KR20120024140A - 단결정 잉곳 제조방법 및 실리콘 단결정 잉곳 - Google Patents

단결정 잉곳 제조방법 및 실리콘 단결정 잉곳 Download PDF

Info

Publication number
KR20120024140A
KR20120024140A KR1020100086855A KR20100086855A KR20120024140A KR 20120024140 A KR20120024140 A KR 20120024140A KR 1020100086855 A KR1020100086855 A KR 1020100086855A KR 20100086855 A KR20100086855 A KR 20100086855A KR 20120024140 A KR20120024140 A KR 20120024140A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
single crystal
crucible
solidification
crystal ingot
rate
Prior art date
Application number
KR1020100086855A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101304155B1 (ko
Inventor
황정하
김상희
심복철
Original Assignee
주식회사 엘지실트론
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지실트론 filed Critical 주식회사 엘지실트론
Priority to KR20100086855A priority Critical patent/KR101304155B1/ko
Publication of KR20120024140A publication Critical patent/KR20120024140A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101304155B1 publication Critical patent/KR101304155B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/02—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt
    • C30B15/04—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt adding doping materials, e.g. for n-p-junction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/20—Controlling or regulating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/20—Controlling or regulating
    • C30B15/203—Controlling or regulating the relationship of pull rate (v) to axial thermal gradient (G)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/30—Mechanisms for rotating or moving either the melt or the crystal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02002—Preparing wafers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)

Abstract

실시예는 단결정 잉곳 제조방법 및 단결정 잉곳에 관한 것이다.
실시예에 따른 단결정 잉곳 제조방법은 고휘발성 도펀트를 포함하는 실리콘 단결정 제조방법에 있어서, 상기 실리콘 단결정 성장을 위한 실리콘 융액을 수용하는 도가니에 대해, 상기 실리콘 단결정 성장을 위한 전체 평균 회전속도(RPM)보다 낮은 속도로 고화(Solidification)를 시작하고, 상기 도가니의 전체 평균 회전속도보다 높은 속도로 고화(Solidification)를 끝낼 수 있다.

Description

단결정 잉곳 제조방법 및 실리콘 단결정 잉곳{Method for Manufacturing Single Crystal Ingot and Silicon Single Crystal Ingot}
실시예는 단결정 잉곳 제조방법 및 단결정 잉곳에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자를 제조하기 위한 웨이퍼를 제조하는 공정은 실리콘 잉곳(Ingot)을 슬라이싱(slicing)하는 절단 공정, 슬라이싱된 웨이퍼의 에지를 라운딩 처리하는 에지 연삭 공정, 절단 공정으로 인한 웨이퍼의 거친 표면을 평탄화 하는 래핑 공정, 에지 연삭 또는 래핑 공정 중에 웨이퍼 표면에 부착된 파티클을 비롯한 각종 오염 물질을 제거하는 세정 공정, 후공정에 적합한 형상 및 표면을 확보하기 위한 표면 연삭 공정 및 웨이퍼 에지에 대한 에지 연마 공정을 포함한다.
한편, 종래기술에 의하면, 전자 이동도(mobility) 향상을 위해 전자이동도가 높은 물질, 예를 들어 저융점 도펀트를 단결정 성장시 도펀트(Dopant)로 투입하게 된다. 일반적으로 전자 이동도가 높은 물질은 대체로 휘발성이 높으며 이로 인해 특히 단결정 성장 특성상 단결정으로 성장되는 길이 만큼 감소되는 융액의 량이 감소함에 따라 그 융액 내의 도펀트의 농도가 높아지면서 그 휘발 속도도 가속된다. 이로 인해 산소와 쉽게 결합하여 산화물 형태로 융액으로부터 이탈하기 때문에 성장 중인 단결정 속으로 유입되는 산소의 절대량이 감소하게 된다.
종래의 저융점 성질를 지닌 물질을 단결정의 도펀트로 사용하는 경우에는 석영 도가니의 회전을 가속시켜 융액과 석영 도가니의 내면의 확산계면(diffusion boundary)을 좁혀 절대적인 산소량을 증가시켜 성장중인 단결정에 상대적으로 유입되는 산소량을 증가시켰다.
한편, 종래의 기술의 경우 석영 도가니의 회전을 증가시켜 융액과 석영 도가니 내면 간의 확산계면을 좁힘으로써 반응성을 높였으므로, 이 경우 석영 도가니 내 표면이 크게 열화되게 되어 크리스토발라이트 생성을 촉진시키게 되고 그 수준이 증가되면 그 일부가 석영 도가니 내 표면에서 떨어져 나와 성장중인 단결정으로 유입되게 되면 다결정화가 되어 단결정 득률이 하락되는 단점이 있었다.
또한, 종래기술에 의하면 대류의 속도가 증가되어 융액 표면의 점성을 떨어뜨려 절대적으로 생성된 산소에 량에 비해 더 많은 산소가 고휘발성 물질과 산화물 형태가 되어 쉽게 휘발되게 된다. 즉, 석영 도가니의 열화를 감수하면서 단결정의 산소 농도를 상승시키려고 하나 실제적으로 득률이 감소하는 불리한 조건을 가지고 있었다.
실시예는 단결정 성장 중 특히 고휘발성 저융점의 도펀트(dopant)를 사용할 경우 단결정에 유입되는 산소 농도를 보다 효과적으로 상승시킬 수 있는 방법에 대해 석영 도가니 열화 및 득률에 영향없고 또한, 비저항에 영향을 주지 않고 산소농도를 상승시킬 수 있는 단결정 잉곳 제조방법 및 단결정 잉곳을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 단결정 잉곳 제조방법은 고휘발성 도펀트를 포함하는 실리콘 단결정 제조방법에 있어서, 상기 실리콘 단결정 성장을 위한 실리콘 융액을 수용하는 도가니에 대해, 상기 실리콘 단결정 성장을 위한 전체 평균 회전속도(RPM)보다 낮은 속도로 고화(Solidification)를 시작하고, 상기 도가니의 전체 평균 회전속도보다 높은 속도로 고화(Solidification)를 끝낼 수 있다.
또한, 실시예에 따른 단결정 잉곳 제조방법은 고휘발성 도펀트를 포함하는 실리콘 단결정 제조방법에 있어서, 도가니 회전속도는 고화율 시작점(0%)에서 끝점(100%)까지 증가하며, 고화율 50% 시점의 상기 도가니 회전속도는 고화율 시작점(0%)의 상기 도가니 회전속도보다 높을 수 있다.
또한, 실시예에 따른 단결정 잉곳은 산소농도가 16 ~6 ppma로 제어되며, 비저항이 0.005 내지 0.002 Ωcm로 제어된다.
실시예에 따른 단결정 잉곳 제조방법 및 단결정 잉곳에 의하면, 단결정 성장 중 특히 고휘발성 저융점의 도펀트(dopant)를 사용할 경우 단결정에 유입되는 산소 농도를 보다 효과적으로 상승시킬 수 있다.
예를 들어, 실시예는 석영 도가니 열화 및 득률에 영향 없고 또한, 비저항에 영향을 주지 않고 산소농도를 상승시킬 수 있는 단결정 잉곳 제조방법 및 단결정 잉곳을 제공할 수 있다.
예를 들어, 실시예에 의하면 고화율 50%(단결정 길이 50%) 이후 산소농도를 제어하는 데 있어 저융점 성질에 의한 산소농도 감소현상을 해결할 수 있다.
또한, 실시예는 고화율 50%이전은 도가니 회전 비율(Ratio)을 높게 예를 들어 200% 이내, 바람직하게는 150%이하로 제어하여 종래기술에 비해 산소농도 2ppma이상 상승이 가능하다.
또한, 실시예는 고화율 50% 후는 도가니 회전 비율(Ratio)을 낮게 예를 들어, 600% 이내, 바람직하게는 100~450%로 제어할 할 경우 종래기술에 비해 산소농도를 2ppma 이상 높게 제어할 수 있다.
또한, 실시예에 고화율(단결정 길이)에 따른 산소 농도를 동일하게 상승시키거나 혹은 낮추는 도가니 회전율(Rotation)의 변화율(%)은 적어도 50%, 많게는 600%이하가 필요하며 이를 통해 비저항과 관계없이 산소 농도를 적절히 제어할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 단결정 제조방법이 적용되는 단결정 성장장치 예시도.
도 2a 및 도 3a는 단결정 잉곳 제조방법에 있어서, 도가니 회전이 낮은 경우(도 2a)와 높은 경우(도 3a)의 멜트 대류 특성 예시도.
도 2b 및 도 3b은 단결정 잉곳 제조방법에 있어서, 도가니 회전이 낮은 경우(도 2b)와 높은 경우(도 3b)의 멜트 대류의 점성(viscosity) 예시도.
도 4는 실시예에 따른 단결정 잉곳 제조방법에 있어서, 실제 비저항과 산소 농도간의 관계에 대한 매트릭스 플랏(Matrix Plot).
도 5는 실시예에 따른 단결정 잉곳 제조방법에 있어서, 고화율에 따른 석영 도가니 회전률의 변화 예시도.
도 6은 실시예에 따른 단결정 잉곳 제조방법에 있어서, 단결정 고화율(%) 변화에 따른 도가니 회전율(Rotation Ratio)변화율 예시도.
도 7은 실시예(A)와 비교예(B)에서의 비저항 예시도.
도 8은 실시예(A)와 비교예(B)에서의 산소 농도 제어 예시도.
실시 예의 설명에 있어서, 각 웨이퍼, 장치, 척, 부재, 부, 영역 또는 면 등이 각 웨이퍼, 장치, 척, 부재, 부, 영역 또는 면등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 "상" 또는 "아래"에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
(실시예)
도 1은 실시예에 따른 단결정 제조방법이 적용되는 단결정 성장장치 예시도이다.
우선, 실시예에 따른 단결정 제조방법이 적용되는 단결정 성장장치(100)을 설명한다.
실시예에 따른 실리콘 단결정 성장장치(100)는 챔버(110), 도가니(120), 히터(130), 인상수단(150) 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 실시예에 따른 단결정 성장장치(100)는 챔버(110)와, 상기 챔버(110)의 내부에 구비되며, 실리콘 융액을 수용하는 도가니(120)와, 상기 챔버(110)의 내부에 구비되며, 상기 도가니(120)를 가열하는 히터(130) 및 종자결정(미도시)이 일단에 결합된 인상수단(150)을 포함할 수 있다.
상기 챔버(110)는 반도체 등의 전자부품 소재로 사용되는 실리콘 웨이퍼(wafer)용 단결정 잉곳을 성장시키기 위한 소정의 공정들이 수행되는 공간을 제공한다.
상기 챔버(110)의 내벽에는 히터(130)의 열이 상기 챔버(110)의 측벽부로 방출되지 못하도록 복사 단열체(140)가 설치될 수 있다.
실시예는 실리콘 단결정 성장 시의 산소 농도를 제어하기 위하여 석영 도가니(120)의 회전 내부의 압력 조건 등 다양한 인자들을 조절할 수 있다. 예를 들어, 실시예는 산소 농도를 제어하기 위하여 실리콘 단결정 성장 장치의 챔버(110) 내부에 아르곤 가스 등을 주입하여 하부로 배출할 수 있다.
상기 도가니(120)는 실리콘 융액을 담을 수 있도록 상기 챔버(110)의 내부에 구비되며, 석영 재질로 이루어질 수 있다. 상기 도가니(120)의 외부에는 도가니(120)를 지지할 수 있도록 흑연으로 이루어지는 도가니 지지대(미도시)가 구비될 수 있다. 상기 도가니 지지대는 회전축(미도시) 상에 고정 설치되고, 이 회전축은 구동수단(미도시)에 의해 회전되어 도가니(120)를 회전 및 승강 운동시키면서 고-액 계면이 동일한 높이를 유지하도록 할 수 있다.
상기 히터(130)는 도가니(120)를 가열하도록 챔버(110)의 내부에 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 히터(130)는 도가니 지지대를 에워싸는 원통형으로 이루어질 수 있다. 이러한 히터(130)는 도가니(120) 내에 적재된 고순도의 다결정 실리콘 덩어리를 용융하여 실리콘 융액으로 만들게 된다.
실시예는 실리콘 단결정 잉곳 성장을 위한 제조방법으로는 단결정인 종자결정(seed crystal)(미도시)을 실리콘 융액에 담근 후 천천히 끌어올리면서 결정을 성장시키는 쵸크랄스키(Czochralsk:CZ)법을 채용할 수 있다.
이 방법에 따르면, 먼저, 종자결정(미도시)으로부터 가늘고 긴 결정을 성장시키는 네킹(necking)공정을 거치고 나면, 결정을 직경방향으로 성장시켜 목표직경으로 만드는 숄더링(shouldering)공정을 거치며, 이후에는 일정한 직경을 갖는 결정으로 성장시키는 바디그로잉(body growing)공정을 거치며, 일정한 길이만큼 바디그로잉이 진행된 후에는 결정의 직경을 서서히 감소시켜 결국 용융 실리콘과 분리하는 테일링(tailing)공정을 거쳐 단결정 성장이 마무리된다.
실시예는 단결정 성장 중 특히 고휘발성 저융점의 도펀트(dopant)를 사용할 경우 단결정에 유입되는 산소 농도를 보다 효과적으로 상승시킬 수 있는 방법에 대해 석영 도가니 열화 및 득률에 영향없고 또한, 비저항에 영향을 주지 않고 산소농도를 상승시킬 수 있는 단결정 잉곳 제조방법 및 단결정 잉곳을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 단결정 잉곳 제조방법은 저융점의 고휘발성 도펀트, 예를 들어 안티모니(Sb), 적인(Red Phosphorus), 게르마늄(Ge), 비소(As) 등을 사용할 수 있는데, 일정 수준이하로 비저항이 낮아지면, 산소농도 또한 함께 낮아지게 된다.
그 이유는 이러한 도펀트들의 편석 계수(Segregation coefficient)가 1.0이하로 이며, 단결정이 성장되면서 융액이 그 길이 만큼 감소하게 되고 이로 인해 융액 속의 저융점 도펀트의 농도가 높아지게 된다. 융액 속의 도펀트 농도가 높아지면 그만큼 멜트 표면에서 휘발되는 량이 많아진다.
이에 따라, 실시예는 고휘발성의 저융점의 도펀트를 사용하는 단결정 성장에서 비저항이 낮아지면서 동반되어 감소되는 산소 농도를 상승시키기 위한 것으로, 특히 종래의 방식에서 사용한 석영 도가니 회전 수를 증가시켜 석영 도가니의 내 표면과 융액의 마찰 및 온도 상승을 통한 강제 반응성을 통해 융액 안에 절대적인 산소 농도를 높임으로써, 단결정 성장시보다 확률적으로 산소가 단결정 내로 유입될 수 있도록 한 방식보다는 이미 발생된 산소를 상대적으로 단결정 속에 기존보다 더 많이 유입되도록 대류 및 융액 표면의 장력을 제어하는 방식으로 기존의 강제 반응성에 의해 발생되는 석영 도가니의 열화를 억제하고 더불어 비저항에 영향을 주지 않고, 득률 향상에도 유리한 단결정 잉곳 제조방법 및 단결정 잉곳을 제공하고자 한다.
도 2a 및 도 3a는 단결정 잉곳 제조방법에 있어서, 도가니 회전이 낮은 경우(도 2a)와 높은 경우(도 3a)의 멜트 대류 특성 예시도이며, 도 2b 및 도 3b은 단결정 잉곳 제조방법에 있어서, 도가니 회전이 낮은 경우(도 2b)와 높은 경우(도 3b)의 멜트 대류의 점성(viscosity) 예시도이다.
도 2a, 도 2b, 도 3a 및 도 3b에서 A는 잉곳지점을 나타내며, B는 석영도가니 지점을 나타낸다.
도 2a에서의 석영 도가니회전이 도 3a에 비해 약 20% 내지 약 80% 낮다. 대류의 특성을 보면 석영 도가니의 중심부의 대류가 성장 중인 단결정의 내부 바로 아래 형성되어 있다. 따라서 도 2a의 경우, 형성된 산소가 큰 대류를 가진 도 3a에 비해 이동에 의한 손실이적고 단결정 고액계면 바로 하부에 있기 때문에 산소의 공급도 원활하게 된다.
또한, 도 3a에 비해 도 2a의 경우에는 대류의 역할보다는 전도에 의한 열 공급이 보다 지배적이기 때문에 열적으로 안정적이라 할 수 있다. 따라서, 융액표면의 온도 변화가 적을뿐더러 마라고니(Maragoni)의 층도 더 두껍기 때문에 휘발하려는 산소의 이탈을 막아준다.
한편, 도 3a 및 도 3b와 같이 대류에 의한 열전달이 지배적일 경우에는 이러한 마라고니(Maragoni)의 층이 얇아져 융액 속에서 산소의 휘발이 보다 쉬워 진다.
도 4는 실시예에 따른 단결정 잉곳 제조방법에 있어서, 실제 비저항과 산소 농도간의 관계에 대한 매트릭스 플랏( Matrix Plot)이며, 비저항이 낮을수록 산소 농도도 동일하게 낮아진다.
도 5는 실시예에 따른 단결정 잉곳 제조방법에 있어서, 고화율에 따른 석영 도가니 회전률의 변화 예시도이다.
예를 들어, 석영 도가니 회전을 실제적으로 낮게(B-비교예) 혹은 높게(A-실시예) 진행한 수준을 나타내었다.
도 6은 실시예에 따른 단결정 잉곳 제조방법에 있어서, 단결정 고화율(%) 변화에 따른 도가니 회전율(Rotation Ratio)변화율 예시도이다.
예를 들어, 단결정 고화율(%) 변화에 따라 적어도 산소농도 2ppma이상을 상승시키기 위해 필요한 도가니 회전속도(Rotation Ratio) 변화율을 나타내었다.
도 7은 실시예(A)와 비교예(B)에서의 비저항 예시도이다. 실시예의 경우 실제적으로 비교예에 비해 산소 농도의 변화는 있으나, 비저항에는 차이가 미비하다. 실시예의 경우, 비저항이 0.005 내지 0.002 Ωcm로 제어될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 8은 실시예(A)와 비교예(B)에서의 산소 농도 제어 예시도이며, 두 비교군의 산소 농도 수준을 나타내었다.
실시예에 따른 단결정 잉곳 제조방법 및 단결정 잉곳에 의하면, 단결정 성장 중 특히 고휘발성 저융점의 도펀트(dopant)를 사용할 경우 단결정에 유입되는 산소 농도를 보다 효과적으로 상승시킬 수 있는 방법에 대해 석영 도가니 열화 및 득률에 영향 없고 또한, 비저항에 영향을 주지 않고 산소농도를 상승시킬 수 있는 단결정 잉곳 제조방법 및 단결정 잉곳을 제공할 수 있다.
이를 위해, 실시예에 따른 단결정 잉곳의 제어방법은 고휘발성 도펀트를 포함하는 실리콘 단결정 제조방법에 있어서, 상기 실리콘 단결정 성장을 위한 실리콘 융액을 수용하는 도가니에 대해, 상기 실리콘 단결정 성장을 위한 전체 평균 회전속도(RPM)보다 낮은 속도로 고화(Solidification)를 시작하고, 상기 도가니의 전체 평균 회전속도보다 높은 속도로 고화(Solidification)를 끝낼 수 있다.
예를 들어, 상기 고화를 시작하는 낮은 속도는 약 8~ 약12rpm이고, 상기 고화를 끝내는 높은 속도는 약 12rpm~약 15rpm일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 실시예는 고화율에 따른 산소 농도를 제어하기 위해 상기 도가니의 회전(Rotation) 변화율(%)은 고화를 시작하는 도가니의 회전속도를 기준으로 약 50% 내지 약 600%이하가 되도록 제어할 수 있다.
또한, 실시예는 고화율 50%(단결정 길이 50%) 이후 산소농도를 제어하는 데 있어 저융점 성질에 의한 산소농도 감소현상을 해결할 수 있다.
실시예는 상기 단결정 고화율 50% 이후는 고화율 50%시점의 도가니 회전속도에 대해 회전비율을 600% 이내로 제어할 수 있다.
예를 들어, 실시예는 고화율 50% 후는 도가니 회전 비율(Ratio)을 낮게 예를 들어, 600% 이내, 바람직하게는 100~450%로 제어할 할 경우 종래기술에 비해 산소농도를 2ppma 이상 높게 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 단결정의 산소농도를 약 16~ 약 6 ppma로 제어할 수 있다.
또한, 실시예는 상기 고화율 50% 이전의 도가니 회전속도를 고화시작점의 도가니 회전속도에 대해 200% 이내로 제어할 수 있다.
예를 들어, 실시예는 고화율 50%이전은 도가니 회전 비율(Ratio)을 높게 예를 들어 200% 이내, 바람직하게는 150%이하로 제어하여 종래기술에 비해 산소농도 2ppma이상 상승이 가능하다. 예를 들어, 상기 단결정의 산소농도를 약 16~ 약 6 ppma로 제어할 수 있다.
또한, 다른 실시예에 따른 단결정 잉곳 제조방법은 고휘발성 도펀트를 포함하는 실리콘 단결정 제조방법에 있어서, 고화율 50%시점의 도가니 회전속도는 고화율 시작점(0%) 시점의 도가니 회전속도보다 높고, 도가니 회전속도는 고화율 시작점(0%)에서 끝점(100%)까지 증가시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 고화율 50%시점의 도가니 회전속도는 약 13~ 약 16 rpm일 수 있다.
이때, 상기 다른 실시예에 따른 단결정 잉곳 제조방법에서 도가니의 회전속도의 제어는 상술한 방법으로 제어할 수 있다.
실시예에 의하면, 산소농도가 16 ~6 ppma로 제어되며, 비저항이 0.005 내지 0.002 Ωcm로 제어되는 실리콘 잉곳을 얻을 수 있다.
실시예에 따른 단결정 잉곳 제조방법 및 단결정 잉곳에 의하면, 단결정 성장 중 특히 고휘발성 저융점의 도펀트(dopant)를 사용할 경우 단결정에 유입되는 산소 농도를 보다 효과적으로 상승시킬 수 있는 방법에 대해 석영 도가니 열화 및 득률에 영향 없고 또한, 비저항에 영향을 주지 않고 산소농도를 상승시킬 수 있는 단결정 잉곳 제조방법 및 단결정 잉곳을 제공할 수 있다.
예를 들어, 실시예에 의하면 고화율 50%(단결정 길이 50%) 이후 산소농도를 제어하는 데 있어 저융점 성질에 의한 산소농도 감소현상을 해결할 수 있다.
또한, 실시예는 고화율 50%이전은 도가니 회전 비율(Ratio)을 높게 예를 들어 200% 이내, 바람직하게는 150%이하로 제어하여 종래기술에 비해 산소농도 2ppma이상 상승이 가능하다.
또한, 실시예는 고화율 50% 후는 도가니 회전 비율(Ratio)을 낮게 예를 들어, 600% 이내, 바람직하게는 100~450%로 제어할 할 경우 종래기술에 비해 산소농도를 2ppma 이상 높게 제어할 수 있다.
또한, 실시예에 고화율(단결정 길이)에 따른 산소 농도를 동일하게 상승시키거나 혹은 낮추는 도가니 회전율(Rotation)의 변화율(%)은 적어도 50%, 많게는 600%이하가 필요하며 이를 통해 비저항과 관계없이 산소 농도를 적절히 제어할 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 고휘발성 도펀트를 포함하는 실리콘 단결정 제조방법에 있어서,
    상기 실리콘 단결정 성장을 위한 실리콘 융액을 수용하는 도가니에 대해, 상기 실리콘 단결정 성장을 위한 전체 평균 회전속도(RPM)보다 낮은 속도로 고화(Solidification)를 시작하고,
    상기 도가니의 전체 평균 회전속도보다 높은 속도로 고화(Solidification)를 끝내는 단결정 잉곳의 제어방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 고화를 시작하는 낮은 속도는 8~12rpm이고,
    상기 고화를 끝내는 높은 속도는 12~15rpm인 단결정 잉곳의 제어방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    고화율에 따른 산소 농도를 제어하기 위해 상기 도가니의 회전(Rotation) 변화율(%)은 고화를 시작하는 도가니의 회전속도를 기준으로 50% 내지 600%이하가 되도록 제어하는 단결정 잉곳 제조방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 고화율 50% 이전의 도가니 회전속도를 고화시작점의 도가니 회전속도에 대해 200% 이내로 제어하는 단결정 잉곳 제조방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 단결정 고화율 50% 이후는 고화율 50%시점의 도가니 회전속도에 대해 회전비율을 600% 이내로 제어하는 단결정 잉곳 제조방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 단결정의 산소농도를 16~ 6 ppma로 제어하는 단결정 잉곳 제조방법.
  7. 고휘발성 도펀트를 포함하는 실리콘 단결정 제조방법에 있어서,
    도가니 회전속도는 고화율 시작점(0%)에서 끝점(100%)까지 증가하며,
    고화율 50% 시점의 상기 도가니 회전속도는 고화율 시작점(0%)의 상기 도가니 회전속도보다 높은 것을 특징으로 하는 단결정 잉곳 제조방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 고화율 50%시점의 도가니 회전속도는
    13~ 16 rpm인 단결정 잉곳 제조방법.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 도가니의 회전속도의 제어는
    상기 제1 항 내지 제 5 항 중 어느 하나의 방법으로 제어하는 단결정 잉곳 제조방법.
  10. 산소농도가 16 ~6 ppma로 제어되며,
    비저항이 0.005 내지 0.002 Ωcm로 제어된 실리콘 단결정 잉곳.
KR20100086855A 2010-09-06 2010-09-06 단결정 잉곳 제조방법 및 실리콘 단결정 잉곳 KR101304155B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20100086855A KR101304155B1 (ko) 2010-09-06 2010-09-06 단결정 잉곳 제조방법 및 실리콘 단결정 잉곳

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20100086855A KR101304155B1 (ko) 2010-09-06 2010-09-06 단결정 잉곳 제조방법 및 실리콘 단결정 잉곳

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120024140A true KR20120024140A (ko) 2012-03-14
KR101304155B1 KR101304155B1 (ko) 2013-09-04

Family

ID=46131240

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20100086855A KR101304155B1 (ko) 2010-09-06 2010-09-06 단결정 잉곳 제조방법 및 실리콘 단결정 잉곳

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101304155B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101494527B1 (ko) * 2013-06-25 2015-02-17 웅진에너지 주식회사 고품질 실리콘 단결정 성장 및 도가니 수명 연장을 위한 도가니 회전속도 최적화 방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1260405C (zh) * 2000-09-19 2006-06-21 Memc电子材料有限公司 基本上没有氧化诱生堆垛层错的掺氮硅

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101494527B1 (ko) * 2013-06-25 2015-02-17 웅진에너지 주식회사 고품질 실리콘 단결정 성장 및 도가니 수명 연장을 위한 도가니 회전속도 최적화 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR101304155B1 (ko) 2013-09-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102312204B1 (ko) 저항률 제어방법 및 n형 실리콘 단결정
KR101997565B1 (ko) 실리콘 단결정의 제조방법
JP2014509584A (ja) 単結晶インゴットの製造方法およびこれによって製造された単結晶インゴットとウェハ
US8961685B2 (en) Method of manufacturing silicon single crystal, silicon single crystal, and wafer
JP6881571B2 (ja) ｎ型シリコン単結晶の製造方法
WO2006117939A1 (ja) シリコンウェーハの製造方法
JP6699797B2 (ja) シリコン単結晶インゴットの製造方法およびシリコン単結晶インゴット
JP5399212B2 (ja) シリコン単結晶の製造方法
JP2003505324A (ja) エピタキシャルウエハ基板用に強化されたｎ型シリコン材料及びその製造方法
JP5372105B2 (ja) ｎ型シリコン単結晶およびその製造方法
JP2011157239A (ja) シリコン単結晶の製造方法およびシリコン単結晶のインゴット
JP2017222551A (ja) シリコン単結晶の製造方法
CN110730832A (zh) n型单晶硅的制造方法、n型单晶硅锭、硅晶片及外延硅晶片
KR101218664B1 (ko) 탄소가 도핑된 반도체 단결정 잉곳 및 그 제조 방법
KR101384060B1 (ko) 실리콘 단결정 잉곳 성장 방법
KR101304155B1 (ko) 단결정 잉곳 제조방법 및 실리콘 단결정 잉곳
JP5724226B2 (ja) シリコン単結晶の育成方法
JP2009274888A (ja) シリコン単結晶製造方法及びシリコン単結晶ウェーハ
JP4314974B2 (ja) シリコン単結晶の製造方法及びシリコン単結晶
KR101252915B1 (ko) 단결정 잉곳 제조방법
KR101193692B1 (ko) 단결정의 비저항 제어방법 및 그 방법에 의해 제조된 단결정
JP5617812B2 (ja) シリコン単結晶ウエーハ、エピタキシャルウエーハ、及びそれらの製造方法
KR100810566B1 (ko) 안티몬(Ｓｂ) 도프된 실리콘 단결정 및 그 성장방법
KR101193653B1 (ko) 단결정 성장방법
KR100831052B1 (ko) 실리콘 단결정 잉곳의 산소농도 조절방법, 이를 사용하여제조된 잉곳

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160629

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170626

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180627

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190624

Year of fee payment: 7