СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО КРЕМНИЯ Советский патент 1978 года по МПК C01B33/03 

Способ относится к производству полупроводникового монокристаллического кремния для любого номинала удельных сопротивлений путем легирования кремния через газовую фазу.

Известны способы получения полупроводникового кремния, легированного веществом в газовой фазе, восстановлением хлоридов (хлорсиланов) водородом.

Эти способы не дают равномерно легированных партий кремния и не позволяют регулировать процесс легирования.

Предлагаемый способ отличается от известных тем, что пары легирующего вещества подают в зону реакции восстановления потоком водорода, вводя легирующее вещество непосредственно в печь восстановления.

Таким образом можно получить равномерно легированные партии кремния и регулировать процесс легирования.

На чертеже приведена технологическая схема выполнения способа.

Легирование осуществляют через газовую фазу путем подачи в печь 1 восстановления паров вещества необходимой концентрации. Эти пары содержат легирующий элемент. В качестве носителя используют водород. Для дозирования необходимого количества паров легирующего вещества служит дозатор 2, который помещен в термостат 3, поддерживающий в дозаторе необходимую температуру. Количество паров вещества, вводимых в печь в единицу времени, определяется температурой дозатора, диаметром отверстия диафрагмы 4 и расходом водорода, который поддерживают на заданном уровне с помощью регулятора 5 расхода.

При проведении процесса, в зависимости от необходимой концентрации примеси в полученном кремнии, устанавливают необходимые параметры дозирования. Регулировать дозировку можно изменением одного из факторов, влияющих на испарение легирующего вещества, или их сочетанием. Пары легирующей примеси подают в течение всего процесса восстановления, что обеспечивает равномерное распределение примеси по всему объему кремния.

Предлагаемый способ испытан в производстве монокристаллического кремния n-типа проводимости методом бестигельной зонной плавки и вытягивания по Чохральскому. Процесс легирования проведен парами треххлористого фосфора PCl. Испытания показали воспроизводимость метода и возможность регулирования количества вводимой примеси в широких пределах. Проведены процессы восстановления с различной концентрацией легирующей примеси. Однопроходной зонной плавкой получены монокристаллы с удельным сопротивлением 1, 3, 6, 10, 25, 75 Ом·см. В объеме печи получен кремний с одинаковым содержанием фосфора.

Благодаря легированию, проведенному при температуре дозатора 40°С, диаметре в диафрагме 0,5 мм и расходе водорода 180 л/мин получают кремний, который после одного прохода зоны имеет 180 Ом см.

Способ получения полупроводникового кремния восстановлением хлоридов (хлорсиланов) водородом с легированием веществом в газовой фазе, отличающийся тем, что, с целью получения равномерно легированных партий, кремния и возможности регулирования процесса легирования; пары легирующего вещества подают в зону реакции восстановления потоком водорода.