KR101459238B1 - 태양전지용 다결정 실리콘 웨이퍼의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양전지용 다결정 실리콘 웨이퍼의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지멘스(Simens)법으로 만든 도판트가 도핑된 폴리실리콘 막대(rod)를 절단(slicing)하여 도핑된 폴리실리콘 시트(sheet)를 만든 뒤, 이를 재결정(re-crystallization) 하여 간단하고 경제적인 방법으로 양질의 태양전지용 다결정 실리콘 웨이퍼를 제조하는 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 태양전지용 다결정 실리콘 웨이퍼의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지멘스(Simens)법으로 만든 도판트가 도핑된 폴리실리콘 막대(rod)를 절단(slicing)하여 도판트가 도핑된 폴리실리콘 시트(sheet)를 만든 뒤, 이를 재결정(re-crystallization)하는 방법으로서, 간단하고 경제적인 제조 과정을 통해 양질의 태양전지용 다결정 실리콘 웨이퍼(wafer)를 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적인 종래 기술로서, 태양전지용 다결정 실리콘 웨이퍼를 만드는 상용화된 방법은 도 1에서와 같이 지멘스법으로 도핑이 되지 아니한 순수한 폴리실리콘(poly-Si)을 제조한 후, 폴리실리콘을 파쇄(crushing)하여 폴리실리콘 덩어리(chunk)를 만들고, 폴리실리콘 덩어리를 도판트 물질과 함께 도가니에서 채우고 열을 가하여 용융한 후 용융된 도핑된 실리콘을 다시 고형화시키는 캐스팅(casting)법을 사용하여 도핑된 사각형 다결정 실리콘 잉곳(ingot)을 만든 다음, 이러한 도핑된 다결정 실리콘 잉곳을 절단하여 태양전지용 실리콘 다결정 웨이퍼를 제조하는 것이다.
그러나 이러한 종래 기술을 이용하여 다결정 웨이퍼를 제조하는 경우 폴리실리콘을 파쇄하여 덩어리로 제조하는 과정에서 폴리실리콘이 오염될 수 있는 문제가 있으며, 게다가 폴리실리콘 덩어리를 도판트와 함께 고형화시키기 위해 용융 및 고형화하는 과정에서 과다한 에너지가 필요하고 공정이 복잡할 뿐만 아니라 공정시간이 증가하는 등의 여러 문제가 있다.
한편, 한국공개특허 제2009-13437호는 용융상태의 실리콘을 일방향 응고로 정제하여 태양전지 사양에 맞는 실리콘 잉곳을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 용융상태의 실리콘을 실리콘 웨이퍼 및 반도체 제조시 실리콘 잉곳 또는 실리콘 웨이퍼를 연삭, 연마하는 공정에서 나오는 폐수를 필터에 통과시켜 이 필터 표면에 실리콘 슬러지로 된 고형 필터층을 형성시키고 이들을 통해 여과 분리해 얻은 실리콘 슬러지를 이용하여, 태양전지용 다결정 실리콘을 제조하는 방법이 제안되어 있다. 그러나 이러한 방법은 지금까지 매립 처리됐던 폐실리콘 슬러지를 주원료로 하여 저렴한 태양전지 소재 제조가 가능해짐으로써 대량 생산과 더불어 경제성이 향상되는 효과가 있으나 이러한 제법은 공정 개선이라기보다는 폐자원의 활용에 주안점이 있다.
또한, 한국공개특허 제2012-16591호에서는 챔버의 유도코일 내에, 축방향의 적어도 일부가 둘레방향으로 복수로 분할된 구리로 이루어진 바닥이 없는 냉각 몰드를 배치하고, 상기 유도코일에 의한 전자 유도가열에 의해, 상기 냉각 구리몰드 내에 실리콘 융액을 용융제조하여 상기 실리콘 융액을 응고시키면서 하방으로 빼내는, 다결정 실리콘의 주조방법으로서, 상기 냉각 구리몰드의 산소함유율이 낮으며, 또한 상기 챔버 내의 산소분압이 낮은 것을 특징으로 하는, 다결정 실리콘의 주조방법이 제안되어 있다. 그러나 이러한 제법은 제조공정의 개선이 아니라 제조 장치의 개선을 통해 제조공정을 개선하려는 것이며 이를 위해서는 새로운 장치의 구성이 필요하므로 근본적인 공정 개선의 효과가 있다고 보기 어렵다.
본 발명에서는 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하고 공정을 개선하기 위해 오랫동안 연구한 결과, 지멘스법으로 폴리실리콘 막대를 제조하되, 종래 기술과는 다르게 폴리실리콘 막대 제조시 미리 도판트를 적용하여 도판트가 도핑된 폴리실리콘 막대를 제조한 후, 도판트가 도핑된 폴리실리콘 막대를 절단하고 재결정하여 실리콘 다결정 웨이퍼를 제조하는 방법을 제공한다. 이러한 방법을 통하여 공정시간을 크게 단축하여 매우 간단하면서도 경제적인 공정으로 제조할 수 있다는 사실을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서 본 발명은 폴리실리콘 막대 제조과정에서 미리 도핑시켜 태양전지용 다결정 실리콘 웨이퍼를 제조하는 개선된 다결정 실리콘 웨이퍼의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 공정시간을 단축하고 간단하고 경제적으로 고품질의 태양전지용 다결정 실리콘 웨이퍼의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 과제 해결을 위하여, 본 발명은 반응기 내부의 폴리실리콘 씨드(seed) 막대를 800 내지 1,200℃로 가열하는 단계; 도판트 전구체 화합물 가스 및 실리콘 전구체 화합물 가스의 혼합 가스를 상기 반응기 내부로 공급하는 단계; 폴리실리콘 씨드 막대에 상기 혼합 가스를 증착시켜 도판트가 도핑된 폴리실리콘 막대를 제조하는 단계; 상기 도판트가 도핑된 폴리실리콘 막대를 절단하여 도판트가 도핑된 폴리실리콘 시트를 제조하는 단계; 및 상기 도판트가 도핑된 폴리실리콘 시트를 재결정하여 다결정 실리콘 웨이퍼를 제조하는 단계;를 포함하는 태양전지용 다결정 실리콘 웨이퍼의 제조방법을 제공한다.
상기 실리콘 전구체 화합물 가스는 모노실란, 삼염화실란, 사염화실란 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 가스일 수 있다.
상기 태양전지용 다결정 실리콘 웨이퍼의 제조방법은 상기 실리콘 전구체 화합물 가스와 도판트 전구체 화합물 가스 및 추가적으로 캐리어 가스를 혼합한 혼합 가스를 원료로 투입하여 지멘스법에 의해 상기 도판트가 도핑된 폴리실리콘 막대를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 혼합 가스 중 도판트 전구체 화합물 가스와 실리콘 전구체 화합물 가스의 혼합비는 도판트 원자: 실리콘 원자가 1014 ~ 1018 : 1022 atoms/cm3가 되도록 조절될 수 있다.
일 구현예에서, 상기 도판트가 도핑된 폴리실리콘 막대의 도판트의 농도는 1014~1018 atoms/cm3 이고, 상기 다결정 실리콘 웨이퍼의 비저항 값은 0.05 Ωcm ~100.0 Ωcm 일 수 있다.
상기 도판트는 붕소(Boron), 인듐(Indium), 인(Phosphorus), 비소(Arsenic) 중에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 도판트가 도핑된 폴리실리콘 막대의 절단은 막대의 길이와 수직 방향으로 하여 웨이퍼의 크기로 절단하거나, 막대의 길이와 수평 방향으로 하여 웨이퍼 크기로 절단할 수 있다.
상기 도판트가 도핑된 폴리실리콘 막대를 약 100㎛ 내지 약 200㎛의 두께가 되도록 절단하여 폴리실리콘 시트를 제조할 수 있다.
상기 재결정 공정은 ZMR(zone melting recrystallization), SPC(solid phase crystallization, ELC(excimer laser crystallization), MIC(metal induced crystallization) 또는 RTA(rapid thermal annealing) 방법으로 수행할 수 있다.
상기 ZMR 방법에서 사용되는 서셉터로는 쿼츠, SiC, 사파이어, 그라파이트, 실리콘질화막 및 이들 중 하나 이상의 복합소재 중에서 선택된 것을 사용할 수 있다.
상기 도판트가 도핑된 폴리실리콘 시트가 상기 도판트가 도핑된 폴리실리콘 막대의 길이와 수직 방향으로 하여 웨이퍼의 두께를 갖도록 절단되어 제조되고, 상기 재결정 단계 이후에 추가로 웨이퍼 크기로의 절단 공정을 수행할 수 있다.
본 발명은, 지멘스법으로 도판트가 도핑된 폴리실리콘 막대를 제조하고 절단 및 재결정 공정을 진행하여 다결정 실리콘 웨이퍼를 제조하는 방법을 제공함으로써, 기존의 상용화된 캐스팅법이 적용되는 제조공정에 비해 공정단계 및 공정시간을 단축시키고 공정에너지를 절감하여 생산성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 원가를 절감할 수 있으며, 한편 폴리실리콘 파쇄 공정에서 기인되는 오염 문제를 해결할 수 있어서 양질의 다결정 실리콘 웨이퍼를 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술의 태양전지용 다결정 실리콘 웨이퍼의 제조방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 제조되는 태양전지용 다결정 실리콘 웨이퍼의 제조공정 순서도이다.
도 3은 상기 도 2에 따른 제조공정에서 절단 공정의 한 구현예를 개념적으로 나타낸 모식도이다.
도 4는 상기 도 2에 따른 제조공정에서 절단 공정의 또 다른 구현예를 개념적으로 나타낸 모식도이다.
도 5는 상기 도 2에 따른 제조공정에서 재결정 공정의 한 구현예를 개념적으로 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 제조되는 태양전지용 다결정 실리콘 웨이퍼의 제조공정 순서도이다.
도 3은 상기 도 2에 따른 제조공정에서 절단 공정의 한 구현예를 개념적으로 나타낸 모식도이다.
도 4는 상기 도 2에 따른 제조공정에서 절단 공정의 또 다른 구현예를 개념적으로 나타낸 모식도이다.
도 5는 상기 도 2에 따른 제조공정에서 재결정 공정의 한 구현예를 개념적으로 나타낸 모식도이다.
이하, 본 발명을 하나의 구현예로서 더욱 구체적으로 설명하며, 이는 본 발명의 예시일 뿐 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 지멘스법으로 도판트가 도핑된 형태의 폴리실리콘 막대를 제조하고 이를 절단 및 재결정하여 태양전지용 다결정 실리콘 웨이퍼를 제조하는 방법을 제공한다.
이러한 본 발명의 제조방법을 구체적으로 설명하면, 본 발명은
반응기 내부의 폴리실리콘 씨드(seed) 막대를 800 내지 1,200℃로 가열하는 단계;
도판트 전구체 화합물 가스 및 실리콘 전구체 화합물 가스의 혼합 가스를 상기 반응기 내부로 공급하는 단계;
폴리실리콘 씨드 막대에 상기 혼합 가스를 증착시켜 도판트가 도핑된 폴리실리콘 막대를 제조하는 단계;
상기 도판트가 도핑된 폴리실리콘 막대를 절단하여 도판트가 도핑된 폴리실리콘 시트를 제조하는 단계; 및
상기 도판트가 도핑된 폴리실리콘 시트를 재결정하여 다결정 실리콘 웨이퍼를 제조하는 단계;
를 포함한다. 이러한 제조 공정은 도 2에서와 같은 공정 순서도에 의해 간략히 표시될 수 있다.
상기 태양전지용 다결정 실리콘 웨이퍼의 제조방법에서 지멘스법으로 폴리실리콘 막대를 제조하는 방법은 TCS(삼염화실란, SiHCl3)와 같은 실리콘 전구체 화합물 가스, 도판트 전구체 화합물 가스 및 수소와 같은 캐리어 가스를 폴리실리콘 씨드(seed) 막대가 내부에 장착된 지멘스 반응기에 가스 상태의 원료로 투입시킨 후, 반응기를 승온시켜 고온에서 흡열 반응이 진행되게 하면, TCS와 같은 실리콘 전구체 화합물의 분자 고리가 깨지면서 실리콘 전구체 화합물에 포함된 실리콘 분자들이 반응기 내부의 폴리실리콘 씨드 막대로 석출되어 증착됨으로써 폴리실리콘을 성장시키는 방법이다.
상기 실리콘 전구체 화합물 가스는 모노실란, 삼염화실란, 사염화실란 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 가스일 수 있다.
폴리실리콘 씨드를 막대 형상으로 하면 이러한 막대 형상의 폴리실리콘 씨드에 실리콘이 증착되어 형성된 폴리실리콘 역시 막대 형상으로 형성될 수 있다. 실리콘의 석출이 완료되어 반응을 종료시키면 막대 형상의 폴리실리콘 씨드로부터 성장되어 형성된 폴리실리콘 막대를 제조할 수 있다.
상기 태양전지용 다결정 실리콘 웨이퍼의 제조방법은 지멘스법으로 폴리실리콘 막대를 제조하는 과정 중 실리콘 분자들이 반응기 내부의 폴리실리콘 씨드(seed)에 석출되어 증착되도록 하는 공정에서 도판드 전구체를 함께 첨가하고, 여기서, 도판트의 종류에 따라 P-type 또는 N-type의 도판트가 도핑된 실리콘 웨이퍼를 만들 수 있다.
예를 들어, B2H6와 같은 도판트 전구체 화합물 가스를 실리콘 전구체 화합물 가스와 함께 투입하여, 붕소(Boron)와 같은 3족 원소가 도핑된 P-type 실리콘 웨이퍼를 만들 수 있으며, 또 다른 예로써, PH3 등과 같은 도판트 전구체 화합물 가스를 실리콘 전구체 화합물 가스와 함께 투입하여, 인(Phosphorus)과 같은 5족 원소가 도핑된 N-type 실리콘 웨이퍼를 만들 수 있다.
상기 지멘스 반응기는, 예를 들어, 통상적으로 지멘스 반응기로 사용되는 화학기상증착(CVD) 반응기일 수 있고, 이에 한정되지 않는다.
상기 실리콘 전구체 화합물은 삼염화실란, 사염화실란 등과 같은 실리콘 할라이드 화합물 또는 모노실란 등이 사용될 수 있고, 이에 제한되지 않으며, 실리콘 성장을 위해 사용되는 실리콘 전구체 화합물이 원료로서 제한없이 사용될 수 있다.
상기 실리콘 전구체 화합물은 캐리어 가스와 함께 혼합되어 지멘스 반응기에 투입될 수 있고, 예를 들어, 상기 캐리어 가스로 수소가 사용되는 경우, 실리콘 전구체 화합물 대 수소 가스의 혼합 부피비가 약 1:2 내지 약 1:5 일 수 있다.
상기 방법에 의해 제조된 도판트가 도핑된 폴리실리콘 막대에서, 도판트의 농도가 약 1014 내지 약 1018 atoms/cm3 이 되도록 제조할 수 있고, 상기 농도로써 최종적으로 제조된 다결정 실리콘 웨이퍼는 약 0.05 Ωcm 내지 약 100 Ωcm의 비저항 값을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 범위의 도판트 농도를 가지는 도판트가 도핑된 실리콘 웨이퍼를 제조하기 위해서, 보통 실리콘 웨이퍼는 약 1022 atoms/cm3 의 비율로 실리콘 원자가 존재하므로, 지멘스 반응기에 투입하는 원료의 혼합 가스 중 도판트 전구체 화합물 가스와 실리콘 전구체 화합물 가스의 혼합비는 도판트 원자: 실리콘 원자가 약 1014 ~ 1018 : 약 1022 atoms/cm3가 되도록 조절하여 투입할 수 있다.
최종 형성하고자 하는 도판트가 도핑된 실리콘 웨이퍼의 비저항 값에 따라, 상기와 같이 그 혼합비를 조절하여 실리콘 전구체 화합물 가스, 도판트 전구체 화합물 가스 및 캐리어 가스의 혼합 가스를 지멘스 반응기에 투입할 수 있다.
지멘스 반응기에 폴리실리콘 씨드 막대를 장착한 다음, 승온 온도는 약 800 내지 약 1200℃일 수 있다.
지멘스 반응기에 폴리실리콘 씨드 막대를 장착한 후 승온하게 되면, 일정 온도 이상에서는 실리콘이 도체 성질을 가지게 되므로, 실리콘이 도체 성질을 가지기 전까지의 온도에서는 외부에서 열을 가하거나, 고전압을 가하여 승온하고, 상기 온도 이상에서는 저전압 (예를 들여, 25V)의 인가하여 전술한 승온 온도 범위에 도달하도록 승온할 수 있다. 구체적으로, 약 400℃까지는 외부의 열을 이용하여 폴리실리콘 씨드 막대를 승온하고, 이후 폴리실리콘 씨드 막대에 직접 저전압의 전류를 가하여 전술한 승온 온도 범위까지 도달하고 원료를 투입하여 실리콘을 증착한다. 사용하는 원료의 종류, 최종 형성하고자 하는 폴리실리콘 막대, 도판트가 도핑된 실리콘 웨이퍼의 특성에 따라 인가하는 전류에 따른 온도를 측정함으로써 적절한 공정 조건을 선택할 수 있다.
상기 폴리실리콘 씨드 막대의 형상은 최종 얻고자 하는 폴리실리콘의 형상에 따라 변화시킬 수 있다. 본 발명에서는 실리콘 웨이퍼를 최종적으로 형성하기 위하여, 먼저 폴리실리콘 막대로 형성한 뒤, 후술되는 바와 같이, 이를 절단하여 실리콘 웨이퍼를 제조하고 하므로, 폴리실리콘 막대를 얻을 수 있도록 상기 폴리실리콘 씨드를 막대 형상으로 사용할 수 있다.
폴리실리콘 막대를 얻기 위하여, 예를 들어, 상기 폴리실리콘 씨드 막대는 가로 및 세로 약 7mm 내지 약 10mm 정도의 사각형 단면을 갖고, 높이 약 1.5m 정도의 막대 형상을 U자 형태로 연결된 폴리실리콘 씨드를 사용할 수 있다.
상기와 같은 막대 형상의 폴리실리콘 씨드에 실리콘이 증착되고 성장되어 형성된 폴리실리콘 막대는 예를 들어, 원형의 단면을 갖는 막대 형상으로 제조될 수 있다.
상기 최종 얻고자 하는 폴리실리콘 막대를 원하는 크기로 성장할 때까지 원료를 반응기에 투입하여 반응을 진행시켜 원하는 크기로 얻을 수 있다.
예를 들어, 본 발명에서는 태양전지용 다결정 실리콘 웨이퍼의 제조에 용이하게 사용하기 위하여 직경이 약 10cm 내지 약 20cm의 원형 단면을 가지는 1.5m 높이의 막대 형상의 폴리실리콘 막대로 형성할 수 있다. 상기와 같이 제조하여 얻어진 도판트가 도핑된 폴리실리콘 막대는 실리콘 웨이퍼를 제조하기 위한 적절한 크기로 절단한다.
상기 도판트가 도핑된 폴리실리콘 막대를 절단하여 상기 폴리실리콘 시트를 제조하는 단계에서, 절단은 통상의 웨이퍼 절단방법으로 이용되는 슬러리를 이용한 절단 방법, 다이아몬드 와이어를 이용한 절단 방법, 또는 양성자를 웨이퍼 두께만큼의 깊이로 이온주입(ion implantation)한 후 열처리하여 절단하는 방법 중에서 선택될 수 있다.
또한, 상기 폴리실리콘 시트의 제조 단계에서, 폴리실리콘 막대의 절단은 막대의 길이와 수직 방향으로 하여 웨이퍼의 두께를 갖도록 절단하거나, 또는 막대의 길이와 수평 방향으로 하여 용도에 따른 크기로 절단할 수 있고, 예를 들어 웨이퍼 크기로 절단하여 폴리실리콘 시트를 제조할 수 있다. 예를 들어, 폴리실리콘 시트의 두께는 약 100㎛ 내지 약 200㎛의 두께로 절단하며, 일반적으로 사용되는 태양전지용 웨이퍼의 경우, 약 150 ㎛의 두께로 절단할 수 있다.
더 구체적인 구현예로서 보면, 폴리실리콘 시트의 절단은 도 3과 같이 웨이퍼의 크기로 시트를 절단하여 사용할 수 있거나, 도 4와 같이 길이 방향으로 폴리실리콘 시트를 길게 절단하여 사용할 수 있다. 도 3의 절단되어 형성된 폴리실리콘 시트는 태양전지용 웨이퍼로 사용되는 단면이 사각형 형상의 웨이퍼에 맞추어 절단된 경우를 나타낸다. 도 4와 같이 길이 방향으로 절단한 폴리실리콘 시트를 재결정 공정에 적용할 경우에는 재결정한 이후에 원하는 크기로 추가 절단하여 최종 다결정 실리콘 웨이퍼를 제조할 수 있다. 즉, 재결정 이후, 예를 들어, 태양전지용 웨이퍼로 적용하기 위해 도 3에 도시된 형상이 되도록 추가 절단할 수 있다.
다음 단계로, 상기 도판트가 도핑된 폴리실리콘 시트는 재결정 과정을 수행하여, 태양전지용 다결정 실리콘 웨이퍼 용도에 적합한 그레인(grain) 사이즈를 가지도록 한다. 전술한 지멘스법에 의해 형성된 도판트가 도핑된 실리콘 막대는 그레인 사이즈가 대략 1㎝ 이하 정도로 형성되고, 이는 태양전지용 다결정 실리콘 웨이퍼 용도 적용시 효율 측면에서 적합하지 않을 수 있다. 따라서, 지멘스법에 의해 형성된 도판트가 도핑된 실리콘 막대를 절단하여 폴리실리콘 시트로 제조한 후, 상기 폴리실리콘 시트를 재결정 과정을 거치게 함으로써 실리콘의 그레인 사이즈를 수 내지 수십 cm 단위로 증가시켜 태양전지용 다결정 실리콘 웨이퍼 용도로 사용되기에 적합하게 제조할 수 있다.
폴리실리콘 시트의 재결정 방법은 공지된 방법을 사용할 수 있고, 예를 들어, ZMR(zone melting recrystallization), SPC(solid phase crystallization, ELC(excimer laser crystallization), MIC(metal induced crystallization), RTA(rapid thermal annealing) 등의 방법을 적용할 수 있으며, 이에 한정되지는 않는다.
이 중에서 ZMR 방법에 사용되는 장치는 폴리실리콘 시트의 위와 아래에 열원이 위치하게 하여 폴리실리콘의 앞뒷면에 국부적으로 열을 가하여 녹이면서 스캔하는 방법으로 재결정이 이루어진다. 즉, 상기 도판트가 도핑된 폴리실리콘 시트 상부면 및/또는 하부면을 열원이 스캔하면서 재결정이 이루어질 수 있다. 이때 스캔방향으로 그레인(grain)의 크기가 커지면서 다결정 실리콘 웨이퍼를 제조하게 된다.
ZMR 방법에서는 Ar, N2 또는 다른 불활성 가스 분위기에서 시행하는 것이 바람직하며, 폴리실리콘 시트의 두께, 서셉터의 종류 등에 따라 스캔 속도, 램프 파워를 다르게 조절하여 재결정할 수 있다. 구체적인 예를 들면, 재결정 장비를 이용하여 상압, Ar 가스 분위기에서, 수 ㎛ 이하의 그레인 크기를 가지는 수백 ㎛ 두께의 폴리실리콘 시트를 쿼츠 서셉터 위에 올려놓고 폴리실리콘 시트를 재결정할 수 있다. 열원은 할로겐 램프를 사용할 수 있고, 상단과 하단의 할로겐 램프의 파워를 조절하여 실리콘이 녹는 온도 (약 1400 ℃)까지 온도를 증가시킨 후 재결정되도록 할 수 있다.
재결정 단계에서 폴리실리콘 시트를 올려놓는 서셉터로는 쿼츠, SiC, 사파이어, 그라파이트, 실리콘질화막 및 이들 중 하나 이상의 복합소재 중에서 선택된 것을 사용할 수 있다. 이러한 재결정 공정은 도 5에서와 같은 모식도로서 표현될 수 있다.
전술한 바와 같이, 용도 또는 얻고자 하는 다결정 실리콘 웨이퍼의 특성에 맞도록 그레인 사이즈 등이 형성되도록 적절히 공정 조건을 조절할 수 있다.
예를 들어, 열원이 폴리실리콘 시트를 스캔하는 속도를 약 0.002mm/sec 내지 약 20 mm/sec로 조절하여 그레인 크기를 폭이 수 mm, 길이가 수 cm 이상으로 성장시킬 수 있다.
상기와 같이 도판트가 도핑된 폴리실리콘 시트를 재결정하게 되면 본 발명에서 목적하는 태양전지용 다결정 실리콘 웨이퍼가 완성되게 된다.
만일, 상기 절단 공정에서 도판트가 도핑된 폴리실리콘 막대의 길이방향으로 길게 웨이퍼의 두께를 갖도록 절단된 폴리실리콘 시트 (도 4 참조)를 재결정하는 경우에는 폴리실리콘 시트를 재결정하여 다결정 실리콘 웨이퍼를 제조한 이후 상기 재결정된 다결정 실리콘 웨이퍼를 다시 원하는 크기의 웨이퍼의 크기로 절단하는 추가 절단 공정을 수행할 수 있다.
본 발명에 따라 상기와 같은 방법으로 다결정 실리콘 웨이퍼를 제조하게 되면, 폴리실리콘 파쇄 및 잉곳 형성 공정이 필요하지 않고 롤투롤(roll-to-roll) 방식으로 연속적인 공정 적용이 가능하므로, 공정 단계가 크게 단축되며, 공정 시간도 현저하게 단축되는 효과가 있다.
또한, 파쇄나 잉곳 형성에 필요한 에너지가 소요되지 않아서 에너지를 절감할 수 있으며 이를 통해 제조비용의 감소 효과를 기대할 수 있고, 공정 단축과 시간 절약으로 생산성 증대 효과도 기대할 수 있어서 태양전지용 다결정 실리콘 웨이퍼의 제조원가를 크게 절감할 수 있다.
또한, 폴리실리콘의 파쇄 후 잉곳 형성을 하는 공정이 불필요하므로 이 과정에서 발생되는 오염 문제를 근본적으로 해소하여 기존에 비해 품질이 우수한 양질의 다결정 실리콘 웨이퍼를 제조할 수 있는 것이다.
이와 같이, 본 발명은 종래에 지멘스법으로 도핑을 하지 않은 폴리실리콘을 제조한 후, 이를 파쇄하여 도가니에서 채우고, 열을 가하여 녹이고, 캐스팅법을 사용하여 녹인 폴리실리콘을 다시 고형화하여 사각형 잉곳으로 만든 후 사각형 잉곳을 절단하여 웨이퍼를 만드는 복잡한 공정을 거치지 아니하고, 지멘스법을 그대로 이용하되 종래기술과 다르게 원하는 종류의 도판트를 원하는 양으로 도핑시켜 폴리실란트 막대를 제조한 후, 도판트가 도핑된 폴리실리콘 막대를 절단, 재결정하여 다결정 웨이퍼를 만드는 간단한 방법으로 제조함으로써, 폴리실란트 막대를 제조하는 과정에서 미리 도핑시킴으로서 종래에 상용화되어 있는 다결정 실리콘 웨이퍼 제조 방법보다 사용되는 에너지량을 감소할 수 있고, 공정 단축과 제조시간 단축 및 폴리 실리콘의 오염을 감소시킬 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거 더욱 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예
실시예
1
반응기 내부의 폴리실리콘 씨드(seed) 막대를 1100℃ 온도고 가열한 뒤, 반응기 내부로 고순도 TCS와 수소를 1:3의 부피비로 투입하면서, 대략 [B 원자:Si 원자]의 혼합비가 1 : 106이 되도록 B2H6를 이와 함께 투입하여 도핑 농도가 1016 atoms/cm3이 되도록 하였고, 1100℃ 온도에서 반응시켜서 B 원자 도핑된 폴리실리콘 막대를 얻었다.
상기 B 원자 도핑된 폴리실리콘 막대를 다이아몬드 와이어를 이용한 절단 방법으로 절단하여 가로/세로/두께=10 cm/ 5 cm/ 200 ㎛의 B 원자 도핑된 폴리실리콘 시트를 제조하였다.
재결정 장비를 이용하여 상압, Ar 가스 분위기에서, 약 1 ㎛ 이하의 그레인 크기를 가지는 50㎛, 120㎛ 및 180㎛ 두께의 B 원자 도핑된 폴리실리콘 시트를 쿼츠 서셉터 위에 올려놓고 B 원자 도핑된 폴리실리콘 시트를 재결정하였다. 열원은 할로겐 램프를 사용하였으며, 상단과 하단의 할로겐 램프의 파워를 조절하여 실리콘이 녹는 온도 (1400 ℃)까지 온도를 증가시켰으며, 스캔속도를 0.02 mm/sec에서 1시간간 재결정하여 그레인 크기를 폭 2 mm, 길이 8 cm 이상으로 성장시켜 다결정 실리콘 웨이퍼를 제조하였다.
비교예
1
고순도 TCS와 수소를 1:3의 부피비로 투입하여 1100℃ 온도에서 반응시켜서 폴리실리콘 막대를 얻었다. 상기 폴리실리콘 막대를 파쇄하여 폴리실리콘 덩어리(chunk)를 만들고, 폴리실리콘 덩어리를 도판트 물질과 용융한 후, 용융된 도핑된 실리콘을 캐스팅법에 의해 고형화시켜, B 원소가 도핑된 다결정 실리콘 잉곳을 형성하고, 이를 다이아몬드 와이어를 이용한 절단 방법으로 절단하여 가로/세로/두께=10 cm/ 5 cm/ 200 ㎛의 다결정 실리콘 웨이퍼를 제조하였다.
실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 다결정 실리콘 웨이퍼는 ICP-MS, LT-FTIR방식으로 벌크 메탈 (Al, Ti, Cr, Mn, Fe, Ni 및 Au), 카본 (C) 및 산소 (O)의 오염도를 측정하여 하기 표 1에 결과를 기재하였다.
| 구분 | 실시예 1 | 비교예 1 |
| 벌크 메탈 | 15.65 ppba | 11.23 ppba |
| 카본 (C) | 0.56 ppma | 0.61 ppma |
| 산소 (O) | 0.06 ppma | 15~20 ppma |
상기 표 1의 결과로부터, 벌크 메탈, 카본은 폴리실리콘 시트와 동등하고, 산소는 기존의 태양전지 제조 방법에 의해 제조되는 것보다 오염도가 현저히 낮게 측정되었다.
도면에 표시된 번호는 폴리실리콘 막대(1), 폴리실리콘 시트(2), 타원형 반사경 할로겐 램프(3), 할로겐 램프(4) 및 서셉터 (susceptor)(5)를 나타낸다.
Claims (11)
- 반응기 내부의 폴리실리콘 씨드(seed) 막대를 800 내지 1,200℃로 가열하는 단계;
도판트 전구체 화합물 가스 및 실리콘 전구체 화합물 가스의 혼합 가스를 상기 반응기 내부로 공급하는 단계;
폴리실리콘 씨드 막대에 상기 혼합 가스를 증착시켜 도판트가 도핑된 폴리실리콘 막대를 제조하는 단계;
상기 도판트가 도핑된 폴리실리콘 막대를 절단하여 도판트가 도핑된 폴리실리콘 시트를 제조하는 단계; 및
상기 도판트가 도핑된 폴리실리콘 시트를 재결정하여 다결정 실리콘 웨이퍼를 제조하는 단계;
를 포함하는 태양전지용 다결정 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 실리콘 전구체 화합물 가스는 모노실란, 삼염화실란, 사염화실란 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 가스인 것을 특징으로 하는 태양전지용 다결정 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 실리콘 전구체 화합물 가스와 상기 도판트 전구체 화합물 가스 및 추가적으로 캐리어 가스를 혼합한 상기 혼합 가스를 원료로 투입하여 지멘스법에 의해 상기 도판트가 도핑된 폴리실리콘 막대를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 다결정 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제3항에 있어서, 상기 혼합 가스 중 상기 도판트 전구체 화합물 가스와 상기 실리콘 전구체 화합물 가스의 혼합비는 도판트 원자: 실리콘 원자가 1014 ~ 1018 : 1022 atoms/cm3가 되도록 조절되는 것을 특징으로 하는 태양전지용 다결정 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 도판트가 도핑된 폴리실리콘 막대의 도판트의 농도는 1014~1018 atoms/cm3 이고, 상기 다결정 실리콘 웨이퍼의 비저항 값은 0.05 Ωcm 내지 100.0 Ωcm 인 것을 특징으로 하는 태양전지용 다결정 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 도판트는 붕소(Boron), 인듐(Indium), 인(Phosphorus), 비소(Arsenic) 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 태양전지용 다결정 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 도판트가 도핑된 폴리실리콘 막대의 절단은 막대의 길이와 수직 방향으로 하여 웨이퍼의 크기로 절단하거나, 막대의 길이와 수평 방향으로 하여 웨이퍼 크기로 절단하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 다결정 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 도판트가 도핑된 폴리실리콘 시트의 상부면 또는 하부면을 열원이 스캔하면서 재결정하고, 상기 스캔 속도가 0.002 mm/sec 내지 20 mm/sec인 것을 특징으로 하는 태양전지용 다결정 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 재결정은 ZMR(zone melting recrystallization), SPC(solid phase crystallization, ELC(excimer laser crystallization), MIC(metal induced crystallization) 또는 RTA(rapid thermal annealing) 방법으로 수행하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 다결정 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제6항에 있어서, ZMR 방법에서 사용되는 서셉터로는 쿼츠, SiC, 사파이어, 그라파이트, 실리콘질화막 및 이들 중 하나 이상의 복합소재 중에서 선택된 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 다결정 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 도판트가 도핑된 폴리실리콘 시트가 상기 도판트가 도핑된 폴리실리콘 막대의 길이와 수직 방향으로 하여 웨이퍼의 두께를 갖도록 절단되어 제조되고, 상기 재결정 단계 이후에 추가로 웨이퍼 크기로의 절단 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 다결정 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
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Families Citing this family (2)
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0878328A (ja) * | 1994-09-08 | 1996-03-22 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体層の溶融再結晶化方法，及び半導体層を溶融再結晶化するための装置 |
| KR20030043387A (ko) * | 2001-11-28 | 2003-06-02 | 주식회사 실트론 | 단결정 실리콘 웨이퍼 제조 방법 |
| JP2009542921A (ja) | 2006-07-07 | 2009-12-03 | シリカ テック リミテッド ライアビリティ カンパニー | 多結晶シリコンを作製するためのプラズマ堆積装置及び方法 |
| KR20120028195A (ko) * | 2010-09-13 | 2012-03-22 | 가부시키가이샤 사무코 | 실리콘 잉곳의 전자 주조 방법 |
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2013
- 2013-07-16 KR KR1020130083844A patent/KR101459238B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0878328A (ja) * | 1994-09-08 | 1996-03-22 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体層の溶融再結晶化方法，及び半導体層を溶融再結晶化するための装置 |
| KR20030043387A (ko) * | 2001-11-28 | 2003-06-02 | 주식회사 실트론 | 단결정 실리콘 웨이퍼 제조 방법 |
| JP2009542921A (ja) | 2006-07-07 | 2009-12-03 | シリカ テック リミテッド ライアビリティ カンパニー | 多結晶シリコンを作製するためのプラズマ堆積装置及び方法 |
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