Надчисті структурно досконалі монокристали кремнію для детекторів і приймачів випромінювання

Неймарк К. Н., Трубицын Ю. В., Червоный И. Ф. Высокочистый кремний для детекторов ионизирующих излучений// Высокочистые вещества. - 1992. - №2. - С. 134-140.

Неймарк К. Н., Трубицын Ю. В., Червоный И. Ф., Фалькевич Э. С. Влияние термообработок на электрофизические параметры высокочистых монокристаллов кремния// Неорганические материалы. - 1992. - Т. 28. - №5. - С. 1106-1108.

Анцюнас В. И., Неймарк К. Н., Трубицын Ю. В., Червоный И. Ф., Шкляр Б. Л. БЗП-кремний, легированный Ga для ИК-фотоприёмников // Высокочистые вещества. - 1992. - №4. - С. 102-107.

Шкляр Б. Л., Трубицын Ю. В., Засядьвовк А. М. Особенности измерения концентрации кислорода в кремнии при температуре 15 К // Журнал прикладной спектроскопии. - 1992. - Т. 57. - № 1-2. - С. 134-138.

Трубицын Ю. В., Неймарк К. Н., Анцюнас В. И. Визуализация и анализ распределения примесей в высокочистом кремнии с использованием радиоактивных трекеров // Цветные металлы. - 1992. - №7. С. 44-48.

Неймарк К. Н., Трубицын Ю. В., Червоный И. Ф. Оптимизация условий обработки кристаллов кремния бестигельной зонной плавкой // Цветные металлы. - 1992. - №9. - С. 47-50.

Neimark K. N., Trubitsyn Y. V., Falkevich E. S., Chervony I. F. Usage of nuclear conversion technique for producing high-resistivity silicon// Proc. Third International Conference “Scientific and Business Silicon-92”. - Roznov pod Radhostem, Czechoslovakia. - Nov 3-4, 1992. - С. 81-84.

Neimark K. N., Trubitsyn Y. V., Falkevich E. S. A new method For silicon float zone melting // Proc. Third International Conference “Scientific and Business Silicon-92”. - Roznov pod Radhostem, Czechoslovakia. - Nov 3-4, 1992. - С. 180-184.

Неймарк К. Н., Трубицын Ю. В., Фалькевич Э. С., Червоный И. Ф. Использование метода ядерных превращений для получения высокоомного кремния // Высокочистые вещества. - 1993. - №2. -C. 53-61.

Неймарк К. Н., Трубицын Ю. В., Червоный И. Ф., Фалькевич Э. С. Тепло- и массоперенос на участке разращивания монокристалла кремния методом бестигельной зонной плавки с индукционным нагревом // Металлургическая и горнорудная промышленность. - октябрь-декабрь 1993. - №4. - С. 40-43.

Неймарк К. Н., Трубицын Ю. В., Червоный И. Ф. Влияние атмосферы выращивания монокристалов кремния на их качественные характеристики // Цветные металлы. - 1993. - №10. - С. 41-43.

Трубицын Ю. В., Червоный И. Ф., Неймарк К. Н. Влияние технологических параметров процесса бестигельной зонной плавки кремния на возникновение микродефектов в его монокристаллах// Неорганические материалы. - 1994. - Т. 30. - №4. - С. 568-569.

Трубіцин Ю. В., Фалькевич Е. С., Червоний І. Ф. Критерії теплообмінних процесів при вирощуванні монокристалів кремнію методом безтигельної зонної плавки // Вісті академії інженерних наук України. - 1994. - №3. - С. 29-34

Неймарк К. Н., Трубицын Ю. В., Червоный И. Ф. Влияние частоты электромагнитного поля на тепло- и массообменные процессы при бестигельной зонной плавке// Металлургическая и горная промышленность. - 1994. - №2 (172) апрель-июнь. - С. 43-45.

Трубицын Ю. В. Проблемы легирования монокристаллического кремния из газовой фазы при выращивании методом бестигельной зонной плавки // Теория и практика металлургии. - 1999. - №1. - С. 18-19.

Трубицын Ю. В. Экспериментальное определение источников и уровня загрязнения углеродом высокочистого БЗП-кремния // Цветные металлы. -1999. -№12. -С. 69-72.

Трубицын Ю. В. Усовершенствование метода бестигельной зонной очистки кремния // Металлургия (Сб. научных трудов). -Запорожье: ЗГИА. - 2000. -Вып. 3. -С. 40-45.

А. с. 1505084 СССР, МКИ С 30 В 13/00, 29/06. Способ получения кристаллов кремния / Трубицын Ю. В., Неймарк К. Н., Червоный И. Ф., Шагун А. В., Шкляр Б. Л., Бондарь Г. Н. (СССР). -№4221865/23-26; Заявлено 03. 04. 87; ДСП-2с.

А. с. 1496328 СССР, МКИ С 30 В 13/00, 29/06. Способ получения бездислокационных монокристаллов кремния / Трубицын Ю. В., Оленец В. А., Неймарк К. Н., Анцюнас В. И., Кравцов А. А., Червоный И. Ф. (СССР). -№ 4285377/23-26; Заявлено 15. 07. 87; ДСП-2с.

А. с. 1513955 СССР, МКИ С 30 В 13/00, 29/06. Способ получения слитков кремния/ Трубицын Ю. В., Неймарк К. Н., Червоный И. Ф., Брюхацкий А. Г. (СССР). -№4207312/23-26; Заявлено 09. 03. 87; ДСП-2с.

А. с. 1545664 СССР, МКИ С 30 В 13/00, 29/06. Способ получения бездислокационных монокристаллов кремния для силовых полупроводниковых приборов / Трубицын Ю. В., Шейхет Э. Г., Латышенко В. Ф., Рыбак Р. И., Павлынев Я. И., Синенко В. Т., Краснобаева И. П., Червоный И. Ф., Фалькевич Э. С., Неймарк К. Н. (СССР). -№4281821/23-26; Заявлено 13. 06. 87; ДСП-6с.

А. с. 1559782 СССР, МКИ С 30 В 13/20, Н 05 В 6/40. Индуктор для бестигельной зонной плавки / Трубицын Ю. В., Дудченок В. В., Заврагин Ю. Н., Кравцов А. А., Осовский М. И., Червоный И. Ф. (СССР). -№4443811/23-26; Заявлено 28. 03. 88; ДСП-3с.

А. с. 1589685 СССР, МКИ С 30 В 13/20. Индуктор для бестигельной зонной плавки / Трубицын Ю. В., Червоный И. Ф., Дудченок В. В., Неймарк К. Н., Анцюнас В. И., Дудавский С. И. (СССР). -№4616838/23-26; Заявлено 08. 12. 88; ДСП-2с.

А. с. 1603860 СССР, МКИ С 30 В 13/20, 29/06. Способ обработки монокристаллов кремния / Трубицын Ю. В., Критская Т. В., Неймарк К. Н., Нечипоренко Ю. Л., Червоный И. Ф., Кустов В. Н., Шаховцов В. И., Шиндич В. Л., Бидуха В. И., Думбров В. И., Фалькевич Э. С., Ахтман М. И. (СССР). -№4484438/23-26; Заявлено 19. 09. 88; ДСП-3с.

А. с. 1610943 СССР, МКИ С 30 В 13/00, 13/20, 29/06. Способ очистки стержней кремния бестигельной зонной плавкой/ Трубицын Ю. В., Неймарк К. Н., Силаков Г. И., Фалькевич Э. С., Лебедев А. К., Рубцов В. П., Семёнов Е. С. (СССР). -№4659428/23-26; Заявлено 06. 03. 89; ДСП-3с.

А. с. 1649853 СССР, МКИ С 30 В 13/00, 29/06. Способ выращивания монокристаллов кремния / Трубицын Ю. В., Неймарк К. Н., Анцюнас В. И., Червоный И. Ф., Дудченок В. В. (СССР). -№4716894/26; Заявлено 11. 07. 89; ДСП-3с.

А. с. 1651595 СССР, МКИ С 30 В 13/00, 29/06, G 01 N 27/02. Способ определения содержания бора в поликристаллическом кремнии / Трубицын Ю. В., Червоный И. Ф., Неймарк К. Н., Гашенко В. С. (СССР). -№4728844/26; Заявлено 08. 08. 89; ДСП-2с.

А. с. 1665730 СССР, МКИ С 30 В 13/20. Индуктор для бестигельной зонной плавки / Трубицын Ю. В., Дудченок В. В., Фалькевич Э. С., Неймарк К. Н., Червоный И. Ф. (СССР). -№4746377/26; Заявлено 22. 08. 89; ДСП-3с.

А. с. 1727414 СССР, МКИ С 30 В 13/00, 29/06. Способ выращивания бездислокационных монокристаллов кремния/ Трубицын Ю. В., Дудченок В. В., Силаков Г. И., Фалькевич Э. С., Червоный И. Ф. (СССР). -№4816049/26; Заявлено 07. 0390; ДСП-3с.

А. с. 1695710 СССР, МКИ С 30 В 13/08, 33/00, 29/06. Способ получения навесок металлического галлия для легирования кристаллов кремния при бестигельной зонной плавке/ Трубицын Ю. В., Анцюнас В. И., Шагун А. В., Неймарк К. Н. (СССР). -№4813388/26; Заявлено 12. 04. 90; ДСП-3с.

А. с. 1736204 СССР, МКИ С 30 В 13/00, 29/06. Способ получения кристаллов кремния/ Трубицын Ю. В., Анцюнас В. И., Кравцов А. А., Неймарк К. Н., Червоный И. Ф. (СССР). -№4753339/26; Заявлено 26. 09. 89; ДСП-6с.

А. с. 1748468 СССР, МКИ С 30 В 31/20, 33/00, 29/06. Способ получения монокристаллов кремния/ Трубицын Ю. В., Неймарк К. Н., Фалькевич Э. С., Червоный И. Ф., Сикора В. И., Ластовецкий В. Ф. (СССР). -№4845476/26; Заявлено 03. 05. 90; ДСП-4с.

А. с. 1771217 СССР, МКИ С 30 В 13/00, 29/06. Способ получения высокоомных монокристаллов кремния р-типа электропроводности/ Трубицын Ю. В., Неймарк К. Н., Червоный И. Ф., Силаков Г. И., Каптюх Б. Я., Шкляр Б. Л. (СССР). -№4909474/26; Заявлено 11. 02. 91; ДСП-3с.

А. с. 1817490 СССР, МКИ С 30 В 13/20, 29/06. Способ очистки стержней кремния/ Трубицын Ю. В., Прус В. П., Рехтман А. А., Хомякова Х. В., Неймарк К. Н. (СССР). -№4931315/26; Заявлено 25. 04. 91; ДСП-3с.

А. с. 1824955 СССР, МКИ С 30 В 13/00, 29/06. Способ получения монокристаллов кремния/ Трубицын Ю. В., Дудченок В. В., Дудавский С. И., Сикора В. И., Червоный И. Ф. (СССР). -№4931759/26; Заявлено 29. 04. 91; ДСП-3с.

Патент України № 8250, МКВ С 30 В 13/00. Спосіб отримання легованих монокристалів кремнію методом індукціоної безтигельної павки та пристрій для його здійснення/ Трубіцин Ю. В., Дудченок В. В., Дудавський С. І., Осовський М. І., Сілаков Г. І., Фалькевич Е. С. (Україна) Опубл. 29. 03. 96 - БПС №1.

Патент России № 2049164, МКИ С 30 В 13/12. Способ получения легированных монокристаллов кремния методом индукционной бестигельной зонной плавки и устройство для его осуществления/ Дудавский С. И, Дудченок В. В., Осовский М. И., Силаков Т. И., Трубицын Ю. В., Фалькевич Э. С., Червоный И. Ф. (Украина) Решение о выдаче патента от 27. 11. 95. Заявка № 5038371/26 от 04. 02. 92 - Бюл. №33.

Цитовані джерела

Ц1. А. с. 1074157 СССР, С 30 В 13/00, 29/06. Способ выявления формы фронта кристаллизации/ Трубицын Ю. В., Неймарк К. Н., Шейхет Э. Г., Фалькевич Э. С. (СССР) - №3467961/23-26; Заявлено 09. 07. 82; ДСП-6с.

Ц2. Трубицын Ю. В., Неймарк К. Н. Исследование растворения газов в монокристаллах бестигельного кремния методом радиоактивных индикаторов// Труды VI Всесоюзной конференции по росту кристаллов. - Цахкадзор АрССР. - Ереван: Изд. АН АрССР. - С. 144-145.

Ц3. Захаров О. А., Неймарк К. Н., Трубицын Ю. В. Изучение характера распределения инертных газов в кремнии методом радиоактивных индикаторов// Совершенствование технологии получения и исследования монокристаллов особо чистого полупроводникового кремния. - Москва: ротапринт ЦНИИ цветметэкономики и информации. - 1985. - С. 61.

Ц4. Трубицын Ю. В., Неймарк К. Н., Захаров О. А Исследование растворения газов в кремнии методом радиоактивных индикаторов// Цветные металлы. - 1987. - №4. - С. 68-70.

Ц5. Зонная плавка /Циглер Г. /Под ред. В. Н. Вигдоровича. -М: Металлургия, 1966. -С. 64.

Ц6. Фогель А. А. Индукционный метод удержания жидких металлов во взвешенном состоянии. -М: Машиностроение. -1979. -104 с.

Ц7. Кирко И. М. Жидкий металл в электромагнитном поле. -М: Энергия. -1964. -160 с.

Ц8. Пфанн В. Зонная плавка. -М. : Мир, 1970. -363 с.

Ц9. Хенней Н. Б. Полупроводники: Пер. с англ. -М. : Изд-во “Иностранная литература”, 1962. - 403 с.

АНОТАЦІЇ

Трубіцин Ю. В. Надчисті та структурно досконалі монокристали кремнію для детекторів та приймачів випромінювань. -Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05. 27. 06 - технологія, обладнання та виробництво електронної техніки. -Херсонський державний технічний університет, Херсон, 2001.

Дисертація присвячена питанням розробки технології отримання та дослідження електрофізичних параметрів надчистих та структурно досконалих монокристалів Si для детекторів та приймачів випромінювань. Захищається 46 наукових праць (26 статей, 20 винаходів) в яких побудовано та експериментально обґрунтовано завершений комплект фізичних та математичних моделей процесів для розрахунку технологічних режимів бестигельного зонного очищення та вирощування надчистих монокристалів Si з завданими електрофізичними та структурними параметрами, визначення придатності полікристалічного Si для отримання надчистих монокристалів Si, викладено результати комплексного дослідження різноманітних джерел технологічних забруднень, обґрунтовано необхідність та реалізовано нові додаткові процеси низькотемпературної та радіаційно-термічної реабілітації електрофізичних параметрів надчистих бездислокаційних монокристалів Si та підвищення їх пружності при механічних операціях, викладено наукові та практичні засади промислових методів високо репродуктивного, високоточного та однорідного легування монокристалів Si різноманітними домішками, нейтронно-трансмутаційного та гамма-трансмутаційного легування Si.

Ключові слова: полікристалічний та монокристалічний кремній, бестигельна зонна плавка, сегрегація, домішки, тип електропровідності, питомий електричний опір, час життя неврівноважених носіїв заряду, легування.

Трубицын Ю. В. Сверхчистые и структурно совершенные монокристаллы кремния для детекторов и приемников излучения. -Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05. 27. 06 - технология, оборудование и производство электронной техники. -Херсонский государственный технический университет, Херсон, 2001.

Диссертация посвящена вопросам разработки технологии получения и исследования электрофизических параметров высокочистых и структурно совершенных монокристаллов Si для детекторов и приемников излучений. Защищается 46 научных трудов (26 статей, 20 изобретений) в которых построен и экспериментально обоснован полный комплект физических и математических моделей процессов для расчета технологических режимов бестигельной зонной очистки и выращивания сверхчистых монокристаллов Si с заданными электрофизическими и структурными параметрами, определения пригодности поликристаллического Si для получения сверхчистых монокристаллов Si, изложены результаты комплексного исследования различных источников технологических загрязнений, обоснована необходимость и реализованы новые дополнительные процессы низкотемпературной и радиационно-термической реабилитации электрофизических параметров высокочистых бездислокационных монокристаллов Si и повышения их пластичности при механических обработках, изложены научные и практические основы промышленных методов высоковоспроизводимого, высокоточного и однородного легирования монокристаллов Si различными примесями, нейтронно-трансмутационного и гамма-трансмутационного легирования Si.

Ключевые слова: поликристаллический и монокристаллический кремний, бестигельная зонная плавка, сегрегация, примеси, тип электропроводности, удельное электрическое сопротивление, время жизни неравновесных носителей заряда, легирование.

Trubitsyn Yu. V. Ultra-pure and structurally perfect silicon monocrystals for detectors and receivers of radiation. - Manuscript.

Thesis for competition on engineering science Doctor's degree by specialty 05. 27. 06 - technology, equipment and manufacture of an electronics. - Kherson state technical university, Kherson, 2001.

The thesis is dedicated to issues of manufacturing method design and research of electrophysical parameters of highpure and structurally perfect Si monocrystals for detectors and receivers of radiations. 46 proceedings (26 papers, 20 inventions) are defended, in which set of physical and mathematical models of processes for account of technological conditions of float zone purification and growing of superpure Si monocrystals with the prescribed electrophysical and structural parameters and for definition of fitness of a polycrystalline Si for obtaining superpure Si monocrystals is constructed and experimentally grounded. The results of a research of variuos sources of technological contaminatings are stated, the mechanisms of complexing and chemico-physical transformations of components, which render influence to reproducibility, exactitude, and homogeneity of a doping of Si from a gas phase are ascertained. It is established that apparatus background and residual atmosphere are the basic carbon and oxygen contamination sources of a traditional level (5. 1016 cm-3) into grown Si monocrystals. For the first time are offered, scientifically grounded and realized in industrial manufacture the fundamentally new technological processes: method for coaxial non reloading vertical float zone purification of polycrystalline Si rods with diameter up to 105 mm; method for pulsating float zone purification and Si monocrystals growing; method for low-temperature and radiation-thermal rehabilitation of electrophysical parameters of superpure dislocation-free Si monocrystals and for increasing of their plasticity at mechanical effects; method for obtaining of exactly compensated high-ohmic Si monocrystals with n and p-types of conductivity for it using in photodetectors and detectors of nuclear radiations on the basis of neutron and gamma-transmutation doping. An industrial series of inductive thermal systems for group, individual, non reloading float zone purification of silicon rods for various purposes and for growing of dislocation-free Si monocrystals with diameter of 25-105 mm is developed. The techniques for researching of distribution pattern and behavior of C, Fe, P, In, Ga, Na, H and Ar impurities during growing and aftertreatment of superpure silicon monocrystals with applying of radioactive indicators 14C, 55Fe, 59Fe, 32P, 33P, 114In, 72Ga, 22Na, 3H and Кr are developed. The influence of various technological factors to character of distribution and types of microdefects of crystalline structure in dislocation-free Si monocrystals is investigated. On the basis of the analysis of criteria of heat exchanging processes the growing conditions of dislocation-free Si monocrystals with the given type of microdefects are defined. The technological conditions, at which the growing of monocrystals with only D - type microdefects ensuring preferential parameters of devices structures are developed. It is shown, that introduction into volume of superpure Si monocrystals (where density levels of a basic impurity and densities of electrical active defect-impurity centres are commensurable) of special doping components: isovalent impurities (IVI) - Ge, Sn, Hf with concentration more than 5. 1018 сm-3 and of rare-earth elements (REE) - Er, Ho, Dy, Gd, Yb, Lu with concentration more than 1. 1015 сm-3 renders strong influence to a condition of pint defect complexes and processes of defect-impurity interaction; reduces the contents of background impurities Au, Cu, Na, Fe, Ti, W and C in Si at the expense of increase of segregation efficiency; reduces the contents of optically active O up to concentration less than 2. 1015 cm-3 in Si; reduces the contents of an admixture Р in Si, that promotes reduction of a compensation degree and, hence, results to increasing of an axial and radial homogeneity of specific resistance distribution; suppresses creation of growth nonlinear defects and augments ф. Besides the suppression of optically active center generation is occurred during thermal and nuclear influence on monocrystalline Si, and the maximum effect is appeared in oxygen containing material. Si, which are grown in conditions of an additional doping by IVI and REE, is a perspective material for manufacture of devices, for which the minimum contents of background technological admixtures is the determining factor, in particular, for example, for detectors of ionizing radiations.

Key words: polycrystalline and monocrystalline silicon, float zone melting, segregation, impurities, conductivity type, specific electrical resistance, minority carrier life-time, doping.

Размещено на Allbest.ru