JP6100226B2 - シリコン単結晶ウェーハの熱処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、シリコン単結晶ウェーハの熱処理方法に関する。

従来、シリコン単結晶ウェーハにゲッタリング能力を付与するために、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）処理が行われてきた。
このようなＲＴＡ処理には、ベーカンシー（Ｖａｃａｎｃｙ：以下、Ｖａとも表記する。）と呼ばれる点欠陥である空孔や、インタースティシャルシリコン（Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ Ｓｉｌｉｃｏｎ：以下、Ｉ−Ｓｉとも表記する。）と呼ばれる格子間型の点欠陥の過不足が少ないニュートラル（Ｎｅｕｔｒａｌ：以下Ｎともいう）領域を全面に有するシリコン単結晶ウェーハが広く使用されており、より具体的にはＮ領域としてＩ−Ｓｉが優勢なＮｉ領域、Ｖａが優勢なＮｖ領域、ＯＳＦ（Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｉｎｄｕｃｅｄ Ｓｔａｃｋｉｎｇ Ｆａｕｌｔｓ：酸化誘起積層欠陥）領域を含むＮｖ領域等を全面に有するウェーハが用いられている。

このようなＲＴＡ処理の例として、特許文献１には、ＲＴＡ処理をＮＨ_３含有雰囲気下で行うことによりウェーハ表面に窒化膜を形成してウェーハに空孔を供給し、ゲッタリング能力を付与する方法が記載されている。しかしながら、このような方法で全面がＮｖ領域、又は全面がＯＳＦ領域を含むＮｖ領域であるシリコン単結晶ウェーハのＲＴＡ処理を行うと、ウェーハの酸素濃度によっては、ＢＭＤサイズが大きくなったり、ＢＭＤ密度が高くなり過ぎたりしてしまい、ＴＤＤＢ（Ｔｉｍｅ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ：経時絶縁破壊）特性が悪化するという問題があった。

特開２００９−２１２５３７号公報

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、全面がＮｖ領域、又は全面がＯＳＦ領域を含むＮｖ領域であるシリコン単結晶ウェーハであっても、ＴＤＤＢ特性を悪化させずに、ゲッタリング能力を付与することができるシリコン単結晶ウェーハの熱処理方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明では、シリコン単結晶ウェーハにＲＴＡ処理を施す熱処理方法であって、全面がＮｖ領域、又は全面がＯＳＦ領域を含むＮｖ領域であるシリコン単結晶ウェーハをＲＴＡ炉内に配置し、該ＲＴＡ炉内にＮＨ_３含有ガスを供給しながらシリコンとＮＨ_３の反応温度未満で予備加熱を行い、その後前記ＮＨ_３含有ガスの供給の停止とＡｒガスの供給の開始をし、前記ＮＨ_３ガスが残留するＡｒガス雰囲気の下でＲＴＡ処理を開始するシリコン単結晶ウェーハの熱処理方法を提供する。

このような熱処理方法であれば、シリコン単結晶ウェーハの表面に形成される窒化膜の厚さを従来法よりも薄くすることができる。これにより空孔の供給量を抑えることができ、全面がＮｖ領域、又は全面がＯＳＦ領域を含むＮｖ領域であるシリコン単結晶ウェーハであっても、必要以上に酸素析出が促進されるのを防ぎ、表層部の酸素析出物の顕在化を防止できる。従って、ＴＤＤＢ特性を悪化させずに、ゲッタリング能力を付与することができる。

またこのとき、前記ＲＴＡ処理を、１，０００〜１，２７５℃、１０〜３０秒間の条件で行うことが好ましい。
このような条件でＲＴＡ処理を行えば、適度に空孔を注入しやすく、より確実にゲッタリング能力を付与することができる。また、スリップ転位の発生や装置からの重金属汚染を防ぐことができる。

またこのとき、前記予備加熱を、常温より高く６００℃以下の温度で行うことが好ましい。
このような温度で予備加熱を行えば、炉内のＮＨ_３濃度が均一になり予備加熱時における窒化膜の形成をより確実に防ぐことができる。

またこのとき、前記シリコン単結晶ウェーハを、全面がＮｖ領域であり、酸素濃度が１０〜１２ｐｐｍａのもの、あるいは、全面がＯＳＦ領域を含むＮｖ領域であり、酸素濃度が９〜１１ｐｐｍａのものとすることが好ましい。
本発明の熱処理方法は、特にこのような酸素濃度のシリコン単結晶ウェーハの熱処理に効果的である。本発明の熱処理方法であれば、このような酸素濃度の範囲であっても、より確実に、ＴＤＤＢ特性の改善及びゲッタリング能力の付与の両立を図ることができる。

またこのとき、前記ＲＴＡ処理において、シリコンとＮＨ_３が反応する温度まで昇温した際のＲＴＡ炉内のＮＨ_３濃度を０．５体積％以上３体積％以下とすることが好ましい。
ＲＴＡ炉内のＮＨ_３濃度をこのような濃度とすることで、より確実にウェーハ面内で膜厚が均一な窒化膜を形成することができる。

以上のように、本発明のシリコン単結晶ウェーハの熱処理方法であれば、全面がＮｖ領域、又は全面がＯＳＦ領域を含むＮｖ領域であるシリコン単結晶ウェーハであっても、ＴＤＤＢ特性を悪化させずに、ゲッタリング能力を付与することができる。
従って、本発明のシリコン単結晶ウェーハの熱処理方法であれば、ウェーハ表面からデバイス活性領域となる一定の深さまで結晶欠陥の発生がないＤＺ（Ｄｅｎｕｄｅｄ Ｚｏｎｅ）層を形成することができる。また、酸素析出熱処理等によって、ウェーハ内部にゲッタリングサイトとなる酸素析出物を形成できるシリコン単結晶ウェーハを得ることができる。

本発明のシリコン単結晶ウェーハの熱処理方法の一例を示すフロー図である。 本発明の熱処理方法によって形成される窒化膜と、従来の熱処理方法によって形成される窒化膜の厚さを比較したグラフである。 実施例１又は比較例１の熱処理方法で熱処理を行った、全面がＯＳＦ領域を含むＮｖ領域であるウェーハのＴＤＤＢ（γモード）の測定値から求めたグラフである。 実施例１又は比較例１の熱処理方法で熱処理を行った、全面がＯＳＦ領域を含むＮｖ領域であるウェーハのＢＭＤ密度の測定値から求めたグラフである。

全面がＮｉ領域であるシリコン単結晶ウェーハは、ＮＨ_３含有雰囲気でＲＴＡ処理を行ってもＢＭＤの形成が促進されることがないため、ＴＤＤＢ特性が悪化しない。一方、上述のように、全面がＮｖ領域、又は全面がＯＳＦ領域を含むＮｖ領域であるシリコン単結晶ウェーハでは、酸素濃度がある程度高くなるとＮＨ_３含有雰囲気でＲＴＡ処理を行った際にＢＭＤの形成が促進され、表層部に酸素析出物が顕在化してしまい、ＴＤＤＢ特性が悪化するという問題があった。

そこで、本発明者らは、全面がＮｖ領域、又は全面がＯＳＦ領域を含むＮｖ領域であるシリコン単結晶ウェーハにおいて、ＮＨ_３含有雰囲気でＲＴＡ処理を行う際、ウェーハ表面に形成される窒化膜の厚さを薄くすることにより空孔の供給量を抑えれば、ＴＤＤＢ特性を悪化させずにゲッタリング能力を付与できるのではないかと発想した。

具体的には、従来は予備加熱及びＲＴＡ処理の両方でＮＨ_３含有ガスを供給していたが、ＮＨ_３含有ガスの供給を予備加熱のみに限定し、かつ予備加熱時には窒化膜が形成されないように温度を制御し、その後のＲＴＡ処理では、ＮＨ_３含有ガスの供給を停止して、供給ガスをＡｒガスに切り替えることにより、予備加熱時に供給しＲＴＡ炉内に残存したＮＨ_３含有ガスによって薄い窒化膜を形成できることを見出して、本発明を完成させた。

即ち、本発明は、シリコン単結晶ウェーハにＲＴＡ処理を施す熱処理方法であって、
全面がＮｖ領域、又は全面がＯＳＦ領域を含むＮｖ領域であるシリコン単結晶ウェーハをＲＴＡ炉内に配置し、該ＲＴＡ炉内にＮＨ_３含有ガスを供給しながらシリコンとＮＨ_３の反応温度未満で予備加熱を行い、その後前記ＮＨ_３含有ガスの供給の停止とＡｒガスの供給の開始をし、前記ＮＨ_３ガスが残留するＡｒガス雰囲気の下でＲＴＡ処理を開始するシリコン単結晶ウェーハの熱処理方法である。

以下、本発明について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

図１は、本発明のシリコン単結晶ウェーハの熱処理方法の一例を示すフロー図である。
図１の熱処理方法では、まず、全面がＮｖ領域、又は全面がＯＳＦ領域を含むＮｖ領域であるシリコン単結晶ウェーハを用意する（図１（ａ））。次に、このシリコン単結晶ウェーハをＲＴＡ炉内に配置し、ＲＴＡ炉内にＮＨ_３含有ガスを供給しながらシリコンとＮＨ_３の反応温度未満で予備加熱を行う（図１（ｂ））。その後、ＮＨ_３含有ガスの供給の停止とＡｒガスの供給の開始をし（図１（ｃ））、ＮＨ_３ガスが残留するＡｒガス雰囲気の下でＲＴＡ処理を開始し、ＲＴＡ処理を行う（図１（ｄ））。

本発明の熱処理方法では、ＮＨ_３含有ガスを供給する予備加熱時にはシリコンとＮＨ_３の反応温度未満に温度を制御するため、ＲＴＡ処理を行う前にウェーハ表面に窒化膜が形成されることがない。また、ＮＨ_３含有ガスの供給を予備加熱のみに限定し、ＲＴＡ処理を行う際にはＮＨ_３含有ガスの供給を停止してＡｒガスの供給を開始するため、ＲＴＡ炉内に残留したＮＨ_３含有ガスは濃度勾配によって炉内に均一拡散し、炉内のＮＨ_３濃度が低下する。そして、ＲＴＡ処理の昇温、高温保持中に均一拡散されたＮＨ_３含有ガス（窒化性ガス）がシリコンと反応し、膜厚が薄く均一な窒化膜が形成される。その結果、プロセスの全過程（予備加熱とＲＴＡ処理の両方）にＮＨ_３含有ガスを供給し続ける従来の熱処理方法に比べて、ＲＴＡ処理によって注入される空孔の量が抑えられ、酸素析出促進効果が低減されることで、表層部の酸素析出物の顕在化を防止することができる。

以下、本発明について更に詳しく説明する。
［シリコン単結晶ウェーハ］
本発明の熱処理方法の対象となるシリコン単結晶ウェーハは、全面がＮｖ領域、又は全面がＯＳＦ領域を含むＮｖ領域であるシリコン単結晶ウェーハである。このようなウェーハは、例えばチョクラルスキー法を用いて製造したシリコン単結晶から切り出すことで用意することができる。このような欠陥領域のウェーハでは、上述のように、予備加熱及びＲＴＡ処理の両方でＮＨ_３含有ガスを供給する従来の熱処理を行うとＴＤＤＢ特性が悪化してしまうが、本発明の熱処理方法であれば、このようなウェーハであっても、ＴＤＤＢ特性を悪化させずに、ゲッタリング能力を付与することができる。

また、シリコン単結晶ウェーハとしては、全面がＮｖ領域であり、酸素濃度が１０〜１２ｐｐｍａのもの、あるいは、全面がＯＳＦ領域を含むＮｖ領域であり、酸素濃度が９〜１１ｐｐｍａのものが好ましい。本発明の熱処理方法は、特にこのような酸素濃度のシリコン単結晶ウェーハの熱処理に効果的である。ＢＭＤ密度を適度な範囲で形成しつつ、ＴＤＤＢ特性が悪化するのをより確実に防ぐことができる。
なお、本発明において「ｐｐｍａ」は、「ｐｐｍａ（ＪＥＩＴＡ）」（ＪＥＩＴＡ：電子情報技術産業協会による換算係数を使用）を示す。

［予備加熱］
次に、ＲＴＡ炉内にシリコン単結晶ウェーハを配置し、ＲＴＡ炉内にＮＨ_３含有ガスを供給しながらシリコンとＮＨ_３の反応温度未満で予備加熱を行う。このとき、加熱温度をシリコンとＮＨ_３の反応温度未満、好ましくは常温より高く６００℃以下とすることで、予備加熱時にウェーハ表面に窒化膜が形成されることがない。

なお、本発明の熱処理方法では、予備加熱時の加熱温度が上記のような温度であれば、ＲＴＡ処理時に形成される窒化膜の厚さは、予備加熱時の加熱温度、加熱時間、及びＮＨ_３含有ガスの流量等の条件にはほとんど依存しない。従って、予備加熱条件は、特に限定されず、例えば加熱温度を常温（２５℃程度）より高く６００℃以下、加熱時間を１０〜６０秒間、ＮＨ_３含有ガスの流量を０．１〜５Ｌ／ｍｉｎとすることができる。

ＮＨ_３含有ガスとしては、特に限定されないが、例えばＮＨ_３含有Ａｒガス等を好適に用いることができる。また、後述するが、本発明では、ＲＴＡ処理において、シリコンとＮＨ_３が反応する温度まで昇温した際のＲＴＡ炉内のＮＨ_３濃度を０．５体積％以上３体積％以下とすることが好ましい。従って、予備加熱時に供給するＮＨ_３含有ガスのＮＨ_３濃度としては、ＲＴＡ処理時のＲＴＡ炉内のＮＨ_３濃度が上記のような範囲になるような濃度とすることが好ましく、より具体的には、例えば１体積％以上６．５体積％以下とすることが好ましい。

［ＮＨ_３含有ガスの供給の停止とＡｒガスの供給の開始］
予備加熱を行った後、ＮＨ_３含有ガスの供給の停止と、Ａｒガスの供給の開始を行う。ここで、ＮＨ_３含有ガスの供給の停止とＡｒガスの供給の開始は、どちらを先に行ってもよく、またこれらを同時に行ってもよい。更に、ＮＨ_３含有ガスの供給の停止とＡｒガスの供給の開始は、後述のＲＴＡ処理の開始より前に行ってもよいし、ＲＴＡ処理の開始と同時に行ってもよい。

［ＲＴＡ処理］
次に、ＮＨ_３ガスが残留するＡｒガス雰囲気の下でＲＴＡ処理を開始する。なお、前述のＮＨ_３含有ガスの供給の停止と、Ａｒガスの供給の開始の工程を含む本発明の熱処理方法において、ＲＴＡ処理時のシリコンとＮＨ_３が反応する温度まで昇温した際のＲＴＡ炉内のＮＨ_３濃度は限定されないが、特には０．５体積％以上３体積％以下とすれば、ＲＴＡ処理の温度、時間、Ａｒガスの流量等の条件が違っても、形成される窒化膜をほぼ同じ厚さにしやすい。従って、ＲＴＡ処理条件は特に限定されないが、例えば加熱温度が１，０００〜１，２７５℃、加熱時間が１０〜３０秒間の条件で行えば、より確実にゲッタリング能力を付与することができるため好ましい。また、スリップ転位や重金属汚染の発生も防ぐことができる。

ここで、従来の熱処理方法によって形成される窒化膜と、本発明の熱処理方法によって形成される窒化膜の厚さを比較したところ、図２のような結果が得られた。なお、従来の熱処理方法としては、２１０℃〜３５０℃、１０秒間で、３体積％ＮＨ_３含有Ａｒガスを供給しながら予備加熱を行い、その後最高温度１，１７５℃、１０秒間で、３体積％ＮＨ_３含有Ａｒガスを供給しながらＲＴＡ処理を行った。一方、本発明の熱処理方法としては、従来の熱処理方法と同様にして予備加熱を行った後、ＮＨ_３含有Ａｒガスの供給を停止し、Ａｒガスの供給を開始しながら、従来の熱処理方法と同様の温度及び時間でＲＴＡ処理を行った。

図２に示されるように、従来の熱処理方法によって形成される窒化膜の厚さは約２．５ｎｍであるのに対し、本発明の熱処理方法によって形成される窒化膜の厚さは約２．４ｎｍであり、０．１ｎｍ程度薄くなっていることが分かる。この窒化膜のわずかな厚さの違いが、ＲＴＡ処理時の空孔の注入量には大きく影響するため、本発明の熱処理方法によって窒化膜の厚さを従来よりも薄くすれば、空孔の注入量を効果的に抑制し、ウェーハ表面における酸素析出物の形成を抑制することが可能となる。

また、本発明者らが更なる検討を行ったところ、本発明の熱処理方法において、シリコンとＮＨ_３が反応する温度まで昇温した際のＲＴＡ炉内のＮＨ_３濃度が０．５体積％以上３体積％以下となるようにすることで、より確実に膜厚が面内均一な窒化膜を形成できることが分かった。また、窒化膜の膜厚均一性は、上記のようなＲＴＡ処理時のＲＴＡ炉内のＮＨ_３濃度に大きく依存し、それ以外の予備加熱条件やＲＴＡ処理条件にはほとんど依存しないことが分かった。

また、予備加熱及びＲＴＡ処理の両方でＮＨ_３含有ガスを供給し続ける従来の熱処理方法で熱処理を行ったウェーハのＴＤＤＢ特性、ＢＭＤサイズ、及びＢＭＤ密度の評価を行ったところ、ＢＭＤサイズが２２ｎｍ以下、ＢＭＤ密度が３×１０^９／ｃｍ^３以下であればＴＤＤＢ特性が特に良好であることが分かった。一方で、ＢＭＤ密度が５×１０^８／ｃｍ^３以上、更には１×１０^９／ｃｍ^３以上であれば特に良好なゲッタリング能力を有するウェーハとなることが分かった。このことから、熱処理後のウェーハのＢＭＤサイズが２２ｎｍ以下、ＢＭＤ密度が１〜３×１０^９／ｃｍ^３であれば、特に良好なＴＤＤＢ特性とゲッタリング能力を有するウェーハとなることが分かる。

本発明の熱処理方法であれば、空孔の供給量を抑え、上記のような好ましいＢＭＤサイズ及びＢＭＤ密度を有するウェーハを得ることができるため、特に良好なＴＤＤＢ特性とゲッタリング能力を有するウェーハを得ることができる。

以上のように、本発明のシリコン単結晶ウェーハの熱処理方法であれば、予備加熱時には窒化膜を形成しないように温度を制御し、ＲＴＡ処理時にＲＴＡ炉内に残留したＮＨ_３ガスによって窒化膜を形成するため、従来の熱処理方法に比べてＲＴＡ処理によってウェーハ表面に形成される窒化膜の厚さを薄くすることができる。これにより、空孔の供給量を抑えることができるため、従来の熱処理方法ではＴＤＤＢ特性が悪化してしまう、全面がＮｖ領域、又は全面がＯＳＦ領域を含むＮｖ領域であるシリコン単結晶ウェーハであっても、ＴＤＤＢ特性を悪化させずに、ゲッタリング能力を付与することができる。

以下、実施例、比較例、及び参考例を用いて本発明を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。

（シリコン単結晶ウェーハ）
実施例１及び比較例１の熱処理を行うシリコン単結晶ウェーハとして、それぞれ酸素濃度を振った、全面がＮｖ領域であるシリコン単結晶ウェーハ、及び全面がＯＳＦ領域を含むＮｖ領域であるシリコン単結晶ウェーハを用意した。なお、これらのウェーハの酸素濃度としては、６．０ｐｐｍａ、８．０ｐｐｍａ、９．０ｐｐｍａ、１０．０ｐｐｍａ、１１．０ｐｐｍａ、１２．０ｐｐｍａ、及び１４．０ｐｐｍａのものをそれぞれ用意した。

［実施例１］
用意したウェーハに対して、以下の条件で予備加熱を行い、その後ＮＨ_３含有ガスの供給を停止し、Ａｒガスの供給を開始して、ＮＨ_３ガスが残留するＡｒガス雰囲気の下、以下の条件でＲＴＡ処理を行った。
（予備加熱条件）
熱処理温度：３５０℃以下
熱処理時間：１０秒間
供給ガス：３体積％ＮＨ_３含有Ａｒガス
ガス供給量：０．６Ｌ／ｍｉｎ
（ＲＴＡ処理条件）
熱処理温度（最高温度）：１，１７５℃
熱処理時間：１０秒間
供給ガス：Ａｒガス
ガス供給量：２０Ｌ／ｍｉｎ
ＲＴＡ炉内ＮＨ_３濃度（シリコンとＮＨ_３が反応する温度（６００℃）まで昇温した際のＲＴＡ炉内のＮＨ_３濃度）：０．６体積％

［比較例１］
用意したウェーハに対して、以下の条件で予備加熱を行い、その後ＮＨ_３含有ガスの供給を続けたまま、以下の条件でＲＴＡ処理を行った。
（予備加熱条件）
熱処理温度：３５０℃以下
熱処理時間：１０秒間
供給ガス：３体積％ＮＨ_３含有Ａｒガス
ガス供給量：０．６Ｌ／ｍｉｎ
（ＲＴＡ処理条件）
熱処理温度（最高温度）：１，１７５℃
熱処理時間：１０秒間
供給ガス：３体積％ＮＨ_３含有Ａｒガス
ガス供給量：２０Ｌ／ｍｉｎ
ＲＴＡ炉内ＮＨ_３濃度：３体積％（連続供給）

次に、上記の実施例１又は比較例１の熱処理方法で熱処理を行ったウェーハの、ＴＤＤＢ特性とＢＭＤ密度を以下のようにして評価した。
（ＴＤＤＢ特性の評価）
ゲート酸化膜厚さ：２５ｎｍ、電極面積：４ｍｍ^２、ＴＤＤＢ（γモード）の判定基準：５Ｃ／ｃｍ^２以上の条件の下でＴＤＤＢ（γモード）を測定し、以下の基準で評価した。
○：９３％≦ＴＤＤＢ（γモード）
△：８０％≦ＴＤＤＢ（γモード）＜９３％
×：ＴＤＤＢ（γモード）＜８０％
（ＢＭＤ密度の評価）
８００℃／４時間及び１，０００℃／１６時間の酸素析出処理を行い、その後ウェーハの劈開とエッチングを行って、劈開面におけるＢＭＤ密度を測定し、以下の基準で評価した。
◎：３×１０^９／ｃｍ^３≦ＢＭＤ密度
○：１×１０^９／ｃｍ^３≦ＢＭＤ密度＜３×１０^９／ｃｍ^３
△：５×１０^８／ｃｍ^３≦ＢＭＤ密度＜１×１０^９／ｃｍ^３
×：ＢＭＤ密度＜５×１０^８／ｃｍ^３

全面がＮｖ領域であるシリコン単結晶ウェーハの評価結果を表１に、全面がＯＳＦ領域を含むＮｖ領域であるシリコン単結晶ウェーハの評価結果を表２に示す。

また、上記のようにして実施例１又は比較例１の熱処理方法で熱処理を行った、全面がＯＳＦ領域を含むＮｖ領域であるウェーハのＴＤＤＢ（γモード）の測定値から求めたグラフを図３に、ＢＭＤ密度の測定値から求めたグラフを図４に示す。

［参考例１］
参考例用のウェーハとして、実施例１及び比較例１とは異なり、全面がＮｉ領域であるシリコン単結晶ウェーハで、ウェーハの酸素濃度が６．０ｐｐｍａ、８．０ｐｐｍａ、９．０ｐｐｍａ、１０．０ｐｐｍａ、１１．０ｐｐｍａ、１２．０ｐｐｍａ、及び１４．０ｐｐｍａのものを用意した。
用意したウェーハに対して、実施例１及び比較例１と同様の条件で、予備加熱及びその後のＲＴＡ処理を行い、得られたウェーハのＴＤＤＢ特性とＢＭＤ密度を実施例１と同様にして評価した。結果を表３に示す。

表１、２、及び図３、４に示されるように、実施例１の熱処理方法で熱処理を行うことで、ゲッタリング能力を有する程度にＢＭＤ密度を確保しつつも、比較例１の熱処理方法で熱処理を行った場合に比べて、全体的にＢＭＤ密度が低減され、ＴＤＤＢ特性の悪化が抑制されていることが分かる。特に、全面がＮｖ領域であるシリコン単結晶ウェーハでは、酸素濃度が１０〜１２ｐｐｍａのものでＴＤＤＢ特性の顕著な改善が見られ、全面がＯＳＦ領域を含むＮｖ領域であるシリコン単結晶ウェーハでは、酸素濃度が９〜１１ｐｐｍａのものでＴＤＤＢ特性の顕著な改善が見られた。また、上記酸素濃度ではＢＭＤ密度も特に良好で、優れたゲッタリング能力を付与できる。

一方、表３に示されるように、全面がＮｉ領域であるシリコン単結晶ウェーハでは、実施例１、比較例１のいずれの方法の予備加熱とＲＴＡ処理を行っても、ＢＭＤ密度及びＴＤＤＢ特性に大きな差は見られなかった。
従って、実施例１、比較例１、及び参考例１から、熱処理対象が、本発明のように、全面がＮｖ領域、又は全面がＯＳＦ領域を含むＮｖ領域であるシリコン単結晶ウェーハのときに、ＴＤＤＢ特性の改善について、本発明は極めて高い効果を発揮することが分かる。

以上のことから、本発明のシリコン単結晶ウェーハの熱処理方法であれば、全面がＮｖ領域、又は全面がＯＳＦ領域を含むＮｖ領域であるシリコン単結晶ウェーハであっても、ＴＤＤＢ特性を悪化させずに適度なＢＭＤ密度に調整することができるため、ゲッタリング能力を有し、ＤＺ層を確保してＴＤＤＢ特性に優れたシリコン単結晶ウェーハを製造できることが明らかとなった。

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。

Claims (6)

1. シリコン単結晶ウェーハにＲＴＡ処理を施す熱処理方法であって、
   全面がＮｖ領域、又は全面がＯＳＦ領域を含むＮｖ領域であるシリコン単結晶ウェーハをＲＴＡ炉内に配置し、該ＲＴＡ炉内にＮＨ_３含有ガスを供給しながらシリコンとＮＨ_３の反応温度未満で予備加熱を行い、その後前記ＮＨ_３含有ガスの供給の停止とＡｒガスの供給の開始をし、前記ＮＨ_３ガスが残留するＡｒガス雰囲気の下でＲＴＡ処理を開始することを特徴とするシリコン単結晶ウェーハの熱処理方法。
2. 前記ＲＴＡ処理を、１，０００〜１，２７５℃、１０〜３０秒間の条件で行うことを特徴とする請求項１に記載のシリコン単結晶ウェーハの熱処理方法。
3. 前記予備加熱を、常温より高く６００℃以下の温度で行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシリコン単結晶ウェーハの熱処理方法。
4. 前記シリコン単結晶ウェーハを、全面がＮｖ領域であり、酸素濃度が１０〜１２ｐｐｍａのものとすることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のシリコン単結晶ウェーハの熱処理方法。
5. 前記シリコン単結晶ウェーハを、全面がＯＳＦ領域を含むＮｖ領域であり、酸素濃度が９〜１１ｐｐｍａのものとすることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のシリコン単結晶ウェーハの熱処理方法。
6. 前記ＲＴＡ処理において、シリコンとＮＨ_３が反応する温度まで昇温した際のＲＴＡ炉内のＮＨ_３濃度を０．５体積％以上３体積％以下とすることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のシリコン単結晶ウェーハの熱処理方法。

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