TW202405258A

TW202405258A - 單晶矽

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Publication number: TW202405258A
Application number: TW112113009A
Authority: TW
Inventors: 坪田寛之; 石川高志; 藤森洋行; 石原大輔; 渡辺敬
Original assignee: 日商環球晶圓日本股份有限公司
Priority date: 2022-07-29
Filing date: 2023-04-07
Publication date: 2024-02-01
Also published as: WO2024024155A1; JP2024018606A

Abstract

本發明提供一種單晶矽，係在以下述方式培育的單晶矽中具有顯示各單晶塊體的邊界之標記：在利用柴可拉斯基法提拉單晶矽時，間歇地對融液投入副摻雜劑，並沿軸方向形成複數個單晶塊體，控制各單晶塊體的品種及電阻率而培育。前述單晶矽係具備：複數個單晶塊體1，係具有於結晶軸方向具有規格範圍內的變動幅度的第一電阻率，且於結晶軸方向連續地形成；以及高電阻率層2，係具有於複數個前述單晶塊體1的邊界具有較前述規格範圍更高地突出的峰值的第二電阻率。

Description

單晶矽

本發明係關於一種單晶矽，尤其關於一種以下述方式培育的單晶矽：在利用柴可拉斯基法(Czochralski method)提拉單晶矽時，藉由間歇地對矽融液投入副摻雜劑並控制軸方向的電阻率之反向摻雜(counter dope)而培育。

利用柴可拉斯基法(CZ法)培育單晶矽係以下述方式進行：將原料的多晶矽填充於腔(chamber)內設置的石英坩堝，利用設於前述石英坩堝的周圍之加熱器將多晶矽加熱並熔融而成為矽融液。之後，將安裝於種夾具(seed chuck)的種晶(seed crystal)(種(seed))浸漬於前述矽融液，一邊將種夾具及石英坩堝向相同方向或相反方向旋轉，一邊提拉種夾具。

利用此種CZ法製造的單晶矽大部分係用作半導體材料。培育的單晶矽的電阻率係利用添加於矽融液的摻雜劑來調整。摻雜劑係分類為n型與p型，作為培育n型結晶時的摻雜劑大多使用P(磷)。

利用CZ法培育單晶矽中，於添加摻雜劑時，可見到電阻率在結晶成長方向變化的現象。此為因為摻雜劑的偏析所造成的，且殘液中的摻雜濃度對應於伴隨單晶成長之坩堝內的矽融液的減少而逐漸地變高，隨之單晶的電阻率也連續降低。P(磷)的偏析係數為0.35，低於作為p型結晶的摻雜劑而廣泛使用的B(硼)的偏析係數0.8，相較於p型結晶，從頂部至底部的電阻率顯著降低。因此有如下課題：使可用作製品的部分變少，從而難以提高良率。

對於此種課題，例如專利文獻1揭露有一種方法，在提拉結晶前添加(亦即共摻(co-doping))主摻雜劑及與此主摻雜劑的極性相反且偏析係數更小的副摻雜劑。藉由使用此方法，由副摻雜劑抵消主摻雜劑所致的電阻率的降低，從而可改善單晶的軸方向的電阻率分布。然而，如前述，製造n型單晶中最常用的摻雜劑為P(磷)，P(磷)的偏析係數為0.35左右，然而作為極性相反的元素而在製作裝置時廣泛使用的B(硼)的偏析係數為0.8左右且大於P(磷)的偏析係數，故無法直接使用上述技術。

解決此種課題的專利文獻2揭露有一種方法，在提拉單晶期間連續地對主摻雜劑的P(磷)添加B(硼)(亦即反向摻雜)。若使用此方法，則可製造藉由將主摻雜劑作為P(磷)並將副摻雜劑作為B(硼)之反向摻雜來改善軸方向的電阻率分布之n型單晶。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2004-307305號公報。 [專利文獻2]日本特開平3-247585號公報。

[發明所欲解決之課題]

順便一提，以往培育的單晶矽之電阻率的控制所使用的摻雜劑係各式各樣，一般而言將一根或複數根(多次提拉 (multi-pulling))的單晶提拉時，對主摻雜劑所摻雜的副摻雜劑係從開始提拉到完成提拉之期間使用相同種類的摻雜劑。然而最近少量多品項的需求較高，一根單晶中需要將複數個品種(副摻雜劑的種類、電阻率相互不同的品種)形成於結晶軸方向。若一根單晶中沿軸方向連續地形成複數個品種的單晶塊體，則在提拉單晶期間一邊改變例如副摻雜劑的種類與投入量一邊反向摻雜，藉此可實現。

然而，一根單晶中沿軸方向連續地形成複數個品種的單晶塊體時，以往沒有明確地確定相鄰的單晶塊體的邊界的技術。因此，若要抽出顧客要求的規格的單晶塊體，則將推定的邊界部分切出複數個晶圓後，需要對這些晶圓進行評價是否符合所需的規格，並確定單晶塊體的邊界而選定單晶塊體，直至出貨需要較多的時間與勞力。再者，若經切出的複數個晶圓的評價結果全部不符合要求的規格，則由於需要將別的部分切出晶圓並再次進行評價，因此有如下課題：除了需要更多的時間與勞力之外，還發生之前評價的不符合部分的損失。

本案發明人在進行於提拉單晶矽期間投入副摻雜劑並控制軸方向的電阻率之反向摻雜的前提下，努力探討並完成本發明。本發明的目的在於提供一種單晶矽，係在以下述方式培育的單晶矽中具有顯示各單晶塊體的邊界之標記：在利用柴可拉斯基法提拉單晶矽時，間歇地對融液投入副摻雜劑，並沿軸方向形成複數個單晶塊體，控制各單晶塊體的品種及電阻率而培育。 [用以解決課題之手段]

為了解決前述課題而研創的本發明的單晶矽係具備：複數個單晶塊體，係具有於結晶軸方向具有規格範圍內的變動幅度的第一電阻率，且於結晶軸方向連續地形成；以及高電阻率層，係具有於複數個前述單晶塊體的邊界具有較前述規格範圍更高地突出的峰值的第二電阻率。此外，較佳為，複數個前述單晶塊體的每一個係包含p型摻雜劑及n型摻雜劑；p型摻雜劑為B(硼)、Al(鋁)、Ga(鎵)、In(銦)中的至少一個；n型摻雜劑為P(磷)、As(砷)、Sb(銻)、Bi(鉍)中的至少一個。此外，前述第一電阻率的最大值較佳為前述第二電阻率的峰值的50%以下。或者，前述第一電阻率的最大值亦可為前述第二電阻率的峰值的90%以下。

由於如此構成的單晶矽係藉由測定結晶側面的電阻值將第二電阻率的峰值作為標記從而可確定高電阻率層的位置，因此可高精度地分辨複數個單晶塊體的邊界。因此，根據本發明的單晶矽，若各單晶塊體中包含的摻雜劑物質或電阻率相互不同，由於可高精度地確定這些塊體的邊界並切斷，因此可容易以塊體単位管理製品，從而相較於以往可大幅降低勞力與損失。 [發明功效]

根據本發明，可提供一種單晶矽，係在以下述方式培育的單晶矽中具有顯示各單晶塊體的邊界之標記：在利用柴可拉斯基法提拉單晶矽時，間歇地對融液投入副摻雜劑，並沿軸方向形成複數個單晶塊體，控制各單晶塊體的品種及電阻率而培育。

以下，針對本發明的單晶矽利用圖式說明。然而，說明本實施形態作為本發明的一例，本發明並不限於此。圖1係示意性地顯示本發明的單晶矽之立體圖，圖2係顯示本發明的單晶矽於外周面沿結晶軸方向的電阻率的變化的一例之示意性圖表。圖2的圖表中，縱軸為電阻率，橫軸為結晶軸方向的固化率。

本發明的單晶矽C係在利用柴可拉斯基法提拉期間藉由間歇地對融液複數次地投入副摻雜劑之反向摻雜而培育。藉此，單晶矽C係具備：複數個單晶塊體1a至1e，係具有於結晶軸方向具有規格範圍內的變動幅度(R1至R2)的第一電阻率RA，且於結晶軸方向連續地形成；以及高電阻率層2a至2d，係具有於複數個單晶塊體1a至1e的邊界具有較前述規格範圍更高地突出的峰值Rp的第二電阻率RB。

本實施形態中，可每次改變投入的副摻雜劑的種類、量，在此投入副摻雜劑的時間點形成有高電阻率層2a至2d。如上所述，各單晶塊體1中係具有第一電阻率RA，此第一電阻率RA係具有規格範圍內的變動幅度(R1至R2)，此第一電阻率RA的最大值為第二電阻率RB的峰值的50%以下。此高電阻率層2a至2d的第二電阻率RB的峰值Rp係可用作在一根單晶矽C的軸方向顯示複數個單晶塊體1a至1e的邊界之標記。亦即，藉由從單晶矽C的側面進行例如四探針法所為的電阻率測定來檢測複數個峰值Rp，可將該位置作為複數個單晶塊體1的邊界。

此外，圖2所示的圖表中顯示實施四次藉由反向摻雜投入副摻雜劑(藉此可得到五種性質不同的單晶塊體1)，然而本發明並不限於此形態，副摻雜劑的投入次數及每次投入的摻雜劑的種類並不限制。複數個前述單晶塊體的每一個係包含摻雜劑；若為p型摻雜劑，則較佳為B(硼)、Al(鋁)、Ga(鎵)、In(銦)中的至少一個；若為n型摻雜劑，則較佳為P(磷)、As(砷)、Sb(銻)、Bi(鉍)中的至少一個。

圖3係顯示用以製造單晶矽C的單晶提拉裝置的一例之剖面圖。此單晶提拉裝置100係具備於圓筒形狀的主腔10a上重疊提拉腔10b而形成的爐體10；此爐體10內具備：碳坩堝(或石墨坩堝)20，係以可繞鉛直軸旋轉且可升降的方式設置；以及石英玻璃坩堝3(以下簡稱為坩堝3)，係由前述碳坩堝20所保持。此坩堝3係可隨著碳坩堝20的旋轉而繞鉛直軸旋轉。

此外，在碳坩堝20的下方設有：旋轉驅動部14，係旋轉馬達等，用以將此碳坩堝20繞鉛直軸旋轉；以及升降驅動部15，係將碳坩堝20升降移動。此外，旋轉驅動控制部14a連接於旋轉驅動部14，升降驅動控制部15a連接於升降驅動部15。

此外，單晶提拉裝置100係具備：電阻加熱式之側加熱器4，係將裝載於坩堝3之半導體原料(原料多晶矽)熔融而成為矽融液M(以下亦簡稱為融液M)；以及提拉機構9，係捲起線6並提拉培育的單晶矽C。於前述提拉機構9所具有的線6的前端安裝有種晶Sc。

此外，控制供應電力量的加熱器控制部4a連接於側加熱器4，控制提拉機構9的旋轉驅動之旋轉驅動控制部9a連接於提拉機構9。此外，本實施形態中，例如此單晶提拉裝置100於爐體10的外側設有磁場施加用電磁線圈8。於對此磁場施加用電磁線圈8施加預定電流時，對坩堝3內的融液M施加預定強度(1000高斯(Gauss)至4000高斯)的水平磁場。進行磁場施加用電磁線圈8的動作控制之電磁線圈控制部8a連接於磁場施加用電磁線圈8。亦即，本實施形態中，實施對融液M內施加橫向磁場而培育單晶的MCZ法(Magnetic field applied CZ；施加了磁場的柴可拉斯基法)，藉此控制矽融液M的對流，謀求單晶化的穩定。

此外，在形成於坩堝3內的融液M的上方配置有包圍單晶矽C的周圍之輻射屏蔽(radiation shield)7。此輻射屏蔽7係上部與下部形成有開口，且用以遮蔽來自側加熱器4、融液M等對培育中的單晶矽C的多餘的輻射熱並整流爐內的氣體流。此外，輻射屏蔽7的下端與融液面之間的間隙係依照培育的單晶的所需的特性而以預定距離維持固定(例如50mm)的方式控制。

此外，單晶提拉裝置100係具備：CCD(Charge Coupled Device；電荷耦合元件)攝影機等光學式的測定感測器16，係用以測定單晶矽的直徑及結晶長度(固化率)。於主腔10a的上表面部設有觀測用的小窗10a1，從此小窗10a1的外側檢測固液界面的位置變化。從測定的單晶直徑及結晶長度求出以單晶重量／初始矽原料的重量表示的固化率。

針對摻雜劑濃度與電阻率的關係說明，單晶係於單晶長度方向(提拉時的鉛直方向)產生摻雜劑的濃度分布。將矽的固化率設為g時之摻雜劑的濃度分布Cs係以下式(1)表示。式(1)：Cs=k×C0×(1-g) ^k-1式(1)中，k為平衡偏析係數，C0為矽融液的初始摻雜劑濃度。其中，最常用作p型摻雜劑的硼(B)的平衡偏析係數為0.8，最常用作n型摻雜劑的磷(P)的平衡偏析係數為0.35。

為了將電阻率設定在規定範圍，只要以下述方式進行調整即可：於單晶矽的培育中預先求出摻雜劑濃度與固化率的關係，依照這些關係調整摻雜劑濃度，藉此調整為單晶的電阻率在所需範圍。例如，於將P(磷)作為摻雜劑且將單晶頭部的電阻率設為20Ω．cm(ohm-centimeter；歐姆-公分)至100Ω．cm的範圍時，只要將摻雜劑0.1g至3.5g(以電阻率1mΩ．cm至5mΩ．cm的高濃度(10 ¹⁹cm ^-3左右)包含P(磷)之矽碎片)投入於1批次(lot)150kg左右的矽即可。

此外，單晶提拉裝置100係具有：摻雜劑供給治具17，係用以供給例如晶片狀(或粉末狀、顆粒狀等)摻雜劑(副摻雜劑)至融液M。摻雜劑供給治具17係具有：投入容器18，係用以暫時收納投入的摻雜劑；以及管狀部(石英管等)19，係連接於此投入容器18且向下方延伸。開口10a2設於主腔10a的上表面部，前述摻雜劑供給治具17的管狀部19貫穿於此開口10a2。此管狀部19的前端配置於未藉由摻雜劑的投入而產生液面振動或摻雜劑對結晶附著之位置。

此外，在如本實施形態般的1000高斯至4000高斯的水平磁場施加條件下，抑制矽融液的對流。因此，於將副摻雜劑投入於矽融液時，副摻雜劑在未立即攪拌的情況下且在高濃度的狀態下隨著對流而移動，到達單晶與融液之間的固液界面。之後，副摻雜劑受到攪拌，從而均勻地融入於融液整體。

此外，本實施形態中，投入於融液M的晶片狀摻雜劑為高純度(99.9%以上)的摻雜劑、或者將從包含副摻雜劑的單晶矽或包含主摻雜劑的單晶矽的各者切片而得的厚度為500μm以上至1000μm以下的矽晶圓劈開而得的晶片，將此晶片用作添加材料。用作摻雜劑用晶片的單晶矽係測定電阻率並加工成所需尺寸。從電阻率計算摻雜劑濃度，可以晶片的重量管理添加的摻雜劑量。

更具體而言，晶片狀摻雜劑需要最低限度的重量，以免在投入於融液面時被通過融液面的正上方之惰性氣體排出至腔外。因此，每一個晶片的表面積較佳為4mm ²以上。然而，若晶片的尺寸過大，則溶融需要時間導致附著於培育中的單晶之風險增大，故較佳為25mm ²以下。同樣地，從重量及容易溶解度的觀點，晶片的厚度也較佳為500μm以上至1000μm以下。

此外，此單晶提拉裝置100係具備：電腦11，係具有記憶裝置11a與運算控制裝置11b；並且，旋轉驅動控制部14a、升降驅動控制部15a、電磁線圈控制部8a、旋轉驅動控制部9a、測定感測器16、加熱器控制部4a係分別連接於運算控制裝置11b。

如此構成的單晶提拉裝置100中，例如若要培育直徑300mm的單晶矽C，則以下述方式進行提拉。亦即，首先將原料多晶矽(例如470kg)與摻雜劑添加用矽片裝載於坩堝3，根據電腦11的記憶裝置11a所記憶的程式而開始結晶培育工序。其中，於製造n型單晶矽時，例如使用包含P(磷)的矽片作為n型的主摻雜劑(除此之外，亦可使用As(砷)、Sb(銻)、Bi(鉍)中的任一個作為n型摻雜劑)。

接著，爐體10內成為預定氛圍(atmosphere)(主要是氬氣等惰性氣體)。例如，形成有爐內壓為60torr至110torr、氬氣流量為40L/min至110L/min的爐內氛圍。接著，在坩堝3以預定轉速(rpm)朝預定方向旋轉動作的狀態下，裝載於坩堝3內的原料多晶矽與主摻雜劑係藉由側加熱器4的加熱而熔融並成為融液M(圖4的步驟S1)。其中，融液中的P(磷)濃度係例如設為2.92E14atoms/cm ³。此外，此步驟S1中，亦可一邊熔融原料多晶矽一邊投入摻雜劑添加用矽片至坩堝3內。

接著，將預定電流流通於磁場施加用電磁線圈8，對融液M內以例如2500高斯的磁通密度開始施加水平磁場(圖4的步驟S2)。藉由此磁場施加，抑制融液的對流。此外，將對側加熱器4的供應電力、提拉速度、磁場施加強度等作為參數，調整為單晶氧濃度成為低氧濃度(例如，0.8E18atoms/cm ³)、直筒部直徑成為310mm之提拉條件，以使融液的撹拌變得緩慢，種晶Sc係繞軸以預定轉速開始旋轉。旋轉方向係與坩堝3的旋轉方向相反的方向。然後，使線6下降並使種晶Sc接觸於融液M，將種晶Sc的前端部溶解後，進行頸縮而形成有頸部Sc1。

然後，開始單晶提拉工序。亦即，結晶直徑逐漸地擴徑而形成肩部C1，進而移至形成成為製品部分的直筒部C2的工序(圖4的步驟S3)。於開始單晶矽C的培育之後，電腦11係用測定感測器16的測定結果求出單晶矽的固化率(圖4的步驟S4)，於到達預設的固化率(例如0.245)(圖4的步驟S5)時，用摻雜劑供給治具17將具有與主摻雜劑相反的導電型之副摻雜劑投入於融液面。作為副摻雜劑，列舉有例如純度99.9%的In(銦)為1003mg(摻雜劑量設定為得到所需的電阻率)(圖4的步驟S6)。

其中，由於藉由磁場施加而抑制融液M的對流，因此經添加的副摻雜劑在未迅速地攪拌於融液M內的情況下，沿融液M的對流到達單晶矽C的固液界面。在此固液界面，副摻雜劑(p型)係抵消主摻雜劑(n型)的載體且形成有成為電阻率(第二電阻率)之高電阻率層2a，高電阻率層2a係具有較規格範圍更高地突出的峰值Rp。此高電阻率層2a的電阻率的峰值Rp可用作標記。之後，於副摻雜劑融入於融液M整體時，電阻率(第一電阻率)係急劇降低至規格範圍內的上限R2附近，隨著提拉的進展，電阻率係逐漸地降低。

於電阻率到達降低至規格範圍內的下限R1附近的固化率(例如0.398)(圖4的步驟S4、S5)時，用摻雜劑供給治具17將具有與主摻雜劑相反的導電型之副摻雜劑投入於融液面。作為副摻雜劑，列舉有例如純度99.9%的Ga(鎵)為25mg(摻雜劑量設定為得到所需的電阻率)(圖4的步驟S6)。

其中，與上次投入副摻雜劑時同樣地，經添加的副摻雜劑係沿融液M的緩慢的對流到達單晶矽C的固液界面。在此固液界面，副摻雜劑(p型)係抵消主摻雜劑(n型)的載體且形成有成為電阻率(第二電阻率)之高電阻率層2b，高電阻率層2b係具有較規格範圍更高地突出的峰值Rp。之後，於副摻雜劑融入於融液M整體時，電阻率係急劇降低至規格範圍內的上限R2附近，隨著提拉的進展，電阻率係逐漸地降低。

繼續進行直筒部C2的形成(圖4的步驟S7)，於電阻率到達降低至規格範圍內的下限R1附近的固化率(例如0.542)(圖4的步驟S4、S5)時，用摻雜劑供給治具17將具有與主摻雜劑相反的導電型之副摻雜劑投入於融液面。作為副摻雜劑，列舉有例如純度99.9%的Al(鋁)為1.2mg(摻雜劑量設定為得到所需的電阻率)(圖4的步驟S6)。

其中，與上次投入副摻雜劑時同樣地，經投入的副摻雜劑係沿融液M的對流的流動到達單晶矽C的固液界面。在此固液界面，副摻雜劑(p型)係抵消主摻雜劑(n型)的載體且形成有成為電阻率(第二電阻率)之高電阻率層2c，高電阻率層2c係具有較規格範圍更高地突出的峰值Rp。之後，於副摻雜劑融入於融液M整體時，電阻率係急劇降低至規格範圍內的上限R2附近，隨著提拉的進展，電阻率係逐漸地降低。

再者，繼續直筒部C2的提拉(圖4的步驟S7)，於電阻率到達降低至規格範圍內的下限R1附近的固化率(例如0.654)(圖4的步驟S4、S5)時，用摻雜劑供給治具17將具有與主摻雜劑相反的導電型之副摻雜劑投入於融液面。作為副摻雜劑，列舉有例如包含5.303E19atoms/cm ³的B(硼)之矽片為57mg(摻雜劑量設定為得到所需的電阻率)(圖4的步驟S6)。

其中，與上次添加副摻雜劑時同樣地，經添加的副摻雜劑係沿融液M的緩慢的對流到達單晶矽C的固液界面。在此固液界面，副摻雜劑(p型)係抵消主摻雜劑(n型)的載體且形成有成為電阻率(第二電阻率)之高電阻率層2d，高電阻率層2d係具有較規格範圍更高地突出的峰值Rp。之後，於副摻雜劑融入於融液M整體時，電阻率係急劇降低至規格範圍內的上限R2附近，隨著提拉的進展，電阻率係逐漸地降低。

繼續單晶培育，在未有差排(dislocation)的情況下，將單晶提拉至所需的長度為止(圖4的步驟S7)時，完成單晶培育。亦即，於直筒部C2形成至預定長度為止之後，移至最後的尾部工序，在此尾部工序中使結晶下端與融液M的接觸面積逐漸地變小，將單晶矽C與融液M分離而製造單晶矽。

如上所述，單晶矽C的形成中進行複數次將具有與主摻雜劑的導電型相反極性的副摻雜劑投入之反向摻雜，沿融液M的緩慢的對流攪拌副摻雜劑。藉此，使高濃度的副摻雜劑到達固液界面且形成有成為電阻率之高電阻率層2a至2d，高電阻率層2a至2d係具有較規格範圍更高地突出的峰值Rp。亦即，以投入副摻雜劑的時間點為分界線而連續地形成有複數個單晶塊體1a至1e，在這些塊體的邊界分別形成有高電阻率層2a至2d。由於所形成的單晶矽C係藉由測定結晶側面的電阻值而將第二電阻率RB的峰值作為標記，從而可確定高電阻率層2a至2d的位置，因此可高精度地分辨複數個單晶塊體1a至1e的邊界。因此，根據本發明的單晶矽C，由於若各單晶塊體1a至1e中包含的摻雜劑物質、電阻率相互不同時可高精度地確定這些塊體的邊界並切斷，因此可容易以塊體単位管理製品，從而相較於以往可大幅降低勞力與損失。

此外，前述實施形態中，作為製造本發明的單晶矽時的說明，以將n型摻雜劑作為主摻雜劑製造n型單晶矽為例來說明，然而本發明並不限於此，亦可為將p型摻雜劑作為主摻雜劑的p型單晶矽。此外，前述第一電阻率的最大值並不限於前述第二電阻率的峰值的50%以下，只要在前述第二電阻率的峰值的90%以下即可充分應用於本發明。 [實施例]

針對本發明的單晶矽，根據實施例進一步說明。 [實施例1] 實施例1中，將470kg的矽原料填充於直徑32英寸的石英坩堝內，添加P(磷)作為主摻雜劑並熔融。將初始的融液中的P(磷)濃度設為2.92E14atoms/cm ³。此外，將輻射屏蔽與融液面之間的距離設為50mm，將爐內壓設為65torr，氬氣以流量90L/min流入，藉此製作橫向磁場的強度為2500高斯之爐內環境。然後，將坩堝轉速設為1rpm，將結晶轉速設為7rpm(與坩堝旋轉相反的方向)，以提拉速度1.5mm/min將結晶直徑310mm作為目標來進行單晶培育。此外，將電阻率規格設為35Ω．cm至45Ω．cm。

開始提拉單晶，於固化率0.245的位置，將純度99.9%的In(銦)作為副摻雜劑進行反向摻雜1003mg。之後，於固化率0.398的位置，將純度99.9%的Ga(鎵)作為副摻雜劑進行反向摻雜25mg。此外，於固化率0.532的位置，將純度99.9%的Al(鋁)作為副摻雜劑進行反向摻雜1.2mg。再者，於固化率0.654的位置，將5.303E19atoms/cm ³的濃度的矽硼片作為副摻雜劑進行反向摻雜57mg。如圖3所示，將石英管配置於爐內以投入副摻雜劑，添加各種摻雜劑至融液。

將經提拉的單晶冷卻後，從結晶的側面進行四探針法所為的電阻率測定。圖5顯示電阻率的測定結果的圖表。圖5的圖表中，縱軸為電阻率(Ω．cm)，横軸為固化率。電阻率之測定係沿固化率(結晶軸)以10mm間距測定。如圖5的圖表所示，相對於基礎的電阻率(規格範圍內的電阻率)，於投入各副摻雜劑的結晶長度位置附近檢測出高電阻率的峰值。前述規格範圍內的電阻率的最大值為前述高電阻率的峰值的50%以下。本實施例中，前述規格範圍內的電阻率的最大值為前述高電阻率的峰值的50%以下，故較佳為作為標記；然而，前述規格範圍內的電阻率的最大值為前述高電阻率的峰值的90%以下也充分發揮作為標記的功能，從而可檢測高電阻率的峰值。此外，對此單晶以前述高電阻率的位置為基準而進行塊體切斷，切片成晶圓並評價時，確認到可高精度地取得投入各種摻雜劑的單晶塊體。

1,1a~1e:單晶塊體 2,2a~2d:高電阻率層 3:石英玻璃坩堝(坩堝) 4:側加熱器 4a:加熱器控制部 6:線 7:輻射屏蔽 8:磁場施加用電磁線圈 8a:電磁線圈控制部 9:提拉機構 9a:旋轉驅動控制部 10:爐體 10a:主腔 10a1:小窗 10a2:開口 10b:提拉腔 11:電腦 11a:記憶裝置 11b:運算控制裝置 14:旋轉驅動部 14a:旋轉驅動控制部 15:升降驅動部 15a:升降驅動控制部 16:測定感測器 17:摻雜劑供給治具 18:投入容器 19:管狀部 20:碳坩堝 100:單晶提拉裝置 C:單晶矽 C1:肩部 C2:直筒部 M:矽融液(融液) M1:融液面 R1:電阻率的規格範圍內的下限 R2:電阻率的規格範圍內的上限 RA:第一電阻率 RB:第二電阻率 Rp:峰值 S1~S7:步驟 Sc:種晶 Sc1:頸部

[圖1]係示意性地顯示本發明的單晶矽之立體圖。 [圖2]係顯示本發明的單晶矽於外周面沿結晶軸方向的電阻率的變化的一例之示意性圖表。 [圖3]係顯示用以製造單晶矽的單晶提拉裝置的一例之剖面圖。 [圖4]係顯示本發明的單晶矽製造方法的一例之流程圖。 [圖5]係顯示實施例的結果之圖表。

1,1a~1e:單晶塊體

2,2a~2d:高電阻率層

C:單晶矽

Claims

一種單晶矽，係具備：複數個單晶塊體，係具有於結晶軸方向具有規格範圍內的變動幅度的第一電阻率，且於結晶軸方向連續地形成；以及高電阻率層，係具有於複數個前述單晶塊體的邊界具有較前述規格範圍更高地突出的峰值的第二電阻率。
如請求項1所記載之單晶矽，其中複數個前述單晶塊體的每一個係包含p型摻雜劑及n型摻雜劑； p型摻雜劑為B、Al、Ga、In中的至少一個； n型摻雜劑為P、As、Sb、Bi中的至少一個。
如請求項1或2所記載之單晶矽，其中前述第一電阻率的最大值為前述第二電阻率的峰值的50%以下。
如請求項1或2所記載之單晶矽，其中前述第一電阻率的最大值為前述第二電阻率的峰值的90%以下。