Выращивание монокристаллов из расплава

Существенными недостатками при выращивании монокристаллов из расплава являются неравномерное распределение примесей (а следовательно, и электрических свойств) по длине кристалла, винтовая макронеоднородность распределения примесей в кристаллах, а также структурные несовершенства в кристаллах Се и 51. [c.391]

Метод выращивания монокристаллов из расплава (метод Чохральского), как правило, обеспечивает высокие скорости выращивания и получение больших по размеру кристаллов. [c.81]

В настояш,ее время известны три группы методов выращивания монокристаллов тугоплавких металлов, их сплавов и соединений [21, 25, 125, 126]. Их можно классифицировать в соответствии с агрегатным состоянием вещества, из которого формируется монокристалл а) выращивание монокристаллов из газовой фазы б) выращивание монокристаллов в твердой фазе в результате деформации и рекристаллизации в) выращивание монокристаллов из расплава. [c.80]

Коэффициент распределения снижается при уменьшении скорости вытягивания (см. рис. 18.16). Используя это, можно начать процесс выращивания монокристалла из расплава при скорости v. Для компенсации увеличения концентрации легирующей примеси в расплаве вследствие убыли атомов полупроводника скорость вытягивания v со временем несколько снижают. Это приводит к снижению К и обеспечивает постоянство легирующей присадки в растущем монокристалле. [c.595]

Таким образом, выращивание монокристаллов из расплава, так же как и получение монокристаллов из твердой фазы без расплавления, осуществляется механизмом собирательной рекристаллизации. Практическая возможность осуществления этого процесса рекристаллизации, т. е. достаточно высокая его скорость, достигаемая в различных методах выращивания монокристаллов из расплава, определяется высокой температурой на границе твердый металл — расплав и сравнительно медленным теплоотводом. [c.19]

ВЫРАЩИВАНИЕ МОНОКРИСТАЛЛОВ ИЗ РАСПЛАВА [c.129]

Для изготовления П. т. применяются и др. методы, в частности получение переходов изменением скорости выращивания монокристалла из расплава. [c.125]

В основе всех методов выращивания монокристаллов из расплава лежит направленная кристаллизация расплава, при которой зарождение и рост кристалла при наличии переохлаждения АТ в расплаве осуществляются на одной фазовой границе, а теплота от фронта кристаллизации отводится преимущественно в одном направлении. Это позволяет кристаллизовать расплав в виде одного монокристалла. Методы направленной кристаллизации подразделяются на три группы методы нормальной направленной кристаллизации] методы вытягивания из расплава методы зонной плавки. [c.222]

Широко распространено мнение, что выращивание монокристаллов из газообразной фазы не имеет большого практического значения ввиду малых скоростей роста, присущих этому методу. Действительно, скорость роста монокристаллов из газообразной фазы обычно равна сотым долям мм/ч, что на несколько порядков ниже, чем при вытягивании кристаллов из расплава. Рост из газообразной фазы применяется в основном для выращивания тонких эпитаксиальных пленок, используемых в технологии полупроводниковых приборов, и для получения небольших монокристаллов тугоплавких материалов, а также полупроводниковых соединений, которые плавятся с разложением. Кроме того, поскольку высокопроизводительные методы выращивания монокристаллов из расплавов не всегда обеспечивают высокую однородность их свойств, то для получения особо качественных небольших кристаллов полупроводников используются методы выращивания из газообразной фазы. Эти методы, естественно, не устраняют все причины, приводящие к дефектности кристаллов. Процессы выращивания монокристаллов из газообразной фазы тоже весьма чувствительны к колебаниям внешних условий и составу питающей фазы. Однако влияние этих колебаний значительно сглажено благодаря малым скоростям роста, что способствуют приближению к более равновесным условиям роста. [c.250]

МЕТОДЫ ВЫРАЩИВАНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МОНОКРИСТАЛЛОВ ИЗ РАСПЛАВА [c.51]

Рассмотрим основные методы выращивания диэлектрических монокристаллов из расплава. [c.53]

Все технологические методы выращивания монокристаллов из жидкой фазы можно разделить на две группы выращивание из собственных расплавов и выращивание из растворов. [c.219]

Рассмотрим особенности легирования кристаллов в процессе их выращивания из жидкой фазы. Широко применяемым методом получения легированных монокристаллов полупроводников является выращивание их из расплава, к которому добавлена нужная примесь. [c.266]

Простым способом получения монокристаллов с относительно невысокой температурой плавления, плавящихся конгруэнтно и без разложения, является выращивание кристаллов из расплава. При этом вещество не должно претерпевать фазовых переходов при температурах ниже температуры плавления. Скорость роста пропорцио- [c.206]

Транзистор выращенный — транзистор, изготовленный путем выращивания монокристалла германия или кремния из расплава полупроводника благодаря периодическому внесению в расплав различных легирующих примесей или периодическому изменению скорости вытягивания кристалла в выращиваемом монокристалле создаются чередующиеся зоны с электронной и дырочной проводимостью при выпиливании соответствующего куска монокристалла получают транзисторную структуру [9]. [c.157]

Основными методами получения монокристаллов полупроводников являются выращивание из расплава, метод зонной перекристаллизации и выращивание из газообразной фазы. В ряде случаев применяют метод выращивания из раствора и другие методы. [c.81]

Отличительные особенности современной технологии получения полупроводниковых монокристаллов германия и кремния сводятся к двум операциям очистке методом зонной плавки в вакууме и выращиванию монокристаллов (вытягивание из расплава). Сущность очистки при зонной плавке (рис. 5-6) заключается в том, что в зоне расплава большинство примесей перемещается в направлении к холодному месту слитка при медленном перемещении зоны плавки вдоль бруска очищаемого материала примеси сосредоточиваются в одном конце и удаляются после плавки и охлаждения обрезкой. Зонная плавка германия 5 производится в графитовых лодочках 4, которые помещаются в вакуумируемые кварцевые трубы 1. Вокруг кварцевой трубы расположены витки высокочастотного индуктора 2, образующие в слитке узкие зоны плавления 5, перемещение [c.280]

Метод вытягивания из расплава был ранее описан. Существенным недостатком этого метода при использовании его для выращивания Монокристаллов кремния является загрязнение кристаллов кислородом. Источником кислорода служит кварцевый тигель, который взаимодействует с расплавом в соответствии с реакцией [c.287]

Рис, 39, Схема установки для выращивания монокристаллов вытягиванием из расплава при комбинированном нагреве [c.491]

Выращивание тонких пластинок монокристаллов титанатов из расплавов [19, 20, 21]. [c.293]

Однако решение проблемы выращивания монокристаллов больших диаметров за счет последовательного увеличения массы исходной загрузки и размеров используемых кварцевых тиглей на каждом новом этапе увеличения диаметра слитка становится все менее экономически эффективным, т. к. связано с существенным увеличением энергозатрат, удорожанием тиглей и повышением расходов на обеспечение безопасных условий труда. С этой точки зрения особого внимания заслуживает метод вытягивания расплава с непрерывной подпиткой гранулированным или измельченным поликристаллическим кремнием. Основным преимуществом этого метода является возможность выращивать кристаллы большой массы из относительно небольшой и постоянной по объему ванны расплава в тиглях меньшего размера. Есть и другие принципиальные преимущества обеспечение повышения однородности распределения примесей по длине и в поперечном сечении выращиваемого кристалла решается проблема поддерживания постоянной формы фронта кристаллизации и неизменных тепловых условий у границы раздела кристалл -расплав на протяжении практически всего процесса. В настоящее время этот метод доведен до уровня промышленного использования. [c.40]

Выращивание монокристаллов и структурные свойства. Кристаллы выращивались по методу Чохральского в камере с высокочастотным нагревателем. Условия выращивания были типичными для этого метода температурный градиент над поверхностью расплава 100 К см , скорость вытягивания из расплава 5 мм ч , скорость вращения затравки 30 об/мин, скорость охлаждения кристалла после окончания процесса кристаллизации 15 К-Ч-. [c.277]

При выращивании монокристаллов из расплава (третья группа методов) применительно к тугоплавким металлам наибольшее развитие получили два бестигельных метода метод наплавления на затравку (метод Вернейля) (21, 102] и метод [c.82]

Рис. 1. Выращивание монокристаллов из расплава а — метод Чохральского б — метод Степанова е — метод Киропулоса г — метод Стокбергера — Бриджмена д — метод лодочки е — метод Вернейля за — метод пьедестала — зонная плавка без тиглн и, к — способы зонной плавки. 1 —расплав 2 — монокристалл 3 — затравка 4 — поликристалл 5 — порошок 6 — электрический нагреватель 7 — газовый нагреватель 8 — лазерное излучение 9 — охлаждаемый водой держатель

С каждым годом процессы эпитаксиального наращивания в сочетании с ионной имплантацией и импулы ным радиационным воздействием на материал играют все большую роль в формировании активных элементов сложнейших приборных структур. Особенно рельефно эго проявляется в технологии широкой номенклатуры приборов, создаваемых на основе полупроводниковых соединений А В" и др. В применении к полупроводниковым соединениям именно эпитаксиальные процессы позволяют наиболее полно реализовать преимущества этих материалов, обеспечивая получение монокристаллических слоев со свойствами, которые, как правило, недостижимы при выращивании монокристаллов из расплава. Кроме того, в процессах эпитаксиального наращивания сравнительно просто решаются проблемы создания высококачественных многослойных гомо- и гетероэпитаксиальных структур разнообразной геометрии и состава. [c.84]

Если при выращивании монокристаллов из расплава лимитирующей стадией является отвод теплоты кристаллизации, то при выращивании из раствора самый медленный этап, как правило, — диффузия растворенного вещества к фронту кристаллизации. Вследствие этого линейная скорость роста кристаллов из раствора (10 —10 мм/ч) на 2-3 порядка меньще скорости роста из расплавов. [c.236]

Выращивание диэлектрических монокристаллов из расплава является передовой техологией, отдельные фрагменты которой применяют также для получения других классов диэлектрических материалов, используемых в микроэлектронике. Именно использование диэлектрических кристаллических материалов способствовало развитию таких новых перспективных направлений электронной техники, как оптоэлектроника, квантовая и функциональная электроника. Все известные кристаллические материалы, применяемые в настоящее время для изготовления подложек или планирующиеся к подобному использованию, получают по этой технологии. [c.51]

Метод выращивания монокристаллов из распла-в а (метод Чохральского), как правило, обеспечивает высокие скорости выращивания и получение больших но размеру кристаллов. Схема установки представлена на рис. 14.4. Сущность метода заключается в том, что в тигель с расплавленным материалом опускают мо-нокристаллическую затравку. После оплавления затравки, которое обеспечивает хорошее ее смачивание расплавом, затравку медленно поднимают. Жидкость, тянущаяся за затравкой, попадая [c.105]

В практике изготовления монокристаллов ферритов применяют в основном два метода выращивание монокристаллов из растеора в расплаве и пламенно-водородный метод (метод Вернейля). [c.307]

Механическую подпитку кристаллизуемого расплава жидкой фазой чаще всего осуществляют при выращивании кристаллов методом Чохральского. Наибольщее распространение получили две модификации этого метода первый — вытягивание монокристалла из расплава в плавающем тигле или в тигле, механически перемещающемся относительно внещнего контейнера, с которым они связаны капиллярным каналом (рис. 7.4) второй метод — вытягивание кристалла из тигля, разделенного перегородкой, через которую рабочая и подпитывающая части тигля соединены капиллярным каналом (рис. 7.5). В обеих модификациях в рабочем режиме в соединительном канале идет непрерывный поток расплава по направлению к рабочему объему. При этом перенос примесного компонента в канале состоит из двух частей потока, вызванного потоком жидкости, и потока, обусловленного молекулярной диффузией. Для управления процессом выравнивания состава вытягиваемого кристалла необходимо, чтобы перенос примеси в канале осуществлялся только механическим перетоком расплава, а выравнивающее действие молекулярной диффузии было подавлено. Это условие легче всего выполняется при использовании длинных и узких соединительных каналов-капилляров. [c.273]

Для создания в чистом полупроводниковом кристалле областей п- и р-типов разработан ряд методов. 1) Транзистор с вплавленным переходом получают путем расплавления нескольких микрограммов легирующего элемента (например, алюминия), на поверхности монокристалла кремния п-типа. В расплаве растворяется некоторое количество кремния, после охлажденрм образуется твердый раствор алюминия в кремнии. Аналогичную операцию повторяют на другой стороне таблетки, получают р-п-р-переход. 2) Транзистор с выращенным переходом изготавливают путем выращивания кристалла из расплава материала п-типа. 3) Третья технология основывается на использовании таблетки кремния п-типа, которая подвергается окислению с целью получения защитного покрытия из 8102. В процессе нанесения маски удаляют защитное покрытие с определенных участков таблетки, затем заготовку нагревают в присутствии паров бора. Диффузрм бора в кремний приводит к образованию области р-типа. Затем все операции - окисление, нанесение маски и нагрев - повторяют, но нагрев ведут в присутствии паров фосфора с целью получения второй области п-типа, которая служит эмиттером. Повторение всего цикла операций в третий раз необходимо для создания контактов из золота и алюминия. Такие транзисторы называют плоскостными. [c.25]

Монокристаллы ниобата лития, как правило, выращиваются методом Чохральского путем вытягивания из расплава. Исходным материалом при этом является спекшийся ииобат лития, приготовленный из смеси Ь1гСОз и N52 О5 высокой очистки [309] Спекшийся Ь1ЫЬОз плавится в платиновом, родиевом или иридиевом тигле при температуре 1300 °С, при которой происходит рост кристалла. Скорость роста колеблется в пределах 15 — 25 мм/ч. Выращенные монокристаллы Ь1ЫЬОз не содержат развитых морфологических кристаллических элементов (плоскостей, граней, вершин). Вытягивание происходит в направлении оси с, и после кристаллизации монокристаллы имеют вид, подобный телу вращения, похожему иа грушу. На конусообразной части под затравкой обычно видны три выступа (шва), образующие углы 120° (рис. 10.10). Выращивание кристаллов из расплава представляет собой нестехиометрический процесс. Поэтому свойства кристалла, включая температуру Кюри, зависят от действительного соотношения и N5. [c.463]

Ферритгранаты. Технология выращивания монокристаллов фер-ритгранатов различных составов из растворов-расплавов хорошо отработана. Исходные реактивы, включающие компоненты кристалла и растворителя в соотношениях, обеспечивающих температуру насыщения раствора около 1200 °С, загружают в платиновые тигли (объемом от 200 до нескольких тысяч кубических сантиметров), которые помещают в муфельную печь, способную поддержать постоянную температуру в пределах долей градуса. После выдержки раствора-расплава при температуре около 1300 °С в течение 15 ч его охлаждают со скоростью 0,5 °С до 950 "С. Затем раствор сливают, а выращенные спонтанной кристаллизацией монокристаллы охлаждают [c.33]

Метод Вернейля (рис. 24) является одним из наиболее разработанных методов получения монокристаллических соединений, имеющих достаточно высокие температуры плавления. При выращивании монокристаллов по этому методу ис.ходную смесь-порошок с размерами частиц 1—2 мкм подают из бункера 1 непрерывной струей через пламя газовой кислородно-водородной горелки 2, являющейся источником высокой температуры (2300 С). Проходя через пламя, порошок частично расплавляется и попадает на тугоплавкий корундовый или силитовый стержень 7, на конце которого закреплена монокристаллическая затравка 6 определенной ориентации. Затравка постепенно вводится в зону высоких температур до образования на ее конце устойчивой пленки расплава. [c.53]

При выращивании из расплава монокристаллов полупроводниковых соединений пользуются методом Бриджмена -Стокбаргера. Нахреватель в этой установке устроен таким образом, что по его длине создается определенный градиент температуры (рис. 3.26 ). При выращивании кристаллов разлагающихся соединений тигель с веществом помещают в запаянную ампулу, в которой поддерживается необходимое давление паров летучего компонента. В положении 1 содержимое тигля рас- [c.82]

Выращивание монокристаллов тугоплавких металлов осуществляется из каждой из трех фаз металла из газовой фазы, из расплава (жидкая фаза) (мето.г электронной лучевой зонной плавки, плазменные методы) и из твердой фазы (рекристаллизационные методы). [c.330]

Получение ортоферритовых и гранатовых монокристаллов. Монокристаллы ортоферритов и гранатов получают двумя основными методами выращиванием из расплава и бестигель-ной зонной плавкой. [c.490]

Рис. 38. Схема установЕи для выращивания монокристаллов вытягиванием из расплава при радиационном нагреве тигля 1 эллиптический отражатель 2 нижний шток 3 — поликристаллический блок

Получение монокристаллов сульфида кадмия двух типов (высокоомных и низкоомных) — это два самостоятельных процесса, каждый из которых обладает определенными технологическими особенностями. В настоящее время сульфид кадмия получается двумя путями выращиванием из паровой фазы и из расплава под давлением инертного газа. В первом случае получаются нефото-чувствительные высокоомные кристаллы (они непригодны для целей усиления ультразвука). Во втором случае в зависимости от технологии процесса получаются либо низкоомные, либо высокоомные кристаллы. [c.327]

МОНОКРИСТАЛЛОВ ВЫРАЩИВАНИЕ осуществляют из газовой, жидкой и твёрдой среды (см. Яр -сталлизация), Выбор метода выращивания определяется областью устойчивости вещества, наличием, типом и темп-рой фазовых переходов, хим. свойствами, давлением насыщенного пара и др. Большие, совершенные кристаллы получают, применяя лзатравки и создавая оптим. пересыщение (переохлаждение) а на поверхности кристаллизации. Наиб, крупные (до 1 м) кристаллы получают из расплава или раствора. [c.208]

Большое значение приобретает проблема получения гетероэпитаксиаль ных композиций разнообразных полупроводников с использованием i качестве подложек таких хорошо освоенных и сравнительно дешевы материалов, как монокристаллические кремний и германий. Особенно актуальна эта проблема для технологически сложных разлагающихся полупроводниковых соединений, для которых получение достаточно совершенных монокристаллов путем выращивания из расплава встречает принципиальные затруднения. Ее решение открывает путь к монолитной интеграции разнородных полупроводниковых материалов, что являете новым шагом в развитии полупроводникового приборостроения. Однакс при этом необходимо преодолеть ряд принципиальных трудностей в создании структурно совершенных гетерокомпозиций, обусловленных, прежде всего, существенными различиями в кристаллических решетках физико-химической природе составляющих гетеропару материалов. Дальнейшее развитие таких гибких низкотемпературных технологических про- [c.85]

Фазовые диаграммы и выращивание монокристаллов. В ра-боте (гл. 5, [58J) изучались составы монокристаллов, вытянутых из расплавов составов (KNb0,) (NaNb0,) (BaNb20e). при ж < 34 у < 34 z > 66. Эти границы дают приближенную локализацию сегнетоэлектриче-ской фазы со структурой вольфрамовой бронзы. [c.240]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...