Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Электротехника -> Фалькевич Э.С. -> "Технология полупроводникового кремния" -> 55

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 .. 49 50 51 52 53 54 < 55 > 56 57 58 59 60 61 .. 162 >> Следующая


На основе полученных таким образом кремниевых стержней бести-

133
Рне. 61. Схема установки для получения кремния высокой чистоты иодидным методом: 1 — стальной бойлер; 2 — реактор синтеза SiI4 в кипящем слое; 3 — конденсатор-испаритель; 4 — кварцевая ректификационная колонна; 5 — испаритель; 6 — аппарат разложения SiI4; 7 — вакуумный конденсатор

гельной зонной плавкой были выращены монокристаллы кремния с уровнем чистоты по бору 3500 Ом • см и тя.н.з Д° 350 мкс.

Помимо возможности получения кремния высокой чистоты, иодид* ный метод обладает еще одним важным достоинством - сравнительно высокой безопасностью. Однако он не нашел широкого распространения из-за высокой стоимости иода и сложности аппаратурного оформления.

Имеются также публикации о получении в опытно-промышленном масштабе кремния термическим разложением трибромсилана1, однако перспектива метода на сегодня остается неясной.

1 Пат. 4084024. США. 1978.

134
Восстановление кремнийсодержащих соединений водородом

В качестве кремнийсодержащих соединений в этом случае обычно используют тетрахлорсилан, трихлорсилан, дихлорсилан, реже тетрафторид кремния.

Каждое из этих соединений относительно стабильно при высоких температурах (5s 1173 К) и сравнительно хорошо очищается от нежелательных примесей ректификацией.

Суммарные реакции в упрощенной форме имеют следующий вид: SiCl4 + 2Н2 - Si + 4НС1; SiHCl3 + H2 - Si + ЗНС1; SiH2Cl2 - SiCl2 + H2-

- Si + 2НС1; SiF4 + 2Н2 - Si + 4HF.

Первым для получения чистого кремния стали использовать тетрахлорсилан. В работе [89] описаны эксперименты по осаждению кремния на нагретой графитовой или молибденовой нити в процессе водородного восстановления тетрахлорсилана. В шестидесятых годах начато промышленное производство кремния с использованием тетрахлорсилана, однако в дальнейшем тетрахлорсилан был вытеснен трихлорсиланом.

Основные преимущества трихлорсилана перед тетрахлорсиланом -возможность проведения очистки при более низких температурах, большая скорость осаждения кремния при низких расходах водорода, более низкая температура осаждения.

Дихлорсилан является еще более эффективным сырьем. Он обеспечивает высокую скорость осаждения кремния при незначительном расходе водорода. Кроме того, процесс осаждения кремния протекает при довольно низких температурах (1173-1273 К), что позволяет как увеличить степень чистоты кремния, так и снизить затраты на его производство. Однако по сравнению с трихлорсиланом дихлорсилан более опасен в обращении, а его синтез с высоким выходом более сложен [90].

Восстановление тетрафторида кремния возможно только при высоких температурах, и поэтому в настоящее время процессы на его основе лишь исследуются.

Восстановление кремнийсодержащих соединений водородом проводят в реакторе, в котором образующийся кремний осаждается на разогреваемой электрическим током основе (рис. 62). Первоначально в качестве основ (субстратов, подложек) применяли ленты из тантала и молибдена [89], молибденовую проволоку, внутреннюю поверхность нагреваемой снаружи кварцевой трубы [91], полосы и прутки из графита. В дальнейшем начали использовать в качестве основ кремниевые прутки-подложки1. Это позволило получать кремний в виде компакт-

1 Пат. 1102117. ФРГ. 1961.

135
/

2 3 f«

Рис. 62. Схема реактора для получения кремния восстанорлением кремнийсодержащих соединений водородом: I — реакционная камера; 2 — осажденный кремний; 3 — нагретая основа; 4 вывод продуктов реакции; 5 — источник электропитания; 6 — ввод исходной смеси кремнийсодержащего соединения и водорода

Г

5

<3-

ных стержней, удобных для дальнейших процессов выращивания монокристаллов.

Описаны также эксперименты1 по осаждению кремния на находящиеся во взвешенном состоянии частицы кремния (рис. 63). Основная цель этого процесса - увеличение производительности и получение кусков наиболее оптимальной геометрической формы для загрузок в тигель (метод Чохральского). Последнее особенно важно для развития работ по непрерывному (полунепрерывному) выращиванию монокристаллов по методу Чохральского.

Несмотря на то что при осаждении кремния на находящиеся во взвешенном состоянии частицы удавалось достигать скорости осаждения до 2400 г/ч, этот метод распространения пока не получил из-за возникающих эксплуатационных трудностей (осаждение кремния на стенках аппарата, необходимость улавливания мелких частиц кремния и др.).

V , t ,/7

Рис. 63. Схема процесса получения кремния в кипящем слое:

1 — газораспределительная

решетка; 2 — разгрузка осажденного материала; 3 — кипящий слой; 4 — рубашка охлаждения; 5 — реактор; 6 — ввод кремниевых частиц, на которых проводят осаждение; 7 — выход паро-газовой смеси; 8 — ввод паро-газовой смеси (трихлор-снлана и водорода)

1 Пат. 2620739. ФРГ. 1977. 136
Основной формой чистого кремния пока остаются стержни различных длины и диаметра.

Из описанных методов наибольшее промышленное распространение в настоящее время получили методы водородного восстановления трихлорсилана и термического разложения силана.
Предыдущая << 1 .. 49 50 51 52 53 54 < 55 > 56 57 58 59 60 61 .. 162 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed