KR920009566B1 - 단결정 실리콘 제조장치 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

단결정 실리콘 제조장치
제1도는 본 발명의 예의 단결정 실리콘을 제조하기 위한 장치를 개략적으로 예시하는 수직 단면도.
제2도는 본 발명에 관한 간막이부재로서 투명 석영유리를 사용하는 경우와 간막이부재로서 불투명 석영 유리를 사용하는 경우에는 산화로 유발된 적층홈(OSF) 조밀도를 나타내는 그래프도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 석영 도가니 2 : 흑연 도가니
3 : 가열기 4 : 단결정 실리콘
8 : 간막이부재 9 : 작은구멍
본 발명은 초크랄스키법(Czochralski process)을 이용하여 단결정 실리콘을 제조하기 위한 장치에 관한 것으로 특히, 연속적으로 실리콘 재료를 공급할 동안 단결정 실리콘을 끌어당기기 위한 장치에 관한 것이다.
초크랄스키법을 이용하여 단결정 실리콘을 끌어당기기 위한 방법은 이전에 사용되어 왔고 이 방법은 사실상 기법이 복잡하다. 그러나, 이들의 사용을 지속시킬수 있는 웨이퍼 수득률은 도우펀트의 비분포로 인해 50% 이하로 될수 있으며 구성성분의 필요물로서의 산소는 엄밀하게 규정된다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 효과적인 방법으로, 용융재료의 액체표면이 도가니에 실리콘재료를 연속적으로 또는 간헐적으로 공급하므로써 선결준위로 유지되는 방법이 공지되어 있다. 특히 최근에, 고질입상 다결정 실리콘이 제조될 수 있게 되었고, 이 고질입상 다결정 실리콘이 사용된 여러발명이 게시되어 있다. 이들 발명은 예를 들면, 일본국 특개소 130195/83호 및 95195/88호에 게재되어 있으며 실개소 141578/ 84호에 게재되어 있다.
제조된 작은 직경의 단결정 실리콘에 대한 유일한 또는 두예는 전술한 방법을 이용하여 단결정 실리콘을 제조하는 방법에 나타나 있으나, 단결정 실리콘의 미소한 흠이 기술되어 있지 않다.
도가니의 용융 실리콘 재료를 내측부의 단결정 성장부와 외측부의 재료용융부로 분할하는 간막이부재로서 반도체 재료를 제조하기 위해 통상 사용되는 투명 석영유리가 사용될 때 도가니에 입상실리콘을 계속적으로 직접 공급하는 동안 단결정 실리콘을 당기기 위한 종래기술의 장치에 있어서 다음과 같은 문제점이 있다.
(1) 단결정 실리콘에 미소한 홈이 생기지 않도록 단결정 실리콘이 빠르게 성장되지만, 관례적인 초크랄스키법과 비교하여 산화로 유발된 적층홈(OSF)이 많이 생긴다.
(2) 용융 실리콘의 표면진동은 크고 이로인해 용융실리콘의 결정화를 방해한다.
본 발명의 목적은 단결정 실리콘을 제조하는 장치를 제공하는데 있으며, 단결정 실리콘을 제조하는 장치에 있어서 용융재료를 갖는 도가니는 입상 또는 괴상재료가 연속적으로 공급되며, 장입된 재료는 단결정 실리콘의 성장을 방해하지 않고 고정적으로 용융되며, 단결정 실리콘은 단결정 실리콘을 끌어당기는 방향으로 도우펀트(dopant) 및 산소에 대해 사실상 일정한 농도를 갖는다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 : 흑연도가니로 수용되며, 그 내부에 용융 실리콘을 갖는 석영도가니; 상기 석영 도가니의 용융실리콘 재료를 내측부의 단결정 실리콘이 끌어당겨지는 단결정 실리콘 성장부 및 외측부의 입상 실리콘의 공급되는 재료용융부로 분할시키는 간막이부재; 단결정 실리콘 성장부의 상기 용융실리콘 재료를 단결정 실리콘으로 성장시키기 위해 적정온도로 유지시키고 상기 재료용융부로 공급된 상기 입상 실리콘을 용융시키기 위해 열을 공급하며, 상기 흑연도가니를 둘러쌀수 있도록 배열된 가열기; 상기 용융실리콘 재료가 작은 구멍을 통해 상기 재료용융부에서 상기 단결정 실리콘 성장부로 이동시키는, 상기 간막이부재에 형성된 작은구멍; 및 상기 간막이부재를 구성하는 불투명 석영유리를 포함하는 단결정 실리콘을 제조하기 위한 장치를 제공한다.
본 발명의 목적 및 장점은 첨부도면과 관련하여, 이하 상세한 설명으로 부터 명백해질 것이다.
본 발명의 장치에서, 첫째로, 재료용융부는 입상 실리콘 재료가 충분히 용융될 수 있도록 고온으로 유지되며, 내측부의 단결정 실리콘 성장부는 실리콘 용융점 바로위의 온도로 유지된다.
전술한 상태에서, 재료용융부는 끌어당겨진 결정양에 상당하는 입상재료양이 공급된다. 재료용융부에 용융된 실리콘 재료는 간막이부재에 형성된 작은 구멍을 통해 단결정 실리콘 성장부로 흘러 들어간다.
본 발명에서, 불투명 석영유리는 간막이부재로서 사용된다. 내측부의 단결정 실리콘 성장부에서 성장된 단결정 실리콘에 있어서 산화로 유발된 적층홈의 조밀도는 불투면 석영유리의 사용으로 감소된다. 용융실리콘의 표면진동은 감소되며 실리콘의 단결정화에 대한 방해 요인은 제거된다. 불투명 석영유리의 가시광선투과율은 0% 이상, 50% 이하인 것이 바람직하다.
산화로 유발된 적층홈의 조밀도 용융실리콘 표면 진동의 감소는 광선 및 열선이 간막이부재의 불투명성으로 인해 간막이부재를 통과하지 못한다는 사실과 관계가 있는 것처럼 보인다. 즉, 용융 실리콘 액체가 석영유리와 접촉하는 부분의 열 투입량 및 방사선이 안정화되며 습윤도의 변동이 감소하는 것으로 생각된다.
불투명 석영유리는 간막이부재로서 사용된다. 유리표면상의 약간의 불규칙성으로 인해 불투명 해진 유리가 사용될 수 있다.
이런 경우에는, 불규칙상에 대한 거칠기정도는 50 내지 2000μm RMS 인것이 바람직하다. RMS는 평균제곱값의 제곱근을 의미한다. 상기 석영유리의 불규칙성은 석영유리의 입자를 석영유리 표면상에 퇴적시키므로써 형성될 수 있다.
이런 경우에는, 다음 세종류의 불투명 석영유리가 사용된다.
(a) 재료용융부의 측부의 표면상에 불규칙성을 불투명 유리; (b) 단결정 성장부의 측부의 표면상에 불규칙성을 갖는 불투명 유리; 및 (c) 재료용융부 및 단결정 성장부의 측면부의 두 표면상에 불규칙성을 갖는 불투명 유리
불투명 유리(a)는 단결정 실리콘 성장부의 측부의 간막이부재 표면으로부터 석영유리 파편이 분리될 가능성이 없기 때문에 상기 세종류의 불투명 유리중에서 가장 바람직하다. 간막이부재의 불투명성은 단결정 성장동안 요구된다. 즉, 사용하기 이전에는 투명하고 사용될 때에는 불투명해지는 유리가 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 효과가 발생된다.
제1도는 본 발명의 예를 개략적으로 예시하는 수직 단면도이다. 도면에서, 참고부호(1)는 흑연도가니(2)로 수용된 석영 도가니를 나타낸다. 참고부호(7)는 단결정 실리콘(4)이 기등모양으로 성장되어 석영 도가니로부터 끌어당겨져 있으며, 석영 도가니(1)에 주입된 용융재료를 나타낸다. 참고부호(3)는 흑연도가니(2)를 둘러싸는 가열기를 나타낸다. 상술한 장치는 통상적인 "초크랄스키법"을 이용하여 단결정 실리콘 제조하는 장치와 기본적으로 동일한다. 입상재료(6)는 재료공급장치(5)로부터 재료용융부(A)로 공급된다.
참고부호(8)는 불투명 석영유리로 제작되고 도가니(1)내에서 도가니(1)와 동심을 갖도록 배치되는 간막이 부재를 나타낸다. 작은구멍(9)은 간막이부재(8)에 만들어진다. 재료용융부(A)의 용융재료는 작은구멍(9)을 통해 단결정 성장부로 흘러들어간다. 간막이부재(8)의 낮은 예지부는 사전에 도가니(1)를 사용하여 용융되며 또는 실리콘 재료의 용융으로 생성된 열영향하에서 도가니를 사용하여 융용된다. 재료용융부(A)의 고온 용융재료는 다만 작은구멍(9)를 통해 단결정 성장부(B)로 흘러들어간다.
제2도는 투명 석영 유리를 사용하는 경우와 불투명 석영 유리를 사용하는 경우에 있어서 산화로 유발된 적층홈(OSF)의 조밀도에 대한 비교를 도시하는 그래프도이다. 산화로 유발된 적층홈의 조밀도는 명백히 불투명 석영유리를 사용하는 경우에 감소된다는 것은 말할 필요가 없다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따라, 그 내부에 용융 실리콘 재료를 갖고 있는 도가니 및 상기 용융 실리콘 재료를 내측부의 단결정 실리콘 성장부의 외측부의 재료용융부로 분할하는 간막이부재를 포함하는 단결정실리콘을 제조하는 장치에 있어서, 상기 간막이부재는 불투명 석영유리로 제작되기 때문에, 온도변동 및 단결정화의 방해로 인한 산화로 유발된 적층홈은 방지된다.

Claims (9)

  1. 흑연도가니(2)로 수용되며, 그 내부에 용융실리콘을 갖는 석영도가니(1); 상기 석영도가니의 용융실리콘 재료를 내부측의 단결정 실리콘(4)이 끌어당겨지는 단결정 실리콘 성장부 외측부의 입상 실리콘이 공급되는 재료 용융부로 분할시키는 간막이부재 (8); 단결정 실리콘 성장부의 상기 용융실리콘 재료를 단결정실리콘으로 성장시키기 위해 적정온도로 유지시키고 상기 재료 용융부로 공급된 상기 입상 실리콘을 용융시키기 위해 열을 공급하며, 상기 흑연도가니를 둘러싼 배열된 가열기(3); 및 상기 용융실리콘 재료가 작은 구멍을 통해 상기 재료용융부에서 단결정 실리콘 성장부로 이동시키는, 상기 간막이부재에 형성된 작은구멍(9)으로 구성되는 단결정 실리콘 제조장치에 있어서, 상기 간막이부재는 불투명 석영유리로 만들어지는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 제조장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 불투명 석영유리는 0-50%의 가시광선 투과율을 갖는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 제조장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 불투명 석영유리는 재료용융부의 측부의 표면에 대한 거칠기에 있어서 50-2000μm RMS의 불규칙성을 형성 시키므로써 불투명하게 만든 석영유리인 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 제조장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 석영유리 불규칙성은 석영유리 입자를 석영유리 표면상에 퇴적시키므로써 형성하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 제조장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 불투명 석영유리는 단결정 성장부의 측부의 표면상에 대한 거칠기에 있어서, 50-2000μm RMS의 불규칙성을 형성시키므로써 불투명하게 만든 석영유리인 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 제조장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 석영유리 불규칙성은 석영유리 입자를 석영유리 표면상에 퇴적시키므로써 형성하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 제조장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 불투명 석영유리는 재료용융부의 측부 및 단결정 실리콘 성장부의 측부의 두 표면상에 대한 거칠기에 있어서 50-2000μm RMS의 불규칙성을 형성시키므로써 불투명하게 만든 석영유리인 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 제조장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 석영유리 불규칙성은 석영유리 입자를 석영유리 표면상에 퇴적시키므로써 형성되는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 제조장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 간막이부재는 재료용융부의 측부의 표면상에 대한 거칠기에 있어서 50-2000μm RMS의 불규칙성을 형성시키므로써 불투명하게 만든 석영유리로 만들어지며; 상기 간막이부재는 0-50%의 가시광선 투과율을 갖는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 제조장치.
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