JPH03183686A - 単結晶引上げにおけるドーピング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
。

［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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

［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
。

［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。

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。

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。

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，。

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。

［作用］ 以下、本発明を実施態様に基づき詳細に説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

）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。

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。

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。

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。

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。

に対する変動が低くおさえられる。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

【図面の簡単な説明】

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

Claims (1)

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。