Правильная ссылка на эту страницу
http://az-design.ru/Support/HardWare/Sony/A19860310Elc016.shtml

Как изготовить пластины с высоким содержанием кислорода

Токио. Иногда изготовителям кристаллов желательно иметь пластины с высоким содержанием кислорода. Поэтому фирма Sony Corp. сделала шаг в неожиданном направлении и модифицировала свою технологию выращивания кристаллов в магнитном поле так, чтобы можно было изготовлять пластины с избыточным содержанием кислорода в монокристаллической решетке. Пластины, богатые кислородом, должны хорошо подходить для изготовления ЗУ и биполярных аналоговых схем, так как они обеспечивают внутреннее геттерирование, захватывая металлические загрязнения из расплава.

Новый метод позволяет получать меньшие плотности дефектов у поверхности пластин, чем это может быть обеспечено в случае обычного метода Чохральского. Поэтому применение пластин с высоким содержанием кислорода позволяет рассчитывать на более высокий выход годных приборов. Фирма Sony предполагает вскоре использовать эти пластины при изготовлении ЗУ.

Новый процесс реализован на базе технологии, разработанной фирмой Sony около шести лет назад и получившей название метода Чохральского в магнитном поле (MCZ — magnetic field Czochralski); в ней для подавления движения в расплаве1{Электроника, 1980, №15, с.18} используется «вертикальное» или «горизонтальное» магнитное поле. Патент, полученный фирмой, предполагает использование метода и для выращивания других полупроводниковых материалов. Например, фирма Nippon Telegraph and Telephone Corp. применяет его для выращивания арсенида галлия. Фирма Sony уже выдала лицензии на использование метода MCZ фирме Monsanto Co. (США) и нескольким японским фирмам — изготовителям пластин.

Возможность управления окружающими условиями в методе MCZ означает, что параметры процесса можно варьировать с целью подгонки характеристик материала для различных приборов. Метод позволяет получать уменьшенное содержание кислорода в кристаллической решетке (примерно до 10% содержания, характерного для обычных пластин) или, наоборот, увеличивать его. Для некоторых приборов, таких, как мощные тиристоры и ПЗС-датчики, лучше подходит низкое содержание кислорода, а другие приборы выигрывают в случае повышенного его содержания.

Условия, характерные для нового процесса MCZ, позволяют выращивать слитки с содержанием кислорода примерно до 2,8*1018 атом/см3. При использовании обычных методов даже концентрацию кислорода около 2*1018 атом/см3 получить трудно. Кроме того, скорость выращивания слитков может быть увеличена до 1,6—2,0 мм/мин, что примерно вдвое превосходит обычный показатель. При этом колебания концентрации легирующих примесей вблизи поверхности слитка и плотность внутренних дефектов остаются малыми. Более высокое содержание кислорода в новом процессе обеспечивается в результате того, что при вращении тигля возрастает скорость, с которой плавленый кварц (двуокись кремния) растворяется в расплаве.

Так как движение в расплаве может регулироваться, становится возможным использование углеродных нагревателей, сконструированных таким образом, что нагрев производится с заданным распределением температуры в расплаве. Заданное распределение температуры является основным фактором, способствующим уменьшению плотности поверхностных дефектов. В стандартном методе Чохральского температура в горизонтальных слоях расплава различна, но почти постоянна при переходе от центра к краям (см. рисунок). Температура минимальна у вершины и заметно возрастает до некоторой глубины, после чего опять уменьшается.

В стандартном методе Чохральского температура в расплаве быстро изменяется вдоль центральной оси (слева). Фирма Sony использует магниты для регулировк
В стандартном методе Чохральского температура в расплаве быстро изменяется вдоль центральной оси (слева). Фирма Sony использует магниты для регулировки как распределения температуры, так и содержания кислорода в кристалле (справа).

В новом процессе имеется горячая зона вокруг периферии расплава, а изменение температуры вдоль центральной оси от верхней до нижней части расплава уменьшается. Слиток быстро охлаждается по мере вытягивания из расплава.

Кислород, расположенный в междоузлиях у поверхности пластин, выводится в процессе начальных технологических операций. В результате образуется область с низким содержанием кислорода, в которой создаются приборы. Кислород во внутреннем объеме имеет меньшую тенденцию к выпадению из раствора, чем в случае обычных пластин. Причина этого заключается в том, что число дефектов в пластине, которые могут действовать как центры выпадения из раствора, гораздо меньше. Плотность дефектов у поверхности снижается от 10—1000 см-2 практически до нуля. Механические свойства, такие, как высокотемпературная прочность, также улучшаются.

Хотя для процесса MCZ требуются значительные затраты на приобретение магнитов и оплату электроэнергии, потребляемой ими по заявлению фирмы Sony, увеличение скорости выращивания слитков, обеспечиваемое в новом методе, более чем компенсирует эти затраты [No.10, pp.24,29].

Чарлз Л. Коэн

Выходные данные:

Журнал "Электроника" том 59, No.05 (738), 1986г - пер. с англ. М.: Мир, 1986, стр.26

Electronics Vol.59 No.09 March 03, 1986 A McGraw-Hill Publication

Electronics Vol.59 No.10 March 10, 1986 A McGraw-Hill Publication

Раздел: ОБОЗРЕНИЕ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ

Тема:     Материалы





Дата последнего изменения:
Thursday, 21-Aug-2014 09:10:44 MSK


Постоянный адрес статьи:
http://az-design.ru/Support/HardWare/Sony/A19860310Elc016.shtml