Технология полупроводникового кремния - Фалькевич Э.С.
ISBN 5-229-00740-0
Скачать (прямая ссылка):
В процессе облучения кремния потоком нейтронов наряду с фосфором возникает огромное число радиационных дефектов (обычно концентрация радиационных дефектов на 2-3 порядка выше концентрации фосфора). Присутствие радиационных дефектов, как правило, нежелательно, поэтому их устраняют термической обработкой. Экспериментально установлено, что термическая обработка при 970-1170 К в течение 2-4 ч полностью устраняет радиационные нарушения структуры монокристалла и обеспечивает стабильность его электрофизических характеристик.
Очень важным является поддерживать высокую стерильность процесса термической обработки, так как примесь, попавшая на поверхность, диффундирует в объем монокристалла и ухудшает его электрофизические характеристики. Наиболее стабильных результатов добиваются при проведении термической обработки в вакууме в специальных кремниевых контейнерах. Типичные отклонения УЭС для HTJI монокристаллов по торцу < 3- 5 %.
Как уже указывалось, тн-и 3 является одной из важных качественных характеристик монокристаллов кремния. На величину тннз оказывают влияние примеси, прежде всего металлические (железо, натрий, калий, медь и др.), степень структурного совершенства и состояние поверхности монокристаллов.
При изучении влияния условий выращивания и плотности дислокаций на Тц.н.з установлено [253], что с уменьшением осевого и радиального температурного градиентов в монокристалле плотность дислокаций уменьшается от 4,5 ¦ IO4 до 2,1 • IO4 см'2, а время жизни н.н.з. увеличивается от 30 до 100 мкс. В то же время достичь более высоких значений тниз в монокристаллах с дислокациями является чрезвычайно трудной задачей.
Переход к выращиванию монокристаллов без дислокаций позволяет обеспечить более высокое значение тн нУстановлено также1,
1 Паг. 1197989. ФРГ. 1966.
334
что бездислокационные монокристаллы кремния обладают более высокой однородностью времени жизни н.н.з. по сравнению с дислокационными монокристаллами. Учитывая влияние примесей на ти.и.з (259-261], стерильной подготовке кристаллов и камеры выращивания необходимо уделять первостепенное внимание.
Одним из направлений увеличения времени жизни н.н.з. является термическая обработка монокристаллов [262-265]. В частности, установлено [263], что отжиг при 1070 К переводит примеси золота, железа, цинка в кремнии в неактивное состояние и снижает их рекомбинационную активность. В [264] для увеличения ти и 3 предложено проводить термическую обработку в среде водорода, а авторы [265] рекомендуют двухступенчатый отжиг при 1470 и 1070 К. ,
Хорошие результаты были получены при низкотемпературной (350— 400 *С) термической обработке [266], которую проводили в кремниевой трубе в воздушной среде. В результате удалось увеличить тии 3 на 70-80 %.
Улучшая структурное совершенство монокристаллов, уменьшая содержание металлических примесей, используя термическую обработку, удается получить в монокристаллах кремния с УЭС > 500+ +10000 Ом • см ти и 3 > 1000 мкс.
В настоящее время методом бестигельной зонной плавки получают монокристаллы кремния диам. 30-150 мм с УЭС 0,2-100000 Ом-см и временем жизни н.н.з. > 50-2000 мкс.
3. ЧИСТОТА И МИКРОКЛИМАТ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ
Чистота производственных помещений является необходимым и чрезвычайно важным условием получения кремния полупроводниковой чистоты. Особенно это относится к технологическим переделам, связанным с выращиванием поли- и монокристаллов кремния.
Наличие пыли в производственных помещениях может привести к резкому ухудшению качества полупроводникового кремния. По характеру образования пыль подразделяют на атмосферную и промышленную. В состав атмосферной пыли входят частицы почвы (земли), соль, образуемая морским прибоем, пыльца растений и др. Промышленная пыль образуется в результате выбросов в атмосферу отходов производства и состоит в основном из микрочастиц технологических продуктов. Ввиду того что технологические переделы получения поли- и монокристаллов находятся, как правило, в промышленных центрах, последний вид пыли занимает большую часть в общем ее объеме.
Микрочастицы пыли, находящиеся в атмосфере производственных помещений, оседают на внутренние поверхности камеры выращивания, оснастке и непосредственно на поверхности кристаллов кремни?. В процессе выращивания поли- и монокристаллов микрочастицы попадают в кристалл и загрязняют его. Например, при запыленности микрочастицами размером > 0,5 мкм в количестве 10000 частиц в 1 л воздуха на 1 мм2 поверхности поликристаллического кремния (исходной загрузки для метода Чохральского и заготовки для бестигельной зопной плавки) может осесть 500 микрочастиц в течение 1 мнн. Если принять, что при переглаз.'ге все примеси из пылинок перейдут в выращиваемый кремний диаметром, например, 30 мм, то это повысит в ием концентрацию электрически активных примесей (бора и фосфора) на 2-Ю12 ат/см3. Как видно, величина загрязнений получается Достаточно высокой.
335
\
Для снижения содержания пыли в атмосфере помещения для выращивания кристаллов проектируют с герметично закрытыми окнами и шлюзовыми камерами на входе. Внутренние поверхности стен помещений отделывают специальным пылеотталкивающим покрытием, при этом покрытие должно быть гладким, без выступов, трещин и впадин.
