Надчисті структурно досконалі монокристали кремнію для детекторів і приймачів випромінювання

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ

ХЕРСОНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

УДК 621. 315. 592 (088. 8)

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук

Надчисті структурно досконалі монокристали кремнію для детекторів і приймачів випромінювання

05. 27. 06. - технологія, обладнання та виробництво електронної техніки

ТРУБІЦИН Юрій Васильович

Херсон - 2001ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

надчистий структурний досконалий монокристал

Актуальність тими. На основі напівпровідникового кремнію (Si) сьогодні виготовляється більше 85% твердотільних електронних пристроїв різного призначення. За останнє десятиріччя виробництво монокристалічного Si зберігало стійку тенденцію не менш 10% -го щорічного приросту його обсягів.

Монокристали Si, що використовуються для виготовлення детекторів і фотоприймачів випромінювань, одержують винятково методом бестигельной зонної плавки (БЗП). Вони повинні мати питомий електричний опір (ПЭО) не менш 1000 Ом. см, n- чи p-тип електропровідності. Одночасно потрібно забезпечити обмеження по вмісту електричноактивних домішок (В, Р) на рівні не більш 1. 1013 см-3, домішок О і С -не більш 5. 1016 см-3, домішок важких і лужних металів не більш 5. 1013 см-3. Крім того, успіх застосування такого матеріалу в приладах визначається високою однорідністю об'ємного розподілу цих домішок, високим значенням величини часу життя нерівноважних носіїв заряду (н. н. з.), досконалістю кристалічної структури. Умовно такий кремній називають “надчистим” чи “високоомним”.

До 80-х років у країні була відсутня промислова технологія одержання надчистого монокристалічного Si внаслідок вкрай низького виходу в готову продукцію. Потреба в такому матеріалі для спеціального приладобудування за наступні роки зросла більш ніж у 30 разів, а на початку 90-х досягла 1500 т для створення великомасштабних колайдерів.

До моменту початку даних досліджень був відсутній системний науковий підхід до створення промислової технології отримання надчистого детекторного Si методом БЗП і, зокрема, не було чітких уявлень про взаємозв'язок технологічних факторів вирощування з електрофізичними параметрами монокристалів кремнію.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. В роботі систематизовано результати досліджень автора по одержанню надчистих монокристалів Si на Запорізькому титано-магниєвому комбінаті (ЗТМК) у галузевій лабораторії бестигельної зонної плавки. Роботу з 1994р. було продовжено автором в лабораторії напівпровідникових матеріалів Державного науково-дослідного і проектного інституту титану в рамках Держзамовлень по науково-технічних програмах в якості наукового керівника та відповідального виконавця: Національна програма України «Критичні технології» (Постанова Кабміну України № 310 від 16. 03. 94.) тема № 10-94-94, № Держрегістрації 0194V040076 «Розробка базових технологій і устаткування великотонажного виробництва сировини і високо чистих напівпровідникових матеріалів для ВОЛЗ, електронної й електротехнічної промисловості України»; “Нові речовини і матеріали” Мінпромполітики і Міннауки України тема 10-94-150, № Держрегістрації 0194V012771 «Розробити Державну програму розвитку виробництва напівпровідникових матеріалів в Україні»; тема 10-95-105, № Держрегістрації 0195V023451 «Розробити промислову технологію одержання монокристалічного кремнію, стійкого до впливу зовнішніх факторів на устаткуванні ЗТМК»; тема 10-95-164, № Держрегістрації 0196V017249 «Розробити технологію виробництва трихлорсилану, полікристалічного і монокристалічного кремнію для одержання об'ємних монокристалів діаметром 150-200 мм і устаткування для виготовлення з них пластин»; «Комплексна програма розвитку кольорової металургії України на період до 2010 року» (Постанова Кабміну України № 1917 від 18. 10. 99р.).

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є розробка і впровадження промислової технології одержання надчистих структурно-досконалих монокристалів Si з завданими електрофізичними параметрами для фотоприймачів і детекторів іонізуючих випромінювань на основі дослідження впливу технологічних факторів процесу бестигельного зонного вирощування, а також до- і післяростових хіміко-фізичних обробок на їхнє формування. Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі задачі:

Встановити основні закономірності керованого очищення стрижнів Si вертикальною БЗП, розробити методи інтенсифікації зонного очищення; розробити модель і виконати розрахунки оптимальних параметрів режиму очищення стрижнів Si для досягнення завданого рівня чистоти і типу електропровідності.

Визначити основні закономірності керованого вирощування надчистих структурно досконалих монокристалів Si з завданими електрофізичними параметрами, дослідити причини і джерела апаратурних забруднень.

Розробити й обґрунтувати методи прецизійного легування надчистих монокристалів Si спеціальними домішками.

Об'єкт дослідження - процес одержання методом БЗП надчистих і структурно досконалих монокристалів Si для фотоприймачів і детекторів іонізуючих випромінювань.

Предмет дослідження: вихідний полікристалічний Si і спеціально очищені та леговані монокристали кремнію, одержані методом БЗП.

Наукова новизна отриманих результатів полягає в тім, що:

1. Розроблено і експериментально підтверджено повний комплект математичних моделей для розрахунку технологічних режимів одержання вихідгого полікристалічного Si і бестигельного зонного очищення і вирощування надчистих монокристалів Si з завданими електрофізичними і структурними параметрами.

2. Визначено основні механізми утворення фізико-хімічних процесів, що визначають відтворюваність, точність і однорідність легування кремнію з газової фази; встановлено, що основними джерелами забруднення Si домішками С і О на рівні 5. 1016 см-3 є ростова апаратура та залишкова атмосфера.

3. Вперше запропоновано, науково обґрунтовано і реалізовано в промисловому виробництві принципово нові технологічні процеси:

- метод співвісного безперевантажувального вертикального бестигельного зонного очищення стрижнів Si;

- метод пульсаційного бестигельного зонного очищення і вирощування монокристалів Si;

- метод низькотемпературної і радіаційно-термічної реабілітації електрофізичних параметрів надчистих бездислокаційних монокристалів Si і збільшення їхньої пластичності при механічних обробках;

- метод одержання точноскомпенсованих високоомних монокристалів Si n і p-типів електропровідності для фотоприймачів і детекторів ядерних випромінювань на основі нейтронного і гамма-трансмутаційного легування.

4. Розроблено методики дослідження характеру розподілу і поводження домішок C, Fe, P, In, Ga, Na, H і Ar у процесі вирощування й обробки надчистих монокристалів Si з використанням радіоактивних індикаторів.

Практичне значення отриманих результатів полягає в тім, що:

Розроблено і впроваджено промисловий спосіб багатопрохідного безперевантажувального бестигельного зонного очищення стрижнів полікристалічного Si діаметром до 105 мм. Розроблено промислову серію індукційних теплових систем для групового, індивідуального, безпереван-тажувального бестигельного зонного очищення стрижнів Si різного призначення і вирощування бездислокаційних монокристалів діаметром 25-105 мм.

Розроблено і впроваджено методику добору вихідного полікристалічного Si, придатного для виготовлення надчистих монокристалів Si детекторної якості.

Розроблено і впроваджено у промислове виробництво термічний метод після- ростової оптимізації і реабілітації електрофізичних параметрів монокристалів Si для збільшення виходу в готову продукцію.

Розроблено і впроваджено у промислове виробництво високо відтворювані технології легування монокристалів кремнію різними домішками: В і Р з газової фази в процесі вирощування монокристалів; Ga з концентрацією 5. 1015- 1017 см-3; нейтронною трансмутацією. Розроблено технологію гамма-трансмутаційного легування Si і проведено порівняльні іспити в приладах.

Розроблено і запроваджено комплекс спеціальних технологічних прийомів збільшення , зменшення неоднорідності розподілу ПЕО по перетину і довжині монокристалів; усунення механічних напруг у вирощуваних кристалах.

Практична цінність отриманих результатів підтверджується 41 авторським посвідченням і патентами на винаходи.

Особистий внесок здобувача. Дисертація є узагальненням результатів досліджень, виконаних автором, під його керівництвом або при його визначальній участі. Автором особисто сформульовано основні задачі досліджень і висновки, розроблено базові математичні моделі технологічних процесів, здійснено метрологічне забезпечення досліджень. У роботах із співавторами йому належить основний творчий внесок у постановку задач і підготовку об'єктів досліджень, проведення експериментів, виконання вимірів, розрахунків і інтерпретацію отриманих результатів. В основних працях за темою дисертації, які підготовлено у співавторстві і перелік яких наведено наприкінці автореферату, особистий внесок автора полягає в тому, що він особисто визначив основні завдання дослідження та сформулював висновки у працях (2, 4, 10, 19, 31, 40, 44), сформулював ідею і дав наукове обґрунтування досліджень у працях (5, 6, 14, 21, 28, 32, 38, 41), особисто розробив базові математичні моделі технологічних процесів у працях (3, 9, 17, 34, 42, 43, 45, 46), брав безпосередню участь у постановці задач та підготовці об'єктів дослідження у працях (1, 12, 16, 22, 27, 33), розробив методику проведення експериментів у працях (7, 13, 15, 23, 29, 354, 39), безпосередньо виконував виміри, розрахунки і інтерпретацію отриманих результатів у працях (8, 11, 18, 20, 30, 36, 37).

Апробація роботи. Основні результати роботи викладено та обговорено більше, ніж на 30 конференціях, симпозіумах і нарадах, у тому числі: Всесоюзній конференції з радіаційної фізики напівпровідників і близьких матеріалов (Ташкент 1984), XI науково-технічна нарада з фотоелектромагнітнх напівпровідників і теплових приймачів випромінювання (Москва 1985), VII, VIIІ Всесоюзній конференції з методів отримання і анализу високочистих речовин (Горький 1985, 1988), VI Всесоюзній конференції з росту кристалів (Єреван 1985), III Всесоюзній конференції “Моделювання росту кристалів” (Рига 1989), Міжнародній конференції «Перспективні матеріали твердотільної електроніки. (МТЕ и ТП-90) « (Міньск. 1990), International Cоnference “Silicon-90” (Roznov pod Radhostem, Czechoslovakia 1990, Interrnational conference “Heat and mass transfer in technologycal process” (Jurmala 1991), Third International Conference “Scientific and Business Silicon-92» (Roznov pod Radhostem, Czechoslovakia 1992), XIV Українській конференції з неорганічної хімії (Київ 1996),. І Всеросійскій конференції з матеріалознавства і фізико-хімічним основам технологій отримання легованих кристалів кремнию («Кремний-96») (Москва 1996), International conference «Advanced materials» AM'99. Symposium B. Functional materials for information recording and radiation monitoring (Kiev 1999), ІІ Всеросійскій конференції з матеріалознавства і фізико-хімічним основам технологій отримання легованих кристалів кремнию («Кремний-2000») (Москва 2000), XI конференції з хімії високочистих речовин (Нижній Новгород 2000), ІІІ Міжнародній конференції з благородних і рідкисних металів (БРМ-2000) (Донецьк 2000).

За підсумками виконаної роботи отримано нові науково обґрунтовані результати у технології одержання надчистого Si, що підтверджено сертифікатом “Постійно діючої виставки-колекції речовин особливої чистоти” АН СРСР у 1991р. Одержані кристали апробовано в дослідному і серійному виготовленні спеціальних приладів, з позитивними наслідками, про що свідчать відповідні акти и відгуки.

Публікації. Основні положення дисертації відображено в 46 наукових працях, у тому числі 26 статтях в наукових журналах і збірках наукових праць, 20 описах до винаходів і патентів. Загальний авторський список наукових праць в області технології напівпровідникового Si містить більш 130 найменувань.

Структура й обсяг дисертації. Дисертація включає вступ, 5 розділів, основні висновки і бібліографію. Повний обсяг дисертації складає 376 сторінок, у тому числі 92 рис. на 32 стор., 85 таблиці на 54 стор., список з 388 джерел використаної літератури на 41 стор.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі охарактеризовано сучасний стан досліджуваної проблеми, обґрунтовано актуальність обраної теми, сформульовано мету і задачі дослідження, розкрито наукову новизну і практичне значення отриманих результатів, наведено конкретні наукові результати і положення, що виносяться на захист, а також дані повпровадженню, апробації і публікації основних результатів.

У першому розділі (“Стан і тенденції виробництва монокристалічного кремнію з високими показниками якості і технологічності для детекторів і приймачів випромінювань”) сформульовано загальні й уточнено спеціальні вимоги, що пред'являються до напівпровідникових матеріалів для детекторів іонізуючих випромінювань і фотоприймачів. Надано аналіз функціональних параметрів високочистого Si і визначено ступінь їхнього впливу на характеристики приладів. Розглянуто основні стадії сучасного виробництва напівпровідникового Si і обгрунтовано вибір БЗП як основного напрямку в одержанні монокристалів Si спеціальної якості. Виконано порівняльний аналіз якості полікристалічного і монокристалічного Si різних виробників, розглянуті позитивні і негативні сторони технологічних процесів його одержання з трихлорсилану (ТХС), діхлорсилану (ДХС) і моносилану (МС). Проаналізовано економічні аспекти і тенденції сучасного виробництва і світового ринку напівпровідникового Si. Визначено реальні можливості внеску України у світове виробництво напівпровідникового кремнію і, зокрема, для виробництва детекторів іонізуючих випромінювань і фотоприймачів.

У другому розділі дисертації (“Методика проведення досліджень, застосовуване устаткування і матеріали”) наведено класифікацію основних і допоміжних матеріалів, методів їхнього дослідження й аналізу, ростового і допоміжного технологічного устаткування. Як вихідний об'єкт досліджень обрано стрижні полікристалічного Si діаметром 20-120 мм, віготвлених з ТХС, ДХС і МС із застосуванням спеціальних методів очищення від домішок В, Р і зважених часток: термофорезу, паросепарації, реакційної і низькотемпературної ректифікації, термодистиляції й ін. Також досліджувався полікристалічний Si, легований у процесі осадження домішкою Р до концентрації 3-5. 1014 см-3.

Вирощування здійснювали в глибокому вакуумі з залишковим тиском не більш 1, 3. 10-4Па, або в динамічній газовій атмосфері аргону з надлишковим тиском 1, 7. 105 Па, а також у присутності активуючих добавок хлорвміщуючих компонентів на серійних установках БЗП “Кристал 502”, “Кристал 206”, “Кристал 107”, “Кристал 108”, “Кристал 109”, “Кристал 109М”, що включають реконструйовані в ході досліджень і розробки технології вузли і механізми.

Для БЗП процесів очищення полікристалічного Si застосовували кремнієві ініціюючі кристали з ПЕО не менш 1000 Омсм діркового типу електропровідності з поперечним перетином ~25мм2, а для вирощування бездислокаційних монокристалів - затравки спеціальної разорієнтації.

Глибоке очищення Ar здійснювали на установці каталітичного поглинання сорбцією С-2689 (ГИРЕДМЕТ, Сu-Ni каталізатор + фільтр із пористого Ti), “MANN 04B” (Японія, цеоліти і Сu-Ni каталізатор), “TAJO SANSO” (Японія, цеоліти і Zr каталізатор).

Механічну обробку кремнієвих зразків проводили алмазним відрізним (ДСТ 10110) і шліфувальним (ТУ 2-037-142) інструментом з розміром алмазного зерна 25-60 мкм. У процесі досліджень і розробки технології для визначення кількісних і якісних параметрів Si використано як стандартні (ТУ 48-4-3/9-91Е, ТУ 48-4-363 Додаток 2, ЦМТУ 05-89, МВІ 48-0513, ДСТ 19658, Додаток 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 8а, 9 і ASTM: F 47, F 81, F 82, F 84, F 121, F 123, F 391, F 574, F 951, F 1188, F 1535-94), так і спеціально розроблені методики [Ц1-Ц4]. Вимірювали концентрацію О и С, вміст донорних і акцепторних домішок, електропровідність, тип електропровідності, час життя н. н. з., структурні і кристалографічні характеристики.

Крім зазначених вище якісних параметрів високочистого кремнію, визначався залишковий вміст домішок методами ІЧ-спектроскопії, фотолюмінісценції, нейтронно-активаційного аналізу, рентгенофлюоресцентного аналізу (РФА) ; характер розподілу газових домішок і домішок С, Fe, P, Na, In і Ga визначали з використанням радіоактивних ізотопів.

У третьому розділі дисертації (“Розробка спеціальної технології одержання й очищення вихідного полікристалічного кремнію”) узагальнено результати експериментальних досліджень властивостей полікристалічного Si на основі ТХС, ДХС і МС, отриманого в промислових умовах. Порівняльний аналіз домішкового складу полікристалічного Si різних виробників “Wacker”, ФРН (ТХС), “Hemlock”, США (ТХС), “Shin Etsu”, Японія (МС) і ЗТМК, Україна (ТХС, ДХС і МС) свідчать, що по граничному вмісту електрично активних домішок вітчизняний Si поступа- ється закордонному як по домішках класичних донорів, так і по рекомбінаційних мікродомішках Fe, Ag, Сu, Мо і Ni. Найбільш принадним з погляду вмісту домішок В і Р є полікристалічний Si на основі МС, незважаючи на відносно більш високий вміст у ньому домішок С і О. Виявлено, що домішки В і Р нерівномірно розподілені в об'ємі полікристалічного стрижня, а на показнику однорідності сильно відбива-ється початковий момент процесу осадження (температура прутка більше 600оС), через те, що перші шари, активно адсорбують апаратурні забруднення. Виміри ПЕО шайб полікристалічного Si, відрізаних від стрижнів у радіальному напрямку, показали аномальне зниження цього показника у центральній та периферійній областях перетину (див. рис. 1).

Використання спеціально розробленого безконтактного методу вимірювання ПЕО (установка “Сибір-”) стрижнів полікристалічного Si перед їхньою гомогенізацією зонною плавкою дозволило запропонувати і розробити новий експериментально-аналітичний спосіб визначення концентрації донорних і акцепторних домішок, що враховує неоднорідність розподілу домішок у кожнім стрижні і дозволяє внести відповідну корекцію в призначуваний режим очищення. Для цього від кожного процесу відбирається полікристалічний стрижень-супутник діаметром D1, що потім піддається механічному калібруванню до діаметра D2. На основі обчислених значень і для кожного з діаметрів, визначено оптимальне число проходів зони, необхідних для одержання монокристаллу з завданим номіналом значення ПЕО. Досліджено вплив динамічних технологічних параметрів процесу вертикальної БЗП (швидкості переміщення зони і частоти струму, що надходить на індукційний нагрівач) на інтенсивність вакуумного кристалізаційного очищення, що оцінювалася експериментально визначеним ефективним коефі-цієнтом m, який враховує як сегрегацію, так і випар домішок і дорівнює відношенню середніх значень ПЕО вихідних і перекристалізованих стрижнів Si. Оскільки надчистий Si належить до слабких твердих розчинів, залежність між концентрацією й ПЕО носить лінійний характер і можна прийняти m ~ k. Запропо-нована Циглером [Ц5] кількісна оцінка випару при БЗП не враховує впливу форми зони розплаву і вимагає прямого виміру концентрації домішок у вихідному і закристалізованому стрижнях. Збільшення ефективності очищення, тобто k k0 при сталості швидкості переміщення зони розплаву і коефіцієнта дифузії має місце лише зі зменшенням товщини дифузійного шару 0. В свою чергу, товщина дифузійного шару як функція числа Рейнольдса залежить від швидкості потоків у розплаві, оскільки

Re = ы l / v (1)

де ы - швидкість потоків у рідині; l - характерний лінійний розмір; v - кінематична в'язкість.

Тенденції 0 і k k0 виконуються при зростанні значення швидкості потоків, тобто за активації процесів масообміну. Використовуючи експериментальні значення m, можна визначити середні швидкості струмів у розплаві. Так, наприклад, для стрижнів діаметром 76 мм при співвісному розташуванні частин стрижнів, що плавляться, вона складе величину 8, 74 см/с, а для не співвісного розташування лише 0, 52 см/с. Співвісне розташування стрижнів при БЗП відрізняється від не співвісного більш сильним електромагнітним зв'язком розплавленої зони й індукційного нагрівача. При цьому, плин розплаву для випадків співвісного розташування вісей характеризується числом Re > 3000, тобто як турбулентне, а для не співвісного Re > 400, тобто як ламінарне. Турбулізація потоків призводить до зростання інтенсивності діючих процесів масопереносу, що сприяє інтенсифікації перемішування розплаву. У практичній роботі необхідно враховувати подвійний характер впливу електромагнітного поля індуктора на інтенсифікацію процесів масообміну у зоні розплаву. З одного боку, електромагнітне поле викликає механічний вплив на розплав у радіальному напрямку, тобто перпендикулярно осі кремнієвого стрижня. Внаслідок того, що електричний струм не збігається по фазі з магнітною індукцією і відстає у часі на 1/8 періоду, створюється синхроний з частотою поля пульсуючий механічний тиск на поверхню розплаву. При цьому 7/8 періоду механічний вплив спрямовано усередину розплаву і 1/8 періоду - зсередини до поверхні. Сила механічного впливу електромагнітного поля є функцією його частоти [Ц6]:

, (2)

де Р - питома потужність, передана в розплав; - магнітна проникність; - питомий електричний опір; - частота електромагнітного поля.

Таким чином, дисіпація енергії електромагнітного поля в механічну в цьому випадку приводить до того, що 90% енергії витрачається на деформацію рідкої фази і 10% на створення в ній механічних коливань.

З іншого боку, електромагнітний вплив викликає в розплаві магнітогідродинамічний ефект, що діє в площині, перпендикулярній площині індуктора, тобто в напрямку вектора магнітної індукції. При цьому швидкість виникаючого потоку прямо пропорційна квадрату частоти електромагнітного поля [Ц7]. Встановлено, що результуюча дія обох факторів прямо пропорційна частоті, що і пояснює ефект збільшення інтенсивності очищення із збільшенням частоти живильного струму. Проведені дослідження дозволили уточнити механізми очищення Si від домішок і визначити напрямок інтенсифікації процесу одержання надчистих монокристалів Si. Для дозволених частот 1, 76; 2, 8 і 5, 28 МГц інтенсивність очищення збільшується в співвідношенні 1: 1, 4: 1, 7. Залежність коефіцієнта очищення m описується емпіричним виразом:

Звідки можна визначити необхідну кількість очисних проходів з урахуванням завданого ступеня компенсації основної домішки, завданого рівня ПЕО, діаметра кремнієвого стрижня і частоти електромагнітного поля.

Якісний і кількісний склад металевих домішок у полікристалічному Si в процесі багатопрохідного очищення визначалася методом РФА. Коефіцієнти очищення металевих домішок у Si методом БЗП, усереднені по ряду вимірів склали для різних елементів: K - 0, 46; Ca - 0, 45; Ti - 0, 45; V - 0, 42; Cr - 0, 44; Fe - 0, 43; Ni - 0, 43; Cu - 0, 44; As - 0, 27; Sr - 0, 31; Nb - 0, 31; Mo - 0, 35; Ag - 0, 45; Cd - 0, 44; Sn - 0, 71; Ba - 0, 4; La - 0, 37; Ce - 0, 39. З отриманих даних випливає, що для більшості металів їхня концентрація за один прохід розплавленої зони зменшується приблизно на півпорядку, а з кожним наступним проходом ефективність зонного очищення металевих домішок знижується. Така залежність характерна для всіх металевих домішок, виявлених у Si. При цьому ефективність очищення елементів практично не залежить від їхньої атомної маси. Крім очікуваних супутніх забруднень власним тлом ростового устаткування небажані забруднення можуть надходити в Si на будь-яких передільних операціях, зокрема, при виникненні електричного пробою у високочастотному індукційному нагрівачі у виді іонізації залишкової атмосфери для плавки у вакуумі, чи у виді плазмової дуги при плавці в атмосфері інертного газу. Істотні забруднення металевими домішками виникають і при контакті недостатньо охолоджених кристалів із пристроями вивантаження, транспортування і збереження. З ростом числа необхідних очисних проходів зростають витрати і безповоротні втрати Si. Для рішення цих проблем запропоновано і реалізовано пульсаційнний метод переміщення розплавленої зони уздовж стрижня. Сутність способу полягає в забезпеченні циклічності руху зони розплаву, що складається з поступальних (див. Рис. 2) чи зворотно-поступальних циклів (див. Рис. 3). Зв'язок кількості пульсацій n, швидкостей поступального і зворотного переміщення, а також сумарної швидкості вирощування V можна записати у такий спосіб:

Апаратурне оформлення нового способу БЗП було реалізовано на базі крокових двигунів типу ШДС-4-1, 8-50, Ш2, 65/5-0, 3 і блоків програмування КМ 3111, МІКРОДАТ“Злиток” встановлених на серійній установці “Кристал - 109М”.

Стикування мікропроцесорного комплексу з кроковими двигунами створило передумови для автоматизації процесу вирощування кристалів методом БЗП. Розробка програмного забезпечення дозволила не тільки роздільно керувати переміщенням верхнього і нижнього штоків, але й швидкістю переміщення зони, кількістю проходів зон, із завданим кроком і циклічністю, довжиною поступального і поворотного проходів. Можливість роздільного керування параметрами процесу БЗП дозволила також вишукати додаткові резерви підвищення ефективності зонного кристалізаційного очищення у порівнянні з класичною концепцією Пфанна [Ц8]. Керовані параметри, що можуть зміщати оптимум процесу, включають: ефективний коефіцієнт розподілу, що може бути змінений, наприклад, перемішуванням розплаву чи накладенням поперечного електричного і (чи) магнітного полів, що викликають відповідно електродифузію домішок чи зміну сил поверхневого натягу розплаву (ефект Марангоні) ; швидкість переміщення зони: підвищена швидкість дозволяє збільшити число проходів за одиницю часу, а низькі швидкості дають кращу величину ефективного коефіцієнту; довжина зони розплаву: довга зона сприяє більш швидкому початковому очищенню, тому що рухом границі розподілу домішки, що відтискуються, розбавляються в більшому об'ємі матеріалу, коротка зона дозволяє досягти кращого кінцевого розподілу домішок, що, зокрема, важливо для єлементів з величиною ефективного коефіцієнту, близьким до одиниці.

Вирощування бездислокаційних монокристалів пульсаційнним методом призвело майже до дворазового зменшення осьової і радіальний макро- і мікро- неоднорідності розподілу ПЕО. Так, мікронеоднорідність розподілу ПЕО для рівня 2000 Ом. см електронного типу електропровідності не перевищує 14-15%.

У четвертому розділі “Розробка технологічних і апаратурних принципів легування і вирощування методом БЗП монокристалів кремнію із спеціальними властивостями” наведено розроблені технологічні регламенти одержання надчистих монокристалів Si n- і p-типу електропровідності. По одній зі схем вихідний полікристалічний Si легують Р, потім очищають до завданого рівня ПЕО, по іншій - застосовується глибоке очищення вихідного полікристалічного Si з одержанням монокристалічних стрижнів p-типу електропровідності, з яких практично вилучено Р. Далі здійснюється легування Р очищених стрижнів у процесі вирощування монокристалів методом БЗП, або легування вирощених монокристалів методом ядерних перетворень.

Визначено необхідні умови легування Si з газової фази в процесі вирощування. Однією з основних задач при легуванні з газової фази є створення контрольованого потоку маси легуючої речовини з урахуванням впливу стаціонарних і нестаціонарних процесів усередині ростового обсягу. Вимір теплопереносу дозволяє визначати масу газового потоку і базується на сталості рівня питомої теплопровідності (Ср) газу у всьому діапазоні значень поточних величин тиску і температури. Відсутність лінійного рівномірного розподілу ПЕО у початковій частині кристала пов'язана з процесами гідролізу, окислювання, дисоціації як галогенних, так і гідридних легуючих з'єднань у присутності слідів вологи і О, що у виді залишкової атмосфери адсорбується на внутрішній поверхні ростової камери, технологічному оснащенні і газопроводах. Тривалість процесу релаксації потоку маси легуючої речовини добре погоджується з даними по тривалості процесу вимивання адсорбованої залишкової атмосфери з ростової камери продувкою над- чистим Ar з поточним фіксуванням вмісту O, N і вологи на вході і виході. Превентивні заходи для усунення адсорбованої атмосфери за допомогою глибокого вакуумування, прогріву, галогенідного прокачування чи їхні комбінації приводять до гомогенізації розподілу легуючої домішки по довжині вирощеного кристалу і значно підвищують відтворюванність процесу легування.

Далі викладено результати досліджень по вирощуванню надчистих бездислокаційних монокристалів Si (з присутністю залишкових домішок B і P на рівні не більш 1012 і 1013см-3, відповідно), глибоко легованих Ga (5. 1015-3. 1017см-3) для виготовлення монолітних детекторів ІЧ-діапазону спектру випромінювань. Для точної компенсації залишкової домішки В використовувався метод НТЛ. Неоднорідність розподілу домішки Ga по довжині монокристалів склала (5-12) % і (2-10) % у радіальному перетині. Мікронеоднорідність розподілу ПЕО, вимірювана з кроком 100 мкм, склала (10-20) %, що вдвічі менше, ніж для випадку легування Р. Величина ефективного часу життя основних носіїв заряду при Т== 10 К, частоті сигналу 70 Гц, фоні 8. 1012 квант/см2. с і величині тягнучого поля Е==250 В/см, перевищувала 2. 10-8 с у 50% зразків, а при Е=400 В/см - у 90% зразків.

Аналіз ІЧ-спектрів пропускання різнотовщинних зразків легованого Ga кремнію дозволив обрати найбільш придатні значення товщини в залежності від концентрації В і Р: 2 мм-для концентрацій 2, 5. 1013 2, 5. 1014см-3; 4 для концентрацій 7. 1012 2, 5. 1013см-3; 10 мм - для концентрацій В і Р менш 7. 1012см-3. Нижню межу виявлення В і Р у Si (Ga), обмежено рівнем шумів і при товщині вимірюваного зразка 10 мм склав ~1. 1012см-3. Верхню межу виміру концентрації В і Р обмежено інтерференційними явищами при використанні тонких (<1 мм) зразків і при товщині близько 2 мм складає 2, 5. 1014 см-3. При вивченні спектрів пропускання Si з концентрацією Ga 1. 1014 5. 1015 см-3 крім смуг поглинання, обумовлених наявністю в кремнії залишкових В і Р, виявлено додатково 7 смуг поглинання, що відповідають переходам у збуджені стани [Ц9]. На відміну від роботи [Ц9] смугу поглинання, що відповідає переходам ls-2p4, зареєстровано у вигляді дублетної смуги з енергетичною відстанню між дублетами 0, 25 мэВ. Для кількісної оцінки концентрації Ga у Si доцільно використовувати смугу поглинання, що відповідає переходам 1s- 2p1 яка має максимум при хвильовому числі 470, 7±0, 5 см-1. Коефіцієнт зв'язку Ga стосовно до зазначеної смуги поглинання при реєстрації її з дозволом 1см-1 виявився рівним (8, 6±0, 9). 1014см-2. Його отримано шляхом зіставлення спектрів пропускання з холлівськими вимірами концентрації Ga, виконаними на тих самих зразках кремнію. Застосування даного значення коефіцієнту зв'язку дозволяє контролювати вміст Ga у кремнії для зразків товщиною 2-10 мм у межах величин концентрацій від 5. 1013 до 5. 1015 см-3.

Одержання монокристалів по іншій технологічній схемі набагато більш працевмістке, але дозволяє домогтися більш високих показників якості і підвищити наскрізний вихід у готову продукцію. Розроблено методику розрахунку очікуваного відносного відхилення ПЕО очищеного кристала Рзад з відносним відхиленням сумарного коефіцієнту очищення, відносним відхиленням рівня по В У, а також з величинами Рисх; У; Рзад і m, обумовленого виразом:

Неточність легування NР в процесі БЗП складає звичайно 20-30%. Отже, з використанням легування в процесі БЗП забезпечити, наприклад, завдання отримання монокристалів n-типу з ПЕО>5000 Ом. см з достатньою відтворюваністю можливо тільки при вихідному в >15 000 Ом. см. Набагато більш високу точність легування (NР= 510%) забезпечує лише нейтронна трансмутація. У цьому випадку монокристали з зазначеними параметрами можуть бути отримані навіть із Si, що має рівень чистоти по В в 4000 Ом. см. При легуванні методом НТЛ монокристалів діркового типу електропровідності з інверсією типу електропровідності в електронний необхідна доза легування - Nнтл визначається з наступного вираження:

(6)

де Рзад- ПЕО монокристала n-типу електропровідності після НТЛ, Ом. см; Рисх - ПЕО монокристала р-типу електропровідності до НТЛ, Ом. см.

Коефіцієнт легування F, обумовлений як співвідношення концентрацій Р після і до НТЛ, визначається за формулою:

З метою зменшення неоднорідності розподілу ПЕО по довжині монокристала і більш точного влучення в завданий діапазон ПЕО здійснено НТЛ пластин, попередньо відрізаних від монокристалів і згрупованих по діапазонам ПЕО. Діаметр і товщина пластин складали 76 мм і ~ 0, 7 мм, відповідно. Діапазон вихідного ПЕО склав (5-60). 103 Ом. см р-типу електропровідності. Відтворюваність процесу легування пластин перевищує відтворюваність легування об'ємних монокристалів. Так, 40% пластин ввійшли в діапазон ПЕО від 5000 до 20 000 Ом. см і 67% пластин потрапили в діапазон від 5000 до 30 000 Ом. см n-типу електропровідності. Метод НТЛ використовували також для одержання високоомних монокристалів р-типу електропровідності шляхом компенсації надлишкових акцепторів трансмутаційним Р. При цьому 75% усіх монокристалів мали неоднорідність менш ±25%, з них 25% кристалів мали неоднорідність менш ±15%. Трансмутаційне нейтронне легування здійснювалося у теплових колонах реакторів РМБК-1000 Чорнобильської АЕС, ВВР-М Київського інституту ядерних досліджень АН України, Інституту ядерної фізики АН Узбекистану м. Улугбек (Ташкент) і НДІ ядерної фізики м. Томськ, у дослідницьких реакторах ВО “Маяк” м. Челябінськ і філії НДФХІ м. Обнінск.

З монокристалів, отриманих традиційним методом і методом НТЛ, було виготовлено фотодіоди на довжину хвилі 25 мкм. Вихід придатних приладів з монокристалів Si, що пройшли НТЛ, у 2-3 рази вище у порівнянні з традиційним матеріалом. З високоомних НТЛ монокристалів n-типу електропровідності виготовлялися світлосильні телескопічні детектори великої чуттєвої площі ( 8 см2) і об'му, а також поверхнево-бар'єрні детектори (див. табл. 1 і 2). Виготовлення і дослідження приладових структур проводилося спільно з фахівцями Московського інженерно-фізичного інституту. Отримані розрішення Е по -частках і - електронам внутрішньої конверсії порівняно з величинами Е вищих класів поверхнево-бар'єрних детекторів такої ж чуттєвої площі, які виготовлено з надчистого нелегованого Si.

Монокристали БЗП Si після НТЛ піддавалися порівняльним іспитам на радіаційну стійкість шляхом опромінення зразків швидкими реакторними нейтронами в інтервалі флюєнсів 1. 10111. 1014 нейтрон/см2. Коефіцієнт ушкодження (К) визначали відповідно до вираження

де n - час життя н. н. з. після опромінення; исх - вихідний час життя н. н. з.

Для монокристалів, що пройшли НТЛ К = 6. 10-5с-1, а для контрольних монокристалів коефіцієнт ушкодження склав К = 8. 10-5с-1. Таким чином, радіаційна стійкість НТЛ монокристалів на 33% вище традиційних.

Таблиця 1

Результати іспитів фотодіодів з монокристалічного кремнію, отриманого методом БЗП, і з застосуванням НТЛ технології

Таблиця 2

Вихідні і кінцеві параметри монокристалічних пластин до (p-Si) і після (n-Si) НТЛ і параметри розрішення поверхнево-бар'єрних детекторів з них

Обґрунтовано і реалізовано новий напрямок використання методу ядерних перетворень, а саме - метод трансмутаційного легування гамма-квантами (ГТЛ) для перекомпенсації надлишкової донорной домішки шляхом уведення третьої - акцепторної домішки Al. Оскільки Al у Si є акцептором, метод ГТЛ дозволяє скоротити тривалість очищення за рахунок компенсації трансмутаційним Al надлишкових донорных домішок. Такий технологічний варіант істотньо спрощує задачу отримання високоомного n-Si. Для одержання завданого ПЕО зад у кінцевому монокристалі необхідну дозу гамма-опромінення NГТЛ визначають у залежності від ПЕО вихідного монокристала (исх), виходячи з наступного вираження

Як метод НТЛ, так і метод ГТЛ підвищує ступінь компенсації. Після ГТЛ ступінь компенсації збільшується і описується виразом:

де Al - ПЕО, обумовлений домішкою Al, введеного в результаті ГТЛ.

Al визначають у залежності від ПЕО вихідного монокристала (исх) і завданого ПЕО монокристала після ГТЛ (зад) у такий спосіб:

Розрахунки показали, що неоднорідність розподілу домішки Al (Al) пов'язана з вихідними і кінцевими величинами неоднорідності розподілу ПЕО наступним чином:

исх і исх вимірюють у вихідному монокристалі - заготовці; В і У визначають у контрольному зразку, що відбирається від партії полікристалічного Si, з якого виготовлено вихідні монокристали; зад і зад є параметрами готової продукції. Встановлено, що неоднорідність розподілу ПЕО у монокристалах діркового типу електропровідності після ГТЛ зменшується, а в монокристалах електронного типу електропровідності - збільшується. Це пояснюється зменшенням у першому випадку і збільшенням у другому випадку ступеню компенсації. Для мінімізації впливу ступеню компенсації на неоднорідність розподілу ПЕО після ГТЛ, запропоновано і випробувано сканування вузьким пучком гамма-квантів по перетину монокристала таким чином, щоб забезпечити зміну дози гамма-випромінювання по радіусу монокристала з профілем, зворотним (дзеркальним) профілю ПЕО вихідного монокристалу. Тим самим, на ділянці з максимальною концентрацією Р забезпечується збільшена доза квантів, а на ділянці з мінімальною концентрацією Р - зменшена. Здійснено цикл експериментів по одержанню високоомних монокристалів електронного типу електропровідності з ПЕО5 КОм. см із використанням ГТЛ (разом з Політехнічним інститутом м. Санкт-Петербург, Інститутом атомної енергії ім. І. В. Курчатова м. Москва). Генерація гальмових гамма-квантів з енергією 18-20 МэВ здійснювалася на прискорювачі електронів високих енергій “Факел” (Ео~30 МэВ) при використанні конвертора з W. Режим потоку гамма-квантів визначався струмом в імпульсі ~0, 6А при тривалості і частоті імпульсу відповідно 4, 0 мкс і 40 Гц. Параметри детекторів (див. табл. 3), виготовлених із Si легованого методом ГТ (спільно з лабораторією спектроскопії напівпровідників Білоруського Держуніверситету, м. Мінськ) показали, що незважаючи на те, що ПЕО для Si ГТЛ у 3 рази менше, ніж для Si традиційної БЗП, мають порівнянні електричні характеристики.

Введення в об'єм надчистих монокристалів Si (де рівні концентрації основної домішки і концентрації, электроактивних дефектно-домішкових центрів порівнянні) спеціальних легуючих добавок: ізовалентних домішок (ІВД) - Ge, Sn, Hf у концентрації більш 5. 1018 см-3 і розсіяних елементів (РЕ) - Er, Ho, Dy, Gd, Yb, Lu у концентрації більш 1. 1015см-3 впливає на стан комплексів крапкових дефектів і процеси дефектно-домішкової взаємодії; знижує вміст у кремнії фонових домішок Au, Cu, Na, Fe, Ti, W і С за рахунок збільшення ефективності сегрегації; знижує вміст у Si оптично активного О до концентрації менш 2. 1015 см-3; знижує вміст у Si домішки Р, що сприяє зменшенню ступеня компенсації і, отже, приводить до збільшення осьової і радіальної однорідності розподілу ПЕО; призупиняє формування ростових нелінійних дефектів і збільшує ф. Крім того, відбувається призупинення генерації оптично активних центрів при термічному і ядерному впливі на монокристалічний Si, причому максимальний ефект виявляється в кисневміщуючому матеріалі. Вирощений в умовах додаткового легування РЕ і ІВД Si, є перспективним матеріалом у виробництві приладів, для яких мінімальний вміст технологічних домішок є визначальним, зокрема, наприклад, детекторів іонізуючих випромінювань.

Таблиця 3

Порівняльні параметри детекторів, виготовлених з високоомного БЗП і ГТЛ Si n -типу електропровідності

У п'ятому розділі дисертації (“Дослідження впливу технологічних факторів на рівень чистоти і структурної досконалості вирощуваних монокристалів”) викладено методичні основи спеціально розроблених і апробованих методик дослідження поводження в Si таких актуальних домішок як H2, Ar, Na, C, P, Fe, In, Ga. Наведено результати досліджень по встановленню джерел забруднень при одержанні надчистого монокристалічного Si методом авторадіометрії з використанням радіоактивних ізотопів (РАІ) 3H, 85Кr, 32P, 33P, 22Na, 14C,, 72Ga, 59Fe і 55Fe.. Встановлено, що в ході БЗП не відбувається забруднень монокристалів Si залізом від сталевих частин камери установки і розташованого в ній технологічного оснащення. Джерела забруднень Fe варто шукати на попередніх і наступних стадіях виготовлення і використання напівпровідникового Si. Джерела забруднення С слід виявляти як на попередніх БЗП стадіях технологічного процесу, так і у ростовому устаткуванні БЗП, зв'язаних з такими елементами технології, як герметизуючи олії ущільнень штоків і ВЧ-фідера, а також зворотний потік робочого тіла вакуумних насосів у ростовий обсяг камери. Наявність на поверхні вихідних стрижнів Si забруднюючих мікродомішок не усувається за рахунок випару при високотемпературному нагріванні, а призводить до переходу цих домішок у монокристал у процесі перекристалізації. Втілення забруднюючих домішок у зростаючий кристал відбувається більш інтенсивно при БЗП в атмосфері Ar, ніж у глибокому вакуумі. Визначено, що домішки Fe, C, In, Ga і P розподіляються по смугах росту, повторюючи форму фронту кристалізації, і інтенсивно відтіснюються у хвіст злитка. Сумарний коефіцієнт перехіду вуглецьвміщуючих забруднень складає величину 8, 4. 10-2%. Загальний вміст вуглецевих забруднень, що проникають усередину ростового об'єму у виді олій обумовлює постійний рівень концентрації домішки С в Si 1016-1017 см-3.

Для підвищення нижньої межі визначення концентрації О в Si до рівня 3. 1014 см-3 досліжували температурну залежність ІЧ-спектра поглинання при температурі рідкого гелію (ТНе). Зіставлення значень концентрації О, визначеної по поглинанню при Т300К, з відповідними значеннями, отриманими при температурі 15К дозволило обчислити коефіцієнт калібрування для визначення концентрації кисню в Si при цій температурі. Він виявився рівним 1, 7. 1016см-2. З залученням низькотемпературних ІЧ-вимірів і результатів радіоактиваційного аналізу встановлено, що монокристали Si, вирощені методом БЗП у вакуумі з числом проходів зони розплаву не менш трьох, містять О в концентрації менше 4. 1014 см-3. Кристали Si, вирощені за зазначеною технологією, можуть бути застосовані для виготовлення еталонних зразків. Їхнє використання як зразків порівняння при вимірах концентрації О за диференціальною методикою приводить до істотного поліпшення надійності вимірів концентрації О в діапазоні 3. 1014 - 1. 1016 см-3.

Досліджено залежність величини ф від параметрів процесу вирощування надчистих монокристалів і показано можливості її збільшення за допомогою післяростових обробок. Газове середовище вирощування, великі діаметри і великі швидкості вирощування в сполученні з повільною швидкістю охолодження сприяють досягненню найвищих значень ф у надчистих БЗП монокристалах Si. Обов'язковою умовою усунення впливу металевих домішок на ф є багатопрохідне зонне очищення. Визначено оптимальні режими низькотемпературної термообробки (ТО), що сприяє збільшенню ф (середовище ТО - повітря; температура ТО - 350оС; швидкість підйому температури - (20-40) град/хв; час витримки при температурі 350оС - (1-3) год; швидкість охолодження монокристалів- (0, 5-1) град/хв) і вплив наступних технологічних обробок - механічного калібрування і хімічного полірування на цей параметр. Механічна обробка не дає стійкого підвищення ф, у той час як поліруюче травлення дозволяє збільшувати цей параметр. Поєднання низькотемпературної попередньої ТО перед НТЛ із високотемпературною ТО в хлорвміщуючий атмосфері після НТЛ сприяє збільшенню однорідності розподілу ПЕО і ф.

На основі аналізу критеріїв теплообмінних процесів визначено умови вирощування бездислокаційних монокристалів Si із завданим типом мікродефектів. Розроблено технологічні режими, при яких можливе вирощування монокристалів тільки з мікродефектами D -типу, що поліпшують основні параметри приладових структур. Разом з ВО “Перетворювач” м. Запоріжжя проведено дослідження процесів формування багатошарових тиристорних та діодних структур, виготовлених з бездислокаційних монокристалів Si з різним набором мікродефектів (див. табл. 4 і 5).

Таблиця 4

Електричні параметри діодних структур при різних температурних іспитах

Таблиця 5

Електричні параметри тиристорних структур при температурних іспитах

Радіаційні дефекти, введення яких не впливає на рівень і характер електропровідності, є ефективними стоками механічно ініційованих кристалографічних порушень і, тим самим, збільшують пластичність монокристалічного Si, отриманого методом БЗП.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ І ВИСНОВКИ

Розроблено науково-методичні принципи, пакет відповідних математичних моделей для розрахунку і виконано еаспериментальне дослідження:

- параметрів вихідного полікристалічного Si, придатного для одержання надчистих монокристалів Si;

- технологічних режимів бестигельного зонного очищення полікристалічного Si;

- технологічних режимів вирощування надчистих структурно досконалих монокристалів Si з завданими електрофізичними параметрами.

Науково обгрунтовано, досліджено, розроблено і реалізовано у промисловому виробництві принципово нові технологічні безконтейнерні процеси:

- метод співвісного безперевантажного вертикального бестигельного зонного очищення стрижнів полікристалічного Si діаметром до 105 мм;

- метод пульсаційного бестигельного зонного очищення полікристалічних стрижнів і вирощування монокристалів Si;

- метод дегазації ростового об'єму і активації газового середовища з метою зниження вмісту домішок О і С при вирощуванні монокристалів Si;

- метод керованого вирощування бездислокаційних монокристалів БЗП-Si з завданим типом мікродефектів кристалічної структури;

- метод післяростової низькотемпературної і радіаційної реабілітації електрофізичних і структурних параметрів монокристалів Si;

Розроблено технологічні й апаратурні принципи легування і вирощування методом БЗП надчисих і структурно досконалих монокристалів Si із спеціальними властивостями в тому числі:

- легування монокристалів з газової фази в процесі вирощування, заснованого на врахуванні хіміко-фізичної взаємодії легуючих компонентів і залишкової атмосфери;

- нейтронно-трансмутаційного і гамма-трансмутаційного легування, для одержання точно скомпенсованих високоомних монокристалів Si з підвищеною однорідністю розподілу ПЕО і радіаційною стійкістю для детекторів і приймачів випромінювань;

- вирощування надчистих бездислокаційних монокристалів Si, глибоко легованих галієм із твердої фази (5. 1015-3. 1017 см-3), з метою виготовлення монолітних детекторів інфрачервоного діапазону спектра випромінювань;

- легування надчистих монокристалсв кремнію ізовалентними домішками - Ge, Sn, Hf у концентрації більш 5. 1018 см-3 і розсіяними елементами - Er, Ho, Dy, Gd, Yb, Lu у концентрації більш 1. 1015 см3 з метою впливу на дефектно - домішковий стан, зниження вмісту в Si фонових домішок Au, Cu, Na, Fe, Ti, W, P, O, С та зменшення ступеня компенсації основної легуючої домішки і збільшення осьової і радіальної однорідності розподілу значень ПЕО.

Розроблено, метрологічно забезпечено і апробовано в промисловій практиці комплекс методик дослідження в Si найбільш актуальних домішок (H2, Ar, Na, C, P, Fe, In, Ga з використанням радіоактивних ізотопів 3H, 85Кr, 32P, 33P, 22Na, 14C, 114In, 72Ga, 59Fe і 55Fe). Встановлено джерела апаратурних і технологічних забруднень при одержанні надчистого монокристалічного кремнію.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ОПУБЛІКОВАНІ В РОБОТАХ

Трубицын Ю. В., Лев Л. Р., Неймарк К. Н., Дудавский С. И., Осовский М. И. Опыт выращивания профилированных прутков кремния на установке ”Кристалл 502” с использованием электромагнитного формообразователя //Труды IX совещания по получению профилированных кристаллов и изделий способом Степанова и их применение в народном хозяйстве. -Ленинград, 1982г. - С. 208-213.

Неймарк К. Н., Трубицын Ю. В., Захаров О. А. Исследование распределения углерода в монокристаллах кремния// Цветные металлы. - 1989. - № 1. - С. 85-86.

Трубицын Ю. В., Неймарк К. Н., Червоный И. Ф. Получение высокочистых монокристаллов кремния методом бестигельной зонной плавки// Высокочистые вещества. - 1989. - №3. - С. 129-135.

Шкляр Б. Л., Данковский Ю. В., Трубицын Ю. В. Определение бора, фосфора и галлия в кристаллах кремния, легированного галлием// Высокочистые вещества. - 1989. - №5. -С. 49-53.

Трубицын Ю. В., Неймарк К. Н., Червоный И. Ф. Анализ и поведение металлических примесей в полупроводниковом кремнии// Цветные металлы. - 1990. - №1. - С. 87-88.

Неймарк К. Н., Трубицын Ю. В., Червоный И. Ф. Влияние технологических обработок на время жизни н. н. з. в высокоомном монокристаллическом кремнии// Цветные металлы. - 1990. - №6. - С. 79-81.

Дудченок В. В., Неймарк К. Н., Трубицын Ю. В., Фалькевич Э. С., Червоный И. Ф. Получение высокочистых монокристаллов кремния большого диаметра методом бестигельной зонной плавки// Proc. International Cоnference “Silicon-90”. Roznov. 5-9 November 1990. - Ostrava. - 1990. - V. 1. - P. 130-133.

Трубицын Ю. В., Фалькевич Э. С., Неймарк К. Н., Червоный И. Ф. Интенсификация процесса очистки стержней кремния индукционной бестигельной зонной плавкой// Неорганические материалы. - 1991. - Т. 27. - №5. - 887-889.

Неймарк К. Н., Трубицын Ю. В., Червоный И. Ф. Применение критерия Био при моделировании процесса бестигельной зонной плавки кремния// Цветные металлы. - 1991. - №6. - С. 47-48.