(57)【要約】【課題】結晶性及び熱伝導性に優れたエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハの製造方法及びエピタキシャル単結晶ウェーハを提供する。【解決手段】エピタキシャルシリコン単結晶ウェーハの製造方法であって、少なくとも、チョクラルスキー法により、同位体２８Ｓｉの含有率が９２．３％以上のシリコン多結晶原料を用いてシリコン単結晶棒を育成し、該シリコン単結晶棒をスライスしてシリコン単結晶ウェーハに加工し、該シリコン単結晶ウェーハの表層部にエピタキシャル層を形成することを特徴とするエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハの製造方法及びエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハ。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
エピタキシャルシリコン単結晶ウェーハの製造方法であって、少なくとも、チョクラルスキー法により、同位体２８Ｓｉの含有率が９２．３％以上のシリコン多結晶原料を用いてシリコン単結晶棒を育成し、該シリコン単結晶棒をスライスしてシリコン単結晶ウェーハに加工し、該シリコン単結晶ウェーハの表層部にエピタキシャル層を形成することを特徴とするエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハの製造方法。
【請求項２】
前記シリコン単結晶棒を育成する際に、前記シリコン単結晶棒に窒素をドープすることを特徴とする請求項１に記載されたエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハの製造方法。
【請求項３】
前記ドープする窒素の濃度を１×１０１０〜５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３にすることを特徴とする請求項２に記載されたエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハの製造方法。
【請求項４】
前記シリコン単結晶棒を育成する際に、前記シリコン単結晶棒に含有される格子間酸素濃度を１８ｐｐｍａ以下にすることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載されたエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハの製造方法。
【請求項５】
前記シリコン単結晶ウェーハの表層部にエピタキシャル層を形成する前に、前記シリコン単結晶ウェーハに９００℃〜シリコンの融点以下の温度の熱処理を加えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載されたエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハの製造方法。
【請求項６】
前記熱処理として、水素ガスまたは不活性ガス、あるいは水素ガスと不活性ガスの混合ガス雰囲気下において、少なくとも３０秒間の熱処理を行なうことを特徴とする請求項５に記載されたエピタキシャル単結晶ウェーハの製造方法。
【請求項７】
前記シリコン単結晶ウェーハの抵抗率を、０．１Ω・ｃｍ以上にすることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載されたエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハの製造方法。
【請求項８】
前記エピタキシャル層を、原料ガスに含まれるＳｉのうち同位体２８Ｓｉの含有率が９２．３％以上のものを用いて前記シリコン単結晶ウェーハ表層部に形成することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載されたエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハの製造方法。
【請求項９】
直径を２００ｍｍ以上にすることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載されたエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハの製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９に記載された製造方法によって製造されたエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハ。
【請求項１１】
エピタキシャルシリコン単結晶ウェーハであって、少なくとも、同位体２８Ｓｉの含有率が９２．３％以上のシリコン単結晶ウェーハの表層部にエピタキシャル層が形成されたものであることを特徴とするエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハ。
【請求項１２】
前記シリコン単結晶ウェーハは、窒素がドープされたものであることを特徴とする請求項１１に記載されたエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハ。
【請求項１３】
前記ドープされた窒素濃度が１×１０１０〜５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３のものであることを特徴とする請求項１２に記載されたエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハ。
【請求項１４】
前記形成されたエピタキシャル層は表面の欠陥密度が０．３個／ｃｍ２以下のものであることを特徴とする請求項１１乃至請求項１３のいずれか一項に記載されたエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハ。
【請求項１５】
前記シリコン単結晶ウェーハは格子間酸素濃度が１８ｐｐｍａ以下のものであることを特徴とする請求項１１乃至請求項１４のいずれか一項に記載されたエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハ。
【請求項１６】
前記シリコン単結晶ウェーハは、前記エピタキシャル層の形成後に施される酸素析出熱処理により形成される酸素析出物の密度が１×１０８個/ｃｍ３以上となる数の酸素析出核を、シリコン単結晶棒のａｓ−ｇｒｏｗｎ状態で有するものであることを特徴とする請求項１１乃至請求項１５のいずれか一項に記載されたエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハ。
【請求項１７】
前記エピタキシャルシリコン単結晶ウェーハは、前記エピタキシャル層の形成前に、９００℃〜シリコンの融点以下の温度の熱処理が加えられたものであることを特徴とする請求項１１乃至請求項１６のいずれか一項に記載されたエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハ。
【請求項１８】
前記エピタキシャルシリコン単結晶ウェーハは、前記エピタキシャル層の形成前に、水素ガスまたは不活性ガス、あるいは水素ガスと不活性ガスの混合ガス雰囲気下において、少なくとも３０秒間の熱処理が行なわれたものであることを特徴とする請求項１１乃至請求項１７のいずれか一項に記載されたエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハ。
【請求項１９】
前記エピタキシャルシリコン単結晶ウェーハは、前記エピタキシャル層の形成前の熱処理後において、前記シリコン単結晶ウェーハの表層部における０．１３５μｍ以上のサイズの欠陥密度が０．１２個／ｃｍ２以下で、且つ酸素析出熱処理により形成される酸素析出物密度が１×１０８個／ｃｍ３以上となるものであることを特徴とする請求項１７または請求項１８に記載されたエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハ。
【請求項２０】
前記シリコン単結晶ウェーハは抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以上のものであることを特徴とする請求項１１乃至請求項１９のいずれか一項に記載されたエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハ。
【請求項２１】
前記エピタキシャル層は、同位体２８Ｓｉの含有率が９２．３％以上のものからなることを特徴とする請求項１１乃至請求項２０のいずれか一項に記載されたエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハ。
【請求項２２】
直径が２００ｍｍ以上のものであることを特徴とする請求項１１乃至請求項２１のいずれか一項に記載されたエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結晶性及び熱伝導性並びにキャリア移動度に優れたエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハの製造方法及びエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハに関する。
【背景技術】
【０００２】
エピタキシャルシリコン単結晶ウェーハは、その優れた特性から広く個別半導体やバイポーラＩＣ等を製造するウェーハとして古くから用いられてきた。また、ＭＯＳ  ＬＳＩについても、ソフトエラーやラッチアップ特性が優れている事から、マイクロプロセッサユニットやフラッシュメモリデバイスに広く用いられている。さらに、シリコン単結晶製造時に導入される、いわゆるＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥によるＤＲＡＭの信頼性不良を低減させるため、エピタキシャルシリコン単結晶ウェーハの需要はますます拡大している。
【０００３】
このような半導体デバイスに使用されるエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハ上に重金属不純物が存在すると、半導体デバイスの特性不良を起こしてしまう。特に最先端のデバイスに必要とされるクリーン度は重金属不純物濃度が１×１０９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下と考えられており、シリコンウェーハ上に存在する重金属不純物は極力減少させなければならない。
【０００４】
このような重金属不純物を低減させる技術の一つとしてゲッタリング技術の重要性がますます高くなってきている。従来、エピタキシャルシリコン単結晶ウェーハの製造には、ゲッタリング効果の高い、高ボロン濃度の基板（例えば、３×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、０．０２Ω・ｃｍ以下）が用いられており、そのためエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハはチョクラルスキー法（ＣＺ法）により製造された通常抵抗のシリコン単結晶ウェーハに比べて高いデバイス歩留まりが得られていた。
【０００５】
しかし、最近はＣＭＯＳデバイス用のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハの基板として、従来よりも低ボロン濃度の高抵抗基板が用いられる傾向が高くなってきており、高ボロン濃度の基板に比べてゲッタリング能力が低いという問題が生じてきた。また、高ボロン濃度の基板であっても、濃度によってはゲッタリング能力不足が問題となってきている。
【０００６】
また、抵抗率が０．１Ω・ｃｍ未満の高ボロン濃度の基板には、エピタキシャル成長中に基板から気化した不純物が再びエピタキシャル層に取り込まれたり、不純物が基板表面からエピタキシャル層内に固相外方拡散によって取り込まれるオートドーピングが発生しやすくなるという問題がある。このオートドーピングにより、エピタキシャル層の抵抗率が変化してしまうため、基板をＳｉＯ２によってＣＶＤコーティングする等の対策が必要であり、生産性及びコストを悪化させる原因となっていた。
【０００７】
このような問題に対して、ボロン濃度にかかわらず、シリコン単結晶ウェーハに窒素をドープすることにより、酸素析出物の発生を促進してゲッタリング能力を高めたエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハの製造方法が開示されている（例えば特許文献１参照）。
【０００８】
また近年では、シリコン集積回路素子における急速な高集積化、高速動作化及び高電力化による素子自体の発熱が問題となっている。集積回路の発熱はキャリア移動度の低下による素子の低速化を招き、或いは誤動作や破壊の原因となるため、発熱に対する対策は重要課題となっており、その解決策が求められている。
【０００９】
このような発熱の問題を解決するため、同位体２８Ｓｉの含有率を天然のシリコンの含有率である９２．２３％より高い９８％にすることによってシリコンの熱伝導率を向上させ、放熱性を高めるという技術が開示されている（例えば特許文献２参照）。このように同位体の一種の含有率を高めたＳｉは、ガス拡散法、遠心分離法、レーザー分離法等により生産することができる（例えば特許文献３参照）。また、このように同位体の含有率を天然のシリコンのものから変化させたシリコン単結晶ウェーハでは、結晶中の酸素析出物や酸素ドナーの発生が制御できると報告されている（例えば特許文献４参照）。
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−４４３８９号公報
【特許文献２】米国特許５１４４４０９号明細書
【特許文献３】特開２００１−１９９７９２号公報
【特許文献４】特許２７０１８０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、結晶性及び熱伝導性に優れたエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハの製造方法及びエピタキシャル単結晶ウェーハを提供することを主たる目的とし、さらに、低ボロン濃度のウェーハにおいても高いゲッタリング能力を有し、重金属不純物濃度が低いエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハの製造方法及びエピタキシャル単結晶ウェーハを提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的達成のため、本発明は、エピタキシャルシリコン単結晶ウェーハの製造方法であって、少なくとも、チョクラルスキー法により、同位体２８Ｓｉの含有率が９２．３％以上のシリコン多結晶原料を用いてシリコン単結晶棒を育成し、該シリコン単結晶棒をスライスしてシリコン単結晶ウェーハに加工し、該シリコン単結晶ウェーハの表層部にエピタキシャル層を形成することを特徴とするエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハの製造方法を提供する（請求項１）。
【００１３】
このように、同位体２８Ｓｉの含有率が９２．３％以上のシリコン多結晶原料を用いて育成したシリコン単結晶棒をスライスしてシリコン単結晶ウェーハに加工し、その表層部にエピタキシャル層を形成することにより、ウェーハは熱伝導率が高く放熱性が良好であり、エピタキシャル層はキャリア移動度が充分に高く、さらに結晶性も高いエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハを製造することが可能になる。
尚、熱伝導率やキャリア移動度をより高くするためには、２８Ｓｉの含有率を９４％以上とすることがより好ましく、さらに９８％以上とすることが一層好ましい。
【００１４】
このとき、前記シリコン単結晶棒を育成する際に、前記シリコン単結晶棒に窒素をドープすることが好ましい（請求項２）。
このように、窒素をドープすることにより、結晶育成時に導入されるＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥の成長を抑制することができるし、シリコン単結晶ウェーハのバルク部では窒素の存在により酸素析出が促進され、例えば高濃度にボロンをドープしなくてもエピタキシャル層形成時に高いゲッタリング能力を有するものにできるので、結晶欠陥がより少なく、重金属不純物濃度の極めて低いエピタキシャル層を有するエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハを製造することが可能になる。
【００１５】
この場合、前記ドープする窒素の濃度を１×１０１０〜５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３にすることが好ましい（請求項３）。
このように、ドープする窒素濃度を１×１０１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上とすれば、ウェーハ中の結晶欠陥の成長を十分に抑制することができるし、５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であれば、チョクラルスキー法におけるシリコン単結晶の単結晶化の妨げにならず、無転位化した単結晶を育成できるので、結果として高生産性で高品質のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハを製造できる。
【００１６】
また、ドープする窒素濃度を１×１０１３〜１×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３にすることがより好ましい。これは、窒素濃度が１×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上であれば、高温で安定な酸素析出核が、シリコン単結晶棒を育成させた直後のａｓ−ｇｒｏｗｎ状態で確実に形成されるため、例えば１０００℃以上の高温でエピタキシャル成長を行っても、酸素析出核が消滅することなく、エピタキシャル成長後の酸素析出熱処理後に酸素析出物密度が１×１０８個／ｃｍ３以上となるエピタキシャルウェーハをより確実に作製することができるからである。また、窒素濃度が１×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であれば、エピタキシャル層に形成される積層欠陥（Ｓｔａｃｋｉｎｇ  Ｆａｕｌｔ：ＳＦ）等の結晶欠陥は著しく抑制されるからである。なお、本発明における酸素析出熱処理とは、例えば、窒素雰囲気下で８００℃、４時間の熱処理を行った後、酸素雰囲気下で１０００℃、１６時間の熱処理を行うような処理のことをいう。
尚、ａｓ−ｇｒｏｗｎ状態とは、シリコン単結晶棒を引き上げた後、全く熱処理が行われていない状態、もしくは通常行われるドナー消去熱処理のみが行われた状態のことを言う。
【００１７】
また、前記シリコン単結晶棒を育成する際に、前記シリコン単結晶棒に含有される格子間酸素濃度を１８ｐｐｍａ以下にすることが好ましい（請求項４）。
このように、シリコン単結晶棒に含有される格子間酸素濃度を１８ｐｐｍａ以下の低酸素濃度とすれば、シリコンウェーハ中の結晶欠陥の形成を抑制することができるし、表面層での酸素析出物の形成を防止することもできるため、エピタキシャル層の結晶性に悪影響が生じることが少ないので、結晶性のより良好なエピタキシャル層を有するエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハを製造することができる。
【００１８】
また、前記シリコン単結晶ウェーハの表層部にエピタキシャル層を形成する前に、前記シリコン単結晶ウェーハに９００℃〜シリコンの融点以下の温度の熱処理を加えることが好ましい（請求項５）。
このように、エピタキシャル層を形成する前に、シリコン単結晶ウェーハに９００℃〜シリコンの融点以下の温度の熱処理を加えれば、ウェーハ表面の窒素や酸素を外方拡散することができ、ウェーハ表面層の結晶欠陥を極めて少なくすることができる。またシリコンの同位体含有率を天然のものから変えたことにより、酸素が外方拡散した領域では特に酸素析出核の発生が抑制されるため、エピタキシャル層の結晶性に悪影響が生じることを防ぐことができる。また、その後にエピタキシャル層を形成する高温の熱処理を行った際に酸素析出核が溶解してしまい酸素析出が十分に起こらなくなるようなこともなく、十分なゲッタリング効果が得られる。
【００１９】
この場合、前記熱処理として、水素ガスまたは不活性ガス、あるいは水素ガスと不活性ガスの混合ガス雰囲気下において、少なくとも３０秒間の熱処理を行なうことが好ましい（請求項６）。
このように熱処理時の雰囲気が水素、不活性ガス、あるいはこれらの混合ガスであれば、熱処理によりウェーハ表面に酸素誘起積層欠陥（Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｓｔａｃｋｉｎｇ  Ｆａｕｌｔ：ＯＳＦ）核が成長したり、酸化膜の成膜が生じるようなことがなく、確実にウェーハ表面の酸素や窒素を外方拡散して、ウェーハ表面層の結晶欠陥を減少させることができる。また、熱処理時間としては、少なくとも３０秒間行えば、熱処理の効果を十分上げることができる。
【００２０】
また、前記シリコン単結晶ウェーハの抵抗率を、０．１Ω・ｃｍ以上にすることが好ましい（請求項７）。
このように、０．１Ω・ｃｍ以上の高抵抗率のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハとすれば、最近のＣＭＯＳデバイス用等の製造用に要求される高抵抗率のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハとすることができる。また、ボロンをドープする場合、このように高抵抗率で低いボロン濃度であれば、オートドーピングも生じにくいためオートドーピングに対しての処理も不要となり、高生産性かつ低コストでエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハを製造できる。
【００２１】
また、前記エピタキシャル層を、原料ガスに含まれるＳｉのうち同位体２８Ｓｉの含有率が９２．３％以上のものを用いて前記シリコン単結晶ウェーハ表層部に形成することが好ましい（請求項８）。
このように、エピタキシャル層を同位体２８Ｓｉの含有率が９２．３％以上のＳｉＣｌ４やＳｉＨＣｌ３等の原料ガスを用いてシリコン単結晶ウェーハ表層部に形成すれば、シリコン単結晶ウェーハだけでなくエピタキシャル層も熱伝導率を高くすることができ、より熱伝導率やキャリア移動度が高く放熱特性も良好なエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハを製造することが可能になる。
この場合も、熱伝導率やキャリア移動度をより高くするためには、２８Ｓｉの含有率を９４％以上とすることがより好ましく、さらに９８％以上とすることが一層好ましい。
【００２２】
また、直径を２００ｍｍ以上にすることが好ましい（請求項９）。
このように、シリコンウェーハの直径を２００ｍｍ以上にすれば、熱伝導率が高いので放熱効率が高く、キャリア移動度が高いので応答速度の速いデバイスを収率よく製造するのに適したエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハを製造することができ、特に近年需要が高まっている２００ｍｍや３００ｍｍ、あるいはそれ以上の大口径シリコンウェーハを製造することができる。
【００２３】
そして、本発明は、上記の製造方法によって製造されたエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハを提供する（請求項１０）。
【００２４】
このように、上記の製造方法によって製造されエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハであれば、ウェーハは熱伝導率が高く放熱性が良好であり、エピタキシャル層はキャリア移動度が充分に高く、さらに結晶性も高いエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハとすることができる。
【００２５】
また、本発明は、エピタキシャルシリコン単結晶ウェーハであって、少なくとも、同位体２８Ｓｉの含有率が９２．３％以上のシリコン単結晶ウェーハの表層部にエピタキシャル層が形成されたものであることを特徴とするエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハを提供する（請求項１１）。
【００２６】
このように、同位体２８Ｓｉの含有率が９２．３％以上のシリコン単結晶ウェーハの表層部にエピタキシャル層が形成されたエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハであれば、ウェーハは熱伝導率が高く放熱性が良好であり、エピタキシャル層はキャリア移動度が充分に高く、さらに結晶性も高いエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハとすることができる。
尚、熱伝導率やキャリア移動度をより高くするためには、２８Ｓｉの含有率を９４％以上とすることがより好ましく、さらに９８％以上とすることが一層好ましい。
【００２７】
このとき、前記シリコン単結晶ウェーハは、窒素がドープされたものであることが好ましい（請求項１２）。
このように、窒素がドープされたものであれば、結晶育成時に導入されるＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥がより少ないし、シリコン単結晶ウェーハのバルク部では窒素の存在により酸素析出が促進され、例えば高濃度にボロンをドープしなくてもエピタキシャル層形成時に高いゲッタリング能力を有するので、結晶欠陥がより少なく、重金属不純物濃度の極めて低いエピタキシャル層を有するエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハとすることができる。
【００２８】
このとき、前記ドープされた窒素濃度が１×１０１０〜５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３のものであることが好ましい（請求項１３）。
このように、ドープする窒素濃度が１×１０１０〜５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であれば、ウェーハ中の結晶欠陥の成長が十分に抑制され、かつ無転位化された良好なエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハとすることができる。
【００２９】
また、前記形成されたエピタキシャル層は表面の欠陥密度が０．３個／ｃｍ２以下のものであることが好ましい（請求項１４）。
このように本発明のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハは、エピタキシャル層表面の欠陥密度を０．３個／ｃｍ２以下のものとすることができる。このようにエピタキシャル層の結晶性が高いため、このエピタキシャルウェーハをデバイス作製に用いた場合は、酸化膜耐圧特性等の劣化が起こりにくく、デバイス作製の歩留まりを著しく向上させることができる。また、２８Ｓｉの含有率が高いため、シリコンウェーハの熱伝導率が十分高いので、放熱特性が良好であり、キャリア移動度が高く応答速度が高速なデバイスを製造するのに適する高品質のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハとすることができる。
【００３０】
また、前記シリコン単結晶ウェーハは格子間酸素濃度が１８ｐｐｍａ以下のものであることが好ましい（請求項１５）。
このように、格子間酸素濃度が１８ｐｐｍａ以下の低酸素濃度のシリコン単結晶ウェーハであれば、表面層での酸素析出物の形成によってその上に形成されるエピタキシャル層の結晶性に悪影響が生じることも少ないので、結晶性のより良好なエピタキシャル層を有するエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハとすることができる。
【００３１】
また、前記シリコン単結晶ウェーハは、前記エピタキシャル層の形成後に施される酸素析出熱処理により形成される酸素析出物の密度が１×１０８個/ｃｍ３以上となる数の酸素析出核を、シリコン単結晶棒のａｓ−ｇｒｏｗｎ状態で有するものであることが好ましい（請求項１６）。
このように、シリコン単結晶棒のａｓ−ｇｒｏｗｎ状態で十分な数の酸素析出核を内部に有し、この単結晶棒から高温のエピタキシャル成長工程を経て得られたエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハであって、これに酸素析出熱処理を施すことにより形成される酸素析出物の密度が１×１０８個/ｃｍ３以上となるものであれば、ゲッタリング能力が十分に高いエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハとすることができる。
【００３２】
また、前記エピタキシャルシリコン単結晶ウェーハは、前記エピタキシャル層の形成前に、９００℃〜シリコンの融点以下の温度の熱処理が加えられたものであることが好ましい（請求項１７）。
このように、エピタキシャル層の形成前に、９００℃〜シリコンの融点以下の温度の熱処理が加えられたものであれば、ウェーハ表面層の窒素や酸素は外方拡散されており、ウェーハ表面層の結晶欠陥が極めて少ないものとなる。また、シリコンの同位体含有率を天然のものから変えたことにより、酸素が外方拡散した領域では特に酸素析出核の発生が抑制されているので、エピタキシャル層の結晶性に悪影響が生じることを防ぐことができ、結晶性の良好なエピタキシャル層となる。また、バルク部ではエピタキシャル層を形成する高温の熱処理を行った際に析出核が溶解してしまい析出が起こらなくなるようなこともなく、十分なゲッタリング効果を有するエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハとすることができる。
【００３３】
また、前記エピタキシャルシリコン単結晶ウェーハは、前記エピタキシャル層の形成前に、水素ガスまたは不活性ガス、あるいは水素ガスと不活性ガスの混合ガス雰囲気下において、少なくとも３０秒間の熱処理が行なわれたものであることが好ましい（請求項１８）。
このように、エピタキシャル層の形成前に、水素ガスまたは不活性ガス、あるいはそれらの混合ガス雰囲気下において、少なくとも３０秒間の熱処理が行なわれたエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハであれば、熱処理によるウェーハ表面のＯＳＦや酸化膜の成膜等が発生しないので、酸素や窒素が十分に外方拡散し、ウェーハ表面層の欠陥が十分に減少されたものとなる。さらに熱処理は少なくとも３０秒間行えば良く、短時間の熱処理で済むため、高い生産性で処理することができる。
【００３４】
また、前記エピタキシャルシリコン単結晶ウェーハは、前記エピタキシャル層の形成前の熱処理後において、前記シリコン単結晶ウェーハの表層部における０．１３５μｍ以上のサイズの欠陥密度が０．１２個／ｃｍ２以下で、且つ酸素析出熱処理により形成される酸素析出物密度が１×１０８個／ｃｍ３以上となるものであることが好ましい（請求項１９）。
このように、シリコン単結晶ウェーハの表層部にエピタキシャル層を形成前する前の熱処理後において、その表層部における０．１３５μｍ以上のサイズの欠陥密度が０．１２個／ｃｍ２以下であれば、欠陥のサイズ及び密度がともに極めて小さなものであるため、形成するエピタキシャル層は極めて結晶性が良好なものとできるし、酸素析出熱処理によりシリコン単結晶ウェーハ中に形成される酸素析出物密度が１×１０８個／ｃｍ３以上となるものであれば、ゲッタリング能力が高いものであるため、重金属濃度が極めて低いエピタキシャル層とすることができる。
【００３５】
また、前記シリコン単結晶ウェーハは抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以上のものであることが好ましい（請求項２０）。
このように、０．１Ω・ｃｍ以上の高抵抗率のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハであれば、最近のＣＭＯＳデバイス用等の製造用に要求される高抵抗率のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハとすることができる。また、例えばボロンがドープされたものである場合、高抵抗率で低いボロン濃度であれば、オートドーピングも生じにくいためオートドーピングに対しての処理も不要となるため、高生産性かつ低コストのエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハとすることができる。
【００３６】
また、前記エピタキシャル層は同位体２８Ｓｉの含有率が９２．３％以上のものからなることが好ましい（請求項２１）。
このように、エピタキシャル層が同位体２８Ｓｉの含有率が９２．３％以上のシリコンからなるものであれば、シリコン単結晶ウェーハだけでなくエピタキシャル層も熱伝導性を高くすることができ、より熱伝導率やキャリア移動度が高く放熱性も良好なエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハとすることができる。
尚、熱伝導率やキャリア移動度をより高くするためには、２８Ｓｉの含有率を９４％以上とすることがより好ましく、さらに９８％以上とすることが一層好ましい。
【００３７】
また、前記シリコン単結晶ウェーハは直径が２００ｍｍ以上のものであることが好ましい（請求項２２）
このように、シリコンウェーハの直径が２００ｍｍ以上のものであれば、熱伝導率が高いので放熱効率が高く、キャリア移動度が高いので応答速度の速いデバイスを収率よく製造するのに適したエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハとすることができ、特に近年需要が高まっている２００ｍｍや３００ｍｍ、あるいはそれ以上の大口径シリコンウェーハとすることができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明に従い、同位体２８Ｓｉの含有率が９２．３％以上のシリコン多結晶原料を用いて育成したシリコン単結晶棒をスライスしてシリコン単結晶ウェーハに加工し、その表層部にエピタキシャル層を形成することにより、熱伝導やキャリア移動度が充分に高く放熱性や動作速度も高く、さらに結晶性も高いエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハを製造することが可能になる。
また、これに窒素をドープすることにより、上記の効果に加えて、高いゲッタリング能力を有し、重金属不純物濃度の極めて低いエピタキシャル層を有するエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハを製造することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下では、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
前述のように、近年、シリコン集積回路素子における急速な高集積化、高速動作化及び高電力化による素子自体の発熱が問題となっている。集積回路の発熱はキャリア移動度の低下による素子の低速化を招き、或いは誤動作や破壊の原因となるため、発熱に対する対策は重要課題となっており、その解決策が求められている。これはマイクロプロセッサユニットやフラッシュメモリデバイス等、集積度や高速動作特性を要求される高性能の半導体装置の作製に用いられるエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハにとっても重要な課題である。
【００４０】
また、このような高性能な半導体装置の作製のためには、酸化膜耐圧特性の劣化防止等の電気特性を良好にし信頼性の高いものとするために、特にエピタキシャル層の結晶性が良好である必要があり、そのためには、エピタキシャル層が形成されるシリコン単結晶ウェーハの表層部も結晶欠陥が少なく、結晶性が良好である必要がある。
【００４１】
本発明者らは、同位体２８Ｓｉの含有率が９２．３％以上のシリコン多結晶原料を用いて育成したシリコン単結晶棒をスライスしてシリコン単結晶ウェーハに加工し、その表層部にエピタキシャル層を形成することにより、ウェーハは熱伝導率が高く放熱性が良好であり、エピタキシャル層はキャリア移動度が充分に高く、さらに結晶性も高いエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハを製造できることを見出し、本発明を完成させた。
【００４２】
以下では、本発明の実施形態について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。
本発明においては、まずＣＺ法によってシリコン単結晶棒を育成する。
【００４３】
ＣＺ法は、水平回転する石英ルツボ中に収容されたシリコン多結晶原料の融液に種結晶を接触させ、種結晶を回転させながらゆっくりと引き上げて所望直径のシリコン単結晶棒を育成する方法である。このとき、本発明ではシリコン多結晶原料として同位体２８Ｓｉの含有率が９２．３％以上のものを使用する。また、熱伝導率やキャリア移動度を十分高いものとするには９４％以上が好ましく、９８％以上であれば一層好ましい。成長させる単結晶の同位体含有率はほぼ原料多結晶の同位体含有率で決まるため、石英ルツボ及び種結晶は天然の同位体含有率のシリコンからなるものを用いることができるが、これら石英ルツボ及び種結晶も同位体２８Ｓｉの含有率が９２．３％以上のものを用いれば、成長させる単結晶の２８Ｓｉの含有率を確実に高いものとすることができる。
【００４４】
このとき、育成するシリコン単結晶棒に窒素をドープすることが好ましい。窒素をドープするには、石英ルツボの原料多結晶中に予め表面に窒化シリコン膜が形成されたシリコンウェーハ等の窒化物を投入しておくことにより容易に行うことができるが、シリコン融液中に窒化物を投入してもよいし、結晶育成時の雰囲気ガスを窒素を含む雰囲気等としてもよい。また、育成する結晶中にドープされる窒素の濃度は、原料多結晶やルツボに投入する窒化物の量または窒素ガス等の濃度や導入時間、及び窒素の偏析係数などから計算により求めることができる。
【００４５】
このように窒素をドープすることによって、結晶育成時に導入されるＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥の成長を抑制させることができるとともに、後工程である酸素析出熱処理を行ったときにシリコン単結晶中の酸素原子の凝集が助長され、酸素析出物密度を高くすることができる。
【００４６】
窒素をシリコン単結晶中にドープすると、シリコン中の酸素原子の凝集が助長され、酸素析出物密度が高くなる理由は、酸素原子の凝集過程が、均一核形成から不純物窒素を核とした不均一形成に移行するためであると考えられる。従って、ドープする窒素の濃度は、十分に不均一核形成を引き起こすために１×１０１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上にするのが好ましい。一方、窒素濃度が、シリコン単結晶中の固溶限界である５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３を超えると、シリコン単結晶の単結晶化そのものが阻害されるので、この濃度を超えないようにするのが好ましい。
【００４７】
さらに、ドープする窒素濃度を１×１０１３〜１×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３にするのがより好ましい。これは、窒素濃度が１×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上であれば、高温で安定な酸素析出核がａｓ−ｇｒｏｗｎ状態で確実に形成されるため、例えば１０００℃以上の高温でエピタキシャル層の形成を行っても、酸素析出核が消滅することなく、酸素析出熱処理後に酸素析出物密度が１×１０８個/ｃｍ３以上という高いゲッタリング能力を実現するのに十分な値となるエピタキシャルウェーハをより確実に作製することができ、また窒素濃度が１×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であれば、エピタキシャル層に形成されるＳＦ等の結晶欠陥が著しく抑制されるからである。なお、ａｓ−ｇｒｏｗｎ状態での酸素析出核を直接測定することはできないが、酸素析出熱処理を行った後の酸素析出密度を測定することにより、間接的に評価できる。
【００４８】
また、シリコン単結晶棒を育成する際に、単結晶棒に含有される格子間酸素濃度を１８ｐｐｍａ以下にするのが好ましい。１８ｐｐｍａを超えると、エピタキシャル層の結晶性を低下させる酸素析出物等の結晶欠陥がシリコン単結晶ウェーハ表面に形成されやすくなるので、このように低酸素濃度とすれば、表面層での酸素析出物の形成を防止することができ、エピタキシャル層の結晶性に悪影響を及ぼすことを防ぐことができる。
【００４９】
格子間酸素濃度を上記の値に低下させるためには、従来の方法を用いればよい。例えば、ルツボの回転数の減少、導入雰囲気ガス流量の増加、雰囲気圧力の低下、シリコン融液の温度分布及び対流を適宜に調整することで、ルツボから融け出す酸素の量を調整することができるので、所望の低い酸素濃度の結晶を得ることができる。
【００５０】
このとき育成するシリコン単結晶棒の直径を２００ｍｍ以上にすることが好ましい。このように、シリコンウェーハの直径を２００ｍｍ以上にすれば、所望の半導体デバイスを収率よく製造するのに適したエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハを製造することができ、特に近年需要が高まっている２００ｍｍや３００ｍｍ、あるいはそれ以上の大口径シリコンウェーハを製造することができる。
【００５１】
また、シリコン単結晶の抵抗率は０．１Ω・ｃｍ以上、例えば１０Ω・ｃｍとすることができる。このような高抵抗率のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハとすれば、最近のＣＭＯＳデバイス用等の基板として要求される高抵抗率のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハとすることができる。また、例えば抵抗率をボロンをドープすることで調整する場合、このように高抵抗率で低いボロン濃度であれば、オートドーピングも生じにくいため、基板の裏面をＳｉＯ２によってＣＶＤコーティングを行う等のオートドーピングに対しての処理も不要となり、高生産性および低コストとすることができる。
【００５２】
こうして、同位体２８Ｓｉの含有率が９２．３％以上であり、所望の窒素、酸素濃度を有する所望の抵抗率のシリコン単結晶棒を育成することができる。この単結晶棒を通常の方法に従い、内周刃スライサあるいはワイヤーソー等の切断装置でスライスした後、面取り、ラッピング、エッチング、研磨等の工程を経てシリコン単結晶ウェーハに加工する。もちろん、これらの工程は例示列挙したにとどまり、この他にも洗浄、熱処理等様々の工程があり得るし、工程の順序変更、一部工程の省略等は目的に応じて適宜行うことができる。こうして得られたシリコン単結晶ウェーハは同位体２８Ｓｉの含有率が９２．３％以上であり、熱伝導率が高く、放熱性の良いものとなるし、表面における酸素析出物の発生が抑制されるのでそれに起因する結晶性の劣化のない、良質なシリコン単結晶ウェーハとなる。
【００５３】
次に、このようにして得られたシリコン単結晶ウェーハの表面にエピタキシャル層を形成する前に、シリコン単結晶ウェーハに９００℃〜シリコンの融点以下の温度の熱処理を施すことが好ましい。この熱処理をエピタキシャル層を形成する前に行うことにより、シリコン単結晶ウェーハ表面の窒素や酸素を外方拡散させることができる。
【００５４】
シリコン単結晶ウェーハ表面の窒素を外方拡散されることにより、窒素の酸素析出促進効果によってシリコン単結晶ウェーハ表面層のエピタキシャル層を形成する領域で酸素が析出し、これに基づく欠陥の形成により、エピタキシャル層にＳＦの発生等の悪影響を及ぼすことを防止できる。
【００５５】
この場合、窒素のシリコン中での拡散速度は、酸素より著しく速いので、熱処理を加えることによって確実に表面の窒素を外方拡散させることができる。具体的な熱処理の条件としては、９００℃〜シリコンの融点以下で、より好ましくは１１００℃〜１２５０℃である。このような温度範囲で熱処理することによって、十分にシリコン単結晶ウェーハ表面層の窒素を外方拡散させることができるとともに、同時に酸素をも外方拡散させることができるので、表面層における酸素析出物に起因する欠陥の発生を防ぎ、エピタキシャル層の結晶性に悪影響を及ぼすことを防ぐことができる。特に本発明のシリコン単結晶ウェーハは、同位体Ｓｉの含有率が９２．３％以上であり、酸素が外方拡散した領域では特に酸素析出核の発生を抑制することができるため、エピタキシャル層の結晶性に悪影響が生じることを効果的に防ぐことができる。
【００５６】
また、窒素濃度が低い場合には、エピタキシャル成長を行う前に上記の熱処理を行わず、直接エピタキシャル成長のための高温熱処理が加わると、酸素析出核が溶解してしまい、その後の酸素析出熱処理によっても充分に酸素析出が起こらず、ゲッタリング能力が低くなる場合があるが、エピタキシャル成長のための高温熱処理を行う前に上記のような熱処理を行えば、エピタキシャル層形成時に充分なゲッタリング効果を得ることができ、重金属不純物濃度の極めて低いエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハを得ることができる。
【００５７】
この熱処理をする際の雰囲気は特に限定されるものではなく、水素、またはアルゴン等の不活性ガス、あるいはこれらの混合ガス、場合によっては酸素等であってもよい。しかし、雰囲気が酸素の場合は、熱処理条件次第ではウェーハ表面のＯＳＦ核を成長させることがあり、また表面に酸化膜が成膜されることになる。表面に酸化膜が形成されてしまうと、この酸化膜を除去する工程が必要となるため、水素、アルゴン等の膜形成のない雰囲気のほうが好ましい。
【００５８】
また、熱処理に使用する装置としては、熱処理時間が例えば５分以下の比較的短時間の場合には、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）装置として知られるランプ加熱器等の加熱方式を用いた急速加熱・急速冷却装置を用いたり、エピタキシャル成長装置を用いて、熱処理とエピタキシャル堆積を連続的に行うようにすれば、高い生産性で処理できる。また、熱処理を比較的長時間行う場合には、同時に数十枚以上のウェーハの熱処理が可能なヒータ加熱方式の熱処理炉を用いてバッチ処理すると効率的である。
【００５９】
こうして熱処理したシリコン単結晶ウェーハは、その表層部における０．１３５μｍ以上のサイズの欠陥密度が０．１２個／ｃｍ２以下にすることができるので、欠陥のサイズ及び密度がともに極めて小さく、そこに形成するエピタキシャル層は極めて結晶性が良好なものとできる。
【００６０】
次にこのようにして熱処理したシリコン単結晶ウェーハの表面にエピタキシャル層を形成する。エピタキシャル層の形成は従来のエピタキシャル成長装置を用いてＣＶＤ法等により行うことができる。このようにして形成されたエピタキシャル層は、上記のような結晶性の良好なシリコン単結晶ウェーハの表面に形成されたものであるので、結晶性が良好であり、例えば欠陥密度が０．３個／ｃｍ２以下である。しかも熱伝導率が高く放熱性の良いシリコン単結晶ウェーハの表面に形成されたものであるので、キャリア移動度が高く、集積度や高速動作特性を要求される高性能の半導体装置の作製に用いられるエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハとして好適なものとなる。
また、このとき原料ガスとしてはＳｉＣｌ４やＳｉＨＣｌ３等が使用できるが、シリコンの同位体Ｓｉの含有率が９２．３％以上のものからなる原料ガスを用いてエピタキシャル層を形成すれば、さらに熱伝導率やキャリア移動度が高いエピタキシャル層とできる。
【実施例】
【００６１】
以下に本発明の実施例及び比較例をあげてさらに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、比較例１）
実施例１として、直径４５０ｍｍの石英ルツボに所定の濃度のボロンを添加した同位体２８Ｓｉの含有率が９８％以上のシリコン多結晶原料を投入し、同時にシリコン窒化膜付きのシリコンウェーハを投入した。そしてＣＺ法により直径２００ｍｍ、Ｐ型、方位＜１００＞の結晶棒を、通常の引き上げ速度である１．０ｍｍ／ｍｉｎで引き上げた。また比較例１として、同位体２８Ｓｉの含有率が通常（自然界に存在するのと同じ９２．２３％）のシリコン多結晶原料を使い、他の条件は実施例１と同じ結晶を引き上げた。実施例１、比較例１のいずれの結晶とも、引き上げ中のルツボの回転数を調整して、単結晶中の格子間酸素濃度が１６ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡ）となるようにした。なお、シリコンの同位体含有率を天然のものから変更するのはシリコン多結晶原料のみとし、ルツボ、種結晶等は同位体含有率を変更していない通常のものを用いた。
【００６２】
結晶棒の尾部の窒素濃度をＦＴ−ＩＲにより測定したところ、１．０×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であった（窒素の偏析係数は非常に小さいので、結晶棒の直胴部の濃度はこの値以下となる）。また、酸素濃度をＦＴ−ＩＲにより測定したところ、実施例１、比較例１のどちらの結晶も１６ｐｐｍａの酸素濃度となっていることを確認した。
【００６３】
この実施例１、比較例１の２本の単結晶棒から、ワイヤーソーを用いてウェーハを切り出し、面取り、ラッピング、エッチング、鏡面研磨加工を施してシリコン単結晶鏡面ウェーハを作製した。このシリコン単結晶ウェーハの抵抗率を測定したところどちらも１０Ω・ｃｍ以下であった。
【００６４】
これらのシリコン単結晶ウェーハの表面に１１２５℃で５μｍの厚さのシリコンエピタキシャル成長を行った。エピタキシャル成長炉はシリンダタイプのベルジャ内にシリコン基板を載置するサセプタを配置したもので、加熱方式は輻射加熱式のものとした。そして、いずれのウェーハも、窒素ガス雰囲気により８００℃で４時間の熱処理の後、酸素ガス雰囲気により１０００℃で１６時間の熱処理を行い、酸素析出物を析出させた。この後、これらのエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハのゲッタリング効果を、シリコンウェーハのバルク中の酸素析出物濃度で評価した。
【００６５】
この酸素析出物濃度の測定はＯＰＰ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅ  Ｐｒｏｆｉｌｅｒ）法で行った。このＯＰＰ法は、ノルマルスキータイプ微分干渉顕微鏡を応用したもので、まず光源から出射されたレーザ光を偏光プリズムで２本の直交する９０°位相が異なる直線偏光のビームに分離して、ウェーハ鏡面側から入射させる。このとき１つのビームが欠陥を横切ると位相シフトが生じ、もう１つのビームとの位相差が生じる。この位相差を、ウェーハ裏面通過後に偏光アナライザーにより検出することにより欠陥を検出する。
【００６６】
この測定結果を図１に示す。実施例１、比較例１のいずれも、１１００℃以上の高温でエピタキシャル成長を行っても、ａｓ−ｇｒｏｗｎ状態での酸素析出核が十分に残留しており、酸素析出熱処理を加えることにより高密度の酸素析出物を有するエピタキシャルシリコンウェーハを作製できた。なお、実施例１では、同位体２８Ｓｉの含有率が９８％以上であるため、酸素析出物密度が比較例１より若干低いが、十分高い密度である。
【００６７】
（実施例２、比較例２）
実施例２として、実施例１と同様のＣＺ法により、同位体２８Ｓｉの含有率が９８％以上のシリコン多結晶原料を使い、直径２００ｍｍ、Ｐ型（ボロンドープ）、方位＜１００＞の単結晶棒を引き上げ速度１．０ｍｍ／ｍｉｎで引き上げた。また比較例２として、同位体２８Ｓｉの含有率が通常（自然界に存在するのと同じ９２．２３％）のシリコン多結晶原料を使い、他の条件は実施例２と同じ結晶を引き上げた。いずれも原料中に投入する窒化シリコン膜付きウェーハの量を調整し、窒素濃度が５×１０１３から約１×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３となるようにして、これら２本の単結晶棒からシリコン単結晶鏡面ウェーハを作製した。作製したシリコン単結晶鏡面ウェーハの抵抗率は実施例２、比較例２とも約１０Ω・ｃｍ、酸素濃度は約１６ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡ）であった。
【００６８】
次に、これら２種のウェーハにエピタキシャル成長する前の熱処理としてランプ加熱式のＲＴＡ装置を用いて熱処理を行った。このときの熱処理条件は、１２００℃、０〜３６００秒、雰囲気はＨ２２５％、Ａｒ７５％の組成からなるものである。尚、６０秒以上の熱処理は、６０秒の熱処理を繰り返して行い、その合計時間を熱処理時間とした。
【００６９】
この熱処理後のウェーハ表面の欠陥数（欠陥サイズ０．１３５μｍ以上）を日立製作所製のＯＳＤＡ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｄｅｆｅｃｔ  Ａｎａｌｙｚｅｒ）を用いて調査した。その結果を図２に示す。実施例２のように、同位体２８Ｓｉの含有率を９８％以上とすることにより、エピタキシャル成長させる前のウェーハ表面欠陥の密度は比較例２より少なく、結晶性が高いことがわかる。なお、アニール時間が３６００秒の場合は、実施例２、比較例２のいずれも欠陥数はゼロであった。
【００７０】
次に、この熱処理を施したウェーハの表面に、エピタキシャル成長装置を用いて１１３０℃で１分間の水素ベークに続き、１０９０℃で１５μｍの厚さのシリコンエピタキシャル成長を行い、このエピタキシャルウェーハの酸化膜耐圧特性（ＴＺＤＢ特性およびＴＤＤＢ特性）を測定した。ＴＺＤＢの良品率とは、ゲート酸化膜厚２５ｎｍ、ゲート面積８ｍｍ２、判定電流値１ｍＡ／ｃｍ２、室温の条件下で、酸化膜耐圧２５Ｃ／ｃｍ２以上を有するもの、もしくは、ゲート酸化膜圧２５ｎｍ、ゲート面積４ｍｍ２、ストレス電流値０．０１Ａ／ｃｍ２、１００℃の条件下で、酸化膜耐圧が５Ｃ／ｃｍ２以上を有するものの率である。エピタキシャル成長前の熱処理時間を１２０秒以上とした場合、実施例２、比較例２とも９５％以上の良品率が得られることが判った。
【００７１】
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。
【００７２】
例えば、本発明ではシリコン原料融液からＣＺ法によりシリコン単結晶棒を育成しているが、シリコン融液に磁場が印加されているか否かは問われないものであり、本発明のＣＺ法にはいわゆる磁場を印加したＭＣＺ法も含まれる。
【００７３】
また、エピタキシャル成長を行うにあたっても、ＣＶＤ法によるエピタキシャル成長に限られず、ＭＢＥによりエピタキシャル成長を行いエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハを製造する場合にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】実施例１、比較例１において、酸素析出熱処理の後、ＯＰＰ法によるウェーハ中の酸素析出物欠陥密度の測定結果を示す結果図である。
【図２】実施例２、比較例２において、エピタキシャル成長前にウェーハに熱処理を行った後のウェーハ表面の欠陥数の測定結果を示す結果図である。
【図１】
2005064406.tif 000002
【図２】
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