DE112020006312T5 - Herstellungsverfahren für Silicium-Einkristall, Silicium-Einkristall und Siliciumwafer - Google Patents

Herstellungsverfahren für Silicium-Einkristall, Silicium-Einkristall und Siliciumwafer Download PDF

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Abstract

Ein Silicium-Einkristall (1) schließt eine Schulter (1A), einen geraden Körper (1B) und einen Schwanz (1C) ein. Der gerade Körper (1B) schließt ein: einen ersten geraden Körper (1BA) mit einem ersten Durchmesser d1; und einen zweiten geraden Körper (1BC), der sich näher an der Schulter (1A) als der erste gerade Körper (1BA) befindet und einen zweiten Durchmesser d2 aufweist, der um 3,5 % bis 15 % größer ist als der erste Durchmesser d1. Zuerst wird ein spezifischer Widerstand an einem Startpunkt des geraden Körpers (1B), der mit der Schulter (1A) verbunden ist, auf einen ersten spezifischen Widerstand eingestellt. Anschließend wird der Silicium-Einkristall (1) hochgezogen und wachsengelassen, um den ersten geraden Körper (1BA) auszubilden, und ein spezifischer Widerstand an einem Startpunkt des ersten geraden Körpers (1BA) wird auf einen zweiten spezifischen Widerstand niedriger als der erste spezifische Widerstand eingestellt.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Silicium-Einkristalls unter Verwendung eines Czochralski-Verfahrens (nachstehend als „CZ-Verfahren“ abgekürzt), sowie einen Silicium-Einkristall und einen Siliciumwafer, die mit dem Verfahren zur Herstellung eines Silicium-Einkristalls hergestellt sind.
  • STAND DER TECHNIK
  • Ein Leistungs-MOSFET (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor), der als ein elektrisches Leistungsbauelement für ein Mobilgerät verwendet wird, hat einen vorher festgelegten intrinsischen elektrischen Widerstand (nachstehend als „An-Widerstand“ bezeichnet) zwischen Drain und Source, während der Strom angeschaltet ist. Entsprechend verbraucht der Leistungs-MOSFET an sich Energie je nach den elektrischen Strömen, die darin fließen, wenn der Strom eingeschaltet ist.
  • Entsprechend kann, wenn der An-Widerstand des Leistungs-MOSFET verringert werden kann, der Energieverbrauch eines Mobilgeräts verringert werden. Vor einem solchen Hintergrund ist bei Herstellern von Bauelementen, um den An-Widerstand des Leistungs-MOSFET zu verringern, die Nachfrage nach Silicium-Einkristallen sehr hoch, zu denen ein Dotierstoff vom n-Typ, verkörpert durch Arsen (As), Phosphor (P) und Antimon (Sb), in hoher Konzentration hinzugefügt ist und deren spezifischer elektrischer Widerstand (nachstehend einfach als „spezifischer Widerstand“ bezeichnet) niedrig ist.
  • Wenn das CZ-Verfahren zur Herstellung eines Silicium-Einkristalls verwendet wird, dem ein Dotierstoff in hoher Konzentration hinzugefügt ist, wird eine Gefrierpunkterniedrigung, welche ein Unterschied zwischen einem Gefrierpunkt einer Siliciumschmelze und einem Gefrierpunkt einer Siliciumschmelze mit hinzugefügtem Dotierstoff, d.h. der Siliciumschmelze, zu der ein Dotierstoff hinzugefügt ist, ist, bei Zugabe einer großen Menge des Dotierstoffs in die Siliciumschmelze extrem groß und ruft hierdurch eine Unterkühlung der Zusammensetzung (constitutional undercooling) hervor.
  • Nachstehend wird die Unterkühlung der Zusammensetzung beschrieben. An einer Fest-Flüssig-Grenzfläche, die eine Grenze zwischen Silicium-Einkristall und Schmelze mit hinzugefügtem Dotierstoff ist, sind eine Dotierstoffkonzentration in dem Silicium-Einkristall und eine Dotierstoffkonzentration in der Schmelze mit hinzugefügtem Dotierstoff bei unterschiedlichen Werten im Gleichgewicht.
  • Entsprechend wird der Dotierstoff, der nicht in den Silicium-Einkristall aufgenommen wurde, in die Schmelze mit hinzugefügtem Dotierstoff abgegeben und sammelt sich in der Nähe der Fest-Flüssig-Grenzfläche an, so dass die Dotierstoffkonzentration in eine solche Konzentrationsverteilung gelangt, dass sich die Dotierstoffkonzentration von einer Konzentration an der Fest-Flüssig-Grenzfläche entsprechend einem Abstand von der Fest-Flüssig-Grenzfläche exponentiell verringert.
  • Eine Temperatur der Liquidus-Linie, die der Konzentrationsverteilung entspricht, gelangt zu einer solchen Temperaturverteilung, dass eine Temperatur sich entsprechend einem Abstand von der Fest-Flüssig-Grenzfläche exponentiell von einer Temperatur an der Fest-Flüssig-Grenzfläche (nachstehend als eine „Grenzflächentemperatur“ bezeichnet) erhöht. Wenn jedoch angenommen wird, dass eine tatsächliche Temperatur der Schmelze mit hinzugefügtem Dotierstoff zu einer solchen Temperaturverteilung gelangt, dass sich die tatsächliche Temperatur linear von der Grenzflächentemperatur entsprechend dem Abstand von der Fest-Flüssig-Grenzfläche erhöht, hat die Schmelze mit hinzugefügtem Dotierstoff einen Bereich, in dem die tatsächliche Temperatur niedriger ist als die Temperatur der Liquidus-Linie.
  • Dieser Bereich kann als unterkühlt in dem Sinn bezeichnet werden, dass die tatsächliche Temperatur gleich oder niedriger ist als die Temperatur der Liquidus-Linie. Diese Unterkühlung ist jedoch nicht bedingt durch Temperaturänderungen, sondern durch Änderungen der Zusammensetzung. Daher wird diese Unterkühlung als Unterkühlung der Zusammensetzung bezeichnet.
  • Wenn Unterkühlung der Zusammensetzung auftritt, ist ein Bereich entfernt von der Fest-Flüssig-Grenzfläche stärker unterkühlt als die Fest-Flüssig-Grenzfläche, und eine Verfestigungsrate in dem Bereich entfernt von der Fest-Flüssig-Grenzfläche ist ebenso schneller als an der Fest-Flüssig-Grenzfläche. Wenn in einem solchen Zustand leicht konvexe und konkave Teile an der Fest-Flüssig-Grenzfläche gebildet werden, wächst der Kristall in dem konvexen Teil schneller, so dass sich die leicht konvexen und konkaven Teile verstärken und eine Zellstruktur und ferner eine Dendritstruktur, in der konvexe und konkave Teile an einer Seitenoberfläche der Zellstruktur ausgebildet werden, gebildet wird.
  • Wenn ein solches anormales Kristallwachstum, das sich von einem normalen Kristallwachstum unterscheidet, in einem Wachstumsstadium eines Silicium-Einkristalls auftritt, ist der Kristall nicht länger ein Einkristall. Entsprechend kann die Herstellung eines Silicium-Einkristalls nicht mehr fortgesetzt werden.
  • Eine Lösung für dieses Problem wird beispielsweise durch ein Herstellungsverfahren für Silicium-Einkristalle gegeben, das in Patentliteratur 1 offenbart ist. Dieses Herstellungsverfahren für Silicium-Einkristalle schließt das Hochziehen und Wachsenlassen von Silicium-Einkristallen nach dem CZ-Verfahren aus einer Schmelze mit hinzugefügtem Dotierstoff, die roten Phosphor als Hauptdotierstoff enthält, ein.
  • Bei diesem Verfahren zur Herstellung eines Silicium-Einkristalls wird ein spezifischer Widerstand an einem Startpunkt für den geraden Körper des Silicium-Einkristalls auf einen Bereich von 0,80 mΩ·cm bis 1,05 mΩ·cm reguliert, und anschließend wird der spezifische Widerstand des Silicium-Einkristalls verringert, wenn der Silicium-Einkristall hochgezogen wird und wächst, und hierdurch ein spezifischer Widerstand an einem Teil des Silicium-Einkristalls auf einen Bereich von 0,5 mΩ·cm bis 0,7 mΩ·cm eingestellt.
  • Um bei diesem Herstellungsverfahren für den Silicium-Einkristall die Dotierstoffkonzentration in der Schmelze mit hinzugefügtem Dotierstoff zu erhöhen, wird ein Dotierstoff während des Hochziehens des Silicium-Einkristalls hinzugefügt, eine Zunahme der Dotierstoffkonzentration infolge des Segregationsphänomens, das das Hochziehen des Silicium-Einkristall begleitet, ausgenutzt, die Verdampfung des Dotierstoffs durch Ändern einer Einführungsmenge von Inertgas, das in die Kammer eingeführt wird, unterdrückt oder der Druck in einer Kammer (Ofeninnendruck) geändert.
  • ZITATLISTE
  • PATENTLITERATUR
  • Patentliteratur 1: JP2018-184317 A (Anspruch 1, Abschnitt 0022 und Abschnitt 0023)
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABE(N)
  • Der in Patentliteratur 1 beschriebene verwandte Stand der Technik kann Silicium-Einkristall mit einem extrem niedrigen spezifischen Widerstand von 0,6 mΩ·cm oder weniger in einem Bereich vom 60 %-Punkt von einem Startpunkt des geraden Körpers zu einem Schwanz in dem Silicium-Einkristall, der roten Phosphor als Dotierstoff aufweist, während das Auftreten von Dislokationen an dem Startpunkt des geraden Körpers verhindert wird, herstellen (siehe Abschnitt 0027 bis Abschnitt 0030, Abschnitt 0032, 2 und 3 der Patentliteratur 1).
  • Selbst wenn die Dotierstoffkonzentration in der Schmelze mit hinzugefügtem Dotierstoff einreguliert wird, um einen spezifischen Zielwiderstand zu erreichen und das Hochziehen des Silicium-Einkristalls unter Verwendung des in Patentliteratur 1 beschriebenen verwandten Standes der Technik gestartet wird, kann jedoch lediglich ein kleiner Teil erhalten werden, der den spezifischen Zielwiderstand erfüllt, was zu einer Verringerung der Ausbeute führt.
  • Folglich bestand ein Wunsch nach einem Verfahren zur Herstellung von Silicium-Einkristall mit hoher Ausbeute, wobei der Silicium-Einkristall einen niedrigen spezifischen Widerstand hat und ihm ein Dotierstoff vom n-Typ in hoher Konzentration hinzugefügt ist.
  • Erfindungsgemäß ist es die durch die Erfindung zu lösende Aufgabe beispielsweise, den oben beschriebenen Nachteil zu beseitigen. Es ist ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Silicium-Einkristalls (von einkristallinem Silicium), einen Silicium-Einkristall und einen Siliciumwafer zur Verfügung zu stellen, die diese Aufgabe lösen können.
  • MITTEL ZUR LÖSUNG DER AUFGABEN
  • Als Beispiele für ein allgemeines Verfahren zur Herstellung eines Silicium-Einkristalls, der einen niedrigen spezifischen Widerstand aufweist und zu dem ein Dotierstoff vom n-Typ in hoher Konzentration hinzugefügt ist, ohne Auftreten eines anormalen Kristallwachstums in dem Silicium-Einkristall dienen (1) ein Verfahren, in dem die Hochziehgeschwindigkeit des Silicium-Einkristalls verlangsamt wird und (2) ein Verfahren, in dem ein Temperaturgradient in axialer Richtung des Silicium-Einkristalls erhöht wird.
  • Wenn das Verfahren (1) verwendet wird, erhöht sich, weil der Herstellungszeitraum für den Silicium-Einkristall lang wird, die Verdampfungsmenge eines Dotierstoffs, der von der Schmelze mit hinzugefügtem Dotierstoff verdampft, abhängig von der Länge des Herstellungszeitraums, was zu einer Erhöhung des spezifischen Widerstands des hergestellten Silicium-Einkristalls führt. Folglich besteht eine Beschränkung in der Verringerung des spezifischen Widerstands des Silicium-Einkristalls.
  • Um das Verfahren (2) zu verwenden, müssen Komponenten in der Kammer (nachstehend als „Ofenbauteile“ bezeichnet) neu entworfen werden, was Kosten einschließt. Beispielsweise ist es notwendig, die Menge eines Wärmeisolationsmaterials eines Hitzeschilds zur Abschirmung von Strahlungswärme, die von einer Heizung, die die Siliciumschmelze heizt, auf den Silicium-Einkristall übertragen wird, zu erhöhen, einen Kühlzylinder anzuordnen, um den Silicium-Einkristall forciert zu kühlen und einen Spalt zwischen dem Hitzeschild und der Schmelze mit hinzugefügtem Dotierstoff zu verengen. Darüber hinaus kann abhängig von den Strukturen der Ofenbauteile das Problem nicht lediglich durch die Änderung des Designs gelöst werden. Folglich gibt es eine Beschränkung in der Verringerung des spezifischen Widerstands des Silicium-Einkristalls.
  • Nach spezifischen Studien sind die Erfinder zu den folgenden Befunden gelangt. Wenn das Hochziehen des Silicium-Einkristalls fortschreitet, wächst der Silicium-Einkristall in axialer Richtung (d.h., Kristalllängenrichtung). Weil sich die Restmenge der Schmelze mit hinzugefügtem Dotierstoff in dem Tiegel mit dem Wachsen des Silicium-Einkristalls verringert, erhöht sich das Verfestigungsverhältnis pro Kristalllängenrichtungs-Länge des Silicium-Einkristalls, wenn die Kristalllänge des Silicium-Einkristalls zunimmt, wie in 6(a) gezeigt ist.
  • In der vorliegenden Anmeldung bezeichnet das Verfestigungsverhältnis das Verhältnis eines Gewichts des hochgezogenen Silicium-Einkristalls relativ zu der Menge von Siliciummaterial, das in den Tiegel gefüllt ist (nachstehend als „Füllmenge“ bezeichnet).
  • Indessen nimmt, weil die Segregationskoeffizienten der meisten Dotierstoffe niedriger als 1 sind, die Dotierstoffkonzentration in der Schmelze mit hinzugefügtem Dotierstoff infolge eines Segregationsphänomens zu, wenn die Restmenge der Schmelze mit hinzugefügtem Dotierstoff in dem Tiegel mit dem Fortschreiten des Hochziehens des Silicium-Einkristalls abnimmt. Folglich nimmt der spezifische Widerstand pro Kristalllängenrichtungs-Länge des Silicium-Einkristalls ab, wenn die Kristalllänge des Silicium-Einkristalls zunimmt. Dies ist in 6(b) gezeigt.
  • Hier soll ein Fall untersucht werden, in dem die Füllmenge eine typische Menge ist und der Durchmesser eines gesamten geraden Körpers des Silicium-Einkristalls größer als ein typischer Durchmesser ist (nachstehend als „Durchmesser-Zunahme-Fall“ bezeichnet). In diesem Fall nimmt die Länge des Silicium-Einkristalls ab, weil die verbrauchte Menge der Schmelze mit hinzugefügtem Dotierstoff pro Kristalllängenrichtungs-Länge des Silicium-Einkristalls zunimmt. Beispielsweise ist, wenn die Füllmenge 100 kg ist, die Länge des geraden Körpers 1.150 mm, während der Durchmesser des geraden Körpers 205 mm ist, und die Länge des geraden Körpers ist 1.075 mm, wenn der Durchmesser des geraden Körpers 212 mm ist.
  • Dementsprechend ist die Steigung einer charakteristischen Linie, die einen Zusammenhang zwischen dem Verfestigungsverhältnis pro Kristalllängenrichtungs-Länge des Silicium-Einkristalls und der Kristalllänge wiedergibt, größer in dem Durchmesser-Zunahme-Fall, wie in 7(a) in einer durchgezogenen Linie gezeigt ist, als in einem Fall, in dem der Durchmesser nicht zunimmt (Durchmesser-Nicht-Zunahme-Fall) (in 7(a) in einer strichpunktierten Linie gezeigt).
  • Andererseits ist die Steigung einer charakteristischen Kurve, die einen Zusammenhang zwischen dem spezifischen Widerstand pro Kristalllängenrichtungs-Länge des Silicium-Einkristalls und der Kristalllänge wiedergibt, in dem Durchmesser-Zunahme-Fall größer, wie in 7(b) in einer durchgezogenen Linie gezeigt ist, als in dem Fall, in dem der Durchmesser nicht zunimmt (in 7(b) in einer strickpunktierten Linie gezeigt). Folglich ist der endgültige spezifische Widerstand des geraden Körpers in dem Durchmesser-Zunahme-Fall niedriger als der endgültige spezifische Widerstand des geraden Körpers in dem Durchmesser-Nicht-Zunahme-Fall.
  • In dem Durchmesser-Zunahme-Fall des Silicium-Einkristalls nimmt verglichen mit dem Durchmesser-Nicht-Zunahme-Fall des Silicium-Einkristalls die exponierte Fläche der Schmelze mit hinzugefügtem Dotierstoff, die in dem Tiegel gehalten wird, ab (wenn ein Tiegel mit demselben Innendurchmesser verwendet wird) und der Fertigungszeitraum des Silicium-Einkristalls nimmt ab, so dass die Verdampfungsmenge des Dotierstoffs, der aus der Schmelze mit hinzugefügtem Dotierstoff verdampft, abhängig von der verringerten Menge der exponierten Fläche und der verringerten Länge des Fertigungszeitraums abnimmt. Im Ergebnis ist, wie in 7(b) gezeigt, der spezifische Widerstand des Silicium-Einkristalls in dem Durchmesser-Zunahme-Fall niedriger als der spezifische Widerstand des Silicium-Einkristalls in dem Durchmesser-Nicht-Zunahme-Fall.
  • Wenn die Füllmenge 100 kg ist, ist der Fertigungszeitraum für einen Silicium-Einkristall mit einem geraden Körper mit einem Durchmesser von 212 mm um etwa drei Stunden kürzer als derjenige für einen Silicium-Einkristall mit einem geraden Körper mit einem Durchmesser von 202 mm. Weil die Länge des geraden Körpers in dem Durchmesser-Zunahme-Fall kürzer ist als die Länge des geraden Körpers in dem Durchmesser-Nicht-Zunahme-Fall, wie oben beschrieben, nimmt jedoch natürlich die Zahl von Wafern, die aus dem geraden Körper in dem Durchmesser-Zunahme-Fall erhalten werden können, ab. Folglich ist es im Hinblick auf die Zunahme der Zahl von Wafern, die erhalten werden können, bevorzugt, die Länge des geraden Körpers zu vergrößern, ohne den Durchmesser zu vergrößern.
  • Aus den vorstehenden Ausführungen gelangten die Erfinder zu dem Befund, dass bei Verwendung einer typischen Menge als Füllmenge der Silicium-Einkristall 1 lediglich so hergestellt werden muss, dass er eine Form hat, die eine Schulter 1A, einen geraden Körper 1B und einen Schwanz 1C hat, wie in 1 gezeigt ist. Anders gesagt gelangten die Erfinder zu dem Befund, dass nach ausreichender Verringerung des spezifischen Widerstands des geraden Körpers durch Bilden des geraden Körpers mit einem vergrößerten Durchmesser, die Bildung des geraden Körpers, dessen vergrößerter Durchmesser verringert ist, einen längeren geraden Körper mit einem niedrigen spezifischen Widerstand liefern kann.
  • Ein gerader Körper 1B schließt ein: einen ersten geraden Körper 1BA mit einem Durchmesser d1; einen Teil mit verringertem Durchmesser 1BB; und einen zweiten geraden Körper 1BC mit einem Durchmesser d2. Der Durchmesser d1 ist definiert als ein Wert, der um 1 % bis 5 % größer ist als der Durchmesser d0 eines Siliciumwafers als ein vermarktetes Produkt (nachstehend als „Produktdurchmesser d0“ bezeichnet). Der Durchmesser d2 ist als ein Wert definiert, der um 3,5 % bis 15 % größer ist als der Durchmesser d1, mehr bevorzugt ein Wert, der um 3,5 % bis 10 % größer ist. Kurz gesagt ist d0 < d1 < d2 erfüllt.
  • Wenn der Durchmesser d1 ein Wert ist, der um weniger als 1 % größer als der Produktdurchmesser d0, anders gesagt, wenn der Durchmesser d0 zu nahe an dem Produktdurchmesser d0 liegt, kann der spezifische Widerstand nicht auf den Zielwert verringert werden und der Durchmesser des ersten geraden Körpers 1BA, der tatsächlich erhalten wird, ist infolge einer Änderung des Durchmessers während des Hochziehens des Silicium-Einkristalls mit hoher Wahrscheinlichkeit unter dem Produktdurchmesser d0, so dass ein Waferprodukt möglicherweise nicht erhalten werden kann.
  • Andererseits ist, wenn der Durchmesser d1 auf einen Wert eingestellt ist, der um mehr als 5 % größer ist als der Durchmesser d0, der spezifische Widerstand zu niedrig, so dass die Produktausbeute von Silicium-Einkristall mit einem Zielbereich des spezifischen Widerstands abnimmt und sich die Länge des ersten geraden Körpers 1BA verkürzt. Entsprechend können die erfindungsgemäßen Effekte, dass ein längerer gerader Körper mit niedrigem spezifischen Widerstand erhalten werden kann, nicht ausreichend erhalten werden.
  • Wenn der Durchmesser d2 auf einen Wert eingestellt wird, der um weniger als 3,5 % relativ zu dem Durchmesser d1 größer ist, können die Effekte der Erfindung nicht ausreichend erhalten werden. Beispielsweise kann der spezifische Widerstand nicht auf den Zielwert verringert werden und ein Einkristall mit einem gewünschten niedrigen spezifischen Widerstand kann möglicherweise nicht erhalten werden. Wenn der Durchmesser d2 auf einen Wert eingestellt wird, der um mehr als 15 % größer ist als der Durchmesser d1, nimmt das Risiko von Dislokationen, die durch Kontakt des Silicium-Einkristalls mit dem Hitzeschild hervorgerufen werden, zu und der Schleifspielraum, der zum Schleifen eines äußeren Umfangs des zweiten geraden Körpers 1BC auf den Produktdurchmesser d0 verwendet wird, nimmt zu, was zu einem großen Schleifverlust führt. Entsprechend ist der Durchmesser d2 vorzugsweise 15 % oder weniger, relativ zu dem Durchmesser d1. Der Durchmesser d2 ist mehr bevorzugt 10 % oder weniger, relativ zu dem Durchmesser d1.
  • Im Einzelnen wird von den meisten Teilen des ersten geraden Körpers 1BA angenommen, dass sie den spezifischen Zielwiderstand aufweisen, indem der erste gerade Körper 1BA nach einem Schritt der Bildung des zweiten geraden Körpers 1BC ausgebildet wird. Der Schritt der Bildung des zweiten geraden Körpers 1BC schließt ein: Erhöhung der Verbrauchsmenge der Schmelze mit hinzugefügtem Dotierstoff pro Kristalllängenrichtungs-Länge des Silicium-Einkristalls, um das Verfestigungsverhältnis pro Kristalllängenrichtungs-Länge des Silicium-Einkristalls zu erhöhen; und Erhöhen der Dotierstoffkonzentration in der Schmelze mit hinzugefügtem Dotierstoff infolge des Segregationsphänomens, um den spezifischen Widerstand eines unteren Teils des zweiten geraden Körpers 1BC beträchtlich zu verringern.
  • Um die obige Aufgabe zu lösen, schließt ein Verfahren zur Herstellung eines Silicium-Einkristalls gemäß einem Aspekt der Erfindung folgendes ein: Hochziehen eines Silicium-Einkristalls aus einer Schmelze mit hinzugefügtem Dotierstoff, in der ein Dotierstoff zu einer Siliciumschmelze hinzugefügt ist, und Wachsenlassen des Silicium-Einkristalls nach dem Czochralski-Prozess, bei dem der Silicium-Einkristall eine Schulter, einen geraden Körper und einen Schwanz, die sequenziell miteinander verbunden sind, einschließt, und der gerade Körper einschließt: einen ersten geraden Körper mit einem ersten Durchmesser; und einen zweiten geraden Körper, der sich näher an der Schulter als der erste gerade Körper befindet und einen zweiten Durchmesser größer als der erste Durchmesser aufweist; Einstellen eines spezifischen Widerstands an einem Startpunkt des geraden Körpers, der mit der Schulter verbunden ist, auf einen ersten spezifischen Widerstand; und anschließendes Hochziehen und Wachsenlassen des Silicium-Einkristalls, um den ersten geraden Körper auszubilden, und gleichzeitiges Einstellen eines spezifischen Widerstands an einem Startpunkt des ersten geraden Körpers auf einen zweiten spezifischen Widerstand niedriger als der erste spezifische Widerstand.
  • De Ausdruck „absichtlich“ wird hier verwendet, um Fälle auszuschließen, in denen Silicium-Einkristall oft mit einem Durchmesser ausgebildet wird, der infolge einer unvorteilhaften Kontrollierbarkeit des Durchmessers beim Übergang von einem Schulterbildungsschritt zu einem Schritt zur Bildung des geraden Körpers unabsichtlich vergrößert ist.
  • Die Erfindung ist ein Herstellungsverfahren für Silicium-Einkristall, das geeignet ist, um mit hoher Ausbeute insbesondere einen Silicium-Einkristall vom n-Typ mit einem extrem niedrigen spezifischen Widerstand von 2,0 mΩ·cm oder weniger herzustellen.
  • In dem Verfahren zur Herstellung eines Silicium-Einkristalls gemäß dem obigen Aspekt der Erfindung ist der zweite Durchmesser um 3,5 % bis 15 % größer als der erste Durchmesser.
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines Silicium-Einkristalls gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung schließt folgendes ein: Hochziehen eines Silicium-Einkristalls aus einer Schmelze mit hinzugefügtem Dotierstoff, in der roter Phosphor als ein Dotierstoff zu einer Siliciumschmelze hinzugefügt ist, und Wachsenlassen des Silicium-Einkristalls nach dem Czochralski-Prozess, wobei der Silicium-Einkristall zur Herstellung eines Wafers mit einem Durchmesser von 200 mm verwendet wird, wobei der Silicium-Einkristall eine Schulter, einen geraden Körper und einen Schwanz, die sequenziell miteinander verbunden sind, umfasst, und der gerade Körper umfasst: einen ersten geraden Körper mit einem ersten Durchmesser; und einen zweiten geraden Körper, der sich näher an der Schulter als der erste gerade Körper befindet und einen zweiten Durchmesser, der um 3,5 % bis 15 % größer ist als der erste Durchmesser, aufweist; Einstellen eines spezifischen Widerstands an einem Startpunkt des geraden Körpers, der mit der Schulter verbunden ist, auf einen Bereich von 0,8 mΩ·cm bis 1,05 mΩ·cm; und anschließendes Hochziehen und Wachsenlassen des Silicium-Einkristalls, um den ersten geraden Körper auszubilden, und gleichzeitiges Einstellen eines spezifischen Widerstands in einem Teil des ersten geraden Körpers auf einen Bereich von 0,5 mΩ·cm bis 0, 7 mΩ·cm.
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines Silicium-Einkristalls gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung schließt folgendes ein: Hochziehen eines Silicium-Einkristalls aus einer Schmelze mit hinzugefügtem Dotierstoff, in der Arsen als ein Dotierstoff zu einer Siliciumschmelze hinzugefügt ist, und Wachsenlassen des Silicium-Einkristalls nach dem Czochralski-Prozess, wobei der Silicium-Einkristall zur Herstellung eines Wafers mit einem Durchmesser von 200 mm verwendet wird, wobei der Silicium-Einkristall eine Schulter, einen geraden Körper und einen Schwanz, die sequenziell miteinander verbunden sind, umfasst, und der gerade Körper umfasst: einen ersten geraden Körper mit einem ersten Durchmesser; und einen zweiten geraden Körper, der sich näher an der Schulter als der erste gerade Körper befindet und einen zweiten Durchmesser, der um 3,5 % bis 15 % größer ist als der erste Durchmesser, aufweist; Einstellen eines spezifischen Widerstands an einem Startpunkt des geraden Körpers, der mit der Schulter verbunden ist, auf einen Bereich von 1,9 mΩ·cm bis 2,3 mΩ·cm; und anschließendes Hochziehen und Wachsenlassen des Silicium-Einkristalls, um den ersten geraden Körper auszubilden, und gleichzeitiges Einstellen eines spezifischen Widerstands in einem Teil des ersten geraden Körpers auf einen Bereich von 1,2 mΩ·cm bis 1,4 mΩ·cm.
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines Silicium-Einkristalls gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung schließt folgendes ein: Hochziehen eines Silicium-Einkristalls aus einer Schmelze mit hinzugefügtem Dotierstoff, in der Phosphor als ein Dotierstoff zu einer Siliciumschmelze hinzugefügt ist, und Wachsenlassen des Silicium-Einkristalls nach dem Czochralski-Prozess, wobei der Silicium-Einkristall zur Herstellung eines Wafers mit einem Durchmesser von 300 mm verwendet wird, wobei der Silicium-Einkristall eine Schulter, einen geraden Körper und einen Schwanz, die sequenziell miteinander verbunden sind, einschließt, und der gerade Körper einschließt: einen ersten geraden Körper mit einem ersten Durchmesser; und einen zweiten geraden Körper, der sich näher an der Schulter als der erste gerade Körper befindet und einen zweiten Durchmesser, der um 3,5 % bis 15 % größer ist als der erste Durchmesser, aufweist; Einstellen eines spezifischen Widerstands an einem Startpunkt des geraden Körpers, der mit der Schulter verbunden ist, auf einen Bereich von 1,2 mΩ·cm bis 1,7 mΩ·cm; und anschließendes Hochziehen und Wachsenlassen des Silicium-Einkristalls, um den ersten geraden Körper auszubilden, und Einstellen eines spezifischen Widerstands in einem Teil des ersten geraden Körpers auf einen Bereich von 0,8 mΩ·cm bis 1,0 mΩ·cm.
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines Silicium-Einkristalls gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung schließt folgendes ein: Hochziehen eines Silicium-Einkristalls aus einer Schmelze mit hinzugefügtem Dotierstoff, in der Arsen als ein Dotierstoff zu einer Siliciumschmelze hinzugefügt ist, und Wachsenlassen des Silicium-Einkristalls nach dem Czochralski-Prozess, wobei der Silicium-Einkristall zur Herstellung eines Wafers mit einem Durchmesser von 300 mm verwendet wird, wobei der Silicium-Einkristall eine Schulter, einen geraden Körper und einen Schwanz, die sequenziell miteinander verbunden sind, umfasst, und der gerade Körper umfasst: einen ersten geraden Körper mit einem ersten Durchmesser; und einen zweiten geraden Körper, der sich näher an der Schulter als der erste gerade Körper befindet und einen zweiten Durchmesser, der um 3,5 % bis 15 % größer ist als der erste Durchmesser, aufweist; Einstellen eines spezifischen Widerstands an einem Startpunkt des geraden Körpers, der mit der Schulter verbunden ist, auf einen Bereich von 2,5 mΩ·cm bis 3,1 mΩ·cm; und anschließendes Hochziehen und Wachsenlassen des Silicium-Einkristalls, um den ersten geraden Körper auszubilden, und Einstellen eines spezifischen Widerstands in einem Teil des ersten geraden Körpers auf einen Bereich von 1,7 mΩ·cm bis 2,0 mΩ·cm.
  • Bei dem Herstellungsverfahren eines Silicium-Einkristalls gemäß dem obigen Aspekt der Erfindung ist bei der Bildung des ersten geraden Körpers die Verdampfung des Dotierstoffs aus der Schmelze mit hinzugefügtem Dotierstoff mehr gefördert als bei der Bildung des zweiten geraden Körpers.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung: Silicium-Einkristall zur Herstellung eines Wafers mit einem Durchmesser von 200 mm, wobei der Silicium-Einkristall eine Schulter, einen geraden Körper und einen Schwanz, die sequenziell miteinander verbunden sind, einschließt, in dem der gerade Körper einschließt: einen ersten geraden Körper mit einem ersten Durchmesser; und einen zweiten geraden Körper, der einen zweiten Durchmesser, der um 3,5 % bis 15 % größer ist als der erste Durchmesser, aufweist; der erste gerade Körper einen Teil mit einem spezifischen Widerstand in einem Bereich von 0,5 mΩ·cm bis 0,7 mΩ·cm aufweist und der zweite gerade Körper sich an einer Position näher an der Schulter befindet als dies der erste gerade Körper tut.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung: Silicium-Einkristall zur Herstellung eines Wafers mit einem Durchmesser von 200 mm, wobei der Silicium-Einkristall eine Schulter, einen geraden Körper und einen Schwanz, die sequenziell miteinander verbunden sind, einschließt, in dem der gerade Körper einschließt: einen ersten geraden Körper mit einem ersten Durchmesser; und einen zweiten geraden Körper, der einen zweiten Durchmesser, der um 3,5 % bis 15 % größer ist als der erste Durchmesser, aufweist; der erste gerade Körper einen Teil mit einem spezifischen Widerstand in einem Bereich von 1,2 mΩ·cm bis 1,4 mΩ·cm aufweist und der zweite gerade Körper sich an einer Position näher an der Schulter befindet als dies der erste gerade Körper tut.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung: Silicium-Einkristall zur Herstellung eines Wafers mit einem Durchmesser von 300 mm, wobei der Silicium-Einkristall eine Schulter, einen geraden Körper und einen Schwanz, die sequenziell miteinander verbunden sind, einschließt, in dem der gerade Körper einschließt: einen ersten geraden Körper mit einem ersten Durchmesser; und einen zweiten geraden Körper, der einen zweiten Durchmesser, der um 3,5 % bis 15 % größer ist als der erste Durchmesser, aufweist; der erste gerade Körper einen Teil mit einem spezifischen Widerstand in einem Bereich von 0,8 mΩ·cm bis 1,0 mΩ·cm aufweist und der zweite gerade Körper sich an einer Position näher an der Schulter befindet als dies der erste gerade Körper tut.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung: Silicium-Einkristall zur Herstellung eines Wafers mit einem Durchmesser von 300 mm, wobei der Silicium-Einkristall eine Schulter, einen geraden Körper und einen Schwanz, die sequenziell miteinander verbunden sind, einschließt, in dem der gerade Körper einschließt: einen ersten geraden Körper mit einem ersten Durchmesser; und einen zweiten geraden Körper, der einen zweiten Durchmesser, der um 3,5 % bis 15 % größer ist als der erste Durchmesser, aufweist, der erste gerade Körper einen Teil mit einem spezifischen Widerstand in einem Bereich von 1,7 mΩ·cm bis 2,0 mΩ·cm aufweist und der zweite gerade Körper sich an einer Position näher an der Schulter befindet als dies der erste gerade Körper tut.
  • Ein Siliciumwafer gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist aus dem ersten geraden Körper des Silicium-Einkristalls gemäß dem obigen Aspekt herausgeschnitten und besitzt den spezifischen Widerstand in einem Bereich von 0,5 mΩ·cm bis 0, 7 mΩ·cm.
  • Ein Siliciumwafer gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist aus dem ersten geraden Körper des Silicium-Einkristalls gemäß dem obigen Aspekt herausgeschnitten und besitzt den spezifischen Widerstand in einem Bereich von 1,2 mΩ·cm bis 1,4 mΩ·cm.
  • Ein Siliciumwafer gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist aus dem ersten geraden Körper des Silicium-Einkristalls gemäß dem obigen Aspekt herausgeschnitten und besitzt den spezifischen Widerstand in einem Bereich von 0,8 mΩ·cm bis 1,0 mΩ·cm.
  • Ein Siliciumwafer gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist aus dem ersten geraden Körper des Silicium-Einkristalls gemäß dem obigen Aspekt herausgeschnitten und besitzt den spezifischen Widerstand in einem Bereich von 1,7 mΩ·cm bis 2, 0 mΩ·cm.
  • EFFEKTE DER ERFINDUNG
  • Gemäß den obigen Aspekten der Erfindung kann ein Silicium-Einkristall, der einen niedrigen spezifischen Widerstand aufweist und zu dem ein Dotierstoff in hoher Konzentration hinzugefügt ist, in hoher Ausbeute hergestellt werden.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine konzeptionelle Illustration, die ein Beispiel für eine Struktur des Silicium-Einkristalls darstellt, um Befunde der Erfindung zu zeigen.
    • 2 ist eine konzeptionelle Illustration, die ein Beispiel für den Aufbau einer Halbleiterkristall-Herstellungsvorrichtung zeigt, auf die ein Verfahren zur Herstellung eines Silicium-Einkristalls gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung angewandt wird.
    • 3 ist eine Illustration, die einen entsprechenden Zusammenhang zwischen einem beispielhaften Profil des spezifischen Widerstands, das erhalten werden soll, wenn Silicium-Einkristall mit dem Verfahren zur Herstellung eines Silicium-Einkristalls gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung hergestellt wird, sowie ein Beispiel für eine Struktur des Silicium-Einkristalls zeigt.
    • 4 ist ein Flussdiagramm, um ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines Silicium-Einkristalls gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zu zeigen.
    • 5 ist ein Flussdiagramm, um ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines Silicium-Einkristalls gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zu zeigen.
    • 6 ist ein Graph, der ein Beispiel der Eigenschaften eines Verfestigungsverhältnisses und eines spezifischen Widerstands relativ zu einer Kristalllänge eines Silicium-Einkristalls zeigt, um Voraussetzungen von Befunden der Erfindung zu veranschaulichen.
    • 7 ist ein Graph, der ein Beispiel der Eigenschaften eines Verfestigungsverhältnisses und eines spezifischen Widerstands relativ zu einer Kristalllänge eines Silicium-Einkristall zeigt, um Voraussetzungen von Befunden der Erfindung zu veranschaulichen.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORM(EN)
  • Eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • Aufbau einer Halbleiterkristall-Herstellungsvorrichtung
  • 2 ist eine konzeptionelle Illustration, die ein Beispiel für einen Aufbau einer Halbleiterkristall-Herstellungsvorrichtung 10 zeigt, auf die ein Verfahren zur Herstellung eines Silicium-Einkristalls gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung angewandt wird. Die Halbleiterkristall-Herstellungsvorrichtung 10 stellt Silicium-Einkristall unter Verwendung des CZ-Verfahrens her.
  • Die Halbleiterkristall-Herstellungsvorrichtung 10 schließt ein: einen Vorrichtungshauptkörper 11, einen Speicher 12 und eine Steuerung 13. Der Vorrichtungshauptkörper 11 schließt eine Kammer 21, einen Tiegel 22, eine Heizung 23, eine Hochzieheinheit 24, einen Hitzeschild 25, ein Wärmeisolationsmaterial 26, einen Tiegelantrieb 27, ein Thermometer 28 und einen Durchmessersensor 29 ein.
  • Die Kammer 21 schließt eine Hauptkammer 31 und eine Ziehkammer 32, die mit einem oberen Teil der Hauptkammer 31 verbunden ist, ein. Ein Gaseinlass 33A, durch den ein Inertgas, beispielsweise Argon (Ar)-Gas in die Kammer 21 eingeführt wird, ist an einem oberen Teil der Ziehkammer 32 vorgesehen. Ein Gasauslass 33B, durch den Gas in der Kammer 21 abgelassen wird, indem eine (nicht gezeigte) Vakuumpumpe betrieben wird, ist in einem unteren Teil der Hauptkammer 31 vorgesehen.
  • Ein von dem Gaseinlass 33A in die Kammer 21 eingeführtes Inertgas strömt zwischen dem wachsenden Silicium-Einkristall 1 und dem Hitzeschild 25 nach unten und strömt durch einen Raum zwischen einem unteren Ende des Hitzeschilds 25 und einer Oberfläche der Schmelze MD mit hinzugefügtem Dotierstoff, strömt anschließend zwischen dem Hitzeschild 25 und einer Innenwand des Tiegels 22, strömt weiter in Richtung einer Außenseite des Tiegels 22, strömt anschließend entlang der Außenseite des Tiegels 22 nach unten und wird aus dem Gasauslass 33B abgelassen.
  • Der Tiegel 22 ist in der Hauptkammer 31 angebracht und nimmt die Schmelze MD mit hinzugefügtem Dotierstoff auf. Der Tiegel 22 schließt einen Tragetiegel 41, einen in dem Tragetiegel 41 untergebrachten Quarztiegel 42 und ein Graphitsheet 43, das sich zwischen dem Tragetiegel 41 und dem Quarztiegel 42 befindet, ein. Es ist zu beachten, dass das Graphitsheet 43 nicht angeordnet sein kann.
  • Der Tragetiegel 41 ist beispielsweise aus Graphit oder Kohlenstofffaser-verstärktem Kohlenstoff gebildet. Der Tragetiegel 41 kann beispielsweise einer Siliciumcarbid (SiC)-Oberflächenbehandlung oder einer Beschichtungsbehandlung mit pyrolytischem Kohlenstoff unterzogen werden. Die Hauptkomponente des Quarztiegels 42 ist Siliciumdioxid (SiO2). Das Graphitsheet 43 kann beispielsweise aus Blähgraphit gebildet sein.
  • Die Heizung 23 ist in einem vorher festgelegten Abstand außerhalb des Tiegels 22 angeordnet und ist eingerichtet, die Schmelze MD mit hinzugefügtem Dotierstoff in dem Tiegel 22 zu erhitzen. Die Hochzieheinheit 24 schließt ein: ein Kabel 51 mit einem Ende, an dem ein Keimkristall 2 befestigt ist; und eine Hochziehantriebseinheit 52, die eingerichtet ist, das Kabel 51 abzusenken und zu rotieren.
  • Der Hitzeschild 25, zumindest eine Oberfläche davon, ist aus einem Kohlenstoffmaterial gebildet. Der Hitzeschild 25 ist so angebracht, dass er den Silicium-Einkristall 1 umgibt, wenn der Silicium-Einkristall 1 hergestellt wird. Der Hitzeschild 25 schirmt den wachsenden Silicium-Einkristall 1 von Strahlungswärme von der Schmelze MD mit hinzugefügtem Dotierstoff in dem Tiegel 22, der Heizung 23 und einer Seitenwand des Tiegels 22 ab und verhindert ebenso die Wärmediffusion von einer Fest-Flüssig-Grenzfläche, die eine Grenzfläche ist, an der der Kristall wächst, sowie der Nähe davon, nach außen, wodurch der Hitzeschild 25 dazu dient, einen Temperaturgradienten eines zentralen Teils und eines äußeren Umfangsteils des Silicium-Einkristalls 1 in axialer Hochziehrichtung zu kontrollieren.
  • Das Wärmeisolationsmaterial 26 ist im Wesentlichen zylindrisch und aus einem Kohlenstoffmaterial (z.B. Graphit) gebildet. Das Wärmeisolationsmaterial 26 ist an der Außenseite der Heizung 23 in einem vorher festgelegten Abstand von ihr angeordnet. Der Tiegelantrieb 27 schließt einen Trageschaft 53 ein, der den Tiegel 22 von unten trägt und den Tiegel 22 mit vorher festgelegter Geschwindigkeit rotiert, anhebt und absenkt.
  • Beispiele für das Thermometer 28 sind ein Strahlungsthermometer und ein Zwei-Farben-Thermometer. Das Thermometer 28 misst die Temperatur der Heizung 23 in vorher festgelegten Zeitintervallen durch ein Beobachtungsfenster 33C, das in eine Seitenfläche der Hauptkammer 31 gebohrt ist, und ein Durchgangsloch 26A, das in das Wärmeisolationsmaterial 26 gebohrt ist, hindurch und liefert den gemessenen Wert (gemessene Heizungstemperatur) an die Steuerung 13.
  • Eine CCD-Kamera und ein Strahlungsthermometer sind Beispiele für den Durchmessersensor 29. Der Durchmessersensor 29 misst einen Durchmesser des Silicium-Einkristalls 1 in der Nähe der Fest-Flüssig-Grenzfläche in vorher festgelegten Zeitintervallen durch ein Beobachtungsfenster 33D hindurch, das in eine Oberseite der Hauptkammer 31 gebohrt ist, und liefert den gemessenen Wert (gemessener Durchmesser) an die Steuerung 13.
  • Der Speicher 12 speichert verschiedene Informationen, die zur Herstellung des Silicium-Einkristalls 1 notwendig sind. Beispiele für die verschiedenen Informationen schließen die Gasflussrate von Ar-Gas und einen Ofeninnendruck in der Kammer 21, die elektrische Leistung, die der Heizung 23 zugeführt wird, Rotationsgeschwindigkeiten des Tiegels 22 und des Silicium-Einkristalls 1 und die Position des Tiegels 22 ein. Der Speicher 12 speichert beispielsweise eine Durchmesser-Profiltabelle, eine Widerstands-Profiltabelle, eine Hochziehgeschwindigkeits-Profiltabelle und eine Heizungstemperatur-Profiltabelle.
  • Die Durchmesser-Profiltabelle schließt Informationen über Zieldurchmesser, die erhalten werden sollen, wenn ein Stück von einkristallinem Silicium 1 unter Verwendung des CZ-Verfahrens hergestellt wird, ein. Weil der Silicium-Einkristall 1 in der beispielhaften Ausführungsform in einer in 1 gezeigten Form hergestellt wird, schließt die Durchmesser-Profiltabelle mindestens den Durchmesser d1 des ersten geraden Körpers 1BA und den Durchmesser d2 des zweiten geraden Körpers 1BC, die in 1 gezeigt sind, ein.
  • Die Widerstands-Profiltabelle schließt Informationen über spezifische Zielwiderstände, die entlang der gesamten Länge des Silicium-Einkristalls 1 erhalten werden sollen, ein. Ein Beispiel für ein Profil des spezifischen Widerstands für den geraden Körper 1B des Silicium-Einkristalls 1 ist in einem oberen Teil der 3 gezeigt.
  • In dem oberen Teil der 3 zeigt das Profil des spezifischen Widerstands Eigenschaften des spezifischen Widerstands, die der Kristalllänge des Silicium-Einkristalls 1 entsprechen. In dem Beispiel des Profils des spezifischen Widerstands, das in 3 gezeigt ist, beträgt der Durchmesser d2 des zweiten geraden Körpers 1BC 220 mm und der Durchmesser d1 des ersten geraden Körpers 1BA 205 mm. Die Kristalllänge des zweiten geraden Körpers 1BC ist 400 mm. Die Kristalllänge des ersten geraden Körpers 1BA ist 575 mm.
  • In dem in 3 gezeigten Profil des spezifischen Widerstands zeigt die strichpunktierte Linie Eigenschaften des spezifischen Widerstands, die der Kristalllänge des Silicium-Einkristalls 1 entsprechen, wenn der gesamte gerade Körper 1B mit dem Durchmesser d2 hergestellt wird. Anders gesagt ist, wenn der Teil 1BB mit verringertem Durchmesser und der erste gerade Körper 1BA nicht ausgebildet werden, der spezifische Widerstand des unteren Teils des geraden Körpers 1B zu deutlich niedriger als der Zielwert. In der beispielhaften Ausführungsform kann jedoch, weil der Teil 1BB mit verringertem Durchmesser und der erste gerade Körper 1BA ausgebildet werden, der spezifische Widerstand des unteren Teils des ersten geraden Körpers 1BA am Zielwert gehalten werden.
  • Im Folgenden wird ein Beispiel für ein Verfahren zur Erzeugung des Profils des spezifischen Widerstands beschrieben. Vor dem Hochziehen des Silicium-Einkristalls 1 kann das Profil des spezifischen Widerstands berechnet werden, indem beispielsweise die Dotierstoffkonzentration in der Schmelze MD mit hinzugefügtem Dotierstoff beim Start des Hochziehens des Silicium-Einkristalls 1, die Abnahme der Dotierstoffkonzentration in der Schmelze MD mit hinzugefügtem Dotierstoff infolge von Verdampfung des Dotierstoffs aus der Schmelze MD mit hinzugefügtem Dotierstoff und eine Zunahme der Dotierstoffkonzentration in der Schmelze MD mit hinzugefügtem Dotierstoff infolge des Segregationsphänomens, das das Fortschreiten des Hochziehens des Silicium-Einkristalls 1 begleitet, berücksichtigt werden.
  • Darüber hinaus wird auf Basis des berechneten Profils des spezifischen Widerstands eine Verteilung des spezifischen Widerstands in dem Silicium-Einkristall 1 in Längsrichtung gemessen und das Messergebnis wird zu der Berechnung des Profils des spezifischen Widerstands rückgekoppelt, so dass die Genauigkeit der Berechnung des Profils des spezifischen Widerstands verbessert werden kann.
  • In 3 ist der spezifische Widerstand a ein spezifischer Widerstand, bei dem die Ausbildung des Teils 1BB mit verringertem Durchmesser gestartet werden sollte. Der spezifische Widerstand a wird so eingestellt, dass der spezifische Widerstand mindestens eines Teils des ersten geraden Körpers 1BA ein gewünschter niedriger spezifischer Widerstand wird.
  • Die Hochziehgeschwindigkeits-Profiltabelle schließt Informationen über Zielhochziehgeschwindigkeiten, die über die gesamte Länge des Silicium-Einkristalls 1 erhalten werden sollen, ein. Die Heizungstemperatur-Profiltabelle schließt Informationen über Zielheizungstemperaturen, die über die gesamte Länge des Silicium-Einkristalls 1 erhalten werden sollen, ein.
  • Die Steuerung 13 steuert jede der Komponenten auf Basis der verschiedenen Informationen, die in dem Speicher 12 gespeichert sind, und der Bedienung durch die Bedienperson und stellt dadurch den Silicium-Einkristall 1 her.
  • Verfahren zur Herstellung eines Silicium-Einkristalls
  • Als nächstes wird ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines Silicium-Einkristalls unter Verwendung der Halbleiterkristall-Herstellungsvorrichtung 10 mit dem oben beschriebenen Aufbau beschrieben. In einer beispielhaften Ausführungsform werden ein Fall, in dem der Silicium-Einkristall 1 so hergestellt wird, dass er einen Produktdurchmesser d0 von 200 mm hat und ein Fall, in dem der Silicium-Einkristall 1 so hergestellt wird, dass er einen Produktdurchmesser d0 von 300 mm, beispielhaft gezeigt.
  • Wenn der Produktdurchmesser d0 200 mm ist, ist der Durchmesser d1 des ersten geraden Körpers 1BA 205 mm und der Durchmesser d2 des zweiten geraden Körpers 1BC ist 220 mm. Wenn der Produktdurchmesser d0 300 mm ist, ist der Durchmesser d1 des ersten geraden Körpers 1BA 308 mm und der Durchmesser d2 des zweiten geraden Körpers 1BC ist 330 mm.
  • Beispiele des flüchtigen Dotierstoffs vom n-Typ, der hinzugefügt werden kann, schließen Phosphor (P), Arsen (As) und Antimon (Sb) ein. In dieser beispielhaften Ausführungsform sind Fälle beispielhaft gezeigt, in denen roter Phosphor (P) und Arsen (As) verwendet werden.
  • Im Einzelnen sind in der beispielhaften Ausführungsform (i) ein Fall, in dem der Produktdurchmesser d0 200 mm ist und der Hauptdotierstoff roter Phosphor (P) ist, (ii) ein Fall, in dem der Produktdurchmesser d0 200 mm ist und der Hauptdotierstoff Arsen (As) ist, (iii) ein Fall, in dem der Produktdurchmesser d0 300 mm ist und der Hauptdotierstoff roter Phosphor (P) ist, und (iv) ein Fall, in dem der Produktdurchmesser d0 300 mm ist und der Hauptdotierstoff Arsen (As) ist, beispielhaft gezeigt.
  • Als nächstes wird ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines Silicium-Einkristalls unter Verwendung der Halbleiterkristall-Herstellungsvorrichtung 10 mit dem oben beschriebenen Aufbau mit Bezug auf die in 4 und 5 gezeigten Flussdiagramme beschrieben. Als erstes geht die Steuerung 13 zu dem Prozessschritt von Schritt SP1, wie in 4 gezeigt ist, um die Herstellungsbedingungen für den Silicium-Einkristall 1 einzustellen. Anschließend setzt die Steuerung 13 mit Schritt SP2 fort.
  • Beispiele für die Herstellungsbedingungen des Silicium-Einkristalls 1 schließen den spezifischen Widerstand, die Sauerstoffkonzentration in dem Silicium-Einkristall 1, die Gasflussrate von Ar-Gas, den Ofeninnendruck, Rotationsgeschwindigkeiten des Tiegels 22 und des Silicium-Einkristalls 1 und die Position des Tiegels 22 ein. Die Herstellungsbedingungen können von einer Bedienperson eingegeben werden, die eine (nicht gezeigte) Bedieneinheit bedient oder sie können von der Steuerung 13 auf Basis des spezifischen Zielwiderstands und dergleichen, der von dem Bediener eingegeben wird, berechnet werden.
  • Der spezifische Zielwiderstand eines oberen Teils des geraden Körpers 1B wird in den Fällen (i) bis (iv) wie folgt eingestellt. Der obere Teil des geraden Körpers 1B meint hier eine Grenze zwischen der Schulter 1A und dem geraden Körper 1B, wie in 1 gezeigt ist, und gleichzeitig einen Punkt, an dem die Ausbildung des geraden Körpers 1B in dem später beschriebenen Schritt der Bildung des geraden Körpers (Schritt SP6) (nachstehend als „Startpunkt des geraden Körpers“ bezeichnet) beginnt.
  • (i) Wenn der Produktdurchmesser d0 200 mm ist, der Hauptdotierstoff roter Phosphor (P) ist und der spezifische Widerstand eines Teils des ersten geraden Körpers 1BA in einem Bereich von 0,5 mΩ·cm bis 0,7 mΩ·cm liegt, wird der spezifische Zielwiderstand am Startpunkt des geraden Körpers auf einen Bereich von 0,8 mΩ·cm bis 1,05 mΩ·cm eingestellt. In diesem Fall treten, wenn der spezifische Zielwiderstand am Startpunkt des geraden Körpers weniger als 0,8 mΩ·cm ist, wahrscheinlich Dislokationen in einem anfänglichen Bildungsstadium des geraden Körpers, der den Silicium-Einkristall ausbildet, auf, so dass sich die Produktausbeute verringern kann. Wenn der spezifische Zielwiderstand am Startpunkt des geraden Körpers mehr als 1,05 mΩ·cm ist, mag der spezifische Widerstand, der sich mit dem Fortschreiten des Hochziehens des Silicium-Einkristalls verringert, sich nicht auf den niedrigen spezifischen Zielwiderstand (0,7 mΩ·cm oder weniger) des ersten geraden Körpers 1BA verringern.
  • (ii) Wenn der Produktdurchmesser d0 200 mm ist, der Hauptdotierstoff Arsen (As) ist und der spezifische Widerstand eines Teils des ersten geraden Körpers 1BA in einem Bereich von 1,2 mΩ·cm bis 1,4 mΩ·cm liegt, wird der spezifische Zielwiderstand am Startpunkt des geraden Körpers auf einen Bereich von 1,9 mΩ·cm bis 2,3 mΩ·cm eingestellt.
  • (iii) Wenn der Produktdurchmesser d0 300 mm ist, der Hauptdotierstoff roter Phosphor (P) ist und der spezifische Widerstand eines Teils des ersten geraden Körpers 1BA in einem Bereich von 0,8 mΩ·cm bis 1,0 mΩ·cm liegt, wird der spezifische Zielwiderstand am Startpunkt des geraden Körpers auf einen Bereich von 1,2 mΩ·cm bis 1,7 mΩ·cm eingestellt.
  • (iv) Wenn der Produktdurchmesser d0 300 mm ist, der Hauptdotierstoff Arsen (As) ist und der spezifische Widerstand eines Teils des ersten geraden Körpers 1BA in einem Bereich von 1,7 mΩ·cm bis 2,0 mΩ·cm liegt, wird der spezifische Zielwiderstand am Startpunkt des geraden Körpers auf einen Bereich von 2,5 mΩ·cm bis 3,1 mΩ·cm eingestellt.
  • Wenn der spezifische Zielwiderstand am Startpunkt des geraden Körpers 1B zu niedrig ist, treten wahrscheinlich Dislokationen infolge der Unterkühlung der Zusammensetzung auf, bis der spezifische Zielwiderstand erreicht wird, so dass der Silicium-Einkristall möglicherweise nicht erhalten werden kann. Andererseits mag dann, wenn der spezifische Zielwiderstand am Startpunkt des geraden Körpers 1B zu hoch ist, der spezifische Widerstand, der sich mit dem Fortschreiten des Hochziehens des Silicium-Einkristalls verringert, sich nicht auf den niedrigen spezifischen Zielwiderstand (1,4 mΩ·cm oder weniger im Fall (ii), 1,0 mΩ·cm oder weniger im Fall (iii) und 2,0 mΩ·cm oder weniger im Fall (iv)) des ersten geraden Körpers 1BA verringern.
  • Der einzustellende Bereich des spezifischen Widerstands unterscheidet sich abhängig von dem Typ des Dotierstoffs vom n-Typ, weil sich die Wahrscheinlichkeit, dass Unterkühlung der Zusammensetzung auftritt, aufgrund der Größenordnung des Grads der Gefrierpunktserniedrigung abhängig von einem Element des Dotierstoffs vom n-Typ, wie durch Formel (1) gezeigt ist, ändert. Anders gesagt ist es bei einem Element mit einem größeren Grad an Gefrierpunktserniedrigung wahrscheinlicher, dass Unterkühlung der Zusammensetzung auftritt. Roter Phosphot  ( P ) ≤ Arsen  ( As ) ≤ Antimon  ( Sb )
    Figure DE112020006312T5_0001
  • Wenn roter Phosphor (P) oder Arsen (As) der Hauptdotierstoff ist, sind mehr als 50 Masse-% des Dotierstoffs roter Phosphor (P) oder Arsen (As). Ein anderer Dotierstoff oder andere Dotierstoffe können jedoch zusätzlich hinzugefügt werden.
  • Die Ziel-Hochziehgeschwindigkeit liegt vorzugsweise beispielsweise in einem Bereich von 0,25 mm/min bis 0,55 mm/min im Verfahren (1), d.h., wenn ein Verfahren der Verlangsamung der Hochziehgeschwindigkeit des Silicium-Einkristalls verwendet wird. Wenn die Hochziehgeschwindigkeit niedriger als 0,25 mm/min ist, nimmt, weil die für das Hochziehen des Silicium-Einkristalls erforderliche Zeit zunimmt, die Verdampfungsmenge des Dotierstoffs aus der Schmelze MD mit hinzugefügtem Dotierstoff zu, so dass ein Bereich des niedrigen spezifischen Zielwiderstands nicht erhalten werden kann. Wenn die Hochziehgeschwindigkeit höher als 0,55 mm/min ist, treten infolge der Unterkühlung der Zusammensetzung wahrscheinlich Dislokationen auf, so dass der Silicium-Einkristall mit dem niedrigen spezifischen Zielwiderstand nicht erhalten werden kann.
  • Die Steuerung 13 speichert die eingestellten Herstellungsbedingungen in Tabellen in dem Speicher 12, wobei die Tabellen dem Durchmesserprofil, dem Profil des spezifischen Widerstands, dem Hochziehgeschwindigkeitsprofil und dem Heizungstemperaturprofil entsprechen. In Schritt SP2 und den anschließenden Schritten liest die Steuerung 13 das Durchmesserprofil und dergleichen aus den entsprechenden Tabellen in dem Speicher 12 aus und führt die Schritte auf Basis der ausgelesenen Profile aus.
  • In Schritt SP2 führt die Steuerung 13 einen Vorbereitungsschritt aus. Anschließend setzt die Steuerung 13 mit Schritt SP3 fort. In dem Vorbereitungsschritt steuert die Steuerung 13 zunächst eine Leistungsquelle (nicht gezeigt), die elektrische Leistung an die Heizung 23 liefert und so den Tiegel 22 erhitzt und dadurch das Siliciummaterial und den Dotierstoff in dem Tiegel 22 schmilzt, und erzeugt so die Schmelze MD mit hinzugefügtem Dotierstoff.
  • Als nächstes führt die Steuerung 13 Ar-Gas mit einer vorher festgelegten Flussrate durch den Gaseinlass 33A in die Kammer 21 ein und lässt gleichzeitig Gas, das in der Kammer 21 enthalten ist, durch den Gasauslass 33B ab, indem eine (nicht gezeigte) Vakuumpumpe gesteuert wird, und verringert dadurch den Druck in der Kammer 21 und hält so das Innere der Kammer 21 in einer inerten Atmosphäre unter dem verringerten Druck.
  • In Schritt SP3 steuert die Steuerung 13 die Hochziehantriebseinheit 42 so, dass das Kabel 51 abgesenkt wird und führt hierdurch einen Eintauchschritt durch, in dem der Keimkristall 2 in die Schmelze MD mit hinzugefügtem Dotierstoff eingetaucht wird. Anschließend geht die Steuerung 13 weiter zu Schritt SP4.
  • In Schritt SP4 steuert die Steuerung 13 den Tiegelantrieb 27 so, dass sie den Tiegel 22 in einer vorher festgelegten Richtung rotiert und steuert gleichzeitig die Hochziehantriebseinheit 52 so, dass das Kabel 51 hochgezogen wird, während das Kabel 51 in einer vorher festgelegten Richtung rotiert wird, und führt dadurch einen Halsbildungsschritt, in dem der Hals 3 gebildet wird, aus. Anschließend geht die Steuerung weiter zu Schritt SP5.
  • In Schritt SP5 steuert die Steuerung 13 den Tiegelantrieb 27 so, dass er den Tiegel 22 in einer vorher festgelegten Richtung rotiert und steuert gleichzeitig die Hochziehantriebseinheit 52 so, dass das Kabel 51 weiter hochgezogen wird, während das Kabel 51 in einer vorher festgelegten Richtung rotiert wird, und führt hierdurch einen Schulterbildungsschritt, in dem die Schulter 1A gebildet wird, aus. Anschließend geht die Steuerung 13 weiter zu Schritt SP6.
  • In Schritt SP6 steuert die Steuerung 13 den Tiegelantrieb 27 so, dass er den Tiegel 22 in einer vorher festgelegten Richtung rotiert und steuert gleichzeitig die Hochziehantriebseinheit 52 so, dass sie das Kabel 51 noch weiter hochzieht, während das Kabel 51 in einer vorher festgelegten Richtung rotiert wird, und führt dadurch einen Schritt der Bildung des geraden Körpers, in dem der gerade Körper 1B ausgebildet wird, aus. Anschließend geht die Steuerung 13 weiter zu Schritt SP7. Dieser Schritt der Bildung des geraden Körpers, der das Merkmal der Erfindung ist, wird später mit Bezug auf 5 im Detail beschrieben.
  • In Schritt SP7 steuert die Steuerung 13 den Tiegelantrieb 27 so, dass er den Tiegel 22 in einer vorher festgelegten Richtung rotiert, und steuert gleichzeitig die Hochziehantriebseinheit 52 so, dass sie das Kabel 51 noch weiter hochzieht, während das Kabel 51 in einer vorher festgelegten Richtung rotiert wird, und führt dadurch einen Schwanzbildungsschritt, in dem der Schwanz 1C ausgebildet wird, aus. Anschließend geht die Steuerung 13 weiter zu Schritt SP8.
  • In Schritt SP8 führt die Steuerung 13 einen Abtrennungsschritt aus, in dem der Schwanz 1C des Silicium-Einkristalls 1 von der Schmelze MD mit hinzugefügtem Dotierstoff getrennt wird. Anschließend geht die Steuerung weiter zu Schritt SP9. In Schritt SP9 steuert die Steuerung 13 die Hochziehantriebseinheit 52 so, dass das Kabel 51 weiter hochgezogen wird und führt dadurch einen Abkühlschritt, in dem der Silicium-Einkristall 1, der von der Schmelze MD mit hinzugefügtem Dotierstoff getrennt ist, abgekühlt wird, aus. Anschließend geht die Steuerung 13 weiter zu Schritt SP10.
  • In Schritt SP10 bestätigt die Steuerung 13, dass der abgekühlte Silicium-Einkristall 1 in der Ziehkammer 32 aufgenommen war und führt dann einen Herausziehschritt, in dem der Silicium-Einkristall 1 aus der Ziehkammer 32 herausgezogen wird, aus. Anschließend endet die Reihe von Prozessschritten.
  • Als nächstes wird der Schritt der Bildung des geraden Körpers, der das Merkmale der Erfindung ist, mit Bezug auf das in 5 gezeigte Flussdiagramm beschrieben.
  • Wie in 1 gezeigt ist, schließt der gerade Körper 1B ein: den ersten geraden Körper 1BA mit dem Durchmesser d1; den Teil mit verringertem Durchmesser 1BB; und den zweiten geraden Körper 1BC mit dem Durchmesser d2. Der Durchmesser d1 ist als ein Wert definiert, der um 1 % bis 5 % größer ist als der Produktdurchmesser d0. Der Durchmesser d2 ist als ein um 3,5 % bis 15 % größerer Wert als der Durchmesser d1 definiert, mehr bevorzugt als ein um 3,5 % bis 10 % größerer Wert. Kurz gesagt ist d0 <d1 <d2 erfüllt.
  • Wenn der Durchmesser d1 ein Wert ist, der um weniger als 1 % größer ist als der Produktdurchmesser d0, anders gesagt, wenn der Durchmesser d1 zu nahe an dem Produktdurchmesser d0 liegt, kann der spezifische Widerstand nicht auf die Zielwerte verringert werden, und ein Durchmesser des ersten geraden Körpers 1BA, der tatsächlich erhalten wird, liegt infolge einer Änderung des Durchmessers während des Hochziehens des Silicium-Einkristalls mit hoher Wahrscheinlichkeit unter dem Produktdurchmesser d0, so dass ein Waferprodukt möglicherweise nicht erhalten werden kann.
  • Wenn andererseits der Durchmesser d1 auf einen Wert eingestellt wird, der um mehr als 5 % größer ist als der Durchmesser d0, ist der spezifische Widerstand zu niedrig, so dass eine Produktausbeute des Silicium-Einkristalls mit einem Zielbereich des spezifischen Widerstands abnimmt und sich die Länge des ersten geraden Körpers 1BA verringert. Entsprechend können die Effekte der Erfindung, d.h. ein längerer gerader Körper mit einem niedrigen Widerstand, nicht ausreichend erhalten werden.
  • Wenn der Durchmesser d2 auf einen Wert eingestellt wird, der um weniger als 3,5 % größer ist relativ zu dem Durchmesser d1, können die Effekte der Erfindung nicht ausreichend erhalten werden. Beispielsweise kann der spezifische Widerstand nicht auf den Zielwert verringert werden, und der Einkristall mit einem gewünschten niedrigen spezifischen Widerstand kann möglicherweise nicht erhalten werden. Wenn der Durchmesser d2 auf einen Wert eingestellt wird, der um mehr als 15 % größer ist als der Durchmesser d1, nimmt das Risiko von Dislokationen, die durch Kontakt des Silicium-Einkristalls mit dem Hitzeschild hervorgerufen werden, zu, und ein Schleifspielraum, der für das Schleifen eines äußeren Umfangs des zweiten geraden Körpers 1BC zu dem Produktdurchmesser d0 verwendet wird, nimmt zu, was zu einem großen Schleifverlust führt. Entsprechend ist der Durchmesser d2 vorzugsweise 15 % oder weniger, relativ zu dem Durchmesser d1. Der Durchmesser d2 ist mehr bevorzugt 10 % oder weniger, relativ zu dem Durchmesser d1.
  • Als erstes geht die Steuerung 13 zu dem in 5 gezeigten Prozessschritt in Schritt SP11 und beurteilt, ob der spezifische Widerstand p des Silicium-Einkristalls 1 gegenwärtig gleich ist zu dem spezifischen Widerstand a (siehe 3), bei dem der Teil mit verringertem Durchmesser 1BB ausgebildet werden sollte.
  • Wenn das Resultat der Beurteilung in Schritt SP11 „NEIN“ ist, geht die Steuerung 13 zu Schritt SP 12 weiter. Wenn andererseits das Resultat der Beurteilung in Schritt SP11 „JA“ ist, im Einzelnen, wenn der spezifische Widerstand p des Silicium-Einkristalls 1 gegenwärtig gleich ist zu dem spezifischen Widerstand a, geht die Steuerung weiter zu Schritt SP13.
  • In einem in 3 gezeigten Beispiel ist der spezifische Widerstand des Silicium-Einkristalls 1 am Start der Bildung des zweiten geraden Körpers 1BC 0,85 mΩ·cm und der spezifische Widerstand a ist 0,731 mΩ·cm. Entsprechend ist beim Start der Ausbildung des zweiten geraden Körpers 1BC, weil der spezifische Widerstand p des Silicium-Einkristalls 1 0,85 mΩ·cm ist, was nicht gleich zu dem spezifischen Widerstand a von 0,731 mΩ·cm ist, das Resultat der Beurteilung in Schritt SP11 „NEIN“ und die Steuerung 13 geht weiter zu Schritt SP12.
  • In Schritt SP12 steuert die Steuerung 13 den Tiegelantrieb 27 so, dass er den Tiegel 22 in einer vorher festgelegten Richtung rotiert, und steuert gleichzeitig die Hochziehantriebseinheit 52 so, dass das Kabel 51 noch weiter hochgezogen wird, während das Kabel 51 in einer vorher festgelegten Richtung rotiert wird, und führt dadurch einen Schritt der Bildung des zweiten geraden Körpers aus, in dem der zweite gerade Körper 1BC ausgebildet wird (siehe 1 und 3). Anschließend geht die Steuerung 13 zurück zu Schritt SP11.
  • Im Schritt SP11 beurteilt die Steuerung 13 erneut, ob ein spezifischer Widerstand p des Silicium-Einkristalls 1 gegenwärtig gleich ist zu dem spezifischen Widerstand a. Wenn der spezifische Widerstand p des Silicium-Einkristalls 1 gegenwärtig infolge des Fortschreitens der Bildung des zweiten geraden Körpers 1BC entlang des in 3 gezeigten Profils des spezifischen Widerstands gleich wird zu dem spezifischen Widerstand a, ist das Resultat der Beurteilung in Schritt SP11 „JA“ und die Steuerung 13 geht weiter zu Schritt SP13.
  • In Schritt SP13 steuert die Steuerung 13 den Tiegelantrieb 27 so, dass er den Tiegel 22 in einer vorher festgelegten Richtung rotiert, und steuert gleichzeitig die Hochziehantriebseinheit 52 so, dass sie das Kabel 51 noch weiter hochzieht, während sie das Kabel 51 in einer vorher festgelegten Richtung rotiert, und führt dadurch einen Schritt der Bildung eines Teils mit verringertem Durchmesser aus, in dem der Teil 1BB mit verringertem Durchmesser ausgebildet wird. Anschließend geht die Steuerung 13 zu Schritt SP14 weiter. In dem Schritt der Ausbildung des Teils mit verringertem Durchmesser wird beispielsweise die Hochziehgeschwindigkeit des Silicium-Einkristalls 1 schneller eingestellt als diejenige in dem Schritt der Ausbildung des zweiten geraden Körpers.
  • In Schritt SP14 beurteilt die Steuerung 13, ob ein gegenwärtig gemessener Durchmesser dx des Silicium-Einkristalls 1, der von dem Durchmessersensor 29 geliefert wird, gleich ist zu dem Durchmesser d1. Wenn das Resultat der Beurteilung in Schritt SP14 „NEIN“ ist, geht die Steuerung 13 zu Schritt SP13 zurück. Wenn andererseits das Resultat der Beurteilung in Schritt SP14 „JA“ ist, vor allem, wenn der gegenwärtig gemessene Durchmesser dx, der von dem Durchmessersensor 29 geliefert wird, gleich ist zu dem Durchmesser d1, geht die Steuerung 13 weiter zu Schritt SP15.
  • Entsprechend ist, wenn eine gegenwärtige Zeit der Startpunkt der Ausbildung des Teils 1BB mit verringertem Durchmesser ist, weil der gegenwärtig gemessene Durchmesser dx, der von dem Durchmessersensor 29 geliefert wird, nicht gleich zu dem Durchmesser d1, das Resultat der Beurteilung in Schritt SP14 „NEIN“ und die Steuerung 13 geht zu Schritt SP13 zurück.
  • In Schritt SP13 setzt die Steuerung 13 den Schritt der Ausbildung des Teils mit verringertem Durchmesser fort. Wenn der gegenwärtig gemessene Durchmesser dx, der von dem Durchmessersensor 29 geliefert wird, infolge des Fortschreitens der Ausbildung des Teils 1BB mit verringertem Durchmesser entlang des in 3 gezeigten Profils des spezifischen Widerstands gleich wird zu dem Durchmesser d1, wird das Resultat der Beurteilung in Schritt SP14 „JA“ und die Steuerung 13 geht zu Schritt SP15 weiter.
  • In Schritt SP15 steuert die Steuerung 13 den Tiegelantrieb 27 so, dass sie den Tiegel 22 in einer vorher festgelegten Richtung rotiert, und steuert gleichzeitig die Hochziehantriebseinheit 52 so, dass sie das Kabel 51 noch weiter hochzieht, während das Kabel 51 in einer vorher festgelegten Richtung rotiert wird, und führt dadurch einen Schritt der Bildung eines ersten geraden Körpers, in dem der erste gerade Körper 1BA ausgebildet wird (siehe 1 und 3) aus. Anschließend beendet die Steuerung 13 den Schritt der Bildung des geraden Körpers.
  • Wenn der Silicium-Einkristall 1 mit dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren unter Verwendung von rotem Phosphor als Dotierstoff hergestellt wird, wird ein Ingot eines Silicium-Einkristalls 1 mit einem spezifischen Widerstand von weniger als 0,67 mΩ·cm von einem Teil des ersten geraden Körpers 1BA erhalten. Der Teil des ersten geraden Körpers 1BA wird unter Verwendung einer Drahtsäge oder dergleichen in einen Siliciumwafer herausgeschnitten. Der geschnittene Siliciumwafer wird einem Läppschritt und einem Polierschritt unterzogen, wodurch der Siliciumwafer mit einem spezifischen Widerstand von weniger als 0,67 mΩ·cm erhältlich ist.
  • Nachdem dieser Siliciumwafer ferner einer Temperwärmebehandlung unterzogen wurde, wird ein epitaxialer Wachstumsfilm auf einer Oberfläche des Siliciumwafers ausgebildet und so ein epitaxialer Siliciumwafer hergestellt, und der epitaxiale Siliciumwafer wird an einen Kunden ausgeliefert. Der Kunde fertigt unter Verwendung dieses epitaxialen Siliciumwafers ein Halbleiterbauelement.
  • Somit wird in der beispielhaften Ausführungsform, wie in 1 gezeigt ist, der Silicium-Einkristall 1 hergestellt, der Folgendes einschließt: den ersten geraden Körper 1BA mit dem Durchmesser d1, der um 1 % bis 5 % größer ist als der Produktdurchmesser d0; den Teil 1BB mit verringertem Durchmesser; und den zweiten geraden Körper 1BC mit dem Durchmesser d2, der um 3,5 % bis 15 % größer als der Durchmesser d1 ist.
  • Wenn der Durchmesser d1 ein Wert ist, der um weniger als 1 % größer ist als der Produktdurchmesser d0, anders gesagt, wenn der Durchmesser d1 zu nahe an dem Produktdurchmesser d0 liegt, kann der spezifische Widerstand nicht auf die Zielwerte verringert werden, und der Durchmesser des ersten geraden Körpers 1BA, der tatsächlich erhalten wird, ist infolge einer Änderung des Durchmessers während des Hochziehens des Silicium-Einkristalls mit hoher Wahrscheinlichkeit unterhalb des Produktdurchmessers d0, so dass ein Waferprodukt möglicherweise nicht erhalten werden kann.
  • Wenn andererseits der Durchmesser d1 auf einen Wert eingestellt wird, der um mehr als 5 % größer als der Durchmesser d0 ist, ist der spezifische Widerstand zu niedrig, so dass sich die Produktausbeute an Silicium-Einkristall mit einem Zielbereich des spezifischen Widerstands verringert und die Länge des ersten geraden Körpers 1BA abnimmt. Entsprechend können die Effekte der Erfindung, dass ein längerer gerader Körper mit einem niedrigen spezifischen Widerstand erhalten wird, nicht ausreichend erhalten werden.
  • Wenn der Durchmesser d2 auf einen Wert eingestellt wird, der um weniger als 3,5 % größer ist als der Durchmesser d1, können die Effekte der Erfindung nicht ausreichend erhalten werden. Beispielsweise kann der spezifische Widerstand nicht auf den Zielwert verringert werden, und ein Einkristall mit einem gewünschten niedrigen spezifischen Widerstand möglicherweise nicht erhalten werden. Wenn der Durchmesser d2 auf einen Wert eingestellt wird, der um mehr als 15 % größer ist als der Durchmesser d1, nimmt das Risiko von Dislokationen, die durch Kontakt des Silicium-Einkristalls mit dem Hitzeschild hervorgerufen werden, zu, und der Schleifspielraum, der zum Schleifen eines äußeren Umfangs des zweiten geraden Körpers 1BC zu dem Produktdurchmesser d0 verwendet wird, nimmt zu, was zu einem großen Schleifverlust führt. Entsprechend ist der Durchmesser d2 vorzugsweise 15 % oder weniger, relativ zu dem Durchmesser d1. Der Durchmesser d2 ist mehr bevorzugt 10 % oder weniger, relativ zu dem Durchmesser d1.
  • Im Einzelnen ist zuerst in dem Schritt der Bildung des zweiten geraden Körpers 1BC mit dem Durchmesser d2 die verbrauchte Menge der Schmelze MD mit hinzugefügtem Dotierstoff pro Kristalllängenrichtungs-Länge des Silicium-Einkristalls 1 erhöht und erhöht so die Dotierstoffkonzentration in der Schmelze MD mit hinzugefügtem Dotierstoff infolge des Segregationsphänomens und verringert dadurch den spezifischen Widerstand des unteren Teils des zweiten geraden Körpers 1BC beträchtlich. Als nächstes wird der erste gerade Körper 1BA mit dem Durchmesser d1 ausgebildet, wodurch der untere Teil des ersten geraden Körpers 1BA einen extrem niedrigen spezifischen Widerstand aufweist, der herkömmlich nicht erhalten wurde. Somit kann der Silicium-Einkristall 1, der einen niedrigen spezifischen Widerstand aufweist und zu dem ein Dotierstoff vom n-Typ in hoher Konzentration hinzugefügt ist, in hoher Ausbeute hergestellt werden.
  • BEISPIELE
  • Das Verfahren zur Herstellung des Silicium-Einkristalls der Erfindung wird mit Bezug auf Beispiele näher beschrieben. In den Beispielen wurde die Halbleiterkristall-Herstellungsvorrichtung mit dem in der obigen beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Aufbau verwendet, um tatsächlich Experimente durchzuführen, wodurch die Effekte der Halbleiterkristall-Herstellungsvorrichtung bestätigt wurden.
  • (i) Fall, dass der Produktdurchmesser d0 200 mm ist und der Hauptdotierstoff roter Phosphor (P) ist
  • Der spezifische Widerstand am Startpunkt des geraden Körpers 1B wurde auf einen Bereich von 0,8 mΩ·cm bis 1,05 mΩ·cm kontrolliert. Anschließend wurde der spezifische Widerstand verringert, während der Silicium-Einkristall 1 hochgezogen und wachsen gelassen wurde, wodurch der zweite gerade Köper 1BC gebildet wurde. Während der spezifische Widerstand weiter verringert wurde, wurde der erste gerade Köper 1BA gebildet und der spezifische Widerstand eines Teils eines ersten geraden Körpers 1BA lag in einem Bereich von 0,5 mΩ·cm bis 0,7 mΩ·cm, und so wurde der Silicium-Einkristall 1 erhalten.
  • In Beispiel (i) war verglichen mit einem Fall, in dem der gesamte gerade Körper 1B des Silicium-Einkristalls 1 so ausgebildet war, dass er einen Durchmesser d2 aufwies, der Anteil, zu dem der erste gerade Körper 1BA mit dem spezifischen Widerstand in einem Bereich von 0,5 mΩ·cm bis 0,7 mΩ·cm erhalten werden konnte, um etwa 10 % verbessert.
  • (ii) Fall, dass der Produktdurchmesser d0 200 mm ist und der Hauptdotierstoff Arsen (As) ist
  • Der spezifische Widerstand am Startpunkt des geraden Körpers 1B wurde auf einen Bereich von 1,9 mΩ·cm bis 2,3 mΩ·cm kontrolliert. Anschließend wurde der spezifische Widerstand, während der Silicium-Einkristall 1 hochgezogen und wachsen gelassen wurde, verringert, wodurch der zweite gerade Köper 1BC gebildet wurde. Während der spezifische Widerstand weiter verringert wurde, wurde der erste gerade Köper 1BA gebildet und der spezifische Widerstand eines Teils des ersten geraden Körpers 1BA lag in einem Bereich von 1,2 mΩ·cm bis 1,4 mΩ·cm, und so wurde der Silicium-Einkristall 1 erhalten.
  • In Beispiel (ii) war verglichen mit dem Fall, in dem der gesamte gerade Körper 1B des Silicium-Einkristalls 1 so ausgebildet war, dass er den Durchmesser d2 aufwies, der Anteil, zu dem der erste gerade Körper 1BA mit dem spezifischen Widerstand in einem Bereich von 1,2 mΩ·cm bis 1,4 mΩ·cm erhalten werden konnte, um etwa 5 % verbessert.
  • (iii) Fall, dass der Produktdurchmesser d0 300 mm ist und der Hauptdotierstoff roter Phosphor (P) ist
  • Der spezifische Widerstand am Startpunkt des geraden Körpers 1B wurde auf einen Bereich von 1,2 mΩ·cm bis 1,7 mΩ·cm kontrolliert. Anschließend wurde der spezifische Widerstand, während der Silicium-Einkristall 1 hochgezogen und wachsen gelassen wurde, verringert, wodurch der zweite gerade Köper 1BC gebildet wurde. Während der spezifische Widerstand weiter verringert wurde, wurde der erste gerade Köper 1BA gebildet und der spezifische Widerstand eines Teils des ersten geraden Körpers 1BA lag in einem Bereich von 0,8 mΩ·cm bis 1,0 mΩ·cm, und so wurde der Silicium-Einkristall 1 erhalten.
  • In Beispiel (iii) war verglichen mit dem Fall, in dem der gesamte gerade Körper 1B des Silicium-Einkristalls 1 so ausgebildet war, dass er den Durchmesser d2 aufwies, der Anteil, zu dem der erste gerade Körper 1BA mit dem spezifischen Widerstand von 0,8 mΩ·cm bis 1,0 mΩ·cm erhalten werden konnte, um etwa 10 % verbessert.
  • (iv) Fall, dass der Produktdurchmesser d0 300 mm ist und der Hauptdotierstoff Arsen (As) ist
  • Der spezifische Widerstand am Startpunkt des geraden Körpers 1B wurde auf einen Bereich von 2,5 mΩ·cm bis 3,1 mΩ·cm kontrolliert. Anschließend wurde der spezifische Widerstand, während der Silicium-Einkristall 1 hochgezogen und wachsen gelassen wurde, verringert, und hierdurch der zweite gerade Köper 1BC gebildet. Während der spezifische Widerstand weiter verringert wurde, wurde der erste gerade Köper 1BA gebildet und der spezifische Widerstand eines Teils des ersten geraden Körpers 1BA betrug 1,7 mΩ·cm bis 2,0 mΩ·cm, und so wurde der Silicium-Einkristall 1 erhalten.
  • In Beispiel (iv) war verglichen mit dem Fall, in dem der gesamte gerade Körper 1B des Silicium-Einkristalls 1 so ausgebildet war, dass er einen Durchmesser d2 aufwies, der Anteil, zu dem der erste gerade Körper 1BA mit dem spezifischen Widerstand von 1,7 mΩ·cm bis 2,0 mΩ·cm erhalten werden konnte, um etwa 20 % verbessert.
  • Es ist zu beachten, dass die spezifische Anordnung der Erfindung, die durch die beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung, die mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben sind, nicht beschränkt ist und Modifikationen der Ausgestaltung und dergleichen einschließt, solange derartige Modifikationen mit dem Ziel der Erfindung vereinbar sind.
  • Beispielsweise kann der Silicium-Einkristall 1 mit demselben Prozess wie demjenigen in den obigen beispielhaften Ausführungsformen hergestellt werden, indem ein auf das Czochralski-Verfahren angewandtes Magnetfeld benutzt wird (nachstehend als „MCZ-Verfahren“ abgekürzt). In diesem Fall reicht es aus, dass ein Paar Magnetspulen außerhalb der Kammer 21, die in 2 gezeigt ist, auf einer Weise angeordnet sind, dass sie entlang des Tiegels 22 entgegengesetzt sind, und dadurch wird die natürliche Konvektion in der Schmelze MD mit hinzugefügtem Dotierstoff durch Verwendung eines magnetischen Querfeldes unterdrückt.
  • Die Verwendung des MCZ-Verfahrens kann die Ungleichmäßigkeit der Temperatur und ein Phänomen turbulenter Strömung in der Schmelze MD mit hinzugefügtem Dotierstoff verringern, so dass der erste gerade Körper 1BA und der zweite gerade Körper 1BC verlässlich hochgezogen werden können, ohne Dislokationen zu erzeugen. Ein Zeitpunkt, in dem ein magnetisches Querfeld angelegt wird, kann beispielsweise der Start der Ausbildung des geraden Körpers 1B sein.
  • Wenn das MCZ-Verfahren verwendet wird, liegt die magnetische Flussdichte vorzugsweise in einem Bereich von 0,2 T bis 0,4 T. Wenn die magnetische Flussdichte weniger als 0,2 T ist, kann der Effekt des Anlegens des Magnetfeldes infolge einer Verringerung des Effekts der Unterdrückung der Konvektion in der Schmelze MD mit hinzugefügtem Dotierstoff nicht gezeigt werden. Wenn die magnetische Flussdichte mehr als 0,4 T ist, kann ein derart großes Magnetfeld infolge von apparativen Beschränkungen möglicherweise nicht anwendbar sein.
  • In der obigen beispielhaften Ausführungsform wird die Steuerung der Gasflussrate von Ar-Gas und des Ofeninnendrucks in der Kammer 21 zur Verringerung des spezifischen Widerstands des Silicium-Einkristalls 1 nicht durchgeführt. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Der Silicium-Einkristall 1 kann geformt sein, wie in 1 gezeigt ist, und die Gasflussrate von Ar-Gas kann verringert werden, der Ofeninnendruck kann erhöht werden oder beide dieser Maßnahmen können angewandt werden. Mit dieser Konfiguration können synergistische Effekte dieser Maßnahmen den spezifischen Widerstand des Silicium-Einkristalls 1 weiter verringern.
  • Wenn der erste gerade Körper 1BA gebildet wird, wird die Gasflussrate von Ar-Gas erhöht und/oder der Ofeninnendruck verringert, um die Verdampfung des Dotierstoffs aus der Schmelze MD mit hinzugefügtem Dotierstoff zu fördern, so dass die Steigung der in 3 gezeigten Kurve moderat wird. Mit anderen Worten kann die Verteilung des spezifischen Widerstands in Kristalllängenrichtung in dem ersten geraden Körper 1BA, verglichen mit der Verteilung des spezifischen Widerstands in Kristalllängenrichtung in dem zweiten geraten Körper 1BC, gleichförmig gemacht werden. Im Ergebnis können mehr Wafer, die jeweils einen gewünschten spezifischen Widerstand haben, aus dem ersten geraden Körper 1BA herausgeschnitten werden.
  • Im Einzelnen wird, wenn der zweite gerade Körper 1BC gebildet wird, die Ar-Flussrate auf einen Bereich von 50 L/min bis 150 L/mm eingestellt, und der Ofeninnendruck auf einen Bereich von 40 kPa bis 80 kPa eingestellt. Andererseits wird, wenn der erste gerade Körper 1BA gebildet wird, die Ar-Flussrate größer gemacht oder der Ofeninnendruck kleiner gemacht als die Ar-Flussrate oder der Ofeninnendruck, wenn der zweite gerade Köper 1BC gebildet wird: die Ar-Flussrate wird auf einen Bereich von 50 L/min bis 200 L/min eingestellt oder der Ofeninnendruck wird auf einen Bereich von 20 kPa bis 80 kPa (vorzugsweise einen Bereich von 30 kPa bis 40 kPa) eingestellt.
  • In der obigen beispielhaften Ausführungsform sind der Fall, in dem ein Silicium-Einkristall 1 so hergestellt wird, dass er einen Produktdurchmesser d0 von 200 mm hat, und der Fall, in dem ein Silicium-Einkristall 1 so hergestellt wird, das er einen Produktdurchmesser d0 von 300 mm aufweist, beispielhaft gezeigt. Die Anwendung der Erfindung ist jedoch nicht auf diese Fälle beschränkt. Die Erfindung ist beispielsweise anwendbar auf einen Fall, in dem ein Silicium-Einkristall 1 so hergestellt wird, dass er einen Produktdurchmesser d0 von 450 mm aufweist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Silicium-Einkristall,
    1A
    Schulter,
    1B
    gerader Körper,
    1BA
    erster gerader Körper,
    1BB
    Teil mit verringertem Durchmesser,
    1BC
    zweiter gerader Körper,
    1C
    Schwanz,
    2
    Keimkristall,
    3
    Hals,
    10
    Halbleiterkristall- Herstellungsvorrichtung,
    11
    Vorrichtungshauptkörper,
    12
    Speicher,
    13
    Steuerung,
    21
    Kammer,
    22
    Tiegel,
    23
    Heizung,
    24
    Hochzieheinheit,
    25
    Hitzeschild,
    26
    Wärmeisolationsmaterial,
    27
    Tiegelantrieb,
    28
    Thermometer,
    29
    Durchmessersensor,
    31
    Hauptkammer,
    32
    Ziehkammer,
    33A
    Gaseinlass,
    33B
    Gasauslass,
    33C, 33D
    Beobachtungsfenster,
    41
    Tragetiegel,
    42
    Quarztiegel,
    43
    Graphitsheet,
    51
    Kabel,
    52
    Hochziehantriebseinheit,
    53
    Trageschaft,
    d0
    Produktdurchmesser,
    d1
    erster Durchmesser,
    d2
    zweiter Durchmesser,
    MD
    Schmelze mit hinzugefügtem Dotierstoff.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2018184317 A [0014]

Claims (15)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Silicium-Einkristalls, das folgendes umfasst: Hochziehen eines Silicium-Einkristalls aus einer Schmelze mit hinzugefügtem Dotierstoff, in der ein Dotierstoff zu einer Siliciumschmelze hinzugefügt ist, und Wachsenlassen des Silicium-Einkristalls nach dem Czochralski-Prozess, wobei der Silicium-Einkristall eine Schulter, einen geraden Körper und einen Schwanz, die der Reihe nach miteinander verbunden sind, umfasst und der gerade Körper umfasst: einen ersten geraden Körper mit einem ersten Durchmesser; und einen zweiten geraden Körper, der sich näher an der Schulter als der erste gerade Körper befindet und einen zweiten Durchmesser größer als der erste Durchmesser aufweist; Einstellen eines spezifischen Widerstands an einem Startpunkt des geraden Körpers, der mit der Schulter verbunden ist, auf einen ersten spezifischen Widerstand; und anschließendes Hochziehen und Wachsenlassen des Silicium-Einkristalls, um den ersten geraden Körper auszubilden, und gleichzeitiges Einstellen eines spezifischen Widerstands an einem Startpunkt des ersten geraden Körpers auf einen zweiten spezifischen Widerstand niedriger als der erste spezifische Widerstand.
  2. Verfahren zur Herstellung eines Silicium-Einkristalls gemäß Anspruch 1, bei dem der zweite Durchmesser um 3,5 % bis 15 % größer ist als der erste Durchmesser.
  3. Verfahren zur Herstellung eines Silicium-Einkristalls, das folgendes umfasst: Hochziehen eines Silicium-Einkristalls aus einer Schmelze mit hinzugefügtem Dotierstoff, in der roter Phosphor als ein Dotierstoff zu einer Siliciumschmelze hinzugefügt ist, und Wachsenlassen des Silicium-Einkristalls nach dem Czochralski-Prozess, wobei der Silicium-Einkristall zur Herstellung eines Wafers mit einem Durchmesser von 200 mm verwendet wird, wobei der Silicium-Einkristall eine Schulter, einen geraden Körper und einen Schwanz, die der Reihe nach miteinander verbunden sind, umfasst, und der gerade Körper umfasst: einen ersten geraden Körper mit einem ersten Durchmesser; und einen zweiten geraden Körper, der sich näher an der Schulter als der erste gerade Körper befindet und einen zweiten Durchmesser, der um 3,5 % bis 15 % größer ist als der erste Durchmesser, aufweist; Einstellen eines spezifischen Widerstands an einem Startpunkt des geraden Körpers, der mit der Schulter verbunden ist, auf einen Bereich von 0,8 mΩ·cm bis 1,05 mΩ·cm; und anschließendes Hochziehen und Wachsenlassen des Silicium-Einkristalls, um den ersten geraden Körper auszubilden, und gleichzeitiges Einstellen eines spezifischen Widerstands in einem Teil des ersten geraden Körpers auf einen Bereich von 0,5 mΩ·cm bis 0,7 mΩ·cm.
  4. Verfahren zur Herstellung eines Silicium-Einkristalls, das folgendes umfasst: Hochziehen eines Silicium-Einkristalls aus einer Schmelze mit hinzugefügtem Dotierstoff, in der Arsen als ein Dotierstoff zu einer Siliciumschmelze hinzugefügt ist, und Wachsenlassen des Silicium-Einkristalls nach dem Czochralski-Prozess, wobei der Silicium-Einkristall zur Herstellung eines Wafers mit einem Durchmesser von 200 mm verwendet wird, wobei der Silicium-Einkristall eine Schulter, einen geraden Körper und einen Schwanz, die der Reihe nach miteinander verbunden sind, umfasst, und der gerade Körper umfasst: einen ersten geraden Körper mit einem ersten Durchmesser; und einen zweiten geraden Körper, der sich näher an der Schulter als der erste gerade Körper befindet und einen zweiten Durchmesser, der um 3,5 % bis 15 % größer ist als der erste Durchmesser, aufweist; Einstellen eines spezifischen Widerstands an einem Startpunkt des geraden Körpers, der mit der Schulter verbunden ist, auf einen Bereich von 1,9 mΩ·cm bis 2,3 mΩ·cm; und anschließendes Hochziehen und Wachsenlassen des Silicium-Einkristalls, um den ersten geraden Körper auszubilden, und Einstellen eines spezifischen Widerstands in einem Teil des ersten geraden Körpers auf einen Bereich von 1,2 mΩ·cm bis 1,4 mΩ·cm.
  5. Verfahren zur Herstellung eines Silicium-Einkristalls, das folgendes umfasst: Hochziehen eines Silicium-Einkristalls aus einer Schmelze mit hinzugefügtem Dotierstoff, in der roter Phosphor als ein Dotierstoff zu einer Siliciumschmelze hinzugefügt ist, und Wachsenlassen des Silicium-Einkristalls nach dem Czochralski-Prozess, wobei der Silicium-Einkristall zur Herstellung eines Wafers mit einem Durchmesser von 300 mm verwendet wird, wobei der Silicium-Einkristall eine Schulter, einen geraden Körper und einen Schwanz, die der Reihe nach miteinander verbunden sind, umfasst, und der gerade Körper umfasst: einen ersten geraden Körper mit einem ersten Durchmesser; und einen zweiten geraden Körper, der sich näher an der Schulter als der erste gerade Körper befindet und einen zweiten Durchmesser, der um 3,5 % bis 15 % größer ist als der erste Durchmesser, aufweist; Einstellen eines spezifischen Widerstands an einem Startpunkt des geraden Körpers, der mit der Schulter verbunden ist, auf einen Bereich von 1,2 mΩ·cm bis 1,7 mΩ·cm; und anschließendes Hochziehen und Wachsenlassen des Silicium-Einkristalls, um den ersten geraden Körper auszubilden, und Einstellen eines spezifischen Widerstands an einem Teil des ersten geraden Körpers auf einen Bereich von 0,8 mΩ·cm bis 1,0 mΩ·cm.
  6. Verfahren zur Herstellung eines Silicium-Einkristalls, das folgendes umfasst: Hochziehen eines Silicium-Einkristalls aus einer Schmelze mit hinzugefügtem Dotierstoff, in der Arsen als ein Dotierstoff zu einer Siliciumschmelze hinzugefügt ist, und Wachsenlassen des Silicium-Einkristalls nach dem Czochralski-Prozess, wobei der Silicium-Einkristall zur Herstellung eines Wafers mit einem Durchmesser von 300 mm verwendet wird, wobei der Silicium-Einkristall eine Schulter, einen geraden Körper und einen Schwanz, die der Reihe nach miteinander verbunden sind, umfasst, und der gerade Körper umfasst: einen ersten geraden Körper mit einem ersten Durchmesser; und einen zweiten geraden Körper, der sich näher an der Schulter als der erste gerade Körper befindet und einen zweiten Durchmesser, der um 3,5 % bis 15 % größer ist als der erste Durchmesser, aufweist; Einstellen eines spezifischen Widerstands an einem Startpunkt des geraden Körpers, der mit der Schulter verbunden ist, auf einen Bereich von 2,5 mΩ·cm bis 3,1 mΩ·cm; und anschließendes Hochziehen und Wachsenlassen des Silicium-Einkristalls, um den ersten geraden Körper auszubilden, und Einstellen eines spezifischen Widerstands in einem Teil des ersten geraden Körpers auf einen Bereich von 1,7 mΩ·cm bis 2,0 mΩ·cm.
  7. Verfahren zur Herstellung eines Silicium-Einkristalls gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem bei der Ausbildung des ersten geraden Körpers die Verdampfung des Dotierstoffs aus der Schmelze mit hinzugefügtem Dotierstoff mehr gefördert ist als bei der Ausbildung des zweiten geraden Körpers.
  8. Silicium-Einkristall zur Herstellung eines Wafers mit einem Durchmesser von 200 mm, wobei der Silicium-Einkristall eine Schulter, einen geraden Körper und einen Schwanz, die der Reihe nach miteinander verbunden sind, umfasst, und wobei der gerade Körper umfasst: einen ersten geraden Körper mit einem ersten Durchmesser; und einen zweiten geraden Körper, der einen zweiten Durchmesser, der um 3,5 % bis 15 % größer ist als der erste Durchmesser, aufweist, der erste gerade Körper einen Teil mit einem spezifischen elektrischen Widerstand in einem Bereich von 0,5 mΩ·cm bis 0,7 mΩ·cm aufweist und der zweite gerade Köper sich an einer Position näher an der Schulter als der erste gerade Körper befindet.
  9. Silicium-Einkristall zur Herstellung eines Wafers mit einem Durchmesser von 200 mm, wobei der Silicium-Einkristall eine Schulter, einen geraden Körper und einen Schwanz, die der Reihe nach miteinander verbunden sind, umfasst, und wobei der gerade Körper umfasst: einen ersten geraden Körper mit einem ersten Durchmesser; und einen zweiten geraden Körper, der einen zweiten Durchmesser, der um 3,5 % bis 15 % größer ist als der erste Durchmesser, aufweist, der erste gerade Köper einen Teil mit einem spezifischen Widerstand in einem Bereich von 1,2 mΩ·cm bis 1,4 mΩ·cm aufweist und der zweite gerade Körper sich an einer Position näher an der Schulter als der erste gerade Körper befindet.
  10. Silicium-Einkristall zur Herstellung eines Wafers mit einem Durchmesser von 300 mm, wobei der Silicium-Einkristall eine Schulter, einen geraden Körper und einen Schwanz, die der Reihe nach miteinander verbunden sind, umfasst, und wobei der gerade Körper umfasst: einen ersten geraden Körper mit einem ersten Durchmesser; und einen zweiten geraden Körper, der einen zweiten Durchmesser, der um 3,5 % bis 15 % größer ist als der erste Durchmesser, aufweist, der erste gerade Köper einen Teil mit einem spezifischen Widerstand in einem Bereich von 0,8 mΩ·cm bis 1,0 mΩ·cm aufweist und der zweite gerade Körper sich an einer Position näher an der Schulter als der erste gerade Körper befindet.
  11. Silicium-Einkristall zur Herstellung eines Wafers mit einem Durchmesser von 300 mm, wobei der Silicium-Einkristall eine Schulter, einen geraden Körper und einen Schwanz, die der Reihe nach miteinander verbunden sind, umfasst, und wobei der gerade Körper umfasst: einen ersten geraden Körper mit einem ersten Durchmesser; und einen zweiten geraden Körper, der einen zweiten Durchmesser, der um 3,5 % bis 15 % größer ist als der erste Durchmesser, aufweist, der erste gerade Köper einen Teil mit einem spezifischen Widerstand in einem Bereich von 1,7 mΩ·cm bis 2,0 mΩ·cm aufweist und der zweite gerade Körper sich an einer Position näher an der Schulter als der erste gerade Körper befindet.
  12. Siliciumwafer, der aus dem ersten geraden Körper des Silicium-Einkristalls gemäß Anspruch 8 herausgeschnitten ist und den spezifischen Widerstand in einem Bereich von 0,5 mΩ·cm bis 0,7 mΩ·cm aufweist.
  13. Siliciumwafer, der aus dem ersten geraden Körper des Silicium-Einkristalls gemäß Anspruch 9 herausgeschnitten ist und den spezifischen Widerstand in einem Bereich von 1,2 mΩ·cm bis 1,4 mΩ·cm aufweist.
  14. Siliciumwafer, der aus dem ersten geraden Körper des Silicium-Einkristalls gemäß Anspruch 10 herausgeschnitten ist und den spezifischen Widerstand in einem Bereich von 0,8 mΩ·cm bis 1,0 mΩ·cm aufweist.
  15. Siliciumwafer, der aus dem ersten geraden Körper des Silicium-Einkristalls gemäß Anspruch 11 herausgeschnitten ist und den spezifischen Widerstand in einem Bereich von 1,7 mΩ·cm bis 2,0 mΩ·cm aufweist.
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