JP2020037500A - 単結晶の製造方法及び装置及びシリコン単結晶インゴット - Google Patents

Abstract

【課題】所望の抵抗率を有し抵抗率の面内分布が均一な単結晶の製造歩留まりを高めることが可能なＦＺ法による単結晶の製造方法、単結晶製造装置、シリコン単結晶インゴットの提供。【解決手段】ドープガスを溶融帯域に吹き付けながら単結晶育成を行うガスドープ法を用いたＦＺ法による単結晶の製造方法で、ドープガス流量を繰り返し増減させる単結晶の製造方法。ドープガス流量の波形は矩形波又はパルス波である、単結晶の製造方法。ガスドープ法を用いたＦＺ法による単結晶製造装置で、原料を昇降可能に支持する上軸と、単結晶を昇降可能に支持する下軸と、原料を加熱し溶融帯域を形成する誘導加熱コイルと、溶融帯域にドープガスを吹き付けるガスドープ装置とを備え、ガスドープ装置は、ドープガス流量を繰り返し増減させる単結晶製造装置。ＦＺ法により製造された、外周面の抵抗率が結晶長手方向に沿って周期的に増減しているシリコン単結晶インゴット。【選択図】図５

Description

本発明は、単結晶の製造方法及び装置に関し、特に、ガスドープ法を用いたＦＺ法（フローティングゾーン法）による単結晶の製造方法及び単結晶製造装置に関する。また本発明は、そのようなガスドープ法により製造されるシリコン単結晶インゴットに関する。

シリコンなどの単結晶を育成する方法の一つとしてＦＺ法が知られている。ＦＺ法では、多結晶の原料ロッドの一部を加熱して溶融帯域を形成し、溶融帯域の上方及び下方にそれぞれ位置する原料ロッド及び単結晶をゆっくり引き下げることにより、単結晶を徐々に成長させる。ＦＺ法では融液を支持するルツボを使用しないので、シリコン単結晶の品質がルツボの影響を受けることがなく、ＣＺ法よりも高純度な単結晶を育成することが可能である。

ＦＺ法において単結晶の電気抵抗率（以下、単に抵抗率という）を制御する方法としてガスドープ法が知られている。ガスドープ法は、溶融帯域にドーパントを含むキャリアガスを供給することにより所望の抵抗率を有する単結晶を育成する方法である。単結晶中にｎ型ドーパントであるＰ（リン）をドープする場合にはドープガスとして例えばＢ_２Ｈ_６を含むＡｒガスが用いられ、またｐ型ドーパントであるＢ（ホウ素）をドープする場合には例えばＰＨ_３を含むＡｒガスが用いられる。

ガスドープ法を用いたＦＺ法によるシリコン単結晶の製造方法では、抵抗率の面内分布の均一化が求められている。例えば、特許文献１には、抵抗率の面内ばらつきを低減するため、半導体単結晶の径方向の抵抗率分布を予め取得し、ガスドーピングによるドーパントのドープ量を、予め取得した径方向の抵抗率分布に応じて調節することにより、半導体単結晶の径方向の抵抗率分布が均一になるように制御することが記載されている。具体的には、中心部よりも外周部の抵抗率が高い下凸形状の分布の場合には、単結晶が成長するにつれてドーパントのドープ量を減少させて抵抗率を上昇させ、中心部よりも外周部の抵抗率が低い上凸形状の分布の場合には、単結晶が成長するにつれてドーパントのドープ量を増加させて抵抗率を低下させる。

また特許文献２には、１本のＦＺ単結晶棒の製造の途中でドープガスの濃度を変更することにより複数の抵抗品種を１本の単結晶棒中に形成するマルチドープＦＺ単結晶棒製造方法において、ドープガス濃度を変更前濃度Ｃ１から変更後濃度Ｃ３に切り換える際に、変更後濃度Ｃ３よりも高い濃度Ｃ２のドープガスを所定時間供給することが記載されている。

特開２０１０−２１５４３１号公報 特開平５−２８６７９２号公報

しかしながら、特許文献１に記載された従来の製造方法は、単結晶の全長に亘って抵抗率が上がり続ける方向もしくは下がり続ける方向のどちらか一方向にドープガス流量を調整するので、ウェーハ面内での抵抗率分布の改善効果が低いという問題がある。またガスドープ量の変化の方向が一方向であるため、ある抵抗率（例えば５０Ω±１０％）を持つウェーハを取得できる領域が単結晶の長手方向のごく一部に限られ、歩留まりが悪いという問題がある。

したがって、本発明の目的は、所望の抵抗率を有し抵抗率の面内分布が均一な単結晶の製造歩留まりを高めることが可能なＦＺ法による単結晶の製造方法及び装置を提供することにある。また、本発明の目的は、所望の抵抗率を有し抵抗率の面内分布が均一なウェーハの製造歩留まりを高めることが可能な単結晶インゴットを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明による単結晶の製造方法は、ドープガスを溶融帯域に吹き付けながら単結晶の育成を行うガスドープ法を用いたＦＺ法による単結晶の製造方法であって、前記ドープガスの流量を繰り返し増減させることを特徴とする。

本発明によれば、ドープガス流量を比較的短い周期で繰り返し増減させることで抵抗率の面内分布の改善効果を高めることができ、抵抗率の面内分布を改善するために抵抗率を減少させ続けた場合には単結晶中の抵抗率が低くなりすぎて抵抗率の規格を満たすことができなくなるが、本発明によればそのような事態を防止することができる。また、結晶面内の抵抗率分布が下凸形状であった場合、ドープガス流量が高い期間中は結晶長手方向の抵抗率が減少するので単結晶の抵抗率の面内分布は悪化するが、ドープガス流量が低い期間中は結晶長手方向の抵抗率が増加するので抵抗率の面内分布を改善することができる。したがって、単結晶の一部を犠牲にしつつ残りの部分の抵抗率の面内分布を非常に良好することができ、抵抗率の面内分布が非常に均一な単結晶の歩留まりを高めることができる。

本発明による単結晶の製造方法は、前記単結晶と前記溶融帯域との固液界面形状に基づいて、前記ドープガスの流量の増減幅及び繰り返し周期を決定することが好ましく、前記ドープガスの流量を一定にしたときの単結晶中の抵抗率の面内分布及び許容変動幅に基づいて、前記ドープガスの流量の増減幅及び繰り返し周期を決定することもまた好ましい。
これによれば、単結晶の抵抗率の面内分布の改善効果を高めることができる。

本発明において、前記ドープガスの流量の波形は矩形波又はパルス波であることが好ましい。これによれば、抵抗率の面内分布の改善効果を高めることができる。

本発明による単結晶の製造方法は、前記ドープガスの流量を一定にしたときの単結晶中の抵抗率の面内分布が下凸形状となる条件下で前記単結晶を育成すると共に、前記ドープガスの流量の１周期に占める前記ドープガスの流量がハイレベルとなる期間の割合が０．５以下となるように前記ドープガスの流量を制御することが好ましく、前記ドープガスの流量がローレベルのときの流量に対するハイレベルのときの流量の比は３以上であることが好ましい。これによれば、下凸形状となる抵抗率の面内分布の改善効果を高めることができる。

本発明による単結晶の製造方法は、前記ドープガスの流量の１周期に占める前記ドープガスの流量がハイレベルとなる期間の割合が０．１以下となるように前記ドープガスの流量を制御することがさらに好ましい。この場合、前記ドープガスの流量がローレベルのときの流量に対するハイレベルのときの流量の比が４以上であることが特に好ましい。これによれば、下凸形状となる抵抗率の面内分布の改善効果をより一層高めることができる。

本発明による単結晶の製造方法は、前記ドープガスの流量を一定としたとき単結晶中の抵抗率の面内分布が上凸形状となる条件下で前記単結晶を育成すると共に、ドープガス流量波形の１周期に占める前記ドープガス流量がローレベルとなる期間の割合が０．５以下となるようにドープガス流量を制御することが好ましく、前記ドープガスの流量がハイレベルのときの流量に対するローレベルのときの流量の比が３以上であることが好ましい。これによれば、上凸形状となる抵抗率の面内分布の改善効果を高めることができる。

本発明による単結晶の製造方法は、前記ドープガス流量波形の１周期に占める前記ドープガス流量がローレベルとなる区間の割合が０．１以下となるように前記ドープガスの流量を制御することがさらに好ましい。この場合、前記ドープガスの流量がハイレベルのときの流量に対するローレベルのときの流量の比が４以上であることが好ましい。これによれば、上凸形状となる抵抗率の面内分布の改善効果をより一層高めることができる。

本発明において、矩形波又はパルス波である前記ドープガスの流量波形のデューティ比は０．５以上であることが好ましく、０．９以上であることが特に好ましい。ここで、デューティ比とは、ドープガス流量を減少又は増加させることによって抵抗率の面内分布が良化される期間が、ドープガス流量の１周期に占める割合のことをいう。具体的には、ドープガスの流量を一定にしたときの抵抗率の面内分布が下凸形状となる条件下でのデューティ比は、ドープガス流量の１周期Ｔに占めるドープガス流量がローレベルとなる期間Ｔ_Ｌの割合（Ｔ_Ｌ／Ｔ）である。また、ドープガスの流量を一定にしたときの抵抗率の面内分布が上凸形状となる条件下でのデューティ比は、ドープガス流量の１周期Ｔに占めるドープガス流量がハイレベルとなる期間Ｔ_Ｈの割合（Ｔ_Ｈ／Ｔ）である。これによれば、下凸形状又は上凸形状となる抵抗率の面内分布の改善効果を高めることができる。

本発明による単結晶の製造方法は、前記単結晶の直径を徐々に大きくしながら育成するテーパー部育成工程と、前記単結晶の直径を一定に維持しながら育成する直胴部育成工程とを含み、前記直胴部育成工程中において前記ドープガス流量を周期的に増減させることが好ましい。この場合、前記テーパー部育成工程中に前記ドープガスの吹き付けを開始し、前記テーパー部育成工程中は前記ドープガスの流量を一定に維持し、前記直胴部育成工程に移行した後に前記ドープガスの流量を繰り返し増減させることが特に好ましい。

また、本発明による単結晶製造装置は、ドープガスを溶融帯域に吹き付けながら単結晶の育成を行うガスドープ法を用いたＦＺ法による単結晶製造装置であって、原料を昇降可能に支持する上軸と、前記単結晶を昇降可能に支持する下軸と、前記原料を加熱して前記溶融帯域を形成する誘導加熱コイルと、前記溶融帯域にドープガスを吹き付けるガスドープ装置とを備え、前記ガスドープ装置は、前記単結晶の育成中に前記ドープガスの流量を繰り返し増減させることを特徴とする。

本発明によれば、ドープガス流量を比較的短い周期で繰り返し増減させることで抵抗率の面内分布の改善効果を高めることができ、抵抗率の面内分布を改善するために抵抗率を減少させ続けた場合には単結晶中の抵抗率が低くなりすぎて抵抗率の規格を満たすことができなくなるが、本発明によればそのような事態を防止することができる。またドープガス流量が高い期間中は結晶長手方向の抵抗率が減少するので単結晶の抵抗率の面内分布は悪化するが、ドープガス流量が低い期間中は結晶長手方向の抵抗率が増加するので抵抗率の面内分布を改善することができる。したがって、単結晶の一部を犠牲にしつつ残りの部分の抵抗率の面内分布を非常に良好することができ、抵抗率の面内分布が非常に均一な単結晶の歩留まりを高めることができる。

さらにまた、本発明によるシリコン単結晶インゴットは、ＦＺ法により製造された単結晶であって、外周面の抵抗率が結晶長手方向に沿って周期的に増減していることを特徴とする。

本発明によれば、単結晶の一部を犠牲にしつつ残りの部分の抵抗率の規格内に収めると共に面内分布を非常に良好することができ、抵抗率の面内分布が非常に均一な単結晶の歩留まりを高めることができる。

本発明によれば、所望の抵抗率を有し抵抗率の面内分布が均一な単結晶の製造歩留まりを高めることが可能なＦＺ法による単結晶の製造方法を提供することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態によるＦＺ単結晶製造装置の構成を模式的に示す断面図である。 図２は、ＦＺ法によるシリコン単結晶インゴットの製造工程を概略的に示すフローチャートである。 図３は、シリコン単結晶インゴットの形状を示す略側面図である。 図４（ａ）〜（ｉ）は、ドープガス流量の制御方法を説明するための図であって、（ａ）は固液界面の断面図、（ｂ）は単結晶から切り出したウェーハＷの断面図、（ｃ）、（ｅ）及び（ｈ）はドープガス流量を示すグラフ、（ｄ）、（ｆ）、（ｇ）及び（ｉ）は抵抗率の面内分布を示すグラフである。 図５（ａ）〜（ｃ）は、結晶成長に合わせたドープガス流量の変化を示すグラフであり、（ａ）はハイレベルの区間Ｔ_Ｈとローレベルの区間Ｔ_Ｌとの比が１：１の矩形波、（ｂ）はハイレベルの区間Ｔ_Ｈとローレベルの区間Ｔ_Ｌとの比が１：４の矩形波（パルス波）、（ｃ）はのこぎり波をそれぞれ示している。 図６（ａ）〜（ｆ）は、ドープガス流量を一定とした場合に単結晶中の抵抗率の面内分布が下凸形状となる条件下でのドープガス流量と抵抗率との関係を説明するための図であって、（ａ）及び（ｂ）は、図５（ａ）及び（ｂ）に示した矩形波（又はパルス波）のドープガス流量をそれぞれ示すグラフであり、（ｃ）及び（ｄ）は、（ａ）及び（ｂ）のドープガス流量の変化に伴う結晶長手方向の抵抗率の変化をそれぞれ示すグラフであり、（ｅ）は、（ａ）〜（ｄ）における区間Ｔ_Ｈ中に育成される単結晶の抵抗率の面内分布を示すグラフであり、（ｆ）は、（ａ）〜（ｄ）における区間Ｔ_Ｌ中に育成される単結晶の抵抗率の面内分布を示すグラフである。 図７（ａ）〜（ｆ）は、ドープガス流量を一定とした場合に単結晶中の抵抗率の面内分布が上凸形状となる条件下でのドープガス流量と抵抗率との関係を説明するための図であって、（ａ）及び（ｂ）は、図５（ｂ）及び（ｃ）に示した矩形波（又はパルス波）のドープガス流量をそれぞれ示すグラフであり、（ｃ）及び（ｄ）は、（ａ）及び（ｂ）のドープガス流量の変化に伴う結晶長手方向の抵抗率の変化をそれぞれ示すグラフであり、（ｅ）は、（ａ）〜（ｄ）における区間Ｔ_L中に育成される単結晶の抵抗率の面内分布を示すグラフであり、（ｆ）は、（ａ）〜（ｄ）における区間Ｔ_H中に育成される単結晶の抵抗率の面内分布を示すグラフである。 図８は、本発明の第２の実施の形態によるＦＺ単結晶製造装置の構成を模式的に示す断面図である。 図９は、比較例によるシリコン単結晶から切り出したウェーハの抵抗率の面内分布を示すグラフである。 図１０は、比較例によるシリコン単結晶から切り出した全ウェーハのＲＲＧを示すヒストグラムである。 図１１は、実施例１におけるドープガス流量波形を示すグラフである。 図１２は、実施例１によるシリコン単結晶の側面の抵抗率分布を示すグラフである。 図１３は、抵抗率分布の改善効果が最大となる図１２のグラフ中の極小値PLの場所から切り出したウェーハの抵抗率の面内分布の実測値及び予測値を示すグラフである。 図１４は、抵抗率の悪化が見込まれる図１２のグラフ中の極大値PHの場所から切り出したウェーハの抵抗率の面内分布の実測値及び予測値を示すグラフである。 図１５は、実施例１によるシリコン単結晶から切り出した全ウェーハのＲＲＧを示すヒストグラムである。 図１６は、実施例２におけるドープガス流量波形を示すグラフである。 図１７は、実施例２によるシリコン単結晶の側面の抵抗率分布を示すグラフであり、 図１８は、抵抗率分布の改善効果が最大となる図１７のグラフ中の極小値PLの場所から切り出したウェーハの抵抗率の面内分布の実測値及び予測値を示すグラフである。 図１９は、抵抗率の悪化が見込まれる図１７のグラフ中の極大値PHの場所から切り出したウェーハの抵抗率の面内分布の実測値及び予測値を示すグラフである。 図２０は、実施例２によるシリコン単結晶から切り出した全ウェーハのＲＲＧを示すヒストグラムである。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態によるＦＺ単結晶製造装置の構成を模式的に示す断面図である。

図１に示すように、このＦＺ単結晶製造装置１０は、シリコン単結晶を育成するための装置であって、原料ロッド１を回転可能及び昇降可能に支持する上軸１１と、種結晶２（単結晶３）を回転可能及び昇降可能に支持する下軸１２と、原料ロッド１の外周面を囲むリング状の誘導加熱コイル１３と、成長が進んで大型化した単結晶３の重量を支える単結晶保持具１４と、溶融帯域４にドープガスを供給するガスドープ装置１５とを備えている。

原料ロッド１はモノシラン等のシリコン原料を精製して得られた高純度多結晶シリコンからなり、原料ロッド１の上端は上軸１１に取り付けられている。原料ロッド１の下端部分は誘導加熱コイル１３により加熱されて融解し、これにより溶融帯域４が形成される。その後、下軸１２に取り付けられた種結晶２を溶融帯域４に接触させ、下方に引き下げつつ、所望の直径になるように増径させながら結晶化させる。このとき、同時に原料ロッド１を下方へ移動させることで、原料ロッド１の下端部分を連続的に融解させ、結晶化に必要な量の融液を供給する。単結晶３は、ある程度成長して重量が増したところで単結晶保持具１４により支持される。

ガスドープ装置１５は、溶融帯域４にドープガスを吹き付けてドーパントを取り込ませるための装置であり、溶融帯域４にドープガスを吹き付けるガスノズル１５ａと、ガスノズル１５ａから噴出されるドープガスの流量を制御するマスフローコントローラ１５ｂと、ドープガスが高圧状態で収容されたガスボンベ１５ｃと、ガスボンベ１５ｃからのドープガスのガスライン圧を調整するバルブ１５ｄとを備えている。ガスライン圧はバルブ１５ｄの開度に応じて調整され、マスフローコントローラ１５ｂは予め設定されたシーケンスプログラム（制御信号）に従ってドープガス流量を制御する。ガスノズル１５ａは、図示のように誘導加熱コイル１３の近傍に配置されている。

本実施形態において溶融帯域４へのドーパントの供給量はドープガス流量を変えることによって調整される。ドーパントの供給量を安定的に制御するためにはドープガス濃度を一定に維持し、ドープガス流量のみを調整することが好ましい。ただし、ドープガス濃度を変えることでドーパントの供給量を制御することも可能である。

図２は、ＦＺ法によるシリコン単結晶インゴットの製造工程を概略的に示すフローチャートである。また、図３は、シリコン単結晶インゴットの形状を示す略側面図である。

図２及び図３に示すように、ＦＺ法によるシリコン単結晶インゴットの製造では、原料ロッド１の先端部を溶融して種結晶２に融着させる融着工程Ｓ１、無転位化のため単結晶３の直径が細く絞られた絞り部３ａを形成する絞り工程Ｓ２、単結晶３の直径を目標の直径まで徐々に拡大させてテーパー部３ｂを育成するテーパー部育成工程Ｓ３、単結晶３の直径を一定に維持して直胴部３ｃを育成する直胴部育成工程Ｓ４、単結晶３の直径を縮小させたボトム部３ｄを育成するボトム部育成工程Ｓ５、及び単結晶３の育成を終了して冷却する冷却工程Ｓ６が順に実施される。こうして、絞り部３ａ、テーパー部３ｂ、直胴部３ｃ、ボトム部３ｄが順に形成されたシリコン単結晶インゴット３Ｉが完成する。

シリコン単結晶インゴット３Ｉのうち実際にウェーハとして製品化される部分は直胴部３ｃである。そのため、少なくとも直胴部育成工程Ｓ４中は所定の流量のドープガスを供給して単結晶中の抵抗率を精密に制御する必要がある。直胴部３ｃの育成開始直後からドープガスを安定的に供給するためには、テーパー部育成工程Ｓ３中にドープガスの供給を開始することが好ましい。

図３に示すように、本実施形態によるシリコン単結晶インゴット３Ｉの直胴部３ｃの外周面３ｓの抵抗率は、当該インゴットの長手方向に沿って周期的に増減している。外周面の抵抗率の最大値及び最小値はウェーハの抵抗率の規格に収まるように設計されているが、規格に収まっていればよいというものではなく、抵抗率の面内変動が小さいことも製品化の条件となる。詳細は後述するが、ドープガス流量を一定とする通常ドープ時の抵抗率の面内分布が下凸形状となる場合、外周面の抵抗率の変動波形が上昇している部位で面内分布が良化し、抵抗率の変動波形が下降している部位で面内分布が悪化するので、抵抗率の変動波形が上昇している部位をウェーハ製品として使用することができる。逆に、通常ドープ時の抵抗率の面内分布が上凸形状となる場合、外周面の抵抗率の変動波形が上昇している部位で面内分布が悪化し、抵抗率の変動波形が下降している部位で面内分布が良化するので、抵抗率の変動波形が下降している部位をウェーハ製品として使用することができる。このようなシリコン単結晶インゴット３Ｉによれば、単結晶の一部を犠牲にしつつ抵抗率の面内分布の良好なシリコンウェーハの製造歩留まりを高めることができる。

上記のような抵抗率分布を有する単結晶インゴット３Ｉは、ドープガス供給期間中においてドープガス流量を繰り返し増減させることにより製造することができる。次に、ドープガス流量の制御方法について説明する。

図４（ａ）〜（ｉ）は、ドープガス流量の制御方法を説明するための図であって、（ａ）は固液界面の断面図、（ｂ）は単結晶から切り出したウェーハＷの断面図、（ｃ）、（ｅ）及び（ｈ）はドープガス流量を示すグラフ、（ｄ）、（ｆ）、（ｇ）及び（ｉ）は抵抗率の径方向の分布を示すグラフである。

通常、ＦＺ法において、単結晶３と溶融帯域４との固液界面の断面形状は図４（ａ）に示すように下凸形状となる。この場合、溶融帯域４の外周部Ｐｅが最初に結晶化し、中心部Ｐｃが最後に結晶化する。そのため、図４(ｂ)に示すように、単結晶３から切り出したウェーハＷの外周部Ｐｅの形成時期と中心部Ｐｃの形成時期との間には時間差（ｔ１−ｔ２）が生じている。

図４（ｃ）に示すように時刻ｔ１からｔ２までの期間においてドープガス流量が一定である場合において、図４（ｄ）に示すようにウェーハＷの外周部Ｐｅよりも中心部Ｐｃの抵抗率が低くなる場合（つまり下凸形状となる場合）には、図４（ｅ）に示すように時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間においてドープガス流量を減少させる。このようにすることで、外周部Ｐｅのドーパント量を相対的に増やすことができ、中心部Ｐｃのドーパント量を相対的に減らすことができる。したがって、図４（ｄ）に示した抵抗率の面内分布の変化を図４（ｆ）のように緩和することができる。

図４（ｃ）に示すように時刻ｔ１からｔ２までの期間においてドープガス流量が一定である場合において、図４（ｇ）に示すようにウェーハＷの外周部Ｐｅよりも中心部Ｐｃの抵抗率が高くなる場合（つまり上凸形状となる場合）には、図４（ｈ）に示すように時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間においてドープガス流量を増加させる。このようにすることで、外周部Ｐｅのドーパント量を相対的に減らすことができ、中心部Ｐｃのドーパント量を相対的に増やすことができる。したがって、図４（ｇ）に示した抵抗率の面内分布の変化を図４（ｉ）のように緩和することができる。

以上のように、抵抗率の面内分布に基づいてドープガス流量を適切に変化させることにより、外周部Ｐｅと中心部Ｐｃの抵抗率の偏差を小さくすることが可能である。しかし、ドープガス流量を低くし続けると単結晶中の抵抗率が高くなりすぎることにより、ウェーハ製品に要求される所望の抵抗率（例えば５０Ω・ｃｍ±１０％）を確保することができなくなる。またドープガス流量を高くし続けると単結晶中の抵抗率が低くなりすぎることにより、ウェーハ製品に要求される所望の抵抗率（例えば５０Ω・ｃｍ±１０％）を確保することができなくなる。また、抵抗率の規格に収まる範囲内で抵抗率を変化させる場合において結晶全長に亘ってドープガス流量を常に減少又は増加させる場合には、ウェーハ一枚分の結晶成長期間における抵抗率の変化が緩やかになるため、抵抗率の面内分布を改善する効果が非常に小さいという問題もある。

そこで本実施形態においては、ウェーハＷの外周部Ｐｅと中心部Ｐｃとの抵抗率の偏差を小さくするために変化させたドープガス流量を元の流量まで戻して、ドープガス流量を再び変化させる増減動作を繰り返す。これにより、単結晶の抵抗率を規格内に収めることができ、また、ドープガス流量の増減の繰返し周期を短くすることで抵抗率の面内分布の改善効果を高めることができる。

図５（ａ）〜（ｃ）は、結晶成長に合わせたドープガス流量の変化を示すグラフであり、（ａ）はハイレベルの区間Ｔ_Ｈとローレベルの区間Ｔ_Ｌとの比が１：１の矩形波、（ｂ）はハイレベルの区間Ｔ_Ｈとローレベルの区間Ｔ_Ｌとの比が１：４の矩形波（パルス波）、（ｃ）はのこぎり波をそれぞれ示している。図中のグラフの横軸は結晶長、縦軸はドープガス流量をそれぞれ示している。

図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、単結晶の直胴部３ｃの育成中のドープガス流量は増減を繰り返すように制御される。このうち、図５（ａ）及び（ｂ）に示すドープガス流量の波形は矩形波であり、ドープガス流量は時刻ｔａから時刻ｔｂまでの結晶成長区間Ｔ_Ｈにおいて最大流量Ｑ１（ハイレベル）を維持し、時刻ｔｂにおいて最大流量Ｑ１から最小流量Ｑ２まで直ちに低下する。その後、時刻ｔｂから時刻ｔｃまでの結晶成長区間Ｔ_Ｌにおいて最小流量Ｑ２（ローレベル）を維持し、時刻ｔｃにおいて最小流量Ｑ２から最大流量Ｑ１まで直ちに増加する。すなわち、最大流量Ｑ１（第１の流量）と最小流量Ｑ２（第２の流量）とが交互に繰り返し供給される。

図５（ａ）のドープガス流量波形は、ハイレベルの区間Ｔ_Ｈとローレベルの区間Ｔ_Ｌとの比が１：１の場合である。これに対して、図５（ｂ）のドープガス流量波形は、ハイレベルの区間Ｔ_Ｈとローレベルの区間Ｔ_Ｌとの比が１：４の場合である。図５（ａ）及び（ｂ）において、ドープガス流量を増減させる際の最大流量Ｑ１は基準流量Ｑ０よりも大きく、最小流量Ｑ２は基準流量Ｑ０よりも小さい。ここで基準流量Ｑ０は、ドープガス流量を一定とする場合に所望の抵抗率を付与することができる流量のことをいう。また、ハイレベルな流量とは、基準流量Ｑ０を上回る流量のことであり、ローレベルな流量とは、基準流量Ｑ０を下回る流量のことである。

ドープガス流量を繰り返し増減させる場合において、１周期Ｔ当たりの総流量（（Ｑ１×Ｔ_Ｈ＋Ｑ２×Ｔ_Ｌ）は、ドープガス流量を一定とする場合における繰り返し周期Ｔ当たりの総流量（Ｑ０×Ｔ）と等しく設定される。したがって、図５（ｂ）のようにハイレベルの区間Ｔ_Ｈを短くした場合における最大流量Ｑ１は、図５（ａ）のようにハイレベルの区間Ｔ_Ｈを長くした場合における最大流量Ｑ１よりも大きくなる。

ドープガス流量の増減幅及び繰り返し周期Ｔは、単結晶３と溶融帯域４との固液界面形状（固液界面深さＤ）に基づいて決定することができる。ドープガス流量の増減幅及び繰り返し周期Ｔは、ドープガス流量を基準流量Ｑ０で一定にしたときの単結晶３中の抵抗率の面内分布及び許容変動幅に基づいて決定することが好ましい。

図５（ｂ）のようにハイレベルの区間とローレベルの区間との比率を変える場合には、ドープガス流量を一定にしたときの単結晶中の抵抗率の面内分布に基づいてハイレベルの区間とローレベルの区間との比率を決定することが好ましい。上記のように、ドープガス流量を一定にしたときの単結晶中の抵抗率の面内分布が下凸形状となる場合、ドープガス流量がハイレベルの区間Ｔ_Ｈで抵抗率の面内分布が悪化し、ローレベルの区間Ｔ_Ｌで良化するので、ドープガス流量波形の１周期Ｔに占めるハイレベルの区間Ｔ_Ｈの割合を０．５以下にすることが好ましく、０．１以下にすることが特に好ましい。換言すると、抵抗率の面内分布が良化される期間である期間Ｔ_Ｌが１周期Ｔに占める割合Ｔ_Ｌ／Ｔ（デューティ比）は、０．５以上であることが好ましく、０．９以上であることが特に好ましい。

逆にドープガス流量を一定にしたときの単結晶の抵抗率の面内分布が上凸形状となる場合、ドープガス流量がローレベルの区間Ｔ_Ｌで抵抗率の面内分布が悪化し、ハイレベルの区間Ｔ_Ｈで良化するので、ドープガス流量波形の１周期に占めるローレベルの区間Ｔ_Ｌの割合を０．５以下にすることが好ましく、０．１以下にすることが特に好ましい。換言すると、抵抗率の面内分布が良化される期間である期間Ｔ_Ｈが１周期Ｔに占める割合Ｔ_Ｈ／Ｔ（デューティ比）は、０．５以上であることが好ましく、０．９以上であることが特に好ましい。

図５（ｃ）に示すドープガス流量の波形はのこぎり波であり、最大流量Ｑ１から最小流量Ｑ２まで徐々に低下した後、一定時間Ｔの経過後に最大流量Ｑ１に直ちに戻り、このような流量の増減が周期的に繰り返される。最大流量Ｑ１は基準流量Ｑ０よりも大きく、最小流量Ｑ２は基準流量Ｑ０よりも小さい。ドープガス流量を繰り返し増減させる場合において、一周期Ｔ当たりの総流量は、ドープガス流量を一定とする場合における一周期Ｔ当たりの総流量と等しく設定される。すなわち、｛（Ｑ１＋Ｑ２）×Ｔ｝／２＝Ｑ０×Ｔである。のこぎり波のドープガス流量の変化は、矩形波やパルス波に比べて緩慢であるため、矩形波やパルス波の場合よりも効果は小さいが、抵抗率の面内変動を緩和することが可能である。

図６（ａ）〜（ｆ）は、ドープガス流量を一定とした場合に単結晶中の抵抗率の面内分布が下凸形状となる条件下でのドープガス流量と抵抗率との関係を説明するための図であって、（ａ）及び（ｂ）は、図５（ａ）及び（ｂ）に示した矩形波（又はパルス波）のドープガス流量をそれぞれ示すグラフであり、（ｃ）及び（ｄ）は、（ａ）及び（ｂ）のドープガス流量の変化に伴う結晶長手方向の抵抗率の変化をそれぞれ示すグラフであり、（ｅ）は、（ａ）〜（ｄ）における区間Ｔ_Ｈ中に育成される単結晶の抵抗率の面内分布を示すグラフであり、（ｆ）は、（ａ）〜（ｄ）における区間Ｔ_Ｌ中に育成される単結晶の抵抗率の面内分布を示すグラフである。

図６（ａ）〜（ｄ）に示すように、単結晶の抵抗率は、ドープガス流量がハイレベルの区間Ｔ_Ｈで減少し、ローレベルの区間Ｔ_Ｌで増加する。そして、抵抗率が減少する区間Ｔ_Ｈ中に育成された単結晶の抵抗率の面内分布の変動幅ρｄｅｖは、図６（ｅ）に示すように大きくなり、抵抗率が増加する区間Ｔ_Ｌ中に育成された単結晶の抵抗率の面内分布の変動幅ρｄｅｖは、図６（ｆ）に示すように小さくなる。

図６（ａ）に示すように、ドープガス流量波形のハイレベルの区間Ｔ_Ｈが相対的に長い場合には、ドープ流量のローレベルの区間Ｔ_Ｌが短くなるので、図６（ｃ）に示すように抵抗率の増加率は大きくなる。したがって、抵抗率の面内分布を改善する効果を高めることができるが、面内分布が改善された単結晶の長さは短くなる。なお、単結晶の直胴部における結晶成長速度は一定であるため、結晶長を示す横軸は時間軸に置き換えて見ることができる。

一方、図６（ｂ）に示すように、ドープガス流量波形のハイレベルの区間Ｔ_Ｈが相対的に短い場合には、ドープ流量のローレベルの区間Ｔ_Ｌが長くなるので、図６（ｄ）に示すように抵抗率の増加率は緩やかになる。したがって、抵抗率の面内分布を改善する効果が小さくなるが、面内分布が改善された単結晶の長さはｄ２長くなる。また、ドープガス流量がハイレベルの区間Ｔ_Ｈでの抵抗率の減少率が急であるため抵抗率の変動幅が拡大して面内分布の悪化が著しいが、ハイレベルの区間Ｔ_Ｈが短いため、面内分布が悪化した単結晶の長さｄ１は短くなる。

したがって、面内分布が改善された単結晶の長さよりも抵抗率の面内分布の改善効果を優先する場合には、図６（ａ）のようにドープガス流量波形のハイレベルの区間Ｔ_Ｈを長くしたほうがよい。逆に、抵抗率の面内分布の改善効果よりも面内分布が改善された単結晶の長さを優先する場合には、図６（ｂ）のようにドープガス流量波形のハイレベルの区間Ｔ_Ｈを短くしたほうがよい。この場合、ドープガス流量の１周期に占めるハイレベルの区間Ｔ_Ｈの割合は０．１以下であることが好ましく、ドープガス流量がローレベルのときの最小流量Ｑ２に対するハイレベルのときの最大流量Ｑ１の比は４以上であることが好ましい。

図７（ａ）〜（ｆ）は、ドープガス流量を一定とした場合に単結晶中の抵抗率の面内分布が上凸形状となる条件下でのドープガス流量と抵抗率との関係を説明するための図であって、（ａ）及び（ｂ）は、図５（ｂ）及び（ｃ）に示した矩形波（又はパルス波）のドープガス流量をそれぞれ示すグラフであり、（ｃ）及び（ｄ）は、（ａ）及び（ｂ）のドープガス流量の変化に伴う結晶長手方向の抵抗率の変化をそれぞれ示すグラフであり、（ｅ）は、（ａ）〜（ｄ）における区間Ｔ_L中に育成される単結晶の抵抗率の面内分布を示すグラフであり、（ｆ）は、（ａ）〜（ｄ）における区間Ｔ_H中に育成される単結晶の抵抗率の面内分布を示すグラフである。

図７（ａ）〜（ｄ）に示すように、単結晶の抵抗率は、ドープガス流量がローレベルの区間Ｔ_Ｌで増加し、ハイレベルの区間Ｔ_Ｈで増加する。そして、抵抗率が増加する区間Ｔ_Ｌ中に育成された単結晶の抵抗率の面内分布の変動幅ρｄｅｖは、図７（ｅ）に示すように大きくなり、抵抗率が減少する区間Ｔ_Ｈ中に育成された単結晶の抵抗率の面内分布の変動幅ρｄｅｖは、図７（ｆ）に示すように小さくなる。

図７（ａ）に示すように、ドープガス流量波形のローレベルの区間Ｔ_Ｌが相対的に長い場合には、ドープ流量のハイレベルの区間Ｔ_Ｈが短くなるので、図７（ｃ）に示すように抵抗率の減少率は大きくなる。したがって、抵抗率の面内分布を改善する効果を高めることができるが、面内分布が改善された単結晶の長さｄ２は短くなる。なお、単結晶の直胴部における結晶成長速度は一定であるため、結晶長を示す横軸は時間軸に置き換えて見ることもできる。

一方、図７（ｂ）に示すように、ドープガス流量波形のローレベルの区間Ｔ_Ｌが相対的に短い場合には、ドープ流量のハイレベルの区間Ｔ_Ｈが長くなるので、図７（ｄ）に示すように抵抗率の減少率は緩やかなる。したがって、抵抗率の面内分布を改善する効果が小さくなるが、面内分布が改善された単結晶の長さｄ２は長くなる。また、ドープガス流量がローレベルの区間Ｔ_Ｌでの抵抗率の増加率が急であるため抵抗率の変動幅が拡大して面内分布の悪化が著しいが、ローレベルの区間Ｔ_Ｌが短いため、面内分布が悪化した単結晶の長さｄ１は短くなる。

したがって、面内分布が改善された単結晶の長さよりも抵抗率の面内分布の改善効果を優先する場合には、図７（ａ）のようにドープガス流量波形のローレベルの区間Ｔ_Ｌを長くしたほうがよい。逆に、抵抗率の面内分布の改善効果よりも面内分布が改善された単結晶の長さを優先する場合には、図７（ｂ）のようにドープガス流量波形のローレベルの区間Ｔ_Ｌを小さくしたほうがよい。この場合、ドープガス流量の１周期に占めるローレベルの区間Ｔ_Ｌの割合は０．１以下であることが好ましく、ドープガス流量がローレベルのときの最小流量Ｑ２に対するハイレベルのときの最大流量Ｑ１の比は４以上であることが好ましい。

このように、本実施形態によれば、ドープガス流量を結晶長手方向に沿って繰り返し増減させることで抵抗率の面内分布の変動幅ρｄｅｖ＝ρ１−ρ２（図４（ｅ）参照）を小さくすることができる。ウェーハ抵抗率の面内分布は、元の面内抵抗率分布が下凸形状であった場合、抵抗率が結晶長手方向に増加する区間Ｔ_Ｌで緩和され、抵抗率が結晶長手方向に減少する区間Ｔ_Ｈで悪化する。区間Ｔ_Ｌでの変動幅ρｄｅｖの縮小効果は、ΔRES×Ｄ／d1で表すことができる。ここで、ΔRESは、製造しようとする単結晶に許容される抵抗率の規格幅であり、例えば許容される抵抗率が５０Ω・ｃｍ±１０％の場合、抵抗率の規格幅は１０％となる。またＤは固液界面の深さ（図４（ａ）参照）であり、製造条件によって決まる値である。d1は、抵抗率分布が良化する区間Ｔ_Ｌにおける結晶長である。

以上説明したように、本実施形態による単結晶の製造方法は、溶融帯域４にドープガスを吹き付けながら単結晶３をＦＺ法により製造する際に、ドープガス流量を繰り返し増減させるので、抵抗率の面内分布が良好な単結晶の歩留まりを高めることができる。

図８は、本発明の第２の実施の形態によるＦＺ単結晶製造装置の構成を模式的に示す断面図である。

図８に示すように、本実施形態の特徴は、ガスボンベ１５ｃ_１から供給されるドープガスとボンベ１５ｃ_２から供給される不活性ガス（例えば、Ａｒ）との混合ガスをガスノズル１５ａを通じて溶融帯域４に吹き付ける点にある。ガスボンベ１５ｃ_１から供給されるドープガスの流量はマスフローコントローラ１５ｂ_１によって制御され、またボンベ１５ｃ_２から供給される不活性ガスの流量はマスフローコントローラ１５ｂ_１によって制御される。そしてドープガスと不活性ガスの流量比を変化させることにより、ガスノズル１５ａから溶融帯域４に吹き付ける混合ガスのドープ濃度を変化させる。ガスノズル１５ａから溶融帯域４に吹き付ける混合ガスの流量は一定量とすることが好ましい。本実施形態においては、ボンベ１５ｃ_１から供給されるドープガスの流量を繰り返し増減させるので、図１に示した第１の実施の形態と同様の効果を奏することができ、抵抗率の面内分布が良好な単結晶の製造歩留まりを高めることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

例えば、上記実施形態においてはシリコン単結晶を製造する場合を例に挙げたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＦＺ法により製造可能な種々の単結晶を対象とすることができる。

＜比較例＞
ガスドープ法による直径200mmのシリコン単結晶の製造時に、ドープガス流量を変動させずに一定流量に維持しながら成長させた比較例によるシリコン単結晶を用意した。このシリコン単結晶からウェーハを切り出し、抵抗率の面内分布を測定した。図９は、ウェーハの抵抗率の面内分布を示すグラフであり、横軸はウェーハ中心からの距離（ｍｍ）、縦軸は抵抗率の規格値（％）をそれぞれ示している。抵抗率の基準値（０％）は狙い抵抗率である。

図９に示すように、比較例によるシリコン単結晶の抵抗率の面内分布は下凸形状であった。また、抵抗率偏差ρdevは１１％であった。また、この成長条件での固液界面深さＤは20mmであることを確認した。

次に、得られた全ウェーハの抵抗率の面内分布を測定し、面内の抵抗率の変化率の指標であるＲＲＧ（Radial Resistivity Gradient）を評価した。ＲＲＧは、ウェーハ面内の最大抵抗率ρ_maxと最小抵抗率ρ_minとの差を最小抵抗率ρ_minで除した値を百分率で表したものである。すなわち、ＲＲＧ=((ρ_max-ρ_min) /ρ_min)×100である。

図１０は、比較例によるシリコン単結晶から切り出した全ウェーハのＲＲＧを示すヒストグラムである。図１０に示すように、ＲＲＧは１０〜１１％を中心に７〜１６％の範囲内に集中的に分布していることが分かった。この結果からＲＲＧ≦１０％を判定基準とすると、良品率は３１％程度であった。

＜実施例１＞
ドープガス流量を変動させた点以外は比較例と同一条件下で実施例１によるシリコン単結晶を製造した。図１１のようにドープガス流量波形は矩形波であり、流量がハイレベルの区間における結晶長d2とローレベルの区間における結晶長d1との比は１５：２０とし、比較例のドープガス流量（一定値）を基準として＋７０％と−４５％との間で上下に変動させた。ドープガス流量比は３．４であった。

次に、得られたシリコン単結晶の側面の抵抗率分布を結晶成長方向に沿って測定した。シリコン単結晶の側面の抵抗率は四端針法により測定した。図１２は、実施例１によるシリコン単結晶の側面の抵抗率分布を示すグラフであり、横軸は結晶の長さ方向の位置（ｍｍ）、縦軸は抵抗率の規格値（％）をそれぞれ示している。

図１２に示すように、結晶長手方向の抵抗率はドープガス流量がローレベルの区間で増加し、ハイレベルの区間で減少した。実測値は、狙い値によく一致していることが分かる。

これにより、単結晶に許容される抵抗率の規格幅ΔRES=１１％、d1＝２０（mm）となるので、抵抗率偏差ρdevに対して最大で１１％の補正効果が見込まれる。

抵抗率分布の改善効果が最大となる図１２のグラフ中の極小値PLの場所から切り出したウェーハの抵抗率の面内分布の実測値及び予測値を図１３に示す。また、抵抗率の悪化が見込まれる図１２のグラフ中の極大値PHの場所から切り出したウェーハの抵抗率の面内分布の実測値及び予測値を図１４に示す。

図１３に示すように、極小値PLの場所から切り出したウェーハの抵抗率の面内分布はほぼフラットとなり、抵抗率偏差ρdevは３％程度まで改善された。一方、図１４に示すように、極大値PHの場所から切り出したウェーハの抵抗率の面内分布は大きく変化し、抵抗率偏差ρdevは２３％まで悪化した。

図１５は、実施例１によるシリコン単結晶から切り出した全ウェーハのＲＲＧを示すヒストグラムである。図１５に示すように、ＲＲＧは３〜３４％の範囲内に広く分布し、比較例に対して良化するものだけでなく悪化するものも増加する結果となった。ＲＲＧ≦１０％を判定基準とすると、良品率は３５％程度であった。実施例１の良品率は比較例と比べて大きな改善はないが、比較例では得られなかったＲＲＧが５％以下となる抵抗率分布が非常にフラットなウェーハ製品を得ることができた。

＜実施例２＞
ドープガス流量の変動条件を異ならせた点以外は実施例１と同一条件下で実施例２によるシリコン単結晶を製造した。図１６のようにドープガス流量波形はパルス波であり、ハイレベルの区間における結晶長d2とローレベルの区間における結晶長d1との比は４：７５とし、比較例のドープガス流量（一定値）を基準として＋３１２％と−１４％との間を上下に変動させた。ドープガス流量比は４．８であった。

次に、得られたシリコン単結晶の側面の抵抗率分布を結晶成長方向に沿って測定した。シリコン単結晶の側面の抵抗率は四端針法により測定した。図１７は、実施例２によるシリコン単結晶の側面の抵抗率分布を示すグラフであり、横軸は結晶の長さ方向の位置（ｍｍ）、縦軸は抵抗率の規格値（％）をそれぞれ示している。

図１７に示すように、結晶長手方向の抵抗率はドープガス流量がローレベルの区間で増加し、ハイレベルの区間で減少した。実測値は、狙い値よりも大きい傾向があるものの概ね一致していることが分かる。

これにより、単結晶に許容される抵抗率の規格幅ΔRES=１１％、d1＝７５（mm）となるので、抵抗率偏差ρdevに対して最大で２．９％の補正効果が見込まれる。

抵抗率分布の改善効果が最大となる図１７のグラフ中の極小値PLの場所から切り出したウェーハの抵抗率の面内分布の実測値及び予測値を図１８に示す。また、抵抗率の悪化が見込まれる図１７のグラフ中の極大値PHの場所から切り出したウェーハの抵抗率の面内分布の実測値及び予測値を図１９に示す。

図１８に示すように、極小値PLの場所から切り出したウェーハの抵抗率偏差ρdevは約３％低減し、８％程度まで改善された。一方、図１９に示すように、極大値PHの場所から切り出したウェーハの抵抗率偏差ρdevは２１％まで悪化した。

図２０は、実施例２のシリコン単結晶から切り出した全ウェーハのＲＲＧを示すヒストグラムである。図２０に示すように、ＲＲＧは３〜２８％の範囲内に広く分布するが、分布がまとまっており、悪化するものが少なかった。比較例に比べて全体的に分布が良化方向へシフトしていることが分かる。ＲＲＧ≦１０％を判定基準とすると、良品率は７８％程度となった。

１ 原料ロッド
２ 種結晶
３ 単結晶（シリコン単結晶）
３Ｉ シリコン単結晶インゴット
３ａ 絞り部
３ｂ テーパー部
３ｃ 直胴部
３ｄ ボトム部
３ｓ 外周面
４ 溶融帯域
１０ 単結晶製造装置
１１ 上軸
１２ 下軸
１３ 誘導加熱コイル
１４ 単結晶保持具
１５ ガスドープ装置
１５ａ ガスノズル
１５ｂ，１５ｂ_１，１５ｂ_２ マスフローコントローラ
１５ｃ，１５ｃ_１，１５ｃ_２ ガスボンベ
１５ｄ，１５ｄ_１，１５ｄ_２ バルブ
Ｐｃ ウェーハ中心部（結晶中心部）
Ｐｅ ウェーハ外周部（結晶外周部）
Ｑ０ 基準流量
Ｑ１ 最大流量
Ｑ２ 最小流量
Ｓ１ 融着工程
Ｓ２ 絞り工程
Ｓ３ テーパー部育成工程
Ｓ４ 直胴部育成工程
Ｓ５ ボトム部育成工程
Ｓ６ 冷却工程
Ｗ ウェーハ

Claims (16)

1. ドープガスを溶融帯域に吹き付けながら単結晶の育成を行うガスドープ法を用いたＦＺ法による単結晶の製造方法であって、
   前記ドープガスの流量を繰り返し増減させることを特徴とする単結晶の製造方法。
2. 前記単結晶と前記溶融帯域との固液界面の断面形状に基づいて、前記ドープガスの流量の増減幅及び繰り返し周期を決定する、請求項１に記載の単結晶の製造方法。
3. 前記ドープガスの流量を一定にしたときの単結晶中の抵抗率の面内分布及び許容変動幅に基づいて、前記ドープガスの流量の増減幅及び繰り返し周期を決定する、請求項１又は２に記載の単結晶の製造方法。
4. 前記ドープガスの流量の波形は矩形波又はパルス波である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の単結晶の製造方法。
5. 前記ドープガスの流量を一定にしたときの単結晶中の抵抗率の面内分布が下凸形状となる条件下で前記単結晶を育成すると共に、前記ドープガスの流量の１周期に占める前記ドープガスの流量がハイレベルとなる期間の割合が０．５以下となるように前記ドープガスの流量を制御する、請求項４に記載の単結晶の製造方法。
6. 前記ドープガスの流量がローレベルのときの流量に対するハイレベルのときの流量の比が３以上である、請求項５に記載の単結晶の製造方法。
7. 前記ドープガスの流量の１周期に占める前記ドープガスの流量がハイレベルとなる期間の割合が０．１以下となるように前記ドープガスの流量を制御する、請求項５に記載の単結晶の製造方法。
8. 前記ドープガスの流量がローレベルのときの流量に対するハイレベルのときの流量の比が４以上である、請求項７に記載の単結晶の製造方法。
9. 前記ドープガスの流量を一定としたとき単結晶中の抵抗率の面内分布が上凸形状となる条件下で前記単結晶を育成すると共に、ドープガス流量波形の１周期に占める前記ドープガス流量がローレベルとなる期間の割合が０．５以下となるようにドープガス流量を制御する、請求項４に記載の単結晶の製造方法。
10. 前記ドープガスの流量がハイレベルのときの流量に対するローレベルのときの流量の比が３以上である、請求項９に記載の単結晶の製造方法。
11. 前記ドープガス流量波形の１周期に占める前記ドープガス流量がローレベルとなる区間の割合が０．１以下となるように前記ドープガスの流量を制御する、請求項９又は１０に記載の単結晶の製造方法。
12. 前記ドープガスの流量がハイレベルのときの流量に対するローレベルのときの流量の比が４以上である、請求項１１に記載の単結晶の製造方法。
13. 前記単結晶の直径を徐々に大きくしながら育成するテーパー部育成工程と、
    前記単結晶の直径を一定に維持しながら育成する直胴部育成工程とを含み、
    前記前記直胴部育成工程中において前記ドープガス流量を周期的に増減させる、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の単結晶の製造方法。
14. 前記テーパー部育成工程中に前記ドープガスの吹き付けを開始し、
    前記テーパー部育成工程中は前記ドープガスの流量を一定に維持し、
    前記直胴部育成工程に移行した後に前記ドープガスの流量を繰り返し増減させる、請求項１３に記載の単結晶の製造方法。
15. ドープガスを溶融帯域に吹き付けながら単結晶の育成を行うガスドープ法を用いたＦＺ法による単結晶製造装置であって、
    原料を昇降可能に支持する上軸と、
    前記単結晶を昇降可能に支持する下軸と、
    前記原料を加熱して前記溶融帯域を形成する誘導加熱コイルと、
    前記溶融帯域にドープガスを吹き付けるガスドープ装置とを備え、
    前記ガスドープ装置は、前記ドープガスの流量を繰り返し増減させることを特徴とする単結晶製造装置。
16. ＦＺ法により製造されたシリコン単結晶インゴットであって、外周面の抵抗率が結晶長手方向に沿って周期的に増減していることを特徴とするシリコン単結晶インゴット。

Images