JP2018090466A - シリコン単結晶の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】１０００Ωｃｍ以上の高抵抗率のシリコン単結晶であっても、所望の抵抗率を有するシリコン単結晶を精度よく製造可能なシリコン単結晶の製造方法を提供する。【解決手段】ＣＺ法により１０００Ωｃｍ以上の高抵抗率のシリコン単結晶を製造する方法であって、予め原料となる多結晶シリコンの表面及びバルク部分の不純物濃度に基づいてドープ剤の投入量を調整して製造したシリコン単結晶の抵抗率と狙い抵抗率の差異を求め、この差異を環境汚染量の影響と定義し、次に前記多結晶シリコンの表面及びバルク部分の不純物濃度と前記環境汚染量に基づいて前記環境汚染量を相殺するように前記ドープ剤の投入量を調整してシリコン単結晶を製造することを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。【選択図】図１

Description

本発明は、シリコン単結晶の製造方法に関し、特に、１０００Ωｃｍ以上の高抵抗率のシリコン単結晶の製造方法に関する。

近年、ＣＺ法（チョクラルスキー法）によって製造されたシリコン単結晶の品質として、１０００Ωｃｍ以上の高抵抗率をもったものの要求が増えてきている。これらの用途としては、今までＦＺ法（フローティングゾーン法）によって製造されたシリコン単結晶で製造していた品種やＲＦデバイスといわれる通信用のデバイスなど、様々な用途がある。

通常のＣＺ法による製造では、リンやボロンといったドープ剤をシリコン原料に添加することにより、目標の抵抗率をもったシリコン単結晶を製造している。

一方で、抵抗率１０００Ωｃｍ以上の高抵抗率のシリコン単結晶を製造する場合には、高純度の石英ルツボ（内表面が合成石英でコートされたもの）に高純度の多結晶シリコンを投入し、ドープ剤を添加しない方法、即ち、ノンドープで製造することが一般的である。

多結晶シリコンの純度は、一般的にバルク部分のドナー濃度及びアクセプター濃度を品質保証している。これは、製造した多結晶シリコンのロッドから、ＦＺ法による製造に使われる多結晶シリコンをくりぬき、バルク部分のドナー濃度及びアクセプター濃度を測定するとともに、これを原料にしてＦＺ法によってシリコン単結晶を製造し、このようにして製造されたシリコン単結晶から切り出したサンプル（以下、ＦＺサンプルと称する）により、多結晶シリコンのバルク部分のドナー、アクセプターが規格値以下の濃度であること、ＦＺサンプルの抵抗率がある値以上であることにより保証している。上記で保証された多結晶シリコンを使うことにより、１０００Ωｃｍ以上の高抵抗率のシリコン単結晶を製造することが可能となる。

今までは、抵抗率が１０００Ωｃｍ以上であれば、どのような値の抵抗率でも良かったが、最近の品質要求は、例えば、抵抗率が１０００Ωｃｍ以上という要求に加えて、導電型がＰ型、Ｎ型の導電型指定であることや、抵抗率の上限を１０００〜３０００Ωｃｍに限定されたり、導電型がＰ型、Ｎ型の導電型指定であって、更に抵抗率が５０００Ωｃｍ以上という要求がなされたりする。

このような厳しい要求に対して、原料となる多結晶シリコンのドナー、アクセプターの量を的確に把握し、必要なドープ剤（例えば、ボロン）を添加する必要がある。

このような高抵抗率シリコン単結晶の製造方法として、特許文献１では、多結晶シリコンのバルク部分のドナー濃度及びアクセプター濃度（あるいは抵抗率）に加えて、多結晶シリコンの表面部分のドナー濃度及びアクセプター濃度（あるいは抵抗率）を測定し、その測定結果に基づいてドープ剤の投入量を決定し、高抵抗率のシリコン単結晶を製造する方法が提案されている。

特開２０１４−１５６３７６号公報

しかしながら、特許文献１の製造方法では、シリコン単結晶の抵抗率が１０００Ωｃｍ以上の高抵抗率になると、狙い抵抗率に対してばらつきが発生する（即ち、精度が悪くなる）という問題があった。

また、最近では、１０００Ωｃｍ以上で導電型指定かつ抵抗率規格の狭い品質要求が増加していることから、１０００Ωｃｍ以上の高抵抗率であっても、所望の抵抗率を有するシリコン単結晶を精度よく製造できる方法の開発が求められていた。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、１０００Ωｃｍ以上の高抵抗率のシリコン単結晶であっても、所望の抵抗率を有するシリコン単結晶を精度よく製造可能なシリコン単結晶の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を達成するために、本発明では、ＣＺ法により１０００Ωｃｍ以上の高抵抗率のシリコン単結晶を製造する方法であって、予め原料となる多結晶シリコンの表面及びバルク部分の不純物濃度に基づいてドープ剤の投入量を調整して製造したシリコン単結晶の抵抗率と狙い抵抗率の差異を求め、この差異を環境汚染量の影響と定義し、次に前記多結晶シリコンの表面及びバルク部分の不純物濃度と前記環境汚染量に基づいて前記環境汚染量を相殺するように前記ドープ剤の投入量を調整してシリコン単結晶を製造するシリコン単結晶の製造方法を提供する。

このようなシリコン単結晶の製造方法であれば、１０００Ωｃｍ以上の高抵抗率のシリコン単結晶であっても、所望の抵抗率を有するシリコン単結晶を精度よく製造することができる。

また、前記環境汚染量を相殺するドープ剤の投入量の調整は、前記環境汚染量のドナー濃度又はアクセプター濃度の影響量が、前記狙い抵抗率に対して所定の範囲を超えたときに行うことが好ましい。

このように環境汚染量を相殺するドープ剤の投入量の調整を行えば、狙い抵抗率に対して更に精度よくシリコン単結晶を製造することができる。

また、前記シリコン単結晶として、抵抗率６０００Ωｃｍ以上のシリコン単結晶を製造することが好ましい。

本発明のシリコン単結晶の製造方法であれば、製造するシリコン単結晶の抵抗率を６０００Ωｃｍ以上とした場合にも、抵抗率規格の狭いシリコン単結晶を精度よく製造することができる。

以上のように、本発明のシリコン単結晶の製造方法であれば、１０００Ωｃｍ以上の高抵抗率のシリコン単結晶であっても、所望の抵抗率を有するシリコン単結晶を精度よく製造することができる。また、製造するシリコン単結晶の抵抗率を３０００Ωｃｍ以上、あるいは６０００Ωｃｍ以上とした場合にも、抵抗率規格の狭いシリコン単結晶を精度よく製造することができる。また、環境汚染量の異なる製造環境であっても、１０００Ωｃｍ以上の高抵抗率のシリコン単結晶を精度よく製造することができる。

本発明のシリコン単結晶の製造方法の一例を示すフロー図である。 比較例１において環境汚染量を考慮せずにドープ剤の投入量を決定して製造したシリコン単結晶の計算抵抗率［ｘ軸］と実績抵抗率［ｙ軸］との関係を示すグラフである。 実施例１において環境汚染量を考慮してドープ剤の投入量を決定して製造したシリコン単結晶の計算抵抗率［ｘ軸］と実績抵抗率［ｙ軸］との関係を示すグラフである。 実施例１、比較例１において、狙い抵抗率Ｐ型１０００〜３０００Ωｃｍでシリコン単結晶を製造した場合の、狙い抵抗率に対するズレ量とそのばらつきを示すヒストグラムである。 実施例１、比較例１において、狙い抵抗率Ｐ型６０００Ωｃｍでシリコン単結晶を製造した場合の、狙い抵抗率に対するズレ量とそのばらつきを示すヒストグラムである。 実施例２、比較例２において、狙い抵抗率Ｐ型１０００〜３０００Ωｃｍでシリコン単結晶を製造した場合の、ドナー濃度とアクセプター濃度の比率、及び製造したシリコン単結晶の実績抵抗率を示すグラフである。 実施例２、比較例２において、狙い抵抗率Ｐ型６０００Ωｃｍでシリコン単結晶を製造した場合の、ドナー濃度とアクセプター濃度の比率、及び製造したシリコン単結晶の実績抵抗率を示すグラフである。 実施例２、比較例２において、狙い抵抗率Ｐ型１００００Ωｃｍ超でシリコン単結晶を製造した場合の、ドナー濃度とアクセプター濃度の比率、及び製造したシリコン単結晶の実績抵抗率を示すグラフである。

上述のように、１０００Ωｃｍ以上の高抵抗率であっても、所望の抵抗率を有するシリコン単結晶を精度よく製造できる方法の開発が求められていた。

本発明者らは、原料となる多結晶シリコンの表面やバルク部分の不純物濃度、あるいはドープ剤の投入量以外にも、製造されるシリコン単結晶の抵抗率にばらつきを生む原因があると考えた。この考えに基づいて調査したところ、単結晶製造に必要な環境（例えば、多結晶シリコンの保管場所や単結晶を製造する製造室・製造装置）の影響によって抵抗率にばらつきが発生していることが分かった。そこで、本発明者らは、従来法で考慮されていた多結晶シリコンの表面やバルク部分の不純物濃度に加えて、単結晶製造に必要な環境の影響（即ち、環境汚染量の影響）を考慮してドープ剤の投入量を調整することで、所望の抵抗率を有するシリコン単結晶を精度よく製造できることを見出し、本発明を完成させた。

即ち、本発明は、ＣＺ法により１０００Ωｃｍ以上の高抵抗率のシリコン単結晶を製造する方法であって、予め原料となる多結晶シリコンの表面及びバルク部分の不純物濃度に基づいてドープ剤の投入量を調整して製造したシリコン単結晶の抵抗率と狙い抵抗率の差異を求め、この差異を環境汚染量の影響と定義し、次に前記多結晶シリコンの表面及びバルク部分の不純物濃度と前記環境汚染量に基づいて前記環境汚染量を相殺するように前記ドープ剤の投入量を調整してシリコン単結晶を製造するシリコン単結晶の製造方法である。

以下、本発明について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

図１は、本発明のシリコン単結晶の製造方法の一例を示すフロー図である。図１のシリコン単結晶の製造方法では、まず、原料となる多結晶シリコンを準備し（図１（１））、多結晶シリコンの表面部分の不純物濃度と、多結晶シリコンのバルク部分の不純物濃度を測定する（図１（２）、（３））。次に、測定した多結晶シリコンの表面及びバルク部分の不純物濃度に基づいてドープ剤の投入量を調整して、シリコン単結晶を製造し（図１（４））、製造したシリコン単結晶の抵抗率を測定する（図１（５））。次に、測定した抵抗率と狙い抵抗率との差異を求め、この差異を環境汚染量の影響と定義して（図１（６））、測定した多結晶シリコンの表面及びバルク部分の不純物濃度と環境汚染量に基づいて環境汚染量を相殺するようにドープ剤の投入量を調整する（図１（７））。そして、多結晶シリコンに調整した投入量のドープ剤を投入してシリコン単結晶を製造し（図１（８））、このようにして製造したシリコン単結晶の抵抗率を測定する（図１（９））。なお、連続してシリコン単結晶の製造を行う場合には、このようにして測定した抵抗率を、次回製造時に「予め製造したシリコン単結晶の抵抗率」として利用し、次回製造を図１（６）の工程から開始してもよい。

ここで、多結晶シリコンの表面部分の不純物濃度（より具体的には、ドナー濃度及びアクセプター濃度）の測定方法の一例について、以下に説明する。まず、原料となる多結晶シリコンを、特定の袋から一定量だけサンプリングにより抽出し、この一定量の多結晶シリコンをフッ酸溶液中にいれる。次いで、多結晶シリコンの表面部分が溶解した後に、残った多結晶シリコンをフッ酸溶液中から取り出す。次いで、多結晶シリコンの表面部分が溶解したフッ酸溶液をＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析装置）に投入して、ドーパント元素（例えば、リン、ボロン等）の定量分析を行う。次いで、定量分析によって得られた量のドーパント元素が、上記の一定量の多結晶シリコンに含まれると仮定して、ドーパント元素の濃度を算出する。ドーパント元素がリンのようなＮ型のドーパントの場合にはドナー濃度とし、ドーパント元素がボロンのようなＰ型のドーパントの場合にはアクセプター濃度とする。なお、上記の測定方法は一例であり、測定方法はこれに限定されない。

また、多結晶シリコンのバルク部分の不純物濃度（より具体的には、ドナー濃度及びアクセプター濃度）の測定方法の一例について、以下に説明する。まず、原料となる多結晶シリコンを、特定の袋からサンプリングにより抽出し、この多結晶シリコンを粉砕し、中心部分の多結晶シリコンを一定量採取する。次いで、この一定量の多結晶シリコンの表面部分を、フッ硝酸でエッチングする。次いで、表面部分が除去された多結晶シリコンをフッ硝酸ですべて溶解させる。次いで、多結晶シリコンが溶解したフッ硝酸をＩＣＰ−ＭＳに投入して、ドーパント元素（例えば、リン、ボロン等）の定量分析を行う。次いで、定量分析によって得られた量のドーパント元素が、上記の一定量の多結晶シリコンに含まれると仮定して、ドーパント元素の濃度を算出する。ドーパント元素がリンのようなＮ型のドーパントの場合にはドナー濃度とし、ドーパント元素がボロンのようなＰ型のドーパントの場合にはアクセプター濃度とする。なお、上記の測定方法は一例であり、測定方法はこれに限定されない。

また、シリコン単結晶を予め製造する際の、ドープ剤の投入量の決定方法について、以下に説明する。まず、狙い抵抗率（目標抵抗率）に必要なキャリア濃度Ａを計算する。次いで、測定した多結晶シリコンの表面部分のドナー濃度の寄与分に、測定した多結晶シリコンのバルク部分のドナー濃度の寄与分を加えて、多結晶シリコンの表面及びバルク部分のドナー濃度Ｂを算出する。次いで、測定した多結晶シリコンの表面部分のアクセプター濃度の寄与分に、測定した多結晶シリコンのバルク部分のアクセプター濃度の寄与分を加えて、多結晶シリコンの表面及びバルク部分のアクセプター濃度Ｃを算出する。次いで、多結晶シリコンの表面及びバルク部分のドナー濃度Ｂと、多結晶シリコンの表面及びバルク部分のアクセプター濃度Ｃを考慮して、正味のキャリア濃度が目標抵抗率に必要なキャリア濃度Ａになるように、ドープ剤の投入量Ｄを算出する。

例えば、導電型指定がＰ型で、狙い抵抗率が２０００Ωｃｍの場合には、０．２ｐｐｂａのアクセプター濃度（キャリア濃度Ａ）が必要となる。このとき、多結晶シリコンの表面及びバルク部分のドナー濃度Ｂが０．０２ｐｐｂａであり、多結晶シリコンの表面及びバルク部分のアクセプター濃度Ｃが、０．０５ｐｐｂａとすると、ドープ剤の投入量Ｄは、０．２ｐｐｂａ（キャリア濃度Ａ）−０．０５ｐｐｂａ（アクセプター濃度Ｃ）＋０．０２ｐｐｂａ（ドナー濃度Ｂ）＝０．１７ｐｐｂａと算出することができる。つまり、０．１７ｐｐｂａに相当する量のアクセプタードープ剤を投入すればよい。

本発明のシリコン単結晶の製造方法では、上記のようにして多結晶シリコンの表面及びバルク部分の不純物濃度に基づいて算出した投入量でドープ剤を投入して、予めシリコン単結晶を製造する。そして、このようにして予め製造したシリコン単結晶の抵抗率を測定し、測定した抵抗率と狙い抵抗率の差異を求める。なお、ここでいう「予め製造したシリコン単結晶の抵抗率」は、そのためだけに別途製造されたシリコン単結晶の抵抗率である必要はなく、前回製造時の実績抵抗率であってもよい。

本発明のシリコン単結晶の製造方法では、このようにして求めた予め製造したシリコン単結晶の抵抗率と狙い抵抗率の差異を、環境汚染量の影響と定義する。なお、本発明では、同じ環境下にある多結晶シリコンの表面は等しく汚染されるものと考える。また、ここでいう「環境」とは、単結晶製造に必要な環境（例えば、多結晶シリコンの保管場所や単結晶を製造する製造室・製造装置）のことであり、より具体的には、多結晶シリコンの表面が接触する、石英ルツボ、リチャージ管や引上室などが含まれる。また、製造されるシリコン単結晶の抵抗率に影響するものとして、環境のＢ（ボロン）及びＰ（リン）が考えられることから、以下では、環境汚染量として、環境のＢ及びＰの量（以下、「環境Ｂ／Ｐ量」と称する）を挙げて説明する。

環境Ｂ／Ｐ量は、予め製造したシリコン単結晶の抵抗率と狙い抵抗率の差異から逆算して求めることができる。また、環境Ｂ／Ｐ量に係わるイベント時に環境Ｂ／Ｐ量を逆算し、環境レベルを把握することもできる。具体的な環境Ｂ／Ｐ量の逆算方法としては、例えば、クリーンルームのフィルター交換をした場合や、多結晶シリコン、石英ルツボ、リチャージ管等の保管場所を変更した場合に、ある程度の期間における実績抵抗率の推移から実績抵抗率と狙い抵抗率の差異の平均値を求め、これから環境Ｂ／Ｐ量を逆算する方法が挙げられる。このとき、例えば、Ｐ型の抵抗率が低くなった場合は環境Ｂ量、Ｐ型の抵抗率が高くなった場合は環境Ｐ量として逆算することができる。

本発明のシリコン単結晶の製造方法では、上述のようにして求めた多結晶シリコンの表面及びバルク部分の不純物濃度と環境Ｂ／Ｐ量に基づいて環境Ｂ／Ｐ量を相殺するようにドープ剤の投入量を調整してシリコン単結晶を製造する。

このときのドープ剤投入量の調整は、例えば、多結晶シリコンの表面及びバルク部分の不純物濃度、並びに環境Ｂ／Ｐ量を入力してドープ剤の投入量を決定する計算シートを作成し、ドープ剤の投入量を決定する方法で行うことができる。また、製造したシリコン単結晶の抵抗率の測定結果から同計算シートを使用して、環境Ｂ／Ｐ量を逆算し、レベルを把握することもできる。具体的なドープ剤の投入量の計算方法としては、例えば、表計算ソフトに組み込まれているゴールシーク機能を用いて、実績抵抗率と狙い抵抗率の差異の平均値から、環境Ｂ／Ｐ量の逆算及びドープ剤投入量の算出をすることができる。

本発明のシリコン単結晶の製造方法では、このような方法でドープ剤の投入量を調整するため、環境が異なる場合にもその環境に応じた濃度に合わせることにより、同等の抵抗率を有するシリコン単結晶を製造することができる。つまり、環境が変わった場合にも、所望の抵抗率を有するシリコン単結晶を精度よく製造することができる。

なお、環境汚染量を相殺するドープ剤の投入量の調整は、環境汚染量のドナー濃度又はアクセプター濃度の影響量が、狙い抵抗率に対して所定の範囲を超えたときに行うことが好ましい。より具体的には、環境Ｂ／Ｐ量の影響で、予め製造したシリコン単結晶の抵抗率が、狙い抵抗率から概ね±５％以上ずれた場合に、ドープ剤の投入量の調整を行うことが好ましい。このようにして環境汚染量を相殺するドープ剤の投入量の調整を行えば、狙い抵抗率に対する精度を更に向上させることができる。

以上のように、本発明のシリコン単結晶の製造方法であれば、１０００Ωｃｍ以上の高抵抗率のシリコン単結晶であっても、所望の抵抗率を有するシリコン単結晶を精度よく製造することができる。また、製造するシリコン単結晶の抵抗率を３０００Ωｃｍ以上、あるいは６０００Ωｃｍ以上とした場合にも、抵抗率規格の狭いシリコン単結晶を精度よく製造することができる。また、環境汚染量の異なる製造環境であっても、１０００Ωｃｍ以上の高抵抗率のシリコン単結晶を精度よく製造することができる。

以下、実施例及び比較例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

まず、環境汚染量（環境Ｂ／Ｐ量）を考慮してドープ剤の投入量を調整することで、狙い抵抗率に対する精度が向上するか確認を行った。

［比較例１］
原料となる多結晶シリコンを用意し、上述のＩＣＰ−ＭＳを用いた定量分析によって、多結晶シリコンの表面及びバルク部分のドナー濃度とアクセプター濃度を測定したところ、多結晶シリコンの表面及びバルク部分の合計のドナー濃度は０．０３ｐｐｂａ、多結晶シリコンの表面及びバルク部分の合計のアクセプター濃度は０．０３ｐｐｂａであった。次に、この測定結果に基づいて、狙い抵抗率Ｐ型２５００Ωｃｍで、上述のドープ剤の投入量の決定方法によりドープ剤の投入量を求めた。多結晶シリコンに、求めた投入量でドープ剤を投入して、実際に口径６００ｍｍ（２４インチ）の石英ルツボを用いて直径２００ｍｍのシリコン単結晶を製造し、製造したシリコン単結晶の抵抗率（実績抵抗率）を測定した。測定した抵抗率は、Ｐ型約２８００Ωｃｍであり、狙い抵抗率に対するズレ量は＋１２％程度であった。

同様にして、環境Ｂ／Ｐ量を考慮せずに、狙い抵抗率Ｐ型５００００Ωｃｍ以下でシリコン単結晶を複数製造し、製造したシリコン単結晶の抵抗率を測定した。製造したシリコン単結晶の計算抵抗率（狙い抵抗率）［ｘ軸］と実績抵抗率［ｙ軸］との関係を図２に示す。また、狙い抵抗率Ｐ型１０００〜３０００Ωｃｍでシリコン単結晶を製造した場合の、狙い抵抗率に対するズレ量とそのばらつきを図４に、狙い抵抗率Ｐ型６０００Ωｃｍでシリコン単結晶を製造した場合の、狙い抵抗率に対するズレ量とそのばらつきを図５に、それぞれ示す。

［実施例１］
図２に基づいて、比較例１で製造したシリコン単結晶の実績抵抗率と狙い抵抗率（計算抵抗率）との差異を求め、この差異を環境汚染量（環境１の環境Ｂ／Ｐ量）の影響と定義し、この差異から環境Ｂ量を０．０１ｐｐｂａと逆算した。次に、上記のようにして測定した多結晶シリコンの表面及びバルク部分のドナー濃度とアクセプター濃度に加えて、上記のようにして求めた環境Ｂ量を考慮して、狙い抵抗率Ｐ型２５００Ωｃｍで、環境汚染量を相殺するようなドープ剤の投入量を求めた。次に、多結晶シリコンに求めた投入量でドープ剤を投入して、口径６００ｍｍ（２４インチ）の石英ルツボを用いて直径２００ｍｍのシリコン単結晶を製造し、製造したシリコン単結晶の抵抗率（実績抵抗率）を測定した。測定した抵抗率は、Ｐ型約２６００Ωｃｍであり、狙い抵抗率に対するズレ量は＋４％であった。

同様にして、環境Ｂ／Ｐ量を考慮して、狙い抵抗率Ｐ型５００００Ωｃｍ以下でシリコン単結晶を複数製造し、製造したシリコン単結晶の抵抗率を測定した。製造したシリコン単結晶の計算抵抗率（狙い抵抗率）［ｘ軸］と実績抵抗率［ｙ軸］との関係を図３に示す。また、狙い抵抗率Ｐ型１０００〜３０００Ωｃｍでシリコン単結晶を製造した場合の、狙い抵抗率に対するズレ量とそのばらつきを図４に、狙い抵抗率Ｐ型６０００Ωｃｍでシリコン単結晶を製造した場合の、狙い抵抗率に対するズレ量とそのばらつきを図５に、それぞれ示す。

図２、３に示されるように、環境Ｂ／Ｐ量を考慮した本発明の製造方法でシリコン単結晶を製造した実施例１では、環境Ｂ／Ｐ量を含めて多結晶シリコンの表面及びバルク部分の不純物濃度からドープ剤の投入量を計算した結果、あらゆる狙い抵抗率においてシリコン単結晶の計算抵抗率と近い結果となることが確認された。一方、環境Ｂ／Ｐ量を考慮しない従来の製造方法でシリコン単結晶を製造した比較例１では、計算抵抗率が実際の抵抗率よりも高くなる場合が多かった。

また、図４、５に示されるように、環境Ｂ／Ｐ量を考慮した本発明の製造方法でシリコン単結晶を製造した実施例１では、狙い抵抗率Ｐ型１０００〜３０００Ωｃｍ、６０００Ωｃｍのいずれの場合でも、環境Ｂ／Ｐ量を考慮しない従来の製造方法でシリコン単結晶を製造した比較例１に比べて、狙い抵抗率に対する実際の抵抗率のズレ量が小さく、所望の抵抗率を有するシリコン単結晶を精度よく製造できていた。特に、高抵抗率においての狙い抵抗率に対する精度の向上が顕著であった。

次に、環境が異なる場所（環境２）で保管した多結晶シリコンを用いて、同様に狙い抵抗率に対する精度が向上するか確認を行った。

［比較例２］
環境由来のアクセプター濃度が環境１＞環境２である（つまり、アクセプタードープ濃度は環境１＞環境２となる）２種類の環境（環境１、２）で保管した多結晶シリコンを用いて、比較例１と同様に環境Ｂ／Ｐ量を考慮せずに狙い抵抗率Ｐ型１０００〜３０００Ωｃｍ、６０００Ωｃｍ、１００００Ωｃｍ超でシリコン単結晶を製造し、製造したシリコン単結晶の抵抗率を測定した。また、ドナー濃度の比率を１とした場合の、環境由来のアクセプター濃度と多結晶シリコンのバルク・表面及びドープ剤由来のアクセプター濃度の比率を求めた。結果をそれぞれ図６、７、８に示す。

［実施例２］
上記と同様の２種類の環境（環境１、２）で保管した多結晶シリコンを用いて、実施例１と同様に環境Ｂ／Ｐ量を考慮して狙い抵抗率Ｐ型１０００〜３０００Ωｃｍ、６０００Ωｃｍ、１００００Ωｃｍ超でシリコン単結晶を製造し、製造したシリコン単結晶の抵抗率を測定した。また、ドナー濃度の比率を１とした場合の、環境由来のアクセプター濃度と多結晶シリコンのバルク・表面及びドープ剤由来のアクセプター濃度の比率を求めた。結果をそれぞれ図６、７、８に示す。

図６〜８に示されるように、環境Ｂ／Ｐ量を考慮した本発明の製造方法でシリコン単結晶を製造した実施例２では、いずれの狙い抵抗率においても、環境１、２で実際の抵抗率にほとんど差が生じておらず、また狙い抵抗率に対する精度も良好であった。一方、環境Ｂ／Ｐ量を考慮しない従来の製造方法でシリコン単結晶を製造した比較例２では、いずれの狙い抵抗率においても、環境１、２で実際の抵抗率に差が生じており、特に狙い抵抗率が高い場合に大きな差が生じていた。なお、比較例２では、アクセプター濃度がより高い環境１で保管した多結晶シリコンを用いてシリコン単結晶を製造した場合には、環境２で保管した多結晶シリコンを用いた場合より、実際の抵抗率が低くなる傾向があった。また、比較例２では、狙い抵抗率に対する精度も実施例２に比べて劣っていた。このことから、本発明の製造方法であれば、環境Ｂ／Ｐ量が変化しても環境Ｂ／Ｐ量を把握し、それを考慮したドープ量計算により、狙い抵抗率に対する精度を向上させることが可能であることが示された。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

Claims (3)

1. ＣＺ法により１０００Ωｃｍ以上の高抵抗率のシリコン単結晶を製造する方法であって、
   予め原料となる多結晶シリコンの表面及びバルク部分の不純物濃度に基づいてドープ剤の投入量を調整して製造したシリコン単結晶の抵抗率と狙い抵抗率の差異を求め、この差異を環境汚染量の影響と定義し、次に前記多結晶シリコンの表面及びバルク部分の不純物濃度と前記環境汚染量に基づいて前記環境汚染量を相殺するように前記ドープ剤の投入量を調整してシリコン単結晶を製造することを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。
2. 前記環境汚染量を相殺するドープ剤の投入量の調整は、前記環境汚染量のドナー濃度又はアクセプター濃度の影響量が、前記狙い抵抗率に対して所定の範囲を超えたときに行うことを特徴とする請求項１に記載のシリコン単結晶の製造方法。
3. 前記シリコン単結晶として、抵抗率６０００Ωｃｍ以上のシリコン単結晶を製造することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシリコン単結晶の製造方法。

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