[发明专利]单晶硅的培育方法

说明书

本发明提供一种单晶硅的培育方法，其为利用CZ法培育高电阻率单晶硅的方法，该培育方法中，培育所述单晶硅时，计算有助于所述单晶硅的目标电阻率的掺杂剂浓度的1/3的值，以使施主所造成的载流子浓度变化量为所述计算值以下的方式，设定培育条件以控制培育的单晶硅中的轻元素杂质的浓度，并基于该设定的培育条件来培育具有所述目标电阻率的单晶硅，所述施主起因于可能在制造器件时形成于培育后的所述单晶硅中的所述轻元素杂质。由此，提供一种即使经过器件工序也能够抑制产生起因于轻元素杂质的施主、且能够抑制偏离目标电阻率的变化量的高电阻率单晶硅的培育方法。

技术领域

本发明涉及一种利用直拉单晶制造法(以下，也简称为CZ法，包括磁控拉晶法(MCZ法))培育单晶硅的方法，特别是涉及用于通信器件等的RF器件或功率器件用等的高电阻率单晶硅，并提供一种能够抑制在器件工序中产生起因于轻元素杂质的施主(donor)的单晶硅的培育方法。

背景技术

移动电话等通信用途中使用有RF(高频)器件。在该RF器件中，一直以来都使用了化合物半导体。然而近年来，由于CMOS工艺的精细化的进展、对低成本化的期待等，以硅为基础的RF器件的实现逐步成为了可能。在使用了单晶硅晶圆的RF器件中，若基板电阻率低则电导率高，因此损耗较大，要求使用1000Ωcm以上的高电阻率。虽然有时也会使用被称作SOI(Silicon on Insulator(绝缘衬底上的硅))的、在硅基板表层部形成有薄氧化膜与薄硅层的晶圆，但此时也期望高电阻率。此外，即使在用于功率器件时，也期望作为高耐压用的高电阻率单晶。

在以往的CZ法中，由于石英坩埚所含有的杂质溶出，因此无法培育高电阻率单晶，通常多使用FZ晶体作为高电阻率单晶。然而，如专利文献1所公开地那样，即使在CZ法中也变得可使用合成石英坩埚，只要为非掺杂，就可制造电阻率非常高的单晶。如今，在天然石英坩埚的内侧形成有由合成石英粉制成的合成石英层的混合石英坩埚成为主流，即使通过CZ法也可实现高电阻率。

另一方面，作为原料的多晶硅中也包含作为杂质的B或P等掺杂剂，其为高电阻率化的阻碍因素。针对这一问题人们也进行了减少杂质的努力，且情况日益得到改善。

此外，时常产生起因于轻元素的施主(例如参考专利文献2-4等)。例如，已知起因于氧的热施主(TD)在400-500℃下产生，并在650℃以上消失。此外，起因于氮的氮-氧施主(NO施主)在600-700℃左右产生。据说碳虽然会抑制TD但也会促进新施主(ND)的产生，此外也有碳会形成施主的说法，其关系也较为复杂，但大概在650-800℃左右会产生起因于碳的施主。

在器件工序中会进行各种热处理。因此，例如施主会在工序过程中产生，或在后续的高温热处理中消失。然而，由于最后有封装工序，此工序中实施较低温的热处理，且在此之后不会进行高温热处理，因此起因于如上所述的轻元素杂质的施主有时会成为问题。特别是在高电阻率单晶中，存在容易引发由这些施主的产生所造成的电阻率变化的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平5-058788号公报

专利文献2：日本特开2013-119486号公报

专利文献3：日本特开2013-057585号公报

专利文献4：日本特开2009-274901号公报

专利文献5：日本特开2013-142054号公报

专利文献6：日本特开平5-155682号公报

专利文献7：国际公开第2000/055397号

专利文献8：日本特开2002-100632号公报

专利文献9：日本特开2004-006615号公报