KR100525463B1 - Method for uniformizing a neutron magneticflux to the radial direction in the neutron transmutation doping technology - Google Patents
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Abstract
본 발명은 중성자 변환 도핑 기술에 있어서, 실리콘 잉곳의 중심부와 주변부간의 중성자속을 균일화하는데 적당한 실리콘 잉곳의 레디얼 방향에 따른 중성자속을 균일화시키는 방법에 관한 것으로서, 복수의 실리콘 잉곳 사이에 소정의 간격을 두고 복수의 중성자 산란층을 삽입한 후 원자로 내에서 중성자를 조사하여 상기 중성자 산란층에 의한 중성자 산란을 통해 상기 실리콘 잉곳 중심부와 주변부간의 중성자속을 균일화하는 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명은 실리콘 잉곳 사이에 삽입되어 중성자를 실리콘 잉곳 중심부로 전달하는 중성자 산란층의 중성자 산란을 통해서 상기 실리콘 잉곳의 중심부와 주변부간의 중성자속을 균일화할 수 있어 고품질의 대전력 반도체 소자용 단결정 실리콘을 제조할 수 있다.The present invention relates to a method for uniformizing neutron flux along a radial direction of a silicon ingot suitable for equalizing neutron flux between a central portion and a peripheral portion of a silicon ingot in a neutron conversion doping technique. After plural neutron scattering layers are inserted, neutrons are irradiated in the reactor to uniformize neutron flux between the silicon ingot center and the periphery through neutron scattering by the neutron scattering layer. Therefore, the present invention can uniformize the neutron flux between the center and the periphery of the silicon ingot through the neutron scattering of the neutron scattering layer, which is inserted between the silicon ingots and delivers the neutrons to the center of the silicon ingot, thereby providing high quality single crystal silicon for the Can be prepared.
Description
본 발명은 중성자 변환 도핑(NTD: Neutron Transmutation Doping)에서의 중성자속 균일화 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 원자로에서의 중성자 조사시 잉곳(Ingot)의 중심부와 주변부간의 중성자속을 균일화하여 전체적으로 균일한 비저항을 갖는 NTD 반도체 재료를 제조하는데 적당한 중성자 변환 도핑에서의 레디얼 방향의 중성자속 균일화 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a neutron flux equalization method in neutron transmutation doping (NTD), and more particularly, to uniform neutron flux between the center and the periphery of the ingot during neutron irradiation in the reactor A method of uniformizing neutron flux in radial direction in neutron conversion doping suitable for producing NTD semiconductor materials having a specific resistivity.
일반적으로, 중성자 변환 도핑(NTD) 방식을 이용한 반도체 재료는 원자로 내에서 중성자를 조사하여 저항율의 균일성, 결정의 완전성을 목적으로 제조되며, 매우 높은 품질을 요구하는 반도체 소자를 제조하는데 이용된다.In general, semiconductor materials using the neutron conversion doping (NTD) method are manufactured for the purpose of uniformity of resistivity and completeness of crystals by irradiating neutrons in a reactor, and are used to manufacture semiconductor devices requiring very high quality.
즉, 중성자 변환 도핑 기술은 원자로 내에서 부도체인 모체(Ingot)에 중성자를 조사시켜 이를 흡수한 원자가 불순물로 남게 되어 반도체가 되는 이른바 반도체 도핑방법 중의 하나로서, 대전력에 사용되는 반도체 재료 생산에 필수적인 방법이라고 할 수 있다.In other words, the neutron conversion doping technique is one of the so-called semiconductor doping methods in which a neutron is irradiated to a non-conductor ingot in a nuclear reactor and the absorbed atoms remain as impurities and become a semiconductor, which is essential for producing semiconductor materials used for high power. It can be called a method.
통상, 반도체 재료에서의 전기적 캐리어들(전자 및 정공)은 주기율표상에서 인접한 원자 그룹들의 원자들이 반도체 재료 내에서 불순물 중심으로 존재함으로써 생성된다. 예를 들어, 4족 반도체 원소인 실리콘(Si)의 경우에는 3족인 보론(B) 또는 5족인 인(P)이 도핑(doping)됨으로써 전기적 캐리어들을 만들어 준다. 이런 캐리어들은 핵입자(deuterons, protons, neutrons, alpha particles)를 반도체 재료에 조사함으로써 생산되는 핵변환 반응들에 의해 생성되어 질 수 있다. Typically, electrical carriers (electrons and holes) in a semiconductor material are created by the presence of atoms of adjacent atomic groups on the periodic table as impurity centers in the semiconductor material. For example, in the case of silicon (Si), which is a group 4 semiconductor element, boron (B) of group 3 or phosphorus (P) of group 5 is doped to make electrical carriers. These carriers can be produced by nuclear transformation reactions produced by irradiating semiconductor materials with deuterons, protons, neutrons and alpha particles.
이러한 반응들은 거의 일정하게 원재료보다 하나 많은 원자번호를 갖는 새로운 재료를 생성하는데, 예로서, 실리콘 웨이퍼의 경우 중성자를 조사함으로써 핵변환 반응을 통해 인(P)을 생성시켜 n-형의 실리콘 웨이퍼를 제조할 수가 있게 된다. 즉, 에프지(FZ: Floating Zone) 실리콘(Si)에 중성자를 조사하면 원자번호 30인 실리콘(Si30)이 원자번호 31인 실리콘(Si31)으로 변환되고, 이 불안정한 실리콘 원자는 소정시간의 반감기(半減期) 동안에 감쇠되면서 인(P)으로 변하게 되어 전도도(傳導度)를 갖게 된다.These reactions produce a new material with one more atomic number than the raw material, almost consistently. For example, in the case of silicon wafers, neutrons are produced to produce phosphorus (P) through a nuclear conversion reaction to produce n-type silicon wafers. It becomes possible to manufacture. That is, when neutrons are irradiated to the floating zone (FZ) silicon (Si), silicon (Si 30 ) having an atomic number of 30 is converted to silicon (Si 31 ) having an atomic number of 31, and the unstable silicon atoms have a predetermined time. During the half-life, it is attenuated and turned into phosphorus (P), resulting in conductivity.
이와 같이, 중성자를 조사하여 비저항이 균일한 반도체 재료를 제조하는 방법을 중성자 변환 도핑방법이라고 하며, 이러한 중성자 변환 도핑방법(NTD)은 기본적으로 규소로부터 금속실리콘을 추출한 후, 이를 정제하여 얻어진 고순도의 실리콘에 중성자를 조사하여 고품질의 반도체 재료를 만드는 방법이다.As described above, a method of manufacturing a semiconductor material having a uniform resistivity by irradiating neutrons is called a neutron conversion doping method. The neutron conversion doping method (NTD) is basically a high-purity obtained by extracting metal silicon from silicon and then purifying it. It is a method of making high quality semiconductor materials by irradiating neutrons to silicon.
그러나 상기와 같은 중성자 변환 도핑방법에 의해 제조된 반도체 재료는 전체적으로 균일한 비저항을 가져야 하며, 이를 위해서는 원자로 내에서의 중성자의 조사 정도가 균일해야 함에도 불구하고, 잉곳(ingot) 자체의 중성자에 대한 감쇠 효과(Attenuation effect)로 인하여 잉곳의 주변부가 중심부보다 더 높은 중성자속을 갖게 되며, 이는 잉곳(ingot)의 중심부와 주변부간의 비저항을 불균일하게 만드는 요인으로 작용하여 결국, 이러한 반도체 재료를 이용하여 반도체 소자를 제조하는 경우 비저항의 불균일로 인한 여러 가지 불량들이 발생되는 문제가 있다. However, the semiconductor material manufactured by the neutron conversion doping method as described above should have a uniform resistivity as a whole. For this purpose, although the degree of irradiation of neutrons in the reactor should be uniform, the attenuation of the neutrons of the ingot itself is uniform. Due to the attenuation effect, the periphery of the ingot has a higher neutron flux than the central part, which acts as a factor that makes the resistivity between the central part and the periphery of the ingot uneven. When manufacturing a problem there are a variety of failures due to non-uniformity of the resistivity.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 실리콘 잉곳(Ingot)의 중심부와 주변부간의 중성자속을 균일화함으로써, 전체적으로 동일한 비저항을 갖는 반도체 재료를 제조하는데 적당한 중성자 변환 도핑에서의 레디얼(Radial) 방향의 중성자속 균일화 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. Summary of the Invention The present invention has been made to solve the above problems, and by radial neutron flux between the center and the periphery of the silicon ingot, a radial in neutron conversion doping suitable for producing a semiconductor material having the same specific resistance as a whole. The object of the present invention is to provide a method for uniformizing neutron flux in the direction of.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 중성자 변환 도핑에서의 레디얼 방향의 중성자속 균일화 방법은 복수의 실리콘 잉곳 사이에 소정의 간격을 두고 복수의 중성자 산란층을 삽입한 후 원자로에서 중성자를 조사하여 상기 중성자 산란층의 중성자 산란을 통해 상기 실리콘 잉곳의 중심부와 주변부간의 중성자속을 균일화하는 것을 특징으로 한다.In the neutron conversion doping method of the present invention for achieving the above object, the radial direction neutron flux equalization method inserts a plurality of neutron scattering layers at predetermined intervals between a plurality of silicon ingots and then irradiates the neutrons in the reactor. The neutron scattering of the neutron scattering layer is characterized by equalizing the neutron flux between the central portion and the peripheral portion of the silicon ingot.
여기서, 상기 중성자 산란층의 물질로서는 중성자 흡수 단면적이 비교적 적고 중성자 산란 단면적이 큰 물질이 적당하다.Here, as the material of the neutron scattering layer, a material having a relatively small neutron absorption cross section and a large neutron scattering cross section is suitable.
또한, 상기 중성자 산란층은 상기 실리콘 잉곳 중심부에서 주변부로 갈수록 밀도가 변화되도록 삽입하는 것이 바람직하고, 보다 자세하게는, 중성자 확산 계산이나 중성자 실험을 통하여 레디얼(Radial) 방향의 균일한 중성자속을 최적화하는 산란물질의 레디얼 분포를 적용한다. 이때, 상기 중성자 산란층의 밀도를 반경 방향에 따라 다르게 제작하는 경우, 더욱 향상된 균일도를 얻을 수 있다. 이는 반경 r에 비례 또는 제곱에 비례하는 등의 식으로 나타날 수 있다. 하지만, 최적의 밀도 분포 함수를 구하기 위해서는 실제 실리콘 잉곳을 기초로 한 실험 및 계산이 필요하다. 먼저, MCNP와 같은 중성자 시뮬레이션 코드를 통해서 최적의 균일도를 얻을 수 있는 밀도 분포 함수를 구한 후, 이에 따라 중성자 산란층을 제작한다. 이후, 실험을 통해서 실리콘 잉곳 내의 중성자속의 균일도를 측정하고, 그 결과를 재반영하여 밀도 분포함수를 수정하는 과정을 거쳐서 최적의 밀도 분포를 구한다. 참고로, 상기 중성자속 밀도의 최적 분포를 구하기 위한 중성자 확산 계산이나 중성자 실험 등은 일반적으로 널리 알려져 있으며, 원자로 물리, 핵기기, 원자로 실험 등 대학의 학부과정에도 필수과정으로 포함되어 있다.또한, 상기 중성자 산란층의 두께를 상기 실리콘 잉곳의 두께에 대응하여 변화를 주되, 그 직경은 상기 실리콘 잉곳의 직경과 같거나 혹은 작게 하는 것이 바람직하다. 즉, 중성자 산란층에 의해 산란된 중성자가 실리콘 잉곳 내로 고루 퍼지게 하기 위해서는 중성자 산란층과 중성자 산란층과의 사이 즉, 실리콘 잉곳의 두께도 중요하다. 따라서 앞에서 언급한 MCNP 계산 및 실험을 통해서 최적의 중성자 산란층과 실리콘 잉곳의 두께 조합을 찾아내어 적용해야 한다.In addition, the neutron scattering layer is preferably inserted so as to change the density from the center of the silicon ingot toward the periphery, and more specifically, to optimize the uniform neutron flux in the radial direction through neutron diffusion calculation or neutron experiments. Apply a radial distribution of scattering material. In this case, when the density of the neutron scattering layer is manufactured differently according to the radial direction, a more improved uniformity may be obtained. This can be expressed in proportion to the radius r or proportional to the square. However, to find the optimal density distribution function, experiments and calculations based on actual silicon ingots are required. First, a density distribution function for obtaining optimal uniformity is obtained through neutron simulation codes such as MCNP, and then neutron scattering layers are prepared accordingly. After that, the uniformity of the neutron flux in the silicon ingot is measured through the experiment, and the results are reflected again to find the optimal density distribution by modifying the density distribution function. For reference, neutron diffusion calculations and neutron experiments for obtaining the optimal distribution of neutron flux densities are generally well known, and are included as essential courses in undergraduate courses such as reactor physics, nuclear devices, and reactor experiments. The thickness of the neutron scattering layer is changed corresponding to the thickness of the silicon ingot, but the diameter is preferably equal to or smaller than the diameter of the silicon ingot. That is, the thickness of the silicon ingot between the neutron scattering layer and the neutron scattering layer is also important in order to spread the neutrons scattered by the neutron scattering layer evenly into the silicon ingot. Therefore, the optimal combination of neutron scattering layer and silicon ingot should be found and applied through MCNP calculation and experiment mentioned above.
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[실시예]EXAMPLE
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 중성자 변환 도핑에서의 레디얼 방향의 중성자속 균일화 방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of uniformizing neutron flux in a radial direction in neutron conversion doping according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
주지된 바와 같이, 중성자 변환 도핑(NTD) 기술은 원자로 내에서 단결정 실리콘 잉곳에 중성자를 조사하여 저항율의 균일성 및 결정의 완전성을 목적으로 하는 대전력 반도체 재료 생산에 사용된다. As is well known, neutron conversion doping (NTD) techniques are used in the production of large power semiconductor materials for the purpose of uniformity of resistivity and crystal integrity by irradiating neutrons to single crystal silicon ingots in a reactor.
이러한 중성자 변환 도핑 기술에서 중성자가 조사된 단결정 실리콘 잉곳은 전체적으로 즉, 실리콘 잉곳의 중심부와 주변부간의 중성자 분포가 균일해야 한다. 하지만, 실리콘 잉곳 자체의 중성자 감쇠 현상으로 인하여 실리콘 잉곳의 중심부에는 주변부보다 중성자가 적게 분포되고, 이로 인해 실리콘 잉곳의 중심부와 주변부간에는 심각한 중성자속 불균일화 현상이 나타나게 된다.In such a neutron conversion doping technique, the single crystal silicon ingot irradiated with neutrons must have a uniform neutron distribution between the center and the periphery of the silicon ingot as a whole. However, due to the neutron attenuation of the silicon ingot itself, less neutrons are distributed in the center of the silicon ingot than the periphery, which causes severe neutron flux unevenness between the center and the periphery of the silicon ingot.
특히, 상기와 같은 중성자속 불균일화 현상은 5인치 이상의 큰 직경을 갖는 실리콘 잉곳의 경우 더욱 심각해지기 때문에, 상기의 중성자 변환 도핑 기술에서의 중요한 점은 중성자가 조사된 실리콘 잉곳의 중심부와 주변부간의 중성자속을 균일화시키는 것이며, 이에 본 발명에서는 실리콘 잉곳 사이에 중성자 흡수 단면적은 비교적 적되, 중성자 산란 단면적이 큰 물질, 예를 들면, 그래파이트(Graphite)나 수소를 많이 포함하고 있는 폴리에틸렌 또는 카본 등으로 이루어진 중성자 산란층을 삽입하여 실리콘 잉곳의 중심부와 주변부간의 중성자속이 균일해지도록 한다. 이때, 상기 중성자 산란층은 그래파이트나 폴리에틸렌에 한정되지 않고 본 발명에서 이루고자 하는 중성자속 균일화 향상을 유도할 수 있는 물질이면 어느 것이어도 무방하다.In particular, since the neutron flux non-uniformization phenomenon becomes more serious in the case of silicon ingot having a large diameter of 5 inches or more, the important point in the neutron conversion doping technique is that the neutron between the center and the periphery of the silicon ingot irradiated with neutrons In the present invention, the neutron absorption cross-sectional area between the silicon ingot is relatively small, and the neutron scattering cross-sectional area has a large neutron scattering cross-sectional area, for example, a neutron made of graphite or polyethylene containing a lot of hydrogen. The scattering layer is inserted to make the neutron flux uniform between the center and the periphery of the silicon ingot. In this case, the neutron scattering layer is not limited to graphite or polyethylene, any material may be used as long as it can induce an improvement in neutron flux uniformity to be achieved in the present invention.
이를 도 1 및 도 2를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.This will be described in more detail with reference to FIGS. 1 and 2 as follows.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 중성자 변환 도핑에서의 레디얼 방향의 중성자속 균일화 방법에 따른 순서도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 중성자 변환 도핑에서의 레디얼 방향의 중성자속 균일화 방법을 설명하기 위한 실리콘 잉곳을 도시한 것이다.1 is a flowchart illustrating a neutron flux equalization method in a radial direction in neutron conversion doping according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a neutron flux equalization method in a radial direction in neutron conversion doping according to an embodiment of the present invention. A silicon ingot is shown for illustration.
먼저, 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 중성자 변환 도핑에서의 레디얼 방향의 중성자속 균일화 방법은 복수의 실리콘 잉곳을 마련하는 단계(S111)와, 상기 각 실리콘 잉곳 사이에 소정의 두께를 갖는 중성자 산란층을 삽입하는 단계(S112)와, 상기 중성자 산란층이 소정의 간격으로 삽입된 상기 실리콘 잉곳을 중성자 조사를 위해서 조사통 속에 삽입하는 단계(S113)와, 상기 조사통을 원자로 내에 위치시킨 후 중성자를 조사하여 상기 각 중성자 산란층에 의한 중성자 산란을 통해 각 실리콘 잉곳의 중심부와 주변부간의 중성자속을 균일화하는 단계(S114)를 포함하여 이루어진다. 이때, 상기 중성자 산란층간의 간격은 MCNP 계산 및 실험을 통해 얻을 수 있다.First, as shown in Figure 1, the neutron flux equalization method in the radial direction in the neutron conversion doping of the present invention comprises the step of preparing a plurality of silicon ingot (S111), and having a predetermined thickness between each silicon ingot Inserting a neutron scattering layer (S112), inserting the silicon ingot into which the neutron scattering layer is inserted at a predetermined interval (S113) into the irradiation tube for neutron irradiation, and placing the irradiation cylinder in the reactor After the neutron is irradiated by the neutron scattering by each neutron scattering layer is made to uniform the neutron flux between the center and the peripheral portion of each silicon ingot (S114). At this time, the interval between the neutron scattering layer can be obtained through MCNP calculation and experiment.
이와 같은 본 발명의 중성자 변환 도핑에서의 레디얼 방향의 중성자속 균일화 방법에 따르면, 복수의 실리콘 잉곳(11)에 소정의 간격으로 중성자 산란층(13)을 삽입하여 실리콘 잉곳이 레디얼(Radial) 방향으로 균일한 중성자속을 갖도록 함으로써, 대전력 반도체 소자의 재료로 사용되는 실리콘 단결정이 전체적으로 균일한 비저항을 갖도록 한다.According to the neutron flux equalization method in the radial direction in the neutron conversion doping of the present invention, the neutron scattering layer 13 is inserted into the plurality of silicon ingots 11 at predetermined intervals so that the silicon ingot is in the radial direction. By having a uniform neutron flux, the silicon single crystal used as a material of a large power semiconductor device has a uniform resistivity as a whole.
실질적으로, 원자로 내에 실리콘 잉곳을 위치시킨 후 중성자를 조사할 경우, 상기 실리콘 잉곳의 중심부는 그 주변부에 비해 상대적으로 적은 양의 중성자가 분포하는데, 이는 상기 실리콘 잉곳 자체의 중성자 감쇠 현상으로 인하여 그 중심부에는 적은 양의 중성자가 도달하기 때문이다.Substantially, when irradiating neutrons after placing a silicon ingot in a reactor, the center of the silicon ingot is distributed in a relatively small amount of neutrons compared to its periphery, which is due to the neutron attenuation of the silicon ingot itself. This is because there is a small amount of neutrons reached.
따라서 상기 실리콘 잉곳의 중심부에 보다 많은 양의 중성자가 도달할 수만 있다면, 상기 실리콘 잉곳 중심부와 주변부간의 중성자속을 균일하게 가져갈 수가 있다.Therefore, if a larger amount of neutrons can reach the center of the silicon ingot, the neutron flux between the center of the silicon ingot and the periphery can be brought uniformly.
이에, 본 발명에서는 도 2에 도시한 바와 같이, 복수의 실리콘 잉곳(11)을 마련하고, 각각의 실리콘 잉곳(11) 사이에 중성자 흡수 단면적은 비교적 적으면서 중성자 산란 단면적이 큰 물질, 예를 들면, 그래파이트(Graphite), 수소가 많이 함유된 폴리에틸렌 혹은 카본 등으로 이루어진 중성자 산란층(13)을 삽입한 후, 이를 원자로 내에 위치시킨 후 중성자를 조사함으로써 실리콘 잉곳(11)의 주변부보다 중심부에서 보다 큰 중성자 산란이 일어나도록 한다.Accordingly, in the present invention, as shown in FIG. 2, a plurality of silicon ingots 11 are provided, and a material having a large neutron scattering cross-sectional area with a relatively small neutron absorption cross section between each silicon ingot 11, for example, After inserting the neutron scattering layer 13 made of graphite, hydrogen-rich polyethylene or carbon, and placing it in the reactor, the neutrons are irradiated and irradiated with neutrons so that they are larger in the center than the periphery of the silicon ingot 11. Allow neutron scattering to occur.
이와 같이, 실리콘 잉곳(11)에 일정한 간격으로 중성자 산란층(13)을 삽입할 경우, 중성자는 상기 실리콘 잉곳(11)의 주변부보다는 중심부에서 보다 큰 산란 각도를 갖고 위쪽 및 아래쪽으로 산란되고, 그로 인하여 실리콘 잉곳(11)의 중심부의 중성자속이 증가하게 되어 전체적으로 균일한 중성자속이 분포하게 되며, 그에 따라 상기 실리콘 잉곳(11)의 비저항 역시 중심부와 주변부간에 걸쳐 전체적으로 균일해진다.As such, when the neutron scattering layer 13 is inserted into the silicon ingot 11 at regular intervals, the neutrons are scattered upward and downward with a larger scattering angle at the center than at the periphery of the silicon ingot 11. Due to the increase in the neutron flux in the center of the silicon ingot 11 is uniformly distributed throughout the neutron flux, and thus the specific resistance of the silicon ingot 11 is also uniform throughout the center and the peripheral portion.
한편, 도 3은 실리콘 잉곳에 중성자 산란층이 삽입된 경우와 그렇지 않은 경우의 상기 실리콘 잉곳내의 레디얼 방향의 중성자속 분포를 도시한 것으로서, 중성자 산란층이 삽입된 경우(②,③)와 삽입되지 않은 경우(①)를 비교할 때 중성자속 분포가 현저하게 상이함을 알 수 있다.Meanwhile, FIG. 3 shows the neutron flux distribution in the radial direction in the silicon ingot when the neutron scattering layer is inserted into the silicon ingot and when the neutron scattering layer is inserted (②, ③). When comparing (①), the neutron flux distribution is remarkably different.
이때, 도면에서 ①은 중성자 산란층이 삽입되지 않은 실리콘 잉곳의 중성자속 분포를 나타내고, ②와 ③은 중성자 산란층이 삽입된 실리콘 잉곳의 중성자속 분포를 나타낸 것으로서, 상기 ②의 경우는 일예로 중성자 산란층으로서 폴리에틸렌(Polyethylene)을 적용한 것이고, ③의 경우는 카본(Carbon)을 적용한 경우이다.In this figure, ① denotes the neutron flux distribution of the silicon ingot without the neutron scattering layer inserted, and ② and ③ illustrate the neutron flux distribution of the silicon ingot with the neutron scattering layer inserted, in the case of ② as an example Polyethylene is applied as the scattering layer, and in the case of ③, carbon is applied.
상기 도 3에서 알 수 있듯이, 실리콘 잉곳(11) 사이에 중성자 산란층(13)을 삽입한 상태에서 중성자를 조사하면, 중성자 산란층(13)이 삽입되지 않은 상태에서 중성자를 조사하였을 때에 비해 상기 실리콘 잉곳(11)의 중심부에는 더 많은 중성자속이 분포하는 것을 알 수 있다.As can be seen in FIG. 3, when the neutron is irradiated in the state where the neutron scattering layer 13 is inserted between the silicon ingots 11, the neutron is irradiated in the state where the neutron scattering layer 13 is not inserted. It can be seen that more neutron fluxes are distributed in the center of the silicon ingot 11.
추가하여, 도 4에서는 실리콘 잉곳(11)의 중심부에만 선택적으로 중성자속이 분포하도록 상기 중성자 산란층(13)의 직경을 실리콘 잉곳(11)의 직경에 비해 작게 한 경우를 보여주고 있으며(예를 들어, 실리콘 잉곳 직경의 1/2), 도 5는 상기 도 4와 같이 중성자 산란층(13)이 실리콘 잉곳(11)의 중심부에 밀집된 경우 계산된 레디얼 방향의 중성자속 분포를 보여주고 있다.In addition, FIG. 4 illustrates a case in which the diameter of the neutron scattering layer 13 is smaller than the diameter of the silicon ingot 11 so that the neutron flux is selectively distributed only at the center of the silicon ingot 11 (for example, , 1/2 of the diameter of the silicon ingot), and FIG. 5 shows the neutron flux distribution in the radial direction calculated when the neutron scattering layer 13 is concentrated in the center of the silicon ingot 11 as shown in FIG. 4.
도 5에 의하면, 실리콘 잉곳(11)의 주변부에 비해 중심부에서 더 많은 중성자 산란 효과가 발생하였고, 레디얼 방향의 중성자속의 균일도가 중성자 산란층(13)을 사용하지 않은 경우에 비해 개선되고 있음을 알 수 있다.According to FIG. 5, more neutron scattering effects occur in the center of the silicon ingot 11 than in the periphery, and the uniformity of the neutron flux in the radial direction is improved compared to the case where the neutron scattering layer 13 is not used. Can be.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 국한되지 않고 다양한 중성자 산란층의 레디얼 방향의 분포와 각종의 산란물질을 사용할 수 있다. 따라서 상기 기재 내용은 하기의 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발병의 범위를 한정하는 것이 아니다.Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above examples, and the distribution in the radial direction of various neutron scattering layers and various scattering materials may be used. Therefore, the above description does not limit the scope of the present invention as defined by the limitations of the following claims.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 중성자 변환 도핑에서의 레디얼 방향의 중성자속 균일화 방법은 실리콘 잉곳 사이에 중성자 산란 단면적이 큰 물질로 이루어진 중성자 산란층을 삽입한 후, 중성자를 조사함으로써, 실리콘 잉곳 중심부의 중성자속을 주변부에 비해 상대적으로 높여주고, 이에 따라 중성자에 의한 실리콘 핵종 변환율을 주변부에 비해 중심부를 상대적으로 높여줌으로써 실리콘 잉곳의 중심부와 주변부간의 중성자속을 균일화할 수가 있으며, 이로 인해 대전력 반도체 소자를 제조하는데 사용되는 단결정 실리콘의 비저항을 전체적으로 균일하게 하여 실리콘의 중성자속 불균일화로 인하여 발생할 수 있는 각종 문제점을 미연에 방지할 수가 있는 효과가 있다.As described above, the neutron flux equalization method in the radial direction in the neutron conversion doping of the present invention inserts a neutron scattering layer made of a material having a large neutron scattering cross-sectional area between silicon ingots, and then irradiates the neutrons to the center of the silicon ingot. By increasing the neutron flux of the neutron flux relative to the periphery, and by increasing the center of the neutron conversion of the nuclide relative to the periphery, it is possible to equalize the neutron flux between the center and the periphery of the silicon ingot. By uniformizing the specific resistance of the single crystal silicon used to manufacture the device as a whole, there is an effect that can prevent various problems that may occur due to the non-uniform flux of the neutron flux.
도 1은 본 발명의 중성자 변환 도핑에서의 레디얼 방향의 중성자속 균일화 방법을 설명하기 위한 순서도1 is a flow chart illustrating a neutron flux equalization method in radial direction in neutron conversion doping of the present invention.
도 2는 본 발명의 중성자 변환 도핑에서의 레디얼 방향의 중성자속 균일화 방법에 따른 중성자 산란층이 삽입된 실리콘 잉곳을 나타낸 도면2 is a view showing a silicon ingot in which a neutron scattering layer is inserted according to the neutron flux equalization method in the radial direction in the neutron conversion doping of the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 실리콘 잉곳에 중성자 산란층이 삽입된 경우와 그렇지 않은 경우의 실리콘 잉곳내의 레디얼 방향의 중성자속 분포를 나타낸 도면3 is a diagram illustrating neutron flux distribution in a radial direction in a silicon ingot with and without a neutron scattering layer inserted into a silicon ingot according to the present invention;
도 4는 본 발명의 중성자 변환 도핑에서의 레디얼 방향의 중성자속 균일화 방법에 따른 중성자 산란층이 삽입된 실리콘 잉곳의 다른 예를 나타낸 도면4 is a view showing another example of a silicon ingot in which a neutron scattering layer is inserted according to the neutron flux equalization method in the radial direction in the neutron conversion doping of the present invention;
도 5는 도 4와 같은 실리콘 잉곳을 이용한 경우 실리콘 잉곳의 중성자 산란 효과를 나타낸 도면5 is a view showing the neutron scattering effect of the silicon ingot when using the silicon ingot as shown in FIG.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
11 : 실리콘 잉곳 13 : 중성자 산란층 11: silicon ingot 13: neutron scattering layer
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