JP2003086597A - シリコン半導体基板およびその製造方法 - Google Patents
シリコン半導体基板およびその製造方法Info
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- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ボイド系結晶の無欠陥領域をより深い領域ま
で実現するとともに、製造時間を短縮化できるシリコン
半導体基板およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 チョクラススキー法または磁場印加チョ
クラルスキー法により育成したシリコン単結晶から得た
シリコン半導体基板であって、空孔型欠陥の体積をＶ、
表面積をＳとし、体積Ｖを持つ該空孔型欠陥と同じ体積
を持つ球型欠陥を仮定した場合の該球型欠陥の半径をＲ
とした時に、０．２≧Ｖ／Ｓ／Ｒの関係を満す熱処理前
シリコン半導体基板を使用して、１１５０℃以上の熱処
理を実施する。
で実現するとともに、製造時間を短縮化できるシリコン
半導体基板およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 チョクラススキー法または磁場印加チョ
クラルスキー法により育成したシリコン単結晶から得た
シリコン半導体基板であって、空孔型欠陥の体積をＶ、
表面積をＳとし、体積Ｖを持つ該空孔型欠陥と同じ体積
を持つ球型欠陥を仮定した場合の該球型欠陥の半径をＲ
とした時に、０．２≧Ｖ／Ｓ／Ｒの関係を満す熱処理前
シリコン半導体基板を使用して、１１５０℃以上の熱処
理を実施する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン半導体基
板およびその製造方法に関するものである。詳しく述べ
ると、ボイド系製品の無欠陥領域を得るため、該ボイド
系欠陥を熱処理により消滅が容易な形状にしたシリコン
半導体基板を使用し、その後の熱処理により表層無欠陥
層が深く、デバイス特性に優れ、良好なゲッタリング特
性を持つシリコン半導体基板およびその製造方法に関す
るものである。
板およびその製造方法に関するものである。詳しく述べ
ると、ボイド系製品の無欠陥領域を得るため、該ボイド
系欠陥を熱処理により消滅が容易な形状にしたシリコン
半導体基板を使用し、その後の熱処理により表層無欠陥
層が深く、デバイス特性に優れ、良好なゲッタリング特
性を持つシリコン半導体基板およびその製造方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体基板の表層無欠陥性の改善
では、水素雰囲気中で１２００℃の温度にて1時間以上
の熱処理を実施し、表層から１０μｍまで酸素析出物欠
陥のない無欠陥層が広がっている技術が報告されており
（特開平６−２５２１５４）、この時1ないし３μｍま
での深さまで空孔型欠陥が消滅していることが知られて
いる。最近では窒素を添加することにより空孔型欠陥を
高密度で小さくすることにより表層からより深い領域ま
で該空孔型欠陥を消滅させる技術も報告されるに至った
（特開平１１−１３５５１１、特開２０００-２５６０
９２）。このうちの後者の発明においては、空孔型欠陥
の形態の変化に着目してその形状で窒素添加効果を記載
している。
では、水素雰囲気中で１２００℃の温度にて1時間以上
の熱処理を実施し、表層から１０μｍまで酸素析出物欠
陥のない無欠陥層が広がっている技術が報告されており
（特開平６−２５２１５４）、この時1ないし３μｍま
での深さまで空孔型欠陥が消滅していることが知られて
いる。最近では窒素を添加することにより空孔型欠陥を
高密度で小さくすることにより表層からより深い領域ま
で該空孔型欠陥を消滅させる技術も報告されるに至った
（特開平１１−１３５５１１、特開２０００-２５６０
９２）。このうちの後者の発明においては、空孔型欠陥
の形態の変化に着目してその形状で窒素添加効果を記載
している。
【０００３】しかし、該先行技術は窒素添加効果が空孔
型欠陥に及ぼす形態変化効果を記載したにすぎず、空孔
型欠陥を消滅させるために実施される熱処理に対する効
果的な窒素濃度、酸素濃度、引上げ時の１１００℃の温
度域を通過する時の冷却速度（以下冷却速度とのみ記
述）の限定がなされていない。すなわち、空孔型欠陥に
おいて、熱処理で消滅する際に空孔型欠陥の表面から点
欠陥である空孔が拡散していくわけであるが、その時に
その拡散は空孔型欠陥の外周部分の表面積に比例するわ
けであり、空孔型欠陥消滅に必要な限定がなされたとは
言えない。
型欠陥に及ぼす形態変化効果を記載したにすぎず、空孔
型欠陥を消滅させるために実施される熱処理に対する効
果的な窒素濃度、酸素濃度、引上げ時の１１００℃の温
度域を通過する時の冷却速度（以下冷却速度とのみ記
述）の限定がなされていない。すなわち、空孔型欠陥に
おいて、熱処理で消滅する際に空孔型欠陥の表面から点
欠陥である空孔が拡散していくわけであるが、その時に
その拡散は空孔型欠陥の外周部分の表面積に比例するわ
けであり、空孔型欠陥消滅に必要な限定がなされたとは
言えない。
【０００４】実際、先行技術では熱処理後の欠陥も表層
から０．５μｍ深さで欠陥残存率がパーセントオーダー
までしか消滅しておらず、空孔型欠陥を工業的に生産性
の優れた製造条件でデバイス作成に影響の出ない密度ま
で消滅させる十分な限定がなされていない。
から０．５μｍ深さで欠陥残存率がパーセントオーダー
までしか消滅しておらず、空孔型欠陥を工業的に生産性
の優れた製造条件でデバイス作成に影響の出ない密度ま
で消滅させる十分な限定がなされていない。
【０００５】さらに該先行技術では現在要求されている
大口径化により空孔型欠陥がその製造条件により、より
大型の空孔型欠陥に成長することを考えると、適量な窒
素添加がなされないとその効果が不十分であることが予
想され、表層から深い領域までは空孔型欠陥が消滅した
工業的に有用なシリコン半導体基板を作成する上では条
件限定の不足という欠点を有している。
大口径化により空孔型欠陥がその製造条件により、より
大型の空孔型欠陥に成長することを考えると、適量な窒
素添加がなされないとその効果が不十分であることが予
想され、表層から深い領域までは空孔型欠陥が消滅した
工業的に有用なシリコン半導体基板を作成する上では条
件限定の不足という欠点を有している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、以上のような従来技術の欠点に鑑み、新規なシリコ
ン半導体基板およびその製造方法を提供することにあ
る。
は、以上のような従来技術の欠点に鑑み、新規なシリコ
ン半導体基板およびその製造方法を提供することにあ
る。
【０００７】すなわち、本発明では従来技術で製造でき
ていない表層からより深い領域まで空孔型欠陥を消滅さ
せることが可能で、同一熱処理温度で比べた場合、従来
よりもより深い領域まで空孔型欠陥を消滅させることが
可能である。
ていない表層からより深い領域まで空孔型欠陥を消滅さ
せることが可能で、同一熱処理温度で比べた場合、従来
よりもより深い領域まで空孔型欠陥を消滅させることが
可能である。
【０００８】また同じ深さの無欠陥層を得るのに、従来
技術に比べより短時間の熱処理で所望の深さの無欠陥層
を有するシリコン半導体基板を作成する製造法およびそ
のために必要なシリコン半導体基板を提供するものであ
る。
技術に比べより短時間の熱処理で所望の深さの無欠陥層
を有するシリコン半導体基板を作成する製造法およびそ
のために必要なシリコン半導体基板を提供するものであ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記諸目的は、下記
（１）〜（１０）により達成される。
（１）〜（１０）により達成される。
【００１０】（１） チョクラルスキー法または磁場印
加チョクラルスキー法により育成したシリコン単結晶か
ら得たシリコン半導体基板であって、空孔型欠陥の体積
をＶ、表面積をＳとし、体積Ｖを持つ該空孔型欠陥と同
じ体積を持つ球型欠陥を仮定した場合の該球型欠陥の半
径をＲとした時に、０．２≧Ｖ／Ｓ／Ｒの関係を満たす
ことを特徴とするシリコン半導体基板。
加チョクラルスキー法により育成したシリコン単結晶か
ら得たシリコン半導体基板であって、空孔型欠陥の体積
をＶ、表面積をＳとし、体積Ｖを持つ該空孔型欠陥と同
じ体積を持つ球型欠陥を仮定した場合の該球型欠陥の半
径をＲとした時に、０．２≧Ｖ／Ｓ／Ｒの関係を満たす
ことを特徴とするシリコン半導体基板。
【００１１】（２） 窒素を１×１０14ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ3以上かつ１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下で含有す
ることを特徴とする前記（１）に記載のシリコン半導体
基板。
ｍ3以上かつ１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下で含有す
ることを特徴とする前記（１）に記載のシリコン半導体
基板。
【００１２】（３） 酸素濃度が９．５×１０17ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ3以下であり、かつ窒素濃度が５×１０14ａ
ｔｏｍｓ／ｃｍ3以上かつ１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
以下であるシリコン半導体基板中の空孔型欠陥の体積を
球型とした時にその半径ＲがＲ≦３０ｎｍであることを
特徴とする前記（１）に記載のシリコン半導体基板。
ｍｓ／ｃｍ3以下であり、かつ窒素濃度が５×１０14ａ
ｔｏｍｓ／ｃｍ3以上かつ１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
以下であるシリコン半導体基板中の空孔型欠陥の体積を
球型とした時にその半径ＲがＲ≦３０ｎｍであることを
特徴とする前記（１）に記載のシリコン半導体基板。
【００１３】（４） 酸素濃度が８．５×１０17ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ3以下であり、かつ窒素濃度が１×１０15ａ
ｔｏｍｓ／ｃｍ3以上かつ１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
以下であるシリコン半導体基板中の空孔型欠陥の体積を
球型とした時にその半径ＲがＲ≦７５ｎｍであることを
特徴とする前記（１）記載のシリコン半導体基板。
ｍｓ／ｃｍ3以下であり、かつ窒素濃度が１×１０15ａ
ｔｏｍｓ／ｃｍ3以上かつ１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
以下であるシリコン半導体基板中の空孔型欠陥の体積を
球型とした時にその半径ＲがＲ≦７５ｎｍであることを
特徴とする前記（１）記載のシリコン半導体基板。
【００１４】（５） チョクラルスキー法または磁場印
加チョクラルスキー法により冷却速度が１℃／分以上で
育成したシリコン単結晶から得た前記（１）に記載のシ
リコン半導体基板を、非酸化性雰囲気中にて１１５０℃
以上の温度で少なくとも１時間以上熱処理することを特
徴とするシリコン半導体基板の製造方法。
加チョクラルスキー法により冷却速度が１℃／分以上で
育成したシリコン単結晶から得た前記（１）に記載のシ
リコン半導体基板を、非酸化性雰囲気中にて１１５０℃
以上の温度で少なくとも１時間以上熱処理することを特
徴とするシリコン半導体基板の製造方法。
【００１５】（６） １×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以
上かつ１．５×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下の窒素を
含有するシリコン融液を用いてチョクラルスキー法また
は磁場印加チョクラルスキー法により冷却速度が１℃／
分以上で育成したシリコン単結晶から得た前記（２）に
記載のシリコン半導体基板を、非酸化性雰囲気中にて１
１５０℃以上の温度で少なくとも１時間以上熱処理する
ことを特徴とするシリコン半導体基板の製造方法。
上かつ１．５×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下の窒素を
含有するシリコン融液を用いてチョクラルスキー法また
は磁場印加チョクラルスキー法により冷却速度が１℃／
分以上で育成したシリコン単結晶から得た前記（２）に
記載のシリコン半導体基板を、非酸化性雰囲気中にて１
１５０℃以上の温度で少なくとも１時間以上熱処理する
ことを特徴とするシリコン半導体基板の製造方法。
【００１６】（７） ５×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以
上かつ１．５×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下の窒素を
含有するシリコン融液を用いてチョクラルスキー法また
は磁場印加チョクラルスキー法により冷却速度が５℃／
分以上で育成したシリコン単結晶から得た前記（３）に
記載のシリコン半導体基板を、非酸化性雰囲気中にて１
１５０℃以上の温度で少なくとも１時間以上熱処理する
ことを特徴とするシリコン半導体基板の製造方法。
上かつ１．５×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下の窒素を
含有するシリコン融液を用いてチョクラルスキー法また
は磁場印加チョクラルスキー法により冷却速度が５℃／
分以上で育成したシリコン単結晶から得た前記（３）に
記載のシリコン半導体基板を、非酸化性雰囲気中にて１
１５０℃以上の温度で少なくとも１時間以上熱処理する
ことを特徴とするシリコン半導体基板の製造方法。
【００１７】（８） １×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以
上かつ１．５×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下の窒素を
含有するシリコン融液を用いてチョクラルスキー法また
は磁場印加チョクラルスキー法により１１００℃での冷
却速度が１℃／分以上かつ５℃／分未満で育成したシリ
コン単結晶から得た前記（４）に記載のシリコン半導体
基板を、非酸化性雰囲気中にて１１５０℃以上の温度で
少なくとも１時間以上熱処理することを特徴とするシリ
コン半導体基板の製造方法。
上かつ１．５×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下の窒素を
含有するシリコン融液を用いてチョクラルスキー法また
は磁場印加チョクラルスキー法により１１００℃での冷
却速度が１℃／分以上かつ５℃／分未満で育成したシリ
コン単結晶から得た前記（４）に記載のシリコン半導体
基板を、非酸化性雰囲気中にて１１５０℃以上の温度で
少なくとも１時間以上熱処理することを特徴とするシリ
コン半導体基板の製造方法。
【００１８】（９） 前記（３）に記載のシリコン半導
体基板を非酸化性雰囲気で１２００℃以上での熱処理を
行なうことにより、半導体基板中心の表面から１μｍ深
さでの酸素濃度が６×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下で
あり、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）による窒素濃
度測定において該シリコン基板深さ中心に平均信号強度
の２倍以上の濃度を示す窒素偏析による局所濃化部を持
ち、表面から少なくとも５μｍ以上かつ１２μｍ未満の
深さの表層無欠陥層を持ち、さらに酸素析出物密度がシ
リコン基板中央部の深さ中心で１×１０9個／ｃｍ3以上
であることを特徴とするシリコン半導体基板の製造方
法。
体基板を非酸化性雰囲気で１２００℃以上での熱処理を
行なうことにより、半導体基板中心の表面から１μｍ深
さでの酸素濃度が６×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下で
あり、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）による窒素濃
度測定において該シリコン基板深さ中心に平均信号強度
の２倍以上の濃度を示す窒素偏析による局所濃化部を持
ち、表面から少なくとも５μｍ以上かつ１２μｍ未満の
深さの表層無欠陥層を持ち、さらに酸素析出物密度がシ
リコン基板中央部の深さ中心で１×１０9個／ｃｍ3以上
であることを特徴とするシリコン半導体基板の製造方
法。
【００１９】（１０） 前記（４）に記載のシリコン半
導体基板を非酸化性雰囲気で１２００℃以上での熱処理
を行なうことにより、半導体基板中心の表面から１μｍ
深さでの酸素濃度が５×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下
であり、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）による窒素
濃度測定において該シリコン基板深さ中心に平均信号強
度の２倍以上の濃度を示す窒素偏析による局所濃度部を
持ち、表面から少なくとも５μｍ以上かつ１２μｍ未満
の深さの表層無欠陥層を持ち、さらに酸素析出物密度が
シリコン基板中央部の深さ中心で５×１０8個／ｃｍ3以
上であることを特徴とするシリコン半導体基板の製造方
法。
導体基板を非酸化性雰囲気で１２００℃以上での熱処理
を行なうことにより、半導体基板中心の表面から１μｍ
深さでの酸素濃度が５×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下
であり、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）による窒素
濃度測定において該シリコン基板深さ中心に平均信号強
度の２倍以上の濃度を示す窒素偏析による局所濃度部を
持ち、表面から少なくとも５μｍ以上かつ１２μｍ未満
の深さの表層無欠陥層を持ち、さらに酸素析出物密度が
シリコン基板中央部の深さ中心で５×１０8個／ｃｍ3以
上であることを特徴とするシリコン半導体基板の製造方
法。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明によるシリコン半導体基板
は、チョクラルスキー法（以下、「ＣＺ法」という。）
または磁場印加チョクラルスキー法（以下、「磁場印加
ＣＺ法」という。）により育成したシリコン単結晶棒を
所定の厚みにスライスして得られるものである。
は、チョクラルスキー法（以下、「ＣＺ法」という。）
または磁場印加チョクラルスキー法（以下、「磁場印加
ＣＺ法」という。）により育成したシリコン単結晶棒を
所定の厚みにスライスして得られるものである。
【００２１】すなわち、ＣＺ法は、石英ルツボ中に収容
された多結晶シリコン原料の融液に種結晶を接触させ、
これを回転させながらゆっくりと引き上げて所望直径の
シリコン単結晶棒を育成する方法であるが、予め石英ル
ツボ内に窒化物を入れておくか、シリコン融液中に窒化
物を投入するか、または雰囲気ガスを窒素を含む雰囲気
とすること等によって、引き上げ結晶中に窒素をドープ
することができる。この際、窒化物の量あるいは窒素ガ
スの濃度あるいは導入時間等を調整することによって、
結晶中のドープ量を制御することができる。また、磁場
印加ＣＺ法の場合にも、石英ルツボ内に磁場を印加させ
ながら行なう以外はＣＺ法の場合と同様である。このよ
うにして、例えばシリコンウエ−ハの状態で、１×１０
14〜１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3あるいはシリコン融
液の状態で、１×１０17〜１．５×１０19ａｔｏｍｓ／
ｃｍ3の窒素濃度に制御することも容易に行なうことが
できる。
された多結晶シリコン原料の融液に種結晶を接触させ、
これを回転させながらゆっくりと引き上げて所望直径の
シリコン単結晶棒を育成する方法であるが、予め石英ル
ツボ内に窒化物を入れておくか、シリコン融液中に窒化
物を投入するか、または雰囲気ガスを窒素を含む雰囲気
とすること等によって、引き上げ結晶中に窒素をドープ
することができる。この際、窒化物の量あるいは窒素ガ
スの濃度あるいは導入時間等を調整することによって、
結晶中のドープ量を制御することができる。また、磁場
印加ＣＺ法の場合にも、石英ルツボ内に磁場を印加させ
ながら行なう以外はＣＺ法の場合と同様である。このよ
うにして、例えばシリコンウエ−ハの状態で、１×１０
14〜１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3あるいはシリコン融
液の状態で、１×１０17〜１．５×１０19ａｔｏｍｓ／
ｃｍ3の窒素濃度に制御することも容易に行なうことが
できる。
【００２２】また、前述したように本発明では、ＣＺ法
または磁場印加ＣＺ法によって窒素をドープしたシリコ
ン単結晶棒を育成する際に、単結晶棒に含有される酸素
濃度を６×１０17〜１×１０18ａｔｏｍｓ/ｃｍ3の範囲
に制御することが好ましい。
または磁場印加ＣＺ法によって窒素をドープしたシリコ
ン単結晶棒を育成する際に、単結晶棒に含有される酸素
濃度を６×１０17〜１×１０18ａｔｏｍｓ/ｃｍ3の範囲
に制御することが好ましい。
【００２３】シリコン単結晶棒を育成する際に、含有さ
れる酸素濃度を上記範囲に低下させる方法は、従来から
慣用されている方法によれば良い。例えば、ルツボ回転
数の減少、導入ガス流量の増加、雰囲気圧力の低下、シ
リコン融液の温度分布および対流の調整等の手段によっ
て、簡単に上記酸素濃度範囲とすることが出来る。
れる酸素濃度を上記範囲に低下させる方法は、従来から
慣用されている方法によれば良い。例えば、ルツボ回転
数の減少、導入ガス流量の増加、雰囲気圧力の低下、シ
リコン融液の温度分布および対流の調整等の手段によっ
て、簡単に上記酸素濃度範囲とすることが出来る。
【００２４】また、前述したように本発明では、ＣＺ法
または磁場印加ＣＺ法によって窒素をドープしたシリコ
ン単結晶棒を育成する際に、結晶成長中の冷却速度を１
〜１５℃／ｍｉｎに制御することが好ましい。実際にこ
のような結晶製造条件を実現するためには、例えば結晶
の引上げ速度を調整して結晶の成長速度を増減させる方
法により行なうことが可能である。あるいは、ＣＺ法ま
たは磁場印加ＣＺ法シリコン単結晶製造装置のチャンバ
ー内において、結晶を任意の冷却速度で冷却することが
できる装置を設ければ良い。このような冷却装置として
は、冷却ガスを吹き付けて結晶を冷却できる装置あるい
は、融液面上の一定位置に、結晶を囲うように水冷リン
グを設ける等の方法を適用することができる。この場
合、上記冷却法と結晶の引上速度を調整することによっ
て、上記冷却速度範囲内とすることができる。
または磁場印加ＣＺ法によって窒素をドープしたシリコ
ン単結晶棒を育成する際に、結晶成長中の冷却速度を１
〜１５℃／ｍｉｎに制御することが好ましい。実際にこ
のような結晶製造条件を実現するためには、例えば結晶
の引上げ速度を調整して結晶の成長速度を増減させる方
法により行なうことが可能である。あるいは、ＣＺ法ま
たは磁場印加ＣＺ法シリコン単結晶製造装置のチャンバ
ー内において、結晶を任意の冷却速度で冷却することが
できる装置を設ければ良い。このような冷却装置として
は、冷却ガスを吹き付けて結晶を冷却できる装置あるい
は、融液面上の一定位置に、結晶を囲うように水冷リン
グを設ける等の方法を適用することができる。この場
合、上記冷却法と結晶の引上速度を調整することによっ
て、上記冷却速度範囲内とすることができる。
【００２５】このようにしてＣＺ法または磁場印加ＣＺ
法において、所望濃度の窒素がドープされ、所望濃度の
酸素を含有し、所望の冷却速度で結晶成長がなされたシ
リコン単結晶棒を得ることができる。これを通常の方法
にしたがい、内周刃スライサあるいはワイヤソー等の切
断装置でスライスした後、面取り、ラッピング、エッチ
ング、研磨等の工程を経てシリコン単結晶ウエーハに加
工する。もちろん、これらの工程は例示列挙したにとど
まり、この他にも洗浄等種々の工程があり得るし、工程
順の変更、一部省略等目的に応じ適宜工程は変更使用さ
れている。
法において、所望濃度の窒素がドープされ、所望濃度の
酸素を含有し、所望の冷却速度で結晶成長がなされたシ
リコン単結晶棒を得ることができる。これを通常の方法
にしたがい、内周刃スライサあるいはワイヤソー等の切
断装置でスライスした後、面取り、ラッピング、エッチ
ング、研磨等の工程を経てシリコン単結晶ウエーハに加
工する。もちろん、これらの工程は例示列挙したにとど
まり、この他にも洗浄等種々の工程があり得るし、工程
順の変更、一部省略等目的に応じ適宜工程は変更使用さ
れている。
【００２６】そして、このようにして得られたシリコン
単結晶ウエーハは、空孔型欠陥（以下、ボイド系欠陥と
もいう）の体積をＶ、表面積をＳとし、体積Ｖを持つ該
空孔型欠陥と同じ体積を持つ球型欠陥を仮定した場合の
該球型欠陥の半径をＲとした時に ０．２≧Ｖ／Ｓ／Ｒ
の関係を満すシリコン半導体基板が得られる。その後
のゲッタリング熱処理および／またはデバイス製造熱処
理において熱処理を施すことにより、工業的に生産性に
優れ、かつデバイス不良を発生させない程度まで表層の
ボイド系欠陥を低減させることができる。
単結晶ウエーハは、空孔型欠陥（以下、ボイド系欠陥と
もいう）の体積をＶ、表面積をＳとし、体積Ｖを持つ該
空孔型欠陥と同じ体積を持つ球型欠陥を仮定した場合の
該球型欠陥の半径をＲとした時に ０．２≧Ｖ／Ｓ／Ｒ
の関係を満すシリコン半導体基板が得られる。その後
のゲッタリング熱処理および／またはデバイス製造熱処
理において熱処理を施すことにより、工業的に生産性に
優れ、かつデバイス不良を発生させない程度まで表層の
ボイド系欠陥を低減させることができる。
【００２７】本発明において、空孔型欠陥の体積を規定
しているが、実施例では体積Ｖおよび表面積ＳはＴＥＭ
の試料を傾斜させ、三次元的に空孔型欠陥の形状を測定
して求めた値であり、また半径ＲはこのＴＥＭ観察によ
り求められた体積をＶとした時にＶ=4πＲ3／3の関係式
から計算により求めたものである。
しているが、実施例では体積Ｖおよび表面積ＳはＴＥＭ
の試料を傾斜させ、三次元的に空孔型欠陥の形状を測定
して求めた値であり、また半径ＲはこのＴＥＭ観察によ
り求められた体積をＶとした時にＶ=4πＲ3／3の関係式
から計算により求めたものである。
【００２８】また、本発明によるシリコン半導体基板
は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）による窒素分析
において測定を行い。その窒素濃度は１×１０14ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ3〜１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3である。そ
して、後述するように、シリコン単結晶中の空孔型欠陥
は、添加された窒素濃度と引上げ時にそのシリコン単結
晶が１１００℃の温度域を通過する時の冷却速度により
その形態が八面体から板状さらには板または／かつ板状
の変形率の大きいものから酸素析出物（全面ＯＳＦ領
域）となる。この領域のうち、八面体以外の形態の空孔
型欠陥は、同じ体積を持つ従来の八面体空孔型欠陥系に
比べて空孔型欠陥の表面積が大きくなることから、その
後の熱処理で点欠陥である空孔の拡散が促進され、表面
の無欠陥層を作りやすくなる。したがって、八面体空孔
型欠陥に比べて表面積が増加した板状さらには板または
／かつ棒状の空孔型欠陥体積と表面積の比の範囲として
は条件式 ０．２≧Ｖ／Ｓ／Ｒ の関係を満たす形状の
空孔型欠陥に熱処理前の状態で制御すれば良く、上記関
係式を満たせば、その後の熱処理によりその空孔型欠陥
を消滅させやすく出来る。そして、該条件を満足するた
めに必要な窒素添加量は少なくとも本発明条件である１
×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ3〜１×１０16ａｔｏｍｓ／
ｃｍ3が必要である。
は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）による窒素分析
において測定を行い。その窒素濃度は１×１０14ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ3〜１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3である。そ
して、後述するように、シリコン単結晶中の空孔型欠陥
は、添加された窒素濃度と引上げ時にそのシリコン単結
晶が１１００℃の温度域を通過する時の冷却速度により
その形態が八面体から板状さらには板または／かつ板状
の変形率の大きいものから酸素析出物（全面ＯＳＦ領
域）となる。この領域のうち、八面体以外の形態の空孔
型欠陥は、同じ体積を持つ従来の八面体空孔型欠陥系に
比べて空孔型欠陥の表面積が大きくなることから、その
後の熱処理で点欠陥である空孔の拡散が促進され、表面
の無欠陥層を作りやすくなる。したがって、八面体空孔
型欠陥に比べて表面積が増加した板状さらには板または
／かつ棒状の空孔型欠陥体積と表面積の比の範囲として
は条件式 ０．２≧Ｖ／Ｓ／Ｒ の関係を満たす形状の
空孔型欠陥に熱処理前の状態で制御すれば良く、上記関
係式を満たせば、その後の熱処理によりその空孔型欠陥
を消滅させやすく出来る。そして、該条件を満足するた
めに必要な窒素添加量は少なくとも本発明条件である１
×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ3〜１×１０16ａｔｏｍｓ／
ｃｍ3が必要である。
【００２９】さらに該ボイド系欠陥を熱処理により消滅
しやすくしたシリコン半導体基板は、非酸化性雰囲気
中、例えば水素、窒素、アルゴン、ヘリウム、これらの
ガスの１種または２種以上の混合ガス等の雰囲気中で熱
処理する以前において、冷却速度が5℃／分以上のとき
は酸素濃度が９．５×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下、
かつ窒素濃度が５×１０14〜１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ3であることが好ましい。また、冷却速度が1℃／分以
上5℃／分未満では、８．５×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
以下、窒素濃度が１×１０15〜１×１０16ａｔｏｍｓ／
ｃｍ3であることが望ましい。そして、それぞれの窒素
濃度に制御されたシリコン半導体基板中の空孔型欠陥の
体積を球型とした時に冷却速度が5℃／分以上のときは
その半径ＲがＲ≦３０ｎｍ、冷却速度が1℃／分以上5℃
／分未満の時はその半径ＲがＲ≦７５ｎｍであることが
望ましい。
しやすくしたシリコン半導体基板は、非酸化性雰囲気
中、例えば水素、窒素、アルゴン、ヘリウム、これらの
ガスの１種または２種以上の混合ガス等の雰囲気中で熱
処理する以前において、冷却速度が5℃／分以上のとき
は酸素濃度が９．５×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下、
かつ窒素濃度が５×１０14〜１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ3であることが好ましい。また、冷却速度が1℃／分以
上5℃／分未満では、８．５×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
以下、窒素濃度が１×１０15〜１×１０16ａｔｏｍｓ／
ｃｍ3であることが望ましい。そして、それぞれの窒素
濃度に制御されたシリコン半導体基板中の空孔型欠陥の
体積を球型とした時に冷却速度が5℃／分以上のときは
その半径ＲがＲ≦３０ｎｍ、冷却速度が1℃／分以上5℃
／分未満の時はその半径ＲがＲ≦７５ｎｍであることが
望ましい。
【００３０】ここで、冷却速度が1℃／分以上5℃／分未
満と冷却速度が5℃／分以上で場合分けをしているの
は、おおむね冷却速度5℃／分を境として、空孔型欠陥
の八面体から板状、棒状を経る形態変化を引き起こす窒
素濃度が変化し、同じ窒素添加量で見た場合、前者の方
が表面積をより増加させる傾向があり、より大型の空孔
型欠陥であってもその後の熱処理での空孔型欠陥の消滅
効果は大きくなる。したがって、本発明における空孔型
欠陥を球形と仮定した時の半径Ｒは前者の遅い冷却速度
の場合の方がより大きい値を許容できる。
満と冷却速度が5℃／分以上で場合分けをしているの
は、おおむね冷却速度5℃／分を境として、空孔型欠陥
の八面体から板状、棒状を経る形態変化を引き起こす窒
素濃度が変化し、同じ窒素添加量で見た場合、前者の方
が表面積をより増加させる傾向があり、より大型の空孔
型欠陥であってもその後の熱処理での空孔型欠陥の消滅
効果は大きくなる。したがって、本発明における空孔型
欠陥を球形と仮定した時の半径Ｒは前者の遅い冷却速度
の場合の方がより大きい値を許容できる。
【００３１】さらに、酸素濃度範囲を本発明記載ように
冷却速度で場合分けしているのは、冷却速度が遅いほど
空孔型欠陥の内壁にシリコン酸化膜が成長しやすく、空
孔型欠陥が消滅するためには、初期段階としてこの内壁
酸化膜を全て拡散消滅させる必要があるためである。こ
のことから、冷却速度が遅い場合は該内壁酸化膜を薄く
する必要がある。すなわち、空孔型欠陥の消滅のために
なされる熱処理前のシリコン半導体基板中の酸素濃度を
冷却速度が速い場合よりも低く制限する必要がある。実
際には後述する本発明の範囲に熱処理前のシリコン半導
体基板の酸素濃度を限定することが望ましい。
冷却速度で場合分けしているのは、冷却速度が遅いほど
空孔型欠陥の内壁にシリコン酸化膜が成長しやすく、空
孔型欠陥が消滅するためには、初期段階としてこの内壁
酸化膜を全て拡散消滅させる必要があるためである。こ
のことから、冷却速度が遅い場合は該内壁酸化膜を薄く
する必要がある。すなわち、空孔型欠陥の消滅のために
なされる熱処理前のシリコン半導体基板中の酸素濃度を
冷却速度が速い場合よりも低く制限する必要がある。実
際には後述する本発明の範囲に熱処理前のシリコン半導
体基板の酸素濃度を限定することが望ましい。
【００３２】ＣＺ法または磁場印加ＣＺ法により冷却速
度が１℃／分以上、好ましくは１〜１５℃／分で育成し
たシリコン単結晶から得たシリコン半導体基板のうち、
本発明記載の熱処理を実施する前に０．２≧Ｖ／Ｓ／Ｒ
の関係を満たすシリコン半導体基板は、前記非酸化性雰
囲気中にて１１５０℃以上、好ましくは１１５０〜１２
５０℃の温度で、１時間以上、好ましくは最高到達温度
が１１５０℃では２〜４時間、最高到達温度１２００〜
１２５０℃では１〜２時間熱処理することにより表層に
空孔型欠陥のないデバイス歩留まりの優れた無欠陥層を
有するシリコン半導体基板が得られる。
度が１℃／分以上、好ましくは１〜１５℃／分で育成し
たシリコン単結晶から得たシリコン半導体基板のうち、
本発明記載の熱処理を実施する前に０．２≧Ｖ／Ｓ／Ｒ
の関係を満たすシリコン半導体基板は、前記非酸化性雰
囲気中にて１１５０℃以上、好ましくは１１５０〜１２
５０℃の温度で、１時間以上、好ましくは最高到達温度
が１１５０℃では２〜４時間、最高到達温度１２００〜
１２５０℃では１〜２時間熱処理することにより表層に
空孔型欠陥のないデバイス歩留まりの優れた無欠陥層を
有するシリコン半導体基板が得られる。
【００３３】本発明の目的とするシリコン半導体基板表
層で空孔型欠陥を消滅させたシリコン半導体基板を得る
ために、空孔型欠陥の消滅しやすい形状である条件０．
２≧Ｖ／Ｓ／Ｒを満たすためには、熱処理前のシリコン
半導体基板中に窒素を１×１０14〜１×１０16ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3含有させれば良く、シリコン半導体基板中に
該窒素濃度が添加されるためには、引き上げ時に、２×
１０17〜１．５×１０ 19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の窒素を含
有するシリコン融液を用いてＣＺ法または磁場印加ＣＺ
法により引き上げれば良い。そしてこのシリコン単結晶
引上げ時の１１００℃の温度域を通過する時の冷却速度
が１℃／分以上であれば良い。さらにより好ましくは窒
素濃度と冷却速度をそれぞれ限定した方が、空孔型欠陥
の消滅を目的とした熱処理後にシリコン基板表面の空孔
型欠陥の消滅領域をより深い領域まで確保できる。その
限定は冷却速度が１℃／分以上５℃／分未満の場合は、
シリコン半導体基板中で窒素濃度1×１０15〜１×１０
16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3、該濃度の窒素添加がされるため
には引き上げ時のシリコン融液中では１×１０18〜１．
５×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3であることが望ましい。
また、冷却速度が５℃／分以上の場合はシリコン半導体
基板中で窒素濃度５×１０14〜１×１０16ａｔｏｍｓ／
ｃｍ3、該濃度の窒素添加がされるためには引き上げ時
のシリコン融液中では２×１０17〜１．５×１０19ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ3であることが望ましい。そして該条件に
て育成したシリコン単結晶から得たシリコン半導体基板
を、前記非酸化性雰囲気中にて１１５０℃以上、好まし
くは１１５０〜１２５０℃の温度で、１時間以上、好ま
しくは最高到達温度が１１５０℃では２〜４時間、最高
到達温度１２００〜１２５０℃では１〜２時間熱処理す
ることにより表層に空孔型欠陥のないデバイス歩留まり
の優れた半導体基板が得られる。
層で空孔型欠陥を消滅させたシリコン半導体基板を得る
ために、空孔型欠陥の消滅しやすい形状である条件０．
２≧Ｖ／Ｓ／Ｒを満たすためには、熱処理前のシリコン
半導体基板中に窒素を１×１０14〜１×１０16ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3含有させれば良く、シリコン半導体基板中に
該窒素濃度が添加されるためには、引き上げ時に、２×
１０17〜１．５×１０ 19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の窒素を含
有するシリコン融液を用いてＣＺ法または磁場印加ＣＺ
法により引き上げれば良い。そしてこのシリコン単結晶
引上げ時の１１００℃の温度域を通過する時の冷却速度
が１℃／分以上であれば良い。さらにより好ましくは窒
素濃度と冷却速度をそれぞれ限定した方が、空孔型欠陥
の消滅を目的とした熱処理後にシリコン基板表面の空孔
型欠陥の消滅領域をより深い領域まで確保できる。その
限定は冷却速度が１℃／分以上５℃／分未満の場合は、
シリコン半導体基板中で窒素濃度1×１０15〜１×１０
16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3、該濃度の窒素添加がされるため
には引き上げ時のシリコン融液中では１×１０18〜１．
５×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3であることが望ましい。
また、冷却速度が５℃／分以上の場合はシリコン半導体
基板中で窒素濃度５×１０14〜１×１０16ａｔｏｍｓ／
ｃｍ3、該濃度の窒素添加がされるためには引き上げ時
のシリコン融液中では２×１０17〜１．５×１０19ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ3であることが望ましい。そして該条件に
て育成したシリコン単結晶から得たシリコン半導体基板
を、前記非酸化性雰囲気中にて１１５０℃以上、好まし
くは１１５０〜１２５０℃の温度で、１時間以上、好ま
しくは最高到達温度が１１５０℃では２〜４時間、最高
到達温度１２００〜１２５０℃では１〜２時間熱処理す
ることにより表層に空孔型欠陥のないデバイス歩留まり
の優れた半導体基板が得られる。
【００３４】また、前述した通り空孔型欠陥の内壁酸化
膜も制御する必要があり、引き上げ時に冷却速度が１℃
／分以上５℃／分未満の場合は熱処理前の酸素濃度が
８．５×１０17ａｔｏｍｓ/ｃｍ3以下が望ましく、冷却
速度が５℃／分以上の場合は、熱処理前の酸素濃度が
９．５×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下であることが望
ましい。
膜も制御する必要があり、引き上げ時に冷却速度が１℃
／分以上５℃／分未満の場合は熱処理前の酸素濃度が
８．５×１０17ａｔｏｍｓ/ｃｍ3以下が望ましく、冷却
速度が５℃／分以上の場合は、熱処理前の酸素濃度が
９．５×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下であることが望
ましい。
【００３５】また、本発明によれば、前記半径ＲがＲ≦
３０ｎｍである前記シリコン半導体基板を、前記非酸化
性雰囲気で１２００℃以上、好ましくは１２００〜１２
５０℃での熱処理を行ない、該熱処理により半導体基板
中心の表面から１μｍ深さでの酸素濃度が６×１０16ａ
ｔｏｍｓ／ｃｍ3以下であり、二次イオン質量分析法
（ＳＩＭＳ）による窒素濃度測定において該シリコン基
板深さ中心に平均信号強度２倍以上の濃度を示す窒素偏
析による局所濃化部を持つようにシリコン半導体基板を
製造した場合、表面から少なくとも５μｍ以上かつ１２
μｍ未満の深さの表層無欠陥層を持ち、さらに酸素析出
物密度がシリコン基板中央部の深さ中心で１×１０9個
／ｃｍ3以上であるデバイス歩留まりの良い、ゲッタリ
ング特性に優れたシリコン半導体基板を製造できる。
３０ｎｍである前記シリコン半導体基板を、前記非酸化
性雰囲気で１２００℃以上、好ましくは１２００〜１２
５０℃での熱処理を行ない、該熱処理により半導体基板
中心の表面から１μｍ深さでの酸素濃度が６×１０16ａ
ｔｏｍｓ／ｃｍ3以下であり、二次イオン質量分析法
（ＳＩＭＳ）による窒素濃度測定において該シリコン基
板深さ中心に平均信号強度２倍以上の濃度を示す窒素偏
析による局所濃化部を持つようにシリコン半導体基板を
製造した場合、表面から少なくとも５μｍ以上かつ１２
μｍ未満の深さの表層無欠陥層を持ち、さらに酸素析出
物密度がシリコン基板中央部の深さ中心で１×１０9個
／ｃｍ3以上であるデバイス歩留まりの良い、ゲッタリ
ング特性に優れたシリコン半導体基板を製造できる。
【００３６】また、本発明によれば前記半径ＲがＲ≦７
５ｎｍである前記シリコン半導体基板を、前記非酸化性
雰囲気で１２００℃以上、好ましくは１２００〜１２５
０℃での熱処理を行なうことにより、半導体基板中心の
表面から１μｍ深さでの酸素濃度が５×１０16ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3以下であり、二次イオン質量分析法（ＳＩＭ
Ｓ）による窒素濃度測定において該シリコン基板深さ中
心に平均信号強度の２倍以上の濃度を示す窒素偏析によ
る局所濃化部を持つようなシリコン半導体基板を製造し
た場合、表面から少なくとも５μｍ以上かつ１２μｍ未
満の深さの表層無欠陥層を持ち、さらに酸素析出物密度
がシリコン基板中央部の深さ中心で５×１０8個／ｃｍ3
以上であるデバイス歩留まりに優れ、かつゲッタリング
特性の優れたシリコン半導体基板を製造できる。
５ｎｍである前記シリコン半導体基板を、前記非酸化性
雰囲気で１２００℃以上、好ましくは１２００〜１２５
０℃での熱処理を行なうことにより、半導体基板中心の
表面から１μｍ深さでの酸素濃度が５×１０16ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3以下であり、二次イオン質量分析法（ＳＩＭ
Ｓ）による窒素濃度測定において該シリコン基板深さ中
心に平均信号強度の２倍以上の濃度を示す窒素偏析によ
る局所濃化部を持つようなシリコン半導体基板を製造し
た場合、表面から少なくとも５μｍ以上かつ１２μｍ未
満の深さの表層無欠陥層を持ち、さらに酸素析出物密度
がシリコン基板中央部の深さ中心で５×１０8個／ｃｍ3
以上であるデバイス歩留まりに優れ、かつゲッタリング
特性の優れたシリコン半導体基板を製造できる。
【００３７】
【実施例】以下、本発明を、実施例および比較例を挙げ
てより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定され
るものではない。
てより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定され
るものではない。
【００３８】ＣＺ法により、直径6インチウエーハの場
合は１８インチ、また8インチウエーハの場合は２２イ
ンチ、１２インチウエーハの場合は２４インチの石英ル
ツボに、原料多結晶シリコンをチャージし、表１に示す
ように、直径６インチおよび８インチ、１２インチ、Ｐ
型、方位＜１００＞、抵抗率８．５〜１１．５Ω・ｃｍ
のシリコン単結晶棒を、窒素濃度、酸素濃度、平均ＳＬ
および冷却速度の条件を変えて調製した。
合は１８インチ、また8インチウエーハの場合は２２イ
ンチ、１２インチウエーハの場合は２４インチの石英ル
ツボに、原料多結晶シリコンをチャージし、表１に示す
ように、直径６インチおよび８インチ、１２インチ、Ｐ
型、方位＜１００＞、抵抗率８．５〜１１．５Ω・ｃｍ
のシリコン単結晶棒を、窒素濃度、酸素濃度、平均ＳＬ
および冷却速度の条件を変えて調製した。
【００３９】窒素ドープ量の制御は、原料中に予め所定
量の窒化珪素膜を有するシリコンウエーハを投入してお
くことにより行なった。酸素濃度の制御は、引き上げ中
ルツボ回転を制御することにより行なった。冷却速度の
制御は、単結晶棒の引上げ速度を変化させ、結晶の成長
速度を変化させることにより行なった。得られたシリコ
ン単結晶棒の測定値は、表１に示すとおりであった。
量の窒化珪素膜を有するシリコンウエーハを投入してお
くことにより行なった。酸素濃度の制御は、引き上げ中
ルツボ回転を制御することにより行なった。冷却速度の
制御は、単結晶棒の引上げ速度を変化させ、結晶の成長
速度を変化させることにより行なった。得られたシリコ
ン単結晶棒の測定値は、表１に示すとおりであった。
【００４０】
【表１】
【００４１】このようにして得られた単結晶棒から、ワ
イヤソーを用いてウエーハを切り出し、面取り、ラッピ
ング、エッチング、鏡面研磨加工を施して、窒素のドー
プ量、酸素濃度及び冷却速度以外の条件はほぼ同一とし
たシリコン単結晶鏡面ウエーハを各々複数枚作製した。
イヤソーを用いてウエーハを切り出し、面取り、ラッピ
ング、エッチング、鏡面研磨加工を施して、窒素のドー
プ量、酸素濃度及び冷却速度以外の条件はほぼ同一とし
たシリコン単結晶鏡面ウエーハを各々複数枚作製した。
【００４２】そしてこのようにして得られたシリコン単
結晶ウエーハに空孔型欠陥消滅およびゲッタリング熱処
理を目的とした熱処理を施した。この場合の熱処理は、
シリコン単結晶ウエーハを水素２０容量％とアルゴン８
０容量％から成る雰囲気下で、８００〜１０００℃の温
度域では、８℃／ｍｉｎの昇温率、１０００〜１１００
℃の温度域では４℃／ｍｉｎの昇温率、１１００〜１１
５０℃の温度域では１℃／ｍｉｎの昇温率、１１５０〜
１２００℃の温度域では１℃／ｍｉｎの昇温率で昇温
し、最高到達温度が１１５０℃では４時間または８時間
保持または１２００℃では３０分から２時間保持した
後、１２００〜１１５０℃の温度域では１℃／ｍｉｎの
降温率、１１５０〜１１００℃の温度域では１℃／ｍｉ
ｎの降温率、１１００〜８００℃の温度域では４℃／ｍ
ｉｎの降温率で冷却することにより行なった。なお、こ
の熱処理の際の非酸化性雰囲気はアルゴンおよび水素容
量％の比率を変えても同様であり、極端にはアルゴン１
００容量％であっても良い。
結晶ウエーハに空孔型欠陥消滅およびゲッタリング熱処
理を目的とした熱処理を施した。この場合の熱処理は、
シリコン単結晶ウエーハを水素２０容量％とアルゴン８
０容量％から成る雰囲気下で、８００〜１０００℃の温
度域では、８℃／ｍｉｎの昇温率、１０００〜１１００
℃の温度域では４℃／ｍｉｎの昇温率、１１００〜１１
５０℃の温度域では１℃／ｍｉｎの昇温率、１１５０〜
１２００℃の温度域では１℃／ｍｉｎの昇温率で昇温
し、最高到達温度が１１５０℃では４時間または８時間
保持または１２００℃では３０分から２時間保持した
後、１２００〜１１５０℃の温度域では１℃／ｍｉｎの
降温率、１１５０〜１１００℃の温度域では１℃／ｍｉ
ｎの降温率、１１００〜８００℃の温度域では４℃／ｍ
ｉｎの降温率で冷却することにより行なった。なお、こ
の熱処理の際の非酸化性雰囲気はアルゴンおよび水素容
量％の比率を変えても同様であり、極端にはアルゴン１
００容量％であっても良い。
【００４３】ついで、これらのシリコン単結晶ウエーハ
の無欠陥層深さを評価した。この無欠陥層深さの評価
は、まず表面再研磨を行い、表面からの研磨除去量を変
えたウエーハを準備した。そして、ＳＣ−１混合液（ア
ンモニア水（ＮＨ4ＯＨ）と過酸化水素水（Ｈ2Ｏ2）及
び超純水の１：１：２０の混合液）にて、ウエーハを温
度約８０℃で１時間洗浄することにより微小なＣＯＰを
顕在化させ、ウエーハ表面をＫＬＡ／Ｔｅｎｃｏｒ社製
ＳＰ１パーティクル測定装置にて、そのウエーハ表面に
存在する大きさが０．１０μｍ以上のＣＯＰ（Ｃｒｙｓ
ｔａｌ Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅ）に
ついて、ＣＯＰ数をカウントすることによって測定す
る。そして、このＳＣ−１混合液による洗浄を１０回繰
り返し、洗浄前のＣＯＰ数から１０回洗浄後に測定した
ＣＯＰ数の増加分を、ＳＣ−１混合液でエッチングによ
り除去した体積で除し、ＣＯＰ体積密度を計算する。研
磨除去は除去量の狙いとして、１，３，５，７，１０，
１２μｍの深さまで行なった。
の無欠陥層深さを評価した。この無欠陥層深さの評価
は、まず表面再研磨を行い、表面からの研磨除去量を変
えたウエーハを準備した。そして、ＳＣ−１混合液（ア
ンモニア水（ＮＨ4ＯＨ）と過酸化水素水（Ｈ2Ｏ2）及
び超純水の１：１：２０の混合液）にて、ウエーハを温
度約８０℃で１時間洗浄することにより微小なＣＯＰを
顕在化させ、ウエーハ表面をＫＬＡ／Ｔｅｎｃｏｒ社製
ＳＰ１パーティクル測定装置にて、そのウエーハ表面に
存在する大きさが０．１０μｍ以上のＣＯＰ（Ｃｒｙｓ
ｔａｌ Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅ）に
ついて、ＣＯＰ数をカウントすることによって測定す
る。そして、このＳＣ−１混合液による洗浄を１０回繰
り返し、洗浄前のＣＯＰ数から１０回洗浄後に測定した
ＣＯＰ数の増加分を、ＳＣ−１混合液でエッチングによ
り除去した体積で除し、ＣＯＰ体積密度を計算する。研
磨除去は除去量の狙いとして、１，３，５，７，１０，
１２μｍの深さまで行なった。
【００４４】また、無欠陥層深さについては、上記と同
様に、表面からの研磨除去量を変えたウエーハについ
て、酸化膜耐圧品質を評価することによっても行なっ
た。酸化膜耐圧品質評価は、ＴＺＤＢ（Ｔｉｍｅ Ｚｅ
ｒｏ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ）の
Ｃモード収率、詳しくはリンドープポリシリコン電極
（酸化膜厚２５ｎｍ、電極面積２０ｍｍ2）を作製し、
判定電流値１００ｍＡ／ｃｍ2で評価した絶縁破壊電界
１１ＭＶ／ｃｍ以上のものを良品として、ウエーハ面内
の全ての電極を測定した場合の良品率を調べた。
様に、表面からの研磨除去量を変えたウエーハについ
て、酸化膜耐圧品質を評価することによっても行なっ
た。酸化膜耐圧品質評価は、ＴＺＤＢ（Ｔｉｍｅ Ｚｅ
ｒｏ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ）の
Ｃモード収率、詳しくはリンドープポリシリコン電極
（酸化膜厚２５ｎｍ、電極面積２０ｍｍ2）を作製し、
判定電流値１００ｍＡ／ｃｍ2で評価した絶縁破壊電界
１１ＭＶ／ｃｍ以上のものを良品として、ウエーハ面内
の全ての電極を測定した場合の良品率を調べた。
【００４５】実施例1（直径６インチウエーハ）
請求項１項記載の空孔型欠陥形状の関係式 ０．２≧Ｖ
／Ｓ／Ｒ を満たす例を
／Ｓ／Ｒ を満たす例を
【表２】に示す。空孔型欠陥（以下ボイド）体積は、単
結晶体Ｑから加工したウエーハの方がやや大きいにもか
かわらず、ボイド変形率（Ｖ／Ｓ／Ｒ）が高いため、５
μｍ深さでのＴＺＤＢ合格率（１００ｍＡを印加した時
に、ウエーハの全セル中に占める１１ＭＶ／ｃｍ以上の
セルの比）が高いことが確認された。このことから、本
請求項1で規定したボイド変形率の範囲にボイドの形態
変化を制御すれば、ウエーハに加工後の熱処理において
空孔型欠陥を消滅させやすいといえる。
結晶体Ｑから加工したウエーハの方がやや大きいにもか
かわらず、ボイド変形率（Ｖ／Ｓ／Ｒ）が高いため、５
μｍ深さでのＴＺＤＢ合格率（１００ｍＡを印加した時
に、ウエーハの全セル中に占める１１ＭＶ／ｃｍ以上の
セルの比）が高いことが確認された。このことから、本
請求項1で規定したボイド変形率の範囲にボイドの形態
変化を制御すれば、ウエーハに加工後の熱処理において
空孔型欠陥を消滅させやすいといえる。
【００４６】実施例２（直径６インチウエーハ）
請求項３（請求項１および２も満たす）の熱処理前ウエ
ーハを使用し、請求項７（請求項５および６も満足す
る）の条件内のシリコン半導体基板の実施例を以下の
ーハを使用し、請求項７（請求項５および６も満足す
る）の条件内のシリコン半導体基板の実施例を以下の
【表３】に示す。本発明の規定している窒素濃度および
酸素濃度、冷却速度が本発明の範囲を満たしていること
から、請求項１のボイド形態変化の関係式０．２≧Ｖ／
Ｓ／Ｒを満たすとともに、空孔型欠陥の存在する無欠陥
層深さ（表中ではＣＯＰ ＤＺと表記）が従来よりも深
い領域まで達成できている。なお、このＣＯＰ ＤＺ層
には酸素析出物欠陥は観察されていなかった。
酸素濃度、冷却速度が本発明の範囲を満たしていること
から、請求項１のボイド形態変化の関係式０．２≧Ｖ／
Ｓ／Ｒを満たすとともに、空孔型欠陥の存在する無欠陥
層深さ（表中ではＣＯＰ ＤＺと表記）が従来よりも深
い領域まで達成できている。なお、このＣＯＰ ＤＺ層
には酸素析出物欠陥は観察されていなかった。
【００４７】なお、ＣＯＰ ＤＺの定義はＳＣ-1繰り返
し洗浄によるＣＯＰ体積密度が２×１０5個／ｃｍ3以下
であり、かつＴＺＤＢ評価により１００ｍＡ／ｃｍ2を
印加した時の１１ＭＶ／ｃｍ以上を満たす領域が９０％
以上を満たす深さである。
し洗浄によるＣＯＰ体積密度が２×１０5個／ｃｍ3以下
であり、かつＴＺＤＢ評価により１００ｍＡ／ｃｍ2を
印加した時の１１ＭＶ／ｃｍ以上を満たす領域が９０％
以上を満たす深さである。
【００４８】比較例１（直径６インチウエーハ）
本発明の請求項３（請求項１および２についても）を満
足しない熱処理前のシリコン半導体基板を使用し、請求
項７を満たす条件で熱処理を実施した場合の熱処理後の
シリコン半導体基板についてＣＯＰ ＤＺを確認した結
果を
足しない熱処理前のシリコン半導体基板を使用し、請求
項７を満たす条件で熱処理を実施した場合の熱処理後の
シリコン半導体基板についてＣＯＰ ＤＺを確認した結
果を
【表４】に示す。
【００４９】その結果、本比較例においては、窒素濃度
が請求項２および３を満足しないため請求項１を満たさ
ないことにより、前述した実施例２に比べてＣＯＰ Ｄ
Ｚが従来並に浅いことが確認された。
が請求項２および３を満足しないため請求項１を満たさ
ないことにより、前述した実施例２に比べてＣＯＰ Ｄ
Ｚが従来並に浅いことが確認された。
【００５０】実施例３（直径８インチウエーハ）
請求項４（請求項１および２も満たす）の熱処理前ウエ
ーハを使用し、請求項８（請求項５および６も満足す
る）の条件内のシリコン半導体基板の実施例を以下の
ーハを使用し、請求項８（請求項５および６も満足す
る）の条件内のシリコン半導体基板の実施例を以下の
【表５】のインゴット（ＩＧの列）Ｈ，Ｉに示し、請求
項１を満たすシリコン半導体基板の実施例をインゴット
Ｏで確認した。
項１を満たすシリコン半導体基板の実施例をインゴット
Ｏで確認した。
【００５１】その結果、本発明の規定している熱処理を
実施する前の窒素濃度および酸素濃度、冷却速度が発明
記載の条件を満たしていることから、請求項１のボイド
形態変化の関係式０．２≧Ｖ／Ｓ／Ｒを満たしており、
上記表５の実施例において、空孔型欠陥の存在する無欠
陥層深さ（表中ではＣＯＰ ＤＺと表記）が従来よりも
深い領域まで達成できている。なお、このＣＯＰ ＤＺ
層内には酸素析出物欠陥は観察されていなかった。な
お、インゴットＨ，Ｉにおいては請求項４に規定した窒
素濃度範囲を満足しているが、インゴットＯは満足せ
ず、請求項１のみ満たしている。このため、熱処理時間
が不十分であるとＣＯＰ ＤＺは浅くなっている。
実施する前の窒素濃度および酸素濃度、冷却速度が発明
記載の条件を満たしていることから、請求項１のボイド
形態変化の関係式０．２≧Ｖ／Ｓ／Ｒを満たしており、
上記表５の実施例において、空孔型欠陥の存在する無欠
陥層深さ（表中ではＣＯＰ ＤＺと表記）が従来よりも
深い領域まで達成できている。なお、このＣＯＰ ＤＺ
層内には酸素析出物欠陥は観察されていなかった。な
お、インゴットＨ，Ｉにおいては請求項４に規定した窒
素濃度範囲を満足しているが、インゴットＯは満足せ
ず、請求項１のみ満たしている。このため、熱処理時間
が不十分であるとＣＯＰ ＤＺは浅くなっている。
【００５２】比較例２（直径８および１２インチウエー
ハ） 本発明の規定範囲を満たさない比較例を以下の
ハ） 本発明の規定範囲を満たさない比較例を以下の
【表６】に示す。本比較例において窒素濃度が本発明の
範囲外であるため、ボイド形態変化の関係式０．２≧Ｖ
／Ｓ／Ｒを満足していない。この比較例は従来技術の発
明の範囲であり、前述した実施例３に比べてＣＯＰ Ｄ
Ｚが非常に浅くなっている。
範囲外であるため、ボイド形態変化の関係式０．２≧Ｖ
／Ｓ／Ｒを満足していない。この比較例は従来技術の発
明の範囲であり、前述した実施例３に比べてＣＯＰ Ｄ
Ｚが非常に浅くなっている。
【００５３】ここでインゴットＭは８インチであるが、
冷却速度が低く、Ｐは１２インチであり、前述した非酸
化性雰囲気で１１５０℃の熱処理を８時間行っても、ボ
イド体積が大きいためボイドが消滅しにくい。このよう
にシリコン半導体基板の口径が大型化するほどボイドは
消滅させにくくなり、本発明の効果が必要であることが
示唆される。
冷却速度が低く、Ｐは１２インチであり、前述した非酸
化性雰囲気で１１５０℃の熱処理を８時間行っても、ボ
イド体積が大きいためボイドが消滅しにくい。このよう
にシリコン半導体基板の口径が大型化するほどボイドは
消滅させにくくなり、本発明の効果が必要であることが
示唆される。
【００５４】比較例３（直径８インチウエーハ）
【００５５】
【表７】に本発明の請求項１は満足するが、請求項４を
満足しない熱処理前シリコン半導体基板を使用し、請求
項８の熱処理条件を実施した例を示す。
満足しない熱処理前シリコン半導体基板を使用し、請求
項８の熱処理条件を実施した例を示す。
【００５６】上記条件ではボイド形態が本発明の請求項
１の規定範囲の変化を起しているが、ボイド体積が大き
すぎて熱処理でボイドの消滅がしにくい。従って、より
望ましいのは前述した実施例３に示したように窒素濃度
を請求項４の範囲にすることがより望ましいことが示さ
れている。しかし、先の比較例２で示したような本発明
請求項１記載のボイド形態変化を起していない場合（窒
素無添加材の熱処理後ウエハ）に比べて、より深い領域
までＣＯＰ ＤＺが広がっている。
１の規定範囲の変化を起しているが、ボイド体積が大き
すぎて熱処理でボイドの消滅がしにくい。従って、より
望ましいのは前述した実施例３に示したように窒素濃度
を請求項４の範囲にすることがより望ましいことが示さ
れている。しかし、先の比較例２で示したような本発明
請求項１記載のボイド形態変化を起していない場合（窒
素無添加材の熱処理後ウエハ）に比べて、より深い領域
までＣＯＰ ＤＺが広がっている。
【００５７】以上の実施例および比較例から、より深い
ＣＯＰ ＤＺを持シリコン半導体基板を製造するには本
発明の請求項１を満たし、さらに請求項４に記載の窒素
濃度、酸素濃度、冷却速度の範囲の熱処理前ウエーハを
使用して、請求項８記載の熱処理条件で熱処理をするこ
とが望ましいことが解る。
ＣＯＰ ＤＺを持シリコン半導体基板を製造するには本
発明の請求項１を満たし、さらに請求項４に記載の窒素
濃度、酸素濃度、冷却速度の範囲の熱処理前ウエーハを
使用して、請求項８記載の熱処理条件で熱処理をするこ
とが望ましいことが解る。
【００５８】実施例５（直径６，８，１２インチウエー
ハで最高到達温度１２００℃の場合） 本発明の請求項９および１０に記載した発明に対しての
実施例であり、１０μｍ程度までの非常に深いＣＯＰ
ＤＺを実現できるシリコン半導体基板を提供することを
目的とする。さらに、請求項７および８と同程度の深さ
のＣＯＰ ＤＺを実現すると共に、製造時間の短縮化も
実現することも目的とした実施例を
ハで最高到達温度１２００℃の場合） 本発明の請求項９および１０に記載した発明に対しての
実施例であり、１０μｍ程度までの非常に深いＣＯＰ
ＤＺを実現できるシリコン半導体基板を提供することを
目的とする。さらに、請求項７および８と同程度の深さ
のＣＯＰ ＤＺを実現すると共に、製造時間の短縮化も
実現することも目的とした実施例を
【表８】に示す。
【００５９】請求項９および１０は本発明の請求項３お
よび４を満たす熱処理前シリコン半導体基板を使用し、
請求項９および１０の熱処理をすることにより、ＣＯＰ
ＤＺが５μｍ以上１２μｍ未満のシリコン半導体基板
の製造技術である。
よび４を満たす熱処理前シリコン半導体基板を使用し、
請求項９および１０の熱処理をすることにより、ＣＯＰ
ＤＺが５μｍ以上１２μｍ未満のシリコン半導体基板
の製造技術である。
【００６０】
【表８】において、インゴットＡおよびＣのように請求
項３を満たす熱処理前シリコン半導体基板を請求項９記
載の熱処理を実施したところ、ＣＯＰ ＤＺは全て５μ
ｍ以上１２μｍ未満であった。なお、この時の表面から
１μｍ深さの酸素濃度を二次イオン質量分析法（ＳＩＭ
Ｓ）で測定したところ、６×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
以下であった。そして不純物ゲッタリングに有効な酸素
析出物密度をＢＭＤアナライザーで測定したところ、１
×１０9個／ｃｍ３以上であった。
項３を満たす熱処理前シリコン半導体基板を請求項９記
載の熱処理を実施したところ、ＣＯＰ ＤＺは全て５μ
ｍ以上１２μｍ未満であった。なお、この時の表面から
１μｍ深さの酸素濃度を二次イオン質量分析法（ＳＩＭ
Ｓ）で測定したところ、６×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
以下であった。そして不純物ゲッタリングに有効な酸素
析出物密度をＢＭＤアナライザーで測定したところ、１
×１０9個／ｃｍ３以上であった。
【００６１】また、インゴットＨ，Ｉ，Ｏのように請求
項４を満たす熱処理前シリコン半導体基板を請求項１０
記載の熱処理を実施したところ、ＣＯＰ ＤＺは全て５
μｍ以上１２μｍ未満であった。なお、この時の表面か
ら１μｍ深さの酸素濃度を二次イオン質量分析法（ＳＩ
ＭＳ）で測定したところ、５×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ
３以下であった。そして不純物ゲッタリングに有効な酸
素析出物密度をＢＭＤアナライザーで測定したところ、
１×１０9個／ｃｍ３以上であった。
項４を満たす熱処理前シリコン半導体基板を請求項１０
記載の熱処理を実施したところ、ＣＯＰ ＤＺは全て５
μｍ以上１２μｍ未満であった。なお、この時の表面か
ら１μｍ深さの酸素濃度を二次イオン質量分析法（ＳＩ
ＭＳ）で測定したところ、５×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ
３以下であった。そして不純物ゲッタリングに有効な酸
素析出物密度をＢＭＤアナライザーで測定したところ、
１×１０9個／ｃｍ３以上であった。
【００６２】また、請求項７および８との比較がしやす
いように、表８の結果をまとめた。つまり実施例１およ
び２のように熱処理温度が１１５０℃で熱処理をした場
合と、１２００℃で熱処理をした場合の熱処理時間比の
比較を行い、その結果を
いように、表８の結果をまとめた。つまり実施例１およ
び２のように熱処理温度が１１５０℃で熱処理をした場
合と、１２００℃で熱処理をした場合の熱処理時間比の
比較を行い、その結果を
【表９】に示した（１１５０℃×４時間を１とした時の
比率で表記）。なお、熱処理時間とは６インチの場合は
８００℃にて炉内挿入、８インチ、１２インチの場合は
７００℃挿入し、１１５０℃および１２００℃までの昇
温および降温の時間を含んでいる。
比率で表記）。なお、熱処理時間とは６インチの場合は
８００℃にて炉内挿入、８インチ、１２インチの場合は
７００℃挿入し、１１５０℃および１２００℃までの昇
温および降温の時間を含んでいる。
【００６３】
【表２】
【００６４】
【表３】
【００６５】
【表４】
【００６６】
【表５】
【００６７】
【表６】
【００６８】
【表７】
【００６９】
【表８】
【００７０】
【表９】
【００７１】上記
【表９】の通り、請求項１のようなボイドの表面積が大
きくなり、ボイドの体積が請求項３および４になったウ
エーハを使用し、本発明の条件にて１２００℃の温度で
熱処理をすると、同一ウエーハ径で比較した場合、アニ
ール工程時間が同じであればＣＯＰ ＤＺを広くできた
り、同程度のＣＯＰ ＤＺを実現しようとすれば熱処理
工程時間の短縮が図れるという品質および生産性に適し
たシリコン半導体基板を作成可能となる。
きくなり、ボイドの体積が請求項３および４になったウ
エーハを使用し、本発明の条件にて１２００℃の温度で
熱処理をすると、同一ウエーハ径で比較した場合、アニ
ール工程時間が同じであればＣＯＰ ＤＺを広くできた
り、同程度のＣＯＰ ＤＺを実現しようとすれば熱処理
工程時間の短縮が図れるという品質および生産性に適し
たシリコン半導体基板を作成可能となる。
【００７２】また、ウエーハ径が大型化し、ボイド体積
が大型化しても５μｍという十分深い表層無欠陥層（Ｃ
ＯＰ ＤＺ）を達成できる。
が大型化しても５μｍという十分深い表層無欠陥層（Ｃ
ＯＰ ＤＺ）を達成できる。
【００７３】なお、本明細において、ＣＯＰ ＤＺとは
繰り返し洗浄によるＣＯＰ体積密度が２×１０5個／ｃ
ｍ3以下であり、かつＴＺＤＢ合格率９０％以上を満た
した時にその深さの無欠陥性有りと定義しており、むろ
んこの領域には不純物ゲッタリングに有用な酸素析出物
は見られない。
繰り返し洗浄によるＣＯＰ体積密度が２×１０5個／ｃ
ｍ3以下であり、かつＴＺＤＢ合格率９０％以上を満た
した時にその深さの無欠陥性有りと定義しており、むろ
んこの領域には不純物ゲッタリングに有用な酸素析出物
は見られない。
【００７４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によるシリコ
ン半導体基板は、アニール材による空孔欠陥の消滅しや
すい範囲に窒素添加量および酸素濃度、引き上げ時の１
１００℃の温度域を通過する時の冷却速度を特定の範囲
にすることによりデバイス歩留まりの良い高品質シリコ
ン半導体基板を製造することができる。また、製造時間
の短縮化も実現できる。
ン半導体基板は、アニール材による空孔欠陥の消滅しや
すい範囲に窒素添加量および酸素濃度、引き上げ時の１
１００℃の温度域を通過する時の冷却速度を特定の範囲
にすることによりデバイス歩留まりの良い高品質シリコ
ン半導体基板を製造することができる。また、製造時間
の短縮化も実現できる。
Claims (10)
- 【請求項１】 チョクラルスキー法または磁場印加チョ
クラルスキー法により育成したシリコン単結晶から得た
シリコン半導体基板であって、空孔型欠陥の体積をＶ、
表面積をＳとし、体積Ｖを持つ該空孔型欠陥と同じ体積
を持つ球型欠陥を仮定した場合の該球型欠陥の半径をＲ
とした時に、０．２≧Ｖ／Ｓ／Ｒの関係を満たすことを
特徴とするシリコン半導体基板。 - 【請求項２】 窒素を１×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以
上かつ１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下で含有するこ
とを特徴とする請求項１に記載のシリコン半導体基板。 - 【請求項３】 酸素濃度が９．５×１０17ａｔｏｍｓ／
ｃｍ3以下であり、かつ窒素濃度が５×１０14ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3以上かつ１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下で
あるシリコン半導体基板中の空孔型欠陥の体積を球型と
した時にその半径ＲがＲ≦３０ｎｍであることを特徴と
する請求項１項記載のシリコン半導体基板。 - 【請求項４】 酸素濃度が８．５×１０17ａｔｏｍｓ／
ｃｍ3以下であり、かつ窒素濃度が１×１０15ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3以上かつ１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下で
あるシリコン半導体基板中の空孔型欠陥の体積を球型と
した時にその半径ＲがＲ≦７５ｎｍであることを特徴と
する請求項１項記載のシリコン半導体基板。 - 【請求項５】 チョクラルスキー法または磁場印加チョ
クラルスキー法によりシリコン単結晶引上げ時の１１０
０℃の温度域を通過する時の冷却速度が１℃／分以上で
育成したシリコン単結晶から得た請求項１に記載のシリ
コン半導体基板を、非酸化性雰囲気中にて１１５０℃以
上の温度で少なくとも１時間以上熱処理することを特徴
とするシリコン半導体基板の製造方法。 - 【請求項６】 １×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上かつ
１．５×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下の窒素を含有す
るシリコン融液を用いてチョクラルスキー法または磁場
印加チョクラルスキー法によりシリコン単結晶引上げ時
の１１００℃の温度域を通過する時の冷却速度が１℃／
分以上で育成したシリコン単結晶から得た請求項２に記
載のシリコン半導体基板を、非酸化性雰囲気中にて１１
５０℃以上の温度で少なくとも１時間以上熱処理するこ
とを特徴とするシリコン半導体基板の製造方法。 - 【請求項７】 ５×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上かつ
１．５×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下の窒素を含有す
るシリコン融液を用いてチョクラルスキー法または磁場
印加チョクラルスキー法によりシリコン単結晶引上げ時
の１１００℃の温度域を通過する時の冷却速度が５℃／
分以上で育成したシリコン単結晶から得た請求項３に記
載のシリコン半導体基板を、非酸化性雰囲気中にて１１
５０℃以上の温度で少なくとも１時間以上熱処理するこ
とを特徴とするシリコン半導体基板の製造方法。 - 【請求項８】 １×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上かつ
１．５×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下の窒素を含有す
るシリコン融液を用いてチョクラルスキー法または磁場
印加チョクラルスキー法によりシリコン単結晶引上げ時
の１１００℃の温度域を通過する時の冷却速度が１℃／
分以上かつ５℃／分未満で育成したシリコン単結晶から
得た請求項４に記載のシリコン半導体基板を、非酸化性
雰囲気中にて１１５０℃以上の温度で少なくとも１時間
以上熱処理することを特徴とするシリコン半導体基板の
製造方法。 - 【請求項９】 請求項３に記載のシリコン半導体基板を
非酸化性雰囲気で１２００℃以上での熱処理を行なうこ
とにより、半導体基板中心の表面から１μｍ深さでの酸
素濃度が６×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下であり、二
次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）による窒素濃度測定に
おいて該シリコン基板深さ中心に平均信号強度の２倍以
上の濃度を示す窒素偏析による局所濃化部を持ち、表面
から少なくとも５μｍ以上かつ１２μｍ未満の深さの表
層無欠陥層を持ち、さらに酸素析出物密度がシリコン基
板中央部の深さ中心で１×１０9個／ｃｍ3以上であるこ
とを特徴とするシリコン半導体基板の製造方法。 - 【請求項１０】 請求項４に記載のシリコン半導体基板
を非酸化性雰囲気で１２００℃以上での熱処理を行なう
ことにより、半導体基板中心の表面から１μｍ深さでの
酸素濃度が５×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下であり、
二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）による窒素濃度測定
において該シリコン基板深さ中心に平均信号強度の２倍
以上の濃度を示す窒素偏析による局所濃化部を持ち、表
面から少なくとも５μｍ以上かつ１２μｍ未満の深さの
表層無欠陥層を持ち、さらに酸素析出物密度がシリコン
基板中央部の深さ中心で５×１０8個／ｃｍ3以上である
ことを特徴とするシリコン半導体基板の製造方法。
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