Кремній монокристалічний

1 Кремній монокристалічний, що містить мікродомішки кисню, вуглецю та легуючу добавку, який відрізняється тим, що він додатково містить мікродомішки заліза, МІДІ та золота при такому їх 3 співвідношенні, ат/см 17 18 7 10 -1,1 10 кисень 16 17 5 1 0 - 3 10 вуглець 13 17 2,3 1 0 - 1,2 10 легуюча добавка 5 1 0 1 5 - 1 10 1 6 залізо 1 1015-1 Ю16 мідь 1 1015-1 Ю16 золото 2 Кремній монокристалічний за п 1, який відрізняється тим, що як легуючу добавку він містить фосфор у КІЛЬКОСТІ 2,3 1013 - 3,9 1016 ат/см3 3 Кремній монокристалічний за п 1, який відрізняється тим, що як легуючу добавку він містить бор у КІЛЬКОСТІ 9,5 Ю 1 3 - 1,2 Ю 1 7 ат/см3 CM О ю о CD Винахід належить до напівпровідникової металурги, конкретніше, до одержання кремнію монокристал ічного Відомий кремній полікристалічний високої чистоти, який містить домішки, що не перевищують одну частину домішки на мільярд частин кремнію Як правило, вміст акцепторних домішок (бор, алюміній тощо) не перевищує 3-10 8ат % Вміст донорних домішок (фосфор, арсен тощо) не перевищує 1,5-10 7ат % Крім того, вміст важких металів не перевищує 1-Ю8 ат %, вуглецю не більше ніж 3-10 ат%, а вміст кисню менший ніж 5-Ю 6 ат % (К Рэйви Дефекты и примеси в полупроводниковом кремнии -М-Мир 1984 472с) Полікристалічний кремній, що містить зазначені вище домішки, не задовольняє повністю по треб виробництва напівпровідникових приладів Відомий кремній монокристалічний з мікродомішками кисню та вуглецю, легований бором, або фосфором, або сурмою чи іншими добавками (ГОСТ 19658-81 Кремний монокристаллический в слитках Технические условия), для якого вміст домішок, виражений у ат/см3, не перевищує такі числові значення для кисню 7-Ю17 -1-Ю1 , для вуглецю - Ю 1 7 Злитки монокристалічного кремнію, леговані бором, або фосфором, або сурмою, можуть мати дислокації з поверхневою густиною не більше, ніж 1-101см2 Причиною, що перешкоджає досягненню очікуваного технічного результату, є те, що монокристалічний кремній, який містить зазначені вище домішки, також не задовольняє повністю потреб 41605 виробництва напівпровідникових приладів ла v « 607см У цій же ДІЛЯНЦІ спектра спостерігаВ основу винаходу поставлено задачу у кремється смуга поглинання кристалічної решітки нії монокристалічному шляхом зміни якісного та кремнію з коефіцієнтом поглинання в максимумі Кп 1 КІЛЬКІСНОГО складу домішок забезпечити підвищен« 8см" Тому оптичні вимірювання проводять диня виходу придатного для потреб виробництва ференційним методом, який дозволяє автоматичнапівпровідникових приладів монокристалічного но враховувати поглинання кристалічної решітки матеріалу кремнію Для таких диференційних вимірювань Зазначена задача вирішується тим, що кремвикористовують двопроменевий спектрофотометр ній монокристалічний, який містить мікродомішки типу "Specord-M 80" 3 монокристалічного злитка кисню, вуглецю та легуючі добавки, згідно з винакремнію вирізають плоскопаралельний зразок, ходом, додатково містить мікродомішки заліза, МІДІ шліфують і полірують з обох боків до одержання 3 та золота при такому їх співвідношенні, ат/см поверхні без подряпин та рисок Товщини дослі17 18 кисень 7-10 -1,1 Ю джуваного зразка та зразка порівняння повинні 16 17 знаходитися у межах 0,20 - 0,25см і різнитися не вуглець 5-10 -3-10 13 17 більше, ніж на 0,001см У канал зразка двопромелегуюча добавка 2,3-10 -1,2-10 невого спектрофотометра встановлюють вимірюзалізо 5-1015-1-1016 ваний зразок, а в канал порівняння встановлюють мідь 1-Ю 15 —1-Ю 10 зразок порівняння Записують спектр відносного золото 1-1015-1-1016 пропускання На одержаному спектрі проводять Крім того, кремній монокристалічний як легуюбазисну ЛІНІЮ, визначають максимум поглинання обавку містить фосфор у КІЛЬКОСТІ 2,3-1013-3,9Ті а на базисній лінії - величину поглинання Т 2 при І, нарешті, кремній монокристалічний як легуvmax Концентрацію атомів вуглецю розраховують ючу добавку містить бор у КІЛЬКОСТІ 9,5-1013- 1,2за формулою 10Г7ат/см3 N = CK Для виготовлення злитків кремнію монокрисде С = 1,1-1017см'2 - градуювальний коефіціталічного використовують кремній полікристалічєнт, знайдений при порівнянні оптичних даних з ний особливої чистоти за ТУ 48-4-319-06, або анарезультатами активаційного аналізу, логічний за якісними показниками імпортний К - коефіцієнт пропускання зразка, що дослікремній Для введення легуючих добавок беруть джується лігатуру, що містить фосфор (кремній з точно віВизначення концентрації мікродомішок заліза, домим вмістом фосфору) або аморфний бор висоМІДІ та золота здійснюють згідно ГОСТ 26239 1 -84 кої чистоти Для виготовлення злитків кремнію Винахід ілюструється наступними прикладами монокристалічного використовують витягування конкретної реалізації злитків методом Чохральського, наприклад на Приклад 1 На установці "Редмет-30" виготоустановках "Редмет-30", "Редмет-15и, а також мевили злиток монокристалічного кремнію , який містод безтигельної зонної плавки тив домішки при такому їх ВМІСТІ, ат/см (Таблиця Концентрацію кисню вимірюють, наприклад, 1) методом інфрачервоної спектроскопії по погли2,3-10 Фосфор нанню на довжині хвилі 9,1мкм при використанні Кисень 1-Ю 17 2 калібровочного коефіцієнта 2,45 100 см (за Вуглець 5-Ю ГОСТ 19658-81, додаток 7) Залізо 1-Ю Визначення вмісту вуглецю здійснюють дифеМідь 1-Ю' 1 ч16 ренціальним оптичним методом, який базується на Золото 1-Ю тому, що атоми вуглецю, які знаходяться у вузлах Електрофізичні характеристики цього приклакристалічної решітки кремнію, мають смугу поглиду наведено в таблиці 2 нання з максимумом при значенні хвильового чисТаблиця 1 Назва домішки Фосфор Бор Кисень Вуглець Залізо Мідь Золото 1 2,3-10 IJ 1-Ю10 5-ю" 1-Ю10 МО" 1-Ю10 Вміст ДОМІШКИ у кремнії (ат/см^ для прикладів №№ 4 2 3 5 3,9-10'й 2,7-Ю14 9,5-10' 1,2-ю" 9,8-10' 1-Ю'0 2-10'ь 9,3-ю" 4-1О" 2,5-10'ь З-Ю" 1,5ю" 7-Ю10 5-Ю10 5-ю" й 5-ю" 7-10' 3-10'й 1-ю" 2-ю" 1-Ю10 7-Ю" 3-Ю І й Ю" Приклади 2 - 6 На установці "Редмет-30" виготовлювали злитки кремнію монокристалічного, які містили домішки, наведені у прикладах 2-6 6 4-ю" 8,6-ю" 9,5-ю" 8-ю" 7-ю" 9-ю" таблиці 1 Електрофізичні показники одержаного кремнію монокристалічного наведені у прикладах 2-6 таблиці 2 41605 Таблиця 2 Електрофізичні параметри кремнію монокристал ічного тип електропроводності питомий опір, Ом-см орієнтація час життя неосновних носив заряду, мкс коефіцієнт використання злитка 1 п 80 (111) 6 Р 1,5 (100) 250 0,2 8 180 0,2 8 0,85 0,92 0,93 0,92 0,94 0,89 Наведені приклади доводять, що монокристалічний кремній з домішками в межах заявленого інтервалу відповідає вимогам потреб виробництва напівпровідникових приладів і забезпечує підви Комп ютерна верстка Н Кураєва Величини параметрів для прикладів №№ 4 2 3 5 Р п п Р 7,0 60 0,1 0,1 (111) (111) (100) (100) щення виходу придатного для потреб виробництва напівпровідникових приладів монокристалічного матеріалу Підписне Тираж 39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8 м Київ, МСП, 04655, Україна ДП «Український інститут промислової власності», вул Сім і Хохлових, 15, м Київ, 04119