JP2009274916A - シリコン単結晶及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】シリコン単結晶5の直胴部形成工程の後半またはテール部形成工程中に、前記シリコン単結晶5中のボロン濃度が1.0×1019 atoms/cm3以上となるよう前記シリコン融液3中にボロンを添加することにより、製品部分である単結晶の直胴部には実質的に悪影響が及ぶことなくスリップ転位の伝播の有効な抑制が可能となる。ボロンを前記濃度にするためには、シリコン融液3中のボロン添加量を、0.009〜0.1質量%に調節することが好ましい。また、前記ボロン濃度増加にともなうシリコン結晶の抵抗率低下の影響が出ないようにするため、ボロン添加前の前記シリコン単結晶5中のボロン濃度は5.4×1018atoms/cm3以下とする。
【選択図】図1
Description
(1)坩堝内に所要量のシリコン原料を充填し加熱溶融してシリコン融液にする工程と、種結晶を前記融液へ浸した後に、前記種結晶を、融液の液温と引き上げ速度を調整して上方に引き上げながら所定の直径をもつシリコン単結晶の製品となる直胴部形成のため鉛直方向に所定の長さまで引き上げる直胴部形成工程と、シリコン単結晶の直径を徐々に小さくしてテール部を円錐形にするテール部形成工程とを有する、チョクラルスキー法によるシリコン単結晶の製造方法において、前記直胴部形成工程の後半またはテール部形成工程中に、前記シリコン単結晶中のボロン濃度が1.0×1019 atoms/cm3以上となるよう前記シリコン融液中にボロンを添加し、このボロン添加前の前記シリコン単結晶中のボロン濃度は5.4×1018atoms/cm3以下であることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。
評価用のサンプル1〜11(実施例1〜7及び比較例1〜4)については、以下の手順(1)〜(4)で作製した。
(1)坩堝内にシリコン原料を充填し炉内圧4.0×103Pa、アルゴンガス流量100slpmの雰囲気内で加熱溶融して約1420℃程度のシリコン融液を形成した。このときのシリコン融液中のボロン濃度は6.2×10−6質量%であった。
(2)その後、種結晶を前記融液へ浸し、種結晶の回転速度12rpm、坩堝の回転速度15rpm、引き上げ速度3〜4mm/minで同一雰囲気中種結晶を引き上げることにより絞り部を形成し、絞り部形成後、回転速度12〜15rpm、引き上げ速度0.5〜0.8mm/minで、シリコン単結晶の直径が200mmになるまで徐々に大きくしていき、ショルダー部を形成した。
(3)ショルダー部形成後、前記種結晶を炉内圧4.0×103〜8.0×103Pa、アルゴンガス流量50slpm、融液の液温を約1415℃、結晶の回転速度15rpm、坩堝の回転速度6〜10rpm、引き上げ速度を0.8〜0.6mm/minに調整しながら上方に引き上げ、直径200mm、長さ1.5mの直胴部を形成した。なお、融液中にボロンを添加する前の直胴部のボロン濃度は、9.0×1015atoms/cm3であった。
(4)直胴部形成後、ドーパント投下装置を用いて、融液中にボロンの添加を行い(サンプル1については添加せず)、添加後のシリコン単結晶中のボロン濃度が表1に示すような値となるようサンプルごとに調整した後、回転速度15rpm、引き上げ速度0.6〜1.0mm/minで、シリコン単結晶の直径を徐々に小さくしていき円錐形のテール部を形成してシリコン単結晶の評価用サンプル1〜11を製造した。
上記で作製した各サンプルの、ボロン添加後のシリコン単結晶中のボロン濃度、及びスリップ転位伝播率{(スリップ転位の長さ/スリップ転位発生位置での単結晶の直径)×100%}を計測し、計測結果を表1に示す。さらに、各サンプルのボロン濃度とスリップ転位の伝播率(%)の関係をプロットし、その結果を図4に示す。
また、図4の結果から、添加後の単結晶中のボロン濃度(atoms/cm3)が1.0×1019 atoms/cm3のときを境に、スリップ転位の伝播を抑制する効果が発揮できていることがわかる。
2 坩堝
3 シリコン融液
4 種結晶
5 シリコン単結晶
6 ドーパメント投下装置
7 ドーパメント保持容器
8 ドーパメント投下管
9 アイソレーションバルブ
10 ヒーター
11 絞り部
12 ショルダー部
13 直胴部
14 テール部
15 品質不良部
21 石英坩堝
22 黒鉛坩堝
Claims (5)
- 坩堝内に所要量のシリコン原料を充填し加熱溶融してシリコン融液にする工程と、種結晶を前記融液へ浸した後に、前記種結晶を、融液の液温と引き上げ速度を調整して上方に引き上げながら所定の直径をもつシリコン単結晶の製品となる直胴部形成のため鉛直方向に所定の長さまで引き上げる直胴部形成工程と、シリコン単結晶の直径を徐々に小さくしてテール部を円錐形にするテール部形成工程とを有する、チョクラルスキー法によるシリコン単結晶の製造方法において、
前記直胴部形成工程の後半またはテール部形成工程中に、前記シリコン単結晶中のボロン濃度が1.0×1019 atoms/cm3以上となるよう前記シリコン融液中にボロンを添加し、このボロン添加前の前記シリコン単結晶中のボロン濃度は5.4×1018atoms/cm3以下であることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。 - 前記ボロンの添加量は、0.009〜0.1質量%であることを特徴とする請求項1記載のシリコン単結晶の製造方法。
- 前記直胴部でのシリコン単結晶の直径は200mm以上であ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の製造方法。
- 製造したシリコン単結晶中のスリップ転位の長さが、スリップ転位の伝播開始位置でのシリコン単結晶直径の91%以下となることを特徴とする請求項1、2または3記載のシリコン単結晶の製造方法。
- 請求項1〜4のいずれか1項記載のシリコン単結晶の製造方法により製造されたシリコン単結晶。
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