JP2019178066A - METHOD OF MANUFACTURING n-TYPE SILICON SINGLE CRYSTAL INGOT, METHOD OF MANUFACTURING n-TYPE SILICON WAFER, AND n-TYPE SILICON WAFER - Google Patents

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Abstract

To provide a method of manufacturing an n-type silicon single crystal in which variance in in-plane resistance of an n-type silicon wafer whose plane orientation is (111) can be suppressed and the n-type silicon wafer can be obtained in a high yield.SOLUTION: A method of manufacturing an n-type silicon single crystal ingot comprises a lifting process of an n-type silicon single crystal ingot 6 whose crystal orientation is <111> from a dopant added melt 41 prepared by adding a dopant to a silicon melt by a Czochralski method in which a magnetic field is not applied, the n-type silicon single crystal ingot 6 being lifted in the lifting process so that a solid-liquid boundary surface S between the n-type silicon single crystal ingot 6 being lifted and the dopant-added melt 41 is downward convex. The lifting process includes lifting the n-type silicon single crystal ingot 6 at a lifting rate of 0.35-0.45 m/min so that the solid-liquid boundary surface between the n-type silicon single crystal ingot 6 being lifted and the dopant-added melt 4 is downward convex.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、n型シリコン単結晶インゴットの製造方法、n型シリコンウェーハの製造方法、および、n型シリコンウェーハに関する。   The present invention relates to a method for manufacturing an n-type silicon single crystal ingot, a method for manufacturing an n-type silicon wafer, and an n-type silicon wafer.

ツェナーダイオードの製造には、ドーパントが高濃度にドーピングされたn型シリコンウェーハが用いられる。このようなn型シリコンウェーハとしては、ドーパントの高濃度拡散による結晶の格子均整を保つために、通常、面方位が(111)面のものが用いられる。   For the manufacture of a Zener diode, an n-type silicon wafer doped with a dopant at a high concentration is used. As such an n-type silicon wafer, one having a (111) plane orientation is usually used in order to maintain the lattice uniformity of the crystal due to the high concentration diffusion of the dopant.

ツェナーダイオードの特性の一つとして、動作電圧区分が細かく分かれ、しかも個々の動作電圧範囲が非常に狭いことが挙げられる。このような特性を有するツェナーダイオードを高い歩留まりで製造するためには、一枚のn型シリコンウェーハでの面内抵抗のばらつきを抑制する必要がある。
しかしながら、面方位が(111)面のn型シリコンウェーハは、面内抵抗分布を均一にすることが困難であるいう問題がある。
One of the characteristics of a Zener diode is that the operating voltage division is finely divided and the individual operating voltage range is very narrow. In order to manufacture a Zener diode having such characteristics with a high yield, it is necessary to suppress variations in in-plane resistance of one n-type silicon wafer.
However, an n-type silicon wafer having a (111) plane orientation has a problem that it is difficult to make the in-plane resistance distribution uniform.

一方、面方位が(100)面のシリコンウェーハにおいて、面内抵抗のばらつき改善を目的として、シリコン単結晶インゴットの引き上げ時に、結晶回転数を大きくする技術が知られている。
そこで、結晶方位が<100>のシリコン単結晶インゴットの技術を、<111>のシリコン単結晶インゴットの引き上げに適用して面内抵抗ばらつきの改善を図ることが考えられる。
しかし、結晶方位が<111>のシリコン単結晶インゴットの引き上げ時に、結晶回転数を通常よりも高回転とすることで、面内抵抗ばらつきを一定の水準で改善することはできるが、半導体デバイスメーカからの要望水準を満たすレベルの面内抵抗ばらつきを達成することはできない。
半導体デバイスメーカからの要望水準を満たすためには、結晶回転数をより高回転にする必要があるが、製造装置の仕様を超えるため、製造装置の改造が必要となる。また、結晶回転数を通常よりもより高回転すると、シリコン単結晶インゴットの引き上げ中に結晶変形(結晶の真円性が失われ、花びら状に変形する)が生じてしまい、高品質のシリコン単結晶インゴットの製造ができないという問題も生じる。
On the other hand, in a silicon wafer having a (100) plane orientation, a technique for increasing the number of crystal rotations when pulling up a silicon single crystal ingot is known for the purpose of improving variation in in-plane resistance.
Therefore, it is conceivable to improve the in-plane resistance variation by applying the technique of the silicon single crystal ingot having a crystal orientation of <100> to the pulling of the silicon single crystal ingot of <111>.
However, when the silicon single crystal ingot with a crystal orientation of <111> is pulled, the in-plane resistance variation can be improved to a certain level by making the crystal rotation speed higher than usual. It is impossible to achieve in-plane resistance variation at a level that satisfies the required level from
In order to satisfy the demand level from the semiconductor device manufacturer, it is necessary to make the crystal rotation speed higher, but since it exceeds the specifications of the manufacturing apparatus, it is necessary to modify the manufacturing apparatus. In addition, if the rotation speed of the crystal is higher than usual, crystal deformation (loss of roundness of the crystal and deformation into petals) occurs during pulling of the silicon single crystal ingot, and high quality silicon single crystal There also arises a problem that the crystal ingot cannot be manufactured.

一方で、面方位が(111)面のn型シリコンウェーハの面内抵抗ばらつきを改善する方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1の方法では、<111>結晶軸に対して中心軸が1〜6°傾斜したシリコン単結晶インゴットを育成し、このシリコン単結晶インゴットからシリコンウェーハの切り出す際に、上記傾斜角度に対応する角度で切断することで、シリコンウェーハの面内抵抗ばらつきの改善を図っている。
On the other hand, a method for improving in-plane resistance variation of an n-type silicon wafer having a (111) plane orientation is disclosed (for example, see Patent Document 1).
In the method of Patent Document 1, a silicon single crystal ingot whose center axis is inclined by 1 to 6 ° with respect to the <111> crystal axis is grown, and when the silicon wafer is cut out from the silicon single crystal ingot, the above inclination angle is supported. By cutting at an angle, the in-plane resistance variation of the silicon wafer is improved.

特開平11−186121号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-186121

しかしながら、上記特許文献1に記載の方法では、切り出されたシリコンウェーハが楕円板状となるので、真円板状のシリコンウェーハにするために余分な外径加工工程が発生する。また、単結晶を斜めに切断するので、1本の単結晶から得られるシリコンウェーハの枚数が少なくなり、生産歩留りを低くする要因となる。   However, in the method described in Patent Document 1, since the cut silicon wafer has an elliptical plate shape, an extra outer diameter processing step is required to obtain a perfect circular silicon wafer. Further, since the single crystal is cut obliquely, the number of silicon wafers obtained from one single crystal is reduced, which causes a reduction in production yield.

本発明の目的は、面方位が(111)面のn型シリコンウェーハの面内抵抗のばらつきを抑制可能、かつ、このようなn型シリコンウェーハを高歩留まりで得ることが可能な、n型シリコン単結晶インゴットの製造方法、n型シリコンウェーハの製造方法、および、n型シリコンウェーハを提供することにある。   An object of the present invention is to provide n-type silicon capable of suppressing variations in in-plane resistance of an n-type silicon wafer having a (111) plane orientation and capable of obtaining such an n-type silicon wafer with a high yield. The object is to provide a method for producing a single crystal ingot, a method for producing an n-type silicon wafer, and an n-type silicon wafer.

本発明者らは、面方位が(111)面のn型シリコンウェーハの面内抵抗のばらつきを抑制することについて、鋭意検討した結果、n型シリコンウェーハの面内抵抗のばらつきと、単結晶引き上げ時の固液界面の形状とに相関があることを見出し、本発明を完成させた。   As a result of diligent investigations on suppressing variation in the in-plane resistance of an n-type silicon wafer having a (111) plane orientation, the present inventors have found that the variation in in-plane resistance of an n-type silicon wafer and the pulling of a single crystal. The present invention was completed by finding that there is a correlation with the shape of the solid-liquid interface at the time.

本発明のn型シリコン単結晶インゴットの製造方法は、磁場の印加を行わないチョクラルスキー法により、シリコン融液にドーパントを添加したドーパント添加融液から結晶方位が<111>のn型シリコン単結晶インゴットを引き上げる引き上げ工程を備え、前記引き上げ工程は、引き上げ中の前記n型シリコン単結晶インゴットと前記ドーパント添加融液との固液界面が下凸形状となるように、前記n型シリコン単結晶インゴットを引き上げることを特徴とする。   The method for producing an n-type silicon single crystal ingot according to the present invention comprises an n-type silicon single crystal having a crystal orientation of <111> from a dopant-added melt obtained by adding a dopant to a silicon melt by the Czochralski method without applying a magnetic field. A pulling step for pulling up the crystal ingot, wherein the pulling step includes forming the n-type silicon single crystal so that a solid-liquid interface between the n-type silicon single crystal ingot being pulled and the dopant-added melt has a downward convex shape. It is characterized by raising the ingot.

本発明によれば、引き上げ工程において、引き上げ中のn型シリコン単結晶インゴットとドーパント添加融液との固液界面が下凸形状となるように制御することにより、n型シリコン単結晶インゴットにおける径方向の面内抵抗のばらつきを抑制できる。
この面内抵抗のばらつきを抑制できるメカニズムは、明らかでないが、以下のように推測できる。
(1)結晶方位が<111>のn型シリコン単結晶インゴットでは、単結晶(シリコンウェーハ)の中心でファセット成長が起こるため、ドーパントが多く取り込まれて抵抗率が下がる。
(2)チョクラルスキー法によるシリコン単結晶インゴットの引き上げでは、固液界面を下凸形状にすると、単結晶の中心の抵抗率が上がり、特に磁場をかけない場合に抵抗率が上がる傾向がある。
以上のことから、結晶方位が<111>のn型シリコン単結晶インゴットを引き上げるときに、固液界面を下凸形状にすることで、(1)、(2)に示す作用が相殺され、n型シリコン単結晶インゴットの面内抵抗のばらつきを抑制できると推測できる。
したがって、上記特性を有するn型シリコン単結晶インゴットを、その中心軸に対して直交する方向に切断することで、面内抵抗のばらつきが小さくかつ面方位が(111)面のn型シリコンウェーハを得ることができる上、特許文献1に記載の方法と比べて1本のn型シリコン単結晶インゴットから得られるn型シリコンウェーハの枚数を多くすることができる。
According to the present invention, in the pulling step, the diameter of the n-type silicon single crystal ingot is controlled by controlling the solid-liquid interface between the n-type silicon single crystal ingot being pulled and the dopant-added melt to have a downward convex shape. Variation in in-plane resistance in the direction can be suppressed.
The mechanism that can suppress this variation in in-plane resistance is not clear, but can be estimated as follows.
(1) In an n-type silicon single crystal ingot having a crystal orientation of <111>, facet growth occurs at the center of the single crystal (silicon wafer), so that a large amount of dopant is taken in and the resistivity decreases.
(2) When pulling up a silicon single crystal ingot by the Czochralski method, if the solid-liquid interface is made downwardly convex, the resistivity at the center of the single crystal increases, and the resistivity tends to increase particularly when no magnetic field is applied. .
From the above, when pulling up an n-type silicon single crystal ingot having a crystal orientation of <111>, the solid-liquid interface has a downwardly convex shape, thereby canceling the actions shown in (1) and (2). It can be estimated that variation in in-plane resistance of the silicon single crystal ingot can be suppressed.
Therefore, by cutting an n-type silicon single crystal ingot having the above characteristics in a direction perpendicular to the central axis, an n-type silicon wafer having a small in-plane resistance variation and a (111) plane orientation is obtained. In addition, the number of n-type silicon wafers obtained from one n-type silicon single crystal ingot can be increased as compared with the method described in Patent Document 1.

本発明のn型シリコン単結晶インゴットの製造方法は、チョクラルスキー法により、シリコン融液にドーパントを添加したドーパント添加融液から結晶方位が<111>のn型シリコン単結晶インゴットを引き上げる引き上げ工程を備え、前記引き上げ工程は、引き上げ速度を0.35m/min以上0.45m/min以下として、引き上げ中の前記n型シリコン単結晶インゴットと前記ドーパント添加融液との固液界面が下凸形状となるように、前記n型シリコン単結晶インゴットを引き上げることを特徴とする。   The method for producing an n-type silicon single crystal ingot of the present invention includes a pulling step of pulling up an n-type silicon single crystal ingot having a crystal orientation of <111> from a dopant-added melt obtained by adding a dopant to a silicon melt by the Czochralski method. In the pulling step, the pulling speed is 0.35 m / min to 0.45 m / min, and the solid-liquid interface between the n-type silicon single crystal ingot being pulled and the dopant-added melt is downwardly convex. Thus, the n-type silicon single crystal ingot is pulled up.

本発明のn型シリコン単結晶インゴットの製造方法では、前記引き上げ工程は、前記n型シリコン単結晶インゴットの直胴部の直径をD、前記固液界面の外縁の位置を0、引き上げ方向を正方向として、前記固液界面中央の高さHが−0.0933D以上−0.02D以下の下凸形状となるように、前記n型シリコン単結晶インゴットを引き上げることが好ましい。
この発明によれば、固液界面中央の高さが上記範囲内を満たす下凸形状となるように引き上げ工程を制御することで、n型シリコン単結晶インゴットにおける径方向の面内抵抗のばらつきをより抑制できる。その結果、面内抵抗のばらつきがより小さいn型シリコンウェーハを得ることができる。
In the method of manufacturing an n-type silicon single crystal ingot according to the present invention, the pulling step includes the diameter of the straight body portion of the n-type silicon single crystal ingot being D, the position of the outer edge of the solid-liquid interface being 0, and the pulling direction being normal. It is preferable that the n-type silicon single crystal ingot is pulled up so that the height H at the center of the solid-liquid interface has a downward convex shape of -0.0933D or more and -0.02D or less.
According to this invention, by controlling the pulling process so that the height of the center of the solid-liquid interface becomes a downward convex shape satisfying the above range, variation in the in-plane resistance in the radial direction in the n-type silicon single crystal ingot can be achieved. It can be suppressed more. As a result, an n-type silicon wafer having a smaller in-plane resistance variation can be obtained.

本発明のn型シリコン単結晶インゴットの製造方法では、前記引き上げ工程は、引き上げ中の前記n型シリコン単結晶インゴットを囲繞するように配置された水冷体により、前記n型シリコン単結晶インゴットを冷却することが好ましい。
この発明によれば、引き上げ中のn型シリコン単結晶インゴットを水冷体により冷却するだけの簡単な方法で、n型シリコン単結晶インゴットの引き上げ方向の温度勾配が大きくなり、固液界面を下凸形状に制御することができる。
In the method for producing an n-type silicon single crystal ingot according to the present invention, in the pulling step, the n-type silicon single crystal ingot is cooled by a water-cooled body disposed so as to surround the n-type silicon single crystal ingot being pulled. It is preferable to do.
According to the present invention, the temperature gradient in the pulling direction of the n-type silicon single crystal ingot is increased by simply cooling the n-type silicon single crystal ingot being pulled up with a water-cooled body, and the solid-liquid interface is projected downward. The shape can be controlled.

本発明のn型シリコン単結晶インゴットの製造方法では、前記引き上げ工程は、前記ドーパント添加融液の液面位置における坩堝の内径をA、前記液面からの前記坩堝の深さをBとして、B/Aが0.5以下となる量の前記ドーパント添加融液を前記坩堝に収容し、前記ドーパント添加融液から前記n型シリコン単結晶インゴットを引き上げることが好ましい。
この発明によれば、少量のドーパント添加融液からn型シリコン単結晶インゴットを引き上げることで、固液界面が下凸形状を形成し易い対流を引き上げ中のドーパント添加融液に形成することができる。したがって、ドーパント添加融液の収容量を調整するだけの簡単な方法で、固液界面を下凸形状に制御することができる。
In the method for producing an n-type silicon single crystal ingot according to the present invention, the pulling step is performed by assuming that the inner diameter of the crucible at the liquid surface position of the dopant-added melt is A, and the depth of the crucible from the liquid surface is B. It is preferable that the dopant-added melt with an amount of / A of 0.5 or less is accommodated in the crucible and the n-type silicon single crystal ingot is pulled up from the dopant-added melt.
According to the present invention, by pulling up the n-type silicon single crystal ingot from a small amount of dopant-added melt, convection in which the solid-liquid interface can easily form a downward convex shape can be formed in the dopant-added melt being pulled up. . Therefore, the solid-liquid interface can be controlled to a downwardly convex shape by a simple method that only adjusts the amount of the dopant-added melt.

本発明のn型シリコン単結晶インゴットの製造方法では、前記n型シリコン単結晶インゴットの径方向における面内抵抗のばらつきΔρが8%以下となるように、前記引き上げ工程を行うことが好ましい。
本発明によれば、上記特性を有するn型シリコン単結晶インゴットから切り出されたn型シリコンウェーハを、ツェナーダイオードの製造に使用することで、ツェナーダイオードの品質のばらつきを抑制できる。
なお、面内抵抗のばらつき評価には、RRG(Radial Resistivity Gradient)が主に用いられる。RRGとは、一枚のシリコンウェーハ面内の任意の位置で測定した抵抗率の中の最大値と最小値の差を、最小値で除した値を百分率で表したものである。すなわち、抵抗率の最大値をρmax、最小値をρminとすると、RRGは、下記式(1)で表される。
RRG=(ρmax−ρmin)/ρmin×100(%)…(1)
In the method for producing an n-type silicon single crystal ingot according to the present invention, it is preferable to perform the pulling step so that the variation Δρ in the in-plane resistance in the radial direction of the n-type silicon single crystal ingot is 8% or less.
According to the present invention, by using an n-type silicon wafer cut out from an n-type silicon single crystal ingot having the above characteristics for the manufacture of a Zener diode, variations in the quality of the Zener diode can be suppressed.
In addition, RRG (Radial Resistivity Gradient) is mainly used for the variation evaluation of in-plane resistance. RRG is a percentage obtained by dividing the difference between the maximum value and the minimum value of resistivity measured at an arbitrary position in the surface of a single silicon wafer by the minimum value. That is, when the maximum value of resistivity is ρmax and the minimum value is ρmin, RRG is expressed by the following formula (1).
RRG = (ρmax−ρmin) / ρmin × 100 (%) (1)

本発明のn型シリコンウェーハの製造方法は、上述のn型シリコン単結晶インゴットの製造方法で製造されたn型シリコン単結晶インゴットを、その中心軸に対して直交する方向に切断することで、面方位が(111)面のn型シリコンウェーハを切り出すスライス工程を備えることを特徴とする。
本発明のn型シリコンウェーハは、面方位が(111)面のn型シリコンウェーハであって、径方向における面内抵抗のばらつきΔρが8%以下であり、抵抗率が0.001Ω・cm以上3.5Ω・cm以下であり、さらに、中心を0%の位置、外縁を100%の位置とした場合に、0%の位置から20%の位置までの領域を第1領域、20%の位置から80%の位置までの領域を第2領域、60%の位置から100%の位置までの領域を第3領域として、前記第3領域の抵抗率の平均値が、前記第2領域の抵抗率の最大値より小さく、かつ、前記第1領域の抵抗率の最小値より大きいことを特徴とすることを特徴とする。
The method for producing an n-type silicon wafer of the present invention includes cutting the n-type silicon single crystal ingot produced by the above-described method for producing an n-type silicon single crystal ingot in a direction perpendicular to the central axis thereof. A slicing step of cutting out an n-type silicon wafer having a (111) plane is provided.
The n-type silicon wafer of the present invention is an n-type silicon wafer having a plane orientation of (111), the variation in in-plane resistance Δρ in the radial direction is 8% or less, and the resistivity is 0.001 Ω · cm or more. If the center is 0% position and the outer edge is 100% position, the area from 0% position to 20% position is the first area and 20% position. The region from the position of 80% to 80% is the second region, the region from the position of 60% to the position of 100% is the third region, and the average value of the resistivity of the third region is the resistivity of the second region. It is smaller than the maximum value of the first region and larger than the minimum value of the resistivity of the first region.

本発明の一実施形態に係る単結晶引き上げ装置の概略構成を示す模式図。The schematic diagram which shows schematic structure of the single crystal pulling apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 引き上げ中のn型シリコン単結晶インゴットとドーパント添加融液との固液界面形状の説明図。Explanatory drawing of the solid-liquid interface shape of the n-type silicon single crystal ingot being pulled up, and a dopant addition melt. 本発明の実施例1におけるn型シリコン単結晶インゴットの直胴位置と引き上げ速度との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the straight body position of the n-type silicon single crystal ingot in Example 1 of this invention, and the raising speed. 前記実施例1における直胴位置と固液界面の凸形状高さおよびRRGとの関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the straight body position in the said Example 1, the convex shape height of a solid-liquid interface, and RRG. 前記実施例1における固液界面の凸形状高さとRRGとの関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the convex shape height of the solid-liquid interface in the said Example 1, and RRG. 本発明の実施例3における上凸形状部分および下凸形状部分から得られたn型シリコンウェーハの抵抗分布を示すグラフ。The graph which shows resistance distribution of the n-type silicon wafer obtained from the upward convex part and the downward convex part in Example 3 of this invention.

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
〔単結晶引き上げ装置の構成〕
まず、単結晶引き上げ装置の構成について説明する。
単結晶引き上げ装置1は、図1に示すように、単結晶引き上げ装置本体3と、図示しないドーピング装置と、図示しない制御部とを備える。
単結晶引き上げ装置本体3は、チャンバ30と、このチャンバ30内に配置された坩堝31と、この坩堝31に熱を放射して加熱する加熱部32と、引き上げ部としての引き上げケーブル33と、断熱筒34と、シールド36と備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Configuration of single crystal pulling device]
First, the configuration of the single crystal pulling apparatus will be described.
As shown in FIG. 1, the single crystal pulling apparatus 1 includes a single crystal pulling apparatus main body 3, a doping apparatus (not shown), and a control unit (not shown).
The single crystal pulling apparatus main body 3 includes a chamber 30, a crucible 31 disposed in the chamber 30, a heating unit 32 that radiates and heats the crucible 31, a pulling cable 33 as a pulling unit, and heat insulation. A tube 34 and a shield 36 are provided.

チャンバ30内には、制御部の制御により、上部に設けられた導入部30Aを介して、上方から下方に向かって不活性ガス、例えば、アルゴンガスが所定のガス流量で導入される。また、チャンバ30内の圧力(炉内圧力)は、制御部により制御可能となっている。   In the chamber 30, an inert gas, for example, argon gas, is introduced at a predetermined gas flow rate from the upper side to the lower side through the introduction unit 30 </ b> A provided at the upper part under the control of the control unit. The pressure in the chamber 30 (furnace pressure) can be controlled by the control unit.

坩堝31は、シリコンウェーハの原料である多結晶のシリコンを融解し、シリコン融液4とするものである。坩堝31は、有底の円筒形状の石英坩堝311と、この石英坩堝311の外側に配置され、石英坩堝311を収納する黒鉛坩堝312とを備えている。坩堝31は、所定の速度で回転する支持軸37に支持されている。
加熱部32は、坩堝31の外側に配置されており、坩堝31を加熱して、坩堝31内のシリコンを融解する。
引き上げケーブル33は、例えば坩堝31上部に配置された図示しない引き上げ駆動部に、一端が接続されている。また、引き上げケーブル33は、他端に、種子結晶を保持するシードホルダ38、または、図示しないドーピング装置が適宜取り付けられる。引き上げケーブル33は、引き上げ駆動部の駆動により回転可能に構成されている。この引き上げケーブル33は、制御部による引き上げ駆動部の制御により、所定の引き上げ速度で上昇する。
断熱筒34は、坩堝31および加熱部32の周囲を取り囲むように配置されている。
シールド36は、加熱部32から上方に向かって放射される輻射熱を遮断する熱遮蔽用シールドである。このシールド36は、シリコン融液4の表面を覆うように設置されている。このシールド36は、下端側の開口部が上端側の開口部より小さくなった円錐形状となっている。
The crucible 31 melts polycrystalline silicon, which is a raw material for a silicon wafer, to form a silicon melt 4. The crucible 31 includes a bottomed cylindrical quartz crucible 311 and a graphite crucible 312 which is disposed outside the quartz crucible 311 and accommodates the quartz crucible 311. The crucible 31 is supported by a support shaft 37 that rotates at a predetermined speed.
The heating unit 32 is disposed outside the crucible 31 and heats the crucible 31 to melt the silicon in the crucible 31.
One end of the pulling cable 33 is connected to, for example, a pulling drive unit (not shown) disposed on the crucible 31. Further, the pulling cable 33 is appropriately attached to the other end with a seed holder 38 for holding a seed crystal or a doping device (not shown). The pulling cable 33 is configured to be rotatable by driving a pulling drive unit. The pull-up cable 33 is raised at a predetermined pull-up speed under the control of the pull-up drive unit by the control unit.
The heat insulating cylinder 34 is disposed so as to surround the crucible 31 and the heating unit 32.
The shield 36 is a heat shielding shield that blocks radiant heat radiated upward from the heating unit 32. The shield 36 is installed so as to cover the surface of the silicon melt 4. The shield 36 has a conical shape in which the opening on the lower end side is smaller than the opening on the upper end side.

ドーピング装置は、固体状態の揮発性ドーパントを揮発させて、坩堝31内のシリコン融液4にドープさせてドーパント添加融液41を生成するためのものである。本実施形態のドーパントとしては赤リンが挙げられる。なお、ドーピング装置としては、筒状部の下端部をシリコン融液4に浸漬させて、赤リンをシリコン融液4に添加する構成や、筒状部の下端部をシリコン融液4から離間させて、揮発した赤リンをシリコン融液4に吹き付けることで、赤リンをシリコン融液4に添加する構成を適用できる。
制御部は、作業者の設定入力に基づいて、チャンバ30内のガス流量、炉内圧力、引き上げケーブル33の引き上げ速度を適宜制御して、n型シリコン単結晶インゴット6製造時の制御をする。
The doping apparatus is for volatilizing a volatile dopant in a solid state and doping the silicon melt 4 in the crucible 31 to generate a dopant added melt 41. Red dopant is mentioned as a dopant of this embodiment. As a doping apparatus, a configuration in which the lower end portion of the cylindrical portion is immersed in the silicon melt 4 and red phosphorus is added to the silicon melt 4, or a lower end portion of the cylindrical portion is separated from the silicon melt 4. Thus, a configuration in which red phosphorus is added to the silicon melt 4 by blowing the volatilized red phosphorus onto the silicon melt 4 can be applied.
The control unit appropriately controls the gas flow rate in the chamber 30, the pressure in the furnace, and the pulling speed of the pulling cable 33 based on the setting input by the operator, thereby controlling the n-type silicon single crystal ingot 6 during manufacture.

〔n型シリコンウェーハの製造方法〕
次に、単結晶引き上げ装置1を用いて、面方位が(111)面のn型シリコンウェーハを製造する方法について説明する。
n型シリコンウェーハの製造工程は、チョクラルスキー法により結晶方位が<111>のn型シリコン単結晶インゴットを引き上げる引き上げ工程と、n型シリコン単結晶インゴットをその中心軸に対して直交する方向に切断することで、面方位が(111)面のn型シリコンウェーハを切り出すスライス工程とを備える。
以下、各工程について詳細に説明する。
[Method of manufacturing n-type silicon wafer]
Next, a method of manufacturing an n-type silicon wafer having a (111) plane orientation using the single crystal pulling apparatus 1 will be described.
The manufacturing process of the n-type silicon wafer includes a pulling process for pulling up an n-type silicon single crystal ingot having a crystal orientation <111> by the Czochralski method, and a direction perpendicular to the central axis of the n-type silicon single crystal ingot. And a slicing step of cutting an n-type silicon wafer having a plane orientation of (111) by cutting.
Hereinafter, each step will be described in detail.

<引き上げ工程>
先ず、単結晶引き上げ装置1のチャンバ30内にポリシリコン素材を入れた石英坩堝311を設置する。その後、制御部の制御により、ポリシリコン素材を加熱して融解させた後、チャンバ30内のガス流量および炉内圧力を所定の状態にして、シリコン融液4にn型ドーパントとしての赤リンを添加して、シリコン融液4に赤リンを含有させる。これにより、ドーパント添加融液41が生成される。このとき赤リンの添加量は、n型シリコン単結晶インゴット6から切り出したn型シリコンウェーハの抵抗率が、0.001Ω・cm以上3.5Ω・cm以下となるような量である。
<Pulling process>
First, a quartz crucible 311 containing a polysilicon material is installed in the chamber 30 of the single crystal pulling apparatus 1. After that, after the polysilicon material is heated and melted under the control of the control unit, the gas flow rate in the chamber 30 and the furnace pressure are set to a predetermined state, and red phosphorus as an n-type dopant is added to the silicon melt 4. In addition, the silicon melt 4 contains red phosphorus. Thereby, the dopant addition melt 41 is produced | generated. At this time, the amount of red phosphorus added is such that the resistivity of the n-type silicon wafer cut out from the n-type silicon single crystal ingot 6 is 0.001 Ω · cm to 3.5 Ω · cm.

この後、単結晶引き上げ装置1の制御部は、作業者の設定入力に基づいて、種子結晶を融液に浸漬した後、所定の引き上げ速度で引き上げて、n型シリコン単結晶インゴット6を製造する。このときの種子結晶は、結晶方位が<111>のn型シリコン単結晶インゴットから切り出されたものである。   Thereafter, the control unit of the single crystal pulling apparatus 1 immerses the seed crystal in the melt based on the operator's setting input, and then pulls it up at a predetermined pulling speed to manufacture the n-type silicon single crystal ingot 6. . The seed crystal at this time is cut from an n-type silicon single crystal ingot having a crystal orientation of <111>.

本実施形態では、引き上げ速度を一般的な製造条件よりも低速にして、n型シリコン単結晶インゴット6を引き上げる。このように引き上げ速度を低速とすることで、結晶成長速度が下がり、図1に示すように、引き上げ中のn型シリコン単結晶インゴット6とドーパント添加融液41との固液界面Sが下凸形状となる状態で、n型シリコン単結晶インゴット6を引き上げることができる。固液界面Sを下凸形状にするための引き上げ速度は、好ましくは0.35mm/min以上0.60mm/min以下、より好ましくは0.35mm/min以上0.45mm/min以下である。   In the present embodiment, the n-type silicon single crystal ingot 6 is pulled up at a lower pulling speed than the general manufacturing conditions. By lowering the pulling speed in this way, the crystal growth rate is lowered, and as shown in FIG. 1, the solid-liquid interface S between the n-type silicon single crystal ingot 6 being pulled and the dopant-added melt 41 is convex. The n-type silicon single crystal ingot 6 can be pulled up in the form. The pulling speed for making the solid-liquid interface S into a downward convex shape is preferably 0.35 mm / min or more and 0.60 mm / min or less, more preferably 0.35 mm / min or more and 0.45 mm / min or less.

また、図2に示すように、n型シリコン単結晶インゴット6の直胴部の直径をD、固液界面Sの外縁S1の位置を0、引き上げ方向を正方向として、n型シリコン単結晶インゴット6とドーパント添加融液41との固液界面Sの中央の高さHが−0.0933D以上−0.02D以下の下凸形状となるように、n型シリコン単結晶インゴット6を引き上げることが好ましい。特に、直胴部の全域において、上記条件を満たすように引き上げることが好ましい。   As shown in FIG. 2, the n-type silicon single crystal ingot 6 has a diameter of the straight body portion of the n-type silicon single crystal ingot 6 as D, the position of the outer edge S1 of the solid-liquid interface S is 0, and the pulling direction is the positive direction. N-type silicon single crystal ingot 6 may be pulled up so that the center height H of the solid-liquid interface S between 6 and dopant-added melt 41 has a downwardly convex shape of −0.0933D or more and −0.02D or less. preferable. In particular, it is preferable to pull up so as to satisfy the above conditions in the entire area of the straight body.

上記条件を満たす引き上げ工程を行うことにより、径方向における面内抵抗のばらつきΔρ(RRG)が8%以下であり、結晶方位が<111>のn型シリコン単結晶インゴットを得ることができる。   By performing a pulling process that satisfies the above conditions, an n-type silicon single crystal ingot having a variation in in-plane resistance Δρ (RRG) in the radial direction of 8% or less and a crystal orientation of <111> can be obtained.

<スライス工程>
次に、図示しないワイヤソーを用いて、n型シリコン単結晶インゴットから面方位が(111)面のn型シリコンウェーハを切り出す。
この切り出しの際、n型シリコン単結晶インゴットを、その中心軸に対して直交する方向に切断する。これにより、RRGが8%以下と小さくかつ面方位が(111)面のn型シリコンウェーハを得ることができる。また、この面方位が(111)面のn型シリコンウェーハは、中心を0%の位置、外縁を100%の位置とした場合に、0%の位置から20%の位置までの領域を第1領域、20%の位置から80%の位置までの領域を第2領域、60%の位置から100%の位置までの領域を第3領域として、第3領域の抵抗率の平均値が、第2領域の抵抗率の最大値より小さく、かつ、第1領域の抵抗率の最小値より大きい特性を有している。
<Slicing process>
Next, using a wire saw (not shown), an n-type silicon wafer having a (111) plane orientation is cut out from the n-type silicon single crystal ingot.
At the time of this cutting, the n-type silicon single crystal ingot is cut in a direction orthogonal to the central axis. Thereby, an n-type silicon wafer having a small RRG of 8% or less and a plane orientation of (111) plane can be obtained. In addition, the n-type silicon wafer whose plane orientation is (111) plane has a first region from 0% to 20% when the center is 0% and the outer edge is 100%. The region, the region from the 20% position to the 80% position is the second region, the region from the 60% position to the 100% position is the third region, and the average value of the resistivity of the third region is the second It has characteristics that are smaller than the maximum resistivity of the region and larger than the minimum resistivity of the first region.

〔他の実施形態〕
なお、本発明は上記実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の改良ならびに設計の変更などが可能である。
上記実施形態では、引き上げ速度を遅くすることで固液界面が下凸形状となるように制御したが、これに限定されない。
例えば、引き上げ中のn型シリコン単結晶インゴット6を、図1に二点鎖線で示すように、これを囲繞するように配置された水冷体50により冷却することで、固液界面Sを下凸形状に制御してもよい。
また、いわゆるマルチ引き上げ法によってn型シリコン単結晶インゴット6を引き上げることで、固液界面Sを下凸形状となるように制御してもよい。具体的には、図1に二点鎖線で示すように、ドーパント添加融液41の液面41Aの位置における坩堝31の内径をA、液面41Aからの坩堝31の深さをBとして、B/Aが0.5以下となる量のドーパント添加融液41を収容し、このドーパント添加融液41からn型シリコン単結晶インゴット6を引き上げてもよい。その後、1本のn型シリコン単結晶インゴット6を製造する毎に坩堝31にシリコン多結晶原料とドーパントとを追加して、次のn型シリコン単結晶インゴット6を製造してもよい。
また、上記の方法を組み合わせることで、固液界面Sが下凸形状となるように制御してもよい。
[Other Embodiments]
Note that the present invention is not limited to the above embodiment, and various improvements and design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
In the above embodiment, the solid-liquid interface is controlled to have a downward convex shape by slowing the pulling speed, but the present invention is not limited to this.
For example, the n-type silicon single crystal ingot 6 being pulled is cooled by a water-cooled body 50 disposed so as to surround the n-type silicon single crystal ingot 6 as shown by a two-dot chain line in FIG. The shape may be controlled.
Alternatively, the solid-liquid interface S may be controlled to have a downward convex shape by pulling up the n-type silicon single crystal ingot 6 by a so-called multi-pull method. Specifically, as indicated by a two-dot chain line in FIG. 1, the inner diameter of the crucible 31 at the position of the liquid surface 41A of the dopant-added melt 41 is A, and the depth of the crucible 31 from the liquid surface 41A is B. The dopant-added melt 41 with an amount of / A of 0.5 or less may be accommodated, and the n-type silicon single crystal ingot 6 may be pulled up from the dopant-added melt 41. Thereafter, each time one n-type silicon single crystal ingot 6 is manufactured, a silicon polycrystalline material and a dopant may be added to the crucible 31 to manufacture the next n-type silicon single crystal ingot 6.
Moreover, you may control so that the solid-liquid interface S may become a downward convex shape by combining said method.

また、上記実施形態では、n型のドーパントとして赤リンを使用した例を説明したが、ドーパントはこれに限定されない。例えばドーパントとして、アンチモン、ヒ素などを使用することができる。
その他、本発明の実施の際の具体的な手順、及び構造等は本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
Moreover, although the example which used red phosphorus as an n-type dopant was demonstrated in the said embodiment, a dopant is not limited to this. For example, antimony or arsenic can be used as a dopant.
In addition, specific procedures, structures, and the like in carrying out the present invention may be other structures or the like as long as the object of the present invention can be achieved.

次に、本発明を実施例および比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。なお、以下において、n型シリコン単結晶インゴット、n型シリコンウェーハを、単に、シリコン単結晶インゴット、シリコンウェーハと称して説明する。   EXAMPLES Next, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further in detail, this invention is not limited at all by these examples. In the following description, an n-type silicon single crystal ingot and an n-type silicon wafer are simply referred to as a silicon single crystal ingot and a silicon wafer.

〔実施例1:固液界面形状とシリコンウェーハの面内抵抗のばらつきとの相関調査〕
まず、チョクラルスキー法により、肩部、直胴部、テール部を有するシリコン単結晶インゴットを製造した。
この製造に際し、図3に示すように、引き上げ速度を直胴部の位置に応じて制御した。この制御では、直胴部の0mm(直胴部上端)の位置から200mmの位置にかけては、引き上げ速度をほぼ直線的に遅くし、200mmの位置から直胴部下端の位置にかけては、引き上げ速度を一般的な速度よりも遅い0.4mm/minで一定にした。このように制御した理由は、引き上げ速度を変化させることで、ドーパント添加融液の対流が変化し、固液界面の形状を制御できると考えたからである。
なお、他の製造条件は以下の通りである。
ドーパント :赤リン
赤リン濃度 :インゴットから切り出したシリコンウェーハの抵抗率が
0.7mΩ・cm以上2.0mΩ・cm以下となる濃度
インゴット直径:150mm
直胴部の長さ :1000mm
磁場の印加 :なし
[Example 1: Correlation investigation between solid-liquid interface shape and variation in in-plane resistance of silicon wafer]
First, a silicon single crystal ingot having a shoulder portion, a straight body portion, and a tail portion was manufactured by the Czochralski method.
In this production, as shown in FIG. 3, the pulling speed was controlled according to the position of the straight body portion. In this control, the pulling speed is decreased almost linearly from the position of 0 mm (upper end of the straight body) to the position of 200 mm of the straight body, and the lifting speed is increased from the position of 200 mm to the position of the lower end of the straight body. It was made constant at 0.4 mm / min, which is slower than the general speed. The reason for controlling in this way is that by changing the pulling speed, the convection of the dopant-added melt is changed, and the shape of the solid-liquid interface can be controlled.
Other manufacturing conditions are as follows.
Dopant: Red phosphorus Red phosphorus concentration: Resistivity of silicon wafer cut out from ingot
Concentration of 0.7 mΩ · cm to 2.0 mΩ · cm Ingot diameter: 150 mm
Straight body length: 1000 mm
Application of magnetic field: None

次に、上記条件で製造したシリコン単結晶インゴットの直胴部を、中心軸に直交する方向に切断し、複数の円筒状ブロックを作成した。そして、この円筒状ブロックを中心軸を通る位置で縦方向(中心軸方向)に切断し、その切断面をX線で撮影して固液界面の形状を確認した。その結果を図4に示す。なお、図4に示す「固液界面の凸形状高さ」とは、固液界面の外縁の位置を0、引き上げ方向を正方向とした場合の、固液界面中央の高さを意味する。
図4に示すように、固液界面の形状は、直胴部の400mmの位置では水平(高さ0mm)であり、400mmより上端側では上凸形状であり、400mmより下端側では下凸形状であった。
このことから、引き上げ速度を遅くすることで、固液界面の形状を下凸形状に制御できることが確認できた。
Next, the straight body part of the silicon single crystal ingot manufactured on the said conditions was cut | disconnected in the direction orthogonal to a central axis, and the some cylindrical block was created. And this cylindrical block was cut | disconnected in the vertical direction (center-axis direction) in the position which passes along a center axis | shaft, and the shape of the solid-liquid interface was confirmed by image | photographing the cut surface with an X-ray. The result is shown in FIG. The “convex shape height of the solid-liquid interface” shown in FIG. 4 means the height of the center of the solid-liquid interface when the position of the outer edge of the solid-liquid interface is 0 and the pulling direction is the positive direction.
As shown in FIG. 4, the shape of the solid-liquid interface is horizontal (height 0 mm) at a position of 400 mm of the straight body part, is an upward convex shape at the upper end side from 400 mm, and is a downward convex shape at the lower end side from 400 mm. Met.
From this, it was confirmed that the shape of the solid-liquid interface can be controlled to a downward convex shape by slowing the pulling speed.

次に、上記条件で製造した別のシリコン単結晶インゴットの直胴部から、真円板状の複数のシリコンウェーハを切り出し、RRGを評価した。RRGの評価は、シリコンウェーハの中心を通る直線上の複数の位置で抵抗値を測定し、この測定結果に基づいて行った。その結果を図4に示す。
図4に示すように、固液界面が下凸形状の場合のRRGは、上凸形状の場合のRRGよりも小さいことがわかった。
また、図4に示す結果を用いて、固液界面の凸形状高さとRRGとの相関を調べたところ、図5に示す結果が得られた。この図5の結果から、固液界面の下凸形状の高さを、−4mm以下にすることで、RRGが8%以下になることがわかる。
Next, a plurality of round disk-shaped silicon wafers were cut out from the straight body portion of another silicon single crystal ingot manufactured under the above conditions, and RRG was evaluated. The RRG was evaluated based on the measurement results obtained by measuring resistance values at a plurality of positions on a straight line passing through the center of the silicon wafer. The result is shown in FIG.
As shown in FIG. 4, it was found that the RRG when the solid-liquid interface has a downward convex shape is smaller than the RRG when the solid-liquid interface has an upward convex shape.
Further, when the correlation between the convex shape height of the solid-liquid interface and the RRG was examined using the result shown in FIG. 4, the result shown in FIG. 5 was obtained. From the results of FIG. 5, it can be seen that the RRG is 8% or less when the height of the downward convex shape of the solid-liquid interface is −4 mm or less.

ここで、図5の結果から、下凸形状の高さが高いほどRRGが小さくなると推測できるが、高さを高くした場合に別の問題が発生することも考えられる。そこで、下凸形状の高さの下限値を調べるために、高さが−15mm、−16mmのサンプルを作成して評価したところ、有転位化が発生することがわかった。
以上のことから、直径が150mmのシリコン単結晶インゴットを製造する場合、固液界面の下凸形状の高さを、−14mm以上−4mm以下にすることで、RRGが8%以下になることが確認できた。
Here, it can be inferred from the results of FIG. 5 that the RRG decreases as the height of the downward convex shape increases, but another problem may occur when the height is increased. Then, in order to investigate the lower limit of the height of the downward convex shape, when samples having heights of −15 mm and −16 mm were prepared and evaluated, it was found that dislocations occurred.
From the above, when manufacturing a silicon single crystal ingot having a diameter of 150 mm, the RRG may be 8% or less by setting the height of the downward convex shape of the solid-liquid interface to -14 mm or more and -4 mm or less. It could be confirmed.

また、上記の結果は、シリコン単結晶インゴットの直径が150mmの場合であるが、他の直径の場合でも、固液界面の凸形状高さとRRGとの間には同様の相関があると考えられる。
したがって、シリコン単結晶インゴットの直径がDmmの場合、固液界面の下凸形状の高さを、−0.0933D(−14mm/150mm)以上−0.02D(−4mm/150mm)以下にすることで、RRGが8%以下になると考えられる。
The above results are obtained when the silicon single crystal ingot has a diameter of 150 mm, but it is considered that there is a similar correlation between the convex shape height of the solid-liquid interface and the RRG even in the case of other diameters. .
Therefore, when the diameter of the silicon single crystal ingot is Dmm, the height of the downward convex shape of the solid-liquid interface is set to −0.0933D (−14 mm / 150 mm) or more and −0.02D (−4 mm / 150 mm) or less. Therefore, the RRG is considered to be 8% or less.

〔実施例2:実施例1の調査で得られた結果の検証〕
まず、表1に示す条件で、実験例1のシリコン単結晶インゴットを製造した。この製造に際し、直胴部の上端領域、中央領域、下端領域における固液界面の形状が表1に示す形状になるように、引き上げ速度を制御した。また、ドーパントとして赤リンを添加し、磁場の印加は行わなかった。
そして、上端領域、中央領域、下端領域における固液界面の中央の高さ、固液界面の形状、凸形状比率、RRGを上記実施例1と同様の方法で調べた。
その結果を表1に示す。
なお、表1中、「直胴部の上端領域」とは、直胴部の上端を0%、下端を100%の位置とした場合、5%以上30%未満の領域である。また、「中央領域」、「下端領域」とは、それぞれ30%以上60%未満の領域、60%以上90%未満の領域である。また、「凸形状比率」とは、固液界面中央の高さHを直胴部の直径Dで除した値である。
[Example 2: Verification of results obtained in investigation of Example 1]
First, the silicon single crystal ingot of Experimental Example 1 was manufactured under the conditions shown in Table 1. In this production, the pulling speed was controlled so that the shape of the solid-liquid interface in the upper end region, the central region, and the lower end region of the straight body portion became the shape shown in Table 1. Further, red phosphorus was added as a dopant, and no magnetic field was applied.
And the height of the center of the solid-liquid interface in the upper end region, the central region, and the lower end region, the shape of the solid-liquid interface, the convex shape ratio, and RRG were examined by the same method as in Example 1.
The results are shown in Table 1.
In Table 1, “the upper end region of the straight body portion” is a region of 5% or more and less than 30% when the upper end of the straight body portion is 0% and the lower end is 100%. Further, the “center region” and the “lower end region” are a region of 30% to 60% and a region of 60% to 90%, respectively. The “convex shape ratio” is a value obtained by dividing the height H at the center of the solid-liquid interface by the diameter D of the straight body portion.

Figure 2019178066
Figure 2019178066

実験例1の結果から、凸形状比率が−0.0933以上−0.02以下の条件を満たす下端領域では、RRGが8%以下となり、上記条件を満たさない上端領域、中央領域では、RRGが8%を超えた。すなわち、凸形状比率とRRGとの相関は実施例1の結果と同様であった。   From the result of Experimental Example 1, in the lower end region where the convex shape ratio satisfies the condition of −0.0933 or more and −0.02 or less, the RRG is 8% or less, and in the upper end region and the center region that do not satisfy the above condition, the RRG is It exceeded 8%. That is, the correlation between the convex shape ratio and RRG was the same as the result of Example 1.

また、直胴部上端の抵抗率をそれぞれ0.02Ω・cm、0.5Ω・cm、4Ω・cmとし、引き上げ速度を変更したこと以外は、実験例1と同じ条件で、実験例2,3,4のシリコン単結晶インゴットを製造し、実験例1と同様の評価を行った。
表1に示すように、直胴部上端の抵抗率が0.02Ω・cm(2mΩ・cm)以上4Ω・cm以下の範囲では、抵抗率が変わっても、凸形状比率とRRGとの相関は実施例1の結果と同様であった。また、この結果から、直胴部上端の抵抗率が2mΩ・cm未満、あるいは4Ω・cmを超える場合でも、同様の結果が得られると推測できる。
In addition, experimental examples 2 and 3 were performed under the same conditions as in experimental example 1 except that the resistivity at the upper end of the straight body was 0.02 Ω · cm, 0.5 Ω · cm, 4 Ω · cm, and the pulling speed was changed. , 4 silicon single crystal ingots were manufactured and evaluated in the same manner as in Experimental Example 1.
As shown in Table 1, in the range where the resistivity at the upper end of the straight body portion is 0.02 Ω · cm (2 mΩ · cm) to 4 Ω · cm, even if the resistivity changes, the correlation between the convex shape ratio and RRG is The result was the same as in Example 1. Moreover, it can be estimated from this result that the same result can be obtained even when the resistivity at the upper end of the straight body portion is less than 2 mΩ · cm or more than 4 Ω · cm.

また、直胴部の長さを600mmとし、引き上げ速度を変更したこと以外は、実験例1と同じ条件で、実験例5のシリコン単結晶インゴットを製造し、実験例1と同様の評価を行った。
表1に示すように、直胴部の長さが変わっても、凸形状比率とRRGとの相関は実施例1の結果と同様であった。また、この結果から、直胴部の長さが600mm未満、あるいは1000mmを超える場合でも、同様の結果が得られると推測できる。
Moreover, the silicon single crystal ingot of Experimental Example 5 was manufactured under the same conditions as Experimental Example 1 except that the length of the straight body portion was 600 mm and the pulling speed was changed, and the same evaluation as in Experimental Example 1 was performed. It was.
As shown in Table 1, even if the length of the straight body portion was changed, the correlation between the convex shape ratio and the RRG was the same as the result of Example 1. Moreover, it can be estimated from this result that the same result can be obtained even when the length of the straight body portion is less than 600 mm or more than 1000 mm.

また、直胴部の直径をそれぞれ200mm、200mm、100mm、100mmとし、引き上げ速度を変更したこと以外は、実験例1と同じ条件で、実験例6,7,8,9のシリコン単結晶インゴットを製造し、実験例1と同様の評価を行った。
表1に示すように、直胴部の直径にかかわらず、凸形状比率とRRGとの相関は実施例1の結果と同様であった。また、この結果から、直胴部の直径が100mm未満、あるいは200mmを超える場合でも、同様の結果が得られると推測できる。
In addition, the silicon single crystal ingots of Experimental Examples 6, 7, 8, and 9 were formed under the same conditions as Experimental Example 1, except that the diameters of the straight body portions were 200 mm, 200 mm, 100 mm, and 100 mm, respectively, and the pulling speed was changed. The same evaluation as in Experimental Example 1 was performed.
As shown in Table 1, the correlation between the convex shape ratio and the RRG was the same as the result of Example 1 regardless of the diameter of the straight body portion. Moreover, it can be estimated from this result that the same result can be obtained even when the diameter of the straight body portion is less than 100 mm or more than 200 mm.

以上のことから、直胴部の直径、直胴部の長さ、直胴部上端の抵抗率にかかわらず、凸形状比率H/Dが−0.0933以上−0.02以下となるように固液界面形状を制御することで、RRGが8%以下のシリコンウェーハを得られることがわかった。   From the above, regardless of the diameter of the straight body part, the length of the straight body part, and the resistivity of the upper end of the straight body part, the convex shape ratio H / D is −0.0933 or more and −0.02 or less. It was found that a silicon wafer having an RRG of 8% or less can be obtained by controlling the solid-liquid interface shape.

〔実施例3:固液界面形状とシリコンウェーハの面内抵抗分布との相関調査〕
実施例1のRRG評価に用いたシリコンウェーハのうち、固液界面が上凸形状(凸形状高さが5mm)の部分から切り出したシリコンウェーハ(実験例10)、および、下凸形状(凸形状高さが−5mm)の部分から切り出したシリコンウェーハ(実験例11)の抵抗分布を図6に示す。以下において、シリコンウェーハの中心を0%の位置、外縁を100%の位置とした場合における、0%の位置から20%の位置までの領域を第1領域、20%の位置から80%の位置までの領域を第2領域、60%の位置から100%の位置までの領域を第3領域と称して説明する。
[Example 3: Correlation investigation between solid-liquid interface shape and in-plane resistance distribution of silicon wafer]
Of the silicon wafers used in the RRG evaluation of Example 1, a silicon wafer (Experimental Example 10) in which the solid-liquid interface is cut out from a portion having an upward convex shape (the convex shape height is 5 mm), and a downward convex shape (convex shape) FIG. 6 shows the resistance distribution of a silicon wafer (Experimental Example 11) cut out from a portion having a height of −5 mm. In the following, when the center of the silicon wafer is at 0% position and the outer edge is at 100% position, the area from 0% position to 20% position is the first area, and the position from 20% position to 80% position. The region up to the second region and the region from the 60% position to the 100% position will be referred to as the third region.

図6に示すように、上凸形状部分から得られた実験例10では、第3領域の抵抗率の平均値が第2領域の抵抗率の最大値および第1領域の抵抗率の最小値よりも大きいことがわかった。
一方、下凸形状部分から得られた実験例11では、第3領域の平均値が、第2領域の最大値より小さく、かつ、第1領域の最小値より大きいという特徴的な抵抗分布を有していることがわかった。
以上のように、実験例11に示される特徴的な抵抗分布がRRGに良好な結果をもたらし、RRGを8%以下とすることができることがわかった。すなわち、結晶方位が<111>であること、直径Dに対する固液界面中央の高さHが一定以上の大きさを持つ下凸形状であることが複合的に作用して、特徴的な面内抵抗率分布を形成し、その結果、RRGを8%以下にすることができることがわかった。
As shown in FIG. 6, in Experimental Example 10 obtained from the upwardly convex portion, the average value of the resistivity in the third region is greater than the maximum value of the resistivity in the second region and the minimum value of the resistivity in the first region. It was also found to be big.
On the other hand, Experimental Example 11 obtained from the downwardly convex portion has a characteristic resistance distribution in which the average value of the third region is smaller than the maximum value of the second region and larger than the minimum value of the first region. I found out.
As described above, it was found that the characteristic resistance distribution shown in Experimental Example 11 gave good results to RRG, and the RRG could be 8% or less. That is, the crystal orientation is <111> and the height H of the solid-liquid interface center with respect to the diameter D is a downward convex shape having a certain size or more. It was found that a resistivity distribution was formed, and as a result, the RRG could be 8% or less.

4…シリコン融液、6…n型シリコン単結晶インゴット、31…坩堝、41…ドーパント添加融液、41A…液面、50…水冷体、S…固液界面。   4 ... silicon melt, 6 ... n-type silicon single crystal ingot, 31 ... crucible, 41 ... dopant-added melt, 41A ... liquid surface, 50 ... water-cooled body, S ... solid-liquid interface.

Claims (8)

磁場の印加を行わないチョクラルスキー法により、シリコン融液にドーパントを添加したドーパント添加融液から結晶方位が<111>のn型シリコン単結晶インゴットを引き上げる引き上げ工程を備え、
前記引き上げ工程は、引き上げ中の前記n型シリコン単結晶インゴットと前記ドーパント添加融液との固液界面が下凸形状となるように、前記n型シリコン単結晶インゴットを引き上げることを特徴とするn型シリコン単結晶インゴットの製造方法。
With a Czochralski method that does not apply a magnetic field, a pulling step of pulling up an n-type silicon single crystal ingot having a crystal orientation <111> from a dopant-added melt obtained by adding a dopant to a silicon melt,
In the pulling step, the n-type silicon single crystal ingot is pulled up so that a solid-liquid interface between the n-type silicon single crystal ingot being pulled and the dopant-added melt has a downward convex shape. Type silicon single crystal ingot manufacturing method.
チョクラルスキー法により、シリコン融液にドーパントを添加したドーパント添加融液から結晶方位が<111>のn型シリコン単結晶インゴットを引き上げる引き上げ工程を備え、
前記引き上げ工程は、引き上げ速度を0.35m/min以上0.45m/min以下として、引き上げ中の前記n型シリコン単結晶インゴットと前記ドーパント添加融液との固液界面が下凸形状となるように、前記n型シリコン単結晶インゴットを引き上げることを特徴とするn型シリコン単結晶インゴットの製造方法。
The Czochralski method includes a pulling step of pulling up an n-type silicon single crystal ingot having a crystal orientation of <111> from a dopant-added melt obtained by adding a dopant to a silicon melt,
In the pulling process, the pulling speed is set to 0.35 m / min or more and 0.45 m / min or less so that the solid-liquid interface between the n-type silicon single crystal ingot being pulled and the dopant-added melt has a downward convex shape. And a method for producing an n-type silicon single crystal ingot, wherein the n-type silicon single crystal ingot is pulled up.
請求項1又は請求項2に記載のn型シリコン単結晶インゴットの製造方法において、
前記引き上げ工程は、
前記n型シリコン単結晶インゴットの直胴部の直径をD、
前記固液界面の外縁の位置を0、
引き上げ方向を正方向として、
前記固液界面中央の高さHが−0.0933D以上−0.02D以下の下凸形状となるように、前記n型シリコン単結晶インゴットを引き上げることを特徴とするn型シリコン単結晶インゴットの製造方法。
In the manufacturing method of the n-type silicon single crystal ingot according to claim 1 or 2,
The pulling step is
The diameter of the straight body portion of the n-type silicon single crystal ingot is D,
The position of the outer edge of the solid-liquid interface is 0,
With the pulling direction as the positive direction,
An n-type silicon single crystal ingot, wherein the n-type silicon single crystal ingot is pulled up so that a height H at the center of the solid-liquid interface has a downward convex shape of −0.0933D or more and −0.02D or less. Production method.
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のn型シリコン単結晶インゴットの製造方法において、
前記引き上げ工程は、引き上げ中の前記n型シリコン単結晶インゴットを囲繞するように配置された水冷体により、前記n型シリコン単結晶インゴットを冷却することを特徴とするn型シリコン単結晶インゴットの製造方法。
In the manufacturing method of the n-type silicon single crystal ingot according to any one of claims 1 to 3,
In the pulling step, the n-type silicon single crystal ingot is cooled by a water-cooled body disposed so as to surround the n-type silicon single crystal ingot being pulled. Method.
請求項1又は請求項2に記載のn型シリコン単結晶インゴットの製造方法において、
前記引き上げ工程は、
前記ドーパント添加融液の液面位置における坩堝の内径をA、
前記液面からの前記坩堝の深さをBとして、
B/Aが0.5以下となる量の前記ドーパント添加融液を前記坩堝に収容し、前記ドーパント添加融液から前記n型シリコン単結晶インゴットを引き上げることを特徴とするn型シリコン単結晶インゴットの製造方法。
In the manufacturing method of the n-type silicon single crystal ingot according to claim 1 or 2,
The pulling step is
The inner diameter of the crucible at the liquid surface position of the dopant added melt is A,
The depth of the crucible from the liquid level is B,
An n-type silicon single crystal ingot characterized by containing the dopant-added melt in an amount of B / A of 0.5 or less in the crucible and pulling up the n-type silicon single crystal ingot from the dopant-added melt. Manufacturing method.
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のn型シリコン単結晶インゴットの製造方法において、
前記n型シリコン単結晶インゴットの径方向における面内抵抗のばらつきΔρが8%以下となるように、前記引き上げ工程を行うことを特徴とするn型シリコン単結晶インゴットの製造方法。
In the manufacturing method of the n-type silicon single crystal ingot according to any one of claims 1 to 5,
A method for producing an n-type silicon single crystal ingot, wherein the pulling step is performed so that a variation Δρ in in-plane resistance in the radial direction of the n-type silicon single crystal ingot is 8% or less.
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のn型シリコン単結晶インゴットの製造方法で製造されたn型シリコン単結晶インゴットを、その中心軸に対して直交する方向に切断することで、面方位が(111)面のn型シリコンウェーハを切り出すスライス工程を備えることを特徴とするn型シリコンウェーハの製造方法。   By cutting the n-type silicon single crystal ingot produced by the method for producing an n-type silicon single crystal ingot according to any one of claims 1 to 6 in a direction perpendicular to the central axis. A method for producing an n-type silicon wafer comprising a slicing step of cutting out an n-type silicon wafer having a (111) plane orientation. 面方位が(111)面のn型シリコンウェーハであって、
径方向における面内抵抗のばらつきΔρが8%以下であり、
抵抗率が0.001Ω・cm以上3.5Ω・cm以下であり、さらに、
中心を0%の位置、外縁を100%の位置とした場合に、
0%の位置から20%の位置までの領域を第1領域、
20%の位置から80%の位置までの領域を第2領域、
60%の位置から100%の位置までの領域を第3領域として、
前記第3領域の抵抗率の平均値が、前記第2領域の抵抗率の最大値より小さく、かつ、前記第1領域の抵抗率の最小値より大きいことを特徴とするn型シリコンウェーハ。
An n-type silicon wafer having a (111) plane orientation,
The in-plane resistance variation Δρ in the radial direction is 8% or less,
The resistivity is 0.001 Ω · cm to 3.5 Ω · cm,
When the center is 0% position and the outer edge is 100% position,
The area from the 0% position to the 20% position is the first area,
The area from the 20% position to the 80% position is the second area,
The area from the 60% position to the 100% position is the third area.
An n-type silicon wafer, wherein an average value of resistivity of the third region is smaller than a maximum value of resistivity of the second region and larger than a minimum value of resistivity of the first region.
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