(57)【要約】【課題】板状酸素析出物を含むシリコンウェーハであってデバイスプロセスにてＬＳＡ処理を行った場合であっても転位の発生を防止することが可能なシリコンウェーハを提供する。【解決手段】本発明によるシリコンウェーハは、ＬＳＡ処理を含むデバイスプロセスに供せられるシリコンウェーハであって、ＬＳＡ処理時においてシリコンウェーハに含まれる板状酸素析出物の対角線長をＳ（ｎｍ）、前記ＬＳＡ処理における最高到達温度をＴ（℃）とした場合、Ｔ×Ｓ２≦９×１０６を満たす。本発明によれば、上記の条件でＬＳＡ処理を行うことにより、シリコンウェーハに含まれる板状酸素析出物を起点とした転位の発生を防止することが可能となる。【選択図】図１
2011228459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＳＡ（Laser Spike Anneal）処理を含むデバイスプロセスに供せられるシリコンウェーハであって、
前記ＬＳＡ処理時において前記シリコンウェーハに含まれる板状酸素析出物の対角線長をＳ（ｎｍ）、前記ＬＳＡ処理における最高到達温度をＴ（℃）とした場合、
Ｔ×Ｓ２≦９×１０６
を満たすことを特徴とするシリコンウェーハ。
【請求項２】
窒素濃度が１×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、又は、ボロンドープによって比抵抗が２０ｍΩ・ｃｍ以下に設定されたウェーハ本体と、前記ウェーハ本体の表面に設けられたエピタキシャル層とを備えることを特徴とする請求項１に記載のシリコンウェーハ。
【請求項３】
ＬＳＡ（Laser Spike Anneal）処理を含むデバイスプロセスに供せられるシリコンウェーハであって、
窒素濃度が１×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、又は、ボロンドープによって比抵抗が２０ｍΩ・ｃｍ以下に設定されたウェーハ本体と、前記ウェーハ本体の表面に設けられたエピタキシャル層とを備え、
前記ウェーハ本体の初期酸素濃度が１４×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることを特徴とするシリコンウェーハ。
【請求項４】
前記ウェーハ本体の初期酸素濃度が１２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であ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。
【請求項５】
前記デバイスプロセスにおいては、ＬＳＡ処理の前に、７５０℃以上の温度で４時間以上保持される熱処理であって、１０００℃から１０５０℃の温度範囲で２時間以上保持される処理を含む熱処理が行われることを特徴とする請求項４に記載のシリコンウェーハ。
【請求項６】
ＬＳＡ（Laser Spike Anneal）処理を含むデバイスプロセスに供せられるシリコンウェーハの製造方法であって、
前記ＬＳＡ処理時において前記シリコンウェーハに含まれる板状酸素析出物の対角線長をＳ（ｎｍ）、前記ＬＳＡ処理における最高到達温度をＴ（℃）とした場合、
Ｔ×Ｓ２≦９×１０６
を満たすことを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。
【請求項７】
窒素濃度が１×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、又は、ボロンドープによって比抵抗が２０ｍΩ・ｃｍ以下に設定されたウェーハ本体の表面にエピタキシャル層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項６に記載のシリコンウェーハの製造方法。
【請求項８】
ＬＳＡ（Laser Spike Anneal）処理を含むデバイスプロセスに供せられるシリコンウェーハの製造方法であって、
チョクラルスキー法によって、窒素濃度が１×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、又は、ボロンドープによって比抵抗が２０ｍΩ・ｃｍ以下に設定され、初期酸素濃度が１４×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下に設定されたシリコン単結晶を育成する工程と、
前記シリコン単結晶から切り出されたウェーハ本体の表面にエピタキシャル層を形成する工程と、を含むことを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。
【請求項９】
前記シリコン単結晶を育成する工程においては、初期酸素濃度を１２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下に設定することを特徴とする請求項８に記載のシリコンウェーハの製造方法。
【請求項１０】
前記デバイスプロセスにおいては、ＬＳＡ処理の前に、７５０℃以上の温度で４時間以上保持される熱処理であって、１０００℃から１０５０℃の温度範囲で２時間以上保持される処理を含む熱処理が行われることを特徴とする請求項９に記載のシリコンウェーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシリコンウェーハ及びその製造方法に関し、特に、ＬＳＡ（Laser Spike Anneal）処理を含むデバイスプロセスに供せられるシリコンウェーハ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造プロセス（いわゆるデバイスプロセス）においては、シリコンウェーハに対して種々の熱処理が行われる。例えば、ＭＯＳトランジスタのソース／ドレイン領域を形成する場合、シリコンウェーハにドーパントをイオン注入した後、ドーパントを活性化させるためのアニールが行われる。ドーパントを活性化させるためのアニールとしては、ランプ炉などを用いてウェーハの全面を加熱する方法が一般的に用いられている。
【０００３】
しかしながら、近年においては、ＭＯＳトランジスタのチャネル長が非常に短く設計されることから、短チャネル効果によるサブスレッショールド電流の増大が問題となっている。短チャネル効果を抑制するためには、急峻な不純物プロファイルを有する極浅接合によってソース／ドレイン領域を形成することが有効であり、このような極浅接合を得るためのアニール方法としてＬＳＡ（Laser Spike Anneal）処理が注目されている。
【０００４】
ＬＳＡ処理は、ランプ炉などを用いてウェーハの全面を加熱する方法とは異なり、数ｍｍ程度のビーム径を有するレーザ光によってウェーハをスキャンすることにより行われる。これにより、レーザ光が照射された領域はミリ秒又はそれ以下のオーダーで１０００℃以上、融点（１４１４℃）以下の温度に達するため、急峻な不純物プロファイルを得ることが可能となる。しかしながら、ＬＳＡ処理においては、ウェーハの厚み方向のみならず、面内方向においても急峻な温度勾配が形成されることから、ウェーハの内部に強い熱応力が生じる。ウェーハの内部に強い熱応力が生じると、酸素析出物を起点として転位が生じることがある。デバイスプロセスにて転位が発生すると、転位発生の前後においてアライメントのズレが生じるため、フォトリソグラフィ工程においていわゆるオーバーレイエラー（Overlay Error）が生じてしまう。
【０００５】
酸素析出物を起点とした転位の発生は、特許文献１に記載されているように、酸素析出物が多面体である場合よりも板状である場合の方が生じやすい。このような観点から、特許文献１には、シリコンウェーハに炭素を含有させることによって酸素析出物の形状を板状ではなく多面体とし、これによって熱応力による転位の発生を防止する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１５００４８号公報
【特許文献２】特開２００８−２０５０２４号公報
【特許文献３】再表２００６−３８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１は、［０００４］段落の記載から明らかなように、バッチ炉などを用いて熱処理を行うことを想定しており、ＬＳＡ処理のようにウェーハの厚み方向及び面内方向に強い熱応力が生じるケースについては想定していない。このため、特許文献１に記載のシリコンウェーハに対してＬＳＡ処理を行った場合に、転位の発生を防止できるか否かは不明である。また、特許文献１は板状酸素析出物を排除する発明であることから、実際に板状酸素析出物が含まれるシリコンウェーハに対してどのような条件でＬＳＡ処理を行うべきか、特許文献１からは不明である。
【０００８】
一方、特許文献２には、シリコンウェーハの表層から深さ２５μｍ〜１００μｍの領域については光散乱欠陥をゼロとし、深さ１００μｍの領域については光散乱欠陥を多量に含ませる方法が開示されている。さらに、特許文献３には、熱処理時における酸素析出物のサイズ及び密度と、熱処理によって加えられる熱応力とを所定の範囲に設定する方法が開示されている。
【０００９】
しかしながら、特許文献２は、急速昇降温熱処理装置としてフラッシュランプアニール装置を想定しているため、ウェーハの面内方向における温度勾配はほとんど生じない。このため、特許文献２に記載の発明では、面内方向における急峻な温度勾配が生じるＬＳＡ処理を行った場合において有効であるか否かは不明である。仮にＬＳＡ処理に対しても有効であったとしても、板状酸素析出物を含むシリコンウェーハに対して、ＬＳＡ処理をどのような条件に設定すれば転位の発生を防止できるのか、特許文献２からは不明である。
【００１０】
特許文献３には、フラッシュランプアニールやスパイクランプアニールを行う際の条件が記載されているが、特許文献２と同様、ＬＳＡ処理を行った場合において有効であるか否かは不明であるし、仮に有効であったとしても、板状酸素析出物を含むシリコンウェーハに対して、ＬＳＡ処理の条件をどのように設定すれば転位の発生を防止できるのか、特許文献３からは不明である。
【００１１】
他方、シリコンウェーハの中には、表面にエピタキシャル層が形成されたエピタキシャルウェーハがある。エピタキシャルウェーハのゲッタリング能力を高めるためには、ウェーハ本体に窒素やボロンを高濃度に含有させることが有効である。
【００１２】
しかしながら、窒素やボロンが高濃度にドープされたウェーハは、通常のウェーハと比べると、デバイスプロセスにおいて酸素析出物が非常に形成されやすい。これは、窒素やボロンが析出核の安定性を増大させる効果があるためである。したがって、このようなエピタキシャルウェーハをデバイスプロセスに投入すると、デバイスプロセスに含まれる７５０℃程度の低温処理によって板状の微細析出物が容易に形成され、これに続いて１０００℃程度の熱処理が行われると、微細析出物が成長して大きな板状酸素析出物となる。このようにして板状酸素析出物が成長した状態でＬＳＡ処理を行うと、酸素析出物を起点として容易に転位が発生し、これがエピタキシャル層にまで達するという問題があった。ＬＳＡ処理時に転位が容易に発生するのは、他の熱処理と比べてＬＳＡ処理においては非常に強い熱応力が局所的に加えられるからである。このため、窒素やボロンが高濃度にドープされたエピタキシャルウェーハのように、板状酸素析出物が成長しやすいシリコンウェーハにおいては、ＬＳＡ処理による転位の発生を防止することが特に重要となる。
【００１３】
このように、板状酸素析出物を含むシリコンウェーハに対して、ＬＳＡ処理をどのような条件で行えば転位の発生を防止することができるのか、従来は不明であった。また、窒素やボロンが高濃度にドープされたエピタキシャルウェーハの酸素濃度がどの程度であれば、ＬＳＡ処理において転位の発生を防止することができるのか、従来は不明であった。
【００１４】
したがって、本発明の目的は、板状酸素析出物を含むシリコンウェーハ及びその製造方法であって、デバイスプロセスにてＬＳＡ処理を行った場合であっても転位の発生を防止することが可能なシリコンウェーハ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは、板状酸素析出物を含むシリコンウェーハに対してＬＳＡ処理を行った場合、どのような条件を満たせば酸素析出物を起点とした転位が発生するのか鋭意研究を重ねた。その結果、酸素析出物を起点とした転位が発生するか否かは、ＬＳＡ処理における最高到達温度と板状酸素析出物のサイズとの関係に強く依存することが判明した。本発明は、このような技術的知見に基づきなされたものである。
【００１６】
すなわち、本発明の一側面によるシリコンウェーハは、ＬＳＡ（Laser Spike Anneal）処理を含むデバイスプロセスに供せられるシリコンウェーハであって、前記ＬＳＡ処理時において前記シリコンウェーハに含まれる板状酸素析出物の対角線長をＳ（ｎｍ）、前記ＬＳＡ処理における最高到達温度をＴ（℃）とした場合、
Ｔ×Ｓ２≦９×１０６
を満たすことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の一側面によるシリコンウェーハの製造方法は、ＬＳＡ（Laser Spike Anneal）処理を含むデバイスプロセスに供せられるシリコンウェーハの製造方法であって、前記ＬＳＡ処理時において前記シリコンウェーハに含まれる板状酸素析出物の対角線長をＳ（ｎｍ）、前記ＬＳＡ処理における最高到達温度をＴ（℃）とした場合、
Ｔ×Ｓ２≦９×１０６
を満たすことを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、上記の条件でＬＳＡ処理を行うことにより、板状酸素析出物を起点とした転位の発生を防止することが可能となる。ここで、板状酸素析出物の対角線長とは、シリコンウェーハに含まれる多数の板状酸素析出物の対角線長の平均値を指す。
【００１９】
本発明によるシリコンウェーハは、窒素濃度が１×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、又は、ボロンドープによって比抵抗が２０ｍΩ・ｃｍ以下に設定されたウェーハ本体と、前記ウェーハ本体の表面に設けられたエピタキシャル層とを備えることが好ましい。また、本発明によるシリコンウェーハの製造方法及び半導体デバイスの製造方法は、窒素濃度が１×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、又は、ボロンドープによって比抵抗が２０ｍΩ・ｃｍ以下に設定されたウェーハ本体の表面にエピタキシャル層を形成する工程を含むことが好ましい。上述の通り、窒素やボロンが高濃度にドープされたウェーハは、通常のウェーハと比べると、デバイスプロセスにおいて酸素析出物が非常に形成されやすいが、本発明のように上記の条件でＬＳＡ処理を行うことにより、板状酸素析出物を起点とした転位の発生を防止することが可能となる。
【００２０】
また、本発明の他の側面によるシリコンウェーハは、ＬＳＡ処理を含むデバイスプロセスに供せられるシリコンウェーハであって、窒素濃度が１×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、又は、ボロンドープによって比抵抗が２０ｍΩ・ｃｍ以下に設定されたウェーハ本体と、前記ウェーハ本体の表面に設けられたエピタキシャル層とを備え、前記ウェーハ本体の初期酸素濃度が１４×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることを特徴とする。
【００２１】
さらに、本発明の他の側面によるシリコンウェーハの製造方法は、ＬＳＡ処理を含むデバイスプロセスに供せられるシリコンウェーハの製造方法であって、チョクラルスキー法によって、窒素濃度が１×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、又は、ボロンドープによって比抵抗が２０ｍΩ・ｃｍ以下に設定され、初期酸素濃度が１４×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下に設定されたシリコン単結晶を育成する工程と、前記シリコン単結晶から切り出されたウェーハ本体の表面にエピタキシャル層を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、ＬＳＡ処理の前に行われる一般的な熱処理によって、ＬＳＡ処理の前に板状酸素析出物が成長した場合であっても、最高到達温度が１２５０℃程度の一般的なＬＳＡ処理による転位の発生を防止することが可能となる。ＬＳＡ処理の前に行われる一般的な熱処理としては、例えば、７５０℃以上の温度で３時間以上保持される熱処理であって、１０００℃から１０５０℃の温度範囲で１時間以上保持される処理を含む熱処理が挙げられる。
【００２３】
本発明において、ウェーハ本体の初期酸素濃度が１２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることが好ましい。これによれば、ＬＳＡ処理の前に、より長時間の熱処理が行われる場合であっても、最高到達温度が１２５０℃程度の一般的なＬＳＡ処理による転位の発生を防止することが可能となる。より長時間の熱処理としては、例えば、７５０℃以上の温度で４時間以上の熱処理であって、１０００℃から１０５０℃の温度範囲で２時間以上保持される処理を含む熱処理が挙げられる。
【発明の効果】
【００２４】
このように、本発明によれば、板状酸素析出物を含むシリコンウェーハであって、デバイスプロセスにてＬＳＡ処理を行った場合であっても転位の発生を防止することが可能なシリコンウェーハを提供することが可能となる。また、窒素やボロンが高濃度にドープされたウェーハ本体を有するエピタキシャルウェーハであって、デバイスプロセスにて所定の熱処理の後にＬＳＡ処理を行った場合であっても転位の発生を防止することが可能なシリコンウェーハを提供することが可能となる。
【００２５】
また、本発明によれば、板状酸素析出物を含むシリコンウェーハの製造方法であって、デバイスプロセスにてＬＳＡ処理を行った場合であっても転位の発生を防止することが可能なシリコンウェーハの製造方法を提供することが可能となる。また、窒素やボロンが高濃度にドープされたウェーハ本体を有するエピタキシャルウェーハの製造方法であって、所定の熱処理の後にデバイスプロセスにてＬＳＡ処理を行った場合であっても転位の発生を防止することが可能なシリコンウェーハの製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の好ましい実施形態によるシリコンウェーハの構造を示す略断面図である。
【図２】板状酸素析出物の構造を説明するための略斜視図である。
【図３】多面体酸素析出物の構造を説明するための略斜視図である。
【図４】シリコンウェーハの製造方法（ウェーハプロセス）を説明するためのフローチャートである。
【図５】デバイスプロセスの一部を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本発明の好ましい実施形態によるシリコンウェーハ１０の構造を示す略断面図である。
【００２９】
図１に示すように、本実施形態によるシリコンウェーハ１０は、ウェーハ本体１１とその表面に形成されたエピタキシャル層１２によって構成されている。ウェーハ本体１１は、チョクラルスキー法によって育成された単結晶シリコンであり、シリコンウェーハ１０の機械的強度を確保する役割を果たすとともに、重金属のゲッタリング源としての役割を果たす。ウェーハ本体１１の厚さについては、機械的強度が確保される限り特に限定されないが、例えば７２５μｍ程度である。
【００３０】
特に限定されるものではないがウェーハ本体１１には窒素又はボロンがドープされている。ウェーハ本体１１にドープされているのが窒素である場合、その濃度は１×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上であることが好ましい。一方、ウェーハ本体１１にドープされているのがボロンである場合、ボロンドープによってウェーハ本体１１の比抵抗が２０ｍΩ・ｃｍ以下に設定されていることが好ましい。これは、窒素又はボロンを上記の濃度でドープすれば、ウェーハ本体１１に十分なゲッタリング能力が与えられるからである。窒素又はボロンの濃度の上限については特に限定されないが、窒素については５×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、ボロンについては比抵抗に換算して３ｍΩ・ｃｍ以上に設定することが好ましい。これは、窒素の濃度が５×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３を超えると、単結晶育成時に有転位化しやすいからである。また、ボロンによる比抵抗が３ｍΩ・ｃｍ未満であると、成長するエピタキシャル膜との格子不整によりミスフィット転位が発生しやすいからである。
【００３１】
また、ウェーハ本体１１の初期酸素濃度は、７×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上２．４×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることが好ましい。これは、酸素濃度が７×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満であるとＮｉなどの重金属のゲッタリングに必要な酸素析出物の形成密度が不十分となるおそれがあるからであり、酸素濃度が２．４×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３超であると欠陥のないエピタキシャル層１２を形成することが困難となるからである。但し、窒素ドープ又はボロンドープされている場合、窒素ドープ又はボロンドープによって酸素析出物の形成が促進されることから、熱処理によって酸素析出物が形成される限り、ウェーハ本体１１の初期酸素濃度は７×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満であっても構わない。尚、本明細書で記載する酸素濃度は全てＡＳＴＭ Ｆ−１２１（１９７９）に規格されたフーリエ変換赤外分光光度法（ＦＴ−ＩＲ）による測定値である。
【００３２】
また、デバイスプロセスにおいて、ＬＳＡ処理の前に析出核が成長しうる熱処理、例えば、７５０℃以上の温度で３時間以上保持される熱処理であって、１０００℃から１０５０℃の温度範囲で１時間以上保持される処理を含む熱処理が行われる場合には、ウェーハ本体１１の初期酸素濃度を１４×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とする必要がある。また、ＬＳＡ処理の前により長時間の熱処理、例えば、７５０℃以上の温度で４時間以上の熱処理であって、１０００℃から１０５０℃の温度範囲で２時間以上保持される処理を含む熱処理が行われる場合には、ウェーハ本体１１の初期酸素濃度を１２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とする必要がある。これは、熱処理によって形成される板状酸素析出物のサイズは、熱処理条件（温度及び時間）とウェーハ本体１１の初期酸素濃度によって決まるからである。上記の一般的な熱処理を想定した場合には、ウェーハ本体１１の初期酸素濃度を１４×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下に設定すれば、ＬＳＡ処理の直前における板状酸素析出物のサイズを所定値以下に抑えることができる。また、上述したより長時間の熱処理を想定した場合には、ウェーハ本体１１の初期酸素濃度を１２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下に設定すれば、ＬＳＡ処理の直前における板状酸素析出物のサイズを所定値以下に抑えることができる。初期酸素濃度については、チョクラルスキー法によるシリコン単結晶の育成時において、シリコン融液の対流制御などによって調整することが可能である。板状酸素析出物のサイズと転位発生の有無との関係については後述する。
【００３３】
このように、ウェーハ本体１１には高濃度の窒素又はボロンがドープされている場合、ウェーハ本体１１にはＭＯＳトランジスタなどの半導体デバイスを直接形成することはできない。ＭＯＳトランジスタなどの半導体デバイスは、ウェーハ本体１１上のエピタキシャル層１２に形成される。エピタキシャル層１２の比抵抗は、通常、ウェーハ本体１１の比抵抗よりも高く設定される。エピタキシャル層１２の膜厚については特に限定されず、１μｍ以上、１０μｍ以下程度に設定すればよい。
【００３４】
このような構成を有するシリコンウェーハ１０は、７５０℃で４時間の熱処理を行った後、さらに１０００℃で４時間の熱処理を行った場合に、ウェーハ本体１１に多面体酸素析出物よりも板状酸素析出物が優勢に成長する。板状酸素析出物とは、主に図２に示す構造を有する酸素析出物であり、その主面２１は［１００］面、［０１０］面又は［００１］面に沿っている。板状酸素析出物のサイズは対角線長Ｓによって定義される。一方、多面体酸素析出物とは、主に図３に示す構造を有する正八面体の酸素析出物であり、その各表面２２は［１１１］面に沿っている。多面体酸素析出物のサイズは一辺の長さＳによって定義される。
【００３５】
図４は、本実施形態によるシリコンウェーハ１０の製造方法（ウェーハプロセス）を説明するためのフローチャートである。
【００３６】
図４に示すように、まずシリコン単結晶インゴットから切り出されたウェーハ本体１１を用意し（ステップＳ１１）、その表面を鏡面研磨する（ステップＳ１２）。シリコン単結晶インゴットはチョクラルスキー法によって育成され、これによりウェーハ本体１１には石英ルツボより溶出した酸素が過飽和に含まれる。ウェーハ本体１１に含まれる初期酸素濃度は、上述の通り、１４×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下に設定することが好ましく、１２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下に設定することがより好ましい。次に、鏡面研磨されたウェーハ本体１１の表面に、エピタキシャル層１２を形成する（ステップＳ１３）。
【００３７】
以上により、本実施形態によるシリコンウェーハ１０が完成する。このようなウェーハプロセスによって作製されたシリコンウェーハ１０は、エピタキシャル層１２に半導体デバイスを形成するデバイスプロセスに投入される。
【００３８】
図５は、デバイスプロセスの一部を示すフローチャートである。
【００３９】
デバイスプロセスには、製造すべき半導体デバイスの種類（ロジック系デバイス、メモリ系デバイスなど）に応じて様々な工程が含まれるが、図５に示すように、析出核が成長しうる温度に昇温される熱処理工程（ステップＳ２１）と、ＬＳＡ処理工程（ステップＳ２２）が含まれることがある。ステップＳ２１に示す熱処理工程としては、例えば８５０℃で３０分、９００℃で３０分、１０００℃で１００分、９５０℃で３０分の熱処理をこの順に行う例が挙げられる。また、析出核がより成長しやすい熱処理工程としては、例えば７５０℃で４５分、９００℃で３０分、１０５０℃で１２０分、９５０℃で４５分の熱処理をこの順に行う例が挙げられる。これらの場合、ステップＳ２１に示す熱処理工程によってウェーハ本体１１に含まれる析出核が酸素析出物に成長する。形成される酸素析出物としては、板状酸素析出物及び多面体酸素析出物が含まれる。このうち、同じ体積で比較した場合、多面体酸素析出物は板状酸素析出物よりも応力が小さいため、転位発生の起点とはなりにくいが、特別な熱処理（後述）を施していない通常のシリコンウェーハでは板状酸素析出物が優勢に成長するため、これが転位発生の起点となる。
【００４０】
このような熱処理工程（ステップＳ２１）によって板状酸素析出物が形成された後、ＬＳＡ処理（ステップＳ２２）を行うと、ウェーハ本体１１には強い熱応力が加わるため、酸素析出物を起点として転位を発生することがある。ＬＳＡ処理は、シリコンウェーハ１０を４００℃〜６００℃程度の温度に初期過熱した状態で、数ｍｍ程度のビーム径を有するレーザ光によってシリコンウェーハ１０のエピタキシャル層１２をスキャンすることにより行う。これにより、レーザ光が照射された領域はミリ秒又はそれ以下のオーダーで１０００℃以上、融点以下の温度に達するため、急峻な不純物プロファイルを得ることが可能となる。
【００４１】
ＬＳＡ処理においては、ウェーハ本体１１の表層から５０μｍ以下の深さ領域に含まれる板状酸素析出物の対角線長をＳ（ｎｍ）、最高到達温度をＴ（℃）とした場合、
Ｔ×Ｓ２≦９×１０６
を満たす条件でＬＳＡ処理を行えば、板状酸素析出物を起点とした転位の発生はほとんど起こらない。上記の式が示す値（＝９×１０６）がしきい値となる理由については明らかではないが、追って説明する多くの実験データによって裏付けられている。
【００４２】
尚、ウェーハプロセスにて特別な熱処理を施しておけば、７５０℃で４時間の熱処理を行った後、さらに１０００℃で４時間の熱処理を行った場合に、ウェーハ本体１１に板状酸素析出物よりも多面体酸素析出物が優勢に成長する。具体的には、エピタキシャル層１２の形成を行った後（ステップＳ１３）、少なくとも８００℃以上の温度領域において５℃／ｍｉｎ以上のレートで昇温し、１０５０℃以上融点以下の温度で５分以上保持する。これにより、ウェーハ本体１１に含まれる酸素が析出核を形成するのであるが、析出核の形成時における温度が１０５０℃未満であると板状酸素析出物に成長するタイプの析出核が優勢に形成されるのに対し、上記の温度範囲で析出核の形成を行えば、多面体酸素析出物に成長するタイプの析出核が優勢に形成される。但し、いずれのタイプの析出核であるのかは、実際に析出核を成長させない限り、現在の技術では判別不可能である。
【００４３】
ここで、１０５０℃以上融点以下に保持する時間を５分以上としているのは、保持時間が５分未満であると多面体酸素析出物に成長するタイプの析出核が十分に形成されないからである。また、保持時間は、２時間以下とすることが好ましい。これは２時間を超えて熱処理を行ってもその以上効果が向上しないため、保持時間が２時間超であるとウェーハの製造コストが大幅に増大するからである。
【００４４】
また、８００℃以上の温度領域における昇温レートを５℃／ｍｉｎ以上としているのは、板状酸素析出物に成長するタイプの析出核が優勢に形成される温度領域である８００℃以上１０５０℃未満の温度領域の通過時間を短くする必要があるからである。つまり、８００℃以上の温度領域における昇温レートが５℃／ｍｉｎ未満であると、保持温度（１０５０℃以上融点以下）に達した際には既に板状酸素析出物に成長するタイプの析出核が多量に形成されてしまい、その後１０５０℃以上融点以下に保持しても、多面体酸素析出物に成長するタイプの析出核が優勢とはならないからである。昇温レートの上限については特に限定されないが、１０℃／ｍｉｎ以下とすることが好ましい。これは、１０℃／ｍｉｎを超えるレートで昇温すると、ウェーハの面内温度差に起因する熱応力の増大によって、スリップ転位の発生が顕著になるおそれがあるからである。昇温レートを５℃／ｍｉｎ以上に設定する温度領域は、少なくとも８００℃であれば特に限定されないが、７００℃以上の温度領域で昇温レートを５℃／ｍｉｎ以上に設定することが好ましい。これによれば、板状酸素析出物に成長するタイプの析出核の形成をより効果的に防止することが可能となる。
【００４５】
このように、以上の熱処理を行えば、多面体酸素析出物に成長するタイプの析出核が優勢に形成されるため、デバイスプロセスにおける熱処理工程（ステップＳ２１）を経ると、ウェーハ本体１１に板状酸素析出物よりも多面体酸素析出物が優勢に成長する。このため、その後ＬＳＡ処理を行っても転位は発生ににくくなる。
【００４６】
しかしながら、この場合であってもウェーハ本体１１に板状酸素析出物が含まれている可能性がある。このため、
Ｔ×Ｓ２≦９×１０６
を満たす条件でＬＳＡ処理を行うことにより、板状酸素析出物を起点とした転位の発生を防止することができる。
【００４７】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【００４８】
例えば、上記実施形態ではエピタキシャルウェーハを用いた例を説明したが、本発明の適用対象がエピタキシャルウェーハに限定されるものではない。
【実施例】
【００４９】
［実施例１］
格子間酸素濃度が１２．５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３である直径３００ｍｍのポリッシュウェーハを複数枚準備した。これらウェーハに種々の熱処理を施し、サイズ及び形態の互いに異なる酸素析出物を形成した。析出物のサイズ及び形態は、同じ熱処理を施した別サンプルを透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて測定、観察することにより特定した。ウェーハの表層から５０μｍ以下の深さ領域に存在する析出物のサイズ及び形態は、表１に示すとおりである。
【００５０】
次に、析出物が形成された各ウェーハにＬＳＡ処理を実施した。サンプルごとのウェーハ表面における最高到達温度は、表１に示すとおりである。そして、ＬＳＡ処理後、Ｘ線トポグラフィー装置を用いて、転位発生の有無を調べた。
【００５１】
その結果、表１に示すように、酸素析出物の形態が板状であるサンプル１〜２４については、Ｔ×Ｓ２で与えられる値が９×１０６以下であれば転位が発生しなかったが、Ｔ×Ｓ２で与えられる値が９×１０６を超えているサンプル６，１２，１７，１８，２３，２４については転位が発生していた。これにより、
Ｔ×Ｓ２≦９×１０６
を満たす条件でＬＳＡ処理を行えば、板状酸素析出物を起点とした転位の発生が生じないことが実証された。
【００５２】
一方、酸素析出物の形態が多面体であるサンプル２５〜３３については、Ｔ×Ｓ２の値に関わらず、転位が発生することはなかった。
【００５３】
【表１】
2011228459.tif 000003
【００５４】
［実施例２］
窒素濃度が３〜６×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であるウェーハ本体の表面にエピタキシャル膜が形成されたエピタキシャルウェーハと、ボロンドープによる比抵抗が６〜８ｍΩ・ｃｍであるウェーハ本体の表面にエピタキシャル膜が形成されたエピタキシャルウェーハをそれぞれ複数枚準備した。各ウェーハの初期酸素濃度は、表２に示す通りである。
【００５５】
次に、これらサンプルの一部に対して８５０℃で３０分、９００℃で３０分、１０００℃で１００分、９５０℃で３０分の熱処理（熱処理Ａ）を行うことにより板状酸素析出物の析出核を成長させた。また、残りのサンプルに対して７５０℃で４５分、９００℃で３０分、１０５０℃で１２０分、９５０℃で４５分の熱処理（熱処理Ｂ）を行うことにより板状酸素析出物の析出核を成長させた。これら熱処理Ａ，Ｂは、先端ロジック系デバイスの製造プロセスにて印加される熱処理を模したものである。
【００５６】
そして、各サンプルに対して、最高到達温度Ｔが１２５０℃である条件でＬＳＡ処理を行った。そして、ＬＳＡ処理後、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いてウェーハ本体の表層から５０μｍ以下の深さ領域に存在する板状酸素析出物のサイズを観察するとともに、Ｘ線トポグラフィー装置を用いて転位発生の有無を調べた。
【００５７】
その結果、表２に示すように、Ｔ×Ｓ２で与えられる値が９×１０６以下であれば、ウェーハ本体の種類（窒素ドープ又はボロンドープ）や、事前に施した熱処理の種類（熱処理Ａ又は熱処理Ｂ）に関わらず転位が発生しなかったが、Ｔ×Ｓ２で与えられる値が９×１０６を超えているサンプル３４，３９，４４〜４６，５１，５６については転位が発生していた。
【００５８】
また、熱処理Ａを施した窒素ドープのエピタキシャルウェーハのうち、初期酸素濃度が１３．６×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であるサンプル３８では転位が発生しなかったのに対し、初期酸素濃度が１４．５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であるサンプル３９では転位が発生した。さらに、熱処理Ｂを施した窒素ドープのエピタキシャルウェーハのうち、初期酸素濃度が１１．８×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であるサンプル４３では転位が発生しなかったのに対し、初期酸素濃度が１２．５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であるサンプル４４では転位が発生した。
【００５９】
また、熱処理Ａを施したボロンドープのエピタキシャルウェーハのうち、初期酸素濃度が１３．０×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であるサンプル５０では転位が発生しなかったのに対し、初期酸素濃度が１３．６×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であるサンプル５１では転位が発生した。さらに、熱処理Ｂを施したボロンドープのエピタキシャルウェーハのうち、初期酸素濃度が１２．０×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であるサンプル５５では転位が発生しなかったのに対し、初期酸素濃度が１２．６×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であるサンプル５６では転位が発生した。
【００６０】
これらの結果から、ＬＳＡ処理の前に熱処理Ａと同等の熱処理が行われる場合、窒素ドープであるかボロンドープであるかにかかわらず、初期酸素濃度が１４×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であれば、最高到達温度が１２５０℃のＬＳＡ処理において転位が発生しないことが確認された。また、ＬＳＡ処理の前に熱処理Ｂと同等の熱処理が行われる場合、窒素ドープであるかボロンドープであるかにかかわらず、初期酸素濃度が１２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であれば、最高到達温度が１２５０℃のＬＳＡ処理において転位が発生しないことが確認された。
【００６１】
【表２】
2011228459.tif 000004
【符号の説明】
【００６２】
１０      シリコンウェーハ
１１      ウェーハ本体
１２      エピタキシャル層
２１      板状酸素析出物の主面
２２      多面体酸素析出物の表面
【図１】
2011228459.tif 000005
【図２】
2011228459.tif 000006
【図３】
2011228459.tif 000007
【図４】
2011228459.tif 000008
【図５】
2011228459.tif 000009