[发明专利]单晶的制造方法

说明书

本发明提供一种单晶的制造方法。一种单晶(6)的制造方法，其具备：肩部形成工序，形成单晶(6)的肩部(62)；及直体部形成工序，形成单晶(6)的直体部(63)，在肩部形成工序中，将从坩埚(31)内部的最下部至掺杂剂添加熔体(41)的表面(41A)为止的距离设为H(mm)，将掺杂剂添加熔体(41)的表面(41A)的半径设为R(mm)，在满足0.4＜H/R＜0.78的关系的状态下，开始形成肩部(62)。

技术领域

本发明涉及一种单晶的制造方法。

背景技术

例如，对功率MOS晶体管用的外延硅晶片要求该硅晶片的基板电阻率非常低。已知有如下技术：为了充分降低硅晶片的基板电阻率，在作为硅晶片材料的单晶的晶锭(以下，称为单晶)的提拉工序中(即，培育硅晶时)，在熔融硅中掺杂砷(As)或锑(Sb)作为电阻率调整用的n型掺杂剂(例如，参考专利文献1)。

该专利文献1中公开有如下：通过将单晶制造成晶体圆锥部即肩部具有40°～60°的开口角，能够抑制位错化的发生。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3555081号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

然而，如专利文献1所记载的方法那样，仅通过调节肩部的开口角，有时无法抑制位错化的发生。

本发明的目的在于提供一种电阻率较低且位错化的发生得到抑制的单晶的制造方法。

用于解决技术课题的手段

本发明人等重复进行深入研究的结果，得到了以下见解。

在通过切克劳斯基法制造单晶时，认为容纳于坩埚中的掺杂剂添加熔体中，因位于坩埚最下部的部分与熔体表面的温度差而产生对流。通过该对流，掺杂剂添加熔体下侧的热量被传递至上侧，通过来自熔体表面的热量的释放而温度下降之后，返回到下侧，因此液温发生变动。推测因该液温的变动，单晶中异常生长的发生会增加，从而发生位错化。

并且，认为从坩埚内部的最下部至熔体表面为止的距离越长，掺杂剂添加熔体上下部的温度差越大，因此对流变得越强。

因此，推测通过最优化装入坩埚中的掺杂剂添加熔体的量，能够抑制由对流引起的液温的变动，从而存在能够抑制位错化的发生的可能性，而进行了以下实验。

＜实验1：掺杂剂添加熔体量与位错化的发生状况的相关性调查＞

首先，准备了具有圆筒部的外径为22英寸(558.8mm(1英寸＝25.4mm))且内径为21.10英寸(536.0mm)的坩埚的单晶提拉装置。

并且，进行形成与籽晶连续的颈部的颈部形成工序、形成肩部的肩部形成工序、形成直体部的直体部形成工序、形成尾部的尾部形成工序、以及在尾部形成工序结束之后进行冷却单晶的冷却工序，由此进行了制造单晶的实验。在此，直体部的上端是指位于与肩部之间的边界(例如图4中以符号63A表示)的部分。

另外，将作为掺杂剂的红磷添加到硅熔体中，以使单晶的直体部上端的电阻率成为1.0mΩ·cm以下，以此调整了掺杂剂添加熔体的掺杂剂浓度。

并且，制造条件设为用于制造直体部的长度为860mm且直径为200mm的单晶的条件。

并且，观察制造中的单晶，在确认到位错化时停止进行制造，未进行其后的工序。另外，关于有无异常生长也进行了确认。

将基于实验结果的硅熔体量、掺杂剂量、H/R、位错化的发生位置及有无异常生长之间的关系示于图1。