(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボロンおよび窒素をドープしたシリコンウエーハであって、該シリコンウエーハの表面から少なくとも０．２μｍの深さまでの表層部におけるボロン濃度がバルク部のボロン濃度の１／２以下であり、前記表層部における大きさ０．０９μｍ以上の欠陥密度が１．０×１０４個／ｃｍ３以下であり、かつ酸素析出熱処理後の前記バルク部における内部微小欠陥密度が１×１０８〜２×１０１０個／ｃｍ３であり、前記シリコンウエーハのバルク部におけるボロン濃度が１×１０１７個／ｃｍ３以上であることを特徴とするシリコンウエーハ。
【請求項２】
前記シリコンウエーハの窒素濃度が１×１０１０〜５×１０１５個／ｃｍ３であることを特徴とする請求項１に記載されたシリコンウエーハ。
【請求項３】
チョクラルスキー法によって窒素およびボロンをドープしたシリコン単結晶棒を育成し、該シリコン単結晶棒を育成する際に、該単結晶棒にドープするボロン濃度を１×１０１７個／ｃｍ３以上とし、該単結晶棒をスライスしてシリコンウエーハに加工した後、該シリコンウエーハに水素含有雰囲気で熱処理を加えてウエーハ表面のボロンを外方拡散させることを特徴とするシリコンウエーハの製造方法。
【請求項４】
前記チョクラルスキー法によって窒素およびボロンをドープしたシリコン単結晶棒を育成する際に、該単結晶棒にドープする窒素濃度を１×１０１０〜５×１０１５個／ｃｍ３にすることを特徴とする請求項３に記載されたシリコンウエーハの製造方法。
【請求項５】
前記水素含有雰囲気が水素１００％雰囲気であり、かつ前記熱処理温度が１１００℃以上であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載されたシリコンウエーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスの製造に用いられるシリコンエピタキシャルウエーハの代替として用いることのできるシリコンウエーハおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の半導体デバイスの著しい高集積化、高性能化に伴い、その基板として用いられるシリコンウエーハの結晶性に対する要求も厳しいものとなっている。
従来よりＤＲＡＭやＭＰＵ用の基板としては、大口径化が容易なチョクラルスキー法（ＣＺ法）で作製されたＣＺウエーハが主に用いられていたが、ＣＺウエーハ中にはシリコン単結晶育成時に導入される、いわゆるＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥が存在しており、その影響によりデバイス特性の劣化や歩留低下という問題点が顕在化してきた。そこで最近では、ＣＺ法の育成条件を工夫してＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥を低減する技術が開発され、Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥の少ないＣＺ単結晶から得られたウエーハが用いられたり、Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥の存在しないエピタキシャルウエーハが用いられるようになってきた。
【０００３】
しかしながら、Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥の少ないＣＺ単結晶を育成するためには、その引上げ条件を極めて厳しく管理した状態で引上げなければならないため、ＣＺウエーハ自体の歩留まりが低下し、結果としてコストアップにつながるという問題があった。
また、Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥を有するＣＺウエーハに高温の還元性雰囲気で熱処理を行うことにより、ＣＺウエーハ表面近傍のＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥を消滅させ、ＣＺウエーハ表面に低欠陥層を形成する技術が開発されているが、この様な熱処理を行っても、ある程度の欠陥低減効果はあるものの、必ずしも十分に欠陥を消滅できないことが明らかになってきた。
【０００４】
一方、エピタキシャルウエーハの場合、通常の条件で作製されたＣＺウエーハ上にエピタキシャル層を形成するので、その結晶性は極めて優れたものが得られ、作製されるデバイス特性や歩留まりを大きく向上させることができる可能性があるという利点がある一方で、高価なエピタキシャル成長装置を使用したエピタキシャル層の形成という工程が追加されるため、同様にコストアップは避けられなかった。
【０００５】
加えて、エピタキシャル成長時の熱処理により、ＣＺウエーハのバルク中に存在した酸素析出核が溶体化してしまい、デバイスプロセス熱処理が行われてもバルク中での酸素析出物の形成が不十分となり、プロセス中で発生する重金属不純物のゲッタリング能力が不足する問題があった。従って、従来エピタキシャルウエーハの製造は、ゲッタリング効果の高い、高ボロン濃度のｐ＋ウエーハ（例えば、３×１０１８個／ｃｍ３以上、０．０２Ω・ｃｍ以下）を用いて、その上に比較的ボロン濃度の低いｐ型エピタキシャル層を形成した、ｐ／ｐ＋エピタキシャルウエーハが用いられることが多かった。
【０００６】
しかし、このようなｐ／ｐ＋エピタキシャルウエーハを製造する際には、エピタキシャル成長中にｐ＋ウエーハから気化したボロンが再びエピタキシャル層に取り込まれたり、ボロンがｐ＋ウエーハ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現象が発生し易くなるという問題があった。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、ｐ＋ウエーハの裏面をＣＶＤ法で形成したＳｉＯ２によりコーティングする等の対策が必要であり、生産性およびコストを一層悪化させる原因となっていた。
【０００７】
また、最近はＣＭＯＳデバイス用のエピタキシャルシリコンウエーハとして、比較的低ボロン濃度（例えば０．１〜５０Ω・ｃｍ程度）のｐ−ウエーハ上にｐ型エピタキシャル層を形成した、ｐ／ｐ−エピタキシャルウエーハが用いられる傾向がある。しかし、このようなウエーハはオートドーピングの問題はないものの、ｐ／ｐ＋エピタキシャルウエーハに比べてゲッタリング能力が低いという問題が生じている。
【０００８】
一方、ボロンを含むシリコンウエーハに水素雰囲気での熱処理を行うことにより、ウエーハ表層のボロン濃度を制御する方法が開示されている（特開平１０−１４４６９７号公報参照）。この方法によれば、高ボロン濃度のｐ＋ウエーハの表層部に比較的ボロン濃度の低いｐ型層を形成した、例えばシリコンウエーハの表面から少なくとも０．２μｍの深さまでの表層部におけるボロン濃度がバルク部のボロン濃度の１／２以下であるようなｐ／ｐ＋ウエーハを得ることができ、ボロン濃度分布に関してはｐ／ｐ＋エピタキシャルウエーハと同様のウエーハを得ることができる。
【０００９】
しかし、このようなｐ／ｐ＋ウエーハの表層部には、前記のＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥が残留しており、水素雰囲気での熱処理等を行っても十分に欠陥を消滅させることはできなかった。そのため、このままの状態では、エピタキシャルウエーハと同じ条件で使用することはできず、同じ条件で使用するには、このｐ／ｐ＋ウエーハの表面にエピタキシャル層を形成しなければならないため、生産性およびコストの悪化は避けられなかった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、半導体デバイスの製造に用いられるｐ／ｐ＋エピタキシャルウエーハの代替として用いることのできるシリコンウエーハとその極めて低コストでかつ簡便な製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、ボロンおよび窒素をドープしたシリコンウエーハであって、該シリコンウエーハの表面から少なくとも０．２μｍの深さまでの表層部におけるボロン濃度がバルク部のボロン濃度の１／２以下であり、前記表層部における大きさ０．０９μｍ以上の欠陥密度が１．０×１０４個／ｃｍ３以下であり、かつ酸素析出熱処理後の前記バルク部における内部微小欠陥密度が１×１０８〜２×１０１０個／ｃｍ３であることを特徴とするシリコンウエーハである。
【００１２】
このようにボロンおよび窒素をドープしたシリコンウエーハであって、該シリコンウエーハの表層部におけるボロン濃度がバルク部のボロン濃度の１／２以下であり、表層部における大きさ０．０９μｍ以上の欠陥密度が１．０×１０４個／ｃｍ３以下であり、かつ酸素析出熱処理後の前記バルク部における内部微小欠陥密度が１×１０８〜２×１０１０個／ｃｍ３であるシリコンウエーハは、表層部においてＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥が少ないので、エピタキシャル層並みのデバイス特性が得られ、しかもボロン濃度がバルク部の１／２以下なので、表層部をｐ／ｐ＋エピタキシャルウエーハのエピタキシャル層と同等に扱うことができる。また、バルク部には高温の熱処理でも消滅しない酸素析出核が存在するので、ゲッタリング熱処理やデバイスプロセス等の熱処理が行われると十分な内部微小欠陥を形成することができ、重金属等の汚染に優れたゲッタリング効果を示す。
【００１３】
この場合、前記シリコンウエーハの窒素濃度が１×１０１０〜５×１０１５個／ｃｍ３であることが好ましい。
これは、窒素によりボロンドープシリコンウエーハ中のサイズの大きなＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥の形成を抑制するとともに、酸素析出を充分に促進する効果をもたせるには、１×１０１０個／ｃｍ３以上にするのが望ましいことと、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ないようにするためには、５×１０１５個／ｃｍ３以下とするのが好ましいからである。
【００１４】
さらに、前記シリコンウエーハのバルク部におけるボロン濃度が１×１０１７個／ｃｍ３以上であることが好ましい。
これは、ウエーハバルク部のボロン濃度が高ければ、ゲッタリング効果がさらに増し、ウエーハ表層部の重金属不純物を除去する効果が大きいからである。
【００１５】
また本発明は、チョクラルスキー法によってボロンおよび窒素をドープしたシリコン単結晶棒を育成し、該単結晶棒をスライスしてシリコンウエーハに加工した後、該シリコンウエーハに水素含有雰囲気で熱処理を加えてウエーハ表面のボロンを外方拡散させることを特徴とするシリコンウエーハの製造方法である。
【００１６】
このように、チョクラルスキー法によってボロンおよび窒素をドープしたシリコン単結晶棒を育成し、該単結晶棒をスライスしてシリコンウエーハに加工した後、該シリコンウエーハに水素含有雰囲気で熱処理を加えてウエーハ表面のボロンを外方拡散させてシリコンウエーハを製造すれば、ウエーハ表層部においてはＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥が少なく、ボロン濃度がバルク部よりも低いウエーハを製造することができ、このウエーハはゲッタリング効果にも優れるため、十分にｐ／ｐ＋またはｐ／ｐ−エピタキシャルシリコンウエーハの代替として用いることができるシリコンウエーハを製造することができる。また、この方法でシリコンウエーハを製造すれば、エピタキシャル成長熱処理は不要となるため、ウエーハ製造コストを大幅に向上させることができる。
【００１７】
この場合、前記チョクラルスキー法によってボロンおよび窒素をドープしたシリコン単結晶棒を育成する際に、該単結晶棒にドープする窒素濃度を１×１０１０〜５×１０１５個／ｃｍ３にすることが好ましい。
Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥が、熱処理により十分に消滅することのできるサイズにするには窒素濃度は１×１０１０個／ｃｍ３以上にすることが好ましく、５×１０１５以上となると単結晶化を妨げる恐れがあるからである。
【００１８】
また、前記チョクラルスキー法によってボロンおよび窒素をドープしたシリコン単結晶棒を育成する際に、該単結晶棒にドープするボロン濃度を１×１０１７個／ｃｍ３以上とすることが好ましい。
このように、高ボロン濃度であれば、ゲッタリング効果はさらに増大するからである。
【００１９】
さらに、前記水素含有雰囲気が水素１００％雰囲気であり、かつ前記熱処理温度が１１００℃以上であることが好ましい。
このように、水素含有雰囲気が水素１００％雰囲気であり、熱処理温度が１１００℃以上であれば、ウエーハ表面のボロンの外方拡散をより効果的に行うことができるとともに、確実に表層部のＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥を消滅させることができる。
【００２０】
以下、本発明についてさらに詳述するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明は、ＣＺ法によってシリコン単結晶育成中に窒素をドープする技術によって得られたシリコンウエーハに熱処理を加えるとシリコンウエーハ表面のＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥を極めて効率よく消滅させることができるという知見を、ボロンがドープされたウエーハに水素含有雰囲気で熱処理を施してウエーハ表面近傍のボロンを外方拡散させるという技術に応用すれば、例えばｐ／ｐ＋エピタキシャルウエーハの代替として用いることのできるシリコンウエーハを極めて低コストでかつ簡便に製造できることを発想し、諸条件を精査して完成させたものである。
【００２１】
すなわち、窒素をシリコン単結晶中にドープすると、シリコン中の原子空孔の凝集が抑制されることが指摘されている（T.Abe and H.Takeno,Mat.Res.Soc. Symp.Proc.Vol.262,3,1992）。この効果は原子空孔の凝集過程が、均一核形成から不均一核形成に移行するためであると考えられる。従って、ＣＺ法によりシリコン単結晶を育成する際に窒素をドープすれば、原子空孔の凝集体で形成されるＶｏｉｄ欠陥等のＧｒｏｗ−ｉｎ欠陥のサイズを非常に小さくすることができ、このようなサイズの小さい結晶欠陥は熱処理により容易に消滅させることができる。
【００２２】
さらに、シリコン単結晶中に窒素がドープされていると、酸素析出を助長する効果があり、酸素析出物密度が高くなることも知られている（例えば、F.Shimura and R.S.Hockett,Appl.Phys.Lett. 48,224,1986）。従って、熱処理を施すことにより、ウエーハ表面の酸素析出物は酸素の外方拡散により消滅し、かつバルク部では高密度の酸素析出物を有し、ゲッタリング能力の高いシリコンウエーハを形成することができる。
【００２３】
ところで、前述の特開平１０−１４４６９７号公報には、ボロンを含むシリコンウエーハに水素雰囲気での熱処理を行うことにより、ウエーハ表層のボロン濃度を制御する方法が記載されている。これは、アルゴン雰囲気で熱処理してもボロンの外方拡散はほとんど発生せず、水素含有雰囲気で熱処理することによりウエーハ表層部のボロンを外方拡散できることを見い出し、この現象を利用して高ボロン濃度のウエーハに水素含有雰囲気での熱処理を施し、表層部に低ボロン濃度層を形成したｐ／ｐ＋シリコンウエーハを提供するものである。
【００２４】
したがって、高ボロン濃度のｐ＋ウエーハに、水素含有雰囲気下で熱処理を施すことにより、オートドーピングの問題が生じることなくｐ／ｐ＋ウエーハを製造することができる。しかし、この技術ではウエーハ表層部のボロン濃度を制御して所望の抵抗率にすることはできるものの、ウエーハ表層部には、水素含有雰囲気での熱処理後もＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥が残留していることが予想された。
【００２５】
そこで本発明者らは、通常のＣＺ法によりボロン濃度が約１×１０１８個／ｃｍ３のシリコンウエーハを作製し、このウエーハに水素雰囲気下、１２００℃、６０分の熱処理を行い、その表面から約０．５μｍの深さの領域における酸化膜耐圧特性としてＴＺＤＢ（Time Zero Dielectric Breakdown）の累積不良率を測定した。その結果を図２に記載する。
【００２６】
図２の曲線Ａから、Ｂモード不良と言われる電界強度が３〜６ＭＶ／ｃｍの領域での破壊頻度が高いことがわかる。すなわちこれは、水素雰囲気下で１２００℃、６０分の熱処理を行っても、ウエーハ表面から約０．５μｍの深さの領域においてはＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥が残留していることを示すものである。つまり、通常のＣＺ法により作製されたボロンをドープしたウエーハに対して、特開平１０−１４４６９７号公報に開示された技術を適用しても、ウエーハ表面近傍のＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥は十分に消滅していないことが確認できたことを意味している。
【００２７】
そこで、本発明者らは、前述の窒素をドープしたＣＺシリコンウエーハに、特開平１０−１４４６９７号の技術を適用することを発想した。こうすれば、窒素をドープすることによりシリコン単結晶中のＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥のサイズは小さくなっているため、水素含有雰囲気下での熱処理により欠陥が消滅しやすくなることが予想される。
【００２８】
本発明者は、ＣＺ法により窒素をドープされた窒素濃度が１×１０１４個／ｃｍ３で、前述したものと同じくボロン濃度が約１×１０１８個／ｃｍ３のシリコンウエーハを作製し、このウエーハに同様に水素雰囲気下、１２００℃、６０分の熱処理を行い、その表面から約０．５μｍの深さの領域における酸化膜耐圧特性としてＴＺＤＢの累積不良率を測定した。その結果を図２に併記する。
【００２９】
図２の曲線Ｂから、窒素をドープしたウエーハは、Ｃモード不良といわれる電界強度が８ＭＶ／ｃｍ以上の領域での破壊頻度が高く、Ｃモード収率が高いことが判る。すなわち、これは、窒素をドープして熱処理することにより、ウエーハ表層部のＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥が消滅していることを示すものである。つまり、ＣＺ法によりボロン、さらに窒素をドープしたシリコン単結晶を育成し、この単結晶から得られたウエーハに水素含有雰囲気で熱処理を加えてウエーハ表面のボロンを外方拡散させることにより、ｐ／ｐ＋ウエーハであってウエーハ表層部の結晶欠陥密度がエピタキシャルウエーハと同等に少ないウエーハを得ることができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明において、チョクラルスキー法によってボロンをドープするとともに窒素をドープしたシリコン単結晶棒を育成するには、例えば特開昭６０−２５１１９０号に記載されているような公知の方法によれば良い。
【００３１】
すなわち、チョクラルスキー法は、石英ルツボ中に収容された多結晶シリコン原料の融液に種結晶を接触させ、これ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が、あらかじめ石英ルツボ内にボロンがドープされた多結晶シリコン原料を入れておくとともに、石英ルツボ内に窒化物を入れておくか、シリコン融液中に窒化物を投入するか、雰囲気ガスを窒素を含む雰囲気等とすることによって、引き上げ結晶中に窒素をドープすることができる。この際、窒化物の量あるいは窒素ガスの濃度あるいは導入時間等を調整することによって、結晶中の窒素ドープ量を制御することが出来る。
【００３２】
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、酸素析出物濃度が高くなる理由は、前述の通り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核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、１×１０１０個／ｃｍ３以上とするのが好ましい。これによって酸素析出物濃度を充分に高くすることができる。一方、窒素濃度が、シリコン単結晶中の固溶限界である５×１０１５個／ｃｍ３を越えると、シリコン単結晶の単結晶化そのものが阻害されることがあるので、この濃度を越えないようにすることが好ましい。
【００３３】
さらに、ドープするボロンの濃度は、１×１０１７個／ｃｍ３以上となるようにすることが好ましい。これは、このような高ボロン濃度であればウエーハバルク部での酸素析出がさらに助長されるからである。また、この程度のボロン濃度であれば、後に施す水素含有雰囲気での熱処理で容易にウエーハ表層部のボロンを外方拡散することができる。
【００３４】
こうして、チョクラルスキー法においてボロンをドープするとともに所望濃度の窒素がドープされ、結晶欠陥のサイズが小さいシリコン単結晶棒が得られる。これを通常の方法にしたがい、内周刃スライサあるいはワイヤ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エーハに加工する。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、熱処理等種々の工程があり得るし、工程順の変更、一部省略等目的に応じ適宜工程は変更使用することができる。
【００３５】
次に、得られたボロン及び窒素をドープしたシリコンウエーハに水素含有雰囲気下での熱処理を加える。この熱処理により、ウエーハ表層部のボロンを外方拡散することができ、容易にｐ／ｐ＋ウエーハを製造することができる。
この場合、水素１００％雰囲気で１１００℃以上で熱処理を施せば、ボロンの外方拡散をより効果的に行うことができるし、表面の欠陥を確実に消滅させることができる。
【００３６】
一方、ウエーハのバルク部のボロン濃度は高いままであることに加えて、窒素がドープされているため、酸素析出熱処理により適当な密度の内部微小欠陥が誘起され、高いゲッタリング効果を発揮するものとなる。
【００３７】
【実施例】
以下、本発明の実施例および比較例を挙げ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。
（実施例）
直径２４インチの石英ルツボに、抵抗率が０．１〜０．０１Ω・ｃｍとなるように所定の濃度のボロンを添加した原料多結晶シリコンをチャージし、なおかつ原料多結晶シリコンと一緒に窒化珪素膜を有するシリコンウエーハをチャージして溶融し、ＣＺ法により直径８インチ、ｐ型、方位＜１００＞の単結晶棒を引上げた。この単結晶棒から、偏析係数による計算で窒素濃度が１×１０１４個／ｃｍ３となる位置からスライスしたウエーハを加工し、鏡面研磨ウエーハを作製した。作製されたウエーハの抵抗率は約０．０７Ω・ｃｍ（ボロン濃度は約１×１０１８個／ｃｍ３）であった。
【００３８】
このウエーハを１００％水素雰囲気で１２００℃、６０分の条件で熱処理を行った後、ウエーハ表面に熱酸化膜を形成し、その酸化膜上からパーティクルカウンター（ＫＬＡテンコール社製、ＳＰ−１）を用いてＬＰＤ（Light  Pattern  Defect）を測定することにより、深さ方向のＶｏｉｄ欠陥密度（大きさ０．０９μｍ以上）を測定した。測定結果を図１に示す。
【００３９】
尚、深さ方向の測定に際しては、同一ウエーハに熱酸化処理を繰り返し行い、熱酸化膜とシリコンとの界面の位置が、元のウエーハ表面からの深さが約５０ｎｍ、１２０ｎｍ、１８０ｎｍ、２７０ｎｍに達した状態でＬＰＤを測定し、得られた測定値を単位体積当たりの個数に換算して表記した。
図１より、測定した深さ全領域にわたり、大きさ０．０９μｍ以上のＶｏｉｄ欠陥密度は１×１０４個／ｃｍ３以下であることがわかった。
【００４０】
次に、表面に形成した酸化膜厚が約１μｍになったところでこの酸化膜をＨＦ水溶液で除去し、ウエーハの表面から深さ約０．５μｍにおける酸化膜耐圧特性（ＴＺＤＢ特性）を測定した。ＴＺＤＢ特性の測定条件は、酸化膜厚：２５ｎｍ、測定電極：リンドープポリシリコン、電極面積：８ｍｍ２、判定電流：１ｍＡ／ｃｍ２とした。測定結果を図２中の曲線Ｂとして示した。
【００４１】
図２の曲線Ｂより、Ｃモード良品率（絶縁破壊電界が８ＭＶ以上の割合）は９５％以上であることがわかる。これは、通常のエピタキシャルウエーハとほぼ同一のＴＺＤＢ特性を示している。従って、本発明のウエーハは、表面から深さ約０．５μｍにおいてもエピタキシャルウエーハとほぼ同一のＴＺＤＢ特性を有することがわかった。
【００４２】
また、このウエーハの表面近傍のボロン濃度、すなわち、元のウエーハの表面から深さ約０．５μｍにおけるボロン濃度を２次イオン質量分析装置により測定したところ、ボロン濃度は約１×１０１７個／ｃｍ３であった。従って、水素雰囲気での熱処理後の表面近傍のボロン濃度は、バルク部に比べて十分に低下していることが確認できた。
【００４３】
さらに、このウエーハのゲッタリング能力を確認するため、窒素雰囲気下、８００℃、４時間および酸素雰囲気下、１０００℃、１６時間の酸素析出熱処理を行い、バルク部の内部微小欠陥密度をＯＰＰ（Optical Precipitate Profiler）法により測定した。
【００４４】
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、まず光源からでたレーザ光を偏光プリズムで２本の互いに直交する９０°位相が異なる直線偏光のビームに分離して、ウエーハ鏡面側から入射させる。この時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。この位相差をウエーハ裏面透過後に、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。
【００４５】
その結果、内部微小欠陥密度は５×１０９個／ｃｍ３であった。従って本発明のウエーハは水素雰囲気で１２００℃、６０分の条件で熱処理を行ったにもかかわらず、ａｓ−ｇｒｏｗｎ時に形成されていた酸素析出核が消滅することなく、その後の熱処理によりゲッタリングに十分な内部微小欠陥密度（１×１０８〜２×１０１０個／ｃｍ３）を形成することができることがわかった。
【００４６】
（比較例）
窒素ドープを行わずに、実施例と同一条件で鏡面研磨ウエーハを作製し、このウエーハを用いて実施例と同一の水素熱処理を行ったウエーハと、水素熱処理を行わないウエーハについて、深さ方向のＶｏｉｄ欠陥密度を測定し、図１に併記した。図１より、窒素ドープを行わないウエーハでも水素熱処理を行うことにより深さ５０ｎｍ程度までは０．０９μｍ以上のＶｏｉｄ欠陥がある程度低減できているが、それ以上の深さでは、水素熱処理を行わないウエーハと同等であることがわかる。
【００４７】
また、水素熱処理を行ったウエーハについて、実施例と同様に深さ約０．５μｍのＴＺＤＢ特性を調査し、図２に曲線Ａとして併記した。曲線Ａより、窒素ドープを行わずに水素熱処理を行ったウエーハの表面から深さ約０．５μｍにおけるＣモード良品率は６０％程度であり、通常のエピタキシャルウエーハに比べてかなり劣ることがわかった。
【００４８】
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。
【００４９】
例えば、本発明においてチョクラルスキー法によって窒素をドープしたシリコン単結晶棒を育成するに際しては、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、本発明のチョクラルスキー法にはいわゆる磁場を印加するＭＣＺ法も含まれる。
【００５０】
また、上記実施形態では、ｐ／ｐ＋ウエーハであってウエーハ表層部の結晶欠陥密度がエピタキシャルウエーハと同等に少ないウエーハを中心に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ｐ／ｐ−ウエーハであっても、ボロンおよび窒素をドープしたシリコンウエーハであって、該シリコンウエーハの表面から少なくとも０．２μｍの深さまでの表層部におけるボロン濃度がバルク部のボロン濃度の１／２以下であり、前記表層部における大きさ０．０９μｍ以上の欠陥密度が１．０×１０４個／ｃｍ３以下であり、かつ酸素析出熱処理後の前記バルク部における内部微小欠陥密度が１×１０８〜２×１０１０個／ｃｍ３であるシリコンウエーハであれば、本発明のシリコンウエーハに含まれる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、チョクラルスキー法によりボロン及び窒素をドープしたシリコン単結晶を育成し、この単結晶から得られたウエーハに水素含有雰囲気での熱処理を施し、ウエーハ表面のボロンを外方拡散させることにより、ｐ／ｐ＋エピタキシャルシリコンウエーハの代替として用いることができるシリコンウエーハを、高生産性でかつ簡単に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ボロンをドープされたウエーハにおいて、アニールの有無、窒素ドープの有無によるウエーハ表層部の欠陥密度を比較した図である。
【図２】  ボロンをドープされたウエーハにおいて、窒素ドープの有無によるＴＺＤＢ特性を比較した図である。
【図１】
0003861524.tif 000002
【図２】
0003861524.tif 000003