(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-10-04
(45)【発行日】2023-10-13
(54)【発明の名称】シリコンウェーハ
(51)【国際特許分類】
H01L 21/324 20060101AFI20231005BHJP
C30B 15/00 20060101ALI20231005BHJP
C30B 29/06 20060101ALI20231005BHJP
H01L 21/322 20060101ALI20231005BHJP
【ＦＩ】
H01L21/324 X
H01L21/324 Q
C30B15/00 Z
C30B29/06 502Z
H01L21/322 Y
【請求項の数】
1
(21)【出願番号】P 2021020453
(22)【出願日】2021-02-12
(62)【分割の表示】P 2017002395の分割
【原出願日】2017-01-11
(65)【公開番号】P2021090067
(43)【公開日】2021-06-10
【審査請求日】2021-02-12
【審判番号】
【審判請求日】2022-12-05
(73)【特許権者】
【識別番号】312007423
【氏名又は名称】グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100101878
【弁理士】
【氏名又は名称】木下 茂
(74)【代理人】
【識別番号】100187506
【弁理士】
【氏名又は名称】澤田 優子
(72)【発明者】
【氏名】須藤 治生
(72)【発明者】
【氏名】青木 竜彦
(72)【発明者】
【氏名】荒木 浩司
【合議体】
【審判長】恩田 春香
【審判官】河本 充雄
【審判官】棚田 一也
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１０－１７７４４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－１４２４３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５６－１０３４２５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
H01L21/324
H01L21/322
C30B29/06
C30B33/02
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
酸化膜が形成されたＳｉＣ製ウェーハボートを用いて熱処理されたシリコンウェーハであって、シリコンウェーハの表面の酸化膜の厚さが１０５ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、前記酸化層を取り除いた表層１０μｍの炭素濃度が５×１０１５／ｃｍ３以下、表層５μｍにおけるＬＳＴＤ密度が０．１個／ｃｍ２以下、ＢＭＤ密度が１×１０９個／ｃｍ３以上であることを特徴とするシリコンウェーハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、シリコンウェーハに関し、特に結晶欠陥を消滅させると共に、ウェーハ内部にＢＭＤ（バルク中における酸素析出物等からなる内部微小欠陥：Bulk Micro Defects）を形成したシリコンウェーハに関する。
【背景技術】
【0002】
半導体基板として汎用されているシリコンウェーハは、一般的にチョクラルスキー法（ＣＺ法）により育成された単結晶シリコンから形成され、この半導体基板の表面・表層には、結晶欠陥が存在する。
この結晶欠陥を消滅させる方法として、従来から１０００℃～１３００℃での熱処理がなされている。この熱処理は、デバイス形成領域における結晶欠陥を消滅させるだけではなく、前記したＢＭＤを形成できる大きな利点がある。尚、このＢＭＤは、不純物のゲッタリングサイトとして作用することが一般的に知られている。
この結晶欠陥を消滅させる方法として、従来から１０００℃～１３００℃での熱処理がなされている。この熱処理は、デバイス形成領域における結晶欠陥を消滅させるだけではなく、前記したＢＭＤを形成できる大きな利点がある。尚、このＢＭＤは、不純物のゲッタリングサイトとして作用することが一般的に知られている。
【0003】
この熱処理は、ウェーハボートにシリコンウェーハを搭載し、縦型熱処理炉内に収容し、熱処理炉内をＡｒ雰囲気で１０００℃～１３００℃に昇温させることにより行われる。その際、ウェーハボートとして耐熱性の高いＳｉＣ製のウェーハボートが用いられる。
【0004】
ところで、Ａｒ雰囲気下でＳｉＣ製ウェーハボートを用いた場合、ＳｉＣ製ウェーハボートに含まれる遊離カーボンが、熱処理中のシリコンウェーハを汚染するという問題があった。
この問題をシリコンウェーハ側から解決するものとして、特許文献１に記載されたシリコンウェーハの製造方法が提案されている。
このシリコンウェーハの製造方法は、シリコンウェーハの表面近傍の空孔欠陥を除去可能な温度において非酸化性の雰囲気下で熱処理を行う工程と、この工程に引き続いて前記非酸化性の雰囲気に酸素を導入する工程とを備え、シリコンウェーハの表面に、厚さが０．０１～０．１μｍの酸化物層を形成することにより、シリコンウェーハの表面を酸化膜で覆い、形成される酸化膜によってコンタミネーション（遊離カーボン汚染）を抑制するものである。
この問題をシリコンウェーハ側から解決するものとして、特許文献１に記載されたシリコンウェーハの製造方法が提案されている。
このシリコンウェーハの製造方法は、シリコンウェーハの表面近傍の空孔欠陥を除去可能な温度において非酸化性の雰囲気下で熱処理を行う工程と、この工程に引き続いて前記非酸化性の雰囲気に酸素を導入する工程とを備え、シリコンウェーハの表面に、厚さが０．０１～０．１μｍの酸化物層を形成することにより、シリコンウェーハの表面を酸化膜で覆い、形成される酸化膜によってコンタミネーション（遊離カーボン汚染）を抑制するものである。
【0005】
また、前記問題をＳｉＣ製ウェーハボート側から解決するものとして、酸化膜が形成されたＳｉＣ製ボートを用いることによって、熱処理中のシリコンウェーハのカーボン汚染量を低減している。
しかしながら、酸化膜を形成したＳｉＣ製ウェーハボートを用い、Ａｒ雰囲気でシリコンウェーハの熱処理を行った場合、熱処理中に、ウェーハボートの表面に形成された酸化膜が徐々にエッチングされ、酸化膜の厚さは減少していく。
その結果、熱処理工程を連続して繰り返し行った場合、酸化膜の厚さが減少し、遊離カーボンの放出を抑制することが殆どできなくなり、シリコンウェーハ表面の欠陥および汚染が再び発生するという問題があった。
しかしながら、酸化膜を形成したＳｉＣ製ウェーハボートを用い、Ａｒ雰囲気でシリコンウェーハの熱処理を行った場合、熱処理中に、ウェーハボートの表面に形成された酸化膜が徐々にエッチングされ、酸化膜の厚さは減少していく。
その結果、熱処理工程を連続して繰り返し行った場合、酸化膜の厚さが減少し、遊離カーボンの放出を抑制することが殆どできなくなり、シリコンウェーハ表面の欠陥および汚染が再び発生するという問題があった。
【0006】
このＳｉＣ製ウェーハボートの酸化膜の厚さが減少することによる、遊離カーボン放出問題を解決するために、熱処理中にエッチングされた、ＳｉＣ製ウェーハボートの酸化膜の厚さを回復させる、種々の提案がなされている。
例えば、特許文献２にあっては、不活性ガス雰囲気下、１０００～１３００℃でシリコンウェーハを熱処理した後になされる、前記シリコンウェーハの１０００℃以下での冷却過程において、前記ＳｉＣ製ウェーハボートにシリコンウェーハを載置した状態で酸化処理する熱処理方法が提案されている。
例えば、特許文献２にあっては、不活性ガス雰囲気下、１０００～１３００℃でシリコンウェーハを熱処理した後になされる、前記シリコンウェーハの１０００℃以下での冷却過程において、前記ＳｉＣ製ウェーハボートにシリコンウェーハを載置した状態で酸化処理する熱処理方法が提案されている。
【0007】
また、特許文献３には、ＳｉＣ治具にシリコンウェーハを載置して熱処理炉内に投入する工程と、熱処理炉内でシリコンウェーハを第１の非酸化性雰囲気下にて熱処理する工程と、シリコンウェーハを熱処理炉内から搬出可能な温度まで降温する工程と、シリコンウェーハを熱処理炉内から搬出する工程とを有し、前記降温工程において、搬出可能な温度まで降温した後、第１の非酸化性雰囲気を酸素含有雰囲気に切り替え、酸素含有雰囲気下にてＳｉＣ治具の表面に厚さ１～１０ｎｍの酸化膜を形成し、その後、酸素含有雰囲気を第２の非酸化性雰囲気に切り替えるシリコンウェーハの熱処理方法が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【文献】特開２０１０－１７７４４２号公報
【文献】特開２００４－２１４４９２号公報
【文献】特開２０１５－４１７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
前記したように、特許文献２及び特許文献３に示された熱処理方法は、ＳｉＣ製ボート表面の酸化膜を回復させることにより、遊離カーボンによるシリコンウェーハの汚染防止を図るものである。
しかしながら、特許文献２にあっては、前記シリコンウェーハの１０００℃以下での冷却過程において酸化処理がなされるものであり、特許文献３においては、シリコンウェーハを熱処理炉内から搬出可能な温度まで降温した後、酸化処理がなされる。
しかしながら、特許文献２にあっては、前記シリコンウェーハの１０００℃以下での冷却過程において酸化処理がなされるものであり、特許文献３においては、シリコンウェーハを熱処理炉内から搬出可能な温度まで降温した後、酸化処理がなされる。
【0010】
そのため、特許文献２及び特許文献３のいずれの熱処理方法においても、１０００℃以下の温度で酸化処理がなされるため、酸化レートが小さく、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面に十分な厚さの酸化膜を形成するには、熱処理時間が長くなるという技術的課題があった。また、１０００℃以下の温度で長時間、シリコンウェーハを熱処理すると、ＢＭＤ密度に影響を与えるおそれがあるという技術的課題があった。
また特許文献３に示されるように酸化膜の厚さが１～１０ｎｍのＳｉＣ治具を再度使用すると、ＳｉＣ治具の基材が露出し、遊離カーボンの放出を抑制できないという虞があった。
更に、シリコンウェーハとＳｉＣ製ウェーハボートとの酸化レートが異なるため、熱処理時間を長くすると、前記シリコンウェーハ表面に必要以上の酸化膜層が形成され、前記酸化膜層の除去のための処理が困難であるという技術的課題があった。
また特許文献３に示されるように酸化膜の厚さが１～１０ｎｍのＳｉＣ治具を再度使用すると、ＳｉＣ治具の基材が露出し、遊離カーボンの放出を抑制できないという虞があった。
更に、シリコンウェーハとＳｉＣ製ウェーハボートとの酸化レートが異なるため、熱処理時間を長くすると、前記シリコンウェーハ表面に必要以上の酸化膜層が形成され、前記酸化膜層の除去のための処理が困難であるという技術的課題があった。
【0011】
本発明者らは、ＳｉＣ製ウェーハボートに含まれる遊離カーボンが、熱処理中のシリコンウェーハを汚染するという問題の解決にあたり、シリコンウェーハ側及びＳｉＣ製ウェーハボート側の両面から検討し、本発明を完成するに至った。
【0012】
本発明の目的は、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面に十分な厚さの酸化膜を、より短時間に形成することができ、かつシリコンウェーハのＢＭＤ密度に与える影響を抑制し、またシリコンウェーハの表面に必要以上の酸化膜層が形成されることのない、シリコンウェーハの熱処理方法を実行することにより形成される、特定の性状のシリコンウェーハを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上記目的を達成するためになされたシリコンウェーハの熱処理方法は、少なくとも５０ｎｍの酸化膜が表面に形成されたＳｉＣ製ウェーハボートに、シリコンウェーハを搭載し、熱処理炉内に投入する工程と、前記熱処理炉内で、前記シリコンウェーハを１１５０～１２００℃の不活性ガス雰囲気下で３０～１２０分熱処理を行う、第１の熱処理工程と、前記第１の熱処理工程の後、不活性ガス雰囲気から酸化性ガス雰囲気に置換する工程と、前記置換工程の後、前記シリコンウェーハを１１００～１２００℃の酸化性ガス雰囲気下で熱処理を行い、シリコンウェーハの表面に５００ｎｍ以下の酸化膜を形成すると共にＳｉＣ製ウェーハボートの表面に少なくとも５０ｎｍの酸化膜を形成する、第２の熱処理工程と、前記第２の熱処理工程の後、前記シリコンウェーハを前記熱処理炉内から搬出可能な温度まで降温する工程と、を含むことを特徴としている。
【0014】
このように、第１の熱処理工程の後、不活性ガス雰囲気から酸化性ガス雰囲気に置換し、１１００～１２００℃の酸化性ガス雰囲気下で第２の熱処理が行われるため、シリコンウェーハの表面に酸化膜が形成されると共に、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面に酸化膜が形成される。
このとき、熱処理温度が１１００～１２００℃であるため、従来の１０００℃以下でなされる酸化膜の形成に比べて酸化レートが大きく、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面に酸化膜を迅速に形成することができる。
このとき、熱処理温度が１１００～１２００℃であるため、従来の１０００℃以下でなされる酸化膜の形成に比べて酸化レートが大きく、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面に酸化膜を迅速に形成することができる。
【0015】
一方、シリコンウェーハの表面にも酸化膜が形成されるが、必要以上の酸化膜層が形成されると、酸化膜層の除去のための処理が困難となる虞がある。
そのため、第２の熱処理工程の処理時間は、シリコンウェーハの表面に５００ｎｍ以下の酸化膜が形成され、かつＳｉＣ製ウェーハボートの表面に少なくとも５０ｎｍの酸化膜が形成される時間とされる。
そのため、第２の熱処理工程の処理時間は、シリコンウェーハの表面に５００ｎｍ以下の酸化膜が形成され、かつＳｉＣ製ウェーハボートの表面に少なくとも５０ｎｍの酸化膜が形成される時間とされる。
【0016】
シリコンウェーハの表面に形成される酸化膜を５００ｎｍ以下としたのは、酸化膜の厚さが５００ｎｍを越えると、酸化膜層の除去のための処理が困難となる虞があるためである。また、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面に形成される酸化膜の厚さを少なくとも５０ｎｍとしたのは、第１の熱処理工程において、消耗する酸化膜の厚さを超える厚さに形成するためである。
即ち、シリコンウェーハの表面に５００ｎｍ以下の酸化膜を形成し、かつＳｉＣ製ウェーハボートの表面に少なくとも５０ｎｍの酸化膜を形成することにより、ＳｉＣ製ボート表面の酸化膜を迅速に回復させると共に、シリコンウェーハ表面に所定の厚さ以上の酸化膜層の形成を抑制することができる。
即ち、シリコンウェーハの表面に５００ｎｍ以下の酸化膜を形成し、かつＳｉＣ製ウェーハボートの表面に少なくとも５０ｎｍの酸化膜を形成することにより、ＳｉＣ製ボート表面の酸化膜を迅速に回復させると共に、シリコンウェーハ表面に所定の厚さ以上の酸化膜層の形成を抑制することができる。
【0017】
その結果、遊離カーボンによるシリコンウェーハの汚染を防止することができると共に、シリコンウェーハに形成された酸化膜層を容易に除去することができる。
【0018】
ここで、不活性ガス雰囲気から酸化性ガス雰囲気に置換する工程が、第１の熱処理工程の後、前記熱処理炉内を７００～８５０℃まで降温した後になされ、第２の熱処理工程が、不活性ガス雰囲気から酸化性ガス雰囲気に置換する工程後、前記熱処理炉内を１１００～１２００℃まで昇温した後になされても良い。
このように、前記熱処理炉内を７００～８５０℃まで降温した後、熱処理炉内を再び１１００～１２００℃まで昇温し、第２の熱処理工程を行っても良い。
このように、前記熱処理炉内を７００～８５０℃まで降温した後、熱処理炉内を再び１１００～１２００℃まで昇温し、第２の熱処理工程を行っても良い。
【0019】
また、前記置換工程の後に、前記シリコンウェーハを１１００～１２００℃の酸化性ガス雰囲気下でなされる、第２の熱処理工程は少なくとも５分間なされることが望ましい。
１１００～１２００℃の酸化性ガス雰囲気下でなされる第２の熱処理工程において、シリコンウェーハの表面に５００ｎｍ以下の酸化膜を形成し、かつＳｉＣ製ウェーハボートの表面に少なくとも５０ｎｍの酸化膜を形成するには、少なくとも５分間の熱処理時間が必要である。
１１００～１２００℃の酸化性ガス雰囲気下でなされる第２の熱処理工程において、シリコンウェーハの表面に５００ｎｍ以下の酸化膜を形成し、かつＳｉＣ製ウェーハボートの表面に少なくとも５０ｎｍの酸化膜を形成するには、少なくとも５分間の熱処理時間が必要である。
【0020】
更に、熱処理炉内にシリコンウェーハを投入する工程における、ＳｉＣ製ウェーハボートの酸化膜の厚さが、５０ｎｍ以上４００ｎｍ未満であることが望ましい。
第１の熱処理工程において、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面の酸化膜は１０ｎｍ以上消耗する。例えば、１１５０℃～１２００℃の不活性ガス雰囲気下で、３０分～１２０分処理すると、最大４８ｎｍ程度消耗する。
したがって、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面には、予め消耗分を考慮して５０ｎｍ以上の厚さの酸化膜が形成されている必要がある。尚、ＳｉＣ製ウェーハボートの酸化膜の厚さが４００ｎｍ以上になると、酸化膜層が剥離してシリコンウェーハに付着し、ＬＰＤ（Light Point Defects）不良を発生する虞があるため、好ましくない。
第１の熱処理工程において、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面の酸化膜は１０ｎｍ以上消耗する。例えば、１１５０℃～１２００℃の不活性ガス雰囲気下で、３０分～１２０分処理すると、最大４８ｎｍ程度消耗する。
したがって、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面には、予め消耗分を考慮して５０ｎｍ以上の厚さの酸化膜が形成されている必要がある。尚、ＳｉＣ製ウェーハボートの酸化膜の厚さが４００ｎｍ以上になると、酸化膜層が剥離してシリコンウェーハに付着し、ＬＰＤ（Light Point Defects）不良を発生する虞があるため、好ましくない。
【0021】
また、前記第２の熱処理工程の後、ＳｉＣ製ウェーハボートの酸化膜の厚さが、５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下であり、かつシリコンウェーハの表面の酸化膜の厚さが、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが望ましい。
このように、ＳｉＣ製ウェーハボートの酸化膜の厚さが５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下であるため、再びＳｉＣ製ウェーハボートを使用することができる。
また、シリコンウェーハの表面の酸化膜が１００ｎｍ以上形成されるため、第２の熱処理工程によって、ウェーハ内部に導入された金属不純物を、酸化膜中に取り込むことができる。そして、この酸化膜を後の工程により除去することによって、金属不純物汚染の低減化を図ることができる。
このように、ＳｉＣ製ウェーハボートの酸化膜の厚さが５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下であるため、再びＳｉＣ製ウェーハボートを使用することができる。
また、シリコンウェーハの表面の酸化膜が１００ｎｍ以上形成されるため、第２の熱処理工程によって、ウェーハ内部に導入された金属不純物を、酸化膜中に取り込むことができる。そして、この酸化膜を後の工程により除去することによって、金属不純物汚染の低減化を図ることができる。
【0022】
また、第１の熱処理工程において、ＳｉＣ製ウェーハボートにおける、ガス供給側のプレートに供給される不活性ガスの流速（プレート上の流速）が２．２ｍ／ｓ以上３３．５ｍ／ｓ以下であり、第２の熱処理工程において、ＳｉＣ製ウェーハボートにおける、ガス供給側のプレートに供給される酸化性ガスの流速（プレート上の流速）が２．２ｍ／ｓ以上３３．５ｍ／ｓ以下であることが望ましい。
ＳｉＣ製ウェーハボートの表面酸化膜厚の減少量は、ＳｉＣ製ウェーハボートに供給されるガス流速の影響を受ける。特に、処理チャンバ内に導入されたガスが直接的に当たるＳｉＣ製ウェーハボートのプレートは酸化膜厚の減少量が大きく、またガス流れの上流側に配置されることから、シリコンウェーハの汚染に対する影響が大きい。
ＳｉＣ製ウェーハボートの表面酸化膜厚の減少量は、ＳｉＣ製ウェーハボートに供給されるガス流速の影響を受ける。特に、処理チャンバ内に導入されたガスが直接的に当たるＳｉＣ製ウェーハボートのプレートは酸化膜厚の減少量が大きく、またガス流れの上流側に配置されることから、シリコンウェーハの汚染に対する影響が大きい。
【0023】
前記したように、第１の熱処理工程におけるガス供給側のプレートに供給される不活性ガスの流速（プレート上の流速）を、２．２ｍ／ｓ以上３３．５ｍ／ｓ以下とすることにより、プレートの酸化膜厚の減少量を抑制できる。
また、第２の熱処理工程におけるガス供給側のプレートに供給される酸化性ガスの流速（プレート上の流速）が２．２ｍ／ｓ以上３３．５ｍ／ｓ以下とすることにより、プレートの酸化膜を迅速に回復させることができる。
また、第２の熱処理工程におけるガス供給側のプレートに供給される酸化性ガスの流速（プレート上の流速）が２．２ｍ／ｓ以上３３．５ｍ／ｓ以下とすることにより、プレートの酸化膜を迅速に回復させることができる。
【0024】
上記シリコンウェーハの熱処理方法によって熱処理されたシリコンウェーハは、シリコンウェーハの表面の酸化膜の厚さが１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、前記酸化層を取り除いた表層１０μｍの炭素濃度が５×１０１５／ｃｍ３以下、表層５μｍにおけるＬＳＴＤ密度が０．１個／ｃｍ２以下、深さ方向の平均ＢＭＤ密度が１×１０９個／ｃｍ３以上に形成されている。
このように、炭素濃度が５×１０１５／ｃｍ３以下と炭素汚染が少なく、ＬＳＴＤ密度が０．１個／ｃｍ２以下と結晶欠陥が少なく、深さ方向の平均ＢＭＤ密度が１×１０９個／ｃｍ３以上とＢＭＤが多い、シリコンウェーハを得ることができる。
このように、炭素濃度が５×１０１５／ｃｍ３以下と炭素汚染が少なく、ＬＳＴＤ密度が０．１個／ｃｍ２以下と結晶欠陥が少なく、深さ方向の平均ＢＭＤ密度が１×１０９個／ｃｍ３以上とＢＭＤが多い、シリコンウェーハを得ることができる。
【発明の効果】
【0025】
本発明によれば、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面に十分な厚さの酸化膜を、より短時間に形成することができ、かつシリコンウェーハのＢＭＤ密度に与える影響が極力少なく、またシリコンウェーハの表面に必要以上の酸化膜層が形成されることのない、シリコンウェーハの熱処理方法を実行することにより形成される、特定性状のシリコンウェーハを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【発明を実施するための形態】
【0027】
本発明にかかるシリコンウェーハの熱処理方法について、図１に基づいて説明する。
まず、この熱処理に用いられるＳｉＣ製ウェーハボートとしては、図示しないが、ＳｉＣ製の公知の縦型ウェーハボートを用いることができる。
この縦型ウェーハボートは、底板と、天板と、前記底板及び天板を連結する支柱とを備えている。また前記支柱の縦方向に、複数の棚部が形成され、前記棚部にシリコンウェーハが搭載されるように構成されている。
まず、この熱処理に用いられるＳｉＣ製ウェーハボートとしては、図示しないが、ＳｉＣ製の公知の縦型ウェーハボートを用いることができる。
この縦型ウェーハボートは、底板と、天板と、前記底板及び天板を連結する支柱とを備えている。また前記支柱の縦方向に、複数の棚部が形成され、前記棚部にシリコンウェーハが搭載されるように構成されている。
【0028】
前記ＳｉＣ製ウェーハボートの表面には、予め、少なくとも５０ｎｍの酸化膜が形成されている。好ましくは、ＳｉＣ製ウェーハボートの酸化膜の厚さは５０ｎｍ以上４００ｎｍ未満である。後述する第１の熱処理工程において、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面の酸化膜は１０ｎｍ以上消耗する。例えば、１１５０℃～１２００℃の不活性ガス雰囲気下で、３０分～１２０分処理すると、最大４８ｎｍ程度消耗する。
そのため、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面には、予め消耗分を考慮して５０ｎｍ以上の厚さの酸化膜が形成されている必要がある。
尚、ＳｉＣ製ウェーハボートの酸化膜の厚さが４００ｎｍ以上になると、酸化膜層が剥離してシリコンウェーハに付着し、ＬＰＤ不良を発生する虞があるため、好ましくない。
そのため、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面には、予め消耗分を考慮して５０ｎｍ以上の厚さの酸化膜が形成されている必要がある。
尚、ＳｉＣ製ウェーハボートの酸化膜の厚さが４００ｎｍ以上になると、酸化膜層が剥離してシリコンウェーハに付着し、ＬＰＤ不良を発生する虞があるため、好ましくない。
【0029】
この酸化膜は、ＳｉＣ製ウェーハボートを熱処理炉内に入れ、酸化性ガス雰囲気下で、所定温度で熱処理することで形成することができる。例えば、図１に示すように、１０００℃の酸素雰囲気下で１時間以上熱処理することにより、約１０ｎｍの酸化膜を表面に形成することができる。
尚、図１は、酸素ガス雰囲気下、１時間熱処理した際のＳｉＣ表面の酸化膜厚さと熱処理温度（酸化温度）との関係を示す図であって、図１に示すように、熱処理温度が高温化するにつれて酸化レートが大きくなるため、熱処理時間は短縮化される。
尚、図１は、酸素ガス雰囲気下、１時間熱処理した際のＳｉＣ表面の酸化膜厚さと熱処理温度（酸化温度）との関係を示す図であって、図１に示すように、熱処理温度が高温化するにつれて酸化レートが大きくなるため、熱処理時間は短縮化される。
【0030】
予め少なくとも５０ｎｍの酸化膜を表面に形成したのは、上記したように、不活性ガス雰囲気下で行われる熱処理工程における、酸化膜の消耗を考慮したためである。
即ち、シリコンウェーハに結晶欠陥を消滅せしめ、かつＢＭＤを形成するため、シリコンウェーハを１１５０～１２００℃の不活性ガス雰囲気下で３０～１２０分熱処理（第１の熱処理工程）が行われる。この熱処理によって、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面の酸化膜は最大４８ｎｍ程度消耗する。そのため、少なくとも５０ｎｍの酸化膜を予め形成したＳｉＣ製ウェーハボートを用いて、基材（ＳｉＣ）の露出を防止し、遊離カーボンによるシリコンウェーハの汚染を抑制する必要がある。
即ち、シリコンウェーハに結晶欠陥を消滅せしめ、かつＢＭＤを形成するため、シリコンウェーハを１１５０～１２００℃の不活性ガス雰囲気下で３０～１２０分熱処理（第１の熱処理工程）が行われる。この熱処理によって、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面の酸化膜は最大４８ｎｍ程度消耗する。そのため、少なくとも５０ｎｍの酸化膜を予め形成したＳｉＣ製ウェーハボートを用いて、基材（ＳｉＣ）の露出を防止し、遊離カーボンによるシリコンウェーハの汚染を抑制する必要がある。
【0031】
そして、少なくとも５０ｎｍの酸化膜が表面に形成されたＳｉＣ製ウェーハボートに、シリコンウェーハを搭載し、熱処理炉内に投入する。
この熱処理炉としては、前記した縦型のウェーハボートを収容することができる、例えば一般的なアニール炉を用いることができる。
この熱処理炉としては、前記した縦型のウェーハボートを収容することができる、例えば一般的なアニール炉を用いることができる。
【0032】
ＳｉＣ製ウェーハボートにシリコンウェーハを搭載し、熱処理炉内に投入した後、図２に示すように、前記熱処理炉内で前記シリコンウェーハを１１５０～１２００℃の不活性ガス雰囲気下で３０～１２０分熱処理を行う（第１の熱処理工程）。
この熱処理温度まで、５℃／ｍｉｎ以下で昇温させ、１１５０～１２００℃の温度を３０～１２０分間保持する。
この熱処理温度まで、５℃／ｍｉｎ以下で昇温させ、１１５０～１２００℃の温度を３０～１２０分間保持する。
【0033】
前記熱処理温度が１１５０℃未満の場合には、シリコンウェーハの表面及び表層の結晶欠陥が消滅しない、あるいは結晶欠陥が消滅しても消滅させるために熱処理時間がかかり、好ましくない。
前記熱処理温度が１２００℃を超える場合には、ウェーハにスリップが導入されるため、好ましくない。
前記熱処理温度が１２００℃を超える場合には、ウェーハにスリップが導入されるため、好ましくない。
【0034】
更に、上記したように、前記熱処理温度が１１５０～１２００℃の範囲において、３０～１２０分の間、前記温度が保持される。
前記処理時間が３０分未満の場合には、シリコンウェーハの表面及び表層の結晶欠陥の消滅が困難となるため好ましくない。また前記処理時間が１２０分を越える場合には、スリップが導入される虞があるため好ましくない。
前記処理時間が３０分未満の場合には、シリコンウェーハの表面及び表層の結晶欠陥の消滅が困難となるため好ましくない。また前記処理時間が１２０分を越える場合には、スリップが導入される虞があるため好ましくない。
【0035】
更に、ガス供給側のプレートに供給される、プレート上の不活性ガスの流速は、２．２ｍ／ｓ～３３．５ｍ／ｓに設定されるのが好ましい。
この第１の熱処理工程におけるガス供給側のプレートに供給される不活性ガスの流速を３３．５ｍ／ｓ以下とすることにより、上部プレートの酸化膜厚の減少量を抑制できる。
また、不活性ガスの流速が２．２ｍ／ｓ未満の場合には、炉内ガスの置換効率が悪くなり、シリコンウェーハが局所的に汚染される虞があるため好ましくない。また不活性ガスとしては、Ａｒガス、Ｈｅガスなどが用いられる。
この第１の熱処理工程におけるガス供給側のプレートに供給される不活性ガスの流速を３３．５ｍ／ｓ以下とすることにより、上部プレートの酸化膜厚の減少量を抑制できる。
また、不活性ガスの流速が２．２ｍ／ｓ未満の場合には、炉内ガスの置換効率が悪くなり、シリコンウェーハが局所的に汚染される虞があるため好ましくない。また不活性ガスとしては、Ａｒガス、Ｈｅガスなどが用いられる。
【0036】
更に、前記熱処理炉内で前記シリコンウェーハを１１５０～１２００℃の不活性ガス雰囲気下で３０～１２０分熱処理を行う第１の熱処理工程の後、不活性ガス雰囲気から酸化性ガス雰囲気に置換する。酸化性ガスとしては、Ｏ２ガスが用いられる。
【0037】
前記置換工程の後、前記シリコンウェーハを１１００～１２００℃の酸化性ガス雰囲気下で熱処理を行い、シリコンウェーハの表面に５００ｎｍ以下の酸化膜を形成すると共にＳｉＣ製ウェーハボートの表面に少なくとも第１の熱処理により減少した酸化膜厚以上の酸化膜を形成する、第２の熱処理工程が行われる。
この第２の熱処理によって、シリコンウェーハの表面に酸化膜が形成されると共に、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面に酸化膜が形成される。
この第２の熱処理によって、シリコンウェーハの表面に酸化膜が形成されると共に、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面に酸化膜が形成される。
【0038】
特に、この第２の熱処理工程の熱処理温度が１１００～１２００℃で行われるため、従来のように１０００℃以下でなされるＳｉＣ製ウェーハボートの酸化膜の形成に比べて、酸化レート（例えば、図１に示すように１０００℃で０．１６ｎｍ／ｍｉｎ，１１５０℃で１．８３ｎｍ／ｍｉｎ）が大きく、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面に酸化膜を迅速に形成することができる。
ここで、シリコンウェーハの表面に形成される酸化膜の厚さを５００ｎｍ以下とするのは、５００ｎｍを超えると、酸化膜層の除去のための処理が困難となる虞があるためである。
一方、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面に少なくとも５０ｎｍの酸化膜を形成するのは、第１の熱処理工程において消耗した酸化膜の厚さを回復させるためである。
ここで、シリコンウェーハの表面に形成される酸化膜の厚さを５００ｎｍ以下とするのは、５００ｎｍを超えると、酸化膜層の除去のための処理が困難となる虞があるためである。
一方、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面に少なくとも５０ｎｍの酸化膜を形成するのは、第１の熱処理工程において消耗した酸化膜の厚さを回復させるためである。
【0039】
また、図３に示すように、熱処理温度を１１００～１２００℃とすることで、ウェーハの表層（深さ１０μｍまでの層）酸素濃度を向上できるメリットもあり、シリコンウェーハの機械的強度に対して有効である。
これに対して、酸化温度が１０００℃の場合は、１１００℃の場合に比べて表層酸素濃度の向上が少なく、このメリットを得ることができない。
したがって、１１００℃～１２００℃の熱処理温度で、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面に酸化膜を５０ｎｍ以上形成することが必要である。
尚、図３は、Ａｒガス雰囲気下、１２００℃で１時間熱処理した後、酸素ガス雰囲気下、１１５０℃で６分、またＡｒガス雰囲気下、１２００℃で１時間熱処理した後、酸素ガス雰囲気下、１１００℃で１２分、更にＡｒガス雰囲気下、１２００℃で１時間熱処理した後、酸素ガス雰囲気下、１０００℃で６０分、またＡｒガス雰囲気下で、１２００℃で１時間、熱処理した際のシリコンウェーハにおける、シリコンウェーハ表面からの深さと、酸素濃度との関係を示す図である。
この図３からわかるように、熱処理温度が高温になるにつれて、表層酸素濃度を短時間で向上させることができる。
これに対して、酸化温度が１０００℃の場合は、１１００℃の場合に比べて表層酸素濃度の向上が少なく、このメリットを得ることができない。
したがって、１１００℃～１２００℃の熱処理温度で、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面に酸化膜を５０ｎｍ以上形成することが必要である。
尚、図３は、Ａｒガス雰囲気下、１２００℃で１時間熱処理した後、酸素ガス雰囲気下、１１５０℃で６分、またＡｒガス雰囲気下、１２００℃で１時間熱処理した後、酸素ガス雰囲気下、１１００℃で１２分、更にＡｒガス雰囲気下、１２００℃で１時間熱処理した後、酸素ガス雰囲気下、１０００℃で６０分、またＡｒガス雰囲気下で、１２００℃で１時間、熱処理した際のシリコンウェーハにおける、シリコンウェーハ表面からの深さと、酸素濃度との関係を示す図である。
この図３からわかるように、熱処理温度が高温になるにつれて、表層酸素濃度を短時間で向上させることができる。
【0040】
前記第２の熱処理工程を経ることにより、ＳｉＣ製ウェーハボートの酸化膜の厚さは５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下であり、かつシリコンウェーハの表面の酸化膜の厚さは１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下になされる。
ＳｉＣ製ウェーハボートの酸化膜の厚さが４００ｎｍを超えると、酸化膜が剥離する虞があり、シリコンウェーハの表面の酸化膜の厚さが１００ｎｍ未満の場合には、金属汚染を受け易くなるため、好ましくない。
ＳｉＣ製ウェーハボートの酸化膜の厚さが４００ｎｍを超えると、酸化膜が剥離する虞があり、シリコンウェーハの表面の酸化膜の厚さが１００ｎｍ未満の場合には、金属汚染を受け易くなるため、好ましくない。
【0041】
この第２の熱処理工程の処理時間は、シリコンウェーハの表面に５００ｎｍ以下の酸化膜を形成し、かつＳｉＣ製ウェーハボートの表面に少なくとも５０ｎｍの酸化膜を形成する、処理時間に設定される。
この処理時間は、処理温度、酸化性ガスの濃度等によって異なるが、シリコンウェーハの表面に５００ｎｍ以下の酸化膜を形成し、かつＳｉＣ製ウェーハボートの表面に少なくとも５０ｎｍの酸化膜を形成するには、少なくとも５分間の熱処理が必要となる。
この処理時間は、処理温度、酸化性ガスの濃度等によって異なるが、シリコンウェーハの表面に５００ｎｍ以下の酸化膜を形成し、かつＳｉＣ製ウェーハボートの表面に少なくとも５０ｎｍの酸化膜を形成するには、少なくとも５分間の熱処理が必要となる。
【0042】
また、第２の熱処理工程において、ＳｉＣ製ウェーハボートにおける、ガス供給側のプレートに供給される酸化性ガスの流速（プレート上の流速）が２．２ｍ／ｓ以上３３．５ｍ／ｓ以下に設定される。
第２の熱処理工程におけるガス供給側のプレートに供給される酸化性ガスの流速（プレート上の流速）が２．２ｍ／ｓ以上３３．５ｍ／ｓ以下とすることにより、ＳｉＣ製ウェーハボートのガス供給側のプレート（上部プレート）の酸化膜を迅速に回復させることができる。
第２の熱処理工程におけるガス供給側のプレートに供給される酸化性ガスの流速（プレート上の流速）が２．２ｍ／ｓ以上３３．５ｍ／ｓ以下とすることにより、ＳｉＣ製ウェーハボートのガス供給側のプレート（上部プレート）の酸化膜を迅速に回復させることができる。
【0043】
また、この第２の熱処理工程は、図４に示すように、この不活性ガス雰囲気から酸化性ガス雰囲気に置換する工程において、熱処理炉内の温度を１１００℃まで降下させて行っても良い。
また、図５に示すように、不活性ガス雰囲気から酸化性ガス雰囲気に置換する工程が、第１の熱処理工程の後、前記熱処理炉内を７００～８５０℃まで降温した後になされ、第２の熱処理工程が、不活性ガス雰囲気から酸化性ガス雰囲気に置換する工程後、前記熱処理炉内を１１００～１２００℃まで昇温した後になされても良い。
また、図５に示すように、不活性ガス雰囲気から酸化性ガス雰囲気に置換する工程が、第１の熱処理工程の後、前記熱処理炉内を７００～８５０℃まで降温した後になされ、第２の熱処理工程が、不活性ガス雰囲気から酸化性ガス雰囲気に置換する工程後、前記熱処理炉内を１１００～１２００℃まで昇温した後になされても良い。
【0044】
前記第２の熱処理工程の後、前記シリコンウェーハを前記熱処理炉内から搬出可能な温度まで降温する工程を経て、シリコンウェーハの熱処理方法が終了する。
【0045】
上記シリコンウェーハの熱処理方法によって、熱処理されたシリコンウェーハは、シリコンウェーハの表面の酸化膜の厚さが１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、前記酸化層を取り除いた表層１０μｍの炭素濃度が５×１０１５／ｃｍ３以下、表層５μｍにおけるＬＳＴＤ密度が０．１個／ｃｍ２以下、ＢＭＤ密度が１×１０９個／ｃｍ３以上に形成される。
シリコンウェーハ表層１０μｍの炭素濃度が５×１０１５／ｃｍ３以下であり、カーボン汚染を安定的に抑えることができる。また、表層５μｍにおけるＬＳＴＤ密度が０．１個／ｃｍ２以下と結晶欠陥を減少させることができ、更には、ＢＭＤ密度が１×１０９個／ｃｍ３以上と高い不純物のゲッタリング性を有するシリコンウェーハを得ることができる。
シリコンウェーハ表層１０μｍの炭素濃度が５×１０１５／ｃｍ３以下であり、カーボン汚染を安定的に抑えることができる。また、表層５μｍにおけるＬＳＴＤ密度が０．１個／ｃｍ２以下と結晶欠陥を減少させることができ、更には、ＢＭＤ密度が１×１０９個／ｃｍ３以上と高い不純物のゲッタリング性を有するシリコンウェーハを得ることができる。
【実施例】
【0046】
以下、本発明を実施例及び比較例に基づいてさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例等により制限されるものではない。
【0047】
（実施例１）
直径３００ｍｍのＳｉ単結晶から作製したウェーハを、予め５０ｎｍの酸化膜が表面に形成されたＳｉＣ製ウェーハボートに、シリコンウェーハを搭載し、熱処理炉内へ投入し、前記熱処理炉内で、前記シリコンウェーハを１１５０℃の不活性ガス雰囲気下で６０分熱処理を行う。尚、ガス供給側のプレート上の不活性ガスの流速を１５ｍ／ｓとした。
そして、不活性ガス雰囲気から酸化性ガス雰囲気に置換し、前記シリコンウェーハを１１００℃の酸化性ガス雰囲気下で熱処理を行い、シリコンウェーハの表面に１５０ｎｍの酸化膜を形成すると共にＳｉＣ製ウェーハボートの表面に新たに４０ｎｍの酸化膜を形成（予め形成された酸化膜との合計酸化膜厚は９０ｎｍ）した。尚、ガス供給側のプレート上の酸化性ガスの流速を１５ｍ／ｓとした。
熱処理されたシリコンウェーハは、シリコンウェーハの表面の酸化膜を希ＨＦ溶液により取り除き、その表層から深さ１０μｍの炭素濃度を二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により測定した。その結果、炭素濃度が５×１０１５／ｃｍ３以下であった。
また、その表層から深さ５μｍにおけるＬＳＴＤ密度をＬＳＴＤスキャナ（レイテックス社製ＭＯ６０１）により測定した。その結果、ＬＳＴＤ密度が０．１個／ｃｍ２以下であった。
更に、ＢＭＤ密度をＩＲトモグラフィー（レイテックス社製ＭＯ－４４１）により測定した。その結果、ＢＭＤ密度が１×１０９個／ｃｍ３以上であった。
直径３００ｍｍのＳｉ単結晶から作製したウェーハを、予め５０ｎｍの酸化膜が表面に形成されたＳｉＣ製ウェーハボートに、シリコンウェーハを搭載し、熱処理炉内へ投入し、前記熱処理炉内で、前記シリコンウェーハを１１５０℃の不活性ガス雰囲気下で６０分熱処理を行う。尚、ガス供給側のプレート上の不活性ガスの流速を１５ｍ／ｓとした。
そして、不活性ガス雰囲気から酸化性ガス雰囲気に置換し、前記シリコンウェーハを１１００℃の酸化性ガス雰囲気下で熱処理を行い、シリコンウェーハの表面に１５０ｎｍの酸化膜を形成すると共にＳｉＣ製ウェーハボートの表面に新たに４０ｎｍの酸化膜を形成（予め形成された酸化膜との合計酸化膜厚は９０ｎｍ）した。尚、ガス供給側のプレート上の酸化性ガスの流速を１５ｍ／ｓとした。
熱処理されたシリコンウェーハは、シリコンウェーハの表面の酸化膜を希ＨＦ溶液により取り除き、その表層から深さ１０μｍの炭素濃度を二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により測定した。その結果、炭素濃度が５×１０１５／ｃｍ３以下であった。
また、その表層から深さ５μｍにおけるＬＳＴＤ密度をＬＳＴＤスキャナ（レイテックス社製ＭＯ６０１）により測定した。その結果、ＬＳＴＤ密度が０．１個／ｃｍ２以下であった。
更に、ＢＭＤ密度をＩＲトモグラフィー（レイテックス社製ＭＯ－４４１）により測定した。その結果、ＢＭＤ密度が１×１０９個／ｃｍ３以上であった。
【0048】
（実施例２～１６、比較例１～１０）
実施例１における諸条件を、表１に示すように種々変更し、炭素濃度、ＬＳＴＤ密度、ＢＭＤ密度を測定した。その結果を表１に示す。
また、比較例として、実施例１における諸条件を、表２に示すように種々変更し、炭素濃度、ＬＳＴＤ密度、ＢＭＤ密度を測定した。その結果を表２に示す
実施例１における諸条件を、表１に示すように種々変更し、炭素濃度、ＬＳＴＤ密度、ＢＭＤ密度を測定した。その結果を表１に示す。
また、比較例として、実施例１における諸条件を、表２に示すように種々変更し、炭素濃度、ＬＳＴＤ密度、ＢＭＤ密度を測定した。その結果を表２に示す
【0049】
【表1】
【0050】
【表2】
【0051】
上記表１の実施例１～１６にあっては、シリコンウェーハの酸化層を取り除いた表層１０μｍの炭素濃度が５×１０１５／ｃｍ３以下、表層５μｍにおけるＬＳＴＤ密度が０．１個／ｃｍ２以下、ＢＭＤ密度が１×１０９個／ｃｍ３以上であるシリコンウェーハを得ることができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】