Silicon refining at the float zone melting

Authors

DOI:

https://doi.org/10.15587/2312-8372.2014.23370

Keywords:

silicon, purification, float zone melting, growth rate, current frequency, uniformity, compensation, dopant impurity

Abstract

The research results of silicon refining in the process of induction float zone melting are given. The possibility of adjusting the degree of silicon purification, taking into account the growth rate, operating current frequency in the inductor and remelted crystal diameter, is shown. The influence of the degree of the main dopant impurity compensation on the uniformity of impurity distribution in silicon crystals is shown.

Based on the developed dependencies, the required degree of ingoing material purification is determined. Herewith, the degree of purification of the initial silicon rods is determined by the quantity of melt zone passes along the initial rod. The influence of the degree of the main dopant impurity compensation, related to a residual content of boron and phosphorus in crystals on the distribution of electrical resistivity in silicon monocrystal is considered. The obtained research results can be used for growing silicon monocrystals from the melt by the float zone melting method and the Czochralski method.

Author Biography

Иван Федорович Червоный, Zaporozhye State Engineering Academy, Lenina, 226, Zaporozhye, Ukraine, 69006

Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of Department

Department of nonferrous metals

References

  1. Тойерер, Н. С. Удаление бора из кремния путем обработки водородом, содержащем пары воды [Текст]: сб. ст./ Н. С. Тойерер; пер. с англ. Б. А. Колачева; под ред. Д. А. Петрова// Кремний. – 1960. – 435 с.
  2. Салли, И. Б. Производство полупроводникового кремния [Текст]/ И. Б. Салли, Э. С. Фалькевич. – М.: Металлургия, 1970. – 152 с.
  3. Романенко, В. Н. Управление составом полупроводниковых кристаллов [Текст]/ В. Н. Романенко. – М.: Металлургия, 1976. – 368 с.
  4. Пфанн, Б. Зонная плавка [Текст]: пер. с англ./ Б. Пфанн. – М.: Мир, 1970. – 366 с.
  5. Бартон. Распределение примесей в кристаллах, выращенных из расплава [Текст]: пер. с англ./ Бартон, Прим, Слихтер// Германий. – М.: Иностранная литература, 1955. – С. 74-81.
  6. Gupta, K. P. STP804: Dependence of Silicon Float-Zone Refining Parameters on Frequency [Electronic resource]/ K. P. Gupta, R. O. Gregory. – Available at: www/URL: http://www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/STP/PAGES/ STP36159S.htm. – 30.01.2014.
  7. Ciszek, T. F. Silicon Float-Zone Crystal Growth as a Tool for the Study of Defects and Impurities [Electronic resource]/ T. F. Ciszek, T. H. Wang. – Available at: www/ URL: http://www.nrel.gov/docs/fy00osti/28569.pdf. – 30.01.2014.
  8. Медведев, С. А. Введение в технологию полупроводниковых материалов [Текст]: уч. пос. для спец. «Полупроводники и диэлектрики»/ С. А. Медведев. – М.: Высшая школа, 1970. – 504 с.
  9. Трубицын, Ю. В. Интенсификация процесса очистки стержней кремния индукционной бестигельной зонной плавкой [Текст]/ Ю. В. Трубицын, К. Н. Неймарк, И. Ф. Червоный, Э. С. Фалькевич// Известия АН СССР. Неорганические материалы. – 1991. – Т. 27, № 5. – С. 887-889.
  10. Неймарк, К. Н. Высокочистый кремний для детекторов ионизирующих излучений [Текст]/ К. Н. Неймарк, Ю. В. Трубицын, И. Ф. Червоный// Высокочистые вещества. – 1992. – № 2. – С. 134-140.
  11. Бевз, В. Е. Изменение радиального распределения удельного сопротивления в полупроводниковых монокристаллах, обусловленное компенсацией [Текст]/ В. Е. Бевз, М. И. Осовский, Ю. И. Стерликов// Цветные металлы. – 1977. – №6. – С. 46-47.
  12. Червоный, И. Ф. Эффект ускоренной кристаллизации кремния и германия [Текст]/ И. Ф. Червоный // Технологический аудит и резервы производства. – 2014. – T. 1, № 3(15). – С. 46-48.
  13. Toierer, N. S.; In: Petrova, D. A.; Translation from English: Kolacheva, B. A. (1960). Udalenye bora yz kremnyia putem obrabotky vodorodom, soderzhashchem pary vody. Kremnyi, 435.
  14. Sally, Y. B., Fal'kevych, E. S. (1970). Proyzvodstvo poluprovodnykovoho kremnyia. M.: Metallurhyia, 152.
  15. Romanenko, V. N. (1976). Upravlenye sostavom poluprovodnykovykh krystallov. M.: Metallurhyia, 368.
  16. Pfann, B. (1970). Zonnaia plavka. Translation from English. M.: Myr, 366.
  17. Barton, Prym, Slykhter. (1955). Raspredelenye prymesei v krystallakh, vyrashchennykh yz rasplava. Translation from English. Hermanyi. M.: Ynostrannaia lyteratura, 74-81.
  18. Gupta, K. P., Gregory, R. O. STP804: Dependence of Silicon Float-Zone Refining Parameters on Frequency. Available: http://www.astm.org/DIGITAL_ LIBRARY/STP/PAGES/ STP36159S.htm. Last accessed 30.01.2014.
  19. Ciszek, T. F., Wang, T. H. Silicon Float-Zone Crystal Growth as a Tool for the Study of Defects and Impurities. Available: http://www.nrel.gov/docs/ fy00osti/28569.pdf. Last accessed 30.01.2014.
  20. Medvedev, S. A. (1970). Vvedenye v tekhnolohyiu poluprovodnykovykh materyalov. M.: Vysshaia shkola, 504.
  21. Trubytsyn, Yu. V., Neimark, K. N., Chervony, I. F., Fal'kevych, E. S. (1991). Yntensyfykatsyia protsessa ochystky sterzhnei kremnyia ynduktsyonnoi bestyhel'noi zonnoi plavkoi. Yzvestyia AN SSSR. Neorhanycheskye materyaly, T. 27, № 5, 887-889.
  22. Neimark, K. N., Trubytsyn, Yu. V., Chervony, I. F. (1992). Vysokochystyi kremnyi dlia detektorov yonyzyruiushchykh yzluchenyi. Vysokochystye veshchestva, № 2, 134-140.
  23. Bevz, V. E., Osovskyi, M. Y., Sterlykov, Yu. Y. (1977). Yzmenenye radyal'noho raspredelenyia udel'noho soprotyvlenyia v poluprovodnykovykh monokrystallakh, obuslovlennoe kompensatsyei. Tsvetnye metally, №6, 46-47.
  24. Chervony, I. (2014). Effect of accelerated crystallization of silicum and germanium. Technology Audit And Production Reserves, 1(3(15)), 46-48.

Downloads

Published

2014-04-08

How to Cite

Червоный, И. Ф. (2014). Silicon refining at the float zone melting. Technology Audit and Production Reserves, 2(1(16), 53–56. https://doi.org/10.15587/2312-8372.2014.23370

Issue

Vol. 2 No. 1(16) (2014): Technology audit. Production reserves

Section

Production reserves

License

Copyright (c) 2016 Иван Федорович Червоный

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

The consolidation and conditions for the transfer of copyright (identification of authorship) is carried out in the License Agreement. In particular, the authors reserve the right to the authorship of their manuscript and transfer the first publication of this work to the journal under the terms of the Creative Commons CC BY license. At the same time, they have the right to conclude on their own additional agreements concerning the non-exclusive distribution of the work in the form in which it was published by this journal, but provided that the link to the first publication of the article in this journal is preserved.