KR19990063097A - 단결정제조의 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 도가니에 담겨 있으며 도가니를 둘러싸고 있는 측면 가열기에 의해 가열되는 융해물에서 단결정을 끌어당기어 반도체 물질의 단결정을 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
상기 방법은 단결정을 둘러싸고 융해물위에 배치된 환상가열장치에 의해 단결정주위의 환상영역에서 융해물이 추가로 가열됨을 특징으로 하며, 또한 본 발명은 상기 방법을 실행하기에 적합한 가열장치에 관한 것이다.

Description

단결정제조의 방법 및 장치
본 발명은 도가니에 담겨 있으며 도가니를 둘러싸고 있는 측면가열기에 의해 가열되는 융해물에서 단결정을 끌어당기어 반도체 물질의 단결정을 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
단결정을 제조하는 이 방식은, 조크랄스키방법으로 알려져 있으며 지속되는 연구과제이다.
성장하는 단결정의 특정한 결함의 발생은 단결정과 융해물간의 상계면에서의 견인속도(v)와 축방향 경사도(G)에 좌우된다는 것은 공지되여 있다.
단결정의 견인시 방정식 V/GCcrit의 조건을 만족하면, 여기서 Ccrit는 상수일 때, 큰 기공(pit)으로서 알려진 다수의 격자간결함이 형성된다(전기화학회지 143 권 5번(1996), E. Dorn berger, W.V. Ammon).
이후 L-결함으로 불리울 이런형의 결함은 계속하며 단결정의 재가공으로 제조되는 전자부품의 생산량을 크게 약화시키며, 상기 표시된 방정식은 L-결함의 발생을 방지하기 위하여 가능한한 높은 견인속도를 유지하기 위해 노력해야된다는 것을 분명하게 한다.
그러나, 단결정을 끌어당길때에는, 견인속도는 다만 수락할 수 없게 단결정의 성장상태를 변화시킴없이 어느정도까지 증가시킬수 있는 것은 알수가 있다.
특히 과도한 성장속도에서는, 단결정은 필요한 원통형의 성장을 중단하고 둥굴지 않게 성장하기를 시작한다.
즉 원통형의 외측면대신 결정학적인 방향에 대응하는 평탄한 결정면을 형성하는 것이다.
더구나, 둥굴지 않은 성장은 견인물질이 불필요하게 되는 수정격자결함을 발생시키는 위험성을 증가시킨다.
본 발명은 원통형의 성장으로부터 둥굴지 않은 성장까지의 변천이 지금까지 통례적인 것보다 높은 견인속도에 의해 일어나는 것이 어떻게 성취되는가의 방법을 나타낸다.
본 발명은 도가니에 담겨 있으며 도가니를 둘러싸고 있는 측면가열기에 의해 가열되는 융해물에서 단결정을 끌어당기어 반도체 물질의 단결정을 제조하는 방법에 관한 것이며, 여기서 융해물은 단결정을 둘러싸고 융해물위에 배치된 환상가열장치에 의해 단결정 주위의 환상영역에서 추가로 가열된다.
본 방법은 대체로 L-결함에 대해 침해받지 않는 원통형의 단결정의 사용도를 증가시키며, 특히 유익한 것은 예컨데 200mm , 300mm 또는 400mm 의 큰 직경을 가진 실리콘 단결정의 제조를 위해 그것을 사용하는 것이다.
이 방법을 실행하기 위하여, 단결정을 둘러싸고, 융해물 위에 배치되여, 단결정 주위의 환상영역에서 융해물을 가열하는 방열을 발하는 것을 특징으로 하는 환상의 가열장치가 제안된다.
환상가열장치는 단결정과 가열장치간의 거리가 가열장치와 도가니의 벽간의 거리보다 짧게 되도록 융해물위에 유리하게 배치되며, 단결정에의 거리가 가능한한 작은 것, 예컨데 단지 3cm 에 달하는 것이 특히 바람직하다.
더욱 바람직한 것은 가열장치를 측면가열기의 열복사에 대해 단결정을 차폐하는 열적으로 절연된 열막이의 하부단에 고정하는 것이다.
가열장치는 다만 융해물만을 가열하고 단결정을 가열않도록 주의를 기울여햐 한다.
그럼으로, 필요한 경우에는 열적절연, 예컨데 열막이를 단결정과 가열장치간에 공급해야하며, 환상 가열장치와 융해물표면의 거리는 10~20mm 인 것이 바람직하다.
환상 가열장치는 단결정 주위에 가로 놓인 표면부근영역에서 융해물을 가열한다.
그럼으로, 단결정과 도가니 간에 있는 융해물에 단결정의 원통형 성장을 증진시키는 가파른 축방향의 온도경사를 생성한다.
그외에, 환상 가열장치는 융해물의 제조를 위해 필요한 에너지의 일부를 공급하며, 또 반도체 물질의 융해를 위해 필요한 시간을 단축하는데 사용될 수 있다.
융해물이 환상가열장치에 의해 추가로 가열될 때, 측면가열기 및 필요할 경우 도가니밑에 배치된 저면가열기의 열출력이 감소되는 것이 또한 바람직하다.
이와같이하여 일반적으로 수정유리로 구성되고 가열융해물에 의해 침해되는 도가니의 물질이 조기의 부식으로부터 보호하는 것이 가능하게 되며, 도가니의 감소된 부식율은 단결정 반도체물질의 생산량에 유리한 효과를 가져온다.
또한, 환상가열장치는, 그의 낮은 열적관성 때문에, 그의 편에서는 직경 성장 및 견인속도에 영향을 미치는 신속한 출력제어를 위해 바람직하게 사용될 수 있다.
그럼으로 직경 및 견인속도의 변동을 감소시킬수 있다.
본 실시예에 있어서 환상가열장치는 열출력의 변화시 융해물의 산소함유량, 따라서 단결정의 산소함유량을 제어하기 위하여 사용될 수 있다.
환상가열장치의 열출력의 증가는 융해물 표면으로부터의 SiO 의 증발을 도와주며, 한편 측면가열기, 필요할 경우에는 저면가열기의 열출력을 감소할 수 있으며, 이것은 수정유리의 부식을 저하시킨다.
이와같이하여 융해물내의 산소의 농도가 감소되며, 단결정내에 보다적은 산소가 삽입된다.
다음 본 발명을 도면에 따라 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명의 실시예 1을 나타낸 개략도이다.
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예 2를 나타낸 개략도이다.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1. 반사기
2. 융해물
3. 열절연체
4. 단결정
5. 활성가열기
도 1 에 나타낸 본 발명의 실시예에 의하면, 환상가열장치는 융해물(2)위에서 열절연체 하부단에 고정되고 융해물을 향하여 열복사를 반사하는 반사기(1)로 구성되여 있으며, 그 반사기는 단결정(4)으로부터 근소한 거리에서 단결정 주위에 배치되여 있다.
반사열복사 때문에, 융해물은 단결정 주위의 환상영역에서 가열된다.
도 2 에 나타낸것같이 환상가열장치는 활성가열기(5)로서 구성되며, 이것은 예컨데 흑연 또는 몰리브덴으로 제조된 저항가열기, 또는 고주파교류로 작동하는 유도가열기이다.
유도가열기는 바람직하게는 예컨데 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈로된 고온에서 안정되고 높은 전기적 도전율을 가진 물질로 구성되며, 또는 수냉용동 또는 수은관으로 형성되여 있다.
본 발명에 의한 단결정제조시, 환상가열장치 및 측면가열기 또는 필요할 경우에는 저면가열기를 설치하여, 융해물로부터 단결정을 끌어 다니는 속도 및 단결정과 융해물간의 축방향 온도경사도를 증가시켜 많은 격자간 결합(L-결함등)을 감소시킴으로 원통형의 우수한 단결정을 제조할 수 있는 것이다.

Claims (11)

  1. 도가니에 담겨 있으며, 도가니를 둘러싸고 있는 측면 가열기에 의해 가열되는 융해물로부터 단결정을 끌어당기어 반도체 물질의 단결정을 제조하는 방법에 있어서, 상기 융해물은 단결정을 둘러싸고 융해물위에 배치된 환상가열장치에 의해 추가로 가열됨을 특징으로 하는 반도체 물질의 단결정을 제조하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 융해물이 환상가열장치에 의해 추가로 가열될 때, 측면가열기의 가열출력 및 필요할 경우, 저면가열기의 가열출력은 감소됨을 특징으로 하는 반도체 물질의 단결정을 제조하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 융해물은 단결정이 견인되기전에 제조되며, 이것을 위해 필요한 열의 일부분이 환상가열장치에 의해 공급됨을 특징으로 하는 반도체 물질의 단결정을 제조하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 환상가열장치는 가열출력의 신속제어를 위하여 사용됨을 특징으로 하는 반도체 물질의 단결정을 제조하는 방법.
  5. 도가니에 담겨 있으며 도가니를 둘러싸고 있는 측면가열기에 의해 가열되는 융해물에서 단결정을 견인하는 장치에 있어서,
    단결정을 둘러싸고 있는 환상가열장치는 융해물위에 배치되여 단결정 주위의 환상영역에서 융해물을 가열하는 방열을 발하는 것을 특징으로 하는 융해물에서 단결정을 견인하는 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    환상가열장치는 융해물을 향하여 열방사를 반사하는 반사기인 것을 특징으로 하는 융해물에서 단결정을 견인하는 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    황상가열장치는 융해물 방향으로 열복사를 방사하는 저항가열기임을 특징으로 하는 융해물에서 단결정을 견인하는 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    환상가열장치는 단결정 주위의 환상영역에서 융해물을 유도성으로 가열하는 유도가열기임을 특징으로 하는 융해물에서 단결정을 견인하는 장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    환상가열장치는 단결정을 열적으로 차폐하는 열막이의 하단부에 고정됨을 특징으로 하는 융해물에서 단결정을 견인하는 장치.
  10. 제 5 항에 있어서,
    본 장치는 단결정과 환상가열장치 사이에 열절연을 구비한 것을 특징으로 하는 융해물에서 단결정을 견인하는 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    성장단결정의 산소함유량은, 측면가열기의 열출력 및 경우에 따라서는, 저면가열기의 열출력과 결합하여 환상가열장치의 열출력을 조정함으로서 제어됨을 특징으로 하는 반도체 물질의 단결정을 제조하는 방법.
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