SU747403A3 - Способ получени кремни -типа проводимости - Google Patents

Способ получени кремни -типа проводимости Download PDF

Info

Publication number
SU747403A3
SU747403A3 SU762419003A SU2419003A SU747403A3 SU 747403 A3 SU747403 A3 SU 747403A3 SU 762419003 A SU762419003 A SU 762419003A SU 2419003 A SU2419003 A SU 2419003A SU 747403 A3 SU747403 A3 SU 747403A3
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
crystal
silicon
neutron flux
diaphragm
neutron
Prior art date
Application number
SU762419003A
Other languages
English (en)
Inventor
Хаас Эрнст
Платцедер Карл
Райнфельдер Ханс-Эрих
Шнеллер Манфред
Original Assignee
Сименс Аг (Фирма)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сименс Аг (Фирма) filed Critical Сименс Аг (Фирма)
Application granted granted Critical
Publication of SU747403A3 publication Critical patent/SU747403A3/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B31/00Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor
    • C30B31/20Doping by irradiation with electromagnetic waves or by particle radiation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00Metal treatment
    • Y10S148/165Transmutation doping

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Description

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРЕМНИЯ п-ТИПА
1
Изобретение относитс  к способу получени  кремни  проводимости с тарельчатой формой профил  удельного электрического сопротивлени  (р) в радиальном направлении путем облучени  тепловыми нейтронами.
В общем существует желание получени  стержней монокристаллов кремни  дл  изготовлени  из них полупроводниковых элементов, в которых в их радиальном направлении имеютс  очень однородные значени  сопротивлеии .
Дл  изготовлени  специальных полупроводниковых элементов, как например , запирающих силовых тиристоров большой площади, в которых стрем тс  переместить лавинный пробой с кра  диска на его середину, желательно иметь кристаллы кремни , которые при однородном J3 в середине диска, имеют в краевой зоне повышение удельного электрического сопротивлени  / - (тарельчатой формы - профиль распределени  удельного сопротивлени  диска кристалла кремни ). Это означает то, что распределение легирующей примеси в радиальном направлении в краевых зонах кристалла кремни  ниже по :а5авнению со средними зонами. ПРОВОДИМОСТИ
Из статьи 1 известно, что кристаллы кремни , обладающие однородной проводимостью, могут быть изготовлены путем облучени  тепловыми нейтронами , причем имеющийс  в кремнии природный изотоп 30s{ переходит при прин тии теплового нейтрона и отдачи f-излучени  в нестабильный изотоп 31 который при - излучении с. периодом
10 полураспада 2,62 часа переходит в стабильный изотоп фосфора 31p. При так называемом радиогенном легировании кремни  по реакции
30g. (п,у)- 3lgi - 31р
15
имеетс  следующа  проста  взаимозависимость (при условии полного затухани  и пренебрежени  выгоранием
аэ
из-за его незначительности):
30,
si Ср 2-О-10 - Ф t,
где Ср - концентраци  фосфора в
атом/см, Ф - поток тепловых нейтроиов в
25
нейтрон/см, сек.; t - врем  облучени  в секундах. Цель изобретени  - получениеТарельчатого профил  удельного сопротивлени  в радиальном направлении
30 кристалла. с jToO целью предложено кристалл в процессе облучени  вращать вокрут его продольной оси и направл ть в его середину более интенсивный или менее интенсивный поток нейтронов, чем на его кра . Интенсивность потока нейтронов, направл емого на кристалл , регулируют путем изменени  ширины шлицы диафрагмы или использовани  мишени требуемого профил  или об лучают Есристалл в зоне реактора с не линейным градиентом потока нейтронов Изобретение по сн етс  чертежами, где на фиг. 1-9 изображены примеры поведени  кристалла кремни  в нейтронном поле. Согласно фиг. 1 во врем  нейтронного облучени  перед вертикально закрепленньтм стержнем кристалла кремни  устанавливают щелевидную диафрагму 2 .и кристалл кремни  1 привод т во вра11ение вокруг его продоль ной оси в направлении стрелки 3. При этом примен етс  перемещаема .по ширине щели диафрагма 2, сделанна  из кадми  толщиной 1 мм из боратного стекла. При вращении кристалла кремни  1 средние части 4 наход тс  посто нно в зоне параллельного или сла бо расход щегос  луча нейтронов 5. Краевые зоны б кристалла кремни  1 облучаютс  меньше, поскольку они наход тс  под воздействием только рассе нных и диффундированных нейтронов в результате этого создаетс , как видно из фиг. 1, повышение сопротивлени  кремни . При этомр-профиль за висит от установленной ширины диафра мы. При применении диафрагмы из кадми  толщиной 1 мм происходит почти полное поглощение нейтронов. Во втором случае, как показано на фиг. 2, в соответствии с примером об лучение кристалла кремни  1 производ т в реакторе, например, в реакторе типа Свимминг-Поол (пул), который на фиг. не изображен. Облучение происхо дит в зоне с градиентами потока при вращении кристалла кремни  1 вокруг своей продольной оси в направлении стрелки 3. Часть луча нейтронов 5, котора  проходит больший путь в вод 7, тер ет свою интенсивность. В результате вращени , как и в случае фиг. 1, получают ротационно-симметричный р-профиль с подъемом в наруж ных зонах, показанный на фиг. 3. Фиг. 4 изображает характеристику потока нейтронов в кристалле кремни  1 в нейтронном поле с нелинейны ми градиентами потока. При этом по оси абсцисс отложено рассто ние кри талла кремни  1 от поверхности сгор ни  стержн  в СМ-, по оси ординат относительна  концентраци  тепловых нейтронов. В другом варианте предмета изобр тени  предусматриваетс  так же полу Учение р-профил  путем управл емого ггьПО - ени  луча чдогип,. (/осго щото Э быстрых Н(,ЙТрОНОН , на з кристалла кремни  и мишени. При том мишень следует выполн ть в виде замедлител . Р -прОфиль получают блаодар  тому, что за счет геометрии ишени на краю создаетс  меньшее заедление , В качестве мишени может служить, например, парафин, графит ли т жела  вода. Этот вариант показан на фиг. 5, где облучаемый кристалл кремни  1 помещен в трубку 8 и на своей наружной поверхности покрыт, хот  бы частично , поглощающим нейтроны материалом , причем кажда  из его торцовых сторон закрыта, хот  бы частично, поглощающим нейтроны дисками 9 и 10, которые в середине имеют отверсти  11 и 12 соответственно желаемому )-профилю. В качестве поглощающего нейтроны материала может служить боратное стекло, карбид бора, нитрид бора, окись кадми  и листовой кадмий и/или искусственные материалы, как, например, полиэтилен с добавлением соединени  гадолини  или силиконовый каучук, которые нанос тс  на соответственную поверхность. Между источником нейтронов 6 и поглощающими дисками 9 и 10 размещены диафрагмирующие трубки 13 и 14 из кадиги  или боратного стекла, подобранные по размеру отверсти  поглощающих дисков. Выполнение J -профил  зависит от различной длины диафрагмирующих трубок 13 и 14, от их внутреннего диаметра и различной толщины поглощающего материала . Это устройство (см. фиг. 5) дл  легировани  фосфором посредством облучени  нейтронами монтируетс  в реакторе, который на рисунке не изображен . Изображенное на фиг. 5 устройство может быть выполнено, как показано на фиг. 6. Здесь дл  облучени  дисков кремни  15,, (причем на рисунке изображена заполненной только одна камера), примен етс  открыта  с двух концов трубка 8 с несугцими элементами ДЛЯ1 дисков кристалла кремни , которые могут быть выполнены из поглощающего нейтрона материала в виде колец 16. Эти элементы размещаютс  на внутренней поверхности трубки 8 на соответственном рассто нии друг от друга. Используемый материал может иметь больший коэффициент поглощени  по сравнению с материалом трубки. Путем и-зменени  геометрии поглощающи5 частей может дополнительно измен тьс  получение атомов фосфора. При толщине поглощени , например, 1 мм (кадг1иевый лист) можно снизить тепловую часть потока нейтронов до значени  ниже 1/10.000. На фиг. 7 представлен другой вариант изобретенного способа, в котором поглощающее покрытие 17 нанесено на поверхность кремни  н которое мо жет равномерно перемещатьс  вдоль стержн  кристалла кремни  1 в напра лении 18. При этом J)-профиль может измен тьс  по длине поглощающего по крыти . Поглощающее покрытие 17, со сто щее, например, из кадмиевого ли та толщиной 1 мм, перемещаетс  вдол стержн  из Кристалла кремни  1 во в м  облучени  таким образом, что лю бой участок поверхности покрыти  стержн  кристалла кремни  1 остаетс одинаковое врем  закрытым поглощающим покрытием. Благодар  тому, что кажда  краева  зона кристалла кремни  1 при равномерном движении погло тающего покрыти  17 вдоль стержн  кристалла кремни  1 имеет равные услови  облучени , создаетс  желаемый тарельчатый Р -профиль (см.фиг.3) Можно также во врем  облучени  нейтронами перемещать вместо поглощающего покрыти  17 стержень кристалла кремни  1. Ниже изобретение по сн етс  дополнительно с помощью фиг. 8 и 9 и примера, где на фиг. 8 изображено в схематическом виде устройство в соЪтветствии с предметом изобретени , состо щее из системы с двум  диафраг мами, перед стержнем кристалла кремни , а на фиг. 9 показано устройство из нескольких систем диафрагм, устанавливаемое с наружней поверхности облучаемого стержн  кристалла кремни  1. Из фиг. 8 можно видеть, что в облучаемом стержне кристалла кремни  1 можно различить три зоны (зона 1, ограничение угла видимости проводитс  исключительно за счет диафрагмы 19; зона 2, угол ограничен кромкой диафрагмы 19 и диафрагмы 20; зона 3, ограничение осуществл етс  только диафрагмой 20). Предложив изотропное распределение нейтронов в пространстве 21, отношение плотности потока нейтронов в точке (X, У) (в стержне кристалла кремни  1) к плотности потока нейтро нов в пространстве 21 задано углом видимости Л/25Г. Расчет соответственн трем возможным случа м следует прово дить раздельно. Зона 1:

Claims (4)

  1. имеет место при условии полного заПри переводе в пол рные- (1.1 X г -у г gb((d i-rsinp; ГС tan г 2d r&mP d -Ъ Зона 3: аналогично 1 -агсЫп 2bz(dg.sin4) ,rstn P -d2-b Зона 2. (((2 (X -anrtan ;с.ЧГ2Т --t«nt ( j I АцаФрагм  д агс4о|п - arctan у -v. arclan (,)(,),) атап (.dQ ( Х-ьЬЛСЬг-х) (ytd,)(y4d2; 4(.)tX(.da-ol.)b, (d,+dj)x(b,-bj + ol,d,-b,b,carc-tan SinPCbi-tb2)trcoS-P()+b-,d2.b;di r rsinP()+rcoSP(b,-bj,)d,,b Искомый легированный профиль f(Г) лучаем путем усреднени  всех углов ( - вращение кристалла кремни  1). ZK f (г) J (.(г,ч) ачз. Цифровой расчет был проведен дл  зличной.формы щелей и стержн  криалла с радиусом 25 мм. При этом едполагались две одинаковые систе . Получение абсолютного значени  н:5,ентрации легировани  можно полуть путем замены плотности потока йтронов Ф в обычном уравнении на f (г) . Кроме того, необходимо учитывать, о при расчете принималось 100% поощение материалом диафрагмы. В том учае, когда 100% поглощени  нет, е. % всех нейтронов проходит через териал дифрагмы, то это означает ибавление посто нной функции к У численным профил м, В уравнении тивации следует заменить в этом учае Ф через , 100-х. ф f (г) ТосГ Численный пример: Дл  реакции 30g| {nS)тухани  3lgi и пренебрежении выго ниеь 30gj , (поскольку оно слш ком значительно), следующа  эависгдаюс Ср 2-05-10 . t. Ф 100-х I где Ср - концентрации фосфора в атом/см2; Ф - поток теплоных нейтронов нейтрон/см.сек,I t - врем  облучени  в секунд X - пропускаемость материала бленды в %; f (г) - фактор экранировани  (см текст). Возьмем дл  примера: Ф а 5 102 . t 10 полуоткрытое отверстие диафрагмы 19: Ь., 10 полуоткрытое отверстие диафрагмы20: Ьл 5 рассто ние от середины стержн  кристалла кремни  до дифрагмы 19: d,, 30 рассто ние от середины стержн  кристалла кремни  до диафрагмы 320:dg 25 Дл  коэффициента поглощени  по чаем тогда: радиус (м) концентраци  фосфор . атом, см „и Это соответствовало бы снижени легировани  на 35% от центра к кр утем подбора других систем диафрагм ли другого материала диафрагм (с еньшим поглощением) это значение ожно легко измен ть в широких мастабах . Кроме ТОГО; не исключаетс  возможность проведени  однородногооблучени  нейтронами кристалла кремни  с последующим, дополнительными его облучением . Формула изобретени  1.Способ получени  кремни  п-ти па проводимости путем облучени  монокристалла потоком тепловых нейтронов, отличающийс  тем, что, с целью получени  тарельчатого профил  удельного сопротивлени  в радиальном направлении кристалла, последний в процессе.облучени  вращают вокруг продольной оси и направл ют в его середину более интенсивный или менее интенсивный поток нейтронов, чем на его кра .
  2. 2.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что интенсивность потока нейтронов, направл емого на кристалл , регулируют путем изменени  ширины шлицы диафрагмы,
  3. 3.Способ поп, 1, отличающийс  тем, что интенсивность потока нейтронов, направл емого на кристалл, измен ют путем использовани  мишени требуемого профил .
  4. 4.Способ по п, 1, отличающийс  тем, что кристалл облучают в зоне реактора с нелинейным градиентом потока нейтронов. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1, О ,Electpochem, Зое. , 1961, 108, р. 171-179 (прототип).
    My/y- ff -y-
    ) I
    19
    20
SU762419003A 1975-11-24 1976-11-15 Способ получени кремни -типа проводимости SU747403A3 (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2552621A DE2552621C3 (de) 1975-11-24 1975-11-24 Verfahren zum Herstellen von n-dotierten Siliciumeinkristallen mit in radialer Richtung tellerförmigem Profil des spezifischen Widerstandes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU747403A3 true SU747403A3 (ru) 1980-07-23

Family

ID=5962486

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU762419003A SU747403A3 (ru) 1975-11-24 1976-11-15 Способ получени кремни -типа проводимости

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4119441A (ru)
BE (1) BE846378A (ru)
CA (1) CA1082574A (ru)
DE (1) DE2552621C3 (ru)
SU (1) SU747403A3 (ru)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2753488C2 (de) * 1977-12-01 1986-06-19 Wacker-Chemitronic Gesellschaft für Elektronik-Grundstoffe mbH, 8263 Burghausen Verfahren zur Herstellung von n-dotiertem Silicium durch Neutronenbestrahlung
US4348351A (en) * 1980-04-21 1982-09-07 Monsanto Company Method for producing neutron doped silicon having controlled dopant variation
JPS5958866A (ja) * 1982-09-28 1984-04-04 Mitsubishi Electric Corp サイリスタ
DE3511363A1 (de) * 1985-03-28 1986-10-09 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren zum herstellen von bereichen mit einstellbarer, gleichfoermiger dotierung in siliziumkristallscheiben durch neutronenbestrahlung sowie verwendung dieses verfahrens zur herstellung von leistungsthyristoren
EP1540048B1 (en) * 2002-09-19 2010-05-12 Showa Denko K.K. Silicon carbide single crystal and method and apparatus for producing the same
JPWO2004073057A1 (ja) * 2003-02-14 2006-06-01 株式会社Sumco シリコンウェーハの製造方法
US10468148B2 (en) 2017-04-24 2019-11-05 Infineon Technologies Ag Apparatus and method for neutron transmutation doping of semiconductor wafers
RU2646411C1 (ru) * 2017-06-09 2018-03-05 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" Способ получения кремния с изотопическим составом 28Si, 30Si

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3255050A (en) * 1962-03-23 1966-06-07 Carl N Klahr Fabrication of semiconductor devices by transmutation doping
DE2433991A1 (de) * 1974-07-15 1976-02-05 Siemens Ag Verfahren zum dotieren einer halbleiterschicht

Also Published As

Publication number Publication date
DE2552621C3 (de) 1979-09-13
DE2552621A1 (de) 1977-05-26
BE846378A (fr) 1977-01-17
US4119441A (en) 1978-10-10
CA1082574A (en) 1980-07-29
DE2552621B2 (ru) 1979-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SU747403A3 (ru) Способ получени кремни -типа проводимости
US4027051A (en) Method of producing homogeneously doped n-type Si monocrystals and adjusting dopant concentration therein by thermal neutron radiation
DE102018109361A1 (de) Einrichtung und Verfahren zur Neutronentransmutationsdotierung von Halbleiterwafern
Gopal et al. Gamma-ray attenuation coefficient measurements
Hanaoka et al. The post flare loops observed at the total eclipse of February 16, 1980
Larson et al. A comparison of diffuse scattering by defects measured in anomalous transmission and near Bragg reflections
Glaser et al. Bubble counting for the determination of the velocities of charged particles in bubble chambers
JPS5936819B2 (ja) n型ド−ピングされたシリコン単結晶の製造方法
Ozeki et al. Crystal structure analysis of a hexatungstate by a high-energy x-ray diffraction experiment using an imaging plate Weissenberg camera at the BL04B2 beamline of SPring-8
Wang et al. An X-ray focusing monochromator composed of poly-capillary X-ray lenses and highly oriented pyrolytic graphite
Kim et al. A new neutron transmutation doping system for radial irradiation uniformity
Floux et al. X-ray emission from laser created plasmas
US4728371A (en) Method for manufacturing regions having adjustable uniform doping in silicon crystal wafers by neutron irradiation
Haase et al. Solid state nuclear track detectors: Track forming, stabilizing and development processes
Margolin Nonlinear propagation of a Bessel light beam of near-breakdown intensity in water
Kubo et al. X-Ray Study on the Radiation Damage in LiF Crystals
Kinomura Project 3 Enhancement of research methods for material irradiation and defect analysis (R3P3)
Kudo et al. Performance of an imaging plate as an x‐ray area detector used for plane‐wave x‐ray diffraction topography
Smirnov et al. ON ILLUMINATION INDUCED CHANGES IN X-RAY INTENSITY REFLECTIONS FROM CdS MONOCRYSTAL
Marsden et al. LXXIX. The transformations in the active deposit of actinium
Ipe et al. Low-energy x-ray dosimetry studies (6 to 16 keV) at SSRL beamline 1-5
Woodley Effect of dose on the energy dependence of LiF thermoluminescent radiation dosimeters
Gupta Conical Two‐Crystal Monochromator for Scattering, Diffraction, and Absorption Cross Section Work with Slow Neutrons
Hankins ENERGY DEPENDENCE OF ALBEDO NEUTRON DOSIMETERS PLACED ON THE HEAD.
Kessler et al. TSEE Measurement of the Dose of 90Sr/90Y Beta Radiation Behind Absorbers of Different Atomic Number