(57)【要約】【課題】原子空孔及び格子間シリコンの微小凝集体による影響が極めて小さく、また等価な酸素析出挙動を示す高品質のシリコンウエーハを製造する方法を提供する。【解決手段】ＣＺ法により、単結晶引き上げ速度を制御して、Ｖ−ＮＰＣ領域、Ｉ−ＮＰＣ領域、及びリングＯＳＦ領域のうちのいずれかの領域またはそれらの少なくとも２つ以上の領域が混在する領域内でシリコン単結晶を育成してシリコンウエーハを切り出した後、該切り出しシリコンウエーハに、少なくとも１０００℃まで８℃／分以上の昇温速度で昇温して熱処理温度が１２００℃以上シリコンの融点以下である高温熱処理を施し、その後、高温熱処理を施したシリコンウエーハに６００℃以上７００℃以下の低温熱処理を施すことを特徴とするシリコンウエーハの製造方法。【選択図】　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
チョクラルスキー法により、単結晶引き上げ速度を制御して、原子空孔が過剰であるが空洞欠陥（ボイド）の検出されないＶ−ＮＰＣ領域、格子間シリコンが過剰であるが転位ループ及びそのクラスターの検出されないＩ−ＮＰＣ領域、及び酸化誘起積層欠陥（ＯＳＦ）の核が形成されるリングＯＳＦ領域のうちのいずれかの領域またはそれらの少なくとも２つ以上の領域が混在する領域内でシリコン単結晶を育成し、該育成したシリコン単結晶をスライスしてシリコンウエーハを切り出した後、該切り出しシリコンウエーハに、少なくとも１０００℃まで８℃／分以上の昇温速度で昇温して熱処理温度が１２００℃以上シリコンの融点以下である高温熱処理を施し、その後、高温熱処理を施したシリコンウエーハに６００℃以上７００℃以下の低温熱処理を施すことを特徴とするシリコンウエーハの製造方法。
【請求項２】
前記高温熱処理の熱処理時間を、３０分以上とすることを特徴とする請求項１に記載のシリコンウエーハの製造方法。
【請求項３】
前記高温熱処理をのうち、少なくとも１０分以上は酸化性雰囲気下で行うことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか一項に記載のシリコンウエーハの製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の方法で製造されたシリコンウエーハ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路素子の基板として用いられるシリコンウエーハの製造方法及びその方法で製造されたシリコンウエーハに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路素子の基板として用いられるシリコンウエーハを製造する代表的な方法の一つとして、チョクラルスキー法（ＣＺ法）がある。このＣＺ法とは、石英るつぼ内で１４２０℃以上の高温で溶融されたシリコン融液にシリコン単結晶の種結晶を浸漬させ、石英るつぼと種結晶を回転させながら徐々に種結晶を引き上げることによって、円柱状のシリコン単結晶を育成する方法である。
【０００３】
このようにしてシリコン単結晶を育成する際、シリコン融液と接触する石英るつぼの表面が溶融し、酸素がシリコン融液中に溶け込み、育成中の単結晶の中に取り込まれる。この単結晶中に取り込まれた酸素原子は、結晶育成中および冷却中に凝集し、酸素析出核となる。その後、このシリコン単結晶から切り出されたシリコンウエーハに例えば８００℃から１０５０℃の温度帯で熱処理を施すことによって、ウエーハに酸素析出物が形成される。
【０００４】
この酸素析出物は、集積回路素子形成の過程で起こる金属汚染を捕獲する、いわゆるイントリンシック・ゲッタリングのゲッタリングサイトとして有益な役割を担う。しかしながら、過度な酸素析出物がウエーハに形成されると、ウエーハの強度が低下し、また酸素析出物の周りに形成される転位が増殖するため、ウエーハにスリップ転位が発生し易く、素子形成工程において素子の歩留まりを低下させるという有害な面をもつ。したがって、素子形成工程、特にその熱処理工程に適した酸素析出物密度を有するシリコンウエーハを製造することが要求される。
【０００５】
そのため、１９９０年頃までは、シリコン単結晶およびシリコンウエーハを製造する上で酸素析出物の核の制御が大きな課題であり、その技術は大幅に進展してきた。今日においても、素子の高集積化や熱処理工程の低温化等により、酸素析出核の制御は重要な課題の一つであり、今後もシリコンウエーハが集積回路基板として用いられる間は酸素析出核の制御の課題は残りつづける。
【０００６】
また、１９９０年にＣＯＰ（Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ　Ｐａｒｔｉｃｌｅ）という異物（パーティクル）検出機で検出される光学的散乱体、あるいはＦＰＤ（Ｆｌｏｗ　Ｐａｔｔｅｒｎ　Ｄｅｆｅｃｔ）という選択エッチングピットが一般のシリコンウエーハに存在することが明らかにされた。その後、このＣＯＰは、正八面体の空洞欠陥がウエーハ表面に現れたピットであることが電子顕微鏡観察で明らかとなり、またＦＰＤの起点にはピットがあることも明らかとなり、これらのＣＯＰとＦＰＤは同一の欠陥であることが判明した。これらの欠陥は空洞（ボイド）であることから、原子空孔が集まってできた欠陥であると解釈されている。さらにこれらの欠陥密度は、ＣＺ法によるシリコン単結晶育成時に引き上げ速度が速いほど高くなることから、結晶成長中に導入、形成される欠陥であると解釈されている。このような欠陥は、結晶成長導入欠陥（ｇｒｏｗｎ−ｉｎ　ｄｅｆｅｃｔ）と呼ばれる。
【０００７】
また、上記のことが明らかにされた時期とほぼ同時期に、結晶引き上げ速度が速いほど素子のゲート酸化膜耐圧が劣化することが見い出され、また素子の歩留まりが低下することも明らかとなった。したがって、その後、結晶育成条件を制御することによって、これらの結晶成長導入欠陥の密度を低減してシリコンウエーハの製造を行うことが大きな課題となった。
【０００８】
このようなＣＯＰあるいはＦＰＤの空洞欠陥を効果的に減少させるために、単結晶を育成する際の引き上げ速度を小さくすることが試みられた。しかし、このように引き上げ速度を小さくすると、シリコン単結晶の外周部からリング状に分布する酸化誘起積層欠陥（ＯＳＦ）の核が形成される。このリング状に分布するＯＳＦの核は、酸化性雰囲気下で１０００℃以上の熱処理が施されることによってリングＯＳＦとして顕在化し、素子の歩留まりを低下させる原因の一つになっている（以下、特に使い分ける必要のない限りにおいてリング状に分布するＯＳＦの核もリングＯＳＦと呼ぶ）。
【０００９】
また、単結晶育成時の引き上げ速度をさらに小さくすると、リングＯＳＦは単結晶の内部に移動し、引き上げ速度がある値より小さくなるとリングＯＳＦは単結晶の中心部で消滅する。
【００１０】
また、このリングＯＳＦの外側の領域には転位ループ（Ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ　Ｌｏｏｐ）及びそのクラスター（Ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ　Ｃｌｕｓｔｅｒ）が形成される（以下、転位ループとそのクラスターをまとめてＤＬＤＣと略記する）。これらの欠陥も結晶成長中に形成されるため、結晶成長導入欠陥の一つである。このＤＬＤＣを選択エッチングにより顕在化させた場合、上記のＦＰＤの先端に存在するピットに比べてかなり大きなピットとなることから、Ｌａｒｇｅ　Ｅｔｃｈ　Ｐｉｔ（ＬＥＰ）と呼ばれている。このような転位ループとそのクラスターは、格子間シリコン原子が集まってできた欠陥であるとされている。
【００１１】
さらに、リングＯＳＦが単結晶の中心部で消滅する引き上げ速度よりもさらに小さい引き上げ速度でシリコン単結晶を育成すると、単結晶全域（ウエーハ全面）がＤＬＤＣとなる。
【００１２】
このようにシリコン単結晶を育成する際に引き上げ速度を徐々に小さくしていくと、空洞欠陥領域、空洞欠陥とリングＯＳＦの混在領域、空洞欠陥とリングＯＳＦとＤＬＤＣの３種類の欠陥が混在する領域、リングＯＳＦとＤＬＤＣの混在領域、ＤＬＤＣ領域が順次現れる。したがって、従来、これらの結晶成長導入欠陥もリングＯＳＦも存在しない領域でシリコン単結晶を形成することは極めて困難であると考えられていた。
【００１３】
しかしながら、本発明者等は、一本のシリコン単結晶を育成する際に引き上げ速度を徐々に小さくしていった場合に、リングＯＳＦが結晶中心部で消滅した後、直ちにはＤＬＤＣ領域に移行せずに過渡的な領域が存在するはずであるとの考えに基づき鋭意検討を行い、リングＯＳＦ領域とＤＬＤＣ領域との間に存在すると思われる領域の存在を明確にし、このような領域に対応するように引き上げ速度を制御してシリコン単結晶を育成することによって、ＣＯＰ、ＦＰＤ、リングＯＳＦ、ＬＥＰ等が全く検出されないシリコンウエーハを製造できることを発明した（特開平１１−１９９３８７号公報参照）。
【００１４】
ここで、ＣＯＰ等の結晶成長導入欠陥の検出されないシリコン単結晶を製造する方法について説明する。一般に空洞欠陥やＤＬＤＣの結晶成長導入欠陥は結晶冷却中の９００℃以上の温度で形成されることが明らかになっている。これは、意図的にそれぞれの欠陥ができる引き上げ速度でシリコン単結晶が育成され、単結晶が９００℃まで冷却された後に急速に冷却された単結晶中にそれらの結晶成長導入欠陥が観察されることで裏付けされている。すなわち、９００℃以上において、原子空孔または格子間シリコン原子の濃度が、それぞれ原子空孔の熱平衡濃度Ｃｖｅｑまたは格子間シリコン原子の熱平衡濃度Ｃｉｅｑよりも高くなることによって、過剰な量の原子空孔または格子間シリコン原子が凝集するために結晶成長導入欠陥が形成される。
【００１５】
図１に、これらの点欠陥濃度が熱平衡濃度を超えた場合に結晶成長導入欠陥が形成される状況を模式的に示す。ある条件に設定された単結晶育成装置内の熱環境下で、原子空孔あるいは格子間シリコン原子の濃度が例えば９００℃以上においてそれぞれの熱平衡濃度以下になるように引き上げ速度を制御することによって、原子空孔過剰であるが結晶成長導入欠陥の検出されないシリコン単結晶、または格子間シリコン原子過剰であるが結晶成長導入欠陥の検出されないシリコン単結晶を製造することができる。
【００１６】
尚、本出願においては、原子空孔過剰であるが結晶成長導入欠陥の検出されない領域または格子間シリコン原子過剰であるが結晶成長導入欠陥の検出されない領域から製造したシリコン単結晶を準完全結晶（Ｎｅａｒｌｙ　ＰｅｒｆｅｃｔＣｒｙｓｔａｌ）と呼び、ＮＰＣと略記する。さらに、図１に示したように、上記の原子空孔過剰であるが結晶成長導入欠陥の検出されない領域（リングＯＳＦ領域を除く）をＶ−ＮＰＣ領域、また格子間シリコン原子過剰であるが結晶成長導入欠陥の検出されない領域をＩ−ＮＰＣ領域と示す。
【００１７】
しかしながら、このような９００℃以上の温度帯で点欠陥濃度が熱平衡温度を超えない領域で育成されたシリコン単結晶では、結晶成長導入欠陥が検出されないだけであって、原子空孔の微小凝集体や格子間シリコン原子の微小凝集体が存在すると考えることができる。すなわち、原子空孔と格子間シリコン原子の熱平衡濃度はシリコン単結晶の温度低下とともに急激に小さくなり、容易にその熱平衡濃度を超えるようになると考えられ、シリコン単結晶には９００℃以下で形成される原子空孔の極めて微小な凝集体または格子間シリコンの極めて微小な凝集体が存在しているものの、それらが微小で低密度であるため、従来用いられていた検出装置では検出されないだけであると考えられる。
【００１８】
そして、近年、欠陥検出装置の感度も次第に高くなり、０．０３μｍから０．０５μｍの大きさまでの欠陥を検出可能な装置も開発されている（例えば、三井金属鉱業（株）社製ＭＯ４やレーザーテック（株）社製ＭＡＧＩＣＳ等）。このような検出装置を用いることによって、上記の準完全結晶にも何らかの散乱体が極めて低密度ではあるが存在することが明らかになってきている。このように検出される散乱体は、現在のところ、例えば直径２００ｍｍの準完全結晶ウエーハの面内で数個という極めて低密度で検出されるため、その実体を明らかにすることは困難であるが、上述のように、この散乱体はこれまでの装置では検出できなかった原子空孔または格子間シリコンの微小凝集体である可能性が高い。
【００１９】
今後、集積回路素子の高集積化の要求により、素子の微細化もさらに急速に進展していくと予想され、それに伴い上記のような微小凝集体の存在が素子の歩留まりを低下させるという問題が生じてくると予測される。これは１９９０年代に結晶成長導入欠陥であるＣＯＰやＦＰＤが素子の歩留まりを低下させたという問題の延長として当然予測される問題である。
【００２０】
また、シリコン単結晶に含まれる点欠陥には、上記の原子空孔や格子間シリコン原子だけではなく、酸素原子も存在する。このような酸素原子は、結晶冷却中の７００℃以下で酸素の微小凝集体である酸素ドナーを形成する。したがって、９００℃以下の温度帯では、原子空孔または格子間シリコン原子の単体の微小凝集体及び酸素原子の単体の微小凝集体、またそれらの複合した微小凝集体が形成されると考えられる。
【００２１】
上述のようにＶ−ＮＰＣ領域またはＩ−ＮＰＣ領域で製造した準完全結晶には、原子空孔や格子間シリコン原子の微小凝集体が存在すると考えられ、その存在が問題であることに加えて、この準完全結晶をＶ−ＮＰＣ領域で製造したのか、またはＩ−ＮＰＣ領域で製造したのかによって、その酸素析出挙動が大きく異なることも大きな問題である。この酸素析出挙動についての問題も特開平１１−１９９３８７号公報で触れられている。すなわち、酸素析出物はゲッタリングサイトとして機能するためウエーハの酸素析出物密度を精度良く制御することは極めて重要であるが、Ｖ−ＮＰＣ領域でシリコン単結晶が製造されると酸素析出が促進され、一方、Ｉ−ＮＰＣ領域でシリコン単結晶が製造される場合、酸素析出が抑制されてしまい、Ｖ−ＮＰＣ領域での酸素析出挙動と大きく異なる。
【００２２】
そのため、従来、熱環境を最適に設計された単結晶育成装置を用いてＣＺ法によりシリコン単結晶を育成する際に、単結晶引き上げ速度等を制御することによって、単結晶全長にわたってＶ−ＮＰＣ領域またはＩ−ＮＰＣ領域のどちらかの領域となるように単結晶を育成することが行われている。尚、ここで言う熱環境の指標は、結晶中心部の結晶成長軸方向の温度勾配と単結晶表面部の結晶成長軸方向の温度勾配との差である。
【００２３】
しかしながら、実際に育成された単結晶について全長にわたって細分化して検査してみると、必ずしも単結晶全長にわたってＶ−ＮＰＣ領域またはＩ−ＮＰＣ領域とはなっておらず、製造される単結晶の多くには両方の領域が混在していた。この原因としては、何らかの熱的外乱が発生するためと考えられる。したがって、シリコン単結晶を育成する際に単結晶全域をＶ−ＮＰＣ領域またはＩ−ＮＰＣ領域とすることは、結晶製造上極めて困難であった。
【００２４】
そして、このように両方の領域が混在したシリコン単結晶から切り出されたシリコンウエーハは、ウエーハ全面がＶ−ＮＰＣ領域またはＩ−ＮＰＣ領域となるか、またはそれらの両方の領域が混在するウエーハとなる。
【００２５】
また、このように製造されたシリコンウエーハが、Ｖ−ＮＰＣ領域であるのか、Ｉ−ＮＰＣ領域であるのか、または両方の領域が混在しているのかを調べるためには、現在ではウエーハに選択エッチングや酸素析出熱処理を施してピットの有無や酸素析出量の大小で区別するという破壊検査を行う以外に検査方法がないため、すべてのシリコンウエーハに対して、何れの領域が存在しているのかを正確に測定して分類することができなかった。
【００２６】
したがって、従来のシリコンウエーハは、Ｖ−ＮＰＣ領域とＩ−ＮＰＣ領域の２つの領域に存在する微小凝集体の種類が異なることに起因して、一本のシリコン単結晶から切り出されたシリコンウエーハであっても、その後の素子形成工程においてウエーハごとに異なる特性を示す可能性がある。また、酸素析出の点でも３種類の酸素析出挙動を示すことになり、微小凝集体の種類の違い以上に素子特性のばらつきを引き起こす原因となる。そして、近年、素子の高集積化に伴ない、このような素子特性のばらつきが問題視されるようになってきた。
【００２７】
また一方、特開平１１−１９９３８７号公報では、Ｖ−ＮＰＣ領域と同様に原子空孔が過剰な領域であるリングＯＳＦ領域では、酸素析出がＶ−ＮＰＣ領域の酸素析出よりも抑制されることが示されている。このようにリングＯＳＦ領域の酸素析出がＶ−ＮＰＣ領域の酸素析出よりも抑制される理由は、リングＯＳＦ領域の酸素析出の核が比較的大きく、低密度であることが考えられる。
【００２８】
このリングＯＳＦについては、“Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．３４，ｐｐ．４６０６−４６２０，１９９５”において、リングＯＳＦの核は板状の酸素析出核であること、またこの板状の酸素析出核が形成されると低温の６５０℃以下での酸素析出核の形成が抑制されることが示されている。これらの事実を基に考察すると、リングＯＳＦ領域は、シリコン単結晶冷却中に原子空孔濃度と酸素濃度の釣り合いによって酸素析出核が板状に成りやすい状況になった結果として形成されたと考えられる。したがって、リングＯＳＦ領域とＶ−ＮＰＣ領域の結晶学的な差は、現在のところ結晶冷却中に形成される酸素析出物の核の形態が異なることだけである（ただし、今後、上述の検出困難な極めて微小な原子空孔の凝集体の存在を考慮する必要はある）。すなわち、このリングＯＳＦ領域とＶ−ＮＰＣ領域とは、結晶成長導入欠陥である空洞欠陥が検出されない領域であるという点では等価な領域である。
【００２９】
【特許文献１】
特開平１１−１９９３８７号公報
【非特許文献１】
Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．３４，ｐｐ．４６０６−４６２０，１９９５
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、Ｖ−ＮＰＣ領域、Ｉ−ＮＰＣ領域、及びリングＯＳＦ領域のいずれかの領域、またはそれらが混在する領域内でシリコン単結晶を育成してシリコンウエーハを製造しても、ウエーハに存在すると思われる原子空孔及び格子間シリコンの微小凝集体による影響が極めて小さく、また等価な酸素析出挙動を示す高品質のシリコンウエーハを製造する方法を提供することを目的とする。
【００３１】
【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、単結晶引き上げ速度を制御して、原子空孔が過剰であるが空洞欠陥（ボイド）の検出されないＶ−ＮＰＣ領域、格子間シリコンが過剰であるが転位ループ及びそのクラスターの検出されないＩ−ＮＰＣ領域、及び酸化誘起積層欠陥（ＯＳＦ）の核が形成されるリングＯＳＦ領域のうちのいずれかの領域またはそれらの少なくとも２つ以上の領域が混在する領域内でシリコン単結晶を育成し、該育成したシリコン単結晶をスライスしてシリコンウエーハを切り出した後、該切り出しシリコンウエーハに、少なくとも１０００℃まで８℃／分以上の昇温速度で昇温して熱処理温度が１２００℃以上シリコンの融点以下である高温熱処理を施し、その後、高温熱処理を施したシリコンウエーハに６００℃以上７００℃以下の低温熱処理を施すことを特徴とするシリコンウエーハの製造方法が提供される（請求項１）。
【００３２】
このような本発明のシリコンウエーハの製造方法によれば、シリコン単結晶を育成する領域がＶ−ＮＰＣ領域、Ｉ−ＮＰＣ領域、及びリングＯＳＦ領域のいずれかの領域、またはそれらが混在する領域内であっても、先ずその単結晶から切り出されたシリコンウエーハに１２００℃以上シリコンの融点以下である高温熱処理を施すことによって、ウエーハに存在する原子空孔の微小凝集体、格子間シリコンの微小凝集体、及び酸素析出核を全て溶解し、それぞれ原子空孔、格子間シリコン、及び酸素原子の点欠陥として固溶させ、ウエーハのバルク内部に均一に分散させることができる。このとき、少なくとも１０００℃までの昇温速度を８℃／分以上にすることによって、シリコンウエーハに新たに酸素析出核を形成せずに高温熱処理を行うことができる。このようにシリコンウエーハに高温熱処理を施すことによって、ウエーハの結晶完全性が高められる。
【００３３】
そして、その後、この結晶完全性が高められたシリコンウエーハに６００℃以上７００℃以下の低温熱処理を施すことによって、ウエーハに確実に酸素析出核を形成することができる。このようにしてシリコンウエーハを製造することによって、上記に示したいずれの領域でシリコン単結晶が育成されていても、原子空孔及び格子間シリコンの微小凝集体による影響が極めて小さく、また等価な酸素析出挙動を示す高品質のシリコンウエーハを製造することができる。
【００３４】
このとき、前記高温熱処理の熱処理時間を、３０分以上とすることが好ましい（請求項２）。
このように、高温熱処理の熱処理時間を３０分以上とすれば、ウエーハに存在する原子空孔の微小凝集体、格子間シリコンの微小凝集体、及び酸素析出核を確実に溶解させることができ、また固溶した原子空孔、格子間シリコン、及び酸素原子の点欠陥をウエーハバルク中に非常に均一に分散させることができる。
【００３５】
さらに、前記高温熱処理のうち、少なくとも１０分以上は酸化性雰囲気下で行うことが好ましい（請求項３）。
通常、酸化性雰囲気下で熱処理を行うと、シリコンウエーハの表面に酸化膜が形成される。この酸化膜の体積は、シリコンマトリックスの体積より約２．２５倍膨張する。この酸化膜の膨張により、酸化膜とシリコンの界面からシリコン原子がバルク内部に叩き出されて格子間シリコン原子となる。したがって、上記のように高温熱処理において少なくとも１０分以上酸化性雰囲気下で行うことによって、上述のように原子空孔の微小凝集体が溶解してウエーハバルク中に原子空孔の点欠陥として均一に分散した際に、この分散した原子空孔の点欠陥と酸化膜から注入される格子間シリコン原子とが結合して原子空孔の点欠陥を消滅させることができ、さらにはシリコンウエーハを格子間シリコン原子が過剰な状態にすることができる。すなわち、このような酸化性雰囲気下での高温熱処理によって、シリコンウエーハを全てＩ−ＮＰＣ領域から得られたウエーハと同等の性質を有するウエーハにすることができるため、過剰点欠陥の種類の点で等価なものにすることができる。
【００３６】
そして、本発明によれば、上記のシリコンウエーハの製造方法で製造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４）。
このようなシリコンウエーハであれば、Ｖ−ＮＰＣ領域、Ｉ−ＮＰＣ領域、リングＯＳＦ領域、及びそれらが混在する領域のいずれの領域からシリコン単結晶が育成されていても、原子空孔及び格子間シリコンの微小凝集体による影響が極めて小さく、また等価な酸素析出挙動を示すため同等なゲッタリング能力を有する高品質のシリコンウエーハとすることができる。さらに、このようなシリコンウエーハであれば、その後の素子形成を行っても素子特性のばらつきを引き起こすこともないので、素子形成工程における歩留りを向上させ、生産性を高めることができる。
【００３７】
【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。
従来のシリコンウエーハを製造する方法では、結晶成長軸方向の温度勾配を設計し単結晶引き上げ速度を制御して、空洞欠陥またはＤＬＤＣの結晶導入欠陥が検出されない領域でシリコン単結晶を育成した場合、一本のシリコン単結晶から切り出されたシリコンウエーハであっても、各シリコンウエーハに存在する微小凝集体の種類が異なるものとなってしまい、さらにウエーハごとにその微小凝集体の識別も正確に行うことができなかった。そのため、その後の素子形成工程において、各ウエーハごとに異なる特性を示す可能性があり、またそれぞれのシリコンウエーハによって異なる酸素析出挙動を示すためゲッタリング能力に違いが生じ、素子特性のばらつきを引き起こす原因となっていた。
【００３８】
このような問題を解決する方法として、シリコン単結晶を育成する際に、結晶固化後の冷却中の結晶に存在する原子空孔と格子間シリコン原子の濃度が，冷却中の各温度で原子空孔と格子間シリコン原子のそれぞれの熱平衡濃度（図１におけるＣｖｅｑ、Ｃｉｅｑ）以下になるように、かつ各温度で原子空孔と格子間シリコン原子の濃度を一致させ完全に対消滅させるように単結晶引き上げ速度や結晶成長軸方向の温度勾配を制御してシリコン単結晶を育成することが原理的に考えられる。しかし、どのような技術を用いても，原子空孔と格子間シリコン原子の２種の点欠陥を完全に対消滅させてゼロにすることは不可能であると考えられており、現在の技術では、それらの濃度を高精度に制御しながら結晶を製造し、点欠陥の存在しない結晶を製造することは実現されていない。
【００３９】
そこで、本発明者等は、シリコン単結晶を育成する際に、酸素析出挙動の異なるＶ−ＮＰＣ領域、Ｉ−ＮＰＣ領域、及びリングＯＳＦ領域のいずれかの領域、またはそれらが混在する領域内でシリコン単結晶を育成してシリコンウエーハを製造して、得られたシリコンウエーハに高温熱処理を施すことによって、ウエーハの結晶完全性を高め、上記の何れの領域から得られたシリコンウエーハであっても一旦結晶学的に等価なものとすることができ、その後ウエーハに低温熱処理を行うことによって、一定の酸素析出挙動を示すシリコンウエーハを製造す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って本発明を完成させた。
【００４０】
以下に、本発明のシリコンウエーハの製造方法について、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。
先ず、本発明において用いられるＣＺ法によるシリコン単結晶育成装置の一例を図７に示す。
このシリコン単結晶育成装置は、シリコン融液４が充填された石英ルツボ５と、これを保護する黒鉛ルツボ６と、該ルツボ５、６を取り囲むように配置された加熱ヒータ７と断熱材８がメインチャンバ１内に設置されており、該メインチャンバ１の上部には育成した単結晶３を収容し、取り出すための引上げチャンバ２が連接されている。
【００４１】
このような単結晶育成装置を用いてシリコン単結晶３を育成するには、石英ルツボ５中のシリコン融液４に種結晶を浸漬した後、種絞りを経て回転させながら静かに引上げて棒状の単結晶３を成長させる。一方、ルツボ５、６は結晶成長軸方向に昇降可能であり、結晶成長中に結晶化して減少した融液の液面下降分を補うようにルツボを上昇させ、これにより、融液表面の高さを一定に保持している。また、メインチャンバ１の内部には、引上げチャンバ２の上部に設けられたガス導入口１０から雰囲気ガスが導入され、引上げ中の単結晶３とガス整流筒１１との間を通過し、遮熱部材１２の下部と融液面との間を通過し、ガス流出口９から排出されている。
【００４２】
このようにしてシリコン単結晶を育成する際、一般に結晶成長軸方向の温度勾配を中心と結晶表面で最適となるように熱環境を設計し、シリコン単結晶の単結晶引き上げ速度を制御することによって、それらの関係式（単結晶引き上げ速度／結晶成長軸方向の温度勾配）の値から、原子空孔と格子間シリコンの濃度が決定されることが知られている。なお、結晶成長軸方向の温度勾配は引き上げ速度によって変わる特性値であり、実際に制御する値は引き上げ速度である。
したがって、本発明では、図１に示すように単結晶引き上げ速度の値が、原子空孔が過剰であるが空洞欠陥（ボイド）の検出されないＶ−ＮＰＣ領域、格子間シリコンが過剰であるが転位ループ及びそのクラスターの検出されないＩ−ＮＰＣ領域、及び酸化誘起積層欠陥（ＯＳＦ）の核が形成されるリングＯＳＦ領域のうちのいずれかの領域またはそれらの少なくとも２つ以上の領域が混在する領域内となるように、単結晶引き上げ速度を制御してシリコン単結晶を育成する。
【００４３】
ここで、各領域における酸素析出核の発生状態を調べるために、先ず、図７に示したシリコン単結晶育成装置を用いて、単結晶引き上げ速度を変化させ空洞欠陥領域からＤＬＤＣ領域まで漸減させてシリコン単結晶を育成し、得られた単結晶を結晶成長軸方向に平行な面でスライスして縦割りサンプルを作製した。
【００４４】
その後、その縦割りサンプルに８００℃で４時間＋１０００℃で４０時間の熱処理を施して酸素析出物を成長させた後、Ｘ線トポグラフによる観察を行い、次に選択エッチングを施して酸素析出物を顕在化させ、光学顕微鏡を用いて縦割りサンプルの表面を観察した。図２に、縦割りサンプルのＸ線トポグラフ像（Ｔ）と光学顕微鏡を用いて縦割りサンプルを観察した観察結果（ａ）〜（ｇ）を示す。
【００４５】
この図２のＸ線トポグラフ像において、白いところは酸素析出物密度が低いところを示し、また黒いところは酸素析出物密度が高いところを示している。また図１と図２を比較すると、図１の模式図の各領域と図２のＸ線トポグラフ像における酸素析出物密度の異なる領域とが対応していることが確認できる。すなわち、図１の空洞欠陥の領域とＶ−ＮＰＣ領域は酸素析出物密度が非常に高く、一方リングＯＳＦ領域、Ｉ−ＮＰＣ領域、及びＤＬＤＣ領域では酸素析出物密度が低い。また、Ｖ−ＮＰＣ領域とリングＯＳＦ領域とでは、原子空孔過剰な領域であり、かつ結晶成長導入欠陥である空洞欠陥を含まないという点では同等であるにも関わらず、酸素析出物密度が極端に異なることがわかる。
【００４６】
本発明では、上記のように、Ｖ−ＮＰＣ領域、Ｉ−ＮＰＣ領域、及びリングＯＳＦ領域のうちのいずれかの領域またはそれらの少なくとも２つ以上の領域が混在する領域内でシリコン単結晶を育成し、このシリコン単結晶をスライスしてシリコンウエーハが切り出される。しかしながら、このようにして得られたシリコンウエーハには、検出装置では検出されない異なる種類の微小凝集体が混在していると考えられ、また図２の顕微鏡による観察結果（ｂ）〜（ｅ）に示したように酸素析出挙動も異なるものとなる。
【００４７】
したがって、本発明のシリコンウエーハの製造方法では、シリコン単結晶からシリコンウーハを切り出した後、このシリコンウエーハに、少なくとも１０００℃まで８℃／分以上の昇温速度で昇温して熱処理温度が１２００℃以上シリコンの融点以下である高温熱処理を施す。
【００４８】
このように高温熱処理を施すことによって、ウエーハに存在する原子空孔の微小凝集体、格子間シリコンの微小凝集体、及び酸素析出核を全て溶解し、それぞれ原子空孔、格子間シリコン、及び酸素原子の点欠陥として固溶させ、ウエーハのバルク内部に均一に分散させることができる。
【００４９】
このとき、高温熱処理の熱処理温度は、１２００℃以上シリコンの融点（１４２０℃）以下に設定されるが、この熱処理温度が高ければ高いほど、原子空孔と格子間シリコン原子の熱平行濃度は高くなり微小凝集体の溶解は起こりやすく、また酸素析出核の溶解も容易となるため好ましい。しかしながら、熱処理温度が高過ぎるとシリコンウエーハにスリップ転位が形成されやすいという弊害があるため、熱処理温度はスリップ転位が形成されない温度以下にすることが好ましい。
【００５０】
この高温熱処理を行う際に、少なくとも１０００℃までの昇温速度を８℃／分以上にすることが必要とされる。１０００℃までの昇温速度が上記の値よりも小さい場合、昇温中に特に６００〜１０００℃の温度領域でシリコンウエーハに酸素析出核が新たに形成されてしまい、シリコンウエーハの結晶完全性を低下させてしまう。
【００５１】
またこのとき、高温熱処理の熱処理時間は、３０分以上とすることが好ましい。このように高温熱処理の熱処理時間を設定することによって、ウエーハに存在する原子空孔の微小凝集体、格子間シリコンの微小凝集体、及び酸素析出核を確実に溶解させることができ、また固溶した原子空孔、格子間シリコン、及び酸素原子の点欠陥をウエーハバルク中に非常に均一に分散させることができる。しかしながら、熱処理時間が長過ぎると生産性の低下を招くため、熱処理時間は長くても１０時間以下程度に設定することが好ましい。
【００５２】
その際、高温熱処理の熱処理雰囲気は特に限定されるものではないが、例えばウエーハに分散させる点欠陥の種類を考慮した場合、高温熱処理を行う際に、少なくとも１０分以上の酸化性雰囲気下での高温熱処理を含めることが好ましい。前述のように、酸化性雰囲気下で熱処理を行うとシリコンウエーハの表面に酸化膜が形成され、酸化膜とシリコンの界面からシリコン原子がバルク内部に叩き出されて格子間シリコン原子が生じる。それによって、高温熱処理により原子空孔の微小凝集体がウエーハバルク中に原子空孔の点欠陥として均一に分散した際に、この分散した原子空孔の点欠陥と酸化膜から注入される格子間シリコン原子とが結合して原子空孔の点欠陥を消滅させることができる。
【００５３】
そのため、このような少なくとも１０分以上の酸化性雰囲気下で行われる高温熱処理は、ＯＳＦ領域またはＶ−ＮＰＣ領域で育成されたシリコン単結晶から作製したウエーハに行うことが特に有効である。このようにＯＳＦ領域またはＶ−ＮＰＣ領域から得られたシリコンウエーハに酸化性雰囲気下での高温熱処理を施すことによって、原子空孔の点欠陥を消滅させるだけではなく、酸化性雰囲気下での熱処理時間や温度を適切に設定することによって、原子空孔が過剰であったシリコンウエーハを全て格子間シリコン原子が過剰な状態にすることができる。したがって、高温熱処理後の全てのシリコンウエーハを過剰点欠陥の種類の点で等価なものにすることが可能となる。
【００５４】
尚、１０分以上の酸化性雰囲気下で行われる高温熱処理は、高温熱処理温度で保持している間であればどの時間帯で行われても良く、特に限定されるものではない。
【００５５】
このように高温熱処理が施されたシリコンウエーハは、原子空孔及び格子間シリコンの微小凝集体や酸素析出核が全て溶解して分散しているため、結晶完全性の非常に高いシリコンウエーハとすることができる。すなわち、酸素析出が比較的起こり易かったＶ−ＮＰＣ領域から得られたウエーハでも酸素析出が抑制されるようになり、酸素析出の点において上記の何れの領域から得られたウエーハも初期化されたことになる。そして、このような初期化されたシリコンウエーハに対して新たに酸素析出核を形成することによって、その後の素子作製工程における酸素析出量を制御しやすくなるという大きな利点をもつことになる。
【００５６】
したがって、その後、上記の高温熱処理が施されたシリコンウエーハに、６００℃以上７００℃以下の低温熱処理を施すことによって、シリコンウエーハに確実に酸素析出核を形成することができる。
【００５７】
このとき、低温熱処理の熱処理時間及び熱処理雰囲気については、特に限定されるものではない。すなわち、低温熱処理の熱処理時間は、その後行われる素子形成工程において所望される酸素析出密度に応じて適宜決定することができ、それによって酸素析出核の形成を制御することができる。例えば、酸素析出物を多く必要とする素子形成工程に対しては、低温熱処理時間を長くして多くの酸素析出核を形成することができ、一方、酸素析出をあまり必要としない素子形成工程に対しては、低温熱処理時間を短くすることによって、所望の酸素析出核密度を容易に得ることができる。また、熱処理雰囲気は、ウエーハに酸素析出核を形成できる雰囲気であれば、窒素ガスやアルゴンガス等何れのガス雰囲気であっても良い。
【００５８】
このようにシリコンウエーハを製造することによって、Ｖ−ＮＰＣ領域、Ｉ−ＮＰＣ領域、及びリングＯＳＦ領域のいずれかの領域、またはそれらが混在する領域内でシリコン単結晶を育成してシリコンウエーハを製造しても、原子空孔及び格子間シリコンの微小凝集体による影響がほとんどなく、また等価な酸素析出挙動を示す高品質のシリコンウエーハを製造することができる。
【００５９】
そして、このようなシリコンウエーハであれば、その後、素子形成工程等で酸素析出量を制御しやすくなり、所望のゲッタリング能力を付与することも可能となるし、また素子特性のバラツキも低減することができる。その結果、素子形成工程における歩留りを向上させ、その生産性を高めることができる。
【００６０】
（実験１）
ここで、本発明によって製造されたシリコンウエーハの酸素析出挙動を調べるために以下のような実験を行った。
先ず、図２に示された試料と同じ部位から採取した縦割りサンプルを準備し、アルゴンガス雰囲気下、１２００℃の温度で１時間の高温熱処理を行った。なお、１０００℃までは８℃／分以上の昇温速度で処理している。この高温熱処理後、５００℃，６５０℃，８００℃，１０００℃の各温度で１６時間の低温熱処理を施し、続いて、酸素析出物を成長させるために１０００℃で１６時間の酸素析出熱処理を施した。また比較のために、高熱処理を施さないで，５００℃，６５０℃，８００℃，１０００℃で１６時間の低温熱処理のみを施した後に１０００℃，１６時間の酸素析出熱処理を施した試料も準備した。これらの試料をＸ線トポグラフにより観察した結果を図３に示す。図３の各Ｘ線トポグラフ像は、図２と同様に黒いところは酸素析出物密度が高く、白いところは酸素析出物密度が低い部分を示している。尚、コントラストはすべての試料で同一に設定しているため、それぞれの試料のＸ線トポグラフ像における濃淡は相対的に比較することができる。
【００６１】
先ず、１２００℃で１時間の高温熱処理を施した試料を比較してみると、リングＯＳＦ領域、Ｖ−ＮＰＣ領域、Ｉ−ＮＰＣ領域の３つの領域の濃淡が最も均一化されているのは６５０℃の低温熱処理を行った場合である。また、これらの試料に選択エッチングを行って酸素析出物をエッチピットとして顕在化させ、そのエッチピットの数からＢＭＤ密度を計算した結果を図４に示す。
【００６２】
この図４に示した各試料のＶ−ＮＰＣ領域及びＩ−ＮＰＣ領域におけるＢＭＤ密度を比較してみると、６５０℃の低温熱処理を施した試料では、Ｖ−ＮＰＣ領域のＢＭＤ密度及びＩ−ＮＰＣ領域のＢＭＤ密度がほぼ同じ値を示しており、高温熱処理によってシリコンウエーハの結晶完全性が高められ、その後の６５０℃の低温熱処理によってウエーハに酸素析出核が確実に形成されていることが確認できる。それに対して、６５０℃の熱処理を施した試料以外の試料では、Ｖ−ＮＰＣ領域のＢＭＤ密度とＩ−ＮＰＣ領域のＢＭＤ密度に差が生じていることがわかる。これは、酸素析出核を形成するための低温熱処理の熱処理温度が適切ではなく、特にＩ−ＮＰＣ領域において酸素析出核を十分に形成することができなかったためであると思われる。
【００６３】
次に、高温熱処理を施さなかった試料について、図３のＸ線トポグラフ像を比較すると、リングＯＳＦ領域、Ｖ−ＮＰＣ領域、Ｉ−ＮＰＣ領域の３つの領域の濃淡が最も均一化されているのは６５０℃の低温熱処理を行った場合である。しかしながら、この場合、全体的にＸ線トポグラフ像の濃淡が黒いことから、酸素析出物が全体的に多くなっていることになる。言い換えれば、３つの領域における酸素析出量が飽和する状態に近づいているため、均一に見えるだけであると考えられる。一般に酸素析出量が飽和に近づくと酸素析出の速度は遅くなることから、この６５０℃の低温熱処理を行った試料では、Ｖ−ＮＰＣ領域の酸素析出量が飽和に近づいて酸素析出速度が遅くなり、Ｉ−ＮＰＣ領域とリングＯＳＦ領域の酸素析出量に追いつかれたというモデルで説明できる。
【００６４】
また、図５に、これらの高温熱処理を行わなかった試料に対して、選択エッチングを行って酸素析出物をエッチピットとして顕在化させ、そのエッチピットの数からＢＭＤ密度を計算した結果を示す。この図５に示したグラフにおいても、上記の酸素析出量飽和の説明と一致する結果を示した。
【００６５】
さらに、図４に示した高温熱処理を施した試料のＢＭＤ密度と、図５の高温熱処理を施さなかった試料のＢＭＤ密度とを比較してみると、高温熱処理を施した試料では、特にＶ−ＮＰＣ領域において酸素析出物密度が低くなっており、酸素析出の抑制が顕著であることが確認できる。これは、このＶ−ＮＰＣ領域に形成されていた酸素析出の核となる原子空孔の微小凝集体が溶解したことを裏付けるものである。
【００６６】
（実験２）
次に、低温熱処理の熱処理時間に対する酸素析出物密度の変化を調べる実験を行った。
実験１と同様に、先ず図２に示された試料と同じ部位から採取した縦割りサンプルを準備し、このサンプルにアルゴンガス雰囲気下、１２００℃の温度で１時間の高温熱処理を行った。なお、１０００℃までは８℃／分以上の昇温速度で処理している。次に、６５０℃で８〜３２時間の低温熱処理を施した後、酸素析出物を成長させるために１０００℃で１６時間の酸素析出熱処理を施した。その後、試料に選択エッチングを行って酸素析出物を顕在化させ、ＢＭＤ密度を測定した。その測定結果を図６に示す。
【００６７】
図６に示したように、低温熱処理の熱処理時間に依らずＶ−ＮＰＣ領域とＩ−ＮＰＣ領域とのＢＭＤ密度の差は小さく、また熱処理時間が長くなるにつれて、Ｖ−ＮＰＣ領域及びＩ−ＮＰＣ領域のＢＭＤ密度はともに増加していることがわかる。ただし、このような６５０℃の熱処理時間による酸素析出核の形成速度は、シリコン単結晶に固溶する酸素濃度によって大きく変わることはよく知られている。したがって、酸素析出核の制御する際に熱処理時間をウエーハの酸素濃度に応じて適切に設定することによって、シリコンウエーハに形成させる酸素析出密度をより高精度に制御することができる。
【００６８】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１）
図７に示した単結晶育成装置を用いて、引き上げ速度を漸減させながら直径２００ｍｍ、ｐ型、方位＜１００＞のシリコン単結晶を育成した。このシリコン単結晶をスライスした後、研磨加工を行い、シリコンウエーハを複数作製した。このとき、各シリコンウエーハにＩＤ番号を付けてウエーハの順番を保持し、各５枚を１組とした。
【００６９】
そして、各組のうち１枚を任意に選択してそれぞれ半分に分割し、そのうちの一方に８００℃で４時間＋１０００℃で４０時間の熱処理を施して酸素析出物の発生状況を調べ、またもう一方に１１００℃の酸化熱処理を施してウエーハ表面のＯＳＦの有無を確認した。得られた結果に基づいて、各組をリングＯＳＦ領域、Ｖ−ＮＰＣ領域、Ｉ−ＮＰＣ領域、あるいはそれらの混在領域の４種類の領域に分類した。また、これらの４種の領域の両端の酸素濃度を測定した結果、それぞれ１４．５ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡ換算）と１４．０ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡ換算）であった。
【００７０】
また、これらの４種類に分類された各組からシリコンウエーハを任意に一枚選択して、以下のような欠陥検査を行い、各組のシリコンウエーハの性質を確認した。まずパーティクル検出機（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製ＳＰ１−ＴＢＩ）にて各シリコンウエーハにＣＯＰのないことを確認した。次に赤外レーザ散乱トモグラフ（ＭＯ４）により、ウエーハ面内の直径方向に１０視野の測定を行った。１視野の検出領域は２５０μｍ×２５０μｍ×６μｍという微小領域である。ＭＯ４による測定の結果、１０視野の合計した視野で検出された実体不明の散乱体の数は、リングＯＳＦ領域、Ｖ−ＮＰＣ領域、及びＩ−ＮＰＣ領域のウエーハで、それぞれ１２個、８個、０個であった。
【００７１】
続いて、各シリコンウエーハに選択エッチングを行った後、ウエーハ表面を観察してＦＰＤ及びＬＥＰのないことを確かめた。また最後に、ＯＳＦを顕在化させるために１１００℃の酸化熱処理を施した。その結果、リングＯＳＦ領域のウエーハには外周約１０ｍｍを除いてウエーハ全面にＯＳＦが発生していた。Ｖ−ＮＰＣ領域とＩ−ＮＰＣ領域のシリコンウエーハにはＯＳＦは検出されなかった。
【００７２】
このような欠陥検査を行った後、新たに各領域から任意にシリコンウエーハを一枚ずつ選択し、これらのシリコンウエーハに縦型拡散炉にて、アルゴン雰囲気下、１２００℃で１時間の高温熱処理を行った。このとき、７００℃でウエーハを熱処理炉に投入し、昇温速度を１０００℃まで８℃／分、１１００℃まで４℃／分、１２００℃まで２℃／分となるように制御した。
【００７３】
高温熱処理後、ＭＯ４によって各ウエーハの１０視野での散乱体の数を測定した。その結果、リングＯＳＦ領域、Ｖ−ＮＰＣ領域、Ｉ−ＮＰＣ領域の各ウエーハでそれぞれ３個、１個、０個であり、高温熱処理前の散乱体の個数に比べて減少していた。さらに、リングＯＳＦ領域のウエーハを半分に分割した後、一方のウエーハに１１００℃の酸化熱処理を施してその表面を観察した。その結果、ＯＳＦは検出されず、本発明の高温熱処理によってＯＳＦの核となる酸素析出核が溶解していることが確認された。すなわち、シリコンウエーハに高温熱処理を施したことによって、何れの領域のシリコンウエーハも微小凝集体及び酸素析出核が溶解してほぼ等価になっていることがわかった。
【００７４】
次に、上記本発明の高温熱処理を施した各シリコンウエーハに、窒素ガス雰囲気下、６５０℃で１６時間の低温熱処理を施した。続いて、酸素析出物を成長させるために、酸素ガス雰囲気下、１０００℃で１６時間の酸素析出熱処理を行った。
その後、得られたシリコンウエーハに選択エッチングを施して酸素析出物をエッチングピットとして顕在化させ、そのエッチングピットの数を直径方向に沿ってウエーハ面内で５点測定してその平均値を求め、エッチング量から体積換算した密度をＢＭＤ密度として求めた。この場合の検出下限は２．５×１０６個／ｃｍ３である。その結果、リングＯＳＦ領域、Ｖ−ＮＰＣ領域、Ｉ−ＮＰＣ領域の各ウエーハにおける平均ＢＭＤ密度は、それぞれ４．７×１０８個／ｃｍ３、５．１×１０８個／ｃｍ３、４．５×１０８個／ｃｍ３とほぼ同等のＢＭＤ密度を示した。
【００７５】
（比較例）
比較のため、上記実施例１で分類したリングＯＳＦ領域、Ｖ−ＮＰＣ領域、Ｉ−ＮＰＣ領域の各組からシリコンウエーハを任意に一枚選択し、本発明の高温熱処理と低温熱処理を行わずに、酸素析出物を成長させるための酸素ガス雰囲気下、１０００℃で１６時間の酸素析出熱処理を行った。
【００７６】
その後、得られたシリコンウエーハに実施例１と同様に選択エッチングを施して、各シリコンウエーハのＢＭＤ密度を求めた。その結果、リングＯＳＦ領域、Ｖ−ＮＰＣ領域、Ｉ−ＮＰＣ領域の各ウエーハにおける平均ＢＭＤ密度は、それぞれ２．０×１０７個／ｃｍ３、２．１×１０９個／ｃｍ３、１．４×１０７個／ｃｍ３と、それぞれの領域で異なる平均ＢＭＤ密度を示した。
【００７７】
（実施例２）
上記実施例１で分類したリングＯＳＦ領域、Ｖ−ＮＰＣ領域、Ｉ−ＮＰＣ領域の各組からシリコンウエーハを一枚ずつ準備し、これらのシリコンウエーハに１２００℃で１時間の高温熱処理を行った。その際、高温熱処理雰囲気は、０分から５０分まではアルゴンガス雰囲気下で、残りの１０分間を酸素ガス雰囲気下で行った。それ以外の高温熱処理条件については実施例１と同様とした。
【００７８】
高温熱処理後、実施例１と同様にシリコンウエーハに窒素ガス雰囲気下、６５０℃で１６時間の低温熱処理、及び酸素ガス雰囲気下、１０００℃で１６時間の酸素析出熱処理を行い、その後選択エッチングを施して各シリコンウエーハのＢＭＤ密度を求めた。
【００７９】
その結果、リングＯＳＦ領域、Ｖ−ＮＰＣ領域、Ｉ−ＮＰＣ領域の各ウエーハにおける平均ＢＭＤ密度は、それぞれ３．８×１０８個／ｃｍ３、４．３×１０８個／ｃｍ３、４．１×１０８個／ｃｍ３と各領域でほぼ同等の平均ＢＭＤ密度を示した。また実施例１の結果と比較してみると、何れの領域のシリコンウエーハも実施例１の場合よりも小さい平均ＢＭＤ密度を示した。特に、Ｖ−ＮＰＣ領域の平均ＢＭＤ密度の低下が顕著である。これは、１０分間の酸素ガス雰囲気下での高温熱処理中に、高温で原子空孔の微小凝集体から分散した原子空孔がバルク中に注入された格子間シリコン原子と対消滅したことを裏付けるものである。
【００８０】
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、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。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、リングＯＳＦ領域、Ｖ−ＮＰＣ領域、Ｉ−ＮＰＣ領域でシリコン単結晶を育成してシリコンウエーハを製造しても、原子空孔及び格子間シリコンの微小凝集体による影響が極めて小さく、また等価な酸素析出挙動を示す高品質のシリコンウエーハを製造することができる。そして、このように製造されたシリコンウエーハであれば、その後ウエーハに素子形成を行っても素子特性のばらつきが極めて小さいため、素子形成工程における歩留りを向上させ、生産性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】引き上げ速度を漸減させて結晶欠陥種を意図的に変化させた結晶の結晶欠陥種による領域について表した模式図である。
【図２】酸素析出熱処理後の縦割りサンプルのＸ線トポグラフ像と光学顕微鏡を用いて観察した結果を示す図である。
【図３】低温熱処理条件を変化させて作製した各試料のＸ線トポグラフ像を示した図である。
【図４】高温熱処理及び低温熱処理を行ったシリコンウエーハのＶ−ＮＰＣ領域及びＩ−ＮＰＣ領域の平均ＢＭＤ密度を測定した結果を示すグラフである。
【図５】高温熱処理を行わずに低温熱処理を行ったシリコンウエーハのＶ−ＮＰＣ領域及びＩ−ＮＰＣ領域の平均ＢＭＤ密度を測定した結果を示すグラフである。
【図６】低温熱処理の熱処理時間とＢＭＤ密度の関係を示したグラフである。
【図７】本発明で使用した単結晶育成装置の概要図である。
【符号の説明】
１…メインチャンバ、　２…引上げチャンバ、　３…単結晶、
４…シリコン融液、　５…石英ルツボ、
６…黒鉛ルツボ、　７…加熱ヒータ、
８…断熱部材、　９…ガス流出口、　１０…ガス導入口、
１１…ガス整流筒、　１２…遮熱部材。
【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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【図６】
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【図７】
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