JP2009231429A - シリコンウェーハの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 デバイス活性領域となる表層部が高品質の結晶性と高い応力耐性とを有するシリコンウェーハを提供する。
【解決手段】 ステップＳ１の工程において、アニールウェーハあるいはシリコンエピタキシャルウェーハを作製する。作製に使用される初期のシリコンウェーハは、例えばＣＺ法により引上げ育成した単結晶シリコニンゴットから製造されたものであり、結晶内の格子間酸素濃度［Ｏｉ］が例えば１．０〜１．８×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３のものである。そして、次のステップＳ２の工程において、上記ウェーハを酸素含有ガス雰囲気中で等温熱処理しその後に急速降温を施すことによって、ウェーハのＤＺ層あるいはシリコンエピタキシャル層の表層部に固溶酸素の注入およびその濃度の調節を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体デバイスの製造に使用されるシリコンウェーハの製造方法に関し、詳細には、デバイス活性領域となる表層部が高品質の結晶性と高い応力耐性を有し、その内部が優れた金属不純物のゲッタリング能力を備えるシリコンウェーハの製造方法に関する。

半導体デバイスの高集積化、高性能化あるいは高機能化において、それを構成する半導体素子はその設計基準が例えば６５ｎｍ〜４５ｎｍとますます微細化している。そして、このような半導体デバイスの基板として、チョクラルスキー（ＣＺ：ＣＺｏｃｈｒａｌｓｋｉ）法あるいは磁界下チョクラルスキー（ＭＣＺ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ ａｐｐｌｉｅｄ ＣＺｏｃｈｒａｌｓｋｉ）法により引上げ育成され製造されるシリコンウェーハが広く使用される。

上記シリコンウェーハは、デバイスの製造歩留まりの向上およびその高い信頼性を確保する上から、デバイス製造ラインで生じる微量の汚染金属をゲッタリングすることが必須になる。また、上記デバイスが作製される活性領域における例えば格子空孔のような点欠陥の凝集物、格子間酸素の析出物（ＢＭＤ：Ｂｕｌｋ Ｍｉｃｒｏ Ｄｅｆｅｃｔ）等の低減が強く要求される。ここで、点欠陥の凝集物は例えば結晶に起因するパーティクル（ＣＯＰ：Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅ）、八面体状ボイド欠陥（ＬＳＴＤ：Ｌａｓｅｒ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ Ｄｅｆｅｃｔ）等といわれるようなものである。そして、ＢＭＤは例えば正八面体アモルファスＳｉＯ_２のような微小なシリコン酸化物である。

上記金属不純物のゲッタリングとしては、従来からエクストリンシックゲッタリング（ＥＧ：Ｅｘｔｒｉｎｓｉｃ Ｇｅｔｔｅｒｉｎｇ）法といわれシリコンウェーハの裏面に形成されるバックサイドダメージ層、バックサイドポリシリコン層、リン不純物拡散層等に汚染金属をゲッタリングさせる方法が知られている。さらに、上記汚染金属のゲッタリングサイトをシリコンウェーハの内部（バルク部）に形成するイントリンシックゲッタリング（ＩＧ：Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ Ｇｅｔｔｅｒｉｎｇ）法が開発され、現在ではこのＩＧ法が半導体デバイス製造で広く使用されるようになっている。

ＩＧ法は、一般的にＣＺ法あるいはＭＣＺ法で引上げ育成され製造されたシリコンウェーハ中の過飽和に存在する格子間酸素を熱処理により析出させ、シリコンウェーハのバルク部にＢＭＤを生成しその周りに二次的な転位や積層欠陥を誘起させ、この析出物およびその周りをゲッタリングサイトにして汚染金属をゲッタリングさせる方法である。この場合、デバイス活性領域となる表層部でのＢＭＤ生成が抑制されるように制御される。

これまで、上記ＩＧ効果を有するシリコンウェーハの作製方法が種々に提案されてきた。これ等の作製方法は、シリコンウェーハ中に存在する過飽和の格子間酸素の析出、析出核の調整、析出物／析出核の溶解、格子間酸素の拡散等を熱的に制御するものである。例えば１１００〜１３００℃の高温熱処理において、析出核の縮小・消滅がなされ、また、シリコンウェーハ表層部の酸素の外方拡散により、デバイス活性領域にＢＭＤ量が少なく無欠陥層といわれるデヌューデッドゾーン（ＤＺ：Ｄｅｎｕｄｅｄ Ｚｏｎｅ）層が形成される。また、例えば５００〜９００℃程度の低温熱処理において、サイズ、密度等の均一な析出核形成が行われる。そして、例えば〜１０００℃程度の中温熱処理において、ＢＭＤおよび二次欠陥の成長、あるいは一部の析出物の溶解等の制御がなされる。

上記ＢＭＤ生成の現象は、例えば過飽和気体が液滴に凝結する場合と同様に考えることができ、下記に概説する統計熱力学の熱平衡論に立脚しシリコンウェーハ内での過飽和酸素の凝結現象としてとらえることができる。そして、いわゆる熱的系のＨｅｌｍｈｏｌｔｚ自由エネルギーが最小になるように進むとして扱うことができる。熱的系の上記自由エネルギーは、ほぼＢＭＤの自由エネルギーとシリコンウェーハ内に固溶した酸素の自由エネルギーとの和とすることができる。そして、ＢＭＤの自由エネルギーは、その内部エネルギー、表面エネルギー、応力場エネルギー、電場エネルギーおよび温度・エントロピー積を含む。ここで、エントロピーは熱的エネルギーの分配に関与する状態量から求められる。あるいは、これ等の自由エネルギーはいわゆる熱的カノニカル分布の分配関数から導出してもよい。

上記ＢＭＤ生成現象の把握から、ＢＭＤの自由エネルギーはＢＭＤ径に依存し、それが最大になる臨界核径の存在することが導き出される。そして、ある温度でＢＭＤ径が上記臨界核径より小さいとＢＭＤは溶解しその縮小・消滅が進み、逆に上記臨界核径より大きくなるとＢＭＤの成長が進行する。これは、上述した熱的系の自由エネルギーが最小になるように進むためである。ここで、臨界核径は熱処理温度の上昇とともに増大し、しかも酸素の過飽和度に依存する。

上記ＢＭＤ生成において、シリコンウェーハ中の酸素クラスタが均一核になると考えられるが、その他にＢＭＤの自由エネルギーを低減させる窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）等の不純物あるいは格子空孔等も析出核となる。また、シリコンウェーハ中のｎ型あるいはｐ型の不純物も活性化して電場エネルギーを作ることから酸素析出に影響を与える。そこで、上記ＩＧ効果を有するシリコンウェーハの作製方法には、Ｎ、Ｃ等の不純物添加、あるいは熱処理における格子空孔の凍結等を制御する方法がある。あるいは、上記ＢＭＤの臨界核径の温度による増大速度とＢＭＤの実質的な成長速度とを考慮し、熱処理温度への昇温速度あるいは熱処理温度からの降温速度を制御する方法が提示され、それ等の一部は実用化されている。

そして、上記ＩＧ効果を有するシリコンウェーハ製造方法の中で、シリコンウェーハのバルク部に適度なＢＭＤを生成すると共に、上記ＤＺ層においてグローンイン欠陥である格子空孔の凝集物を消滅させ高品質にする方法が提示されている（例えば、特許文献１参照）。この方法の特徴は、高温熱処理における雰囲気ガスとして、上記凝集物の空洞内壁に形成される酸化層（ＳｉＯｘ層）を除去して凝集物を効果的に消滅させる水素（Ｈ_２）のような還元性ガスあるいはアルゴンのような希ガスを用いるところにある。以下、このような方法で作製されるシリコンウェーハをアニールウェーハと呼称する。

あるいは、シリコンウェーハのバルク部に適度なＢＭＤを生成すると共に、このシリコンウェーハにシリコンエピタキシャル成長を行い、結晶性が高品質となるシリコンエピタキシャル層をデバイス活性領域にする方法が種々に提示されている（例えば、特許文献２参照）。以下、このような方法で作製されるシリコンウェーハをＩＧ処理付きエピタキシャルウェーハともいう。

ところで、上述した半導体デバイスの高集積化、高性能化あるいは高機能化における半導体素子等の微細構造物は、シリコンウェーハの表層部における応力を増大させる。その代表的な応力として、例えばＭＩＳＦＥＴを構成する微細パターン周端部に生成される応力、ｎ型あるいはｐ型不純物のイオン注入による残留歪みに伴う応力等が挙げられる（例えば、非特許文献１参照）。

そして、上記デバイスの製造プロセスでは、その低温化・短時間化が進行し、例えば拡散炉を用いた熱処理の温度が全て１０００℃未満になってきている。そして、これまで半導体デバイス製造の熱プロセスで多用されてきた急速加熱アニール（ＲＴＡ：Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）に代わって、フラッシュランプアニール、レーザスパイクアニール等の様々な低サーマルバジェットの熱処理が使用されるようになってきている。ここで、ＲＴＡはハロゲンランプの光照射によるアニールであり、その処理時間は数ｓｅｃ（秒）〜数十ｓｅｃであったが、上記低サーマルバジェットの処理時間は数ｍｓｅｃと極短時間になる。そして、このようなデバイス製造プロセスでは、上述した素子の微細化に伴い増大する応力の熱処理による緩和が難しくなる。また、昇降温が従来に増し急激になる低サーマルバジェットの熱処理では、シリコンウェーハの表層部における熱応力も増大する。

上述したような半導体デバイスおよびその製造プロセスの動向の中にあって、上記アニールウェーハおよびＩＧ処理付きエピタキシャルウェーハは、それ等の製法上必然的にウェーハ表層部での固溶酸素の濃度が低減することから、ウェーハ表層部における上記応力の増大により、転位等の欠陥が生じしかも伝播し易くなる。このために、アニールウェーハおよびＩＧ処理付きエピタキシャルウェーハでは、ウェーハ表層部で増大する上記応力により半導体デバイスの製造歩留まりが低下する虞が出てきた。また、上記デバイス製造プロセスの低温化・短時間化のために、このデバイス製造プロセス中においてウェーハ表層部の固溶酸素を補償することも期待できなくなってきた。なお、上述したような虞はＩＧ処理のないシリコンエピタキシャルウェーハであっても同様である。

そこで、ウェーハ表層部の応力を従来に増して増大させる微細化したデバイス構造、あるいは低温化・短時間化されたデバイス製造プロセスに対応するために、デバイス製造プロセス投入前の段階でウェーハ表層部に適度に酸素が固溶されて、転位の発生抑制および転位のピンニング能力を有するシリコンウェーハを作製することが強く望まれるようになってきている。
特許第３１７１３０８号公報 特開２００６−１８８４２３号公報 「ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ」、Ｆｅｂ．２００５ Ｖｏｌ．１８、Ｎｏ．１，ｐ．１９−２５

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、アニールウェーハあるいはエピタキシャルウェーハに対して、デバイス製造プロセス投入前の段階で上記ウェーハの表層部に適度の固溶酸素を簡便にしかも効果的に導入しその濃度制御をすることを主目的とする。そして、デバイス活性領域となる表層部が高品質の結晶性と高い応力耐性とを有し、その内部が優れた金属不純物のゲッタリング能力を備え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している。

上記目的を達成するために、第一の発明にかかるシリコンウェーハの製造方法は、引上げ育成した単結晶シリコンインゴットから形成したシリコンウェーハに対し、還元性ガス雰囲気中、希ガス雰囲気中あるいは還元性ガスと希ガスの混合ガス雰囲気中において少なくとも１１００℃〜１３００℃の温度範囲で熱処理し、前記シリコンウェーハの表面にＤＺ層を形成するとともに前記シリコンウェーハの前記ＤＺ層より内部に所要量のＢＭＤを形成する工程と、前記ＤＺ層および前記所要量のＢＭＤを有する前記シリコンウェーハに対して、酸素含有ガス雰囲気中の所定温度で等温熱処理し、その後に急速降温して前記ＤＺ層の少なくとも表層部に酸素注入する工程と、を有し、前記ＤＺ層の固溶酸素の濃度を調節する、構成になっている。

そして、第二の発明にかかるシリコンウェーハの製造方法は、引上げ育成した単結晶シリコンインゴットから形成したシリコンウェーハ上にシリコンエピタキシャル層を成長させる工程と、前記シリコンエピタキシャル層を有する前記シリコンウェーハに対して、酸素含有ガス雰囲気中の所定温度で等温熱処理し、その後に急速降温して前記シリコンエピタキシャル層の少なくとも表層部に酸素注入する工程と、を有し、前記シリコンエピタキシャル層の固溶酸素の濃度を調節する、構成になっている。

そして、第三の発明にかかるシリコンウェーハの製造方法は、引上げ育成した単結晶シリコンインゴットから形成したシリコンウェーハに対し、希ガス雰囲気中において１１００℃〜１３００℃の温度範囲で熱処理し、前記熱処理の後に酸素含有ガス雰囲気に切換えて前記シリコンウェーハの表面に形成されるＤＺ層の少なくとも表層部の固溶酸素の濃度を調節する、構成になっている。

本発明の構成により、アニールウェーハあるいはエピタキシャルウェーハに対して、デバイス製造プロセス投入前の段階で、上記ウェーハの表層部に適度の固溶酸素を簡便にしかも効果的に導入しその濃度制御を容易にすることができる。そして、デバイス活性領域となる表層部が高品質の結晶性と高い応力耐性を有し、その内部が優れた金属不純物のゲッタリング能力を備えるシリコンウェーハを安定して製造することができる。

以下に本発明の好適な実施形態のいくつかについて図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１ないし図５を参照して本発明の第１の実施形態を説明する。ここで、図１は本実施形態にかかるシリコンウェーハの製造方法を示す工程フロー図である。図２はアニールウェーハの作製における熱処理の温度プロセスの一例を示す図である。図３はアニールウェーハを用いたシリコンウェーハの製造工程別断面図であり、図４はＩＧ処理付きエピタキシャルウェーハを用いたシリコンウェーハの製造工程別断面図である。そして、図５はシリコンウェーハ表層部に対する酸素注入／濃度制御における熱処理プロセスの一例を示す説明図である。

図１に示すように、はじめにステップＳ１の工程においてアニールウェーハあるいはＩＧ処理付きエピタキシャルウェーハを作製する。ここで、作製に使用される初期のシリコンウェーハは、例えばＣＺ法により引上げ育成した単結晶シリコニンゴットから製造されたものであり、その表裏面又は表面が鏡面に研磨加工され、結晶内の格子間酸素濃度［Ｏｉ］が例えば１．０〜１．８×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３のものである。なお、本明細書中の格子間酸素濃度［Ｏｉ］はＯｌｄ ＡＳＴＭによる換算係数による値である。

はじめに、アニールウェーハの作製についてその一例を、図２を参照して説明する。アニールウェーハの製造では、多数枚の初期のシリコンウェーハを例えば横型拡散炉あるいは縦型拡散炉のような熱処理炉に投入し、図２に示すような温度プロセスでバッチ処理を施す。ここで、熱処理炉内は、例えば水素（Ｈ_２）のような還元性ガス、アルゴン（Ａｒ）のような希ガスあるいは還元ガスと希ガスの混合ガスの雰囲気にして、適宜な昇温プロセス、保持滞在プロセス、降温プロセスの熱処理が行われる。なお、還元ガスとしてはＮＨ_３ガス、Ｎ_２Ｈ_２ガスのような水素化合物ガスであっても構わない。

図２の温度プロセスの熱処理では、昇温速度は、例えば、室温から９００℃までは１５〜１００℃／ｍｉｎ程度の範囲とし、９００℃から１１００〜１３００℃となる保持滞在の温度例えば１２００℃までは１〜１５℃／ｍｉｎの昇温速度に設定する。そして、上記保持温度で例えば１分〜４８時間の範囲で保持滞在処理を行う。その後は、例えば、保持温度から７００℃まで３℃／ｍｉｎ以下の降温速度で降温する。

上記昇温プロセスでは、温度上昇と共に上述したＢＭＤの臨界核径が増大する。ここで、上記昇温速度を適度に制御することで従来技術において説明した低温熱処理のＢＭＤの縮小・消滅の調整および析出核形成がなされる。また、中温熱処理がなされ、バルク部ではＢＭＤが成長し、表層部では酸素の外方拡散が起こり酸素濃度が減少する。

そして、保持滞在プロセスになると、表層部では酸素はより一層外方拡散し、ＢＭＤの消滅が加速される。更に、表層部に残存するグローンイン欠陥である格子空孔の凝集物が効果的に消滅し高品質の結晶性を有するＤＺ層になる。なお、バルク部では酸素がウェーハ内を拡散しＢＭＤの収縮が生じるが、酸素減少量が少ないためＢＭＤは消滅しない。

降温プロセスでは、降温速度が小さいため、理論上は表層部でもＢＭＤが成長するが、実際は酸素が外方拡散によって減少しているため、ＢＭＤは形成されずＤＺ層となる。一方、バルク部では再びＢＭＤが析出・成長する。このようにして、ウェーハの両面領域にＤＺ層を形成すると共に、バルク部に所要密度のＢＭＤを形成する。そして、図３（ａ）に示すようなアニールウェーハ１１が形成される。

アニールウェーハ１１では、その表面側に形成されるＤＺ層１２ａおよびその裏面側に形成されるＤＺ層１２ｂは所要の厚さに、例えば１０μｍ程度になるように制御される。これ等の両面のＤＺ層１２は、例えば２０ｎｍ以上のＢＭＤ密度が１０^７個／ｃｍ^３以下になっている。そして、ＤＺ層１２の表層部の固溶酸素の濃度は１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３レベルになる。ここで、上記表層部は、例えば、ＤＺ層１２ａおよび１２ｂ表面から１μｍ深さの領域である。

また、アニールウェーハ１１のバルク部にはＢＭＤ密度が例えば５×１０^８〜５×１０^９個／ｃｍ^３程度に生成され、ＢＭＤおよびその周りの二次的な転位や積層欠陥等から成るゲッタリングサイト１３が形成されている。ここで、バルク部のＢＭＤ密度が５×１０^８個／ｃｍ^３未満になると半導体デバイスの量産製造における金属不純物のゲッタリング効果が不充分になり、上記ＢＭＤ密度が５×１０^９個／ｃｍ^３を越えてくるとウェーハ反りが顕在化する。

次に、ＩＧ処理付きエピタキシャルウェーハの作製について説明する。このエピタキシャルウェーハの製造方法では、例えば上記初期のシリコンウェーハ（エピタキシャル成長の場合、シリコン基体ともいう）に対して予めＩＧ処理を施し、その後にその表面に例えば化学気相成長（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法で１０μｍ程度の所要膜厚のシリコンエピタキシャル層を成長させる。上記ＩＧ処理では、例えば図２で説明したようなアニールウェーハを作製する熱処理を用いることができる。

あるいは、上記ＩＧ処理では、従来技術で説明した高温熱処理、低温熱処理、中温熱処理を適宜に組み合わせ、シリコンウェーハのバルク部にＢＭＤから成るゲッタリングサイトを所要量に形成する。ここで、ＤＺ層の形成は僅かであってもあるいは無くても構わない。また、上記高温熱処理における雰囲気ガスとして例えば希釈酸素を含む酸化性ガスを用いてもよい。あるいは、従来技術で説明したように、ＢＭＤ析出核となるＮ、Ｃ等の不純物が適度に導入された初期のシリコンウェーハを用いてもよい。これは、いわゆるエピタキシャル成長の工程で生じ易い析出核消滅を軽減するためである。このように、ＩＧ処理としてはアニールウェーハの作製の場合と異なる種々の方法が適用できる。

そして、シリコンエピタキシャル層のエピタキシャル成長では、例えば常圧下あるいは減圧下のＣＶＤにおける成膜の原料ガスとして、ＳｉＨ_４、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、ＳｉＨＣｌ_３、ＳｉＣｌ_４等を適宜に使用する。ここで、希釈用のガスとしてＨ_２ガスを使用し、ドーパントガスとしてＰＨ_３、Ｂ_２Ｈ_６等を用いる。そして、上記原料ガスに合わせて成長温度として例えば１０００〜１２５０℃の所要温度になるように設定する。なお、シリコンエピタキシャル層はシリコン基体と導電型が同じになり、例えばｐ／ｐ^＋あるいはｎ／ｎ^＋構造になるように形成されてもよいし、シリコン基体と導電型が異なるようになっていてもよい。

このようにして、ウェーハの両面領域に例えばＤＺ層を有し、その一表面にシリコンエピタキシャル層を形成すると共に、バルク部に所要密度のＢＭＤを形成する。そして、図４（ａ）に示すようなＩＧ処理付きエピタキシャルウェーハ２１が形成される。

ＩＧ処理付きエピタキシャルウェーハ２１では、その表面側に形成されるＤＺ層２２ａおよびその裏面側に形成されるＤＺ層２２ｂは例えば０．１〜数μｍ程度であればよい。またこれ等の両面のＤＺ層２２は、例えば２０ｎｍ以上のＢＭＤ密度が２．５×１０^７個／ｃｍ^３以下になっている。そして、ＤＺ層２２ａ上に成長したシリコンエピタキシャル層２３の固溶酸素の濃度は１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３レベルになる。また、ＩＧ処理付きエピタキシャルウェーハ２１のバルク部には、アニールウェーハ１１の場合に説明したのと同様に、ＢＭＤ密度が５×１０^８〜５×１０^９個／ｃｍ^３程度に生成されたゲッタリングサイト２４が形成される。

このＩＧ処理付きエピタキシャルウェーハ２１の作製では、上記ＩＧ処理の方法によってはＤＺ層にＣＯＰ等の格子空孔の凝集物が残留する場合が生じる。しかし、上記エピタキシャル成長の工程で上記凝集物を除去することができ、アニールウェーハの作製の場合のような高精度の温度プロセスを用いなくても、シリコンエピタキシャル層２３をＣＯＰ等の格子空孔の凝集物のない高品質な結晶層とすることができる。

次に、図１に示したステップＳ２の工程で、上記アニールウェーハ１１のＤＺ層１２ａの表層部あるいはＩＧ処理付きエピタキシャルウェーハ２１のシリコンエピタキシャル層２３の表層部への固溶酸素の注入およびその濃度を調節制御する。ここで、表層部は、従来技術で説明したようにデバイス活性領域になるところであり半導体デバイスの種類により異なってくるが、ウェーハ表面からほぼ５μｍ程度の深さ以下の領域である。上記固溶酸素の注入および濃度制御としては、上記アニールウェーハ１１あるいはＩＧ処理付きエピタキシャルウェーハ２１を酸素雰囲気で等温熱処理し、その後に急速降温する方法が好適である。

例えば、アニールウェーハ１１あるいはＩＧ処理付きエピタキシャルウェーハ２１を急速冷却が可能な熱処理炉に投入し、図５に示すような温度プロセスで熱処理を行う。ここで、熱処理炉内は、例えば酸素（Ｏ_２）ガス、酸素ガスを希ガスあるいは窒素ガスのような不活性ガスで希釈した混合ガスの雰囲気にして、等温熱処理とその後の急速降温処理が行われる。上記熱処理炉としては例えばＲＴＡ装置のようなランプ加熱方式の急速加熱・急速冷却装置が好適に使用される。なお、バッチ処理可能な装置では、熱処理炉の熱容量が小さく強制冷却機構が備えられているとよい。

等温熱処理では、図５に示す等温の熱処理温度Ｔ_１およびその保持時間ｔが適宜に設定され、急速降温処理では、熱処理温度Ｔ_１から所定の温度Ｔ_０までの降温速度（ΔＴ／ｍｉｎ）が調整される。詳細は後述するが、上記熱処理温度Ｔ_１、保持時間ｔおよび降温速度（ΔＴ／ｍｉｎ）の調整により上記固溶酸素の注入と濃度制御が自在になされる。そして、図３（ｂ）に示すように、アニールウェーハ１１のＤＺ層１２ａおよび１２ｂの表層部に注入酸素１４が導入され、その固溶酸素の濃度および濃度分布が調節される。同様にして、図４（ｂ）に示すように、ＩＧ処理付きエピタキシャルウェーハ２１のシリコンエピタキシャル層２３の表層部に注入酸素１４が導入される。なお、例えば室温から上記熱処理温度Ｔ_１への昇温速度はシリコンウェーハにスリップ等の欠陥が発生しない程度にし、その昇温時における雰囲気ガスは不活性ガスあるいは酸素含有ガスを問わない

なお、上記等温熱処理においては、上記ウェーハは酸化性ガスに曝され表面が僅かであれ酸化される。このために、引き続いて行われる急速降温処理においてウェーハ表層部への格子空孔の注入およびその凍結が防止されるようになる。

上記酸素含有の雰囲気下の等温熱処理と急速降温処理では、降温速度（ΔＴ／ｍｉｎ）および保持時間ｔが重要である。これについて図６を参照して説明する。図６は、等温の熱処理温度Ｔ_１を１０００℃、上記所定の温度Ｔ_０を７００℃、昇温時も含めた雰囲気ガスをドライＯ_２ガスとした場合のシミュレーション結果である。ここで、横軸を降温速度（ΔＴ／ｍｉｎ）とし、保持時間ｔをパラメータにして、縦軸にシリコンウェーハの表層部に注入され固溶する酸素濃度を示している。なお、上記固溶酸素を注入する前の表層部の酸素濃度は６．２×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３である。

図６に示されるように、表層部の酸素濃度は、降温速度の増大と共に増加するが、特に降温速度が０＜ΔＴ／ｍｉｎ＜１５℃／ｍｉｎの範囲で急増し、１５℃／ｍｉｎ≦ΔＴ／ｍｉｎにおいて飽和する傾向になる。また、表層部の酸素濃度は、保持時間ｔと共に増加し、保持時間ｔが０＜ｔ＜５分の範囲でその増加量が大きく、５分≦ｔにおいて増加量が緩やかになり安定する。以上のことから、等温熱処理の温度が１０００℃の場合には、降温速度が１５℃／ｍｉｎ≦ΔＴ／ｍｉｎ、保持時間が５分≦ｔをそれぞれ満足するように設定することで安定した固溶酸素の注入を行うことができる。

また、等温熱処理の温度が１０００℃の場合において、表層部の酸素濃度が１〜１．４×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３の範囲になるように制御するための降温速度（ΔＴ／ｍｉｎ）および保持時間ｔの相関を表１に示す。表１では適切な条件に○印を付し、不適切となる条件に×印を付している。表１から、降温速度が１５℃／ｍｉｎ≦ΔＴ／ｍｉｎ≦１００℃／ｍｉｎ、保持時間が５分≦ｔ≦２０分であればよいことが判る。なお、降温速度が１０℃／ｍｉｎの場合には、保持時間は少なくとも１０分以上に設定することが必要となる。なお、上記降温速度が例えば１００℃／ｍｉｎを超えてくると、ウェーハのスリップ発生が起こり易くなることから、ウェーハ内の温度差を小さくする制御が必要になる。

次に、等温熱処理の温度を８００〜１２００℃の範囲で変えた場合の固溶酸素の注入について図７を参照して説明する。図７は、等温の熱処理温度Ｔ_１を８００〜１２００℃の範囲で変え、上記所定の温度Ｔ_０および降温速度をそれぞれ７００℃と１５℃／ｍｉｎに固定し、昇温時も含めた雰囲気ガスをドライＯ_２ガスとした場合のシミュレーション結果である。ここで、横軸を保持時間ｔとし、等温の熱処理温度Ｔ_１をパラメータにして、縦軸にシリコンウェーハの表層部に注入され固溶する酸素濃度を示している。なお、上記固溶酸素を注入する前の表層部の酸素濃度は６．２×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３である。

図７に示されるように、等温の熱処理温度Ｔ_１が８００℃と９００℃では固溶酸素の注入はほとんど起こらない。そして、等温の熱処理温度Ｔ_１が１０００，１１００，１２００℃において、表層部の酸素濃度は、保持時間ｔと共に増加し、保持時間ｔが０＜ｔ＜５分の範囲でその増加量が大きく、５分≦ｔにおいて増加量が緩やかになり安定する。以上のことから、等温熱処理の温度が１０００℃以上であって保持時間が５分≦ｔを満足するように設定することで安定した固溶酸素の注入を行うことができる。

また、降温速度が１５℃／ｍｉｎの場合において、表層部の酸素濃度が１×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上になるように制御するための等温の熱処理温度Ｔ_１と保持時間ｔの相関を表２に示す。表２では適切な条件に○印を付し、不適切となる条件に×印を付している。表２から、等温の熱処理温度Ｔ_１が１１００、１２００℃であれば、熱処理温度Ｔ_１が１０００℃の場合と異なり保持時間ｔが３０秒程度の短時間であっても充分な固溶酸素を注入できることが判る。なお、熱処理温度Ｔ_１が１１００℃以上の場合には、降温速度が１０℃／ｍｉｎ以上であれば、充分な固溶酸素を注入できることが確認されている。なお、上記降温速度が例えば１００℃／ｍｉｎを超えてくると、上述したようにウェーハのスリップ発生が起こり易くなる。このため、この場合にはウェーハ内の温度差を小さくする制御が必須になる。

このように、酸素ガス雰囲気中における等温の熱処理温度Ｔ_１、その保持時間ｔ、および急速降温の降温速度（ΔＴ／ｍｉｎ）を制御することにより、アニールウェーハ１１あるいはＩＧ処理付きエピタキシャルウェーハ２１の表層部の固溶酸素の濃度およびその分布が自在に調節できるようになる。なお、希ガスとはアルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン等のガスのことである。そして、等温熱処理において、これ等の希ガスを含む不活性ガスにより酸素ガス希釈の度合いを時間的変化させることによっても、シリコンウェーハ表層部の固溶酸素の濃度分布を自在に変えることができる。また、酸素ガスの他に例えばＨ_２Ｏ、ＮＯ_２、ＮＯのような酸素含有ガスを使用することができる。また、熱処理炉内は上記酸素含有ガスの減圧状態あるいは加圧状態にしても構わない。

上記等温の熱処理温度Ｔ_１は、１２００℃を超えてアニールウェーハ作製の保持滞在プロセスにおける例えば１３００℃程度に設定しても構わない。このような高温処理では、等温熱処理における保持時間は数秒程度にでき、ウェーハ表層部に注入される固溶酸素の濃度は１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３程度まで増加する。また、上記等温の熱処理温度Ｔ_１から降温される所定の温度Ｔ_０は、７００℃に限定されるものでなく、９００℃以下であればどのような温度であってもよい。降温される所定の温度Ｔ_０が９００℃以下であれば等温熱処理によりウェーハ表層部に注入された固溶酸素は略その状態で維持される。

本実施形態では、アニールウェーハあるいはＩＧ処理付きエピタキシャルウェーハに対して、デバイス製造プロセス投入前の段階で、上記ウェーハの表層部に適度の酸素を簡便にしかも効果的に固溶させすることができる。そして、デバイス活性領域となる表層部における固溶酸素の濃度が調節される。このようにして、表層部が高品質の結晶性と高い応力耐性を有し、内部が優れた金属不純物のゲッタリング能力を備えるシリコンウェーハを安定して製造することができる。しかも、このようなシリコンウェーハは、シリコン単結晶のＣＺ法あるいはＭＣＺ法における結晶熱履歴、デバイス製造プロセス等のウェーハ素性に影響されないものにすることができる。

そして、微細構造化し高応力化する半導体デバイス、あるいは熱プロセスが低温化し短時間化するデバイス製造プロセスにあっても、デバイス活性領域となるシリコンウェーハの表層部における転位等の欠陥の発生およびその伝播が容易にしかも安定して抑制できるようになる。このようにして、アニールウェーハおよびＩＧ処理付きエピタキシャルウェーハは、デバイス設計基準が例えば３２ｎｍ以下の更に高集積化、高性能化あるいは高機能化した半導体デバイスであっても、その製造歩留まり低下の虞が解消されるようになる。

（第２の実施形態）
図８および図９を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。ここで、図８は本実施形態にかかるアニールウェーハの作製工程と固溶酸素の注入工程とを連続して行う熱処理プロセスの一例を示す説明図である。そして、図９は図８の熱処理プロセスの中で固溶酸素の注入工程に切換える温度と表層部の酸素濃度の関係を示したグラフである。なお、本実施形態で使用される初期のシリコンウェーハは、第１の実施形態の場合と同じであり、例えばＣＺ法により引上げ育成して製造され、その表裏面又は表面が鏡面に研磨加工され、結晶内の格子間酸素濃度［Ｏｉ］が１．０〜１．８×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３のものである。

第１の実施形態で説明したのと同様に、多数枚の初期のシリコンウェーハを横型拡散炉あるいは縦型拡散炉のような熱処理炉に投入する。そして、はじめのアニールウェーハの作製工程では、この熱処理炉内は、例えばアルゴンのような希ガスの雰囲気にして、適宜な昇温プロセス、保持滞在プロセス、降温プロセスの熱処理が行われる。

すなわち、図８に示す昇温プロセスでは、例えば、室温から９００℃までは１５〜１００℃／ｍｉｎ程度の範囲とし、９００℃から１１００〜１３００℃となる保持滞在の温度例えば１２００℃までは１〜１５℃／ｍｉｎの昇温速度に設定する。そして、この昇温プロセスにおいては、第１の実施形態で説明したのと同じように低温熱処理のＢＭＤの縮小・消滅の調整および析出核形成がなされ、中温熱処理のバルク部でのＢＭＤ成長、表層部では酸素の外方拡散が行われる。

そして、保持滞在プロセスにおいて、シリコンウェーハが保持滞在の温度に所要の時間保持されて、表層部では酸素はより一層外方拡散し、ＢＭＤの消滅が加速され、表層部に残存するグローンイン欠陥である格子空孔の凝集物が効果的に消滅し高品質の結晶性を有するＤＺ層になる。

次に、降温プロセスにおいて、所定のガス切換え温度Ｔ_２までは例えば３℃／ｍｉｎ以下の降温速度で降温する。そして、このガス切換え温度の時点で上記アルゴンのような希ガスから酸素含有ガスに切換える。ここで、酸素含有ガスは１００％のＯ_２ガスでもよいし、その他の酸素を含有するガスであってもよい。そして、所定のＫｅｅｐ時間のあいだガス切換え温度に維持した後に、上記酸素含有ガスの雰囲気中において、再度、上記降温プロセスの例えば１０℃／ｍｉｎ以上（図８では−１０℃／ｍｉｎ以下）の降温速度による降温を例えば７００℃の温度まで行う。

上記ガス切換え温度から固溶酸素の注入工程になる。この固溶酸素の注入では、ガス切換え温度が重要である。これについて図９を参照して説明する。図９は、ガス切換えの温度時での酸素含有ガスをドライＯ_２ガスとした場合のシミュレーション結果である。ここで、降温速度は１０℃／ｍｉｎに固定して、横軸をガス切換え温度Ｔ_２とし、ガス切換え温度のＫｅｅｐ時間を条件１〜４のパラメータにして、縦軸にシリコンウェーハ表層部に固溶する酸素濃度を示している。なお、上記固溶酸素を注入しない場合の表層部の酸素濃度は６．０×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３である。

図９に示されるように、表層部の固溶酸素の濃度は、ガス切換え温度に対しほぼ比例して増加するが、Ｋｅｅｐ時間を０〜２０分と変えても僅かな増加しかない。ここで、表層部の酸素濃度が１×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上になるように制御するためのガス切換え温度とＫｅｅｐ時間の相関を表３にまとめて示す。表３では適切な条件に○印を付し、不適切となる条件に×印を付している。表３から、ガス切換え温度が１１５０，１２００℃であれば、Ｋｅｅｐ時間に関係なく上記所要の固溶酸素の濃度が得られる。そして、ガス切換え温度が１１００℃の場合には、Ｋｅｅｐ時間が５分以上であれば所要の固溶酸素の濃度が得られるが、１０００℃の場合にはＫｅｅｐ時間を長くしても不適切となることが判る。

第２の実施形態では、第１の実施形態の降温プロセスの場合と異なり、ガス切換え温度時以降は、酸素含有ガスが雰囲気ガスとなるが、ＤＺ層におけるＢＭＤ析出はそれほど進行しない。これは、ＤＺ層に注入される酸素量が固溶度以下に保持されるからである。一方、バルク部では再びＢＭＤが析出・成長する。このようにして、ウェーハの両面領域に適度な固溶酸素を有するＤＺ層を形成すると共に、バルク部に所要密度のＢＭＤを形成する。また、上記酸素含有ガスを雰囲気ガスとする降温プロセスにおいて、その降温速度は、例えば横型あるいは縦型拡散炉のような熱処理炉で可能であれば、第１の実施形態で説明したのと同様な急速降温にしても構わない。

第２の実施形態では、第１の実施形態で説明したのとほぼ同様の効果が得られる。また、アニールウェーハの作製工程と固溶酸素の注入工程とが一連の熱処理により行えることから、その製造コストが大きく低減する。

次に、実施例により本発明の効果について具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。以下、初期のシリコンウェーハとしてＣＺ法で引上げ育成した単結晶シリコンインゴットから製造した８インチ径のシリコンウェーハを使用した。ここで、ウェーハ中の初期の格子間酸素濃度［Ｏｉ］は１．４×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３である。そして、アニールウェーハの作製およびその表層部への適度な固溶酸素の注入を行い、アニールウェーハ作製の段階と固溶酸素の注入後の段階のそれぞれのシリコンウェーハの酸素濃度を二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）で測定し、ＤＺ層の深さおよびＢＭＤ量を赤外散乱トモグラフ法で計測して評価した。

（実施例１）
本実施例では、第１の実施形態で説明したような方法でアニールウェーハを作製し、その後の表層部への固溶酸素の注入および濃度制御を行った。アニールウェーハ作製のための熱処理では、雰囲気ガスは水素ガスであり、保持滞在プロセスの保持温度は１２００℃、保持滞在時間を１時間とした。なお、昇温プロセスおよび降温プロセスにおける昇降温速度は標準的なものを用いた。そして、上記作製したアニールウェーハ（この実施例において水素アニールウェーハともいう）の表層部への固溶酸素の注入では、枚葉式のＲＴＡ装置を利用し、ドライＯ_２ガス雰囲気において等温の熱処理温度Ｔ_１＝１１００℃、保持時間ｔ＝０．５分、熱処理温度Ｔ_１から所定の温度Ｔ_０＝７００℃までの降温速度（ΔＴ／ｍｉｎ）を１００℃／ｍｉｎとした。

図１０はシリコンウェーハの酸素濃度の深さ方向分布を示す。ここで、実線が上記アニールウェーハ表層部に固溶酸素の注入をした実施例１のシリコンウェーハの濃度分布を示し、点線が比較例１とした水素アニールウェーハの場合の濃度分布を示す。なお、ウェーハ表面に形成されたシリコン酸化膜は除去してある。図１０に示されるように、実施例１では、図中の破線に示すウェーハ表面から１μｍまでの深さ領域内において、酸素濃度が最小値を示す。そして、この最小値は１×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上であり、ウェーハの最表面近くの濃度は略２×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３である。また、酸素濃度は、図中の一点鎖線に示すウェーハ表面から２μｍ深さ、そして２０μｍ深さにかけて単調に増加しバルク部で１．２×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３程度になる。

これに対して、比較例１である水素アニールウェーハの場合の酸素濃度は、ウェーハの最表面近くが略６×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３になり、ウェーハ表面から１μｍ深さから実施例１の場合とほぼ同じで単調に増加してバルク部で１．２×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３程度になる。

ＤＺ層の深さは実施例１および比較例１とも１１．４μｍで差はなかった。そして、ＤＺ層におけるＢＭＤ量は共に赤外散乱トモグラフの検出限界以下（１０^７個／ｃｍ^３）であった。また、バルク部におけるＢＭＤ量は、実施例１および比較例１とも約１．７×１０^９個／ｃｍ^３であった。

（実施例２）
本実施例では、第２の実施形態で説明したような方法によりアニールウェーハ作製工程と表層部への固溶酸素の注入工程とを連続的に行った。アニールウェーハ作製工程の熱処理では、雰囲気ガスはアルゴンガスであり、保持滞在プロセスの保持温度は１２００℃、保持滞在時間を０．５時間とした。ここで、昇温プロセスは標準的なものを用いた。その後、ガス切換え温度は１２００℃のままにしてアルゴンガスをドライＯ_２ガスに切換えて５分間保持した。その後の降温プロセスはドライＯ_２ガス雰囲気において７００℃まで降温速度を５℃／ｍｉｎとした。また、比較例２として上記ドライＯ_２ガスへの切換えをしないでアルゴンガス雰囲気のままで実施例２と同じ熱処理プロセスを施したアニールウェーハ（この実施例においてアルゴンアニールウェーハともいう）を作製した。

図１１はシリコンウェーハの酸素濃度の深さ方向分布を示す。ここで、実線が実施例２のシリコンウェーハの濃度分布を示し、点線が比較例２としたアルゴンアニールウェーハの濃度分布を示す。なお、ウェーハ表面に形成されたシリコン酸化膜は除去してある。図１１に示されるように、実施例２では、酸素濃度は、図中の一点鎖線に示す深さ２μｍからウェーハ表面にかけて急激に減少するが、ウェーハの最表面近くの濃度は略１．３×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３である。そして、酸素濃度は、ウェーハ表面から２μｍ深さ〜２０μｍ深さにかけて単調に増加しバルク部で１．３×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３程度になる。

これに対して、比較例２であるアルゴンアニールウェーハの酸素濃度は、一点鎖線に示す深さ２μｍから実施例２の場合と同様に減少し、図中の破線に示す深さ１μｍからウェーハ表面にかけて実施例２よりも急減する。そして、ウェーハの最表面近くの濃度は略５．２×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３になる。また、酸素濃度は、実施例２と同様にウェーハ表面から２μｍ深さ〜２０μｍ深さにかけて単調に増加しバルク部で１．３×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３程度になる。

ＤＺ層の深さは実施例２および比較例２とも１０μｍ程度で差はなかった。そして、ＤＺ層におけるＢＭＤ量は共に２．５×１０^７個／ｃｍ^３以下であった。また、バルク部におけるＢＭＤ量は、実施例２および比較例２とも約５×１０^８個／ｃｍ^３であった。

以上のことから、本実施形態で説明したシリコンウェーハの製造方法は、アニールウェーハの表層部に適度の固溶酸素を簡便にしかも効果的に注入しその濃度を調節できることが確認された。また、この固溶酸素を注入したシリコンウェーハを用い、その表面に形成した転位の伝播を測定し、デバイス活性領域となる表層部が高い応力耐性を示すことが確かめられている。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものでない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。

第１の実施形態においては、ＩＧ処理付きエピタキシャルウェーハについて説明しているが、特にＩＧ処理が施されていないシリコンエピタキシャルウェーハであっても本発明は全く同様に適用できる。実施形態で説明したＢＭＤを用いたいわゆる緩和誘起ゲッタリングのメカニズムの他に、ＥＧ効果を有するシリコンエピタキシャルウェーハ、偏析誘起ゲッタリングのメカニズムを有するｐ／ｐ＋構造のシリコンエピタキシャルウェーハであっても構わない。

第２の実施形態においては、アニールウェーハ作製は希ガスを雰囲気ガスとしているが、水素ガスのような還元性ガスあるいはその希ガスとの混合ガスを用いる場合にもほぼ同様に行うことができる。但し、この場合には、上記還元性ガスを希ガスで置換してから、ガス切換え温度において酸素含有ガスに切換えるようにする。上記還元性ガスの希ガスによる置換は、上述した保持滞在プロセスであってもよいし、あるいは降温プロセスでも構わない。

また、対象とするシリコンウェーハは、その口径、抵抗率、導電型に限定されるものではない。そして、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェーハであっても構わない。

本発明の第１の実施形態にかかるシリコンウェーハの製造方法を示す工程フロー図である。 本発明の第１の実施形態のアニールウェーハ作製における熱処理の温度プロセスの一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態にかかるアニールウェーハを用いたシリコンウェーハの製造工程別断面図である。 本発明の第１の実施形態にかかるＩＧ処理付きエピタキシャルウェーハを用いたシリコンウェーハの製造工程別断面図である。 本発明の第１の実施形態にかかるシリコンウェーハ表層部に対する酸素注入／濃度制御における熱処理プロセスを示す説明図である。 本発明の第１の実施形態にかかるシリコンウェーハ表層部への酸素注入における固溶酸素の濃度と降温速度の関係を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態にかかるシリコンウェーハ表層部への酸素注入における固溶酸素の濃度と等温熱処理の時間の関係を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態にかかるアニールウェーハの作製工程と固溶酸素の注入工程とを連続して行う熱処理プロセスの一例を示す説明図である。 図８の熱処理プロセスの中で固溶酸素の注入工程に切換える温度と表層部の固溶酸素の濃度の関係を示すグラフである。 本発明の実施例１におけるシリコンウェーハの酸素濃度の深さ方向分布を示すグラフである。 本発明の実施例２におけるシリコンウェーハの酸素濃度の深さ方向分布を示すグラフである。

符号の説明

１１ アニールウェーハ
１２，１２ａ，１２ｂ，２２，２２ａ，２２ｂ ＤＺ層
１３，２４ ゲッタリングサイト
１４ 注入酸素
２１ ＩＧ処理付きエピタキシャルウェーハ
２３ シリコンエピタキシャル層

Claims (9)

1. 引上げ育成した単結晶シリコンインゴットから形成したシリコンウェーハに対し、還元性ガス雰囲気中、希ガス雰囲気中あるいは還元性ガスと希ガスの混合ガス雰囲気中において少なくとも１１００℃〜１３００℃の温度範囲で熱処理し、前記シリコンウェーハの表面にＤＺ層を形成するとともに前記シリコンウェーハの前記ＤＺ層より内部に所要量のＢＭＤを形成する工程と、
   前記ＤＺ層および前記所要量のＢＭＤを有する前記シリコンウェーハに対して、酸素含有ガス雰囲気中の所定温度で等温熱処理し、その後に急速降温して前記ＤＺ層の少なくとも表層部に酸素注入する工程と、
   を有し、
   前記ＤＺ層の固溶酸素の濃度を調節することを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。
2. 引上げ育成した単結晶シリコンインゴットから形成したシリコンウェーハ上にシリコンエピタキシャル層を成長させる工程と、
   前記シリコンエピタキシャル層を有する前記シリコンウェーハに対して、酸素含有ガス雰囲気中の所定温度で等温熱処理し、その後に急速降温して前記シリコンエピタキシャル層の少なくとも表層部に酸素注入する工程と、
   を有し、
   前記シリコンエピタキシャル層の固溶酸素の濃度を調節することを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。
3. 前記等温熱処理の温度は１０００℃以上であり、前記急速降温の速度が１５℃／ｍｉｎ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のシリコンウェーハの製造方法。
4. 前記等温熱処理の温度は１１００℃以上であり、前記急速降温の速度が１０℃／ｍｉｎ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のシリコンウェーハの製造方法。
5. 前記急速降温は９００℃以下まで行われることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載のシリコンウェーハの製造方法。
6. 前記ＤＺ層あるいはシリコンエピタキシャル層の表面から１μｍ深さまでの領域の固溶酸素の濃度を１×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上に制御することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載のシリコンウェーハの製造方法。
7. 引上げ育成した単結晶シリコンインゴットから形成したシリコンウェーハに対し、希ガス雰囲気中において１１００℃〜１３００℃の温度範囲で熱処理し、前記熱処理の後に酸素含有ガス雰囲気に切換えて前記シリコンウェーハの表面に形成されるＤＺ層の少なくとも表層部の固溶酸素の濃度を調節することを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。
8. 前記酸素含有ガス雰囲気に切換える際の温度は１１００℃以上であって前記希ガス雰囲気中における熱処理の温度以下であり、前記酸素含有ガス雰囲気に切換える際の温度からの降温における降温速度は１０℃／ｍｉｎ以上であることを特徴とする請求項７に記載のシリコンウェーハの製造方法。
9. 前記シリコンウェーハの前記ＤＺ層あるいは前記シリコンエピタキシャル層より内部のＢＭＤ密度を５×１０^８以上にし、前記シリコンウェーハの表面から２μｍ深さまでの領域のＢＭＤ密度を２．５×１０^７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下にすることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載のシリコンウェーハの製造方法。

Images