WO2006112054A1

WO2006112054A1 - シリコン単結晶の製造方法およびシリコンウェーハ

Info

Publication number: WO2006112054A1
Application number: PCT/JP2005/016962
Authority: WO
Inventors: Toshiaki Ono; Wataru Sugimura; Masataka Hourai
Original assignee: Sumco Corporation
Priority date: 2005-04-08
Filing date: 2005-09-14
Publication date: 2006-10-26
Also published as: KR100913635B1; KR20070112261A; EP2110466B1; EP1887110A4; EP1887110A1; EP2110466A3; CN101160420A; TW200636099A; CN101160420B; JP4797477B2; EP1887110B1; TWI315752B; JP2006312576A; EP2110466A2

Abstract

　本発明のシリコン単結晶の製造方法によれば、ＣＺ法によりＧｒｏｗｎ－ｉｎ欠陥を存在させない無欠陥領域によるシリコン単結晶を育成すること、育成装置内の雰囲気ガス中に水素原子含有物質の気体を添加すること、および結晶内に窒素または／および炭素をドープすることによりシリコン単結晶を製造するので、全面がＧｒｏｗｎ－ｉｎ欠陥を存在させることなく無欠陥領域からなり、かつＢＭＤが十分にそして均一に形成されるウェーハを切り出すことができる。このようなウェーハは、その上に形成される集積回路の特性不良品の発生を大幅に低減させることができ、回路の微細化および高密度化に対応した基板として、その製造歩留まりの向上に寄与することができるので、広く利用することができる。

Description

明細書

シリコン単結晶の製造方法およびシリコンゥエーハ

技術分野

[0001] 本発明は、半導体集積回路の基板として用いるシリコンゥエーハの素材となるシリコン単結晶の製造方法およびその単結晶により製造されるシリコンゥーハに関するものである。

背景技術

[0002] 半導体集積回路 (デバイス）の基板に用いられるシリコンゥエーハは、シリコンの単結晶より切り出されるが、この単結晶の製造に最も広く採用されているのは、チヨクラルスキー法 (以下、「CZ法」という）による育成方法である。 CZ法は、石英るつぼ内の溶融したシリコンに種結晶を浸けて引き上げつつ単結晶を成長させる方法であり、この育成技術の進歩により欠陥の少ない無転位の大型単結晶が製造されるようになつてきている。

[0003] 半導体デバイスは、単結晶から得られたゥエーハを基板として、回路形成のため多数のプロセスを経過して製品化される。そのプロセスには数多くの物理的処理、化学的処理さらには熱的処理が施され、中には 1000°Cを超える過酷な処理も含まれる。このため、単結晶の育成時にその原因が形成され、デバイスの製造過程で顕在化してその性能に大きく影響してくる微細欠陥、すなわち Grown— in欠陥が問題になる

[0004] この Grown— in欠陥のないゥヱーハを製造する方法として、ゥヱーハに加工後に熱処理を施す方法があるが、得られる無欠陥部は表層部に限定され、表面から深い位置まで十分に無欠陥領域とするには、単結晶育成の段階で無欠陥部を形成させなければならない。このような無欠陥単結晶を得る方法には、素材となる単結晶引き上げの凝固直後の冷却部分、すなわちホットゾーンの構造を改善した育成方法、および育成中の装置内の雰囲気に水素を添加する方法がある。

[0005] 図 1は、 CZ法にて得られたシリコン単結晶に存在する代表的な Grown— in欠陥の分布状況を説明する図である。 CZ法にて得られたシリコン単結晶の Grown— in欠陥は、欠陥赤外線散乱体または COP (Crystal Originated Particle)などと呼ばれる大きさが 0. 1〜0. 2 m程度の空孔欠陥、および転位クラスターと呼ばれる大きさが 10 m程度の微小転位力もなる欠陥である。これら欠陥の分布は、通常の引き上げ育成をおこなった場合、例えば、図 1のように観察される。これは育成直後の単結晶から引き上げ軸に垂直な面のゥエーハを切り出し、硝酸銅水溶液に浸けて Cuを付着させ、熱処理後 X線トポグラフ法にて微小欠陥の分布観察をおこなった結果を模式的に示した図である。

[0006] このゥエーハは、リング状に分布した酸素誘起積層欠陥（以下、「OSF」 -Oxygen

induced Stacking Fault—という）が外径の約 2Z3の位置に現れたものである力、そのリングの内側部分には赤外線散乱体欠陥が 10⁵〜10⁶個 /cm³程度検出される領域があり、外側部分には転位クラスター欠陥が 10³〜10⁴個 /cm³程度存在する領域がある。

[0007] OSFは酸ィ匕熱処理時に生じる酸素析出に起因する積層欠陥であり、デバイスの活性領域であるゥエーハ表面に生成成長した場合には、リーク電流の原因になりデバィス特性を劣化させる。また、赤外線散乱体は初期の酸化膜耐圧性を低下させる因子であり、転位クラスターもそこに形成されたデバイスの特性不良の原因になる。

[0008] 図 2は、単結晶引き上げ時の、引き上げ速度と結晶欠陥の発生位置との一般的な関係を、引き上げ速度を徐々に低下させて育成した単結晶の断面の欠陥分布状態にて模式的に説明した図である。上述した欠陥の発生状態は、通常、単結晶育成の際の引き上げ速度と、凝固直後の単結晶内温度分布に大きく影響される。例えば、引き上げ速度を徐々に低下させつつ成長させた単結晶を、結晶中心の引き上げ軸に沿って切断し、その断面にて前記図 1と同様な手法で欠陥の分布を調べてみると、図 2を得ることができる。

[0009] これを引き上げ軸に垂直な面で見ていくと、まず、ショルダー部を形成させ所要単結晶径とした後の胴部の引き上げ速度の早い段階では、結晶周辺部にリング状 OS Fがあり、内部は赤外線散乱体欠陥が多数発生する領域となっている。そして、引き上げ速度の低下にしたがって、リング状 OSFの径は次第に小さくなり、それとともにリング状 OSFの外側部分には、転位クラスターの発生する領域が現れ、やがてリング状 OSFは消滅して、全面が転位クラスター欠陥発生領域になってしまう。

[0010] 前記図 1は、この図 2における Aの位置、またはこの Aの位置に相当する引き上げ速度で育成された単結晶のゥエーハを示したものである。

これらの欠陥の分布をさらに詳細に調べると、リング状 OSFの発生する領域近傍では赤外線散乱体欠陥も転位クラスター欠陥も極めて少ないことがわかる。そして、リング状 OSF発生領域に接してその外側に、処理条件によっては酸素析出の現れる酸素析出促進領域があり、さらにその外側の転位クラスター発生領域との間に、酸素析出を生じな!/ヽ酸素析出抑制領域がある。これら酸素析出促進領域および酸素析出促進領域は、リング状 OSF発生領域と同じぐいずれも Grown— in欠陥の極めて少ない無欠陥領域である。

[0011] これらの欠陥の成因については必ずしも明らかではないが、次のように考えられる。

液相の融液から固相の単結晶が育成されるとき、固液界面近傍の固相の結晶格子には、原子の欠けた空孔と格子間に過剰に入り込んだ原子とが多量に取り込まれる。取り込まれた空孔ゃ格子間原子は、凝固が進み温度が降下していく過程で、拡散によって相互に合体したり表面に達したりして消滅していく。そして、相対的に空孔の方が格子間原子よりも多く取り込まれ、かつ拡散速度が速いことから、引き上げ速度が大きく冷却が速ければ空孔が残存し、それらが合体して赤外線散乱体欠陥を生じさせ、引き上げ速度が遅ければ空孔は消滅して、残った格子間原子が転位クラスタ一欠陥を形成させる。

[0012] この空孔の数と格子間原子の数とがちょうどバランスして合体消滅する領域では、赤外線散乱体欠陥も転位クラスター欠陥も極めて少なヽ無欠陥領域になる。ただし、無欠陥領域でも赤外線散乱体欠陥が多数発生する領域に隣接する位置には、リング状 OSFが発生しやすい。さらにそれより外側あるいは低速側には酸素析出促進領域があるが、この領域は空孔が優勢な無欠陥領域と考えられ、以下では P領域とい

V

うことにする。また、この P領域より外側、または低速側に酸素析出抑制領域がある

V

力ここは格子間元素が優勢な無欠陥領域と考えられ、 P領域ということにする。

I

[0013] 赤外線散乱体欠陥は、転位クラスターほどの悪影響を及ぼさなヽことや、生産性向上の効果もあるので、従来は、リング状 OSFの発生領域が結晶の外周部に位置するように引き上げ速度を速くして、単結晶育成が行われてきた。これは、赤外線散乱体欠陥の発生する領域では、ゥハ表面の集積回路を形成させる層のバルタ欠陥を除去するための熱処理、すなわち DZ (Denuded Zone)形成処理を行うことにより、そのゥハ内部には、内部ゲッタリング（IG— Intrinsic Gettering)作用のある酸素析出物（「BMD Bulk— Micro - Defect)が容易に形成されることもある。

[0014] し力しながら、近年の小型化高密度化の要求から集積回路がより微細化してくると、赤外線散乱体欠陥も良品歩留まり低下の大きな原因になり、その発生密度を低減することが重要課題となってきた。そこでこれに対し、前述の無欠陥領域を拡大してゥェ全面が無欠陥領域となるように、ホットゾーンの構造を改良した単結晶育成方法が提案されている。

[0015] 例えば、特開平 8— 330316号公報に開示された発明は、単結晶育成時の引き上げ速度を V(mmZmin)、融点から 1300°Cまでの温度範囲における引き上げ軸方向の温度勾配を G (°CZmm)とするとき、結晶中心より外周から 30mmまでの内部位置では VZGを 0. 20 0. 22mm²Z (°C'min)とし、結晶外周に向かってはこれを漸次増加させるよう、温度勾配を制御する。

[0016] このような凝固直後の結晶内の温度分布を積極的に制御する方法の例として、特開 2001— 220289号公報または特開 2002— 187794号公報には、単結晶の周囲を取り囲む熱遮蔽体の寸法や位置の選定、さらには冷却用部材の使用などにより、引き上げ軸方向の結晶内温度勾配を、中心部は大きく外周部は小さくする技術の発明が提示されている。

引き上げ軸方向の結晶内温度勾配は、通常、凝固直後の引き上げ中の単結晶は表面からの熱放散により冷却されるので、外周部が大きく中心部が小さい。すなわち引き上げ軸方向の温度勾配を中心部が Gc、外周部が Geとすると、 Gcく Geである。

[0017] これに対し、上記特開 2001— 220289号公報または特開 2002— 187794号公報の発明では、凝固直後の単結晶の周囲を取り囲む熱遮蔽体の寸法、位置、さらには冷却用部材の使用などホットゾーンの構造の改良により、融点から 1250°C近傍までの温度域にぉ、て、 Gc > Geとなるようにして!/、る。

これは、引き上げ中の単結晶において、融液から立ち上がる部分近傍では表面部力 ¾つぼ壁面ゃ融液面力もの熱輻射により保温されるようにし、単結晶の上方を熱遮蔽体ゃ冷却部材等を用いてより強く冷却することにより中心部は熱伝達で冷却させ、中心部の方を相対的に温度勾配が大きくなるようにする。

[0018] 図 3は、凝固直後の単結晶の引き上げ方向の温度勾配力結晶中心部（Gc)よりも結晶周辺部（Ge)の方が小さ、 (Gc >Ge)ホットゾーン構造をもつ育成装置により引き上げた単結晶の断面の欠陥分布状態にて模式的に説明した図である。その結果、前記図 2で示した場合と同様にして、引き上げ速度を変えて単結晶を育成すると、単結晶内の各欠陥の発生分布は図 3のように変わる。そこで、このようにホットゾーン構造を改良した育成装置にて、図 3の Bから Cの速度範囲で引き上げ育成をおこなうと、胴部の大半が無欠陥領域となる単結晶が得られ、 Grown— in欠陥の極めて少な V、ゥエーハを製造することができる。

[0019] 一方、育成中の装置内雰囲気に水素を添加する方法は、例えば、特開 2000— 28 1491号公報または特開 2001— 335396号公報などに開示されている発明である力水素を添加した雰囲気にて単結晶の引き上げ育成をおこなう。これは雰囲気中に水素を添加すると、その量に応じてシリコン融液に水素が溶け込み、その水素は凝固する単結晶中に一部取り込まれ、その結果、 Grown— in欠陥の数が減少しその大きさが小さくなるというものである。

[0020] ドーピングの形で結晶中に取り込まれた水素は、空孔と結合して空孔の拡散挙動を抑制したり、格子間原子と同様な作用を持つので格子間原子の取り込みを低減させたりするが、冷却過程の高温時に容易に拡散して逸散してしまうので、結果として欠陥を低減させると推測される。しかし、水素の雰囲気中添加だけでは完全には欠陥をなくすことはできず、このようにして得られた単結晶から切り出したゥエーハにより、さらに水素を含む雰囲気にて高温での熱処理をおこなって無欠陥ゥエーハとしているよつである。

[0021] 国際公開 WO2004Z083496号パンフレットには、このような水素の効果を利用し、前述の Geく Gcとなるようにホットゾーンの構造を改良した育成装置を用い、水素を含む不活性ガスを装置内に供給しつつ引き上げをおこなう、 Grown— in欠陥のない単結晶の育成方法の発明が開示されている。 [0022] 凝固直後の単結晶内部の温度分布を Geく Gcとなるようにすると、図 3の B〜C間のようなゥエーハ断面全面が Grown— in欠陥のない領域となる引き上げ速度範囲が得られ、その引き上げ速度で育成すれば、単結晶全体を無欠陥にすることができる。しかしながら、その速度範囲は狭ぐ単結晶の径が大きくなつてくると、ゥーハ全面を無欠陥領域とする速度範囲が得られなくなったり、単結晶の直胴部全長を安定して無欠陥にするのは容易ではなくなつてくる。これに対し国際公開 WO2004Z083 496号の発明方法では、図 3の B〜Cの間隔が拡大し、ゥーハ全面を無欠陥領域にできる引き上げ速度範囲が拡大するので、 Grown— in欠陥のない単結晶が容易にかつ従来より高速で育成できるとして、る。

発明の開示

[0023] 本発明は、 Grown— in欠陥を存在させない無欠陥領域力もなるシリコン単結晶の製造方法およびそれを用いたゥエーハに関するものである。このような無欠陥単結晶の育成技術として、凝固直後の引き上げ軸方向の温度勾配が、外周部よりも中心部の方を大きくなるようにしたホットゾーン構造の装置を用い、引き上げ速度を特定範囲に限定する方法がある。

[0024] この製造方法によれば、 Grown— in欠陥のない無欠陥領域がゥエーハ面全面に拡大された単結晶が得られる。しかしながら、このような無欠陥であって、内部ゲッタリング作用を有する BMDの発生が十分多ぐし力もこれがゥーハ面方向全面にわたつて均一に分布する単結晶を得るのは必ずしも容易ではない。

本発明は、この無欠陥領域力なり、 BMDが均一かつ十分に発生するゥーハが容易に得られるシリコン単結晶の製造方法、およびそれによるシリコンゥヱーハの提供を目的としている。

[0025] 本発明は、下記（1)〜（6)のシリコン単結晶の製造方法、および（7)〜（9)のシリコンゥエーハを要旨としている。

(1) CZ法により Grown— in欠陥を存在させない無欠陥領域によるシリコン単結晶の育成にお、て、育成装置内の雰囲気ガス中に水素原子含有物質の気体を添加し、さらに結晶内に窒素または Zおよび炭素をドープすることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法である。 (2) CZ法により Grown— in欠陥を存在させない無欠陥領域によるシリコン単結晶の育成において、単結晶中の窒素が l X 10¹²atomsZcm³以上、 5 X 10¹⁴atomsZ cm³以下となるようにし、かつ育成装置内の雰囲気ガス中の水素分圧を 40Pa以上、 400Pa以下として、単結晶直胴部を Grown— in欠陥の発生しない速度範囲内で引き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。

(3) CZ法により Grown— in欠陥を存在させない無欠陥領域によるシリコン単結晶の育成において、単結晶中の窒素が l X 10¹²atoms/cm³以上、 5 X 10¹⁴atoms/ cm³以下となるようにし、かつ育成装置内の雰囲気ガス中の水素分圧を 40Pa以上、 400Pa以下として、単結晶直胴部を空孔優勢無欠陥領域となる速度範囲内で引き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。

(4) CZ法により Grown— in欠陥を存在させない無欠陥領域によるシリコン単結晶の育成において、単結晶中の炭素が 5 X 10¹⁵atomsZcm³以上、 2 X 10¹⁷atomsZ cm³以下 (ASTM F123— 1981)となるようにし、かつ育成装置内の雰囲気ガス中の水素分圧を 40Pa以上、 160Pa以下として、単結晶直胴部を Grown— in欠陥の発生しない速度範囲内で引き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

(5) CZ法により Grown— in欠陥を存在させない無欠陥領域によるシリコン単結晶の育成において、単結晶中の炭素が 5 X 10¹⁵atomsZcm³以上、 2 X 10¹⁷atomsZ cm³以下 (ASTM F123— 1981)となるようにし、かつ育成装置内の雰囲気ガス中の水素分圧を 40Pa以上、 160Pa以下として、単結晶直胴部を OSF領域と空孔優勢無欠陥領域とを加えた速度範囲内で引き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。

(6) CZ法により Grown— in欠陥を存在させない無欠陥領域によるシリコン単結晶の育成において、単結晶中の窒素が l X 10¹²atomsZcm³以上、 5 X 10¹⁴atomsZ cm³以下で、さらに炭素が 5 X 10¹⁵atomsZcm³以上、 2 X 10¹⁷atomsZcm³以下（ ASTM F123— 1981)となるようにし、かつ育成装置内の雰囲気ガス中の水素分圧を 40Pa以上、 400Pa以下として、単結晶直胴部を Grown— in欠陥の発生しない速度範囲内で引き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。 [0026] (7)上記（1)、（2)、（3)、（4)、（5)または（6)の方法で育成されたシリコン単結晶力も切り出されたことを特徴とするシリコンゥエーハである。

(8)酸素濃度が 1. 2 X 10¹⁸atoms/cm³以上（ASTM F121— 1979)であることを特徴とする上記（7)のシリコンゥエーハである。

(9)上記（1)、（2)、（3)、（4)、（5)または（6)の方法で育成されたシリコン単結晶から切り出され、急速昇降温熱処理 (RTA処理）が施されたことを特徴とするシリコンゥエーノヽである。

[0027] 本発明のシリコン単結晶の製造方法によれば、全面が Grown— in欠陥を存在させない無欠陥領域力なり、かつ BMDが十分にそして均一に形成されるゥーハを切り出すことができるシリコン単結晶を、容易に製造することができる。このようなゥエーハは、その上に形成される集積回路の特性不良品の発生を大幅に低減させることができ、回路の微細化および高密度化に対応した基板として、その製造歩留まりの向上に寄与することができる。

図面の簡単な説明

[0028] 図 1は、シリコンゥエーハで観察される典型的な欠陥分布の例を、模式的に示した図である。

図 2は、単結晶引き上げ時における、引き上げ速度と結晶欠陥の発生位置との一般的な関係を、引き上げ速度を徐々に低下させて育成した単結晶の断面の欠陥分布状態にて模式的に説明した図である。

図 3は、凝固直後の単結晶の引き上げ方向の温度勾配力結晶中心部（Gc)よりも結晶周辺部（Ge)の方が小さ、 (Gc >Ge)ホットゾーン構造をもつ育成装置により引き上げをおこなった単結晶の、図 2と同じ方法にて説明した図である。

図 4は、前記図 3と同じ育成装置による引き上げにおいて、さらに装置内の不活性雰囲気に水素を添加した場合の図である。

図 5は、 Gc >Geのホットゾーン構造をもつ育成装置内の不活性雰囲気中に、水素を添加した場合の、水素分圧と無欠陥領域の発生引き上げ速度幅との関係を説明する図である。

図 6は、実施例に用いたシリコン単結晶の育成装置の構成例を模式的に示した図である。

図 7は、酸素濃度が高ぐゥエーハ中心の OSF領域に OSFが発生する場合でも炭素添カ卩により OSF発生が抑制され留ことを説明する図である。

発明を実施するための最良の形態

[0029] 本発明者らは、ゥヱーハ面全面にわたって均一な、 Grown— in欠陥のないゥヱーハを得るため、引き上げ中の結晶内温度分布が Geく Gcであり、さらにこれの装置内雰囲気に水素を添加する効果にっ、て種々検討を加えた。

[0030] 国際公開 WO2004Z083496号パンフレットに開示された発明の方法では、このようなホットゾーン構造が改良された育成装置にて、装置内の雰囲気を不活性ガスに水素を添カ卩したものとすることにより、 Grown— in欠陥のない領域を得ることのできる引き上げ速度範囲が拡大し、無欠陥単結晶が従来法に比べ高速の引き上げ速度で育成できるとしている。

[0031] しかしながら、この国際公開 WO2004Z083496号パンフレットに記載の方法にて単結晶育成を試みたところ、水素分圧の限定範囲がきわめて広範であり、その効果が必ずしも明確でない場合もある。そこで、この水素分圧の大小の影響をさらに詳細に調査した結果、特定範囲に限定すれば、新たな効果が現れることが明らかになつてきた。

育成中の装置内の雰囲気ガス中に水素を混入して得られる効果は、通常、雰囲気ガスにはアルゴンなどの化学的に全く不活性な気体を用いるので、その中に含まれる水素の分圧に比例した水素がシリコンの融液中に溶け込み、これが凝固するシリコン結晶中〖こ分配されること〖こよると推測される。

[0032] 雰囲気中に混入する水素量は少量で、し力も装置内は大気圧より低い減圧下なので、融液中に溶け込む水素は僅かである。したがって、平衡状態になったとき、気相中元素の希薄溶液に関するヘンリーの法則、すなわち、溶け込んだ水素の濃度 L

H

は、雰囲気中の水素分圧 P

Hに比例するという次式の関係が成り立つはずである。

L =kP (kは係数）（1)

H H

[0033] そこで、ホットゾーン構造を改良した育成装置にて、雰囲気中の水素分圧および引き上げ速度を種々変え、欠陥の発生状況を調査した。雰囲気中の水素分圧は、装置内の雰囲気ガス圧を P

0とすると、導入する雰囲気ガス中に含有される水素の体積比率が x(%)であれば、

P =P X/100 (2)

H 0

である。したがって、装置内の雰囲気ガス圧が異なる場合、水素分圧を一定、すなわち融液中の水素濃度を一定にするには、（2)式にしたがって混入する水素の体積比率を変えなければならなヽ。

[0034] このようにして、ホットゾーン構造を改良した育成装置により装置内の水素分圧を種々選定し、引き上げ速度を連続的に変化させて単結晶を育成し、前記図 2または図 3 の場合と同じ方法で欠陥分布の形態を調査した。

一例として、前記図 3の場合と同じホットゾーン育成装置を用い、雰囲気の水素分圧を 300Paとし、同様に引き上げ速度を連続して変化させて育成した単結晶の欠陥分布を図 4に示す。

[0035] 図 4を図 3と比較すればわ力るように、図 3では B〜C間だった無欠陥領域の速度範囲が、図 4では D〜F間に拡大され、同じ特性の領域を製造できる引き上げ速度の許容範囲が大きくなつている。このことは、雰囲気への水素の適量添カ卩により面内の性能の変動の少な、ゥエーハカより容易に製造できるようになることを示して、る。

[0036] そこで、雰囲気中の水素分圧を種々変えた場合の、育成単結晶の中心部における引き上げ速度による Grown— in欠陥の現れ方について、種々調査した結果を整理してみると、図 5に示すような傾向が明らかになった。

[0037] 引き上げ中の単結晶内部の温度分布は、ホットゾーン構造が同じであれば、引き上げ速度が変化してもほとんど変化しないので、この図 5の縦軸は引き上げ速度と見なすことができる。ここで、リング状 OSFの領域、 Pの領域 (酸素析出促進領域または

V

空孔優勢無欠陥領域)および Pの領域 (酸素析出抑制領域または格子間シリコン

I 優勢無欠陥領域）、すなわち図 3の B〜C間または図 4の D〜F間は、いずれも Grown in欠陥が存在しな、無欠陥領域であり、この間の弓 Iき上げ速度で単結晶を育成すれば、無欠陥領域力もなるゥーハの得られる単結晶が育成できる。

[0038] 図 5から分力るように、無欠陥領域の得られる引き上げ速度は雰囲気中の水素分圧が増すと低下していくが、その速度の幅は水素分圧が増すほど広くなつている。そして、 OSF領域、 P領域および P領域のそれぞれの引き上げ速度幅をみると、まず O

V I

SF領域は、水素分圧が増すと幅が狭くなり、酸素量にもよるがついには消失するまでに至る。 P領域は、育成装置内の雰囲気に水素を添加することにより始めは拡大

V

される力それほどは拡がらず、さらに水素分圧を高くすると逆に狭くなつてくる。これに対し P

I領域は、水素分圧が低い場合には狭いが、水素分圧が高くなると大幅に拡大される。

[0039] 前述のように、通常の赤外線散乱体欠陥の発生する領域を主体とするゥエーハでは、表面に DZを形成させる熱処理の過程で、酸素析出によりゥーハ内部に IG作用を有する BMDが生じてくる。集積回路の基板に用いられるゥエーハとしては、表面の回路が形成される DZとともに、回路形成工程の過程での重金属による汚染対策に IG効果を有して、ることが必要な場合が多!、。

[0040] P領域によるゥエーハは酸素析出がないので、 SIMOX(Separation— by— impl

I

anted -oxygen)または貼り合わせなどの SOI (Silicon - on - insulator)基板に用いるには好適であるが、 BMDができないので IG効果が要求される用途には不適当である。

[0041] これに対し、 P領域は DZ形成処理の過程で内部に BMDを形成し、しかも DZ形

V

成処理では除去できな、Grown— in欠陥が極めて少な!/、ので、 IG作用を有するすぐれた基板用ゥエーハになり得る。

し力しながら、図 4の D〜E間または図 5から分力るように、育成装置内の水素分圧の制御からは、 P

V領域を得る引き上げ速度幅は必ずしも十分には拡大できず、全面を P領域にしたゥエーハとする条件を実現させるのは容易ではない。

V

[0042] 本発明が対象とする水素原子含有物質は、シリコン融液中に溶け込んだ際に熱分解されて、シリコン融液中に水素原子を供給できる物質である。この水素原子含有物質を不活性ガス雰囲気中に導入することにより、シリコン融液中の水素濃度を向上させることができる。

[0043] 水素原子含有物質の具体例としては、水素ガス、 H 0、 HC1等の水素原子を含む

2

無機化合物や、シランガス、 CH 、 C Hなどの炭化水素、アルコール、カルボン酸等

4 2 2

の水素原子を含む各種物質を例示できるが、特に水素ガスを用いることが望ましい。また、不活性ガスとしては、安価な Arガスが好ましぐこれ以外にも He、 Ne、 Kr、 Xe などの各種希ガス単体、ある、はこれらの混合ガスを用いることができる。

[0044] なお、不活性雰囲気中に酸素ガス (O )が存在する場合には、気体の水素分子換

2

算での濃度と酸素ガスの濃度の 2倍との濃度差が 3体積％以上の濃度で存在できる。水素原子含有ガスの水素分子換算での濃度と酸素ガスの濃度の 2倍の濃度差が 3 体積％未満であると、シリコン結晶中に取り込まれた水素原子による COPおよび転位クラスタ一等の Grown— in欠陥の生成を抑制する効果が得られないことによる。

[0045] また、不活性雰囲気中の窒素濃度が高濃度になるとシリコン結晶が有転位ィ匕するおそれがあるので、通常の炉内圧が 1. 3〜13. 3kPa (10〜100Torr)の範囲にあつては、窒素濃度 20%以下にするのが好ましい。

水素原子含有物質の気体として水素ガスを添加する場合には、市販の水素ガスボンべ、水素ガス貯蔵タンク、水素吸蔵合金を充填したタンク等から、専用の配管を通じて装置内の不活性雰囲気に供給することができる。

[0046] 従来より、 Grown— in欠陥の発生や形態変化、またはその分布に影響を及ぼすものとして、窒素や炭素などの原子量の小さい元素の添カ卩が知られている。例えば、特開平 11― 349394号公報に開示された発明には、窒素をドープすることによりシリコン原子が余分に存在する無欠陥領域、すなわち本発明で、う P

I領域が拡大することが示されており、特開 2001— 199794号公報には赤外線散乱体欠陥の大きさを小さくする効果があるとして、窒素および炭素を添加する発明が提示されている。この場合、炭素は窒素と同様な効果をもたらすとしている。

[0047] また、特開 2003— 59932号公報には、 OSFリングの外側の BMDが多く発生する無欠陥領域、すなわち P

V領域が、窒素をドープすることにより拡大されるとし、それに基づく IG効果を発揮する BMDの多い無欠陥ゥエーハの発明が開示されている。このように、窒素や炭素などの軽元素のドープは Grown— in欠陥の発生や BMD の形成に影響を及ぼすと推測されるので、ホットゾーンを改良した育成装置を用い水素を含む雰囲気中で引き上げをおこなったとき、これらはどのような影響があるの力、そしてこの P領域を拡大する対策になり得るのかどうかについて、検討を実施した。

V

[0048] Ge< Gcであるホットゾーンを有する育成装置を用い、融液の窒素量または炭素量を変えて窒素または炭素をドープした単結晶を育成する際に装置内雰囲気に水素を添加し、その影響を調査した。引き上げ速度を連続的に変化させて単結晶を育成し

、得られた単結晶について、前記図 2や図 3と同じ手法にて、単結晶の縦断面における欠陥の分布を調べてみると、まず、リング状 OSF、 P領域および P領域を合わせた

V I

Grown— in欠陥全体の無欠陥領域の生成状況は、水素分圧を変化させた場合と大きくは変わらず、生成速度範囲は窒素ドープでは多少増大するが、炭素ではほとんど変化なぐ水素の影響が大きいことがわ力つた。

[0049] ところが窒素ドープの場合、各領域の発生速度範囲を見ると、雰囲気中に水素を添加すると水素分圧が 160Paまでは P領域の発生速度範囲が大幅に拡大される。

V

適量の窒素をドープすることにより、 Grown— in欠陥の無欠陥領域が得られる引き上げ速度範囲幅の 60%を超える部分が P領域となるのである。このように範囲が拡

V

大されれば、全面が P

V領域であるゥーハの得られる単結晶の育成は、きわめて容易になる。

しかし、水素分圧を 160Paを超えて増加させても、 P領域の得られる速度範囲幅

V

はそれ以上は大きくは変わらず、 P領域の比率が増してくる。

I

[0050] 一方、炭素ドープの場合、各領域の速度範囲幅は、雰囲気中の水素分圧を変えた場合と大きくは変わらな力つた。ところが、ドープ量が増していくと、 OSFの発生する領域で OSFの発生が抑止されるようになる。このため OSF領域は、 Grown— in欠陥がなくかつ BMDが容易に生じる P領域と同様な特性を有するようになってくる。した

V

がって、炭素をドープした場合、 OSF領域と P領域とを合わせた領域の速度範囲を

V

P領域として扱えばよぐその結果 P領域が拡大されたことになる。

V V

[0051] し力しながら、引き上げ時の雰囲気中の水素分圧を増していくと、 P領域が拡大し

I

ていき OSF領域の幅が減少してくるので、炭素をドープすることによる OSF発生抑制の効果は無意味になってしまう。

このような窒素や炭素をドープすることによる欠陥の発生状況の変化やその理由についてはすでに種々説明されており、凝固直後における空孔または酸素との交互作用によると推測されるが、これに水素が加わった場合、その交互作用に影響を及ぼして上述のような効果が得られたものと思われる。 [0052] 以上のような検討結果に基づき、さらに効果の限界を明確にして本発明を完成させた。本発明にてその範囲を限定する理由は次のとおりである。

本発明では、引き上げの凝固直後の単結晶内の温度分布が Geく Gcとなるようにホットゾーン構造を改良し、無欠陥領域を拡大させた CZ法によるシリコン単結晶育成において、単結晶中の窒素が 1 X 10¹²atoms/cm³以上、 5 X 10¹⁴atoms/cm³以下となるようにし、かつ育成装置内の不活性雰囲気中の水素分圧を 40Pa以上 400P a以下として、単結晶直胴部を Grown— in欠陥の発生しない速度範囲で引き上げる

[0053] 凝固直後の単結晶内の温度分布を Geく Gcとなるようにし、かつ引き上げ速度を選定すれば、単結晶のゥーハ面方向の無欠陥領域を拡大することができるが、このような結晶内温度分布が得られるものであれば、ホットゾーンの構造は特には限定しない。

無欠陥単結晶を得るための引き上げ速度範囲は、単結晶の口径およびホットゾーンの構造により異なってくる。しかし、装置および単結晶径が同じであればほぼ同じ速度範囲となるので、始めに引き上げ速度を連続して変化させた単結晶を育成し、それにより速度範囲を調査して引き上げ速度を選定すればよい。

[0054] 窒素の添カ卩は P領域の得られる速度範囲を大幅に拡大させる効果がある。ただし

V

、窒素の量を 1 X 10¹²atoms/cm³以上、 5 X 10¹⁴atoms/cm³以下とするのは、 1 X 10¹²at_OmsZcm³以未満では窒素添加の効果が十分でなく P領域の拡大が十分

V

おこなわれず、 5 X 10¹⁴atomsZcm³を超えて過剰になると有転位ィ匕が生じやすくなつたり、 OSF発生域が拡大してくるおそれがあるからである。

[0055] また、水素分圧を 40Pa以上、 400Pa以下とするのは、 40Pa未満では水素を雰囲気に添加した効果が十分現れず、 400Paを超える分圧では、水素欠陥といわれる巨大空洞欠陥が発生しやすくなるからである。なお、育成中の装置内雰囲気ガスの圧力は、水素分圧が上記の範囲に制御されておれば特には限定する必要はなぐ通常の育成に適用される圧力であればよい。

[0056] 上述のように、無欠陥領域が拡大される凝固直後の単結晶内温度分布が実現できるホットゾーン構造の育成装置にて、装置内雰囲気の水素分圧を管理することにより、無欠陥領域のさらなる拡大が可能になる。その場合、 P

I領域 (格子間シリコン優勢無欠陥領域)が拡大されるので、引き上げ速度を選定すれば P

I領域のゥーハを得る単結晶の育成は容易になる。しかし、さらに窒素を添加すると特に P

V領域 (空孔優勢無欠陥領域)が拡大できるので、これは引き上げ速度を選定して P

V領域のゥーハを得る単結晶を育成する目的に適用するのがよい。

[0057] また、本発明では、引き上げの凝固直後の単結晶内の温度分布が Geく Gcとなるようにホットゾーン構造を改良し、無欠陥領域を拡大させた CZ法によるシリコン単結晶育成において、単結晶中の炭素が 5 X 10¹⁵atoms/cm³以上、 2 X 10¹⁷atoms/ cm³以下 (ASTM F123— 1981)となるようにし、かつ育成装置内雰囲気ガス中の水素分圧を 40Pa以上、 160Pa以下として、単結晶直胴部を Grown— in欠陥の発生しない速度範囲で引き上げる。

[0058] 炭素の添カ卩は、 OSF領域における OSFの発生を抑止する効果がある。前述のように OSFの発生が抑止された OSF領域は、無欠陥でかつ内部に十分な BMDを生じるので、 P領域と同じである。したがって、ゥエーハとしては P領域が拡大された結果

V V

になり、その速度範囲を「OSF領域 +元の P領域」の形で扱うことができる。

V

炭素の量を 5 X 10¹⁵atoms/cm³以上、 2 X 10¹⁷atoms/cm³以下とするのは、 5 X 10¹⁵atomsZcm³未満では炭素添加の効果が十分現れず、 2 X 10¹⁷atomsZcm 3を超えるとバルタ欠陥の発生が増大するので好ましくないからである。

[0059] 育成中の装置内雰囲気ガス中の水素分圧を 40Pa以上、 160Pa以下とするのは、 40Pa未満では水素ガス添カ卩の効果が十分現れないからであり、 160Paを超えて水素分圧を増すと、 OSF領域の範囲が縮小していき、その領域の OSF発生が抑止されても BMDを生じる「OSF領域 +元の P領域」の範囲は狭くなつてしまうからである

V

[0060] 上述のように、無欠陥領域が拡大される凝固直後の単結晶内温度分布が実現できるホットゾーン構造の育成装置にて、炭素を添加しその量を制御してドープし装置内雰囲気の水素分圧を管理することにより、 OSF領域での OSF発生が抑止されて、 P

V

領域 (空孔優勢無欠陥領域)と同じ性質を示すようになる。このようにして無欠陥で B MDの生じる領域を拡大できるので、引き上げ速度を選定して、この「OSF領域 +元の P領域」からなるゥヱーハを得る単結晶を育成する目的に適用するのがよい。

V

[0061] さらに、本発明では、引き上げの凝固直後の単結晶内の温度分布が Geく Gcとなるようにホットゾーン構造を改良し、無欠陥領域を拡大させた CZ法によるシリコン単結晶育成において、単結晶中の窒素が l X 10¹²atoms/cm³以上、 5 X 10¹⁴atoms Zcm³以下で、炭素が 5 X 10¹⁵atomsZcm³以上、 2 X 10¹⁷atomsZcm³以下（AS TM F123— 1981)となるようにし、かつ育成装置内の不活性雰囲気中の水素分圧を 40Pa以上 400Pa以下として、単結晶直胴部を Grown— in欠陥の発生しない速度範囲で引き上げる。

[0062] 上述のように、無欠陥領域が拡大される凝固直後の単結晶内温度分布が実現できるホットゾーン構造の育成装置にて、装置内雰囲気の水素分圧を管理することにより、無欠陥領域のさらなる拡大が可能になる。その場合、窒素の添カ卩は P

V領域の得られる速度範囲を大幅に拡大させる効果があり、同時に炭素の添加は OSF領域における OSFの発生を抑止する効果があることから、全面が Grown— in欠陥を存在させない無欠陥領域力なり、かつ BMDが十分にそして均一に形成されるゥーハを得る単結晶の育成が一層容易になる。

[0063] 以上のようにして得られたシリコン単結晶から得られたゥエーハは、例えば、不活性ガス雰囲気、またはアンモニアおよび不活性ガスの混合雰囲気中で、加熱温度が 80 0〜1200°Cおよび加熱時間が l〜600minの条件で急速昇降温熱処理 (RTA処理： Rapid Thermal Annealing)を施すことができる。不活性ガス雰囲気、またはァンモユアおよび不活性ガスの混合雰囲気中で RTA処理することにより、ゥエーハ内部に空孔が注入される。

[0064] 本発明が対象とするゥーハは無欠陥領域力なり、点欠陥の凝集体が存在しないシリコンゥエーハであるので、注入される空孔を対消滅させる格子間シリコン型点欠陥がほとんどなぐ酸素析出に必要な空孔が効率的に注入できる。また、空孔型点欠陥もほとんど存在しないため、 RTA処理により十分な空孔密度を確保することができる。

その後のデバイスの低温プロセスにおいて熱処理を施すことにより、空孔への酸素析出が促進され、熱処理によって酸素析出核の安定化を図り、析出物の成長が行われる。すなわち、この RTA処理により、ゥーハ面内の酸素析出の均一化が充分に図れるとともに、デバイス構造が形成されるゥーハ最表面層近傍の表層部でのゲッタリンク能力を向上できる。

[0065] 本発明の方法では、酸素濃度が 1. 2 X 10¹⁸atoms/cm³以上 (ASTM F121— 1979)である無欠陥のシリコンゥエーハが製造できる。

ゥーハ中の酸素濃度が高くなると、 BMDの発生量が多くなり、またゥーハの強度を向上させることができる。しかし、高くなりすぎるとデバイス活性領域に酸素析出物およびその二次欠陥が発生しやすくなり回路の特性を劣化させるので、通常、単結晶の酸素の濃度は 1. 2 X 10¹⁸at_OmsZcm³以下に制限される。

[0066] これに対し、本発明の製造方法では、炭素添加により、結晶中に現れるリング状 OS Fの形成を抑制し、その結果として、 OSF核の顕在化にともなって規定されていた酸素濃度の許容上限 (濃度マージン)を高めることができるので、酸素濃度が 1. 2 X 10 1⁸atomsZcm³以上の濃度レベルであってもデバイス特性を低下させることなく、無欠陥領域力もなるゥーハを育成できる。また、水素と空孔との交互作用により、酸素析出物の析出サイトが減少したことにも起因することが予測される。

ただし、酸素濃度が高くなりすぎると、この析出抑制効果はなくなるので、酸素濃度は多くても 1. 6 X 10¹⁸atoms/cm³までとするのが望ましい。

実施例

[0067] 〔実施例 1〕

図 6に模式的に示した断面構造の装置を用いて、育成実験をおこなった。この図において、熱遮蔽体 7は、黒鉛で外殻を作り、内部に黒鉛フェルトを充填した構造である力るつぼに入る部分の外径力 80mm、最下端における最小内径 Sは 270mm、半径方向の幅 Wは 105mmで、内面は下端部力も始まる逆円錐台面とし、その垂直方向に対する傾きは 21° であった。るつぼ 1の内径は 550mmのものを用い、熱遮蔽体 7の下端の融液面からの高さ Hは、 60mmとした。

[0068] この育成装置は、融液から引き上げる単結晶が融点から 1250°Cまでの温度範囲において、結晶内の温度分布が Gc< Geを満足するように、熱遮蔽体 7の下端部厚さを厚ぐ熱遮蔽体 7の下端の融液面からの高さ Hを高くするように設定している。るつぼ内に高純度シリコンの多結晶を装入し、装置内を減圧雰囲気とし、ヒータ 2により加熱してシリコンを溶融させ、融液 3とした。シードチャック 5に取り付けた種結晶を融液 3に浸漬し、るつぼ 1および引き上げ軸 4を回転させつつ引き上げを行い、結晶無転位ィ匕のためのシード絞りをおこなった後、ショルダー部を形成させ、肩変えして直胴部を形成した。

[0069] 図 6に示すホットゾーン構造を有する育成装置を用いて、直胴部の目標直径を 200 mmとし、育成中単結晶内部の軸方向温度勾配を融点から 1370°Cまでの範囲で、中心部は 3. 0〜3. 2°CZmm、周辺部は 2. 3〜2. 5°CZmmとした。また、装置内の雰囲気の圧力を 4000Paとし、引き上げ速度を 0. 6mm/min→0. 3mm/min →0. 6mmZminと変化させて単結晶を育成した。その場合に、装置内雰囲気の水素分圧を、水素添加なし、水素ガスの添カロにより 20Pa、 40Pa、 160Pa、 240Paおよび 400Paの 6水準に変えて、育成をおこなった。

[0070] 得られた単結晶を引き上げ軸に沿って縦割りして、引き上げ中心軸近傍を面内に含む板状試験片を作製し、 Grown— in欠陥の分布を観察した。その観察は、硫酸銅水溶液に浸漬後乾燥して、窒素雰囲気中 900°Cにて 20分加熱し、冷却後、弗酸硝酸混合液に浸漬して表層の Cu シリサイド層を除去してエッチング除去してから、 X線トポグラフ法により OSFリングの位置や各欠陥領域の分布を調査した。育成条件および単結晶の調査結果を表 1に示す。

[0071] [表 1]

表 1

* 印は本発明で定める範囲外であることを示す。「一」は無添加

[0072] この表 1では、 OSF領域、 P

V領域および P

I領域を合わせたものを無欠陥領域としている。引き上げ速度幅は、引き上げ速度を連続して変化させたときの速度の幅を示しており、単結晶の中心部にて、測定したものである。この速度幅の範囲で引き上げを行えば、ゥエーハ面の 80%以上がその領域である単結晶が得られ、速度幅の大きい場合ほどゥエーハ面内の性能のばらつきが小さぐかつ製造が容易である。

[0073] 表 1の各結晶の引き上げ速度幅を比較すると、雰囲気中への水素ガスの添加により無欠陥領域の拡大されていることがわかる力 No. 1と No. 2〜No. 4との対比から窒素添加により、 P領域の速度幅が大幅に拡大されていることが明らかである。また

V

No. 5と No. 6〜No. 8との対比力ら、窒素添加量は 1 X 10¹² (atomsZcm³)以上にすると、 P領域の速度幅が大幅に拡大されていることが分ける。

V

[0074] 〔実施例 2〕

実施例 1と同じ育成装置を用い、装置内雰囲気の圧力を 4000Paとし、引き上げ速度を 0. 6mm/min→0. 3mm/min→0. 6mmZminと変化させ、その場合に、装置内雰囲気の水素分圧および結晶にドープする炭素量を変えて、単結晶を育成した。得られた単結晶は、実施例 1と同様にして各欠陥領域の分布を調査した。 OSF密度については、乾燥酸素雰囲気中 1100°Cにて 16時間の加熱処理をおこなつた後、断面で 3 μ mのライトエッチングをおこない、光学顕微鏡観察にて調査した。育成条件および調査結果を表 2に示す。

[表 2]

[0076] 表 2の No. 1と No. 9〜No. 11との対比から分力るように、装置内の水素分圧の增加により、無欠陥領域が拡大し、炭素添カ卩により OSFの発生が大きく低下する。しかしながら、水素分圧が 160Paを超えると、 OSF領域が減少するので、 OSF領域 + P 領域の速度幅は減少しており、無欠陥かつ十分な BMDのえられる引き上げ速度幅はせまくなつてしまう。

また、 No. 12〜No. 13の相互の対比から、炭素の添カ卩量が 5 X 10¹⁵ (atomsZc m³)を下回る場合、 OSFの発生抑止が不十分であることがわかる。

[0077] 〔実施例 3〕

実施例 1と同じ育成装置にて、装置内雰囲気ガス圧を 4000Pa、水素分圧を 160P aとし、ゥエーハの中央部が OSF発生領域となる 0. 397mmZminの引き上げ速度にて、酸素濃度が 1. 0 X l0¹⁸ (atomsZcm³)または 1. 3 X 10¹⁸ (atomsZcm³)の 2 水準で、各酸素濃度の水準に対しそれぞれ炭素をドープした場合としな力つた場合の、合計 4種類の単結晶を育成した。

[0078] 得られた単結晶の中央部から、ゥーハを採取し、乾燥酸素雰囲気中 1100°C、 16 時間加熱の OSF発生の熱処理をおこない、断面にて OSF密度を調査した。調査結果を図 7に示す。

酸素が十分低い No. 15の場合、 OSFは実質的に発生していないが、酸素が 1. 2 X 10¹⁸ (atomsZcm³)超える No. 17では OSF領域に多数の OSFが発生する。これに対し同じ高酸素でも、 Cをドープした No. 18では、 OSF領域でも OSFの発生が抑止されて!ヽることがわ力る。

産業上の利用の可能性

[0079] 本発明のシリコン単結晶の製造方法によれば、 CZ法により Grown— in欠陥を存在させない無欠陥領域によるシリコン単結晶を育成すること、育成装置内の雰囲気ガス中に水素原子含有物質の気体を添加すること、および結晶内に窒素または Zおよび炭素をドープすることによりシリコン単結晶を製造するので、全面が Grown— in欠陥を存在させることなく無欠陥領域力なり、かつ BMDが十分にそして均一に形成されるゥエーハを切り出すことができる。このようなゥエーハは、その上に形成される集積回路の特性不良品の発生を大幅に低減させることができ、回路の微細化および高密度化に対応した基板として、その製造歩留まりの向上に寄与することができるので、広く利用することができる。

Claims

請求の範囲

[1] チヨクラルスキー法により Grown— in欠陥を存在させない無欠陥領域によるシリコン単結晶の育成において、育成装置内の雰囲気ガス中に水素原子含有物質の気体を添加し、さらに結晶内に窒素または Zおよび炭素をドープすることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。

[2] チヨクラルスキー法により Grown— in欠陥を存在させない無欠陥領域によるシリコン単結晶の育成において、単結晶中の窒素が l X 10¹²atoms/cm³以上、 5 X 10" atomsZcm³以下となるようにし、かつ育成装置内の雰囲気ガス中の水素分圧を 40 Pa以上、 400Pa以下として、単結晶直胴部を Grown— in欠陥の発生しない速度範囲内で引き上げることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。

[3] チヨクラルスキー法により Grown— in欠陥を存在させない無欠陥領域によるシリコン単結晶の育成において、単結晶中の窒素が l X 10¹²atoms/cm³以上、 5 X 10" atomsZcm³以下となるようにし、かつ育成装置内の雰囲気ガス中の水素分圧を 40 Pa以上、 400Pa以下として、単結晶直胴部を空孔優勢無欠陥領域となる速度範囲内で引き上げることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。

[4] チヨクラルスキー法により Grown— in欠陥を存在させない無欠陥領域によるシリコン単結晶の育成において、単結晶中の炭素が 5 X 10¹⁵atomsZcm³以上、 2 X 10¹⁷ atomsZcm³以下（ASTM F123— 1981)となるようにし、かつ育成装置内の雰囲気ガス中の水素分圧を 40Pa以上、 160Pa以下として、単結晶直胴部を Grown— in 欠陥の発生しない速度範囲内で引き上げることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。

[5] チヨクラルスキー法により Grown— in欠陥を存在させない無欠陥領域によるシリコン単結晶の育成において、単結晶中の炭素が 5 X 10¹⁵atoms/cm³以上、 2 X 10¹⁷ atomsZcm³以下（ASTM F123— 1981)となるようにし、育成装置内の雰囲気ガス中の水素分圧を 40Pa以上、 160Pa以下として、単結晶直胴部を OSF領域と空孔優勢無欠陥領域とを加えた速度範囲内で引き上げることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。

[6] チヨクラルスキー法により Grown— in欠陥を存在させない無欠陥領域によるシリコン単結晶の育成において、単結晶中の窒素が l X 10¹²atoms/cm³以上、 5 X 10¹⁴ atomsZcm³以下で、さらに炭素が 5 X 10¹⁵atomsZcm³以上、 2 X 10¹⁷atomsZc m³以下 (ASTM F123— 1981)となるようにし、かつ育成装置内の雰囲気ガス中の水素分圧を 40Pa以上、 400Pa以下として、単結晶直胴部を Grown— in欠陥の発生しない速度範囲内で引き上げることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。

[7] 請求項 1〜6のいずれかに記載の方法で育成されたシリコン単結晶から切り出されたことを特徴とするシリコンゥエーハ。

[8] 酸素濃度が 1. 2 X 10¹⁸atoms/cm³以上（ASTM F121— 1979)であることを特徴とする請求項 7に記載のシリコンゥヱーハ。

[9] 請求項 1〜6のいずれかに記載の方法で育成されたシリコン単結晶から切り出され、急速昇降温熱処理 (RTA処理）が施されたことを特徴とするシリコンゥエーハ。