Выращивание кристаллов методами зонной плавки

Дальнейшая технология изготовления заготовок и изделий из тантала и ниобия такая же, как из волы )рама и молибдена. Выпускают оба металла в виде прутков, проволоки, листов, лент и фольги. Производят также выращивание кристаллов методом зонной плавки. [c.266]

Рис. 5.10. Схема выращивания кристалла методом зонной плавки.

Выращивание кристаллов методами зонной плавки [c.232]

Эффективным способом повыщения теоретического выхода при выращивании кристаллов методом зонной плавки является выравнивание существенно неоднородного распределения примесей в начальной части слитка. Для этого в начальной части кристалла длиной в одну зону создается средняя концентрация примеси в К раз меньшая, чем в остальной части кристалла. Такой метод создания исходного распределения примеси получил название целевой загрузки. Для примесей с К < я с равномерным в среднем начальным распределением по объему кристалла необходимое распределение проще всего создается легированием зоны в начальной части образца. После расплавления зоны в нее вводится примесь в таком количестве, что при движении зоны вдоль образца она с самого начала имеет постоянный состав в нее через границу плавления входит ровно столько примеси, сколько уходит через границу кристаллизации. Вследствие этого состав выращиваемого кристалла постоянен по всей длине за исключением его конца, где процесс идет по закону [c.270]

В случае выращивания монокристаллов методом зонной плавки необходим затравочный кристалл, который помещается в начальной части лодочки (горизонтальный вариант) или в нижнем зажиме (вертикальная плавка). Затравку сплавляют с загрузкой (поли-кристаллическим стержнем) нагревателем, который устанавливается в месте их контакта и после сплавления перемещается вдоль за- [c.502]

Рис. 6.4. Схема выращивания монокристаллов методом зонной плавки а — горизонтальная зонная плавка б — вертикальная бестигельная зонная плавка (I — затравка 2 — выращиваемый кристалл 3 — расплавленная зона 4 — исходный материал 5 — стенки герметичной камеры б — индуктор 7 — кристаллодержатель 8 — тигель).

Метод зонной плавки наряду с широким применением для глубокой очистки материалов используется при выращивании монокристаллов полупроводников и диэлектриков. Если при нормальной направленной кристаллизации исходный слиток делится на две части жидкую и твердую (см. рис. 5.4), то при зонной плавке расплавленная зона делит слиток на две твердые части (рис. 5.6). Расплавленная зона (или зоны) обычно создается при помощи высокочастотного индуктора. Движение зоны приводит к расплавлению кристалла с одной стороны зоны и кристаллизации - с другой. На начальном этапе для получения монокристалла используют монокристаллическую -затравку. [c.319]

Метод зонной плавки, разработанный Кеком [52] и описанный Пфа-иом [74]. применяется для бестигельного плавления, очистки и выращивания кристаллов. Часть кремниевого прутка нагревается в поле высокой [c.338]

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]

Выращивание кристаллов из растворов можно производить как без специальных затравок, путем спонтанного образования и роста центров кристаллизации, так и контролируемым ростом на затравке. Практически выращивание крупных монокристаллов производят на затравках методами, аналогичными кристаллизации из собственных расплавов методами нормальной направленной кристаллизации, методами вытягивания из раствора и методами зонной плавки. Однако технологическая аппаратура при выращивании кристаллов из растворов усложняется устройствами для обеспечения равномерной подачи исходных материалов в зону кристаллизации, то есть устройствами для обеспечения поддержания жидкой фазы в состоянии пересыщенного раствора. [c.237]

Зависимость К от V показана на рис. 7.1 для двух скоростей вращения и трех значений равновесного коэффициента разделения Ко. Видно, что только при скоростях V < 4 10 см/с можно говорить о совпадении К и Ко. Из рисунка также видно, сколь важно вращение расплава и (или) кристалла для выравнивания концентрации примеси в расплаве. Особенно это важно в условиях зонной плавки без перемешивания расплава 6 может достигать размеров зоны. При 6 = I си К я Ко становятся сопоставимы по величине только при V < 10 см/с. Именно поэтому скорости выращивания кристаллов в методе зонной плавки значительно меньше, чем при вытягивании кристалла из расплава. [c.267]

Механическую подпитку кристаллизуемого расплава газовой фазой осуществляют как при выращивании кристаллов методом Чохральского, так и при выращивании методом зонной плавки. Подпитка может проводиться как нелетучей, так и летучей примесью. [c.275]

Рассмотрим сущность основных методов очистки кристаллизацией. Для того, чтобы обеспечить получение материала с предельной степенью чистоты кристаллизационными методами необходимо, чтобы кристаллизация начиналась в заданном месте и происходила в определенном направлении, то есть необходимо создать четкую границу между твердой и жидкой фазами и обеспечить ее медленное и равномерное движение вдоль очищаемого слитка. Эти условия достигаются заданием градиента температуры, обеспечивающего направленный отвод тепла и направленное продвижение фронта кристаллизации. При этом, в зависимости от значений К, примесь будет или захватываться твердой фазой К > 1), освобождая от нее расплав, или оттесняться от границы раздела в расплав < 1). В первом случае части слитка, затвердевающие позже, будут чище предыдущих во втором случае наиболее чистой оказывается начальная часть слитка. При рассмотрении процессов очистки кристаллов, выращиваемых из расплава, все многообразие методов выращивания кристаллов направленной кристаллизацией можно свести к двум идеализированным схемам нормальной направленной кристаллизации и зонной плавке. В частности, первой схемой описывается процесс очистки кристаллов, выращиваемых широко используемым в промыш- [c.204]

К числу важных преимуществ кристаллизации методом вертикальной зонной плавки относится возможность выращивания кристаллов без использования тиглей. В этом случае не происходит загрязнения расплава за счет растворения в нем материала тигля, а в выращиваемом кристалле не возникают дефекты вследствие различия коэффициентов линейного расщирения кристалла и материала тигля. Метод вертикальной зонной плавки щироко применяется при выращивании особо чистых монокристаллов полупроводников, а также материалов с высокой температурой плавления, обладающих в расплавленном состоянии высокой реакционной способностью, а также однородно легированных полупроводниковых материалов. [c.233]

Процесс выращивания легированных кристаллов из капиллярного двойного тигля является своеобразной комбинацией процессов зонной плавки и нормальной направленной кристаллизации. Для обеспечения постоянства состава кристаллов, выращиваемых этим методом, достаточно, чтобы на протяжении всего процесса роста при изменении высоты расплава отношение площади рабочей части тигля ко всей его площади сохранялось постоянным. Это требование легко реализовать, например, в тигле внутри которого коаксиально устанавливается цилиндрическая перегородка с капиллярным каналом (рис. 7.5). Данный метод успешно применяется для легирования кристаллов примесями сК>1яК<1. Однако анализ теоретического выхода годного материала показал, что для примесей с К I применение капиллярных тиглей с целью получения однородно легированных кристаллов нецелесообразно. [c.275]

В качестве объектов исследования были выбраны монокристаллы цинка, кадмия, олова и некоторых других металлов высокой степени чистоты — с содержанием основного металла 99,99—99,999%. В ряде случаев для сопоставления были использованы также металлы технической чистоты и специально легированные материалы, содержащие малые присадки других металлов. Проволоки из перечисленных металлов диаметром 0,5—1 мм были получены продав лив ани ем сквозь матрицы. Последующее выращивание из таких поликристаллических проволок монокристаллов проводилось методом зонной плавки [4]. Получение кристаллов заданной ориентации достигалось привариванием монокристальной затравки [140]. [c.146]

Карбид кремния плавится инконгруэнтно при t 2830 С, разлагаясь на Si и С. Поэтому монокристаллы Si выращивают из растворов в расплаве или из газовой фазы. При выращивании из растворов в расплаве в качестве растворителей применяют Si, Si + Со, Si + Сг, Si + РЗМ, Ge, Sn, Ga, г, s, Dy, Nd, Pr и др. Использование РЗМ в качестве растворителей позволяет выращивать монокристаллы размером 10x10x3 мм методом зонной плавки (см. рис. 5.6). Однако малая скорость выращивания как условие получения качественного кристалла привела к тому, что раствор-расплавная методика в производстве Si используется только для получения эпитаксиальных пленок. Кристаллы же карбида кремния выращивают из газовой фазы [c.654]

Наиболее щироко используемым методом выращивания кристаллов из раствора в настоящее время является метод зонной плавки с градиентом температуры (более известный под названием метод движущегося растворителя ), впервые предложенный в 1955 г. Пфанном. Сущность метода можно понять рассматривая диаграмму состояния системы [c.237]

Вертикальная бестигельная зонная плавка обеспечивает очистку кристаллов кремния от примесей и возможность выращивания монокристаллов кремния с малым содержанием кислорода. В этом методе узкая расплавленная зона удерживается меаду твердыми частями слитка за счет сил поверхностного натяжения. Расплавление слитков осуществляется с помощью высокочастотного индуктора (рис. 8.13), работающего на частоте 5 МГц. Высокочастотный нагрев позволяет проводить процесс бестигельной зонной плавки в вакууме и в атмосс ре защитной среды. [c.287]

При выращивании кристаллов межузельного типа кристаллическая матрица пересыщена межузельными атомами, что препятствует дополнительной эмиссии Si- оксидными выделениями и делает термодинамически невыгодным образование последних. В результате растворимость кислорода в кристаллической решетке возрастает. В этом случае первичные ростовые микродефекты представляют собой афегаты атомов Si,, происходит формирование микродефектов А- и 5-типа. В связи с неравномерным распределением межузельных атомов в поперечном сечении кристалла в областях с максимальной концентрацией Si,- образуются преимущественно микродефекты Л-типа, а в областях с пониженной их концентрацией — микродефекты 5-типа. Объемная плотность распределения микродефектов Л-типа в кристаллах, выращиваемых методом бестигельной зонной плавки, достигает 10 см а в кристаллах, выращиваемых методом Чохральского (из-за существенно меньшей ско- [c.52]

Двойники и дефекты упаковки в монокристаллах также являются довольно распространенными дефектами структуры, возникающими при росте полупроводников. Основными причинами образования двойников в монокристаллах при их выращивании из жидкой фазы являются больщие термические и механические напряжения на периферии фронта кристаллизации, а также включения второй фазы вблизи фронта кристаллизации. Двойники, причины появления которых перечислены выще, получили название двойников прорастания. Приведем примеры ситуаций, в которых появляются двойники прорастания. Значительные напряжения в выращиваемом кристалле, возникающие при кристаллизации полупроводников в тиглях методами Бриджмена и горизонтальной зонной плавки, особенно часто приводят к появлению двойников прорастания. Эти напряжения возникают в результате увеличения объема монокристалла при кристаллизации. Резкие изменения диаметра свободно растущего в методе Чохральского монокристалла также могут вызвать напряжения и появление двойников прорастания на конусной части кристалла. Попадание посторонних включений на поверхность растущего монокристалла в области фронта кристаллизации способствует появлению двойников. [c.244]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...