• 한국결정성장학회지
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• 제25권1호
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• pp.13-19
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• 2015

Among the various possible factors affecting the Minority Carrier Life Time (MCLT) of the mc-Si crystal, dislocations formed during the cooling period after solidification were found to be a major element. It was confirmed that other defects such as grain boundary or twin boundary were not determinative defects affecting the MCLT because most of these defects seemed to be formed during the solidification period. With a measurement of total thickness variation (TTV) and bow of the silicon wafers, it was found that residual stress remaining in the mc-Si crystal might be another major factor affecting the MCLT. Thus, it is expected that better quality of mc-Si can be grown when the cooling process right after solidification is carried out as slow as possible.

• 한국결정성장학회지
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• 제32권3호
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• pp.115-120
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• 2022

반도체 웨이퍼용 실리콘 잉곳 제조과정에서 사용되는 석영유리 도가니 내측표면의brownish ring (BR)에 대해 연구하였다. BR의 크기는 20~30 ㎛이고 비대칭 갈색 고리형태이다. 도가니 위치에 따라 BR의 크기와 분포가 상이하며, Si 잉곳 성장시 도가니 온도가 가장 높은 round 부가 가장 크고 많았다. BR은 석영유리보다 열팽창계수가 큰 cristobalite를 함유하고 있어 표면 crack이 나타나는 것으로 판단된다. BR의 발색 현상과 p in hole은 산소 결손에 의한 것으로 생각된다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2002년도 하계학술대회 논문집 D
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• pp.2089-2092
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• 2002

The PID controller have the simple structure and show the comparatively good control performance. Crystal Grower(FF-CZ150) melt polycrystalline silicon at the temperature of about 1450$^{\circ}C$, then grow it into a single crystalline ingot. The automatic diameter control system of the Crystal Grower has a good performance with only PD control. But it contain the integrator in the plant which has a long time delay. In this paper, we show the secondary approximate model and applies time delay controller which has good performance for the plant with long time delay. It will be able to improve the response characteristic against a standard input and a load disturbance.

• 한국결정성장학회지
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• 제32권5호
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• pp.169-174
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• 2022

본 연구는 재생된 SiC 분말을 이용하여 단결정 성장 가능성을 검증하는 것을 목적으로 한다. 재활용 분말의 입도, 형상, 조성, 불순물 등의 기초적인 물성을 분석하고, 이를 활용하여 반응기 내부에서 일어날 수 있는 승화 거동을 예측하였다. 종합적인 판단 결과, 재생 분말의 물성은 단결정 성장에 적합 하였고, 이를 이용하여 단결정 성장 실험을 진행하였다. 높이 25 mm, 직경 100 mm 4H-SiC 단결정 잉곳을 다른 다형혼입 없이 성장 시켰다. 동공 결함 밀도는 0.02 ea/cm², 비저항은 0.015~0.020 ohm·cm² 측정되어 상용 수준의 품질을 얻었으나, 실제 소자 적용을 위해서는 전위 결함, 적층 결함과 관련된 추가 분석이 필요하다고 판단된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제28권4호
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• pp.141-147
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• 2018

태양광 에너지는 깨끗하며 무한한 재생에너지의 한가지로 많은 관심을 받아왔다. 태양광 에너지는 다결정 실리콘 웨이퍼 혹은 단결정 실리콘 웨이퍼로 구성된 솔라셀에 의해서 전기에너지로 전환된다. 제조원가를 낮추기 위하여 한 개의 석영 도가니에 폴리실리콘의 충진 크기를 증가시키는 연구가 많이 개발되어 왔다. 충진 크기를 증가시키면, 쵸크랄스키 공정장비의 온도제어가 강한 멜트 대류 때문에 힘들어진다. 본 연구에서는 20 inch와 24 inch 석영도가니와 90 Kg, 120 Kg, 150 Kg, 200 Kg, 250 Kg의 다양한 폴리실리콘 충진 크기에서 시뮬레이션을 통해 장비 온도 프로파일을 얻었으며, 실제값과 비교하고 분석하였다. 시뮬레이션 온도 프로파일과 실제 온도프로파일이 잘 일치하였으며, 이로써 충진 사이즈가 증가할 경우, 실제온도 프로파일 최적화를 위해 시뮬레이션을 사용할 수 있게 되었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제28권5호
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• pp.179-184
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• 2018

고효율 태양전지용 단결정 실리콘 웨이퍼는 쵸크랄스키 성장법으로 석영도가니 속의 실리콘 액체에서 단결정 잉곳을 성장시켜 제조된다. 석영도가니 성분 중의 하나는 산소는 실리콘 잉곳으로 유입되고, 태양전지의 전력변환 효율 저하 문제를 발생시킨다. 이러한 산소 유입을 줄이는 다양한 방법 중 하나는 히터의 모양과 구조를 변경하는 방법이 있다. 그러나 히터 구조 변경 시 단결정 실리콘 잉곳 바디 성장에 필요한 온도 분포경향에 큰 변화를 일으킨다. 따라서 본 연구에서는 쵸크랄스키 실리콘 성장에서 다양한 히터의 구조와, 히터와 석영도가니의 상대적 위치가 단결정 실리콘 잉곳 Body 성장 시의 ATC 온도와 Power 분포경향에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 삼중점과 히터 중심과의 위치가 가장 먼 SSH-Low가 가장 높은 ATC 온도 분포경향을 보여주었다. 또한 길이가 짧은 Short Side Heater(SSH-Up, SSH-Low)보다는 실리콘 액체를 담고 있는 석영도가니 측면의 많은 영역을 커버할 수 있는 일반 Side Heater(SH)가 가장 Power 소모 측면에서 유리하였다. 특히 본 연구 결과를 통해 고효율 태양전지용 단결정 실리콘 잉곳 성장 시 필요한 효율적인 ATC 온도를 예측할 수 있음을 확인하였다.

• 세라미스트
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• 제22권4호
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• pp.452-463
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• 2019

A quartz glass crucible is the essential material for manufacturing silicon ingots such as semiconductors and solar cells. Quartz glass crucibles for semiconductors and solar cells are made similar, but differ in surface purity, structure and durability. Recently, ultra high purity synthetic glass crucibles for semiconductors have become more important due to foreign problems. In Korea, it has succeeded in producing 28-inch quartz glass crucibles through the past 10 years. However, 32-inch synthetic quartz glass for the production of silicon ingots for semiconductors is not up to the level of advanced technology, and the technology gap is expected to be 2 to 3 years. In order to overcome these technological gaps and localize synthetic quartz glass ware, close cooperation between production companies and demand companies and localization of synthetic quartz glass powder must also be made. In addition, if government support can be added, faster results can be expected.

• 한국결정성장학회지
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• 제29권6호
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• pp.383-388
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• 2019

개선된 열탄소환원법으로 합성된 금속불순물함량 1 ppm 이하의 고순도 SiC 미립 분말을 이용하여 2,100℃ 이상고온의 RF 가열 PVT 장치에서 SiC 단결정을 성장시켰으며, In-situ x-ray 이미지 분석을 통해 성장과정 중 분말의 승화거동 및 단결정 성장거동을 관찰하였다. SiC 분말은 단결정 성장의 공급원으로 온도가 높은 외곽 부분부터 소진되고 graphite 잔여물이 남았다. 성장 중 원료의 흐름은 가운데 부분으로 집중되었으며 SiC 단결정의 성장거동에도 영향을 미쳤는데, 이는 미립분말로 인한 도가니 내부 온도분포 차이가 원인으로 예상되었다. 단결정 성장이 완료된 후, 단결정 잉곳을 1 mm 두께의 단결정 기판으로 절단하고 또한, 잉곳에서 얻어진 단결정 기판은 전반적으로 짙은 황색의 4H -SiC가 관찰되었으며, 외곽에 일부 발생한 다결정은 시드결정을 시드홀더에 부착하는 과정에서 혼입된 기포층과 같은 불순물 혼입이 원인으로 사료된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제33권3호
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• pp.91-96
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• 2023

석영유리 도가니(QC)의 사용 중 기포 품질을 검증하기 위하여 적절한 가속 시험 방법을 제안하였다. 실제 Czochralski(Cz) 공정에서 얻어진 폐기물 도가니의 기포 상태를 분석하고 QC 시험편을 이용하여 온도, 압력, 시간을 변화시켜 최적의 열처리 조건을 제시하였다. Cz 공정에서 생성되는 유사한 기포 크기와 밀도로 제어하기 위해서는 1450℃, 0.4 Torr 및 40시간의 열처리 조건이 적절하였다. 특히 Cz 공정에서 적용하는 압력인 10~20 Torr보다 상대적으로 낮은 압력인 0.4 Torr를 선택함으로써 기포 형성 가속시험의 시간을 단축시킬 수 있었다. 열처리 온도를 1550℃ 높일 경우, Ostwald ripening 현상으로 인하여 기포가 커지고 밀도가 급격히 낮아지며, 결정화 발생으로 적절한 가속시험 조건은 아닌 것으로 판단하였다.

• Current Photovoltaic Research
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• 제4권3호
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• pp.124-129
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• 2016

Recently industry has voiced a need for optimally designing the production process of low-cost, high-quality ingots by improving productivity and reducing production costs with the Czochralski process. Crystalline defect control is important for the production of high-quality ingots. Also oxygen is one of the most important impurities that influence crystalline defects in single crystals. Oxygen is dissolved into the silicon melt from the silica crucible and incorporated into the crystalline a far larger amount than other additives or impurities. Then it is eluted during the cooling process, there by causing various defect. Excessive quantities of oxygen degrade the quality of silicone. However an appropriate amount of oxygen can be beneficial. because it eliminates metallic impurities within the silicone. Therefore, when growing crystals, an attempt should be made not to eliminate oxygen, but to uniformly maintain its concentration. Thus, the control of oxygen concentration is essential for crystalline growth. At present, the control of oxygen concentration is actively being studied based on the interdependence of various factors such as crystal rotation, crucible rotation, argon flow, pressure, magnet position and magnetic strength. However for methods using a magnetic field, the initial investment and operating costs of the equipment affect the wafer pricing. Hence in this study simulations were performed with the purpose of producing low-cost, high-quality ingots through the development of a process to optimize oxygen concentration without the use of magnets and through the following. a process appropriate to the defect-free range was determined by regulating the pulling rate of the crystals.