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公開番号2024018606
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-02-08
出願番号2022122037
出願日2022-07-29
発明の名称シリコン単結晶
出願人グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社
代理人個人,個人
主分類C30B 29/06 20060101AFI20240201BHJP(結晶成長)
要約【課題】チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を引き上げる際、溶融液に対し断続的に副ドーパントを投入し、軸方向に沿って複数の単結晶ブロックを形成し、各単結晶ブロックの品種と抵抗率とを制御して育成されたシリコン単結晶において、各単結晶ブロックの境界を示すマーキングを有するシリコン単結晶を提供する。
【解決手段】結晶軸方向に規格範囲内の変動幅を有する第1の抵抗率を有し、結晶軸方向に連続して形成された複数の単結晶ブロック1と、前記複数の単結晶ブロックの境界において前記規格範囲よりも高く突出するピークを有する第2の抵抗率を有する高抵抗率層2と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
結晶軸方向に規格範囲内の変動幅を有する第１の抵抗率を有し、結晶軸方向に連続して形成された複数の単結晶ブロックと、
前記複数の単結晶ブロックの境界において前記規格範囲よりも高く突出するピークを有する第２の抵抗率を有する高抵抗率層と、
を備えることを特徴とするシリコン単結晶。
続きを表示（約 360 文字）【請求項２】
前記複数の単結晶ブロックの各々はｐ型ドーパント及びｎ型ドーパントを含み、
ｐ型ドーパントの場合、Ｂ（ボロン）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｇａ（ガリウム）、Ｉｎ（インジウム）のうち少なくとも１つ、
ｎ型ドーパントの場合、Ｐ（リン）、Ａｓ（砒素）、Ｓｂ（アンチモン）、Ｂｉ（ビスマス）のうち少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載されたシリコン単結晶。
【請求項３】
前記第１の抵抗率の最大値は、前記第２の抵抗率のピークの５０％以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたシリコン単結晶。
【請求項４】
前記第１の抵抗率の最大値は、前記第２の抵抗率のピークの９０％以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたシリコン単結晶。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン単結晶に関し、特にチョクラルスキー法によりシリコン単結晶を引き上げる際、溶融液に対し断続的に副ドーパントを投入し、軸方向における抵抗率を制御するカウンタードープにより育成されたシリコン単結晶に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
チョクラルスキー法（ＣＺ法）によるシリコン単結晶の育成は、チャンバ内に設置した石英ルツボに原料であるポリシリコンを充填し、前記石英ルツボの周囲に設けられたヒータによってポリシリコンを加熱して溶融し、シリコン溶融液とする。その後、シードチャックに取り付けた種結晶（シード）を当該シリコン溶融液に浸漬し、シードチャックおよび石英ルツボを同方向または逆方向に回転させながらシードチャックを引上げることにより行う。
【０００３】
このようなＣＺ法により製造されたシリコン単結晶の多くは、半導体材料として使用される。育成されるシリコン単結晶の抵抗率は、シリコン溶融液に添加されるドーパントにより調整される。ドーパントは、ｎ型とｐ型とに分類され、ｎ型結晶を育成する場合のドーパントとしては、Ｐ（リン）が多く用いられている。
【０００４】
ＣＺ法によるシリコン単結晶の育成において、ドーパントを添加した際、結晶成長方向に抵抗率が変化する現象が見られる。これは、ドーパントの偏析によるものであり、単結晶成長に伴うルツボ内のシリコン溶融液の減少に応じ、徐々に残液中のドーパント濃度が高くなり、それに伴い単結晶の抵抗率も連続的に低下していくためである。Ｐ（リン）の偏析係数は、０．３５であるが、ｐ型結晶のドーパントとして広く用いられているＢ（ボロン）の偏析係数０．８よりも低く、ｐ型結晶と比べてトップ部からボトム部にかけての抵抗率の低下が顕著である。そのため、製品として使用できる部分が少なくなり、歩留の向上が厳しいという課題がある。
【０００５】
このような課題に対し、例えば特許文献１には、主ドーパントと、この主ドーパントとは反対極性で偏析係数のより小さい副ドーパントとを結晶引上前に添加する（すなわち、コドープする）方法が開示されている。この方法を用いることによって、主ドーパントによる抵抗率の低下が副ドーパントによって相殺され、単結晶の軸方向の抵抗率分布を改善することが可能である。
しかしながら、前記したようにｎ型単結晶の製造において最も良く用いられるドーパントはＰ（リン）であり、その偏析係数は０．３５程度であるが、反対極性の元素としてデバイスを作製する上で広く用いられているＢ（ボロン）は、その偏析係数が０．８程度と、Ｐ（リン）より偏析係数が大きく、上述の技術をそのまま用いることができない。
【０００６】
このような課題を解決するものとして特許文献２には、単結晶の引き上げ中において、主ドーパントのＰ（リン）に対してＢ（ボロン）を連続的に添加する方法（すなわち、カウンタードープする）が開示されている。この方法を用いれば主ドーパントをＰ（リン）とし、副ドーパントをＢ（ボロン）としたカウンタードープにより軸方向抵抗率分布を改善したｎ型単結晶を製造することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２００４－３０７３０５号公報
特開平３－２４７５８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、従来から育成するシリコン単結晶の抵抗率制御に用いるドーパント剤は多種多様であるが、一般的には、１本または複数本（マルチプリング）の単結晶を引き上げる場合に、主ドーパントに対してドープする副ドーパント剤は、引上げ開始から完了までの間、同じ種類のドーパント剤が用いられる。
ところが昨今では、少量多品種の要望が高く、１本の単結晶において、結晶軸方向に複数の品種（副ドーパントの種類や抵抗率が互いに異なる品種）を形成することが必要となっている。１本の単結晶中に軸方向に沿って複数品種の単結晶ブロックを連続して形成する場合、単結晶引上げ中に、例えば副ドーパント剤の種類と投入量を変えながらカウンタードープすることで実現できる。
【０００９】
しかしながら、１本の単結晶中に軸方向に沿って複数品種の単結晶ブロックを連続して形成する場合、従来は、隣り合う単結晶ブロックの境界について明確に特定する手段がなかった。そのため、顧客の要求する規格の単結晶ブロックを取り出す場合、推定した境界部位を複数のウェーハに切り出した後、それらウェーハに対し所望の規格に適合するか評価し、単結晶ブロックの境界を特定して単結晶ブロックを選定する必要があり、出荷までに多くの時間と労力が必要であった。
更に、切り出した複数のウェーハの評価結果がすべて要求する規格に不適合であった場合、別の部位をウェーハに切り出して、再度評価を行う必要があり、さらなる時間と労力だけでなく、前に評価した不適合部位のロスが生じるといった課題があった。
【００１０】
本願発明者は、シリコン単結晶の引上中において副ドーパントを投入し、軸方向の抵抗率を制御するカウンタードープを行うことを前提に鋭意検討を行い、本発明をするに至った。
本発明の目的は、チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を引き上げる際、溶融液に対し断続的に副ドーパントを投入し、軸方向に沿って複数の単結晶ブロックを形成し、各単結晶ブロックの品種と抵抗率とを制御して育成されたシリコン単結晶において、各単結晶ブロックの境界を示すマーキングを有するシリコン単結晶を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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