Способ получения кристаллов германия

 

1. Способ получения кристаллов германия из расплава, включающий введение в расплав основной легирующей примеси и дополнительной легирующей примеси с последующим выращиванием кристаллов, отличающийся тем, что, с целью повышения однородности распределения удельного сопротивления в объеме кристаллов и снижения концентрации точечных дефектов в них, в качестве дополнительной примеси берут элементарные свинец, олово, индий или их смеси.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что олово или свинец вводят в количестве 10¹⁸ - 10²⁰ см^-3.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при получении кристаллов германия, содержащих основную легирующую примесь в количестве более 3 · 10¹⁷ см^-3, индий вводят в количестве 10¹⁸ - 3 · 10²⁰ см^-3. Изобретение относится к электронной и металлургической промышленности, в частности к производству полупроводниковых материалов. Цель изобретения повышение однородности распределения удельного сопротивления в объеме кристаллов и снижение концентрации точечных дефектов в них. П р и м е р 1. Выращивали кристаллы германия методом Чохральского на стандартной установке П-17 в атмосфере аргона. Направление выращивания было [III] скорости выращивания, вращения кристалла и тигля были равны соответственно: 3 мм/мин, 60 мм/мин, 10 мм/мин. Шихта во всех экспериментах состояла из 200 г германия, содержащего основную легирующую примесь и дополнительную примесь (примеси). Их вводили в элементарном виде. Выращивали кристаллы весом 2/3 от массы шихты диаметром приблизительно 20 мм. В шихту, содержащую сурьму, дополнительно вводили свинец. Было выращено три группы кристаллов с различной концентрацией свинца и сурьмы в тигле. В первой группе концентрации сурьмы и свинца были соответственно 1·10¹⁷ и 5·10¹⁸ см^-3, во второй 1·10¹⁷ и 1·10¹⁹ см^-3, в третьей 3·10¹⁷ и 1·10²⁰ см^-3. Было выращено также два кристалла из расплава, содержащего только сурьму с концентрацией в шихте 1·10¹⁷ см^-3. На полученных кристаллах определяли: концентрацию электрически активной сурьмы по измерению эффекта Холла C_ISb, концентрацию точечных дефектов (дефектов недислокационного типа) С_д и разброс удельного сопротивления ρ в верхнем и нижнем поперечных сечениях кристаллов и по их длине в процентах. С_д определяли травлением стандартном травителе для выявления дислокаций по ГОСТУ 16153-80. Удельное сопротивление измеряли четырехзондовым методом по ГОСТ 24393-80. На кристаллах, особенно сильно легированных, с помощью рентгеновской топографии или металлографическим анализом определяли концентрацию мелкодисперсных включений С_вк. Указанные измерения были выполнены на кристаллах, полученных во всех примерах. У кристаллов первой и второй групп С_д 0, разброс r в поперечных сечениях ≅ ± 3% по длине 15% у кристаллов третьей группы С_д ≈10² см^-2, разброс удельного сопротивления такой же, как у первых двух групп. У кристаллов, выращенных из расплава, содержащих только сурьму, разброс r ≈ ± 7%,, а по длине 30% Кристаллы, выращенные из расплава с концентрациями сурьмы 1·10¹⁷ и свинца 5·10²⁰ см^-3, имели С_д 5·10² см^-2, разброс ρ в поперечном сечении ± 8% по длине 24% П р и м е р 2. Выращивали кристаллы германия из расплава, содержащего мышьяк. Условия выращивания были, как в примере 1. В шихту дополнительно вводили олово. Было выращено три группы кристаллов с различными концентрациями мышьяка и олова. Кристаллы первой группы выращивали из расплава, содержащего мышьяк и олово с концентрациями соответственно 5·10¹⁶ и 3·10¹⁸ см^-3, во второй группе мышьяка 1·10¹⁷, олова - 1·10²⁰ см^-3 и в третьей: мышьяка 5·10¹⁶, олова 10¹⁹ см^-3. У всех кристаллов С_д 0, разброс r в поперечном сечении ≅ ± 3% а по длине у кристаллов первой и второй группы 12% в третьей приблизительно 10% у кристаллов, выращенных из расплава, содержащего мышьяк 10¹⁷ и висмут 10¹⁹ см^-3, разброс r в поперечном сечении 7% по длине 25% У полученных кристаллов измеряли концентрацию кислорода оптическим методом. Эталоном был германий марки ГЭС 40 с концентрацией 2·10¹⁶ см^-3. Концентрация кислорода в кристаллах всех трех групп была 4·10¹⁴ см^-3. Концентрация кислорода в кристаллах, полученных в примере 1, была ничтожна (полоса, свойственная кислороду, не была выявлена). П р и м е р 3. Выращивали кристаллы германия из расплава, содержащего мышьяк. Условия выращивания были, как в примере 1. В шихту дополнительно вводили индий и олово в элементарном виде. На полученных кристаллах измеряли те же параметры, что в примере 1. Было выращено четыре группы кристаллов с различными концентрациями мышьяка, индия и олова в шихте. В первой группе мышьяка, индия и олова были соответственно 2·10¹⁸, 1·10¹⁸, 1·10²⁰ см^-3, во второй 2·10¹⁹, 5·10¹⁸, 10¹⁸ см^-3, в третьей 2·10¹⁹, 1·10²⁰, 5·10¹⁸ см^-3. В четвертую группу входили кристаллы, выращенные из расплава, легированного только мышьяком с концентрацией 2·10¹⁹ см^-3. У кристаллов первых трех групп C_д 0, разброс r в поперечном сечении ≅ ± 3% по длине не более 15% С_вк 0, концентрация электронов была в 1,5 2,5 раза больше, чем в кристаллах четвертой группы. У последних кристаллов С_вк 10², разброс в поперечном сечении 6, по длине 23% С_вк ≈ 10² см^-2. П р и м е р 4. Выращивали кристаллы германия, легированные галлием, в условиях, описанных в примере 1. Галлий вводили в шихту в элементарном виде с концентрацией 8·10¹⁹ см^-3 и дополнительно элемент индий с концентрациями 5·10¹⁸, 1·10¹⁹ см^-3. У полученных кристаллов разброс r в поперечном сечении ≅ ± 3% по длине 10% С_вк 0, С_д 0. У кристаллов, легированных галлием до такой же концентрации C_вк ≈ 10² см^-2, C_д 0, разброс r3096 в поперечном сечении 5, а по длине 15% П р и м е р 5. Выращивали кристаллы германия, легированные сурьмой в условиях, описанных в примере 1. Концентрация сурьмы в расплаве во всех случаях была 10¹⁹ см^-3. В шихту (расплав) дополнительно вводили индий и свинец. Концентрация свинца была 5·10¹⁸, 10¹⁹ и 5·10²⁰ см^-3, а индия 5·10¹⁸ см^-3. У кристаллов германия, выращенных из расплавов с концентрациями свинца 5·10¹⁸, 10¹⁹ см^-3, C_д 0, C_вк 0, разброс удельного сопротивления в поперечном сечении 3% по длине приблизительно 10% а в случае концентрации свинца 10¹⁹ см^-3 6% Концентрация сурьмы (электронов), измеренная по эффекту Холла, была в 1,8 раза больше, чем при легировании только сурьмой.

Формула изобретения

1. Способ получения кристаллов германия из расплава, включающий введение в расплав основной легирующей примеси и дополнительной легирующей примеси с последующим выращиванием кристаллов, отличающийся тем, что, с целью повышения однородности распределения удельного сопротивления в объеме кристаллов и снижения концентрации точечных дефектов в них, в качестве дополнительной примеси берут элементарные свинец, олово, индий или их смеси. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что олово или свинец вводят в количестве 10¹⁸ 10²⁰ см^-3. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при получении кристаллов германия, содержащих основную легирующую примесь в количестве более 3 · 10¹⁷ см^-3, индий вводят в количестве 10¹⁸ 3 · 10²⁰ см^-3.

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000

Извещение опубликовано: 27.12.2000        

---