Запорожец  Издания 

0 1 2 [ 3 ] 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193

Глааа 1

зонной плавки. Слиток из поликристаллического кремния диаметром примерно 100 мм помещается в кварцевую трубу, в которой затем создается высокий вакуум. Небольшой затравочный монокристалл кремния приводится в соприкосновение с одним концом поликристаллического слитка. Как показано на рис. 1,2, на одном из участков кварцевой трубы помещена охлаждаемая водой нагревательная спираль, через которую пропускается ток

Занууи

Зона расплава

К&ариеёдя труоа-

mpySa-

Вакуум.

Спираль инун-ииеинрга агреВа

Г®

Мерная cnupa/ri,

цн0униианнрг17

иагрева

Слитан нремния

Bpaiueput

нришаличеснагс кремнил

/Зона расплава fit,

k спирари и замш ! рас/лс!!!

- MawffpjJcinuppu-чтений, нремнии

3ampaSi?4fJl/u. - /кристалл нремнил

затравиа

Рис. 1.2, Метод зонной плавки в вакууме: а - зонная очистка; б - вырацД

ванне кристалла.

высокой частоты. Индуцируемые в кремнии вихревые токи разогревают участок бруска, находящийся вблизи спирали, до температуры, превышающей температуру плавления кремния. Таким образом, создается расплавленная зона, удерживаемая на месте поверхностным натяжением. Сначала создают расплавленную зону на том конце слитка, где находится затравка, а затем медленно передвигают нагревательную спираль, так что расплавленная зона перемещается по всей длине бруска. По мере движения зоны кремний расплавляется, а затем снова затвердевает, приобретая такую же монокристаллическую структуру, как у за-травкч.

Зонная плавка может быть также использована для очистки кремния. Этот метод называется зонной очисткой. При наличии



Таблица 1.1

Сравнение параметров кремния, получаемого методами Чохральского и зонной плавки

Метод Чохральского Метод зонной плавки

Удельное сопротивление, Ом-см

п-тип

As 0,001-25 0,001-25

Р 0,001-100 0,001-500

Sb 0,005-20 1,0-50 р-тип

в 0,0003-100 0,001-10 ооа

А1 0,060-15

Ga 0,10-20

Радиальный градиент удельного сопротивления (от центра до половины радиуса), %

As 20 1

Р 15 1

Sb 10 15

В 10 10

А1 10

Ga 10

Время жизни носителей, мкс Удельшв* сопротивдавие, Ом-см

1-5 10 10

5-10 25 25

10-50 50 60-100

Свыше 50 100 75-200

Плотность днслокацнй, см"1

0-1500 10 000-30 ООО

Содержание кислорода

(5-10)-10-е (0,5-1,0)-10-е

(2,5-5,0)-101 см-з (2,5-5,0)-IQie см

границы раздела между жидкой и твердой фазами практически все содержащиеся в кремнии примеси имеют тенденцию переходить в жидкую фазу. Таким образом, если перемещать расплавленную зону вдоль бруска кремния, примеси будут переходить в расплав в результате сегрегации и, следовательно, будут уноситься к дальнему концу бруска. Доведя расплавленную зону до конца бруска, ее можно перемещать в обратном направлении. Многократное повторение такого цикла обеспечивает очень высокую степень очистки.




Рис. 1.3. Пластина кремния диаметром 100, 125

одинаковым по всей длине и был в точности равен заданному значению (обычно 75, 100 или 125 мм), Кроме того, по образующей слитка сошлифовывается плоскость, которая служит в дальнейшем для определения кристаллографической ориентации.

Затем слиток разрезают на пластины с помощью дисковой пилы большого диаметра, изготовленной из нержавеющей стали. Внутренняя режущая кромка диска упрочнена техническими алмазами, В результате получаются пластины толщиной 600- 700 мкм (рис. 1.3). Ориептационный срез, как будет показано ниже, используется при проведении различных технологических операций по изготовлению приборов.

1.2.3. Полировка и отмывка пластин. Кремниевые пластины, полученные после резки, имеют сильно поврежденную поверхность. Эти повреждения создает сам процесс резки. Такие пластины проходят целый ряд операций полировки, цель которых заключается в следующем:

1. Удалить поврежленный слой кремния, образовавшийся при резке,

2, Получить поверхность с высокой степенью плоскостности, необходимую для выполнения фотолитографии, особенно в тех случаях, когда требуются элементы очень малых размеров.

Метод зонной плавки предусматривает выращивание кристаллов в вакууме и без применения какого-либо тигля. Поэтому этот метод позволяет получать монокристаллы с очень высоким удельным сопротивлением и с очень низким содержанием кислорода и других примесей. При использовании метода Чохральского расплавленный кремний контактирует со стенками кварцевого тигля, что приводит к загрязнению расплава кислородом и другими примесями, содержащимися в кварце. В табл. 1.1 сравниваются параметры монокристаллов, полученных методами Чохральского и зонной плавки.

1.2.2. Обработка слитка и резка на пластины. По окончании процесса выращивания верхний и нижний концы слитка отрезаются и поверхность слитка шлифуется, чтобы его диаметр был



0 1 2 [ 3 ] 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193