Способ получения монокристаллов кремния

"1-.,ч о е. ъ М б АОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК ПАТЕНТУ Союа СоввтснихСоциалистицескиаРеспублик(23) ПриоритетР 2551301.3: (31) Р 2551281,6 32) 14,11,75 ауаарстевннын камнтвт СССР о ленам нзааретеннй н вткрытнйФРГБюллетень Ж 48 53 УДК 621315 592 (088,8) 0.12 публиков Дата опубликования анин 30 12 8 72) Авторы изобретен Иностранцы ганг Келлер, Херберт Крамер и Конрад Ройшель71) Заявитель 4) СПОС ОЛУЧЕНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ КРЕМНИ ки. Изобретение относится к способам получения монокристаллов кремния, легированных примесью фосфора, с заданным граничным обеднением прнмесного материала в радиальном направлении. бПри производстве специальных полупроводниковых приборов, например мощных запирающих тиристоров, у которых добиваются, чтобы их блокировочные и запирающие напряжения поддерживались на одном уровне, исполь О зуют кристаллы кремния с однородным распре. делением примеси в середине пластины н определенным нарастанием удельного сопротивления по краям.Известен способ получения кремниевых моно б кристаллов с однородной примесью и-типа с помощью облучения тепловыми нейтронами.Имеющийся в кремнии естественный изотоп Во8 при поглощении теплового нейтрона и выделении р излучения переходит в нестаЬбильный изотоп Ь, который при испускании р.излучения с перЗодом полураспада 2,62 ч3переходит в стабильный изотоп фосфора Р.Этим достигают однородное легирование (без полос) независимо от диаметра слитка и егодлины. Таким образом получают кремний и ти.па с удельным сопротивлением 30 ом см, с по.стоянным однородным распределением примеси,Для повышения пробивного напряжения,покраям пластины необходимо получать уменыпающееся распределение примеси,Цель изобретения - получение по краю стерЮня заданной в радиальном направлвнии концентрации примеси,Достигается это тем, что после облучениястержень подвергают зонной плавке в вакуумес использованием одиовитковой катушки, диаметр которой больше диаметра стержня максимально на Ю мм, и при глубине зоны расплава по краям стержня, равной 1/10 - 1/3 ди.аметра стержня.На фиг, 1 - схематическое изображение процесса эонной плавки; на фиг, 2 - характеристика удельного сопротивления исходного материала, полученного путем облучения. тепло.выми неитронами; на фиг. 3 - характеристи.ка удельного сопротивления после зонной плаа.3 79341Устройство состоит из исходного стержнякремния,одновитковой катушки 2, соединеннойс 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 вдольслитка с помощью инщкционной нагревательной катушки 2. Необходимое количество ато.мов фосфора, соответствующее степени и глу.бине граничного обеднения примеси, испаряет.ся с поверхности зоны расплава 4 при регулировании следующих параметров: мощности ВЯ.энергии индукционной нагревательиой катушки,формы нагревательной катушки и величинызазора между слитком и внутренней, поверх.постыл катушки, скорости перемещения эонырасплава, числа проходов зоны расплава,Для получения характеристики сопротив.ления, соответствующей фиг. 3, устанавливаютследующие параметры: диаметр слитка 53 мм;,внутренний диаметр катушки б 0 мм; высотазоны расплава 7 мм; глубина эоны расплава5 мм; скорость перемещения 2 мм/мин; числозон 1.25Остаточное давление 10торВращение стержня 2 в 10 об/мин,Возможно одновременное перемещение нескольких катушек вдоль слитка, причем на 24них могут подаваться различныемошности.Способ применим для слитков любой кристалло.графической ориентации,На фиг. 2 и 3 в качестве оси ординат вы.брана величина удельного сопротивления у,а по оси абсцисс отложено расстояние от одного края пластины до другого. Пунктирнаялиния проходит посередине пластины, Дляполучения кремнйя с характеристикой соответствующей фиг. 3, кремниевый стержень подвер.гают эонной плавке в вакууме (1 Отор),Полученный кремний используют для создания мощных тиристоров,4Формула изобретенияСпособ получения монокристаллов кремния, легированных примесью фосфора, путем облучения тепловыми нейтронами, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью получения по краю стержня заданной в радиальном направле. нии 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 рас. плава по краям стержня, равной 1/10 - 1/3 диаметра стержня.