(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主ドーパントしてのホウ素と、ｎ型不純物であって、前記ホウ素よりも偏析係数が小さい第１の副ドーパントと、ｐ型不純物であって、前記第１の副ドーパントよりも偏析係数が小さい第２の副ドーパントとが添加されたシリコン融液を準備する工程と、
前記シリコン融液からチョクラルスキー法により、抵抗率が６Ωｃｍ以上であるシリコン単結晶を成長させる工程とを備え、
前記第１の副ドーパントはリンであり、前記第２の副ドーパントはアルミニウムであって、
前記第１の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．５以上１．２以下であり、かつ前記第２の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が４．９以上５２．４以下であるか、または、
前記第１の副ドーパントはリンであり、前記第２の副ドーパントはガリウムであって、
前記第１の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．５以上１．２以下であり、かつ前記第２の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が１．２以上１３．４以下であるか、または、
前記第１の副ドーパントはリンであり、前記第２の副ドーパントはインジウムであって、
前記第１の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．５以上１．２以下であり、かつ前記第２の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が２５．１以上２６１．２以下であるか、または、
前記第１の副ドーパントは砒素であり、前記第２の副ドーパントはアルミニウムであって、
前記第１の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．６以上１．５以下であり、かつ前記第２の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が１１．７以上７２．２以下であるか、または、
前記第１の副ドーパントは砒素であり、前記第２の副ドーパントはガリウムであって、
前記第１の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．６以上１．５以下であり、かつ前記第２の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が３．１以上１８．３以下であるか、または、
前記第１の副ドーパントは砒素であり、前記第２の副ドーパントはインジウムであって、
前記第１の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．６以上１．４以下であり、かつ前記
第２の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が５７．９以上３２４．０以下である、ｐ型シリコン単結晶の製造方法。
【請求項２】
前記第１の副ドーパントはリンであり、前記第２の副ドーパントはアルミニウムであって、
前記第１の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．７９以上０．８１以下であり、かつ前記第２の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が２４．２以上２７．０以下である、請求項１に記載のｐ型シリコン単結晶の製造方法。
【請求項３】
前記第１の副ドーパントはリンであり、前記第２の副ドーパントはアルミニウムであって、
前記第１の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．８９以上０．９１以下であり、かつ前記第２の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が３０．８以上３３．８以下である、請求項１に記載のｐ型シリコン単結晶の製造方法。
【請求項４】
前記第１の副ドーパントはリンであり、前記第２の副ドーパントはガリウムであって、
前記第１の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．７９以上０．８１以下であり、かつ前記第２の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が６．２以上６．９以下である、請求項１に記載のｐ型シリコン単結晶の製造方法。
【請求項５】
前記第１の副ドーパントはリンであり、前記第２の副ドーパントはガリウムであって、
前記第１の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．８９以上０．９１以下であり、かつ前記第２の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が７．８以上８．５以下である、請求項１に記載のｐ型シリコン単結晶の製造方法。
【請求項６】
主ドーパントしてのホウ素と
ｎ型不純物であって、前記ホウ素よりも偏析係数が小さい第１の副ドーパントと、
ｐ型不純物であって、前記第１の副ドーパントよりも偏析係数が小さい第２の副ドーパントとを備え、
抵抗率が６Ωｃｍ以上であり、
前記第１の副ドーパントはリンであり、前記第２の副ドーパントはアルミニウムであって、
前記第１の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．５以上１．２以下であり、かつ前記第２の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が４．９以上５２．４以下であるか、または、
前記第１の副ドーパントはリンであり、前記第２の副ドーパントはガリウムであって、
前記第１の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコ
ン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．５以上１．２以下であり、かつ前記第２の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が１．２以上１３．４以下であるか、または、
前記第１の副ドーパントはリンであり、前記第２の副ドーパントはインジウムであって、
前記第１の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．５以上１．２以下であり、かつ前記第２の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が２５．１以上２６１．２以下であるか、または、
前記第１の副ドーパントは砒素であり、前記第２の副ドーパントはアルミニウムであって、
前記第１の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．６以上１．５以下であり、かつ前記第２の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が１１．７以上７２．２以下であるか、または、
前記第１の副ドーパントは砒素であり、前記第２の副ドーパントはガリウムであって、
前記第１の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．６以上１．５以下であり、かつ前記第２の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が３．１以上１８．３以下であるか、または、
前記第１の副ドーパントは砒素であり、前記第２の副ドーパントはインジウムであって、
前記第１の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．６以上１．４以下であり、かつ前記第２の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が５７．９以上３２４．０以下である、ｐ型シリコン単結晶。
【請求項７】
前記第１の副ドーパントはリンであり、前記第２の副ドーパントはアルミニウムであって、
前記第１の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．７９以上０．８１以下であり、かつ前記第２の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が２４．２以上２７．０以下である、請求項６に記載のｐ型シリコン単結晶。
【請求項８】
前記第１の副ドーパントはリンであり、前記第２の副ドーパントはアルミニウムであって、
前記第１の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．８９以上０．９１以下であり、かつ前記第２の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が３０．８以上３３．８以下である、請求項６に記載のｐ型シリコン単結晶。
【請求項９】
前記第１の副ドーパントはリンであり、前記第２の副ドーパントはガリウムであって、
前記第１の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．７９以上０．８１以下であり、かつ前記第２の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が６．２以上６．９以下である、請求項６に記載のｐ型シリコン単結晶。
【請求項１０】
前記第１の副ドーパントはリンであり、前記第２の副ドーパントはガリウムであって、
前記第１の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．８９以上０．９１以下であり、かつ前記第２の副ドーパントの前記シリコン融液中の濃度を前記主ドーパントの前記シリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が７．８以上８．５以下である、請求項６に記載のｐ型シリコン単結晶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ｐ型シリコン単結晶およびその製造方法に関し、特にチョクラルスキー法によって製造されるｐ型シリコン単結晶およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などのパワーデバイスは、家庭用電化製品、産業機器などに広く用いられている。パワーデバイスの主要な特性の一つが高耐圧であり、これを実現するためにパワーデバイスに用いられる基板は、比抵抗が高いことおよび比抵抗のばらつきが小さいことが求められる。
【０００３】
パワーデバイスの基板として使用されるシリコン単結晶は、主にチョクラルスキー法（ＣＺ法）により製造されている。このＣＺ法においては、ホウ素やリンなどのドーパントのシリコン単結晶に対する偏析係数が１よりも小さいため、シリコン単結晶を引上げるにしたがって、シリコン融液中のドーパント濃度が高くなってしまう。そのため、引上げられたシリコン単結晶のドーパント濃度が引上げ軸方向に変化し、結果としてシリコン単結晶の比抵抗が引上げ軸方向に変化してしまうので、比抵抗の制御が困難であった。
【０００４】
単結晶の比抵抗を制御する手法については、たとえば特表２０１０−５３１８０５号公報（特許文献１）に、太陽電池の製造に用いられるシリコンインゴットの比抵抗を制御する方法が記載されている。この方法によれば、ホウ素およびリンが含有された金属級シリコン原料を準備し、その金属級シリコンにアルミニウムなどを添加してシリコン融液を作製してシリコンインゴットが形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１０−５３１８０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の方法では、不純物が多く含まれている金属級シリコンがシリコン原料として使用されている。そのため、得られるシリコン単結晶基板の比抵抗が５Ωｃｍ以下程度と低く、高耐圧が求められるパワーデバイスに用いることが困難であった。
【０００７】
また、上記の金属級シリコン原料には、ホウ素とリンとが初めからシリコン原料に溶け込んでいる。そして、このホウ素とリンの量を評価し、ホウ素とリンの量に応じて主として第ＩＩＩ族元素を添加している。このように、比抵抗制御用の元素として１種類の元素を主として使用しているだけなので、シリコン単結晶基板の比抵抗のばらつきを低減することは事実上困難であった。
【０００８】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、高い比抵抗を有し、かつ比抵抗のばらつきが小さいｐ型シリコン単結晶およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るｐ型シリコン単結晶の製造方法は次の工程を有する。主ドーパントしてのホウ素と、ｎ型不純物であって、ホウ素よりも偏析係数が小さい第１の副ドーパントと、ｐ型不純物であって、第１の副ドーパントよりも偏析係数が小さい第２の副ドーパントとが添加されたシリコン融液が準備される。シリコン融液からチョクラルスキー法により、比抵抗が６Ωｃｍ以上であるシリコン単結晶が成長される。ここで、偏析係数とはシリコン単結晶に対する偏析係数である。
【００１０】
このように複数の副ドーパントを用いることにより、高い比抵抗を有し、かつ比抵抗のばらつきが小さいｐ型シリコン単結晶を得ることができる。
【００１１】
上記のｐ型シリコン単結晶の製造方法において好ましくは、第１の副ドーパントはリンであり、第２の副ドーパントはアルミニウムである。第１の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．５以上１．２以下である。第２の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が４．９以上５２．４以下である。ここで、シリコン融液中の濃度とは、シリコン単結晶が引上げられる前の初期のシリコン融液中の濃度である。
【００１２】
上記のｐ型シリコン単結晶の製造方法において好ましくは、第１の副ドーパントはリンであり、第２の副ドーパントはガリウムである。第１の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．５以上１．２以下である。第２の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が１．２以上１３．４以下である。
【００１３】
上記のｐ型シリコン単結晶の製造方法において好ましくは、第１の副ドーパントはリンであり、第２の副ドーパントはインジウムである。第１の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．５以上１．２以下である。第２の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が２５．１以上２６１．２以下である。
【００１４】
上記のｐ型シリコン単結晶の製造方法において好ましくは、第１の副ドーパントは砒素であり、第２の副ドーパントはアルミニウムである。第１の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．６以上１．５以下である。第２の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が１１．７以上７２．２以下である。
【００１５】
上記のｐ型シリコン単結晶の製造方法において好ましくは、第１の副ドーパントは砒素であり、第２の副ドーパントはガリウムである。第１の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．６以上１．５以下である。第２の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が３．１以上１８．３以下である。
【００１６】
上記のｐ型シリコン単結晶の製造方法において好ましくは、第１の副ドーパントは砒素であり、第２の副ドーパントはインジウムである。第１の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．６以上１．４以下である。第２の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が５７．９以上３２４．０以下である。
【００１７】
上記のｐ型シリコン単結晶の製造方法において好ましくは、第１の副ドーパントはリンであり、第２の副ドーパントはアルミニウムである。第１の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．７９以上０．８１以下である。第２の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が２４．２以上２７．０以下である。
【００１８】
上記のｐ型シリコン単結晶の製造方法において好ましくは、第１の副ドーパントはリンであり、第２の副ドーパントはアルミニウムである。第１の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．８９以上０．９１以下である。第２の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が３０．８以上３３．８以下である。
【００１９】
上記のｐ型シリコン単結晶の製造方法において好ましくは、第１の副ドーパントはリンであり、第２の副ドーパントはガリウムである。第１の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．７９以上０．８１以下であり、かつ第２の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が６．２以上６．９以下である。
【００２０】
上記のｐ型シリコン単結晶の製造方法において好ましくは、第１の副ドーパントはリンであり、第２の副ドーパントはガリウムである。第１の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．８９以上０．９１以下である。第２の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が７．８以上８．５以下である。
【００２１】
本発明に係るｐ型シリコン単結晶は、主ドーパントしてのホウ素と第１の副ドーパントと第２の副ドーパントとを有している。第１の副ドーパントは、ｎ型不純物であって、ホウ素よりも偏析係数が小さい。第２の副ドーパントは、ｐ型不純物であって、第１の副ドーパントよりも偏析係数が小さい。比抵抗は６Ωｃｍ以上である。
【００２２】
このように複数の副ドーパントを用いることにより、高い比抵抗を有し、かつ比抵抗のばらつきが小さいｐ型シリコン単結晶を得ることができる。
【００２３】
上記のｐ型シリコン単結晶において好ましくは、第１の副ドーパントはリンであり、第２の副ドーパントはアルミニウムである。第１の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．５以上１．２以下である。第２の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が４．９以上５２．４以下である。ここで、シリコン融液中の濃度とは、シリコン単結晶が引上げられる前の初期のシリコン融液中の濃度である。
【００２４】
上記のｐ型シリコン単結晶において好ましくは、第１の副ドーパントはリンであり、第２の副ドーパントはガリウムである。第１の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．５以上１．２以下である。第２の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が１．２以上１３．４以下である。
【００２５】
上記のｐ型シリコン単結晶において好ましくは、第１の副ドーパントはリンであり、第２の副ドーパントはインジウムである。第１の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．５以上１．２以下である。第２の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が２５．１以上２６１．２以下である。
【００２６】
上記のｐ型シリコン単結晶において好ましくは、第１の副ドーパントは砒素であり、第２の副ドーパントはアルミニウムである。第１の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．６以上１．５以下である。第２の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が１１．７以上７２．２以下である。
【００２７】
上記のｐ型シリコン単結晶において好ましくは、第１の副ドーパントは砒素であり、第２の副ドーパントはガリウムである。第１の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．６以上１．５以下である。第２の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が３．１以上１８．３以下である。
【００２８】
上記のｐ型シリコン単結晶において好ましくは、第１の副ドーパントは砒素であり、第２の副ドーパントはインジウムである。第１の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．６以上１．４以下である。第２の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が５７．９以上３２４．０以下である。
【００２９】
上記のｐ型シリコン単結晶において好ましくは、第１の副ドーパントはリンであり、第２の副ドーパントはアルミニウムである。第１の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．７９以上０．８１以下である。第２の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が２４．２以上２７．０以下である。
【００３０】
上記のｐ型シリコン単結晶において好ましくは、第１の副ドーパントはリンであり、第２の副ドーパントはアルミニウムである。第１の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．８９以上０．９１以下である。第２の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が３０．８以上３３．８以下である。
【００３１】
上記のｐ型シリコン単結晶において好ましくは、第１の副ドーパントはリンであり、第２の副ドーパントはガリウムである。第１の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．７９以上０．８１以下である。第２の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が６．２以上６．９以下である。
【００３２】
上記のｐ型シリコン単結晶において好ましくは、第１の副ドーパントはリンであり、第２の副ドーパントはガリウムである。第１の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率が０．８９以上０．９１以下である。第２の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が７．８以上８．５以下である。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、高い比抵抗を有し、かつ比抵抗のばらつきが小さいｐ型シリコン単結晶を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施の形態のｐ型シリコン単結晶の製造装置を示す概略構成図である。
【図２】本実施の形態のｐ型シリコン単結晶の製造方法を示すフロー図である。
【図３】ｐ型シリコン単結晶の比抵抗と固化率との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付しその説明については繰り返さない。
【００３６】
まず、本実施の形態のｐ型シリコン単結晶を製造するための製造装置について図１を用いて説明する。
【００３７】
図１に示すように、シリコン単結晶製造装置１０は、チャンバー２と、ヒータ６と、ルツボ８と、ルツボ支持軸１３と、引上げワイヤ１４とを主に有している。チャンバー２の内壁には断熱材３が設けられている。チャンバー２の上部にはアルゴン（Ａｒ）などの不活性ガスを導入するための給気口４が設けられており、チャンバー２の底部にはチャンバー２内のガスを排気するための排気口５が設けられている。ルツボ８には原料となるシリコン融液７が充填される。ヒータ６はルツボ８の周辺部に設けられており、シリコン原料を融解させることでシリコン融液７を作製可能である。ルツボ支持軸１３は、ルツボ８の下端部からチャンバーの底部に向かって延在しており、ルツボ支持軸駆動装置１２によって回転自在に支持されている。引上げワイヤ１４は、シリコン単結晶１を引上げるためのものであり、引上げワイヤ駆動装置１５によって上下に移動可能である。
【００３８】
次に、本実施の形態のｐ型シリコン単結晶の製造方法について図１および図２を用いて説明する。
【００３９】
図２に示すように、本実施の形態に係るｐ型シリコン単結晶は、チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を製造するものであり、シリコン融液準備工程Ｓ１と、シリコン単結晶成長工程Ｓ２と、シリコン単結晶切断工程Ｓ３とを主に有している。
【００４０】
シリコン融液準備工程Ｓ１では、シリコン原料をルツボ８に充填し、ヒータ６で加熱すすることでシリコン原料を融解する。シリコン原料には、主ドーパントと、第１の副ドーパントと、第２の副ドーパントとの３種類のドーパントが添加される。主ドーパントは、ｐ型不純物であるホウ素である。第１の副ドーパントは、主ドーパントであるホウ素（Ｂ）よりもシリコン単結晶に対する偏析係数が小さく、導電型がｎ型の不純物である。第１の副ドーパントは、たとえば、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）などの第Ｖ族元素である。第２の副ドーパントは、第１の副ドーパントよりもシリコン単結晶に対する偏析係数が小さく、導電型がｐ型の不純物である。第２の副ドーパントは、たとえば、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）などの第ＩＩＩ族元素である。
【００４１】
本実施の形態では、シリコン原料として半導体級シリコンが用いられる。半導体級シリコンとは、金属級シリコンよりも不純物濃度が少ない（すなわちシリコン純度が高い）シリコン原料である。半導体級シリコンのシリコン純度は、たとえば９９．９９９９９９９９９％（１１Ｎ）である。
【００４２】
シリコン原料に添加される主ドーパント、第１の副ドーパントおよび第２の副ドーパントは、３つ同時にシリコン融液に添加されてもよいし、それぞれのドーパントが別々に添加されてもよい。たとえば、初めに主ドーパントをシリコン融液７に添加し、その後第１の副ドーパント、次に第２の副ドーパントを添加してもよい。
【００４３】
シリコン単結晶成長工程Ｓ２では、まず、シードチャック１６に取付けた種結晶１７を、シリコン融液７の表面に降下させて浸漬させる。その後、引上げワイヤ１４を引上げワイヤ駆動装置１５によって巻き取ることによって、シリコン単結晶１の引上げを行う。
【００４４】
シリコン単結晶１がコーン部（拡張部）の成長を経て目標とする直径に達した後に、直胴部１１を所定の長さまで成長させる。
【００４５】
シリコン単結晶切断工程Ｓ３では、まず、直胴部１１を所定の長さまで成長させた後、引上げワイヤ１４の巻き取りを停止させる。その後、ルツボ８を降下させることによって、シリコン融液７からシリコン単結晶１を切断する。シリコン単結晶１の引上げ軸方向に垂直な平面でシリコン単結晶１をスライスすることにより、シリコンウエハが得られる。
【００４６】
次に、シリコン単結晶の比抵抗と固化率との関係のシミュレーション結果について、図３を用いて説明する。
【００４７】
図３の横軸は固化率を表している。固化率とは、シリコン融液に含まれる原料シリコンの総質量に対する結晶化したシリコンの質量の比をいう。図３の縦軸は、シリコン単結晶１の引上げ軸Ｄ方向の比抵抗の比率を表している。ここで比抵抗は、シリコン単結晶の中心（すなわち引上げ軸）での比抵抗である。また、比抵抗の比率とは、ある固化率での比抵抗を固化率０での比抵抗で規格化した値である。
【００４８】
図３において、サンプル１０１〜１０７は、主ドーパントとしてホウ素、第１の副ドーパントとしてリン、第２の副ドーパントとしてアルミニウムが添加されたシリコン融液から、チョクラルスキー法によって形成されたｐ型シリコン単結晶である。
【００４９】
サンプル１０１〜１０７のシリコン融液中のホウ素濃度は、それぞれ、３．２×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ3（１０１）、１．１×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ3（１０２）、１．２×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ3（１０３）、２．６×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ3（１０４）、２．１×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ3（１０５）、１．９×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ3（１０６）、２．０×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ3（１０７）である。
【００５０】
サンプル１０１〜１０７のシリコン融液中のリンの濃度をホウ素の濃度で除したときの濃度比率（第１の濃度比率）は、それぞれ、０．５０（１０１）、０．６０（１０２）、０．７０（１０３）、０．９０（１０４）、１．００（１０５）、１．１０（１０６）、１．２０（１０７）である。
【００５１】
サンプル１０１〜１０７のシリコン融液中のアルミニウムの濃度をホウ素の濃度で除したときの濃度比率（第２の濃度比率）は、それぞれ、５．６０（１０１）、１１．７０（１０２）、１８．５０（１０３）、３１．７６（１０４）、３８．６５（１０５）、４５．０６（１０６）、５２．４０（１０７）である。
【００５２】
図３から分かるように、固化率０から０．９までの範囲において、シリコン単結晶サンプル１０１〜１０７の引上げ軸方向の比抵抗のばらつきは３〜８％以下程度と非常に小さい。なお、比抵抗のばらつきは、式１で定義された値である。ここで、比抵抗の最大値は、引上げ軸方向におけるシリコン単結晶の比抵抗の最大値であり、比抵抗の最小値とは引上げ軸方向におけるシリコン単結晶の比抵抗の最小値である。
【００５３】
【数１】
0005470349.tif 000002
【００５４】
ＩＧＢＴなどのパワーデバイスに使用される基板には、高い比抵抗と小さい比抵抗のばらつきとが求められる。具体的には、ｐ型シリコン単結晶の比抵抗としては、６Ωｃｍ以上が望ましく、好ましくは５０Ωｃｍ以上であり、さらに好ましくは１００Ωｃｍ以上である。また、ｐ型シリコン単結晶の比抵抗のばらつきとしては、２０％以下が望ましく、好ましくは１５％以下であり、さらに好ましくは８％以下であり、さらに好ましくは５％以下である。
【００５５】
次に、本実施の形態のシリコン単結晶の比抵抗のばらつきが小さくなるメカニズムについて説明する。
【００５６】
シリコン融液にホウ素（主ドーパント）のみが添加された場合、シリコン単結晶が成長する（すなわち固化率が大きくなる）にしたがって、シリコン単結晶中のホウ素濃度が高くなる。そのため、シリコン単結晶のボトム側で比抵抗が小さくなる。
【００５７】
これは、シリコン単結晶に対するホウ素の偏析係数が０．７８程度であり、１未満であるためにシリコン単結晶が成長するに伴ってシリコン融液中のホウ素の濃度が増加する。その結果、シリコン単結晶へ取り込まれるホウ素の割合が高くなり、比抵抗が小さくなるからである。
【００５８】
シリコン融液中にリンが添加された場合も同様に、シリコン単結晶が成長するにしたがって、シリコン単結晶中のリン濃度が高くなる。そのため、シリコン単結晶のボトム側で比抵抗が小さくなる。リンのシリコン単結晶に対する偏析係数は０．３８程度であり、ホウ素よりも小さい。それゆえ、シリコン単結晶の成長に伴うシリコン融液中のリンの濃縮化の速度は、ホウ素の濃縮化の速度よりも速い。したがって、シリコン単結晶の成長に伴う比抵抗の低下の速度も、リンを添加した場合の方がホウ素を添加した場合よりも早くなる。
【００５９】
シリコン融液中にホウ素（主ドーパント）とリン（第１の副ドーパント）とが添加された場合は、ホウ素がｐ型不純物であり、リンがｎ型不純物であるために、互いに発生させた反対の導電型のキャリアを打ち消し合う。したがって、シリコン単結晶にホウ素とともにリンを添加することで、ｐ型キャリアの密度を減少させて比抵抗を増大させることができる。また、シリコン単結晶の成長に伴う不純物濃度の増加の速度は、ホウ素を添加する場合よりもリンを添加する場合の方が大きい。したがって、シリコン単結晶の成長に伴うホウ素の濃度の増加によるｐ型キャリア密度の増加を、リンの濃度の増加によるｎ型キャリア密度の増加により打ち消すことで、シリコン単結晶の成長に伴う比抵抗の低下の速度を低減することができる。
【００６０】
固化率が小さいときは、シリコン単結晶の成長に伴う比抵抗の低下の速度を低減することができるが、固化率が大きくなると、リンの濃度の増加によるｎ型キャリア密度の増加が優勢になり、シリコン単結晶の成長に伴って比抵抗が大きくなってくる。
【００６１】
シリコン融液中にリン（第１の副ドーパント）よりも偏析係数の小さいアルミニウム（第２の副ドーパント）を添加した場合、固化率が小さい場合はアルミニウムによるｐ型キャリアはほとんどシリコン単結晶に取込まれない。しかしながら、固化率が大きくなってきたときにアルミニウムは徐々にシリコン単結晶に取込まれていき、ｐ型キャリアを増加させていく。その結果、比抵抗は徐々に小さくなってくる。それゆえ、アルミニウムの添加により、固化率が大きいところでシリコン単結晶の比抵抗が大きくなることを抑制することができる。結果として、シリコン単結晶の引上げ軸方向の比抵抗のばらつきを低減することができる。
【００６２】
このように、ｎ型不純物であって主ドーパントよりも偏析係数の小さい第１の副ドーパントによって固化率が小さいときのシリコン単結晶の比抵抗の変化を抑制し、ｐ型不純物であって第１の副ドーパントよりも偏析係数の小さい第２の副ドーパントによって固化率が大きいときのシリコン単結晶の比抵抗の変化を抑制することができる。
【００６３】
（実施の形態１）
【００６４】
【表１】
0005470349.tif 000003
【００６５】
表１は、シリコン融液に添加される主ドーパントとしてホウ素（Ｂ）、第１の副ドーパントとしてリン（Ｐ）、第２の副ドーパントとしてアルミニウム（Ａｌ）が使用される場合の、第１の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値（第１の濃度比率）を０．４以上程度、１．３以下程度の範囲で変化させ、かつ第２の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値（第２の濃度比率）を１．１以上程度、５９．１以下程度の範囲で変化させたときの、シリコン単結晶の比抵抗の最大値、最小値および引上げ軸線方向の比抵抗のばらつきのシミュレーション結果を示している。この場合のホウ素濃度は１．８７×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上程度、３．１８×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下程度である。
【００６６】
この場合、比抵抗の最大値が７．０Ωｃｍ以上程度、１６８．３Ωｃｍ以下程度であり、比抵抗の最小値が６．２Ωｃｍ以上程度、１５０．０Ωｃｍ以下程度であって、引上げ軸方向の比抵抗のばらつきが、１７．８％以下程度である、ｐ型シリコン単結晶を得ることができる。
【００６７】
より好ましくは、第１の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値（第１の濃度比率）が０．５以上程度、１．２以下程度の範囲であって、かつ第２の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値（第２の濃度比率）が４．９以上程度、５２．４以下程度の範囲である。この場合のホウ素濃度は１．８７×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上程度、３．１８×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下程度である。
【００６８】
この場合、比抵抗の最大値が７．０Ωｃｍ以上程度、１６８．３Ωｃｍ以下程度であり、比抵抗の最小値が６．５Ωｃｍ以上程度、１５０．０Ωｃｍ以下程度であって、引上げ軸方向の比抵抗のばらつきが、１７．８％以下程度である、ｐ型シリコン単結晶を得ることができる。
【００６９】
より好ましくは、第１の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値（第１の濃度比率）が０．７９以上程度、０．８１以下程度の範囲であって、かつ第２の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値（第２の濃度比率）が２４．２以上程度、２７．０以下程度の範囲である。この場合のホウ素濃度は４．６４×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上程度、１．１９×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下程度である。
【００７０】
この場合、比抵抗の最大値が２１．０Ωｃｍ以上程度、５３．０Ωｃｍ以下程度であり、比抵抗の最小値が２０．０Ωｃｍ以上程度、５１．０Ωｃｍ以下程度であって、引上げ軸方向の比抵抗のばらつきが、８．０％以下程度である、ｐ型シリコン単結晶を得ることができる。
【００７１】
より好ましくは、第１の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値（第１の濃度比率）が０．８９以上程度、０．９１以下程度の範囲であって、かつ第２の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値（第２の濃度比率）が３０．８以上程度、３３．８以下程度の範囲である。この場合のホウ素濃度は１．９４×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上程度、２．５７×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下程度である。
【００７２】
この場合、比抵抗の最大値が１００．０Ωｃｍ以上程度、１４３．１Ωｃｍ以下程度であり、比抵抗の最小値が９５．０Ωｃｍ以上程度、１３２．１Ωｃｍ以下程度であって、引上げ軸方向の比抵抗のばらつきが、７．９％以下程度である、ｐ型シリコン単結晶を得ることができる。
【００７３】
（実施の形態２）
【００７４】
【表２】
0005470349.tif 000004
【００７５】
表２は、シリコン融液に添加される主ドーパントとしてホウ素（Ｂ）、第１の副ドーパントとしてリン（Ｐ）、第２の副ドーパントとしてガリウム（Ｇａ）が使用される場合の、第１の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値（第１の濃度比率）を０．４以上程度、１．３以下程度の範囲で変化させ、かつ第２の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値（第２の濃度比率）を０．１以上程度、１５．１以下程度の範囲で変化させたときの、シリコン単結晶の比抵抗の最大値、最小値および引上げ軸線方向の比抵抗のばらつきのシミュレーション結果を示している。この場合のホウ素濃度は１．９５×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上程度、３．１８×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下程度である。
【００７６】
この場合、比抵抗の最大値が７．０Ωｃｍ以上程度、１７５．２Ωｃｍ以下程度であり、比抵抗の最小値が６．３Ωｃｍ以上程度、１５０．０Ωｃｍ以下程度であって、引上げ軸方向の比抵抗のばらつきが、１６．３％以下程度である、ｐ型シリコン単結晶を得ることができる。
【００７７】
より好ましくは、第１の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値（第１の濃度比率）が０．５以上程度、１．２以下程度の範囲であって、かつ第２の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値（第２の濃度比率）が１．２以上程度、１３．４以下程度の範囲である。この場合のホウ素濃度は１．９７×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上程度、３．１８×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下程度である。
【００７８】
この場合、比抵抗の最大値が７．０Ωｃｍ以上程度、１７５．２Ωｃｍ以下程度であり、比抵抗の最小値が６．５Ωｃｍ以上程度、１５０．０Ωｃｍ以下程度であって、引上げ軸方向の比抵抗のばらつきが、１６．３％以下程度である、ｐ型シリコン単結晶を得ることができる。
【００７９】
より好ましくは、第１の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値（第１の濃度比率）が０．７９以上程度、０．８１以下程度の範囲であって、かつ第２の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値（第２の濃度比率）が６．２以上程度、６．９以下程度の範囲である。この場合のホウ素濃度は８．０８×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上程度、８．２３×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下程度である。
【００８０】
この場合、比抵抗の最大値が３０．０Ωｃｍ以上程度、３２．４Ωｃｍ以下程度であり、比抵抗の最小値が２８．６Ωｃｍ以上程度、３０．０Ωｃｍ以下程度であって、引上げ軸方向の比抵抗のばらつきが、７．８％以下程度である、ｐ型シリコン単結晶を得ることができる。
【００８１】
より好ましくは、第１の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値（第１の濃度比率）が０．８９以上程度、０．９１以下程度の範囲であって、かつ第２の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値（第２の濃度比率）が７．８以上程度、８．５以下程度の範囲である。この場合のホウ素濃度は５．０７×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上程度、５．１５×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下程度である。
【００８２】
この場合、比抵抗の最大値が５０．０Ωｃｍ以上程度、５５．１Ωｃｍ以下程度であり、比抵抗の最小値が４７．６Ωｃｍ以上程度、５０．７Ωｃｍ以下程度であって、引上げ軸方向の比抵抗のばらつきが、８．０％以下程度である、ｐ型シリコン単結晶を得ることができる。
【００８３】
（実施の形態３）
【００８４】
【表３】
0005470349.tif 000005
【００８５】
表３は、シリコン融液に添加される主ドーパントとしてホウ素（Ｂ）、第１の副ドーパントとしてリン（Ｐ）、第２の副ドーパントとしてインジウム（Ｉｎ）が使用される場合の、第１の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値（第１の濃度比率）を０．５以上程度、１．３以下程度の範囲で変化させ、かつ第２の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値（第２の濃度比率）を２５．１以上程度、２９１．３以下程度の範囲で変化させたときの、シリコン単結晶の比抵抗の最大値、最小値および引上げ軸線方向の比抵抗のばらつきのシミュレーション結果を示している。この場合のホウ素濃度は１．９８×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上程度、３．５９×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下程度である。
【００８６】
この場合、比抵抗の最大値が６．８Ωｃｍ以上程度、１６９．４Ωｃｍ以下程度であり、比抵抗の最小値が６．３Ωｃｍ以上程度、１５０．０Ωｃｍ以下程度であって、引上げ軸方向の比抵抗のばらつきが、１３．３％以下程度である、ｐ型シリコン単結晶を得ることができる。
【００８７】
より好ましくは、第１の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値（第１の濃度比率）が０．５以上程度、１．２以下程度の範囲であって、かつ第２の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値（第２の濃度比率）が２５．１以上程度、２６１．２以下程度の範囲である。この場合のホウ素濃度は１．９８×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上程度、３．５９×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下程度である。
【００８８】
この場合、比抵抗の最大値が６．８Ωｃｍ以上程度、１６１．３Ωｃｍ以下程度であり、比抵抗の最小値が６．３Ωｃｍ以上程度、１４８．８Ωｃｍ以下程度であって、引上げ軸方向の比抵抗のばらつきが、１３．３％以下程度である、ｐ型シリコン単結晶を得ることができる。
【００８９】
（実施の形態４）
【００９０】
【表４】
0005470349.tif 000006
【００９１】
表４は、シリコン融液に添加される主ドーパントとしてホウ素（Ｂ）、第１の副ドーパントとして砒素（Ａｓ）、第２の副ドーパントとしてアルミニウム（Ａｌ）が使用される場合の、第１の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値（第１の濃度比率）を０．５以上程度、１．６以下程度の範囲で変化させ、かつ第２の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値（第２の濃度比率）を５．０以上程度、７８．６以下程度の範囲で変化させたときの、シリコン単結晶の比抵抗の最大値、最小値および引上げ軸線方向の比抵抗のばらつきのシミュレーション結果を示している。この場合のホウ素濃度は１．６９×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上程度、３．５１×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下程度である。
【００９２】
この場合、比抵抗の最大値が７．０Ωｃｍ以上程度、１６５．６Ωｃｍ以下程度であり、比抵抗の最小値が６．４Ωｃｍ以上程度、１５０．０Ωｃｍ以下程度であって、引上げ軸方向の比抵抗のばらつきが、１６．７％以下程度である、ｐ型シリコン単結晶を得ることができる。
【００９３】
より好ましくは、第１の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値（第１の濃度比率）が０．６以上程度、１．５以下程度の範囲であって、かつ第２の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値（第２の濃度比率）が１１．７以上程度、７２．２以下程度の範囲である。この場合のホウ素濃度は１．６９×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上程度、３．５１×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下程度である。
【００９４】
この場合、比抵抗の最大値が７．０Ωｃｍ以上程度、１６０．７Ωｃｍ以下程度であり、比抵抗の最小値が６．５Ωｃｍ以上程度、１４９．３Ωｃｍ以下程度であって、引上げ軸方向の比抵抗のばらつきが、１６．７％以下程度である、ｐ型シリコン単結晶を得ることができる。
【００９５】
（実施の形態５）
【００９６】
【表５】
0005470349.tif 000007
【００９７】
表５は、シリコン融液に添加される主ドーパントとしてホウ素（Ｂ）、第１の副ドーパントとして砒素（Ａｓ）、第２の副ドーパントとしてガリウム（Ｇａ）が使用される場合の、第１の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値（第１の濃度比率）を０．６以上程度、１．６以下程度の範囲で変化させ、かつ第２の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値（第２の濃度比率）を３．１以上程度、１９．９以下程度の範囲で変化させたときの、シリコン単結晶の比抵抗の最大値、最小値および引上げ軸線方向の比抵抗のばらつきのシミュレーション結果を示している。この場合のホウ素濃度は１．６９×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上程度、３．４０×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下程度である。
【００９８】
この場合、比抵抗の最大値が７．０Ωｃｍ以上程度、１６５．４Ωｃｍ以下程度であり、比抵抗の最小値が６．４Ωｃｍ以上程度、１５０．０Ωｃｍ以下程度であって、引上げ軸方向の比抵抗のばらつきが、１９．７％以下程度である、ｐ型シリコン単結晶を得ることができる。
【００９９】
より好ましくは、第１の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値（第１の濃度比率）が０．６以上程度、１．５以下程度の範囲であって、かつ第２の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値（第２の濃度比率）が３．１以上程度、１８．３以下程度の範囲である。この場合のホウ素濃度は１．６９×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上程度、３．４０×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下程度である。
【０１００】
この場合、比抵抗の最大値が７．０Ωｃｍ以上程度、１６０．３Ωｃｍ以下程度であり、比抵抗の最小値が６．５Ωｃｍ以上程度、１５０．０Ωｃｍ以下程度であって、引上げ軸方向の比抵抗のばらつきが、１９．７％以下程度である、ｐ型シリコン単結晶を得ることができる。
【０１０１】
（実施の形態６）
【０１０２】
【表６】
0005470349.tif 000008
【０１０３】
表６は、シリコン融液に添加される主ドーパントとしてホウ素（Ｂ）、第１の副ドーパントとして砒素（Ａｓ）、第２の副ドーパントとしてガリウム（Ｉｎ）が使用される場合の、第１の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値（第１の濃度比率）を０．５以上程度、１．６以下程度の範囲で変化させ、かつ第２の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値（第２の濃度比率）を２４．４以上程度、３９１．６以下程度の範囲で変化させたときの、シリコン単結晶の比抵抗の最大値、最小値および引上げ軸線方向の比抵抗のばらつきのシミュレーション結果を示している。この場合のホウ素濃度は１．６９×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上程度、３．４０×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下程度である。
【０１０４】
この場合、比抵抗の最大値が７．０Ωｃｍ以上程度、１６５．７Ωｃｍ以下程度であり、比抵抗の最小値が６．４Ωｃｍ以上程度、１５０．０Ωｃｍ以下程度であって、引上げ軸方向の比抵抗のばらつきが、１９．６％以下程度である、ｐ型シリコン単結晶を得ることができる。
【０１０５】
より好ましくは、第１の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値（第１の濃度比率）が０．６以上程度、１．４以下程度の範囲であって、かつ第２の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除した値（第２の濃度比率）が５７．９以上程度、３２４．０以下程度の範囲である。この場合のホウ素濃度は１．６９×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上程度、３．４０×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下程度である。
【０１０６】
この場合、比抵抗の最大値が７．０Ωｃｍ以上程度、１５８．５Ωｃｍ以下程度であり、比抵抗の最小値が６．５Ωｃｍ以上程度、１４９．８Ωｃｍ以下程度であって、引上げ軸方向の比抵抗のばらつきが、１９．６％以下程度である、ｐ型シリコン単結晶を得ることができる。
【０１０７】
上記のように、ホウ素（主ドーパント）と、ｎ型不純物であって、ホウ素よりも偏析係数が小さい第１の副ドーパントと、ｐ型不純物であって、第１の副ドーパントよりも偏析係数が小さい第２の副ドーパントとが添加された初期のシリコン融液から、チョクラルスキー法によって成長されたｐ型シリコン単結晶は、ホウ素（主ドーパント）と、ｎ型不純物であって、ホウ素よりも偏析係数が小さい第１の副ドーパントと、ｐ型不純物であって、第１の副ドーパントよりも偏析係数が小さい第２の副ドーパントとを含んでいる。そして、第１の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第１の濃度比率と、第２の副ドーパントのシリコン融液中の濃度を主ドーパントのシリコン融液中の濃度で除したときの第２の濃度比率が実施の形態１〜６に記載された範囲であれば、その範囲の第１の濃度比率と第２の濃度比率である主ドーパントと第１の副ドーパントと第２の副ドーパントとを含むｐ型シリコン単結晶を得ることができる。
【０１０８】
次に、シリコン単結晶１に含有されるドーパント濃度を測定する方法について説明する。ドーパントとしてのホウ素、リン、アルミニウム、ガリウム、インジウム、砒素などの元素のシリコン単結晶１中の濃度は、ＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）などの公知の方法で測定することができる。
【０１０９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態および実施例ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１１０】
１  シリコン単結晶、２  チャンバー、３  断熱材、４  給気口、５  排気口、６  ヒータ、７  シリコン融液、８  ルツボ、１０  シリコン単結晶製造装置、１１  直胴部、１２  ルツボ支持軸駆動装置、１３  ルツボ支持軸、１４  引上げワイヤ、１５  引上げワイヤ駆動装置、１６  シードチャック、１７  種結晶。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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