(57)【要約】【課題】バルク部におけるＣＯＰ欠陥を低減することができ、スリップ転位及び点欠陥の発生を抑制することができるシリコンウェーハの製造方法を提供する。【解決手段】ＣＺ法により窒素ノンドープにて酸素濃度が０．８×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であるシリコン単結晶インゴットを育成し（育成工程；Ｓ１０１）、それを切断し（切断工程；Ｓ１０２）、平坦化する（平坦化工程；Ｓ１０３）。ウェーハの平坦化はウェーハ面粗さＲａが１ｎｍ以上の範囲内で行う。その後、ウェーハを、酸素分圧が１％以上５％以下である不活性ガス雰囲気中、１１５０℃以上１２５０℃以下の最高到達温度まで昇温した後、不活性ガス雰囲気の酸素分圧を５％以上５０％以下として、最高到達温度で３０分以上２時間以下保持する熱処理を行い（熱処理工程；Ｓ１０４）、ウェーハの表面を鏡面研磨する（鏡面研磨工程；Ｓ１０５）。【選択図】図１
2016174115.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窒素ノンドープ、酸素濃度が０．８×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であるシリコン単結晶インゴットを育成する工程と、
前記シリコン単結晶インゴットを切断して円板状のウェーハを作製する工程と、
前記作製したウェーハについて、ウェーハ面粗さＲａを１ｎｍ以上の範囲内で平坦化する工程と、
前記平坦化したウェーハを、８００℃以下に保持された反応室内に投入し、酸素分圧が１％以上５％以下である不活性ガス雰囲気中、１１５０℃以上１２５０℃以下の最高到達温度まで昇温した後、前記不活性ガス雰囲気の酸素分圧を５％以上５０％以下として、前記最高到達温度で３０分以上２時間以下保持する熱処理を行う工程と、
前記熱処理を行ったウェーハの少なくとも半導体デバイス形成面となる表面を鏡面研磨する工程と
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２】
前記シリコンウェーハは、高耐圧パワーデバイス用であることを特徴とする請求項１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、高耐圧パワーデバイス（ＩＧＢＴ：Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等に用いられるシリコンウェーハの製造方法に関し、特に、シリコンウェーハの表層部やバルク部のＣＯＰ（Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ）等の欠陥を低減させてデバイス特性の向上を図ることができるシリコンウェーハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＧＢＴなどの高耐圧パワーデバイス用シリコンウェーハとしては、これまでにエピタキシャルウェーハやＦＺ（Ｆｌｏａｔｉｎｇ  Ｚｏｎｅ）ウェーハが多く用いられているが、製造コストが高く大口径化が難しいといった欠点がある。そこで、大口径ウェーハを比較的容易に製造することができるチョクラルスキー法（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ法：ＣＺ法）により製造されたＣＺ（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ）ウェーハまたはＭＣＺ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ・ｆｉｅｌｄ・ａｐｐｌｉｅｄ  ＣＺ）ウェーハが用いられている。
【０００３】
しかしながら、ＣＺウェーハまたはＭＣＺウェーハには特有の結晶欠陥であるＣＯＰが多く発生する。ＣＯＰはデバイス特性に悪影響を及ぼすことから、これらを表層およびバルク領域から低減させる必要がある。シリコンウェーハのＣＯＰを低減させる方法として、例えば、特許文献１には、シリコンウェーハを、水素ガス雰囲気中あるいは水素ガスと不活性ガスとの混合ガス雰囲気中で、熱処理温度を１１００℃〜１３００℃、熱処理時間を１分間〜４８時間の条件で熱処理を施すことで、シリコンウェーハの表層部にＤＺ（ｄｅｎｕｄｅｄ  ｚｏｎｅ）層を形成する技術が開示されている。また、特許文献２には、ＣＺ法により製造された単結晶シリコンに対して、酸素雰囲気でかつ１３００℃近傍の温度で超高温熱処理を行うことにより、単結晶シリコン中に存在するボイド欠陥を消滅させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２９５９１２号公報
【特許文献２】国際公開第２００３／０５６６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の方法では、シリコンウェーハの表層部のＣＯＰ欠陥を低減することは可能であるが、より深い領域（バルク部）においてはその効果が不十分であるという問題があった。また、特許文献２に記載の方法では、シリコンウェーハを１３００℃近傍の超高温で熱処理するため、スリップ転位が発生する可能性が高くなるという問題があった。更に、超高温熱処理を施す際の酸素分圧を５０％以上としているため、ＯＳＦ／ＢＳＦなどの点欠陥を誘発させる可能性があるという問題もあった。なお、スリップ転位の発生に対しては熱処理温度の低減、点欠陥の発生に対しては酸素分圧の低減が有効であるが、いずれもＣＯＰ消滅効率が低下してしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような問題に基づきなされたものであり、バルク部におけるＣＯＰ欠陥を低減することができると共に、スリップ転位及び点欠陥の発生を抑制することができるシリコンウェーハの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のシリコンウェーハの製造方法は、チョクラルスキー法により窒素ノンドープ、酸素濃度が０．８×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であるシリコン単結晶インゴットを育成する工程と、シリコン単結晶インゴットを切断して円板状のウェーハを作製する工程と、作製したウェーハについて、ウェーハ面粗さＲａを１ｎｍ以上の範囲内で平坦化する工程と、平坦化したウェーハを、８００℃以下に保持された反応室内に投入し、酸素分圧が１％以上５％以下である不活性ガス雰囲気中、１１５０℃以上１２５０℃以下の最高到達温度まで昇温した後、不活性ガス雰囲気の酸素分圧を５％以上５０％以下として、最高到達温度で３０分以上２時間以下保持する熱処理を行う工程と、熱処理を行ったウェーハの少なくとも半導体デバイス形成面となる表面を鏡面研磨する工程とを含むものである。
【０００８】
なお、シリコンウェーハは、高耐圧パワーデバイス用であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、熱処理前にウェーハを平坦化し、その際のウェーハ面粗さＲａを１ｎｍ以上とするようにしたので、ウェーハ面粗さＲａを１ｎｍ未満とした場合に比べて、同一の熱処理条件において、酸化されるウェーハ表面積が大きくなる分、格子間Ｓｉ発生量が多くなり、ＣＯＰ消滅効率を高くすることができる。よって、熱処理温度を１２５０℃以下、酸素分圧を５０％以下としても、バルク部におけるＣＯＰ欠陥を低減することができると共に、熱処理温度を１２５０℃以下、酸素分圧を５０％以下とすることができるので、スリップ転位及び点欠陥の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態に係るシリコンウェーハの製造方法を示す流れ図である。
【図２】熱処理工程（Ｓ１０４）における熱処理シーケンスの一例を示す概念図である。
【図３】熱処理工程（Ｓ１０４）における熱処理シーケンスの他の一例を示す概念図である。
【図４】平坦化工程（Ｓ１０３）後のウェーハ面粗さＲａとバルク部におけるＣＯＰ密度との関係を示す特性図である。
【図５】熱処理工程（Ｓ１０４）での第２の不活性ガス雰囲気における酸素分圧とバルク部におけるＣＯＰ密度との関係を示す特性図である。
【図６】熱処理工程（Ｓ１０４）での第２の不活性ガス雰囲気における酸素分圧とＯＳＦ密度との関係を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施の形態に係るシリコンウェーハの製造方法を示す流れ図である。本実施の形態に係るシリコンウェーハの製造方法は、育成工程（Ｓ１０１）と、切断工程（Ｓ１０２）と、平坦化工程（Ｓ１０３）と、熱処理工程（Ｓ１０４）と、鏡面研磨工程（Ｓ１０５）とを含んでいる。
【００１３】
育成工程（Ｓ１０１）では、ＣＺ法により窒素ノンドープ、酸素濃度が０．８×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であるシリコン単結晶インゴットを育成する。具体的には、周知の単結晶引上装置を用いて、窒素ノンドープにてシリコン融液の液面に種結晶を接触させて、種結晶と石英ルツボを回転させながら種結晶を引き上げてネック部及び所望の直径まで拡径する拡径部を形成し、次いで、所望の直径を維持しながら直胴部を形成し、続いて、所望の直径から縮径する縮径部を形成し、その後、縮径部をシリコン融液から切り離すことにより行う。なお、本発明にいう「ＣＺ法」というのは、ＭＣＺ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ・ｆｉｅｌｄ・ａｐｐｌｉｅｄ  ＣＺ）法等を含む広義の引き上げ法を意味している。
【００１４】
また、本発明にいう「窒素ノンドープ」とは、シリコン単結晶インゴットの育成のため、故意に窒素ドープを行わないこと、例えば、石英ルツボ内へのポリシリコン積載時に窒化膜が形成されたシリコンウェーハ片を同時に積載を行わないことをいう。窒素ノンドープとするのは、窒素ドープを行うと、シリコン単結晶インゴットの内部、すなわち作製されたシリコンウェーハのバルク中に残留する窒素を起因として、比抵抗の変動やＣＯＰ以外の欠陥を形成する場合があるからである。育成するシリコン単結晶インゴットの窒素濃度は、６．０×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とすることが好ましい。比抵抗の変動やＣＯＰ以外の欠陥の形成を効果的に抑制することができるからである。
【００１５】
育成するシリコン単結晶インゴットの酸素濃度の調整は、石英ルツボの回転数や炉内圧力、ヒータ温度などを調整することにより周知の方法で行う。シリコン単結晶インゴットの酸素濃度を０．８×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とするのは、これよりも酸素濃度を高くすると、後の熱処理工程（Ｓ１０３）において、ＣＯＰの内壁酸化膜を溶かし難くなるからである。シリコン単結晶インゴットの酸素濃度の下限値は、０．２×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上とすることが好ましい。これよりも低いと、後の熱処理工程（Ｓ１０４）や半導体デバイス形成時の熱処理工程におけるスリップ転位の発生を抑制することが難しくなり、ウェーハ強度確保が難しくなるからである。
【００１６】
また、シリコン単結晶インゴットを育成する際には、Ｖ−リッチ領域を含むようにＶ／Ｇ値（Ｖ：引き上げ速度、Ｇ：シリコン融点から１３００℃までの温度範囲における引き上げ軸方向の結晶内温度勾配の平均値）を所定値、例えば、０．２５〜０．３５ｍｍ２／℃・ｍｉｎに制御して直胴部を形成することが好ましい。
【００１７】
シリコン単結晶インゴットを育成において、引き上げ速度Ｖ値を大きく、すなわち、Ｖ／Ｇ値を大きくすると、結晶の中心軸にＣＯＰが多く取り込まれたＶ−リッチ領域が形成される。このＶ−リッチ領域が消滅する臨界Ｖ／Ｇ値以下では、まず、酸化熱処理によってＯＳＦがリング状に発生するＯＳＦリング領域が形成され、次に、空孔と格子間シリコン濃度との均衡により、原子の不足や余分の少ない無欠陥領域が形成され、Ｖ／Ｇ値をさらに小さくすると、格子間シリコンが多く取り込まれたＩ−リッチ領域が形成される。よって、Ｖ−リッチ領域を含むようにすれば、引上げ速度Ｖの高速化を図ることができるので好ましい。
【００１８】
切断工程（Ｓ１０２）では、周知の切断装置、例えば、ワイヤソーを用いて、シリコン単結晶インゴットを切断して円板状のウェーハを作製する。
【００１９】
平坦化工程（Ｓ１０３）では、周知の平坦化処理により、作製したウェーハを平坦化する。その際、ウェーハの平坦化は、ウェーハ面粗さＲａが１ｎｍ以上の範囲内、すなわちウェーハ面粗さＲａが１ｎｍ未満とならない範囲内で行う。後の熱処理工程（Ｓ１０４）において、酸化されるウェーハ表面積が大きくなる分、格子間Ｓｉ発生量が多くなり、ＣＯＰ消滅効率を高くすることができるからである。また、ウェーハ面粗さＲａは、３００ｎｍ以下とすることが好ましい。Ｒａが３００ｎｍを超える場合（ラッピング上がりのレベル）、その後の鏡面研磨加工で、十分な平坦度レベルの研磨加工が困難となり、また、研磨布へのダメージも大きくなるからである。
【００２０】
なお、平坦化処理としては、例えば、遊離砥粒を用いたラッピング処理、ダイヤモンド等の固定砥粒を用いた研削処理、酸性溶液あるいはアルカリ性溶液を用いたエッチング処理、又は、コロイダルシリカ等の研磨剤を用いた研磨処理が挙げられる。酸性溶液としては、例えば、弗酸（ＨＦ）、硝酸（ＨＮＯ３）、酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）及び水（Ｈ２Ｏ）を一定の比率で混合した溶液が挙げられ、アルカリ性溶液としては、例えば、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）又は水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液が挙げられる。
【００２１】
具体的には、例えば、シリコン単結晶インゴットを切断して作製したウェーハの両面をラッピング処理した後、その両面を酸性溶液によりエッチング処理することが好ましい。また、ラッピング処理後、エッチング処理前に、ウェーハの両面を研削する研削処理を加えてもよい。
【００２２】
熱処理工程（Ｓ１０４）では、周知の熱処理装置、例えば、縦型熱処理装置を用いて、平坦化したウェーハを、８００℃以下に保持された反応室内に投入し、酸素分圧が１％以上５％以下である不活性ガス雰囲気中、１１５０℃以上１２５０℃以下の最高到達温度まで昇温した後、不活性ガス雰囲気の酸素分圧を５％以上５０％以下として、最高到達温度で３０分以上２時間以下保持する熱処理を行う。
【００２３】
図２は、熱処理工程（Ｓ１０４）における熱処理シーケンスの一例を示す概念図である。熱処理工程（Ｓ１０４）では、例えば、図２に示したように、最初に、周知の縦型熱処理装置の温度Ｔ０（８００℃以下）に保持された反応室内に、平坦化したウェーハを、例えば、周知の縦型ボードに枚葉で複数枚保持して投入し、酸素分圧が１％以上５％以下である不活性ガス雰囲気（以下、これを第１の不活性ガス雰囲気という）中、最高到達温度Ｔ１（１１５０℃以上１２５０℃以下）まで昇温速度ΔＴｕで昇温した後、第１の不活性ガス雰囲気中の酸素分圧を５％以上５０％以下として、酸素分圧が５％以上５０％以下である不活性ガス雰囲（以下、これを第２の不活性ガス雰囲気という）とし、最高到達温度Ｔ１で時間ｔ１（３０分以上２時間以下）保持する。その後、最高到達温度Ｔ１から反応室からのウェーハの取り出し温度（例えば、温度Ｔ０）まで、降温速度ΔＴｄで降温する。
【００２４】
熱処理工程（Ｓ１０４）において反応室内に投入する温度Ｔ０を８００℃以下とするのは、それよりも高いと、室温（クリーンルーム：約２５℃）からの急激な温度変化によりウェーハにスリップ転位が発生しやすくなるからである。反応室内に投入する温度Ｔ０の下限値は、生産性等の観点から、３００℃以上とすることが好ましい。
【００２５】
第１の不活性ガス雰囲気における酸素分圧を１％以上とするのは、１％未満では酸素分圧が低いため、表面に酸化膜が被膜されたＳｉＣで構成された熱処理部材を使用する場合、不活性ガス雰囲気によって酸化膜及びＳｉＣが分解又はエッチングされてしまい、処理部材の寿命が大きく低下してしまうからである。また、熱処理を行ったウェーハについても炭素等の不純物汚染が発生してしまうからである。第１の不活性ガス雰囲気における酸素分圧を５％以下とするのは、それよりも高いと、余剰な格子間Ｓｉが供給され、ＯＳＦが発生するおそれがあるからである。
【００２６】
最高到達温度Ｔ１を１１５０℃以上とするのは、１１５０℃未満では温度が低いため、表層部及びバルク部（特に、バルク部）に存在するＣＯＰの内壁酸化膜を溶解させにくくなるからである。最高到達温度Ｔ１を１２５０℃以下とするのは、それよりも高いと高温となるため、熱処理においてスリップ転位が発生しやすくなるからである。
【００２７】
第２の不活性ガス雰囲気における酸素分圧を５％以上とするのは、５％未満では、表層部に注入される格子間シリコン量が低下するため、表層部及びバルク部に存在する内壁酸化膜を溶解させたＣＯＰ（ボイド）内に注入される格子間シリコン量が低下し、特に、バルク部において、ボイドが残存しやすくなるからである。第２の不活性ガス雰囲気における酸素分圧を５０％以下とするのは、それよりも高いと、ＯＳＦ／ＢＳＦ等の点欠陥を誘発させる可能性が高くなるからである。
【００２８】
最高到達温度Ｔ１の保持時間を３０分以上とするのは、３０分未満では、熱処理時間が少ないため、十分に、表層部及びバルク部のＣＯＰの低減を図ることが難しいからである。最高到達温度Ｔ１の保持時間を２時間以下とするのは、それよりも長くすると生産性が低下すると共に、スリップ転位やＯＳＦ／ＢＳＦ等の点欠陥が発生しやすくなるからである。
【００２９】
なお、第１の不活性ガス雰囲気及び第２の不活性ガス雰囲気における不活性ガスとしては、例えば、アルゴンガス等の第１８族元素ガスが好ましい。窒素ガスは、ウェーハの表面に窒化膜が形成される場合があるため、窒化膜を除去するためのエッチング工程等が必要となり、生産性が低下するため好ましくない。
【００３０】
また、熱処理工程（Ｓ１０４）における降温時のガス雰囲気は、酸素分圧が１％以上である不活性ガス雰囲気であれば、その酸素分圧は特に限定されない。作業効率の観点からすると、降温時のガス雰囲気は、第２の不活性ガス雰囲気をそのまま継続することが好ましい。
【００３１】
図３は、熱処理工程（Ｓ１０４）における熱処理シーケンスの他の一例を示す概念図である。図３に示した熱処理シーケンスは、図２に示した熱処理シーケンスと、最高到達温度Ｔ１までの昇温工程及び最高到達温度Ｔ１からの降温工程が異なることを除き、他は同一である。
【００３２】
具体的には、最高到達温度Ｔ１までの昇温工程では、例えば、第１の不活性ガス雰囲気中、最高到達温度Ｔ１より低温である中間温度Ｔ２までは、比較的高い昇温速度ΔＴｕ１で昇温し、中間温度Ｔ２から最高到達温度Ｔ１までは、比較的低い昇温速度ΔＴｕ２で昇温する。また、最高到達温度Ｔ１からの降温工程では、最高到達温度Ｔ１から中間温度Ｔ２までは、比較的低い降温速度ΔＴｄ２で降温し、中間温度Ｔ２から反応室からの取り出し温度（例えば、温度Ｔ０）までは、比較的高い降温速度ΔＴｄ１で降温する。ここでいう比較的高い昇温速度ΔＴｕ１は５℃／分以上１５℃／分以下であり、比較的低い昇温速度ΔＴｕ２は１℃／分以上３℃／分以下であり、比較的低い降温速度ΔＴｄ２は１℃／分以上３℃／分以下であり、比較的高い降温速度ΔＴｄ１は５℃／分以上１５℃／分以下である。
【００３３】
このように、投入又は取り出しする温度Ｔ０から中間温度Ｔ２の低温帯において、比較的高い昇温速度ΔＴｕ１及び降温速度ΔＴｄ１とすれば、熱処理における生産性を向上させることができ、中間温度Ｔ２から最高到達温度Ｔ１の高温帯において、比較的低い昇温速度ΔＴｕ２及び降温速度ΔＴｄ２とすれば、熱処理におけるスリップ転位の発生を抑制することができるので好ましい。
【００３４】
なお、中間温度Ｔ２は１０００℃以下であることが好ましい。１０００℃を超える温度帯は、ウェーハに対する熱応力が大きくなる場合があるため、少なくとも１０００℃を超える温度帯では、比較的低い昇温速度ΔＴｕ２及び比較的低い降温速度ΔＴｄ２とすることが好ましい。
【００３５】
鏡面研磨工程（Ｓ１０５）は、周知の鏡面研磨装置（片面研磨又は両面研磨を含む）を用いて、熱処理を行ったウェーハの少なくとも半導体デバイス形成面となる表面を鏡面研磨する。
【００３６】
上述したように、熱処理工程（Ｓ１０４）では、昇温時に、酸素分圧が１％以上５％以下である不活性ガス雰囲気で、また、最高到達温度において、酸素分圧が５％以上５０％以下である不活性ガス雰囲気で熱処理を行うので、昇温時からウェーハ内に酸素が内方拡散されやすくなり、特に、表層部に存在するＣＯＰの内壁酸化膜が溶解されにくく、表層部にＣＯＰが残存してしまう。よって、熱処理を行ったウェーハの少なくとも半導体デバイス形成面となる表面を鏡面研磨することで、ＣＯＰが残存した表層部を除去することが好ましい。
【００３７】
鏡面研磨工程（Ｓ１０５）では、表面を１０μｍ以上１５０μｍ以下の範囲内で除去（研磨取代が１０μｍ以上１５０μｍ以下）することが好ましい。このような研磨取代とすることで、鏡面研磨工程（Ｓ１０５）においてウェーハの平坦度を高くしつつ、生産性よく、ＣＯＰが残存した表層部を除去することができるからである。研磨取代が１０μｍ未満の場合は、表層部にＣＯＰが残存するおそれがある。一方、研磨取代が１５０μｍ超えの場合は、ウェーハ厚が薄くなることで強度が低下するおそれがある。
【００３８】
このように本実施の形態によれば、熱処理前にウェーハを平坦化し、その際のウェーハ面粗さＲａを１ｎｍ以上とするようにしたので、ウェーハ面粗さＲａを１ｎｍ未満とした場合に比べて、同一の熱処理条件において、酸化されるウェーハ表面積が大きくなる分、格子間Ｓｉ発生量が多くなり、ＣＯＰ消滅効率を高くすることができる。よって、熱処理温度を１２５０℃以下、酸素分圧を５０％以下としても、バルク部におけるＣＯＰ欠陥を低減することができると共に、熱処理温度を１２５０℃以下、酸素分圧を５０％以下とすることができるので、スリップ転位及び点欠陥の発生を抑制することができる。従って、本実施の形態で製造されたシリコンウェーハは、特に、高耐圧パワーデバイス用として好適に用いることができる。
【実施例】
【００３９】
（実施例１−１，１−２）
図１に示した流れ図に基づいて、サンプルを作製した。まず、石英ルツボの回転数や炉内圧力を調整してＭＣＺ法により窒素ノンドープにてＶ／Ｇ値を０．２８ｍｍ２／℃・ｍｉｎ〜０．３２ｍｍ２／℃・ｍｉｎに制御して直胴部がＶ−リッチ領域からなるＮ−ｔｙｐｅ、面方位（１００）、酸素濃度０．８×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であるシリコン単結晶インゴットを育成した（育成工程；Ｓ１０１）。直胴部の直径は２００ｍｍ（φ８）、ドーパントはリン、比抵抗は約５０Ωｃｍとした。次いで、育成したシリコン単結晶インゴットの直胴部を切断して窒素濃度が６．０×１０１３／ｃｍ３以下である円板状のウェーハを得た（切断工程；Ｓ１０２）。酸素濃度及び窒素濃度は、二次イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ）を用いて測定し、スライスしたウェーハの半導体デバイス形成面側の表面から深さ１μｍまでの平均濃度である。
【００４０】
続いて、スライスしたウェーハを平坦化した（平坦化工程；Ｓ１０３）。具体的には、ラッピング処理を行い、次いで、酸性溶液（弗酸、硝酸、酢酸及び水を一定の比率で混合した溶液）によりエッチング処理を行った。平坦化後のウェーハ面粗さＲａは、実施例１−１では１ｎｍとし、実施例１−２では１．５ｎｍとした。ウェーハ面粗さＲａの測定は、株式会社東京精密製ＳＵＲＦＣＯＭ１４００Ｄを使用し、測定長は２ｍｍで行った。
【００４１】
そののち、平坦化したウェーハを、表面に酸化膜が被膜されたＳｉＣで構成された縦型ボートに枚葉で１０枚保持して、周知の縦型熱処理装置の反応室内に投入し、図３に示した熱処理シーケンスにより熱処理を行った（熱処理工程；Ｓ１０４）。熱処理条件は、次の通りである。
【００４２】
反応室内に投入する温度Ｔ０：７００℃
最高到達温度Ｔ１：１２００℃
中間温度Ｔ２：１０００℃
最高到達温度Ｔ１での保持時間ｔ１：３０分
投入した温度Ｔ０から中間温度Ｔ２までの昇温速度ΔＴｕ１：５℃／分
中間温度Ｔ２から最高到達温度Ｔ１までの昇温速度ΔＴｕ２：１〜３℃／分
最高到達温度Ｔ１から中間温度Ｔ２までの降温速度ΔＴｄ２：１〜３℃／分
中間温度Ｔ２から取り出しする温度Ｔ０までの降温速度ΔＴｄ１：５℃／分
第１の不活性ガス雰囲気における酸素分圧：５％
第２の不活性ガス雰囲気における酸素分圧：５０％
【００４３】
次いで、熱処理を行ったウェーハについて、酸化膜を剥離し（疎水面であることを確認後）、表面の研磨処理を行い、表面から深さ１００μｍ〜１０５μｍにおけるバルク部のＣＯＰ密度を測定した。ＣＯＰ密度の測定には、レイテックス社製ＭＯ−６０１：ＬＳＴＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  Ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ  Ｄｅｆｅｃｔ）測定装置を用いた。得られた結果を図４に示す。
【００４４】
（比較例１−１）
比較例１−１として、平坦化後のウェーハ面粗さＲａを０．９ｎｍとしたことを除き、他は実施例１−１，１−２と同様にしてシリコンウェーハを作製し、同様にして表面から深さ１００μｍ〜１０５μｍにおけるバルク部のＣＯＰ密度を測定した。得られた結果を図４に合わせて示す。
【００４５】
（実施例１−１，１−２と比較例１−１との比較）
図４に示したように、平坦化後のウェーハ面粗さＲａを１ｎｍ以上とした実施例１−１，１−２によれば、ＣＯＰ密度は１ｃｍ−２よりも小さく、デバイス工程において問題のないレベルとすることができた。これに対して、平坦化後のウェーハ面粗さＲａを１ｎｍよりも小さくした比較例１−１では、ＣＯＰ密度は１ｃｍ−２を超える値であった。これは、ウェーハ面粗さＲａを大きくすることで酸化されるウェーハ表面積が大きくなるため、格子間Ｓｉの発生量を増加させることができ、ＣＯＰ消滅効率が高くなったものと考えられる。すなわち、平坦化後の熱処理時のウェーハ面粗さＲａを１ｎｍ以上とすれば、バルク部におけるＣＯＰ欠陥を低減することができることが分かった。
【００４６】
（実施例２−１，２−２）
熱処理工程（Ｓ１０４）における第２の不活性ガス雰囲気における酸素分圧を変えたことを除き、他は実施例１−１と同様にしてシリコンウェーハ作成した。なお、平坦化後のウェーハ面粗さＲａは１ｎｍであり、第２の不活性ガス雰囲気における酸素分圧は、実施例２−１では５％、実施例２−２では５０％とした。作製したシリコンウェーハについて、実施例１−１と同様にして表面から深さ１００μｍ〜１０５μｍにおけるバルク部のＣＯＰ密度を測定した。得られた結果を図５に示す。また、作製したシリコンウェーハについて、表面から深さ１００μｍ〜１０５μｍにおけるバルク部のＯＳＦ密度も測定した。ＯＳＦ密度の測定は、ウェーハ直径方向に、単位面積中の個数をカウントし、密度に換算した。得られた結果を図６に示す。
【００４７】
（比較例２−１〜２−３）
比較例２−１〜２−３として、第２の不活性ガス雰囲気における酸素分圧を変えたことを除き、他は実施例２−１，２−２と同様にしてシリコンウェーハを作製した。なお、平坦化後のウェーハ面粗さＲａは１ｎｍであり、第２の不活性ガス雰囲気における酸素分圧は、比較例２−１では０．５％、比較例２−２では１％、比較例２−３では５５％とした。作製したシリコンウェーハについて実施例２−１，２−２と同様にして表面から深さ１００μｍ〜１０５μｍにおけるバルク部のＣＯＰ密度、及び、ＯＳＦ密度を測定した。得られた結果を図５及び図６に合わせて示す。
【００４８】
（実施例２−１，２−２と比較例２−１〜２−３との比較）
図５に示したように、第２の不活性ガス雰囲気における酸素分圧を５％以上とした実施例２−１，２−２によれば、ＣＯＰ密度は１ｃｍ−２よりも小さく、デバイス工程において問題のないレベルとすることができた。これに対して、第２の不活性ガス雰囲気における酸素分圧を５％未満とした比較例２−１，２−２では、ＣＯＰ密度は１ｃｍ−２を超える値であった。すなわち、第２の不活性ガス雰囲気における酸素分圧を５％以上とするようにすれば、バルク部におけるＣＯＰ欠陥を低減することができることが分かった。
【００４９】
また、図６に示したように、第２の不活性ガス雰囲気における酸素分圧を５０％以下とした実施例２−１，２−２によれば、ＯＳＦ密度は０個／ｃｍ２であった。これに対して、第２の不活性ガス雰囲気における酸素分圧を５０％よりも大きくした比較例２−３では、ＯＳＦ密度は１０個／ｃｍ２を超える値であった。すなわち、第２の不活性ガス雰囲気における酸素分圧を５０％以下とするようにすれば、ＯＳＦの発生を抑制することができることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
高耐圧パワーデバイス用のシリコンウェーハの製造に好ましく用いることができる。
【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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