JPH0732186B2 - シリコン結晶の評価方法及びこれを用いた半導体装置の製造方法 - Google Patents

シリコン結晶の評価方法及びこれを用いた半導体装置の製造方法

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JPH0732186B2 JP19864790A JP19864790A JPH0732186B2 JP H0732186 B2 JPH0732186 B2 JP H0732186B2 JP 19864790 A JP19864790 A JP 19864790A JP 19864790 A JP19864790 A JP 19864790A JP H0732186 B2 JPH0732186 B2 JP H0732186B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 シリコン結晶の評価方法及びこれを用いた半導体装置の
製造方法に関し、 シリコン結晶がデバイス形成熱処理を受けた際にどの程
度の酸素析出を呈するかという予測を可能にするシリコ
ン結晶の評価方法、格子間酸素濃度を正確に求めるシリ
コン結晶の評価方法及びシリコン結晶中の酸素析出物欠
陥を析出物の形態と量に関する一定の標準（スタンダー
ド）のもとに評価するシリコン結晶の評価方法、並びに
これらのシリコン結晶の評価方法を用いて所望の特性の
半導体装置を制御性良く製造する方法を提供することを
目的とし、 全酸素の量を反映する室温での不純物酸素赤外吸収ピー
クの強度と析出核欠陥を反映する低温（ヘリウム温度）
での不純物酸素赤外吸収ピークの強度との比を求め、予
め熱履歴が既知である複数の結晶に対して求められた該
ピーク強度比の違いと熱履歴の間の対応較正データによ
りシリコン結晶の熱履歴を求める工程とを含み、また格
子間不純物酸素に起因した赤外吸収ピークの強度から格
子間不純物酸素濃度を求め、また格子間酸素と析出物欠
陥の両方起因した結晶欠陥赤外吸収スペクトルから前記
格子間不純物酸素濃度を差し引いて、析出物欠陥を評価
する工程を含むように構成し、更に上記方法により得ら
れた結果に基づきシリコン基板の熱処理を制御するよう
に構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、シリコン結晶の評価方法及びこれを用いた半
導体装置の製造方法に係り、様々の不明な熱履歴を有す
るシリコン結晶に対して、デバイスプロセス熱処理時に
何程の酸素析出が生ずるかという予測を可能にし、特に
不純物酸素濃度が同一で、かつ異なる熱履歴を有するシ
リコン結晶を判別することと、格子間不純物酸素濃度を
正確に求めることと、析出物欠陥をその形態と量に関す
る一定の標準のもとに評価するシリコン結晶の評価方法
に関する。更に、本発明はこの評価方法を用いた半導体
装置の製造方法に関する。
シリコン結晶中に、熱的に不安定な状態（例えば過飽和
状態）で含まれる不純物酸素が、半導体デバイス形成プ
ロセス中の熱処理時に含有形態の変化（例えば固体中析
出や析出核形成等）を起こすという現象を、プロセス投
入前の結晶評価によって精度良く予測し、制御すること
が要求されている。ここでのシリコン結晶中に含まれる
不純物酸素には、特にデバイス活性域の結晶中に含まれ
てほしくないFe、Ni、Co等の不純物原子を吸収してくれ
るという（ゲッタリグ効果）機能がある。
しかしながら、特にas−grown結晶（成長させたままの
プロセス熱処理を加えていない状態の結晶）に対して酸
素含有形態の違いを評価することによってプロセス投入
前に析出核がどのくらい存在しているかという結晶欠陥
状態を把握するということは行われていない。これはそ
のような評価方法が見つけられていないためである。そ
のため、as−grown結晶における酸素含有形態のわずか
な相違がプロセス熱処理を経た後に酸素析出量の大きな
ばらつきとなって現れ、しばしば大きな問題を引き起こ
す。
例えば、結晶製造直後の時点でシリコン結晶中の不純物
酸素の濃度が同じであっても、不純物酸素は結晶が受け
た結晶製造時の熱履歴によって様々な含有形態で結晶中
に存在している。ただし、このことはこれまで具体的な
測定手段によって定量されたわけではなく、上述の酸素
析出量のばらつきなどから経験的にいわれているにすぎ
ない。
因みに、従来の室温赤外吸収評価法のみではas−qrown
シリコン結晶中のあらゆる形態で含まれている全酸素原
子濃度を知ることができるが、結晶製造時の熱履歴によ
る、特に析出核がどのくらい含まれているかという酸素
含有形態の違いは全く判定することができない。即ち、
デバイス形成時の熱処理工程で起こる酸素析出現象の出
発点、具体的には酸素含有形態の初期状態の相違を区別
することは困難である。このため、同一酸素濃度の結晶
に対して同一熱処理を施しても酸素析出の程度は、その
結晶の製造時熱履歴に応じて様々にばらつくことにな
る。
また、前述のゲッタリング効果は、トータルとしての酸
素析出物欠陥の量に依存することは良く知られている。
析出物が全く無ければゲッタリング効果はゼロであり、
多量に形成されていれば一般に大きなゲッタリング効果
が期待できる。さらに、一口に酸素析出物欠陥と言って
も様々な形態のものが存在しえるために、ゲッタリング
効果は、析出物の形態（構造や大きさに関する形態）
や、個々の形態に属する析出物の量（密度）にも依存す
ることになる。
本発明は全酸素濃度を測定する従来法に加えて、特に析
出核又は析出物欠陥がどのくらい含まれているかという
酸素含有形態の相違を判別するシリコン結晶の評価法で
あり、デバイス形成のための熱処理における酸素の析出
現象の予測及び析出物欠陥の形態や量の測定を可能にす
る。
〔従来の技術〕 前記のように従来のシリコン結晶の評価法には、以前に
本発明者等が提案した特願昭63−167907号を除いて、as
−grown結晶の熱履歴や、それと同等な比較的軽度の熱
処理によって生ずる不純物酸素の含有形態の変化（不純
物酸素析出核形成）を検出する方法は報告されていな
い。
ある種の特別な熱履歴や、重度の熱処理によって生ずる
大きな含有形態変化はフォトルミネッセンス法によって
評価可能であるが1)、 １）M.Tajima et al. Appl.Phys.Lett.43,274（1983）． 比較的軽度の熱処理によって生ずる不純物酸素の含有形
態の変化（不純物酸素析出核形成）は検出できない。室
温の赤外吸収法でも、重度の熱処理によって析出がかな
り進行した時点では含有形態変化を検出できるが2)、 ２）F.Shimura et al. Appl.Phys.Lett.46,941（1985）． それ以外の場合には検出不可能である2),3) ３）M.Tajima et al. Appl.Phys.Lett.51,2247（1983） それに加えて、フォトルミネッセンス法では電子の状態
をみて評価しているため評価情報の種類と量が乏しいと
いわれている。また、以前に本発明者等が提案した特願
昭63−167907では、測定対象とする複数の吸収ピークの
うち、L1,L2,L3,及びＭのピークはシリコン結晶では10K
以下の低温では観測することができず、また、それ以上
の温度領域では観測することができるがピーク強度の温
度依存性が著しいため測定温度を0.05Kの誤差範囲内と
いう狭い温度範囲に固定しなければならず、温度制御が
非常に困難であるといった技術上の問題を残している。
従って従来では、酸素析出予測のための簡便なシリコン
結晶の評価法は存在せず、この目的のためにもっぱら行
われている従来法というのは上述の室温赤外吸収法によ
る全不純物酸素濃度測定のみである。これは、酸素含有
のために生ずる不純物酸素赤外吸収ピークのうち、室温
で1106cm-1の波数位置に現れるピークを利用して定量さ
れるものである。なお、単に（不純物）酸素濃度ど言え
ば、この方法で定量されたものを指すことにする。
ところで、前記の酸素析出量の程度がばらつくという問
題は、酸素濃度（あるいは、他の真性点格子欠陥が影響
するとすればそれも含めて）が一定でもそれらの含有形
態（これはデバイス形成のための出発点となる）が様々
であり、その含有形態の違いが従来法、特に室温赤外吸
収法では観測されない2),3)という事情によるものであ
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記のように、酸素析出は結晶製造条件、特に製造時熱
履歴の違いにより大きく左右され、それは製造時熱履歴
の違いによって酸素含有形態が様々に異なるためである
ことが経験的に知られているが、その酸素含有形態の違
いを物性値として簡便に測定する方法は示されていな
い。以前に本発明者等が提案したものを除けばそのよう
な方法は簡便さのいかんによらず全く存在していなかっ
た。そのために熱履歴評価を基盤とした析出予測という
ものは一切行われず、予測精度を向上させるという問題
は暗礁にのりあげていた。
以上のとおり、従来では、酸素析出予測のための簡便な
シリコン結晶の評価方法は存在しない。更に、前述の11
06±１cm-1の波数位置に現れる不純物酸素赤外吸収ピー
クを利用して析出物を定量する従来の評価方法にも次の
ような問題点がある。ここで、この問題点を明らかにす
るためにシリコン結晶における不純物酸素の含有形態に
ついて説明する。
シリコン結晶における不純物酸素の含有形態のうち代表
的なものは、互いに孤立した状態で存在する格子間酸素
とよばれるものである。これをOiと表すことにする。Oi
は室温において1106±１cm-1の波数位置に不純物赤外吸
収ピークを生ずる。これをOiピークとよぶことにする。
通常、析出物を形成する以前の（as−grownの）状態で
は、ほとんど全ての不純物酸素はOiとして存在してい
る。したがって、第12図のようなOiピークの強度を測定
することによってas−grown結晶の酸素濃度［Oi］が定
量される。一方、析出物化した不純物酸素（酸素析出物
欠陥）は、もはやOiピークを生じない。従って、全不純
物酸素［Oi］のうちの一部が析出物欠陥になると、それ
に対応した分だけ、Oiピークの強度が減少する。このピ
ーク強度の減少分からどの位の酸素が析出物化したか、
すなわち総量としてどのくらいの析出物欠陥が存在して
いるかということがわかる。これが従来法における、全
析出物欠陥量に対する定量方法である。
しかしながら、このような従来法には次のような大きな
問題がある。すなわち第13図のように析出物欠陥のうち
ある種の形態（これをP1形態とよぶことにする）のもの
はOiピークとほとんど同じ波数位置（約1106cm-1）に不
純物赤外吸収ピーク（これをP1ピークとよぶことにす
る）を生じ、このP1ピークがOiピークと重なって分離さ
れないために、析出物形成にともなうOiピーク強度の減
少分が正しく評価されない、という問題である。もしも
（P1ピークに気ずかずに）P1ピークとOiピークとが重な
ったもの全体がOiピークである見ると、P1形態の析出物
欠陥を無視したことになり、全析出物欠陥の量（析出物
化したOiの量）を過少評価することになる。このような
誤りはしばしば見うけられるが、上述のように現状の室
温赤外吸収による方法ではP1ピークとOiピークとを分離
することが困難であるという事情から、このような方法
によって導入される誤差を容認せざるをえないというの
が現状の析出物量評価である。
更に、従来の析出物欠陥評価法には次のような重大な問
題がある。上述のように、一口に析出物欠陥と言っても
その内訳について見ると、欠陥の構造や大きさに関して
多種多様のものが存在しえる。ゲッタリング効果は、大
まかにはトータルとしての析出物欠陥の量（析出物化し
たOiの量）に依存すると考えられているが、その内容と
してどのような形態の析出物がどのくらい含まれている
かということにも大きく依存する。この問題に対して従
来法では、析出物欠陥をエッチングして顕微鏡観察する
という方法によって、どのような形状あるいは大きさの
析出物がそれぞれどの位の密度で存在しているかを計数
する、という方法をとる。このような方法ではまず、エ
ッチングの仕方によって析出物欠陥の大きさや形状ある
いは密度が変わってくるという任意性がともなう。例え
ば、エッチング薬品の濃度や組成あるいはエッチング時
間を変えると、それまで観測されなかった（計数からも
れていた）析出物が観測される（計数される）ようにな
ったり、あるいはその逆のことが起こったりする。ま
た、この析出物計数はふつう肉眼によっておこなわれる
ため、計数者によって計数結果が大幅にちがってくると
いうような任意性もともなう。更に、エッチングでは判
別できないような、析出物欠陥の構造に関する微妙な違
いもあり（後述）、これがゲッタリング効果に対しては
大きく影響するという場合もありえる。
そこで、本発明はシリコン結晶がデバイス形成熱処理を
受けた際にどの程度の酸素析出を呈するかという予測を
可能にするシリコン結晶の評価方法、格子間不純物酸素
濃度を正確に求めるシリコン結晶の評価方法及びシリコ
ン結晶中の酸素析出物欠陥を析出物の形態と量に関する
一定の標準（スタンダード）のもとに評価するシリコン
結晶の評価方法、並びにこれらのシリコン結晶の評価方
法を用いて所望の特性の半導体装置を制御性良く製造す
る方法を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
上記課題の解決は、不純物酸素を含むシリコン結晶に対
して、（Ａ）室温（以下RTと略す。０℃〜40℃の範囲で
あればよい）で1107±３cm-1に観測される不純物酸素赤
外吸収ピークの強度Ｉ（RT1107）、（Ｂ）10K以下の温
度、例えば液体He温度（以下HeTと略す）で1206±３cm
-1に観測される不純物酸素赤外吸収ピークの強度Ｉ（He
T1206）、並びに（Ｃ）10K以下の温度、例えばHeTで174
9±３cm-1に観測される不純物酸素赤外吸収ピークの強
度Ｉ（HeT1749）を測定し、それらのピーク強度の比Ｉ
（RT1107）:I（HeT1206）:I（HeT1749）を求め、そのピ
ーク強度比と不純物酸素が全て孤立して存在する場合の
ピーク強度比の“違い”を求め、予め熱履歴が既知であ
る複数の結晶に対して求められたピーク強度比の“違
い”と熱履歴の間の対応較正データによりシリコン結晶
の熱履歴を求めると言う手続きによって達成される。
なお、上記のように（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の量を全て
測定する、評価量の点で最も好ましい態様の場合であっ
てもよいが、本発明はこれに限定されるものではなく、
（Ｂ）、（Ｃ）共に敏感に測定できるので（Ａ）と
（Ｂ）あるいは（Ａ）と（Ｃ）の量を測定する場合であ
ってもよい。
本発明において、（Ｂ）、（Ｃ）において10K以下の温
度であればよいが、好ましくは1.5K（精密測定可）〜6K
（簡便さ）の範囲である。まず、ここで、as−grown結
晶のピーク強度比を＜ａ＞：＜ｂ＞：＜ｃ＞で表すこと
にする。即ち、一般のas−grown結晶に対して、 Ｉ（RT1107）:I（HeT1206）:I（Het1749） ＝＜ａ＞：＜ｂ＞：＜ｃ＞ （１） と表すことにする。ただし、この比率は後述するよう
に、結晶の製造時熱履歴によって若干異なる。そして、
as−grownの状態を出発点にして析出熱処理を施すと、
一部の不純物酸素は微小な析出核から巨視的なサイズの
析出物へと、その含有形態を変えてゆくためそれぞれの
ピーク強度は、各々、x,y,zだけ減少する。即ち、ピー
ク強度比は ＜ａ＞−x:＜ｂ＞−y:＜ｃ＞−ｚ （２） に変化する。この際、相対減少量x/＜ａ＞,y/＜ｂ＞,z/
＜ｃ＞は、単純な考察とは反して、全て等しくならず一
般に x/＜ａ＞≦y/＜ｂ＞≦z/＜ｃ＞ （３） で表される関係に従う。この実験事実は本発明者等の低
温高分解能精密測定によって始めて発見され、やはり本
発明者等の理論的解析によってその理由が解明された。
なお、詳細については、作用で説明する。特に、Ｉ（RT
1107）には変化が観測されないような（即ち、ｘ＝０で
ある）熱処理の場合でもＩ（HeT1206）やＩ（HeT1749）
には変化が観測されること（即ち、０＜y,z,0＜y/＜ｂ
＞＜z/＜ｃ＞であること）が本発明者等の低温高分解能
精密観測によって始めて明らかにされた。即ち、析出核
形成や析出核成長という不純物酸素の含有形態変化の際
に、析出核や析出物に変化した酸素原子の分だけピーク
強度は減少するが、その減少量は一般に、Ｉ（RT1107）
よりもＩ（HeT1206）の方に、またＩ（HeT1206）よりも
Ｉ（HeT1749）の方に、より顕著に現れる。このことが
本発明の原理として用いる本質的な現象である。
シリコン結晶中に含有されている不純物酸素原子がすべ
て十分に隔たっていて、どれも孤立型（即ち、互いに相
互作用を及ぼし合わないという含有形態の）点格子欠陥
となっている場合（この状態を孤立欠陥状態と呼ぶこと
にする。酸素濃度が15ppm以下のas−grown結晶では酸素
は全てこのような含有形態を取っていると考えてよい）
の上記のピーク強度比をいまa:b:cで表すことにする。
即ち、孤立欠陥状態を取った場合、 Ｉ（RT1107）:I（HeT1206）:I（HeT1749）＝a:b:c
（４） である。この比率は、発明者らの測定によれば、a:b:c
＝1:0.307:0.092である。いま、ピーク強度比が＜ａ
＞：＜ｂ＞：＜ｃ＞であるas−grown結晶に高温熱処
理、例えば、1250℃以上、１〜２時間の熱処理で代表さ
れるような、いわゆる、熱履歴消去熱処理を施して孤立
欠陥状態にしたときのピーク強度比がa:b:cであるとす
る。すると、一般に ａ＝＜ａ＞＋Ｘ ｂ＝＜ｂ＞＋Ｙ （５） ｃ＝＜ｃ＞＋Ｚ と表される。ただし、一般にX,Y,Z＞０である。ここ
で、X,Y,Zはas−grown結晶の熱履歴のために析出核欠陥
などの形態で含有されていた酸素が、孤立欠陥状態にな
ったために生じたピーク強度の増加分である。（５）式
は ＜ａ＞＝ａ（１−X/a） ＜ｂ＞＝ｂ（１−Y/b） （６） ＜ｃ＞＝ｃ（１−Z/c） と書けるから、 ＜ａ＞：＜ｂ＞：＜ｃ＞＝ａ（１−X/a）:b（１−Y/
b）:c（１−Z/c） （７） と表すことができる。この式の右辺に含まれるX/a,Y/b,
Z/cは析出核欠陥などの形態で含有されていた酸素によ
る寄与である。なお、（６）、（７）式の右辺のX/a,Y/
b,Z/cが本発明に係る前者の比と後者の比の違いに該当
する。上記で述べたように、析出核形成によるピーク強
度の相対的減少量については、 X/a＜Y/b＜Z/c の関係が一般に成り立つ。このために（７）式の左辺の
比はa:b:cからずれる。
したがって、as−grown結晶に対してピーク強度比＜ａ
＞：＜ｂ＞：＜ｃ＞を測定して、それがa:b:cからどの
程度ずれているかということから、そのas−grown結晶
に含まれる析出核欠陥の量（密度）を推定することがで
きる。
次に、前述したOiピークとP1ピークの分離の問題を解決
するために、本発明では従来の室温赤外吸収測定に加え
て以下で説明するような低温赤外吸収測定をおこなう。
格子間酸素による赤外吸収ピークは、室温では515,110
6,1225,1720cm-1の波数位置に現れる。これらのピーク
の間の強度比は常に一定である。すなわち、比例係数の
値は異なるが、これらのピークの強度は全て格子間酸素
の濃度と比例する。したがって、1106cm-1ピーク（Oiピ
ーク）がP1ピークと重なるためにOiピークの強度を通し
て析出物化した酸素を定量することができないという上
述の問題は、析出物によるピークと重ならない515cm-1
や1720cm-1のピークを用いれば原理的には解決されそう
である。しかし、これらのピークは十分な強度を持たな
かったり、母体結晶格子による吸収との分離（差スペク
トル測定）が容易ではないといった実際上の理由のため
に格子間酸素濃度定量にはあまり適していない。そこで
本発明では、格子間酸素による赤外吸収ピークのうち液
体ヘリウム温度で観測される1206cm-1と1748cm-1のピー
クを用いる。これらのピークと室温1106cm-1ピーク（Oi
ピーク）との間の強度比も常に一定である。すなわち、
やはり比例係数の値は異なるが、これらのピークの強度
は全て格子間酸素の濃度と比例する。我々の精密測定に
よれば、ピーク強度と格子間酸素濃度との間の比例換算
関係は、室温1106cm-1ピークに関して （格子間酸素濃度）＝9.6×（室温1106cm-1ピークの強
度） （８） で与えられるとしたとき、液体ヘリウム温度での1206cm
-1と1748cm-1のピークに関しては、 （格子間酸素濃度）＝31.27×（液体ヘリウム温度での1
206cm-1ピークの強度） （９） （格子間酸素濃度）＝96.80×（液体ヘリウム温度での1
748cm-1ピークの強度） （10） と表されることがわかった。なお上式では、格子間酸素
濃度の単位としてppmを用い、ピーク強度の単位として
ピーク吸収係数cm-1を用いることにしている。これらの
1206cm-1や1748cm-1のピークは格子間酸素濃度の定量に
対して十分な強度を有し、ピーク半値幅も非常に小さい
ために母体結晶格子による吸収との分離（差スペクトル
測定）が容易であるという大きなメリットをもつ。
更に、前述した析出物欠陥をその形態ごとに分類して定
量する問題は次の手段で解決される。
本発明者の研究によれば、赤外吸収測定の立場からは析
出物欠陥は大まかに、上述のP1ピークと、1220cm-1近辺
に現れるP2ピーク、それに中間のP3ピークとして検知さ
れる三種類に分けられる。これらをそれぞれ、P1欠陥.P
2欠陥.P3欠陥とよぶことにする。このうち、P2欠陥はSi
02の組成をもつクリストバライトであることが一般に知
られている。これらの析出物欠陥と格子間酸素とを含む
結晶に対して室温赤外吸収測定をおこなうと、一般に第
13図に示したようにP1ピークとP2ピークおよびP3ピー
ク、それに格子間酸素による1106cm-1のOiピークとが重
なり合わさって観測される。このうち、上述の低温1206
cm-1の強度測定から（９）式を用いて格子間酸素濃度が
知れ、その結果を（８）左辺に適応すると、重なりあっ
たピークからOiピークの分（第13図の斜線部）を差し引
くことができる。さらに、P1ピークは左右対称であるこ
と（このことはP1欠陥のみを含むような欠陥形成を行っ
た場合から知れる）を用いると、P1ピークを残った他の
ピーク（P2ピークとP3ピーク）から分離することができ
る。全体の析出物欠陥の内訳がどのようになっているか
は、P1ピークとP2ピークの強度比によって知ることがで
きる。我々が多数行った実験によれば、単位酸素濃度当
たりのP1ピークの面積強度（1ppmの格子間酸素がすべて
P1欠陥に変化した時のP1ピークの面積強度）というの
は、いつでもほぼ一定で、1.42cm-1/ppmであることがわ
かっている。また、P2ピークの波数位置は析出物の形成
方法（熱処理条件）や結晶によって微妙に変化すること
から、P2欠陥の構造上の違いをも検知することが可能で
ある。
〔作用〕
はじめに、シリコン結晶がデバイス形成熱処理を受けた
際にどの程度の酸素析出を呈するかという予測を可能に
する上記構成のシリコン結晶の評価方法の作用について
説明する。
本発明者等の実験により、結晶の熱履歴はHeTにおける1
206±１cm-1と1749±cm-1の二つの不純物酸素赤外吸収
ピークの上に顕著に反映されることが明らかにされた。
本発明は、この実験結果を用いて、Ｉ（RT1107）:I（He
T1206）:I（HeT1749）なる比率を測定することによって
不純物酸素の含有形態に対する知見を得、これによって
酸素析出予測を可能とするようにしたものである。
次に、この実験について具体的に説明する。
酸素析出を左右する結晶熱履歴の代表的なものとして低
温熱履歴と呼ばれるものがある。これは、しばしば700
℃前後の熱処理で擬似化される。これまで、この熱処理
を施した場合とそうでない場合とでは、その後における
高温熱処理時の酸素析出が大幅に異なることから、この
低温熱履歴（熱処理）によって酸素析出核が形成される
と考えられている。しかし、前述のように、この析出核
の存在はこれまで物性値として捉えられていない。本実
験では、１つのas−grown結晶インゴットの同一部位か
ら試料を切り出し、窒素雰囲気中で様々な低温熱処理を
施した後、HeTでの1206±１cm-1と1749±１cm-1の二つ
の不純物酸素赤外吸収ピークとRTにおける1107cm-1の不
純物酸素赤外吸収ピークの強度Ｉ（RT1107）、Ｉ（HeT1
206）及びＩ（HeT1749）を測定した。測定は、波数分解
能を0.25cm-1として行った。実験に用いた試料と熱処理
の関係を次の表１に示す。また、表１には各試料に対し
て測定されたＩ（RT1107）:I（HeT1206）及びＩ（HeT17
49）の結果を、as−grownの場合を100％とした相対値で
示してある。
上記の試料S1とS2に対して得られたRT1107cm-1ピークの
近傍の吸収スペクトルをそれぞれ第１図と第２図に示
す。具体的には第１図は不純物酸素を含むas−grownシ
リコン結晶のRTにおける赤外吸収スペクトルを示す図で
あり、1107cm-1に現れているピークが不純物酸素に起因
する吸収ピークである。この不純物酸素赤外吸収ピーク
の強度Ｉ（RT1107）は、不純物酸素を含まない場合の吸
収スペクトルを不純物酸素赤外吸収ピーク以外の領域で
重ね合わせて得られるベースライン（図中、不純物酸素
赤外吸収ピークの下部に引かれた曲線）を基準にして測
定される。また、第２図は700℃,16hの熱処理を施した
不純物酸素を含むシリコン結晶のRTにおける赤外吸収ス
ペクトルであり、測定に用いた試料は第１図に示したス
ペクトルを得た試料と同一の結晶製造時熱履歴を有する
as−grown結晶に700℃,16hの熱処理を施したものであ
る。
これらの図に示された二つのスペクトルは、図示された
波数範囲でほぼ完全に重ね合わせることができる。これ
は、前述した低温熱履歴（700℃,16hの熱処理）による
析出核形成は一般にRT1107cm-1吸収ピークでは観測され
ないということを意味する。これらの吸収スペクトルで
ピークの下側に描かれているのはＩ（RT1107）を算出す
るために用いられるベースラインであり、酸素を含まな
いシリコン結晶に対して測定されたスペクトルを1107cm
-1吸収ピーク以外の部分で重ね合わせたものである。Ｉ
（RT1107）に相当する部分を第１図に示している。
一方、試料S1に対して測定されたHeT1206cm-1吸収ピー
クとHeT1749cm-1吸収ピークをそれぞれ第３図と第４図
に示す。具体的には第３図は不純物酸素を含むas−grow
nシリコン結晶のHeTにおける赤外吸収スペクトルを示す
図であり、1206cm-1に現れているピークも不純物酸素に
起因する吸収ピークである。他の、1085cm-1、1136cm-1
に現れているピークも不純物酸素によるものである。こ
の不純物酸素赤外吸収ピークの強度Ｉ（HeT1206）は、
不純物酸素を含まない場合の吸収スペクトルを不純物酸
素赤外吸収ピーク以外の領域で重ね合わせて得られるベ
ースライン（図中、不純物酸素赤外吸収ピークの下部に
引かれた曲線）を基準にして測定される。また、第４図
は不純物酸素を含むas−grownシリコン結晶のHeTにおけ
る赤外吸収スペクトルを示す図であり、1749cm-1に現れ
ているピークが不純物酸素に起因する吸収ピークであ
る。他の、1743cm-1、1736cm-1に現れているピークも不
純物酸素によるものである。この不純物酸素赤外吸収ピ
ークの強度Ｉ（HeT1749）は、不純物酸素を含まない場
合の吸収スペクトルを不純物酸素赤外吸収ピーク以外の
領域で重ね合わせて得られるベースライン（図中、不純
物酸素赤外吸収ピークの下部に引かれた曲線）を基準に
して測定される。
これらのピークには700℃,16h熱処理の効果が反映さ
れ、表１に示したようにＩ（HeT1206）とＩ（HeT1749）
は700℃,16hによってそれぞれas−grownの場合の97％と
94％に減少する。即ち、700℃,16h熱処理の効果はRT110
7cm-1ピークのうえには全く反映されないが、HeT1206cm
-1吸収ピークとHeT1749cm-1吸収ピークのうえにはピー
ク強度の減少として顕著に観測される。そして、その
際、ピーク強度の減少量はHeT1206cm-1ピークよりもHeT
1749cm-1ピークの方が大きい。このことを一般化して述
べたものが（３）式であるが、これは表１を、横軸とし
て低温熱処理の程度を取り、縦軸に表１のＩ（RT110
7）,I（HeT1206）,I（HeT1749）の値をとってプロット
してみると明らかになる。この結果を示したものが第５
図と第６図である。具体的には、第５図はＩ（RT110
7）,I（HeT1206）及びＩ（HeT1749）の熱処理によるピ
ーク強度（相対値）変化を示す図であり、Ｉ（RT110
7）,I（HeT1206）及びＩ（HeT1749）は、as−grown結晶
におけるそれぞれのピーク強度を100％とした場合の相
対値で示してある。これらの値は表１にも与えられてい
る。また、第６図はＩ（RT1107）:I（HeT1206）及びＩ
（HeT1749）の熱処理によるピーク強度（相対値）変化
を示す図であり、Ｉ（RT1107）:I（HeT1206）及びＩ（H
eT1749）は、as−grown結晶におけるそれぞれのピーク
強度を100％とした場合の相対値で示してある。これら
の値は表１にも与えられている。
これらの図においては常に（３）式が成り立っている。
即ち、低温熱処理（熱履歴）による析出核形成や析出核
成長という不純物酸素の含有形態変化の際に、析出核や
析出物に変化した酸素原子の分だけピーク強度は減少す
るが、その減少量は一般に、Ｉ（RT1107）よりもＩ（He
T1206）の方に、また、Ｉ（HeT1206）よりもＩ（HeT174
9）の方に、より顕著に現れ、Ｉ（RT1107）に変化が観
測されないような場合でもＩ（HeT1206）やＩ（HeT174
9）の方には変化が観測され得る。
表１に示したＩ（RT1107）,I（HeT1206）及びＩ（HeT17
49）の値は、それぞれのピークの強度をas−grownの場
合に対して100％とした時の相対値である。いま、ピー
クの強度に関する共通の尺度（例えば、吸収係数）を用
いてこれのピーク強度を表し、その間の比をとれば一般
に（１）式のように Ｉ（RT1107）:I（HeT1206）:I（HeT1749）＝＜ａ＞：＜
ｂ＞：＜ｃ＞ （11） と表される。表１におけるS5の試料は、前述の熱履歴消
去高温熱処理を施したものであるから、この試料におい
ては不純物酸素原子はすべて孤立欠陥状態になっている
と考えてよい。即ち、この試料においては、（４）式の
表記法を用いれば Ｉ（RT1107）:I（HeT1206）:I（HeT1749）＝a:b:c （1
2） とかかれる。一方、表１から a:b:c＝1.01＜ａ＞:1.03＜ｂ＞:1.04＜ｃ＞ であるから （13） ＜ａ＞：＜ｂ＞：＜ｃ＞＝a/1.01:b/1.03:c/1.04（14） ａ（１−0.01）:b（１−0.03）:c（１−0.04） （15） となる。即ち、（６）式と比較すると X/a＝0.01 Y/b＝0.03 （16） Z/c＝0.04 であることになる。（15）式はas−grown結晶における
ピーク強度比＜ａ＞：＜ｂ＞：＜ｃ＞が孤立欠陥状態を
とった場合の比a:b:cからそれぞれ約X/a,Y/b,Z/cだけず
れることを意味する。表１に示したものは本発明者等の
実験結果のごく一部であり、他の酸素濃度が30ppm（old
SATM換算）以上である多数のas−grown結晶について
も、それらに熱履歴消去高温熱処理を施して測定してみ
ると、やはりas−grown結晶におけるピーク強度比＜ａ
＞：＜ｂ＞：＜ｃ＞は孤立欠陥状態をとった場合の比a:
b:cに比べて一般に X/a＝0.00〜0.02 Y/b＝0.02〜0.09 （17） Z/c＝0.04〜0.09 の分だけズレを生ずることが明らかになった。このズレ
は孤立欠陥状態を基準にして見れば、酸素が熱履歴のた
めに複合欠陥として存在するようになったことから生ず
るものである。そしてこのようなズレというのは、前述
したように酸素析出核を形成するような低温熱処理（熱
履歴）によってもたらされる。したがって、as−grown
結晶におけるピーク強度比＜ａ＞：＜ｂ＞：＜ｃ＞が孤
立欠陥状態をとった場合の比a:b:cからずれる大きな要
因はas−grown結晶中に存在する酸素析出核である。し
たがって、as−grown結晶に対してピーク強度比＜ａ
＞：＜ｂ＞：＜ｃ＞を測定して、それがa:b:cからどの
程度ずれているかということから、そのas−grown結晶
に含まれる析出核欠陥の量（密度）を推定することがで
きる。
孤立欠陥状態から酸素が析出核形成あるいは析出核成長
する際に、Ｉ（RT1107）,I（HeT1206）及びＩ（HeT174
9）が全て減少してゆくということは、これらの吸収ピ
ークがすべて孤立欠陥状態にある酸素に起因したもので
あることから単純に理解される。しかし、Ｉ（RT110
7）,I（HeT1206）:I（HeT1749）の比率がa:b:cからずれ
るという実験事実は直観的な理解の範囲をこえる。この
ことは、孤立欠陥状態にある酸素による不純物酸素赤外
吸収に対する本発明者等の理論的研究4),5)をもとにし
て以下のように説明する。
４）H.Yamada−Kaneta et al., 15ht Int.Conference on Defects in Semiconductors
（Budapest,1988）,Material Science Forum.Vol.38−4
1,637（1989）． ５）C.Kaneta et al.、 15ht Int.Conference on Defects in Ssemiconductors
（Budapest,1988）,Material Science Forum.Vol.38−4
1,323（1989）． すなわち、孤立欠陥状態にある酸素（Oiと記す）は第７
図及び第８図に示されるように、もとのシリコン結晶格
子の＜111＞方向に沿ったSi−Si結合軸のほぼ中間に浸
入したかたちで存在する。なお、第７図は、シリコン結
晶格子中における孤立不純物酸素（Oi）の配位状態を示
す図であり、Oiは母体シリコン結晶格子の＜111＞結合
軸のほぼ中間に浸入したかたちで位置しており、Oiの存
在のために生ずる不純物格子振動を記述するために図示
したような直交座標軸を導入している。また、第８図は
第７図に示す直交座標軸に従って記述された不純物振動
モードを示す図であり、A2u型振動モードとA1g型振動モ
ードを示しており、この他にOiの、（x,y）平面に平行
な変位による非調和振動モード（第７図参照）が存在す
る。
そして、その場合、Oiに起因した不純物局在格子振動と
して Oiの（x,y）運動自由度による非調和振動 Oiのｚ変位とその近傍のSi原子の変位を含むA2u型
振動 Oiの近傍のSi原子の変位から成るA1q型振動 といった不純物振動モードが現れる。
この他の不純物振動モードも現れるが今の場合には説明
に不要であるので省略する。これらの不純物振動モード
は互いに非調和結合をしており、赤外光を照射すると、
及びのモードのみによる不純物赤外吸収の他に、
、及びのモードの複数を同時に励起するために生
ずる、いわゆる多量子励起赤外吸収を呈する。RT1107cm
-1吸収はのモードのみに起因したものであり、HeT120
6cm-1吸収はとのモードを同時に励起するために生
ずる多量子励起赤外吸収である。そしてHeT1749cm-1吸
収はとのモードを同時に励起するために生ずる多量
子励起赤外吸収である。このように、３つの吸収ピーク
は同一の孤立欠陥状態にある酸素（Oi）に起因するもの
であるが、それぞれ吸収ピークに寄与する（結合）モー
ドは異なっている。したがって、析出核形成などの際
に、複数の酸素原子が互いに接近すると各モードは接近
した別の酸素の影響を受けることになり、その影響に対
して敏感なモードから消滅してゆく（振動数の全く異な
るモードに変遷してゆく）。そして、接近した別の酸素
に対する各モードの敏感性がモードによって異なるため
に、酸素が析出核形成あるいは析出核成長する際に、Ｉ
（RT1107）,I（HeT1206）及びＩ（HeT1749）が全て減少
してゆくばかりでなく、Ｉ（RT1107）:I（HeT1206）:I
（HeT1749）の比率でa:b:cからずれることになる。
次に、液体ヘリウム温度での1206cm-1と1748cm-1のピー
クは格子間酸素濃度の定量に対して十分な強度を有する
ので析出物欠陥の総量が、従来法よりもずっと高い精度
で測定される。更に、どのような形態の析出物欠陥がそ
れぞれどのくらいの量だけ含まれているかという、析出
物欠陥の内容を知ることができる。この内容は、大まか
には二つの形態の析出物P1とP2に分類され、P2欠陥は更
に、それによる吸収ピークの形状によって細かく分類さ
れる。このような、析出物欠陥の内容評価に関して従来
法では任意性を伴い、情報量も乏しかったが、欠陥によ
る赤外吸収スペクトルという物性量を一定の物理的指針
にのっとってデータ処理するという本方法によればこの
ような任意性は排除され、より詳細な情報をえることが
可能となる。
このようなメリットのために、本結晶欠陥評価法は、析
出物形成を制御するうえで従来法よりも正確かつ詳細な
制御パラメターを提供しえる。そのことによって、ゲッ
タリング効果に関して、より高い制御性や安定性を得る
ことが可能となる。
〔実施例〕
まず、全ての不純物酸素が孤立欠陥状態をとっていると
考えられる多数の結晶に対してa:b:cの比率を正確に測
定し、この比率に関する多数のデータから更に最小自乗
法によって最も真実に近いa:b:cの比率を求めた。ここ
で、全ての不純物酸素が孤立欠陥状態をとっていると考
えられる結晶としては、酸素濃度が25ppm（old ASTM換
算）以下であるas−grown結晶と、酸素濃度が25ppm（ol
d ASTM換算）以上であるas−grown結晶に熱履歴消去高
温熱処理を施した結晶を用いた。この比をａで規格化し
て1:/b/:/c/で表した。即ち、/b/＝b/a,/c/＝c/aであ
り、 1:/b/:/c/＝a/a:b/a:c/a （17） である。次に、酸素濃度が31ppm以上であるいくつかのa
s−grown試料に対して＜ａ＞：＜ｂ＞：＜ｃ＞の比を測
定した。この比率を、＜ａ＞で規格化して 1:/＜ｂ＞/:/＜ｃ＞／＝＜ａ＞／＜ａ＞：＜ｂ＞／＜ａ
＞：＜ｃ＞／＜ａ＞ （18） のように表した。そして、 ／＜ｂ＞／＝/b/（１−/y/） ／＜ｃ＞／＝/c/（１−/z/） （19） なる関係式にあてはめて、各as−grown試料毎に/y/と/z
/の値を求めた。その結果、試料によってy/と/z/は /y/＝0.00〜0.04 /z/＝0.00〜0.05 の範囲の値をとった。更に、これらのas−grown試料に7
00℃,4h＋1100℃,5hの酸素析出熱処理を施して、初期酸
素濃度が同程度であるas−grown試料の間で（/y/,/z/）
と析出量の相関を調べた。その結果、/y/及び/z/の値が
大きい試料では一般に析出量が大きいという相関が得ら
れた。このことは、酸素濃度が一定であるas−grown試
料でも/y/及び/z/の値が大きい試料では析出核の状態で
存在する酸素の割合が高く、したがって析出熱処理の際
に多量の酸素析出を呈するというように解釈される。
したがって、上記の方法で/y/と/z/を求めれば、同一初
期酸素濃度を有する他の結晶に比べて析出しやすい結晶
であるか否か、即ち、析出核の密度が高いか否かを判定
することができる。
尚、前述した10K以下の温度で1206±3cm-1及び1749±３
cm-1に現れる不純物酸素赤外吸収ピークの測定に際して
は、1128cm-1に赤外吸収ピークが現れるか否かを判断し
て温度制御を行うことが好ましい。この1128cm-1のピー
クは６〜7Kになると出現し、35K程度で最大となる。112
8cm-1のピークが現れないように温度制御をすれば必ず1
0K以下の温度にシリコン結晶を保持することができる。
約7K以下の温度ではピーク強度はほとんど変わらない。
次に格子間不純物酸素濃度の測定及び析出物欠陥の評価
にかかる本発明の実施例を説明する。前述した第12図は
室温で測定されたas−grown結晶の不純物赤外吸収スペ
クトルであり、格子間不純物酸素による1106cm-1ピーク
（Oiピーク）のみが現れている。この結晶に対して、70
0℃,8時間＋1000℃,2時間の析出物欠陥形成熱処理を施
したのちにえられた不純物赤外吸収スペクトルが第13図
に示されている。また、この熱処理を施した結晶に対し
て液体ヘリウム温度で測定された1206cm-1の格子間不純
物酸素による吸収ピークを第９図に示す。
第12図のピークの強度を測定し、（８）式を用いると、
このas−grown結晶の全不純物酸素濃度は32.6ppmである
ことがわかる。第９図のピークの強度を測定し、（９）
式に用いると、この熱処理を施した結晶における格子間
酸素の濃度は11.3ppmであることがわかる。このことか
ら、差引として21.3ppmの分の酸素が熱処理によって析
出物欠陥になったことがわかる。残存する11.3ppmの格
子間酸素は、（８）式を用いると、第13図の斜線で示し
たピークの分だけ寄与していることがわかる。第13図の
重なったピークからこの分を差引き、残りのスペクトル
の低波数側の裾を高低波数側に折り返すとP1ピークが得
られる。更にこのP1ピークの分を差し引くとP2ピークと
P3ピークが得られる。この結果から、P1ピークの面積強
度は17.3cm-2であることがわかる。我々が多数行った実
験によれば、単位酸素濃度当たりのP1ピークの面積強度
（1ppmの格子間酸素がすべてP1ピークを生ずる欠陥に変
化した時のP1ピークの面積強度）というのは、いつでも
ほぼ一定で、1.42cm-2/ppmであることがわかっている。
このことから、今の場合には12.2ppmの格子間酸素がP1
欠陥に変化したということがわかる。したがって、残り
の9.1ppmの格子間酸素がP2欠陥とP3欠陥に変化したとい
うことが結論される。すなわちまとめると、いまの場
合、もともと32.6ppmだけ含まれていた格子間酸素のう
ちトータルとして21.3ppm分が熱処理によって析出物欠
陥となり、そのうちppm分がP1欠陥に、11.3ppm分がP2欠
陥とP3欠陥になっていることがわかる。
次に、前述したシリコン結晶の評価方法を用いた本発明
による半導体装置の製造方法について説明する。通常用
いられているシリコン基板はシリコン結晶のインゴット
をスライスして提供される。シリコン結晶のインゴット
はシリコン融液からの凝固を制御して作るので、初期に
生成されたインゴット部分と後期に生成されたインゴッ
ト部分とは異なる熱履歴を持つ。
したがって、第10図のステップ101に示すように、シリ
コン結晶（基板）の熱履歴を前述した本発明の評価方法
に従って測定する。次にステップ102において、得られ
た熱履歴に応じた熱処理を行う。ここでの熱処理は、１
つのインゴットからスライスされたシリコン基板がすべ
て同一の熱履歴を持つように行う。これにより、１つの
インゴットから得られるシリコン基板は同一の特性を持
つことになり、その後の製造工程は同一条件で行える。
そして、ステップ103でシリコン基板とは異なる導電型
の不純物をシリコン基板中に導入することでpn接合（ダ
イオード）を形成することができる。
一口に半導体の製造工程と言っても多数のものが存在す
るが、重要な点は本発明のシリコン結晶の評価方法を用
いて各シリコン基板の熱履歴を揃えておくことで、その
後の不純物導入等の工程を同一の条件で行えることであ
る。この結果、各半導体装置の種々の特性はほぼ同一と
なる。
また、第11図に示すように、第10図に示す工程に、ステ
ップ104を加えることで、各シリコン基板の特性が等し
い状態にあるかどうかを確認することができる。すなわ
ち、ステップ104で本発明の評価方法により析出物欠陥
を評価する。この評価により、ステップ101に基づいた
熱処理が適切かどうかを判断することができる。実際に
は、ステップ104はすべてのシリコン基板を評価するこ
となく、サンプルを取り出して評価すれば良い。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、as−grown結晶
における酸素の含有形態（析出核欠陥状態）をデバイス
形成プロセス投入前に把握することができ、これによっ
て熱履歴の不明な結晶に対してデバイス形成熱処理時に
生ずる酸素析出量の予測を簡便に行うことができる。こ
のため、デバイス製造歩留りを向上させることができ、
プロセスの複雑化、高度化に対応することができる。
また、本発明によればトータルとしての酸素析出物の量
や、その内訳、すなわちどの様な形態の酸素析出物がそ
れぞれどの程度の量（密度）形成されているかを正確に
知ることができる。
更に本発明によれば、各シリコン基板の熱履歴を同一に
し同一の条件で不純物導入などその後の工程を行うこと
ができ、特性の揃った半導体装置を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は不純物酸素を含むas−grownシリコン結晶（S
1）の室温（RT）における赤外吸収スペクトルを示す
図、 第２図は700℃,16hの熱処理を施した不純物酸素を含む
シリコン結晶（S2）の室温（RT）における赤外吸収スペ
クトルを示す図、 第３図及び第４図は不純物酸素を含むas−grownシリコ
ン結晶（S1）の液体ヘリウム温度（HeT）における赤外
吸収スペクトルを示す図、 第５図及び第６図はＩ（RT1107）,I（HeT1206）及びＩ
（HeT1749）の熱処理によるピーク強度（相対値）の変
化を示す図、 第７図はシリコン結晶格子中における孤立不純物酸素
（Oi）の配位状態を示す図、 第８図は第７図に示す直交座標軸にしたがって記述され
た不純物振動モードを示す図、 第９図は熱処理を施した結晶に対して液体ヘリウム温度
で測定された1206cm-1の格子間不純物酸素による吸収ピ
ークを示す図、 第10図及び第11図は本発明によるシリコン結晶の評価方
法を用いた半導体装置の製造方法を示す図、 第12図は析出物を形成する以前の不純物酸素のピークを
示す図、及び 第13図は析出物欠陥に起因した赤外吸収スペクトルを示
す図である。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】不純物酸素を含むシリコン結晶に対して、 （Ａ）室温で1107±３cm-1に観測される不純物酸素赤外
    吸収ピークの強度、 （Ｂ）10K以下の温度で1206±３cm-1に観測される不純
    物酸素赤外吸収ピークの強度、及び （Ｃ）10K以下の温度で1749±３cm-1に観測される不純
    物酸素赤外吸収ピークの強度のうち、 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の全て、あるいは（Ａ）と
    （Ｂ）、あるいは（Ａ）と（Ｃ）の量を測定する工程
    と、 それらのピーク強度の間の比を求める工程と、 該ピーク強度比と、不純物酸素が全て孤立点格子欠陥と
    して存在している場合の対応するピーク強度比とを比較
    し、前者の比と後者の比の違いを求める工程と、 予め熱履歴が既知である複数の結晶に対して求められた
    該ピーク強度比の違いと熱履歴の間の対応較正データに
    より該シリコン結晶の熱履歴を求める工程とを含むこと
    を特徴とするシリコン結晶の評価方法。
  2. 【請求項２】前記工程（Ｂ）及び（Ｃ）はほぼ1128cm-1
    に現れる赤外吸収ピークの強度を測定する工程を含むこ
    とを特徴とする請求項（１）記載のシリコン結晶の評価
    方法。
  3. 【請求項３】不純物酸素とそれによる析出物欠陥とを含
    むシリコン結晶に対して、 （Ａ）析出物欠陥によって900〜1300cm-1の波数域に現
    れる結晶欠陥赤外吸収スペクトルを測定する工程と、 （Ｂ）不純物酸素が孤立点格子欠陥として存在する場合
    に1206±２cm-1及び1749±２cm-1の波数位置に現れる赤
    外吸収ピークの少なくとも１つの強度を測定する工程
    と、 （Ｃ）前記工程（Ｂ）で得られた赤外吸収ピークの強度
    から孤立格子間不純物酸素濃度を算出する工程とを有す
    ることを特徴とするシリコン結晶の評価方法。
  4. 【請求項４】前記シリコン結晶の評価方法は前記結晶欠
    陥赤外吸収スペクトルから前記孤立格子間不純物酸素に
    よるスペクトルを差し引いた結果を用いて析出物欠陥を
    評価する工程とを含むことを特徴とする請求項（３）記
    載のシリコン結晶の評価方法。
  5. 【請求項５】前記工程（Ｃ）は前記工程（Ｂ）で得られ
    た赤外吸収ピークの強度に所定の定数を乗算する工程を
    含むことを特徴とする請求項（３）記載のシリコン結晶
    の評価方法。
  6. 【請求項６】前記工程（Ｂ）を10K以下の温度で行い、
    前記（Ａ）の工程を室温で行うことを特徴とする請求項
    （３）記載のシリコン結晶の評価方法。
  7. 【請求項７】（イ）シリコンウエハの熱履歴を求める工
    程と、 （ロ）該工程（イ）で求めたシリコンウエハの熱履歴に
    応してシリコンウエハを熱処理する工程と、 （ハ）シリコンウエハとは反対の導電型の不純物をシリ
    コンウエハ内に導入する工程とを有し、前記工程（イ）
    は、不純物酸素を含むシリコン結晶に対して、 （Ａ）室温で1107±３cm-1に観測される不純物酸素赤外
    吸収ピークの強度、 （Ｂ）10K以下の温度で1206±３cm-1に観測される不純
    物酸素赤外吸収ピークの強度、及び （Ｃ）10K以下の温度で1749±３cm-1に観測される不純
    物酸素赤外吸収ピークの強度のうち、 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の全て、あるいは（Ａ）と
    （Ｂ）、あるいは（Ａ）と（Ｃ）の量を測定する工程
    と、 それらのピーク強度の間の比を求める工程と、 該ピーク強度比と、不純物酸素が全て孤立点格子欠陥と
    して存在している場合の対応するピーク強度比とを比較
    し、前者の比と後者の比の違いを求める工程と、 予め熱履歴が既知である複数の結晶に対して求められた
    該ピーク強度比の違いと熱履歴の間の対応較正データに
    より該シリコン結晶の熱履歴を求める工程とを含むこと
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
  8. 【請求項８】前記半導体装置の製造方法は更に、前記シ
    リコン結晶中の析出物欠陥を評価する工程を含み、該工
    程は、 析出物欠陥によって900〜1300cm-1の波数域に現れる結
    晶欠陥赤外吸収スペクトルを測定する工程と、 不純物酸素が孤立点格子欠陥として存在する場合に1206
    ±２cm-1及び1749±２cm-1の波数位置に現れる赤外吸収
    ピークの少なくとも１つの強度を測定する工程と、 該工程で得られた赤外吸収ピークの強度から格子間不純
    物酸素濃度を算出する工程と、 前記結晶欠陥赤外吸収スペクトルから前記格子間不純物
    酸素濃度を差し引いた結果を用いて析出物欠陥を評価す
    る工程とを含むことを特徴とする請求項（７）記載の半
    導体装置の製造方法。
  9. 【請求項９】前記析出物欠陥の評価に応じて前記（ロ）
    の熱処理を制御することを特徴とする請求項（８）記載
    の半導体装置の製造方法。
  10. 【請求項１０】前記シリコン結晶中の析出物欠陥を評価
    する工程を前記（ロ）と（ハ）の工程の間で行うことを
    特徴とする請求項（７）記載の半導体装置の製造方法。
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