JPH03183686A - Doping method in pulling up single crystal - Google Patents

Doping method in pulling up single crystal

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JPH03183686A
JPH03183686A JP32137889A JP32137889A JPH03183686A JP H03183686 A JPH03183686 A JP H03183686A JP 32137889 A JP32137889 A JP 32137889A JP 32137889 A JP32137889 A JP 32137889A JP H03183686 A JPH03183686 A JP H03183686A
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JP
Japan
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dopant
single crystal
melt
raw material
pulling
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Application number
JP32137889A
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Japanese (ja)
Inventor
Osamu Tsubakihara
椿原 治
Yoshiki Katayama
片山 芳樹
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To stably and continuously obtain single crystal which has uniform resistivity in the lengthwise direction by comparting the inside of a crucible into two parts with a partition having a communication and supplying a raw material of crystal and a dopant to one part of the compartments in a specified system. CONSTITUTION:The inside of a crucible is comparted into two parts with a partition having a communication part in one part. Melt consisting of a raw material of polycrystal and a dopant is formed in the comparted crucible. Seed crystal is brought into contact with the melt in one part of the compartments and pulled up to grow single crystal and also the raw material of polycrystal and the dopant are replenished to the other compartment. In this case, until the concn. CAi of the dopant in the melt contained in the other compartment is made nearly equal to the concn. Cs, i (=KoCo, i, Ko shows equibrium segregation coefficient of the dopant. Co and i show the concn. of the theoretical dopant in the melt necessary to obtain the aimed resistivity) of the theoretical dopant equivalent to the aimed resistivity rho0 of the obtained single crystal body, only the raw material of polycrystal is added. Thereafter the raw material of polycrystal and the dopant having Ko and concn. Co, i are added.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 本発明は、単結晶引上げにおけるドーピング方法に関し
、得られる単結晶体における抵抗串の均一性の向上を図
り製品歩留を良好なものとする技術に関するものである
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Field of Application] The present invention relates to a doping method for pulling a single crystal, and is intended to improve the uniformity of the resistance skewer in the obtained single crystal and improve the product yield. It's about technology.

[従来の技術] シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素などのの単結晶
体の製造方法として、坩堝内の融液から給金を成長させ
つつ引上げるチョクラルスキー法(CZ法)が広く行な
われている。
[Prior Art] As a method for manufacturing single crystals of silicon, germanium, gallium arsenide, etc., the Czochralski method (CZ method), in which a feed metal is grown and pulled from a melt in a crucible, is widely used. .

ところで近年、CZ法により得られた単結晶体を使って
、デバイスを作製する場合デバイスの高度化に従って単
給金の使用可能な抵抗値範囲は限定され、かつ狭くなっ
てくる傾向にある。特に、LSIの微細化により、例え
ばCMOSデバイスにおいてはしきい値電圧の厳しい制
御が必要となり、単粘晶の許容抵抗値は非常に狭い範囲
に限定されてきている。このためCZ法において、得ら
れる単結晶体の抵抗分布をいかに制御できるかが極めて
重要な問題となっている。
Incidentally, in recent years, when devices are manufactured using single crystals obtained by the CZ method, the range of usable resistance values of single metals tends to be limited and narrowed as the devices become more sophisticated. In particular, with the miniaturization of LSIs, strict control of the threshold voltage is required in, for example, CMOS devices, and the allowable resistance value of monoviscous crystals has been limited to a very narrow range. Therefore, in the CZ method, how to control the resistance distribution of the obtained single crystal is an extremely important issue.

従来、CZ法によりシリコン単結晶体を製造する場合、
通常、目的とする導電型と抵抗値に応じてリン、硼素、
アンチモンなどのドーパントを選定し、その必要量を秤
量し、原料シリコンと混合し同時溶融する方法がとられ
ている。このようにして溶融した触液よりシリコン単結
晶体を引上げると、添加したドーパントの偏析係数が1
よりも小さいため、引上げが進むにつれて融液中のドー
パント濃度が高くなる。このためシリコン単結晶体中に
含まれるドーパント濃度は単結晶体の頂部側で低く、末
端部側で高くなり、抵抗値は角部から末端部へ向って漸
次減少するものとなり、所望の抵抗値ををするシリコン
ウエノ\はシリコン単結晶体のごく一部からしか得られ
ず、歩留りが悪いものであった。
Conventionally, when manufacturing silicon single crystals by the CZ method,
Typically, phosphorus, boron,
The method used is to select a dopant such as antimony, weigh the required amount, mix it with the raw material silicon, and melt it simultaneously. When a silicon single crystal is pulled up from the molten contact liquid in this way, the segregation coefficient of the added dopant is 1.
, the dopant concentration in the melt increases as the pulling progresses. Therefore, the dopant concentration contained in the silicon single crystal is low at the top side of the single crystal and high at the end, and the resistance value gradually decreases from the corner to the end, until the desired resistance value is reached. The silicon urethane used for this purpose could only be obtained from a small portion of silicon single crystals, and the yield was poor.

このよ・うな観点から、単結術中りげ操作時に、坩堝に
多結晶シリコン原料およびドーパントを引上げ量に応じ
て補給しながら、単結晶体を連続的に弓「上げる方法が
提喝されている。このような方法によれば、理論的には
、単結晶引上げ操作時の融液中のドーパント濃度を一定
に保つことができ、得られるシリコン単結晶体の1氏抗
値の変動が小さくなり、目的とするデバイスに適したウ
エノ\の歩留りが良好になることが考えられる。しかし
ながら実際には、従来の単結晶引上げ装置において単結
晶引上げ操作時に坩堝内に多結晶シリコン原料およびド
ーパン)・を供給すると、融液の対流が乱される、未溶
融の多結晶シリコン原料が凝固ゾーンに到達するなどに
よって、引上げ単給金のh゛転位化、多結晶化を招く結
果となってしまう。
From this point of view, a method has been proposed in which the single crystal is continuously "raised" by replenishing the crucible with polycrystalline silicon raw materials and dopants according to the amount of pulling during the lifting operation during the single-crystal surgery. According to such a method, it is theoretically possible to keep the dopant concentration in the melt constant during the single crystal pulling operation, and the fluctuation in the resistivity value of the obtained silicon single crystal is reduced. It is conceivable that the yield of Ueno suitable for the target device will be improved.However, in reality, in conventional single crystal pulling equipment, polycrystalline silicon raw material and dopant) are placed in the crucible during the single crystal pulling operation. If it is supplied, the convection of the melt will be disturbed and the unmelted polycrystalline silicon raw material will reach the solidification zone, resulting in H' dislocation and polycrystalization of the pulled single feed.

さらに最近では、このような単結晶体の連続引上げ方法
において、−に記のごとき多結晶シリコン原料およびド
ーパントの補給に起囚する引上げ単拮品のを転f1″を
化、多結晶化を防止するために、部に貫通孔を有する隔
壁を坩堝内に配するなどして、坩堝内部を、単結晶引上
げを行なう凝固ゾーンと多結晶シリコン原料およびドー
パントを補給する溶融ゾーンとに区画することも提p!
4されている(例えば、特開昭58−130195S;
、特表昭62−502793号、特開昭58−2609
6号、特開昭62−105992号など)。
Furthermore, recently, in such continuous pulling methods for single crystals, it is possible to reduce the f1'' of the pulled single product due to the replenishment of polycrystalline silicon raw materials and dopants, as described below, and to prevent polycrystalization. In order to achieve this, the inside of the crucible may be divided into a solidification zone where the single crystal is pulled and a melting zone where polycrystalline silicon raw materials and dopants are supplied by placing a partition wall having a through hole in the crucible. Proposal!
4 (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-130195S;
, Special Publication No. 62-502793, Japanese Patent Publication No. 58-2609
No. 6, JP-A-62-105992, etc.).

確かに、このように坩堝内を隔壁などにより凝固ゾーン
と溶融ゾーンとに区画すれば、多1+’i品シリコン原
料およびドーパントの補給により融液の対流が乱される
、未溶融の多結晶シリコン原料が凝固ゾーンに到達する
などの要囚が低くなり、単給量の右転位化、多結晶化を
招く虞れは低くなるものと考えられる。
It is true that if the interior of the crucible is divided into a solidification zone and a melting zone by partition walls, etc., the convection of the melt will be disturbed by the supply of multi-product silicon raw materials and dopants, and the unmolten polycrystalline silicon It is thought that the risk of the raw material reaching the solidification zone will be reduced, and the risk of causing right-handed dislocation of the unit feed amount and polycrystalization will be reduced.

しかしながら一方、このような構造の坩堝を用いて、上
記したようなシリコン単結晶体の連続用、F、げ操作を
行なうと、得られる単結晶体の抵抗率は、単結晶体の上
部域のかなりの長さ部分において、目的とする抵抗率か
らはずれた値となってしまう虞れが桶めて大きいもので
ある。
However, on the other hand, if a crucible with such a structure is used to perform the above-mentioned continuation, F, etching operation of a silicon single crystal, the resistivity of the resulting single crystal will be lower than that of the upper region of the single crystal. There is a great possibility that the resistivity will deviate from the desired value over a considerable length.

この点において詳述すると、単結晶育成は、まず最初に
上記のような2市構造の坩堝内に、得ようとする単結晶
体の目的の抵抗率ρ。に相当する理論ドーパント濃度C
5,1を得るための融液における理論的ドーパント濃度
Co、lの不純物を含h“する多結晶シリコン融液を形
成し、次いで凝固ゾーンにおいて単結晶引上げ操作を開
始し、その進行に伴ない、上記理論ドーパント濃度Cs
、i(=に、Co、i、但し、koはドーパントの平衡
偏析係数である。)に等しい濃度のドーパントをSむ多
結晶シリコン原料を引りげ量に見合った分だけ溶融ゾー
ンに供給することで行なわれる。理論的にはこれによっ
て坩堝内の融液におけるドーパント濃度が一定に保たれ
るように見える。しかしながら、実際には坩堝内の凝固
ゾーンと溶融ゾーンとの間にはこれらを区画する隔壁が
存在するため、実質的に凝固ゾーンの融液と溶融ゾーン
の融液とは混合せず、凝固ゾーンには溶融ゾーンから減
少分が流入するのみであるので、引上げ操作初期、すな
わち溶融ゾーンにおける融液のドーパント濃度CA、が
低減しkoCo、iに達する(前記したようにシリコン
に対するリン、硼素などのドーパントの偏析係数koは
1よりも小さい。)までの間は、凝固ゾーンには、析出
により減少したドーパント量よりも多い量のドーパント
を含むシリコン融液が供給されることとなり、結局凝固
ゾーンにおける融液中の実際のドーパント濃度CB、が
理論的ドーパント濃度C8,1よりも高くなり、当然に
析出する単結晶体におけるドーパント濃度C5,も理論
濃度C3,1より高くなり、口約とする抵抗率ρ0より
も低い値の抵抗率ρとなってしまうものであった。
To elaborate on this point, in growing a single crystal, first, the target resistivity ρ of the single crystal to be obtained is grown in a crucible with a two-city structure as described above. The theoretical dopant concentration C corresponding to
A polycrystalline silicon melt containing impurities with the theoretical dopant concentration in the melt to obtain 5,1 is formed, and then a single crystal pulling operation is started in the solidification zone, and as it progresses, , the above theoretical dopant concentration Cs
, i (=, Co, i, where ko is the equilibrium segregation coefficient of the dopant.) A polycrystalline silicon raw material containing a dopant at a concentration equal to S is supplied to the melting zone in an amount commensurate with the amount of withdrawal. It is done by Theoretically, this appears to keep the dopant concentration constant in the melt in the crucible. However, in reality, there is a partition between the solidification zone and the melting zone in the crucible, so the melt in the solidification zone and the melt in the melting zone do not substantially mix, and the solidification zone Since only the reduced amount flows into from the melting zone, the dopant concentration CA of the melt at the beginning of the pulling operation, that is, in the melting zone, decreases and reaches koCo,i (as mentioned above, the concentration of phosphorus, boron, etc. The segregation coefficient ko of the dopant is smaller than 1), the solidification zone is supplied with silicon melt containing a larger amount of dopant than the amount of dopant reduced by precipitation, and as a result, the amount of dopant in the solidification zone is The actual dopant concentration CB in the melt becomes higher than the theoretical dopant concentration C8,1, and naturally the dopant concentration C5 in the precipitated single crystal also becomes higher than the theoretical concentration C3,1, resulting in a reduction in resistance. The resistivity ρ was lower than the resistivity ρ0.

[発明が解決しようとする課題] 従って本発明は、長さ方向において均一な抵抗率を有す
る単結晶体を安定して連続的に得ることのできる新規な
ドーピング方法を提供することを目的とするものである
[Problems to be Solved by the Invention] Therefore, an object of the present invention is to provide a novel doping method that can stably and continuously obtain a single crystal having uniform resistivity in the length direction. It is something.

[課題を解決するための手段] 」二記諸目的は、一部に連通部を有するが実質的に隔壁
により内部が2つに区画された坩堝において、多結晶原
料およびドーパントを溶融してなる融液を形成し、その
一方の区画において前記融液に補結1’?+を接触させ
て引上げて単結晶体を成長させつつ、他方の区画におい
て結晶原料およびドーパントを補充し、連続的に単結晶
体を引−ヒげる方法において、前記他方の区画の融液に
おけるドーパント濃度CA、が、得られる単結晶体の目
的の抵抗率ρ。に相当する理論ドーパント濃度C1(−
に、C01、但し、COlは目的の抵抗率を得るための
融液における理論的ドーパント濃度であり、またkoは
ドーパントの平衡偏析係数である。)とほぼ等しくなる
までは、多結晶原料のみないしは多結晶原料およびに、
C0,に対し有意に低い濃度のドーパントを添加する(
ko〈1の場合)、または多結晶原料およびに、C0,
に対し有意に高い濃度のドーパントを添加しくko〉1
の場合)、その後多結晶原料およびl(。C0゜濃度の
ドーパントを添加することを特徴とする単結晶引上げに
おけるドーピング方法により達成される。
[Means for Solving the Problems] The objects described in item 2 are obtained by melting a polycrystalline raw material and a dopant in a crucible that has a communicating portion in part but is essentially partitioned into two parts by a partition wall. Forming a melt and supplementing said melt in one compartment with 1'? In a method in which a single crystal is grown by contacting and pulling a single crystal, a crystal raw material and a dopant are replenished in the other compartment, and the single crystal is continuously pulled. The dopant concentration CA is the desired resistivity ρ of the resulting single crystal. The theoretical dopant concentration C1(-
, C01, where CO1 is the theoretical dopant concentration in the melt to obtain the desired resistivity, and ko is the equilibrium segregation coefficient of the dopant. ) until the polycrystalline raw material or the polycrystalline raw material and the
Adding a significantly lower concentration of dopant to C0,
ko<1), or polycrystalline raw material and C0,
A significantly higher concentration of dopants should be added to ko〉1
), then achieved by a doping method in single crystal pulling characterized by adding a polycrystalline raw material and a dopant with a concentration of l(.C0°).

上記諸口的はまた、一部に連通部を有するが実質的に隔
壁により内部が2つに区画された坩堝において、多結晶
原料およびドーパントを溶融してなる融液を形成し、そ
の一方の区画において前記融液に押結晶を接触させて引
上げて単結晶体を成長させつつ、他方の区画において多
結晶原料およびドーパントを補充し、連続的に単結晶体
を引上げる方法において、引上げ当初における融液中に
おけるドーパント濃度C1oが、得られる単結晶体の目
的の抵抗率ρ。に相当する理論ドーパント濃度C−,+
  (=koC0,+ )を得るための融液における理
論的ドーパント濃度Co、iに対し以下の関係を有する
ものとされていることを特徴とする単結品用」二げにお
けるドーピング方法によっても達成される。
The above method also involves forming a melt by melting a polycrystalline raw material and a dopant in a crucible that has a communicating portion in part but is substantially partitioned into two parts by a partition wall, and one of the crucibles is divided into two parts by a partition. In a method in which a single crystal is grown by bringing a pressed crystal into contact with the melt and pulling it, the polycrystalline raw material and dopant are replenished in the other section, and the single crystal is continuously pulled. The dopant concentration C1o in the liquid is the desired resistivity ρ of the obtained single crystal. The theoretical dopant concentration corresponding to C−,+
This can also be achieved by a doping method for single-crystal products characterized by having the following relationship for the theoretical dopant concentration Co,i in the melt to obtain (=koC0,+). be done.

C1a <C,、r   (k−<1の場合)C,o>
C0,、(ko〉1の場合) 本発明はまた、CO,lに対してCILIが約10〜2
0%程度低い(koく1の場合)もしくは高い(ko>
lの場合)ものである単結晶引上げにおけるドーピング
方法を示すものである。
C1a <C,, r (if k-<1) C, o>
C0,, (when ko>1) The present invention also provides CILI for CO,l of about 10 to 2.
About 0% low (for ko 1) or high (ko>
1) shows a doping method in single crystal pulling.

上記諸口的はさらに、一部に連通部をhoするが実質的
に隔壁により内部が2つに区画された坩堝において、多
結晶原料およびドーパントを溶融してなる融液を形成し
、その一方の区画において前記融液に補結晶を接触させ
て引上げて単結晶体を成長させつつ、他方の区画におい
て多結晶原料およびドーパントを補充し、連続的に単結
晶体を引上げる方法において、引上げ当初における融液
中におけるドーパント濃度C+0が、得られる単結晶体
の目的の抵抗率ρ0に相当する理論ドーパント濃度Cs
、l  (=に、 C,、i )を得るための融液にお
ける理論的ドーパント濃度cO,Iに対し、C+ +]
 <Co、+   (koく1の場合)C+ 0 >c
o、l   (ko>1の場合)となる関係をhし、か
つ前記他方の区画の融液におけるドーパント濃度CAl
が、得られる単結晶体の目的の抵抗率ρ。に相当する理
論ドーパント濃度C3,1とほぼ等しくなるまでは、多
結晶原料のみないしは多結晶原料およびkoCo、lに
対しa意に低い濃度のドーパントを添加する(ko<1
の場合)、または多結晶原料およびに、C0,+に2対
しを意に高い濃度のドーパントを添加しくko〉1の場
合)、その後多結晶原料およびに、C,。
The above-mentioned aspects further include forming a melt by melting the polycrystalline raw material and the dopant in a crucible whose interior is substantially partitioned into two by a partition wall, although a communicating portion is formed in a part of the crucible, and one of the crucibles is formed by melting the polycrystalline raw material and the dopant. In a method in which a co-crystal is brought into contact with the melt in one compartment and pulled to grow a single crystal, a polycrystalline raw material and a dopant are replenished in the other compartment, and the single crystal is continuously pulled. A theoretical dopant concentration Cs in which the dopant concentration C+0 in the melt corresponds to the desired resistivity ρ0 of the obtained single crystal.
,l (=to,C,,i) for the theoretical dopant concentration cO,I in the melt, C+ +]
<Co, + (in case of koku1) C+ 0 >c
h, and the dopant concentration CAl in the melt in the other compartment.
is the desired resistivity ρ of the resulting single crystal. Until the theoretical dopant concentration C3,1 corresponding to
), or to the polycrystalline raw material and C0,+, a particularly high concentration of dopants should be added to C0,+ (if ko>1), then to the polycrystalline raw material and C,.

濃度のドーパントを添加することを特徴とする単結IW
1引上げにおけるドーピング方法により達成される。
Single IW characterized by adding a concentration of dopants
This is achieved by a doping method in 1.

[作用] 以下、本発明を実施態様に基づき詳細に説明する。[Effect] Hereinafter, the present invention will be explained in detail based on embodiments.

第1図は本発明の単結晶引上げにおけるドーピング方法
に用いら朴る単結晶引上げ装置の使用状態における構成
を模式的に示すものである。
FIG. 1 schematically shows the configuration of a single crystal pulling apparatus in use, which is used in the doping method for pulling a single crystal according to the present invention.

第1図に示したシリコン単結晶引上げ装置1においては
、石英坩堝2の内部に、一部に貫通孔3を有する環状隔
壁4が配されており2市構造となされている。そして、
前記環状隔を4より内方が、融液5に秤給金6を接触さ
せ引上げてシリコン単結晶体7を成長させる凝固ゾーン
8とされ、一方、前記環状隔壁4より外方が、多結晶シ
リコン原料供給用管10およびドーパント供給用管11
よりそれぞれ補充される多結晶シリコン原料およびドー
パントを溶融する溶融ゾーン9とされている。
In the silicon single crystal pulling apparatus 1 shown in FIG. 1, an annular partition wall 4 having a through hole 3 in a part thereof is disposed inside a quartz crucible 2, and has a two-city structure. and,
The area inward from the annular partition wall 4 is a solidification zone 8 in which a silicon single crystal 7 is grown by contacting the melt 5 with a weighing metal 6 and pulling it up. Silicon raw material supply pipe 10 and dopant supply pipe 11
This is a melting zone 9 in which polycrystalline silicon raw materials and dopants, which are replenished from each other, are melted.

シリコン単結晶体の引上げに先立ち、まず前記坩堝2内
に多結品シリコン原料およびドーパントを装填し、この
多結品シリコン原料およびドーパントを筒状ヒーター1
2による加熱によって溶融して、融液5を形成する。こ
の引上げ操作開始時における融液5中のドーパント濃度
C+0は、凝固ゾーン8および溶融ゾーン9の双方にお
いて等しいものである。
Prior to pulling a silicon single crystal, first, a multi-crystal silicon raw material and a dopant are loaded into the crucible 2, and the multi-crystal silicon raw material and dopant are passed through a cylindrical heater 1.
2 to form a melt 5. The dopant concentration C+0 in the melt 5 at the start of this pulling operation is equal in both the solidification zone 8 and the melting zone 9.

そして、引上げワイヤ13の先端に取付は金具14によ
って固定された秤給金6を、凝固ゾーン8においてこの
融itl 5に浸け、所定速度で引」−げることにより
秤結昂6の先端にシリコン単結、71を成長させる。挿
李、11品6より成長したシリコン単結晶体7の引上げ
と共に、融液5が引−1−げられた市量分だけ減少する
ので、引上げられた単結晶体7の重量を引上げワイヤ捲
取機15に取付けられた重量分析器(図示せず)により
検知し、その情報に基づき多結晶シリコン原料供給用管
lOおよびドーパント供給用管11より多結晶シリコン
原料およびドーパントをそれぞれ補充し、坩堝2内の融
液5の量を一定に保つ。
Then, the weighing wire 6 is attached to the tip of the pulling wire 13 by dipping the weighing wire 6 fixed by the metal fitting 14 into the melted itl 5 in the coagulation zone 8 and pulling it at a predetermined speed. Grow silicon single crystal 71. As the silicon single crystal 7 grown from item 6 is pulled up, the melt 5 decreases by the amount of the pulled silicon, so the weight of the pulled single crystal 7 is lifted and the wire is wound. The weight is detected by a gravimetric analyzer (not shown) attached to the taker 15, and based on the information, the polycrystalline silicon raw material and dopant are replenished from the polycrystalline silicon raw material supply pipe IO and the dopant supply pipe 11, respectively, and the crucible is The amount of melt 5 in 2 is kept constant.

ここで、第1図に示す単結品用−1−げ装置におけるよ
うに、坩堝2内の凝固ゾーン8と溶融ゾーン9とが隔壁
4により区画された構成においては、前記したように実
質的に凝固ゾーン8の融液5Bと溶融ゾーン9の融液5
Aとは混合せず、凝固ゾーン8には溶融ゾーン9から減
少分が流入するのみであると考えられる。
Here, in a structure in which the solidification zone 8 and the melting zone 9 in the crucible 2 are partitioned by the partition wall 4, as in the single-piece product single-piece heating apparatus shown in FIG. The melt 5B in the solidification zone 8 and the melt 5B in the melting zone 9
It is considered that it does not mix with A and only the reduced amount flows into the solidification zone 8 from the melting zone 9.

このため、凝固ゾーン8の融液5B中のドーパント濃度
C(Hと、溶融ゾーン9の融液5A中のドーパント濃度
CAiとは、引上げ開始時(t=0)においては、濃度
Ctflで同一であるが、得られる単結晶体の抵抗率p
を目的の抵抗率ρ。において一定とするには、終)rn
3的に凝固ゾーン8の融液5B中のドーパント濃度CB
+を、上記目的のflu抗率ρ。を得るための融液の理
論的ドーパント濃度Co、iとし、また溶融ゾーン9の
融液5A中のドーパント濃度CAlを、」二記目的のD
(抗率ρ0に相当する単結晶体の理論ドーパント濃度C
s、i(=に、C,、、)と同一のものとする(すなわ
ち、凝固ゾーン8から単結晶体7として引き」二げられ
るため減少していくドーパント量と凝固ゾーン8へ溶融
ゾーン9から流入する融液中のドーパント量が161−
となり、凝固ゾーン8の融液5B中のドーパント濃度の
変動がなくなり、濃度Co、Iで一定となる。)必要が
ある。
Therefore, the dopant concentration C(H) in the melt 5B in the solidification zone 8 and the dopant concentration CAi in the melt 5A in the melting zone 9 are the same concentration Ctfl at the start of pulling (t=0). However, the resistivity p of the single crystal obtained is
is the desired resistivity ρ. To make it constant, end)rn
Thirdly, the dopant concentration CB in the melt 5B in the coagulation zone 8
+ is the flu resistivity ρ for the above purpose. Let the theoretical dopant concentration of the melt Co,i be the dopant concentration CAl in the melt 5A in the melt zone 9.
(Theoretical dopant concentration C of a single crystal corresponding to resistivity ρ0
(i.e., the amount of dopant decreases as it is pulled from the solidification zone 8 as a single crystal 7, and the amount of dopant decreases as it is pulled from the solidification zone 8 as a single crystal 7.) The amount of dopant in the melt flowing from 161-
Therefore, there is no fluctuation in the dopant concentration in the melt 5B in the coagulation zone 8, and the concentrations Co and I become constant. )There is a need.

しかして、本発明の第1の方法においては、溶融ゾーン
9の融液5Aにおけるドーパント濃度C泊が、得られる
単結晶体の目的の抵抗率ρ0に相当する理論ドーパント
濃度C−,+  (=koC,、、)とほぼ等しくなる
までは、ドーパントとして例えばリン、硼素、アンチモ
ン、砒素などのようなシリコンに対する偏析係数に0が
1よりも小さいものを使用した場合、シリコン多結晶原
料のみないしは多結晶原料およびkoCo、iに対し有
意に低い濃度のドーパント、好ましくはシリコン多結晶
原料のみを添加し、その後多結晶シリコン原料および!
<oco、+濃度のドーパントを添加するものである。
Therefore, in the first method of the present invention, the dopant concentration C in the melt 5A in the melting zone 9 is the theoretical dopant concentration C-,+ (= If a dopant with a segregation coefficient of 0 for silicon, such as phosphorus, boron, antimony, or arsenic, is smaller than 1, the silicon polycrystalline raw material or A significantly lower concentration of dopant, preferably only the silicon polycrystalline raw material, is added to the crystalline raw material and koCo,i, and then the polycrystalline silicon raw material and!
<oco, a dopant with a + concentration is added.

例えば、引上げ開始時における融液5(5A、5B)中
のドーパント濃度CILIを、従来法と同様に、目的の
抵抗率を得るための融液における理論的ドーパント濃度
Co、iとした場合、得られる重粘1’1ir1体中の
ドーパント濃度Cs、(=に、Ca、)ないしは抵抗率
ρは、引上げ開始時(1=0)においては当然所望の値
Cs、+ないしはρ。となるが、一方、その時点におけ
る溶融ゾーン9の融液5A中のドーパント濃度CAlは
ほぼCo、iに等しく、凝固ゾーン8には、引きLげに
より減少したドーパント濃度koCB+よりも高いドー
パント濃度CAiのシリコン融液が溶融ゾーン9より供
給されることとなり、次の瞬間(1=1+ )には、凝
固ゾーン8における融液5B中のドーパント濃度C,3
,が理論的ドーパント濃度Co、iよりも高くなり、当
然に引き上げられる単結晶体7におけるドーパント濃度
C5tも理論濃度Cs、Iより高くなり、抵抗率ρが目
的とする抵抗率ρ。よりも低い値となる。このような凝
固ゾーン8における融i& 5 B中のドーパント濃度
C,3,の濃縮傾向は、溶融ゾーン9における融液中の
ドーパント濃度CA+が引き」二げられる単結晶体のド
ーパント濃度C3,(−koC8,)より高い間は持続
され、さらに溶融ゾーン9における融液5A中のドーパ
ント濃度CA+が引きトげられる単結晶体のドーパント
濃度1(。C8、よりも低くなっても、溶融ゾーン9に
おける融lf1.5 A中のドーパント濃度CAiが単
結晶体の理論ドーパント濃度Cs、i(=に、C,、、
)にほぼ等しくなるまで低下しない限り、凝固ゾーン8
における融液5B中のドーパント濃度CB、は理論的ド
ーパント濃度Co、iよりも高いままであり、引き上げ
られる単結晶体7における抵抗率ρが目的とする抵抗率
ρ。よりも低い値にシフトした状態が継続されてしまう
。しかしながら、本発明の第1の方法においては上記し
たように溶融ゾーン9の融液5Aにおけるドーパント濃
度CA、が、単結晶体の理論ドーパント濃度Csi(=
に、C,、”)とほぼ等しくなるまでは、シリコン多結
晶原料のみないしは多結晶原料およびに、C,、、に対
し有意に低い濃度のドーパントを添加するものであるた
めに、引上げ開始時(1=0)から溶融ゾーン9の融液
5Aにおけるドーパント濃度CA、が単結晶体の理論ド
ーパント濃度C,1,(=に、Co、i)とほぼ等しく
なる時点(1=1.)までの時間が最短化ないしは大き
く短縮化され、得られる単結晶体の長さ方向において、
抵抗率ρが目的とする抵抗率ρ。より大きく変動した部
位が減少する。
For example, if the dopant concentration CILI in the melt 5 (5A, 5B) at the start of pulling is the theoretical dopant concentration Co,i in the melt to obtain the target resistivity, as in the conventional method, then the obtained The dopant concentration Cs, (=, Ca,) or resistivity ρ in the heavy viscosity 1'1ir1 body is naturally the desired value Cs, + or ρ at the start of pulling (1=0). However, on the other hand, the dopant concentration CAi in the melt 5A in the melting zone 9 at that point is approximately equal to Co,i, and in the solidification zone 8 there is a dopant concentration CAi higher than the dopant concentration koCB+ reduced by the elongation. of silicon melt will be supplied from the melting zone 9, and at the next moment (1=1+), the dopant concentration in the melt 5B in the solidification zone 8 will be C,3
, becomes higher than the theoretical dopant concentration Co,i, and the dopant concentration C5t in the single crystal 7, which is naturally raised, also becomes higher than the theoretical concentration Cs,I, and the resistivity ρ becomes the target resistivity ρ. The value will be lower than . Such a concentration tendency of the dopant concentration C,3, in the melt i&5B in the solidification zone 8 is caused by the dopant concentration C3,( -koC8,), and the dopant concentration CA+ in the melt 5A in the melting zone 9 is further pulled down. The dopant concentration CAi in the melt lf1.5 A is the theoretical dopant concentration Cs,i(=to,C, ,
) until the coagulation zone 8
The dopant concentration CB in the melt 5B remains higher than the theoretical dopant concentration Co,i, and the resistivity ρ in the single crystal 7 to be pulled is the target resistivity ρ. The state of shifting to a lower value will continue. However, in the first method of the present invention, as described above, the dopant concentration CA in the melt 5A in the melting zone 9 is different from the theoretical dopant concentration Csi (=
Until C, , ”) becomes almost equal to C, ”), dopant is added to only the silicon polycrystalline raw material or to the polycrystalline raw material and the polycrystalline raw material at a significantly lower concentration than C, , at the start of pulling. (1=0) to the point in time (1=1.) when the dopant concentration CA in the melt 5A in the melting zone 9 becomes almost equal to the theoretical dopant concentration C,1,(=,Co,i) of the single crystal. The time is minimized or greatly shortened, and in the length direction of the resulting single crystal,
Resistivity ρ is the target resistivity ρ. Areas that fluctuate more greatly will decrease.

この第1の方法において、溶融ゾーン9の融液5Aにお
けるドーパント濃度CA、が、単結晶体の理論ドーパン
ト濃度C,,(=に、Co1 )とはぼ等しくなる時点
(1=1.)の判断は、引上げ操作時に晰液中のドーパ
ント濃度を実時間で計4(すすることが実質的に国難で
あるので、予め解析的に求めておくことが望ましい。
In this first method, the dopant concentration CA in the melt 5A in the melting zone 9 becomes approximately equal to the theoretical dopant concentration C, , (=, Co1) of the single crystal (1=1.). The judgment is that the dopant concentration in the lucid liquid during the pulling operation is determined in real time by a total of 4 (sipping is practically a national disaster, so it is desirable to analytically determine it in advance.

また本発明の第2の方法においては、ドーパントとして
偏析係数に0が1よりも小さいものを使用した場合、引
−Lげ当初における融液5中のドーパント濃度C+0を
、単結晶体の目的のjJL抗率ρ0を得るための融液に
おける理論的ドーパント濃度Co、iよりも低くしてお
くものである。前記したように、ドーパントの偏析係数
l(。が1よりも小さい場合、引上げ開始時から溶融ゾ
ーン9における融液5A中のドーパント濃度CAiが引
き上げられる単結晶体のドーパント濃度k o Co 
+より高い間は、凝固ゾーン8における融液5B中のド
ーパント濃度C,3,は濃縮傾向にあり、単結晶体7に
おける抵抗率ρが漸次低下していくが、本発明の第2の
方法におけるごとく、引上げ当初における融液5中にお
けるドーパント濃度CIOを、単結晶体の目的の抵抗率
ρ。を得るための融液における理論的ドーパント濃度C
o、iよりも低くしておけば、引上げ当初における単結
晶体7の抵抗率ρは目的の抵抗率ρ。よりも高いもので
あり、前記濃縮期間において抵抗率ρはこれより漸次低
下していき、目的の抵抗率ρ。、さらにはそれ以下のも
のとなる。従って、単結、W1体7における抵抗率ρの
目的の抵抗率ρ。から大きく離れる部位がなくなり、変
動串が低減される。なお、引]−げ当初における融液5
中のドーパント濃度CILIの融液における理論的ドー
パント濃度Co、iに対する低減率は、ドープしようと
するドーパントの種類(偏析係数に、)などに左右され
るために一概には規定できないが、−膜内に約10〜2
0%程度が適当である。
In addition, in the second method of the present invention, when a dopant with a segregation coefficient of 0 is smaller than 1 is used, the dopant concentration C+0 in the melt 5 at the beginning of pulling is set to the desired concentration of the single crystal. The dopant concentration Co,i is kept lower than the theoretical dopant concentration Co,i in the melt to obtain the jJL resistivity ρ0. As described above, when the dopant segregation coefficient l(.
+, the dopant concentration C,3, in the melt 5B in the solidification zone 8 tends to concentrate, and the resistivity ρ in the single crystal 7 gradually decreases. As shown in , the dopant concentration CIO in the melt 5 at the beginning of pulling is determined by the desired resistivity ρ of the single crystal. The theoretical dopant concentration C in the melt to obtain
If o and i are set lower than i, the resistivity ρ of the single crystal body 7 at the beginning of pulling becomes the target resistivity ρ. During the concentration period, the resistivity ρ gradually decreases from this point until reaching the target resistivity ρ. , and even less. Therefore, the resistivity ρ of the resistivity ρ in the single-connected W1 body 7 is the target resistivity ρ. There are no parts that deviate greatly from this, and the fluctuation of the skewer is reduced. In addition, the melt 5 at the beginning of pulling]
The reduction rate of the dopant concentration CILI in the melt with respect to the theoretical dopant concentration Co,i in the melt cannot be unconditionally defined because it depends on the type of dopant to be doped (segregation coefficient), etc. Approximately 10 to 2 within
Approximately 0% is appropriate.

さらに、本発明の第3の方法においては、前記第1の方
法と第2の方法の双方の要件を単結晶引上げ操作時にお
いて適用するものである。すなわち、ドーパントとして
偏析係数に0が1よりも小さいものを使用した場合、引
上げ当初における融液5中のドーパント濃度C+Oを、
単結晶体の目的の抵抗率ρ。を得るための融液におIJ
−る理論的ドーパント濃度Co1よりも低くしておき、
さらに、引−ヒげ操作開始から、溶融ゾーン9の融液5
Aにおけるドーパント濃度CAlが、得られる単結晶体
の目的の抵抗率ρ。に相当する理論ドーパント濃度Cs
i(=に、C,、i )とほぼ等しくなるまでは、シリ
コン多結晶原料のみないしは多結晶原料およびに、Co
、+に対し有意に低い濃度のドーパント、好ましくはシ
リコン多結晶原料のみを添加し、その後多結晶シリコン
原料およびkoCo、i濃度のドーパントを添加するも
のである。従って上記したような作用が相乗され、引き
上げられる単結晶体7全体を通じて、抵抗率ρが目的の
抵抗率ρ。にほぼ近いものとなる。
Furthermore, in the third method of the present invention, the requirements of both the first method and the second method are applied during the single crystal pulling operation. That is, when a dopant with a segregation coefficient of 0 smaller than 1 is used, the dopant concentration C+O in the melt 5 at the beginning of pulling is
The desired resistivity ρ of the single crystal. IJ into the melt to obtain
- lower than the theoretical dopant concentration Co1,
Furthermore, from the start of the pulling operation, the melt 5 in the melting zone 9
The dopant concentration CAl at A is the desired resistivity ρ of the resulting single crystal. The theoretical dopant concentration Cs corresponding to
Until it becomes almost equal to i (=, C,, i), the silicon polycrystal raw material or the polycrystal raw material and the Co
, + is added at a significantly lower concentration, preferably only the silicon polycrystalline raw material, and then the polycrystalline silicon raw material and the dopant at the koCo,i concentration are added. Therefore, the above-mentioned effects are combined, and the resistivity ρ is the desired resistivity ρ throughout the pulled single crystal 7. It will be almost close to.

なお、以上はシリコンに偏析係数が1より小さいドーパ
ントをドープして単結晶体を引−しげる場合を例にとり
、本発明を説明したが、本発明の単結品別」二げにおけ
るドーピング法は、同様の引上げ方法により製造される
その他の半導体材料、例えばゲルマニウム、ガリウム砒
素などの場合においても同様に適用できる。また偏析係
数が1より大きいドーパント(例えば、ゲルマニウムに
対する硼素)をドープする場合においても、It記した
ような偏析係数が1より小さいドーパントをドープする
場合の要件をほぼ反対とする、すなわち、溶融ゾーン9
の融液5Aにおけるドーパント濃度CAiが、得られる
単結晶体の目的の抵抗率ρ。に相当する理論ドーパント
濃度Cs、 +  (= koc。
The present invention has been explained above by taking as an example the case where silicon is doped with a dopant having a segregation coefficient of less than 1 to pull down a single crystal, but the doping method for the single crystal of the present invention is The present invention can be similarly applied to other semiconductor materials produced by the same pulling method, such as germanium, gallium arsenide, etc. Also, even when doping with a dopant with a segregation coefficient larger than 1 (for example, boron for germanium), the requirements for doping with a dopant with a segregation coefficient smaller than 1 as described in It are almost the opposite, that is, the melting zone 9
The dopant concentration CAi in the melt 5A is the desired resistivity ρ of the resulting single crystal. The theoretical dopant concentration Cs, + (= koc.

)とほぼ等しくなるまでは、多結晶原料およびk(IC
o、+に対し有意に高い濃度のドーパントを添加し、そ
の後多結晶1京料およびkoCo、+濃度のドーパント
を添加する、ないしは引−Lげ当初における融液5中の
ドーパント濃度Ci0を、単結粘体のb的の抵抗率ρ。
) until the polycrystalline raw material and k(IC
The dopant concentration Ci0 in the melt 5 at the beginning of the initial pull-down is calculated by adding a dopant with a significantly higher concentration than 0, +, and then adding a dopant with a polycrystalline material and a dopant with a + concentration of koCo, or by simply b resistivity ρ of the concretion.

を得るための融液における理論的ドーパント濃度C00
,よりも高くしておけば、上記と同様に析出する単結晶
体の抵抗率ρの目的の抵抗率ρ。に対する変動が低く抑
えられることとなる。
Theoretical dopant concentration C00 in the melt to obtain
, the desired resistivity ρ of the single crystal precipitated in the same way as above. This means that the fluctuations in

さらに、第1図に示す単結晶引上げ装置においては、坩
堝2の内部に、一部に貫通孔3を有する環状隔壁4を配
することにより、坩堝が2重構造とされているものであ
るが、本発明の方法は、単結晶引上げ装置における坩堝
が一部に連通部を有するが実質的に隔壁により内部が2
つに区画されたものである限り、第1図に示すものとは
異なる構造の単結晶引上げ装置においても同様に実施可
能である。
Furthermore, in the single crystal pulling apparatus shown in FIG. 1, the crucible has a double structure by disposing an annular partition wall 4 having a through hole 3 in a part inside the crucible 2. In the method of the present invention, the crucible in the single crystal pulling apparatus has a communication part in part, but the inside is substantially divided into two parts by the partition wall.
As long as the single crystal pulling apparatus has a structure different from that shown in FIG. 1, it can be similarly carried out.

さらにまた、第1図に示す装置において、多結晶原料お
よびドーパントを予め混合し、−本の供給用管を用いて
融液5Aに補充する構造としてもよい。しかし、図示し
たように別々の供給用管10.11により補充する方が
多結晶原料の供給量に対して、ドーパントの供給量を任
意に制御でき、ドーパント濃度のコントロールが容すに
なるという点で奸ましい。
Furthermore, the apparatus shown in FIG. 1 may have a structure in which the polycrystalline raw material and the dopant are mixed in advance and replenished into the melt 5A using two supply pipes. However, as shown in the figure, replenishment using separate supply pipes 10.11 allows the supply amount of dopant to be arbitrarily controlled relative to the supply amount of polycrystalline raw material, making it easier to control the dopant concentration. So outrageous.

なお、本発明とは直接は関係ないが、本発明におけると
同様に一部に連通部をh゛するが実質的に隔壁により内
部が2つに区画された坩堝ををする単結1’TI引上げ
装置にて、偏析係数koが1より小さいドーパントを添
加した単結晶体を引4二げるに際し、まず坩堝内に多結
晶シリコン原料のみからなる融液を形成し、単結晶引上
げ開始直前に坩堝の凝固ゾーン側のみにドーパントを添
加して、この凝固ゾーンのFAIi液におけるドーパン
ト濃度を単結晶体の目的の抵抗率ρ。を得るための融l
夜における理論的ドーパント濃度Ca、lとし、引上げ
操作が開始されたら析出させた単結晶体の重量に応じて
、溶融ゾーンに多結品シリコン原料およびkoCo、i
濃度のドーパントを補充して単結晶引上げ操作を行なっ
ても、析出する単結晶体の抵抗率ρの目的の抵抗率ρ。
Although not directly related to the present invention, a single-connected 1'TI which forms a crucible whose interior is substantially divided into two by a partition wall, although it has a communicating part in a part as in the present invention. When pulling a single crystal containing a dopant with a segregation coefficient ko smaller than 1 using a pulling device, first, a melt consisting only of polycrystalline silicon raw materials is formed in a crucible, and immediately before starting to pull the single crystal. A dopant is added only to the solidification zone side of the crucible, and the dopant concentration in the FAIi liquid in this solidification zone is set to the desired resistivity ρ of the single crystal. melt to obtain
The theoretical dopant concentration at night is Ca,l, and once the pulling operation is started, polycrystalline silicon raw material and koCo,i are added to the melting zone depending on the weight of the single crystal deposited.
Even if the single crystal pulling operation is performed by replenishing the dopant concentration, the resistivity ρ of the precipitated single crystal remains the same as the desired resistivity ρ.

に対する変動が低くおさえられる。Fluctuations in the temperature are kept low.

[実施例] 以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。[Example] Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples.

第1図に示すような構成を右する単結晶引上げ装置にお
いて、まず多結晶シリコン原料およびドーパントとして
のリン(k、=0.35)を溶融して融液5を形成する
。なお、溶融ゾーン9における融液5Aの量は11.1
kg、凝固ゾーン8における)a液5Bの量は13.9
kgとする。そして以下に示す各種の条件において単結
晶引上げ操作を行ない、リンをドープしたN型のシリコ
ン単結晶体(直径 6インチ)を作成した。
In a single crystal pulling apparatus having the configuration shown in FIG. 1, a polycrystalline silicon raw material and phosphorus (k, = 0.35) as a dopant are first melted to form a melt 5. Note that the amount of melt 5A in melting zone 9 is 11.1
kg, the amount of a liquid 5B in coagulation zone 8 is 13.9
kg. Then, a single crystal pulling operation was performed under various conditions shown below to produce a phosphorus-doped N-type silicon single crystal (6 inches in diameter).

実施例1においては、引上げ開始時の融l&5中のリン
濃度は、シリコン単結晶体の目的の抵抗率ρ、、−10
Ω・cmを得るための理論的濃度C0゜=1. 14X
1015atoIIls /cm3とし、引上げ開始か
ら溶融ゾーン9における融液5A山のリン濃度がkoC
o、 + =4 X 10 ”atoms / c m
3となるまでは、多結晶シリコン原料のみを単結晶中」
二げ重量に見合う量で溶融ゾーンに補給し、それ以降は
、多結晶シリコン原料および濃度koCo、i分のリン
を単結晶析出重量に見合う量で溶融ゾーンに補給するも
のである。
In Example 1, the phosphorus concentration in the molten l&5 at the start of pulling was set to the desired resistivity ρ, -10 of the silicon single crystal.
Theoretical concentration C0° to obtain Ω·cm = 1. 14X
1015atoIIls/cm3, and the phosphorus concentration of the melt 5A mountain in the melting zone 9 is koC from the start of pulling.
o, + = 4 x 10” atoms/cm
3, only polycrystalline silicon raw materials are used as single crystals.
The melting zone is replenished in an amount commensurate with the weight of the single crystal deposited, and thereafter, the polycrystalline silicon raw material and phosphorus with a concentration of koCo and i are replenished into the melting zone in an amount commensurate with the weight of the single crystal deposited.

また実施例2においては、引上げ開始時の融液5中のリ
ン濃度は、シリコン単結晶体の目的の抵抗率ρ。=10
Ω・cmを得るための理論的濃度Co、+ =1.14
X1015atoms /am3よりも約10%低いI
 X 1015atoms / c m3とし、引上げ
開始から多結品シリコン原料および濃度koCo、1分
のリンを単給金析出重量に見合う量で溶融ゾーンに補給
するものである。
In Example 2, the phosphorus concentration in the melt 5 at the start of pulling is equal to the desired resistivity ρ of the silicon single crystal. =10
Theoretical concentration Co to obtain Ω cm, + = 1.14
About 10% lower I than X1015atoms/am3
X 1015 atoms/cm3, and from the start of pulling, multicrystalline silicon raw material and phosphorus with a concentration of koCo of 1 minute are supplied to the melting zone in an amount corresponding to the weight of single deposited metal.

さらに実施例3においては、引上げ開始時の融l&5中
のリン濃度は、シリコン単結晶体の目的の爪抗率ρ。=
10Ω・cmを得るための理論的濃度Co、+ =1.
 14X1015atoms /cm”よりも約10%
低いI X 1015atoms / c m3 とし
、引上げ開始から溶融ゾーン9における融液5A中のリ
ン濃度が1(。C,、+ =4 X 10”atoms
 /cm3となるまでは、多結+T+シリコン原料のみ
を単結1’71引上げ重量に見合う量で溶融ゾーンに補
給し、それ以降は、多結晶シリコン原料および濃度に0
Co、i分のリンを単給金引上げ重量に見合う量で78
融ゾーンに補給するものである。
Furthermore, in Example 3, the phosphorus concentration in the molten l&5 at the start of pulling corresponds to the desired claw resistivity ρ of the silicon single crystal. =
Theoretical concentration Co to obtain 10 Ω·cm, + = 1.
Approximately 10% less than 14X1015atoms/cm”
The phosphorus concentration in the melt 5A in the melting zone 9 is set to be 1 (.C,, + = 4 × 10” atoms
/cm3, only the polycrystalline + T + silicon raw material is supplied to the melting zone in an amount corresponding to the single-crystalline 1'71 pulling weight, and after that, the polycrystalline silicon raw material and the concentration are
Co, 78 phosphorus for i in an amount commensurate with the weight of the single pay raise
This is to supply the melting zone.

一方、比較例としては、従来法に基づき、引上げ開始時
の融液5中のリン濃度は、シリコン単結晶体の目的の抵
抗率ρ。=10Ω・cmを得るための理論的濃度co=
 =1. 14X1015atoms/cm3とし、引
上げ開始から多結品シリコン原料および濃度ko064
分のリンを単結晶引上げ重量に見合う量で溶融ゾーンに
補給するものである。
On the other hand, as a comparative example, based on the conventional method, the phosphorus concentration in the melt 5 at the start of pulling is equal to the desired resistivity ρ of the silicon single crystal. =Theoretical concentration co to obtain 10Ω・cm=
=1. 14X1015 atoms/cm3, multi-crystalline silicon raw material and concentration ko064 from the start of pulling.
This is to supply phosphorus to the melting zone in an amount commensurate with the weight of the single crystal pulled.

そして、このようにして得られる各単結晶体の抵抗率ρ
と目的とする抵抗率ρ0との比ρ/ρ0を単結晶体の長
さ方向全体にわたり解析した。第2図に示す結果から明
らかなように、比較例においては、ρ/ρ。=1からの
変動幅が23%であったのが、実施例1においては16
%、実施例2においては17%、また実施例3において
は6%と、いずれも比較例に比べて変動幅が減少した。
And the resistivity ρ of each single crystal obtained in this way
The ratio ρ/ρ0 between the resistivity and the target resistivity ρ0 was analyzed over the entire length of the single crystal. As is clear from the results shown in FIG. 2, in the comparative example, ρ/ρ. The variation range from =1 was 23%, but in Example 1 it was 16%.
%, in Example 2 it was 17%, and in Example 3 it was 6%, both of which had smaller fluctuation ranges than the comparative example.

[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、一部に連通部を有す
るが実質的に隔をにより内部が2つに区画された坩堝に
おいて、多結晶原料およびドーパントを溶融してなる融
液を形成し、その一方の区画において前記融液に種結晶
を接触させて引上げて単結晶体を成長させつつ、他方の
区画において多結晶原料およびドーパントを補充し、連
続的に単結晶体を引〜ヒげる方法において、引上げ当初
における融液中のドーパント濃度C1,を、単結晶体の
目的の抵抗率ρ。を得るための融液における理論的ドー
パント濃度C6,1よりもkoCo、i値に若干近づけ
たものとする、および引上げ操作の進行に従い、坩堝の
上記他方の区画における融液中のドーパント濃度を、短
時間でI(。Co、i値になるように多結晶原料および
ドーパントを添加していくことにより、得られる単結晶
体における抵抗率の長さ方向における均一性が囚られ、
かつ所望の値のものとなり、製品歩留を良灯なものとな
る。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a polycrystalline raw material and a dopant are melted in a crucible that has a communication portion in a part but is essentially partitioned into two parts by a gap. A seed crystal is brought into contact with the melt in one compartment and pulled up to grow a single crystal, while a polycrystalline raw material and a dopant are replenished in the other compartment to continuously grow a single crystal. In the method of pulling a body, the dopant concentration C1 in the melt at the beginning of pulling is determined by the desired resistivity ρ of the single crystal. The dopant concentration in the melt in the other compartment of the crucible is set to be slightly closer to the koCo,i value than the theoretical dopant concentration in the melt to obtain C6,1, and as the pulling operation progresses, the dopant concentration in the melt in the other compartment of the crucible is By adding polycrystalline raw materials and dopants so that the I(.Co,
Moreover, the desired value can be obtained, and the product yield can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の方法に用いられる単結晶引上げ装べの
使用状態における構成を模式的に示すものであり、また
第2図は台秤の条件において引上げた単結晶体の長さ方
向における択抗率の変動を示すものである。 1・・・単結晶引上げ装置、2・・・石英製坩堝、3・
・・貫通孔、4・・・環状隔壁、 5.5A、5B・・・融液、6・・・押結晶、7・・・
単結晶体、8・・・凝固ゾーン、9・・・溶融ゾーン、
10・・・多結晶シリコン原料供給用管・11・・・ド
ーパント供給用管、12・・・筒状ヒータ、13・・・
引上げワイヤ、14・・・取付は金具、15・・・引上
げワイヤ捲取機。 特許出廟人 新日本製鐵株式會社
Figure 1 schematically shows the configuration of the single crystal pulling equipment used in the method of the present invention in use, and Figure 2 shows the selection in the longitudinal direction of the single crystal pulled under the conditions of a platform scale. This shows the variation in resistivity. 1... Single crystal pulling device, 2... Quartz crucible, 3.
... Through hole, 4... Annular partition wall, 5.5A, 5B... Melt, 6... Pressed crystal, 7...
Single crystal, 8... solidification zone, 9... melting zone,
10... Polycrystalline silicon raw material supply tube, 11... Dopant supply tube, 12... Cylindrical heater, 13...
Pulling wire, 14...Metal fittings for mounting, 15... Pulling wire winding machine. Patent originator Nippon Steel Corporation

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)一部に連通部を有するが実質的に隔壁により内部
が2つに区画された坩堝において、多結晶原料およびド
ーパントを溶融してなる融液を形成し、その一方の区画
において前記融液に種結晶を接触させて引上げて単結晶
体を成長させつつ、他方の区画において多結晶原料およ
びドーパントを補充し、連続的に単結晶体を引上げる方
法において、 前記他方の区画の融液におけるドーパント濃度C_A_
iが、得られる単結晶体の目的の抵抗率ρ_0に相当す
る理論ドーパント濃度C_s_i(=k_oC_o_、
_i、但し、C_o_、_iは目的の抵抗率を得るため
の融液における理論的ドーパント濃度であり、またk_
oはドーパントの平衡偏析係数である。)とほぼ等しく
なるまでは、多結晶原料のみないしは多結晶原料および
k_oC_o_、_iに対し有意に低い濃度のドーパン
トを添加する(k_o<1の場合)、または多結晶原料
およびk_oC_o_、_iに対し有意に高い濃度のド
ーパントを添加し(k_o>1の場合)、その後多結晶
原料およびk_oC_o_、_i濃度のドーパントを添
加することを特徴とする単結晶引上げにおけるドーピン
グ方法。 (2)一部に連通部を有するが実質的に隔壁により内部
が2つに区画された坩堝において、多結晶原料およびド
ーパントを溶融してなる融液を形成し、その一方の区画
において前記融液に種結晶を、接触させて引上げて単結
晶体を成長させつつ、他方の区画において多結晶原料お
よびドーパントを補充し、連続的に単結晶体を引上げる
方法において、引上げ当初における融液中におけるドー
パント濃度C_i_0が、得られる単結晶体の目的の抵
抗率ρ_0に相当する理論ドーパント濃度C_s_、_
i(=k_oC_o_、_i但しk_oはドーパントの
平衡偏析係数である。)を得るための融液における理論
的ドーパント濃度C_o_、_iに対し以下の関係を有
するものとされていることを特徴とする単結晶引上げに
おけるドーピング方法。 C_i_0<C_o_、i(k_o<1の場合)C_i
_0>C_o_、_i(k_o>1の場合)(3)C_
o_、_iに対してC_i_0が約10〜20%程度低
い(k_o<1の場合)もしくは高い(k_o>1の場
合)ものである請求項2に記載の単結晶引上げにおける
ドーピング方法。 (4)引上げ当初における融液中におけるドーパント濃
度C_i_0が、請求項2または3に記載のものであり
、さらに引上げ成長過程における多結晶原料およびドー
パント不純物の補充が請求項1に記載のものである単結
晶引上げにおけるドーピング方法。
[Scope of Claims] (1) In a crucible that has a communicating portion in part but is substantially partitioned into two parts by a partition wall, a polycrystalline raw material and a dopant are melted to form a melt; In the method of continuously pulling a single crystal by bringing a seed crystal into contact with the melt in one compartment to grow a single crystal, and replenishing a polycrystalline raw material and a dopant in the other compartment, Dopant concentration C_A_ in the melt of the other compartment
i is the theoretical dopant concentration C_s_i (=k_oC_o_,
_i, where C_o_, _i is the theoretical dopant concentration in the melt to obtain the desired resistivity, and k_
o is the equilibrium segregation coefficient of the dopant. ), a significantly lower concentration of dopant is added to the polycrystalline raw material or to the polycrystalline raw material and k_oC_o_,_i (if k_o<1), or a significantly lower concentration of dopant is added to the polycrystalline raw material and k_oC_o_,_i until the A doping method for pulling a single crystal, characterized in that a high concentration of dopant is added to (if k_o>1), and then a polycrystalline raw material and a dopant of k_oC_o_,_i concentration are added. (2) In a crucible that has a communicating portion in part but is essentially partitioned into two parts by a partition wall, a melt formed by melting a polycrystalline raw material and a dopant is formed, and in one of the parts, the melt is In the method of continuously pulling a single crystal by bringing a seed crystal into contact with a liquid and pulling it to grow a single crystal, the polycrystal raw material and dopant are replenished in the other compartment, and the single crystal is continuously pulled. The dopant concentration C_i_0 in is the theoretical dopant concentration C_s_,_ corresponding to the target resistivity ρ_0 of the obtained single crystal body.
i (=k_oC_o_,_i, where k_o is the equilibrium segregation coefficient of the dopant). Doping method in crystal pulling. C_i_0<C_o_, i (if k_o<1) C_i
_0>C_o_, _i (if k_o>1) (3) C_
3. The doping method for pulling a single crystal according to claim 2, wherein C_i_0 is about 10 to 20% lower (when k_o<1) or higher (when k_o>1) with respect to o_,_i. (4) The dopant concentration C_i_0 in the melt at the beginning of pulling is as described in claim 2 or 3, and the replenishment of the polycrystalline raw material and dopant impurities during the pulling growth process is as described in claim 1. Doping method in single crystal pulling.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014511146A (en) * 2011-04-14 2014-05-12 ジーティー アドヴァンスト シーズィー, エルエルシー Silicon ingot having a plurality of uniform dopants and method and apparatus for producing the same

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JP2014511146A (en) * 2011-04-14 2014-05-12 ジーティー アドヴァンスト シーズィー, エルエルシー Silicon ingot having a plurality of uniform dopants and method and apparatus for producing the same

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