KR20080061609A

KR20080061609A - 실리콘 단결정의 제조방법, 그리고 그 방법으로 제조된실리콘 단결정 잉곳 및 웨이퍼

Info

Publication number: KR20080061609A
Application number: KR1020060136531A
Authority: KR
Inventors: 송도원; 이상훈; 최영규; 이재은
Original assignee: 주식회사 실트론
Priority date: 2006-12-28
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2008-07-03
Also published as: KR100846632B1

Abstract

HMCZ법에 의한 실리콘 단결정성장시 실리콘 융액 유동에 영향을 미치는 인자를 찾아 이를 이용해 실리콘 융액 유동을 효과적으로 제어하여 대구경 실리콘 단결정을 안정적으로 제조할 수 있는 실리콘 단결정의 제조방법, 그리고 이를 이용하여 제조한 고품질의 실리콘 단결정 잉곳 및 웨이퍼를 제공한다. 본 발명에 따른 실리콘 단결정의 제조방법은, 종결정을 이용하여 도가니 내에 함유된 실리콘 융액으로부터 실리콘 단결정을 인상할 때, 도가니 내에 함유된 실리콘 융액에 결정성장축과 수직이고 실리콘 융액면에 평행한 수평 자장을 인가하면서 실리콘 단결정을 성장시키는 실리콘 단결정의 제조방법에 있어서, 성장되는 실리콘 단결정의 아래에서 결정성장축 방향을 따라 실리콘 융액면에 대하여 수직 방향으로 흐르는 콜드한 실리콘 융액 유동부(cold melt flow)의 가장자리와 결정성장축 사이의 거리를 △CF라고 하여, 이 △CF를 조절함으로써 결정성장축을 기준으로 한 실리콘 융액의 대칭성을 높여 결정성장을 행하는 것이 특징이다.

HMCZ, 실리콘 단결정, 실리콘 융액, 대류

Description

실리콘 단결정의 제조방법, 그리고 그 방법으로 제조된 실리콘 단결정 잉곳 및 웨이퍼 {Method of manufacturing silicon single crystal, silicon single crystal ingot and wafer fabricated by the same}

도 1은 수평 자장을 인가하는 초크랄스키(Horizontal Magnetic field applied Czochralski, 이하 HMCZ)법에 따른 실리콘 단결정 제조 장치의 일례를 나타내는 개략적인 단면도이다.

도 2는 HMCZ법에서 실리콘 융액의 대류 양상의 일례를 나타낸 설명도이다.

도 3a는 남쪽(S)에서 북쪽(N)으로 수평 자장(B)이 인가된 경우의 실리콘 융액의 3차원 온도 프로파일을 도시하고, 도 3b는 실리콘 융액의 상면도이며, 도 3c는 실리콘 융액을 자장 방향과 수직한 방향으로 절단한 도면이다.

도 4는 시뮬레이션시, 종결정 회전속도와 도가니 회전속도를 정하기 위한 DOE(Design Of Experiment)를 보여주는 그래프이다.

도 5a 및 도 5b는 종결정 회전속도에 따른 실리콘 융액 유동을 보기 위한 시뮬레이션 결과이다.

도 5c는 종결정 회전속도에 따른 △CF를 도시한 그래프이다.

도 5d 내지 도 5h는 종결정 회전속도에 따른 실리콘 융액 유동을 보기 위한 시뮬레이션 결과이다.

도 6a 및 도 6b는 도가니 회전속도에 따른 실리콘 융액 유동을 보기 위한 시뮬레이션 결과이다.

도 6c는 도가니 회전속도에 따른 △CF를 도시한 그래프이다.

도 6d는 종결정 회전속도가 큰 상태에서 도가니 회전속도가 증가함에 따른 실리콘 융액 유동을 보여준다.

도 7은 종결정 회전속도와 도가니 회전속도를 동시에 증가시킬 때의 실리콘 융액 유동을 보여준다.

도 8은 자장 세기에 따른 실리콘 융액 유동을 보기 위한 시뮬레이션 결과이다.

도 9는 자장 세기에 따른 G값의 변화를 도시한 그래프이다.

도 10은 자장 세기는 1500Gauss로 고정하고 종결정 회전속도 및 도가니 회전속도를 변화시켜 얻은 세 가지 실시예에 대한 직경 분석 결과이다.

도 11은 본 발명에 따라 선택된 공정 조건으로 제조된 실리콘 단결정에서 반경 방향으로의 BMD(Bulk Micro Defect) 밀도를 도시한다.

도 12a는 본 발명에 따라 선택된 공정 조건으로 제조된 실리콘 단결정 잉곳으로부터 제조된 에피택셜 웨이퍼에서 반경 방향으로의 DZ(Denuded Zone) 깊이를 도시하고, 도 12b는 반경 방향으로의 BMD 밀도를 도시한다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1...종결정 2...네킹 3...숄더

4...몸통 5...실리콘 융액 6...실리콘 융액면

7...히터 8...상부 단열재 9...측면 단열재

10...하부 단열재 11...석영 도가니 12...흑연 도가니

13...하부 구동부 14...직경 감지 센서 15...제조 장치

16...성장로 17...인상로 18...상부 회전부

19...케이블 20...종결정 홀더 21...흑연 도가니 지지축

22...하부 회전부 23...불활성 기체 유입 조절장치

24...압력 조절장치 25...전자석

30..결정성장축 40..콜드한 실리콘 융액 유동부

본 발명은 실리콘 융액으로부터의 결정성장(crystal growth from the melt) 방법으로 실리콘 단결정을 성장시키는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 HMCZ법에서 실리콘 융액의 유동을 제어하여 우수한 품질의 실리콘 단결정을 성장시키는 방법에 관한 것이다.

반도체 소자 제조용 실리콘 웨이퍼의 대구경화가 진행됨에 따라, 실리콘 웨이퍼의 대부분은 초크랄스키법에 의해 생산된 실리콘 단결정으로부터 제조되고 있다. 초크랄스키법에서는 석영 도가니에 다결정 실리콘을 장입하고, 이를 흑연 발열체에 의해 가열하여 용융시킨 후, 용융 결과 형성된 실리콘 융액에 종(seed)결정을 접촉시키고 계면에서 결정화가 일어나도록 하여, 종결정을 회전하면서 서서히 인상시킴으로써 원하는 구경을 가진 실리콘 단결정을 성장시킨다.

대용량의 실리콘 융액을 사용하는 대구경 실리콘 단결정성장 기술상의 과제 중 하나로서, 실리콘 단결정의 안정된 성장에 의한 수율과 품질 향상을 들 수 있다. 실리콘 단결정성장시 실리콘 단결정의 수율과 품질에 영향을 주는 인자는 여러 가지가 있지만, 특히 실리콘 융액의 대류를 제어하는 것이 중요하다.

실리콘 단결정성장 중에 석영 도가니의 측면으로부터 가열을 행하기 때문에 실리콘 융액 내에는 온도 차이에 따라 자연대류가 형성된다. 또한, 실리콘 융액 내부의 온도 균일성 확보를 위해 석영 도가니와 종결정을 각각 회전시킴에 따라 강제대류가 형성된다. 이러한 자연대류와 강제대류가 서로 작용하여 실리콘 융액 내에는 복잡한 유동 패턴이 형성된다.

그러한 실리콘 융액 대류의 제어에 있어서, 석영 도가니 내의 실리콘 융액에 수평 자장을 인가하면서 실리콘 단결정을 인상하는 HMCZ법이 유효한 것으로 언급되고 있다. HMCZ법은 통상의 초크랄스키법에 비하여 실리콘 융액의 상하 열대류를 억제할 수 있다고 알려져 있다. 그리고, 실리콘 융액 표면 근방 온도(인상 단결정의 고액 계면 온도)의 경시적 변동이 현저하게 감소됨과 동시에, 석영 도가니로부터의 SiO의 용해량이 저하되는 결과로, 전위나 결함 발생이 억제되는데다가 균일하고 또한 저산소 농도를 가지는 실리콘 단결정이 용이하게 얻어지는 이점이 있다고 알려져 있다.

그러나, 사실상 HMCZ법에서는 실리콘 융액 대류가 매우 복잡하게 형성되어 있어 아직까지 실리콘 융액 대류를 제어할 수 있는 인자에 대한 보고가 미흡한 상 태이다. A. Krauze 및 W.V. Ammon의 논문, "Numerical 3D modeling of turbulent melt flow in large CZ system with horizontal DC magnetic field - 1 : flow structure analysis" (J. Crystal Growth 262 (2004) 157-167)에 따르면, 실리콘 융액 유동 구조를 3차원 모델로 시뮬레이션하였다. 여기서는 수평 자장내에서의 실리콘 융액 유동 구조를 3차원 대칭적인 구조로 나타내었으나, 본 발명자들의 실험 결과, 대용량 실리콘 융액 유동은 대칭적인 실리콘 융액 유동 형태로 나타나지 않는다. 또한 실리콘 단결정과 웨이퍼의 품질에 영향을 미치는 실리콘 융액 유동을 대표할 수 있는 인자를 나타내지 않아 안정된 품질을 얻기 위한 실리콘 융액 유동의 조건에 대한 언급이 미흡하다.

실리콘 융액 유동을 제대로 제어하지 못하면 품질이 균일하지 못한 실리콘 단결정이 성장되거나, 심한 경우에는 다결정 실리콘으로 성장이 된다. 따라서, 안정적인 실리콘 단결정성장을 위해서는 실리콘 융액 유동을 제어하는 것이 무엇보다 중요하다. 그러나, 종래 HMCZ법에는 실리콘 융액 유동이 어떻게 변화할 것인지 예측하는 것이 매우 어렵고, 따라서 실리콘 단결정의 품질 제어가 어렵다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 HMCZ법에 의한 실리콘 단결정 성장시 실리콘 융액 유동에 영향을 미치는 인자를 찾아 이를 이용해 실리콘 융액 유동을 효과적으로 제어하여 대구경 실리콘 단결정을 안정적으로 제조할 수 있는 실리콘 단결정의 제조방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 고품질의 실리콘 단결정 및 웨 이퍼를 제공하는 데에 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 실리콘 단결정의 제조방법은, 종결정을 이용하여 도가니 내에 함유된 실리콘 융액으로부터 실리콘 단결정을 인상할 때, 상기 도가니 내에 함유된 실리콘 융액에 결정성장축과 수직이고 실리콘 융액면에 평행한 수평 자장을 인가하면서 실리콘 단결정을 성장시키는 실리콘 단결정의 제조방법에 있어서, 성장되는 실리콘 단결정의 아래에서 결정성장축 방향을 따라 실리콘 융액면에 대하여 수직 방향으로 흐르는 콜드한 실리콘 융액 유동부(cold melt flow)의 가장자리와 상기 결정성장축 사이의 거리를 △CF라고 하여, 상기 △CF를 조절함으로써 상기 결정성장축을 기준으로 한 상기 실리콘 융액의 대칭성을 높여 결정성장을 행하는 것이 특징이다.

상기 실리콘 융액의 대칭성을 높이도록 상기 △CF를 조절하는 조건으로는, 상기 종결정의 회전속도, 상기 도가니의 회전속도 및 상기 자장 세기를 포함하는 요소들이 있고, 이들 요소들은 복잡하게 서로 영향을 미친다. 따라서, 상기 종결정의 회전속도, 상기 도가니의 회전속도 및 상기 자장 세기를 포함하는 공정 변수를 변화시켜 상기 △CF를 시뮬레이션한 것에 기초하여, 미리 결정성장 실험을 행하여 상기 △CF를 작게 하는 공정 변수 조건들을 구하여야 한다. 그리고, 실제 조업에서는, 그 선택된 공정 변수 조건들을 적용하여 안정적으로 실리콘 단결정 제조를 행한다.

구체적으로 상기 △CF의 시뮬레이션, 결정성장 실험 및 실제 조업에 적용하 는 과정은, 상기 종결정의 회전속도, 상기 도가니의 회전속도 및 상기 자장 세기를 포함하는 공정 변수에 의해 정해진 제1 성장 조건에서 실리콘 단결정의 성장 시뮬레이션을 수행하는 제1 단계, 상기 제1 단계의 시뮬레이션에서 얻어진 상기 실리콘 융액의 대류 패턴에서 상기 △CF를 구하는 제2 단계, 상기 제2 단계에서 구한 상기 △CF가 상기 결정성장축을 기준으로 한 상기 실리콘 융액의 대칭성을 높이는 정도로 기 설정된 범위에 속하면 상기 제1 성장 조건을 적정 조건으로 선택하고, 상기 제2 단계에서 구한 상기 △CF가 상기 기 설정된 범위를 벗어나면 상기 제1 성장 조건의 공정 변수를 변화시킨 제2 성장 조건에서 △CF가 상기 기 설정된 범위에 속할 때까지 상기 제1 단계 및 제2 단계를 반복 수행하는 제3 단계, 및 상기 제3 단계에서 선택된 적정 조건을 적용하여 실리콘 단결정을 성장시키는 단계를 포함하게 된다.

여기서, 상기 종결정의 회전속도와 상기 도가니의 회전속도를 증가시키면 상기 △CF가 증가하고, 상기 자장 세기를 증가시키면 상기 △CF가 감소하는 경향이 있다.

상기 △CF 시뮬레이션 등에 의해 찾아낸 최적의 성장 조건은, 상기 종결정의 회전속도는 1rpm∼5rpm이고, 상기 도가니의 회전속도는 0.1rpm∼1.0rpm이며, 상기 자장은 중심 자장 세기를 1000∼4000Gauss로 하고, 최대 자장 중심(GMP)을 상기 결정성장축 상의 상기 실리콘 융액면보다 하방 50~250mm으로 설정하여 인가하는 것이다.

더욱이, 본 발명은, 상기한 방법에 의해 제조된 실리콘 단결정을 제공하고, 이것은 결정성장축 방향에 따른 전 구간에서, 제곱센티미터당 1.0E6개 이상의 BMD가 반경 방향으로 고르게 분포하는 실리콘 단결정이 된다.

또한, 본 발명은, 상기 방법에 의해 제조된 실리콘 단결정 잉곳을 경면 연마하여 제조된 (폴리시드) 웨이퍼 및, 여기에 실리콘 에피택셜층을 증착하여 제조된 에피택셜 웨이퍼도 제공한다. 이러한 웨이퍼들은 제곱센티미터당 1.0E6개 이상의 BMD가 반경 방향으로 고르게 분포하며, 특히 에피택셜 웨이퍼는 수~수십um의 DZ(Denuded Zone)가 반경 방향으로 고르게 분포한다.

이와 같이, 본 발명은 HMCZ법에서 실리콘 융액 유동을 제어할 수 있는 인자로서 △CF를 제안하며, 그 제어를 위한 공정 조건들을 시뮬레이션을 통하여 확인하고, 대구경 실리콘 단결정 생산에 활용할 수 있도록 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 관한 바람직한 실시예 및 실험예를 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

(실시예)

HMCZ법에 따라 실리콘 단결정을 성장시키는 방법은 도 1에 도시된 바와 같은 실리콘 단결정 제조 장치를 이용한다. 도 1은 HMCZ법에 따른 실리콘 단결정 제조 장치의 일례를 나타내는 개략적인 단면도이다.

실리콘 단결정 제조 장치(15)는 실리콘 단결정이 성장되는 성장로(16) 안의 실리콘 융액(5)을 인상로(17)로 끌어올리는 방식으로 구성되어져 있다. 상부 인상로(17) 위에는 실리콘 단결정을 성장시킬 때 종결정(1)을 회전시키기 위한 상부 회전부(18)에 연결된 케이블(19) 선단에 종결정 홀더(20)가 있다. 인상로(17)에는 직경 감지 센서(14)도 구비되어 있다.

성장로(16) 내부에는 실리콘 융액(5)이 담긴 석영 도가니(11)가 있고, 그 둘레에는 고온의 실리콘 융액(5)에 의해 형태가 변할 수 있는 석영 도가니(11)를 지지하기 위한 흑연 도가니(12)로 구성되어 있다. 그 하부에는 흑연 도가니(12)를 받치고 있는 흑연 도가니 지지축(21)을 승하강 및 회전시킬 수 있도록 하부 구동부(13) 및 하부 회전부(22)가 있으며, 그 둘레에는 실리콘을 녹이고 공정 중에 열을 공급하기 위한 흑연 발열체로서의 히터(7)가 설치되어 있다. 성장로(16)내의 단열을 위해 히터(7)의 바깥쪽에는 상부 단열재(8), 측면 단열재(9) 및 하부 단열재(10)가 구성되어 있다.

또한, 고온에서 상온으로 될 때까지 성장로(16)내의 구조물의 산화를 방지할 목적으로 아르곤(Ar)과 같은 불활성 기체를 흘려보내기 위해 인상로(17)에 불활성 기체의 유량을 조절할 수 있는 불활성 기체 유입 조절장치(23)가 있고, 성장로(16) 내부의 압력을 조절하기 위한 압력 조절장치(24)가 하부 단열재(10) 아래에 구성되어져 있다.

성장로(16)의 수평 방향 외측으로 자장 발생 장치로서 전자석(25)이 흑연 도가니 지지축(21)에 대해 좌우 대칭으로 설치되어 있다. 전자석(25)은 결정성장축 과 수직이고 실리콘 융액면(6)에 평행한 수평 자장을 인가한다.

이러한 실리콘 단결정 제조 장치(15)를 이용하여 실리콘 단결정을 성장시키는 방법은 다음과 같다.

석영 도가니(11)의 내부에 고순도 다결정 실리콘을 적재하고 히터(7)로부터 복사되는 열로 융점(약 1420℃) 이상으로 가열하여 실리콘 융액(5)으로 만든다. 그리고, 수평 자장을 인가하고, 케이블(19)을 풀어냄으로써, 실리콘 융액면(6) 대략 중심부에 종결정(1)의 선단을 접촉 또는 침지시킨다. 그 후, 흑연 도가니 지지축(21)을 적절한 방향으로 회전시킴과 동시에, 케이블(19)을 회전시키면서 감아올려 종결정(1)을 인상함으로써, 실리콘 단결정(4)의 성장이 개시된다. 이 후, 인상속도와 온도를 적절히 조절하는 것에 의해 대략 원추 형상의 실리콘 단결정 잉곳을 얻는 것이 가능하다.

실리콘 단결정(4)을 성장시킬 때에는 흑연 도가니 지지축(21)을 회전시키면서 석영 도가니(11)를 상승시켜 고-액 계면이 동일한 높이를 유지하도록 하고, 실리콘 단결정(4)은 석영 도가니(11)의 회전축과 동일한 축을 중심으로 하여 석영 도가니(11)의 회전방향과 반대방향으로 회전시키면서 끌어 올린다.

상술한 바와 같은 장치를 이용하여 실리콘 단결정을 성장시킬 때, 실리콘 융액이 고체 결정화하면서 베이컨시(vacancy)와 인터스티셜(interstitial) 점결함이 평형농도 이상으로 혼입되고 냉각 중에 점결함들은 응집하여 성장결함으로 발전하게 된다. 보론코프씨에 의하면, 수학식 1과 같이 이러한 결함의 형성은 V/G값과 밀접한 관계를 가지는데, 여기서 V는 인상속도이며 G는 성장계면 근처의 결정 내 수직온도기울기이다.

ξ_C = V / G

수학식 1로 표현되는 보론코프의 이론에 따르면, V/G값이 어떤 임계치(ξ_C)를 초과하면 베이컨시 타입이 그리고 그 임계치 이하에서는 인터스티셜 타입의 결함이 형성된다. 실리콘 단결정 품질은 이렇게 생성된 결함의 종류, 크기, 밀도 등에 의해 결정된다. 실리콘 융액의 대류 패턴은 실리콘 융액이 고체 결정화되는 순간의 베이컨시와 인터스티셜 점결함 평형 농도에 직접적으로 관여하여 실리콘 단결정 품질에 영향을 미치는 대표적인 요인이다.

본 발명에서는 실리콘 융액의 대류 패턴을 제어하는 하나의 인자를 구하고, 그 새로운 인자를 이용하여 실리콘 융액의 대류 패턴의 형상을 예측하고 원하는 품질의 실리콘 단결정을 얻기 위한 최적의 결정성장 조건을 찾고자 한다.

도 1에 도시된 바와 같은 실리콘 단결정 제조 장치를 이용하여 실리콘 단결정을 성장시키는 경우에, 결정성장축 방향을 따라, 그리고 반경 방향을 따라 BMD 밀도가 균일하지 않은 경우가 있다. 본 발명의 발명자들은, 그 현상에 대한 원인을 밝히기 위해 연구하여, 결정성장축을 기준으로 한 실리콘 융액의 대칭성이 그 현상에 깊이 관계하고 있는 것을 발견하였다. 또한, 실리콘 단결정 아래에서 수직으로 흐르는 콜드한 실리콘 융액 유동부(cold melt flow)를 제어하면 개선할 수 있는 것도 알아내었다. 그 다음, 콜드한 실리콘 융액 유동부를 제어하는 조건들을 상세히 조사하여 본 발명을 완성시켰다.

일반적으로, 실리콘 융액의 대류 분포는 크게, 석영 도가니의 바닥부와 측벽부를 따라 실리콘 융액의 표면으로 상승하다가 실리콘 융액의 표면을 따라 실리콘 단결정 쪽으로 순환하는 외주 셀과, 외주 셀의 내부 경사면을 따라 실리콘 단결정의 하부 근접 부분에서 순환하는 중심 셀로 구분된다. 이러한 중심 셀과 외주 셀은, 실리콘 융액의 온도 차이에 따라 형성되는 자연대류와, 실리콘 융액 내부의 온도 균일성 확보를 위해 석영 도가니와 종결정을 각각 회전시킴에 따라 형성되는 강제대류가 서로 작용한 결과이다.

그런데, HMCZ법에서의 유동은 자연대류와 강제대류에 의하여 각각 발생하는 유동장내에 자장이 더해진 매우 복잡한 패턴으로 나타난다. 먼저, HMCZ법에서 실리콘 융액의 온도 분포를 측정하고, 대류를 예측 및 관찰하였다.

도 1에 도시된 바와 같은 실리콘 단결정 제조 장치를 이용하여 실리콘 단결정을 성장시키는 경우에, 도 2에 도시된 바와 같은 실리콘 융액(5)의 대류 분포를 가지게 된다.

남쪽(S)에서 북쪽(N)으로 수평 자장(B)이 인가된 경우 자장에 평행한 SO 절단면에서는, 자장이 인가된 방향으로 자연대류가 강화되고 자장의 방향에 수직인 강제대류가 약화되면서 자연대류에 의한 열전달이 우세하게 나타난다. 그러나, 자장에 수직인 EO 절단면에서는, 자장의 방향과 평행인 종결정 회전에 의한 강제대류가 강화되고, 자장의 방향에 수직인 자연대류가 약화되면서 강제대류에 의한 질량 전달이 우세하게 나타난다.

한편, 도 3a는 남쪽에서 북쪽으로 수평 자장(B)이 인가된 경우의 3차원 온도 프로파일을 도시한다. 실리콘 융액(5)은 자장과 종결정 회전 및 도가니 회전에 의해 종결정 회전셀과 동반구 및 서반구로 나누어진다. 이와 같은 시뮬레이션 도면에서 파란색 등은 온도가 낮은 것을, 노란색 등은 온도가 그보다 높은 것을 나타낸다.

실리콘 융액(5)을 상부에서 바라본 도 3b를 보면, 실리콘 융액(5)의 상부의 중앙에 종결정 회전에 의해 종결정 회전셀이 도가니 중심에서 일그러져 회전하는 나선 모양의 회전체의 형태로 발달한다. 자장이 인가되었을 때 회전에 의해 형성되는 전하 흐름과 인가된 자장간의 발생한 로렌츠 힘(Lorentz Force: LF)이 동반구와 서반구에서 각각 다른 방향으로 작용하기 때문이다(서반구에서는 LF-(회전과 반대 방향인 로렌츠 힘), 동반구에서는 LF+(회전과 동일한 방향인 로렌츠 힘)).

이러한 비대칭적인 실리콘 융액 유동을 자장 방향과 수직한 방향으로 절단한 도 3c를 보면, 회전과 동일한 방향으로 로렌츠 힘이 작용한 동반구 영역이 확장되고, 반대로 작용한 서반구 영역이 축소됨을 알 수 있다. 또한, 실리콘 융액 온도의 측정과 대류의 관찰로부터, HMCZ법에서는, 실리콘 단결정(4)의 아래에서 동반구 및 서반구와 종결정 회전셀이 만나서 결정성장축(30) 방향을 따라 실리콘 융액면에 대하여 수직 방향으로 흐르는 콜드한 실리콘 융액 유동부(40)가 분명히 관찰되었다.

발명자들의 연구에 의하면, 상술한 수직 방향으로 흐르는 콜드한 실리콘 융액 유동부(40)는 자장의 세기 및 위치(GMP), 종결정 회전속도, 도가니 회전속도 등 에 영향을 받아서 결정성장축(30), 즉 실리콘 융액의 중심축으로부터 멀어지기 시작하면서 비대칭적 형태로 변화한다. 이처럼 수직 방향으로 흐르는 콜드한 실리콘 융액 유동부(40)의 가장자리와 결정성장축(30) 사이의 거리를 △CF라고 정의하여 수평 자장에서의 실리콘 융액 유동을 나타내는 대표 인자로 삼아 조절함으로써 결정성장축(30)을 기준으로 한 실리콘 융액(5)의 대칭성을 높여 실리콘 단결정의 안정적인 생산과 품질 확보에 영향을 미침을 알 수 있다.

그러면, 본 발명에 따라 실리콘 단결정을 제조하는 방법에 대해 순서대로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 종결정의 회전속도, 도가니의 회전속도 및 자장 세기를 포함하는 공정 변수에 의해 정해진 제1 성장 조건에서 실리콘 단결정의 성장 시뮬레이션을 수행한다.

다음, 시뮬레이션에서 얻어진 실리콘 융액의 대류 패턴에서 △CF를 구한다. 이 △CF가 결정성장축을 기준으로 한 실리콘 융액의 대칭성을 높이는 정도로 기 설정된 범위에 속하면 상기 제1 성장 조건을 적정 조건으로 선택한다. 이 때 "기 설정된 범위"는 △CF가 작으면 작을수록 좋겠으나, 기타 조건, 예컨대 생산성을 고려하여 적절한 범위를 정할 수도 있다.

만약, 상기 제1 성장 조건으로부터 구한 △CF가 상기 기 설정된 범위를 벗어나면 상기 제1 성장 조건의 공정 변수 중 종결정의 회전속도와 도가니의 회전속도 및 자장 세기 중의 어느 하나 또는 둘 이상을 변화시켜 제2 성장 조건을 만들고, 그 제2 성장 조건에서 다시 실리콘 단결정의 성장 시뮬레이션부터 △CF 계산까지 순차 반복 수행한다.

이와 같이, 제2 성장 조건에서 구한 △CF가 기 설정된 범위에 속할 때까지 시뮬레이션부터 △CF 계산까지 반복 수행한다. 이 때 △CF를 변화시키는 여러 공정 변수를 적절히 변경하면 △CF를 기 설정된 범위에 속하도록 조절할 수 있다.

종결정의 회전속도와 도가니의 회전속도를 증가시키면 △CF가 증가하고, 자장 세기를 증가시키면 △CF가 감소하는 경향이 관찰되었으나, 작은 △CF를 얻기 위하여, 반드시 느린 종결정의 회전속도와 도가니의 회전속도, 그리고 센 자장 세기로 한정해야 하는 것은 아니다.

다음, 선택된 적정 조건을 적용하여 실리콘 단결정을 성장하고 품질 평가를 하여 만족이 되면, 실제 조업에 적용을 하여 원하는 고품질의 실리콘 단결정을 제조할 수 있다.

최적의 성장 조건은, 종결정의 회전속도는 1rpm∼5rpm이고, 도가니의 회전속도는 0.1rpm∼1.0rpm이며, 자장은 중심 자장세기를 1000∼4000Gauss로 하고, 최대 자장 중심(GMP)을 결정성장축상의 실리콘 융액면보다 하방 50~250mm으로 설정하여 인가하는 것이다.

이와 같이 본 발명에서는 실리콘 단결정의 품질을 좌우하는 실리콘 융액의 대류 패턴을 제어하는 하나의 인자로서 △CF를 발견하였고, △CF를 조절하는 것만으로 대류 패턴을 제어할 수 있어서 최적의 성장 조건을 찾기 위한 시행착오를 대폭 줄여줄 수 있다.

(실험예)

여러 가지 조건별로 시뮬레이션을 실시하였으며, 시뮬레이션을 실시한 조건은 아래 표 1과 같다. 그리고, 실제 실리콘 단결정을 성장시킨 조건도 시뮬레이션 조건과 동일하다.

제조 장치 모델	N3	자장 세기	1500Gauss
핫존 사이즈(석영 도가니 내경)	32 인치	실리콘 융액 갭(상부 단열재(도 1의 8)와 실리콘 융액면(6) 사이의 거리)	35mm
충전량	300~400kg	실리콘 융액 레벨(히터(7) 상단과 실리콘 융액면(6) 사이의 거리)	105.5mm

제조 장치는 HMCZ법에 의한 실리콘 단결정 제조장치인 N3 모델을 이용하였다. 직경 32 인치의 석영 도가니에 다결정 실리콘을 300~400kg 투입하고, 그 다결정 실리콘을 저항 가열의 흑연 히터에 의해 용해하였다. 자장 발생 장치의 출력을 조정하여, 석영 도가니 내에 형성된 실리콘 융액면에 수평 방향으로 자장을 1500~3000Gauss인가하였다. 이 때 자장이 최대인 지점, 즉 GMP는 실리콘 융액면으로부터 135mm의 깊이였다.

시뮬레이션시, 종결정 회전속도와 도가니 회전속도를 정하기 위한 DOE(Design Of Experiment)의 선정은 도 4와 같다.

도 4에 도시한 바와 같이, 1차 DOE는 종결정 회전속도 10∼15rpm 및 도가니 회전속도 0.5rpm 이상으로 하였다. 종결정 회전속도에 의한 영향(S/R effect)을 알아보기 위하여 도가니 회전속도를 0.5rpm으로 고정한 후 종결정 회전속도를 1rpm까지 낮추어 실험하였다. 이 때의 도가니 회전속도에 의한 영향(C/R effect)을 알아보기 위하여 종결정 회전속도를 1rpm으로 고정한 후 도가니 회전속도를 0.1rpm까지 낮추어 실험하였다.

실험 결과, 종결정 회전속도 1∼5rpm 및 도가니 회전속도 0.1∼0.5rpm이라는 2차 DOE가 실제 실리콘 단결정 생산에 이상적이라는 것을 확인하였다.

먼저, 실리콘 융액면을 위에서 보여주는 도 5a에 도시한 바와 같이, 도가니 회전속도(C/R)가 0.1rpm인 상태에서 종결정 회전속도(S/R)가 1rpm에서 5rpm으로 증가함에 따라, 종결정 회전셀이 원형에서 나선형으로 발전한다.

다음으로, 측면을 보여주는 도 5b에 도시한 바와 같이, 도가니 회전속도가 0.5rpm인 상태에서 종결정 회전속도가 각각 ①1rpm, ②5rpm, ③10rpm 및 ④15rpm으로 증가함에 따라, 종결정 회전셀의 깊이가 점점 깊어지면서 콜드한 실리콘 융액 유동부(40)가 실리콘 융액의 상부에서 결정의 서쪽 에지에서 동쪽으로 휘어지면서 흐르는 형태를 가진다. 그러면서 △CF도 증가한다. 또한, GMP 라인(도면에서 가로 점선) 위쪽에서의 비대칭성이 큰 문제인 것으로 보인다.

따라서, 도 5a 및 도 5b에서 보는 바와 같이, 종결정 회전속도 증가에 따라 △CF도 증가하고 실리콘 융액의 비대칭성이 증가하는 경향이 있음을 알 수 있다.

실제로 도 5c에 도시한 바와 같이, 종결정 회전속도가 각각 1rpm, 5rpm, 10rpm 및 15rpm으로 증가함에 따라, △CF가 증가한다. 따라서, 실리콘 융액의 대칭성을 높이려면 종결정 회전속도는 되도록이면 작게 하는 것이 좋다는 것을 알 수 있다.

한편, 도 5d는 도가니 회전속도가 0.1rpm, 종결정 회전속도가 1rpm인 경우에 절단 방향에 따른 실리콘 융액 유동을 보여준다. ①은 자장 방향에 평행인 NS 절단면, ②는 자장 방향에 45도 각을 이루는 SW-NE 절단면, ③은 자장 방향에 -45도 각을 이루는 NW-SE 절단면, ④는 자장 방향에 수직인 W-E 절단면이다. 방위각 방향을 따라서 볼 때 실리콘 융액 유동의 형태가 비대칭임을 알 수 있다. 자장과 수평인 방위각(①)을 제외한 나머지 방향에서 동반구 및 서반구가 좌우 대칭구조를 가지고 있다.

도 5e는 도 5d에 비하여 종결정 회전속도를 5rpm으로 증가시킨 경우이다. 여기서도 ①은 자장 방향에 평행인 NS 절단면, ②는 자장 방향에 45도 각을 이루는 SW-NE 절단면, ③은 자장 방향에 -45도 각을 이루는 NW-SE 절단면, ④는 자장 방향에 수직인 W-E 절단면이다. 비대칭 구조가 도 5d에 비하여 심화되는 것을 볼 수 있다.

도 5f는 도가니 회전속도가 0.5rpm, 종결정 회전속도가 1rpm인 경우에 절단 방향에 따른 실리콘 융액 유동을 보여준다. ①은 자장 방향에 평행인 NS 절단면, ②는 자장 방향에 45도 각을 이루는 SW-NE 절단면, ③은 자장 방향에 -45도 각을 이루는 NW-SE 절단면, ④는 자장 방향에 수직인 W-E 절단면이다. 자장에 수직인 방향을 절단하였을 때(④), 대칭성이 깨져 동반구가 커지는 구조임을 확인할 수 있다.

도 5g는 도 5f에 비하여 종결정 회전속도를 5rpm으로 증가시킨 경우이다. ①은 자장 방향에 평행인 NS 절단면, ②는 자장 방향에 45도 각을 이루는 SW-NE 절단면, ③은 자장 방향에 -45도 각을 이루는 NW-SE 절단면, ④는 자장 방향에 수직인 W-E 절단면이다. 콜드한 실리콘 융액 유동부(40) 머리는 서쪽 방향으로, 꼬리는 동반구 방향으로 휘어지면서 동반구가 더욱 확대되어 비대칭 구조가 심화되는 것을 볼 수 있다.

도 5h는 도 5g에 비하여 종결정 회전속도를 10rpm으로 증가시킨 경우이다. ①은 자장 방향에 평행인 NS 절단면, ②는 자장 방향에 45도 각을 이루는 SW-NE 절단면, ③은 자장 방향에 -45도 각을 이루는 NW-SE 절단면, ④는 자장 방향에 수직인 W-E 절단면이다. 방위각 방향으로 실리콘 융액 유동이 크게 변화하는 비대칭 구조임을 알 수 있다. 자장이 수직인 절단면(④)에서 동반구 및 서반구가 뚜렷이 나타난다.

먼저, 실리콘 융액면을 위에서 보여주는 도 6a에 도시한 바와 같이, 종결정 회전속도가 1rpm인 상태에서 도가니 회전속도가 0.1rpm 및 0.5rpm으로 증가함에 따라, 실리콘 융액의 비대칭성이 약하게 증가하였다.

다음으로, 측면을 보여주는 도 6b에 도시한 바와 같이, 종결정 회전속도가 1rpm인 상태에서 도가니 회전속도가 각각 ①0.1rpm, ②0.3rpm, ③0.5rpm 및 ④ 1rpm으로 증가함에 따라, 실리콘 융액 유동부(40)가 실리콘 융액의 중심부에서 결정의 서쪽 에지에서 동쪽으로 휘어지면서 흐르는 형태를 가진다. 그리고, GMP 라인에서 △CF가 최대임을 알 수 있다.

이와 같이, 도가니 회전속도 증가에 따라 △CF도 증가하고 실리콘 융액의 비대칭성이 증가함을 알 수 있다.

실제로 도 6c에 도시한 바와 같이, 도가니 회전속도가 각각 0.1 rpm, 0.3rpm, 0.5rpm 및 1rpm으로 증가함에 따라, △CF가 증가한다. 따라서, 실리콘 융액의 대칭성을 높이려면 도가니 회전속도는 되도록이면 작게 하는 것이 좋다는 것을 알 수 있다.

한편, 도 5e와 도 5g의 비교로부터 종결정 회전속도가 5rpm인 상태에서 도가니 회전속도가 각각 0.1rpm 및 0.5rpm인 경우를 비교해 볼 수 있는데, 도가니 회전속도가 0.5rpm에서 0.1rpm으로 감소하면 콜드한 실리콘 융액 유동부(40) 흐름이 머리는 결정 중심으로 이동하면서 서반구 영역이 확대되어 대칭 구조가 다소 회복되는 것을 볼 수 있다.

도 6d는 종결정 회전속도가 10rpm 및 15rpm으로 큰 상태에서 도가니 회전속도가 각각 0.5rpm 및 5rpm으로 증가함에 따른 실리콘 융액 유동을 보여준다. 도가니 회전속도가 증가함에 따라 서반구의 자연대류 셀이 동반구의 강제대류 셀 흐름에 밀려서 점차로 축소됨을 알 수 있으며, 결정에서 하부로 흐르는 콜드한 실리콘 융액 유동부(40)가 점차로 엷어짐을 알 수 있다.

한편, 도 7은 종결정 회전속도와 도가니 회전속도를 동시에 증가시킬 때의 실리콘 융액 유동을 보여주고 있는데, 종결정 회전속도가 10rpm에서 15rpm으로, 도가니 회전속도가 0.5rpm에서 5 rpm으로 증가함에 따라 비대칭성이 증가하고 유동속도가 증가하여, 나선 모양의 종결정 회전셀의 꼬리가 혜성의 꼬리처럼 한쪽 방향으로 모이기 시작하는 것을 볼 수 있었다.

도 8에 도시한 바와 같이, 자장 세기가 1500Gauss에서 3500Gauss로 증가함에 따라 △CF도 감소한다. 즉, 실리콘 융액의 대칭성이 증가한다.

이와 같이, 단결정성장 공정의 각종 변수(자장의 세기 및 위치(GMP), 종결정 회전속도, 도가니 회전속도)에 따라 실리콘 융액 유동이 복잡하게 변화되고, 실리콘 단결정의 품질에 영향을 주는 실리콘 융액 유동의 대칭성 또한 변화된다. 이러한 실리콘 융액 유동의 대칭성을 △CF로 명확하게 확인할 수 있으며, 이 △CF가 작아지도록 각종 변수를 변화시켜 대칭성을 구현할 수 있다.

또한, 일반적으로 실리콘 단결정의 생산성은 결정의 인상속도로써 나타낸다. 동일한 품질을 가지는 제품의 생산성을 높이기 위하여는 상기의 수학식 1을 만족하면서 인상속도 V를 크게 하여야 하므로 G값의 향상이 필요하다. 실리콘 융액 유동의 측면에서는 자장의 세기를 크게 할수록 실리콘 융액의 대칭성을 크게 하여 실리콘 융액의 안정성을 높일 수 있으나, 생산성 측면에서는 도 9에서와 같이 G값을 떨어뜨려 생산성 저하를 가져오게 된다. 따라서, 자장 세기는 생산성과 실리콘 융액의 대칭성을 고려해서 적절하게 구현해야 한다. 2차 DOE 안의 조건으로 본다면 자장은 1500∼3000Gauss인 것이 바람직하나, 실제 자장 범위는 1000∼4000Gauss까지 변화시켜 이용할 수 있다. 1000Gauss 미만에서는 자장 세기가 약해서 실리콘 융액의 대류 억제가 불충분하게 될 수 있다. 또한 4000Gauss를 넘는 경우에는 주변으로의 누설 자장이 크게 되어 안전과 조업 관리상에 문제가 생길 수 있다. 따라서, 1000∼4000Gauss 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.

위와 같은 시뮬레이션 조건에 따라 실제 제조한 실리콘 단결정에 대한 분석예는 아래와 같다.

(가) 단결정 직경 제어상의 차이

실시예 1은 종결정 회전속도가 2rpm, 도가니 회전속도가 0.1rpm인 경우이고, 실시예 2는 종결정 회전속도가 5rpm, 도가니 회전속도가 0.1rpm인 경우라서 실시예 1에 비하여 종결정 회전속도를 크게 한 경우이며, 실시예 3은 종결정 회전속도가 5rpm, 도가니 회전속도가 0.5rpm인 경우라서 실시예 2에 비하여 도가니 회전속도를 크게 한 경우이다.

실시예 3의 경우가 긴 시간을 놓고 보았을 때 가장 직경 제어가 좋은 조건이었다.

(나) 실시예 3의 조건으로 제조된 실리콘 단결정 잉곳을 슬라이싱 및 경면 연마한 폴리시드 웨이퍼(polished wafer)의 품질.

도 11은 실시예 3의 조건으로 제조된 실리콘 단결정으로부터 얻은 폴리시드 웨이퍼에서 반경 방향으로의 BMD 밀도를 도시한다. 실리콘 단결정의 길이 방향에 따라 측정한 결과도 비교해서 보여주고 있다. 그래프에서 "0", "100" 등은 측정된 위치에서의 실리콘 단결정의 길이를 의미한다.

BMD가 실리콘 웨이퍼의 벌크 영역 내에 존재하는 경우에는 반도체 소자 제조 공정을 거치면서 형성되는 금속 불순물에 의한 오염을 제거하는 게터링 사이트(gettering site)로 작용한다. BMD 밀도의 균일도(uniformity)는 반도체 소자 제작 공정에서 게터링 능력에 영향을 미치는 것으로 보고되고 있는데, 본 발명에 따라 실시예 3의 조건으로 생산된 실리콘 단결정은 길이 변화에 무관하게 제곱센티미터당 1.0E6 개 이상의 BMD가 반경 방향으로 고르게 분포하고 있음을 알 수 있다.

(다) (나)의 폴리시드 웨이퍼를 이용하여 제조한 에피택셜 웨이퍼(epitaxial wafer)의 품질.

실시예 3의 조건으로 제조된 실리콘 단결정으로부터 얻은 폴리시드 웨이퍼에 에피택셜 CVD법으로 에피택셜층을 증착하여 에피택셜 웨이퍼를 제조하였다.

도 12a는 에피택셜 웨이퍼에서 반경 방향으로의 DZ 깊이를, 도 12b는 반경 방향으로의 BMD 밀도를 도시한다. 실리콘 단결정의 길이 방향에 따라 측정한 결과도 비교해서 보여주고 있다. 그래프에서 "0", "100" 등은 측정된 위치에서의 실리콘 단결정의 길이를 의미한다.

BMD가 반도체 소자가 형성되는 실리콘 웨이퍼 표면 근처에 존재하는 경우에는 GOI(Gate Oxide Integrity)를 악화시켜 게이트 산화막 내압을 저하시키고 누설 전류를 증대시켜 누설 페일(leakage fail)을 유발시키게 된다. 이렇게 표면 근처에 존재하는 BMD는 반도체 소자 수율에 좋지 않은 영향으로 작용하므로 관리되어야만 하며, 실리콘 웨이퍼의 전면에서 후면에 이르기까지 전위, 적층 결함 및 BMD가 존재하지 않는 영역, 이른바 DZ가 표면으로부터 소정 깊이 확보되도록 실리콘 웨이퍼를 제조해야 한다.

BMD 밀도가 제곱센티미터당 1.0E7 개 이상이면 DZ가 생기지 않고, 제곱센티미터당 1.0E5 개 이상이기만 하면 게터링에 문제가 없다. 본 발명에 따라 실시예 3의 조건으로 생산된 실리콘 단결정 잉곳으로부터 제조된 에피택셜 웨이퍼는 수 um의 에피택셜층을 제외하고도 수 um의 DZ가 생기는 것을 볼 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따르는 경우 쉽게 BMD 밀도가 균일한 실리콘 단결정을 얻을 수 있으며, 더욱이, 이 실리콘 단결정을 에피택셜 웨이퍼용 기판 웨이퍼로서 사용하여도 결정 결함이 매우 적은 무결함 웨이퍼를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예 및 실험예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예 및 실험예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 HMCZ법으로 실리콘 단결정을 제조함에 있어서, 성장되는 실리콘 단결정의 아래에서 결정성장축 방향을 따라 실리콘 융액면에 대하여 수직 방향으로 흐르는 콜드한 실리콘 융액 유동부의 가장자리와 결정성장축 사이의 거리로 정의되는 △CF를 하나의 인자로 선택하고, 그 △CF값이 기 설정된 수치범위에 속하도록 공정 변수를 조절하는 것에 의해 최적의 결정성장 조건을 용이하게 찾는 효과가 있다.

△CF를 조절함으로써 결정성장축을 기준으로 한 실리콘 융액의 대칭성을 높여 결정성장을 행함으로써, 성장 단결정의 결정성장축 방향에 따른 BMD 농도가 매우 균일하고 결함이 적은 대구경의 실리콘 단결정을 HMCZ법에 의해 안정된 품질을 가지도록 제조할 수 있다.

이러한 실리콘 단결정은 고품질의 무결함 폴리시드 웨이퍼 및 에피택셜 웨이퍼로 가공될 수 있다.

Claims

종결정을 이용하여 도가니 내에 함유된 실리콘 융액으로부터 실리콘 단결정을 인상할 때, 상기 도가니 내에 함유된 실리콘 융액에 결정성장축과 수직이고 실리콘 융액면에 평행한 수평 자장을 인가하면서 실리콘 단결정을 성장시키는 실리콘 단결정의 제조방법에 있어서,

성장되는 실리콘 단결정의 아래에서 결정성장축 방향을 따라 실리콘 융액면에 대하여 수직 방향으로 흐르는 콜드한 실리콘 융액 유동부(cold melt flow)의 가장자리와 상기 결정성장축 사이의 거리를 △CF라고 하여, 상기 △CF를 조절함으로써 상기 결정성장축을 기준으로 한 상기 실리콘 융액의 대칭성을 높여 결정성장을 행하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 종결정의 회전속도, 상기 도가니의 회전속도 및 상기 자장 세기를 포함하는 공정 변수를 변화시켜 상기 △CF를 시뮬레이션한 것에 기초하여, 미리 결정성장 실험을 행하여 상기 △CF를 작게 하는 공정 변수 조건들을 구하고, 그 조건들을 결정성장 조업에 적용하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조방법.
제2항에 있어서, 상기 종결정의 회전속도, 상기 도가니의 회전속도 및 상기 자장 세기를 포함하는 공정 변수에 의해 정해진 제1 성장 조건에서 실리콘 단결정 의 성장 시뮬레이션을 수행하는 제1 단계;

상기 제1 단계의 시뮬레이션에서 얻어진 상기 실리콘 융액의 대류 패턴에서 상기 △CF를 구하는 제2 단계;

상기 제2 단계에서 구한 상기 △CF가 상기 결정성장축을 기준으로 한 상기 실리콘 융액의 대칭성을 높이는 정도로 기 설정된 범위에 속하면 상기 제1 성장 조건을 적정 조건으로 선택하고, 상기 제 2단계에서 구한 상기 △CF가 상기 기 설정된 범위를 벗어나면 상기 제1 성장 조건의 공정 변수를 변화시킨 제2 성장 조건에서 △CF가 상기 기 설정된 범위에 속할 때까지 상기 제1 단계 및 제2 단계를 반복 수행하는 제3 단계; 및

상기 제3 단계에서 선택된 적정 조건을 적용하여 실리콘 단결정을 성장하는 단계를 포함하는 실리콘 단결정의 제조방법.
제3항에 있어서, 상기 종결정의 회전속도와 상기 도가니의 회전속도를 증가시키면 상기 △CF가 증가하고, 상기 자장 세기를 증가시키면 상기 △CF가 감소하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 종결정의 회전속도는 1rpm∼5rpm이고, 상기 도가니의 회전속도는 0.1rpm∼1.0rpm이며, 상기 자장은 중심 자장세기를 1000∼4000Gauss로 하고, 최대 자장 중심(GMP)을 상기 결정성장축 상의 상기 실리콘 융액면보다 하방 50~250mm으로 설정하여 인가하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳.
제6항에 있어서, 상기 실리콘 단결정의 결정성장축 방향에 따른 전 구간에서, 제곱센티미터당 1.0E6개 이상의 BMD(Bulk Micro Defect)가 반경 방향으로 고르게 분포하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳.
제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 의해 제조된 실리콘 단결정 잉곳을 경면 연마하여 제조된 것을 특징으로 하는 웨이퍼.
제8항에 있어서, 제곱센티미터당 1.0E6개 이상의 BMD가 반경 방향으로 고르게 분포하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼.
제9항 기재의 웨이퍼에 실리콘 에피택셜층을 증착하여 제조된 것을 특징으로 하는 실리콘 에피택셜 웨이퍼.
제10항에 있어서, 제곱센티미터당 1.0E6개 이상의 BMD 및 수~수십um의 DZ(Denuded Zone)가 반경 방향으로 고르게 분포하는 것을 특징으로 하는 실리콘 에피택셜 웨이퍼.