Спосіб вирощування монокристалів кремнію з розплаву

Спосіб вирощування монокристалів кремнію з розплаву, що включає розміщення початкового кремнію в кварцовому тиглі, розігрівання і розплавлення його, затравлювання і вирощування монокристала заданих діаметра і довжини, який відрізняється тим, що початковий кремній в кварцовому тиглі розігрівають і розплавляють високовольтним тліючим розрядом. (19) (21) u200704868 (22) 03.05.2007 (24) 25.09.2007 (46) 25.09.2007, Бюл. № 15, 2007 р. (72) Тутик Валерій Анатолійович, Пожуєв Володимир Іванович, Гасик Михайло Іванович, Червоний Іван Федорович (73) НАЦІОНАЛЬНА МЕТАЛУРГІЙНА АКАДЕМІЯ УКРАЇНИ, ЗАПОРІЗЬКА ДЕРЖАВНА ІНЖЕНЕРНА АКАДЕМІЯ 3 26471 способу вирощування монокристала кремнію з розплаву на основі методу Чохральського. Установка складається з наступних основних елементів. Усередині технологічної вакуумної камери 1 на графітовій підкладці 2 розташовується кварцовий тигель 3 з розплавом кремнію 4, з якого з використанням стрижня з затравкою 5 витягується монокристал кремнію 6. Для створення теплового режиму вирощування монокристала застосовуються стельовий тепловий екран 7, бічні теплові екрани 8 і нагрівач 9 на основі високовольтного тліючого розряду. Циркуляція інертного газу усередині технологічної вакуумної камери здійснюється через патрубки 10 і 11. Спосіб здійснюється таким чином. Після завантаження у технологічну вакуумну камеру 1 кварцового тигля 3 з початковою сировиною, її герметизують, і вакуумним насосом відкачують до граничного вакууму через патрубок 11 (вакуумно-газова система на схемі не показана). Далі, включають подачу в технологічну вакуумну камеру 1 інертного газу через патрубок 10, встановлюють постійний тиск газу в діапазоні 1...30Па залежно від режиму роботи нагрівача 9. Усередині технологічної вакуумної камери встановлюється динамічний вакуум, що дозволяє з одного боку видаляти шкідливі домішки з розплаву, а з іншого боку - забезпечувати необхідний тепловий режим охолоджування вирощуваного монокристала. Після встановлення необхідного робочого тиску в камері 1 підключають до джерела живлення (на схемі не показаний) нагрівач 9, що працює на основі високовольтного тліючого розряду з порожнистим анодом, і систему обертання графітової підкладки 2. Електронний потік, що виходить з Комп’ютерна верстка Н. Лисенко 4 нагрівача 9, здійснює нагрів обертового кварцового тигля 3, і розплаву кремнію 4. Після досягнення температури розплаву кремнію 4 до потрібної, відповідно до технологічного процесу, в розплав опускається стрижень з затравкою 5, що обертаючись повільно рухається вгору. Далі відбувається процес вирощування монокристала кремнію 6 з розплаву 4. Спосіб був випробуваний в лабораторних умовах при вирощуванні монокристалів кремнію діаметром 100мм. Вирощування проводилося при тиску в плавильній камері 20Па при продуванні інертного газу аргону. Розплав створювали кільцевим електронним нагрівачем, розташованим на відстані 200мм від кварцового тигля. Фронт кристалізації вирощуваного кристала мав чітку лінію розділу твердої і рідкої фаз, що забезпечувало рівномірну кристалізацію розплаву і вирощування кристала з монокристалічною структурою. На поверхні оснащення не спостерігалося накопичення конденсату розплаву, що забезпечувало якісне зростання монокристала із заданими параметрами. В процесі досвідчених плавок було вирощено 15 монокристалів кремнію діаметром 100мм і завдовжки 300...500мм, залежно від кількості початкового кремнію в кварцовому тиглі. Іонізації залишкового газу в камері вирощування не спостерігалося. Вихід монокристалів склав 92%. Використання подібного нагрівача дозволяє: збільшити питому потужність нагріву і збільшити к.к.д. нагрівача, поліпшити якість кристала за рахунок рівномірного прогрівання при використанні кільцевого електронного нагрівача і його розташування на необхідній відстані від монокристала, а також зменшити вартість устаткування. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601