シリコン単結晶ウェーハを、チョクラルス� ��ー法(以下、CZ法と言う場合がある)により製 造すると、直径300mm程度の大口径のウェーハ� ��製造可能であるが、CZ法で製造されたウェ� �ハは次のような理由でIGBT用のウェーハには� ��していなかった。
(1)CZ法では、単結晶の育成時に過剰な空孔が� ��集して0.2~0.3μm程度のCOP欠陥(Crystal Originated� �Particle)が生じる。IGBTを製造する際には、ウ� ��ーハ表面にゲート酸化膜を形成するが、COP� ��陥がウェーハ表面に露出して出来たピット� ��あるいはウェーハ表面近傍に存在するCOP欠� ��がこのゲート酸化膜に取り込まれると、GOI( Gate Oxide Integrity)を劣化させる。従って、GOI� ��劣化しないように、COP欠陥を含まないウェ� ��ハが必要になるが、CZ法では無欠陥のウェ� �ハの製造が難しい。
(2)CZ法により製造されたシリコン単結晶ウェ� ��ハには、1×10 ¹⁸ atoms/cm ³ 程度の過剰な酸素が含まれており、このよう なウェーハに対して450℃で1時間程度の低温� �処理(IGBT製造工程のシンタリング処理に相当 する熱処理)を行うと酸素ドナーが発生し、� �処理前後でウェーハの抵抗率が変化してし� �う。
(3)CZ法により製造されたシリコン単結晶ウェ� ��ハの抵抗率は、シリコン融液に添加するド� ��パント量によって制御でき、IGBT用のウェー ハにはドーパントとしてリンが添加されるが 、リンは偏析係数が小さい為にシリコン単結 晶の長さ方向に渡って濃度が大きく変化する 。そのため、一本のシリコン単結晶の中で、 設計仕様に合致する抵抗率を有するウェーハ の得られる範囲が狭い。
(4)CZ法により製造されたシリコン単結晶ウェ� ��ハには、1×10 ¹⁸ atoms/cm ³ 程度の過剰な酸素が含まれており、このよう なウェーハに対してデバイス形成プロセスを 行うと、過剰な酸素がSiO ₂ となって析出し、再結合ライフタイムを劣化 させる。

(5)CZシリコンには10×10 ¹⁷ atoms/cm ³ 程度の酸素が含まれており、IGBT用デバイス� �ロセスにおける450℃1時間程度の低温熱処理� ��受けると酸素ドナーが発生して、基板の抵� ��率が変化してしまう。また、窒素ドープ結� ��においては、酸素ドナーを消す熱処理(典型 的には650℃×30分)を施しているが、デバイス� ��ロセスにおいてたとえばAl配線のシンタリ� �グ処理などはこの450℃程度の温度前後で行� �れるため、デバイス製造工程を通るとIGBT用� ��バイスを形成するデバイス領域における抵� ��率がウェーハ出荷時の抵抗率よりも高くな� ��という問題があった。このため、ウェーハ� ��表面から深さ方向100~200μm程度とされるデバ イス領域には、酸素析出物BMDが存在せず、か つ、デバイス領域に隣接してデバイスプロセ スにおけるハンドリング性を向上するために 、ゲッタリング(IG)効果を有するために、こ� �領域にはBMDが充分存在しているウェーハが� �められていた。

 上記(1)~(5)の問題点を解決すべく、本発明 者らが鋭意研究を行ったところ、以下の構成 を採用することによって、IGBTに必要なウェ� �ハ特性を備えたウェーハを、CZ法により製造 できることが判明した。

 本発明のIGBT用のシリコン単結晶ウェーハは 、チョクラルスキー法によって育成されたシ リコン単結晶からなるIGBT用のシリコン単結� �ウェーハであって、
 前記ウェーハ全面に設けられ表面側にIGBT用 デバイスの形成されるデバイス領域と、該デ バイス領域よりも裏面側に位置しデバイス形 成後に除去されるゲッタリング領域とを有し 、
 前記デバイス領域の厚さ方向寸法が100~200μm とされ、
結晶径方向全域においてCOP欠陥および転位ク ラスタが排除されており、格子間酸素濃度が 8.5×10 ¹⁷ atoms/cm ³ 以下であり、ウェーハ面内における抵抗率の ばらつきが5%以下であることを特徴とする。
 本発明は、前記デバイス領域において、IGBT 用デバイスプロセス熱処理後に、20nm以上の� �素析出物密度が5×10 ³ 個/cm ³ 以下であり、前記ゲッタリング領域において 、IGBT用デバイスプロセス熱処理後に、20nm以� ��の酸素析出物密度が5×10 ⁴ 個/cm ³ 以上1×10 ⁷ 個/cm ³ 以下であることができる。
 本発明は、前記シリコン単結晶に、5×10 ¹² atoms/cm ³ 以上5×10 ¹⁵ atoms/cm ³ 以下、または、1×10 ¹³ atoms/cm ³ 以上5×10 ¹⁵ atoms/cm ³ 以下の窒素をドープすることができる。
 本発明は、前記シリコン単結晶が、前記チ� ��クラルスキー法により育成される際にGrown-i n欠陥フリーなシリコン単結晶を引き上げ可� �な引き上げ速度で育成されたものであり、� �つ、引き上げ後のシリコン単結晶に中性子� �射がなされてリンがドープされてなるもの� �あることができる。
 本発明のIGBT用シリコン単結晶ウェーハの製 造方法は、チョクラルスキー法によってシリ コン単結晶を育成することにより得られるIGB T用シリコン単結晶ウェーハの製造方法であ� �て、
 シリコン単結晶の引き上げ速度をGrown-in欠� �フリーなシリコン単結晶が引き上げ可能な� �度で、格子間酸素濃度が8.5×10 ¹⁷ atoms/cm ³ 以下の単結晶を育成する引き上げ工程と、
 前記単結晶からスライスしたウェーハを1175 ℃以上でRTA処理する空孔注入工程と、
 前記空孔注入工程後に、1000℃~1100℃の温度� ��囲、1~16時間の処理時間で熱処理して前記ウ ェーハ全面の表面側に厚さ方向寸法が100~200μ mであるIGBT用デバイスの形成されるデバイス� ��域および該デバイス領域よりも裏面側にデ� ��イス形成後に除去されるゲッタリング領域� ��形成する空孔制御熱処理工程と、
 を有することを特徴とする。
 本発明は、前記シリコン単結晶に、5×10 ¹² atoms/cm ³ 以上5×10 ¹⁵ atoms/cm ³ 以下の窒素をドープすることができる。
 本発明は、CZ炉内の雰囲気ガス中に水素ガ� �換算分圧で40Pa以上400Pa以下の範囲となる水� �原子含有物質を導入することができる。
 本発明は、チョクラルスキー法によってシ� ��コン単結晶を育成する際に、シリコン融液� ��n型ドーパントを添加するか、シリコン融液 にリンを2.9×10 ¹³ atoms/cm ³ 以上2.9×10 ¹⁵ atoms/cm ³ 以下、前記リンよりも偏析係数の小さなp型� �ーパントを、その偏析係数に応じて結晶中� �濃度が1×10 ¹³ atoms/cm ³ 以上1×10 ¹⁵ atoms/cm ³ 以下となるように添加するか、または、引き 上げ後のシリコン単結晶に中性子照射を行う ことで、リンをドープすることができる。

 本発明のIGBT用のシリコン単結晶ウェーハは 、チョクラルスキー法によって育成されたシ リコン単結晶からなるIGBT用のシリコン単結� �ウェーハであって、
 前記ウェーハ全面に設けられ表面側にIGBT用 デバイスの形成されるデバイス領域と、該デ バイス領域よりも裏面側に位置しデバイス形 成後に除去されるゲッタリング領域とを有し 、
 前記デバイス領域の厚さ方向寸法が100~200μm とされ、
結晶径方向全域においてCOP欠陥および転位ク ラスタが排除されており、格子間酸素濃度が 8.5×10 ¹⁷ atoms/cm ³ 以下であり、ウェーハ面内における抵抗率の ばらつきが5%以下であることにより、IGBTが形 成されるデバイス領域(ウェーハ最表面~百数� ��μm)にBMDが発生せず、バックグラインドで除 去される厚み領域の中で、バルク中心部(表� �面から百数十μm以外)にRTA処理で故意にBMDを� ��りこんだウェーハを提供することができる� ��これにより、デバイス領域では、無欠陥と� ��てデバイス特性に影響を与える抵抗率の変� ��がなく、かつ、EG処理をおこなわないで、� �バイス製造工程において必要なIG能を有して デバイスプロセスにおけるハンドリング性を 向上し、デバイス製造に影響を及ぼす重金属 汚染を防止することが可能となる。

 アルゴンと窒素の混合雰囲気中でRTAによ� ��空孔注入処理をおこなったウェーハでは、� ��期デバイスプロセス中に600℃~900℃までの低 温熱処理が長時間施されると、表層に存在す る空孔が安定化する。その結果、デバイスプ ロセスにおける後の熱処理工程で表層から100 ~200μmまたは150μmの厚みであるデバイス領域� �BMDが高密度に形成され、IGBT特性を劣化させ� ��原因となる。したがって、空孔注入RTA処理� ��注入された表層近傍の空孔を、RTA処理後に1 000℃~1100℃の温度で1~16時間程度の熱処理を実 施することで、ウェーハ最表面から約150μm程 度のデバイス領域中では酸素析出がおきず、 それより深い位置では酸素析出が起きるIGBT� �シリコン単結晶ウェーハを提供することが� �きる。このようなウェーハでIGBT用デバイス� ��ロセスを経てIGBTを製造すれば、デバイスを 形成した後にデバイス領域より深い裏面側の 部分を除去して薄厚化する薄厚化工程(バッ� �グラインド工程)以前の工程では、最表面か� ��150μm以上の深い位置に含まれるBMDのゲッタ� ��ング(IG)効果で、デバイス領域(デバイス活� �領域)を金属汚染から保護することができる� ��バックグラインドによってBMDを含む深い領� ��の部分は削り取られるので、完成したIGBT素 子にはBMDが含まれず、したがいBMDによるIGBT� �性の劣化は生じない。また本発明によるIGBT� ��シリコン単結晶ウェーハは、デバイス工程� ��おける初期からウェーハにIG能を有するの� �、裏面へのポリシリコン膜形成処理(PBS)など のEG処理を省略して製造コストを低減するこ� ��も可能である。

 本発明は、前記デバイス領域において、IGBT 用デバイスプロセス熱処理後に、20nm以上の� �素析出物密度が5×10 ³ 個/cm ³ 以下であり、前記ゲッタリング領域において 、IGBT用デバイスプロセス熱処理後に、20nm以� ��の酸素析出物密度が5×10 ⁴ 個/cm ³ 以上1×10 ⁷ 個/cm ³ 以下であることにより、ゲッタリング領域内 部においてデバイス領域側に充分なゲッタリ ング能を有するゲッタリング領域と、デバイ ス領域内部でウェーハ厚み方向において均質 でかつIGBT用デバイスプロセス中からその後� �IGBT特性が劣化しないデバイス領域とを有す� ��ウェーハを提供することが可能となる。
 具体的には、ウェーハ最表面からウェーハ� ��さ方向に、それぞれ、IGBT用デバイスプロセ スを経ても酸素析出がおきない、つまり、BMD が検出されない均質な厚み寸法100~200μm程度� �デバイス領域と、このデバイス領域に接し� �、IGBT用デバイスプロセスを経るとウェーハ� ��さ方向にほぼ均質で20nm以上の酸素析出物密 度が5×10 ⁴ 個/cm ³ 以上1×10 ⁷ 個/cm ³ 以下となるBMD層と、このBMD層からウェーハ裏 面までデバイス領域と同様の特性を有する裏 側領域とを有するウェーハを得ることができ る。

 さらに、本発明のIGBT用のシリコン単結晶ウ ェーハは、チョクラルスキー法によって育成 されたシリコン単結晶からなるIGBT用シリコ� �単結晶ウェーハであって、結晶径方向全域� �おいてCOP欠陥および転位クラスタが排除さ� �ており、格子間酸素濃度が8.5×10 ¹⁷ atoms/cm ³ 以下であり、ウェーハ面内における抵抗率の ばらつきが5%以下であることを特徴とする。
 さらに、本発明のIGBT用のシリコン単結晶ウ ェーハにおいては、前記シリコン単結晶が、 前記チョクラルスキー法により育成される際 にGrown-in欠陥フリーなシリコン単結晶を引き� ��げ可能な引き上げ速度で育成されたもので� ��り、かつ、引き上げ後のシリコン単結晶に� ��性子照射がなされてリンがドープされてな� ��ものが好ましい。
 また本発明のIGBT用のシリコン単結晶ウェー ハにおいては、前記シリコン単結晶が、前記 チョクラルスキー法より育成される際に、n� �ドーパントがドープされたシリコン融液か� �、Grown-in欠陥フリーなシリコン単結晶を引き 上げ可能な引き上げ速度により育成されたも のであることが好ましい。
 更に本発明のIGBT用のシリコン単結晶ウェー ハにおいては、前記シリコン単結晶に、5×10 ¹² atoms/cm ³ 以上5×10 ¹⁵ atoms/cm ³ 以下の窒素がドープされていることが好まし い。

 さらに、本発明のIGBT用のシリコン単結晶ウ ェーハにおいては、破壊電界8MV/cmでのTZDBの� �格率が90%以上であり、450℃で1時間の熱処理� ��行った場合に発生する酸素ドナーの濃度が9 .8×10 ¹² 個/cm ^-3 以下であり、800℃で4時間と1000℃で16時間の� �段階熱処理を行った場合に析出するBMDの密� �が5×10 ⁷ 個/cm ^-3 以下であり、前記二段階熱処理を行った場合 における再結合ライフタイムが100μ秒以上で� ��ることが好ましい。
 さらにまた、本発明のIGBT用のシリコン単結 晶ウェーハにおいては、リンと、前記リンよ りも偏析係数の小さなp型ドーパントがそれ� �れ、1×10 ¹³ atoms/cm ³ 以上1×10 ¹⁵ atoms/cm ³ 以下の濃度で含まれていることが好ましい。
 さらにまた、本発明のIGBT用のシリコン単結 晶ウェーハにおいては、ウェーハ表面におけ るLPD密度が0.1個/cm ² 以下であり、ライトエッチング欠陥密度が1× 10 ³ 個/cm ² 以下であることが好ましい。

 なお、本発明において、抵抗率のばらつ� ��は、ウェーハ中心、ウェーハ中心と外周の� ��間の位置、ウェーハ外周から5mmの位置の合� ��3カ所で抵抗率を測定し、その3カ所の抵抗� �の中から最大値と最小値を選び、(最大値-最 小値)×100/最小値の式で得られる値とする。

 また、本発明において「Grown-in欠陥フリー� �とは、COP欠陥や転位クラスタなどの結晶育� �に伴って生る可能性のある全ての欠陥が排� �されることを意味する。
 また、本発明で、OSF領域とは、乾燥酸素雰� ��気で900℃から1000℃まで、昇温速度5℃/minで� ��温した後、乾燥酸素雰囲気で1000℃、1時間� �その後、ウェット酸素雰囲気で1000℃から1150 ℃まで昇温速度3℃/minで昇温した後、ウェッ� ��酸素雰囲気で1150℃、2時間、その後900℃ま� �降温する熱処理後に、2μmのライトエッチン� ��を実施してOSF領域を顕在化させ、OSF密度の� ��ェーハ面内分布を測定した際に、OSFの密度� ��10個/cm ² の領域を意味するものである。

 なお、Pv領域、Pi領域とは、チョクラルス キー法によりシリコン単結晶インゴットを育 成し、前記インゴット内での格子間シリコン 型点欠陥が支配的に存在する領域をI領域と� �、空孔型点欠陥が支配的に存在する領域をV� ��域とし、格子間シリコン型点欠陥の凝集体� ��び空孔型点欠陥の凝集体が存在しない領域� ��P領域とするとき、前記I領域に隣接しかつ� �記P領域に属し侵入型転位を形成し得る最低� ��格子間シリコン濃度未満の領域をPi領域と� �、前記OSF領域に隣接しかつ前記P領域に属しC OPを形成し得る空孔濃度以下の領域をPv領域� �する。

 シリコンウェーハは、CZ法により炉内の� �リコン融液からインゴットをボロンコフ(Voro nkov)の理論に基づいた所定の引上げ速度プロ� ��ァイルで引上げた後、このインゴットを切� ��して作製される。一般的に、CZ法により炉� �のシリコン融液からシリコン単結晶のイン� �ットを引上げたときには、シリコン単結晶� �おける欠陥として、点欠陥(point defect)と点� �陥の凝集体(agglomerates:三次元欠陥)が発生す� �。点欠陥は空孔と格子間シリコンという二� �の一般的な形態がある。空孔は一つのシリ� �ン原子がシリコン結晶格子で正常的な位置� �一つから離脱したものである。一方、シリ� �ン結晶の格子点以外の位置(インタースチシ� ��ルサイト)で存在するシリコン原子が格子間 シリコン原子である。

 点欠陥は一般的にシリコン融液(溶融シリ コン)とインゴット(固状シリコン)の間の接触 面で形成される。しかし、インゴットを継続 的に引上げることによって接触面であった部 分は引上げとともに冷却し始める。冷却の間 、空孔又は格子間シリコン原子は拡散し、空 孔の凝集体(vacancy agglomerates)であるCOP又は格� ��間シリコン原子の凝集体(interstitial agglomerat es)である転位クラスタが形成される。い換え れば、凝集体は点欠陥の合併に起因して発生 する三次元構造である。空孔型点欠陥の凝集 体は前述したCOPの他に、LSTD(Laser ScatteringTomog raph Defects)又はFPD(Flow Pattern Defects)と呼ばれ� ��欠陥を含み、格子間シリコン型点欠陥の凝� ��体は前述したLDと呼ばれる欠陥を含む。FPD� �は、インゴットを切出して作製されたシリ� �ンウェーハを30分間セコエッチング(Secco etch ing、HF:K2 Cr2O7 (0.15mol/l)=2:1の混合液によるエ� ��チング)したときに現れる特異なフローパタ ーンを呈する痕跡の源であり、LSTDとは、シ� �コン単結晶内に赤外線を照射したときにシ� �コンとは異なる屈折率を有し散乱光を発生� �る源である。

 ボロンコフの理論は、欠陥の数が少ない高� ��度インゴットを成長させるために、インゴ� ��トの引上げ速度をV(mm/分)、インゴットとシ� ��コン融液の界面近傍のインゴット鉛直方向� ��温度勾配をG(℃/mm)とするときに、V/G(mm ²  /分・℃)を制御することである。

 このV/Gの値が高い値から低い値と変化す� ��のに対応して、上述したV領域、OSF領域、Pv� ��域、Pi領域、I領域の順となる。このため、� ��熱解析ソフトにより引き上げ装置固有のG(� �/mm)を算出しておき、引き上げ速度を徐々に� ��下させる引き上げ実験を実施し、これによ� ��得られた単結晶の引き上げ長さ方向の欠陥� ��布を予め調べておくことにより、Pv領域、Pi 領域、I領域を得るために必要な引き上げ速� �V(mm/分)を算出することができる。あるいは� �V/Gの値は、引き上げ炉上部におけるホット� �ーンの構造等、各実機によって異なるが、CO P密度、OSF密度、BMD密度、LSTD密度又はFPD、ラ� ��トエッチング欠陥密度などを測定すること� ��よって、判別可能である。

 また、「ライトエッチング欠陥」とは、As-G rownのシリコン単結晶ウェーハを硫酸銅水溶� �に浸漬した後自然乾燥し、窒素雰囲気中で90 0℃、20分程度の熱処理を行なうCuデコレーシ� ��ンを行ない、その後、試片表層のCuシリサ� �ド層を除去するために、HF/HNO ₃ 混合溶液中に浸漬して、表層を数十ミクロン 程度エッチングして除去し、その後、ウェー ハ表面を2μmライトエッチング(クロム酸エッ� ��ング)し、光学顕微鏡を用いて検出される欠 陥である。この評価手法によれば、結晶育成 時に形成した転位クラスタをCuデコレーショ� ��することで顕在化させ、転位クラスタを感� ��良く検出することができる。即ちライトエ� ��チング欠陥には、転位クラスタが含まれる� ��
 また、本発明において、「LPD密度」とは、� ��ーザ光散乱式パーティクルカウンター(SP1(su rfscan SP1):KLA-Tencor社製)を用いて検出される0.1 μmサイズ以上の欠陥の密度である。

 また、TZDBとは、タイムゼロ絶縁破壊(Time Ze ro Dielectric Breakdown)の略であり、GOIを表す指� ��のひとつである。本発明におけるTZDBの合格 率は、測定電極の電極面積を8mm ² とし、判定電流を1mAとしたとした条件で、ウ ェーハ全体で416カ所程度の場所で電流-電圧� �線を測定し、静電破壊を起こさなかった確� �をTZDBの合格率としている。なお、この合格� ��はCモード合格率とも呼ばれる。

 本発明のシリコン単結晶ウェーハによれ� ��、ウェーハ面内方向全域にわたって均質で� ��つ充分なゲッタリング能を有するゲッタリ� ��グ領域と、ウェーハ面内方向全域にわたっ� ��均質でかつIGBT用デバイスプロセス中からそ の後にIGBT特性が劣化しないデバイス領域と� �有するとともに、結晶径方向全域においてCO P欠陥および転位クラスタが排除されている� �で、ウェーハを縦方向に使う素子であるIGBT� ��のウェーハとして好適である。即ち、結晶� ��方向全域においてCOP欠陥および転位クラス� ��が排除されているので、IGBT製造工程におけ るウェーハ表面でのゲート酸化膜の形成時に 、COP欠陥がゲート酸化膜に取り込まれること がなく、GOIを劣化させることがない。また、 転位クラスタが排除され、酸素析出物(BMD)も� ��減されているので、p/n接合におけるリーク� ��流を防止できる。

 更に、格子間酸素濃度が8.5×10 ¹⁷ atoms/cm ³ 以下なので、ウェーハの熱処理後に発生する 酸素ドナーの濃度を9.8×10 ¹² 個/cm ³ 以下に抑えることができ、熱処理前後でのウ ェーハの抵抗率の変化を防ぐことができ、シ リコン単結晶ウェーハの品質を安定にできる 。
 なお、酸素ドナーの濃度を9.8×10 ¹² 個/cm ³ 以下にする理由は次の通りである。高耐圧IGB Tには、n型で抵抗率が40~70ω・cmのウェーハが� ��われる。例えば、基板の抵抗率の仕様が50± 5ω・cmの場合では、許容できるドナー濃度は9 .8×10 ¹² 個/cm ³ 以下となる。ここで、酸素に起因した酸素ド ナーが最も発生しやすい温度は450℃である。 例えばデバイスプロセスにおいてAl配線のシ� ��タリング処理はこの温度前後で行われる。4 50℃で1時間の熱処理を施した場合に発生する 酸素ドナーの濃度の酸素濃度依存性を調べた 結果を図1に示す。図1から、酸素ドナーの濃� ��を9.8×10 ¹² 個/cm ³ 以下に抑えるためには、ウェーハの格子間酸 素濃度を8.5×10 ¹⁷ atoms/cm ³ 以下に制御しなければならないことが分かる 。このような理由から本発明においては、格 子間酸素濃度を8.5×10 ¹⁷ atoms/cm ³ 以下とすることができる。

 なお、通常のCZ法では格子間酸素濃度を8.5× 10 ¹⁷ atoms/cm ³ 以下にするのは困難な場合があるので、その 場合は磁場を印加して単結晶を育成するMCZ法 によって、格子間酸素濃度を8.5×10 ¹⁷ atoms/cm ³ 以下にすることが可能である。また、石英る つぼおよび引き上げる単結晶の回転速度を低 速にすることによっても格子間酸素濃度の低 減が図られる。
 具体的には、図10に示すように、石英ルツ� �回転数R1(rpm)と、結晶回転数R2(rpm)とを、
添付図面図10に各点(R1,R2)で示すように、
 点A (0.1,1)、点B(0.1,7)、点C(0.5,7)、点D(0.7,6)、 点E(1,6)、点F(2,2)、点G(2,1)で囲まれる範囲内の 値に設定することができる。これにより、格 子間酸素濃度が4×10 ¹⁷ atoms/cm ³ 以下の単結晶を育成することができる。実質 的には、石英ルツボの回転数をR1(rpm)、結晶� �転数をR2(rpm)とするとき、R1:0.1以上2以下、R2: 1以上7以下、の範囲であって、R1:0.5以上0.7以� ��の場合、R2<7-5(R1-0.5)を満足し、R1:0.7以上1� ��下の場合、R2<6を満足し、R1:1以上2以下の� ��合、R2<6-4(R1-1)を満足する範囲に設定する� ��とができる。この場合、単結晶中の格子間� ��素濃度を4.0×10 ¹⁷ atoms/cm ³ 以下として低酸素濃度のシリコン単結晶を育 成できる。
 このため、この低酸素単結晶から、抵抗率� ��バラツキが小さく、かつ、IGBT製造プロセス を経ても酸素析出物の密度が極めて少ない450 ℃程度の低温熱処理を受けると酸素ドナーが 発生して、基板の抵抗率が変化してしまうこ とを防止可能なIGBT用のシリコン単結晶ウェ� �ハを提供することが可能となる。

 また、石英ルツボ回転数R1(rpm)と、結晶回転 数R2(rpm)とを、
添付図面図10に各点(R1,R2)で示すように、
 点A (0.1,1)、点B(0.1,7)、点L(0.2,7)、点K(0.3,7)、 点J(0.5,6)、点I(0.7,6)、点H(1,5)、点N(1,3)、点M(1,1 )で囲まれる範囲内の値に設定してシリコン� �結晶を引き上げることで、単結晶中の格子� �酸素濃度を3.5×10 ¹⁷ atoms/cm ³ 以下としてより低酸素濃度のシリコン単結晶 を育成できる。実質的には、石英ルツボ回転 数R1(rpm)と結晶回転数R2(rpm)とをR1:0.1以上2以下 、R2:1以上7以下、の範囲であって、但しR1:0.3� ��上、0.5以下の場合、R2<7-5(R1-0.3)を満足し� �R1:0.5以上0.7以下の場合、R2<6を満足し、R1:0 .7以上1以下の場合、R2<6-3.4(R1-0.7)を満足す� �範囲に設定すればよい。この場合、単結晶� �の格子間酸素濃度が3.5×10 ¹⁷ atoms/cm ³ 以下として、低酸素濃度のシリコン単結晶を 提供できる。

 また、石英ルツボ回転数R1(rpm)と、結晶回転 数R2(rpm)とを、
添付図面図10に各点(R1,R2)で示すように、
 点A (0.1,1)、点B(0.1,7)、点L(0.2,7)、点Q(0.3,6)、 点J(0.5,6)、点P(0.7,5)、点N(1,3)、点M(1,1)で囲ま� �る範囲内の値に設定してシリコン単結晶を� �き上げてもよい。 実質的には、石英ルツボ 回転数R1(rpm)と結晶回転数R2(rpm)とをR1:0.1以上1 以下、R2:1以上7以下、の範囲であって、但しR 1:0.2以上0.3以下の場合、R2<7-10(R1-0.2)を満足� ��、R1:0.3以上0.5以下の場合、R2<6を満足し、 R1:0.5以上0.7以下の場合、R2<6-5(R1-0.5)を満足� ��、R1:0.7以上、1以下の場合、R2<5-6.7(R1-0.7)� �満足する範囲に設定することができる。こ� �場合、単結晶中の格子間酸素濃度3.0×10 ¹⁷ atoms/cm ³ 以下のシリコン単結晶を育成し、より低酸素 濃度のシリコン単結晶を育成できる。
 なお、石英ルツボ回転数R1(rpm)と、結晶回転 数R2(rpm)と格子間酸素濃度との関係を表5に示� ��。

 また、本発明では、シリコン融液に印加す� ��磁場は水平磁場やカスプ磁場など採用する� ��とができ、例えば水平磁場の強度としては� ��3000~5000G(0.3T~0.5T)とすることができる。磁場� ��度が上記の範囲以下であるとシリコン融液� ��対流抑制効果が充分でなく固液界面の形状� ��好ましい形状とすることができない上、酸� ��濃度を充分低下することができず好ましく� ��い。また、上記の範囲以上に磁場強度を上� ��ると、対流が抑制されすぎて、高温のシリ� ��ン融液が石英ルツボ内表面の劣化を進め、� ��晶の無転位化率が低下するため好ましくな� ��。
 また、本発明では、磁場中心位置と結晶引� ��上げ時の融液表面位置を-75~+50mm、より好ま� ��くは、20~45mmとすることが好ましい。ここで 、ここで磁場中心位置とは、水平磁場にあっ ては磁場発生コイルの中心が位置する高さ位 置を意味し、-75mmとは、融液液面から上方75mm であることを意味している。

 本発明のIGBT用シリコン単結晶ウェーハの製 造方法は、φ8インチ以上のCZシリコン単結晶� ��おいて 酸素濃度4×10 ¹⁷ atoms/cm ³ (oldASTM)以下というレベルは 今までに類を見� ��いレベルを実現することができた。COPフリ� ��でかつ 酸素濃度4×10 ¹⁷ atoms/cm ³ 以下というシリコン単結晶は 従来結晶でい� ��CZ結晶とFZ結晶の中間に位置する結晶である 。MCZ法でCOPフリー結晶を育成することにより  FZ結晶同等の酸化膜耐圧を得ることができ� �。また、酸素濃度4×10 ¹⁷ atoms/cm ³ 以下とすることにより デバイス製造工程に� ��ける熱処理での酸素ドナー発生の懸念を払� ��することができ、さらに CZ結晶特有の酸素 起因不良がほとんど見られなくなる。MCZ法に よる引き上げにおいて シリコン融液の対流� ��抑制し 石英ルツボの溶解量を減らすと共� �、合成石英ルツボを使用し 石英ルツボ中の 不純物濃度を低減させ、よりFZ結晶に近い品� ��のCZ結晶を育成できる。
 ここで、合成石英ルツボとは、少なくとも� ��料融液に当接する内表面が以下のような合� ��石英から形成されたものを意味する。

 合成石英は、化学的に合成・製造した原料� ��あり、合成石英ガラス粉は非晶質である。� ��成石英の原料は気体又は液体であるため、� ��易に精製することが可能であり、合成石英� ��は天然石英粉よりも高純度とすることがで� ��る。合成石英ガラス原料としては四塩化炭� ��などの気体の原料由来とケイ素アルコキシ� ��のような液体の原料由来がある。合成石英� ��ガラスでは、すべての不純物を0.1ppm以下と� ��ることが可能である。
 合成石英ガラス粉を溶融して得られたガラ� ��では、光透過率を測定すると、波長200nm程� �までの紫外線を良く透過し、紫外線光学用� �に用いられている四塩化炭素を原料とした� �成石英ガラスに近い特性であると考えられ� �。
 合成石英ガラス粉を溶融して得られたガラ� ��では、波長245nmの紫外線で励起して得られ� �蛍光スペクトルを測定すると、天然石英粉� �溶融品のような蛍光ピークは見られない。

  含有する不純物濃度を測定するか、シ� �ノール量の違い、あるいは、光透過率を測� �するか、波長245nmの紫外線で励起して得られ る蛍光スペクトルを測定することにより、ガ ラス材料が天然石英であったか合成石英であ ったかを判別することができる。

 また、MCZ法により、8インチφシリコン単� ��晶の育成がFZ法に比べて簡単になるととも� �、石英ルツボの使用により大チャージ化が� �能となり、FZ法に比べて原料コストの削減が 可能となり、同時に歩留りを向上することが できる。

 また、本発明では、シリコン融液表面の� ��ス流状態を制御するために、炉内圧力は、1 333Pa以上、好ましくは4000Pa~26660Paが望ましい� �炉内圧力の上限は、炉内の圧力が増大する� �Ar等の不活性ガスの融液上でのガス流速が低 下することにより、融液から蒸発したSiO等の 反応物ガスが排気しにくくなることにより、 結晶中の酸素濃度が高くなり、また、SiOが炉 内の融液上部の1100℃程度またはこれより低� �の部分に凝集することで、ダストを発生さ� �融液に落下することで結晶の有転位化を引� �起こすため、これらを防止するために上記� �上限の圧力を規定した。

 また、本発明では、シリコン融液表面のガ� ��流状態を制御するために、炉内圧力は、10to rr(1.3kPa)以上、好ましくは30torr~200torr(4.0~27kPa)� ��さらに、好ましくは、30torr~70torr(4.0~9.3kPa)が 望ましい。炉内圧力の上限は、炉内の圧力が 増大するとAr等の不活性ガスの融液上でのガ� ��流速が低下することにより、融液から蒸発� ��たSiO等の反応物ガスが排気しにくくなるこ� ��により、結晶中の酸素濃度が高くなり、ま� ��、SiOが炉内の融液上部の1100℃程度またはよ り低温の部分に凝集することで、ダストを発 生させ融液に落下することで結晶の有転位化 を引き起こすため、これらを防止するために 上記の上限の圧力を規定した。
 また、本発明では、CZ炉内に供給する雰囲� �ガス流量を100~200リットル/min以上とし、CZ炉� ��の圧力を6700pa以下として、溶融液表面から� ��発するSiOを効果的に装置外に排出すると共� ��、溶融液表面を漂う異物もルツボ壁に追い� ��るとともに、結晶中の酸素濃度が高くなる� ��とを防止することができる。

 また、本発明のシリコン単結晶ウェーハに� ��れば、ウェーハ面内における抵抗率のばら� ��きが5%以下なので、IGBTの品質を安定にでき� ��。
 ところで、CZ法により製造されたシリコン� �結晶ウェーハの抵抗率は、シリコン単結晶� �含まれるドーパント量によって制御できる� �、IGBT基板のドーパントとして良く使われる� ��ンは、偏析係数が小さい為にシリコン単結� ��の長さ方向にわたってその濃度が大きく変� ��する。そのため、一本の単結晶の中で設計� ��様に合った抵抗率を有するウェーハの得ら� ��る範囲が狭い。このため本発明では、上述� ��たように、中性子照射、シリコン融液へのn 型ドーパントの添加、リンとリンよりも偏析 係数の小さなp型ドーパントを所定量添加、� �の他様々な手段を採用する。いずれの場合� �、不純物濃度の低いシリコン多結晶を原料� �し、不純物の溶出が少ない合成石英ルツボ� �用いて単結晶を育成することが重要である� �これらの手段を用いることで、シリコン単� �晶の歩留まりを改善することができる。

 中性子照射については、まず、シリコン融� ��に抵抗率を調整するためのドーパントを添� ��せずにシリコン単結晶を育成し、このノン� ��ープのシリコン単結晶に中性子を照射する� ��とによって、結晶中の ³⁰ Siが ³¹ Pに変換される現象を利用してリンをドープ� �ることが出来る。 ³⁰ Siは単結晶中に約3%の濃度で均一に含まれて� �るので、この中性子照射は、結晶の径方向� �も軸方向にも最も均一にリンをドープでき� �方法である。
 また、シリコン融液へのn型ドーパントの添 加によっても、抵抗率を制御することができ る。この時、所謂DLCZ法(Double Layered Czochralski ;二層式引き上げ法)を適用することが望まし� ��。DLCZ法とは、リンのような偏析係数の小さ なドーパントの結晶軸方向の濃度変化を抑制 する方法である。この方法は例えば特開平5-4 3384号公報に開示されており、CZ方法において 、坩堝中で多結晶シリコンを一旦全部溶かし てシリコン融液としてからリンを添加し、坩 堝の底部の温度を下げてシリコン融液を底よ り上方に向かって凝固させてシリコン凝固層 を形成し、このシリコン凝固層を上方から底 に向けて徐々に溶かしながら結晶を育成する ことによって、単結晶中に取り込まれるドー パント濃度をほぼ一定に保つ方法である。
 本発明ではこのDLCZ法を採用することによっ ても、シリコン単結晶の結晶軸方向の抵抗率 変化を抑制することができる。

 また、リンと、リンよりも偏析係数の小さ� ��p型ドーパントを所定量添加することによっ ても、シリコン単結晶の結晶軸方向の抵抗率 変化を抑制することができる。これは所謂ダ ブルドープ法と呼ばれ、例えば特開2002-128591� ��公報に開示されており、リンのような偏析� ��数の小さなドーパントをドープした結晶の� ��方向の抵抗率変化を抑制する方法である。� ��ンに対して、リンよりも偏析係数の小さなp 型ドーパント(例えばAl、Ga、In)をカウンター� ��ーパントとしてドープすることによってリ� ��の濃度変化を補償する。リンだけをドープ� ��た場合とリンとアルミニウムを同時にドー� ��した場合の結晶軸方向の抵抗率変化を図2に 示す。ウェーハの抵抗率の仕様が50±5ω・cmの 場合、リンとアルミニウムを同時にドープす ることによって、歩留まりが約3倍に向上す� �。単結晶の上端におけるリンに対するアル� �ニウムの濃度比を50%程度にすると歩留まり� �最も高くなる。本発明では、リンと、リン� �りも偏析係数の小さなp型ドーパントがそれ� ��れ、1×10 ¹³ atoms/cm ³ 以上1×10 ¹⁵ atoms/cm ³ 以下の濃度で含有されることで、シリコン単 結晶の結晶軸方向の抵抗率変化を抑制するこ とができる。

 更に、本発明においては、所謂CCZ法と呼ば� ��る方法も適用可能である。この方法は、例� ��ば特開昭61-36197号公報に開示されており、� �結晶育成中に、リンを含んだシリコン融液� �ドーパントを含まない多結晶シリコンを添� �することによって、単結晶中に取り込まれ� �ドーパント濃度をほぼ一定に保つ方法であ� �。
 更にまた、DLCZ法やCCZ法のようにシリコン融 液にドーパントを添加する単結晶育成の場合 には、ウェーハ面内の抵抗率バラツキを抑制 するために、結晶育成中の結晶回転速度を速 く回転させることが望ましく、直径200mm以下� ��単結晶育成では結晶回転速度を15~30rpm、直� �300mm以上では8~15rpmの範囲で回転させること� �望ましい。なお、通常、結晶回転速度を増� �させると、Grow-in欠陥フリー結晶を得るため� ��引き上げ速度マージン幅が狭くなってしま� ��、単結晶育成そのものが困難となるが、本� ��明では後述するように水素含有ガス雰囲気� ��シリコン単結晶を育成することにより、Grow -in欠陥フリー結晶を得るための引き上げ速度 マージンを十分に確保することができる。

次に、シリコン単結晶に、5×10 ¹² atoms/cm ³ 以上5×10 ¹⁵ atoms/cm ³ 以下、あるいは、1×10 ¹³ atoms/cm ³ 以上2×10 ¹⁵ atoms/cm ³ 以下、より好ましくは、5×10 ¹³ atoms/cm ³ 以上9×10 ¹⁴ atoms/cm ³ 以下の窒素がドープされることによって、COP 欠陥および転位クラスタの排除が容易になる 。窒素のドープ量が上記の範囲未満ではV/Gの 制御可能範囲が狭くCOP欠陥および転位クラス タの排除が完全になされない虞があり、上記 の範囲を超えると、窒化物が生成してシリコ ン単結晶が育成できなくなるため好ましくな い。
 また、シリコン単結晶に、1×10 ¹³ atoms/cm ³ 以上5×10 ¹⁵ atoms/cm ³ 以下、あるいは、1×10 ¹⁴ atoms/cm ³ 以上5×10 ¹⁵ atoms/cm ³ 以下、より好ましくは、1×10 ¹⁴ atoms/cm ³ 以上9×10 ¹⁴ atoms/cm ³ 以下、あるいは、1×10 ¹⁴ atoms/cm ³ 以上5×10 ¹⁴ atoms/cm ³ 以下の窒素がドープされることによって、COP 欠陥および転位クラスタの排除が容易になる 。窒素のドープ量が上記の範囲未満ではV/Gの 制御可能範囲が狭くCOP欠陥および転位クラス タの排除が完全になされない虞があり、上記 の範囲を超えると、窒化物が生成してシリコ ン単結晶が育成できなくなるため好ましくな い。また、上記の範囲以上とすることで、窒 素をドープすることによる酸素析出促進効果 が明らかであり、また、上記の範囲以下とす れば、単結晶引き上げ時の単結晶化の妨げと なったり、連続操業の不安定化を引き起こし たりすることもない。

 また、本発明のシリコン単結晶ウェーハに� ��れば、TZDBの合格率が90%以上であり、450℃で 1時間の熱処理を行った場合に発生する酸素� �ナーの濃度が9.8×10 ¹² 個/cm ³ 以下であり、800℃で4時間と1000℃で16時間の� �段階熱処理を行った場合に生じるBMDの密度� �5×10 ⁷ 個/cm ³ 以下であり、二段階熱処理を行った場合にお ける再結合ライフタイムが100μ秒以上である� ��で、IGBT用のシリコン単結晶ウェーハに求め られる特性を満たすことができる。

 再結合ライフタイムは、シリコン単結晶に� ��まれる格子間酸素が、デバイス形成プロセ� ��を経ることでSiO ₂ として析出することによって劣化される。本 発明のウェーハによれば、上述のように格子 間酸素濃度が8.5×10 ¹⁷ atoms/cm ³ 以下なので、再結合ライフタイムを100μ秒以� ��にすることができる。

 本発明のIGBT用シリコン単結晶ウェーハの製 造方法は、チョクラルスキー法によってシリ コン単結晶を育成することにより得られるIGB T用シリコン単結晶ウェーハの製造方法であ� �て、
 シリコン単結晶の引き上げ速度をGrown-in欠� �フリーなシリコン単結晶が引き上げ可能な� �度で、格子間酸素濃度が8.5×10 ¹⁷ atoms/cm ³ 以下の単結晶を育成する引き上げ工程と、
 前記単結晶からスライスしたウェーハを1175 ℃以上でRTA処理する空孔注入工程と、
 前記空孔注入工程後に、1000℃~1100℃の温度� ��囲、1~16時間の処理時間で熱処理して前記ウ ェーハ全面の表面側に厚さ方向寸法が100~200μ mであるIGBT用デバイスの形成されるデバイス� ��域および該デバイス領域よりも裏面側にデ� ��イス形成後に除去されるゲッタリング領域� ��形成する空孔制御熱処理工程と、
 を有することにより、空孔注入工程として� ��素を含む雰囲気、または、アンモニアなど� ��窒素含有ガスを含む雰囲気中でRTA処理をお� ��なったウェーハでは、IGBT用デバイスプロセ スの初期に600℃~900℃までの低温熱処理が長� �間施された場合でも、ウェーハ表層側に存� �する空孔が安定化しない。その結果、デバ� �スプロセスにおける後の熱処理工程で表層� �ら100~200μmまたは150μmの厚みであるデバイス� ��域で20nm以上のBMD(酸素析出物)が密度5×10 ³ 個/cm ³ 以上の高密度に形成され、IGBT特性を劣化さ� �る原因となることを防止できる。
 ここで、空孔制御熱処理工程における熱処� ��の昇温速度、降温速度は、それぞれ3~50℃/mi n、3~20℃/minとされることが好ましい。したが って、ランプアニール炉も使用可能であるが 、横型炉によって処理することができる。
 ここで、昇温・降温速度が3℃より小さいと 核形成が生じてしまい、密度制御が困難であ る。また昇温速度が50℃/minを越えるとウェー ハに大きな熱応力が付加され、割れてしまう 可能性がある。また降温速度が20℃/minを越え ると空孔制御熱処理でウェーハに空孔注入さ れ、密度制御を困難にする要因となってしま う。

 つまり、本願発明においては、空孔注入RTA� ��理で注入された表層近傍の空孔を、RTA処理� ��に1000℃~1100℃の温度で1~16時間程度の熱処理 を実施することで、たとえば800℃4hr+1000℃16hr の熱処理条件を有するIGBT用デバイスプロセ� �を経た後においても、ウェーハ最表面から� �150μm程度のデバイス領域中では酸素析出が� �きず酸素析出物密度が5×10 ³ 個/cm ³ 以下、それより深い位置では酸素析出が起き て酸素析出物密度が5×10 ⁴ 個/cm ³ 以上1×10 ⁷ 個/cm ³ 以下となるるIGBT用シリコン単結晶ウェーハ� �提供することができる。

 このようなウェーハでIGBT用デバイスプロ セスを経てIGBTを製造すれば、デバイスを形� �した後にデバイス領域より深い裏面側の部� �を除去して薄厚化する薄厚化工程(バックグ� ��インド工程)以前の工程では、最表面から150 μm以上の深い位置に含まれるBMDのゲッタリン グ(IG)効果で、デバイス領域(デバイス活性領� ��)を金属汚染から保護することができる。バ ックグラインドによってBMDを含む深い領域の 部分は削り取られるので、完成したIGBT素子� �はBMDが含まれず、したがいBMDによるIGBT特性� ��劣化は生じない。また本発明によるIGBT用シ リコン単結晶ウェーハは、デバイス工程にお ける初期からウェーハにIG能を有するので、� ��面へのポリシリコン膜形成処理(PBS)などのEG 処理を省略して製造コストを低減することも 可能である。

 本願発明の空孔制御熱処理工程においては� ��処理時間と温度との関係は、図8に示すよう に、空孔制御熱処理工程の熱処理温度を横軸 、空孔制御熱処理工程の熱処理時間を縦軸に とった場合に、700℃、8(hr)時間の点と、1000℃ 1時間の点を結んだ直線よりも上側のZ領域の� ��囲とすることが好ましい。つまり、処理時� ��t(hr)と処理温度d(℃)との関係は、
t ≧ -7d/300 + 73/3
となる。
 図8において、Z領域より下側で、700℃3時間� ��点と1000℃1時間の点を結んだ直線よりも上� �のY領域では、デバイス領域にもBMDが析出し� ��しまうため好ましくない。また、図8におい て、Y領域より下側のX領域では、デバイス領� ��のみBMDが析出してしまうため好ましくない� ��

 本発明のIGBT用のシリコン単結晶ウェーハの 製造方法は、チョクラルスキー法によってシ リコン単結晶を育成することにより得られる IGBT用シリコン単結晶ウェーハの製造方法で� �って、CZ炉内の雰囲気ガス中に水素ガス換算 分圧で40Pa以上400Pa以下の範囲となる水素原子 含有物質を導入し、シリコン単結晶の引き上 げ速度をGrown-in欠陥フリーなシリコン単結晶� ��引き上げ可能な速度で、格子間酸素濃度が8 .5×10 ¹⁷ atoms/cm ³ 以下の単結晶を育成し、引き上げ後のシリコ ン単結晶に中性子照射を行ってリンをドープ することができる。
 また本発明のIGBT用シリコン単結晶ウェーハ の製造方法は、チョクラルスキー法によって シリコン単結晶を育成することにより得られ るIGBT用シリコン単結晶ウェーハの製造方法� �あって、シリコン融液にn型ドーパントを添� ��し、CZ炉内の雰囲気ガス中に水素ガス換算� �圧で40Pa以上400Pa以下の範囲となる水素原子� �有物質を導入し、シリコン単結晶の引き上� �速度をGrown-in欠陥フリーなシリコン単結晶が 引き上げ可能な速度で、格子間酸素濃度が8.5 ×10 ¹⁷ atoms/cm ³ 以下の単結晶を育成することができる。
 また本発明のIGBT用シリコン単結晶ウェーハ の製造方法は、チョクラルスキー法によって シリコン単結晶を育成することにより得られ るIGBT用シリコン単結晶ウェーハの製造方法� �あって、シリコン融液に、リンを2.9×10 ¹³ atoms/cm ³ 以上2.9×10 ¹⁵ atoms/cm ³ 以下、前記リンよりも偏析係数の小さなp型� �ーパントを、その偏析係数に応じて結晶中� �濃度が1×10 ¹³ atoms/cm ³ 以上1×10 ¹⁵ atoms/cm ³ 以下となるように添加し、CZ炉内の雰囲気ガ� ��中に水素ガス換算分圧で40Pa以上400Pa以下の� ��囲となる水素原子含有物質を導入し、シリ� ��ン単結晶の引き上げ速度をGrown-in欠陥フリ� �なシリコン単結晶が引き上げ可能な速度で� �格子間酸素濃度が8.5×10 ¹⁷ atoms/cm ³ 以下の単結晶を育成することができる。
 更に本発明のIGBT用シリコン単結晶ウェーハ の製造方法においては、前記チョクラルスキ ー法よりシリコン単結晶に対して、窒素を5× 10 ¹² atoms/cm ³ 以上5×10 ¹⁵ atoms/cm ³ 以下の濃度で添加することが好ましい。

 ここで、水素含有物質とは、水素原子をそ� ��分子中に含む物質であって、シリコン融液� ��に溶け込んだ際に熱分解されることによっ� ��水素ガスを発生させる気体状の物質である� ��この水素含有物質には水素ガス自体も含ま� ��る。この水素含有物質を不活性ガスに混合� ��てネッキング部形成時の雰囲気中に導入す� ��ことにより、シリコン融液中の水素濃度を� ��上させることができる。水素含有物質の具� ��例としては、水素ガス、H ₂ O、HCl等の水素原子を含む無機化合物や、シ� �ンガス、CH ₄ 、C ₂ H ₂ などの炭化水素、アルコール、カルボン酸等 の水素原子を含む有機化合物を例示できるが 、特に水素ガスを用いることが望ましい。ま た、CZ炉内の雰囲気ガスとしては、安価なア� ��ゴンガスが好ましく、これ以外にもヘリウ� ��、ネオン、クリプトン、キセノンなどの各� ��希ガス単体またはこれらの混合ガスを用い� ��ことができる。

 また本発明では、水素含有雰囲気中におけ� ��水素含有物質の濃度を、水素ガス換算分圧� ��40Pa以上400Pa以下の範囲としている。ここで� ��水素ガス換算分圧としたのは、水素含有物� ��が熱分解等して得られる水素原子の量が、� ��素含有物質に元来含まれる水素原子の数量� ��によって左右されるためである。例えば、H ₂ Oの1モルには1モル分のH ₂ が含まれるが、HClの1モルには0.5モル分のH ₂ しか含まれない。従って本発明においては、 水素ガスが40~400Paの分圧で不活性ガス中に導� ��されてなる水素含有雰囲気を基準とし、こ� ��基準となる雰囲気と同等の雰囲気が得られ� ��ように、水素含有物質の濃度を決めること� ��望ましく、このときの好ましい水素含有物� ��の圧力を水素ガス換算分圧として規定した� ��のである。
 即ち、本発明においては、水素含有物質が� ��リコン融液に溶解し高温のシリコン融液中� ��熱分解して水素原子に変換されると仮定し� ��上で、変換後の雰囲気中の水素ガス換算分� ��が40~400Paの範囲になるように水素含有物質� �添加量を調整すればよい。

 上記のIGBT用のシリコン単結晶ウェーハの製 造方法によれば、水素ガス換算分圧で40Pa以� �400Pa以下の範囲となる水素原子含有物質を導 入することで、Grown-in欠陥フリーなシリコン� ��結晶が引き上げ可能な速度の許容幅を広げ� ��ことができ、これにより結晶径方向全域に� ��いてCOP欠陥および転位クラスタが排除され� ��ウェーハを容易に製造できる。また、引き� ��げ後のノンドープのシリコン単結晶に中性� ��照射を行ってリンをドープするか、もしく� ��シリコン融液にリン等のn型ドーパントを添 加することで、ウェーハの面内における抵抗 率のバラツキを5%以下にすることができる。� ��た抵抗率のバラツキの低減は、シリコン融� ��にリンとリンよりも偏析係数の小さなp型ド ーパントを添加することでも達成できる。
 また、シリコン融液に窒素を添加すること� ��、Grown-in欠陥フリーなシリコン単結晶が引� �上げ可能な速度の許容幅を更に広げること� �でき、ウェーハのCOP欠陥および転位クラス� �の排除が容易になる。