KR100581045B1 - 실리콘 단결정 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초크랄스키 법(Czochralski method)에 의해 종결정을 융액에 접촉시키고, 네킹작업을 수행시키며, 단결정 잉고트(ingot)를 육성시키는 단계를 포함하는 실리콘 단결정 제조 방법에서, 네킹작업중에 취입되는 격자간 산소농도를 1ppma (JEIDA) 이상으로한다.

네킹동작이 수행되는 씨딩법(seeding method)에서 무전위 결정제조의 성공율이 향상되는 실리콘 단결정제조방법이 제공된다.

Description

실리콘 단결정 제조 방법{METHOD FOR PORDUCING SILICON SINGLE CRYSTAL}

도 1은 본 발명에 따라 네킹작업이 수행되는 단결정 인상장치를 보여주는 설명도이다.

도 2는 본 발명에 따라 네킹작업이 또다른 방법으로 수행되어지는 단결정 인상장치를 보여주는 설명도로서, (a)는 종결정의 선단과 석영 디스크가 융액의 표면과 접촉하는 상태을 보여주며, (b)는 네킹작업이 완료되고, 석영디스크가 융액의 표면으로부터 제거 되는 상태를 보여주며, (c)는 실리콘 단결정의 성장이 개시되는 상태를 보여주는 도면이다.

* 도면의 주요부위에 대한 부호의 설명 *

1:종결정 4:씨드 척(seed chuck)

5:와이어(wire) 6:실리콘 융액

10:석영봉 20:단결정인상장치

본 발명은 실리콘 종결정을 이용하여, 네킹(necking) 작업 수행하고, 실리콘 단결정 잉고트를 성장시키는 단계를 포함하는 초크랄스키법(Czochralski method; 이하, "CZ법"이라 한다)에 의한 실리콘 단결정 제조 방법에 관한 것이다.

CZ 법에 의한 종래의 실리콘 단결정 제조 방법에 있어서는, 실리콘 단결정인 종결정을 실리콘 융액에 접촉시킨 다음, 회전시키면서 천천히 인상하여 실리콘 단결정 잉고트를 성장시킨다. 이 방법에 있어서는, 열충격으로 인해 고 밀도로 종결정내에 발생하는 슬립전위에 의해 야기되는 전위를 제거하기 위해서, 경사진 네킹부와 약 3mm로서 이보다 직경이 적은 네크(neck) 부분이 실리콘 종결정이 실리콘 융액에 접촉된후 형성되는 소위 네킹작업이 수행된다. 그 결과로서, 결정의 직경은 정해진 값으로 증대된 다음, 무전위 실리콘 단결정이 인상될 수 있다. 상기 네킹 작업은 데쉬 넥킹 법(Dash Necking method)으로 잘 알려져 있으며, 이는 CZ 법에 따라 실리콘 단결정 잉고트를 인상시키기 위한 통상적인 방법이다.

종래 사용된 종결정은 직경이 약 8-20mm 인 원통형이거나 측면길이가 약 8-20mm 인 각주형(角柱形)으로서, 종결정 홀더에 부착시키기 위해 상부에 절단부 또는 노치가 형성되어있으며, 실리콘 융액에 최초로 접촉되는 하단의 형상은 평평하게 되어 있었다. 무거운 실리콘 단결정 잉고트를 안전하게 인상시키기 위해서, 상기 종결정의 두께는 재료의 강도에 비추어 상기값 보다 더 작을 수 없었다.

그러한 형상의 종결정에 있어서는, 실리콘 융액에 접촉되는 하단의 열용량이 크기 때문에 종결정이 실리콘 융액에 접촉되는 순간 결정내에 급격한 온도차이가 발생하여 슬립전위가 고 밀도로 발생하고, 그 결과 전위가 고 농도로 생기게 된다. 따라서, 단결정에서 전위를 제거하기 위해 상기 네킹작업이 필요한 것이다.

그러나, 상기 언급한 방법에 있어서는, 네킹 조건이 적절히 선택되었을때도 조차도 전위를 제거하기 위해서 네크 부분의 최소 직경을 약 3-5 mm로 감소시켜야 하는 것이다.

이같은 작은 직경은 점차 직경이 증대되고 중량이 무거위지고 있는 최근의 단결정 잉고트를 지지하기에는 그 강도가 불충분하다. 이로인해 단결정이 인상되는 동안 미세한 네크 부분이 깨어지고, 단결정 잉고트가 떨어지는 것과 같은 심각한 사고가 일어날 수 있다.

상기 언급한 문제를 해결하기 위해서, 본 출원인은 일본 공개 특허 공보(kokai) 5-139880호와 9-255485호(일본특허출원번호 8-87187)에 개시된 바와같은 발명을 제시하였다.

이 발명에 있어서는, 쐐기형 혹은 중공형의 하단을 갖는 종결정을 사용하여 종결정이 실리콘 융액과 접촉 시킬때 발생되는 슬립 전위를 가능한 많이 감소시킴으로써, 네크 부분이 비교적 두꺼울 때도 전위가 제거 될 수 있어서, 네크 부분의 강도를 향상될 수 있는 것이다.

상기 방법에 따라 네크 부분은 두껍게 형성될 수 있어 네크부분의 강도를 어느정도까지는 향상시킬 수 있다. 그러나, 이같은 방법에서도, 네킹작업이 수행되며 슬립전위가 존재하는 네크부분이 형성된다. 게다가, 상기 네크부분은 최근 제조되는것과 같이 직경이 보다 크고 긴 잉고트의 제조를 위해, 예를 들어, 150 kg 이상의 무게를 지닌 단결정 잉고트 제조를 위하여는 보다 더 두꺼위져야 되며, 그렇지 않으면 강도가 불충분 할 것이다. 따라서 이들 발명은 상기 문제를 근본적으로 해결할 수 없는 것이다 .

상기 언급한 특수형상의 끝단을 갖는 종결정을 사용하는 네킹 법에 있어서의 또다른 문제점은 무전위 결정 제조의 성공률에 관한 것이다. 상기 언급한 방법으로 전위의 제거가 실패됐을 경우 그 방법을 다시 수행하기 위하여는 종결정이 교체되어야 하는 것이다. 따라서, 무전위 결정 제조의 성공율 향상은 상기 방법에 있어서 특히 중요한 것이다. 전위의 제거는 두꺼운 네크로 이루어질 수 없다. 종래의 네킹 법에 따르면, 네크의 직경이 6-7mm이상일 경우, 전위 제거가 거의 이루어 지지 않는다.

여기서 사용되는 용어 "무전위 결정 제조에 있어서의 성공율" 이란 인상된 단결정 잉고트의 전체 수에 대한 슬립전위가 없는 단결정 잉고트 수의 백분율을 의미한다.

본 발명인은 무전의 결정 제조에 있어서 성공률이 낮은 원인을 연구한 결과, 종결정의 형상, 융액 표면상에서 종결정이 유지되는 온도유지시간, 용융속도등과 같이 통상의 방법에서 규제되어 온 인자들의 제어만으로서는 무전위 결정제조의 성공율 및 재현성 향상에 충분치 못하다는 것을 발견하였다.

본 발명은 상기 언급한 종래 문제점들을 해결한 것으로써, 본 발명의 목적은 네킹동작이 수행되는 씨딩법에서 전위증가가 억제되고 무전위결정제조의 성공율이 개선되며, 이에따라 직경이 큰 무거운 실리콘 단결정 제조의 생산성 및 수율이 개선되는 단결정 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 언급한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 의하면 종결정을 융액에 접촉시키고, 네킹작업을 수행하며, 단결정 잉고트를 성장시키는 단계를 포함하고, 상기 네킹작업동안 주입된 격자간 산소농도가 1 ppma(JEIDA)이상인, 초크랄스키(CZ 법) 법에 의한 실리콘 단결정 제조 방법이 제공된다.

네킹작업 동안에 주입된 산소 농도가 높으면, 산소원자의 존재로 인해 종결정의 테이퍼진 네킹부분과 네크부분에 있어서의 전위의 이동 속도가 낮아져서, 전위의 증가를 확실히 억제될 수 있다. 그 결과, 무전위 결정 제조의 성공율, 생산성및 수율이 주목할 만하게 향상될 수 있다.

네킹작업 동안 격자간 산소 농도를 증가시키기 위해 바람직하게는 네킹작업 동안 실리콘 융액에 석영을 넣는 것이 좋다.

네킹작업 동안 석영으로된 막대나 평판을 융액의 거의 중심 부분에 넣으면, 석영이 산소의 공급원이 되어 종결정의 네크부분과 테이퍼진 네킹부분 주위의 산소 농도가 증가되어, 산소가 네크 부분과 테이퍼진 네킹 부분에 쉽게 혼입된다.

네킹작업 동안 격자간 산소의 농도를 증가시키기 위해, 도가니는 네킹작업동안 되도록이면 고 속도로 회전되는 것이 좋다.

도가니가 고속도로 회전될 때, 석영 도가니의 내부 벽으로 부터 실리콘 융액내부로 용해되는 산소양이 증가되며, 이에따라 융액내에 산소 농도는 증가된다. 그 결과, 테이퍼진 네킹부분과 네크부분 주위의 산소 농도가 증가되어, 산소는 쉽게 테이퍼진 네킹부분과 네크부분에 주입될 수 있다.

자장이 인가되는 초크랄스키 법에서는 네킹작업 동안 격자간 산소 농도를 증가시키기 위해서 네킹작업 동안에는 실리콘 융액에 자장을 인가하지 않는 것이 바람직 하다.

이 경우에 있어서, 자장이 인가되면, 억제되도록 강요된 실리콘 융액의 대류가 자유롭게될 수 있어서, 종결정의 테이퍼진 네킹부분이나 네크부분 주위의 산소 농도가 대류에 의해서 증가될 수 있다. 그 결과, 산소가 테이퍼진 네킹부분과 네크부분 주위로 쉽게 주입될 수 있고, 전위의 이동속도는 주입된 산소로 인해 낮아지게 되서, 전위의 증가는 현저히 낮아지고, 무전위 결정제조의 성공율, 재현성 및 수율이 현저히 개선될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 언급한 네킹작업 동안 네크부분의 직경은 5 mm이상이다.

본 발명에 의하면, 네킹작업 동안에 산소 농도를 증가시킴에 의해 전위증가를 확실히 억제될 수 있어서, 전위가 없는 단결정을 쉽게 제조할 수 있다. 따라서, 5 mm이상의 직경을 갖는 두꺼운 네크부분을 형성하기에는 특히 효과적이다. 그러므로, 본 방법은 전위제거에 대한 높은 재현성을 이룰 수 있고, 더 크고 무거운 단결정 잉고트 추세에 대처할 수 있어서, 실리콘 단결정의 생산성과 수율을 향상시킬 수 있다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명한다.

본 발명에서 사용된 단결정 인상용 장치의 구성예를 도1에 나타내었다.

도 1에 도시된 바와 같이, 결정인상 장치 20은 도가니 7, 도가니 7 주위에 배치된 전열기 9, 도가니 7을 회전시키기 위한 도가니 회전축 8및 회전기구 (도시되지 않음), 실리콘 종결정 1 지지용 씨드척(seed chuck), 씨드척 4를 인상시키기 위한 와이어 5, 및 와이어 5를 회전시키고 권취하기위한 권취기구를 포함한다. 도가니 7은 실리콘 융액 6을 담기 위한 내부 석영 도가니와 석영 도가니 외부에 위치한 외부 흑연 도가니를 포함한다.

이하, 상기 결정 인상장치를 사용하여 단결정을 성장시키는 방법 및 네킹동작에 대하여 설명한다.

첫째, 고 순도의 실리콘 다결정 재료를 그 융점(약 1420℃) 또는 그 이상의 온도까지 가열하여 도가니 7내에서 융해시킨다. 그 다음, 석영 막대 10을 단결정이 인상되는 지점 부근에서 실리콘 융액 10에 넣는다. 그런 다음, 와이어 5는 종결정의 선단이 거의 중심 부분에서 융액 6의 표면과 접촉되거나 그 내부에 침지될때까지 풀어진다. 이어서, 도가니 회전축 8을 적당한 방향으로 회전시키고, 와이어 5를 회전시키면서 감아 종결정 1을 인상시키고 이에 따라 네킹작업이 착수된다. 그 런 다음, 테이퍼진 네킹부분 2를 그 직경이 소정값으로 될때까지 성장시키고, 그 직경을 유지하면서 일정길이가 될 때까지 네크부분 3을 성장시킨다.

이어서 원뿔부분이 형성되고 그 후 요구되는 직경을 갖는 단결정의 성장이 개시된다. 거의 기둥 형상(도시되지 않음)인 단결정 잉고트는 인상속도와 온도를 적절히 제어함으로 육성될 수 있다. 석영 막대 10은 네킹작업이 완성되었을 때, 실리콘 융액6으로부터 제거되는 것이 바람직하다.

네킹작업 동안에 실리콘 융액에 석영을 담그는 다른 방법은 디스크 형상의 석영을 실리콘 융액의 표면상에 뜨게하는 방법에 관한 것이다.

상기 방법에 있어서는, 도2에 도시된 종결정 홀더 30이 사용된다. 상기 종결정홀더 30은 실리콘 종결정 1과 원형 석영 디스크 31을 지지하기 위한 플랜지 형태의 슬라이드 플래이트 32가 구비된 씨드척 4로 구성된다. 지지봉 33은 디스크 31의 외주에 수직으로 제공된다. 씨드척 4는 슬라이드 디스크 32와 함께 지지봉 33을 따라 수직으로 움직일 수 있다. 그 상부 한계는 지지대 33의 상부 끝 부분위에 있는 스토퍼 34에 의해 정해진다. 이 씨드척 4와 석영 디스크 31을 인상하기 위한 와이어 5에 연결되고 또한, 와이어 5를 회전시키고 감기위한 권취기구(도시되지 않음)에 연결되어있다.

종결정 홀더 30을 이용하여 본 발명에 따른 단결정 성장방법 및 네킹작업에 대하여 도2의 (a),(b),(c)순서대로 기술한다.

첫째, 고순도 다결정 실리콘을 용융점(대략1420℃) 또는 더 높게 가열하여 도가니(도시되지 않음)에서 융해되도록 한다. 그런 다음, 와이어 5가 풀리게 되고, 종결정 홀더 30이 상부 스토퍼 34에서 씨드척 4의 슬라이드 플레이트 32를 지지하면서 내려지게 되어서, 석영 디스크 31은 융액 6의 표면위에 뜨게된다. 그런다음, 와이어 5가 더 풀리게 됨으로 인해 씨드척 4는 종결정 1의 선단이 거의 중심부분에서 상기 융액6의 표면과 접촉하게 되거나 그 내부에 침지되게 될때까지, 슬라이드 플레이트 32를 슬라이딩 하면서 내려지게 된다(도2(a) 참조).

그 후, 도가니가 적당한 방향으로 회전되고, 와이어 5는 종결정 1을 인상시키기 위해 동시에 회전되면서 감기게 되서 네킹작업이 착수된다. 그런 다음, 직경이 정해진 값으로 될때까지 테이퍼진 네킹 부분2가 성장되고(도2(b)의 참조), 네크부분3은 그 직경을 유지하면서 길이가 정해진 값으로 되기까지 성장되며, 그 동안 석영 디스크 31은 항상 실리콘 6과 접촉된 상태이다. 그런 다음 , 씨드척 4의 슬라이드 플레이트 32는 상부스토퍼 34에 의해 멈추어져서, 석영 디스크 31이 씨드척 4와 함께 인상되고, 자동적으로 상기 융액 6으로부터 분리된다. 그것에 의하여 산소공급원으로서의 석영 디스크 31의 역할은 끝난다. 이어서, 원뿔부분이 형성된 다음 정해진 직경을 갖는 실리콘 단결정 35의 성장이 개시된다(도2(c)참조). 그런 다음, 거의 기둥모양인 단결정 잉고트를 인상속도와 온도를 적절히 제어하여 성장시킬수 있다.

상기 기술한 바와 같이, 본 발명의 발명자들은 실리콘 단결정 성장을 위해 네킹동작이 수행될 때 특히 직경 5mm 이상인 두꺼운 네크 부분이 형성될 때, 무전위 결정제조의 충분한 성공율을 얻는데 실패하는 원인을 연구하였으며, 그 결과 슬립전위 발생원인은 네킹작업 동안의 산소농도와 밀접히 관련되어 있다는 것을 알게 되었으며, 그 조건을 보다 연구한 결과 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

네킹작업 동안의 산소 농도는 종래에 고려되거나 연구된 바가 없었다.

종래의 네킹작업에 있어서는, 네킹작업 동안 주입된 산소 농도는 1 ppma 미만으로 상당히 낮다. 네킹작업이 단결정 잉고트의 곧은 몸체 성장과 동일한 조건하에서 수행될 때 조차도 상기 네크부분에 주입된 산소양은 거의 없다.

이는 성장되는 네크의 체적이 적기 때문에 실리콘 융액 표면으로부터 산소증발의 영향을 크게 받게되는 위치에서 결정이 성장하기 때문이다.

실리콘 결정내에서의 전위 이동속도에 관해서, 전위의 운동 특징은 낮은 응력하에 높은 온도에서 산소 원자에 의해 현저한 영향을 받는다. 전위의 이동이 낮은 압력하에서 CZ 결정에서 관찰되지 못했다는것이 알려져있다 (산소로 인한 전위의 고정) (K. Sumino, Japan, j. Appl.Phys., 19, p.L49.(1980)).

본 발명자들은 네크부내에 소정량의 산소를 혼입하여 전위의 이동속도를 낮추므로써 전위의 증가가 억제될 수 있다는 것을 고려하여 네킹중의 산소농도가 증가되는 조건하에서 네킹을 수행하였다.

결과, 무전위 결정 제조의 성공률이 그것으로 인해서 향상될 수 있다는 것을 알게 되었다.

즉, 그들은 네킹이 수행되는 씨딩법(seeding method)에서 네킹중의 테이퍼진 네킹부와 네크부에서의 산소농도에 관해 연구 및 반복 실험을 행하여, 1ppma(JEIDA)이상의 산소농도가 전위의 증가를 억제시킬 수 있고, 무전위 결정 제조에 있어 95%의 성공율을 달성할 수 있다는 것을 알게 되었다. 1ppma 미만의 산소 농도는 너무 낮아서 전위의 증가를 억제시키는 효과를 가져 올 수 없다.

네킹동안 산소 원자로 인해 전위의 증가를 억제시키는 것은 5mm 이상의 직경을 갖는 네크부에서 특히 효과적이다. 따라서, 소위 두꺼운 네킹(thick-neking)이 수행될 수 있다. 단결정 잉고트가 대직경화, 고중량화되는 경향에 대응하여 단결정을 성장시키는 방법은 무전위 결정 제조에 있어서 높은 성공율, 생산성과 실수율에 있어서 향상 및 현저한 원가절감을 가져올 수 있다.

산소 농도가 높으면 높을 수록 더 좋다. 산소 농도가 4ppma 이상, 바람직하게는 5ppma이상일때 직경이 5mm 이상인 두꺼운 네크부분이 형성된 경우라 할지라도, 전위는 확실이 제거될 수 있다. 이러한 경향은 네크부분이 자장을 인가하지 않고 형성된 경우에 현저하다.

네킹중에 테이퍼진 네킹부분과 네크부분에서 격자간 산소 농도를 증가시키는 방법은, 예를 들면 다음과 같다.

(1)석영(SiO₂)의, 봉, 판, 벽돌 등과같은 산소 공급원인 물질은 네킹중에 도가니의 거의 중심 부분에서 실리콘 융액에 삽입된다.

도 1은 L자 모양의 석영봉이 네크부분이 인상되는 동안 네킹이 수행되는 위치 근처에 있는 융액에 삽입되어있는 상태를 나타낸다.

도 2는 석영 디스크가 네킹중에 실리콘 융액의 거의 중심 부분에 부유되어 있는 상태을 나타낸다. 이 경우에 있어서, 석영으로 만들어진 실린더가 융액에 침적될 수 있다.

실리콘 융액의 표면 장력에 대한 영향을 억제 시키기 위해서, 석영 디스크의 하부표면은 디스크의 한쪽 끝에서 다른쪽 끝으로 또는 디스크의 원주에서 중심부로 경사지게 하는것이 바람직하다. 경사진 경우에는, 석영 디스크가 실리콘 융액으로부터 분리될 때 야기되는 표면장력의 영향을 감소시키는 것이 가능하다. 따라서, 융액의 팽윤에 대한 영향을 억제시키고 석영 디스크에 부착된 융액의 양을 감소시키는 것이 가능하다.

상기한 바와 같이, 예를들면, 석영봉이 네킹중에 실리콘 융액의 거의 중심 부분에 삽입되는 경우, 그 영역내의 산소 농도가 증가되어, 산소는 테이퍼진 네킹부분과 네크부분에 쉽게 혼입될 수 있게 된다.

석영 디스크가 부유되는 상기 방법에 있어서는, 석영 디스크가 융액내에서 회전될 때, 석영의 융해량이 증가되어 보다 많은 산소가 공급될 수 있다. 게다가, 융액의 표면이 석영 디스크로 덮이기 때문에, 산소의 증발이 억제되어 융액내의 산소농도가 보다 효과적으로 증가될 수 있다. 더구나, 석영 디스크로 부터 공급된 산소양은 종결정의 회전 횟수 혹은 석영 디스크의 면적을 적절히 선택함으로써 제어될 수 있다.

대안으로는, (2) 네킹중에 도가니의 회전 횟수를 증가시킴으로써 강제 대류가 실리콘 융액에 적용되어 도가니의 재료인 석영으로부터 발생된 산소는 도가니의 거의 중심 부분내의 표면으로 보내진다.

상기한 바와 같이, 상기 도가니의 회전 횟수가 증가 되었을 때, 석영 내부 벽으로 부터 실리콘 융액에 융해된 산소양은 증가되서, 융액내의 산소 농도는 증가된다. 그 결과, 종결정의 테이퍼진 네킹부분과 네크부분 주위의 산소 농도가 증가되어, 산소는 테이퍼진 네킹부분과 네크부분에 쉽게 혼입될 수 있다. 특히, 네킹중에 도가니 회전 횟수는 단결정 잉곳의 곧은 몸체를 육성시키는 동안에 도가니 회전 횟수보다 더 높게되도록 제어된다. 예를 들어,직경 18인치인 도가니가 사용될 때, 회전 횟수는 15rpm이상이다. 그러나, 본 발명에서는 이에 한정되는 것은 아니다.

(3) 자장이 인가되는 방법에서는, 네킹중에는 자장이 실리콘 융액에 인가되지 않는다.

따라서, 자장을 인가하므로써 강제적으로 억제된 실리콘 융액의 대류가 자유롭게 되기 때문에, 테이퍼진 네킹부분과 네크부분 주위의 산소 농도는 대류로 인해 증가되고, 산소는 테이퍼진 네킹부분과 네크부분에 쉽게 혼입될 수 있다. 게다가, 전위의 이동속도가 혼입된 산소로 인해 저하되어 전위의 증가는 극도로 억제되고, 무전위 결정 제조에 있어서 성공률은 향상될 수 있고, 생산량과 실수율 또한 현저히 향상될 수 있다.

(4) 네킹중에 산소 농도를 증가 시키는 다른 방법으로는 실리콘 융액의 온도 분포를 변화시키는 방법, 산소가 쉽게 증발되지 않도록 가스 분위기 압력을 증가 시키는 방법등이 있다.

이하, 본 발명을 실시예 및 비교 예에 따라 보다 구체적으로 설명한다. 이하 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

〔실시예〕

석영 디스크가 네킹시 두꺼운 네크 부분이 형성되는 동안 산소농도를 증가시키기 위하여 네킹중에 융액내에 삽입되었다. 다음에, 단결정이 MCZ법에 따라 성장되었다.

50kg의 다경정 실리콘이 450mm의 직경을 갖는 석영 도가니에 장입되어, 가열에 의해서 용해되었다. 다음에 14mm의 직경을 갖는 원주형 종결정(columna seed)이 융액과 접촉되도록 내려졌다. 이어서, 도가니의 중심 부분에서의 자장 세기가 3000Guass가 되도록 융액에 수평자장을 인가하였으며, 그 후 도가니를 가볍게 회전시키면서 네킹작업에 의해서 직경 6mm인 네크부분은 인상되었다. 이에따라, 직경 150mm인 단결정이 성장되었다. 직경 20mm인 L모양 석영 막대를 테이퍼진 네킹부분과 네크부분 근방의 산소 농도를 증가 시키기 위해서 네킹작업 착수직전에 융액에 삽입되었다. 네킹작업 후, 상기 석영 막대를 융액으로부터 빼내었다. 무전위 결정 제조에 있어서 성공률은 95%인 것으로 나타났다. 네크부분의 산소 농도는 푸리에(Fouier)-전이형 적외선 분광기로 측정한 결과 바로 1.5ppma(JEIDA)였다.

〔비교예〕

네킹작업 동안 석영 막대가 사용되지 않았다는 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 단결정을 인상하고 실험하였다. 무전위 결정 제조에 있어서 성공율 은 25%였다. 네크부분의 산소농도는 0.5ppma(JEIDA) 였다.

본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시 예는 오직 하나의 예일 뿐이며, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고 동일한 작용효과를 보이는 것은 어느 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

예를 들어, 상기 실시 예에서는, 150mm(6인치) 직경인 실리콘 단결정이 성장되었으나, 본 발명은, 예를 들어, 200(8인치)-400mm(16인치) 혹은 그 이상 더 큰 직경을 갖는 결정 인상 방법에서도 적용시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 방법은 초크랄스키 법만이 아니고 실리콘 단결정이 인상될 때 자장을 인가하는 MCZ법(Magnetic field applied Czochralski crystal growth method)에도 동일하게 적용할 수 있다. 즉, 상기 용어 "초크랄스키 법" 는 일반적인 초크랄스키법 뿐만아니라 MCZ법을 포함한다.

상기 기술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 무전위 결정 제조 성공율을 95%이상으로 할수 있게되고, 초크랄스키 법에 의해 실리콘 단결정이 인상될 때, 두꺼운 네킹이 수행되는 씨딩법에서 양호한 재현성 및 장기간 안정성을 이룰 수 있다. 따라서, 본 발명의 방법은 보다 직경이 크게되고, 보다 길게되며,보다 무거워 지는 단결정 잉고트의 향후 경향에 대처할 수 있고, 생산성, 수율 및 가격절감에 기여할 수 있다.

Claims (16)

1. 초크랄스키법에 의해, 종결정을 융액에 접촉시킨 후, 네킹작업을 수행하고 단결정 잉고트를 성장시키는 실리콘 단결정의 제조방법에 있어서, 네킹작업 중에 혼입된 격자간 산소 농도를 1ppma이상으로 하기 위하여, 네킹작업중의 실리콘 융액에 석영을 넣고, 네킹작업종료 후, 석영은 융액으로부터 인상하는 것을 특징으로 실리콘 단결정 제조방법
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3. 초크랄스키법에 의해, 종결정을 융액에 접촉시킨 후, 네킹작업을 수행하고 단결정 잉고트를 성장시키는 실리콘 단결정의 제조방법에 있어서, 네킹작업 중에 혼입된 격자간 산소 농도를 1ppma이상으로 하기 위하여, 네킹작업중은 도가니(crucible) 회전을 단결정 봉의 곧은 몸체 인상중의 도가니 회전보다 고속으로 하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 제조방법
4. 제3항에 있어서, 네킹작업 중의 격자간 산소 농도를 높이기 위하여, 네킹작업중의 실리콘 융액에 석영을 넣는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 제조방법
5. 제1항에 있어서, 자장이 인가되는 초크랄스키법에서 네킹작업 동안에 격자간 산소 농도를 증가 시키기 위해 네킹작업 동안 자장을 상기 실리콘 융액에 인가하지 않음을 특징으로 하는 제조방법
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7. 제3항에 있어서, 자장이 인가되는 초크랄스키법에 있어서 네킹작업 동안에 격자간 산소 농도를 증가 시키기 위해 네킹작업 동안 자장을 상기 실리콘 융액에 인가하지 않음을 특징으로 하는 제조방법
8. 제4항에 있어서, 자장이 인가되는 초크랄스키법에 있어서 네킹작업 동안에 격자간 산소 농도를 증가 시키기 위해 네킹작업 동안 자장을 상기 실리콘 융액에 인가하지 않음을 특징으로 하는 제조방법
9. 제1항에 있어서, 상기 네크부분의 직경이 5mm이상임을 특징으로 하는 제조방 법
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11. 제3항에 있어서, 상기 네크부분의 직경이 5mm이상임을 특징으로 하는 제조방법
12. 제4항에 있어서, 상기 네크부분의 직경이 5mm이상임을 특징으로 하는 제조방법
13. 제5항에 있어서, 상기 네크부분의 직경이 5mm이상임을 특징으로 하는 제조방법
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15. 제7항에 있어서, 상기 네크부분의 직경이 5mm이상임을 특징으로 하는 제조방법
16. 제8항에 있어서, 상기 네크부분의 직경이 5mm이상임을 특징으로 하는 제조방법

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