(57)【要約】      （修正有）【課題】純粋無欠陥のシリコン単結晶ウェハを提供する。【解決手段】シリコン単結晶ウェハは、Ｃｕに基づく欠陥が検出されないＩＤＰ領域は、Ｎｉに基づく欠陥が検出されるＮｉＧ領域と、欠陥が検出されないＮＩＤＰ領域に区分される。【選択図】図１１
2018093205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｕに基づく欠陥が検出されないＩＤＰ領域は、Ｎｉに基づく欠陥が検出されるＮｉＧ領域とＮｉに基づく欠陥が検出されないＮＩＤＰ領域に区分されるシリコン単結晶ウェハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施例は、シリコン単結晶ウェハに関するものである。
【０００２】
実施例は、シリコン単結晶ウェハの製造方法に関するものである。
【０００３】
実施例は、シリコン単結晶ウェハの欠陥検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００４】
シリコン単結晶ウェハは高集積が要求される半導体素子に広く使用される。
【０００５】
このような半導体素子の歩留り（ｙｉｅｌｄ）をよくするためには、シリコン単結晶ウェハが優秀な膜質を有するべきである。
【０００６】
シリコン単結晶ウェハは通常チョクラスキ法（以下、ＣＺ法と称する）を利用してシリコンインゴット（ｉｎｇｏｔ）を成長した後、シリコンインゴットを切り取って得られた多数の板のうち一つである。
【０００７】
シリコンインゴットは引上げ速度Ｖと温度勾配Ｇの関係を調節して成長される。引上げ速度Ｖはシリコンインゴットが成長される速度を意味する。温度勾配Ｇは結晶中の固液界面付近の温度を意味する。
【０００８】
大量の半導体素子を得るためにはシリコン単結晶ウェハの直径が大きくなる必要があり、そのためにはシリコンインゴットの直径が大きくなる必要がある。
【０００９】
しかし、シリコンインゴットの直径が大きいほど、引上げ速度Ｖ／温度勾配Ｇの調節が難しくなる。よって、シリコンインゴットに多様な欠陥、例えばＦＰＤ，ＬＳＰＤ，ＣＯＰなどが発生し、このような欠陥によって半導体素子の歩留りが悪化する恐れがある。
【００１０】
これらの欠陥を説明する前に、シリコン単結晶ウェハに吹き入れられるベーカンシー（Ｖａｃａｎｃｙ，以下Ｖと称する）と呼ばれる空孔状の点欠陥とインタースティシャル（Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ，以下、Ｉと称する）と呼ばれる格子間状のシリコン点欠陥それぞれの吹き入れ濃度を決定する因子について説明する。
【００１１】
シリコン単結晶ウェハにおいて、Ｖ−ｒｉｃｈ領域とはシリコン原子の不足によって発生するベーカンシーが凝集された欠陥を有する領域を意味する。Ｉ−ｒｉｃｈ領域とはシリコン原子が余分に存在することでインタースティシャルシリコンが凝集された欠陥を有する領域を意味する。
【００１２】
Ｖ−ｒｉｃｈ領域とＩ−ｒｉｃｈ領域との間には原子の不足や余分がないか少ないニュートラル領域、例えばＮ領域が存在する。
【００１３】
上述したＦＰＤ，ＬＳＴＤ，ＣＯＰなどの欠陥はベーカンシーＶシリコンやインタースティシャルＩシリコンが過飽和された状態で発生するものであって、多少の原子の偏向があっても過飽和以下であればこのような欠陥が存在しなくなる。
【００１４】
ベーカンシーＶシリコンによる点欠陥の濃度とインタースティシャルＩシリコンによる点欠陥の濃度は引上げ速度Ｖと温度勾配Ｇとの関係によって決定される。Ｖ−ｒｉｃｈ領域とＩ−ｒｉｃｈ領域の境界付近にはＯＳＦ（Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｓｔａｃｋｉｎｇ  Ｆａｕｌｔ）と呼ばれる欠陥が結晶成長軸に対する垂直方向の断面から見る際、リング状に分布（以下、ＯＳＦリングと称する）する。これらの結晶の成長に起因する欠陥については、例えば特許文献１に詳細に記載されている。
【００１５】
特許文献１によると、Ｎ領域は更にベーカンシーＶシリコンが優勢なＮｖ領域とインタースティシャルＩシリコンが優勢なＮｉ領域に分類される。
【００１６】
Ｎｖ領域では熱処理した際に酸素析出物（以下、ＢＭＤ（Ｂｕｌｋ  Ｍｉｃｒｏ  Ｄｅｆｅｃｔ）と称する）が多く発生し、Ｎｉ領域では酸素析出物が殆ど発生しない。このような場合、Ｎｉ領域では熱処理を行っても酸素析出物が殆ど発生せず、言い換えるとＢＭＤの密度が小さいだけでなく、ディバイス工程中に混入が発生したらその混入をゲッタリング（ｇｅｔｔｅｒｉｎｇ）する能力が弱い問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００２−２１１０９３号公報
【特許文献２】韓国特許第１０−０８３８３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
実施例は、純粋無欠陥のシリコン単結晶ウェハを提供する。
【００１９】
実施例は、シリコン単結晶ウェハを製造するための方法を提供する。
【００２０】
実施例は、欠陥検出能力を向上させるシリコン単結晶ウェハの欠陥検出方法を提供する。
【００２１】
実施例は、従来は欠陥を検出することが難しかった領域からも欠陥を見つけるシリコン単結晶ウェハの欠陥検出方法を提供する。
【００２２】
実施例は、純粋無欠陥のシリコンウェハを具現するシリコン単結晶ウェハの欠陥検出方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
実施例によると、シリコン単結晶ウェハは、Ｃｕに基づく欠陥が検出されないＩＤＰ領域を含み、ＩＤＰ領域は、Ｎｉに基づく欠陥が検出されるＮｉＧ領域とＮｉに基づく欠陥が検出されないＮＩＤＰ領域に区分される。
【００２４】
実施例によると、シリコン単結晶ウェハは第１引上げ速度を有する第１領域と、前記第１引上げ速度より大きい第２引上げ速度を有する第２領域と、前記第２引上げ速度より大きい第３引上げ速度を有する第３領域と、を含む。前記第２領域はＮｉに基づく欠陥が検出されるが、Ｃｕに基づく欠陥が検出されない領域である。
【００２５】
実施例によると、シリコン単結晶ウェハはＣｕに基づく欠陥が検出されるＶＤＰ領域と、前記ＶＤＰ領域に隣接して前記Ｃｕに基づく欠陥とＮｉに基づく欠陥の両方が検出されないＮＩＤＰ領域と、前記ＶＤＰ領域と前記ＮＩＤＰ領域との間に位置され、前記Ｃｕに基づく欠陥が検出されないが前記Ｎｉに基づく欠陥が検出されるＮｉＧ領域と、を含む。
【００２６】
実施例によると、Ｎｉに基づく欠陥が検出されないシリコン単結晶ウェハの製造方法が提供される。
【００２７】
実施例によると、シリコン単結晶ウェハの欠陥検出方法は、シリコン単結晶ウェハにＮｉを混入するステップと、前記シリコン単結晶ウェハに金属析出物の核を形成するために第１ステップの熱処理を行うステップと、前記金属析出物の核を成長するために第２ステップの熱処理を行うステップと、前記シリコン単結晶ウェハの欠陥を確認するステップと、を含む。
【発明の効果】
【００２８】
実施例は、Ｃｕに基づいて場合は見つからない欠陥をＮｉに基づいて見つける欠陥検出方法を利用することで純粋無欠陥のシリコン単結晶ウェハを得ることができる。
【００２９】
実施例は、Ｎｉに基づく欠陥検出方法を利用して純粋無欠陥のシリコンインゴットやシリコン単結晶ウェハを製造することができる。
【００３０】
実施例は、Ｃｕに基づく場合は検出されない欠陥をＮｉに基づいて検出するようにして欠陥の検出能力を向上する。このように向上した検出能力を利用して純粋無欠陥のシリコン単結晶ウェハが得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施例によるシリコン単結晶ウェハの欠陥検出方法を示す流れ図である。
【図２】２つのステップによる熱処理を示す図である。
【図３】金属析出物を示す図である。
【図４】エッチングによって形成された突起を示す図である。
【図５】Ｎｉ混入濃度による欠陥の残像（ｈａｚｅ）を示す図である。
【図６ａ】Ｃｕ混入を利用した場合のシリコン単結晶ウェハの表面状態を示す図である。
【図６ｂ】Ｎｉ混入を利用した場合のシリコン単結晶ウェハの表面状態を示す図である。
【図７】２つのステップの熱処理の最適条件に関する実験結果を示す図である。
【図８ａ】Ｃｕに基づく酸素濃度による欠陥の分布を示す図である。
【図８ｂ】Ｃｕに基づく酸素濃度による欠陥の分布を示す図である。
【図８ｃ】Ｃｕに基づく酸素濃度による欠陥の分布を示す図である。
【図９ａ】Ｎｉに基づく酸素濃度による欠陥の分布を示す図である。
【図９ｂ】Ｎｉに基づく酸素濃度による欠陥の分布を示す図である。
【図９ｃ】Ｎｉに基づく酸素濃度による欠陥の分布を示す図である。
【図１０ａ】Ｃｕに基づく欠陥検出によるシリコン単結晶ウェハに定義された領域の区分を示す図である。
【図１０ｂ】実施例によるＮｉに基づく欠陥検出によるシリコン単結晶ウェハに定義された領域区分を示す図である。
【図１１】実施例によるシリコンインゴットの成長方向による領域区分を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
発明による実施例の説明において、各構成要素の「上」又は「下」に形成されると記載される場合、上又は下は２つの構成要素が互いに直接接触されるか一つ以上の他の構成要素が２つの構成要素の間に配置されて形成されることを全て含む。また、「上又は下」と表現される場合、一つの構成要素を基準に上の方向だけでなく下の方向の意味も含む。
【００３３】
実施例を説明する前に、Ｃｕデポジション（ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法について簡略に説明する。Ｃｕデポジション法は特許文献２に記載されている。
【００３４】
Ｃｕデポジション法はウェハの表面上に絶縁膜を形成し、ウェハの表面近くに形成された欠陥部位上の絶縁膜を破壊して欠陥部位にＣｕの電解物質を析出する。よって、Ｃｕデポジション法によって従来は見つけることが難しかった欠陥を見つけることができる。即ち、従来は熱処理によっても見つけることが難しかった欠陥をＣｕデポジション法によって見つけることができる。
【００３５】
しかし、Ｃｕデポジション法は依然としてＮｖ領域からのみ欠陥を見つけることができる。即ち、Ｎｉ領域では従来の方法では見つけることができない欠陥が存在する可能性があるが、このような欠陥はＣｕデポジション法のような従来の検出方法では見つけることができない。
【００３６】
実施例は、シリコン単結晶ウェハのＩＤＰ（Ｃｕデポジション法におけるＮｉに対応する）から欠陥を見つける新しい欠陥検出方法を提供する。
【００３７】
欠陥検出方法
図１は、実施例によるシリコン単結晶ウェハの欠陥検出方法を示す流れ図である。
【００３８】
実施例で使用されたシリコン単結晶ウェハはＣＺ法で成長されたシリコンインゴットから切り取られるが、それに限定されるものではない。
【００３９】
シリコン単結晶ウェハがＮｉのような金属溶液でコーティングされる（Ｓ１０１）。コーティング方法としてはスピンコーティング（ｓｐｉｎ  ｃｏａｔｉｎｇ）法やディッピング（ｄｉｐｐｉｎｇ）法が使用されるが、それに限定されるものではない。
【００４０】
Ｎｉがシリコン単結晶ウェハの上にコーティングされるとＮｉ溶液がシリコン単結晶ウェハの内部に拡散され、酸素析出物（ｏｘｙｇｅｎ  ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｓ）と反応又は結合して金属析出物（ｍｅｔａｌ  ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｓ）が形成される。
【００４１】
Ｎｉの濃度は少なくとも１Ｅ１３ａｔｏｍ／ｃｍ２以上であるが、それに限定されるものではない。
【００４２】
Ｎｉは従来のＣｕによってゲッタリングされない微細な析出物をゲッタリングするため、Ｃｕより欠陥検出能力が優秀である。
【００４３】
例えば、前記シリコン単結晶ウェハがＮｉによっては欠陥が見つからない場合、前記シリコン単結晶ウェハはＣｕによる検出方法に比べ更に欠陥がないことが分かる。よって、実施例による検出方法によってより微細な欠陥も見つかるだけでなく、このような検出方法に基づいてより欠陥のない良質のシリコンインゴットの成長を介したシリコン単結晶ウェハを製造することができる。
【００４４】
また、このような無欠陥のシリコン単結晶ウェハを利用してより高精細の半導体素子を製造することができる。
【００４５】
酸素濃度［Ｏｉ］が臨界値以上であるのかを把握する（Ｓ１０３）。臨界値は８ｐｐｍａに設定されるが、それに限定されるものではない。酸素濃度［Ｏｉ］が臨界値以上であれば、第１ステップの熱処理が行われる（Ｓ１０５）。前記第１ステップの熱処理によって金属析出物の核が製造される。
【００４６】
例えば、前記第１ステップの熱処理は略８７０℃の熱処理温度で略４時間行われる。このような第１ステップの熱処理によって金属析出物の核が形成される。このような金属析出物の核は後工程の第２ステップの熱処理による金属析出物の核の成長を助けるためのシード（ｓｅｅｄ）として使用される。
【００４７】
前記第１ステップの熱処理によって金属析出物の核が形成されると、第２ステップの熱処理が行われる（Ｓ１０７）。前記第２ステップの熱処理は金属析出物の核をシードにして金属析出物のサイズが増加するように金属析出物の核を成長させる役割をする。前記金属析出物は前記第２ステップの熱処理によって前記金属析出物の核を中心に四方に成長するが、それに限定されるものではない。
【００４８】
例えば、前記第２ステップの熱処理は略１０００℃の熱処理温度で略１時間乃至３時間行われる。
【００４９】
図２に示したように、第１ステップの熱処理Ｓ１０５によって金属析出物の核が形成され、第２ステップの熱処理Ｓ１０７によって金属析出物の核をシードにして金属析出物の核が四方に成長するため、究極的に金属析出物のサイズが拡張される。
【００５０】
金属析出物のサイズが増加するほど、後述する確認工程で金属析出物を検出する確率が増加する。
【００５１】
一方、酸素濃度［Ｏｉ］が少なすぎればＮｉ混入による金属析出物の検出が容易ではない恐れがある。
【００５２】
このような場合には追加の熱処理が行われる（Ｓ１１３）。追加の熱処理は略８００℃の熱処理温度で略４時間行われる。
【００５３】
追加の熱処理は金属析出物のサイズを拡張する役割をする。
【００５４】
酸素濃度［Ｏｉ］が少なすぎればＳ１１３による追加の熱処理によって金属析出物のサイズを拡張するが、このように拡張された金属析出物がＳ１０５及びＳ１０７によって２つのステップの熱処理（ｔｗｏ−ｓｔｅｐ  ｈｅａｔ  ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）、即ち第１ステップの熱処理及び第２ステップの熱処理によってさらに拡張される。
【００５５】
実施例によるシリコン単結晶ウェハの欠陥検出方法において、酸素濃度［Ｏｉ］が少ない場合でも酸素濃度［Ｏｉ］が多い場合と類似してより精密に欠陥を検出することができる。
【００５６】
次に、前記シリコン単結晶ウェハを対象にエッチング工程が行われる（Ｓ１０９）。前記エッチング工程は湿式エッチング工程である。エッチング溶液としては硝酸（ＨＮＯ３）とフッ酸（ＨＦ）の混合が使用されるが、それに限定されるものではない。Ｓ１０９によるエッチング工程は欠陥をより容易に検出するためのものであって、金属析出物の濃度とサイズが臨界値以上であればＳ１０９によるエッチング工程は省略されてもよい。
【００５７】
図３に示したように、Ｓ１０１乃至Ｓ１０７による工程によってシリコン単結晶ウェハ１０の表面に金属析出物１３が形成される。
【００５８】
図４に示したように、Ｓ１０９によるエッチング工程によって金属析出物１３を除くシリコン単結晶ウェハ１０の表面がエッチングされる。このような場合、金属析出物１３の下に円錐状の突起１６が形成されるが、それに限定されるものではない。
【００５９】
即ち、金属析出物１３の下に突起１６が形成されて金属析出物１３を除くシリコン単結晶ウェハ１０の表面がエッチングされる。このような場合、シリコン単結晶ウェハの表面に金属析出物１３が存在する領域とそうではない領域とで段差が発生し、このような段差によって検出装置（図示せず）に導かれる光の経路が異なるため、検出装置から生成されたイメージを介して光経路の差によって金属析出物１３がより明確に示されることで、金属析出物１３の検出がより容易になる。
【００６０】
図５に示したように、Ｎｉの濃度が略１Ｅ１１ａｔｏｍ／ｃｍ２であるか１Ｅ１２ａｔｏｍ／ｃｍ２であれば熱処理の際の温度と時間を可変しても金属析出物が検出されないことが分かる。
【００６１】
それに対し、Ｎｉの濃度が略１Ｅ１３ａｔｏｍ／ｃｍ２であれば金属析出物が検出される。よって、Ｎｉの濃度は少なくとも１Ｅ１３ａｔｏｍ／ｃｍ２以上であることが好ましい。
【００６２】
図６ａはＣｕ混入を利用した場合のシリコン単結晶ウェハの表面状態を示す図であり、図６ｂはＮｉ混入を利用した場合のシリコン単結晶ウェハの表面状態を示す図である。
【００６３】
図６ａに示したように、Ｃｕ混入を利用した場合、シリコン単結晶ウェハは欠陥残像（ｈａｚｅ）を示さない。
【００６４】
それに対し、図６ｂに示したようにＮｉ混入を利用した場合、シリコン単結晶ウェハは明確に欠陥残像を示している。
【００６５】
よって、実施例によるシリコン単結晶ウェハの欠陥検出方法はＣｕを利用した検出方法からは検出されない欠陥を見つけることができる。
【００６６】
図７は、２つのステップの熱処理の最適条件に関する実験結果を示す図である。
【００６７】
図７に示したように、第１ステップの熱処理での熱処理温度は略８７０℃に固定する一方、熱処理時間は２時間、３時間及び４時間に変化させた。第２ステップの熱処理での熱処理温度は略１０００℃に固定する一方、熱処理時間は１時間、２時間、３時間に変化させた。
【００６８】
第３サンプル及び第４サンプルでは欠陥残像がよく示されていない。一方、第１及び第２サンプルでは欠陥残像がよく示されている。
【００６９】
よって、実施例によるシリコン単結晶ウェハの欠陥検出方法において、略８７０℃の熱処理温度と略４時間の熱処理時間を有する第１ステップの熱処理と略１０００℃の熱処理温度と略１時間乃至４時間の熱処理時間を有する第２ステップの熱処理で欠陥残像が良好であることが分かる。
【００７０】
更に図１を参照すると、エッチング工程が完了されたシリコン単結晶ウェハに基づいて金属析出物を確認する工程が行われる（Ｓ１１１）。
【００７１】
前記金属析出物は、例えば、カメラによって取得された映像イメージから確認されるが、それに限定されるものではない。
【００７２】
また、前記金属析出物は、例えば光学顕微鏡によって確認されてもよいが、それに限定されるものではない。
【００７３】
図８ａ乃至図８ｃは、Ｃｕに基づく酸素濃度による欠陥の分布を示す図である。例えば、図８ａの酸素濃度［Ｏｉ］は８．３ｐｐｍａであり、図８ｂの酸素濃度［Ｏｉ］は９．５ｐｐｍａであり、図８ｃの酸素濃度［Ｏｉ］は１０．８ｐｐｍａである。
【００７４】
Ｃｕに基づいて欠陥を検出する場合、酸素濃度が８．３ｐｐｍａ（図８ａ）であるか９．５ｐｐｍａ（図８ｂ）であればＩＤＰ領域とＶＤＰ領域が明確に区分されなくなる。酸素濃度が１０．８ｐｐｍａ（図８ｃ）ではＩＤＰ領域とＶＤＰ領域が区分される。
【００７５】
図９ａ乃至図９ｃは、Ｎｉに基づく酸素濃度による欠陥の分布を示す図である。例えば、図９ａの酸素濃度［Ｏｉ］は８．３ｐｐｍａであり、図９ｂの酸素濃度［Ｏｉ］は９．５ｐｐｍａであり、図９ｃの酸素濃度［Ｏｉ］は１０．８ｐｐｍａである。
【００７６】
Ｎｉに基づいて欠陥を検出する場合、酸素濃度が８．３ｐｐｍａ（図９ａ）、９．５ｐｐｍａ（図９ｂ）及び１０．８ｐｐｍａ（図９ｃ）全てでＩＤＰ領域とＶＤＰ領域が区分される。
【００７７】
ＶＤＰ領域は酸素析出物が存在する領域であり、ＩＤＰは酸素析出物が存在しない領域である。
【００７８】
図８ｃに示したようにシリコン単結晶ウェハの中央領域は全てＩＤＰ領域である一方、図９ｃに示したようにシリコン単結晶ウェハの最高の中央領域（ｃｅｎｔｅｒｍｏｓｔ  ｒｅｇｉｏｎ）にＶＤＰ領域が定義されて最高の中央領域の周縁にＩＤＰ領域が定義される。
【００７９】
これはＣｕに基づいて検出する場合（図８ｃ）には中央領域に存在するＶＤＰ領域が検出されないことに対し、Ｎｉに基づいて検出する場合（図９ｃ）には中央領域が存在するＶＤＰ領域が検出されることを示している。言い換えると、Ｃｕに基づいて検出する場合（図８ｃ）には中央領域に欠陥が存在するにもかかわらず中央領域は欠陥がないＩＤＰ領域として検出される。それに対し、Ｎｉに基づいて検出する場合（図９ｃ）には中央領域に存在する欠陥を正確にＶＤＰ領域として検出する。
【００８０】
よって、図８ａから図９ｃに示した図面から、Ｃｕに基づく欠陥検出方法よりＮｉに基づく欠陥検出方法が更に正確に欠陥を検出することが分かる。
【００８１】
図１０ａはＣｕに基づく欠陥検出によるシリコン単結晶ウェハに定義された領域区分を示す図であり、図１０ｂは実施例によるＮｉに基づく欠陥検出によるシリコン単結晶ウェハに定義された領域区分を示す図である。
【００８２】
図１０ａに示したように、第１領域２１と第３領域２５はＶＤＰ領域で、第２領域２３はＩＤＰ領域である。前記第２領域２３は前記第１領域２１と前記第３領域２５との間に配置される。
【００８３】
上述したようにＶＤＰ領域は欠陥が存在する領域を意味し、ＩＤＰ領域は欠陥が存在しない領域を意味する。
【００８４】
図１０ｂに示したように、第１領域３１と第４領域３７はＶＤＰ領域であり、第２領域３３はＮｉＧ（Ｎｉ  ｇｅｔｔｅｒｉｎｇ）領域であり、第３領域３５はＮＩＤＰ（Ｎｉ  ｂａｓｅｄ  ＩＤＰ）領域である。
【００８５】
上述したように、ＶＤＰ領域は欠陥が存在する領域である。
【００８６】
ＮｉＧ領域はＣｕに基づく欠陥が検出されず、Ｎｉに基づく欠陥のみが検出される領域として定義される。
【００８７】
ＮＩＤＰ領域はＮｉに基づく欠陥がない領域であって、純粋無欠陥領域として定義される。
【００８８】
よって、Ｃｕに基づくＩＤＰ領域（図１０ａ）に比べ実施例によるＮｉに基づくＮＩＤＰ領域（図１０ｂ）は酸素析出物のような欠陥が更に存在しなくなる領域である。よって、Ｎｉに基づくＮＩＤＰ領域を利用してシリコン単結晶ウェハを製造することで、更に高精細の半導体素子を求める顧客のニーズに対応することができる。
【００８９】
図１１は、実施例によるシリコンインゴットの成長方向による領域区分を示す図である。
【００９０】
通常、シリコンインゴットのうち成長方向を基準に最も下にＩ−ｒｉｃｈ領域が定義され、最も上にＶ−ｒｉｃｈ領域が定義される。Ｖ−ｒｉｃｈ領域から下の方向に順次にボイド（ｓｍａｌｌ  ｖｏｉｄ）領域、ＯｉＳＦ（Ｏｘｙｇｅｎ  ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｓｔａｃｋｉｎｇ  Ｆａｕｌｔ）領域、ＲＩＥ領域が定義される。これらの領域は従来既に多様な検出方法によって定義された領域である。通常、下から上に、即ち成長方向に沿って進行されるほど引上げ速度Ｖが増加する。
【００９１】
ＲＩＥ領域に隣接してＶＤＰ領域が定義される。ＶＤＰ領域での欠陥はＣｕに基づく検出方法によって検出される。
【００９２】
ＶＤＰ領域とＩ−ｒｉｃｈ領域との間にＮｉＧ領域とＮＩＤＰ領域が定義される。
【００９３】
ＮｉＧ領域の欠陥はＣｕに基づいては検出されず、Ｎｉに基づいてのみ検出される。よって、Ｎｉに基づいてはＶＤＰ領域の欠陥だけでなくＮｉＧ領域の欠陥も検出される。
【００９４】
ＮＩＤＰはＮｉに基づいても欠陥が検出されない領域であって、純粋無欠陥領域として定義される。
【００９５】
前記ＮｉＧ領域の引上げ速度Ｖは前記ＶＤＰ領域の引上げ速度と前記ＮＩＤＰ領域の引上げ速度の間に位置する。即ち、前記ＮｉＧ領域の引上げ速度Ｖは前記ＶＤＰ領域の引上げ速度よりは小さく前記ＮｉＤＰ領域の引上げ速度よりは大きいが、それに限定されるものではない。
【００９６】
よって、成長方向に沿って成長したシリコンインゴットを水平方向に沿って切り取って製造されたシリコン単結晶ウェハの全領域全てがＮＩＤＰ領域である場合、現存の検出技術レベルから見ると欠陥が全くない純粋無欠陥のシリコン単結晶ウェハと称することができる。
【００９７】
このように、ＮＩＤＰ領域として定義されたシリコン単結晶ウェハを利用した半導体素子を製造する場合、少なくともシリコン単結晶ウェハに起因する不良の可能性を最小化して究極的に半導体素子の歩留りを著しく向上することができる。
【００９８】
（付記）
（付記１）
Ｃｕに基づく欠陥が検出されないＩＤＰ領域は、Ｎｉに基づく欠陥が検出されるＮｉＧ領域とＮｉに基づく欠陥が検出されないＮＩＤＰ領域に区分されるシリコン単結晶ウェハ。
【００９９】
（付記２）
前記Ｃｕに基づく欠陥とＮｉに基づく欠陥の両方が検出されるＶＤＰ領域で更に区分される付記１に記載のシリコン単結晶ウェハ。
【０１００】
（付記３）
前記欠陥はＮｉと前記シリコン単結晶ウェハの酸素析出物の結合によって形成された金属析出物である付記１に記載のシリコン単結晶ウェハ。
【０１０１】
（付記４）
前記ＮｉＧ領域は前記ＶＤＰ領域と前記ＮＩＤＰ領域との間に位置する付記２に記載のシリコン単結晶ウェハ。
【０１０２】
（付記５）
前記ＮｉＧ領域の引上げ速度は前記ＶＤＰ領域の引上げ速度と前記ＮＩＤＰ領域の引上げ速度の間である付記２に記載のシリコン単結晶ウェハ。
【０１０３】
（付記６）
前記ＮｉＧ領域の引上げ速度は前記ＶＤＰ領域の引上げ速度より小さく前記ＮＩＤＰ領域の引上げ速度より大きい付記２に記載のシリコン単結晶ウェハ。
【０１０４】
（付記７）
第１引上げ速度を有する第１領域と、
前記第１引上げ速度より大きい第２引上げ速度を有する第２領域と、
前記第２引上げ速度より大きい第３引上げ速度を有する第３領域と、を含み、
前記第２領域はＮｉに基づく欠陥が検出されるが、Ｃｕに基づく欠陥が検出されない領域であるシリコン単結晶ウェハ。
【０１０５】
（付記８）
前記第３領域は前記Ｎｉに基づく欠陥及び前記Ｃｕに基づく欠陥の両方が検出される領域である付記７に記載のシリコン単結晶ウェハ。
【０１０６】
（付記９）
前記第１領域は前記Ｎｉに基づく欠陥及び前記Ｃｕに基づく欠陥の両方が検出されない領域である付記７に記載のシリコン単結晶ウェハ。
【０１０７】
（付記１０）
前記第１領域はＮＩＤＰ領域であり、前記第２領域はＮｉＧ領域であり、前記第３領域はＶＤＰ領域である付記７に記載のシリコン単結晶ウェハ。
【０１０８】
（付記１１）
Ｃｕに基づく欠陥が検出されるＶＤＰ領域と、
前記ＶＤＰ領域に隣接して前記Ｃｕに基づく欠陥とＮｉに基づく欠陥の両方が検出されないＮＩＤＰ領域と、
前記ＶＤＰ領域と前記ＮＩＤＰ領域との間に位置し、前記Ｃｕに基づく欠陥が検出されないが前記Ｎｉに基づく欠陥が検出されるＮｉＧ領域と、を含むシリコン単結晶ウェハ。
【０１０９】
（付記１２）
前記ＮｉＧ領域の引上げ速度は前記ＶＤＰ領域の引上げ速度と前記ＮＩＤＰ領域の引上げ速度の間である付記１１に記載のシリコン単結晶ウェハ。
【０１１０】
（付記１３）
前記ＮｉＧ領域の引上げ速度は前記ＶＤＰ領域の引上げ速度より小さく前記ＮＩＤＰ領域の引上げ速度より大きい付記１１に記載のシリコン単結晶ウェハ。
【０１１１】
（付記１４）
Ｎｉに基づく欠陥が検出されないＮＩＤＰ領域で形成されたシリコン単結晶ウェハの製造方法。
【０１１２】
（付記１５）
前記シリコン単結晶ウェハはシリコンインゴットを切り取ることで得られる付記１４に記載のシリコン単結晶ウェハの製造方法。
【０１１３】
（付記１６）
前記シリコン単結晶ウェハは前記シリコンインゴットの全領域がＮＩＤＰ領域を有するように成長させられる付記１５に記載のシリコン単結晶ウェハの製造方法。
【０１１４】
（付記１７）
シリコン単結晶ウェハにＮｉを混入するステップと、
前記シリコン単結晶ウェハに金属析出物の核を形成するために第１ステップの熱処理を行うステップと、
前記金属析出物の核を成長させるために第２ステップの熱処理を行うステップと、
前記シリコン単結晶ウェハの欠陥を確認するステップと、を含むシリコン単結晶ウェハの欠陥検出方法。
【０１１５】
（付記１８）
前記金属析出物は前記Ｎｉと前記シリコン単結晶ウェハの酸素析出物との反応によって形成される付記１７に記載のシリコン単結晶ウェハの欠陥検出方法。
【０１１６】
（付記１９）
前記Ｎｉの濃度は少なくとも１Ｅ１３ａｔｏｍ／ｃｍ２以上である付記１７に記載のシリコン単結晶ウェハの欠陥検出方法。
【０１１７】
（付記２０）
前記第１ステップの熱処理は８７０℃の熱処理温度で略４時間行われる付記１７に記載のシリコン単結晶ウェハの欠陥検出方法。
【０１１８】
（付記２１）
前記金属析出物の核はシードである付記１７に記載のシリコン単結晶ウェハの欠陥検出方法。
【０１１９】
（付記２２）
前記第２ステップの熱処理は１０００℃の熱処理温度で略１時間乃至略３時間行われる付記１７に記載のシリコン単結晶ウェハの欠陥検出方法。
【０１２０】
（付記２３）
前記シリコン単結晶ウェハの欠陥を確認するステップの前に、前記シリコン単結晶ウェハをエッチングするステップを更に含む付記１７に記載のシリコン単結晶ウェハの欠陥検出方法。
【０１２１】
（付記２４）
前記金属析出物を除く前記シリコン単結晶ウェハの表面がエッチングされる付記２３に記載のシリコン単結晶ウェハの欠陥検出方法。
【０１２２】
（付記２５）
前記エッチングによって前記金属析出物が存在する領域とそうではない領域との間に段差が形成される付記２４に記載のシリコン単結晶ウェハの欠陥検出方法。
【０１２３】
（付記２６）
前記第１ステップの熱処理を行うステップの前に、
前記シリコン単結晶ウェハの酸素濃度が臨界値以下であれば追加の熱処理を行うステップを更に含む付記１７に記載のシリコン単結晶ウェハの欠陥検出方法。
【０１２４】
（付記２７）
前記臨界値は８ｐｐｍａである付記２６に記載のシリコン単結晶ウェハの欠陥検出方法。
【０１２５】
（付記２８）
前記追加の熱処理は８００℃の熱処理温度で４時間行われる付記２６に記載のシリコン単結晶ウェハの欠陥検出方法。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
実施例によるシリコン単結晶ウェハは、半導体素子に利用される。
【図１】
2018093205.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
2018093205.tif 000008
【図６ｂ】
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【図７】
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【図８ａ】
2018093205.tif 000011
【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
2018093205.tif 000015
【図９ｃ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年1月19日(2018.1.19)
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン単結晶ウェハにＮｉを混入するステップと、
前記シリコン単結晶ウェハに金属析出物の核を形成するために第１ステップの熱処理を行うステップと、
前記金属析出物の核を成長させるために第２ステップの熱処理を行うステップと、
前記シリコン単結晶ウェハの欠陥を確認するステップと、を含むシリコン単結晶ウェハの欠陥検出方法。
【請求項２】
前記金属析出物は前記Ｎｉと前記シリコン単結晶ウェハの酸素析出物との反応によって形成される請求項１に記載のシリコン単結晶ウェハの欠陥検出方法。
【請求項３】
前記Ｎｉの濃度は少なくとも１Ｅ１３ａｔｏｍ／ｃｍ２以上である請求項１に記載のシリコン単結晶ウェハの欠陥検出方法。
【請求項４】
前記第１ステップの熱処理は８７０℃の熱処理温度で４時間行われる請求項１に記載のシリコン単結晶ウェハの欠陥検出方法。
【請求項５】
前記金属析出物の核はシードである請求項１に記載のシリコン単結晶ウェハの欠陥検出方法。
【請求項６】
前記第２ステップの熱処理は１０００℃の熱処理温度で１時間乃至３時間行われる請求項１に記載のシリコン単結晶ウェハの欠陥検出方法。
【請求項７】
前記シリコン単結晶ウェハの欠陥を確認するステップの前に、前記シリコン単結晶ウェハをエッチングするステップを更に含む請求項１に記載のシリコン単結晶ウェハの欠陥検出方法。
【請求項８】
前記金属析出物を除く前記シリコン単結晶ウェハの表面がエッチングされる請求項７に記載のシリコン単結晶ウェハの欠陥検出方法。
【請求項９】
前記エッチングによって前記金属析出物が存在する領域とそうではない領域との間に段差が形成される請求項８に記載のシリコン単結晶ウェハの欠陥検出方法。
【請求項１０】
前記第１ステップの熱処理を行うステップの前に、
前記シリコン単結晶ウェハの酸素濃度が臨界値以下であれば追加の熱処理を行うステップを更に含む請求項１に記載のシリコン単結晶ウェハの欠陥検出方法。
【請求項１１】
前記臨界値は８ｐｐｍａである請求項１０に記載のシリコン単結晶ウェハの欠陥検出方法。
【請求項１２】
前記追加の熱処理は８００℃の熱処理温度で４時間行われる請求項１０に記載のシリコン単結晶ウェハの欠陥検出方法。