Способ получения монокристаллов кремния

Способ получения монокристаллов кремния

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

. -.ь,чохе.".к М6Д

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ

Союа Соввтсних

Социалистических

Республик

<1 1>7934 1 2 (61) Дополиительиый к патенту (22) Заявлено 11.11.76 (21) 2418282/22-26 (5l) М. Кл.

С 30 В 13/06 (23) Приоритет — (32) 14.11.75

P 2551301.3: (3l) Р 255128 1.6 (33) ФРГ

Пкуаарстввнный камнтвт

СССР ао ланам нзаератеннй я вткрытнй

Опубликовано 30.12.80. Бюллетень 3А 48 (53) УДК 621.315.592 (088,8) Дата опубликования описания 30.12.80 (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Вольфганг Келлер, Херберт Крамер и Конрад Ройшель (ФРГ) Иностранная фирма

"Сименс АГ" (ФРГ) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ КРЕМНИЯ

Изобретение относится к способам получения монокристаллов кремния, легирован ных примесью фосфора, с заданным граничным обеднением прнмесного материала в радиальном направлении. б

При производстве специальных полупроводниковых приборов, например мощных запирающих тиристоров, у которых добиваются, чтобы их блокировочнъ|е и запирающие напряжения поддерживались на одном уровне, исполь- 1р зуют кристаллы кремния с однородным распределением примеси в середине пластины н определенным нарастанием удельного сопротивления по краям.

Известен способ получения кремниевых моно- 1б кристаллов с однородной примесью и-типа с помощью облучения тепловыми нейтронами.

Имеющийся в кремнии естественный изотоп

5о

Si при поглощении теплового нейтрона и выделении р - излучения переходит в нестаа1 бильный изотоп Si, который при испускании

Р-излучения с перйодом полураспада 2,62 и а1 переходит в стабильный изотоп фосфора P.

Этим достигают однородное легирование (без полос) независимо от диаметра слитка и его длины. Таким образом получают кремний и-типа с удельным сопротивлением 30 ом см, с постоянным однородным раснределением примеси.

Для повышения пробивного напряжения,по краям пластины необходимо получать уменьшающееся распределение примеси.

Цель изобретения — получение по краю стерЮ ня заданной в радиальном направлвнии концентрации примеси.

Достигается это тем, что после облучения стержень подвергают зонной плавке в вакууме с использованием одиовитковой катушки, диаметр которой больше диаметра стержня максимально íà 10 мм, и при глубине зоны расплава по краям стержня, равной 1/10 — 1/3 диаметра стержня.

На фиг. 1 — схематическое изображение процесса эонной плавки; на фиг. 2 — характеристика удельного сопротивления исходного материала, полученного путем облучения. тепловыми нейтронами; на фиг. 3 — характеристика удельного сопротивления после зонной плав ки.

3 79341 Устройство состоит из исходного стержня кремния,одновитковой катушки 2, соединенной с источником мощности 3. Зонную плавку ведут на глубину от 1/10 до 1/3 диаметра стержня, область Т. Зона расплава 4 с глубиной Т, меньшей чем радиус кремниевого стержня 1, перемещается, как минимум, один раэ вдоль слитка с помощью инщ кционной нагревательной катушки 2. Необходимое количество атомов фосфора, соответствующее степени и глубине граничного обеднения примеси, испаряется с поверхности эоны расплава 4 при регулировании следующих параметров: мощности В.Ч. энергии индукционной нагревательиой катушки, формы нагревательной катушки и величины зазора между слитком и внутренней, поверхностью катушки, скорости перемещения эоны расплава, числа проходов зоны расплава.

Для получения характеристики сопротивления, соответствующей фиг. 3, устанавливают следующие параметры: диаметр слитка 53 мм;, внутренний диаметр катушки 60 мм; высота зоны расплава 7 мм; глубина эоны расплава

5 мм; скорость перемещения 2 мм/мин; число зон 1.

Остаточное давление 10 тор

Вращение стержня 2 — 10 об/мин, Возможно одновременное перемещение нескольких катушек вдоль слитка, причем на

4 них могут подаваться различныемощности.Способ применим для слитков любой кристаллографической ориентации.

На фиг. 2 и 3 в качестве оси ординат выбрана величина удельного сопротивления у, а по оси абсцисс отложено расстояние от одного края пластины до другого. Пунктирная линия проходит посередине пластины. Для получения кремнйя с характеристикой соответствующей фиг. 3, кремниевый стержень подвергают эонной плавке в вакууме (10 тор).

Полученный кремний используют для создания мощных тиристоров.

Ъ

Формула изобретения

Способ получения монокристаллов кремния, легированных примесью фосфора, путем облучения тепловыми нейтронами, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью получения по краю стержня заданной в радиальном направлении концентрации примеси, после облучения стержень подвергают зонной плавке в вакууме с использованием одновитковой катушки, диаметр которой больше диаметра стержня максимально на 10 мм, и при глубине эоны расплава по краям стержня, равной 1/10 — 1/3 диаметра стержня.

ВНИИПИ Заказ 9642/69 Тираж 333

Филиал ППП "Патент", г. Ужгерой, ул. Проектнан 4

110

130

120

Фий.1

20 1Ó. 10 5

7934}2

te u

Феа. Ю

Подписное