本發(fā)明涉及一種添加有紅磷的低電阻率的單晶的制造方法、硅晶片的制造方法以及外延硅晶片的制造方法。

背景技術(shù)：

例如，對于功率MOS晶體管用的外延硅晶片而言，要求該硅晶片具有極其低的基板電阻率。為了充分降低硅晶片的基板電阻率，已知有如下技術(shù)：在作為硅晶片的原材料的單晶錠(以下稱為單晶)的提拉工序中(即，培育硅晶體時(shí))，向熔融硅中摻雜砷(As)、銻(Sb)作為電阻率調(diào)節(jié)用的n型摻雜劑的技術(shù)。但是，由于這些摻雜劑非常容易蒸發(fā)，因此難以充分地提高硅晶體中的摻雜劑濃度，難以制造具有所需求的低電阻率的硅晶片。

因而，目前已使用高濃度地?fù)诫s磷(P)來作為具有比砷(As)、銻(Sb)相對較低的揮發(fā)性的性質(zhì)的n型摻雜劑且基板電阻率非常低的硅晶片。

另一方面，外延硅晶片在高溫下進(jìn)行外延生長，因此存在如下問題：在單晶的培育階段中形成在晶體內(nèi)的氧析出物(BMD)、氧析出核等因高溫?zé)崽幚矶В瑥亩s能力降低。

針對吸雜不足的措施，已知有在外延生長處理前進(jìn)行多晶硅背封(PBS)法的技術(shù)。所謂多晶硅背封法是在硅晶片的背面形成多晶硅膜并利用在多晶硅膜與硅晶片的界面等中形成的應(yīng)變場、晶格失配的EG法(External Gettering)的一例。

然而，發(fā)現(xiàn)將多晶硅膜形成于硅晶片的背面時(shí)會(huì)產(chǎn)生如下不良情況：外延膜中產(chǎn)生大量的堆垛層錯(cuò)(stacking fault，以下稱為SF)，該SF以高低差的形式出現(xiàn)在硅晶片的表面，導(dǎo)致硅晶片的表面的LPD(Light Point Defect：光點(diǎn)缺陷)水平明顯惡化。

因而，為了抑制這種不良情況而進(jìn)行了研究(例如，參考專利文獻(xiàn)1)。

該專利文獻(xiàn)1中公開了通過在硅晶片的背面以不到600℃的溫度形成多晶硅膜，能夠有效地抑制SF的產(chǎn)生。

以往技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利公開2011-9613號公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的技術(shù)課題

然而，近年來，產(chǎn)生了基板電阻率為0.9mΩ·cm以下的n型硅晶片的需求。為了應(yīng)對這樣的需求，在培育單晶時(shí)高濃度地?fù)诫s有紅磷的硅晶片上形成有外延膜的外延硅晶片是必需的。

因而，考慮在制造這種外延硅晶片時(shí)，應(yīng)用如專利文獻(xiàn)1記載的方法。

然而，如上所述，在基板電阻率非常低的情況下存在如下問題：即使應(yīng)用專利文獻(xiàn)1所記載的方法，也無法抑制SF的產(chǎn)生，從而無法制造高品質(zhì)的外延硅晶片。

本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠獲得電阻率低且抑制了由SF引起的LPD產(chǎn)生的外延硅晶片的單晶的制造方法、硅晶片的制造方法及外延硅晶片的制造方法。

用于解決技術(shù)課題的手段

本發(fā)明人重復(fù)進(jìn)行了深入研究，結(jié)果得到了如下見解。

如專利文獻(xiàn)1所記載的那樣，觀察結(jié)果顯示，外延生長后產(chǎn)生的SF在形成有多晶硅膜的基板中是以外延生長前(預(yù)烘焙后)存在于硅晶片表面上的微小凹坑(微小凹部)為起點(diǎn)而產(chǎn)生的。

即使對高濃度地添加有作為凹坑p型摻雜劑的硼(B)的硅晶片實(shí)施預(yù)烘焙處理也觀察不到該微小凹坑，因此，可以認(rèn)為極有可能與高濃度地?fù)诫s在硅晶片的晶體內(nèi)的磷有關(guān)。

認(rèn)為該微小凹坑是以如下機(jī)制而產(chǎn)生的。即，在多晶硅膜形成前的階段中，硅晶片的晶格間存在氧和紅磷。若為了降低基板電阻率而提高硅晶片中的紅磷的濃度，則過飽和的紅磷會(huì)存在于晶格間。

在該狀態(tài)下，若為了形成多晶硅膜而加熱硅晶片，氧的擴(kuò)散能力大于紅磷的擴(kuò)散能力，因此氧在晶格間移動(dòng)并與紅磷結(jié)合，形成氧與紅磷的團(tuán)簇(微小析出物)。

其后，若在氫氣氣氛中進(jìn)行外延生長前的預(yù)烘焙，即使硅晶片的最表層的氧和紅磷向外擴(kuò)散，但團(tuán)簇處于穩(wěn)定狀態(tài)，因此殘留在最表層。并且，若進(jìn)行氫蝕刻，硅晶片的最表層與團(tuán)簇的蝕刻速度不同，因此團(tuán)簇被選擇性地蝕刻而成為微小凹坑。

認(rèn)為對形成有該微小凹坑的硅晶片進(jìn)行外延生長時(shí)，會(huì)產(chǎn)生起源于微小凹坑的SF。

如上所述，可以認(rèn)為SF的產(chǎn)生原因是由氧與紅磷的團(tuán)簇引起的微小凹坑，因此認(rèn)為，通過不應(yīng)用進(jìn)行與團(tuán)簇的形成有關(guān)的加熱的多晶硅背封法，能夠抑制SF的產(chǎn)生。若消除多晶硅膜，則吸雜能力有可能變低，但通過提高紅磷的濃度能夠維持吸雜能力。因此，本發(fā)明人認(rèn)為，即使消除多晶硅膜，也可抑制SF的產(chǎn)生而無需降低吸雜能力。

然而，本發(fā)明人進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，若為了達(dá)到基板電阻率為0.9mΩ·cm以下而進(jìn)一步提高紅磷的濃度，則僅通過不應(yīng)用多晶硅背封法，無法抑制SF的產(chǎn)生，這是迄今為止預(yù)料不到的結(jié)果。然而，利用相對應(yīng)的外延晶片來詳細(xì)調(diào)查了在實(shí)驗(yàn)過程中培育的晶體的長度方向的SF分布時(shí)，如圖1所示可知，在單晶中固化率小于約60％的部分中，直徑為200mm的晶體每1cm²硅晶片的SF的個(gè)數(shù)(以下簡稱為SF的個(gè)數(shù))為10個(gè)以上，在固化率大于所述約60％的部分(圖1中被虛線包圍的部分)中，SF的個(gè)數(shù)成為0個(gè)。即，可知SF的個(gè)數(shù)依賴于單晶的固化率。

另外，固化率是指單晶的提拉重量與最初貯留在石英坩堝內(nèi)的摻雜劑添加熔體的初始負(fù)載重量的比例。在此，SF的個(gè)數(shù)通過利用Lasertec Corporation制造的Magics進(jìn)行缺陷的實(shí)體觀察來測定SF的個(gè)數(shù)。

本發(fā)明人根據(jù)上述結(jié)果，對固化率小于約60％的部分與大于約60％的部分的不同點(diǎn)進(jìn)行了研究，結(jié)果著眼于研究晶體所經(jīng)受的熱歷程對SF所產(chǎn)生的影響。

因而，本發(fā)明人進(jìn)行了用于調(diào)查固化率與熱歷程的相關(guān)性的實(shí)驗(yàn)。

<實(shí)驗(yàn)1：固化率與熱歷程及SF的產(chǎn)生個(gè)數(shù)的相關(guān)調(diào)查>

在單晶的制造中進(jìn)行如下工序而從提拉裝置中取出單晶，即頸部形成工序，形成與籽晶連續(xù)的頸部；肩部形成工序，形成與頸部連續(xù)且直徑逐漸變大的肩部；直體部形成工序，形成與肩部連續(xù)地形成且直徑大致均勻的直體部；尾部形成工序，形成與直體部的下端連續(xù)且直徑逐漸變小的尾部；以及冷卻工序，在尾部形成工序結(jié)束后，對單晶進(jìn)行冷卻。在此，直體部的上端是指位于直體部與肩部的邊界，例如為圖21中用符號63A所表示的部分，直體部的下端是指位于直體部與尾部的邊界，例如為圖21中用符號63B所表示的部分。

由于這種制造條件，可以認(rèn)為，越接近單晶的下端(固化率變得越大)，則從摻雜劑添加熔體取出后的冷卻時(shí)間變得越短。

首先，在上述的制造條件下制造單晶，調(diào)查各固化率下的各溫度(500℃±50℃、700℃±50℃、900℃±50℃、1100℃±50℃)的滯留時(shí)間。將其結(jié)果示于圖2。另外，以硅晶片的基板電阻率達(dá)到0.9mΩ·cm以下的方式向硅熔體添加紅磷而作為摻雜劑，從而生成摻雜劑添加熔體。并且，將摻雜劑添加熔體的負(fù)載量設(shè)為100kg。

如圖2所示，可知與固化率小于60％的部分相比，固化率大于60％的部分(被雙點(diǎn)劃線包圍的部分)尤其是在500℃±50℃時(shí)的滯留時(shí)間非常短。

并且，從該單晶中切割出與多個(gè)固化率相對應(yīng)的硅晶片，從而制造外延硅晶片，并調(diào)查各外延硅晶片的SF的個(gè)數(shù)。將其結(jié)果示于圖2。

另外，在外延硅晶片的制造中，不生長多晶硅膜而實(shí)施預(yù)烘焙處理后，形成外延膜。并且，預(yù)烘焙通過將外延膜形成前的硅晶片在1200℃的氫氣氣氛中加熱30秒來進(jìn)行。

如圖2所示，可知SF的個(gè)數(shù)與單晶在500℃±50℃下的滯留時(shí)間大致相關(guān)，固化率大于60％的部分中SF的個(gè)數(shù)成為0。

由以上可知，若縮短單晶達(dá)到500℃±50℃的時(shí)間，則能夠抑制SF的產(chǎn)生。

<實(shí)驗(yàn)2：預(yù)烘焙處理前后的LPD的產(chǎn)生狀況調(diào)查>

首先，進(jìn)行了硅晶片的LPD的評價(jià)以及對硅晶片進(jìn)行了預(yù)烘焙之后的LPD的評價(jià)。

具體而言，首先，準(zhǔn)備了滿足以下基板條件且由產(chǎn)生SF的固化率下的單晶得到的(對應(yīng)于產(chǎn)生SF的固化率)硅晶片、以及對應(yīng)于不產(chǎn)生SF的固化率的硅晶片。

[基板條件]

直徑：200mm

基板電阻率：0.8mΩ·cm(紅磷濃度：9.47×10¹⁹atoms/cm³)

接著，在各硅晶片的背面(與外延膜的形成面相反的面)形成了滿足以下背面氧化膜形成條件的背面氧化膜。

[背面氧化膜形成條件]

成膜方法：CVD法

背面氧化膜的厚度：550nm

并且，從形成有由上述條件形成的背面氧化膜的各硅晶片，去除該硅晶片的外周部的背面氧化膜來進(jìn)行LPD評價(jià)。另外，LPD評價(jià)條件按以下進(jìn)行。

[LPD評價(jià)條件]

使用裝置：表面檢查裝置(Tencor公司制造的SP-1)

觀察模式：DWN模式

測定對象：90nm以上的LPD

圖3中示出對應(yīng)于產(chǎn)生SF的固化率的硅晶片的測定結(jié)果。另外，此處雖未圖示，但對應(yīng)于不產(chǎn)生SF的固化率的硅晶片的測定結(jié)果與圖3所示的結(jié)果大致相同。

并且，根據(jù)上述條件對形成有背面氧化膜的硅晶片進(jìn)行滿足以下預(yù)烘焙條件的預(yù)烘焙。該預(yù)烘焙條件模擬了在外延膜的形成工序中進(jìn)行的條件。

[預(yù)烘焙條件]

氣氛：氫氣

熱處理溫度：1200℃

熱處理時(shí)間：30秒

并且，根據(jù)該實(shí)驗(yàn)2的上述LPD評價(jià)條件進(jìn)行了在上述條件下進(jìn)行了預(yù)烘焙的各硅晶片的LPD評價(jià)。將其結(jié)果示于圖4和圖5。

如圖4所示，可知對應(yīng)于產(chǎn)生SF的固化率的硅晶片100在預(yù)烘焙后LPD101增加。另一方面，如圖5所示，可知對應(yīng)于不產(chǎn)生SF的固化率的硅晶片100在預(yù)烘焙前后LPD101基本不發(fā)生變化。

此處，利用AFM(Atomic Force Microprobe：原子力顯微鏡)觀察LPD有所增加的圖4所示的硅晶片，結(jié)果確認(rèn)到了如圖6所示的那樣的凹坑P。即，可知能夠利用KLA-Tencor公司制造的SP-1的DCN模式，用90nm以上的LPD來測定預(yù)烘焙后產(chǎn)生的凹坑P。

<實(shí)驗(yàn)3：外延膜生長前后的LPD的產(chǎn)生狀況調(diào)查>

在上述實(shí)驗(yàn)2中，在如圖4所示的、對應(yīng)于產(chǎn)生SF的固化率的硅晶片進(jìn)行預(yù)烘焙后，在該硅晶片的表面形成滿足以下外延膜生長條件的外延膜，從而制造外延硅晶片。

[外延膜生長條件]

摻雜劑氣體：磷化氫(PH₃)氣體

原料源氣體：三氯硅烷(SiHCl₃)氣體

載氣：氫氣

生長溫度：1080℃

外延膜的厚度：3μm

電阻率(外延膜電阻率)：1Ω·cm

(紅磷濃度：4.86×10¹⁵atoms/cm³)

并且，根據(jù)實(shí)驗(yàn)2的LPD評價(jià)條件進(jìn)行了在上述條件下制造的外延硅晶片的LPD評價(jià)。并且，將該外延硅晶片的LPD評價(jià)結(jié)果與圖4所示的實(shí)驗(yàn)中使用的預(yù)烘焙后(且外延膜生長前)的硅晶片表面的LPD評價(jià)結(jié)果進(jìn)行疊圖來進(jìn)行評價(jià)。將其結(jié)果示于圖7。并且，將放大圖7中的被雙點(diǎn)劃線包圍的區(qū)域而得到的分布示于圖8。

外延硅晶片的整個(gè)面產(chǎn)生了LPD，但如圖7所示可知，尤其是，在距離外延硅晶片的外緣為約2cm～約6cm之間的圓環(huán)狀的區(qū)域A1整體中產(chǎn)生大量LPD。并且，如圖8所示可知，在外延膜生長的前后LPD的位置基本上一致。

并且，根據(jù)以下LPD評價(jià)條件來評價(jià)在外延硅晶片中的LPD的產(chǎn)生位置之中，在外延膜生長前也產(chǎn)生LPD的位置。

[LPD評價(jià)條件]

使用裝置：表面檢查裝置(Lasertec Corporation制造的Magics)

其結(jié)果，檢測到了在上述評價(jià)位置產(chǎn)生了俯視觀察為四角形且截面觀察為三角形(即，底面位于與外延膜的表面大致相同的面且頂點(diǎn)位于硅晶片側(cè)的大致四角錐狀)的扁平類型的SF。

<實(shí)驗(yàn)4：能夠抑制SF的產(chǎn)生的溫度條件調(diào)查>

以與實(shí)驗(yàn)1相同的條件制造單晶后，不進(jìn)入冷卻工序，在尾部從摻雜劑添加熔體切斷的狀態(tài)且維持了尾部形成工序中的加熱狀態(tài)的條件下，將單晶的提拉停止10小時(shí)。在該停止?fàn)顟B(tài)中，各固化率下的單晶中心的溫度分布為如圖9所示的分布。

并且，經(jīng)過10小時(shí)后將單晶從提拉裝置取出，在與實(shí)驗(yàn)1相同的條件下(在對由單晶得到的硅晶片在1200℃的氫氣氣氛中實(shí)施30秒的預(yù)烘焙處理后，形成外延膜的條件下)制造外延硅晶片。并且，調(diào)查每一片直徑為200mm的各外延硅晶片的LPD的個(gè)數(shù)(以下簡稱為LPD的個(gè)數(shù))與固化率的關(guān)系。將其結(jié)果示于圖10。

此處，LPD的個(gè)數(shù)利用KLA-Tencor公司制造的SP-1的DCN模式進(jìn)行了測定，但將此時(shí)的LPD的測定對象設(shè)為90nm以上的LPD。并且，此處，LPD的個(gè)數(shù)與SF的個(gè)數(shù)存在良好的相關(guān)性，因此用LPD的個(gè)數(shù)來代替SF個(gè)數(shù)。

如圖10所示，可知LPD的個(gè)數(shù)從固化率為約52％的部分開始急劇增加，在約62％時(shí)達(dá)到最大，超過約70％時(shí)大致成為0。并且，可知固化率為約52％的部分的溫度(LPD個(gè)數(shù)開始急劇增加的溫度)為約470℃，固化率為約62％的部分的溫度(LPD個(gè)數(shù)達(dá)到最大的溫度)為約570℃，固化率為約70％的部分的溫度(LPD個(gè)數(shù)大致達(dá)到0的溫度)為約700℃。

由此可知，SF在單晶的溫度長時(shí)間維持在約470℃～約700℃時(shí)容易產(chǎn)生，尤其長時(shí)間維持在約570℃時(shí)容易產(chǎn)生。

接著，確定相對于中心溫度的容許幅度。

具體而言，根據(jù)上述圖10的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對各相應(yīng)的固化率，調(diào)查以550℃、570℃、600℃為中心的在各自±30℃的范圍內(nèi)的滯留時(shí)間。將其結(jié)果示于圖11。并且，將以550℃、570℃、600℃為中心的在±50℃的范圍內(nèi)的滯留時(shí)間示于圖12，將±70℃的范圍內(nèi)的滯留時(shí)間示于圖13。

如圖11～圖13所示，可知±70℃的范圍內(nèi)的滯留時(shí)間的上升幅度(圖中的橫軸方向的長度)與LPD個(gè)數(shù)的上升幅度(圖中的橫軸方向的長度)基本上一致。

由此可知，LPD在單晶的溫度長時(shí)間維持在570℃±70℃的范圍內(nèi)時(shí)容易產(chǎn)生。

并且，本發(fā)明人調(diào)查了單晶的溫度達(dá)到570℃±70℃的范圍內(nèi)的時(shí)間為多長時(shí)不會(huì)產(chǎn)生LPD。

首先，在與實(shí)驗(yàn)1相同的條件下進(jìn)行至尾部形成工序之后，在通常的冷卻工序中，如圖14的雙點(diǎn)劃線所示那樣對單晶進(jìn)行驟冷時(shí)，如實(shí)線所示那樣慢慢冷卻而不對單晶進(jìn)行驟冷。另外，在圖14中縱軸表示在650℃±50℃下的滯留時(shí)間。

并且，使用以圖14中用實(shí)線表示的條件制造的單晶，在與實(shí)驗(yàn)1相同的條件下制造外延硅晶片，調(diào)查各固化率下的LPD個(gè)數(shù)。將各固化率下的滯留時(shí)間與LPD個(gè)數(shù)的關(guān)系示于圖15。另外，圖15中縱軸表示570℃±70℃下的滯留時(shí)間。

如圖15所示，可知固化率超過約66％時(shí)，LPD個(gè)數(shù)成為0。并且，可知此時(shí)的570℃±70℃下的滯留時(shí)間為約200分鐘。

由此推測，通過使單晶的溫度達(dá)到570℃±70℃的范圍內(nèi)的時(shí)間為200分鐘以下，存在能夠抑制LPD的產(chǎn)生的可能性。

接著，進(jìn)行了用于驗(yàn)證圖15的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的實(shí)驗(yàn)。

在與實(shí)驗(yàn)1相同的條件下進(jìn)行至尾部形成工序?yàn)橹购螅M(jìn)行以圖14的雙點(diǎn)劃線所表示的冷卻工序，制造單晶。并且，使用該單晶，在與實(shí)驗(yàn)1相同的條件下制造外延硅晶片，調(diào)查各固化率下的LPD個(gè)數(shù)。將其結(jié)果示于圖16。

如圖16所示，可知固化率大于約44％時(shí)，單晶的溫度達(dá)到570℃±70℃的范圍內(nèi)的時(shí)間會(huì)達(dá)到20分鐘以上且200分鐘以下，LPD個(gè)數(shù)也變少。

由此可知，通過使單晶的溫度達(dá)到570℃±70℃的范圍內(nèi)的時(shí)間為20分鐘以上且200分鐘以下，存在不僅能夠抑制在單晶的后半部分產(chǎn)生由SF引起的LPD，還能夠抑制在成為產(chǎn)品的直體部整個(gè)區(qū)域產(chǎn)生由SF引起的LPD的可能性。

<實(shí)驗(yàn)5：能夠抑制在直體部整個(gè)區(qū)域產(chǎn)生由SF引起的LPD的單晶的制造條件研究>

在與實(shí)驗(yàn)1相同的條件下制造直體部的長度分別為1000mm、680mm、550mm、500mm的單晶，調(diào)查各位置的570℃±70℃下的滯留時(shí)間。將其結(jié)果示于圖17。另外，將單晶的尾部的長度設(shè)為140mm。并且，將單晶的直徑設(shè)為200mm。而且，圖17的橫軸表示以直體部的下端為基準(zhǔn)(0mm)時(shí)的位置。

如圖17所示，可知直體部的長度為500mm及550mm時(shí)，570℃±70℃下的滯留時(shí)間在直體部整個(gè)區(qū)域中達(dá)到20分鐘以上且200分鐘以下，680mm、1000mm時(shí)，直體部的局部區(qū)域中超過200分鐘。由此可知，通過將直體部的長度設(shè)為550mm以下，存在能夠抑制在直體部整個(gè)區(qū)域產(chǎn)生由SF引起的LPD的可能性。

<實(shí)驗(yàn)6：將單晶從摻雜劑添加熔體切割分離時(shí)的單晶中心的溫度研究>

在與實(shí)驗(yàn)1相同的條件下制造直體部的長度分別為1000mm、550mm的單晶，并調(diào)查將單晶從摻雜劑添加熔體切割分離時(shí)的單晶中心的溫度分布。將其結(jié)果示于圖18。另外，將單晶的尾部的長度設(shè)為140mm。并且，將單晶的直徑設(shè)為200mm。而且，圖18的橫軸表示以直體部的上端為基準(zhǔn)(0mm)時(shí)的位置。

如圖18所示，可知直體部的長度為550mm時(shí)，將單晶切割分離時(shí)的直體部上端的溫度為590℃以上，隨著朝向下端溫度變高。另一方面，可知直體部的長度為1000mm時(shí)，將單晶切割分離時(shí)的直體部上端的溫度為300℃以下，隨著朝向下端溫度變高。

由以上的實(shí)驗(yàn)5、6的結(jié)果推測到，通過將切割分離單晶時(shí)的直體部上端的溫度設(shè)為590℃以上，在直體部整個(gè)區(qū)域，570℃±70℃下的滯留時(shí)間達(dá)到20分鐘以上且200分鐘以下，并可知存在能夠抑制在直體部整個(gè)區(qū)域產(chǎn)生由SF引起的LPD的可能性。

<實(shí)驗(yàn)7：尾部的長度與SF的產(chǎn)生狀況的關(guān)系調(diào)查>

首先，在與實(shí)驗(yàn)5相同的條件下，制造直體部的長度為550mm、1000mm且尾部的長度分別為200mm、180mm、140mm、100mm、0mm(無尾部)的10種單晶。并且，對于各單晶，從多個(gè)位置切割出硅晶片，利用與實(shí)驗(yàn)1相同的方法調(diào)查外延硅晶片的SF的產(chǎn)生狀況。

將各單晶的直體部中未產(chǎn)生SF的區(qū)域(SF未產(chǎn)生區(qū)域)的長度示于圖19。

如圖19所示，可知直體部的長度為550mm的單晶中，尾部的長度為180mm以上時(shí)，在直體部上端側(cè)區(qū)域產(chǎn)生SF，尾部的長度為140mm以下時(shí)(包括無尾部的情況)，在直體部整個(gè)區(qū)域不產(chǎn)生SF。另外，直體部的長度為550mm且尾部的長度為180mm以上時(shí)，SF產(chǎn)生的原因可以推測是因?yàn)閯傂纬晌膊亢笾斌w部上端側(cè)區(qū)域的溫度下降到小于590℃，在整個(gè)單晶制造工序中，該區(qū)域的溫度達(dá)到570℃±70℃的范圍內(nèi)的時(shí)間超過200分鐘。

并且可知，直體部的長度為1000mm的單晶中，無論尾部的長度如何，直體部的局部會(huì)產(chǎn)生SF。

由此可推測，通過將直體部的長度設(shè)為550mm以下且將尾部的長度設(shè)為140mm以下，即，在從直體部上端至摻雜劑添加熔體的距離為690mm以下的狀態(tài)下，將單晶從摻雜劑添加熔體切割分離，能夠抑制在直體部整個(gè)區(qū)域產(chǎn)生由SF引起的LPD，切割分離單晶時(shí)的直體部上端的溫度達(dá)到590℃以上。

<實(shí)驗(yàn)8：尾部的長度與滑移位錯(cuò)的產(chǎn)生狀況的關(guān)系調(diào)查>

將單晶從摻雜劑添加熔體切割分離時(shí)，以單晶的下端為起點(diǎn)發(fā)生位錯(cuò)，能夠作為滑移位錯(cuò)進(jìn)行擴(kuò)展。若存在這種滑移位錯(cuò)，即使抑制了由SF引起的LPD產(chǎn)生，也無法使用該部分作為產(chǎn)品(外延硅晶片)。

因而，調(diào)查了在如圖19所示的條件下所制造的各單晶的滑移位錯(cuò)的長度。

將各單晶的直體部中的滑移位錯(cuò)的長度、產(chǎn)品的長度(SF未產(chǎn)生區(qū)域中未發(fā)生滑移位錯(cuò)的區(qū)域的長度)以及收率(直體部中能夠作為產(chǎn)品的區(qū)域的比例)示于圖19。

如圖19所示，可知關(guān)于直體部的長度為550mm、1000mm的單晶，雖然尾部的長度超過140mm時(shí)，在尾部發(fā)生滑移位錯(cuò)，但未擴(kuò)展到達(dá)直體部，能夠?qū)F未產(chǎn)生區(qū)域整體作為產(chǎn)品。尤其可知，直體部的長度為550mm且尾部的長度為140mm時(shí)，在直體部不發(fā)生SF及滑移位錯(cuò)。

另外，優(yōu)選直體部整個(gè)區(qū)域成為產(chǎn)品(收率為100％)，但如果收率與以往相比較大為90％以上，則在生產(chǎn)效率上不會(huì)產(chǎn)生很大的影響。即，尾部的長度為100mm時(shí)，雖然在直體部發(fā)生滑移位錯(cuò)，但收率達(dá)到90％以上，并且，尾部的長度為180mm時(shí)，雖然在直體部產(chǎn)生SF，但收率達(dá)到90％以上，任一種情況下都在生產(chǎn)效率上不會(huì)產(chǎn)生很大的影響。由此可推測，通過在從直體部上端到摻雜劑添加熔體的距離為730mm以下的狀態(tài)下，將單晶從摻雜劑添加熔體切割分離，從而收率達(dá)到90％以上。

并且，可知直體部的長度為1000mm時(shí)，越縮短尾部，產(chǎn)品的長度變得越長。

本發(fā)明是根據(jù)上述那樣的見解而完成的。

即，本發(fā)明的單晶的制造方法是利用了單晶提拉裝置的單晶的制造方法，所述單晶提拉裝置具備：腔室；坩堝，配置在該腔室內(nèi)且能夠容納硅熔體中添加有紅磷的摻雜劑添加熔體；及提拉部，使籽晶與所述摻雜劑添加熔體接觸后提拉該籽晶，所述單晶的制造方法的特征在于，進(jìn)行如下工序：直體部形成工序，通過使所述籽晶與以所述單晶的電阻率達(dá)到0.9mΩ·cm以下的方式向所述硅熔體中添加所述紅磷的所述摻雜劑添加熔體接觸后提拉所述籽晶，從而形成所述單晶的直體部；及切割分離工序，在所述直體部的上端的溫度為590℃以上的狀態(tài)下，將所述單晶從所述摻雜劑添加熔體切割分離。

根據(jù)本發(fā)明，即使向硅熔體添加紅磷而制造低電阻率的(如達(dá)到0.6mΩ·cm以上且0.9mΩ·cm以下的)單晶，通過進(jìn)行如上述那樣的切割分離工序后，進(jìn)行對從摻雜劑添加熔體切割分離的單晶進(jìn)行冷卻的冷卻工序，從而能夠?qū)⒅斌w部整個(gè)區(qū)域的溫度達(dá)到570℃±70℃的范圍內(nèi)的時(shí)間控制在20分鐘以上且200分鐘以下。并且，對由這樣制造的單晶的直體部整個(gè)區(qū)域得到的硅晶片實(shí)施預(yù)烘焙處理(在1200℃的氫氣氣氛中加熱30秒的熱處理)，能夠使硅晶片中產(chǎn)生的上述那樣的凹坑數(shù)量減少為0.1個(gè)/cm²以下。

因此，使用這種單晶制造外延硅晶片時(shí)，能夠使利用KLA-Tencor公司制造的SP-1的DCN模式測定的90nm以上的LPD的個(gè)數(shù)減少為0.1個(gè)/cm²以下。因而，能夠得到電阻率低且抑制了由SF引起的LPD產(chǎn)生的外延硅晶片。并且，能夠在直體部整個(gè)區(qū)域得到電阻率低且抑制了由SF引起的LPD的產(chǎn)生外延硅晶片。即，能夠使收率為100％，與以往相比能夠提高合格率。

另外，可以向硅熔體中同時(shí)添加紅磷和鍺(Ge)。若設(shè)為這種構(gòu)成，能夠抑制因硅晶片與外延膜的界面部分的紅磷的濃度差而發(fā)生位錯(cuò)缺陷(錯(cuò)配位錯(cuò))。

本發(fā)明的單晶的制造方法中，優(yōu)選的是，在所述切割分離工序中，在從所述直體部的上端到所述摻雜劑添加熔體的表面的距離為690mm以下的狀態(tài)下，將所述單晶從所述摻雜劑添加熔體切割分離。

根據(jù)本發(fā)明，僅利用管理進(jìn)行切割分離工序時(shí)的直體部上端的位置的簡單的方法能夠使收率為100％，與以往相比能夠提高外延硅晶片的合格率。

本發(fā)明的單晶的制造方法中，優(yōu)選的是，在所述切割分離工序中，在所述直體部的長度為550mm以下的狀態(tài)下，將所述單晶從所述摻雜劑添加熔體切割分離。

本發(fā)明的單晶的制造方法中，優(yōu)選的是，進(jìn)行在所述直體部的下端形成尾部的尾部形成工序，在所述尾部形成工序中，形成長度為100mm以上且140mm以下的所述尾部。

根據(jù)本發(fā)明，即使在直體部發(fā)生滑移位錯(cuò)時(shí)，收率仍可達(dá)到與以往相比較大的90％以上，在生產(chǎn)效率上不會(huì)產(chǎn)生較大影響，能夠得到抑制由SF引起的LPD產(chǎn)生的外延硅晶片。

本發(fā)明的單晶的制造方法是利用了單晶提拉裝置的單晶的制造方法，所述單晶提拉裝置具備：腔室；坩堝，配置在該腔室內(nèi)且能夠容納硅熔體中添加有紅磷的摻雜劑添加熔體；及提拉部，使籽晶與所述摻雜劑添加熔體后提拉所述籽晶，所述單晶制造方法的特征在于，進(jìn)行如下工序：直體部形成工序，通過使所述籽晶與以所述單晶的電阻率達(dá)到0.9mΩ·cm以下的方式向所述硅熔體中添加所述紅磷的所述摻雜劑添加熔體接觸后提拉所述籽晶，從而形成所述單晶的直體部；及切割分離工序，在從所述直體部的上端至所述摻雜劑添加熔體的表面的距離為730mm以下的狀態(tài)下，將所述單晶從所述摻雜劑添加熔體切割分離。

根據(jù)本發(fā)明，假設(shè)即使尾部過長而在直體部產(chǎn)生SF，或者尾部過短而在直體部發(fā)生滑移位錯(cuò)，利用僅管理進(jìn)行切割分離工序時(shí)的直體部上端的位置的簡單的方法，也能夠使收率為與以往相比較大的90％以上，在生產(chǎn)效率上不會(huì)產(chǎn)生很大影響的情況下，能夠得到抑制由SF引起的LPD產(chǎn)生的外延硅晶片。另外，根據(jù)本發(fā)明的制造條件能夠制造例如直體部的長度為550mm且尾部的長度為180mm的單晶。

本發(fā)明的單晶的制造方法中，優(yōu)選的是，所述切割分離工序中，在所述直體部的長度為550mm以下的狀態(tài)下，將所述單晶從所述摻雜劑添加熔體切割分離。

本發(fā)明的單晶的制造方法中，優(yōu)選的是，進(jìn)行在所述直體部的下端形成尾部的尾部形成工序，在所述尾部形成工序中形成長度為100mm以上且180mm以下的所述尾部。

根據(jù)本發(fā)明，通過如上述那樣形成尾部，在生產(chǎn)效率上不會(huì)產(chǎn)生很大影響，能夠得到抑制由SF引起的LPD產(chǎn)生的外延硅晶片。

本發(fā)明的單晶的制造方法中，優(yōu)選的是，在所述切割分離工序中，將在所述直體部的下端未形成尾部的所述單晶從所述摻雜劑添加熔體切割分離。

根據(jù)本發(fā)明，不進(jìn)行尾部形成工序而進(jìn)行切割分離工序，因此與形成尾部的情況相比能夠縮短一根單晶的制造時(shí)間。

本發(fā)明的單晶的制造方法中，優(yōu)選的是，將能夠制造一根單晶的量的所述摻雜劑添加熔體容納于所述坩堝，每制造一根單晶時(shí)向所述坩堝追加硅多晶原料和紅磷，以制造下一根單晶。

根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)⒅圃旄鲉尉r(shí)的摻雜劑添加熔體中的紅磷的濃度設(shè)為恒定，不需考慮控制紅磷的蒸發(fā)，便能夠制造單晶。

本發(fā)明的單晶的制造方法中，優(yōu)選的是，將能夠制造多根單晶的量的所述摻雜劑添加熔體容納于所述坩堝，不用向所述坩堝追加硅多晶原料和紅磷，便可一根一根制造所述多根單晶。

根據(jù)本發(fā)明，不用開放腔室便能夠制造多根單晶，且能夠增加單晶制造的效率。

本發(fā)明的硅晶片的制造方法的特征在于，從利用上述單晶的制造方法制造的單晶的直體部切割出硅晶片。

本發(fā)明的外延硅晶片的制造方法的特征在于，進(jìn)行如下工序：第1工序，對利用上述硅晶片的制造方法制造的硅晶片在氫氣氣氛中進(jìn)行加熱；及第2工序，在所述第1工序之后，在所述硅晶片上形成外延膜來制造外延硅晶片。

根據(jù)該發(fā)明，如上所述，能夠提供一種電阻率低且抑制了由SF引起的LPD產(chǎn)生的外延硅晶片。并且，在外延硅晶片上不設(shè)置多晶硅膜，因此可實(shí)現(xiàn)工序的簡化。

附圖說明

圖1是用于導(dǎo)出本發(fā)明中的外延硅晶片的制造條件的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并且是表示單晶的固化率與SF個(gè)數(shù)的關(guān)系的曲線圖。

圖2是用于導(dǎo)出所述制造條件的實(shí)驗(yàn)1的結(jié)果，并且是表示固化率與SF個(gè)數(shù)和各溫度下的滯留時(shí)間的關(guān)系的曲線圖。

圖3是用于導(dǎo)出所述制造條件的實(shí)驗(yàn)2的結(jié)果，并且表示預(yù)烘焙前的硅晶片的LPD的產(chǎn)生狀況。

圖4是所述實(shí)驗(yàn)2的結(jié)果，并且表示對應(yīng)于產(chǎn)生SF的固化率的硅晶片的預(yù)烘焙后的LPD的產(chǎn)生狀況。

圖5是所述實(shí)驗(yàn)2的結(jié)果，并且表示對應(yīng)于不會(huì)產(chǎn)生SF的固化率的硅晶片的預(yù)烘焙后的LPD的產(chǎn)生狀況。

圖6是所述實(shí)驗(yàn)2的結(jié)果，并且是表示預(yù)烘焙后增加的LPD的AFM觀察結(jié)果的圖。

圖7是用于導(dǎo)出所述制造條件的實(shí)驗(yàn)3的結(jié)果，并且是將外延膜生長后的LPD的產(chǎn)生狀況與圖4中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果重疊示出的圖。

圖8是所述實(shí)驗(yàn)3的結(jié)果，并且是放大圖7的一部分的圖。

圖9是用于導(dǎo)出所述制造條件的實(shí)驗(yàn)4的結(jié)果，并且是表示固化率與晶體中心溫度的關(guān)系的曲線圖。

圖10是所述實(shí)驗(yàn)4的結(jié)果，并且是表示單晶中的固化率與晶體中心溫度和LPD個(gè)數(shù)的關(guān)系的曲線圖。

圖11是所述實(shí)驗(yàn)4的結(jié)果，并且是表示溫度幅度為±30℃時(shí)的固化率與各溫度下的滯留時(shí)間和LPD個(gè)數(shù)的關(guān)系的曲線圖。

圖12是所述實(shí)驗(yàn)4的結(jié)果，并且是表示溫度幅度為±50℃時(shí)的固化率與各溫度下的滯留時(shí)間和LPD個(gè)數(shù)的關(guān)系的曲線圖。

圖13是所述實(shí)驗(yàn)4的結(jié)果，并且是表示溫度幅度為±70℃時(shí)的固化率與各溫度下的滯留時(shí)間和LPD個(gè)數(shù)的關(guān)系的曲線圖。

圖14是所述實(shí)驗(yàn)4的結(jié)果，并且是表示固化率與單晶的滯留時(shí)間的關(guān)系的曲線圖。

圖15是所述實(shí)驗(yàn)4的結(jié)果，并且是表示固化率與各溫度下的滯留時(shí)間和LPD個(gè)數(shù)的關(guān)系的曲線圖。

圖16是為了驗(yàn)證所述實(shí)驗(yàn)4的結(jié)果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，并且是表示固化率與各溫度下的滯留時(shí)間和LPD個(gè)數(shù)的關(guān)系的曲線圖。

圖17是用于導(dǎo)出能夠抑制在直體部整個(gè)區(qū)域產(chǎn)生由SF引起的LPD的單晶的制造條件的實(shí)驗(yàn)5的結(jié)果，并且是表示單晶的位置與570℃±70℃下的滯留時(shí)間的關(guān)系的曲線圖。

圖18是用于研究將單晶從摻雜劑添加熔體切割分離時(shí)的單晶中心的溫度的實(shí)驗(yàn)6的結(jié)果，并且是表示單晶的位置與晶體中心的溫度的關(guān)系的曲線圖。

圖19是表示用于導(dǎo)出尾部的長度與SF、滑移位錯(cuò)的發(fā)生狀況的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)7、8結(jié)果的表格。

圖20是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的單晶提拉裝置的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖21是表示所述一實(shí)施方式中的基于多次提拉法的單晶的制造方法的示意圖。

圖22是表示本發(fā)明的變形例中的基于提取提拉法的單晶的制造方法的示意圖。

具體實(shí)施方式

以下，參考附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施方式。

〔單晶提拉裝置的構(gòu)成〕

首先，對單晶提拉裝置的構(gòu)成進(jìn)行說明。

單晶提拉裝置1如圖20所示具備單晶提拉裝置主體3、未圖示的摻雜裝置以及未圖示的控制部。

單晶提拉裝置主體3具備：腔室30、配置在該腔室30內(nèi)的坩堝31、向該坩堝31放射熱來進(jìn)行加熱的加熱部32、作為提拉部的提拉纜繩33、隔熱筒34以及屏蔽件36。

在腔室30內(nèi)通過控制部的控制經(jīng)由在上部設(shè)置的導(dǎo)入部30A，由上方朝向下方以規(guī)定的氣體流量導(dǎo)入惰性氣體、例如氬氣。并且，腔室30內(nèi)的壓力(爐內(nèi)壓力)可利用控制部來控制。

坩堝31將作為硅晶片的原料的多晶硅進(jìn)行熔解而制成硅熔體4。坩堝31具備：有底的圓筒形狀的石英制的石英坩堝311；及配置于該石英坩堝311的外側(cè)且容納石英坩堝311的石墨制石墨坩堝312。坩堝31由以規(guī)定的速度旋轉(zhuǎn)的支承軸37支承。

加熱部32配置于坩堝31的外側(cè)，對坩堝31進(jìn)行加熱來熔解坩堝31內(nèi)的硅。

提拉纜繩33的一端連接于例如在坩堝31上部配置的未圖示的提拉驅(qū)動(dòng)部。并且，提拉纜繩33的另一端適當(dāng)安裝有保持籽晶的籽晶保持器38或者未圖示的摻雜裝置。提拉纜繩33可以通過提拉驅(qū)動(dòng)部的驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。該提拉纜繩33通過由控制部進(jìn)行的提拉驅(qū)動(dòng)部的控制以規(guī)定的提拉速度上升。

隔熱筒34以包圍坩堝31和加熱部32的周圍的方式配置。

屏蔽件36是阻斷從加熱部32朝向上方放射的輻射熱的熱屏蔽用屏蔽件。

摻雜裝置用于使作為固體狀態(tài)的揮發(fā)性摻雜劑的紅磷揮發(fā)而摻雜于坩堝31內(nèi)的硅熔體4，即進(jìn)行添加而生成摻雜劑添加熔體41。另外，作為摻雜裝置可以應(yīng)用如下構(gòu)成：使筒狀部的下端部浸漬于硅熔體4，將紅磷添加至硅熔體4的構(gòu)成；或者，使筒狀部的下端部從硅熔體4中分離，將已揮發(fā)的紅磷吹附至硅熔體4，從而將紅磷添加至硅熔體4的構(gòu)成。

控制部基于操作人員的設(shè)定輸入，適當(dāng)控制腔室30內(nèi)的氣體流量、爐內(nèi)壓力、提拉纜繩33的提拉速度，在制造單晶6時(shí)進(jìn)行控制。

〔單晶的制造方法〕

接著，對使用單晶提拉裝置1制造單晶6的方法的一例進(jìn)行說明。另外，本實(shí)施方式中對制造直徑為200mm的單晶6的方法進(jìn)行說明。

首先，對利用所謂的多次提拉法來制造單晶6的方法進(jìn)行說明，所述多次提拉法是利用同一石英坩堝311且每次提拉單晶6時(shí)負(fù)載多晶硅原材料(硅多晶原料)411來提拉多根單晶6的方法。

此處，如圖21所示，作為初始階段，安裝有放入80kg的多晶硅原材料的石英坩堝311的單晶提拉裝置1通過控制部的控制而將多晶硅原材料進(jìn)行加熱而使其熔解后，將腔室30內(nèi)的氣體流量和爐內(nèi)壓力設(shè)定為規(guī)定的狀態(tài)，向硅熔體4添加作為揮發(fā)性摻雜劑的紅磷而生成摻雜劑添加熔體41。

另外，為了抑制外延硅晶片的錯(cuò)配位錯(cuò)，可以同時(shí)添加紅磷和鍺。并且，紅磷的添加量為從單晶6中切割出的硅晶片的電阻率達(dá)到0.6mΩ·cm以上且0.9mΩ·cm以下的量。

其后，單晶提拉裝置1的控制部根據(jù)操作人員的設(shè)定輸入，將籽晶浸漬于熔體后，以規(guī)定的提拉速度進(jìn)行提拉來制造單晶6。

提拉該籽晶時(shí)，控制部將單晶6的頸部形成工序、肩部形成工序、直體部形成工序、尾部形成工序、冷卻工序中的至少直體部形成工序的提拉時(shí)間縮短至短于常規(guī)的單晶，從而制造尺寸短于常規(guī)的的單晶6。

具體而言，將直體部形成工序的提拉時(shí)間縮短至短于常規(guī)的單晶，使尾部形成工序的提拉時(shí)間與常規(guī)的單晶相同。在直體部63的長度為550mm以下且從直體部63的上端63A至摻雜劑添加熔體41的表面的距離為690mm以下的狀態(tài)下，進(jìn)行將單晶6從摻雜劑添加熔體41切割分離的切割分離工序。通過這種工序制造例如直體部63的長度為550mm且尾部64的長度為140mm的單晶6。

以上的條件是用于在直體部63的上端63A的溫度為590℃以上的狀態(tài)下，將單晶6從摻雜劑添加熔體41切割分離，且使直體部63的整個(gè)區(qū)域的各位置的溫度達(dá)到570℃±70℃的范圍內(nèi)的時(shí)間為20分鐘以上且200分鐘以下的條件，直體部63的整個(gè)區(qū)域的熱歷程為與圖17中用實(shí)線表示的熱歷程基本相同，單晶6的中心溫度歷程與圖18中用實(shí)線表示的中心溫度歷程基本相同。

另外，提拉時(shí)間以外的條件，例如利用加熱部32加熱的條件可以與以往相同。

即，在制造現(xiàn)有尺寸的單晶的情況下，在結(jié)束尾部形成工序而進(jìn)入冷卻工序時(shí)，單晶的下端部(圖2的固化率大于60％的部分)以590℃以上的溫度進(jìn)行加熱，由該狀態(tài)急劇被冷卻，因此可以認(rèn)為達(dá)到570℃±70℃的時(shí)間變短(達(dá)到200分鐘以下)。另一方面，對于單晶的上端部(圖2的固化率小于60％的部分)而言，可以認(rèn)為，進(jìn)入冷卻工序時(shí)，降低至低于590℃的溫度，即使由該狀態(tài)急劇地冷卻，達(dá)到570℃±70℃的時(shí)間與下端部相比變長(超過200分鐘)。其結(jié)果可認(rèn)為，在上端部產(chǎn)生大量SF，在下端部可抑制SF的產(chǎn)生。

與此相反，在本實(shí)施方式的圖21所示的制造方法中，通過制造比以往更短的單晶6，在尾部形成工序結(jié)束而進(jìn)入冷卻工序時(shí)，能夠使單晶6的直體部63的整個(gè)區(qū)域?yàn)?90℃以上?？梢哉J(rèn)為通過由該狀態(tài)急劇地冷卻，能夠使單晶6達(dá)到570℃±70℃的時(shí)間縮短至與以往的下端部同樣的狀態(tài)。

其結(jié)果，如上所述，直體部63的整個(gè)區(qū)域的熱歷程成為圖17中用實(shí)線表示的那樣，單晶6的中心溫度歷程成為圖18中用實(shí)線表示的那樣，可以認(rèn)為該區(qū)域的各位置的溫度達(dá)到570℃±70℃的范圍內(nèi)的時(shí)間達(dá)到20分鐘以上且200分鐘以下。因此，能夠抑制在直體部63的整個(gè)區(qū)域產(chǎn)生LPD。

并且，由于形成長度為140mm的尾部64，因此能夠在直體部63的整個(gè)區(qū)域抑制由SF引起的LPD和滑移位錯(cuò)的產(chǎn)生，能夠使收率為100％。

并且，在一根單晶6的制造結(jié)束后，關(guān)于單晶提拉裝置1，如圖21所示，將用于生成80kg的摻雜劑添加熔體41的原材料411(多晶硅原材料、紅磷(、鍺))投入至石英坩堝311中，制造如下的單晶6。

此處，關(guān)于單晶提拉裝置1的控制部，在等待取出最后制造的單晶6以外的單晶6而進(jìn)行冷卻的期間(冷卻工序期間)，優(yōu)選將爐內(nèi)壓力調(diào)整為13.3kPa(100torr)以上且60kPa(450torr)以下。爐內(nèi)壓力小于13.3kPa時(shí)，作為揮發(fā)性摻雜劑的紅磷蒸發(fā)，導(dǎo)致接著制造的單晶6的電阻率上升。另一方面，爐內(nèi)壓力超過60kPa時(shí)，蒸發(fā)物容易附著于腔室30內(nèi)，從而阻礙單晶6的單晶化。

由這樣制造的單晶6得到的硅晶片的電阻率達(dá)到0.6mΩ·cm以上且0.9mΩ·cm以下。并且，硅晶片的氧濃度達(dá)到7×10¹⁷～10×10¹⁷atoms/cm³(IGFA(Inert Gas Fusion Analysis：惰性氣體熔解法))，紅磷的濃度達(dá)到8.0×10¹⁹～1.1×10²⁰atoms/cm³，鍺的濃度達(dá)到3.0×10¹⁹～3.0×10²⁰atoms/cm³。

并且，將該硅晶片在1200℃的氫氣氣氛中加熱30秒以上時(shí)，在該硅晶片的表面利用KLA-Tencor公司制造的SP-1的DCN模式測定的90nm以上的LPD的個(gè)數(shù)達(dá)到0.1個(gè)/cm²以下。即，硅晶片的表面產(chǎn)生的凹坑的個(gè)數(shù)達(dá)到0.1個(gè)/cm²以下。

〔外延硅晶片的制造方法〕

接著，對由利用上述制造方法制造的單晶6制造未圖示的外延硅晶片的方法進(jìn)行說明。

首先，由單晶6切割出硅晶體板(第1工序)后，為了從該硅晶片的表層退火去除氧而進(jìn)行硅晶片的預(yù)烘焙處理(第2工序)。

此處，理想的是，預(yù)烘焙處理在1150℃～1200℃的氫氣氣氛中進(jìn)行，預(yù)烘焙時(shí)間為30秒以上(例如最短為30秒)。

在預(yù)烘焙處理后，利用CVD法在硅晶片上形成外延膜(第3工序)。此處，外延生長的工藝溫度在1000℃～1150℃的范圍內(nèi)，理想的是在1050℃～1080℃的范圍內(nèi)。

利用以上的制造工藝，制造硅晶片的電阻率非常低為0.6mΩ·cm以上且0.9mΩ·cm以下，且外延膜的錯(cuò)配位錯(cuò)極少，且由SF(stacking fault)引起的LPD的個(gè)數(shù)也為0.1個(gè)/cm²以下這樣的作為功率MOS晶體管用途而充分實(shí)用的硅外延晶片。

這樣，硅晶片的電阻率非常低且由SF(stacking fault)引起的LPD也非常少的高品質(zhì)硅外延晶片無法利用現(xiàn)有的制造方法來制造，僅能夠利用上述的本發(fā)明的制造方法來制造，是新型晶片。

〔其他實(shí)施方式〕

另外，本發(fā)明不僅僅限定于上述實(shí)施方式，可以在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)進(jìn)行各種改良和設(shè)計(jì)的變更。

例如，不僅是如圖21所示的多次提拉法，如圖22所示，利用所謂的提取提拉法也可以制造單晶6，所述提取提拉法是使用單晶提拉裝置1，利用同一石英坩堝311且一次負(fù)載多根的量的摻雜劑添加熔體41，一根一根提拉多根單晶6。

此處，關(guān)于單晶提拉裝置1的控制部，在制造兩根單晶6時(shí)，優(yōu)選的是，在提拉出第1根的單晶后，在等待取出并進(jìn)行冷卻的期間(冷卻工序期間)，將爐內(nèi)壓力調(diào)整為13.3kPa以上且60kPa以下。這樣地調(diào)整爐內(nèi)壓力的優(yōu)選原因與所述實(shí)施方式的多次提拉法的原因相同。

另外，即使在進(jìn)行多次提拉法的情況下，在提拉最后的單晶時(shí)不追加原料，也可以應(yīng)用上述提取提拉法。

例如，作為初始階段，也可以應(yīng)用負(fù)載160kg的摻雜劑添加熔體41，連續(xù)3次提拉直體部63的長度為550mm且尾部64的長度為140mm的單晶6的方法。利用這種方法，也可以使直體部63的整個(gè)區(qū)域的各位置的溫度達(dá)到570℃±70℃的范圍內(nèi)的時(shí)間為20分鐘以上且200分鐘以下。

單晶的直徑可以超過200mm，也可以小于200mm。

如果進(jìn)行切割分離工序時(shí)的直體部63的上端63A的溫度為590℃以上，直體部63和尾部64加在一起的長度可以為690mm以下。此時(shí)，優(yōu)選收率達(dá)到100％，但假設(shè)即使在直體部63的下端63B側(cè)發(fā)生滑移位錯(cuò)，只要是收率達(dá)到90％以上的條件，直體部63的長度可以超過550mm，也可以小于550mm。并且，如果是收率達(dá)到90％以上的條件，則尾部64的長度可以小于140mm，也可以超過140mm，在進(jìn)行切割分離工序時(shí)，可以將在直體部63的下端63B未形成尾部64的單晶從摻雜劑添加熔體41切割分離。

在上述實(shí)施方式中，可以在從直體部63的上端63A至摻雜劑添加熔體41的表面的距離為730mm以下的狀態(tài)下，進(jìn)行切割分離工序。此時(shí)，在直體部63的上端63A的溫度不到590℃的狀態(tài)下進(jìn)行切割分離工序，存在在直體部63的上端63A側(cè)產(chǎn)生SF或者在直體部63的下端63B側(cè)發(fā)生滑移位錯(cuò)的可能性，但能夠使收率為90％以上，在生產(chǎn)效率上不會(huì)產(chǎn)生很大影響，能夠得到抑制了由SF引起的LPD產(chǎn)生的外延硅晶片。另外，作為這種條件，如圖19所示，直體部63的長度為550mm且尾部64的長度為180mm，但如果是直體部63和尾部64加在一起的長度為730mm以下且收率達(dá)到90％以上的條件，直體部63的長度可以超過550mm，也可以小于550mm，尾部64的長度可以小于180mm，也可以超過180mm，進(jìn)行切割分離工序時(shí)，可以將在直體部63的下端63B未形成尾部64的單晶從摻雜劑添加熔體41切割分離。

符號說明

1-單晶提拉裝置，6-單晶，30-腔室，31-坩堝，33-作為提拉部的提拉纜繩，41-摻雜劑添加熔體，63-直體部，64-尾部。