И.С. Кутовой, И.Н. Радченко
4
Таким образом, при высокотемпературном (1450 °С) вакуум-
ном отжиге в течение 30 ч концентрация мышьяка в расплаве может
быть уменьшена с
ж
19
3
0
2, 2 10 ат/см
N
до
17
3
ж
0
1,15 10 ат/см
.
t
N
При этом удельное электрическое сопротивление
возрастает от
0,004 до 0,18 Ом
см.
На последующем этапе роста кристалла, во-первых, продолжает-
ся испарение мышьяка из расплава (с уменьшенной на сечение кри-
сталла площади испарения) и, во-вторых, начинает «работать» кри-
сталлизационная составляющая очистки.
С учетом обоих механизмов очистки конечная (после окончания
роста) концентрация мышьяка в кристалле может быть рассчитана по
формуле
эф
1
тв
ж
эф 0
(1 )
,
п
K K
x
t
N K N g
где
тв
x
N
— концентрация мышьяка в кристалле, ат/см
3
;
эф
K
— эф-
фективный коэффициент распределения кремния в мышьяке;
g
—
доля закристаллизовавшегося расплава;
и
п
F K
f S
— коэффициент,
учитывающий испарение мышьяка из расплава при росте кристалла.
Значение
эф
0,529
K
и
0,652
п
K
рассчитывали для реальных
параметров загрузки и роста на установке «Редмет-30М». Расчет
тв
x
N
при подстановке этих значений показывает, что сочетание высокотем-
пературного отжига в течение 30 ч с последующей кристаллизацией
расплава методом Чохральского позволяет получить кристаллы крем-
ния, в которых содержание мышьяка уменьшается с начальной концен-
трации в загрузке
ж
19 3
0
2, 2 10 см
N
до
тв
16
3
(4...6) 10 ат/см ,
x
N
что
соответствует
= 0,3…0,4 Ом
см.
Полученное теоретическое значение удельного электрического
сопротивления (подтвержденное результатами реальных процессов
роста) свидетельствует о том, что данный материал не может быть
напрямую использован в процессах роста мультикремния, так как для
этой операции значение
у исходного кремния должно быть не ме-
нее 1,5…2 Ом
см. Дальнейшее увеличение степени очистки кремния
от мышьяка может быть достигнуто вследствие повторной перера-
ботки полученного кристалла описанным методом, но это приведет к
существенному увеличению затрат.
Наиболее приемлемым был признан вариант, при котором в исход-
ную загрузку помимо кремния, сильно легированного мышьяком (в ко-
личестве не более 30 % (мас.)), добавляли материал с
= 1,5…3 Ом
см
(не менее 70 % (мас.)), который состоял, как правило, из возвратных от-
ходов после роста кристаллов кремния методом Чохральского и отхо-
