KR20060057140A - 고품질 실리콘 단결정 및 그 성장 방법 - Google Patents

고품질 실리콘 단결정 및 그 성장 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20060057140A
KR20060057140A KR1020040096209A KR20040096209A KR20060057140A KR 20060057140 A KR20060057140 A KR 20060057140A KR 1020040096209 A KR1020040096209 A KR 1020040096209A KR 20040096209 A KR20040096209 A KR 20040096209A KR 20060057140 A KR20060057140 A KR 20060057140A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
single crystal
melt
silicon
silicon single
temperature
Prior art date
Application number
KR1020040096209A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100714215B1 (ko
Inventor
조현정
Original Assignee
주식회사 실트론
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 주식회사 실트론 filed Critical 주식회사 실트론
Priority to KR1020040096209A priority Critical patent/KR100714215B1/ko
Priority to US11/285,750 priority patent/US7371283B2/en
Priority to CN2010101667616A priority patent/CN101831695B/zh
Priority to CN2010101667654A priority patent/CN101831696B/zh
Priority to CN2010101667809A priority patent/CN101831697B/zh
Priority to CNA2005101238709A priority patent/CN1782143A/zh
Priority to JP2005339190A priority patent/JP5249498B2/ja
Publication of KR20060057140A publication Critical patent/KR20060057140A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100714215B1 publication Critical patent/KR100714215B1/ko
Priority to US11/773,693 priority patent/US20080053365A1/en
Priority to US11/773,669 priority patent/US7608145B2/en
Priority to US12/369,225 priority patent/US20100040525A1/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-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
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/20—Controlling or regulating
    • C30B15/203—Controlling or regulating the relationship of pull rate (v) to axial thermal gradient (G)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-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
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/14—Heating of the melt or the crystallised materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-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
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/20—Controlling or regulating
    • C30B15/206—Controlling or regulating the thermal history of growing the ingot
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-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
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02002—Preparing wafers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

고품질의 실리콘 단결정을 높은 성장속도로 제조하는 기술에 관한 것으로, 본 발명에서는 초크랄스키 법에 의해 실리콘 단결정을 성장시키는 방법에 있어서, 실리콘 융액의 온도를 단결정의 길이 방향과 평행한 축을 따라서 측정할 때 융액과 단결정과의 계면에서부터 단결정과 멀어질수록 융액의 온도가 점점 상승하여 최고점에 도달하였다가 점점 하강하며, 상승하는 융액 온도 기울기가 하강하는 융액 온도 기울기보다 큰 상태를 유지하는 조건으로, 실리콘 단결정을 성장시키는 실리콘 단결정 성장 방법을 제공한다.
실리콘, 점결함, 융액, 온도

Description

고품질 실리콘 단결정 및 그 성장 방법 {High quality silicon single crystal and growing method the same}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 초크랄스키 법에 의해 실리콘 단결정을 성장시키는 과정을 도시한 단면도이고,
도 2는 비교예 3에 따라 성장된 실리콘 단결정 잉곳의 결정결함 평가 결과를 도시한 것이며,
도 3a 내지 3b는 실시예 1 내지 3과 비교예 1 내지 3에 대해서, 고품질의 실리콘 단결정이 확보되는 성장속도와 실리콘 단결정의 온도차이와의 관계를 도시한 그래프이고,
도 4a 내지 4d는 실시예 1 내지 3과 비교예 1 내지 3에 대해서, 고품질의 실리콘 단결정이 확보되는 성장속도와 실리콘 융액의 온도차이와의 관계를 도시한 그래프이다.
본 발명은 고품질의 실리콘 단결정을 성장시키는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초크랄스키 법에 의해 실리콘 단결정을 성장시킬 때 실리콘 융액의 온 도 분포를 제어하여 고품질의 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키는 방법에 관한 것이다.
종래에는 반도체 소자 수율을 증대시킬 수 있는 고품질의 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키기 위하여 주로 결정화 이후의 단결정 잉곳의 고온영역 온도분포를 제어하였다. 이는 결정화 이후 냉각에 따른 수축 등으로 유기되는 응력 등을 제어하거나 응고 시 발생한 점결함의 거동을 제어하기 위한 것이다.
일반적으로 쵸크랄스키 법에 따라 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키는 방법에서는 석영 도가니의 내부에 다결정 실리콘을 적재하고 히터로부터 복사되는 열로 다결정 실리콘을 용융시켜 실리콘 융액으로 만든 다음, 실리콘 융액의 표면으로부터 실리콘 단결정 잉곳을 성장시킨다.
실리콘 단결정 잉곳을 성장시킬 때에는 도가니를 지지하는 축을 회전시키면서 도가니를 상승시켜 고-액 계면이 동일한 높이를 유지하도록 하고, 실리콘 단결정 잉곳은 도가니의 회전축과 동일한 축을 중심으로 하여 도가니의 회전방향과 반대방향으로 회전시키면서 끌어 올린다.
또한, 원활한 실리콘 단결정 잉곳 성장을 위해, 아르곤(Ar) 가스와 같은 비활성 가스를 잉곳 성장 장치의 상부로 유입하였다가 잉곳 성장 장치의 하부로 배출시키는 방법을 많이 이용하고 있다.
이러한 종래 실리콘 단결정 잉곳 제조 방법에서는 성장 중인 실리콘 단결정 잉곳의 온도 구배를 조절하기 위해 열실드 및 수냉관 등을 설치하였다. 열실드 등을 이용하여 실리콘 단결정 잉곳의 온도 구배를 조절하는 종래기술로는 대한민국 특허 등록번호 제374703호, 대한민국 특허 출원번호 제2000-0071000호, 미국 특허등록번호 6,527,859 등이 있다.
그러나, 이러한 실리콘 단결정 잉곳의 온도 구배 조절만으로는 점결함 농도가 낮은 고품질의 실리콘 단결정 잉곳 및 실리콘 웨이퍼를 생산하는 데 한계가 있다.
특히, 종래 방법에 따라 제조된 실리콘 웨이퍼를 사용하여 반도체 디바이스를 제조하면, 디바이스 제조 공정 중에 수차례의 열처리를 거치면서 점결함으로부터 미소석출결함(micro precipitates)이 형성되어 불량을 일으키므로 결과적으로 디바이스 수율이 저하되는 문제점이 있었다.
고품질 실리콘 단결정을 제조하기 위해 실리콘 단결정 잉곳의 온도 분포를 제어하는 다른 종래 기술로는 다음과 같은 것들이 있다. 일본 특원평2-119891에서는 단결정이 냉각되는 과정에서 고온영역의 핫존을 채용하여 실리콘 단결정 잉곳의 중심과 외주의 온도분포를 제어함으로써 응고 변형(strain of solidification)에 의한 실리콘 단결정의 격자결함을 감소시키고자 하였으며, 특히 여기서는 냉각 슬리브(sleeve)에 의해 단결정 성장 방향으로 고화율(solidification rate)이 증대되고 격자결함이 감소되었다. 또한 일본 특원평7-158458에서는 결정 내 온도분포와 결정의 인상속도를 제어하고자 하였으며, 일본 특원평 7-66074에서는 핫존을 개선하고 냉각속도를 제어함으로써 결함밀도를 제어하고자 하였다. 일본 특원평4-17542와 한국 출원 1999-7009309(US 60/041,845)에서는 핫존을 변경하고 냉각속도를 제어함으로써 점결함의 확산을 이용하여 결정결함 형성을 억제하고자 하였다. 한국 출원 2002-0021524에서는 열실드와 수냉관을 개선함으로써 고품질 단결정 생산성을 향상시켰다고 주장하고 있다. 일본 특원평5-61924에서는 결정의 성장속도의 주기적인 변화를 가함으로써 산화적층결함(OiSF)나 산소석출결함 등 결정결함 발생 영역의 이력(hysteresis)을 활용하여 실리콘 단결정 잉곳 내에 결정결함이 생기지 않도록 하였다.
그러나 이러한 종래 기술들은 고상반응에 기초하기 때문에 다음과 같은 문제점을 안고 있다. 첫째, 고품질 실리콘 단결정이라는 목적을 달성하는데 있어 많은 제약이 따른다. 예를 들어, 한국 출원 1999-7009309(US 60/041,845)에서는 과포화된 점결함을 결정 결함으로 성장하기 전에 고온 영역에서 충분히 확산 반응시킴으로써 점결함의 농도를 낮추고자 하나 그에 필요한 온도 유지시간이 심지어 16시간 이상이므로 이론적으로 가능할 뿐 실제 적용이 불가능한 문제점이 있었다.
둘째, 실질적인 효과를 거두지 못하는 경우가 대부분이다. 일본 특원평5-61924 및 Eidenzon등(Defect-free Silicon Crystals Grown by the Czochralski Technique, Inorganic Materials, Vol.33, No.3, 1997, pp.272-279)이 제안한 것 과 같은 방식으로 결정의 인상속도를 주기적으로 변화시키면서 200mm 실리콘 단결정 잉곳을 성장시킨 결과, 목적하는 고품질 달성에 실패하였으며 오히려 공정의 불안정성만 야기되었다.
셋째, 고상반응 이론에 기초한 발명은 높은 생산성을 달성할 수 없다. 한국 출원 2001-7006403에서는 가능한 최적의 열실드와 수냉관을 설계하였지만 실제로 고품질 단결정을 얻을 수 있는 인상속도가 0.4mm/min 정도로서 낮은 생산성을 보여 주었다.
고품질의 실리콘 단결정을 얻기 위한 또 다른 종래의 방법은 고-액계면(결정성장계면)을 제어하는 것이다. 한국 출원 1998-026790과 미국 등록 6,458,204은 고품질의 실리콘 단결정을 얻기 위한 고-액계면의 형태를 한정하고 있다. 하지만 한국 출원 1999-7009309에서는 상기 발명들이 주장한 고-액계면의 형태를 가지고 있음에도 충분한 고품질 단결정이 얻어지지 않았다.
또한, 상술한 종래 방법들에서는 목적하는 고품질 단결정의 획득 수율이 낮았다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 실제 디바이스 제조 시에도 불량을 일으키지 않을 정도로 점결함 농도가 극소로 제어된 고품질의 실리콘 단결정 잉곳 및 웨이퍼을 제조하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 생산성이 높은 고품질 실리콘 단결정 성장 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 획득 수율이 높은 고품질 실리콘 단결정 성장 방법을 제공하는 것이다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명에서는 실리콘 단결정을 초크랄스키 법에 의해 성장시킬 때 실리콘 융액의 온도 분포를 제어하는 것에 의해 점결함의 발생을 극소로 제어하여 고품질의 실리콘 단결정 잉곳을 성장시켰다.
즉, 본 발명에서는 초크랄스키 법에 의해 실리콘 단결정을 성장시키는 방법에 있어서, 실리콘 융액의 온도를 단결정의 길이 방향과 평행한 축을 따라서 측정할 때 융액과 단결정과의 계면에서부터 단결정과 멀어질수록 상기 융액의 온도가 점점 상승하여 최고점에 도달하였다가 점점 하강하며, 상기 상승하는 융액 온도 기울기가 상기 하강하는 융액 온도 기울기보다 큰 상태를 유지하는 조건으로, 상기 실리콘 단결정을 성장시키는 실리콘 단결정 성장 방법을 제공한다.
이 때 축은 상기 실리콘 단결정의 중심을 관통하는 중심축인 것이 바람직하다.
최고점은 실리콘 융액의 전체 깊이에 대해 상기 융액의 표면으로부터 1/5 지점 내지 2/3 지점에 존재할 수 있고, 더욱 바람직하게는 융액의 표면으로부터 1/3 지점 내지 1/2 지점에 존재할 수 있다.
이를 위해 실리콘 융액의 측방에는 히터를 설치하고, 히터에서 상기 실리콘 융액의 전체 깊이에 대해 상기 융액의 표면으로부터 1/5 지점 내지 2/3 지점에 대응하는 부분의 발열량을 주변에 비해 증가시킨 상태에서 상기 실리콘 단결정을 성장시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서는 쵸크랄스키 법에 의해 실리콘 단결정을 성장시키는 장치에 있어서, 챔버; 상기 챔버의 내부에 설치되고, 실리콘 융액을 담고 있는 도가니; 상기 도가니의 측방에 설치되어 상기 실리콘 융액을 가열하며, 상기 실리콘 융액의 전체 깊이에 대해 상기 융액의 표면으로부터 1/5 지점 내지 2/3 지점에 대응하는 부분의 발열량이 주변에 비해 증가된 히터; 및 상기 실리콘 융액으로부터 성 장되는 실리콘 단결정을 인상하는 인상기구를 포함하는 실리콘 단결정의 성장 장치를 제공한다.
이 때 히터는 상기 실리콘 융액의 전체 깊이에 대해 상기 융액의 표면으로부터 1/3 지점 내지 1/2 지점에 대응하는 부분의 발열량이 주변에 비해 증가될 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 장치는 실리콘 단결정 잉곳을 에워싸도록 상기 실리콘 단결정 잉곳과 상기 도가니 사이에 설치되어 상기 잉곳으로부터 방사되는 열을 차단하는 열실드를 더 포함할 수 있고, 그리고 열실드에서 상기 실리콘 단결정 잉곳과의 최인접부에 부착되고, 상기 실리콘 단결정 잉곳을 에워싸는 원통형의 열차폐부를 더 포함할 수도 있다.
상술한 바와 같은 장치 및 방법에 의해 제조된 실리콘 웨이퍼는 함유된 점 결함 농도가, 열처리에 의해 미소석출결함(micro precipitates)을 형성할 수 있는 베이컨시(vacancy)의 최소 농도인 베이컨시 임계포화농도 보다 작거나 같다.
상기 열처리는 700-800℃에서 5-7시간 동안 수행하는 1차 열처리 및 1000-1100℃에서 14-18시간 동안 수행하는 2차 열처리를 포함할 수 있고, 상기 미소석출결함은 0.3㎛ 보다 작거나 같은 크기로서 상기 웨이퍼 표면으로부터 적어도 1㎛ 보다 크거나 같은 깊이 내에 형성되는 것일 수 있다.
상술한 장치 및 방법에 의해 성장된 실리콘 단결정 잉곳 및 그 잉곳으로부터 제작된 실리콘 웨이퍼에 함유된 점 결함 농도는 1010 ~ 1012 개/cm3 일 수 있다.
상기 실리콘 단결정 잉곳 또는 웨이퍼의 중심부는 인터스티셜 우세 영역(interstitial dominant region)이고, 상기 중심부의 외부는 베이컨시 우세 영역(vacancy dominant region)인 것이 바람직하다.
또한, 실리콘 단결정 잉곳 또는 웨이퍼의 중심으로부터 반경의 90% 이내의 영역에서 최고 점 결함 농도(Cmax)와 최저 점 결함 농도(Cmin)와의 차이가 최저 점 결함 농도(Cmin)에 대해 10% 이내인 정도로 점 결함의 분포가 균일한 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명은, 실리콘 융액으로부터 고상의 실리콘 단결정을 성장시킴에 있어서 점결함이 최소화된 고품질의 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키는 것이 단결정 잉곳의 온도 구배 조절 및 고-액 계면의 형태 조절만으로 달성되는 것이 아니라는 점을 인식한 데에서 출발하여, 고품질 실리콘 단결정 잉곳 성장을 위한 보다 더 결정적인 인자가 있다는 사실에 착안한 것이다.
본 발명에서는 결정화 이후에 일어나는 고상 반응의 한계를 극복하기 위하여 고화 이전인 액상의 유체상태를 철저히 분석하였으며 그 결과, 융액의 온도분포가 매우 중요하다는 것을 발견하였다.
일반적으로 결정성장은 원자 또는 분자 형태의 성장 단위가 결정성장계면 또는 준안정영역으로 이동하여 계면에 고착됨으로써 이루어지는데, 실리콘 융액 내 온도기울기가 커짐으로써 유체상태의 결정성장 단위가 결정성장계면 또는 준안정영역으로 이동하려는 구동력이 커지게 되는 것이다.
여기서 결정성장계면이란 결정화계면 또는 고액계면이라고도 하며 고상인 실리콘 단결정 잉곳과 액상인 실리콘 융액이 만나는 경계면이다. 준안정영역이란 액상인 실리콘 융액이 결정화되기 직전의 상태로서 결정성이 있기는 하지만 완전하지는 않은 영역을 의미한다.
따라서 실리콘 융액 내 온도기울기가 크면 성장 단위의 결정 성장 참여가 높아지므로 결정의 인상속도가 충분히 높지 않은 경우 과잉의 원자가 결정화되고, 그 결과 실리콘 단결정 잉곳은 셀프 인터스티셜 우세(self-interstitial rich) 특성을 갖게 된다. 반대로 실리콘 융액 내 온도기울기가 낮으면 결정화되려는 원자가 충분하지 않기 때문에 높은 결정의 인상속도는 베이컨시 우세(vacancy rich) 특성을 가지는 실리콘 단결정 잉곳을 만들게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 초크랄스키 법에 의해 실리콘 단결정을 성장시키는 과정을 도시한 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 제조장치는 챔버(10)를 포함하며, 챔버(10)의 내부에서 실리콘 단결정 잉곳의 성장이 이루어진다.
챔버(10) 내에는 실리콘 융액(SM)을 담는 석영 도가니(20)가 설치되며, 이 석영 도가니(20)의 외부에는 흑연으로 이루어진 도가니 지지대(25)가 석영 도가니(20)를 에워싸도록 설치된다.
도가니 지지대(25)는 회전축(30) 상에 고정 설치되고, 이 회전축(30)은 구동 수단(미도시)에 의해 회전되어 석영 도가니(25)를 회전시키면서 상승시켜 고-액 계면이 동일한 높이를 유지하도록 한다. 도가니 지지대(25)는 소정 간격을 두고 원통 형의 히터(40)에 에워싸여지며, 이 히터(40)는 보온통(45)에 의해 에워싸여진다.
즉, 히터(40)는 도가니(25)의 측방에 설치되어 석영 도가니(20) 내에 적재된 고순도의 다결정실리콘 덩어리를 용융하여 실리콘 융액(SM)으로 만들며, 보온통(45)은 히터(40)에서 발산되는 열이 챔버(10)의 벽 쪽으로 확산되는 것을 방지하여 열 효율을 향상시킨다.
실리콘 융액(SM) 내에는 등온선이 도시되어 있고, 또한 도 1에는 단결정 잉곳의 길이 방향과 평행한 축(X)을 따라 측정된 융액의 온도 프로파일이 함께 도시되어 있다.
일반적으로 실리콘 융액(SM)의 온도를 살펴보면, 열 공급원인 히터(40)와 가장 가까운 도가니의 측면 부분에서 가장 높은 융액 온도(도 1에서 TP 영역으로 표시)를 보이며, 결정성장이 일어나는 고액계면 부분에서 고화온도(solidification temperature)인 가장 낮은 융액 온도를 보인다.
본 발명에서는 융액의 내부에 주변에 비해 상대적으로 온도가 높은 고온영역(도 1에서 TH 영역으로 표시)이 존재하도록 하고, 특히 그 고온영역(TH) 상부의 온도 기울기와 하부의 온도 기울기를 제어한다.
보다 구체적으로 설명하면, 실리콘 융액(SM)의 온도를 실리콘 단결정 잉곳(IG)의 길이 방향과 평행한 축(X)을 따라서 측정할 때 고액계면에서부터 잉곳(IG)과 멀어질수록 융액(SM)의 온도가 점점 상승하여 최고점(H)에 도달하였다가 다시 최고점(H)에서 잉곳(IG)과 가장 먼 지점인 융액(SM)의 바닥부 쪽으로 갈수록 점점 하강한다.
이 때 고액계면에서부터 최고점(H)까지의 상승하는 융액 온도 기울기(ΔTi)가 최고점(H)에서부터 융액 바닥부까지의 하강하는 융액 온도 기울기(ΔTd)보다 큰 상태, 즉, ΔTi > ΔTd 인 조건을 유지하면서, 단결정 잉곳을 성장시키는 것이 중요하다. 또한, 온도 측정 위치를 표시하는 기준이 되는 축(X)은 단결정 잉곳의 중심을 관통하는 중심축인 것이 바람직하다.
이 때 최고점(H)은 실리콘 융액(SM)의 전체 깊이에 대해 융액(SM)의 표면으로부터 1/5 지점 내지 2/3 지점에 존재하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1/3 지점 내지 1/2 지점에 존재할 수 있다.
본 발명에서는 최고점(H)의 위치 및 융액(SM) 내 온도기울기를 상술한 바와 같은 조건으로 만들기 위해 히터를 개선한다.
예를 들면, 실리콘 융액의 측방에는 설치된 히터(40)에서, 실리콘 융액(SM)의 전체 깊이에 대해 융액(SM)의 표면으로부터 1/5 지점 내지 2/3 지점에 대응하는 부분의 발열량을 주변에 비해 증가시킨 상태에서 실리콘 단결정 잉곳을 성장시킬 수 있다.
더욱 바람직하게는 히터에서, 실리콘 융액의 전체 깊이에 대해 융액의 표면으로부터 1/3 지점 내지 1/2 지점에 대응하는 부분의 발열량을 주변에 비해 증가시킬 수 있다.
예를 들면, 저항선에 전류를 흘려 발생하는 줄열을 이용하는 히터의 경우, 융액의 표면으로부터 1/5 지점 내지 2/3 지점에 대응하는 부분, 더욱 바람직하게는 1/3 지점 내지 1/2 지점에 대응하는 부분의 저항을 증가시킬 수 있다. 이처럼 히터에서 특정부위의 저항을 증가시키기 위해서는 저항이 비저항 및 길이에 비례하고 단면적에 반비례하는 특성을 이용하여, 단면적을 좁게 하거나 또는 비저항이 높은 히터 재질을 이용한다.
챔버(10)의 상부에는 케이블을 감아 인상(引上)하는 인상 수단(미도시)이 설치되며, 이 케이블의 하부에 석영 도가니(20) 내의 실리콘 융액(SM)에 접촉되어 인상하면서 단결정 잉곳(IG)을 성장시키는 종결정이 설치된다. 인상 수단은 단결정 잉곳(IG) 성장 시 케이블을 감아 인상하면서 회전 운동하며, 이 때 실리콘 단결정 잉곳(IG)은 도가니(20)의 회전축(30)과 동일한 축을 중심으로 하여 도가니(20)의 회전방향과 반대방향으로 회전시키면서 끌어 올리도록 한다.
챔버(10)의 상부로는, 성장되는 단결정 잉곳(IG)과 실리콘 융액(SM)에 아르곤(Ar), 네온(Ne) 및 질소(N) 등의 불활성 가스를 공급하고, 사용된 불활성 가스는 챔버(10)의 하부를 통해 배출시킨다.
실리콘 단결정 잉곳(IG)과 도가니(20) 사이에는 잉곳(IG)을 에워싸도록 열실드(50)를 설치하여 잉곳으로부터 방사되는 열을 차단할 수 있으며, 열실드(50)에서 잉곳(IG)과의 최인접부에는 원통형의 열차폐부(60)를 부착 설치하여 열 흐름을 더욱 차단하여 열을 보존할 수 있다.
상술한 바와 같이 히터 개선을 통해 융액의 온도 기울기를 상술한 바와 같은 ΔTi > ΔTd 인 조건을 만족시키도록 최적화한 결과, 각종 결정결함이 배제된 고품질의 단결정을 용이하게 얻을 수 있었으며 구현되는 성장속도가 매우 향상되는 것 을 확인하였다.
이러한 현상은 고액 계면에서부터 최고점까지의 상승하는 융액 온도 기울기를 증가시킴으로써 원자나 분자 등의 성장단위가 결정성장계면으로 이동하려는 구동력이 증가하기 때문이며 이에 따라 베이컨시, 인터스티셜 등의 점결함 발생이 최소화되는 고품질의 결정 성장 속도 즉, 결정의 인상속도는 향상될 수 있는 것이다.
상술한 방법에 의해 본 발명에서는 베이컨시 및 인터스시셜 등 점결함 발생을 제어함으로써 성장 결함인 전위 결함(에지(edge), 스크류(screw), 루프(loop) 형태의 전위(dislocation)), 적층결함(stacking fault), 베이컨시 집합체인 보이드(void) 등의 결함들을 모두 억제하는 것이다.
그리하여 상술한 장치 및 방법을 이용하여 성장된 실리콘 단결정 잉곳은 그 내부에 함유된 점 결함 농도가 1010 ~ 1012 개/cm3 인 정도로 낮다. 이 정도의 점 결함 농도는 이후 잉곳을 웨이퍼로 제작하고 그 웨이퍼로 반도체 디바이스를 제조할 때 열처리에 의해 미소석출결함(micro precipitates)을 형성할 수 있는 베이컨시(vacancy)의 최소 농도인 베이컨시 임계포화농도에 해당한다.
최근 실리콘 웨이퍼 제조 기술이 발전되어 점 결함 농도가 1011 ~ 1013 개/cm3 정도로 낮아 성장 직후 상태(as-grown)에서는 무결함 웨이퍼 수준을 실현시키고 있다. 그러나 1011 ~ 1013 개/cm3 정도의 점 결함 농도를 가지는 as-grown 무결함 웨이퍼라 할지라도, 그 웨이퍼로 실제 반도체 디바이스를 제조하는 과정에서는 열처리에 의해 미소석출결함과 같은 2차 결함이 발생되고 있다.
따라서, 본 발명에서는 그러한 2차 결함이 발생되지 않도록 보다 더 낮은 점결함 농도를 가지는 웨이퍼를 제공하는 것이다. 즉, 열처리에 의해 미소석출결함을 형성할 수 있는 베이컨시의 최소 농도인 베이컨시 임계포화농도 이하인 수준의 점 결함 농도를 가지는 웨이퍼를 높은 생산성으로 제조하는 것이다.
이 때 베이컨시 임계포화농도를 정의할 때 기준이 되는 열처리 조건은 700-800℃에서 5-7시간 동안 수행하는 1차 열처리와 그 후 1000-1100℃에서 14-18시간 동안 수행하는 2차 열처리를 포함한다. 또한, 미소석출결함은 0.3㎛ 보다 작거나 같은 크기로서 웨이퍼 표면으로부터 적어도 1㎛ 보다 크거나 같은 깊이 내에 형성되는 것이다.
이와 같이 점 결함 농도가 1010 ~ 1012 개/cm3 인 본 발명의 실리콘 웨이퍼는 어떠한 디바이스 공정을 거치더라도 미소석출결함과 같은 2차 결함을 만들지 않는다.
과거에는 웨이퍼 중심부가 베이컨시 우세 영역이고 그 외측부가 인터스티셜 우세 영역이었으나, 최근 웨이퍼 제조 기술의 발전에 따라 그 분포가 역전되고 있다. 그리하여 본 발명에서도 실리콘 잉곳 및 웨이퍼의 중심부는 인터스티셜 우세 영역(interstitial dominant region)이고, 중심부의 외측부는 베이컨시 우세 영역(vacancy dominant region)일 수 있다.
또한, 본 발명에 따라 제조된 실리콘 단결정 잉곳 및 웨이퍼는 점 결함의 분포가 균일하다. 예를 들면 잉곳 및 웨이퍼의 중심으로부터 반경의 90% 이내의 영역 에서 점 결함 농도를 측정하였을 때 가장 높은 점 결함 농도(Cmax)와 가장 낮은 점 결함 농도(Cmin)와의 차이가 가장 낮은 점 결함 농도(Cmin)에 대해 10% 이내인 정도로, 즉, (Cmax-Cmin)/Cmin×100 ≤ 10(%) 인 조건을 만족하는 정도로 점 결함의 분포가 균일한다.
한편, 융액 내에는 크게 두 종류의 대류가 분포한다. 즉, 융액의 대류 분포는 도가니의 바닥부와 측벽부를 따라 융액(SM)의 표면으로 상승하다가 융액(SM)의 표면을 따라 단결정 쪽으로 순환하는 외측 영역과, 외주 영역의 내부 경사면을 따라 단결정의 하부 근접 부분에서 순환하는 내측 영역으로 구분된다.
본 발명에서의 바람직한 융액의 대류 분포는 대한민국 특허 출원번호 제2000-0071000호에 자세히 설명되어 있다. 이렇게 하면 단결정의 품질을 반경방향으로 보다 더 균일하게 할 수 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
실시예 1에서는 도 1에 도시된 바와 같은 단결정 성장 장치를 이용하였으며, 융액 표면으로부터 1/5 깊이에 대응되는 히터 부분의 저항을 증가시켰다.
실리콘 단결정 잉곳과 실리콘 융액의 온도는 열전대(thermocouple)를 이용하여 측정하였으며 그 결과를 각각 표 1 및 표 2에 나타내었다.
표 1에는 고액계면과 고액계면으로부터 50mm 떨어진 단결정 지점의 온도차이, 즉 고액계면에서의 온도 1410℃에서 고액계면으로부터 50mm 떨어진 단결정 지점에서의 온도(T50mm)를 뺀 값(결정ΔT(50mm) = 1410℃-T50mm), 고액계면과 100mm 떨 어진 단결정 지점의 온도차이(결정ΔT(100mm) = 1410℃-T100mm)를 각각 구하고 이들을 각각 기준치에 대한 비율로 표현하여 나타내었다.
표 2에는 실리콘 융액의 깊이 방향 온도 차이(ΔT)를 측정한 결과를 나타내었으며, 이 값은 고액계면에서의 온도(1410℃)와, 실리콘 융액의 전체 깊이에 대해 표면으로부터 각각 1/5 깊이 지점, 1/4 깊이 지점, 1/3 깊이 지점, 1/2 깊이 지점, 2/3 깊이 지점, 3/4 깊이 지점, 4/5 깊이 지점에서의 융액 온도 사이의 차이를 각각 구하고 이들을 각각 기준치에 대한 비율로 표현한 것이다. 예를 들어 '융액ΔT(1/5깊이)'는 1410℃에서 실리콘 융액의 전체 깊이에 대해 고액계면으로부터 1/5 깊이 지점에서의 융액 온도를 뺀 값을 기준치 LT1/5에 대한 비율로 표현한 것이다.
즉, 표 1 및 2에 나타난 실시예1 내지 3의 결과 및 비교예 1 내지 3의 결과는 기준치에 대한 비율로 표현된 값이다. 이 때 기준치는 실리콘 융액의 온도가 고액계면에서 멀어져 도가니의 바닥부로 갈수록 계속 상승하되, 그 상승하는 온도기울기가 점점 작아지는 온도 프로파일을 나타낸다.
성장조건 결정ΔT (50mm) 결정ΔT (100mm)
기준치 ST50 ST100
실시예1 1.99 1.94
실시예2 2.00 1.96
실시예3 2.02 1.97
비교예1 1.96 1.92
비교예2 2.08 2.04
비교예3 2.10 2.09
성장조건 융액ΔT (1/5깊이) 융액ΔT (1/4깊이) 융액ΔT (1/3깊이) 융액ΔT (1/2깊이) 융액ΔT (2/3깊이) 융액ΔT (3/4깊이) 융액ΔT (4/5깊이) 고품질 성장속도(V)
기준치 LT1/5 LT1/4 LT1/3 LT1/2 LT2/3 LT3/4 LT4/5 V0
실시예1 1.31 1.31 1.31 1.30 1.10 1.00 0.92 1.31
실시예2 1.30 1.31 1.31 1.30 1.13 1.05 0.96 1.31
실시예3 1.30 1.30 1.31 1.31 1.15 1.08 0.99 1.31
비교예1 1.09 1.08 1.08 1.08 1.09 1.10 1.10 1.09
비교예2 1.10 1.09 1.10 1.10 1.13 1.15 1.15 1.09
비교예3 1.09 1.08 1.08 1.08 1.09 1.10 1.10 1.09
표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1에서는 실리콘 융액의 온도가 고액계면으로부터 멀어지는 방향으로, 표면으로부터 1/5 깊이를 지나면서 기준치에 비해 대략 1.3배 높은 상태로 점점 상승하다가 표면으로부터 1/2 깊이 지점을 지난 후 최고점에 도달하였다. 그 최고점으로부터 실리콘 융액의 온도가 점점 하강하다가 3/4 깊이와 4/5 깊이 사이에서 기준치와 동일온도인 지점이 있었고, 이후 기준치보다 온도가 낮아졌다. 이 때 상승하는 온도기울기가 하강하는 온도기울기보다 컸으며, 상술한 융액의 온도 조건 하에 실리콘 단결정을 성장시켰다.
실시예 2에서는 실시예 1과 동일한 성장장치를 이용하되, 융액의 표면으로부터 1/3 깊이에 대응되는 히터 부분의 저항을 증가시켰다. 실시예 1과 동일한 방법으로 단결정 잉곳과 융액의 온도를 측정하였으며 그 결과를 표 1에 함께 나타내었다.
실시예 3에서는 실시예 1과 동일한 성장장치를 이용하되, 융액의 표면으로부터 2/3 깊이에 대응되는 히터 부분의 저항을 증가시켰다. 실시예 1과 동일한 방법으로 단결정 잉곳과 융액의 온도를 측정하였으며 그 결과를 표 1에 함께 나타내었다.
비교예 1에서는 실리콘 단결정 잉곳의 온도분포를 제어하는 종래기술에 의해 단결정을 성장시켰으며, 실시예 1과 동일한 방법으로 단결정 잉곳과 융액의 온도를 측정한 결과를 표 1에 함께 나타내었다.
비교예 2에서는 한국출원 1998-026790에서와 같이, 결정성장이 일어나는 고액계면의 형태를 단결정 쪽으로 볼록하도록 제어하기 위해 강한 수평자장을 인가하는 종래기술에 의해 단결정을 성장시켰으며, 실시예 1과 동일한 방법으로 단결정 잉곳과 융액의 온도를 측정한 결과를 표 1에 함께 나타내었다.
비교예 3에서는 일본 특원평5-61924와 같이 결정의 인상속도를 주기적으로 변화시키는 종래 기술에 따라 200mm 실리콘 단결정 잉곳을 성장시켰으며, 실시예 1과 동일한 방법으로 단결정 잉곳과 융액의 온도를 측정한 결과를 표 1에 함께 나타내었다.
또한 비교예 3에 따라 성장된 실리콘 단결정 잉곳의 결정결함 평가 결과를 도 2에 도시하였다. 비교예 3에서 인상속도의 변화 주기는 30분 내지 60분이었으며, 인상속도 변동폭은 최대 인상속도가 최저 인상속도의 2 내지 3배였다. 이러한 주기적인 인상속도 변화에도 불구하고 도 2에 도시된 품질결과에서처럼 고품질 실리콘 단결정 성장속도가 향상되지 않을 뿐더러 잉곳 반경 방향으로 완전한 고품질 구현이 불가능하였으며 베이컨시 우세 결함 분포를 보여주었다. 즉 종래의 기술들이 실현 가능하다고 하더라도 실리콘 단결정 잉곳의 직경 사이즈는 대략 80mm 이내로 제한된다는 것을 의미하며, 비교예 3처럼 실리콘 단결정 잉곳의 직경 사이즈가 200mm 정도인 경우는 고체상태의 확산반응을 이용하여 고품질의 실리콘 단결정을 제조할 수가 없었다.
표 1에 나타난 바와 같이, 비교예 1 내지 3에서는 실리콘 융액의 온도가 본 발명에서 제시한 조건에 부합하지 않았다. 즉, 비교예 1 내지 3에서는 융액의 온도가 고액계면으로부터 멀어지는 방향으로 도가니의 바닥부에 이를 때까지 계속 상승하였다.
단결정 성장을 완료한 후 결정의 품질을 확인한 결과, 고품질의 단결정이 확보되는 성장속도가 실시예 1 내지 3의 경우 모두 비교예 1 대비 20% 정도 향상됨을 확인할 수 있었다.
도 3a 내지 3b와 도 4a 내지 4d는 실시예 1 내지 3과 비교예 1 내지 3에 대한 표 1 및 2의 결과로부터 고품질의 단결정이 확보되는 성장속도(V/V0)와 온도차이와의 관계를 도시한 그래프이다.
이 때 도 3a 내지 3b에서의 온도차이는 각각 고액계면과 50mm 지점에서의 단결정 온도차이(ΔTs50/ΔT0), 고액계면과 100mm 지점에서의 단결정 온도차이(ΔTs100/ΔT0)이다.
도 4a 내지 4d에서의 온도차이는 고액계면과 각각 실리콘 융액의 전체 깊이에 대해 표면으로부터 1/5 깊이 지점에서의 융액 온도차이(ΔTl5/ΔT0), 1/4 깊이 지점에서의 융액 온도차이(ΔTl4/ΔT0), 1/3 깊이 지점에서의 온도차이(ΔTl3/ΔT0), 1/2 깊이 지점에서의 융액 온도차이(ΔTl2/ΔT0)이다.
도 3a 내지 3b에서는 V/G는 일정한 값을 보이고 있지 않으며 따라서 고품질의 단결정이 확보되는 성장속도는 결정의 온도차이와는 상관관계가 없음을 확인할 수 있었다.
반면에, 도 4a 내지 4d에서는 고품질 단결정 성장속도와 융액의 온도차이 즉, 융액의 온도기울기가 상당한 상관관계를 보여 {성장속도}/{융액의 온도 기울기}가 일정한 값을 보이고 있으며 따라서 고품질의 단결정을 성장시키기 위해 융액의 온도기울기가 결정적 인자임을 확인할 수 있었고, 또한 실시예 1 내지 3에서의 고품질 단결정 확보 성장속도가 비교예 1 내지 3에 비해 향상되었음을 확인할 수 있었다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 실리콘 융액의 온도 분포를 본 발명에서 제시한 특정 조건으로 제어함으로 인해, 고품질의 실리콘 단결정 잉곳을 성장시킬 수 있으며, 또한 높은 성장 속도로 인해 생산성이 높은 고품질 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법을 제공하는 효과가 있다.
또한 본 발명에서는 실제 디바이스 제조 과정에서 열처리에 의해 미소석출결함과 같은 2차 결함이 발생되지 않는 수준으로 점결함 농도가 낮은 고품질의 실리콘 단결정 잉곳 및 실리콘 웨이퍼를 제공하는 효과가 있다.
이러한 고품질의 단결정으로부터 가공된 웨이퍼를 기판으로 사용하면 전자소자의 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (18)

  1. 초크랄스키 법에 의해 실리콘 단결정을 성장시키는 방법에 있어서,
    실리콘 융액의 온도를 단결정의 길이 방향과 평행한 축을 따라서 측정할 때 융액과 단결정과의 계면에서부터 단결정과 멀어질수록 상기 융액의 온도가 점점 상승하여 최고점에 도달하였다가 점점 하강하며, 상기 상승하는 융액 온도 기울기가 상기 하강하는 융액 온도 기울기보다 큰 상태를 유지하는 조건으로, 상기 실리콘 단결정을 성장시키는 실리콘 단결정 성장 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 축은 상기 실리콘 단결정의 중심을 관통하는 실리콘 단결정 성장 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 최고점은 상기 실리콘 융액의 전체 깊이에 대해 상기 융액의 표면으로부터 1/5 지점 내지 2/3 지점에 존재하는 실리콘 단결정 성장 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 최고점은 상기 실리콘 융액의 전체 깊이에 대해 상기 융액의 표면으로부터 1/3 지점 내지 1/2 지점에 존재하는 실리콘 단결정 성장 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 실리콘 융액의 측방에는 히터를 설치하고,
    상기 히터에서 상기 실리콘 융액의 전체 깊이에 대해 상기 융액의 표면으로부터 1/5 지점 내지 2/3 지점에 대응하는 부분의 발열량을 주변에 비해 증가시킨 상태에서 상기 실리콘 단결정을 성장시키는 실리콘 단결정 성장 방법.
  6. 쵸크랄스키 법에 의해 실리콘 단결정을 성장시키는 장치에 있어서,
    챔버;
    상기 챔버의 내부에 설치되고, 실리콘 융액을 담고 있는 도가니;
    상기 도가니의 측방에 설치되어 상기 실리콘 융액을 가열하며, 상기 실리콘 융액의 전체 깊이에 대해 상기 융액의 표면으로부터 1/5 지점 내지 2/3 지점에 대응하는 부분의 발열량이 주변에 비해 증가된 히터; 및
    상기 실리콘 융액으로부터 성장되는 실리콘 단결정을 인상하는 인상기구
    를 포함하는 실리콘 단결정의 성장 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 히터는 상기 실리콘 융액의 전체 깊이에 대해 상기 융액의 표면으로부터 1/3 지점 내지 1/2 지점에 대응하는 부분의 발열량이 주변에 비해 증가된 실리콘 단결정의 성장 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    실리콘 단결정 잉곳을 에워싸도록 상기 실리콘 단결정 잉곳과 상기 도가니 사이에 설치되어 상기 잉곳으로부터 방사되는 열을 차단하는 열실드를 더 포함하는 실리콘 단결정의 성장 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 열실드에서 상기 실리콘 단결정 잉곳과의 최인접부에 부착되고, 상기 실리콘 단결정 잉곳을 에워싸는 원통형의 열차폐부를 더 포함하는 실리콘 단결정의 성장 장치.
  10. 쵸크랄스키 법으로 성장된 실리콘 단결정으로부터 제작되는 실리콘 웨이퍼에 있어서,
    함유된 점 결함 농도가, 열처리에 의해 미소석출결함(micro precipitates)을 형성할 수 있는 베이컨시(vacancy)의 최소 농도인 베이컨시 임계포화농도 보다 작거나 같은 실리콘 웨이퍼.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 열처리는 700-800℃에서 5-7시간 동안 수행하는 1차 열처리 및 1000-1100℃에서 14-18시간 동안 수행하는 2차 열처리를 포함하는 실리콘 웨이퍼.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 미소석출결함은 0.3㎛ 보다 작거나 같은 크기로서 상기 웨이퍼 표면으로부터 적어도 1㎛ 보다 크거나 같은 깊이 내에 형성되는 것인 실리콘 웨이퍼.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 함유된 점 결함 농도가 1010 ~ 1012 개/cm3 인 실리콘 웨이퍼.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 중심부는 인터스티셜 우세 영역(interstitial dominant region)이고, 상기 중심부의 외부는 베이컨시 우세 영역(vacancy dominant region)인 실리콘 웨이퍼.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 중심으로부터 반경의 90% 이내의 영역에서 최고 점 결함 농도(Cmax)와 최저 점 결함 농도(Cmin)와의 차이가 가장 낮은 점 결함 농도(Cmin)에 대해 10% 이내인 정도로 점 결함의 분포가 균일한 실리콘 웨이퍼.
  16. 쵸크랄스키 법으로 성장된 실리콘 단결정으로서, 함유된 점 결함 농도가 1010 ~ 1012 개/cm3 인 실리콘 단결정 잉곳.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 실리콘 잉곳의 중심부는 인터스티셜 우세 영역(interstitial dominant region)이고, 상기 중심부의 외측부는 베이컨시 우세 영역(vacancy dominant region)인 실리콘 단결정 잉곳.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 잉곳의 중심으로부터 반경의 90% 이내의 영역에서 최고 점 결함 농도(Cmax)와 최저 점 결함 농도(Cmin)와의 차이가 상기 최저 점 결함 농도(Cmin)에 대해 10% 이내인 정도로 점 결함의 분포가 균일한 실리콘 단결정 잉곳.
KR1020040096209A 2004-11-23 2004-11-23 고품질 실리콘 단결정 잉곳 및 그로부터 제조된 고 품질 실리콘 웨이퍼 KR100714215B1 (ko)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040096209A KR100714215B1 (ko) 2004-11-23 2004-11-23 고품질 실리콘 단결정 잉곳 및 그로부터 제조된 고 품질 실리콘 웨이퍼
US11/285,750 US7371283B2 (en) 2004-11-23 2005-11-22 Method and apparatus of growing silicon single crystal and silicon wafer fabricated thereby
CN2010101667654A CN101831696B (zh) 2004-11-23 2005-11-23 硅单晶的生长方法
CN2010101667809A CN101831697B (zh) 2004-11-23 2005-11-23 硅单晶的生长方法
CN2010101667616A CN101831695B (zh) 2004-11-23 2005-11-23 硅单晶的生长装置
CNA2005101238709A CN1782143A (zh) 2004-11-23 2005-11-23 硅单晶的生长方法、生长装置及由其制造的硅片
JP2005339190A JP5249498B2 (ja) 2004-11-23 2005-11-24 シリコン単結晶の成長方法，成長装置及びそれから製造されたシリコンウエハ
US11/773,693 US20080053365A1 (en) 2004-11-23 2007-07-05 Method and Apparatus of Growing Silicon Single Crystal and Silicon Wafer Fabricated Thereby
US11/773,669 US7608145B2 (en) 2004-11-23 2007-07-05 Method and apparatus of growing silicon single crystal and silicon wafer fabricated thereby
US12/369,225 US20100040525A1 (en) 2004-11-23 2009-02-11 Method and Apparatus of Growing Silicon Single Crystal and Silicon Wafer Fabricated Thereby

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040096209A KR100714215B1 (ko) 2004-11-23 2004-11-23 고품질 실리콘 단결정 잉곳 및 그로부터 제조된 고 품질 실리콘 웨이퍼

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060088714A Division KR100749938B1 (ko) 2006-09-13 2006-09-13 고품질 실리콘 단결정 잉곳 성장장치 및 성장방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060057140A true KR20060057140A (ko) 2006-05-26
KR100714215B1 KR100714215B1 (ko) 2007-05-02

Family

ID=36772734

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040096209A KR100714215B1 (ko) 2004-11-23 2004-11-23 고품질 실리콘 단결정 잉곳 및 그로부터 제조된 고 품질 실리콘 웨이퍼

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR100714215B1 (ko)
CN (1) CN1782143A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100846632B1 (ko) * 2006-12-28 2008-07-16 주식회사 실트론 실리콘 단결정의 제조방법, 그리고 그 방법으로 제조된실리콘 단결정 잉곳 및 웨이퍼
CN114197034A (zh) * 2020-09-02 2022-03-18 西安奕斯伟材料科技有限公司 一种单晶炉的组合套筒及单晶炉

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105239154A (zh) * 2015-09-10 2016-01-13 上海超硅半导体有限公司 提拉法单晶硅生长流场控制技术
CN109930197A (zh) * 2017-12-18 2019-06-25 上海新昇半导体科技有限公司 热屏及单晶硅生长炉结构

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100595351C (zh) 1997-04-09 2010-03-24 Memc电子材料有限公司 低缺陷密度、自间隙原子为主的硅
JP4808832B2 (ja) * 2000-03-23 2011-11-02 Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 無欠陥結晶の製造方法
KR100375516B1 (ko) * 2000-09-22 2003-03-10 주식회사 실트론 무결함 실리콘 단결정 성장 방법
KR100389250B1 (ko) * 2000-11-25 2003-06-25 미쯔비시 마테리알 실리콘 가부시끼가이샤 실리콘 웨이퍼 및 그 제조 방법
KR100606997B1 (ko) * 2002-12-23 2006-07-31 주식회사 실트론 실리콘 웨이퍼 및 실리콘 단결정 잉곳의 제조 방법
KR100571573B1 (ko) * 2003-12-02 2006-04-14 주식회사 실트론 실리콘 단결정 잉곳의 제조 장치, 그 장치를 이용한 제조방법, 그로부터 제조된 실리콘 단결정 잉곳 및 실리콘웨이퍼

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100846632B1 (ko) * 2006-12-28 2008-07-16 주식회사 실트론 실리콘 단결정의 제조방법, 그리고 그 방법으로 제조된실리콘 단결정 잉곳 및 웨이퍼
CN114197034A (zh) * 2020-09-02 2022-03-18 西安奕斯伟材料科技有限公司 一种单晶炉的组合套筒及单晶炉

Also Published As

Publication number Publication date
CN1782143A (zh) 2006-06-07
KR100714215B1 (ko) 2007-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100831044B1 (ko) 고품질 실리콘 단결정 잉곳의 성장장치, 그 장치를 이용한성장방법
KR100840751B1 (ko) 고품질 실리콘 단결정 잉곳 제조 방법, 성장 장치 및그로부터 제조된 잉곳 , 웨이퍼
KR100582240B1 (ko) 실리콘 단결정 웨이퍼 및 그 제조방법
JP5249498B2 (ja) シリコン単結晶の成長方法，成長装置及びそれから製造されたシリコンウエハ
US20070101926A1 (en) Method of manufacturing silicon single crystal, silicon single crystal and silicon wafer
US7427325B2 (en) Method for producing high quality silicon single crystal ingot and silicon single crystal wafer made thereby
KR100800253B1 (ko) 실리콘 단결정 제조방법
JP2004203738A (ja) シリコンウエハー及びシリコン単結晶インゴットの製造方法
JPH0812493A (ja) シリコン単結晶の製造方法
US20060096526A1 (en) High quality single crystal and method of growing the same
JP3760769B2 (ja) シリコン単結晶の製造方法
KR100714215B1 (ko) 고품질 실리콘 단결정 잉곳 및 그로부터 제조된 고 품질 실리콘 웨이퍼
US7582159B2 (en) Method for producing a single crystal
KR100749938B1 (ko) 고품질 실리콘 단결정 잉곳 성장장치 및 성장방법
KR100788018B1 (ko) 실리콘 단결정 잉곳 및 그로부터 제조된 실리콘 웨이퍼
KR100793371B1 (ko) 실리콘 단결정 성장 방법 및 성장 장치
JP3812573B2 (ja) 半導体結晶の成長方法
JPH08333189A (ja) 結晶引き上げ装置
KR100827033B1 (ko) 무결함 단결정 제조 방법 및 이 방법에 의해 제조된 단결정
KR20070048002A (ko) 실리콘 단결정 잉곳의 산소농도 조절방법, 이를 사용하여제조된 잉곳 및 웨이퍼

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
A107 Divisional application of patent
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130327

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140325

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160401

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170328

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180319

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190325

Year of fee payment: 13