JP3294722B2 - シリコンウェーハの製造方法及びシリコンウェーハ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超ＬＳＩなどの半導体
のデバイス用のシリコンウェーハおよびその製造方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】超ＬＳＩ用半導体デバイスの製造プロセ
スにおいて、ウェーハに混入している微量金属不純物お
よびウェーハのデバイス活性領域（ウェーハ表面から深
さ１０μｍ程度）内に存在する微小欠陥が製造される半
導体デバイスの特性および信頼性劣化の原因となること
がある。そのため、従来よりこれらの金属不純物および
微小欠陥を極力低減するためにさまざまな対策がなされ
ている。

【０００３】金属不純物を低減させる方法としては、金
属不純物を捕獲（ゲッタリング）するためにサンドブラ
ストなどにより、ウェーハ裏面に微小な歪みを設けるバ
ックサイドダメージ法（ＢＳＤ法）がある。また、ウェ
ーハ裏面に多結晶シリコンを堆積する方法も用いられて
いる。

【０００４】また、後者の対策としては、デバイス活性
領域に微小欠陥を有さない、気相成長させた単結晶シリ
コン層をもつエピタキシャルウェーハが用いられてい
る。

【０００５】さらに、両者の対策を同時に行うためにイ
ントリンシックゲッタリング法（ＩＧ法）が開発され
た。ＩＧ法はウェーハを高温熱処理することにより、ウ
ェーハ表面の酸素を外方に拡散させて微小欠陥の核とな
る格子間酸素を減少させ、デバイス活性領域に微小欠陥
のないｄｅｎｕｄｅｄ ｚｏｎｅ（ＤＺ層）を形成させ
る。さらにＤＺ層以下の深い領域（バルク部）では含ま
れている過剰な格子間酸素が高温熱処理によって析出
し、微小なＳｉＯ₂ 析出物に代表されるＢＭＤを生成す
る。これらのＢＭＤがバルク部のシリコンマトリックス
に歪みを及ぼして二次的な転位や積層欠陥を誘起し、金
属不純物をゲッタリングする。

【０００６】ＩＧ法においては、引き上げられた単結晶
シリコンインゴットの熱履歴に影響を受けないこと、お
よびより広い含有酸素濃度範囲のウェーハを利用するこ
とを目的として、複数段の熱処理を施している。まず、
前熱処理においては、酸素含有の不活性ガス雰囲気中で
高温（〜１２００℃）で熱処理を施してウェーハ表面か
ら酸素を外方に拡散させ、もともと存在していた酸素に
起因するＢＭＤ核を縮小・消滅させる。次に酸素雰囲気
中の中段の低温（５００〜９００℃）の熱処理を施して
バルク部にＢＭＤ核を生成させる。そして最終的に酸素
雰囲気中の中温（〜１０００℃）熱処理により、ＢＭＤ
核を成長させてＢＭＤを生成・成長させている。中段の
熱処理には種々の工夫がなされており、例えば等温アニ
ール、低温からの多段階アニールおよび低温からのラン
ピングアニールなどが代表的である。

【０００７】上記ＩＧ法においては、実際には前段の熱
処理による酸素の外方拡散が十分でなくデバイス活性領
域に微小な酸素析出物（ＢＭＤなど）が残ってしまうこ
とがある。また、複数の熱処理工程が必要なため、作業
性の問題およびコストの問題などにより実用化があまり
進んでいない。

【０００８】最近、このような多段階の熱処理を必要と
する方法に代わり、１００％還元性ガスまたは１００％
不活性ガスあるいは還元性ガスと不活性ガスの混合ガス
雰囲気中で高温の熱処理を施すことにより、ウェーハ表
面にＤＺ層、バルク部にＢＭＤを形成し、イントリンシ
ックゲッタリング効果（ＩＧ効果）をもたせるウェーハ
の製造方法も行われている。これらの製造方法に関して
本出願人は特開昭６０−２４７９３５号、特開昭６１−
１９３４５８号、特開昭６１−１９３４５９号、特開昭
６１−１９３４５６号、特開昭６２−１２３０９８号、
特開平２−１７７５４１号などの出願を行っている。

【０００９】この方法の代表的な不活性ガス雰囲気での
熱処理は、次のような温度プロセスによって行われてい
る。熱処理温度まで昇温する昇温プロセスは、室温から
１０００℃までは約１０℃／ｍｉｎ程度、１０００℃か
ら１２００℃までは３℃／ｍｉｎ以下、熱処理は約１２
００℃において１時間以上、降温プロセスは１２００℃
から９００℃程度まで３℃／ｍｉｎ以下である。図１に
代表的な温度プロセスを示す。図１の熱処理操作は、昇
温プロセスは室温から１０００℃までは１０℃／ｍｉ
ｎ、１０００℃から１２００℃の間は３℃／ｍｉｎ、熱
処理は１２００℃で１時間、降温プロセスは１２００℃
から１０００℃まで３℃／ｍｉｎ、１０００℃以下は１
０℃／ｍｉｎで行っている。

【００１０】この熱処理操作において、１０００℃以上
の領域の昇温プロセスでは昇温速度を３℃／ｍｉｎ程度
より高くすると処理中のウェーハにスリップが発生して
しまう恐れがある。また、通常使用されている熱処理炉
は断熱や発熱体の制約のため、早い速度で昇温を行うこ
とはされていなかった。

【００１１】上記熱処理過程によるウェーハ構造の形成
のメカニズムについて以下のように推測できる。昇温プ
ロセス中では昇温速度が遅いため、バルク部ではＢＭＤ
の成長が起こるとともに同時に表層部では酸素の外方拡
散が起こり、表層部の酸素濃度は低下する。熱処理温度
に到達後は、表層部の酸素の外方拡散がより行われ表層
部のＢＭＤ核となる格子間酸素が減少し表層部のＢＭＤ
の消滅が加速される。バルク部では高温熱処理のため酸
素がウェーハ内を拡散しＢＭＤの収縮が生じる。しかし
酸素減少量が少ないためＢＭＤの消滅は生じない。降温
プロセス中では、昇温速度が遅いため、理論上はウェー
ハ表層部でもＢＭＤの成長が生じるが表層部の酸素は外
方拡散により減少しているためＢＭＤは形成されずにＤ
Ｚ層となる。これに対し、バルク部では再びＢＭＤの成
長・析出が生じる。

【００１２】図２にウェーハにアルゴンガス１００％
中、図１に示す様な熱処理を行った場合のウェーハ初期
酸素濃度と熱処理後のウェーハのバルク部のＢＭＤ密度
との関係を●で示す。図２より熱処理後のバルク部のＢ
ＭＤ密度はウェーハの初期酸素濃度に依存し、初期酸素
濃度が高くなるにつれバルク部のＢＭＤ密度が大きくな
ることが理解される。

【００１３】近年、高集積化の進むメモリーデバイスな
どではその特性向上のため、出発原料としてのシリコン
ウェーハには表面のデバイス活性層をより完全に近い無
欠陥にすることが要求され、かつ、複雑化するデバイス
製造プロセス中に混入する金属不純物をゲッタリングす
るとができる構造を有することが必要かつ重要となって
いる。

【００１４】前者の要求、すなわちより完全な無欠陥層
を形成するには、欠陥の原因となる格子間酸素濃度が低
いものの方が好ましいのであるが、そのようなウェーハ
は従来の製造方法・条件では製造が難しく生産性、コス
トなどの面から問題が多い。また、そのようなウェーハ
は従来の熱処理工程では内部のバルク部にゲッタリング
機能を十分に果たすに足りる十分な量のＢＭＤを形成す
る事が困難である。

【００１５】本発明は、以上のような問題を解決するた
めになされたものであり、比較的低い酸素濃度範囲のウ
ェーハであっても、デバイス活性層はより無欠陥に、か
つバルク部にＢＭＤを高い密度で形成し十分なゲッタリ
ング効果を奏することができるシリコンウェーハの製造
方法およびそのようなシリコンウェーハを提供すること
を目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段と作用】本願の第１の発明
は、チョクラルスキー法により製造された単結晶シリコ
ンインゴットから製造された格子間酸素濃度［Ｏｉ］が
１．５０×１０ ¹⁸ ａｔｏｍｓ／ｃｍ ³ 以下のシリコンウ
ェーハを、アルゴンガス雰囲気中で、熱処理温度を１１
００℃〜１３００℃、熱処理時間を１分間〜４８時間、
昇温過程の１０００℃から熱処理温度に到るまでの温度
範囲内における昇温速度を５〜１０℃／ｍｉｎとした条
件で熱処理を施すことによって、ウェーハ表面から少な
くとも深さ１０μｍ以上にわたって大きさが２０ｎｍ以
上のＢＭＤが１０³ 個／ｃｍ³ 以下である無欠陥層を有
し、ウェーハ内部バルク部の酸素析出物密度［ＢＭＤ］
が、［ＢＭＤ］≦１×１０¹⁰個／ｃｍ³ 、かつ［ＢＭ
Ｄ］≧ｅｘｐ｛１．１５１×１０^-17 ×［Ｏｉ］＋１．
１５１｝個／ｃｍ³ であるウェーハを製造することを特
徴とするシリコンウェーハの製造方法を要旨とする。ま
た、本願の第２の発明は、チョクラルスキー法により製
造された単結晶シリコンインゴットから製造された格子
間酸素濃度［Ｏｉ］が１．５０×１０ ¹⁸ ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ ³ 以下のシリコンウェーハを、アルゴンガス雰囲気中
で、熱処理温度を１１００℃〜１３００℃、熱処理時間
を１分間〜４８時間、昇温過程の１０００℃から熱処理
温度に到るまでの温度範囲内における昇温速度を５〜１
０℃／ｍｉｎとした条件で熱処理を施すことによって製
造された、ウェーハ表面から少なくとも深さ１０μｍ以
上にわたって大きさが２０ｎｍ以上のＢＭＤが１０³ 個
／ｃｍ³ 以下である無欠陥層を有し、ウェーハ内部バル
ク部の酸素析出物密度［ＢＭＤ］が、［ＢＭＤ］≦１×
１０¹⁰個／ｃｍ³ 、かつ［ＢＭＤ］≧ｅｘｐ｛１．１５
１×１０^-17 ×［Ｏｉ］＋１．１５１｝個／ｃｍ³ であ
ることを特徴とするシリコンウェーハを要旨とする。

【００１７】また、本明細書中の酸素濃度はすべてＯｌ
ｄ ＡＳＴＭによる換算係数による値である。

【００１８】一般的にウェーハを熱処理する際のＢＭＤ
の挙動について説明する。

【００１９】古典的核形成理論によれば、ＢＭＤは酸素
クラスタを均一核として過飽和な酸素が付着および脱離
することによりそれぞれ成長および収縮する。

【００２０】ある時点で存在するＢＭＤが成長するか縮
小・消滅するかは、その時点でのＢＭＤの大きさ、およ
びそのときの温度（および酸素濃度）によって定まる臨
界核半径によってきまる。臨界核半径は温度に依存し、
高温になれば臨界核半径は増大する。ある温度にウェー
ハを保持すると、その温度での臨界核半径よりも既に大
きく成長しているＢＭＤは成長を続け、臨界核半径より
小さい径のＢＭＤは縮小・消滅する。

【００２１】本発明者らは以上の知見に基づきこれをウ
ェーハの製造方法に応用することによってＢＭＤを制御
し、高集積デバイス製造に適したウェーハが製造できる
ことを知得して本発明をなし得たものである。

【００２２】本発明は通常のチョクラルスキー法で製造
されたシリコンインゴットから製造されるシリコンウェ
ーハであって、含有酸素濃度が比較的低い領域である
１．５０×１０ ¹⁸ ａｔｏｍｓ／ｃｍ ³ 以下のウェーハの
熱処理に適用される。これより高い酸素濃度を有するウ
ェーハは前に述べたように本発明の熱処理を施さなくて
もＢＭＤ密度を高くできる。

【００２３】本発明の熱処理は、１００％不活性ガス雰
囲気中で行われる。１００％不活性ガス雰囲気中で行う
ことは、１００％水素ガス雰囲気中と同様に無欠陥層の
形成、酸素の外方拡散のしやすさおよび熱処理の際の面
荒れが生じにくいなどの面から好ましい。

【００２４】本発明の熱処理は１１００℃〜１３００℃
で行われる。１１００℃以下では本発明による効果が得
られず、１３００℃以上では酸素の外方拡散効果は優れ
ているが、装置の安全性と信頼性に問題がある。

【００２５】本発明の熱処理時間は１分間〜４８時間で
ある。１分間未満では本発明の効果が得られず、４８時
間を越えて熱処理を行っても効果の向上は見込めない。

【００２６】本発明の熱処理過程中、１０００℃以上か
ら熱処理温度に到るまでの温度範囲内では昇温速度を５
〜１０℃／ｍｉｎとして昇温する事が必要である。

【００２７】１０００℃以上の領域において昇温速度が
５℃／ｍｉｎ未満であると、前述した臨界核半径の増大
速度はＢＭＤの成長速度を追い抜くことが無くなり、Ｂ
ＭＤは成長するかに思える。しかし、本発明のような低
酸素含有量のウェーハでは付着する酸素自体が少なく、
また、昇温過程を含めた実効のある熱処理時間が長くな
るため、存在するＢＭＤ核に付着する酸素量（確率）よ
り脱離する酸素量が多くなってしまうのでＢＭＤの大き
さが小さくなり、さらには消滅する。したがって密度も
小さくなる。

【００２８】１０００℃以上の領域において、本発明で
規定するように昇温速度が５〜１０℃／ｍｉｎである
と、前述の場合とは逆で、熱処理操作全体を通して比較
した場合に、付着する酸素量の方が脱離する酸素量より
多くなるのでＢＭＤの大きさおよび密度が増加すると考
えられる。

【００２９】１０００℃以上の領域において、昇温速度
が１０℃／ｍｉｎより大きいと、前述した臨界核半径の
増大速度の方が、既に存在するＢＭＤのその温度におけ
る成長速度よりも大きくなり、また、昇温過程の時間が
短くなるので臨界核半径と存在するＢＭＤの径の差がよ
り大きくなり、ＢＭＤは成長せず縮小の方向に向かう。

【００３０】このように昇温速度を５〜１０℃／ｍｉｎ
とした場合にのみ高い密度でＢＭＤを形成することがで
きる。

【００３１】熱処理温度においては、表面領域では酸素
の外方拡散が進むため、表面近傍のＢＭＤの周りの酸素
濃度が低くなり消滅は進みＤＺ層が形成される。バルク
部では酸素の外方拡散の効果が及びにくく、酸素濃度の
減少は少ない。本発明の昇温速度で昇温した場合には、
ＢＭＤの大きさは熱処理温度での臨界核半径よりすでに
大きくなっているため、ＢＭＤは成長する。

【００３２】降温プロセス中は、表層部ではすでにＢＭ
Ｄが減少し、さらに酸素濃度が小さくなっているため降
温速度を変化させてもＢＭＤは発生・成長しないと考え
られる。バルク部ではＢＭＤがすでに成長しており降温
速度を変化させても大きな影響は無い。ただし、降温速
度は生産性、ウェーハの品質（スリップ、面荒れ発生の
防止）、および使用する炉の構造上の問題などから２〜
３００℃／ｍｉｎであることが望ましい。

【００３３】このような熱処理を施すことによって、初
期酸素濃度が１．５０×１０ ¹⁸ ａｔｏｍｓ／ｃｍ ³ 以下
のシリコンウェーハを使用して、ウェーハ表面から１０
μｍ以上の深さにわたって大きさが２０ｎｍ以上のＢＭ
Ｄが１０³ 個／ｃｍ³ 以下であるＤＺ層を有し、かつ、
ＤＺ層より深い領域のバルク部のＢＭＤ密度［ＢＭＤ］
≦１×１０¹⁰個／ｃｍ³ 、かつ［ＢＭＤ］≧ｅｘｐ
｛１．１５１×１０^-17 ×［Ｏｉ］＋１．１５１｝個／
ｃｍ³ であるウェーハを製造することができる。

【００３４】このようなウェーハは図２のグラフ中の領
域Ａ＋Ｂ＋Ｃで示される。

【００３５】上述のような初期酸素濃度を有するウェー
ハであって、表層部に良好なＤＺ層を有し、バルク部の
ＢＭＤ密度が上述の範囲内にあるウェーハは従来存在せ
ず、本発明によって初めて提供されるものである。

【００３６】より好ましいＢＭＤ密度の範囲としては、
１×１０⁸ 個／ｃｍ³ ≦［ＢＭＤ］≦１×１０¹⁰個／ｃ
ｍ³ （図２中の領域Ｂ＋Ｃ）であり、さらに［ＢＭＤ］
≦１×１０¹⁰個／ｃｍ³ 、かつ［ＢＭＤ］≧ｅｘｐ
｛４．６０５×１０^-18 ×［Ｏｉ］＋１２．４３４｝個
／ｃｍ³ （図２中の領域Ｃ）である。

【００３７】このような範囲のＢＭＤ密度を有するウェ
ーハは十分なゲッタリング機能を有し、かつ表層のデバ
イス活性層は良好な無欠陥のＤＺ層となる。

【００３８】表層部のＤＺ層中のＢＭＤは実質的に０で
あることが好ましい。ＤＺ層中のＢＭＤを上記のように
規定した理由は、現在の装置のＢＭＤの大きさの検出限
界が２０ｎｍであるからであり、ＢＭＤ密度が１０³ 個
／ｃｍ³ を越えるともはや無欠陥とはいえず、製造され
るデバイスの特性に悪影響を及ぼすためである。

【００３９】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する使用したウ
ェーハはすべてチョクラルスキー法によって引き上げら
れたシリコンインゴットから切り出し、通常の方法によ
って製造され、鏡面加工を施したシリコンウェーハを用
いた。これらのウェーハは、Ｎタイプ、面方位（１０
０）、比抵抗１〜１０００Ω／ｃｍ、初期格子間酸素濃
度［Ｏｉ］は１．４５〜１．７４×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／
ｃｍ³ である。

【００４０】実施例１ 前記ウェーハのうち、［Ｏｉ］が１．５０×１０¹⁸ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ³ のウェーハを１００％アルゴンガス雰囲
気中、１２００℃で１時間熱処理を行った。ただし、１
０００℃から１２００℃の範囲の昇温速度を６．３℃／
ｍｉｎ、降温速度を１０℃／ｍｉｎとした。

【００４１】実施例２ 前記ウェーハのうち、［Ｏｉ］が１．４５×１０¹⁸ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ³ のウェーハを１００％アルゴンガス雰囲
気中、１２００℃で１時間熱処理を行った。ただし、１
０００℃から１２００℃の範囲の昇温速度を８．５℃／
ｍｉｎ、降温速度を３．８℃／ｍｉｎとした。

【００４２】比較例１ 前記ウェーハのうち、［Ｏｉ］が１．７２×１０¹⁸ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ³ のウェーハを１００％水素ガス雰囲気
中、１２００℃で１時間熱処理を行った。ただし、１０
００℃から１２００℃の範囲の昇温速度を３０℃／ｍｉ
ｎ、降温速度を３００℃／ｍｉｎとした。

【００４３】比較例２ 前記ウェーハのうち、［Ｏｉ］が１．６１×１０¹⁸ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ³ のウェーハを１００％水素ガス雰囲気
中、１２００℃で１時間熱処理を行った。ただし、１０
００℃から１２００℃の範囲の昇温速度を３０℃／ｍｉ
ｎ、降温速度を３００℃／ｍｉｎとした。

【００４４】比較例３ 前記ウェーハのうち、［Ｏｉ］が１．５０×１０¹⁸ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ³ のウェーハを１００％水素ガス雰囲気
中、１２００℃で１時間熱処理を行った。ただし、１０
００℃から１２００℃の範囲の昇温速度を３０℃／ｍｉ
ｎ、降温速度を３００℃／ｍｉｎとした。

【００４５】比較例４ 前記ウェーハのうち、［Ｏｉ］が１．６１×１０¹⁸ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ³ のウェーハを１００％アルゴンガス雰囲
気中、１２００℃で１時間熱処理を行った。ただし、１
０００℃から１２００℃の範囲の昇温速度を６．３℃／
ｍｉｎ、降温速度を１０℃／ｍｉｎとした。

【００４６】比較例５ 前記ウェーハのうち、［Ｏｉ］が１．７０×１０¹⁸ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ³ のウェーハを１００％アルゴンガス雰囲
気中、１２００℃で１時間熱処理を行った。ただし、１
０００℃から１２００℃の範囲の昇温速度を３．８℃／
ｍｉｎ、降温速度を３．８℃ ／ｍｉｎとした。

【００４７】比較例６ 前記ウェーハのうち、［Ｏｉ］が１．５０×１０¹⁸ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ³ のウェーハを１００％水素ガス雰囲気
中、１２００℃で１時間熱処理を行った。ただし、１０
００℃から１２００℃の範囲の昇温速度を２〜３℃／ｍ
ｉｎ、降温速度を２〜３℃／ｍｉｎとした。

【００４８】比較例７ 前記ウェーハのうち、［Ｏｉ］が１．５６×１０¹⁸ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ³ のウェーハを１００％水素ガス雰囲気
中、１２００℃で１時間熱処理を行った。ただし、１０
００℃から１２００℃の範囲の昇温速度を２〜３℃／ｍ
ｉｎ、降温速度を２〜３℃／ｍｉｎとした。

【００４９】比較例８ 前記ウェーハのうち、［Ｏｉ］が１．６０×１０¹⁸ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ³ のウェーハを１００％水素ガス雰囲気
中、１２００℃で１時間熱処理を行った。ただし、１０
００℃から１２００℃の範囲の昇温速度を２〜３℃／ｍ
ｉｎ、降温速度を２〜３℃／ｍｉｎとした。

【００５０】比較例９ 前記ウェーハのうち、［Ｏｉ］が１．７４×１０¹⁸ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ³ のウェーハを１００％水素ガス雰囲気
中、１２００℃で１時間熱処理を行った。ただし、１０
００℃から１２００℃の範囲の昇温速度を２〜３℃／ｍ
ｉｎ、降温速度を２〜３℃／ｍｉｎとした。

【００５１】これらの実施例および比較例の熱処理を行
ったウェーハを断面（（１１０）面）から赤外線トモグ
ラフ法により生成したＢＭＤの密度を測定した。使用し
た赤外線トモグラフ法における、検出可能なＢＭＤ最小
サイズは２０ｎｍである。この方法は測定領域によりＢ
ＭＤ密度の検出限界が異なる。本測定ではウェーハ表面
上で４×２００μｍ、深さ１８５μｍの直方体形状の領
域で測定を行った。この場合のＢＭＤ密度の測定限界は
６．８×１０⁶ 個／ｃｍ³ である。このような条件では
本発明で規定する、大きさ２０ｎｍ以上のＢＭＤが１０
³ 個／ｃｍ³ 以下のＤＺ層の厚さは典型的視野で初めて
ＢＭＤが検出される表面からの深さに相当する。

【００５２】測定結果を熱処理条件と併せて表１、表２
に示す。また、図２にウェーハの初期酸素濃度とＢＭＤ
密度の関係をグラフにしたものを示す。

【００５３】

【表１】

【表２】 表１、表２および図２から明らかなように、本発明の熱
処理を施したウェーハは初期酸素濃度［Ｏｉ］が低いも
のであっても良好なＤＺ層が形成され、更にバルク部に
形成されるＢＭＤを高密度とすることができる。すなわ
ち、表面から少なくとも深さ１０μｍ以上にわたって大
きさが２０ｎｍ以上のＢＭＤが１０³ 個／ｃｍ³ 以下で
ある無欠陥層を有し、ウェーハ内部バルク部の酸素析出
物密度［ＢＭＤ］が、［ＢＭＤ］≦１×１０¹⁰個／ｃｍ
³ 、かつ［ＢＭＤ］≧ｅｘｐ｛１．１５１×１０^-18 ×
［Ｏｉ］＋１．１５１｝個／ｃｍ³ であるウェーハを製
造することができる。

【００５４】これに対し、比較例から理解されるよう
に、本発明の範囲外の条件で熱処理を行ったウェーハは
初期酸素濃度が高いほど形成されるＢＭＤも多いが、低
酸素濃度のウェーハでは形成されるＢＭＤ密度が低くな
ってしまうことがわかる。比較例１〜３および６では無
欠陥層は形成されるもののウェーハ内部のバルク部のＢ
ＭＤが低密度であり、十分なゲッタリング機能が果たせ
ない恐れがある。

【００５５】また、本発明のウェーハは、上記のように
構成されているのでデバイス活性層が無欠陥となり、バ
ルク部にＢＭＤが十分に形成されているので、良好な特
性を有するデバイスを歩留まりよく製造することができ
る。

【００５６】

【発明の効果】本発明により初期酸素濃度の低いウェー
ハでも形成されるＢＭＤ密度を高くでき、その結果十分
なゲッタリング機能を有しているので良好な特性を有す
る高集積デバイスを歩留まりよく製造することができ
る。また、そのようなウェーハを提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の熱処理の温度プロセスを示す図。

【図２】ウェーハの初期酸素濃度と熱処理後のＢＭＤ密
度の関係を示す図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鹿島 一日児 神奈川県秦野市曽屋30番地 東芝セラミ ックス株式会社開発研究所内 (72)発明者 桐野 好生 神奈川県秦野市曽屋30番地 東芝セラミ ックス株式会社開発研究所内 (56)参考文献 特開 昭57−167637（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−97222（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−295913（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−252154（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−69937（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−177542（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−193458（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−202640（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−56343（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/322 H01L 21/02 H01L 21/324

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チョクラルスキー法により製造された単
   結晶シリコンインゴットから製造された格子間酸素濃度
   ［Ｏｉ］が１．５０×１０ ¹⁸ ａｔｏｍｓ／ｃｍ ³ 以下の
   シリコンウェーハを、アルゴンガス雰囲気中で、熱処理
   温度を１１００℃〜１３００℃、熱処理時間を１分間〜
   ４８時間、昇温過程の１０００℃から熱処理温度に到る
   までの温度範囲内における昇温速度を５〜１０℃／ｍｉ
   ｎとした条件で熱処理を施すことによって、ウェーハ表
   面から少なくとも深さ１０μｍ以上にわたって大きさが
   ２０ｎｍ以上のＢＭＤが１０³ 個／ｃｍ³ 以下である無
   欠陥層を有し、ウェーハ内部バルク部の酸素析出物密度
   ［ＢＭＤ］が、［ＢＭＤ］≦１×１０¹⁰個／ｃｍ³ 、か
   つ［ＢＭＤ］≧ｅｘｐ｛１．１５１×１０^-17 ×［Ｏ
   ｉ］＋１．１５１｝個／ｃｍ³ であるウェーハを製造す
   ることを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。
2. 【請求項２】 チョクラルスキー法により製造された単
   結晶シリコンインゴットから製造された格子間酸素濃度
   ［Ｏｉ］が１．５０×１０ ¹⁸ ａｔｏｍｓ／ｃｍ ³ 以下の
   シリコンウェーハを、アルゴンガス雰囲気中で、熱処理
   温度を１１００℃〜１３００℃、熱処理時間を１分間〜
   ４８時間、昇温過程の１０００℃から熱処理温度に到る
   までの温度範囲内における昇温速度を５〜１０℃／ｍｉ
   ｎとした条件で熱処理を施すことによって製造された、
   ウェーハ表面から少なくとも深さ１０μｍ以上にわたっ
   て大きさが２０ｎｍ以上のＢＭＤが１０³ 個／ｃｍ³ 以
   下である無欠陥層を有し、ウェーハ内部バルク部の酸素
   析出物密度［ＢＭＤ］が、［ＢＭＤ］≦１×１０¹⁰個／
   ｃｍ³ 、かつ［ＢＭＤ］≧ｅｘｐ｛１．１５１×１０
   ^-17 ×［Ｏｉ］＋１．１５１｝個／ｃｍ³ であることを
   特徴とするシリコンウェーハ。