(57)【要約】    【課題】ウェーハの表層部に結晶欠陥が存在せず、ウェーハ内部においても酸素析出物やその他の結晶欠陥が低減されたシリコンウェーハ、およびその製造方法を提供する。    【解決手段】（１）チョクラルスキー法により育成されたシリコン単結晶インゴットから切り出された無欠陥領域からなるシリコンウェーハの外表面にポリシリコン層を形成する工程と、前記ポリシリコン層を形成したウェーハにＲＴＡ処理を施す工程と、ＲＴＡ処理後のウェーハのすくなくとも一方の主面のポリシリコン層を除去する工程とを有する製造方法。ＲＴＡ処理は窒化雰囲気または酸化性雰囲気中で行うことが望ましい。（２）ウェーハの内部の酸素析出物が低減されたシリコンウェーハで、前記製造方法により製造することができる。ウェーハの一方の主面にポリシリコン層が形成されていることが望ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
チョクラルスキー法により育成されたシリコン単結晶インゴットから切り出された無欠陥領域からなるシリコンウェーハの外表面にポリシリコン層を形成する工程と、
前記ポリシリコン層を形成したウェーハにＲＴＡ処理を施す工程と、
前記ＲＴＡ処理後のウェーハのすくなくとも一方の主面のポリシリコン層を除去する工程と
を有することを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。
【請求項２】
前記ＲＴＡ処理を、窒化雰囲気または酸化性雰囲気中で行うことを特徴とする請求項１に記載のシリコンウェーハの製造方法。
【請求項３】
チョクラルスキー法により育成されたシリコン単結晶インゴットから切り出された無欠陥領域からなるシリコンウェーハであって、
ウェーハの内部の酸素析出物が低減されたことを特徴とするシリコンウェーハ。
【請求項４】
前記シリコンウェーハの一方の主面にポリシリコン層が形成されていることを特徴とする請求項３に記載のシリコンウェーハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイス用の基板等に好適に使用されるシリコンウェーハおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス用の基板として用いられるシリコンウェーハは、一般にチョクラルスキー法（以下、「ＣＺ法」という）により育成されたシリコン単結晶インゴットから切り出され、研磨等の工程を経て製造される。
【０００３】
シリコンウェーハには酸素が不純物として含まれており、この酸素不純物は、転位や欠陥等を生じさせる酸素析出物（以下、「ＢＭＤ（Ｂｕｌｋ  Ｍｉｃｒｏ  Ｄｅｆｅｃｔ）」ともいう）を形成する。ＢＭＤは、シリコン単結晶を引き上げる際に結晶内に導入された微小な核（酸素析出核）が、例えばデバイス製造工程における酸化熱処理等の熱処理により成長して形成されることが知られている。このＢＭＤが、半導体デバイスが形成されるウェーハの表面近傍（表層部）にある場合、リーク電流の増大や酸化膜の絶縁性（酸化膜耐圧）低下の原因になるなど、デバイスの特性に大きな影響を及ぼす。
【０００４】
一方、ウェーハの内部に形成されたＢＭＤは、汚染不純物（特に、金属不純物）を捕獲してウェーハ表層部から取り除くゲッタリングサイトとなる。デバイス製造工程には、例えばドライエッチング工程など、金属汚染を発生させるような装置が使われる場合もあり、ウェーハが優れたゲッタリング能力を有していることは極めて重要である。
【０００５】
そのため、従来から、ウェーハの表層部には酸素析出物などの欠陥が存在せず、ウェーハの内部または裏面には、酸素析出物や、多結晶シリコン（ポリシリコン）層、高濃度リン拡散層などのゲッタリングサイトを存在させるシリコンウェーハの製造方法が開発されてきた。
【０００６】
例えば、特許文献１には、ウェーハをＮＨ3などの窒化ガスを含む雰囲気中で熱処理してウェーハ内部に空孔を注入した後に、高温熱処理を行って、ウェーハ表面に無欠陥層（以下、「ＤＺ層（Ｄｅｎｕｄｅｄ  Ｚｏｎｅ）」という）を形成するとともに、その後、酸素析出熱処理を行って、内部にＢＭＤを析出させるシリコンウェーハの製造方法が記載されている。これによって、表層部にＤＺ層を有するとともに、内部に十分なＢＭＤ密度を有するゲッタリング能力に優れるシリコンウェーハを作製することができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−３１５８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
確かに、前掲の特許文献１に記載されるように、ＲＴＡ処理を例えば窒化ガス雰囲気中で行えば、ウェーハ内部に空孔が注入され、ウェーハ内部に十分なＢＭＤ密度を有するゲッタリング能力に優れたシリコンウェーハを提供することができる。
近年、絶縁ゲートバイポーラトランジスター（ＩＧＢＴ；Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の開発などが進められている。ＩＧＢＴは、メモリ等のＬＳＩのようにウェーハの表面近傍だけを横方向に使う素子ではなく、ウェーハを縦方向（ウェーハ厚み方向）に使う素子であるため、その特性はウェーハのバルクの品質に影響される。このため、ウェーハ表層部のＣＯＰやＢＭＤだけではなく、ウェーハ内部のＣＯＰやＢＭＤをも低減化する必要が出てきた。また、ＩＧＢＴ用ウェーハに限らず、近年、デバイス製造工程における一層のクリーン化が進み、不純物汚染の危険性も大幅に低減されたことにより、ウェーハに要求される品質として、ＣＯＰ、転位クラスターに限らず、結晶欠陥の一種であるＢＭＤさえも限りなく低減させたシリコンウェーハが次世代ウェーハとして今後要求されることが予想される。
シリコンウェーハ中の酸素濃度が低い場合は、ＢＭＤ析出核の形成そのものが抑制されてＢＭＤを低減させることができるが、ウェーハ内部まで低酸素であるため、ウェーハの強度が弱くなるという問題が発生する。
【０００９】
本発明は、ウェーハの表層部に結晶欠陥が存在せず、ウェーハ内部においてもＢＭＤやその他の結晶欠陥が低減されたシリコンウェーハ、およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明者は、シリコンウェーハの表面、裏面および面取り面から構成される全表面（以下、「外表面」という）にあらかじめポリシリコン層を形成した状態で急速加熱・急速冷却する熱処理（以下、「ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｌｉｎｇ）処理」という）を施すことを試みた。
その結果、シリコンウェーハの外表面にあらかじめポリシリコン層を形成することにより、ウェーハ内部の金属不純物汚染が抑制でき、かつウェーハ厚み方向全域に亘ってＢＭＤ密度が低減できることを確認し、本発明をなすに至った。
【００１１】
本発明は、下記（１）のシリコンウェーハの製造方法、およびその方法により製造された下記（２）のシリコンウェーハを要旨とする。
【００１２】
（１）ＣＺ法により育成されたシリコン単結晶インゴットから切り出された無欠陥領域からなるシリコンウェーハの外表面にポリシリコン層を形成する工程と、前記ポリシリコン層を形成したウェーハにＲＴＡ処理を施す工程と、前記ＲＴＡ処理後のウェーハのすくなくとも一方の主面のポリシリコン層を除去する工程とを有することを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。
本発明のシリコンウェーハの製造方法において、前記ＲＴＡ処理を、窒化雰囲気または酸化性雰囲気中で行うこととすれば、金属汚染が生じる懸念がなく望ましい。
【００１３】
（２）ＣＺ法により育成されたシリコン単結晶インゴットから切り出された無欠陥領域からなるシリコンウェーハであって、ウェーハ内部の酸素析出物（ＢＭＤ）が低減されたことを特徴とするシリコンウェーハ。
本発明のシリコンウェーハが、そのすくなくとも一方の主面にポリシリコン層が形成されているウェーハであれば、ゲッタリング機能を備えており、望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のシリコンウェーハの製造方法によれば、ウェーハ内部の金属不純物濃度が極めて低く、ウェーハの表層部に結晶欠陥が存在せず、かつ、ウェーハ内部においてもＢＭＤやその他の結晶欠陥が低減されたシリコンウェーハを製造することができる。
【００１５】
本発明のシリコンウェーハは、ウェーハの表層部に結晶欠陥が存在せず、ウェーハ内部においてもＢＭＤやその他の結晶欠陥が低減されたウェーハであって、デバイス特性に悪影響を与えない次世代シリコンウェーハとして有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】Ｖ（シリコン単結晶の引き上げ速度）／Ｇ（引き上げ直後の単結晶内の成長方向の温度勾配）と格子間シリコン型点欠陥濃度および空孔型点欠陥濃度との関係を示した図である。
【図２】実施例の結果で、本発明の製造方法により製造したシリコンウェーハにおけるＢＭＤ密度の測定結果を比較例と対比して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明のシリコンウェーハの製造方法は、ＣＺ法により育成されたシリコン単結晶インゴットから切り出された無欠陥領域からなるシリコンウェーハの外表面にポリシリコン層を形成する工程と、前記ポリシリコン層を形成したウェーハにＲＴＡ処理を施す工程と、前記ＲＴＡ処理後のウェーハのすくなくとも一方の主面のポリシリコン層を除去する工程とを有することを特徴とする方法である。以下、各工程について詳細に説明する。
【００１８】
（ａ）シリコンウェーハの外表面にポリシリコン層を形成する工程
本発明のシリコンウェーハの素材としては、ＣＺ法により育成されたシリコン単結晶インゴットから切り出された無欠陥領域からなるシリコンウェーハを使用する。ここでいう無欠陥領域とはＣＯＰ、ＯＳＦおよび転位クラスターが存在しない結晶領域のことである。
【００１９】
この無欠陥領域からなるシリコンウェーハの製造に供されるシリコン単結晶インゴットは、単結晶の引き上げ速度をＶ、引き上げ直後の単結晶内の成長方向の温度勾配をＧとしたとき、Ｖ／Ｇを、以下に述べる適正な範囲に維持することにより得られる。
【００２０】
図１は、前掲の特許文献１に示されている図で、Ｖ／Ｇと格子間シリコン型点欠陥濃度および空孔型点欠陥濃度との関係を図式的に表現したものである。この図は、空孔領域と格子間シリコン領域の境界がＶ／Ｇにより決定されることを説明しており、ボロンコフ（Ｖｏｒｏｎｋｏｖ）理論と呼ばれている。
【００２１】
図１において、横軸のＶ／Ｇが臨界点より小さい領域は格子間シリコン型点欠陥が優勢に存在する領域であり、さらにＶ／Ｇが（Ｖ／Ｇ）Iよりも小さい領域［Ｉ］は格子間シリコン型点欠陥の凝集体（「転位クラスター」と称される）が存在する領域である。一方、Ｖ／Ｇが臨界点より大きい領域は空孔型点欠陥が優勢に存在する領域であり、さらにＶ／Ｇが（Ｖ／Ｇ）Vよりも大きい領域［Ｖ］は空孔型点欠陥の凝集体（「ＣＯＰ」と称される）が存在する領域である。（Ｖ／Ｇ）Iと（Ｖ／Ｇ）Vの間の領域［Ｐ］は格子間シリコン型点欠陥の凝集体や空孔型点欠陥の凝集体の存在しないパーフェクト領域である。なお、領域［Ｐ］のうち、臨界点を境にして格子間シリコン型点欠陥が優勢な側は領域［ＰI］、空孔型点欠陥が優勢な側は領域［ＰV］である。また、領域［Ｐ］に隣接する領域［Ｖ］にはＯＳＦ（Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｓｔａｃｋｉｎｇ  Ｆａｕｌｔ）核が形成されるＯＳＦ核形成領域が存在する。
【００２２】
図１に示すように、単結晶の引き上げ速度を調整して、Ｖ／Ｇを（Ｖ／Ｇ）I〜（Ｖ／Ｇ）Vの範囲内に維持することにより、全体がパーフェクト領域［Ｐ］からなるシリコン単結晶インゴットが得られ、このインゴットから無欠陥領域からなるシリコンウェーハを切り出すことができる。
【００２３】
このウェーハにはＣＯＰ、ＯＳＦおよび転位クラスターの結晶欠陥が最初から含まれていないので、これらの結晶欠陥を起因としたデバイス特性の低下を排除することができる。ウェーハ中の酸素濃度は、７×１０17〜１６×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3（ＡＳＴＭ Ｆ−１２１，１９７９）がのぞましい。酸素濃度が７×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3未満であれば、ＢＭＤ析出核の形成そのものが抑制されるものの、ウェーハ内部まで低酸素であるため、ウェーハの強度が弱くなるという問題が発生する。本発明では、ＲＴＡ処理を行うことで酸素が外方拡散するため、表層部を除いたウェーハ内部の酸素濃度は高いので、ウェーハ強度に優れるという利点がある。
【００２４】
次に、この無欠陥領域からなるシリコンウェーハの外表面の全域にポリシリコン層を形成する。ポリシリコン層の形成に際しては、先ず、ウェーハ外表面にあらかじめ酸化膜を形成し（酸化膜付け）、その後に、例えばＣＶＤ法によりポリシリコン層を形成する。
【００２５】
酸化膜付けは、例えば、後述する実施例で採用しているように、熱酸化等により行えばよい。具体的には、酸素を含む雰囲気（空気）中で、６００〜７００℃で１０分間程度加熱する。
【００２６】
ポリシリコン層の形成は、モノシラン（ＳｉＨ4）等の原料ガスを反応炉内に導入し、６００〜７００℃に熱せられたウェーハ表面にポリシリコンを析出、成長させる。ポリシリコン層の層厚は、０．１〜１０μｍとするのが望ましい。ポリシリコン層は、後述する最終の工程で一方の主面だけを残すように除去することにより、ゲッタリングサイトとして機能させることができる。また、層厚が０．１μｍ以上であれば十分なゲッタリング能力が得られるとともに、後述するＲＴＡ処理時におけるシリコンウェーハ表層部への金属不純物の拡散や空孔注入を抑制することができる。一方、層厚が１０μｍを超えると、生産性が低下する。
【００２７】
（ｂ）ＲＴＡ処理工程
前記ポリシリコン層を形成したシリコンウェーハにＲＴＡ処理を施す。このＲＴＡ処理は、シリコン単結晶インゴットの引き上げ過程で結晶内に導入され、ウェーハ内部に取り込まれた微小な酸素析出核およびシリコンウェーハの外表面にポリシリコン層を形成する過程でウェーハ内部に新たに導入された微小な酸素析出核を消滅させるために行うものである。
【００２８】
ＲＴＡ処理の温度と時間は、ウェーハ内部に存在する微小な酸素析出核を消滅できるように、適切な温度と時間を設定すればよい。処理温度が低すぎると処理に時間がかかり、高すぎるとシリコンが溶融するので、１１５０℃〜シリコンの融点（１４１０℃）の範囲で熱処理することが望ましい。処理時間は、処理温度にもよるが、スリップ発生を低減する観点からは、６０秒以下とするのが望ましい。また、ＲＴＡ処理の昇温工程では昇温速度を１０〜１５０℃／ｓｅｃの範囲とすることが望ましい。１０℃／ｓｅｃ未満では生産性が悪く、１５０℃／ｓｅｃを超えるとウェーハにスリップ転位が発生しやすくなる。降温工程における降温速度も昇温速度と同様の観点から、降温速度を１０〜１５０℃／ｓｅｃの範囲とすることが望ましい。
【００２９】
ＲＴＡ処理には、急速に昇温・降温を行えるランプアニール炉の使用が、昇温・降温を迅速に行い、またウェーハに過大な熱量を与えることなく処理を行えるので望ましい。
【００３０】
ＲＴＡ処理の際のガス雰囲気としては、アンモニアや窒素等を含む窒化ガス雰囲気、酸素等を含む酸化性ガス雰囲気、水素等を含む還元性ガス雰囲気などのガス雰囲気が挙げられる。前記の酸素析出核は微小なシリコン酸化物（ＳｉＯ2）を形成しており、ガス雰囲気に関係なく、ＲＴＡ処理における処理温度・時間が適切であれば、ウェーハの内部まで溶解（固溶）させることができる。
【００３１】
ただし、水素ガスなどの還元性雰囲気中でＲＴＡ処理を行った場合は、ポリシリコン層が水素によって還元されてポリシリコン層の層厚が減少し、層厚の減少に伴って、ポリシリコン層の表面に付着した雰囲気中の金属がウェーハ内部に熱拡散し易くなり、その結果、ウェーハ内部にＣｕ、Ｎｉなどの金属不純物汚染が生じる危険性が高くなる。したがって、ＲＴＡ処理の際の雰囲気としては、還元性雰囲気を避け、金属不純物汚染の危険が少ない窒化ガス雰囲気または酸化性ガス雰囲気とするのが望ましい。
【００３２】
例えば、外表面がポリシリコン層によって被覆されていないシリコンウェーハに対して、ＲＴＡ処理を窒化ガス雰囲気中で行うと、通常はウェーハ内部にＢＭＤの析出を促進させる空孔が注入されることになるが、シリコンウェーハの外表面の全域に亘ってポリシリコン層が形成されているので、窒化ガス雰囲気中でＲＴＡ処理を行っても、空孔のウェーハ内部への導入が妨げられ、ウェーハ内部での微小酸素析出核の形成を防止することができる。
【００３３】
また、シリコンウェーハの内部にＣＯＰが含まれている場合は、還元性雰囲気中で加熱してＣＯＰを消滅させる必要があるが、本発明では、ＣＯＰが含まれていない無欠陥領域からなるウェーハを使用しているので、窒化ガス雰囲気中でＲＴＡ処理を行うことができる。
【００３４】
（ｃ）シリコンウェーハの外表面のポリシリコン層の除去工程
ＲＴＡ処理後に、シリコンウェーハの外表面に形成したポリシリコン層を除去する。ウェーハの外表面に形成したポリシリコン層は全て除去してもよいし、一方の主面（例えばウェーハの裏面側となる主面）のみポリシリコン層を残すようにポリシリコン層を除去してもよい。残されたポリシリコン層は、ゲッタリングサイトとして機能する。
【００３５】
ポリシリコン層の除去は、機械的な研磨により行えばよいが、これに限定されない。シリコンウェーハの表面の平坦度に影響を与えることなくポリシリコン層を除去できる方法であればいずれも適用可能である。
【００３６】
なお、ポリシリコン層の形成により、ポリシリコン層と接するウェーハ表面近傍にはダメージ（歪み）が導入されるため、ウェーハの表層部を研磨などの機械加工処理あるいはエッチングなどの化学加工処理により除去することが望ましく、除去する厚さは、形成したポリシリコン層の厚さの数倍程度以上を除去することが望ましい。例えば、後述する実施例で示すように、厚さ１．５μｍのポリシリコン層を形成したときは、表面から約１０μｍを除去することが望ましい。
【００３７】
本発明のシリコンウェーハの製造方法によれば、無欠陥領域からなるシリコンウェーハを素材として使用し、その外表面にポリシリコン層を形成した状態でＲＴＡ処理を行っているので、表層部および内部を含めて、ウェーハ内においてＢＭＤやその他の結晶欠陥が低減されたシリコンウェーハを製造することができる。
【００３８】
本発明のシリコンウェーハは、ＣＺ法により育成されたシリコン単結晶インゴットから切り出された無欠陥領域からなるシリコンウェーハであって、ウェーハ内部の酸素析出物（ＢＭＤ）が低減されたことを特徴とするシリコンウェーハである。このウェーハは、前述の本発明のシリコンウェーハの製造方法を適用して製造することができる。
【００３９】
本発明のシリコンウェーハは、一方の主面（すなわち、裏面）に、ゲッタリングサイトとして機能するポリシリコン層が形成されていることが望ましい。本発明のシリコンウェーハは、ウェーハの内部においてＢＭＤが低減されており、ウェーハ自体にはゲッタリング機能が備わっていないので、半導体デバイス製造工程等このウェーハが素材として供される工程での金属汚染等を回避し、あるいはその懸念を払拭する必要があるためである。
【００４０】
ＢＭＤは、本来デバイス特性を阻害する結晶欠陥であるが、本発明のシリコンウェーハにはこのＢＭＤが表層部は勿論、内部においても低減されている。ＢＭＤを析出させる微小な酸素析出核が消滅しているので、半導体デバイス製造工程に供された後にＢＭＤが形成されることもない。したがって、本発明のシリコンウェーハを使用すれば、デバイス形成層を、リーク電流の増大や酸化膜耐圧の低下等、デバイス特性に対する影響を受けることなく、ウェーハの深さ方向にさらに拡げることができ、ウェーハを有効に利用することが可能となる。
【実施例】
【００４１】
直径２００ｍｍの無欠陥領域からなり、酸素濃度が１１×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3および１５×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3（ＡＳＴＭ Ｆ−１２１，１９７９）のシリコンウェーハを使用し、その外表面にポリシリコン層を形成した後、ＲＴＡ炉を用いて窒化ガス雰囲気中でＲＴＡ処理を行った。このウェーハに、ＢＭＤを形成させる析出熱処理を施した後、ウェーハの断面を選択エッチングしてＢＭＤ密度を測定した。また、比較のため、ポリシリコン層の形成のみの場合（比較例１）、および、工程順を変えて、ＲＴＡ処理後にポリシリコン層を形成した場合（比較例２）についても、同様の測定を行った。なお、酸素濃度が１１×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3のシリコンウェーハは、本発明例、比較例１および比較例２において、それぞれ、サンプルＢ１、サンプルＡ１およびサンプルＣ１とした。また、１５×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3のシリコンウェーハは、本発明例、比較例１および比較例２において、それぞれ、サンプルＢ２、サンプルＡ２およびサンプルＣ２とした。
【００４２】
ポリシリコン層の形成においては、ウェーハの外表面にあらかじめ酸化膜付けを実施した。続いて、モノシランを原料として、ＣＶＤ法によりウェーハの外表面にポリシリコン層を形成した。表１に、酸化膜付けおよびポリシリコン層形成の際の実施条件を示す。
【００４３】
【表１】
2010263009.tif 000002
【００４４】
ＲＴＡ処理にはランプアニール炉を使用した。表２に、昇温条件、処理温度および時間ならびに降温条件等を示す。
【００４５】
【表２】
2010263009.tif 000003
【００４６】
ウェーハ内部のＢＭＤ密度を測定するため、ＢＭＤを析出させる析出熱処理として、大気雰囲気下で、１０００℃で１６時間加熱する処理を行った。この析出熱処理により、ウェーハ内部に微小な酸素析出核が存在していた場合にはＢＭＤとして検出可能なサイズにまで成長させることができる。
【００４７】
ＢＭＤ密度の測定は、析出熱処理後のウェーハを癖開し、この癖開断面をＳｅｃｃｏ液で深さ２μｍまで選択エッチングした後、ウェーハの厚さ方向の３箇所（ウェーハ表面から厚さの１／４、１／２および３／４の部位）について顕微鏡で観察し、観察結果に基づいてＢＭＤ密度を算出することにより行った。
【００４８】
表３および図２に、ＢＭＤ密度の測定結果（前記３箇所の平均値）を示す。
【００４９】
【表３】
2010263009.tif 000004
【００５０】
表３および図２に示したように、本発明例（サンプルＢ１およびサンプルＢ２：ポリシリコン層形成→ＲＴＡ処理）では、ＢＭＤは低減していた。これに対し、比較例１（サンプルＡ１およびサンプルＡ２：ポリシリコン層形成のみ）および比較例２（サンプルＣ１およびサンプルＣ２：ＲＴＡ処理→ポリシリコン層形成）では、いずれもＢＭＤの形成が認められた。比較例１では、シリコン単結晶の引き上げ過程で結晶内に導入され、ウェーハ内部に取り込まれた微小な酸素析出核およびシリコンウェーハの外表面にポリシリコン層を形成する過程でウェーハ内部に生成した微小な酸素析出核に起因して、ＢＭＤが形成されたと考えられる。これに対し、本発明では、上記の酸素析出核がＲＴＡ処理によって消滅した結果、ＢＭＤが低減されたと考えられる。一方、比較例２では、シリコンウェーハをＲＴＡ処理した時点でウェーハ内部に空孔が注入され、この空孔に起因してＢＭＤが形成されたと考えられる。
【００５１】
不純物汚染を調査する目的で、直径２００ｍｍの無欠陥領域からなり、酸素濃度が１１×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3および１５×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3（ＡＳＴＭ Ｆ−１２１，１９７９）のシリコンウェーハに対し、次の３種類の処理を行った。即ち、ウェーハの外表面にポリシリコン層を形成した後、ＲＴＡ炉を用いてＮＨ3ガス雰囲気中でＲＴＡ処理を行った（本発明例）。また、本発明例において、ＮＨ3ガスに代えて、水素ガス雰囲気中でＲＴＡ処理を行った（比較例３）。さらに、比較例３において、ウェーハの外表面にポリシリコン層を形成せずにＲＴＡ処理を行った（比較例４）。ＲＴＡ処理の条件は、表２に準じた。比較例３および比較例４については、表２において、ＮＨ3ガスに代えて水素ガスを使用した。本発明例および比較例３において、ポリシリコン層の層厚は１．５μｍとした。これらのウェーハに対してＢＭＤを析出させる析出熱処理を行わずに、ウェーハ内部のＣｕ、ＦｅおよびＮｉ濃度を分析した。分析には、ＩＣＰ−ＭＳ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ−Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ；誘導結合高周波プラズマ分光分析）を用いた。なお、酸素濃度が１１×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3のシリコンウェーハは、本発明例、比較例３および比較例４において、それぞれ、サンプルＢ１、サンプルＤ１およびサンプルＥ１とした。また、１５×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3のシリコンウェーハは、本発明例、比較例３および比較例４において、それぞれ、サンプルＢ２、サンプルＤ２およびサンプルＥ２とした。
不純物濃度測定結果を、表４に示す。
【００５２】
【表４】
2010263009.tif 000005
【００５３】
表４に示したように、本発明例では、不純物濃度が最も低減された。これに対し、ＮＨ3ガスに代えて水素ガス雰囲気中でＲＴＡ処理を行った比較例３は、本発明例よりもＣｕ、ＦｅおよびＮｉいずれも濃度が高くなった。還元性雰囲気中でＲＴＡ処理を行ったためにポリシリコン層が還元されてポリシリコン層の層厚が減少し、層厚の減少に伴って、ポリシリコン層の表面に付着した雰囲気中の金属がウェーハ内部に熱拡散し易くなったためと考えられる。このうち、Ｃｕの濃度が最も高くなったのは、Ｃｕはウェーハ内部に拡散し易いためである。また、ウェーハの外表面にポリシリコン層を形成せずに水素ガス雰囲気中でＲＴＡ処理を行った比較例４では、不純物汚染量が最も高くなった。還元性雰囲気中でＲＴＡ処理を行ったためにウェーハ表面の自然酸化膜が還元されてシリコンが表面に露出し、雰囲気中の金属が露出面に付着し、ウェーハ内部に熱拡散したからと考えられる。
上記調査により、本発明のシリコンウェーハの製造方法を適用することによって、不純物汚染が低減され、ウェーハ内部においてＢＭＤが低減され、無欠陥領域がウェーハ表面から深さ方向に大きく拡げられていることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明のシリコンウェーハの製造方法によれば、不純物汚染が低減され、ウェーハの表層部のみならず、ウェーハ内部においてもＢＭＤやその他の結晶欠陥が低減されたシリコンウェーハを製造することができる。また、本発明のシリコンウェーハは、内部においてＢＭＤが低減されたシリコンウェーハであって、本発明の製造方法により製造することができる。必要に応じウェーハの一方の主面にゲッタリングを施すことが可能である。デバイス形成層をウェーハの深さ方向に拡げることができるので、ウェーハを有効に利用することができる。
したがって、本発明は、シリコンウェーハならびに半導体デバイスの製造において広く利用することができる。
【図１】
2010263009.tif 000006
【図２】
2010263009.tif 000007