KR101129928B1 - Method for Manufacturing Single Crystal - Google Patents
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Abstract
실시예는 단결정 제조방법에 관한 것이다.
실시예에 따른 단결정 제조방법은 챔버의 석영도가니에 다결정 실리콘을 적재하고, 히터를 이용해 가열하여 실리콘 융액(melt)을 형성하는 단계; 및 도펀트 주입장치를 이용하여 상기 실리콘 융액에 도펀트를 주입하는 단계;를 포함하고, 상기 도펀트를 주입하는 단계는 상기 실리콘 융액을 형성하는 챔버의 딥파워(dip power) 보다 2 KW 이상의 파워에서 도펀트의 주입이 진행될 수 있다.The example relates to a single crystal production method.
In one embodiment, a method of manufacturing a single crystal includes loading polycrystalline silicon into a quartz crucible of a chamber and heating the same using a heater to form a silicon melt; And injecting a dopant into the silicon melt using a dopant injector, wherein the injecting the dopant is performed at a power of 2 KW or more than a dip power of a chamber for forming the silicon melt. Injection may proceed.
Description
실시예는 단결정 제조방법에 관한 것이다. The example relates to a single crystal production method.
반도체를 제조하기 위해서는 웨이퍼를 제조하고 이러한 웨이퍼에 소정의 이온을 주입하고 회로 패턴을 형성하는 단계등을 거쳐야 한다. 이때, 웨이퍼의 제조를 위해서는 먼저 단결정 실리콘을 잉곳(ingot) 형태로 성장시켜야 하는데, 이를 위해 초크랄스키(czochralski, CZ) 법 또는 플로팅 존(floating zone, FZ) 법이 적용될 수 있다.In order to manufacture a semiconductor, a process of manufacturing a wafer, injecting predetermined ions into the wafer, and forming a circuit pattern is required. In this case, in order to manufacture a wafer, first, single crystal silicon must be grown in an ingot form, and for this, a Czochralski (CZ) method or a floating zone (FZ) method may be applied.
초크랄스키(czochralski, CZ) 법은 단결정인 종자결정(seed crystal)을 용융 실리콘에 담근 후 천천히 끌어올리면서 결정을 성장시키는 방법이다. 이 방법에 따르면, 먼저, 종자결정으로부터 가늘고 긴 결정을 성장시키는 네킹(necking)공정을 거치고 나면, 결정을 직경방향으로 성장시켜 목표직경으로 만드는 숄더링(shouldering)공정을 거치며, 이후에는 일정한 직경을 갖는 결정으로 성장시키는 바디그로잉(body growing)공정을 거치며, 일정한 길이만큼 바디그로잉이 진행된 후에는 결정의 직경을 서서히 감소시켜 결국 용융 실리콘과 분리하는 테일링(tailing)공정을 거쳐 단결정 성장이 마무리된다.Czochralski (CZ) method is a method of growing a crystal while immersing a seed crystal (seed crystal) in molten silicon and slowly pulling it up. According to this method, first, a necking process of growing thin and long crystals from seed crystals is carried out, followed by a shouldering process of growing crystals in a radial direction to a target diameter, and then a constant diameter. After the body growing process to grow into a crystal having a certain length, after the body growing by a certain length, the single crystal growth is finished through a tailing process that gradually decreases the diameter of the crystal and finally separates it from the molten silicon. do.
일반적으로, 반도체소자용 기판으로 사용되는 실리콘 웨이퍼는 적절한 비저항 값을 갖기 위하여, 실리콘 단결정의 성장 공정에서 P-type 또는 N-type의 도펀트(dopant)가 첨가된다.In general, silicon wafers used as substrates for semiconductor devices have a P-type or N-type dopant added in the growth process of silicon single crystals in order to have an appropriate resistivity value.
또한, P-type 또는 N-type의 도펀트는 다시 융점이 실리콘의 융점보다 높은 고융점 도펀트와 융점이 실리콘의 융점보다 낮은 저융점 도펀트로 구분되는데, 도펀트의 종류에 따라서 실리콘 융액에 도펀트를 첨가하는 방식이 다르다.In addition, the P-type or N-type dopant is further divided into a high melting point dopant having a higher melting point than a melting point of silicon and a low melting point dopant having a lower melting point than that of a silicon. The dopant is added to the silicon melt according to the type of dopant. The way is different.
대표적인 P-type 고융점 도펀트로는 붕소(B)를 들 수 있는데, 그 융점이 약 2180℃ 로 실리콘의 융점인 1412℃보다 높으므로 실리콘 단결정 성장 준비 단계인 다결정 실리콘을 석영도가니에 적재하는 단계에서 석영도가니 바닥에 다결정 실리콘과 함께 투입하여 용융시킴으로써 실리콘 융액에 도펀트를 첨가하는 것이 가능하다.A typical P-type high melting point dopant is boron (B), and its melting point is about 2180 ° C., which is higher than the melting point of silicon 1414 ° C., so that polycrystalline silicon, which is a silicon single crystal growth preparation step, is loaded into a quartz crucible. It is possible to add dopants to the silicon melt by injecting and melting together with polycrystalline silicon in the bottom of the quartz crucible.
한편, 실리콘에 비해 낮은 융점을 갖는 저융점 도펀트로는 안티모니(Sb), 적인(Red Phosphorus), 게르마늄(Ge), 비소(As) 등을 들 수 있는데, 이러한 저융점 도펀트들은 낮은 융점으로 인하여 단결정 성장 공정 중 최초 다결정 실리콘의 용융 단계에서 다결정 실리콘이 완전히 융해되기 전에 용융, 기화된다.On the other hand, low melting point dopants having lower melting point than silicon include antimony (Sb), red (Red Phosphorus), germanium (Ge), arsenic (As), etc. These low melting dopants are due to the low melting point In the melting stage of the first polycrystalline silicon during the single crystal growth process, the polycrystalline silicon is melted and vaporized before it is completely melted.
이렇게 기화된 저융점 도펀트는 실리콘 성장로 내의 오염을 유발하는 실리콘 산화물을 제거하기 위하여 흘려주는 Ar 등과 같은 비활성 기체와 함께 성장로의 외부로 배출, 제거됨으로써 목적하는 비저항값을 갖는 저융점 도펀트가 고농도로 첨가된 실리콘 단결정을 생산할 수 없게 된다.The vaporized low melting point dopant is discharged to the outside of the growth furnace with an inert gas such as Ar flowing to remove the silicon oxide causing contamination in the silicon growth furnace. It would not be possible to produce the silicon single crystals added.
따라서, 종래에는 저융점 도펀트의 고농도 주입을 위하여 다결정 실리콘을 완전히 녹인 후에 분말상의 저융점 도펀트를 용융실리콘 표면에 뿌려서 도핑을 실시하여 왔다. 그러나, 이때 실리콘 융액의 온도가 매우 높아서 도펀트가 완전히 실리콘 융액 내로 녹아 들어가지 못하고 그 중 약 30%는 기화되어 불활성 기체와 함께 단결정 성장장치 외부로 배출, 제거된다.Accordingly, in order to inject high concentrations of low melting point dopants, polycrystalline silicon has been completely dissolved and then powdered low melting point dopants are sprayed onto the surface of the molten silicon to perform doping. However, at this time, the temperature of the silicon melt is so high that the dopant does not completely melt into the silicon melt, and about 30% of it is vaporized to be discharged and removed outside the single crystal growth apparatus together with the inert gas.
따라서 이 경우에도 저융점 도펀트의 주입농도에 대한 제어가 불완전하며, 저융점 도펀트의 낭비가 발생하였다. 그리고, 저융점 도펀트의 대부분은 유독성의 물질로 성장로의 외부로 배출되었을 때에는 환경오염의 원인이 되는 문제점이 있었다.Therefore, even in this case, control of the injection concentration of the low melting point dopant is incomplete, and waste of the low melting point dopant is generated. In addition, most of the low melting point dopants have a problem of causing environmental pollution when discharged to the outside of the growth furnace as a toxic substance.
특히, 저융점 도펀트 내의 불순물로 인해 산화물이 발생하는데, 이러한 산화물은 실리콘 융액의 표면에 부유하여 파티클 히트(particle hit)의 원인으로 작용하며 실리콘 단결정 성장을 불가능하게 하여 실리콘 단결정 생산성 저하의 치명적인 원인이 된다.In particular, oxides are generated due to impurities in the low melting dopant, and these oxides float on the surface of the silicon melt, causing particle hits, and making silicon single crystal growth impossible, thereby causing a fatal cause of lowering silicon single crystal productivity. do.
한편, 종래기술에 의하면 단결정 성장장치의 챔버 내의 오염도를 측정하는 방법에 한계가 있었다.On the other hand, according to the prior art, there is a limit to the method of measuring the degree of contamination in the chamber of the single crystal growth apparatus.
실시예는 저융점 도펀트에 의한 실리콘 융액의 오염을 방지할 수 있는 단결정 제조방법을 제공하고자 한다.Embodiments provide a single crystal manufacturing method capable of preventing contamination of a silicon melt by a low melting point dopant.
또한, 실시예는 챔버 내의 오염도를 쉽고 정확하게 측정할 수 있는 방법을 제공하고자 한다.In addition, the embodiment is to provide a method that can easily and accurately measure the degree of contamination in the chamber.
실시예에 따른 단결정 제조방법은 챔버의 석영도가니에 다결정 실리콘을 적재하고, 히터를 이용해 가열하여 실리콘 융액(melt)을 형성하는 단계; 및 도펀트 주입장치를 이용하여 상기 실리콘 융액에 도펀트를 주입하는 단계;를 포함하고, 상기 도펀트를 주입하는 단계는 상기 실리콘 융액을 형성하는 챔버의 딥파워(dip power) 보다 2 KW 이상의 파워에서 도펀트의 주입이 진행될 수 있다.In one embodiment, a method of manufacturing a single crystal includes loading polycrystalline silicon into a quartz crucible of a chamber and heating the same using a heater to form a silicon melt; And injecting a dopant into the silicon melt using a dopant injector, wherein the injecting the dopant is performed at a power of 2 KW or more than a dip power of a chamber forming the silicon melt. Injection may proceed.
실시예에 따른 단결정 제조방법에 의하면, 저융점 도펀트의 도핑공정 조건을 조정하여 도펀트의 주입이 진행함으로써 저융점 도펀트에 의한 실리콘 융액의 오염을 방지할 수 있고, 단결정의 오염에 의한 로스(loss)를 방지할 수 있다.According to the single crystal manufacturing method according to the embodiment, the doping process is injected by adjusting the doping process conditions of the low melting point dopant to prevent contamination of the silicon melt by the low melting point dopant, and the loss caused by the contamination of the single crystal Can be prevented.
또한, 실시예에 의하면 챔버 내의 오염도를 쉽고 정확하게 측정할 수 있다.In addition, according to the embodiment, the degree of contamination in the chamber can be easily and accurately measured.
도 1은 실시예에 따른 단결정의 제조방법이 적용되는 단결정 성장장치의 예시도.
도 2은 실시예에 따른 단결정의 제조방법에서 챔버 내의 오염도를 무게를 이용하여 측정한 실험예와 비교예.
도 3은 실시예에 따른 단결정의 제조방법이 적용된 경우 및 비교예에서의 단결정의 숄더에서의 로스(loss) 지점 예시도.
도 4은 실시예에 따른 단결정의 제조방법이 적용된 경우 및 비교예에서의 단결정의 바디에의 로스(loss) 지점 예시도.1 is an illustration of a single crystal growth apparatus to which the method for producing a single crystal according to the embodiment is applied.
2 is an experimental example and a comparative example measured by using the weight of the contamination degree in the chamber in the method for producing a single crystal according to the embodiment.
Figure 3 is an illustration of the loss point in the shoulder of the single crystal in the case of applying the method of producing a single crystal according to the embodiment and a comparative example.
Fig. 4 is an illustration of the loss point of the single crystal in the body when the manufacturing method of the single crystal according to the embodiment is applied and in the comparative example.
이하, 실시예에 따른 단결정 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a single crystal manufacturing method according to an embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on/over)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on/over)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.In the description of the embodiments, it is to be understood that each layer (film), area, pattern or structure may be referred to as being "on" or "under" the substrate, each layer Quot; on "and" under "are intended to include both" directly "or" indirectly " do. Also, the criteria for top, bottom, or bottom of each layer will be described with reference to the drawings.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.In the drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated, omitted, or schematically illustrated for convenience and clarity of description. In addition, the size of each component does not necessarily reflect the actual size.
(실시예)(Example)
도 1은 실시예에 따른 단결정의 제조방법이 적용되는 단결정 성장장치의 예시도이다.1 is an exemplary view of a single crystal growth apparatus to which a method for manufacturing a single crystal according to an embodiment is applied.
실시예에 따른 실리콘 단결정 성장장치(100)는 챔버(110), 도가니(120), 히터(130), 도펀트 주입장치(160) 등을 포함할 수 있다.The silicon single
예를 들어, 실시예에 따른 단결정 성장장치(100)는 챔버(110)와, 상기 챔버(110)의 내부에 구비되며, 실리콘 융액을 수용하는 도가니(120)와, 상기 챔버(110)의 내부에 구비되며, 상기 도가니(120)를 가열하는 히터(130) 및 상기 실리콘 융액(SM)에 도펀트를 주입하는 도펀트 주입장치(160)를 포함할 수 있다.For example, the single
상기 챔버(110)는 반도체 등의 전자부품 소재로 사용되는 실리콘 웨이퍼(wafer)용 단결정 잉곳(Ingot)을 성장시키기 위한 소정의 공정들이 수행되는 공간을 제공한다. The
상기 챔버(110)의 내벽에는 히터(130)의 열이 상기 챔버(110)의 측벽부로 방출되지 못하도록 복사 단열체(140)가 설치될 수 있다.The
실시예는 실리콘 단결정 성장 시의 산소 농도를 제어하기 위하여 석영 도가니(120)의 회전속도, 챔버 내부의 압력 조건 등 다양한 인자들을 조절할 수 있다. 예를 들어, 실시예는 산소 농도를 제어하기 위하여 실리콘 단결정 성장 장치의 챔버(110) 내부에 아르곤 가스 등을 주입하여 하부로 배출할 수 있다.The embodiment may control various factors such as the rotational speed of the
상기 도가니(120)는 실리콘 융액(SM)을 담을 수 있도록 상기 챔버(110)의 내부에 구비되며, 석영 재질로 이루어질 수 있다. 상기 도가니(120)의 외부에는 도가니(120)를 지지할 수 있도록 흑연으로 이루어지는 도가니 지지대(125)가 구비될 수 있다. 상기 도가니 지지대(125)는 회전축(127) 상에 고정 설치되고, 이 회전축(127)은 구동수단(미도시)에 의해 회전되어 도가니(120)를 회전 및 승강 운동시키면서 고-액 계면이 동일한 높이를 유지하도록 할 수 있다.The
상기 히터(130)는 도가니(120)를 가열하도록 챔버(110)의 내부에 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 히터(130)는 도가니 지지대(125)를 에워싸는 원통형으로 이루어질 수 있다. 이러한 히터(130)는 도가니(120) 내에 적재된 고순도의 다결정 실리콘 덩어리를 용융하여 실리콘 융액(SM)으로 만들게 된다.The
상기 도펀트 주입장치(160)는 단결정 성장 리프터(150)의 시드 척(152)에 연결되어 도펀트 주입공정을 진행할 수 있다.The
실시예에서 도펀트(D)는 안티모니(Sb), 적인(Red Phosphorus), 게르마늄(Ge), 비소(As) 등일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.In an embodiment, the dopant D may be, but is not limited to, antimony (Sb), red (Red Phosphorus), germanium (Ge), arsenic (As), and the like.
상기 도펀트 주입장치(160)에 도펀트(D)가 적재된 상태에서 도펀트 주입장치(160)의 하단부가 실리콘 융액(SM)에 디핑(dipping)되게 함으로써 도펀트(D)가 실리콘 융액(SM)과 접하게 되고, 실리콘 융액(SM)의 온도에 의하여 도펀트(D)가 용융, 기화하도록 할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The lower end of the
예를 들어, 상기 도펀트 주입장치(160)의 하단부가 실리콘 융액(SM)에 담기도록 하되, 도펀트(D)는 소정의 도펀트 수용부(미도시) 내에 적재되어 실리콘 융액(SM)과 직접 접촉하지 않도록 하여 실리콘 융액(SM)으로부터 전도가 아닌 복사에 의해 열을 공급받게 되고, 저융점 도펀트(D)가 기체상태로 기화될 수 있으며, 기화된 기체상의 저융점 도펀트(D)는 도펀트 주입장치(160)에 하단에 형성된 통공(미도시)을 통하여 빠져나가게 되어 기체상의 저융점 도펀트는 실리콘 융액(SM)으로 모두 주입되게 될 수 있다.For example, the lower end of the
실시예에서 상기 실리콘 융액(SM)에 도펀트(D)를 주입하는 방법은 상기 기술한 상기 도펀트 주입장치(160)를 이용한 도펀트 주입 방법에 한정되는 것은 아니다.In the embodiment, the method of injecting the dopant D into the silicon melt SM is not limited to the dopant injection method using the
실시예에 따른 단결정의 제조방법에 의하면, 저융점 도펀트의 도핑공정 조건을 조정함으로써 저융점 도펀트에 의한 실리콘 융액의 오염을 방지할 수 있다.According to the single crystal manufacturing method according to the embodiment, it is possible to prevent contamination of the silicon melt by the low melting point dopant by adjusting the doping process conditions of the low melting point dopant.
예를 들어, 상기 도펀트 주입장치(160)를 이용하여 상기 실리콘 융액(SM)에 도펀트(D)를 주입하는 단계는 상기 실리콘 융액(SM)을 형성하는 챔버(110)의 딥파워(dip power) 보다 약 2 KW 이상의 파워에서 도펀트의 주입이 진행될 수 있다.For example, injecting the dopant D into the silicon melt SM using the
실시예에서,상기 실리콘 융액(SM)을 형성하는 챔버(110)의 딥파워(dip power)는 상기 다결정 실리콘이 녹는 온도에 대한 히터(130)의 파워일 수 있다.In an embodiment, the dip power of the
실시예에 따른 단결정의 제조방법에 의하면, 저융점 도펀트의 도핑공정 조건을 실리콘 융액을 형성하는 챔버의 딥파워(dip power) 보다 약 2 KW 이상의 파워에서 도펀트의 주입이 진행함으로써 저융점 도펀트에 의한 실리콘 융액의 오염을 방지하여, 단결정의 오염에 의한 로스(loss)를 방지할 수 있다.According to the single crystal manufacturing method according to the embodiment, the doping process conditions of the low-melting point dopant by the dopant is injected at a power of about 2 KW or more than the dip power of the chamber forming the silicon melt by the low-melting point dopant Contamination of the silicon melt can be prevented, so that loss due to contamination of the single crystal can be prevented.
도 2은 실시예에 따른 단결정의 제조방법에서 챔버 내의 오염도를 무게차이를 이용하여 측정한 실험예(Case 4)와 비교예(Case 1, Case 2, Case 3)이다.2 is a test example (Case 4) and a comparative example (
비교예
표 1은 실시예에 따른 단결정의 제조방법이 적용된 경우(Case 4) 및 비교예((Case 1, Case 2, Case 3)의 공정조건 예시이다.Table 1 is an example of the process conditions in the case of applying a single crystal manufacturing method according to the embodiment (Case 4) and Comparative Examples (
실시예에 따른 단결정의 제조방법에서 챔버 내의 오염도를 측정하는 방법으로 도 2와 같이 챔버의 특정 면적에 대한 무게차이를 측정하여 오염도를 용이하게 측정할 수 있다. 예를 들어, 도펀트 주입 공정 후 도가니(120) 위치하는 챔버 하부와 단결정 성장 리프터(150)가 위치하는 챔버 상부의 경계에 설치되는 차단막(미도시)의 무게차이를 측정함으로써 챔버 내의 오염도를 용이하게 측정할 수 있으나 오염도 측정 대상이 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 상기 차단막을 이용하여 오염도를 측정하는 경우 차단막 상의 고정되지 않은 파티클 등의 오염물질을 닦아낸 후 무게차이를 측정할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.In the method of manufacturing a single crystal according to the embodiment, the degree of contamination in the chamber may be measured, and thus the degree of contamination may be easily measured by measuring a weight difference with respect to a specific area of the chamber as shown in FIG. 2. For example, after the dopant implantation process, the degree of contamination in the chamber can be easily measured by measuring a weight difference between a lower portion of the chamber in which the
실시예에 의하면 상기 무게차이를 이용한 오염도 측정방법에 의해 오염도를 용이하게 측정할 수 있고, 이러한 측정결과는 이하 설명하는 성장된 단결정 내에서의 오염도에 대한 측정결과인 도 3 및 도 4의 결과와 일치함을 알 수 있어, 실시예에 따른 무게차이를 이용한 챔버의 오염도 측정방법은 오염도 측정에 매우 유용함을 알 수 있다.According to the embodiment, the pollution degree can be easily measured by the pollution degree measuring method using the weight difference, and the measurement results are the results of the measurement results of the contamination levels in the grown single crystals described below with reference to the results of FIGS. 3 and 4. It can be seen that the concordance, the method of measuring the contamination level of the chamber using the weight difference according to the embodiment can be seen that it is very useful for the contamination measurement.
도 3은 실시예에 따른 단결정의 제조방법이 적용된 경우 및 비교예에서의 단결정의 숄더(shoulder)에서의 직경(diameter)기준 로스(loss) 지점(%) 예시도이며, 도 4은 실시예에 따른 단결정의 제조방법이 적용된 경우 및 비교예에서의 단결정의 바디의 로스(loss) 지점(%) 예시도이다.FIG. 3 is a diagram illustrating a diameter-based loss point (%) at the shoulder of the single crystal in the comparative example and when the manufacturing method of the single crystal according to the embodiment is applied, and FIG. Fig. 1 shows examples of the loss point (%) of the body of the single crystal in the case where the method for producing a single crystal is applied and in the comparative example.
도 3 및 도 4에서는 각 케이스별 테스트(Test)를 각 5번 반복하여 로스(loss)지점에 대해 데이터를 분석한 결과 실시예(Case4)가 득률(%)이 가장 우수함을 알 수 있다.In FIGS. 3 and 4, the test for each case is repeated five times to analyze the data for the loss point, and it can be seen that the embodiment (Case4) has the best gain (%).
이하, 실시예와 비교예에 대한 로스(loss) 지점(%) 분석자료이다.Hereinafter, the loss point (%) analysis data for the Examples and Comparative Examples.
먼저, 비교예 중 Case 1의 경우 다른 예인, Case 2, Case 3, Case 4와 비교 시 챔버 내 오염이 가장 심하였다. 이에 따라 도 2에서 Case 1의 오염도를 100%로 삼아 표시하였다.First, in
한편, Case 1은 도 3과 같이 성장된 단결정의 숄더의 직경 기준 약 31.6% 이상 수준에서 다결정화가 발생하였으며, 도 4와 같이 바디(Body) 성장길이 기준 약40% 이상에서 오염된 파티클(Partical)에 의한 다결정화가 발생하였다.Meanwhile, in
또한, 추가 도핑에 의해 이러한 챔버 내부 오염 및 다결정화가 되는 위치가 더욱 앞당겨지는 문제가 있었다. 예를 들어, 추가 도핑에 의해 숄더 직경기준 약 50% 이하 수준 및 바디(Body) 성장 길이 기준 약 31.6%이하로 챔버 내부 오염 및 다결정화가 되는 위치가 앞당겨지는 문제가 있었다.In addition, there was a problem that further doping further accelerates the location of contamination and polycrystallization in the chamber. For example, there was a problem in that the location of contamination and polycrystallization in the chamber is advanced to the level of about 50% or less based on the diameter of the shoulder and about 31.6% or less based on the body growth length by additional doping.
Case 2는 도 2와 같이 Case 1, Case 3, Case 4와 비교 시 챔버 내 오염이 두번째 수준(약 75%)이였다.
또한, 도 3과 같이 성장된 단결정의 숄더의 직경 기준 약 61.8% 이상 수준에서 다결정화가 발생하였으며, 도 4와 같이 바디(Body) 성장길이 기준 약 51.6% 이상에서 오염된 파티클(Partical)에 의한 다결정화가 발생하였다. 또한, 추가 도핑에 의해 이러한 챔버 내부 오염 및 다결정화가 되는 위치가 역시 앞당겨지는 문제가 있었다. In addition, polycrystallization occurred at a level of about 61.8% or more based on the diameter of the shoulder of the single crystal grown as shown in FIG. 3, and polycrystal due to contaminated particles at about 51.6% or more based on the body growth length as illustrated in FIG. 4. Upset occurred. In addition, there is a problem that the location of such internal contamination and polycrystallization by the additional doping is also advanced.
Case 3은 도 2와 같이 Case 1, Case 2, Case 4와 비교 시 챔버 내 오염이 세번재 수준(약 45%)이였다.
또한, 도 3과 같이 성장된 단결정의 숄더의 직경 기준 약 75% 이상 수준에서 다결정화가 발생하였으며, 도 4와 같이 바디(Body) 성장길이 기준 약 72% 이상에서 오염된 파티클(Partical)에 의한 다결정화가 발생하였다. 한편, 추가 도핑이 있는 경우 챔버 내부 오염 및 다결정화가 되는 위치는 큰 변화는 없었다.In addition, polycrystallization occurred at a level of about 75% or more based on the diameter of the shoulder of the single crystal grown as shown in FIG. 3, and polycrystal due to contaminated particles at about 72% or more based on the body growth length as shown in FIG. 4. Upset occurred. On the other hand, there was no significant change in the location of contamination and polycrystallization in the chamber when there was additional doping.
실시예인 Case 4은 도 2와 같이 비교예인 Case 1, Case 2, Case 3와 비교 시 챔버 내 오염이 가장 낮은 수준(약 25%)이였다.
또한, 도 3과 같이 성장된 단결정의 숄더의 직경 기준 약 96% 이상 수준에서 다결정화가 발생하였으며, 도 4와 같이 바디(Body) 성장길이 기준 약 96.8% 이상에서 오염된 파티클(Partical)에 의한 다결정화가 발생하였다. 한편, 추가 도핑이 있더라도 오염 수준은 제일 낮았다.In addition, polycrystallization occurred at a level of about 96% or more based on the diameter of the shoulder of the single crystal grown as shown in FIG. 3, and polycrystal due to contaminated particles at about 96.8% or more based on the body growth length as shown in FIG. 4. Upset occurred. On the other hand, the contamination level was the lowest even with additional doping.
실시예에 따른 단결정 제조방법에 의하면, 저융점 도펀트의 도핑공정 조건을 조정함으로써 저융점 도펀트에 의한 실리콘 융액의 오염을 방지할 수 있다.According to the single crystal production method according to the embodiment, it is possible to prevent contamination of the silicon melt by the low melting point dopant by adjusting the doping process conditions of the low melting point dopant.
실시예에 따른 단결정의 제조방법에 의하면, 저융점 도펀트의 도핑공정 조건을 실리콘 융액을 형성하는 챔버의 딥파워(dip power) 보다 약 2 KW 이상의 파워에서 도펀트의 주입이 진행함으로써 저융점 도펀트에 의한 실리콘 융액의 오염을 방지하여, 단결정의 오염에 의한 로스(loss)를 방지할 수 있다.According to the single crystal manufacturing method according to the embodiment, the doping process conditions of the low-melting point dopant by the dopant is injected at a power of about 2 KW or more than the dip power of the chamber forming the silicon melt by the low-melting point dopant Contamination of the silicon melt can be prevented, so that loss due to contamination of the single crystal can be prevented.
또한, 실시예에 의하면 챔버 내의 오염도를 쉽고 정확하게 측정할 수 있다.In addition, according to the embodiment, the degree of contamination in the chamber can be easily and accurately measured.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The features, structures, effects and the like described in the embodiments are included in at least one embodiment and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects, and the like illustrated in each embodiment may be combined or modified with respect to other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Accordingly, the contents of such combinations and modifications should be construed as being included in the scope of the embodiments.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention. It can be seen that the modification and application of branches are possible. For example, each component specifically shown in the embodiment can be modified. And differences relating to these modifications and applications will have to be construed as being included in the scope of the embodiments defined in the appended claims.
Claims (6)
도펀트 주입장치를 이용하여 상기 실리콘 융액에 도펀트를 주입하는 단계;를 포함하고,
상기 도펀트를 주입하는 단계는
상기 실리콘 융액을 형성하는 챔버의 딥파워(dip power) 보다 2 KW 이상의 파워에서 도펀트의 주입이 진행되는 단결정의 제조방법.Stacking polycrystalline silicon in a quartz crucible of the chamber and heating with a heater to form a silicon melt; And
Injecting a dopant into the silicon melt using a dopant injector;
Injecting the dopant
And a dopant is injected at a power of 2 KW or more than a dip power of the chamber forming the silicon melt.
상기 실리콘 융액을 형성하는 챔버의 딥파워(dip power)는,
상기 다결정 실리콘이 녹는 온도에 대한 히터의 파워인 단결정의 제조방법.The method according to claim 1,
The dip power of the chamber forming the silicon melt is
A method for producing a single crystal, which is the power of a heater to a temperature at which the polycrystalline silicon is melted.
상기 도펀트를 주입하는 단계에서,
상기 도펀트를 주입하는 시간은 15분 이내인 단결정의 제조방법.The method according to claim 1,
In the step of injecting the dopant,
The time for injecting the dopant is less than 15 minutes manufacturing method of a single crystal.
상기 도펀트를 주입하는 단계는,
Ar은 50lpm(liters per minute) 이상, 압력은 50 Torr 이하, 도펀트 주입시간은 15분 이내에서 진행하는 단결정의 제조방법.The method according to claim 1,
Injecting the dopant,
Ar is 50lpm (liters per minute) or more, pressure is 50 Torr or less, dopant injection time is less than 15 minutes.
상기 도펀트를 주입하는 단계 후에,
상기 챔버 내의 오염도를 상기 챔버의 소정 영역에 대한 무게 차이를 측정하여 챔버 내의 오염도를 측정하는 단결정의 제조방법.The method according to claim 1,
After injecting the dopant,
And measuring the contamination degree in the chamber by measuring the difference in weight of the contamination level in the chamber with respect to a predetermined region of the chamber.
상기 챔버 내의 오염도를 측정하기 위해서,
상기 도가니 위치하는 챔버 하부와 단결정 성장 리프터가 위치하는 챔버 상부의 경계에 설치되는 차단막의 무게 차이를 측정하는 단결정의 제조방법.The method of claim 5,
In order to measure the degree of contamination in the chamber,
The method of manufacturing a single crystal for measuring the difference in weight of the barrier film is installed at the boundary between the lower chamber of the crucible and the upper chamber of the single crystal growth lifter.
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