ДИАГНОСТИКА ПРИМЕСНОГО СОСТАВА ВЫСОКОЧИСТОГО МОНОСИЛАНА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ АНАЛИЗА КОНТРОЛЬНОГО МОНОКРИСТАЛЛА КРЕМНИЯ


https://doi.org/10.17073/1609-3577-2014-4-240-245

Полный текст:


Аннотация

Элементы III и V групп Периодической системы и углерод являются одними из наиболее важных примесей в кремнии. Предложена методика оценки содержания примесей углерода, бора, фосфора и мышьяка в высокочистом моносилане. Методика включает получение поликристаллического кремния по реакции гетерогенного разложения моносилана, выращивание контрольного монокристалла методом бестигельной зонной плавки, анализ монокристаллических образцов методом ИК−спектроскопии. Концентрация примесей в исходном поликристалле рассчитана с использованием результатов определения их содержания в контрольных образцах монокристаллов, данных о значении коэффициентов распределения примесей в системе «твердое тело — жидкость», координаты образца по длине слитка. Значения эффективного коэффициента распределения примесей в системе «твердое тело — жидкость» для конкретных условий выращивания оценены из уравнения Бартона— Прима—Слихтера.
Приведены результаты анализа контрольных образцов кремния природного изотопного состава и обогащенного изотопом 28Si, полученных из проб моносилана с различным содержанием примесей. Установлено, что результаты ИК−спектроскопического исследования примесного состава по контрольному монокристаллу согласуются с данными о концентрации, полученными методом хроматографии. Концентрация примесей III, V групп
в моносилане составила 4 ⋅ 10−9—2 ⋅ 10−6 % (ат.), углерода — 2 ⋅ 10−6— 6 ⋅ 10−4 % (ат.). Погрешность определения методом ИК−спектроскопии примеси углерода не превышала 15 %, бора и фосфора — 20 %. Показано, что верхняя граница диапазона содержания углерода в моносилане с помощью предложенной методики ограничивается его пределом растворимости в кремнии, нижняя — пределом обнаружения метода ИК−спектроскопии и возможным фоновым загрязнением. 


Об авторах

В. А. Гавва
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии высокочистых веществ им. Г. Г. Девятых РАН, ул. Тропинина, д. 49, Нижний Новгород, 603950, Россия Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского, просп. Гагарина, д. 23, Нижний Новгород, 603950, Россия
Россия

ведущий научный сотрудник, канд. хим. наук



А. В. Гусев
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии высокочистых веществ им. Г. Г. Девятых РАН, ул. Тропинина, д. 49, Нижний Новгород, 603950, Россия Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского, просп. Гагарина, д. 23, Нижний Новгород, 603950, Россия
Россия

зав. лабораторией, доктор хим. наук



Т. В. Котерева
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии высокочистых веществ им. Г. Г. Девятых РАН, ул. Тропинина, д. 49, Нижний Новгород, 603950, Россия
Россия

старший научный сотрудник, канд. хим. наук



Список литературы

1. Белов, Е.П. Моносилан в технологии полупроводниковых материалов / Е. П. Белов, Е. Н. Лебедев, Ю. П. Григораш, А. Н. Горюнов, И. Н. Литвиненко. − М. : НИИТЭХИМ, 1989. − 65 с.

2. Бочкарев, Э. П. Полупроводниковый поликристаллический кремний / Э. П. Бочкарев, А. В. Елютин, Л. С. Иванов // Изв. вузов. Цветная металлургия. − 1997. − No 5. − С. 20—26.

3. Фалькевич, Э. С. Технология полупроводникового кремния / Э. С. Фалькевич., Э. О. Пульнер, И. Ф. Червонный, Л. Я. Шварцман, В. Н. Яркий, И. В. Салли. − М. : Металлургия, 1992. − 408 с.

4. Крылов, В. А. Хромато−масс−спектрометрическое определение примесей в изотопно−обогащенном силане высокой чистоты / В. А. Крылов, А. Ю. Созин, В. А. Зорин, В. Г. Березкин, В. А. Крылов // Масс−спектрометрия. – 2008. − Т. 6, No 4. − С. 225—233.

5. Сенников, П.Г. Примеси в моносилане,синтезированном различными методами / П. Г. Сенников, А. П. Котков, С. А. Адамчик, Н. Д. Гришнова, Л. А. Чупров, С. К. Игнатов // Неорган. материалы. − 2010. − Т. 46, No 4. − С. 415—420.

6. Гусев, А. В. Выращивание монокристаллов стабильных изотопов кремния. / А. В. Гусев, В. А. Гавва, Е. А. Козырев // Перспективные материалы. − 2010. − Вып. 8. − С. 366—369.

7. Sennikov, P.G. Spectroscopic parameters of LVM absorption bands of carbonand oxygen impurities in isotopic enriched silicon 28 Si, 29 Si and 30 Si / P. G. Sennikov, T. V. Kotereva, A. G. Kurganov, B. A. Andreev, H. Niemann , D. Schiel, V. V. Emtsev, H.−J. Pohl // Физика и техника полупроводников. − 2005. − Т. 39, вып. 3. − С. 320—326.

8. Kotereva, T. V. Isotopic effects in the infrared absorption spectra of electrically active impurities in silicon 28, 29, and 30 with high isotopic enrichment / T. V. Kotereva, A. V. Gusev, V. A. Gavva, E. A. Kozyrev // Russian Microelectronics. − 2013. − Т. 42, No 8. − С. 453—457.

9. ASTMF 1630−00. Standard Test Method for Low Temperature FT−IR Analysis of Single Crystal Silicon for III−V Impurities. − P. 1—7/http://www.astm.org/DATABASE.CART/WITHDRAWN/ F1630.htm. DOI: 10.1520/F1630−00

10. ASTM F 1391−93. Standard Test Method for Substitutional Atomic Carbon Content of Silicon by Infrared Absorption. − P. 515—519 / http://www.astm.org/Standards/F1391.htm. DOI: 10.1520/F1391−93R00

11. Пфанн, В. Зонная плавка / В. Пфанн. − М. : Мир, 1970. − 336 с.

12. Полупроводники / Под ред. Н. Б. Хеннея. − М. : Изд−во иностранной литературы, 1962. − 668 с.

13. Вавилов, В.С. Дефекты в кремниии на его поверхности / В. С. Вавилов, В. Ф. Киселев, Б. Н. Мукашев. − М.: Наука, 1990. − 216 с.

14. Tang, K. SINTEF Materials and chemistry, N−thermochemical and kinetic databases for the solar cell silicon / K. Tang, E. J. Ovrelid, G. Tranell, M. Tangstad // Mater. Twelfth Internat. Ferroalloys Congress Sustainable Future. − Helsinki (Finland), 2010. − P. 619—629.

15. Ковалев, И. Д. Определение примесей кислорода и углерода в поликристаллическом кремнии методом ИК−спектроскопии. / И. Д. Ковалев, Т. В. Котерева, А. В. Гусев, В. А. Гавва, Д. К. Овчинников // Журн. аналитической химии. − 2008. − Т. 63, No 3. − С. 274—278.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Гавва В.А., Гусев А.В., Котерева Т.В. ДИАГНОСТИКА ПРИМЕСНОГО СОСТАВА ВЫСОКОЧИСТОГО МОНОСИЛАНА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ АНАЛИЗА КОНТРОЛЬНОГО МОНОКРИСТАЛЛА КРЕМНИЯ. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2014;(4):240-245. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2014-4-240-245

For citation: Gavva V.A., Gusev A.V., Kotereva T.V. Diagnostics of Impurity Composition of High–Pure Monosilane by Results of the Analysis of a Test Silicon Single Crystal. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2014;(4):240-245. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577-2014-4-240-245

Просмотров: 235

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1609-3577 (Print)
ISSN 2413-6387 (Online)