(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を引上げて製造する方法であって、
前記引上げるシリコン単結晶をボロンドープのＰ型で、抵抗率が０．００９Ωｃｍ以上０．０２Ωｃｍ以下のシリコン単結晶とするときに、
ＯＳＦ領域が結晶中心で消滅するときの、ＯＳＦ領域消滅引上げ速度ＶＯＳＦ（ｍｍ／ｍｉｎ）と結晶中心の温度勾配Ｇ（Ｋ／ｍｍ）の比ＶＯＳＦ／Ｇを求め、
該求めた比ＶＯＳＦ／Ｇから算出される前記ＯＳＦ領域消滅引上げ速度ＶＯＳＦよりも、５％以上２０％以下の範囲で遅くなるように、引上げ速度を制御しながら前記シリコン単結晶を引上げ、
前記ＯＳＦ領域消滅引上げ速度ＶＯＳＦよりも遅くなるような引上げ速度の制御を行うとき、前記シリコン単結晶の引上げの進行に伴い、前記引上げ速度を連続的または断続的に増加させるように制御することを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。
【請求項２】
前記ＯＳＦ領域消滅引上げ速度ＶＯＳＦよりも遅くなるような引上げ速度の制御を、少なくとも引上げる前記シリコン単結晶の直胴部の長さのうち、コーン部側から１０％から８０％までの領域において行うことを特徴とする請求項１に記載のシリコン単結晶の製造方法。
【請求項３】
前記比ＶＯＳＦ／Ｇを下記式（１）により算出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシリコン単結晶の製造方法。
ＶＯＳＦ／Ｇ＝１１３８．９×ρ２−４５．６０×ρ＋０．６４３  ・・・（１）
（ここで、ρ：単結晶の抵抗率（Ωｃｍ）、０．００９≦ρ≦０．０２である。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チョクラルスキー法（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ  ｍｅｔｈｏｄ：ＣＺ法）によるシリコン単結晶の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の製造に用いられるシリコン単結晶の製造方法として、メインチャンバ内の石英ルツボに収容された原料融液からシリコン単結晶を成長させつつ引上げて製造するＣＺ法が広く実施されている。
【０００３】
ＣＺ法は、不活性ガス雰囲気下で石英ルツボ内の原料融液に種結晶を浸し、石英ルツボ及び種結晶を回転させながら引上げることにより所定のシリコン単結晶を育成するものである。
【０００４】
ＣＺ法により製造されたシリコン単結晶中にはシリコン単結晶成長中に形成される結晶欠陥（Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥）が存在していることが知られている。通常、シリコン単結晶には、真性の点欠陥であるＶａｃａｎｃｙ（空孔）とＩｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ  Ｓｉ（格子間Ｓｉ）とがある。これらの真性の点欠陥の飽和濃度は温度の関数であり、結晶育成中の急激な温度の低下に伴い、点欠陥の過飽和状態が発生する。過飽和となった点欠陥は、対消滅や外方拡散・坂道拡散などによって、過飽和状態を緩和する方向に進む。
【０００５】
結晶成長速度（即ち、結晶の引上げ速度）が速いと空孔が過飽和状態となりやすく、逆に引上げ速度が遅いと格子間Ｓｉが過飽和状態になりやすいことが知られている。この過飽和状態の濃度がある一定以上となれば、これらが凝集し、結晶成長中に結晶欠陥（Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥）を形成する。
【０００６】
すなわち、結晶の引上げ速度が速いと空孔が優勢な領域（Ｖ領域）となり、逆に引上げ速度が遅いと、格子間Ｓｉが優勢な領域（Ｉ領域）となることが知られている。
【０００７】
Ｖ領域の場合のＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥としてはＯＳＦ核やＶｏｉｄ欠陥が知られている。ＯＳＦ核は、結晶から切り出したサンプルをウェット酸素雰囲気中で１１００℃程度の高温で熱処理すると、表面から格子間Ｓｉが注入され、ＯＳＦ核の周りで積層欠陥（ＳＦ）が成長し、このサンプルを選択エッチング液内で揺動させながら選択エッチングした際に積層欠陥として観察される欠陥である。酸化処理によって積層欠陥が成長することから酸化誘起積層欠陥（Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｓｔａｃｋｉｎｇ  Ｆａｕｌｔ：ＯＳＦ）と呼ばれている。
【０００８】
Ｖ領域において、引上げ速度を遅くしていくと、結晶周辺からＯＳＦがリング状に発生する（ＯＳＦ領域）。そして、ＯＳＦ領域は、引上げ速度が低下するに従って、結晶中心に向ってシュリンクしていき、ついには結晶中心でＯＳＦは消滅する。
【０００９】
また、ＯＳＦ領域の発生はボロンドープのＰ型結晶の場合、抵抗率にも依存し、通常の引上げ速度で単結晶を育成すると０．０２Ωｃｍ程度でＯＳＦ領域が結晶周辺に発生する。そして、ＯＳＦ領域は、抵抗率が低くなるに従って、結晶中心に向かってシュリンクしていき、抵抗率が０．００９Ωｃｍ程度以下になると結晶中心でＯＳＦ領域は消滅する。
【００１０】
ＯＳＦ領域が発生したようなシリコンウェーハを使用するとエピタキシャル層の表層に欠陥ができる場合がある。またＯＳＦ領域の内側と外側では酸素析出特性が大きく異なり、後工程のデバイス工程での温度シーケンスによっては予想のできない不具合が発生する可能性がある。そのため、従来、ＯＳＦ領域の発生しないシリコンウェーハを得るために、引上げ速度を低速にする方法（低速引上げ）が行われてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−００１８４７号公報
【特許文献２】特開２０００−２１９５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、低速引上げは、引上げ速度が遅いため、機械の生産能力の低下、電力や炉内に流す不活性ガスの使用量の増加により材料費が上昇するなど、コストがかかっていた。
【００１３】
さらに、本発明者らが調査したところ、低速引上げを行うと、以下のように、シリコン単結晶の歩留りそのものが低下するという問題が生じることが分かった。
【００１４】
シリコン単結晶を引上げている過程で、有転位化してしまうことがある。直胴部の短い部分で有転位した場合は、引上げを一旦止めて、引上中のシリコン単結晶を溶かし直して再度種付けからシリコン単結晶の製造を再開するが、ある程度以上の長さで有転位化した場合はそのまま引上げを終了としている。
【００１５】
石英ルツボは原料融液と反応し、いわゆるブラウンリングを作る。更に時間が経過するとそのブラウンリングの径が大きくなって互いに重なり合ってブラウンリングが見えなくなっていく。その頃には、石英ルツボの内表層に平坦度の悪い荒れた面が発生する。そこでは結晶化した石英も点在するようになる。
【００１６】
このようにして発生した石英ルツボの内表面の荒れた面から、微細な石英屑が発生し原料融液に取り込まれる。また、その石英屑が引上げ中のシリコン単結晶に到達すると、有転位化の原因になる。特に結晶化した石英は原料融液中で溶解し難いため、引上げているシリコン単結晶まで到達しやすい。
【００１７】
結晶の引上げ速度は固液界面近傍の温度勾配に影響を受ける。例えば、温度勾配が大きい環境では、引上げ速度は速くできる。結晶の成長方向でみると結晶のトップ側を速く、ボトム側を遅くしていた。ボトム側で遅くするのは、原料融液の液面の位置を一定に保つために、ボトム側では黒鉛ルツボを上昇させており、その黒鉛ルツボ壁からの輻射が結晶の放熱を妨げる効果があるためである。そのため、トップ側からボトム側になるに連れて、引上げ速度が連続的に減少するように設定することが常識となっていた。
【００１８】
ＯＳＦ領域を結晶中心にシュリンクさせて消滅させるような低速な引上げ速度は、従来は、通常の引上げ速度のおよそ半分程度の速さでしかなかった。このような場合、シリコン単結晶を製造するのに、通常の引上げ速度の場合と比べて２倍の時間がかかっていた。また、このような低速な引上げ速度の際にも、上記したような従来の例にならって、トップ側からボトム側へ連続的に減少するように引上げ速度を設定していた。そのため、ますます引上げ速度が遅くなっていた。
【００１９】
このような低速引上げは、長時間の操業を強いられることによって、溶かし直しが発生するとＤＦ化率（結晶全長に渡り無転位で単結晶が得られた確率）を大きく低下させてしまう。それにより単結晶の収量そのものが減少し、大きなコストアップとなってしまっていた。
【００２０】
本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、シリコン単結晶の製造において、ＯＳＦ領域の発生を抑制しつつ、有転位化の発生も抑制したシリコン単結晶を歩留り良く製造することができるシリコン単結晶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】
【００２１】
上記目的を達成するために、本発明によれば、チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を引上げて製造する方法であって、
前記引上げるシリコン単結晶をボロンドープのＰ型で、抵抗率が０．００９Ωｃｍ以上０．０２Ωｃｍ以下のシリコン単結晶とするときに、
ＯＳＦ領域が結晶中心で消滅するときの、ＯＳＦ領域消滅引上げ速度ＶＯＳＦ（ｍｍ／ｍｉｎ）と結晶中心の温度勾配Ｇ（Ｋ／ｍｍ）の比ＶＯＳＦ／Ｇを求め、
該求めた比ＶＯＳＦ／Ｇから算出される前記ＯＳＦ領域消滅引上げ速度ＶＯＳＦよりも、５％以上２０％以下の範囲で遅くなるように、引上げ速度を制御しながら前記シリコン単結晶を引上げることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法を提供する。
【００２２】
このようにすれば、引上げるシリコン単結晶がボロンドープのＰ型で、抵抗率が０．００９Ωｃｍ以上０．０２Ωｃｍ以下という低抵抗のシリコン単結晶の場合に、ＯＳＦ領域の発生を抑制しつつ、有転位化の発生も抑制したシリコン単結晶を製造することができる。
【００２３】
このとき、前記ＯＳＦ領域消滅引上げ速度ＶＯＳＦよりも遅くなるような引上げ速度の制御を、少なくとも引上げる前記シリコン単結晶の直胴部の長さのうち、コーン部側から１０％から８０％までの領域において行うことが好ましい。
【００２４】
このようにすれば、シリコン単結晶の直胴部における直径の制御を十分に行うことができ、さらに実質的に結晶全体に渡りＯＳＦ領域が中心で消滅した結晶を得ることができる。
【００２５】
また、前記ＯＳＦ領域消滅引上げ速度ＶＯＳＦよりも遅くなるような引上げ速度の制御を行うとき、前記シリコン単結晶の引上げの進行に伴い、前記引上げ速度を連続的または断続的に増加させるように制御することが好ましい。
【００２６】
このようにすれば、ＯＳＦ領域の発生を抑制しつつ、有転位化の発生も抑制することがより確実にできる。
【００２７】
またこのとき、前記比ＶＯＳＦ／Ｇを下記式（１）により算出することができる。
ＶＯＳＦ／Ｇ＝１１３８．９×ρ２−４５．６０×ρ＋０．６４３  ・・・（１）
（ここで、ρ：単結晶の抵抗率（Ωｃｍ）、０．００９≦ρ≦０．０２である。）
【００２８】
製造するシリコン単結晶がボロンドープのＰ型で、抵抗率が０．００９Ωｃｍ以上０．０２Ωｃｍ以下の場合、比ＶＯＳＦ／Ｇを上式によって簡単に算出することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明のシリコン単結晶の製造方法であれば、引上げるシリコン単結晶がボロンドープのＰ型で、抵抗率が０．００９Ωｃｍ以上０．０２Ωｃｍ以下という低抵抗のシリコン単結晶の場合に、ＯＳＦ領域の発生を抑制しつつ、有転位化の発生も抑制したシリコン単結晶を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明で用いることができるシリコン単結晶製造装置の一例を示した概略図である。
【図２】実施例及び比較例において計算された、製造を行うシリコン単結晶の軸方向の抵抗率プロファイルを示したグラフである。
【図３】比較例３における固化率とＶ／Ｇとの関係を示したグラフである。
【図４】実施例及び比較例１における固化率とＶ／Ｇとの関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明について、実施態様の一例として、図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３２】
前述したように、低速引上げは、引上げ速度が遅いため、機械の生産能力の低下、電力や炉内に流す不活性ガス等の使用量の増加により材料費が上昇するなど、コストがかかっていた。さらに、本発明者らが調査したところ、低速引上げを行うと、シリコン単結晶の歩留りそのものが低下するという問題が生じることが分かった。
【００３３】
そこで、本発明者らは無転位化率を向上させるために引上げ速度について詳細な検討を行った。そして、ボロンをドープしたシリコン単結晶は、その抵抗率が低くなるとＯＳＦ領域が消滅する引上げ速度が高くなるという現象に着目した。ボロンはシリコンよりも共有結合半径が小さいため、その濃度が高くなると格子が小さくなって歪みが発生する。歪みを緩和するためにシリコンの格子間原子が発生しやすくなる。
【００３４】
この現象について、例えば特許文献１の［００３５]段落にＰ型低抵抗率結晶の製造では抵抗率が低いほどＯＳＦリング径が収縮することが記載されている。また、特許文献２の図２にはＰ型低抵抗率結晶について全面Ｖ領域となる抵抗率とＶ／Ｇの関係が開示されている。しかしながら、ＯＳＦ領域が消滅する条件における、抵抗率と引上げ速度との関係は明確には開示されていなかった。
【００３５】
本発明者らの調査によれば、抵抗率が０．００９Ωｃｍ以下の結晶では全ての結晶でＯＳＦ領域が消滅しており、ＯＳＦが消滅する条件として、後述の式（１）を見出した。そして、これらを実施するための最良の形態について精査し、本発明を完成させた。
【００３６】
本発明のシリコン単結晶の製造方法で用いることができるシリコン単結晶製造装置としては特に限定されず、例えば図１に示したようなシリコン単結晶製造装置を用いることができる。
【００３７】
メインチャンバー１内に配置された黒鉛ルツボ６内の石英ルツボ５の内部に原料融液４が満たされており、シリコン単結晶３は、この原料融液４から引上げチャンバー２内に引上げられる。原料融液４を加熱するためのヒーター７は黒鉛ルツボ６の外周に設置され、このヒーター７の外周にはヒーター７からの熱を断熱するために黒鉛シールド９と断熱部材８が設置されている。ガス導入口１０からはシリコン単結晶製造装置を満たすアルゴン等の不活性ガスが導入され、ガスはガス整流筒１３に沿って流動し、ガス流出口１１から排気される。また、ガス整流筒１３の原料融液４側には、ヒーター７や原料融液４からの輻射を遮断する遮熱部材１２が設置されている。メインチャンバー１には、放射温度計１４や、引上げの様子を観察するための窓１５が備えられている。
【００３８】
次に、本発明のシリコン単結晶の製造方法の一例について詳述する。以下では、図１のシリコン単結晶製造装置を用いた場合について説明する。
【００３９】
（原料投入工程）
まず、シリコン単結晶製造装置内に収容した石英ルツボ５内に原料となるシリコン多結晶原料を投入する。このとき、引上げるシリコン単結晶３中にボロンがドープされるように、ボロンドープ剤も混入しておく。その際、ボロンドープのＰ型で、抵抗率が０．００９Ωｃｍ以上０．０２Ωｃｍ以下のシリコン単結晶３が得られるようにする。
【００４０】
（種付け工程）
これらの原料をヒーター７により溶融して原料融液４を得た後、シリコン単結晶の小片を種結晶として用い、これを原料融液４に接触させた後、回転させながらゆっくりと引上げることでシリコン単結晶３を成長させる。この際、種結晶を原料融液４に接触させた後に、熱衝撃により種結晶に高密度で発生するスリップ転位から伝播により生ずる転位を消滅させるために、種結晶を絞り込むテーパ状の絞り込み部とそれに続く直径を３ｍｍ程度に一旦細くした絞り部を形成するいわゆる種絞りを行う（ダッシュネッキング法）。
【００４１】
または、このような種絞りを行わず、先端が尖った種結晶を用意して原料融液４に静かに接触して所定径まで浸漬させてから引上げを行う無転位種付け法を適用してシリコン単結晶３を引上げることもできる。
【００４２】
（コーン工程および直胴部成長工程）
この後、所望の直径になるまで単結晶を太らせてコーン部を形成し（コーン工程）、次いで直胴部を成長させ、シリコン単結晶を引上げる（直胴部成長工程）。本発明では、このときに結晶を引上げる、引上げ速度について以下のようにして制御しながらシリコン単結晶を引上げて製造する。
【００４３】
まず、ＯＳＦ領域が結晶中心で消滅するときの、ＯＳＦ領域消滅引上げ速度ＶＯＳＦ（ｍｍ／ｍｉｎ）と結晶中心の温度勾配Ｇ（Ｋ／ｍｍ）の比ＶＯＳＦ／Ｇを求める。このＶＯＳＦ／Ｇの算出はボロンドープのＰ型結晶の製造において引上げ速度を漸減させたときの引上げ速度とＯＳＦ領域の位置関係と、量産品の抵抗率とＯＳＦ領域の位置関係の二つの関係から求めることができる。
【００４４】
このとき、比ＶＯＳＦ／Ｇを例えば、下記式（１）により算出することができる。
ＶＯＳＦ／Ｇ＝１１３８．９×ρ２−４５．６０×ρ＋０．６４３  ・・・（１）
（ここで、ρ：単結晶の抵抗率（Ωｃｍ）、０．００９≦ρ≦０．０２である。）
【００４５】
このように、製造するシリコン単結晶がボロンドープのＰ型で、抵抗率が０．００９Ωｃｍ以上０．０２Ωｃｍ以下の場合、比ＶＯＳＦ／Ｇを上記の式（１）によって簡単に算出することができる。
【００４６】
具体的には、結晶中心の温度勾配Ｇ（Ｋ／ｍｍ）は、シリコンの融点１４１２℃から１４００℃となる位置までの軸方向の距離で、温度差１２℃（１４１２℃−１４００℃）を割った数値とすることができる。また、結晶中心の温度勾配に着目した結晶中心の温度勾配Ｇ（Ｋ／ｍｍ）としたのは、結晶の引上げにおいて、引上げる結晶は周辺ほど速く冷却が進み、ＯＳＦは周辺から中心に向けてシュリンクしていくためである。
【００４７】
結晶中心の温度勾配Ｇは、シリコン単結晶製造装置内の炉内構造（ホットゾーン）によって決まることが知られている。そこで例えば、総合伝熱解析ソフトＦＥＭＡＧ（Ｆ．Ｄｕｐｒｅｔ，Ｐ．Ｎｉｃｏｄｅｍｅ，Ｙ．Ｒｙｃｋｍａｎｓ，Ｐ．Ｗｏｕｔｅｒｓ，ａｎｄ  Ｍ．Ｊ．Ｃｒｏｃｈｅｔ，Ｉｎｔ．Ｊ．Ｈｅａｔ  Ｍａｓｓ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ，３３，１８４９（１９９０））によるシミュレーションを用いて、結晶中心の温度勾配Ｇを求めることができる。
【００４８】
このようにして求めた比ＶＯＳＦ／Ｇから、ＯＳＦ領域消滅引上げ速度ＶＯＳＦが算出される。そして、本発明では、ＯＳＦ領域消滅引上げ速度ＶＯＳＦよりも、５％以上２０％以下の範囲で遅くなるように、引上げ速度を制御しながらシリコン単結晶を引上げる。
【００４９】
このようにすれば、ＯＳＦ領域消滅引上げ速度ＶＯＳＦよりも５％以上遅くなるような速度で引上げを行うので、ＯＳＦ領域をシュリンクさせて消滅させるのに十分な引上げ速度となる。さらに、引上げ速度を遅くする上限は、ＯＳＦ領域消滅引上げ速度ＶＯＳＦの２０％以下の範囲であるので、有転位化の発生を抑制することができるのに十分に早い引上げ速度となる。
【００５０】
このとき、上記のＯＳＦ領域消滅引上げ速度ＶＯＳＦよりも遅くなるような引上げ速度の制御を、少なくとも引上げるシリコン単結晶の直胴部の長さのうち、コーン部側から１０％から８０％までの領域において行うことが好ましい。
【００５１】
上記したように、コーン工程で直径を拡げていき、所望の直径になったら直径を一定に制御する。そのため、例えば、直胴工程に入ってしばらく、直径の拡がり速度を抑えるために、温度だけでなく、引上げ速度を高速に維持することで、所望の直径の直胴部をより確実に形成することができる。このような直胴工程移行時の直径の制御は、引上げるシリコン単結晶の直胴部の長さのうち、コーン部側から１０％未満までの領域もあれば、シリコン単結晶の直胴工程移行時における直径の制御を十分に行うことができる。
【００５２】
また、ＯＳＦ領域消滅引上げ速度ＶＯＳＦよりも遅くなるような引上げ速度の制御を、少なくとも引上げるシリコン単結晶の直胴部の長さのうち、８０％までの領域で行えば、実質的に結晶全体に渡りＯＳＦ領域が中心で消滅した結晶を得ることができる。
【００５３】
また、上記のＯＳＦ領域消滅引上げ速度ＶＯＳＦよりも遅くなるような引上げ速度の制御を行うとき、シリコン単結晶の引上げの進行に伴い、引上げ速度を連続的または断続的に増加させるように制御することが好ましい。
【００５４】
引上げる単結晶の抵抗率は、偏析現象により、トップ側からボトム側にかけて低くなっていく。従って、ＯＳＦ領域消滅引上げ速度ＶＯＳＦはトップ側からボトム側に向けて上昇していく。上述したようにボロンをドープしたシリコン単結晶は、その抵抗率が低くなるとＯＳＦ領域が消滅する引上げ速度が高くなる。
【００５５】
よって、上記したようにシリコン単結晶の引上げの進行に伴い、引上げ速度を連続的または断続的に増加させるように制御すれば、ＯＳＦ領域の発生を抑制しつつ、有転位化の発生も抑制することがより確実にできる。上記のような引上げ速度の連続的または断続的な増加は、時間経過に伴う平均した引上げ速度が連続的または断続的に増加していればよく、例えば、結晶直径の制御等の理由により瞬間的に引上げ速度を低下又は上昇させても良い。
【００５６】
なお、上述したようにここでは、磁場印可装置を持たない図１に示すような単結晶製造装置を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、磁場印可装置を備え、磁界をかけながらシリコン単結晶の引上げを行い、石英ルツボの耐久性を高める効果があるＭＣＺ法（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｆｉｅｌｄ  ａｐｐｌｉｅｄ  Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ  ｍｅｔｈｏｄ：磁界下引上げ法）に対応した単結晶製造装置を用いることもできることは言うまでもない。
【実施例】
【００５７】
以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５８】
（比較例１）
図１に示すような単結晶製造装置を用いて、シリコン単結晶３の製造を行った。まず、直径２２インチ（５５０ｍｍ）の石英ルツボ５内に原料として、１００ｋｇのシリコン多結晶を仕込み、ヒーター７で加熱・溶融し、原料融液４とした。その後、直径２００ｍｍで、長さが１１０ｃｍ弱のシリコン単結晶３の引上げを行った。
【００５９】
製造を行うシリコン単結晶のトップ側の狙い抵抗率は０．０１５Ωｃｍとした。このトップ側の狙い抵抗率から、シリコン単結晶の軸方向の抵抗率プロファイルを計算により求め、図２に示した。図２の横軸の「固化率」とは１００ｋｇの原料融液４を１としたときの引上げ中のシリコン単結晶３の重量の割合を示している。
【００６０】
図２の抵抗率プロファイルから上述した式（１）を用いて、ＯＳＦ領域が結晶中心で消滅するときの、ＯＳＦ領域消滅引上げ速度ＶＯＳＦ（ｍｍ／ｍｉｎ）と結晶中心の温度勾配Ｇ（Ｋ／ｍｍ）の比ＶＯＳＦ／Ｇを求めた。このようにして求めた比ＶＯＳＦ／Ｇを図４に点線の曲線で示した。
【００６１】
そして、比ＶＯＳＦ／ＧからＯＳＦ領域消滅引上げ速度ＶＯＳＦを計算により求めた。このとき、結晶中心の温度勾配Ｇ（Ｋ／ｍｍ）は、シリコンの融点１４１２℃から１４００℃となる位置までの軸方向の距離で、温度差１２℃（１４１２℃−１４００℃）を割った数値とした。使用したホットゾーンから、温度勾配Ｇは３．０９Ｋ／ｍｍと計算された。
【００６２】
そして、上記のようにして求めたＯＳＦ領域消滅引上げ速度ＶＯＳＦの値となるように引上げ速度を制御しながら、シリコン単結晶を引上げた。
【００６３】
その結果、比較例１の条件で製造を行ったシリコン単結晶では、ウェーハの中心付近にＯＳＦ領域が発生することがあった。
【００６４】
（比較例２）
シリコン単結晶の引上げ速度を、比較例１のＯＳＦ領域消滅引上げ速度ＶＯＳＦよりも、２５％遅くなるように、引上げ速度を制御しながらシリコン単結晶を引上げた以外は、比較例１と同様にしてシリコン単結晶の製造を行った。
【００６５】
上記と同様の条件で、シリコン単結晶を製造し、合計１０バッチのシリコン単結晶の製造を行った。そして、製造したシリコン単結晶の無転位化率及びＯＳＦ領域の発生の有無を調べた。
【００６６】
その結果、比較例２の条件で製造を行ったシリコン単結晶では、ウェーハの中心付近にＯＳＦ領域が発生することはなかった。しかしながら、無転位化率は７０％と、後述する実施例１に比べて低く、製造を行ったシリコン単結晶の多くに有転位化が生じてしまった。
【００６７】
（実施例１）
シリコン単結晶の引上げ速度を、比較例１のＯＳＦ領域消滅引上げ速度ＶＯＳＦよりも、１０％遅くなるように、引上げ速度を制御しながらシリコン単結晶を引上げた以外は、比較例１と同様にしてシリコン単結晶の製造を行った。このときの比Ｖ／Ｇを図４に実線の曲線で示した。
【００６８】
同様の条件で、シリコン単結晶を製造し、合計１０バッチのシリコン単結晶の製造を行った。そして、製造時に行った溶かし直し回数（回／バッチ）、製造したシリコン単結晶の無転位化率、歩留指標及びＯＳＦ領域の発生の有無を後述する比較例３の結果と共に表１に示した。歩留指標は、比較例３における歩留りを１として表している。
【００６９】
（比較例３）
【００７０】
シリコン単結晶の引上げ速度を、直胴中で０．４ｍｍ／ｍｉｎで一定となるように、引上げ速度を制御しながらシリコン単結晶を引上げた以外は、比較例１と同様にしてシリコン単結晶の製造を行った。このときの比Ｖ／Ｇを図３に実線で示した。なお、上記引上げ速度は、確実にＯＳＦ領域が消滅する引上げ速度として、抵抗率を特に考慮せず直胴中で一定となるように設定した。
【００７１】
上記と同様の条件で、シリコン単結晶を製造し、合計１０バッチのシリコン単結晶の製造を行った。そして、実施例１と同様に、製造時に行った溶かし直し回数（回／バッチ）、製造したシリコン単結晶の無転位化率、歩留指標及びＯＳＦ領域の発生の有無を表１に示した。
【００７２】
【表１】
0006354643.tif 000002
【００７３】
その結果、表１に示したように、実施例１及び比較例３で製造したシリコン単結晶は共に、全てでＯＳＦ領域が発生せず、ＯＳＦ領域が中心で消滅した結晶であることが確認できた。
【００７４】
引上げ速度の平均は比較例３が０．４０ｍｍ／ｍｉｎであったのに対し、実施例１では０．６６ｍｍ／ｍｉｎであった。このように、比較例３に比べて実施例１では、引上げ速度の平均を６５％高速化することができた。
【００７５】
表１に示したように、比較例３の無転位化率は５０％と実施例１に比べて低かった。比較例３の場合は溶かし直しが無い場合には、無転位となることが多かったが、一旦溶かし直しがあると、溶かし直す必要性が何度か続く傾向があったため、溶かし直し率は２．５回／バッチと実施例１に比べて多かった。また、溶かし直しが続いて操業時間が長くなると、設定の半分しか製品とならないこともあり、歩留りは実施例１に比べて非常に悪かった。
【００７６】
一方、実施例１の場合では、無転位化率は９０％と比較例３に比べて高かった。さらに、実施例１では、溶かし直しがほとんどなく、溶かし直し率は０．２回／バッチであった。そのため、安定してシリコン単結晶の製造を行うことができ、歩留りが比較例に比べて約３０％良かった。
【００７７】
上記したような結果は、操業時間が長くなると石英ルツボの内表面に荒れた面が発生し、有転位化の原因となる石英屑が発生しやすくなることが原因であると考えられる。このような荒れた面が発生する割合は、最終的な入電時間が８０時間を超えたあたりから急激に増え始める。そのため、無転位でシリコン単結晶を引上げることができるかどうかは、この８０時間前後で大きく変わってしまうのである。
【００７８】
実施例１の場合には比較例３に比べて、引上げ速度が速いので、溶かし直しがない場合に、約４５時間の入電時間で済んだ。一方、比較例３の場合には、実施例１に比べて引上げ速度が遅いため、溶かし直しがない場合でも約６５時間も必要であった。従って比較例３の場合には溶かし直しが発生すると８０時間を超えやすくなってしまい、無転位化率が大きく悪化した。比較例２のように、シリコン単結晶の引上げ速度を、比較例１のＯＳＦ領域消滅引上げ速度ＶＯＳＦよりも、２０％を超えて遅くするような場合でも、引上げに要する時間が長くなってしまい、比較例３の場合と同様の問題が生じる。
【００７９】
一方、実施例１ではボロンドープのＰ型低抵抗率の結晶成長では抵抗率が低くなるに従いＯＳＦ領域が中心で消滅する引上げ速度が高くなることに着目し、引上げ速度を結晶成長の進行に伴いＯＳＦ領域が発生しない範囲で増加させることで、結晶成長に要する時間の短時間化をすることができた。これにより、実施例１では比較例３に比べて、石英ルツボの劣化が抑制され、ＯＳＦ領域の発生を抑制しつつ、有転位化の発生も抑制することができたので、無転位化率を高くすることができた。
【００８０】
（実施例２）
シリコン単結晶の引上げ速度を、比較例１のＯＳＦ領域消滅引上げ速度ＶＯＳＦよりも、５％遅くなるように、引上げ速度を制御しながらシリコン単結晶を引上げた以外は、比較例１と同様にしてシリコン単結晶の製造を行った。
【００８１】
上記と同様の条件で、シリコン単結晶を製造し、合計１０バッチのシリコン単結晶の製造を行った。そして、製造したシリコン単結晶の無転位化率及びＯＳＦ領域の発生の有無を調べた。
【００８２】
その結果、実施例２の条件で製造を行ったシリコン単結晶では、ウェーハの中心付近にＯＳＦ領域が発生することはなかった。また、無転位化率は９０％と実施例１と同じ結果となった。
【００８３】
（実施例３）
シリコン単結晶の引上げ速度を、比較例１のＯＳＦ領域消滅引上げ速度ＶＯＳＦよりも、２０％遅くなるように、引上げ速度を制御しながらシリコン単結晶を引上げた以外は、比較例１と同様にしてシリコン単結晶の製造を行った。
【００８４】
上記と同様の条件で、シリコン単結晶を製造し、合計１０バッチのシリコン単結晶の製造を行った。そして、製造したシリコン単結晶の無転位化率及びＯＳＦ領域の発生の有無を調べた。
【００８５】
その結果、実施例３の条件で製造を行ったシリコン単結晶では、ウェーハの中心付近にＯＳＦ領域が発生することはなかった。また、無転位化率は８０％と比較例３に比べて高く、十分実用に耐えられるものであった。
【００８６】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【００８７】
１…メインチャンバー、  ２…引上げチャンバー、  ３…シリコン単結晶、
４…原料融液、  ５…石英ルツボ、  ６…黒鉛ルツボ、  ７…ヒーター、
８…断熱部材、  ９…黒鉛シールド、  １０…ガス導入口、  １１…ガス流出口、
１２…遮熱部材、  １３…ガス整流筒、  １４…放射温度計、  １５…窓。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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