Физико-химические основы технологии электронных средств. Смирнов В.И. - 15 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

15
2.3. Получение монокристаллического кремния
методом бестигельной зонной плавки
В методе бестигельной зонной плавки исключен контакт расплава крем-
ния с тиглем, что позволяет получать монокристаллические слитки значительно
более чистые, чем выращенные методом Чохральского. Схема установки, в ко-
торой реализован метод бестигельной зонной плавки, представлена на рис. 2.2.
Цифрами на рисунке обозначены: 1 – исходный поликристаллический слиток
кремний; 2 – зона расплава; 3 – монокристалли-
ческий кремний; 4 – кристалл-затравка; 5 – дер-
жатель слитка.
Суть метода заключается в следующем. От-
ливка в форме стержня из поликристаллического
кремния прикрепляется одним концом
к затравочному кристаллу с нужной кристалло-
графической ориентацией. Область контакта
стержня с кристаллом-затравкой разогревается до
плавления с помощью СВЧ-индуктора или элек-
тронным лучом, после чего узкая зона расплава
перемещается по стержню к противоположному
концу, оставляя за собой монокристаллический кремний. Вследствие явления
сегрегации примеси вместе с зоной расплава перемещается и значительная доля
примесных атомов. Перемещая зону расплава по всему слитку несколько раз,
можно добиться того, что большая часть примесных атомов будет скапливаться
вблизи торцов слитка. Эти области отрезаются и в результате получается моно-
кристаллический слиток с малым содержанием примесных атомов.
Метод не свободен от недостатков. В частности, в нем может быть значи-
тельной концентрация дислокаций, поскольку вокруг расплавленной зоны воз-
никают механические напряжения. Есть проблемы выращивания слитков
большого диаметра. Удельное сопротивление слитков кремния, выращенных
методом Чохральского, редко превышает величину 25 Ом⋅см вследствие за-
грязнения слитка неконтролируемыми примесными атомами (в первую очередь
кислородом). Удельное сопротивление кристаллов, выращенных методом бес-
тигельной зонной плавки, может изменяться в широких пределах, достигая ве-
личины 200 Ом⋅см. При выращивании в вакууме можно получить кристаллы с
очень высоким удельным сопротивлением − до 30 000 Ом⋅см.
Контрольные вопросы
1. Почему кремний является базовым материалом для полупроводниковых ИС?
2. Как получают поликристаллический кремний?
3. Как выращивают монокристаллический кремний методом Чохральского?
4. Что такое явление сегрегации примесей?
5.
В чем суть метода бестигельной зонной плавки?
Рис. 2.2. Схемы установки
бестигельной зонной плавки

Страницы