JPH11157995A - シリコン単結晶ウェーハの製造方法 - Google Patents
シリコン単結晶ウェーハの製造方法Info
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- JPH11157995A JPH11157995A JP9318704A JP31870497A JPH11157995A JP H11157995 A JPH11157995 A JP H11157995A JP 9318704 A JP9318704 A JP 9318704A JP 31870497 A JP31870497 A JP 31870497A JP H11157995 A JPH11157995 A JP H11157995A
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- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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- C30B15/20—Controlling or regulating
- C30B15/203—Controlling or regulating the relationship of pull rate (v) to axial thermal gradient (G)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】チョクラルスキー法によってデバイス特性に優
れたシリコン単結晶ウェーハを製造する。 【解決手段】(1)チョクラルスキー法によって酸素濃度
が13×lO17atoms/cm3未満であるシリコン単結晶を製造
する方法であって、結晶面内にリング状に現れる酸化誘
起積層欠陥の潜在領域の半径が結晶半径の70％〜0％の
範囲になるようにして、かつ、引き上げ速度をＶ(mm/mi
n）とし、引き上げ軸方向の結晶内温度勾配をＧ（℃/m
m）とするとき、Ｖ／Ｇ値を結晶の最外周部を除く径方
向位置において所定の限界値以上で制御することを特徴
とするシリコン単結晶ウェーハの製造方法。 (2)酸素濃度が13×lO17atoms/cm3以上であるシリコン単
結晶を製造する場合には、さらに引き上げ速度を1.0mm/
min以上とすることを特徴とするシリコン単結晶ウェー
ハの製造方法。 上記シリコン単結晶ウェーハの製造方法において、引き
上げ軸方向の結晶内温度勾配Ｇを伝熱計算によって算出
し、Ｖ／Ｇの限界値を0.20mm2/℃・minとして、Ｖ／Ｇ値
をそれ以上になるように制御するのが望ましい。
れたシリコン単結晶ウェーハを製造する。 【解決手段】(1)チョクラルスキー法によって酸素濃度
が13×lO17atoms/cm3未満であるシリコン単結晶を製造
する方法であって、結晶面内にリング状に現れる酸化誘
起積層欠陥の潜在領域の半径が結晶半径の70％〜0％の
範囲になるようにして、かつ、引き上げ速度をＶ(mm/mi
n）とし、引き上げ軸方向の結晶内温度勾配をＧ（℃/m
m）とするとき、Ｖ／Ｇ値を結晶の最外周部を除く径方
向位置において所定の限界値以上で制御することを特徴
とするシリコン単結晶ウェーハの製造方法。 (2)酸素濃度が13×lO17atoms/cm3以上であるシリコン単
結晶を製造する場合には、さらに引き上げ速度を1.0mm/
min以上とすることを特徴とするシリコン単結晶ウェー
ハの製造方法。 上記シリコン単結晶ウェーハの製造方法において、引き
上げ軸方向の結晶内温度勾配Ｇを伝熱計算によって算出
し、Ｖ／Ｇの限界値を0.20mm2/℃・minとして、Ｖ／Ｇ値
をそれ以上になるように制御するのが望ましい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイスとして
使用されるシリコン単結晶の製造方法に関し、さらに詳
しくは、チョクラルスキー法（以下、ＣＺ法という）に
よって、有害な Grown-in 欠陥のない高品質なシリコン
単結晶ウェーハを製造する方法に関するものである。
使用されるシリコン単結晶の製造方法に関し、さらに詳
しくは、チョクラルスキー法（以下、ＣＺ法という）に
よって、有害な Grown-in 欠陥のない高品質なシリコン
単結晶ウェーハを製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体材料に用いられるシリコン単結晶
を育成させる方法として種々の方法があるが、なかでも
ＣＺ法が多用されている。ＣＺ法によって製造されたシ
リコン単結晶ウェーハは、酸性雰囲気下で、熱酸化処理
（例えば、1000〜1200℃×１〜10時間）を受けたとき、
リング状に現れる酸化誘起積層欠陥（以下、OSFリング
という）が発生する場合がある。このようにOSFリング
が潜在的に発生する領域は、育成中の引き上げ速度（mm
/min）の影響を受け、引き上げ速度を小さくしていく
と、OSFリングが現われる領域が結晶の外周側から内側
に収縮していく。言い換えると、高速で単結晶を育成す
るとOSFリングの内側領域がウェーハ全体に広がること
になり、低速で育成するとOSFリングの外側領域がウェ
ーハ全体に広がる。
を育成させる方法として種々の方法があるが、なかでも
ＣＺ法が多用されている。ＣＺ法によって製造されたシ
リコン単結晶ウェーハは、酸性雰囲気下で、熱酸化処理
（例えば、1000〜1200℃×１〜10時間）を受けたとき、
リング状に現れる酸化誘起積層欠陥（以下、OSFリング
という）が発生する場合がある。このようにOSFリング
が潜在的に発生する領域は、育成中の引き上げ速度（mm
/min）の影響を受け、引き上げ速度を小さくしていく
と、OSFリングが現われる領域が結晶の外周側から内側
に収縮していく。言い換えると、高速で単結晶を育成す
るとOSFリングの内側領域がウェーハ全体に広がること
になり、低速で育成するとOSFリングの外側領域がウェ
ーハ全体に広がる。
【０００３】ＣＺ法で製造された単結晶ウェーハのOSF
リングの内側領域には、空孔の集合体と推定される八面
体ボイドが生成し、MOS型LSIを製造する場合にゲート活
性領域ではゲート酸化膜の耐圧特性を劣化させ、素子分
離領域では分離不良を生じ、さらにトレンチキヤパシタ
ーを用いる場合にはキヤパシター間のパンチスルー等の
特性不良を招くことが明らかにされている（例えば、山
本秀和・小山浩：応用物理、66,662(1997)）。
リングの内側領域には、空孔の集合体と推定される八面
体ボイドが生成し、MOS型LSIを製造する場合にゲート活
性領域ではゲート酸化膜の耐圧特性を劣化させ、素子分
離領域では分離不良を生じ、さらにトレンチキヤパシタ
ーを用いる場合にはキヤパシター間のパンチスルー等の
特性不良を招くことが明らかにされている（例えば、山
本秀和・小山浩：応用物理、66,662(1997)）。
【０００４】このような問題に対応するため、従来から
多くの方法が提案されている。まず、特開平2-267195号
公報では、ＣＺ法によって直径100mm以上のシリコン単
結晶を製造する際に、引き上げ速度を0.8mm/min以下に
する方法が提案されている。すなわち、引き上げ速度を
0.8mm/min以下という低速に設定することによって、OSF
リングが発生するであろう位置を結晶外周部から収縮さ
せて、結晶の中心部で消滅させるようにしている。この
方法によれば、OSFリングの外側領域では酸化膜耐圧が
良好であることから、引き上げ速度の低下にともなって
酸化膜耐圧特性を向上させることができるとしている。
多くの方法が提案されている。まず、特開平2-267195号
公報では、ＣＺ法によって直径100mm以上のシリコン単
結晶を製造する際に、引き上げ速度を0.8mm/min以下に
する方法が提案されている。すなわち、引き上げ速度を
0.8mm/min以下という低速に設定することによって、OSF
リングが発生するであろう位置を結晶外周部から収縮さ
せて、結晶の中心部で消滅させるようにしている。この
方法によれば、OSFリングの外側領域では酸化膜耐圧が
良好であることから、引き上げ速度の低下にともなって
酸化膜耐圧特性を向上させることができるとしている。
【０００５】しかし、ここで提案された方法では、確か
に酸化膜耐圧特性は良好になるが、引き上げ速度が約0.
4〜0.8mm/minの範囲では、熱酸化処理にともなってOSF
リングの領域に酸化誘起積層欠陥（以下、OSFという）
の発生があり、さらに引き上げ速度を約0.4mm/minより
小さくすると、OSFリングの外側領域に発生する転位ク
ラスタによる特性劣化の問題が生じる。
に酸化膜耐圧特性は良好になるが、引き上げ速度が約0.
4〜0.8mm/minの範囲では、熱酸化処理にともなってOSF
リングの領域に酸化誘起積層欠陥（以下、OSFという）
の発生があり、さらに引き上げ速度を約0.4mm/minより
小さくすると、OSFリングの外側領域に発生する転位ク
ラスタによる特性劣化の問題が生じる。
【０００６】次ぎに、特開平9-202690号公報では、ウェ
ーハ面積比で50％以上、または外周から30mm以上の領域
が耐圧劣化や耐圧不良のない無欠陥領域であるシリコン
単結晶ウェーハと、これを育成するため、引き上げ速度
が炉固有の最大引き上げ速度に対し80〜60％の引き上げ
速度で製造する方法が開示されている。そして、この方
法によれば、低酸素（17ppma(JEIDA)、13×lO17atoms/c
m3相当）であることから、後述するように、OSFの潜在
核の形成がなく、デバイス工程での熱酸化処理によって
もOSFの発生はない。
ーハ面積比で50％以上、または外周から30mm以上の領域
が耐圧劣化や耐圧不良のない無欠陥領域であるシリコン
単結晶ウェーハと、これを育成するため、引き上げ速度
が炉固有の最大引き上げ速度に対し80〜60％の引き上げ
速度で製造する方法が開示されている。そして、この方
法によれば、低酸素（17ppma(JEIDA)、13×lO17atoms/c
m3相当）であることから、後述するように、OSFの潜在
核の形成がなく、デバイス工程での熱酸化処理によって
もOSFの発生はない。
【０００７】上記の開示によれば、酸化膜耐圧の劣化や
不良のない無欠陥領域においてFPD、LSTDおよびOSFがな
いことは明記されているが、転位クラスタに関する記述
はない。すなわち、上記の製造条件では、OSFリングの
外側領域に転位クラスタが発生することが考慮されてお
らず、これを防止するための手段や方法も開示されてい
ない。このため、OSFリングの外側領域の酸化膜耐圧特
性は良好であるが、転位クラスタの発生によって、PN接
合リーク等の特性不良を招くことは明らかである。
不良のない無欠陥領域においてFPD、LSTDおよびOSFがな
いことは明記されているが、転位クラスタに関する記述
はない。すなわち、上記の製造条件では、OSFリングの
外側領域に転位クラスタが発生することが考慮されてお
らず、これを防止するための手段や方法も開示されてい
ない。このため、OSFリングの外側領域の酸化膜耐圧特
性は良好であるが、転位クラスタの発生によって、PN接
合リーク等の特性不良を招くことは明らかである。
【０００８】最後に、特開平8-330316号公報では、単結
晶育成時の引上げ速度と結晶内の温度勾配を制御して、
転位クラスターを生成させることなく、OSFリングの外
側領域のみを結晶全面に拡げる方法が提案されている。
しかし、提案の方法では極めて限定された面内の温度勾
配の分布と引上げ条件が同時に要求されるので、今後、
一層大口径化し、大量生産を要求されるシリコン単結晶
の育成において、新たな改善が要求される。
晶育成時の引上げ速度と結晶内の温度勾配を制御して、
転位クラスターを生成させることなく、OSFリングの外
側領域のみを結晶全面に拡げる方法が提案されている。
しかし、提案の方法では極めて限定された面内の温度勾
配の分布と引上げ条件が同時に要求されるので、今後、
一層大口径化し、大量生産を要求されるシリコン単結晶
の育成において、新たな改善が要求される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来のＣＺ法によるシリコン単結晶の製造方法に関する問
題に鑑みてなされたものであり、ウェーハ面内でのOSF
リングの潜在的な発生領域でのOSFの発生を無くすとと
もに、OSFリングの外側領域での転位クラスタの発生を
抑制することができ、しかも許容される製造条件が比較
的広く、生産性の低下がないシリコン単結晶ウェーハの
製造方法を提供することを目的としている。
来のＣＺ法によるシリコン単結晶の製造方法に関する問
題に鑑みてなされたものであり、ウェーハ面内でのOSF
リングの潜在的な発生領域でのOSFの発生を無くすとと
もに、OSFリングの外側領域での転位クラスタの発生を
抑制することができ、しかも許容される製造条件が比較
的広く、生産性の低下がないシリコン単結晶ウェーハの
製造方法を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するためになされたものであり、下記(1)および(2)
のシリコン単結晶ウェーハの製造方法を要旨としてい
る。
解決するためになされたものであり、下記(1)および(2)
のシリコン単結晶ウェーハの製造方法を要旨としてい
る。
【００１１】(1)ＣＺ法によって酸素濃度が13×lO17ato
ms/cm3未満であるシリコン単結晶を製造する方法であっ
て、結晶面内にリング状に現れる酸化誘起積層欠陥の潜
在領域の半径が結晶半径の70％〜0％の範囲になるよう
にして、かつ、引き上げ速度をＶ(mm/min）とし、シリ
コン融点から1300℃までの範囲内の特定温度域における
引き上げ軸方向の結晶内温度勾配をＧ（℃/mm）とする
とき、Ｖ／Ｇ値（mm2/℃・min）を結晶の最外周部を除く
径方向位置において所定の限界値以上で制御することを
特徴とするシリコン単結晶ウェーハの製造方法。
ms/cm3未満であるシリコン単結晶を製造する方法であっ
て、結晶面内にリング状に現れる酸化誘起積層欠陥の潜
在領域の半径が結晶半径の70％〜0％の範囲になるよう
にして、かつ、引き上げ速度をＶ(mm/min）とし、シリ
コン融点から1300℃までの範囲内の特定温度域における
引き上げ軸方向の結晶内温度勾配をＧ（℃/mm）とする
とき、Ｖ／Ｇ値（mm2/℃・min）を結晶の最外周部を除く
径方向位置において所定の限界値以上で制御することを
特徴とするシリコン単結晶ウェーハの製造方法。
【００１２】(2)ＣＺ法によって酸素濃度が13×lO17ato
ms/cm3以上であるシリコン単結晶を製造する方法であっ
て、結晶面内にリング状に現れる酸化誘起積層欠陥の潜
在領域の半径が結晶半径の70％〜0％の範囲になるよう
にして、かつ、引き上げ速度をＶ(mm/min）とし、シリ
コン融点から1300℃までの範囲内の特定温度域における
引き上げ軸方向の結晶内温度勾配をＧ（℃/mm）とする
とき、Ｖ／Ｇ値（mm2/℃・min）を結晶の最外周部を除く
径方向位置において所定の限界値以上で制御し、さらに
引き上げ速度を1.0mm/min以上とすることを特徴とする
シリコン単結晶ウェーハの製造方法。
ms/cm3以上であるシリコン単結晶を製造する方法であっ
て、結晶面内にリング状に現れる酸化誘起積層欠陥の潜
在領域の半径が結晶半径の70％〜0％の範囲になるよう
にして、かつ、引き上げ速度をＶ(mm/min）とし、シリ
コン融点から1300℃までの範囲内の特定温度域における
引き上げ軸方向の結晶内温度勾配をＧ（℃/mm）とする
とき、Ｖ／Ｇ値（mm2/℃・min）を結晶の最外周部を除く
径方向位置において所定の限界値以上で制御し、さらに
引き上げ速度を1.0mm/min以上とすることを特徴とする
シリコン単結晶ウェーハの製造方法。
【００１３】上記(1)および(2)のシリコン単結晶ウェー
ハの製造方法において、引き上げ軸方向の結晶内温度勾
配Ｇを伝熱計算によって1300℃と1400℃での温度勾配の
平均値から算出し、Ｖ／Ｇの限界値を0.20mm2/℃・minと
して、Ｖ／Ｇ値をそれ以上になるように制御するのが望
ましい。ここで、所定の限界値とは、後述するように、
結晶面内に転位クラスタが発生しないように制御し得る
限界を意図している。
ハの製造方法において、引き上げ軸方向の結晶内温度勾
配Ｇを伝熱計算によって1300℃と1400℃での温度勾配の
平均値から算出し、Ｖ／Ｇの限界値を0.20mm2/℃・minと
して、Ｖ／Ｇ値をそれ以上になるように制御するのが望
ましい。ここで、所定の限界値とは、後述するように、
結晶面内に転位クラスタが発生しないように制御し得る
限界を意図している。
【００１４】前述の通り、ＣＺ法で育成されたシリコン
単結晶ウェーハは、デバイス工程における酸化性雰囲気
下での高温熱処理によって、潜在的なOSFリングの発生
領域にOSFを発生する場合がある。これは結晶中のOSFリ
ングの発生領域に存在する酸素析出核が、上記の高温熱
処理によって成長し、２次欠陥としてOSFを誘起するた
めである。以下の本発明の説明において、OSFがリング
状に発生する領域、言い換えると、OSFの潜在核がリン
グ状に存在する領域を、単に「OSFリングの発生領域」
または「OSFリングの発生位置」と表現する。
単結晶ウェーハは、デバイス工程における酸化性雰囲気
下での高温熱処理によって、潜在的なOSFリングの発生
領域にOSFを発生する場合がある。これは結晶中のOSFリ
ングの発生領域に存在する酸素析出核が、上記の高温熱
処理によって成長し、２次欠陥としてOSFを誘起するた
めである。以下の本発明の説明において、OSFがリング
状に発生する領域、言い換えると、OSFの潜在核がリン
グ状に存在する領域を、単に「OSFリングの発生領域」
または「OSFリングの発生位置」と表現する。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明者らは、本発明の目的を達
成するため、ＣＺ法による単結晶の育成条件を改善し
て、ウェーハ面内のOSFリングの発生領域を中心に近い
特定範囲に限定し、OSFリングの外領域に近接して存在
する析出促進領域や無欠陥領域をウェーハの広い領域に
拡大させることに着眼し、種々の検討を行った。
成するため、ＣＺ法による単結晶の育成条件を改善し
て、ウェーハ面内のOSFリングの発生領域を中心に近い
特定範囲に限定し、OSFリングの外領域に近接して存在
する析出促進領域や無欠陥領域をウェーハの広い領域に
拡大させることに着眼し、種々の検討を行った。
【００１６】まず、OSFリングの発生位置に関して、引
き上げ速度をＶ(mm/min）とし、シリコン融点から1300
℃までの範囲内の特定温度域における引き上げ軸方向の
結晶内温度勾配をＧ（℃/mm）とするとき、Ｖ／Ｇの比
の影響を受けることを明らかにした。同一の構造を有す
る製造装置では、OSFリングの半径は単結晶の引き上げ
速度に依存するが、ホットゾーン構造が変化すると、同
一の引き上げ速度であってもOSFリングの半径が異な
る。しかし、上記のＶ／Ｇ値を適切に制御することによ
って、OSFリングの半径をほぼ一義的に定めることがで
き、OSFリングの発生領域を調整できる。
き上げ速度をＶ(mm/min）とし、シリコン融点から1300
℃までの範囲内の特定温度域における引き上げ軸方向の
結晶内温度勾配をＧ（℃/mm）とするとき、Ｖ／Ｇの比
の影響を受けることを明らかにした。同一の構造を有す
る製造装置では、OSFリングの半径は単結晶の引き上げ
速度に依存するが、ホットゾーン構造が変化すると、同
一の引き上げ速度であってもOSFリングの半径が異な
る。しかし、上記のＶ／Ｇ値を適切に制御することによ
って、OSFリングの半径をほぼ一義的に定めることがで
き、OSFリングの発生領域を調整できる。
【００１７】上記の温度勾配Ｇ（℃/mm）の算出に必要
な結晶内の温度分布は、次の〜の方法によって実測
或いは伝熱計算から求めることができる。まず、模擬
実験で、結晶内に熱伝対を挿入して結晶内の温度を実測
する方法がある。また、引き上げられる結晶の特定部
位の表面温度を光学的に測定し（例えば、ＣＣＤカメ
ラ）、実測された表面温度と上記の実測値との相関か
ら、結晶内部の温度を推定する方法もある。さらに、
各種の実測可能な温度、物性値から、総合的な伝熱解析
を加えて結晶内部の温度を計算する方法がある（例え
ば、S.Miyahara他：J.Cryst.Growth99,696(1990)、T.Fu
jiwara他：J.Cryst.Growth128,275(1993)）。
な結晶内の温度分布は、次の〜の方法によって実測
或いは伝熱計算から求めることができる。まず、模擬
実験で、結晶内に熱伝対を挿入して結晶内の温度を実測
する方法がある。また、引き上げられる結晶の特定部
位の表面温度を光学的に測定し（例えば、ＣＣＤカメ
ラ）、実測された表面温度と上記の実測値との相関か
ら、結晶内部の温度を推定する方法もある。さらに、
各種の実測可能な温度、物性値から、総合的な伝熱解析
を加えて結晶内部の温度を計算する方法がある（例え
ば、S.Miyahara他：J.Cryst.Growth99,696(1990)、T.Fu
jiwara他：J.Cryst.Growth128,275(1993)）。
【００１８】本発明においては、上記の〜のいずれ
によって温度勾配Ｇ（℃/mm）を算出してもよいが、伝
熱解析を行う場合には、融液内の対流による温度分布へ
の影響が反映されないと、実際と異なる固液界面の形状
が得られ、結晶内の温度分布も実際のものと異なってく
る。そのため、伝熱解析に際しては、特に高温部での正
確な温度分布を得るため、固液界面の形状を実際の結晶
から計測し、これから伝熱解析での境界条件を修正し
て、結晶内部の軸方向の温度分布を計算する必要があ
る。
によって温度勾配Ｇ（℃/mm）を算出してもよいが、伝
熱解析を行う場合には、融液内の対流による温度分布へ
の影響が反映されないと、実際と異なる固液界面の形状
が得られ、結晶内の温度分布も実際のものと異なってく
る。そのため、伝熱解析に際しては、特に高温部での正
確な温度分布を得るため、固液界面の形状を実際の結晶
から計測し、これから伝熱解析での境界条件を修正し
て、結晶内部の軸方向の温度分布を計算する必要があ
る。
【００１９】本発明者らは、温度勾配Ｇ（℃/mm）の算
出に際して、上記の方法で引き上げ方向に平行な同一
軸上の1400℃と1300℃での温度勾配を求め、これらの平
均値からＧ（℃/mm）を算出した。そののち、引き上げ
速度Ｖ(mm/min）との関係で、Ｖ／Ｇ値を求めて、ウェ
ーハ面内における欠陥分布に及ぼす影響を調査した。こ
こで説明した温度勾配Ｇ（℃/mm）の算出方法は、本発
明の実施に当たり結晶内の温度勾配の算出方法を規定す
るものでなく、また、これらに限定するものでもない。
上記の温度勾配Ｇ（℃/mm）の算出によれば、転位ク
ラスタの発生しない結晶を得るには、Ｖ／Ｇの限界値は
0.20mm2/℃・minとなり、Ｖ／Ｇ値をそれ以上に制御する
必要があることが分かる。すなわち、Ｖ／Ｇ値を0.20mm
2/℃・min以上にすれば、ウェーハ面に転位クラスタが発
生することがない。
出に際して、上記の方法で引き上げ方向に平行な同一
軸上の1400℃と1300℃での温度勾配を求め、これらの平
均値からＧ（℃/mm）を算出した。そののち、引き上げ
速度Ｖ(mm/min）との関係で、Ｖ／Ｇ値を求めて、ウェ
ーハ面内における欠陥分布に及ぼす影響を調査した。こ
こで説明した温度勾配Ｇ（℃/mm）の算出方法は、本発
明の実施に当たり結晶内の温度勾配の算出方法を規定す
るものでなく、また、これらに限定するものでもない。
上記の温度勾配Ｇ（℃/mm）の算出によれば、転位ク
ラスタの発生しない結晶を得るには、Ｖ／Ｇの限界値は
0.20mm2/℃・minとなり、Ｖ／Ｇ値をそれ以上に制御する
必要があることが分かる。すなわち、Ｖ／Ｇ値を0.20mm
2/℃・min以上にすれば、ウェーハ面に転位クラスタが発
生することがない。
【００２０】しかしながら、温度勾配Ｇ（℃/mm）の算
出方法が異なれば、転位クラスタを発生させないための
Ｖ／Ｇの限界値も異なってくる。そのため、温度勾配Ｇ
（℃/mm）の算出方法ごとに、実験的に転位クラスタの
発生しないＶ／Ｇの限界値を求めて、Ｖ／Ｇ値をこれを
基準として、それ以上に制御することによって、転位ク
ラスタの発生しない結晶を得ることができる。このよう
な制御の一例を、本発明者らが実施した、ウェーハ面内
における欠陥分布に及ぼすＶ／Ｇ値の影響を調査した伝
熱解析に基づいて説明する。
出方法が異なれば、転位クラスタを発生させないための
Ｖ／Ｇの限界値も異なってくる。そのため、温度勾配Ｇ
（℃/mm）の算出方法ごとに、実験的に転位クラスタの
発生しないＶ／Ｇの限界値を求めて、Ｖ／Ｇ値をこれを
基準として、それ以上に制御することによって、転位ク
ラスタの発生しない結晶を得ることができる。このよう
な制御の一例を、本発明者らが実施した、ウェーハ面内
における欠陥分布に及ぼすＶ／Ｇ値の影響を調査した伝
熱解析に基づいて説明する。
【００２１】図１は、ウェーハ中心からの径方向位置を
横軸とし、Ｖ／Ｇ値を縦軸としてウェーハ面内に現れる
欠陥分布を示す図である。図１に示すように、ウェーハ
１の面内にはOSFリング２を中心にして、内側領域３と
外側領域とに区分されている。さらにOSFリングの外側
領域は、析出促進領域４、転位クラスター領域５および
無欠陥領域６とに分かれる。転位クラスター領域５では
デバイス特性の低下が懸念されるが、析出促進領域４お
よび無欠陥領域６ではそのような問題はない。析出促進
領域４は、酸化膜耐圧を劣化させるボイド欠陥やPN接合
リークを招く転位クラスタの発生がないが、800℃程度
以下の低温熱処理によって酸素析出が起こる領域であ
る。また、無欠陥領域６は、前記のボイド欠陥、転位ク
ラスタおよび低温熱処理による酸素析出も起こらない領
域である。
横軸とし、Ｖ／Ｇ値を縦軸としてウェーハ面内に現れる
欠陥分布を示す図である。図１に示すように、ウェーハ
１の面内にはOSFリング２を中心にして、内側領域３と
外側領域とに区分されている。さらにOSFリングの外側
領域は、析出促進領域４、転位クラスター領域５および
無欠陥領域６とに分かれる。転位クラスター領域５では
デバイス特性の低下が懸念されるが、析出促進領域４お
よび無欠陥領域６ではそのような問題はない。析出促進
領域４は、酸化膜耐圧を劣化させるボイド欠陥やPN接合
リークを招く転位クラスタの発生がないが、800℃程度
以下の低温熱処理によって酸素析出が起こる領域であ
る。また、無欠陥領域６は、前記のボイド欠陥、転位ク
ラスタおよび低温熱処理による酸素析出も起こらない領
域である。
【００２２】図１から明らかなように、Ｖ／Ｇ値が0.20
mm2/℃・min未満になると、径方向のほぼ全域において転
位クラスタが発生する。ただし、外周部の表層は除かれ
る。通常、このように転位クラスタが発生しない外周部
は、最外周から５mm程度の範囲である。Ｖ／Ｇ値が大き
くなるに従い、OSFリングの外側領域には、析出促進領
域４および無欠陥領域６が広がる。したがって、OSFリ
ングの外側領域に転位クラスタを発生させないために
は、最外周部を除いた部分でＶ／Ｇ値を0.20mm2/℃・min
以上に設定する必要がある。
mm2/℃・min未満になると、径方向のほぼ全域において転
位クラスタが発生する。ただし、外周部の表層は除かれ
る。通常、このように転位クラスタが発生しない外周部
は、最外周から５mm程度の範囲である。Ｖ／Ｇ値が大き
くなるに従い、OSFリングの外側領域には、析出促進領
域４および無欠陥領域６が広がる。したがって、OSFリ
ングの外側領域に転位クラスタを発生させないために
は、最外周部を除いた部分でＶ／Ｇ値を0.20mm2/℃・min
以上に設定する必要がある。
【００２３】一方、１枚のシリコン単結晶ウェーハから
製造できるデバイスの歩留まりを向上させるため、結晶
面内に現れるOSFリングの半径が結晶半径の70％〜0％の
範囲になるようにする。通常、ウェーハ面内に発生する
OSFリングは、数mm〜10mm程度の幅を有する。したがっ
て、OSFリングの半径が結晶半径の70％になるとは、OSF
リングの外周が結晶半径の70％に該当する場合であり、
OSFリングの半径が結晶半径の0％になるとは、OSFリン
グが中心部で消滅する場合である。
製造できるデバイスの歩留まりを向上させるため、結晶
面内に現れるOSFリングの半径が結晶半径の70％〜0％の
範囲になるようにする。通常、ウェーハ面内に発生する
OSFリングは、数mm〜10mm程度の幅を有する。したがっ
て、OSFリングの半径が結晶半径の70％になるとは、OSF
リングの外周が結晶半径の70％に該当する場合であり、
OSFリングの半径が結晶半径の0％になるとは、OSFリン
グが中心部で消滅する場合である。
【００２４】OSFリングの半径を結晶半径の70％〜0％の
範囲になるようにするには、本発明者らの検討結果によ
れば、ＣＺ法による製造装置固有の最大引き上げ速度Vm
axに対して、操業時の平均の引き上げ速度Vを70％〜40
％の範囲で制御すればよい。ここで、固有の最大引き上
げ速度Vmaxとは、それを超えて引き上げ速度を上げると
育成される結晶の外径が変形して、円形が維持されない
速度を言う。したがって、最大引き上げ速度Vmaxは製造
装置固有の数値であり、ホットゾーンの構造が変わるこ
とによって変化するものである。
範囲になるようにするには、本発明者らの検討結果によ
れば、ＣＺ法による製造装置固有の最大引き上げ速度Vm
axに対して、操業時の平均の引き上げ速度Vを70％〜40
％の範囲で制御すればよい。ここで、固有の最大引き上
げ速度Vmaxとは、それを超えて引き上げ速度を上げると
育成される結晶の外径が変形して、円形が維持されない
速度を言う。したがって、最大引き上げ速度Vmaxは製造
装置固有の数値であり、ホットゾーンの構造が変わるこ
とによって変化するものである。
【００２５】図２は、OSFリングの半径を結晶半径の70
％〜0％の範囲内で、ほぼ一定の半径に発生させた場合
の欠陥の分布状況を示す図である。図２の(a)、(b)およ
び(c)は異なる製造装置で、固有の最大引き上げ速度Vma
xに対して、操業時の平均の引き上げ速度Vを制御してOS
Fリングの発生位置をほぼ一定にしたものである。(a)で
は、OSFリング２の外側領域に析出促進領域４が近接し
て存在しているが、その外側に無欠陥領域６と転位クラ
スタ領域５が広がっている。これに対し、(b)および(c)
では転位クラスタ領域５の発生がなかった。
％〜0％の範囲内で、ほぼ一定の半径に発生させた場合
の欠陥の分布状況を示す図である。図２の(a)、(b)およ
び(c)は異なる製造装置で、固有の最大引き上げ速度Vma
xに対して、操業時の平均の引き上げ速度Vを制御してOS
Fリングの発生位置をほぼ一定にしたものである。(a)で
は、OSFリング２の外側領域に析出促進領域４が近接し
て存在しているが、その外側に無欠陥領域６と転位クラ
スタ領域５が広がっている。これに対し、(b)および(c)
では転位クラスタ領域５の発生がなかった。
【００２６】上記のように、OSFリングの発生位置がほ
ぼ一定であっても欠陥分布が相違するのは、製造装置の
ホットゾーンの構造に起因してＶ／Ｇの分布が異なるか
らである。前記図１中に、図２の(a)、(b)および(c)に
対応したウェーハ中心からの径方向位置と結晶温度1400
℃と1300℃での温度勾配の平均値Ｇとした場合のＶ／Ｇ
の分布を示している。図２の(b)および(c)のように、OS
Fリングの外側領域に転位クラスタを発生させないため
には、特定のホットゾーン構造の製造装置において最外
周部を除く径方向の位置でＶ／Ｇ値を0.20mm2/℃・min以
上に設定する必要があることが分かる。
ぼ一定であっても欠陥分布が相違するのは、製造装置の
ホットゾーンの構造に起因してＶ／Ｇの分布が異なるか
らである。前記図１中に、図２の(a)、(b)および(c)に
対応したウェーハ中心からの径方向位置と結晶温度1400
℃と1300℃での温度勾配の平均値Ｇとした場合のＶ／Ｇ
の分布を示している。図２の(b)および(c)のように、OS
Fリングの外側領域に転位クラスタを発生させないため
には、特定のホットゾーン構造の製造装置において最外
周部を除く径方向の位置でＶ／Ｇ値を0.20mm2/℃・min以
上に設定する必要があることが分かる。
【００２７】以上説明したように、ＣＺ法で製造された
シリコン単結晶ウェーハは、OSFリングの半径が結晶半
径の70％〜0％の範囲になり、結晶の径方向のＶ／Ｇ値
が転位クラスタが発生しない領域を横切るようにホット
ゾーン内の温度分布を調整すれば、OSFリングの外側領
域に転位クラスタが存在せず、デバイス特性を低下させ
ることのない、優れた品質のウェーハとなる。
シリコン単結晶ウェーハは、OSFリングの半径が結晶半
径の70％〜0％の範囲になり、結晶の径方向のＶ／Ｇ値
が転位クラスタが発生しない領域を横切るようにホット
ゾーン内の温度分布を調整すれば、OSFリングの外側領
域に転位クラスタが存在せず、デバイス特性を低下させ
ることのない、優れた品質のウェーハとなる。
【００２８】ところで、ＣＺ法で育成されるシリコン単
結晶は、構造的に溶融原料を収容する石英坩堝から溶出
する酸素不純物を含有することになる。シリコン単結晶
中の酸素含有量が13×lO17atoms/cm3以上になると、デ
バイスプロセスでの酸化性雰囲気下の高温熱処理によっ
て、OSFリングの発生領域でOSFが誘起されることがあ
る。このようなOSFは種々のデバイス特性の劣化要因と
なるため、デバイス歩留まりを低下させることになる。
しかし、シリコン単結晶が含有する酸素濃度が13×lO17
atoms/cm3未満である場合には、上記の熱処理によっ
て、OSFリングの発生領域でOSFは誘起されない。このよ
うにOSFが顕在化しないのは、育成時に単結晶中に形成
される析出核が、酸素濃度が低いために成長できず、OS
Fを誘起するのに充分なサイズにならないためである。
結晶は、構造的に溶融原料を収容する石英坩堝から溶出
する酸素不純物を含有することになる。シリコン単結晶
中の酸素含有量が13×lO17atoms/cm3以上になると、デ
バイスプロセスでの酸化性雰囲気下の高温熱処理によっ
て、OSFリングの発生領域でOSFが誘起されることがあ
る。このようなOSFは種々のデバイス特性の劣化要因と
なるため、デバイス歩留まりを低下させることになる。
しかし、シリコン単結晶が含有する酸素濃度が13×lO17
atoms/cm3未満である場合には、上記の熱処理によっ
て、OSFリングの発生領域でOSFは誘起されない。このよ
うにOSFが顕在化しないのは、育成時に単結晶中に形成
される析出核が、酸素濃度が低いために成長できず、OS
Fを誘起するのに充分なサイズにならないためである。
【００２９】一方、酸素濃度が13×lO17atoms/cm3以上
である場合には、OSFリングの発生領域でOSFが誘起され
ることを想定しなければならない。しかし、この場合に
は、シリコン単結晶を育成する際に、引き上げ速度を1.
0mm/min以上にすることによって、OSFの発生を抑制する
ことができる。すなわち、結晶育成時の冷却過程におけ
る、リング領域でOSFの発生核となる酸素析出核が形成
される温度範囲が約1000℃から85O℃であり、引き上げ
速度を1.0mm/min以上にすることによって、酸素析出核
が形成される温度範囲を早く通過させることができ、OS
Fの潜在核の成長を抑制できるからである。
である場合には、OSFリングの発生領域でOSFが誘起され
ることを想定しなければならない。しかし、この場合に
は、シリコン単結晶を育成する際に、引き上げ速度を1.
0mm/min以上にすることによって、OSFの発生を抑制する
ことができる。すなわち、結晶育成時の冷却過程におけ
る、リング領域でOSFの発生核となる酸素析出核が形成
される温度範囲が約1000℃から85O℃であり、引き上げ
速度を1.0mm/min以上にすることによって、酸素析出核
が形成される温度範囲を早く通過させることができ、OS
Fの潜在核の成長を抑制できるからである。
【００３０】
【実施例】本発明の効果を、実施例１および２に基づい
て説明する。
て説明する。
【００３１】（実施例１）18”石英坩堝およびカーボン
坩堝が設置された６”単結晶の育成が可能なＣＺ炉を用
いて、単結晶の引上げを行った。このとき、坩堝の周囲
に設置された円筒状のカーボンヒーターと坩堝との相対
位置、育成される結晶の周囲に設置されたカーボンから
なる厚さ5mm、開口径200mmの半円錐形状の輻射遮蔽体の
先端と融液表面との距離、ヒータ周囲の断熱材構造等の
条件を総合伝熱解析によって検討し、引き上げ速度Ｖ(m
m/min）と引き上げ軸方向の結晶内温度勾配Ｇ（℃/mm）
との比、Ｖ／Ｇ値を定めた。ただし、温度勾配Ｇは結晶
温度1400℃と1300℃での温度勾配の平均とした。
坩堝が設置された６”単結晶の育成が可能なＣＺ炉を用
いて、単結晶の引上げを行った。このとき、坩堝の周囲
に設置された円筒状のカーボンヒーターと坩堝との相対
位置、育成される結晶の周囲に設置されたカーボンから
なる厚さ5mm、開口径200mmの半円錐形状の輻射遮蔽体の
先端と融液表面との距離、ヒータ周囲の断熱材構造等の
条件を総合伝熱解析によって検討し、引き上げ速度Ｖ(m
m/min）と引き上げ軸方向の結晶内温度勾配Ｇ（℃/mm）
との比、Ｖ／Ｇ値を定めた。ただし、温度勾配Ｇは結晶
温度1400℃と1300℃での温度勾配の平均とした。
【００３２】図３は、実施例１で用いた２種のホットゾ
ーンＡ、ＢのＶ／Ｇ（mm2/℃・min）値を示す図である。
最大引き上げ速度は、ホットゾーンＡでは1.8mm/min、
ホットゾーンＢでは1.4mm/minであった。
ーンＡ、ＢのＶ／Ｇ（mm2/℃・min）値を示す図である。
最大引き上げ速度は、ホットゾーンＡでは1.8mm/min、
ホットゾーンＢでは1.4mm/minであった。
【００３３】石英坩堝に高純度多結晶シリコンを65kg入
れ、ボロンをドープして、多結晶シリコンを加熱溶解し
た後、直径15Omm（６”）の結晶成長方位が＜100＞で、
抵抗率が約10Ωcmの単結晶を、ホットゾーンＡおよびＢ
を用いて育成した。ホットゾーンＡによる単結晶の育成
では、肩下100mmで引上速度を1.8mm/minにし、肩下500m
mで0.4mm/minになるように一定の割合で徐々に引き上げ
速度を低下させた。また、ホットゾーンＢによる育成で
は、肩下100mmで1.4mm/minにし、肩下500mmで0.4mm/min
になるように引き上げ速度を徐々に低下させた。その
後、これらの結晶は肩下500mm以降を0.4mm/minの引き上
げ速度速度で700mmまで育成した後、通常の方法でティ
ル絞りを行って、育成を終了した。
れ、ボロンをドープして、多結晶シリコンを加熱溶解し
た後、直径15Omm（６”）の結晶成長方位が＜100＞で、
抵抗率が約10Ωcmの単結晶を、ホットゾーンＡおよびＢ
を用いて育成した。ホットゾーンＡによる単結晶の育成
では、肩下100mmで引上速度を1.8mm/minにし、肩下500m
mで0.4mm/minになるように一定の割合で徐々に引き上げ
速度を低下させた。また、ホットゾーンＢによる育成で
は、肩下100mmで1.4mm/minにし、肩下500mmで0.4mm/min
になるように引き上げ速度を徐々に低下させた。その
後、これらの結晶は肩下500mm以降を0.4mm/minの引き上
げ速度速度で700mmまで育成した後、通常の方法でティ
ル絞りを行って、育成を終了した。
【００３４】育成後の結晶を結晶軸方向と平行に厚さ1.
5mmで切り出し、ＨＦおよびＨＮＯ３からなる混酸溶液
中で加工歪を溶解除去し、さらに希ＨＦ溶液中に浸漬
し、その後超純水でリンスし乾燥させた。これらのサン
プル中の格子間酸素濃度をＦＴ−ＩＲによって測定した
ところ、11〜13×lO17atoms/cm3未満であった．これら
のサンプルを、まず、乾燥酸素の雰囲気で800℃×4hr＋
1000℃×16hrの熱処理した後、Ｘ線トボグラフによって
結晶欠陥の発生状況を調べた。また、別のサンプルウェ
ーハを1000ppm、CuNO3水溶液中に浸漬し、自然乾燥した
のち、窒素雰囲気中で900℃×20minの熱処理した。その
後、ＨＦおよびＨＮＯ3からなる混酸溶液中に浸漬し
て、表層シリサイド層を約100μｍエッチング除去した
後、Ｘ線トポグラフによって、Cuデコレーションの分布
を調べた。
5mmで切り出し、ＨＦおよびＨＮＯ３からなる混酸溶液
中で加工歪を溶解除去し、さらに希ＨＦ溶液中に浸漬
し、その後超純水でリンスし乾燥させた。これらのサン
プル中の格子間酸素濃度をＦＴ−ＩＲによって測定した
ところ、11〜13×lO17atoms/cm3未満であった．これら
のサンプルを、まず、乾燥酸素の雰囲気で800℃×4hr＋
1000℃×16hrの熱処理した後、Ｘ線トボグラフによって
結晶欠陥の発生状況を調べた。また、別のサンプルウェ
ーハを1000ppm、CuNO3水溶液中に浸漬し、自然乾燥した
のち、窒素雰囲気中で900℃×20minの熱処理した。その
後、ＨＦおよびＨＮＯ3からなる混酸溶液中に浸漬し
て、表層シリサイド層を約100μｍエッチング除去した
後、Ｘ線トポグラフによって、Cuデコレーションの分布
を調べた。
【００３５】図４は、実施例１において■線トポグラフ
で観察された結晶欠陥の分布状況を示す図であり、(a)
はホットゾーンＡで育成された結晶の欠陥分布を、(b)
はホットゾーンＢで育成された結晶の欠陥分布を示して
いる。図４の縦軸には、ホットゾーンＡでの引き上げ速
度（1.8mm/min〜0.4mm/min）およびホットゾーンＢでの
引き上げ速度（1.4mm/min〜0.4mm/min）を表示してい
る。
で観察された結晶欠陥の分布状況を示す図であり、(a)
はホットゾーンＡで育成された結晶の欠陥分布を、(b)
はホットゾーンＢで育成された結晶の欠陥分布を示して
いる。図４の縦軸には、ホットゾーンＡでの引き上げ速
度（1.8mm/min〜0.4mm/min）およびホットゾーンＢでの
引き上げ速度（1.4mm/min〜0.4mm/min）を表示してい
る。
【００３６】図５は、図４に示す引き上げ速度での伝熱
解析によるＶ／Ｇ値のウェーハ面内の径方向の分布を示
す図であり、(a)はホットゾーンＡで育成された場合
を、(b)はホットゾーンＢで育成された場合を示してい
る。図４および図５の結果から、Ｖ／Ｇ値が0.20mm2/℃
・min以上である場合には、OSFリングの外側領域には析
出促進領域および無欠陥領域が広がり、転位クラスタが
発生しないことが確認できた。
解析によるＶ／Ｇ値のウェーハ面内の径方向の分布を示
す図であり、(a)はホットゾーンＡで育成された場合
を、(b)はホットゾーンＢで育成された場合を示してい
る。図４および図５の結果から、Ｖ／Ｇ値が0.20mm2/℃
・min以上である場合には、OSFリングの外側領域には析
出促進領域および無欠陥領域が広がり、転位クラスタが
発生しないことが確認できた。
【００３７】さらに、別のサンプルを乾燥酸素雰囲気中
で1100℃×16hrの熱処理をして酸化を行った。酸化膜を
ＨＦ水溶液で除去したのち、ライトエッチング液で約５
分選択エッチングを行い、OSFの発生状況を調査した
が、OSFの発生は認められなかった。この結果から、酸
素濃度が13×lO17atoms/cm3未満である場合には、OSFリ
ングの発生領域であってもOSFが発生しないことが確認
された。
で1100℃×16hrの熱処理をして酸化を行った。酸化膜を
ＨＦ水溶液で除去したのち、ライトエッチング液で約５
分選択エッチングを行い、OSFの発生状況を調査した
が、OSFの発生は認められなかった。この結果から、酸
素濃度が13×lO17atoms/cm3未満である場合には、OSFリ
ングの発生領域であってもOSFが発生しないことが確認
された。
【００３８】（実施例２）実施例１で用いた６”単結晶
の育成が可能なＣＺ炉を用いて、さらに単結晶の引上げ
を行った。単結晶の育成は２種のホットゾーンＡ、Ｂで
行い、同じく、最大引き上げ速度は、ホットゾーンＡで
1.8mm/min、ホットゾーンＢで1.4mm/minとした。坩堝回
転を除く条件を実施例１と同様の条件で単結晶を育成し
た後、同様の要領によってこの結晶内の欠陥の発生状況
を調査した。
の育成が可能なＣＺ炉を用いて、さらに単結晶の引上げ
を行った。単結晶の育成は２種のホットゾーンＡ、Ｂで
行い、同じく、最大引き上げ速度は、ホットゾーンＡで
1.8mm/min、ホットゾーンＢで1.4mm/minとした。坩堝回
転を除く条件を実施例１と同様の条件で単結晶を育成し
た後、同様の要領によってこの結晶内の欠陥の発生状況
を調査した。
【００３９】図６は、実施例２において、実施例１と同
じ方法で観察された欠陥の分布状況を示す図であり、
(a)はホットゾーンＡで育成された結晶、(b)はホットゾ
ーンＢで育成された結晶の欠陥分布を示している。これ
らの結晶中の格子間酸素濃度は、13〜15×lO17atoms/cm
3であった。OSFリングおよび転位クラスタの発生状況
は、実施例１とほぼ同様であり、有意差は認められなか
った。
じ方法で観察された欠陥の分布状況を示す図であり、
(a)はホットゾーンＡで育成された結晶、(b)はホットゾ
ーンＢで育成された結晶の欠陥分布を示している。これ
らの結晶中の格子間酸素濃度は、13〜15×lO17atoms/cm
3であった。OSFリングおよび転位クラスタの発生状況
は、実施例１とほぼ同様であり、有意差は認められなか
った。
【００４０】次ぎに実施例１と同じ方法で、結晶面にお
けるOSFの発生状況を調査した結果、ホットゾーンＡ、
Ｂのいずれで育成された単結晶であっても、引き上げ速
度が1.0mm/min未満になると、OSFリングの発生領域にOS
Fの発生が認められた。これに対し、引き上げ速度が1.0
mm/min以上で育成された領域では、OSFの発生は認めら
れなかった。以上の結果から、引き上げ速度が1.0mm/mi
n以上で育成する場合には、単結晶中の酸素濃度が13×l
O17atoms/cm3以上の場合であっても、OSFリングの発生
領域でOSFを誘起することはないことが確認された。
けるOSFの発生状況を調査した結果、ホットゾーンＡ、
Ｂのいずれで育成された単結晶であっても、引き上げ速
度が1.0mm/min未満になると、OSFリングの発生領域にOS
Fの発生が認められた。これに対し、引き上げ速度が1.0
mm/min以上で育成された領域では、OSFの発生は認めら
れなかった。以上の結果から、引き上げ速度が1.0mm/mi
n以上で育成する場合には、単結晶中の酸素濃度が13×l
O17atoms/cm3以上の場合であっても、OSFリングの発生
領域でOSFを誘起することはないことが確認された。
【００４１】
【発明の効果】本発明の方法によれば、単結晶ウェーハ
面内のOSFリングの発生領域の外側には転位クラスタを
発生させることなく、無欠陥領域とすることができる。
しかも、結晶中に含有される酸素濃度にかかわらず、OS
Fリングの潜在核を形成させないので、OSFリングの発生
領域であってもOSFを誘起させることがない。これによ
り、結晶欠陥が存在せず、デバイス特性に優れた単結晶
ウェーハを製造することができる
面内のOSFリングの発生領域の外側には転位クラスタを
発生させることなく、無欠陥領域とすることができる。
しかも、結晶中に含有される酸素濃度にかかわらず、OS
Fリングの潜在核を形成させないので、OSFリングの発生
領域であってもOSFを誘起させることがない。これによ
り、結晶欠陥が存在せず、デバイス特性に優れた単結晶
ウェーハを製造することができる
【図１】ウェーハ中心からの径方向位置を横軸とし、Ｖ
／Ｇ値を縦軸としてウェーハ面内に現れる欠陥分布を示
す図である。
／Ｇ値を縦軸としてウェーハ面内に現れる欠陥分布を示
す図である。
【図２】OSFリングの半径を結晶半径の70％〜0％の範囲
内で、ほぼ一定の半径に発生させた場合の欠陥の分布状
況を示す図である。
内で、ほぼ一定の半径に発生させた場合の欠陥の分布状
況を示す図である。
【図３】実施例１で用いた２種のホットゾーンＡ、Ｂの
Ｖ／Ｇ（mm2/℃・min）値を示す図である。
Ｖ／Ｇ（mm2/℃・min）値を示す図である。
【図４】実施例１において■線トポグラフで観察された
結晶欠陥の分布状況を示す図である。
結晶欠陥の分布状況を示す図である。
【図５】図４に示す引き上げ速度での伝熱解析によるＶ
／Ｇ値のウェーハ面内の径方向の分布を示す図である。
／Ｇ値のウェーハ面内の径方向の分布を示す図である。
【図６】実施例２において■線トポグラフで観察された
結晶欠陥の分布状況を示す図である。
結晶欠陥の分布状況を示す図である。
１：ウェーハ、 ２：OSFリング ３：OSFリングの内側領域 ４：析出促進領域 ５：転位クラスタ領域 ６：無欠陥領域
Claims (3)
- 【請求項１】チョクラルスキー法によって酸素濃度が13
×lO17atoms/cm3未満であるシリコン単結晶を製造する
方法であって、結晶面内にリング状に現れる酸化誘起積
層欠陥の潜在領域の半径が結晶半径の70％〜0％の範囲
になるようにして、かつ、引き上げ速度をＶ(mm/min）
とし、シリコン融点から1300℃までの範囲内の特定温度
域における引き上げ軸方向の結晶内温度勾配をＧ（℃/m
m）とするとき、Ｖ／Ｇ値（mm2/℃・min）を結晶の最外
周部を除く径方向位置において所定の限界値以上で制御
することを特徴とするシリコン単結晶ウェーハの製造方
法。 - 【請求項２】チョクラルスキー法によって酸素濃度が13
×lO17atoms/cm3以上であるシリコン単結晶を製造する
方法であって、結晶面内にリング状に現れる酸化誘起積
層欠陥の潜在領域の半径が結晶半径の70％〜0％の範囲
になるようにして、かつ、引き上げ速度をＶ(mm/min）
とし、シリコン融点から1300℃までの範囲内の特定温度
域における引き上げ軸方向の結晶内温度勾配をＧ（℃/m
m）とするとき、Ｖ／Ｇ値（mm2/℃・min）を結晶の最外
周部を除く径方向位置において所定の限界値以上で制御
し、さらに引き上げ速度を1.0mm/min以上とすることを
特徴とするシリコン単結晶ウェーハの製造方法。 - 【請求項３】上記の結晶内温度勾配Ｇを伝熱計算によっ
て1300℃と1400℃での温度勾配の平均値から算出し、上
記の限界値を0.20mm2/℃・minとしてＶ／Ｇ値をそれ以上
にすることを特徴とする請求項１または２記載のシリコ
ン単結晶ウェーハの製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31870497A JP3596257B2 (ja) | 1997-11-19 | 1997-11-19 | シリコン単結晶ウェーハの製造方法 |
| US09/193,251 US6113687A (en) | 1997-11-19 | 1998-11-17 | Method for making a silicon single crystal wafer |
Applications Claiming Priority (1)
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