発生せず、その後の熱処理工程でもつエバ周
辺には結晶欠陥が発生しなくなり、ウェハ周辺の強度低
下を阻止できるごとになり、結果としてウェハの強度低
下を抑止できる。

［実施例〕 以下図面を参照して本発明の一実施例について説明する
。

第１図は本発明の一実施例によって製造されたウェハの
模式的平面図、第２図は同じく模式的断面図、第３図は
同じくウェハ製造におけるシリコン単結晶体製造状態を
示す断面図、第４図は同じくシリコン単結晶体を示す断
面図、第５図は同じくウェハを熱処理した際の酸素析出
量の初期酸素濃度依存性を示すグラフ、第６図は本発明
によろウェハを使用して半導体装置を製造した場合にお
けるウェハ内部の結晶欠陥の発生状態を示す模式的断面
図、第７図は同じく主面にスリップラインが発生しない
状態を示すウェハの模式的平面図である。

本発明によって製造されたウェハｌ、換言するならば、
シリコン単結晶Ｆｉ（シリコン単結晶基板、以下単に基
板１とも称する。）は、第１図に示されるようなモデル
的断面図で示される構造となっている。すなわち、ウェ
ハ（基１反）■は、たとえば、その厚さが５００　ｔｔ
ｒｎ　〜７００　ｐｍ、直径が６インチ程度となってい
る。そして、このウェハ１はＣＺ法によって製造された
シリコン単結晶体（インゴット）を薄く切断して形成さ
れたものであり、ウェハｌ、すなわち、基板１の格子間
酸素濃度は９，５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｒｎコ程度
となっている。この格子間酸素濃度は、このウェハ１を
使用してバイポーラトランジスタ等の半導体装置を製造
する際、製造工程での汚染に起因する結晶欠陥の発生を
、ウェハ１のアクティブ領域で抑えるべく、ウェハｌの
内部で重金属等の汚染物質を捕獲（ゲッター）するよう
な作用を生じさせるイントリンシックゲッタリング技術
が適用できる濃度となっている。この格子間酸素濃度は
、後述するように、８．５×１０１７ａｔｏｒｎｓ／ｃ
ｍ３前後以上であればよい。

また、これが本発明の特徴の一つであるが、第１図およ
び第２図に示されるように、このウェハｌのウェハ周辺
、すなわちウェハ周面表層部には、格子間酸素濃度が８
×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ″程度となる強度維持層４
が設けられている。第２図で白抜きで示されるこの強度
維持層４はその厚さａ、すなわち、ウェハｌの半径方向
に沿う厚さ（深さ）は０．１ｍｍ程度となっている。こ
の強度維持層４の内側にはハツチングで示されるように
、リング状に遷移領域５が拡がり、この遷移領域５の内
側が、前述のように格子間酸素濃度が９゜５×１０”ａ
ｔｏｍｓ／ｃｍ２程度の、半導体装置製造に使用できる
領域（第２図で点々が施されて示される使用領域６）と
なっている。前記遷移領域５は前記強度維持層４を形成
する際必然的に派生する領域であり、たとえばその幅り
はおよそ１０ｍｍ程度となっている。

ところで、本発明者は、実験により、第５図のグラフに
示されるような結果を得ている。このグラフは、ウェハ
１の初期酸素濃度と熱処理による酸素析出量との相関を
示すグラフである。

本発明Ｈ等は基板（ウェハ）の格子間酸素濃度を変えた
試料を作製して、強制的に酸素析出を生じさせる条件下
にて酸素析出の生じ難い酸素濃度域を見出すことを試み
、その結果として第５図のグラフで示される如き結果を
得た。熱処理条件は７５０°Ｃ窒素雰囲気中で４時間お
よび１０５０°Ｃ乾燥酸素雰囲気中で１８時間とした。

各試料について初期の格子間酸素４度を測定し、熱処理
後の格子間酸素濃度との差し引きから酸素析出量を求め
た。格子間酸素濃度の測定にはフーリエ変換型赤外分光
光度３１を用い、吸収係数から酸素濃度への換算係数は
３．０ＸＩＯ”とした。初期酸素濃度が８×１０１７ａ
Ｌｏｍｓ／ｃｍ”以下の４度の試料では、酸素析出量が
約ＩＸ　１０”ａ　ｔ　ｏｍｓ／ｃｍ”以下であること
がわかった。上記実験から、特に基板周辺領域をリング
状に８×１０１７ａＬａｍｓ／ｃｍ”以下とすることに
より、半導体デバイス製造工程の熱処理でウェハ周辺部
に酸素析出が生しないため、酸素析出に伴う基板強度劣
化を防止することができる。

このようなことから、第１図および第２図で示される本
発明のウェハｌでは、ウェハ周面表層部には格子間酸素
４度が８×１０１７ａ　ｔ　ｏｍｓ／ｃｍ３程度と低い
強度維持層４が設けられているため、熱が加えられても
酸素の析出は殆どない、したがって、半導体装置製造プ
ロセスで熱処理が施されても酸素の析出およびこの酸素
の析出が基となって生じる結晶欠陥の発生は殆どなく、
ウェハ周辺部分は結晶欠陥の発生による機械的強度の低
下が起きない、この結果、ウェハｌの強度の低下は従来
のウェハに比較して小さくなり、ウェハの割れ、欠けに
よって半導体装置の特性の劣化や品質の不安定化が抑止
できるとともに、半導体装置製造歩留りの向上を達成で
きる。

つぎに、このようなウェハｌの製造方法について説明す
る。

前記ウェハｌは、第４図に示されるように、シリコン単
結晶体（インゴット）１０を薄く切断することによって
製造される。また、シリコン単結晶体１０を製造する方
法としてＣＺ法がある。このＣＺ法では、第３図に示さ
れるような装置でインゴットＩＯを製造する。すなわち
、この装置は、シリコン単結晶からなる細い種結晶１１
の下端を石英製のルツボ１２に収容されるシリコンの融
液（シリコン融？＆）１３中に入れた後、種結晶１１を
保持する引上機構の引上軸１４をルツボ１２に対して矢
印で示すように、相対的に回転させながら徐々に引き上
げ、種結晶１１の下端に単結晶を成長させて単結晶体１
５を形成する。単結晶体１５はルツボ１２を加熱する図
示しない加熱機構（ヒータ）の温度、引上軸１４の上昇
速度を適宜制御することによって、第４図に示されるよ
うなインゴットｌＯが形成される。

このインゴット１０は、種結晶１１から続く種結晶１１
と同し直径の小径部１７と、この小径部１７に続き徐々
に大径となるコーン部１８と、このコーン部１８に続き
かつ同一直径を維持する直胴部１９、さらには直胴部１
９に続いて急激に細くなって切れる足部２０とからなっ
ている。

ところで、１油記インゴツト１０の製造に用いるルツボ
材料には高純度石英が使われているため、溶融シリコン
と石英ルツボ壁が次の（１）式に従って反応してシリコ
ン溶融液中にＳｉＯが溶は込む。

ＳｉＯ，＋Ｓｉ→２ＳｉＯ・・・　（１）この結果、引
き上げられる単結晶シリコン（単結晶体１５）中に酸素
原子が取り込まれることになる。

引き上げ方向の単結晶中での酸素４度を均一化するには
、主にルツボ１２の回転数を制御して常に単結晶中に取
り込まれる酸素原子の量を一定にする手法が既に知られ
ている。すなわち、格子間酸素４度は、結晶引き上げ時
の種結晶１１の回転数を制御すること等によって、シリ
コン融液１３と単結晶界面の境界層厚さ等をコントロー
ルすればよい。

したがって、単結晶径（インゴット直径）に応じて、ル
ツボ回転数を適切に制御することにより、長さ方向の酸
素濃度がほぼ一定な単結晶ブロック（インゴット１０）
を容易に手に入れることができる、また、径方向の酸素
濃度については、種結晶１１の回転数を変えることによ
り制御可能である０種結晶１１の回転を速くすれば、シ
リコン融液１３と単結晶シリコンである単結晶体１５の
界面に単結晶体１５の径方向外周側へ向かう強制対流２
１が生じ、単結晶シリコン外周部、即ら基板ｌの周辺領
域になる位置の酸素濃度が中心部に比べて高くできる。

すなわち、インボッ）１０の周面の格子間酸素濃度を低
くしたい場合は、種結晶１１の回転数を小さくしてルツ
ボ１２内に生じている二点鎖線で示される自然対［２２
を支配的にする。この結果、シリコン融液１３の表面か
ら酸素が蒸発し、酸素濃度の小さいシリコン融液１３が
単結晶体１５の外周側に供給される。一方、逆に種結晶
１１の回転数を大きくすると、実線矢印で示されるよう
に強制対流２１が支配的になり、酸素濃度が高くなる。

−船釣なＣＺ法における弓き上げ条件は、たとえば、格
子間酸素濃度を９×１０”ａ　Ｌ　ｏｍｓ／ｃｍ３〜ｌ
　ＯＸ　Ｉ　Ｏ１？ａ　Ｌ　。

ｍｓ／ｃｍ２とする場合、ルツボ回転数は１０ｒｐｍ、
種結晶回転数は２Ｏｒｐｍ、引き上げ速度は〜１ｍｍ／
分である。これに対して、実施例では、ルツボ回転数は
１０ｒｐｍ、種結晶回転数は５ｒｐｍ、引き上げ速度は
〜ｌ　ｍｍ７分とすることによって、単結晶体１５の内
部の格子間酸素濃度を９．５Ｘ　ｌ　Ｏ”ａ　ｔ　ｏｍ
ｓ／ｃｍ’程度とし、外周部分のみを８Ｘ　ｌ　Ｏ”ａ
　ｔ　ｏｎｔｓ／ｃｍ’程度とすることができる。

このようにして製造された第４図で示されるインゴット
１０は常用のスライシング技術によって薄く切断されて
ウェハとなる。また、このウェハの表裏面は研磨、ボリ
シング等の表面加工が行われ、主面が鏡面となった第１
図および第２図に示されるようなウェハとされる。

このウェハは、半導体装置の製造において、最初にイン
トリンシックゲッタリング処理が施され、その後、ウェ
ハの主面のアクティブ領域にバイポーラ・トランジスタ
やＣｕＯ２等が形成される。

そして、前記半導体装置の製造おけるイントリンシック
ゲッタリング処理時、ウェハの円面の強度維持層４部分
では、格子間酸素濃度が８×１０″ａＬｏｍｓ／ｃｍ”
と低いことから、第５図のグラフでもわかるように酸素
の析出は殆ど発生しないため、イントリンシックゲッタ
リング処理時、ウェハの周辺部分には微小欠陥は生じな
い。したがって、その後の半導体装置の製造工程で、ウ
ェハに対して熱処理が施され、その際ウェハの周辺部に
熱応力が加わっても核となる微小欠陥も存在しないため
、熱応力転位も発生せず、結晶欠陥の存在による機械強
度の低下も起きない。

第６図は主面表層部に形成されたバイポーラ・トランジ
スターやＣｕＯ２等を省略したウェハの内部状態、特に
結晶欠陥の発生分布状態を示す模式的断面図である。同
図に示されるように、本発明によるウェハにあっては、
内部は点々で示されるように結晶欠陥２が存在している
が、表裏面およびウェハの周辺部分は白抜き領域として
示されるように、結晶欠陥は発生していない、これは第
１２図に示されるような、ウェハ周辺部に多量に結晶欠
陥が発生してしまう従来のウェハの場合と大きく異なる
。したがって、従来のウェハの場合では、第１３図に示
されるように、ウェハの主面の周辺部分にスリップライ
ン３が発生しているが、本発明によるウェハの場合は、
ウェハの周辺の少なくとも強度維持層４の部分には酸素
の析出はもとより結晶欠陥２が発生していないことから
、酸化誘起積層欠陥等は発生・Ｕずウェハの主面には、
第７図に示されるように、スリップライン３は現れない
、このことは、本発明のウェハの周辺部分は、半導体装
置製造の熱処理工程でウェハの周辺部分、すなわち、ウ
ェハの周面からウェハの中心に向かう半径方向の深さ、
たとえば０．１ｍｍの強度維持層４の領域では、結晶欠
陥が発生しなかったことを意味し、ウェハの周辺部は結
晶欠陥に起因する機械的強度の低下は起きなかったこと
を示す、そして、ウェハの周辺の強度低下が起きないこ
とは、ウェハ全体の強度が低下したウェハに比較して強
度が高く、ウェハは割れや欠けが発生し難いと言える。

したがって、このような強度維持層４を有するウェハを
用いて半導体装置（半導体素子）を製造すれば、熱処理
によるウェハの強度低下が低いことから、ウェハの割れ
欠けが防止できる。またウェハの割れ欠けの発生はウェ
ハのアクティブ領域の［員傷低下にも繋がり、半導体装
置の品質の向上および歩留りの向上が達成できる。

このような実施例によれば、つぎのような効果が得られ
る。

（１）本発明による、シリコンウェハは、ウェハ周辺領
域は酸素の析出が生じ難い格子間酸素濃度となっている
ため、イントリンシックゲッタリング処理を始めとする
熱処理が行なわれた場合でも、ウェハ周辺領域では酸素
の析出が生しない。この結果、熱応力が集中し易いウェ
ハ周辺部分に転位等の結晶欠陥が発生しなくなり、ウェ
ハ周辺部分の強度が殆ど劣化しないという効果が得られ
る。

（２）上記（１）により、本発明のウェハはその周辺部
分の機械的強度が熱処理によって低下しないため、割れ
や欠は等の損傷が起き難くなり、半導体装置の歩留り向
上が達成できるという効果が得られる。

（３）上記（１）により、本発明のウェハはその周辺部
分の機械的強度が熱処理によって低下しないことから、
割れや欠は等の損傷が起き難くなり、直接目視できない
ウェハ主面のアクティブ領域の１員傷が起き難くなるた
め、製造された半導体装置の信幀度が向上するという効
果が得られる。

（４）本発明のシリコンウェハはウェハの周辺領域を除
く使用領域の格子間酸素４度がイントリンシックゲッタ
リング技術を適用できる濃度となっていることから、イ
ントリンシンクゲ・ンタリング処理した後は半導体装置
製造プロセスでの工程ｌり染をゲッターすることから、
半導体装ｌ製造時酸化誘起積層欠陥の発生も併せて防止
できる。したがって、半導体装置製造時結晶欠陥の少な
い高品質なウェハ状態を常に維持できるという効果が得
られる。

（５）上記（１）〜（４）により、本発明によれば、半
導体装置製造時ウェハの高品質化、ウェハの機械強度低
下防止が常に維持されることがら、品質の優れた半導体
装置を高歩留りで製造できるとともに、半導体装置を安
価に提供することができるという相乗効果が得られる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明はト記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しないＴ・ｎ囲で種々変更
可能であることはいうまでもない、たとえば、シリコン
単結晶体（インゴット）１０の全体を’］、５ＸＩＯ”
ａｔｏｍｓ／ｃｍ’程度の格子間酸素濃度に制御してお
き、その後、このインゴットＩＯを、第８図に示される
ように、加熱炉２５内に収容し、前記加熱炉２５の内部
を非酸化性雰囲気にしかつ約１２００　’Ｃで数十時間
インゴット１０をアニールする方法でもよい、これによ
って、インプラ）１０の表面近傍の格子間酸素が外方拡
散させられ、表面近傍に低酸素濃度領域、すなわち、強
度維持層４を形成することができる。すなわち、このイ
ンゴットｌＯの周面表層部の格子間酸素濃度は８×１０
１７ａｔｏｍｓ／ＣｌＴｌ３以下となる。したがって、
このインゴ・７ト１０をスライシングしてウェハを製造
すれば、前記実施例同様に第１図および第２図に示され
るような強度維持層４を有するウェハｌを得ることがで
きる。

また、本発明の他の実施例としては、９．５×１０”ａ
ｔｏｍｓ／ｃｍ″程度の格子間酸素濃度を有するインゴ
ットｌＯを切断して得られたウェハｌを熱処理すること
によっても得られる。すなわち、格子間酸素濃度が９．
５×１０１７ａＬｏ＋口ｓ／ｃｍ３程度となるインゴッ
ト１０を切断してウェハｌを形成した後、このウェハ１
を１１ｊＩ記実施例と同様に、ウェハ１を非酸化性雰囲
気で約１２００°Ｃで数十時間アニールする。これによ
り、ウェハｌの表面近傍の格子間酸素が外方に拡散され
、ウェハｌの表面に低酸素濃度領域、すなわち、格子間
酸素濃度が８×１０１７ａむｏｍｓ／ｃｍ３以下となる
強度維持層４を得ることができる。このウェハ１は第９
図に示されるような断面となり、ウェハｌの表裏面およ
び周面には微小欠陥は発生せず、内部の使用領域６にの
み汚染物質をゲッタリングする結晶欠陥２が発生するこ
とになる。

一方、前記実施例ではウェハの使用領域の格子間酸素濃
度を９．５Ｘｌ　０１ａ　ｔ　ｏｍｓ／ｃｍ’としたが
、イントリンシックゲッタリング技術を適用する場合に
は、第５図のグラフからもわかるように格子間酸素濃度
を８．　５Ｘ　Ｉ　Ｏ”ａ　Ｌ　ｏｍｓ／ｃｍ’前後以
上とすればよいことがわかる。

また、これは、プロセス汚染ゲッター効果をも兼ね備え
た基板（ウェハ）については、基板周辺領域と遷移領域
を除く他の領域の酸素濃度下限値を他の実験から８．５
ｘ　１０”ａ　Ｌ　ｏｍｓ／ｃｍ３程度以上とすること
がよいことも裏付けられている。また、格子間酸素濃度
が１０．５ＸＩＯ１？ａｔｏｍｓ／ｃｍ３までの基板は
通常の熱処理条件でもウェハ周辺領域の熱応力転位発生
状況はあまり大きくないが、それ以上の濃度では酸素析
出が促進され基板強震の劣化が加速される。ただし、こ
れは本発明者による実験で判明したことであるが、１２
Ｘ１０１７ａ　ｔ　ｏｍｓ／ｃｍ”までの濃度の基板で
も熱処理条件を緩和することにより周辺領域以外での熱
応力転位の発生を防止できる。

ウェハに加わる熱応力を緩和する方法としては、下記の
ような３つの手段が考えられる。

（１）半導体装置製造時、治具に林立配設するウェハの
間隔を従来に比較して広くしたり、ウェハに加わる熱の
影響を緩和する。すなわち、ウェハ１を熱処理する際、
ウェハ１は第１０図に示されるように、ボート等と呼称
される熱処理用治具２６上に一定の間隔ｐを隔てて林立
状態で取り付けられる。そして、この状態で炉芯管から
なる熱処理炉２７に挿入されて所望の熱処理が施される
。

前記ウェハ１の間ｋＡｐは、従来、たとえば直径５イン
チのウェハの場合５ｍｍ程度であるが、これをその倍の
１０ｍｍ程度とする。ウェハｌの間隔が５ｍｍ程度と狭
いと、ウェハ１の周辺部分は熱処理炉２７によって急速
に温度上昇するが、ウェハ１の中央部分は隣接するウェ
ハが熱の遮蔽体として作用するため、温度上昇はウェハ
周辺部分に比較して遅くなり、温度差入なる故にウェハ
周辺部には大きな熱応力が作用し、熱応力転位が発生し
易くなる。しかし、本実施例のように、ウェハｌの間隔
ｐを従来の略２倍の１０ｍｍ程度とすれば、ウェハの中
央部分とその周辺部分との間での加熱温度差は大きくな
らず、熱応力発生が緩和され、格子間酸素濃度が１０．
５ＸｌＯ”ａｔｏｍｓ／ｃｍ’〜１２ｘｌＯ”ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ’となるウェハ（ＪＪ４ｆｆｌ）の使用も可能
となる。

なお、この作用は熱処理用治具２６が熱処理が２７から
引き出され、熱処理用治具２６上のウェハｌが冷却され
る際も作用し、ウェハ周辺の中央部との温度差による熱
応力転位発生を抑止できる。

（２）処理炉へのウェハの挿脱速度を従来に比較して遅
くし、ウェハに加わる熱の影響を緩和する。

たとえば、前記熱処理用治具２６を加熱炉２５に挿入す
る速度および熱処理用治具２６を加熱炉２５から搬出す
る速度も、たとえば、従来の１０ｃｍＺ分から２倍の２
０ｃｍ／分とし、各ウェハにおいてその周辺部分と中央
部分で大きな温度差を生じさせないようにして、ウェハ
周辺部での熱応力転位の発生を抑止する。

（３）ウェハの挿脱時の処理炉の温度を従来に比較して
低（設定することによって、ウェハに加わる熱の影響を
緩和する。たとえば、前記加熱炉２５は熱処理用治具２
６が挿入される時点では、実際の処理温度にりも低い待
機温度（スタンバイ温度）となっている、そして、スタ
ンバイ温度で熱処理用治具２６が加熱炉２５内に搬入さ
れると、加熱炉２５は処理温度まで引き１げられる。ま
た、加熱炉２５から熱処理用治具２Ｇが搬出される際も
、加熱炉２５は処理温度からスタンバイ温度に引き下げ
られる。したがって、本実施例ではこのスタンバイ温度
も・従来よりも低くし、ウェハ周辺の熱応力転位の発生
を抑えるようにする。たとえば、従来処理温度が１２０
０　’Ｃでスタンバイ温度が１０００℃とするならば、
このスタンバイ温度を８００°Ｃ程度と低くする。

なお、前記各実施例において、強度維持層４は第５図の
グラフでも分るように、酸素析出が生じ難い濃度（格子
間酸素濃度）、すなわち、８×１０１７ａｔｏｍＳ／ｃ
ｍ’前後以下とする。

第１１図は本発明の他の実施例によるウェハを示す模式
的断面図である。この例では、初期酸素濃度（格子間酸
素濃度）が８ＸＩＯ”ａｔｏｍｓ／ｃｍ’程度以下の場
合、酸素析出量が少ない。

したがって、格子間酸素濃度が８ＸｌＯ”ａｔ。

ｍ　ｓ　／　ｃ　ｍ　”前後以下と格子間酸素４度の低
いシリコン単結晶板２８を、格子間酸素濃度の高いシリ
コン単結晶板２９に張り付けて一枚のウェハ１を構成さ
・ｌである。前記格子間酸素濃度の高いシリコン単結晶
板２９の厚さは数１００μｍ、格子間酸素濃度の低いシ
リコン単結晶板２８の厚さは１００μｍ前後となってい
る。なお、第１１図において結晶欠陥２は点々で示され
ている。

この例では、半導体装置（半導体素子）の製造時、下の
格子間酸素濃度の１島いシリコン単結晶板２９が汚染物
質をゲッターリングするとともに、ウェハ１の主面表層
部は酸素の析出がなく、結晶欠陥を発生させない格子間
酸素濃度の低いシリコン単結晶板２８で形成されている
ことから、特性の安定した半導体装置を製造することが
できる。

また、ウェハＩの主面表層部の格子間酸素７ａ＋ｘの低
いシリコン単結晶板２８は酸素の析出がなく、結晶欠陥
も発生しないため、ｊａｌ？ｌｌｉ的強度の低下全強度
でき、ウェハｌの割れ欠は防止が図れるため、歩留りの
向上が達成できる。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるシリコン単結晶を用
いたバイポーラ・トランジスタやＣＭＯ３の製造技術に
適用した場合について説明したが、それに限定されるも
のではない。

本発明は少なくともシリコン４１４結晶を用いろ中休の
半導体装置やＩＣには適用できる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。

すなわち、本発明のウェハは、イントリンシックゲッタ
リング処理が適用できるように、基板の格子間酸素濃度
を９．５ＸＩＯ”ａＬｏｒｎｓ／ｃｍ１程度としている
が、基板周辺の表層部の格子間酸素濃度は８×１０１７
ａＬｏｍｓ／ｃｍ’程度と低くしであるため、半導体装
置の製造でウェハに対してイントリンシックゲッタリン
グ処理を行った場合、ウェハの周辺では酸素の析出が殆
ど発生せず、その後の熱処理工程でもウェハ周辺には結
晶欠陥が発生しなくなり、ウェハ周辺の強度低下を阻止
できることになり、結果としてウェハの強度低下を抑止
できる。したがって、ウェハの割れ、欠けが防止でき、
品質の優れた半導体装置を高歩留りで！！！！造できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によって製造されたウェハの
模式的平面図、 第２図は同じく模式的断面図、 第３図は同じくウェハ製造におけるシリコン単結晶体製
造状態を示す断面図、 第４図は同じくシリコン単結晶体を示す断面図、第５図
は同じくウェハを熱処理した際の酸素析出量の初期酸素
濃度依存性を示すグラフ、第６図は本発明によるウェハ
を使用して半導体装置を製造した場合におけるウェハ内
部の結晶欠陥の発生状態を示す模式的断面図、 第７図は同しく主面にスリップラインが発生しない状態
を示すウェハの模式的平面図、第８図は本発明の他の実
施例によるウェハの製造を示す模式図、 第９図は本発明の他の実施例によって製造されたウェハ
を示す模式的断面図、 第１Ｏ図は本発明の他の実施例による′Ｆ−導体装置の
製造方法を示す一部の模式図、 第１１１１ｉ１Ｕは本発明の他の実施例によるウェハを
示す模式的断面図、 第１２図は従来のウェハを使用して半導体装置を製造し
た場合におけるウェハ内部の結晶欠陥の発生状態を示す
模式的断面図、 第１３図は同じくウェハの主面に現れたスリップライン
を示す模式的平面図である。 ｌ・・・ウェハ０！Ｅ板）、２・・・結晶欠陥、３・・
・スリップライン、４・・　・強度維（、冒【・１．５
・・・遷移領域、６・・・使用領域、７・オリエンテー
ションフラット、１０・・・インゴット（シリコン単結
晶体）、１１・・・種結晶、１２・・・ルツボ、１３・
・・シリコン融液（溶融液）、１４・・・引上軸、１５
・・・単結晶体１．１７・・・小径部、１８・・・コー
ン部、１９・・・直胴部、２０・・・足部、２１・・・
強制対流、２２・・・自然対流、２５・・・加熱炉、２
６・・・熱処理用治具、２７・・・熱処理炉、２）３・
・・格子間酸素濃度の低いシリコン単結晶板、２９・・
・格子間酸素４度の高いシリ：ノン単結晶板。 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、シリコン単結晶体からなるインゴットを製造する工
   程と、前記インゴットをその軸に直交する方向に順次薄
   く切断してウェハを製造する工程と、このウェハの主面
   に順次所定の処理加工を行って半導体装置を製造する半
   導体装置の製造方法であって、前記インゴット形成の際
   またはウェハ形成後、前記インゴット周面表層部または
   ウェハ周面表層部の格子間酸素濃度を後工程における熱
   処理を伴う加工時に酸素の析出が起き難い濃度に形成す
   ることを特徴とする半導体装置の製造方法。 ２、前記インゴット周面表層部またはウェハ周面表層部
   領域の格子間酸素濃度を８×１０＾１＾７ａｔｏｍｓ／
   ｃｍ＾３前後以下とするとともに、前記ウェハ周面表層
   部から内側の領域の格子間酸素濃度を８．５×１０＾１
   ＾７ａｔｏｍｓ／ｃｍ＾３前後から１２．６×１０＾１
   ＾７ａｔｏｍｓ／ｃｍ＾３前後の範囲としたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装置の製造方
   法。 ３、前記ウェハ周面表層部領域の格子間酸素濃度を８×
   １０＾１＾７ａｔｏｍｓ／ｃｍ＾３前後以下とするとと
   もに、前記ウェハ周面表層部の内側の領域の格子間酸素
   濃度を１０．５×１０＾１＾７ａｔｏｍｓ／ｃｍ＾３前
   後から１２．６×１０＾１＾７ａｔｏｍｓ／ｃｍ＾３前
   後の範囲としかつ半導体装置製造時、熱処理用治具に林
   立配設する前記ウェハの間隔を従来に比較して広くまた
   は、処理炉への前記ウェハの挿脱速度を従来に比較して
   遅くもしくは前記ウェハの挿脱時の処理炉の温度を従来
   に比較して低く設定することによって、前記ウェハに加
   わる熱の影響を緩和させることを特徴とする特許請求の
   範囲第２項記載の半導体装置の製造方法。 ４、シリコン単結晶板からなるウェハの周面表層部の格
   子間酸素濃度は前記ウェハの中央部分を含む他の領域よ
   りも低くなっていることを特徴とするウェハ。 ５、前記ウェハの格子間酸素濃度の高い領域の格子間酸
   素濃度は８．５×１０＾１＾７ａｔｏｍｓ／ｃｍ＾３前
   後から１２．６×１０＾１＾７ａｔｏｍｓ／ｃｍ＾３前
   後に及ぶ範囲となっているとともに、前記格子間酸素濃
   度が低いウェハ周面表層部の格子間酸素濃度は８×１０
   ＾１＾７ａｔｏｍｓ／ｃｍ＾３前後以下となっているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第４項記載のウェハ。 ６、イントリンシックゲッタリング技術が行なえる格子
   間酸素濃度の高いシリコン単結晶板と、このシリコン単
   結晶板の主面に張り付けられた格子間酸素濃度が低いシ
   リコン単結晶板とからなるウェハ。 ７、前記格子間酸素濃度が低いシリコン単結晶板はＣＺ
   法またはＦＺ法によって製造されたものでありかつ格子
   間酸素濃度は８×１０＾１＾７ａｔｏｍｓ／ｃｍ＾３前
   後以下となっていることを特徴とする特許請求の範囲第
   ６項記載のウェハ。