ПОЛУЧЕНИЕ ВЫСОЧИСТОГО ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО КРЕМНИЯ МЕТОДОМ CVD ИЗ МОНОСИЛАНА И ВЫСОКООМНОГО МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО КРЕМНИЯ МЕТОДОМ БЗП
А.В.Зайцев, О.С.Аношин, В.А.Андрющенко, А.Ю.Суханов
Н.Д.Гришнова, А.П.Котков,
АО «НПП «Салют», Нижний Новгород
Кремний — основной материал полупроводниковой электроники. Одной из наиболее важных задач является организация производства высокоомного монокристаллического кремния (МКК) с удельным электрическим сопротивлением (УЭС) до 10000 Ом×см, необходимого для оборонных и гражданских отраслей промышленности (основа современной КМОП технологии и ЭКБ, силовой и СВЧ-электроники, фотодетекторов, детекторов ядерных излучений). Наиболее чистый монокристаллический кремний получают методом бестигельной зонной плавки (БЗП), так как в отличие от метода Чохральского расплав кремния не взаимодействует с материалами оборудования, что значительно уменьшает степень загрязнения получаемого МКК.
Узким местом в организации производства высокоомного кремния в России является исходное сырье для метода БЗП – стержни высокочистого поликристаллического кремния (ПКК). Наиболее чистый ПКК получают по моносилановой технологии, так как для гидрида кремния - моносилана (SiH4) по сравнению с другими летучими соединениями кремния (хлоридами, фторидами и т.д.) возможно добиться наибольшей степени очистки от примесей. ПКК получают путем термического разложения моносилана на нагретом кремниевом стержне.
Для получения стержней ПКК, пригодных для плавки методом БЗП, помимо чистоты материала, определяющими качество также являются технологические параметры процесса разложения: температура поверхности растущего ПКК, скорость роста кремния, давление в реакторе, однородность концентрации SiH4 по объёму реактора и др. Вариация параметров процесса влияет на структуру получаемого ПКК, процент выхода годного ПКК и количество образующего в процессе разложения SiH4 порошка аморфного кремния и полисиланов. В докладе будут представлены результаты получения экспериментальных партий ПКК.
В АО «НПП» Салют» имеется лабораторная установка БЗП для тестирования качества небольших слитков ПКК (диаметром до 30мм) и две установки БЗП, позволяющие получать МКК диаметром до 100 мм. В настоящее время освоена технология получения бездислокационных монокристаллических слитков диаметром от 50 до 100 мм, длиной до 1500 мм с ориентацией <100> и <111>.
Проверка параметров получаемых слитков МКК осуществляется следующими методами: УЭС - 4-х зондовым методом; время жизни – СВЧ методом по спаду кривой фотопроводимости; содержание кислорода и углерода – методом ИК спектроскопии; содержание электрическиактивных примесей (бор, фосфор, мышьяк, алюминий) – методом ИК-спектроскопии при гелиевых температурах. По результатам измерений УЭС полученных образцов МКК составило от 1000 до 3000 Ом×см, кислород и углерод определены на уровне ниже 2·1016 см-3, содержание бора и фосфора на уровне ˂5·1012 см-3, содержание мышьяка и алюминия на уровне < 1·1012 см-3.