Спосіб одержання галієвої лігатури кремнію

Спосіб одержання галієвої лігатури кремнію, який включає плавлення в тиглі завантаження, що 3 77874 плаву (патент США №6313398, Н01 L 31/028, 2001) [3]. Відомий спосіб дозволяє отримати кремній, легований галієм з високою його концентрацією. Використання такої лігатури для отримання мультикристалічного кремнію дає задовільні результати. Однак, використання такої лігатури для отримання монокристалічного кремнію, наприклад, за методом Чохральського, не забезпечує заданий питомий електричний опір отриманого монокристалу кремнію внаслідок розкиду концентрації галію за об'ємом лігатури більш ніж 70 %. Задачею винаходу є удосконалення способу одержання галієвої лігатури кремнію, в якому за рахунок запропонованого введення галію у завантаження, умов плавлення і кристалізації розплаву досягають рівномірність розподілу галію у лігатурі. Поставлена задача вирішується способом одержання галієвої лігатури кремнію, який включає плавлення в тиглі завантаження, що складається з кремнію з додатком галію, і кристалізацію отриманого розплаву. При цьому у запропонованому способі використовують завантаження у вигляді кусків кремнію з нанесеним шаром галію, плавлення завантаження здійснюють у атмосфері інертного газу, і після отримання розплаву знижують тиск інертного газу до значення, що визначається з умови 1,7PGa>PІГ=PGa, де PІГ - тиск інертного газу, PGa - тиск пружності пари галію при температурі розплаву. Розкид концентрації галію у отриманій лігатурі не перевищує 10%. При використанні такої лігатури у процесі вирощуванні монокристалічного кремнію за методом Чохральського отримують злиток з заданою концентрацією галію. Нами експериментально було встановлено, що при використанні як завантаження кремнію з нанесеним шаром галію у процесі плавлення відбувається більш рівномірний розподіл галію в об'ємі завантаження. Наступне зниження тиску інертного газу над розплавом до значення тиску, що визнається з умови 1,7PGa>PІГ=PGa, приводить до стимульованого вирівнювання розподілу нерозчиненого галію по всьому об'ємові розплаву. В результаті отримують злиток кремнію з концентрацією галію у сплаві вище границі його розчинності (біля 0,05мас.%). Як наслідок, підвищується рівномірність розподілу галію у лігатурі кремнію. При зниженні тиску PІГ нижче за PGa галій переважно розподіляється поблизу поверхні розплаву, що обумовлює нерівномірність розподілу галію у розплаві. Крім того, за таких умов збільшується випарювання галію з поверхні розплаву, що приводить до зниження загальної концентрації галію у злитку. Комп’ютерна в ерстка В. Сердюк 4 Якщо знизити тиск PІГ до значення вищого за PGa, то галій, що збирається на дні тиглю, не розподіляється за об'ємом розплаву, що приводить до нерівномірного розподілу галію у лігатурі. Спосіб здійснюється таким чином. На куски полікристалічного кремнію розміром від 6 до 30см 3 наносять тонкий шар галію шляхом занурювання їх до рідкого галію. Куски полікристалічного кремнію з нанесеним на них шаром галію завантажують до тиглю, розміщеного у робочій камері. Робочу камеру герметизують, створюють вакуум і заповнюють інертним газом -аргоном, до тиску у камері понад 10кПа. Завантаження повністю розплавляють, потім знижують тиск у робочій камері до значення в інтервалі 1,7PGa>PІГ=PGa, і проводять кристалізацію розплаву. Приклад 1. Полікристалічний кремній у кількості 1,7кг у вигляді кусків розміром 6-30см 3 занурюють до рідкого галію. Куски полікристалічного галію з нанесеним на них шаром галію завантажують до тиглю, розміщеного у робочій камері. Використовують тигель, що має вн утрішній діаметр 132мм, висоту 85мм. Робочу камеру герметизують, створюють вакуум и заповнюють аргоном до тиску в камері 80кПа. Завантаження повністю розплавляють, потім знижують тиск у робочій камері до тиску 350Па - тиску, близького до тиску пружності пари чистого галію при температурі отриманого розплаву, і проводять кристалізацію розплаву. Одержують злиток діаметром 132мм, висотою 60 мм, що являє собою кремній, легований галієм. Концентрація галію у кремнію - 0,10мас.% (2х1019см -3). Розкид концентрації за об'ємом - 7%. Приклад 2. Полікристалічний кремній у кількості 1,8кг у вигляді кусків розміром 6-30см 3 занурюють до рідкого галію. Куски полікристалічного галію з нанесеним на них шаром галію завантажують до тиглю, розміщеного у робочій камері. Використовують тигель, що має вн утрішній діаметр 132мм, висоту 85мм. Робочу камеру герметизують, створюють вакуум и заповнюють аргоном до тиску в камері 100кПа. Завантаження повністю розплавляють, потім знижують тиск у робочій камері до тиску 600Па і проводять кристалізацію розплаву. Одержують злиток діаметром 132мм, висотою 60 мм, що являє собою кремній, легований галієм. Концентрація галію у кремнію - 0,50мас.% (1х1020см -3). Розкид концентрації за об'ємом - 9,5%. Описаний спосіб дозволяє отримати галієву лігатуру кремнію з рівномірним розподілом галію в лігатурі. Така лігатура дозволяє вирощува ти монокристалічний кремній за методом Чохральського з заданою концентрацією галію. Підписне Тира ж 26 прим. Міністерств о осв іти і нау ки України Держав ний департаме нт інте лекту альної в ласності, ву л. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститу т промислов ої в ласності”, ву л. Глазу нов а, 1, м. Київ – 42, 01601