Монокристални силицијум: раст и својства

Извор:хттпс://линк.спрингер.цом/цхаптер/10.1007/978-3-319-48933-9_13

CZ MCZ Single crystal

Силицијум, који је био и биће и даље доминантан материјал у индустрији полупроводника још неко време [13.1], одвешће нас у еру ултра-великих интеграција (УЛСИ) и еру систем-она-чип (СОЦ).

Како су електронски уређаји постајали све напреднији, перформансе уређаја постајале су осетљивије на квалитет и својства материјала коришћених за њихову израду.

Германијум (Ге) се првобитно користио као асемички проводнички материјал за електронске уређаје у чврстом стању. Међутим, уски пропусни опсег (0,66 еВ) Ге ограничава рад уређаја на бази германијума на температуре од приближно 90∘Ц због знатних струја цурења уочених на вишим температурама. С друге стране, шири опсег силицијума (1,12 еВ) резултира електронским уређајима који могу да раде до $\approx 200^{\circ} C$ . Међутим, постоји озбиљнији проблем од уског опсега: германијум не пружа лако постојани пасивацијски слој на површини. На пример, германијум диоксид (ГеО2) је растворљив у води и дисоцира на око 800∘Ц. Силицијум, за разлику од германијума, лако прихвата површинску пасивацију формирајући силицијум диоксид (СиО2), који пружа висок степен заштите основног уређаја. Овај стабилни СиО2слој резултира адекватном предношћу за силицијум у односу на германијум као основни полупроводнички материјал који се користи за производњу електронских уређаја. Ова предност довела је до броја нових технологија, укључујући процесе дифузног допинга и дефинисање замршених образаца. Остале предности силиција су у томе што је потпуно нетоксичан, а тај силицијум диоксид (СиО2), сировина из које се добија силицијум садржи приближно 60%садржаја минерала у Земљиној кори. То подразумева да је сировина из које се добија силицијум доступна у обиљу за интегрисано коло (ИЦ) индустрија. Штавише, силицијум електронског квалитета може се добити по цени мањој од десетине цене германијума. Све ове предности довеле су до тога да силицијум готово у потпуности замењује германијум у индустрији полупроводника.

Иако силицијум није оптималан избор за сваки електронски уређај, његове предности значе да ће готово сигурно још неко време доминирати индустријом полупроводника.

13.1Преглед

Врло корисне интеракције догодиле су се између корисника и произвођача полупроводничких материјала од проналаска тачкастог транзистора 1947. године, када је потреба засавршен и чисткристали су препознати. Конкуренција је често била таква да је квалитет кристала који захтевају нови уређаји могао да се задовољи само контролом раста кристала помоћу електронске опреме изграђене са тим новим уређајима. Пошто су силицијски кристали без дислокације узгајани још 1960-их користећиТехника цртица[13.2], истраживања и развојни напори полупроводничких материјала концентрисани су на чистоћу материјала, приносе у производњи и проблеме повезане са производњом уређаја.

Полупроводнички уређаји и склопови се производе широким спектром механичких, хемијских, физичких и термичких процеса. Дијаграм Афлов-а за типичне процесе припреме полупроводничких силицијума приказан је на сл.13.1. Припрема силицијумских монокристалних подлога са механички и хемијски полираним површинама први је корак у дугом и сложеном процесу израде уређаја.

Fig. 13.1 — Слика 13.1
Дијаграм тока за типичне процесе припреме полупроводничких силицијума. (После[13.1])

Као што је горе речено, силицијум је други најраспрострањенији елемент на Земљи; више од 90%Земљине коре се састоји од силицијум-диоксида и силиката. С обзиром на ово безгранично снабдевање сировинама, проблем је онда трансформисање силицијума у употребљиво стање које захтева технологија полупроводника. Први и главни захтев је да силицијум који се користи за електронске уређаје мора бити изузетно чист, јер врло мале количине неких нечистоћа снажно утичу на електронске карактеристике силицијума, а самим тим и на перформансе електронског уређаја. Други захтев је за кристале великог пречника, јер се принос чипа по плочици знатно повећава са већим пречницима, као што је приказано на сл.13.2за случај ДРАМ-а [13.3], један од најчешћих електронских уређаја. Поред чистоће и пречника, трошкови производње и спецификације материјала, укључујући густину ураслих дефеката и отпорну хомогеност, морају задовољити тренутне индустријске захтеве.

Fig. 13.2 — Слика 13.2
Чипови по облатни као функција генерације ДРАМ-а. (После[13.3])

У овом поглављу, актуелни приступи припреми силицијума - претварање сировине у монокристални силицијум (види сл.13.1) - расправља се.

13.2Почетни материјали

13.2.1Металуршки силицијум

Полазни материјал за монокристале силицијума високе чистоће је силицијум диоксид (СиО2). Први корак у производњи силицијума је топљење и редукција силицијум диоксида. То се постиже мешањем силицијум диоксида и угљеника у облику угља, кокса или дрвене сечке и загревањем смеше на високе температуре у електролучној електролучној пећи. Ова карботермна редукција силицијум диоксида даје топљени силицијум

S i O_{2} + 2C \to Си + 2ЦО .

(13.1) Некомплексни низ реакција заправо се јавља у пећи на температурама у распону од 1500 до 2000∘Ц. Грудвице силицијума добијене овим поступком називају се силицијум металуршког квалитета (МГ-Си), а његова чистоћа је око 98–99%.

13.2.2Поликристални силицијум

Интермедијарна хемијска једињења

Следећи корак је пречишћавање МГ-Си до нивоа силицијума полупроводничког квалитета (СГ-Си), који се користи као полазни материјал за монокристални силицијум. Основни концепт је да МГ-Си у праху реагује са анхидрованом ХЦл да би се формирала различита једињења хлоросилана у реактору са флуидизованим слојем. Затим се силани пречишћавају дестилацијом и таложењем хемијских пара (ЦВД) да се формира СГ-полисилицијум.

Размотрен је број средњих хемијских једињења, као што је моносилан (СиХ4), силицијум тетрахлорид (СиЦл4), трихлоросилан (СиХЦл3) и дихлоросилан (СиХ2Кл2). Међу њима се трихлоросилан најчешће користи за накнадно таложење полисилиција из следећих разлога:

1.
Може се лако формирати реакцијом безводног хлороводоничног хлорида са МГ-Си на релативно ниским температурама (200–400∘C).
2.
Течан је на собној температури, па се пречишћавање може извршити помоћу стандардних техника дестилације.
3.
Лако се њиме рукује и може се чувати у резервоарима од угљеничног челика када је сув.
4.
Течни трихлоросилан се лако испари и, када се помеша са водоником, може се транспортовати у челичним водовима.
5.
Може се смањити при атмосферском притиску у присуству водоника.
6.
Његово таложење може се десити на загрејаном силицијуму, уклањајући потребу за контактом са било којим страним површинама које могу контаминирати настали силицијум.
7.
Реагује на нижим температурама (1000–1200∘Ц) и бржим брзинама од силицијум тетрахлорид.

Хидрохлорисање силицијума

Трихлоросилан се синтетише загревањем МГ-Си у праху на око 300∘Ц у реактору са флуидизованим слојем. Односно, МГ-Си се претвара у СиХЦл3према следећој реакцији

Си + 3ХЦл \to S i H C l_{3} + H_{2} .

(13.2) Реакција је врло егзотермна и зато се топлота мора уклонити да би се максимализовао принос трихлоросилана. При претварању МГ-Си у СиХЦл3, разне нечистоће попут Фе, Ал и Б уклањају се претварањем у њихове халогениде (ФеЦл3, АлЦл3, и БЦл3, односно) и нуспроизводи попут СиЦл4и Х.2такође се производе.

Дестилација и разградња трихлоросилана

Дестилација се широко користи за пречишћавање трихлоросилана. Трихлоросилан, који има тачку кључања ниског нивоа (31.8∘Ц) фракционо се дестилује из нечистих халогенида, што резултира знатно повећаном чистоћом, са концентрацијом електрично активних нечистоћа мањом од 1 ппба. Трихлоросилан високе чистоће се затим испари, разблажи водоником високе чистоће и уведе у реактор за таложење. У реактору су на располагању танке силицијумске шипке зване танке шипке ослоњене на графитне електроде за површинско таложење силицијума у складу са реакцијом

S i H C l_{3} + H_{2} \to Си + 3ХЦл .

(13.3) Поред ове реакције, следећа реакција се такође јавља током таложења полисилицијума, што резултира стварањем силицијум тетрахлорида (главни нуспродукт процеса)

ХЦл + S i H C l_{3} \to S i C l_{4} + H_{2} .

(13.4) Овај силицијум тетрахлорид се користи, на пример, за производњу кварца високе чистоће.

Непотребно је рећи да чистоћа танких шипки мора бити упоредива са чистоћом таложеног силицијума. Танке шипке су претходно загрејане на приближно 400∘Ц на почетку процеса силиконског ЦВД. Ово предгревање је потребно како би се проводљивост танких шипки високе чистоће (високог отпора) повећала у довољној мери да омогући отпорно загревање. Депоновање 200–300 х око 1100∘Ц резултира полисилицијумским шипкама високе чистоће пречника 150–200 мм. Полисилицијумске шипке су обликоване у различите форме за накнадне процесе раста кристала, као што су комади за раст Чохралског растопина и дугачке цилиндричне шипке за раст флоат зоне. Процес редукције трихлоросилана на загрејаном силицијумском штапу употребом водоника описан је крајем 1950-их и почетком 1960-их у броју процесних патената додељених компанији Сиеменс; стога се овај процес често називаСиеменс метода[13.4].

Главни недостаци Сиеменсове методе су слаба ефикасност конверзије силиција и хлора, релативно мала величина шарже и велика потрошња енергије. Слаба ефикасност конверзије силицијума и хлора повезана је са великом количином силицијум тетрахлорида произведеног као нуспродукт у процесу ЦВД. Само око 30%силицијума обезбеђеног у ЦВД реакцији претвара се у полисилицијум високе чистоће. Такође, трошкови производње полисилицијума високе чистоће могу зависити од корисности нуспроизвода, СиЦл4.

Моносилане Процесс

Технологија производње аполизилицијума заснована на производњи и пиролизи моносилана успостављена је крајем 1960-их. Моносилан потенцијално штеди енергију јер таложи полисилицијум на нижој температури и производи чистији полисилицијум од трихлоросиланског процеса; међутим, једва је коришћен због недостатка економичног пута до моносилана и због проблема у обради у кораку таложења [13.5]. Међутим, недавним развојем економских путева ка силану високе чистоће и успешним радом постројења велике величине, ова технологија је привукла пажњу индустрије полупроводника која захтева силицијум веће чистоће.

У тренутним индустријским процесима моносилана, магнезијум и МГ-Си прах се загревају на 500∘Ц у атмосфери водоника да би се синтетисао магенезијум силицид (Мг2Си), који се затим реагује са амонијум-хлоридом (НХ4Цл) у течном амонијаку (НХ3) испод 0∘Ц да би се добио моносилан (СиХ4). Затим се полисилицијум високе чистоће производи пиролизом моносилана на резистентно загрејаним полисиликонским нитима на 700–800∘Ц. У процесу генерисања моносилана, већина нечистоћа бора уклања се из силана хемијском реакцијом са НХ3. Садржај аборона од 0,01–0,02 ппба у полисилицијуму постигнут је поступком амоносилана. Ова концентрација је врло ниска у поређењу са оном примећеном у полисилицијуму припремљеном од трихлоросилана. Штавише, резултујући полисилицијум је мање контаминиран металима који се покупе кроз процесе хемијског транспорта, јер разградња моносилана не узрокује никакве проблеме с корозијом.

Гранулирано наношење полисилицијума

Развијен је значајно другачији поступак који користи разградњу моносилана у реактору за таложење у флуидизованом слоју за производњу слободно тече зрнастог полисилицијума [13.5]. Ситне честице семена силицијума флуидизују се у мешавини водоника амоносилана, а полисилицијум се таложи да би се формирале слободно текуће сферне честице просечног пречника 700 μм са расподелом величине 100–1500 μм. Сјеме у флуидизованом слоју првобитно је направљено млевењем СГ-Си у сировом или чекићем млину и лужењем производа киселином, водоник-пероксидом и водом. Овај поступак је трајао дуго и скупо, а имао је тенденцију да у систем уноси нежељене нечистоће помоћу металних брусилица. Међутим, новом методом, велике честице СГ-Си испаљују једна на другу струјом гаса велике брзине због чега се разбијају у честице одговарајуће величине за флуидизовани слој. Овај поступак не уводи стране материјале и не захтева испирање.

Због веће површине зрнастог полисилицијума, реактори са флуидизованим слојем су много ефикаснији од традиционалних штапних реактора типа Сиеменс. Показало се да је квалитет полисилицијума у флуидизованом слоју еквивалентан полисилицијуму произведеном конвенционалнијом Сиеменсовом методом. Штавише, гранулирани полисилицијум сипког облика и велике запреминске густине омогућава узгајивачима кристала да из сваког производног циклуса добију максимум. Односно, у процесу раста кристала Цзоцхралски (види следећи одељак), лонци се могу брзо и лако напунити до једноличних оптерећења која обично премашују насумично наслагане полисилицијумове комаде произведене Сиеменсовом методом. Ако такође узмемо у обзир потенцијал технике да пређе са шаржног рада на континуирано извлачење (о чему ће бити речи касније), можемо видети да би слободно течећи полисилицијумове грануле могле да обезбеде повољан пут прихрањивања једноличних врста у растопљено стање. Чини се да је овај производ револуционарни полазни материјал који обећава раст кристала силицијума.

13.3Монокристални раст

Иако су различите технике коришћене за претварање полисилицијума у монокристале силицијума, две технике доминирају њиховом производњом за електронику, јер испуњавају захтеве индустрије микроелектронских уређаја. Једна је метода топљења азона која се обично називаплутајућа зона (ФЗ) метода, а друга је метода апулирања која се традиционално називаЦзоцхралски (ЦЗ) метода, иако би то заправо требало назватиТеал – Литтле метода. Принципи који стоје иза ове две методе раста кристала приказани су на сл.13.3. У ФЗ методи, зона амолтена се пролази кроз аполизилицијумску шипку да би се претворила у једнокристални ингот; у ЦЗ методи, једноструки кристал се узгаја извлачењем из мелт-а садржаног у акварицном лонцу. У оба случајасеменски кристалигра веома важну улогу у добијању једнокристалног кристала са пожељном кристалографском оријентацијом.

Fig. 13.3a,b — Слика 13.3а, б
Принципи раста монокристала помоћу (a) метода плутајуће зоне и (b) Метода Чохралског. (После[13.1])

Процењује се да је око 95%од свега монокристалног силицијума добија се ЦЗ методом, а остатак углавном ФЗ методом. Индустрија силиконских полупроводника захтева високу чистоћу и минималне концентрације дефеката у њиховим кристалима силицијума како би оптимизовала принос производње уређаја и оперативне перформансе. Ови захтеви постају све строжи како се технологија мења из ЛСИ у ВЛСИ ∕ УЛСИ, а затим и СОЦ. Поред квалитета или савршенства кристала силицијума, и пречник кристала се непрестано повећава како би се удовољило захтевима произвођача уређаја. Пошто се микроелектронски чипови производе преко ашаржни систем, пречници силицијумских плочица које се користе за производњу уређаја значајно утичу на продуктивност (као што је приказано на сл.13.2), а заузврат производни трошак.

У следећим одељцима прво разговарамо о ФЗ методи, а затим прелазимо на ЦЗ методу. О последњем ће бити речи детаљније због његовог изузетног значаја за микроелектронску индустрију.

13.3.1Метода плутајуће зоне

Опште напомене

ФЗ метода потиче од топљења у зони, која је коришћена за пречишћавање бинарних легура [13.6] и измислио га јеТхеуерер[13.7]. Реактивност течног силицијума са материјалом који се користи за лонче довела је до развоја ФЗ методе [13.8], која дозвољава кристализацију силицијума без потребе за било каквим контактом са материјалом из лонца, који је потребан да би се могли узгајати кристали потребне чистоће полупроводника.

Оквир процеса

У ФЗ процесу, аполизилицијумска шипка се претвара у једноструко кристални ингот прелазећи зону амолтена загревану калемом игластог ока са једног краја шипке на други, као што је приказано на сл.13.3а. Прво се додирне врх полисилијумске шипке и стопи са кристалом семена жељене оријентације кристала. Овај процес се називасејање. Засијана растопљена зона пролази кроз полисиликонску шипку истовремено померајући монокристално семе низ штап. Када се растопљена зона силицијума учврсти, полисилицијум се уз помоћ семенског кристала претвара у монокристални силицијум. Како зона путује дуж полисилицијумске шипке, монокристални силицијум се замрзава на свом крају и расте као продужетак семенског кристала.

Након сетве формира се танки врат пречника око 2 или 3 мм и дужине 10–20 мм. Овај процес се називаврату. Узгој на врату елиминише дислокације које се могу увести у новорасли монокристални силицијум током поступка сетве услед топлотног шока. Овај процес враћања, названТехника цртица[13.2], је стога основно за узгајање кристала без дислокације и универзално се користи и у ФЗ и у ЦЗ методама. Рентгенски топограф семена, врата и конусног дела монокристала асилијума узгајаног ФЗ методом приказан је на сл.13.4. Очигледно је да се дислокације генерисане на контакту са талином у потпуности уклањају вратором. Након формирања конусног дела, расте главно тело са пуним пречником мете. Током читавог процеса раста ФЗ, облик растопљене зоне и пречник полуге одређују се подешавањем снаге калема и брзине кретања, а оба су под рачунарском контролом. Техника која се најчешће користи за аутоматску контролу пречника и код метода ФЗ и ЦЗ користи инфрацрвени сензор фокусиран на менискус. Облик мениска на растућем кристалу зависи од угла додира на трофазној граници, пречника кристала и величине површинског напона. Осећа се промена угла менискуса (а самим тим и пречника кристала) и информације се враћају како би се аутоматски прилагодили услови раста.

Fig. 13.4 — Слика 13.4
Рентгенска топографија семена, врата и конусног дела силицијума у плутајућој зони. (Љубазношћу др. Т. Абе)

За разлику од раста ЦЗ кристала, код којег је кристал семенке уроњен у силицијумску талину, а растући кристал повучен нагоре, код ФЗ методе танки кристал семена одржава растући кристал, као и полисилицијумска шипка са дна (сл.13.3). Као резултат, штап је несигурно уравнотежен на танком семену и врату током читавог процеса раста. Семе и грлић могу подржати кристал до 20 кг све док тежиште растућег кристала остаје у средишту система раста. Ако се тежиште одмакне од средишње линије, семе ће лако пукнути. Због тога је било неопходно измислити технику стабилизације и подржавања кристала пре него што су могли да се узгајају дуги и тешки кристали силицијума ФЗ. За велике кристале потребно је подржати растући кристал на начин приказан на сл.13.5[13.9], посебно у случају новијих ФЗ кристала великих пречника (150–200 мм), јер њихова тежина лако прелази 20 кг.

Fig. 13.5 — Слика 13.5
Систем подршке за кристал силицијума у плутајућој зони. (После[13.9])

Допинг

Да би се добили монокристали силицијума н- или п-типа потребне отпорности, или полисилицијум или растући кристал морају бити допирани одговарајућим донорним или акцепторским нечистоћама. За раст ФЗ силицијума, иако је испробано неколико техника допинга, кристали се обично допирају дувањем усвајајућег гаса као што је фосфин (ПХ3) за силицијум или диборан н-типа (Б.2H6) за силицијум п-типа на стаљену зону. Допантни гас се обично разблажи акаријерним гасом, као што је аргон. Велика предност ове методе је што произвођач силицијумских кристала не треба да складишти полисилицијумске изворе са различитим отпорностима.

Будући да је сегрегација (о којој ће се расправљати у следећем одељку) елементарних додавача за силицијум н-типа много мања од јединке, ФЗ кристали допирани традиционалном методом имају радијалне градијенте додавања. Штавише, пошто брзина кристализације варира у радијалном смеру на микроскопској скали, концентрације допаната се циклично распоређују и стварају тзв.допантне пруге, што резултира нехомогеностима радијалног отпора. Да би се добио хомогенији допирани силицијум н-типа, допинг за неутронску трансмутацију (НТД) је примењен на ФЗ кристале силицијума [13.10]. Овај поступак укључује нуклеарну трансмутацију силицијума у фосфор бомбардирањем кристала топлотним неутронима у складу са реакцијом

^{30} S i (n, γ) \to^{31} S i \overset{2.6 h}{\to}^{31} P + β .

(13.5) Радиоактивни изотоп31Си настаје када30Си хвата анеутрон, а затим се распада у стабилни изотоп31П (донаторски атоми), чија дистрибуција не зависи од параметара раста кристала. Непосредно након зрачења кристали показују високу отпорност, што се приписује великом броју дефеката решетке који настају услед оштећења зрачењем. Стога озрачени кристал мора бити жарен у инертном амбијенту на температури од око 700∘Ц како би се уништили недостаци и вратила отпорност на ону која потиче од допинга фосфора. У складу са НТД шемом, кристали се узгајају без допинга, а затим се зраче у нуклеарном реактору са алармантним односом термичких и брзих неутрона како би се појачало захватање неутрона и минимализовало оштећење кристалне решетке.

Примена НТД је скоро искључиво ограничена на ФЗ кристале због њихове веће чистоће у поређењу са ЦЗ кристалима. Када је НТД техника примењена на ЦЗ кристале силицијума, утврђено је да је формирање донора кисеоника током процеса жарења након зрачења променило отпорност од очекиване, иако је постигнута хомогеност донатора фосфора [13.11]. НТД има додатни недостатак што није доступан ниједан поступак за додавање п-типа и што је потребан претерано дуг период озрачивања за мале отпорности (у опсегу од 1–10 Ω цм).

Особине ФЗ-кристала силицијума

Током раста ФЗ кристала, растопљени силицијум не долази у контакт са било којом супстанцом осим са амбијенталним гасом у комори за раст. Стога се ФЗ силиконски кристал инхерентно одликује већом чистоћом у поређењу са аЦЗ кристалом који се узгаја из талине, укључујући контакт са аквартним лончићем. Овај контакт доводи до високих концентрација нечистоће кисеоника од око 1018атоми ∕ цм3у ЦЗ кристалима, док ФЗ силицијум садржи мање од 1016атоми ∕ цм3. Ова већа чистоћа омогућава ФЗ силицијуму да постигне велике отпорности које се не могу добити употребом ЦЗ силицијума. Већина конзумираног ФЗ силиција има арезитивност између 10 и 200 Ω цм, док је ЦЗ силицијум обично припремљен на отпорност од 50 Ω цм или мање због контаминације из кварцног лонца. ФЗ силицијум се зато углавном користи за производњу полупроводничких напајајућих уређаја који подржавају обрнути напон већи од 750–1000 В. Раст кристала високе чистоће и карактеристике прецизног допинга НТД ФЗ-Си такође су довеле до његове употребе у инфрацрвеним детекторима [13.12], на пример.

Међутим, ако узмемо у обзир механичку чврстоћу, већ дужи низ година је препознато да је ФЗ силицијум, који садржи мање нечистоћа кисеоника од ЦЗ силицијума, механички слабији и рањивији на топлотни стрес током израде уређаја [13.13,13.14]. Обрада силицијумских плочица на високој температури током производње електронских уређаја често производи довољно топлотног стреса да створи клизне дислокације и искривљење. Ови ефекти доносе губитак приноса услед непропусних спојева, диелектричних дефеката и смањеног животног века, као и смањене фотолитхографске приносе услед деградације равности плочица. Губитак геометријске равнине због искривљења може бити толико озбиљан да се облатне више не обрађују. Због тога се ЦЗ силицијумске плочице користе много шире у производњи ИЦ уређаја од ФЗ плочица. Ова разлика у механичкој стабилности против топлотних напрезања доминантан је разлог зашто се кристали ЦЗ силицијума користе искључиво за производњу ИЦ-а који захтевају велики број корака топлотног процеса.

Да би се превазишли ови недостаци ФЗ силицијума, раст ФЗ силицијумских кристала са допинг нечистоћама попут кисеоника [13.15] и азота [13.16] је покушан. Утврђено је да допинговање ФЗ кристала силицијума кисеоником или азотом у концентрацијама од $1 - 1.5 \times 10^{17} a t o m s / c m^{3}$ или $1.5 \times 10^{15} a t o m s / c m^{3}$ , респективно, резултира значајним повећањем механичке чврстоће.

13.3.2Метода Чохралског

Опште напомене

Ова метода је добила име по Ј. Цзоцхралском, који је успоставио технику за одређивање брзина кристализације метала [13.17]. Међутим, стварни метод извлачења који се широко примењује за раст монокристала развио јеТеалиМало[13.18], који је модификовао основни принцип Чохралског. Они су први успели да расту монокристале германијума, дужине 8 инча и пречника 0,75 инча, 1950. године. Они су потом дизајнирали још један апарат за раст силицијума на вишим температурама. Иако се основни производни поступак за монокристални силицијум мало променио откад су га Теал и његови сарадници пионирали, силицијум-монокристали великог пречника (до 400 мм) високог степена савршенства који задовољавају најсавременији уређај захтеви су порасли уграђивањем Дасх технике и узастопних технолошких иновација у апарат.

Данашњи напори у истраживању и развоју у вези са кристалима силицијума усмерени су ка постизању микроскопске уједначености својстава кристала као што су отпорност и концентрације нечистоћа и микродефеката, као и микроскопској контроли истих, о чему ће бити речи даље у овом приручнику.

Оквир процеса

Три најважнија корака у расту ЦЗ кристала схематски су приказана на сл.13.3б. У принципу, процес раста ЦЗ сличан је процесу раста ФЗ: (1) топљење полисилиција, (2) сетва и (3) раст. Међутим, поступак повлачења ЦЗ је сложенији од поступка раста ФЗ и од њега се разликује употребом аквартног лонца за задржавање растопљеног силицијума. Фигура13.6приказује асхематични приказ типичне модерне опреме за раст ЦЗ кристала. Важни кораци у стварном или стандардном редоследу раста кристала силицијумског кристала су следећи:

1.
Комади полисилицијума или зрна се стављају у акварицни лончић и топе на температурама вишим од тачке топљења силицијума (1420.∘В) у инертном амбијенталном гасу.
2.
Талина се неко време држи на високој температури како би се осигурало потпуно топљење и избацивање ситних мехурића који могу проузроковати празнине или негативне кристалне дефекте из талине.
3.
Кристал семена са жељеном оријентацијом кристала урања се у растопину док не почне сам да се топи. Затим се семе повлачи из растопине тако да се врат формира постепеним смањивањем пречника; ово је најделикатнији корак. Током читавог процеса раста кристала, инертни гас (обично аргон) тече надоле кроз вучну комору како би однео продукте реакције попут СиО и ЦО.
4.
Постепеним повећањем пречника кристала расте конусни део и раме. Пречник се повећава до циљаног пречника смањењем брзине вуче и ∕ или температуре топљења.
5.
Коначно, цилиндрични део тела са константним пречником расте уз контролу брзине извлачења и температуре растопине, док се надокнађује пад нивоа растопине како кристал расте. Брзина извлачења се генерално смањује према задњем крају растућег кристала, углавном због повећања топлотног зрачења из зида лонца док ниво талине опада и излаже већи зид тигања растућем кристалу. Пред крај процеса раста, али пре него што се лончић потпуно испразни растопљеним силицијумом, пречник кристала мора се постепено смањивати да би се формирао крајњи конус како би се термички удар смањио на минимум, што може проузроковати клизање на задњем крају. Када пречник постане довољно мали, кристал се може одвојити од растопине без стварања дислокација.

Фигура13.7приказује део семена узгојеног ЦЗ кристала силицијума. Иако је семенски кукуруз, који је прелазно подручје из семена у цилиндрични део, из економских разлога обично обликован прилично равним, са становишта квалитета акристала могао би бити пожељнији сужени облик. Рамени део и његова околина не би требало користити за производњу уређаја, јер се овај део у многим чулима сматра прелазном регијом и показује нехомогене карактеристике кристала услед нагле промене услова раста.

Fig. 13.6 — Слика 13.6
Шематски приказ типичног система гајења кристала силицијума Чохралски. (После[13.1])

Fig. 13.7 — Слика 13.7
Семенски део узгојеног кристала силицијума Чохралски

Фигура13.8приказује изузетно велики, као узгојени ЦЗ силиконски кристал, пречник пречника 400 мм и дужине 1800 мм, узгојен у корпорацији Супер Силицон Цристал Ресеарцх Институте у Јапану [13.3].

Fig. 13.8 — Слика 13.8
Изузетно велики узгојени силиконски сируп Цзоцхралски пречника 400 мм и дужине 1800 мм. (Љубазношћу компаније Супер Силицон Цристал Ресеарцх Институте Цорпоратион, Јапан)

Утицај просторне локације инаГровнЦристал

Као што је приказано на сл.13.9јасно приказује, сваки део аЦЗ кристала се узгаја у различито време са различитим условима раста [13.19]. Стога је важно схватити да сваки део има различит скуп карактеристика кристала и различиту термичку историју због свог различитог положаја дуж дужине кристала. На пример, део семена има историју топлотне историје, у распону од тачке топљења од 1420 до око 400∘Ц у Апуллеру, док задњи део има историју без страха и прилично се брзо хлади од тачке топљења. На крају, свака силицијумска плочица припремљена од различитог дела обрасталог кристала могла би показивати различите физичко-хемијске карактеристике у зависности од свог места у калупу. У ствари, забележено је да понашање падавина кисеоника показује највећу зависност локације, што заузврат утиче на стварање масовних дефеката [13.20].

Fig. 13.9 — Слика 13.9
Термално окружење током раста кристала Чохралског у почетној и завршној фази.Стрелицеуказују на приближне правце протока топлоте. (После[13.19])

Такође, анонуниформна расподела и кристалних дефеката и нечистоћа јавља се у попречном пресеку напухане плочице припремљене од аЦЗ кристалне силиконске талине кристализоване или учвршћене сукцесивно на интерфејсу кристал-талина, која је генерално закривљена у процесу раста ЦЗ кристала. Такве нехомогености се могу посматрати каопруге, о којима ће бити речи касније.

13.3.3Нечистоће у Чохралском силицијуму

Особине силицијумских полупроводника који се користе у електронским уређајима врло су осетљиве на нечистоће. Због ове осетљивости, електрична ∕ електронска својства силицијума могу се прецизно контролисати додавањем мале количине адитива. Поред ове осетљивости на допант, загађење нечистоћама (посебно прелазним металима) негативно утиче на својства силицијума и резултира озбиљним погоршањем перформанси уређаја. Штавише, кисеоник се уграђује у нивоима од десетина атома на милион у ЦЗ кристале силицијума због реакције између силицијумске талине и кварцног тањира. Без обзира на то колико кисеоника има у кристалу, на карактеристике кристала силицијума у великој мери утиче концентрација и понашање кисеоника [13.21]. Поред тога, угљеник се такође уграђује у ЦЗ кристале силицијума или из полисилицијумових сировина или током процеса раста, због делова графита који се користе у ЦЗ вучној опреми. Иако је концентрација угљеника у комерцијалним ЦЗ кристалима силицијума обично мања од 0,1 ппма, угљеник је нечистоћа која у великој мери утиче на понашање кисеоника [13.22,13.23]. Такође, кристали силицијума ЦЗ допирани азотом [13.24,13.25] су недавно привукли велику пажњу због високог микроскопског квалитета кристала, који можда испуњава захтеве за савременим електронским уређајима [13.26,13.27].

Нечистоћа нечистоћа

Током кристализације из талине, разне нечистоће (укључујући допантере) садржане у талини уграђују се у кристал који расте. Концентрација нечистоће у чврстој фази се генерално разликује од концентрације у течној фази због појаве која је позната каосегрегација.

Сегрегација

Равнотежно сегрегацијско понашање повезано са очвршћавањем вишекомпонентних система може се одредити из одговарајућег фазног дијаграма абинарног система сараствор(нечистоћа) и арастварач(материјал домаћин) као компоненте.

Однос растворљивости нечистоће Аин чврсти силицијум [CA]sоном у течном силицијуму [CA]L

k_{0} = \frac{[C_{A}]_{s}}{[C_{A}]_{L}}

(13.6) се називакоефицијент сегрегације равнотеже. Растворљивост нечистоћа у течном силицијуму је увек већа од оне у чврстом силицијуму; то је,k0[ГГ] лт; 1. Равнотежни коефицијент сегрегацијеk0применљив је само за очвршћавање са занемарљиво спорим стопама раста. За коначне или веће брзине очвршћавања, атоми нечистоће саk0[ГГ] лт; 1, одбијајућа чврста супстанца одбија већом брзином него што може да се дифундује у растопину. У процесу раста ЦЗ кристала, сегрегација се дешава на почетку очвршћавања на додирној површини семена-растопина, а одбачени атоми нечистоће почињу да се акумулирају у слоју растопине у близини површине раста и дифундирају у смеру главнине растопине. У овој ситуацији, анефективни коефицијент сегрегацијеkеффможе се дефинисати у било ком тренутку током раста ЦЗ кристала, а концентрација нечистоће [C]sу аЦЗ кристал се може добити помоћу

[C]_{s} = k_{e f f} [C_{0}] (1 - g)^{k_{e f f} - 1},

(13.7) где [C0] је почетна концентрација нечистоће у растопину иgје фракција учвршћена.

Сходно томе, јасно је да су амакроскопске уздужне промене нивоа нечистоће, које узрокују промена у отпорности због промене у концентрацији додатака, својствене процесу раста шарже ЦЗ; ово је због феномена сегрегације. Штавише, на уздужну расподелу нечистоћа утичу промене величине и природе конвекције растопине које се јављају смањењем односа аспекта растопине током раста кристала.

Стриатионс

У већини процеса раста кристала постоје прелазни параметри као што су тренутна микроскопска брзина раста и дебљина дифузног граничног слоја што резултира варијацијама ефективног коефицијента сегрегацијеkефф. Из ових варијација настају микроскопске композицијске нехомогености у обликупругепаралелно са интерфејсом кристал-талина. Прсте се могу лако разграничити помоћу неколико техника, као што су преференцијално хемијско нагризање и рендгенска топографија. Фигура13.10приказује пруге откривене хемијским нагризањем у раменском делу уздужног пресека кристала силицијума аЦЗ. Такође се јасно примећује постепена промена облика интерфејса за раст.

Fig. 13.10 — Слика 13.10
Стратегија раста, откривена хемијским нагризањем, у племену силицијума Чохралски

Пруге су физички узроковане раздвајањем нечистоћа и тачкастих дефеката; међутим, пруге су практично узроковане температурним флуктуацијама у близини интерфејса кристал-растоп, изазване нестабилном топлотном конвекцијом у растопину и ротацијом кристала у асиметричном термичком окружењу. Поред тога, механичке вибрације услед лоших механизама контроле повлачења у опреми за раст такође могу изазвати температурне флуктуације.

Фигура13.11шематски илуструје попречни пресек кристала узгојеног у АЦ-у који садржи површину интерфејса кристал-растоп, што резултира нехомогеностима на површини аслице. Како је свака равнинска облатна исечена, садржи различите делове неколико закривљених пруга. Различитфонографски прстенови, под називомковитлати се, затим се могу појавити у свакој облатни, што се може посматрати преко облатне користећи горе поменуте технике.

Fig. 13.11 — Слика 13.11
Шематска илустрација попречног пресека кристала Чохралског који садржи заобљену површину кристал-талина и равне облатне нарезане на различите делове. (После[13.1])

Допинг

Да би се добио жељени отпор, у азил-талину се додаје одређена количина адитива (било донаторски или акцепторски атом) у складу са релацијом отпорност-концентрација. Уобичајена је пракса додавање додавача у облику високо допираних силицијумских честица или комадића отпорности од око 0,01 Ω цм, који се називају додатком за додавање, с обзиром да је потребна количина чистог додатка неуправљиво мала, осим за јако допиране силицијумске материјале (н+или стр+силицијум).

Критеријуми за одабир усвојиоца за асемички проводнички материјал су следећа својства:

1.
Одговарајући нивои енергије
2.
Висока растворљивост
3.
Погодна или ниска дифузност
4.
Низак притисак паре.

Висока дифузност или висок притисак паре доводи до нежељене дифузије или испаравања допантера, што резултира нестабилним радом уређаја и потешкоћама у постизању прецизне контроле отпорности. Премала растворљивост ограничава отпор који се може добити. Поред тих критеријума, морају се узети у обзир и хемијска својства (на пример, токсичност). Даље разматрање са становишта раста кристала је да додатак има коефицијент сегрегације који је близу јединици како би се отпор учинио што је могуће уједначеније од краја семена до задњег дела ЦЗ кристалног клипа. Сходно томе, фосфор (П) и бор (Б) су најчешће коришћени донаторски и акцепторски додавачи за силицијум. За н+силицијум, у којем су донаторски атоми јако допирани, антимон (Сб) се обично користи уместо фосфора због његове мање дифузности, упркос малом коефицијенту сегрегације и високом парном притиску, што доводи до великих варијација у концентрацији и у аксијалном и у аксијалном радијални правци.

Кисеоник и угљеник

Као што је шематски приказано на сл.13.3трака13.6, акварт (СиО2) грејни елементи у лонцу и графит користе се у методи раста кристала ЦЗ-Си. Површина тегле која контактира топљење силицијума постепено се раствара услед реакције

S i O_{2} + Си \to 2 S i O .

(13.8) Ова реакција обогаћује топљење силицијума кисеоником. Већина атома кисеоника испарава са површине талине у облику испарљивог силицијум-моно-оксида (СиО), али неки од њих уграђују се у кристал асиликона преко интерфејса кристал-талина. Међутим, угљеник у кристалима силицијум-диоксида ЦЗ потиче углавном из поликристалног полазног материјала материјал. Нивои угљеника у распону од 0,1 до 1 ппма, у зависности од произвођача, налазе се у полисилицијуму. Претпоставља се да су извори угљеника у полисилицијуму углавном нечистоће које садрже угљеник пронађене у трихлоросилану и које се користе у производњи полисилицијума. Делови графита у ЦЗ вучној опреми такође могу допринети загађењу угљеником реагујући са кисеоником, који је увек присутан током раста околине. Добијени производи ЦО и ЦО2растварају се у топљењу силицијума и узимају у обзир нечистоће угљеника у кристалима силицијума. Дакле, кисеоник и угљеник су две главне нелепљиве нечистоће које су уграђене у ЦЗ кристале силицијума на начин схематски приказан на сл.13.12. Понашање ових нечистоћа у силицијуму, које утичу на број својстава ЦЗ силицијумских кристала, предмет је интензивног проучавања од касних 1950-их [13.21].

Fig. 13.12 — Слика 13.12
Укључивање кисеоника и угљеника у силицијум кристал Чохралски. (После[13.1])

13.4Нове методе раста кристала

Кристали силицијума који се користе за производњу микроелектронских уређаја морају да испуњавају низ захтева које постављају произвођачи уређаја. Поред захтева за силицијумнаполитанке, следећи кристалографски захтеви постали су чешћи захваљујући производњи микроелектронских уређаја високог приноса и високих перформанси:

1.
Велики пречник
2.
Ниска или контролисана густина дефекта
3.
Уједначен и низак градијент радијалног отпора
4.
Оптимална почетна концентрација кисеоника и његове падавине.

Јасно је да произвођачи силицијумских кристала морају не само да испуне горе наведене захтеве, већ и да производе те кристале економично и са високим производним приносима. Главна брига произвођача силиконских кристала су кристалографско савршенство и аксијална расподела допаната у ЦЗ силицијуму. Како би се превазишли неки проблеми са конвенционалном методом раста кристала ЦЗ, развијено је неколико нових метода раста кристала.

13.4.1Цзоцхралски Гровтх витхАпплиедМагнетицФиелд (МЦЗ)

Ток конвекције растопине у лонцу снажно утиче на квалитет кристала ЦЗ силицијума. Нарочито, неповољне пруге раста настају несталном конвекцијом растопине што резултира флуктуацијама температуре на површини раста. Способност магнетног поља да инхибира топлотну конвекцију у електрично проводљивој течности прво је примењена на раст кристала индијум антимонида помоћу технике хоризонталних чамаца [13.28] и техника хоризонталног зонског топљења [13.29]. Кроз ова испитивања потврђено је да магнетно поље довољне јачине може сузбити температурне флуктуације које прате конвекцију растопине и може драматично смањити појаве раста.

Ефекат магнетног поља на појаве раста објашњава се његовом способношћу да смањи турбулентну топлотну конвекцију мелта и заузврат смањи температурне флуктуације на граници кристал-талина. Пригушивање протока течности изазвано магнетним пољем настаје услед индуковане магнетомотивне силе када је проток правокотан на линије магнетног флукса, што резултира повећањем ефективне кинематичке вискозности проводне растопине.

Пораст кристала силицијума применом магнетног поља примењене ЦЗ (МЦЗ) методе први пут је забележен 1980.13.30]. Првобитно је МЦЗ био намењен за раст ЦЗ кристала силицијума који садрже ниске концентрације кисеоника и због тога имају велику отпорност са малим радијалним варијацијама. Другим речима, очекивало се да МЦЗ силицијум замени ФЗ силицијум који се готово искључиво користи за производњу уређаја за напајање. Од тада су развијене различите конфигурације магнетног поља, у погледу смера магнетног поља (хоризонталног или вертикалног) и врсте магнета који се користе (нормални проводни или суправодљиви) [13.31]. МЦЗ силицијум произведен у широком опсегу жељених концентрација кисеоника (од ниских до високих) био је од великог интереса за различите примене уређаја. Вредност МЦЗ силицијума лежи у његовом високом квалитету и способности да контролише концентрацију кисеоника у широком опсегу, што се не може постићи конвенционалном ЦЗ методом [13.32], као и његов повећани темпо раста [13.33].

Што се тиче квалитета кристала, нема сумње да МЦЗ метода даје кристале силицијума најповољније за индустрију полупроводничких уређаја. Трошкови производње силицијума МЦЗ могу бити већи од трошкова конвенционалног силицијума ЦЗ, јер МЦЗ метода троши више електричне енергије и захтева додатну опрему и радни простор за електромагнете; међутим, узимајући у обзир већу стопу раста МЦЗ, и када се користе суперпроводљиви магнети којима је потребан мањи простор и троше мање електричне енергије у поређењу са проводним магнетима, производни трошкови кристала силицијума МЦЗ могу постати упоредиви са онима код конвенционалних ЦЗ силицијумских кристала. Поред тога, побољшани квалитет кристала МЦЗ силицијума може повећати производне приносе и смањити производне трошкове.

13.4.2Континуирана метода Чохралског (ЦЦЗ)

Трошкови производње кристала у великој мери зависе од трошкова материјала, посебно трошкова оних који се користе за кварцне тигле. У конвенционалном ЦЗ процесу, који се назива ашаржни поступак, кристал се извлачи из једнократног пуњења лонца, а кварцни тањир користи се само једном, а затим се баца. То је зато што мала количина преосталог силицијума пуца у лонцу док се хлади од високе температуре током сваког трчања.

Једна од стратегија економичног допуњавања акварицног лонца талином је непрекидно додавање хране током раста кристала и задржавање растопине у константној запремини. Поред уштеде трошкова тањира, метода Цзоцхралски (ЦЦЗ) са непрекидним пуњењем пружа идеално окружење за раст кристала силицијума. Као што је већ поменуто, многе нехомогености у кристалима узгајаним конвенционалним ЦЗ шаржним поступком директни су резултат несталне кинетике која настаје променом запремине растопине током раста кристала. ЦЦЗ метода има за циљ не само смањење производних трошкова већ и узгајање кристала у стабилним условима. Одржавањем запремине растопине на нивоу константе могу се постићи стабилни услови топлотне и течности растварања (видети сл.13.9, која показује промену у термалном окружењу током конвенционалног раста ЦЗ).

Непрекидно пуњење се обично изводи полисилицијским храњењем, као што је приказано на сл.13.13[13.34]. Овај систем се састоји од хеликоптера за складиштење полисилицијумске сировине и авибраторног додавача који преноси полисилицијум у лончић. У лонцу који садржи силицијумску талину потребна је аквартна преграда да би се спречило турбулантирање топљења изазвано увлачењем чврстог материјала око површине раста. Слободно текуће полисилицијумове грануле, као што су претходно поменуте, очигледно су корисне за ЦЦЗ метод.

Fig. 13.13 — Слика 13.13
Шематски приказ методе Цзоцхралског са непрекидним пуњењем. (После[13.34])

ЦЦЗ метода сигурно решава већину проблема у вези са нехомогеностима у кристалима узгајаним конвенционалном ЦЗ методом. Штавише, комбинација МЦЗ и ЦЦЗ (континуирано ЦЗ примењено на магнетно поље (МЦЦЗ) метода) очекује се да пружи коначну методу раста кристала, дајући идеалне кристале силицијума за широк спектар микроелектронских примена [13.1]. Заиста се користи за узгајање висококвалитетних кристала силицијума намењених микроелектронским уређајима [13.35].

Међутим, треба нагласити да су различите термичке историје различитих делова кристала (од семена до крајева репа, као што је приказано на сл.13.9) мора се узети у обзир чак и када се кристал узгаја методом идеалног раста. Да би се хомогенизовао узгајани кристал или постигла аксијална униформност у термичкој историји, неки облик накнадне обраде, као што је жарење на високој температури [13.36], потребан је за кристал.

13.4.3Метода раста без врата

Као што је претходно поменуто, Дасх-ов поступак вратовања (који расте на врату пречника 3-5 мм, Сл.13.7) је пресудан корак током раста ЦЗ кристала јер елиминише урасле дислокације. Ова техника је индустријски стандард више од 40 година. Међутим, недавни захтеви за великим пречницима кристала ([ГГ] гт; 300 мм, тежине преко 300 кг) резултирали су потребом за вратовима већег пречника који не уводе дислокације у растући кристал, јер је пречник врата 3-5 мм не може да подржи тако велике кристале.

Семе великог пречника обично 170 мм, са минималним пречником [ГГ] гт; 10 мм и просечно 12 мм узгајаних из силицијумске талине јако допиране бором (

[ГГ] гт; 10^{19} a t o m s / c m^{3}

) су коришћени за узгој кристала силицијума ЦЗ пречника 200 мм без дислокације [13.37,13.38]. Процењује се да грлови великог пречника пречника 12 мм могу да подржавају кристале тешке чак 2000 кг [13.39]. Фигура13.14a,bпоказује кристал силицијума ЦЗ без дислокације пречника 200 мм, узгајан без Дасх-овог процеса вратовљења, и сл.13.14a,bб приказује своје увећано семе (упореди са сл.13.7). Механизам којим се дислокације не уграђују у растући кристал првенствено се приписује учвршћивању ефекта јаког допинга бора у силицијуму.

Fig. 13.14a,b — Слика 13.14а, б
Цзоцхралски кристал силицијума без дислокације пречника 200 мм узгајан без Дасх-овог процеса вратовљења. (a)Цело тело, (b) семе и чешер. (Љубазношћу проф. К. Хосхикава)

Референце

13.1Ф. Схимура:Технологија полупроводничких силицијумских кристала(Академик, Њујорк 1988)Гоогле Сцхолар
13.2ВЦ Цртица: Ј. Аппл. Пхис.29, 736 (1958)ЦроссРефГоогле Сцхолар
13.3К.Такада, Х.Иамагисхи, Х.Минами, М.Имаи: У:Полупроводнички силицијум(Тхе Елецтроцхемицал Социети, Пеннингтон 1998) стр.376Гоогле Сцхолар
13.4ЈРМцЦормиц: У:Полупроводнички силицијум(Тхе Елецтроцхемицал Социети, Пеннингтон 1986) стр.43Гоогле Сцхолар
13.5ПА Таилор: Солид Стате Тецхнол.Јул, 53 (1987)Гоогле Сцхолар
13.6ВГ Пфанн: Транс. Сам. Инст. Мин. Металл. Инж.194, 747 (1952)Гоогле Сцхолар
13.7ЦХТхеуерер: амерички патент 3060123 (1962)Гоогле Сцхолар
13.8ПХ Кецк, МЈЕ Голаи: Пхис. Рев.89, 1297 (1953)ЦроссРефГоогле Сцхолар
13,9В. Келлер, А. Мухлбауер:Силикон са плутајућом зоном(Марцел Деккер, Њујорк 1981)Гоогле Сцхолар
13.10ЈМ Меесе:Допинг неутрон-трансмутације у полупроводницима(Пленум, Њујорк 1979)ЦроссРефГоогле Сцхолар
13.11ХМЛиав, ЦЈВаркер: У:Полупроводнички силицијум(Тхе Елецтроцхемицал Социети, Пеннингтон 1977) стр.116Гоогле Сцхолар
13.12ЕЛКерн, ЛСИагги, ЈАБаркер: У:Полупроводнички силицијум(Тхе Елецтроцхемицал Социети, Пеннингтон 1977) стр.52Гоогле Сцхолар
13.13СМ Ху: Аппл. Пхис. Летт.31, 53 (1977)ЦроссРефГоогле Сцхолар
13.14К. Сумино, Х. Харада, И. Ионенага: Јпн. Ј. Аппл. Пхис.19, L49 (1980)ЦроссРефГоогле Сцхолар
13.15К. Сумино, И. Ионенага, А. Иуса: Јпн. Ј. Аппл. Пхис.19, L763 (1980)ЦроссРефГоогле Сцхолар
13.16Т.Абе, К.Кикуцхи, С.Схираи: У:Полупроводнички силицијум(Тхе Елецтроцхемицал Социети, Пеннингтон 1981) стр.54Гоогле Сцхолар
13.17Ј. Цзоцхралски: З. Пхис. Цхем.92, 219 (1918)Гоогле Сцхолар
13,18ГК Теал, ЈБ Литтле: Пхис. Рев.78, 647 (1950)Гоогле Сцхолар
13.19В. Зулехнер, Д. Хубер: У:Кристали 8: силицијум, хемијско нагризање(Спрингер, Берлин, Хеиделберг 1982) стр. 1Гоогле Сцхолар
13.20Х. Тсуиа, Ф. Схимура, К. Огава, Т. Кавамура: Ј. Елецтроцхем. Соц.129, 374 (1982)ЦроссРефГоогле Сцхолар
13.21Ф. Шимура (ур.):Кисеоник у силицијуму(Академик, Њујорк 1994)Гоогле Сцхолар
13.22С. Кисхино, И. Матсусхита, М. Канамори: Аппл. Пхис. Летт.35, 213 (1979)ЦроссРефГоогле Сцхолар
13.23Ф. Схимура: Ј. Аппл. Пхис.59, 3251 (1986)ЦроссРефГоогле Сцхолар
13.24ХД Цхиоу, Ј. Мооди, Р. Сандфорт, Ф. Схимура: ВЛСИ научна технологија, Проц. 2нд Инт. Симп. Веома велика размера Интегр. (Тхе Елецтроцхемицал Социети, Пеннингтон 1984) стр. 208Гоогле Сцхолар
13.25Ф. Схимура, РС Хоцкет: Аппл. Пхис. Летт.48, 224 (1986)ЦроссРефГоогле Сцхолар
13.26А.Хубер, М.Капсер, Ј.Грабмеиер, У.Ламберт, ВвАммон, Р.Пецх: У:Полупроводнички силицијум(Тхе Елецтроцхемицал Социети, Пеннингтон 2002) стр. 280Гоогле Сцхолар
13.27ГАРозгонии: У:Полупроводнички силицијум(Тхе Елецтроцхемицал Социети, Пеннингтон 2002) стр.149Гоогле Сцхолар
13.28КС Утецх, МЦ Флемингс: Ј. Аппл. Пхис.37, 2021 (1966)ЦроссРефГоогле Сцхолар
13.29ХА Чедзеј, ДТ Хуртле: Природа210, 933 (1966)ЦроссРефГоогле Сцхолар
13.30К.Хосхи, Т.Сузуки, И.Окубо, Н.Исава: Спољ. Абстр. Елецтроцхем. Соц. 157. састанак. (Тхе Елецтроцхемицал Социети, Пеннингтон 1980) стр.811Гоогле Сцхолар
13.31 М.Охва, Т.Хигуцхи, Е.Тоји, М.Ватанабе, К.Хомма, С.Такасу: У:Полупроводнички силицијум(Тхе Елецтроцхемицал Социети, Пеннингтон 1986) стр.117Гоогле Сцхолар
13.32М.Футагами, К.Хосхи, Н.Исава, Т.Сузуки, И.Окубо, И.Като, И.Окамото: У:Полупроводнички силицијум(Тхе Елецтроцхемицал Социети, Пеннингтон 1986) стр.939Гоогле Сцхолар
13.33Т.Сузуки, Н.Исава, К.Хосхи, И.Като, И.Окубо: У:Полупроводнички силицијум(Тхе Елецтроцхемицал Социети, Пеннингтон 1986) стр.142Гоогле Сцхолар
13.34В.Зулехнер: У:Полупроводнички силицијум(Тхе Елецтроцхемицал Социети, Пеннингтон 1990) стр.30Гоогле Сцхолар
13.35 И.Араи, М.Кида, Н.Оно, К.Абе, Н.Мацхида, Х.Футуиа, К.Сахира: У:Полупроводнички силицијум(Тхе Елецтроцхемицал Социети, Пеннингтон 1994) стр.180Гоогле Сцхолар
13.36Ф. Шимура: У:ВЛСИ Наука и технологија(Тхе Елецтроцхемицал Социети, Пеннингтон 1982) стр. 17Гоогле Сцхолар
13.37С.Цхандрасекхар, КМКим: У:Полупроводнички силицијум(Тхе Елецтроцхемицал Социети, Пеннингтон 1998) стр.411Гоогле Сцхолар
13.38К. Хосхикава, Кс. Хуанг, Т. Таисхи, Т. Кајигаиа, Т. Иино: Јпн. Ј. Аппл. Пхис.38, L1369 (1999)ЦроссРефГоогле Сцхолар
13.39 км Ким, П. Сметана: Ј. Црист. Раст100, 527 (1989)ЦроссРефГоогле Сцхолар

13.1Преглед

13.2Почетни материјали

13.2.1Металуршки силицијум

13.2.2Поликристални силицијум

Интермедијарна хемијска једињења

Хидрохлорисање силицијума

Дестилација и разградња трихлоросилана

Моносилане Процесс

Гранулирано наношење полисилицијума

13.3Монокристални раст

13.3.1Метода плутајуће зоне

Опште напомене

Оквир процеса

Допинг

Особине ФЗ-кристала силицијума

13.3.2Метода Чохралског

Опште напомене

Оквир процеса

Утицај просторне локације инаГровнЦристал

13.3.3Нечистоће у Чохралском силицијуму

Нечистоћа нечистоћа

Сегрегација

Стриатионс

Допинг

Кисеоник и угљеник

13.4Нове методе раста кристала

13.4.1Цзоцхралски Гровтх витхАпплиедМагнетицФиелд (МЦЗ)

13.4.2Континуирана метода Чохралског (ЦЦЗ)

13.4.3Метода раста без врата

Референце

Srodne industrije

Pošalji upit