CS196142B1 - Způsob výroby dopovaného monokrystalického křemíku - Google Patents
Způsob výroby dopovaného monokrystalického křemíku Download PDFInfo
- Publication number
- CS196142B1 CS196142B1 CS151378A CS151378A CS196142B1 CS 196142 B1 CS196142 B1 CS 196142B1 CS 151378 A CS151378 A CS 151378A CS 151378 A CS151378 A CS 151378A CS 196142 B1 CS196142 B1 CS 196142B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- silicon
- irradiation
- blocks
- distilled water
- rinsing
- Prior art date
Links
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims description 15
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 8
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 6
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 claims description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 3
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000005501 phase interface Effects 0.000 description 1
- 125000004437 phosphorous atom Chemical group 0.000 description 1
- 239000012857 radioactive material Substances 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
Description
Předmětem vynálezu je způsob výroby dopovaného monokrystalického křemíku s vysoce homogenně rozmístěným generovaným fosforem ozářením tepelnými neutrony.
Stávající výroba dopovaného monokrystalic-x kého křemíku vychází z dopovaného polykrystalu, který je dopován pouze na několik hodnot odporu. Pří získávání jiných odporových skupin je nutné vycházet z takto dopovaných skupin polykrystalů, které se pracně dolegovávají roztokem kyseliny fosforečné. Při tomto dolegovávání se zanáší celá řada chyb, mezi „ nimiž je možno uvést například následující:
- nehomogenita nanášení roztoku kyseliny fosforečné po délce ingotu křemíku způsobuje axiální nehomogenity koncentrace dopantU*
- může se stát zdrojem nečistot vnášených do ingotu křemíku;
- při tomto způsobu dopování nelze prakticky dosáhnout přesně požadovaného odporu;
- uvedená metoda vykazuje vždy radiální gradient odporu v důsledku tvaru fázového rozhraní kapalné a pevné fáze a v důsledku segregačního koeficientu fosforu;
- výtěžnost monokrystalíckých křemíkových ingotů není nikdy stoprocentní.
Výše uvedené nedostatky odstraňuje způsob výroby podle vynálezu. Vynález přitom spočívá na využití známé jaderné reakce 3&si /n , j**/3 S i1*—► 31P. Při ozařování křemíku v jaderném reaktoru tepelnými neutrony dochází ke vzniku radioizotopu Si, který se s poločasem T1/2 = 2,62 hodiny přemění na stabilní izotop fosforu 3^,P při vyzáření částice o maximální energii max = 1,48 MeV a fotonů s energií ®*max » 1,26 MeV. Protože tok tepelných neutronů v jaderném reaktoru proniká prakticky homogenně ozařovaným materiálem, vzniká z atomů křemíku vysoce homogenně rozmístěný fosfor o požadované koncentraci.
Vynález řeší daný úkol tak, že křemíkové plochy se před ozářením povrchově adjustují, např. obalením hliníkovou fólií, potom se aktivují tokem tepelných neutronů od 1 x 10^ až 1 x 101 n cm”^ sec1 s rozptylem homogenity toku v příčném i podélném směru kanálu do 15 % střední hodnoty, s následným vymřením krátkodobých izotopů např. 3^Si po dobu od 24 do 60 hodin a odstraněním adjustačního obalu, načež se křemíkové bloky očistí oplachem, např. destilovanou vodou, etylalkoholem a acetonem, popřípadě se po tomto oplachu provádí leptání v kyselině fluorovodíkové s opakovaným oplachem, např. destilovanou vodou, etylalkoholem a acetonem, a potom se křemíkové bloky tepelně žíhají při teplotě v rozmezí od 600 °C do 1 000 °C po dobu od 20 do 180 minut.
Dosažené koncentrace fosforu v ingotech křemíkového monokrystalického materiálu je dána vztahem:
Cp = 2,05 . 10-4 $ . t kde Cp je koncentrace fosforu v monokrysta'lickém bloku křemíku /atomy P/cm3 Si/, $ je tok tepelných neutronů /n . cm2 . sec'/ a t je doba ozařování v sekundách. Po ozáření v jaderném reaktoru je sice ozářený materiál radioaktivní, jeho radioaktivita však exponenciálně klesá s poločasem 2,62 hodiny.
To znamená, že například po deseti poločasech /26,2 hodiny/ poklesne původní radioaktivita 1O24krát a materiál přestane být ve smyslu ČSN 34 1730 a vyhlášky MZd č. 59/72 Sb. radioaktivní. Veškerý radioizotop Si se přemění na stabilní izotop 31p a s tímto materiálem lze pak zacházet jako s neradioaktivním materiálem.
Protože při ozařování v reaktoru dochází v křemíku ke vzniku radiačních poruch, je nutné tyto poruchy akcep torového typu odstranit žíháním při teplotě vyšší než 600 °C po dobu delší než 20 minut. V takto zpracovaném křemíkovém materiálu jsou tyto poruchy eliminovány.
V následujícím textu je uveden výhodný konkrétní příklad způsobu výroby dopovaného monokrystalického křemíku s vysoce homogenně rozmístěným generovaným fosforem ozářením tepelnými neutrony podle vynálezu. Křemíkové bloky se povrchově adjustují zabalením do hliníkové fólie. Adjustáž zamezuje kontaminaci monokrystalického křemíku produkty vznikajícími v jaderném reaktoru a pohybujícími se v místech, kde dochází k ozařování bloků. Typ adjustáže je velmi jednoduchý, rychlý, levný a dostupný. Zároveň se přibalí i monitorovací vzorek kobaltu nebo zlata, který slouží ke zjištění přesné integrální dávky tepelných neutronů. Takto připravené vzorky se aktivují v kanálu jaderného reaktoru v roku tepelných neutronů % = 10^3 n t cm~^ ♦ sec “1, při době aktivace 14,5 hodiny se vytvoří v materiálu 1,07 . 10^4 atomů fosforu/cm^. Po provedené aktivaci následuje vymření krátkodobých izotopů, např. po dobu 48 hodin, odstraní se adjustační obaly, načež následuje oplach destilovanou vodou, leptání kyselinou fluorovodíkovou, znovu opakovaný oplach destilovanou vodou a dehydratace etylalkoholem a acetonem. Po přeměření zbytkové radioaktivity se monobloky křemíku žíhají při teplotě 800 °C po dobu 70 minut za účelem odstranění poruch vznikajících v monokrystalu křemíku působením tepelných neutronů.
Claims (1)
- PŘEDMĚTVYNÁLEZUZpůsob výroby dopovaného monokrystalického křemíku s vysoce homogenně rozmístěným generovaným fosforem ozářením tepelnými neutrony podle jaderné reakce /n,j^/P , vyznačený tím, že křemíkové bloky se před ozářením povrchově adjustují, např. obalením hliníkovou fólií, potom se aktivují tokem tepelných neutronů od 1 . 109 až 1 . 1θ15 n cm“2 sec 1 s rozptylem homogenity toku v příčném i podélném směru kanálu do 15 Z střední hodnoty, s následným vymřením krátkodobých izotopů, např. 31Si po dobu od 24 do 60 hodin, a odstraněním adjustačního obalu, načež se křemíkové bloky očistí oplachem, např. destilovanou Vodou, etylalkoholem. a acetonem popřípadě se po tomto oplachu provádí leptání v kyselině fluorovodíkové s opakovaným oplachem, např. destilovanou vodou, etylalkoholem a acetonem, a potom se křemíkové bloky tepelně žíhají při teplotě v rozmezí ad 600 do 1 000 °C po dobu od 20 do 180 minut.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS151378A CS196142B1 (cs) | 1978-03-10 | 1978-03-10 | Způsob výroby dopovaného monokrystalického křemíku |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS151378A CS196142B1 (cs) | 1978-03-10 | 1978-03-10 | Způsob výroby dopovaného monokrystalického křemíku |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS196142B1 true CS196142B1 (cs) | 1980-03-31 |
Family
ID=5349708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS151378A CS196142B1 (cs) | 1978-03-10 | 1978-03-10 | Způsob výroby dopovaného monokrystalického křemíku |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS196142B1 (cs) |
-
1978
- 1978-03-10 CS CS151378A patent/CS196142B1/cs unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Masters et al. | Arsenic isoconcentration diffusion studies in silicon | |
| Weber | Thermal recovery of lattice defects in alpha-irradiated UO2 crystals | |
| Packan et al. | Correlation of neutron and heavy-ion damage: I. The influence of dose rate and injected helium on swelling in pure nickel | |
| Austin et al. | Tritium diffusion in 304-and 316-stainless steels in the temperature range 25 to 222 C | |
| De Corte et al. | A new U doped glass certified by the European Commission for the calibration of fission-track dating | |
| Scervini et al. | Transmutation of thermocouples in thermal and fast nuclear reactors | |
| Haas et al. | Silicon doping by nuclear transmutation | |
| Störzer et al. | Angra dos Reis: Plutonium distribution and cooling history | |
| US3076732A (en) | Uniform n-type silicon | |
| CS196142B1 (cs) | Způsob výroby dopovaného monokrystalického křemíku | |
| Rothman et al. | Diffusion of alkali ions in vitreous silica | |
| Heitkamp et al. | Effect of alpha bombardment on the diffusion of lead in silver | |
| Jung et al. | Diffusion and γ'-precipitation in Ni (Al) alloys under proton irradiation | |
| Coghlan et al. | Swelling of spinel after low-dose neutron irradiation | |
| Agrawal et al. | Residual radioactivity of silicon doped by transmutation | |
| Hamada et al. | Suppression of the slow emission component in pure CsI by heat treatment | |
| Sharma et al. | Fission track annealing and age determination of chlorite | |
| RU2193610C2 (ru) | Способ нейтронно-трансмутационного легирования кремния | |
| Baldwin | The Effect of Fast-Neutron Irradiation at Ambient Temperature on the Lattice Parameters of Silicon and Germanium Crystals | |
| Kern | Neutron‐Activation Study of Gallium Arsenide Contamination by Quartz | |
| Wren | Radiation and Fission Product Transport in the RCS | |
| Virk | Intercalibration of glass dosimeters for neutron fluence determination | |
| Taylor | Thermally Stimulated Conductivity of Irradiated KBr | |
| Blackmore et al. | Diffusion of gallium in cadmium telluride | |
| Levy | Physical properties of irradiated ceramic materials |