(57)【要約】  本発明は、少なくとも１７５ｍｍの直径および５０ｍｍ〜１０００ｍｍの範囲の軸方向長さを有するリンドープシリコン単結晶であって、横断面内の前記リンドープシリコン単結晶は、リンドープシリコンインゴットから切り出されたウエハーについて、５Ωｃｍ〜２０００Ωｃｍの範囲で目標抵抗率を提供するドーパント原子の密度を有し、前記抵抗率を８００℃〜１３００℃の範囲の温度で前記シリコンを焼鈍後に測定すると、前記リンドープシリコン単結晶から切り出されたウエハーの少なくとも７５％について、ＳＥＭＩ標準ＳＥＭＩ  ＭＦ８１に従って決定される３％以下のＲＲＶ値が得られる、リンドープシリコン単結晶、該リンドープシリコン単結晶から切り出されたウエハーおよび複数のウエハー、ならびにリンドープシリコン単結晶の製造方法に関する。本発明の製造物は、特に、高出力電子機器に使用するのに特に適している。
2019504817.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１７５ｍｍの直径および５０ｍｍ〜１０００ｍｍの範囲の軸方向長さを有するリンドープシリコン単結晶であって、
横断面内の前記リンドープシリコン単結晶は、リンドープシリコンインゴットから切り出されたウエハーについて、５Ωｃｍ〜２０００Ωｃｍの範囲で目標抵抗率（ρＮＴＤ）を与えるドーパント原子の密度を有し、
前記抵抗率を８００℃〜１３００℃の範囲の温度で前記シリコンを焼鈍後に測定すると、前記リンドープシリコン単結晶から切り出されたウエハーの少なくとも７５％について、ＳＥＭＩ標準ＳＥＭＩ  ＭＦ８１に従って決定される３％以下のＲＲＶ値が得られる、
リンドープシリコン単結晶。
【請求項２】
前記リンドープシリコン単結晶から切り出される少なくとも１０枚のウエハーについて、３％以下のＲＲＶ値が得られる、請求項１に記載のリンドープシリコン単結晶。
【請求項３】
リンドープシリコン単結晶から切り出されたウエハーの少なくとも７５％について、２％以下のＲＲＶ値が得られる、請求項１または２に記載のリンドープシリコン単結晶。
【請求項４】
焼鈍後のシリコンウエハーの表面全体に記録された５つ以上の抵抗率値から平均抵抗率ρａｖを得て、ρａｖ／ρＮＴＤとして定義される正規化された平均抵抗率が０．９５〜１．０５の範囲内である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のリンドープシリコン単結晶。
【請求項５】
前記リンドープシリコン単結晶から切り出された少なくとも１０枚のウエハーについて、前記正規化平均抵抗率ρａｖ／ρＮＴＤは、０．９５〜１．０５の範囲内である、請求項４に記載のリンドープシリコン単結晶。
【請求項６】
前記リンドープシリコン単結晶から切り出された少なくとも７５％のウエハーについて、前記正規化平均抵抗率ρａｖ／ρＮＴＤは、０．９５〜１．０５の範囲内である、請求項４または５に記載のリンドープシリコン単結晶。
【請求項７】
前記リンドープシリコン単結晶の直径は、１７５ｍｍ〜２２５ｍｍの範囲内である、請求項１〜６のいずれか一項に記載のリンドープシリコン単結晶。
【請求項８】
前記リンドープシリコン単結晶の直径は、２７５ｍｍ〜３２５ｍｍの範囲内である、請求項１〜６のいずれか一項に記載のリンドープシリコン単結晶。
【請求項９】
前記リンドープシリコン単結晶の直径は、４２５ｍｍ〜４７５ｍｍの範囲内である、請求項１〜６のいずれか一項に記載のリンドープシリコン単結晶。
【請求項１０】
酸素含有量が２×１０１６ｃｍ−３未満である、請求項７または８に記載のリンドープシリコン単結晶。
【請求項１１】
酸素含有量が１０１７ｃｍ−３超である、請求項８または９に記載のリンドープシリコン単結晶。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載のリンドープシリコン単結晶から切り出した複数のウエハー。
【請求項１３】
前記複数のウエハーの各々のウエハーは、３％以下のＲＲＶ値を有する、請求項１２に記載の複数のウエハー。
【請求項１４】
前記複数のウエハーは、ＲＲＶについて４％以下の上側規格限界（ＵＳＬ）を有し、前記ＵＳＬは、前記複数のウエハーについての平均ＲＲＶプラス３標準偏差として規定される、請求項１２に記載の複数のウエハー。
【請求項１５】
前記複数のウエハーは、前記正規化平均抵抗率ρａｖ／ρＮＴＤについて、５％の上側規格限界および−５％の下側規格限界（ＬＳＬ）を有し、前記ＵＳＬは前記複数のウエハーのプラス３標準偏差として規定され、前記ＬＳＬは前記複数のウエハーのマイナス３標準偏差として規定される、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の、複数のウエハー。
【請求項１６】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載のリンドープシリコン単結晶から切り出した一枚のウエハー。
【請求項１７】
前記複数のウエハーまたは前記一枚のウエハーが８００℃〜１３００℃の範囲の温度で焼鈍されている、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の複数のウエハーまたは前記ウエハー。
【請求項１８】
５Ωｃｍ〜２０００Ωｃｍの範囲の所定の目標抵抗率（ρＮＴＤ）を有するリンドープシリコン単結晶の製造方法であって、前記方法は以下の工程、
リン含有ガス種の存在下で、るつぼを使用しない方法またはるつぼ法で、溶融シリコンのガスドーピングをする工程、
中性子を用いて前記リンドープシリコン単結晶を照射し、前記目標抵抗率（ρＮＴＤ）を低減する工程、
前記目標抵抗率（ρＮＴＤ）が選択され、前記ガスドーピング条件および照射条件は、下式：
【数１】
2019504817.tif 000011
（式中、μｍはシリコン中の電子移動度であり、ｑは電子電荷であり、Ｋ１は下式：
【数２】
2019504817.tif 000012
（式中、Ｎ３０Ｓｉは、シリコン中の３０Ｓｉの密度であり、σ３０Ｓｉは３０Ｓｉの吸収断面積である。）
で規定される材料定数であり、
式中、Ｋ２は、下式：
【数３】
2019504817.tif 000013
で規定されるＮＴＤ装置についての定数であり、
式中、Ｋ３は、下式：
【数４】
2019504817.tif 000014
で規定されるガスベースのドーピング処理についての定数であり、
Ｋ２およびＫ３の定義において、ｎＴＮＤ，ｅおよびｎＮＴＤ，ｃは、それぞれ、照射後に端部および中心部で得られるリンドナー密度であり、Ｄは照射量であり、ｎｉ，ｅおよびｎｉ，ｃは、それぞれ、端部および中心部でのガスベースのドーピング処理により得られるリンドナー密度である。））
にしたがって、事前に選択される、製造方法。
【請求項１９】
ＮＴＤ反応器の定数Ｋ２を決定する工程および／またはガスドーピング処理の定数Ｋ３を決定する工程をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
溶融シリコンのガスドーピングがるつぼ内で行われ、ガスドーピングされたシリコン単結晶は所定の抵抗率のサブセクションに切断され、前記各サブセクションが中性子への照射に曝される前に、５０ｍｍ〜１０００ｍｍの長さへ切断される、請求項１８または１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記リンドープシリコン単結晶から、ウエハーを切り出す工程をさらに含む、請求項１８〜２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記ウエハーを、８００℃〜１３００℃の範囲の温度で焼鈍する工程をさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記リンドープシリコン単結晶から切り出されたウエハーの少なくとも７５％について、ＳＥＭＩ標準ＳＥＭＩ  ＭＦ８１に従って測定した３％以下のＲＲＶ値が得られる、請求項１８〜２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記リンドープシリコン単結晶から切り出されたウエハーの焼鈍後に前記抵抗率を測定すると、前記リンドープシリコン単結晶から切り出された少なくとも１０枚のウエハーについて、３％以下のＲＲＶ値が得られる、請求項１８〜２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
直径１７５ｍｍ以上、軸方向長さが５０ｍｍ〜１０００ｍｍの範囲にあるリンドープシリコン単結晶であって、前記リンドープシリコン単結晶から切り出された少なくとも７５％のウエハーについて、ＳＥＭＩ標準ＳＥＭＩ  ＭＦ８１に基づいて測定した３％以下のＲＲＶ値が得られ、前記リンドープシリコン単結晶は、請求項１８〜２０のいずれか一項に記載の方法により得られる、リンドープシリコン単結晶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リンドープシリコン単結晶、リンドープシリコン単結晶の製造方法、複数のウエハーおよび単数のシリコンウエハーに関する。該リンドープシリコン単結晶は、半径方向抵抗率変化（ＲＲＶ）値が改善されたウエハーを切り出すことができるようなドーパント密度を有している。本発明のシリコンウエハーは、高出力電子機器に使用するのに特に適している。
【背景技術】
【０００２】
シリコンなどの半導体材料の単結晶ロッドは、通常、チョクラルスキー（ＣＺ）法またはフロートゾーン（ＦＺ）法の２つの一般的方法の内の１つを用いて製造される。これらはいずれも周知であり、溶融材料の再凝固中に単結晶が形成されることに依拠する。シリコン単結晶は、シリコン単結晶から切り出されたシリコンウエハーの製造のための出発材料として使用される。
【０００３】
用途に応じて、シリコンウエハーは抵抗率（例えば、Ωｃｍまたはそれに対応する単位で表される。）の特定の値を用いて説明することができ、またその値を必要とする場合がある。シリコンの抵抗率ρは、材料中のリンおよび／またはホウ素などのドーパント密度に依存し、それらの関係は、式（１）により記載される。
【０００４】
【数１】
2019504817.tif 000003
式中、ｎはリン原子の密度であり（ホウ素原子は原料由来のわずかな量、例えば１０ｐｐｔａ未満で存在すると考えられる。）、μｍはシリコンにおける電子移動度であり、ｑは電荷である。ｑの値は１．６０２・１０−１９Ｃであり、室温でのμｍの典型的な値は１４５０ｃｍ２／ｓである。シリコンに用いられるドーパント原子は、通常、リンおよび／またはホウ素であるので、シリコンの抵抗率は、シリコン中のリンおよびホウ素原子の量を制御することによって制御することができる。ドーパント原子は、シリコン単結晶の製造中にシリコン材料に適用されてもよい。例えば、溶融したシリコンをガス状ホスフィン（ＰＨ３）またはジボラン（Ｂ２Ｈ６）にそれぞれ暴露することにより、リンおよびホウ素を適用して、それぞれの原子が再凝固の際にシリコンに含まれるようにすることができる。このプロセスは一般にガスドーピングとして知られている。他のガスを適用してもよいが、ホスフィンおよびジボランが産業界で最も一般的に使用されていることに留意されたい。
【０００５】
あるいは、中性子を材料に照射することによって、固体シリコン中のケイ素原子をリン原子に変換することができる。具体的には、同位体３０Ｓｉに中性子が照射されると、安定同位体３１Ｐに半減期２．６時間で崩壊する同位体３１Ｓｉに変換される。天然ケイ素は約３％の３０Ｓｉを有し、したがって中性子の照射を用いてケイ素中のリン供与体原子の密度を増加させることができる。このプロセスは、中性子変換ドーピング（ＮＴＤ）として知られている。次のＤで示される中性子の必要量、すなわちフルエンスは、式（２）から計算することができる。
【０００６】
【数２】
2019504817.tif 000004
式中、Ｋ１は、与えられた中性子スペクトルの材料定数であり、ρＮＴＤおよびρｉは、それぞれ、ＮＴＤ照射後の抵抗率および初期抵抗率、すなわち中性子照射前の抵抗率である。定数Ｋ１は、式（３）で定義される。
【０００７】
【数３】
2019504817.tif 000005
式中、Ｎ３０Ｓｉはシリコン中の３０Ｓｉの密度であり、σ３０Ｓｉは３０Ｓｉの平均吸収断面積である。上記のｑおよびμｍの値を用いると、Ｋ１は２．６１２・１０１９Ω・ｃｍ−１となる。
【０００８】
シリコンウエハーの抵抗率は、確率的変動のため、またシリコンにドーピング原子を含有させるのに用いられる手順によって誘起される系統的変動のために、シリコンウエハーの表面にわたって変化し得る。ウエハーの品質、したがってウエハーが切り出される単結晶の品質は、単結晶の断面全体にわたる均質な抵抗率が高品質である材料の抵抗率分布によって表すことができる。シリコンの抵抗率の均質性は、一般に、式（４）の（ＳＥＭＩ標準ＳＥＭＩ  ＭＦ８１にしたがって）定義されるＲＲＶ値を使用してシリコンウエハーに関して分類される。
【０００９】
【数４】
2019504817.tif 000006
式中、ρｍａｘはウエハーについて記録された最高の抵抗率であり、ρｍｉｎはウエハーについて記録された最低の抵抗率である。  ウエハーのＲＲＶ値を決定するために、ウエハーが切りだされる単結晶の断面に対応する、ウエハーの表面全体のいくつかの抵抗率値が記録される。ＮＴＤプロセスは、一般に、約５〜７％以下のＲＲＶ値を一般にもたらすリン供与体原子の最良の分布を提供すると考えられている。しかしながら、大きなシリコン結晶、例えば、直径が１５０ｍｍを超えると、中性子照射は、シリコンインゴットを貫通する中性子の吸収のために、直径の横断面にわたって均一にならない場合がある。
【００１０】
ＲＲＶ値は、シリコンウエハーの（確率的および系統的変動を含む）複合値であるが、ウエハーの表面にわたる全ての系統的変動は、ＲＲＶ値では見えない可能性が高い。ＮＴＤおよびガスドーピングの両方は、シリコン単結晶中のリン原子の分布に系統的な変動を有する。
【００１１】
ＮＴＤプロセスは、長さが例えば最大約６００ｍｍの結晶を照射するように設計された原子炉で行われる。反応器は中性子源を含み、典型的には、結晶の横断面が点状の中性子照射源に曝されると考えられるように、結晶の軸に平行なスリットから中性子を結晶に与えるように設計されている。シリコンのＮＴＤの歴史は、国際原子力機関（ＩＡＥＡ）のＩＡＥＡ−ＴＥＣＤＯＣ−１６８１（ウィーン２０１２）（ＩＳＢＮ  ９７８−９２−０−１３００１０−２）に要約されており、ＮＴＤプロセスの実際の適用は、「Ｔｏｐｓｉｌ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」アプリケーションノート「高出力エレクトロニクス用中性子トランスミューテーションドープ（ＮＴＤ）シリコン」（２０１３年１０月）：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔｏｐｓｉｌ．ｃｏｍ／ｍｅｄｉａ／５６０５２／ｎｔｄ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｎｏｔｅ  ｌｏｎｇ  ｖｅｒｓｉｏｎ  Ｏｃｔｏｂｅｒ  ２０１３．ｐｄｆに記載されている。ＮＴＤプロセスおよびそれらの最近の発展に関するさらなる議論は、Ｋｉｍら（２００９，ハイブリッド電気自動車の開発と研究炉からの供給に起因する中性子変換ドープシリコンの今後の需要の予測、２００９年第１３回電力エレクトロニクス応用欧州会議ＥＰＥ’０９、ｐｐ．１−１０）およびＰａｒｋら（２０１３，ハナロ原子炉中性子変換ドーピング、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ−ｐｕｂ．ｉａｅａ．ｏｒｑ／ＭＴＣＤ／Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ／ＰＤＦ／ＳｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｒｖＭａｔｅｒｉａｌｓ／ＴＥＣＤＯＣ  １７１３  ＣＤ／ｔｅｍｐｌａｔｅ−ｃｄ／ｄａｔａｓｅｔｓ／ｐａｐｅｒｓ／ＰａｒｋＳＪ％２０ＮＴＤ％２０Ｓｉｌｉｃｏｎ％２０ＨＡＮＡＲＯ％２０Ｊｕｎ２０１０．ｐｄｆ）により提供される。
【００１２】
結晶は、中性子束の均一な分布を保証するために、照射に暴露されている間に反応炉内で回転させる。しかしながら、シリコンは、約１９ｃｍの減衰長を有し、したがって大きな直径の結晶、例えば、１５０ｍｍを超えると、結晶の縁部が結晶の中心部よりも大きなフルエンスに曝され、その結果、リン供与体原子の不均一な分布が生じる。直径２００ｍｍのＮＴＤプロセスシリコンウエハーは、同社のウェブサイトから明らかなように、Ｔｏｐｓｉｌ  ＧｌｏｂａｌＷａｆｅｒｓ  Ａ／Ｓから入手可能である。Ｔｏｐｓｉｌ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓのアプリケーションノート「高出力用２００ｍｍ  ＜１００＞  ＮＴＤシリコンウエハー」（２０１４年２月）には、ＲＲＤが７％未満のＮＴＤプロセスで処理された直径２００ｍｍのシリコンウエハーの例が記載されている。典型的には、抵抗率プロファイルは、抵抗率が目標抵抗率に近い端部付近よりも、抵抗率が中央付近で高く、低いフルエンスに対応する、系統的偏差を示す。この系統的効果は、方程式（２）から分かるように、より高いフルエンスを用いて得られるより低い目標抵抗率に対してより顕著である。大口径シリコン単結晶のＮＴＤプロセスのさらなる例は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第ＤＥ１０２０１００２８９２４号明細書に提供されている。直径が２００ｍｍのシリコン単結晶を照射前にＣＺ処理で調製して５０Ωｃｍの半径抵抗率を得て、そこからＲＶＶ値２．５％未満のウエハーを切り出している。
【００１３】
ＮＴＤプロセスにより、大直径の結晶の端部付近でより高いフルエンスがもたらされ、それによって端部付近のドーパント原子の密度が高い程、ガスベースのドーピングプロセスは、一般に、単結晶の中心付近のドーパント原子の密度が高くなる。
【００１４】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００４０３４３７２号明細書には、ＦＺ工程においてガスドーピングを用いて単結晶の第１の電気抵抗を得て、その後に、中性子照射処理により第２の電気抵抗を得る、シリコン単結晶の製造方法が開示されている。ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００４０３４３７２号明細書の目的は、電気抵抗が低い場合であっても、低コストでかつ高い生産性であり、面内の電気抵抗の分散が低いシリコン単結晶の製造方法を提供することである。ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００４０３４３７２号明細書の実施例は、直径１２５ｍｍのシリコン単結晶のＦＺ製造を開示しており、ホスフィンを用いたガスドーピングは２５〜６５Ωｃｍの第１の抵抗を提供し、その後のＮＴＤプロセスは１５Ωｃｍまたは１７Ωｃｍの目標抵抗率を提供する。１．８ｍｍ以下のＲＲＶ値は、１２５ｍｍウエハーのプロセスについて報告されている。ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００４０３４３７２号明細書の中性子照射は、軽水炉または重水炉で行うことができ、単結晶が回転するため、一様に照射されたと考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許出願公開第ＤＥ１０２０１００２８９２４号明細書
【特許文献２】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００４０３４３７２号明細書
【００１６】
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】国際原子力機関（ＩＡＥＡ）のＩＡＥＡ−ＴＥＣＤＯＣ−１６８１（ウィーン２０１２）（ＩＳＢＮ  ９７８−９２−０−１３００１０−２）
【非特許文献２】「Ｔｏｐｓｉｌ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」アプリケーションノート「高出力エレクトロニクス用中性子トランスミューテーションドープ（ＮＴＤ）シリコン」（２０１３年１０月）：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔｏｐｓｉｌ．ｃｏｍ／ｍｅｄｉａ／５６０５２／ｎｔｄ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｎｏｔｅ  ｌｏｎｇ  ｖｅｒｓｉｏｎ  Ｏｃｔｏｂｅｒ  ２０１３．ｐｄｆ
【非特許文献３】Ｋｉｍら（２００９，ハイブリッド電気自動車の開発と研究炉からの供給に起因する中性子変換ドープシリコンの今後の需要の予測、２００９年第１３回電力エレクトロニクス応用欧州会議ＥＰＥ’０９、ｐｐ．１−１０）およびＰａｒｋら（２０１３，ハナロ原子炉中性子変換ドーピング、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ−ｐｕｂ．ｉａｅａ．ｏｒｑ／ＭＴＣＤ／Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ／ＰＤＦ／ＳｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｒｖＭａｔｅｒｉａｌｓ／ＴＥＣＤＯＣ  １７１３  ＣＤ／ｔｅｍｐｌａｔｅ−ｃｄ／ｄａｔａｓｅｔｓ／ｐａｐｅｒｓ／ＰａｒｋＳＪ％２０ＮＴＤ％２０Ｓｉｌｉｃｏｎ％２０ＨＡＮＡＲＯ％２０Ｊｕｎ２０１０．ｐｄｆ）
【非特許文献４】Ｔｏｐｓｉｌ  ＧｌｏｂａｌＷａｆｅｒｓ  Ａ／Ｓから入手可能である。Ｔｏｐｓｉｌ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓのアプリケーションノート「高出力用２００ｍｍ  ＜１００＞  ＮＴＤシリコンウエハー」（２０１４年２月）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の目的は、リンドープシリコン単結晶からシリコンウエハーを製造することができるように、大きな直径を有し、断面全体に、リン供与体原子の均一な密度を有する、リンドープシリコン単結晶を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、少なくとも１７５ｍｍの直径および５０ｍｍ〜１０００ｍｍの範囲の軸方向長さを有するリンドープシリコン単結晶に関し、横断面におけるこのリンドープシリコン単結晶は、リンドープシリコンインゴットから切り出されたウエハーについて５Ωｃｍ〜２０００Ωｃｍの範囲の目標抵抗率（ρＮＴＤ）を与えるドーパント原子を含み、８００℃〜１３００℃の範囲の温度でシリコンを焼鈍した後に抵抗率を測定すると、リンドープシリコン単結晶から切り出されたウエハーの少なくとも７５％について、ＳＥＭＩ標準ＳＥＭ  ＭＦ８１に従って決定される３％以下のＲＲＶ値が得られる。例えば、本発明は、直径が少なくとも１７５ｍｍであり、軸方向の長さが５０μｍ〜６００ｍｍの範囲にあるリンドープシリコン単結晶に関する。横断面におけるリンドープシリコン単結晶は、リンドープシリコンインゴットから切り出されたウエハーに対して５Ωｃｍ〜２０００Ωｃｍの範囲の目標抵抗率（ρＮＴＤ）を提供するドーパント原子の密度を有し、特にＳＥＭＩ標準ＳＥＭＩ  ＭＦ８１による９回または１０回の測定により、焼鈍後にシリコンウエハーの表面にわたって５以上の抵抗率値が記録され、シリコンを８００℃〜１３００℃の範囲の温度で焼鈍した後に抵抗率を測定すると、平均抵抗率ρａｖおよびρａｖ／ρＮＴＤとして定義される正規化された平均抵抗率は０．９５〜１．０５の範囲内にある。ρＮＴＤからの偏差は、少なくとも１０枚のウエハーについて計算されなければならず、少なくとも１０枚のウエハー、例えば、少なくとも２０枚のウエハー、より好ましくはシリコン単結晶から切りだされた全ウエハーについて、０．９５〜１．０５の範囲内の正規化された平均抵抗率ρａｖ／ρＮＴＤが観察されることが好ましい。正規化された平均抵抗率ρａｖ／ρＮＴＤはまた、シリコン単結晶から切りだされたウエハーの数に対して分類することができる。本発明の一実施形態では、シリコン単結晶から切り出される少なくとも７５％、例えば少なくとも７５％、少なくとも９０％、または少なくとも９５％のウエハーについて、正規化された平均抵抗率ρａｖ／ρＮＴＤは０．９５〜１．０５の範囲にあり、例えば０．９６〜１．０４である。
【００２０】
特定の割合のウエハーが下回っているＲＲＶの上限は、特に９５％のウエハーがこの限界を下回っている場合には、「上側規格限界」（ＵＳＬ）と呼ぶことができる。このように、ＲＲＶ値が１．８％以下のウエハーをリンドープシリコン単結晶から切り出すと、リンドープシリコン単結晶のＵＳＬは、典型的には４％以下、例えば、３％以下、または２％以下となる。本発明のリンドープシリコン単結晶から切り出された複数のウエハーのＲＲＶおよびρａｖ／ρＮＴＤは、複数のウエハーのそれぞれの値から観察される標準偏差に関して記述することもできる。特に、平均ＲＲＶ値に３標準偏差を加えたものがＵＳＬとして設定され、ＵＳＬが０％を超える３標準偏差（すなわち、目標抵抗率から）であってもよい。同様に、３標準偏差が０％未満であるかもしれないρａｖ／ρＮＴＤについては、「下側規格限界」（ＬＳＬ）が存在する。特定の実施形態では、複数のウエハーは、したがって、ＲＲＶに対して４％のＵＳＬ（平均ＲＲＶ値に３標準偏差を加えたものに相当する）を有し、例えば、３％であるが、ウエハーの大部分は１．８％未満、または１．５％未満のＲＲＶ値を有する。別の実施形態では、正規化平均抵抗率ρａｖ／ρＮＴＤが、０．９５〜１．０５、例えば０．９６〜１．０４の範囲となるように、複数のウエハーについて、ρａｖ／ρＮＴＤについて、ＵＳＬは５％、例えば４％であり、したがってこれは３標準偏差に相当し、またＬＳＬは−５％、例えば−４％であり、これはマイナス３標準偏差に相当する。
【００２１】
リンドープシリコン単結晶は、１７５ｍｍ〜４７５ｍｍの範囲、例えば１７５ｍｍ〜３５０ｍｍの範囲の直径を有することができる。特定の実施形態では、リンドープシリコン単結晶の直径は、１７５ｍｍ〜２２５ｍｍの範囲にある。他の実施形態では、リンドープシリコン単結晶の直径は、２７５ｍｍ〜３２５ｍｍの範囲にある。特定の実施形態では、リンドープシリコン単結晶は、１７５ｍｍ〜２２５ｍｍの範囲の直径、および２・１０１６ｃｍ−３未満の酸素含有量を有する。他の実施形態では、リンドープシリコン単結晶は、２５０ｍｍを超える直径、例えば２７５ｍｍ〜３２５ｍｍの範囲の直径を有し、２・１０１６ｃｍ−３未満の酸素含有量を有する。他の実施形態では、リンドープシリコン単結晶は、２７５ｍｍ〜３２５ｍｍの範囲の直径および１０１７ｃｍ−３超の酸素含有量を有する。リンドープシリコン単結晶は、任意の結晶方位、例えば、＜１００＞または＜１１１＞を有し得る。
【００２２】
別の態様では、本発明は、リンドープシリコン単結晶から切り出された複数のウエハーに関する。一実施形態では、複数のウエハーのそれぞれは、４％未満のＲＲＶ値、例えば３％以下、または２％以下、例えば１．８％以下または１．５％以下である。別の実施形態では、複数のウエハーは、４％のＲＲＶに対するＵＳＬを有する。本発明の文脈における用語「複数」は、少なくとも２、しかし好ましくは少なくとも３、少なくとも４、少なくとも５、少なくとも６、少なくとも７、少なくとも８、少なくとも９、少なくとも１０、少なくとも２０、少なくとも３０、少なくとも４０、少なくとも５０、少なくとも１００などである。一実施形態では、複数のウエハーの各々のウエハーは、平均抵抗率ρａｖ／ρＮＴＤが５以上、例えば９または１０から計算される場合、０．９５〜１．０５の範囲内の正規化された平均抵抗率ρａｖ／ρＮＴＤを有し、ウエハーの表面全体について抵抗率の値が記録される。ＳＥＭＩ標準ＭＦ８１に従って抵抗率を得ることができるが、他の手順を採用することもできる。他の実施形態では、複数のウエハーの各々のウエハーは、０．９６〜１．０４の範囲、例えば０．９７〜１．０３の範囲内の正規化された平均抵抗率ρａｖ／ρＮＴＤを有する。特に、ＵＳＬおよびＬＳＬは、上記で説明したように定義される場合、それぞれ±５％、または±４％、または±３％であり得る。複数のウエハーはまた、８００℃〜１３００℃の範囲の温度で焼鈍工程に付されてもよい。複数のウエハーの各々のウエハーは、一般に、１００μｍ〜２０００μｍ、例えば５００μｍ〜１０００μｍ、１２００μｍ〜１８００μｍ、または２００μｍ〜５００μｍの範囲の厚さを有する。従って、本発明の典型的なシリコン単結晶は、少なくとも５０枚のウエハーが得られる。
【００２３】
別の態様では、本発明は、リンドープシリコン単結晶から切り出されたウエハーに関する。また、本発明のウエハーは、８００℃〜１３００℃の範囲の温度で焼鈍工程に付されてもよい。本発明のウエハーは、一般に、１００μｍ〜２０００μｍ、例えば５００μｍ〜１０００μｍ、１２００μｍ〜１８００μｍ、または２００μｍ〜５００μｍの範囲の厚さを有する。例示的なウエハーの厚さは、約７００μｍおよび約１４００μｍである。
【００２４】
本発明者らは、ＮＴＤ装置では、照射された単結晶またはインゴットの端部でのＮＴＤプロセスの間に形成された照射線量Ｄとリンドナー端数密度との比は、シリコン単体の中心結晶に比べて一定であることを見出した。この関係は、式（５）において定数Ｋ２として表される。
【００２５】
【数５】
2019504817.tif 000007
式中、ΔｎＮＴＤ，ｅｃは、式（６）
で定義されるシリコン単結晶の中心と比較した、照射された単結晶の端部におけるＮＴＤプロセス中に生成されるリンドナー端数密度であり、
【００２６】
【数６】
2019504817.tif 000008
式中、ｎＮＴＤ，ｅおよびｎＮＴＤ，ｃはそれぞれ照射後の端部および中心部のリンドナー密度であり、ｎｉ，ｅおよびｎｉ，ｃは、それぞれ、端部および中心部の初期リンドナー密度である。
【００２７】
本発明者らは、ガスベースのドーピングプロセス、特にガスベースのドーピングフロートゾーン（ＦＺ）プロセスでは、例えばリンドナー原子などのドーパント原子の分布が、リンドナー原子の密度は、例えば、再固化シリコン単結晶の端部近くなどの他の場所でのリンドナー原子密度と比較して、再固化中に形成された単結晶の中心に導入されたリンドナー原子の密度に対して一定である。この定数は、式（７）に従って表すことができる。
【００２８】
【数７】
2019504817.tif 000009
式中、ｎｉはガスドーピング処理で得られたリンドナー密度を表し、ｎｉ，ｃおよびｎｉ，ｅは、シリコン単結晶の中心部と端部でのリンドナー密度を表し、ｎｉ，ＡＶＧは平均値である。ガスドーピング処理はＮＴＤプロセスの前に実施されるので、ｉはＮＴＤプロセスの「初期」値も意味する。
【００２９】
定数Ｋ２およびＫ３は、特定の反応器および特定のガスドーピング処理についてそれぞれ決定することができる。値ｎｉ，ｅおよびｎＮＴＤ，ｃは、中心を含む領域に記録することができるが、シリコン単結晶の正確な中心に限定されず、同様に、Ｋ２およびＫ３の決定に含まれるすべてのウエハーについて、同じ方法で多数のシリコンウエハーについて収集されたデータが収集される限り、値ｎｉ，ｅおよびｎＮＴＤ，ｅは、中心から特定の距離に記録することができる。例えば、ｎｉ，ｅおよびｎＮＴＤ，ｃは、中心から単結晶の半径の１０％までの距離に記録することができる。同様に、ｎｉ，ｅおよびｎＮＴＤ，ｅは、中心からの距離、例えば単結晶の半径の８０％〜１００％の範囲に記録することができる。定数Ｋ３は、ＦＺタイプのプロセスにも、また、チョクラルスキー（ＣＺ）タイプのプロセスにも関係すると考えられる。
【００３０】
本発明者らは、驚くべきことに、ガスドーピングとＮＴＤとを組み合わせて大きな直径、例えば、１５０ｍｍ超、特に１７５ｍｍ〜３５０ｍｍの範囲のシリコン単結晶を製造する場合、定数Ｋ２およびＫ３は、ガスドーピングプロセスにおいて必要とされる抵抗率を計算するために使用することができ、ρｉは初期抵抗率またはこの関係を用いてガスドーピングプロセスにおいて必要とされる抵抗率を決定することは、照射されたシリコン単結晶中のリン原子のより均一な分布をもたらし、これは、照射されたシリコン単結晶から切り出されたシリコンウエハーのＲＲＶ値（ＳＥＭＩ標準ＳＥＭＩ  ＭＦ８１に従って測定）が１．８％以下であるか、またはＲＲＶ値が３％以下であると見なすことができる、リンドープシリコン単結晶から切り出された少なくとも７５％のウエハーの断面図である。Ｋ２とＫ３との関係は、目標抵抗率（ρＮＴＤ）が５Ωｃｍ〜２０００Ωｃｍの範囲にあるときに最も適切に用いられる。本発明の方法を使用することにより、ＮＴＤ工程を計画するとき、すなわち定数Ｋ２で表されるように、ガスベースのプロセスステップの抵抗率プロファイルの放射状形状、すなわち定数Ｋ３で表されるような放射状形状が考慮され、いずれかのプロセスステップのみを使用して利用可能であるよりも、一貫してより低いＲＲＶであり、それに対応してより低いＲＲＶ値が提供される。ＲＲＶ値は、典型的には、リンドープシリコン単結晶から切り出された全てのウエハーについて６％以下である。例えば、１．７％以下または１．６％以下、１．５％以下、または１．４％以下、またはそれ以下のＲＲＶ値を有するリンドープシリコン単結晶からウエハーを切りだすことができる１．３％以下、または１．２％以下、または１．１％以下、または１．０％以下である。特に、このようにして製造されたリンドープシリコン単結晶は、リンドープシリコン単結晶から切りだされたウエハーの少なくとも７５％が３％以下のＲＲＶ値を有することを可能にする。リンドープシリコン単結晶から切りだされたウエハーの２％未満、または少なくとも５０％は、１．８％または１．５％またはそれ以下のような２％以下のＲＲＶ値を有する。定数Ｋ２とＫ３との間の関係は、正規化された平均抵抗率ρａｖ／ρＮＴＤが有意な割合、例えば０．９５〜１．０５の範囲にあることを可能にする。少なくとも７５％、少なくとも９５％および最大１００％のシリコン単結晶から切りだされる。
【００３１】
ガスベースのドーピングプロセスの場合、抵抗率は一般に、製造されたシリコンインゴットの（単数または複数の）横断面にわたって抵抗率が変化しても、製造されたシリコンインゴットに対して単一の値として提供される。ガスベースのドーピングプロセスにおいて選択された抵抗率を得るために必要な工程は、当業者に周知である。上記関係は、高い目標抵抗率を有するリンドープシリコン単結晶に特に関連することが見出されており、好ましい実施形態では、リンドープシリコン単結晶は、１００Ωｃｍ〜１２００Ωｃｍの範囲の目標抵抗率を有する。目標抵抗率が高いほど、シリコン単結晶に必要なリン原子の量が少なくなるため、高抵抗率、例えば１００Ωｃｍ超の場合に、リン原子の分布を制御することがより重要となる。本発明は、特に、目標抵抗率が１００Ωｃｍ以上である場合にリン原子の分布をより良好に制御する。
【００３２】
抵抗率ρｉ（照射前抵抗率）と目標抵抗率ρＮＴＤとの間の関係は、一般に、特定のＮＴＤプロセスと組み合わされた特定のガスドーピングプロセスに対して線形とみなすことができ、その関係の比は、典型的には１／６〜１／３である。従って、目標抵抗率ρＮＴＤが約１００Ωｃｍである場合、前照射抵抗率ρｉは、３００Ωｃｍ〜６００Ωｃｍの範囲内であり、目標抵抗率ρＮＴＤが約１０００Ωｃｍである場合、照射前抵抗率ρは、３０００Ωｃｍ〜６０００Ωｃｍの範囲である。ρＮＴＤ、ρｉ、Ｋ２、Ｋ３の関係は、式（８）：
【００３３】
【数８】
2019504817.tif 000010
にしたがって、表すことができる。
【００３４】
別の態様では、本発明は、５Ωｃｍ〜２０００Ωｃｍの範囲の所定の目標抵抗率（ρＮＴＤ）を有するリンドープシリコン単結晶を製造する方法に関し、該目標抵抗率は、リンドープシリコンから切りだされたウエハーを焼鈍した後に測定可能であり、該方法は、  るつぼのないプロセスまたはるつぼ内のリン含有ガス種の存在下での、溶融シリコンのガスドーピング工程と、  溶融シリコンを凝固させて、照射前の抵抗率（ρｉ）と１７５ｍｍ以上の直径を有するガスドープシリコン単結晶を形成する工程と、
ガスドープシリコン単結晶に中性子を照射して、抵抗率を、例えば、照射前抵抗率（ρｉ）から目標抵抗率（ρＮＴＤ）まで低減する工程と、
を含み、
式（８）に従ってガスドーピング条件および照射条件を予め選択することにより、目標抵抗率（ρＮＴＤ）が選択され、６％以下のＲＲＶが得られる。
【００３５】
Ｋ２（式（５）および式（６））およびＫ３（式（７））の定義から、定数は、ＮＴＤプロセスで得られたドーパント原子の放射線分布の半径方向の変動、およびガスドーピングプロセスをそれぞれ考慮していることは明らかである。驚くべきことに、本発明者らは、式（８）で使用される場合、該定数は、その定数Ｋ３を使用して記載された特定のガスドーピングプロセスに基づくＮＴＤプロセスの計画を可能にし、その逆もまた同様であり、その結果、本発明により製造されたシリコン単結晶から切り出されたウエハーは、ガスドーピングまたはＮＴＤプロセスのいずれかを単独で使用して得られるものよりも、より低い定数ＲＲＶが得られる。本発明の方法においてリンドープシリコン単結晶を製造する場合、Ｋ３による特定のプロセスの特徴付けが、ＮＴＤプロセスに適合する式（８）に含まれるため、ドーピングされたドーパント原子の均一な半径方向分布を確実にするために、ほとんど問題がない。リンドーピングの特定の放射状分布プロファイルを有するガスドープシリコン単結晶は、Ｔｏｐｓｉｌ  ＧｌｏｂａｌＷａｆｅｒｓ  Ａ／Ｓから入手可能である。アプリケーションノート「２００ｍｍ＜１００＞優先フロートゾーン（ＰＦＺ）シリコンウエハー」（Ｓｕｎｅ  Ｄｕｕｎ、Ａｎｎｅ  Ｎｉｅｌｓｅｎ、Ｃｈｒｉｓｔｉａｎ  Ｈｉｎｄｒｉｃｈｓｅｎ、Ｔｈｅｉｓ  Ｓｖｅｉｇａａｒｄ、Ｏｌｅ  Ａｎｄｅｒｓｅｎ、Ｊａｒｏｓｌａｗ  ＪａｂｌｏｈｓｋｉおよびＬｅｉｆ  Ｊｅｎｓｅｎ、Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  ２０１４、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ.ｔｏｐｓｉｌ．ｃｏｍ／ｍｅｄｉａ／１４２１９５／ｐｆｚ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｎｏｔｅ  ２００ｍｍ  ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ２０１４．ｐｄｆ）は、したがって、Ｋ３を計算することができる例示的なガスドープシリコン単結晶（図１参照）の半径方向抵抗率プロファイルを示し（図１参照）、該アプリケーションノート、特にその図１は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００３６】
本発明の方法は、例えば、ＲＲＶ値は常に６％以下になるなどの、ガスドーピングなしのＮＴＤプロセスによって得られるよりも低いＲＲＶ値が得られることを可能にする。リンドープシリコン単結晶から切り出されたウエハーの少なくとも９５％、例えば１００％について、ＲＲＶ値は、典型的には４％未満である。特定の実施形態では、リンドープシリコン単結晶から切り出されたウエハーの少なくとも７５％、例えば、少なくとも９０％について、３％のＲＲＶ値が得られる。他の実施形態では、２％以下、例えば１．８％以下のＲＲＶ値が得られる。この方法はさらに、リンドープシリコン単結晶を提供し、このシリコン単結晶から、例えば、焼鈍後にシリコン単結晶から切り出されたウエハーの少なくとも７５％は、例えば、抵抗率をＳＥＭＩ標準ＳＥＭＩ  ＭＦ８１に従って記録する場合、平均抵抗率ρａｖおよび０．９５〜１．０５の範囲、例えば０．９６〜１．０４の範囲のρａｖ／ρＮＴＤとして定義される正規化された平均抵抗率を有する。
【００３７】
るつぼを用いないプロセスは、シリコン単結晶をシリコン材料、例えば多結晶シリコン材料から製造する任意のプロセスであってよく、シリコン材料はるつぼ内で溶融されない多結晶シリコンである。好ましいるつぼのないプロセスはＦＺ法である。シリコン材料は、るつぼ内で溶融することもでき、任意の適切な方法を使用することができる。
【００３８】
シリコン単結晶がるつぼ内で溶融することによって調製される場合、そのプロセスはＣＺ法とも呼ばれる。ガスドーピングを用いてＣＺプロセスで製造されたシリコン単結晶は、ＦＺプロセスでガスドーピングを用いて製造されたシリコン単結晶とは異なる分布プロファイルを有することができる。しかし、半径分布プロファイルの差は、式（８）で使用される定数Ｋ３に反映され、それに応じて組み合わせたプロセスが実行され、ガスドーピングまたはＮＴＤプロセス単独によって得られるよりも一貫して低いＲＲＶが得られる。ＣＺプロセスは、典型的に、ドーパント原子の分布における軸方向の変化をもたらす。本発明によるＣＺプロセスにおけるガスドーピングとＮＴＤとを組み合わせることにより、リンドーパント原子の均一な横方向分布を保証することが可能であるが、ＣＺ予備照射インゴットをサブセクションに分割し、続いて中性子照射サブセクションの所望の目標抵抗率を達成するために、各サブセクションを別々に照射する。例えば、ＣＺ結晶は、所定の抵抗率の２〜６個、例えば３または４個のサブセクションへ調製することができ、本発明の方法の一実施形態では、ＣＺ結晶は、各サブセクションをＮＴＤプロセスに曝す前に所定の抵抗率のサブセクションに切りだされ、サブセクションに対する異なる目標抵抗率を得る。このようにして製造された各サブセクションは、リンドーパント原子の均一な軸方向分布を有し、平らな横方向分布も有する。サブセクションは、５０ｍｍ〜１０００ｍｍ、例えば、５０ｍｍ〜６００ｍｍの範囲の長さを有してもよく、またはサブセクションがより短くてもよい。
【００３９】
ガスドーピングプロセスは当業者に周知であり、所望の照射前抵抗率（ρｉ）を有するシリコンインゴットを調製することは当業者の技術の範囲内である。ガスドーピングは、ガスドーピングプロセスで使用することができる任意のリン含有ガス種で行うことができる。例えば、ガスドーピングは、ホスフィン（ＰＨ３）を用いて行うことができる。
【００４０】
ρＮＴＤを得るために必要なフルエンスは、式（２）から計算できる。ＮＴＤ反応器のセットアップを考案し、ＮＴＤ反応器のＫ２を決定することは、当業者の知識の範囲内である。本発明の方法は、ＮＴＤ反応器の定数Ｋ２を決定するステップをさらに含むことができる。この方法はまた、定数Ｋ３を決定するステップ、例えば、特定のガスベースドーピングプロセスを含むことができる。定数Ｋ２およびＫ３は、特定のプロセスタイプに関連しており、従って、それらはある不確定性、例えば、標準偏差として表される。ＲＲＶ値は、上記の式から予測することができる。特定の例では、Ｋ２は４．２８０・１０−６ｃｍ２であり、Ｋ３は０．１０であると決定された（したがって、この特定の組み合わせに対する比は０．１６５である）。これらのＫ２およびＫ３の値を使用して、計算において３標準偏差を含む２００ｍｍウエハーのＲＲＶを予測すると、ウエハーのＲＲＶ値は３％未満、例えば２％以下、または１．８％以下になり、これは、式（８）に表される関係の有用性を実証する。２％未満のＲＲＶ値、例えば、１．８％未満は、以下に説明するように実験的に実証された。
【００４１】
本発明のリンドープシリコン単結晶、例えば、本発明の方法に従って製造されたリンドープシリコン単結晶は、典型的には、リンドープシリコン単結晶から切り出されたウエハーについて得られたＲＲＶ値によって説明されるが、リンドープシリコン単結晶もまた、上記に定義した正規化平均抵抗率、ρａｖ／ρＮＴＤを用いて記述される。ＲＲＶ値およびρａｖ／ρＮＴＤは、処理中にシリコン中に導入されたリンドナー原子の分布を反映しているため、リンドープシリコン単結晶は、リンドナー原子の分布、特にリンドープシリコン単結晶の横断面内のリンドナー原子の分布により説明される。リンドープシリコン単結晶中のリン原子の分布を測定するには、どのような方法を用いてもよい。リンドナー原子の分布を推定するために、リンドープしシリコン単結晶からウエハーを切りだし、ウエハーを抵抗率値を記録する前に焼鈍条件に曝すことができる。リンドープシリコン単結晶から切り出されたシリコンウエハーを焼鈍する工程は、当業者に知られているように、当該技術分野での標準的な方法に従って行われる。シリコンウエハーを８００℃〜１３００℃の範囲の温度に暴露することによって行われる。シリコンウエハーの焼鈍は、中性子照射によってシリコン材料中に生成された欠陥を除去する。この方法の一実施形態は、リンドープシリコン単結晶からウエハーを切りだし、場合によっては８００℃〜１３００℃の範囲の温度でウエハーを焼鈍するステップをさらに含む。しかしながら、リンドープシリコン単結晶中のリン原子の分布は、任意の適切な方法を用いて決定することができ、リンドープシリコン単結晶からウエハーを切りだす必要はない。ウエハーの表面全体に抵抗率を記録することによってリン原子の分布を推定するために、それを焼鈍する必要もない。
【００４２】
一般に、従来技術の方法に従って調製されたシリコンウエハーから得られたＲＲＶ値の変動は、典型的には、３％未満などの非常に低いＲＲＶ値を有する単一の異常値ウエハーが識別されることを可能にする。本発明のリンドープシリコン単結晶は、リンドープシリコン単結晶の軸方向においても、より均一なリン原子分布を有することが有利である。このように、リンドープシリコン単結晶は、リンドープシリコン単結晶から切り出されたウエハーの少なくとも７５％について、３％以下、例えば２％以下のＲＲＶ値を可能にする。さらに、リンドープシリコン単結晶は、リンドープシリコン単結晶から切り出されたウエハーの少なくとも９５％、例えば、全てについて、４％以下のＲＲＶ値が得られるようにする。特定の実施形態では、３％のＲＲＶ値は、リンドープシリコン単結晶から切断されたウエハーの少なくとも８０％、または少なくとも９０％、および最大１００％で得られる。特に、１０枚以上のウエハー、例えば、リンドープシリコン単結晶から２０枚以上または３０枚以上のウエハーを切り出す場合、リンドープシリコン単結晶は、リンドープシリコン単結晶から切り出された全てのウエハーに対して４％以下のＲＲＶ値が得られ、さらに、リンドープシリコン単結晶から切り出されたウエハーの少なくとも７５％に対して３％未満のＲＲＶ値が得られることが特に有利であると考えられる。さらに、２％以下のＲＲＶ値は、リンドープシリコン単結晶から切りだされたウエハーの少なくとも５０％に対して提供されてもよい。特定の実施形態では、リンドープシリコン単結晶から切り出されたウエハーの少なくとも６０％、例えば少なくとも７０％、少なくとも８０％、または少なくとも９０％、または少なくとも９５％、または少なくとも９８％、および最大１００％に対して、２％以下のＲＲＶ値が得られる。さらなる実施形態では、リンドープシリコン単結晶から切り出されたウエハーの少なくとも３０％、例えば、少なくとも４０％、少なくとも５０％、または少なくとも６０％、または少なくとも７０％、または少なくとも８０％、または少なくとも９０％、または少なくとも９５％、または少なくとも９８％、および最大１００％に対して、１．８％以下のＲＲＶ値が得られる。例えば、直径２００ｍｍ、目標抵抗率１３１ΩｃｍのＦＺ法で作製した本発明のリンドープシリコン単結晶を９８枚のウエハーに切りだし、トレーサビリティのために製造番号を付した。ウエハーはＳＥＭＩ標準ＳＥＭＩ  ＭＦ８１に従ってＲＲＶ値について分析され、全てのウエハーは１．８％未満のＲＲＶ値を有していた。ＲＲＶ値を図１に示す。正規化抵抗率ρａｖ／ρＮＴＤとして表される目標抵抗率からの偏差を図２に示す。このリンドープシリコン単結晶の場合、１００％のウエハーのＲＲＶ値は１．８％未満であり、９９％はＲＲＶ値が１．５％未満であり、９７％はＲＲＶ値が１．４％未満であり、９２％はＲＲＶ値が１．３％未満であった。同様に、５５Ωｃｍと７４０Ωｃｍの目標抵抗率を有するシリコン単結晶が製造され、これらのシリコン単結晶から切りだされた全てのウエハーは、１．８％未満のＲＲＶ値を有していた（図３および図５参照）。さらに、ウエハーは、０．９８〜１．０４の範囲内で正規化した平均抵抗率ρａｖ／ρＮＴＤを有し、０．９８〜１．０２の範囲内で５５Ωｃｍと７４０Ωαの目標抵抗率を有していた（図４参照）。
【００４３】
本発明の方法は、有利には、リンドープシリコン単結晶、特にリンドープシリコン単結晶の横断面において、また、リンドープシリコン単結晶の軸方向寸法に沿って、リンドナー原子のより均一な分布を可能にする。リン原子のより均一な分布は、任意の適切な手段によって分類することができ、ＲＲＶ値を計算する代わりに、シリコンウエハーの品質、すなわち、横断面におけるリンドナー原子の均一分布によって反映されるように、ＲＲＶ計算のために記録されたすべての測定点を考慮して推定される。現在のＳＥＭＩ  ＭＦ８１標準は、指定された場所で９つの抵抗率測定値を得ることを含み、ＲＲＶの計算で行われたように、記録された最高値と最低値の代わりに、得られたデータ点から平均値ρａｖを計算することができる。同様に、得られたデータ点から標準偏差を計算することもできる。平均値ρａｖおよび標準偏差は、目標抵抗率ρＮＴＤへ正規化することができる。本発明の一態様では、焼鈍後のシリコンウエハーは、ρａｖ／ρＮＴＤとして定義される正規化された平均抵抗率を有しており、この平均抵抗率は、０．９５〜１．０５、例えば、０．９６〜１．０４、または０．９７〜１．０３、または０．９８〜１．０２、または０．９９〜１．０１の範囲である。平均値ρａｖの計算に含まれる抵抗率測定値は、ウエハーの表面上に分布された任意の測定パターンから得ることができるが、一般に、抵抗率の平均値ρａｖを推定するために少なくとも５回の測定が必要である。特定の実施形態では、ウエハーの抵抗率がウエハーの中心で測定され（１または２回の測定）、４回の測定は、例えば、ウエハーの半径の５０％の半径を有する円と、例えば、例えばウエハーの縁部から６ｍｍの距離でウエハーの半径の９５％〜１００％の半径を有する円に沿って均等に分配される（ウエハーの中心に対して１回の測定が得られたとき、４測定値は半径の半分で得られ、４回の測定値はＳＥＭＩ  ＭＦ８１標準に準拠したウエハーの縁から６．０ｍｍで得られる）を記録し、９または１０回の測定値から標準偏差とともに平均値ρａｖを計算する。本発明の方法に従って製造されたリンドープシリコン単結晶について、９８枚のウエハーを切りだし、（ＳＥＭＩ  ＭＦ８１規格にしたがって）各ウエハーの平均抵抗率の変動について分析し、全てのウエハーが正規化された平均抵抗率ρａｖ／ρＮＴＤは、図２および図４に示すように０．９６〜１．０４の範囲である。さらに、各ウエハーの平均抵抗率を全てのウエハーの平均抵抗率と比較すると、ウエハーの母集団の平均抵抗率に対する個々のウエハーの平均抵抗率の比は０．９９〜１．０１の範囲であった。
【００４４】
図面のデータは、ウエハー間のばらつきが極めて小さいことを示している。例えば、単一のリンドープシリコン単結晶から得られたウエハーの母集団についての平均値ρａｖの平均値も、典型的には低く、例えば、ρａｖの平均値の±１％であった（データは示されていない）。この極端に低いウエハー間変動はρａｖ／ρＮＴＤにも反映され、特にシリコン単結晶から切りだされたすべてのウエハーに対して、０．９５〜１．０５の範囲内の値が得られることが記載されている。図２では、データは１３１Ωｃｍ、ρ／ρＮＴＤの目標抵抗率と比較して測定された抵抗率値として示されている。すべてのウエハーの抵抗率は目標抵抗率から５％以内である。
【００４５】
さらに、ＵＳＬおよび「下側規格限界」（ＬＳＬ）は、ウエハーに対して記録された固有抵抗値の確率的変動を考慮した正規化平均値ρａｖ／ρＮＴＤについても定義され、これはＵＳＬおよびＬＳＬがウエハーに記録された抵抗率の値の確率的変動を考慮しており、ＵＳＬは、ρＮＴＤに３標準偏差を加えたものに設定し、ＬＳＬをρＮＴＤマイナス３標準偏差に設定することができ、標準偏差は、測定に含まれるすべてのウエハーのものである。ＵＳＬおよびＬＳＬの他の限界は、５標準偏差であってもよい。図２のプロットは、各ウエハーについて、ＳＥＭＩ  ＭＦ８１規格に従って作成された抵抗率測定値を示し、図４のプロットは、ＵＳＬおよびＬＳＬを有するボックスプロットとして示される図２と同じデータを示し、それぞれ、±５％で±３標準偏差内にある。図４はまた、５５Ωｃｍおよび７４０Ωｃｍの目標抵抗率、ρＮＴＤを有するリンドープシリコン単結晶のボックスプロットを示す。本発明は、リンドープシリコン単結晶を提供し、そこからウエハーを切りだすことができ、このリンドープシリコン単結晶は、該シリコン単結晶から切り出したウエハーについてのＲＲＶ値について、プラス５％、例えばプラス３％のＵＳＬを提供する。あるいは、中心からウエハーの半径の２５％までの距離に対応するウエハーの中央領域を表すために測定を行うことができ、２つ以上の抵抗率値は、シリコンウエハーの半径の２５％からシリコンウエハーの半径の７５％までの距離について記録してもよく、２つ以上の抵抗率値は、シリコンウエハーの半径の７５％からシリコンウエハーの半径の１００％までの距離で記録してもよい。リンドープシリコン単結晶は、リンドープシリコン単結晶から複数のウエハーを切り離すことができるようにリンドナー原子の分布を有しており、そのウエハーまたは複数のウエハーは、８００℃〜１３００℃の範囲の焼鈍後には１．８％以下のＲＲＶ値を有し、０．９５〜１．０５の範囲のρａｖ／ρＮＴＤとして規定される正規化平均抵抗率を有する。
【００４６】
特定の態様では、本発明は、少なくとも１７５ｍｍの直径および５０ｍｍ〜６００ｍｍの範囲の軸方向長さを有するリンドープシリコン単結晶に関するものであり、横断面におけるリンドープシリコン単結晶は、シリコンを焼鈍した後にリンをドープしたシリコンインゴットから切りだされたウエハーまたは複数のウエハーに対して５Ωｃｍ〜２０００Ωｃｍの範囲の目標抵抗率（ρＮＴＤ）を提供するドーパント原子密度を有し、その目標抵抗率は８００℃〜１３００℃の範囲の温度でシリコンを焼鈍した後に測定可能であり、該シリコンウエハーまたは複数のシリコンウエハーは、ρａｖ／ρＮＴＤとして定義される正規化された０．９５〜１．０５の範囲内の平均抵抗率を有し、それぞれ５以上、例えば９または１０の値である場合に、例えば、ＳＥＭＩ標準ＳＥＭＩ  ＭＦ８１にしたがって、または上記に概説したように、例えば、抵抗値がウエハーの表面にわたって記録される。この態様では、ＲＲＶ値は、一般に、ウエハーについて３％未満、例えば、２％以下、または１．８％以下である。
【００４７】
特定の実施形態では、シリコンインゴットはＦＺプロセスで製造され、シリコンインゴットの直径、したがってリンドープシリコン単結晶の直径は、１７５ｍｍ〜２２５ｍｍの範囲にある。しかしながら、本発明は、シリコン単結晶の直径に限定されず、式（８）で表される関係は、２２５ｍｍを超える直径を有するシリコン単結晶、例えば、２７５ｍｍ以上、または３５０ｍｍ以上にも相当する。そのようなシリコンインゴットの製造のための適切なプロセスは、国際公開第２００８／１２５１０４号パンフレットに記載されており、特に４頁、９行目から５頁、２５行目、例えば、４頁、１４〜２３行目および４頁、３４行目から５頁、５行目には、１７５ｍｍ〜２２５ｍｍの範囲の直径を有するシリコン単結晶のＦＺ製造のための重要なパラメータが開示されている。大口径シリコン単結晶を製造する別の方法は、ＤＫ  １７７８５４（米国特許出願公開第２００３／０２４４６９号としても公開）に開示されている。シリコンインゴットがＦＺ法で製造される場合、酸素含量は一般に低く、例えば、２・１０１６ｃｍ−３未満である。
【００４８】
別の実施形態では、シリコンインゴットは、ＣＺプロセスで調製される。ＣＺプロセスにおけるシリコンインゴットの製造のための適切なプロセスは、欧州特許第２８２４２２２号および米国特許第２０１５／２４０３８０号に記載されている（これらは参照されることにより本明細書の開示の一部とされる）。リンドープシリコン単結晶をＣＺ法で作製する場合、リンドープシリコン単結晶の直径は、２７５ｍｍ〜４７５ｍｍの範囲内であってもよい。一実施形態では、ＣＺプロセスは、２７５ｍｍ〜３２５ｍｍの範囲の直径を有するシリコンインゴットを提供することができる。ＣＺ法で製造されたシリコンインゴットは、一般的には１０１７ｃｍ−３超の酸素含有量から認識することができる。
【００４９】
式（８）は、リンドープシリコン単結晶の直径に関して制限されているとは考えられておらず、式（８）が４５０ｍｍより大きい直径についても適用されると考えられる。特に、直径は、シリコンインゴットの製造方法によって決定される。一実施形態では、シリコンインゴットは、１７５ｍｍ〜２２５ｍｍの範囲の直径を有するようにＦＺプロセスで調製され、別の実施形態では、シリコンインゴットは、ＦＺプロセスで、２７５ｍｍ〜３２５ｍｍの範囲の直径を有するように調製される。さらに別の実施形態では、シリコンインゴットは、２７５ｍｍ〜３２５ｍｍの範囲内、または３７５ｍｍ〜４２５ｍｍの範囲内、または４２５ｍｍ〜４７５ｍｍの範囲内の直径を有するようにＣＺプロセスで調製される。
【００５０】
別の態様では、本発明は、本発明の方法で得ることができるリンドープシリコン単結晶に関する。特に、上記態様のリンドープシリコン単結晶は、本発明の方法において得ることができる。さらに別の態様において、本発明は、本発明の方法で得ることができるリンドープシリコン単結晶から切り出されたウエハーに関する。さらに別の態様では、本発明は、本発明の方法で得ることができるリンドープシリコン単結晶から切り出された複数のウエハーに関する。
【００５１】
さらなる実施形態では、本発明は、１７５ｍｍ〜２２５ｍｍの範囲の直径、１００μｍ〜１５００μｍの範囲の厚さ、５Ωｃｍ〜２０００Ωｃｍの範囲の抵抗率、３％未満、例えば１．８％以下のＲＲＶ値、および２・１０１６ｃｍ−３未満の酸素含有量を有するシリコンウエハーまたは複数のウエハーに関し、該シリコンウエハーは、０．９５〜１．０５の範囲、例えば０．９６〜１．０４の範囲のρａｖ／ρＮＴＤとして定義される正規化された平均抵抗率を有する。さらに別の実施形態では、本発明は、２７５ｍｍ〜３２５ｍｍの範囲の直径、５Ωｃｍ〜２０００Ωｃｍの範囲の抵抗率、２％以下のＲＲＶ値、１０１７ｃｍ−３超の酸素含有量を有するシリコンウエハーまたは複数のシリコンウエハーに関し、該シリコンウエハーは、０．９５〜１．０５の範囲、例えば０．９６〜１．０４の範囲のρａｖ／ρＮＴＤとして定義される標準化された平均抵抗率を有する。
【００５２】
一般に、本発明の任意の態様および実施形態のすべての変形および特徴は、自由に組み合わせることができる。したがって、リンドープシリコン単結晶に関する上記の特徴は、本発明の方法および本発明のウエハーにも同様に関連する。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
以下に、本発明を、実施例の助けを借りて、および概略図を参照して、より詳細に説明する。
【００５４】
【図１】図１は、本発明のリンドープシリコン単結晶から切り出されたウエハーについて記録されたＲＲＶ値を示す。
【図２】図２は、本発明のリンドープシリコン単結晶から切り出されたウエハーの抵抗率のプロットを示す。
【図３】図３は、本発明のリンドープシリコン単結晶から切り出したウエハーのＲＲＶ値のボックスプロットを示す。
【図４】図４は、本発明のリンドープシリコン単結晶から切り出されたウエハーの正規化された平均抵抗率のボックスプロットを示す。
【図５】図５は、本発明のリンドープシリコン単結晶から切り出されたウエハーについて記録されたＲＲＶ値の合併分散を示す。
【発明の詳細な説明】
【００５５】
本発明は、リンドープシリコン単結晶、リンドープシリコン単結晶から切り出されたウエハー、リンドープシリコン単結晶から切り出された複数のウエハー、リンドープシリコン単結晶の製造方法、本発明の方法で得ることができるシリコン単結晶に関する。
【００５６】
本発明の文脈において、「リンドープシリコン単結晶」は、シリコンの単結晶であり、リンをドープして結晶中のリン濃度を制御し、それによって抵抗率を制御する。本発明の方法では、リンドープシリコン単結晶は、中性子変換ドーピング（ＮＴＤ）処理において中性子照射に曝される。リンドープシリコン単結晶は、中性子照射シリコン単結晶とも呼ばれるが、本発明のリンドープシリコン単結晶を提供する任意のドーピング処理を用いて製造することができる。
【００５７】
リンドープシリコン単結晶は、任意のシリコン単結晶から製造することができ、本発明の文脈において、特に本発明の方法の文脈において、中性子照射前のシリコン単結晶は、「シリコンインゴット」または「ガスドープシリコン単結晶」と呼ばれる。一般に、シリコンインゴットおよびガスドープシリコン単結晶は、したがってシリコン単結晶であるとも考えられる。ＮＴＤプロセスのために、ガスドープシリコン単結晶またはシリコンインゴットは、ＮＴＤ装置に適した長さに切断される。長さは、典型的には、５０ｍｍ〜６００ｍｍの範囲にあるが、ＮＴＤ装置は、より長いシリコン単結晶またはより短いシリコン単結晶のために設計されてもよいと考えられる。例えば、リンドープシリコン単結晶は、２０ｍｍ〜１０００ｍｍの範囲の軸方向長さを有することができる。
【００５８】
リンドープシリコン単結晶およびシリコンインゴットは、典型的には円形であり、直径を有する。「直径」という用語は、照射されたか否かに関わらずシリコン単結晶、またはリンがドープされたシリコン単結晶から切り出されたウエハーに関して使用することができる。ウエハーは通常、リンドープシリコン単結晶の長さに垂直な、すなわちリンドープシリコン単結晶の軸方向に垂直な角度で切りだされる。従って、ウエハーは、リンドープシリコン単結晶の軸方向寸法を横切る、リンドープシリコン単結晶中の平面を表す。直径はまた、横方向の直径と呼ぶことができる。
【００５９】
リンドープシリコン単結晶は、エレクトロニクスの分野で使用するためのウエハーを準備するために使用される。ウエハーはシリコン単結晶から切りだされるので、ウエハーはシリコンウエハーであり、本発明の文脈では、２つの用語を交換可能に使用することができる。したがって、「ウエハー」は、明示的にシリコンウエハーと呼ぶことはできないが、「シリコンウエハー」とみなされる。ウエハーは、適切な任意の形態でユーザに供給されてもよい。したがって、ウエハーは、リンドープシリコン単結晶からの切りだしとして供給されてもよく、または、例えば、高温焼鈍、または任意の研磨またはエッチングなどのさらなる処理へ供されてもよい。
【００６０】
ウエハーは抵抗率を有し、これは上述のように焼鈍後に測定することができる。本発明の文脈において、リンドープシリコン単結晶は、リンがドープされたシリコン単結晶がどのように調製されたかにかかわらず、「ρＮＴＤ」と略される「目標抵抗率」を有する。目標の抵抗率ρＮＴＤは、リンドープシリコン単結晶およびリンドープシリコン単結晶から切り出されたウエハーの単一の値となる。しかしながら、実際のドーピングプロセスのために、ウエハーの実際の抵抗率はウエハーの表面にわたって変化し、ウエハーは、表面全体にわたって記録された少なくとも５つの固有抵抗値、特にＳＥＭＩ標準ＳＥＭＩ  ＭＦ８１に従って記録された９つの固有抵抗値に基づいて計算される平均抵抗率「ρａｖ」を有する。目標抵抗率と平均抵抗率との比ρａｖ／ρＮＴＤは、本発明の文脈において「正規化された平均抵抗率」と呼ばれる。単一抵抗率測定値の比は、目標抵抗率に対して正規化することもでき、この場合、「ρ／ρＮＴＤ」と呼ぶことができる。
【００６１】
本発明の方法において、シリコン材料の抵抗率は、ドーパント原子をシリコンに含めることによって制御することができる。本発明の文脈において、「ドーパント原子」はリンであり、本発明の文脈においてリン原子は「ドナー原子」とも呼ばれ得る。しかし、ホウ素原子の密度を制御することも考えられる。
【００６２】
本出願では、原子の濃度および密度について単位「ｃｍ−３」を使用し、本発明の文脈において単位ｃｍ−３は原子・ｃｍ−３を意味することが理解される。
【実施例】
【００６３】
実施例１
本発明の方法では、目標抵抗率（ρＮＴＤ）が１３１Ωｃｍであり、目標直径が２００ｍｍであるリンドープシリコン単結晶が製造された。シリコン単結晶は、国際公開ＷＯ２００２／１２５１０４に記載されているように、フロートゾーン（ＦＺ）プロセスで最初に調製された。具体的には、直径２０１ｍｍのシリコン単結晶を、ＦＺ法を用いて結晶種の＜１００＞方位を有する多結晶ロッドから引き抜いた。結晶の成長方向と本質的に平行な方向に０．０１Ｔの静磁束密度を溶融ゾーンに印加し、結晶の回転をそれぞれ４および６秒間の時計回りと反時計回りの回転の間で交互にし、回転数１２ｒｐｍで測定した。回転方向の変化は、最大０．３秒間持続した。ロッドの移動速度は２．８ｍｍ／分であった。ガスドーピングされたシリコン単結晶に中性子を照射して目標抵抗率（ρＮＴＤ）まで抵抗率を減少させ、上で決定した定数Ｋ１、Ｋ２およびＫ３の値を用いて式（８）から必要な流束量を計算した。Ｋ１は２．６１２・１０１９Ωｃｍ−１であり、Ｋ２は４．２８０・１０−６ｃｍ２であり、Ｋ３は０．１０であった。
【００６４】
得られたリンドープシリコン単結晶を９８枚のウエハーに切りだし、レーザーラベリングを用いてシリアル番号を付けた。
【００６５】
各ウエハーを研磨し、１１００℃で焼鈍した後、ウエハーの抵抗率を記録した。抵抗率は、ＳＥＭＩ標準ＳＥＭＩ  ＭＦ８１に従って記録した。ＲＲＶ値を図１に示し、ウエハーは、図２および図４に示すように、０．９６〜１．０４の範囲内の正規化された平均抵抗率ρａｖ／ρＮＴＤを有し、これはまた、１３１Ωｃｍの目標抵抗率と比較して測定された抵抗率の値を示す。明らかに、全てのウエハーの抵抗率値は目標抵抗率から５％以内にあり、すなわち、ρａｖ／ρＮＴＤは、０．９５〜１．０５の範囲にあった。さらに、目標抵抗率から４％以内にあり、すなわち、ρａｖ／ρＮＴＤは０．９６〜１．０４の範囲内であった。
【００６６】
図１から明らかなように、すべてのウエハーは、平均ＲＲＶが約１．１％でＲＲＶ値が１．８％未満であり、さらに、図２および図４から明らかなように、正規化された平均抵抗率値が０．９６〜１．０４であり、これは本発明の方法の有用性を示す。ウエハーＩＤは図１および図２に示されている。ウエハーは「シードエンド」から番号が付けられ、図はウエハー１からウエハー９８までの系統的な変化がないことを示しており、本発明の方法が、リンドーパント原子の均一な軸方向分布を有し、ＲＲＶまたは正規化抵抗値（ρａｖ／ρＮＴＤ）における体系的軸方向変動がないリンドープシリコン単結晶を提供することを確認する。
【００６７】
実施例２
実施例１に概説されるように、本発明の方法により、５５Ωｃｍおよび７４０Ωｃｍの目標抵抗率（ρＮＴＤ）および２００ｍｍの目標直径を有するリンドープシリコン単結晶を製造した。図３は、調製されたリンドープシリコン単結晶から切りだされたウエハーの抵抗率のボックスプロットを示し、ウエハーの目標抵抗率からの偏差のボックスプロットを図４に示す。ボックスプロットはメジアン観測値を示し、ボックスの「ボトム」と「リッド」は２５％と７５％の分位点を表し、プロットの極値は５％と９５％の分位点を表す。ρＮＴＤが５５Ωｃｍのシリコン単結晶の場合、試料サイズは５６枚のウエハーであり、ρＮＴＤが７４０Ωｃｍのシリコン単結晶の場合、試料サイズは１３枚のウエハーであった。実施例１で準備された、すなわち１３１ΩｃｍのρＮＴＤを有する９８枚のウエハーがプロットに含まれている。
【００６８】
実施例３
実施例１および２において分析されたウエハーのＲＲＶ値の分布のプロットを図５に示す。図５のデータは、通常、リンドープシリコン単結晶に関連すると一般的に考えられる正規分布であると見なされる。プロットは、分析されたすべてのウエハー（Ｎ＝１６８）が、異なる目標抵抗率にもかかわらず１．８％未満のＲＲＶ値を有することを示している。分布は平均ＲＲＶが１．０２であり、標準偏差は０．２６であり、１．８％の値は平均に３標準偏差を加えたものに相当する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年2月6日(2018.2.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１７５ｍｍ〜２２５ｍｍの範囲の直径、５０ｍｍ〜１０００ｍｍの範囲の軸方向長さ、および２・１０１６ｃｍ−３未満の酸素含有量を有するリンドープシリコン単結晶であって、
横断面内の前記リンドープシリコン単結晶は、リンドープシリコンインゴットから切り出されたウエハーについて、５５Ωｃｍ〜２０００Ωｃｍの範囲で目標抵抗率（ρＮＴＤ）を与えるドーパント原子の密度を有し、
前記抵抗率を８００℃〜１３００℃の範囲の温度で前記シリコンを焼鈍後に測定すると、前記リンドープシリコン単結晶から切り出されたウエハーの少なくとも７５％について、ＳＥＭＩ標準ＳＥＭＩ  ＭＦ８１に従って決定される２％以下のＲＲＶ値が得られる、
リンドープシリコン単結晶。
【請求項２】
前記リンドープシリコン単結晶から切り出される少なくとも１０枚のウエハーについて、２％以下のＲＲＶ値が得られる、請求項１に記載のリンドープシリコン単結晶。
【請求項３】
前記目標抵抗率は１００Ωｃｍ〜１２００Ωｃｍの範囲内である、請求項１または２に記載のリンドープシリコン単結晶。
【請求項４】
焼鈍後のシリコンウエハーの表面全体に記録された５つ以上の抵抗率値から平均抵抗率ρａｖを得て、ρａｖ／ρＮＴＤとして定義される正規化された平均抵抗率が０．９５〜１．０５の範囲内である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のリンドープシリコン単結晶。
【請求項５】
前記リンドープシリコン単結晶から切り出された少なくとも１０枚のウエハーについて、前記正規化平均抵抗率ρａｖ／ρＮＴＤは、０．９５〜１．０５の範囲内である、請求項４に記載のリンドープシリコン単結晶。
【請求項６】
前記リンドープシリコン単結晶から切り出された少なくとも７５％のウエハーについて、前記正規化平均抵抗率ρａｖ／ρＮＴＤは、０．９５〜１．０５の範囲内である、請求項４または５に記載のリンドープシリコン単結晶。
【請求項７】
前記リンドープシリコン単結晶から切り出された複数のウエハーは、ＲＲＶについて４％以下の上側規格限界（ＵＳＬ）を有し、前記ＵＳＬは、前記複数のウエハーについての平均ＲＲＶプラス３標準偏差として規定される、請求項１〜６のいずれか一項に記載のリンドープシリコン単結晶。
【請求項８】
前記複数のウエハーの各々のウエハーは、１７５ｍｍ〜２２５ｍｍの範囲の直径、２・１０１６ｃｍ−３未満の酸素含有量、および前記抵抗率を８００℃〜１３００℃の範囲の温度で焼鈍した後に測定する場合、ＳＥＭＩ標準ＳＥＭＩ  ＭＦ８１に従って測定した２％以下のＲＲＶを有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のリンドープシリコン単結晶から切り出された複数のウエハー。
【請求項９】
前記複数のウエハーは、前記正規化平均抵抗率ρａｖ／ρＮＴＤについて、５％のＵＳＬおよび−５％の下側規格限界（ＬＳＬ）を有し、前記ＵＳＬは前記複数のウエハーのプラス３標準偏差として規定され、前記ＬＳＬは前記複数のウエハーのマイナス３標準偏差として規定される、請求項８に記載の複数のウエハー。
【請求項１０】
前記複数のウエハーが８００℃〜１３００℃の範囲の温度で焼鈍されている、請求項８または９に記載の複数のウエハー。
【請求項１１】
５Ωｃｍ〜２０００Ωｃｍの範囲の所定の目標抵抗率（ρＮＴＤ）を有するリンドープシリコン単結晶の製造方法であって、前記方法は以下の工程、
リン含有ガス種の存在下で、るつぼを使用しない方法またはるつぼ法で、溶融シリコンのガスドーピングをする工程、
溶融シリコンを固形化して、前照射抵抗率（ρｉ）および１７５ｍｍ〜２２５ｍｍの範囲の直径を有するガスドープシリコン単結晶を形成する工程、
中性子を用いて前記リンドープシリコン単結晶を照射し、前記目標抵抗率（ρＮＴＤ）を低減する工程であって、
前記目標抵抗率（ρＮＴＤ）が選択され、前記ガスドーピング条件および照射条件は、下式：
【数１】
2019504817.tif 000020
（式中、μｍはシリコン中の電子移動度であり、ｑは電子電荷であり、Ｋ１は下式：
【数２】
2019504817.tif 000021
（式中、Ｎ３０Ｓｉは、シリコン中の３０Ｓｉの密度であり、σ３０Ｓｉは３０Ｓｉの吸収断面積である。）
で規定される材料定数であり、
式中、Ｋ２は、下式：
【数３】
2019504817.tif 000022
で規定されるＮＴＤ装置についての定数であり、
式中、Ｋ３は、下式：
【数４】
2019504817.tif 000023
で規定されるガスベースのドーピング処理についての定数であり、
Ｋ２およびＫ３の定義において、ｎＴＮＤ，ｅおよびｎＮＴＤ，ｃは、それぞれ、照射後に端部および中心部で得られるリンドナー密度であり、Ｄは照射量であり、ｎｉ，ｅおよびｎｉ，ｃは、それぞれ、端部および中心部でのガスベースのドーピング処理により得られるリンドナー密度である。））
にしたがって、事前に選択される工程、
を含む、製造方法。
【請求項１２】
ＮＴＤ反応器の定数Ｋ２を決定する工程および／またはガスドーピング処理の定数Ｋ３を決定する工程をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
溶融シリコンのガスドーピングがるつぼ内で行われ、ガスドーピングされたシリコン単結晶は所定の抵抗率のサブセクションに切断され、前記各サブセクションが中性子への照射に曝される前に、５０ｍｍ〜１０００ｍｍの長さへ切断される、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記リンドープシリコン単結晶から、ウエハーを切り出す工程をさらに含む、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記ウエハーを、８００℃〜１３００℃の範囲の温度で焼鈍する工程をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【国際調査報告】
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