Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Электротехника -> Фалькевич Э.С. -> "Технология полупроводникового кремния" -> 114

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 .. 108 109 110 111 112 113 < 114 > 115 116 117 118 119 120 .. 162 >> Следующая


С плавающим тиглем успешно выращиваются бездислокационные монокристаллы диам. > 100 мм.

288
I Важной характеристикой качества монокристаллов кремния !является также разброс УЭС в поперечном сечении кристалла. Неоднородность распределения ЛЭ в поперечном сечении обусловливается, Ic одной стороны, кристаллографическим направлением выращивания, fa с другой - технологическими факторами.

I Как уже указывалось, при выращивании монокристаллов кремния

I по направлению < Ш > эффект грани, являющийся следствием различия

• механизма и скоростей роста грани {111} и других граней, проявляется в образовании в центральной части (при выпуклом в расплав фронте кристаллизации) канала с повышенной концентрацией ЛЭ. При росте кристалла с вогнутым фронтом кристаллизации грань {111} чаще всего имеет форму плоского кольца, приводящего к появлению канала трубчатой формы. Отличие УЭС в области канальной неоднородности достигает для монокристаллов, легированных фосфором, 20 % (УЭС 4-10 Ом • см); для монокристаллов, легированных бором, несколько процентов.

Основной метод предотвращения образования канальной неоднородности, если это возможно, - выращивание кристалла по кристаллографическим направлениям, отличающимся от <111). При выращивании монокристаллов по направлению < 111 > необходимо фронт кристаллизации поддерживать плоским или слегка вогнутым в кристалл. Такие формы фронта достигаются программированием условий выращивания.

Кроме канальной макронеоднородности, имеет место микронеоднородность УЭС в поперечном сечении, вызванная неравномерностью толщины диффузионного слоя (например, вследствие его прогиба [7]).

Под микронеоднородностью при этом понимается локальная неоднородность распределения легирующего элемента, имеющая линейные размеры от 0,5 до 1000 мкм.

В объеме монокристаллов, выращенных по методу Чохральского, типичным является полосчатое распределение ЛЭ по длине монокристалла, повторяющее форму фронта кристаллизации. Такая полосчатость (см. гл. I) объясняется периодическим изменением скорости кристаллизации, вызываемым вращением кристалла в асимметричном тепловом поле [180,181]. Наблюдалась также слоистость, обусловленная флуктуациями температуры под фронтом кристаллизации из-за термоконвекции расплава [182, 183]. На характер полосчатого распределения ЛЭ в продольном сечении кристалла влияют также нестабильность скоростей вращения и перемещения тигля и кристалла, вибрация кристалла и расплава, изменение температуры нагревателя, воды, охлаждающей камеру установки.

При выращивании монокристалла аппаратчик, ведущий плавку, или система автоматического управления корректирует параметры (скорости вращения и перемещения тигля и слитка, температуру на

in -»i/і 289
нагревателе, расход инертного газа и т.д.), вмешиваясь в процесс направленной кристаллизации, что сказывается на качестве получаемых монокристаллов.

Например, коррекция диаметра выращиваемого монокристалла за счет изменения скорости вытягивания на ± 0,3 мм/мин от заданного значения приводит к возрастанию на 2-Ю % микронеоднородности УЭС по оси кристалла, легированного фосфором [184].

Поэтому небходимо иметь ввиду, что любые изменения, вносимые в аппаратуру или технологию, должны прежде всего оцениваться с точки зрения воздействия этих изменений на качество получаемых монокристаллов.

Используя описанные приемы, в настоящее время можно выращивать монокристаллы кремния n-типа в вакууме из загрузки 0,4-0,5 кг с УЭС до 150-250 Ом-см. В потоке инертного газа из загрузок массой

> 10 кг получают монокристаллы, легированные фосфором, с УЭС до 50 Ом • см, бором до 100 Ом ¦ см, диаметр выращиваемых монокристаллов достигает 210 мм.

Широко используется также внешнее вертикальное или поперечное магнитное поле, воздействующее на расплав непосредственно в процессе выращивания монокристалла, так называемый магнитный метод Чохральского (MCZ) [185]. Исследования влияния магнитного поля на расплав показали, что к числу основных достоинств метода относится уменьшение конвективных потоков и колебаний температуры в расплаве. Кроме того, магнитное поле вызывает изменение вязкости расплава, практически прекращается перемешивание массы расплава, что ограничивает транспортировку кислорода от стенок тигля в подкрис-тальную плоскость. В этих условиях концентрация кислорода снижается до значений < 5 • IO17 ат/см3 и обеспечивается равномерный характер его распределения по длине кристалла. Расширяется также диапазон УЭС выращиваемых монокристаллов до 1000 Ом • см для п-типа электропроводности (до термической обработки) и снижается скорость растворения кварцевого тигля. Применение вертикального магнитного поля напряженностью 1000 Гс для кремния снижает температурные колебания от 18 до 0,5 К. Следствием этого является снижение микронеоднородности распределения УЭС в объеме кристаллов с 25-40 % в обычных кристаллах до 5 % в кристаллах, полученных методом MCZ. Полученные результаты убедительно свидетельствуют о широких ВОЗМОЖНОСТЯХ воздействия на качество получаемых монокристаллов магнитного поля.
Предыдущая << 1 .. 108 109 110 111 112 113 < 114 > 115 116 117 118 119 120 .. 162 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed