Физико-химические основы технологии электронных средств. Смирнов В.И. - 12 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

12
2.
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ
ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО КРЕМНИЯ
2.1.
Получение поликристаллического кремния
В производстве полупроводниковых интегральных микросхем наиболь-
шее распространение получил кремний. Причин этому несколько. Во-первых,
на поверхности кремния можно легко сформировать оксидную пленку, исполь-
зуемую в качестве маскирующего покрытия при фотолитографии. Во-вторых,
свойствами кремния легко управлять с помощью легирования его примесными
атомами. В-третьих, кремний имеет достаточно высокую механическую проч-
ность и теплопроводность. В-четвертых, кремний широко распространен в при-
роде в виде соединений, хорошо обрабатывается и имеет невысокую стоимость.
Монокристаллический Si получают из поликристаллического, исходным
сырьем для которого, в свою очередь, является кварц SiO
2
(в свободном состоя-
нии кремний в природе не встречается). Технология получения поликристалли-
ческого Si включает в себя следующие основные операции.
Восстановление SiO
2
углеродом путем нагрева кварцевого песка и кокса
до 1500 − 1750° С. В результате получается технический кремний, существенно
загрязненный различными примесными атомами:
SiO
2
+ 2C → Si + 2CO.
Степень загрязнения технического кремния примесями (Fe, Al, B, P и другие)
составляет 1−2 %. Использовать такой кремний для получения каких-либо по-
лупроводниковых приборов нельзя, требуется его очистка. Очистка
от примесей кремния, находящегося в твердой фазе, является очень сложной
задачей. Поэтому данную операцию проводят в два этапа. На первом этапе
кремний переводят в какое-нибудь газообразное соединение и производят
его очистку. В качестве газообразных соединений кремния используются SiCl
4
,
SiHCl
3
, SiH
4
, SiI
4
и другие. Примеры реакций:
Si + 2Cl
2
→ SiCl
4
,
Si + 3HCl → SiHCl
3
+ H
2
.
Вторым этапом является восстановление кремния из газообразного со-
единения и получение чистого кремния с содержанием примесных атомов
на уровне 10
-7
− 10
-6
%. Примеры реакций:
SiCl
4
+ 2H
2
→ Si + 4HCl ,
SiH
4
→ Si + 2H
2
.
Из полученного таким способом поликристаллического кремния можно
вырастить кремний монокристаллический. При этом следует учитывать
тот факт, что кремний при переходе из расплавленного состояния
в кристаллическое увеличивает свой объем примерно на 10 %. Если проводить
этот процесс в тигле, то воздействие стенок тигля на растущий кристалл вызо-

Страницы