KR100777336B1 - Apparatus for manufacturing silicon single crystal ingot - Google Patents
Apparatus for manufacturing silicon single crystal ingot Download PDFInfo
- Publication number
- KR100777336B1 KR100777336B1 KR1020060046525A KR20060046525A KR100777336B1 KR 100777336 B1 KR100777336 B1 KR 100777336B1 KR 1020060046525 A KR1020060046525 A KR 1020060046525A KR 20060046525 A KR20060046525 A KR 20060046525A KR 100777336 B1 KR100777336 B1 KR 100777336B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- dopant
- silicon
- silicon melt
- single crystal
- melting point
- Prior art date
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
- C30B15/30—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)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (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)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Description
도 1은 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉고트 제조장치의 개략도이다.1 is a schematic diagram of an apparatus for producing a silicon single crystal ingot according to the present invention.
도 2는 도 1에서 도펀트 공급플레이트의 하면을 보여주는 사시도이다.FIG. 2 is a perspective view illustrating a bottom surface of the dopant supply plate in FIG. 1.
도 3은 도 1에서 도펀트 공급플레이트의 상면을 보여주는 사시도이다.3 is a perspective view illustrating a top surface of the dopant supply plate in FIG. 1.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
100:실리콘 성장로 110:석영 도가니100: silicon growth furnace 110: quartz crucible
112:실리콘 융액 120:히팅부112: silicon melt 120: heating unit
130:측벽 단열부재 140:열차폐 부재130: side wall insulation member 140: heat shield member
180:도펀트 공급플레이트 182:도펀트 수용홈180: dopant supply plate 182: dopant receiving groove
184:홈덮개망 186:지지홈184: groove cover net 186: support groove
190:저융점 도펀트 200:실리콘 종자결정190: Low melting point dopant 200: Silicon seed crystal
300:인상장치 400:실리콘 잉고트300: impression device 400: silicon ingot
본 발명은 실리콘 단결정 잉고트의 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게 는 융점이 실리콘 보다 낮은 저융점 도펀트를 효율적으로 도핑시킬 수 있도록 그 구조가 개선된 실리콘 단결정 잉고트의 제조장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for producing a silicon single crystal ingot, and more particularly, to an apparatus for producing a silicon single crystal ingot having an improved structure so as to efficiently dope a low melting point dopant having a melting point lower than that of silicon.
일반적으로, 반도체 제조에 사용되는 실리콘웨이퍼(silicon wafer)는 적절한 비저항 값을 갖기 위하여, 순수한 실리콘 단결정의 성장공정에서 P-type 또는 N-type의 도펀트(dopant)가 첨가된다. 이 때, P-type 실리콘웨이퍼 제조를 위하여 주입되는 붕소(B)는 그 융점이 약 2180℃로서, 실리콘의 융점인 1412℃보다 높기 때문에 다결정 실리콘을 석영 도가니에 적재시 석영 도가니 바닥에 다결정 실리콘과 함께 투입하여 용융시킴으로써 용융 실리콘에 도펀트가 도핑(dopping) 되도록 한다. 이처럼 실리콘의 융점(1412℃)보다 높은 융점을 가지는 도펀트를 고융점 도펀트라고 한다.In general, silicon wafers used in semiconductor manufacturing have a P-type or N-type dopant added in the growth process of pure silicon single crystals in order to have an appropriate resistivity value. At this time, since the melting point of boron (B) injected for the production of P-type silicon wafer is about 2180 ° C., which is higher than the melting point of silicon 1414 ° C., when polycrystalline silicon is loaded in a quartz crucible, Dopants are doped into the molten silicon by adding them together and melting them. The dopant having a melting point higher than that of silicon (1412 ° C.) is called a high melting point dopant.
한편, 실리콘의 융점(1412℃)에 비하여 낮은 융점을 가지는 도펀트를 저융점 도펀트라고 하며, 이러한 저융점 도펀트에는 안티모니(Sb: 631℃), 적인(red phosphorus: 593℃), 게르마늄(Ge: 937℃), 비소(As: 817℃) 등이 있다. 이러한 저융점 도펀트를 고농도로 첨가시키기 위하여, 붕소 등의 고융점 도펀트 첨가시 사용하는 도핑방법을 이용할 경우, 다결정 실리콘이 완전 용융되기 전에, 저융점 도펀트가 모두 용융/기화되기 때문에, 실리콘 성장로 내의 오염을 유발하는 실리콘 산화물(이는 실리콘 융액으로부터 증발되는 물질이다)을 제거하기 위하여 흘려주는 불활성 기체(예: Ar 등)와 함께 성장로의 외부로 배출/제거될 수 있다. 따라서, 목적하는 비저항값을 갖는 실리콘 단결정을 생산하기가 곤란하였다. On the other hand, dopants having a lower melting point than silicon's melting point (1412 ℃) is called a low melting point dopant, and such low melting dopants are antimony (Sb: 631 ℃), red (us phosphorus: 593 ℃), germanium (Ge: 937 ° C) and arsenic (As: 817 ° C). In order to add such a low melting dopant at a high concentration, when the doping method used for adding a high melting point dopant such as boron is used, all of the low melting dopants are melted / vaporized before the polycrystalline silicon is completely melted. It may be discharged / removed out of the growth furnace with an inert gas (e.g. Ar, etc.) flowing to remove the contaminating silicon oxide (which is the material that evaporates from the silicon melt). Therefore, it was difficult to produce a silicon single crystal having a desired specific resistance value.
한편, 저융점 도펀트가 기화되어 배출되는 것을 방지하기 위하여 성장로 내 에 불활성 기체를 흘리지 않고 밀폐하게 되면, 실리콘 산화물(SiOx)이 성장로 내를 오염시켜, 의도하지 않는 탄소 및 금속 불순물이 실리콘 융액을 오염시키는 문제점이 있었다. 또한, 성장로 내벽에 실리콘 산화물(SiOx)이 증착되어 실리콘 단결정 잉고트 생산시 실리콘 융액 표면에 성장로 내벽에 증착되었던 실리콘 산화물(SiOx)이 낙하하여, 실리콘 단결정의 성장에 장애가 됨으로써, 실리콘 단결정의 생산성 저하의 원인이 되었다.On the other hand, when the low melting dopant is sealed without flowing an inert gas in the growth furnace to prevent it from being vaporized and discharged, silicon oxide (SiOx) contaminates the growth furnace and undesired carbon and metal impurities melt the silicon melt. There was a problem polluting. In addition, silicon oxide (SiOx) is deposited on the inner wall of the growth furnace, and silicon oxide (SiOx), which has been deposited on the inner wall of the growth furnace, falls on the surface of the silicon melt during the production of the silicon single crystal ingot, thereby impeding the growth of the silicon single crystal, thereby increasing the productivity of the silicon single crystal It was the cause of degradation.
따라서, 종래에는 저융점 도펀트의 고농도 주입을 위하여 다결정 실리콘을 완전히 녹인 후에 순수 저융점 도펀트를 용융 실리콘의 표면에 뿌려서 도핑을 실시하여 왔다. 그러나 이 경우, 도핑된 도펀트가 완전히 실리콘 융액 내로 녹아 들어가지 못하고, 약 30% 정도는 기화되어 불활성 기체와 함께 성장로 외부로 배출/제거된다. 따라서, 도펀트의 주입 농도에 대한 제어가 불완전하였으며, 저융점 도펀트의 낭비가 발생하였다. 또한 저융점 도펀트의 대부분은 유독성의 물질로 성장로의 외부로 배출되었을 때에는 환경 오염의 원인이 되는 문제점이 있었다.Therefore, in the related art, polycrystalline silicon is completely dissolved for high concentration injection of low melting point dopant, and then pure doping is sprayed onto the surface of the molten silicon. In this case, however, the doped dopant is not completely melted into the silicon melt, and about 30% is vaporized and discharged / removed out of the furnace together with the inert gas. Thus, control over the dopant concentration is incomplete and waste of low melting dopant is generated. In addition, most of the low melting point dopants are toxic substances, which have a problem of causing environmental pollution when discharged to the outside of the growth furnace.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 종래기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 저융점 도펀트를 효율적으로 도핑시킬 수 있도록 그 구조가 개선된 실리콘 단결정 잉고트의 제조장치를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to improve the above-described problems of the related art, and to provide an apparatus for manufacturing a silicon single crystal ingot having an improved structure to efficiently dope a low melting point dopant.
본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉고트의 제조장치는,An apparatus for producing a silicon single crystal ingot according to the present invention,
실리콘 융액이 수용되는 석영 도가니;A quartz crucible in which a silicon melt is accommodated;
상기 실리콘 융액에 열원을 공급하는 히팅부;A heating unit for supplying a heat source to the silicon melt;
측면으로의 열손실을 줄이도록 상기 히팅부를 에워싸는 측벽 단열부재;A side wall insulation member surrounding the heating portion to reduce heat loss to the side surface;
상부로의 열손실을 줄이도록 상기 히팅부 위에 설치되는 열차폐 부재;A heat shield member installed on the heating portion to reduce heat loss to an upper portion;
실리콘 종자결정을 상기 실리콘 융액에 투입 및 인상시키는 인상장치;An impression device for introducing and pulling silicon seed crystals into the silicon melt;
상기 석영 도가니의 높낮이 위치를 조절하는 위치조절기; 및Position adjuster for adjusting the height of the quartz crucible; And
상기 실리콘 융액의 고액계면으로부터 소정거리 이격되어 그 상부에 설치되는 것으로, 그 상면에는 상기 열차폐 부재와 결합되도록 지지홈이 형성되고, 그 하면에는 저융점 도펀트가 장입될 수 있도록 적어도 하나의 도펀트 수용홈이 형성되었으며, 상기 도펀트 수용홈에 결합되어 장입된 저융점 도펀트를 지지하도록 설치되는 것으로 실리콘 융액이 상기 도펀트 수용홈 내부로 유입될 수 있도록 그물망 구조로 형성된 홈덮개망이 구비된 도펀트 공급플레이트;를 포함한다.It is spaced apart from the liquid-liquid interface of the silicon melt by a predetermined distance, the upper surface of the support groove is formed to be coupled to the heat shield member, the lower surface containing at least one dopant so that the low melting dopant can be charged A dopant supply plate having a groove formed therein and installed to support the low melting point dopant coupled to the dopant receiving groove and having a groove cover net formed of a mesh structure so that the silicon melt may flow into the dopant receiving groove; It includes.
여기에서, 상기 도펀트 공급플레이트의 직경은 상기 석영 도가니의 내면직경 보다 작고, 그 중앙에는 실리콘 잉고트가 통과할 수 있도록 관통공이 형성된다.Here, the diameter of the dopant supply plate is smaller than the inner diameter of the quartz crucible, the through hole is formed in the center so that the silicon ingot can pass.
바람직하게, 상기 도펀트 공급플레이트는 쿼르츠 재질로 형성되며, 상기 도펀트 공급플레이트는 상기 실리콘 융액의 고액계면으로부터 10㎜ 내지 100㎜ 이격되어 설치된다.Preferably, the dopant supply plate is formed of a quartz material, the dopant supply plate is installed 10mm to 100mm away from the solid-liquid interface of the silicon melt.
본 발명에 따르면, 초크랄스키 결정성장법에 따라 실리콘 단결정 잉고트의 제조시, 저융점 도펀트를 실리콘 융액에 효율적으로 도핑시킬 수 있어, 도펀트의 손실을 최소화 시킬 수 있다. 특히, 본 발명에 따르면, 도펀트의 주입을 위한 단결정 성장로의 추가 개폐가 요구되지 않기 때문에, 상기 개폐에 따른 단결정 성장로 내의 오염을 방지할 수 있으며, 그 결과 우수한 품질의 실리콘 잉고트가 제조될 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 도핑량의 제어가 용이하기 때문에 원하는 비저항값을 갖는 실리콘 단결정의 제조가 용이할 수 있다.According to the present invention, when the silicon single crystal ingot is manufactured by the Czochralski crystal growth method, the low melting point dopant can be efficiently doped into the silicon melt, thereby minimizing the loss of the dopant. In particular, according to the present invention, since additional opening and closing of the single crystal growth furnace for injection of the dopant is not required, contamination in the single crystal growth furnace due to the opening and closing can be prevented, and as a result, a silicon ingot of good quality can be produced. have. In addition, according to the present invention, since the control of the doping amount is easy, it may be easy to manufacture a silicon single crystal having a desired specific resistance value.
이하에서는, 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉고트 제조장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment of the silicon single crystal ingot manufacturing apparatus according to the present invention will be described in detail.
실리콘 잉고트의 제조에 있어서, 일반적으로 쵸크랄스키(Czochralski) 결정성장법 및 이를 위한 실리콘 잉고트 제조장치가 널리 공지되어 있다. 초크랄스키 결정성장법은 실리콘 종자결정을 실리콘 융액(silicon melt)에 딥핑하였다가, 이를 서서히 인상시킴으로써 상기 종자결정을 소정직경의 잉고트로 결정성장시키는 방법이며, 본 발명은 이러한 실리콘 잉고트의 성장을 위한 장치발명이다.In the production of silicon ingots, in general, the Czochralski crystal growth method and a silicon ingot production apparatus therefor are well known. The Czochralski crystal growth method is a method of crystal growth of the seed crystals into ingots of a predetermined diameter by dipping silicon seed crystals into a silicon melt and slowly pulling them up. Device for the invention.
도 1은 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉고트 제조장치의 개략도이다. 그리고, 도 2 및 도 3은 각각 도 1에서 도펀트 공급플레이트의 하면과 상면을 보여주는 사시도이다.1 is a schematic diagram of an apparatus for producing a silicon single crystal ingot according to the present invention. 2 and 3 are perspective views showing the lower surface and the upper surface of the dopant supply plate in FIG. 1, respectively.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉고트 제조장치는 실리콘 성장로(100, furnace)와 상기 실리콘 성장로(100) 내에 설치되는 것으로 석영 도가니(110), 히팅부(120), 측벽 단열부재(130), 열차폐 부재(140), 인상장치(300), 위치조절기(500) 및 도펀트 공급플레이트(180)를 구비한다.Referring to Figure 1, the silicon single crystal ingot manufacturing apparatus according to the present invention is installed in the silicon growth furnace (100, furnace) and the silicon growth furnace (100)
구체적으로 설명하면, 상기 석영 도가니(110)는 실리콘 융액(112, silicon melt)을 수용하기 위한 것이며, 다결정 실리콘을 상기 석영 도가니(110)에 적재 및 용융시켜서 실리콘 융액(112)을 얻을 수 있다. 상기 히팅부(120)는 상기 석영 도가 니(110) 주변에 설치되어 상기 실리콘 융액(112)에 열원을 공급하며, 통상 흑연 재질로 형성된다.Specifically, the
상기 측벽 단열부재(130)는 상기 실리콘 성장로(100)의 측벽으로 방출되는 열을 차단하기 위해 설치되는 것으로, 상기 히팅부(120)를 에워싸도록 설치되어 측면으로의 열손실을 줄일 수 있게 된다. 마찬가지로 상부로의 열손실을 줄이도록 상기 히팅부(120) 위에 열차폐 부재(140)가 설치된다. The
상기 인상장치(300)에 의해 실리콘 종자결정(200)을 상기 실리콘 융액(112)에 투입 및 인상시킬 수 있으며, 상기 위치조절기(500)에 의해 상기 석영 도가니(110)의 높낮이 위치가 조절될 수 있다.The
상기 도펀트 공급플레이트(180)는 상기 실리콘 융액(112)의 고액계면으로부터 소정거리 이격되어 그 상부에 설치된다. 상기 도펀트 공급플레이트(180)의 상면에는 상기 열차폐 부재(140)와 결합되어 위치고정되도록 지지홈(186)이 형성된다. 그리고, 상기 도펀트 공급플레이트(180)의 하면에는 저융점 도펀트(190)가 장입될 수 있도록 적어도 하나의 도펀트 수용홈(182)이 형성된다. 여기에서, 저융점 도펀트(190)는 안티몬(Sb), 비스무스(Bi), 적인(red phosphorus), 게르마늄(Ge), 갈륨(Ga) 및 비소(As)로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 그리고, 이와 같이 장입된 저융점 도펀트(190)를 지지할 수 있도록, 상기 도펀트 수용홈(182)에는 홈덮개망(184)이 결합되어 설치된다. 상기 홈덮개망(184)의 결합을 위해 상기 도펀트 수용홈(182)의 내주면에는 나사홈이 더 형성되는 것이 바람직하며, 상기 나사홈에 대응하여 상기 홈덮개망(184)에 나사산이 더 형성될 수 있다. 상기 홈덮개망(184)을 통해 실리콘 융액(112)이 상기 도펀트 수용홈(182) 내부로 유입될 수 있도록, 상기 홈덮개망(184)은 그물망 구조로 형성된다. 그리고, 이러한 홈덮개망(184)은 상기 도펀트 수용홈(182)의 내부에 완전히 인입되도록 설치되어, 외부로 돌출되지 않는 것이 바람직하다. 이는 상기 저융점 도펀트(190)가 외부의 고온에 노출될 경우, 기화되어 유출되는 것을 방지하기 위함이다.The
상기 도펀트 공급플레이트(180)는 상기 석영 도가니(110)의 내면직경 보다 더 작은 직경을 가지도록 제조되며, 그 중앙에는 실리콘 잉고트(400)가 통과할 수 있도록 관통공(180a)이 형성된다. 따라서, 상기 위치조절기(500)에 의해 상기 석영 도가니(110)의 높낮이 위치를 조절하여, 실리콘 융액(112)의 고액계면을 상기 도펀트 공급플레이트(180)의 하면에 접촉시킬 수 있으며, 보다 구체적으로는 실리콘 융액(112)이 상기 도펀트 수용홈(182)에 유입될 수 있도록 조절할 수 있다. 실리콘 융액(112)의 유입시에, 상기 도펀트 수용홈(182) 내부에 장입된 도펀트(190)는 상기 실리콘 융액(112)에 쉽게 용해될 수 있다. 이 과정에서, 도펀트(190)의 손실은 거의 없으며, 거의 100%의 도펀트가 상기 실리콘 융액(112)에 용해될 수 있다. 그리고, 이러한 도펀트 공급플레이트(180)는 쿼르츠 재질로 형성될 수 있기 때문에, 그와 접촉되는 상기 실리콘 융액(112)의 오염을 염려하지 않아도 된다.The
상기 도펀트 공급플레이트(180)는 상기 실리콘 융액(112)의 고액계면으로부터 10㎜ 내지 100㎜ 이격되어 설치되는 것이 바람직하다. 이와 같이 도펀트 공급플레이트(180)를 소정거리 이격시켜서 설치할 경우, 상기 실리콘 융액(112)의 고액계면과 도펀트 공급플레이트(180)의 하면 사이에 실리콘 융액(112)으로부터 배출된 산소기체의 적체를 유도할 수 있으며, 그 결과 실리콘 융액(112)의 고액계면에서 산소분압을 상승시킬 수 있다. 이와 같은 산소분압의 상승은 실리콘 잉고트의 성장에 악영향을 미치는 것으로 알려져 있는 마랑고니(Marangoni) 흐름을 억제시킬 수 있다. 여기에서, 마랑고니 흐름이란 실리콘 융액(112)의 대류현상 중의 하나로서, 실리콘 융액(112)의 표면에서 석영 도가니(110)의 내벽측이 실리콘 잉고트(400)의 성장측 보다 온도가 높아짐에 따라, 이러한 온도구배에 의하여 석영 도가니(110)의 내벽측에서 실리콘 잉고트(400)의 성장측으로 실리콘 융액(112)의 흐름현상이 발생되는 것을 말한다. 상기 산소분압의 상승은 이러한 마랑고니 흐름을 억제하는 것으로 이미 보고된 바 있기 때문에, 도펀트 공급플레이트(180)의 설치로 이러한 부수적인 효과를 얻을 수 있다. 상기 도펀트 공급플레이트(180)의 이격거리가 100㎜ 이상으로 너무 멀 경우, 실리콘 융액(112)의 고액계면에서 산소분압의 상승을 기대하기 어렵고, 반대로 10㎜ 이하로 너무 가까울 경우, 상기 도펀트 수용홈(182) 내부에 장입된 저융점 도펀트(190)가 외부 고온의 영향으로 기화되어 유출될 수 있기 때문에, 10㎜ 내지 100㎜ 이격거리가 가장 바람직하다.The
이와 같은 구성을 갖는 실리콘 잉고트 제조장치에서, 실리콘 종자결정(200)을 실리콘 융액(112)에 딥핑하였다가, 이를 서서히 인상시킴으로써 상기 종자결정(200)을 소정직경의 잉고트로 결정성장시킬 수 있으며, 필요에 따라 도펀트 공급플레이트(180)의 저면을 실리콘 융액(112)에 딥핑시킴으로써 도펀트 수용홈(182)에 장입된 저융점 도펀트(190)을 상기 실리콘 융액(112)에 혼입시킬 수 있게 된다. 이와 같은 공정과정을 통하여 도펀트 주입 및 잉고트 성장이 1-스텝공정(1 step process)으로 수행될 수 있으며, 도펀트의 주입을 위한 실리콘 성장로(100)의 추가 개폐가 요구되지 않기 때문에, 상기 개폐에 따른 실리콘 성장로(100) 내의 오염을 방지할 수 있다. 그 결과 저융점 도펀트(190)가 주입된 양질의 실리콘 잉고트(400)를 얻을 수 있다.In the silicon ingot manufacturing apparatus having such a configuration, the
본 발명에 따르면, 초크랄스키 결정성장법에 따라 실리콘 단결정 잉고트의 제조시, 저융점 도펀트를 실리콘 융액에 효율적으로 도핑시킬 수 있어, 도펀트의 손실을 최소화 시킬 수 있다. 특히, 본 발명에 따르면, 도펀트의 주입을 위한 실리콘 성장로의 추가 개폐가 요구되지 않기 때문에, 상기 개폐에 따른 실리콘 성장로 내의 오염을 방지할 수 있으며, 그 결과 우수한 품질의 실리콘 잉고트가 제조될 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 도핑량의 제어가 용이하기 때문에 원하는 비저항값을 갖는 실리콘 단결정의 제조가 용이할 수 있다.According to the present invention, when the silicon single crystal ingot is manufactured by the Czochralski crystal growth method, the low melting point dopant can be efficiently doped into the silicon melt, thereby minimizing the loss of the dopant. In particular, according to the present invention, since additional opening and closing of the silicon growth furnace for injection of the dopant is not required, contamination in the silicon growth furnace due to the opening and closing can be prevented, and as a result, a silicon ingot of good quality can be produced. have. In addition, according to the present invention, since the control of the doping amount is easy, it may be easy to manufacture a silicon single crystal having a desired specific resistance value.
이상에서, 이러한 본원 발명의 이해를 돕기 위하여 몇몇의 모범적인 실시예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었으나, 이러한 실시예들은 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 상기 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점이 이해되어야 할 것이다. 따라서, 본 발명은 도시되고 설명된 구조와 공정순서에만 국한되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 발명의 기술사상을 중심으로 보호되어야 할 것이다.In the above, some exemplary embodiments have been described and illustrated in the accompanying drawings in order to facilitate understanding of the present invention, but these embodiments are merely exemplary and various modifications from the embodiments can be made by those skilled in the art. And it should be understood that other equivalent embodiments are possible. Therefore, the present invention is not limited to the illustrated and described structures and process sequences, but should be protected based on the technical spirit of the invention described in the claims.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060046525A KR100777336B1 (en) | 2006-05-24 | 2006-05-24 | Apparatus for manufacturing silicon single crystal ingot |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060046525A KR100777336B1 (en) | 2006-05-24 | 2006-05-24 | Apparatus for manufacturing silicon single crystal ingot |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR100777336B1 true KR100777336B1 (en) | 2007-11-28 |
Family
ID=39080069
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020060046525A KR100777336B1 (en) | 2006-05-24 | 2006-05-24 | Apparatus for manufacturing silicon single crystal ingot |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100777336B1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013025024A2 (en) * | 2011-08-12 | 2013-02-21 | Lg Siltron Inc. | Ingot growing apparatus and method of manufacturing ingot |
KR101331759B1 (en) * | 2011-03-22 | 2013-11-20 | 주식회사 엘지실트론 | Apparatus for fabricating silicon syngle crystal ingot and method for fabricating silicon syngle ingot |
CN104514032A (en) * | 2014-12-18 | 2015-04-15 | 华中科技大学 | Thermal field coordination control Czochralski crystal growth furnace |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001199794A (en) | 2000-01-17 | 2001-07-24 | Toshiba Ceramics Co Ltd | Silicon single crystal ingot, method for producing the same and method for producing silicon wafer |
JP2001253791A (en) | 2000-02-17 | 2001-09-18 | Wacker Siltronic G Fuer Halbleitermaterialien Ag | Method and device for doping melt |
KR20030015239A (en) * | 2000-05-10 | 2003-02-20 | 엠이엠씨 일렉트로닉 머티리얼즈 인코포레이티드 | Method and device for feeding arsenic dopant into a silicon crystal growing process |
KR20040039012A (en) * | 2002-10-30 | 2004-05-10 | 주식회사 실트론 | A device for growing a silicon ingot |
-
2006
- 2006-05-24 KR KR1020060046525A patent/KR100777336B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001199794A (en) | 2000-01-17 | 2001-07-24 | Toshiba Ceramics Co Ltd | Silicon single crystal ingot, method for producing the same and method for producing silicon wafer |
JP2001253791A (en) | 2000-02-17 | 2001-09-18 | Wacker Siltronic G Fuer Halbleitermaterialien Ag | Method and device for doping melt |
KR20030015239A (en) * | 2000-05-10 | 2003-02-20 | 엠이엠씨 일렉트로닉 머티리얼즈 인코포레이티드 | Method and device for feeding arsenic dopant into a silicon crystal growing process |
KR20040039012A (en) * | 2002-10-30 | 2004-05-10 | 주식회사 실트론 | A device for growing a silicon ingot |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101331759B1 (en) * | 2011-03-22 | 2013-11-20 | 주식회사 엘지실트론 | Apparatus for fabricating silicon syngle crystal ingot and method for fabricating silicon syngle ingot |
WO2013025024A2 (en) * | 2011-08-12 | 2013-02-21 | Lg Siltron Inc. | Ingot growing apparatus and method of manufacturing ingot |
WO2013025024A3 (en) * | 2011-08-12 | 2013-05-16 | Lg Siltron Inc. | Ingot growing apparatus and method of manufacturing ingot |
KR101330408B1 (en) * | 2011-08-12 | 2013-11-15 | 주식회사 엘지실트론 | Apparatus of ingot growing and method of the same |
DE112012003344B4 (en) * | 2011-08-12 | 2016-08-11 | Lg Siltron Inc. | Ingot cultivation device and method for producing an ingot |
US9469917B2 (en) | 2011-08-12 | 2016-10-18 | Lg Siltron Inc. | Dopant feeder of ignot growing apparatus |
CN104514032A (en) * | 2014-12-18 | 2015-04-15 | 华中科技大学 | Thermal field coordination control Czochralski crystal growth furnace |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102312204B1 (en) | Method for controlling resistivity and n-type silicon single crystal | |
KR100486877B1 (en) | A silicon single crystal grower with an apparatus for doping the dopants of low melting point and a method for doping the dopants of low melting point | |
EP2584070B1 (en) | Method of manufactoring a p-type silicon single crystal | |
JP2014144909A (en) | Ingot and silicon wafer | |
JP2009215117A (en) | Silicon single crystal pulling device and method for producing silicon single crystal | |
US7909930B2 (en) | Method for producing a silicon single crystal and a silicon single crystal | |
KR20240001259A (en) | Crystal growing furnace, method, and single crystal silicon ingot for growing a single crystal silicon ingot | |
KR100720366B1 (en) | ENHANCED n-TYPE SILICON MATERIAL FOR EPITAXIAL WAFER SUBSTRATE AND METHOD OF MAKING SAME | |
KR20190043626A (en) | Compound semiconductor and method for manufacturing compound semiconductor single crystal | |
KR100777336B1 (en) | Apparatus for manufacturing silicon single crystal ingot | |
WO2013081378A1 (en) | Apparatus and method for growing ingots | |
KR100777337B1 (en) | Method of manufacturing silicon single crystal ingot | |
JP2014080343A (en) | Apparatus and method for crystal production based on vertical boat method | |
KR20090127295A (en) | Method of growing single crystal and single crystal pulling apparatus | |
JP2008266094A (en) | Apparatus and method for producing semiconductor single crystal | |
KR100777335B1 (en) | Method of manufacturing silicon single crystal ingot | |
CN110952133B (en) | Quartz sealing cap for crystal growth based on VGF method, crystal growth device and crystal growth process | |
US8308864B2 (en) | Single-crystal manufacturing method | |
JP6304125B2 (en) | A method for controlling resistivity in the axial direction of silicon single crystal | |
KR101129928B1 (en) | Method for Manufacturing Single Crystal | |
KR102124720B1 (en) | Method for manufacturing semiconductor wafer of single crystal silicon, semiconductor wafer manufacturing apparatus of single crystal silicon, and semiconductor wafer of single crystal silicon | |
KR20130007354A (en) | Apparatus for growing silicon crystal and method for growing silicon crystal using the same | |
JPWO2002036861A1 (en) | Apparatus and method for producing silicon semiconductor single crystal | |
JP2010030868A (en) | Production method of semiconductor single crystal | |
JP4599067B2 (en) | Ga compound doped polycrystalline silicon and manufacturing method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
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: 20111115 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |