Очистка кремния и германия

Данный метод получения чистых поверхностей весьма специализирован, но несмотря на это имеет чрезвычайно большое значение. Он с успехом используется для очистки положительного электрода — острия в электронном проекторе, для очистки кремния, германия [102], вольфрама [103], с его помощью выяснены основные особенности процесса хемосорбции на чистых металлах и т.д. Тем не менее метод имеет свои недостатки и ограничения. Во-первых, для защиты исчезающе малой поверхности нити, очищенной от загрязнений, в свободном состоянии требуется высокая вакуумная техника. Во-вторых, метод, вероятно, применим только к металлам, точки плавления которых лежат не ниже 2500 °С. В противном случае все примеси, температура плавления которых выше указанной, вследствие распыления самого металла будут не уменьшаться иа [c.161]

Очистка кремния методом зонной плавки достигается медленным (не более 2 мм/мин) передвижением узкой расплавленной зоны (или нескольких таких зон) по всей длине образца твердого материала, вследствие чего за ней перемещаются примеси, и это позволяет получить особо чистые монокристаллы кремния. С no-s-мощью зонной плавки можно получить однородный твердый раствор кремния в германии. [c.8]

Как известно, кристаллизация из расплава используется для очистки многих веществ, в том числе и таких тугоплавких, как кремний, германий, различных металлов и солей. Однако высокая температура процесса увеличивает вероятность взаимодействия очищаемого вещества с материалом разделительной аппаратуры, что приводит к загрязнению этого вещества. Например, в процессах зонной очистки и выращивании монокристаллов германия он долго находится в расплавленном состоянии при температуре 1000°С в контакте с контейнером (лодочкой). Хотя контейнер обычно изготавливают из графита высокой чистоты, тем не менее оказывается, что в ходе процесса имеет место переход некоторых примесей, содержащихся в графите, в германий. Следовательно, задача подбора подходящих конструкционных материалов в подобных случаях приобретает важное значение. С целью выработки рекомендаций по повышению их качества или замены представляет интерес оценка загрязняющего действия этих материалов. Рассмотрим кратко некоторые оценки загрязнения очищаемого вещества примесью, одноименной с отделяемой. [c.144]

Очищаемое вещество помещают в лодочку из очень чистого графита (при очистке германия) или из кварца (при очистке кремния). Лодочку помещают в горизонтальную трубу, у которой один конец запаян или через него подают инертный газ. Если он запаян, то другой конец трубы соединен с вакуумной установкой. Кварцевую трубу в отдельных местах охватывают двумя-тремя витками тугоплавкого провода, откачивают газы из нее, на витки провода подают напряжение от высокочастотного генератора. Вещество плавится индукционными токами в [c.261]

Очищаемое вещество помещают в лодочку из очень чистого графита (при очистке германия) или из кварца (при очистке кремния). Лодочку помещают в горизонтальную трубку, у которой один конец запаян или через него подают инертный газ. Если он запаян, то другой конец трубы соединен с вакуумной установкой. Кварцевую трубу в отдельных местах охватывают двумя-тремя витками тугоплавкого провода, откачивают газы из нее, на витки провода подают напряжение от высокочастотного генератора. Вещество плавится индукционными токами в узких областях витков, где возникает непосредственный контакт жидкой н твердой фаз. Затем витки или лодочка перемещаются со скоростью 2—3 см/ч, вместе с тем перемещаются и зоны плавления вдоль лодочки, На рис. 81 указано перемещение лодочки вправо, значит, все три зоны плавления двигаются вдоль лодочки влево. Примеси, для которых /С<1, концентрируются в зонах плавления и вместе с ними перемещаются к концу слитка влево. Справа от зон плавления образуются слои вещества, более чистого относительно большинства примесей, так как для них /< <1. Те примеси, для которых /(>1, наоборот, попадают в слои слитка справа от зон плавлення. Если осуществить прохождение зон плавления справа налево по слитку много раз, то примеси с /С<1 соберутся в конце слитка слева. Для примесей с /(>1 метод мало эффективен. Самые чистые части слитка (из середины) используются для изготовления приборов. Таким методом можно очистить германий до образцов с [c.324]

Очистка молибдата аммония 1. Экстракцией от кремния, германия. [c.58]

Если вблизи образца, имеющего форму острия, создается сильное электрическое поле с напряженностью порядка (100—600) X 10 б-сж" , то с поверхности этого образца могут удалиться все адсорбированные слои [26, 75, 76]. При дальнейшем увеличении напряженности поля будут испаряться поверхностные слои самого вещества образца. Этот весьма специализированный метод, позволяющий получать чистые поверхности, используется в электронном проекторе для очистки положительного электрода-острия (см. разд. 3.3.5.1). Этот же метод был успешно применен для очистки кремния и германия [77] и вольфрама [78]. С помощью такой методики оказалось возможным удалять атомы вольфрама из его собственной кристаллической решетки даже нри температуре жидкого гелия, когда напряженность электрического поля достигала 5,7 X 10 в-см" . Таким путем преимущественно удалялись слабо связанные атомы решетки, расположенные на гранях и выступах, что приводило к образованию более регулярной структуры поверхности. Многие из полученных таким образом атомных плоскостей имели высокие миллеровские индексы. Площадь чистой поверхности, образующейся при десорбции под действием ноля, редко превышает 1,5 X X 10-1 см . [c.73]

На основании литературных и экспериментальных данных- по диаграммам состояния систем тетрагалогенид кремния (германия) — галогенид примесного элемента проведена классификация примесей, с точки зрения эффективности их удаления при глубокой очистке тетрагалогенидов кремния и германия кристаллизационными методами (направленная и противоточная кристаллизация).. Предложены методы расчета коэффициентов, распределения примесей путем изучения многокомпонентных систем очищаемое вещество-примеси исследовано влияние их совместного присутствия на величину коэффициента распределения отдельных примесей. Табл. 3, рис. 1, библ. 6 назв. [c.233]

Очистка кремния и германия [c.198]

При однократном перемещении зоны расплава через слиток эффективность очистки сравнительно невелика. Она резко возрастает при одновременном передвижении нескольких нагревателей, вызывающих перемещение соответствующего числа зон расплава, которые могут следовать в непосредственной близости одна за другой. Зонную плавку проводят под вакуумом, а иногда в атмосфере циркулирующего инертного газа или водорода, что уменьшает повторное загрязнение слитка примесями, испаряющимися из расплавленной зоны. Таким путем, при проведении многократной очистки, получают германий, содержащий только один атом примесей на 1 млрд. атомов германия. Удельное сопротивление такого германия равно 50—60 ом-с м. Все применяемые материалы (лодочка, трубка, газы) должны быть наивысшей чистоты, так как содержащиеся в них примеси могут загрязнять германий и кремний. [c.199]

Выражение (4.11) позволяет оценить чистоту получаемого продукта в результате проведения ге-кратного процесса направленной кристаллизации с отбором некоторой постоянной доли вещества = 1 — х в качестве хвостовой фракции. Данный метод был использован для глубокой очистки тетрахлорида германия, тетрабромида кремния [62], олова, индия [63], висмута [64], иода [65]. Тем не менее применение этого метода ограничено вследствие его низкой производительности и длительности. [c.186]

В настоящее время гидридный метод, благодаря его успехам в очистке таких технически важных элементов, как кремний, германий, мышьяк, фосфор и др., получил широкое признание. В лабораторных условиях получены особо чистые гидриды одиннадцати элементов бора, кремния, германия, олова, азота, фосфора, мышьяка, сурьмы, серы, селена, теллура. Для некоторых гидридов разработаны промышленные методы глубокой очистки. [c.70]

Практически лучшие результаты глубокой очистки вещества получаются на основе комплексного использования различных методов. Наиболее глубокая очистка материалов полупроводниковой техники, как правило, достигается в результате сочетания химических, сорбционных, экстракционных, ректификационных и других методов. Но кристаллизационные методы глубокой очистки занимают особое место и имеют первостепенное значение в технологии полупроводниковых материалов. Они одновременна служат методами глубокой очистки и получения совершенных монокристаллов практически любого размера. Поэтому для ведущих современных полупроводниковых материалов, таких как кремний, германий и соединений [c.68]

Наиболее наглядно проявляется триада в производстве полупроводниковых материалов. Вот пример. Основная трудность при очистке германия — удаление мышьяка, а при очистке кремния — удаление бора. Парадоксально на первый взгляд выглядит тот факт, чго затрачивается уйма средств и сил для удаления этих элементов вплоть до возникновения у полупроводников собственной проводимости. А затем эти же самые примесные элементы вносят в полупроводники на последующих стадиях производства мышьяк в качестве донора, а бор — в качестве акцептора электронов. Но ведь дело в том, что примеси вносят в очень малых и точных дозах, варьирующих в пределах 10 —10 %. К тому же примеси должны быть внесены таким образом, чтобы они распределились в очень тонких слоях полупроводника и в ограниченных, строго оконтуренных участках. [c.35]

Зонная очистка кремния отличается от зонной очистки германия, так как кремний легко загрязняется материалом лодочки. Расплавленный кремний надо оторвать от лодочки, заставить его повиснуть без видимой опоры вопреки силе гравитации. И эту функцию выполняют магнитные силы. Слиток кремния помещают в полую серебряную трубку, имеющую углубление в форме лодочки, и предохранительную кварцевую оболочку. Трубка охлаждается проточной водой. Поверх трубки движется высокочастотная катушка, создающая ток в серебряной лодочке, который передается кремниевому слитку, где образуется зона плавления. Вихревые токи в кремнии и серебре противофазны, благодаря чему в слитке и лодочке создаются сильные противоположно направленные магнитные поля. При взаимодействии полей возникает сила, достаточная для отрыва зоны плавления от лодочки. [c.184]

Современное производство невозможно представить, например, без ультразвуковой очистки. В промышленности можно встретить ультразвуковое сверление деталей самой различной формы из твердых и хрупких материалов (сверлят драгоценные камни, стекло, ферриты, керамику, кремний, германий), а также ультразвуковую сварку металлов и пластмасс. [c.216]

В целом зонная перекристаллизация является очень эффективным методом глубокой очистки веществ. Она позволяет произвести очистку веществ до содержания в них отдельных лимитирующих примесей на уровне 10 —10 мае. % и ниже. Именно с применением этого метода в настоящее время получают наиболее чистые вещества, такие, как германий, кремний, олово, алюминий и др. Важнейшей областью использования зонной перекристаллизации является также производство монокристаллов, в том числе с заданным распределением легирующих добавок. [c.128]

Кремний и германий получают восстановлением оксидов углеродом для получения в особо чистом состоянии после восстановления вещества переводят в тетрахлориды и снова восстанавливают (водородом). Затем сплавляют в слитки и подвергают очистке методом зонной плавки. Слиток металла нагревают с одного конца так, чтобы в нем образовалась зона расплавленного металла. При перемещении зоны к другому концу слитка примесь, растворяясь в расплавленном металле лучше, чем в твердом, выводится, и тем самым металл очищается. [c.456]

Повторяя перемещение расплавленной зоны снизу вверх, очищают кремний от примесей, для которых К < 1. Эти примеси собираются в верхней части стержня. Если снизу под поликристаллическим образцом кремния поместить монокристаллическую затравку, то перемещением зоны плавления от затравки вдоль всего стержня можно превратить весь образец в монокристалл подобно тому, как это описано для германия в 1. Однако бор не удаляется и этим методом. В таких случаях большое значение приобретают методы очистки вещества в виде какого-либо из его соединений. [c.263]

Наиболее благоприятны для очистки диаграммы состояний с эвтектиками и с очень узкой областью гомогенности твердых растворов примеси в основном веществе, например индия в германии (как на рис. 52). Чем меньше единицы коэффициент распределения /(=Ств/Сж, тем лучше. Гораздо менее благоприятные условия создаются, когда примесь образует непрерывный ряд твердых растворов с основным веществом (как на рис. 6). Для примесей первого рода К=Стп/С-д,>1 (например, для бора в германии /(=17,3), а для примесей второго рода /(<1. Например, для алюминия и галлия в германии /( = 0,01, для индия /( = 0,001, для теллура и висмута /( = 4-10- и т. д. Чем К<, тем легче очищается вещество от этой примеси. Для примесей с К> метод мало эффективен, а при /С=1 очистка совсем не происходит. Например, таким образом нельзя удалить бор из кремния, так как Этим методом не достигают однородности химического состава слитка и совершенство структуры. [c.323]

Другие способы очистки, или рафинирования, металлов включают перегонку (ра-( )инирование ртути), а также зонную плавку (очистка кремния или германия, исполь- 1уемых в полупроводниковой технике). Процесс зонной плавки заключается в том, что вдоль слитка (в форме стержня) подвергаемого очистке металла медленно перемещают спиральный нагреватель (рис. 22.19) при этом вдоль слитка перемещается расплавленная зона. При медленном перемещении расплавленной зоны вдоль слитка в ней концентрируются примеси, которые таким образом выводятся к концу слитка. Конец слитка с накопившимися в нем примесями отрезают, а оставшийся слиток оказывается свободным от примесей. [c.359]

Хлоридные методы. Наряду с кристаллофизическими методами очистки галлия предложен ряд других методов тонкого рафинирования. Наиболее перспективна, по-видимому, очистка галлия через его хлорид. Путем простой дистилляции ОаС1з можно очистить от малолетучих хлоридов меди, магния, свинца и т. д. Ректификация позволяет очистить его от более летучих хлоридов железа, кремния, германия, олова и в меньшей степени алюминия [115]. Хорошая очистка трихлорида достигается зонной плавкой. Такие примеси, как медь, железо. [c.266]

Очистка экстракцией от кремния, германия, мышьяка и фосфора. К 40 г молибдата аммония во фторопластовом стакане приливают 100 мл нагретой до кипения бидистил-лированной воды и размешивают фторопластовой палочкой. После растворения фильтруют через фильтр, помещенный в полиэтиленовую воронку. К фильтрату добавляют при перемешивании азотную или серную кислоту до pH 1,5, через [c.16]

Подобный расчет проведен применительно к очистке тетрахлорида германия от примеси мышьяка. Из данных, опубликованных Грином и Кафаласом, следует, что в этих условиях г = 8,2x X 10 кг/(м -с) для трихлорида мышьяка. Используя это значение и> и а = 2 [141, с. 58], по уравнению (1П-187) вычислено, что концентрация примеси трихлорида мышьяка в тетрахлориде германия при его ректификации в стеклянной колонне не может быть снижена более чем до хр 3,1 10 . По той же причине при ректификации тетрахлорида кремния в колонне из нержавеющей стали содержание железа и никеля будет не меньше 1 10 вес. %. [c.129]

Для очень тугоплавких металлов (особенно для вольфрама) эффективным является нагрев до высоких температур в ультравысоком вакууме с использованием омического нагрева или электронной бомбардировки [115]. Этот метод был с успехом использован для кремния [116] и никеля [117]. Однако если загрязнения диффундируют к поверхности и не испаряются при достигнутой температуре, то этот метод становится малоэффективным. В подобных случаях возможно использование газа, взаимодействие которого с примесями будет приводить к образованию более летучего соединения. Ландер и Моррисон [118] нашли, что пары иода эффективны для очистки поверхностей германия и кремния. И наоборот, нагрев может вызвать диффузию поверхностных примесей в глубь кристалла, в результате чего остается фактически чистая, приемлемая для определенных целей поверхность, однако с загрязнениями, находящимися непосредственно под поверхностью и способными оказывать влияние на результаты других опытов [119]. Как и в случае других рассматриваемых здесь методов, при использовании методов термической обработки, которые часто сочетаются с иными методами очистки, необходимо соблюдать большую осторожность. [c.143]

Кремний и германий очищают различными методами, разработанными для получения особо чистых веществ. Метод направленной кристаллизации заключается в том, что кремний или германий плавят в высоком цилиндриче-(Ском сосуде, а затем его с одного конца охлаждают, например со дна цилиндра. Кристаллизация происходит постепенно, и большинство примесей оттесняется в зону расплава. Недостатком этого метода является невысокая степень очистки и большое количество отходов. Метод зонной плавки заключается в следующем. Слиток германия (или кремния) помещают в кварцевую лодочку 2 и, расплавив конец слитка кольцевым электронагревателем 4, постепенно передвигают его (рис. 65), вслед за ним перемещается и зона расплава 3. Для очистки используют слитки длиной 20—40 см длина зоны расплава 3—6 см. Примеси по мере передвижения зоны расплава оттесняются к концу слитка. Кристаллизуется более чистое вещество, а прдмеси в значительной степени остаются в расплаве. При однократном перемещении зоны расплава через слиток эффективность очистки сравнительно невелика. Она резко возрастает при одновременном передвижении нескольких нагревателей, вызывающих перемещение соответствующего числа зон расплава, которые могут следовать в непосредственной близости одна за другой. Зонную плавку проводят под вакуумом, а иногда в атмосфере циркулирующего инертного газа или водорода, что уменьшает повторное загрязнение слитка примесями, испаряющимися из расплавленной зоны. Таким путем при проведении многократной очистки получают германий, содержащий только один атом примесей на 1 млрд. атомов германия. Для устранения влияния примесей, входящих в материал реактора, был предложен метод плавающей зоны, исключающий применение лодочки. Прутку очищаемого материала придают вертикальное положение. Зону рас- [c.176]

Получение и очистка 1фемния. Кремний как полупроводник открыт и использован раньше германия. Со времени создания германиевого транзистора (1948 г.) применение кремния приостановилось, так как германий получить в чистейшем виде гораздо проще, чем кремний. Однако с конца 50-х годов кремний становится ведущим полупроводниковым материалом благодаря открытию бестигельной зонной очистки кремния (1958 г.). В настоящее время кремний—самый главный полупроводниковый материал как для создания дискретных приборов, так и в области микроэлектроники. [c.103]

Так как поверхность германия и кремния всегда покрыта окисной пленкой, то для исследования адсорбции газов важно разработать метод очистки этих полупроводников. В ряде работ, яроведенпых в последние годы, этому вопросу уделялось большое внимание. Для очистки поверхности германия и кремния Фарп-сворс и сотрудники [5], Гандлер [6] и другие [7] использовали метод ионной бомбардировки. [c.35]

Метод адсорбции. Автором [5], А. П. Ратнером и Л. С. Савченко [15] двуокись марганца была применена для адсорбционного отделения Nb без носителя от радиоактивного циркония, А. Н. Мурин, В. Д. Нефедов и др. [16, 15] использовали двуокись марганца для получения обогащенных препаратов радиоактивных изотопов кремния, германия и сурьмы. Д. Н. Стражеско с сотр. [17] предложили адсорбцион-но-десорбционный метод разделения и очистки радиоактивных изотопов. Средствами борьбы с адсорбцией радиоактивных изотопов являются работа в сосудах из материала с низкой адсорбционной способностью и очистка растворов от ультрамикротвердой фазы. [c.160]

Чистота полупроводниковых элементов во многом определяется способом их получения. В настоящее время гидридный метод является гаиболее перспективным. По сравнению с другими методами получения германия и кремния высокой чистоты он обладает рядом преимуществ возможностью очистки гидридов германия п кремния от взвешенных частиц при помощи фильтров и многоступенчатой очистки гидридов от летучих органических и неорганических примесей в процессе ректификации иа стадии синтеза гидридов происходит их очистка от нелетучих примесей в процессе хранения германа и силана происходит самопроизвольная очистка от термически неустойчивых гидридов (стибнн, стан-нан, теллуроводород) сравнительно невысокая температура разложения германа и силана способствует очистке германия и кремния от летучих термически устойчивых примесей в гидридах, а также уменьшает возможность загрязнения получаемых элементов материалом аппаратуры. [c.7]

Примесные полупроводники приобрели в настоящее время наибольшее значение. Зная, каким образом примеси влияют иа свойства полупроводников, можно получить полупроводники с заданным соче-.танием свойств. При этом первоначальная очистка вещества должна быть очень высокой. Например, для кремния или германия общее содержание примесей должно быть уменьшено до 10" —10" %. Такая степень очистки стала возможной благодаря разработке новых методов. [c.95]

Самые незначительные примеси (порядка —10- 7о) посторонних элементов или их соединений делают материалы непригодными для применения их в новой технике. Например, присутствие в специальных сплавах миллионных долей процента примесей некоторых элементов резко снижает их качество незначительные посторонние включения делают многие металлы очень хрупкими, тогда как после тщательно очистки эти металлы становятся вязкими, ковкими и пластичными. Содержание в полупроводниковых материалах из особо чистых элементов и их соединений самых минимальных количеств посторонних элементов приводит к полной непригодности их для радиоэлектроники так в кремнии и германии, применяемых в производстве электронных приборов, содержание посторонних примесей не должно превышать 10 %, а в некоторых случаях не должно превышать одного атома нрнмесн на миллиард атомов кремния или германия. [c.20]

Чохральским (рис. 84). Вещество в тигле ] из кварца или специального графита расплавляют с помощью индукционного нагревателя 2. В расплав, нагретый немного выше температуры плавления вещества, загружают затравку в виде небольшого кристалла того же вещества 3. Для лучшего перемешивания расплава затравку вместе со штоком 4, к которому она прикреплена, приводят во вращение со скоростью от 2 до 100 об мин. Когда затравка соприкасается с расплавом и немного оплавится, включают подъемный механизм. При вытягивании затравки на ней нарастает кристалл диаметром, зависящим от степени перегрева расплава, скорости подъема затравки и условий охлаждения твердой фазы.Скорость вытягивания 0,5— 10 мм мин. Меняя параметры, можно менять сечение растущего кристалла. Вытягивание ведут в вакууме или в атмосфере инертного газа. Так как большинство примесей в германии и кремнии имеет К С 1, то при их вытягивании из расплава в верхней части выращенного кристалла будет содержаться меньше примесей, так как они по преимуществу накапливаются в остающейся части расплава и попадают в хвост кристалла. Загрязненную часть кристалла удаляют и всю операцию повторяют несколько раз. Так можно добиться уменьшения концентрации примесей до 10 атомов на 1 см . Для германия это можно считать вполне удовлетворительной степенью очистки. [c.265]

Методы получения полупроводниковых материалов. Исходными материалами для получения чистого кремния и германия являются тетрахлориды, полученные из технических продуктов и прошедшие очистку вакуумной разгонкой и фракционированием. Из тетрахлоридов 8(С14 и ОеСЦ, представляющих собой жидкости (см. с. 429), выделяют снова элементарный 5 и Ое, которые подвергают вакуумной плавке для удаления примесей и превращают в монокристаллы. [c.448]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология