CZ vs FZ 실리콘: 초크랄스키법과 플로트존법 결정 성장
거의 모든 실리콘 웨이퍼는 두 가지 방법 중 하나로 성장시킨 단결정에서 시작합니다. 초크랄스키(CZ)법에서는 석영 도가니 속의 용융 실리콘에 종자 결정을 담갔다가 천천히 끌어올립니다. 플로트존(FZ)법에서는 코일로 폴리실리콘 막대의 좁은 구간을 녹이고 그 구간을 막대를 따라 이동시키므로 도가니가 실리콘에 닿지 않습니다. CZ는 더 저렴하고 큰 웨이퍼를 만들 수 있으며, FZ는 더 순도 높은 실리콘을 얻을 수 있습니다.
| 비교 항목 | CZ법 | FZ법 |
|---|---|---|
| 결정 성장 방식 | 석영 도가니에서 녹인 실리콘에 종자를 담그고 회전시키며 끌어올림 | 고주파 코일이 폴리실리콘 막대의 좁은 구간을 녹이고 그 구간을 막대를 따라 이동 |
| 도가니와의 접촉 | 있음. 석영의 산소가 용융물에 녹아 들어감 | 없음. 산소가 매우 적음 |
| 산소 함량 | 높음 | 매우 낮음 |
| 순도와 비저항 | 순도가 더 낮고 비저항에 한계가 있음(자기장을 이용한 MCZ 방식이 도움) | 매우 높은 순도와 매우 높은 비저항 |
| 도핑 | 도펀트를 용융물에 첨가하며 잉곳을 따라 농도가 달라짐 | 기체 도핑, 또는 균일한 인(P) 도핑을 위한 중성자 변환 도핑(NTD) |
| 웨이퍼 직경 | 양산 기준 최대 300 mm | 보통 최대 약 200 mm이며 더 큰 크기는 어려움 |
| 비용 | 더 낮으며 큰 잉곳으로 처리량이 좋음 | 더 높음 |
| 기계적 강도와 게터링 | 산소 석출물이 강도를 높이고 금속 불순물을 포획(내인성 게터링) | 이러한 이점이 없어 웨이퍼가 더 깨지기 쉬울 수 있음 |
| 대표 용도 | 웨이퍼의 대부분: 로직, 메모리, 태양전지 | 고전압 전력 소자(IGBT 등), 검출기, 고비저항 RF 소자 |
수치는 대략적인 자릿수 기준이며, 공정 세대와 제품에 따라 달라져요.