KR101202616B1 - Single crystal silicon ingot - Google Patents

Single crystal silicon ingot Download PDF

Info

Publication number
KR101202616B1
KR101202616B1 KR1020110094646A KR20110094646A KR101202616B1 KR 101202616 B1 KR101202616 B1 KR 101202616B1 KR 1020110094646 A KR1020110094646 A KR 1020110094646A KR 20110094646 A KR20110094646 A KR 20110094646A KR 101202616 B1 KR101202616 B1 KR 101202616B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polysilicon
ingot
single crystal
silicon ingot
crystal silicon
Prior art date
Application number
KR1020110094646A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
임천수
박윤석
김진성
Original Assignee
(주)기술과가치
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 (주)기술과가치 filed Critical (주)기술과가치
Priority to KR1020110094646A priority Critical patent/KR101202616B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101202616B1 publication Critical patent/KR101202616B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B15/00Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/36Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method characterised by the seed, e.g. its crystallographic orientation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02Elements
    • C30B29/06Silicon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

PURPOSE: A single crystal silicon ingot is provided to increase a minority carrier lifetime by making resistance and electric conductance uniform. CONSTITUTION: The oxygen content of an ingot is less than 3×10^16 atoms/cm^3. The carbon content of the ingot is 1×10^11 to 6×10^15 atoms/cm^3. A minority carrier lifetime of a p-type ingot is 100 to 15,000 us. A minority carrier lifetime of an n-type ingot is 1,000 to 50,000 us. The diameter(D) of the ingot is 10 to 50 cm. The axial length(AL) of the ingot is 50 to 500 cm.

Description

단결정 실리콘 잉곳 {SINGLE CRYSTAL SILICON INGOT}Monocrystalline Silicon Ingot {SINGLE CRYSTAL SILICON INGOT}

본 발명은 단결정 실리콘 잉곳에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연속성장형 쵸크랄스키(CCZ: Continuous CZochralski)법에 제조되는 단결정 실리콘 잉곳에 관한 것이다.
The present invention relates to a single crystal silicon ingot, and more particularly, to a single crystal silicon ingot manufactured by the Continuous CZochralski (CCZ) method.

단결정 실리콘은 실제로 모든 반도체 및 태양광전지 부품의 기본소재로서 사용되는 데, 이들 물질은 높은 순도를 가진 완벽한 단결정체로 제조된다. 이러한 제조에 전통적으로 사용되는 방법이 쵸크랄스키법이다.Single crystal silicon is actually used as the base material for all semiconductor and photovoltaic cell components, which are made of perfect single crystal with high purity. The method conventionally used for such preparation is Czochralski method.

이러한 쵸크랄스키법에 의해 사용되는 일반적인 장치는 챔버, 상기 챔버 내부에 설치된 도가니, 상기 도가니를 지지하는 서셉터, 상기 서셉터를 지지하며 도가니를 상승, 하강, 회전시키는 페데스탈(Pedestal), 챔버 내벽에 설치된 히터, 히트쉴드 히터의 열이 챔버의 외부로 방출되는 것을 최소화하기 위한 히트쉴드 및 인슐레이터 등으로 구성되어 있다. 또한, 아르곤 가스 등의 불활성가스가 불순물을 제거하기 위하여 챔버내부에 공급된다.Typical apparatuses used by the Czochralski method include a chamber, a crucible installed inside the chamber, a susceptor for supporting the crucible, a pedestal for supporting the susceptor and raising, lowering and rotating the crucible, and an inner wall of the chamber. Heater installed in the heat shield, the heat shield and the heat shield and the insulator to minimize the discharge of heat to the outside of the chamber is configured. In addition, an inert gas such as argon gas is supplied into the chamber to remove impurities.

상기 쵸크랄스키법에서는 단결정 실리콘의 종자결정이 실리콘 용융액표면에 접촉했다가 서서히 인상되면서 성장하게 되어 단결정 실리콘의 원통형 불(boule)을 형성한다. 상기 불은 도가니의 회전방향과 반대방향으로 회전하여 실리콘 용융액내 도판트의 혼합효율을 높임으로써 단결정 실리콘 잉곳 내의 도판트의 농도분포가 균일하게 되어 단결정 실리콘 잉곳의 품질특성이 균일하게 된다.In the Czochralski method, seed crystals of single crystal silicon are brought into contact with the surface of the silicon melt and gradually raised to form a cylindrical boule of single crystal silicon. The fire is rotated in a direction opposite to the rotational direction of the crucible to increase the mixing efficiency of the dopant in the silicon melt, thereby making the concentration distribution of the dopant in the single crystal silicon ingot uniform, thereby making the quality characteristics of the single crystal silicon ingot uniform.

연속성장형 쵸크랄스키법(CCZ)과 관련하여 개시된 본 발명자의 특허로는 미국등록특허 제5,314,667호, 미국등록특허 제5580171호, 미국공개특허 제2007/0056504호 등이 있다.The inventors' patents disclosed in connection with the continuous growth Czochralski method (CCZ) include U.S. Patent No. 5,314,667, U.S. Patent No.5580171, U.S. Patent Publication No. 2007/0056504, and the like.

미국등록특허 제5,314,667호 "Method and apparatus for single crystal silicon production" 에서는 실리콘 단결정체의 성장을 위해서 개선된 방법을 실시하였는데, 폴리 실리콘 입자와 도판트가 연속으로 공급되고 연속으로 잉곳이 성장되는 연속성장형 쵸크랄스키법(CCZ)을 명시하였다. 이에 따르면 도가니를 원료공급영역과 결정성장영역으로 구분하여 열균형을 효율적으로 조절할 수 있도록 고안된 단결정 실리콘 잉곳을 성장시키는 방법이 명시되었다.U.S. Patent No. 5,314,667, "Method and apparatus for single crystal silicon production," carried out an improved method for the growth of silicon single crystals, a continuous growth type in which polysilicon particles and dopants are continuously supplied and ingots are continuously grown. The Czochralski method (CCZ) was specified. According to this, a method of growing a single crystal silicon ingot designed to efficiently control thermal balance by dividing the crucible into a raw material supply region and a crystal growth region is specified.

또한, 미국등록특허 제5580171호 "Solids mixing, storing and conveying system for use with a furnace for single crystal silicon production"에서는 폴리 실리콘 입자를 도가니 내에 공급함에 있어서 폴리실리콘 입자와 도판트를 균질하게 혼합하여 공급하기 위한 수단을 제안하였다.In addition, US Pat. No. 5,558171, "Solids mixing, storing and conveying system for use with a furnace for single crystal silicon production," provides a homogeneous mixture of polysilicon particles and dopant in feeding the polysilicon particles into the crucible. Proposed means for this.

또한, 단결정 실리콘 잉곳제조장치와 관련하여 대한민국 공개특허 제2006-0128033호에서는 예비용융챔버를 개별적으로 두어 용융된 폴리실리콘을 도가니에 제공함에 있어 용융상태로 만든 후에 도가니에 제공하는 특징이 있다. 그러나 상기 특허방법에서는 예비용융 챔버에서의 SiO2의 용융에 기인하는 산소불순물이 잉곳내 함량이 증가하고, 도판트의 균일한 농도제어가 어려워 잉곳의 품질편차가 크게 되는 문제점이 발생한다. 상기 특허에서 제조된 잉곳의 전기저항성 균일도는 10% 이상의 낮은 수준이다.In addition, in the Republic of Korea Patent Publication No. 2006-0128033 with respect to the single crystal silicon ingot manufacturing apparatus has a feature of providing to the crucible after making the molten state in providing the molten polysilicon to the crucible by separately preliminary chamber. However, in the patent method, the oxygen impurity due to the melting of SiO 2 in the pre-melting chamber increases in the ingot content, it is difficult to control the uniform concentration of the dopant, so that the quality deviation of the ingot occurs. The uniformity of electrical resistivity of the ingot produced in this patent is at least 10%.

따라서, 전기저항성의 균일도가 높으며, 불순물의 함량이 적어 우수한 품질을 갖는 단결정 실리콘 잉곳의 개발이 소망되었다.
Therefore, it has been desired to develop a single crystal silicon ingot having a high uniformity of electrical resistance and a low content of impurities and having excellent quality.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 목적은 실리콘 잉곳의 품질이 축방향 및 반경방향으로 균일한 제품을 제공하는 데 있다.An object of the present invention to solve the above problems is to provide a product in which the quality of the silicon ingot is uniform in the axial direction and the radial direction.

본 발명의 다른 목적은 잉곳의 저항성 및 전기전도성이 축방향 및 반경방향으로 균일하며, 산소 및 탄소 함유량을 조정하는 데 있다.Another object of the present invention is to adjust the oxygen and carbon content of the ingot, the resistance and electrical conductivity of the ingot are uniform in the axial direction and the radial direction.

본 발명의 또 다른 목적은 폴리실리콘 및 도판트를 일정하게 공급할 수 있는 실리콘 잉곳 제조장치를 이용하여 품질이 우수한 실리콘 잉곳을 제공하는 데 있다.
Still another object of the present invention is to provide a silicon ingot of excellent quality using a silicon ingot manufacturing apparatus capable of supplying polysilicon and a dopant constantly.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 쵸크랄스키법에 의해 제조되는 단결정 실리콘 잉곳에 있어서, 상기 잉곳은 상기 잉곳의 크기가 지름(D)이 10 ~ 50㎝, 축방향길이(AL)가 50 ~ 500㎝이며, 균일한 저항성으로 Axial Resistivity Gradient (ARG)가 0.01~7%, Radial Resistivity Gradient (RRG)가 0.01~5%인 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 잉곳을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a single crystal silicon ingot manufactured by Czochralski method, wherein the ingot has a diameter (D) of 10 to 50 cm and an axial length (AL) of 50 to 500cm, uniform resistance, provides a single crystal silicon ingot characterized by Axial Resistivity Gradient (ARG) 0.01 ~ 7%, Radial Resistivity Gradient (RRG) 0.01 ~ 5%.

또한 본 발명은 상기 잉곳의 산소 함유량이 3×1016 atoms/㎤ 이하인 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 잉곳을 제공한다.The present invention also provides a single crystal silicon ingot, wherein the oxygen content of the ingot is 3 × 10 16 atoms / cm 3 or less.

또한 본 발명은 상기 잉곳의 탄소 함유량이 1×1011 ~ 6×1015 atoms/㎤ 인 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 잉곳을 제공한다.The present invention also provides a single crystal silicon ingot, wherein the carbon content of the ingot is 1 × 10 11 to 6 × 10 15 atoms / cm 3.

상기 잉곳의 최소 운반자 수명(minority carrier life time)이 p-타입(p-type)일 때 100~15,000 ㎲(micro second), n-타입(n-type)일 때 1,000~50,000 ㎲(micro second)인 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 잉곳을 제공한다.100 to 15,000 microseconds when the minimum carrier life time of the ingot is p-type (micro second), 1,000 to 50,000 microseconds when the n-type (n-type) It provides a single crystal silicon ingot characterized in that.

또한 본 발명은 상기 단결정 실리콘 잉곳을 제조하는 장치가 챔버 내부로 원료를 공급하는 공급부를 포함하는 데, 상기 공급부는 폴리실리콘, 도판트 또는 폴리실리콘 및 도판트를 공급것으로, 호퍼 형태의 저장조; 상기 저장조 하부에 폴리실리콘을 이동시키기 위한 연결관; 상기 연결관에 일체로 연통되어 개구관로로 이루어진 배출관; 및 상기 배출관 내부에 폴리실리콘을 정량 배출하기 위한 스크류 콘베이어로 이루어진 장치를 이용하여 제조되는 단결정 실리콘 잉곳을 제공한다.In another aspect, the present invention comprises a supply unit for supplying the raw material into the chamber for producing a single crystal silicon ingot, the supply unit to supply polysilicon, dopant or polysilicon and dopant, a hopper-type reservoir; A connector for moving polysilicon under the reservoir; A discharge pipe which is integrally communicated with the connection pipe and formed of an opening pipe; And it provides a single crystal silicon ingot manufactured using a device consisting of a screw conveyor for quantitative discharge of polysilicon in the discharge pipe.

또한 본 발명은 상기 공급부가 폴리실리콘 공급장치, 도판트 공급장치 및 폴리실리콘과 도판트를 일정비율로 혼합하는 혼합기로 이루어진 장치를 이용하여 제조되는 단결정 실리콘 잉곳을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a single crystal silicon ingot manufactured using a device comprising a polysilicon supply device, a dopant supply device and a mixer for mixing the polysilicon and the dopant in a predetermined ratio.

또한 본 발명은 상기 혼합기가 제1판 및 제2판으로 구성되되, 상기 제1판은 깔대기 형상으로써 중앙 정점에 홀을 형성하며, 제1판의 밑에 위치한 상기 제2판은 중심에서 방사형으로 복수개의 V자형 섹터를 순차적으로 원형 배치시켜 구성되는 장치를 이용하여 제조되는 단결정 실리콘 잉곳을 제공한다.In addition, the present invention is the mixer is composed of a first plate and a second plate, the first plate is a funnel shape to form a hole in the center apex, the second plate located below the first plate is a plurality of radial in the center Provided is a single crystal silicon ingot manufactured using a device constructed by sequentially circularly arranging two V-shaped sectors.

또한 본 발명은 상기 스크류 콘베이어를 통해 배출된 폴리실리콘 또는 도판트의 일정량을 혼합기로 이동시킬 수 있는 전달관이 더 포함되는 장치를 이용하여 제조되는 단결정 실리콘 잉곳을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a single crystal silicon ingot manufactured by using a device further comprising a transfer tube capable of moving a predetermined amount of polysilicon or dopant discharged through the screw conveyor to the mixer.

또한 본 발명은 상기 저장조의 외부에 외부저장조를 형성하여 외부와 차단되어 밀폐되며, 상기 외부저장조 내의 저장조 하부에는 연결관, 배출관, 스크류 콘베이어 및 전달관의 일부가 위치하는 장치를 이용하여 제조되는 단결정 실리콘 잉곳을 제공한다.In addition, the present invention forms an external storage tank on the outside of the reservoir is closed and sealed to the outside, the single crystal is manufactured by using a device in which a portion of the connection pipe, the discharge pipe, screw conveyor and the delivery pipe is located in the lower portion of the storage tank. Provides silicon ingots.

또한 본 발명은 상기 배출관이 지면과 수평이거나 안식각보다 작은 것을 특징으로 하는 장치를 이용하여 제조되는 단결정 실리콘 잉곳을 제공한다.The present invention also provides a single crystal silicon ingot manufactured using the apparatus, characterized in that the discharge pipe is horizontal to the ground or smaller than the angle of repose.

또한 본 발명은 상기 스크류 콘베이어가 모터의 구동력을 전달받아 스크류의 회전속도를 조절함으로써 폴리실리콘 공급속도를 조절할 수 있는 장치를 이용하여 제조되는 단결정 실리콘 잉곳을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a single crystal silicon ingot manufactured by using a device that can control the polysilicon feed rate by adjusting the rotational speed of the screw by the screw conveyor receives the driving force of the motor.

또한 본 발명은 상기 저장조, 연결관 및 배출관의 재질이 실리콘, 탄화실리콘(SiC), 질화실리콘(Si3N4), 석영(SiO2) 중 어느 하나로 이루어지거나, 실리콘, 탄화실리콘(SiC), 질화실리콘(Si3N4), 석영(SiO2) 중 어느 하나로 코팅 또는 라이닝된 것을 특징으로 하는 장치를 이용하여 제조되는 단결정 실리콘 잉곳을 제공한다.In addition, the present invention is the material of the reservoir, the connection pipe and the discharge pipe is made of any one of silicon, silicon carbide (SiC), silicon nitride (Si 3 N 4 ), quartz (SiO 2 ), silicon, silicon carbide (SiC), It provides a single crystal silicon ingot manufactured using a device characterized in that the coating or lined with any one of silicon nitride (Si 3 N 4 ), quartz (SiO 2 ).

또한 본 발명은 상기 챔버내부에 아르곤 가스가 공급되는 데, 상기 아르곤 가스가 상기 챔버 상부 및 하부에서 공급되어 챔버 측면의 상부에서 배출되는 것을 특징으로 하되, 상기 도가니 하부에서 공급되는 아르곤 가스는 서셉터와 히터 사이 및 히터와 히트쉴드 사이로 이동하여 상부히트쉴드 아래에 위치한 배출구를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 장치를 이용하여 제조되는 단결정 실리콘 잉곳을 제공한다.
In addition, the present invention is characterized in that the argon gas is supplied into the chamber, the argon gas is supplied from the top and bottom of the chamber is discharged from the upper side of the chamber, the argon gas supplied from the bottom of the crucible is a susceptor And between the heater and between the heater and the heat shield to provide a single crystal silicon ingot manufactured using the device, characterized in that discharged through the outlet located below the upper heat shield.

본 발명에 따른 단결정 실리콘 잉곳은 실리콘 잉곳 제조장치의 도가니 내에서 폴리실리콘 및 도판트의 공급이 일정하게 이루어져 품질이 우수한 실리콘 잉곳을 제조할 수 있다.In the single crystal silicon ingot according to the present invention, the supply of polysilicon and the dopant is uniformly made in the crucible of the silicon ingot manufacturing apparatus, thereby making it possible to manufacture a silicon ingot having excellent quality.

또한 본 발명에 따른 단결정 실리콘 잉곳은 품질이 전체적으로 균일하여 저항성 및 전기전도성이 전체적으로 균일하며, 산소 및 탄소 함유량을 조절할 수 있으며, 최소 운반자 수명(minority carrier life time)을 연장할 수 있는 효과가 있다.
In addition, the single crystal silicon ingot according to the present invention has an overall uniform quality, resistivity and electrical conductivity as a whole, can control the oxygen and carbon content, and has the effect of extending the minimum carrier life time.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 단결정 실리콘 잉곳의 개략도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 단결정 실리콘 잉곳을 제조하는 장치의 개략적인 단면도를 나타낸 것이다.
도 3은 단결정 실리콘 잉곳 제조장치에 있어서, 혼합기의 제2판의 사시도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 실리콘 잉곳을 제조하는 장치에 있어서, 폴리실리콘 공급장치의 단면도를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 폴리실리콘 공급장치에서 연결관과 배출관의 일체로 형성된 개략적인 형상을 사시도로 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 실리콘 잉곳을 제조하기 위한 장치의 단면도에서 아르곤 가스의 흐름을 나타낸 것이다.
1 shows a schematic diagram of a single crystal silicon ingot according to one embodiment of the invention.
Figure 2 shows a schematic cross-sectional view of a device for producing a single crystal silicon ingot according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view of a second plate of the mixer in the apparatus for producing a single crystal silicon ingot.
Figure 4 shows a cross-sectional view of the polysilicon supply apparatus in the apparatus for producing a silicon ingot according to an embodiment of the present invention.
5 is a perspective view showing a schematic shape formed integrally of the connection pipe and the discharge pipe in the polysilicon supply apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 shows the flow of argon gas in a cross-sectional view of the apparatus for producing a silicon ingot according to an embodiment of the present invention.

이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, it should be noted that, in the drawings, the same components or parts have the same reference numerals as much as possible. In describing the present invention, detailed descriptions of related well-known functions or configurations are omitted in order not to obscure the subject matter of the present invention.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 “약”, “실질적으로” 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.The terms " about ", " substantially ", etc. used to the extent that they are used herein are intended to be taken to mean an approximation to or in the numerical value of the manufacturing and material tolerances inherent in the meanings mentioned, Accurate or absolute numbers are used to help prevent unauthorized exploitation by unauthorized intruders of the referenced disclosure.

본 명세서에서 사용되는 "안식각"이란 마찰력을 이루는 최대 한계의 각을 뜻하는 데, 상기 안식각보다 커지면 중력이 마찰력보다 커지기 때문에 중력의 힘으로 물질이 하부로 이동하게 된다.As used herein, "an angle of repose" refers to the angle of the maximum limit of the frictional force, the greater the angle of repose, the greater the force of gravity than the friction force, so the force of gravity moves the material downward.

본 발명자들은 단결정 실리콘 잉곳을 제조함에 있어서, 기존의 실리콘 잉곳보다 품질이 우수한 제품을 제조하기 위해 연구를 한 결과 Axial Resistivity Gradient(ARG) 및 Radial Resistivity Gradient(RRG)가 균일하며, 산소함유량 및 탄소함유량이 현저히 낮은 잉곳을 제조하게 되었다.
In the manufacture of single crystal silicon ingots, the present inventors have conducted research to produce products with higher quality than conventional silicon ingots, and have uniform Axial Resistivity Gradient (ARG) and Radial Resistivity Gradient (RRG), and have oxygen content and carbon content. This significantly lower ingot was produced.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단결정 실리콘 잉곳 제조장치에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a single crystal silicon ingot manufacturing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings will be described.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 단결정 실리콘 잉곳의 개략도를 나타낸 것이다.1 shows a schematic diagram of a single crystal silicon ingot according to one embodiment of the invention.

도 1을 참조하면, 단결정 실리콘 잉곳은 축방향 길이(Axial Length(AL)) 및 지름길이(Diameter(D))로 나타낼 수 있다. Referring to FIG. 1, a single crystal silicon ingot may be represented by an axial length (AL) and a diameter (Diameter (D)).

연속성장형 쵸크랄스키법에 의해 제조되는 단결정 실리콘 잉곳에 있어서, 본 발명에 따른 단결정 실리콘 잉곳은 상기 잉곳의 크기가 지름(D)이 10 ~ 50㎝, 축방향길이(AL)가 50 ~ 500㎝이며, 균일한 저항성으로 Axial Resistivity Gradient (ARG)가 0.01~7%, Radial Resistivity Gradient (RRG)가 0.01~5%이며, 산소 함유량은 3×1016 atoms/㎤ 이하이며, 탄소 함유량은 1×1011 ~ 6×1015 atoms/㎤ 인 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 잉곳을 제공한다. 또한, 상기 잉곳의 최소 운반자 수명(minority carrier life time)은 p-타입(p-type)일 때 100~15,000 ㎲(micro second), n-타입(n-type)일 때 1,000~50,000 ㎲(micro second)인 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 잉곳을 제공한다.
In the single crystal silicon ingot manufactured by the continuous growth type Czochralski method, the single crystal silicon ingot according to the present invention has a diameter (D) of 10 to 50 cm and an axial length (AL) of 50 to 500 cm. Axial Resistivity Gradient (ARG) is 0.01 ~ 7%, Radial Resistivity Gradient (RRG) is 0.01 ~ 5% with uniform resistance, oxygen content is 3 × 10 16 atoms / cm 3 or less, and carbon content is 1 × 10 A single crystal silicon ingot is characterized by being 11 to 6 x 10 15 atoms / cm 3. In addition, the minimum carrier life time of the ingot is 100 to 15,000 microseconds for the p-type and 1,000 to 50,000 microns for the n-type. Second), a single crystal silicon ingot is provided.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 단결정 실리콘 잉곳을 제조하기 위한 잉곳 제조장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 본 발명의 단결정 실리콘 잉곳은 도가니가 회전 또는 회전하지 않는 단결정 실리콘 잉곳 제조장치에 제한없이 적용될 수 있다.Figure 2 is a schematic cross-sectional view showing an ingot manufacturing apparatus for producing a single crystal silicon ingot according to an embodiment of the present invention. The single crystal silicon ingot of the present invention can be applied without limitation to a single crystal silicon ingot manufacturing apparatus that the crucible does not rotate or rotate.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 연속성장형 쵸크랄스키법(CCZ)에 의한 실리콘 잉곳 제조장치에서 도가니의 회전이 이루어지면서 잉곳이 제조되는 것으로, 챔버; 상기 챔버 내부에 설치된 도가니; 상기 도가니 내부에 원료를 공급하는 공급부; 도가니 내부에는 폴리실리콘 용융액 및 도판트의 용이한 혼합을 위한 내부도가니; 상기 도가니를 둘러싸는 서셉터; 상기 도가니를 가열하는 히터; 및 상기 히터의 열이 방출되는 것을 방지하는 히트쉴드 및 인슐레이터를 포함하되, 상기 공급부는 폴리실리콘 공급장치, 도판트 공급장치 및 폴리실리콘과 도판트를 일정비율로 혼합하는 혼합기로 구성된다.Referring to Figure 2, the ingot is made while the crucible is rotated in the silicon ingot manufacturing apparatus according to the continuous growth type Czochralski method (CCZ) according to an embodiment of the present invention, the chamber; A crucible installed inside the chamber; A supply unit for supplying a raw material to the crucible; Inside the crucible is an internal crucible for easy mixing of the polysilicon melt and the dopant; A susceptor surrounding the crucible; A heater for heating the crucible; And a heat shield and an insulator for preventing heat from being emitted from the heater, wherein the supply unit includes a polysilicon supply device, a dopant supply device, and a mixer for mixing the polysilicon and the dopant at a predetermined ratio.

챔버는 피더(feeder)를 포함하고 있어서 상기 피더를 통해 공급부가 연결되어 폴리실리콘과 도판트가 도가니에 공급될 수 있는 데, 폴리실리콘과 도판트를 일정하게 공급하는 폴리실리콘 공급장치 및 도판트 공급장치, 상기 폴리실리콘과 도판트를 일정비율로 혼합시키는 혼합기로 구성된 공급부로 이루어져 도가니에 폴리실리콘과 도판트를 공급한다. The chamber includes a feeder such that a supply is connected through the feeder so that the polysilicon and the dopant can be supplied to the crucible. The polysilicon supply device and the dopant supply which constantly supply the polysilicon and the dopant Apparatus, consisting of a feeder consisting of a mixer for mixing the polysilicon and the dopant in a certain ratio to supply the polysilicon and the dopant to the crucible.

상기 연속성장형 쵸크랄스키법(CCZ)에 의한 공정은 폴리 실리콘을 도가니에 충진하고 일정한 저항성을 조절하기 위해 도판트를 혼합하는 데, 상기 폴리실리콘 및 상기 도판트를 일정 비율로 혼합하는 것이 중요하다. 상기 도판트(dopant)는 잉곳의 전기 저항성을 위해 첨가하는 물질로 그 예로는 붕소(B), 인(P), 안티몬(Sb) 등이 있다.In the process by the continuous growth Czochralski method (CCZ), in order to fill polysilicon into the crucible and to adjust the dopant, it is important to mix the polysilicon and the dopant in a constant ratio. . The dopant is a material added for the electrical resistance of the ingot, and examples thereof include boron (B), phosphorus (P), and antimony (Sb).

상기 혼합기는 밀폐된 원통형 내에 제1판 및 제2판이 구성되어 있으며, 상기 제1판은 깔대기 형상으로써 중앙 정점에는 중앙홀을 형성된다. 물질이 상기 제1판 위에 떨어지면 중앙 정점의 중앙홀로 모이게 되어 밑으로 떨어진다. 상기 중앙홀을 통해 밑으로 떨어진 폴리실리콘 및 도판트는 밑에 위치한 제2판 10으로 이동된다.The mixer is composed of a first plate and a second plate in a closed cylindrical shape, the first plate is a funnel shape and a central hole is formed at the center apex. When material falls on the first plate, it collects in the central hole of the central vertex and falls down. The polysilicon and the dopant dropped down through the central hole are moved to the second plate 10 located below.

제1판의 밑에 위치한 상기 제2판 10은 중심에서 방사형으로 복수개의 V자형 섹터를 순차적으로 원형 배치시켜 구성된다. 상기 V자형 섹터는 중심에서 바깥으로 갈수록 V자형이 커진다.(도 3참조)The second plate 10 located below the first plate is configured by sequentially arranging a plurality of V-shaped sectors radially from the center. The V-shaped sector becomes larger in the V-shape from the center to the outside (see FIG. 3).

상기 제2판 10에서 상기 V자형 섹터의 원형 배치수는 혼합기의 크기에 따라 달라질 수 있으나, 바람직한 V자형 섹터의 원형 배치수는 6 내지 12인 것이 바람직하다.In the second plate 10, the number of circular arrangements of the V-shaped sectors may vary depending on the size of the mixer, but the number of preferable circular arrangements of the V-shaped sectors is preferably 6-12.

상기 제1판에 의해 모였던 폴리실리콘과 도판트가 상기 제2판 10의 V자형 섹터에 의해 각각 분할된다.The polysilicon and the dopant collected by the first plate are divided by the V-shaped sectors of the second plate 10, respectively.

또한, 순차적으로 제2판 10의 밑에는 깔대기 형상의 제1판이 다시 위치하며, 위에서부터 이동된 물질(폴리실리콘과 도판트)이 분할되었다가 상기 제1판에 의해 다시 모이게 된다.In addition, the first plate in the shape of a funnel is sequentially placed below the second plate 10, and the material (polysilicon and dopant) moved from above is divided and collected by the first plate again.

이렇게 제1판과 제2판 10은 순차적으로 위치함으로써, 폴리실리콘 및 도판트가 서로 제1판에 의해 모였다가 제2판 10에 의해 흩어지는 현상이 반복됨으로써 골고루 잘 섞이게 된다.Thus, the first plate and the second plate 10 are sequentially positioned, so that the polysilicon and the dopant are gathered by the first plate and scattered by the second plate 10 so that they are evenly mixed.

상기 제1판과 제2판 10은 순차적으로 위치하되, 제1판이 하나 더 위치하여, 최상부 및 최하부에는 제1판이 위치하도록 한다. 바람직한 제1판의 적층수는 3 내지 10개이며, 더 바람직하게는 3-6개이다.The first plate and the second plate 10 are sequentially located, but the first plate is located one more, so that the first plate is located at the top and bottom. The number of laminations of a preferable 1st board is 3-10 pieces, More preferably, it is 3-6 pieces.

상기 복수개의 V자형 섹터는 중심에서 외부로 갈수록 낮아져서 중력에 의해 중심으로 내려온 물질들이 가장자리로 이동된다. 가장자리로 이동된 물질은 다시 밑에 있는 제1판으로 떨어져 중심으로 다시 모이게 된다.The plurality of V-shaped sectors are lowered from the center toward the outside so that the materials brought down to the center by gravity move to the edges. The material moved to the edge again falls to the underlying first plate and is collected back to the center.

이러한 것이 반복됨으로써 폴리실리콘과 도판트는 골고루 잘 섞이게 되는 것이다.By repeating this, the polysilicon and the dopant are evenly mixed.

또한, 제2판 10의 중앙에는 봉 11이 위치하는 데, 상기 봉 11은 위로 뻗어 존재하여 제1판의 중앙홀 내에 존재한다. 상기 봉 11의 두께는 제1판의 중앙홀의 지름보다 작아 봉 11과 중앙홀 사이로 폴리실리콘 및 도판트가 이동할 수 있다. 상기 봉은 제1판으로 이동된 물질(폴리실리콘 및 도판트)이 봉 11에 부딪히며 아래로 이동된다. 이러한 봉 11의 역할을 제1판의 중앙으로 내려오는 물질(폴리실리콘 및 도판트)이 내려오는 속도에 의해 어느 한쪽으로 쏠려 밑으로 전달되지 않도록 하는 것이다.In addition, the rod 11 is located at the center of the second plate 10, which extends upward and is present in the central hole of the first plate. The thickness of the rod 11 is smaller than the diameter of the central hole of the first plate so that the polysilicon and the dopant may move between the rod 11 and the central hole. The rod is moved downwards with the material (polysilicon and dopant) transferred to the first plate hitting rod 11. The role of the rod 11 is to prevent the material (polysilicon and dopant) descending to the center of the first plate to move to one side by the speed of descending.

한편, 폴리실리콘과 도판트를 혼합기에 정량으로 공급하기 위해서는 정교한 작업이 필요한 데, 이를 위해서 폴리실리콘 공급장치 및 도판트 공급장치에서 정확한 양을 혼합기에 공급하는 것이 중요하다. 이를 위해서 본 발명은 폴리실리콘 공급장치 및 도판트 공급장치를 두어 정량을 공급할 수 있다.On the other hand, in order to quantitatively supply polysilicon and dopant to the mixer, sophisticated work is required. For this, it is important to supply the correct amount to the mixer from the polysilicon feeder and the dopant feeder. To this end, the present invention can supply a fixed amount by having a polysilicon supply device and a dopant supply device.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 실리콘 잉곳 제조장치에 있어서, 폴리실리콘 정량공급장치의 단면도를 나타낸 것이다.Figure 4 shows a cross-sectional view of the polysilicon metering device in the silicon ingot manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.

상기 폴리실리콘 공급장치는 자체적으로 공급부로 되어 실리콘 잉곳 제조장치의 피더에 직접연결되어 혼합기의 존재없이 폴리실리콘을 공급할 수도 있으며, 도판트와 동시에 공급되기 위해 도 2에서와 같이 도판트 공급장치 및 혼합기를 구성하여 피더에 공급될 수도 있다.The polysilicon supply device may be a supply unit by itself and directly connected to a feeder of a silicon ingot manufacturing device to supply polysilicon without the presence of a mixer, and to supply simultaneously with the dopant, as shown in FIG. It may be configured to be supplied to the feeder.

폴리실리콘 공급장치에 대해 살펴보면, 호퍼 형태의 저장조; 상기 저장조 하부에 폴리실리콘을 이동시키기 위한 연결관; 상기 연결관에 일체로 연통되어 개구관로로 이루어진 배출관; 및 상기 배출관 내부에 폴리실리콘을 정량 배출하기 위한 스크류 콘베이어로 이루어진 것을 특징으로 한다.Looking at the polysilicon supply, a hopper-type reservoir; A connector for moving polysilicon under the reservoir; A discharge pipe which is integrally communicated with the connection pipe and formed of an opening pipe; And a screw conveyor for quantitatively discharging polysilicon into the discharge pipe.

폴리실리콘 공급장치는 저장조 110, 외부저장조 111, 연결관 112, 배출관 113, 스크류 콘베이어 114, 스토퍼 116, 전달관 117, 지지대 119 및 받침대 120 등으로 이루어진다.The polysilicon supply device includes a reservoir 110, an external reservoir 111, a connection pipe 112, an outlet pipe 113, a screw conveyor 114, a stopper 116, a delivery pipe 117, a support 119 and a pedestal 120 and the like.

상기 저장조 110은 형상에 특별한 제한은 없지만 호퍼형태로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 저장조 110은 외부저장조 111로 둘러싸여 외부와 밀폐되어 있는 구조이며, 상기 폴리실리콘을 보관하고 실리콘 잉곳제조장치에 공급하는 역할을 한다.The reservoir 110 is not particularly limited in shape but is preferably made of a hopper form. The storage tank 110 is surrounded by an external storage tank 111 and sealed to the outside, and serves to store the polysilicon and supply it to a silicon ingot manufacturing apparatus.

상기 저장조 110은 하나의 잉곳을 제조하는 데 필요한 양 이상의 폴리실리콘이 충분하게 저장할 수 있는 크기로 제작되거나, 또는 잉곳 생산 주기에 맞추어 추가적인 공급이 가능하다. 따라서, 바람직하게는 실리콘 잉곳 제조장치 내에서 잉곳을 제조시 미리 저장조 110 내로 폴리실리콘을 공급하여 따로 폴리실리콘을 공급하는 번거로움 없이 저장조 110에 충분한 양의 폴리실리콘을 저장한 후 실리콘 잉곳을 제조할 수 있다.The reservoir 110 is manufactured to a size sufficient to store more than the amount of polysilicon required to manufacture one ingot, or can be additionally supplied in accordance with the ingot production cycle. Therefore, preferably, when manufacturing the ingot in the silicon ingot manufacturing apparatus to supply the polysilicon into the storage tank 110 in advance to store a sufficient amount of polysilicon in the storage tank 110 without the hassle of separately supplying the polysilicon to manufacture the silicon ingot Can be.

또한, 저장조 110 하단부에 블록밸브 122가 존재하여 폴리실리콘의 공급량을 조절할 수 있다.In addition, there is a block valve 122 at the lower end of the reservoir 110 to adjust the supply amount of polysilicon.

상기 저장조 110의 폴리실리콘은 공급부를 통해 공급받을 수 있다. 상기 공급부는 외부와 밀폐되어 있으며, 상기 공급부를 통해 폴리실리콘 공급장치에서 실리콘 잉곳 제조장치로 폴리실리콘이 공급되는 동안에 불활성기체가 저장조 110내에 공급될 수 있으며, 필요에 의해 추가적인 공급이 있을 경우, 불활성기체는 외부로부터 공기가 유입되는 것을 막아준다.The polysilicon of the reservoir 110 may be supplied through a supply unit. The supply part is sealed to the outside, and an inert gas may be supplied into the reservoir 110 while the polysilicon is supplied from the polysilicon supply device to the silicon ingot manufacturing device through the supply part, and if necessary, the inert gas may be inert. The gas prevents the ingress of air from the outside.

상기 연결관 112는 저장조 110에 있는 폴리실리콘을 실리콘 잉곳 제조장치내에 투입하기 위해 연결하는 관으로써, 상기 연결관 112은 1이상의 절곡으로 이루어질 수 있다. 상기 연결관 112가 1이상의 절곡으로 이루어진 것은 저장조 110에 있던 폴리실리콘이 과잉공급되어 배출관 113 상부를 통해 넘치는 것을 방지하거나, 전달관 117을 통해 실리콘 잉곳 제조장치 내부에 유입될 때 많은 양이 일시에 공급되는 것을 방지하기 위해서이다. 또한 같은 이유로 상기 연결관 112의 끝부분은 지면과 수평 또는 안식각보다 작도록 하는 것이 바람직한데, 상기 연결관 112의 끝부분이 지면과 수평 또는 안식각보다 작도록 하여 저장조 110에서 연결관 112으로 폴리실리콘을 공급하되 많은 양이 일시에 공급되지 않고 적절한 양을 공급할 수 있도록 하기 위함이다. 또한, 저장조 110에 폴리실리콘이 다량 저장되어 있을 때와 소량 저장되어 있을 때와 상관없이 일정양을 배출관 113으로 전달하기 위함이다.The connection tube 112 is a tube connecting the polysilicon in the reservoir 110 to be introduced into the silicon ingot manufacturing apparatus, the connection tube 112 may be made of one or more bends. The connecting pipe 112 is formed of one or more bends to prevent the polysilicon in the reservoir 110 from being excessively supplied to prevent it from overflowing through the upper portion of the discharge pipe 113, or a large amount at a time when flowing into the silicon ingot manufacturing apparatus through the delivery pipe 117. This is to prevent the supply. For the same reason, it is preferable that the end of the connector 112 is smaller than the ground or the angle of repose, and the end of the connector 112 is smaller than the ground or the angle of repose, so that the polysilicon from the reservoir 110 to the connector 112. This is to supply a proper amount of oil, but not to supply a large amount at a time. In addition, it is to deliver a certain amount to the discharge pipe 113 irrespective of when polysilicon is stored in a large amount and a small amount in the storage tank 110.

또한, 연결관 112의 지름의 크기에 따라 공급되는 양을 조절할 수도 있다. 연결관 112의 지름이 크면 클수록 폴리실리콘의 공급량이 늘어나고, 연결관 112 지름이 작으면 폴리실리콘의 공급량이 줄어들게 되므로 지름의 크기에 따라 적절한 공급량을 조절할 수도 있다. 그러나, 이 방법만으로는 정확한 양의 제어는 어려우므로 좀 더 세부적인 공급량의 제어가 필요하다.In addition, the amount supplied may be adjusted according to the size of the diameter of the connector 112. The larger the diameter of the connector 112, the larger the amount of polysilicon supply, the smaller the diameter of the connector 112, the smaller the amount of polysilicon supply, so the appropriate supply amount may be adjusted according to the size of the diameter. However, this method alone is difficult to control the exact amount, so more detailed control of the supply amount is required.

본 발명은 상기 연결관 112에 일체로 연통된 배출관 113을 더 포함할 수 있는 데, 상기 배출관 113은 U자형의 개구관로로 이루어진 것이 바람직하다. 상기 배출관 113이 개구관로로 이루어지는 이유는 연결관 112을 통해 나오는 폴리실리콘이 관내부에 막히는 현상없이 스크류 콘베이어 114에 의해 수월하게 전달하기 위해서이다. 또한 상기 배출관 113이 U자형의 개구관로로 이루어진 이유는 로드셀 121이 폴리실리콘의 무게를 측정할시 간섭을 일으키지 않기 위해서다. 로드셀 121은 저장조내의 폴리실리콘의 무게를 측정하는 장치인데, 만일 원형관의 형태라면 스크류 115가 원형관 안에 들어가게 되고, 로드셀 121은 스크류 115가 무게를 측정하는데 간섭을 이루게 되어 정확한 측정치를 얻을 수 없다. 또한 원형관 형태일 경우 스크류 115 및 원형관 사이에 폴리실리콘 그래뉼이 끼어 스크류가 돌아가는 것에 영향을 줄 수 있기 때문이다.The present invention may further include a discharge pipe 113 integrally communicated with the connecting pipe 112, the discharge pipe 113 is preferably made of a U-shaped opening tube. The reason why the discharge pipe 113 is formed as an opening pipe path is to facilitate delivery by the screw conveyor 114 without clogging the polysilicon coming out of the connection pipe 112 into the pipe. In addition, the discharge pipe 113 is formed of a U-shaped opening tube because the load cell 121 does not cause interference when measuring the weight of the polysilicon. The load cell 121 is a device for measuring the weight of polysilicon in the reservoir. If it is in the form of a round tube, the screw 115 is placed in the round tube, and the load cell 121 interferes with the weighing of the screw, so that an accurate measurement cannot be obtained. . In the case of the circular tube shape, the polysilicon granules are sandwiched between the screw 115 and the circular tube, which may affect the rotation of the screw.

상기 배출관 113은 지면과 수평 또는 안식각보다 작도록 하는 것이 바람직한데, 이는 폴리실리콘의 과잉공급을 방지하며, 일정양을 공급하기 위한 것이다.The discharge pipe 113 is preferably smaller than the horizontal or the angle of repose to the ground, which is to prevent the over-supply of polysilicon, and to supply a certain amount.

상기 배출관 113에 들어온 폴리실리콘은 스크류 콘베이어 114에 의해 일정하게 정량으로 이동될 수 있다.The polysilicon entering the discharge pipe 113 may be constantly moved quantitatively by the screw conveyor 114.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 연결관 112와 배출관 113의 일체로 형성된 개략적인 형상을 사시도로 나타낸 것이다.5 is a perspective view showing a schematic shape formed integrally with the connection pipe 112 and the discharge pipe 113 according to an embodiment of the present invention.

배출관 113의 높이는 연결관 112 외부지름의 0.5배 이상인 것이 바람직하며, 연결관 112 외부지름의 0.5 내지 0.8배인 것이 더 바람직하다. 배출관 113의 높이가 연결관 112 외부 지름의 0.5배 미만인 경우 스크류 콘베이어 114의 스크류 115가 회전시에 배출관 113 위로 폴리실리콘이 넘칠 수 있게 된다.The height of the discharge pipe 113 is preferably at least 0.5 times the outer diameter of the connecting pipe 112, and more preferably 0.5 to 0.8 times the outer diameter of the connecting pipe 112. If the height of the outlet tube 113 is less than 0.5 times the outer diameter of the connector 112, then the screw 115 of the screw conveyor 114 may overflow the polysilicon over the outlet tube 113 as it rotates.

배출관 113의 높이를 구체적으로 살펴보면, 배출관 113은 연결관 112의 아래부분에서부터 연결관 112 외부지름의 0.5배가 되는 높이까지는 연결관 112과 일체로 형성되며, 0.5배를 초과해서는 상부가 위쪽으로 뻗어져 "U"자 형상을 이룰 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이는 도 5를 참조하면 이해할 수 있다.Looking specifically at the height of the discharge pipe 113, the discharge pipe 113 is formed integrally with the connecting pipe 112 from the lower portion of the connecting pipe 112 to a height that is 0.5 times the outer diameter of the connecting pipe 112, the upper portion is extended upwards by more than 0.5 times It is desirable to be able to achieve the "U" shape. This can be understood with reference to FIG. 5.

또한, 상기 연결관 112 및 배출관 113의 경계부분에는 스토퍼 116이 형성될 수 있다. 배출관 113 상부에서 연결관 112의 단면에 밀착되어 설치될 수 있는 상기 스토퍼 116은 연결관 112를 통해 폴리실리콘이 과량으로 배출관 113으로 이동되는 것을 방지하고 폴리실리콘이 배출관 113에 공급하는 속도를 조절할 수도 있다.In addition, a stopper 116 may be formed at a boundary between the connection pipe 112 and the discharge pipe 113. The stopper 116, which can be installed in close contact with the end face of the connection pipe 112 at the upper part of the discharge pipe 113, prevents the polysilicon from being excessively moved to the discharge pipe 113 through the connection pipe 112 and adjusts the speed at which the polysilicon is supplied to the discharge pipe 113. have.

상기 스토퍼 116은 연결관 112와 배출관 113 경계부에서 위아래로의 이동이 가능하도록 연결관 112의 단면에 밀착되어 설치하여, 상기 연결관 112의 개방정도를 조절할 수 있도록 한다. 상기 스토퍼 116의 높낮이를 조절함으로써 폴리실리콘이 배출관 113으로 나오는 양을 기구적으로 제어할 수 있다. 즉, 폴리실리콘의 공급량을 늘리려면, 스토퍼 116을 위로 이동시켜 연결관 112의 공급면적을 넓히고, 반대로 공급량을 줄이려면, 스토퍼 116을 아래로 이동시켜 연결관 112의 공급면적을 줄인다. 상기 스토퍼 116을 위아래로 위치시킴으로써 폴리실리콘의 공급량을 제어할 수 있다.The stopper 116 is installed in close contact with the end surface of the connecting pipe 112 to move up and down at the boundary of the connecting pipe 112 and the discharge pipe 113, it is possible to adjust the opening degree of the connecting pipe 112. By adjusting the height of the stopper 116, the amount of polysilicon exiting the discharge pipe 113 can be mechanically controlled. That is, to increase the supply amount of polysilicon, the stopper 116 is moved upward to increase the supply area of the connection pipe 112, and conversely, to reduce the supply amount, the stopper 116 is moved downward to reduce the supply area of the connection pipe 112. By placing the stopper 116 up and down, the amount of polysilicon supplied can be controlled.

또한, 상기 스크류 콘베이어 114는 배출관 113에 존재하는 폴리실리콘을 일정량만큼 이동시켜 배출시키는 역할을 한다. 상기 스크류 콘베이어 114는 등시간 간격으로 폴리실리콘을 실리콘 잉곳 제조장치의 도가니내로 정량공급한다. 이러한 수단을 위해 상기 스크류 콘베이어 114는 모터의 구동력을 전달받아 스크류 115의 회전할 수 있다. 상기 스크류 115의 회전속도(RPM)를 조절함으로써 폴리실리콘 공급속도를 조절할 수 있으며, 폴리실리콘을 정량으로 공급할 수 있도록 세밀하게 제어할 수 있다.In addition, the screw conveyor 114 serves to discharge the polysilicon existing in the discharge pipe 113 by a predetermined amount. The screw conveyor 114 quantitatively supplies polysilicon into the crucible of the silicon ingot manufacturing apparatus at regular intervals. For this means, the screw conveyor 114 may rotate the screw 115 by receiving the driving force of the motor. By adjusting the rotational speed (RPM) of the screw 115, it is possible to control the polysilicon feed rate, it can be finely controlled to supply the polysilicon quantitatively.

상기 스크류 콘베이어 114의 스크류 115는 배출관 113 내에 존재할 수 있는 데, 배출관 113에 도달한 폴리실리콘은 스크류 115의 회전에 의해 전달관 117로 폴리실리콘이 이동한다. 상기 스크류 115은 배출관 113내에 존재하며, 스토퍼 116과 약간의 간격이 있는 것이 바람직한 데, 이는 연결관 112에서 공급된 폴리실리콘이 스토퍼 116과 스크류 115에 사이에 끼이는 현상을 방지하기 위해서이다.Screw 115 of the screw conveyor 114 may be present in the discharge pipe 113, the polysilicon reaching the discharge pipe 113, the polysilicon moves to the delivery pipe 117 by the rotation of the screw 115. The screw 115 is present in the outlet tube 113 and is preferably slightly spaced from the stopper 116 in order to prevent the polysilicon supplied from the connecting tube 112 from being caught between the stopper 116 and the screw 115.

스크류 115과 스크류 115 사이의 공간에서 스크류 115의 회전에 의해 일정양이 이동하게 된다. 상기 스크류 115은 상기 배출관 113에 접촉되지 않도록 하여, 폴리실리콘이 스크류 115와 배출관 사이에 끼이지 않도록 한다. 이를 위해서는 배출관 113과 스크류 115 사이의 간격은 폴리실리콘의 크기보다 커야 할 것이다. A certain amount is moved by the rotation of the screw 115 in the space between the screw 115 and the screw 115. The screw 115 is not in contact with the discharge pipe 113, so that the polysilicon is not caught between the screw 115 and the discharge pipe. For this purpose, the distance between the discharge pipe 113 and the screw 115 should be larger than the size of the polysilicon.

만일, 상기 스크류 115이 배출관 113의 간격이 폴리실리콘의 크기보다 작거나 같으면 폴리실리콘이 스크류 115과 배출관 113 사이에 끼여 작동이 멈추는 문제점이 발생할 수 있다.If the screw 115 is less than or equal to the size of the polysilicon of the discharge pipe 113 may be a problem that the polysilicon is sandwiched between the screw 115 and the discharge pipe 113 to stop the operation.

또한, 폴리실리콘의 잉곳 제조장치로의 공급속도는 스크류 115과 스크류 115 사이의 간격을 조절하여 공급속도를 제어할 수도 있다. 스크류 115 간격을 가깝게 형성하면 많은 양이 공급될 것이고, 스크류 115 간격을 멀리하면 적은 양이 공급될 것이다.In addition, the feed rate of the polysilicon to the ingot manufacturing apparatus may be controlled by adjusting the interval between the screw 115 and the screw 115. If the screw 115 spacing is formed close, a large amount will be supplied, and if the screw 115 spacing is away, a small amount will be supplied.

상기 스크류 콘베이어 114은 외부에서 별도로 전원이 공급될 수 있으며, 동력부는 외부저장조 111의 외부에 설치되어 외부에서 동력을 제어할 수 있다. 이때 주의할 점은 외부저장조는 외부와 밀폐되어 있어야 하므로 스크류 콘베이어의 연결에 의해 외부공기가 들어와서는 안된다. 따라서, 스크류 콘베이어의 연결시에 외부저장조가 외부와 차단될 수 있는 예로 자성유체씰 (Ferro fluid seal)을 이용할 수 있는 데, 상기 자성유체씰은 정지되어 있는 자석과 회전축 사이의 간극에 주입된 자성유체(Ferro fluid)가 자극(Stationary poles)과 회전축(Rotating Shaft)에 의해 형성된 자기장(Magnetic Flux)에 의해 일종의 "Liquid O-Ring"을 만들어냄으로써 씰(Sealing) 작용을 하는 비접촉식씰을 말한다.The screw conveyor 114 may be supplied with power separately from the outside, and the power unit may be installed outside the external reservoir 111 to control the power from the outside. It should be noted that the external reservoir should be sealed to the outside, so that the external air should not come in by the screw conveyor connection. Therefore, a ferrofluid seal may be used as an example in which the external reservoir may be blocked from the outside when the screw conveyor is connected. The ferrofluid seal is a magnetic injected into the gap between the stationary magnet and the rotating shaft. Ferro fluid refers to a non-contact seal that performs sealing by creating a kind of "Liquid O-Ring" by a magnetic flux formed by stationary poles and rotating shafts.

상기 스크류 콘베이어 114은 저장조 110과 연결되어 있는 배출관 113과는 떨어져 형성된 것으로 저장조 110 및 그와 연결된 부분들과 다르게 제어할 수 있다.The screw conveyor 114 is formed away from the discharge pipe 113 is connected to the reservoir 110 can be controlled differently from the reservoir 110 and the parts connected thereto.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 전달관 117은 배출관 113의 말단부의 수직 하부에 존재하는데, 스크류 115을 통해 배출관 113 말단부에 이동된 폴리실리콘이 중력에 의해 떨어질 때 이를 수용하여 상기 전달관 117에 의해 도가니내로 전달할 수 있다.In addition, the delivery pipe 117 according to an embodiment of the present invention is present in the vertical lower portion of the distal end of the discharge pipe 113, the polysilicon moved to the discharge pipe 113 distal end through the screw 115 is received by gravity when it falls by the transfer pipe 117 Can be delivered into the crucible by

본 발명에서는 전달관 117의 형상은 특별히 제한되지 않으며 배출관 113으로부터 폴리실리콘을 수용할 수 있도록 충분한 크기의 지름을 갖는 관으로 형성될 수 있고, 실리콘 잉곳 장치내 도가니로 이동시킬 수 있는 관으로 이루어지면 된다.
In the present invention, the shape of the delivery tube 117 is not particularly limited and may be formed as a tube having a diameter of sufficient size to accommodate the polysilicon from the discharge tube 113, and made of a tube that can be moved to the crucible in the silicon ingot apparatus. do.

한편, 저장조 110의 하부를 감싸며 지탱할 수 있는 지지대 119가 포함되어 있는 데, 상기 지지대 119는 저장조 110 하부에 위치하여 저장조 110을 지탱하고, 균형이 잡히도록 한다. 상기 저장조 110 하부는 하부로 갈수록 지름이 작아지는 깔대기 형상을 이루고 있으며, 지지대 119가 상기 저장조 110의 하부인 상기 깔대기 형상 외부를 감싸면서 저장조 110의 무게를 지탱하는 역할 및 균형이 잡히도록 하는 역할을 한다. 상기 지지대는 저장조 110에 부착될 수 있으며, 외부저장조 111과의 간격이 떨어져 있어서 저장조 110의 무게에 따라서 지지대 119가 움직일 수 있도록 한다.On the other hand, it includes a support 119 that can support and support the lower portion of the reservoir 110, the support 119 is located in the lower portion of the reservoir 110 to support the reservoir 110, and to be balanced. The lower portion of the reservoir 110 forms a funnel shape that decreases in diameter toward the lower portion, and the support 119 surrounds the outside of the funnel shape, which is the lower portion of the reservoir 110, and serves to support and balance the weight of the reservoir 110. do. The support may be attached to the reservoir 110, so that the support 119 is moved according to the weight of the reservoir 110 is spaced apart from the external reservoir 111.

상기 지지대가 외부저장조와 떨어져 있으므로 해서 지지대 및 저장조의 무게를 측정할 수 있는 데, 무게 측정은 로드셀 114가 할 수 있다. 지지대 119 및 저장조 110의 무게를 받칠 수 있는 받침대 120이 포함되어 있어서, 저장조 110 및 지지대 119의 무게를 받치는 역할을 한다. 상기 지지대 119 하면 및 받침대 120의 접촉면 사이에는 로드셀 121가 위치하며, 상기 로드셀 121는 저장조 110의 무게를 측정하여 폴리실리콘이 공급되는 양을 확인할 수 있도록 하여 상기 폴리실리콘의 공급량을 확인하여 전체로 공급되는 양을 제어할 수 있다.Since the support is separated from the external reservoir, the weight of the support and the reservoir can be measured, but the weight can be measured by the load cell 114. Since the support 120 and the support 120 to support the weight of the reservoir 110 is included, serves to support the weight of the reservoir 110 and the support 119. The load cell 121 is positioned between the lower surface of the support 119 and the contact surface of the pedestal 120, and the load cell 121 measures the weight of the storage tank 110 so that the amount of polysilicon is supplied to check the supply amount of the polysilicon. You can control the amount.

즉, 계획했던 공급량과 실제 공급되는 양의 차이는 로드셀 121를 이용하여 쉽게 파악할 수 있으며, 계획했던 공급량보다 많이 공급되어 저장조 110의 무게가 빠르게 감소하는 경우에는 폴리실리콘이 과잉공급되는 것이므로, 스토퍼 116을 아래로 이동시키고, 스크류 콘베이어 114의 회전속도(RPM)를 조절함으로써 제어할 수 있고, 저장조 110의 무게가 느리게 감소하는 경우에는 스토퍼 116을 위로 이동시키고, 스크류 콘베이어 114의 회전속도를 조절하여 공급량을 제어할 수 있다.In other words, the difference between the planned supply and the actual supply can be easily identified using the load cell 121. When the weight of the storage 110 decreases rapidly due to supplying more than the planned supply, the polysilicon is oversupplied, so the stopper 116 Can be controlled by adjusting the rotation speed (RPM) of the screw conveyor 114 and moving the stopper 116 upward when the weight of the reservoir 110 decreases slowly, and adjusting the rotation speed of the screw conveyor 114. Can be controlled.

한편, 상기 외부저장조 111 및 저장조 110 사이는 외부와 차단되어 밀폐된 상태이며, 상기 외부저장조 111 내의 저장조 110 하부에는 연결관 112, 배출관 113, 스크류 콘베이어 114 및 전달관 117의 일부가 위치할 수 있다.On the other hand, between the external reservoir 111 and the reservoir 110 is closed and sealed to the outside, the lower portion of the reservoir 110 in the outer reservoir 111 may be a portion of the connecting pipe 112, the discharge pipe 113, screw conveyor 114 and the delivery pipe 117. .

또한, 상기 저장조 110 내에 폴리실리콘이 채워지지 않은 빈공간은 아르곤 가스 등의 불활성 가스로 공급되어 채워질 수 있다. 상기 불활성 가스가 공급됨으로써 저장조 110내에 불순물 생성을 최소화하며, 폴리실리콘이 배출되어 빈공간을 채워주는 역할을 한다. 상기 불활성 가스는 저장조 110 내에 소량만이 공급되는 데, 폴리실리콘이 배출된 양만큼만 저장조 110 내에 공급하면 된다.In addition, the empty space in which the polysilicon is not filled in the reservoir 110 may be supplied by being filled with an inert gas such as argon gas. The inert gas is supplied to minimize the generation of impurities in the reservoir 110, and polysilicon is discharged to fill the empty space. Only a small amount of the inert gas is supplied into the reservoir 110, and only the amount of polysilicon is discharged into the reservoir 110.

상기 불활성 가스는 공급관 118를 통해 공급하여 폴리실리콘 공급장치에서 실리콘 잉곳 제조장치로 폴리실리콘이 공급되는 동안에 생긴 빈공간을 채울 수 있다.The inert gas may be supplied through a supply pipe 118 to fill an empty space generated while polysilicon is supplied from the polysilicon supply device to the silicon ingot manufacturing apparatus.

실리콘 잉곳 제조장치에 공급되는 폴리실리콘 정량공급장치는 연결관 112의 지름, 스토퍼 116의 높낮이 조절, 스크류 115의 회전속도, 스크류 115 간격 조절 등으로 폴리실리콘 공급량을 조절하여 원하는 정량의 폴리실리콘을 실리콘 잉곳 제조장치내에 공급할 수 있다.The polysilicon metering device supplied to the silicon ingot manufacturing apparatus is used to adjust the polysilicon supply amount by adjusting the diameter of the connector 112, the height of the stopper 116, the rotation speed of the screw 115, and the interval of the screw 115 to adjust the silicon of the desired amount of polysilicon. It can be supplied in an ingot manufacturing apparatus.

상기 폴리실리콘 공급장치에 있어서, 상기 저장조, 연결관 및 전달관의 재질은 실리콘, 탄화실리콘(SiC), 질화실리콘(Si3N4), 석영(SiO2) 중 어느 하나로 이루어지거나, 실리콘, 탄화실리콘(SiC), 질화실리콘(Si3N4), 석영(SiO2) 중 어느 하나로 코팅 또는 라이닝된 것이 바람직하며, 외부저장조의 재질은 스테인레스-스틸(stainless-steel), 석영 및 탄소강 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
In the polysilicon supply device, the material of the reservoir, the connection pipe and the delivery pipe is made of any one of silicon, silicon carbide (SiC), silicon nitride (Si 3 N 4 ), quartz (SiO 2 ), or silicon, carbide It is preferable to be coated or lined with any one of silicon (SiC), silicon nitride (Si 3 N 4 ) and quartz (SiO 2 ), and the material of the external storage tank may be any one of stainless steel, quartz and carbon steel. Is preferably.

한편, 도판트를 공급하는 장치도 공급장치에 의해 일정하게 공급될 수 있도록 하는 데, 도판트 공급장치는 도판트의 일정한 공급을 위해서 상기에서 설명한 폴리실리콘 공급장치와 동일한 구성으로 형성될 수 있다.
On the other hand, the device for supplying the dopant is also to be constantly supplied by the supply device, the dopant supply device may be formed in the same configuration as the polysilicon supply device described above for the constant supply of the dopant.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 단결정 실리콘 잉곳을 제조하는 연속성장형 쵸크랄스키법(CCZ)의 실리콘 잉곳 제조장치의 단면도에서 아르곤 가스의 흐름을 나타낸 것이다.Figure 6 shows the flow of argon gas in a cross-sectional view of the silicon ingot production apparatus of the continuous growth type Czochralski method (CCZ) to produce a single crystal silicon ingot according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 단결정 실리콘 잉곳 제조장치에서 도가니의 회전이 이루어지면서 잉곳이 제조되는 것으로 도가니 201, 서셉터 202, 히터 203, 히트쉴드 205, 인슐레이터 204, 페데스탈 209, 샤프트(Shaft) 210을 구비한다. 상기 서셉터 202를 비롯한 도가니 201은 샤프트(Shaft) 210에 의해 회전되고, 단결정 실리콘 잉곳은 샤프트 210의 회전방향과 반대방향으로 회전하면서 단결정 실리콘 잉곳이 생성된다.Referring to FIG. 6, the ingot is manufactured while the crucible is rotated in the single crystal silicon ingot manufacturing apparatus. The crucible 201, the susceptor 202, the heater 203, the heat shield 205, the insulator 204, the pedestal 209, and the shaft 210 are provided. do. The crucible 201, including the susceptor 202, is rotated by the shaft 210, and the single crystal silicon ingot is rotated in a direction opposite to the rotation direction of the shaft 210 to generate a single crystal silicon ingot.

상부로부터 유입되는 아르곤 가스는 융용액의 표면에서 생성되는 실리콘 옥사이드를 제거하여 챔버 상부로 배출하고, 하부로부터 유입되는 아르곤 가스는 실리콘 옥사이드를 함유한 아르곤이 흑연 부품과 접촉하는 것을 역방향 흐름으로 방지한다. 이를 위하여 상부와 하부가 밀폐되도록 설계되어 있으며 진공 펌프에 연결된 배출구 208을 통하여 제거된다.Argon gas entering from the top removes silicon oxide generated from the surface of the melt and discharges it to the top of the chamber, and argon gas from the bottom prevents argon containing silicon oxide from coming into contact with the graphite component in a reverse flow. . To this end, the top and bottom are designed to be sealed and removed through outlet 208 connected to the vacuum pump.

상기 연속성장형 쵸크랄스키 공법의 장치는 피더(feeder) 시스템이 연결되어 있으며, 피더 212을 통해 일정 비율로 혼합된 폴리실리콘 및 도판트가 도가니 201 으로 공급되며, 도가니 201 외부에는 상기 도가니 201을 감싸는 서셉터 202가 위치한다. 공급된 폴리실리콘을 용융시키기 위해서 도가니 201을 가열하는 데, 가열을 위해서 도가니 201 주변에 히터 203이 설치된다. 상기 히터 203은 전원 등을 인가해 도가니 201을 가열하여 도가니 201 내부에 존재하는 폴리 실리콘을 용융시키는 역할을 한다.The apparatus of the continuous growth type Czochralski method is connected to a feeder system, and polysilicon and dopant mixed at a predetermined ratio through the feeder 212 are supplied to the crucible 201, and the crucible 201 is enclosed outside the crucible 201. Susceptor 202 is located. The crucible 201 is heated to melt the supplied polysilicon, and a heater 203 is installed around the crucible 201 for heating. The heater 203 serves to melt the polysilicon present in the crucible 201 by applying a power source to heat the crucible 201.

폴리 실리콘의 용융온도는 약 1410℃인데, 히터 203에 의해 가열되어 폴리 실리콘이 용융되며, 상기 용융된 폴리 실리콘은 내부 도가니 211 안으로 들어가 약 1410℃ 이하에서 서서히 냉각되면서 단결정 실리콘 잉곳으로 성장된다.The melting temperature of the polysilicon is about 1410 ° C., which is heated by the heater 203 to melt the polysilicon, and the melted polysilicon enters the inner crucible 211 and grows into a single crystal silicon ingot while gradually cooling below about 1410 ° C.

상기 히트쉴드 205 및 인슐레이터 204은 히터 203에서 발산되는 열을 단열하여 열효율을 향상시키며, 고온의 복사열로부터 챔버의 내벽을 보호하는 역할을 한다.The heat shield 205 and the insulator 204 insulate the heat emitted from the heater 203 to improve thermal efficiency, and protect the inner wall of the chamber from high temperature radiant heat.

상기 도가니 201은 일반적으로 석영(SiO2)을 사용할 수 있는데, 공급된 폴리 실리콘이 용융되어 도가니 201 및 잉곳의 회전에 의해 혼합되며, 용융된 실리콘은 상기 내부 도가니 211에서 단결정체 실리콘 잉곳으로 제조된다. 이때, 상기 도가니 201 로부터 용융되어 나온 SiO2와 용융된 실리콘이 반응을 일으켜 산화물인 SiOx를 형성하게 된다. 이러한 반응은 아래와 같다.The crucible 201 may generally use quartz (SiO 2 ), wherein the supplied polysilicon is melted and mixed by the rotation of the crucible 201 and ingot, and the molten silicon is made of monocrystalline silicon ingot in the inner crucible 211. . At this time, the SiO 2 melted from the crucible 201 and the molten silicon react to form an oxide SiO x . This reaction is shown below.

SiO2(도가니) + Si(용융된 실리콘) → 2SiOx.......................(1) SiO 2 (crucible) + Si (molten silicon) → 2SiO x ............. (1)

상기 반응식으로 생성된 실리콘 옥사이드(SiOx)는 단결정 실리콘 잉곳이 결정화 되는 것을 방해한다. 즉 실리콘 옥사이드(SiOx)는 기체로 되어 증발하는 데, 증발된 실리콘 옥사이드는 1410 ℃ 이하에서 고체화하여 성장 중인 잉곳 표면에 부착 함으로서 결정 성장을 차단하여 단결정 성장을 정지한다. 또한 용융액 내에 존재하는 상기 실리콘 옥사이드(SiOx)의 일부는 실리콘 단결정체에 유입되어 산소 불순물로 형성된다. 또한, 기체화하여 배출되었던 실리콘 옥사이드(SiOx)는 히터 203, 서셉터 202, 히트쉴드 205 및 인슐레이터 204을 부식하여 실리콘 옥사이드를 생성 및 반응하여 SiC로 된다.The silicon oxide (SiO x ) produced by the above reaction prevents the single crystal silicon ingot from crystallizing. That is, silicon oxide (SiO x ) becomes a gas and evaporates. The evaporated silicon oxide solidifies below 1410 ° C. and adheres to the growing ingot surface to stop crystal growth and stop single crystal growth. In addition, a part of the silicon oxide (SiO x ) present in the melt flows into the silicon single crystal to form oxygen impurities. In addition, the silicon oxide (SiO x ) that has been discharged by gasification corrodes the heater 203, the susceptor 202, the heat shield 205, and the insulator 204 to form and react with silicon oxide, thereby becoming SiC.

따라서 이러한 불필요한 실리콘 옥사이드(SiOx)를 제거하기 위해 아르곤 가스를 이용하는 데, 상기 아르곤 가스를 실리콘 제조장치 하부로부터 공급으로 실리콘 옥사이드(SiOx)를 챔버 밖으로 배출시킨다.Therefore, argon gas is used to remove such unnecessary silicon oxide (SiO x ), and the silicon oxide (SiO x ) is discharged out of the chamber by supplying the argon gas from the bottom of the silicon manufacturing apparatus.

그러나, 아르곤 가스를 배출하려는 과정에서 실리콘 옥사이드(SiOx)가 서셉터 202, 히터 203, 히트 쉴드 150 및 인슐레이터 204을 통과하여 흐르게 된다. 그러나 진공 배출구 208가 챔버 하부에 위치할 경우, 상기 부품들은 흑연(graphite)이 소재로서 상기 실리콘 옥사이드(SiOx)가 다음과 같은 반응을 이르켜 그 흑연들을 부식하여 일산화탄소(CO)를 배출하려 부식하고 일부는 실리콘 카바이드로 변질하여 그 기능을 상실하게 만든다. 이러한 반응식은 아래와 같다.However, silicon oxide (SiOx) flows through the susceptor 202, the heater 203, the heat shield 150, and the insulator 204 in the process of discharging argon gas. However, when the vacuum outlet 208 is located in the lower part of the chamber, the parts are made of graphite as a material and the silicon oxide (SiOx) reacts as follows to corrode the graphite to release carbon monoxide (CO). Some deteriorate with silicon carbide and lose its function. This scheme is shown below.

C(흑연) + SiOx → CO + SiC .......................(2) C (graphite) + SiOx → CO + SiC ......... (2)

동시에 위에서 발생한 일산화탄소는 실리콘 용융액에 흡수되어 성장하는 잉곳에 유입 되어 탄소 불순물로 누적 된다.
At the same time, the carbon monoxide generated above is absorbed by the silicon melt and flows into the growing ingot and accumulates as carbon impurities.

따라서, 본 발명에 따른 단결정 실리콘 잉곳 제조장치와 그 공법은 도가니 201에서 발생한 산화물인 실리콘 옥사이드(SiOx)가 도가니 201, 히터 203, 히트쉴드 205, 인슐레이터 204을 통과하지 않도록 아르곤 가스의 흐름 경로를 변경하여 흑연부품들이 부식과 변질이 되는 것을 방지한다.Therefore, the single crystal silicon ingot manufacturing apparatus and the method according to the present invention is a silicon oxide (SiO x ) oxide generated in the crucible 201 so that the flow path of argon gas does not pass through the crucible 201, heater 203, heat shield 205, insulator 204. Change to prevent corrosion and deterioration of graphite parts.

이를 위해서 본 발명은 배출구 208을 챔버 측면 상부에 형성시켜 챔버 상부에서 아르곤 가스를 공급하여 도가니 201 내의 불순물을 제거하는 기능 외에, 아르곤 가스의 일부를 도가니 201 하부로 부터 공급하여 상부로 흐르도록 하여 도가니 201 내에서 발생한 실리콘 옥사이드(SiOx)가 상기 서셉터 202, 히터 203, 인슐레이터 204 및 히트쉴드 205와 접촉하는 것을 물리적으로 방지하였다.To this end, the present invention forms an outlet 208 on the upper side of the chamber to supply argon gas from the upper part of the chamber to remove impurities in the crucible 201, and to supply a portion of the argon gas from the lower part of the crucible 201 to flow upward. Silicon oxide (SiO x ) generated within 201 was physically prevented from contacting the susceptor 202, the heater 203, the insulator 204 and the heat shield 205.

상부에서 공급된 아르곤 가스는 콘 206을 통해 도가니 201의 상부로 인도되며, 상기 인도된 아르곤 가스는 도가니 201 내에서 용융된 실리콘 표면에서 발생되는 실리콘 옥사이드 등의 불순물을 배출구 208으로 인도한다. 상기 아르곤 가스가 상기 실리콘 옥사이드 등의 불순물을 배출구 208으로 인도함으로써 제조되고 있는 단결정 실리콘 잉곳에 불순물이 혼합을 극소화 한다.Argon gas supplied from the top is led through the cone 206 to the top of the crucible 201, which leads to impurities 208 such as silicon oxide generated on the molten silicon surface in the crucible 201. The argon gas minimizes the mixing of impurities in the single crystal silicon ingot manufactured by leading impurities such as silicon oxide to the discharge port 208.

상기 아르곤 가스와 함께 실리콘 옥사이드 등의 불순물은 배출구 208를 통해 밖으로 배출되는 데, 상기 배출구 208은 상기 챔버 측면의 상부에 위치하며, 상부히트쉴드 207 아래에 위치하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 배출구 208은 도가니 201 보다 높은 곳에 위치하는 것이 바람직하며, 상기 배출구 208은 진공 배기관으로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 진공 배기관은 챔버와 연결되어 있으며 아르곤 가스가 공급되는 압력과 진공 배기관에 연결되어 있는 진공펌프의 역할로 인해 챔버 내부에 있는 불순물을 포함한 아르곤 가스가 챔버 밖으로 용이하게 배출될 수 있도록 설계되어 있다. 상기 배출구 208은 1 이상 형성되는 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 2 내지 6개의 배출구 208가 형성되는 것이 더 바람직하다. 상기 범위에서 아르곤 가스의 배출이 효율적으로 잘 이루어지게 된다.Impurities, such as silicon oxide, together with the argon gas are discharged out through the outlet 208, the outlet 208 is located above the side of the chamber, preferably below the upper heat shield 207. That is, the outlet 208 is preferably located higher than the crucible 201, the outlet 208 is preferably made of a vacuum exhaust pipe. The vacuum exhaust pipe is connected to the chamber and is designed such that argon gas including impurities in the chamber can be easily discharged out of the chamber due to the pressure supplied with the argon gas and the role of the vacuum pump connected to the vacuum exhaust pipe. One or more outlets 208 are preferably formed, and more preferably two to six outlets 208 are formed. Argon gas is efficiently discharged in the above range.

상기 배출구 208은 상부히트쉴드 207 아래에 위치하여 상부에서 아르곤 가스가 공급될 경우, 콘(cone)에 의해 도가니 201 내로 인도된 후에 아르곤 가스가 이동된 경로를 역행하지는 않는다. 즉 챔버 상부 쪽인 상부히트쉴드 207 위쪽으로 이동하는 일은 거의 발생하지 않는다.The outlet 208 is located below the top heat shield 207 so that when argon gas is supplied from the top, it does not reverse the path in which argon gas is moved after being led into the crucible 201 by a cone. That is, it rarely occurs to move up the upper heat shield 207 on the upper side of the chamber.

또한, 도가니 201 하부에서 아르곤 가스가 공급하되, 서셉터 202과 히터 203 사이 및 히터 203과 히트쉴드 사이로 아르곤 가스가 흘러 상부로 이동되도록 하여 도가니 201 내에서 발생한 실리콘 옥사이드(SiOx)가 서셉터 202, 히터 203, 히트쉴드 205 및 인슐레이터 204과 접촉할 수 있는 가능성을 배제시켜 접촉반응으로 인한 흑연부품들의 변질 또는 부식 등이 일어나지 않도록 한다.In addition, argon gas is supplied from the lower part of the crucible 201, and argon gas flows between the susceptor 202 and the heater 203 and between the heater 203 and the heat shield to move upwards, thereby causing the silicon oxide (SiO x ) generated in the crucible 201 to susceptor 202. Therefore, the possibility of contact with the heater 203, the heat shield 205, and the insulator 204 is excluded to prevent deterioration or corrosion of the graphite parts due to the contact reaction.

상기 하부에서 공급되는 아르곤 가스도 상부히트쉴드 207 아래에 위치한 배출구 208으로 배출되도록 한 것인 바, 콘 206 및 상부히트쉴드 207 위쪽으로 이동하게 되는 경우는 거의 발생하지 않는다.The argon gas supplied from the lower part is also discharged to the outlet 208 located under the upper heat shield 207, so that the case where the argon gas is moved upward is higher than the cone 206 and the upper heat shield 207.

상기 챔버 상부에서 공급되는 아르곤 가스의 공급량은 상기 상부 대비 하부에서 공급되는 아르곤 가스의 부피 또는 몰(mole) 비율이 9:1 내지 3:2가 되도록 공급되는 것이 바람직하다.The amount of argon gas supplied from the upper part of the chamber is preferably supplied so that the volume or mole ratio of the argon gas supplied from the lower part to the upper part is 9: 1 to 3: 2.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
The present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. It will be evident to those who have knowledge of.

공급장치 : 100
저장조 : 110 외부저장조 : 111 연결관 : 112
배출관 : 113 스크류 콘베이어 : 114 스크류 : 115
스토퍼 : 116 전달관 : 117 공급관 : 118
지지대 : 119 받침대 : 120 로드셀 : 121
단결정 실리콘 잉곳 제조장치 : 200
도가니 : 201 서셉터 : 202 히터 : 203
인슐레이터 : 204 히트쉴드 : 205 콘 : 206
상부히트쉴드 : 207 배출구 : 208 페데스탈 : 209
샤프트 : 210 내부 도가니 : 211 피더 : 212
Feeder: 100
Storage tank: 110 External storage tank: 111 Connector: 112
Outlet tube: 113 screw conveyor: 114 screw: 115
Stopper: 116 Delivery pipe: 117 Supply pipe: 118
Support base: 119 Base: 120 Load cell: 121
Monocrystalline Silicon Ingot Manufacturing Equipment: 200
Crucible: 201 Susceptor: 202 Heater: 203
Insulator: 204 Heat Shield: 205 Cone: 206
Upper Heat Shield: 207 Outlet: 208 Pedestal: 209
Shaft: 210 Internal Crucible: 211 Feeder: 212

Claims (13)

쵸크랄스키법에 의해 제조되는 단결정 실리콘 잉곳에 있어서,
상기 잉곳은 상기 잉곳의 크기가 지름(D)이 10 ~ 50㎝, 축방향길이(AL)가 50 ~ 500㎝이며, 균일한 저항성으로 Axial Resistivity Gradient (ARG)가 0.01~7%, Radial Resistivity Gradient (RRG)가 0.01~5%인 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 잉곳.
In the single crystal silicon ingot manufactured by the Czochralski method,
The ingot has a diameter (D) of 10 to 50 cm, an axial length (AL) of 50 to 500 cm, and a uniform resistivity of Axial Resistivity Gradient (ARG) of 0.01 to 7%, and a radial resistivity gradient. Single crystal silicon ingot, characterized in that (RRG) is 0.01 to 5%.
제1항에 있어서,
상기 잉곳의 산소 함유량은 3×1016 atoms/㎤ 이하인 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 잉곳.
The method of claim 1,
The ingot has an oxygen content of 3 × 10 16 atoms / cm 3 or less.
제1항에 있어서,
상기 잉곳의 탄소 함유량은 1×1011 ~ 6×1015 atoms/㎤ 인 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 잉곳.
The method of claim 1,
The ingot has a carbon content of 1 × 10 11 to 6 × 10 15 atoms / cm 3.
제1항에 있어서,
상기 잉곳의 최소 운반자 수명(minority carrier life time)은 p-타입(p-type)일 때 100~15,000 ㎲(micro second), n-타입(n-type)일 때 1,000~50,000 ㎲(micro second)인 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 잉곳.
The method of claim 1,
The minimum carrier life time of the ingot is 100-15,000 microseconds for p-type and 1,000-50,000 microseconds for n-type. Single crystal silicon ingot, characterized in that.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
KR1020110094646A 2011-09-20 2011-09-20 Single crystal silicon ingot KR101202616B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110094646A KR101202616B1 (en) 2011-09-20 2011-09-20 Single crystal silicon ingot

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110094646A KR101202616B1 (en) 2011-09-20 2011-09-20 Single crystal silicon ingot

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101202616B1 true KR101202616B1 (en) 2012-11-20

Family

ID=47564925

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110094646A KR101202616B1 (en) 2011-09-20 2011-09-20 Single crystal silicon ingot

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101202616B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150058751A (en) * 2013-11-21 2015-05-29 주식회사 엘지실트론 Silicon single crystalline ingot, method and apparatus for manufacturing the ingot
KR101741101B1 (en) * 2015-04-06 2017-05-29 주식회사 엘지실트론 Silicon single crystal ingot and method for manufacturing the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150058751A (en) * 2013-11-21 2015-05-29 주식회사 엘지실트론 Silicon single crystalline ingot, method and apparatus for manufacturing the ingot
KR101597207B1 (en) * 2013-11-21 2016-02-24 주식회사 엘지실트론 Silicon single crystalline ingot, method and apparatus for manufacturing the ingot
KR101741101B1 (en) * 2015-04-06 2017-05-29 주식회사 엘지실트론 Silicon single crystal ingot and method for manufacturing the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0170856B1 (en) Process for growing monocrystals of semiconductor materials from shallow crucibles by czochralski technique
ES2223516T3 (en) CONTINUOUS FILLED MASS FILLING FOR CRYSTAL GROWTH.
US8652257B2 (en) Controlled gravity feeding czochralski apparatus with on the way melting raw material
JP6384842B2 (en) Apparatus and method for producing silicon carbide crystal at high speed using sublimation method
KR100439132B1 (en) Single crystal pulling device
KR930001895B1 (en) Method and equipment for manufacturing silicon single crystal
US5580171A (en) Solids mixing, storing and conveying system for use with a furnace for single crystal silicon production
US20070056504A1 (en) Method and apparatus to produce single crystal ingot of uniform axial resistivity
TWI588303B (en) Growth of a uniformly doped silicon ingot by doping only the initial charge
TWI432616B (en) Carbon-doped single crystal manufacturing method
US5314667A (en) Method and apparatus for single crystal silicon production
JPH037637B2 (en)
KR101202616B1 (en) Single crystal silicon ingot
TWI516650B (en) Melting apparatus
KR101057100B1 (en) Apparatus of continuous czochalski single crystal silicon ingot grower with inner crucible of improved mixing efficiency
KR101425933B1 (en) Apparatus of continuous czochralski single crystal silicon ingot grower
JPH01317189A (en) Production of single crystal of silicon and device therefor
KR101780002B1 (en) Single crystal growth device
JPH061688A (en) Method and device for feeding granular dopant
US11767610B2 (en) Use of buffer members during growth of single crystal silicon ingots
JP7359241B2 (en) Manufacturing method of silicon single crystal
US20240150927A1 (en) Apparatus and method for producing a doped monocrystalline rod made of silicon
KR101292222B1 (en) Apparatus and method for melting poly silicon
CN114341406B (en) Method for growing monocrystalline silicon and pulling device for monocrystalline silicon
JPH06135791A (en) Device for growing semiconductor single crystal

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated 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: 20151106

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161111

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171110

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181122

Year of fee payment: 7

R401 Registration of restoration