JPH11157996A - 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 - Google Patents
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Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 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、FPD 及びL/D がウエーハ全面内に存在せ
ず、かつウエーハ全面で酸素析出によるゲッタリング能
力があるウエーハ、及び OSF核は存在するが、熱酸化処
理時に該リングは発生せず、 FPD及びL/D がウエーハ全
面に存在せず、かつゲッタリング能力があるウエーハを
提供する。 【解決手段】 CZ法において引上速度をＦ［mm/min］と
し、シリコンの融点から1400℃間の引上軸方向の結晶内
温度勾配平均値をＧ［℃／mm］で表した時、F/G[mm2/℃
・min] の値を縦軸、結晶中心から結晶周辺までの距離D
[mm] を横軸とした欠陥分布図において、 OSFリングの
外側のＮ領域の内、酸素析出の多いＮ2(V)領域で引上げ
るか、 OSFリング領域を含む OSFリング内外のＮ1(V)領
域とＮ2(V)領域内でシリコン単結晶を引上げる。
ハにおいて、FPD 及びL/D がウエーハ全面内に存在せ
ず、かつウエーハ全面で酸素析出によるゲッタリング能
力があるウエーハ、及び OSF核は存在するが、熱酸化処
理時に該リングは発生せず、 FPD及びL/D がウエーハ全
面に存在せず、かつゲッタリング能力があるウエーハを
提供する。 【解決手段】 CZ法において引上速度をＦ［mm/min］と
し、シリコンの融点から1400℃間の引上軸方向の結晶内
温度勾配平均値をＧ［℃／mm］で表した時、F/G[mm2/℃
・min] の値を縦軸、結晶中心から結晶周辺までの距離D
[mm] を横軸とした欠陥分布図において、 OSFリングの
外側のＮ領域の内、酸素析出の多いＮ2(V)領域で引上げ
るか、 OSFリング領域を含む OSFリング内外のＮ1(V)領
域とＮ2(V)領域内でシリコン単結晶を引上げる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、結晶欠陥が少ない
シリコン単結晶の製造方法及びシリコン単結晶ウエーハ
に関するものである。
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
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法と略記することがある）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、ＦＰＤ、ＬＳＴＤ、ＣＯＰ等のグローンイン（Ｇｒ
ｏｗｎ−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法と略記することがある）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、ＦＰＤ、ＬＳＴＤ、ＣＯＰ等のグローンイン（Ｇｒ
ｏｗｎ−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。そして、前記
グローンイン欠陥（ＦＰＤ、ＬＳＴＤ、ＣＯＰ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。そして、前記
グローンイン欠陥（ＦＰＤ、ＬＳＴＤ、ＣＯＰ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５
（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５（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５（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５
（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５（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５（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（ニュートラル）
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８−３３０３１
６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、ＬＳＥＰＤ、ＬＦＰＤが形成されるほどリ
ッチではないＩ−Ｓｉ側であると報告している（図４
（ａ）参照）。そして、従来のＣＺ法による引上げ機で
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で表わされる比率）をウエーハ全面で０．２０〜
０．２２ｍｍ2 ／℃・ｍｉｎに制御すれば、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４（ｂ）参照）。
域の中間でＯＳＦリングの外側に、Ｎ（ニュートラル）
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８−３３０３１
６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、ＬＳＥＰＤ、ＬＦＰＤが形成されるほどリ
ッチではないＩ−Ｓｉ側であると報告している（図４
（ａ）参照）。そして、従来のＣＺ法による引上げ機で
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で表わされる比率）をウエーハ全面で０．２０〜
０．２２ｍｍ2 ／℃・ｍｉｎに制御すれば、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４（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−Ｓｉ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。また、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。さらに、ＯＳＦ
リングの外側に分布するＮ領域には、酸素析出量が多い
領域（以降、Ｎ2 （Ｖ）と略記することがある）と少な
い領域（以降、Ｎ（Ｉ）と略記することがある）がある
ことが判明した。従って、従来法のように、単にＯＳＦ
リング外側のＮ領域でウエーハを製造すると、酸素析出
量の多いＮ2 （Ｖ）領域と少ないＮ（Ｉ）領域がウエー
ハ内に混在し、ゲッタリング能力の相違からデバイス歩
留りを低下させる原因となった。
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−Ｓｉ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。また、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。さらに、ＯＳＦ
リングの外側に分布するＮ領域には、酸素析出量が多い
領域（以降、Ｎ2 （Ｖ）と略記することがある）と少な
い領域（以降、Ｎ（Ｉ）と略記することがある）がある
ことが判明した。従って、従来法のように、単にＯＳＦ
リング外側のＮ領域でウエーハを製造すると、酸素析出
量の多いＮ2 （Ｖ）領域と少ないＮ（Ｉ）領域がウエー
ハ内に混在し、ゲッタリング能力の相違からデバイス歩
留りを低下させる原因となった。
【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と共に、酸
素析出によるゲッタリング能力のある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と共に、酸
素析出によるゲッタリング能力のある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、本発明の請求項１に記載
した発明は、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（図１参照）において、Ｏ
ＳＦリング領域の外側に存在するＮ領域の内、酸素析出
の多いＮ2 （Ｖ）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の製造方法である。
成するために為されたもので、本発明の請求項１に記載
した発明は、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（図１参照）において、Ｏ
ＳＦリング領域の外側に存在するＮ領域の内、酸素析出
の多いＮ2 （Ｖ）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の製造方法である。
【００１１】そして、本発明の請求項１に記載の製造方
法によって得られるシリコン単結晶ウエーハは、ＦＰＤ
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（ニュートラル）でかつ析
出酸素濃度（Ｏｉ）が高く、ゲッタリング能力の大きな
Ｎ2 （Ｖ）領域のみから成るウエーハである（請求項
５）。
法によって得られるシリコン単結晶ウエーハは、ＦＰＤ
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（ニュートラル）でかつ析
出酸素濃度（Ｏｉ）が高く、ゲッタリング能力の大きな
Ｎ2 （Ｖ）領域のみから成るウエーハである（請求項
５）。
【００１２】このように、Ｎ2 （Ｖ）領域内での結晶の
引上げは、図１の欠陥分布図に示したように領域幅が狭
く、しかも結晶中心から外周にかけて急傾斜しているの
で結晶全面に亙って同じ領域を確保するように引上げ条
件を制御するのは難しいが、品質的にはウエーハ全面内
にＦＰＤ及びＬ／Ｄ（ＬＳＥＰＤ、ＬＦＰＤ）は存在せ
ず、いわゆるウエーハ全面にＶ−リッチ領域とＩ−リッ
チ領域の存在しない中性（ニュートラル）でかつ析出酸
素濃度（Ｏｉ）が高く、ゲッタリング能力が大きくて均
一なＮ2 （Ｖ）領域のみから成る、ほぼ完全無欠陥であ
るシリコン単結晶ウエーハを得ることができ、デバイス
歩留りを著しく向上させることができる。
引上げは、図１の欠陥分布図に示したように領域幅が狭
く、しかも結晶中心から外周にかけて急傾斜しているの
で結晶全面に亙って同じ領域を確保するように引上げ条
件を制御するのは難しいが、品質的にはウエーハ全面内
にＦＰＤ及びＬ／Ｄ（ＬＳＥＰＤ、ＬＦＰＤ）は存在せ
ず、いわゆるウエーハ全面にＶ−リッチ領域とＩ−リッ
チ領域の存在しない中性（ニュートラル）でかつ析出酸
素濃度（Ｏｉ）が高く、ゲッタリング能力が大きくて均
一なＮ2 （Ｖ）領域のみから成る、ほぼ完全無欠陥であ
るシリコン単結晶ウエーハを得ることができ、デバイス
歩留りを著しく向上させることができる。
【００１３】次に、本発明の請求項２に記載した発明
は、前記欠陥分布図において、ＯＳＦリング領域を挿ん
で該ＯＳＦリング領域の内側に存在するＮ1 （Ｖ）領域
及び外側に存在するＮ領域内のＮ2 （Ｖ）領域を包含し
た領域内で結晶を引上げることを特徴とする、シリコン
単結晶の製造方法である。そして、前記Ｆ／Ｇの値を結
晶中心で、０．１１９〜０．１４２ｍｍ2 ／℃・ｍｉｎ
とすることとした（請求項３）。
は、前記欠陥分布図において、ＯＳＦリング領域を挿ん
で該ＯＳＦリング領域の内側に存在するＮ1 （Ｖ）領域
及び外側に存在するＮ領域内のＮ2 （Ｖ）領域を包含し
た領域内で結晶を引上げることを特徴とする、シリコン
単結晶の製造方法である。そして、前記Ｆ／Ｇの値を結
晶中心で、０．１１９〜０．１４２ｍｍ2 ／℃・ｍｉｎ
とすることとした（請求項３）。
【００１４】このようにして製造したシリコン単結晶ウ
エーハは、図３（ｂ）に示したように、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と共に、ウエーハ全面で酸素析出
によるゲッタリング能力があることを特徴とするシリコ
ン単結晶ウエーハとなる（請求項６）。
エーハは、図３（ｂ）に示したように、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と共に、ウエーハ全面で酸素析出
によるゲッタリング能力があることを特徴とするシリコ
ン単結晶ウエーハとなる（請求項６）。
【００１５】このように、ＯＳＦリング領域を挿んで該
ＯＳＦリング領域の内側に存在するＮ1 （Ｖ）領域及び
外側に存在するＮ領域内のＮ2 （Ｖ）領域を包含した領
域内で結晶を引上げることによって、図１の欠陥分布図
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にはなるが、ＯＳＦリング領域
内外のＮ1 （Ｖ）領域とＮ2 （Ｖ）領域とを最大限拡大
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（Ｖ）領域の多いウエーハを簡単
に作製することができる。
ＯＳＦリング領域の内側に存在するＮ1 （Ｖ）領域及び
外側に存在するＮ領域内のＮ2 （Ｖ）領域を包含した領
域内で結晶を引上げることによって、図１の欠陥分布図
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にはなるが、ＯＳＦリング領域
内外のＮ1 （Ｖ）領域とＮ2 （Ｖ）領域とを最大限拡大
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（Ｖ）領域の多いウエーハを簡単
に作製することができる。
【００１６】そして、本発明の請求項７に記載した発明
は、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２４ｐ
ｐｍａ（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と共
に、ウエーハ全面で酸素析出によるゲッタリング能力が
あることを特徴とするシリコン単結晶ウエーハである。
また、請求項４に記載したように、請求項２または請求
項３に記載した製造方法に加えて、前記結晶中の１０５
０℃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。
は、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２４ｐ
ｐｍａ（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と共
に、ウエーハ全面で酸素析出によるゲッタリング能力が
あることを特徴とするシリコン単結晶ウエーハである。
また、請求項４に記載したように、請求項２または請求
項３に記載した製造方法に加えて、前記結晶中の１０５
０℃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未満に抑えたウエーハとするか、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、Ｏ
ＳＦリングあるいはＯＳＦ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ＯＳＦ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、ＬＦＰ
Ｄ）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でかつ、ウエーハ全面で
酸素析出によるゲッタリング能力のあるウエーハを得る
ことができる。しかもこの場合、ＯＳＦリング領域を挿
んで該領域内外のＮ1 （Ｖ）領域とＮ2 （Ｖ）領域とを
最大限拡大して結晶を引上げるので、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未満に抑えたウエーハとするか、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、Ｏ
ＳＦリングあるいはＯＳＦ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ＯＳＦ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、ＬＦＰ
Ｄ）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でかつ、ウエーハ全面で
酸素析出によるゲッタリング能力のあるウエーハを得る
ことができる。しかもこの場合、ＯＳＦリング領域を挿
んで該領域内外のＮ1 （Ｖ）領域とＮ2 （Ｖ）領域とを
最大限拡大して結晶を引上げるので、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の中でも先端のピットが１０μ
ｍ以上の大きいものをいい、これ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の中でも先端のピットが１０μ
ｍ以上の大きいものをいい、これ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
ると発想した。すなわち成長（引上げ）速度と温度勾配
の関係の中で、結晶中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
ると発想した。すなわち成長（引上げ）速度と温度勾配
の関係の中で、結晶中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
うな二つの知見を得た。本発明者らが実験・調査した結
果、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［以下、Ｎ1 （Ｖ）領域という。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４（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。
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
うな二つの知見を得た。本発明者らが実験・調査した結
果、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［以下、Ｎ1 （Ｖ）領域という。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４（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。
【００２６】もう一つの発見は、ＯＳＦリング領域の外
側のＮ領域に酸素析出の多い領域と少ない領域が存在
し、ＯＳＦリング領域に隣接する側の方が酸素析出が多
いことが判ってきた。すなわち、ＯＳＦリングの外側に
隣接するＮ領域の中にゲッタリング能力の高いＶ側のＮ
領域、Ｎ2 （Ｖ）領域が存在することが判ってきた。
側のＮ領域に酸素析出の多い領域と少ない領域が存在
し、ＯＳＦリング領域に隣接する側の方が酸素析出が多
いことが判ってきた。すなわち、ＯＳＦリングの外側に
隣接するＮ領域の中にゲッタリング能力の高いＶ側のＮ
領域、Ｎ2 （Ｖ）領域が存在することが判ってきた。
【００２７】従って、上記特開平８−３３０３１６号公
報に開示された方法のように、単にＯＳＦリング外側の
Ｎ領域のみでウエーハを作製すると、ウエーハ全面がＮ
領域であることは確かではあるが、ウエーハの内側と外
側では酸素析出に差が生じ、面内でゲッタリング能力が
異なるウエーハができてしまうことになる。ちなみに、
ＯＳＦリング領域に隣接する内側のＮ2 （Ｖ）領域は、
酸素析出が多く十分にゲッタリング能力があり、Ｉ−リ
ッチ領域側のＮ（Ｉ）領域は酸素析出が少なく、ゲッタ
リング能力はほんの少ししかない。
報に開示された方法のように、単にＯＳＦリング外側の
Ｎ領域のみでウエーハを作製すると、ウエーハ全面がＮ
領域であることは確かではあるが、ウエーハの内側と外
側では酸素析出に差が生じ、面内でゲッタリング能力が
異なるウエーハができてしまうことになる。ちなみに、
ＯＳＦリング領域に隣接する内側のＮ2 （Ｖ）領域は、
酸素析出が多く十分にゲッタリング能力があり、Ｉ−リ
ッチ領域側のＮ（Ｉ）領域は酸素析出が少なく、ゲッタ
リング能力はほんの少ししかない。
【００２８】そこで、図１の欠陥分布図に示したよう
に、全面Ｎ領域でかつゲッタリング能力のあるＯＳＦリ
ング領域の外側に隣接するＮ2 （Ｖ）領域だけのウエー
ハを作製するのが理想的であり、完全無欠陥のシリコン
単結晶を得ることができる［図２（ａ）、（ｂ）参
照］。しかしながら、その領域は非常に狭く、かつ、結
晶の径方向に急上昇している領域なので、引上げ速度Ｆ
や温度勾配Ｇを調整してＦ／Ｇの値をこの領域に収まる
ように制御することはかなり難しい。そこで、本発明で
はＯＳＦリング領域も、ＯＳＦリング内側のＮ1 （Ｖ）
領域も含めた広い領域で結晶を引上げるようにすること
もできる［図３（ａ）、（ｂ）参照］。
に、全面Ｎ領域でかつゲッタリング能力のあるＯＳＦリ
ング領域の外側に隣接するＮ2 （Ｖ）領域だけのウエー
ハを作製するのが理想的であり、完全無欠陥のシリコン
単結晶を得ることができる［図２（ａ）、（ｂ）参
照］。しかしながら、その領域は非常に狭く、かつ、結
晶の径方向に急上昇している領域なので、引上げ速度Ｆ
や温度勾配Ｇを調整してＦ／Ｇの値をこの領域に収まる
ように制御することはかなり難しい。そこで、本発明で
はＯＳＦリング領域も、ＯＳＦリング内側のＮ1 （Ｖ）
領域も含めた広い領域で結晶を引上げるようにすること
もできる［図３（ａ）、（ｂ）参照］。
【００２９】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、Ｎ2 （Ｖ）領域内の引上げは、Ｆ／Ｇの値を結晶中
心で０．１１９〜０．１２１ｍｍ2 ／℃・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
御して結晶を引上げれば、結晶欠陥がなく、ゲッタリン
グ能力のあるシリコン単結晶が得られる。
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、Ｎ2 （Ｖ）領域内の引上げは、Ｆ／Ｇの値を結晶中
心で０．１１９〜０．１２１ｍｍ2 ／℃・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
御して結晶を引上げれば、結晶欠陥がなく、ゲッタリン
グ能力のあるシリコン単結晶が得られる。
【００３０】また、ＯＳＦリングを挿んでＮ1 （Ｖ）領
域からＮ2 （Ｖ）領域に至る領域内の引上げは、結晶中
心で、０．１１９〜０．１４２ｍｍ2 ／℃・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
制御して引上げれば、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ＯＳＦ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
に存在せず、かつウエーハ全面で酸素析出によるゲッタ
リング能力のあるシリコン単結晶ウエーハが得られるこ
とが判った。
域からＮ2 （Ｖ）領域に至る領域内の引上げは、結晶中
心で、０．１１９〜０．１４２ｍｍ2 ／℃・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
制御して引上げれば、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ＯＳＦ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
に存在せず、かつウエーハ全面で酸素析出によるゲッタ
リング能力のあるシリコン単結晶ウエーハが得られるこ
とが判った。
【００３１】図１は、結晶の径（直径６インチ）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／Ｎ1 （Ｖ）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、Ｎ1 （Ｖ）領域／ＯＳＦリング領域
の境界線もＯＳＦリング領域／Ｎ2 （Ｖ）領域の境界線
もほぼ平行して緩やかに上昇し、結晶中心位置から約６
５ｍｍ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。さらにＮ2 （Ｖ）領域／Ｎ（Ｉ）領域との境
界線は、約０．１１９ｍｍ2 ／℃・ｍｉｎを起点として
緩やかに上昇し、結晶中心位置から約７０ｍｍから外周
にかけては急激にＦ／Ｇ値が下降している。また、Ｎ
（Ｉ）領域／Ｉ−リッチ領域との境界線は、結晶中心位
置と中心から約６０ｍｍまでの位置との間で約０．１１
２〜０．１１７ｍｍ2 ／℃・ｍｉｎとなり、その後、結
晶外周に向けて急激に落ち込んでいる。従って、ＯＳＦ
リング領域を含むウエーハ内のＮ1 （Ｖ）領域とＮ2
（Ｖ）領域とを最大限に利用するには、結晶中心位置で
０．１１９〜０．１４２ｍｍ2 ／℃・ｍｉｎとなるよう
にすればよい。
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／Ｎ1 （Ｖ）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、Ｎ1 （Ｖ）領域／ＯＳＦリング領域
の境界線もＯＳＦリング領域／Ｎ2 （Ｖ）領域の境界線
もほぼ平行して緩やかに上昇し、結晶中心位置から約６
５ｍｍ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。さらにＮ2 （Ｖ）領域／Ｎ（Ｉ）領域との境
界線は、約０．１１９ｍｍ2 ／℃・ｍｉｎを起点として
緩やかに上昇し、結晶中心位置から約７０ｍｍから外周
にかけては急激にＦ／Ｇ値が下降している。また、Ｎ
（Ｉ）領域／Ｉ−リッチ領域との境界線は、結晶中心位
置と中心から約６０ｍｍまでの位置との間で約０．１１
２〜０．１１７ｍｍ2 ／℃・ｍｉｎとなり、その後、結
晶外周に向けて急激に落ち込んでいる。従って、ＯＳＦ
リング領域を含むウエーハ内のＮ1 （Ｖ）領域とＮ2
（Ｖ）領域とを最大限に利用するには、結晶中心位置で
０．１１９〜０．１４２ｍｍ2 ／℃・ｍｉｎとなるよう
にすればよい。
【００３２】これをウエーハの面で説明すると、従来
は、図４（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４（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
生産性に難点がある上、ゲッタリング能力も均一ではな
く、実用的ではなかった。
は、図４（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４（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
生産性に難点がある上、ゲッタリング能力も均一ではな
く、実用的ではなかった。
【００３３】本発明では、第１に今回発見したＯＳＦリ
ングの外側のＮ2 （Ｖ）領域だけに限定した場合［図２
（ａ）、（ｂ）参照］は、狭い領域内で引上げることに
なり、引上げ条件の制御は容易ではないが結晶の引上げ
は可能であり、前述したように極めて高品質のウエーハ
を作製することができる。
ングの外側のＮ2 （Ｖ）領域だけに限定した場合［図２
（ａ）、（ｂ）参照］は、狭い領域内で引上げることに
なり、引上げ条件の制御は容易ではないが結晶の引上げ
は可能であり、前述したように極めて高品質のウエーハ
を作製することができる。
【００３４】第２は、ＯＳＦリングの外側のＮ2 （Ｖ）
領域だけに限定せず、ＯＳＦリング領域及びＯＳＦリン
グの内側に存在するＮ1 （Ｖ）領域を合せてＮ領域を最
大限拡大することにした［図３（ａ）、（ｂ）参照］。
すなわち、図３（ｂ）に示したようにＯＳＦリングを含
んだまま両Ｎ（Ｖ）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。
領域だけに限定せず、ＯＳＦリング領域及びＯＳＦリン
グの内側に存在するＮ1 （Ｖ）領域を合せてＮ領域を最
大限拡大することにした［図３（ａ）、（ｂ）参照］。
すなわち、図３（ｂ）に示したようにＯＳＦリングを含
んだまま両Ｎ（Ｖ）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。
【００３５】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た。
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た。
【００３６】すなわち、図６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。
【００３７】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。
【００３８】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）。
【００３９】そこで、前述した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ＯＳＦ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。
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ＯＳＦ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。
【００４０】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、Ｎ1 （Ｖ）領域・ＯＳＦリング領域
・Ｎ2 （Ｖ）領域内において、あるいは結晶中心で、
０．１１９〜０．１４２ｍｍ2 ／℃・ｍｉｎに制御し、
結晶中酸素濃度を２４ｐｐｍａ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Ｏ
ＳＦリングが発生しない、全面使用可能な無欠陥ウエー
ハでかつ、ウエーハ全面で酸素析出によるゲッタリング
能力が大きくかつ均一であるシリコン単結晶を制御幅の
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、Ｎ1 （Ｖ）領域・ＯＳＦリング領域
・Ｎ2 （Ｖ）領域内において、あるいは結晶中心で、
０．１１９〜０．１４２ｍｍ2 ／℃・ｍｉｎに制御し、
結晶中酸素濃度を２４ｐｐｍａ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Ｏ
ＳＦリングが発生しない、全面使用可能な無欠陥ウエー
ハでかつ、ウエーハ全面で酸素析出によるゲッタリング
能力が大きくかつ均一であるシリコン単結晶を制御幅の
広い条件下で容易に製造することができる。
【００４１】
【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
７により説明する。図７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
７により説明する。図７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。
【００４２】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。
【００４３】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
出すことによりシリコン融液２の表面の略中心部に種子
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
出すことによりシリコン融液２の表面の略中心部に種子
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。
【００４４】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７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７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。
【００４５】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。
【００４６】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８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３６は
装備していない。
のために従来の装置を図８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３６は
装備していない。
【００４７】
【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７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
変化させて引上げた（単結晶棒の直胴長さ約８５ｃ
ｍ）。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０．２２〜０．１０ｍ
ｍ2 ・℃／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７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
変化させて引上げた（単結晶棒の直胴長さ約８５ｃ
ｍ）。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０．２２〜０．１０ｍ
ｍ2 ・℃／ｍｉｎに変化させて引上げた。
【００４８】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、結晶中心でＦ／Ｇ値が０．１１９〜
０．１４２ｍｍ2 ／℃・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Ｎ1 （Ｖ）領域及びＮ2
（Ｖ）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。また、ウエーハ全面で酸素析出
によるゲッタリング能力が高く、均一であった。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、結晶中心でＦ／Ｇ値が０．１１９〜
０．１４２ｍｍ2 ／℃・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Ｎ1 （Ｖ）領域及びＮ2
（Ｖ）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。また、ウエーハ全面で酸素析出
によるゲッタリング能力が高く、均一であった。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。
【００４９】（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。
【００５０】その結果、Ｆ／Ｇ値が０．１１９〜０．１
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領域ではあるが、ウエーハ外
周部から約１５ｍｍ位置にＯＳＦリングを有するウエー
ハであった。これに対してウエーハ面内酸素濃度が２４
ｐｐｍａ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。また、ウエーハ全面で酸素
析出によるゲッタリング能力が高く、均一であった。
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領域ではあるが、ウエーハ外
周部から約１５ｍｍ位置にＯＳＦリングを有するウエー
ハであった。これに対してウエーハ面内酸素濃度が２４
ｐｐｍａ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。また、ウエーハ全面で酸素
析出によるゲッタリング能力が高く、均一であった。
【００５１】（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。
【００５２】その結果、酸素濃度が２７ｐｐｍａのもの
であっても、Ｆ／Ｇ値が０．１１９〜０．１４２ｍｍ2
／℃・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％となり、また、ウエーハ全面で酸
素析出によるゲッタリング能力が高く、均一であった。
であっても、Ｆ／Ｇ値が０．１１９〜０．１４２ｍｍ2
／℃・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％となり、また、ウエーハ全面で酸
素析出によるゲッタリング能力が高く、均一であった。
【００５３】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。
【００５４】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、前記欠陥分布図においてＯ
ＳＦリング領域を挿んで該ＯＳＦリング領域の内側に存
在するＮ1 （Ｖ）領域及び外側に存在するＮ領域内のＮ
2 （Ｖ）領域を包含した領域内で結晶を引上げるように
すれば、直径にかかわりなく、例えば直径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、前記欠陥分布図においてＯ
ＳＦリング領域を挿んで該ＯＳＦリング領域の内側に存
在するＮ1 （Ｖ）領域及び外側に存在するＮ領域内のＮ
2 （Ｖ）領域を包含した領域内で結晶を引上げるように
すれば、直径にかかわりなく、例えば直径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。
【００５５】さらに、上記実施形態においては、ＯＳＦ
リングを発生させない方法として、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、こ
れにより確実にＯＳＦリングを無害化することができ
る。
リングを発生させない方法として、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、こ
れにより確実にＯＳＦリングを無害化することができ
る。
【００５６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
全面Ｎ2 （Ｖ）領域でゲッタリング能力のあるウエーハ
を得ることができる。特に、ＯＳＦリング外側のＮ2
（Ｖ）領域、ＯＳＦリング、あるいはＯＳＦ核及びその
内側のＮ1 （Ｖ）領域も使用することにより単結晶育成
条件の制御幅が広くなり、最大限Ｎ（Ｖ）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でかつ、ウエーハ全面で酸素析出に
よるゲッタリング能力が高く、均一なシリコン単結晶ウ
エーハを製造することができる。
全面Ｎ2 （Ｖ）領域でゲッタリング能力のあるウエーハ
を得ることができる。特に、ＯＳＦリング外側のＮ2
（Ｖ）領域、ＯＳＦリング、あるいはＯＳＦ核及びその
内側のＮ1 （Ｖ）領域も使用することにより単結晶育成
条件の制御幅が広くなり、最大限Ｎ（Ｖ）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でかつ、ウエーハ全面で酸素析出に
よるゲッタリング能力が高く、均一なシリコン単結晶ウ
エーハを製造することができる。
【図１】本発明で発見した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。
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。
【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
の特定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
の特定引上げ条件で引上げた場合。
【図３】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
の別の特定引上げ条件で引上げた場合（ＯＳＦリングを
取り込む場合）。
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
の別の特定引上げ条件で引上げた場合（ＯＳＦリングを
取り込む場合）。
【図４】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５】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６】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（ＡＳＴＭ '７
９値）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（ＡＳＴＭ '７
９値）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７】 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８】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（湯）、 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、 Ｎ1 （Ｖ）…Ｎ1 （Ｖ）領域、 Ｎ2 （Ｖ）…Ｎ2 （Ｖ）領域、 Ｎ（Ｉ） …Ｎ（Ｉ）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 木村 雅規 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 (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
Claims (7)
- 【請求項１】 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、ＯＳＦリング領
域の外側に存在するＮ領域の内、酸素析出の多いＮ2
（Ｖ）領域内で結晶を引上げることを特徴とするシリコ
ン単結晶の製造方法。 - 【請求項２】 前記欠陥分布図において、ＯＳＦリング
領域を挿んで該ＯＳＦリング領域の内側に存在するＮ1
（Ｖ）領域及び外側に存在するＮ領域内のＮ2（Ｖ）領
域を包含した領域内で結晶を引上げることを特徴とする
シリコン単結晶の製造方法。 - 【請求項３】 前記Ｆ／Ｇの値を結晶中心で、０．１１
９〜０．１４２ｍｍ2／℃・ｍｉｎとして引上げること
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の製造方法。 - 【請求項５】 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、ＦＰＤ及びＬ／Ｄがウ
エーハ全面内に存在しないと共に、ウエーハ全面で酸素
析出によるゲッタリング能力があることを特徴とするシ
リコン単結晶ウエーハ。 - 【請求項６】 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、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
内に存在しないと共に、ウエーハ全面で酸素析出による
ゲッタリング能力があることを特徴とするシリコン単結
晶ウエーハ。 - 【請求項７】 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と共に、ウエーハ
全面で酸素析出によるゲッタリング能力があることを特
徴とするシリコン単結晶ウエーハ。
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