RU2155158C1 - Способ получения моноизотопного кремния si28 - Google Patents
Способ получения моноизотопного кремния si28 Download PDFInfo
- Publication number
- RU2155158C1 RU2155158C1 RU99120835/12A RU99120835A RU2155158C1 RU 2155158 C1 RU2155158 C1 RU 2155158C1 RU 99120835/12 A RU99120835/12 A RU 99120835/12A RU 99120835 A RU99120835 A RU 99120835A RU 2155158 C1 RU2155158 C1 RU 2155158C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- silicon
- silane
- monoisotopic
- substrate
- preparing
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/02—Silicon
- C01B33/021—Preparation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/24—Deposition of silicon only
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области получения высокочистых веществ и касается разработки способа получения высокочистого моноизотопного кремния Si28, который может быть использован в микроэлектронике. Получают высокочистый Si28H4 по реакции восстановления тетрафторида кремния Si28F4 гидридом кальция при 180-200°С. Выделение кремния осуществляют термическим разложением силана при температуре 800-900°С и скорости роста кремния не выше 0,5 мм/ч. Ведут его в две стадии - сначала на металлической подложке, а затем в качестве подложки используют полученный на первой стадии моноизотопный кремний. Очистку слитка проводят методом бестигельной зонной плавки. В качестве материала подложки на первой стадии разложения силана предпочтительно использовать металлы с температурой плавления не ниже 1500°С. Данный способ может быть использован для получения других стабильных изотопов кремния Si29, Si30. Результат способа - получение кремния с высоким выходом без изотопного разбавления. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к области получения высокочистых веществ и касается разработки способа получения высокочистого моноизотопного кремния Si28 и других его стабильных изотопов Si29, Si30. Кремний используется в микроэлектронике, например в изготовлении интегральных схем и элементов силовой электроники. Моноизотопный кремний должен иметь более высокую теплопроводность. Это позволит уменьшить размер элементов интегральных схем, улучшить характеристики приборов силовой электроники.
Известен способ получения моноизотопов кремния Si28, Si29, Si30 по реакции восстановления диоксида кремния бором (а.с. СССР 1515795).
Недостатком этого способа является загрязнение получаемого кремния бором, что ограничивает, а порой исключает область практического применения кремния, т.к. примесь бора наиболее трудноудаляема и, как правило, является основной примесью, определяющей его основные электрофизические параметры (удельное сопротивление, концентрацию носителей заряда).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения моноизотопного кремния Si28 высокотемпературным восстановлением диоксида кремния магнием. При этом исходные реагенты нагревают до температуры более 1433oC, а затем их соединяют (патент РФ N 2036143).
Недостатком этого способа является, с одной стороны, высокая температура, при которой проявляется загрязняющее действие материала реакционной камеры, а с другой - то, что наряду с кремнием в получаемой шихтовой смеси содержится окись магния, которую отделяют растворением в соляной кислоте. Использование химических реактивов вносит дополнительное загрязнение в конечный продукт.
Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, - создание способа получения высокочистого моноизотопного кремния Si28 из его летучих, изотопнообогащенных соединений, при реализации которого обеспечивается высокий выход продукта без изотопного разбавления.
Эта задача решается тем, что в способе получения моноизотопного кремния Si28, состоящего в том, что последний выделяют из неорганических соединений, обогащенных Si28, согласно изобретению, в качестве неорганического соединения кремния используют высокочистый силан, полученный по реакции восстановления тетрафторида кремния гидридом кальция при температуре 180 - 200oC, а выделение кремния осуществляют термическим разложением силана при температуре 800 - 900oC и скорости роста кремния не выше 0,5 мм/час в две стадии - сначала на металлической подложке, а затем в качестве подложки используют полученный на первой стадии моноизотопный кремний с последующей очисткой слитка методом бестигельной зонной плавки.
Целесообразно материал металлической подложки выбирать с температурой плавления не ниже 1500oC. При температуре плавления металла ниже 1500oC сказывается загрязняющее действие материала подложки. Подложки могут быть изготовлены в виде ленты, стержня или проволоки.
Существенным является то, что получение силана осуществляют по реакции восстановления тетрафторида кремния гидридом кальция при температуре, выбранной в интервале 180 - 200oC, в котором происходит наиболее полное превращение тетрафторида кремния в силан. Известен способ получения силана по реакции взаимодействия тетрафторида кремния с гидридом кальция при температуре 360-390oC, при этом используют раствор гидрида кальция в расплаве эвтектической смеси хлорида калия и хлорида лития (Патент РФ N 2077483).
Недостатком этого способа, с одной стороны, является трудоемкость процесса, заключающаяся в сложности осушки гигроскопической эвтектики и регулярной ее регенерации для удаления нерастворимого фторида кальция, а с другой - высокая температура реакции, при которой получаемый силан частично разлагается. При получении силана, обогащенного моноизотопным кремнием Si28, потери последнего недопустимы. Задача получения силана, обогащенного моноизотопным кремнием Si28 с минимальными его потерями, решена тем, что восстановление тетрафторида кремния гидридом кальция производится при температуре 180-200oC, что обеспечивает наибольший выход силана. При температуре ниже 180oC происходит неполное превращение тетрафторида кремния в силан, выход составляет ~ 70%, а при температуре выше 200oC получаемый силан частично разлагается, что приводит к уменьшению его выхода и, соответственно, безвозвратным потерям моноизотопного кремния.
При выделении кремния существенным является термическое разложение силана при температуре 800-900oC и скорости роста кремния не выше 0,5 мм/час в две стадии. На первой стадии разложение силана проводится на металлической подложке с получением моноизотопного Si28, используемого в качестве подложки для разложения силана на последующей стадии.
Известны способы получения кремния термическим разложением силана и осаждением его на подложках из полиизотопного кремния (см., например, Нашельский А.Я. Производство полупроводниковых материалов. - М.: Металлургия, 1982 г. , с. 154-155). Однако для получения моноизотопного кремния данный способ не преемлем из-за изотопного разбавления получаемого кремния.
В предлагаемом изобретении выделение кремния проводят термическим разложением силана при температуре в интервале 800 - 900oC, в котором обеспечивается наиболее высокий выход получаемого кремния. Выход составляет более 90%. При температуре менее 800oC силан разлагается не полностью и в виде непрореагировавшего продукта уносится из зоны реакции. При температуре выше 900oC при разложении силана, наряду с поликристаллическим кремнием, осаждаемом на подложке, часть кремния выделяется в виде мелкодисперсных частиц, уносимых с потоком водорода, образующимся при разложении силана. Для выделения кремния в виде кристаллического слоя существенным является то, чтобы скорость роста кремния не превышала 0,5 мм/час, при этом доля порошка аморфного кремния не превышает 1%, при скорости роста выше 0,5 мм/час доля аморфного порошка может достигать более 10%.
Пример. В реактор в потоке гелия загружают измельченный гидрид кальция. Затем в реактор подают поток тетрафторида кремния, обогащенного Si28. Реакцию синтеза силана ведут при 180oC и атмосферном давлении. Концентрацию силана в выходящем потоке определяют газохроматографическим методом. Выход силана по тетрафториду кремния составляет 90%. Извлечение непрореагировавшего тетрафторида кремния из силана производят сорбцией фторидом натрия при температуре 220oC. Образующийся фторсиликат натрия подвергают термическому разложению с образованием тетрафторида кремния, что позволяет минимизировать потери силана. Полученный силан подвергают ректификационной очистке и разлагают для получения кремния. Камеру с помещенной в нее молибденовой проволокой-подложкой и газовые линии вакууммируют и заполняют высокочистым аргоном. Затем подложку нагревают до температуры 800oC, пропуская через нее электрический ток. После достижения требуемой температуры подложки в камеру из баллона подают моносилан. Кремний осаждают на поверхности подложки со скоростью 0,1 мм/час. В процессе роста слоев напряжение, подаваемое на проволоку, увеличивают для поддержания постоянной температуры поверхности. Выращенный слой кремния отделяют от металлической подложки и полученный моноизотопный кремний используют в качестве подложки для дальнейшего разложения силана. Выход кремния определяют путем сопоставления массы осажденного кремния и массы силана, пропущенного через реактор. Выход кремния составляет более 90%. Полученный после разложения силана слиток кремния подвергают очистке методом бестигельной зонной плавки. Содержание основного числа примесей в полученном моноизотопном Si28 по данным лазерной масс-спектрометрии (см. таблицу) не превышает 10-4 мас.%. Данный способ может быть использован так же для получения стабильных изотопов кремния Si29 и Si30.
Claims (2)
1. Способ получения моноизотопного кремния Si28 выделением из неорганических соединений, обогащенных Si28, отличающийся тем, что в качестве неорганического соединения кремния используют высокочистый силан, полученный по реакции восстановления тетрафторида кремния гидридом кальция при 180 - 200oС, а выделение кремния осуществляют термическим разложением силана при температуре 800 - 900oС и скорости роста кремния не выше 0,5 мм/ч в две стадии - сначала на металлической подложке, а затем в качестве подложки используют полученный на первой стадии моноизотопный кремний с последующей очисткой слитка методом бестигельной зонной плавки.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что материал металлической подложки выбирают с температурой плавления не ниже 1500oС.
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99120835/12A RU2155158C1 (ru) | 1999-10-07 | 1999-10-07 | Способ получения моноизотопного кремния si28 |
DE10083318T DE10083318B4 (de) | 1999-10-07 | 2000-10-04 | Verfahren zum Erhalten von Monoisotopensilizium Si28 |
AU13157/01A AU1315701A (en) | 1999-10-07 | 2000-10-04 | Method for the production of single isotope silicon SI-28 |
PCT/RU2000/000401 WO2001025148A1 (fr) | 1999-10-07 | 2000-10-04 | Procede de fabrication de silicium si-28 a isotope unique |
JP2001528107A JP2003511330A (ja) | 1999-10-07 | 2000-10-04 | 単一同位体ケイ素Si28の製造方法 |
KR1020017006802A KR20010101102A (ko) | 1999-10-07 | 2000-10-04 | 싱글 아이소토픽 실리콘 Si-28을 생성하는 방법 |
CN00802205A CN1327434A (zh) | 1999-10-07 | 2000-10-04 | 生产单同位素硅Si28的方法 |
HK02104291.6A HK1042464A1 (zh) | 1999-10-07 | 2002-06-06 | 生產單同位素硅si28的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99120835/12A RU2155158C1 (ru) | 1999-10-07 | 1999-10-07 | Способ получения моноизотопного кремния si28 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2155158C1 true RU2155158C1 (ru) | 2000-08-27 |
Family
ID=20225436
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99120835/12A RU2155158C1 (ru) | 1999-10-07 | 1999-10-07 | Способ получения моноизотопного кремния si28 |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003511330A (ru) |
KR (1) | KR20010101102A (ru) |
CN (1) | CN1327434A (ru) |
AU (1) | AU1315701A (ru) |
DE (1) | DE10083318B4 (ru) |
HK (1) | HK1042464A1 (ru) |
RU (1) | RU2155158C1 (ru) |
WO (1) | WO2001025148A1 (ru) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NO319447B1 (no) * | 2002-07-05 | 2005-08-15 | Scatec As | Fremgangsmate for separasjon av isotoper |
CN101937859B (zh) * | 2010-08-11 | 2015-02-11 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 在ONO制造工艺中检测Cu含量的方法 |
CN102502648A (zh) * | 2011-11-06 | 2012-06-20 | 云南省化工研究院 | 一种制备太阳能级多晶硅的方法 |
JP6408221B2 (ja) * | 2014-01-24 | 2018-10-17 | イビデン株式会社 | 原子炉用部材 |
CN105271238B (zh) * | 2015-11-18 | 2017-10-20 | 浙江工业大学 | 一种利用机械化学法制备硅粉体的方法 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3050366A (en) * | 1959-07-15 | 1962-08-21 | Du Pont | Production of silane by the use of a zinc catalyst |
JPS53106626A (en) * | 1977-03-02 | 1978-09-16 | Komatsu Mfg Co Ltd | Method of making high purity rod silicon and appratus therefor |
FR2462782A1 (fr) * | 1979-08-03 | 1981-02-13 | Thomson Csf | Procede de realisation d'une couche contenant du silicium et dispositif de conversion photoelectrique mettant en oeuvre ce procede |
US4374111A (en) * | 1980-11-21 | 1983-02-15 | Allied Corporation | Production of silane |
DE3409172A1 (de) * | 1984-03-13 | 1985-09-26 | D. Swarovski & Co., Wattens, Tirol | Verfahren zur herstellung von silan |
US4664938A (en) * | 1985-05-06 | 1987-05-12 | Phillips Petroleum Company | Method for deposition of silicon |
RU2036143C1 (ru) * | 1992-02-27 | 1995-05-27 | Акционерное общество открытого типа "Всероссийский алюминиево-магниевый институт" | Способ восстановления кремния |
RU2077483C1 (ru) * | 1995-04-28 | 1997-04-20 | Всероссийский научно-исследовательский институт химической технологии | Способ получения моносилана |
RU2116963C1 (ru) * | 1997-06-06 | 1998-08-10 | Институт физики полупроводников СО РАН | Способ получения кремния |
RU2137710C1 (ru) * | 1998-09-03 | 1999-09-20 | Петранин Николай Павлович | Способ получения моноизотопного кремния |
-
1999
- 1999-10-07 RU RU99120835/12A patent/RU2155158C1/ru active IP Right Revival
-
2000
- 2000-10-04 DE DE10083318T patent/DE10083318B4/de not_active Expired - Fee Related
- 2000-10-04 CN CN00802205A patent/CN1327434A/zh active Pending
- 2000-10-04 AU AU13157/01A patent/AU1315701A/en not_active Abandoned
- 2000-10-04 KR KR1020017006802A patent/KR20010101102A/ko not_active Application Discontinuation
- 2000-10-04 JP JP2001528107A patent/JP2003511330A/ja not_active Abandoned
- 2000-10-04 WO PCT/RU2000/000401 patent/WO2001025148A1/ru active Application Filing
-
2002
- 2002-06-06 HK HK02104291.6A patent/HK1042464A1/zh unknown
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Фалькевич Э.С. и др. Технология полупроводникового кремния. - М.: Металлургия, 1992, с. 242-253. БАЗА ДАННЫХ PASCAL on Questel, INIST - CNRS No PASCAL 95-0565379 INIST, 1995. БАЗА ДАННЫХ WPIL on Questel, НЕДЕЛЯ 1997 - 24, Лондон: Дервент пабликейшн ЛТД, AN 1997 - 265248. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2001025148A1 (fr) | 2001-04-12 |
CN1327434A (zh) | 2001-12-19 |
AU1315701A (en) | 2001-05-10 |
DE10083318B4 (de) | 2006-10-26 |
DE10083318T1 (de) | 2002-04-25 |
HK1042464A1 (zh) | 2002-08-16 |
JP2003511330A (ja) | 2003-03-25 |
KR20010101102A (ko) | 2001-11-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5311930B2 (ja) | シリコンの製造方法 | |
US2938772A (en) | Method of producing extremely pure silicon | |
JPH0747484B2 (ja) | ケイ素の精錬方法 | |
WO2010029894A1 (ja) | 高純度結晶シリコン、高純度四塩化珪素およびそれらの製造方法 | |
RU2451635C2 (ru) | Способ получения высокочистого элементного кремния | |
JP2008534415A (ja) | 液体Znを用いたSiCl4の還元によるSiの製造方法 | |
JPS59182221A (ja) | ケイ素の製法 | |
JPH0380723B2 (ru) | ||
US20120171848A1 (en) | Method and System for Manufacturing Silicon and Silicon Carbide | |
US4446120A (en) | Method of preparing silicon from sodium fluosilicate | |
RU2155158C1 (ru) | Способ получения моноизотопного кремния si28 | |
JPH10121163A (ja) | 高純度インジウムの製造方法および製造装置 | |
Dietl et al. | “Solar” silicon | |
JP2001220122A (ja) | 酸化珪素粉末の製造方法 | |
KR20200100144A (ko) | 트리클로로실란 제조용 규소 과립 및 관련 제조 방법 | |
US3148131A (en) | Process for the purification of silicon | |
JP2660650B2 (ja) | α型炭化珪素の製造方法 | |
JP2507938B2 (ja) | 高純度Si−B合金の製造法 | |
JPH0585893A (ja) | 半導体箔の生産プロセスとその使用法 | |
JPH1087301A (ja) | エッチング用ガスおよびその製造方法 | |
RU2519460C1 (ru) | Способ получения кремния с использованием субхлорида алюминия | |
JPS6338541A (ja) | インジウムの精製方法 | |
JP2010248042A (ja) | 高純度シリコンの製造方法 | |
JP7281937B2 (ja) | 低炭素高純度多結晶シリコン塊とその製造方法 | |
RU2156220C1 (ru) | Способ получения раствора металлического кремния, способ получения металлического кремния из раствора и металлический кремний, полученный на основе этих способов, способ получения керамических материалов и керамический материал, полученный на основе этого способа |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131008 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20141110 |