JP2004149374A

JP2004149374A - シリコンウェーハの製造方法

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Publication number: JP2004149374A
Application number: JP2002317955A
Authority: JP
Inventors: Susumu Maeda; 進前田; Hiroshi Inagaki; 宏稲垣; Shigeki Kawashima; 茂樹川島; Shoei Kurosaka; 昇栄黒坂; Kozo Nakamura; 浩三中村
Original assignee: Komatsu Electronic Metals Co Ltd
Current assignee: Sumco Techxiv Corp
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2002-10-31
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2022-10-31
Also published as: JP4236243B2; TWI305806B; CN100385046C; WO2004040045A1; DE10393635B4; TW200408734A; US20060005762A1; CN1708606A; DE10393635T5; US7329317B2

Abstract

【課題】無エピ欠陥領域α２の下限ＬＮ１を明らかにすることにより、エピ欠陥のない高品質のエピタキシャルシリコンウェーハを歩留まりよく製造できるようにする。またエピ欠陥領域β１を含む製造条件領域でエピ欠陥のない高品質のエピタキシャルシリコンウェーハを歩留まりよく製造する方法の提供。
【解決手段】シリコン結晶中のボロン濃度が１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上でボロン濃度が上昇するにしたがい成長速度Ｖが徐々に低下するラインを下限ラインＬＮ１とする無エピ欠陥領域α２内に入るように、シリコン結晶中のボロンの濃度と成長条件Ｖ／Ｇが制御されて、シリコン結晶が製造される。またエピ欠陥領域β１を少なくとも含むように、シリコン結晶中のボロンの濃度と成長条件Ｖ／Ｇが制御されるとともに、ＯＳＦ核がＯＳＦに顕在化しないようにシリコン結晶の熱処理の条件とシリコン結晶中の酸素濃度とが制御されてシリコンウェーハが製造される。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシリコンウェーハの製造方法に関し、特に、エピタキシャル成長層が形成されたシリコンウェーハを製造するに際して、エピタキシャル成長層を無欠陥にすることができる製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シリコン結晶はＣＺ（チョクラルスキー法）によって引上げ成長されることによって製造される。引上げ成長されたシリコン結晶のインゴットはシリコンウェーハにスライスされる。半導体デバイスはシリコンウェーハの表面にデバイス層を形成するデバイス工程を経て作成される。
【０００３】
しかしシリコン結晶の成長の過程でグローイン（Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ）欠陥（結晶成長時導入欠陥）と呼ばれる結晶欠陥が発生する。
【０００４】
近年、半導体回路の高集積化、微細化の進展に伴い、シリコンウェーハのうちデバイスが作成される表層近くには、こうしたグローイン欠陥が存在することが許されなくなってきている。このため無欠陥結晶の製造の可能性が検討されている。デバイスの特性を劣化させる結晶欠陥は、以下の３種類の欠陥である。
【０００５】
ａ）ＣＯＰ（ＣｒｙｔｓｔａｌＯｒｉｇｉｎａｔｅｄＰａｒｔｉｃｌｅ）と呼ばれる空孔が凝集して生じるボイド欠陥（空洞）。
【０００６】
ｂ）ＯＳＦ（酸化誘起積層欠陥，ＯｘｉｄａｔｉｏｎＩｎｄｕｃｅｄＳｔａｃｋｉｎｇＦａｕｌｔ）
ｃ）格子間シリコンが凝集して生じる転位ループクラスタ（格子間シリコン型転位欠陥、Ｉ−ｄｅｆｅｃｔ）。
【０００７】
無欠陥のシリコン単結晶とは、上記３種の欠陥のいずれも含まないか、実質的に含まない結晶として認識ないしは定義されている。
【０００８】
デバイス回路が作成される表層付近においてグローイン欠陥を含まないシリコンウェーハを得るための方法の１つに、「エピタキシャル成長によりウェーハ表面に無欠陥層を成長させる」という方法がある。
【０００９】
すなわちエピタキシャルシリコンウェーハは、シリコンウェーハ基板（エピサブ）上に結晶完全性の高いエピタキシャル成長層（エピ層）を気相成長により育成した高付加価値シリコンウェーハである。エピタキシャル成長層は結晶完全性が高いため実質的に無欠陥層であると考えられ、エピタキシャル成長層にデバイスを作製すればシリコンウェーハ基板の表層にデバイスを作製する場合と比較してデバイスの特性は格段に向上する。またエピタキシャル成長層の結晶完全性は、エピサブの結晶品質に大きく影響を受けないと考えられていたため、シリコンウェーハ基板自体の品質は今まであまり重要視されていなかった。
【００１０】
（従来技術１）
しかし、近年、欠陥を検査する装置が高感度化し欠陥評価の基準が厳しくなるに伴い、シリコンウェーハ基板中の欠陥がエピタキシャル成長層にまで伝搬し、エピタキシャル成長層における欠陥（エピ欠陥という）として顕れることが明らかになった。このことは非特許文献１（佐藤２０００応用物理学会分科会シリコンテクノロジーＮｏ．１６２４ｔｈＡｐｒｉｌ（２０００）ｐ．３５）に記載されている。
【００１１】
したがってデバイスメーカーから、エピ欠陥の原因となる結晶欠陥が存在しないシリコンウェーハ基板上にエピタキシャル成長層を形成することによりエピタキシャル成長層を無欠陥とした無エピ欠陥エピタキシャルシリコンウェーハを製造して欲しいとの要求がされ始めている。
【００１２】
シリコンウェーハ基板中のグローイン欠陥には、エピタキシャル成長層に伝搬し易い欠陥と伝搬しにくい欠陥がある。特にＯＳＦや転位ループクラスタはエピタキシャル成長層まで伝搬しエピ欠陥となる可能性が大きいためシリコンウェーハ基板から除外する必要がある。
【００１３】
シリコン単結晶中の欠陥は、結晶鉛直（軸）方向温度勾配Ｇを一定であると仮定すると、シリコン単結晶の引上げ速度Ｖにより変化する。すなわち引上げ速度Ｖが高い速度から低くなるにつれて、シリコン単結晶中には、ボイド欠陥（ＣＯＰ）、ＯＳＦ（Ｒｉｎｇ−ＯＳＦ（Ｒｉｎｇｌｉｋｅ−ＯＳＦ）；酸化性雰囲気下で熱処理後、ウェーハ中心と同心リング上に観察される積層欠陥）、無欠陥領域、転位ループクラスタが順に発生することが知られている。
【００１４】
Ｐ型のシリコン結晶にはドーパント材としてシリコン結晶中にボロン（Ｂ）が添加される。高濃度にボロンが添加されているｐ／ｐ^＋、ｐ／ｐ^＋＋エピタキシャルシリコンウェーハでは、シリコン結晶中にボロンが１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３〜１×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３程度添加されている。
【００１５】
（従来技術２）
ここで非特許文献２（Ｅ．Ｄｏｒｎｂｅｒｇｅｒ，Ｅ．Ｇｒａｆｆ，Ｄ．Ｓｕｈｒｅｎ，Ｍ．Ｌａｍｂｅｒｔ，Ｕ．Ｗａｇｎｅｒ，Ｗ．ｖｏｎ．Ａｍｍｏｎ，ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｒｙｓｔａｌＧｒｏｗｔｈ，１８０（１９９７）３４３）には、ボロンが結晶欠陥の挙動に与える影響が示されている。この非特許文献２にはシリコン結晶中にボロンを高濃度に添加することにより、Ｒ−ＯＳＦは、より高い引上げ速度Ｖで発生することが明らかにされている。
【００１６】
現状のｐ^＋、ｐ^＋＋シリコン結晶の製造条件を本発明に係る図面を用いて説明する。
【００１７】
図２（ａ）は、エピ欠陥領域と無エピ欠陥領域の分布を示し、縦軸は結晶鉛直（軸）方向温度勾配Ｇを一定であると仮定したときの規格化された引上げ速度Ｖ／Ｖｃｒｉを示し、横軸はシリコン結晶中の添加ボロン濃度ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３を示している。ここで規格化された引上げ速度Ｖ／Ｖｃｒｉとは、添加ボロン濃度が１×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３のときの臨界速度Ｖｃｒｉで規格化された引上げ速度のことであり、臨界速度Ｖｃｒｉとは、引上げ速度Ｖを徐々に降下していったときにシリコン結晶中心にＲ−ＯＳＦが消滅するときの引上げ速度のことである。
【００１８】
図２（ａ）における無エピ欠陥領域α１は、シリコンウェーハ基板でボイド欠陥が顕れエピタキシャル成長層で無欠陥となる無エピ欠陥領域のことである。またエピ欠陥領域β１は、シリコンウェーハ基板でＯＳＦが顕れエピタキシャル成長層で欠陥が顕れるエピ欠陥領域のことである。また無エピ欠陥領域α２はシリコンウェーハ基板で無欠陥かつエピタキシャル成長層で無欠陥となる無エピ欠陥領域のことである。またエピ欠陥領域β２は、シリコンウェーハ基板で転位ループクラスタが顕れエピタキシャル成長層で欠陥が顕れるエピ欠陥領域のことである。
【００１９】
従来、ｐ^＋シリコン結晶は図２（ａ）にＪで示す領域（これを製造条件領域という）で製造されており、製造条件領域Ｊはエピ欠陥領域β１を含んでいる。そこで、エピ欠陥を抑制するために製造条件領域をより低Ｖ側、つまり図２（ｂ）に示す製造条件領域Ｋに移動させて、無エピ欠陥領域α２内でシリコン結晶を製造する試みがなされている。
【００２０】
（従来技術３）
ここで、低ボロン濃度ｐ⁻ シリコン結晶（ボロン濃度で１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満）では、引上げ速度Ｖを低くすると、転位ループクラスタによりエピタキシャル成長層で欠陥が生じることになるが、高ボロン濃度ｐ^＋、ｐ^＋＋シリコン結晶では、同じ低引上げ速度Ｖでも、転位ループクラスタの発生が抑制されることが非特許文献３（浅山他、１９９９秋応物学会３ｐ−ＺＹ−４）で報告されている。
【００２１】
したがって従来は、高ボロン濃度ｐ^＋、ｐ^＋＋シリコン結晶を製造する際には、引上げ速度Ｖを低くすれば、エピ欠陥を生じない高品質のシリコン結晶を比較的簡単に製造できると考えられていた。すなわち無エピ欠陥領域α２の下限は低ボロン濃度（１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満）では存在するが、高ボロン濃度（１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３〜１×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３）では存在しないものと予測されていた。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、引上げ速度Ｖを低くすれば、高ボロン濃度ｐ^＋、ｐ^＋＋シリコン結晶といえども、エピ欠陥の原因となり得る転位ループクラスタが発生することを発見するに至り上述した予測とは異なる知見を見いだした。
【００２３】
本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、無エピ欠陥領域α２の下限ＬＮ１を明らかにすることにより、エピ欠陥のない高品質のエピタキシャルシリコンウェーハを歩留まりよく製造できるようにすることを第１の解決課題とするものである。
【００２４】
またエピ欠陥領域β１は、シリコンウェーハ基板で発生したＯＳＦがエピタキシャル成長層に伝搬して欠陥として顕れることから、この領域を避けた製造条件領域でシリコン結晶を製造すべきとの考え方が従来より一般的であった。
【００２５】
しかし本発明者はエピ欠陥領域β１を含む領域でシリコン結晶を製造したとしてもプロセス条件次第でエピタキシャル成長層で欠陥が顕れないことを発見するに至った。
【００２６】
本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、エピ欠陥領域β１を含む製造条件領域でエピ欠陥のない高品質のエピタキシャルシリコンウェーハを歩留まりよく製造できるようにすることを第２の解決課題とするものである。
【００２７】
また無エピ欠陥領域α１は、シリコンウェーハ基板でボイド欠陥が発生するもののエピタキシャル成長層には欠陥が顕れないと考えられていた。
【００２８】
しかし近年、エピタキシャル成長層を２μｍ以下の極く薄い膜で形成したいとの要請がデバイスメーカーからある。このように極薄膜でエピタキシャル成長層を形成した場合には通常の膜厚（５μｍ程度）のエピタキシャル成長層では顕在化しないと考えられていたボイド欠陥に起因する欠陥がエピタキシャル成長層にてエピ欠陥として顕れることを発見するに至った。
【００２９】
本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、エピタキシャル成長層を極薄膜に形成したとしてもエピ欠陥のない高品質のエピタキシャルシリコンウェーハを、無エピ欠陥領域α１内で、歩留まりよく製造できるようにすることを第３の解決課題とするものである。
【００３０】
【課題を解決するための手段、作用および効果】
第１発明は、
シリコンウェーハ基板で無欠陥かつエピタキシャル成長層で無欠陥となる無欠陥領域であって、シリコン結晶中のボロン濃度が１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上でボロン濃度が上昇するにしたがい成長速度Ｖが徐々に低下するラインを下限ライン（ＬＮ１）とする無エピ欠陥領域（α２）内に入るように、シリコン結晶中のボロンの濃度と成長条件Ｖ／Ｇ（Ｖ：成長速度、Ｇ：結晶の軸方向温度勾配）を制御して、シリコン結晶を製造するシリコン結晶製造工程と、
前記シリコン結晶からシリコンウェーハ基板を採取するシリコンウェーハ基板採取工程と、
前記シリコンウェーハ基板の上にエピタキシャル成長層を形成するエピタキシャル成長工程と
を含むシリコンウェーハ製造方法であることを特徴とする。
【００３１】
第２発明は、第１発明において、
前記シリコン結晶製造工程では、シリコン結晶の軸方向温度勾配Ｇが結晶中心から結晶端の間で所定レベル以下に均一にされること
を特徴とする。
【００３２】
第３発明は、第２発明において、
前記シリコン結晶製造工程では、シリコン結晶が引き上げられるシリコン融液に磁場を印加することによって、シリコン結晶の軸方向温度勾配Ｇを結晶中心から結晶端の間で所定レベル以下に均一にすること
を特徴とする。
【００３３】
第４発明は、第２発明において、
前記シリコン結晶製造工程では、シリコン結晶が引き上げられるシリコン融液を、無磁場の状態とし、かつシリコン結晶の回転数を制御することによって、シリコン結晶の軸方向温度勾配Ｇを結晶中心から結晶端の間で所定レベル以下に均一にすること
を特徴とする。
【００３４】
第５発明は、第２発明において、
前記シリコン結晶製造工程では、シリコン結晶が引き上げられるシリコン融液を、無磁場の状態とし、かつシリコン融液が収容される石英るつぼの回転数を制御することによって、シリコン結晶の軸方向温度勾配Ｇを結晶中心から結晶端の間で所定レベル以下に均一にすること
を特徴とする。
【００３５】
第６発明は、第１発明または第２発明において、
前記シリコン結晶製造工程では、シリコン結晶中の酸素濃度が１２．５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下に制御されること
を特徴とする。
【００３６】
第１発明によれば、図１にＬＮ１で示すように、シリコン結晶中のボロン濃度が１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上でボロン濃度が上昇するにしたがい成長速度Ｖが徐々に低下するラインを下限ラインとする無エピ欠陥領域α２内に入るように、シリコン結晶中のボロンの濃度と成長条件Ｖ／Ｇ（Ｖ：成長速度、Ｇ：結晶の軸方向温度勾配）が制御されて、シリコン結晶が製造される。
【００３７】
つぎに、製造されたシリコン結晶からシリコンウェーハ基板が採取される。
【００３８】
つぎに、採取されたシリコンウェーハ基板の上にエピタキシャル成長層が形成される。
【００３９】
こうしてシリコンウェーハ基板にもエピタキシャル成長層にも欠陥が顕れない高品質のエピタキシャルシリコンウェーハが製造される。
【００４０】
本発明によれば、無エピ欠陥領域α２の下限ＬＮ１が明らかになったので、下限ＬＮ１を下回らないボロン濃度と成長条件Ｖ／Ｇが正確に求められる。そして、下限ＬＮ１を下回らないボロン濃度と成長条件Ｖ／Ｇでシリコン結晶を製造することにより、エピ欠陥のない高品質のエピタキシャルシリコンウェーハを歩留まりよく製造することができる。
【００４１】
第２発明は、第１発明のシリコン結晶製造工程に技術的限定を加えたものであり、シリコン結晶製造工程では、シリコン結晶の軸方向温度勾配Ｇが結晶中心から結晶端の間で所定レベル以下に均一にされる。
【００４２】
図３に示すようにシリコン結晶の軸方向温度勾配Ｇの均一性は、シリコン結晶の製造条件領域の縦幅（縦軸Ｖ／Ｖｃｒｉ方向の幅）を規定する。シリコン結晶の軸方向温度勾配Ｇをシリコン結晶の結晶中心１０ｃと結晶端１０ｅとの間で均一にすればするほど、図３における製造条件領域の縦幅Ｂｅ〜Ｂｃ、Ａｃ〜Ａｅを小さくすることができ、無エピ欠陥領域α２に入りやすくなり、より歩留まりよくエピ欠陥のない高品質のエピタキシャルシリコンウェーハを製造することができる。
【００４３】
第３発明は、第２発明のシリコン結晶製造工程のシリコン結晶製造工程に更に技術的限定を加えたものであり、シリコン結晶製造工程では、シリコン結晶が引き上げられるシリコン融液に磁場を印加することによって、シリコン結晶の軸方向温度勾配Ｇが結晶中心から結晶端の間で所定レベル以下に均一にされる。
【００４４】
第４発明は、第２発明のシリコン結晶製造工程に更に技術的限定を加えたものであり、シリコン結晶製造工程では、シリコン結晶が引き上げられるシリコン融液を、無磁場の状態とし、かつシリコン結晶の回転数を制御することによって、シリコン結晶の軸方向温度勾配Ｇが結晶中心から結晶端の間で所定レベル以下に均一にされる。
【００４５】
第５発明は、第２発明のシリコン結晶製造工程に更に技術的限定を加えたものであり、シリコン結晶製造工程では、シリコン結晶が引き上げられるシリコン融液を、無磁場の状態とし、かつシリコン融液が収容される石英るつぼの回転数を制御することによって、シリコン結晶の軸方向温度勾配Ｇを結晶中心から結晶端の間で所定レベル以下に均一にされる。
【００４６】
第６発明は、第１発明または第２発明のシリコン結晶製造工程に更に技術的限定を加えたものであり、シリコン結晶製造工程では、シリコン結晶中の酸素濃度が１２．５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下に制御される。
【００４７】
第６発明によれば、シリコン結晶中の酸素濃度が１２．５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下に制御されて低酸素濃度になると、たとえ製造条件領域がエピ欠陥領域β１にまたがっていたとしても、シリコンウェーハ基板中のＯＳＦ核がＯＳＦという欠陥に成長してエピ欠陥としてエピタキシャル成長層で顕在化しにくくなる。このためボロン濃度と成長条件Ｖ／Ｇの設定条件を緩やかにでき、より歩留まりを向上させることができる。
【００４８】
第７発明は、
シリコンウェーハ基板でＯＳＦ（酸化誘起積層欠陥）が顕れエピタキシャル成長層で欠陥が顕れるエピ欠陥領域（β１）を少なくとも含むように、シリコン結晶中のボロンの濃度と成長条件Ｖ／Ｇ（Ｖ：成長速度、Ｇ：結晶の軸方向温度勾配）を制御するとともに、ＯＳＦ核がＯＳＦに顕在化しないようにシリコン結晶の熱処理の条件とシリコン結晶中の酸素濃度とを制御してシリコンウェーハを製造する方法であることを特徴とする。
【００４９】
第７発明によれば、製造条件領域がエピ欠陥領域β１を含む範囲になったとしても、シリコン結晶の熱処理の条件とシリコン結晶中の酸素濃度が制御されることにより、シリコンウェーハ基板中のＯＳＦ核がＯＳＦという欠陥に成長してエピ欠陥がエピタキシャル成長層で顕在化するに至らない。このため引上げ速度Ｖが高い製造条件領域で高品質のエピタキシャルシリコンウェーハを歩留まりよく製造することができる。
【００５０】
第８発明は、
シリコンウェーハ基板でボイド欠陥が顕れエピタキシャル成長層で無欠陥となる無エピ欠陥領域（α１）内の下限ライン（ＬＮ３）近傍になるように、シリコン結晶中のボロン濃度と成長条件Ｖ／Ｇ（Ｖ：成長速度、Ｇ：結晶の軸方向温度勾配）を制御して、シリコン結晶を製造するシリコン結晶製造工程と、
前記シリコン結晶からシリコンウェーハ基板を採取するシリコンウェーハ基板採取工程と、
前記シリコンウェーハ基板の上に、２μｍ以下の薄膜のエピタキシャル成長層を形成するエピタキシャル成長工程と
を含むシリコンウェーハ製造方法であることを特徴とする。
【００５１】
第９発明は、第８発明において、
前記シリコン結晶製造工程では、シリコン結晶中の酸素濃度が１２．５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下に制御されること
を特徴とする。
【００５２】
第８発明は、無エピ欠陥領域α１内の下限ラインＬＮ３近傍では、ボイド欠陥（ＣＯＰ）のサイズ、数が下限ラインＬＮ３から離れた領域より小さくなるという知見に基づきなされたものである。シリコン結晶中のボロン濃度と成長条件Ｖ／Ｇを制御して、製造条件領域を、無エピ欠陥領域α１内の下限ラインＬＮ３近傍に設定することにより、ボイド欠陥（ＣＯＰ）のサイズ、数が小さくなるので、エピタキシャル成長層を２μｍ以下の極薄膜で形成したとしても、シリコンウェーハ基板中のボイド欠陥がエピタキシャル成長層に伝搬してエピ欠陥として顕在化するに至らない。このため引上げ速度Ｖが高い製造条件領域で高品質の極薄膜エピタキシャルシリコンウェーハを歩留まりよく製造することができる。
【００５３】
第９発明によれば、シリコン結晶中の酸素濃度が１２．５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下に制御されて低酸素濃度になると、たとえ結晶製造条件領域がエピ欠陥領域β１にまたがっていたとしても、シリコンウェーハ基板中のＯＳＦ核がＯＳＦという欠陥に成長してエピ欠陥としてエピタキシャル成長層で顕在化しにくくなる。このためボロン濃度と成長条件Ｖ／Ｇの設定条件を緩やかにでき、更に歩留まりを高くすることができる。
【００５４】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明に係るシリコンウェーハ製造方法の実施形態について説明する。
【００５５】
図４は実施形態に用いられるシリコン結晶製造装置の構成の一例を側面からみた図である。
【００５６】
同図４に示すように、実施形態の単結晶引上げ装置１は、単結晶引上げ用容器としてのＣＺ炉（チャンバ）２を備えている。
【００５７】
ＣＺ炉２内には、多結晶シリコンの原料を溶融して融液５として収容する石英るつぼ３が設けられている。石英るつぼ３は、その外側が黒鉛るつぼ１１によって覆われている。石英るつぼ３の外側にあって側方には、石英るつぼ３内の多結晶シリコン原料を加熱して溶融する主ヒータ９が設けられている。石英るつぼ３の底部には、石英るつぼ底面を補助的に加熱して、石英るつぼ３の底部の融液５の固化を防止する補助ヒータ（ボトムヒータ）１９が設けられている。主ヒータ９、補助ヒータ１９はそれらの出力（パワー；ｋＷ）は独立して制御され、融液５に対する加熱量が独立して調整される。たとえば、融液５の温度が検出され、検出温度をフィードバック量とし融液５の温度が目標温度になるように、主ヒータ９、補助ヒータ１９の各出力が制御される。
【００５８】
主ヒータ９とＣＺ炉２の内壁との間には、保温筒１３が設けられている。
【００５９】
石英るつぼ３の上方には引上げ機構４が設けられている。引上げ機構４は、引上げ軸４ａと引上げ軸４ａの先端のシードチャック４ｃを含む。シードチャック４ｃによって種結晶１４が把持される。
【００６０】
石英るつぼ３内で多結晶シリコン（Ｓｉ）が加熱され溶融される。融液５の温度が安定化すると、引上げ機構４が動作し融液５から単結晶シリコン１０（以下シリコン結晶１０という）が引き上げられる。すなわち引上げ軸４ａが降下され引上げ軸４ａの先端のシードチャック４ｃに把持された種結晶１４が融液５に浸漬される。種結晶１４を融液５になじませた後引上げ軸４ａが上昇する。シードチャック４ｃに把持された種結晶１４が上昇するに応じてシリコン結晶１０が成長する。引上げの際、石英るつぼ３は回転軸１１０によって回転速度ω１で回転する。また引上げ機構４の引上げ軸４ａは回転軸１１０と逆方向にあるいは同方向に回転速度ω２で回転する。
【００６１】
本実施形態では、引き上げられるシリコン結晶１０にボロン（Ｂ）を添加するために、石英るつぼ３内の融液５に予めボロンが投入されておかれる。
【００６２】
また回転軸１１０は鉛直方向に駆動することができ、石英るつぼ３を上下動させ任意の位置に移動させることができる。
【００６３】
ＣＺ炉２内と外気を遮断することで炉２内は真空（たとえば２０Ｔｏｒｒ程度）に維持される。すなわちＣＺ炉２には不活性ガスとしてのアルゴンガス７が供給され、ＣＺ炉２の排気口からポンプによって排気される。これにより炉２内は所定の圧力に減圧される。
【００６４】
単結晶引上げのプロセス（１バッチ）の間で、ＣＺ炉２内には種々の蒸発物が発生する。そこでＣＺ炉２にアルゴンガス７を供給してＣＺ炉２外に蒸発物とともに排気してＣＺ炉２内から蒸発物を除去しクリーンにしている。アルゴンガス７の供給流量は１バッチ中の各工程ごとに設定する。
【００６５】
シリコン結晶１０の引上げに伴い融液５が減少する。融液５の減少に伴い融液５と石英るつぼ３との接触面積が変化し石英るつぼ３からの酸素溶解量が変化する。この変化が、引き上げられるシリコン結晶１０中の酸素濃度分布に影響を与える。そこで、これを防止するために、融液５が減少した石英るつぼ３内に多結晶シリコン原料または単結晶シリコン原料を引上げ後あるいは引上げ中に追加供給してもよい。
【００６６】
石英るつぼ３の上方にあって、シリコン結晶１０の周囲には、略逆円錐台形状の熱遮蔽板８（ガス整流筒）が設けられている。熱遮蔽板８は、保温筒１３に支持されている。熱遮蔽板８は、ＣＺ炉２内に上方より供給されるキャリアガスとしてのアルゴンガス７を、融液表面５ａの中央に導き、さらに融液表面５ａを通過させて融液表面５ａの周縁部に導く。そして、アルゴンガス７は、融液５から蒸発したガスとともに、ＣＺ炉２の下部に設けた排気口から排出される。このため液面上のガス流速を安定化することができ、融液５から蒸発する酸素を安定な状態に保つことができる。
【００６７】
また熱遮蔽板８は、種結晶１４および種結晶１４により成長されるシリコン結晶１０を、石英るつぼ３、融液５、主ヒータ９などの高温部で発生する輻射熱から、断熱、遮蔽する。また熱遮蔽板８は、シリコン結晶１０に、炉内で発生した不純物（たとえばシリコン酸化物）等が付着して、単結晶育成を阻害することを防止する。熱遮蔽板８の下端と融液表面５ａとの間隙のギャップＨの大きさは、回転軸１１０を上昇下降させ、石英るつぼ３の上下方向位置を変化させることで調整することができる。また熱遮蔽板８を昇降装置により上下方向に移動させてギャップＨを調整してもよい。
【００６８】
ギャップＨ、引上げ軸４ａの引上げ速度Ｖを調整することによって、シリコン結晶１０の成長条件Ｖ／Ｇ（Ｖ：成長速度、Ｇ：結晶の軸方向温度勾配）が制御される。
【００６９】
また石英るつぼ３内へのボロン投入量を調整することによって、シリコン結晶１０中のボロンの濃度（ボロン添加量、ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３）が制御される。
【００７０】
また引上げ中に、るつぼ回転数ω１、引上げ軸回転数ω２、アルゴンガス流量、炉内圧等を調整することによって、シリコン結晶１０中の酸素濃度（ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３）が制御される。
【００７１】
図４の装置によって製造されたシリコン結晶１０のインゴットは切断装置によって切断されて、シリコンウェーハが採取される。
【００７２】
シリコンウェーハは、エピタキシャル成長装置の炉内に載置されて、薄膜の原料となる原料ガス、たとえばトリクロルシラン（ＳｉＨＣｌ_３）がシリコンウェーハの表面に供給される。そしてトリクロルシランの化学反応によってシリコンウェーハ基板の表面に同じシリコンの薄膜がエピタキシャル成長によって形成されていく。このようにして原子配列がシリコンウェーハ基板と同一の結晶がエピタキシャル成長膜として基板上に形成される。
【００７３】
図１は本実施形態に適用されるシリコン結晶１０中のボロン濃度（ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３）と成長条件Ｖ／Ｇとエピ欠陥領域ないしは無エピ欠陥領域との関係を示している。
【００７４】
図１の縦軸は結晶鉛直（軸）方向温度勾配Ｇを一定であると仮定したときの規格化された引上げ速度Ｖ／Ｖｃｒｉを示し、横軸はシリコン結晶１０中の添加ボロン濃度ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３を示している。ここで規格化された引上げ速度Ｖ／Ｖｃｒｉとは、添加ボロン濃度が１×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３のときの臨界速度Ｖｃｒｉで規格化された引上げ速度のことであり、臨界速度Ｖｃｒｉとは、引上げ速度Ｖを徐々に降下していったときにシリコン結晶中心にＲ−ＯＳＦが消滅するときの引上げ速度のことである。
【００７５】
図１における無エピ欠陥領域α１は、シリコンウェーハ基板でボイド欠陥が顕れエピタキシャル成長層で無欠陥となる無エピ欠陥領域のことである。またエピ欠陥領域β１は、シリコンウェーハ基板でＯＳＦが顕れエピタキシャル成長層で欠陥が顕れるエピ欠陥領域のことである。また無エピ欠陥領域α２はシリコンウェーハ基板で無欠陥かつエピタキシャル成長層で無欠陥となる無エピ欠陥領域のことである。またエピ欠陥領域β２は、シリコンウェーハ基板で転位ループクラスタが顕れエピタキシャル成長層で欠陥が顕れるエピ欠陥領域のことである。
【００７６】
図１を従来技術との比較において説明する。
【００７７】
従来技術３によれば、無エピ欠陥領域β２の下限は低ボロン濃度（１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満）では存在するが、高ボロン濃度（１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３〜１×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３）では存在しないものと予測されていた。
【００７８】
しかし本発明者らは、引上げ速度Ｖを低くすれば、高ボロン濃度ｐ^＋、ｐ^＋＋シリコン結晶といえども、エピ欠陥の原因となり得る転位ループクラスタが発生することを発見するに至り上述した予測とは異なる知見を見いだした。
【００７９】
すなわち図１にＬＮ１で示すように、シリコン結晶中のボロン濃度が１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上でボロン濃度が上昇するにしたがい成長速度Ｖが徐々に低下するラインを、無エピ欠陥領域α２の下限ラインとして見いだした。
【００８０】
（第１の製造方法）
そこで、下限ラインＬＮ１を下回らず無エピ欠陥領域α２内に入るように、シリコン結晶１０中のボロンの濃度と成長条件Ｖ／Ｇ（Ｖ：成長速度、Ｇ：結晶の軸方向温度勾配）が制御されて、シリコン結晶１０が製造される。
【００８１】
つぎに、製造されたシリコン結晶１０からシリコンウェーハ基板が採取される。
【００８２】
つぎに、採取されたシリコンウェーハ基板の上にエピタキシャル成長層が形成される。
【００８３】
この結果シリコンウェーハ基板にもエピタキシャル成長層にも欠陥が顕れない高品質のエピタキシャルシリコンウェーハが製造される。
【００８４】
欠陥評価はたとえば銅デコレーション（ＣｕＤｅｃｏｒａｔｉｏｎ）後のＸ線トポグラフ法法で行うことができる。また赤外散乱法、酸素析出熱処理後のＸ線トポグラフ法、酸素析出熱処理後のエッチング光学顕微鏡観察、Ｓｅｃｃｏエッチング法などを用いてもよく、各方法を併用してもよい。
【００８５】
本実施形態によれば、無エピ欠陥領域α２の下限ＬＮ１が明らかになったので、下限ＬＮ１を下回らないボロン濃度と成長条件Ｖ／Ｇを正確に求めることができる。そして、下限ＬＮ１を下回らないボロン濃度と成長条件Ｖ／Ｇでシリコン結晶１０を製造することにより、エピ欠陥のない高品質のエピタキシャルシリコンウェーハを歩留まりよく製造することができる。
【００８６】
上述した第１の製造方法に関しては以下のような制御を追加する実施も可能である。
【００８７】
（第２の製造方法）
この第２の製造方法では、第１の製造方法でシリコン結晶１０を製造するに際して、シリコン結晶１０の軸方向温度勾配Ｇを結晶中心１０ｃから結晶端１０ｅの間で所定レベル以下に均一にする制御が追加される。
【００８８】
図２（ｂ）は第１の製造方法でシリコン結晶１０を製造するときの製造条件領域Ｋの一例を示している。
【００８９】
本発明者は、製造条件領域Ｋの図２（ｂ）中縦幅は、シリコン結晶１０の軸方向温度勾配Ｇの結晶半径方向の均一性によって規定され、結晶軸方向温度勾配Ｇは、シリコン結晶引上げ中の融液５とシリコン結晶１０との境界である固液界面を上に凸の形状にすることにより均一になることを発見するに至った。
【００９０】
図３（ａ）は図１に対応する図であり、図３（ａ）中に、製造条件領域の縦幅をＢｅ〜Ｂｃ、Ａｃ〜Ａｅをそれぞれ例示している。
【００９１】
図３（ｃ）はシリコン結晶引上げ中の融液５とシリコン結晶１０との境界である固液界面近傍の各等温線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５を示している。図３（ｃ）において等温線Ｌ１は固液界面における等温線であり、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５は固液界面から結晶軸方向に順次遠ざかった位置における等温線である。等温線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５は、シリコン結晶１０の結晶中心１０ｃと結晶外周である結晶端１０ｅとの間の等温線として示している。結晶中心１０ｃと結晶端１０ｅとの距離はシリコン結晶１０の半径Ｒに相当する。同図３（ｃ）では固液界面が上に凸の形状になっており、これに伴いシリコン結晶１０の軸方向温度勾配Ｇが結晶中心１０ｃ〜結晶端１０ｅの各位置ｒで均一になっているのがわかる。
【００９２】
図３（ｂ）は固液界面近傍の結晶軸方向温度勾配Ｇの結晶半径方向分布を示している。図３（ｂ）の横軸はシリコン結晶１０の半径Ｒで規格化されたシリコン結晶１０の半径方向位置ｒ／Ｒを示し、縦軸は固液界面近傍の結晶軸方向温度勾配Ｇを示している。
【００９３】
図３（ｂ）中のラインＡは、結晶中心１０ｃにおける結晶軸方向温度勾配Ａｃよりも結晶端１０ｅにおける結晶軸方向温度勾配Ａｅの方が大きい場合を示し、図３（ｂ）中のラインＢは、結晶中心１０ｃにおける結晶軸方向温度勾配Ｂｃよりも結晶端１０ｅにおける結晶軸方向温度勾配Ｂｅの方が小さい場合を示している。またラインＡの方がラインＢよりも全体として結晶軸方向温度勾配Ｇが大きくなっている場合を例示している。
【００９４】
図３（ａ）と図３（ｂ）を比較してわかるように、結晶軸方向温度勾配Ｇが全体として小さい製造条件領域Ｂｅ〜Ｂｃは、結晶軸方向温度勾配Ｇが全体として大きい製造条件領域Ａｃ〜Ａｅよりも図３（ａ）中で上側に位置している。つまり結晶軸方向温度勾配Ｇを小さくするほど製造条件領域Ａｃ〜ＡｅあるいはＢｅ〜Ｂｃは無エピ欠陥領域α２の上限ＬＮ２（エピ欠陥領域β１の下限）に近づき、結晶軸方向温度勾配Ｇを大きくするほど製造条件領域Ａｃ〜ＡｅあるいはＢｅ〜Ｂｃは無エピ欠陥領域α２の下限ＬＮ１（エピ欠陥領域β２の上限）に近づく。
【００９５】
また結晶中心１０ｃにおける結晶軸方向温度勾配Ａｃよりも結晶端１０ｅにおける結晶軸方向温度勾配Ａｅの方を大きくすることにより、結晶軸方向温度勾配Ｇが小さい方の結晶中心１０ｃ（Ａｃ）を図３（ａ）中で上側に位置させ、結晶軸方向温度勾配Ｇが大きい方の結晶端１０ｅ（Ａｅ）を図３（ａ）中で下側に位置させることができる。同様に結晶中心１０ｃにおける結晶軸方向温度勾配Ｂｃよりも結晶端１０ｅにおける結晶軸方向温度勾配Ｂｅの方を小さくすることにより、結晶軸方向温度勾配Ｇが小さい方の結晶端１０ｅ（Ｂｅ）を図３（ａ）中で上側に位置させ、結晶軸方向温度勾配Ｇが大きい方の結晶中心１０ｃ（Ｂｃ）を図３（ａ）中で下側に位置させることができる。
【００９６】
そして図３（ｂ）でラインＡをフラットに近づければ近づけるほど、つまり結晶中心Ａｃ〜結晶端Ａｅの各位置ｒ／Ｒにおける結晶軸方向温度勾配Ｇを均一にすればするほど、図３（ａ）における製造条件領域の縦幅Ａｃ〜Ａｅを小さくすることができる。同様に図３（ｂ）でラインＢをフラットに近づければ近づけるほど、つまり結晶中心Ｂｃ〜結晶端Ｂｅの各位置ｒ／Ｒにおける結晶軸方向温度勾配Ｇを均一にすればするほど、図３（ａ）における製造条件領域の縦幅Ｂｅ〜Ｂｃを小さくすることができる。
【００９７】
ここで結晶軸方向温度勾配Ｇは、図３（ｃ）のように固液界面を上に凸の形状にすることにより、均一になる。
【００９８】
そこで本実施形態では、固液界面を上に凸の形状にする制御が行われ、結晶軸方向温度勾配Ｇが均一にされる。これにより図３（ａ）中の製造条件領域の縦幅Ａｃ〜Ａｅあるいは製造条件領域の縦幅Ｂｅ〜Ｂｃが小さくなる。図３（ａ）中で製造条件領域の縦幅Ａｃ〜Ａｅが小さくなると、図中下側の結晶端１０ｅ（Ａｅ）が無エピ欠陥領域α２の下限ＬＮ１を下回ってエピ欠陥領域β２に入ることを防止することができる。同様に図３（ａ）中で製造条件領域の縦幅Ｂｅ〜Ｂｃが小さくなると、図中上側の結晶端１０ｅ（Ｂｅ）が無エピ欠陥領域α２の上限ＬＮ２を超えてしまいエピ欠陥領域β１に入ることを防止することができる。
【００９９】
このように本実施形態によれば、図２（ｂ）の目標とする製造条件領域Ｋを無エピ欠陥領域α２内に入りやすくすることができ、より歩留まりよくエピ欠陥のない高品質のエピタキシャルシリコンウェーハを製造することができる。
【０１００】
（第３の製造方法）
つぎに固液界面を上に凸の形状にする制御の具体例について説明する。
【０１０１】
この第３の製造方法では、シリコン結晶１０を製造するに際して、シリコン結晶１０が引き上げられるシリコン融液５に磁場を印加することによって、固液界面が上に凸の形状にされ、シリコン結晶１０の軸方向温度勾配Ｇが結晶中心１０ｃから結晶端１０ｅの間で所定レベル以下に均一にされる。
【０１０２】
融液５に磁場を印加する方法には、たとえば超伝導マグネットを用いて横磁場を印加したり、カスプ磁場を印加する方法がある。
【０１０３】
融液５に磁場が印加されることにより融液５内の対流が抑制される。このため固液界面を目標温度（たとえば１４１２゜Ｃ）に制御すべく主ヒータ９による加熱量が増加する。これにより融液５から固液界面に流入する熱量が増加し、固液界面が上に凸の形状になる。
（第４の製造方法）
つぎに固液界面を上に凸の形状にする制御の別の例について説明する。
【０１０４】
この第４の製造方法では、シリコン結晶１０を製造するに際して、シリコン結晶１０が引き上げられるシリコン融液５が、無磁場の状態とされ、シリコン結晶１０の回転数ω２が制御されることによって、シリコン結晶１０の軸方向温度勾配Ｇが結晶中心１０ｃから結晶端１０ｅの間で所定レベル以下に均一にされる。
【０１０５】
シリコン結晶１０の回転数ω２が一定レベル以上に上昇することによって、融液５内で下から巻き上がる流れが生じ、熱輸送が融液５の中心部で活性化する。これにより固液界面が上に凸の形状になる。
【０１０６】
図５（ｂ）は直径２００ｍｍのシリコン結晶１０を引き上げるに際して結晶引上げ条件によって固液界面の凸形状が変化することを調べた実験結果を示す。図５（ｂ）の横軸は引上げ速度Ｖであり縦軸は固液界面の中心高さ（突出量）Ｘｃｅｎである。固液界面中心高さ（突出量）Ｘｃｅｎが正の値のとき固液界面は上に凸となり、固液界面中心高さ（突出量）Ｘｃｅｎが負の値のとき固液界面は下に凸となる。固液界面中心高さ（突出量）Ｘｃｅｎは図５（ａ）で定義される。
【０１０７】
図５（ｂ）においてＳ／Ｒ２６はシリコン結晶１０の回転数ω２が２６ｒｐｍの場合を示し、Ｓ／Ｒ３０はシリコン結晶１０の回転数ω２が３０ｒｐｍの場合を示し、Ｈ３０は熱遮蔽板８の下端と融液表面５ａとの間隙のギャップＨが３０ｍｍの場合を示し、Ｈ５０は同ギャップＨが５０ｍｍの場合を示している。ただし磁場は無磁場の状態である。
【０１０８】
（第５の製造方法）
固液界面を上に凸の形状にするためにシリコン結晶１０の回転数ω２を制御する代わりに石英るつぼ３の回転数ω１を制御してもよい。
【０１０９】
この第５の製造方法では、シリコン結晶１０を製造するに際して、シリコン結晶１０が引き上げられるシリコン融液５が、無磁場の状態とされ、石英るつぼ３の回転数ω１が制御されることによって、シリコン結晶１０の軸方向温度勾配Ｇが結晶中心１０ｃから結晶端１０ｅの間で所定レベル以下に均一にされる。
【０１１０】
図６は石英るつぼ３の回転数ω１によって固液界面の凸形状が変化することを調べた実験結果を示す。図６の横軸は石英るつぼ３の回転数ω１であり縦軸は固液界面中心高さ（突出量）Ｘｃｅｎである。ただし引上げ速度は１．５ｍｍ／ｍｉｎであり、磁場は無磁場の状態である。
【０１１１】
（第６の製造方法）
この第６の製造方法では、第１の製造方法でシリコン結晶１０を製造するに際して、シリコン結晶１０中の酸素濃度を１２．５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下に制限する制御が追加される。
【０１１２】
第１の製造方法では、図２（ｂ）に示すように製造条件領域Ｋが無エピ欠陥領域α２内に収まることを前提としている。しかし場合によっては製造条件を緩やかにしてエピ欠陥領域β１にまたがる製造条件領域でシリコン結晶１０を製造することがある。
【０１１３】
そこでシリコン結晶１０中の酸素濃度を１２．５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下に制限する制御が行われる。シリコン結晶１０が低酸素濃度になると、たとえ結晶製造条件領域がエピ欠陥領域β１にまたがっていたとしても、シリコンウェーハ基板中のＯＳＦ核がＯＳＦという欠陥に成長してエピ欠陥としてエピタキシャル成長層で顕在化しにくくなる。このためボロン濃度と成長条件Ｖ／Ｇの設定条件を緩やかにでき、より歩留まりを向上させることができる。
【０１１４】
（第７の製造方法）
この第７の製造方法では、図２（ａ）に例示するように、エピ欠陥領域β１を少なくとも含む製造条件領域Ｊになるように、シリコン結晶１０中のボロンの濃度と成長条件Ｖ／Ｇが制御されて、シリコン結晶１０が製造される。ここで「エピ欠陥領域β１を少なくとも含む」とは、製造条件領域がエピ欠陥領域β１内に収まる場合、エピ欠陥領域β１と無エピ欠陥領域α１とにまたがる場合、エピ欠陥領域β１と無エピ欠陥領域α２とにまたがる場合、エピ欠陥領域β１と無エピ欠陥領域α１と無エピ欠陥領域α２とにまたがる場合をいう。
【０１１５】
更に第７の製造方法では、ＯＳＦ核がＯＳＦに顕在化しないようにシリコン結晶１０中の酸素濃度が制御されるとともにシリコンウェーハ基板に熱処理が施される。
【０１１６】
ＯＳＦ核をＯＳＦに顕在化させないための酸素濃度と熱処理の条件を以下に例示する。
【０１１７】
１）シリコン結晶１０中の酸素濃度を１２．５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下に制限し、乾燥したＯ_２ガス雰囲気下（ＤｒｙＯ_２）で１０００ ℃ ｘ１６時間の熱処理を施す。
【０１１８】
２）シリコン結晶１０中の酸素濃度を１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下に制限し、湿ったＯ_２ガス雰囲気下（ＷｅｔＯ_２）で６５０ ℃ ｘ３時間＋１１００ ℃ ｘ２時間の熱処理を施す。
【０１１９】
３）シリコン結晶１０中の酸素濃度を１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下に制限し、乾燥したＯ_２ガス雰囲気下（ＤｒｙＯ_２）で６５０ ℃ ｘ３時間＋１０００ ℃ ｘ１６時間の熱処理を施す。
【０１２０】
以上のような酸素濃度と熱処理の条件でシリコン結晶１０中の酸素濃度を制御しシリコンウェーハ基板に熱処理を施したところ、シリコンウェーハ基板中のＯＳＦ核がＯＳＦという欠陥に成長してエピ欠陥としてエピタキシャル成長層で顕在化するには至らなかった。
【０１２１】
このように本実施形態によれば、製造条件領域がエピ欠陥領域β１を含む範囲になったとしても、ＯＳＦ起因のエピ欠陥が発生しない。このため図２（ａ）のように引上げ速度Ｖが高い製造条件領域Ｊで、高品質のエピタキシャルシリコンウェーハを歩留まりよく製造することができる。
【０１２２】
（第８の製造方法）
本発明者は、無エピ欠陥領域α１内で下限ラインＬＮ３に近づくにつれて、ボイド欠陥（ＣＯＰ）のサイズ、数が小さくなることを発見し、極薄膜のエピタキシャルシリコンウェーハを製造したとき無エピ欠陥領域α１の下限ラインＬＮ３から離れた図中左上の領域ではボイド欠陥がエピタキシャル成長層に伝搬してエピ欠陥として顕れるが、無エピ欠陥領域α１内の下限ラインＬＮ３近傍の領域ではボイド欠陥起因のエピ欠陥が顕在化されないという知見を得た。
【０１２３】
そこで、この第８の製造方法では、無エピ欠陥領域α１内の下限ラインＬＮ３近傍の製造条件領域になるように、シリコン結晶１０中のボロンの濃度と成長条件Ｖ／Ｇが制御されて、シリコン結晶１０が製造される。
【０１２４】
つぎに、製造されたシリコン結晶１０からシリコンウェーハ基板が採取される。
【０１２５】
つぎに、採取されたシリコンウェーハ基板の上に、２μｍ以下の極薄膜のエピタキシャル成長層が形成される。
【０１２６】
この結果、エピ欠陥のない高品質の極薄膜エピタキシャルシリコンウェーハが製造される。本実施形態によれば、引上げ速度Ｖが高い製造条件領域で高品質の極薄膜エピタキシャルシリコンウェーハを歩留まりよく製造することができる。
【０１２７】
（第９の製造方法）
この第９の製造方法では、第８の製造方法でシリコン結晶１０を製造するに際して、シリコン結晶１０中の酸素濃度を１２．５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下に制限する制御が追加される。
【０１２８】
第８の製造方法では、製造条件領域が無エピ欠陥領域α１内に収まることを前提としている。しかし場合によっては製造条件を緩やかにしてエピ欠陥領域β１にまたがる製造条件領域でシリコン結晶１０を製造することがある。
【０１２９】
そこでシリコン結晶１０中の酸素濃度を１２．５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下に制限する制御が行われる。シリコン結晶１０が低酸素濃度になると、たとえ結晶製造条件領域がエピ欠陥領域β１にまたがっていたとしても、シリコンウェーハ基板中のＯＳＦ核がＯＳＦという欠陥に成長してエピ欠陥としてエピタキシャル成長層で顕在化しにくくなる。このためボロン濃度と成長条件Ｖ／Ｇの設定条件を緩やかにでき、より歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は実施形態に適用されるシリコン結晶１０中のボロン濃度（ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３）と成長条件Ｖ／Ｖｃｒｉ（成長条件Ｖ／Ｇ）とエピ欠陥領域、無エピ欠陥領域との関係を示す図である。
【図２】図２（ａ）、（ｂ）は図１に対応する図であり、目標とする製造条件領域との関係を示した図である。
【図３】図３（ａ）は図１に対応する図であり、製造条件領域の縦幅Ｂｅ〜Ｂｃ、Ａｃ〜Ａｅとの関係を示した図であり、図３（ｂ）は固液界面近傍の結晶軸方向温度勾配Ｇの結晶半径方向分布を示した図であり、図３（ｃ）は固液界面近傍の結晶中の各等温線を示した図である。
【図４】図４は実施形態のシリコンウェーハ製造方法に用いられるシリコン結晶製造装置（単結晶シリコン成長装置）の構成の一例を示した図である。
【図５】図５（ａ）は固液界面が凸形状になっている様子を示す図で、図５（ｂ）は結晶引上げ条件によって固液界面の凸形状が変化することを調べた実験結果を示す図である。
【図６】図６はるつぼ回転数によって固液界面の凸形状が変化することを調べた実験結果を示す図である。
【符号の説明】
５融液
１０シリコン結晶
１０ｃ結晶中心
１０ｅ結晶端

Claims

シリコンウェーハ基板で無欠陥かつエピタキシャル成長層で無欠陥となる無欠陥領域であって、シリコン結晶中のボロン濃度が１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上でボロン濃度が上昇するにしたがい成長速度Ｖが徐々に低下するラインを下限ライン（ＬＮ１）とする無エピ欠陥領域（α２）内に入るように、シリコン結晶中のボロンの濃度と成長条件Ｖ／Ｇ（Ｖ：成長速度、Ｇ：結晶の軸方向温度勾配）を制御して、シリコン結晶を製造するシリコン結晶製造工程と、
前記シリコン結晶からシリコンウェーハ基板を採取するシリコンウェーハ基板採取工程と、
前記シリコンウェーハ基板の上にエピタキシャル成長層を形成するエピタキシャル成長工程と
を含むシリコンウェーハ製造方法。
前記シリコン結晶製造工程では、シリコン結晶の軸方向温度勾配Ｇが結晶中心から結晶端の間で所定レベル以下に均一にされること
を特徴とする請求項１記載のシリコンウェーハの製造方法。
前記シリコン結晶製造工程では、シリコン結晶が引き上げられるシリコン融液に磁場を印加することによって、シリコン結晶の軸方向温度勾配Ｇを結晶中心から結晶端の間で所定レベル以下に均一にすること
を特徴とする請求項２記載のシリコンウェーハの製造方法。
前記シリコン結晶製造工程では、シリコン結晶が引き上げられるシリコン融液を、無磁場の状態とし、かつシリコン結晶の回転数を制御することによって、シリコン結晶の軸方向温度勾配Ｇを結晶中心から結晶端の間で所定レベル以下に均一にすること
を特徴とする請求項２記載のシリコンウェーハの製造方法。
前記シリコン結晶製造工程では、シリコン結晶が引き上げられるシリコン融液を、無磁場の状態とし、かつシリコン融液が収容される石英るつぼの回転数を制御することによって、シリコン結晶の軸方向温度勾配Ｇを結晶中心から結晶端の間で所定レベル以下に均一にすること
を特徴とする請求項２記載のシリコンウェーハの製造方法。
前記シリコン結晶製造工程では、シリコン結晶中の酸素濃度が１２．５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下に制御されること
を特徴とする請求項１または２記載のシリコンウェーハの製造方法。
シリコンウェーハ基板でＯＳＦ（酸化誘起積層欠陥）が顕れエピタキシャル成長層で欠陥が顕れるエピ欠陥領域（β１）を少なくとも含むように、シリコン結晶中のボロンの濃度と成長条件Ｖ／Ｇ（Ｖ：成長速度、Ｇ：結晶の軸方向温度勾配）を制御するとともに、ＯＳＦ核がＯＳＦに顕在化しないようにシリコン結晶の熱処理の条件とシリコン結晶中の酸素濃度とを制御すること
を特徴とするシリコンウェーハの製造方法。
シリコンウェーハ基板でボイド欠陥が顕れエピタキシャル成長層で無欠陥となる無エピ欠陥領域（α１）内の下限ライン（ＬＮ３）近傍になるように、シリコン結晶中のボロン濃度と成長条件Ｖ／Ｇ（Ｖ：成長速度、Ｇ：結晶の軸方向温度勾配）を制御して、シリコン結晶を製造するシリコン結晶製造工程と、
前記シリコン結晶からシリコンウェーハ基板を採取するシリコンウェーハ基板採取工程と、
前記シリコンウェーハ基板の上に、２μｍ以下の薄膜のエピタキシャル成長層を形成するエピタキシャル成長工程と
を含むシリコンウェーハ製造方法。
前記シリコン結晶製造工程では、シリコン結晶中の酸素濃度が１２．５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下に制御されること
を特徴とする請求項８記載のシリコンウェーハの製造方法。