Выращивание монокристаллов вытягиванием из расплава, например по методу Чохральского: ..методы двойного тигля – C30B 15/12

Изобретение относится к технике получения монокристаллов полупроводниковых и диэлектрических соединений и их твердых растворов в виде слитка с заданным наперед распределением состава по длине слитка (концентрационно-профилированных слитков) и может найти применение в производстве монокристаллов. Способ включает вытягивание монокристалла 10 из расплава 13 с заданной концентрацией основных компонентов в тигле-реакторе 15, снабженном отверстием или отверстиями 14 и расположенном внутри основного тигля 1, и перемещение тигля-реактора 15 относительно основного тигля 1, управление скоростью их перемещения и изменением веса кристалла с помощью ЭВМ 3. При вытягивании кристалла 10 производят контроль состава основных компонентов расплава в тигле-реакторе 15 и основном тигле 1 путем сопоставления состава, соответствующего температуре, определяемой по показаниям термопары 11, подведенной к фронту кристаллизации растущего кристалла 10 и перемещающейся вместе с кристаллом 10 в тигле-реакторе 15, и состава расплава, соответствующего температуре, определяемой термопарой 11 в момент времени, которому соответствует резкий скачок в показаниях на кривой изменения веса кристалла сигнала датчика веса 7 растущего кристалла 10 в тигле-реакторе 15, с последующим сопоставлением состава расплава в тигле-реакторе 15 с теоретическим составом расплава по фазовой диаграмме состояния основных компонентов, если определенный и теоретический составы совпадают, то начинают вытягивание кристалла 10 со скоростью V_cr, а тигель-реактор 15 перемещают со скоростью, рассчитанной по формуле:

, где , V_т-p - линейная скорость перемещения тигля-реактора относительно основного тигля; µ - параметр подпитки; V ₁ - массовая скорость расплава, поступающего из основного тигля в тигель-реактор; V_cr - массовая скорость вытягивания кристалла; S_i - площадь поперечного сечения тигля-реактора; S_o - площадь поперечного сечения основного тигля; - плотность расплава, если определенный и теоретически рассчитанный составы расплава по основным компонентам в тигле-реакторе 15 не совпадают, то рассчитывают недостающую массу основного компонента, которую добавляют в тигель-реактор 15, после чего производят температурный контроль с повторением процедуры до полного совпадения определенного и теоретически рассчитанного состава расплава. Изобретение позволяет получать кристаллы с заданным постоянным составом основных компонент и с произвольно задаваемыми концентрационными профилями по длине монокристалла одного или нескольких примесных компонентов. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области выращивания крупногабаритных монокристаллов с использованием двойного тигля и подпитки расплава исходным материалом. Способ включает нагрев ростового узла с контролем температуры, добавление гранулированной шихты в тигель посредством дозатора, подвод затравки к поверхности расплава, вытягивание вверх вращающегося затравочного кристалла и автоматический контроль диаметра выращиваемого кристалла за счет регулирования скорости подпитки уровня расплава и мощности, подводимой к донному нагревателю. Уровень расплава поддерживают в течение всего процесса равным или меньшим где g=9,8 м/с² - ускорение свободного падения, - температурный коэффициент объемного расширения, h - высота мениска расплава, T - разность температур на дне тигля и на фронте кристаллизации, k - температуропроводность расплава , - теплопроводность расплава, - плотность расплава, С - теплоемкость расплава при постоянном давлении, - кинематическая вязкость расплава. Также приведено устройство для осуществления способа. За счет выбора уровня расплава вследствие отсутствия свободной конвекции расплава и возможности управления формой фронта кристаллизации, во-первых, достигается повышение осевой и радиальной однородности кристалла, а во-вторых, при этом значительно повышается управляемость и воспроизводимость процесса. За счет выбора высоты стенок наружной и внутренней частей тигля , где R - радиус кристалла, - коэффициент теплоотвода с поверхности кристалла, - коэффициент теплопроводности кристалла, и уровня расплава вследствие управляемости осевого градиента температуры на фронте кристаллизации достигается повышение осевой однородности кристалла и улучшение его качества, при этом значительно повышается производительность и экономится материал тигля. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к получению монокристаллов диэлектриков и полупроводников направленной кристаллизацией путем вытягивания слитка вверх из расплава и может найти применение в производстве полупроводниковых и электрооптических монокристаллических материалов. Сущность изобретения: способ получения монокристаллов включает вытягивание монокристалла из снабженного отверстием или отверстиями внутреннего тигля, расположенного внутри внешнего тигля, и задание исходных составов расплавов во внутреннем и внешнем тиглях, при этом по мере вытягивания кристалла внутренний тигель перемещают относительно внешнего тигля с помощью ЭВМ со скоростью, определяемой в соответствии с формулой: v=(m-1)(dm_c/dt)/( _L·S_in)+(dm_c/dt)/( _L·S_o), где: v - скорость перемещения внутреннего тигля относительно внешнего, со знаком плюс - вниз, со знаком минус - вверх; m=dm_f/dm_c - параметр подпитки; m_c - масса кристалла; m_f - масса расплава, поступившего из внешнего тигля во внутренний; t - время; _L - плотность расплава; S_in - площадь поперечного сечения внутреннего тигля; S_o - площадь поперечного сечения внешнего тигля. Изобретение позволяет управлять составом монокристалла и создавать в нем заданный продольный концентрационный профиль компонентов твердого раствора. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.