[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

KR20110086976A - 단결정 제조방법 - Google Patents

단결정 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20110086976A
KR20110086976A KR1020100006397A KR20100006397A KR20110086976A KR 20110086976 A KR20110086976 A KR 20110086976A KR 1020100006397 A KR1020100006397 A KR 1020100006397A KR 20100006397 A KR20100006397 A KR 20100006397A KR 20110086976 A KR20110086976 A KR 20110086976A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
dopant
chamber
single crystal
silicon melt
silicon
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
KR1020100006397A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101129928B1 (ko
Inventor
황정하
김상희
이홍우
강광렬
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 KR1020100006397A priority Critical patent/KR101129928B1/ko
Publication of KR20110086976A publication Critical patent/KR20110086976A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101129928B1 publication Critical patent/KR101129928B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • C30B15/10—Crucibles or containers for supporting the melt
    • 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
    • C30B15/14—Heating of the melt or the crystallised materials
    • 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
    • C30B15/32—Seed holders, e.g. chucks
    • 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)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)

Abstract

실시예는 단결정 제조방법에 관한 것이다.
실시예에 따른 단결정 제조방법은 챔버의 석영도가니에 다결정 실리콘을 적재하고, 히터를 이용해 가열하여 실리콘 융액(melt)을 형성하는 단계; 및 도펀트 주입장치를 이용하여 상기 실리콘 융액에 도펀트를 주입하는 단계;를 포함하고, 상기 도펀트를 주입하는 단계는 상기 실리콘 융액을 형성하는 챔버의 딥파워(dip power) 보다 2 KW 이상의 파워에서 도펀트의 주입이 진행될 수 있다.

Description

단결정 제조방법{Method for Manufacturing Single Crystal}
실시예는 단결정 제조방법에 관한 것이다.
반도체를 제조하기 위해서는 웨이퍼를 제조하고 이러한 웨이퍼에 소정의 이온을 주입하고 회로 패턴을 형성하는 단계등을 거쳐야 한다. 이때, 웨이퍼의 제조를 위해서는 먼저 단결정 실리콘을 잉곳(ingot) 형태로 성장시켜야 하는데, 이를 위해 초크랄스키(czochralski, CZ) 법 또는 플로팅 존(floating zone, FZ) 법이 적용될 수 있다.
초크랄스키(czochralski, CZ) 법은 단결정인 종자결정(seed crystal)을 용융 실리콘에 담근 후 천천히 끌어올리면서 결정을 성장시키는 방법이다. 이 방법에 따르면, 먼저, 종자결정으로부터 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.
일반적으로, 반도체소자용 기판으로 사용되는 실리콘 웨이퍼는 적절한 비저항 값을 갖기 위하여, 실리콘 단결정의 성장 공정에서 P-type 또는 N-type의 도펀트(dopant)가 첨가된다.
또한, P-type 또는 N-type의 도펀트는 다시 융점이 실리콘의 융점보다 높은 고융점 도펀트와 융점이 실리콘의 융점보다 낮은 저융점 도펀트로 구분되는데, 도펀트의 종류에 따라서 실리콘 융액에 도펀트를 첨가하는 방식이 다르다.
대표적인 P-type 고융점 도펀트로는 붕소(B)를 들 수 있는데, 그 융점이 약 2180℃ 로 실리콘의 융점인 1412℃보다 높으므로 실리콘 단결정 성장 준비 단계인 다결정 실리콘을 석영도가니에 적재하는 단계에서 석영도가니 바닥에 다결정 실리콘과 함께 투입하여 용융시킴으로써 실리콘 융액에 도펀트를 첨가하는 것이 가능하다.
한편, 실리콘에 비해 낮은 융점을 갖는 저융점 도펀트로는 안티모니(Sb), 적인(Red Phosphorus), 게르마늄(Ge), 비소(As) 등을 들 수 있는데, 이러한 저융점 도펀트들은 낮은 융점으로 인하여 단결정 성장 공정 중 최초 다결정 실리콘의 용융 단계에서 다결정 실리콘이 완전히 융해되기 전에 용융, 기화된다.
이렇게 기화된 저융점 도펀트는 실리콘 성장로 내의 오염을 유발하는 실리콘 산화물을 제거하기 위하여 흘려주는 Ar 등과 같은 비활성 기체와 함께 성장로의 외부로 배출, 제거됨으로써 목적하는 비저항값을 갖는 저융점 도펀트가 고농도로 첨가된 실리콘 단결정을 생산할 수 없게 된다.
따라서, 종래에는 저융점 도펀트의 고농도 주입을 위하여 다결정 실리콘을 완전히 녹인 후에 분말상의 저융점 도펀트를 용융실리콘 표면에 뿌려서 도핑을 실시하여 왔다. 그러나, 이때 실리콘 융액의 온도가 매우 높아서 도펀트가 완전히 실리콘 융액 내로 녹아 들어가지 못하고 그 중 약 30%는 기화되어 불활성 기체와 함께 단결정 성장장치 외부로 배출, 제거된다.
따라서 이 경우에도 저융점 도펀트의 주입농도에 대한 제어가 불완전하며, 저융점 도펀트의 낭비가 발생하였다. 그리고, 저융점 도펀트의 대부분은 유독성의 물질로 성장로의 외부로 배출되었을 때에는 환경오염의 원인이 되는 문제점이 있었다.
특히, 저융점 도펀트 내의 불순물로 인해 산화물이 발생하는데, 이러한 산화물은 실리콘 융액의 표면에 부유하여 파티클 히트(particle hit)의 원인으로 작용하며 실리콘 단결정 성장을 불가능하게 하여 실리콘 단결정 생산성 저하의 치명적인 원인이 된다.
한편, 종래기술에 의하면 단결정 성장장치의 챔버 내의 오염도를 측정하는 방법에 한계가 있었다.
실시예는 저융점 도펀트에 의한 실리콘 융액의 오염을 방지할 수 있는 단결정 제조방법을 제공하고자 한다.
또한, 실시예는 챔버 내의 오염도를 쉽고 정확하게 측정할 수 있는 방법을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 단결정 제조방법은 챔버의 석영도가니에 다결정 실리콘을 적재하고, 히터를 이용해 가열하여 실리콘 융액(melt)을 형성하는 단계; 및 도펀트 주입장치를 이용하여 상기 실리콘 융액에 도펀트를 주입하는 단계;를 포함하고, 상기 도펀트를 주입하는 단계는 상기 실리콘 융액을 형성하는 챔버의 딥파워(dip power) 보다 2 KW 이상의 파워에서 도펀트의 주입이 진행될 수 있다.
실시예에 따른 단결정 제조방법에 의하면, 저융점 도펀트의 도핑공정 조건을 조정하여 도펀트의 주입이 진행함으로써 저융점 도펀트에 의한 실리콘 융액의 오염을 방지할 수 있고, 단결정의 오염에 의한 로스(loss)를 방지할 수 있다.
또한, 실시예에 의하면 챔버 내의 오염도를 쉽고 정확하게 측정할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 단결정의 제조방법이 적용되는 단결정 성장장치의 예시도.
도 2은 실시예에 따른 단결정의 제조방법에서 챔버 내의 오염도를 무게를 이용하여 측정한 실험예와 비교예.
도 3은 실시예에 따른 단결정의 제조방법이 적용된 경우 및 비교예에서의 단결정의 숄더에서의 로스(loss) 지점 예시도.
도 4은 실시예에 따른 단결정의 제조방법이 적용된 경우 및 비교예에서의 단결정의 바디에의 로스(loss) 지점 예시도.
이하, 실시예에 따른 단결정 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on/over)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on/over)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
(실시예)
도 1은 실시예에 따른 단결정의 제조방법이 적용되는 단결정 성장장치의 예시도이다.
실시예에 따른 실리콘 단결정 성장장치(100)는 챔버(110), 도가니(120), 히터(130), 도펀트 주입장치(160) 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 상기 실리콘 융액(SM)에 도펀트를 주입하는 도펀트 주입장치(160)를 포함할 수 있다.
상기 챔버(110)는 반도체 등의 전자부품 소재로 사용되는 실리콘 웨이퍼(wafer)용 단결정 잉곳(Ingot)을 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 회전속도, 챔버 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 융액(SM)을 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(125)가 구비될 수 있다. 상기 도가니 지지대(125)는 회전축(127) 상에 고정 설치되고, 이 회전축(127)은 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 지지대(125)를 에워싸는 원통형으로 이루어질 수 있다. 이러한 히터(130)는 도가니(120) 내에 적재된 고순도의 다결정 실리콘 덩어리를 용융하여 실리콘 융액(SM)으로 만들게 된다.
상기 도펀트 주입장치(160)는 단결정 성장 리프터(150)의 시드 척(152)에 연결되어 도펀트 주입공정을 진행할 수 있다.
실시예에서 도펀트(D)는 안티모니(Sb), 적인(Red Phosphorus), 게르마늄(Ge), 비소(As) 등일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 도펀트 주입장치(160)에 도펀트(D)가 적재된 상태에서 도펀트 주입장치(160)의 하단부가 실리콘 융액(SM)에 디핑(dipping)되게 함으로써 도펀트(D)가 실리콘 융액(SM)과 접하게 되고, 실리콘 융액(SM)의 온도에 의하여 도펀트(D)가 용융, 기화하도록 할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 도펀트 주입장치(160)의 하단부가 실리콘 융액(SM)에 담기도록 하되, 도펀트(D)는 소정의 도펀트 수용부(미도시) 내에 적재되어 실리콘 융액(SM)과 직접 접촉하지 않도록 하여 실리콘 융액(SM)으로부터 전도가 아닌 복사에 의해 열을 공급받게 되고, 저융점 도펀트(D)가 기체상태로 기화될 수 있으며, 기화된 기체상의 저융점 도펀트(D)는 도펀트 주입장치(160)에 하단에 형성된 통공(미도시)을 통하여 빠져나가게 되어 기체상의 저융점 도펀트는 실리콘 융액(SM)으로 모두 주입되게 될 수 있다.
실시예에서 상기 실리콘 융액(SM)에 도펀트(D)를 주입하는 방법은 상기 기술한 상기 도펀트 주입장치(160)를 이용한 도펀트 주입 방법에 한정되는 것은 아니다.
실시예에 따른 단결정의 제조방법에 의하면, 저융점 도펀트의 도핑공정 조건을 조정함으로써 저융점 도펀트에 의한 실리콘 융액의 오염을 방지할 수 있다.
예를 들어, 상기 도펀트 주입장치(160)를 이용하여 상기 실리콘 융액(SM)에 도펀트(D)를 주입하는 단계는 상기 실리콘 융액(SM)을 형성하는 챔버(110)의 딥파워(dip power) 보다 약 2 KW 이상의 파워에서 도펀트의 주입이 진행될 수 있다.
실시예에서,상기 실리콘 융액(SM)을 형성하는 챔버(110)의 딥파워(dip power)는 상기 다결정 실리콘이 녹는 온도에 대한 히터(130)의 파워일 수 있다.
실시예에 따른 단결정의 제조방법에 의하면, 저융점 도펀트의 도핑공정 조건을 실리콘 융액을 형성하는 챔버의 딥파워(dip power) 보다 약 2 KW 이상의 파워에서 도펀트의 주입이 진행함으로써 저융점 도펀트에 의한 실리콘 융액의 오염을 방지하여, 단결정의 오염에 의한 로스(loss)를 방지할 수 있다.
도 2은 실시예에 따른 단결정의 제조방법에서 챔버 내의 오염도를 무게차이를 이용하여 측정한 실험예(Case 4)와 비교예(Case 1, Case 2, Case 3)이다.
Case 압력 Dip power 도핑 시간

비교예		 Case 1 80 Torr 이상 Dip power+1KW 이하 15분 초과~20분 이하
Case 2 50~80 Torr Dip power+1KW 이상 2 KW 미만 15분 초과~20분 이하
Case 3 50 Torr 이하 Dip power+1KW 이상 2 KW 미만 15분 초과~20분 이하
실시예 Case 4 50 Torr 이하 Dip power+2KW 이상 15분 이하
표 1은 실시예에 따른 단결정의 제조방법이 적용된 경우(Case 4) 및 비교예((Case 1, Case 2, Case 3)의 공정조건 예시이다.
실시예에 따른 단결정의 제조방법에서 챔버 내의 오염도를 측정하는 방법으로 도 2와 같이 챔버의 특정 면적에 대한 무게차이를 측정하여 오염도를 용이하게 측정할 수 있다. 예를 들어, 도펀트 주입 공정 후 도가니(120) 위치하는 챔버 하부와 단결정 성장 리프터(150)가 위치하는 챔버 상부의 경계에 설치되는 차단막(미도시)의 무게차이를 측정함으로써 챔버 내의 오염도를 용이하게 측정할 수 있으나 오염도 측정 대상이 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 상기 차단막을 이용하여 오염도를 측정하는 경우 차단막 상의 고정되지 않은 파티클 등의 오염물질을 닦아낸 후 무게차이를 측정할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에 의하면 상기 무게차이를 이용한 오염도 측정방법에 의해 오염도를 용이하게 측정할 수 있고, 이러한 측정결과는 이하 설명하는 성장된 단결정 내에서의 오염도에 대한 측정결과인 도 3 및 도 4의 결과와 일치함을 알 수 있어, 실시예에 따른 무게차이를 이용한 챔버의 오염도 측정방법은 오염도 측정에 매우 유용함을 알 수 있다.
도 3은 실시예에 따른 단결정의 제조방법이 적용된 경우 및 비교예에서의 단결정의 숄더(shoulder)에서의 직경(diameter)기준 로스(loss) 지점(%) 예시도이며, 도 4은 실시예에 따른 단결정의 제조방법이 적용된 경우 및 비교예에서의 단결정의 바디의 로스(loss) 지점(%) 예시도이다.
도 3 및 도 4에서는 각 케이스별 테스트(Test)를 각 5번 반복하여 로스(loss)지점에 대해 데이터를 분석한 결과 실시예(Case4)가 득률(%)이 가장 우수함을 알 수 있다.
이하, 실시예와 비교예에 대한 로스(loss) 지점(%) 분석자료이다.
먼저, 비교예 중 Case 1의 경우 다른 예인, Case 2, Case 3, Case 4와 비교 시 챔버 내 오염이 가장 심하였다. 이에 따라 도 2에서 Case 1의 오염도를 100%로 삼아 표시하였다.
한편, Case 1은 도 3과 같이 성장된 단결정의 숄더의 직경 기준 약 31.6% 이상 수준에서 다결정화가 발생하였으며, 도 4와 같이 바디(Body) 성장길이 기준 약40% 이상에서 오염된 파티클(Partical)에 의한 다결정화가 발생하였다.
또한, 추가 도핑에 의해 이러한 챔버 내부 오염 및 다결정화가 되는 위치가 더욱 앞당겨지는 문제가 있었다. 예를 들어, 추가 도핑에 의해 숄더 직경기준 약 50% 이하 수준 및 바디(Body) 성장 길이 기준 약 31.6%이하로 챔버 내부 오염 및 다결정화가 되는 위치가 앞당겨지는 문제가 있었다.
Case 2는 도 2와 같이 Case 1, Case 3, Case 4와 비교 시 챔버 내 오염이 두번째 수준(약 75%)이였다.
또한, 도 3과 같이 성장된 단결정의 숄더의 직경 기준 약 61.8% 이상 수준에서 다결정화가 발생하였으며, 도 4와 같이 바디(Body) 성장길이 기준 약 51.6% 이상에서 오염된 파티클(Partical)에 의한 다결정화가 발생하였다. 또한, 추가 도핑에 의해 이러한 챔버 내부 오염 및 다결정화가 되는 위치가 역시 앞당겨지는 문제가 있었다.
Case 3은 도 2와 같이 Case 1, Case 2, Case 4와 비교 시 챔버 내 오염이 세번재 수준(약 45%)이였다.
또한, 도 3과 같이 성장된 단결정의 숄더의 직경 기준 약 75% 이상 수준에서 다결정화가 발생하였으며, 도 4와 같이 바디(Body) 성장길이 기준 약 72% 이상에서 오염된 파티클(Partical)에 의한 다결정화가 발생하였다. 한편, 추가 도핑이 있는 경우 챔버 내부 오염 및 다결정화가 되는 위치는 큰 변화는 없었다.
실시예인 Case 4은 도 2와 같이 비교예인 Case 1, Case 2, Case 3와 비교 시 챔버 내 오염이 가장 낮은 수준(약 25%)이였다.
또한, 도 3과 같이 성장된 단결정의 숄더의 직경 기준 약 96% 이상 수준에서 다결정화가 발생하였으며, 도 4와 같이 바디(Body) 성장길이 기준 약 96.8% 이상에서 오염된 파티클(Partical)에 의한 다결정화가 발생하였다. 한편, 추가 도핑이 있더라도 오염 수준은 제일 낮았다.
실시예에 따른 단결정 제조방법에 의하면, 저융점 도펀트의 도핑공정 조건을 조정함으로써 저융점 도펀트에 의한 실리콘 융액의 오염을 방지할 수 있다.
실시예에 따른 단결정의 제조방법에 의하면, 저융점 도펀트의 도핑공정 조건을 실리콘 융액을 형성하는 챔버의 딥파워(dip power) 보다 약 2 KW 이상의 파워에서 도펀트의 주입이 진행함으로써 저융점 도펀트에 의한 실리콘 융액의 오염을 방지하여, 단결정의 오염에 의한 로스(loss)를 방지할 수 있다.
또한, 실시예에 의하면 챔버 내의 오염도를 쉽고 정확하게 측정할 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 규정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 챔버의 석영도가니에 다결정 실리콘을 적재하고, 히터를 이용해 가열하여 실리콘 융액(melt)을 형성하는 단계; 및
    도펀트 주입장치를 이용하여 상기 실리콘 융액에 도펀트를 주입하는 단계;를 포함하고,
    상기 도펀트를 주입하는 단계는
    상기 실리콘 융액을 형성하는 챔버의 딥파워(dip power) 보다 2 KW 이상의 파워에서 도펀트의 주입이 진행되는 단결정의 제조방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 실리콘 융액을 형성하는 챔버의 딥파워(dip power)는,
    상기 다결정 실리콘이 녹는 온도에 대한 히터의 파워인 단결정의 제조방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 도펀트를 주입하는 단계에서,
    상기 도펀트를 주입하는 시간은 15분 이내인 단결정의 제조방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 도펀트를 주입하는 단계는,
    Ar은 50lpm(liters per minute) 이상, 압력은 50 Torr 이하, 도펀트 주입시간은 15분 이내에서 진행하는 단결정의 제조방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 도펀트를 주입하는 단계 후에,
    상기 챔버 내의 오염도를 상기 챔버의 소정 영역에 대한 무게 차이를 측정하여 챔버 내의 오염도를 측정하는 단결정의 제조방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 챔버 내의 오염도를 측정하기 위해서,
    상기 도가니 위치하는 챔버 하부와 단결정 성장 리프터가 위치하는 챔버 상부의 경계에 설치되는 차단막의 무게 차이를 측정하는 단결정의 제조방법.
KR1020100006397A 2010-01-25 2010-01-25 단결정 제조방법 Active KR101129928B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100006397A KR101129928B1 (ko) 2010-01-25 2010-01-25 단결정 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100006397A KR101129928B1 (ko) 2010-01-25 2010-01-25 단결정 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110086976A true KR20110086976A (ko) 2011-08-02
KR101129928B1 KR101129928B1 (ko) 2012-03-23

Family

ID=44925884

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100006397A Active KR101129928B1 (ko) 2010-01-25 2010-01-25 단결정 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101129928B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013025024A3 (en) * 2011-08-12 2013-05-16 Lg Siltron Inc. Ingot growing apparatus and method of manufacturing ingot

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101494532B1 (ko) 2013-06-27 2015-02-17 웅진에너지 주식회사 잔류 실리콘 멜트를 이용한 마스터 도판트의 제조방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009280468A (ja) * 2008-05-26 2009-12-03 Sumco Corp 単結晶製造装置の内部汚染度評価方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013025024A3 (en) * 2011-08-12 2013-05-16 Lg Siltron Inc. Ingot growing apparatus and method of manufacturing ingot
KR101330408B1 (ko) * 2011-08-12 2013-11-15 주식회사 엘지실트론 잉곳 성장 장치 및 잉곳 제조 방법
CN103732807A (zh) * 2011-08-12 2014-04-16 Lg矽得荣株式会社 晶锭生长设备和制造晶锭的方法
US9469917B2 (en) 2011-08-12 2016-10-18 Lg Siltron Inc. Dopant feeder of ignot growing apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
KR101129928B1 (ko) 2012-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2611952B1 (en) Method of preparing a silicon single crystal doped with gallium, indium or aluminum
KR100847112B1 (ko) Ｉｇｂｔ용 실리콘 단결정 웨이퍼 및 ｉｇｂｔ용 실리콘단결정 웨이퍼의 제조방법
KR100928885B1 (ko) Ｉｇｂｔ용의 실리콘 단결정 웨이퍼 및 ｉｇｂｔ용의실리콘 단결정 웨이퍼의 제조방법
KR102312204B1 (ko) 저항률 제어방법 및 n형 실리콘 단결정
JP5070737B2 (ja) Ｃｚ法により製造したシリコン結晶棒を原料としたｆｚ単結晶シリコンの製造方法
EP1926134B1 (en) Method for manufacturing silicon epitaxial wafers
JP5246163B2 (ja) Ｉｇｂｔ用のシリコン単結晶ウェーハ及びｉｇｂｔ用のシリコン単結晶ウェーハの製造方法
KR101522480B1 (ko) 실리콘 단결정 제조 방법, 실리콘 단결정, 및 웨이퍼
TWI699464B (zh) 化合物半導體及化合物半導體單晶之製造方法
JP2005306653A (ja) シリコン単結晶の製造方法
JP5399212B2 (ja) シリコン単結晶の製造方法
KR100720366B1 (ko) 에피텍셜 웨이퍼 기판에 사용되는 증가형 ｎ-타입 실리콘물질 및 이의 제조방법
JPH03261693A (ja) 単結晶製造方法
KR101129928B1 (ko) 단결정 제조방법
EP1746186B1 (en) A method for producing a silicon single crystal
CN113846378A (zh) 用于制造氮掺杂的单晶硅的方法
KR100777336B1 (ko) 실리콘 단결정 잉고트의 제조장치
KR100777335B1 (ko) 실리콘 단결정 잉고트의 제조방법
KR101193653B1 (ko) 단결정 성장방법
JP2000313699A (ja) 半絶縁性ＩｎＰ単結晶の製造方法
KR101129907B1 (ko) 단결정 성장방법
EP0114736B1 (en) Method of controlled, uniform doping of floating zone silicon
KR101205616B1 (ko) 단결정 잉곳 제조방법
KR101330418B1 (ko) 단결정 잉곳 성장방법 및 이에 의해 제조된 웨이퍼
KR101303519B1 (ko) 단결정 잉곳 성장용 열 쉴드 및 이를 포함하는 단결정 잉곳 성장장치와 단결정 잉곳 성장장치용 열 쉴드에 대한 오염 제거방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20100125

PA0201 Request for examination
PG1501 Laying open of application
E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20120220

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20120315

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20120315

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141223

Year of fee payment: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20141223

Start annual number: 4

End annual number: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151223

Year of fee payment: 5

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20151223

Start annual number: 5

End annual number: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161227

Year of fee payment: 6

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20161227

Start annual number: 6

End annual number: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171222

Year of fee payment: 7

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20171222

Start annual number: 7

End annual number: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181226

Year of fee payment: 8

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20181226

Start annual number: 8

End annual number: 8

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20211229

Start annual number: 11

End annual number: 11

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20231227

Start annual number: 13

End annual number: 13

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20241219

Start annual number: 14

End annual number: 14