Спосіб вирощування монокристалів кремнію з розплаву

Корисна модель відноситься до області металургії напівпровідникових матеріалів, а саме до способів вирощування монокристалів кремнію з розплаву методом Чохральського. Відомий спосіб вирощування монокристалів кремнію [патент RU №2076155, кл. С30В15/04, 1997], в якому після вирощування і охолоджування монокристала проводять його додатковий відпал в спеціальних печах при температурі 350...500°С. Недоліком цього способу є те, що відпал доводиться проводити в додаткових печах, із-за чого порушується режим охолоджування монокристала і виникають додаткові витрати на устаткування і його обслуговування, електроенергію, а також збільшується час обробки монокристала до готової продукції. Найбільш близьким по сукупності ознак до способу, що заявляється, є спосіб вирощування монокристалів кремнію, [Технологічна інструкція "Виробництво полі- і монокристалічного кремнію методом Чохральського, ТИ №18.02 - 90", Запорізький титаномагнієвий комбінат, 1991], який полягає в тому, що процес вирощування монокристала кремнію ведуть в установці типу "Редмет-30", в протоці інертного газу аргону у вакуумі, що включає вирощування монокристалів кремнію з розплаву кремнію, що знаходиться в кварцовому тиглі, шляхом введення кремнієвої монокристалічної затравки в розплав кремнію, вирощування "шийки", розрощування монокристала до заданого діаметру, вирощування циліндричної частини монокристала і "протилежного конуса", відрив монокристала від розплаву, охолоджування монокристала і його розвантаження. Недоліком цього способу є те, що після відриву монокристала кремнію від розплаву, потужність на нагріванні вимикають і монокристал переганяють у верхню камеру, при цьому швидкість охолоджування монокристала дуже велика, що приводить до виникнення термонапруг, які впливають на електрофізичні параметри монокристала, що вирощується. В основу корисної моделі поставлено завдання розробити спосіб вирощування монокристалів кремнію з розплаву по методу Чохральського, в якому за рахунок регулювання швидкості охолоджування монокристалів, забезпечується їх плавне охолоджування, що зменшує термічну напругу в монокристалах і дозволяє підвищити електрофізичні параметри отримуваних монокристалів. Для вирішення поставленого завдання в способі вирощування монокристалів кремнію з розплаву по методу Чохральського, що включає вирощування монокристалів кремнію з розплаву кремнію, що знаходиться в кварцовому тиглі, шля хом введення кремнієвої монокристалічної затравки в розплав кремнію, вирощування "шийки", розрощування монокристала до заданого діаметру, виро щування циліндричної частини монокристала і "протилежного конуса", відрив монокристала від розплаву, о холоджування монокристала, відповідно до корисної моделі, після відриву монокристала від розплаву, його о холоджують до кімнатної температури із швидкістю 1...1 ,5°С /хвил. У пропонованому способі вирощування монокристалів кремнію з розплаву охолоджування вирощеного монокристала здійснюється за рахунок теплового потоку від нагрівання і розплаву кремнію, що залишився в тиглі, при цьому заданий режим охолоджування монокристала кремнію здійснюється в діапазоні 1...1,5°С/хв., шля хом зменшення потужності нагрівання від потужності рівної потужності для вирощування монокристала до повного вимкнення потужності нагрівання. Запропонований режим зменшує термічну напругу в монокристалі, забезпечує поліпшення структурних властивостей і підвищення електрофізичних властивостей монокристала. При швидкості охолоджування монокристала менше 1°С/хв. підвищення електрофізичних параметрів не встановлено і це тільки приводить до збільшення тривалості процесу, що економічно недоцільно, також це може привести до неповної кристалізації розплаву на кінцевій частині монокристала, що приводить до утворення дислокацій, їх розповсюдження у вирощену частину монокристала і, як наслідок, порушення заданої бездіслокаційній структури монокристала. При швидкості охолоджування монокристала більше 1,5°С/хв.. відбувається інтенсивніше охолоджування його кінцевої частини, що призводить до зниження електрофізичних параметрів монокристала. Спосіб, що заявляється, був випробуваний таким чином. Методом Чохральського в установках типу «Редмет-30» вирощувалися бездіслокаційній монокристали кремнію з кристалографічною орієнтацією , діа ме тр ом 15 0мм і ко н це н тр аці єю ле гуючо ї до м і шк и бо р у ві д 7×1015см-3 до 3×1016см-3. Після вирощування циліндрової частини і «протилежного конуса» монокристала проводили відрив монокристала від розплаву, шляхом регулювання потужності на нагрівачі швидкість охолоджування монокристала до кімнатної температури забезпечували 1°С у хвилину. Результати електрофізичних параметрів, усереднені за 50 процесів вирощування, а саме час життя нерівноважних носіїв заряду в монокристалах кремнію складав 19...23мкс. Методом Чохральського в установках типу «Редмет-30» вирощувалися бездіслокаційній монокристали кремнію з кристалографічною орієнтацією , ді аме тр ом 1 50м м і к он цен тр аці єю ле гуючо ї домі шк и бо р у ві д 7×1015см-3 до 3×1016см-3. Після вирощування циліндрової частини і «протилежного конуса» монокристала проводили відрив монокристала від розплаву, шляхом регулювання потужності на нагрівачі швидкість охолоджування монокристала до кімнатної температури забезпечували 1,5°С у хвилину. Результати електрофізичних параметрів, усереднені за 50 процесів вирощування, а саме час життя нерівноважних носіїв заряду в монокристалах кремнію складав 13...16мкс. У разі вирощування монокристалів за відомим способом, час життя нерівноважних носіїв заряду в монокристалах кремнію складав 8...12мкс. Корисна модель, що заявляється, забезпечує значне підвищення електрофізичних параметрів, а саме часу життя нерівноважних носіїв заряду, що у свою чергу підвищує якість монокристала, збільшує вихід в готову продукцію на 4%, покращує те хніко-економічні показники процесу вирощування монокристалів.