本发明涉及一种基于切克劳斯基法(czochralski method，cz法)的单晶硅的制造方法，特别涉及在晶体提拉(crystal pulling)工序中途追加供给掺杂剂(dopant)的方法。
背景技术：
1、作为半导体器件的基板材料的单晶硅大多是通过cz法制造的。关于cz法，将籽晶浸渍于容纳在石英坩埚内的硅熔液，并一边使籽晶及石英坩埚旋转，一边慢慢提拉籽晶，由此使大直径的单晶生长于籽晶的下方。根据cz法，能够以高良率制造高品质的单晶硅。
2、在单晶硅的培育中，为了调整单晶的电阻率(以下简称为「电阻率」)，使用各种掺杂剂(掺杂剂)。代表性的掺杂剂为硼(b)、磷(p)、砷(as)、锑(sb)等。通常，这些掺杂剂与多晶硅原料一起投入到石英坩埚内，并通过加热器加热而与多晶硅一起熔化。由此，生成包含规定量的掺杂剂的硅熔液。
3、然而，单晶硅中的掺杂剂浓度会因偏析而在提拉轴方向上变化，因此难以在提拉轴方向上得到均匀的电阻率。在解决该问题方面，在单晶硅的提拉中途供给掺杂剂的方法是有效的。例如，通过在n型单晶硅的提拉中途向硅熔液中加入p型掺杂剂，能够抑制因n型掺杂剂偏析的影响而引起的单晶硅的电阻率的降低。在提拉中途投入掺杂剂的工序称为追加掺杂工序，追加供给与这种主掺杂剂(primary dopant)相反导电型的副掺杂剂(secondary dopant)的方法特别称为反掺杂(conter dope)。
4、关于反掺杂技术，例如专利文献1中记载有以与初期投入的类型(例如n型)相反类型(例如p型)的掺杂剂的投入速度满足规定的关系式的方式来添加掺杂剂的方法。并且，专利文献2中记载有通过将包含副掺杂剂的棒状硅晶体插入到原料熔液中来控制所培育的单晶硅的轴向电阻率的方法。
5、现有技术文献
6、专利文献
7、专利文献1：日本特开平3-247585号公报
8、专利文献2：日本特开2016-216306号公报
技术实现思路
1、发明所要解决的技术问题
2、然而，在向石英坩埚内的硅熔液中投入粒状掺杂剂的反掺杂中，存在固体的掺杂剂在完全熔化于熔液之前通过硅熔液与单晶的固液界面进入单晶而使单晶硅产生位错(dislocation)的问题。这种问题不限于投入与主掺杂剂相反导电型的副掺杂剂的情况，而且在追加供给与主掺杂剂相同导电型的副掺杂剂的情况下也会发生。
3、因此，本发明的目的在于提供一种单晶硅的制造方法，其能够在晶体提拉中途的投入固体的副掺杂剂的追加掺杂工序中防止单晶产生位错。
4、用于解决技术问题的方案
5、为了解决上述问题，根据本发明的单晶硅的制造方法，其特征在于，包括：熔融工序，在提拉炉(pulling furnace)内生成包含主掺杂剂的硅熔液；及晶体提拉工序，一边向所述提拉炉内供给ar气，一边从所述硅熔液中提拉单晶硅，所述晶体提拉工序包括将副掺杂剂投入到所述硅熔液中的至少1次追加掺杂工序，所述追加掺杂工序将通过以包围从所述硅熔液中提拉出的所述单晶硅的方式设置于所述硅熔液上方的热屏蔽体的下端与所述硅熔液的液面之间的间隙的ar气的流速调节在0.75～1.1m/s。
6、根据本发明，能够防止因投入到硅熔液的副掺杂剂在未熔融的状态下到达固液界面并进入单晶硅中所引起的单晶硅产生位错。
7、在本发明中，所述晶体提拉工序优选为将所述间隙的宽度控制在50～90mm。如此，当热屏蔽体与熔液面之间的间隙的宽度较宽时，投入到硅熔液中的副掺杂剂容易进入单晶硅中，从而容易发生单晶硅产生位错。然而，在本发明中，由于将通过间隙并流过熔液面附近的ar气的流速调节在0.75～1.1m/s，因此能够防止单晶硅产生位错。
8、在本发明中，所述追加掺杂工序优选通过控制供给到所述提拉炉内的ar气的流量及所述提拉炉的炉内压力中的至少一者来调节所述ar气的流速。通过这种控制，能够将流过硅熔液的表面附近的ar气的流速调节在0.75～1.1m/s。
9、在本发明中，所述追加掺杂工序优选为将所述提拉炉的炉内压力控制在10～30torr。当炉内压力高于30torr时，硅熔液的表面附近的ar气的流速会降低，从而容易发生单晶硅产生位错。然而，根据本发明，由于将炉内压力控制在10～30torr，因此能够防止硅熔液的表面附近的ar气的流速降低。因此，能够降低投入到硅熔液中的掺杂剂在未熔融的状态下进入固液界面的概率。
10、在本发明中，所述晶体提拉工序优选为使所述追加掺杂工序结束后的所述ar气的流速恢复到所述追加掺杂工序开始前的所述ar气的流速。由此，能够在适于晶体提拉的ar气供给条件下继续晶体提拉，从而能够在防止追加掺杂时的单晶产生位错的同时维持所期望的晶体品质。
11、发明效果
12、根据本发明，能够提供一种单晶硅的制造方法，其能够在晶体提拉中途投入固体的副掺杂剂的追加掺杂工序中防止单晶产生位错。
1.一种单晶硅的制造方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的单晶硅的制造方法，其中，
3.根据权利要求1或2所述的单晶硅的制造方法，其中，
4.根据权利要求1或2所述的单晶硅的制造方法，其中，
5.根据权利要求1或2所述的单晶硅的制造方法，其中，
