(57)【要約】【課題】汎用性が高く、また低コストで汚染の問題のない、ウェーハ面内で均一なゲッタリング能力を有する高品質な無欠陥シリコン単結晶ウェーハとその製造方法を提供する。【解決手段】チョクラルスキー法により育成されたシリコン単結晶ウェーハであって、酸素濃度が６×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）以下であり、窒素がドープされずにチョクラルスキー法により製造された全面Ｎ領域の単結晶から切り出され、該シリコン単結晶ウェーハの一主面にＥＧ処理が施されたものであることを特徴とするシリコン単結晶ウェーハ。【選択図】図１
2010016099.tif 000002
【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ウェーハであって、
酸素濃度が６×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）以下であり、窒素がドープされずにチョクラルスキー法により製造された全面Ｎ領域の単結晶から切り出され、該シリコン単結晶ウェーハの一主面にＥＧ処理が施されたものであることを特徴とするシリコン単結晶ウェーハ。
【請求項２】
前記ＥＧ処理として、裏面サンドブラスト、裏面ポリシリコン膜形成、表面イオン注入のいずれかの処理が行われたものであることを特徴とする請求項１に記載のシリコン単結晶ウェーハ。
【請求項３】
前記表面イオン注入処理として、炭素イオン注入が行われたものであることを特徴とする請求項２に記載のシリコン単結晶ウェーハ。
【請求項４】
シリコン単結晶ウェーハの製造方法であって、
窒素をドープせずに結晶全面がＮ領域となり、且つ酸素濃度が６×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）以下となる条件でチョクラルスキー法によりシリコン単結晶を育成し、該シリコン単結晶からウェーハに加工した後に、該ウェーハの一主面に、ＥＧ処理を行うことを特徴とするシリコン単結晶ウェーハの製造方法。
【請求項５】
前記ＥＧ処理は、裏面サンドブラスト、裏面ポリシリコン膜形成、表面イオン注入のいずれかであることを特徴とする請求項４に記載のシリコン単結晶ウェーハの製造方法。
【請求項６】
前記イオン注入処理は、前記ウェーハ表面から炭素イオン注入して、炭素イオン注入層を形成することを特徴とする請求項５に記載のシリコン単結晶ウェーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン単結晶ウェーハ及びその製造方法に関し、具体的には、ウェーハ面内で均一なゲッタリング能力を有する無欠陥シリコン単結晶ウェーハとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスでは、主にシリコン単結晶ウェーハの表層に素子を形成するので、シリコン単結晶ウェーハ表層に欠陥が存在しないことが重要である。
存在すると好ましくない欠陥を説明するに当たって、先ず、シリコン単結晶に取り込まれるベイカンシイ（Ｖａｃａｎｃｙ、以下Ｖと略記することがある）と呼ばれる空孔型の点欠陥と、インタースティシアル−シリコン（Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ−Ｓｉ、以下Ｉと略記することがある）と呼ばれる格子間型シリコン点欠陥のそれぞれの取り込まれる濃度を決定する因子について、一般的に知られていることを説明する。
【０００３】
シリコン単結晶において、Ｖ領域とは、シリコン原子の不足から発生する凹部、穴のようなものが多い領域であり、Ｉ領域とは、シリコン原子が余分に存在することにより発生する転位や余分なシリコン原子の塊が多い領域のことであり、そしてＶ領域とＩ領域の間には、原子の不足や余分が無い（少ない）ニュートラル領域（Ｎｅｕｔｒａｌ領域、以下Ｎ領域と略記することがある）が存在していることになる。そして、グローンイン欠陥（ＦＰＤ、ＬＳＴＤ、ＣＯＰ等）というのは、あくまでもＶやＩが過飽和な状態の時に発生するものであり、多少の原子の偏りがあっても、飽和以下であれば、欠陥としては存在しないことが判ってきた。
【０００４】
この両点欠陥の濃度は、ＣＺ法における結晶の引き上げ速度（成長速度）Ｆと結晶中の固液界面近傍の温度勾配Ｇとの関係から決まることが知られている。また、Ｖ領域とＩ領域との間のＮ領域には、ＯＳＦ（酸化誘起積層欠陥、Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  Ｉｎｄｕｓｅｄ  Ｓｔａｃｋｉｎｇ  Ｆａｕｌｔ）と呼ばれるリング状に発生する欠陥の存在が確認されている。
【０００５】
これら結晶成長起因の欠陥を分類すると、例えば成長速度が比較的高速の場合には、空孔タイプの点欠陥が集合したボイド起因とされているＦＰＤ、ＬＳＴＤ、ＣＯＰ等のボイド型欠陥が結晶径方向全域に高密度に存在し、これら欠陥が存在する領域はＶリッチ領域と呼ばれている。また、成長速度を低速にすると、成長速度の低下に伴い、上記したＯＳＦリングが結晶の周辺から発生し、このリングの外側に転位ループ起因と考えられているＬ／Ｄ（Ｌａｒｇｅ  Ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ：格子間転位ループの略号、ＬＳＥＰＤ、ＬＦＰＤ等）の欠陥が低密度に存在し、これら欠陥が存在する領域はＩリッチ領域と呼ばれている。さらに、成長速度を低速にすると、ＯＳＦリングがウェーハの中心に凝集して消滅し、全面がＩリッチ領域となる。
【０００６】
また、最近Ｖリッチ領域とＩリッチ領域の中間でＯＳＦリングの外側に、空孔起因のＦＰＤ、ＬＳＴＤ、ＣＯＰも、転位ループ起因のＬＳＥＰＤ、ＬＦＰＤも、さらにはＯＳＦも存在しないＮ領域の存在が発見されている。
さらに、ＯＳＦリングの内側にも、空孔起因のボイド型欠陥も、転位ループ起因の欠陥も存在せず、ＯＳＦも存在しないＮ領域の存在が確認されている。
【０００７】
これらのＮ領域は、通常の方法では、成長速度を下げた時に成長軸方向に対して斜めに存在するため、ウェーハ面内では一部分にしか存在しなかった。
このＮ領域について、ボロンコフ理論では、引き上げ速度（Ｆ）と結晶固液界面軸方向温度勾配（Ｇ）の比であるＦ／Ｇというパラメータが点欠陥のトータルな濃度を決定すると唱えている。このことから考えると、面内で引き上げ速度は一定のはずであるから、面内でＧが分布を持つために、例えば、ある引き上げ速度では中心がＶリッチ領域でＮ領域を挟んで周辺でＩリッチ領域となるような結晶しか得られなかった。
【０００８】
そこで最近、面内のＧの分布を改良して、この斜めでしか存在しなかったＮ領域を、例えば、引き上げ速度（Ｆ）を徐々に下げながら引き上げた時に、ある引き上げ速度でＮ領域が横全面に広がった結晶が製造できるようになった。また、この全面Ｎ領域の結晶を長さ方向へ拡大するには、このＮ領域が横に広がった時の引き上げ速度を維持して引き上げればある程度達成できる。また、結晶が成長するに従ってＧが変化することを考慮し、それを補正して、あくまでもＦ／Ｇが一定になるように、引き上げ速度を調節すれば、それなりに成長方向にも、全面Ｎ領域となる結晶が拡大できるようになった。すなわち、ＣＺ結晶引き上げ時のＦ／Ｇを制御し、全面Ｎ領域で引き上げることによりボイド型欠陥および転位クラスターを低減することが可能となったが、Ｆ／Ｇの制御幅のマージンが非常に狭いという問題があった。
【０００９】
特許文献１では、ウェーハ全面がＮ領域の無欠陥ウェーハの製造方法が提案されている。
しかし、この特許文献１に記載のようなウェーハは、ウェーハ面内でＢＭＤができやすいＮｖ領域とできにくいＮｉ領域とが混在しており、ウェーハ面内のＢＭＤ密度が異なるため、面内均一なゲッタリング能力を持つウェーハができない。
これを防止するため、例えば酸素濃度を高くして酸素を析出しやすくしてＢＭＤを発生しやすくすれば良いが、今度は析出過多となり、ウェーハ反りやパターンズレなどの問題が起こる。
【００１０】
そこで、逆に特許文献２・３で開示されている技術のように、極低酸素濃度の単結晶を用いれば、析出が起こりにくくなるため、ウェーハ反りやパターンズレ等は発生せず、面内均一性が保たれる。しかしこのようなウェーハではほとんどＢＭＤが発生しないため、ゲッタリング能力が期待できない。
【００１１】
更に、特許文献４で提案されているような低酸素濃度ウェーハに高温熱処理を施すような可能性が考えられるが、やはりＢＭＤを形成することになるので、欠陥領域による不均一性を逃れられない上、高温処理によるコストアップや汚染の問題があり、また汎用性が低いという問題がある。
【００１２】
【特許文献１】特許第３４６０５５１号公報
【特許文献２】特許第２６８８１３７号公報
【特許文献３】特開２００５−１４５７２４号公報
【特許文献４】特開２００６−２６１６３２号公報
【特許文献５】特許第３９９４６０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで、高温熱処理や欠陥が不均一に発生することによって汎用性が低くなるという問題を解決するために、特許文献５には、窒素をドープした全面Ｎ領域の低酸素濃度のシリコン単結晶ウェーハとその製造方法が開示されている。
【００１４】
この特許文献５に記載の技術は、窒素をドープすることによってＮ領域を拡大させることによって、無欠陥ウェーハとして使用できる領域を増やすことに特徴がある。
しかし、窒素をドープすることによってＯＳＦが発生し易くなる。
さらに、窒素をドープしたＮ領域ウェーハでは、酸化膜耐圧を評価する際に、ＴＤＤＢ（Ｔｉｍｅ  Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ）が劣化するため、問題となっていた。
【００１５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、汎用性が高く、また低コストで汚染の問題のない、ウェーハ面内で均一なゲッタリング能力を有する高品質な無欠陥シリコン単結晶ウェーハと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】
【００１６】
上記課題を解決するため、本発明では、チョクラルスキー法により育成されたシリコン単結晶ウェーハであって、酸素濃度が６×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）以下であり、窒素がドープされずにチョクラルスキー法により製造された全面Ｎ領域の単結晶から切り出され、該シリコン単結晶ウェーハの一主面にＥＧ処理が施されたものであることを特徴とするシリコン単結晶ウェーハを提供する（請求項１）。
【００１７】
このように、窒素をドープせずに６×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）以下の極低酸素濃度の全面Ｎ領域とした無欠陥ウェーハに、ＢＭＤによるゲッタリングではないＥＧ（Ｅｘｔｒｉｎｓｉｃ  Ｇｅｔｔａｒｉｎｇ）を付加したものであれば、ゲッタリング能力の面内均一性が高いシリコン単結晶ウェーハとすることができる。
すなわち、窒素をドープするとＯＳＦが発生しやすくなるため、本発明においては窒素をドープせず、また極低酸素濃度のウェーハとする。これによってＯＳＦ領域を無欠陥化することができ、Ｎ領域を広くすることが出来る。よって、Ｆ／Ｇの制御幅のマージンを広く取ることができ、低コストで汎用性の高いものとすることができる。
そして極低酸素化してゲッタリング能力が弱くなった分をＥＧ処理を行ったものとすることで、面内のゲッタリング能力の均一性が確保されたシリコン単結晶ウェーハとすることができる。
また、高温の熱処理工程等を行う必要がないため、金属不純物による汚染の問題もなく、またコスト低減を図ることができる。
【００１８】
また、前記ＥＧ処理として、裏面サンドブラスト、裏面ポリシリコン膜形成、表面イオン注入のいずれかの処理が行われたものであることが好ましい（請求項２）。
ＥＧ処理として、ウェーハ裏面への歪層の形成（サンドブラストやポリシリコン形成）を行うことができ、また、半導体素子が形成されるデバイス活性層の近傍にゲッタリング層を形成したものとするならば、イオン注入によって特定深さへ歪層が形成されたものとすることができる。
【００１９】
また、前記表面イオン注入処理として、炭素イオン注入が行われたものであることが好ましい（請求項３）。
このように、炭素がイオン注入されたものであれば、注入された炭素によって抵抗率等が変化することが抑制されたものとすることができる。
【００２０】
また、本発明では、シリコン単結晶ウェーハの製造方法であって、窒素をドープせずに結晶全面がＮ領域となり、且つ酸素濃度が６×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）以下となる条件でチョクラルスキー法によりシリコン単結晶を育成し、該シリコン単結晶からウェーハに加工した後に、該ウェーハの一主面に、ＥＧ処理を行うことを特徴とするシリコン単結晶ウェーハの製造方法を提供する（請求項４）。
【００２１】
このように、窒素をドープせず、結晶全面がＮ領域、且つ酸素濃度が６×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）以下になるように単結晶を育成することによって、容易にウェーハ全面がＮ領域とすることができ、つまり無欠陥ウェーハとすることができる。
すなわち、極低酸素濃度とすることによって、ＯＳＦの発生を抑制することができる。これによって単結晶を育成する際のＦ／Ｇの制御幅を広く取ることができ、従って、厳密な制御を必要なく、容易に育成することができる。
更に、極低酸素濃度として、ＢＭＤ等の析出によるゲッタリング能力の低下を、先に育成した単結晶を加工して作製したウェーハに対してＥＧ処理を行うことで、ゲッタリング能力をウェーハに付加する。これによって、面内のゲッタリング能力の均一性を保つことができるシリコン単結晶ウェーハを製造することができる。
【００２２】
また、前記ＥＧ処理は、裏面サンドブラスト、裏面ポリシリコン膜形成、表面イオン注入のいずれかとすることが好ましい（請求項５）。
このように、裏面サンドブラストまたは裏面ポリシリコン膜形成であれば、デバイス活性層側の表面に与える影響を小さくすることができるとともに、容易に実施することができる。また表面に対してイオン注入を行うことによって、デバイス活性層に隣接したゲッタリング層を形成することができる。
【００２３】
また、前記イオン注入処理は、前記ウェーハ表面から炭素イオン注入して、炭素イオン注入層を形成することが好ましい（請求項６）。
このように、炭素イオン注入であれば、電気的に中性であるとともに、拡散係数が小さいため、イオン注入層に結晶欠陥を導入しても抵抗率等が変化することを抑制することもできる。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、窒素をドープせずにチョクラルスキー法によって酸素濃度が６×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）以下の全面Ｎ領域のシリコン単結晶を育成し、ＥＧ処理を施すことによって、Ｎ領域中のＯＳＦ領域の有無に係わらず、拡大したＮ領域を有効に利用できるようになり、従来に比べて極めて高生産性、高歩留り、低コストで無欠陥シリコン単結晶ウェーハを製造することができる。そしてＥＧ処理を施すことによって、均一にゲッタリング能力を付加することができ、不純物汚染等の問題にも対応することができるシリコン単結晶ウェーハとその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明についてより具体的に説明する。
前述のように、汎用性が高く、また低コストで汚染の問題のない、ウェーハ面内で均一なゲッタリング能力を有する高品質な無欠陥シリコン単結晶ウェーハとその製造方法の開発が待たれていた。
【００２６】
そこで、本発明者らは、無欠陥結晶の生産性を向上し製造コストを下げるために、ＯＳＦ領域にＯＳＦを発生させないことで有効に利用する方法について鋭意検討を重ねた。
【００２７】
その結果、本発明者らは、単結晶を引き上げる際に、窒素をドープしないことによってＯＳＦの発生を抑制しつつ、且つ結晶中の酸素濃度を極力少なくすることによって、ＯＳＦを不活性（デバイス特性に影響を与えない）にでき、これによってＮ領域を実質的に拡大させて有効に利用できることを見出した。すなわち、従来に比べて極めて高生産性、高歩留りで無欠陥ウェーハを製造することが可能となる。
【００２８】
しかし、これでは無欠陥ウェーハを効率よく製造することはできても、酸素濃度が低いため、ＢＭＤを析出させることによるゲッタリング効果を期待することはできない。
この問題に対して本発明者らは更に検討を重ねた結果、前述のような条件で育成したシリコン単結晶を加工したウェーハの一主面に対して、ＥＧ処理を行うことによってウェーハ全面に均一にゲッタリング能力を付加することによって問題を解決することができることを発想し、本発明を完成させた。
【００２９】
以下、本発明について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明のシリコン単結晶ウェーハは、チョクラルスキー法によって育成されたものであって、窒素がドープされずに酸素濃度が６×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）以下、結晶全面がＮ領域となるように育成された単結晶から切り出され、その一主面にＥＧ処理が施されたものである。
【００３０】
このように、窒素がドープされずに６×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）以下の極低酸素濃度の全面Ｎ領域とした無欠陥ウェーハであれば、酸素濃度を低くし且つ窒素をドープしなかったことによってＯＳＦの発生を強く抑制したものとすることができる。そしてＯＳＦの発生が抑制されたものであるため、ＯＳＦ領域を含んだ領域も利用でき、よってＮ領域を実質的に拡大できるため、単結晶引き上げの際のＦ／Ｇの制御の幅を広く取ることができる。このため、生産性の向上及び製造コストの低減を図ることができる。
また、全面Ｎ領域であり且つ極低酸素濃度の無欠陥シリコン単結晶ウェーハにＥＧ処理を行ったものとすることによって、面内で均一なゲッタリング能力を有したものとすることができる。
【００３１】
ここで、ＥＧ処理として、裏面サンドブラスト、裏面ポリシリコン膜形成、表面イオン注入のいずれかの処理が行われたものとすることができる。
ＥＧ処理として、裏面サンドブラスト、裏面ポリシリコン膜形成のウェーハ裏面への歪み層導入処理を行ったものとすれば、デバイス活性層側に留まる不純物や欠陥を大幅に減少させたものとすることができる。
また、デバイス活性層の近くにゲッタリング層を形成したい場合には、デバイス作製側の主表面からイオン注入を行ったものとすることができる。
【００３２】
また、ＥＧ処理としてイオン注入処理が行われたとき、注入されたイオンを炭素イオンとすることができる。
このように、電気的に中性な炭素イオンが注入されたものであれば、抵抗率が変化することを抑制することができる。
【００３３】
そしてこのようなシリコン単結晶ウェーハは以下に示すようなシリコン単結晶ウェーハの製造方法で製造することができるが、もちろんこれに限定されるものではない。
【００３４】
ここで、まず本発明のシリコン単結晶ウェーハの製造に用いる単結晶育成装置の一例について図１を参照して説明する。
図１に示すように、この単結晶育成装置１５は、メインチャンバー１とその上部の引き上げチャンバー２と、メインチャンバー１中に設けられたルツボと、ルツボの周囲に配置された加熱ヒーター７と、ルツボを回転させるルツボ保持軸およびその回転機構（図示せず）と、シリコンの種結晶を保持するシードチャックと、シードチャックを引き上げるワイヤと、ワイヤを回転又は巻き取る巻き取り機構（図示せず）を備えて構成されている。ルツボは、その内側の原料融液４を収容する側には石英ルツボ５が設けられ、その外側には黒鉛ルツボ６が設けられている。また、加熱ヒーター７の外側周囲には断熱部材８が配置されている。そして単結晶の育成中に、雰囲気ガスを、ガス導入口１０より導入して、ガス流出口９から排出する。
【００３５】
また、本発明の製造方法に関わる製造条件を設定するために、単結晶３の固液界面の外周に環状の遮熱部材１３を設け、その上に整流筒１４が配置される。この遮熱部材１３は、その下端と原料融液４の湯面との間に３〜１０ｃｍの隙間を設けて設置されている。遮熱部材１３は条件によっては使用しないこともある。さらに、冷却媒体を冷却媒体導入口１２より導入したり、輻射熱を遮って単結晶３を冷却する筒状冷却装置１１を設けてもよい。
また、引き上げ室の水平方向の外側に、図示しない磁石を設置し、原料融液４に水平方向あるいは垂直方向等の磁場を印加することによって、融液の対流を抑制し、単結晶の安定成長を図る、いわゆるＭＣＺ法が用いられることも多い。
【００３６】
次に、上述のような単結晶育成装置によるシリコン単結晶の育成方法について説明する。
まず、ルツボ内で、シリコンの高純度多結晶原料を融点（約１４２０°Ｃ）以上に加熱して融解する。次に、ワイヤを巻き出すことにより原料融液の表面略中心部に種結晶の先端を接触又は浸漬させる。その後、ルツボ保持軸を適宜の方向に回転させるとともに、ワイヤを回転させながら巻き取って種結晶を引き上げることにより、単結晶育成が開始される。以後、引き上げ速度と温度を適切に調節することにより略円柱形状の単結晶を得ることができる。
【００３７】
ここで、本発明では結晶全面がＮ領域となるようにして結晶を引上げる。全面をＮ領域とするためには、前述の引上げ速度（Ｆ）と結晶固液界面軸方向温度勾配（Ｇ）との比であるＦ／ＧをＮ領域となる範囲内に制御して結晶を引上げればよい。Ｆ／ＧのＮ領域となる範囲は、単結晶の引上げ速度を漸減させて育成するテストを行い、育成された単結晶を軸方向に縦割りにし、欠陥分布を評価することによって求めることができる。
【００３８】
そして、引き上げ中に、ルツボ回転数、結晶回転数、導入ガス流量、雰囲気圧力、印加磁場の強度や方向を制御することによって、結晶中の酸素濃度を６×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下となるようにすることができる。例えば、ルツボ回転数を低く、ガス流量を多く、圧力を低く、磁場を強くすることによって、酸素を所望の値以下に低減化させることができる。
【００３９】
また、本発明においては、育成する単結晶には窒素をドープしない。
これは前述のように、全面Ｎ領域のウェーハに窒素がドープされた場合、電気特性、特にＴＤＤＢが悪化したり、窒素ドープによってＯＳＦが発生しやすくなることを防止するためである。
【００４０】
次いで得られた単結晶を通常の方法に従い、スライス、面取り、研削、エッチング、鏡面仕上げ研磨等の工程を経てウェーハに加工すれば、全面がＮ領域の無欠陥ウェーハを作製することができる。
【００４１】
その後、ウェーハにゲッタリング能力を付加するために、ウェーハの一主面に対してＥＧ処理を施すことによって、シリコン単結晶ウェーハが完成する。
このように、本発明のウェーハは全面Ｎ領域となるように育成された単結晶から切り出されたものであるため、様々な欠陥が実質的にフリーである。このため、欠陥や電気特性は大変良好であるが、バルクの欠陥も存在しない。従って、ゲッタリング能力に欠けるため、ＥＧ処理を行い、ゲッタリング能力を付加する必要がある。
【００４２】
ここで、このＥＧ処理として、例えば、デバイスの作製が予定される主表面の反対側の面である裏面にサンドブラストや裏面ポリシリコン膜形成の処理を行うことができる。
上述のような、ウェーハの裏面に対する歪み層形成処理であれば、デバイス活性層側の不純物や欠陥を低減させることができる。このサンドブラストやポリシリコン膜の形成自体は公知のいずれの方法をも適用できる。
【００４３】
また、デバイスの作製が予定される主表面に対して、イオン注入を行うものとすることができる。
このようにイオン注入を行うことによって、デバイス活性層の近くの特定の深さにゲッタリング能力を有する歪み層を形成することができるため、デバイス活性層の不純物濃度の低減を容易に達成することができる。
【００４４】
そして、ＥＧ処理としてイオン注入を行う場合、炭素イオン注入を行うことができる。
注入するイオンを炭素イオンとすることによって、製造したシリコン単結晶ウェーハの抵抗がイオン注入層で変化することを抑制することができる。また、ウェーハの酸素濃度が低いため、炭素をイオン注入しても酸素析出が促進されることもないため、ＢＭＤ等が形成されることを抑制することができ、面内に不均一な欠陥の発生を抑制することも可能である。
【００４５】
本発明のシリコン単結晶ウェーハの製造方法によれば、窒素をドープせず且つ酸素濃度を低くしたため、ＯＳＦの発生を抑制することができ、よってＯＳＦを含んだＮ領域をも無欠陥領域として使用することができる。このため、単結晶を育成する際のＦ／Ｇの制御が容易になり、製造コストを低減することができる。すなわち、本発明では、全面Ｎ領域とすることもできるが、窒素ノンドープ、低酸素濃度化により、ＯＳＦを不活性化し、Ｎ領域に取り込むことができる。
また、ＥＧ処理を行うことによって、無欠陥ウェーハに面内均一にゲッタリング能力が付加されたシリコン単結晶ウェーハを製造することができる。
【実施例】
【００４６】
以下、実施例及び比較例を示して本発明を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。
（実施例１）
図１に示したような単結晶育成装置に、直径２４インチ（６００ｍｍ）ルツボを装備させて、磁場印加チョクラルスキー法（ＭＣＺ法）を用いて、直径８インチ（２００ｍｍ）の極低酸素濃度の全面Ｎ領域の無欠陥シリコン単結晶を育成した。
この無欠陥単結晶からウェーハを切り出して、酸素濃度を評価したところ、ウェーハ中心で４×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）、周辺で３×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）であった。
【００４７】
このウェーハに炭素イオン注入を施した。炭素イオンのドーズ量は１×１０１４／ｃｍ２として、シリコン単結晶ウェーハを製造した。このシリコン単結晶ウェーハにデバイスを模した８００℃４時間＋１０００℃１６時間の熱処理を施して、シリコン単結晶ウェーハ内部のＢＭＤを赤外散乱法により調査した。
その結果、図２に示すように、シリコン単結晶ウェーハ面内でＢＭＤはほとんど観察されなかった。
【００４８】
更に、このシリコン単結晶ウェーハをニッケルで故意に汚染して、８００℃・１４ｍｉｎのドライブイン熱処理を施して急冷した後、表面のシャローピットを観察した。
その結果、図３（ａ）に見られるように、全面シャローピットが無いことが確認できた。従って、内部のＢＭＤ起因ではなく、イオン注入によるゲッタリング能力が面内均一に付加できたことが確認できた。
【００４９】
（比較例１）
ＥＧ処理としての炭素イオン注入を行わないことを除いては、実施例１と同じシリコン単結晶から切り出したウェーハを用い、デバイスを模した８００℃４時間＋１０００℃１６時間の熱処理を施した。このシリコン単結晶ウェーハ内部のＢＭＤを赤外散乱法により調査しところ、実施例１のシリコン単結晶ウェーハと同様に、ウェーハ面内でＢＭＤはほとんど観察されなかった。
【００５０】
比較例１のシリコン単結晶ウェーハをニッケルによって故意に汚染して、８００℃・１４ｍｉｎのドライブイン熱処理を施して急冷した後、表面のシャローピットを観察した。
その結果、図３（ｂ）に見られるように、全面シャローピットが観察された。つまり、ＢＭＤもＥＧも無いため、ゲッタリング能力の無いウェーハであることが確認できた。
【００５１】
（実施例２・比較例２、３）
酸素濃度が、中心部周辺部ともに６×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）（実施例２）、７×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）（比較例２）、８×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）（比較例３）となるようにする以外は実施例１と同じ条件で無欠陥単結晶を育成した。
そして、実施例２、比較例２、３の単結晶からウェーハを切り出し、デバイスを模した８００℃４時間＋１０００℃１６時間の熱処理を施してウェーハ内部のＢＭＤを赤外散乱法により調査した。
【００５２】
その結果、図２に示したように、比較例３のシリコン単結晶ウェーハの中心部や周辺部ではＢＭＤが見られるが、Ｒ／２部ではＢＭＤが少なく、面内のＢＭＤ均一性が著しく低いウェーハであった。このようなウェーハでは、この後のデバイス工程等で温度の上下によって、ウェーハのソリや割れが発生する危険性がある。また、同様に比較例２のシリコン単結晶ウェーハも、中央部と周辺部に若干のＢＭＤの析出が見られた。
これに対し、実施例２のシリコン単結晶ウェーハは、中心部／周辺部ともにＢＭＤの析出が見られず、ＢＭＤの析出によるウェーハのソリ等の問題の発生の心配がないものとすることができることが判った。
【００５３】
（実施例３、４）
実施例１と同じシリコン単結晶より加工したウェーハに、裏面サンドブラスト（実施例３）、裏面ポリシリコン膜形成（実施例４）を行った以外は実施例１と同じ条件でシリコン単結晶ウェーハを作製し、同様の評価を行った。
その結果、実施例３、４のシリコン単結晶ウェーハともにＢＭＤの析出は見られず、また、シャローピットも観察されなかった。
【００５４】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明で用いるシリコン単結晶の育成装置の概略の一例を示した図である。
【図２】実施例１、２及び比較例２、３のシリコン単結晶ウェーハのＢＭＤ面内分布を示した図である。
【図３】実施例１及び比較例１のシリコン単結晶ウェーハをニッケルで故意に汚染させたことによるシャローピットの形成の度合いを評価した結果を示した図である。
【符号の説明】
【００５６】
１…メインチャンバー、  ２…引き上げチャンバー、  ３…単結晶、  ４…原料融液、  ５…石英ルツボ、  ６…黒鉛ルツボ、  ７…加熱ヒーター、  ８…断熱部材、  ９…ガス流出口、  １０…ガス導入口、  １１…筒状冷却装置、  １２…冷却媒体導入口、  １３…遮熱部材、  １４…整流筒、  １５…単結晶育成装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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