Спосіб вирощування монокристалів карбіду кремнію алманіту

Корисна модель, що заявляється, відноситься до технології отримання напівпровідникових та особливо чистих матеріалів, а саме до технології вирощування монокристалів карбіду кремнію (алманітів) високої якості до складу яких входять: кремній, який має рідку фазу і вуглець, який не має рідкої фази. Відомо декілька способів одержання монокристалів карбіду кремнію високої чистоти. Це: - CVD (хімічне осаджування парів) - метод , в якому реактивні гази введені у відповідний пристрій, формують кристали карбіду кремнію на відповідній підложці (патент ФРН, № 2253411, 1977); - вирощування із рідкої фази (Дмитрієв В.А. Карбід-кремнієві структури, що одержані рідкофазною емісією, Листи в ЖТФ, 1985,т.П, стор. 238-241). - Найбільш поширеним способом вирощування монокристалів карбіду кремнію є сублімація із парової фази (Lely...Patent USA № 2854364), лише останнім часом суттєво удосконаленим Таіровим Ю.М. та Цветковим В. „Основні принципи вирощування монокристалів карбіду кремнію різних політипів", Jurn. of Crystal Grouth 52 (1981) ρ 146-150 та Robert F. Carter I. I шші.(патент США № RE 34,861, 1995). Всі згадувані вище способи мають суттєвий недолік. В них спочатку вирощується порошок полікристалічного карбіду кремнію, а потім сублімацією із цього порошка вирощують монокристали (див.фіг.1). Відомі також способи вирощування монокристалів карбіду кремнію прямим синтезом із кремнію і вуглецю (Таіров Ю.М. та Цветков В. і інші), який дозволяє отримувати окремі монокристали карбіду кремнію, причому їх синтез і ріст практично некеровані. Найбільш близьким за технічною сутністю обрано спосіб вирощування кристалів карбіду кремнію АЛМАНІТУ (патент України № 64035 від 12.12.2003, опубл. 16.02.2004, бюл. № 2, 2004 рік). В названому способі монокристали карбіду кремнію отримують прямим синтезом, що випаровується із тигля з розплавом кремнію і вуглецю, який випаровується зі стінок графітового синтезатора, який разом із тиглем і кришкою синтезатора являють собою квазізамкнуту посудину, нагріту в високому вакуумі (10-5-10-6 ммрт.ст.) при температурі біля 2000°С. В названому найближчому аналогу для отримання великої кількості кристалів використовують зародок, який розміщується і закріплюється на стороні касети, зверненої до внутрішньої поверхні синтезатора. Суттєвими недоліками такого способу і пристрою для його реалізації є те, що при розрощуванні монокристалів алманіту навколо них росте і фон із полікристалічного карбіду кремнію, що значно ускладнює виймання монокристалів із касет. Технічне завдання - створення способу вирощування монокристалів карбіду кремнію АЛМАНІТУ, за допомогою графітового синтезатора, шляхом вирощування монокристалів карбіду кремнію прямим синтезом з кремнію і вуглецю, з використанням надлишкових парів кремнію, досягнення керованого вирощування одночасно великої кількості монокристалів карбіду кремнію бажаного політипу та заданих якісних показників. Поставлене технічне завдання вирішується способом вирощування монокристалів карбіду кремнію АЛМАНІТУ, який полягає у тому, що монокристали карбіду кремнію вирощують із особливо чистих кремнію і вуглецю (вміст домішок не більше 1х1016см-3, причому кремній використовують у вигляді розплаву, нагрітого до температури випаровування (1750° С), а вуглець у вигляді графіту з якого виготовлені всі деталі синтезатора, кришка синтезатора, кристалізатор і тигель з розплавом кремнію, нагрітих до температури синтезу ( біля 2000°С ) карбіду кремнію, при цьому для формування зародків в заданих місцях на внутрішній поверхні синтезатора механічним шляхом створюють голкоподібні піраміди (фіг. 1). Спосіб вирощування монокристалів карбіду кремнію, який включає сублімацію карбіда кремнія із парів карбіда кремнію, включає розміщення посудини-синтезатора, всередині якої випаровується карбід кремнію, в вакуумній камері, нагрівання посудини-синтезатора в вакуумі, а в нижній частині посудини розміщують тигель з розплавом кремнію, який нагрівають до температури випаровування кремнію. Синтезатор виготовлений із графіту високої чистоти, зверху закривається щільно кришкою, так, щоб вихід парів кремнію або карбіду кремнію із посудини синтезатора був мінімальним. Температура синтезатора не перевищує 2000° С, а всередині синтезатора витримується співвідношення Тс>Ткр>Твк, де Тс - температура на стінках синтезатора, Ткр - температура кристалізації, Твк - температура випаровування кремнію. Вакуум в процесі роботи підтримується в межах 10-4-10-6 ммрт.ст. t Технічна суть корисної моделі пояснюється фігурою графічного зображення де: На фіг. 1 представлено пристрій для вирощування монокристалів алманіта без фону, де тигель - 1, розплав кремнія - 2, синтезатор - 3, тримач касет - 4, касета - 5, п'єдестал - 6, зародок - 7, кришка - 8, отвір у кришці - 9. Синтезатор (3) і тигель (1) з розплавом кремнію (2) в процесі росту кристалів обертають довкола осі для забезпечення рівномірного нагрівання по всій окружності синтезатора. Промислове застосування: Спосіб вирощування монокристалів АЛМАНІТУ та пристрій для здійснення способу розроблені авторами на підприємстві ТОВ „Інститут матеріалів електронної техніки" в м. Києві. Технічний результат - створено спосіб вирощування монокристалів карбіду кремнію АЛМАНІТУ, досягнено керованого вирощування одночасно великої кількості (> 1000шт.) монокристалів карбіду кремнію діаметром до 10мм і такої ж товщини, без фону, бажаного політипу та заданих якісних показників, створено пристрій для здійснення вказаного способу, в якому використовується одна робоча зона без перезавантажень, досягнуто високих показників по чистоті і якості монокристалів.