Галлий высокой чистоты для производства сложных полупроводников, способ очистки и устройство для осуществления этого способа

Галлий высокой чистоты для производства сложных полупроводников, способ очистки и устройство для осуществления этого способа

Реферат

 

Изобретение может быть использовано в полупроводниковой промышленности. Сущность изобретения: способ очистки галлия включает отделение примесей от сырья галлия, содержащего примеси, путем постепенной кристаллизации неочищенного галлия, помещенного в жидком виде внутрь емкости, при перемешивании так, что диаметр трубообразной границы кристаллизации постепенно продвигается от внутренней стенки емкости к центру емкости и при этом уменьшается, и отделяют жидкую фазу, остающуюся в центральной части емкости, от кристаллической фазы до того, как произойдет кристаллизация всего галлиевого сырья внутри емкости. Этот способ при необходимости повторяют, используя в качестве галлиевого сырья кристаллическую фазу, от которой отделяют жидкую фазу. Металлический галлий, используемый для получения сложных полупроводников, получают посредством анализа концентрации примесей в Ga с концентрированными примесями, который был отделен от кристаллизованного слоя. Изобретение позволяет получить металлический галлий высокой чистоты, обладающий чистотой 6 N или 7 N. 7 с. и 10 з.п. ф-лы, 8 ил.

Текст описания в факсимильном виде (см. графическую часть).

Формула изобретения

1. Способ очистки галлия, включающий отделение примесей от сырья галлия, содержащего примеси, в котором осуществляют постепенную кристаллизацию сырья галлия, находящегося в жидком состоянии внутри емкости, при перемешивании, так что диаметр трубообразной границы кристаллизации постепенно продвигается от внутренней стенки емкости к центру емкости, при этом диаметр трубообразной границы кристаллизации уменьшается, и отделяют жидкую фазу, оставшуюся в центральной части емкости, от кристаллической фазы до того, как произойдет кристаллизация всего сырья внутри емкости.

2. Способ очистки галлия по п.1, в котором перемешивание осуществляют посредством магнитного поля.

3. Способ очистки галлия по п.1 или 2, в котором перемешивание осуществляют посредством магнитного поля таким образом, что создают круговой поток в жидкой фазе в направлении вдоль окружности.

4. Способ очистки галлия, включающий отделение примесей от сырья галлия, содержащего примеси, в котором осуществляют постепенную кристаллизацию сырья галлия, находящегося в жидком состоянии внутри емкости, при перемешивании, так что диаметр трубообразной границы кристаллизации постепенно продвигается от внутренней стенки емкости к центру емкости, при этом диаметр трубообразной границы кристаллизации уменьшается, отделяют жидкую фазу, оставшуюся в центральной части емкости, от кристаллической фазы до того, как произойдет кристаллизация всего сырья внутри емкости, и после расплавления кристаллической фазы внутри емкости повторяют вышеописанные этапы способа.

5. Способ очистки галлия по п.4, в котором часть кристаллической фазы сохраняют в качестве затравочного кристалла на внутренней стенке емкости при расплавлении кристаллической фазы.

6. Устройство для очистки галлия, содержащее емкость с цилиндрической внутренней стенкой, зону охлаждения, примыкающую к наружной периферической поверхности емкости, зону нагрева, размещенную на внутренней стороне внутренней стенки емкости, отсасывающую трубку, установленную в центральной части емкости, магнитную мешалку, размещенную в нижней части емкости.

7. Устройство для очистки галлия по п.6, в котором зона нагрева размещена в нижней части емкости и на наружной периферии отсасывающей трубки.

8. Устройство для очистки галлия по п.6, которое включает средство для сохранения затравочного кристалла, размещенное на внутренней стенке емкости или вблизи этой внутренней стенки.

9. Устройство для очистки галлия, содержащее емкость с цилиндрической внутренней стенкой, зону охлаждения и зону нагрева, примыкающую к наружной периферической поверхности емкости, отсасывающую трубку, установленную в центральной части емкости, и магнитную мешалку, размещенную в нижней части емкости.

10. Устройство для очистки галлия по п.9, в котором зона охлаждения и нагрева выполнена с возможностью попеременной подачи через нее холодной и горячей воды.

11. Высокочистое сырье галлия Ga, предназначенное для получения сложного полупроводника, которое имеет показатель C=|An-Bn|, равный 5 атомн. млн. долям или ниже, где С представляет собой разность между An, являющейся суммарным количеством компонентов, содержащихся в пробе Ga с концентрированными примесями, причем компоненты представляют собой, по меньшей мере, один элемент из компонентов группы А, выбираемых из группы, состоящей из В, Na, Mg, К, Са, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Сu, Zn, Cd, Au, Hg, Pb и Bi; и Bn, являющейся суммарным количеством компонентов, содержащихся в пробе Ga с концентрированными примесями, которые представляют собой, по меньшей мере, один элемент из компонентов группы В, выбираемых из группы, состоящей из F, Si, S, Cl, Ge, Se, Sn и Те, при этом сырье подвергают тестированию, состоящему из следующих этапов:

использование устройства для очистки галлия, содержащего емкость с цилиндрической внутренней стенкой, изготовленной из листа стали марки SU304 толщиной 3 мм и имеющей внутреннее покрытие из фторполимера толщиной 0,3 мм на внутренней стенке, причем емкость имеет внутренний радиус 60 мм и высоту 40 мм, зону охлаждения, примыкающую к наружной периферической поверхности емкости, отсасывающую трубку, установленную в центральной части емкости, и магнитную мешалку, размещенную в нижней части емкости,

заполнение емкости сырьем Ga в жидком виде в таком количестве, чтобы оно равнялось 30 мм по высоте внутренней части емкости, при этом продувают пространство внутри емкости инертным газом, получение пробы Ga с концентрированными примесями посредством создания кругового потока, вращающегося со скоростью 100+10 об/мин, из жидкого сырья Ga, поддержания температуры жидкого сырья Ga на уровне 29,6±0,5С и пропускания холодной воды при температуре 5С через зону охлаждения для обеспечения постепенной кристаллизации жидкости от внутренней стенки емкости в направлении центральной части емкости с такой скоростью кристаллизации, что кристаллизация всей жидкости происходит в течение 60±5 минут, и отбора пробы жидкой фазы через отсасывающую трубку, когда радиус оставшейся жидкой фазы становится равным 20 мм.

12. Сырье Ga для получения сложного полупроводника по п.11, в котором сложный полупроводник представляет собой монокристалл GaAs.

13. Сырье Ga для получения сложного полупроводника по п.11, в котором сложный полупроводник представляет собой кристалл GaP.

14. Сырье Ga для получения сложного полупроводника по любому из пп.11-13, в котором An равна 1 атомн. млн. доли или ниже.

15. Сырье Ga для получения сложного полупроводника по любому из пп.11-13, в котором Bn равна 1 атомн. млн. доли или ниже.

16. Сырье Ga для получения сложного полупроводника, обладающее чистотой 6N, которую получают посредством очистки, проведенной способом очистки галлия по п.1.

17. Сырье Ga для получения сложного полупроводника, обладающего чистотой 7N, которую получают посредством очистки, проведенной способом очистки галлия по п.1.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26, Рисунок 27, Рисунок 28, Рисунок 29, Рисунок 30, Рисунок 31, Рисунок 32, Рисунок 33, Рисунок 34, Рисунок 35, Рисунок 36, Рисунок 37, Рисунок 38, Рисунок 39, Рисунок 40, Рисунок 41, Рисунок 42, Рисунок 43, Рисунок 44, Рисунок 45, Рисунок 46, Рисунок 47, Рисунок 48, Рисунок 49, Рисунок 50, Рисунок 51, Рисунок 52, Рисунок 53, Рисунок 54, Рисунок 55, Рисунок 56, Рисунок 57, Рисунок 58, Рисунок 59, Рисунок 60, Рисунок 61, Рисунок 62, Рисунок 63, Рисунок 64, Рисунок 65, Рисунок 66, Рисунок 67, Рисунок 68