(57)【要約】【課題】深さ方向のＢＭＤ分布及びＤＺ幅を広範囲で高精度に制御でき、その後のＬＳＩ製造工程における熱処理等の条件に影響されずに所望の品質を有するシリコンウエーハを容易に作製することのできるシリコンウエーハの熱処理方法を提供する。【解決手段】ＣＺ法により製造された単結晶から得られたシリコンウエーハを熱処理する方法において、先ず、窒素を含有する雰囲気下、１０００℃以上１３００℃以下の温度で少なくとも２秒以上保持した後５℃／秒以上の冷却速度で急速冷却する第１の熱処理を行い、その後、４００℃以上１０５０℃以下の温度において、酸化性ガス、Ａｒガス、Ｈ２ガス、またはこれらの混合ガスの雰囲気下で少なくとも１０秒以上保持した後、続いてＮ２ガス、酸化性ガス、Ａｒガス、Ｈ２ガス、またはこれらの混合ガスの雰囲気下で保持して、その合計の熱処理時間が３０分以上となる第２の熱処理を行う方法。【選択図】        図１
2004193354.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製造された単結晶から得られたシリコンウエーハを熱処理する方法において、先ず、窒素を含有する雰囲気下、１０００℃以上１３００℃以下の温度で少なくとも２秒以上保持した後５℃／秒以上の冷却速度で急速冷却する第１の熱処理を行い、その後、４００℃以上１０５０℃以下の温度において、酸化性ガス、Ａｒガス、Ｈ２ガス、またはこれらの混合ガスの雰囲気下で少なくとも１０秒以上保持した後、続いてＮ２ガス、酸化性ガス、Ａｒガス、Ｈ２ガス、またはこれらの混合ガスの雰囲気下で保持して、その合計の熱処理時間が３０分以上となる第２の熱処理を行うことを特徴とするシリコンウエーハの熱処理方法。
【請求項２】
チョクラルスキー法により製造された単結晶から得られたシリコンウエーハを熱処理する方法において、先ず、窒素を含有する雰囲気下、１０００℃以上１３００℃以下の温度で少なくとも２秒以上保持した後５℃／秒以上の冷却速度で急速冷却する第１の熱処理を行い、その後、Ｎ２ガス雰囲気下、７００℃未満の温度で３０分以上の第２の熱処理を行うことを特徴とするシリコンウエーハの熱処理方法。
【請求項３】
前記第１の熱処理における窒素を含有する雰囲気を、Ｎ２ガス、ＮＨ３ガス、Ｎ２ガスとＮＨ３ガスの混合ガス、またはそれらのうちのいずれかとＡｒガス及び／またはＨ２ガスとの混合ガスの雰囲気とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシリコンウエーハの熱処理方法。
【請求項４】
前記第１の熱処理及び第２の熱処理を、前記シリコンウエーハを鏡面研磨する前に行うことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のシリコンウエーハの熱処理方法。
【請求項５】
前記第１の熱処理及び第２の熱処理を、前記シリコンウエーハを鏡面研磨した後に行うことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のシリコンウエーハの熱処理方法。
【請求項６】
前記第１の熱処理を前記シリコンウエーハを鏡面研磨する前に行い、前記第２の熱処理をシリコンウエーハを鏡面研磨した後に行うことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のシリコンウエーハの熱処理方法。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の方法によって熱処理されたことを特徴とするシリコンウエーハ。
【請求項８】
請求項７に記載の熱処理されたシリコンウエーハ上に、エピタキシャル層を成長させたことを特徴とするエピタキシャルウエーハ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウエーハに熱処理を行う熱処理方法及び熱処理されたシリコンウエーハ、並びにエピタキシャルウエーハに関し、特にＤＺ幅及び深さ方向のＢＭＤ分布を高精度に制御することのできるシリコンウエーハの熱処理方法、またＬＳＩ製造工程等のその後の熱処理によってＤＺ幅や深さ方向のＢＭＤ分布が変化することのないシリコンウエーハ及びエピタキシャルウエーハに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの材料となるシリコンウエーハ（以下、Ｓｉウエーハともいう）は、一般的にチョクラルスキー法（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ  ｍｅｔｈｏｄ：以下ＣＺ法という）によりシリコン単結晶を成長させ、得られたシリコン単結晶を切断、研磨等の工程を施すことにより作製することができる。
【０００３】
具体的に説明すると、一般的なＳｉウエーハの製造工程としては、例えば図２に示したように、単結晶育成工程（工程▲１▼）でＣＺ法により円筒状のシリコン単結晶インゴットを育成し、育成した単結晶インゴットをスライス工程（工程▲２▼）で薄板状に切断してウエーハを作製した後、ウエーハの割れ・欠けを防止するためにウエーハ外周部を面取りする面取り工程（工程▲３▼）、ウエーハの平坦度を向上させるためのラッピング工程（工程▲４▼）、ウエーハの加工歪みを除去するためにウエーハをエッチングするケミカルエッチング工程（工程▲５▼）、エッチング処理されたウエーハを洗浄する第１の洗浄工程（工程▲６▼）、ウエーハに存在する酸素ドナーを消滅させるためのドナーキラー熱処理工程（工程▲７▼）、ウエーハの表面粗さ及び平坦度を一層向上させてウエーハ表面を鏡面状態にする鏡面研磨工程（工程▲８▼）、ウエーハに付着した研磨剤や異物を除去する第２の洗浄工程（工程▲９▼）等が行われる。
【０００４】
このように作製されたＳｉウエーハには、通常７〜１０×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＪＥＩＤＡ：日本電子工業振興協会による換算係数を使用）程度の酸素が過飽和状態で含まれている。そのため、このようなＳｉウエーハにデバイスプロセス等で熱処理が施されると、Ｓｉウエーハ内の過飽和な酸素が酸素析出物として析出する。この様な酸素析出物はＢＭＤ（Ｂｕｌｋ  Ｍｉｃｒｏ  Ｄｅｆｅｃｔｓ）と呼ばれる。
【０００５】
このＢＭＤは、ウエーハ内のデバイス活性領域に発生すると接合リーク等のデバイス特性に悪影響を及ぼすため問題となるが、一方でデバイス活性領域以外のバルク中に存在すると、デバイスプロセス中に混入した金属不純物等を捕獲するゲッタリングサイトとして機能するため有効である。
【０００６】
そのため、Ｓｉウエーハの製造においては、ウエーハのバルク中にＢＭＤを形成するとともに、デバイス活性領域であるウエーハ表面近傍はＢＭＤが存在しない無欠陥層（Ｄｅｎｕｄｅｄ  Ｚｏｎｅ、以下ＤＺ層という）を維持しなければならない。さらに、安定したゲッタリング能力を得るためには、デバイス工程の熱処理条件のバラツキや雰囲気に影響されずに、所望の深さに所望のＢＭＤ密度を発生させる必要がある。
【０００７】
また近年の半導体デバイスの微細化に伴い、シリコンウエーハの極表層にのみデバイスが作製されるようになってきている。これに伴いプロセスの低温化が図られてきている。このことは、プロセス中で金属等の汚染を受けた場合に、汚染原子の拡散距離が短くなってきていることを意味している。そのため、ＢＭＤ等のゲッタリングサイトはデバイス活性領域からできる限り近傍に形成することが望まれている。しかも、デバイス活性領域にＢＭＤが存在するとデバイス歩留りの低下を招くため、このＤＺ層の幅（ＤＺ幅）を精密に制御することが必要である。
【０００８】
近年、Ｓｉウエーハの出荷段階ではウエーハ内部に酸素析出は発生してないが、その後デバイスプロセス等で熱処理を行うことによって、デバイス活性領域であるウエーハ表面近傍には酸素析出物のないＤＺ層を維持したまま、デバイス活性領域より深い位置にあるバルク中にＢＭＤが形成されてゲッタリング能力を有するように設計されたＳｉウエーハの製造方法として、ＳｉウエーハをＲＴＰ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）処理する方法が提案されている（例えばＵＳＰ５４０１６６９号、特表２００１−５０３００９号公報、特開２００１―２０３２１０号公報等）。
【０００９】
このＲＴＰ処理とは、Ｓｉウエーハに、Ｎ２またはＮＨ３等の窒化物形成雰囲気、あるいはこれらのガスとＡｒ、Ｈ２等の窒化物非形成ガスとの混合ガス雰囲気中で、例えば５０℃／秒といった昇温速度で室温付近より急速昇温し、１２００℃前後の温度で数十秒程度加熱保持した後、例えば５０℃／秒といった降温速度で急速に冷却することを特徴とする熱処理方法である。
【００１０】
このようなＲＴＰ処理したＳｉウエーハは、その後酸素析出熱処理等の熱処理を行って酸素析出物を発生させた際に、酸素析出物のウエーハ深さ方向における濃度分布がＲＴＰ処理での処理条件によって変化することが知られている。一例として、特開２００１−２０３２１０号公報で示されているＲＴＰ処理をＮ２／Ａｒ混合ガス雰囲気で行ったシリコンウエーハと、Ａｒガス単体の雰囲気で行ったシリコンウエーハについて、酸素析出熱処理後に形成された酸素析出物の深さ方向（ウエーハ表面から裏面まで）における濃度分布の概念図をそれぞれ図３及び図４に示す。
【００１１】
このようにＲＴＰ処理を行う際の雰囲気を変化させることにより、酸素析出熱処理後にウエーハに析出する酸素析出物の濃度分布（深さ方向のＢＭＤ分布）は大きく異なるものとなる。例えば、図３のように、ＲＴＰ処理をベーカンシー注入効果を有するＮ２ガスとインタースティシャルシリコン注入効果を有するＡｒガスの混合ガス雰囲気下で行った場合、ウエーハ表面近傍に比較的広いＤＺ層が形成され、またウエーハバルク中にゲッタリングサイトとして機能するＢＭＤが形成されたシリコンウエーハを得ることができる。
【００１２】
また、ＲＴＰ処理後に酸素析出熱処理を行うことによりＢＭＤが形成されるメカニズムについては、特開２００１−２０３２１０号公報や特表２００１−５０３００９号公報に詳細に記述されている。ここで、ＢＭＤが形成されるメカニズムについて簡単に説明する。
【００１３】
先ず、ＲＴＰ処理では、例えば１２００℃という高温保持中にウエーハ表面よりベーカンシーの注入が起こり、１２００℃から７００℃の温度範囲を例えば５０℃／ｓｅｃという降温速度で急冷する間にベーカンシーの拡散による再分布が起きる。そして、７００℃以下に冷却されるとベーカンシーの拡散が起こらなくなる。その結果、バルク中にはベーカンシーが不均一に分布した状態になる。このような状態のウエーハに例えば８００℃で熱処理を行うと、高いベーカンシー濃度の領域では酸素がクラスター化するが、低いベーカンシー濃度の領域では酸素のクラスター化が発生しない。この状態で次に例えば１０００℃で一定時間熱処理するとクラスター化した酸素が成長して酸素析出物が形成される。このように、ＲＴＰ処理後のシリコンウエーハに酸素析出熱処理が施されると、ＲＴＰ処理で形成されたベーカンシーの濃度プロファイルに従って、ウエーハ深さ方向に分布を有するＢＭＤを形成することになる。
【００１４】
したがって、ＲＴＰ処理を雰囲気を制御して行うことによってシリコンウエーハに所望のベーカンシー濃度プロファイルを形成し、その後得られたシリコンウエーハに酸素析出熱処理を行うことによって、所望のＤＺ幅及び深さ方向のＢＭＤ分布を有するシリコンウエーハを製造することができるはずである。しかしながら、実際にシリコンウエーハに所望のベーカンシー濃度プロファイルが形成されるように雰囲気を制御してＲＴＰ処理を行い、その後得られたシリコンウエーハに酸素析出熱処理を行っても、シリコンウエーハに形成されたＢＭＤ密度及びＤＺ層を検査してみると、所望されたベーカンシー濃度プロファイルに従った深さ方向のＢＭＤ分布やＤＺ幅が得られないことがあった。
【００１５】
例えば、上記特開２００１−２０３２１０号公報に記載されているシリコンウエーハの製造方法では、ＲＴＰ処理における雰囲気、保持温度、降温速度等のＲＴＰ処理条件に関して詳細に示されており、ＬＳＩ製造工程に最適なＢＭＤ分布とＤＺ幅を形成できるような処理条件でウエーハをＲＴＰ処理さえすれば、その後ウエーハをＬＳＩ製造工程に投入した際に、このＲＴＰ処理条件で決定されたベーカンシー濃度プロファイルにそのまま従った所望の深さ方向のＢＭＤ分布及びＤＺ幅が常に得られるということを前提に説明が行われている。
【００１６】
しかしながら、この特開２００１−２０３２１０号公報に基づいてＲＴＰ処理を行ってシリコンウエーハを製造し、続いて得られたシリコンウエーハに酸素析出熱処理等の熱処理を施してみても、必ずしも所望の品質を有するウエーハを得ることができず、その後に例えばＬＳＩ製造工程を行った際にデバイス歩留りの低下を招くといった問題があった。
【００１７】
また、ＲＴＰ処理は、上記のようなベーカンシーの濃度プロファイルを形成させる主目的以外にもドナーキラーの効果も同時に得られ、また製造コストの面においても非常に有利であることから、通常図２に示したドナーキラー熱処理工程（工程▲７▼）で行われることが多い。そのため、その後鏡面研磨工程（工程▲８▼）が行われると、ＲＴＰ処理でウエーハに形成されたＤＺ層の厚さが鏡面研磨工程における研磨代（通常、５〜１５μｍ程度）によって減少し、場合によってはＤＺ層がなくなってしまい、その後のＬＳＩ製造工程においてデバイス歩留まりを低下させる原因となることがあった。
【００１８】
この鏡面研磨によるＤＺ層の消滅を防ぐために、ＤＺ層を拡張させることが試みられている。しかしながら、上記のような従来のＲＴＰ処理を用いたシリコンウエーハの製造方法ではＤＺ幅とＢＭＤ密度とはトレードオフの関係にあるため、例えばシリコンウエーハのＤＺ幅を拡大させた場合にはバルク中のＢＭＤ密度を減少させてしまう。したがって、従来の方法ではＢＭＤ密度を増加させるとともにＤＺ幅も拡大させることは非常に困難であるとされていた。
【００１９】
この問題を解決する方法として、例えば特開２００２−１３４５１５号公報では、上記のようなＲＴＰ処理後、窒素１００％の雰囲気下で７００〜１０５０℃の温度範囲でポストアニールを行うことによって、ＢＭＤ密度を増加させるとともにＤＺ幅も拡張させることのできるシリコンウエーハの製造方法について開示している。
【００２０】
しかしながら、この特開２００２−１３４５１５号公報に記載されている方法は、ＤＺ層を広げることに関して有効であるものの、ＤＺ層の拡張がベーカンシーの拡散のみを利用して行われているものであるため、ポストアニール中にベーカンシーの濃度プロファイルが変化して熱処理後に得られるウエーハのＢＭＤ分布の変化を招いてしまい、所望のＤＺ幅及び深さ方向のＢＭＤ分布を有するシリコンウエーハを製造することは依然として困難であった。
【００２１】
【特許文献１】
米国特許第５４０１６６９号明細書
【特許文献２】
特表２００１−５０３００９号公報
【特許文献３】
特開平２００１−２０３２１０号公報
【特許文献４】
特開平２００２−１３４５１５号公報
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、深さ方向のＢＭＤ分布及びＤＺ幅を広範囲で高精度に制御でき、またその後行われるＬＳＩ製造工程における熱処理等の処理条件に影響されずに所望の品質を有するシリコンウエーハを容易に作製することのできるシリコンウエーハの熱処理方法を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、チョクラルスキー法により製造された単結晶から得られたシリコンウエーハを熱処理する方法において、先ず、窒素を含有する雰囲気下、１０００℃以上１３００℃以下の温度で少なくとも２秒以上保持した後５℃／秒以上の冷却速度で急速冷却する第１の熱処理を行い、その後、４００℃以上１０５０℃以下の温度において、酸化性ガス、Ａｒガス、Ｈ２ガス、またはこれらの混合ガスの雰囲気下で少なくとも１０秒以上保持した後、続いてＮ２ガス、酸化性ガス、Ａｒガス、Ｈ２ガス、またはこれらの混合ガスの雰囲気下で保持して、その合計の熱処理時間が３０分以上となる第２の熱処理を行うことを特徴とするシリコンウエーハの熱処理方法が提供される（請求項１）。
【００２４】
シリコンウエーハに熱処理を行う際に、上記のように第１の熱処理を行った後、４００〜１０５０℃の温度において、酸化性ガス、Ａｒガス、Ｈ２ガス、またはこれらの混合ガスの雰囲気下で少なくとも１０秒以上保持した後、続いてＮ２ガス、酸化性ガス、Ａｒガス、Ｈ２ガス、またはこれらの混合ガスの雰囲気下で保持して、その合計の熱処理時間が３０分以上となる第２の熱処理を行うことによって、第１の熱処理でシリコンウエーハにベーカンシーを注入してベーカンシー濃度プロファイルを形成し、次に第２の熱処理でベーカンシー濃度プロファイルを変化させずにバルク中の酸素をクラスター化するとともにＤＺ幅を広げることができるため、シリコンウエーハの深さ方向のＢＭＤ分布やＤＺ幅を広範囲で高精度に制御して、所望のＢＭＤ分布形状及びＤＺ幅を形成できる高品質のシリコンウエーハを容易に製造することが可能となる。
【００２５】
また、本発明によれば、チョクラルスキー法により製造された単結晶から得られたシリコンウエーハを熱処理する方法において、先ず、窒素を含有する雰囲気下、１０００℃以上１３００℃以下の温度で少なくとも２秒以上保持した後５℃／秒以上の冷却速度で急速冷却する第１の熱処理を行い、その後、Ｎ２ガス雰囲気下、７００℃未満の温度で３０分以上の第２の熱処理を行うことを特徴とするシリコンウエーハの熱処理方法が提供される（請求項２）。
【００２６】
シリコンウエーハに熱処理を行う際に、上記のように第１の熱処理を行った後、第２の熱処理として、Ｎ２ガス雰囲気下、７００℃未満の温度で３０分以上の熱処理を行うことによって、第１の熱処理でシリコンウエーハにベーカンシー濃度プロファイルを形成し、次に第２の熱処理においてベーカンシーの拡散が無視できる７００℃未満の温度でバルク中の酸素をクラスター化することができるので、第１の熱処理でシリコンウエーハに形成されたベーカンシー濃度プロファイに従った深さ方向のＢＭＤ分布及びＤＺ幅を有するシリコンウエーハを容易に製造することが可能となる。
【００２７】
このとき、前記第１の熱処理における窒素を含有する雰囲気を、Ｎ２ガス、ＮＨ３ガス、Ｎ２ガスとＮＨ３ガスの混合ガス、またはそれらのうちのいずれかとＡｒガス及び／またはＨ２ガスとの混合ガスの雰囲気とすることが好ましい（請求項３）。
このように、第１の熱処理における雰囲気を、ベーカンシー注入効果を有するＮ２ガス、ＮＨ３ガス、Ｎ２ガスとＮＨ３ガスの混合ガス、またはそれらのうちのいずれかとＡｒガス及び／またはＨ２ガスとの混合ガスの雰囲気とすることによって、第１の熱処理でシリコンウエーハにベーカンシーを確実に注入することができ、またシリコンウエーハに形成されるベーカンシー濃度プロファイルの形状を目的に応じて容易に制御することが可能となる。
【００２８】
このとき、前記第１の熱処理及び第２の熱処理を、前記シリコンウエーハを鏡面研磨する前に行うことができる（請求項４）。
上記のような第１の熱処理及び第２の熱処理を行った際、シリコンウエーハの表面に重金属汚染が生じる恐れがあるが、このように第１の熱処理及び第２の熱処理をシリコンウエーハを鏡面研磨する前に行えば、そのような熱処理の際に生じるウエーハの汚染を鏡面研磨によって確実に除去することができる。
【００２９】
また、前記第１の熱処理及び第２の熱処理を、前記シリコンウエーハを鏡面研磨した後に行うことができる（請求項５）。
このように、第１の熱処理及び第２の熱処理をシリコンウエーハを鏡面研磨した後に行えば、第２の熱処理によって拡大したＤＺ幅を鏡面研磨を行う際の研磨代で減少させることもないので、より幅の広いＤＺ層を有するシリコンウエーハを得ることができる。
【００３０】
さらに、前記第１の熱処理を前記シリコンウエーハを鏡面研磨する前に行い、前記第２の熱処理をシリコンウエーハを鏡面研磨した後に行うことができる（請求項６）。
このように、第１の熱処理を鏡面研磨前に行うことによって、第１の熱処理で生じたウエーハの汚染は鏡面研磨で除去することができ、また第２の熱処理を鏡面研磨後に行うことによって、第２の熱処理によって拡大したＤＺ幅を鏡面研磨によって減少させることもないので、より幅広いＤＺ層を有する品質の良いシリコンウエーハを得ることができる。
【００３１】
そして、本発明によれば、上記本発明のシリコンウエーハの熱処理方法によって熱処理されたシリコンウエーハを提供することができる（請求項７）。
本発明のシリコンウエーハの熱処理方法によって熱処理されたシリコンウエーハは、シリコンウエーハのＢＭＤ密度やＤＺ幅を広範囲で高精度に制御して、所望の深さ方向のＢＭＤ分布及びＤＺ幅を形成することのできるシリコンウエーハであり、その後行われるＬＳＩ製造工程における熱処理等の処理条件に影響されず、所望の品質を安定して維持することのできるシリコンウエーハである。
【００３２】
そして、本発明によれば、上記本発明の熱処理されたシリコンウエーハ上に、エピタキシャル層を成長させたエピタキシャルウエーハを提供することができる（請求項８）。
このように本発明のシリコンウエーハ上にエピタキシャル層を成長させたエピタキシャルウエーハであれば、シリコンウエーハに形成されるＢＭＤ分布及びＤＺ幅がエピタキシャル成長の際に行う熱処理の影響を受けないため、エピタキシャル成長後であっても所望のＢＭＤ分布及びＤＺ幅を有する高品質のエピタキシャルウエーハとすることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
従来のＲＴＰ処理は、所望の品質のシリコンウエーハが得られるように雰囲気や温度等のＲＴＰ処理条件を制御して行われているが、その後得られたシリコンウエーハに例えば酸素析出熱処理等を行った場合、必ずしも所望の品質を有するウエーハを得ることができなかった。そのため、ＲＴＰ処理したシリコンウエーハにデバイスを作製する際に、安定したデバイス製造を行うことができず、デバイス歩留りの低下を招くといった問題があった。
【００３４】
本発明者等は、実際にシリコンウエーハにＲＴＰ処理を行い、その後ＢＭＤを形成するための酸素析出熱処理を様々な条件で行って、得られたウエーハの深さ方向のＢＭＤ密度やＤＺ層を測定した。その結果、ＢＭＤ分布及びＤＺ幅は、ＲＴＰ処理後に行われる熱処理の条件に依存して大きく変化することが判明した。つまり、ＲＴＰ処理された従来のシリコンウエーハをＬＳＩ製造工程に投入した場合、ＬＳＩ製造工程の熱処理条件、特に熱処理雰囲気と温度の影響を受けてＤＺ幅、ＢＭＤ密度分布が大きく変化することが分かった。
【００３５】
また一方で、ＲＴＰ処理した後に鏡面研磨を行う場合、種々の研磨代で鏡面研磨を行っても、その後行われる熱処理の処理条件によっては、研磨代の量に依らず所望のＤＺ幅を有するシリコンウエーハを得ることができることが判明した。
【００３６】
以下に、本発明者等がＲＴＰ処理を行ったシリコンウエーハに種々の条件で熱処理を行い、得られたシリコンウエーハのＤＺ幅、ＢＭＤ密度を測定した結果について説明する。
（テスト１）
直径２００ｍｍ、ｐ型、抵抗率８−１２Ωｃｍ、酸素濃度が１０ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡ）であるシリコンウエーハを用意した。このシリコンウエーハは図２に示したウエーハ製造工程において、第１の洗浄工程（工程▲６▼）まで終了したシリコンウエーハである。次に、ドナーキラー熱処理工程（工程▲７▼）においてＲＴＰ処理を行った。このとき、ＲＴＰ処理は、ＮＨ３ガスとＡｒガスの流量がともに２リットル／分の混合ガス雰囲気中で８００℃から１１５０℃までを昇温速度５０℃／秒で昇温し、１１５０℃で１０秒間保持した後、８００℃まで３５℃／秒の降温速度で冷却することによって行った。その後、得られたシリコンウエーハを２分割し、一方はＯ２ガス中、８００℃で４時間、次にＮ２ガス中、１０００℃で１６時間のアニール処理（酸素析出熱処理）を行い（サンプル１）、他方はＮ２ガス中、８００℃において４時間、次に同雰囲気中、１０００℃で１６時間の酸素析出熱処理を行った（サンプル２）。
その後、得られた各シリコンウエーハの断面に選択エッチングを行った後、ＤＺ幅を測定した。その測定結果を表１に示す。
【００３７】
【表１】
2004193354.tif 000003
【００３８】
表１に示したように、サンプル１のＤＺ幅は２０．２μｍであるが、サンプル２におけるＤＺ幅は８．７μｍとなり、酸素析出熱処理の雰囲気によって大きく変化していることがわかる。このサンプル１におけるＤＺ幅が拡大した理由としては、酸素析出熱処理を酸化性ガス雰囲気で行ったため、シリコンウエーハの表面が酸化されて酸化膜が形成され、その酸化膜界面からインタースティシャルシリコンがシリコンウエーハ内に注入され、そしてこの注入されたインタースティシャルシリコンがＲＴＰ処理で注入されたベーカンシーシリコンと結合して中性化され、その結果としてベーカンシー濃度が減少したことによりＤＺ幅の増加が生じたと考えられる。また、このような酸化性ガス雰囲気で得られる効果は、インタースティシャルシリコンを注入するＡｒガスやＨ２ガス雰囲気下で酸素析出熱処理を行う場合にも同様に得られることが確認できた。
【００３９】
（テスト２）
次に、上記テスト１と同一条件で作製された、直径２００ｍｍ、ｐ型、抵抗率８−１２Ωｃｍ、酸素濃度が１０ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡ）であるシリコンウエーハを２枚用いて、上記テスト１と同様の条件でＲＴＰ処理を行った。ＲＴＰ処理後、一方のシリコンウエーハには、１０μｍの研磨代で鏡面研磨を行った後に第２の洗浄を行い（サンプル３）、また他方のシリコンウエーハは鏡面研磨及び第２の洗浄をせずにそのままの状態を保持した（サンプル４）。続いて、両シリコンウエーハをＯ２ガス雰囲気中、８００℃で４時間保持し、次にＮ２ガス中、１０００℃で１６時間保持して酸素析出熱処理を行った。酸素析出熱処理後、得られた各シリコンウエーハの断面に選択エッチングを行った後、ＤＺ幅とＢＭＤ密度を測定した。その測定結果を表２に示す。
【００４０】
【表２】
2004193354.tif 000004
【００４１】
表２に示したように、ＤＺ幅は両サンプルとも約２０μｍ程度と同一であった。またＢＭＤ密度の値も殆ど同一であることがわかった。
サンプル３はＲＴＰ処理後に鏡面研磨を行ったにも関わらず、サンプル４とＤＺ幅がほぼ同じであるということは、上記テスト１と同様に、８００℃の酸素析出熱処理における雰囲気が酸化性ガス雰囲気であるために、シリコンウエーハにインタースティシャルシリコンが鏡面研磨後のウエーハ表面から注入され、このインタースティシャルシリコンがＲＴＰ処理で注入されたベーカンシーシリコンと結合して中性化することによって、ＤＺ層が形成されたためと考えられる。
【００４２】
また、サンプル３とサンプル４のＤＺ幅がほぼ同じような値を示したことから、注入されるインタースティシャルシリコンの深さ方向の分布はＲＴＰ処理後の熱処理条件で決まることが考えられる。例えばサンプル３のように酸素析出熱処理前に鏡面研磨が行われても、その研磨代の量に依らず、酸素析出熱処理の処理条件に従って一定のＤＺ幅を形成できると考えられる。さらに、ＢＭＤ密度がほぼ同一となる理由としては、最初の８００℃の熱処理ではＲＴＰ処理で注入されたベーカンシーを殆ど拡散させずにシリコンウエーハの酸素をクラスター化することができるため、ベーカンシー最大濃度が低下あるいは変化させずに、その後の１０００℃の熱処理でＢＭＤを形成できることに起因すると考えられる。
【００４３】
（テスト３）
次に、上記テスト１と同一条件で作製された直径２００ｍｍ、ｐ型、抵抗率８−１２Ωｃｍ、酸素濃度が１０ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡ）であるシリコンウエーハを２枚用いて、上記テスト１と同様の条件でＲＴＰ処理を行った。ＲＴＰ処理後、一方のシリコンウエーハには、Ｎ２ガス雰囲気中、６５０℃で４時間保持し、次にＮ２ガス中、１０００℃で１６時間保持して酸素析出熱処理を行った（サンプル５）。他方のシリコンウエーハには、Ｎ２ガス雰囲気中、１０００℃で４時間保持し、次にＮ２ガス中、１０００℃で１６時間保持して酸素析出熱処理を行った（サンプル６）。酸素析出熱処理後、得られた各シリコンウエーハの断面に選択エッチングを行った後、ＤＺ幅とＢＭＤ密度を測定した。その測定結果を表３に示す。
【００４４】
【表３】
2004193354.tif 000005
【００４５】
表３に示したように、サンプル６は、サンプル５に比べてＤＺ幅は広がっているもののＢＭＤ密度が低下している。このサンプル６では、ＲＴＰ処理でウエーハに注入されたベーカンシーがその後の酸素析出熱処理で拡散したために、ＤＺ幅が広がったと考えられる。このサンプル６におけるＤＺ幅の拡大に関しては前述の特開２００２−１３４５１５号公報にも記載されている。しかしながら、このように酸素析出熱処理でベーカンシーを拡散させたサンプル６では、表３のようにＤＺ幅は広がるものの、その一方でＢＭＤ密度の低下を招いていることがわかる。
【００４６】
それに対してサンプル５では、ＤＺ幅は小さいものの、ＢＭＤ密度は大きな値を示した。これは、酸素析出熱処理の最初の段階でウエーハに６５０℃の低温で熱処理を行ったことによって、ベーカンシーの拡散が生じずにウエーハバルク中で酸素のクラスター化が生じ、その後１０００℃で熱処理したことにより、ベーカンシー濃度プロファイルを変化させずに酸素析出物を成長させることができたためと考えられる。
【００４７】
以上に示した実験やその他に行った種々の実験の結果から、本発明者等は、ＲＴＰ処理後にインタースティシャルシリコンをウエーハに注入できる雰囲気で熱処理を行うことによって、ベーカンシーを拡散させずに、すなわちベーカンシー濃度プロファイルを変化させずにＤＺ幅を拡大することができること、またＲＴＰ処理後にベーカンシーを拡散させない低温度で熱処理して酸素のクラスター化を行い、ＲＴＰ処理により形成したベーカンシー濃度プロファイルに従った酸素クラスターのウエーハ深さ方向における濃度分布を有するシリコンウエーハを形成することによって、その後様々な条件で熱処理を行ってもその熱処理条件に影響されず、所望の深さ方向のＢＭＤ分布形状を有するシリコンウエーハを得ることができることを見出し、鋭意検討を重ねることにより本発明を完成させた。
【００４８】
以下に、本発明のシリコンウエーハの熱処理方法について、図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
図１は、本発明のシリコンウエーハの熱処理方法を行う工程を含むシリコンウエーハの製造工程の一例を示すフロー図である。
【００４９】
図１に示したように、先ず、単結晶育成工程（工程１）でＣＺ法により円筒状のシリコン単結晶インゴットを育成し、育成した半導体単結晶インゴットをスライス工程（工程２）で薄板状にスライスしてウエーハを作製した後、ウエーハの割れ・欠けを防止するためにウエーハ外周部を面取りする面取り工程（工程３）、ウエーハの平坦度を向上させるためのラッピング工程（工程４）、ウエーハの加工歪みを除去するためにウエーハをエッチングするケミカルエッチング工程（工程５）、エッチング処理されたウエーハを洗浄する第１の洗浄工程（工程６）が順次施される。尚、これらの工程は例示列挙したにとどまり、工程順の変更、一部追加や省略など、目的に応じ適宜変更して行われる場合もある。
【００５０】
その後、第１の熱処理でＲＴＰ処理が行われる（工程７）。この第１の熱処理は、窒素を含有する雰囲気下、１０００℃以上１３００℃以下の温度で少なくとも２秒以上保持した後５℃／秒以上の冷却速度で急速冷却することによって行われる。
この第１の熱処理工程で用いられる熱処理装置、すなわちＲＴＰ処理装置は特に限定されるものではないが、例えば一般的に市販されているＲＴＰ装置ＡＳＴ−２８００（Ｓｔｅａｇ社製）等を用いることができる。ここで、本発明で用いられるＲＴＰ処理装置の一例を図５を参照しながら説明する。
【００５１】
このＲＴＰ処理装置１５は、ハウジング１３内に石英チューブからなる熱処理室３が設けられており、該熱処理室３の上下に加熱用のハロゲンランプ２が配置されている。このとき、ハロゲンランプ２は半導体ウエーハの中心位置から同心円状に配置することもできる。また、ハウジング１３には、熱処理室３に半導体ウエーハを投入するためのウエーハ投入口１１が設けられている。
【００５２】
熱処理室３は、その一方に置換用ガスやプロセスガスのガス導入口７が、また他方の端には熱処理室３に導入されたガスを排出するためのガス排出口８が設けられており、この熱処理室３内に石英からなる保持ピン５が設置されており、この保持ピン５上に被処理対象物であるシリコンウエーハ４を保持することができる。
【００５３】
さらに、この熱処理室３内に保持されたシリコンウエーハの温度を計測するために、ハウジング１３の空隙に赤外線温度センサー６（以下ＩＲセンサーという）が配置されており、ＩＲセンサー６で検出した温度信号は制御用コントローラー９に送られて、この温度コントローラー９によって設定した昇温速度、保持温度、及び降温速度になるようにランプ加熱電源１０の出力を制御することができるようになっている。
【００５４】
このようなＲＴＰ処理装置１５を用いてシリコンウエーハにＲＴＰ処理（第１の熱処理）を行う際、１０００〜１３００℃の温度まで昇温する昇温速度は５℃／秒以上とすることが好ましく、より好ましくは３０〜１００℃／秒とすることが望ましい。５℃／秒未満では昇温のための時間が長くなり過ぎて、生産性の低下を招く恐れがある。一方、昇温速度が１００℃／秒を超える場合では、急激な温度変化に伴って発生する熱歪のためにウエーハにスリップが発生する可能性が高くなる。
【００５５】
１０００〜１３００℃の温度に昇温した後、窒素を含有する雰囲気下で少なくとも２秒以上保持することによって、シリコンウエーハにベーカンシーを注入する。
このとき、ＲＴＰ処理温度が１０００℃より低いとベーカンシーの注入を十分に行うことができず、また一方１３００℃より高いとシリコンウエーハにスリップ転位や重金属汚染が発生する。また、１０００〜１３００℃の温度における保持時間が２秒未満の場合、シリコンウエーハ内部に十分なベーカンシーの注入を行うことができないが、あまり長過ぎても生産性の低下を招く恐れがあるので、ＲＴＰ処理温度での保持時間は１０分以下であることが好ましい。
【００５６】
このように、ＲＴＰ処理温度で２秒以上保持した後、少なくとも５℃／秒以上の冷却速度で急速冷却し、より好ましくは３０℃／秒以上の冷却速度で急速冷却することが望ましい。この急速冷却において冷却速度が５℃／秒未満である場合は、シリコンウエーハ内部に発生したベーカンシーが降温中に拡散してしまい、所望の濃度プロファイルを形成することができない。
このようにして第１の熱処理を行うことによって、シリコンウエーハにベーカンシーを確実に注入して所望のベーカンシー濃度プロファイルを形成することができる。
【００５７】
またこの第１の熱処理において、窒素を含有する雰囲気は、Ｎ２ガス、ＮＨ３ガス、Ｎ２ガスとＮＨ３ガスの混合ガス、またはそれらのうちのいずれかとＡｒガス及び／またはＨ２ガスとの混合ガスのような、少なくとも窒素分子または窒素原子を含むガスを含有する雰囲気であることが好ましい。このような雰囲気下で第１の熱処理を行うことによって、シリコンウエーハに形成されるベーカンシー濃度プロファイルの形状を目的に応じて容易に制御することが可能となる。
【００５８】
このようにして第１の熱処理を行った後、シリコンウエーハ内の酸素をクラスター化するとともにＤＺ層を形成するための第２の熱処理（クラスター化熱処理）を行う（工程８）。この第２の熱処理は、４００℃以上１０５０℃以下の温度において、酸化性ガス、Ａｒガス、Ｈ２ガス、またはこれらの混合ガスの雰囲気下で少なくとも１０秒以上保持した後、続いてＮ２ガス、酸化性ガス、Ａｒガス、Ｈ２ガス、またはこれらの混合ガスの雰囲気下で保持して、その合計の熱処理時間が３０分以上となるように行われる。
【００５９】
このように第２の熱処理を、４００〜１０５０℃の温度で、少なくとも始めの１０秒以上の間は、インタースティシャルシリコン（以下、Ｉシリコンと略記することがある）注入効果の高いＯ２やＨ２Ｏを含有する酸化性ガス、Ａｒガス、Ｈ２ガス、またはこれらの混合ガスの雰囲気下で行うことによりＩシリコンを必要十分なだけ注入し、その後Ｉシリコン注入効果のないＮ２ガスに切り換えたり、またはそのまま酸化性ガス、Ａｒガス、Ｈ２ガス、またはこれらの混合ガスを用いた雰囲気下で、合計熱処理時間が３０分以上となるように行うことによって、シリコンウエーハ内の酸素をクラスター化して、上記第１の熱処理で形成されたベーカンシー濃度プロファイルに従った酸素クラスター分布形状を形成するとともに、シリコンウエーハ表面のＤＺ層を拡大することができる。
【００６０】
この第２の熱処理では、シリコンウエーハ内の酸素をクラスター化するために、４００〜１０５０℃の温度で合計熱処理時間が３０分以上となるように行えば良く、好ましくは５００〜８５０℃、さらに好ましくは６００〜７００℃の温度で合計熱処理時間が１〜８時間となるように行うことが望ましい。熱処理温度が４００℃未満の場合では、酸素をクラスター化するのに長時間の熱処理時間が必要とされ、生産性を低下させる。一方、熱処理温度が１０５０℃を超える場合では、第１の熱処理（ＲＴＰ処理）で注入したベーカンシーの拡散が大きいため、酸素がクラスター化する前にベーカンシー濃度の低下が生じ、ベーカンシー濃度プロファイルを変化させるので所望の酸素クラスター分布形状を得ることができなくなるとともに、ＢＭＤ密度の低下を招いてしまう。
【００６１】
また、第２の熱処理における熱処理時間が３０分未満の場合、酸素のクラスター化が十分に進行しないことや、ＲＴＰ処理で注入されたベーカンシーが充分に消費されないため、得られたシリコンウエーハにその後酸素析出熱処理等のアニール処理を行った際に、その熱処理条件に応じてシリコンウエーハに形成されるＢＭＤ分布形状やＤＺ幅に変化を生じさせてしまう。
【００６２】
また、この第２の熱処理を行うことによって、上記のように酸素をクラスター化するとともに、シリコンウエーハにＩシリコンを注入してＤＺ層を所望の幅となるように形成することができる。この第２の熱処理において、シリコンウエーハ表面から注入されるＩシリコンの量は、熱処理雰囲気と熱処理温度で大きく異なるため、第２の熱処理における最初の１０秒以上の処理、及びその後続いて行われる処理における雰囲気と熱処理温度を必要に応じて制御することにより、また、雰囲気や熱処理温度を変更するタイミングを変えることにより、多種多様なＩシリコンの深さ方向の分布を得ることができ、ＤＺ層の幅を精密に制御することができる。
【００６３】
例えば、第２の熱処理が酸化性ガス（例えばＯ２ガス）雰囲気で行われる場合、第２の熱処理中にシリコンウエーハ表面が酸化されて酸化膜が形成され、この酸化膜界面からシリコンウエーハ内にＩシリコンを多く注入することができるため、注入されるＩシリコン量も大きい。また、ＡｒガスやＨ２ガスはＩシリコン注入効果を有するものの、注入されるＩシリコン量は酸化性ガスに比べて小さく、さらにＮ２ガスの場合はＩシリコン注入効果がほとんどないため、注入されるＩシリコン量は極めて小さい。また、これらのガスを混合した混合ガス下で第２の熱処理を行えば、混合されるガスの割合を制御することによって、シリコンウエーハに注入されるＩシリコン量を適切に制御することが可能となる。
【００６４】
そして、シリコンウエーハに形成されるＤＺ幅は、上記の第１の熱処理（ＲＴＰ処理）で注入されたベーカンシーとこの第２の熱処理で注入されたＩシリコンの濃度がほぼ等しくなる深さとなるので、上記のように第２の熱処理における雰囲気や温度、時間等の熱処理条件を変えてシリコンウエーハに注入されるＩシリコン量を適切に制御することによって、ＤＺ幅を広範囲で高精度に制御することができる。
【００６５】
例えば、第２の熱処理を８５０℃においてＯ２ガス雰囲気下で２時間行うことによって、ベーカンシーの拡散を抑制してシリコンウエーハ内の酸素をクラスター化するとともに、シリコンウエーハ表面に形成された酸化膜よりＩシリコンが注入されてシリコンウエーハ内のベーカンシー濃度とＩシリコンの濃度がほぼ等しくなる距離までＤＺ層を形成することができる。このような条件で第２の熱処理を行うことによって、上記第１の熱処理で形成されたベーカンシー濃度プロファイルに基づいて形成された酸素クラスター分布の形状と所望の厚さに制御されたＤＺ幅とを有するシリコンウエーハを製造することができる。
【００６６】
また、本発明によれば、比較的高温で第２の熱処理を行うことにより、例えば、Ｏ２ガス雰囲気下、１０００℃で第２の熱処理を行うことによって、上記第１の熱処理で注入されたベーカンシーが若干拡散するものの、このベーカンシーの拡散によって生じるＤＺ層の拡大と、Ｉシリコン注入によるＤＺ層の拡大の相乗効果により、従来のベーカンシーの拡散のみを用いた方法よりも、短時間で効果的にＤＺ層をより一層拡大することが可能となる。
【００６７】
尚、このような第２の熱処理において、最初の１０秒以上の処理とその後行われる処理は必ずしも連続して行う必要はなく、必要に応じてそれぞれの処理を別々に合計の熱処理時間が３０分以上となるように独立して行っても良い。
【００６８】
このようにして第２の熱処理を行った後、鏡面研磨工程（工程９）、及びウエーハに付着した研磨剤や異物を除去する第２の洗浄工程（工程１０）を行うことによって、所望の深さ方向のＢＭＤ分布とＤＺ幅とを形成することのできるシリコンウエーハを製造することができる。
【００６９】
尚、図１に示したシリコンウエーハの製造方法では、第１の熱処理（ＲＴＰ処理）及び第２の熱処理（クラスター化熱処理）は、鏡面研磨工程の前に行われているが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１の熱処理及び第２の熱処理は、第１の熱処理の後に第２の熱処理が行われるのであれば、それぞれの工程はどの段階で行われても良い。
【００７０】
例えば、図１のように、ケミカルエッチングの施されたシリコンウエーハに対して、第１の熱処理及び第２の熱処理を鏡面研磨前に行うことによって、例えばこの第１及び第２の熱処理を行ったときにシリコンウエーハの表面に重金属汚染や表面粗れが生じた場合でも、後の鏡面研磨工程においてこれらを確実に除去することができる。
【００７１】
また一方、第１の熱処理及び第２の熱処理はシリコンウエーハを鏡面研磨した後に行うこともでき、それによって、第２の熱処理によって形成したＤＺ幅を鏡面研磨工程によって減少させることもないので、より幅の広いＤＺ層を有するシリコンウエーハを得ることができる。
【００７２】
さらにその他の方法としては、第１の熱処理をシリコンウエーハを鏡面研磨する前に行い、また第２の熱処理をシリコンウエーハを鏡面研磨した後に行っても良い。このように、第１の熱処理を鏡面研磨前に行うことによって、高温の第１の熱処理でウエーハ表面に汚染や表面粗れが発生したとしても鏡面研磨工程でこれらを確実に除去することができ、また鏡面研磨後に低温の第２の熱処理を行うことによって、第２の熱処理によって拡張されたＤＺ幅を鏡面研磨によって減少させることもないので、より幅広いＤＺ層を有するシリコンウエーハを得ることができる。
【００７３】
また、シリコンウエーハの製造工程において、例えば図２の工程▲７▼に示したような酸素ドナーを消滅させるためのドナーキラー熱処理工程を行う場合であれば、このドナーキラー熱処理工程で第１の熱処理（ＲＴＰ処理）を行うことができる。ＲＴＰ処理では、前述のようにドナーキラーの効果も同時に得られるため、このように第１の熱処理をドナーキラー熱処理工程で行うことによって、より効率的にシリコンウエーハを製造することができる。
【００７４】
尚、上記のシリコンウエーハの熱処理方法は、第１の熱処理（ＲＴＰ処理）で形成したベーカンシー濃度プロファイルをテンプレートとして酸素クラスター分布を形成するとともに、ＤＺ幅をベーカンシー濃度プロファイルよりも拡大する場合において非常に有効であるが、一方、第１の熱処理（ＲＴＰ処理）で形成したベーカンシー濃度プロファイルをテンプレートとして酸素クラスター分布形状とＤＺ幅をそのまま実現させたい場合、すなわちＤＺ幅を広げる必要がない場合は、上記第１の熱処理を行った後、第２の熱処理としてＮ２ガス雰囲気下、７００℃未満の温度で３０分以上の熱処理を行えば良い。
【００７５】
このように第１の熱処理でシリコンウエーハにベーカンシーを注入して、所望の深さ方向のＢＭＤ分布の形状が得られるようにベーカンシー濃度プロファイルを形成した後、次に第２の熱処理において、Ｎ２ガス雰囲気下においてベーカンシーの拡散が無視できる７００℃未満の温度でバルク中の酸素をクラスター化することによって、ＤＺ幅を拡大させずに第１の熱処理で形成されたベーカンシープロファイルを直接反映した酸素クラスター分布形状及びＤＺ幅を有するシリコンウエーハを容易に製造することが可能となる。
このとき、熱処理時間が３０分未満の場合では、酸素のクラスターが充分に進行しないため、第２の熱処理の熱処理時間は少なくとも３０分以上とする。
【００７６】
上記のような本発明のシリコンウエーハの熱処理方法によってシリコンウエーハを熱処理することによって、シリコンウエーハの酸素クラスター分布形状やＤＺ幅を広範囲で高精度に制御して、所望のＢＭＤ分布の形状及びＤＺ幅を形成できる高品質のシリコンウエーハを容易に得ることが可能となる。
【００７７】
そして、このように熱処理されたシリコンウエーハであれば、シリコンウエーハ内のベーカンシーが第２の熱処理における酸素のクラスター化で消費されて、その濃度が十分に低下しているため、その後行われるＬＳＩ製造工程における熱処理等で新たに発生する酸素の析出は殆どないし、またベーカンシーの拡散が生じることもない。したがって、このようなＬＳＩ製造工程の熱処理等ではクラスター化した酸素の析出核を成長させるだけであるため、最終的に得られるシリコンウエーハのＢＭＤ分布の形状とＤＺ幅は、本発明の熱処理方法によって形成された酸素クラスター分布形状とＤＺ幅に従って発生することになる。その結果、ＬＳＩ製造工程における熱処理等の処理条件とは無関係にシリコンウエーハに所望のＤＺ幅とＢＭＤ分布形状を確実に形成することができるため、安定した品質を確保でき、デバイス歩留りの低下を防止することができる。
【００７８】
さらに、本発明の熱処理を施したシリコンウエーハ上にエピタキシャル層を成長させたエピタキシャルウエーハは、シリコンウエーハに形成した酸素クラスター分布形状及びＤＺ幅がエピタキシャル成長の際に行われる熱処理の影響を受けないため、エピタキシャル成長後であっても所望のＢＭＤ分布形状を有するし、表面にＤＺ層を有するので、エピタキシャル層に悪影響を及ぼすことのない高品質のエピタキシャルウエーハとすることができる。
尚、このようにエピタキシャルウエーハを製造する場合であれば、本発明の熱処理方法における第二の熱処理を、エピタキシャル成長の昇温工程で兼ねることもできる。
【００７９】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、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。
【００８０】
例えば、上記の実施の形態では、第１の熱処理（ＲＴＰ処理）及び第２の熱処理（クラスター化熱処理）について詳細に説明したが、シリコンウエーハに発生した酸素クラスターを成長させるために、第２の熱処理後に例えば１０００℃で１６時間の酸素析出熱処理を追加して行うこともできる。このような酸素析出熱処理を行うことによって、酸素クラスター分布形状に応じて酸素クラスターが成長し、所望の分布形状を有するＢＭＤを形成することができる。このように所望の分布形状を有するＢＭＤをウエーハ製造段階で形成することにより、ゲッタリングサイトとして働くＢＭＤがウエーハ製造段階でバルク内に存在するので、ＬＳＩ製造工程の初期段階から十分なゲッタリング能力を有するウエーハを提供することができる。
【００８１】
また、上記実施の形態では、シリコンウエーハに第１の熱処理及び第２の熱処理を行う際にシリコンウエーハの表裏面を同一の雰囲気で処理する場合について説明を行っているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、第１の熱処理及び／または第２の熱処理を行う際にシリコンウエーハの表裏面をそれぞれ異なる雰囲気で熱処理することによって、ウエーハの表裏面でそれぞれ異なるＢＭＤ分布形状とＤＺ幅が形成されたシリコンウエーハを得ることが可能となる。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の熱処理方法によれば、シリコンウエーハに形成される深さ方向のＢＭＤ分布やＤＺ幅を広範囲で高精度に制御して、所望のＢＭＤ分布形状及びＤＺ幅を形成できる高品質のシリコンウエーハを容易に得ることが可能となる。また、本発明の熱処理方法によって熱処理されたシリコンウエーハであれば、その後行われるＬＳＩ製造工程における熱処理等の処理条件に影響されず、所望の品質を安定して維持することのできるシリコンウエーハとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシリコンウエーハの熱処理方法を行う工程を含むシリコンウエーハの製造方法の一例を示すフロー図である。
【図２】従来のシリコンウエーハの製造工程を示すフロー図である。
【図３】Ｎ２／Ａｒ混合ガス雰囲気中でＲＴＰ処理したウエーハの酸素析出物の濃度分布を示した図である。
【図４】Ａｒガス雰囲気中でＲＴＰ処理したウエーハの酸素析出物の濃度分布を示した図である。
【図５】本発明で用いたＲＴＰ処理装置の一例を示す概略説明図である。
【符号の説明】
２…ハロゲンランプ、  ３…熱処理室、  ４…シリコンウエーハ、
５…保持ピン、  ６…赤外線温度センサー（ＩＲセンサー）、
７…ガス導入口、  ８…ガス排出口、
９…温度コントローラー、  １０…ランプ加熱電源、
１１…ウエーハ投入口、  １３…ハウジング、
１５…ＲＴＰ処理装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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