KR20190073389A - 단결정 인상장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 단결정 인상장치로서, 도펀트공급수단은, 챔버의 외부에 마련되고, 도펀트를 수납하고, 챔버내에 투입하는 투입장치와, 챔버의 내부에 마련되고, 투입장치로부터 투입된 도펀트를 유지하여 승화시키는 승화실과, 이 승화실에 캐리어가스를 도입하는 캐리어가스 도입장치와, 캐리어가스와 함께, 승화실에서 승화된 도펀트를 원료융액면에 분사하는 분사장치를 구비하고, 분사장치는, 승화실과 연결되는 튜브와 복수의 분사구를 구비하고, 원료융액면에 승화된 도펀트를, 튜브를 개재하여 복수의 분사구로부터 분산하여 분사하는 단결정 인상장치를 제공한다. 이에 따라, 승화성 도펀트를 도프함에 있어서, 도펀트를 가능한 한 단시간에 효율좋게 도프할 수 있는 단결정 인상장치가 제공된다.

Description

단결정 인상장치

본 발명은, 도가니에 수용된 원료융액으로부터 실리콘 단결정을 쵸크랄스키법으로 인상하는 단결정 인상장치에 관한 것이다.

저내압의 파워디바이스용으로 N형 저저항률 기판의 요구가 점점 강해지고 있다.

복수 스펙의 것을 나누어 만드는 방법으로는, 한번 저항률이 높은 X라는 제품을 인상하여, 남은 멜트(원료융액)에 다시 도펀트를 추가하여 저항률이 낮은 Y라는 제품을 인상하는 AB컷이라는 2개의 단결정을 인상하는 방법이 있다.

더욱 효율좋게 제조하려고 하면, 목표저항률이 높은 X라는 제품은 초기에 투입한 인으로 결정의 TOP측부터 목표로 하고, 직동의 인상도중에 도펀트를 추가하여 저항률이 낮은 Y라는 제품을 제조한다는 1개의 단결정을 인상하는 방법이 있다. 도중도프속도가 빠를수록, 로스를 줄일 수 있다.

또한 저항률이 낮은 결정만으로 제조할 때에는, 인상전의 멜트에 많은 도펀트를 투입하게 되는데, 도펀트의 투입량이 많으면 단결정육성의 콘공정에서 유전위화하기 쉽다는 문제가 있었다. 이것은, 콘공정의 초기에 있어서 탕면 상에 마련된 멜트나 히터로부터의 복사열을 컷하기 위한 차폐물과 멜트표면간의 가스의 선속이 느리므로, 증발한 도펀트나 그 산화물이 결정에 부착되기 때문으로 생각된다.

나아가 N형의 도펀트는 휘발성이 있고, 시딩(seeding) 전에 투입하면 제품이 되는 직동공정을 인상하기 전에 일부가 증발한다는 문제도 있었다.

이러한 의미에서 도펀트가 저농도의 멜트로 콘공정을 행하고, 직동인상 중에 도중도프를 한다는 방법이 채용되는 경우도 있으나(예를 들어 특허문헌 1), 이 때도 도중도프속도가 빠를수록 로스를 줄일 수 있다.

도중도프에 있어서는, 인이나 비소는 승화하는 성질이 있으므로, 노내의 열을 이용하여 승화시키고, 튜브를 통과하여 캐리어가스와 함께 멜트에 분사해서 도프한다는 수법이 채용되는 경우가 많다.

인의 도중도프를 행하는 HZ(핫존)구조는, 도 5와 같이 되어 있다. 메인챔버(102a)의 외에 적린투입장치(116)가 놓여져 있다. 이 중에는 적린이 수납되고, 요동함으로써 적린을 원하는 속도로 낙하시키는 기능이 있다(특허문헌 2). 낙하한 적린은 연결튜브(120)내를 통과하여, 노내에 마련된 승화실(117)에 낙하한다. 또한 캐리어가스도 이 연결튜브(120)내를 흐르도록 되어 있다. 승화실(117)은 1000℃ 이상으로 되어 있으므로, 낙하한 적린은 승화하여 가스가 되고, 캐리어가스와 함께 도프튜브(121)를 통과하여 멜트에 분사된다.

일본특허공개 2008-266093호 공보 일본특허공개 2013-129551호 공보

상기와 같은 도중도프는 단시간에 행할수록 바람직하다.

그러나 도중도프의 속도를 높이면 도프된 부분의 멜트가 고농도가 되므로, 그 영역에서의 증발물이 늘어, 기대한만큼 멜트에 도프되지 않거나, 또한 증발물이 결정에 부착되어 유전위화된다는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 승화성 도펀트를 도프함에 있어서, 도펀트를 가능한 한 단시간에 효율좋게 도프할 수 있는 단결정 인상장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 도가니에 수용된 원료를 가열하여 원료융액으로 하기 위한 히터와, 이 히터와 상기 도가니를 격납하는 챔버와, 승화성의 도펀트를 상기 원료융액에 공급하는 도펀트공급수단을 구비하고, 상기 원료융액으로부터 실리콘 단결정을 쵸크랄스키법으로 인상하는 단결정 인상장치로서, 상기 도펀트공급수단은, 상기 챔버의 외부에 마련되고, 상기 도펀트를 수납하고, 상기 챔버내에 투입하는 투입장치와, 상기 챔버의 내부에 마련되고, 상기 투입장치로부터 투입된 도펀트를 유지하여 승화시키는 승화실과, 이 승화실에 캐리어가스를 도입하는 캐리어가스 도입장치와, 이 캐리어가스 도입장치로부터의 캐리어가스와 함께, 상기 승화실에서 승화된 도펀트를 상기 원료융액면에 분사하는 분사장치를 구비하고 있으며, 이 분사장치는, 상기 승화실과 연결되는 튜브와 복수의 분사구를 구비하고 있으며, 상기 원료융액면에 상기 승화된 도펀트를, 상기 튜브를 개재하여 상기 복수의 분사구로부터 분산하여 분사하는 것을 특징으로 하는 단결정 인상장치를 제공한다.

이러한 단결정 인상장치이면, 승화성 도펀트를 가스도프할 때의, 원료융액 중의 도펀트의 국재화를 억제할 수 있다. 이 때문에, 종래와 같이, 그 국재화한 영역에 있어서 도펀트의 증발량이 증가하고, 증발물 등(증발한 도펀트나 그 산화물)의 부착에 의해 인상결정이 유전위화되거나, 기대한만큼 원료융액에 도프되지 않거나 하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 실제로 원료융액에 용해하여 결정에 취입되는 진짜 도프속도를 빠르게 할 수 있고, 단시간에 효율좋게 도프할 수 있다. 이 때문에, 도프의 로스를 적게 하고, 제조비용을 저감할 수 있다.

또한, 상기 분사장치의 상기 튜브는 2개 이상으로 분기되어 있고, 이 분기의 각 선단에 뚫린 1개 이상의 구멍이, 상기 복수의 분사구를 구성하고 있는 것으로 할 수 있다.

또한, 상기 분사장치의 상기 튜브의 선단에 뚫린 복수의 구멍이, 상기 복수의 분사구를 구성하고 있는 것으로 할 수도 있다.

이들과 같은 복수의 분사구를 갖는 것이면, 원료융액에 도프할 때의 도펀트의 국재화를 효율좋게 방지할 수 있다.

혹은, 상기 분사장치는, 상기 튜브의 선단에 탈착가능한 어댑터가 장비되어 있으며, 이 어댑터에 뚫린 복수의 구멍이, 상기 복수의 분사구를 구성하고 있는 것으로 할 수 있다.

이러한 어댑터에 복수의 분사구를 갖는 것이어도, 원료융액에 도프할 때의 도펀트의 국재화를 효율좋게 방지할 수 있다.

나아가 상기의 경우, 상기 분사장치의 상기 튜브는 2개 이상으로 분기되어 있고, 이 분기의 각 선단에 상기 어댑터가 장비되어 있는 것으로 할 수 있다.

이러한 것이면, 보다 한층, 도펀트의 국재화를 방지하고, 보다 효율좋게 도프하는 것이 가능하다.

또한, 상기 분사장치는, 상기 복수의 분사구를 막는 탈착가능한 캡을 구비한 것으로 할 수 있다.

이러한 캡을 구비한 것이면, 예를 들어 인상조건 등에 따라, 불필요한 분사구에 캡을 해서 막고, 필요한 복수의 분사구만 개방하여 도프를 행할 수 있다. 캡의 탈착에 의해 도프량, 원료융액에 대한 도펀트의 분사영역을 조정할 수 있다.

또한, 상기 도펀트는, 인 또는 비소로 할 수 있다.

이들은 승화성 도펀트로서 종래부터 자주 이용되고 있으므로, 본 발명이 호적하다.

이상과 같이, 본 발명에 따르면, 승화성 도펀트를 가스도프할 때의, 원료융액 중의 도펀트의 국재화를 억제할 수 있다. 따라서, 도펀트의 국재화를 기인으로 하는, 증발량의 증가, 증발물 등의 부착에 의한 인상결정의 유전위화, 도프량의 부족을 방지할 수 있어, 단시간에 효율좋게 도프하는 것이 가능하다. 그 결과, 단결정의 제조수율이 향상된다.

도 1은 본 발명의 단결정 인상장치의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 2a는 분사장치의 일례를 나타내는 측면도이다.
도 2b는 분사장치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 3은 분사장치의 다른 일례를 나타내는 개략도이다.
도 4는 분사장치의 다른 일례를 나타내는 개략도이다.
도 5는 종래의 단결정 인상장치의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 6은 종래의 분사장치의 일례를 나타내는 개략도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 실시의 형태를 설명하나, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다.

도 1에 본 발명의 쵸크랄스키법에 의한 단결정 인상장치의 일례를 나타낸다. 이 단결정 인상장치(1)는, 챔버(2)(메인챔버(2a), 인상챔버(2b))를 갖고 있다. 메인챔버(2a)내에 배치된 흑연도가니(6)내의 석영도가니(5)의 내부에 실리콘멜트(원료융액)(4)가 채워져 있고, 실리콘 단결정(3)은, 이 원료융액(4)으로부터 인상챔버(2b)내에 인상된다. 원료융액(4)을 가열하기 위한 히터(7)는 흑연도가니(6)의 외주에 설치되고, 이 히터(7)의 외주에는 히터(7)로부터의 열을 단열하기 위하여 단열부재(8)와 흑연쉴드(9)가 설치되어 있다.

가스도입구(10)로부터는 단결정 인상장치(1)내를 채우는 아르곤 등의 불활성가스가 도입되고, 가스는 가스정류통(13)을 따라 유동하고, 가스유출구(11)로부터 배기된다. 또한, 가스정류통(13)의 원료융액(4)측에는, 히터(7)나 원료융액(4)으로부터의 복사를 차단하는 차열부재(12)가 설치되어 있다.

나아가, 단결정 인상장치(1) 외에는 방사온도계(14)가 설치되어 있고, 이 위치에서는 단열부재(8)의 일부가 제거되고 흑연쉴드(9)의 온도를 측정할 수 있도록 되어 있다.

또한, 도펀트공급수단(15)은 단결정의 육성 중에 승화성 도펀트(간단히, 도펀트라고도 한다)를 원료융액(4)에 공급하는 것이며, 투입장치(16), 승화실(17), 캐리어가스 도입장치(18), 분사장치(19)를 구비하고 있다.

투입장치(16)는 챔버(2)의 외부에 마련되고, 연결튜브(20)를 구비하고 있으며, 챔버(2)의 내부에 마련된 승화실(17)과 연결되어 있다. 또한, 도펀트를 수납하고 있으며, 연결튜브(20)를 개재하여 승화실(17)에 도펀트를 투입하는 장치이다. 수납된 도펀트를 투입하는 양을 적당히 조정할 수 있는 기구를 갖고 있으면 된다. 예를 들어, 요동을 이용하여 도펀트를 소정속도로 투입하는 것으로 할 수 있다.

도펀트는 승화성인 것으로, 원료융액에 가스도프할 수 있는 것이면 되고 특별히 한정되지 않는데, 예를 들어, 종래부터 이용되고 있는 인이나 비소를 들 수 있다.

승화실(17)은, 투입장치(16)로부터 투입된 도펀트를 유지하는 방이다. 그리고, 챔버(2)의 내부에 마련되어 있고, 챔버(2)내의 분위기의 열에 의해, 유지하는 승화성 도펀트를 승화시키는 방이기도 하다. 효율좋게 승화시킬 수 있도록, 그 챔버(2)내에서의 배치는 적당히 결정할 수 있다.

또한, 승화실(17)은 연결튜브(20)를 개재하여 캐리어가스 도입장치(18)와도 연결되어 있다. 캐리어가스 도입장치(18)는, 예를 들어 아르곤 등의 캐리어가스를, 연결튜브(20)를 개재하여 승화실(17)에 도입하는 것이다. 승화실(17)에 도입된 캐리어가스는, 승화된 도펀트와 함께, 분사장치(19)에 의해 원료융액면에 도달한다.

도입하는 캐리어가스의 유량은, 승화 후의 도펀트가 원료융액(4)까지 도달하는데 필요한 유량이고, 또한 도펀트를 분사함으로써 원료융액(4)이 단결정의 육성에 문제일수록 진동하지 않는 범위인 것이 바람직하다.

또한, 분사장치(19)는, 승화실(17)로부터의 승화된 도펀트와 캐리어가스를 원료융액면에 분사하는 것이다. 본 발명에 있어서는, 이 분사장치(19)는 승화실(17)과 연결되는 튜브(한편, 여기서는 도프튜브(21)라고 한다)와 복수의 분사구(22)를 구비하고 있다.

이하, 이 분사장치(19)(도프튜브(21)와 복수의 분사구(22))의 실시태양에 대하여 이하에 상세히 서술하나, 이들로 한정되는 것은 아니다.

(제1 실시태양)

도 2a 및 도 2b에 분사장치의 일례를 나타낸다. 도 2a는 측면도이며, 도 2b는 평면도이다.

도프튜브(21)는 2개 이상으로 분기되어 있다. 여기서는 일례로서 7개로 분기되어 있는 예를 나타내나, 분기수는 한정되지 않고, 원하는 도프속도 등에 따라 적당히 결정할 수 있다. 즉, 원하는 조건에 따르므로, 분기수의 상한은 한정될 수는 없다. 단, 분기수가 많으면 구조가 복잡해지므로, 분기수는 10개 이하로 하는 것이 바람직하다.

또한, 분기한 각각의 도프튜브(21)의 선단에는 구멍이 1개 뚫려 있고, 승화실(17)로부터의 도펀트는 캐리어가스와 함께, 이 구멍으로부터 원료융액면에 분사된다. 즉, 이 구멍이 분사구(22)의 역할을 담당하고 있다. 복수의 분기의 선단의 구멍으로부터 도펀트를 분사하므로, 원료융액면에 분산하여 분사가능하다.

분기한 도프튜브(21)는, 예를 들어 도 2b에 나타낸 바와 같이, 인상하는 실리콘 단결정(3)의 주위를 둘러싸도록 환상으로 배치할 수 있다. 여기서는 실리콘 단결정(3)의 주위의 1/3 정도의 범위에 배치한 예를 나타내나, 이것으로 한정되지 않고, 전체 주위를 둘러싸도록 배치할 수도 있다.

한편 종래 장치의 구성에서는, 예를 들어 도 6에 나타낸 바와 같이, 도프튜브(121)는 분기되지 않아 1개밖에 없고, 분사구(122)도 1개밖에 없고, 원료융액면의 한 영역에 집중하여 도펀트가 분사된다. 이러한 종래 장치에서는, 도펀트가 국재화하고, 이 때문에 도펀트의 증발량이 증가된다. 그리고, 증발한 도펀트나 그 산화물이 올라가서 인상 중의 결정에 부착되어, 유전위화를 일으킨다. 또한, 증발량이 많으므로 예정되어 있던 양이 단결정에 도프되지 않았다.

이에 반해 본 발명의 단결정 인상장치(1)에서는, 상기의 분사장치(19)와 같이 특히 복수의 분사구(22)가 형성되어 있으므로, 원료융액면의 1개소에 집중하여 분사된다는 것을 방지할 수 있고, 원료융액 중의 도펀트의 국재화를 억제할 수 있다. 이로 인해, 인상결정의 유전위화나 도프부족과 같은 종래의 문제의 발생을 억제할 수 있다. 실제로 원료융액에 용해하는 진짜 도프속도를 빠르게 할 수 있고, 종래보다 매우 단시간에 효율좋게 도프할 수 있다. 그 결과, 종래에 비해 제조비용을 낮출 수 있다.

이와 같이, 도 2a, 도 2b와 같은 도프튜브(21)의 분기를 이용함으로써, 실제로 간편하게 효율좋게 도펀트의 국재화를 방지할 수 있다.

한편, 도 2a로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기의 선단의 구멍(분사구(22))에 대해서는, 이들을 막을 수 있는, 탈착가능한 캡(23)을 구비할 수 있다.

도 2a에 나타낸 예에서는, 7개로 분기한 도프튜브(21)의 각각의 선단에 뚫린 구멍 중, 5개가 캡(23)으로 막혀 있고, 2개가 개방되어 있다. 실제로 실리콘 단결정을 인상할 때에 가스도프를 행하는 경우에는, 7개 중 2개 이상의 구멍이 개방되어 있으면 된다. 캡(23)의 부착, 제거에 의해, 도프량, 도펀트의 분사영역의 조정을 행할 수 있다. 각종 조건에 따라 자유롭게 캡(23)의 탈착을 결정하면 되고, 도프조건의 조정수단으로서 이용할 수 있다.

(제2 실시태양)

도 3에 분사장치의 다른 일례를 나타낸다. 이 예에서는, 도프튜브(21)에 분기는 없고 1개밖에 없지만, 그 선단에 복수의 구멍(분사구(22))이 뚫려 있다. 이러한 작은 구멍을 복수 형성해 둠으로써도, 도펀트의 분사를 분산시킬 수 있고, 도펀트의 국재화를 방지할 수 있다. 이 경우, 도프튜브(21)의 선단뿐만 아니라, 측면에도 분사구(22)를 마련해도 된다.

한편, 제1 실시태양, 제2 실시태양을 조합할 수도 있다. 즉, 도 2a, 도 2b에 나타낸 예에서는, 7개로 분기한 도프튜브(21)의 선단에는 구멍이 1개씩밖에 뚫려있지 않은 취지의 설명을 하였으나, 복수의 구멍을 뚫는 것도 가능하다. 이에 따라, 도프튜브(21)의 분기에 의해 7개로 분산시킨 다음, 각각의 분기의 선단의 복수의 구멍으로부터 더욱 분산하여 원료융액면에 도펀트를 분사하는 것도 가능하다. 그 결과, 보다 한층 국재화를 방지하고, 균등하게 원료융액에 취입시킬 수 있다. 1개의 선단당 구멍의 상한수는 특별히 한정할 수는 없고, 원하는 조건에 따라 적당히 결정할 수 있으나, 구멍의 수가 많으면 도프튜브(21)를 두껍게 해야 하므로, 구멍의 수는 10 이하로 하는 것이 바람직하다.

(제3 실시태양)

도 4에 분사장치의 다른 일례를 나타낸다. 이 예에서는, 도프튜브(21)의 선단에 어댑터(24)가 탈착가능하게 부착되어 있다. 어댑터(24)에는 복수의 구멍이 뚫려 있고, 이들이 복수의 분사구(22)를 구성하고 있다. 어댑터(24)의 형상이나 구멍의 수 등은 자유롭게 결정할 수 있다. 도프튜브(21)에 부착할 수 있고, 복수의 분사구(22)로부터 분산하여 도펀트를 원료융액면에 대하여 분사되는 것이면 된다.

나아가, 제1 실시태양, 제3 실시태양을 조합하여, 도프튜브(21)를 복수로 분기시키고, 각 분기의 선단에 상기 어댑터(24)를 장착시킨 것으로 하는 것도 가능하다.

또한, 제3 실시태양에 있어서도, 상기 서술한 캡(23)을 탈착가능하게 부착할 수 있다. 필요에 따라 캡(23)의 부착, 제거를 행할 수 있고, 실리콘 단결정(3)의 제조시에, 복수의 분사구(22)가 개방되어 있어, 도펀트를 분산하여 분사할 수 있으면 된다.

실시예

이하, 실시예 및 비교예를 나타내어, 본 발명을 구체적으로 설명하나, 본 발명은 이것들로 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1, 2, 비교예)

본 발명의 단결정 인상장치와 종래의 단결정 인상장치를 준비하고, 여러 도프속도로 가스도프하면서 실리콘 단결정을 인상하였다. 보다 구체적으로는, 분사장치로서, 도프튜브가 분기되지 않은 1개소로부터 원료융액에 도프하는, 도 5 및 도 6에 나타낸 종래의 장치(장치A)(비교예)와, 도프튜브가 7개로 분기되어 있는 도 2a 및 도 2b에 나타낸 본 발명의 장치(장치B)(실시예 1, 2)의 2종류를 준비하고, 각각의 장치에서 단결정의 인상을 실시하였다.

한편, 장치B는 인상한 단결정을 둘러싸도록 환상으로 도프튜브가 배치되어 있다. 또한 장치B의 튜브의 선단에는 캡이 장착가능하며, 구멍을 막는 것도 가능하다.

석영도가니에 실리콘다결정을 투입하고, 원료를 용융하고, 도펀트를 투입하고 나서 파종을 행하였다.

N형의 저저항률 결정은 콘공정에서 유전위화하기 쉬우므로, 제조에는 세심한 주의가 필요하다. 콘의 확장법이 지나치게 강하면 (111)의 패싯이 발생하여 그 위치에서 유전위화하므로, 콘의 확장속도를 통상의 결정보다 느리게 하여, 긴 콘을 만든다.

이때, 콘을 지나치게 길게 하면 시간도 불필요하게 들고, 도펀트의 증발량이 점점 증가한다.

초기도프는, 직동 0cm에서 1.25mΩcm가 되도록 미리 초기도프가 행해져 있다. 직동공정의 도중에 소정의 구간에서 도중도프(인의 가스도프)를 행하였다. 규정의 길이가 되면 둥글게 하는 공정을 행하고, 다시 애프터 히트 공정을 하여 단결정을 냉각 후, 취출하였다.

혹시 도중에 결정이 유전위화한 경우에는, 결정을 다시 녹여, 조업시간이 길어진 만큼의, 증발한 것으로 추정되는 인을 직접 원료융액에 투입하여 도프한 후에 재차 파종공정을 행하였다.

여기서는, 도프속도는 가장 적은 조건을 1.0의 속도로 표현한다. 결정이 DF(무전위)가 되어 성공한 경우는 서서히 속도를 높여 인상을 행하였다.

비교예로서, 장치A의 경우는 도중도프용의 캐리어가스는 1.5L/min로 하였다. 캐리어가스는 도중도프를 행하지 않을 때도 계속 흘리고 있다. 도프속도가 1.0 내지 3.0까지는 DF로 인상하였다. 도프속도 3.0의 경우는 도프구간이 50cm에서 도프 후의 저항률이 0.87mΩcm가 되었다.

나아가 도프속도를 4.0으로 하였으나, 여러 번의 트라이로 모두 유전위화하였다.

실시예 1로서, 장치B에서 7개소를 개방한 경우는 도프속도 6.0부터 트라이하였다. 도중도프용의 캐리어가스는 당초는 3.0L/min에서 행하였으나, 저항률이 낮아지지 않았다. 즉 인이 충분히 원료융액에 도프되지 않았으므로, 최종적으로는 5.0L/min로 하였다. 캐리어가스에 대해서는 지나치게 흘리면 이물이 결정에 도달하기 쉬워져 유전위화하기 쉬워지고, 지나치게 적으면 메인의 Ar가스에 튀어 인이 원료융액에 도프되기 어려워지므로, 밸런스가 중요하다. 결과적으로는, 도프속도가 6.0과 9.0인 경우에는 결정이 DF가 되고, 이때 도프구간이 30cm에서 저항률이 0.86mΩcm가 되었다.

한편, 도프속도 12.0의 경우에는 여러 번의 트라이로 전부 유전위화하였다.

실시예 2로서, 장치B에서 5개소를 막고 2개소만을 개방한 경우도 평가하였다. 도프속도 5.0에서는 DF가 되었다. 이때, 캐리어가스가 3.0L/min이고, 도프구간이 40cm에서 도프 후의 저항률은 0.88mΩcm가 되었다.

도프속도가 6.0에서는 여러 번의 트라이로 모두 유전위화하였다.

인상한 결정은 원통 연삭되고, 소정의 위치로부터 샘플을 잘라내어 저항률의 측정을 행하였다. 측정된 저항률은 계산프로그램의 값과 비교하여 도중도프한 인이 원료융액에 몇% 용해했는지를 나타내는 이행률을 계산하였다.

계산프로그램에서는, 10분 구간으로 인의 마테리얼밸런스를 계산하고 있다. 즉 10분 구간으로 새롭게 만들어진 결정 중의 인과 증발한 인을 뺀 만큼이 원료융액 중에 남은 인이 된다. 도중도프구간에서는 도중도프한 인이 첨가된 만큼이 원료융액에 남은 인이 되는데, 원료융액에 남은 인은 이행률을 곱한 만큼이 된다.

결정 중의 인의 농도의 프로파일로부터 저항률의 프로파일이 얻어지게 되고, 또한 그것은 이행률의 함수가 된다. 실제로 측정된 저항률과 피팅함으로써 이행률을 계산할 수 있다.

이와 같이 하여 구한 도프속도, 단결정화의 성공이나 실패, 이행률, 진짜 도프속도(도프속도×이행률)와의 관계를 각 장치마다, 표 1에 정리하였다.

[표 1]

정리한 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 1개소로부터만 도펀트를 분사한 비교예에서는, 유전위화하지 않고 도프하려면, 겨우 3.0의 도프속도로밖에 도프할 수 없었다. 또한 진짜 도프속도로도 1.1 정도였다.

이에 반해, 2개소로부터 분산하여 도펀트를 분사한 실시예 2에서는, 5.0인 도프속도로 도프할 수 있고, 진짜 도프속도는 1.75였다. 즉, 비교예에 대하여 약 1.6배 효율좋게 도프할 수 있었다.

또한 7개소로부터 분산하여 도펀트를 분사한 실시예 1에서는, 9.0인 도프속도로 도프할 수 있고, 진짜 도프속도는 2.7이었다. 즉, 비교예에 대하여 약 2.5배 효율좋게 도프할 수 있었다.

진짜 도프속도를 높임으로써, 단시간에 도프할 수 있고, 결정의 로스가 감소하여, 단결정의 제조비용을 저감할 수 있다.

한편, 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.

Claims (7)

1. 도가니에 수용된 원료를 가열하여 원료융액으로 하기 위한 히터와, 이 히터와 상기 도가니를 격납하는 챔버와, 승화성의 도펀트를 상기 원료융액에 공급하는 도펀트공급수단을 구비하고, 상기 원료융액으로부터 실리콘 단결정을 쵸크랄스키법으로 인상하는 단결정 인상장치로서,
   상기 도펀트공급수단은, 상기 챔버의 외부에 마련되고, 상기 도펀트를 수납하고, 상기 챔버내에 투입하는 투입장치와, 상기 챔버의 내부에 마련되고, 상기 투입장치로부터 투입된 도펀트를 유지하여 승화시키는 승화실과, 이 승화실에 캐리어가스를 도입하는 캐리어가스 도입장치와, 이 캐리어가스 도입장치로부터의 캐리어가스와 함께, 상기 승화실에서 승화된 도펀트를 상기 원료융액면에 분사하는 분사장치를 구비하고 있으며,
   이 분사장치는, 상기 승화실과 연결되는 튜브와 복수의 분사구를 구비하고 있으며, 상기 원료융액면에 상기 승화된 도펀트를, 상기 튜브를 개재하여 상기 복수의 분사구로부터 분산하여 분사하는 것인 것을 특징으로 하는,
   단결정 인상장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 분사장치의 상기 튜브는 2개 이상으로 분기되어 있고, 이 분기의 각 선단에 뚫린 1개 이상의 구멍이, 상기 복수의 분사구를 구성하고 있는 것을 특징으로 하는,
   단결정 인상장치.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 분사장치의 상기 튜브의 선단에 뚫린 복수의 구멍이, 상기 복수의 분사구를 구성하고 있는 것을 특징으로 하는,
   단결정 인상장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 분사장치는, 상기 튜브의 선단에 탈착가능한 어댑터가 장비되어 있고, 이 어댑터에 뚫린 복수의 구멍이, 상기 복수의 분사구를 구성하고 있는 것을 특징으로 하는,
   단결정 인상장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 분사장치의 상기 튜브는 2개 이상으로 분기되어 있고, 이 분기의 각 선단에 상기 어댑터가 장비되어 있는 것을 특징으로 하는,
   단결정 인상장치.
   
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 분사장치는, 상기 복수의 분사구를 막는 탈착가능한 캡을 구비한 것을 특징으로 하는,
   단결정 인상장치.
   
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 도펀트는, 인 또는 비소인 것을 특징으로 하는,
   단결정 인상장치.

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