JP4061906B2

JP4061906B2 - シリコン単結晶ウェーハの熱処理方法

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Publication number: JP4061906B2
Application number: JP2001536797A
Authority: JP
Inventors: 正郎玉塚
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 1999-11-11
Filing date: 2000-10-31
Publication date: 2008-03-19
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Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン単結晶ウェーハおよびその製造方法に関し、特に熱処理工程で発生しやすいスリップ転位の成長を抑制することができるシリコン単結晶ウェーハおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩ等の集積回路は、主にチョクラルスキー法（ＣＺ法）と呼ばれる引上げ方法により作製されたシリコン単結晶ウェーハを用い、多数の製造工程を施して作製される。その製造工程の一つに熱処理工程がある。熱処理工程は、例えばウェーハ表層への酸化膜形成、不純物拡散、無欠陥層やゲッタリング層の形成などが行われる非常に重要な工程である。
【０００３】
この熱処理工程で用いられ、一度に多数枚のウェーハを熱処理することができる、いわゆるバッチ式の抵抗加熱式熱処理炉として横型炉と縦型炉がある。横型炉は、ウェーハを保持するためのボートと呼ばれる治具にウェーハをほぼ垂直に載置した状態で炉内に挿入して熱処理するタイプであり、縦型炉はボートにウェーハを水平に載置した状態で炉内に挿入して熱処理するタイプのものである。
【０００４】
熱処理工程における問題点の一つとしてスリップ転位の発生がある。スリップ転位とは、熱処理工程中の熱応力により結晶がすべり変形することによりウェーハ表面に段差を生ずる欠陥であり、このようなスリップ転位がウェーハ表面に発生すると、ウェーハの機械的強度が低下するだけでなく、接合リーク等、デバイス特性に悪影響を及ぼすので極力低減することが望ましい。
【０００５】
前記のようなバッチ式の熱処理炉を用いて熱処理を行うと、熱処理炉へのウェーハの出し入れ時や炉内での昇降温時にウェーハ面内に温度分布が発生し、この温度分布により応力が生ずる。そして、この応力がある一定の臨界値を超えた場合にスリップ転位が発生する。この場合、ウェーハはボート上に載置されているので、ウェーハの自重がボートとの接触部分に集中しやすくなるため、その接触部分に作用する応力が大きくなり、スリップ転位が発生しやすくなる。特にウェーハが大口径になると、ウェーハの自重が大きくなるのでその影響は大きい。
【０００６】
一方、前記のバッチ式熱処理炉のほか、ランプ加熱等を利用した枚葉式の熱処理炉であるＲＴＡ（ＲａｐｉｄＴｈｅｒｍａｌＡｎｎｅａｌｉｎｇ）装置が熱処理工程に用いられる場合もある。この種の装置の場合、枚葉処理であり、昇降温速度が極めて速く、バッチ炉に比べてウェーハ面内の温度分布が発生しにくいので、大口径ウェーハの熱処理において特に有効であるが、ウェーハを載置する治具との接触部でウェーハの自重による応力が集中しスリップ転位が発生しやすいという現象はバッチ炉と同様である。
【０００７】
この様なスリップ転位の発生を抑制するため、従来は主として２つの観点から改善が計られてきた。その一つは、ウェーハとボートとの接触部にかかる応力を減じようとするもので、ボートの形状を改善することで応力の集中を回避しようとするものである。例えば、特開平９−２５１９６１号公報に開示された技術は、縦型熱処理用ボートのウェーハ載置部の角度をウェーハの自重による撓みに対応した形状にすることにより、ウェーハとボートの接触部を点接触から面接触になるようにして応力の集中を防止するものである。
【０００８】
もう一つの観点は、熱処理工程中に生ずるウェーハの面内の温度分布を低減しようとするものであり、熱処理条件を改良するものである。例えば、特開平７−２３５５０７号公報に記載されている技術は、熱処理の昇降温時に通常用いられていた窒素やアルゴンに比べて熱伝導率が高い水素やヘリウムを用いることでウェーハへの熱伝導を活発にし、ウェーハ面内の温度差を低減しようとするものである。また、特開平７−３１２３５１号公報においては、高温になるほど昇降温速度を低下させることでスリップ転位の発生を防ぐことが提案されている。
【０００９】
これら二つの観点からのアプローチとしては、上記の例に止まらず、その他にも多数知られており、これらは熱処理工程でのスリップ転位を抑制することに関してそれなりの効果はあるものの、デバイス作製工程中で施される多種多様な熱処理工程の全てに対して万全であるかといえば、必ずしもそうは言えず、コスト的な問題で実用化が困難な場合もあった。
【００１０】
一方、スリップ転位の発生を抑制するための前記した二つのアプローチのほか、最近ではウェーハ自体の特性を改良し、耐スリップ性を向上させる試みがなされている。例えば、特開平９−２２７２９０号公報では、ＣＺ法により引き上げられた単結晶棒から作製されたシリコン単結晶ウェーハの外周部の酸素濃度が中央部に比べて低いことがスリップ転位発生の一つの要因であることに着目し、外周部の酸素濃度が中央部の酸素濃度の９５％以上となる様なウェーハを提案しており、そのウェーハの製造方法として、製品ウェーハの直径よりも１０ｍｍ以上大きな直径の単結晶棒を引き上げて目標径に削り込む方法が記載されている。
【００１１】
また、特開平９−１９０９５４号公報では、低酸素濃度のＣＺウェーハに関して、スリップ転位が発生しやすい外周１０ｍｍ以下の範囲に多面体の酸素析出物を所定密度に形成すればスリップ転位の発生を抑制できることが記載されている。
【００１２】
そして、その酸素析出物を所定密度に発生させるため、外周１０ｍｍ以下の範囲に酸素をイオン注入し、窒素ガス雰囲気で２段階の熱処理を施す技術を開示している。
【００１３】
しかしながら、これらの技術はウェーハ自体の特性を改良する技術であるので、全ての熱処理工程で効果が得られる可能性があるが、いずれも簡便性、コスト性が十分とは言えず実用性に欠けるものであった。すなわち、特開平９−２２７２９０号公報に記載された技術では、シリコン単結晶棒のロスが多くなり、加工に要する時間が余分に必要となり、特開平９−１９０９５４号公報の技術にあっては、イオン注入および２段階の熱処理という付加工程が必要とされるものであった。
【００１４】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであって、熱処理工程に供されるＣＺシリコン単結晶ウェーハが熱処理ボートと接触する部分の耐スリップ性を向上させたシリコン単結晶ウェーハを極めて簡便かつ低コストな方法で提供することを目的としている。
【発明の開示】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明のシリコン単結晶ウェーハの熱処理方法は、チョクラルスキー法により作製されかつ窒素濃度が１×１０^１０〜５×１０^１５／ｃｍ^３であるシリコン単結晶ウェーハの熱処理方法であって、該シリコン単結晶ウェーハを熱処理するためボートに載置する際に、少なくとも該シリコン単結晶ウェーハの外周部とボートが接触する部位がＯＳＦリング領域からなり、該シリコン単結晶ウェーハの外周部とボートが接触する部位におけるスリップ転位の成長を抑制することができるようにしたことを特徴とするシリコン単結晶ウェーハの熱処理方法である。このように、ウェーハとボートが接触する部位がＯＳＦリング領域からなるシリコン単結晶ウェーハであれば、一旦、接触部でスリップ転位が発生しても、ウェーハ内部（バルク部）でスリップ転位の成長がストップするため、ウェーハ表面には到達せず、ウェーハ表面側のデバイス領域に影響を及ぼすことがない。
【００１６】
また、ＯＳＦリング領域はシリコン単結晶ウェーハの外周から１０ｍｍ以下の範囲であることが好ましい。１０ｍｍより内側までＯＳＦリング領域があると、特性に優れたデバイスの作製可能な面積が減少し、十分な数量のデバイスが作製できなくなる場合があるからである。縦形炉の場合にはウェーハとボートとの接触部は最大で外周から約８ｍｍのところにあるので、ＯＳＦリングの位置が外周から１０ｍｍ程度のところにあればスリップ転位の成長を抑制する効果がある。一方、横形炉の場合にはウェーハとボートとの接触部は最大でも外周から３ｍｍ程度であり、ＯＳＦリングの位置は外周から５ｍｍ程度であってもスリップ転位の成長を抑制する効果がある。
【００１７】
さらに、シリコン単結晶ウェーハの窒素濃度が１×１０^１０〜５×１０^１５／ｃｍ^３であることが好ましい。このように窒素を含有したウェーハであれば、窒素の効果により酸素析出物のサイズが縮小し密度が増加するため、スリップ転位の抑制にはより効果的となるからである。
【００１８】
尚、酸素析出物の密度を増加させるためには窒素濃度を１×１０^１０／ｃｍ^３以上にするのが望ましく、シリコン単結晶の単結晶化の妨げにならないようにするためには、５×１０^１５／ｃｍ^３以下とするのが好ましいが、スリップ転位抑制に関してより好適な濃度範囲は１×１０^１２〜１×１０^１５／ｃｍ^３である。
【００１９】
このようなシリコン単結晶ウェーハを作製するため、本発明のシリコン単結晶ウェーハの熱処理方法は、本発明のシリコン単結晶ウェーハを熱処理する方法であって、チョクラルスキー法によりシリコン単結晶棒を育成する際に、ＯＳＦリング領域がシリコン単結晶棒の外周部に形成される条件で引上げ、かつ窒素を１×１０^１０〜５×１０^１５／ｃｍ^３の範囲でドープしながら結晶を引き上げ、該シリコン単結晶棒をスライスしてシリコン単結晶ウェーハを作成することを特徴とするシリコン単結晶ウェーハの熱処理方法である。
【００２０】
そして、その具体的な引上げ条件としては、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方向への距離［ｍｍ］を横軸とし、Ｆ／Ｇ［ｍｍ^２／℃・ｍｉｎ］の値を縦軸として欠陥分布を示した欠陥分布図のＯＳＦリング領域が結晶の外周部に位置する条件とすることができる。
【００２１】
また、前記チョクラルスキー法によりシリコン単結晶棒を育成する際に、窒素を１×１０^１０〜５×１０^１５／ｃｍ^３の範囲でドープしながら結晶を引き上げれば、窒素が１×１０^１０〜５×１０^１５／ｃｍ^３の範囲でドープされシリコン単結晶ウェーハを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明者は、さまざまな引上げ条件で作製されたシリコン単結晶ウェーハに対して熱処理を加え、主にボートとの接触部から発生するスリップ転位について調査したところ、ボートとの接触部がＯＳＦリング領域に包含されているウェーハはスリップ転位の発生が少なく、発生していたとしても、接触部の反対側の面であるウェーハ表面にまで到達していないことを知見し、本発明を完成させたものである。
【００２３】
ここで、ＯＳＦリング領域について説明する。
ＣＺ法で引き上げられたシリコン単結晶棒から作製されたＣＺウェーハを酸化処理すると、ＯＳＦ（Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ−ＩｎｄｕｃｅｄＳｔａｃｋｉｎｇＦａｕｌｔ、酸化誘起積層欠陥）と呼ばれる欠陥がリング状に発生することがある。この領域をＯＳＦリング領域と呼び、結晶成長中にこの領域に導入された微小な酸素析出物（〜３０ｎｍ）が核となり、その後の酸化処理により格子間シリコンがこの核に凝集し、ＯＳＦとして顕在化するものと考えられている。
【００２４】
図３は、結晶の引上げ速度を変えた時のＯＳＦリング領域の発生状況を模式的に示したものである。図３によれば、引上げ速度を減少させるとリング径は小さくなり、やがて結晶の中心にて消滅することがわかる（篠山他、応用物理第６０巻第８号（１９９１）ｐ．７６６〜ｐ．７７３）。
【００２５】
従って、ＯＳＦリング領域の発生状況は結晶成長条件に依存しており、結晶成長条件を制御すれば所望の位置にＯＳＦリング領域を形成することができることがわかる。
【００２６】
尚、最近の研究によれば、図３におけるＯＳＦリング領域を挟んだ上下の位置（ＯＳＦリング領域の内側および外側）に、Ｎ−領域と呼ばれる、空孔や格子間シリコンに起因する結晶欠陥がない（極めて少ない）領域が存在することが確認されている（特開平１１−１４７７８６号公報参照）。また、ＯＳＦリング領域の内側のＮ−領域のさらに内側（引き上げ速度が高速側）は空孔起因の欠陥が多いＶ−リッチ領域と呼ばれ、ＯＳＦリング領域の外側のＮ−領域のさらに外側（引き上げ速度が低速側）は格子間シリコン起因の欠陥が多いＩ−リッチ領域とよばれている（図４）。
【００２７】
図１は本発明の概念を簡潔に表現したものであり、ウェーハとボートの接触部におけるスリップ転位の発生状況を模式的に示したものである。
【００２８】
図１（ａ）はＯＳＦリング領域のないウェーハの場合を示しており、接触部で発生したスリップ転位がウェーハ表面まで達している。一方、図１（ｂ）は、ＯＳＦリング領域内に接触部が位置する場合であり、接触部でスリップ転位が発生しても、そのスリップ転位がウェーハ表面まで到達しないことを示している。図１は縦形炉の場合について示したものだが、横形炉の場合でも同様にポートとの接触部がＯＳＦリング領域内に位置していればスリップ転位の成長を抑制する効果がある。
【００２９】
このように、ＯＳＦリング領域でスリップ転位が発生しにくい、或いは発生したとしてもウェーハ内部でスリップ転位の成長がストップするため、ウェーハ表面側まで到達しにくい理由は明らかではないが、ＯＳＦリング領域には前述のようにＯＳＦ核となる微小な酸素析出物が存在すること及び、領域全体に過剰な格子間シリコンが含まれていると言われていること（阿部孝夫著、培風館発行、シリコン−結晶成長とウェーハ加工−、ｐ．２９６）などから、これらの酸素析出物や格子間シリコンが関与しているものと考えられる。
【００３０】
また、シリコン単結晶中に窒素をドープするとシリコン中の原子空孔の凝集が抑制され結晶欠陥のサイズが縮小されること、および、酸素析出を助長させる効果があることが知られている。従って、前記ＯＳＦリング領域を、窒素をドープしながら外周部に形成すれば、ウェーハ外周部においてＯＳＦ核となる微小な酸素析出物の密度を高めることができ、これによりスリップ転位の抑制効果が高められると考えられる。
【００３１】
次に、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５により説明する。図５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を引上げるワイヤ７と、ワイヤ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が設置されている。
【００３２】
また、本発明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側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不図示の筒状の冷却装置を設けてもよい。
【００３３】
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可することによって、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。
【００３４】
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℃）以上に加熱して融解する。この際、窒素をドープする場合には、例えば窒化膜付きシリコンウェーハを投入しておく。次に、ワイヤ７を巻き出すことにより融液２の表面略中心部に種結晶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、ワイヤ７を回転させながら巻き取り、種結晶５を引き上げることにより、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状の単結晶棒１を得ることができる。
【００３５】
本発明においては、前述のＯＳＦリング領域と呼ばれる領域が単結晶棒１の外周部に形成される様に引上げ条件を制御する。例えば、図５のように単結晶の引上げ速度を変化させることによりＯＳＦリング領域の発生位置が制御できる様な特定の炉内構造を有する単結晶引上げ装置を用いた場合には、引上げ速度をコントロールしてＯＳＦリング領域が単結晶の外周部に発生する様にすればよい。ＯＳＦリング領域はウェーハの外周から１０ｍｍ以下の範囲となるようにすることが好ましい。
【００３６】
しかし、単に引上げ速度をコントロールして結晶外周部のみにＯＳＦリング領域を安定して発生させるためには、引上げ速度の厳密なコントロールが必要となる。そこで、上記の様に断熱材を用いたり冷却装置を使用したりして炉内構造を調整し引上げ結晶の固液界面付近の温度勾配を制御すれば、図３におけるＯＳＦ領域の発生分布を変化させることができる。この様な場合、図４のように引上げ速度を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［ｍｍ^２／℃・ｍｉｎ］の値をパラメータとすれば、ＯＳＦリング領域が結晶の外周部に位置する条件を余裕のある制御幅で制御することが可能になる。
【００３７】
以上の様にしてＯＳＦリング領域が結晶の外周部に位置する単結晶棒を引上げ、これを通常のウェーハ加工プロセスによりウェーハに加工すれば、その後の熱処理工程においてボートとの接触が発生しやすいウェーハ外周部にＯＳＦリング領域を有するウェーハが得られる。
【００３８】
すなわち、結晶引上げ時のＯＳＦリング領域の発生位置をコントロールするだけでスリップ転位の発生を抑制することができるウェーハを得ることができるので、加工ロスや追加工程を増やす必要がなく、コスト的で非常に有効である。
【００３９】
以下、本発明の具体的な実施の形態について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。
【００４０】
（実施例１）
図５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チャージし、直径６インチ、方位＜１００＞、導電型ｐ型のシリコン単結晶棒を引き上げた。この際、結晶中心部でのＦ／Ｇ値を０．２５〜０．３３ｍｍ^２／℃・ｍｉｎの範囲で制御し、結晶の外周から約１０ｍｍ以内の位置にＯＳＦリング領域を形成した。また、窒化膜付きウェーハを原料多結晶中にチャージすることにより、引上げ結晶中の窒素濃度が計算上、５×１０^１３〜１×１０^１４／ｃｍ^３となるように制御した。
【００４１】
ここで得られた単結晶からウェーハを切り出し、通常のウェーハ加工工程を施し鏡面ウェーハを作製した。この鏡面ウェーハを縦型炉に投入し、１１５０℃、１時間のアルゴン雰囲気での熱処理を施し、さらに、８００℃、４時間（窒素雰囲気）＋１０００℃、１６時間（乾燥酸素雰囲気）のデバイス作製を模した熱処理を施した後、Ｘ線トポグラフィーによりスリップ転位の有無とＯＳＦリング領域の位置を確認した。１１５０℃、１時間のアルゴン雰囲気での熱処理は、入出炉温度を８５０℃、ボート速度を１５ｃｍ／ｍｉｎ、昇温速度１０℃／ｍｉｎ、降温速度５℃／ｍｉｎで行い、デバイス作製を模した熱処理では１０００℃の熱処理後に８００℃まで降温して炉から取出した。熱処理には石英製のボートを用いた。ＯＳＦリング領域の位置の確認は、ＯＳＦリング領域で酸素析出が他の部分よりも起こりにくいことから、酸素析出のパターンを判断して確認した。その結果を図２（ａ）に模式図として示した。図２（ａ）に示した様にスリップ転位は全く観察されなかった。尚、ＯＳＦリング領域はウェーハ外周部から１０ｍｍ弱まで形成されていた。
【００４２】
（実施例２）
図５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チャージし窒素をドープせずに、直径６インチ、方位＜１００＞、導電型ｐ型のシリコン単結晶棒を引き上げた。この際、結晶中心部でのＦ／Ｇ値を０．１８〜０．２２ｍｍ^２／℃・ｍｉｎの範囲で制御し、結晶の外周から約１０ｍｍ以内の位置にＯＳＦリング領域を形成した。
【００４３】
ここで得られた単結晶からウェーハを切り出し、通常のウェーハ加工工程を施し鏡面ウェーハを作製した。この鏡面ウェーハに対し実施例１と同一の熱処理を加え、Ｘ線トポグラフィーによる観察を行い、その結果を図２（ｂ）に記載した。
【００４４】
その結果、ボートとの接触部から約７ｍｍの長さのスリップ転位が発生していることがわかった。Ｘ線トポグラフィー観察後のウェーハをフッ酸、硝酸系の選択エッチング液でエッチング後、光学顕微鏡によりウェーハ表面を観察してスリップ転位のビットの有無を確認したが、スリップ転位のビットは観察されず、スリップ転位がウェーハ表面には到達してないことが確認された。尚、ＯＳＦリング領域はウェーハ外周部から１０ｍｍ弱まで形成されていた。
【００４５】
（比較例１）
図５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チャージし窒素をドープせずに、直径６インチ、方位＜１００＞、導電型ｐ型のシリコン単結晶棒を引き上げた。この際、成長速度Ｆを約１．６ｍｍ／ｍｉｎとしてＯＳＦリング領域が発生しない条件で単結晶棒を引き上げた。
【００４６】
ここで得られた単結晶からウェーハを切り出し、通常のウェーハ加工工程を施し鏡面ウェーハを作製した。この鏡面ウェーハに対し実施例１と同一の熱処理を加え、Ｘ線トポグラフィーによる観察を行い、その結果を図２（ｃ）に記載した。
【００４７】
その結果、ボートとの接触部から約１５ｍｍの長さのスリップ転位が発生していることがわかった。実施例２と同様に選択エッチングを行い、ウェーハ表面を光学顕微鏡により観察したところ、スリップ転位のピットが観察され、スリップ転位がウェーハ表面に到達していることが確認された。
【００４８】
図２の結果より、ウェーハとボートとの接触部位がＯＳＦリング領域からなるウェーハであれば、スリップ転位の発生しやすい高温の熱処理を行っても、スリップ転位が全く発生しないか、少なくともスリップ転位の成長を抑制することができることがわかる。
【００４９】
（実施例３、実施例４、比較例２）
実施例１および２と比較例１で用いたのと同じシリコン単結晶から作製した鏡面ウェーハを用いて横形炉による熱処理を行った。熱処理は、実施例１と同様の１１５０℃、１時間のアルゴン雰囲気での熱処理後に、８００℃、４時間（窒素雰囲気）＋１０００℃、１６時間（乾燥酸素雰囲気）のデバイス作製を模した熱処理を施した。１１５０℃、１時間のアルゴン雰囲気での熱処理は、入出炉温度を９５０℃、ボート速度を１５ｃｍ／ｍｉｎ、昇温速度６℃／ｍｉｎ、降温速度３℃／ｍｉｎで行い、デバイス作製を模した熱処理では１０００℃の熱処理後に８００℃まで降温して炉から取出した。熱処理には石英製のボートを用いた。
【００５０】
熱処理を施したウェーハのスリップ転位の有無とＯＳＦリング領域の位置をＸ線トポグラフィーにより確認した。
【００５１】
実施例１に用いたのと同じシリコン単結晶から作製したウェーハ（実施例３）ではスリップ転位は全く観察されなかった。
【００５２】
実施例２に用いたのと同じシリコン単結晶から作製したウェーハ（実施例４）では、ボートとの接触部から約４ｍｍの長さのスリップ転位が発生していたが、実施例２と同様に選択エッチングを行って光学顕微鏡でウェーハ表面を観察したところ、ボートとの接触部近辺には若干のピットが存在したが、ウェーハ外周部より２ｍｍ以上内側の部分にはスリップ転位のピットは観察されず、ＯＳＦリング領域によるスリップ転位成長の抑制効果が確認された。尚、実施例３と４のウェーハでは、ＯＳＦリング領域はウェーハ外周部から１０ｍｍ弱まで形成されていた。
【００５３】
比較例１に用いたのと同じシリコン単結晶から作製したウェーハ（比較例２）では、ボートとの接触部から約２０ｍｍの長さのスリップ転位が発生していた。実施例２と同様に選択エッチングを行い、ウェーハ表面を光学顕微鏡により観察したところ、Ｘ線トポグラフィーで観察された部分にスリップ転位のピットが観察された。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明によれば、様々な熱処理工程に供されるシリコン単結晶ウェーハが熱処理ボートと接触する部分において発生しやすいスリップ転位を簡便な方法で抑制させることができ、しかも加工ロスや追加工程を増やす必要がないため、低コストでスリップ耐性の高いシリコン単結晶ウェーハを提供することができるため、産業上の利用価値は高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明方法に係るウェーハとボートの接触部におけるスリップ転位の発生状況を模式的に示した図である。
【図２】図２は、本発明の実施例および比較例におけるＸ線トポグラフの結果を示す模式図である。
【図３】図３は、結晶の引上げ速度を変えた時のＯＳＦリング領域の発生状況を模式的に示した図である。
【図４】図４は、本発明方法に用いられるシリコン単結晶ウェーハのシリコン単結晶引上げ時における、結晶中心から結晶周辺までの距離を横軸とし、Ｆ／Ｇの値を縦軸とした場合の欠陥分布図である。
【図５】図５は、本発明方法に用いられるシリコン単結晶ウェーハのシリコン単結晶引上げに使用したＣＺ法による単結晶引上げ装置の概略説明図である。

Claims

チョクラルスキー法により作製されかつ窒素濃度が１×１０^１０〜５×１０^１５／ｃｍ^３であるシリコン単結晶ウェーハの熱処理方法であって、該シリコン単結晶ウェーハを熱処理するためボートに載置する際に、少なくとも該シリコン単結晶ウェーハの外周部とボートが接触する部位がＯＳＦリング領域からなり、該シリコン単結晶ウェーハの外周部とボートが接触する部位におけるスリップ転位の成長を抑制することができるようにしたことを特徴とするシリコン単結晶ウェーハの熱処理方法。
前記ＯＳＦリング領域が前記シリコン単結晶ウェーハの外周から１０ｍｍ以下の範囲であることを特徴とする請求項１記載のシリコン単結晶ウェーハの熱処理方法。
請求項１又は２記載のシリコン単結晶ウェーハの熱処理方法であって、チョクラルスキー法によりシリコン単結晶棒を育成する際に、ＯＳＦリング領域がシリコン単結晶棒の外周部に形成される条件で引上げ、かつ窒素を１×１０^１０〜５×１０^１５／ｃｍ^３の範囲でドープしながら結晶を引き上げ、該シリコン単結晶棒をスライスしてシリコン単結晶ウェーハを作成することを特徴とするシリコン単結晶ウェーハの熱処理方法。
前記ＯＳＦリング領域がシリコン単結晶棒の外周部に形成される条件は、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、結晶中心からの距離［ｍｍ］を横軸とし、Ｆ／Ｇ［ｍｍ^２／℃・ｍｉｎ］の値を縦軸として欠陥分布を示した欠陥分布図のＯＳＦリング領域が結晶の外周部に位置する条件であることを特徴とする請求項３記載のシリコン単結晶ウェーハの熱処理方法。