JP2013087008A - N-type silicon single crystal and method of manufacturing the same - Google Patents

N-type silicon single crystal and method of manufacturing the same Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an n-type silicon single crystal having little variation in resistivity, and to provide a method of manufacturing the same.SOLUTION: A method of manufacturing an n-type silicon single crystal has the following steps: step S1 in which a silicon melt to which phosphorus as a main dopant, a first sub dopant which is a p-type impurity and smaller in segregation coefficient than phosphorus, and a second sub dopant which is an n-type impurity and smaller in segregation coefficient than phosphorus have been added, is prepared; step S2 in which a silicon single crystal is grown from the silicon melt by a Czochralski method; and step S3 in which after growing a straight body part up to a prescribed length, a crucible is lowered, to thereby cut a silicon single crystal from the silicon melt.

Description

本発明は、n型シリコン単結晶およびその製造方法に関し、特にチョクラルスキー法によって製造されるn型シリコン単結晶およびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to an n-type silicon single crystal and a method for producing the same, and more particularly to an n-type silicon single crystal produced by the Czochralski method and a method for producing the same.

半導体基板として使用されるシリコン単結晶は、主にチョクラルスキー法(CZ法)により製造されている。n型シリコン単結晶を作製する場合、ドーパントとしてリンや砒素などが添加されたシリコン融液が原料として使用される。ドーパントとして使用されるリンや砒素のシリコン単結晶に対する偏析係数が1よりも小さいため、CZ法によってシリコン単結晶を成長させていくと、シリコン融液中のドーパント濃度が高くなってしまう。そのため、引上げられたシリコン単結晶のドーパント濃度が引上げ軸方向に変化し、結果としてシリコン単結晶の比抵抗が引上げ軸方向に変化してしまうので、比抵抗の制御が困難であった。   Silicon single crystals used as semiconductor substrates are mainly manufactured by the Czochralski method (CZ method). When producing an n-type silicon single crystal, a silicon melt to which phosphorus, arsenic or the like is added as a dopant is used as a raw material. Since the segregation coefficient of phosphorus or arsenic used as a dopant with respect to the silicon single crystal is smaller than 1, when the silicon single crystal is grown by the CZ method, the dopant concentration in the silicon melt increases. For this reason, the dopant concentration of the pulled silicon single crystal changes in the pulling axis direction, and as a result, the specific resistance of the silicon single crystal changes in the pulling axis direction, making it difficult to control the specific resistance.

n型シリコン単結晶の比抵抗を制御する手法については、たとえば特開2004−307305号公報(特許文献1)に、CZ法により育成されるリンドープのn型シリコン単結晶の育成方法が記載されている。この方法によれば、主ドーパントとしてのリンの他に、副ドーパントとしてのガリウム、インジウムまたはアルミニウムとが添加された原料融液を使用してn型シリコン単結晶が育成される。   Regarding a method for controlling the specific resistance of an n-type silicon single crystal, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-307305 (Patent Document 1) describes a method for growing a phosphorus-doped n-type silicon single crystal grown by the CZ method. Yes. According to this method, an n-type silicon single crystal is grown using a raw material melt to which gallium, indium or aluminum as a sub-dopant is added in addition to phosphorus as a main dopant.

特開2004−307305号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-307305

特許文献1に記載の方法では、シリコン融液に添加される主ドーパントしてリンが使用され、副ドーパントとして、リンよりもシリコン単結晶に対する偏析係数が小さいガリウム、インジウムまたはアルミニウムが使用される。これらの副ドーパントの偏析係数は、主ドーパントのリンの偏析係数に比べて一桁以上小さい。そのため、CZ法によってn型シリコン単結晶を成長させるに従って、副ドーパントのシリコン融液中への濃縮が急激に進んでしまう。   In the method described in Patent Document 1, phosphorus is used as a main dopant added to the silicon melt, and gallium, indium, or aluminum having a segregation coefficient with respect to a silicon single crystal smaller than that of phosphorus is used as a sub-dopant. The segregation coefficient of these sub-dopants is one or more orders of magnitude smaller than the segregation coefficient of phosphorus as the main dopant. For this reason, as the n-type silicon single crystal is grown by the CZ method, the concentration of the sub-dopant into the silicon melt rapidly proceeds.

結果として、固化率が高いところで副ドーパントがシリコン単結晶に急激に取り込まれる。主ドーパントのリンはn型不純物であり、副ドーパントのガリウム、インジウムおよびアルミニウムはp型不純物であるため、副ドーパントがシリコン単結晶に取り込まれると、主ドーパントのキャリアを打ち消す。そのため、固化率の高いところでシリコン結晶中のキャリア濃度が減少し、シリコン単結晶の比抵抗が急激に増加する。従って、従来の方法で成長させたn型シリコン単結晶の比抵抗のばらつきは非常に大きかった。   As a result, the subdopant is rapidly taken into the silicon single crystal at a high solidification rate. Since the main dopant phosphorus is an n-type impurity and the sub-dopants gallium, indium and aluminum are p-type impurities, when the sub-dopant is incorporated into the silicon single crystal, the carrier of the main dopant is canceled. Therefore, the carrier concentration in the silicon crystal decreases at a high solidification rate, and the specific resistance of the silicon single crystal increases rapidly. Therefore, the variation in specific resistance of the n-type silicon single crystal grown by the conventional method was very large.

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、比抵抗のばらつきが小さいn型シリコン単結晶およびその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide an n-type silicon single crystal having a small variation in specific resistance and a method for manufacturing the same.

本発明に係るn型シリコン単結晶の製造方法は次の工程を有する。主ドーパントしてのリンと、p型不純物であって、リンよりも偏析係数が小さい第1の副ドーパントと、n型不純物であって、リンよりも偏析係数が小さい第2の副ドーパントとが添加されたシリコン融液が準備される。シリコン融液からチョクラルスキー法によりシリコン単結晶が成長される。ここで、偏析係数とはシリコン単結晶に対する偏析係数である。   The method for producing an n-type silicon single crystal according to the present invention includes the following steps. Phosphorus as a main dopant, a first sub-dopant that is a p-type impurity and has a segregation coefficient smaller than that of phosphorus, and a second sub-dopant that is an n-type impurity and has a segregation coefficient smaller than that of phosphorus. An added silicon melt is prepared. A silicon single crystal is grown from the silicon melt by the Czochralski method. Here, the segregation coefficient is a segregation coefficient for a silicon single crystal.

このように、第1の副ドーパントによって、主ドーパントによるn型シリコン単結晶の比抵抗の変化を抑制し、かつ第2の副ドーパントによって、第1の副ドーパントによるn型シリコン単結晶の比抵抗の急激な上昇を抑制する。結果として、比抵抗のばらつきが小さいn型シリコン単結晶を得ることができる。   As described above, the first sub-dopant suppresses the change in the specific resistance of the n-type silicon single crystal due to the main dopant, and the second sub-dopant suppresses the specific resistance of the n-type silicon single crystal due to the first sub-dopant. Suppresses rapid rise in As a result, an n-type silicon single crystal with small variations in specific resistance can be obtained.

上記のn型シリコン単結晶の製造方法において好ましくは、第1の副ドーパントはアルミニウムであり、第2の副ドーパントはアンチモンである。第1の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第1の濃度比率が100以上2000以下であり、かつ第2の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第2の濃度比率が0.5以上172以下である。ここで、シリコン融液中の濃度とは、シリコン単結晶が引上げられる前の初期のシリコン融液中の濃度である。   In the above method for producing an n-type silicon single crystal, preferably, the first sub-dopant is aluminum and the second sub-dopant is antimony. When the concentration of the first subdopant in the silicon melt is divided by the concentration of the main dopant in the silicon melt, the first concentration ratio is 100 to 2000, and the second subdopant silicon melt The second concentration ratio when the concentration inside is divided by the concentration in the silicon melt of the main dopant is 0.5 or more and 172 or less. Here, the concentration in the silicon melt is the concentration in the initial silicon melt before the silicon single crystal is pulled.

上記のn型シリコン単結晶の製造方法において好ましくは、第1の副ドーパントはガリウムであり、第2の副ドーパントはアンチモンである。第1の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第1の濃度比率が25.5以上190以下であり、かつ第2の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第2の濃度比率が1.4以上60以下である。   In the above method for producing an n-type silicon single crystal, preferably, the first sub-dopant is gallium and the second sub-dopant is antimony. When the concentration of the first sub-dopant in the silicon melt is divided by the concentration of the main dopant in the silicon melt, the first concentration ratio is 25.5 to 190, and the second sub-dopant silicon The second concentration ratio when the concentration in the melt is divided by the concentration of the main dopant in the silicon melt is 1.4 or more and 60 or less.

上記のn型シリコン単結晶の製造方法において好ましくは、第1の副ドーパントはインジウムであり、第2の副ドーパントはアンチモンである。第1の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第1の濃度比率が500以上3300以下であり、かつ第2の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第2の濃度比率が1.4以上51.6以下である。   In the above method for producing an n-type silicon single crystal, preferably, the first sub-dopant is indium and the second sub-dopant is antimony. When the concentration of the first subdopant in the silicon melt is divided by the concentration of the main dopant in the silicon melt, the first concentration ratio is 500 or more and 3300 or less, and the second subdopant silicon melt The second concentration ratio when the concentration inside is divided by the concentration of the main dopant in the silicon melt is 1.4 or more and 51.6 or less.

上記のn型シリコン単結晶の製造方法において好ましくは、第1の副ドーパントはアルミニウムであり、第2の副ドーパントはアンチモンである。第1の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第1の濃度比率が198以上202以下であり、かつ第2の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第2の濃度比率が9.9以上10.2以下である。   In the above method for producing an n-type silicon single crystal, preferably, the first sub-dopant is aluminum and the second sub-dopant is antimony. When the concentration of the first sub-dopant in the silicon melt is divided by the concentration of the main dopant in the silicon melt, the first concentration ratio is 198 or more and 202 or less, and the second sub-dopant silicon melt The second concentration ratio is 9.9 or more and 10.2 or less when the concentration inside is divided by the concentration of the main dopant in the silicon melt.

上記のn型シリコン単結晶の製造方法において好ましくは、第1の副ドーパントはガリウムであり、第2の副ドーパントはアンチモンである。第1の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第1の濃度比率が49.5以上50.5以下であり、かつ第2の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第2の濃度比率が9.7以上10.0以下である。   In the above method for producing an n-type silicon single crystal, preferably, the first sub-dopant is gallium and the second sub-dopant is antimony. The first concentration ratio when the concentration of the first sub-dopant in the silicon melt is divided by the concentration of the main dopant in the silicon melt is 49.5 or more and 50.5 or less, and the second sub-dopant When the concentration in the silicon melt is divided by the concentration of the main dopant in the silicon melt, the second concentration ratio is 9.7 or more and 10.0 or less.

本発明に係るn型シリコン単結晶は、主ドーパントしてのリンと第1の副ドーパントと第2の副ドーパントとを有している。第1の副ドーパントは、p型不純物であって、リンよりも偏析係数が小さい。第2の副ドーパントは、n型不純物であって、リンよりも偏析係数が小さい。   The n-type silicon single crystal according to the present invention has phosphorus as a main dopant, a first sub-dopant, and a second sub-dopant. The first sub-dopant is a p-type impurity and has a segregation coefficient smaller than that of phosphorus. The second sub-dopant is an n-type impurity and has a segregation coefficient smaller than that of phosphorus.

このように、第1の副ドーパントによって、主ドーパントによるn型シリコン単結晶の比抵抗の変化を抑制し、かつ第2の副ドーパントによって、第1の副ドーパントによるn型シリコン単結晶の比抵抗の急激な上昇を抑制する。結果として、比抵抗のばらつきが小さいn型シリコン単結晶を得ることができる。   As described above, the first sub-dopant suppresses the change in the specific resistance of the n-type silicon single crystal due to the main dopant, and the second sub-dopant suppresses the specific resistance of the n-type silicon single crystal due to the first sub-dopant. Suppresses rapid rise in As a result, an n-type silicon single crystal with small variations in specific resistance can be obtained.

上記のn型シリコン単結晶において好ましくは、第1の副ドーパントはアルミニウムであり、第2の副ドーパントはアンチモンである。第1の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第1の濃度比率が100以上2000以下であり、かつ第2の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第2の濃度比率が0.5以上172以下である。   Preferably, in the n-type silicon single crystal, the first sub-dopant is aluminum and the second sub-dopant is antimony. When the concentration of the first subdopant in the silicon melt is divided by the concentration of the main dopant in the silicon melt, the first concentration ratio is 100 to 2000, and the second subdopant silicon melt The second concentration ratio when the concentration inside is divided by the concentration in the silicon melt of the main dopant is 0.5 or more and 172 or less.

上記のn型シリコン単結晶において好ましくは、第1の副ドーパントはガリウムであり、第2の副ドーパントはアンチモンである。第1の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第1の濃度比率が25.5以上190以下であり、かつ第2の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第2の濃度比率が1.4以上60以下である。   Preferably, in the n-type silicon single crystal, the first sub-dopant is gallium and the second sub-dopant is antimony. When the concentration of the first sub-dopant in the silicon melt is divided by the concentration of the main dopant in the silicon melt, the first concentration ratio is 25.5 to 190, and the second sub-dopant silicon The second concentration ratio when the concentration in the melt is divided by the concentration of the main dopant in the silicon melt is 1.4 or more and 60 or less.

上記のn型シリコン単結晶において好ましくは、第1の副ドーパントはインジウムであり、第2の副ドーパントはアンチモンである。第1の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第1の濃度比率が500以上3300以下であり、かつ第2の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第2の濃度比率が1.4以上51.6以下である。   Preferably, in the n-type silicon single crystal, the first sub-dopant is indium and the second sub-dopant is antimony. When the concentration of the first subdopant in the silicon melt is divided by the concentration of the main dopant in the silicon melt, the first concentration ratio is 500 or more and 3300 or less, and the second subdopant silicon melt The second concentration ratio when the concentration inside is divided by the concentration of the main dopant in the silicon melt is 1.4 or more and 51.6 or less.

上記のn型シリコン単結晶において好ましくは、第1の副ドーパントはアルミニウムであり、第2の副ドーパントはアンチモンである。第1の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第1の濃度比率が198以上202以下であり、かつ第2の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第2の濃度比率が9.9以上10.2以下である。   Preferably, in the n-type silicon single crystal, the first sub-dopant is aluminum and the second sub-dopant is antimony. When the concentration of the first sub-dopant in the silicon melt is divided by the concentration of the main dopant in the silicon melt, the first concentration ratio is 198 or more and 202 or less, and the second sub-dopant silicon melt The second concentration ratio is 9.9 or more and 10.2 or less when the concentration inside is divided by the concentration of the main dopant in the silicon melt.

上記のn型シリコン単結晶において好ましくは、第1の副ドーパントはガリウムであり、第2の副ドーパントはアンチモンである。第1の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第1の濃度比率が49.5以上50.5以下であり、かつ第2の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第2の濃度比率が9.7以上10.0以下である。   Preferably, in the n-type silicon single crystal, the first sub-dopant is gallium and the second sub-dopant is antimony. The first concentration ratio when the concentration of the first sub-dopant in the silicon melt is divided by the concentration of the main dopant in the silicon melt is 49.5 or more and 50.5 or less, and the second sub-dopant When the concentration in the silicon melt is divided by the concentration of the main dopant in the silicon melt, the second concentration ratio is 9.7 or more and 10.0 or less.

本発明によれば、比抵抗のばらつきが小さいn型シリコン単結晶を得ることができる。   According to the present invention, an n-type silicon single crystal having a small variation in specific resistance can be obtained.

本実施の形態のn型シリコン単結晶の製造装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the manufacturing apparatus of the n-type silicon single crystal of this Embodiment. 本実施の形態のn型シリコン単結晶の製造方法を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the manufacturing method of the n-type silicon single crystal of this Embodiment. n型シリコン単結晶の比抵抗と固化率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the specific resistance of an n-type silicon single crystal, and a solidification rate.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付しその説明については繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

まず、本実施の形態のn型シリコン単結晶を製造するための製造装置について図1を用いて説明する。   First, a manufacturing apparatus for manufacturing the n-type silicon single crystal of the present embodiment will be described with reference to FIG.

図1に示すように、シリコン単結晶製造装置10は、チャンバー2と、ヒータ6と、ルツボ8と、ルツボ支持軸13と、引上げワイヤ14とを主に有している。チャンバー2の内壁には断熱材3が設けられている。チャンバー2の上部にはアルゴン(Ar)などの不活性ガスを導入するための給気口4が設けられており、チャンバー2の底部にはチャンバー2内のガスを排気するための排気口5が設けられている。ルツボ8には原料となるシリコン融液7が充填される。ヒータ6はルツボ8の周辺部に設けられており、シリコン原料を融解させることでシリコン融液7を作製可能である。ルツボ支持軸13は、ルツボ8の下端部からチャンバーの底部に向かって延在しており、ルツボ支持軸駆動装置12によって回転自在に支持されている。引上げワイヤ14は、シリコン単結晶1を引上げるためのものであり、引上げワイヤ駆動装置15によって上下に移動可能である。   As shown in FIG. 1, the silicon single crystal manufacturing apparatus 10 mainly has a chamber 2, a heater 6, a crucible 8, a crucible support shaft 13, and a pulling wire 14. A heat insulating material 3 is provided on the inner wall of the chamber 2. An air supply port 4 for introducing an inert gas such as argon (Ar) is provided at the top of the chamber 2, and an exhaust port 5 for exhausting the gas in the chamber 2 is provided at the bottom of the chamber 2. Is provided. The crucible 8 is filled with a silicon melt 7 as a raw material. The heater 6 is provided in the periphery of the crucible 8, and the silicon melt 7 can be produced by melting the silicon raw material. The crucible support shaft 13 extends from the lower end of the crucible 8 toward the bottom of the chamber, and is supported rotatably by the crucible support shaft drive device 12. The pulling wire 14 is for pulling up the silicon single crystal 1, and can be moved up and down by the pulling wire driving device 15.

次に、本実施の形態のn型シリコン単結晶の製造方法について図1および図2を用いて説明する。   Next, a method for manufacturing the n-type silicon single crystal of the present embodiment will be described with reference to FIGS.

図2に示すように、本実施の形態に係るn型シリコン単結晶は、チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を製造するものであり、シリコン融液準備工程S1と、シリコン単結晶成長工程S2と、シリコン単結晶切断工程S3とを主に有している。   As shown in FIG. 2, the n-type silicon single crystal according to the present embodiment is a silicon single crystal manufactured by the Czochralski method, and includes a silicon melt preparation step S1, a silicon single crystal growth step S2, and The silicon single crystal cutting step S3 is mainly included.

シリコン融液準備工程S1では、シリコン原料をルツボ8に充填し、ヒータ6で加熱すすることでシリコン原料を融解する。シリコン原料には、主ドーパントと、第1の副ドーパントと、第2の副ドーパントとの3種類のドーパントが添加される。主ドーパントは、n型不純物であるリン(P)である。第1の副ドーパントは、主ドーパントであるリン(P)よりもシリコン単結晶に対する偏析係数が小さく、導電型がp型の不純物である。第1の副ドーパントは、たとえば、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)などの第III族元素である。第2の副ドーパントは、主ドーパントであるリン(P)よりもシリコン単結晶に対する偏析係数が小さく、導電型がn型の不純物である。第2の副ドーパントは、たとえば、アンチモン(Sb)などの第V族元素である。   In the silicon melt preparation step S <b> 1, the silicon raw material is filled in the crucible 8 and heated by the heater 6 to melt the silicon raw material. Three types of dopants, a main dopant, a first sub-dopant, and a second sub-dopant, are added to the silicon raw material. The main dopant is phosphorus (P) which is an n-type impurity. The first sub-dopant is an impurity having a segregation coefficient of silicon single crystal smaller than that of phosphorus (P) as the main dopant and a conductivity type of p-type. The first sub-dopant is a Group III element such as aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), and the like. The second sub-dopant is an impurity having a smaller segregation coefficient with respect to the silicon single crystal than phosphorus (P), which is the main dopant, and an n-type conductivity. The second sub-dopant is, for example, a group V element such as antimony (Sb).

本実施の形態では、シリコン原料として半導体級シリコンが用いられる。半導体級シリコンとは、金属級シリコンよりも不純物濃度が少ない(すなわちシリコン純度が高い)シリコン原料である。半導体級シリコンのシリコン純度は、たとえば99.999999999%(11N)である。   In the present embodiment, semiconductor grade silicon is used as the silicon raw material. Semiconductor grade silicon is a silicon raw material having a lower impurity concentration (ie, higher silicon purity) than metal grade silicon. The silicon purity of the semiconductor grade silicon is, for example, 99.99999999999% (11N).

シリコン原料に添加される主ドーパント、第1の副ドーパントおよび第2の副ドーパントは、3つ同時にシリコン融液に添加されてもよいし、それぞれのドーパントが別々に添加されてもよい。たとえば、初めに主ドーパントをシリコン融液7に添加し、その後第1の副ドーパント、次に第2の副ドーパントを添加してもよい。   Three main dopants, the first sub-dopant, and the second sub-dopant added to the silicon raw material may be added simultaneously to the silicon melt, or each dopant may be added separately. For example, first, the main dopant may be added to the silicon melt 7, and then the first sub-dopant and then the second sub-dopant may be added.

シリコン単結晶成長工程S2では、まず、シードチャック16に取付けた種結晶17を、シリコン融液7の表面に降下させて浸漬させる。その後、引上げワイヤ14を引上げワイヤ駆動装置15によって巻き取ることによって、シリコン単結晶1の引上げを行う。   In the silicon single crystal growth step S <b> 2, first, the seed crystal 17 attached to the seed chuck 16 is lowered and immersed on the surface of the silicon melt 7. Thereafter, the pulling wire 14 is taken up by the pulling wire driving device 15 to pull up the silicon single crystal 1.

シリコン単結晶1がコーン部(拡張部)の成長を経て目標とする直径に達した後に、直胴部11を所定の長さまで成長させる。   After the silicon single crystal 1 reaches the target diameter through the growth of the cone part (expansion part), the straight body part 11 is grown to a predetermined length.

シリコン単結晶切断工程S3では、まず、直胴部11を所定の長さまで成長させた後、引上げワイヤ14の巻き取りを停止させる。その後、ルツボ8を降下させることによって、シリコン融液7からシリコン単結晶1を切断する。シリコン単結晶1の引上げ軸方向に垂直な平面でシリコン単結晶1をスライスすることにより、シリコンウエハが得られる。   In the silicon single crystal cutting step S3, first, the straight body 11 is grown to a predetermined length, and then the winding of the pulling wire 14 is stopped. Thereafter, the silicon single crystal 1 is cut from the silicon melt 7 by lowering the crucible 8. A silicon wafer is obtained by slicing the silicon single crystal 1 along a plane perpendicular to the pulling-up axis direction of the silicon single crystal 1.

次に、シリコン単結晶の比抵抗と固化率との関係のシミュレーション結果について、図3を用いて説明する。   Next, the simulation result of the relationship between the specific resistance and the solidification rate of the silicon single crystal will be described with reference to FIG.

図3の横軸は固化率を表している。固化率とは、シリコン融液に含まれる原料シリコンの総質量に対する結晶化したシリコンの質量の比をいう。図3の縦軸は、シリコン単結晶1の引上げ軸D方向の比抵抗の比率を表している。ここで比抵抗は、シリコン単結晶の中心(すなわち引上げ軸)での比抵抗である。また、比抵抗の比率とは、ある固化率での比抵抗を固化率0での比抵抗で規格化した値である。   The horizontal axis in FIG. 3 represents the solidification rate. The solidification rate refers to the ratio of the mass of crystallized silicon to the total mass of raw material silicon contained in the silicon melt. The vertical axis in FIG. 3 represents the ratio of specific resistance in the pulling axis D direction of the silicon single crystal 1. Here, the specific resistance is a specific resistance at the center of the silicon single crystal (that is, the pulling axis). The specific resistance ratio is a value obtained by standardizing a specific resistance at a certain solidification rate with a specific resistance at a solidification rate of 0.

図3において、サンプル101は、主ドーパントとしてリン(P)、第1の副ドーパントとしてアルミニウム(Al)、第2の副ドーパントとしてアンチモン(Sb)が添加されたシリコン融液から、チョクラルスキー法によって形成された3種類のドーパントを含むn型シリコン単結晶である。シリコン融液中のホウ素濃度は、3.4×1015atoms/cm3である。シリコン融液中のアルミニウムの濃度をリンの濃度で除したときの濃度比率(第1の濃度比率)は112であり、シリコン融液中のアンチモンの濃度をリンの濃度で除したときの濃度比率(第2の濃度比率)は1.7である。 In FIG. 3, a sample 101 is obtained from a silicon melt to which phosphorus (P) as a main dopant, aluminum (Al) as a first sub-dopant, and antimony (Sb) as a second sub-dopant are added. Is an n-type silicon single crystal containing three types of dopants formed by The boron concentration in the silicon melt is 3.4 × 10 15 atoms / cm 3 . The concentration ratio (first concentration ratio) when the aluminum concentration in the silicon melt is divided by the phosphorus concentration is 112, and the concentration ratio when the antimony concentration in the silicon melt is divided by the phosphorus concentration. The (second density ratio) is 1.7.

一方、サンプル102は、主ドーパントとしてリン(P)、副ドーパントとしてアルミニウム(Al)が添加されたシリコン融液から、チョクラルスキー法によって形成された2種類のドーパントを含むn型シリコン単結晶である。シリコン融液中のホウ素濃度は、2.9×1014atoms/cm3である。シリコン融液中のアルミニウムの濃度をリンの濃度で除したときの濃度比率(第1の濃度比率)は112である。 On the other hand, the sample 102 is an n-type silicon single crystal containing two types of dopants formed by a Czochralski method from a silicon melt to which phosphorus (P) as a main dopant and aluminum (Al) as a sub-dopant are added. is there. The boron concentration in the silicon melt is 2.9 × 10 14 atoms / cm 3 . The concentration ratio (first concentration ratio) is 112 when the concentration of aluminum in the silicon melt is divided by the concentration of phosphorus.

図3から分かるように、2種類のドーパントを含むサンプル102は、固化率が0.5程度より大きくなると抵抗率の比率が急激に増大する。しかしながら、3種類のドーパントを含むサンプル101は、固化率が0から0.7程度の範囲においては抵抗率の比率の変化(α)が小さい。固化率が0から0.7までの範囲において、シリコン単結晶サンプル101の引上げ軸方向の比抵抗のばらつきは14.6%以下程度と非常に小さい。なお、比抵抗のばらつきは、式1で定義された値である。ここで、比抵抗の最大値は、引上げ軸方向におけるシリコン単結晶の比抵抗の最大値であり、比抵抗の最小値とは引上げ軸方向におけるシリコン単結晶の比抵抗の最小値である。   As can be seen from FIG. 3, in the sample 102 containing two kinds of dopants, the resistivity ratio increases rapidly when the solidification rate becomes higher than about 0.5. However, the sample 101 containing three kinds of dopants has a small change (α) in the ratio of resistivity when the solidification rate is in the range of about 0 to 0.7. When the solidification rate is in the range from 0 to 0.7, the variation in the specific resistance in the pulling axis direction of the silicon single crystal sample 101 is as small as about 14.6% or less. The variation in specific resistance is a value defined by Equation 1. Here, the maximum value of the specific resistance is the maximum value of the specific resistance of the silicon single crystal in the pulling axis direction, and the minimum value of the specific resistance is the minimum value of the specific resistance of the silicon single crystal in the pulling axis direction.

Figure 2013087008
Figure 2013087008

特に、IGBTなどのパワーデバイスに使用される基板には、高い比抵抗と小さい比抵抗のばらつきとが求められる。具体的には、n型シリコン単結晶の比抵抗としては、6Ωcm以上が望ましく、好ましくは50Ωcm以上であり、さらに好ましくは100Ωcm以上である。また、n型シリコン単結晶の比抵抗のばらつきとしては、固化率0〜0.7の範囲において50%以下程度が望ましく、好ましくは20%以下であり、さらに好ましくは15%以下、さらに好ましくは12%以下である。   In particular, a substrate used for a power device such as an IGBT is required to have a high specific resistance and a small specific resistance variation. Specifically, the specific resistance of the n-type silicon single crystal is desirably 6 Ωcm or more, preferably 50 Ωcm or more, and more preferably 100 Ωcm or more. Further, the variation in specific resistance of the n-type silicon single crystal is desirably about 50% or less, preferably 20% or less, more preferably 15% or less, and further preferably, within the range of the solidification rate of 0 to 0.7. 12% or less.

次に、本実施の形態のシリコン単結晶の比抵抗のばらつきが小さくなるメカニズムについて説明する。   Next, a mechanism for reducing the variation in specific resistance of the silicon single crystal of the present embodiment will be described.

シリコン融液にリン(主ドーパント)のみが添加された場合、シリコン単結晶が成長する(すなわち固化率が大きくなる)にしたがって、シリコン単結晶中のリン濃度が高くなる。そのため、シリコン単結晶のボトム側で比抵抗が小さくなる。   When only phosphorus (main dopant) is added to the silicon melt, the phosphorus concentration in the silicon single crystal increases as the silicon single crystal grows (that is, the solidification rate increases). Therefore, the specific resistance is reduced on the bottom side of the silicon single crystal.

これは、シリコン単結晶に対するリンの偏析係数が0.38程度であり、1未満であるためにシリコン単結晶が成長するに伴ってシリコン融液中のリンの濃度が増加する。その結果、シリコン単結晶へ取り込まれるリンの割合が高くなり、比抵抗が小さくなるからである。   This is because the segregation coefficient of phosphorus with respect to the silicon single crystal is about 0.38 and is less than 1, so that the concentration of phosphorus in the silicon melt increases as the silicon single crystal grows. As a result, the ratio of phosphorus taken into the silicon single crystal increases, and the specific resistance decreases.

シリコン融液中にアルミニウムが添加された場合も同様に、シリコン単結晶が成長するにしたがって、シリコン単結晶中のアルミニウム濃度が高くなる。そのため、シリコン単結晶のボトム側で比抵抗が小さくなる。アルミニウムのシリコン単結晶に対する偏析係数は0.002程度であり、リンよりも小さい。それゆえ、シリコン単結晶の成長に伴うシリコン融液中のアルミニウムの濃縮化の速度は、リンの濃縮化の速度よりも速い。したがって、シリコン単結晶の成長に伴う比抵抗の低下の速度も、アルミニウムを添加した場合の方がリンを添加した場合よりも早くなる。   Similarly, when aluminum is added to the silicon melt, the aluminum concentration in the silicon single crystal increases as the silicon single crystal grows. Therefore, the specific resistance is reduced on the bottom side of the silicon single crystal. The segregation coefficient of aluminum with respect to a silicon single crystal is about 0.002, which is smaller than that of phosphorus. Therefore, the rate of concentration of aluminum in the silicon melt accompanying the growth of the silicon single crystal is faster than the rate of concentration of phosphorus. Therefore, the rate of decrease of the specific resistance accompanying the growth of the silicon single crystal is faster when aluminum is added than when phosphorus is added.

シリコン融液中にリン(主ドーパント)とアルミニウム(第1の副ドーパント)とが添加された場合は、リンがn型不純物であり、アルミニウムがp型不純物であるために、互いに発生させた反対の導電型のキャリアを打ち消し合う。したがって、シリコン単結晶にリンとともにアルミニウムを添加することで、n型キャリアの密度を減少させて比抵抗を増大させることができる。また、シリコン単結晶の成長に伴う不純物濃度の増加の速度は、リンを添加する場合よりもアルミニウムを添加する場合の方が大きい。したがって、シリコン単結晶の成長に伴うリンの濃度の増加によるn型キャリア密度の増加を、アルミニウムの濃度の増加によるp型キャリア密度の増加により打ち消すことで、シリコン単結晶の成長に伴う比抵抗の低下の速度を低減することができる。   When phosphorus (main dopant) and aluminum (first sub-dopant) are added to the silicon melt, phosphorus is an n-type impurity and aluminum is a p-type impurity. The carriers of the conductivity type are canceled out. Therefore, by adding aluminum together with phosphorus to a silicon single crystal, the density of n-type carriers can be reduced and the specific resistance can be increased. Further, the rate of increase in impurity concentration accompanying the growth of the silicon single crystal is greater when aluminum is added than when phosphorus is added. Therefore, the increase in the n-type carrier density due to the increase in the phosphorus concentration accompanying the growth of the silicon single crystal is canceled by the increase in the p-type carrier density due to the increase in the aluminum concentration, thereby reducing the specific resistance accompanying the growth of the silicon single crystal. The rate of reduction can be reduced.

固化率が小さいときは、シリコン単結晶の成長に伴う比抵抗の低下の速度を低減することができるが、固化率が大きくなると、アルミニウムの濃度の増加によるp型キャリア密度の増加が優勢になり、シリコン単結晶の成長に伴って比抵抗が大きくなってくる。   When the solidification rate is small, the rate of decrease in specific resistance accompanying the growth of the silicon single crystal can be reduced. However, as the solidification rate increases, the increase in the p-type carrier density due to the increase in the aluminum concentration becomes dominant. As the silicon single crystal grows, the specific resistance increases.

シリコン融液中にリン(主ドーパント)よりも偏析係数の小さいアンチモン(第2の副ドーパント)を添加した場合、固化率が小さい場合はアンチモンによるn型キャリアはほとんどシリコン単結晶に取込まれない。しかしながら、固化率が大きくなってきたときにアンチモンは徐々にシリコン単結晶に取込まれていき、n型キャリアを増加させていく。その結果、比抵抗は徐々に小さくなってくる。それゆえ、アンチモンの添加により、固化率が大きいところでシリコン単結晶の比抵抗が大きくなることを抑制することができる。結果として、シリコン単結晶の引上げ軸方向の比抵抗のばらつきを低減することができる。   When antimony (second sub-dopant) having a segregation coefficient smaller than phosphorus (main dopant) is added to the silicon melt, almost no n-type carrier due to antimony is taken into the silicon single crystal when the solidification rate is low. . However, as the solidification rate increases, antimony is gradually taken into the silicon single crystal, increasing n-type carriers. As a result, the specific resistance gradually decreases. Therefore, the addition of antimony can suppress an increase in specific resistance of the silicon single crystal at a high solidification rate. As a result, it is possible to reduce variation in specific resistance in the pulling axis direction of the silicon single crystal.

このように、n型不純物であって主ドーパントよりも偏析係数の小さい第2の副ドーパントをシリコン融液中に添加することによって、固化率が大きいところでシリコン単結晶の比抵抗が急激に増加する速度を遅くすることができる。それゆえ、固化率が大きい値でもシリコン単結晶の比抵抗が大きくなりすぎないため、広い固化率の範囲で所望の比抵抗を維持することができ、シリコン単結晶の歩留まりを向上することができる。   As described above, by adding the second sub-dopant which is an n-type impurity and has a segregation coefficient smaller than that of the main dopant to the silicon melt, the specific resistance of the silicon single crystal rapidly increases when the solidification rate is high. You can slow down. Therefore, even if the solidification rate is a large value, the specific resistance of the silicon single crystal does not increase too much, so that a desired specific resistance can be maintained in a wide range of solidification rates, and the yield of the silicon single crystal can be improved. .

(実施の形態1)   (Embodiment 1)

Figure 2013087008
Figure 2013087008

表1は、シリコン融液に添加される主ドーパントとしてリン(P)、第1の副ドーパントとしてアルミニウム(Al)、第2の副ドーパントとしてアンチモン(Sb)が使用される場合の、第1の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値(第1の濃度比率)を100以上程度、2100以下程度の範囲で変化させ、かつ第2の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値(第2の濃度比率)を0.5以上程度、181以下程度の範囲で変化させたときの、シリコン単結晶の比抵抗の最大値、最小値および引上げ軸線方向の比抵抗のばらつきのシミュレーション結果を示している。この場合のホウ素濃度は5.09×1013atoms/cm3以上程度、3.48×1015atoms/cm3以下程度である。 Table 1 shows the case where phosphorus (P) is used as the main dopant added to the silicon melt, aluminum (Al) is used as the first sub-dopant, and antimony (Sb) is used as the second sub-dopant. A value obtained by dividing the concentration of the subdopant in the silicon melt by the concentration in the silicon melt of the main dopant (first concentration ratio) is changed in the range of about 100 or more and about 2100 or less, and the second subdopant When the value obtained by dividing the concentration of silicon in the silicon melt by the concentration of the main dopant in the silicon melt (second concentration ratio) is changed within a range of about 0.5 or more and about 181 or less, the silicon single crystal The simulation result of the dispersion | variation in the specific value of the maximum value of the specific resistance of this, minimum value, and a pulling-up axis direction is shown. In this case, the boron concentration is about 5.09 × 10 13 atoms / cm 3 or more and about 3.48 × 10 15 atoms / cm 3 or less.

この場合、比抵抗の最大値が7.5Ωcm以上程度、186.5Ωcm以下程度であり、比抵抗の最小値が6.4Ωcm以上程度、158.4Ωcm以下程度であって、引上げ軸方向の比抵抗のばらつきが、50.4%以下程度である、n型シリコン単結晶を得ることができる。   In this case, the maximum value of the specific resistance is about 7.5 Ωcm or more and about 186.5 Ωcm or less, and the minimum value of the specific resistance is about 6.4 Ωcm or more and about 158.4 Ωcm or less. An n-type silicon single crystal having a variation of about 50.4% or less can be obtained.

より好ましくは、第1の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値(第1の濃度比率)が100以上程度、2000以下程度の範囲であって、かつ第2の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値(第2の濃度比率)が0.5以上程度、172以下程度の範囲である。この場合のホウ素濃度は7.25×1013atoms/cm3以上程度、3.48×1015atoms/cm3以下程度である。 More preferably, a value (first concentration ratio) obtained by dividing the concentration of the first sub-dopant in the silicon melt by the concentration of the main dopant in the silicon melt is in the range of about 100 or more and about 2000 or less. In addition, a value (second concentration ratio) obtained by dividing the concentration of the second subdopant in the silicon melt by the concentration of the main dopant in the silicon melt is in the range of about 0.5 or more and about 172 or less. In this case, the boron concentration is about 7.25 × 10 13 atoms / cm 3 or more and about 3.48 × 10 15 atoms / cm 3 or less.

この場合、比抵抗の最大値が7.5Ωcm以上程度、186.1Ωcm以下程度であり、比抵抗の最小値が6.4Ωcm以上程度、158.4Ωcm以下程度であって、引上げ軸方向の比抵抗のばらつきが、50.4%以下程度である、n型シリコン単結晶を得ることができる。   In this case, the maximum value of the specific resistance is about 7.5 Ωcm or more and about 186.1 Ωcm or less, the minimum value of the specific resistance is about 6.4 Ωcm or more and about 158.4 Ωcm or less, and the specific resistance in the pulling axis direction is An n-type silicon single crystal having a variation of about 50.4% or less can be obtained.

より好ましくは、第1の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値(第1の濃度比率)が198以上程度、202以下程度の範囲であって、かつ第2の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値(第2の濃度比率)が9.9以上程度、10.2以下程度の範囲である。この場合のホウ素濃度は2.37×1014atoms/cm3以上程度、4.28×1014atoms/cm3以下程度である。 More preferably, a value (first concentration ratio) obtained by dividing the concentration of the first sub-dopant in the silicon melt by the concentration of the main dopant in the silicon melt is in a range of about 198 or more and about 202 or less. And the value obtained by dividing the concentration of the second sub-dopant in the silicon melt by the concentration of the main dopant in the silicon melt (second concentration ratio) is in the range of about 9.9 or more and about 10.2 or less. is there. In this case, the boron concentration is about 2.37 × 10 14 atoms / cm 3 or more and about 4.28 × 10 14 atoms / cm 3 or less.

この場合、比抵抗の最大値が50.0Ωcm以上程度、97.3Ωcm以下程度であり、比抵抗の最小値が44.2Ωcm以上程度、84.1Ωcm以下程度であって、引上げ軸方向の比抵抗のばらつきが、14.8%以下程度である、n型シリコン単結晶を得ることができる。   In this case, the maximum value of the specific resistance is about 50.0 Ωcm or more and about 97.3 Ωcm or less, and the minimum value of the specific resistance is about 44.2 Ωcm or more and about 84.1 Ωcm or less. An n-type silicon single crystal having a variation of about 14.8% or less can be obtained.

(実施の形態2)   (Embodiment 2)

Figure 2013087008
Figure 2013087008

表2は、シリコン融液に添加される主ドーパントとしてリン(P)、第1の副ドーパントとしてガリウム(Ga)、第2の副ドーパントとしてアンチモン(Sb)が使用される場合の、第1の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値(第1の濃度比率)を20.0以上程度、200以下程度の範囲で変化させ、かつ第2の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値(第2の濃度比率)を0.5以上程度、63以下程度の範囲で変化させたときの、シリコン単結晶の比抵抗の最大値、最小値および引上げ軸線方向の比抵抗のばらつきのシミュレーション結果を示している。この場合のホウ素濃度は9.56×1013atoms/cm3以上程度、2.61×1015atoms/cm3以下程度である。 Table 2 shows the case where phosphorus (P) is used as the main dopant added to the silicon melt, gallium (Ga) is used as the first sub-dopant, and antimony (Sb) is used as the second sub-dopant. A value (first concentration ratio) obtained by dividing the concentration of the subdopant in the silicon melt by the concentration in the silicon melt of the main dopant is changed within a range of about 20.0 or more and about 200 or less, and the second Silicon when the value (second concentration ratio) obtained by dividing the concentration of the subdopant in the silicon melt by the concentration in the silicon melt of the main dopant is changed in the range of about 0.5 to about 63. The simulation result of the dispersion | variation in the maximum value of the specific resistance of a single crystal, minimum value, and the specific resistance of a pulling-up axis line is shown. In this case, the boron concentration is about 9.56 × 10 13 atoms / cm 3 or more and about 2.61 × 10 15 atoms / cm 3 or less.

この場合、比抵抗の最大値が8.5Ωcm以上程度、191.5Ωcm以下程度であり、比抵抗の最小値が6.3Ωcm以上程度、162.6Ωcm以下程度であって、引上げ軸方向の比抵抗のばらつきが、38.5%以下程度である、n型シリコン単結晶を得ることができる。   In this case, the maximum value of the specific resistance is about 8.5 Ωcm or more and about 191.5 Ωcm or less, and the minimum value of the specific resistance is about 6.3 Ωcm or more and about 162.6 Ωcm or less. An n-type silicon single crystal having a variation of about 38.5% or less can be obtained.

より好ましくは、第1の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値(第1の濃度比率)が25.5以上程度、190以下程度の範囲であって、かつ第2の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値(第2の濃度比率)が1.4以上程度、60以下程度の範囲である。この場合のホウ素濃度は9.56×1013atoms/cm3以上程度、2.61×1015atoms/cm3以下程度である。 More preferably, the value obtained by dividing the concentration of the first sub-dopant in the silicon melt by the concentration of the main dopant in the silicon melt (first concentration ratio) is in the range of about 25.5 or more and about 190 or less. And the value obtained by dividing the concentration of the second sub-dopant in the silicon melt by the concentration of the main dopant in the silicon melt (second concentration ratio) is in the range of about 1.4 or more and about 60 or less. is there. In this case, the boron concentration is about 9.56 × 10 13 atoms / cm 3 or more and about 2.61 × 10 15 atoms / cm 3 or less.

この場合、比抵抗の最大値が8.5Ωcm以上程度、180.0Ωcm以下程度であり、比抵抗の最小値が7.2Ωcm以上程度、155.8Ωcm以下程度であって、引上げ軸方向の比抵抗のばらつきが、38.5%以下程度である、n型シリコン単結晶を得ることができる。   In this case, the maximum value of the specific resistance is about 8.5 Ωcm or more and about 180.0 Ωcm or less, and the minimum value of the specific resistance is about 7.2 Ωcm or more and about 155.8 Ωcm or less. An n-type silicon single crystal having a variation of about 38.5% or less can be obtained.

より好ましくは、第1の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値(第1の濃度比率)が49.5以上程度、50.5以下程度の範囲であって、かつ第2の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値(第2の濃度比率)が9.7以上程度、10.0以下程度の範囲である。この場合のホウ素濃度は1.58×1014atoms/cm3以上程度、2.21×1014atoms/cm3以下程度である。 More preferably, a value obtained by dividing the concentration of the first sub-dopant in the silicon melt by the concentration of the main dopant in the silicon melt (first concentration ratio) is about 49.5 or more and about 50.5 or less. The value obtained by dividing the concentration of the second sub-dopant in the silicon melt by the concentration of the main dopant in the silicon melt (second concentration ratio) is about 9.7 or more and 10.0 or less. The range of the degree. In this case, the boron concentration is about 1.58 × 10 14 atoms / cm 3 or more and about 2.21 × 10 14 atoms / cm 3 or less.

この場合、比抵抗の最大値が100.2Ωcm以上程度、149.6Ωcm以下程度であり、比抵抗の最小値が89.4Ωcm以上程度、129.1Ωcm以下程度であって、引上げ軸方向の比抵抗のばらつきが、14.7%以下程度である、n型シリコン単結晶を得ることができる。   In this case, the maximum value of the specific resistance is about 100.2 Ωcm or more and about 149.6 Ωcm or less, and the minimum value of the specific resistance is about 89.4 Ωcm or more and about 129.1 Ωcm or less. An n-type silicon single crystal having a variation of about 14.7% or less can be obtained.

(実施の形態3)   (Embodiment 3)

Figure 2013087008
Figure 2013087008

表3は、シリコン融液に添加される主ドーパントとしてリン(P)、第1の副ドーパントとしてインジウム(In)、第2の副ドーパントとしてアンチモン(Sb)が使用される場合の、第1の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値(第1の濃度比率)を450以上程度、3400以下程度の範囲で変化させ、かつ第2の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値(第2の濃度比率)を0.6以上程度、54以下程度の範囲で変化させたときの、シリコン単結晶の比抵抗の最大値、最小値および引上げ軸線方向の比抵抗のばらつきのシミュレーション結果を示している。この場合のホウ素濃度は1.00×1014atoms/cm3以上程度、3.06×1015atoms/cm3以下程度である。 Table 3 shows the case where phosphorus (P) is used as the main dopant added to the silicon melt, indium (In) is used as the first sub-dopant, and antimony (Sb) is used as the second sub-dopant. A value obtained by dividing the concentration of the subdopant in the silicon melt by the concentration in the silicon melt of the main dopant (first concentration ratio) is changed in the range of about 450 to about 3400, and the second subdopant When the value obtained by dividing the concentration of silicon in the silicon melt by the concentration of the main dopant in the silicon melt (second concentration ratio) is changed within the range of about 0.6 or more and about 54 or less, the silicon single crystal The simulation result of the dispersion | variation in the specific value of the maximum value of the specific resistance of this, minimum value, and a pulling-up axis direction is shown. In this case, the boron concentration is about 1.00 × 10 14 atoms / cm 3 or more and about 3.06 × 10 15 atoms / cm 3 or less.

この場合、比抵抗の最大値が7.5Ωcm以上程度、150.0Ωcm以下程度であり、比抵抗の最小値が6.3Ωcm以上程度、131.9Ωcm以下程度であって、引上げ軸方向の比抵抗のばらつきが、35.0%以下程度である、n型シリコン単結晶を得ることができる。   In this case, the maximum value of the specific resistance is about 7.5 Ωcm or more and about 150.0 Ωcm or less, and the minimum value of the specific resistance is about 6.3 Ωcm or more and about 131.9 Ωcm or less. An n-type silicon single crystal having a variation of about 35.0% or less can be obtained.

より好ましくは、第1の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値(第1の濃度比率)が500以上程度、3300以下程度の範囲であって、かつ第2の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値(第2の濃度比率)が1.4以上程度、51.6以下程度の範囲である。この場合のホウ素濃度は1.00×1014atoms/cm3以上程度、3.06×1015atoms/cm3以下程度である。 More preferably, a value (first concentration ratio) obtained by dividing the concentration of the first sub-dopant in the silicon melt by the concentration of the main dopant in the silicon melt is in the range of about 500 or more and about 3300 or less. And a value obtained by dividing the concentration of the second sub-dopant in the silicon melt by the concentration of the main dopant in the silicon melt (second concentration ratio) is in the range of about 1.4 or more and about 51.6 or less. is there. In this case, the boron concentration is about 1.00 × 10 14 atoms / cm 3 or more and about 3.06 × 10 15 atoms / cm 3 or less.

この場合、比抵抗の最大値が7.5Ωcm以上程度、150.0Ωcm以下程度であり、比抵抗の最小値が6.4Ωcm以上程度、131.9Ωcm以下程度であって、引上げ軸方向の比抵抗のばらつきが、35.0%以下程度である、n型シリコン単結晶を得ることができる。   In this case, the maximum value of the specific resistance is about 7.5 Ωcm or more and about 150.0 Ωcm or less, and the minimum value of the specific resistance is about 6.4 Ωcm or more and about 131.9 Ωcm or less. An n-type silicon single crystal having a variation of about 35.0% or less can be obtained.

上記のように、リン(主ドーパント)と、p型不純物であって、リンよりも偏析係数が小さい第1の副ドーパントと、n型不純物であって、主ドーパントのリンよりも偏析係数が小さい第2の副ドーパントとが添加された初期のシリコン融液から、チョクラルスキー法によって成長されたn型シリコン単結晶は、リン(主ドーパント)と、p型不純物であって、主ドーパントであるリンよりも偏析係数が小さい第1の副ドーパントと、n型不純物であって、主ドーパントであるリンよりも偏析係数が小さい第2の副ドーパントとを含んでいる。そして、第1の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第1の濃度比率と、第2の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第2の濃度比率が実施の形態1〜3に記載された範囲であれば、その範囲の第1の濃度比率と第2の濃度比率である主ドーパントと第1の副ドーパントと第2の副ドーパントとを含むn型シリコン単結晶を得ることができる。   As described above, phosphorus (main dopant), a p-type impurity, a first sub-dopant having a segregation coefficient smaller than phosphorus, and an n-type impurity having a segregation coefficient smaller than that of main dopant phosphorus. The n-type silicon single crystal grown by the Czochralski method from the initial silicon melt to which the second sub-dopant is added is phosphorus (main dopant), p-type impurity, and is the main dopant. It includes a first sub-dopant having a segregation coefficient smaller than that of phosphorus and a second sub-dopant which is an n-type impurity and has a segregation coefficient smaller than that of phosphorus as a main dopant. Then, the first concentration ratio when the concentration of the first sub-dopant in the silicon melt is divided by the concentration of the main dopant in the silicon melt and the concentration of the second sub-dopant in the silicon melt are mainly used. If the second concentration ratio when the dopant is divided by the concentration in the silicon melt is in the range described in the first to third embodiments, it is the first concentration ratio and the second concentration ratio in that range. An n-type silicon single crystal containing a main dopant, a first sub-dopant, and a second sub-dopant can be obtained.

次に、シリコン単結晶1に含有されるドーパント濃度を測定する方法について説明する。ドーパントとしてのリン、アルミニウム、ガリウム、インジウム、アンチモンなどの元素のシリコン単結晶1中の濃度は、SIMS(Secondary Ion Mass Spectroscopy)などの公知の方法で測定することができる。   Next, a method for measuring the dopant concentration contained in the silicon single crystal 1 will be described. The concentration of elements such as phosphorus, aluminum, gallium, indium, and antimony in the silicon single crystal 1 as a dopant can be measured by a known method such as SIMS (Secondary Ion Mass Spectroscopy).

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態および実施例ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the embodiments and examples described above but by the scope of claims for patent, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.

1 シリコン単結晶、2 チャンバー、3 断熱材、4 給気口、5 排気口、6 ヒータ、7 シリコン融液、8 ルツボ、10 シリコン単結晶製造装置、11 直胴部、12 ルツボ支持軸駆動装置、13 ルツボ支持軸、14 引上げワイヤ、15 引上げワイヤ駆動装置、16 シードチャック、17 種結晶。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon single crystal, 2 chamber, 3 heat insulating material, 4 air supply port, 5 exhaust port, 6 heater, 7 silicon melt, 8 crucible, 10 silicon single crystal manufacturing apparatus, 11 straight body part, 12 crucible support shaft drive device , 13 crucible support shaft, 14 pulling wire, 15 pulling wire driving device, 16 seed chuck, 17 seed crystal.

図2に示すように、本実施の形態に係るn型シリコン単結晶の製造方法は、チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を製造するものであり、シリコン融液準備工程S1と、シリコン単結晶成長工程S2と、シリコン単結晶切断工程S3とを主に有している。 As shown in FIG. 2, the method for manufacturing an n-type silicon single crystal according to the present embodiment is a method for manufacturing a silicon single crystal by the Czochralski method , and includes a silicon melt preparation step S1 and silicon single crystal growth. It mainly includes a step S2 and a silicon single crystal cutting step S3.

図3において、サンプル101は、主ドーパントとしてリン(P)、第1の副ドーパントとしてアルミニウム(Al)、第2の副ドーパントとしてアンチモン(Sb)が添加されたシリコン融液から、チョクラルスキー法によって形成された3種類のドーパントを含むn型シリコン単結晶である。シリコン融液中のリン(P)濃度は、3.4×1015atoms/cm3である。シリコン融液中のアルミニウムの濃度をリンの濃度で除したときの濃度比率(第1の濃度比率)は112であり、シリコン融液中のアンチモンの濃度をリンの濃度で除したときの濃度比率(第2の濃度比率)は1.7である。 In FIG. 3, a sample 101 is obtained from a silicon melt to which phosphorus (P) as a main dopant, aluminum (Al) as a first sub-dopant, and antimony (Sb) as a second sub-dopant are added. Is an n-type silicon single crystal containing three types of dopants formed by The phosphorus (P) concentration in the silicon melt is 3.4 × 10 15 atoms / cm 3 . The concentration ratio (first concentration ratio) when the aluminum concentration in the silicon melt is divided by the phosphorus concentration is 112, and the concentration ratio when the antimony concentration in the silicon melt is divided by the phosphorus concentration. The (second density ratio) is 1.7.

一方、サンプル102は、主ドーパントとしてリン(P)、副ドーパントとしてアルミニウム(Al)が添加されたシリコン融液から、チョクラルスキー法によって形成された2種類のドーパントを含むn型シリコン単結晶である。シリコン融液中のリン(P)濃度は、2.9×1014atoms/cm3である。シリコン融液中のアルミニウムの濃度をリンの濃度で除したときの濃度比率(第1の濃度比率)は112である。 On the other hand, the sample 102 is an n-type silicon single crystal containing two types of dopants formed by a Czochralski method from a silicon melt to which phosphorus (P) as a main dopant and aluminum (Al) as a sub-dopant are added. is there. The phosphorus (P) concentration in the silicon melt is 2.9 × 10 14 atoms / cm 3 . The concentration ratio (first concentration ratio) is 112 when the concentration of aluminum in the silicon melt is divided by the concentration of phosphorus.

表1は、シリコン融液に添加される主ドーパントとしてリン(P)、第1の副ドーパントとしてアルミニウム(Al)、第2の副ドーパントとしてアンチモン(Sb)が使用される場合の、第1の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値(第1の濃度比率)を100以上程度、2100以下程度の範囲で変化させ、かつ第2の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値(第2の濃度比率)を0.5以上程度、181以下程度の範囲で変化させたときの、シリコン単結晶の比抵抗の最大値、最小値および引上げ軸線方向の比抵抗のばらつきのシミュレーション結果を示している。この場合のリン(P)濃度は5.09×1013atoms/cm3以上程度、3.48×1015atoms/cm3以下程度である。 Table 1 shows the case where phosphorus (P) is used as the main dopant added to the silicon melt, aluminum (Al) is used as the first sub-dopant, and antimony (Sb) is used as the second sub-dopant. A value obtained by dividing the concentration of the subdopant in the silicon melt by the concentration in the silicon melt of the main dopant (first concentration ratio) is changed in the range of about 100 or more and about 2100 or less, and the second subdopant When the value obtained by dividing the concentration of silicon in the silicon melt by the concentration of the main dopant in the silicon melt (second concentration ratio) is changed within a range of about 0.5 or more and about 181 or less, the silicon single crystal The simulation result of the dispersion | variation in the specific value of the maximum value of the specific resistance of this, minimum value, and a pulling-up axis direction is shown. In this case, the phosphorus (P) concentration is about 5.09 × 10 13 atoms / cm 3 or more and about 3.48 × 10 15 atoms / cm 3 or less.

より好ましくは、第1の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値(第1の濃度比率)が100以上程度、2000以下程度の範囲であって、かつ第2の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン
融液中の濃度で除した値(第2の濃度比率)が0.5以上程度、172以下程度の範囲である。この場合のリン(P)濃度は7.25×1013atoms/cm3以上程度、3.48×1015atoms/cm3以下程度である。
More preferably, a value (first concentration ratio) obtained by dividing the concentration of the first sub-dopant in the silicon melt by the concentration of the main dopant in the silicon melt is in the range of about 100 or more and about 2000 or less. In addition, a value (second concentration ratio) obtained by dividing the concentration of the second subdopant in the silicon melt by the concentration of the main dopant in the silicon melt is in the range of about 0.5 or more and about 172 or less. In this case, the phosphorus (P) concentration is about 7.25 × 10 13 atoms / cm 3 or more and about 3.48 × 10 15 atoms / cm 3 or less.

より好ましくは、第1の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値(第1の濃度比率)が198以上程度、202以下程度の範囲であって、かつ第2の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値(第2の濃度比率)が9.9以上程度、10.2以下程度の範囲である。この場合のリン(P)濃度は2.37×1014atoms/cm3以上程度、4.28×1014atoms/cm3以下程度である。 More preferably, a value (first concentration ratio) obtained by dividing the concentration of the first sub-dopant in the silicon melt by the concentration of the main dopant in the silicon melt is in a range of about 198 or more and about 202 or less. And the value obtained by dividing the concentration of the second sub-dopant in the silicon melt by the concentration of the main dopant in the silicon melt (second concentration ratio) is in the range of about 9.9 or more and about 10.2 or less. is there. In this case, the phosphorus (P) concentration is about 2.37 × 10 14 atoms / cm 3 or more and about 4.28 × 10 14 atoms / cm 3 or less.

表2は、シリコン融液に添加される主ドーパントとしてリン(P)、第1の副ドーパン
トとしてガリウム(Ga)、第2の副ドーパントとしてアンチモン(Sb)が使用される場合の、第1の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値(第1の濃度比率)を20.0以上程度、200以下程度の範囲で変化させ、かつ第2の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値(第2の濃度比率)を0.5以上程度、63以下程度の範囲で変化させたときの、シリコン単結晶の比抵抗の最大値、最小値および引上げ軸線方向の比抵抗のばらつきのシミュレーション結果を示している。この場合のリン(P)濃度は9.56×1013atoms/cm3以上程度、2.61×1015atoms/cm3以下程度である。
Table 2 shows the case where phosphorus (P) is used as the main dopant added to the silicon melt, gallium (Ga) is used as the first sub-dopant, and antimony (Sb) is used as the second sub-dopant. A value (first concentration ratio) obtained by dividing the concentration of the subdopant in the silicon melt by the concentration in the silicon melt of the main dopant is changed within a range of about 20.0 or more and about 200 or less, and the second Silicon when the value (second concentration ratio) obtained by dividing the concentration of the subdopant in the silicon melt by the concentration in the silicon melt of the main dopant is changed in the range of about 0.5 to about 63. The simulation result of the dispersion | variation in the maximum value of the specific resistance of a single crystal, minimum value, and the specific resistance of a pulling-up axis line is shown. In this case, the phosphorus (P) concentration is about 9.56 × 10 13 atoms / cm 3 or more and about 2.61 × 10 15 atoms / cm 3 or less.

より好ましくは、第1の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値(第1の濃度比率)が25.5以上程度、190以下程度の範囲であって、かつ第2の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値(第2の濃度比率)が1.4以上程度、60以下程度の範囲である。この場合のリン(P)濃度は9.56×1013atoms/cm3以上程度、2.61×1015atoms/cm3以下程度である。 More preferably, the value obtained by dividing the concentration of the first sub-dopant in the silicon melt by the concentration of the main dopant in the silicon melt (first concentration ratio) is in the range of about 25.5 or more and about 190 or less. And the value obtained by dividing the concentration of the second sub-dopant in the silicon melt by the concentration of the main dopant in the silicon melt (second concentration ratio) is in the range of about 1.4 or more and about 60 or less. is there. In this case, the phosphorus (P) concentration is about 9.56 × 10 13 atoms / cm 3 or more and about 2.61 × 10 15 atoms / cm 3 or less.

より好ましくは、第1の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値(第1の濃度比率)が49.5以上程度、50.5以下程度の範囲であって、かつ第2の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値(第2の濃度比率)が9.7以上程度、10.0以下程度の範囲である。この場合のリン(P)濃度は1.58×1014atoms/cm3以上程度、2.21×1014atoms/cm3以下程度である。 More preferably, a value obtained by dividing the concentration of the first sub-dopant in the silicon melt by the concentration of the main dopant in the silicon melt (first concentration ratio) is about 49.5 or more and about 50.5 or less. The value obtained by dividing the concentration of the second sub-dopant in the silicon melt by the concentration of the main dopant in the silicon melt (second concentration ratio) is about 9.7 or more and 10.0 or less. The range of the degree. In this case, the phosphorus (P) concentration is about 1.58 × 10 14 atoms / cm 3 or more and about 2.21 × 10 14 atoms / cm 3 or less.

表3は、シリコン融液に添加される主ドーパントとしてリン(P)、第1の副ドーパントとしてインジウム(In)、第2の副ドーパントとしてアンチモン(Sb)が使用される場合の、第1の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値(第1の濃度比率)を450以上程度、3400以下程度の範囲で変化させ、かつ第2の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値(第2の濃度比率)を0.6以上程度、54以下程度の範囲で変化させたときの、シリコン単結晶の比抵抗の最大値、最小値および引上げ軸線方向の比抵抗のばらつきのシミュレーション結果を示している。この場合のリン(P)濃度は1.00×1014atoms/cm3以上程度、3.06×1015atoms/cm3以下程度である。 Table 3 shows the case where phosphorus (P) is used as the main dopant added to the silicon melt, indium (In) is used as the first sub-dopant, and antimony (Sb) is used as the second sub-dopant. A value obtained by dividing the concentration of the subdopant in the silicon melt by the concentration in the silicon melt of the main dopant (first concentration ratio) is changed in the range of about 450 to about 3400, and the second subdopant When the value obtained by dividing the concentration of silicon in the silicon melt by the concentration of the main dopant in the silicon melt (second concentration ratio) is changed within the range of about 0.6 or more and about 54 or less, the silicon single crystal The simulation result of the dispersion | variation in the specific value of the maximum value of the specific resistance of this, minimum value, and a pulling-up axis direction is shown. In this case, the phosphorus (P) concentration is about 1.00 × 10 14 atoms / cm 3 or more and about 3.06 × 10 15 atoms / cm 3 or less.

より好ましくは、第1の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値(第1の濃度比率)が500以上程度、3300以下程度の範囲であって、かつ第2の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値(第2の濃度比率)が1.4以上程度、51.6以下程度の範囲である。この場合のリン(P)濃度は1.00×1014atoms/cm3以上程度、3.06×1015atoms/cm3以下程度である。 More preferably, a value (first concentration ratio) obtained by dividing the concentration of the first sub-dopant in the silicon melt by the concentration of the main dopant in the silicon melt is in the range of about 500 or more and about 3300 or less. And a value obtained by dividing the concentration of the second sub-dopant in the silicon melt by the concentration of the main dopant in the silicon melt (second concentration ratio) is in the range of about 1.4 or more and about 51.6 or less. is there. In this case, the phosphorus (P) concentration is about 1.00 × 10 14 atoms / cm 3 or more and about 3.06 × 10 15 atoms / cm 3 or less.

Claims (12)

主ドーパントしてのリンと、p型不純物であって、前記リンよりも偏析係数が小さい第1の副ドーパントと、n型不純物であって、前記リンよりも偏析係数が小さい第2の副ドーパントとが添加されたシリコン融液を準備する工程と、
前記シリコン融液からチョクラルスキー法によりシリコン単結晶を成長させる工程とを備えた、n型シリコン単結晶の製造方法。
Phosphorus as a main dopant, a p-type impurity, a first sub-dopant having a segregation coefficient smaller than that of the phosphorus, and an n-type impurity, a second sub-dopant having a segregation coefficient smaller than that of the phosphorus A step of preparing a silicon melt to which is added,
And a step of growing a silicon single crystal from the silicon melt by a Czochralski method.
前記第1の副ドーパントはアルミニウムであり、前記第2の副ドーパントはアンチモンであって、
前記第1の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第1の濃度比率が100以上2000以下であり、かつ前記第2の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第2の濃度比率が0.5以上172以下である、請求項1に記載のn型シリコン単結晶の製造方法。
The first sub-dopant is aluminum and the second sub-dopant is antimony;
The first concentration ratio when the concentration of the first sub-dopant in the silicon melt is divided by the concentration of the main dopant in the silicon melt is not less than 100 and not more than 2000, and the second sub-dopant 2. The n-type silicon according to claim 1, wherein the second concentration ratio when the concentration of the dopant in the silicon melt is divided by the concentration of the main dopant in the silicon melt is 0.5 or more and 172 or less. A method for producing a single crystal.
前記第1の副ドーパントはガリウムであり、前記第2の副ドーパントはアンチモンであって、
前記第1の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第1の濃度比率が25.5以上190以下であり、かつ前記第2の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第2の濃度比率が1.4以上60以下である、請求項1に記載のn型シリコン単結晶の製造方法。
The first sub-dopant is gallium and the second sub-dopant is antimony;
The first concentration ratio when the concentration of the first sub-dopant in the silicon melt is divided by the concentration of the main dopant in the silicon melt is 25.5 or more and 190 or less, and the second 2. The n concentration according to claim 1, wherein the second concentration ratio when the concentration of the sub-dopant in the silicon melt is divided by the concentration of the main dopant in the silicon melt is 1.4 or more and 60 or less. Type silicon single crystal manufacturing method.
前記第1の副ドーパントはインジウムであり、前記第2の副ドーパントはアンチモンであって、
前記第1の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第1の濃度比率が500以上3300以下であり、かつ前記第2の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第2の濃度比率が1.4以上51.6以下である、請求項1に記載のn型シリコン単結晶の製造方法。
The first sub-dopant is indium and the second sub-dopant is antimony;
The first concentration ratio when the concentration of the first sub-dopant in the silicon melt is divided by the concentration of the main dopant in the silicon melt is 500 to 3300, and the second sub-dopant 2. The n concentration according to claim 1, wherein the second concentration ratio when the concentration of the dopant in the silicon melt is divided by the concentration of the main dopant in the silicon melt is 1.4 or more and 51.6 or less. Type silicon single crystal manufacturing method.
前記第1の副ドーパントはアルミニウムであり、前記第2の副ドーパントはアンチモンであって、
前記第1の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第1の濃度比率が198以上202以下であり、かつ前記第2の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第2の濃度比率が9.9以上10.2以下である、請求項1に記載のn型シリコン単結晶の製造方法。
The first sub-dopant is aluminum and the second sub-dopant is antimony;
The first concentration ratio when the concentration of the first sub-dopant in the silicon melt is divided by the concentration of the main dopant in the silicon melt is 198 or more and 202 or less, and the second sub-dopant 2. The n according to claim 1, wherein the second concentration ratio when the concentration of the dopant in the silicon melt is divided by the concentration of the main dopant in the silicon melt is 9.9 or more and 10.2 or less. Type silicon single crystal manufacturing method.
前記第1の副ドーパントはガリウムであり、前記第2の副ドーパントはアンチモンであって、
前記第1の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第1の濃度比率が49.5以上50.5以下であり、かつ前記第2の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第2の濃度比率が9.7以上10.0以下である、請求項1に記載のn型シリコン単結晶の製造方法。
The first sub-dopant is gallium and the second sub-dopant is antimony;
The first concentration ratio when the concentration of the first sub-dopant in the silicon melt is divided by the concentration of the main dopant in the silicon melt is 49.5 or more and 50.5 or less, and The second concentration ratio when the concentration of the second sub-dopant in the silicon melt is divided by the concentration of the main dopant in the silicon melt is 9.7 or more and 10.0 or less. A method for producing an n-type silicon single crystal according to 1.
主ドーパントしてのリンと
p型不純物であって、前記リンよりも偏析係数が小さい第1の副ドーパントと、
n型不純物であって、前記リンよりも偏析係数が小さい第2の副ドーパントとを備えた、n型シリコン単結晶。
Phosphorus as a main dopant and a p-type impurity, a first subdopant having a segregation coefficient smaller than that of the phosphorus,
An n-type silicon single crystal comprising a second sub-dopant which is an n-type impurity and has a segregation coefficient smaller than that of phosphorus.
前記第1の副ドーパントはアルミニウムであり、前記第2の副ドーパントはアンチモンであって、
前記第1の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第1の濃度比率が100以上2000以下であり、かつ前記第2の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第2の濃度比率が0.5以上172以下である、請求項7に記載のn型シリコン単結晶。
The first sub-dopant is aluminum and the second sub-dopant is antimony;
The first concentration ratio when the concentration of the first sub-dopant in the silicon melt is divided by the concentration of the main dopant in the silicon melt is not less than 100 and not more than 2000, and the second sub-dopant The n-type silicon according to claim 7, wherein the second concentration ratio when the concentration of the dopant in the silicon melt is divided by the concentration of the main dopant in the silicon melt is 0.5 or more and 172 or less. Single crystal.
前記第1の副ドーパントはガリウムであり、前記第2の副ドーパントはアンチモンであって、
前記第1の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第1の濃度比率が25.5以上190以下であり、かつ前記第2の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第2の濃度比率が1.4以上60以下である、請求項7に記載のn型シリコン単結晶。
The first sub-dopant is gallium and the second sub-dopant is antimony;
The first concentration ratio when the concentration of the first sub-dopant in the silicon melt is divided by the concentration of the main dopant in the silicon melt is 25.5 or more and 190 or less, and the second 8. The n concentration according to claim 7, wherein the second concentration ratio when the concentration of the sub-dopant in the silicon melt is divided by the concentration of the main dopant in the silicon melt is 1.4 or more and 60 or less. Type silicon single crystal.
前記第1の副ドーパントはインジウムであり、前記第2の副ドーパントはアンチモンであって、
前記第1の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第1の濃度比率が500以上3300以下であり、かつ前記第2の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第2の濃度比率が1.4以上51.6以下である、請求項7に記載のn型シリコン単結晶。
The first sub-dopant is indium and the second sub-dopant is antimony;
The first concentration ratio when the concentration of the first sub-dopant in the silicon melt is divided by the concentration of the main dopant in the silicon melt is 500 to 3300, and the second sub-dopant The n concentration according to claim 7, wherein the second concentration ratio when the concentration of the dopant in the silicon melt is divided by the concentration of the main dopant in the silicon melt is 1.4 or more and 51.6 or less. Type silicon single crystal.
前記第1の副ドーパントはアルミニウムであり、前記第2の副ドーパントはアンチモンであって、
前記第1の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第1の濃度比率が198以上202以下であり、かつ前記第2の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第2の濃度比率が9.9以上10.2以下である、請求項7に記載のn型シリコン単結晶。
The first sub-dopant is aluminum and the second sub-dopant is antimony;
The first concentration ratio when the concentration of the first sub-dopant in the silicon melt is divided by the concentration of the main dopant in the silicon melt is 198 or more and 202 or less, and the second sub-dopant The n concentration according to claim 7, wherein the second concentration ratio when the concentration of the dopant in the silicon melt is divided by the concentration of the main dopant in the silicon melt is 9.9 or more and 10.2 or less. Type silicon single crystal.
前記第1の副ドーパントはガリウムであり、前記第2の副ドーパントはアンチモンであって、
前記第1の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第1の濃度比率が49.5以上50.5以下であり、かつ前記第2の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第2の濃度比率が9.7以上10.0以下である、請求項7に記載のn型シリコン単結晶。
The first sub-dopant is gallium and the second sub-dopant is antimony;
The first concentration ratio when the concentration of the first sub-dopant in the silicon melt is divided by the concentration of the main dopant in the silicon melt is 49.5 or more and 50.5 or less, and The second concentration ratio when the concentration of the second sub-dopant in the silicon melt is divided by the concentration of the main dopant in the silicon melt is 9.7 or more and 10.0 or less. The n-type silicon single crystal described in 1.
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