KR100848549B1 - Method of manufacturing silicon single crystal - Google Patents

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Abstract

실리콘 단결정을 성장시키는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 실리콘 단결정 성장 방법은, 네킹(necking) 형성 단계를 포함하는 실리콘 단결정 성장 방법에 있어서, 네킹 형성 단계가, 최종 네킹 직경의 1.5배 이상의 직경이 될 때까지 종결정으로부터 실리콘 단결정을 성장시키는 단계; 및 실리콘 단결정의 직경을 감소시켜 3 ~ 5mm의 일정한 최종 네킹 직경으로 가늘게 성장시켜 슬립 전위를 제거하는 단계로 구성된 것이다. 본 발명에 따르면 슬립 전위를 제거하기 위해 극단적으로 네킹 직경을 2mm로 감소시키거나 일정 직경 이후 다수의 요철을 형성하는 것 없이도, 짧은 네킹 길이 안에서 슬립 전위를 제거하여 실리콘 단결정을 성장시킬 수 있다. The present invention relates to a method of growing a silicon single crystal. The silicon single crystal growth method according to the present invention is a silicon single crystal growth method comprising a necking formation step, wherein the silicon single crystal is grown from seed crystals until the necking formation step is at least 1.5 times the diameter of the final necking diameter. Making a step; And reducing the diameter of the silicon single crystal to grow thinly to a constant final necking diameter of 3 to 5 mm to remove slip dislocations. According to the present invention, it is possible to grow a silicon single crystal by removing the slip dislocation within a short necking length without extremely reducing the necking diameter to 2 mm or forming a large number of irregularities after a predetermined diameter to remove the slip dislocation.

실리콘 단결정, <110> 결정방위, 네킹, 슬립 전위 Silicon Single Crystal, <110> Crystal Orientation, Necking, Slip Dislocation

Description

실리콘 단결정 성장 방법 {Method of manufacturing silicon single crystal}Method of manufacturing silicon single crystal

도 1은 초크랄스키(Czochralski)법에 의한 실리콘 단결정 성장에 이용되는 종결정의 형상을 도시한 것이다. 1 shows the shape of seed crystals used for silicon single crystal growth by the Czochralski method.

도 2는 대쉬 네킹(necking)법을 설명하기 위한 도면이다. 2 is a view for explaining a dash necking method.

도 3은 본 발명에 따른 실리콘 단결정 성장에 이용될 수 있는 성장 장치를 도시한다. 3 illustrates a growth apparatus that can be used for growing silicon single crystals in accordance with the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 실리콘 단결정 성장 방법의 순서도이다. 4 is a flow chart of a silicon single crystal growth method according to the present invention.

도 5는 라이트(Wright) 에칭 실시 후 광학 현미경으로 관찰한 슬립 전위의 형상이다. 5 is a shape of slip dislocations observed with an optical microscope after a light etching process.

도 6은 본 발명과 비교예에 있어서 네킹 길이에 따른 네킹 직경을 나타낸 것이다. Figure 6 shows the necking diameter according to the necking length in the present invention and a comparative example.

도 7은 본 발명과 비교예에 있어서 네킹에서 실제적으로 슬립 전위가 사라지는 길이를 측정한 것이다.Figure 7 measures the length of the slip dislocation actually disappears in the necking in the present invention and the comparative example.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1...종결정 2...네킹 3...숄더1 ... seed crystal 2 ... necked 3 ... shoulder

4...몸통 5...융액 6...융액면4 ... trunk 5 ... melt 6 ... melt surface

7...히터 8...상부 단열재 9...측면 단열재7 ... heater 8 ... upper insulation 9 ... side insulation

10...하부 단열재 11...석영 도가니 12...흑연 도가니10 ... bottom insulation 11 ... quartz crucible 12 ... graphite crucible

13...하부 구동부 14...직경 감지 센서 15...성장 장치13 Lower drive 14 Diameter sensor 15 Growth device

16...성장로 17...인상로 18...상부 회전부16 ... growth furnace 17 ... impression furnace 18 ... upper turn

19...케이블 20...종결정 홀더 21...흑연 도가니 지지축19 ... Cable 20 ... Crystal Holder 21 ... Graphite Crucible Support Shaft

22...하부 회전부 23...불활성 기체 유입 조절장치22 Lower part 23 Inert gas inlet regulator

24...압력 조절장치24 ... pressure regulator

본 발명은 융액으로부터의 결정 성장(crystal growth from the melt) 방법으로 실리콘 단결정을 성장시키는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초크랄스키(Czochralski, 이하 CZ)법으로 실리콘 단결정을 성장시키는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of growing a silicon single crystal by the method of crystal growth from the melt, and more particularly, to a method of growing a silicon single crystal by the Czochralski (CZ) method. will be.

반도체 소자 제조용 실리콘 웨이퍼의 대구경화가 진행됨에 따라, 실리콘 웨이퍼의 대부분은 CZ법에 의해 성장시킨 실리콘 단결정을 웨이퍼 형태로 가공하여 생산되고 있다. 일반적으로, CZ법을 이용한 실리콘 단결정의 성장에서는, 도 1에 도시한 형상의 종결정(1)을, 융점인 1420℃ 이상으로 가열된 실리콘 융액에 접촉시키고, 종결정 온도가 안정하게 될 때에, 융액 위쪽으로 종결정을 서서히 인상함으로써, 종결정의 아래쪽으로 실리콘 단결정의 성장을 도모한다. As the large diameter of the silicon wafer for semiconductor device manufacture progresses, most of the silicon wafer is produced by processing the silicon single crystal grown by the CZ method in the form of a wafer. In general, in the growth of silicon single crystal using the CZ method, when the seed crystal 1 having the shape shown in FIG. 1 is brought into contact with a silicon melt heated to 1420 ° C. or higher, which is a melting point, and the seed crystal temperature becomes stable, By gradually pulling the seed crystals upwardly from the melt, silicon single crystals are grown under the seed crystals.

이 때, 종결정을 고온의 실리콘 융액에 접촉할 때에 열충격이 초래되기 때문에 종결정에는 무수한 슬립 전위가 발생한다. 이러한 슬립 전위를 제거할 목적으로, 도 2에 도시한 바와 같이, 종결정 아래쪽으로 성장되는 실리콘 단결정의 직경을, 종결정 직경보다 작게 3 ~ 5mm 정도까지 서서히 가늘게 하는 단면 감소부, 이른바 네킹(necking)(2)을 형성한다. 그리고 나서, 슬립 전위가 실리콘 단결정으로부터 제거 가능한 시점에서, 원하는 직경까지 결정 직경을 확대한다. 네킹(2)에 비하여 직경이 확대되어 있는 부위를 숄더(3)라고 한다. 그런 다음, 일정 직경을 유지하면서 대략 원기둥 형상의 몸통(4)을 가진 실리콘 단결정을 인상한다. 이와 같이 결정 직경을 가늘게 단면 감소시킴으로써 슬립 전위를 제거하는 방법은 대쉬 네킹법으로 불리고, CZ법을 이용한 실리콘 단결정의 성장에서 널리 이용되고 있다. At this time, since the thermal shock is caused when the seed crystal is brought into contact with the high temperature silicon melt, countless slip dislocations are generated in the seed crystal. For the purpose of removing such slip dislocations, as shown in FIG. 2, a cross-sectional reduction portion, so-called necking, which gradually narrows the diameter of the silicon single crystal grown below the seed crystal to about 3 to 5 mm smaller than the seed crystal diameter. (2). Then, when the slip dislocation is removable from the silicon single crystal, the crystal diameter is enlarged to the desired diameter. The part whose diameter is expanded compared with the necking 2 is called the shoulder 3. Then, while maintaining a constant diameter, the silicon single crystal having a substantially cylindrical body 4 is pulled up. The method for removing slip dislocations by narrowing the diameter of the crystal in this manner is called a dash necking method and is widely used in the growth of silicon single crystals using the CZ method.

한편, 현재의 실리콘 단결정 제조에서는 실리콘 단결정의 생산성을 높이기 위해, 실리콘 단결정에서 직경이 일정한 몸통 부분을 가능한 한 길게 하는 생산형태를 채용하고 있다. 그리고, 반도체 소자의 대형화나 실수율 향상을 목적으로 하여 직경이 큰 실리콘 웨이퍼가 필요로 되고 있기 때문에, 인상하는 실리콘 단결정의 대직경화, 고중량화가 진행되고 있다. On the other hand, in the present production of silicon single crystal, in order to increase the productivity of the silicon single crystal, a production form in which the trunk portion having a constant diameter is made as long as possible in the silicon single crystal is adopted. In order to increase the size of the semiconductor element and to improve the error rate, a silicon wafer having a large diameter is required. Therefore, a larger diameter and a higher weight of the silicon single crystal to be pulled out are in progress.

또한, 종래에는 물리적인 특징이나 결정 성장 또는 반도체 소자를 제조하는 공정에서의 우위성으로 인하여, 반도체 소자를 형성하는 웨이퍼 주면(柱面)의 면방위가 (100)이나 (111)인 실리콘 웨이퍼가 많이 이용되어 왔다. 최근에는 반도체 소자를 형성할 때의 캐리어의 이동이 결정방위에 크게 의존하기 때문에, 반도체 소자의 고속화를 목표로 하여 스위칭 속도의 고속화가 가능한 면방위 (110)의 실리콘 웨이퍼가 주목받고 있다. Also, conventionally, due to physical characteristics, crystal growth, or superiority in the process of manufacturing a semiconductor device, many silicon wafers having a plane orientation of (100) or (111) on the main surface of the wafer forming the semiconductor device are often used. Has been used. In recent years, since the movement of carriers when forming a semiconductor element largely depends on the crystal orientation, attention has been paid to the silicon wafer of the surface orientation 110 capable of increasing the switching speed in order to speed up the semiconductor element.

면방위 (110)의 실리콘 웨이퍼를 얻기 위해서는, 결정방위가 <100>이거나 <111>인 원기둥 형상의 실리콘 단결정을, (110)면이 웨이퍼 주면으로 되도록 경사지게 절단하여 가공을 실시하거나, 처음부터 결정방위가 <110>인 실리콘 단결정을 성장시켜 실리콘 웨이퍼로 가공하는 방법이 있다. In order to obtain the silicon wafer of the surface orientation 110, a cylindrical silicon single crystal having a crystal orientation of <100> or <111> is processed by cutting inclined so that the (110) plane becomes the wafer main surface, or crystallized from the beginning. There is a method of growing a silicon single crystal having an orientation of <110> and processing it into a silicon wafer.

그런데, 결정방위 <100> 또는 <111>인 실리콘 단결정으로부터 주면의 면방위가 (110)으로 되는 실리콘 웨이퍼를 제조하는 방법에서는, 원형의 실리콘 웨이퍼를 얻기 위해 실리콘 단결정이 잘려나가는 부분이 큰 손실로 되고, 가공에 요구되는 시간도 길게 되기 때문에, 공업적으로 실리콘 웨이퍼를 양산하기에는 효율이 좋은 방법은 아니다. However, in the method of manufacturing a silicon wafer whose main surface orientation is (110) from a silicon single crystal having a crystal orientation of <100> or <111>, the portion where the silicon single crystal is cut out to obtain a circular silicon wafer is greatly lost. In addition, since the time required for processing also becomes long, it is not an efficient method for mass producing silicon wafers industrially.

이것에 대하여, 처음부터 결정방위가 <110>인 실리콘 단결정으로부터 주면의 면방위가 (110)으로 되는 실리콘 웨이퍼를 제조하는 방법에서는, 실리콘 단결정을 인상축 방향에 대하여 수직으로 슬라이스하고 경면연마가공을 실시하면 (110)면을 주면으로 하는 실리콘 웨이퍼를 얻을 수 있다. 이 방법에 의하면, 실리콘 단결정을 인상한 후의 가공 공정에서 면방위가 (100)이나 (111)인 웨이퍼와 동일한 가공을 행할 수 있기 때문에, 원형의 실리콘 웨이퍼를 얻는 데에 형태 조정을 위한 가공시간을 최소한으로 억제하여 효율적인 웨이퍼 가공을 행할 수 있다. 단, 이 방법은, 결정방위가 <110>으로 되는 실리콘 단결정을 성장시키는 것이 과제이다. On the other hand, in the method of manufacturing a silicon wafer whose main surface orientation is (110) from the silicon single crystal whose crystal orientation is <110> from the beginning, the silicon single crystal is sliced perpendicularly to the pulling axis direction and the mirror polishing is performed. In this way, a silicon wafer having the (110) plane as the main surface can be obtained. According to this method, in the processing step after the silicon single crystal is pulled up, the same processing as that of the wafer having the surface orientation of (100) or (111) can be performed, so that the processing time for shape adjustment is required to obtain a circular silicon wafer. It can be suppressed to the minimum and efficient wafer processing can be performed. In this method, however, it is a problem to grow a silicon single crystal whose crystal orientation is <110>.

결정방위가 <100>이나 <111>인 결정에서는, 열충격에 의해 종결정에 야기되는 슬립 전위가 결정 성장 계면에 대하여 50 ~ 70° 전후의 각도에서 도입되므로, 대쉬 네킹법에 의해 슬립 전위를 제거하는 것이 가능하다. 그러나, 결정방위가 <110>인 결정에서는, 슬립 전위가 결정 성장 계면에 대하여 대략 수직방향 근방에서 들어오기 때문에, 슬립 전위를 간단히 제거하는 것은 어렵다. 이 때문에, 일본 특허 공개 평9-165298호 등에 개시되어 있듯이, 네킹 직경을 2mm 미만으로까지 극단적으로 가늘게 하는 방법이나, 네킹 직경을 3 ~ 5mm 정도로 가늘게 한 후 직경을 크게 하는 조작을 반복하여 네킹에 다수의 요철을 만드는 등의 특별한 방법을 이용하고 있다. 이외에, 종결정 선단을 뾰족한 형태로 가공하여 대쉬 네킹법을 이용하지 않고 실리콘 단결정을 성장시키는 방법도 제안되어 있다. In crystals in which the crystal orientation is <100> or <111>, since the slip dislocations caused by the seed crystal due to thermal shock are introduced at an angle of about 50 to 70 ° with respect to the crystal growth interface, the slip dislocations are removed by the dash necking method. It is possible to do However, in a crystal having a crystal orientation of <110>, since the slip dislocation enters near the perpendicular direction to the crystal growth interface, it is difficult to simply remove the slip dislocation. For this reason, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-165298 and the like, the method of extremely narrowing the necking diameter to less than 2 mm, or the operation of increasing the diameter after thinning the necking diameter to about 3 to 5 mm is repeated to the necking. Special methods such as making a large number of irregularities are used. In addition, a method of growing the silicon single crystal without using the dash necking method by processing the seed crystal tip into a pointed shape has also been proposed.

그러나, 네킹 직경을 극단적으로 2mm 미만으로 가늘게 하는 방법은 공정상 재현하기에 어려움이 있고, 네킹 이하에서 성장되는 실리콘 단결정의 하중을 견디는 데 필요한 인장 강도가 떨어지게 된다. 네킹에 다수의 요철을 만드는 것 역시 공정상 재현성이 떨어지고 안정적이지 못한 것으로 보인다. 마지막으로, 네킹없이 실리콘 단결정으로 성장시키는 것은 인장 강도를 강화시켜 생산성을 향상시키는 장점이 있으나, 종결정 가공이 다소 복잡하고, 일단 선단 부분을 일정 부분까지 녹여 아래로 단결정을 성장시키는데, 다음 공정에서 단결정 성장이 이루어지지 않으면, 종결정 맨 하단까지 녹여 진행하게 된다. 이때, 이미 종결정 선단에 슬립 전위가 도입되어 새로운 종결정으로 교체해야 하는 공정 상의 어려움이 있다. 뿐만 아니라, 일정 길이 부분까지 종결정 선단의 끝을 녹인 후 그 아래로 실리콘 단결정을 성장시키는 것은 온도를 제어하는 측면에 있어서도 그리 간단한 문제가 아니다. However, the method of thinning the necking diameter to extremely less than 2 mm is difficult to reproduce in the process, and the tensile strength required to withstand the load of the silicon single crystal grown below the necking becomes poor. Making a large number of irregularities in the necking also appears to be less reproducible and unstable in the process. Finally, the growth of silicon single crystal without necking has the advantage of improving the productivity by enhancing the tensile strength, but the seed crystal processing is somewhat complicated, and once the tip portion is melted to a certain portion, the single crystal is grown down. If single crystal growth does not occur, it proceeds by melting to the bottom of the seed crystal. At this time, the slip potential is already introduced to the seed crystal tip and there is a difficulty in the process of replacing the new seed crystal. In addition, melting the tip of the seed crystal tip to a certain length and then growing the silicon single crystal under it is not a simple problem in terms of temperature control.

기존의 <100>이나 <111> 결정방위에 대한 연구에서 네킹의 직경에 따른 슬립 전위의 거동에 대해 조사된 결과로서는 실리콘 단결정의 하중을 지지할 수 있는 네킹 직경과 슬립 전위의 전파 길이는 비례적인 관계가 있다는 것이 일반화되어 있다. 통상적으로 네킹의 길이가 짧을수록 실리콘 단결정의 몸통 부분을 더 생산할 수 있으므로, 실리콘 단결정의 하중을 견딜 수 있을 만큼의 직경이면 짧은 것이 좋다. 이와 같이, 기존의 <100>이나 <111> 결정방위의 실리콘 단결정 실리콘 성장에서, 슬립 전위가 사라지는 지점에 대해서는 많은 연구가 이루어져왔으나, <110> 결정방위의 실리콘 단결정을 성장시키기 위한 슬립 전위 전파 한계 지점과 그 관찰 방법에 대한 연구는 적다. As a result of the investigation of the slip dislocation according to the necking diameter in the existing <100> or <111> crystal orientation studies, the necking diameter and the propagation length of the slip dislocation that can support the load of silicon single crystal are proportional to each other. There is a generalization that there is a relationship. In general, the shorter the length of the necking, the more the body portion of the silicon single crystal can be produced. Therefore, a diameter short enough to withstand the load of the silicon single crystal is preferable. As described above, much research has been made on the point where the slip dislocation disappears in the growth of silicon single crystal silicon in the <100> or <111> crystal orientation, but the slip dislocation propagation limit for growing the silicon single crystal in the <110> crystal orientation There is little research on spots and their observations.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 효과적인 실리콘 단결정 성장 방법을 제공하는 것이다. The technical problem to be achieved by the present invention is to provide an effective silicon single crystal growth method.

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상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 실리콘 단결정 성장 방법은, 네킹(necking) 형성 단계를 포함하는 실리콘 단결정 성장 방법에 있어서, 네킹 형성 단계가, 최종 네킹 직경의 1.5배 이상의 직경이 될 때까지 종결정으로부터 실리콘 단결정을 성장시키는 단계 및 상기 실리콘 단결정의 직경을 감소시켜 3 ~ 5mm의 일정한 최종 네킹 직경으로 가늘게 성장시켜 슬립 전위를 제거하는 단계로 구성 된 것이다.The silicon single crystal growth method according to the present invention for achieving the above technical problem, in the silicon single crystal growth method comprising a necking (necking) forming step, until the necking forming step is a diameter 1.5 times or more of the final necking diameter Growing the silicon single crystal from the seed crystal and reducing the diameter of the silicon single crystal to grow thinly to a constant final necking diameter of 3 to 5 mm to remove slip dislocations.

상기 네킹 형성 단계에 의해 상기 슬립 전위가 제거되는 지점은 상기 종결정 하단으로부터 180mm 이상 220mm 이하 지점인 것이 바람직하다. Preferably, the slip dislocation is removed by the necking forming step from 180 mm to 220 mm from the bottom of the seed crystal.

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이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 관한 바람직한 실시예 및 실험예를 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Hereinafter, exemplary embodiments and experimental examples of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, only this embodiment is to complete the disclosure of the present invention, those skilled in the art to which the present invention belongs It is provided to fully inform the scope of the invention, and the invention is defined only by the scope of the claims.

(실시예) (Example)

바람직하게 <110> 결정방위의 종결정을 이용하여 <110> 결정방위의 실리콘 단결정을 성장시킨다.Preferably, a single crystal in the <110> crystal orientation is used to grow a silicon single crystal in the <110> crystal orientation.

이 때 도 1에 도시한 것과 같은 종결정을 이용할 수 있다. 도 1에 도시한 사각기둥 형태의 종결정(1)은 가공 후 에칭된 것이다. 에칭은 가공에 의해 표면에 존재하는 미세한 스크래치(scratch)를 제거하여, 응력이 집중될 수 있는 부분을 감소시킬 수 있다. 이를 통해 실리콘 융액면에 종결정이 착지될 때 받게 되는 열충격에 의해 응력이 종결정에 집중되어 종결정 자체 내에 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있다. At this time, seed crystals such as those shown in FIG. 1 can be used. The seed crystal 1 having a square pillar shape shown in FIG. 1 is etched after processing. Etching can remove fine scratches present on the surface by processing, reducing the areas where stress can be concentrated. Through this, stress is concentrated on the seed crystal by thermal shock received when the seed crystal lands on the silicon melt surface, thereby preventing cracking in the seed crystal itself.

또한, 실리콘 단결정의 성장에서는, 성장되는 실리콘 단결정의 결정방위를 원하는 것으로 하기 위해서, 성장하려는 실리콘 단결정과 같은 결정방위를 가진 종결정을 사용하여 실리콘 단결정을 성장시킨다. 따라서, 결정방위가 <110>인 실리콘 단결정을 성장시키기 위하여, 종결정(1)으로는 인상축 방향의 결정방위가 <110>인 종결정을 이용한다. Further, in the growth of silicon single crystals, silicon single crystals are grown using seed crystals having the same crystal orientation as the silicon single crystals to be grown in order to make the desired crystal orientation of the grown silicon single crystals. Therefore, in order to grow a silicon single crystal having a crystal orientation of <110>, a seed crystal having a crystal orientation of <110> in the pulling axis direction is used as the seed crystal 1.

한편, 본 발명에 따른 실리콘 단결정의 성장은 도 3에 도시한 바와 같은 성장 장치를 이용할 수 있다. On the other hand, the growth of the silicon single crystal according to the present invention can use a growth apparatus as shown in FIG.

성장 장치(15)는 실리콘 단결정이 성장되는 성장로(16) 안의 실리콘 융액(5)을 인상로(17)로 끌어올리는 방식으로 구성되어져 있다. 상부 인상로(17) 위에는 실리콘 단결정을 성장시킬 때 종결정(1)을 회전시키기 위한 상부 회전부(18)에 연결된 케이블(19) 선단에 종결정 홀더(20)가 있다. 인상로(17)에는 직경 감지 센서(14)도 구비되어 있다. The growth device 15 is configured in such a manner that the silicon melt 5 in the growth furnace 16 in which the silicon single crystal is grown is pulled up into the pulling furnace 17. Above the upper impression furnace 17 is a seed crystal holder 20 at the tip of the cable 19 connected to the upper rotary part 18 for rotating the seed crystal 1 when growing the silicon single crystal. The impression passage 17 is also provided with a diameter detecting sensor 14.

성장로(16) 내부에는 실리콘 융액(5)이 담긴 석영 도가니(11)가 있고, 그 둘레에는 고온의 실리콘 융액(5)에 의해 형태가 변할 수 있는 석영 도가니(11)를 지지하기 위한 흑연 도가니(12)로 구성되어 있다. 그 하부에는 흑연 도가니(12)를 받치고 있는 흑연 도가니 지지축(21)을 승하강 및 회전시킬 수 있도록 하부 구동 부(13) 및 하부 회전부(22)가 있으며, 그 둘레에는 실리콘을 녹이고 공정 중에 열을 공급하기 위한 히터(7)가 설치되어 있다. 성장로(16) 내의 단열을 위해 히터(7)의 바깥쪽에는 상부 단열재(8), 측면 단열재(9) 및 하부 단열재(10)가 구성되어 있다.Inside the growth furnace 16 is a quartz crucible 11 containing a silicon melt 5, around which a graphite crucible for supporting a quartz crucible 11, which can be changed in shape by a high temperature silicon melt 5. It consists of 12. In the lower part, there is a lower driving part 13 and a lower rotating part 22 for raising and lowering and rotating the graphite crucible support shaft 21 supporting the graphite crucible 12, around which the silicon is melted and heated during the process. The heater 7 for supplying the heat is provided. The upper heat insulating material 8, the side heat insulating material 9, and the lower heat insulating material 10 are configured on the outside of the heater 7 to insulate the growth furnace 16.

또한, 고온에서 상온으로 될 때까지 성장로(16) 내의 구조물의 산화를 방지할 목적으로 아르곤(Ar)과 같은 불활성 기체를 흘려보내기 위해 인상로(17)에 불활성 기체의 유량을 조절할 수 있는 불활성 기체 유입 조절장치(23)가 있고, 성장로(16) 내부의 압력을 조절하기 위한 압력 조절장치(24)가 하부 단열재(10) 아래에 구성되어져 있다. In addition, inert to control the flow rate of the inert gas to the impression furnace 17 to flow an inert gas such as argon (Ar) for the purpose of preventing oxidation of the structure in the growth furnace 16 from high temperature to room temperature. There is a gas inflow regulator 23, and a pressure regulator 24 for regulating the pressure in the growth furnace 16 is configured under the lower insulation 10.

이러한 성장 장치(15)를 이용한 실리콘 단결정 성장 방법을 도 4의 순서도를 함께 참조하여 설명하면 아래와 같다.The silicon single crystal growth method using the growth apparatus 15 will be described below with reference to the flowchart of FIG. 4.

우선, 원료인 다결정 실리콘을 석영 도가니(11)에 넣은 다음 히터(7)를 발열시켜 다결정 실리콘을 용융하여 실리콘 융액(5)을 만든다. 다결정 실리콘이 융해되어 실리콘 융액(5)으로 될 때, 실리콘 융액을 실리콘 단결정 성장이 가능한 온도로 낮추어 일정 시간 동안 온도 안정화를 실시한다(단계 s1). First, polycrystalline silicon, which is a raw material, is placed in a quartz crucible 11, and then the heater 7 is heated to melt polycrystalline silicon to form a silicon melt 5. When the polycrystalline silicon is melted into the silicon melt 5, the silicon melt is lowered to a temperature at which silicon single crystal growth is possible and temperature stabilization is performed for a predetermined time (step s1).

실리콘이 융액으로 유지되기 위해서 그 주위를 둘러싸고 있는 히터(7)에 의해 지속적인 열 에너지를 받게 되고, 이로 인해 실리콘 융액(5)은 열대류를 가지게 되어 끊임없이 온도가 미묘하게 변하게 된다. 열대류에 의한 온도 변화가 너무 크면, 실리콘 융액의 온도에 맞추어 종결정을 가온하여 착액시켜도, 종결정의 선단부에 열충격이 가해져 슬립전위가 발생하게 된다. 또한, 종결정의 선단부를 실리콘 융액 중에 담가 넣어도, 선단부를 담가 넣는 도중에 종결정 근방의 실리콘 융액온도가 크게 변화하면, 종결정과 융액온도의 온도차에 의해 종결정에 열적인 변형이 생기고, 슬립 전위가 종결정에 들어와서, 그 이후, 무전위에서 실리콘 단결정을 성장시키는 것이 어렵게 된다. 특히, <110> 결정방위의 실리콘 단결정처럼 일단 슬립 전위가 발생하면 전위 소멸이 어려워지게 되는 경우에는 종결정과 융액 온도의 온도 차이에 의해 종결정의 열적 변형이 발생하게 되어 슬립 전위가 종결정 내로 쉽게 들어와서 결국에는 실리콘 단결정 성장 가능성을 저하시키는 원인이 된다. 이러한 이유로 이러한 온도 안정화는 네킹에서 슬립 전위를 제거하기 위한 중요한 전 단계 공정이다. In order to maintain the melt, the silicon 7 receives continuous thermal energy by the heater 7 surrounding it, which causes the silicon melt 5 to have a tropical flow and constantly change the temperature delicately. If the temperature change caused by the tropical flow is too large, even when the seed crystal is heated and liquidized in accordance with the temperature of the silicon melt, thermal shock is applied to the tip of the seed crystal to cause slip dislocation. Also, even when the tip portion of the seed crystal is immersed in the silicon melt, if the silicon melt temperature near the seed crystal changes significantly during the immersion of the tip portion, thermal deformation occurs in the seed crystal due to the temperature difference between the seed crystal and the melt temperature, and the slip potential is increased. After entering the seed crystal, it becomes difficult to grow the silicon single crystal at no potential thereafter. In particular, when the slip dislocation becomes difficult once the dislocation becomes difficult, such as a silicon single crystal in the <110> crystal orientation, thermal deformation of the seed crystal occurs due to the temperature difference between the seed crystal and the melt temperature, and thus the slip dislocation easily enters the seed crystal. In the end, it causes a decrease in silicon single crystal growth potential. For this reason, this temperature stabilization is an important pre-step process for removing slip dislocations from the necking.

종결정(1)을 종결정 홀더(20)에 결합한 후에는 상부 회전부(18)에 연결된 케이블(19)을 내려, 종결정(1)을 융액면(6)으로부터 일정 거리에서 일정 시간 동안 예열을 하여 융액 온도와의 차이에 의한 열충격을 최소화한다(단계 s2).After the seed crystal 1 is coupled to the seed crystal holder 20, the cable 19 connected to the upper rotary part 18 is lowered to preheat the seed crystal 1 from the melt surface 6 for a predetermined time. Thereby minimizing thermal shock due to a difference from the melt temperature (step s2).

그런 다음, 종결정(1) 선단의 일정 길이만큼 융액면(6) 아래로 침지하고(단계 s3), 융액 온도와 비슷해 질 시점에 종결정(1)을 석영 도가니(11) 회전방향과 반대방향으로 회전시켜 가며 소정의 속도로 인상하는 것에 의해 슬립 전위 제거를 위한 네킹을 형성한다(단계 s4).Then, immerse the melt surface 6 downward by a predetermined length of the tip of the seed crystal 1 (step s3), and at the time when the temperature reaches the melt temperature, the seed crystal 1 is opposite to the quartz crucible 11 direction of rotation. The necking for removing slip dislocations is formed by rotating at a predetermined speed while rotating at a predetermined speed (step s4).

네킹 형성 단계에서는 종결정(1)의 인상 속도를 조정하여 최종적으로 3 ~ 5mm 직경의 네킹(2)을 형성하여 슬립 전위를 제거하게 되는데, 본 발명에서는 특별히 최종 네킹 직경의 1.5배 이상의 직경이 될 때까지 먼저 실리콘 단결정을 성장시킨 후에, 3 ~ 5mm의 일정한 최종 네킹 직경으로 가늘게 성장시키도록 한다. 이러 한 조작에 의하여, 네킹 직경을 서서히 감소시키는 종래의 대쉬 네킹법에 비하여 슬립 전위를 보다 빠르게 제거할 수 있다. In the necking forming step, the pulling speed of the seed crystal 1 is adjusted to finally form the necking 2 having a diameter of 3 to 5 mm to remove slip dislocations. In the present invention, the diameter of the necking is 1.5 times or more than the final necking diameter. The silicon single crystals are grown first until they are thinned to a constant final necking diameter of 3-5 mm. By this operation, slip dislocations can be removed more quickly than the conventional dash necking method of gradually decreasing the necking diameter.

한편, 3 ~ 5mm의 최종 네킹 직경으로 가늘게 성장시키기 전에 실리콘 단결정의 직경을 크게 성장시키는 것은 그 직경이 최종 네킹 직경의 1.5배 이상이기만 하면 슬립 전위가 제거되는 네킹 길이 단축의 효과는 거의 동일하므로 직경이 큰 부위의 직경에 대한 상한은 따로 정하지 않기로 한다. On the other hand, large growth of the diameter of the silicon single crystal before thin growth to a final necking diameter of 3 to 5 mm is almost the same as the effect of shortening the necking length from which slip dislocations are removed as long as the diameter is 1.5 times or more the final necking diameter. The upper limit for the diameter of this large area is not determined separately.

최종 네킹 직경의 1.5배 이상의 직경이 될 때까지 먼저 실리콘 단결정을 성장시킨 후에, 3 ~ 5mm의 최종 네킹 직경으로 가늘게 성장시키기 위해서는 종결정(1)의 인상 속도를 느리게 유지하다가 빠르게 변경하는 방법에 의할 수 있다. 이 때 필요 이상으로 빠른 속도로 인상을 행하면 종결정(1) 아래쪽에 성장되는 결정 직경이 원하는 직경보다도 너무 가늘게 되거나, 경우에 따라서는 결정이 실리콘 융액(5)으로 떨어져버리는 등의 문제가 생기므로 적절히 조절하도록 한다. After growing the silicon single crystal until the diameter reaches 1.5 times or more of the final necking diameter, in order to grow thinly to the final necking diameter of 3 to 5 mm, the pulling speed of the seed crystal 1 is kept slow and then rapidly changed. can do. At this time, if the pulling is performed at a higher speed than necessary, the diameter of the crystal grown below the seed crystal 1 becomes too thin than the desired diameter, or in some cases, the crystal falls into the silicon melt 5, Make the appropriate adjustments.

본 발명에 따라 네킹 형성 단계에 의해 상기 슬립 전위가 제거되는 지점은 바람직하게는, 종결정(1) 하단으로부터 180mm 이상 220mm 이하 지점이 된다. 180mm보다 짧은 네킹 길이에서는 슬립 전위의 제거가 완벽하지 않으며, 220mm보다 긴 네킹 길이는 단결정 몸통 부분의 길이를 길게 하는 데에 저해될 수 있다. According to the present invention, the point at which the slip dislocation is removed by the necking forming step is preferably at least 180 mm and at most 220 mm from the bottom of the seed crystal 1. The removal of slip dislocations is not perfect at necking lengths shorter than 180 mm, and necking lengths longer than 220 mm can be impeded by lengthening the length of the monolithic body.

이와 같이, 본 발명에 따른 실리콘 성장 방법에 의하면, 네킹 공정 시간이 감축되고, 짧아진 네킹 길이만큼 단결정 몸통 부분을 더 생산할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the silicon growth method of the present invention, the necking process time is reduced, and the single crystal body portion can be further produced by the shortened necking length.

네킹 형성 단계가 완료되면, 일정한 직경으로 수평방향 성장을 시켜 숄더(3) 를 형성한 후에 균일한 직경으로 수직 성장시켜 실제 <110> 결정방위로 몸통(4)을 만들어 무전위 실리콘 단결정을 성장시키게 된다(단계 s5).When the necking forming step is completed, the horizontal growth to a constant diameter is formed to form the shoulder (3) and then vertically grown to a uniform diameter to make the body (4) in the actual crystal orientation to grow the dislocation-free silicon single crystal (Step s5).

실리콘 융액(5)의 양이 몸통(4)을 성장시키기에 부족할 때에는 다시 직경을 감소시켜 뾰족한 형태의 실리콘 단결정을 만들어 융액면(6)과 접촉면을 작게 하여, 이탈시 발생되는 열충격을 최소화되도록 한 후에 식히는 공정을 거쳐 성장 장치(15) 밖으로 제거하여 실리콘 단결정 성장을 종료하게 된다. When the amount of the silicon melt 5 is insufficient to grow the body 4, the diameter is reduced again to form a pointed silicon single crystal to make the contact surface with the melt surface 6 small to minimize the thermal shock generated during separation. After the cooling step, the growth device 15 is removed out of the silicon single crystal growth.

그리고, 상술한 성장 방법에 의해 성장시킨 결정방위 <110>인 실리콘 단결정을, 결정방위가 <100>이나 <111>인 결정과 같은 제조공정에 의해, 원통연삭을 행하여 슬라이스하고 경면연마가공을 실시하면, 반도체 소자를 제작할 때의 주재료로 되는 웨이퍼 주면의 면방위가 (110)인 실리콘 웨이퍼를, 공업적으로 효율 좋게 생산할 수 있게 된다. 본 발명에 따른 성장 방법에 의해 성장된 실리콘 단결정은 한쪽 또는 양쪽 연마면을 가진 웨이퍼, 에피택셜 코팅을 한 웨이퍼, 열처리를 한 웨이퍼 및 다른 방법으로 코팅을 한 웨이퍼를 제조하는 데 이용될 수 있다. 한편, 본 실시예에서는 결정방위 <110>인 종결정을 이용하여 결정방위 <110>인 실리콘 단결정을 성장시키는 예를 들어 설명하였으나, 실리콘 단결정 및 그 성장을 위한 종결정의 결정방위는 필요에 따라 변경하여 적용할 수 있다. Then, the silicon single crystal with crystal orientation <110> grown by the growth method described above was sliced by cylindrical grinding by a manufacturing process such as crystal with crystal orientation <100> or <111>, followed by mirror polishing. In this case, it is possible to industrially produce a silicon wafer having a plane orientation of (110) on the main surface of the wafer, which is a main material when fabricating a semiconductor element. Silicon single crystals grown by the growth method according to the present invention can be used to produce wafers with one or both polished surfaces, wafers with epitaxial coating, wafers with heat treatment, and wafers coated with other methods. Meanwhile, the present embodiment has been described with an example of growing a silicon single crystal having a crystal orientation of <110> using a seed crystal having a crystal orientation of <110>. However, the crystal orientation of the silicon single crystal and seed crystals for growth thereof is changed as necessary. Can be applied.

본 발명에 따르면, 극단적으로 네킹 직경을 2mm로 감소시키거나 일정 직경 이후 다수의 요철을 형성하는 것 없이 실리콘 단결정을 성장시킬 수 있어 일정한 인장 강도 유지가 가능하다. 따라서, 직경 변화에 영향을 받는 하중 변화를 감소시킬 수 있어 안정적인 공정을 진행할 수 있다. According to the present invention, it is possible to grow a silicon single crystal without extremely reducing the necking diameter to 2mm or to form a large number of irregularities after a certain diameter to maintain a constant tensile strength. Therefore, the load change influenced by the change of the diameter can be reduced, so that a stable process can be performed.

(실험예)Experimental Example

앞에서 설명한 본 발명의 방법대로, 실리콘 단결정의 인상 속도를 조정하여 네킹의 직경을 최종적으로 3 ~ 5mm로 가늘게 하기 전에 최종 직경의 1.5배 이상의 직경으로 실리콘 단결정 성장을 행한 후, 그 길이를 240mm으로 한정하여 3 ~ 5mm로까지 직경을 감소시키는 네킹 공정을 수행한 후 <110> 결정방위로 실리콘 단결정을 성장시켰다. 성장이 완료된 실리콘 단결정을 성장 장치(15)로부터 제거할 때에는 종결정에서 네킹 최하단까지 세라믹 가위를 이용하여 절단하였으며, 이를 총 4번 반복하여 샘플을 제작하였다. According to the method of the present invention described above, the silicon single crystal is grown to a diameter of 1.5 times or more the final diameter before the necking diameter is finally reduced to 3-5 mm by adjusting the pulling speed of the silicon single crystal, and then the length is limited to 240 mm. After the necking process to reduce the diameter to 3 ~ 5mm to grow the silicon single crystal in the <110> crystal orientation. When the growth of the silicon single crystal is removed from the growth device 15 was cut using a ceramic scissors from the seed crystal to the bottom end of the necking, a sample was repeated four times in total.

그런 다음, 샘플의 네킹 부위에 대해 15분 이상의 라이트(Wright) 에칭 실시 후 광학 현미경으로 관찰하였다. Then, the necking site of the sample was observed by an optical microscope after 15 minutes or more of the light etching.

도 5는 라이트 에칭 실시 후 광학 현미경으로 관찰한 슬립 전위의 형상이다. 5 is a shape of slip dislocations observed with an optical microscope after light etching is performed.

도 5와 같은 피트(pit) 형상을 관찰하기 위해서 Wright 에칭을 15분 이상 처리하는 것이 바람직하다. Wright 에칭액은 HF, HNO3, CrO3 수용액(5mol%). Cu(NO3)2, CH3COOH 및 H2O의 혼합 용액으로서 에칭 속도는 ~1㎛/min 정도이다. Wright 에칭을 15분 이하로 처리할 경우 슬립 전위라고 여겨지는 피트의 형상을 관찰하기 어려웠으며, 오염 물질 또한 완전히 제거되지 않는다. 그러나, Wright 에칭 시간은 15분 이상이기만 하면 평가에 크게 영향을 미치지 않으므로, 전체 평가 시간의 단축을 위해서는 너무 길게 유지할 필요가 없다. In order to observe the pit shape as shown in FIG. 5, it is preferable to process the Wright etching for 15 minutes or more. Wright etchant was HF, HNO 3 , CrO 3 aqueous solution (5 mol%). As a mixed solution of Cu (NO 3 ) 2 , CH 3 COOH, and H 2 O, the etching rate is about 1 μm / min. If the Wright etch was processed for less than 15 minutes, it was difficult to observe the shape of the pit, which is considered a slip dislocation, and contaminants were not completely removed. However, the Wright etch time does not significantly affect the evaluation as long as it is 15 minutes or more, so it is not necessary to keep it too long to shorten the overall evaluation time.

슬립 전위를 관찰하면서 가장 어려운 점은 슬립 전위라고 여겨지는 피트와 단순히 에칭에 의한 미세 홀(hole)과 잔존하는 오염 물질을 서로 구분하는 것이다. 이를 해결하기 위해 고안해 낸 방법은 광학 현미경의 초점심도를 이용하는 것으로, 슬립 전위라고 여겨지는 피트의 경우에는 초점 조절시 뚜렷하게 잔상이 남으나, 기타의 경우에는 이러한 잔상이 불명확한 점을 이용하여, 초점 조절시 뚜렷하게 잔상이 남는 것은 피트로 분류하였다. 그러나, 실제로 이 방법은 눈으로 익히는 연습이 필요하다. 슬립 전위라고 여겨지는 피트의 형상은 주로 마름모 형태이나 사각형이나 타원형도 있으므로 주의해야 하며, 초점을 조정하여 잔상의 유무를 구분하기에 가장 적합한 것은 슬립 전위가 가장 많은 종결정 부위를 관찰하는 것이다. 종결정 부분에 가장 슬립 전위가 많은 이유는 융액면과 접촉되어 열충격을 받는 면적이 가장 많기 때문이며, 이러한 슬립 전위를 제거하기 위한 것이 바로 네킹인 것이다. The most difficult point in observing the slip dislocation is to distinguish between the pit, which is considered a slip dislocation, and simply the fine hole by etching and the remaining contaminants. The method devised to solve this problem is to use the depth of focus of the optical microscope. In the case of the pit, which is considered to be a slip dislocation, the afterimage remains sharply when adjusting the focus. In other cases, the afterimage is unclear. Significant afterimages during adjustment were classified as feet. In practice, however, this method requires some practice. The shape of the pit, which is considered to be a slip dislocation, is mainly a rhombus, a rectangle or an ellipse. The most slip dislocations in the seed crystal portion are due to the largest area of thermal shock in contact with the melt surface, and it is necking to remove such slip dislocations.

실험예에서는 네킹 부위에서 이러한 피트 형상이 마지막으로 존재하는 지점을 슬립 전위가 완전히 사라지는 지점으로 정하였다. 도 6은 본 발명과 비교예에 있어서 네킹 길이에 따른 네킹 직경을 나타낸 것이다. In the experimental example, the last point where such a pit shape existed at the necking site was defined as the point where the slip dislocation completely disappeared. Figure 6 shows the necking diameter according to the necking length in the present invention and a comparative example.

도 6의 (A)에서 보는 바와 같이, 본 발명의 경우는 최종 네킹 직경의 1.5배 이상의 직경이 될 때까지 먼저 실리콘 단결정을 성장시킨 후에, 3 ~ 5mm의 최종 네킹 직경으로 가늘게 성장시키도록 하였다. 도 6의 (B)는 비교예로서, 종래의 대쉬 네킹법대로 3 ~ 5mm 최종 직경으로 서서히 직경을 감소시킨 것이다. As shown in FIG. 6A, in the case of the present invention, silicon single crystals were first grown until the diameter of the final necking diameter was 1.5 times or more, and then thinly grown to the final necking diameter of 3 to 5 mm. FIG. 6B is a comparative example, in which the diameter is gradually reduced to a final diameter of 3 to 5 mm according to the conventional dash necking method.

도 7은 본 발명과 비교예에 있어서 네킹에서 실제적으로 슬립 전위가 사라지는 길이를 측정한 것이다.Figure 7 measures the length of the slip dislocation actually disappears in the necking in the present invention and the comparative example.

도 6에서와 같은 조건으로 본 발명 및 비교예에 따른 샘플을 각각 준비하였으며, 도 1에 도시한 것과 같은 사각기둥 형태의 종결정에서 4개의 옆면을 따라 각각 1회 관찰하였다. 2개의 면에는 실리콘 단결정 성장 중에 발생하는 볼록한 형태의 긴 노드(node)가 있었고, 나머지 2개의 면에는 노드가 없었다. Samples according to the present invention and the comparative examples were prepared under the same conditions as in FIG. 6, and were observed once along each of four side surfaces in the seed crystal having a square pillar shape as shown in FIG. 1. Two sides had convex long nodes that occurred during silicon single crystal growth, and two had no nodes.

<110> 결정방위의 네킹의 직경은 타원형이며, 노드가 있는 2개의 부분이 타원형에서 가장 먼 거리에 존재한다. 슬립 전위의 측정이 광학 현미경으로 이루어지기 때문에, 빛이 반사되어 수집되는 양은 노드가 있는 부분이 없는 부분보다 훨씬 적다. 따라서, 노드가 존재하는 면은 피트 관찰이 용이하지 못하여 노드가 없는 부분보다 슬립 전위가 사라지는 지점이 종결정에 더 가까이 관찰되어졌다. The diameter of the necking of the crystal orientation is elliptical, and the two parts with nodes are farthest from the elliptical. Since the measurement of the slip dislocation is made with an optical microscope, the amount of light reflected and collected is much smaller than that without a node. Therefore, the surface where the node is present is not easy to observe the pit, and the point where the slip dislocation disappears is observed closer to the seed crystal than the portion where the node is not present.

도 7에서 (A)는 노드가 없는 면에 대한 측정 결과이고, (B)는 노드가 있는 면에 대한 측정 결과이다. 슬립 전위로 여겨지는 피트가 하나라도 존재하면 실리콘 단결정으로 성장되는 것 자체가 이루어지지 않으므로, 도 7의 (A)에서와 같이, 노드가 없는 종결정 2개의 면에서 관찰하는 것이 올바른 측정이라 할 수 있겠다. In FIG. 7, (A) is a measurement result for the plane without a node, and (B) is a measurement result for the plane with a node. If any of the pits considered to be slip dislocations are present, growth of silicon single crystals does not occur. Therefore, as shown in FIG. I will.

샘플 번호 "1"이 본 발명에 따른 경우이며, 네킹에서의 슬립 전위는 180mm 이후에 제거됨을 알 수 있다. 샘플 번호 "2", "3", "4"는 종래와 같은 비교예이며, 슬립 전위가 사라지는 길이는 230mm 이상이어야 하고, 보다 안정적으로 슬립 전위를 제거하기 위해서는 250mm 이상이 적합함을 알 수 있다. 이로부터, 본 발명에 따르면 일반적인 네킹 공정에 의할 때보다 40mm 이상 슬립 전위를 보다 빠르게 제거할 수 있다는 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 실리콘 단결정 몸통 부분을 40mm 이상 더 길게 형성할 수 있는 장점이 있다. It can be seen that the sample number "1" is the case according to the invention and the slip dislocation at the necking is removed after 180 mm. Sample numbers "2", "3", and "4" are the comparative examples as in the prior art, and the length of the slip dislocation disappearing should be 230 mm or more, and it can be seen that 250 mm or more is suitable for removing the slip dislocation more stably. . From this, it can be seen that according to the present invention, slip dislocations can be removed more quickly by 40 mm or more than in the general necking process. Accordingly, there is an advantage that the silicon single crystal body portion can be formed longer than 40mm.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예 및 실험예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예 및 실험예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다. As mentioned above, the present invention has been described in detail with reference to preferred examples and experimental examples, but the present invention is not limited to the above examples and experimental examples, and should be understood by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention. It is obvious that many other variations are possible.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 슬립 전위를 제거하기 위해 극단적으로 네킹 직경을 2mm로 감소시키거나 일정 직경 이후 다수의 요철을 형성하는 것 없이, 균일한 네킹 직경(3 ~ 5mm)으로 가늘게 하기 전에 1.5배 직경으로 네킹을 성장시켜, 짧은 네킹 길이 안에서 슬립 전위를 제거하여 실리콘 단결정을 성장시킬 수 있다. As described above, according to the present invention, before narrowing to a uniform necking diameter (3 to 5 mm), without reducing the necking diameter to 2 mm or forming a large number of irregularities after a certain diameter in order to eliminate slip dislocations. The necking can be grown to 1.5 times the diameter to remove the slip dislocation within the short necking length to grow the silicon single crystal.

일반적인 네킹 공정에 의할 때보다 40mm 이상 슬립 전위를 보다 빠르게 제거할 수 있어 네킹 공정 시간이 감축되고, 짧아진 네킹 길이만큼 단결정을 더 생산할 수 있는 효과가 있다. 그리고, 공정이 간단하며, 일정한 인장 강도를 유지하게 할 수 있어 직경변화에 영향을 받는 하중 변화를 감소시킬 수 있고 안정적인 공정을 진행할 수 있다. The slip dislocation can be removed more than 40mm faster than by the general necking process, thereby reducing the necking process time and producing more single crystals by the shorter necking length. In addition, the process is simple, it is possible to maintain a constant tensile strength can reduce the load change affected by the diameter change and can proceed a stable process.

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따라서, 본 발명은 CZ법에 의해 실리콘 단결정을 성장시키기에 적합하고, 무전위에서 실리콘 단결정을 인상할 수 있는 성공률을 높이는 동시에, 결정방위가 <110>인 실리콘 단결정의 성장에서도, 종결정 선단에 형성되는 결정의 최소 직경을 종래 수준인 3 ~ 5mm로 하여, 실리콘 단결정부의 직경이 200mm, 또는 그 이상의 대직경인 실리콘 단결정을 성장시키는 것이 가능하다. Therefore, the present invention is suitable for growing a silicon single crystal by the CZ method, increases the success rate of pulling up the silicon single crystal at no potential, and is formed at the tip of the seed crystal even in the growth of a silicon single crystal having a crystal orientation of <110>. It is possible to grow a silicon single crystal having a large diameter of 200 mm or more in the silicon single crystal part by setting the minimum diameter of the crystal to be 3 to 5 mm, which is a conventional level.

Claims (6)

네킹(necking) 형성 단계를 포함하는 실리콘 단결정 성장 방법에 있어서, 상기 네킹 형성 단계가,In the silicon single crystal growth method comprising the necking (necking) forming step, the necking forming step, 최종 네킹 직경의 1.5배 이상의 직경이 될 때까지 종결정으로부터 실리콘 단결정을 성장시키는 단계; 및Growing silicon single crystals from the seed crystals until they are at least 1.5 times the diameter of the final necking diameter; And 상기 실리콘 단결정의 직경을 감소시켜 3 ~ 5mm의 일정한 최종 네킹 직경으로 가늘게 성장시켜 슬립 전위를 제거하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 성장 방법. Reducing the diameter of the silicon single crystal and growing thinly to a constant final necking diameter of 3 to 5 mm to remove slip dislocations. 제1항에 있어서, 상기 네킹 형성 단계에 의해 상기 슬립 전위가 제거되는 지점은 상기 종결정 하단으로부터 180mm 이상 220mm 이하 지점인 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 성장 방법. The silicon single crystal growth method according to claim 1, wherein the slip dislocation is removed by the necking forming step from 180 mm to 220 mm from the bottom of the seed crystal. 제1항에 있어서, 결정방위가 <110>인 상기 종결정을 이용하여, 결정방위가 <110>인 실리콘 단결정을 성장시키는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 성장 방법. The method of growing silicon single crystal according to claim 1, wherein the single crystal having a crystal orientation of <110> is used to grow a silicon single crystal having a crystal orientation of <110>. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100876927B1 (en) 2001-06-01 2009-01-07 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Thermal treatment equipment and method for heat-treating
DE102010007459B4 (en) * 2010-02-10 2012-01-19 Siltronic Ag A method of separating a plurality of slices from a crystal of semiconductor material

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11199381A (en) 1998-01-14 1999-07-27 Shin Etsu Handotai Co Ltd Production of silicon single crystal
KR19990083016A (en) * 1998-04-07 1999-11-25 와다 다다시 Method for producing silicon single crystal

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11199381A (en) 1998-01-14 1999-07-27 Shin Etsu Handotai Co Ltd Production of silicon single crystal
KR19990067864A (en) * 1998-01-14 1999-08-25 와다 다다시 Method of producing a silicon monocrystal
KR19990083016A (en) * 1998-04-07 1999-11-25 와다 다다시 Method for producing silicon single crystal

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101340109B1 (en) 2011-12-06 2013-12-10 주식회사 엘지실트론 Pulling method

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