(57)【要約】  シリコンウェーハの直径が大きく、ＳＬＡやＦＬＡ等の熱処理を施しても、広い酸素析出物の密度の範囲にわたって、スリップが発生せず強度の高いシリコンウェーハを得る。  先ずシリコンウェーハを製造するために設定した複数種類の酸素濃度及び熱履歴のそれぞれの組合せを入力パラメータとして、フォッカープランク方程式を解くことにより、酸素析出物（１１）を形成するための熱処理工程の後であってデバイス製造プロセスの熱処理工程の直前のウェーハ内部の酸素析出物の対角線長Ｌ及び密度Ｄをそれぞれ算出する。次にデバイス製造プロセスの熱処理工程に用いられる熱処理炉構造及びその熱処理温度に基づいて、デバイス製造プロセスの熱処理工程でウェーハの外周部の接線方向に作用する最大熱応力Ｓを算出した後に、次の式（１）の関係を満たす酸素濃度等を決定する。          １２０００×Ｄ−０．２６ ≦ Ｌ ≦ ５１０００×Ｓ−１．５５      ……（１）【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン単結晶棒をスライスして作製されたシリコンウェーハ(10)を熱処理してウェーハ(10)内部に酸素析出物(11,21,31)を形成するシリコンウェーハの製造方法において、
前記酸素析出物(11,21,31)の形成されたウェーハ(10)がその後半導体デバイス製造プロセスで熱処理されるシリコンウェーハであって、
前記ウェーハ(10)を製造するための複数種類の酸素濃度及び熱履歴を設定する工程と、
前記複数種類の酸素濃度及び熱履歴のそれぞれの組合せを入力パラメータとして、フォッカープランク方程式を解くことにより、前記酸素析出物(11,21,31)を形成させるための熱処理工程の後であってかつ前記デバイス製造プロセスの熱処理工程の直前の前記ウェーハ(10)内部の酸素析出物(11,21,31)の対角線長Ｌ(ｎｍ)及び密度Ｄ(個／ｃｍ３)をそれぞれ算出する工程と、
前記デバイス製造プロセスの熱処理工程に用いられる熱処理炉の構造及びその熱処理温度に基づいて、前記デバイス製造プロセスの熱処理工程で前記ウェーハ(10)の外周部の接線方向に作用する最大熱応力Ｓ(ＭＰａ)を算出する工程と、
前記複数種類の酸素濃度及び熱履歴のうち次の式（１）の関係を満たす酸素濃度及び熱履歴を決定する工程と
を含むことを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。
１２０００×Ｄ−０．２６ ≦ Ｌ ≦ ５１０００×Ｓ−１．５５      ……（１）
【請求項２】
シリコンウェーハ(10)内部のＢ、Ｐ、Ａｓ及びＳｂからなる群より選ばれた１種又は２種以上のドーパント濃度を更に複数種類設定し、これらのドーパント濃度をそれぞれ入力パラメータに更に加える請求項１記載のシリコンウェーハの製造方法。
【請求項３】
シリコンウェーハ(10)内部の炭素濃度を更に複数種類設定し、これらの炭素濃度をそれぞれ入力パラメータに更に加える請求項１又は２記載のシリコンウェーハの製造方法。
【請求項４】
シリコンウェーハ(10)内部の窒素濃度を更に複数種類設定し、これらの窒素濃度をそれぞれ入力パラメータに更に加える請求項１ないし３いずれか1項に記載のシリコンウェーハの製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし４いずれか１項に記載の方法で製造されたシリコンウェーハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に酸素析出物が形成されかつスリップ（Slip）の発生しないシリコンウェーハを製造する方法と、この方法で製造されたシリコンウェーハに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体デバイスを製造するためにチョクラルスキー法（以下、ＣＺ法という）によるシリコン単結晶より切り出されたウェーハが用いられてきた。デバイス製造プロセスでは、ウェーハが様々な熱処理を受けて、ウェーハ内部にスリップが発生することがあるけれども、これまでのプロセスでは通常のバッチ式の熱処理炉が用いられ、またウェーハの直径も２００ｍｍと小径のものが主流であったため、スリップの発生はそれほど深刻な問題にはならなかった。
しかし、近年の最先端プロセスでは、イオン注入した不純物を活性化するための熱処理としてＳＬＡ（Spike Lamp Anneal）或いはＦＬＡ（Flash Lamp Anneal）といった枚葉式の熱処理方法が用いられるようになり、不純物の深さ方向の分布を狭い範囲で制御するため、非常に高速に所定の温度まで上昇させ、かつその温度から急速に冷却させるという熱処理方法が行われる。このためウェーハに作用する熱応力がこれまでのプロセスより大きくなる。一方、ウェーハの直径の主流は大径の３００ｍｍへと移りつつあり、ウェーハの直径が大きくなると、自重による応力や熱処理時の熱応力も大きくなる。従って、直径３００ｍｍのウェーハを用いた最先端プロセスでは、これまで以上にスリップが発生し易くなり、このことによるウェーハの変形も大きくなって、デバイスの歩留りの低下に繋がる。
一方、５×１０１７〜１０×１０１７個／ｃｍ３の範囲の酸素を含有し、基板外周から１０ｍｍ以下の範囲に多面体（８〜１４面体）の酸素析出物を１０８〜１０１０個／ｃｍ３の範囲の密度で含有する半導体基板が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。この半導体基板では、１０８〜１０１０個／ｃｍ３の密度で含有される多面体の酸素析出物がスリップとなる転位の移動を抑制するため、ＬＳＩ製造における熱処理時に、基板の外周部からのスリップの発生を抑制できるようになっている。
【特許文献１】特開平９−１９０９５４号公報（請求項１、段落［００１５］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来の特許文献１に示された半導体基板では、スリップの発生しない酸素析出物の密度を規定しているけれども、酸素析出物のサイズについては何ら規定していない。
一方、上記特許文献１に示された半導体基板では、酸素析出物の密度が１０８個／ｃｍ３未満であると転位の運動の抑制効果を十分に発揮できず、酸素濃度の可飽和分しか酸素析出物を析出できないため酸素析出物の密度を１０１０個／ｃｍ３以上にすることができないという理由から、スリップの発生しない酸素析出物の密度の範囲を１０８〜１０１０個／ｃｍ３に限定しており、この範囲外の密度の酸素析出物を有するシリコンウェーハに対してスリップの発生を抑制できない不具合があった。
本発明の目的は、直径が大きくなっても、またＳＬＡやＦＬＡ等の急速加熱及び急速冷却の熱処理を施しても、広い酸素析出物の密度の範囲にわたって、スリップが発生せず強度の高い、シリコンウェーハの製造方法及びその方法により製造されたシリコンウェーハを提供することにある。
本発明の別の目的は、デバイス製造プロセスで実験を行ってスリップの発生状況をわざわざ調べなくても、デバイス製造プロセスでスリップの発生しないウェーハを設計できる、シリコンウェーハの製造方法及びその方法により製造されたシリコンウェーハを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者らは、酸素析出物の対角線長（サイズ）及び密度がそれぞれ異なる複数枚のシリコンウェーハを準備し、これらのウェーハの高温熱処理におけるスリップの発生挙動を調べたところ、酸素析出物の対角線長（サイズ）と密度が所定の関係を満たすとスリップが発生し難いことを見出すとともに、デバイスプロセス熱処理時にウェーハ外周部の接線方向に作用する最大熱応力と酸素析出物の対角線長（サイズ）が所定の関係を満たすと、酸素析出物自体を起点とするスリップが発生しないことを見出すことにより、本願請求項１に係る発明をなすに至った。
請求項１に係る発明は、図１及び図２に示すように、シリコン単結晶棒をスライスして作製されたシリコンウェーハ１０を熱処理してウェーハ１０内部に酸素析出物１１を形成するシリコンウェーハの製造方法の改良である。
その特徴ある構成は、前記酸素析出物１１の形成されたウェーハ１０がその後半導体デバイス製造プロセスで熱処理されるシリコンウェーハであって、ウェーハ１０を製造するための複数種類の酸素濃度及び熱履歴を設定する工程と、複数種類の酸素濃度及び熱履歴のそれぞれの組合せを入力パラメータとして、フォッカープランク（Fokker-Planck）方程式を解くことにより、酸素析出物１１を形成させるための熱処理工程の後であってかつデバイス製造プロセスの熱処理工程の直前のウェーハ１０内部の酸素析出物１１の対角線長Ｌ(ｎｍ)及び密度Ｄ(個／ｃｍ３)をそれぞれ算出する工程と、デバイス製造プロセスの熱処理工程に用いられる熱処理炉の構造及びその熱処理温度に基づいて、デバイス製造プロセスの熱処理工程でウェーハ１０の外周部の接線方向に作用する最大熱応力Ｓ(ＭＰａ)を算出する工程と、複数種類の酸素濃度及び熱履歴のうち次の式（１）の関係を満たす酸素濃度及び熱履歴を決定する工程とを含むところにある。
１２０００×Ｄ−０．２６ ≦ Ｌ ≦ ５１０００×Ｓ−１．５５      ……（１）
この請求項１に記載されたシリコンウェーハの製造方法では、上記式（１）のうちＬ≧１２０００×Ｄ−０．２６を満たす対角線長（サイズ）及び密度の酸素析出物１１は、ウェーハ１０の高温熱処理時におけるスリップの伸展を抑制することができる。また上記式（１）で囲まれる範囲内の対角線長Ｌ（サイズ）及び密度Ｄを有する酸素析出物１１をウェーハ１０に作り込むことにより、デバイス製造プロセスの熱処理工程における熱応力に基づいてウェーハ１０外周部から発生するスリップを抑制できるとともに、酸素析出物１１自身から発生する転位も防止できる。更にデバイス製造プロセスで実験を行ってスリップの発生状況をわざわざ調べなくても、デバイス製造プロセスでスリップの発生しないウェーハ１０を設計できるため、短時間及び低コストでデバイス製造プロセスでスリップの発生しないウェーハ１０の製造条件を決定できる。ここで、「スリップ」とは、シリコンウェーハを熱処理して、熱応力等の応力が、ある結晶面に反って加えられたときに、結晶の中ですべりによって生じた結晶欠陥をいう。【０００５】
ウェーハ内部のＢ、Ｐ、Ａｓ及びＳｂからなる群より選ばれた１種又は２種以上のドーパント濃度を更に複数種類設定し、これらのドーパント濃度をそれぞれ入力パラメータに更に加えてもよい。
またウェーハ内部の炭素濃度を更に複数種類設定し、これらの炭素濃度をそれぞれ入力パラメータに更に加えることができる。
更にウェーハ内部の窒素濃度を更に複数種類設定し、これらの窒素濃度をそれぞれ入力パラメータに更に加えてもよい。
請求項５に係る発明は、図１及び図２に示すように、請求項１ないし４いずれか１項に記載の方法で製造されたシリコンウェーハである。
この請求項５に記載されたシリコンウェーハでは、酸素析出物１１の密度の範囲を広くしても、ウェーハ１０内にスリップが発生せず、シリコンウェーハ１０の強度は高い。
【発明の効果】
【０００６】
以上述べたように、本発明によれば、先ずシリコンウェーハを製造するために設定した複数種類の酸素濃度及び熱履歴のそれぞれの組合せを入力パラメータとして、フォッカープランク方程式を解くことにより、酸素析出物形成用の熱処理工程の後であってデバイス製造プロセスの熱処理工程の直前のウェーハ内部の酸素析出物の対角線長Ｌ及び密度Ｄをそれぞれ算出し、次にデバイス製造プロセスの熱処理工程に用いられる熱処理炉構造及びその熱処理温度に基づいて、デバイス製造プロセスの熱処理工程でウェーハの外周部の接線方向に作用する最大熱応力Ｓを算出した後に、上記式（１）の関係を満たす酸素濃度等を決定したので、ウェーハの直径が大きくなっても、またＳＬＡやＦＬＡ等の急速加熱及び急速冷却の熱処理を施しても、広い酸素析出物の密度の範囲にわたって、スリップが発生せずかつ強度の高いウェーハを得ることができるとともに、デバイスプロセス熱処理でのスリップの発生を防止でき、このウェーハから製造される半導体素子の歩留りを向上できる。
またデバイス製造プロセスで実験を行ってスリップの発生状況をわざわざ調べなくても、デバイス製造プロセスでスリップの発生しないウェーハを設計できる。この結果、短時間及び低コストでデバイス製造プロセスでスリップの発生しないウェーハの製造条件を決定できる。
更に上記方法で製造されたウェーハでは、酸素析出物の密度の範囲を広くしても、ウェーハ内にスリップが発生せず、ウェーハの強度は高い。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明第１実施形態のシリコンウェーハに形成された正八面体状の酸素析出物の模式図である。
【図２】その酸素析出物を有するシリコンウェーハの斜視図である。
【図３】その酸素析出物の密度と対角線長（サイズ）の関係の概念を示す模式図である。
【図４】本発明第２実施形態のシリコンウェーハに形成された十四面体状の酸素析出物の模式図である。
【図５】本発明第３実施形態のシリコンウェーハに形成された正方形板状の酸素析出物の模式図である。
【図６】窒素をドープした場合とドープしない場合の、シリコンウェーハ中の正八面体状の酸素析出物及び正方形板状の酸素析出物の密度Ｄの変化に対する正八面体状の酸素析出物及び正方形板状の酸素析出物の対角線長Ｌの変化をそれぞれ示す図である。
【図７】そのウェーハ外周部の接線方向に作用する最大熱応力Ｓの変化に対する正八面体状の酸素析出物及び板状正方形の酸素析出物の対角線長Ｌの変化を示す図である。
【図８】炭素をドープしたシリコンウェーハ中の正方形板状の酸素析出物の密度Ｄの変化に対する正方形板状の酸素析出物の対角線長Ｌの変化をそれぞれ示す図である。
【図９】そのウェーハ外周部の接線方向に作用する最大熱応力Ｓの変化に対する板状正方形の酸素析出物の対角線長Ｌの変化を示す図である。
【符号の説明】
【０００８】
１０  シリコンウェーハ
１１，２１，３１  酸素析出物
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１及び図２に示すように、シリコンウェーハ１０は、ＣＺ法により育成されたシリコン単結晶棒をスライスした後に、内部に酸素析出物１１を形成するための熱処理を施し、更に少なくとも主表面を鏡面研磨加工したシリコンウェーハである。このウェーハ１０は、その後、半導体デバイスの製造メーカに出荷され、デバイス製造プロセスで熱処理される。
一方、図３は、酸素析出物を形成するための熱処理工程の後であってかつデバイス製造プロセスの熱処理工程の直前のウェーハ内部に形成された酸素析出物の密度及び対角線長（サイズ）の関係の概念を示す模式図であり、デバイス製造プロセスの熱処理工程において熱応力が作用してもウェーハ内の転位を固着することができる酸素析出物の対角線長（サイズ）及び密度の下限値が存在し、上記酸素析出物からスリップを発生させない酸素析出物の対角線長（サイズ）及び密度の上限値が存在する。このため、上記下限値及び上限値で規定される領域（下限値と上限値との間の領域）の酸素析出物の対角線長（サイズ）及び密度であれば、スリップの発生を抑制できる。【００１０】
次に上記転位を固定しかつスリップを抑制するためのシリコンウェーハ１０（図２）の製造条件を決定する方法を説明する。
先ずウェーハ１０を製造するための複数種類の製造条件を設定する。ここで、製造条件とは、酸素濃度、熱履歴、ドーパント濃度、炭素濃度及び窒素濃度からなる群より選ばれかつ少なくとも酸素濃度及び熱履歴を含む２種以上の条件である。一般的な熱履歴には、ウェーハ製造メーカにおける熱履歴と、デバイス製造メーカにおける熱履歴とがある。ウェーハ製造メーカにおける熱履歴には、シリコン単結晶棒の引上げ中の熱履歴と、上記酸素析出物を形成するための熱処理で受ける熱履歴とがある。またデバイス製造メーカにおける熱履歴には、酸素析出物を形成していないとスリップが発生してしまう高温のメインデバイス製造プロセスで受ける熱履歴と、上記メインデバイス製造プロセスの前に行われる比較的低温の予備デバイス製造プロセスで受ける熱履歴とがある。この実施の形態の製造条件の熱履歴は、シリコン単結晶棒の引上げ中の熱履歴と、酸素析出物を形成するための熱処理で受ける熱履歴と、比較的低温の予備デバイス製造プロセスで受ける熱履歴とからなる。酸素析出物を形成するための熱処理としては、高抵抗のウェーハ１０において、６００〜１０００℃の温度範囲で、低温から行うランピング熱処理（低温から一定の昇温速度で温度を上昇させる熱処理）や、高抵抗のＳＩＭＯＸウェーハ１０において、埋込み酸化層（Buried Oxide Layer）を形成するための高温熱処理を行った後に、５００〜１０００℃の温度範囲で、低温から行うランピング熱処理などが挙げられる。またドーパント濃度はＢ、Ｐ、Ａｓ及びＳｂからなる群より選ばれた１種又は２種以上のドーパントの濃度である。【００１１】
次いで上記複数種類の酸素濃度及び熱履歴等の製造条件のそれぞれの組合せを入力パラメータとして、フォッカープランク方程式を解くことにより、酸素析出物１１を形成するための熱処理工程の後であってかつデバイス製造プロセスの熱処理工程の直前のウェーハ１０内部の酸素析出物１１の対角線長Ｌ(ｎｍ)及び密度Ｄ(個／ｃｍ３)をそれぞれ算出する。ここで、デバイス製造プロセスの熱処理工程の直前とは、上記予備デバイス製造プロセスの後であって上記メインデバイス製造プロセスの前をいう。ウェーハ１０内部における酸素析出１１の挙動を、酸素析出物１１の半径ｒ及び熱処理時間ｔを関数とするサイズ分布関数ｆ(r,t)を用いて表し、ｆ(r,t)の時間変化を次のフォッカープランク方程式（２）を解くことにより、上記酸素析出物１１の対角線長Ｌ(ｎｍ)及び密度Ｄ(個／ｃｍ３)を求める。式（２）において、Ｊ(r,t)は次の式（３）で表される。【００１２】
【数１】
2006003812.tif 000002
上記式（３）において、Ａ(r,t)とＢ(r,t)は次の式（４）の関係を満たす。【００１３】
【数２】
2006003812.tif 000003
上記式（４）において、ｋはボルツマン定数であり、Ｔは絶対温度であり、ΔＧ(r,t)は半径ｒの酸素析出物１１の形成に伴うGibbsの自由エネルギー変化量である。そして任意の熱処理後のサイズ分布関数ｆ(r,t)を次の式（５）及び式（６）に代入することにより、酸素析出物１１（正八面体状の酸素析出物）の対角線長Ｌ(ｎｍ)及び密度Ｄ(個／ｃｍ３)を算出することができる。【００１４】
【数３】
2006003812.tif 000004
次にデバイス製造プロセスの熱処理工程に用いられる熱処理炉の構造及びその熱処理温度に基づいて、デバイス製造プロセスの熱処理工程でウェーハ１０の外周部の接線方向に作用する最大熱応力Ｓ(ＭＰａ)を、コンピュータを用いたシミュレーションによって算出する。
更に複数種類の酸素濃度及び熱履歴等の製造条件のうち次の式（１）の関係を満たす酸素濃度及び熱履歴等の製造条件を決定する。
１２０００×Ｄ−０．２６ ≦ Ｌ ≦ ５１０００×Ｓ−１．５５      ……（１）
なお、この第１の実施の形態において、上記酸素析出物１１の対角線長（サイズ）とは、シリコンウェーハ１０の結晶方位［１００］方向から正八面体状の酸素析出物１１を見たときに、その酸素析出物１１の結晶方位［０１０］方向に延びる対角線長をいう（図１）。また上記式（１）は、後述の実施例に記載したように、実験を行って求められる。この場合、上記酸素析出物の対角線長（サイズ）及び密度は、ウェーハ表面をライト（Wright）エッチング液で選択エッチングを行い、光学顕微鏡の観察で計測し、サイズについては透過型電子顕微鏡の観察により調べることが好ましい。【００１５】
上述のことから、デバイス製造プロセスで実験を行ってスリップの発生状況をわざわざ調べなくても、デバイス製造プロセスでスリップの発生しないウェーハ１０を設計できる。この結果、短時間及び低コストでデバイス製造プロセスでスリップの発生しないウェーハ１０の製造条件を決定できる。
具体的には、上記式（１）で囲まれる範囲内の対角線長Ｌ（サイズ）及び密度Ｄの酸素析出物１１をウェーハ１０内部に作り込むように、ウェーハ１０の酸素濃度及び熱履歴等の製造条件を決定する、即ち、上記式（１）で囲まれる範囲内の対角線長Ｌ（サイズ）及び密度Ｄの酸素析出物１１をウェーハ１０内部に作り込むように、ウェーハ１０の酸素濃度及び熱履歴等の製造条件を決定すると、ウェーハ１０内部の酸素析出物１１にて転位を固定でき、スリップを抑制できるとともに、デバイス製造プロセスの熱処理工程における熱応力に基づいてウェーハ１０外周部から発生するスリップを抑制でき、酸素析出物１１自身から発生する転位も防止できる。【００１６】
なお、上記ウェーハ１０内部の酸素濃度は１０×１０１７〜１８×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（旧ＡＳＴＭ、以下、同じ）、好ましくは１１×１０１７〜１５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の範囲に設定される。ここで、ウェーハ１０内部の酸素濃度を１０×１０１７〜１８×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の範囲に限定したのは、１０×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満ではウェーハ強度が劣化（低下）し、１８×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３を越えるとウェーハ表面の完全性が劣化（低下）するからである。
また上記高抵抗のシリコンウェーハ１０に施されるランピング熱処理において、７００℃から１０００℃まで昇温するときのランピングレイトは０．５〜２．０℃／分であることが好ましい。このランピング熱処理後、１０００℃に０〜４時間保持する前熱処理を行う。この前熱処理により、更に多くの酸素析出物１１が析出し、シリコンウェーハ１０の抵抗値を安定化することができる。
また上記高抵抗のＳＩＭＯＸウェーハ１０に施されるランピング熱処理において、５５０℃から７００℃まで昇温するときのランピングレイトは０．３〜２．０℃／分であることが好ましい。このランピング熱処理後、７００℃に１〜４時間保持する第１熱処理を行い、更に１０００〜１１００℃、好ましくは１０００〜１０５０℃の温度に、４〜１６時間、好ましくは８〜１６時間保持する第２熱処理を行う。上記第１熱処理により酸素析出核が形成され、上記第２熱処理により酸素析出物が成長する。
また、アルゴン雰囲気、水素雰囲気等の非酸化性雰囲気中で１１００〜１２５０℃の範囲で高温熱処理を行う場合には、酸素析出核も多く、酸素析出物１１も成長し易いシリコンウェーハ１０を用いる。このようなシリコンウェーハ１０では、ウェーハ１０表層部にＣＯＰ（Crystal Originated Particle）や酸素析出物１１が存在せず、バルク（Bulk）中にスリップを固着でき、また酸素析出物１１自体からのスリップの発生もなく、十分なＩＧ（Intrinsic Gettering）効果も期待できる。【００１７】
またシリコンウェーハ１０中のドーパント濃度は１×１０１２〜１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、好ましくは１×１０１３〜１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の範囲に設定される。シリコンウェーハ１０中のＢ、Ｐ等のドーパント濃度を１×１０１２〜１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の範囲内に限定したのは、１×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満ではドーパント濃度を制御できず、１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３を越えるとシリコンウェーハ１０がエピタキシャルウェーハである場合ミスフィット転位が生じてしまうからである。
またシリコンウェーハ１０中の炭素濃度は１×１０１５〜１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、好ましくは５×１０１５〜５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の範囲に設定される。シリコンウェーハ１０中の炭素濃度を１×１０１５〜１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の範囲内に限定したのは、１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満ではイントリンシックゲッタリング効果に乏しく、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３を越えると所定の熱処理時に酸素析出核の析出過多が起こり過剰な酸素析出物を生じてしまうからである。
更に、シリコンウェーハ１０中の窒素濃度は１×１０１２〜１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、好ましくは５×１０１２〜５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の範囲に設定される。ここで、シリコンウェーハ１０中の窒素濃度を１×１０１２〜１×１０１７／ｃｍ３の範囲に限定したのは、１×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満ではシリコンウェーハ１０中の原子空孔が消失し易くなり、１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３を越えると窒素に関係するドナーの発生量が増えシリコンウェーハ１０の抵抗率を大きく変化させてしまうからである。
なお、シリコンウェーハがＰ−型の支持ウェーハ上にＰ型のエピタキシャル膜を成長させたＰ／Ｐ−型のエピタキシャルウェーハである場合、支持ウェーハの酸素濃度を１０×１０１７〜１５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、好ましくは１２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３とし、窒素濃度を５×１０１２〜５×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、好ましくは２×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３とし、Ｂのドーパント濃度を２×１０１４〜２×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、好ましくは１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３とする組合せが最適である。
また、シリコンウェーハがアルゴン雰囲気中でアニール処理を施したウェーハである場合、酸素濃度を１０×１０１７〜１５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、好ましくは１２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３とし、窒素濃度を５×１０１３〜５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、好ましくは２×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３とし、Ｂのドーパント濃度を２×１０１４〜２×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、好ましくは１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３とし、更に１０００℃から１２００℃までの昇温速度を０．５〜５℃／分、好ましくは１℃／分とし、１１５０〜１２５０℃、好ましくは１２００℃の温度で、０．５〜２時間、好ましくは１時間保持する熱処理を行う組合せが最適である。【００１８】
＜第２の実施の形態＞
図４は本発明の第２の実施の形態を示す。
この実施の形態では、シリコンウェーハ内に形成される酸素析出物２１の形状が十四面体状である。この十四面体状の酸素析出物２１は、第１の実施の形態の正八面体状の酸素析出物の６つの角を面取りした形状である。第１の実施の形態の正八面体状の酸素析出物とこの実施の形態の十四面体状の酸素析出物２１とを総称して、多面体状の酸素析出物と呼ぶ。上記以外は第１の実施の形態と同一に構成される。また、この実施の形態において、酸素析出物２１の対角線長（サイズ）とは、シリコンウェーハの結晶方位［１００］方向から十四面体状の酸素析出物２１を見たときに、その酸素析出物２１の結晶方位［０１０］方向に延びる対角線長をいう。
＜第３の実施の形態＞
図５は本発明の第３の実施の形態を示す。
この実施の形態では、シリコンウェーハ内に形成される酸素析出物３１の形状が正方形板状である。そして任意の熱処理後のサイズ分布関数ｆ(r,t)を上記式（５）及び次の式（７）に代入することにより、酸素析出物１１（正方形板状の酸素析出物）の対角線長Ｌ(ｎｍ)及び密度(個／ｃｍ３)を算出することができる。【００１９】
【数４】
2006003812.tif 000005
上記式（７）において、βは酸素析出物（正方形板状の酸素析出物）のアスペクト比（正方形板状の酸素析出物の厚さ／対角線長）であり、０．０１程度の値となる。上記以外は第１の実施の形態と同一に構成される。また、この実施の形態において、酸素析出物３１の対角線長（サイズ）とは、シリコンウェーハの結晶方位［１００］方向から正方形板状の酸素析出物３１を見たときに、その酸素析出物３１の結晶方位［０１０］方向に延びる対角線長をいう。
【実施例】
【００２０】
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
＜実施例１＞
先ず直径が２００ｍｍでありかつ酸素濃度が１２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であって、窒素を３×１０１４／ｃｍ３の濃度となるようにドープしたシリコン単結晶を用意した。次にこのシリコン単結晶をスライスしてシリコンウェーハを作製し、このシリコンウェーハをアルゴン雰囲気中で１２００℃に１時間保持するアルゴンアニールを行った。ここで、１２００℃までの昇温工程のうち、１０００℃から１２００℃までの昇温速度は１℃／分で行った。このシリコンウェーハ中の正八面体状の酸素析出物の密度Ｄは１×１０１０個／ｃｍ３であり、酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正八面体状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は１００ｎｍであった。このシリコンウェーハを実施例１とした。【００２１】
＜実施例２＞
先ず直径が２００ｍｍでありかつ酸素濃度が１２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であって、窒素を３×１０１４／ｃｍ３の濃度となるようにドープしたシリコン単結晶を用意した。次にこのシリコン単結晶をスライスしてシリコンウェーハを作製し、このシリコンウェーハをアルゴン雰囲気中で１２００℃に１時間保持するアルゴンアニールを行った。ここで、１２００℃までの昇温工程のうち、１０００℃から１２００℃までの昇温速度は１℃／分で行った。このシリコンウェーハ中の正八面体状の酸素析出物の密度Ｄは１×１０１０個／ｃｍ３であり、酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正八面体状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は５０ｎｍであった。このシリコンウェーハを実施例２とした。なお、酸素析出物のサイズが５０ｎｍと実施例１より小さくなったのは、実施例１の単結晶引上げ炉とは構造の異なる単結晶引上げ炉を用いて引上げたため、結晶育成時の熱履歴が異なったものと考えられる。【００２２】
＜実施例３＞
先ず直径が２００ｍｍでありかつ酸素濃度が１２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であって、窒素をドープしないシリコン単結晶を用意した。ここで窒素をドープしなかったのは、アルゴンアニール後のシリコンウェーハ中の酸素析出物のサイズを実施例２より小さくするためである。次にこのシリコン単結晶をスライスしてシリコンウェーハを作製し、このシリコンウェーハをアルゴン雰囲気中で１２００℃に１時間保持するアルゴンアニールを行った。ここで、１２００℃までの昇温工程のうち、１０００℃から１２００℃までの昇温速度は１℃／分で行った。このシリコンウェーハ中の正八面体状の酸素析出物の密度Dは１×１０１０個／ｃｍ３であり、酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正八面体状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は３０ｎｍであった。このシリコンウェーハを実施例３とした。なお、単結晶引上げ炉は実施例２と同一のものを用いた。【００２３】
＜実施例４＞
アルゴンアニールの昇温工程のうち、１０００℃から１２００℃までの昇温速度を２℃／分で行ったことを除いて、実施例１と同様にしてシリコンウェーハを作製した。ここで、上記１０００℃から１２００℃までの昇温速度を２℃／分で行ったのは、アルゴンアニール後のシリコンウェーハ中の酸素析出物の密度を実施例１と変えるためである。このシリコンウェーハ中の正八面体状の酸素析出物の密度Ｄは１×１０９個／ｃｍ３であり、酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正八面体状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は１００ｎｍであった。このシリコンウェーハを実施例４とした。【００２４】
＜実施例５＞
アルゴンアニールの昇温工程のうち、１０００℃から１２００℃までの昇温速度を２℃／分で行ったことを除いて、実施例２と同様にしてシリコンウェーハを作製した。ここで、上記１０００℃から１２００℃までの昇温速度を２℃／分で行ったのは、アルゴンアニール後のシリコンウェーハ中の酸素析出物の密度を実施例２より小さくするためである。このシリコンウェーハ中の正八面体状の酸素析出物の密度Ｄは１×１０９個／ｃｍ３であり、酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正八面体状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は５０ｎｍであった。このシリコンウェーハを実施例５とした。【００２５】
＜実施例６＞
アルゴンアニールの昇温工程のうち、１０００℃から１２００℃までの昇温速度を３℃／分で行ったことを除いて、実施例１と同様にしてシリコンウェーハを作製した。ここで、上記１０００℃から１２００℃までの昇温速度を３℃／分で行ったのは、アルゴンアニール後のシリコンウェーハ中の酸素析出物の密度を実施例４より小さくするためである。このシリコンウェーハ中の正八面体状の酸素析出物の密度Ｄは１×１０８個／ｃｍ３であり、酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正八面体状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は１００ｎｍであった。このシリコンウェーハを実施例６とした。【００２６】
＜実施例７＞
先ず直径が２００ｍｍでありかつ酸素濃度が１５．５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であるシリコン単結晶を用意した。次にこのシリコン単結晶をスライスしてシリコンウェーハを作製し、このシリコンウェーハに酸素イオンを注入した後に、高温熱処理を行って埋込み酸化層を形成し、ＳＩＭＯＸウェーハを作製した。このウェーハに酸素析出核を形成して酸素析出物を成長させるために、先ず窒素雰囲気中で７００℃に１時間保持して酸素析出核形成用熱処理を行った。ここで、７００℃までの昇温工程のうち、５５０〜７００℃までの昇温速度は１℃／分で行った。次に上記ウェーハを希釈酸素雰囲気中（窒素１００％に対して３％の酸素を混合した混合ガス雰囲気中）で、１０００℃に０．５時間保持して酸素析出核成長用熱処理を行った。これにより上記酸素析出核は正方形板状の酸素析出物に成長した。このウェーハ中の正方形板状の酸素析出物の密度Ｄは１×１０１０個／ｃｍ３であった。またこの正方形板状の酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正方形板状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は３５ｎｍであった。このシリコンウェーハを実施例７とした。【００２７】
＜実施例８＞
先ず直径が２００ｍｍでありかつ酸素濃度が１５．５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であるシリコン単結晶を用意した。次にこのシリコン単結晶をスライスしてシリコンウェーハを作製し、このシリコンウェーハに酸素イオンを注入した後に、高温熱処理を行って埋込み酸化層を形成し、ＳＩＭＯＸウェーハを作製した。このウェーハに酸素析出核を形成して酸素析出物を成長させるために、先ず窒素雰囲気中で７００℃に１時間保持して酸素析出核形成用熱処理を行った。ここで、７００℃までの昇温工程のうち、５５０〜７００℃までの昇温速度は２℃／分で行った。次に上記ウェーハを希釈酸素雰囲気中（窒素１００％に対して３％の酸素を混合した混合ガス雰囲気中）で、１０００℃に１時間保持して酸素析出核成長用熱処理を行った。これにより上記酸素析出核は正方形板状の酸素析出物に成長した。このウェーハ中の正方形板状の酸素析出物の密度Ｄは１×１０９個／ｃｍ３であった。またこの正方形板状の酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正方形板状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は６０ｎｍであった。このシリコンウェーハを実施例８とした。【００２８】
＜実施例９＞
先ず直径が２００ｍｍでありかつ酸素濃度が１５．５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であるシリコン単結晶を用意した。次にこのシリコン単結晶をスライスしてシリコンウェーハを作製し、このシリコンウェーハに酸素イオンを注入した後に、高温熱処理を行って埋込み酸化層を形成し、ＳＩＭＯＸウェーハを作製した。このウェーハに酸素析出核を形成して酸素析出物を成長させるために、先ず窒素雰囲気中で７００℃に１時間保持して酸素析出核形成用熱処理を行った。ここで、７００℃までの昇温工程のうち、５５０〜７００℃までの昇温速度は４℃／分で行った。次に上記ウェーハを希釈酸素雰囲気中（窒素１００％に対して３％の酸素を混合した混合ガス雰囲気中）で、１０００℃に２．５時間保持して酸素析出核成長用熱処理を行った。これにより上記酸素析出核は正方形板状の酸素析出物に成長した。このウェーハ中の正方形板状の酸素析出物の密度Ｄは１×１０８個／ｃｍ３であった。またこの正方形板状の酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正方形板状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は１１０ｎｍであった。このシリコンウェーハを実施例９とした。【００２９】
＜比較例１＞
アルゴンアニールの昇温工程のうち、１０００℃から１２００℃までの昇温速度を２℃／分で行ったことを除いて、実施例３と同様にしてシリコンウェーハを作製した。ここで、上記１０００℃から１２００℃までの昇温速度を２℃／分で行ったのは、アルゴンアニール後のシリコンウェーハ中の酸素析出物の密度を実施例３より小さくするためである。このシリコンウェーハ中の正八面体状の酸素析出物の密度Ｄは１×１０９個／ｃｍ３であり、酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正八面体状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は３０ｎｍであった。このシリコンウェーハを比較例１とした。【００３０】
＜比較例２＞
アルゴンアニールの昇温工程のうち、１０００℃から１２００℃までの昇温速度を３℃／分で行ったことを除いて、実施例２と同様にしてシリコンウェーハを作製した。ここで、上記１０００℃から１２００℃までの昇温速度を３℃／分で行ったのは、アルゴンアニール後のシリコンウェーハ中の酸素析出物の密度を実施例５より小さくするためである。このシリコンウェーハ中の正八面体状の酸素析出物の密度Ｄは１×１０８個／ｃｍ３であり、酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正八面体状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は５０ｎｍであった。このシリコンウェーハを比較例２とした。【００３１】
＜比較例３＞
アルゴンアニールの昇温工程のうち、１０００℃から１２００℃までの昇温速度を３℃／分で行ったことを除いて、実施例３と同様にしてシリコンウェーハを作製した。ここで、上記１０００℃から１２００℃までの昇温速度を３℃／分で行ったのは、アルゴンアニール後のシリコンウェーハ中の酸素析出物の密度を比較例１より小さくするためである。このシリコンウェーハ中の正八面体状の酸素析出物の密度Ｄは１×１０８個／ｃｍ３であり、酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正八面体状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は３０ｎｍであった。このシリコンウェーハを比較例３とした。【００３２】
＜比較例４＞
先ず直径が２００ｍｍでありかつ酸素濃度が１５．５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であるシリコン単結晶を用意した。次にこのシリコン単結晶をスライスしてシリコンウェーハを作製し、このシリコンウェーハに酸素イオンを注入した後に、高温熱処理を行って埋込み酸化層を形成し、ＳＩＭＯＸウェーハを作製した。このウェーハに酸素析出核を形成して酸素析出物を成長させるために、先ず窒素雰囲気中で７００℃に１時間保持して酸素析出核形成用熱処理を行った。ここで、７００℃までの昇温工程のうち、５５０〜７００℃までの昇温速度は２℃／分で行った。次に上記ウェーハを希釈酸素雰囲気中（窒素１００％に対して３％の酸素を混合した混合ガス雰囲気中）で、１０００℃に０．６時間保持して酸素析出核成長用熱処理を行った。これにより上記酸素析出核は正方形板状の酸素析出物に成長した。このウェーハ中の正方形板状の酸素析出物の密度Ｄは１×１０９個／ｃｍ３であった。またこの正方形板状の酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正方形板状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は４０ｎｍであった。このシリコンウェーハを比較例４とした。【００３３】
＜比較例５＞
先ず直径が２００ｍｍでありかつ酸素濃度が１５．５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であるシリコン単結晶を用意した。次にこのシリコン単結晶をスライスしてシリコンウェーハを作製し、このシリコンウェーハに酸素イオンを注入した後に、高温熱処理を行って埋込み酸化層を形成し、ＳＩＭＯＸウェーハを作製した。このウェーハに酸素析出核を形成して酸素析出物を成長させるために、先ず窒素雰囲気中で７００℃に１時間保持して酸素析出核形成用熱処理を行った。ここで、７００℃までの昇温工程のうち、５５０〜７００℃までの昇温速度は４℃／分で行った。次に上記ウェーハを希釈酸素雰囲気中（窒素１００％に対して３％の酸素を混合した混合ガス雰囲気中）で、１０００℃に２時間保持して酸素析出核成長用熱処理を行った。これにより上記酸素析出核は正方形板状の酸素析出物に成長した。このウェーハ中の正方形板状の酸素析出物の密度Ｄは１×１０８個／ｃｍ３であった。またこの正方形板状の酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正方形板状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は９０ｎｍであった。このシリコンウェーハを比較例５とした。【００３４】
＜比較試験１及び評価＞
実施例１〜９及び比較例１〜５のシリコンウェーハを、窒素雰囲気中で１００℃／秒の昇温速度で１２５０℃まで昇温した後、この温度に３０秒間保持するＲＴＡ処理を行って、各シリコンウェーハのエッジからのスリップの発生挙動をＸＲＴ（X-Ray Topograph）を用いて評価した。その結果を表１及び図６に示す。なお、表１には、酸素濃度と、窒素濃度と、５５０℃から７００℃までの昇温速度と、１０００℃から１２００℃までの昇温速度と、追加した１０００℃熱処理の時間も記載した。また、図６において、白丸及び黒丸は正八面体状の酸素析出物の例を示し、白三角及び黒三角は正方形板状の酸素析出物の例を示す。白丸及び白三角はスリップが発生しなかったことを示し、黒丸及び黒三角はスリップが発生したことを示す。更に、表１では、５５０℃から７００℃までの昇温速度を第１昇温速度とし、１０００℃から１２００℃までの昇温速度を第２昇温速度とし、追加した１０００℃熱処理の時間を追加熱処理時間とした。【００３５】
【表１】
2006003812.tif 000006
【００３６】
表１及び図６から明らかなように、シリコンウェーハ中の酸素析出物の密度Ｄが１×１０１０個／ｃｍ３であるとき、正八面体状の酸素析出物のサイズＬが１００ｎｍ及び５０ｎｍのみならず３０ｎｍである場合にもスリップが発生せず（実施例１〜３）、正方形板状の酸素析出物のサイズＬが３５ｎｍである場合にもスリップが発生しなかった（実施例７）。またシリコンウェーハ中の酸素析出物の密度Ｄが１×１０９個／ｃｍ３であるとき、正八面体状の酸素析出物のサイズＬが１００ｎｍ及び５０ｎｍである場合にスリップが発生せず（実施例４及び５）、正方形板状の酸素析出物のサイズＬが６０ｎｍである場合にもスリップが発生しなかったけれども（実施例８）、正八面体状の酸素析出物のサイズＬが３０ｎｍである場合にスリップが発生し（比較例１）、正方形板状の酸素析出物のサイズＬが４０ｎｍである場合にもスリップが発生した（比較例４）。更にシリコンウェーハ中の酸素析出物の密度Ｄが１×１０８個／ｃｍ３であるとき、正八面体状の酸素析出物のサイズＬが１００ｎｍである場合にスリップが発生せず（実施例６）、正方形板状の酸素析出物のサイズＬが１１０ｎｍでもスリップが発生しなかったけれども（実施例９）、正八面体状の酸素析出物のサイズＬが５０ｎｍ及び３０ｎｍである場合にスリップが発生し（比較例２及び３）、正方形板状の酸素析出物のサイズＬが９０ｎｍである場合にもスリップが発生した（比較例５）。この結果に基づいて、酸素析出物の密度Ｄ（個／ｃｍ３）に対するスリップの発生を阻止するのに必要な酸素析出物のサイズＬ（ｎｍ）を求める次の関係式（Ａ）を導き出すことができた。
Ｌ≧１２０００×Ｄ−０．２６      ……（Ａ）
また上述のことから、スリップの発生の抑制効果は酸素析出物の形態によらず、酸素析出物の密度Ｄとサイズ（対角線長）Ｌとで決まることが分かった。【００３７】
＜実施例１０＞
先ず直径が１５０ｍｍであってかつ酸素濃度が１４×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であるｐ型のシリコン単結晶を用意した。次にこのシリコン単結晶をスライスしてシリコンウェーハを作製し、このシリコンウェーハを窒素雰囲気中で８００℃に８時間保持する前熱処理を行った後、窒素雰囲気中で１１００℃に０．１２時間保持する熱処理を行った。このシリコンウェーハ中の正八面体状の酸素析出物の密度Ｄは２×１０９個／ｃｍ３であり、酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正八面体状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は７０ｎｍであった。このシリコンウェーハを立てた状態で、窒素雰囲気中で１０００℃の横型炉に、投入速度３ｃｍ／分で投入し、この炉内に３０分間保持した後、取出し速度３ｃｍ／分で炉から取出した。このときにシリコンウェーハの外周部の接線方向に作用する最大熱応力を、実際の熱処理時のウェーハ面内の温度を実測し、この実測値から計算して求めた。具体的には、ウェーハ面内の温度差は、ウェーハ面内の９点（ウェーハ中心部に１点、ウェーハ外周部に５点、ウェーハ中心部とウェーハ外周部の中間に３点）に、白金−白金ロジウムからなる熱電対を埋込んだウェーハをサンプルとして上記と同じ条件で炉内に投入し取出すことで測定した。またウェーハ外周部の接線方向の応力σθはσθ＝（−１／２）×α×Ｅ×ΔＴという式から求めた。ここで、αはシリコンの線膨張係数であり、Ｅはシリコンのヤング率であり、ΔＴはウェーハ外周部の温度からウェーハ中心部の温度を引いた値である。シリコンウェーハの外周部の接線方向に作用する最大熱応力Ｓは２０ＭＰａであった。このシリコンウェーハを実施例１０とした。【００３８】
＜実施例１１＞
窒素雰囲気中で１１００℃に０．２３時間保持する熱処理を行ったことを除いて、実施例１０と同様にしてシリコンウェーハに熱処理を行った。このシリコンウェーハ中の正八面体状の酸素析出物の密度Ｄは２×１０９個／ｃｍ３であり、酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正八面体状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は２００ｎｍであり、更にシリコンウェーハの外周部の接線方向に作用する最大熱応力Ｓは２０ＭＰａであった。このシリコンウェーハを実施例１１とした。
＜実施例１２＞
窒素雰囲気中で１１００℃に４時間保持する熱処理を行ったことを除いて、実施例１０と同様にしてシリコンウェーハに熱処理を行った。このシリコンウェーハ中の正八面体状の酸素析出物の密度Ｄは２×１０９個／ｃｍ３であり、酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正八面体状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は３３０ｎｍであり、更にシリコンウェーハの外周部の接線方向に作用する最大熱応力Ｓは２０ＭＰａであった。このシリコンウェーハを実施例１２とした。【００３９】
＜実施例１３＞
窒素雰囲気中で１１００℃に８時間保持する熱処理を行ったことを除いて、実施例１０と同様にしてシリコンウェーハに熱処理を行った。このシリコンウェーハ中の正八面体状の酸素析出物の密度Ｄは２×１０９個／ｃｍ３であり、酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正八面体状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は４００ｎｍであり、シリコンウェーハの外周部の接線方向に作用する最大熱応力Ｓは２０ＭＰａであった。このシリコンウェーハを実施例１３とした。
＜実施例１４＞
窒素雰囲気中で１１００℃に１６時間保持する熱処理を行ったことを除いて、実施例１０と同様にしてシリコンウェーハに熱処理を行った。このシリコンウェーハ中の正八面体状の酸素析出物の密度Ｄは２×１０９個／ｃｍ３であり、酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正八面体状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は４９０ｎｍであり、シリコンウェーハの外周部の接線方向に作用する最大熱応力Ｓは２０ＭＰａであった。このシリコンウェーハを実施例１４とした。【００４０】
＜実施例１５＞
先ず直径が１５０ｍｍであってかつ酸素濃度が１４×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であるｐ型のシリコンウェーハを用意した。次にこのシリコンウェーハを窒素雰囲気中で８００℃に８時間保持する前熱処理を行った後、窒素雰囲気中で１１００℃に０．１２時間保持する熱処理を行った。このシリコンウェーハ中の正八面体状の酸素析出物の密度Ｄは２×１０９個／ｃｍ３であり、酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正八面体状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は７０ｎｍであった。このシリコンウェーハを立てた状態で、窒素雰囲気中で１０００℃の横型炉に、投入速度７ｃｍ／分で投入し、この炉内に３０分間保持した後、取出し速度７ｃｍ／分で炉から取出した。このときにシリコンウェーハの外周部の接線方向に作用する最大熱応力Ｓを、実際の熱処理時のウェーハ面内の温度を実測し、この実測値から計算して求めたところ、３５ＭＰａであった。このシリコンウェーハを実施例１５とした。
＜実施例１６＞
窒素雰囲気中で１１００℃に０．２３時間保持する熱処理を行ったことを除いて、実施例１５と同様にしてシリコンウェーハに熱処理を行った。このシリコンウェーハ中の正八面体状の酸素析出物の密度Ｄは２×１０９個／ｃｍ３であり、酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正八面体状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は２００ｎｍであり、更にシリコンウェーハの外周部の接線方向に作用する最大熱応力Ｓは３５ＭＰａであった。このシリコンウェーハを実施例１６とした。【００４１】
＜実施例１７＞
先ず直径が１５０ｍｍであってかつ酸素濃度が１４×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であるｐ型のシリコンウェーハを用意した。次にこのシリコンウェーハを窒素雰囲気中で８００℃に８時間保持する前熱処理を行った後、窒素雰囲気中で１１００℃に０．１２時間保持する熱処理を行った。このシリコンウェーハ中の正八面体状の酸素析出物の密度Ｄは２×１０９個／ｃｍ３であり、酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正八面体状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は７０ｎｍであった。このシリコンウェーハを立てた状態で、窒素雰囲気中で１０００℃の横型炉に、投入速度１５ｃｍ／分で投入し、この炉内に３０分間保持した後、取出し速度１５ｃｍ／分で炉から取出した。このときにシリコンウェーハの外周部の接線方向に作用する最大熱応力Ｓを、実際の熱処理時のウェーハ面内の温度を実測し、この実測値から計算して求めたところ、７０ＭＰａであった。このシリコンウェーハを実施例１７とした。【００４２】
＜実施例１８＞
先ず直径が１５０ｍｍであってかつ酸素濃度が１５．５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であるｐ型のシリコン単結晶を用意した。次にこのシリコン単結晶をスライスしてシリコンウェーハを作製し、シリコンウェーハに酸素イオンを注入した後に、高温熱処理を行って埋込み酸化層を形成し、ＳＩＭＯＸウェーハを作製した。このウェーハを窒素雰囲気中で７００℃に１時間保持して酸素析出核を形成するための熱処理を行った。ここで、７００℃までの昇温工程のうち、５５０〜７００℃までの昇温速度は１．２℃／分で行った。更に上記ウェーハを希釈酸素雰囲気中（窒素１００％に対して３％の酸素を混合した混合ガス雰囲気中）で、１０００℃に１時間保持して酸素析出核を成長させるための熱処理を行った。これにより上記酸素析出核は正方形板状の酸素析出物に成長した。このウェーハ中の正方形板状の酸素析出物の密度Ｄは２×１０９個／ｃｍ３であった。またこの正方形板状の酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正方形板状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は６０ｎｍであった。このウェーハを立てた状態で、窒素雰囲気中で１０００℃の横型炉に、投入速度１５ｃｍ／分で投入し、この炉内に３０分間保持した後、取出し速度１５ｃｍ／分で炉から取出した。このときにシリコンウェーハの外周部の接線方向に作用する最大熱応力Ｓを、実際の熱処理時のウェーハ面内の温度を実測し、この実測値から計算して求めたところ、７０ＭＰａであった。このシリコンウェーハを実施例１８とした。【００４３】
＜実施例１９＞
先ず直径が１５０ｍｍであってかつ酸素濃度が１５．５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であるｐ型のシリコン単結晶を用意した。次にこのシリコン単結晶をスライスしてシリコンウェーハを作製し、シリコンウェーハに酸素イオンを注入した後に、高温熱処理を行って埋込み酸化層を形成し、ＳＩＭＯＸウェーハを作製した。このウェーハを窒素雰囲気中で７００℃に１時間保持して酸素析出核を形成するための熱処理を行った。ここで、７００℃までの昇温工程のうち、５５０〜７００℃までの昇温速度は１．２℃／分で行った。更に上記ウェーハを希釈酸素雰囲気中（窒素１００％に対して３％の酸素を混合した混合ガス雰囲気中）で、１０００℃に４時間保持して酸素析出核を成長させるための熱処理を行った。これにより上記酸素析出核は正方形板状の酸素析出物に成長した。このウェーハ中の正方形板状の酸素析出物の密度Ｄは２×１０９個／ｃｍ３であった。またこの正方形板状の酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正方形板状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は１５０ｎｍであった。このウェーハを立てた状態で、窒素雰囲気中で１０００℃の横型炉に、投入速度７ｃｍ／分で投入し、この炉内に３０分間保持した後、取出し速度７ｃｍ／分で炉から取出した。このときにシリコンウェーハの外周部の接線方向に作用する最大熱応力Ｓを、実際の熱処理時のウェーハ面内の温度を実測し、この実測値から計算して求めたところ、３５ＭＰａであった。このシリコンウェーハを実施例１９とした。【００４４】
＜実施例２０＞
先ず直径が１５０ｍｍであってかつ酸素濃度が１５．５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であるｐ型のシリコン単結晶を用意した。次にこのシリコン単結晶をスライスしてシリコンウェーハを作製し、シリコンウェーハに酸素イオンを注入した後に、高温熱処理を行って埋込み酸化層を形成し、ＳＩＭＯＸウェーハを作製した。このウェーハを窒素雰囲気中で７００℃に１時間保持して酸素析出核を形成するための熱処理を行った。ここで、７００℃までの昇温工程のうち、５５０〜７００℃までの昇温速度は１．２℃／分で行った。更に上記ウェーハを希釈酸素雰囲気中（窒素１００％に対して３％の酸素を混合した混合ガス雰囲気中）で、１０００℃に２０時間保持して酸素析出核を成長させるための熱処理を行った。これにより上記酸素析出核は正方形板状の酸素析出物に成長した。このウェーハ中の正方形板状の酸素析出物の密度Ｄは２×１０９個／ｃｍ３であった。またこの正方形板状の酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正方形板状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は４５０ｎｍであった。このウェーハを立てた状態で、窒素雰囲気中で１０００℃の横型炉に、投入速度３ｃｍ／分で投入し、この炉内に３０分間保持した後、取出し速度３ｃｍ／分で炉から取出した。このときにシリコンウェーハの外周部の接線方向に作用する最大熱応力Ｓを、実際の熱処理時のウェーハ面内の温度を実測し、この実測値から計算して求めたところ、２０ＭＰａであった。このシリコンウェーハを実施例２０とした。【００４５】
＜比較例６＞
窒素雰囲気中で１１００℃に４時間保持する熱処理を行ったことを除いて、実施例１５と同様にしてシリコンウェーハに熱処理を行った。このシリコンウェーハ中の正八面体状の酸素析出物の密度Ｄは２×１０９個／ｃｍ３であり、酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正八面体状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は３３０ｎｍであり、更にシリコンウェーハの外周部の接線方向に作用する最大熱応力Ｓは３５ＭＰａであった。このシリコンウェーハを比較例６とした。
＜比較例７＞
窒素雰囲気中で１１００℃に８時間保持する熱処理を行ったことを除いて、実施例１５と同様にしてシリコンウェーハに熱処理を行った。このシリコンウェーハ中の正八面体状の酸素析出物の密度Ｄは２×１０９個／ｃｍ３であり、酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正八面体状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は４００ｎｍであり、シリコンウェーハの外周部の接線方向に作用する最大熱応力Ｓは３５ＭＰａであった。このシリコンウェーハを比較例７とした。
＜比較例８＞
窒素雰囲気中で１１００℃に１６時間保持する熱処理を行ったことを除いて、実施例１５と同様にしてシリコンウェーハに熱処理を行った。このシリコンウェーハ中の正八面体状の酸素析出物の密度Ｄは２×１０９個／ｃｍ３であり、酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正八面体状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は４９０ｎｍであり、シリコンウェーハの外周部の接線方向に作用する最大熱応力Ｓは３５ＭＰａであった。このシリコンウェーハを比較例８とした。【００４６】
＜比較例９＞
窒素雰囲気中で１１００℃に０．２３時間保持する熱処理を行ったことを除いて、実施例１７と同様にしてシリコンウェーハに熱処理を行った。このシリコンウェーハ中の正八面体状の酸素析出物の密度Ｄは２×１０９個／ｃｍ３であり、酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正八面体状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は２００ｎｍであり、更にシリコンウェーハの外周部の接線方向に作用する最大熱応力Ｓは７０ＭＰａであった。このシリコンウェーハを比較例９とした。
＜比較例１０＞
窒素雰囲気中で１１００℃に４時間保持する熱処理を行ったことを除いて、実施例１７と同様にしてシリコンウェーハに熱処理を行った。このシリコンウェーハ中の正八面体状の酸素析出物の密度Ｄは２×１０９個／ｃｍ３であり、酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正八面体状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は３３０ｎｍであり、更にシリコンウェーハの外周部の接線方向に作用する最大熱応力Ｓは７０ＭＰａであった。このシリコンウェーハを比較例１０とした。【００４７】
＜比較例１１＞
窒素雰囲気中で１１００℃に８時間保持する熱処理を行ったことを除いて、実施例１７と同様にしてシリコンウェーハに熱処理を行った。このシリコンウェーハ中の正八面体状の酸素析出物の密度Ｄは２×１０９個／ｃｍ３であり、酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正八面体状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は４００ｎｍであり、シリコンウェーハの外周部の接線方向に作用する最大熱応力Ｓは７０ＭＰａであった。このシリコンウェーハを比較例１１とした。
＜比較例１２＞
窒素雰囲気中で１１００℃に１６時間保持する熱処理を行ったことを除いて、実施例１７と同様にしてシリコンウェーハに熱処理を行った。このシリコンウェーハ中の正八面体状の酸素析出物の密度Ｄは２×１０９個／ｃｍ３であり、酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正八面体状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は４９０ｎｍであり、シリコンウェーハの外周部の接線方向に作用する最大熱応力Ｓは７０ＭＰａであった。このシリコンウェーハを比較例１２とした。【００４８】
＜比較例１３＞
先ず直径が１５０ｍｍであってかつ酸素濃度が１５．５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であるｐ型のシリコン単結晶を用意した。次にこのシリコン単結晶をスライスしてシリコンウェーハを作製し、シリコンウェーハに酸素イオンを注入した後に、高温熱処理を行って埋込み酸化層を形成し、ＳＩＭＯＸウェーハを作製した。このウェーハを窒素雰囲気中で７００℃に１時間保持して酸素析出核を形成するための熱処理を行った。ここで、７００℃までの昇温工程のうち、５５０〜７００℃までの昇温速度は１．２℃／分で行った。更に上記ウェーハを希釈酸素雰囲気中（窒素１００％に対して３％の酸素を混合した混合ガス雰囲気中）で、１０００℃に４時間保持して酸素析出核を成長させるための熱処理を行った。これにより上記酸素析出核は正方形板状の酸素析出物に成長した。このウェーハ中の正方形板状の酸素析出物の密度Ｄは２×１０９個／ｃｍ３であった。またこの正方形板状の酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正方形板状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は１５０ｎｍであった。このウェーハを立てた状態で、窒素雰囲気中で１０００℃の横型炉に、投入速度１５ｃｍ／分で投入し、この炉内に３０分間保持した後、取出し速度１５ｃｍ／分で炉から取出した。このときにシリコンウェーハの外周部の接線方向に作用する最大熱応力Ｓを、実際の熱処理時のウェーハ面内の温度を実測し、この実測値から計算して求めたところ、７０ＭＰａであった。このシリコンウェーハを比較例１３とした。【００４９】
＜比較例１４＞
先ず直径が１５０ｍｍであってかつ酸素濃度が１５．５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であるｐ型のシリコン単結晶を用意した。次にこのシリコン単結晶をスライスしてシリコンウェーハを作製し、シリコンウェーハに酸素イオンを注入した後に、高温熱処理を行って埋込み酸化層を形成し、ＳＩＭＯＸウェーハを作製した。このウェーハを窒素雰囲気中で７００℃に１時間保持して酸素析出核を形成するための熱処理を行った。ここで、７００℃までの昇温工程のうち、５５０〜７００℃までの昇温速度は１．２℃／分で行った。更に上記ウェーハを希釈酸素雰囲気中（窒素１００％に対して３％の酸素を混合した混合ガス雰囲気中）で、１０００℃に８時間保持して酸素析出核を成長させるための熱処理を行った。これにより上記酸素析出核は正方形板状の酸素析出物に成長した。このウェーハ中の正方形板状の酸素析出物の密度Ｄは２×１０９個／ｃｍ３であった。またこの正方形板状の酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正方形板状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は２５０ｎｍであった。このウェーハを立てた状態で、窒素雰囲気中で１０００℃の横型炉に、投入速度７ｃｍ／分で投入し、この炉内に３０分間保持した後、取出し速度７ｃｍ／分で炉から取出した。このときにシリコンウェーハの外周部の接線方向に作用する最大熱応力Ｓを、実際の熱処理時のウェーハ面内の温度を実測し、この実測値から計算して求めたところ、３５ＭＰａであった。このシリコンウェーハを比較例１４とした。【００５０】
＜比較試験２及び評価＞
実施例１０〜２０及び比較例６〜１４のシリコンウェーハを、窒素雰囲気中で１０００℃に加熱された横型炉に、ウェーハボートに立てたウェーハを、炉への投入速度を３ｃｍ／分、７ｃｍ／分又は１５ｃｍ／分とそれぞれ変えて投入した。そして上記炉内に３０分保持して熱処理を行った後、ウェーハを上記投入速度と同じ速度で炉から取出した。投入速度及び取出し速度を変化させることにより、ウェーハ外周部の接線方向に作用する最大熱応力を２０ＭＰａ、３５ＭＰａ又は７０ＭＰａとそれぞれ変化させた。この熱処理後、各シリコンウェーハのエッジからのスリップの発生挙動をＸＲＴ（X-Ray Topograph）を用いて評価した。その結果を表２及び図７に示す。なお、表２には、酸素濃度と、ウェーハの１０００℃熱処理時間と、ウェーハの１１００℃熱処理時間と、ウェーハの横型炉への投入速度及び取出し速度と、ウェーハ外周部の接線方向に作用する最大熱応力も記載した。また、図７において、白丸及び黒丸は正八面体状の酸素析出物の例を示し、白三角及び黒三角は正方形板状の酸素析出物の例を示す。また白丸及び白三角はスリップが発生しなかったことを示し、黒丸及び黒三角はスリップが発生したことを示す。更に、表２では、ウェーハの１０００℃熱処理時間を第１熱処理時間とし、ウェーハの１１００℃熱処理時間を第２熱処理時間とし、ウェーハの横型炉への投入速度及び取出し速度を単に投入及び取出し速度とし、ウェーハ外周部の接線方向に作用する最大熱応力を単に最大熱応力Ｓとした。【００５１】
【表２】
2006003812.tif 000007
【００５２】
表２及び図７から明らかなように、シリコンウェーハ外周部の接線方向に作用する最大熱応力Ｓが２０ＭＰａであるとき、正八面体状の酸素析出物のサイズＬが７０ｎｍである場合のみならず２００ｎｍ、３３０ｎｍ、４００ｎｍ及び４９０ｎｍである場合にもスリップが発生せず（実施例１０〜１４）、正方形板状の酸素析出物のサイズＬが４５０ｎｍである場合にもスリップが発生しなかった（実施例２０）。またシリコンウェーハ外周部の接線方向に作用する最大熱応力Ｓが３５ＭＰａであるとき、正八面体状の酸素析出物のサイズＬが７０ｎｍ及び２００ｎｍである場合にスリップが発生せず（実施例１５及び１６）、正方形板状の酸素析出物のサイズＬが１５０ｎｍである場合にもスリップが発生しなかったけれども（実施例１９）、正八面体状の酸素析出物のサイズＬが３３０ｎｍ、４００ｎｍ及び４９０ｎｍである場合にスリップが発生し（比較例６〜８）、正方形板状の酸素析出物のサイズＬが２５０ｎｍである場合にもスリップが発生した（比較例１４）。更にシリコンウェーハ外周部の接線方向に作用する最大熱応力Ｓが７０ＭＰａであるとき、正八面体状の酸素析出物のサイズＬが７０ｎｍである場合にスリップが発生せず（実施例１７）、正方形板状の酸素析出物のサイズＬが６０ｎｍである場合にもスリップが発生しなかったけれども（実施例１８）、正八面体状の酸素析出物のサイズＬが２００ｎｍ、３３０ｎｍ、４００ｎｍ及び４９０ｎｍである場合にスリップが発生し（比較例９〜１２）、正方形板状の酸素析出物のサイズＬが１５０ｎｍである場合にもスリップが発生した（比較例１３）。この結果に基づいて、シリコンウェーハ外周部の接線方向に作用する最大熱応力Ｓ（ＭＰａ）に対するスリップの発生を阻止するのに必要な酸素析出物のサイズＬ（ｎｍ）を求める次の関係式（Ｂ）を導き出すことができた。
Ｌ≦５１０００×Ｓ−１．５５      ……（Ｂ）
また上述のことから、スリップの発生の抑制効果は酸素析出物の形態によらず、酸素析出物の密度Ｄと最大熱応力Ｓとで決まることが分かった。【００５３】
＜実施例２１＞
先ず直径が２００ｍｍでありかつ酸素濃度が１５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であって、炭素を１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の濃度となるようにドープしたシリコン単結晶を用意した。次にこのシリコン単結晶をスライスしてシリコンウェーハを作製し、このシリコンウェーハを窒素ガス雰囲気中で７００℃から９００℃まで２℃／分の昇温速度で昇温する熱処理を行った。その後、上記シリコンウェーハに厚さ４μｍのエピタキシャル膜を成長させ、希釈酸素雰囲気（窒素１００％に対して３％の酸素を混合した混合ガス雰囲気）中で、１０００℃に０．５時間保持する追加熱処理を行った。これによりシリコンウェーハ中の酸素析出核が正方形板状の酸素析出物に成長した。このときの酸素析出物の密度Ｄは１×１０１０個／ｃｍ３であった。またこの正方形板状の酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正方形板状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は３０ｎｍであった。このシリコンウェーハを実施例２１とした。【００５４】
＜実施例２２＞
先ず直径が２００ｍｍでありかつ酸素濃度が１５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であって、炭素を１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の濃度となるようにドープしたシリコン単結晶を用意した。次にこのシリコン単結晶をスライスしてシリコンウェーハを作製し、このシリコンウェーハを窒素ガス雰囲気中で７００℃から９００℃まで４℃／分の昇温速度で昇温する熱処理を行った。その後、上記シリコンウェーハに厚さ４μｍのエピタキシャル膜を成長させ、希釈酸素雰囲気（窒素１００％に対して３％の酸素を混合した混合ガス雰囲気）中で、１０００℃に１時間保持する追加熱処理を行った。これによりシリコンウェーハ中の酸素析出核が正方形板状の酸素析出物に成長した。このときの酸素析出物の密度Ｄは１×１０９個／ｃｍ３であった。またこの正方形板状の酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正方形板状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は５０ｎｍであった。このシリコンウェーハを実施例２２とした。【００５５】
＜実施例２３＞
先ず直径が２００ｍｍでありかつ酸素濃度が１５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であって、炭素を１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の濃度となるようにドープしたシリコン単結晶を用意した。次にこのシリコン単結晶をスライスしてシリコンウェーハを作製し、このシリコンウェーハを窒素ガス雰囲気中で７００℃から９００℃まで８℃／分の昇温速度で昇温する熱処理を行った。その後、上記シリコンウェーハに厚さ４μｍのエピタキシャル膜を成長させ、希釈酸素雰囲気（窒素１００％に対して３％の酸素を混合した混合ガス雰囲気）中で、１０００℃に２時間保持する追加熱処理を行った。これによりシリコンウェーハ中の酸素析出核が正方形板状の酸素析出物に成長した。このときの酸素析出物の密度Ｄは１×１０８個／ｃｍ３であった。またこの正方形板状の酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正方形板状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は１００ｎｍであった。このシリコンウェーハを実施例２３とした。【００５６】
＜比較例１５＞
先ず直径が２００ｍｍでありかつ酸素濃度が１５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であって、炭素を１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の濃度となるようにドープしたシリコン単結晶を用意した。次にこのシリコン単結晶をスライスしてシリコンウェーハを作製し、このシリコンウェーハを窒素ガス雰囲気中で７００℃から９００℃まで４℃／分の昇温速度で昇温する熱処理を行った。その後、上記シリコンウェーハに厚さ４μｍのエピタキシャル膜を成長させ、希釈酸素雰囲気（窒素１００％に対して３％の酸素を混合した混合ガス雰囲気）中で、１０００℃に０．５時間保持する追加熱処理を行った。これによりシリコンウェーハ中の酸素析出核が正方形板状の酸素析出物に成長した。このときの酸素析出物の密度Ｄは１×１０９個／ｃｍ３であった。またこの正方形板状の酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正方形板状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は３０ｎｍであった。このシリコンウェーハを比較例１５とした。【００５７】
＜比較例１６＞
先ず直径が２００ｍｍでありかつ酸素濃度が１５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であって、炭素を１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の濃度となるようにドープしたシリコン単結晶を用意した。次にこのシリコン単結晶をスライスしてシリコンウェーハを作製し、このシリコンウェーハを窒素ガス雰囲気中で７００℃から９００℃まで８℃／分の昇温速度で昇温する熱処理を行った。その後、上記シリコンウェーハに厚さ４μｍのエピタキシャル膜を成長させ、希釈酸素雰囲気（窒素１００％に対して３％の酸素を混合した混合ガス雰囲気）中で、１０００℃に１．５時間保持する追加熱処理を行った。これによりシリコンウェーハ中の酸素析出核が正方形板状の酸素析出物に成長した。このときの酸素析出物の密度Ｄは１×１０８個／ｃｍ３であった。またこの正方形板状の酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正方形板状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は７５ｎｍであった。このシリコンウェーハを比較例１６とした。【００５８】
＜比較試験３及び評価＞
実施例２１〜２３と比較例１５及び１６のシリコンウェーハを、窒素雰囲気中で１００℃／秒の昇温速度で１２５０℃まで昇温した後、この温度に３０秒間保持するＲＴＡ処理を行って、各シリコンウェーハのエッジからのスリップの発生挙動をＸＲＴ（X-Ray Topograph）を用いて評価した。その結果を表３及び図６に示す。なお、表３には、酸素濃度と、炭素濃度と、７００℃から９００℃までの昇温速度と、１０００℃における追加熱処理の時間も記載した。また、図８において、白四角及び黒四角は正方形板状の酸素析出物の例を示す。白四角はスリップが発生しなかったことを示し、黒四角はスリップが発生したことを示す。更に、表３では、７００℃から９００℃までの昇温速度を単に昇温速度とし、ウェーハの１０００℃における追加熱処理の時間を単に追加熱処理時間とした。【００５９】
【表３】
2006003812.tif 000008
【００６０】
表３及び図８から明らかなように、シリコンウェーハ中の酸素析出物の密度Ｄが１×１０１０個／ｃｍ３であるとき、正方形板状の酸素析出物のサイズＬが３０ｎｍである場合にスリップが発生しなかった（実施例２１）。またシリコンウェーハ中の酸素析出物の密度Ｄが１×１０９個／ｃｍ３であるとき、正方形板状の酸素析出物のサイズＬが５０ｎｍである場合にスリップが発生しなかったけれども（実施例２２）、正方形板状の酸素析出物のサイズＬが３０ｎｍである場合にスリップが発生した（比較例１５）。更にシリコンウェーハ中の酸素析出物の密度Ｄが１×１０８個／ｃｍ３であるとき、正方形板状の酸素析出物のサイズＬが１００ｎｍである場合にスリップが発生しなかったけれども（実施例２３）、正方形板状の酸素析出物のサイズＬが７５ｎｍである場合にスリップが発生した（比較例１６）。この結果に基づいて、酸素析出物の密度Ｄ（個／ｃｍ３）に対するスリップの発生を阻止するのに必要な酸素析出物のサイズＬ（ｎｍ）を求める次の関係式（Ａ）を導き出すことができた。
Ｌ≧１２０００×Ｄ−０．２６      ……（Ａ）
また上述のことから、スリップの発生の抑制効果は酸素析出物の形態によらず、酸素析出物の密度Ｄとサイズ（対角線長）Ｌとで決まることが分かった。【００６１】
＜実施例２４＞
先ず直径が１５０ｍｍでありかつ酸素濃度が１５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であって、炭素を１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の濃度となるようにドープしたシリコン単結晶を用意した。次にこのシリコン単結晶をスライスしてシリコンウェーハを作製し、このシリコンウェーハを窒素雰囲気中で７００℃から９００℃まで３．６℃／分の昇温速度で昇温する熱処理を行った。その後、上記シリコンウェーハに厚さ４μｍのエピタキシャル膜を成長させ、希釈酸素雰囲気（窒素１００％に対して３％の酸素を混合した混合ガス雰囲気）中で、１０００℃に１時間保持する追加熱処理を行った。これによりシリコンウェーハ中の酸素析出核が正方形板状の酸素析出物に成長した。このときのシリコンウェーハ中の正方形板状の酸素析出物の密度Ｄは２×１０９個／ｃｍ３であった。またこの酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正八面体状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は５０ｎｍであった。このシリコンウェーハを立てた状態で、窒素雰囲気中で１０００℃の横型炉に、投入速度１５ｃｍ／分で投入し、この炉内に３０分間保持した後、取出し速度１５ｃｍ／分で炉から取出した。このときにシリコンウェーハの外周部の接線方向に作用する最大熱応力を、実際の熱処理時のウェーハ面内の温度を実測し、この実測値から計算して求めたところ、最大熱応力Ｓは７０ＭＰａであった。このシリコンウェーハを実施例２４とした。【００６２】
＜実施例２５＞
先ず直径が１５０ｍｍでありかつ酸素濃度が１５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であって、炭素を１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の濃度となるようにドープしたシリコン単結晶を用意した。次にこのシリコン単結晶をスライスしてシリコンウェーハを作製し、このシリコンウェーハを窒素雰囲気中で７００℃から９００℃まで３．６℃／分の昇温速度で昇温する熱処理を行った。その後、上記シリコンウェーハに厚さ４μｍのエピタキシャル膜を成長させ、希釈酸素雰囲気（窒素１００％に対して３％の酸素を混合した混合ガス雰囲気）中で、１０００℃に３時間保持する追加熱処理を行った。これによりシリコンウェーハ中の酸素析出核が正方形板状の酸素析出物に成長した。このときのシリコンウェーハ中の正方形板状の酸素析出物の密度Ｄは２×１０９個／ｃｍ３であった。またこの酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正八面体状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は１５０ｎｍであった。このシリコンウェーハを立てた状態で、窒素雰囲気中で１０００℃の横型炉に、投入速度７ｃｍ／分で投入し、この炉内に３０分間保持した後、取出し速度７ｃｍ／分で炉から取出した。このときにシリコンウェーハの外周部の接線方向に作用する最大熱応力を、実際の熱処理時のウェーハ面内の温度を実測し、この実測値から計算して求めたところ、最大熱応力Ｓは３５ＭＰａであった。このシリコンウェーハを実施例２５とした。【００６３】
＜実施例２６＞
先ず直径が１５０ｍｍでありかつ酸素濃度が１５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であって、炭素を１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の濃度となるようにドープしたシリコン単結晶を用意した。次にこのシリコン単結晶をスライスしてシリコンウェーハを作製し、このシリコンウェーハを窒素雰囲気中で７００℃から９００℃まで３．６℃／分の昇温速度で昇温する熱処理を行った。その後、上記シリコンウェーハに厚さ４μｍのエピタキシャル膜を成長させ、希釈酸素雰囲気（窒素１００％に対して３％の酸素を混合した混合ガス雰囲気）中で、１０００℃に１２時間保持する追加熱処理を行った。これによりシリコンウェーハ中の酸素析出核が正方形板状の酸素析出物に成長した。このときのシリコンウェーハ中の正方形板状の酸素析出物の密度Ｄは２×１０９個／ｃｍ３であった。またこの酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正八面体状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は４８０ｎｍであった。このシリコンウェーハを立てた状態で、窒素雰囲気中で１０００℃の横型炉に、投入速度３ｃｍ／分で投入し、この炉内に３０分間保持した後、取出し速度３ｃｍ／分で炉から取出した。このときにシリコンウェーハの外周部の接線方向に作用する最大熱応力を、実際の熱処理時のウェーハ面内の温度を実測し、この実測値から計算して求めたところ、最大熱応力Ｓは２０ＭＰａであった。このシリコンウェーハを実施例２６とした。【００６４】
＜比較例１７＞
先ず直径が１５０ｍｍでありかつ酸素濃度が１５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であって、炭素を１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の濃度となるようにドープしたシリコン単結晶を用意した。次にこのシリコン単結晶をスライスしてシリコンウェーハを作製し、このシリコンウェーハを窒素雰囲気中で７００℃から９００℃まで３．６℃／分の昇温速度で昇温する熱処理を行った。その後、上記シリコンウェーハに厚さ４μｍのエピタキシャル膜を成長させ、希釈酸素雰囲気（窒素１００％に対して３％の酸素を混合した混合ガス雰囲気）中で、１０００℃に３時間保持する追加熱処理を行った。これによりシリコンウェーハ中の酸素析出核が正方形板状の酸素析出物に成長した。このときのシリコンウェーハ中の正方形板状の酸素析出物の密度Ｄは２×１０９個／ｃｍ３であった。またこの酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正八面体状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は１５０ｎｍであった。このシリコンウェーハを立てた状態で、窒素雰囲気中で１０００℃の横型炉に、投入速度１５ｃｍ／分で投入し、この炉内に３０分間保持した後、取出し速度１５ｃｍ／分で炉から取出した。このときにシリコンウェーハの外周部の接線方向に作用する最大熱応力を、実際の熱処理時のウェーハ面内の温度を実測し、この実測値から計算して求めたところ、最大熱応力Ｓは７０ＭＰａであった。このシリコンウェーハを比較例１７とした。【００６５】
＜比較例１８＞
先ず直径が１５０ｍｍでありかつ酸素濃度が１５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であって、炭素を１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の濃度となるようにドープしたシリコン単結晶を用意した。次にこのシリコン単結晶をスライスしてシリコンウェーハを作製し、このシリコンウェーハを窒素雰囲気中で７００℃から９００℃まで３．６℃／分の昇温速度で昇温する熱処理を行った。その後、上記シリコンウェーハに厚さ４μｍのエピタキシャル膜を成長させ、希釈酸素雰囲気（窒素１００％に対して３％の酸素を混合した混合ガス雰囲気）中で、１０００℃に６時間保持する追加熱処理を行った。これによりシリコンウェーハ中の酸素析出核が正方形板状の酸素析出物に成長した。このときのシリコンウェーハ中の正方形板状の酸素析出物の密度Ｄは２×１０９個／ｃｍ３であった。またこの酸素析出物のサイズＬ（［１００］方向から正八面体状の酸素析出物を見たときにその酸素析出物の［０１０］方向に延びる対角線長）は２５０ｎｍであった。このシリコンウェーハを立てた状態で、窒素雰囲気中で１０００℃の横型炉に、投入速度７ｃｍ／分で投入し、この炉内に３０分間保持した後、取出し速度７ｃｍ／分で炉から取出した。このときにシリコンウェーハの外周部の接線方向に作用する最大熱応力を、実際の熱処理時のウェーハ面内の温度を実測し、この実測値から計算して求めたところ、最大熱応力Ｓは３５ＭＰａであった。このシリコンウェーハを比較例１８とした。【００６６】
＜比較試験４及び評価＞
実施例２４〜２６と比較例１７及び１８のシリコンウェーハを、窒素雰囲気中で１０００℃に加熱された横型炉に、ウェーハボートに立てたウェーハを、炉への投入速度を１５ｃｍ／分、７ｃｍ／分又は３ｃｍ／分とそれぞれ変えて投入した。そして上記炉内に３０分保持して熱処理を行った後、ウェーハを上記投入速度と同じ速度で炉から取出した。投入速度及び取出し速度を変化させることにより、ウェーハ外周部の接線方向に作用する最大熱応力を７０ＭＰａ、３５ＭＰａ又は２０ＭＰａと変化させた。この熱処理後、各シリコンウェーハのエッジからのスリップの発生挙動をＸＲＴ（X-Ray Topograph）を用いて評価した。その結果を表４及び図９に示す。なお、表４には、酸素濃度と、ウェーハの１０００℃における追加熱処理の時間と、ウェーハの横型炉への投入速度及び取出し速度と、ウェーハ外周部の接線方向に作用する最大熱応力も記載した。また、図９において、白四角及び黒四角は正方形板状の酸素析出物の例を示す。また白四角はスリップが発生しなかったことを示し、黒四角はスリップが発生したことを示す。更に、表４では、ウェーハの１０００℃における追加熱処理の時間を単に追加熱処理時間とし、ウェーハの横型炉への投入速度及び取出し速度を単に投入及び取出し速度とし、ウェーハ外周部の接線方向に作用する最大熱応力を単に最大熱応力Ｓとした。【００６７】
【表４】
2006003812.tif 000009
【００６８】
表４及び図９から明らかなように、シリコンウェーハ外周部の接線方向に作用する最大熱応力Ｓが７０ＭＰａであるとき、正方形板状の酸素析出物のサイズＬが５０ｎｍである場合にスリップが発生しなかったけれども（実施例２４）、正方形板状の酸素析出物のサイズＬが１５０ｎｍである場合にスリップが発生した（比較例１７）。またシリコンウェーハ外周部の接線方向に作用する最大熱応力Ｓが３５ＭＰａであるとき、正方形板状の酸素析出物のサイズＬが１５０ｎｍである場合にスリップが発生しなかったけれども（実施例２５）、正方形板状の酸素析出物のサイズＬが２５０ｎｍである場合にスリップが発生した（比較例１８）。更にシリコンウェーハ外周部の接線方向に作用する最大熱応力Ｓが２０ＭＰａであるとき、正方形板状の酸素析出物のサイズＬが４８０ｎｍである場合にスリップが発生しなかった（実施例２６）。この結果に基づいて、シリコンウェーハ外周部の接線方向に作用する最大熱応力Ｓ（ＭＰａ）に対するスリップの発生を阻止するのに必要な酸素析出物のサイズＬ（ｎｍ）を求める次の関係式（Ｂ）を導き出すことができた。
Ｌ≦５１０００×Ｓ−１．５５      ……（Ｂ）
また上述のことから、スリップの発生の抑制効果は酸素析出物の形態によらず、酸素析出物の密度Ｄと最大熱応力Ｓとで決まることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明の方法でシリコンウェーハを製造することにより、即ちシリコンウェーハの内部に、所定の密度及びサイズの酸素析出物を形成することにより、広い酸素析出物の密度の範囲にわたって、スリップが発生せずかつ強度が高いシリコンウェーハが得られ、しかも直径の大きなシリコンウェーハにも適用できる。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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