Выращивание монокристаллов зонной плавкой, очистка зонной плавкой: .управление или регулирование – C30B 13/28

Изобретение относится к выращиванию из расплава легированных монокристаллов германия в температурном градиенте с использованием нагревательного элемента, погруженного в расплав, в условиях осевого теплового потока вблизи фронта кристаллизации - методом ОТФ. Легированные монокристаллы германия выращивают из расплава в тигле, размещенном на теплоотводящем блоке, на кристаллографически ориентированную затравку диаметром, равным внутреннему диаметру тигля, в условиях осевого теплового потока вблизи фронта кристаллизации - методом ОТФ, с использованием многосекционного фонового нагревателя и погруженного в расплав многосекционного нагревателя - ОТФ-нагревателя, поддерживаемого при постоянной температуре T₁, путем перемещения тигля с затравкой и растущим кристаллом в холодную зону печи относительно ОТФ-нагревателя при разных начальных концентрациях легирующей примеси C₁ в зоне кристаллизации W ₁ с высотой расплава h и C₂ в зоне подпитки W₂ и при уменьшении в ходе перемещения тигля температуры дна тигля T₄(t) в соответствии с законом: T₄ (t)=T₄ ⁰-a×t, где Т₄ ⁰ - начальное значение температуры, a=v( _p×gradTp+Q)/ _кр, v - скорость вытягивания кристалла, _p - теплопроводность расплава германия, gradTp - осевой градиент температуры в расплаве, при котором выращивают кристалл, Q - теплота кристаллизации, _кр - теплопроводность кристалла германия, при этом осуществляют управление переносом массы расплава в зоне кристаллизации, которое ведут за счет выбора оптимального соотношения между осевым градиентом температуры в расплаве gradTp, радиальным распределением температуры вдоль ОТФ-нагревателя, высотой слоя расплава h и скоростью вытягивания v, при этом рост монокристаллов германия в кристаллографических направлениях [111] и [100] ведут в зависимости от диаметра кристалла и требуемого качества при следующих параметрах: h=5-30 мм, gradTp=3-50°C/см, v=2-30 мм/час, разнице температур ОТФ-нагревателя T₂-T ₁=0-6°C, разнице температур между боковой поверхностью тигля Т₃ и температурой ОТФ-нагревателя Т₂ , равной Т₃-Т₂=1-20°С. Изобретение позволяет получать монокристаллы германия диаметром до 150 мм без полос роста с высокой поперечной макрооднородностью распределения сопротивления 5-10%. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

ИЗОБРЕТЕНИЕ ОТНОСИТСЯ К УПРАВЛЕНИЮ ПРОЦЕССОМ ВЫРАЩИВАНИЯ КРИСТАЛЛОВ ИЗ РАСПЛАВА ШИХТЫ 6 В ТИГЛЕ 4 МЕТОДОМ ОСЕВОГО ТЕПЛОВОГО ПОТОКА БЛИЗИ ФРОНТА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ - ОТФ-МЕТОДОМ. ВО ВРЕМЯ ВЫРАЩИВАНИЯ ОСУЩЕСТВЛЯЮТ КОНТРОЛЬ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА С ПОМОЩЬЮ РЕГУЛЯТОРОВ, СВЯЗЫВАЮЩИХ РЕГУЛИРУЕМЫЕ ПЕРЕМЕННЫЕ С РЕГУЛИРУЮЩИМИ. В КАЧЕСТВЕ РЕГУЛИРУЮЩИХ ПЕРЕМЕННЫХ ИСПОЛЬЗУЮТ НАПРЯЖЕНИЯ, ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ, НА ОДНОЙ ИЗ СЕКЦИЙ ФОНОВОГО НАГРЕВАТЕЛЯ И НА ОДНОЙ ИЗ СЕКЦИЙ ПОГРУЖЕННОГО В РАСПЛАВ ОТФ-НАГРЕВАТЕЛЯ 2, В КАЧЕСТВЕ ИЗМЕРЯЕМЫХ РЕГУЛИРУЕМЫХ ПЕРЕМЕННЫХ ВЫБИРАЮТ ТЕМПЕРАТУРЫ СЕКЦИЙ ФОНОВОГО НАГРЕВАТЕЛЯ 1 Т_Н1-Т_Н4, ТЕМПЕРАТУРЫ Т ₁, Т₂ В ДОНЫШКЕ ОТФ-НАГРЕВАТЕЛЯ И ДОНЫШКА ТИГЛЯ Т₃-Т₅, ОПРЕДЕЛЯЕМЫЕ СООТВЕТСТВУЮЩИМИ ТЕРМОПАРАМИ, А В КАЧЕСТВЕ НЕ ИЗМЕРЯЕМЫХ РЕГУЛИРУЕМЫХ ПЕРЕМЕННЫХ - ТЕМПЕРАТУРЫ ДНА КОРПУСА ОТФ-НАГРЕВАТЕЛЯ 8 Т_ГОР И ДНА ТИГЛЯ

Т_ХОЛ, ЯВЛЯЮЩИЕСЯ, СООТВЕТСТВЕННО, ТЕМПЕРАТУРАМИ ГОРЯЧЕЙ ГРАНИЦЫ РАСПЛАВА И ХОЛОДНОЙ ГРАНИЦЫ КРИСТАЛЛА, ПРИ ЭТОМ АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ОСУЩЕСТВЛЯЮТ НА СТАДИИ РАЗОГРЕВА ТИГЛЯ ТОЛЬКО ПО ТЕРМОПАРАМ, РАСПОЛОЖЕННЫМ СНАРУЖИ СЕКЦИЙ ФОНОВОГО НАГРЕВАТЕЛЯ 1, С МОМЕНТА НАЧАЛА ПЛАВЛЕНИЯ ШИХТЫ - В ТОМ ЧИСЛЕ И ПО ТЕРМОПАРАМ, НАХОДЯЩИМСЯ В ДОНЫШКЕ ТИГЛЯ, А ПОСЛЕ ПОЛНОГО РАСПЛАВЛЕНИЯ ШИХТЫ - ТАКЖЕ И ПО ТЕРМОПАРАМ В ДОНЫШКЕ ОТФ-НАГРЕВАТЕЛЯ, ПРИЧЕМ УСТАВКИ ДЛЯ СООТВЕТСТВУЮЩИХ ТЕМПЕРАТУР Т₁ И Т₃ НА СТАДИИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ РАССЧИТЫВАЮТ ДО НАЧАЛА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЖЕЛАЕМОЙ ВЕЛИЧИНЫ СКОРОСТИ РОСТА V. ИЗОБРЕТЕНИЕ ОБЕСПЕЧИВАЕТ ТРЕБУЕМЫЙ ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ, ОПТИМАЛЬНЫЕ ТЕПЛОВЫЕ УСЛОВИЯ ДЛЯ РОСТА КРИСТАЛЛА, Т.Е. В КОНЕЧНОМ ИТОГЕ - ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ВЫРАЩИВАЕМОГО КРИСТАЛЛА. 14 З.П. Ф-ЛЫ, 1 ИЛ.

Изобретение относится к выращиванию из расплава легированных монокристаллов германия в температурном градиенте с использованием нагревательного элемента, погруженного в расплав. Способ включает выращивания легированных монокристаллов германия из расплава в тигле на кристаллографически ориентированную затравку диаметром, равным внутреннему диаметру тигля, в условиях теплового осевого потока вблизи фронта кристаллизации - методом ОТФ, с использованием фонового нагревателя и погруженного в расплав двухсекционного нагревателя (ОТФ-нагревателя) путем перемещения тигля с затравкой и растущим кристаллом в холодную зону печи относительно ОТФ-нагревателя, поддерживаемого при постоянной температуре, при наличии разных начальных концентраций легирующих примесей C₁ и С₂ в зонах расплава W ₁ и W₂, при толщине слоя расплава h в зоне W₁. Управление формой фронта кристаллизации ведут одновременно ОТФ- и фоновым нагревателями, при этом в ходе вытягивания кристаллов температуру дна тигля T ₄(t) уменьшают в соответствии с законом: T ₄(t)=T₄°-a×t, где Т ₄° - начальное значение температуры, a=v( _p×gradTp+Q) _кр, v - скорость вытягивания кристалла, _p - теплопроводность расплава германия, gradTp - осевой градиент температуры в расплаве, при котором выращивают кристалл, Q - теплота кристаллизации, _кр - теплопроводность кристалла германия, величину h выбирают из условия h<0.3D, где D - диаметр ОТФ-нагревателя, а соотношение начальных концентраций C₁ и C₂ соответственно в зонах W ₁ и W₂ удовлетворяет условию C ₁=C₂/K, где К - равновесный коэффициент сегрегации для используемой легирующей примеси. Способ позволяет получать легированные монокристаллы германия диаметром до 76 мм без полос роста с высокой поперечной макрооднородностью распределения сопротивления: 1.5-2.5%. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.