【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、チョクラルスキー（Ｃ
Ｚ）法によるシリコン単結晶の育成方法に関する。 更に詳しくは育成後シリコンウェーハにして熱処理したときにこのシリコンウェーハに生じる酸素析出物の密度が熱処理温度に依存しないシリコン（Ｓｉ）単結晶インゴットの引上げ方法及び育成されたままの状態（以下、as-g
rownという）のシリコンウェーハに生じるフローパターン欠陥（ＦＰＤ:flow patterndefect）密度を減少させるシリコン単結晶インゴットの引上げ方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０に示すように、一般にシリコン単結晶インゴット１は、インゴット引上げ装置２内の下部に回転軸３により支持された石英坩堝４内に保持されたシリコン融液７から引上げられる。 同時にシリコン単結晶インゴット１は保温体５と坩堝４の間に設けたヒータ６により加熱されたシリコン融液７に、引上げ軸８の先端に取付けた種結晶９を漬け、この引上げ軸８を回転させながら、例えば１ｍｍ／分の速度で引上げることにより製造されている。 この引上げ育成直後のシリコン単結晶インゴットは、その長さが例えば３０ｃｍの場合、下端部の約１４００℃から漸次上端部の約８００℃までの降下温度分布をもつ。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ＣＺ法により引上げられたシリコン単結晶インゴットは、過飽和の酸素を含有するため、これには酸素析出物形成のもととなる多数の核が存在し、このため半導体デバイス工程において、上記シリコン単結晶インゴットから製造したウェーハに種々の高温処理が施されると、上記ウェーハには上記核を中心にして酸素析出物が形成される。 この酸素析出物の密度はウェーハになった後の熱処理温度に依存する。 例えば上記引上げ条件で育成の終了したシリコン単結晶インゴットから製造した複数枚のウェーハを乾燥窒素（ｄｒｙＮ ₂ ）雰囲気中、それぞれ８００℃（１２
０時間保持）、９００℃（１００時間保持）、１０００
℃（２４時間保持）で熱処理温度した場合、図６に示すように三者の酸素析出物の平均密度の最大値（８００℃
熱処理）と最小値（１０００℃熱処理）は２桁程度異なる。 酸素析出物の形成は転位や積層欠陥（ＯＳＦ：oxid
ation induced stacking fault）などの欠陥発生の原因となり、しかもこれらの欠陥は半導体デバイスの酸化膜耐圧不良や、キャリアのライフタイム減少などの重大な特性劣化を招くため、ウェーハになった後の酸素析出物の密度が熱処理温度に依存しないシリコン単結晶の引上げ方法が望まれていた。 また、これらの欠陥のうちフローパターン欠陥（以下、ＦＰＤという）は酸化膜耐圧に悪影響を及ぼすことが知られている。 このＦＰＤは、as
-grownのＣＺシリコンウェーハを長時間（３０分）化学エッチングしたとき、ウェーハ表面に出現する特異な痕跡（フローパターン）であって、急激な化学エッチングにより溶解するもの、或いは何らかの気体が詰まった気泡のようなものと考えられている。 従来このフローパターン欠陥を減少させるためにウェーハ加工後、１１００
℃の熱処理を行っていた。 しかし、１１００℃の高温熱処理は省エネルギの観点から改善が望まれていた。

【０００４】本発明の目的は、半導体デバイス工程で熱処理したときにこのシリコンウェーハに発現する酸素析出物の密度の熱処理温度による変化を抑制するシリコン単結晶インゴットの引上げ方法を提供することにある。
本発明の別の目的は、as-grownのシリコンウェーハに生じるＦＰＤ密度を減少させるシリコン単結晶の引上げ方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】図９に示すように、本発明は引上げ装置１２内の坩堝４に保持されたシリコン融液７からシリコン単結晶インゴット１１を引上げる方法の改良である。 その特徴ある第１の構成は、図１に示すようにシリコン単結晶インゴット１１が２０〜９５０℃
の温度Ｔ ₁まで降下した時点で続いて長くても６０分間で７００〜１０００℃の温度Ｔ ₂まで昇温し（Ｔ ₂ ＞
Ｔ ₁ ）、この温度Ｔ ₂で長くても２４時間保持し、その後徐冷することにより育成後シリコンウェーハにして熱処理したときにこのシリコンウェーハに生じる酸素析出物の密度の上記熱処理温度による変化を抑制することにある。

【０００６】また特徴ある第２の構成は、図２に示すようにシリコン単結晶インゴット１１が７００〜１０００
℃の温度Ｔ ₃まで降下した時点でこの温度Ｔ ₃で長くても２４時間保持し、その後徐冷することにより育成後シリコンウェーハにして熱処理したときにこのシリコンウェーハに生じる酸素析出物の密度の上記熱処理温度による変化を抑制することにある。

【０００７】また特徴ある第３の構成は、図３に示すようにシリコン単結晶インゴット１１が７００〜１０００
℃の温度Ｔ ₄まで降下した時点で続いて長くても３０分間で更に５００〜９００℃の温度Ｔ ₅まで降温し（Ｔ ₅ ＜
Ｔ ₄ ）、この温度Ｔ ₅で長くても２４時間保持し、その後徐冷することにより育成後シリコンウェーハにして熱処理したときにこのシリコンウェーハに生じる酸素析出物の密度の上記熱処理温度による変化を抑制することにある。

【０００８】また特徴ある第４の構成は、図４に示すようにシリコン単結晶インゴット１１が２０〜９５０℃の温度Ｔ ₆まで降下した時点で続いて長くても６０分間で９５０〜１０５０℃の温度Ｔ ₇まで昇温し（Ｔ ₇ ≧
Ｔ ₆ ）、この温度Ｔ ₇で長くても２４時間保持し、その後徐冷することによりas-grownのシリコンウェーハに生じるＦＰＤ密度を減少させるようにすることにある。

【０００９】以下、本発明を詳述する。 本発明のシリコン単結晶インゴットの一旦降下した温度を上昇する手段としては、図９に示すように引上げつつあるシリコン単結晶インゴット１１の周囲を補助ヒータ１０で加熱するか、もしくは引上げ育成直後のシリコン単結晶インゴットを補助ヒータで加熱する方法がある。 室温まで降温する場合には、インゴットを引上げ装置内で再加熱してもよいが、インゴットを装置外に取出して別のヒータにより加熱してもよい。 またインゴットの一旦降下した温度を保持する手段としては、引上げ速度を遅くせずに保温材で被包するか、或いは育成後引上げ速度を速くして、
所定の温度Ｔ ₃の領域に引上げる方法がある。 更にインゴットの一旦降下した温度Ｔ ₄を更に急速に下降する方法としては、育成後引上げ速度を速くして、所定の温度Ｔ ₅ （Ｔ ₅ ＜Ｔ ₄ ）の領域に引上げる方法がある。 上記所定の温度領域は補助ヒータで温度Ｔ ₃又はＴ ₅に加熱しておくことにより作り出される。 本発明のシリコン単結晶インゴットの温度を測定する方法は、本発明の目的を達成されれば、特に限定されないが、この方法には例えばインゴットに取付けた熱電対の温度測定データに基づく方法や、或いは非接触型の赤外線温度センサによって引上げつつあるシリコン単結晶インゴットの温度を測定する方法等がある。

【００１０】本発明の引上げ速度は０．６〜２．０ｍｍ
／分の範囲にある。 ０．６ｍｍ／分未満では生産性に劣り、２．０ｍｍ／分を越えると単結晶での成長が困難となる等の問題がある。 またシリコン単結晶インゴットが温度Ｔ ₁に達した時点で温度Ｔ ₂に長くても６０分間で昇温するのは、６０分を超えると図２に示した場合のＴ ₃
＝Ｔ ₁等の方法で代行できるため、特に長時間で昇温する必要はない。 シリコン単結晶インゴットが温度Ｔ ₄に達した時点で温度Ｔ ₅に長くても３０分間で降温するのも同じ理由である。 またシリコン単結晶インゴットが温度Ｔ ₆に達した時点で温度Ｔ ₇に長くても６０分間で昇温するのは６０分を超えても効果は変わらないため、特に長時間で昇温する必要はない。

【００１１】温度Ｔ ₁の下限を２０℃にするのは、２０
℃未満にすると降温に長時間を要するか、或いは特別な冷却装置を要し、その上本発明の効果は変わらないからであり、温度Ｔ ₁の上限を９５０℃にするのは、温度Ｔ ₂
の下限値が高くなり過ぎるためである。 温度Ｔ ₂の下限を７００℃にするのはこれ以下の温度では効果を得るのに非常に時間を要するためであり、温度Ｔ ₂の上限を１
０００℃にするのは、これ以上の温度では析出物密度に著しい低下が認められるためである。 この温度Ｔ ₁は６
００〜９５０℃の範囲が好ましく、また温度Ｔ ₂は７０
０〜９５０℃の範囲が好ましい。 また温度Ｔ ₂の保持時間を長くても２４時間にするのは本発明の目的を達成するために必要であり、好ましい保持時間は、７００〜８
５０℃では６〜２４時間、８５０〜９５０℃では長くても１０時間である。 温度Ｔ ₃の下限を７００℃にするのは、これ以下の温度では効果を得るのに長時間を要するためであり、温度Ｔ ₃の上限を１０００℃にするのは、
これ以上の温度では析出物密度に著しい低下が認められるためである。 この温度Ｔ ₃は７００〜９５０℃の範囲が好ましい。 また温度Ｔ ₃の保持時間長くても２４時間は本発明の目的を達成するために必要であり、好ましい保持時間は、７００〜８５０℃では６〜２４時間、８５
０〜９５０℃では長くても１０時間である。

【００１２】温度Ｔ ₄の下限を７００℃にするのは、Ｔ ₅
の上限値が低くなり過ぎるためであり、温度Ｔ ₄の上限を１０００℃にするのは、これ以上の温度では析出物密度に著しい低下が認められるためである。 温度Ｔ ₅の下限を５００℃にするのはこれ以下の温度では効果を得るのに長時間を要するためであり、温度Ｔ ₅の上限を９０
０℃にするのは、温度Ｔ ₄の下限値が高くなり過ぎるためである。 この温度Ｔ ₄は７００〜９００℃の範囲が好ましく、また温度Ｔ ₅は６００〜８００℃の範囲が好ましい。 また温度Ｔ ₅の保持時間長くても２４時間は本発明の目的を達成するために必要であり、好ましい保持時間は長くても２４時間である。 温度Ｔ ₆の下限を２０℃
にするのは、２０℃未満にすると降温に長時間を要するか、或いは特別な冷却装置を要し、その上本発明の効果は変わらないからであり、温度Ｔ ₆の上限を９５０℃にするのは、温度Ｔ ₆は温度Ｔ ₇以下でないと、本発明の効果が得られないからである。 温度Ｔ ₇の下限を９５０℃
にするのはこれ以下の温度では効果が少ないからであり、温度Ｔ ₇の上限を１０５０℃にするのは、これ以上の温度では効果が上がらないからである。 この温度Ｔ ₆
は７００〜９５０℃の範囲が好ましく、また温度Ｔ ₇は９５０〜１０００℃の範囲が好ましい。 また温度Ｔ ₇の保持時間を長くても２４時間にするのは本発明の目的を達成するために必要であり、好ましい保持時間は長くても６時間である。 なお、本明細書で、徐冷とは自然冷却又は炉冷をいう。

【００１３】

【作用】一般に、結晶育成後の冷却過程では多数の析出核が形成される。 これらの析出核はある温度で熱処理した場合、その温度で安定な析出核は成長し、不安定な析出核は消滅する。 通常の方法で結晶を育成した場合、様々な安定度の析出核が存在し、低温で安定な析出核ほど密度が多い。 このため通常、ウェーハを熱処理した場合、低温ほど高密度の析出物が発生する。 図１の場合は、結晶冷却中に温度Ｔ ₁及び温度Ｔ ₂で２段熱処理を行っていることになる。 このため温度Ｔ ₁まで冷却した時点で形成された析出核のうち温度Ｔ ₁で安定なものが若干成長し、より高温で安定な析出核になる。 更に温度Ｔ
₂まで昇温して保持することによって温度Ｔ ₂で安定な析出核とそうでないものに分離される。 温度Ｔ ₂で保持した後の冷却過程では析出核の形成が少ないことから、温度Ｔ ₂で保持している間、つまり析出核が安定化している間に、例えば点欠陥のような析出核を形成する要素が平衡濃度に達するか、もしくは消費されることによって減少し、冷却中の析出核の発生量が抑制されたと推定することができる。 従って温度Ｔ ₁ 、Ｔ ₂及びそれぞれの保持時間によって分離、安定化された析出核のみが形成され、発生する析出核の密度が熱処理温度に依存しない結晶を作製することができる。

【００１４】図２の場合は、図１の２段熱処理を１段としたもので基本的に同様な考えである。 図３の場合は、
通常に結晶を作製した場合に温度Ｔ ₄から温度Ｔ ₅まで冷却される間に形成される析出核を急冷させることによって減少させ、保持する部分は図２の場合と同様な考えである。 図４の場合は、実験結果からいくつかの可能性が示唆される。 結晶引上げ中、温度Ｔ ₆まで冷却された時点で、既にＦＰＤが形成されているとすると、この時点でのＦＰＤは、一旦室温まで冷却された結晶中に存在しているＦＰＤより温度Ｔ ₇における熱的安定性が低く、
言い換えれば温度が下がるに従ってより安定になる。 もしくは熱処理時の形状の違い、即ち熱処理時の結晶表面の影響によってＦＰＤの減少する量が異なる。 温度Ｔ ₆
ではまだＦＰＤが形成されていなかったとすると、ＦＰ
Ｄを形成する要素、例えば空孔や格子間シリコン原子の濃度が１０００℃付近の熱処理中に平衡状態にまで達し、この程度の濃度ではＦＰＤはほとんど形成されなくなると考えられる。

【００１５】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳しく説明する。 ＜実施例１＞先ず、引上げ中のシリコン単結晶インゴットの引上げ方向（長さ方向）の部位毎の温度分布を調べるために、図１０に示されるインゴット引上げ装置２で育成の終了した直径５インチの長さ８００ｍｍのシリコン単結晶インゴットにその中心軸と平行に深さ４００ｍ
ｍの穴をあけ、穴の中に等間隔に複数の熱電対を取付けた。 この熱電対を取付けたインゴットを同一の引上げ装置２内にセットし、通常の引上げ時の加熱条件でヒータ６によりシリコン融液を保持したままインゴットを加熱した。 その後シリコン単結晶インゴットを段階的に下降溶解させながら熱電対で温度を測定した。 これにより引上げ中のインゴットのボトム（０ｍｍ）からトップ（８
００ｍｍ）に至る引上げ方向の温度分布を把握した。

【００１６】次いで、図１０の引上げ装置２内の引上げ中のインゴットが９００℃に達する位置に図９に示すように補助ヒータ１０を設けた。 図９において、図１０に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付している。 この例では補助ヒータ１０は引上げ中のインゴットを１０００℃で６時間保持できるようにその熱量及び長さＬを選定して設置した。 このときの９００℃から１０００℃に達するまでの昇温に要する時間は１０分であった。 この図９に示される引上げ装置１２を用いて２
ｍｍ／分の等速でシリコン単結晶インゴット１１を引上げ育成した。 このインゴットの熱履歴を図１の一点鎖線で示す。 育成の終了したインゴット１１を装置１２から取出し、インゴットの引上げ方向に垂直にスライスして複数枚のシリコンウェーハを得た。 これらを乾燥窒素（ｄｒｙＮ ₂ ）雰囲気中、８００℃で１２０時間と９０
０℃で１００時間それぞれ熱処理してサンプルＡ ₁及びＡ ₂を得た。

【００１７】＜実施例２＞図１０の引上げ装置２内の引上げ中のインゴットが７００℃に達する位置に図９に示すように補助ヒータ１０を設け、この補助ヒータ１０により引上げ中のインゴットを９００℃で６時間保持できるようにした以外は実施例１と同様にしてシリコン単結晶インゴット１１を引上げ育成した。 このときの７００
℃から９００℃に達するまでの昇温に要する時間は２０
分であった。 このインゴットの熱履歴を図１の破線で示す。 このインゴット１１から実施例１と同様に複数枚のシリコンウェーハを得た。 これらを乾燥窒素（ｄｒｙＮ
₂ ）雰囲気中、８００℃で１２０時間と９００℃で１０
０時間と１０００℃で２４時間それぞれ熱処理してサンプルＢ ₁ 、Ｂ ₂及びＢ ₃を得た。

【００１８】＜実施例３＞図９に示すように引上げ装置１２内の上部に９００℃の温度に設定し得る補助ヒータ１０を設けておく。 育成の終了した時点で装置１２のヒータ６のスイッチを切って装置全体を室温まで降温した。 次いでインゴットが室温に達した時点でインゴットを補助ヒータ１０より上部まで引上げた後、補助ヒータ１０のスイッチを入れ、補助ヒータ１０内の雰囲気を２
時間で９００℃にした。 このとき結晶は２００℃まで昇温されている。 この後インゴットを補助ヒータ１０まで下降し、この状態で６時間保持した。 このときの２００
℃から９００℃に達するまでの昇温に要する時間は４０
分であった。 このインゴットの熱履歴を図１の実線で示す。 このインゴット１１から実施例１と同様に複数枚のシリコンウェーハを得た。 これらを乾燥窒素（ｄｒｙＮ
₂ ）雰囲気中、８００℃で１２０時間と９００℃で１０
０時間と１０００℃で２４時間それぞれ熱処理してサンプルＣ ₁ 、Ｃ ₂及びＣ ₃を得た。

【００１９】＜実施例４＞図１０の引上げ装置２内の引上げ中のインゴットが７００℃に達する位置に図示しない補助ヒータを設けた。 この補助ヒータは引上げ中のインゴットを７００℃で２４時間保持できるようにその熱量及び長さを選定して設置した。 この装置を用いて実施例１と同様にしてシリコン単結晶インゴットを引上げ育成した。 このインゴットの熱履歴を図２の実線で示す。
このインゴットから実施例１と同様に複数枚のシリコンウェーハを得た。 これらを乾燥窒素（ｄｒｙＮ ₂ ）雰囲気中、８００℃で１２０時間と９００℃で１００時間それぞれ熱処理してサンプルＤ ₁及びＤ ₂を得た。

【００２０】＜実施例５＞図９に示すように引上げ装置２内の上部に７００℃の温度に設定し得る補助ヒータを設けておく。 引上げ中のインゴットのトップが９００℃
に達する位置に達したとき、育成を終了し、インゴットを上記補助ヒータによる７００℃の雰囲気に引上げた。
この補助ヒータは引上げ中のインゴットを７００℃で６
時間保持できるようにその熱量及び長さを選定して設置した。 このときの９００℃から７００℃に達するまでの降温に要する時間は１０分であった。 このインゴットの熱履歴を図３の実線で示す。 このインゴットから実施例１と同様に複数枚のシリコンウェーハを得た。 これらを乾燥窒素（ｄｒｙＮ ₂ ）雰囲気中、８００℃で１２０時間と９００℃で１００時間それぞれ熱処理してサンプルＥ ₁及びＥ ₂を得た。

【００２１】＜比較例１＞図９の引上げ装置２から補助ヒータを取外した、図１０に示される引上げ装置２を用いて、シリコン単結晶インゴットを実施例１と同様に引上げ育成した。 このインゴット１から実施例１と同様に複数枚のシリコンウェーハを得た。 これらを乾燥窒素（ｄｒｙＮ ₂ ）雰囲気中、８００℃で１２０時間と９０
０℃で１００時間と１０００℃で２４時間それぞれ熱処理してサンプルＦ ₁ 、Ｆ ₂及びＦ ₃を得た。

【００２２】＜比較試験１及びその評価＞ 酸素析出物の発生状況の観察 実施例１のサンプルＡ ₁ ，Ａ ₂と、実施例２のサンプルＢ
₁ 〜Ｂ ₃と、実施例３のサンプルＣ ₁ 〜Ｃ ₃と、実施例４のサンプルＤ ₁ ，Ｄ ₂と、実施例５のサンプルＥ ₁ ，Ｅ ₂と、
比較例１のサンプルＦ ₁ 〜Ｆ ₃の各表面を酸素析出物に選択性のあるエッチング液で処理した後、光学顕微鏡により観察した。 実施例１〜実施例５の結果を図５に、また比較例１の結果を図６に示す。 図５及び図６から明らかなように、比較例１のサンプルの酸素析出物の密度が熱処理温度が高くなるほど小さくなるのに対して、実施例１〜５のサンプルの酸素析出物の密度は熱処理温度に拘わらずほぼ一定であった。 具体的には酸素析出物の密度が比較例１のサンプルＦ ₁とＦ ₃とでは１０ ⁷ ／ｃｍ ³のオーダーから１０ ⁹ ／ｃｍ ³のオーダーまで変化して２桁程度異なるが、実施例１のサンプルＡ ₁ ，Ａ ₂は１０ ⁷ ／ｃ
ｍ ³のオーダーであり、実施例２のサンプルＢ ₁ 〜Ｂ ₃は１０ ⁸ ／ｃｍ ³のオーダーであった。 また実施例３のサンプルＣ ₁ 〜Ｃ ₃及び実施例５のサンプルＥ ₁ ，Ｅ ₂は１０ ⁹
／ｃｍ ³のオーダーであり、実施例４のサンプルＤ ₁ ，Ｄ
₂は１０ ¹⁰ ／ｃｍ ³のオーダーであった。

【００２３】＜実施例６＞図１０の引上げ装置２内の引上げ中のインゴットが７００℃に達する位置に図９に示すように補助ヒータ１０を設けた。 この例では補助ヒータ１０は引上げ中のインゴットを９８０℃で６時間保持できるようにその熱量及び長さＬを選定して設置した。
このときの７００℃から９８０℃に達するまでの昇温に要する時間は３０分であった。 この図９に示される引上げ装置１２を用いて実施例１と同様にシリコン単結晶インゴット１１を引上げ育成した。 このインゴットの熱履歴を図４の実線で示す。 育成の終了したインゴット１１
を装置１２から取出し、インゴットの引上げ方向に垂直にスライスしてシリコンウェーハを得た。 このウェーハをサンプルＧとした。

【００２４】＜実施例７＞図１０の引上げ装置２内の引上げ中のインゴットが７００℃に達する位置に図９に示すように補助ヒータ１０を設けた。 この例では補助ヒータ１０を引上げ中のインゴットを１０００℃で６時間保持できるようにその熱量及び長さＬを選定して設置した。 このときの７００℃から１０００℃に達するまでの昇温に要する時間は３０分であった。 以下、実施例６と同様にシリコン単結晶インゴット１１を引上げ育成し、
インゴットの引上げ方向に垂直にスライスしてシリコンウェーハを得た。 このウェーハをサンプルＨとした。

【００２５】＜比較例２＞図１０の引上げ装置２内の引上げ中のインゴットが７００℃に達する位置に図９に示すように補助ヒータ１０を設けた。 この例では補助ヒータ１０を引上げ中のインゴットを７００℃で６時間保持できるようにその熱量及び長さＬを選定して設置した。
以下、実施例６と同様にシリコン単結晶インゴット１１
を引上げ育成し、インゴットからサンプルＩのシリコンウェーハを得た。

【００２６】＜比較例３＞図１０の引上げ装置２内の引上げ中のインゴットが７００℃に達する位置に図９に示すように補助ヒータ１０を設けた。 この例では補助ヒータ１０を引上げ中のインゴットを９００℃で６時間保持できるようにその熱量及び長さＬを選定して設置した。
このときの７００℃から９００℃に達するまでの昇温に要する時間は２０分であった。 以下、実施例６と同様にシリコン単結晶インゴット１１を引上げ育成し、インゴットからサンプルＪのシリコンウェーハを得た。

【００２７】＜比較例４＞図１０の引上げ装置２内の上部に図９に示すように補助ヒータ１０を設けた。 この例では補助ヒータ１０をインゴットを９００℃で６時間保持できるようにその熱量及び長さＬを選定して設置した。 育成の終了した時点で装置１２のヒータ６のスイッチを切って装置全体を室温まで降温した。 次いでインゴットが室温に達した時点でインゴットを補助ヒータ１０
より上部まで引上げた後、補助ヒータ１０のスイッチを入れ、補助ヒータ１０内の雰囲気を２時間で９００℃にした。 このとき結晶は２００℃まで昇温されている。 この後インゴットを補助ヒータ１０まで下降し、この状態でインゴットを６時間保持した。 このときの２００℃から９００℃に達するまでの昇温に要する時間は４０分であった。 以下、実施例６と同様にシリコン単結晶インゴット１１を引上げ育成し、インゴットからサンプルＫのシリコンウェーハを得た。

【００２８】＜比較例５＞補助ヒータを有しない以外は図９の引上げ装置２と同一の図１０に示される引上げ装置２を用いて、シリコン単結晶インゴットを実施例１と同様に引上げ育成した。 このインゴット１からサンプルＭのシリコンウェーハを得た。

【００２９】＜実施例８＞補助ヒータによる保持時間を２４時間できるようにした以外は実施例６と同様にしてインゴットを引上げ育成し、サンプルＮのシリコンウェーハを得た。

【００３０】＜実施例９＞補助ヒータによる保持時間を２４時間できるようにした以外は実施例７と同様にしてインゴットを引上げ育成し、サンプルＯのシリコンウェーハを得た。

【００３１】＜比較例６＞補助ヒータによる保持時間を２４時間できるようにした以外は比較例２と同様にしてインゴットを引上げ育成し、サンプルＰのシリコンウェーハを得た。

【００３２】＜比較例７＞補助ヒータによる保持時間を２４時間できるようにした以外は比較例３と同様にしてインゴットを引上げ育成し、サンプルＱのシリコンウェーハを得た。

【００３３】＜比較試験２及びその評価＞ ＦＰＤ密度の発生状況の観察 先ず、重クロム酸カリウムとフッ酸と水からなる化学エッチング液（Seccoエッチャント）を用意し、この液面にサンプル表面が垂直になるように、実施例６〜９のサンプルＧ，Ｈ，Ｎ，Ｏと比較例２〜７のサンプルＩ，
Ｊ，Ｋ，Ｍ，Ｐ，Ｑとをそれぞれ降下させ、その状態でエッチング液に３０分間浸漬した。 エッチング液からサンプルを取出し、光学顕微鏡でＦＰＤ密度を調べた。 その結果インゴットの引上げ中の熱履歴によって、特異なフローパターンの密度が変化した。 引上げ中昇温して６
時間保持した実施例６，７のサンプルＧ，Ｈ及び比較例２〜５のサンプルＩ，Ｊ，Ｋ，ＭのＦＰＤ密度を図７に示す。 また引上げ中昇温して２４時間保持した実施例８，９のサンプルＮ，Ｏ及び比較例５〜７のサンプルＭ，Ｐ，ＱのＦＰＤ密度を図８に示す。 図７及び図８から明らかなように、比較例２〜７は補助ヒータを用いない比較例５（図中、Ｒｅｆ．で示す）と比べてＦＰＤ密度は有意差はみられなかったのに対して、実施例６〜９
は比較例５と比べてＦＰＤ密度のバラツキも小さくかつ１桁程度ＦＰＤ密度が減少していた。 具体的にはＦＰＤ
の平均密度が比較例２〜７で約７×１０ ⁵ ／ｃｍ ³ 〜約１
５×１０ ⁵ ／ｃｍ ³であったのに対して、実施例６〜９では約１×１０ ⁵ ／ｃｍ ³ 〜約２×１０ ⁵ ／ｃｍ ³であった。

【００３４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のシリコン単結晶の引上げ方法によれば、引上げ後、半導体デバイス工程で熱処理したときにシリコンウェーハに発現する酸素析出物の密度が熱処理温度に依存せず、酸素析出物の密度の熱処理温度による変化が抑制される。 この結果、
デバイス工程の熱処理条件をシリコンウェーハ毎に変える必要がなくなり、高信頼性で高品質のシリコン単結晶インゴットが得られる。 また、本発明の別のシリコン単結晶の引上げ方法によれば、as-grownのシリコンウェーハに生じるＦＰＤ密度を減少させることができ、従来の１１００℃にも及ぶ高温熱処理工程を省略し、エネルギ消費が少なくて済む利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例１〜３のシリコン単結晶インゴット引上げ時の温度分布図。

【図２】本発明実施例４のシリコン単結晶インゴット引上げ時の温度分布図。

【図３】本発明実施例５のシリコン単結晶インゴット引上げ時の温度分布図。

【図４】本発明実施例６のシリコン単結晶インゴット引上げ時の温度分布図。

【図５】実施例１〜５の育成後シリコンウェーハにして熱処理をしたこのシリコンウェーハの熱処理温度に応じた酸素析出物の密度の変化状況を示す図。

【図６】比較例１の育成後シリコンウェーハにして熱処理をしたこのシリコンウェーハの熱処理温度に応じた酸素析出物の密度の変化状況を示す図。

【図７】実施例６，７及び比較例２〜５のas-grownのシリコンウェーハのＦＰＤ密度を示す図。

【図８】実施例８，９及び比較例５〜７のas-grownのシリコンウェーハのＦＰＤ密度を示す図。

【図９】シリコン単結晶インゴットの育成に用いた、補助ヒータを有する引上げ装置の構成図。

【図１０】シリコン単結晶インゴットの育成に用いた、
補助ヒータを有しない引上げ装置の構成図。

【符号の説明】

１，１１ シリコン単結晶インゴット ２，１２ インゴット引上げ装置 ４ 石英坩堝 ６ ヒータ ７ シリコン融液 １０ 補助ヒータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂本 秀樹 埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社中央研究所内 (72)発明者 田中 秀夫 埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社中央研究所内 (72)発明者 降屋 久 埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社中央研究所内