SU717999A3 - Способ легировани монокристаллов кремни - Google Patents
Способ легировани монокристаллов кремни Download PDFInfo
- Publication number
- SU717999A3 SU717999A3 SU752106377A SU2106377A SU717999A3 SU 717999 A3 SU717999 A3 SU 717999A3 SU 752106377 A SU752106377 A SU 752106377A SU 2106377 A SU2106377 A SU 2106377A SU 717999 A3 SU717999 A3 SU 717999A3
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- silicon
- gallium
- germanium
- crystal
- monocrystal
- Prior art date
Links
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 22
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 22
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 12
- 238000005275 alloying Methods 0.000 title description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 23
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000004857 zone melting Methods 0.000 abstract description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract 1
- 239000000370 acceptor Substances 0.000 description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 3
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N Heavy water Chemical compound [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010026749 Mania Diseases 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/261—Bombardment with radiation to produce a nuclear reaction transmuting chemical elements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B31/00—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor
- C30B31/20—Doping by irradiation with electromagnetic waves or by particle radiation
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
- G21K5/00—Irradiation devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/04—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their crystalline structure, e.g. polycrystalline, cubic or particular orientation of crystalline planes
- H01L29/045—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their crystalline structure, e.g. polycrystalline, cubic or particular orientation of crystalline planes by their particular orientation of crystalline planes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Toxicology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Description
Изобретение относится к способам ' легирования монокристаллов кремния галлием путем нейтронного облучения.
Легирование кристаллических стержней кремния обычно производят при .5 осаждении его из газовой фазы путем термического и/или пиролитического разложения газообразного соединения кремния на нагретом стержнеобразном носителе. 10
При этом легирующие вещества примешивают к газообразным соединениям кремния и разлагают на носителе. Полученные таким образом кремниевые стержни являются поликристаллически- 15 ми и их необходимо переводить в монокристаллическое состояние Путем последующей зонной плавки. При этом концентрация добавленного вещества часто изменяется неконтролируемым 2θ образом и необходимо вводить значительно' более высокие концентрации легирующих веществ с тем, чтобы в конечном продукте (даже после нескольких зонных плавок) содержалось 25 необходимое количество легирующих веществ. Эти способы отнимают много времени и не являются точными.
Для изготовления р-легированного кремния часто используют галлий. 30
Распределение этого легирующего вещества в кристаллической решетке кремния также не является достаточно однородным. В особенности это относится к высокоомному кремнию. Вследствие относительно малых коэффициентов распределения желаемого однородного распределения галлия в решетке кремния очень трудно достичь. Полученные из этого материала полупроводниковые элементы не могут достичь своих оптимальных характеристик, так как колебания концентраций легирующего вещества образующегося при росте монокристалла в процессе зонной плавки вследствие образования граней и неравномерного распределения температур в расплаве ^весьма значительны, . что приводит к заметной неоднородности в распределении сопротивлений в радиальном и аксиальном направлениях.
Наиболее прогрессивный метод легирования, обеспечивающий более равномерное распределение примеси, состоит в облучении исходного материала тепловыми нейтронами [1].Однако этот метод·не использовали для получения кремния, легированного галлием.
Целью изобретения является легирование кремния галлием и получение более однородных кристаллов с проводимостью р-типа.
Для достижения этой цели предлагается в качестве исходного материала брать монокристалл кремния, со- 5 держаший германий в количестве от 1СГ%э 10 об.%, и вести облучение тепловыми нейтронами с интенсивностью 1-5 · 1047 нейтронов/см.2
Если подвергать кремний, содержащий германий, облучению тепловыми нейтронами, то согласно известной ядерной реакции:
70Ge Ge -^*71 Ges, 15 где 8 означает поглощение электрона к-оболочки с испусканием характеристического рентгеновского излучения;
η - облучающие нейтроны; эд у- квант энергии,
В кристалле образуется галлий.
Для получения однородного кристалла для облучения нейтронами монокристалл кремния с добавкой герма- __ ния подвергают дополнительной зонной *·* плавке, при которой для достижения однородности материала применяют известные способы с ориентацией з’атравочны-х кристаллов (111) , (ЮО)или (115) ,
Предусматривается также вращение .30 кристалла кремния, содержащего германий, в процессе облучения нейтронами. В качестве источника излучения применяют известные ядерные реакторы типа реактора с легкой или 35 тяжелой водой или реактор с графитовым замедлителем. Пример 1. Исходным материалом является поликристаллический кремниевый стержень длиной 900 мм 4Q и диаметром 35 мм, который имеет удельное сопротивление, измеренное при высокой частоте, 900 ом.см
И ‘проводимость р-Фипа. Это соответ- « .
ствует 1,5-101эакцепторов/см9. К этому стержню добавляют 1,2 об.% гер- 5 мания и посредством зонной плавки' изготавливают сплав, содержащий германий. Затем при следующей зонной плавке в атмосфере аргона путем при.....плавления затравочного кристалла с 5и ориентацией (11'1) изготавливают однородный монокристаллический стержень. Для получения стержня с сопротивлением 500 ом см, что соответствует
2,78 Ч0<3 акцепторов/см,3 его облучают 55 в реакторе потоком нейтронов интенсивностью = 2,5 · 10-*7 нейтронов/см'2' в течение 1ч. Это приводит к изменению добавки в кремнии вследствие образования фосфора до 4,0·10^ доноров/сми превращению атомов германия в атомы галлия, что соответствует 5,3 -107¾ акнепторов/см^. Отсюда концентрация акцепторов (добавочное количество гаЛлия) составляет 2,8 -101*акцепторов/см 3, что соответствует 500 ом*см.
Пример 2. Исходным материриалом является поликристаллический кремниевый стержень с удельным сопротивлением 400 ом·см и проводи,мостью η-типа. Это соответствует 1,3 -1013 доноров/см 3.Содержание германия 3 об.%. Ориентация затравки (111). Цель - получение кристалла с проводимостью p-типа с сопротивлением 180 ом-см, что соответствует ,7,7· 1013 акцепторов/см\Облучение ведут потоком нейтронов интенсивностью 2,5 - нейтронов/см в течение 1 ч. Количество 'полученных атомов галлия 1,3'Ю^^атомов/см? Полученная концентрация акцепторов с учетом образования фосфора составляет 7,7·10акцепторов/см.
В предлагаемом способе предусматривается также последующий отжиг кристаллов при температуре выше 1000°C в кремниевой трубке в течение, по меньшей мере 1 ч. Этот процесс однако нет необходимости проводить, если кристалл .в дальнейшем перерабатывается в конструктивные элементы •с проведением высокотемпературных процессов, например диффузии.
В данном способе возможно также регулируемое введение примеси р-типа с хорошей точностью по изменению двух параметров: изменению содержания германия в сплаве и изменению интенсив ности или времени облучения.
Применяя предлагаемый способ,удалось впервые получить монокристалли ческие кремниевые стержни относительно больших диаметров с однородным распределением добавок галлия и без неравномерностей. Эти кремниевые монокристаллы особенно необходима для изготовления счетчиков частиц, таких как детекторы излучения.
Claims (1)
- Формула изобретенияСпособ легирования монокристаллов кремния путем облучения исходного кристалла тепловыми нейтронами, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью легирования кремния галлием и получения более однородных кристаллов с проводимостыд р-типа, в качестве исходного берут монокристалл кремния, содержаний германий в количестве от 10~8до 10 об.%, и облучение ведут с интенсивностью 1-5 · Ю17 нейтронов/смГ
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2407697A DE2407697C3 (de) | 1974-02-18 | 1974-02-18 | Verfahren zum Herstellen eines homogen Ga-dotierten Siliciumeinkristalls |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU717999A3 true SU717999A3 (ru) | 1980-02-25 |
Family
ID=5907718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU752106377A SU717999A3 (ru) | 1974-02-18 | 1975-02-17 | Способ легировани монокристаллов кремни |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5329572B2 (ru) |
| AT (1) | AT339379B (ru) |
| BE (1) | BE816719A (ru) |
| DE (1) | DE2407697C3 (ru) |
| DK (1) | DK658274A (ru) |
| FR (1) | FR2261055B1 (ru) |
| GB (1) | GB1442930A (ru) |
| IT (1) | IT1031627B (ru) |
| NL (1) | NL7410745A (ru) |
| PL (1) | PL91842B1 (ru) |
| SU (1) | SU717999A3 (ru) |
| ZA (1) | ZA746269B (ru) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9799736B1 (en) | 2016-07-20 | 2017-10-24 | International Business Machines Corporation | High acceptor level doping in silicon germanium |
-
1974
- 1974-02-18 DE DE2407697A patent/DE2407697C3/de not_active Expired
- 1974-06-21 BE BE145761A patent/BE816719A/xx unknown
- 1974-08-09 NL NL7410745A patent/NL7410745A/xx not_active Application Discontinuation
- 1974-08-14 AT AT667874A patent/AT339379B/de active
- 1974-09-11 GB GB3955974A patent/GB1442930A/en not_active Expired
- 1974-09-25 PL PL1974174329A patent/PL91842B1/pl unknown
- 1974-10-02 ZA ZA00746269A patent/ZA746269B/xx unknown
- 1974-12-17 DK DK658274A patent/DK658274A/da unknown
-
1975
- 1975-02-11 IT IT20138/75A patent/IT1031627B/it active
- 1975-02-12 JP JP1777675A patent/JPS5329572B2/ja not_active Expired
- 1975-02-17 FR FR7504804A patent/FR2261055B1/fr not_active Expired
- 1975-02-17 SU SU752106377A patent/SU717999A3/ru active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB1442930A (en) | 1976-07-14 |
| ZA746269B (en) | 1975-10-29 |
| JPS50120253A (ru) | 1975-09-20 |
| JPS5329572B2 (ru) | 1978-08-22 |
| DE2407697A1 (de) | 1975-09-18 |
| IT1031627B (it) | 1979-05-10 |
| BE816719A (fr) | 1974-10-16 |
| FR2261055A1 (ru) | 1975-09-12 |
| DK658274A (ru) | 1975-10-27 |
| NL7410745A (nl) | 1975-08-20 |
| AT339379B (de) | 1977-10-10 |
| FR2261055B1 (ru) | 1979-01-05 |
| PL91842B1 (ru) | 1977-03-31 |
| DE2407697B2 (de) | 1978-04-06 |
| DE2407697C3 (de) | 1978-11-30 |
| ATA667874A (de) | 1977-02-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Tanenbaum et al. | Preparation of uniform resistivity n‐type silicon by nuclear transmutation | |
| JP2016500641A (ja) | 一様な抵抗を有するドーピングされたシリコンインゴットを形成する方法 | |
| US3967982A (en) | Method of doping a semiconductor layer | |
| CA1068583A (en) | Method of producing homogeneously doped semiconductor material of p-conductivity | |
| US4135951A (en) | Annealing method to increase minority carrier life-time for neutron transmutation doped semiconductor materials | |
| CA1045523A (en) | N-conductivity silicon mono-crystals produced by neutron irradiation | |
| CA1100390A (en) | N-conductivity silicon monocrystals produced by neutron irradiation | |
| SU717999A3 (ru) | Способ легировани монокристаллов кремни | |
| Su et al. | Growth of ZnTe by physical vapor transport and traveling heater method | |
| Cockayne et al. | The Czochralski growth of gallium antimonide single crystals under reducing conditions | |
| CN111850685A (zh) | 一种快衰减高光输出氧化镓闪烁晶体及其制备方法 | |
| Wiedemeier et al. | Chemical Vapor Transport and Crystal Growth of the Hg0. 8Cd0. 2Te System, Crystal Morphology and Homogeneity | |
| JPH0523494B2 (ru) | ||
| WO2023199954A1 (ja) | 不純物ドープ半導体の製造方法 | |
| JP4723082B2 (ja) | Ｇａドープシリコン単結晶の製造方法 | |
| CA1072423A (en) | Method of producing homogeneously doped semiconductor material of p-conductivity | |
| Jones | Anthracene and Anthracene-Tetracene Crystals from Vapor | |
| RU2344209C2 (ru) | Способ получения монокристаллов антимонида индия, легированного оловом | |
| CA1072422A (en) | Method of producing homogeneously doped semiconductor material of p-conductivity | |
| RU2202655C1 (ru) | Способ получения резистентного кремния | |
| RU2344510C2 (ru) | Способ получения монокристаллов фосфида индия, легированного оловом | |
| CN112466987B (zh) | 一种基于铯铅溴辐射探测器的溴气氛围后处理方法 | |
| Findlay et al. | Photonuclear transmutation doping of semiconductors | |
| Dutta et al. | Bulk growth of GaSb and Ga 1-x In x Sb | |
| JP2961340B2 (ja) | 高純度シリコン単結晶の製造方法および高純度シリコン単結晶 |