Вміст легувальної і фонової домішок в монокристалах Si, одержаних методом електронно-променевої безтигельної зонної плавки
Наведено дані щодо впливу стерильності вакуумної плавильної камери на вміст легувальної (P) і фонової (O) домішок в монокристалах Si, одержаних методом електронно-променевої безтигельної зонної плавки. The article presents data about the effect of sterility of vacuum melting chamber on the content o...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Оптоэлектроника и полупроводниковая техника |
|---|---|
| Datum: | 2011 |
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2011
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/116697 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Вміст легувальної і фонової домішок в монокристалах Si, одержаних методом електронно-променевої безтигельної зонної плавки / Ю.А. Асніс, П.І. Баранський, В.М. Бабич, Н.В. Піскун, І.І. Статкевич // Оптоэлектроника и полупроводниковая техника: Сб. научн. тр. — 2011. — Вип. 46. — С. 57-61. — Бібліогр.: 6 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-116697 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Асніс, Ю.А. Баранський, П.І. Бабич, В.М. Піскун, Н.В. Статкевич, І.І. 2017-05-13T20:40:27Z 2017-05-13T20:40:27Z 2011 Вміст легувальної і фонової домішок в монокристалах Si, одержаних методом електронно-променевої безтигельної зонної плавки / Ю.А. Асніс, П.І. Баранський, В.М. Бабич, Н.В. Піскун, І.І. Статкевич // Оптоэлектроника и полупроводниковая техника: Сб. научн. тр. — 2011. — Вип. 46. — С. 57-61. — Бібліогр.: 6 назв. — укр. 0233-7577 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/116697 621.315,592 Наведено дані щодо впливу стерильності вакуумної плавильної камери на вміст легувальної (P) і фонової (O) домішок в монокристалах Si, одержаних методом електронно-променевої безтигельної зонної плавки. The article presents data about the effect of sterility of vacuum melting chamber on the content of the alloying (P) and background (O) impurites in single crystals of Si, obtained by crucibleless electron-beam zone melting. uk Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України Оптоэлектроника и полупроводниковая техника Вміст легувальної і фонової домішок в монокристалах Si, одержаних методом електронно-променевої безтигельної зонної плавки Contents of doping and background impurities in Si single crystals, obtained by czucibleless electron-beam zone melting Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Вміст легувальної і фонової домішок в монокристалах Si, одержаних методом електронно-променевої безтигельної зонної плавки |
| spellingShingle |
Вміст легувальної і фонової домішок в монокристалах Si, одержаних методом електронно-променевої безтигельної зонної плавки Асніс, Ю.А. Баранський, П.І. Бабич, В.М. Піскун, Н.В. Статкевич, І.І. |
| title_short |
Вміст легувальної і фонової домішок в монокристалах Si, одержаних методом електронно-променевої безтигельної зонної плавки |
| title_full |
Вміст легувальної і фонової домішок в монокристалах Si, одержаних методом електронно-променевої безтигельної зонної плавки |
| title_fullStr |
Вміст легувальної і фонової домішок в монокристалах Si, одержаних методом електронно-променевої безтигельної зонної плавки |
| title_full_unstemmed |
Вміст легувальної і фонової домішок в монокристалах Si, одержаних методом електронно-променевої безтигельної зонної плавки |
| title_sort |
вміст легувальної і фонової домішок в монокристалах si, одержаних методом електронно-променевої безтигельної зонної плавки |
| author |
Асніс, Ю.А. Баранський, П.І. Бабич, В.М. Піскун, Н.В. Статкевич, І.І. |
| author_facet |
Асніс, Ю.А. Баранський, П.І. Бабич, В.М. Піскун, Н.В. Статкевич, І.І. |
| publishDate |
2011 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Оптоэлектроника и полупроводниковая техника |
| publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Contents of doping and background impurities in Si single crystals, obtained by czucibleless electron-beam zone melting |
| description |
Наведено дані щодо впливу стерильності вакуумної плавильної камери на вміст легувальної (P) і фонової (O) домішок в монокристалах Si, одержаних методом електронно-променевої безтигельної зонної плавки.
The article presents data about the effect of sterility of vacuum melting chamber on the content of the alloying (P) and background (O) impurites in single crystals of Si, obtained by crucibleless electron-beam zone melting.
|
| issn |
0233-7577 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/116697 |
| citation_txt |
Вміст легувальної і фонової домішок в монокристалах Si, одержаних методом електронно-променевої безтигельної зонної плавки / Ю.А. Асніс, П.І. Баранський, В.М. Бабич, Н.В. Піскун, І.І. Статкевич // Оптоэлектроника и полупроводниковая техника: Сб. научн. тр. — 2011. — Вип. 46. — С. 57-61. — Бібліогр.: 6 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT asnísûa vmístleguvalʹnoíífonovoídomíšokvmonokristalahsioderžanihmetodomelektronnopromenevoíbeztigelʹnoízonnoíplavki AT baransʹkiipí vmístleguvalʹnoíífonovoídomíšokvmonokristalahsioderžanihmetodomelektronnopromenevoíbeztigelʹnoízonnoíplavki AT babičvm vmístleguvalʹnoíífonovoídomíšokvmonokristalahsioderžanihmetodomelektronnopromenevoíbeztigelʹnoízonnoíplavki AT pískunnv vmístleguvalʹnoíífonovoídomíšokvmonokristalahsioderžanihmetodomelektronnopromenevoíbeztigelʹnoízonnoíplavki AT statkevičíí vmístleguvalʹnoíífonovoídomíšokvmonokristalahsioderžanihmetodomelektronnopromenevoíbeztigelʹnoízonnoíplavki AT asnísûa contentsofdopingandbackgroundimpuritiesinsisinglecrystalsobtainedbyczuciblelesselectronbeamzonemelting AT baransʹkiipí contentsofdopingandbackgroundimpuritiesinsisinglecrystalsobtainedbyczuciblelesselectronbeamzonemelting AT babičvm contentsofdopingandbackgroundimpuritiesinsisinglecrystalsobtainedbyczuciblelesselectronbeamzonemelting AT pískunnv contentsofdopingandbackgroundimpuritiesinsisinglecrystalsobtainedbyczuciblelesselectronbeamzonemelting AT statkevičíí contentsofdopingandbackgroundimpuritiesinsisinglecrystalsobtainedbyczuciblelesselectronbeamzonemelting |
| first_indexed |
2025-11-26T01:42:44Z |
| last_indexed |
2025-11-26T01:42:44Z |
| _version_ |
1850605105719541760 |
| fulltext |
ISSN 0233-7577. Oïòîýëåêòðîíèêà è ïîëóïðîâîäíèêîâàÿ òåõíèêà, 2011, âûï. 46 57
ÓÄÊ 621.315,592
. . 2, . . 1, . . 1,
. . 2, . . 2
Si,
-
Íàâåäåíî äàí³ ùîäî âïëèâó ñòåðèëüíîñò³ âàêóóìíî¿ ïëàâèëüíî¿ êàìå-
ðè íà âì³ñò ëåãóâàëüíî¿ (P) ³ ôîíîâî¿ (O) äîì³øîê â ìîíîêðèñòàëàõ Si, îäåðæàíèõ
ìåòîäîì åëåêòðîííî-ïðîìåíåâî¿ áåçòèãåëüíî¿ çîííî¿ ïëàâêè.
Êëþ÷îâ³ ñëîâà: ýëåêòðîííî-ïðîìåíåâà çîííà ïëàâêà, âàêóóì, êðåìí³é, ïëàâèëüíà
êàìåðà, ãåë³é, êèñåíü, ôîñôîð.
Ðåçóëüòàò î÷èùåííÿ íàï³âïðîâ³äíèêîâèõ êðèñòàë³â (³ âçà-
ãàë³ ¿õ ÿê³ñòü) ñóòòºâî çàëåæèòü íå ò³ëüêè â³ä ð³âíÿ ÷èñòîòè âèõ³äíîãî
ìàòåð³àëó, à ³ â³ä ñòåðèëüíîñò³ óìîâ, â ÿêèõ âîíè âèðîùóþòüñÿ. Ñòå-
ðèëüí³ñòü óìîâ íàäçâè÷àéíî âàæëèâà íà êîæíîìó ³ç åòàï³â îòðèìàííÿ
âèñîêîÿê³ñíèõ íàï³âïðîâ³äíèêîâèõ ìàòåð³àë³â, ïî÷èíàþ÷è â³ä ï³äãîòîâ-
êè âèõ³äíîãî ìàòåð³àëó, ð³âíÿ ÷èñòîòè òèãåëüíîãî îñíàùåííÿ (ÿêùî ìî-
âà ³äå ïðî âèðîùóâàííÿ êðèñòàë³â çà ìåòîäîì ×îõðàëüñüêîãî), ÷èñòîòè
³íåðòíîãî ãàçó, â îòî÷åíí³ ÿêîãî â³äáóâàºòüñÿ êðèñòàë³çàö³ÿ, ê³ëüêîñò³
çàëèøêîâèõ ãàç³â, àäñîðáîâàíèõ íà òåõíîëîã³÷íîìó îñíàùåíí³ ÷è ó âàêó-
óìí³é êàìåð³, ÿêùî î÷èñòêà êðèñòàëà çä³éñíþºòüñÿ ìåòîäîì çîííî¿ ïå-
ðåêðèñòàë³çàö³¿ ó âàêóóì³ [1, 2].
Âèÿâëåííÿ âïëèâó ð³âíÿ ñòåðèëüíîñò³ òåõíîëîã³÷íîãî îñíàùåííÿ ï³ä
÷àñ ïåðåêðèñòàë³çàö³éíîãî î÷èùåííÿ êðèñòàë³â Si (âèðîùåíèõ çà ìåòî-
äîì ×îõðàëüñüêîãî) â³ä ëåãóâàëüíî¿ ³ çàëèøêîâî¿ äîì³øîê â éîãî îá�ºì³
ó ðàç³ åëåêòðîííî-ïðîìåíåâî¿ ¿õ ïåðåêðèñòàë³çàö³¿ â âàêóóì³ � àêòóàëüíà
³ íàäçâè÷àéíî âàæëèâà çàäà÷à ç ïîãëÿäó ïîäàëüøîãî óäîñêîíàëåííÿ ìå-
òîä³â î÷èùåííÿ íàéá³ëüø àêòóàëüíèõ äëÿ åëåêòðîííî¿ òåõí³êè íàï³âïðî-
â³äíèêîâèõ ìàòåð³àë³â, äî ÿêèõ áåçóìîâíî íàëåæàòü êðèñòàëè Si.
ϳä ÷àñ åëåêòðîííî-ïðîìåíåâî¿ çîííî¿ ïëàâêè íà âì³ñò äîì³øîê ó
êðåìí³¿ ìîæå âïëèâàòè çàëèøêîâà àòìîñôåðà ïëàâèëüíî¿ óñòàíîâêè, ùî,
ó ñâîþ ÷åðãó, çàëåæèòü â³ä ï³äãîòîâêè âàêóóìíî¿ êàìåðè, ó ÿê³é ïðîâî-
äèòüñÿ ïëàâêà. Ïðè öüîìó ãàðíå ðîçð³äæåííÿ â âàêóóìí³é êàìåð³
( 10-5�10�6 ìì ðò.ñò.) º îäí³ºþ ç ãîëîâíèõ âèìîã. Ó çâ�ÿçêó ³ç öèì ïîòð³á-
íà â³äïîâ³äíà ¿¿ ï³äãîòîâêà. Ïðè â³äêðèâàíí³ êàìåðè äî íå¿ ïîïàäຠïîâ³-
òðÿ ³ â³äáóâàºòüñÿ ³íòåíñèâíà àäñîðáö³ÿ ìîëåêóë ãàç³â ³ âîëîãè íà âíóò-
ð³øí³ ïîâåðõí³ óñòàòêóâàííÿ òà ñò³íêàõ êàìåðè. Íàìè ðîçðîáëåíî ïðî-
öåñ ï³äãîòîâêè ïëàâèëüíî¿ âàêóóìíî¿ êàìåðè, ÿêèé âêëþ÷ຠïðîìèâàííÿ
¿¿ ãå볺ì ï³ä ÷àñ âàêóóìóâàííÿ. Ïîïåðåäíº ïðîãð³âàííÿ êàìåðè ³ àðìàòó-
ðè ïðè â³äêà÷ö³ ñòâîðþþòü ñïðèÿòëèâ³ óìîâè äëÿ äåñîðáö³¿ çàëèøêîâèõ
ãàç³â ³ ¿õ â³äêà÷óâàííÿ ç ïëàâèëüíî¿ êàìåðè [3].
Äëÿ çàëèøêîâîãî òèñêó ãàçó ó âàêóóìí³é êàìåð³ ñïðàâåäëèâèé âèðàç
Ð = nkÒ, (1)
äå Ð � ïàðö³àëüíèé òèñê êèñíþ, Ïà; n � ê³ëüê³ñòü àòîì³â êèñíþ â
1 ñì3; k � ñòàëà Áîëüöìàíà (1,38 ·10�23 Äæ/ãðàä); Ò � òåìïåðàòóðà ó êà-
ìåð³, Ê. Çàëèøêîâèé òèñê ó êàìåð³, ï³äãîòîâëåí³é äëÿ ïëàâêè êðåìí³þ
çàçâè÷àé äîð³âíþº 2 · 10�5 Òîðð (2,7 10�3 Ïà) çà òåìïåðàòóðè 300 Ê. Ìîæ-
© Þ.À. Àñí³ñ, Ï.². Áàðàíñüêèé, Â.Ì. Áàáè÷, Í.Â. ϳñêóí, ².². Ñòàòêåâè÷, 2011
58
Ðèñ. 1. Çàëåæí³ñòü çàëèøêîâîãî òèñêó â ïðîöåñ³ ðîáîòè âàêóóìíî¿ êàìåðè ïðè ïåðå-
êðèñòàë³çàö³¿ çëèâêà êðåìí³þ â³ä ÷àñó â³äêà÷óâàííÿ: � áåç ïðîìèâàíü ãå볺ì; � ç
ïðîìèâàííÿì ãå볺ì
íà ïðèïóñòèòè, ùî â³äíîøåííÿ ïàðö³àëüíîãî òèñêó êèñíþ äî çàëèøêî-
âîãî òèñêó â êàìåð³ ñòàíîâèòü, ÿê ³ â àòìîñôåð³ � 1:5. Òîä³ ïàðö³àëüíèé
òèñê êèñíþ ç óðàõóâàííÿì íàâåäåíîãî âèùå ñï³ââ³äíîøåííÿ � ÐÎ2
= 5,4
10�4 Ïà. Âèêîðèñòîâóþ÷è ôîðìóëó (1), îäåðæóºìî êîíöåíòðàö³þ êèñíþ
ó âàêóóì³: n = 2,6 · 1011 àò/ñì3. Òàêèì ÷èíîì, ÿê ïîêàçóþòü ðîçðàõóíêè,
êîíöåíòðàö³ÿ êèñíþ â çàëèøêîâ³é àòìîñôåð³ êàìåðè çíà÷íî ìåíøà, í³æ ó
êðåìí³¿, îòðèìàíîìó çà ìåòîäîì ×îõðàëüñüêîãî � 1017�1018 àò/ñì3. Öå ïî-
âèííî ïîçèòèâíî âïëèâàòè íà î÷èùåííÿ êðåìí³þ ï³ä ÷àñ ïëàâêè. Ïðè
ïðîìèâàíí³ êàìåðè ãå볺ì êîíöåíòðàö³ÿ êèñíþ ìຠáóòè ùå ìåíøîþ,
îñê³ëüêè ãåë³é ñïðèÿº äåñîðáö³¿ éîãî ç³ ñò³íîê êàìåðè ³ àðìàòóðè.
Íàìè áóëî âñòàíîâëåíî, ùî äëÿ î÷èùåííÿ ìîíîêðèñòàë³â êðåìí³þ ó
ðàç³ åëåêòðîííî-ïðîìåíåâî¿ áåçòèãåëüíî¿ çîííî¿ ïëàâêè, çîêðåìà â³ä êè-
ñíþ, íåîáõ³äíî, ùîá íàò³êàííÿ â ïëàâèëüíó êàìåðó (íàäõîäæåííÿ àêòèâ-
íèõ ãàç³â ÷åðåç ì³êðîíåñóö³ëüíîñò³ âàêóóìíèõ óù³ëüíåíü ³ äåñîðáö³¿ ç³
ñò³íîê êàìåðè ³ àðìàòóðè) íå ïåðåâèùóâàëî 2 10�4 ë Òîðð/ñ. Òàêå íà-
ò³êàííÿ çà çâè÷àéíîãî â³äêà÷óâàííÿ äîñÿãàºòüñÿ ÷åðåç 4,5 ãîä.
Ïðîâåäåíî äîñë³äæåííÿ âïëèâó ïðîìèâàííÿ ïëàâèëüíî¿ âàêóóì-
íî¿ êàìåðè ãå볺ì ó ïðîöåñ³ ¿¿ â³äêà÷óâàííÿ íà ãëèáèíó îäåðæóâàíîãî
âàêóóìó.
Ïðîìèâàííÿ êàìåðè ãå볺ì çä³éñíþâàëîñÿ çà éîãî âèòðàòè 30 ñì3/õâ.
Âèêîíàíî äâà ïðîìèâàííÿ ïî 10 õâ êîæíå. ϳñëÿ ïðèïèíåííÿ ïîäà÷³
ãåë³þ â êàìåðó é äîñÿãíåííÿ (â³äíîâëåííÿ) âàêóóìó äî 5 · 10�4 Òîðð ïðî-
âîäèëîñü äðóãå ïðîìèâàííÿ. ²íòåðâàë ì³æ ïðîìèâàííÿìè ñòàíîâèâ
10 õâ. ʳëüê³ñòü ïðîìèâàíü ³ ³íòåðâàë ì³æ íèìè âèçíà÷àëè ì³í³ìàëüíîþ
òðèâàë³ñòþ ÷àñó â³äêà÷óâàííÿ êàìåðè äëÿ âèõîäó ¿¿ íà ðîáî÷èé ðåæèì �
1 10�5 Òîðð. Íà ðèñ. 1 íàâåäåíî âïëèâ ïðîìèâàííÿ ãå볺ì íà ãëèáèíó
âàêóóìó â êàìåð³ çà ð³çíîãî ÷àñó â³äêà÷óâàííÿ. ßê áà÷èìî, ï³ñëÿ ïðîâåäåí-
íÿ ïðîìèâàíü ãëèáèíà âàêóóìó ï³äâèùóºòüñÿ â 2 ðàçè (ç 2,1 10�5 Òîðð äî
1,2 10�5 Òîðð) çà òîãî ñàìîãî ÷àñó â³äêà÷óâàííÿ � 80 õâ. Ïðè öüîìó íà-
ò³êàííÿ 2 10�4 ë Òîðð/ñ (îá�ºì ïëàâèëüíî¿ êàìåðè � 0,028 ì3) äîñÿãà-
ºòüñÿ ÷åðåç 2 ãîä â³äêà÷óâàííÿ.
Âèâ÷àâñÿ âïëèâ ï³äãîòîâêè âàêóóìíî¿ êàìåðè äëÿ âèðîùóâàííÿ ìî-
íîêðèñòàë³â êðåìí³þ ìåòîäîì åëåêòðîííî-ïðîìåíåâî¿ áåçòèãåëüíî¿ çîí-
íî¿ ïëàâêè íà êîíöåíòðàö³þ ôîíîâî¿ äîì³øêè êèñíþ. Ðåçóëüòàòè äîñë³-
äæåíü ïîäàíî íèæ÷å.
59
Ðèñ. 2. Ñõåìàòè÷íå çîáðàæåííÿ êðèñòàëà (à)
òà ðîçïîä³ë [γ] ³ ïî äîâæèí³ çðàçêà (á)
Äëÿ êîíòðîëþ âì³ñòó ôîíîâî¿
äîì³øêè êèñíþ â âèõ³äíèõ êðèñòà-
ëàõ Si (âèðîùåíèõ çà äîïîìîãîþ
ìåòîäó ×îõðàëüñüêîãî, òà â êðèñòà-
ëàõ Si, ÿê³ ï³ääàíî çîíí³é ïåðåêðè-
ñòàë³çàö³¿) íàìè âèêîðèñòàíî äâî-
ïðîìåíåâèé ²×-ñïåêòðîìåòð (ÈÊÑ-
29). Éîãî ì³í³ìàëüíà ÷óòëèâ³ñòü äî
êîíöåíòðàö³¿ ì³æâóçëîâîãî (îïòè÷-
íî àêòèâíîãî) êèñíþ â êðèñòàëàõ
Si ñòàíîâèëà 5 1015 àò/ñì3.
Êîíöåíòðàö³þ êèñíþ â ì³æâóç-
ëîâîìó ñòàí³ [Oi] âèçíà÷àëè ìåòî-
äîì ïîãëèíàííÿ ²×-âèïðîì³íþâàí-
íÿ.  êðèñòàëàõ Si ç îòðèìàíèõ ñïåêòð³â ïîãëèíàííÿ âîíà ðîçðàõîâóâà-
ëàñÿ çà ôîðìóëîþ
[Oi]îïò = Ê max(1106 cì�1), äå Ê = 2,45 1017ñì�2.
Íà ðèñ. 2 ïîäàíî ñõåìàòè÷íå çîáðàæåííÿ êðèñòàëà (âêàçàíî òðè ä³-
ëÿíêè: L3 � ä³ëÿíêà çëèâêà, ÿêà íå ï³ääàâàëàñü ïåðåêðèñòàë³çàö³¿; L2 �
ä³ëÿíêà çëèâêà, ÿêà áóëà ïåðåêðèñòàë³çîâàíà ó êàìåð³ áåç ïðîìèâàííÿ
ãå볺ì; L1 � ä³ëÿíêà çëèâêà, ÿêà áóëà ïåðåêðèñòàë³çîâàíà ó êàìåð³ ç
ïðîìèâàííÿì ãå볺ì), à òàêîæ òàáëèöþ, â ÿê³é íàâåäåíî êîíöåíòðàö³þ
êèñíþ â ì³æâóçëîâîìó ñòàí³ [Oi] ³ ðîçïîä³ë ïèòîìîãî îïîðó .
Òàêèì ÷èíîì, ðåçóëüòàòè åêñïåðèìåíò³â ïîêàçàëè, ùî â êðèñòàëàõ,
âèðîùóâàíèõ ó êàìåð³, ÿêà ãîòóâàëàñü äî ïëàâêè áåç ïðîìèâàííÿ ãå볺ì,
êîíöåíòðàö³ÿ äîì³øêè êèñíþ â³äïîâ³äàëà ñåðåäíüîìó çíà÷åííþ � 6
1016 àò/ñì3 , à ïèòîìèé îï³ð = 45,13 Îì ñì. Ó êðèñòàëàõ êðåìí³þ,
ùî âèðîùóâàëèñü â êàìåð³, ÿêà ïîïåðåäíüî áóëà ï³äãîòîâëåíà ç âèêîðè-
ñòàííÿì ïðîìèâàííÿ ãå볺ì âì³ñò [Oi] çíàõîäèâñÿ íà ð³âí³ 5 1015 àò/ñì3 ,
à ïèòîìèé îï³ð = 54,8 Îì ñì.
Äëÿ âèâ÷åííÿ âïëèâó ï³äãîòîâêè âàêóóìíî¿ êàìåðè íà âì³ñò ëåãóâà-
ëüíî¿ äîì³øêè çä³éñíþâàëè êîíòðîëü çà çì³íîþ ¿¿ êîíöåíòðàö³¿ (àòîì³â
ôîñôîðó Ð) ó ðàç³ ïåðåêðèñòàë³çàö³¿ Si:P êðèñòàëà øëÿõîì êîíòðîëþ
çì³íè ïèòîìîãî îïîðó , êîíöåíòðàö³¿ íîñ³¿â ñòðóìó ne ³ êîíöåíòðàö³¿
àòîì³â ôîñôîðó NP, ÿêà âèçíà÷àëàñÿ ìåòîäîì ÅÏÐ ó êðèñòàë³.
ßê îá�ºêòè äîñë³äæåíü áóëè â³ä³áðàí³ çëèâêè n-Si:P, âèðîùåí³ çà ìå-
òîäîì ×îõðàëüñüêîãî ³ ëåãîâàí³ äîì³øêîþ ôîñôîðó Ð. Ëåãóâàëüíà äîì³-
øêà (Ð) çà òåìïåðàòóðè ïëàâëåííÿ Si Òïë = 1412 2 Ñ õàðàêòåðèçóºòüñÿ
âèñîêîþ ïðóæí³ñòþ ïàðè 5 104 ìì ðò.ñò. [4], òîáòî ìຠäîáðå âèïàðî-
âóâàòèñÿ ç îá�ºìó ðîçïëàâëåíî¿ çîíè â óìîâàõ åëåêòðîííî-ïðîìåíåâî¿
ïåðåïëàâêè Si:P ó âàêóóì³.
Ñòîñîâíî âïëèâó ÿêîñò³ ï³äãîòîâêè âàêóóìíî¿ êàìåðè íà ïðîöåñ
çîííî¿ ïåðåêðèñòàë³çàö³¿ ìîæíà çðîáèòè âèñíîâîê, çâàæàþ÷è íà ê³ëü-
ê³ñòü àòîì³â Ð, ùî çàëèøàëèñÿ â îá�ºì³ n-Si:P ï³ñëÿ çîííî¿ åëåêòðîííî-
ïðîìåíåâî¿ ïåðåïëàâêè. Íà ðèñ. 3 ïîäàíî ñõåìàòè÷íå çîáðàæåííÿ êðèñ-
òàëà (òðè ä³ëÿíêè: L3, L2 òà L1, òàê³ ñàì³, ÿê íà ðèñ. 2), à òàêîæ òàáëèöþ,
â ÿê³é íàâåäåíî êîíöåíòðàö³þ ëåãóâàëüíî¿ äîì³øêè ôîñôîðó NP êîíöåí-
òðàö³þ íîñ³¿â çàðÿäó ne òà ïèòîìèé îï³ð .
Îòðèìàíî ðåçóëüòàòè äëÿ ïèòîìîãî îïîðó òà êîíöåíòðàö³¿ íîñ³¿â ñòðóìó
(à îòæå, ³ àòîì³â ôîñôîðó, êîíöåíòðàö³ÿ ÿêèõ NP ne êîíòðîëþâàëàñÿ ìåòî-
60
Ðèñ. 3. Ñõåìàòè÷íå çîáðàæåííÿ êðèñòàëà (à)
òà ðîçïîä³ë òà ne ïî äîâæèí³ çðàçêà (á)
äîì ÅÏÐ) âçäîâæ çëèâêà: ó êðèñòà-
ëàõ, âèðîùóâàíèõ ó êàìåð³, ÿêà ãî-
òóâàëàñü äî ïëàâêè áåç ïðîìèâàííÿ
ãå볺ì, ñåðåäíÿ êîíöåíòðàö³ÿ äî-
ì³øêè ôîñôîðó ñòàíîâèòü 8 1013
àò/ñì3, ïèòîìèé îï³ð = 51,2 Îì ñì,
êîíöåíòðàö³ÿ íîñ³¿â çàðÿäó ne =
=8,7 1013ñì�3; ó êðèñòàëàõ, âèðî-
ùóâàíèõ ó êàìåð³, ïîïåðåäíüî
ï³äãîòîâëåí³é ïðîìèâàííÿì ãå볺ì,
NP äîñÿãຠne 5 1013å/ñì�3, ïèòî-
ìèé îï³ð = 58,3 Îì ñì, ne = 5,3
1013ñì�3. Íèæ÷å íàâåäåíî äàí³ äëÿ
ä³ëÿíêè çëèâêà, ÿêà íå çàçíàâàëà ïåðåêðèñòàë³çàö³¿: NP = 8,5 1014àò/ñì3;
= 4,7 Îì ñì; ne = 9 1014ñì�3. Àíàë³ç äàíèõ, íàâåäåíèõ ó òàáëèöÿõ íà
ðèñ. 2 ³ 3, ñâ³ä÷èòü, ùî ï³äãîòîâêà ïëàâèëüíî¿ âàêóóìíî¿ êàìåðè âïëèâàº
íà êîíöåíòðàö³þ ëåãóâàëüíî¿ (Ð) ³ ôîíîâî¿ (Î) äîì³øîê ó êðåìí³¿, à òà-
êîæ íà ðîçì³ð ïèòîìîãî îïîðó ³ êîíöåíòðàö³þ íîñ³¿â çàðÿä³â. Ó ðàç³
ïëàâêè êðåìí³þ â âàêóóìí³é êàìåð³, ÿêà ãîòóâàëàñü áåç ïðîìèâàííÿ ãå-
볺ì, ïîã³ðøåíî óìîâè âèïàðîâóâàííÿ äîì³øîê êèñíþ ³ ôîñôîðó â
íàâêîëèøíº ñåðåäîâèùå ç ï³äâèùåíèì òèñêîì. Âñå öå â³äïîâ³äຠðå-
çóëüòàòàì ïðàö³ [5]. Ñë³ä ïàì�ÿòàòè, ùî, êð³ì çàçíà÷åíèõ âèùå îáñòàâèí,
ôîðìóâàííÿ îñòàòî÷íîãî âèãëÿäó êîíöåíòðàö³¿ äîì³øîê ìîæå çàëåæàòè
ÿê â³ä çì³íè òîïîëî㳿 òåïëîâîãî ïîëÿ â îòî÷åíí³ êðèñòàëà, òàê ³ ð³çíèöÿ
â ÷àñ³ «òåðìîâ³äïàë³â», ÿêèõ çàçíàþòü ä³ëÿíêè L1 i L2 ó ðàç³ ïåðåì³ùåííÿ
ðîçïëàâëåíî¿ çîíè ç îäíîãî ê³íöÿ çëèâêà äî ³íøîãî, ùî ñóòòºâî ìîæå
âïëèâàòè íà ÷åðåç âïëèâ ÿê íà êîíöåíòðàö³þ íîñ³¿â çàðÿäó ne, òàê ³ ¿õ
ðóõëèâ³ñòü [6].
Òàêèì ÷èíîì, íà ï³äñòàâ³ äîñë³äæåíü ç�ÿñóâàëîñÿ, ùî êîíöåíòðàö³ÿ
ëåãóâàëüíî¿ ³ ôîíîâî¿ äîì³øîê â ìîíîêðèñòàëàõ Si, îäåðæàíèõ ìåòîäîì
åëåêòðîííî-ïðîìåíåâî¿ áåçòèãåëüíî¿ çîííî¿ ïëàâêè, çíà÷íîþ ì³ðîþ çà-
ëåæèòü â³ä ñòåðèëüíîñò³ âàêóóìíî¿ ïëàâèëüíî¿ êàìåðè. Ó êàìåð³ ç ïðî-
ìèâêîþ ãå볺ì ïîë³ïøóþòüñÿ óìîâè âèïàðîâóâàííÿ äîì³øîê êèñíþ ³
ôîñôîðó â íàâêîëèøíº ñåðåäîâèùå, ùî ïîçèòèâíî âïëèâຠíà åëåêòðî-
ô³çè÷í³ âëàñòèâîñò³ ìîíîêðèñòàë³â êðåìí³þ.
E.A. Asnis, P.I. Baranskii, V.M. Babich,
N.V. Piskun, I.I. Statkevich
CONTENT OF DOPING AND BACKGROUND
IMPURITIES IN Si SINGLE CRYSTALS,
OBTAINED BY ELECTRON-BEAM ZONE MELTING
The article presents data about the effect of sterility of vacuum melting
chamber on the content of the alloying (P) and background (O) impurites in single crystals
of Si, obtained by crucibleless electron-beam zone melting.
Keywords: electron-beam zone melting, vacuum, silicon, the melting chamber, helium,
oxygen, phosphorus.
1. Ïàòîí Á.Å., Àñíèñ Å.À., Çàáîëîòèí Ñ.Ï., Áàðàíñêèé Ï.È., Áàáè÷ Â.Ì. Îñîáåííîñòè
ïîëó÷åíèÿ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ìàòåðèàëîâ â óñëîâèÿõ ìèêðîãðàâèòàöèè // Àâòî-
ìàò. ñâàðêà. � 1999. � ¹ 10. � Ñ. 97�99.
61
2. Ïàòîí Á.Å., Àñíèñ Å.À., Çàáîëîòèí Ñ.Ï., Áàðàíñêèé Ï.È., Áàáè÷ Â.Ì. Ïîëó÷åíèå
ñâåðõ÷èñòûõ îáúåìíûõ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ìàòåðèàëîâ â óñëîâèÿõ êîñìè÷åñêîãî
âàêóóìà // Êîñì³÷íà íàóêà ³ òåõíîëîã³ÿ. � 2003. � ¹ 5/6. � Ñ. 30�32.
3. Stoner D.R., Lessman G.G. Measurement and control of weld chamber atmospheres //
Weld. J. � 1965. � 44. � N 8. � P. 337�346.
4. Âàêóóìíàÿ ìåòàëëóðãèÿ / Ïîä ðåä. À.Ì.Ñàìàðèíà. � Ì.: ÃÍÒÈ, 1962. � 516 ñ.
5. Áàðàíñüêèé Ï.²., Áàáè÷ Â.Ì., Ñâº÷íèêîâ Ñ.Â. òà ³í. ̳êðîãðàâ³òàö³ÿ ³ íàäâèñîêèé
âàêóóì � ñïåöèô³÷í³ êîìïîíåíòè òåõíîëîã³÷íîãî ñåðåäîâèùà ³ íîâ³ ìîæëèâîñò³
íàï³âïðîâ³äíèêîâî¿ òåõíîëî㳿 // Êîñì³÷íà íàóêà ³ òåõíîëîã³ÿ. � 2002. � 8,
¹ 4. � Ñ. 96�99.
6. Áàáè÷ Â.Ì., Áëåöêàí Í.È., Âåíãåð Å.Ô. Êèñëîðîä â ìîíîêðèñòàëëàõ êðåìíèÿ. �
Êè¿â: ²íòåðïðåñ ËÒÄ, 1997. � 240 ñ.
1 ²íñòèòóò ô³çèêè íàï³âïðîâ³äíèê³â Îòðèìàíî 04.05.2011
³ì. Â.ª. Ëàøêàðüîâà
ÍÀÍ Óêðà¿íè
Ïðîñïåêò Íàóêè, 41
03028 Êè¿â
E-mail: babich@isp.kiev.ua
2 ²íñòèòóò åëåêòðîçâàðþâàííÿ
³ì. ª.Î. Ïàòîíà
ÍÀÍ Óêðà¿íè
Âóë. Áîæåíêà, 11
03680 Êè¿â
E-mail: asnis@paton.kiev.ua
|