Технология полупроводникового кремния - Фалькевич Э.С.
ISBN 5-229-00740-0
Скачать (прямая ссылка):
Механическая обработка монокристаллов
По результатам измерения УЭС на образующей монокристалла крем- ? ния наносят метки в точках, в которых сопротивление соответствует і требуемому для заданных марок. По этим меткам монокристалл разре- • зают на части. I
Резку осуществляют вращающимся алмазным кругом с наружной!
128 і
>
I
режущей крбмкой на станках типа ГД-151, скорость вращения круга 50 об/с. Алмазный круг - стальной диск толщиной 1,8 мм, на наружную кромку которого электрохимическим процессом наносят порошок алмаза с размером зерна 60/40 мкм.
При резке монокристалл закрепляют в специальных гидравлических зажимах и устанавливают в заданном месте под алмазным кругом, который после включения подается на монокристалл; при этом на режущую кромку круга поступает охлаждающая вода. Скорость подачи круга зависит от диаметра и свойств монокристалла.
После резки и определения соответствия сопротивления монокристалла заданному виду марки калибруют монокристалл для придания ему требуемого диаметра и строго цилиндрической формы. Калибровку монокристаллов проводят на круглошлифовальных станках типа Xlffi- Ю6Ф2 или ЗМ152 алмазным шлифовальным кругом с зернистостью 80/63 мкм (для грубой обработки) и 40/28 мкм для тонкой обработки.
Перед калибровкой к торцам монокристалла наклеечной мастикой приклеивают центры (металлические шайбы) для крепления в станке. Центры приклеивают таким образом, чтобы их оси совпадали с осью монокристалла. Затем монокристалл устанавливают в станок и с обоих торцов закрепляют гидравлическими зажимами. Калибровку проводят при одновременном вращении монокристалла и шлифовального круга. После калибровки измеряют шероховатость поверхности - среднее отклонение высоты точек измеренного профиля от его средней линии в пределах базовой длины. Шероховатость измеряют профилометром. После тонкой шлифовки шероховатость достигает 0,20. В соответствии с действующими стандартами она должна составлять 0,16-0,20. Если необходимо получить шероховатость 0,16, поверхность монокристалла дополнительно полируют алмазной пастой с зернистостью 3/2 мкм.
Часть выращенных монокристаллов используют для изготовления затравочных кристаллов. С этой целью их ориентируют в заданном направлении и размечают в соответствии с формой и размером затравок, которые вырезают, применяя алмазный круг с внутренней режущей кромкой и с зернистостью шлифовального порошка 40/28 мкм. Применение круга с внутренней режущей кромкой обеспечивает высокую точность ориентированных резов и минимальные потери монокристал-лического кремния.
5-214
129
Глава Ш. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЧИСТОГО КРЕМНИЯ, ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ КРЕМНИЙСОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЙ
1. ПРОИЗВОДСТВО ЧИСТОГО КРЕМНИЯ
Методы получения чистого кремния можно разделить на три основные группы: металлургический, электрохимический, химический.
Металлургический метод
Подробно металлургический метод описан далее. Получаемый при этом кремний непригоден для производства полупроводниковых приборов, но метод усовершенствуется с целью получения материала, годного для производства солнечных батарей. Работы ведутся в направлении использования исходных материалов повышенной чистоты [79, 80], кислотной обработки полученного кремния [79, 81], введения специальных флюсов, использования экстракционной очистки расплавами металлов1 и т.д.
Электрохимический метод
Этим методом получают сплавы кремния и водорода, а также кремний в виде порошка или поликристаллической пленки. Обычно подвергают электролизу растворы галогенидов кремния в различных органических растворителях [79, 82] либо применяют смеби на основе галогенидов и диоксида кремния в среде расплавленных солей.
В качестве анода используют обычно уголь, кремнемедные сплавы; катоды изготавливают из графита, кремния, силицидов кремния и вольфрама.
При получении кремния электролизом (рис. 59) загрязненный примесями металлургический кремний с добавками меди используют в качестве анода. Электролитом является расплавленная смесь солей LiF, KF5 SiF4 [79, 83]. Кремнемедный сплав и электролит находятся в тигле из стеклоуглерода, который одновременно служит анодным контактом для сплава. Небольшой электрический потенциал между катодом и анодом способствует переносу атомов кремния от анода к катоду и осаждению на нем кремния в поликристаллическом виде. При этом примеси более отрицательные, чем кремний, остаются на аноде и благодаря этому удается получить на катоде кремний с содержанием бора, титана, железа, ванадия, хрома, молибдена < I ppm. Составляю-
1 Пат. 3933981. США. 1976.
130
Рис. 59. Электролизер для получения кремния:
1 — графитовый катод; 2 — расплав электролита; 3 — тигель; 4 — анод
J
2
щие же электролита (К, Li, F) содержатся в получаемом кремнии на уровне нескольких ррт.
Подробный обзор электрохимических методов получения кремния выполнен в работах [79, 82, 83]. Хотя в целом эти методы имеют хорошие перспективы, для успешного их применения еще надо решить ряд проблем, главной из которых является осуществление процесса электрохимического получения кремния в промышленном масштабе. Кроме того, серьезные затруднения возникают при попытках выращивания из расплава такого кремния монокристаллов, так как на поверхности расплава при этом появляется шлак. Одновременно происходит расстекловывание используемого кварцевого тигля, что приводит к его разрушению и аварийной остановке процесса.
