KR20160090288A - 실리콘 단결정의 제조방법 - Google Patents

실리콘 단결정의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 도가니 중의 실리콘 멜트에 종결정을 착액하는 종부공정, 및 그 후 상기 종결정을 인상하여 직경을 좁히는 협소화공정을 갖는 CZ법에 의한 N형 실리콘 단결정의 제조에 있어서, 상기 종부시의 온도와 상기 협소화시의 온도의 차로부터 상기 실리콘 멜트 중의 도판트농도를 예측하고, 이 예측한 실리콘 멜트 중의 도판트농도를 토대로 인상 단결정의 저항률을 제어하는 실리콘 단결정의 제조방법이다. 이에 따라, 원하는 저항률의 실리콘 단결정을 우수한 효율로 제조할 수 있는 실리콘 단결정의 제조방법이 제공된다.

Description

실리콘 단결정의 제조방법{METHOD FOR PRODUCING SILICON SINGLE CRYSTAL}
본 발명은, N형 실리콘 단결정의 제조방법에 관한 것이다.
파워 MOS 반도체의 수요가 증가하고 있으며, 이것에 사용되는 기판으로서 저저항률의 N형 실리콘 단결정의 개발이 중요해지고 있다.
이러한 저저항률의 N형 실리콘 단결정을 제조하는 방법으로는, N형 도판트를 첨가한 실리콘 멜트로부터 CZ법에 의해 단결정을 인상하는 방법이 널리 행해지고 있다. 이 방법에서는, 실리콘 멜트에 N형 도판트를 목적의 저항률이 되도록 첨가하여 단결정의 인상을 행하는데, N형 도판트는 실리콘 멜트로부터 증발하는 성질이 있으며, 특히 헤비도프의 단결정을 인상하는 경우, 얻어지는 단결정의 저항률을 원하는 저항률로 제어하기 매우 어렵다.
또한, 헤비도프한 N형 실리콘 단결정의 인상에 있어서는 유전위화가 발생하기 쉬운데, 유전위화한 경우에는, 예를 들어 특허문헌 1의 단락 15에 기재되어 있는 바와 같이, 유전위화한 단결정을 실리콘 멜트에 재용융시켜, 재인상을 행하고 있다. 이때, 상기 서술한 바와 같이 인 등의 N형 도판트는 휘발성이 있는 산화물이 되어 실리콘 멜트 중으로부터 증발하는 특성이 있으므로, 재인상을 하기 전에 도판트농도를 조정하기 위하여 도판트를 추가투입한다.
단결정 인상중인 도판트의 증발량은 어느 정도는 예측가능하나, 유전위화한 단결정을 재용융하는 공정에서는 실리콘 멜트를 고온으로 할 필요가 있으므로, 고온으로 인해 도판트의 증발량이 증가하는 경우도 있어 예측의 정도(精度)는 저하된다.
그러므로, 재용융과 재인상을 몇 번인가 반복해가면, 실리콘 멜트 중의 도판트농도를 알 수 없게 되어, 목표로 한 농도로부터 크게 벗어나는 경우가 많았다. 목표로 한 도판트농도로부터 크게 벗어난다는 것은, 얻어지는 단결정의 저항률이 원하는 저항률로부터 크게 벗어난다는 것을 말하며, 단결정을 제조하여도 제품이 되지 못한다는 문제가 있었다.
일본특허공개 2004-175620호 공보
본 발명은, 상기 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 원하는 저항률의 실리콘 단결정을 우수한 효율로 제조할 수 있는 실리콘 단결정의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는,
도가니 중의 실리콘 멜트에 종결정을 착액하는 종부(種付け; seeding)공정, 및 그 후 상기 종결정을 인상하여 직경을 좁히는 협소화(narrowing)공정을 갖는 CZ법에 의한 N형 실리콘 단결정의 제조에 있어서, 상기 종부시의 온도와 상기 협소화시의 온도의 차로부터 상기 실리콘 멜트 중의 도판트농도를 예측하고, 이 예측한 실리콘 멜트 중의 도판트농도를 토대로 인상 단결정의 저항률을 제어하는 실리콘 단결정의 제조방법을 제공한다.
이러한 실리콘 단결정의 제조방법이면, 조업시간 등에 관계없이 실리콘 멜트 중의 도판트농도를 정밀하게 예측하고, 예측한 농도를 제조조건에 반영시킴으로써, 원하는 저항률의 실리콘 단결정을 우수한 효율로 제조할 수 있다.
또한 이때, 상기 실리콘 멜트 중의 도판트농도의 예측은, 미리 구한 상기 종부시의 온도와 상기 협소화시의 온도의 차와, 제조된 단결정의 저항률과의 상관관계로부터 예측할 수 있다.
이처럼 미리 상관관계를 구해 놓으면, 정확하게 단결정의 저항률을 제어할 수 있다.
또한 이때, 상기 종부시의 온도 및 상기 협소화시의 온도를, 상기 실리콘 멜트를 가열하는 히터의 주위에 마련한 흑연실드의 온도로부터 구할 수 있다.
실리콘 멜트에는 실리콘 멜트의 상방에 배치한 HZ(핫존)부품이나 챔버의 반향(reflection)이 있어, 직접 실리콘 멜트의 온도를 정밀하게 측정하는 것은 곤란하다. 따라서, 이처럼, 온도는 직접 실리콘 멜트의 온도를 측정할 뿐 아니라, 간접적으로 온도를 측정하는 것이 편의하고, 흑연실드의 온도로 종부시의 온도와 협소화시의 온도의 차를 정확하게 측정할 수 있다.
또한 이때, 상기 인상 단결정을, 저항률 2mΩ·cm 이하의 P 또는 As 도프의 실리콘 단결정으로 하는 것이 바람직하다.
저저항률의 P 또는 As 도프의 실리콘 단결정이면, 파워 MOS 반도체 등의 기판으로서 이용되는 저저항률의 N형 실리콘 단결정으로서 호적하다.
또한 이때, 목표로 하는 실리콘 멜트 중의 도판트농도와 상기 예측한 실리콘 멜트 중의 도판트농도의 차를, 단결정 제조 중인 도판트의 증발량으로 조절할 수 있다.
특히, 상기 도판트의 증발량을, 직동부의 성장개시시에 로내압을 변경함으로써 조절할 수 있다.
이처럼 로내압을 변경함으로써, 도판트의 증발량을 간단히 제어할 수 있고, 실리콘 멜트 중의 도판트농도를 조절함으로써 인상 단결정의 저항률을 제어할 수 있다.
또한, 인상중에 유전위화한 실리콘 단결정을 상기 실리콘 멜트에 용융하여 재인상을 행하는 경우에 있어서, 목표로 하는 도판트농도와 상기 예측한 실리콘 멜트 중의 도판트농도의 차를 반영시킨 양의 도판트를 실리콘 단결정 용융 후의 실리콘 멜트에 추가투입하여 실리콘 단결정의 재인상을 행하는 것이 바람직하다.
이러한 방법이면, 실리콘 단결정의 재인상을 행할 때에도, 실리콘 멜트 중의 도판트농도를 목표로 하는 농도에 보다 정확하게 근접시킬 수 있으므로, 원하는 저항률의 실리콘 단결정을 우수한 효율로 제조할 수 있다.
또한, 상기 단결정의 인상을 중심자장강도가 0.15T 이상인 수평자장을 인가하면서 행할 수도 있다.
이상과 같이, 본 발명의 실리콘 단결정의 제조방법이면, 종부시의 온도와 협소화시의 온도의 차로부터 실리콘 멜트 중의 도판트농도를 예측하고, 예측한 농도를 제조조건에 반영시킴으로써, 원하는 저항률, 특히 파워 MOS 반도체 등의 기판으로서 호적하게 이용되는 저저항률의 N형 실리콘 단결정을 효율좋게 제조할 수 있다. 또한, 재인상을 행할 때에도, 실리콘 멜트 중의 도판트농도를 목표로 하는 농도에 근접시킬 수 있으므로, 원하는 저항률의 실리콘 단결정을 효율좋게 제조할 수 있다.
나아가, 본 발명의 실리콘 단결정의 제조방법이면, 종래에 비해 결과적으로 재용융·재인상의 횟수가 적어지므로, 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실리콘 단결정의 제조방법에 이용되는 단결정 제조장치의 일 예를 나타내는 개략도이다.
도 2는 종부공정(a)과 협소화공정(b)의 설명도이다.
도 3은 (종부시 온도 T1-협소화시 온도 T2)와, 직동개시위치의 저항률의 상관관계를 나타내는 그래프이다.
상기 서술한 바와 같이, N형 실리콘 단결정의 제조에 있어서, 도판트의 증발에 의해 실리콘 멜트 중의 도판트농도를 알 수 없게 되고, 도판트농도가 목표의 농도로부터 크게 벗어남에 따라, 원하는 저항률의 단결정을 효율좋게 제조할 수 없다는 문제가 있었다.
실리콘 멜트는 도판트의 농도가 높아지면 응고점이 강하한다고 알려져 있다. 실리콘 멜트의 온도는 방사온도계 등으로 측정되지만, 절대값을 정밀하게 측정하는 것은 곤란하며, 멜트의 온도로부터 직접 도판트농도를 추정한다는 것은 현실적인 방법은 아니다.
이에, 본 발명자들은 단결정을 인상할 때의 종부시의 적정온도(T1)와 협소화시의 적정온도(T2)에 착안하였다. 그리고 예의 검토한 결과, (T1-T2)가, 실리콘 멜트 중의 도판트농도에 따라 변화하는 것을 발견하였고, 이 점으로부터 (T1-T2)에 의해 실리콘 멜트 중의 도판트농도를 추정할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시켰다.
즉, 본 발명은, 도가니 중의 실리콘 멜트에 종결정을 착액하는 종부공정, 및 그 후 상기 종결정을 인상하여 직경을 좁히는 협소화공정을 갖는 CZ법에 의한 N형 실리콘 단결정의 제조에 있어서, 상기 종부시의 온도와 상기 협소화시의 온도의 차로부터 상기 실리콘 멜트 중의 도판트농도를 예측하고, 이 예측한 실리콘 멜트 중의 도판트농도를 토대로 인상 단결정의 저항률을 제어하는 실리콘 단결정의 제조방법이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명에 대하여 상세하게 설명하나, 본 발명은 이것들로 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실리콘 단결정의 제조방법에 이용되는 단결정 인상장치의 일 예를 나타내는 개략도이다. 이하, 도 1의 단결정 인상장치에 대하여 설명한다.
메인챔버(1) 내에 배치된 흑연도가니(6) 내의 석영도가니(5)의 내부에 실리콘 멜트(4)가 채워져 있으며, 실리콘 단결정(3)은, 이 실리콘 멜트(4)로부터 인상챔버(2) 내에 인상된다. 실리콘 멜트(4)를 가열하기 위한 히터(7)는 흑연도가니(6)의 주위에 설치되고, 이 히터(7)의 주위에는 히터(7)로부터의 열을 단열하기 위하여 흑연실드(9)와 단열부재(8)가 설치되어 있다. 가스도입구(10)로부터는 단결정 인상장치 내를 채우는 아르곤 등의 불활성가스가 도입되고, 가스는 가스정유통(13)을 따라 유동하여, 가스유출구(11)로부터 배기된다. 또한, 가스정유통(13)의 실리콘 멜트(4)측에는, 히터(7)나 실리콘 멜트(4)로부터의 방사를 차단하는 차열부재(12)가 설치되어 있다.
나아가, 단결정 인상장치 밖에는 방사온도계(14)가 설치되어 있으며, 이 위치에서는 단열부재(8)의 일부가 제거되어 흑연실드(9)의 온도를 측정할 수 있도록 되어 있다.
이하, 도 1의 단결정 인상장치를 이용하여 단결정을 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 석영도가니(5)에 다결정실리콘을 넣고, 히터(7)로 가열하여 원료를 용융한다. 용융이 완료되면 원하는 저항률이 얻어지도록 도판트를 투입한다.
이때, N형 도판트로는 P(인) 또는 As(비소)가 바람직하고, Sb(안티몬)이 이용되는 경우도 있다. 이들 도판트를, 얻어지는 실리콘 단결정의 저항률이 2mΩ·cm 이하가 되는 양으로 첨가하는 것이 바람직하다. 이러한 저저항률의 P 또는 As 도프의 실리콘 단결정이면, 파워 MOS 반도체 등의 기판으로서 이용되는 저저항률의 N형 실리콘 단결정으로서 호적하다.
다음에, 원하는 결정방위를 갖는 종결정을 사용하여 단결정의 제조를 개시하는 종부공정을 행한다. 도 2(a)는 종부공정의 설명도이다.
종부공정에서는, 종홀더(21)에 세팅한 종결정(22)을, 예상된 적온으로 조정된 실리콘 멜트(4)에 착액한다. 종부시의 온도로는, 종결정(22)을 담그고 나서 종결정(22)과 실리콘 멜트(4)의 조화 정도(なじみ具合, 친화성)를 보아 최종적인 적온(T1)을 확인한다. 이때 온도가 너무 낮으면 종결정(22) 주위에 고화가 발생하고, 반대로 온도가 너무 높으면 종결정(22)이 녹아내린다. 따라서, 히터(7)에 공급하는 전력을 조정함으로써 T1을 확정할 수 있다.
여기서, 종부시의 온도와 후술하는 협소화시의 온도는, 히터(7)의 주위에 마련한 흑연실드(9)의 온도로부터 구할 수 있고, 이 흑연실드(9)의 온도는, 상기 서술한 바와 같이 단결정 인상장치 밖에서부터 방사온도계(14)를 이용하여 측정할 수 있다.
흑연실드(9)의 온도는 히터(7)의 출력을 반영한 것으로, 즉 실리콘 멜트(4)의 온도를 반영한 것이라 생각할 수 있으므로, 측정한 흑연실드(9)의 온도를 토대로 히터(7)로의 공급전력을 조정함으로써, 종부시의 온도나 후술하는 협소화시의 온도의 조정을 행하면 된다.
종부공정이 종료되면, 다음에 협소화공정을 행한다. 도 2(b)는 협소화공정의 설명도이다. 협소화공정에서는, 직경을 좁히면서 인상해 감으로써 종결정(22)을 실리콘 멜트(4)에 담그었을 때의 열충격에 의해 종결정(22)에 도입된 슬립전위가 표면으로부터 빠져 슬립전위가 없는 단결정이 된다.
협소화공정에 있어서는, 미리 설정한 직경이 되도록 인상속도로 조정한다. 단, 협소화시의 인상속도는 너무 느리면 불필요한 시간이 소요되고, 또 반대로 너무 빨라도 슬립전위가 빠지기 어렵다고도 알려져 있으며, 직경뿐만 아니라 목표로 하는 인상속도도 존재한다. 따라서, 협소화시에 목표로 하는 직경과 인상속도를 만족시키기 위한 적정한 온도(T2)가 일의적으로 존재하고, 그 온도가 되도록 제어한다.
협소화공정이 종료되면, 단결정의 직경을 최종제품의 목표직경까지 넓히는 콘공정, 그 목표직경으로 제어하여 실제 제품이 되는 부분(직동부)을 성장시키는 직동공정을 행하고, 콘공정과는 반대로 직경을 서서히 좁혀, 단결정을 실리콘 멜트로부터 분리할 때의 직경을 가능한 한 작게 하고, 열충격으로 단결정에 슬립전위가 들어가지 않도록 하는 테일공정을 행한다.
이상과 같은 공정에서 실리콘 단결정을 제조하는 방법에 있어서, 본 발명에서는, 상기 종부공정시의 온도(T1)와 협소화공정시의 온도(T2)의 차(T1-T2)로부터 실리콘 멜트 중의 도판트농도를 예측하고, 예측한 실리콘 멜트 중의 도판트농도를 토대로 인상 단결정의 저항률을 제어한다.
이 실리콘 멜트 중의 도판트농도의 예측은, 미리 구한 종부시의 온도(T1)와 협소화시의 온도(T2)의 차(T1-T2)와, 제조된 단결정의 저항률의 상관관계로부터 예측할 수 있다.
즉, 미리 도 3의 그래프에 나타나는 바와 같은 (T1-T2)와 측정한 단결정의 저항률의 상관관계를 구해 두고, 실제 제조에 있어서 종부공정시의 온도(T1)와 협소화공정시의 온도(T2)를 측정하여, 구해 둔 상관관계로부터 실리콘 멜트 중의 도판트농도를 예측할 수 있다.
목표로 하는 실리콘 멜트 중의 도판트농도와 상기 서술한 바와 같이 하여 예측한 실리콘 멜트 중의 도판트농도에 차가 있는 경우에는, 그 차를 예를 들어 단결정 제조 중인 도판트의 증발량으로 조절할 수 있다.
또한, 이 도판트의 증발량은, 직동부의 성장개시시에 로내압을 변경함으로써 조절할 수 있다. 즉, 도판트농도가 너무 높은 경우에는, 로내압을 저감시켜 도판트의 증발을 촉진하고, 도판트농도가 너무 낮은 경우에는, 로내압을 상승시켜 도판트의 증발을 억제할 수 있다.
이러한 조절을 행하여 실제의 실리콘 멜트 중의 도판트농도를, 목표로 하는 실리콘 멜트 중의 도판트농도에 근접시킴으로써, 원하는 저항률의 실리콘 단결정을 우수한 효율로 제조할 수 있다.
또한, 단결정이 유전위화한 경우에는, 유전위화한 단결정을 실리콘 멜트에 재용융시키고, 재인상을 행한다. 이때, 인 등의 N형 도판트는 휘발성이 있는 산화물이 되어 실리콘 멜트 중으로부터 증발하는 특성이 있으므로, 재인상을 하기 전에 도판트농도를 조정하기 위하여 도판트를 추가투입한다.
이때, 도판트의 증발량은 시간과 함께 증가한다는 점에서, 종래에는 시간의 단순한 함수로서 추산되는 도판트량(로스시간에 따른 도판트량)을 산출하고, 재인상 전에 추가투입했었다.
본 발명에서는, 상기 서술한 로스시간에 따른 도판트량에, 목표로 하는 도판트농도와 상기 서술한 바와 같이 하여 예측한 실리콘 멜트 중의 도판트농도의 차를 반영시킨 양의 도판트를 실리콘 단결정 재용융 후의 실리콘 멜트에 추가투입하여 실리콘 단결정의 재인상을 행함으로써, 재인상을 행할 때에도, 실리콘 멜트 중의 도판트농도를 목표로 하는 농도에 근접시킬 수 있으므로, 원하는 저항률의 실리콘 단결정을 우수한 효율로 제조할 수 있다.
한편, 도판트의 추가투입은, 어떠한 방법으로 해도 되는데, 예를 들어 도판트를 큰 스푼형상의 용기에 넣어, 이를 기울임으로써 챔버의 상부로부터 멜트에 낙하시켜 행할 수 있다.
또한, 상기 서술한 단결정의 인상은, 중심자장강도가 0.15T 이상인 수평자장을 인가하면서 행할 수도 있다. 한편, 중심자장강도의 상한은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어 1T 이하로 하는 것이 바람직하다.
한편, (T1-T2)가 실리콘 멜트 중의 도판트농도에 따라 변화하는 원리에 대해서는 밝혀지지 않았으나, 도판트농도의 변화에 따른 응고점 강하와 열전도율 등으로 대표되는 물리특성의 변화가 가져오는 것이라 생각된다.
이상과 같이, 본 발명의 실리콘 단결정의 제조방법이면, 장치 내의 흑연실드의 온도로부터 종부시의 온도와 협소화시의 온도의 차를 구하고, 실리콘 멜트 중의 도판트농도를 예측하고, 예측한 농도를 제조조건에 반영시킴으로써, 원하는 저항률, 특히 파워 MOS 반도체 등의 기판으로서 호적하게 이용되는 저저항률의 N형 실리콘 단결정을 우수한 효율로 제조할 수 있다. 또한, 재인상을 행할 때에도, 실리콘 멜트 중의 도판트농도를 목표로 하는 농도에 근접시킬 수 있으므로, 원하는 저항률의 실리콘 단결정을 우수한 효율로 제조할 수 있다.
또한, 단결정화에는 불순물이 없는 편이 유리하며, 도판트농도가 높아지면 유전위화가 쉬워진다. 증발량을 정확하게 파악하지 못하게 되면, 농도가 목표값보다 높아진 경우에 유전위화의 확률이 높아져, 재용융과 재인상을 반복하게 된다고 생각된다. 이러한 현상이 발생한 경우, 평균 재용융·재인상횟수가 높아진다.
이에 반해, 본 발명에서는, 도판트농도를 목표로 하는 농도에 근접시킬 수 있으므로, 유전위화가 발생하기 어렵고, 결과적으로 재용융·재인상의 횟수가 감소하여, 생산성을 향상시킬 수 있다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예를 이용하여 본 발명을 구체적으로 설명하나, 본 발명은 이것들로 한정되는 것은 아니다.
(실시예)
(1) 구경 26인치(660mm)의 도가니에 170kg의 실리콘 다결정원료를 충전하고, 직경 200mm, 저항률이 1.1~1.3mΩ·cm인 인도프 실리콘 단결정의 제조를 수 배치(batch) 시도하였다. 이때의 초기의 적린의 도프량은 770g이었다. 또한, 중심자장강도가 0.4T인 수평자장을 인가하면서, 인도프 실리콘 단결정의 인상을 행하였다.
(2) 종부시의 온도(T1)는 먼저 방사온도계를 참고로 개략적인 조정을 행하고, 최종적으로는 종결정과 실리콘 멜트의 조화 정도로부터 결정하였다. 협소화공정 도중에 지금까지의 인상속도의 상황을 보고, 협소화시의 온도(T2)가 적정해지도록 온도의 보정을 행하여 최종적인 T2를 결정하였다.
(3) 직동부를 제조 중인 로내압력은, 톱측에서 200mbar로 하고, 보텀측으로 이행함에 따라 90mbar까지 감압하는 조건으로 행하였다. 로내압을 서서히 감압해 가는 것은 보텀측에서 도판트의 편석에 의해 저항률이 과도하게 내려가는 것을 억제하기 위함이다.
(4) (T1-T2)가 기준값으로부터 벗어난 경우에는, 미리 준비해 놓은 테이블에 기초하여 직동개시와 동시에 로내압을 일률적으로 보정을 하였다. 보정량은 -50mbar~100mbar 사이에서 행하고 보정의 시간은 10시간으로 하고, 그 후에는 상기 레시피대로의 로내압으로 하였다.
(5) 단결정이 유전위화한 경우에는, 유전위화한 단결정을 용융하여 재인상을 행하였다. 재인상 전에는, 로스시간에 따른 도판트량에 전회시행시의 (T1-T2)로부터 구한 보정량을 가미한 양을 투입하였다. 보정량은 0~30g이었다.
실시예에서의 평균 재용융·재인상의 횟수는 3.2회/배치였다.
한편, 보정 방법은 본 실시예에 머무르지 않고, 내압변화량과 시간을 보다 정밀하게 제어함으로써 좋은 결과를 기대할 수 있음은 물론이다.
(비교예)
단결정 인상장치는 실시예와 동일한 것을 이용하였으며, 상기 (1), (2), (3)을 동일하게 행하여, 직경 200mm의 인도프 실리콘 단결정의 제조를 수배치 행하였다. 단, 비교예에서는 (4)의 로내압의 보정은 행하지 않고, 또한 단결정이 유전위화한 경우에는, 유전위화한 단결정을 용융하여 재인상을 행하였으나, 재인상 전에 추가하는 도판트량은 로스시간만으로 결정하고, (5)와 같이 (T1-T2)로부터 구한 보정량은 가미하지 않았다.
한편, 비교예에서의 평균 재용융·재인상횟수는 5.4회/배치였다.
당초 설정한 제품길이 중 최종적으로 제품이 된 길이부터 실시예 및 비교예의 양품률을 이하의 표 1에 나타낸다.
실시예 비교예
양품률(%) 84 72
표 1에 나타나는 바와 같이, (T1-T2)의 값으로부터 도판트농도를 예측하고, 로내압의 조절 및 재인상을 행할 때의 도판트 추가량에 반영시킨 실시예에서는, 이러한 예측과 이를 토대로 한 제조조건의 보정을 행하지 않은 비교예에 비해 양품률이 향상되었다.
또한, 실시예에서는 비교예에 비해 재용융·재인상의 횟수가 감소하였다.
이상과 같이, 본 발명의 실리콘 단결정의 제조방법이면, 원하는 저항률의 실리콘 단결정을 효율좋게 제조할 수 있고, 또한 재용융·재인상의 횟수가 적어지므로, 생산성을 향상시킬 수 있음이 분명해졌다.
한편, 본 발명은, 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태는 예시이며, 본 발명의 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 가지며, 동일한 작용효과를 나타내는 것은, 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

Claims (8)

  1. 도가니 중의 실리콘 멜트에 종결정을 착액하는 종부공정, 및 그 후 상기 종결정을 인상하여 직경을 좁히는 협소화공정을 갖는 CZ법에 의한 N형 실리콘 단결정의 제조에 있어서, 상기 종부시의 온도와 상기 협소화시의 온도의 차로부터 상기 실리콘 멜트 중의 도판트농도를 예측하고, 이 예측한 실리콘 멜트 중의 도판트농도를 토대로 인상 단결정의 저항률을 제어하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 멜트 중의 도판트농도의 예측은, 미리 구한 상기 종부시의 온도와 상기 협소화시의 온도의 차와, 제조된 단결정의 저항률과의 상관관계로부터 예측되는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 종부시의 온도 및 상기 협소화시의 온도를, 상기 실리콘 멜트를 가열하는 히터의 주위에 마련한 흑연실드의 온도로부터 구하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인상 단결정을, 저항률 2mΩ·cm 이하의 P 또는 As 도프의 실리콘 단결정으로 하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    목표로 하는 실리콘 멜트 중의 도판트농도와 상기 예측한 실리콘 멜트 중의 도판트농도의 차를, 단결정 제조 중인 도판트의 증발량으로 조절하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 도판트의 증발량을, 직동부의 성장개시시에 로내압을 변경함으로써 조절하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    인상중에 유전위화한 실리콘 단결정을 상기 실리콘 멜트에 용융하여 재인상을 행하는 경우에 있어서, 목표로 하는 도판트농도와 상기 예측한 실리콘 멜트 중의 도판트농도의 차를 반영시킨 양의 도판트를 실리콘 단결정 용융 후의 실리콘 멜트에 추가투입하여 실리콘 단결정의 재인상을 행하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단결정의 인상을 중심자장강도가 0.15T 이상인 수평자장을 인가하면서 행하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조방법.
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