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KR101472354B1 - Methof for manefacturing silicon single crystal and silicon single crystal ingot - Google Patents

Methof for manefacturing silicon single crystal and silicon single crystal ingot Download PDF

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KR101472354B1
KR101472354B1 KR1020130079787A KR20130079787A KR101472354B1 KR 101472354 B1 KR101472354 B1 KR 101472354B1 KR 1020130079787 A KR1020130079787 A KR 1020130079787A KR 20130079787 A KR20130079787 A KR 20130079787A KR 101472354 B1 KR101472354 B1 KR 101472354B1
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KR
South Korea
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single crystal
crucible
silicon
dopant
silicon melt
Prior art date
Application number
KR1020130079787A
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Korean (ko)
Inventor
황정하
Original Assignee
주식회사 엘지실트론
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Publication date
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Abstract

According to an embodiment, provided is a method of growing a single crystal of silicon, which includes a) a step of preparing molten silicon in a crucible, b) a step of supplying a dopant to the molten silicon, and c) a step of dispersing the dopant into the molten silicon and discharging a dopant oxide from the periphery of the molten silicon, wherein a rotation speed of the crucible in step (c) is 0.1 to 0.5 times greater than a rotation speed of the crucible in step (b).

Description

실리콘 단결정의 성장 방법 및 실리콘 단결정 잉곳{METHOF FOR MANEFACTURING SILICON SINGLE CRYSTAL AND SILICON SINGLE CRYSTAL INGOT}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a silicon single crystal ingot and a method for growing the single crystal silicon ingot. BACKGROUND ART < RTI ID = 0.0 >

실시예는 실리콘 단결정의 성장 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실리콘 용융액 내에 도펀트를 도핑할 때의 효율 향상에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method of growing a silicon single crystal, and more particularly, to an improvement in efficiency when a dopant is doped in a silicon melt.

반도체소자 제조의 재료로서 실리콘(Si) 웨이퍼 (wafer)가 널리 사용되고 있다. 상기 실리콘 웨이퍼는 반도체를 직접화하는 영역의 순도 및 결정 특성이 우수하고, 반도체 디바이스(device)의 수율 및 소자 특성 향상에 유리하다.Background Art [0002] Silicon (Si) wafers are widely used as materials for manufacturing semiconductor devices. The silicon wafer is excellent in the purity and crystallization characteristics of a region where the semiconductor is directly formed, and is advantageous in improving the yield and device characteristics of a semiconductor device.

통상적인 실리콘 웨이퍼는, 단결정 잉곳(Ingot)을 만들기 위한 단결정 성장 공정과, 단결정 잉곳을 슬라이싱(Slicing)하여 얇은 원판 모양의 웨이퍼를 얻는 슬라이싱 공정과, 상기 웨이퍼에 잔존하는 기계적 가공에 의한 손상(Damage)을 제거하는 랩핑(Lapping) 공정과, 슬라이싱 공정에 의해 얻어진 웨이퍼의 깨짐, 일그러짐을 제거하는 연삭(Grinding) 공정과, 웨이퍼를 경면화하는 연마(Polishing) 공정과, 연마된 웨이퍼를 연마하고 웨이퍼에 부착된 연마제나 이물질을 제거하는 세정 공정을 포함하여 이루어진다.A typical silicon wafer includes a single crystal growth step for making a single crystal ingot, a slicing step for obtaining a thin disk-like wafer by slicing a single crystal ingot, a damaging (Damage) caused by mechanical processing remaining on the wafer, A grinding step of removing cracks and distortion of the wafer obtained by the slicing step, a polishing step of mirror-polishing the wafer, a polishing step of polishing the polished wafer, And a cleaning process for removing the abrasive or foreign substance adhered to the polishing pad.

쵸크랄스키(Czochralski)법(이하 'CZ법'이라 함)에 의하여 단결정을 성장시키며 인상하는 공정에서, 단결정에 저항률을 주기 위하여 단결정의 성장 전에 실리콘 용융액에 도펀트(dopant)를 첨가할 수 있다.In the process of growing and pulling a single crystal by the Czochralski method (hereinafter referred to as a 'CZ method'), a dopant may be added to the silicon melt before the growth of the single crystal to give a resistivity to the single crystal.

도핑 공정 이후에는 소정 시간의 도핑 안정화 공정이 진행되는데, 도핑 안정화 공정에서 도펀트가 실리콘 용융액으로부터 휘발되어 효율이 감소하거나 공정 챔버 내부에 도펀트 산화물이 발생하여 공정 효율이 저하되고 실리콘 단결정 잉곳의 품질이 저하될 수 있다.After the doping process, a doping stabilization process is performed for a predetermined period of time. In the doping stabilization process, the efficiency is reduced due to volatility of the dopant from the silicon melt or a dopant oxide is generated in the process chamber, .

실시예는 상술한 문제점을 제거하기 위한 것으로, 실리콘 단결정 잉곳의 성장 공정에서 실리콘 용융액에 도핑되는 도펀트의 도핑 효율을 증대하고 실리콘 산화물을 감소시키고자 하는 것이다.The embodiment is for eliminating the above-described problem, and it is intended to increase the doping efficiency of the dopant doped in the silicon melt and to reduce the silicon oxide in the step of growing the silicon single crystal ingot.

실시예는 도가니 내에 실리콘 용융액을 준비하는 (a) 단계; 상기 실리콘 용융액에 도펀트를 공급하는 (b) 단계; 및 상기 도펀트를 상기 실리콘 용융액 내에 확산시키고, 상기 실리콘 용융액 주변의 도펀트 산화물을 배기하는 (c) 단계를 포함하고, 상기 (c) 단계에서 상기 도가니의 회전 속도는 상기 (b) 단계에서 상기 도가니의 회전 속도의 0.1배 내지 0.5배인 실리콘 단결정의 성장 방법을 제공한다.(A) preparing a silicon melt in a crucible; (B) supplying a dopant to the silicon melt; And (c) diffusing the dopant in the silicon melt and exhausting a dopant oxide around the silicon melt. In the step (c), the rotation speed of the crucible is adjusted in the step (b) Wherein the growth rate of the silicon single crystal is 0.1 to 0.5 times the rotation speed.

(b) 단계에서 상기 도가니에 가해지는 자기장이 오프(off)되고, 상기 (c) 단계에서 상기 도가니에 가해지는 자기장이 온(on)될 수 있다.the magnetic field applied to the crucible in step (b) is turned off, and the magnetic field applied to the crucible in step (c) may be turned on.

(c) 단계에서 상기 도가니의 높이는 상기 (b) 단계에서 상기 도가니의 높이보다 낮을 수 있다.In the step (c), the height of the crucible may be lower than the height of the crucible in the step (b).

(c) 단계에서 상방 단열부로부터 상기 실리콘 용융액의 표면까지의 거리는, 상기 (b) 단계에서 상기 상방 단열부로부터 상기 실리콘 용융액의 표면까지의 거리보다 20% 내지 40% 클 수 있다.the distance from the upper heat insulating portion to the surface of the silicon melt in the step (c) may be 20% to 40% larger than the distance from the upper heat insulating portion to the surface of the silicon melt in the step (b).

(c) 단계에서 상방 단열부와 상기 실리콘 용융액의 사이에 비활성 기체를 공급할 수 있다.the inert gas may be supplied between the upper heat insulating portion and the silicon melt in the step (c).

비활성 기체를 80 lpm 내지 120 lpm 공급할 수 있다.The inert gas may be supplied at 80 to 120 lpm.

실리콘 단결정의 성장 방법은 (c) 단계 이후에 상기 실리콘 용융액에 상기 도펀트를 추가 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method for growing a silicon single crystal may further include the step of further supplying the dopant to the silicon melt after the step (c).

다른 실시예는 성장 방법으로 제조되고, 종방향의 저항이 3 밀리 옴 이하인 실리콘 단결정 잉곳을 제공한다.Another embodiment provides a silicon monocrystal ingot produced by a growth method and having a longitudinal resistance of 3 milliohms or less.

실리콘 단결정 잉곳의 저항 편차가 1.5 밀리 옴 내지 3 밀리 옴일 수 있다.The resistance variation of the silicon single crystal ingot may be 1.5 milliohms to 3 milliohms.

실시예에 따른 실리콘 단결정의 성장 방법 및 실리콘 단결정 잉곳은 도핑 안정화 공정에서 도펀트 산화물을 감소시켜 실리콘 단결정 잉곳의 품질이 향상되고, 도펀트의 휘발량을 줄여서 도핑 효율을 증가시킬 수 있다.The silicon single crystal growth method and the silicon single crystal ingot according to the embodiments can reduce the dopant oxide in the doping stabilization process and improve the quality of the silicon single crystal ingot and reduce the volatilization amount of the dopant to increase the doping efficiency.

도 1은 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 2는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법의 일실시예의 흐름도이고,
도 3a 내지 도 3d는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 공정을 나타낸 도면이고,
도 4는 성장된 실리콘 단결정 잉곳을 나타낸 도면이고,
도 5는 실리콘 용융액 내에서 도펀트의 감소에 따른 비저항의 증가를 나타낸 도면이고,
도 6은 도핑 안정화 공정의 추가에 따른 비저항의 감소를 나타낸 도면이다.
1 is a view showing an embodiment of a silicon single crystal ingot growing apparatus,
2 is a flowchart of one embodiment of a method for growing a silicon single crystal ingot,
3A to 3D are diagrams showing a growth process of a silicon single crystal ingot,
4 is a view showing a grown silicon single crystal ingot,
5 is a graph showing an increase in resistivity with a decrease in dopant in a silicon melt,
FIG. 6 is a diagram showing a decrease in specific resistance due to addition of a doping stabilization process. FIG.

이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 종래와 동일한 구성 요소는 설명의 편의상 동일 명칭 및 동일 부호를 부여하며 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The same components as those in the prior art are denoted by the same names and the same reference numerals for convenience of description, and a detailed description thereof will be omitted.

도 1은 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치의 일실시예를 나타낸 도면이다.1 is a view showing an embodiment of a silicon single crystal ingot growing apparatus.

본 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 제조 장치(100)는, 내부에 실리콘 용융액(Si)으로부터 실리콘 단결정 잉곳이 성장하기 위한 공간이 형성되는 챔버(10)와, 상기 실리콘 용융액(Si melt)이 수용되기 위한 도가니(60, 65)와, 상기 도가니(60, 65)를 가열하기 위한 가열부(20)와, 상기 실리콘 단결정 잉곳을 향한 상기 가열부(20)의 열을 차단하기 위하여 상기 도가니(60, 65)의 상방에 위치되는 상방 단열부(32)와, 상기 실리콘 단결정 잉곳의 성장을 위한 시드(미도시)를 고정하기 위한 시드척(미도시)과 상기 실리콘 단결정 잉곳을 상방으로 이동시키는 이동 수단을 포함한다.The apparatus 100 for manufacturing a silicon single crystal ingot according to this embodiment includes a chamber 10 in which a space for growing a silicon single crystal ingot from a silicon melt is formed, A heating unit 20 for heating the crucibles 60 and 65 and a crucible 60 for cutting off the heat of the heating unit 20 toward the silicon single crystal ingot (Not shown) for fixing a seed (not shown) for growing the silicon single crystal ingot and a seed chuck (not shown) for moving the silicon single crystal ingot upward Means.

그리고, 상기 실리콘 단결정 잉곳의 제조 장치(100)는, 상기 도가니(60, 65)를 지지하고 회전 및 상승시키기 위한 지지 수단(50)과, 상기 챔버(10)의 내벽을 향한 상기 가열부(20)의 열을 차단하기 위한 측방 단열부(31)와, 상기 실리콘 단결정 잉곳을 냉각하기 위한 냉각관(70)을 더 포함한다.The apparatus 100 for manufacturing a silicon single crystal ingot includes support means 50 for supporting and rotating and elevating the crucibles 60 and 65 and heating means 20 Side heat insulating portion 31 for blocking the heat of the silicon single crystal ingot and a cooling pipe 70 for cooling the silicon single crystal ingot.

상기 챔버(10)의 중앙 영역에 상기 도가니가 위치된다. 상기 도가니는, 상기 실리콘 용융액이 수용될 수 있도록 전체적으로 오목한 그릇의 형상이다. 그리고, 상기 도가니는, 상기 실리콘 용융액(Si)과 직접 접촉되는 석영 도가니(60)와, 상기 석영 도가니(60)의 외면을 둘러싸면서 상기 석영 도가니(60)를 지지하는 흑연 도가니(65)로 이루어질 수 있다.The crucible is located in a central region of the chamber (10). The crucible is in the shape of a generally concave vessel so that the silicon melt can be received. The crucible includes a quartz crucible 60 in direct contact with the silicon melt Si and a graphite crucible 65 that surrounds the quartz crucible 60 and supports the quartz crucible 60. [ .

상기 도가니의 측면에는 상기 도가니를 향하여 열을 방출하기 위한 가열부(20)가 배치되하고, 상기 측방 단열부(31)는 상기 가열부(20)와 상기 챔버(10)의 내벽 사이에 구비된다.The side surface of the crucible is provided with a heating unit 20 for emitting heat toward the crucible and the side heat insulating unit 31 is provided between the heating unit 20 and the inner wall of the chamber 10 .

그리고, 상기 상방 단열부(32)는, 상기 챔버(10)의 내벽으로부터 상기 실리콘 용융액과 상기 실리콘 용융액으로부터 성장된 단결정 잉곳의 경계면을 향하여 연장된다. 다만, 상기 상방 단열부(32)의 단부와 상기 경계면 사이를 통하여 아르곤 가스가 유동할 수 있도록, 상기 상방 단열부(32)의 단부가 상기 경계면과 이격되는 범위 내에서 연장된다.The upper heat insulating portion 32 extends from the inner wall of the chamber 10 toward the interface between the silicon melt and the single crystal ingot grown from the silicon melt. However, the end portion of the upper heat insulating portion 32 is extended within a range that the argon gas flows through the space between the end portion of the upper heat insulating portion 32 and the interface.

또한, 상기 상방 단열부(32)의 단부는 성장 중인 잉곳을 둘러싸며 배치될 수 있다. 즉, 상방 단열부(32)는 상기 챔버(10)의 내부 공간을, 상기 실리콘 용융액이 가열되고 상기 실리콘 용융액으로부터 단결정 잉곳이 성장되는 가열 챔버(13)와, 상기 단결정 잉곳이 냉각되는 냉각 챔버(14)로 구획한다.Further, the end portion of the upper heat insulating portion 32 can be disposed surrounding the ingot being grown. That is, the upper heat insulating portion 32 includes a heating chamber 13 in which the silicon melt is heated and a monocrystalline ingot is grown from the silicon melt, and a cooling chamber (not shown) in which the monocrystalline ingot is cooled 14).

그리고, 실리콘 단결정 잉곳의 이동 수단은 시드 케이블(42)과, 구동모터(미도시)를 포함한다. 상기 구동모터에 의하여 상기 시드 케이블(42)을 당겨짐으로써, 상기 시드척(미도시)과 상기 시드척에 성장 중인 단결정 잉곳이 함께 당겨질 수 있다. 단결정 잉곳은 도시된 바와 같이 넥(neck)으로부터 성장을 시작하여 숄더(shoulder)를 거쳐 바디(body)의 성장이 이루어진다.The moving means of the silicon single crystal ingot includes a seed cable 42 and a driving motor (not shown). By pulling the seed cable 42 by the driving motor, the seed chuck (not shown) and the growing monocrystalline ingot in the seed chuck can be pulled together. The monocrystalline ingot begins to grow from the neck as shown and grows through the shoulder through the body.

또한, 상기 지지수단(50)은, 상기 도가니를 지지하는 지지부와, 상기 도가니를 회전 및 승강시키기 위한 동력을 제공하는 구동모터(미도시)를 포함한다. 상기 지지부는 상기 도가니의 하방에서 상기 도가니의 저면을 지지하고, 상기 구동모터는 상기 지지부를 회전 및 승강시킴으로써 상기 도가니가 회전 및 승강되도록 한다.The supporting means 50 includes a supporting portion for supporting the crucible and a driving motor (not shown) for providing power for rotating and lifting the crucible. The support portion supports the bottom surface of the crucible below the crucible, and the driving motor rotates and lifts the support portion so that the crucible is rotated and elevated.

그리고, 상기 냉각관(70)은 전체적으로 상하 방향으로 긴 중공형의 원통 형상이다. 그리고, 상기 냉각관(70)은 상기 단결정 잉곳의 상방에 해당하는 상기 챔버(10)의 상면에 고정된다.The cooling pipe 70 has a hollow cylindrical shape which is long in the vertical direction as a whole. The cooling pipe 70 is fixed to the upper surface of the chamber 10 corresponding to the upper side of the single crystal ingot.

그리고, 상기 냉각관(70)의 내부에는, 상기 단결정 잉곳의 냉각을 위한 물이 유동하기 위한 유로가 형성된다. 상기 단결정 잉곳의 쿨링(cooling) 과정이 수행되는 동안, 상기 단결정 잉곳은 상기 냉각관(70)의 내측에 위치되고 상기 냉각관(70)을 통하여 물이 유동하는 방식으로 상기 단결정 잉곳이 냉각될 수 있다.Inside the cooling tube 70, a flow path for water for cooling the single crystal ingot is formed. During the cooling process of the single crystal ingot, the single crystal ingot is located inside the cooling tube 70 and the single crystal ingot is cooled in such a manner that water flows through the cooling tube 70 have.

도 2는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법의 일실시예의 흐름도이고, 도 3a 내지 도 3d는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 공정을 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a flow chart of one embodiment of a method for growing a silicon single crystal ingot, and FIGS. 3A to 3D are views showing a step of growing a silicon single crystal ingot.

이하에서, 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method of growing a silicon single crystal ingot according to an embodiment will be described.

먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이 도가니(60) 내에 실리콘 용융액을 준비하는데, 상술한 도가니(60) 내에 실리콘(Si)을 주입하고 가열하여 용융할 수 있다(S110). 이때, 가열부로부터 방출된 열이 도가니(60)에 집중되어 도가니(60)에 수용되는 실리콘 멜트를 용융할 수 있다.First, as shown in FIG. 3A, a silicon melt is prepared in the crucible 60, and silicon (Si) may be injected into the crucible 60 and heated and melted (S110). At this time, the heat released from the heating portion is concentrated in the crucible 60, so that the silicon melt contained in the crucible 60 can be melted.

그리고, 도 3b에 도시된 바와 같이 실리콘 용융액(Si)에 도펀트를 공급하여 도핑할 수 있는데, 이때 도가니에 자기장이 가해지지 않도록 할 수 있다(S120). 비소(As) 등의 원소는 비저항을 낮출 수 있어서 도펀트로 사용될 수 있다. 도핑 공정은 섭씨 1460도 내지 1480도의 온도에서 20분 정도 진행될 수 있다.Then, as shown in FIG. 3B, a dopant may be supplied to the silicon melt (Si) to be doped. In this case, a magnetic field may not be applied to the crucible (S120). Elements such as arsenic (As) can lower the resistivity and can be used as a dopant. The doping process may be conducted at a temperature of 1460 to 1480 degrees Celsius for about 20 minutes.

그리고, 도펀트 안정화 및 산화물 배기 공정을 진행할 수 있는데, 이때 도가니에 자기장을 가할 수 있으며 도가니의 높이를 상술한 도펀트의 도핑 단계에서 보다 낮게 할 수 있다(S130). 상술한 도펀트를 실리콘 용융액 내에서 확산시켜서 도펀트를 안정화시킬 수 있고, 이때 실리콘 용융액 주변의 도펀트 산화물을 배기할 수 있다.In this case, a magnetic field can be applied to the crucible and the height of the crucible can be lowered in the doping step of the dopant described above (S130). The dopant described above can be diffused in the silicon melt to stabilize the dopant, and at this time, the dopant oxide around the silicon melt can be exhausted.

도펀트 안정화 공정은 섭씨 1420도 내외의 온도에서 20분 정도 진행될 수 있다.The dopant stabilization process can proceed for about 20 minutes at a temperature of about 1420 degrees Celsius.

도펀트의 도핑 단계에서 오프(off)된 자기장을 도펀트의 안정화 및 산화물 배기 공정에서는 온(on)할 수 있으며, 자기장 인가 유닛(150)의 오프 및 온에 의하여 이루어질 수 있다.A magnetic field that is turned off in the doping step of the dopant can be turned on in the stabilization of the dopant and the oxide exhaust process and can be performed by turning off and on the magnetic field applying unit 150.

그리고, 도가니의 하강은 상술한 지지 수단의 작용에 의하여 이루어질 수 있는데, 도펀트의 안정화 공정에서 도가니의 높이를 낮추면 실리콘 용융액의 표면의 높이도 낮아질 수 있다. 도 3c에서는 도핑 단계를 나타내고 있고 도 3d에서는 도핑 안정화 단계를 나타내고 있는데, 상방 단열부(32)로부터 실리콘 용융액의 표면까지의 거리는 도핑 단계보다 도핑 안정화 단계에서 더 클 수 있다.The lowering of the crucible can be performed by the action of the above-mentioned supporting means. If the height of the crucible is lowered in the stabilizing process of the dopant, the height of the surface of the silicon melt can also be lowered. 3C shows the doping step and FIG. 3D shows the doping stabilization step, wherein the distance from the upper insulating portion 32 to the surface of the silicon melt can be greater in the doping stabilization step than in the doping step.

도핑 단계에서 상방 단열부(32)로부터 실리콘 용융액의 표면까지의 거리(h1)보다, 도핑 안정화 단계에서 상방 단열부(32)로부터 실리콘 용융액의 표면까지의 거리(h2)가 더 클 수 있으며, 구체적으로 도핑 안정화 단계에서의 상방 단열부(32)로부터 실리콘 용융액의 표면까지의 거리(h2)는 도핑 단계에서의 상방 단열부로부터 실리콘 용융액의 표면까지의 거리(d1)보다 20% 내지 40% 클 수 있다.The distance h2 from the upper heat insulating portion 32 to the surface of the silicon melt at the doping stabilization step may be larger than the distance h1 from the upper heat insulating portion 32 to the surface of the silicon melt at the doping step, The distance h2 from the upper heat insulating portion 32 to the surface of the silicon melt in the doping stabilization step is 20% to 40% larger than the distance d1 from the upper heat insulating portion to the surface of the silicon melt in the doping step have.

도핑 안정화 단계에서 상술한 거리(h2)가 너무 크면 재료의 휘발이 너무 많을 수 있고, 너무 작으면 도펀트 산화물의 배기가 용이하지 않을 수 있다.If the distance h2 is too large in the doping stabilization step, the volatilization of the material may be too much, and if the distance h2 is too small, the dopant oxide may not be easily exhausted.

그리고, 도핑 공정 및 도핑 안정화 공정에서 상술한 지지 수단의 작용에 의하여 도가니가 회전할 수 있는데, 도가니의 회전 속도를 도핑 공정보다 도핑 안정화 공정에서 느려질 수 있다. 구체적으로 도 3d에 도시된 도핑 안정화 공정에서 도가니(60)의 회전 속도(b rpm)은 도 3b에 도시된 도핑 공정에서의 도가니(60)의 회전 속도(a rpm)의 0.1 배 내지 0.5 배 일 수 있다.The crucible may be rotated by the action of the support means in the doping process and the doping stabilization process. The rotation speed of the crucible may be slower in the doping stabilization process than in the doping process. More specifically, in the doping stabilization process shown in FIG. 3D, the rotational speed (b rpm) of the crucible 60 is 0.1 to 0.5 times the rotational speed (a rpm) of the crucible 60 in the doping process shown in FIG. .

상술한 회전 속도가 너무 빠르면 도가니 내에서 열대류가 충분히 일어나지 않을 수 있고, 너무 느리면 도가니에 열을 공급하기 어려울 수 있다.If the above-mentioned rotation speed is too high, the thermal flow may not sufficiently occur in the crucible, and if it is too slow, it may be difficult to supply heat to the crucible.

그리고, 도 3d에 도시된 도핑 안정화 공정에서 도펀트 산화물을 배기하여 위하여, 상방 단열부(32)와 실리콘 용융액의 사이에 아르곤(Ar) 등의 비활성 기체를 공급할 수 있다. 비활성 기체는 80 lpm(Liter per Million) 내지 120 lpm으로 공급될 수 있는데, 챔버 내부의 기체 상태의 도펀트 산화물과 반응하지 않으면서 도펀트 산화물을 배기할 수 있다.In order to exhaust the dopant oxide in the doping stabilization process shown in FIG. 3D, an inert gas such as argon (Ar) may be supplied between the upper heat insulating portion 32 and the silicon melt. The inert gas may be supplied at 80 lpm (Liter per Million) to 120 lpm, which can exhaust the dopant oxide without reacting with the gaseous dopant oxide inside the chamber.

도펀트가 챔버 내부에서 휘발되거나 또는 다른 이유로 형성된 도펀트 산화물을 상술한 배기를 통하여 제거할 수 있는데, 도펀트 산화물은 실리콘 용융액의 표면에 또는 상방 단열부와 실리콘 용융액과의 사이에 존재할 수 있다.The dopant may be volatilized within the chamber or otherwise removed through the exhaust, wherein the dopant oxide may be present on the surface of the silicon melt or between the upper insulating portion and the silicon melt.

그리고, 도핑 안정화 단계 이후에 도펀트를 실리콘 용융액 내에 재도핑(redoping)할 수도 있다(S140). 예를 들어, 잉곳의 성장 중에 잉곳이 다결정화된 경우에 잉곳을 녹여서 다시 성장시키는데 이때 도펀트가 휘발되었으므로 다시 공급할 수 있다.After the doping stabilization step, the dopant may be redoped in the silicon melt (S140). For example, when the ingot is polycrystallized during the growth of the ingot, the ingot is melted and grown again. At this time, the dopant is volatilized and can be supplied again.

이어서, 실리콘 단결정 잉곳을 성장시킬 수 있다(S150). 실리콘 단결정 잉곳의 성장을 상세히 설명하면 다음과 같다.Subsequently, a silicon single crystal ingot may be grown (S150). The growth of the silicon monocrystalline ingot will be described in detail as follows.

실리콘 용융액에 시드를 디핑(dipping)하고, 실리콘 용융액의 일부가 고화되어 상술한 시드로부터 가늘고 긴 형상의 넥(neck)이 성장될 수 있다.The seed is dipped in the silicon melt, and a part of the silicon melt is solidified, so that an elongated neck from the above-mentioned seed can be grown.

이어서, 넥의 하부로부터 연속하여 숄더(shoulder)가 성장될 수 있는데, 숄더는 넥으로부터 수직 및 수직 방향으로 성장하여 잉곳의 직경이 가로 방향(직경 방향)으로도 성장할 수 있다.Subsequently, a shoulder can be grown continuously from the lower part of the neck, in which the shoulder grows vertically and vertically from the neck, so that the diameter of the ingot can also grow in the lateral direction (radial direction).

숄더의 성장 종료 후 바디(body)의 성장 공정에서 잉곳이 수직 방향으로 성장할 수 있다.After the growth of the shoulder, the ingot may grow in the vertical direction during the growth process of the body.

상술한 바와 같이 시드의 디핑으로부터 넥과 숄더 및 바디의 성장을 포함하는 잉곳의 성장 공정에서 잉곳을 윗 방향으로 천천히 인상할 수 있다.As described above, the ingot can be slowly lifted upward in the ingot growth process including the growth of the neck, the shoulder, and the body from the dipping of the seed.

도 4는 성장된 실리콘 단결정 잉곳을 나타낸 도면이다.4 is a view showing a grown silicon single crystal ingot.

상술한 방법으로 성장된 실리콘 단결정 잉곳은 종방향의 저항이 3 밀리 옴(ohm) 이하일 수 있는데, 종방향은 도 4에서 바디 내에서 세로 방향이다. 그리고, 실리콘 단결정 잉곳의 저항 편차가 1.5 밀리 옴 내지 3 밀리 옴일 수 있다.The silicon single crystal ingot grown by the above-described method may have a longitudinal resistance of 3 milliohms or less, and the longitudinal direction is the longitudinal direction in the body in Fig. The resistance variation of the silicon single crystal ingot may be 1.5 milliohms to 3 milliohms.

도 5는 실리콘 용융액 내에서 도펀트의 감소에 따른 비저항의 증가를 나타낸 도면이다.5 is a graph showing an increase in resistivity with decreasing dopant in a silicon melt.

실리콘 용융액 내에서 도펀트의 감소가 증가할수록 실리콘 단결정 잉곳의 비저항이 증가함을 나타내고 있는데, 도핑 안정화 공정 없이 도펀트의 휘발이 많을 때 이러한 현상이 나타날 수 있다.It is shown that the resistivity of the silicon monocrystalline ingot increases with the decrease of the dopant in the silicon melt. This phenomenon may occur when the dopant is volatilized without the doping stabilization process.

도 6은 도핑 안정화 공정의 추가에 따른 비저항의 감소를 나타낸 도면이다.FIG. 6 is a diagram showing a decrease in specific resistance due to addition of a doping stabilization process. FIG.

Res.(1)은 도펀트 안정화 공정이 생략된 종래의 공정으로 제조된 실리콘 단결정 잉곳의 비저항을 나타내고, Res.(2) 내지 Res.(4)는 도펀트 안정화 공정이 추가된 본 실시예에 따른 실리콘 단결정의 성장 방법에 따라 제조된 실리콘 단결정 잉곳의 일실시예들의 비저항들이다.Resist (1) shows the resistivity of the silicon single crystal ingot manufactured by the conventional process in which the dopant stabilization process is omitted, and Res. (2) to Res. (4) Are the resistivities of one embodiment of the silicon single crystal ingot manufactured according to the single crystal growth method.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. This is possible.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.

10: 챔버 20: 가열부
31: 측방 단열부 32: 상방 단열부
42: 시드 케이블 50: 지지 수단
60: 석영 도가니 65: 흑연 도가니
70: 냉각관
10: chamber 20: heating section
31: side heat insulating portion 32: upper heat insulating portion
42: Seed cable 50: Support means
60: quartz crucible 65: graphite crucible
70: cooling pipe

Claims (9)

도가니 내에 실리콘 용융액을 준비하는 (a) 단계;
상기 실리콘 용융액에 도펀트를 공급하는 (b) 단계; 및
상기 도펀트를 상기 실리콘 용융액 내에 확산시키고, 상기 실리콘 용융액 주변의 도펀트 산화물을 배기하는 (c) 단계를 포함하고,
상기 (c) 단계에서 상기 도가니의 높이는 상기 (b) 단계에서 상기 도가니의 높이보다 낮으며,
상기 (c) 단계에서 상기 도가니의 회전 속도는 상기 (b) 단계에서 상기 도가니의 회전 속도의 0.1배 내지 0.5배인 실리콘 단결정의 성장 방법.
(A) preparing a silicon melt in a crucible;
(B) supplying a dopant to the silicon melt; And
(C) diffusing the dopant into the silicon melt and exhausting the dopant oxide around the silicon melt,
The height of the crucible in the step (c) is lower than the height of the crucible in the step (b)
Wherein the rotation speed of the crucible in the step (c) is 0.1 to 0.5 times the rotation speed of the crucible in the step (b).
제1 항에 있어서,
상기 (b) 단계에서 상기 도가니에 가해지는 자기장이 오프(off)되고, 상기 (c) 단계에서 상기 도가니에 가해지는 자기장이 온(on)되는 실리콘 단결정의 성장 방법.
The method according to claim 1,
Wherein a magnetic field applied to the crucible in step (b) is turned off, and a magnetic field applied to the crucible in step (c) is turned on.
삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 (c) 단계에서 상방 단열부로부터 상기 실리콘 용융액의 표면까지의 거리는, 상기 (b) 단계에서 상기 상방 단열부로부터 상기 실리콘 용융액의 표면까지의 거리보다 20% 내지 40% 큰 실리콘 단결정의 성장 방법.
The method according to claim 1,
The distance from the upper heat insulating portion to the surface of the silicon melt in the step (c) is preferably 20% to 40% larger than the distance from the upper heat insulating portion to the surface of the silicon melt in the step (b) .
제1 항에 있어서,
상기 (c) 단계에서 상방 단열부와 상기 실리콘 용융액의 사이에 비활성 기체를 공급하는 실리콘 단결정의 성장 방법.
The method according to claim 1,
Wherein an inert gas is supplied between the upper heat insulating portion and the silicon melt in the step (c).
제5 항에 있어서,
상기 비활성 기체를 80 lpm 내지 120 lpm 공급하는 실리콘 단결정의 성장 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the inert gas is supplied at 80 to 120 lpm.
제1 항에 있어서,
상기 (c) 단계 이후에 상기 실리콘 용융액에 상기 도펀트를 추가 공급하는 단계를 더 포함하는 실리콘 단결정의 성장 방법.
The method according to claim 1,
And further adding the dopant to the silicon melt after the step (c).
제1 항, 제2 항 및 제4 항 내지 제 7항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되고, 종방향의 저항이 3 밀리 옴 이하인 실리콘 단결정 잉곳.7. A silicon monocrystalline ingot produced by the method of any one of claims 1, 2, and 4 to 7, wherein the longitudinal resistance is 3 milliohms or less. 제8 항에 있어서,
저항 편차가 1.5 밀리 옴(ohm) 내지 3 밀리 옴인 실리콘 단결정 잉곳.
9. The method of claim 8,
A silicon monocrystalline ingot having a resistance deviation of 1.5 milliohms (ohm) to 3 milliohms.
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