И.С. Кутовой, И.Н. Радченко
2
пушкой в условиях вакуума (на уровне
2
5 10 Па),
при котором
примеси, обладающие большим коэффициентом испарения, выводят-
ся из расплава. При этом установлено существенное уменьшение со-
держания фосфора, кальция и алюминия, однако концентрация ряда
других примесей остается практически на начальном уровне. Кроме
того, методы переработки, описанные в этих статьях, являются до-
статочно энергозатратными, ресурсоемкими и рассчитаны на перера-
ботку небольших объемов кремния.
Подобная ситуация позволила предположить [4], что односта-
дийный процесс очистки исходного кремния не всегда позволяет до-
стичь требований для SoG-Si в связи с тем, что используемый крем-
ний загрязнен, как правило, несколькими примесями с различными
физико-химическими свойствами. Процесс очистки должен состоять
из нескольких стадий, каждая из которых ответственна за уменьше-
ние концентрации определенного набора примесей или использует
различные механизмы очистки.
В качестве таких дополнительных методов очистки в работе [4]
указаны гидрофобные методы (обработка кремния кислотами), шла-
кование (переход примесей из кремния в шлак или флюс), барботаж
(пропускание газов через расплав кремния), сплавные методы (уда-
ление примесей кристаллизацией сплавов кремния, например сплава
Si + Al) и др. За редким исключением данные методы пока не нашли
широкого применения в промышленных масштабах, в том числе в
связи с использованием в некоторых из них высокотоксичных мате-
риалов.
Еще одним широко известным и проработанным методом
уменьшения концентрации примесей в кремнии является метод кри-
сталлизационной очистки [5, 6], основанный на различии коэффици-
ентов распределения примеси между жидкой и твердой фазами
(в данном случае в расплаве кремния и его кристаллизующейся ча-
сти). Коэффициенты распределения таких примесей, как N, Ti, Cr, Fe,
Co, Ni, Cu, Zn, находятся в диапазоне
4
6
10 ...10 ,
что свидетельству-
ет об эффективности кристаллизационной очистки. В то же время у
примесей групп IIIA (B, Al, Ga) и VA (P, As, Sb) коэффициент рас-
пределения близок к единице, что усложняет очистку от них одним
только кристаллизационным методом.
В настоящей работе приведены результаты теоретического рас-
чета степени очистки кремния от мышьяка при последовательном
совмещении процессов высокотемпературного вакуумного отжига и
кристаллизационной очистки при росте кристаллов методом Чо-
хральского. При этом на стадии отжига часть мышьяка удаляется из
расплава кремния в процессе испарения. После начала вытягивания
кристалла происходит дополнительная кристаллизационная очистка
и продолжается испарение мышьяка со свободной поверхности рас-
