KR20170046130A - Single crystal growth apparatus and single crystal growth method using apparatus - Google Patents

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KR20170046130A
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히로유키 카마다
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신에쯔 한도타이 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 쵸크랄스키법에 의해 실리콘 단결정을 육성하기 위한 단결정 육성장치로서, 상기 단결정 육성장치는, 원료융액을 수용하는 석영도가니와, 상기 석영도가니를 가열보온하는 히터가 배치되는 메인챔버와, 상기 메인챔버의 상부에 접속되고, 육성한 실리콘 단결정이 인상되어 수납되는 인상챔버를 구비하고, 상기 메인챔버는, 도펀트를 포함하는 복수의 실리콘 세봉을 각각 독립적으로 상기 원료융액에 삽입하고, 용융시킬 수 있는 실리콘 세봉 삽입기를 구비하는 것을 특징으로 하는 단결정 육성장치이다. 이에 따라, 고저항률의 실리콘 단결정을 육성할 수 있는 단결정 육성장치 및 이것을 이용한 단결정 육성방법이 제공된다.The present invention relates to a single crystal growing apparatus for growing a silicon single crystal by a Czochralski method, wherein the single crystal growing apparatus comprises a quartz crucible for containing a raw material melt, a main chamber in which a heater for heating and heating the quartz crucible is disposed, And a pulling chamber which is connected to an upper portion of the main chamber and in which the grown silicon single crystal is pulled up and accommodated, wherein the main chamber is formed by inserting a plurality of silicon seals including a dopant into the raw melt independently, And a silicon seal inserting device capable of making a silicon seed insulator. Thereby, a single crystal growing apparatus capable of growing a silicon single crystal having a high resistivity and a single crystal growing method using the same are provided.

Description

단결정 육성장치 및 그 장치를 이용한 단결정 육성방법{SINGLE CRYSTAL GROWTH APPARATUS AND SINGLE CRYSTAL GROWTH METHOD USING APPARATUS}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a single crystal growing apparatus and a single crystal growing method using the single crystal growing apparatus.

본 발명은, 쵸크랄스키법(이하, CZ법이라고도 함)에 의한 실리콘 단결정 등의 단결정의 육성에 이용되는 단결정 육성장치, 그리고 단결정 육성방법에 관한 것이다. The present invention relates to a single crystal growing apparatus used for growing a single crystal such as a silicon single crystal by a Czochralski method (hereinafter also referred to as a CZ method), and a single crystal growing method.

휴대전화 등의 통신에 RF(고주파)디바이스가 이용되고 있다. 이 RF디바이스에는 한결같이 화합물 반도체가 이용되어 왔다.BACKGROUND ART [0002] RF (high frequency) devices are used for communications in cellular phones and the like. Compound semiconductors have been used consistently in this RF device.

그러나 최근, CMOS프로세스의 미세화가 진행되고, 저비용화하고자 하는 점 등으로부터, 실리콘을 베이스로 한 RF디바이스가 실현 가능하게 되었다. In recent years, however, miniaturization of the CMOS process has progressed and an RF device based on silicon has become feasible from the viewpoint of low cost and the like.

실리콘 단결정 웨이퍼를 이용한 RF디바이스에 있어서는, 기판저항률이 낮으면 고도전성 때문에 손실이 커서, 고저항률이 이용된다. 이에 따라 750Ωcm 이상, 더 나아가 3000Ωcm 이상, 매우 최근에는 10000Ωcm 이상의 요구가 있다.In an RF device using a silicon single crystal wafer, when the substrate resistivity is low, loss is high due to high conductivity, and a high resistivity is used. Accordingly, there is a demand of 750? Cm or more, more preferably 3000? Cm or more, and more recently, 10000? Cm or more.

SOI(Silicon on Insulator)라 불리는 실리콘 기판 표층부에 얇은 산화막과 얇은 실리콘층이 형성된 웨이퍼를 이용하는 경우도 있으나, 이 경우도 고저항률이 요구된다.A silicon substrate called SOI (Silicon on Insulator) In some cases, a wafer on which a thin oxide film and a thin silicon layer are formed on the surface layer is used, but in this case also a high resistivity is required.

종래, CZ법에서는 석영도가니에 포함되는 불순물이 용출되므로, 고저항률의 단결정의 육성을 할 수 없었다. 이에 따라 일반적으로는, 고저항률의 단결정으로서, 부유대역 용융법(이하, FZ법이라고도 함)에 의해 육성된 FZ결정이 이용되는 경우가 많았다.Conventionally, in the CZ method, since the impurities contained in the quartz crucible are eluted, it is impossible to grow a single crystal having a high resistivity. Therefore, in general, FZ crystals grown by the floating band melting method (hereinafter also referred to as FZ method) are often used as a single crystal of high resistivity.

그러나, CZ법에 있어서도, 특허문헌 1에 개시된 바와 같이, 합성석영도가니가 이용되게 되고, 논도프(ノンド-プ)이면 10000Ωcm 상당의 고저항률의 단결정의 육성이 가능해졌다.However, also in the CZ method, as described in Patent Document 1, a synthetic quartz crucible is used, and if it is non-doped, it is possible to grow a single crystal having a high resistivity equivalent to 10000? Cm.

최근에는, 천연석영도가니의 내측에 합성석영분말로부터 만들어진 합성석영층이 형성된 하이브리드 석영도가니가 주류가 되어 있고, CZ법으로도 고저항률의 단결정의 육성이 가능하게 되었다.In recent years, a hybrid quartz crucible in which a synthetic quartz layer made of synthetic quartz powder is formed on the inner side of a natural quartz crucible is the mainstream, and a single crystal of high resistivity can be grown by the CZ method.

한편, 원료인 실리콘 다결정 중에도 B나 P 등의 도펀트가 불순물로서 포함되어 있어, 고저항률의 단결정을 육성할 때의 저해요인으로 되어 있다. 이들 불순물을 줄이려는 노력이 이루어져, 나날이 개선되고 있다.On the other hand, dopants such as B and P are contained as impurities in the silicon polycrystal as a raw material, which is an inhibiting factor when growing a single crystal having a high resistivity. Efforts to reduce these impurities have been made and are improving day by day.

그러나, 석영도가니나 원료인 실리콘 다결정의 벌크 중의 불순물이 감소되어 왔으나, 요구되는 저항률의 정도의 향상에 수반하여, 벌크 표면의 불순물이 문제가 되었다.However, the impurities in the bulk of the quartz crucible and the bulk of the silicon polycrystal as the raw material have been reduced. However, with the improvement of the required degree of resistivity, impurities on the bulk surface have become a problem.

예를 들어, 환경으로부터의 오염이 B인 경우를 예로 들면, 제조공정의 개선 등에 의해 벌크 중의 B농도는 1cm3당 1011 대(台) 정도로 줄어들어 있다. 그런데, 보관상태가 나쁜 경우 등은, 벌크 표면에 부착한 B에 의해, 실제로 결정을 육성해보면, 농도가 1013 가까이 달하는 경우가 있다.For example, when the contamination from the environment is B, for example, the B concentration in the bulk is reduced to about 10 11 units per cm 3 due to the improvement of the manufacturing process and the like. Incidentally, in the case where the storage state is bad, when the crystals are actually grown by B adhered to the surface of the bulk, the concentration may reach 10 13 or so.

B의 예와 같이 벌크 표면의 불순물은 세정시의 상태나, 보관시의 환경 등에 영향을 받으므로 예측하기 어렵고, 원료를 용융한 후, 실제로 결정을 육성해봐야, 저항률을 알 수 있는 상황이 되어 있었다.Impurities in the bulk surface are affected by the state of cleaning and the environment at the time of storage, so that it is difficult to predict, and after melting the raw material, it is necessary to cultivate crystals to actually obtain the resistivity .

이것을 해결할 수 있는 방법으로서 특허문헌 2에 미리 결정을 육성하고, 저항률을 측정한 후, 반대극성의 도펀트를 추가하는 방법이 기재되어 있다. 그러나 구체적인 투입방법은 기재되어 있지 않다.As a method for solving this problem, there is disclosed a method of growing crystals in advance in Patent Document 2, measuring the resistivity, and then adding a dopant of opposite polarity. However, no specific method of input is described.

예를 들어, 단결정 육성장치의 밖에 있는 도펀트를 단결정 육성장치내의 도가니에 투입하기 위해서는, 단결정을 성장하기 위하여 감압으로 한 단결정 육성장치내의 분위기를 한번 대기압까지 되돌리고, 그 후 도펀트를 단결정 육성장치내의 도가니에 투입하고, 그리고 재차, 단결정 육성장치내의 분위기를 감압할 필요가 있으므로, 시간과 노력이 든다는 문제가 있다.For example, in order to inject a dopant outside the single crystal growing apparatus into a crucible in a single crystal growing apparatus, the atmosphere in the single crystal growing apparatus reduced in pressure to grow single crystals is once returned to atmospheric pressure, and then the dopant is introduced into the crucible in the single crystal growing apparatus And then the atmosphere in the single crystal growing apparatus needs to be decompressed again, so that there is a problem that time and effort are required.

상기 특허문헌 2의 문제를 해결 가능한 도펀트 투입법으로는, 예를 들어 특허문헌 3과 같은 장치를 들 수 있다.An example of a dopant injecting method capable of solving the problem of Patent Document 2 is an apparatus as in Patent Document 3, for example.

이러한 장치에서는 입상의 도펀트를 투입하게 되나, 이것을 녹이기 위하여 재차, 히터의 파워를 높일 필요가 있는데다가, 도펀트의 잔존물에 의해 단결정화가 어려워진다는 문제가 있다.In such a device, a granular dopant is injected. However, there is a problem that it is necessary to increase the power of the heater again in order to dissolve the granular dopant, and monocrystallization becomes difficult due to the remnants of the dopant.

이 단결정화가 저해되는 문제를 해결가능한 방법으로서, 특허문헌 4에 도펀트를 포함한 실리콘 세봉을 원료융액에 삽입하여 용해하는 방법이 개시되어 있다.As a method capable of solving the problem that the single crystalization is inhibited, Patent Document 4 discloses a method of inserting and melting a silicon bead containing a dopant in a raw material melt.

이 방법에 따르면 단결정화를 저해하는 일 없이, 비교적 단시간에 또한 비교적 간단히 육성하는 단결정의 저항률을 조정하는 것이 가능하다.According to this method, it is possible to adjust the resistivity of a single crystal to grow relatively easily in a relatively short time, without inhibiting the single crystal purification.

그러나 특허문헌 4와 같은 방법에서는, 육성하는 단결정의 저항률을 조정할 수 있는 범위가 좁다는 문제가 있었다.However, in the method described in Patent Document 4, there is a problem that the range in which the resistivity of a single crystal to be grown can be adjusted is narrow.

특허문헌 1 일본특허공개 H5-58788호 공보Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. H5-58788 특허문헌 2 일본특허공개 2002-226295호 공보Patent Document 2: JP-A-2002-226295 특허문헌 3 일본특허공개 H9-227275호 공보Patent Document 3: Japanese Patent Application Laid-Open No. H9-227275 특허문헌 4 일본특허공개 H6-234592호 공보Patent Document 4: Japanese Patent Application Laid-Open No. H6-234592

본 발명은 상기 서술한 바와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 실리콘 세봉이 1개뿐인 종래의 경우와 비교했을 때, 저항률의 조정을 할 수 있는 범위가 넓은 단결정 육성장치 및 이것을 이용한 단결정 육성방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems and provides a single crystal growing apparatus having a wide range of resistivity adjustment and a method of growing a single crystal by using the single crystal growing apparatus .

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 쵸크랄스키법에 의해 실리콘 단결정을 육성하기 위한 단결정 육성장치로서,In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a single crystal growing apparatus for growing a silicon single crystal by a Czochralski method,

상기 단결정 육성장치는, 원료융액을 수용하는 석영도가니와, 상기 석영도가니를 가열보온하는 히터가 배치되는 메인챔버와, 상기 메인챔버의 상부에 접속되고, 육성한 실리콘 단결정이 인상되어 수납되는 인상챔버를 구비하고,The single crystal growing apparatus includes a main chamber in which a quartz crucible for containing a raw material melt and a heater for heating and heating the quartz crucible are disposed; a main chamber connected to an upper portion of the main chamber, And,

상기 메인챔버는, 도펀트를 포함하는 복수의 실리콘 세봉을 각각 독립적으로 상기 원료융액에 삽입하고, 용융시킬 수 있는 실리콘 세봉 삽입기를 구비하는 것을 특징으로 하는 단결정 육성장치를 제공한다.Wherein the main chamber includes a silicon seed inserter capable of inserting and melting a plurality of silicon sesques each including a dopant into the raw material melt independently.

이러한 단결정 육성장치이면, 도펀트를 포함하는 복수의 실리콘 세봉을 독립적으로 제어할 수 있으므로, 실리콘 세봉이 1개뿐인 종래의 경우와 비교했을 때, 저항률의 조정이 가능한 범위를 대폭 넓힐 수 있다.Such a single crystal growth apparatus can independently control a plurality of silicon sesques including a dopant, so that the range in which the resistivity can be adjusted can be greatly widened as compared with the conventional case in which only one silicon sebe is present.

이때, 상기 복수의 실리콘 세봉 중 적어도 1개는 N형의 도펀트를 포함하는 것이며, 적어도 1개는 P형의 도펀트를 포함하는 것이 바람직하다.At least one of the plurality of silicon rods may include an N-type dopant, and at least one of the plurality of silicon rods may include a P-type dopant.

이와 같이 함으로써, 도전형을 제어할 수 있음과 함께, 상기 실리콘 단결정의 저항률이 지나치게 낮아진 경우, 즉 도펀트가 지나치게 많은 경우, 반대극성의 도펀트를 포함하는 상기 실리콘 세봉을 상기 원료융액 중에 삽입함으로써, 상기 실리콘 단결정의 저항률을 높일 수 있다.By doing so, the conductivity type can be controlled, and when the resistivity of the silicon single crystal is excessively low, that is, when the dopant is excessively large, by inserting the silicon ses bar containing the dopant of the opposite polarity into the raw material melt, The resistivity of the silicon single crystal can be increased.

이때, 상기 N형 도펀트가 N, P, As, Bi, Sb 중 어느 하나 혹은 복수이며, 상기 P형 도펀트가 B, Ga, In, Al 중 어느 하나 혹은 복수인 것으로 할 수 있다.At this time, the N-type dopant may be any one or a plurality of N, P, As, Bi and Sb, and the P-type dopant may be any one or more of B, Ga, In and Al.

이와 같이, 실리콘 반도체에 있어서의 도펀트로서 일반적으로 이용되는 원소를 이용할 수 있다.As described above, an element generally used as a dopant in a silicon semiconductor can be used.

나아가, 이때, 상기 N형 도펀트가 P이며, 상기 P형 도펀트가 B인 것이 보다 바람직하다.Further, at this time, it is more preferable that the N-type dopant is P and the P-type dopant is B.

이와 같이, P나 B를 도펀트로서 이용함으로써, 보다 확실히 상기 실리콘 단결정의 저항률의 제어를 할 수 있다.Thus, by using P or B as a dopant, it is possible to more reliably control the resistivity of the silicon single crystal.

또한, 본 발명에 따르면 상기 단결정 육성장치를 이용하여, 실리콘 단결정을 육성하는 실리콘 단결정 육성방법으로서,Further, according to the present invention, there is provided a silicon single crystal growing method for growing a silicon single crystal by using the single crystal growing apparatus,

상기 석영도가니에 원료를 충전하여 용융하는 원료용융공정과, 샘플결정을 육성하고, 이 샘플결정의 도전형과 저항률을 측정하는 샘플결정 육성공정과,A sample melting step in which the quartz crucible is filled with the raw material and melted; a sample crystal growing step of growing the sample crystal and measuring the conductivity type and resistivity of the sample crystal;

혹은 상기 석영도가니에서 복수개의 상기 실리콘 단결정을 육성하는 멀티인상에 있어서는, 앞의 실리콘 단결정의 도전형과 저항률을 측정하는 멀티인상공정과,In a multi-pulling operation in which a plurality of silicon single crystals are grown in the quartz crucible, a multi-pulling step of measuring the conductivity type and the resistivity of the silicon single crystal,

상기 측정된 도전형과 저항률에 기초하여, 상기 원료융액에 삽입할 상기 실리콘 세봉의 도전형, 및 삽입량을 결정하는 실리콘 세봉의 도전형 및 삽입량 결정공정과,A conductive type and an insertion amount determining step of the silicon beak to determine the conductivity type and the insertion amount of the silicon beak to be inserted into the raw material melt on the basis of the measured conductivity type and the resistivity,

이 결정된 도전형의 실리콘 세봉을 결정된 양으로 상기 원료융액에 삽입하고, 용융함으로써 상기 원료융액 중의 도펀트량을 조정하고, 상기 원료융액으로부터 육성되는 상기 실리콘 단결정의 저항률을 조정하는 실리콘 세봉 용융공정과,A silicon sealing fusing step of inserting the determined conductive silicon besses into the raw material melt at a determined amount and melting to adjust the amount of the dopant in the raw material melt and adjusting the resistivity of the silicon single crystal grown from the raw material melt,

상기 원료융액으로부터, 실리콘 단결정을 인상하는 실리콘 단결정 인상공정을 갖는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 육성방법을 제공한다.And a silicon single crystal pulling-up step of pulling up the silicon single crystal from the raw material melt.

이러한 방법이면, 도펀트를 포함하는 복수의 실리콘 세봉을 독립적으로 제어할 수 있는 본 발명의 단결정 육성장치를 이용하므로, 실리콘 세봉이 1개뿐인 경우와 비교했을 때, 육성하는 단결정의 저항률의 조정이 가능한 범위를 대폭 넓힐 수 있다.According to this method, since the single crystal growing apparatus of the present invention, which can independently control a plurality of silicon sesques including the dopant, is used, the resistivity of the single crystal to be grown can be adjusted The range can be greatly expanded.

나아가, 실제로 샘플결정을 육성하고, 이 육성한 샘플결정의, 혹은 앞의 실리콘 단결정의 도전형 및 저항률의 측정결과를 기초로 도펀트량을 조정하므로, 원하는 도전형 및 저항률의 실리콘 단결정을 정도(精度) 좋게 제조할 수 있다.Furthermore, since the sample crystal is actually grown and the amount of the dopant is adjusted based on the result of measurement of the conductivity type and the resistivity of the grown sample crystal or the silicon single crystal, the silicon single crystal of desired conductivity type and resistivity ).

이때, 상기 측정된 도전형과 저항률로부터, 다음에 육성하는 실리콘 단결정의 도전형 및 저항률을 추정하고, 이 추정한 도전형이 원하는 도전형이고, 상기 추정한 저항률이 원하는 저항률보다 높은 경우, 혹은 상기 추정한 도전형이 상기 원하는 도전형과는 반대극성인 경우에는, 상기 원하는 도전형과 동일한 도전형의 상기 실리콘 세봉을 상기 원하는 저항률이 되도록, 상기 원료융액에 용융하는 것을 결정하고,If the estimated conductivity type is the desired conductivity type and the estimated resistivity is higher than the desired resistivity, or if the estimated conductivity type and the resistivity of the silicon single crystal are different from each other, And when it is determined that the estimated conductivity type is opposite in polarity to the desired conductivity type, it is determined to melt the silicon bent in the raw material melt so as to have the desired resistivity,

상기 원하는 도전형 및 저항률에 대하여, 상기 추정한 도전형 및 저항률이 적절한 경우에는, 상기 실리콘 세봉을 용융하지 않는 것을 결정하고,Determining that the silicone sheath is not melted when the estimated conductivity type and resistivity are appropriate for the desired conductivity type and resistivity,

상기 추정한 도전형이 원하는 도전형이고, 상기 추정한 저항률이 상기 원하는 저항률보다 낮은 경우에는, 상기 원하는 도전형과는 반대극성인 도전형의 상기 실리콘 세봉을 상기 원하는 저항률이 되도록, 상기 원료융액에 용융하는 것을 결정할 수 있다.Wherein the conductivity type of the conductive silicon of the conductivity type opposite to the desired conductivity type is set to be the desired resistivity when the estimated conductivity type is a desired conductivity type and the estimated resistivity is lower than the desired resistivity, It can be determined to melt.

이러한 방법을 이용하면, 사전에 측정된 도전형 및 저항률로부터 추정된, 다음에 육성하는 실리콘 단결정의 저항률이, 원하는 저항률보다 높은 경우에도, 낮은 경우에도, 더 나아가 원하는 도전형과 도전형이 반대극성인 경우에도, 조정하는 것이 가능하다.With this method, even if the resistivity of a silicon single crystal grown next, which is estimated from previously measured conductivity types and resistivities, is higher or lower than a desired resistivity, and furthermore, a desired conductivity type and a conductive type are opposite in polarity , It is possible to adjust it.

이때, 육성되는 상기 실리콘 단결정의 저항률이 750Ωcm 이상인 실리콘 단결정으로 할 수 있다.At this time, a silicon single crystal having a resistivity of 750? Cm or more can be used as the silicon single crystal to be grown.

본 발명의 실리콘 단결정의 육성방법이면, 원하는 도전형이고 750Ωcm 이상의 저항률인 실리콘 단결정을 정도 좋게 육성하는 것이 가능하다.With the method for growing a silicon single crystal of the present invention, a silicon single crystal having a desired conductivity type and a resistivity of 750? Cm or more can be grown satisfactorily.

또한, 이때, 육성되는 상기 실리콘 단결정의 저항률을 3000Ωcm 이상의 실리콘 단결정으로 할 수 있다.At this time, the resistivity of the silicon single crystal to be grown can be made to be a silicon single crystal of 3000? Cm or more.

본 발명의 방법이면, 저항률이 3000Ωcm 이상인 실리콘 단결정을 정도 좋게 육성할 수 있게 된다.With the method of the present invention, a silicon single crystal having a resistivity of 3000? Cm or more can be grown satisfactorily.

이상과 같이, 본 발명의 단결정 육성장치이면, 실리콘 세봉이 1개뿐인 종래의 경우와 비교했을 때 저항률의 조정이 가능한 범위를 대폭 넓힐 수 있음과 함께, 도전형의 제어도 가능해진다.As described above, in the single crystal growing apparatus of the present invention, the range in which the resistivity can be adjusted can be greatly widened and the conductivity type can be controlled as compared with the conventional case in which only one silicon sheath is provided.

더 나아가, 본 발명의 단결정 육성방법이면, 원하는 도전형 및 저항률의 실리콘 단결정을 정도 좋게 제조할 수 있다.Furthermore, with the single crystal growing method of the present invention, a silicon single crystal having a desired conductivity type and resistivity can be produced to a satisfactory extent.

도 1은 본 발명에 있어서의 단결정 육성장치의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명에 있어서의 단결정 육성방법의 일례를 나타낸 플로우도이다.
도 3은 본 발명에 있어서의 실리콘 세봉의 도전형 및 삽입량 결정순서의 일례를 나타낸 플로우도이다.1 is a schematic view showing an example of a single crystal growing apparatus according to the present invention.
Fig. 2 is a flowchart showing an example of a single crystal growing method in the present invention.
3 is a flowchart showing an example of a conductive type and an insertion amount determination procedure of the silicon beak in the present invention.

이하, 본 발명에 대하여 실시의 형태를 설명하나, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.

상기한 바와 같이, 종래의 방법에서는, 육성하는 단결정의 저항률을 조정할 수 있는 범위가 좁다는 문제가 있었다.As described above, in the conventional method, there is a problem that the range in which the resistivity of the single crystal to be grown can be adjusted is narrow.

이에, 본 발명자들은 상기 서술한 바와 같은 문제를 해결하기 위하여 예의 검토를 거듭하였다. 그 결과, 단결정 육성장치에 있어서, 도펀트를 포함하는 복수의 실리콘 세봉을 각각 독립적으로 상기 원료융액에 삽입하고, 용융시킴으로써, 종래의 경우와 비교했을 때 저항률의 조정이 가능한 범위를 대폭 넓힐 수 있음과 함께, 도전형의 제어도 가능해지는 것에 상도(想到)하였다. 그리고, 이들을 실시하기 위한 최량의 형태에 대하여 자세히 조사하여, 본 발명을 완성시켰다.The inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the above-described problems. As a result, in a single crystal growth apparatus, by inserting and melting a plurality of silicon sesques including a dopant into the raw material melt independently, it is possible to widen the range in which the resistivity can be adjusted as compared with the conventional case Together, we have come to the conclusion that control of the challenge type is possible. The best mode for carrying out the present invention is further investigated to complete the present invention.

우선, 본 발명의 단결정 육성장치에 대하여 설명한다.First, the single crystal growing apparatus of the present invention will be described.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 단결정 육성장치(1)는, 원료융액(2)을 수용하는 석영도가니(3)와, 석영도가니(3)를 가열보온하는 히터(4)가 배치되는 메인챔버(5)와, 메인챔버(5)의 상부에 접속되고, 육성한 실리콘 단결정(6)이 인상되어 수납되는 인상챔버(7)를 구비하고 있다. 메인챔버(5)는, 도펀트를 포함하는 복수의 실리콘 세봉(8)을 각각 독립적으로 원료융액(2)에 삽입하고, 용융시킬 수 있는 실리콘 세봉 삽입기(9)를 구비하고 있다.1, a single crystal growing apparatus 1 according to the present invention comprises a quartz crucible 3 for containing a raw material melt 2 and a heater 4 for heating and quenching the quartz crucible 3, A chamber 5 and an impression chamber 7 connected to the upper portion of the main chamber 5 and in which the grown silicon single crystal 6 is pulled up and accommodated. The main chamber 5 is provided with a silicon seal inserter 9 capable of inserting and melting a plurality of silicon sesques 8 each containing a dopant into the raw material melt 2 independently.

인상챔버(7)의 상부에는 실리콘 단결정(6)을 인상하기 위한, 인상와이어(10)를 권출 혹은 권취하는 도시하지 않은 와이어 권취기구가 구비되어 있다. 그리고, 이 와이어 권취기구로부터 권출된 인상와이어(10)의 선단부에는, 종결정(11)을 유지하기 위한 종홀더(19)가 있으며, 이 종홀더(19)에 종결정(11)을 계지(係止)하여 종결정(11)의 하방에, 실리콘 단결정(6)을 육성한다.The upper portion of the pulling chamber 7 is provided with a wire winding mechanism (not shown) for pulling or pulling the pulling wire 10 for pulling up the silicon single crystal 6. A seed holder 19 for holding the seed crystal 11 is provided at the tip of the pulling wire 10 wound from the wire winding mechanism and the seed crystal 11 is fixed to the seed holder 19 And the silicon single crystal 6 is grown below the seed crystal 11.

여기서, 석영도가니(3)는, 흑연도가니(18)에 의해 지지되고, 나아가 흑연도가니(18)는, 실리콘 단결정 육성장치(1)의 하부에 부착된 회전구동기구(도시하지 않음)에 의해 회전승강 가능한 지지축(12)에 의해 지지되어 있다. 그리고, 석영도가니(3)의 주위에 배설된 히터(4)의 주위에는, 단열부재(13)가 마련되어 있다.Here, the quartz crucible 3 is supported by the graphite crucible 18, and further, the graphite crucible 18 is rotated by a rotation drive mechanism (not shown) attached to the lower portion of the silicon single crystal growing apparatus 1 And is supported by a liftable support shaft 12. A heat insulating member 13 is provided around the heater 4 disposed around the quartz crucible 3.

또한, 석영도가니(3)는, 합성석영도가니를 사용함으로써, 불순물이 감소하고, 보다 고정도(高精度)로 육성하는 단결정의 저항률을 제어하는 것이 가능해지나, 이것으로는 한정되지 않는다. 나아가, 석영도가니(3)에 충전하는 원료로는, 고순도 다결정을 사용함으로써, 보다 고정도로 육성하는 단결정의 저항률을 제어하는 것이 가능해지나, 이것으로는 한정되지 않는다.In addition, the quartz crucible 3 can control the resistivity of a single crystal which is reduced in impurities and grown with higher precision by using a synthetic quartz crucible. However, the quartz crucible 3 is not limited to this. Further, as a raw material to be filled in the quartz crucible 3, the resistivity of a single crystal grown to a higher degree can be controlled by using a high-purity polycrystalline, but the present invention is not limited to this.

그리고, 원통형상의 가스퍼지통(16)이 인상 중인 실리콘 단결정(6)을 포위하도록 원료융액(2)의 표면의 상방에 배설되어 있다. 가스퍼지통(16)은 예를 들어 흑연재로 이루어진 것으로 할 수 있다. 또한 가스퍼지통(16)은, 메인챔버(5)의 천장부로부터 원료융액(2)을 향하여 연신하도록 마련되어 있다. 나아가, 가스퍼지통(16)의 원료융액(2)측에는 열차폐판(17)이 마련되어 있다.A cylindrical gas purging cylinder 16 is disposed above the surface of the raw material melt 2 so as to surround the silicon single crystal 6 being pulled up. The gas purge cylinder 16 may be made of, for example, black smoke. The gas purging cylinder 16 is provided so as to extend from the ceiling portion of the main chamber 5 toward the raw material melt 2. [ Furthermore, a heat shield plate 17 is provided on the side of the raw material melt 2 of the gas purge cylinder 16.

또한, 인상챔버(7)의 상방에는 가스도입구(14)가 구비되어 있다. 그리고, 메인챔버(5)의 하부에는 가스유출구(15)가 구비되어 있다.Further, a gas inlet 14 is provided above the pulling chamber 7. A gas outlet 15 is provided in the lower portion of the main chamber 5.

가스도입구(14)로부터 인상챔버(7)의 내부에 도입된 아르곤(Ar)가스 등의 불활성가스는, 인상 중인 실리콘 단결정(6)과 가스퍼지통(16)의 사이를 통과시킨 후, 원료융액(2)의 융액면상을 통과시키고, 그 후, 원료융액(2)으로부터의 증발물과 함께, 가스유출구(15)로부터 메인챔버(5)의 외부에 배출된다.An inert gas such as argon (Ar) gas introduced into the impression chamber 7 from the gas inlet 14 is passed between the impinging silicon single crystal 6 and the gas purging cylinder 16, And is then discharged from the gas outlet 15 to the outside of the main chamber 5 together with the evaporated material from the raw material melt 2.

상기와 같은 단결정 육성장치(1)는, 도펀트를 포함하는 복수의 실리콘 세봉(8)을 각각 독립적으로 원료융액(2)에 삽입하는 제어를 할 수 있으므로, 실리콘 세봉(8)이 1개뿐인 종래의 경우과 비교했을 때 저항률의 조정이 가능한 범위를 대폭 넓힐 수 있다.Since the single crystal growing apparatus 1 as described above can control the inserting of each of the plural silicon sesques 8 including the dopant into the raw material melt 2 independently of each other, The range in which the resistivity can be adjusted can be greatly widened.

실리콘 세봉(8)은 감압으로 유지되어 있는 메인챔버(5)내를 개략 상하로 이동가능하게 한, 피스톤상의 봉의 선단에 부착하도록 하여 삽입할 수 있다. 이 때 피스톤상의 봉은 탄소재나 석영재 등 고온에서 안정된 물질로 이루어진 것으로 하는 것이 바람직하다. 또한 실리콘 세봉(8)은 감압상태로 유지된 중이기 때문에, 처음에 장착하는 것이 바람직하다.The silicon beak 8 can be inserted so as to be attached to the tip of the rod on the piston, which allows the inside of the main chamber 5, which is held at a reduced pressure, to move substantially up and down. At this time, it is preferable that the rod on the piston is made of a material stable at high temperature such as carbon material or quartz. Further, since the silicon thin bar 8 is being kept in a reduced pressure state, it is preferable to mount it first.

실리콘 세봉(8)은, 도펀트 조정이 필요없는 동안은, 원료융액(2)에 접촉되지 않는 위치로 후퇴되어 있다. 그리고, 도펀트 조정이 필요한 경우에는, 원하는 실리콘 세봉(8)을 원하는 양 압출하고, 원료융액(2)에 삽입하여, 용융시킴으로써, 원료융액(2) 중의 도펀트 농도의 조정이 가능하다.The silicon thin bar 8 is retreated to a position where it does not contact the raw material melt 2 while the dopant adjustment is not required. When dopant adjustment is required, the desired silicon bead 8 is extruded in a desired amount, inserted into the raw material melt 2, and melted, whereby the concentration of the dopant in the raw material melt 2 can be adjusted.

또한, 본 발명에서 이용되는 실리콘 세봉(8)은, 예를 들어, CZ법이나 FZ법에 의한 단결정 블록으로부터 잘라낸 것, 또는, 최초부터 얇은 단결정으로서 육성한 것을 이용할 수도 있다. 예를 들어 CZ단결정 블록으로부터 성장방향에 대하여 횡방향으로 잘라내면 보다 높은 저항률의 제어가 가능해진다. 그러나, 실리콘 세봉(8)은 이것으로 한정되는 것은 아니고, 예를 들어, 다결정일 수도 있다.The silicon beak 8 used in the present invention may be, for example, cut from a single crystal block by the CZ method or the FZ method, or grown from the beginning as a thin single crystal. For example, when the CZ single crystal block is cut in the transverse direction with respect to the growth direction, a higher resistivity can be controlled. However, the silicon beak 8 is not limited to this, but may be polycrystalline, for example.

또한, 실리콘 세봉(8)의 저항률을 높게 하면, 실리콘 단결정(6)의 저항률을 제어하는 정도는 향상되나, 그만큼 용해되는 양이 많아진다. 반대로, 실리콘 세봉(8)의 저항률을 낮추면 용해되는 양을 줄일 수 있으나, 실리콘 단결정(6)의 저항률을 제어하는 정도는 저하된다.In addition, when the resistivity of the silicon beak 8 is increased, the degree of controlling the resistivity of the silicon single crystal 6 is improved, but the amount of dissolution is increased. Conversely, lowering the resistivity of the silicon beak 8 can reduce the amount of dissolution, but the degree of controlling the resistivity of the silicon single crystal 6 is lowered.

또한, 원료의 양이 증가하면 용해해야 할 실리콘 세봉(8)의 양도 증가한다. 나아가, 실리콘 세봉(8)의 굵기는 굵게 하면 삽입량을 줄일 수 있으나, 용해량의 정도는 저하된다.Also, as the amount of the raw material increases, the amount of the silicon sesb 8 to be dissolved increases. Further, if the thickness of the silicon thin bar 8 is increased, the insertion amount can be reduced, but the degree of the dissolution amount is lowered.

반대로, 실리콘 세봉(8)이 얇으면 용해량의 정도는 향상되나, 긴 세봉과 긴 스트로크가 필요하게 된다.On the contrary, if the silicon thin bar 8 is thin, the degree of the dissolution amount is improved, but a long bending and a long stroke are required.

따라서, 육성하는 실리콘 단결정(6)이 목표로 하는 저항률 및 원료의 양에 따라 적절한 저항률, 사이즈의 실리콘 세봉(8)을 적당히 선택하는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable to suitably select the silicon beads 8 having an appropriate resistivity and size in accordance with the target resistivity and the amount of the raw material of the silicon single crystal 6 to be grown.

예를 들어, 1개는 비교적 저항률이 낮은 실리콘 세봉(8)으로 하고, 또 1개는 비교적 저항률이 높은 실리콘 세봉(8)으로 해 두면, 저항률의 대폭적인 조정과 미묘한 조정의 양자에 대응가능하며, 1개뿐인 경우와 비교했을 때 저항률 조정가능범위가 대폭 넓어진다.For example, if one of them is made of a silicon bend 8 having a relatively low resistivity and the other is made of a silicon bend 8 having a relatively high resistivity, it is possible to cope with both a large resistivity adjustment and a subtle adjustment , The range of the resistivity adjustment is greatly widened as compared with the case of only one.

구체적으로는, 실리콘 세봉(8)의 저항률은 1mΩcm 정도 내지 1000Ωcm 정도이며, 길이는 1cm 정도 내지 100cm 정도, 굵기는 직경 1mm 혹은 가로세로 1mm 정도 내지 직경 100mm 혹은 가로세로 100mm 정도로 할 수 있다.Specifically, the resistivity of the silicon beak 8 is about 1 m? Cm to about 1000? Cm, the length is about 1 cm to about 100 cm, and the thickness is about 1 mm in diameter or about 1 mm in width to about 100 mm in diameter or about 100 mm in width and about 100 mm.

또한, 단결정 육성장치에 탑재하는 복수의 실리콘 세봉(8) 중 적어도 1개는 N형의 도펀트를 포함하는 것이며, 적어도 1개는 P형의 도펀트를 포함하는 것으로 할 수 있다.At least one of the plurality of silicon beads 8 mounted on the single crystal growing apparatus includes an N-type dopant, and at least one of them may include a P-type dopant.

실리콘 단결정(6) 중에 있어서의 저항률은, 기본적으로는 N형 도펀트량과 P형 도펀트량의 차감으로 결정된다. 이는 도너와 액셉터가 공존하면 도너준위로부터 액셉터준위로 전자가 이동하여 보상되기 때문이다.The resistivity in the silicon single crystal 6 is basically determined by subtracting the amount of the N-type dopant and the amount of the P-type dopant. This is because, when the donor and the acceptor coexist, electrons move from the donor level to the acceptor level and are compensated.

이 현상을 이용하여 저항률이 지나치게 낮아진 경우, 즉 도펀트가 지나치게 많은 경우, 반대극성의 도펀트를 넣어 보상하고, 도펀트의 차분이 캐리어로서 유효해짐으로써, 저항률을 높일 수 있다. 이것을 카운터도프(カウンタド-プ)라고 한다.When the resistivity is excessively lowered by using this phenomenon, that is, when the dopant is excessively large, the dopant of the opposite polarity is added to compensate, and the difference of the dopant becomes effective as a carrier, whereby the resistivity can be increased. This is called counter-doping.

따라서, N형의 실리콘 세봉(8)과 P형의 실리콘 세봉(8)의 양방의 극성을 삽입가능하게 해둠으로써, 지나치게 낮아진 저항률을 높일 수 있다.Therefore, by inserting both the polarities of the N-type silicon bead 8 and the P-type silicon bead 8 into the insert, it is possible to increase the resistivity which is too low.

또한, 보다 구체적으로, N형 도펀트가 P, As, Sb, Bi, N 중 어느 하나 혹은 복수이며, P형 도펀트가 B, Ga, In, Al 중 어느 하나 혹은 복수인 것으로 할 수 있다.More specifically, the N-type dopant may be any one or a plurality of P, As, Sb, Bi and N, and the P-type dopant may be any one or more of B, Ga, In and Al.

이와 같이, 실리콘 반도체에 있어서의 도펀트로서 일반적으로 이용되는 원소를 이용할 수 있다.As described above, an element generally used as a dopant in a silicon semiconductor can be used.

실리콘 세봉(8) 중에 포함되는 도펀트로는 이들 중 하나의 원소를 포함하고 있는 것이 일반적이기는 하나, 복수 포함할 수도 있다. 더 나아가 하나의 실리콘 세봉(8)에 반대극성의 도펀트를 포함하고 있는 것일 수도 있다.As the dopant contained in the silicon thin film 8, one dopant may be included, but a plurality of dopants may be included. And may further comprise a dopant of opposite polarity to one silicon bend 8.

상기 서술한 바와 같이 P나 B는 환경기인으로 혼입되는 것이며, 현실적으로는 약간은 반대극성이 포함되어 있다. 또한, 제어하고자 하는 내용에 따라서는 적극적으로 반대극성을 포함시켜둘 가능성도 있다. 이러한 경우, 반대극성을 포함하는 것일 수도 있다.As described above, P and B are incorporated due to environmental factors, and in reality, they include slightly opposite polarities. It is also possible to positively include the opposite polarity depending on the contents to be controlled. In such a case, it may include the opposite polarity.

더욱 구체적으로는, N형 도펀트로서 P를, P형 도펀트로서 B를 이용하는 것이 보다 바람직하다.More specifically, it is more preferable to use P as the N-type dopant and B as the P-type dopant.

P나 B는, 다른 원소에 비해 입수나 취급도 비교적 용이하며, 또한, 대량으로 포함된 경우의 전기특성의 악화의 우려도 적으므로, 보다 확실히 저항률의 제어를 할 수 있다.P and B are relatively easy to obtain and handle as compared with other elements, and there is less concern about deterioration of the electric characteristics when they are contained in a large amount, so that the resistivity can be controlled more reliably.

이어서, 본 발명의 단결정 육성방법의 일례에 대하여, 도 2의 플로우도를 참조하면서 설명한다.Next, an example of the single crystal growing method of the present invention will be described with reference to a flow chart of FIG.

본 발명의 단결정 육성방법에서는, 상기 서술한 바와 같은 도 1의 본 발명의 단결정 육성장치(1)를 이용하여, 이하에 나타낸 바와 같은 방법으로 실리콘 단결정(6)을 육성한다.In the single crystal growing method of the present invention, the silicon single crystal 6 is grown by the following method by using the single crystal growing apparatus 1 of the present invention shown in Fig. 1 as described above.

(원료용융공정)(Raw material melting step)

우선, 석영도가니(3)에 원료를 충전한다. 그리고, 히터(4)로 석영도가니(3)를 가열보온하여 원료를 용융하여, 원료융액(2)으로 한다(SP1).First, the quartz crucible 3 is filled with the raw material. Then, the quartz crucible 3 is heated and heated by the heater 4 to melt the raw material to obtain a raw material melt 2 (SP1).

(샘플결정 육성공정)(Sample crystal growing step)

이어서, 샘플결정을 육성하고, 이 샘플결정의 도전형과 저항률을 측정한다(SP2). 샘플결정으로는, 도전형 및 저항률을 측정할 수 있으면 되기 때문에, 예를 들어, 매우 작은 단결정을 육성하여 이것을 샘플결정으로 하면 충분하다.Subsequently, the sample crystal is grown, and the conductivity type and resistivity of the sample crystal are measured (SP2). Since the sample crystals need only be able to measure the conductivity type and the resistivity, it is sufficient to grow, for example, a very small single crystal to form a sample crystal.

이와 같이 하여, 샘플결정을 육성하고, 그 도전형 및 저항률을 측정하면, 샘플결정을 육성했을 때의 원료융액(2) 중의 도펀트 농도(N형 도펀트와 P형 도펀트의 차분)를 확실히 파악할 수 있다.By cultivating the sample crystal in this manner and measuring the conductivity type and the resistivity thereof, it is possible to reliably grasp the dopant concentration (the difference between the N-type dopant and the P-type dopant) in the raw material melt 2 when the sample crystal is grown .

(멀티인상공정)(Multi-impression process)

혹은, 멀티인상에 있어서는, 앞의 실리콘 단결정(6)의 도전형과 저항률을 측정한다(SP3).Alternatively, in the multi-pulling, the conductivity type and resistivity of the silicon single crystal 6 are measured (SP3).

여기서, 멀티인상이란, 석영도가니(3)에 수용된 원료융액(2)으로부터 실리콘 단결정(6)을 인상한 후, 석영도가니(3)내에 잔류하는 원료융액(2)에, 원료를 추가 투입하여 용융하고, 다음의 실리콘 단결정(6)을 인상한다는 공정을 반복하고, 1개의 석영도가니로 복수의 실리콘 단결정(6)을 인상하는 방법이다.The multiple impression is a phenomenon in which the silicon single crystal 6 is pulled up from the raw material melt 2 contained in the quartz crucible 3 and then the raw material melt 2 remaining in the quartz crucible 3 is further charged to melt And the next step of pulling up the silicon single crystal 6 is repeated and a plurality of silicon single crystals 6 are pulled up with one quartz crucible.

멀티인상의 경우에는, 앞의 단결정의 육성에 이용된 원료와 동일한 원료를 이용하여 차회의 육성을 행하는 것이 보다 바람직하다. 이와 같이 하면, 후술하는 SP4에 있어서, 보다 정도가 좋은 추정이 가능하다.In the case of the multi-impression, it is more preferable to carry out the subsequent growth by using the same raw material as the raw material used for growing the single crystal. In this way, a better estimate can be made in the SP4 described later.

또한, 앞의 실리콘 단결정(6)으로부터 도전형 및 저항률의 측정용 샘플을 제작하고 측정하고 있는 동안에, 앞의 것과 동일한 원료를 용융해두면, 시간의 로스를 저감하는 것이 가능하다.It is also possible to reduce the time loss if the same raw material as that described above is melted while measuring and measuring the conductivity type and the resistivity from the silicon single crystal 6.

(실리콘 세봉의 도전형 및 삽입량 결정공정)(Conductive type and insertion amount determination step of silicon bending)

SP2 또는 SP3으로 측정된 도전형 및 저항률에 기초하여, 원료융액(2)에 삽입할 상기 실리콘 세봉의 도전형, 및 삽입량을 결정한다(SP4).Based on the conductive type and resistivity measured by SP2 or SP3, the conductivity type and insertion amount of the silicon sesbone to be inserted into the raw material melt 2 are determined (SP4).

실리콘 세봉의 도전형 및 삽입량 결정공정(SP4)에 있어서 원료융액(2)에 삽입하는 실리콘 세봉의 도전형 및 삽입량의 결정은, 구체적으로는, 예를 들어, 도 3에 나타낸 순서와 같이 하여 결정할 수 있다.More specifically, the determination of the conductivity type and the insertion amount of the silicon beads to be inserted into the raw material melt 2 in the conductive type and the amount-of-insertion determining step (SP4) of the silicon beak, for example, .

우선, 샘플결정 육성공정(SP2) 혹은 멀티인상공정(SP3)에서 측정된 단결정의 도전형 및 저항률로부터, 다음에 육성하는 실리콘 단결정(6)의 도전형 및 저항률을 추정한다(SP7).First, the conductivity type and resistivity of the silicon single crystal 6 to be grown next are estimated from the conductivity type and resistivity of the single crystal measured in the sample crystal growing step (SP2) or the multiple pulling step (SP3) (SP7).

이어서, 추정한 도전형이 원하는 도전형인지를 판정한다(SP8).Then, it is determined whether the estimated conductive type is a desired conductive type (SP8).

추정한 도전형이 원하는 도전형인 경우는, 이어서, 추정한 저항률이 원하는 저항률에 비해 높은지, 낮은지, 혹은 적절한 값인지를 판정한다(SP9).If the estimated conductivity type is the desired conductivity type, then it is determined whether the estimated resistivity is higher, lower, or an appropriate value than the desired resistivity (SP9).

SP9에 있어서, 높다고 판정된 경우, 혹은 SP8에서 부정결과인 경우, 즉, 추정한 도전형이 원하는 도전형이고, 추정한 저항률이 원하는 저항률보다 높은 경우, 혹은 추정한 도전형이 원하는 도전형과는 반대극성인 경우는, 원하는 도전형과 동일한 도전형의 실리콘 세봉을, 단결정이 원하는 저항률이 되도록, 원료융액(2)에 용융하는 것을 결정한다(SP10).SP9, or when the estimated conductivity type is a desired conductivity type and the estimated resistivity is higher than the desired resistivity, or when the estimated conductivity type is not the desired conductivity type In the case of the opposite polarity, it is determined (SP10) that the silicon beads of the same conductivity type as the desired conductivity type are melted in the raw material melt 2 so that the single crystal has a desired resistivity.

또한, SP9에 있어서, 추정한 저항률이 원하는 저항률에 비해 적절하다고 판단된 경우, 즉, 원하는 도전형 및 저항률에 대하여, 추정한 도전형 및 저항률이 적절한 경우에는, 실리콘 세봉을 원료융액(2)에 용융하지 않는 것을 결정한다(SP11).When the estimated resistivity is judged to be more appropriate than the desired resistivity in SP9, that is, when the estimated conductivity type and the resistivity are appropriate for the desired conductivity type and resistivity, the silicon sheath is applied to the raw material melt 2 It is determined not to melt (SP11).

여기서, 원하는 저항률에 대하여, 추정한 저항률이 적절한 경우란, 원하는 저항률 규정범위에 대하여, 추정한 저항률이 이 규정범위에 들어가는 경우를 말한다.Here, the case where the estimated resistivity is appropriate for a desired resistivity refers to a case where the estimated resistivity falls within the specified range with respect to the prescribed resistivity range.

또한, SP9에 있어서, 추정한 저항률이 원하는 저항률과 비교했을 때 낮다고 판정된 경우, 즉, 추정한 도전형이 원하는 도전형이고, 상기 추정한 저항률이 상기 원하는 저항률보다 낮은 경우에는, 원하는 도전형과는 반대극성인 도전형의 실리콘 세봉을 원하는 저항률이 되도록, 원료융액(2)에 용융하는 것을 결정한다(SP12).When it is determined in SP9 that the estimated resistivity is lower than the desired resistivity, that is, when the estimated conductivity type is a desired conductivity type and the estimated resistivity is lower than the desired resistivity, (SP12) determines that the conductive silicon bar having the opposite polarity is melted in the raw material melt 2 so as to have a desired resistivity.

이러한 방법을 이용하면 사전에 측정된 저항률로부터 예상되는 원료융액(2) 중의 도펀트 농도가, 높은 경우에도, 낮은 경우에도, 더 나아가 반대극성인 경우에도 조정하는 것이 가능하다.With this method, it is possible to adjust even when the dopant concentration in the raw material melt 2 expected from the previously measured resistivity is high, low, or even of opposite polarity.

(실리콘 세봉 용융공정)(Silicone Seal Melting Process)

이어서, 예를 들어 상기 서술한 바와 같은 실리콘 세봉의 도전형 및 삽입량 결정공정(SP4)에서 결정한 도전형의 실리콘 세봉을 결정된 양으로, 원료융액(2)에 삽입하고, 용융함으로써 원료융액(2) 중의 도펀트량을 조정하고, 원료융액(2)으로부터 육성되는 실리콘 단결정(6)의 저항률을 조정한다(도 2의 SP5 참조).Then, for example, the conductive silicon besses of the conductive type determined in the conductive type and the amount-of-insertion determining step SP4 of the above-described silicon seals are inserted into the raw material melt 2 in a determined amount and melted to obtain the raw material melt 2 ) Is adjusted so that the resistivity of the silicon single crystal 6 grown from the raw material melt 2 is adjusted (see SP5 in Fig. 2).

또한, 실리콘 세봉 용융공정은, 후술하는 실리콘 단결정 인상공정 중에 행할 수도 있다. 본 발명의 실리콘 단결정 육성장치이면, 실리콘 단결정(6)을 육성을 하고 있을 때, 원료융액(2)에 실리콘 세봉을 삽입하여 용융해도, 실리콘 단결정(6)이 유전위화될 가능성은 낮다.The silicon sealing melt process may also be performed during a silicon single crystal pulling process described later. With the silicon single crystal growing apparatus of the present invention, there is a low possibility that the silicon single crystal 6 is unfavorable to the dielectric even when the silicon single crystal 6 is being grown and the silicon seed rod is inserted into the raw material melt 2 and melted.

(실리콘 단결정 인상공정)(Silicon single crystal pull-up process)

그리고, 실리콘 세봉에 의해 도펀트 농도가 조정된 원료융액(2)으로부터, 실리콘 단결정(6)을 인상한다(도 2의 SP6 참조).Then, the silicon single crystal 6 is pulled up from the raw material melt 2 whose dopant concentration is adjusted by the silicon bending (see SP6 in Fig. 2).

상기와 같은 본 발명의 단결정 육성방법이면, 원하는 도전형 및 저항률의 실리콘 단결정(6)을 정도좋게 제조할 수 있다.With the single crystal growing method of the present invention as described above, it is possible to produce the silicon single crystal 6 of a desired conductivity type and resistivity with good precision.

이때, 육성되는 실리콘 단결정(6)의 저항률을 750Ωcm 이상, 더 나아가 3000Ωcm로 할 수 있다. 본 발명에 의해, 이러한 고저항률 단결정을 간단하고 고정도로 육성할 수 있다.At this time, the resistivity of the silicon single crystal 6 to be grown can be set to 750? Cm or more, more preferably 3000? Cm. According to the present invention, such a high resistivity single crystal can be easily and highly cultivated.

이상에서 서술한 단결정 육성장치 또는 단결정 육성방법에 의해 육성된 결정은, 저항률이 정도좋게 제어되어 있어 유용하다.The crystals grown by the single crystal growing apparatus or the single crystal growing method described above are useful because their resistivity is controlled to be good.

이와 같이 저항률이 정도좋게 제어된 단결정은 디바이스를 설계함에 있어서 유용하다. 특히 저항률의 제어가 어려운 고저항률의 단결정에 있어서, 저항률을 정확히 제어하고 있는 단결정은, 특히 유용하다.Such a single crystal with a controlled resistivity is useful in designing a device. Particularly, in a single crystal of high resistivity, in which the resistivity is difficult to control, a single crystal which precisely controls the resistivity is particularly useful.

실시예Example

이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하나, 본 발명은 이들로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples and comparative examples of the present invention, but the present invention is not limited thereto.

(실시예 1)(Example 1)

P를 도프(ド-プ)하고, 도전형이 N형이며, 저항률을 1Ωcm로 조정한 실리콘 세봉과, B를 도프하고, 도전형이 P형이며, 저항률을 1Ωcm로 조정한 실리콘 세봉을 준비하였다.A silicon sesbone was doped with P and doped with B and doped with B, and the conductive type was P-type, and the resistivity was adjusted to 1? Cm. .

실리콘 세봉은 양단의 저항률은 P형인 경우는 1Ωcm±1.5%, N형인 경우는 1Ωcm±4%이고, 직경이 약 300mm이며, 길이가 약 300mm인 실리콘 단결정의 블록으로부터 세로Ⅹ가로Ⅹ길이가, 2cmⅩ2cmⅩ30cm인 각기둥으로 하여 잘라낸 것을 이용하였다. The silicon crossbars have a length X width x length of 2 cm x 2 cm x 30 cm from a block of silicon single crystal having a resistivity of 1Ω cm ± 1.5% for both P type and 1Ω cm ± 4% for N type, a diameter of about 300 mm and a length of about 300 mm Were used.

이와 같이 하여 준비한 실리콘 세봉을 실리콘 세봉 삽입기에 장착하여 메인챔버내에 설치하였다.The silicone sebe thus prepared was attached to the silicone seal inserting device and installed in the main chamber.

우선, 멀티인상방법으로, 앞의 실리콘 단결정을 육성하는 멀티인상공정을 행하였다. 여기서는, 목표의 실리콘 단결정을, 도전형이 P형이고, 저항률이 750 내지 1500Ωcm인 것으로서, 톱(トップ)측에서의 저항률이 P형 1450Ωcm가 되도록 조정한 도펀트B를 원료의 다결정 실리콘과 함께 석영도가니에 충전하고, 히터에 의해 가열하고, 용융하였다.First, a multi-pulling process for growing the above-described silicon single crystal was performed by a multi-pulling method. Here, the target silicon single crystal is doped with the polycrystalline silicon of the raw material in the quartz crucible with the conductivity type being P type, the resistivity being 750 to 1500? Cm and the resistivity adjusted to be P type 1450? Cm at the top side , Heated by a heater, and melted.

이 원료융액으로부터 직경이 약 206mm인 앞의 실리콘 단결정을 육성하였다. 이 앞의 실리콘 단결정으로부터 저항률을 측정하기 위하여, 샘플을 잘라내고, 도전형 및 저항률을 측정하였다.The preceding silicon single crystal having a diameter of about 206 mm was grown from this raw material melt. In order to measure the resistivity from the silicon single crystal in front, a sample was cut out, and the conductivity type and resistivity were measured.

그리고, 샘플을 측정하고 있는 동안, 앞의 실리콘 단결정의 육성에서 이용한 것과 동일한 원료를 석영도가니에 추가 투입하여 용융하고, 원료융액의 총중량을 200kg으로 되돌려두었다.While the sample was being measured, the same raw material as that used for growing the silicon single crystal was further added to the quartz crucible and melted, and the total weight of the raw material melt was returned to 200 kg.

용융이 완료된 후에, 샘플의 저항률의 측정결과가 판명되었다. 그 결과, 앞의 실리콘 단결정의 톱(トップ)측의 도전형이 P형이고 저항률이 약 1100Ωcm, 보텀(ボトム)부의 저항률이 P형 약 800Ωcm로 목표의 저항률보다 약간 낮았다.After the melting was completed, the measurement result of the resistivity of the sample was found. As a result, the conductivity type on the top side of the silicon single crystal was P type, the resistivity was about 1100? Cm, and the resistivity of the bottom was about 800? Cm, which was slightly lower than the target resistivity.

이로부터 추정되는 앞의 실리콘 단결정을 육성한 후의 원료융액 중의 B농도는 2.2Ⅹ1013(atoms/cm3)였다. 그리고, 이 원료융액에 원료를 추가 투입하고, 용융한 후의 원료융액 중의 B농도는 7.3Ⅹ1012(atoms/cm3)로 추정되었다. 그리고, 이 원료융액으로부터 다음에 육성되는 단결정은 도전형이 P형이고, 저항률이 2300-1700Ωcm로 추정되었다.This B concentration in the melt after the growing front of the single-crystal silicon which is estimated from was 2.2Ⅹ10 13 (atoms / cm 3) . The B concentration in the raw material melt after addition of the raw material to the raw material melt and melting was estimated to be 7.3 x 10 12 (atoms / cm 3 ). The single crystal grown next from this raw material melt was assumed to have a P-type conductivity and a resistivity of 2300-1700? Cm.

다음의 단결정에서 요구되는 원하는 도전형은 P형이고, 원하는 저항률은 750 내지 1500Ωcm였다.The desired conductivity type required for the next single crystal is P-type and the desired resistivity is 750 to 1500? Cm.

실리콘 세봉의 도전형 및 삽입량 결정공정에서, 상기 서술한 앞의 실리콘 단결정의 측정결과로부터 추정되는, 다음에 육성하는 실리콘 단결정의 도전형은, 원하는 도전형이고, 추정되는 저항률은 원하는 저항률보다 높은 것이므로, 원하는 도전형(P형)의 실리콘 세봉을, 원하는 저항률이 되도록, 원료융액에 용융하는 것을 결정하였다.The conductivity type of the silicon single crystal to be grown next, which is estimated from the above-described measurement result of the silicon single crystal described above in the conductive type and the insertion amount determination step of the silicon bending rod, is a desired conductivity type and the estimated resistivity is higher than the desired resistivity , It was decided to melt the silicon beam of the desired conductivity type (P type) into the raw material melt so as to have a desired resistivity.

이에, 톱 측에서의 저항률을 1450Ωcm 정도로 조정하기 위하여 필요한 도펀트량을 앞의 단결정의 저항률로부터 산출하였다. 그 결과, 도전형이 P형이고, 저항률을 1Ωcm로 조정한 실리콘 세봉의 중량으로 56g에 상당하였다.Thus, the amount of dopant necessary for adjusting the resistivity at the top side to about 1450? Cm was calculated from the resistivity of the foregoing single crystal. As a result, the conductive type was P type, and it was equivalent to 56 g in terms of the weight of the silicon thin film whose resistivity was adjusted to 1? Cm.

이에, 실리콘 세봉 용융공정에서, P형의 실리콘 세봉의 56g에 상당하는 60mm분을 원료융액에 삽입하여 용융하였다. 그 후, 실리콘 단결정 인상공정에서, 실리콘 단결정을 육성하였다.Thus, in the silicon bending process, 60 mm portions equivalent to 56 g of the P-type silicon cutting bar were inserted into the raw material melt and melted. Thereafter, in the silicon single crystal pulling step, a silicon single crystal was grown.

그 결과, 톱 측에서 도전형이 P형이고, 저항률이 1460Ωcm, 보텀부에서 1060Ωcm로 목적의 저항률을 얻을 수 있었다.As a result, the desired resistivity was obtained at the top side, the conductive type being P type, the resistivity of 1460? Cm, and the bottom of 1060? Cm.

(실시예 2)(Example 2)

실시예 1과 동일한 공정으로 앞의 실리콘 단결정을 육성하였다. 그리고, 실시예 1과 마찬가지로, 앞의 실리콘 단결정으로부터 저항률을 측정하기 위하여, 샘플을 잘라내고, 도전형 및 저항률을 측정하였다.The foregoing silicon single crystal was grown by the same process as in Example 1. Then, in the same manner as in Example 1, to measure the resistivity from the preceding silicon single crystal, a sample was cut out, and the conductivity type and resistivity were measured.

그리고, 샘플을 측정한 결과, 톱 측의 도전형이 P형이고, 저항률이 약 2000Ωcm, 보텀부의 도전형이 P형이고, 저항률이 약 1520Ωcm였다.As a result of measurement of the sample, the top side conductive type was P type, the resistivity was about 2000? Cm, the conductivity type of the bottom portion was P type, and the resistivity was about 1520? Cm.

이 결과로부터, 원료를 추가 투입하여, 용융한 원료융액으로부터 다음에 육성되는 실리콘 단결정의 도전형 및 저항률은, 도전형이 P형이고, 저항률이 3900-3300Ωcm 정도로 추정되었다.From this result, it was estimated that the conductivity type and the resistivity of the silicon single crystal grown next from the molten raw material melt by further adding the raw material were P type conductivity and about 3900 - 3300? Cm.

다음에 육성하는 실리콘 단결정에서의 원하는 도전형은 불문이나, 원하는 저항률은 4000Ωcm 이상이었다.Regardless of the desired conductivity type in the silicon single crystal grown next, the desired resistivity was 4000? Cm or more.

이 경우, 실리콘 세봉의 도전형 및 삽입량 결정공정에서, 원하는 도전형을 P형으로 하면, 상기의 측정결과로부터 추정되는 도전형은, 원하는 도전형이고, 추정되는 저항률은 원하는 저항률보다 낮은 것이므로, 원하는 도전형과는 반대극성인 도전형, 즉 도전형이 N형인 실리콘 세봉을 원하는 저항률이 되도록 원료융액에 용융하는 것을 결정할 수 있다.In this case, assuming that the desired conductivity type is P-type in the conductive type and the amount-of-insertion determining step of the silicon bend, the conductive type estimated from the above measurement result is the desired conductive type and the estimated resistivity is lower than the desired resistivity, It is possible to determine that the conductive type of silicon having the opposite polarity to the desired conductive type, that is, the silicon type having the conductive type of N type, is melted in the raw material melt so as to have a desired resistivity.

혹은, 원하는 도전형이 N형이고, 원하는 저항률이 4000Ωcm 이상이라고 하면, 상기의 측정결과로부터 추정되는 도전형은, P형이므로, 원하는 도전형과는 반대극성인 도전형이 되기 때문에, 원하는 도전형과 동일한, 즉 도전형이 N형인 실리콘 세봉을 원하는 저항률이 되도록 원료융액에 용융하는 것을 결정할 수 있다.Alternatively, when the desired conductive type is N type and the desired resistivity is 4000? Cm or more, the conductive type estimated from the above measurement result is of the P type, and thus becomes a conductive type opposite in polarity to the desired conductive type, It is possible to determine to melt the raw silicon melt so as to have a desired resistivity.

여기서는, 원하는 도전형을 P형으로 하기로 했으므로, 이를 위하여 필요한 도펀트량을 앞의 단결정의 저항률로부터 산출하면, 도전형이 N형이고, 저항률을 1Ωcm로 조정한 실리콘 세봉의 중량으로 37g에 상당하였다.In this case, the desired conductivity type is assumed to be P type. Therefore, when the amount of dopant necessary for this purpose is calculated from the resistivity of the preceding single crystal, the conductivity type is N type and corresponds to 37 g in terms of the weight of the silicon sesbone whose resistivity is adjusted to 1? Cm .

이에, 실리콘 세봉 용융공정에서, N형 실리콘 세봉을 약간 많은 40g에 상당하는 43mm분을 원료융액에 삽입하여 용융하고, 그 후, 실리콘 단결정 인상공정에서, 실리콘 단결정을 육성하였다.Thus, in the silicon seaming melt process, a 43 mm portion corresponding to a slightly larger amount of 40 g of the N-type silicon cleans was inserted into the raw material melt and melted. Thereafter, the silicon single crystal was grown in the silicon single crystal pulling process.

그 결과, 톱 측에서 P형 4340Ωcm, 가장 저항률이 낮은 부분에서도 4090Ωcm이어서, 목적의 4000Ωcm 이상의 저항률을 얻을 수 있었다.As a result, the P-type at 4340? Cm at the top side and 4090? Cm at the lowest resistivity part were obtained, and the desired resistivity of 4000? Cm or more was obtained.

실시예 2에서는, 실시예 1과는 달리, 다음에 육성하는 단결정의 원하는 저항률이, 앞의 단결정의 저항률보다 높은 것이었다. 이러한 경우에도 N형과 P형의 양방의 실리콘 세봉을 장착했으므로, 원하는 저항률의 단결정을 육성할 수 있었다.In Example 2, unlike Example 1, the desired resistivity of the single crystal to be grown next was higher than the resistivity of the foregoing single crystal. In this case, since both the N-type and P-type silicon sesbons were mounted, a single crystal having a desired resistivity could be grown.

(실시예 3)(Example 3)

도전형이 P형이고, 저항률이 1Ωcm인 실리콘 세봉과, 마찬가지로 도전형이 P형이고, 저항률 10Ωcm인 실리콘 세봉을, 도 1에 나타낸 바와 같은 단결정 육성장치의 실리콘 세봉 삽입기에 장착하였다.A silicon cut bar having a P-type conductivity and a resistivity of 1? Cm and a silicon cut bar having a P-type conductivity and a resistivity of 10? Cm were similarly mounted on a silicon seal inserting device of a single crystal growing device as shown in Fig.

멀티인상공정에서의, 앞의 실리콘 단결정의 목표를, 도전형이 P형이고, 저항률이 5000Ωcm 이상인 것으로 하였다. 이에, 석영도가니에, 충전하는 도펀트를 매우 적은 P형 도펀트로 한 것 이외는, 실시예 1과 동일한 방법으로 앞의 실리콘 단결정을 육성하고, 앞의 실리콘 단결정으로부터 저항률을 측정하기 위하여, 샘플을 잘라내고, 도전형 및 저항률을 측정하였다.In the multi-pulling process, the target of the foregoing silicon single crystal was assumed to be a P-type conductivity and a resistivity of 5000? Cm or more. The above silicon single crystal was grown in the same manner as in Example 1 except that the dopant to be filled was a very small amount of P-type dopant in the quartz crucible. In order to measure the resistivity from the preceding silicon single crystal, The conductivity type and the resistivity were measured.

그리고, 실시예 1과 마찬가지로, 샘플을 측정하는 동안에, 앞의 실리콘 단결정의 육성에서 이용한 것과 동일한 원료를 석영도가니에 추가 투입하여 용융하고, 원료융액의 총중량을 200kg으로 되돌려 두었다.In the same manner as in Example 1, during the measurement of the sample, the same raw material as that used for growing the silicon single crystal was further added to the quartz crucible and melted, and the total weight of the raw material melt was returned to 200 kg.

샘플을 측정한 결과, 톱 측의 도전형이 P형이고, 저항률이 약 6200Ωcm, 보텀부의 도전형이 P형이고, 저항률이 약 4850Ωcm였다.As a result of measurement of a sample, the top side conductive type was P type, the resistivity was about 6200? Cm, the conductivity type of the bottom part was P type, and the resistivity was about 4850? Cm.

이 결과로부터, 원료를 추가 투입하여 용융한 원료융액으로부터 다음에 육성되는 실리콘 단결정의 도전형 및 저항률은, 도전형이 P형이고, 저항률이 12500-11500Ωcm 정도로 추정되었다.From these results, it was estimated that the conductivity type and the resistivity of the silicon single crystal grown next from the raw material melt in which the raw material was further melted and melted had a P-type conductivity and a resistivity of about 12500-11500? Cm.

다음의 단결정에서 요구되는 원하는 도전형은 P형이고, 저항률은 5000Ωcm 이상이었다.The desired conductivity type required for the following single crystal was P type and the resistivity was 5000? Cm or more.

도전형이 P형이고 고저항률인 것이면 되므로, P형 도펀트를 소량 투입할 목적으로, 도전형이 P형이고, 저항률 10Ωcm인 실리콘 세봉을 60g을 원료융액에 삽입하고 용융하여, 실리콘 단결정을 육성하였다.For the purpose of introducing a small amount of the P-type dopant, 60 g of a silicon sebe having a P-type conductivity and a resistivity of 10? Cm was inserted into the raw material melt and melted to grow a silicon single crystal .

이 실리콘 단결정의 저항률을 측정하고 있는 동안에, 앞의 실리콘 단결정의 육성에서 이용한 것과 동일한 원료를 석영도가니에 추가 투입하여 용융하고, 원료융액의 총중량을 200kg으로 되돌려 두었다.While measuring the resistivity of the silicon single crystal, the same raw material as that used in growing the silicon single crystal was further added to the quartz crucible and melted, and the total weight of the raw material melt was returned to 200 kg.

저항률의 측정의 결과는, 톱 측의 저항률이 P형 약 9700Ωcm, 보텀부의 저항률이 P형 약 8300Ωcm였다.As a result of measuring the resistivity, the resistivity at the top side was about 9700? Cm in p-type, and the resistivity at the bottom was about 8300? Cm in p-type.

다음의 단결정에서 요구되는 원하는 도전형도 P형이고, 저항률도 5000Ωcm 이상이었다.The desired conductivity type required for the following single crystal was also P-type, and the resistivity was 5000? Cm or more.

2개째의 단결정의 측정결과로부터, 원료를 추가 투입하여, 용융한 원료융액으로부터 다음에 육성되는 실리콘 단결정의 도전형 및 저항률은, 도전형이 P형이고, 저항률이 17000-16000Ωcm 정도로 추정되고, 원료의 불균일을 고려하면, N형으로 반전될 가능성도 부정할 수 없는 레벨이었다.From the measurement results of the second single crystal, the conductivity type and the resistivity of the silicon single crystal grown next from the molten raw melt by additionally feeding the raw material are estimated to be P type, the resistivity is about 17000-16000? Cm, The possibility of reversing to N type was also undeniably level.

이에, 실리콘 세봉의 도전형 및 삽입량 결정공정에서, 상기의 측정결과로부터 추정한 도전형이 원하는 도전형이며, 추정한 저항률이 원하는 저항률보다 높거나, 혹은, 원하는 도전형과는 반대극성이 될 가능성이 있으므로, 원하는 도전형과 동일한 도전형의 실리콘 세봉을, 단결정이 원하는 저항률이 되도록, 원료융액에 용융하는 것을 결정하였다.Therefore, in the step of determining the conductivity type and the amount of insertion of the silicon bend, it is preferable that the conductivity type estimated from the measurement result is a desired conductivity type, and the estimated resistivity is higher than the desired resistivity or opposite to the desired conductivity type It was decided to melt the silicon barrier of the same conductivity type as the desired conductivity type into the raw material melt so that the single crystal had a desired resistivity.

이에, 톱 측에서의 저항률을 6500Ωcm 정도로 조정하기 위하여 필요한 도펀트량을 앞의 단결정의 저항률로부터 산출하였다.Thus, the amount of dopant necessary for adjusting the resistivity at the top side to about 6500? Cm was calculated from the resistivity of the foregoing single crystal.

그 결과, 실리콘 세봉 용융공정에서, 도전형이 P형이고, 저항률이 1Ωcm인 실리콘 세봉을 20g을 원료융액에 삽입하여 용융하였다. 그 후, 실리콘 단결정 인상공정에서, 실리콘 단결정을 육성하였다.As a result, 20 g of a silicon sesquium having a P-type conductivity and a resistivity of 1? Cm was inserted into the raw material melt and melted in the silicon bending process. Thereafter, in the silicon single crystal pulling step, a silicon single crystal was grown.

그 결과, 톱 측의 도전형이 P형, 저항률이 약 6600Ωcm, 보텀부의 도전형이 P형이고, 저항률이 약 5500Ωcm인 목적의 도전형 및 저항률을 얻을 수 있었다.As a result, the desired conductivity type and resistivity of the top side conductive type were P type, the resistivity was about 6600? Cm, the bottom type conductive type was P type, and the resistivity was about 5500? Cm.

이와 같이 동일한 도전형이기는 하나, 저항률이 상이한 실리콘 세봉을 준비함으로써 저항률의 제어를 보다 정도좋게 할 수 있었다.As described above, although the same conductive type was used, the resistivity could be controlled better by preparing silicon beads having different resistivities.

(비교예)(Comparative Example)

실리콘 세봉을 삽입할 수 있도록 되어 있지 않은, 통상의 단결정 육성장치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하여 실리콘 단결정을 육성하였다.A silicon single crystal was grown in the same manner as in Example 1, except that a conventional single crystal growing apparatus not capable of inserting a silicon thin bar was used.

단, 앞의 단결정을 육성하고, 이 단결정으로부터 저항률 측정용 샘플을 잘라내고, 샘플의 도전형 및 저항률을 측정하기까지의 동안에, 단결정 육성장치에서의 작업을 정지하고 기다리고 있었다.However, the preceding single crystal was grown, and the sample for resistivity measurement was cut out from the single crystal, and the operation in the single crystal growing apparatus was stopped and waited until the conductivity type and the resistivity of the sample were measured.

샘플의 저항률의 측정결과가 판명된 후, 도전형이 P형이고, 저항률이 750 내지 1500Ωcm가 되도록, 원하는 도펀트를 추가 투입한 원료와 함께 용융하여 원료융액의 총량을 200kg으로 되돌리고 나서, 다음의 단결정을 육성하였다.After the result of the measurement of the resistivity of the sample was proved, the total amount of the raw material melt was returned to 200 kg with the raw material to which the desired dopant was added so that the conductivity type was P type and the resistivity was 750 to 1500? Cm, .

도전형 및 저항률은 목적한대로의 것이 얻어졌으나, 실시예의 방법과 비교했을 때 약 8시간이 더 걸렸다. 실시예의 방법에서는 실리콘 세봉을 용융하기 위한 시간이 필요하기는 하나, 저항률의 측정을 기다리지 않고 공정이 진행되었기 때문에, 로스시간(ロス時間)을 단축하는 것이 가능하였다.The conductive type and the resistivity were obtained as intended, but it took about 8 hours as compared with the method of the embodiment. In the method of the embodiment, it is possible to shorten the loss time (loss time) because the process has proceeded without waiting for the measurement of the resistivity although it takes time to melt the silicon seal.

또한, 본 발명은, 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태는 예시이며, 본 발명의 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 동일한 작용효과를 나타내는 것은, 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.The present invention is not limited to the above-described embodiments. The above-described embodiments are illustrative, and any of those having substantially the same structure as the technical idea described in the claims of the present invention and exhibiting the same operational effects are included in the technical scope of the present invention.

Claims (8)

쵸크랄스키법에 의해 실리콘 단결정을 육성하기 위한 단결정 육성장치로서,
상기 단결정 육성장치는, 원료융액을 수용하는 석영도가니와, 상기 석영도가니를 가열보온하는 히터가 배치되는 메인챔버와, 상기 메인챔버의 상부에 접속되고, 육성한 실리콘 단결정이 인상되어 수납되는 인상챔버를 구비하고,
상기 메인챔버는, 도펀트를 포함하는 복수의 실리콘 세봉을 각각 독립적으로 상기 원료융액에 삽입하고, 용융시킬 수 있는 실리콘 세봉 삽입기를 구비하는 것을 특징으로 하는 단결정 육성장치.
As a single crystal growing apparatus for growing a silicon single crystal by the Czochralski method,
The single crystal growing apparatus includes a main chamber in which a quartz crucible for containing a raw material melt and a heater for heating and heating the quartz crucible are disposed; a main chamber connected to an upper portion of the main chamber, And,
Wherein the main chamber includes a silicon seal inserter capable of inserting and melting a plurality of silicon sesques each including a dopant into the raw material melt independently.
제1항에 있어서,
상기 복수의 실리콘 세봉 중 적어도 1개는 N형의 도펀트를 포함하는 것이며, 적어도 1개는 P형의 도펀트를 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 육성장치.
The method according to claim 1,
Wherein at least one of the plurality of silicon beads comprises an N-type dopant, and at least one of the plurality of silicon beads comprises a P-type dopant.
제2항에 있어서,
상기 N형 도펀트가 P, As, Sb, Bi, N 중 어느 하나 혹은 복수이며, 상기 P형 도펀트가 B, Ga, In, Al 중 어느 하나 혹은 복수인 것을 특징으로 하는 단결정 육성장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the N-type dopant is any one or a plurality of P, As, Sb, Bi and N, and the P-type dopant is any one or more of B, Ga, In and Al.
제3항에 있어서,
상기 N형 도펀트가 P이며, 상기 P형 도펀트가 B인 것을 특징으로 하는 단결정 육성장치.
The method of claim 3,
Wherein the N-type dopant is P and the P-type dopant is B.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 단결정 육성장치를 이용하여, 실리콘 단결정을 육성하는 실리콘 단결정 육성방법으로서,
상기 석영도가니에 원료를 충전하여 용융하는 원료용융공정과, 샘플결정을 육성하고, 상기 샘플결정의 도전형과 저항률을 측정하는 샘플결정 육성공정과,
혹은 상기 석영도가니에서 복수개의 상기 실리콘 단결정을 육성하는 멀티인상에 있어서는, 앞의 실리콘 단결정의 도전형과 저항률을 측정하는 멀티인상공정과,
상기 측정된 도전형과 저항률에 기초하여, 상기 원료융액에 삽입할 상기 실리콘 세봉의 도전형, 및 삽입량을 결정하는 실리콘 세봉의 도전형 및 삽입량 결정공정과,
상기 결정된 도전형의 실리콘 세봉을 결정된 양으로 상기 원료융액에 삽입하고, 용융함으로써 상기 원료융액 중의 도펀트량을 조정하고, 상기 원료융액으로부터 육성되는 상기 실리콘 단결정의 저항률을 조정하는 실리콘 세봉 용융공정과,
상기 원료융액으로부터, 실리콘 단결정을 인상하는 실리콘 단결정 인상공정을 갖는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 육성방법.
A silicon single crystal growing method for growing a silicon single crystal by using the single crystal growing apparatus according to any one of claims 1 to 4,
A sample melting step of melting the quartz crucible by filling the raw material with molten material; a sample crystal growing step of growing the sample crystal and measuring the conductivity type and resistivity of the sample crystal;
In a multi-pulling operation in which a plurality of silicon single crystals are grown in the quartz crucible, a multi-pulling step of measuring the conductivity type and the resistivity of the silicon single crystal,
A conductive type and an insertion amount determining step of the silicon beak to determine the conductivity type and the insertion amount of the silicon beak to be inserted into the raw material melt on the basis of the measured conductivity type and the resistivity,
A silicon sealing fusing step of inserting the determined conductive type silicon seed into the raw material melt in a determined amount and melting to adjust the amount of dopant in the raw material melt and adjusting the resistivity of the silicon single crystal grown from the raw material melt,
And a silicon single crystal pulling step of pulling up the silicon single crystal from the raw material melt.
제5항에 있어서,
상기 실리콘 세봉의 도전형 및 삽입량 결정공정에 있어서,
상기 측정된 도전형과 저항률로부터, 다음에 육성하는 실리콘 단결정의 도전형 및 저항률을 추정하고, 상기 추정한 도전형이 원하는 도전형이고, 상기 추정한 저항률이 원하는 저항률보다 높은 경우, 혹은 상기 추정한 도전형이 상기 원하는 도전형과는 반대극성인 경우에는, 상기 원하는 도전형과 동일한 도전형의 상기 실리콘 세봉을 상기 원하는 저항률이 되도록, 상기 원료융액에 용융하는 것을 결정하고,
상기 원하는 도전형 및 저항률에 대하여, 상기 추정한 도전형 및 저항률이 적절한 경우에는, 상기 실리콘 세봉을 용융하지 않는 것을 결정하고,
상기 추정한 도전형이 원하는 도전형이고, 상기 추정한 저항률이 상기 원하는 저항률보다 낮은 경우에는, 상기 원하는 도전형과는 반대극성인 도전형의 상기 실리콘 세봉을 상기 원하는 저항률이 되도록, 상기 원료융액에 용융하는 것을 결정하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 육성방법.
6. The method of claim 5,
In the step of determining the conductivity type and inserting amount of the silicon beak,
Wherein the conductive type and the resistivity of the silicon single crystal grown next are estimated from the measured conductivity type and the resistivity, and when the estimated conductivity type is a desired conductivity type and the estimated resistivity is higher than a desired resistivity, And when the conductivity type is opposite in polarity to the desired conductivity type, it is determined to melt the silicon bead of the same conductivity type as that of the desired conductivity type in the raw material melt so as to have the desired resistivity,
Determining that the silicone sheath is not melted when the estimated conductivity type and resistivity are appropriate for the desired conductivity type and resistivity,
Wherein the conductivity type of the conductive silicon of the conductivity type opposite to the desired conductivity type is set to be the desired resistivity when the estimated conductivity type is a desired conductivity type and the estimated resistivity is lower than the desired resistivity, And melting the silicon single crystal.
제5항 또는 제6항에 있어서,
육성되는 상기 실리콘 단결정의 저항률을 750Ωcm 이상의 실리콘 단결정으로 하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 육성방법.
The method according to claim 5 or 6,
Wherein a silicon single crystal having a resistivity of 750? Cm or more is grown on the silicon single crystal grown.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
육성되는 상기 실리콘 단결정의 저항률을 3000Ωcm 이상의 실리콘 단결정으로 하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 육성방법.
8. The method according to any one of claims 5 to 7,
Wherein a silicon single crystal having a resistivity of 3000? Cm or more is grown as a silicon single crystal.
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