JP2000351690A - シリコン単結晶ウエーハおよびその製造方法 - Google Patents
シリコン単結晶ウエーハおよびその製造方法Info
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- JP2000351690A JP2000351690A JP11160414A JP16041499A JP2000351690A JP 2000351690 A JP2000351690 A JP 2000351690A JP 11160414 A JP11160414 A JP 11160414A JP 16041499 A JP16041499 A JP 16041499A JP 2000351690 A JP2000351690 A JP 2000351690A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＣＺ法によるシリコン単結晶の育成におい
て、結晶中のドーパント濃度が変化した場合でも、無欠
陥領域の結晶を、歩留良く製造する方法を提供する。ま
た、無欠陥領域を製造するための引上げ速度Ｖや温度勾
配Ｇのトレランスを広げ、無欠陥領域の結晶を歩留良く
製造する方法を提供する。 【解決手段】 結晶の引上速度をＶ、固液界面における
結晶軸方向の結晶側の温度勾配をＧとした時に、無欠陥
領域を結晶の半径方向の全てにわたって形成するため
に、固液界面におけるＶ／Ｇ値を結晶の半径方向で所定
の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成する方法におい
て、ドーパント濃度に依存して、引上速度Ｖ、および／
または温度勾配Ｇを変更する。また、シリコン、酸素、
および窒素以外の元素を添加したシリコン融液からシリ
コン単結晶を引上げる。
て、結晶中のドーパント濃度が変化した場合でも、無欠
陥領域の結晶を、歩留良く製造する方法を提供する。ま
た、無欠陥領域を製造するための引上げ速度Ｖや温度勾
配Ｇのトレランスを広げ、無欠陥領域の結晶を歩留良く
製造する方法を提供する。 【解決手段】 結晶の引上速度をＶ、固液界面における
結晶軸方向の結晶側の温度勾配をＧとした時に、無欠陥
領域を結晶の半径方向の全てにわたって形成するため
に、固液界面におけるＶ／Ｇ値を結晶の半径方向で所定
の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成する方法におい
て、ドーパント濃度に依存して、引上速度Ｖ、および／
または温度勾配Ｇを変更する。また、シリコン、酸素、
および窒素以外の元素を添加したシリコン融液からシリ
コン単結晶を引上げる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、チョクラルスキー
法（以下、ＣＺ法）により育成され、特に、熱酸化処理
をした際に酸化誘起積層欠陥がリング状に発生する領域
がウエーハ中心に消滅し、ボイドや転位クラスターなど
の微小欠陥が存在しない、電気特性に優れたシリコン単
結晶ウエーハおよびその製造方法に関する。
法（以下、ＣＺ法）により育成され、特に、熱酸化処理
をした際に酸化誘起積層欠陥がリング状に発生する領域
がウエーハ中心に消滅し、ボイドや転位クラスターなど
の微小欠陥が存在しない、電気特性に優れたシリコン単
結晶ウエーハおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】シリコン単結晶の製造方法として、ルツ
ボ内融液から結晶を育成させつつ引上げるＣＺ法が広く
行われている。ＣＺ法では、例えば図１に模式的に示す
ような構成の単結晶製造装置が用いられる。まず、図中
のルツボ内に原料としてシリコン多結晶を入れ、それら
を取り囲むヒーター（ヒーター、断熱材などの炉内構造
物を総称して、以下では、ホットゾーンと呼ぶ）によっ
て原料を融解する。ルツボ内の融液の上方より種結晶を
降ろして融液表面に接触させ、この種結晶を回転させな
がら、引上げ速度を制御しつつ上方に引上げることによ
り所定の径の単結晶を製造する。結晶が成長するにつれ
融液が減少していくが、融液表面の位置を引き上げ装置
に対して一定に保つために、引上げられた結晶の重量に
応じてルツボ位置を上昇させている。
ボ内融液から結晶を育成させつつ引上げるＣＺ法が広く
行われている。ＣＺ法では、例えば図１に模式的に示す
ような構成の単結晶製造装置が用いられる。まず、図中
のルツボ内に原料としてシリコン多結晶を入れ、それら
を取り囲むヒーター（ヒーター、断熱材などの炉内構造
物を総称して、以下では、ホットゾーンと呼ぶ）によっ
て原料を融解する。ルツボ内の融液の上方より種結晶を
降ろして融液表面に接触させ、この種結晶を回転させな
がら、引上げ速度を制御しつつ上方に引上げることによ
り所定の径の単結晶を製造する。結晶が成長するにつれ
融液が減少していくが、融液表面の位置を引き上げ装置
に対して一定に保つために、引上げられた結晶の重量に
応じてルツボ位置を上昇させている。
【０００３】原料として用いられるシリコン多結晶の純
度は、一般的に９９．９９９９％以上の高純度である
が、製造するシリコン単結晶の伝導型と比抵抗を制御す
るために、ドーパントを故意に添加する。結晶をＰ型に
するためには、アクセプターとして作用するホウ素など
のIII族の元素をドーパントとして添加し、Ｎ型にする
ためには、リンやアンチモンなどのＶ族の元素をドーパ
ントとして添加する。また、原料を入れるルツボは、一
般的に石英が用いられている。石英ルツボはシリコン融
液との接触により少しずつ溶解するため、シリコン融液
中には高濃度の酸素が含まれている。従って、シリコン
融液中には一般的に、故意に添加したドーパント元素と
酸素が含まれており、それらの一部は結晶成長とともに
結晶内に取り込まれていく。
度は、一般的に９９．９９９９％以上の高純度である
が、製造するシリコン単結晶の伝導型と比抵抗を制御す
るために、ドーパントを故意に添加する。結晶をＰ型に
するためには、アクセプターとして作用するホウ素など
のIII族の元素をドーパントとして添加し、Ｎ型にする
ためには、リンやアンチモンなどのＶ族の元素をドーパ
ントとして添加する。また、原料を入れるルツボは、一
般的に石英が用いられている。石英ルツボはシリコン融
液との接触により少しずつ溶解するため、シリコン融液
中には高濃度の酸素が含まれている。従って、シリコン
融液中には一般的に、故意に添加したドーパント元素と
酸素が含まれており、それらの一部は結晶成長とともに
結晶内に取り込まれていく。
【０００４】シリコン融液中のドーパントは、その偏析
係数に従って結晶中に取り込まれる。ドーパントの偏析
係数は一般的に１より小さいため、融液中のドーパント
は結晶育成とともに濃縮されていく。結晶中に取り込ま
れるドーパントの濃度も、結晶引上げに伴なう融液中の
濃度の上昇とともに（結晶の下部にいくほど）高くな
る。製品となるシリコンウエーハのドーパント濃度は、
顧客毎の仕様に比抵抗の範囲として定められているた
め、その範囲を外れた結晶部位は製品とはならない。従
って、結晶軸方向のドーパント濃度の変化は歩留低下の
要因となっていた。この問題を解決するために、シリコ
ン融液にシリコン結晶を追加添加しながら結晶引上げを
行なう方法（連続チャージ法）や、溶解が完了した融液
内にあらためて固体層を形成した後に結晶引き上げを開
始する方法（ＤＬＣＺ法）などが提案されてきた。しか
しこれらの方法はいずれも無欠陥領域結晶を製造するこ
とを目的としたものではなかった。
係数に従って結晶中に取り込まれる。ドーパントの偏析
係数は一般的に１より小さいため、融液中のドーパント
は結晶育成とともに濃縮されていく。結晶中に取り込ま
れるドーパントの濃度も、結晶引上げに伴なう融液中の
濃度の上昇とともに（結晶の下部にいくほど）高くな
る。製品となるシリコンウエーハのドーパント濃度は、
顧客毎の仕様に比抵抗の範囲として定められているた
め、その範囲を外れた結晶部位は製品とはならない。従
って、結晶軸方向のドーパント濃度の変化は歩留低下の
要因となっていた。この問題を解決するために、シリコ
ン融液にシリコン結晶を追加添加しながら結晶引上げを
行なう方法（連続チャージ法）や、溶解が完了した融液
内にあらためて固体層を形成した後に結晶引き上げを開
始する方法（ＤＬＣＺ法）などが提案されてきた。しか
しこれらの方法はいずれも無欠陥領域結晶を製造するこ
とを目的としたものではなかった。
【０００５】結晶の比抵抗は結晶中のドーパント濃度に
依存して変化する。しかし、結晶の冷却過程における４
５０℃付近の低温域の通過時間が長い場合には、サーマ
ルドナーと呼ばれるドナーの性質を有する結晶欠陥が形
成されるため、比抵抗はその影響を受けてしまう。サー
マルドナーは、６５０℃以上での追加熱処理により消滅
させることができるため、引上げが完了した結晶には、
ブロックに切断した状態か、あるいはウエーハにスライ
スした状態で、サーマルドナーを消去するための熱処理
（以下、ドナーキラーアニール）を施し、比抵抗を目的
の値に調整する。ドナーキラーアニール後の比抵抗は、
結晶中のドーパント濃度でほぼ完全に決定される。
依存して変化する。しかし、結晶の冷却過程における４
５０℃付近の低温域の通過時間が長い場合には、サーマ
ルドナーと呼ばれるドナーの性質を有する結晶欠陥が形
成されるため、比抵抗はその影響を受けてしまう。サー
マルドナーは、６５０℃以上での追加熱処理により消滅
させることができるため、引上げが完了した結晶には、
ブロックに切断した状態か、あるいはウエーハにスライ
スした状態で、サーマルドナーを消去するための熱処理
（以下、ドナーキラーアニール）を施し、比抵抗を目的
の値に調整する。ドナーキラーアニール後の比抵抗は、
結晶中のドーパント濃度でほぼ完全に決定される。
【０００６】シリコン単結晶から切り出したウエーハに
は、微小な転位クラスターやボイドが存在する場合があ
る。ボイドはウエーハ表面を異物検査装置で測定するこ
とにより小さなピットとして検出される。このピットは
結晶欠陥に起因したピットとしてＣＯＰ（Crystal Orig
inated Pits）と呼ばれている。また、ウエーハに熱酸
化処理を加えると積層欠陥が発生することがある（酸化
誘起積層欠陥：Oxidation-Induced Stacking Faults、
以下ＯＳＦ）。転位クラスター、ＣＯＰやＯＳＦといっ
た微小欠陥は、デバイス不良の原因となる場合があるた
め、欠陥の種類、密度、サイズなどを制御する必要があ
り、これまでにも多くの研究がなされてきた。シリコン
結晶育成中のこれらの微小欠陥の形成機構については、
以下で詳しく述べることにする。
は、微小な転位クラスターやボイドが存在する場合があ
る。ボイドはウエーハ表面を異物検査装置で測定するこ
とにより小さなピットとして検出される。このピットは
結晶欠陥に起因したピットとしてＣＯＰ（Crystal Orig
inated Pits）と呼ばれている。また、ウエーハに熱酸
化処理を加えると積層欠陥が発生することがある（酸化
誘起積層欠陥：Oxidation-Induced Stacking Faults、
以下ＯＳＦ）。転位クラスター、ＣＯＰやＯＳＦといっ
た微小欠陥は、デバイス不良の原因となる場合があるた
め、欠陥の種類、密度、サイズなどを制御する必要があ
り、これまでにも多くの研究がなされてきた。シリコン
結晶育成中のこれらの微小欠陥の形成機構については、
以下で詳しく述べることにする。
【０００７】Voronkovは、Ｖ／Ｇ値とシリコン結晶内の
欠陥種との関係を、フローティングゾーン（ＦＺ）法で
育成したシリコン結晶において初めて指摘し、ＣＺ法で
育成したシリコン結晶においても同様のことが起こるこ
とを示唆した（V.V.Voronkov; Journal of Crystal Gro
wth, 1982, Vol.59, p.625-643）。ここでＶはシリコン
単結晶の育成速度を示し、Ｇは結晶成長界面における結
晶軸方向の結晶側の温度勾配を示している。また、ＦＺ
法とは、ロッド状の多結晶シリコンを高周波加熱で溶解
しながら、種結晶をその溶けたシリコン融液に接触させ
て後に移動させることで単結晶を得る方法である。ＣＺ
法との大きな違いは、ＦＺ法ではシリコン融液部は融液
自体の表面張力により支持されているため、ＣＺ法のよ
うな石英ルツボを必要としない点である。従って、ＦＺ
法により育成されたシリコン単結晶中の酸素濃度は、Ｃ
Ｚ法により育成されたシリコン単結晶中の酸素濃度に比
べて、非常に低い。
欠陥種との関係を、フローティングゾーン（ＦＺ）法で
育成したシリコン結晶において初めて指摘し、ＣＺ法で
育成したシリコン結晶においても同様のことが起こるこ
とを示唆した（V.V.Voronkov; Journal of Crystal Gro
wth, 1982, Vol.59, p.625-643）。ここでＶはシリコン
単結晶の育成速度を示し、Ｇは結晶成長界面における結
晶軸方向の結晶側の温度勾配を示している。また、ＦＺ
法とは、ロッド状の多結晶シリコンを高周波加熱で溶解
しながら、種結晶をその溶けたシリコン融液に接触させ
て後に移動させることで単結晶を得る方法である。ＣＺ
法との大きな違いは、ＦＺ法ではシリコン融液部は融液
自体の表面張力により支持されているため、ＣＺ法のよ
うな石英ルツボを必要としない点である。従って、ＦＺ
法により育成されたシリコン単結晶中の酸素濃度は、Ｃ
Ｚ法により育成されたシリコン単結晶中の酸素濃度に比
べて、非常に低い。
【０００８】この文献によると、Ｖ／Ｇ値が小さいとき
には格子間シリコン型の欠陥であるＡ欠陥とＢ欠陥がシ
リコン単結晶内に存在する。Ｖ／Ｇ値を増加させてい
き、ある臨界値ξaを越えるとＡ欠陥は存在しなくな
り、Ｂ欠陥のみとなる。さらにＶ／Ｇ値を大きくしてξ
bを越えると、Ｂ欠陥も存在しなくなり、無欠陥領域と
なる。さらにＶ／Ｇ値を大きくしてξdを越えると、格
子間シリコン型の欠陥に代って原子空孔型のＤ欠陥が形
成されてしまう。つまり、Ｖ／Ｇをξb〜ξdの間に維持
すれば無欠陥領域の結晶を得られることが、確認されて
いた。提案された欠陥形成モデルでは、結晶成長界面か
ら導入された点欠陥（格子間シリコンと原子空孔）が結
晶成長界面近傍で拡散や再結合反応を起こす。そして最
終的に結晶中に多く残存した点欠陥種が、前述のＡ，Ｂ
欠陥やＤ欠陥を形成する、というものである。このＶ／
Ｇ値とシリコン単結晶内に現れる点欠陥種との関係はＣ
Ｚ法により育成されたシリコン単結晶にも適用されるこ
とが、この文献で示唆されている。
には格子間シリコン型の欠陥であるＡ欠陥とＢ欠陥がシ
リコン単結晶内に存在する。Ｖ／Ｇ値を増加させてい
き、ある臨界値ξaを越えるとＡ欠陥は存在しなくな
り、Ｂ欠陥のみとなる。さらにＶ／Ｇ値を大きくしてξ
bを越えると、Ｂ欠陥も存在しなくなり、無欠陥領域と
なる。さらにＶ／Ｇ値を大きくしてξdを越えると、格
子間シリコン型の欠陥に代って原子空孔型のＤ欠陥が形
成されてしまう。つまり、Ｖ／Ｇをξb〜ξdの間に維持
すれば無欠陥領域の結晶を得られることが、確認されて
いた。提案された欠陥形成モデルでは、結晶成長界面か
ら導入された点欠陥（格子間シリコンと原子空孔）が結
晶成長界面近傍で拡散や再結合反応を起こす。そして最
終的に結晶中に多く残存した点欠陥種が、前述のＡ，Ｂ
欠陥やＤ欠陥を形成する、というものである。このＶ／
Ｇ値とシリコン単結晶内に現れる点欠陥種との関係はＣ
Ｚ法により育成されたシリコン単結晶にも適用されるこ
とが、この文献で示唆されている。
【０００９】ＣＺ法におけるシリコン単結晶中の欠陥種
と育成条件との関係については、これまでVoronkovが提
唱したＦＺ法におけるＶ／Ｇモデルと同様に、以下のよ
うに考えられてきた。
と育成条件との関係については、これまでVoronkovが提
唱したＦＺ法におけるＶ／Ｇモデルと同様に、以下のよ
うに考えられてきた。
【００１０】結晶が凝固した直後の高温領域における優
勢な点欠陥種とその濃度は、引上げ速度Ｖと固液界面に
おける結晶側の結晶軸方向の温度勾配Ｇとの比、Ｖ／Ｇ
値、との間に図２に示す関係がある。即ち、Ｖ／Ｇ値が
大きい場合には優勢な点欠陥種は原子空孔であり、Ｖ／
Ｇ値が小さくなるにしたがって原子空孔濃度が小さくな
り、ある値で０となる。Ｖ／Ｇ値をさらに小さくしてい
くと、やがて優勢な点欠陥の種類は格子間シリコンにな
り、Ｖ／Ｇ値を小さくするに従ってその濃度も高くな
る。
勢な点欠陥種とその濃度は、引上げ速度Ｖと固液界面に
おける結晶側の結晶軸方向の温度勾配Ｇとの比、Ｖ／Ｇ
値、との間に図２に示す関係がある。即ち、Ｖ／Ｇ値が
大きい場合には優勢な点欠陥種は原子空孔であり、Ｖ／
Ｇ値が小さくなるにしたがって原子空孔濃度が小さくな
り、ある値で０となる。Ｖ／Ｇ値をさらに小さくしてい
くと、やがて優勢な点欠陥の種類は格子間シリコンにな
り、Ｖ／Ｇ値を小さくするに従ってその濃度も高くな
る。
【００１１】高温において優勢となった点欠陥は、結晶
が冷える過程において、その濃度に依存して様々な構造
欠陥に変化していくと考えられる。Ｖ／Ｇ値がη1より
も小さい場合には、高い濃度で存在する格子間シリコン
は転位クラスターを形成する。Ｖ／Ｇ値がη1からη2ま
での範囲では、結晶内に格子間シリコンがわずかに存在
するが、濃度が低いため、顕著な構造欠陥は形成しな
い。η2では、格子間シリコン濃度、原子空孔濃度とも
０になる。η2以上では、優勢な点欠陥種は格子間シリ
コンから原子空孔に代るが、η2からη3までの範囲で
は、低濃度で存在する原子空孔は酸素析出物の発生核と
なる微小な欠陥（以下酸素析出核）を形成する。η3か
らη4までの範囲ではＯＳＦの発生核（以下ＯＳＦ核。
リング状に分布するＯＳＦの核）となり、そしてη4以
上では高濃度に存在する原子空孔はボイドを形成する。
が冷える過程において、その濃度に依存して様々な構造
欠陥に変化していくと考えられる。Ｖ／Ｇ値がη1より
も小さい場合には、高い濃度で存在する格子間シリコン
は転位クラスターを形成する。Ｖ／Ｇ値がη1からη2ま
での範囲では、結晶内に格子間シリコンがわずかに存在
するが、濃度が低いため、顕著な構造欠陥は形成しな
い。η2では、格子間シリコン濃度、原子空孔濃度とも
０になる。η2以上では、優勢な点欠陥種は格子間シリ
コンから原子空孔に代るが、η2からη3までの範囲で
は、低濃度で存在する原子空孔は酸素析出物の発生核と
なる微小な欠陥（以下酸素析出核）を形成する。η3か
らη4までの範囲ではＯＳＦの発生核（以下ＯＳＦ核。
リング状に分布するＯＳＦの核）となり、そしてη4以
上では高濃度に存在する原子空孔はボイドを形成する。
【００１２】これらの構造欠陥の内、転位クラスター
は、それ自体がデバイス特性を劣化させることが明らか
になっている。わずかに存在する格子間シリコンはデバ
イス特性には影響を及ぼさない。酸素析出核は、非常に
微小な欠陥であるため、それ自体はデバイス特性を劣化
させる原因とはならず、むしろ有害な不純物の吸収源と
して働く酸素析出物の発生中心として働く効果がある。
ＯＳＦ核の実体は板状の酸素析出物と推測されており、
それ自体がデバイス特性の劣化原因になる場合もある。
また熱酸化によりＯＳＦ核を発生中心としてウエーハ表
面のデバイス活性領域にＯＳＦが発生すると、デバイス
特性が著しく劣化されることが判っている。また、ボイ
ドはウエーハ表面ではピット（ＣＯＰ）として現れ、あ
るサイズ以上になるとデバイス特性が劣化されることが
判っている。
は、それ自体がデバイス特性を劣化させることが明らか
になっている。わずかに存在する格子間シリコンはデバ
イス特性には影響を及ぼさない。酸素析出核は、非常に
微小な欠陥であるため、それ自体はデバイス特性を劣化
させる原因とはならず、むしろ有害な不純物の吸収源と
して働く酸素析出物の発生中心として働く効果がある。
ＯＳＦ核の実体は板状の酸素析出物と推測されており、
それ自体がデバイス特性の劣化原因になる場合もある。
また熱酸化によりＯＳＦ核を発生中心としてウエーハ表
面のデバイス活性領域にＯＳＦが発生すると、デバイス
特性が著しく劣化されることが判っている。また、ボイ
ドはウエーハ表面ではピット（ＣＯＰ）として現れ、あ
るサイズ以上になるとデバイス特性が劣化されることが
判っている。
【００１３】このようにＶ／Ｇ値がη1からη3までの範
囲であればデバイス特性に悪影響を及ぼす欠陥は形成さ
れないと考えられており、この条件範囲で育成された結
晶領域は無欠陥領域と言われている。
囲であればデバイス特性に悪影響を及ぼす欠陥は形成さ
れないと考えられており、この条件範囲で育成された結
晶領域は無欠陥領域と言われている。
【００１４】一方、一般的な条件で育成した結晶から切
り出したウエーハにはＯＳＦのリング状分布を含む様々
な欠陥が同心円状に分布してしまう。図３はこのような
欠陥分布の模式図を示している。ウエーハの最外周か
ら、転位クラスター領域、格子間シリコン型の無欠陥領
域、原子空孔型の無欠陥領域、ＯＳＦリング領域、そし
て最も中心がボイド領域となる。これまでＶ／Ｇ値がη
3に近い条件で結晶育成が行われてきたため、ウエーハ
全面ではη1からη4まで様々な値を横切り、図３のよう
な欠陥分布になったと考えられる。
り出したウエーハにはＯＳＦのリング状分布を含む様々
な欠陥が同心円状に分布してしまう。図３はこのような
欠陥分布の模式図を示している。ウエーハの最外周か
ら、転位クラスター領域、格子間シリコン型の無欠陥領
域、原子空孔型の無欠陥領域、ＯＳＦリング領域、そし
て最も中心がボイド領域となる。これまでＶ／Ｇ値がη
3に近い条件で結晶育成が行われてきたため、ウエーハ
全面ではη1からη4まで様々な値を横切り、図３のよう
な欠陥分布になったと考えられる。
【００１５】Voronkovが提案したＶ／Ｇを指標としたＣ
Ｚ法における欠陥制御方法に関して、特開平８−３３０
３１６号公報に、ＣＺ法により育成されたシリコン単結
晶ウエーハであって、熱酸化処理をした際にリング状に
発生するＯＳＦがウエーハの中心部に消滅した低速育成
ウエーハであり、かつウエーハ全面で転位クラスターが
排除されているシリコン単結晶ウエーハの製造方法が開
示されている。この製造方法は、ＣＺ法でシリコン単結
晶を育成する際に、引上げ速度をＶ（ｍｍ／分）とし、
シリコン融点から１３００℃までの温度範囲における結
晶軸方向の結晶側の温度勾配の平均値をＧ（℃／ｍｍ）
とするとき、Ｖ／Ｇ値を結晶中心位置と結晶外周から３
０ｍｍまでの位置との間では０．２０〜０．２２ｍｍ2
／℃・分とし、結晶外周から３０ｍｍまでの位置と結晶
外周位置との間では０．２０〜０．２２ｍｍ2／℃・分
とするか、若しくは結晶外周に向かって漸次増加させる
ことを特徴とする。
Ｚ法における欠陥制御方法に関して、特開平８−３３０
３１６号公報に、ＣＺ法により育成されたシリコン単結
晶ウエーハであって、熱酸化処理をした際にリング状に
発生するＯＳＦがウエーハの中心部に消滅した低速育成
ウエーハであり、かつウエーハ全面で転位クラスターが
排除されているシリコン単結晶ウエーハの製造方法が開
示されている。この製造方法は、ＣＺ法でシリコン単結
晶を育成する際に、引上げ速度をＶ（ｍｍ／分）とし、
シリコン融点から１３００℃までの温度範囲における結
晶軸方向の結晶側の温度勾配の平均値をＧ（℃／ｍｍ）
とするとき、Ｖ／Ｇ値を結晶中心位置と結晶外周から３
０ｍｍまでの位置との間では０．２０〜０．２２ｍｍ2
／℃・分とし、結晶外周から３０ｍｍまでの位置と結晶
外周位置との間では０．２０〜０．２２ｍｍ2／℃・分
とするか、若しくは結晶外周に向かって漸次増加させる
ことを特徴とする。
【００１６】即ち、上記特開平８−３３０３１６号公報
では、ＯＳＦリング領域と転位クラスター領域の間の無
欠陥領域を半径方向の全てに広げた結晶の製造方法に関
して開示されている。
では、ＯＳＦリング領域と転位クラスター領域の間の無
欠陥領域を半径方向の全てに広げた結晶の製造方法に関
して開示されている。
【００１７】ウエーハ面内全域にわたって無欠陥領域を
得るための具体的なＶ／Ｇの制御方法に関しては、例え
ば特開平１０−２６５２９４号公報に、結晶を取り囲む
熱遮蔽材により結晶側面からの入熱を制御し、結晶側の
結晶軸方向の温度勾配Ｇを結晶面内で均一にすることで
Ｖ／Ｇを結晶面内で均一にする方法が開示されている。
得るための具体的なＶ／Ｇの制御方法に関しては、例え
ば特開平１０−２６５２９４号公報に、結晶を取り囲む
熱遮蔽材により結晶側面からの入熱を制御し、結晶側の
結晶軸方向の温度勾配Ｇを結晶面内で均一にすることで
Ｖ／Ｇを結晶面内で均一にする方法が開示されている。
【００１８】一方、シリコン結晶中に導入されたシリコ
ン以外の元素が無欠陥領域の形成条件に与える影響につ
いては、これまでわずかな報告しかなされていない。第
４６回応用物理学関係連合講演会予稿集，p.471，29a-Z
B-9には、シリコン結晶中に窒素を添加することによっ
て、無欠陥領域のＶ／Ｇトレランスが増大することが示
されており、かつ窒素を添加した場合の無欠陥領域の品
質は、ＣＯＰや酸化膜耐圧ともエピウエーハ並みに良好
であることが示されている。しかしながら、シリコン結
晶中の窒素は、極微量存在しただけでもＯＳＦ核として
作用することが知られている。また、デバイス構造の微
細化が進むにつれてデバイスプロセスは低温化の傾向に
あるが、シリコン結晶中での窒素の拡散定数は大きいた
め、低温での繰り返し長時間にわたるデバイスプロセス
を経るうちに、窒素はデバイス活性となるウエーハの表
面に偏析し、ＯＳＦ等の構造欠陥の発生原因になること
が懸念されている。
ン以外の元素が無欠陥領域の形成条件に与える影響につ
いては、これまでわずかな報告しかなされていない。第
４６回応用物理学関係連合講演会予稿集，p.471，29a-Z
B-9には、シリコン結晶中に窒素を添加することによっ
て、無欠陥領域のＶ／Ｇトレランスが増大することが示
されており、かつ窒素を添加した場合の無欠陥領域の品
質は、ＣＯＰや酸化膜耐圧ともエピウエーハ並みに良好
であることが示されている。しかしながら、シリコン結
晶中の窒素は、極微量存在しただけでもＯＳＦ核として
作用することが知られている。また、デバイス構造の微
細化が進むにつれてデバイスプロセスは低温化の傾向に
あるが、シリコン結晶中での窒素の拡散定数は大きいた
め、低温での繰り返し長時間にわたるデバイスプロセス
を経るうちに、窒素はデバイス活性となるウエーハの表
面に偏析し、ＯＳＦ等の構造欠陥の発生原因になること
が懸念されている。
【００１９】窒素以外の元素が無欠陥領域に及ぼす影響
についてはこれまで報告がなく、また、ドーパント濃度
の影響についてもこれまで報告されたことがない。
についてはこれまで報告がなく、また、ドーパント濃度
の影響についてもこれまで報告されたことがない。
【００２０】シリコン融液に磁場を印加しながらシリコ
ン単結晶を引上げる方法については、カスプ磁場および
水平磁場について報告がなされている。カスプ磁場装置
とは、例えば特公平２−１２９２０号公報に示されるよ
うに、引き上げ装置の外壁の上下に同軸対向磁石を配置
したもので、この磁石により融液内には等軸対称的かつ
放射状のカスプ磁場が形成される。水平磁場装置とは、
特公昭５８−５０９５１号公報に示されるように、引き
上げ装置の外壁の左右に同軸対向磁石を配置したもの
で、この磁石により融液内には水平方向の磁場が形成さ
れる。水平磁場装置を配置した引上げ炉を図４に模式的
に示す。
ン単結晶を引上げる方法については、カスプ磁場および
水平磁場について報告がなされている。カスプ磁場装置
とは、例えば特公平２−１２９２０号公報に示されるよ
うに、引き上げ装置の外壁の上下に同軸対向磁石を配置
したもので、この磁石により融液内には等軸対称的かつ
放射状のカスプ磁場が形成される。水平磁場装置とは、
特公昭５８−５０９５１号公報に示されるように、引き
上げ装置の外壁の左右に同軸対向磁石を配置したもの
で、この磁石により融液内には水平方向の磁場が形成さ
れる。水平磁場装置を配置した引上げ炉を図４に模式的
に示す。
【００２１】これらのカスプ磁場や水平磁場を融液に印
加しながらシリコン単結晶を引上げる方法は、これまで
酸素濃度制御や融液流動制御を目的として行われてき
た。しかしながら、無欠陥領域を得ることを目的とした
報告はこれまでにない。
加しながらシリコン単結晶を引上げる方法は、これまで
酸素濃度制御や融液流動制御を目的として行われてき
た。しかしながら、無欠陥領域を得ることを目的とした
報告はこれまでにない。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】ウェーハ面内全域にわ
たって無欠陥領域であるウェーハ（無欠陥領域結晶）を
得るための、特開平８−３３０３１６号公報や特開平１
０−２６５２９４号公報に記載された方法においては、
図８に示すようにインゴット全長のうちのわずかの長さ
については無欠陥領域結晶が得られるものの、インゴッ
ト軸方向のほとんどの部分については、転位クラスター
領域あるいはＯＳＦリングおよびボイド領域であり、無
欠陥領域結晶の採取歩留りは極めて低いのが実状であっ
た。
たって無欠陥領域であるウェーハ（無欠陥領域結晶）を
得るための、特開平８−３３０３１６号公報や特開平１
０−２６５２９４号公報に記載された方法においては、
図８に示すようにインゴット全長のうちのわずかの長さ
については無欠陥領域結晶が得られるものの、インゴッ
ト軸方向のほとんどの部分については、転位クラスター
領域あるいはＯＳＦリングおよびボイド領域であり、無
欠陥領域結晶の採取歩留りは極めて低いのが実状であっ
た。
【００２３】また、特定の品種においては特定の引上げ
条件を採用することにより結晶の軸方向一定長さにわた
って無欠陥領域ウェーハが作成できるものの、別の品種
では同じ引上げ条件を採用しても無欠陥領域ウェーハが
まったく得られない場合があった。
条件を採用することにより結晶の軸方向一定長さにわた
って無欠陥領域ウェーハが作成できるものの、別の品種
では同じ引上げ条件を採用しても無欠陥領域ウェーハが
まったく得られない場合があった。
【００２４】本発明の目的は、ＣＺ法によるシリコン単
結晶の育成において、無欠陥領域の結晶を歩留良く製造
でき、異なる品種においても同様に無欠陥領域結晶を製
造できる方法を提供することにある。
結晶の育成において、無欠陥領域の結晶を歩留良く製造
でき、異なる品種においても同様に無欠陥領域結晶を製
造できる方法を提供することにある。
【００２５】また、無欠陥領域を製造するための引上げ
速度Ｖや温度勾配Ｇのトレランスを広げ、無欠陥領域の
結晶を歩留良く製造する方法を提供することにある。
速度Ｖや温度勾配Ｇのトレランスを広げ、無欠陥領域の
結晶を歩留良く製造する方法を提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、 （１）チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を製造
するにあたり、結晶の引上速度をＶ、固液界面における
結晶軸方向の結晶側の温度勾配をＧとしたときに、熱酸
化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に発生する
領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスターが無い
無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって形成する
ために、固液界面におけるＶ／Ｇ値を結晶の半径方向で
所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成する方法に
おいて、ドーパント濃度の変更に合わせて、引上速度
Ｖ、および／または温度勾配Ｇを変更することを特徴と
するシリコン単結晶ウエーハの製造方法。 （２）チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を製造
するにあたり、結晶の引上速度をＶ、固液界面における
結晶軸方向の結晶側の温度勾配をＧとしたときに、熱酸
化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に発生する
領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスターが無い
無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって形成する
ために、固液界面におけるＶ／Ｇ値を結晶の半径方向で
所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成する方法に
おいて、結晶軸方向のドーパント濃度の変化に合わせ
て、引上速度Ｖ、および／または温度勾配Ｇを制御する
ことを特徴とするシリコン単結晶ウエーハの製造方法。 （３）前記ドーパント濃度が低いほど、Ｖを高くする、
および／または、Ｇを低くすることを特徴とする請求項
１、２記載のシリコン単結晶ウエーハの製造方法。 （４）チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を製造
するにあたり、結晶の引上速度をＶ、固液界面における
結晶軸方向の結晶側の温度勾配をＧとしたときに、熱酸
化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に発生する
領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスターが無い
無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって形成する
ために、固液界面におけるＶ／Ｇ値を結晶の半径方向で
所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成する方法に
おいて、ドーパント濃度の変更に合わせて、目標とする
Ｖ／Ｇ値を変更することを特徴とするシリコン単結晶ウ
エーハの製造方法。 （５）チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を製造
するにあたり、結晶の引上速度をＶ、固液界面における
結晶軸方向の結晶側の温度勾配をＧとしたときに、熱酸
化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に発生する
領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスターが無い
無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって形成する
ために、固液界面におけるＶ／Ｇ値を結晶の半径方向で
所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成する方法に
おいて、結晶軸方向のドーパント濃度の変化に合わせ
て、Ｖ／Ｇ値を制御することを特徴とするシリコン単結
晶ウエーハの製造方法。 （６）前記ドーパント濃度が低いほど、Ｖ／Ｇ値を高く
することを特徴とする請求項４、５記載のシリコン単結
晶ウエーハの製造方法。 （７）チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を製造
するにあたり、結晶の引上速度をＶ、固液界面における
結晶軸方向の結晶側の温度勾配をＧとしたときに、熱酸
化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に発生する
領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスターが無い
無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって形成する
ために、固液界面におけるＶ／Ｇ値を結晶の半径方向で
所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成する方法に
おいて、結晶半径方向のドーパント濃度の変動に合わせ
て、温度勾配Ｇの面内分布を制御することを特徴とする
シリコン単結晶ウエーハの製造方法。 （８）チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を製造
するにあたり、結晶の引上速度をＶ、固液界面における
結晶軸方向の結晶側の温度勾配をＧとしたときに、熱酸
化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に発生する
領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスターが無い
無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって形成する
ために、固液界面におけるＶ／Ｇ値を結晶の半径方向で
所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成する方法に
おいて、結晶半径方向のドーパント濃度の変動に合わせ
て、Ｖ／Ｇ値の面内分布を制御することを特徴とするシ
リコン単結晶ウエーハの製造方法。 （９）チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を製造
するにあたり、結晶の引上速度をＶ、固液界面における
結晶軸方向の結晶側の温度勾配をＧとしたときに、熱酸
化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に発生する
領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスターが無い
無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって形成する
ために、固液界面におけるＶ／Ｇ値を結晶の半径方向で
所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成する方法に
おいて、シリコン融液中のドーパント濃度を制御しつつ
シリコン単結晶を引上げることを特徴とするシリコン単
結晶ウエーハの製造方法。 （１０）シリコン結晶をシリコン融液に追加添加しなが
らシリコン単結晶を引上げることを特徴とする請求項９
記載のシリコン単結晶ウエーハの製造方法。 （１１）シリコン融液中にあらかじめ固体層を形成し、
その固体層を溶解しながらシリコン単結晶を引上げるこ
とを特徴とする請求項９記載のシリコン単結晶ウエーハ
の製造方法。 （１２）前記ドーパントが、ホウ素、リン、アルミニウ
ム、ガリウム、ヒ素、インジウム、アンチモンの内のい
ずれか１種、あるいは２種以上であることを特徴とする
請求項１〜１１記載のシリコン単結晶ウエーハの製造方
法。である。
に、本発明では、 （１）チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を製造
するにあたり、結晶の引上速度をＶ、固液界面における
結晶軸方向の結晶側の温度勾配をＧとしたときに、熱酸
化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に発生する
領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスターが無い
無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって形成する
ために、固液界面におけるＶ／Ｇ値を結晶の半径方向で
所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成する方法に
おいて、ドーパント濃度の変更に合わせて、引上速度
Ｖ、および／または温度勾配Ｇを変更することを特徴と
するシリコン単結晶ウエーハの製造方法。 （２）チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を製造
するにあたり、結晶の引上速度をＶ、固液界面における
結晶軸方向の結晶側の温度勾配をＧとしたときに、熱酸
化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に発生する
領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスターが無い
無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって形成する
ために、固液界面におけるＶ／Ｇ値を結晶の半径方向で
所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成する方法に
おいて、結晶軸方向のドーパント濃度の変化に合わせ
て、引上速度Ｖ、および／または温度勾配Ｇを制御する
ことを特徴とするシリコン単結晶ウエーハの製造方法。 （３）前記ドーパント濃度が低いほど、Ｖを高くする、
および／または、Ｇを低くすることを特徴とする請求項
１、２記載のシリコン単結晶ウエーハの製造方法。 （４）チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を製造
するにあたり、結晶の引上速度をＶ、固液界面における
結晶軸方向の結晶側の温度勾配をＧとしたときに、熱酸
化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に発生する
領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスターが無い
無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって形成する
ために、固液界面におけるＶ／Ｇ値を結晶の半径方向で
所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成する方法に
おいて、ドーパント濃度の変更に合わせて、目標とする
Ｖ／Ｇ値を変更することを特徴とするシリコン単結晶ウ
エーハの製造方法。 （５）チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を製造
するにあたり、結晶の引上速度をＶ、固液界面における
結晶軸方向の結晶側の温度勾配をＧとしたときに、熱酸
化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に発生する
領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスターが無い
無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって形成する
ために、固液界面におけるＶ／Ｇ値を結晶の半径方向で
所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成する方法に
おいて、結晶軸方向のドーパント濃度の変化に合わせ
て、Ｖ／Ｇ値を制御することを特徴とするシリコン単結
晶ウエーハの製造方法。 （６）前記ドーパント濃度が低いほど、Ｖ／Ｇ値を高く
することを特徴とする請求項４、５記載のシリコン単結
晶ウエーハの製造方法。 （７）チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を製造
するにあたり、結晶の引上速度をＶ、固液界面における
結晶軸方向の結晶側の温度勾配をＧとしたときに、熱酸
化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に発生する
領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスターが無い
無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって形成する
ために、固液界面におけるＶ／Ｇ値を結晶の半径方向で
所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成する方法に
おいて、結晶半径方向のドーパント濃度の変動に合わせ
て、温度勾配Ｇの面内分布を制御することを特徴とする
シリコン単結晶ウエーハの製造方法。 （８）チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を製造
するにあたり、結晶の引上速度をＶ、固液界面における
結晶軸方向の結晶側の温度勾配をＧとしたときに、熱酸
化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に発生する
領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスターが無い
無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって形成する
ために、固液界面におけるＶ／Ｇ値を結晶の半径方向で
所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成する方法に
おいて、結晶半径方向のドーパント濃度の変動に合わせ
て、Ｖ／Ｇ値の面内分布を制御することを特徴とするシ
リコン単結晶ウエーハの製造方法。 （９）チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を製造
するにあたり、結晶の引上速度をＶ、固液界面における
結晶軸方向の結晶側の温度勾配をＧとしたときに、熱酸
化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に発生する
領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスターが無い
無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって形成する
ために、固液界面におけるＶ／Ｇ値を結晶の半径方向で
所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成する方法に
おいて、シリコン融液中のドーパント濃度を制御しつつ
シリコン単結晶を引上げることを特徴とするシリコン単
結晶ウエーハの製造方法。 （１０）シリコン結晶をシリコン融液に追加添加しなが
らシリコン単結晶を引上げることを特徴とする請求項９
記載のシリコン単結晶ウエーハの製造方法。 （１１）シリコン融液中にあらかじめ固体層を形成し、
その固体層を溶解しながらシリコン単結晶を引上げるこ
とを特徴とする請求項９記載のシリコン単結晶ウエーハ
の製造方法。 （１２）前記ドーパントが、ホウ素、リン、アルミニウ
ム、ガリウム、ヒ素、インジウム、アンチモンの内のい
ずれか１種、あるいは２種以上であることを特徴とする
請求項１〜１１記載のシリコン単結晶ウエーハの製造方
法。である。
【００２７】これらの方法により、 （１３）チョクラルスキー法により製造されたシリコン
単結晶ウエーハであって、熱酸化処理をした際に酸化誘
起積層欠陥がリング状に発生する領域がウエーハ中心に
消滅したウエーハであり、かつウエーハ全面にわたって
転位クラスターが無く、かつ、ホウ素、リン、アルミニ
ウム、ガリウム、ヒ素、インジウム、アンチモンの内の
２種以上がドープされていることを特徴とするシリコン
単結晶ウエーハ。 （１４）チョクラルスキー法により製造されたシリコン
単結晶ウエーハであって、熱酸化処理をした際に酸化誘
起積層欠陥がリング状に発生する領域がウエーハ中心に
消滅したウエーハであり、かつウエーハ全面にわたって
転位クラスターが無く、かつドーパント濃度のウエーハ
面内におけるバラツキが５％未満であることを特徴とす
るシリコン単結晶ウエーハ。 （１５）前記ドーパントが、ホウ素、リン、アルミニウ
ム、ガリウム、ヒ素、インジウム、アンチモンの内のい
ずれか１種、あるいは２種以上であることを特徴とする
請求項１４記載のシリコン単結晶ウエーハ。を得ること
が可能になる。
単結晶ウエーハであって、熱酸化処理をした際に酸化誘
起積層欠陥がリング状に発生する領域がウエーハ中心に
消滅したウエーハであり、かつウエーハ全面にわたって
転位クラスターが無く、かつ、ホウ素、リン、アルミニ
ウム、ガリウム、ヒ素、インジウム、アンチモンの内の
２種以上がドープされていることを特徴とするシリコン
単結晶ウエーハ。 （１４）チョクラルスキー法により製造されたシリコン
単結晶ウエーハであって、熱酸化処理をした際に酸化誘
起積層欠陥がリング状に発生する領域がウエーハ中心に
消滅したウエーハであり、かつウエーハ全面にわたって
転位クラスターが無く、かつドーパント濃度のウエーハ
面内におけるバラツキが５％未満であることを特徴とす
るシリコン単結晶ウエーハ。 （１５）前記ドーパントが、ホウ素、リン、アルミニウ
ム、ガリウム、ヒ素、インジウム、アンチモンの内のい
ずれか１種、あるいは２種以上であることを特徴とする
請求項１４記載のシリコン単結晶ウエーハ。を得ること
が可能になる。
【００２８】さらに、 （１６）チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を製
造するにあたり、結晶の引上速度をＶ、固液界面におけ
る結晶軸方向の結晶側の温度勾配をＧとしたときに、熱
酸化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に発生す
る領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスターが無
い無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって形成す
るために、固液界面におけるＶ／Ｇ値を結晶の半径方向
で所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成する方法
において、シリコン、酸素、ホウ素、リン、アルミニウ
ム、ガリウム、ヒ素、インジウム、アンチモン、および
窒素以外の元素を添加したシリコン融液からシリコン単
結晶を引上げることを特徴とするシリコン単結晶ウエー
ハの製造方法。 （１７）チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を製
造するにあたり、結晶の引上速度をＶ、固液界面におけ
る結晶軸方向の結晶側の温度勾配をＧとしたときに、熱
酸化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に発生す
る領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスターが無
い無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって形成す
るために、固液界面におけるＶ／Ｇ値を結晶の半径方向
で所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成する方法
において、シリコン、酸素、ホウ素、リン、アルミニウ
ム、ガリウム、ヒ素、インジウム、アンチモン、および
窒素以外の元素をシリコン融液に添加しながらシリコン
単結晶を引上げることを特徴とするシリコン単結晶ウエ
ーハの製造方法。 （１８）前記添加元素が、水素、ヘリウム、炭素、ネオ
ン、ゲルマニウム、クリプトン、錫、キセノンの内の１
種、あるいは２種以上であることを特徴とする請求項１
６、１７記載のシリコン単結晶ウエーハの製造方法。で
ある。
造するにあたり、結晶の引上速度をＶ、固液界面におけ
る結晶軸方向の結晶側の温度勾配をＧとしたときに、熱
酸化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に発生す
る領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスターが無
い無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって形成す
るために、固液界面におけるＶ／Ｇ値を結晶の半径方向
で所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成する方法
において、シリコン、酸素、ホウ素、リン、アルミニウ
ム、ガリウム、ヒ素、インジウム、アンチモン、および
窒素以外の元素を添加したシリコン融液からシリコン単
結晶を引上げることを特徴とするシリコン単結晶ウエー
ハの製造方法。 （１７）チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を製
造するにあたり、結晶の引上速度をＶ、固液界面におけ
る結晶軸方向の結晶側の温度勾配をＧとしたときに、熱
酸化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に発生す
る領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスターが無
い無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって形成す
るために、固液界面におけるＶ／Ｇ値を結晶の半径方向
で所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成する方法
において、シリコン、酸素、ホウ素、リン、アルミニウ
ム、ガリウム、ヒ素、インジウム、アンチモン、および
窒素以外の元素をシリコン融液に添加しながらシリコン
単結晶を引上げることを特徴とするシリコン単結晶ウエ
ーハの製造方法。 （１８）前記添加元素が、水素、ヘリウム、炭素、ネオ
ン、ゲルマニウム、クリプトン、錫、キセノンの内の１
種、あるいは２種以上であることを特徴とする請求項１
６、１７記載のシリコン単結晶ウエーハの製造方法。で
ある。
【００２９】これらの方法により、 （１９）チョクラルスキー法により製造されたシリコン
単結晶ウエーハであって、熱酸化処理をした際に酸化誘
起積層欠陥がリング状に発生する領域がウエーハ中心に
消滅したウエーハであり、かつウエーハ全面にわたって
転位クラスターが無く、かつ、水素、ヘリウム、炭素、
ネオン、ゲルマニウム、クリプトン、錫、キセノンの内
の１種、あるいは２種以上がドープされていることを特
徴とするシリコン単結晶ウエーハ。を得ることができ
る。
単結晶ウエーハであって、熱酸化処理をした際に酸化誘
起積層欠陥がリング状に発生する領域がウエーハ中心に
消滅したウエーハであり、かつウエーハ全面にわたって
転位クラスターが無く、かつ、水素、ヘリウム、炭素、
ネオン、ゲルマニウム、クリプトン、錫、キセノンの内
の１種、あるいは２種以上がドープされていることを特
徴とするシリコン単結晶ウエーハ。を得ることができ
る。
【００３０】また、 （２０）シリコン融液に磁場を印加しつつシリコン単結
晶を引上げることを特徴とする請求項１〜１２、１６〜
１８記載のシリコン単結晶ウエーハの製造方法。 （２１）印加する磁場が、水平磁場、あるいはカスプ磁
場であることを特徴とする請求項２０記載のシリコン単
結晶ウエーハの製造方法。である。
晶を引上げることを特徴とする請求項１〜１２、１６〜
１８記載のシリコン単結晶ウエーハの製造方法。 （２１）印加する磁場が、水平磁場、あるいはカスプ磁
場であることを特徴とする請求項２０記載のシリコン単
結晶ウエーハの製造方法。である。
【００３１】
【発明の実施の形態】本発明者らは、無欠陥領域結晶を
製造するにあたり、添加するドーパント量の異なる2水
準の試験を行なった。その際の結晶引上げは、固液界面
におけるＶ／Ｇ値を結晶の半径方向で所定の範囲に入れ
る、従来から知られている無欠陥領域結晶を製造する条
件で行なった。具体的には、特開平８−３３０３１６号
公報や特開平１０−２６５２９４号公報に記載された方
法である。ドーパント量を変える点以外は、両水準で条
件を全く等しくして行なった。ドーパント量の異なる結
晶の欠陥領域分布を図８と図１０に示す。また、併せて
ドナーキラーアニール後の結晶中心位置での比抵抗の結
晶軸方向の変化を合わせて示す。図８の結晶の比抵抗は
１２〜８Ω・ｃｍであり、図１０の結晶の比抵抗は１６
〜１１Ω・ｃｍである。引上げ条件は全く等しいにもか
かわらず、両者の欠陥領域分布は大きく異なり、図８の
結晶では結晶直胴３００ｍｍ〜６００ｍｍで全面無欠陥
領域結晶が形成されているのに対して、図１０の結晶で
は直胴全長にわたり転位クラスターが形成している。こ
の結果は、無欠陥領域の条件範囲はドーパント濃度に依
存していることを示している。
製造するにあたり、添加するドーパント量の異なる2水
準の試験を行なった。その際の結晶引上げは、固液界面
におけるＶ／Ｇ値を結晶の半径方向で所定の範囲に入れ
る、従来から知られている無欠陥領域結晶を製造する条
件で行なった。具体的には、特開平８−３３０３１６号
公報や特開平１０−２６５２９４号公報に記載された方
法である。ドーパント量を変える点以外は、両水準で条
件を全く等しくして行なった。ドーパント量の異なる結
晶の欠陥領域分布を図８と図１０に示す。また、併せて
ドナーキラーアニール後の結晶中心位置での比抵抗の結
晶軸方向の変化を合わせて示す。図８の結晶の比抵抗は
１２〜８Ω・ｃｍであり、図１０の結晶の比抵抗は１６
〜１１Ω・ｃｍである。引上げ条件は全く等しいにもか
かわらず、両者の欠陥領域分布は大きく異なり、図８の
結晶では結晶直胴３００ｍｍ〜６００ｍｍで全面無欠陥
領域結晶が形成されているのに対して、図１０の結晶で
は直胴全長にわたり転位クラスターが形成している。こ
の結果は、無欠陥領域の条件範囲はドーパント濃度に依
存していることを示している。
【００３２】本発明者らは、さらに結晶の引上げ条件を
様々に変更して試験を行い、無欠陥領域とドーパント濃
度との関係を調査した。図５は、ドーパントとしてホウ
素を添加した場合の、無欠陥領域の条件範囲とドナーキ
ラーアニール後の比抵抗、引上げ速度との関係を示して
いる。ドナーキラーアニール後の比抵抗からは結晶中の
ドーパント濃度を知ることができ、比抵抗が低いほどド
ーパント濃度は高い。図５は、比抵抗が低いほど、即ち
ドーパント濃度が高いほど、無欠陥領域のための引上げ
速度のトレランスが広がることを示している。この結果
は、図２に示したＶ／Ｇ値と点欠陥種・濃度の関係が、
ドーパント濃度に依存して図６の様に変化することを示
している。即ち、図２に示したη1からη4の値は一定で
はなく、ドーパント濃度に依存して変化することを示し
ている。
様々に変更して試験を行い、無欠陥領域とドーパント濃
度との関係を調査した。図５は、ドーパントとしてホウ
素を添加した場合の、無欠陥領域の条件範囲とドナーキ
ラーアニール後の比抵抗、引上げ速度との関係を示して
いる。ドナーキラーアニール後の比抵抗からは結晶中の
ドーパント濃度を知ることができ、比抵抗が低いほどド
ーパント濃度は高い。図５は、比抵抗が低いほど、即ち
ドーパント濃度が高いほど、無欠陥領域のための引上げ
速度のトレランスが広がることを示している。この結果
は、図２に示したＶ／Ｇ値と点欠陥種・濃度の関係が、
ドーパント濃度に依存して図６の様に変化することを示
している。即ち、図２に示したη1からη4の値は一定で
はなく、ドーパント濃度に依存して変化することを示し
ている。
【００３３】このような現象が発生する理由は次のよう
に考えられる。ドーパントは融液から結晶中に結晶の凝
固とともに取り込まれるが、点欠陥（格子間シリコン、
原子空孔）も結晶の凝固とともに結晶中に熱平衡濃度で
発生する。点欠陥の優勢種やその濃度の決定は、結晶の
冷却過程で生じる点欠陥の拡散や格子間シリコンと原子
空孔の対消滅などの過程を経て行われるが、結晶中のド
ーパントは点欠陥と相互作用し、点欠陥の平衡濃度自体
を変化させる、あるいは拡散や対消滅反応などを変化さ
せるものと推定される。
に考えられる。ドーパントは融液から結晶中に結晶の凝
固とともに取り込まれるが、点欠陥（格子間シリコン、
原子空孔）も結晶の凝固とともに結晶中に熱平衡濃度で
発生する。点欠陥の優勢種やその濃度の決定は、結晶の
冷却過程で生じる点欠陥の拡散や格子間シリコンと原子
空孔の対消滅などの過程を経て行われるが、結晶中のド
ーパントは点欠陥と相互作用し、点欠陥の平衡濃度自体
を変化させる、あるいは拡散や対消滅反応などを変化さ
せるものと推定される。
【００３４】これらの知見から、本発明者らは、ドーパ
ント濃度を変更して無欠陥領域結晶を製造する場合に
は、ドーパント濃度毎にＶおよび／またはＧを変更して
Ｖ／Ｇ値を適正化する必要があることを見出した。
ント濃度を変更して無欠陥領域結晶を製造する場合に
は、ドーパント濃度毎にＶおよび／またはＧを変更して
Ｖ／Ｇ値を適正化する必要があることを見出した。
【００３５】また、本発明者らは、無欠陥領域を結晶軸
方向に歩留良く製造するためには、結晶軸方向の結晶中
のドーパント濃度の変化に合わせてＶおよび／またはＧ
を連続的に変更してＶ／Ｇ値を連続的に適正範囲に入れ
ることが有効であることを見出した。
方向に歩留良く製造するためには、結晶軸方向の結晶中
のドーパント濃度の変化に合わせてＶおよび／またはＧ
を連続的に変更してＶ／Ｇ値を連続的に適正範囲に入れ
ることが有効であることを見出した。
【００３６】また、シリコン単結晶を育成中の固液界面
の形状は完全には平坦ではなく、上に凸や下に凸、ある
いはＭ型やＷ型をしているため、結晶軸に垂直にスライ
スされるウエーハの半径方向のドーパント濃度は界面形
状に依存して変動する。本発明者らは、無欠陥結晶育成
のためには、半径方向のドーパント濃度の変動に合わせ
てＧの面内分布を変更した方が、ウェーハ面内でＧを一
定に保ってＶ／Ｇ値の面内ばらつきを小さくするよりも
有効であることを見出した。
の形状は完全には平坦ではなく、上に凸や下に凸、ある
いはＭ型やＷ型をしているため、結晶軸に垂直にスライ
スされるウエーハの半径方向のドーパント濃度は界面形
状に依存して変動する。本発明者らは、無欠陥結晶育成
のためには、半径方向のドーパント濃度の変動に合わせ
てＧの面内分布を変更した方が、ウェーハ面内でＧを一
定に保ってＶ／Ｇ値の面内ばらつきを小さくするよりも
有効であることを見出した。
【００３７】一方、半径方向のドーパント濃度の変動が
５％未満であれば、Ｖ／Ｇ値の面内分布を特に適正化す
る必要がなくなるため望ましい。半径方向のドーパント
濃度の変動を制御する方法としては、融液に磁場を印加
しつつ結晶引上げを行なうことが有効である。印加する
磁場としては、カスプ磁場や横磁場が有効である。
５％未満であれば、Ｖ／Ｇ値の面内分布を特に適正化す
る必要がなくなるため望ましい。半径方向のドーパント
濃度の変動を制御する方法としては、融液に磁場を印加
しつつ結晶引上げを行なうことが有効である。印加する
磁場としては、カスプ磁場や横磁場が有効である。
【００３８】また、本発明者らは、無欠陥領域を結晶軸
方向に歩留良く製造するためには、結晶引き上げに伴な
う融液中のドーパント濃度の変動をできるだけ抑制する
ことが有効であることを見出した。融液中のドーパント
濃度の変動を抑制する方法としては、シリコン結晶を融
液に追加添加しながら結晶を引上げる方法や、融液中に
あらかじめ固体層を形成し、その固体層を溶解しながら
結晶を引上げる方法が有効である。
方向に歩留良く製造するためには、結晶引き上げに伴な
う融液中のドーパント濃度の変動をできるだけ抑制する
ことが有効であることを見出した。融液中のドーパント
濃度の変動を抑制する方法としては、シリコン結晶を融
液に追加添加しながら結晶を引上げる方法や、融液中に
あらかじめ固体層を形成し、その固体層を溶解しながら
結晶を引上げる方法が有効である。
【００３９】これまでに述べた方法は、ホウ素、リン、
アルミニウム、ガリウム、ヒ素、インジウム、アンチモ
ンの内のいずれか1種をドーパントとして添加している
場合には有効に作用する。また、これらの内、2種以上
のドーパントを添加した場合には、比抵抗の仕様範囲を
満たしつつ、無欠陥領域条件のトレランスを広くするこ
とができ、さらに有効である。
アルミニウム、ガリウム、ヒ素、インジウム、アンチモ
ンの内のいずれか1種をドーパントとして添加している
場合には有効に作用する。また、これらの内、2種以上
のドーパントを添加した場合には、比抵抗の仕様範囲を
満たしつつ、無欠陥領域条件のトレランスを広くするこ
とができ、さらに有効である。
【００４０】さらに本発明者らは、ドーパント以外の元
素をシリコン融液に添加した場合の無欠陥領域の製造条
件の変化を調査した。その結果、水素、ヘリウム、炭
素、ネオン、ゲルマニウム、クリプトン、すず、あるい
はキセノンを添加した場合には、無欠陥領域の製造条件
は変化し、無欠陥領域条件のトレランスを広くできるこ
とを見出した。これらの元素は、あらかじめシリコン多
結晶原料と一緒にルツボ内に着工することで添加しても
良い。また、シリコン結晶の引上げに伴なってシリコン
結晶を融液中に追加添加すれば、融液中の元素の濃度の
変化を抑制することができるため、より望ましい。ま
た、添加する元素は1種類でも有効であるが、2種類以上
であっても効果が得られる。
素をシリコン融液に添加した場合の無欠陥領域の製造条
件の変化を調査した。その結果、水素、ヘリウム、炭
素、ネオン、ゲルマニウム、クリプトン、すず、あるい
はキセノンを添加した場合には、無欠陥領域の製造条件
は変化し、無欠陥領域条件のトレランスを広くできるこ
とを見出した。これらの元素は、あらかじめシリコン多
結晶原料と一緒にルツボ内に着工することで添加しても
良い。また、シリコン結晶の引上げに伴なってシリコン
結晶を融液中に追加添加すれば、融液中の元素の濃度の
変化を抑制することができるため、より望ましい。ま
た、添加する元素は1種類でも有効であるが、2種類以上
であっても効果が得られる。
【００４１】また、本発明者らは、ドーパントの濃度分
布制御の場合と同様、添加した元素の結晶の半径方向の
分布を制御するには、融液に磁場を印加しながら結晶引
き上げを行なうことが有効であることを見出した。印加
する磁場としてはカスプ磁場や水平磁場が有効である。
布制御の場合と同様、添加した元素の結晶の半径方向の
分布を制御するには、融液に磁場を印加しながら結晶引
き上げを行なうことが有効であることを見出した。印加
する磁場としてはカスプ磁場や水平磁場が有効である。
【００４２】なお、前述のように、一定の引上げ速度範
囲においてはウェーハ面内にＯＳＦリング領域が発生
し、該引上げ速度範囲においては引上げ速度が速いほど
ＯＳＦリング領域の直径が大きくなり、逆に引上げ速度
が遅いほどＯＳＦリング領域の直径が小さくなる。引上
げ速度を更に遅くするとＯＳＦリング領域があたかもウ
ェーハ中心に消滅したように挙動する。従って、引上げ
速度とＯＳＦリング領域の大きさ変化の挙動を明らかに
することにより、本発明の熱酸化処理した際に酸化誘起
積層欠陥がリング状に発生する領域がウエーハ中心に消
滅したウェーハを製造することが可能である。また、Ｏ
ＳＦリング領域がウェーハ外周に消滅したウェーハにお
いては、ウェーハ全面がボイド領域となっている。従っ
て、ウェーハ面内に無欠陥領域や転位クラスター領域が
生成していれば、そのウェーハはＯＳＦリング領域がウ
ェーハ中心に消滅したものであることが明らかである。
囲においてはウェーハ面内にＯＳＦリング領域が発生
し、該引上げ速度範囲においては引上げ速度が速いほど
ＯＳＦリング領域の直径が大きくなり、逆に引上げ速度
が遅いほどＯＳＦリング領域の直径が小さくなる。引上
げ速度を更に遅くするとＯＳＦリング領域があたかもウ
ェーハ中心に消滅したように挙動する。従って、引上げ
速度とＯＳＦリング領域の大きさ変化の挙動を明らかに
することにより、本発明の熱酸化処理した際に酸化誘起
積層欠陥がリング状に発生する領域がウエーハ中心に消
滅したウェーハを製造することが可能である。また、Ｏ
ＳＦリング領域がウェーハ外周に消滅したウェーハにお
いては、ウェーハ全面がボイド領域となっている。従っ
て、ウェーハ面内に無欠陥領域や転位クラスター領域が
生成していれば、そのウェーハはＯＳＦリング領域がウ
ェーハ中心に消滅したものであることが明らかである。
【００４３】
【実施例】以下の比較例や実施例では図４に示すＣＺ法
によるシリコン単結晶の製造装置２０を用いた。
によるシリコン単結晶の製造装置２０を用いた。
【００４４】シリコン単結晶の製造装置２０は、シリコ
ンを溶解するための部材やシリコン結晶を引上げる機構
などを有しており、シリコン溶解のための部材は加熱チ
ャンバ２ａ内に収容され、シリコン結晶を引上げる機構
は、引上げチャンバ２ｂの内部および外部に設けられて
いる。また、加熱チャンバ２ａと引上げチャンバ２ｂの
間には中間チャンバ２ｃが設けられている。
ンを溶解するための部材やシリコン結晶を引上げる機構
などを有しており、シリコン溶解のための部材は加熱チ
ャンバ２ａ内に収容され、シリコン結晶を引上げる機構
は、引上げチャンバ２ｂの内部および外部に設けられて
いる。また、加熱チャンバ２ａと引上げチャンバ２ｂの
間には中間チャンバ２ｃが設けられている。
【００４５】加熱チャンバ２ａ内には、溶解しているシ
リコンＬを収容するルツボ３が設けられ、このルツボ３
は図示しない駆動装置に回転軸５によって回転・昇降自
在に支持されている。駆動装置は、シリコン単結晶Ｓの
引上げに伴なう液面低下を補償すべくルツボ３を液面低
下分だけ上昇させ、また、シリコン融液Ｌの攪拌を行な
うためにルツボ３を所定の回転数で回転させる。回転軸
は加熱チャンバ２ａを貫通しているが、チャンバ２内外
の気密を保持し、また極めて悪い温度条件の下での使用
となるために、図示しない特殊なベアリングで保持され
ている。
リコンＬを収容するルツボ３が設けられ、このルツボ３
は図示しない駆動装置に回転軸５によって回転・昇降自
在に支持されている。駆動装置は、シリコン単結晶Ｓの
引上げに伴なう液面低下を補償すべくルツボ３を液面低
下分だけ上昇させ、また、シリコン融液Ｌの攪拌を行な
うためにルツボ３を所定の回転数で回転させる。回転軸
は加熱チャンバ２ａを貫通しているが、チャンバ２内外
の気密を保持し、また極めて悪い温度条件の下での使用
となるために、図示しない特殊なベアリングで保持され
ている。
【００４６】ルツボ３は従来と同じ石英ルツボ３ａとこ
れを保護する黒鉛ルツボ３ｂとから構成されている。
れを保護する黒鉛ルツボ３ｂとから構成されている。
【００４７】ルツボ３の側壁部分には、シリコンを溶解
させる加熱ヒータ４がその周囲を取り囲むように配置さ
れている。この加熱ヒーター４の外側には、この加熱ヒ
ーターからの熱が加熱チャンバ２ａに直接輻射されるの
を防止する断熱材１２が加熱ヒータの周囲を取り囲むよ
うに設けられている。なお、加熱ヒータ４と断熱材１２
は支持台１６に取り付けられている。この支持台１６は
熱抵抗率の非常に大きな材料を用いて作られている。
させる加熱ヒータ４がその周囲を取り囲むように配置さ
れている。この加熱ヒーター４の外側には、この加熱ヒ
ーターからの熱が加熱チャンバ２ａに直接輻射されるの
を防止する断熱材１２が加熱ヒータの周囲を取り囲むよ
うに設けられている。なお、加熱ヒータ４と断熱材１２
は支持台１６に取り付けられている。この支持台１６は
熱抵抗率の非常に大きな材料を用いて作られている。
【００４８】引上げチャンバ２ｂには、一端がワイヤ巻
き上げ機１１に取り付けられ、中間チャンバ２ｃの天井
部６ａの頂壁を挿通して垂れ下げられた引上げワイヤ８
が設けられ、この引上げワイヤ８の下端には、種結晶９
を保持するチャック１０が取り付けられている。ワイヤ
巻き上げ機１１は種結晶９の下端側に徐々に成長するシ
リコン単結晶Ｓをその成長速度等に従って引上げ、同時
に、ルツボ３の回転方向とは反対に常時回転させる。
き上げ機１１に取り付けられ、中間チャンバ２ｃの天井
部６ａの頂壁を挿通して垂れ下げられた引上げワイヤ８
が設けられ、この引上げワイヤ８の下端には、種結晶９
を保持するチャック１０が取り付けられている。ワイヤ
巻き上げ機１１は種結晶９の下端側に徐々に成長するシ
リコン単結晶Ｓをその成長速度等に従って引上げ、同時
に、ルツボ３の回転方向とは反対に常時回転させる。
【００４９】この引上げチャンバ２ｂの収容部に形成さ
れたガス導入口１３からはアルゴンガスが導入され、こ
のアルゴンガスは加熱チャンバ２ａ内に流通した後にガ
ス排出口１４から排出されるようになっている。このよ
うにチャンバ２内にアルゴンガスを流通させるのは、前
述のように、加熱ヒータ４の加熱によるシリコンの溶解
に伴なってチャンバ２内に発生するＳｉＯガスやＣＯガ
スをシリコン融液内に混入させないようにするためであ
る。
れたガス導入口１３からはアルゴンガスが導入され、こ
のアルゴンガスは加熱チャンバ２ａ内に流通した後にガ
ス排出口１４から排出されるようになっている。このよ
うにチャンバ２内にアルゴンガスを流通させるのは、前
述のように、加熱ヒータ４の加熱によるシリコンの溶解
に伴なってチャンバ２内に発生するＳｉＯガスやＣＯガ
スをシリコン融液内に混入させないようにするためであ
る。
【００５０】融液表面より上方には、カーボンや、ある
いはＭｏで構成された１重あるいは複重構造のロートが
設置されている。複重構造の場合には、その重なりの間
に断熱材が装填されている場合もある。以下の比較例お
よび実施例においては、２重構造で間に断熱材を装填し
たカーボン製のロートを用いた。
いはＭｏで構成された１重あるいは複重構造のロートが
設置されている。複重構造の場合には、その重なりの間
に断熱材が装填されている場合もある。以下の比較例お
よび実施例においては、２重構造で間に断熱材を装填し
たカーボン製のロートを用いた。
【００５１】このような引き上げ装置を用いて、シリコ
ン単結晶の引上げを行なった。
ン単結晶の引上げを行なった。
【００５２】ＯＳＦリング領域の判定は、結晶から切り
出し鏡面加工したウエーハを水蒸気雰囲気中で１１００
℃１時間の酸化熱処理を施し、表面の酸化膜をフッ酸で
除去した後、ライトエッチング液に２分間浸積して結晶
欠陥をエッチピットとして顕在化させ、集光燈および顕
微鏡にてＯＳＦの分布と密度を評価することにより行な
った。転位クラスター領域の判定は、結晶から切り出し
鏡面加工したウエーハを熱処理を施さずにセコエッチン
グ液に２０分間浸積して結晶欠陥（転位ループ）をエッ
チピットとして顕在化させ、集光燈および顕微鏡にてそ
の分布と密度を評価することにより行なった。また、ボ
イド領域の判定は、異物検査装置ＬＳ６０００でＣＯＰ
を測定することにより行なった。
出し鏡面加工したウエーハを水蒸気雰囲気中で１１００
℃１時間の酸化熱処理を施し、表面の酸化膜をフッ酸で
除去した後、ライトエッチング液に２分間浸積して結晶
欠陥をエッチピットとして顕在化させ、集光燈および顕
微鏡にてＯＳＦの分布と密度を評価することにより行な
った。転位クラスター領域の判定は、結晶から切り出し
鏡面加工したウエーハを熱処理を施さずにセコエッチン
グ液に２０分間浸積して結晶欠陥（転位ループ）をエッ
チピットとして顕在化させ、集光燈および顕微鏡にてそ
の分布と密度を評価することにより行なった。また、ボ
イド領域の判定は、異物検査装置ＬＳ６０００でＣＯＰ
を測定することにより行なった。
【００５３】なお、比較例および実施例に共通する結晶
の製造条件を以下に示す。 ・結晶直径： ２０８ｍｍ ・結晶直胴部長さ： ８００ｍｍ ・ルツボ直径： ２２インチ ・多結晶シリコン原料チャージ重量： ９５ｋｇ ・ロート下端の内径： ２６０ｍｍ ・ロート下端から融液表面までの距離： ５０ｍｍ ・ルツボ回転： ４ｒｐｍ ・水平磁場印加： あり ・ルツボ壁における磁場強度： ３０００ガウス Ｇの面内ばらつき（ΔＧ）は、ロートと融液表面との位
置関係、具体的にはロート下端から融液表面までの距離
の条件に強く依存している。上記のようにロート下端か
ら融液表面までの距離が５０ｍｍであれば、ΔＧは１０
％以内の範囲に制御され、インゴット長手方向でのＧの
値も一定に保たれる。その結果、以下の比較例、実施例
とも、固液界面におけるＶ／Ｇ値を結晶の半径方向で１
０％以下の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成するこ
とができる。
の製造条件を以下に示す。 ・結晶直径： ２０８ｍｍ ・結晶直胴部長さ： ８００ｍｍ ・ルツボ直径： ２２インチ ・多結晶シリコン原料チャージ重量： ９５ｋｇ ・ロート下端の内径： ２６０ｍｍ ・ロート下端から融液表面までの距離： ５０ｍｍ ・ルツボ回転： ４ｒｐｍ ・水平磁場印加： あり ・ルツボ壁における磁場強度： ３０００ガウス Ｇの面内ばらつき（ΔＧ）は、ロートと融液表面との位
置関係、具体的にはロート下端から融液表面までの距離
の条件に強く依存している。上記のようにロート下端か
ら融液表面までの距離が５０ｍｍであれば、ΔＧは１０
％以内の範囲に制御され、インゴット長手方向でのＧの
値も一定に保たれる。その結果、以下の比較例、実施例
とも、固液界面におけるＶ／Ｇ値を結晶の半径方向で１
０％以下の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成するこ
とができる。
【００５４】＜比較例１＞以下の条件でシリコン単結晶
を育成した。 ・ドーパント種： ホウ素 ・ドーパントの添加方法： 溶解開始前に多結晶シリコ
ン原料とともにルツボ内 に添加 ・引上げ速度： ０．５２ｍｍ／分
を育成した。 ・ドーパント種： ホウ素 ・ドーパントの添加方法： 溶解開始前に多結晶シリコ
ン原料とともにルツボ内 に添加 ・引上げ速度： ０．５２ｍｍ／分
【００５５】この結晶から５０ｍｍ間隔でウエーハを切
り出して比抵抗や欠陥分布を調査した。図７に、欠陥分
布と、結晶中心の比抵抗の結晶軸方向の変化を示す。比
抵抗は、１２〜８Ω・ｃｍであった。結晶直胴０〜２０
０ｍｍでは転位クラスターが存在し、２００〜７００ｍ
ｍではＯＳＦリング領域が形成されており、結晶の下部
ほどＯＳＦリング領域の直径が広がり、７００〜８００
ｍｍではＯＳＦリング領域は結晶の外周部に消滅して結
晶全面でＣＯＰ（ボイド）が存在していた。
り出して比抵抗や欠陥分布を調査した。図７に、欠陥分
布と、結晶中心の比抵抗の結晶軸方向の変化を示す。比
抵抗は、１２〜８Ω・ｃｍであった。結晶直胴０〜２０
０ｍｍでは転位クラスターが存在し、２００〜７００ｍ
ｍではＯＳＦリング領域が形成されており、結晶の下部
ほどＯＳＦリング領域の直径が広がり、７００〜８００
ｍｍではＯＳＦリング領域は結晶の外周部に消滅して結
晶全面でＣＯＰ（ボイド）が存在していた。
【００５６】なお、結晶直胴０〜２００ｍｍは、上方に
結晶が存在しないため他の部位よりも冷却されやすく、
温度勾配Ｇが他の部位よりも大きくなる傾向にある。
結晶が存在しないため他の部位よりも冷却されやすく、
温度勾配Ｇが他の部位よりも大きくなる傾向にある。
【００５７】＜比較例２＞以下の条件でシリコン単結晶
を育成した。 ・ドーパント種： ホウ素 ・ドーパントの添加方法： 溶解開始前に多結晶シリコ
ン原料とともにルツボ内に添加 ・引上げ速度： ０．５０ｍｍ／分
を育成した。 ・ドーパント種： ホウ素 ・ドーパントの添加方法： 溶解開始前に多結晶シリコ
ン原料とともにルツボ内に添加 ・引上げ速度： ０．５０ｍｍ／分
【００５８】この結晶から５０ｍｍ間隔でウエーハを切
り出して比抵抗や欠陥分布を調査した。図８に、欠陥分
布と、結晶中心の比抵抗の結晶軸方向の変化を示す。比
抵抗は、１２〜８Ω・ｃｍであった。結晶直胴０〜３０
０ｍｍでは転位クラスターが存在し、３００〜６００ｍ
ｍでは無欠陥領域が形成されており、６００〜８００ｍ
ｍではＯＳＦリング領域が形成され、結晶の下部ほどＯ
ＳＦリング領域の直径が広がっていた。
り出して比抵抗や欠陥分布を調査した。図８に、欠陥分
布と、結晶中心の比抵抗の結晶軸方向の変化を示す。比
抵抗は、１２〜８Ω・ｃｍであった。結晶直胴０〜３０
０ｍｍでは転位クラスターが存在し、３００〜６００ｍ
ｍでは無欠陥領域が形成されており、６００〜８００ｍ
ｍではＯＳＦリング領域が形成され、結晶の下部ほどＯ
ＳＦリング領域の直径が広がっていた。
【００５９】＜比較例３＞以下の条件でシリコン単結晶
を育成した。 ・ドーパント種： ホウ素 ・ドーパントの添加方法： 溶解開始前に多結晶シリコ
ン原料とともにルツボ内に添加 ・引上げ速度： ０．４８ｍｍ／分
を育成した。 ・ドーパント種： ホウ素 ・ドーパントの添加方法： 溶解開始前に多結晶シリコ
ン原料とともにルツボ内に添加 ・引上げ速度： ０．４８ｍｍ／分
【００６０】この結晶から５０ｍｍ間隔でウエーハを切
り出して比抵抗や欠陥分布を調査した。図９に、欠陥分
布と、結晶中心の比抵抗の結晶軸方向の変化を示す。比
抵抗は、１２〜８Ω・ｃｍであった。結晶直胴全長にわ
たって転位クラスターが存在していた。
り出して比抵抗や欠陥分布を調査した。図９に、欠陥分
布と、結晶中心の比抵抗の結晶軸方向の変化を示す。比
抵抗は、１２〜８Ω・ｃｍであった。結晶直胴全長にわ
たって転位クラスターが存在していた。
【００６１】＜比較例４＞以下の条件でシリコン単結晶
を育成した。 ・ドーパント種： ホウ素 ・ドーパントの添加方法： 溶解開始前に多結晶シリコ
ン原料とともにルツボ内に添加 ・引上げ速度： ０．５０ｍｍ／分
を育成した。 ・ドーパント種： ホウ素 ・ドーパントの添加方法： 溶解開始前に多結晶シリコ
ン原料とともにルツボ内に添加 ・引上げ速度： ０．５０ｍｍ／分
【００６２】この結晶から５０ｍｍ間隔でウエーハを切
り出して比抵抗や欠陥分布を調査した。図１０に、欠陥
分布と、結晶中心の比抵抗の結晶軸方向の変化を示す。
比抵抗は、１６〜１１Ω・ｃｍであった。結晶直胴全長
にわたって転位クラスターが存在していた。
り出して比抵抗や欠陥分布を調査した。図１０に、欠陥
分布と、結晶中心の比抵抗の結晶軸方向の変化を示す。
比抵抗は、１６〜１１Ω・ｃｍであった。結晶直胴全長
にわたって転位クラスターが存在していた。
【００６３】比較例２と引上げ条件が全く同じであるに
もかかわらず、結晶中のドーパント濃度の違いにより欠
陥分布が大きく異なっていることが判る。
もかかわらず、結晶中のドーパント濃度の違いにより欠
陥分布が大きく異なっていることが判る。
【００６４】＜実施例１＞以下の条件でシリコン単結晶
を育成した。 ・ドーパント種： ホウ素 ・ドーパントの添加方法： 溶解開始前に多結晶シリコ
ン原料とともにルツボ内に添加 ・引上げ速度： ０．５２ｍｍ／分
を育成した。 ・ドーパント種： ホウ素 ・ドーパントの添加方法： 溶解開始前に多結晶シリコ
ン原料とともにルツボ内に添加 ・引上げ速度： ０．５２ｍｍ／分
【００６５】この結晶から５０ｍｍ間隔でウエーハを切
り出して比抵抗や欠陥分布を調査した。図１１に、欠陥
分布と、結晶中心の比抵抗の結晶軸方向の変化を示す。
比抵抗は、１６〜１１Ω・ｃｍであった。結晶直胴０〜
３００ｍｍでは転位クラスターが存在し、３００〜６０
０ｍｍでは無欠陥領域が形成されており、６００〜８０
０ｍｍではＯＳＦリング領域が形成され、結晶の下部ほ
どＯＳＦリング領域の直径が広がっていた。比抵抗が高
く、無欠陥結晶製造条件のトレランスが狭い品種である
にもかかわらず、インゴット軸方向３００ｍｍにわたっ
て無欠陥結晶領域を生成することができた。
り出して比抵抗や欠陥分布を調査した。図１１に、欠陥
分布と、結晶中心の比抵抗の結晶軸方向の変化を示す。
比抵抗は、１６〜１１Ω・ｃｍであった。結晶直胴０〜
３００ｍｍでは転位クラスターが存在し、３００〜６０
０ｍｍでは無欠陥領域が形成されており、６００〜８０
０ｍｍではＯＳＦリング領域が形成され、結晶の下部ほ
どＯＳＦリング領域の直径が広がっていた。比抵抗が高
く、無欠陥結晶製造条件のトレランスが狭い品種である
にもかかわらず、インゴット軸方向３００ｍｍにわたっ
て無欠陥結晶領域を生成することができた。
【００６６】比抵抗１２〜８Ω・ｃｍの結晶では、比較
例２にあるように引上げ速度を０．５０ｍｍ／分とする
ことで無欠陥領域結晶を結晶軸方向３００ｍｍにわたっ
て製造することができたのに対し、比抵抗１６〜１１Ω
・ｃｍの結晶においては同じ引上げ条件では比較例４に
あるように無欠陥領域結晶を製造することができなかっ
た。本発明に基づき、結晶のドーパント濃度の変更に応
じて引上げ条件を変更する、即ち引上げ速度を比較例４
の０．５０ｍｍ／分から実施例１の０．５２ｍｍ／分に
変更することにより、無欠陥領域を形成することができ
ることが判る。
例２にあるように引上げ速度を０．５０ｍｍ／分とする
ことで無欠陥領域結晶を結晶軸方向３００ｍｍにわたっ
て製造することができたのに対し、比抵抗１６〜１１Ω
・ｃｍの結晶においては同じ引上げ条件では比較例４に
あるように無欠陥領域結晶を製造することができなかっ
た。本発明に基づき、結晶のドーパント濃度の変更に応
じて引上げ条件を変更する、即ち引上げ速度を比較例４
の０．５０ｍｍ／分から実施例１の０．５２ｍｍ／分に
変更することにより、無欠陥領域を形成することができ
ることが判る。
【００６７】＜実施例２＞以下の条件でシリコン単結晶
を育成した。 ・ドーパント種： ホウ素 ・ドーパントの添加方法： 溶解開始前に多結晶シリコ
ン原料とともにルツボ内に添加 ・引上げ速度： 結晶中のドーパント濃度の変化に応じ
て、結晶の位置によって以下のように連続的に変更し
た。 結晶直胴 ０〜１００ｍｍ → ０．５８ｍｍ／分 １００〜２００ｍｍ → ０．５４ｍｍ／分 ２００〜４００ｍｍ → ０．５１ｍｍ／分 ４００〜６００ｍｍ → ０．５０ｍｍ／分 ６００〜８００ｍｍ → ０．４９ｍｍ／分
を育成した。 ・ドーパント種： ホウ素 ・ドーパントの添加方法： 溶解開始前に多結晶シリコ
ン原料とともにルツボ内に添加 ・引上げ速度： 結晶中のドーパント濃度の変化に応じ
て、結晶の位置によって以下のように連続的に変更し
た。 結晶直胴 ０〜１００ｍｍ → ０．５８ｍｍ／分 １００〜２００ｍｍ → ０．５４ｍｍ／分 ２００〜４００ｍｍ → ０．５１ｍｍ／分 ４００〜６００ｍｍ → ０．５０ｍｍ／分 ６００〜８００ｍｍ → ０．４９ｍｍ／分
【００６８】この結晶から５０ｍｍ間隔でウエーハを切
り出して比抵抗や欠陥分布を調査した。図１２に、欠陥
分布と、結晶中心の比抵抗の結晶軸方向の変化を示す。
比抵抗は、１２〜８Ω・ｃｍであった。結晶直胴全長に
わたって無欠陥領域が形成されていた。
り出して比抵抗や欠陥分布を調査した。図１２に、欠陥
分布と、結晶中心の比抵抗の結晶軸方向の変化を示す。
比抵抗は、１２〜８Ω・ｃｍであった。結晶直胴全長に
わたって無欠陥領域が形成されていた。
【００６９】結晶中のドーパント濃度の変化に応じて引
上げ条件を変更することにより、歩留良く無欠陥領域を
形成することができることが判る。
上げ条件を変更することにより、歩留良く無欠陥領域を
形成することができることが判る。
【００７０】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、結晶中
のドーパント濃度が変化しても、無欠陥領域を歩留良く
製造することができる。また、シリコン以外の元素をド
ープすることにより、無欠陥領域の製造条件のトレラン
スを広くすることができ、歩留良く製造することができ
る。
のドーパント濃度が変化しても、無欠陥領域を歩留良く
製造することができる。また、シリコン以外の元素をド
ープすることにより、無欠陥領域の製造条件のトレラン
スを広くすることができ、歩留良く製造することができ
る。
【図１】一般的なシリコン単結晶の製造装置を示す図
【図２】シリコン単結晶中の欠陥種とＶ／Ｇ値との関係
【図３】ＯＳＦリング領域がウエーハ半径中央付近に存
在する場合のウエーハ面の欠陥分布模式図
在する場合のウエーハ面の欠陥分布模式図
【図４】水平磁場を印加し、熱遮蔽材を備えた結晶育成
装置
装置
【図５】無欠陥領域とドナーキラーアニール後の比抵
抗、引上げ速度との関係
抗、引上げ速度との関係
【図６】結晶中のドーパント濃度が異なる場合の、欠陥
種とＶ／Ｇ値との関係
種とＶ／Ｇ値との関係
【図７】比較例１の結晶の欠陥分布と、結晶中心の比抵
抗の結晶軸方向の変化
抗の結晶軸方向の変化
【図８】比較例２の結晶の欠陥分布と、結晶中心の比抵
抗の結晶軸方向の変化
抗の結晶軸方向の変化
【図９】比較例３の結晶の欠陥分布と、結晶中心の比抵
抗の結晶軸方向の変化
抗の結晶軸方向の変化
【図１０】比較例４の結晶の欠陥分布と、結晶中心の比
抵抗の結晶軸方向の変化
抵抗の結晶軸方向の変化
【図１１】実施例１の結晶の欠陥分布と、結晶中心の比
抵抗の結晶軸方向の変化
抵抗の結晶軸方向の変化
【図１２】実施例２の結晶の欠陥分布と、結晶中心の比
抵抗の結晶軸方向の変化
抵抗の結晶軸方向の変化
２ａ・・・・加熱チャンバ、 ２ｂ・・・・引上げチャンバ ２ｃ・・・・中間チャンバ ３ ・・・・ルツボ ４ ・・・・加熱ヒータ １２・・・・断熱材 ２２・・・・ロート ４０・・・・水平磁場印加用同軸対向電磁石 Ｓ ・・・・シリコン単結晶 Ｌ ・・・・溶融シリコン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 博文 光市島田大字3434 ニッテツ電子株式会社 内 (72)発明者 田中 正博 光市島田大字3434 ニッテツ電子株式会社 内 (72)発明者 磯村 宙 光市島田大字3434 ニッテツ電子株式会社 内 Ｆターム(参考） 4G077 AA02 BA04 CF06 CF10 EH05 EH07 EH09 EJ02 HA12 PF35
Claims (21)
- 【請求項１】 チョクラルスキー法によりシリコン単結
晶を製造するにあたり、結晶の引上速度をＶ、固液界面
における結晶軸方向の結晶側の温度勾配をＧとしたとき
に、熱酸化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に
発生する領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスタ
ーが無い無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって
形成するために、固液界面におけるＶ／Ｇ値を結晶の半
径方向で所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成す
る方法において、ドーパント濃度の変更に合わせて、引
上速度Ｖ、および／または温度勾配Ｇを変更することを
特徴とするシリコン単結晶ウエーハの製造方法。 - 【請求項２】 チョクラルスキー法によりシリコン単結
晶を製造するにあたり、結晶の引上速度をＶ、固液界面
における結晶軸方向の結晶側の温度勾配をＧとしたとき
に、熱酸化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に
発生する領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスタ
ーが無い無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって
形成するために、固液界面におけるＶ／Ｇ値を結晶の半
径方向で所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成す
る方法において、結晶軸方向のドーパント濃度の変化に
合わせて、引上速度Ｖ、および／または温度勾配Ｇを制
御することを特徴とするシリコン単結晶ウエーハの製造
方法。 - 【請求項３】 前記ドーパント濃度が低いほど、Ｖを大
きくする、および／または、Ｇを小さくすることを特徴
とする請求項１又は２に記載のシリコン単結晶ウエーハ
の製造方法。 - 【請求項４】 チョクラルスキー法によりシリコン単結
晶を製造するにあたり、結晶の引上速度をＶ、固液界面
における結晶軸方向の結晶側の温度勾配をＧとしたとき
に、熱酸化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に
発生する領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスタ
ーが無い無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって
形成するために、固液界面におけるＶ／Ｇ値を結晶の半
径方向で所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成す
る方法において、ドーパント濃度の変更に合わせて、Ｖ
／Ｇ値を変更することを特徴とするシリコン単結晶ウエ
ーハの製造方法。 - 【請求項５】 チョクラルスキー法によりシリコン単結
晶を製造するにあたり、結晶の引上速度をＶ、固液界面
における結晶軸方向の結晶側の温度勾配をＧとしたとき
に、熱酸化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に
発生する領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスタ
ーが無い無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって
形成するために、固液界面におけるＶ／Ｇ値を結晶の半
径方向で所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成す
る方法において、結晶軸方向のドーパント濃度の変化に
合わせて、Ｖ／Ｇ値を制御することを特徴とするシリコ
ン単結晶ウエーハの製造方法。 - 【請求項６】 前記ドーパント濃度が低いほど、Ｖ／Ｇ
値を大きくすることを特徴とする請求項４又は５に記載
のシリコン単結晶ウエーハの製造方法。 - 【請求項７】 チョクラルスキー法によりシリコン単結
晶を製造するにあたり、結晶の引上速度をＶ、固液界面
における結晶軸方向の結晶側の温度勾配をＧとしたとき
に、熱酸化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に
発生する領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスタ
ーが無い無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって
形成するために、固液界面におけるＶ／Ｇ値を結晶の半
径方向で所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成す
る方法において、結晶半径方向のドーパント濃度の変動
に合わせて、温度勾配Ｇの面内分布を制御することを特
徴とするシリコン単結晶ウエーハの製造方法。 - 【請求項８】 チョクラルスキー法によりシリコン単結
晶を製造するにあたり、結晶の引上速度をＶ、固液界面
における結晶軸方向の結晶側の温度勾配をＧとしたとき
に、熱酸化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に
発生する領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスタ
ーが無い無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって
形成するために、固液界面におけるＶ／Ｇ値を結晶の半
径方向で所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成す
る方法において、結晶半径方向のドーパント濃度の変動
に合わせて、Ｖ／Ｇ値の面内分布を制御することを特徴
とするシリコン単結晶ウエーハの製造方法。 - 【請求項９】 チョクラルスキー法によりシリコン単結
晶を製造するにあたり、結晶の引上速度をＶ、固液界面
における結晶軸方向の結晶側の温度勾配をＧとしたとき
に、熱酸化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に
発生する領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスタ
ーが無い無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって
形成するために、固液界面におけるＶ／Ｇ値を結晶の半
径方向で所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成す
る方法において、シリコン融液中のドーパント濃度を制
御しつつシリコン単結晶を引上げることを特徴とするシ
リコン単結晶ウエーハの製造方法。 - 【請求項１０】 シリコン結晶をシリコン融液に追加添
加しながらシリコン単結晶を引上げることを特徴とする
請求項９記載のシリコン単結晶ウエーハの製造方法。 - 【請求項１１】 シリコン融液中にあらかじめ固体層を
形成し、その固体層を溶解しながらシリコン単結晶を引
上げることを特徴とする請求項９記載のシリコン単結晶
ウエーハの製造方法。 - 【請求項１２】 前記ドーパントが、ホウ素、リン、ア
ルミニウム、ガリウム、ヒ素、インジウム、アンチモン
の内のいずれか１種、あるいは２種以上であることを特
徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載のシリコン
単結晶ウエーハの製造方法。 - 【請求項１３】 チョクラルスキー法により製造された
シリコン単結晶ウエーハであって、熱酸化処理をした際
に酸化誘起積層欠陥がリング状に発生する領域がウエー
ハ中心に消滅したウエーハであり、かつウエーハ全面に
わたって転位クラスターが無く、かつ、ホウ素、リン、
アルミニウム、ガリウム、ヒ素、インジウム、アンチモ
ンの内の２種以上がドープされていることを特徴とする
シリコン単結晶ウエーハ。 - 【請求項１４】 チョクラルスキー法により製造された
シリコン単結晶ウエーハであって、熱酸化処理をした際
に酸化誘起積層欠陥がリング状に発生する領域がウエー
ハ中心に消滅したウエーハであり、かつウエーハ全面に
わたって転位クラスターが無く、かつドーパント濃度の
ウエーハ面内におけるバラツキが５％未満であることを
特徴とするシリコン単結晶ウエーハ。 - 【請求項１５】 前記ドーパントが、ホウ素、リン、ア
ルミニウム、ガリウム、ヒ素、インジウム、アンチモン
の内のいずれか１種、あるいは２種以上であることを特
徴とする請求項１４記載のシリコン単結晶ウエーハ。 - 【請求項１６】 チョクラルスキー法によりシリコン単
結晶を製造するにあたり、結晶の引上速度をＶ、固液界
面における結晶軸方向の結晶側の温度勾配をＧとしたと
きに、熱酸化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状
に発生する領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラス
ターが無い無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたっ
て形成するために、固液界面におけるＶ／Ｇ値を結晶の
半径方向で所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成
する方法において、シリコン、酸素、ホウ素、リン、ア
ルミニウム、ガリウム、ヒ素、インジウム、アンチモ
ン、および窒素以外の元素を添加したシリコン融液から
シリコン単結晶を引上げることを特徴とするシリコン単
結晶ウエーハの製造方法。 - 【請求項１７】 チョクラルスキー法によりシリコン単
結晶を製造するにあたり、結晶の引上速度をＶ、固液界
面における結晶軸方向の結晶側の温度勾配をＧとしたと
きに、熱酸化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状
に発生する領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラス
ターが無い無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたっ
て形成するために、固液界面におけるＶ／Ｇ値を結晶の
半径方向で所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成
する方法において、シリコン、酸素、ホウ素、リン、ア
ルミニウム、ガリウム、ヒ素、インジウム、アンチモ
ン、および窒素以外の元素をシリコン融液に添加しなが
らシリコン単結晶を引上げることを特徴とするシリコン
単結晶ウエーハの製造方法。 - 【請求項１８】 前記添加元素が、水素、ヘリウム、炭
素、ネオン、ゲルマニウム、クリプトン、錫、キセノン
の内の１種、あるいは２種以上であることを特徴とする
請求項１６又は１７記載のシリコン単結晶ウエーハの製
造方法。 - 【請求項１９】 チョクラルスキー法により製造された
シリコン単結晶ウエーハであって、熱酸化処理をした際
に酸化誘起積層欠陥がリング状に発生する領域がウエー
ハ中心に消滅したウエーハであり、かつウエーハ全面に
わたって転位クラスターが無く、かつ、水素、ヘリウ
ム、炭素、ネオン、ゲルマニウム、クリプトン、錫、キ
セノンの内の１種、あるいは２種以上がドープされてい
ることを特徴とするシリコン単結晶ウエーハ。 - 【請求項２０】 シリコン融液に磁場を印加しつつシリ
コン単結晶を引上げることを特徴とする請求項１乃至１
２、１６乃至１８のいずれかに記載のシリコン単結晶ウ
エーハの製造方法。 - 【請求項２１】 印加する磁場が、水平磁場、あるいは
カスプ磁場であることを特徴とする請求項２０記載のシ
リコン単結晶ウエーハの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16041499A JP4634553B2 (ja) | 1999-06-08 | 1999-06-08 | シリコン単結晶ウエーハおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16041499A JP4634553B2 (ja) | 1999-06-08 | 1999-06-08 | シリコン単結晶ウエーハおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000351690A true JP2000351690A (ja) | 2000-12-19 |
| JP4634553B2 JP4634553B2 (ja) | 2011-02-16 |
Family
ID=15714424
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16041499A Expired - Lifetime JP4634553B2 (ja) | 1999-06-08 | 1999-06-08 | シリコン単結晶ウエーハおよびその製造方法 |
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|---|---|
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