KR100831052B1 - 실리콘 단결정 잉곳의 산소농도 조절방법, 이를 사용하여제조된 잉곳 - Google Patents

실리콘 단결정 잉곳의 산소농도 조절방법, 이를 사용하여제조된 잉곳 Download PDF

Info

Publication number
KR100831052B1
KR100831052B1 KR1020070067156A KR20070067156A KR100831052B1 KR 100831052 B1 KR100831052 B1 KR 100831052B1 KR 1020070067156 A KR1020070067156 A KR 1020070067156A KR 20070067156 A KR20070067156 A KR 20070067156A KR 100831052 B1 KR100831052 B1 KR 100831052B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
single crystal
silicon single
oxygen concentration
silicon
crucible
Prior art date
Application number
KR1020070067156A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20070075429A (ko
Inventor
최일수
한기정
Original Assignee
주식회사 실트론
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 실트론 filed Critical 주식회사 실트론
Priority to KR1020070067156A priority Critical patent/KR100831052B1/ko
Publication of KR20070075429A publication Critical patent/KR20070075429A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100831052B1 publication Critical patent/KR100831052B1/ko

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
    • C30B15/20—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
    • C30B15/30—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)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

본 발명은 쵸크랄스키 법에 의해 성장된 실리콘 단결정 잉곳의 산소농도 조절방법에 관한 것으로 보다 구체적으로는 AC 전류를 사용하는 히터를 구비한 실리콘 단결정 잉곳 성장장치에서 실리콘 융액을 담고 있는 도가니의 회전속도를 제어함으로써 상기 도가니로부터 용출되는 산소농도 및 실리콘 융액의 대류를 제어하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 산소농도 조절방법에 대한 것이다.
본 발명에 따른 실리콘 단결정의 산소농도 조절방법에 의하면, AC 전류를 사용하는 히터를 구비한 실리콘 단결정 잉곳 성장장치에서 석영 도가니의 회전속도를 조절함으로써 다양한 스펙의 산소농도의 단결정 실리콘 잉곳 및 웨이퍼를 높은 생산성으로 제조할 수 있다.
실리콘 단결정 잉곳, 산소농도, AC 전원, 히터

Description

실리콘 단결정 잉곳의 산소농도 조절방법, 이를 사용하여 제조된 잉곳{METHOD FOR CONTROLLING OXYGEN CONTENT IN SILICON SINGLE CRYSTALLINE INGOT, INGOT PRODUCED THEREBY}
본 발명은 쵸크랄스키법(Czochralski method)에 의한 실리콘 단결정 잉곳의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 실리콘 단결정 잉곳의 산소농도 조절방법, 이를 사용하여 제조된 잉곳 및 웨이퍼에 관한 것이다.
일반적으로 쵸크랄스키 법에 따라 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키는 방법에서는 석영 도가니의 내부에 다결정 실리콘을 적재하고 히터로부터 복사되는 열로 다결정 실리콘을 용융시켜 실리콘 융액으로 만든 다음, 실리콘 융액의 표면으로부터 실리콘 단결정 잉곳을 성장시킨다.
실리콘 단결정 잉곳을 성장시킬 때에는 도가니를 지지하는 축을 회전시키면서 도가니를 상승시켜 고-액 계면이 동일한 높이를 유지하도록 하고, 실리콘 단결정 잉곳은 도가니의 회전축과 동일한 축을 중심으로 하여 도가니의 회전방향과 반대방향으로 회전시키면서 끌어올린다. 이렇게 성장된 실리콘 단결정 잉곳은 슬라이싱(Slicing), 래핑(Lapping), 폴리싱(Polishing), 클리닝(Cleaning) 등 웨이퍼 가 공 공정을 거침으로써 실리콘 단결정 웨이퍼가 되어 반도체 디바이스 기판으로 사용하게 된다.
실리콘 단결정 잉곳 성장에서 경원소 불순물에 해당되는 산소는 실리콘 융액과 석영도가니가 접하는 석영도가니 내부표면에서 실리콘 융액으로 용해되어 약 98% 이상의 산소는 실리콘 융체의 표면에서 SiO 형태의 기체로 증발하고, 실리콘 단결정 잉곳과 실리콘 융액의 계면 근방에 존재하는 산소는 편석현상에 의하여 성장하는 실리콘 단결정 잉곳 내로 혼입된다.
실리콘 결정내의 산소는 긍정적 측면과 부정적 측면의 양면성을 가지고 있다. 실리콘 웨이퍼의 벌크 내에 존재하는 산소는 후속하는 반도체 소자의 제조 공정에 의해 발생할 수 있는 금속 불순물을 제거하는 진성 게터링 사이트(intrinsic gettering site)로 작용하므로, 반도체 소자의 작동에 필수적인 것으로 알려져 있다. 한편 산소는 반도체 소자 제조 공정의 열처리 과정에서 석출물, 전위 및 적층결함 등의 결함들을 야기함으로써 상기 반도체 소자의 전기적 특성을 악화시킬 수 있다.
따라서, 궁극적으로 실리콘 결정내의 산소함량은 품질관리 측면에서는 매우 중요한 요소로서, 실리콘 웨이퍼의 응용분야의 요구조건에 따라 매우 신중하게 제어되어야 한다.
1980년대 초부터 산업적으로 지배적 위치에서 이용되는 쵸크랄스키 방법으로 성장된 실리콘 결정의 산소농도는 결정의 길이에 따라 변화하는데, 결정의 중간 및/또는 저부에서 보다는 시드단부(seed end)에서 더 높다. 또한, 결정 단면부의 반 경 방향을 따라서도 산소농도가 변화하다.
미국특허 제4,436,577호에서 프레데리히(Frederich) 등은 (실리카 -> 석영) 도가니에 보유된 용융 실리콘 상에서 시드 결정의 작용으로 제조한 실리콘 결정봉에서 산소함량 및 그 분포를 조절하기 위한 방법을 제시하였다. 상기 방법에서는 융체로부터 끌어올릴 때 도가니의 회전 방향과 반대방향으로 더 큰 회전속도로 결정시드봉을 회전시키고, 반면에 도가니의 융체 레벨이 감소 될 때에는 도가니의 회전속도를 증가시킴으로써 산소의 분포를 조절하였다.
그러나, 최근에는 실리콘 반도체 기술의 진보에 따라 상기 미국특허 제4,436,577호에서 개시된 것보다 직경이 더 큰 실리콘 결정이 요구되었다. 이에 따라 융체 장입량이 증가하였으며, 도가니 직경도 더 큰 것이 요구되었다.
반면에 안정한 결정성장을 위해 결정 및 도가니의 회전속도를 최적화하기 위하여 부여되는 물리학적 제한요인들 때문에, 원하는 농도범위로 산소함량을 균일화하는 것은 점차 어려워지게 되었다.
이와 같은 산소농도 조절문제의 어려움을 극복하기 위한 하나의 해결책으로서, 최근에는 축 대칭인 방사상의 커스프자장을 이용하는데 관심이 모아지고 있다. 이 방법은 일본 특개소 58-217493호에서 제시되었다. 이 방법에 따르면, 반대방향으로 원형 전류가 흐르는 한쌍의 코일이 융체의 상, 하부에 배치된다. 그 결과 융체의 길이를 따라 1/2 위치에서 방사상의 수평 자장이 형성되고, 이 방사상의 커스프자장이 융체의 유동을 제한하여 안정화시킴으로써 도가니로부터의 오염을 방지한다.
또한, WO 89/08731(89. 9. 27)에서 바라클라우(Barraclough) 등은 커스프 자장법의 개량을 제안하였다. WO 89/08731에 따르면, 결정의 회전축에 평행한 자장 성분이 성장해 나가는 결정과 융체와의 계면에서는 500가우스 미만, 융체의 다른 부분에서는 500 가우스를 초과하는 값이 되어야 하며, 이와 같은 자장 분포는 결정 성장시에 유지되어야 한다.
또한, 특개평 1-282185에서 히라따(Hirata) 등은 다른 개선된 방법을 제안하였다. 이에 따르면, 산소 등의 이동 불순물들은 융체에 커스프자장을 부여하여 융체의 표면을 수직으로 절단하는 자장 성분의 강도와 융체의 저면을 수직으로 절단하는 저장 성분의 강도와의 비율을 변화시킴으로써 조절할 수 있다. 상기 비율의 변화는 (1)도가니에 대하여 코일을 이동시키거나(코일간의 거리는 일정하게 유지), (2)코일간의 암페어 권수비를 변화하거나, 또는 (3)코일간의 거리를 변화시킴으로써 가능하다.
그러나, 현재까지 개시된 커스프자장법 중 어떤 것도 완전히 만족스러운 것이 없으며, 특정 조건하에서는 축자장을 이용할 경우에 관찰되는 것과 유사하게 축방향 및 반경 방향으로의 산소 균일성이 악화되는 단점이 있다.
이에, 본 발명의 발명자들은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 AC 전류를 사용하는 히터를 구비한 잉곳 성장장치를 이용하여 석영도가니 회전 속도와 실리콘 단결정 잉곳 내 산소 농도에 미치는 효과를 연구하던 중, 도가니 회전속도가 2rpm 이하의 저속인 경우, 일반적으로 실리콘 단결정 잉곳 성장에 사용되는 DC 전류를 사용하는 흑연 발열체를 구비한 잉곳 성장장치에는 석영도가니 회전 속도가 감소함에 따라 산소 농도가 낮아지는 경향과는 달리, AC 전류를 사용하는 히터를 구비한 잉곳 성장장치에서는 실리콘 단결정 잉곳의 산소 농도 조절이 용이한 것을 확인하여 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 주된 목적은 석영 도가니에 담긴 실리콘 융액으로부터 시드 결정에 의해 끌어올려지는 실리콘 단결정 잉곳의 산소농도를 조절하는 방법을 제공하는 것이다.
특히, AC 히터를 구비한 잉곳 성장장치를 사용하여 도가니 회전속도를 제어함으로써 실리콘 단결정 잉곳의 산소농도를 조절하는 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 목적은 산소농도가 다양하게 제어된 고품질 실리콘 단결정 잉곳 성장방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 생산성이 높은 실리콘 단결정 잉곳 성장 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 획득 수율이 높은 실리콘 단결정 잉곳 성장 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 고객이 원하는 규격에 따라 산소농도가 다양하게 제어된 실리콘 단결정 잉곳 및 웨이퍼를 제공함에 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 쵸크랄스키 법에 의해 성장된 실리콘 단결정 잉곳의 산소농도 조절방법으로서, 실리콘 융액을 담고 있는 도가니의 회전속도를 제어함으로써 상기 도가니로부터 용출되는 산소농도를 제어하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 산소농도 조절방법을 제공한다.
상기 용출 산소량은 AC 전류를 사용하는 히터를 구비함으로써 제어되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 쵸크랄스키 법으로 성장된 실리콘 단결정 잉곳으로서, AC 전류를 사용하는 히터를 구비한 실리콘 단결정 잉곳 성장장치의 실리콘 융액을 담고 있는 도가니의 회전속도를 제어하여 성장된 실리콘 단결정 잉곳 내의 산소농도가 8pma 이상 17ppma 이하인 실리콘 단결정 잉곳을 제공한다.
또한, 본 발명은 AC 전류를 사용하는 히터를 구비한 실리콘 단결정 잉곳 성장장치의 실리콘 융액을 담고 있는 도가니의 회전속도를 제어하여 초크랄스키 법으로 성장된 실리콘 단결정 잉곳으로부터 제조된 실리콘 웨이퍼이며, 상기 웨이퍼는 격자간 산소농도가 8pma 이상 17ppma인 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼를 제공한다.
*또한, 본 발명은 쵸크랄스키 법에 의해 실리콘 단결정을 성장시키는 장치로서, 챔버; 상기 챔버의 내부에 설치되고, 실리콘 융액을 담고 있는 도가니; 상기 도가니의 측방에 설치되어 상기 실리콘 융액을 가열하며, AC 전류를 사용하는 히터; 및 상기 실리콘 융액으로부터 성장되는 실리콘 단결정을 인상하는 인상기구를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장장치를 제공한다.
본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 산소농도 조절방법, 이를 사용하여 제조된 잉곳 및 웨이퍼는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 실리콘 단결정 잉곳의 산소농도 조절방법에 의하면, AC 전원 하에서 석영 도가니의 회전속도를 조절함으로써 산소 농도를 원활하게 조절할 수 있다.
특히, AC 전류를 사용하는 히터를 구비한 실리콘 단결정 잉곳 성장장치를 사용하여 도가니의 회전속도를 제어할 때, 산소 농도를 고객이 원하는 요구에 대응하여 보다 원활하게 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 실리콘 단결정 잉곳의 산소농도 조절방법에 의하면 높은 생산성으로 고산소농도의 고품질 실리콘 단결정 잉곳을 성장시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실리콘 단결정 잉곳의 산소농도 조절방법에 의하면 높은 생산성으로 저산소농도의 고품질 실리콘 단결정 잉곳을 성장시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실리콘 단결정 잉곳 및 웨이퍼에 의하면 높은 생산성을 유지하면서 다양한 스펙의 산소농도의 실리콘 단결성 잉곳과 웨이퍼를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 실리콘 단결정 잉곳의 산소농도 조절방법에 의하면 AC 히터 를 구비한 잉곳 성장장치를 사용하여 도가니 회전속도를 제어함으로써 비교적 큰 직경·비교적 저함량의 산소를 가지는 실리콘 단결정 잉곳 및 웨이퍼를 제공할 수 있다.
특히, AC 전원하에서 석영 도가니의 회전속도를 조절하여 실리콘 단결정 잉곳의 산소농도를 제어함으로써 고객이 원하는 요구에 대응하여 8-17ppma의 다양한 스펙의 실리콘 단결정 잉곳 및 실리콘 웨이퍼를 제조할 수 있다.
본 발명은, AC 전류를 사용하는 히터를 구비한 실리콘 단결정 실리콘 잉곳 성장 장치를 사용하여 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키는 경우에는 DC 전류를 사용하는 히터를 구비한 실리콘 단결정 실리콘 잉곳 성장 장치를 사용하여 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키는 경우보다, 도가니 회전속도 변화에 따라 산소 농도를 원활하게 조절할 수 있다는 사실에서 기인한 것이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 쵸크랄스키 법에 의해 성장된 실리콘 단결정 잉곳의 산소농도 조절방법은, 실리콘 융액을 담고 있는 도가니의 회전속도를 제어함으로써 상기 도가니로부터 용출되는 산소농도를 제어한다. 이때, 성장되는 실리콘 단결성 잉곳의 산소농도를 다양한 스펙으로 조절하기 위하여, AC 전류를 사용하는 히터 또는 AC 흑연발열체를 구비한 실리콘 단결정 성장장치를 사용하는 것이 바람 직하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 쵸크랄스키 법에 의해 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키는 과정을 도시한 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 제조장치는 챔버(10)를 포함하며, 챔버(10)의 내부에서 실리콘 단결정 잉곳의 성장이 이루어진다.
챔버(10) 내에는 실리콘 융액(SM)을 담는 석영 도가니(20)가 설치되며, 이 석영 도가니(20)의 외부에는 흑연으로 이루어진 흑연 도가니)(25)가 석영 도가니(20)를 지지하도록 설치된다.
흑연 도가니(25)는 회전축(30) 상에 고정 설치되고, 이 회전축(30)은 구동 수단(미도시)에 의해 회전되어 석영 도가니(20)를 회전시키면서 상승시켜 고-액 계면이 동일한 높이를 유지하도록 한다. 흑연 도가니(25)는 소정 간격을 두고 히터(40)에 에워싸여지며, 이 히터(40)는 원통형 단열재(45)에 의해 에워싸이는데 이때 원통형 단열재(45)은 히터(40)에서 발산되는 열이 챔버(10)의 벽 쪽으로 확산되는 것을 방지하여 열 효율을 향상시킨다.
상기 히터(40)는 흑연 도가니(25)의 측방에 설치되어 기본적으로 석영 도가니(20) 내에 적재된 고순도의 다결정 실리콘 덩어리를 용융하여 실리콘 융액(SM)으로 만드는 역할을 한다. 즉, 지금까지 히터는 DC 전류를 사용하는 히터를 주로 사용하였으며, 그 역할에 있어서도 열을 발생시켜 다결정 실리콘 덩어리를 용융하는 것에 지나지 않았다.
그러나 본 발명에서는 AC 전류를 사용하는 실리콘 단결정 잉곳 성장장치를 사용하면, 도가니 회전속도 변화에 따라 상기 실리콘 단결정 잉곳의 산소 농도가 민감하게 변화하는 것을 발견하였다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 AC 전원에서 석영 도가니 회전속도 변화에 따른 산소농도 변화를 실리콘 단결정 잉곳의 길이마다 측정하여 그 결과를 그래프로 나타낸 것이다. 즉, AC전류를 사용하는 히터를 구비한 실리콘 단결정 성장장치에서, 실리콘 융액을 담고 있는 도가니의 회전속도를 계속해서 변화시켜 가면서 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키고, 회전속도가 변화되는 가운데 성장된 실리콘 단결정 잉곳 내의 산소농도를 계속해서 측정하여 실리콘 단결정 잉곳의 길이에 대한 그래프로 도시하였다. 도2를 참조하면, 대체로 도가니 회전 속도가 감소할 때 산소농도도 감소하는 경향성을 보이지만, 도가니 회전속도가 1.2 rpm 이하로 낮은 경우에는 도가니 회전속도가 감소함에 따라 오히려 산소농도는 증가하는 경향성을 보이는 것을 알 수 있다.
도2에서 보듯이, 본 발명의 일실시예에 따른 AC 전원 하에서 석영 도가니의 회전속도를 조절하여 실리콘 단결정 잉곳의 산소농도를 제어하는 방법은 고객의 다양한 산소농도 요구에 대응하여, 특히 17ppma 이하의 산소농도 범위에서 실리콘 단결정 잉곳 및 실리콘 웨이퍼를 제조하기에 매우 유용하다.
본 발명의 일실시예에 따른 상기 AC 히터(40)를 사용하여 잉곳을 성장시키는 경우에는 교류전류에 의해 주파수가 발생함에 따라 자기장이 발생하고 상기 자기장이 융액의 대류를 제어함으로써 잉곳 내의 산소농도를 보다 용이하게 조절할 수 있는 것이다. 이때, 상기 교류전류에 의한 자기장의 주기적인 변동은 석영도가니와 실리콘 융액의 계면에서의 산소 용해 및 확산 경계층의 두께를 감소함으로써 석영도가니 표면에서의 산소 용해를 촉진하는 역할을 한다.
즉, 상기 AC 히터를 사용하여 석영 도가니의 회전속도를 조절하면서 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키면, 상기 석영 도가니로부터의 산소 용출 및 실리콘 융액내의 산소 이동경로를 용이하게 제어함으로써 실리콘 단결정 잉곳을 다양한 산소농도 스펙으로 성장시킬 수 있다.
특히, 고품질 실리콘 단결정 잉곳을 제조하기 위하여 도가니 회전수를 0.3 내지 0.5 정도로 낮게 조절하는 경우에는, 진동에 의해 확산경계(diffusion boundary)가 작아질 뿐만 아니라, 반응 속도를 증가시켜 상기 석영 도가니로부터의 산소용출을 용이하게 제어한다.
상기와 같이 석영 도가니의 회전속도를 조절하면 빠른 성장속도로 고농도의 산소 농도를 갖는 고품질의 실리콘 단결정 잉곳을 성장시킬 수 있으므로, 그 생산성도 약 20 내지 30% 정도 향상시킬 수 있다.
실리콘 단결정 잉곳을 저 산소농도로 성장시키기 위해서는 상기 도가니의 회전속도는 0.8 rpm 이상 1.5 rpm 이하로 제어되는 것이 바람직하며, 고 산소농도로 성장시키기 위해서는 상기 도가니의 회전속도는 0.1 rpm 이상 0.7 rpm 이하로 제어되는 것이 바람직하다.
상기 용출 산소량은 실리콘 단결정 잉곳 내의 산소농도가 12ppma 이상 17ppma 이하가 되도록 제어되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 용출 산소량은 실리콘 단결정 잉곳 내의 산소농도가 8ppma 이상 12ppma 미만이 되도록 제어되는 것이 바람직하다.
<실시예1>
도1의 AC 히터를 구비한 실리콘 단결정 잉곳 성장장치를 사용하여 50kg의 다결정 실리콘을 보유하는 직경 460mm의 도가니에서 단결정 실리콘 잉곳( 직경 150mm)을 인상하였다. 이때, 결정의 회전 속도는 18-22 rpm범위였고, 도가니 회전속도는 0.3rpm으로 고정하였다.
도3에 AC 전원에서 석영 도가니 회전속도 0.3rpm으로 고정했을 때의 산소농도를 실리콘 단결정 잉곳의 길이에 대한 그래프로 나타내었다. 도3에서 보듯이, 상기 조건으로 인상한 실리콘 단결정 잉곳의 산소농도는 14 - 17 ppma 이다.
<실시예2>
도가니 회전속도를 0.5 rpm으로 고정한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일한 방법으로 단결정 실리콘 잉곳을 인상하였다.
상기 도3에 석영 도가니 회전속도를 0.5 rpm으로 고정했을 때의 산소농도를 함께 나타내었다. 도3에서 보듯이, 상기 조건으로 인상한 실리콘 단결정 잉곳의 산소농도는 12 - 15 ppma 이다.
<실시예3>
도가니 회전속도를 1.1 rpm으로 고정한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일한 방법으로 단결정 실리콘 잉곳을 인상하였다.
상기 도3에 석영 도가니 회전속도를 0.5 rpm으로 고정했을 때의 산소농도를 함께 타내었다. 도3에서 보듯이, 상기 조건으로 인상한 실리콘 단결정 잉곳의 산소 농도는 8 - 12 ppma 이다.
도1은 일반적인 실리콘 단결정 잉곳 성장 장치의 개략적인 단면도,
도2는 본 발명의 실시예에 따라 AC 전원에서 석영 도가니 회전속도 변화에 따른 산소농도 변화를 실리콘 단결정 잉곳의 길이에 대해 나타낸 그래프,
*도3은 본 발명의 실시예에 따라 AC 전원에서 석영 도가니 회전속도를 0.3rpm, 0.5rpm, 및 1.1rpm으로 각각 고정했을 때의 산소농도를 실리콘 단결정 잉곳의 길이에 대해 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
10: 챔버 20: 석영 도가니
25: 흑연 도가니 30: 회전축
40; AC 히터 45: 원통형 단열재

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 쵸크랄스키 법에 의해 성장된 실리콘 단결정 잉곳의 산소농도 조절방법 있어서,
    AC 전류를 사용하는 히터를 구비한 실리콘 단결정 잉곳 성장장치의 실리콘 융액을 담고 있는 도가니의 회전속도를 제어함으로써 상기 도가니로부터 용출되는 산소농도를 제어하는데,
    상기 용출 산소량은 실리콘 단결정 잉곳 내의 산소농도가 12ppma 이상 17ppma 이하가 되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 산소농도 조절방법.
  3. 쵸크랄스키 법에 의해 성장된 실리콘 단결정 잉곳의 산소농도 조절방법 있어서,
    AC 전류를 사용하는 히터를 구비한 실리콘 단결정 잉곳 성장장치의 실리콘 융액을 담고 있는 도가니의 회전속도를 제어함으로써 상기 도가니로부터 용출되는 산소농도를 제어하는데,
    상기 용출 산소량은 실리콘 단결정 잉곳 내의 산소농도가 8ppma 이상 12ppma 미만이 되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 산소농도 조절방법.
  4. 쵸크랄스키 법에 의해 성장된 실리콘 단결정 잉곳의 산소농도 조절방법 있어서,
    AC 전류를 사용하는 히터를 구비한 실리콘 단결정 잉곳 성장장치의 실리콘 융액을 담고 있는 도가니의 회전속도를 제어함으로써 상기 도가니로부터 용출되는 산소농도를 제어하는데,
    상기 도가니의 회전속도는 0.8 rpm 이상 1.5 rpm 이하로 제어되는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 산소농도 조절방법.
  5. 쵸크랄스키 법에 의해 성장된 실리콘 단결정 잉곳의 산소농도 조절방법 있어서,
    AC 전류를 사용하는 히터를 구비한 실리콘 단결정 잉곳 성장장치의 실리콘 융액을 담고 있는 도가니의 회전속도를 제어함으로써 상기 도가니로부터 용출되는 산소농도를 제어하는데,
    상기 도가니의 회전속도는 0.1 rpm 이상 0.7 rpm 이하로 제어되는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 산소농도 조절방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
KR1020070067156A 2007-07-04 2007-07-04 실리콘 단결정 잉곳의 산소농도 조절방법, 이를 사용하여제조된 잉곳 KR100831052B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070067156A KR100831052B1 (ko) 2007-07-04 2007-07-04 실리콘 단결정 잉곳의 산소농도 조절방법, 이를 사용하여제조된 잉곳

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070067156A KR100831052B1 (ko) 2007-07-04 2007-07-04 실리콘 단결정 잉곳의 산소농도 조절방법, 이를 사용하여제조된 잉곳

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050104965A Division KR20070048002A (ko) 2005-11-03 2005-11-03 실리콘 단결정 잉곳의 산소농도 조절방법, 이를 사용하여제조된 잉곳 및 웨이퍼

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070075429A KR20070075429A (ko) 2007-07-18
KR100831052B1 true KR100831052B1 (ko) 2008-05-22

Family

ID=38500513

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070067156A KR100831052B1 (ko) 2007-07-04 2007-07-04 실리콘 단결정 잉곳의 산소농도 조절방법, 이를 사용하여제조된 잉곳

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100831052B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101494527B1 (ko) 2013-06-25 2015-02-17 웅진에너지 주식회사 고품질 실리콘 단결정 성장 및 도가니 수명 연장을 위한 도가니 회전속도 최적화 방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08259380A (ja) * 1995-03-23 1996-10-08 Nec Corp シリコン結晶成長方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08259380A (ja) * 1995-03-23 1996-10-08 Nec Corp シリコン結晶成長方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101494527B1 (ko) 2013-06-25 2015-02-17 웅진에너지 주식회사 고품질 실리콘 단결정 성장 및 도가니 수명 연장을 위한 도가니 회전속도 최적화 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20070075429A (ko) 2007-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR960006260B1 (ko) 커스프자장과, 결정 및 도가니의 회전속도와의 조합에 의한 실리콘 결정의 산소량 조절방법
US20100101485A1 (en) Manufacturing method of silicon single crystal
US8216372B2 (en) Apparatus for growing high quality silicon single crystal ingot and growing method using the same
KR100906284B1 (ko) 산소농도 특성이 개선된 반도체 단결정의 제조방법
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
US8795432B2 (en) Apparatus for pulling silicon single crystal
KR20080006013A (ko) 실리콘 단결정의 육성 방법 및 실리콘 웨이퍼의 제조 방법
KR100800253B1 (ko) 실리콘 단결정 제조방법
JP4634553B2 (ja) シリコン単結晶ウエーハおよびその製造方法
US7582159B2 (en) Method for producing a single crystal
JP4457584B2 (ja) 単結晶の製造方法及び単結晶
KR100831052B1 (ko) 실리콘 단결정 잉곳의 산소농도 조절방법, 이를 사용하여제조된 잉곳
JP2009057232A (ja) シリコン単結晶育成方法およびその装置
JP2009274888A (ja) シリコン単結晶製造方法及びシリコン単結晶ウェーハ
JP4151148B2 (ja) シリコン単結晶の製造方法
JP6304125B2 (ja) シリコン単結晶の軸方向の抵抗率制御方法
KR100221087B1 (ko) 실리콘 단결정 성장 방법 및 실리콘 단결정
KR100869940B1 (ko) 실리콘 단결정 잉곳의 제조방법
JP2001261482A (ja) 単結晶育成方法
KR20070048002A (ko) 실리콘 단결정 잉곳의 산소농도 조절방법, 이를 사용하여제조된 잉곳 및 웨이퍼
TWI751028B (zh) 單晶矽的製造方法
KR102492237B1 (ko) 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법 및 장치
KR100829061B1 (ko) 커습 자기장을 이용한 실리콘 단결정 성장 방법
JP2013082571A (ja) シリコン単結晶ウエーハ、エピタキシャルウエーハ、及びそれらの製造方法
JP2004217504A (ja) 単結晶製造用黒鉛ヒーター及び単結晶製造装置ならびに単結晶製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
G170 Publication of correction
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: 20130327

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140325

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160401

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170328

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180319

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190325

Year of fee payment: 12