Спосіб гетерування кисневмісних домішок у кремнії

Спосіб гетерування кисневмісних домішок у кремнії, що включає відпал пластин у температурній області їх кисневого пересичення, який відрізняється тим, що пластини вводять в напружений стисканням стан, після чого здійснюють їх відпал при температурі 500-700 °С. (19) (21) a200806093 (22) 12.05.2008 (24) 12.04.2010 (46) 12.04.2010, Бюл.№ 7, 2010 р. (72) ТЕСЕЛЬКО ПЕТРО ОЛЕКСІЙОВИЧ, МИХАЛЮК ОЛЬГА В'ЯЧЕСЛАВІВН А, НОВИКОВ МИКОЛА МИКОЛАЙОВИЧ (73) КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ТАРАС А ШЕВЧЕНКА (56) UA 7373, 20.09.1995 3 48795 довгий час та висока температура відпалу. Крім того, цей процес був ще й обтяжений складністю підбору необхідних технологічно оптимальних температур та тривалостей обробіток. В основу корисної моделі покладено завдання удосконалити спосіб гетерування кисневомістких домішок у кремнії шляхом прикладання до зразків пружних зусиль у процесі їх відпалу. Це забезпечить зниження температури та тривалості відпалу кисневомісткого кремнія під час гетерування кисневомістких домішок. Поставлена задача досягається тим, що в способі гетерування кисневомістких домішок у кремнії, що включає відпал пластин у температурній області їх кисневого пересичення, згідно з винаходом зразки вводять в напружений стисканням стан, після чого здійснюють їх відпал при температурі 500-700°С. Збільшення швидкості розпаду та переміщення останнього в область більш низьких температур відбувається за рахунок зменшення критичного радіуса преципітатів. Зміни критичного радіусу преципітатів відбуваються за рахунок прикладання до кристалу зовнішніх пружних напружень, при чому стиснення зменшує критичний радіус. Отже, стиснення збільшує швидкість розпаду, переміщує його в область більш низьких температур. Цей висновок перевірено нами експериментально. Приклад. Запропонований спосіб прискорення розпаду твердого розчину кисню в кисневмісному кремнії було реалізовано наступним чином: деформовані чотириопорним згином в пружній області зразки Cz 18 -3 - кремнію з вмістом кисню до 2x10 см і робочою поверхнею (111) відпалювались без зняття напружень при фіксованій температурі на протязі різно 4 го часу. Розпад твердого розчину кисню в них фіксувався за появою дифузного максимуму розсіяння рентгенівського випромінювання на трикристальній дифрактограмі. Розміри та концентрація коагулянтів, що при цьому утворилися визначалися за інтегральною інтенсивністю піку дифузного розсіяння аналогічно до [6]. За даними дифрактометричних вимірів у кристалів відпалених на протязі 10 год. при температурі 600°С на стисненій стороні при напруженнях 52,7 кПа виникали коагулянти розмірами біля 4x105 см; тобто співрозмірні з тими, що звичайно виникають в процесі ідентичного відпалу в ненапруженому стані при 900°С [6]. На розтягненому боці тих же зразків дифузний пік на дифрактограмах був відсутній. Відсутнім він був і у контрольних ненапружених зразків, що пройшли аналогічний відпал при 600°С. Отже, в цих умовах відпалу суттєвої коагуляції кисневомісткої фази не відбувалось. Так було доведено, що дійсно стиснення зразків кисневомісткого кремнію прискорює процеси розпаду та коагуляції кисневомісткої фази. Зростання розміру коагулянтів визначається коефіцієнтами дифузії кисню при даній температурі та ступенем пересичення зразка кисневими атомами [6], а співрозмірність коагулянтів одержаних при 600 і 900°С за однаковий час відпалу визначається зміною коефіцієнтів дифузії, яка досягає приблизно 10 3 разів [7] і відповідає зміні ступеня кисневого пересичення приблизно в 10 4 5 10 разів. В таблиці показане порівняння можливостей створення гетерного шару в об'ємі кремнієвої пластини шляхом її термообробки за способомпрототипом [5] і запропонованим способом. Таблиця Спосіб Температура Т,°С Вид обробки Спосібпрототип 1) Низькотемпературний відпал для створення центрів зародження кисневих преципітатів 2) Заключний відпал Пропонований Низькотемпературний відпал напружених зразків Як видно із таблиці, при використанні запропонованого способу знижується температура та на 30% зменшується тривалість відпалу кремнієвих пластин, а також виключається необхідність проведення двоступеневого відпалу. Таким чином, порівняно з відомими запропонований спосіб є неруйнівним, та дозволяє прискорити процеси розпаду і коагуляції кисневомісткої фази в кремнії і суттєво знизити температуру виконання технологічних стадій гетерування зразків. Джерела інформації 1. Pearce C.W., Zaleckas V.J. Gettering sem iconductor wafers with a high energy laser beam // United States Patent 4131487. 2. Edmonds H.D., Marko vits G. High performance silicon wafer and fabrication process // United States Patent 4144099. Час t, год Середній радіус преципітатів R, см 600-900 10-20 ~1x10-7 950-1200 5-10 ~(3 5)х10 -4 500-700 10-20 ~(3 5)х10 -4 3. Бабич В.М., Блецкан Н.И., Венгер Е.Ф. Кислород в монокристаллах кремния // - К.: Интерпресс ЛТД. - 1997. - 240 с. 4. Vanhellemont J., Claeys С. Theoretical Study of the Critical Radius of Precipitates and its Application to Silicon Oxide in Silicon // J. Appl. Phys. -1987. - V. 62, №9. - P. 3960-3967. 5. Huber D., Reffle J. Precipitation Process Design for Denuded Zon Formation in Cz-Silicon Wafers // Solid State Technology. - 1983. - №8. - P. 137-143. 5 48795 6. Новиков Н.Н., Теселько П.А., Ми халюк О.В. Рентгенодифракционные исследования особенностей кинетики роста кислородосодержащих преципитатов в Cz-кремнии // ФТТ. - 2007. - Т.49, №2. - С. 208-212. Комп’ютерна в ерстка Д. Шев ерун 6 7. Gosele U., Tan Т. Oxygen Diffusion and Thermal Donor Formation in Silicon //Appl. Phys. A. 1982. -Vol. 28, №1. -P. 79-92. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601