실리콘 단결정 성장 방법

초크랄스키법(Czochralski Techinique)

• 고주파 마이크로웨이브를 이용하여 용융로 속의 원료를 용융시키고 용융체의 표면에 종자 결정(Seed Crystal)을 위치시켜 결정핵이 형성되게 한 후 서서히 회전 및 상승시켜서 결정을 성장시키는 방법이다.
• 초크랄스키법은 용융된 원료가 결정핵을 형성하지 않으면서 종자결정을 용융체의 표면에 접촉하였을 때 종자결정을 녹이지 않도록 적절한 온도를 유지하는 것이 공법의 핵심이다.
• 이를 위해 컴퓨터의 정교한 컨트롤에 의해 온도를 적절하게 유지시키는 기술이 핵심이다.
• 현재 반도체 웨이퍼 생산 방식에서 가장 많이 사용되고 있는 공법이다.

 

초크랄스키법

초크랄스키법 공정 과정

 

 

 

플로팅 존법(Floating Zone Techinique)

• 규소(Si)와 같이 융점이 높고 용융상태에서 화학활성이 큰 물질에서는 그래파이트 보트를 침식하므로 주위로부터의 오염이 문제가 된다.
• 따라서 순도 높은 실리콘을 얻으려면 도가니나 보트와 같은 용기를 사용하지 않는 정제법이 요구된다.
• 다결정의 Si 기둥을 척(Chuck)으로 상하 고정하여 고주파가 열코일에 의해 부분적으로 용융시키며 정제가 이루어진다.
• 용융대는 표면장력에 의해 지지되며 용융대를 아래에서 위로 서서히 이동시키면서 정제가 이루어진다.
• 이를 10회 정도 반복하면서 불순물 농도를 10^-12 /㎠ 이하로 정제할 수 있다.

 

 

 

플로팅 존법

플로팅 존법