실리콘 잉곳 제조 공정

실리콘 잉곳을 성장시키는 데 필요한 시간은 여러 요인에 따라 달라집니다. 모든 단결정 실리콘 웨이퍼의 75% 이상은 순수 다결정 실리콘 덩어리(청크)를 사용하는 초크랄스키(Czochralski, CZ) 방식으로 성장합니다. 이 청크는 붕소, 인, 비소 및 안티몬과 같은 가장 일반적인 도펀트라고 하는 소량의 원소와 함께 석영 도가니에 넣어집니다. 순수 실리콘에 도펀트를 추가하면 실리콘의 전도성이 향상됩니다. 어떤 도펀트를 사용하느냐에 따라 잉곳은 P형 또는 N형이 됩니다 (붕소: P형; 인, 안티몬, 비소: N형).

그런 다음 잉곳은 실리콘의 녹는점보다 높은 온도인 약 1420°C까지 가열됩니다. 다결정 실리콘과 도펀트 조합이 액화되면 시드라고 하는 단일 실리콘 결정이 용융물 위에 표면과 거의 닿지 않게 배치됩니다. 이 시드는 완성된 잉곳에 필요한 결정 방향과 동일합니다. 도핑 균일성을 달성하기 위해 시드와 용융 실리콘의 도가니는 반대 방향으로 회전합니다. 결정 성장을 위한 조건이 충족되면 시드 결정이 용융물에서 천천히 들어 올려집니다. 성장이 시작될 때 잉곳 내의 결정 결함을 최소화하기 위해 시드 결정을 빠르게 당기는 것으로 성장이 시작됩니다. 그런 다음 당기는 속도를 줄여 결정의 직경이 최종 원하는 직경보다 약간 더 크게 성장할 수 있도록 합니다. 목표 직경에 도달하면 성장 조건이 안정화되어 직경이 유지됩니다. 시드를 용융물 위로 천천히 올리면 시드와 용융물 사이의 표면 장력으로 인해 실리콘의 얇은 막이 시드에 부착된 후 냉각됩니다. 냉각되는 동안 녹은 실리콘의 원자는 시드의 결정 구조에 따라 방향을 잡습니다.

잉곳이 완전히 성장하면 완성된 실리콘 웨이퍼의 원하는 직경보다 약간 큰 대략적인 크기의 직경으로 연마됩니다. 그런 다음 웨이퍼 직경, 고객 사양 또는 SEMI 표준에 따라 잉곳에 노치 또는 플랫이 만들어져 방향을 표시합니다. 여러 검사를 통과한 잉곳은 웨이퍼로 슬라이스됩니다.