JP7200921B2 - Method for irradiating silicon ingot with neutrons, method for manufacturing silicon ingot, and method for manufacturing silicon wafer - Google Patents

Method for irradiating silicon ingot with neutrons, method for manufacturing silicon ingot, and method for manufacturing silicon wafer Download PDF

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Description

本発明は、シリコンインゴットへの中性子照射方法、シリコンインゴットの製造方法およびシリコンウェーハの製造方法に関する。 The present invention relates to a neutron irradiation method for a silicon ingot, a method for manufacturing a silicon ingot, and a method for manufacturing a silicon wafer.

近年、電力用途向けのスイッチングデバイスとして、サイリスタやバイポーラトランジスタ、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor)などが盛んに開発されている。中でも、IGBTは、MOSFETの高速性とバイポーラトランジスタの低飽和電圧特性とを兼ね備えたデバイスであり、ハイブリッド車や電気自動車の動力モータ用電源のように、大容量、高耐圧、高速スイッチングが求められる用途において注目を集めている。 In recent years, thyristors, bipolar transistors, MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors), insulated gate bipolar transistors (IGBTs), and the like have been actively developed as switching devices for power applications. Among them, the IGBT is a device that combines the high speed of a MOSFET with the low saturation voltage characteristics of a bipolar transistor, and is required to have a large capacity, high withstand voltage, and high-speed switching, such as power sources for power motors in hybrid and electric vehicles. It is attracting attention for its uses.

IGBTは、シリコンウェーハの表面側に形成されたゲート電極およびエミッタ電極と、裏面側に形成されたコレクタ電極とを有するゲート電圧駆動型のスイッチングデバイス(「縦型IGBT」とも言う。)であり、スイッチング電流は、表面側のエミッタと裏面側のコレクタとの間のシリコンウェーハ全体を流れる。従って、シリコンウェーハ全体に対して、高い品質が要求される。 An IGBT is a gate voltage-driven switching device (also referred to as a "vertical IGBT") having a gate electrode and an emitter electrode formed on the front side of a silicon wafer and a collector electrode formed on the back side of the silicon wafer, The switching current flows across the silicon wafer between the frontside emitter and the backside collector. Therefore, high quality is required for the entire silicon wafer.

例えば、シリコンウェーハの抵抗率のウェーハ面内方向のばらつきが大きい場合には、シリコンウェーハ上に形成されたデバイスの特性のばらつきに繋がる。そのため、抵抗率のばらつきが小さいことが必要である。 For example, when the resistivity of a silicon wafer varies greatly in the in-plane direction of the wafer, this leads to variations in the characteristics of devices formed on the silicon wafer. Therefore, it is necessary that the variation in resistivity is small.

上記抵抗率のウェーハ面内方向のばらつきを評価する指標の1つとして、RRG(Radial Resistivity Gradient)が挙げられる。RRGは、四探針抵抗測定器などを用いてウェーハ面内の抵抗率を例えば所定の間隔で測定し、測定された抵抗率から下記の式(1)を用いて求めることができる。
RRG(%)=((Rmax-Rmin)/Rmin)×100 (1)
ここで、Rmaxは測定された抵抗率の最大値、Rminは測定された抵抗率の最小値を表す。
RRG (Radial Resistivity Gradient) is one of indices for evaluating variations in resistivity in the wafer in-plane direction. RRG can be obtained by measuring the resistivity in the wafer surface at predetermined intervals, for example, using a four-probe resistance measuring instrument or the like, and using the following equation (1) from the measured resistivity.
RRG (%) = (( Rmax - Rmin )/ Rmin ) x 100 (1)
Here, R max represents the maximum measured resistivity value, and R min represents the minimum measured resistivity value.

上記抵抗率のばらつきが低減されたn型シリコンウェーハを得る技術として、中性子照射ドーピング(Neutron Transmutation Doping、NTD)技術がある。NTD技術は、シリコンに含まれる同位体の1つである30Siに熱中性子を衝突させると、30Siが最終的に31Pになることを利用した技術である。 Neutron Transmutation Doping (NTD) technology is available as a technology for obtaining n-type silicon wafers with reduced variations in resistivity. The NTD technology is a technology that utilizes the fact that 30 Si, which is one of the isotopes contained in silicon, is finally converted to 31 P when thermal neutrons collide with 30 Si.

シリコンには、質量数が異なる3つの同位体28Si、29Siおよび30Siがそれぞれ92.23%、4.67%、3.10%の存在比で存在する。こうしたシリコンに中性子を照射して熱中性子が30Siに衝突すると、γ線を放射して熱中性子が陽子に置き換わり、31Siとなる。 Silicon has three isotopes 28 Si, 29 Si, and 30 Si with different mass numbers at abundance ratios of 92.23%, 4.67%, and 3.10%, respectively. When such silicon is irradiated with neutrons and thermal neutrons collide with 30 Si, γ-rays are emitted and the thermal neutrons are replaced with protons to form 31 Si.

生成された31Siは、半減期2.62時間と極めて不安定であるため、β崩壊してβ線を放射し、31Siはリン(31P)となる。30Siはシリコン中に均一に存在するため、原理的には、中性子の照射によってリンをシリコン中に均一に分布させることができ、抵抗率のばらつきの小さなn型シリコンウェーハが得られる。 Since the generated 31 Si is extremely unstable with a half-life of 2.62 hours, it undergoes β-decay to emit β-rays, and 31 Si becomes phosphorus ( 31 P). Since 30 Si exists uniformly in silicon, in principle, phosphorus can be uniformly distributed in silicon by neutron irradiation, and an n-type silicon wafer with small resistivity variation can be obtained.

図1は、中性子照射装置の一例の模式図を示している。図1に示した中性子照射装置1は、中性子を放射するコア11と、シリコンインゴットIを収納して保持する収納容器12とを備える。収納容器12は、その内部に収納されたインゴットIに対して中性子が均一に照射されるように、回転可能に構成されている。 FIG. 1 shows a schematic diagram of an example of a neutron irradiation apparatus. A neutron irradiation apparatus 1 shown in FIG. 1 includes a core 11 that emits neutrons, and a storage container 12 that stores and holds a silicon ingot I. The storage container 12 is rotatable so that the ingots I stored therein are uniformly irradiated with neutrons.

図2は、収納容器12の一例を示している。図2に示した収納容器12は、筒部13aと底部13bとを有し、インゴットIを収納する円筒状の容器本体13と、容器本体13の上部の開口部に配置される蓋部14とを有する。収容容器12は、例えばアルミニウムなどの適切な金属で構成される。 FIG. 2 shows an example of the storage container 12. As shown in FIG. The storage container 12 shown in FIG. 2 has a cylindrical portion 13a and a bottom portion 13b. have The containment vessel 12 is constructed of a suitable metal, for example aluminum.

インゴットIを収納容器12に収納する際、インゴットIは、1本の状態で収納容器12に収納してもよいが、取り扱いなどの点から、複数のブロック部(図2においては、3つのブロック部I、I、I)に分割した状態で収納してもよい。また、搬送時および中性子の照射時には、収納容器12の内部には水が充填され、また中性子の照射時には、中性子照射装置1内部の収納容器12の周囲にも水が張られる。 When the ingot I is stored in the storage container 12, the ingot I may be stored in the storage container 12 in a single state. It may be stored in a divided state into portions I 1 , I 2 , and I 3 ). During transportation and neutron irradiation, the storage container 12 is filled with water, and during neutron irradiation, the surroundings of the storage container 12 inside the neutron irradiation apparatus 1 are filled with water.

こうした状態で、収容容器12を回転させつつ、コア11から中性子をインゴットIの側面側(延在(長手)方向に垂直な方向)からインゴットIに照射する。これにより、インゴットI中の30Siを31Pに変化させて、抵抗率の径方向のばらつきが小さなn型シリコンインゴットI、ひいては抵抗率のウェーハ面内方向のばらつきの小さなn型シリコンウェーハが得られる。 In this state, the ingot I is irradiated with neutrons from the side surface of the ingot I (in a direction perpendicular to the extending (longitudinal) direction) from the core 11 while rotating the container 12 . As a result, 30 Si in the ingot I is changed to 31 P to obtain an n-type silicon ingot I with small resistivity variation in the radial direction and an n-type silicon wafer with small resistivity variation in the wafer in-plane direction. be done.

上記NTD技術を用いて、抵抗率のウェーハ面内方向のばらつきが少ないシリコンウェーハを得る様々な技術が提案されている。例えば、特許文献1には、チョクラルスキー(Czochralski、CZ)法によって格子間酸素濃度と、サイズおよび密度が所定の範囲に調整されたCOP(Crystal Originated Particle)発生領域を含むシリコン単結晶を引き上げ、得られたシリコン単結晶に中性子を照射することによって、RRGが5%未満のシリコンウェーハを得る技術が記載されている。 Various techniques have been proposed for obtaining silicon wafers with less variation in resistivity in the in-plane direction of the wafer using the NTD technique. For example, in Patent Document 1, a silicon single crystal containing a COP (Crystal Originated Particle) generation region whose interstitial oxygen concentration, size and density are adjusted to predetermined ranges by the Czochralski (CZ) method is pulled up. , describes a technique for obtaining a silicon wafer having an RRG of less than 5% by irradiating the obtained silicon single crystal with neutrons.

特開2010-265143号公報JP 2010-265143 A

上記特許文献1などの技術によって、抵抗率のウェーハ面内方向のばらつきが小さなシリコンウェーハを得ることができる。しかしながら、本発明者らによる検討の結果、中性子照射後のインゴットIの上下端部から採取されたシリコンウェーハの抵抗率のウェーハ面内方向のばらつき(具体的には、RRG)が、インゴットIの中央部から採取されたものに比べて大きいことが判明した。つまり、中性子照射後のインゴットIの長手方向において、抵抗率の径方向のばらつきが、中央部よりも上下両端部の方が大きくなることが分かった。 A silicon wafer having a small variation in resistivity in the in-plane direction of the wafer can be obtained by the technique disclosed in Patent Document 1 or the like. However, as a result of studies by the present inventors, it was found that the variation (specifically, RRG) in the wafer in-plane direction of the resistivity of the silicon wafer sampled from the upper and lower ends of the ingot I after neutron irradiation It was found to be larger than those taken from the central part. In other words, it was found that, in the longitudinal direction of the ingot I after neutron irradiation, the variation in resistivity in the radial direction was greater at the upper and lower ends than at the central portion.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、中性子照射後のシリコンインゴットの長手方向において、抵抗率の径方向のばらつきが、中央部よりも上下両端部の方が大きくなるのを抑制することができるシリコンインゴットへの中性子の照射方法を提案することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its object is to reduce the radial variation in resistivity in the longitudinal direction of a silicon ingot after neutron irradiation to the upper and lower ends than in the central portion. To propose a method of irradiating a silicon ingot with neutrons capable of suppressing an increase in neutrons.

上記課題を解決するための本発明は、以下の通りである。
[1]単結晶シリコンインゴットを、筒部と底部とからなる円筒状の容器本体と蓋部とを有するアルミニウム製の収納容器に収納した状態で、前記インゴットの側面側から前記インゴットに中性子を照射する方法において、
前記中性子の照射は、前記容器本体内の前記底部にシリコンからなる円柱状のダミーブロック材を配置し、前記ダミーブロック材の上に前記インゴットを配置した状態で行うことを特徴とするシリコンインゴットへの中性子照射方法。
The present invention for solving the above problems is as follows.
[1] A single-crystal silicon ingot is placed in an aluminum storage container having a cylindrical container body consisting of a cylinder and a bottom and a lid, and the ingot is irradiated with neutrons from the side surface of the ingot. in the method of
A silicon ingot characterized in that the neutron irradiation is performed in a state in which a cylindrical dummy block made of silicon is arranged at the bottom of the container body, and the ingot is arranged on the dummy block. neutron irradiation method.

[2]前記中性子の照射は、前記インゴットの上に、シリコンからなる円柱状の別のダミーブロック材をさらに配置した状態で行う、前記[1]に記載のシリコンインゴットへの中性子照射方法。 [2] The method for irradiating a silicon ingot with neutrons according to [1], wherein the neutron irradiation is performed in a state where another cylindrical dummy block material made of silicon is further arranged on the ingot.

[3]前記中性子の照射は、前記中性子の照射に用いる中性子照射装置について、予め、前記中性子照射装置における鉛直方向の中性子照射範囲よりも長い評価用のシリコンインゴットを前記容器本体内に前記ダミーブロック材を配置せずに前記収容容器内に収容し、前記中性子照射装置から前記評価用インゴットに対して中性子の照射を行って、所望とする抵抗率範囲から外れる前記評価用インゴットの長手方向の領域を特定しておき、特定された前記領域が配置されていた前記容器本体内の領域に、前記ダミーブロック材を配置した状態で行う、前記[2]に記載のシリコンインゴットへの中性子照射方法。 [3] The neutron irradiation is performed by placing a silicon ingot for evaluation longer than a neutron irradiation range in the vertical direction of the neutron irradiation device in advance in the container main body and placing the dummy block in the neutron irradiation device used for the neutron irradiation. A longitudinal region of the evaluation ingot deviating from the desired resistivity range by irradiating the evaluation ingot with neutrons from the neutron irradiation device. is specified, and the method for irradiating a silicon ingot with neutrons according to [2] is performed with the dummy block material placed in the region in the container body where the specified region was placed.

[4]所定の方法で得られたシリコンインゴットに対して、前記[1]~[3]のいずれか一項に記載のシリコンインゴットへの中性子照射方法によって、前記インゴットに対して中性子を照射することを特徴とするシリコンインゴットの製造方法。 [4] A silicon ingot obtained by a predetermined method is irradiated with neutrons by the method for neutron irradiation of a silicon ingot according to any one of [1] to [3]. A method for manufacturing a silicon ingot, characterized by:

[5]前記[4]に記載のシリコンインゴットの製造方法によって製造されたシリコンインゴットに対してウェーハ加工処理を施し、シリコンウェーハを得ることを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。 [5] A method for producing a silicon wafer, comprising subjecting the silicon ingot produced by the method for producing a silicon ingot according to [4] to wafer processing to obtain a silicon wafer.

本発明によれば、中性子照射後のシリコンインゴットの長手方向において、抵抗率の径方向のばらつきが、中央部よりも上下両端部の方が大きくなるのを抑制することができる。 According to the present invention, in the longitudinal direction of the silicon ingot after neutron irradiation, it is possible to prevent the radial variation in resistivity from becoming larger at the upper and lower ends than at the central portion.

中性子照射装置の一例の模式図である。It is a schematic diagram of an example of a neutron irradiation apparatus. 中性子照射対象のシリコンインゴットを収納する収納容器の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a storage container for storing silicon ingots to be irradiated with neutrons. 本発明において中性子照射対象のシリコンインゴットを収納容器に収納する例を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of storing a silicon ingot to be irradiated with neutrons in a storage container in the present invention. 本発明において中性子照射対象のシリコンインゴットを収納容器に収納する別の例を説明する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating another example of storing a silicon ingot to be irradiated with neutrons in a storage container in the present invention. シリコンウェーハのシリコンインゴットからの採取位置に対するシリコンウェーハのRRGの値との関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the sampling position of the silicon wafer from the silicon ingot and the RRG value of the silicon wafer.

(シリコンインゴットへの中性子照射方法)
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。本発明によるシリコンインゴットへの中性子照射方法は、単結晶シリコンインゴットを、筒部と底部とからなる円筒状の容器本体と蓋部とを有するアルミニウム製の収納容器に収納した状態で、上記インゴットの側面側から上記インゴットに中性子を照射する方法である。ここで、上記中性子の照射は、容器本体内の底部にシリコンからなる円柱状のダミーブロック材を配置し、ダミーブロック材の上に上記インゴットを配置した状態で行うことを特徴とする。
(Neutron irradiation method for silicon ingot)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the neutron irradiation method for a silicon ingot according to the present invention, a single crystal silicon ingot is stored in an aluminum storage container having a cylindrical container main body consisting of a cylindrical portion and a bottom portion, and a lid portion. In this method, the ingot is irradiated with neutrons from the side surface. Here, the neutron irradiation is performed in a state in which a cylindrical dummy block made of silicon is arranged at the bottom of the container body, and the ingot is arranged on the dummy block.

上述のように、図2に示したアルミニウム製の収納容器12にシリコンインゴットIを収納し、図1に示した中性子線照射装置1を用いてインゴットIに中性子線を照射したところ、中性子照射後のインゴットの上下端部から採取されたシリコンウェーハの抵抗率のウェーハ面内方向のばらつきが、インゴットIの中央部から採取されたものに比べて大きくなる、すなわち、中性子照射後のインゴットの長手方向について、抵抗率の径方向のばらつきが、中央部よりも上下両端部の方が大きくなることが判明した。 As described above, the silicon ingot I was stored in the aluminum storage container 12 shown in FIG. 2, and the ingot I was irradiated with a neutron beam using the neutron beam irradiation apparatus 1 shown in FIG. The variation in the wafer in-plane direction of the resistivity of the silicon wafer sampled from the upper and lower ends of the ingot is larger than that sampled from the central portion of the ingot I, that is, the longitudinal direction of the ingot after neutron irradiation , the radial variation in resistivity is greater at the upper and lower ends than at the center.

本発明者らは、上記抵抗率の径方向のばらつきが上述のようになった原因は、収納容器12を構成するアルミニウムと、中性子照射対象のインゴットIを構成するシリコンとで、中性子の吸収率が異なることによるものと推察した。 The inventors of the present invention have found that the cause of the above-mentioned radial variation in resistivity is the aluminum constituting the storage container 12 and the silicon constituting the ingot I to be irradiated with neutrons. It was inferred that this was due to the difference in

すなわち、中性子の吸収率は、シリコンよりもアルミニウムの方が大きい。そして、図2に示した収容容器12においては、インゴットIの上端部付近にはアルミニウム製の蓋部14が配置され、また下端部はアルミニウム製の容器本体13の底部13bの上に配置されている。 That is, aluminum has a higher neutron absorption rate than silicon. In the storage container 12 shown in FIG. 2, an aluminum lid portion 14 is arranged near the upper end portion of the ingot I, and the lower end portion is arranged on the bottom portion 13b of the aluminum container main body 13. there is

本発明者らは、コア11から中性子が照射されると、インゴットIの上端部付近では中性子が蓋部14に引き寄せられて吸収される一方、インゴットIの下端部付近では、中性子が容器本体13の底部13bに引き寄せられて吸収されるのではないかと考えた。そして、本発明者らは、インゴットIの上下端部では外周部には中性子が十分に到達するものの、中心部まで十分に到達せず、その結果、抵抗率が中心部で相対的に高くなって抵抗率のばらつきが大きくなったのではないかと考えた。 The inventors found that when neutrons are irradiated from the core 11, the neutrons near the upper end of the ingot I are attracted to the lid 14 and absorbed, while near the lower end of the ingot I, the neutrons are emitted from the container body 13. It was thought that it might be attracted to the bottom 13b of the . The present inventors found that neutrons sufficiently reach the outer periphery of the ingot I at the upper and lower ends, but do not sufficiently reach the center. As a result, the resistivity is relatively high at the center. Therefore, it was thought that the variation in resistivity increased.

そこで本発明者らは、上記推察に基づいて、図2に示したようなアルミニウム製の収納容器12にインゴットIを収納した状態で、インゴットIの側面側からインゴットIに中性子を照射した際に、中性子照射後のインゴットIの長手方向において、抵抗率の径方向のばらつきが、中央部よりも上下両端部の方が大きくなるのを抑制する方途について鋭意検討した。 Therefore, based on the above conjecture, the inventors of the present invention, in a state in which the ingot I is housed in an aluminum container 12 as shown in FIG. In the longitudinal direction of the ingot I after neutron irradiation, a method for suppressing the radial variation in resistivity from becoming larger at the upper and lower ends than at the central portion was studied earnestly.

その結果、図3に示すように、中性子の照射を、収納容器12内の底部にシリコンからなる円柱状のダミーブロック材Bを配置し、該ダミーブロック材Bの上にインゴットIを配置した状態で行うことが極めて有効であることを見出し、本発明を完成させた。以下、本発明の各要件について説明する。 As a result, as shown in FIG. 3, a cylindrical dummy block B1 made of silicon is placed at the bottom of the storage container 12, and an ingot I is placed on the dummy block B1 . The inventors have found that it is extremely effective to carry out the operation in a state in which they are held in place, and have completed the present invention. Each requirement of the present invention will be described below.

中性子照射対象の単結晶シリコンインゴットIとしては、CZ法や浮遊溶融帯(Floating Zone、FZ)法によって得られたものとすることができる。 The single crystal silicon ingot I to be irradiated with neutrons can be obtained by the CZ method or the Floating Zone (FZ) method.

単結晶シリコンインゴットIの直径は特に限定されず、150mm、200mm、300mm、450mmなどとすることができる。また、抵抗率のばらつきをより低減する観点からは、単結晶シリコンインゴットIは、電気抵抗率を調整するためのドーパントを添加せずに育成した単結晶シリコンインゴットを使用することが望ましい。なお、抵抗率のばらつきに影響を与えない範囲で微量のp型ドーパントやn型ドーパントが添加された単結晶シリコンインゴットを使用してもよい。 The diameter of the single crystal silicon ingot I is not particularly limited, and may be 150 mm, 200 mm, 300 mm, 450 mm, or the like. From the viewpoint of further reducing resistivity variations, it is desirable to use a single crystal silicon ingot grown without adding dopants for adjusting electrical resistivity as the single crystal silicon ingot I. A single crystal silicon ingot doped with a small amount of p-type dopant or n-type dopant may be used as long as it does not affect the variation in resistivity.

収納容器12内の底部に配置するダミーブロック材Bとしては、シリコンからなる円筒状のものであれば特に限定されず、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコンなどからなる部材を採用することができる。また、抵抗率や酸素濃度などが規格外のシリコンインゴットから切り出したシリコンブロック材などをダミーブロック材Bとして用いることができる。 The dummy block material B1 arranged at the bottom of the storage container 12 is not particularly limited as long as it is made of silicon and has a cylindrical shape. can be done. Also, a silicon block material or the like cut out from a silicon ingot having non - standard resistivity, oxygen concentration, etc. can be used as the dummy block material B1.

上記ダミーブロック材Bを容器本体13内の底部13bに配置すること自体によって、容器本体13の底部13bを構成するアルミニウムによる中性子吸収の影響を抑制することができ、中性子照射後のシリコンインゴットIの下端部にて、抵抗率の径方向のばらつきを低減することができる。 By arranging the dummy block material B1 on the bottom portion 13b in the container body 13 itself, the influence of neutron absorption by the aluminum constituting the bottom portion 13b of the container body 13 can be suppressed, and the silicon ingot I after neutron irradiation can be suppressed. The radial variation in resistivity can be reduced at the lower end of the .

なお、抵抗率のウェーハ面内方向のばらつきを抑制する点では、図3に示すように、インゴットIと蓋部14との間に、インゴットIの上端部の抵抗率が蓋部14による中性子吸収の影響を受けないような十分な空間を設ければ、インゴットIの上にダミーブロック材を必ずしも配置する必要はない。しかし、上述のように、搬送時および中性子の照射時には、収納容器12の内部に水が充填される。そのため、インゴットIには浮力が働き、搬送時に蓋部14とインゴットIとが接触したり、インゴットIを複数に分割して収納している場合には、ブロック部同士が接触したりして、インゴットIが破損するおそれがある。 In terms of suppressing variations in resistivity in the in-plane direction of the wafer, as shown in FIG. It is not always necessary to arrange the dummy block material on the ingot I if a sufficient space is provided so as not to be affected by the ingot. However, as described above, the interior of the container 12 is filled with water during transportation and neutron irradiation. Therefore, buoyancy acts on the ingot I, and the lid portion 14 and the ingot I come into contact with each other during transportation. Ingot I may be damaged.

そこで、図4に示すように、インゴットIの上に別のダミーブロック材Bを配置することが好ましい。これにより、搬送時に蓋部14とインゴットIとが接触したり、インゴットIを複数に分割して収納している場合には、ブロック部同士が接触したりするのを抑制して、インゴットIが破損するのを抑制することができる。 Therefore, it is preferable to arrange another dummy block material B2 on the ingot I as shown in FIG . As a result, contact between the lid portion 14 and the ingot I during transportation is suppressed, and when the ingot I is divided into a plurality of pieces and stored, contact between the block portions is suppressed. It can prevent breakage.

また、中性子の照射は、中性子の照射に用いる中性子照射装置1について、予め、中性子照射装置1における鉛直方向の中性子照射範囲よりも長い評価用のシリコンインゴットを容器本体13内にダミーブロック材B、Bを配置せずに収容容器12内に収容し、中性子照射装置1から評価用インゴットに対して中性子の照射を行って、所望とする抵抗率範囲から外れる評価用インゴットの長手方向の領域を特定しておき、特定された領域が配置されていた容器本体13内の領域に、ダミーブロック材B、Bを配置した状態で行うことが好ましい。これにより、全ての領域において所望の抵抗率範囲を満たすインゴットIを得ることができる。 In addition, for the neutron irradiation, a silicon ingot for evaluation longer than the neutron irradiation range in the vertical direction of the neutron irradiation device 1 is placed in the container body 13 in advance with respect to the neutron irradiation device 1 used for neutron irradiation. , B 2 are not placed in the storage container 12, and the evaluation ingot is irradiated with neutrons from the neutron irradiation device 1, and the longitudinal region of the evaluation ingot deviating from the desired resistivity range. is specified in advance, and the dummy blocks B 1 and B 2 are placed in the region in the container body 13 where the specified region was placed. This makes it possible to obtain an ingot I that satisfies the desired resistivity range in all regions.

インゴットIの抵抗率は、中性子の照射時間で調整することができる。上述のようにシリコンには30Siが3.10%含まれており、理論的にはリン原子を1021atoms/cm程度まで含ませることができ、デバイス作製の基板としてのシリコンウェーハに要求される抵抗率範囲に調整することができる。 The resistivity of the ingot I can be adjusted by the neutron irradiation time. As described above, silicon contains 30 Si at 3.10%, and theoretically, phosphorus atoms can be contained up to about 10 21 atoms/cm 3 . can be adjusted to the desired resistivity range.

(シリコンインゴットの製造方法およびシリコンウェーハの製造方法)
本発明によるシリコンインゴットの製造方法は、所定の方法で得られた中性子照射対象のシリコンインゴットに対して、上述した本発明によるシリコンインゴットへの中性子照射方法によって、中性子照射対象のシリコンインゴットIに対して中性子を照射することを特徴とする。
(Method for manufacturing silicon ingot and method for manufacturing silicon wafer)
In the method for manufacturing a silicon ingot according to the present invention, a silicon ingot to be irradiated with neutrons obtained by a predetermined method is subjected to the above-described method for irradiating a silicon ingot with neutrons according to the present invention. It is characterized by irradiating with neutrons.

上述した本発明によるシリコンインゴットへの中性子照射方法によって、中性子の照射後に、抵抗率の径方向のばらつきが中心部よりも上下両端部の方が大きくなるのを抑制されたインゴットIを製造することができる。 Manufacture of an ingot I in which, after irradiation with neutrons, the variation in resistivity in the radial direction is suppressed from becoming greater at the upper and lower ends than at the center, by the method for irradiating a silicon ingot with neutrons according to the present invention. can be done.

そして、上述のように製造されたインゴットIに対してウェーハ加工処理を施すことによって得られたシリコンウェーハは、インゴットIの上下端部から採取されたものと、中央部から採取されたものとの間における抵抗率のウェーハ面内方向のばらつきが抑制されたものである。 Then, the silicon wafers obtained by subjecting the ingot I manufactured as described above to the wafer processing treatment are taken from the upper and lower ends of the ingot I and from the central part. This suppresses variations in resistivity in the in-plane direction of the wafer.

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は実施例に限定されない。 Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.

(試験例1)
使用する中性子照射装置の中性子照射ばらつきを調べるため、以下の実験を行った。
CZ法により、ドーパントを添加せずに単結晶シリコンインゴットを育成し、単結晶シリコンインゴットを切断・外周研削加工して、中性子照射を施すための、直径200mm、長さ600mmの単結晶シリコンブロックを作製した。
次に、作製した単結晶シリコンブロックをアルミニウム製収納容器内の底部上に載置し、図1に示した中性子照射装置を用いて単結晶シリコンブロックの抵抗率が150Ω・cmとなるように中性子照射を行った。その後、中性子照射を行った単結晶シリコンブロックに対してウェーハ加工処理を施して複数枚のシリコンウェーハを得た。
続いて、四探針抵抗測定器を用いて各シリコンウェーハそれぞれの抵抗率を測定し、前述した式(1)を用いてRRGを求めた。
(Test example 1)
In order to investigate the neutron irradiation variation of the neutron irradiation equipment to be used, the following experiments were conducted.
By the CZ method, a single crystal silicon ingot is grown without adding a dopant, and the single crystal silicon ingot is cut and peripherally ground to obtain a single crystal silicon block with a diameter of 200 mm and a length of 600 mm for neutron irradiation. made.
Next, the produced single crystal silicon block is placed on the bottom of an aluminum storage container, and the neutron irradiation apparatus shown in FIG. Irradiated. After that, the neutron-irradiated single-crystal silicon block was subjected to wafer processing to obtain a plurality of silicon wafers.
Subsequently, the resistivity of each silicon wafer was measured using a four-probe resistance meter, and RRG was obtained using the above-described formula (1).

図5は、中性子照射を行った単結晶シリコンブロックから切り出した各シリコンウェーハの採取位置に対する各シリコンウェーハのRRGの値との関係を示している。ここで、横軸のゼロの位置は、図1に示した中性子照射装置1のコア11における最も低い高さ位置に設けられた中性子照射孔の高さ位置に対応している。図5から、シリコンインゴットの上下端部から採取されたシリコンウェーハのRRGの値は、中央部から採取されたシリコンウェーハのRRGの値に比べて大きいことが分かる。 FIG. 5 shows the relationship between the RRG value of each silicon wafer and the sampling position of each silicon wafer cut from a single crystal silicon block irradiated with neutrons. Here, the zero position on the horizontal axis corresponds to the height position of the neutron irradiation hole provided at the lowest height position in the core 11 of the neutron irradiation device 1 shown in FIG. It can be seen from FIG. 5 that the RRG values of the silicon wafers sampled from the upper and lower ends of the silicon ingot are larger than the RRG values of the silicon wafers sampled from the central portion.

(発明例1)
CZ法により、単結晶シリコンインゴットを育成し、育成した単結晶シリコンインゴットを切断・外周研削加工して、直径200mm、長さ300mmの単結晶シリコンブロックを作製した。単結晶シリコンインゴットの育成・加工条件はすべて試験例1と同一条件で行った。
次に、直径200mm、高さ150mmの単結晶シリコンからなる円柱状のダミーブロック材を試験例1で使用したアルミニウム製収納容器の底部に配置し、このダミーブロック材上に単結晶シリコンブロックを載置し、更にこの単結晶シリコンブロック上に直径200mm、高さ150mmの単結晶シリコンからなるダミーブロック材を配置した。なお、単結晶シリコンブロックの上端、下端に配置したダミーブロック材は、製品インゴットの規格を満たさない廃材シリコンインゴットを加工して製造したものである。
その後、単結晶シリコンブロックに中性子照射を行った後、中性子照射を行った単結晶シリコンブロックに対してウェーハ加工処理を施して複数枚のシリコンウェーハを得た。続いて、試験例1と同様に、四探針抵抗測定器を用いて各シリコンウェーハそれぞれの抵抗率を測定した。中性子照射条件、ウェーハ加工条件および抵抗率測定条件は、いずれも試験例1と同じ条件で行った。
その結果、得られたシリコンウェーハのRRGは、全て5%以下であった。
(Invention Example 1)
A single crystal silicon ingot was grown by the CZ method, and the grown single crystal silicon ingot was cut and peripherally ground to produce a single crystal silicon block having a diameter of 200 mm and a length of 300 mm. The conditions for growing and processing the single crystal silicon ingot were all the same as in Test Example 1.
Next, a cylindrical dummy block made of single crystal silicon with a diameter of 200 mm and a height of 150 mm was placed on the bottom of the aluminum storage container used in Test Example 1, and the single crystal silicon block was placed on the dummy block. A dummy block material made of single crystal silicon having a diameter of 200 mm and a height of 150 mm was further placed on the single crystal silicon block. The dummy blocks placed at the upper and lower ends of the monocrystalline silicon blocks are manufactured by processing waste silicon ingots that do not meet the standards for product ingots.
Thereafter, the single-crystal silicon block was irradiated with neutrons, and then wafer processing was performed on the single-crystal silicon block that had been irradiated with neutrons to obtain a plurality of silicon wafers. Subsequently, in the same manner as in Test Example 1, the resistivity of each silicon wafer was measured using a four-probe resistance meter. Neutron irradiation conditions, wafer processing conditions, and resistivity measurement conditions were all the same as in Test Example 1.
As a result, the RRG of the obtained silicon wafers was all 5% or less.

(発明例2)
発明例1と同様に、単結晶シリコンブロックに対して中性子を照射した。ただし、単結晶シリコンブロックの長さを200mmとし、円柱状のダミーブロック材の高さを200mmとした。その他の条件は、発明例1と全て同じである。中性子照射後の各シリコンウェーハのRRGを測定したところ、全て4.5%以下であった。
(Invention Example 2)
As in Invention Example 1, the single crystal silicon block was irradiated with neutrons. However, the length of the single crystal silicon block was set to 200 mm, and the height of the cylindrical dummy block material was set to 200 mm. All other conditions are the same as in Invention Example 1. When the RRG of each silicon wafer after neutron irradiation was measured, all were 4.5% or less.

本発明によれば、中性子照射後のシリコンインゴットの長手方向において、抵抗率の径方向のばらつきが、中央部よりも上下両端部の方が大きくなるのを抑制することができるため、半導体ウェーハ製造業において有用である。 According to the present invention, in the longitudinal direction of the silicon ingot after neutron irradiation, it is possible to suppress the variation in resistivity in the radial direction from becoming larger at the upper and lower ends than at the center, so that semiconductor wafer production useful in industry.

1 中性子照射装置
11 コア
12 収納容器
13 容器本体
13a 筒部
13b 底部
14 蓋部
,B ダミーブロック材
I シリコンインゴット
,I,I ブロック部
N 中性子
1 Neutron Irradiator 11 Core 12 Storage Container 13 Container Body 13a Cylindrical Part 13b Bottom 14 Lid B1 , B2 Dummy Block Material I Silicon Ingot I1, I2 , I3 Block Part N Neutron

Claims (5)

単結晶シリコンインゴットを、筒部と底部とからなる円筒状の容器本体と蓋部とを有するアルミニウム製の収納容器に収納した状態で、前記インゴットの側面側から前記インゴットに中性子を照射する方法において、
前記中性子の照射は、前記容器本体内の前記底部にシリコンからなる円柱状のダミーブロック材を配置し、前記ダミーブロック材の上に前記インゴットを配置した状態で行うことを特徴とするシリコンインゴットへの中性子照射方法。
A method of irradiating a single crystal silicon ingot with neutrons from the side surface of the ingot in a state where the single crystal silicon ingot is housed in an aluminum storage container having a cylindrical container body consisting of a cylinder and a bottom and a lid. ,
A silicon ingot characterized in that the neutron irradiation is performed in a state in which a cylindrical dummy block made of silicon is arranged at the bottom of the container body, and the ingot is arranged on the dummy block. neutron irradiation method.
前記中性子の照射は、前記インゴットの上に、シリコンからなる円柱状の別のダミーブロック材をさらに配置した状態で行う、請求項1に記載のシリコンインゴットへの中性子照射方法。 2. The method of irradiating a silicon ingot with neutrons according to claim 1, wherein said neutron irradiation is performed in a state in which another cylindrical dummy block material made of silicon is further arranged on said ingot. 前記中性子の照射は、前記中性子の照射に用いる中性子照射装置について、予め、前記中性子照射装置における鉛直方向の中性子照射範囲よりも長い評価用のシリコンインゴットを前記容器本体内に前記ダミーブロック材を配置せずに前記収容容器内に収容し、前記中性子照射装置から前記評価用インゴットに対して中性子の照射を行って、所望とする抵抗率範囲から外れる前記評価用インゴットの長手方向の領域を特定しておき、特定された前記領域が配置されていた前記容器本体内の領域に、前記ダミーブロック材を配置した状態で行う、請求項2に記載のシリコンインゴットへの中性子照射方法。 For the neutron irradiation, the neutron irradiation device used for the neutron irradiation is prepared by disposing a silicon ingot for evaluation having a length longer than a neutron irradiation range in the vertical direction of the neutron irradiation device and placing the dummy block material in the container body in advance. Then, the evaluation ingot is irradiated with neutrons from the neutron irradiation device, and the longitudinal region of the evaluation ingot outside the desired resistivity range is specified. 3. The method of irradiating a silicon ingot with neutrons according to claim 2, wherein said dummy block material is arranged in said region in said container body in which said specified region was arranged. 所定の方法で得られたシリコンインゴットに対して、請求項1~3のいずれか一項に記載のシリコンインゴットへの中性子照射方法によって、前記インゴットに対して中性子を照射することを特徴とするシリコンインゴットの製造方法。 Silicon characterized by irradiating a silicon ingot obtained by a predetermined method with neutrons by the method for neutron irradiation of a silicon ingot according to any one of claims 1 to 3. Ingot manufacturing method. 請求項4に記載のシリコンインゴットの製造方法によって製造されたシリコンインゴットに対してウェーハ加工処理を施し、シリコンウェーハを得ることを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。
A method for producing a silicon wafer, comprising subjecting a silicon ingot produced by the method for producing a silicon ingot according to claim 4 to wafer processing to obtain a silicon wafer.
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