Спосіб вирощування монокристалів кремнію безтигельною зонною плавкою

Спосіб вирощування монокристалів кремнію безтигельною зонною плавкою на затравці, що включає попередній розігрів вихідного стержня й затравки до заданої температури, натравлення кристала, утворення зони розплаву за допомогою індукційного нагрівача й переміщення зони розплаву уздовж вихідної заготівки, який відрізняється тим, що розігрів вихідного стержня й затравки здійснюють за допомогою електронного нагрівача на основі високовольтного тліючого розряду з порожнім анодом. (19) (21) u200704050 (22) 12.04.2007 (24) 10.08.2007 (46) 10.08.2007, Бюл. № 12, 2007 р. (72) Гасик Михайло Іванович, Пожуєв Володимир Іванович, Тутик Валерій Анатолійович, Червоний Іван Федорович (73) НАЦІОН АЛЬНА МЕТАЛУРГІЙНА АКАДЕМІЯ УКРАЇНИ, ЗАПОРІЗЬКА ДЕРЖАВН А ІНЖЕНЕРНА АКАДЕМІЯ 3 25554 кріплений вихідний стержень кремнію 5. До нижньої частини плавильної камери 1 прикріплений трубопровід 6 для відкачки залишкового газу. У верхній частині плавильної камери 1 прикріплений трубопровід 7 для безперервної подачі інертного газу. Електронний нагрівач 8, що працює на основі високовольтного тліючого розряду з порожнім анодом, створює електронний пучок 9, спрямований на затравку. Спосіб здійснюється в такий спосіб. На початку роботи включається вакуумний насос і через трубопровід 6 усередині плавильної камери 1 створюється вакуум 1.10-5Па. Далі усередину камери безупинно подається інертний газ Аr через трубопровід 7 і при працюючому вакуумному насосі в технологічному просторі плавильної камери 1 встановлюється стабільний динамічний вакуум, необхідний для роботи електронного нагрівача 8, наприклад, 20Па. Після цього включається електронний нагрівач 8, що працює на основі високовольтного тліючого розряду з порожнім анодом, що инжектує електронний пучок 9 у технологічну камеру в область затравочного кристала. Електронний пучок 9 попередньо розігріває затравку 3 до необхідної по технологічному процесі температури. Після досягнення робочих температур вихідного стержня кремнію 5 і затравки 3, остання підводиться до розплаву, створеному на вихідному стержні 5 і створюється загальна зона розплаву між затравочным кристалом і вихідним стержнем кремнію. Після цього включається система обертання й переміщення обох штоків і здійснюється процес вирощування монокристала. Спосіб був випробуваний у лабораторних умовах при вирощуванні монокристалів кремнію діа Комп’ютерна в ерстка М. Мацело 4 метром 30мм. Вирощування проводилося при тиск) в плавильній камері 20Па при продуванні інертного газу аргону. Зону розплаву створювали кільцевим електронним нагрівачем, розташованим на відстані 200мм від кристала, що переплавляється. У процесі плавки висота зони розплаву становила 10мм і була однорідною по всьому периметру вихідного стержня кремнію. На фронті плавлення спостерігалося рівномірне розплавлювання вихідного стержня, зона розплаву була однорідною, без видимих поверхневих потоків розплаву. Фронт кристалізації мав чітку лінію розділу твердої й рідкої фаз, що забезпечувало рівномірну кристалізацію розплаву й вирощування кристала з монокристаличною структурою. На поверхні оснащення не спостерігалося нагромадження конденсату розплаву, що забезпечувало якісний ріст монокристаллу із заданими параметрами. У процесі дослідних плавок було вирощено 15 монокристалів кремнію діаметром 30мм і довжиною 300...500мм, залежно від довжини вихідного стержня кремнію. Іонізації залишкового газу в камері вирощування не спостерігалося. Вихід монокристалів склав 95%. Використання подібного нагрівача дозволяє: збільшити питому потужність нагрівання, звузити зону розплаву монокристала кремнію, позбутися від високочастотного пробою залишкового газу поблизу його поверхні при індукційному й лазерному нагріванні, збільшити к.п.д. нагрівана, поліпшити якість кристала за рахунок рівномірного прогріву при використань кільцевого електронного нагрівача і його розташування на необхідній відстані від монокристала, а також зменшити вартість устаткування. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601