Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Электротехника -> Фалькевич Э.С. -> "Технология полупроводникового кремния" -> 110

Технология полупроводникового кремния - Фалькевич Э.С.

Фалькевич Э.С., Пульнер Э.О., Червоный И.Ф. Технология полупроводникового кремния — М.: Металлургия, 1992. — 408 c.
ISBN 5-229-00740-0
Скачать (прямая ссылка): tehpolkremniya1992.djvu
Предыдущая << 1 .. 104 105 106 107 108 109 < 110 > 111 112 113 114 115 116 .. 162 >> Следующая


На образование микродефектов существенное влияние оказывает легирование примесями, создающими п- и p-тип электропроводности с концентрацией IO17 см"3. В частности, примеси сурьмы, фосфора, мышьяка подавляют образование дефектов .A-типа, а примеси бора, галлия препятствуют образованию дефектов В-типа.

Распределение микродефектов в бездислокационных монокристаллах зависит от колебаний микроскопической скорости роста и формы фронта кристаллизации. Чем меньше колебания микроскопической скорости роста, тем ниже плотность микродефектов. Плоский фронт

279
кристаллизации является наиболее предпочтительным для получения равномерного распределения микродефектов. При увеличении конвекции в расплаве, в результате чего возрастают температурные флуктуации на фронте кристаллизации, а также при асимметрии температурного поля в растущем кристалле, что ведет к периодическому оплавлению растущего кристалла, распределение микродефектов в продольном сечении становится слоистым, а в поперечном - имеет вид колец или спирали (свирл-дефект).

Микродефекты обычно отсутствуют в зоне шириной ~ 2 мм, прилегающей к боковой поверхности слитка. Ширина бездефектной приповерхностной зоны, а также плотность микродефектов при прочих равных условиях зависят от величины нормального градиента температуры на фронте кристаллизации растущего кристалла.

Экспериментально установлено, что оптимальным для выращивания монокристаллов с равномерно распределенными микродефектами (без свирл-картин) является градиент в интервале 30-45 К/см. При этом успешно выращивались монокристаллы диам. 105±2 ммл-и р-типа электропроводности с номинальной величиной УЭС, равной 4,5 Ом • см и 12 Ом • см соответственно и плотностью равномерно распределенных микродефектов < 1 • IO3-1 • IO4 см-2 (при подсчете учитывали микродефекты, линейные размеры ямок травления которых > 6,8 мкм).

Компоновка и расчет лигатуры

Исходным материалом для выращивания монокристаллического кремния являются поликристаллические кремниевые стержни (см. гл. IV) и так называемый оборотный кремний, т.е. остатки, образующиеся после, вырезки из выращенного как методом Чохральского, так и бестигельной зонной плавкой марочного монокристалла. Важным требованием к свойствам исходного кремния является отсутствие после его расплавления шлака на поверхности расплава (нитриды, карбиды кремния и др.). Оборотный кремний обязательно перед плавкой подвергают травлению для очистки его поверхности от примесей и механических загрязнений. Травление проводят в смеси плавиковой и азотной кислот при соотношении 1:3. После травления его отмывают очищенной (деионизированной) водой и сушат. Необходимо отметить, что время контакта исходного кремния при загрузке в тигель с окружающей атмосферой должно быть минимальным, а при получении монокристаллов с УЭС >10 Ом • см загрузку целесообразно проводить в боксе с обеспыленной атмосферой.

По сравнению с первичным поликристаллическим кремнием обороты содержат повышенную концентрацию разных примесей, в связи с чем их сортируют по типу и концентрации легирующего элемента (бора, фосфора, сурьмы и т.д.).

280
Единичная загрузка, подготовленная к плавке, может состоять из первичного поликристаллического кремния, может быть смешанной, т.е. из поликристаллического кремния и оборотов, а также полностью из оборотов. Ho в любом случае должна быть точно известна средняя концентрация основной легирующей примеси в загрузке, которая рассчитывается по формуле: Ccp =CV1C1 + V2C2 + ...+ Vn CnViV1 + + V2 + ... + Vn), где Vr1, V2,... ,Vn - объемы первого, второго, . . . , п-ного кусков, входящих в компоновку с концентрацией примеси C1, C2,... ,Cn соответственно.

для упрощения расчета чаще используют выражение: Pcp = (M1P1 + + M2 P2 + ... +MnPnViM1 +M2 + ...+ Mn), где Pcp - среднее УЭС загрузки, Ом • см; P1, P2,..., Pn - среднее УЭС кусков массой M1, M3,..., Mn (кг) соответственна

Для получения монокристаллов с заданными УЭС и типом электропроводности в расплав (загрузку) обычно вводят легирующий элемент в чистом виде при получении марок кремния с УЭС <0,1 Ом • см, при выращивании же более высокоомных монокристаллов используют лигатуру (сплав кремния с легирующим элементом) в виде монокристалла с концентрацией последнего ~ IO20 ат/см3. Массу вводимой в расплав лигатуры тп определяют по формуле: тл = W3HnPjyfcI1KPK, где т3 - масса загрузки, кг; Рл и Рк - УЭС лигатуры и Заданное УЭС кристалла, Ом • см; Цл и Hk - подвижности носителей заряда в лигатуре и в кристалле, см2/(В • с); к - эффективный коэффициент распределения.

Это уравнение не учитывает потерю легирующего элемента за счет испарения. Величина потерь устанавливается экспериментально для конкретных условий выращивания и вида легирующего элемента.

Подробно расчеты легирования при выращивании монокристаллов даны в работе [173]. Практически у всех легирующих элементов, используемых при получении монокристаллов кремния, к < 1, поэтому расчет необходимого количества лигатуры ведут так, чтобы на верхнем торце выращиваемого кристалла получить УЭС, равное максимальному значению, допустимому для кремния выращиваемой марки.
Предыдущая << 1 .. 104 105 106 107 108 109 < 110 > 111 112 113 114 115 116 .. 162 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed