KR100681744B1

KR100681744B1 - 결정성장 공정용 스트론튬 도핑 용융실리콘

Info

Publication number: KR100681744B1
Application number: KR1020017010997A
Authority: KR
Inventors: 필립스리차드제이; 켈트너스티븐제이; 홀더존디
Original assignee: 엠이엠씨 일렉트로닉 머티리얼즈 인코포레이티드
Priority date: 1999-03-15
Filing date: 2000-03-14
Publication date: 2007-02-15
Also published as: CN1166821C; MY136021A; WO2000055395A1; DE60003800D1; CN1343264A; KR20010102426A; DE60003800T2; US6350312B1; JP2002539069A; JP4439741B2; EP1169496A1; EP1169496B1

Abstract

단결정 실리콘 결정성장에 사용되는 스트론튬 도핑 용융 실리콘 제조방법을 개시한다. 다결정 실리콘을 스트론튬으로 도핑시키고, 실리카 도가니 내에서 용융시킨다. 용융시 결정성장공정을 통해 스트론튬은 실투화 촉진제로서 작용하고 용융물과 접촉하는 도가니 내부표면상 실투화된 실리카층을 생성시켜 용융물과 성장잉곳 내에 낮은 수준의 오염을 시킨다.

다결정 실리콘, 내부표면, 외부표면, 스트론튬, 도핑, 도펀트

Description

결정성장 공정용 스트론튬 도핑 용융실리콘 {STRONTIUM DOPING OF MOLTEN SILICON FOR USE IN CRYSTAL GROWING PROCESS}

본 발명은 결정성장 공정용 도핑 용융실리콘을 제조하는 방법에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은 다결정 실리콘의 용융시 그리고 성장잉곳 내에 상당 양의 스트론튬을 포함시키지 않는 잉곳 성장공정을 통하여 내부 도가니 벽상에 실리카 실투박층을 형성시키도록 실리카 도가니 내에서 사용하는 스트론튬으로 용융 실리콘을 도핑하는 방법에 관한 것이다.

초크랄스키 방법으로 성장되는 단결정 실리콘 생산에서, 우선 다결정 실리콘을 수정도가니 내에서 용융시킨다. 다결정 실리콘을 용융시키고 온도가 일정해진 후에, 시드 결정을 용융액에 담그고, 수정도가니를 회전시키면서 추출하여 단결정 실리콘 잉곳을 형성시킨다. 잉곳 성장시의 매우 높은 온도 때문에, 잉곳이 성장함에 따라 도가니-용융 경계면에서 수정도가니 벽이 천천히 용해된다. 유리질 실리카 도가니의 사용에 관련된 단점으로는 다결정 실리콘을 용융시키고 단결정 잉곳을 성장시키면서, 도가니의 내부표면상 오염물이 핵을 이루어 유리질 실리카 표면 내에 크리스토발라이트 아일랜드의 형성을 촉진시킬 수 있다는 것이다 (아일랜드는 일반적으로 오염부근처 중앙에 위치한다). 크리스토발라이트 아일랜드는 용융시 언더컷되어 입자로 방출되어 실리콘 용융액으로 들어갈 수 있고, 실리콘 잉곳 내에 전위를 형성시킬 수 있다. Liu 등이 쓴 "액체 실리콘과 유리질 실리카 사이의 반응 (Reaction Between Liquid Silicon and Vitreous Silica)" J.Mater.Res.,7(2), p.352(1992) 에 기재된 바와 같이, 크리스토발라이트 아일랜드는 예를 들어, 유리질 실리카와 크리스토발라이트 사이의 경계면에서 형성된 저온용융공정용액 (low melting eutectic liquid) 의 작용으로 언더컷될 수 있다.

용융액에 방출되는 오염물 양을 감소시키기 위해서, 결정성장에 사용되는 실리카 도가니는 일반적으로 2개의 구별되는 구역을 가진다. 도가니를 지지하는 흑연 메커니즘과 접촉하는 도가니의 외부구역은 고밀도의 버블을 포함하여 용융액 및 결정으로의 방사열 이동을 조절한다. 내부 구역은 흔히 깨끗한 층 또는 버블없는 층으로 지칭되는 감소된 버블층을 포함한다. 내부 층에서 버블이 완전히 없어지지는 않으며, 결정성장에 통상적인 온도에 노출시에는 도가니 표면 근처에서 용해되거나 트랩된 가스가 도가니 표면상에 버블을 형성하여, 실리콘 용융액으로 방출될 수 있다. 확장된 시간주기로 버블이 방출되면 도가니 내부 층의 질저하와 성장잉곳 내에 공간결함을 일으킬 수 있다. 이러한 질저하는 결정성장의 시간제한인자로서 제로전위구조를 상실시키거나 또는 성장된 결정 내 크고 가벼운 점결함 등의 물리적 결함을 일으킬 수 있다.

당해기술에서 도가니 표면 내의 실리카/실리콘 경계면을 안정화시킴으로써 또는 도가니 표면 내의 버블 안전성증가를 통해서 도가니 내부 층의 내구성을 증가시켜 오염물 생산을 감소시키기 위한 다양한 접근방식들이 알려져 있다. 몇몇 시도는 어떤 값 이하에서 내부 층의 수산화물 양을 제어하여 안전성을 증가시키는 것 (Matsumura Japanese Patent Application 08-169798), 예비 실리카 튜브 (내부 층) 를 지원층 (backing layer; bubble composite) 에 녹여서 2층 (bi-layer) 구조를 형성시키는 것 (와타나베 등의 일본특허번호 제 08-333124 호), 그리고 용융물 및 실리카 용해액에 노출시 수소가 실리콘 결정에 결합되어 적층결함을 감소시키도록 고압의 수소분위기에서 도가니를 어닐링시켜 수소를 실리카에 결합시킨다.

또한, 다결정 실리콘의 도입과 가열전에 도가니 표면에 미리도포되어 코팅된 실투화촉진제를 사용하여 실리카의 내구성을 증가시켜 도가니의 오염물 생산이 용융액 및/또는 결정에 들어가는 것을 줄이거나 제거하려는 시도도 행하여졌다 (Hansen 등 EP 0748885A1, EP 0753605A1). 다결정 실리콘 용융시, 이 코팅은 결정인상공정을 통해 실리콘 용융액에 존재하는 실투화된 실리카 표면을 형성시킨다.

잉곳 성장 공정시 도가니의 성능을 증가시키고 용융액의 오염을 감소시키려는 몇몇 시도를 했었지만, 지금까지 도가니에 의한 모든 오염물 생산을 제거하는 완벽한 성공은 없었다. 따라서, 당해기술에서 오염물 수준과 결함 수준이 감소된 잉곳을 생산할 수 있는 개선된 도가니가 여전히 필요하다.

발명의 개요

따라서, 본 발명의 목적은 잉곳 성장용 개선된 실리콘 용융액 생산, 실리콘 용융물 도핑 레벨에 기초한 제어된 실투화 층 두께를 가진 도가니 생산, 실투 경계면에 가로균열의 형성없이 다른 도펀트 레벨용 도가니 표면상에 실투된 실리카의 연속박막 제공, 및 실리콘/스트론튬 합금 제조용 공정을 제공하는 것이다.

따라서, 간단히 본 발명은 단결정 실리콘 잉곳 성장용 실리카 도가니 내에 실리콘 용융물을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 방법은 우선 다결정 실리콘을 저벽과 측벽형성체를 가진 도가니에 채우고, 다결정 실리콘을 용융시켜 도가니내에 용융 실리콘을 형성시킨다. 그리고, 용융 실리콘에 스트론튬을 도핑시키고, 실투화된 실리카층을 용융 실리콘과 접촉하는 도가니 측벽형성체의 내부표면상에 형성시킨다.

또한, 본 발명은 단결정 실리콘 잉곳 성장용 실리카 도가니 내의 실리콘 용융물을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 방법은 우선 다결정 실리콘을 저벽과 측벽형성체를 가진 도가니에 채우고 다결정 실리콘을 용융시켜 도가니 내에 용융 실리콘을 형성시킨다. 그 후, 용융 실리콘을 스트론튬으로 도핑시키고 실투화 실리카층을 용융 덩어리와 접촉하는 도가니 측벽형성체의 내부표면에 형성시킨다. 마지막으로, 도가니의 측벽 형성체의 내부표면을 부분적으로 실투화시킨후 부가 도펀트를 용융 덩어리에 장입시킨다.

또한, 본 발명은 단결정 실리콘 잉곳 성장용 실리카 도가니 내의 실리콘 용융물 제조방법에 관한 것이다. 본 방법은 우선 다결정 실리콘을 저벽과 측벽형성체를 가진 도가니에 장입시키고 다결정 실리콘을 용융시켜 도가니 내 용융 실리콘을 형성시킨다. 그리고, 용융 덩어리를 스트론튬으로 도핑시키고 실투화된 실리카층을 용융 실리콘과 접촉하는 도가니의 내부표면에 형성시킨다.

또한, 본 발명은 단결정 실리콘 잉곳 성장용 실리카 도가니 내의 실리콘 용융물 제조방법에 관한 것이다. 본 방법은 우선 다결정 실리콘과 스트론튬을 저벽과 측벽형성체를 가진 도가니에 채우고 다결정 실리콘을 용융시켜 도가니 내 용융 실리콘을 형성시킨다. 실투화된 실리카층은 용융 덩어리와 접촉한 도가니 측벽형성체의 내부표면에 형성되어 있다.

도 1 은 도가니 내부표면으로 텅스텐 도펀트를 어닐링시키는 장치의 도면이다.

도 2 는 수정도가니의 도면이다.

도 3 은 도가니의 내부표면 및/또는 외부표면으로 텅스텐 도펀트를 어닐링시키는 장치의 도면이다.

대응하는 참조번호는 도면의 대응하는 부분을 나타낸다.

바람직한 실시예의 상세한 설명

본 발명에 따르면, 결정 성장 공정시 도가니에서 실리콘 용융물로 방출되는 오염물 양은, 실리카 도가니 표면상에 실투화를 일으키는 스트론튬, 또는 스트론튬 함유 화합물을 도핑시켜 감소시킬 수 있다는 것이 밝혀졌다. 놀랍게도, 도가니 표면을 선택적으로 실투화하거나 실리카 표면상 실투화층의 형성을 제어하면 잉곳 성장시 현저하게 크랙형성이 되지않고 및/또는 용융 실리콘으로 입자가 방출되지 않는다. 실투화층 형성용 반응경로는 다공성과 실투화층 내 트랩될 수 있는 분해물에서 언더컷되는 아일랜드를 피할 수 있다. 또한, 결정성장에 포함된 다양한 단계와 관련된 실투화층의 형성을 제어하여, 잉곳 성장시 임계점에서 표면이 도가니의 저벽과 측벽형성체에서 불용해성 가스를 방출시켜 더 적은 결정공간과 감소된 입자를 발생시키는 결과를 가져온다.

이하 도 2 를 참조하면, 본 발명에 따라 사용되는 종래 수정도가니 (10) 가 도시되어 있다. 도가니 (10) 은 저벽 (12) 과 저벽 (12) 에서 확장되는 측벽형성체 (14) 를 갖고 용융 반도체 재료를 담는 공동 (cavity) 을 형성한다. 측벽형성체 (14) 와 저벽 (12) 은 각각 내부표면 (16,18) 과 외부표면 (20,22) 을 갖는다. 본 발명의 다결정 실리콘 용융시와 실리카 도가니 내부 잉곳 성장 공정을 통하여, 실리콘 용융액에 포함된 스트론튬은 실리카 도가니와 상호반응하고 도가니 표면에 핵형성 위치를 제공하고, 여기서 안정한 결정시드 핵을 형성하고 도가니 표면에 유리질 실리카가 결정화되고 도가니의 표면상에 실질적으로 균일하고 연속적인 크리스토발라이트 실투화쉘이 형성되도록 한다. 스트론튬은 원소 스트론튬 또는 스트론튬 함유 화합물로서 실리콘 융용액에 첨가될 수 있다. 실질적으로 균일하고 연속적으로 실투화된 쉘은 도가니 내부표면상의 용융물선까지 형성되고, 잉곳 성장공정을 통해서 용융물이 쉘을 용해시키면서 연속적으로 재발생된다. 도가니 내부표면상에 형성된 실질적으로 균일하고 연속적인 실투화된 쉘은 실리콘 용융물과 접촉할 때 실질적으로 균일하게 용해된다. 성장하는 결정 내 형성된 전위는 입자의 실질적인 양이 실투화된 쉘에 의해 용융액으로 방출되지 않으면서 최소화된다.

스트론튬과 실리카 표면의 상호반응에 의해 형성된 실투화된 실리카의 연속적인 층은 도핑된 다결정 실리콘의 가열과 용융시 즉시 형성되지는 않는다. 스트론튬 도펀트와 다결정 실리콘을 도가니에 채우고 용융이 시작된 후에, 스트론튬은 우선 도가니 측벽형성체의 실투화를 야기한다. 충분한 스트론튬이 실리콘 용융액 내에 존재한다면, 스트론튬은 또한 도가니 저벽의 실투화를 야기할 것이다. 도가니의 실투화는 다결정 실리콘과 스트론튬 도펀트의 가열시 즉시 일어나지는 않기 때문에, 도가니 매트릭스 내에 포함된 실리콘 내 불용성인 아르곤 등의 가스는 도가니 표면에서 나와서 성장하는 잉곳 내에 공간결함으로 결합되기 전에 용융물을 떠난다. 스트론튬 도핑 실리콘을 실리카 도가니에 채우고 용융시켜, 도가니의 저벽 및/또는 측벽형성체상에 실투화층을 형성시킨 후, 실리콘 단결정을 성장시킨다. 결정을 성장시키는 몇몇 방법은 당해기술에 공지되어 있고, 미국특허번호 제 3,953,281 호와 미국특허번호 제 5,443,034 호에 기재되어 있다.

스트론튬 또는 스트론튬함유 화합물은 실리콘 용융물 내에서 본 발명에 따른 도펀트로 사용되어, 다결정 실리콘 용융시와 단결정 실리콘 잉곳 성장시 실리카 표면의 실투화를 촉진시킨다. 도펀트로서 사용가능한 적절한 스트론튬 화합물은 예를 들어, 산화물, 탄산염, 규산염, 아세트산염, 규화물, 수소화물, 염화물, 수산화물 및 옥살산염을 포함한다. 스트론튬은 원소, 이온 또는 유기이온과 이온쌍의 형태로 존재할 수 있다. 바람직한 화합물은 질화 스트론튬과 염화 스트론튬을 포함한다. 더 바람직한 화합물은 옥살산 스트론튬, 아세트산 스트론튬, 수산화 스트론튬을 포함한다. 가장 바람직한 화합물은 탄산 스트론튬과 산화 스트론튬이다. 스트론튬 또는 스트론튬함유 화합물은 도펀트로 사용되어, 스트론튬의 실질적인 양이 성장결정의 몸체 내에 결합되지 않는다. 바람직하게는, 5 ppba 이하, 더 바람직하게는 3 ppba 이하, 더욱 바람직하게는 약 2 ppba 이하의 스트론튬이 성장하는 결정의 몸체에 결합되는 것이다.

본 발명의 실시예에서, 도가니 내 스트론튬 도핑 실리콘 용융액을 제조하는데 스트론튬 도펀트를 실리콘 용융액에 주입하는 것은 고체형태의 다결정 실리콘과 합금된 스트론튬 도펀트를 실리카 도가니에 첨가함으로써 수행된다. 여기에 사용되는 용어 "합금" 또는 "합금된" 은 2 이상의 금속 ("금속간" 화합물), 금속화합물을 갖는 하나의 금속 또는 두개의 금속화합물로 구성된 물질을 지칭한다. 스트론튬/실리콘은 본 발명에서 사용되는 합금의 예이다. 스트론튬/실리콘 합금내 스트론튬이 저농도일때, 스트론튬은 실질적으로 실리콘 매트릭스 내로 녹아들어가지만 스트론튬과 실리콘사이에서의 직접적인 화학결합은 실질적으로 발생하지 않는다. 스트론튬/실리콘 합금 내 스트론튬 양이 증가하면서, 실리콘 내 스트론튬의 용해한계에 도달하면, SrSi₂ 와 SrSi 등의 스트론튬/실리콘 화합물이 합금 내에 형성된다. 더 높은 농도에서 스트론튬/실리콘 합금은 실리콘 내 용해된 스트론튬과 SrSi₂ 와 SrSi 등의 스트론튬/실리콘 화합물의 두 원소로 구성될 수도 있다.

본 발명에서 사용되는 합금은 예를 들어, 유도 용융로를 사용하여 제조될 수도 있다. 입상 (granular), 덩어리 (chunk) 또는 입상 다결정 실리콘과 덩어리 다결정 실리콘의 혼합물을 우선 노내에 적재하고 적절한 온도에서 용융시킨다. 일단 용융 실리콘의 온도가 균일해지면, 스트론튬 도펀트 적당 양을 용융 실리콘에 첨가한다. 스트론튬/실리콘 도펀트 혼합물을 전체적으로 교반하여 혼합시킨다. 마지막으로, 열을 제거하고 혼합물을 고형화시켜 단결정 실리콘 잉곳 성장에 사용되는, 본 발명에 따른 스트론튬 도핑 다결정 실리콘 합금을 생성한다. 당업자는 합금된 다결정 실리콘을 용융용 실리카 도가니에 직접 채우거나, 초기 다결정 실리콘 일정 양과 혼합시켜 용융액에 들어가는 스트론튬 도펀트 양을 적절히 조절하여 실리카 표면의 실투화를 제어할 수 있다.

다른 실시예에서, 본 발명의 스트론튬 도핑 용융 실리콘의 제조는 스트론튬을 용융 실리콘을 담은 도가니에 직접 첨가함으로써 달성된다. 본 실시예에서, 덩어리, 입상 또는 덩어리 다결정 실리콘과 입상 다결정 실리콘의 혼합물을 우선 결정성장장치 내에 있는 도가니 내부에서 용융시킨다. 도가니 내 용융 실리콘의 온도가 균일화된 후, 스트론튬을 용융 실리콘에 직접 첨가하고, 잉곳 성장공정을 시작한다. 다른 방법으로는, 다결정 실리콘과 스트론튬을 동시에 첨가하고 가열하여 다결정 실리콘을 용융시키고 스트론튬 도핑 용융물을 생성한다. 이 실시예는 도가니 상에 실투화된 실리카층이 상술한 합금형 도핑보다 결정성장 공정시 나중에 형성되도록 한다. 같은 도핑레벨에서, 실리콘 용융과정을 통해서 실투화를 더 일찍 생기게 하는 도펀트가 존재하기 때문에, 합금형 도핑은 더 빠른 실리카 표면의 실투화를 가져온다. 실리콘을 용융시킨 후 도핑은 도펀트가 다결정 실리콘과 혼합되고 실리카 표면에 도달하는데 시간이 걸리기 때문에 반응활동이 더 느려지므로, 실리카의 더 느린 실투화를 가져온다.

잉곳 성장전 결정성장장치 내에 다결정 실리콘과 합금되는 스트론튬 양 또는 스트론튬함유 화합물 양과 용융 실리콘에 직접 용융되거나 첨가되는 다결정 실리콘의 양은 도핑된 용융 실리콘과 접촉하는 도가니 벽상에 얇고, 연속적인 실투된 실리카층을 형성할 정도이어야 한다. 얇고, 연속적인 실투된 실리카층은 층 내의 응력을 전 층에 동일하게 분포시켜 실질적으로 크랙없는 표면을 만든다. 결정성장시 형성속도때문에 이 연속적인 층은 도가니 표면에서 공간배출을 허용하여, 성장잉곳에 공간결함의 결합을 감소시킨다. 얇고, 연속적이고, 크랙없는 표면을 생산하는데 필요한 용융 실리콘 내 스트론튬 도펀트 양은 도가니의 크기에 따라 다르다. 본 발명은 14 인치 내지 32 인치 도가니를 포함하나 이에 제한되지 않는 모든 크기의 도가니에 실투화 층을 생성하는데 유용하다. 또한, 1개 또는 2개의 챔버의 도가니는 본 발명의 범주에 있다.

실리콘 용융액에 주입되는 스트론튬 또는 스트론튬함유 화합물 양을 제어하여, 실리콘 용융과 결정성장시 도가니 저벽과 측벽구조물을 선택적으로 실투화시킬 수 있다. 바륨 등의 다른 실투화 촉진제는 용융액에 첨가시 우선 도가니 저벽을 실투화시키지만, 실리콘 용융액을 스트론튬 또는 스트론튬함유 화합물로 도핑시켰을 때, 스트론튬은 우선 도가니 측벽구조물을 실투화시킨다. 충분한 스트론튬이 실리콘 용융액 내에 있으면, 스트론튬은 용융액선 까지의 도가니 측벽을 실투화시킨 후 도가니 저벽을 실투화시킨다. 실리콘 용융액 내 스트론튬이 저농도이면, 용융선까지의 도가니 측벽만을 실투화시킬 것이다. 용융액 내 스트론튬이 저농도이면, 도가니의 저벽은 유리질로 남아있어 계속해서 도가니 저벽에서 버블방출을 허용한다. 이들 버블은 부분적으로 또는 완전히 실리콘 내에 불용해성 가스로 구성되어 있다. 따라서, 저농도의 공간결함을 가진 결정을 성장시킬 수 있도록 이들 버블이 용융액으로부터 벗어나게 하는 것을 이룰 수 있다. 도가니 저벽에서의 버블방출은 도가니의 측벽 구조체에서의 버블방출과 비교하면 현저하게 더 문제가 있다. 도가니의 저벽에서의 버블방출은 회전하는 결정때문에 생성되는 소용돌이 (vortex) 에 포획되는 경향이 있고 일반적으로 융용액 내에서 궁극적으로 용융액 밖으로 방출되는 대는 매우 오랜시간이 걸린다. 도가니 측벽구조물에서 생성되는 버블은 일반적으로 실리콘 용융액 소용돌이 내에 포획되지 않고, 용융액 내에 들어가서 도가니 저벽에서 생성되는 버블보다 더 빠르게 결정성장분위기로 배출되는 것이 가능하다.

실리콘 내 스트론튬의 농도가 증가하면, 도가니의 용융액선까지의 측벽 구조체와 저벽이 실투화된다. 본 발명의 실시예에서, 스트론튬 도펀트는 용융시 2 이상의 다른 단계로 도가니에 주입되어 용융공정시 먼저 도가니 측벽 구조체를 실투화하고, 나중에 도가니의 저벽을 선택적으로 실투화시킬 수 있다. 본 실시예는 공정시 측벽을 먼저 실투화시켜 용융액의 입자오염을 감소시키는 반면 도가니 저벽 내 포함된 가스가 더 긴 시간에 걸쳐 용융액에서 벗어나게 한다. 용융공정의 후반부에서, 추가로 스트론튬을 첨가하여 도가니의 저벽을 실투화시키고, 결정인상시 입자오염을 감소시킨다. 선택적 실투화를 달성할 만큼의 스트론튬 양은 핫존의 활용되는 인상공정, 구조 및 구성의 함수로써 결정된다. 핫존은 일반적으로 "종래" 핫존 또는 "개선된" 핫존으로 특정지워진다. 종래의 핫존은 개선된 핫존보다 더 높은 일반적으로 약 50 ℃ 내지 150 ℃ 사이의 온도에서 활용되어 왔다. 개선된 핫존은 일반적으로 더 잘 절연되고 정화튜브를 사용하여 종래 핫존만큼 온도가 높을 필요가 없다.

용융액에 첨가되어 도가니의 저벽 및/또는 측벽 구조체상에 실투화를 일으키는 스트론튬 양은 실리콘 장입물 부피, 도가니 표면의 젖은 면적 및 사용되는 핫존의 타입에 따라 결정된다. 수학식 1 에 나타낸 바와 같이, 도가니의 저벽과 측벽 구조체를 용융액선까지 실투화시키는데, 스트론튬 양을 다결정 실리콘 장입물 부피로 나누고, 다시 도가니의 젖은 면적으로 나눈 값은 종래타입의 핫존에서는 약 1.5 ×10^-12 g/㎤/㎠ 이상, 더 바람직하게는 약 1.5 ×10^-11 g/㎤/㎠ 이상, 가장 바람직하게는 약 1.5 ×10^-10 g/㎤/㎠ 이상, 그리고 개선된 핫존에서 약 6 ×10^-11 g/㎤/㎠ 이상, 더 바람직하게는 약 6 ×10^-10 g/㎤/㎠ 이상, 가장 바람직하게는 약 6 ×10^-9 g/㎤/㎠ 이상이다.

스트론튬(g) / Si 장입물의 부피 (㎤) / 실리카 젖은 면적 (㎠)

용융액선까지 도가니의 측벽 구조체는 실투화 시키지만, 상기 도가니의 저벽은 실투화 시키지 않도록 하여, 가스가 결정인상시 및/또는 용융공정시 저벽에서 벗어날 수 있도록, 보다 적은 양의 스트론튬을 실리콘 용융액에 첨가시킨다. 종래 핫존을 사용하면, 약 3.5 ×10^-13 g/㎤/㎠, 더 바람직하게는 약 3.5 ×10^-12 g/㎤/㎠, 가장 바람직하게는 약 3.5 ×10^-11 g/㎤/㎠ 를 실리콘 용융액 첨가하여 도가니의 측벽 구조체를 실투화시킨다. 만약 개선된 핫존을 사용한다면, 약 2 ×10^-11 g/㎤/㎠, 더 바람직하게는 약 2 ×10^-10 g/㎤/㎠, 가장 바람직하게는 약 2 ×10^-9 g/㎤/㎠ 를 실리콘 용융액에 첨가하여 도가니의 측벽을 실투화시킨다.

당업자는 제어된 실투화층 두께는 첨가 스트론튬 양을 달리함으로써 쉽게 얻을 수 있다는 것을 안다. 장입물의 조성, 인상기술 및 인상장치 그리고 인상시간 등의 변수는 더 두껍거나 더 얇은 실투화층을 사용하여 본 발명의 이점을 얻는데 필요하다.

다른 실시예에서, 본 발명의 스트론튬 도핑 용융 실리콘을 외부표면상에 실투화촉진제를 가진 도가니에 채울 수 있다. 다시 도 2 를 참조하면, 실투화 촉진제 (24) 는 측벽 구조체 (14) 의 외부표면 (20) 상에 있다. 예를 들어, 고밀도의 핵형성 위치를 가진 층을 형성하는 드립코팅 (drip coating) 또는 스프레잉 (spraying) 에 의해 도가니 외부표면을 코팅하여, 본 발명의 스트론튬 도핑 다결정 실리콘을 장입시키키 전에 도가니 외부표면상에 외부표면을 제조한다. 도가니를 가열시켜 도핑 다결정 실리콘을 용융시키고 실리콘 잉곳을 성장시킬 때, 실투화 촉진제는 유리질 실리카와 반응하여 도가니의 외부표면상에 결정핵을 생성한다. 용융공정이 계속되면서, 실리콘 용융액과 흑연 서셉터는 환원제로서 작용하고 표면에서 이들 결정핵 위치로부터 방사방향으로 표면에서 결정핵의 빠른 성장을 촉진시킨다. 스트론튬 도핑 실리콘 용융액과 흑연서셉터에 있어서, 이들 결정핵이 성장하여 합류하고 즉, 연속적인 세라믹쉘이 도가니에 형성되어 도가니의 기계적 강도를 증가시키고 흑연지지물과의 반응성을 감소시킨다.

도가니 외부표면을 코팅하는데 적당한 실투화 촉진제는 알칼리토금속 산화물, 탄산염, 수산화물, 옥살산염, 규산염, 플루오르화염, 염화물과 과산화물, 삼산화붕산 (boron trioxide) 과 오산화인을 포함한다. 이산화 티타늄, 이산화 지 르코늄, 산화 제2철 (ferric oxide), 알칼리토금속 양이온과 알칼리토금속 포름산염, 아세트산염, 프로피온산염, 살리실산염, 스테아르산염, 주석산염등을 포함하는 유기음이온의 이온쌍 등의 다른 실투화 촉진제와 덜 바람직하지만, 전이금속, 내화금속, 란타늄족 또는 악티늄족을 포함하는 촉진제가 외부표면을 코팅하는데 사용될 수 있다.

실투화 촉진제로는 칼슘, 바륨, 마그네슘, 스트론튬 및 베릴륨으로 구성된 그룹에서 선택된 알칼리토금속이 바람직하다. 알칼리토금속은 도가니 표면에 어떤 형태로의 고착도 가능하다. 알칼리토금속은 원자 (예를 들어, Ba), 자유이온 (예를 들어, Ba²⁺), 또는 산화물, 수산화물, 과산화물, 탄산염, 규산염, 옥살산염, 포름산염, 아세트산염, 프로피온산염, 살리실산염, 스테아르산염, 주석산염, 플루로르화염, 염화물 등의 유기음이온과의 이온쌍의 형태도 가능하다. 바람직하게는, 실투화 촉진제는 산화물, 수산화물, 탄산염, 또는 알칼리토금속 규산염이다.

외부코팅은 충분한 실투화 촉진제를 포함하여 실질적인 실투화 실리카층에 핵형성을 시킨다. 1000 ㎠당 약 0.10 mM 이상의 알칼리토금속 농도가 일반적으로 실투화를 촉진시킬 수 있는 균일한 코팅을 제공한다. 외부 코팅된 도가니는 약 0.10 mM/1000 ㎠ 내지 약 1.2 mM/1000 ㎠ 사이의 농도, 더 바람직하게는 약 0.30 mM/1000 ㎠ 내지 약 0.60 mM/1000 ㎠ 사이의 알칼리토금속 농도를 갖는 것이 바람직하다. 도가니 외부표면은 드립 코팅 또는 스프레이 코팅공정과 같이, 실투화 촉진제를 표면에 증착시키는 어떠한 방법으로도 코팅할 수 있다.

다른 실시예에서, 본 발명의 스트론튬 도핑 용융실리콘은 매우 적은 양의 실리콘 내에 불용성 가스를 포함한 도가니와 함께 사용될 수 있다 (미국특허번호 제 5,913,975 호를 참조). 이러한 도가니는 잉곳 성장시 도가니로부터 벗어날 수 있는 불용성 가스인 아르곤 등으로, 야기되는 결함을 감소시킬 수 있다.

실리콘에 불용성인 매우 적은 양의 가스를 포함하는 본 도가니는 아르곤 등의 불용성 가스의 양을 줄인 분위기에서 도가니를 융합시켜 제조된다. 이런 형태의 분위기 내에서 도가니를 융합시킴으로써, 도가니 매트릭스 내에 형성되는 버블은 아르곤 등의 불용성 가스 양을 감소시킨다. 따라서, 결정성장시 도가니가 용해되면서 버블이 용융액에 방출될 때, 결정 내 불용성 가스-유발 결정 공간결함은 최소화되거나 제거된다.

도가니를 융합하는 장치주위의 가스분위기는 약 0.5 % 이하, 더 바람직하게는 약 0.1 % 이하, 가장 바람직하게는 약 0.01 % 이하의 실리콘에 불용해성 가스를 포함한다. 여기서 사용되는 "실리콘에 불용성"이란 용어는, 가스가 실질적으로 용액실리콘과 반응하지 않고, 뚜렷한 용해없이 용액 실리콘 내에 남아있을 수 있다는 의미이다. 적당한 분위기는 합성공기, 질소와 산소의 혼합기체 또는 순수 질소를 포함할 수 있다.

다른 실시예에서, 본 발명의 스트론튬 도핑 용융 실리콘은 1개이상의 텅스텐 도핑층을 가진 도가니와 함께 사용될 수 있다. 이 층은 버블없는 층과 유사하게 작용하거나 버블없는 층일 수 있다. 본 발명의 스트론튬 도핑 용융 실리콘이 내부표면상 텅스텐 도핑층과 함께 사용될 때, 감소된 버블층과 함께 실투화된 층은 용융액 내 오염물 양을 감소시킨다. 도가니 외부표면상 텅스텐 도핑층은 도가니를 강화시키고 반응성을 감소시킬 수 있다. 놀랍게도, 수정 매트릭스 내 텅스텐 도펀트는, 수정도가니의 표면처리된 표면 내의 버블이 제로전위 성장의 손실 및/또는 결정의 질저하를 일으킬 수 있는 도가니 표면에서 텅스텐의 외부확산 없이 또는 성장잉곳의 오염 없이 후속적으로 열적사용되는 동안 붕괴되고 재형성되지 않게 한다.

이하 도 1 을 참조하면, 본 발명에 따라서 텅스텐 도펀트를 도가니 (4) 의 내부표면으로 어닐링시키는 장치 (2) 가 도시되어 있다. 다시 도 1 을 참조하면, 장치 (2) 는 수평지지 테이블 (10), 전원 (도시되지 않음) 에 연결된 전기리드 (12,14), 불활성가스 소스 (도시되지 않음) 에 연결된 불활성가스 입구선 (16), 불활성가스 배구선 (18), 및 텅스텐 소스 (20) 으로 구성되어 있다. 불활성 가스는 텅스텐 소스로부터 산소를 제거하여 소스의 불필요한 산화와 고체 산화물의 형성을 감소시킨다. 적절한 불활성가스는 예를 들어, 아르곤, 헬륨, 크세논 등을 포함한다. 수평지지 테이블 (10) 은 다루는 도가니를 지지하며, 예를 들어 스테인레스 스틸, 유리, 또는 세라믹으로 구성되어 있다. 테이블 (10) 은 표면 내부로 천공 (22,24) 를 갖고, 불활성가스 입구선 (16) 과 불활성가스 배구선 (18) 이 다루는 도가니 주위 분위기에 연결되는 것을 가능하게 한다. 또한, 테이블 (10) 은 표면 내부로 천공 (26,28) 을 갖고, 전선 (12,14) 이 텅스텐 소스 (20) 에 연결되는 것을 가능하게 한다.

전기리드 (12,14) 에 에너지를 가하여 텅스텐 소스 (20) 를 가열시킬 때, 텅스텐 증기는 도가니의 내부에서 생성된다. 텅스텐 소스 (20) 를 가열하여 텅스텐 증기를 생산하기 전에, 불활성가스를 불활성가스선 (16) 을 통해서 텅스텐소스 (20) 주위 분위기에 주입한다. 불활성가스를 소스의 가열과 텅스텐 증기의 생산동안 내내 연속적으로 텅스텐 소스 (20) 주위 분위기에 주입한다. 불활성가스를 불활성가스배구선 (18) 을 통해서 텅스테 소스 주위 분위기로부터 제거한다. 이 텅스텐 소스 (20) 주위 분위기의 연속적인 세정은 텅스텐 소스 (20) 주위 분위기에서 실질적으로 모든 산소를 제거한다. 세정가스의 흐름은 실질적으로 모든 산소를 제거할 만큼 충분하여 고체 산화물의 형성을 실질적으로 제거할 정도가 되야 한다. 당업자는 진공그리스, 실리콘 또는 다른 적당한 봉함제 등의 소량의 봉함제를 도가니와 지지테이블사이에서 사용하여 텅스텐 소스 주위 분위기에 들어오는 산소 양을 감소시킨다는 것을 안다. 또한, 불활성가스 대신 또는 불활성가스와 함께 감압으로 텅스텐소스 구역의 산소농도를 감소시키는데 사용될 수 있다.

실질적으로 산소없는 분위기에서 텅스텐 소스를 가열시켜 생산된 증기 텅스텐은 도가니의 내부표면으로 확산되어 간다. 텅스텐 소스를 가열하면 온도가 증가하고 순서대로 내부표면상의 온도가 증가하여 확산을 용이하게 한다. 도가니의 내부표면을 일반적으로 약 1 시간 내지 약 10 시간사이, 더 바람직하게는 약 2 시간내지 약 8 시간사이, 더욱 바람직하게는 약 4 시간내지 약 6 시간사이, 가장 바람직하게는 약 5 시간동안의 주기로 증기 텅스텐에 노출시켜, 도가니의 내부표면상에 약 100 ppba (parts per billion atomic) 이상, 바람직하게는 약 200 ppba 이상, 가장 바람직하게는 약 300 ppba 이상의 텅스텐을 포함하는 텅스텐 도핑층을 생성한다. 텅스텐을 내부표면으로 약 0.1 ㎜ 내지 약 4 ㎜ 사이로 확산시켜 확산된 텅스텐의 깊이와 같은 깊이를 가진 표면상 텅스텐 도핑층을 생성한다. 텅스텐은 모든 크기의 도가니 내부로 확산되어 품질을 향상시킨다. 당업자는 상업적 요구가 증가한다면, 텅스텐을 더 오랜 시간동안 어닐링시켜서 내부표면으로 더 깊이 어닐링시킬 수 있음을 알 수 있다. 결정성장공정시 사용되는 텅스텐 도핑층은 버블없는 층과 같이 작용하거나 같을 수 있다.

또한, 당업자는 어닐링된 텅스텐은 예를 들어 도가니 내부에서 100 ppba 내지 0 ppba 로 급격한 전이를 생성하지 않는 다는 것을 알 수 있다. 텅스텐이 표면으로 어닐링되면서 그라디언트가 생성되고, 예를 들어, 4 ㎜ 의 두께를 가진 텅스텐 도핑층이 생성되어도, 몇몇 텅스텐은 도가니로 약 4 ㎜ 범위이상으로 확산된다.

여기서 사용되는 용어, 버블없는 층은 완벽하게 버블없는 또는 거의 버블없는 층을 의미할 수 있다. 수정도가니 내 버블을 확인하는 현재분석검출방법은 수 ㎜ 크기의 넓은필드 시야용으로 약 15 ㎛ 의 직경을 가진 버블을 검출할 수 있다. 텅스텐은 본 발명에 따라서 약 0.1 ㎜ 내지 약 4 ㎜ 사이의 두께로 도가니의 내부표면 내부로 어닐링되었을 때, 텅스텐을 포함하는 구역은 ㎣ 당 약 15 ㎛ 이상의 직경을 가진 버블을 포함하지 않는다. 유사하게, 전형적인 잉곳 성장공정의 열주기 후, ㎣ 당 약 15 ㎛ 이상의 직경을 가진 버블을 포함하지 않는다. 당업자는 분석검출방법이 개선되면, 더 작은 직경을 가진 버블을 확인할 수 있기 때문에, 도가니 표면 내부로 어닐링되는 텅스텐 양도 상기 텅스텐 도핑구역 내에서 버블이 검출되지 않는 레벨을 달성하도록 조절하는 것이 바람직할 것임을 인식한다.

텅스텐 도핑층을 가진 도가니를 후속 결정인상공정에서 사용하였을 때, 잉곳 성장시 필요한 극한조건때문에 도가니는 천천히 실리콘 용융물 내부로 천천히 용해된다. 따라서, 용융물에 용해된 수정 매트릭스 내에 있는 텅스텐은 실리콘 용융물에 진입한다. 그러나, 텅스텐은 성장잉곳에 검출될만한 양은 들어가지 않는 것으로 나타난다. 여기에는 2가지 이유가 있다. 우선, 적은 양의 텅스텐을 도가니 내부로 어닐링시켜 원하는 효과를 얻기 때문에, 용융액에 실질적으로 존재하는 텅스텐 양은 없다. 다음으로, 텅스텐은 낮은 분리계수를 갖기때문에, 액체실리콘에 존재하며 성장잉곳 내부로 결정화되지 않는 경향을 가진다.

본 발명의 다른 실시예에는, 텅스텐은 수정도가니의 내부표면 및/또는 외부표면으로 어닐링될 수 있어서, 내부표면과 외부표면상에 텅스텐 도핑층을 생성한다. 텅스텐을 도가니의 외부표면으로 어닐링시켜 텅스텐 도핑층을 생성하는 것은 도가니의 기계적 강도를 증가시켜 잉곳 성장시 도가니의 변형을 감소시킨다. 덧붙여서, 외부표면상 텅스텐 도핑층은 도가니를 지지하는 흑연지지구조물과 도가니의 반응성을 감소시키고, 따라서 성장잉곳과 실리콘 용융물 주위의 오염물 양을 감소시킨다.

이하 도 3 을 참조하면, 도가니 내부표면 및/또는 외부표면으로 텅스텐을 어닐링시키는 장치 (40) 가 도시되어 있다. 텅스텐을 도 1 에 도시된 수정도가니의 내부표면으로 어닐링하는 장치가 도시된 부품에 덧붙여, 장치 (40) 은 용기 (42), 제 2 텅스텐 소스 (44), 제 2 불활성가스 입구선 (30), 제 2 불활성가스 배구선 (32), 및 전원 (도시되지 않음) 에 연결된 제 2 전원리드 세트 (34,36) 로 구성되어 있다. 용기 (42) 는 예를 들어 유리, 스테인레스 스틸, 또는 세라믹으로 구성되어 있고, 수평지지표면 (10) 에 가깝게 짝을 이루어 잘맞는 봉함제로 산소를 불활성가스 정화구역으로부터 격리시킨다. 제 2 텅스텐소스 (44) 는 상기 텅스텐소스와 유사하고, 불활성가스 입구선과 배구선 (30,32) 각각은 어닐링시 용기를 정화한다.

수정도가니의 내부표면과 외부표면을 도 3 에 도시된 장치로 표면처리하여 텅스텐을 양 표면으로 어닐링하여 텅스텐 도핑층을 생성한다. 도가니의 내부표면을 상기된 바와 같이 표면처리하고, 텅스텐 소스 (20) 를 활성화시켜 텅스텐을 도가니의 내부표면으로 원하는 깊이까지 어닐링시킨다. 또한, 제 2 텅스텐 소스 (44) 를 활성화시켜 텅스텐을 도가니의 외부표면으로 어닐링시킨다. 소스가열시 두 텅스텐소스의 주변구역을 연속적으로 불활성가스로 정화시켜 산소 양을 최소화시키고 소스 산화 포텐셜과 고체산화물의 형성을 감소시킨다.

텅스텐을 도가니의 외부표면으로 어닐링시키기 위해서, 제 2 텅스텐소스를 활성화시키고 가열한다. 도가니의 외부표면을 일반적으로 약 1 시간 내지 약 10 시간동안, 바람직하게는 약 2 시간 내지 약 8 시간동안, 더 바람직하게는 약 4 시간에서 약 6 시간동안 그리고 가장 바람직하게는 약 5 시간동안의 주기로 증기 텅스텐에 노출시켜 도가니 외부표면으로 약 100 ppba 이상, 바람직하게는 약 200 ppba 이상, 가장 바람직하게는 약 300 ppba 이상의 텅스텐을 포함하는 텅스텐 도핑층을 생성시킨다. 텅스텐을 외부표면으로 약 0.1 ㎜ 내지 약 6 ㎜ 사이에서 확산시켜 표면상에 확산된 텅스텐의 깊이와 동일한 깊이를 가진 텅스텐 도핑층을 생성한다. 이 텅스텐을 포함하는 구역은 ㎣ 당 약 15 ㎛ 이상의 직경인 버블을 갖지 않는다.

당업자는 도가니의 외부표면만 표면처리하여 외부표면으로만 어닐링된 텅스텐을 가진 도가니를 생성할 수 있음을 안다. 외부표면상에만 텅스텐 도핑층을 생성하는 것은 도 3 에 나타난 장치를 활용하여 원하는 시간동안 제 2 텅스텐 소스를 활성화시킴으로써 간단히 달성할 수 있다. 본 실시예에서, 내부표면 처리용 텅스텐 소스를 활성화하지 않으면, 외부표면만이 어닐링된다.

본 발명의 다른 실시예로서, 스트론튬 도핑 다결정 실리콘 제조 전 그리고 도가니를 채우기 전에 텅스텐을 함유하는 금속-유기 화합물을 사용하여 텅스텐을 수정도가니의 내부표면, 외부표면, 또는 내부표면과 외부표면 모두로 어닐링할 수 있다. 이 실시예에서, 금속-유기 화합물은 유기솔벤트 내 텅스텐 화합물 용액이다. 이 화합물을 도가니의 내부표면, 외부표면, 및 내부표면과 외부표면 모두에 약 500 Å 내지 약 2000 Å 사이의 두께로 형성시키고, 건조시키도록 한다. 다음으로, 건조시켜 실리카층을 형성하는 실리카 겔을 사용하여 실리카 층이 표면처리된 도가니에 도포된다. 실리카겔 층의 형성을 반복하여 여러 층을 형성시킨다. 다음 도가니를 약 1 시간 내지 약 10 시간 동안 약 550 ℃ 내지 약 900 ℃ 사이의 온도에서 어닐링시켜, 2층을 상호확산시켜, 실리카 매트릭스의 물리적 구조를 바꿔서 상기된 바와 같이 가스 용해도의 증가로 인한 버블의 붕괴를 초래한다. 어닐링시 약 100 ppba 이상의 텅스텐을 도가니 표면으로 확산시키고 유기원소를 증기화시킨다.

상기 층 형성 단계의 다른 실시예에서, 텅스텐 이소프로포사이드와 테트라 에틸 오소실리케이트 등의 적당한 프리커서 용액을 사용하여 실리카와 텅스텐성분의 상호혼합을 사용할 수 있다. 상호혼합된 원소를 상기된 바와 같이 가열하여 유기원소를 증기화하고 텅스텐을 어닐링하여 어닐링 후 원하는 물리적 효과를 가져오도록 한다. 또한, 텅스텐이 실리카 매트릭스 내에 남을 수 있도록 텅스텐과 수정모래의 혼합물을 아크융합시키는 것이 본 발명에 따라 사용될 수 있다. 아크융합용 적당한 텅스텐 소스는 텅스텐 산화물을 포함할 수 있다.

상기된 바와 같이, 본 발명의 몇몇 목적이 달성 되었음을 알 수 있다. 본 발명의 범주 내에서, 상기 실리콘 도핑 공정에서 다양한 변화를 줄 수 있고, 상기 기재에 포함된 모든 물질들은 예시로서 해석되어야지 제한된 것이 아니다.

Claims

단결정 실리콘 잉곳 성장용 실리카 도가니 내에서 실리콘 용융액을 제조하는 방법에 있어서,

내부표면 및 외부표면을 가지는 저벽 형성체 및 측벽 형성체를 구비하는 상기 도가니에 다결정 실리콘을 채우는 단계;

상기 도가니 내에서 상기 다결정 실리콘을 용융시켜, 용융 실리콘을 형성하는 단계;

상기 용융 실리콘에 스트론튬을 도핑시키는 단계; 및

상기 용융 실리콘과 접촉하는 상기 도가니의 상기 측벽형성체의 상기 내 부표면상에 실투화된 실리카층을 형성하는 단계를 포함하며,

상기 실리카층은 상기 용융 실리콘 내의 스트론튬에 의해 핵형성되는, 실리콘 용융액 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 스트론튬 도펀트를 질화스트론튬, 염화스트론튬, 옥살산스트론튬, 아세트산스트론튬, 및 수산화스트론튬으로 구성된 그룹중에서 선택하는, 실리콘 용융액 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 스트론튬 도펀트를 탄산스트론튬 및 산화스트론튬으로 구성된 그룹 중에서 선택하는, 실리콘 용융액 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 도가니의 저벽 형성체의 내부표면은 실투화시키지 않지만, 상기 도가니의 측벽 형성체의 내부표면은 실투화시키는, 실리콘 용융액 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 도가니의 측벽 형성체의 내부표면 및 상기 저벽 형성체의 내부표면 모두를 실투화시키는, 실리콘 용융액 제조방법.
단결정 실리콘 잉곳 성장용 실리카 도가니 내에서 실리콘 용융액을 제조하는 방법에 있어서,

내부표면 및 외부표면을 가지는 저벽 형성체 및 측벽 형성체를 구비하는 상기 도가니에 다결정 실리콘을 채우는 단계;

상기 도가니 내에서 상기 다결정 실리콘을 용융시켜 용융 실리콘을 형성하는 단계;

상기 용융 실리콘에 스트론튬을 도핑시키는 단계;

상기 용융 실리콘과 접촉하는 상기 도가니의 측벽 형성체의 내부표면상에 상기 용융 실리콘 내의 스트론튬에 의해 핵형성되는 실투화된 실리카층을 형성시키는 단계; 및

상기 도가니의 측벽 형성체의 내부표면을 적어도 부분적으로 실투화시킨 후 부가 도펀트를 상기 용융 실리콘에 채우는 단계를 포함하는, 실리콘 용융액 제조방법.
제 6 항에 있어서,

상기 스트론튬 도펀트를 질화스트론튬, 염화스트론튬, 옥살산스트론튬, 아세트산스트론튬, 및 수산화스트론튬으로 구성된 그룹중에서 선택하는, 실리콘 용융액 제조방법.
제 6 항에 있어서,

상기 스트론튬 도펀트를 탄산스트론튬 및 산화스트론튬으로 구성된 그룹중에서 선택하는, 실리콘 용융액 제조방법.
단결정 실리콘 잉곳 성장용 실리카 도가니 내에서 실리콘 용융액을 제조하는 방법에 있어서,

내부표면 및 외부표면을 가지는 저벽 형성체 및 측벽 형성체를 구비하는 상기 도가니에 다결정 실리콘을 채우는 단계;

상기 도가니 내에서 상기 다결정 실리콘을 용융시켜 용융 실리콘을 형성하는 단계;

상기 용융 실리콘을 스트론튬으로 도핑시키는 단계; 및

상기 용융 실리콘과 접촉하는 상기 도가니의 내부표면상에 실투화된 실리카층을 형성하는 단계를 포함하며,

상기 실리카층은 상기 용융 실리콘 내의 스트론튬에 의해 핵형성되는, 실리콘 용융액 제조방법.
단결정 실리콘 잉곳 성장용 실리카 도가니 내에서 실리콘 용융액을 제조하는 방법에 있어서,

내부표면 및 외부표면을 가지는 저벽 형성체 및 측벽 형성체를 구비하는 상기 도가니에 다결정 실리콘 및 스트론튬을 채우는 단계;

상기 도가니 내에서 상기 다결정 실리콘을 용융시켜 용융 실리콘을 형성시키는 단계; 및

상기 용융 실리콘과 접촉하는 상기 도가니의 측벽형성체의 내부표면상에 실투화된 실리카층을 형성하는 단계를 포함하며,

상기 실리카층은 상기 용융 실리콘 내의 상기 스트론튬에 의해 핵형성되는, 실리콘 용융액 제조방법.