(57)【要約】【課題】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。【解決手段】本発明のシリコンウエハは、ＢＭＤの形態が八面体であるシリコンウエハであり、表面から深さ５０μｍ以上の位置に存在しているＢＭＤのうち、対角長が１０ｎｍ〜５０ｎｍであるＢＭＤの密度が５×１０１１／ｃｍ３以上であり、対角長が３００ｎｍ以上であるＢＭＤの密度が１×１０７／ｃｍ３以下である。また、好ましくは、さらに、シリコンウエハの格子間酸素濃度の平均値が、５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＢＭＤの形態が八面体であるシリコンウエハであって、
該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のうち、
対角長が１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下のＢＭＤが、５×１０１１／ｃｍ３以上であり、
対角長が３００ｎｍ以上のＢＭＤが、１×１０７／ｃｍ３以下であり、
かつ、格子間酸素濃度が、５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることを特徴とする、シリコンウエハ。
【請求項２】
請求項１記載のシリコンウエハの製造方法であって、
サブストレートに、
（Ａ）６００℃以上７５０℃以下の温度範囲、３０分以上１０時間以下の所要時間で熱処理を行う低温熱処理工程と、
（Ｂ）さらに、１０００℃までの昇温処理を、０．１℃／分以上１℃／分以下の昇温速度、５時間以上５０時間以下の所要時間で行う昇温工程と、
（Ｃ）さらに、１０００℃以上１２５０℃以下の温度範囲で、かつ、格子間酸素の拡散長が３０μｍ以上５０μm以下となるように熱処理を行う高温熱処理工程と、
を含む熱処理を行うことを特徴とする、製造方法。
【請求項３】
請求項１記載のシリコンウエハの製造方法であって、
サブストレートに、
（Ａ）６００℃以上７５０℃以下の温度範囲、３０分以上１０時間以下の所要時間で熱処理を行う低温熱処理工程と、
（Ｂ）さらに、8００℃までの昇温処理を、０．１℃/分以上１℃/分以下の昇温速度、１時間以上２０時間以下の所要時間で行う昇温工程と、
（Ｃ）昇温工程の後、１℃／分以上１０℃／分以下の降温速度で炉の温度を下げ、当該炉の温度が６００℃以上８００℃以下の温度のときにサブストレートを炉外に取り出して室温まで冷却する降温・取出工程と、
（Ｄ）降温・取出工程の後、炉の温度を６００℃以上８００℃以下にして当該炉内にサブストレートを挿入して、当該炉の温度を１０００℃まで１℃/分以上１０℃/分以下の昇温速度で昇温させた後、１０００℃以上１２５０℃以下の温度範囲で、かつ、格子間酸素の拡散長が３０μｍ以上５０μm以下となるように熱処理を行う高温熱処理工程と、
を含む熱処理を行うことを特徴とする、製造方法。
【請求項４】
前記サブストレートの窒素濃度が、５×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることを特徴とする、請求項２または３に記載の製造方法。
【請求項５】
前記サブストレートの炭素濃度が、２×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上３×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載の製造方法。
【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。こうしたシリコン単結晶インゴットの製造方法としては、たとえば、チョクラルスキ法（以下、「ＣＺ法」とする。）が挙げられる。ＣＺ法は、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を占める。
【０００３】
ＣＺ法によって引き上げられたシリコン単結晶（以下、「ＣＺ−Ｓｉ」とする）は、ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥と呼ばれる結晶欠陥が存在する。またＣＺ−Ｓｉは、酸素を格子間に過飽和に取り込んでいるが、こうした過飽和酸素は、その後の熱処理（アニール）で、Ｂｕｌｋ  Ｍｉｃｒｏ  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。
【０００４】
シリコンウエハに半導体デバイスを形成するには、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。回路を形成する面に結晶欠陥が存在すると、その欠陥部分から回路破壊等を引き起こす原因となるためである。一方でシリコンウエハ内部には適度なＢＭＤが存在することが求められる。このようなＢＭＤは半導体デバイス動作不良の原因となる金属不純物などをゲッタリングする作用があるためである。
【０００５】
上記要求を満たすため、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、「ＤＺ層」とする。）層を形成する手法が用いられる。
【０００６】
具体例として、窒素添加したサブストレートを高温アニールすることで、表面のｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥を低減するとともに、窒素を核としたＢＭＤを内部に形成させる方法（特許文献１）が提案されている。
【０００７】
ところが、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している。その結果、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あった。たとえば、熱処理ポート等によって支持した状態でアニールをおこなうと、ウエハの裏面周辺の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。
【０００８】
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。
【０００９】
下記特許文献１に記載の従来技術ではシリコンウエハの強度低下に関する配慮がなされておらず、このような方法で作ったシリコンウエハはスリップ転位の伸展を避けることができなかった。
【００１０】
一方で、このようなスリップ転位の発生を防止するために、高密度にＢＭＤを発生させる方法も提案されている。
【００１１】
具体的には、シリコン単結晶インゴットから切り出したサブストレートを、窒素ガスまたは不活性ガスあるいはアンモニアガスと不活性ガスとの混合ガスの雰囲気下で、温度５００〜１２００℃、時間１〜６００分の範囲内で急速昇降温熱処理することにより、ＢＭＤ層に２０ｎｍ以下のサイズの酸素析出核を１×１０１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３ 以上形成するシリコンウエハ製造方法が提案されている（特許文献２）。また、熱処理を数工程繰り返すことにより、高濃度（１×１０１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３〜１×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）のＢＭＤを発生させたシリコンウエハも提案されている（特許文献３）。
【特許文献１】特開平１０−９８０４７号公報
【特許文献２】特開２００６−４０９８０号公報
【特許文献３】特開平０８−２１３４０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、近年シリコンウエハが大径化し、かつＲａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｅｒ（以下、「ＲＴＡ」とする。）による急速昇降温熱処理を多用するようになってから、スリップ転位の発生に加えて、ウエハに発生する反りが問題となってきた。
【００１３】
ＲＴＡ熱処理によって導入されるスリップと反りの模式図を図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、ＲＴＡ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に示すように山形と谷型になる箇所が現れる。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、ＲＴＡのような熱処理が加わると、シリコンウエハの山と谷の高さの差は数十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。
【００１４】
反りの問題はウエハ径が２００ｍｍ以上になると顕著であり、ＢＭＤ濃度を上記のように単に高濃度に規定するのみでは回避不可能であった。
【００１５】
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にある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、シリコンウエハ内に存在するＢＭＤには、密度にして１０５〜１０１３／ｃｍ３、サイズにして５〜１０００ｎｍといった幅広いサイズ分布があることを明らかにし、さらに、所定のサイズのＢＭＤの密度を制御することで、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著しく抑えることができるという知見を得、本発明を完成するに至った。
【００１７】
すなわち、本発明は、小さなサイズのＢＭＤが高密度に形成されるとともに、大きなサイズのＢＭＤ密度が低減され、好ましくは、さらに、格子間酸素濃度が低減されたシリコンウエハとその製造方法に関するものである。本発明には、以下の（１）〜（７）の発明が含まれる。
【００１８】
（１）ＢＭＤの形態が八面体であるシリコンウエハであって、該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のうち、対角長が１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下のＢＭＤが、５×１０１１／ｃｍ３以上であり、対角長が３００ｎｍ以上のＢＭＤが、１×１０７／ｃｍ３以下であり、かつ、格子間酸素濃度が、５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることを特徴とする、シリコンウエハ。
【００１９】
（２）ＢＭＤの形態が八面体であるシリコンウエハであって、該シリコンウエハ表面から深さ５０μｍ以上の位置に存在するＢＭＤのうち、対角長が１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下のＢＭＤが５×１０１１／ｃｍ３以上であり、対角長が３００ｎｍ以上のＢＭＤが１×１０７／ｃｍ３以下であり、かつ、格子間酸素濃度が５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であるシリコンウエハの製造方法であって、サブストレートを段階的に熱処理することを特徴とする製造方法。
【００２０】
（３）前記熱処理が、（Ａ）６００℃以上７５０℃以下の温度範囲、３０分以上１０時間以下の所要時間で熱処理を行う低温熱処理工程と、（Ｂ）さらに、８００℃までの昇温処理を、０．１℃/分以上１℃/分以下の昇温速度、５時間以上５０時間以下の所要時間で行う昇温工程と、（Ｃ）さらに１０００℃〜１２５０℃の温度範囲で、かつ、格子間酸素の拡散長が３０μm以上５０μm以下となるように熱処理を行う高温熱処理工程と、を含むことを特徴とする（２）の製造方法。
【００２１】
（４）前記熱処理が、（Ａ）６００℃以上７５０℃以下の温度範囲、３０分以上１０時間以下の所要時間で熱処理を行う低温熱処理工程と、（Ｂ）さらに、8００℃までの昇温処理を、０．１℃/分以上１℃/分以下の昇温速度、１時間以上２０時間以下の所要時間で行う昇温工程と、（Ｃ）昇温工程の後、１℃／分以上１０℃／分以下の降温速度で炉の温度を下げ、当該炉の温度が６００℃以上８００℃以下の温度のときにサブストレートを炉外に取り出して室温まで冷却する降温・取出工程と、（Ｄ）降温・取出工程の後、炉の温度を６００℃以上８００℃以下にして当該炉内にサブストレートを挿入して、当該炉の温度を１０００℃まで１℃/分以上１０℃/分以下の昇温速度で昇温させた後、１０００℃以上１２５０℃以下の温度範囲で、かつ、格子間酸素の拡散長が３０μｍ以上５０μm以下となるように熱処理を行う高温熱処理工程と、を含むことを特徴とする（２）の製造方法。
【００２２】
（５）前記サブストレートの窒素濃度が、５×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３〜１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であることを特徴とする（２）〜（４）のいずれかの製造方法。
【００２３】
（６）前記サブストレートの炭素濃度が、２×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３〜３×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であることを特徴とする（２）〜（４）のいずれかの製造方法。
【００２４】
ここで、本発明において、八面体形態であるＢＭＤとは、図２に示すように、複数の｛１１１｝面とそれ以外の面で囲まれた形のＢＭＤのことを意味する。通常、図２（１）や図２（３）に示すように、八面の｛１１１｝面で囲まれるものと、図２（２）に示すように、｛１１１｝面と共に｛１００｝面で囲まれているものがある。また、｛１１１｝面や｛１００｝面以外の面が現れる場合もある。
【００２５】
ウエハに存在するＢＭＤの形状には、八面体の他に板状のものもあり、板状のＢＭＤは、図２（４）や図２（５）に示すように、比較的大きな二面の｛１００｝面とその他の面で囲まれた形のＢＭＤである。なお、ＢＭＤの内部が、図２（５）に示すように樹状になっている場合もある。八面体と板状の区別としては、図３に示すように、［００１］方向から見た時の［１００］方向と［０１０］方向のサイズのうち、長い方をＡ、短い方をＢとした時のＡ／Ｂ（以下、「扁平率」とする。）が１．５以下のものを八面体、１．５を越えるものを板状とする。シリコンウエハ中のＢＭＤ形態にはばらつきがあるので、ウエハ内に存在するＢＭＤが八面体であるか板状であるかの判定は、ウエハ内の位置が異なる複数のＢＭＤのＡ／Ｂを測定し、それらの平均値（以下、「平均扁平率」とする。）を求め、その値が１．５を越えるか否かにより行えば良い。この値が１．５を超えると、ＢＭＤ周囲の結晶格子に加わる歪みの状況が異なるため、スリップおよび反りの発生を抑制するための最適ＢＭＤサイズ分布が本発明の範囲とは異なるものになってしまう。
【００２６】
さらに、本発明において、八面体ＢＭＤの対角長とは、上記［１００］方向と［０１０］方向のうち、長い方Ａを意味する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明のシリコンウエハは、ＢＭＤの形態が八面体であるシリコンウエハであって、該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のうち、対角長が１０ｎｍ〜５０ｎｍのＢＭＤが５×１０１１／ｃｍ３以上であり、対角長が３００ｎｍ以上であるＢＭＤの密度が１×１０７／ｃｍ３以下であることで、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。
【００２８】
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、反りが発生しにくく、また高いゲッタリング能力を有する。
【００２９】
さらに、本発明のシリコンウエハは、格子間酸素濃度が、５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることで、デバイス製造プロセスにおける熱処理でのＢＭＤ分布の変化を少なくすることができ、それに起因するスリップと反りの発生をも防止することができる。さらに、格子間酸素濃度を５×１０１７ａｔｏｐｍｓ／ｃｍ３以下にすることで、サーマルドナーの発生を抑制することができる。サーマルドナーはデバイス製造時の熱処理で発生し、シリコンウエハの抵抗率を変化させる要因となる。サーマルドナーの発生を抑制することで、シリコンウエハの抵抗率が一定に保たれるため、デバイスの誤動作を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明を実施の形態に即して詳細に説明する。
【００３１】
（シリコンウエハ）
本発明のシリコンウエハは、デバイス製造プロセスにおけるスリップや反りの発生を、共にごく小さく抑制することができることを特徴とするものである。
【００３２】
ここで、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。
【００３３】
また、本発明の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。
【００３４】
本発明のシリコンウエハの特徴は、ＢＭＤの形態が八面体であるシリコンウエハであって、該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のうち、対角長が１０ｎｍ〜５０ｎｍのＢＭＤが、５×１０１１／ｃｍ３以上であることである。これは、本発明者等による下に説明する知見に基づく。
【００３５】
すなわち、ＢＭＤの形態が八面体であるシリコンウエハにおいて、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〜５０ｎｍのＢＭＤのスリップ抑制効果が大きく、それらが５×１０１１／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、これにより、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たことである。
【００３６】
ここでＢＭＤの対角長が、１０ｎｍ未満、あるいはＢＭＤの密度が５×１０11／ｃｍ3未満であるとＢＭＤがスリップ伝搬に対して十分な障壁となりにくい。スリップ伝搬の障壁となりうるＢＭＤの密度・対角長に上限はないが、後述する理由により、現実のシリコンウエハで実現できる範囲は、ＢＭＤ対角長は５０ｎｍが上限になる。すなわち、高密度にＢＭＤが存在すると、固溶酸素はほぼ全てがＢＭＤとして析出している状態になる。一方で、ＢＭＤとして析出する酸素原子の個数はＣＺ−Ｓｉ中に固溶している酸素原子を上回ることはなく、固溶酸素濃度は多くても１×１０18ａｔｏｍｓ/ｃｍ3程度が上限である。よって、高密度にＢＭＤが存在した状態では、ＢＭＤとして析出している酸素原子はほぼ１×１０18ａｔｏｍｓ/ｃｍ3程度で一定であると考えてよい。この状態ではＢＭＤ密度が増えるほど、個々の対角長は低下する。すなわち、ある密度以上に存在するＢＭＤは対角長に上限があり、密度５×１０11／ｃｍ3のＢＭＤをサイズ５０ｎｍ超で実現することはできない。したがって、スリップ伝搬を抑制できるＢＭＤ密度・対角長の範囲は、密度が５×１０11／ｃｍ3以上、かつ対角長が１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下となる。
【００３７】
さらに、かかる範囲の対角長を有するＢＭＤが１×１０１２／ｃｍ３以上であるか、あるいはすべてのＢＭＤの対角長が２０ｎｍ以上であり、かつ、対角長が５０ｎｍ以下のＢＭＤ密度が５×１０１１／ｃｍ３以上であることが好ましい。これにより、一般的なデバイス製造プロセスにおいて発生するスリップの長さをさらに小さく（典型的には５ｍｍ以下）抑えることができる。現行世代のデバイスにおいては、スリップの長さを１０ｍｍ以下にしておけば問題ないが、例えば、デザインルール５０ｎｍ以下といった次世代のデバイスに対しては、シリコンウエハのエッジぎりぎりまでデバイス領域として使用する方向であるため、スリップの長さを５ｍｍ以下に抑える事が望ましい。
【００３８】
本発明のシリコンウエハのもう一つの特徴は、上で説明した特徴に加えて、表面から深さ５０μｍ以上の位置に存在するＢＭＤのうち、対角長が３００ｎｍ以上のＢＭＤが、１×１０７／ｃｍ３以下であることであり、これは本発明者等による以下の知見に基づくものである。
【００３９】
すなわち、ウエハに熱応力がかかると、表面から深さ５０μｍ以上の位置に存在しているＢＭＤのうち、大きなサイズのＢＭＤが起点となってウエハ内部に高密度の転位が発生し、その結果、ウエハが塑性変形を起こして反りが引き起こされるということである。また、そのうちでも、特に、３００ｎｍ以上の対角長であるＢＭＤが転位の発生源になりやすく、そのようなＢＭＤを１×１０7／ｃｍ3以下に抑えることで、一般的なデバイス製造プロセスにおける反りの発生を著しく小さく、典型的には２０μｍ以下に抑えることができたことである。
【００４０】
本発明のシリコンウエハにおいて、上で説明した特徴に加えて、さらに、格子間酸素濃度の平均値が低減されていることが好ましい。
【００４１】
ここで、格子間酸素濃度は、通常シリコンウエハの全体に関して測定され、測定領域の中にはＢＭＤ層の他、ＤＺ層も含まれる。しかし、ＤＺ層はＢＭＤ層に比べて極めて薄いので、シリコンウエハ全体で測定された格子間酸素濃度は、ＢＭＤ層の中の格子間酸素濃度と同じであると考えて良い。
【００４２】
このようにシリコンウエハの全体の格子間酸素濃度を規定するのは、デバイス製造プロセスにおける熱処理の条件によっては、上で説明した最適ＢＭＤ分布（サイズ及び密度）が、格子間酸素の析出によって変化し、それに起因するスリップや反りが発生することがあるという本発明者等の予想外の知見に基づくものである。
【００４３】
この目的のため、格子間酸素濃度は、５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることが好ましい。一方で、格子間酸素濃度の下限は、２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度であると考えて良い。これは、それよりも低減するためには、低温で極めて長時間の熱処理を要することとなるため、実現が難しいからである。
【００４４】
上で説明したＢＭＤサイズ分布、および格子間酸素濃度は、ウエハ全面に渡って実現していることが望ましいが、用途によっては一部の領域で実現できていてもよい。例えば、ウエハのエッジ部から導入される典型的なスリップのみを防止する場合は、ウエハ中心からウエハ半径の８０％以上離れた領域で、上記ＢＭＤサイズ分布、および格子間酸素濃度が実現できていればよい。これは、ウエハのエッジ部から導入されるスリップは主にウエハ半径の８０%以上離れた領域に発生することが多いためである。また、典型的なウエハの反りのみを防止するためには、ウエハ半径の８０%より内側の領域で上記ＢＭＤサイズ分布、および格子間酸素濃度が実現できていればよい。これは、反りを引き起こす典型的なウエハ内部の高密度転位は、ウエハ半径の８０%以内の領域で多く発生するためである。
【００４５】
本発明のシリコンウエハは、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が制御され、かつ、格子間酸素濃度が低減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量が２０μｍ以下）ことを特徴とする。
【００４６】
すなわち、デバイス製造プロセスにおけるスリップや反りの発生への耐性を評価する目的の熱処理として、７００℃以上１１００℃以下の温度域を３０℃／秒以上の速度で昇降温し、１１００℃以上の温度で保持する熱処理である。
【００４７】
このような熱処理は、スリップや反りが発生しやすい温度域で、かつ、熱応力も実用上最大となるため、この温度範囲と昇降温速度で転位が発生しないようにすれば、一般的なデバイス製造プロセスのほぼすべてにおいてスリップ及び反りの発生が極めて少ないシリコンウエハであると言える。
【００４８】
なお、上で説明した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。）及び赤外干渉法(Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅ  Ｐｒｏｆｉｌｅｒ：以下、「ＯＰＰ」とする。)による測定があげられる。
【００４９】
また、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る。より具体的には、スリップ転位の測定としてＸ線トポグラフ、反り量としては、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。
【００５０】
さらに、格子間酸素濃度を測定する目的としては、フーリエ変換赤外吸収分光法（ＦＴＩＲ）を用いることができる。
【００５１】
（シリコンウエハの製造方法）
本発明に係るシリコンウエハは、上に説明した特徴を有する。したがって、かかる特徴を有するシリコンウエハを製造するための方法であれば特に制限はない。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）や熱処理条件（熱処理温度、時間、昇降温など）を適切に制御することで、上の特徴を有するシリコンウエハを作製することができる。
【００５２】
本発明では、特に、サブストレートを段階的に熱処理することが好ましい。
【００５３】
ここで、サブストレートとは、未熱処理のシリコンウエハを意味し、単結晶インゴットから切り出され、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る。
【００５４】
また、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。
【００５５】
また、サブストレートに含まれる格子間酸素としては、通常の条件のＣＺ法によるシリコン単結晶育成で含まれる酸素濃度であれば良く、下に説明する熱処理により製造する場合には、好ましくは、８．０×１０１７〜９．５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の範囲である。かかる範囲から酸素濃度がはずれると高密度にＢＭＤが形成されないことや、大きなサイズのＢＭＤが高密度になるといったことが生じるため好ましくない。
【００５６】
本発明では、より好ましくは、前記熱処理が、（Ａ）：６００〜７５０℃、３０分〜１０時間で行う低温熱処理と、（Ｂ）：さらに、１０００℃まで昇温する昇温工程であって、０．１〜１℃／分の昇温速度で５〜５０時間行う低速昇温を含む工程と、（Ｃ）：さらに、１０００℃〜１２５０℃の温度で、かつ、格子間酸素の拡散長が３０μm以上５０μm以下となる高温熱処理工程と、を含むことである。
【００５７】
（Ａ）の工程において、熱処理の温度が６００℃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、７５０℃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。また、この熱処理の時間が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、１０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。
【００５８】
さらに、（Ｂ）の工程において、低速昇温の昇温レートが０．１℃／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、１℃／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、５時間未満の場合は、析出したＢＭＤが消滅するおそれがあり、５０時間を超えると生産性の極端な低下が生じるため好ましくない。また、（Ｂ）の工程では、１０００℃まで昇温した段階で、すでに５ｎｍ以上のＢＭＤの密度が５×１０１１／ｃｍ３以上形成され、かつ、格子間酸素濃度が５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下になっていることがより好ましい。５ｎｍ以上のＢＭＤ密度が５×１０１１／ｃｍ３未満の場合は、後続する高温熱処理を行った後のシリコンウエハのＢＭＤ密度が、５×１０１１／ｃｍ３未満になってしまう場合があるためである。また、格子間酸素濃度が５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とするのは、後続する高温熱処理を行った後のシリコンウエハで、格子間酸素濃度が５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下となりやすく、３００ｎｍ以上のＢＭＤ密度が１×１０７／ｃｍ３を超えないようにするためにも好ましい。これは、（Ｃ）の高温熱処理で、格子間酸素を外方拡散させている間に、シリコンウエハ内部の格子間酸素がＢＭＤに集まるためと推測される。また、（Ｂ）の工程全体では、格子間酸素の拡散長は５μｍ以上であることが好ましい。この工程における、格子間酸素の拡散長が５μｍ未満の場合、１０００℃まで昇温した段階での格子間酸素濃度が５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３を超える場合があるためである。
【００５９】
１０００℃まで昇温した段階のＢＭＤ密度と格子間酸素濃度を測定するには、（Ｂ）の熱処理が終わった段階でシリコンウエハを炉内から急速に引き出し、室温まで冷却した後で測定を行えば良い。この際の冷却速度は、通常のバッチ式の縦型炉で実現できる範囲内の冷却速度でよい。
【００６０】
さらに、（C)の工程は、格子間酸素を外方拡散させ、ＤＺ層を形成することを目的とする。この工程において、温度が１０００℃未満であると格子間酸素の外方拡散に長時間要すこととなり生産性低下の観点から好ましくなく、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い。また、格子間酸素の拡散長とは、この工程における温度、および時間に基づいて計算される数値であり、具体的には下記式（ｉ）により求めることができる。
【００６１】
格子間酸素の拡散長（μｍ）＝２×１０4×（Ｄ×時間（秒））0.5      （ｉ）
ここで、
Ｄ（ｃｍ2/秒）＝０．１７×ｅｘｐ（−２．５３÷８．６２×１０-5÷温度（Ｋ））
このように、拡散長が３０μm以上５０μm以下となる熱処理は、５μｍ以上といった広いＤＺ層を形成するうえで好ましい。
【００６２】
ここで、酸素の拡散長を３０μｍ以上にすると、ＢＭＤの形態は八面体形状になる。酸素の拡散長を３０μｍ未満にすると、ＢＭＤの形態は板状になるので、スリップ及び反りの発生を抑制するための最適ＢＭＤサイズ分布が本発明の範囲とは異なるものになってしまう。
【００６３】
（Ｂ）の工程から（Ｃ）の工程に至る昇温に関しての制限は特になく、通常の昇温レートを好ましく使用することができる。最も一般的な昇温レートとしては、１℃／分〜１０℃／分程度である。
【００６４】
本発明では、より好ましくは前記熱処理が（Ａ）：低温熱処理工程として、６００℃以上７５０℃以下、３０分以上１０時間以下で行う低温熱処理工程と、（Ｂ）：さらに低温熱処理工程後の昇温工程として、8００℃まで０．１℃/分以上１℃/分以下の昇温速度で１時間以上２０時間以下行う昇温を含む工程と、（Ｃ）さらに昇温工程後の降温・取出工程として、１℃／分以上１０℃／分以下の降温速度で炉の温度を下げて、６００℃以上８００℃以下の温度でサブストレートを炉外に取り出し、サブストレートを室温まで冷却する工程と、（Ｄ）：さらに高温熱処理工程として、炉の温度を６００℃以上８００℃以下にしてウエハを挿入し、１０００℃まで１℃/分以上１０℃/分以下の昇温速度で昇温し、１０００℃以上１２５０℃以下の温度で、かつ、格子間酸素の拡散長が２０μｍ以上となる熱処理を含む工程と、を含むことである。
【００６５】
（Ｃ）の降温・取出工程を追加するのは、熱処理炉が二台あり、(Ａ)〜（Ｃ）の熱処理と、（Ｄ）の熱処理をそれぞれ別の熱処理炉で行う場合である。生産性を上げるために、それぞれの熱処理を別々の炉で行ったほうが有利な場合は、（Ｃ）の工程を追加して、熱処理を(Ａ)〜（Ｃ）、および（D）に分割することが好ましい。
【００６６】
この場合、アニールウエハのBMD密度を５×１０１１/cm3以上にするためには、（Ｂ）において昇温速度を０．１以上１℃/分以下にするのは８００℃まででよく、８００℃以上の昇温速度はBMD密度に影響を及ぼさない。これは、分割熱処理の場合、（Ｃ）においてサブストレートを一度室温に冷却することで、（Ｃ）が終わった段階で形成されているBMDがその後の高温熱処理工程（Ｄ）においても収縮・消滅しないＢＭＤに変容しているためと考えられる。そのため、連続熱処理の場合と異なり、０．１以上１℃/分以下の昇温を１０００℃まで行う必要はない。さらに、（Ｂ）および（Ｃ）の工程を経た場合、（Ｄ）の工程で１０００℃に昇温した段階での格子間酸素濃度は５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下となり、３００ｎｍ以上のＢＭＤ密度が１×１０７／ｃｍ３を超えないようにするためにも好ましい。ここで、（Ｂ）における昇温速度が０．１℃／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、１℃／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、1時間未満の場合は、析出したＢＭＤが消滅するおそれがあり、２０時間を超えると生産性の極端な低下が生じるため好ましくない。また、昇温速度が０．１以上１℃/分以下である昇温工程が、８００℃より低温で終了すると、析出したＢＭＤが消滅するおそれがあり好ましくない。また、（Ｂ）において、８００℃までの昇温が終わった後、８００℃より降温までさらに昇温を行ってもよいし、すぐに炉温を下げて（Ｃ）の工程に進んでも良い。８００℃より高い温度まで昇温すると、よりＢＭＤ密度が増加するが、（Ｂ）の工程が長くなることになる。８００℃で炉温を下げ（Ｃ）の工程に進むと、ＢＭＤ密度が少なくなる傾向があるが、サブストレートの酸素・炭素濃度を調整することで、所定のＢＭＤ密度を確保することは可能である。
【００６７】
（Ｃ）における降温速度は、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、６００℃未満にすると炉のヒーター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。
【００６８】
（Ｄ）におけるウエハを挿入するときの炉の温度は、（Ｃ）と同じ理由から、６００℃未満と８００℃超は好ましくない。１０００℃までの昇温速度は、一般的な炉で実現できる１℃／分以上１０℃／分以下が好ましい。１０００℃以上の熱処理における温度、酸素の拡散長の範囲は前述した通りである。高温熱処理を行った後の降温速度、引出温度には特に制限はない。
【００６９】
また、上で説明した一連の熱処理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、酸素パージ機能のついたバッジ式の縦型炉などがあげられる。
【００７０】
本発明の製造方法において、前記サブストレート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、反りがさらに小さく（典型的には１５μｍ以下）抑えられるためである。このように、反り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。
【００７１】
この目的で添加される窒素の濃度は、５×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３〜１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であることが好ましい。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。
【００７２】
また、本発明の製造方法において、前記サブストレートは炭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炭素を含有することで、（Ａ）の低温熱処理が比較的低温・短時間でも、比較的高密度のＢＭＤが形成できる、という効果が得られるからである。
【００７３】
この目的で添加される炭素の濃度は、２×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３〜３×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であることが好ましい。かかる範囲を超えて炭素を添加すると、熱処理後の格子間酸素が増大することとなり好ましくない。この原因は定かではないが、ＢＭＤに格子間酸素が凝集する効果が炭素によって阻害されているものと推測される。
【００７４】
なお、サブストレート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、窒化膜付きの基板を単結晶引き上げの融液に添加して、得られるサブストレートの窒素濃度を調節すること、炭素の添加方法として、炭素粉を単結晶引き上げの融液に添加して、得られるサブストレートの炭素濃度を調節することができる。
【００７５】
また、サブストレートに含まれる窒素、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（ＳＩＭＳ）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】
【００７６】
以下、本発明を実施例をあげながら詳細に説明するが、本発明はこれらに何ら制限されるものではない。
【００７７】
（アニールウエハおよびエピタキシャルウエハの作製方法）
単結晶インゴットを種々の条件（ウエハ径、伝導型、酸素、窒素、炭素濃度）で作製し、それぞれの単結晶インゴットの直胴部の同一部位を、ワイヤソーを用いて切り出し、ミラー加工して作成した厚さ７２５〜７５０μｍの基板をサブストレートとした。さらにサブストレートから、以下に示す（１）及び（２）の方法により、アニールウエハおよびエピタキシャルウエハを作製した。なお、本実施例中、（１）の熱処理後のウエハを、「アニールウエハ」とし、（２）後のエピタキシャル層が堆積されたウエハを、「エピタキシャルウエハ」とする。
【００７８】
（１）熱処理
得られたサブストレートをバッチ式の縦型熱処理炉内に投入し、同じ炉内で第一熱処理（ＡおよびＢ）、第二熱処理（Ｃ）をアルゴン雰囲気中にて行った。第二熱処理の格子間酸素の拡散長は、第二熱処理の温度パターンに従って上記式（ｉ）を温度および時間について積分することで得た。各実施例及び比較例の熱処理条件は、以下１）〜５）に示す通りである。
【００７９】
１）実施例１〜４６
第一熱処理：７００℃４時間の後、７００℃〜１０００℃の間を１℃／分の昇温速度で昇温
第二熱処理：１０００℃〜１１００℃の間を５℃／分で昇降温し、１１００℃〜１２００℃の間を１℃／分で昇降温し、１２００℃にて１時間保持
２）実施例４７〜５４
分割熱処理
第一熱処理：７００℃４時間の後、７００℃〜８００℃を０．５℃／分の昇温速度で昇温、８００〜７００℃を２℃／分で降温、７００℃で炉から取出し、室温まで冷却    第二熱処理：７００℃で挿入、７００〜１１００℃の間を５℃／分で昇降温、１０００〜１１００℃の間を１℃／分で昇降温、１２００℃にて１時間保持
３）比較例１
第一熱処理：８００℃で４時間の後、８００℃〜１０００℃の間を１℃／分の昇温速度で昇温、
第二熱処理：実施例１〜３０と同じ
４）比較例２
第一熱処理：７００℃４時間の後、７００℃〜１０００℃の間を３℃／分の昇温速度で昇温
第二熱処理：実施例１〜３０と同じ
５）比較例３
第一熱処理：７００℃１時間の後、７００℃〜１０００℃の間を３℃／分の昇温速度で昇温
第二熱処理：１０００℃〜１１００℃の間を５℃／分で昇降温し、１１００℃で１時間保持
６）比較例４
分割熱処理
第一熱処理：７００℃４時間の後、７００℃〜７５０℃を０．５℃／分の昇温速度で昇温、７５０〜７００℃を２℃／分で降温、７００℃で炉から取出し、室温まで冷却
第二熱処理：実施例５１〜５８と同じ
７）比較例５
分割熱処理
第一熱処理：７００℃４時間の後、７００℃〜８００℃を２℃／分の昇温速度で昇温、８００〜７００℃を２℃／分で降温、７００℃で炉から取出し、室温まで冷却
第二熱処理：実施例５１〜５８と同じ
また、１０００℃の段階でのＢＭＤ密度と格子間酸素濃度を調べるため、同条件で作製したサブストレートをバッチ式の縦型熱処理炉内に投入し、連続熱処理の場合は第一熱処理のみを行って、分割熱処理の場合は第二熱処理の１０００℃まで昇温を行って、１０００℃で炉から引き出したウエハも用意した。
【００８０】
（２）エピタキシャル層堆積
アニールウエハの一部には、その表面に気相成長装置でエピタキシャル層を５μｍ堆積した。
【００８１】
また、作製したウエハ（実施例１〜６３、比較例１〜５）の作製条件（ウエハ径、伝導型、サブストレート中の各濃度（炭素、窒素、酸素）、各熱処理における格子間酸素の拡散長）を表１、表２にまとめた。なお、表中でｐ型はボロンドープ、ｎ型はリンドープである。また、各含有物（酸素等）の濃度の調整・測定は通常公知の方法に従った。
【００８２】
【表１】
2008160069.tif 000003
【００８３】
【表２】
2008160069.tif 000004
【００８４】
（アニールウエハ及びエピタキシャ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及びエピタキシャルウエハについて以下の（１）、（２）、（３）、（５）に関する測定及び評価を行った。また、第一熱処理のみを行ったウエハ、および分割熱処理の場合は第二熱処理の１０００℃で取り出したウエハに関しては、（２）および（３）を行った（結果は表３、表４に示した）。また、（１）及び（２）の測定に使用するサンプルのうちTEMサンプルは、各ウエハを所定深さ（５０μｍ、１００μｍ、３００μｍ）まで、精密研磨機により削り、ウエハの中心部と、エッジから１０ｍｍの二箇所から採取した。OPPは、各ウエハの所定深さ（５０μｍ、１００μｍ、３００μｍ）、所定位置（中心、エッジから１０ｍｍ）にフォーカスを設定して測定を行った。
【００８５】
（１）ＢＭＤ形状の判定：ＢＭＤ扁平率は、同じ測定サンプルをＯＰＰのスキャン方向を<110>方向と<100>方向に変えて二回測定し、両測定で得られたシグナル強度の比から判定した。すなわち、シグナル強度の比とＢＭＤ扁平率との関係を予め調べておき、シグナル強度の比から扁平率を求めた。また、ＴＥＭによっても測定し、その際は、[001]方向から見た顕微鏡像から扁平率を測定し求めた。これらの結果からＢＭＤ形態判定を行った。なお、それぞれのサンプルで少なくとも１０個以上のＢＭＤを測定し、それによって得られた扁平率をすべて平均することで平均扁平率を求め、それらが１．５を超えるか否かで行った。
【００８６】
（２）ＢＭＤサイズおよび密度：各サンプルに関して、ＯＰＰ及びＴＥＭを用いて測定することで得た。下記１）と下記２）の方法で得られたＢＭＤの観察結果から、所定のサイズを有するＢＭＤの密度を求めた。なお、所定のサイズを有するＢＭＤの密度は、三箇所の平均値とした。
【００８７】
１）ＯＰＰによる測定：アクセント社のＯＰＰを用い、ＢＭＤに起因する透過レーザーの位相差を電気的に信号処理したシグナル強度を測定した。予め、サイズがわかっているＢＭＤをＯＰＰで測定し、シグナル強度とＢＭＤサイズの校正曲線を作成した。その校正曲線は下記の通りである。
【００８８】
八面体形状のBMD対角長(nm)＝153.85×(OPPシグナル)0.4354
この校正曲線を使って、シグナル強度からＢＭＤのサイズを求めた。なお、サイズを求める際は、ゴーストシグナル除去処理（K. Nakai Review of Scientific Instruments, vol. 69 (1998) pp. 3283）を行った。検出感度は、対角長８０ｎｍ以上のＢＭＤが測定できる感度に設定した。
【００８９】
２）ＴＥＭによる測定：測定で得られた顕微鏡像から所定サイズのＢＭＤの密度を求めた。なお、密度は視野内で観察されたＢＭＤの個数と、観察した領域にあたる試料の体積から求めた。
【００９０】
（３）アニールウエハ及びエピタキシャルウエハの格子間酸素濃度
アニールウエハ及びエピタキシャルウエハの格子間酸素濃度は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）の値を使用した。
【００９１】
（４）アニールウエハ及びエピタキシャルウエハの窒素濃度
アニールウエハ及びエピタキシャルウエハからサンプルを採取し、表面の窒素外方拡散層を除去するために２０μｍのポリッシュを行った後、ＳＩＭＳを用いて窒素濃度を測定した。
【００９２】
（５）アニールウエハ及びエピタキシャルウエハのスリップ長さ、及び反り耐性評価
アニールウエハ及びエピタキシャルウエハに対して、下記（５）−Ａ、（５）−Ｂを交互に１０回繰り返す熱処理（以下、「疑似デバイスプロセス熱処理」とする。）を行った。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及びエピタキシャルウエハの反りをＮＩＤＥＫ社製ＦＴ−９０Ａで測定した。また、疑似デバイスプロセス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。
【００９３】
（５）−Ａ：縦型炉を使った熱処理
（Ｉ）：７８０℃３時間
（ＩＩ）：さらに、１０００℃８時間
なお、挿入、引出は全て７００℃で行い、昇降温レートは全て５℃／分、雰囲気は全てアルゴン下で行った。
（５）−Ｂ：ＲＴＡを使った熱処理
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
【００９４】
（アニールウエハ及びエピタキシャルウエハの各測定結果並びに評価結果）
表３、表４には実施例および比較例として、表１、表２に示した作製条件にて作製されたアニールウエハおよびエピタキシャルウエハについて、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。また、いずれの条件により作製されたウエハでも、ＢＭＤの平均扁平率は１．５以下であった。
【００９５】
【表３】
2008160069.tif 000005
【００９６】
【表４】
2008160069.tif 000006
【００９７】
【表５】
2008160069.tif 000007
【００９８】
ここで、表３、および表４中のＢＭＤ密度（１）は、サイズ１０〜５０ｎｍのＢＭＤの密度であり、（２）はサイズ３００ｎｍ以上のＢＭＤの密度を意味する。
【００９９】
なお、ウエハのスリップは、すべて１０μｍ以下であった。また、窒素添加されたアニールウエハ及びエピタキシャルウエハの窒素濃度は、ａｓｇｒｏｗｎで測定された窒素濃度と変わらなかった。また、実施例２、４、１２、１４、２２、及び２４では、ＢＭＤの対角長はすべて２０ｎｍ以上であった。
【０１００】
これらの結果より、シリコンウエハの伝導型に関係なく、いずれの径のアニールウエハ及びエピタキシャルウエハでも、ＢＭＤ密度（１）が５×１０１１／ｃｍ３以上となり、且つ、ＢＭＤ密度（２）が１×１０７／ｃｍ３以下になることで、スリップの長さが１０ｍｍ以下になり、反り量が２０μｍ以下に抑えられていることが分かる。この傾向は、第一熱処理と第二熱処理を連続して行う場合、あるいは第一熱処理が終わった後、サブストレートを室温まで冷却してから、第二熱処理を行う分割熱処理の場合、いずれも同じであった。
【０１０１】
さらに、ＢＭＤ密度（１）が１×１０１２／ｃｍ３以上になると、スリップがさらに小さく（５ｍｍ以下）なった。また、ＢＭＤ密度（１）が５×１０１１／ｃｍ３以上であり、かつ全てのＢＭＤが２０ｎｍ以上になると、スリップがさらに小さく（５ｍｍ以下）なった。
【０１０２】
また、ＢＭＤ密度（２）が同じでも、サブストレートに窒素を添加することで、反りが１５μｍ以下となった。
【０１０３】
さらに、比較例より、ＢＭＤ密度（１）が５×１０１１／ｃｍ３未満となる場合、スリップは１０ｍｍを越える結果となった。このシリコンウエハは、第一熱処理が終わった段階、および分割熱処理の場合は第二熱処理の１０００℃で取り出した段階で、５ｎｍ以上のＢＭＤ密度が５×１０１１／ｃｍ３未満であった。
【０１０４】
また、ＢＭＤ密度（２）が１×１０７／ｃｍ３を越える場合は、反りが２０μｍを越えた。このシリコンウエハは、第一熱処理が終わった段階、および分割熱処理の場合は第二熱処理の１０００℃で取り出した段階で、格子間酸素濃度が５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３を超えていた。
【０１０５】
また、本実施例における熱処理条件では、ＢＭＤ密度（１）が５×１０１１／ｃｍ３以上となり、且つ、ＢＭＤ密度（２）が１×１０７／ｃｍ３以下の場合も、格子間酸素濃度が５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３を越えると、反りが２０μｍを越える結果となった。
【０１０６】
また、本実施例では、格子間酸素の析出を伴うスリップ、反り耐性評価試験を行ったため、格子間酸素濃度が低減されていない場合の本発明に係るシリコンウエハにおいて、スリップおよび反り抑制の効果が顕著ではないが、熱処理が格子間酸素の析出をあまり伴わない熱処理（たとえば、比較的低温、短時間の熱処理）である場合には、格子間酸素濃度の低減がされていない本発明のシリコンウエハでも、スリップおよび反りの発生が著しく抑えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】ＲＴＡ熱処理で導入されるスリップと反りを説明する図
【図２】八面体形状のＢＭＤと板状ＢＭＤの区別を示す模式図
【図１】
2008160069.tif 000008
【図２】
2008160069.tif 000009