(57)【要約】【課題】本発明が解決しようとする課題は、デバイス製造プロセスにおけるスリップ転位及び反りの発生を共に抑制することができるシリコンウエハ及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】  対角長が１０ｎｍ〜５０ｎｍのＢＭＤを含むシリコンウエハであって、  前記シリコンウエハ表面から深さ５０μｍ以上の位置に存在する前記ＢＭＤの密度が１×１０１１／ｃｍ３以上であり、かつ、前記ＢＭＤの形態として、ＢＭＤを取り囲む面全体における｛１１１｝面の比率が０．３以下であることを特徴とする、シリコンウエハである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
対角長が１０ｎｍ〜５０ｎｍのＢＭＤを含むシリコンウエハであって、
前記シリコンウエハ表面から深さ５０μｍ以上の位置に存在する前記ＢＭＤの密度が１×１０１１／ｃｍ３以上であり、かつ、前記ＢＭＤの形態として、ＢＭＤを取り囲む面全体における｛１１１｝面の比率が０．３以下であることを特徴とする、シリコンウエハ。
【請求項２】
シリコン結晶を切り出して得られたシリコンサブストレートウエハに、以下の熱処理工
程（Ａ）、熱処理工程（Ｂ）および熱処理工程（Ｃ）：
（Ａ）熱処理炉の温度を７００℃以上８００℃以下にして前記シリコンサブストレート
ウエハを挿入し、前記シリコンサブストレートウエハ挿入温度から１１００℃未満の温度
範囲は５℃／分以上１０℃／分以下の昇温速度で昇温し、かつ１１００℃以上１２５０℃
以下の温度範囲は１℃／分以上２℃／分以下の昇温速度で昇温し、かつ１２００℃以上１
２５０℃以下の一定温度で、２時間以上４時間以下保持し、その後１℃／分以上１０℃／
分以下の降温速度で前記熱処理炉の温度を下げて、７００℃以上８００℃以下の温度で前
記シリコンサブストレートウエハを前記熱処理炉外に取り出し、前記シリコンサブストレ
ートウエハを室温まで冷却する熱処理工程（Ａ）、
（Ｂ）熱処理炉の温度を７００℃以上８００℃以下にして前記シリコンサブストレート
ウエハを挿入し、７００℃以上８００℃以下の一定温度で３０分以上５時間以下熱処理を
行い、その後保持温度＋５０℃以上の温度まで０．５℃／分以上２℃／分以下の昇温速度
で昇温させ、その後１℃／分以上１０℃／分以下の降温速度で前記熱処理炉の温度を下げ
て、７００℃以上８００℃以下の温度で前記シリコンサブストレートウエハを炉外に取り
出し、サブストレートを室温まで冷却する事を特徴とする熱処理工程（Ｂ）、
（Ｃ）熱処理炉の温度を７００℃以上８００℃以下にして前記シリコンサブストレート
ウエハを挿入し、前記シリコンサブストレートウエハ挿入温度から１１００℃未満の温度
範囲は５℃／分以上１０℃／分以下の昇温速度で昇温し、かつ１１００℃以上１２５０℃
以下の温度範囲は１℃／分以上２℃／分以下の昇温速度で昇温し、かつ１２００℃以上１
２５０℃以下の一定温度で、１時間以上４時間以下保持し、その後１℃／分以上１０℃／
分以下の降温速度で前記熱処理炉の温度を下げて、７００℃以上８００℃以下の温度で前
記シリコンサブストレートウエハを前記熱処理炉外に取り出す熱処理工程（Ｃ）、
を行うことを特徴とする、シリコンウエハの製造方法。
【請求項３】
前記シリコン結晶を育成する結晶引上炉内の水素分圧を３〜４０Ｐａとし、かつ、１０
００〜９００℃における前記シリコン結晶の冷却速度を５℃／分以上となるように制御す
ることによって、前記シリコン結晶を切り出して得られたシリコンサブストレートウエハ
の窒素濃度が１．５×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３
以下であり、かつ酸素濃度が８×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上９×１０１７ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ３以下であり、かつ炭素濃度が３×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上２×１０１
７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下（ＪＥＩＴＡ換算）であることを特徴とする、請求項２に記載
のシリコンウエハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ製造技術分野において、特に、デバイス製造プロセスにおいて
スリップ転位及び反りの発生を共に抑制することができるシリコンウエハ及びその製造技
術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスなどの基板として用いられるシリコンウエハは、シリコン単結晶インゴ
ットをスライスして、熱処理や鏡面加工等を行うことにより製造される。なかでも、大口
径の単結晶インゴットを得やすいことや、欠陥の制御が比較的容易であるなどの理由によ
り、シリコン単結晶インゴットの製造の大部分はチョクラルスキー法（以下、「ＣＺ法」
とする。）により製造されている。このようなＣＺ法によって育成されたシリコン単結晶
（以下、「ＣＺ−Ｓｉ」とする）は、Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥を内在し、特にシリコン格子
間に過飽和に取り込んだ過飽和酸素は、その後の熱処理（アニール）で、Ｂｕｌｋ  Ｍｉ
ｃｒｏ  Ｄｅｆｅｃｔ（以下、「ＢＭＤ」とする。）と称される微小欠陥を誘起する原因
となる。
【０００３】
一般に、シリコン単結晶育成直後の結晶内に内在するＢＭＤ（Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥、
デバイス製造プロセスにおいて誘起される酸素析出物、転位、積層欠陥など）は、デバイ
ス特性を劣化させるため、半導体デバイス形成領域に結晶欠陥がないことが求められるが
、一方では、重金属のゲッタリングサイトや基板の機械的強度増加などに有効に活用でき
ることも明らかにされており、現在ではシリコンウエハ内部に適度なＢＭＤを存在させる
ことが要求されている。
【０００４】
かかる要求を満たすため、シリコンウエハを高温アニールすることによって、シリコン
ウエハの内部にＢＭＤを誘起してＩｎｔｒｉｎｓｉｃ  Ｇｅｔｔｅｒｉｎｇ層（以下、「
ＩＧ層」とする。）を形成するとともに、シリコンウエハの表面に存在するｇｒｏｗｎ−
ｉｎ欠陥を消滅させ、結晶欠陥の限りなく少ないＤｅｎｕｄｅｄ  Ｚｏｎｅ（以下、「Ｄ
Ｚ層」とする。）層を形成する手法が現在一般に用いられている。
【０００５】
しかしながら、前記の高温アニール過程によりシリコンウエハ表裏面に形成したＤＺ層
は、熱処理中の酸素の外方拡散により酸素濃度が極端に低下することに伴って、酸素や酸
素不純物などと固着したＢＭＤや転位の数が減少し、シリコンウエハ表裏面の転位欠陥伸
展の抑制力が著しく低下するため、アニール工程で導入された表裏面の微小傷から、転位
欠陥（以下、「スリップ」とする。）がバルク中に伸展しやすく、こうしたスリップ転位
の伸展によってシリコンウエハの強度が低下するという問題が生じる。さらに、かかるシ
リコンウエハの強度が低下すると、製造工程中にウエハが損傷したり、ウエハの破壊とい
った事態が生じる懸念がある。しかしながら、ＤＺ層は半導体デバイス形成には不可欠で
あり、ＤＺ層を有しつつ強度特性に優れたシリコンウエハが求められていた。特に、熱処
理ボート等によって支持した状態でアニールをおこなうと、シリコンウエハとボートとの
接触部に発生した転位が原因で当該ボートにより支持されている部分からスリップ転位が
伸展することがしばしばある。また、シリコンウエハエッジ部からスリップ転位が伸展す
ることもある。
【０００６】
また、熱酸化膜の形成やソース、ドレイン領域に注入したドーパントの活性化などに代
表されるようなデバイスを製造するには、シリコンウエハの熱処理が必須である。一般に
、熱処理は水平保持した数１０〜１００枚以上のウエハを縦にまとめて一括処理するパッ
チ熱処理と、一枚ずつ熱処理する枚葉熱処理に分けられる。熱処理においてシリコンウエ
ハ面内に温度分布が生じると、これに比例した熱応力が面内に発生し、この熱応力がある
一定値を越えると、上記のスリップと呼ばれるウエハ表面のミクロな段差だけではなく、
シリコンウエハの反りをもたらすという問題が生じる。
【０００７】
かかるスリップ転位の発生や反りを抑制・防止する技術としては、特許文献１、２、お
よび特許文献３が挙げられる。当該特許文献１では、６００〜７５０℃の温度範囲、１０
分〜１０時間の所要時間で熱処理を行った後、１０００℃までの昇温処理を、０．１〜１
℃／分の昇温速度、５〜５０時間の所要時間で行う昇温し、さらに１０００〜１２５０℃
の温度範囲で、かつ、格子間酸素の拡散長が２０〜３０μｍ未満となるようにシリコン結
晶から切り出したシリコンサブストレートを熱処理することにより、板状のＢＭＤを所定
量形成し、かつ格子間酸素濃度が５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下のシリコンウエハ
を製造する技術を開示している。
【０００８】
また、特許文献２では、６００〜７５０℃の温度範囲、３０分〜１０時間の所要時間で
熱処理を行った後、１０００℃までの昇温処理を、０．１〜１℃／分の昇温速度、５時間
以上５０時間以下の所要時間で行う昇温し、さらに、１０００〜１２５０℃の温度範囲で
、かつ、格子間酸素の拡散長が３０μｍ〜５０μｍとなるようにシリコン結晶から切り出
したシリコンサブストレートを熱処理することにより、八面体状のＢＭＤを所定量形成し
、かつ格子間酸素濃度が５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下のシリコンウエハを製造す
る技術を開示している。
【０００９】
さらに、特許文献３では、６５０〜８００℃の低温熱処理で熱処理炉を保持した後、最
高温度７００〜１０００℃にして、昇温速度を０．１〜２℃／分にして昇温してから、シ
リコンサブストレートを６００℃〜８００℃で取り出し、さらに熱処理炉の温度を６００
〜８００℃でシリコンサブストレートを熱処理炉内に挿入し、挿入時の温度から１１００
℃未満の温度範囲は５〜１０℃／分の昇温速度で熱処理炉の温度を昇温し、かつ１１００
〜１２５０℃の温度範囲は１〜２℃／分の昇温速度で熱処理炉の温度を昇温し、かつ１０
００〜１２５０℃の温度で熱処理炉の温度を一定温度のまま保持する１１００〜１２５０
℃の高温熱処理を行うことで、熱処理前と熱処理後のシリコンウエハ内の置換型炭素濃度
および格子間酸素濃度の変化量を所定の範囲内に制御する技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−１６６７２１号公報
【特許文献２】特開２００８−１６００６９号公報
【特許文献３】特開２００９−１６４１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
熱処理によって導入されるスリップと反りとの典型的な例の模式図を図１に示す。スリ
ップはウエハ裏面とウエハ保持部の接点、あるいはウエハエッジ部から導入される。導入
されたスリップは１１０方向に伸び、場合によってはウエハ損傷や破壊を引き起こす。反
りは、熱処理時の熱歪みによりウエハが変形する現象である。たとえば１００面のウエハ
では、図１に示すようにウエハが凹型に反る場合がある。通常、所望の特性を付与するた
めの熱処理が行われる前のシリコンウエハの反りは１０μｍ以下に抑えられている。しか
し、熱処理が加わると、シリコンウエハの凹凸の高さの差は数十μｍに達する場合もある
。反りが大きくなると、ウエハ表面に半導体デバイスパターンを正確に露光できなくなり
、半導体デバイス歩留まり低下の原因となる。
【００１２】
反りの問題はウエハ径が２００ｍｍ以上になると顕著になり、かつデバイスの熱処理工
程が高温・長時間になると顕著であり、ＢＭＤが多いとスリップ転位は減少し、また、Ｂ
ＭＤが多いと反りが増え、スリップと反りとはトレードオフの関係になることが知られて
いる。そのため、ＢＭＤの密度を上記特許文献１および２に開示されている発明のように
、比較的大きなＢＭＤの密度を低濃度にして反りの発生を抑制・防止し、かつ比較的小さ
なＢＭＤの密度を高濃度にすることでスリップの発生やスリップ長さを抑制・防止し、さ
らにＢＭＤの形状を板状や八面体状などの所定の形態に制御することにより格子間酸素濃
度を調節して、ＢＭＤに固着した酸素を所定の量に担保させることでスリップの発生やス
リップ長さを抑制・防止する技術だけでは、シリコンウエハ内のＢＭＤの全体の密度が高
濃度になるため、スリップの発生および反りの発生、特に反りの発生を効果的に抑制・防
止できないという問題がある。
【００１３】
また、上記特許文献３で開示されている、熱処理前と熱処理後のシリコンウエハに存在
する炭素濃度および酸素濃度を極力所定の量維持する熱処理行うことで、ＢＭＤと固着し
た酸素や炭素の数を保つ方法だけでは、スリップの発生やスリップ長さはある程度抑制さ
れるが、反りを効果的に抑制・防止できないという問題がある。
【００１４】
そこで本発明が解決しようとする課題は、デバイス製造プロセスにおけるスリップ転位
及び反りの発生を共に抑制することができるシリコンウエハ及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】
【００１５】
上記課題に鑑み、本発明者らが鋭意研究を行った結果、本発明に係るシリコンウエハは
、対角長が１０ｎｍ〜５０ｎｍのＢＭＤを含むシリコンウエハであって、前記シリコンウ
エハ表面から深さ５０μｍ以上の位置に存在する前記ＢＭＤの密度が１×１０１１／ｃｍ
３以上であり、かつ、前記ＢＭＤの形態として、ＢＭＤを取り囲む面全体における｛１１
１｝面の比率が０．３以下であることを特徴とする。
【００１６】
また、上記目的を達成するための本発明に係るシリコンウエハの製造方法は、シリコン
結晶を切り出して得られたシリコンサブストレートウエハに、下記の熱処理工程（Ａ）、
熱処理工程（Ｂ）および熱処理工程（Ｃ）：
（Ａ）熱処理炉の温度を７００℃以上８００℃以下にして前記シリコンサブストレート
ウエハを挿入し、前記シリコンサブストレートウエハ挿入温度から１１００℃未満の温度
範囲は５℃／分以上１０℃／分以下の昇温速度で昇温し、かつ１１００℃以上１２５０℃
以下の温度範囲は１℃／分以上２℃／分以下の昇温速度で昇温し、かつ１２００℃以上１
２５０℃以下の一定温度で、２時間以上４時間以下保持し、その後１℃／分以上１０℃／
分以下の降温速度で前記熱処理炉の温度を下げて、７００℃以上８００℃以下の温度で前
記シリコンサブストレートウエハを前記熱処理炉外に取り出し、前記シリコンサブストレ
ートウエハを室温まで冷却する熱処理工程（Ａ）、
（Ｂ）熱処理炉の温度を７００℃以上８００℃以下にして前記シリコンサブストレート
ウエハを挿入し、７００℃以上８００℃以下の一定温度で３０分以上５時間以下熱処理を
行い、その後保持温度＋５０℃以上の温度まで０．５℃／分以上２℃／分以下の昇温速度
で昇温させ、その後１℃／分以上１０℃／分以下の降温速度で前記熱処理炉の温度を下げ
て、７００℃以上８００℃以下の温度で前記シリコンサブストレートウエハを炉外に取り
出し、サブストレートを室温まで冷却する事を特徴とする熱処理工程（Ｂ）、
（Ｃ）熱処理炉の温度を７００℃以上８００℃以下にして前記シリコンサブストレート
ウエハを挿入し、前記シリコンサブストレートウエハ挿入温度から１１００℃未満の温度
範囲は５℃／分以上１０℃／分以下の昇温速度で昇温し、かつ１１００℃以上１２５０℃
以下の温度範囲は１℃／分以上２℃／分以下の昇温速度で昇温し、かつ１２００℃以上１
２５０℃以下の一定温度で、１時間以上４時間以下保持し、その後１℃／分以上１０℃／
分以下の降温速度で前記熱処理炉の温度を下げて、７００℃以上８００℃以下の温度で前
記シリコンサブストレートウエハを前記熱処理炉外に取り出す熱処理工程（Ｃ）、
を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、対角長が１０ｎｍ〜５０ｎｍのＢＭＤを含むシリコンウエハであって
、
前記シリコンウエハ表面から深さ５０μｍ以上の位置に存在する前記ＢＭＤの密度が１×
１０１１／ｃｍ３以上であり、かつ、前記ＢＭＤの形態として、ＢＭＤを取り囲む面全体
における｛１１１｝面の比率が０．３以下であるであることで、デバイス製造プロセスに
おけるスリップと反りの発生を共に極小さく抑え、ＤＺ層を有しながらも強度低下を防止
でき、さらには、大径（典型的には２００ｍｍ以上）、且つ、高品質なデバイスの製造を
可能とする。なお、本発明のシリコンウエハは、ウエハ内部にＢＭＤを持たないミラーウ
エハよりも、スリップ転位が発生しにくく、また高いゲッタリング能力を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】シリコンウエハの熱処理により発生するスリップと反りとを説明する図である。
【図２】ＢＭＤの形状とＢＭＤの対角長との関係を示す図である。
【図３】ＢＭＤの形状とＢＭＤの対角長との関係を示す図である。
【図４】本発明に係るシリコンウエハに存在する、ＢＭＤの透過型電子顕微鏡による写真像である。
【図５】ＢＭＤの転位発生箇所の説明図である。
【図６】転位が発生しているＢＭＤの透過型電子顕微鏡による写真像である。
【図７】｛１１１｝面の比率の算出方法を示す図である。
【図８】本発明の製造方法における熱処理温度の経事的な変化の仕方をグラフにした図である。
【図９】本発明に用いる単結晶製造装置の一例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
「シリコンウエハ」
本発明の第一は、対角長が１０ｎｍ〜５０ｎｍのＢＭＤを含むシリコンウエハであって
、
前記シリコンウエハ表面から深さ５０μｍ以上の位置に存在する前記ＢＭＤの密度が１
×１０１１／ｃｍ３以上であり、かつ、前記ＢＭＤの形態として、ＢＭＤを取り囲む面全
体における｛１１１｝面の比率が０．３以下であるシリコンウエハである。
【００２０】
これにより、デバイス製造プロセスにおけるスリップおよび反りの発生を、共にごく小
さく抑制・防止することができるシリコンウエハを提供するものである。すなわち、本発
明に係るシリコンウエハ表面から深さ５０μｍ以上の位置に存在しているＢＭＤが、スリ
ップや反りの特性に影響を与え、さらに、それらのうち、対角長が１０ｎｍ以上のＢＭＤ
のスリップ抑制効果が大きく、それらが１×１０１１／ｃｍ３以上の高密度で形成された
シリコンウエハでは、一般的デバイス製造プロセスにおいて、極めてスリップの発生を小
さく（典型的には１０ｍｍ以下）抑えられたことである。また、デバイス製造プロセスに
おいてウエハ支持部からスリップが発生した場合でも、シリコンウエハ表面に突き抜ける
ことを防止でき、ウエハエッジ部にスリップが発生した場合においても、半導体デバイス
作成領域にまでスリップが到達することを防止でき、デバイスへの悪影響を防止できる。
【００２１】
尚、本発明が実現されるウエハの大きさ（直径、厚さ）、種々の元素のドープの有無に
関しての制限は特になく、これらの特徴は要求される半導体シリコンウエハの種類に応じ
て適宜選択することができる。さらに、本発明に係るシリコンウエハを使用して製造され
る半導体デバイスに関しての制限も特になく、種々の半導体デバイス製造に応用すること
ができる。具体的には、本発明のシリコンウエハは、表面にエピタキシャル層を形成した
エピタキシャルウエハ、貼り合わせＳＯＩウエハ、ＳＩＭＯＸ（Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  
Ｂｙ  Ｉｍｐｌａｎｔｅｄ  Ｏｘｙｇｅｎ）処理をしたＳＩＭＯＸウエハ、あるいは表面
にＳｉＧｅ層を形成したＳｉＧｅウエハの製造などに広く適用できるものである。
【００２２】
本発明に係るシリコンウエハは、その表面から深さ５０μｍ以上の位置に対角長が１０
ｎｍ〜５０ｎｍのＢＭＤを有しており、より好ましくは、表面から深さ５０μｍ以上の位
置に対角長が２０ｎｍ〜５０ｎｍのＢＭＤを有している。
【００２３】
ＢＭＤの対角長が１０ｎｍ〜５０ｎｍであると、スリップ伝搬に対する障壁効果が強い
ため、スリップ抑制効果があると推測される。また、かかる範囲において、対角長は大きいほど、密度は高いほどスリップ抑制の効果が高くなり好ましい。
【００２４】
なお、本明細書に係る「ＢＭＤの対角長」とは、ＢＭＤを｛１１０｝面のいずれか一つ
に対して正斜影した平面像において、＜１００＞方向の長さを意味するものである。例え
ば図２（１）（１−ａ）に示される八面体形状のＢＭＤの対角長は、（１１０）面に対し
て正射影した平面図である図２（１）（１−ｂ）のうち、［００１］軸方向の長さであり
、図２（２）（２−ａ）に示される十二面体形状のＢＭＤの対角長は、（１１０）面に対
して正斜影した影である図２（２）（２−ｂ）のうち、［００１］軸方向の長さである。
また、上記と同様に、図３（１）（１−ａ）および（１−ｂ）には、不定形のＢＭＤの形
状とその対角長、図３（２）（２−ａ）および（２−ｂ）には一部不定形のＢＭＤの形状
とその対角長を示す。また、ＢＭＤの対角長は、ＢＭＤのサイズに関係するパラメーター
である。
【００２５】
本発明に係るシリコンウエハの表面から深さ５０μｍ以上の位置に存在するＢＭＤの密
度は、１×１０１１／ｃｍ３以上であり、１×１０１２／ｃｍ３以上１×１０１３／ｃｍ
３以下であることが好ましい。
【００２６】
当該ＢＭＤの密度が、１×１０１１／ｃｍ３未満であると、スリップ抑制効果が不十分
であり、１×１０１３／ｃｍ３超のＢＭＤを形成するのは以下の理由から一般的に困難で
ある。
【００２７】
一般のＣＺ単結晶育成条件で含まれる固溶酸素は、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程
度であり、１×１０１１／ｃｍ３以上の高密度でＢＭＤが形成された状態では、ほぼそれ
らのすべてが析出している状態になる。固溶酸素には上限があるので、１０ｎｍ以上の対
角長を有するＢＭＤの密度を１×１０１３／ｃｍ３を超えて形成するのは一般的に難しく
、１×１０１１／ｃｍ３以上の密度を有するＢＭＤのサイズを５０ｎｍ超にするのも一般
的に難しいといえる。
【００２８】
本発明に係るシリコンウエハに存在するＢＭＤは、ＢＭＤの形態として、ＢＭＤを取り
囲む面全体における｛１１１｝面の比率が０．３以下であることであり、より好ましくは
｛１１１｝面の比率が０．１以下である。
【００２９】
ここでいう「ＢＭＤを取り囲む面全体における｛１１１｝面の比率」とは、ＢＭＤを｛
１１０｝面のいずれか一つに対して正斜影した平面像において、（＜１１１＞方向に垂直
な辺、すなわち｛１１１｝面の正射影、の長さの総和）／（周辺長の総和）を意味するも
のである。例えば、八面体形状のＢＭＤを（１１０）面に対して正射影した平面図である
図７（ａ）では、ＢＭＤ周囲はすべて＜１１１＞方向に垂直な辺であるため、｛１１１｝
面の比率は１であり、十二面体形状のＢＭＤを（１１０）面に対して正射影した平面図で
ある図７（ｂ）では、辺ｂ、辺ｅは［−１１１］方向に垂直であり、辺ｃ、辺ｆは［−１
１−１］方向に垂直であるので、｛１１１｝面の比率は（ｂ＋ｃ＋ｅ＋ｆ）／（ａ＋ｂ＋
ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ）である。図７（ｃ）では、辺ｂは［−１１−１］方向に垂直であるので
、｛１１１｝面の比率はｂ／（円弧ａの長さ＋ｂ）であり、図７（ｄ）は明確な｛１１１
｝面が見えないため、｛１１１｝面の比率は０である。
【００３０】
本発明者らは、熱処理によりシリコンウエハが反る原因は、シリコンウエハ内部に１×
１０１１／ｃｍ３以上の高密度で形成されたＢＭＤが転位を発生させるためである事を見
出した。更に、前記ＢＭＤが転位を発生させるメカニズムを調べたところ、図５に示すよ
うに、二つの｛１１１｝面が交差する量となる領域が転位の発生箇所になっていることを
見出した（図６参照）。この領域は歪が大きくなっており、転位が発生しやすくなってい
ると推察される。
【００３１】
すなわち、熱処理により発生する熱応力が、臨界値を超えると塑性変形が生じシリコン
ウエハに反りが発生する原因であるため、図５に示すような二つの｛１１１｝面が交差す
る転位の発生箇所がシリコンウエハに大量に存在すると、シリコンウエハ内部に転位など
の格子欠陥を過度に存在することで、熱応力の臨界値が低下し、熱処理を受けたときのシ
リコンウエハの機械的強度が弱くなり反りやすくなると考えられる。
【００３２】
これらの二つの｛１１１｝面が交差する転位の発生箇所のＴＥＭ写真像を図６に示す。
図６をみると、当該転位の発生箇所であるＢＭＤの稜が｛１１１｝面と交差しているため
、そこから発生した転位が｛１１１｝面上を容易に運動して拡張していくと考えられる。
【００３３】
以上の知見を元に、本発明者らは、シリコンウエハ内部に形成した高密度のＢＭＤの形
態を、図３（１）および（２）に示すように、｛１１１｝面が少なくなるような不定形Ｂ
ＭＤにＢＭＤを制御すれば、ＢＭＤからの転位の発生が少なくなり、その結果、熱処理後
のウエハの反りも少なくなることを見出した。典型的なＢＭＤのＴＥＭ写真を図４に示す
。
【００３４】
ここで、ＢＭＤ形態の指標として、ＢＭＤを取り囲む面全体における｛１１１｝面の比
率を取る。すなわち、図７に示すように、ＢＭＤを＜１１０＞方向に投影したときの、周
囲の長さ全体に対する｛１１１｝面の長さの比率を求める。後述の実施例でも詳説するが
本発明者らの実験によると、｛１１１｝面の比率が０．３以下になると、熱処理後の反り
量が１０μｍ以下におさまることがわかった。
【００３５】
以上のことから、本発明に係るシリコンウエハは、デバイス製造プロセスにおいて発生
するスリップと反りが小さいという点で極めて優れている。より具体的には、本発明に係
るシリコンウエハ、特に、上記のようにＢＭＤのサイズ・密度・形態が制御されたシリコ
ンウエハでは、下記の熱処理においても発生するスリップの長さが極めて小さい（典型的
には、スリップが１０ｍｍ以下であり、且つ、熱処理後のウエハの反り増加量が１０μｍ
以下）ことを特徴とする。
【００３６】
尚、上記で説明したＢＭＤの形態、対角長、個数の測定を目的としては、通常公知の測
定方法により測定が可能である。より具体的には、透過型電子顕微鏡（以下、「ＴＥＭ」
とする。）による測定が挙げられる。また、本発明に係るシリコンウエハのスリップ転位
、反り量の測定、評価方法に関しても制限はなく、通常公知の方法により測定可能であり
、本明細書においてのスリップ転位の具体的な測定方法は、Ｘ線トポグラフを使用してお
り、本明細書においての反り量の具体的な測定方法は、ＮＩＤＥＫ社製ＦＴ−９０Ａなど
を用いて観測することで評価することが可能である。
「シリコンウエハの製造方法」
本発明の第二は、シリコン結晶を切り出して得られたシリコンサブストレートウエハに
、以下の熱処理工程（Ａ）、熱処理工程（Ｂ）および熱処理工程（Ｃ）：
（Ａ）熱処理炉の温度を７００℃以上８００℃以下にして前記シリコンサブストレート
ウエハを挿入し、前記シリコンサブストレートウエハ挿入温度から１１００℃未満の温度
範囲は５℃／分以上１０℃／分以下の昇温速度で昇温し、かつ１１００℃以上１２５０℃
以下の温度範囲は１℃／分以上２℃／分以下の昇温速度で昇温し、かつ１２００℃以上１
２５０℃以下の一定温度で、２時間以上４時間以下保持し、その後１℃／分以上１０℃／
分以下の降温速度で前記熱処理炉の温度を下げて、７００℃以上８００℃以下の温度で前
記シリコンサブストレートウエハを前記熱処理炉外に取り出し、前記シリコンサブストレ
ートウエハを室温まで冷却する熱処理工程（Ａ）、
（Ｂ）熱処理炉の温度を７００℃以上８００℃以下にして前記シリコンサブストレート
ウエハを挿入し、７００℃以上８００℃以下の一定温度で３０分以上５時間以下熱処理を
行い、その後保持温度＋５０℃以上の温度まで０．５℃／分以上２℃／分以下の昇温速度
で昇温させ、その後１℃／分以上１０℃／分以下の降温速度で前記熱処理炉の温度を下げ
て、７００℃以上８００℃以下の温度で前記シリコンサブストレートウエハを炉外に取り
出し、サブストレートを室温まで冷却する熱処理工程（Ｂ）、
（Ｃ）熱処理炉の温度を７００℃以上８００℃以下にして前記シリコンサブストレート
ウエハを挿入し、前記シリコンサブストレートウエハ挿入温度から１１００℃未満の温度
範囲は５℃／分以上１０℃／分以下の昇温速度で昇温し、かつ１１００℃以上１２５０℃
以下の温度範囲は１℃／分以上２℃／分以下の昇温速度で昇温し、かつ１２００℃以上１
２５０℃以下の一定温度で、１時間以上４時間以下保持し、その後１℃／分以上１０℃／
分以下の降温速度で前記熱処理炉の温度を下げて、７００℃以上８００℃以下の温度で前
記シリコンサブストレートウエハを前記熱処理炉外に取り出す熱処理工程（Ｃ）、
を行うことを特徴とするシリコンウエハの製造方法である。
【００３７】
これにより、デバイス製造プロセスにおけるスリップと反りの発生を共に極小さく抑え
、ＤＺ層を有しながらも強度低下を防止でき、さらには、大径（典型的には２００ｍｍ以
上）、且つ、高品質なデバイスの製造をすることができる。
【００３８】
以下、本発明に係るシリコン結晶の好ましい製造方法の一例を説明した後、本発明に係
るシリコンウエハの製造方法を各熱処理工程（Ａ）〜（Ｃ）に分節して説明する。
（シリコン結晶の製造方法）
本発明に係るシリコン結晶は、チョクラルスキー法（磁場印加ＭＣＺなども含む）やフ
ローティングゾーン法などの公知の製造方法で得られたものであれば特に制限されること
はなく、チョクラルスキー法により製造されたものが好ましい。
【００３９】
本発明に係るシリコン結晶の製造方法を、単結晶製造装置を用いたシリコン結晶および
シリコンウエハの製造方法の好ましい実施形態の一例について、以下、当該単結晶製造装
置の説明と併せて例を挙げて説明する。図９は、本発明に用いる単結晶製造装置の一例を
示す概略断面図である。図９に示す単結晶製造装置は、半導体材料を溶融するための部材
や成長した単結晶を引き上げる機構などを有しており、半導体材料溶融のための部材は加
熱チャンバ２ａ内に収容され、単結晶を引き上げる機構は、この加熱チャンバ２ａから分
離可能とされた上部構造体の一部を構成する引き上げチャンバ２ｂの内部および外部に設
けられている。この上部構造体は、中間チャンバ２ｃも有している。
【００４０】
加熱チャンバ２ａ内には、溶融液Ｌを収容するルツボが設けられ、このルツボは回転軸
５によって回転・昇降自在に支持され、回転軸５は図示しない駆動装置によって回転・昇
降がなされる。駆動装置は、単結晶Ｓの引き上げに伴う液面低下を補償すべくルツボを液
面低下分だけ上昇させ、また、溶融液Ｌの攪拌を行うためにルツボを常時所定の回転数で
回転させる。ルツボは、石英ルツボ３ａとこれを保護する黒鉛製ルツボ３ｂとから構成さ
れる。ルツボの側壁部分には、シリコンを溶融させる加熱ヒータ４がその周囲を取り囲む
ように配置されている。この加熱ヒータ４の外側には、この加熱ヒータ４からの熱が加熱
チャンバ２ａに直接輻射されるのを防止する断熱材１２がその周囲を取り囲むように設け
られている。
【００４１】
引き上げチャンバ２ｂには、一端がワイヤ巻き上げ機１１に取り付けられ、中間チャン
バ２ｃの天井部の頂壁を挿通して垂れ下げられた引き上げワイヤ８が設けられ、この引き
上げワイヤ８の下端には、種結晶９を保持するチャック１０が取り付けられている。ワイ
ヤ巻き上げ機１１は種結晶９の下端側に徐々に成長する単結晶Ｓをその成長速度等に従っ
て引き上げ、同時に、ルツボの回転方向とは反対に常時回転させる。
【００４２】
引き上げチャンバ２ｂの収容部に形成されたガス導入口１３からはアルゴンと水素が混
合されたガスが導入され、この混合ガスは加熱チャンバ２ａ内を流通した後にガス排出口
１４から排出されるようになっている。このようにチャンバ内に混合ガスを流通させるの
は、前述したように、加熱ヒータ４の加熱によるシリコンの溶融に伴ってチャンバ内に発
生するＳｉＯガスやＣＯガスをシリコン融液内に混入させないようにするためである。
【００４３】
チャンバ内のルツボの上方には、成長する単結晶を取り囲むように液冷構造体２１と冷
却体２２とが配置される。液冷構造体２１は、内部に液体の冷媒を流通させた構造体であ
る。図９では、液冷構造体２１は水を冷媒としたステンレス鋼製の水冷チャンバとして構
成されている。
【００４４】
高熱伝導材からなる冷却体２２は成長する単結晶Ｓを冷却するように配置される。冷却
体２２を構成する材料としては、熱伝導率および熱輻射率の大きい物質、例えば、銀、銀
合金、カーボンや銅などから選択することができるが、熱伝導率が高く同時に溶融液や単
結晶を汚染する懸念のない材料として、銀又は銀合金を用いると最も好ましい。銅または
銅合金の表面に金又は銀もしくはそれらの合金をコーティングする方法を採用することも
できる。
【００４５】
液冷構造体２１に冷却体２２が接合され、冷却体２２と液冷構造体２１との接合部は爆
着接合された爆着接合部２５を構成している。爆着においては、接合する材料同士を適当
な間隔を開けて平行に配置する。一方の材料の上に緩衝材を介して適当な量の爆薬を載せ
、その一端を雷管によって起爆すると、爆発の進行と共に両材料が衝突し、衝突点では両
方の金属が非常に大きな変形速度と高圧によって粘性流体的な挙動を示し、衝突点から前
方に金属の噴流が発生する。この金属ジェットによって金属表面の酸化皮膜やガスの吸着
層が除去されるため、現れた清浄表面が高圧によって密着し、両材料は完全に金属組織的
に接合する。
【００４６】
冷却体２２と液冷構造体２１との接合部は爆着接合されているので、異種金属接合部で
あるにもかかわらず良好な接合部を形成し、さらに接触面積のうちの接触率をほぼ１００
％に確保することができる。そのため、冷却体２２から液冷構造体２１への伝熱が極めて
良好となり、冷却体２２の温度を低下させることが可能になる。冷却体２２は、成長する
単結晶Ｓの中心軸に対して略回転対称形状をなしてルツボや溶融液Ｌから単結晶Ｓへの輻
射熱を遮断する位置に配置され、冷却体２２の上端部において液冷構造体２１と接合して
いる。
【００４７】
図９では、冷却体２２を円筒形状とし、冷却体２２と液冷構造体２１との爆着接合部２
５の接触面積は、冷却体本体の断面積とほぼ等しい面積を有している。冷却体２２の表面
性状については、単結晶Ｓに対向する冷却体２２の内側を黒くすることにより、入射した
熱放射を吸収することができる。また、ルツボや冷却体２２の外側は、入射した熱放射を反射するように反射率の高い表面とすることができる。
【００４８】
液冷構造体２１は、その形状がドーナツ型の水冷チャンバであって、中間チャンバ２ｃ
の側壁部と加熱チャンバ２ａとの間に配置されている。
【００４９】
まず、単結晶Ｓを製造するにあたって、引き上げチャンバ２ｂと中間チャンバ２ｃと冷
却体２２を爆着した液冷構造体２１とを有する上部構造体を加熱チャンバ２ａから分離し
、ルツボに原料となるシリコン多結晶体と非常に微量のドーパントとなる不純物（ｎ型の
場合はリン、ｐ型の場合はボロン、など挙げられ所望の半導体を得るために適宜選択され
る。）と、必要により窒素含有物と、炭素含有物とを投入して、その後、上部構造体を加
熱チャンバ２ａに再び取り付ける。この状態で加熱ヒータ４を加熱してルツボ内の半導体
材料が溶融されるのを待つ。半導体材料が溶融状態となったら、必要によりシリコン結晶
を育成する結晶引上炉内の雰囲気に水素を注入して、ワイヤ巻き上げ機１１を作動させて
引き上げワイヤ８を下ろし、チャック１０に取り付けられた種結晶９が溶融液Ｌ表面に接
するようにする。この状態で、種結晶９に単結晶Ｓが成長し始めると、今度はワイヤ巻き
上げ機１１を所定の速度で引き上げて単結晶Ｓを成長させる。
【００５０】
なお、シリコン結晶（または育成されたシリコン結晶を切り出したシリコンサブストレ
ートウエハ）に窒素や炭素を添加する方法に関しては特に制限はなく、従来公知の方法が
好ましく使用可能である。より具体的には窒素の添加方法として、窒化膜付きのシリコン基板をシリコン結晶引き上げの融液に添加して、得られるシリコンサブストレートウエハ
の窒素濃度を調節すること、炭素の添加方法として、炭素粉をシリコン結晶引き上げの融
液に添加して、得られるシリコンサブストレートウエハの炭素濃度を調節することができ
る。
【００５１】
このように、溶融液Ｌから単結晶Ｓを引き上げつつ成長させる過程において、単結晶Ｓ
からの輻射光は、高熱伝導率材からなる冷却体２２に入射する。このとき冷却体２２は、
液体冷媒で冷却された液冷構造体２１と爆着接合されており、低温に保たれているため、
単結晶Ｓとの輻射熱交換が良くなり、単結晶Ｓの冷却速度を向上させることが可能になる
。併せて、引き上げ中の単結晶Ｓを急冷することができるので、単結晶Ｓの結晶欠陥の発
生がきわめて少なくなる。
【００５２】
そして、本発明に係るシリコン結晶である引き上げた単結晶Ｓを得ることができる。ま
た引き上げた単結晶Ｓを切り出し、必要により研磨（ミラー加工）して本発明に係るシリ
コンサブストレートウエハ（またはミラーウエハ）を得ることができる。ここで得られた
シリコンサブストレートウエハに、以下に説明する本発明に係る熱処理工程（Ａ）〜（Ｃ
）を行うことで本発明のシリコンウエハを製造することができる。
【００５３】
本発明に係るシリコンサブストレートウエハは、具体的には、単結晶育成条件（結晶引
上速度、結晶冷却速度、坩堝回転、ガス流など）を適切に制御することで、所望のものを
作製することができる。また、本発明に係るシリコンウエハ（またはシリコンサブストレ
ートウエハ）のサイズ（直径、厚さ等）に関しての制限、種々の元素のドープの有無に関
しての制限は特になく、要求されるシリコンウエハの種類・性能に合わせて適宜選択する
ことが可能である。
【００５４】
なお、本明細書の「シリコンサブストレートウエハ」は、本発明に係る熱処理工程（Ａ
）〜（Ｃ）前の未熱処理のシリコンウエハを意味し、本発明に係るシリコン結晶を切り出
して、適宜、面取りなどの熱処理以外の工程が施されたものを含む意であり、本明細書の
「シリコンウエハ」は、本発明に係る熱処理工程後のものをいう。
（熱処理工程（Ａ））
本発明に係る熱処理工程（Ａ）は、熱処理炉の温度を７００℃以上８００℃以下にして
本発明に係るシリコンサブストレートウエハを挿入し、前記シリコンサブストレートウエ
ハ挿入温度から１１００℃未満の温度範囲は５℃／分以上１０℃／分以下の昇温速度で昇
温し、かつ１１００℃以上１２５０℃以下の温度範囲は１℃／分以上２℃／分以下の昇温
速度で昇温し、かつ１２００℃以上１２５０℃以下の一定温度で、２時間以上４時間以下
保持し、その後１℃／分以上１０℃／分以下の降温速度で前記熱処理炉の温度を下げて、
７００℃以上８００℃以下の温度で前記シリコンサブストレートウエハを前記熱処理炉外
に取り出し、前記シリコンサブストレートウエハを室温まで冷却する。
【００５５】
（Ａ）の工程がＢＭＤ形態に与える効果については、以下のように推察される。通常、
シリコン結晶育成後、当該結晶が室温に冷却される過程で、シリコン結晶中の酸素、点欠
陥、その他の元素が凝集して、微小なＢＭＤ核が形成され、それらがシリコンサブストレ
ートウエハに存在する。当該サブストレートウエハに熱処理を行うと、それらのＢＭＤ核
を中心に酸素が凝集して、観察可能なサイズのＢＭＤが形成される。このような過程で形
成されたＢＭＤは、｛１１１｝面を伴った形態になりやすい。一方で、熱処理工程（Ａ）
のようにシリコンサブストレートウエハに１２００℃以上の熱処理を加えた場合、微小な
ＢＭＤ核は一度溶解する。その後、熱処理工程（Ｂ）で再度ＢＭＤ核を形成させ、熱処理
工程（Ｃ）でそれを成長させることで、後述する炭素や水素の効果と相まって、｛１１１
｝面を伴いにくいＢＭＤが形成されるものと推察される。
【００５６】
前記Ａの工程において、シリコンサブストレートウエハを炉内に挿入するときの炉の温
度は、７００℃未満にすると炉のヒータの寿命低下を招くため好ましくなく、８００℃超
にすると炉の部材が劣化するため好ましくない。
【００５７】
また、前記シリコンサブストレートウエハ挿入温度から１１００℃未満の温度範囲の昇
温速度および１１００℃以上１２５０℃以下の温度範囲の昇温速度を、ウエハ挿入温度か
ら１１００℃未満の温度範囲は５℃／分以上１０℃／分以下の昇温速度で昇温し、かつ１
１００℃以上１２５０℃以下の温度範囲は１℃／分以上２℃／分以下とする理由は、一般
的な熱処理炉であれば昇温速度を実現でき、かつ全体の熱処理時間が短くなる昇温速度と
することができるからである。
【００５８】
また、一定温度で保持する工程では、温度が１２００℃以上、あるいは時間が２時間以
上であると、熱処理工程（Ｃ）の高温熱処理工程が終わった後のＢＭＤの｛１１１｝面の
比率が０．３以下になり、反りを１０μｍ以下に抑えることができるからである。
【００５９】
また熱処理炉の温度が１２５０℃を超えると、アニール炉の部材劣化が激しくなり好ま
しくなく、一定温度で保持する時間が４時間を越えると、生産性低下の観点から好ましく
ない。降温速度は、一般的な炉で実現できる１℃／分以上１０℃／分以下が好ましい。サ
ブストレートを炉外に取り出すときの炉の温度は、７００℃未満にすると炉のヒータの寿
命低下を招くため好ましくなく、８００℃超にすると炉の部材が劣化するため好ましくな
い。
（熱処理工程（Ｂ））
本発明に係る熱処理工程（Ｂ）は、熱処理炉の温度を７００℃以上８００℃以下にして
前記シリコンサブストレートウエハを挿入し、７００℃以上８００℃以下の一定温度で３
０分以上５時間以下熱処理を行い、その後保持温度＋５０℃以上の温度まで０．５℃／分
以上２℃／分以下の昇温速度で昇温させ、その後１℃／分以上１０℃／分以下の降温速度
で前記熱処理炉の温度を下げて、７００℃以上８００℃以下の温度で前記シリコンサブス
トレートウエハを炉外に取り出し、サブストレートを室温まで冷却する。
【００６０】
当該熱処理工程（Ｂ）を行うことにより、熱処理工程（Ａ）において一度溶解した微小
なＢＭＤ核を再度形成させることができる。
【００６１】
上記熱処理工程（Ｂ）において、熱処理炉の温度が７００℃未満であると酸素の拡散が
十分起こらないため、ＢＭＤ形成が十分に起こらなくなり好ましくなく、一方、８００℃
を超えてもＢＭＤ最適化にほとんど影響を与えないため、無駄が多くなり好ましくない。
【００６２】
また、７００℃以上８００℃以下の一定温度で行う熱処理の時間が３０分未満であると
ＢＭＤ核形成のための時間が不十分であり、５時間を超えると生産性の極端な低下が生じ
、好ましくない。
【００６３】
さらに、低速昇温の昇温レートが０．５℃／分未満であると、安定した昇温レートが確
保できなくなり、２℃／分を超えると析出したＢＭＤが消滅するおそれがあり好ましくな
い。また、昇温工程の最終温度が低温熱処理工程の保持温度＋５０℃未満になると、昇温
中に形成されたＢＭＤが次のＣの工程中に消滅してしまうため好ましくない。
（熱処理工程（Ｃ））
本発明に係る熱処理工程（Ｃ）は、熱処理炉の温度を７００℃以上８００℃以下にして
前記シリコンサブストレートウエハを挿入し、前記シリコンサブストレートウエハ挿入温
度から１１００℃未満の温度範囲は５℃／分以上１０℃／分以下の昇温速度で昇温し、か
つ１１００℃以上１２５０℃以下の温度範囲は１℃／分以上２℃／分以下の昇温速度で昇
温し、かつ１２００℃以上１２５０℃以下の一定温度で、１時間以上４時間以下保持し、
その後１℃／分以上１０℃／分以下の降温速度で前記熱処理炉の温度を下げて、７００℃
以上８００℃以下の温度で前記シリコンサブストレートウエハを前記熱処理炉外に取り出
す。
【００６４】
当該熱処理工程（Ｃ）を行うことにより、｛１１１｝面を伴いにくいＢＭＤ核を成長さ
せることができる。
【００６５】
熱処理工程（Ｃ）において、保持温度が１２００℃以上、あるいは時間が１時間以上で
あると、ＢＭＤ核を成長によりＢＭＤの対角長を１０ｎｍ以上にすることができるため、
スリップ遮蔽効果により熱処理後のスリップを１０μｍ以下に抑えることができると考え
られる。
【００６６】
これら熱処理工程（Ａ）〜（Ｃ）を一体不可分とした熱処理をシリコンサブストレート
ウエハに行うことにより、｛１１１｝面を伴いにくいＢＭＤを形成させて、デバイス製造
プロセスにおけるスリップと反りの発生を共に極小さく抑えることができると考えられる
。
【００６７】
また、上記の熱処理工程（Ａ）〜（Ｃ）の雰囲気は、特に制限されることはなく、窒素
雰囲気、水素雰囲気、酸素雰囲気、希ガス（Ａｒなど）の雰囲気下で行われてもよく、上
記の熱処理工程（Ａ）〜（Ｃ）において使用する装置に関しての制限は特になく、従来公
知の装置が好ましく使用可能である。具体的には、通常のバッチ式の縦型炉、ＲＴＡ（急
速昇降温熱処理）、酸素パージ機能のついたバッジ式の縦型炉などが挙げられる。
【００６８】
本発明のシリコンウエハの製造方法において、本発明に係るシリコンサブストレートウ
エハは窒素を含有していることが好ましい。これは、前記サブストレートが窒素を含有す
ることで、反り増加量がさらに小さく（典型的には５μｍ以下）抑えられるためである。
このように、反り増加量を更に抑えることにより、より高性能なデバイス製造が可能とな
るからである。
【００６９】
本発明に係るシリコンサブストレートウエハ内の窒素の濃度は、１．５×１０１４ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ３〜５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であることが好ましく、４×１０１４
〜５×１０１５であることがより好ましい。窒素濃度がかかる範囲未満であると、高温熱
処理後の表面欠陥が残留するため、好ましくない。また、窒素濃度が係る範囲を超えると
、多結晶化が起こって、歩留まりが低下するおそれがあるため好ましくない。
【００７０】
また、本発明のシリコンウエハの製造方法において、本発明に係るシリコンサブストレ
ートウエハは炭素を含有していることが好ましい。炭素濃度は、３×１０１５ａｔｏｍｓ
／ｃｍ３以上２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることが好ましく、５×１０１５
〜１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であることがより好ましい。炭素濃度がかかる範囲未
満であると、上記高温熱処理工程（Ｃ）が終わった後のＢＭＤの｛１１１｝面の比率が０
．３を超えてしまい、好ましくない。また、炭素濃度がかかる範囲を超えると、多結晶化
が起こって、歩留まりが低下する恐れがあるため好ましくない。
【００７１】
また、本発明のシリコンウエハの製造方法において、本発明に係るシリコンサブストレ
ートウエハの酸素濃度は、８×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上９×１０１７ａｔｏｍｓ
／ｃｍ３以下であることが好ましい。当該酸素濃度がかかる範囲未満であると、ＢＭＤの
密度が１×１０１１／ｃｍ３未満となるため、好ましくない。また、酸素濃度がかかる範
囲を超えると、結晶歩留が低下するので好ましくない。
【００７２】
本発明のシリコンウエハの製造方法において、シリコン結晶を引き上げる際のシリコン
結晶引上炉内の水素分圧は３〜４０Ｐａが好ましく、３０〜４０Ｐａがより好ましい。当
該水素分圧を３〜４０Ｐａにすると、結晶中に一定量水素が添加され、炭素の効果と相ま
ってＢＭＤの｛１１１｝面の比率を０．３以下にすることができる。また、シリコン結晶
引上炉内の水素分圧が３Ｐａ未満や４０Ｐａを超える場合は、結晶の引上歩留が低下する
ため、好ましくない。
【００７３】
本発明に係るシリコン結晶は、シリコン融液に窒素、炭素をドープし、かつシリコン結
晶引上炉内の水素を含む気体雰囲気下でシリコン結晶を育成することがさらに好ましく、
シリコン融液に窒素を４×１０１４〜５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、炭素を５×１０
１５〜１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３添加して、かつシリコン結晶を育成する結晶引上
炉内の水素分圧を３〜４０Ｐａとすることがさらにより好ましい。
【００７４】
また、本発明の製造方法において、シリコン結晶を引上げる際の１０００〜９００℃に
おける冷却速度は５℃／分以上が好ましい。冷却速度がかかる範囲未満であると、熱処理
工程（Ｃ）が終わった後のＢＭＤの｛１１１｝面の比率が０．３を超えてしまうため、好
ましくない。
【００７５】
なお、シリコン結晶中の炭素濃度、窒素濃度、および酸素濃度と、得られるシリコンウ
エハ中の炭素濃度、窒素濃度、および酸素濃度とは実質的に同一である。
【００７６】
本発明に係る前記シリコン結晶は、当該シリコン結晶を育成する結晶引上炉内の水素分
圧を３〜４０Ｐａとし、かつ、１０００〜９００℃における前記シリコン結晶の冷却速度
を５℃／分以上となるように制御することによって、前記シリコン結晶を切り出して得ら
れたシリコンサブストレートウエハの窒素濃度が１．５×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以
上５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であり、かつ酸素濃度が８×１０１７ａｔｏｍｓ
／ｃｍ３以上９×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であり、かつ炭素濃度が３×１０１５
ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下（ＪＥＩＴＡ換算）である
ことが特に好ましい。
【００７７】
また、本発明に係るシリコンウエハは、上記熱処理工程（Ａ）〜（Ｃ）に加えて、上記
のようなシリコン融液に窒素、炭素をドープし、かつシリコン結晶引上炉内の水素を含む
気体雰囲気下で育成したシリコンサブストレートウエハを使用することで、相乗効果を示
し、デバイス製造プロセスにおけるスリップと反りの発生と、スリップ転位の発生を抑制
・防止することができる。
【００７８】
なお、本発明に係るシリコンサブストレートウエハやシリコンウエハに含まれる窒素、
炭素、及び酸素濃度の測定方法に関しても特に制限はなく、従来公知の方法で好ましく測
定可能である。より具体的には、窒素濃度の測定として二次イオン質量分析装置（ＳＩＭ
Ｓ）を使用して求めることができる。また、酸素及び炭素濃度の測定として赤外吸収法に
より測定し、換算係数としてＪＥＩＴＡ（電子情報技術産業協会）の値により求めること
ができる。
【実施例】
【００７９】
以下、本発明の実施例を説明する。しかし、本発明は以下の実施例に限定されるもので
はない。すなわち、下記実施例は単なる例示に過ぎず、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、同様の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含まれる。
【００８０】
［実施例１］
シリコン結晶製造装置を用いてシリコン単結晶の引き上げを行った。本実施例に用いた
シリコン結晶製造装置は、図９に示す冷却体２２を有する単結晶製造装置である。かかる
装置は、通常のＣＺ法によるシリコン結晶製造に用いられ、上記の装置を用いてルツボ直
径は２２インチ、ルツボに挿入するシリコン半導体材料は１００ｋｇであり、成長する単
結晶Ｓは８インチ結晶であった。
【００８１】
冷却体２２には材料として銀を用い、冷却体２２の内径は２６０ｍｍ、外径は３００ｍ
ｍ、長さは２８０ｍｍであった。液冷構造体２１としては、内部に冷却水配管を有するド
ーナツ形状の水冷チャンバとし、中間チャンバ２ｃの下部に液冷構造体３１を取り付ける
構成とした。
【００８２】
具体的に、当該製造装置は、１１００℃以上の引上げ速度を上げるために、熱遮蔽体３
６を上記の方法で冷却した引上炉１、あるいは一般的な引上げ速度を有する引上炉２であ
る。引上炉１では、冷却体２２と液冷構造体２１との接合部を爆着接合した。他方、引上
炉２では、冷却体２２と液冷構造体２１との接合部をボルト接合した。
【００８３】
また、引上炉１は９００℃〜１０００℃の冷却速度５℃／分を実現するため、引上炉２
は２℃／分を実現するために使用した。
【００８４】
この装置を利用して育成したシリコン結晶は、伝導型がｐ型（ボロンドープ）であり、
結晶径（直径）が２００ｍｍ（８インチ）であった。
【００８５】
窒素添加は、シリコン融液中に窒化膜付きウエハを投入することによって行った。炭素
添加は、シリコン融液中に炭素粉を投入することによって行った。引上げた結晶をスライ
スして得られたシリコンウエハの窒素濃度は、二次イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ）を用
いて測定した。酸素及び炭素濃度は、赤外吸収法により測定し、換算係数としてＪＥＩＴ
Ａ（電子情報技術産業協会）の値を使った。すなわち、格子間酸素濃度の換算係数は３．
０３×１０１７／ｃｍ２、炭素濃度の換算係数は８．１×１０１６／ｃｍ２である。
【００８６】
但し、５×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の窒素濃度を有するウエハはＳＩＭＳを用
いて測定できないため、以下の数式により求めた窒素濃度を使用した。かかる数式につい
て以下、詳細に説明する。
【００８７】
本発明に係る製造方法における窒素の添加方法は、特に制限されるものではなく公知の
方法を使用することができ、例えば、シリコン原料溶解中に窒素ガスを導入する方法や、
窒化物をＣＶＤ法等によって堆積させたシリコン基板を原料溶解中に混入させる方法等が
挙げられる。また、シリコン融液の凝固後の結晶中に取り込まれる不純物の融液中濃度に
対する比率である偏析係数ｋは窒素の場合７×１０−４である（Ｗ．  Ｚｕｌｅｈｎｅｒ
ａｎｄ  Ｄ．  Ｈｕｂｅｒ，  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｇｒｏｗｔｈ，  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅ
ｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，  ｐ２８，  Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ
，  Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，  １９８２）。
【００８８】
本発明の製造方法に使用されるシリコン融液から結晶中に取り込まれる窒素濃度は、
【００８９】
【数１】
2011155258.tif 000002
【００９０】
で算出できる。なお、融液中の窒素濃度は初期融液窒素濃度とも称することができる。こ
こで、シリコン結晶の固化率（ｇ）は、
【００９１】
【数２】
2011155258.tif 000003
【００９２】
によって求められる。
【００９３】
なお、窒素濃度の測定値［ａｔｏｍｓ／ｃｍ３］は下記の表１に記載した。
【００９４】
また、水素添加は、水素混合ガスを各引上炉中に導入することにより行った。なお、水
素分圧［Ｐａ］は、下記の表１に記載した条件を設定した。
【００９５】
これにより、この単結晶の同一部位から基板をワイヤーソーを用いて複数枚切り出し、
ミラー加工してシリコンサブストレートウエハ（厚さ７２５μｍ程度）を得た後、さらに
当該シリコンウエハをサブストレートとして、図８に示す熱処理パターンに従って熱処理
を行い、アニールウエハを作成した。熱処理雰囲気はアルゴン１００％雰囲気で行った。
【００９６】
［実施例２および３］
下記の表１に示す条件で実施例１と同様の方法でシリコンウエハを製造した。
【００９７】
（アニールウエハの測定及び評価）
上記作製条件で得られたそれぞれのアニールウエハについて以下の測定及び評価を行った。
【００９８】
（１）ＢＭＤ密度測定
アニールウエハの表面から深さ１００μｍの位置から、ＴＥＭサンプルを採取した。ＴＥ
ＭサンプルをＴＥＭ観察し、対角長１０ｎｍ以上のＢＭＤを少なくとも１０個以上カウン
トした。ＴＥＭ観察した全面積とサンプル厚みから観察領域の体積を算出し、ＢＭＤカウ
ント数と観察領域の体積から、ＢＭＤの体積密度を算出した。
（２）ＢＭＤ形態
アニールウエハの表面から深さ１００μｍの位置から、ＴＥＭサンプルを採取した。Ｔ
ＥＭサンプルを＜１１０＞方向から観察し、図７の方法に従って、ＢＭＤの｛１１１｝面
の比率を求めた。少なくとも１０個のＢＭＤを観察して、｛１１１｝面の比率の平均値を
求めた。
【００９９】
（３）スリップ長さ
アニールウエハにＲＴＡを使った下記熱処理を施した。下記条件の熱処理を１０回繰り
返す。
【０１００】
挿入  室温
昇温  ５０℃／分
保持  １１００℃１分
降温  ３０℃／分
引出  室温
雰囲気  アルゴン
熱処理後のアニールウエハをＸ線トポグラフで観察し、観察されたスリップの長さのうち
最大の長さを代表値とした。
（４）反り量
アニールウエハにデバイスプロセスを想定した下記熱処理を施した。
（Ａ）熱処理
７８０℃、３時間＋１０００℃、１６時間、ドライ酸素雰囲気
（Ｂ）酸化膜堆積
９５０℃、ドライ酸素雰囲気、膜厚１５ｎｍ
（Ｃ）窒化膜堆積
ＣＶＤ、７８０℃、膜厚１５０ｎｍ
（Ｄ）ＲＴＡによる熱処理
下記条件の熱処理を１０回繰り返す。
【０１０１】
挿入  室温
昇温  ５０℃／分
保持  ９００℃１分
降温  ３０℃／分
引出  室温
雰囲気  アルゴン
そして、疑似デバイスプロセス熱処理前、および疑似デバイスプロセス熱処理後のアニールウエハの反りをＮＩＤＥＫ社製ＦＴ−９０Ａで測定し、反り増加量＝熱処理後の反り−
熱処理前の反り、を求めた。
【０１０２】
（アニールウエハの各測定結果並びに評価結果）
表１には、実施例および比較例として、表１に示した作製条件により作製されたアニー
ルウエハについて、測定された所定サイズのＢＭＤの密度および格子間酸素濃度と、擬似
デバイスプロセス熱処理により発生したスリップと反り量をまとめた。
【０１０３】
【表１】
2011155258.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明は、特に、微細な半導体デバイスにおいて好適に使用可能である。
【符号の説明】
【０１０５】
２ａ    加熱チャンバ、
２ｂ    引き上げチャンバ、
２ｃ    中間チャンバ、
３ａ    石英ルツボ、
３ｂ    黒鉛製ルツボ、
４    加熱ヒータ、
５    回転軸、
８    引き上げワイヤ、ワイヤ巻き上げ機、
９    種結晶、
１０    チャック、
１１    ワイヤ巻き上げ機、
１２    断熱材、
１３    ガス導入口、
１４    ガス排出口、
２１    液冷構造体、
２２    冷却体、
２５    爆着接合部、
Ｌ    溶融液。
【図１】
2011155258.tif 000005
【図２】
2011155258.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2011155258.tif 000011
【図８】
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【図９】
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